JP6351877B2 - 光通信装置、制御信号受信回路および光通信システム - Google Patents

光通信装置、制御信号受信回路および光通信システム Download PDF

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Description

本発明は、光波長を制御するための制御信号を送受信する光通信システムにおける光通信装置、制御信号生成回路、制御信号受信回路および該光通信システムに関する。
光通信装置であり親局装置であるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｕｎｉｔ）と光通信装置であり子局装置である複数のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とが、ＯＮＵごとの専用の光波長を用いて通信するポイント-トゥ-ポイント（ＰｔＰ） ＷＤＭ−ＰＯＮ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムでは、低コスト化を実現するために、ＯＮＵは、カラーレスすなわち光波長無依存であることが要求されている。このため、運用中のＰｔＰ ＷＤＭ−ＰＯＮシステムにおいて、新たなＯＮＵがシステムに参入した場合、すなわちＯＮＵエントリ時に、ＯＬＴは、既に通信に使用中の光波長以外の空き波長を、新たにエントリしたＯＮＵとの間の通信用波長としてアサインする必要がある。従来のＰｔＰ ＷＤＭ−ＰＯＮシステムでは、ＯＮＵエントリ時の波長制御および運用中の監視制御を実施するためのデータを送受信する専用の制御チャネルとして、ＡＭＣＣ（Ａｕｘｉｌｉａｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）が提供されている。
ＡＭＣＣの伝送方式としては、主信号データ上に、主信号の伝送特性に影響を与えない程度、例えば１０％以下の低い変調度の１ＭＨｚのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）パイロットキャリアを重畳し、このＲＦパイロットキャリアを用いて６４ｋｂｐｓ〜１２８ｋｂｐｓのデータレートでＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ−Ｋｅｙｉｎｇ）変調された制御データを搬送するＲＦパイロットトーン方式が提案されている。例えば、非特許文献１および非特許文献２を参照されたい。
また、非特許文献２には、ＡＭＣＣにより伝送される信号であるＡＭＣＣ信号を送受信するためのＯＮＵ側の具体的な回路、すなわちＡＭＣＣ回路についても提案されている。非特許文献２に記載のＡＭＣＣ回路は、１０Ｇｂｐｓ級のビットレートを持つ主信号の電気信号に、ＲＦパイロットトーン方式によりＡＭＣＣ信号を重畳し、ＡＭＣＣ信号を重畳した後の電気信号を光信号に変換して送信する。また、非特許文献２に記載のＡＭＣＣ回路は、ＡＭＣＣ信号が重畳された光信号を受信すると、ＴＦ（チューナブル光フィルタ）にて所望の光波長の信号を抽出し、抽出した光波長の光信号を電気信号に変換後に電気信号からＡＭＣＣ信号を抽出する。
ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＵＮＩＯＮ ＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ ＳＥＣＴＯＲ，"Ｄｒａｆｔ Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ １ ｔｏ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８９．２（２０１４）（ｆｏｒ Ｃｏｎｓｅｎｔ, ３ Ｊｕｌｙ ２０１５）"，Ｊｕｌｙ ２０１５ Ｋｌａｕｓ Ｇｒｏｂｅ，Ｈａｒａｌｄ Ｒｏｈｄｅ，Ｋｌａｕｓ Ｐｕｌｖｅｒｅｒ，"ＡＭＣＣ（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）"，ＦＳＡＮ Ｍｅｅｔｉｎｇ Ｑ２／２０１４，Ｍａｙ ２０１４，Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ
光通信システムにおいて１００Ｇｂｐｓ級などの高速な伝送速度を実現するための技術として、受信側において参照光となるローカル光と受信した光信号とを干渉させるコヒーレント検波を行うコヒーレント光伝送技術がある。以下、コヒーレント光伝送技術により伝送される信号をコヒーレント信号と呼ぶ。コヒーレント光伝送技術では、搬送波の周波数、位相などを用いて情報を伝送することができるため、１００Ｇｂｐｓ級などの高速な伝送速度を実現することができる。
しかしながら、非特許文献２に記載の従来のＡＭＣＣ回路では、ＡＭＣＣ信号を電気信号である主信号に重畳する構成のため、１００Ｇｂｐｓ級のコヒーレント信号を実現する場合には、高速な電気信号を処理する回路が必要となる。しかしながら、このように高速な電気信号を処理する回路を実現することは難しく、処理回路において遅延などにより主信号に影響が生じる可能性がある。また、非特許文献２には、１００Ｇｂｐｓ級のコヒーレント光伝送技術を用いる場合のＡＭＣＣ回路の構成について開示も示唆もされていない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高速な伝送速度の光信号を伝送するＰｔＰ ＷＤＭ−ＰＯＮシステムにおいて、主信号への影響を抑制して光波長の制御に用いられる制御信号を主信号へ重畳することができる光通信装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、送信する光信号の光波長および受信する光信号の光波長を変更可能な子局装置と子局装置ごとに専用の光波長を用いて通信を行う光通信装置であって、子局装置との間の通信で用いる光波長を制御するための制御情報を示すデータ信号を電気信号として生成するデータ生成回路と、データ信号に基づいて搬送波を変調し、変調後の搬送波を、光通信装置から子局装置へ向かう方向である下り方向に送信される下り制御信号として出力する搬送波生成回路と、を備える。また、本発明にかかる光通信装置は、子局装置へ送信する光信号である主信号を、下り制御信号に基づいて光強度変調する光強度変調器、を備える。子局装置から受信する光信号には、子局装置から光通信装置に向かう方向である上り方向に送信される制御信号である上り制御信号が光強度変調により重畳されており、上り制御信号は、搬送波が子局装置から送信される波長制御に関する制御情報に対して子局装置に固有の拡散符号を用いて拡散処理が実施された信号を用いて変調された信号である。また、本発明にかかる光通信装置は、子局装置から受信する光信号から該光信号に重畳された上り制御信号に対応する波長帯の光信号を抽出し、抽出した光信号を電気信号に変換して出力するフィルタと、フィルタから出力される電気信号に、子局装置における拡散処理において用いられた拡散符号と同一の拡散符号を用いて逆拡散処理を実施する逆拡散回路と、逆拡散処理後の信号を復調するデータ受信回路と、を備える。
