JP6194281B2 - 分岐器及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、収容装置と複数の光回線終端装置から構成されるディジタル信号処理型光アクセスシステムの分岐器及びその通信方法に関する。

図１１は、光アクセスシステムの構成を説明する図である。光アクセスシステムは、収容装置、光回線終端装置、及び、分岐器を含む光ファイバ網を介して各光回線終端装置に接続されるユーザ側装置で構成される。現在は、簡素な光送受信器構成で実現できる、オンオフ変調（ＯＯＫ：Ｏｎ Ｏｆｆ Ｋｅｙｉｎｇ）を用いた強度変調−直接検波（ＩＭ−ＤＤ：Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）型の通信方式が主に用いられている。

将来のビジネス用途を含むＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）サービスの更なる高速化や、第４世代以降の広帯域なモバイルネットワークのバックボーン回線への適用のために、多値変調や歪補償といった高度な信号処理を行う必要があり、これを実現するために、ディジタル信号処理（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を用いた通信方式の開発が進められている。

図１２は、ＤＳＰ型の光通信方式における光送受信器の構成を説明する図である。ＤＳＰ型光送受信器は、送受信する信号についてデータの変調／復調処理や各種補償処理などを行う計算処理ハードウェア、計算処理ハードウェア側の電気ディジタル信号と光フロントエンド側の電気アナログ信号との変換を行うアナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び、光ファイバを伝送する光信号と電気アナログ信号との変換を行う光フロントエンドで構成される。ＤＳＰ型の光通信方式の光アクセスシステムでは、光回線終端装置とユーザ側装置のそれぞれに図１１のＤＳＰ型光送受信器が必要になる。

このようなＤＳＰ型の光通信方式の実現においては、光送受信器における光フロントエンド、アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び計算処理ハードウェアが高価かつ複雑な構成になることが課題となっている。この課題については、以下に示すような検討がなされている。

非特許文献１では、シンプルな光送受信器構成を実現できる、直接変調型ＬＤを用いて、伝送特性を改善するための信号処理手法を提案している。非特許文献２では、１０Ｇ級の低コストな光デバイスを用いて１００Ｇｂｐｓ伝送を実現するための方式（ＤＭＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｍｕｌｔｉ−ｔｏｎｅ）を提案している。非特許文献３では、光回線終端装置とユーザ側装置の間の光ファイバ伝送距離に応じて、計算手法を変えることで、消費電力を低減する手法を提案している。

Ｓａｎｇ−Ｙｕｅｐ Ｋｉｍ、 Ｊｕｎ Ｔｅｒａｄａ ａｎｄ Ｎａｏｔｏ Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ，"ＳＮＲ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｏｍａｉｎ Ｐｒｅ−Ｅｍｐｈａｓｉｓ ｆｏｒ Ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｔａｎｃｅｓ ｉｎ ＤＭＬ−Ｂａｓｅｄ ＯＦＤＭ−ＰＯＮ Ｓｙｓｔｅｍｓ"，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ）， ２０１３， ＪＴｈ２Ａ．６９， Ｍａｒｃｈ ２０１３． Ｗｅｉｚｈｅｎ Ｙａｎ ； Ｔａｎａｋａ， Ｔ． ； Ｂｏ Ｌｉｕ ； Ｎｉｓｈｉｈａｒａ， Ｍ． ； Ｌｅｉ Ｌｉ ； Ｔａｋａｈａｒａ， Ｔ． ； Ｚｈｅｎｎｉｎｇ Ｔａｏ ； Ｒａｓｍｕｓｓｅｎ， Ｊ．Ｃ． ； Ｄｒｅｎｓｋｉ， Ｔ． ， "１００ Ｇｂ／ｓ ｏｐｔｉｃａｌ ＩＭ−ＤＤ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ １０Ｇ−ｃｌａｓｓ ｄｅｖｉｃｅｓ ｅｎａｂｌｅｄ ｂｙ ６５ ＧＳａｍｐｌｅｓ／ｓ ＣＭＯＳ ＤＡＣ ｃｏｒｅ"， Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ）， ２０１３， ＯＭ３Ｈ．１， Ｍａｒｃｈ ２０１３． 木村英明、中村浩崇、木村俊二、吉本直人、「演算精度制御によるＯＦＤＭ−ＰＯＮ 省電力化方式のＩＭ−ＤＤ／ＱＰＳＫ 信号特性評価」、電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 ２０１２年、Ｂ−８−２６、２０１２年０８月２８日。

光アクセスネットワークは、単一の収容装置に複数の光回線終端装置が接続され、それぞれの光回線終端装置が光ファイバ網を介してＰ−Ｐ（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ）、または、Ｐ−ＭＰ（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ）でユーザ側装置と接続される構成が一般的である。個々の光回線終端装置とユーザ側装置で構成される区間（以下、これをアクセス回線と呼ぶ。）では、時間帯や地域によって、トラフィック特性が変動し、伝送帯域が光回線終端装置もしくはユーザ側装置の仕様値に達せず、大きく下回っているケースも有り得る。

このような特性を有する光アクセスシステムに、ＤＳＰ型の通信方式を適用する場合には、個々のアクセス回線の光回線終端装置に、それぞれピーク伝送帯域に対応する仕様の高価かつ複雑な構成の光フロントエンド、アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び計算処理ハードウェアを配備することになる。しかし、このように構成すると、前述のようなトラフィックが仕様伝送帯域より少ないケースにおいては、処理能力が余剰して非効率的である。

また、非特許文献の技術においては、個々のアクセス回線の通信装置構成に着目して、光フロントエンド、もしくは、ＤＳＰ機能を実行する計算処理ハードウェアの経済化の手法が検討されているが、上記のような、光アクセスネットワークの特性に注目し、経済的かつ効率的な光アクセスシステムを構成する手法についての具体的な検討はされていなかった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、光アクセスネットワークの特性を考慮した経済的かつ効率的な光アクセスシステムを実現できる分岐器及び通信方法を提供することを目的とする。

本発明は、ユーザ側に搭載される計算処理ハードウェアの機能の一部又は全部をアクセス回線上の分岐器に配置し、分岐器に配置した計算処理ハードウェアの機能を複数のユーザ側装置で共用し、処理能力をシェアすることとした。

具体的には、本発明に係る分岐器は、光アクセスシステムの光回線終端装置と複数のユーザ側装置とを接続する光ファイバ網の分岐器であって、
前記光回線終端装置側から前記ユーザ側装置側へ順に接続される第１光フロントエンド、第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、計算処理ハードウェア、第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び第２光フロントエンドを備え、
前記第１光フロントエンド及び前記第２光フロントエンドは、前記光ファイバ網の光信号と電気アナログ信号との変換を行い、
第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア及び第２アナログ−ディジタル変換ハードウェアは、複数の前記ユーザ側装置のトラフィックについて、前記電気アナログ信号と前記計算処理ハードウェアで処理する電気ディジタル信号との変換を一括して実施する共用型であり、
前記計算処理ハードウェアは、複数の前記ユーザ側装置のトラフィックについて、全ての前記ユーザ側装置で送受信する光信号のデータ処理に必要なディジタル信号処理を前記電気ディジタル信号に対して一括して実施する共用型である
ことを特徴とする。

また、本発明に係る通信方法は、光アクセスシステムの光回線終端装置と複数のユーザ側装置とを接続する光ファイバ網の分岐器が、前記光回線終端装置側から前記ユーザ側装置側へ順に接続される第１光フロントエンド、第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、計算処理ハードウェア、第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び第２光フロントエンドを備えており、
前記第１光フロントエンド及び前記第２光フロントエンドで、前記光ファイバ網の光信号と電気アナログ信号との変換を行い、
第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア及び第２アナログ−ディジタル変換ハードウェアで、複数の前記ユーザ側装置のトラフィックについて、前記電気アナログ信号と前記計算処理ハードウェアで処理する電気ディジタル信号との変換を一括して実施し、
前記計算処理ハードウェアで、複数の前記ユーザ側装置のトラフィックについて、全ての前記ユーザ側装置で送受信する光信号のデータ処理に必要なディジタル信号処理を前記電気ディジタル信号に対して一括して実施する
ことを特徴とする。