本発明にかかる光通信装置、信号生成回路および光通信システムは、高速な伝送速度の光信号を伝送するＰｔＰ ＷＤＭ−ＰＯＮシステムにおいて、主信号への影響を抑制して光波長の制御に用いられる制御信号を主信号へ重畳することができるという効果を奏する。
実施の形態１にかかる光通信システムの構成例を示す図 実施の形態１のＯＬＴの構成例を示す図 実施の形態１のＯＮＵの構成例を示す図 実施の形態１の制御回路の構成例を示す図 新規ＯＮＵが接続された場合のＯＬＴの動作手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１のＯＬＴにおけるＡＭＣＣ信号の生成方法および重畳方法を説明するための図 実施の形態１の波長割当て結果を受信したＯＮＵにおける動作手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１のＯＮＵにおけるＡＭＣＣ信号の生成方法の一例を示す図 実施の形態２にかかるＯＬＴの構成例を示す図 実施の形態２にかかるＯＮＵの構成例を示す図
以下に、本発明の実施の形態にかかる光通信装置、制御信号生成回路、制御信号受信回路および光通信システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態の光通信システム１００は、光通信装置であり親局装置であるＯＬＴ１と、光通信装置であり子局装置であるＯＮＵ２−１〜２−ｎを備える。ｎは１以上の整数である。ＯＬＴ１は、パワースプリッタ３を介してＯＮＵ２−１〜２−ｎと接続される。パワースプリッタ３は、ＯＬＴ１から受信した光信号を分岐してＯＮＵ２−１〜２−ｎに接続する光ファイバへ各々出力し、ＯＮＵ２−１〜２−ｎから受信した光信号を合波してＯＬＴ１に接続する光ファイバへ出力する。
本実施の形態の光通信システム１００は、ＰｔＰ ＷＤＭ−ＰＯＮシステムであり、ＯＬＴ１からＯＮＵ２−１〜２−ｎへ向かう方向である下り方向の通信に、λd1〜λdmのｍ個の光波長を使用可能であり、ＯＬＴ１へ向かう方向である上り方向の通信にλu1〜λukのｋ個の光波長を使用可能である。また、上り方向の通信に用いられるｋ個の光波長と、下り方向の通信に用いられるｍ個の光波長とは、波長帯が異なる。ｍ、ｋは、それぞれ２以上の整数であり、ｍとｋは等しくなくてもよいが、以下では、ｍとｋが等しい例を説明する。
図２は、実施の形態１のＯＬＴ１の構成例を示す図である。ＯＬＴ１は、送信する光信号の光波長および受信する光信号の光波長を変更可能なＯＮＵ２−１〜２−ｎと、ＯＮＵ２−１〜２−ｎごとに専用の光波長を用いて通信を行う光通信装置である。図２に示すように、ＯＬＴ１は、コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍ、波長合波器１１、ＡＭＣＣ信号生成回路１２、ＡＭＣＣ信号受信回路１３、波長分波器１４、コヒーレント受信器１５−１〜１５−ｋ、波長制御回路１６、処理回路１７および上り下り波長帯分離フィルタ１８を備える。
処理回路１７は、ＰＯＮプロトコルに従ったＯＬＴ側の制御を行い、ＰＯＮプロトコルに従ったＯＮＵ２−１〜２−ｎ宛ての制御信号を電気信号として生成し、宛先のＯＮＵ２−１〜２−ｎに対応するコヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍへ出力する。また、処理回路１７は、コヒーレント受信器１５−１〜１５−ｋから電気信号として入力されるＯＮＵ２−１〜２−ｎから送信された制御信号に基づいてＰＯＮプロトコルに従った処理を実施する。
なお、上記のＰＯＮプロトコルとは、レイヤ２の副層であるＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層等で用いられる制御用プロトコルであって、例えばＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）で規定されているＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ-ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）、ＩＴＵ−Ｔで規定されているＰＬＯＡＭ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ ＯＡＭ)、ＯＭＣＣ（ＯＮＵ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）等のことである。
また、処理回路１７は、図示しない上位ネットワークから受信したＯＮＵ２−１〜２−ｎ宛てのデータを電気信号としてコヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍへ出力する。本実施の形態では、上位ネットワークから受信したＯＮＵ２−１〜２−ｎ宛てのデータである下りデータ、および後述するようにＯＮＵから送信される上りデータを主信号と呼ぶ。なお、主信号として、ＡＭＣＣにより送信することが定められている制御信号以外の制御信号を含むようにしてもよい。
また、処理回路１７は、ＯＮＵとの通信中に、新たなＯＮＵが接続された場合に、使用可能な光波長のうち、既に通信に使用中の光波長を除いた空き波長を、新たなＯＮＵへ割当てる。光波長の割当て方法は、空き波長を割当てていく方法であればどのような方法を用いてもよい。処理回路１７は、新たにエントリしたＯＮＵに割り当てた上りおよび下りの光波長を、該ＯＮＵの識別情報とともに波長制御情報としてＡＭＣＣ信号生成回路１２へ出力する。また、ここでは、処理回路１７がＯＮＵへの波長割当てを行う例を説明したが、波長制御回路１６がＯＮＵへの波長割当てを行ってもよい。処理回路１７は、波長制御情報以外にもＡＭＣＣにより送信する情報がある場合には該情報をＡＭＣＣ信号生成回路１２へ出力する。
コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍは、処理回路１７から入力される電気信号に基づいて、下り通信に使用可能なｍ個の光波長のうちの１つの光波長の光信号を生成する。コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍは、それぞれが異なる光波長の光信号を生成する光送信器である。このように、ＯＬＴ１は、それぞれが異なる光波長の光信号を生成するコヒーレント送信器を上り方向の通信で用いる光波長ごとに備える。すなわち、コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍは、電気信号として入力された主信号を光信号に変換して出力する。本実施の形態では、コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍが生成する光信号は１００Ｇｂｐｓのコヒーレント信号である。コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍは、それぞれλd1〜λdm光波長の光信号を生成する。コヒーレント信号とは、コヒーレント検波により受信されることを前提として生成される光信号であり、例えば、周波数変調または位相変調が施された光信号である。
具体的には、コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍは、入力される電気信号に基づいて、内蔵する光源から送出される光信号に対して位相変調、周波数変調などを含む多値変調を施すことにより光信号を生成して出力する。例えば、コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍは、位相変調の一種であるＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：四位相偏移変調）を施した信号を偏波多重する偏波多重ＱＰＳＫを実施する。コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍは、光源と、変調器モジュールとを備える。変調器モジュールとしては、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ3：ニオブ酸リチウム）変調器を用いて２系統のＱＰＳＫ変調信号を生成し、２系統のＱＰＳＫ変調信号のうちの一方を９０度偏波回転素子により偏波面を９０度回転させた後に２系統のＱＰＳＫ変調信号をＰＢＣ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）により偏波多重する変調器を用いることができる。また、変調器モジュールは、さらに損失調整のために半導体型光増幅器ＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）、ＶＯＡ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）などの光強度変調器を備えていてもよい。なお、コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍが施す変調方式、およびコヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍが生成する光信号の伝送速度は上述した例に限定されない。
波長合波器１１は、コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍから出力される光信号を合波してＡＭＣＣ信号生成回路１２へ出力する。すなわち、波長合波器１１は、コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍにより複数の光波長の光信号としてそれぞれ生成された複数の光信号が合波された光信号である主信号を生成する。
制御信号生成回路であるＡＭＣＣ信号生成回路１２は、波長合波器１１から出力された光信号に対して、処理回路１７から出力された波長制御情報などのＡＭＣＣにより送信する制御情報に基づいて生成されたＡＭＣＣ信号を重畳して上り下り波長帯分離フィルタ１８へ出力する。すなわち、ＡＭＣＣ信号生成回路１２は、下り方向に送信される制御信号である下りＡＭＣＣ信号が光強度変調により主信号に重畳された光信号を生成する。ＡＭＣＣ信号は、ＯＬＴとＯＮＵとの間の通信で用いる光波長の波長制御等のために用いられる信号である。すなわち、ＡＭＣＣ信号は、ＯＬＴ１とＯＮＵ２−１〜２−ｎとの間の通信で用いる光波長を制御するための制御情報に基づいて生成される信号である。
本実施の形態では、ＡＭＣＣ信号は、ＲＦパイロットトーン方式により主信号に重畳される。ここで、ＡＭＣＣ信号を重畳する際の変調度は、１０％程度以下とし、主信号特性に影響を与えず、かつ十分な伝送特性を確保できるレベルとする。なお、変調度は、非特許文献１に記載されているmodulation index Mと同じ定義である。すなわち、変調度は、ＡＭＣＣ信号が重畳された後の光信号の強度の包絡線の最大値、最小値および平均値を、それぞれＰmax、ＰminおよびＰaverageとするとき、１００×（Ｐmax−Ｐmin）／Ｐaverage％である。また、本実施の形態では、ＲＦパイロットトーン方式におけるＲＦパイロットキャリアの周波数ＦCは１ＭＨｚであるとし、ＡＭＣＣ信号の変調方式はＯＯＫであるとする。本実施の形態のＡＭＣＣ信号の生成方法の詳細については後述する。なお、本実施の形態では、ＡＭＣＣ信号のデータレートとＲＦパイロットキャリアの周波数は非特許文献１に記載される値に準拠しているが、ＡＭＣＣ信号のデータレートとＲＦパイロットキャリアの周波数はこれに限定されない。また、ＡＭＣＣ信号の変調方式は、ＯＯＫに限定されない。
ＡＭＣＣ信号生成回路１２は、光強度変調器１２１、データ生成回路１２２、キャリア生成回路１２３およびバイアス制御回路１２４を備える。データ生成回路１２２は、処理回路１７から入力される情報に基づいて６４ｋｂｐｓ〜１２８ｋｂｐｓ程度のビットレートを持つデータ信号を生成する。すなわち、データ生成回路１２２は、ＯＮＵ２−１〜２−ｎとの間の通信で用いる光波長を制御するための制御情報である波長制御情報を示すデータ信号を電気信号として生成する。
搬送波生成回路であるキャリア生成回路１２３は、周波数ＦCのＲＦパイロットキャリアを生成し、データ生成回路１２２から出力されるデータ信号に基づいてＲＦパイロットキャリアを変調して出力する。すなわち、キャリア生成回路１２３は、データ信号に基づいてキャリアすなわち搬送波を変調し、変調後のキャリアを、下り方向に送信される下り制御信号すなわち下りのＡＭＣＣ信号として出力する。変調方式は、上述したように例えばＯＯＫを用いることができる。バイアス制御回路１２４は、光強度変調器１２１の増幅率を適切な値に制御するためにバイアス電流を生成して出力する。バイアス制御回路１２４から出力されるバイアス電流と、キャリア生成回路１２３から出力されるデータ信号に基づいて変調されたＲＦパイロットキャリアとが加算されて電気信号として、光強度変調器１２１へ入力される。
光強度変調器１２１は、入力された電気信号に基づいて、波長合波器１１から出力された光信号を強度変調して出力する。すなわち、光強度変調器１２１は、ＯＮＵ２−１〜２−ｎへ送信する光信号である主信号を、下りのＡＭＣＣ信号に基づいて光強度変調する。光強度変調器１２１は、線形光強度変調器であり、ＲＦパイロットキャリア周波数以上の応答速度を持つ光学的変調器であれば何れでも良い。光強度変調器１２１としては、例えばＳＯＡ、ＶＯＡを用いることができる。
上り下り波長帯分離フィルタ１８は、上り方向の通信に使用される波長帯の光信号と下り方向の通信に使用される波長帯の光信号とを分離する。上り下り波長帯分離フィルタ１８は、上り方向の通信に使用される波長帯の光信号、すなわち上り方向の光信号をＡＭＣＣ信号受信回路１３へ出力し、下り方向の通信に使用される波長帯の光信号、すなわち下り方向の光信号を光ファイバへ送出する。上り下り波長帯分離フィルタ１８から送出された光信号は光ファイバおよびパワースプリッタ３を介してＯＮＵ２−１〜２−ｎへ到着する。
制御信号受信回路であるＡＭＣＣ信号受信回路１３は、上り下り波長帯分離フィルタ１８から出力された光信号を２つに分岐し、分岐した光信号のうち一方からＡＭＣＣ信号を抽出し、ＡＭＣＣ信号を電気信号に変換し、ＡＭＣＣ信号に含まれる波長制御情報を波長制御回路１６へ出力する。後述するように、ＯＮＵから送信される信号には、ＡＭＣＣ信号が重畳される。また、ＡＭＣＣ信号受信回路１３は、分岐した光信号のうち他方を波長分波器１４へ出力する。
ＡＭＣＣ信号受信回路１３は、光カプラ１３０、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）１３１、信号抽出回路１３２、データ受信回路１３３および直交符号生成回路１３４を備える。光カプラ１３０は、上り下り波長帯分離フィルタ１８から出力された光信号を２つに分け、一方を波長分波器１４へ出力し、他方をＢＰＦ１３１へ出力する。
ＢＰＦ１３１は、光カプラ１３０から出力された光信号から所望の帯域の光信号を抽出して電気信号に変換して信号抽出回路１３２へ出力する。すなわち、ＢＰＦ１３１は、ＯＮＵ２−１〜２−ｎから受信する光信号から該光信号に重畳された上り制御信号すなわち上り方向のＡＭＣＣ信号に対応する波長帯の光信号を抽出し、抽出した光信号を電気信号に変換して出力するフィルタである。後述するように、本実施の形態では、各ＯＮＵ２−１〜２−ｎにおいて、ＡＭＣＣ信号は拡散符号によりスペクトル拡散されている。ＢＰＦ１３１は、ＯＮＵ２−１〜２−ｎから送信された全てのＡＭＣＣ信号を抽出可能なように、周波数ＦCを基準として、ＯＮＵ２−１〜２−ｎによりスペクトル拡散された各拡散信号より広い抽出帯域を有する。
直交符号生成回路１３４は、各ＯＮＵ２−１〜２−ｎにおいて生成される直交符号と同一の符号をＯＮＵ２−１〜２−ｎごとに生成する。信号抽出回路１３２は、抽出対象のＯＮＵ２−１〜２−ｎに対応する拡散符号を用いて逆拡散を行うことにより、抽出対象のＯＮＵ２−１〜２−ｎから送信されたＡＭＣＣ信号を抽出する。すなわち、信号抽出回路１３２は、ＢＰＦ１３１から出力される電気信号に、ＡＭＣＣ信号の抽出対象のＯＮＵにおける拡散処理において用いられた拡散符号と同一の拡散符号を用いて逆拡散処理を実施する逆拡散回路である。
データ受信回路１３３は、信号抽出回路１３２により抽出されたＡＭＣＣ信号に対して送信側で施された変調に対応した復調を実施することにより、ＡＭＣＣ信号として送信された情報を復元し、復元した情報を処理回路１７へ出力する。すなわち、逆拡散処理後の信号を復調する。データ受信回路１３３は、また、データ受信回路１３３は、復元した情報が、自身宛ての波長制御情報である場合、波長制御情報を波長制御回路１６へ出力する。
波長制御回路１６は、ＯＮＵの識別情報と上りおよび下りの光波長との対応を保持し、通信中のＯＮＵに割当てられているコヒーレント送信器およびコヒーレント受信器を、通常の動作が可能な状態すなわちアクティブ状態とし、通信に用いられていないコヒーレント送信器およびコヒーレント受信器を休止状態とする。具体的には、ＡＭＣＣ信号受信回路１３から出力された波長制御情報に基づいて、ＯＮＵが上りおよび下りの光波長の設定が完了したことが通知されると、該波長制御情報に基づいて、対応するコヒーレント送信器およびコヒーレント受信器をアクティブ状態にする。ＯＮＵから送信される波長制御情報には、該ＯＮＵが設定した上り方向の光波長を示す情報と、該ＯＮＵが設定した下り方向の光波長を示す情報とが含まれる。
波長分波器１４は、ＡＭＣＣ信号受信回路１３から出力された光信号を、上り方向に使用する各光波長に対応する波長帯の信号にそれぞれ分離し、対応するコヒーレント受信器１５−１〜１５−ｋにそれぞれ出力する。コヒーレント受信器１５−１〜１５−ｋは、上り通信に使用可能なｋ個の光波長のうちの１つの光波長の光信号に対して、送信側で実施された変調に対応する復調を実施して、光信号を電気信号に変換して処理回路１７へ出力する。コヒーレント受信器１５−１〜１５−ｋは、それぞれλu1〜λuk光波長の光信号に対応している。本実施の形態では、ＯＮＵ２−１〜２−ｋは、後述するように１００Ｇｂｐｓの光信号を送信する。
上りの光信号の変調方式は、下りの光信号と同様に偏波多重ＱＰＳＫであるとする。この場合、コヒーレント受信器１５−１〜１５−ｋは、例えば、対応する光波長の光信号すなわちローカル光を生成する光源と、波長分波器１４から出力される光信号を、偏波状態の異なる２つの信号に偏波分離する偏波分離器と、第１および第２の９０度光ハイブリッド回路とを備える。第１および第２の９０度光ハイブリッド回路は、ローカル光と信号光とを混合して、互いに直交する信号であるＩ，Ｑ信号を検出する回路である。また、コヒーレント受信器１５−１〜１５−ｋでは、波長分波器１４から出力された光信号は２つに分岐され、分岐された光の一方は第１の９０度光ハイブリッド回路に入力され、分岐された光の他方は第２の９０度光ハイブリッド回路に入力される。また、偏波分離器により分離された偏波状態の異なる２つの信号の一方は第１の９０度光ハイブリッド回路に入力され、他方は第２の９０度光ハイブリッド回路に入力される。
コヒーレント受信器１５−１〜１５−ｋは、さらに、フォトダイオードおよびトランスインピーダンスアンプで構成される光電変換回路とアナログデジタル変換器とデジタル信号処理回路とを備え、第１および第２の９０度光ハイブリッド回路から出力された信号は、光電変換回路により電気信号に変換され、アナログデジタル変換器によりデジタル信号に変換されデジタル信号処理回路に入力される。デジタル信号処理回路は、アナログデジタル変換器から入力されたデジタル信号を用いて復調を行い、送信された主信号を復元する。