全てのユーザ側装置のトラフィックが一斉に増大することは稀であり、一部のユーザ側装置のトラフィックが増大しても他のユーザ側装置のトラフィックが低減することもある。つまり、個々のユーザ側装置でトラフィックの変動が生じてもユーザ側装置全体のトラフィックは大きく変動しない。本発明は、従来ユーザ側装置が有していた、送受信する光信号のデータ処理に必要なディジタル信号処理を行う計算処理ハードウェア及びアナログ−ディジタル変換ハードウェアの機能の一部又は全部を光ファイバ網状の分岐器へ移動させ、分岐器の計算処理ハードウェア及びアナログ−ディジタル変換ハードウェアの機能を複数のユーザ側装置で共用している。このため、本発明は、計算処理ハードウェア及びアナログ−ディジタル変換ハードウェアの処理能力をトラフィックが減少しているユーザ側装置からトラフィックが増大したユーザ側装置へ融通することができ、ユーザ側装置毎に計算処理ハードウェア及びアナログ−ディジタル変換ハードウェアの処理能力をピークトラフィックに合わせる必要がなくなる、すなわち、処理能力の余剰を低減することができる。従って、本発明は、光アクセスネットワークの特性を考慮した経済的かつ効率的な光アクセスシステムを実現できる分岐器及び通信方法を提供することができる。

そして、本発明に係る分岐器の前記計算処理ハードウェアは、前記ユーザ側装置のトラフィック毎に実施する前記ディジタル信号処理を変更することが好ましい。ユーザ側装置のトラフィックに柔軟に対応することができる。

本発明に係る分岐器は、前記第２光フロントエンドと複数の前記ユーザ側装置とを接続する光スプリッタをさらに備え、前記第２光フロントエンドは、複数の前記ユーザ側装置のトラフィックについて、光信号と電気アナログ信号との変換を一括して実施する共用型であることとしてもよい。光−電気変換の処理能力についても、ユーザ側装置間で融通できる。従って、処理能力の余剰を低減することができ、より経済的かつ効率的な光アクセスシステム及び通信方法を提供することができる。

また、本発明に係る分岐器の前記第２光フロントエンドは、前記ユーザ側装置毎に複数存在していてもよい。

処理能力をフレキシブルに各アクセス回線に割り当てる手法としては、次のような手法がある。前記計算処理ハードウェア、前記第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び前記第２アナログ−ディジタル変換ハードウェアは異なる性能を持った複数の種類があり、前記ユーザ側装置のトラフィック毎に、前記計算処理ハードウェア、前記第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び、前記第２アナログ−ディジタル変換ハードウェアの種類を組み合わせを変更する。

光アクセスシステムが、次のような形態であっても同様の効果を得ることができる。
本発明に係る分岐器の前記計算処理ハードウェアは、前記ディジタル信号処理の一部を実施し、前記ディジタル信号処理を前記ユーザ側装置と分担する。ディジタル信号処理の全てを分岐器で行うのではなく、ユーザ側装置に固有のディジタル信号処理はユーザ側装置で行うようにする。分岐器で行うディジタル信号処理を各ユーザ側装置で共通のものだけにすることで、分岐器の計算処理ハードウェアの管理を簡易化することができる。

下り信号について光回線終端装置で前記ディジタル信号処理を行う場合、分岐器では上り信号のみ前記ディジタル信号処理を行えばよい。すなわち、本発明に係る分岐器は、前記光回線終端装置から前記ユーザ側装置への下りトラフィックについて、前記第１光フロントエンド、前記第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、前記計算処理ハードウェア、前記第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び前記第２光フロントエンドを迂回するバイパス経路をさらに備えることができる。

本発明は、光アクセスネットワークの特性を考慮した経済的かつ効率的な光アクセスシステムを実現できる分岐器及び通信方法を提供することができる。

本発明に係る分岐器を備える光アクセスシステムの構成を説明する図である。 本発明に係る分岐器の構成を説明する図である。 本発明に係る分岐器の構成を説明する図である。 本発明に係る分岐器の構成を説明する図である。 本発明に係る分岐器の構成を説明する図である。 本発明に係る分岐器とユーザ側装置の構成を説明する図である。 本発明に係る分岐器とユーザ側装置の構成を説明する図である。 本発明に係る分岐器とユーザ側装置の構成を説明する図である。 本発明に係る分岐器とユーザ側装置の構成を説明する図である。 本発明に係る分岐器の構成を説明する図である。 本発明に関連する光アクセスシステムの構成を説明する図である。 ＤＳＰ型の光通信方式における光送受信器の構成を説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の光アクセスシステム３０１の構成を説明する図である。光アクセスシステム３０１は収容局２０１を備える。収容局２０１は、複数の光回線終端装置２１を有しており、光回線終端装置２１毎に光ファイバ網５０を介して単数もしくは複数のユーザ側装置２５０が接続され、ユーザ側装置２５０とのアクセス回線を収容する。

そして、光ファイバ網５０には、分岐器１０１が含まれる。図２は、分岐器１０１の構成を説明する図である。分岐器１０１は、光回線終端装置２１側からユーザ側装置２５０側へ順に接続される第１光フロントエンド７１、第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２、計算処理ハードウェア７３、第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４、及び第２光フロントエンド７５を備える。第１光フロントエンド７１及び第２光フロントエンド７５は、光ファイバ網５０の光信号と電気アナログ信号との変換を行う。第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２及び第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４は、複数のユーザ側装置２５０のトラフィックについて、電気アナログ信号と計算処理ハードウェア７３で処理する電気ディジタル信号との変換を一括して実施する共用型である。計算処理ハードウェア７３は、複数のユーザ側装置２５０のトラフィックについて、全てのユーザ側装置２５０で送受信する光信号のデータ処理に必要なディジタル信号処理を電気ディジタル信号に対して一括して実施する共用型である。また、第１光フロントエンド７１も複数のユーザ側装置２５０のトラフィックについて、光信号と電気アナログ信号との変換を一括して実施する共用型である。

さらに、分岐器１０１は、第２光フロントエンド７５と複数のユーザ側装置２５０とを接続する光スプリッタ７６をさらに備える。そして、第２光フロントエンド７５も、複数のユーザ側装置２５０のトラフィックについて、光信号と電気アナログ信号との変換を一括して実施する共用型である。なお、以下の説明において、計算処理ハードウェア７３のディジタル信号処理の機能をＤＳＰ機能と記載することがある。

まず、ユーザ側から局側への上り信号の流れについて説明する。
各ユーザ側装置２５０からの上り光信号は光スプリッタ７６で合波され、第２光フロントエンド７５で電気アナログ信号へ変換される。例えば、第２光フロントエンド７５は、ＩＭ−ＤＤ（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式やコヒーレント方式で光信号を受信して電気アナログ信号を出力することができる。また、光スプリッタ７６と第２光フロントエンド７５を組み合わせてＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）やＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）のユーザ多重を実施してもよい。

アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４は、光フロントエンド７５が出力した電気アナログ信号を電気ディジタル信号へ変換して計算処理ハードウェア７３へ引き渡す。

光フロントエンド７５から引き渡された電気ディジタル信号は、アクセス回線（光ファイバ網５０）で伝送される信号形態に沿うように共用型の計算処理ハードウェア７３で信号処理を行う。計算処理ハードウェア７３は、ユーザ側装置２５０のトラフィック毎に実施するディジタル信号処理を変更することができる。計算処理ハードウェア７３は、信号内の情報を検出してディジタル信号処理の種類を変更してもよい。また、計算処理ハードウェア７３は、ユーザ側装置毎に実施するディジタル信号処理の種類が設定されており、いずれのトラフィックであるかを検出してディジタル信号処理の種類を変更してもよい。具体的には、共用型の計算処理ハードウェア７３が変調処理やフレーム処理を行う。変調処理の例としては、Ｍ−ＰＳＫ（Ｍ値 Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、Ｍ−ＱＡＭ（Ｍ値 Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）等が挙げられる。フレーム処理の例としては、フレーム生成や信号多重等が挙げられる。このような信号処理を行う共用型の計算処理ハードウェア７３はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成することができる。