図３は、実施の形態１のＯＮＵ２−ｎの構成例を示す図である。図１に示したＯＮＵ２−１〜２−ｎの構成は同一であり、以下では、ＯＮＵ２−ｎを代表としてＯＮＵ２−１〜２−ｎの構成および動作を説明する。図３に示すように、ＯＮＵ２−ｎは、上り下り波長帯分離フィルタ２１、ＡＭＣＣ信号生成回路２２、コヒーレント送信器２３、波長制御回路２４、コヒーレント受信器２５、ＡＭＣＣ信号受信回路２６および処理回路２７を備える。
処理回路２７は、ＰＯＮプロトコルに従ったＯＮＵ側の制御を行い、ＰＯＮプロトコルに従ったＯＬＴ１宛ての制御信号を電気信号として生成し、コヒーレント送信器２３へ出力する。また、コヒーレント受信器２５から電気信号として入力されるＯＬＴ１から送信された制御信号に基づいてＰＯＮプロトコルに従った処理を実施する。
また、処理回路２７は、図示しない、ＯＮＵに接続される端末等から受信したＯＬＴ１宛てのデータである上りデータを電気信号としてコヒーレント送信器２３へ出力する。上りデータは、上述したように、主信号である。処理回路２７は、波長制御情報などＡＭＣＣにより送信することが定められている情報をＡＭＣＣ信号生成回路２２へ出力する。
コヒーレント送信器２３は、出力する光信号の光波長を変更することが可能なカラーレスなコヒーレント送信器である。コヒーレント送信器２３は、処理回路２７から入力される電気信号を光信号に変換してＡＭＣＣ信号生成回路２２に出力する。コヒーレント送信器２３は、波長制御回路２４から通知される光波長に、自身が出力する光信号の光波長を設定する。コヒーレント送信器２３の構成および動作は、光波長を変更可能なこと以外は、すなわち内部の光源の光波長を変更可能である以外は、コヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍと同様である。本実施の形態では、下り方向と同様に、コヒーレント送信器２３が生成する光信号は１００Ｇｂｐｓのコヒーレント信号であるとし、偏波多重ＱＰＳＫが施されるとする。ここでは、上り方向と下り方向とで、伝送速度および変調方式を同一である例を説明するが、上り方向と下り方向とで、伝送速度および変調方式が異なっていてもよい。
制御信号生成回路であるＡＭＣＣ信号生成回路２２は、コヒーレント送信器２３から出力された光信号に対して、処理回路２７から出力された波長制御情報などの情報を示すＡＭＣＣ信号を重畳して上り下り波長帯分離フィルタ２１へ出力する。ＡＭＣＣ信号生成回路２２は、上り方向に送信される制御信号である上り制御信号すなわち上りのＡＭＣＣ信号が光強度変調により重畳された光信号を生成する。また、上りＡＭＣＣ信号は、ＲＦパイロットキャリアであるキャリアが、ＯＮＵ２−１〜２−ｎから送信される波長制御に関する制御情報に対してＯＮＵ２−１〜２−ｎに固有の拡散符号を用いて拡散処理が実施された信号である。具体的には、ＡＭＣＣ信号生成回路２２は、ＡＭＣＣ信号の重畳の前に処理回路２７から出力された波長制御情報などの情報を示すデータに対して拡散符号を乗算し、拡散符号が乗算されたデータに基づいてＲＦパイロットキャリアを変調することによりＡＭＣＣ信号を生成し、生成したＡＭＣＣ信号をコヒーレント送信器２３から出力された光信号に重畳する。拡散符号は、あらかじめ定められた生成方法により生成され、ＯＮＵ２−１〜２−ｎごとに互いに異なる符号が用いられる。ここで、本実施の形態で用いる拡散符号は、他の拡散符号との相関が低い符号であれば良く、例えば直交性の高い符号としてスペクトル拡散のために一般的に利用されるＧｏｌｄ系列符号等の直交符号を用いることができる。
ＡＭＣＣ信号生成回路２２は、光強度変調器２２１、直交符号生成回路２２２、データ生成回路２２３、データ拡散回路２２４、キャリア生成回路２２５およびバイアス制御回路２２６を備える。データ生成回路２２３は、処理回路２７から入力される情報に基づいて６４ｋｂｐｓ〜１２８ｋｂｐｓ程度のビットレートを持つデータ信号を生成して出力する。直交符号生成回路２２２は、拡散符号を生成してデータ拡散回路２２４へ出力する。
データ拡散回路２２４は、データ生成回路２２３から出力されたデータ信号に拡散符号を乗算することによりスペクトル拡散処理を実施し、処理後のデータ信号をキャリア生成回路２２５へ出力する。すなわち、データ拡散回路２２４は、データ信号に対してＯＮＵ２−ｎに固有の拡散符号を用いて拡散処理を実施する拡散回路である。
キャリア生成回路２２５は、周波数ＦCのＲＦパイロットキャリアを生成し、データ拡散回路２２４から出力されるデータ信号に基づいてＲＦパイロットキャリアを変調して出力する。すなわち、キャリア生成回路２２５は、拡散処理が実施された信号に基づいてＲＦパイロットキャリアを変調し、変調後のＲＦパイロットキャリアを、上り方向に送信される上りＡＭＣＣ信号として出力する搬送波生成回路である。変調方式は、上述したように例えばＯＯＫを用いることができる。バイアス制御回路２２６は、光強度変調器２２１の増幅率を適切な値に制御するためにバイアス電流を生成して出力する。バイアス制御回路２２６から出力されるバイアス電流と、キャリア生成回路２２５から出力されるデータ信号に基づいて変調されたＲＦパイロットキャリアとが加算されて電気信号として、光強度変調器２２１へ入力される。
光強度変調器２２１は、入力された電気信号に基づいて、コヒーレント送信器２３から出力された光信号を強度変調して出力する。光強度変調器２２１は、ＯＬＴ１の光強度変調器１２１と同様に、線形光強度変調器であり、ＲＦパイロットキャリア周波数以上の応答速度を持つ光学的変調器であれば何れでも良く、例えば半導体型光増幅器ＳＯＡ、ＶＯＡを光強度変調器２２１として用いることができる。
上り下り波長帯分離フィルタ２１は、上り方向の通信に使用される波長帯の光信号と下り方向の通信に使用される波長帯の光信号とを分離する。上り下り波長帯分離フィルタ２１は、上り方向の通信に使用される波長帯の光信号、すなわち上り方向の光信号を光ファイバへ送出し、下り方向の通信に使用される波長帯の光信号、すなわち下り方向の光信号をＡＭＣＣ信号受信回路２６へ出力する。上り下り波長帯分離フィルタ２１から送出された光信号は光ファイバおよびパワースプリッタ３を介してＯＬＴ１へ到着する。
制御信号受信回路であるＡＭＣＣ信号受信回路２６は、上り下り波長帯分離フィルタ２１から出力された光信号を２つに分岐し、分岐した光信号のうち一方からＡＭＣＣ信号を抽出し、ＡＭＣＣ信号を電気信号に変換し、ＡＭＣＣ信号に含まれる波長制御情報を波長制御回路２４へ出力する。また、ＡＭＣＣ信号受信回路２６は、分岐した光信号のうち他方をコヒーレント受信器２５へ出力する。