ここで、共用型の計算処理ハードウェア７３は、処理する電気ディジタル信号がいずれのユーザ側装置から送信されたものであるかを考慮せず、一括してこれらの信号の信号処理を行う。その後、共用型の計算処理ハードウェア７３は信号処理された電気ディジタル信号をアナログ−ディジタル変換ハードウェア７２へ引き渡す。

アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２は、電気ディジタル信号を電気アナログ信号へ変換して光フロントエンド７１へ引き渡す。光フロントエンド７１は、電気ディジタル信号を光信号へ変換して光ファイバ網５０へ出力する。収容局２０１はこの光信号を受信し、インターネット等へ出力する。

次に、局側からユーザ側への下り信号の流れについて説明する。収容装置１１は、インターネットやコンテンツサーバ等から情報を受け取り、アクセス回線（光ファイバ網５０）で伝送される信号形態に沿うように信号処理を行う。具体的には、収容装置１１や光回線終端装置２１が変調処理やフレーム処理を行う。変調処理の例としては、Ｍ−ＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭ、ＯＦＤＭ等が挙げられる。フレーム処理の例としては、フレーム生成や信号多重等が挙げられる。

光回線終端装置２１から出力された下り光信号は、分岐器１０１の第１光フロントエンド７１に入る。第１光フロントエンド７１は、光信号を電気アナログ信号へ変換する。例えば、第１光フロントエンド７１は、ＩＭ−ＤＤ方式やコヒーレント方式で光信号を受信して電気アナログ信号を出力することができる。なお、ＴＤＭＡやＯＦＤＭ等のユーザ多重されている場合、これを分離する。

アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２は、電気アナログ信号を電気ディジタル信号へ変換して共用型の計算処理ハードウェア７３へ渡す。

共用型の計算処理ハードウェア７３は、アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２からの電気ディジタル信号の信号処理を行う。計算処理ハードウェア７３は、ユーザ側装置２５０のトラフィック毎に実施するディジタル信号処理を変更することができる。具体的には、共用型の計算処理ハードウェア７３は、復調処理、歪補償処理、フレーム処理等を行う。例えば、共用型の計算処理ハードウェア７３は、Ｍ−ＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭ、ＯＦＤＭ等で変調されている電気ディジタル信号を復調するとともに、光ファイバ網５０で受けた歪を補償してユーザ側装置へ出力できる形式の情報へ変換する。

ここで、共用型の計算処理ハードウェア７３は、インターネットやコンテンツサーバ等からの情報がいずれのユーザ側装置へ伝送するものであるかを考慮せず、一括してこれらの情報の信号処理を行う。その後、共用型の計算処理ハードウェア７３は、第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４へ電気ディジタル信号として引き渡す。

アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４は、電気ディジタル信号を電気アナログ信号へ変換して光フロントエンド７５へ引き渡す。光フロントエンド７５は、電気ディジタル信号を光信号へ変換して光ファイバ網５０へ出力する。ユーザ側装置２５０はこの光信号を受信し、自装置宛である場合に情報を受け取り、他装置宛である場合は情報を廃棄する。

なお、光フロントエンドについては、一方がＩＭ−ＤＤ型で他方がコヒーレント型であってもよい。

本実施形態では、分岐器１０１が各ユーザ側装置２５０のＤＳＰ機能を有し、ユーザ側装置２５０それぞれが信号処理を行うのではなく、分岐器１０１が一括してディジタル信号処理を行っている。このため、分岐器１０１は、共用型の計算処理ハードウェア７３の処理能力をトラフィックが減少しているユーザ側装置からトラフィックが増大したユーザ側装置へ融通することができる。すなわち、ユーザ側装置にＤＳＰ機能を持たせる必要がなくなる上、計算処理ハードウェアの処理能力をユーザ側装置毎のピークトラフィックに合わせる必要がなくなり、処理能力の余剰を低減することができる。従って、本実施形態の光アクセスシステム３０１は、光アクセスネットワークの特性を考慮した経済的かつ効率的な光アクセスシステム及び通信方法を提供することができる。

また、光回線終端装置−分岐器間（数ｋｍ〜）と比較して分岐器−ユーザ装置間（数ｍ−数１００ｍ）が短いため、光回線終端装置−分岐器間を高コスト（長距離伝送可能な方式）、分岐器−ユーザ装置間を低コスト（短距離伝送を目的とした方式）といった光アクセスシステム構成が考えられる。

（実施形態２）
図３は、本実施形態の分岐器１０１の他の構成である分岐器１０２を説明する図である。分岐器１０２の第２光フロントエンドは、ユーザ側装置毎に複数存在している。すなわち、分岐器１０２は、第２光フロントエンド７５と光スプリッタ７６の代替として第２光フロントエンド（７５Ａ〜７５Ｃ）を備えることが図２の分岐器１０１との違いである。

分岐器１０２のような構成とすることで、ユーザ側装置の仕様に応じて光フロントエンドの方式をフレキシブルに設定することができる。例えば、第２光フロントエンド７５ＡをＩＭ−ＤＤ型、第２光フロントエンド７５Ｂをコヒーレント型、第２光フロントエンド７５Ｃをコヒーレント型とすることができる。第１光フロントエンドについては、実施形態１と同様にコヒーレント型でもＩＭ−ＤＤ型でもよい。

（実施形態３）
図４は、本実施形態の分岐器１０３の構成を説明する図である。本実施形態では、計算処理ハードウェア７３、第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２、及び第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４は異なる性能を持った複数の種類がある。そして、分岐器１０３は、ユーザ側装置２５０のトラフィック毎に、計算処理ハードウェア、第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び、第２アナログ−ディジタル変換ハードウェアの種類を組み合わせを変更する。

分岐器１０３は、共用型の計算処理ハードウェア７３としてＡ〜Ｄの４種類を用意する。その種類は、例えば、処理できる信号種類やＣＰＵ、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ等のハードウエア種類やそのスペックが異なる。分岐器１０３は、共用型の第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２及び共用型の第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４としてＡ〜Ｃの３種類を用意する。その種類は、例えば、サンプリング速度や量子化ビットや動作周波数帯域が異なる。

例えば、分岐器１０３は、ユーザ側装置αのトラフィックに対しては、共用型の計算処理ハードウェア７３Ａと共用型の第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２Ｂと共用型の第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４Ｂを割り当てる。また、分岐器１０３は、ユーザ側装置βのトラフィックに対しては、共用型の計算処理ハードウェア７３Ｄと共用型の第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２Ｃと共用型の第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４Ｂを割り当てる。

このように、分岐器１０３は、トラフィック毎の特性に応じて共用型の計算処理ハードウェア７３、共用型の第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２、及び、共用型の第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４の組み合わせを変更する。分岐器１０３は、トラフィックの変動に応じて共用型の計算処理ハードウェア７３、共用型の第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２、及び、共用型の第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４の組み合わせの組み合わせを変更することができる。例えば、共用型の計算処理ハードウェア７３Ａ、共用型の第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２Ａ、共用型の第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４Ａをハイスペック、共用型の計算処理ハードウェア７３Ｄと共用型の第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２Ｃ、共用型の第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４Ｃをロースペックとすれば、ユーザ側装置αのトラフィックが低減してユーザ側装置βのトラフィックが増大した時、分岐器１０３は、共用型の計算処理ハードウェア７３Ａ、共用型の第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２Ａ、共用型の第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４Ａの組み合わせをユーザ装置βのトラフィックに割り当て直し、共用型の計算処理ハードウェア７３Ｄ、共用型の第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２Ｃ、共用型の第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４Ｃの組み合わせをアクセス回線αのトラフィックに割り当て直すことができる。

このように、分岐器１０３は、処理能力をフレキシブルに各アクセス回線に割り当てることができる。

（実施形態４）
図５は、本実施形態の分岐器１０４の構成を説明する図である。分岐器１０４の第２光フロントエンド７５は、ユーザ側装置毎に複数存在している。すなわち、分岐器１０４は、第２光フロントエンド７５と光スプリッタ７６の代替として第２光フロントエンド（７５Ａ〜７５Ｃ）を備えることが図４の分岐器１０３との違いである。