ＡＭＣＣ信号受信回路２６は、光カプラ２６１、ＢＰＦ２６２およびデータ受信回路２６３を備える。光カプラ２６１は、上り下り波長帯分離フィルタ２１から出力された光信号を２つに分岐し、一方をコヒーレント受信器２５へ出力し、他方をＢＰＦ２６２へ出力する。ＢＰＦ２６２は、光カプラ２６１から出力された光信号から周波数Ｆcの光信号を抽出して電気信号に変換してデータ受信回路２６３へ出力するフィルタである。データ受信回路２６３は、ＢＰＦ２６２から出力される電気信号であるＡＭＣＣ信号に対して送信側で施された変調に対応した復調を実施することにより、ＡＭＣＣ信号として送信された情報を復元し、復元した情報を処理回路２７へ出力する。また、データ受信回路２６３は、復元した情報が波長制御情報である場合、波長制御情報を波長制御回路２４へ出力する。
波長制御回路２４は、ＯＬＴからＡＭＣＣ信号として通知された波長制御情報に基づいて、コヒーレント送信器２３およびコヒーレント受信器２５に対して、それぞれ設定する光波長を通知する。具体的には、ＯＮＵ２−ｎに割当てられた上り方向の光波長を示す情報をコヒーレント送信器２３へ通知し、ＯＮＵ２−ｎに割当てられた下り方向の光波長を示す情報をコヒーレント受信器２５へ通知する。
コヒーレント受信器２５は、受信する光信号の光波長を変更することが可能なカラーレスなコヒーレント受信器である。コヒーレント受信器２５は、入力された光信号に対して、送信側で実施された変調に対応する復調を実施して、光信号を電気信号に変換して処理回路２７へ出力する。処理回路２７から入力される電気信号を光信号に変換してＡＭＣＣ信号生成回路２２に出力する。コヒーレント受信器２５は、波長制御回路２４から通知される光波長に、自身が受信する光信号の光波長を設定する。コヒーレント受信器２５の構成および動作は、光波長を変更可能なこと以外は、すなわち内部の光源の光波長を変更可能である以外は、コヒーレント受信器１５−１〜１５−ｋと同様である。
次に、本実施の形態のＯＬＴ１における処理回路１７、およびＯＮＵ２−ｎにおける処理回路２７のハードウェア構成について説明する。処理回路１７および処理回路２７は、専用のハードウェアであっても、メモリとメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）とを備える制御回路であってもよい。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等が該当する。
処理回路１７および処理回路２７が、専用のハードウェアで実現される場合、これらは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものである。
図４は、実施の形態１の制御回路の構成例を示す図である。処理回路１７および処理回路２７がＣＰＵを備える制御回路で実現される場合、この制御回路は例えば図４に示す構成の制御回路２００である。図４に示すように制御回路２００は、ＣＰＵであるプロセッサ２０１と、メモリ２０２とを備える。処理回路１７および処理回路２７が制御回路２００により実現される場合、プロセッサ２０１がメモリ２０２に記憶された、処理回路１７および処理回路２７の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ２０２は、プロセッサ２０１が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。
また、ＯＬＴ１の波長制御回路１６、信号抽出回路１３２、データ受信回路１３３、直交符号生成回路１３４、データ生成回路１２２についても、同様に、専用のハードウェアとして実現されてもよいし、ＣＰＵを備える図４に示した制御回路により実現されてもよい。また、ＯＮＵ２−ｎにおける波長制御回路２４、データ生成回路２２３、データ拡散回路２２４、直交符号生成回路２２２、データ受信回路２６３についても、同様に、専用のハードウェアとして実現されてもよいし、ＣＰＵを備える図４に示した制御回路により実現されてもよい。
次に、本実施の形態の動作について説明する。ここでは、ＯＬＴ１が、新規ＯＮＵが接続された、すなわち新たなＯＮＵがエントリしたことを検出した場合の動作について説明する。図５は、新規ＯＮＵが接続された場合のＯＬＴの動作手順の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、ＯＬＴ１の処理回路１７は、新規ＯＮＵの接続を検出すると（ステップＳ１）、該ＯＮＵへ光波長を割当てる（ステップＳ２）。ここでは、ＯＮＵ２−ｎが新規に接続したとし、ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２−ｎに対して、上り方向の通信用にλuk、下り方向の通信用にλdmをそれぞれ割当てたとする。また、ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２−ｎ以外のＯＮＵと通信中であるとし、コヒーレント送信器１０−１〜１０−（ｍ−１）は通信に使用されているとする。
次に、ＯＬＴ１は、光波長を割当てた結果である波長割当て結果をＡＭＣＣ信号として主信号に重畳して送信する（ステップＳ３）。具体的には、ＯＬＴ１では、処理回路１７が、下りデータを電気信号として、それぞれ対応するコヒーレント送信器１０−１〜１０−（ｍ−１）へ出力する。この下りデータは、例えば、ＯＬＴ１と通信中のＯＮＵ宛ての下りデータである。また、処理回路１７は、波長割当て結果を波長制御情報としてＡＭＣＣ信号生成回路１２へ出力する。コヒーレント送信器１０−１〜１０−（ｍ−１）は、それぞれ入力された電気信号に基づいて光信号を生成し、波長合波器１１が、コヒーレント送信器１０−１〜１０−（ｍ−１）により生成された光信号を合波してＡＭＣＣ信号生成回路１２へ出力する。ＡＭＣＣ信号生成回路１２は、波長合波器１１から出力された光信号すなわち主信号に、処理回路１７から出力された波長制御情報に基づいて生成したＡＭＣＣ信号を重畳する。ＡＭＣＣ信号が重畳された主信号は、上り下り波長帯分離フィルタ１８、光ファイバ、およびパワースプリッタ３を介してＯＮＵ２−１〜２−ｎへ到着する。
ここで、本実施の形態のＯＬＴ１における下り方向のＡＭＣＣ信号の生成方法および重畳方法について、例を挙げて説明する。図６は、本実施の形態のＯＬＴ１におけるＡＭＣＣ信号の生成方法および重畳方法を説明するための図である。図６の横軸は時間である。図６の一段目は、波長合波器１１から出力される主信号の光強度を示している。図６では、直線で示しているが実際には、この範囲で光強度は変動しており、図６は主信号の光強度の包絡線を示している。図６の二段目は、ＡＭＣＣデータ、すなわちデータ生成回路１２２により生成されるデータ信号の一例を示している。データ信号のビットレートであるデータ速度は、上述したように６４ｋｂｐｓ〜１２８ｋｂｐｓ程度である。図６の例では、データ生成回路１２２に入力される情報が“１００１”であった場合のデータ信号の例を示している。この例では、データ信号は、情報が“１”の場合がハイレベル、情報が“０”の場合がローレベルとなる電気信号である。
図６の三段目は、図６の二段目に示したデータ信号に基づいてキャリア生成回路１２３により生成されるＡＭＣＣ信号の一例を示している。図に示す正弦波は、周波数ＦCのＲＦパイロットキャリアを示している。ここでは、上述したように、ＯＯＫを用いることから、図６の三段目では、データ信号がハイレベルの場合は、ＲＦパイロットキャリアがオンとなり、ＲＦパイロットキャリアが現れる。データ信号がローレベルの場合は、ＲＦパイロットキャリアがオフとなり、ＲＦパイロットキャリアは現れない。図６の四段目は、図６の三段目に示したＡＭＣＣ信号が重畳された後の主信号、すなわちＯＬＴ１から送信される光信号の一例を示す図である。主信号は光強度変調器１２１により図６に示したＡＭＣＣ信号に基づいて強度変調されるため、主信号の強度がデータ信号に応じて変化している。なお、図６は、各信号をわかりやすくした模式図であり、実際のデータ信号のデータ速度、および周波数ＦCに対応するものではない。
ステップＳ３で送信された光信号は、ＯＮＵ２−１〜２−ｎにより受信される。図７は、波長割当て結果を受信したＯＮＵ２−ｎにおける動作手順の一例を示すフローチャートである。図７に示すように、ＯＮＵ２−ｎは、波長割当て結果を受信する（ステップＳ１１）と、波長割当て結果に基づいて、上りおよび下りの通信に用いる光波長を設定する（ステップＳ１２）。具体的には、ＯＮＵ２−ｎでは、ＡＭＣＣ信号受信回路２６が、ＯＬＴ１から受信した光信号からＡＭＣＣ信号として重畳された波長制御情報である波長割当て結果を復元して、波長制御回路２４へ通知する。波長制御回路２４は、波長割当て結果に基づいて、割当てられた上りの光波長λukをコヒーレント送信器２３へ通知し、割当てられた下りの光波長λdmをコヒーレント受信器２５へ通知する。コヒーレント送信器２３およびコヒーレント受信器２５は、波長制御回路２４からの通知に基づいてそれぞれ光波長を設定する。なお、ＯＮＵ２−ｎ以外のＯＮＵも、ステップＳ３で送信された光信号を受信するが、該光信号に重畳されたＡＭＣＣ信号が自身宛てでないため、データ受信回路２６３または処理回路２７が、該ＡＭＣＣ信号を破棄する。
次に、ＯＮＵ２−ｎは、波長割当て結果に対する応答である光波長設定応答をＡＭＣＣ信号として主信号に重畳してＯＬＴ１へ送信する（ステップＳ１３）。具体的には、処理回路２７が、コヒーレント送信器２３およびコヒーレント受信器２５における光波長の設定が完了したと判断すると、波長割当て結果で通知された波長が設定されたことを示す光波長設定応答を生成して、ＡＭＣＣ信号生成回路２２へ出力する。光波長設定応答には、波長割当てで通知された上りおよび下りの光波長が含まれる。コヒーレント送信器２３およびコヒーレント受信器２５における光波長の設定が完了したと判断する方法は、どのような方法でもよいが、例えば、波長制御回路２４がコヒーレント送信器２３およびコヒーレント受信器２５への光波長の通知が完了すると、その旨を処理回路２７に通知し、処理回路２７はこの通知を受けるとコヒーレント送信器２３およびコヒーレント受信器２５における光波長の設定が完了したと判断する方法がある。ＡＭＣＣ信号生成回路２２では、処理回路２７から出力された情報、すなわち光波長設定応答に基づいてＡＭＣＣ信号を生成して、主信号にＡＭＣＣ信号を重畳して出力する。ＡＭＣＣ信号が冗長された光信号は、上り下り波長帯分離フィルタ２１、光ファイバ、パワースプリッタ３を介してＯＬＴ１へ到着する。
ここで、本実施の形態のＯＮＵ２−ｎにおけるＡＭＣＣ信号、すなわち上り方向のＡＭＣＣ信号の生成方法について、例を挙げて説明する。図８は、本実施の形態のＯＬＴ２−ｎにおけるＡＭＣＣ信号の生成方法の一例を示す図である。図８の横軸は時間を示している。図８の一段目は、データ生成回路２２３から送出されるデータ信号、すなわちＡＭＣＣデータを示している。データ信号は、６４ｋｂｐｓ〜１２８ｋｂｐｓ程度のデータ速度を持つ。このデータ信号における１ビットに対応する時間をＴとする。すなわち、データ信号における１つのパルスのパルス幅をＴとする。データ信号の各パルスは、情報のビット値に応じてハイレベルまたはローレベルの値をとる。図８の例では、Ｔと記載された部分でデータ信号がハイレベルとなり、その前後でデータ信号がローレベルとなっている。
図８の二段目は、直交符号生成回路２２２により送出された、拡散符号の一例を示す。図８の例では、直交符号生成回路２２２は、データ信号のパルス幅Ｔに対し、Ｎを２以上の整数とするとき、ＴC＝Ｔ／Ｎのパルス幅を持つ拡散符号を生成している。図８に示す拡散符号は、ハイレベルが１に対応し、ローレベルが０に対応し、“１０１１０１００”の８つのビット値に対応する拡散符号を用いている。Ｎは、パルス幅Ｔ内の拡散符号のビット値の数であるため、図８の例ではＮ＝８である。直交符号生成回路２２２は、“１０１１０１００”の８つのビット値に対応する拡散符号をパルス幅Ｔごとに生成する。図８の三段目は、データ拡散回路２２４により、図８の一段目に示したデータ信号が、図８の二段目に示した拡散符号により拡散された後の信号を示す。ここでは、データ拡散回路２２４は、データ信号と、拡散符号との否定排他的論理和（ＸＮＯＲ）を演算することにより、データ信号を拡散している。
キャリア生成回路２２５は、データ拡散回路２２４により拡散された信号に基づいて、ＲＦパイロットキャリアを変調して、ＡＭＣＣ信号を生成する。キャリア生成回路２２５によるＲＦパイロットキャリアの変調方法、および主信号に対するＡＭＣＣ信号の重畳方法は、下りのＡＭＣＣ信号と同様である。
図５の説明に戻り、ステップＳ３の後、ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２−ｎから波長設定応答を受信する（ステップＳ４）と、ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２−ｎに対応する光波長を設定する（ステップＳ５）。具体的には、ＯＬＴ１では、ＡＭＣＣ信号受信回路１３のＢＰＦ１３１が、図７のステップＳ１３で送信された光信号を、上り下り波長帯分離フィルタ１８経由で受信し、受信した光信号から周波数ＦCの帯域の信号を抽出して電気信号に変換して信号抽出回路１３２へ出力する。信号抽出回路１３２は、ＢＰＦ１３１から入力される電気信号、すなわちＡＭＣＣ信号から、抽出対象のＯＮＵであるＯＮＵ２−ｎに対応する拡散符号を用いて逆拡散を実施する。上り方向の光信号には、ＯＮＵ２−ｎ以外のＯＮＵから送信された信号も含まれており、ＢＰＦ１３１では、ＯＮＵ２−ｎ以外のＯＮＵから送信されたＡＭＣＣ信号も抽出する。本実施の形態では、ＯＮＵ２−１〜２−ｎごとに異なる拡散符号を用い、受信側のＯＬＴ１において、各ＯＮＵ２−１〜２−ｎに対応する拡散符号を用いて逆拡散を行うことにより、各ＯＮＵ２−１〜２−ｎから送信されたＡＭＣＣ信号を分離することができる。