分岐器１０４は、実施形態３で説明した分岐器１０３の特徴の他に実施形態２で説明した分岐器１０２の特徴を備える。

（実施形態５）
図６は、本実施形態の分岐器１０５とユーザ側装置２５０の構成を説明する図である。分岐器１０５の計算処理ハードウェア７３は、ディジタル信号処理の一部を実施し、ディジタル信号処理をユーザ側装置２５０と分担する。

実施形態１〜４では、ユーザ側装置２５０がＤＳＰ機能を有する必要は無かったが、本実施形態では、ユーザ側装置２５０もＤＳＰ機能を持つ。具体的には、ユーザ装置２５０は、光フロントエンド８１、アナログ−ディジタル変換ハードウェア８２、及び計算処理ハードウェア８３を備える。光フロントエンド８１は、光ファイバ網の光信号と電気アナログ信号との変換を行う。アナログ−ディジタル変換ハードウェア８２は、電気アナログ信号と計算処理ハードウェア８３で処理する電気ディジタル信号との変換を行う。計算処理ハードウェア８３は、ユーザ側装置で送受信する光信号のデータ処理に必要なディジタル信号処理を電気ディジタル信号に対して行う。

ここで、分岐器１０５の共用型の計算処理ハードウェア７３は、ユーザ側装置で送受信する光信号のデータ処理に必要なディジタル信号処理を全て行うのではなく、一部のみ行う。そして、計算処理ハードウェア７３が行わなかったディジタル信号処理をユーザ側装置２５０の計算処理ハードウェア８３が行う。

例えば、複数のユーザ側装置のトラフィックで共通するディジタル信号処理（集約できる処理や集約により効果の高まる処理）を分岐器１０５の共用型の計算処理ハードウェア７３で行い、複数のユーザ側装置のトラフィック固有のディジタル信号処理をそれぞれのユーザ側装置の計算処理ハードウェア８３で行うようにする。具体的には、ユーザ側装置２５０の計算処理ハードウェア８３でＯＦＤＭ変復調を行い、分岐器１０５の計算処理ハードウェア７３で歪補償やフレーム処理を行う。その他にも、計算処理ハードウェア７３でユーザ側装置間の適応変調による伝送処理や光回線終端装置間のコヒーレントＯＦＤＭによる伝送処理等を行ってもよい。

なお、分岐器１０５の構成は、図６に限らず、図７〜図９に示すように、実施形態２〜４で説明した分岐器１０２〜分岐器１０４の構成であってもよい。

（実施形態６）
図１０は、本実施形態の分岐器１０９の構成を説明する図である。分岐器１０９は、光回線終端装置２１からユーザ側装置２５０への下りトラフィックについて、第１光フロントエンド７１、第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア７２、計算処理ハードウェア７３、第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア７４、及び第２光フロントエンド７５を迂回するバイパス経路をさらに備える。バイパス経路は、光サーキュレータ（７０、７８）と経路７７を含む。なお、分岐器１０９の第１光フロントエンド７１は光トランスミッタ、第２光フロントエンド７５は光レシーバでもよい。

本実施形態の分岐器１０９は、上り信号のみ処理するＤＳＰ機能を持つ。光回線終端装置２１でＤＳＰ機能を有する場合、分岐器でディジタル信号処理を行う必要は無い。従って、下り信号を光サーキュレータ７０で経路７７へ迂回させ、光サーキュレータ７８で光スプリッタ７６に結合させる。上り信号については、実施形態１の分岐器１０１の動作と同じである。

（実施形態７）
実施形態１〜６で説明した分岐器（１０１〜１０９）は、異なる複数のサービスに対応できる。「異なる複数のサービス」の例は、下記の通りである。

有線系サービスであれば、ＦＴＴＨのようなＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）回線サービスである。セルラ系サービスであれば、ＬＴＥ基地局収容回線サービス（モバイルバックホール、モバイルフロントホール）、次世代モバイル基地局収容回線サービス（モバイルバックホール、モバイルフロントホール）である。Ｗｉ−Ｆｉ基地局収容回線サービスやセンサネットワーク用回線サービスのようなその他無線系サービスでもよい。

１１：収容装置
２１：光回線終端装置
５０：光ファイバ網
７０：光サーキュレータ
７１：第１光フロントエンド
７２、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ：第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア
７３、７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ、７３Ｄ：計算処理ハードウェア
７４、７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ：第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア
７５、７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ：第２光フロントエンド
７６：光スプリッタ
７７：経路
７８：光サーキュレータ
８１：光フロントエンド
８２：アナログ−ディジタル変換ハードウェア
８３：計算処理ハードウェア
１０１〜１０９：分岐器
２０１：収容局
２５０：ユーザ側装置
３０１：光アクセスシステム

Claims (8)

1. 光アクセスシステムの光回線終端装置と複数のユーザ側装置とを接続する光ファイバ網の分岐器であって、
   前記光回線終端装置側から前記ユーザ側装置側へ順に接続される第１光フロントエンド、第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、計算処理ハードウェア、第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び第２光フロントエンドを備え、
   前記第１光フロントエンド及び前記第２光フロントエンドは、前記光ファイバ網の光信号と電気アナログ信号との変換を行い、
   第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア及び第２アナログ−ディジタル変換ハードウェアは、複数の前記ユーザ側装置のトラフィックについて、前記電気アナログ信号と前記計算処理ハードウェアで処理する電気ディジタル信号との変換を一括して実施する共用型であり、
   前記計算処理ハードウェアは、複数の前記ユーザ側装置のトラフィックについて、全ての前記ユーザ側装置で送受信する光信号のデータ処理に必要なディジタル信号処理を前記電気ディジタル信号に対して一括して実施する共用型である
   ことを特徴とする分岐器。
2. 前記計算処理ハードウェアは、
   前記ユーザ側装置のトラフィック毎に実施する前記ディジタル信号処理を変更することを特徴とする請求項１に記載の分岐器。
3. 前記第２光フロントエンドと複数の前記ユーザ側装置とを接続する光スプリッタをさらに備え、
   前記第２光フロントエンドは、複数の前記ユーザ側装置のトラフィックについて、光信号と電気アナログ信号との変換を一括して実施する共用型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の分岐器。
4. 前記第２光フロントエンドは、前記ユーザ側装置毎に複数存在していることを特徴とする請求項１又は２に記載の分岐器。
5. 前記計算処理ハードウェア、前記第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び前記第２アナログ−ディジタル変換ハードウェアは異なる性能を持った複数の種類があり、
   前記ユーザ側装置のトラフィック毎に、前記計算処理ハードウェア、前記第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び、前記第２アナログ−ディジタル変換ハードウェアの種類を組み合わせを変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の分岐器。
6. 前記計算処理ハードウェアは、
   前記ディジタル信号処理の一部を実施し、前記ディジタル信号処理を前記ユーザ側装置と分担することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の分岐器。
7. 前記光回線終端装置から前記ユーザ側装置への下りトラフィックについて、前記第１光フロントエンド、前記第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、前記計算処理ハードウェア、前記第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び前記第２光フロントエンドを迂回するバイパス経路をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の分岐器。
8. 光アクセスシステムの光回線終端装置と複数のユーザ側装置とを接続する光ファイバ網の分岐器が、前記光回線終端装置側から前記ユーザ側装置側へ順に接続される第１光フロントエンド、第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア、計算処理ハードウェア、第２アナログ−ディジタル変換ハードウェア、及び第２光フロントエンドを備えており、
   前記第１光フロントエンド及び前記第２光フロントエンドで、前記光ファイバ網の光信号と電気アナログ信号との変換を行い、
   第１アナログ−ディジタル変換ハードウェア及び第２アナログ−ディジタル変換ハードウェアで、複数の前記ユーザ側装置のトラフィックについて、前記電気アナログ信号と前記計算処理ハードウェアで処理する電気ディジタル信号との変換を一括して実施し、
   前記計算処理ハードウェアで、複数の前記ユーザ側装置のトラフィックについて、全ての前記ユーザ側装置で送受信する光信号のデータ処理に必要なディジタル信号処理を前記電気ディジタル信号に対して一括して実施する
   ことを特徴とする通信方法。

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