データ受信回路１３３は、ＯＮＵ２−ｎから送信されたＡＭＣＣ信号を復調して、波長割当て応答を復元し、波長割当て応答を処理回路１７へ出力するとともに、波長割当て応答に含まれる上りの光波長λukと下りの光波長λdmとを波長制御回路１６へ通知する。波長制御回路１６は、データ受信回路１３３から通知された光波長に基づいて、下りの光波長λdmに対応するコヒーレント送信器１０―ｍおよび上りの光波長λukに対応するコヒーレント受信器１５−ｋをアクティブ状態にする。
以上の動作により、ＯＬＴ１が、新規に接続されたＯＮＵ２−ｎへの波長割当ての動作が終了する。以降は、ＯＬＴ１とＯＮＵ２−ｎは、割当てられた光波長を用いて通信を行う。
以上のように、本実施の形態では、ＡＭＣＣ信号を電気信号において主信号に重畳するのではなく、光信号として生成された主信号にＡＭＣＣ信号を光強度変調により重畳するようにした。これにより、１００Ｇｂｐｓ級のコヒーレント信号のように高速な伝送速度の光信号を伝送するＰｔＰ ＷＤＭ−ＰＯＮシステムにおいて、主信号への影響を抑制してＡＭＣＣ信号を主信号へ重畳することができる。
また、電気信号においてＡＭＣＣ信号を重畳する場合、ＯＮＵに波長が割当てられる前に、いずれかの光波長の光信号にＡＭＣＣ信号が重畳されると、ＯＮＵ側では、ＴＦ（Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ）を備え、ＡＭＣＣ信号が重畳された波長となるまで、ＴＦの抽出範囲を広い波長範囲で動かす、すなわち波長スイープを行うことになるため、受信処理に時間を要し波長制御を効率良く行うことができない。これに対し、本実施の形態では、ＯＬＴ１は、通信に用いている全ての光波長の光信号を合波した主信号に対してＡＭＣＣ信号を重畳しているため、ＯＮＵ側では、ＴＦを用いて波長スイープを行う必要がなく、ＲＦキャリア周波数に対応する信号を抽出するだけでよく、効率的に、受信処理および波長制御を行うことができる。
また、本実施の形態では、各ＯＮＵがそれぞれ異なる拡散符号を用いてＡＭＣＣ信号を拡散するようにした。このため、ＯＬＴ１は、複数のＯＮＵから同時に同一の周波数のＲＦパイロットキャリアにより搬送された複数のＡＭＣＣ信号を受信することができ、かつ受信したＡＭＣＣから抽出対象のＯＮＵに対応するＡＭＣＣ信号を抽出することができる。
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２にかかるＯＬＴ１ａの構成例を示す図である。本実施の形態の光通信システムは、実施の形態１の光通信システム１００に対して、ＯＬＴ１をＯＬＴ１ａに替え、ＯＮＵ２−１〜２−ｎを、ＯＮＵ２ａ−１〜２ａ−ｎに替えた構成を有する。以下、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。
図９に示すように、本実施の形態のＯＬＴ１ａは、実施の形態１のコヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍの替わりに、ＡＣＣ信号生成回路１２ａを内蔵するコヒーレント送信器１０ａ−１〜１０ａ−ｍを備える。実施の形態１では、光強度変調器を、コヒーレント送信器の外部に配置したが、本実施の形態では、光強度変調器をコヒーレント送信器内部に配置する例を説明する。
コヒーレント送信器１０ａ−１〜１０ａ−ｍは、それぞれ光源８０、変調部８１およびＡＭＣＣ信号生成回路１２ａを備える。コヒーレント送信器１０ａ−１〜１０ａ−ｍは、それぞれが異なる光波長の光信号を生成する光送信器である。ＯＬＴ１ａは、それぞれが異なる光波長の光信号を生成するコヒーレント送信器を上り方向の通信で用いる光波長ごとに備える。コヒーレント送信器１０ａ−１〜１０ａ−ｍの光源８０は、それぞれλd1〜λdmに対応した光源であり、実施の形態１で述べたコヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍが備える光源と同様である。また、変調器モジュール１９は、実施の形態１で述べたコヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍが備える変調モジュールに、ＡＭＣＣ信号生成回路１２ａのうち光強度変調器１２１ａ以外の構成要素を追加したものである。ＡＭＣＣ信号生成回路１２ａの光強度変調器１２１ａには、通常の変調器モジュール、すなわち実施の形態１で述べたコヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍにおける変調器モジュールが備える損失調整のために通常実装されるＳＯＡ、ＶＯＡなどの光強度変調器が用いられる。したがって、光強度変調器１２１ａは、損失調整のために用いられるとともに実施の形態１で述べたＡＭＣＣ信号生成回路１２の光強度変調器１２１としても用いられる。通常の変調モジュールと同様の損失調整は、バイアス制御回路１２４がバイアス電流を調整することにより実現可能である。
波長合波器１１は、コヒーレント送信器１０ａ−１〜１０ａ−ｍから出力されるＡＭＣＣ信号の重畳後の光信号を合波して、上り下り波長帯分離フィルタ１８に出力する。すなわち、波長合波器１１は、各々のコヒーレント送信器１０ａ−１〜１０ａ−ｍ内の光強度変調器１２１ａにより光強度変調された光信号を合波する。
ＡＭＣＣ信号生成回路１２ａの構成および動作は実施の形態１のＡＭＣＣ信号生成回路１２の構成および動作と同様である。ただし、本実施の形態では、ＡＭＣＣ信号生成回路１２ａに入力される光信号が、合波された光信号ではなく、上りの各光波長の光信号である。コヒーレント送信器１０ａ−１〜１０ａ−ｍは、実施の形態１のコヒーレント送信器１０−１〜１０−ｍと同様に、光源８０および変調部８１により、入力された電気信号を偏波多重ＱＰＳＫなどが施された光信号に変換する。変調部８１から出力される光信号は、ＡＭＣＣ信号生成回路１２ａに入力される。ＡＭＣＣ信号生成回路１２ａは、入力された光信号、すなわち合波される前の主信号に実施の形態１と同様にＡＭＣＣ信号を重畳する。
図１０は、本実施の形態のＯＮＵ２ａ−ｎの構成例を示す図である。ＯＮＵ２ａ−１〜ＯＮＵ２ａ−ｎは同一の構成を有する。ここでは、ＯＮＵ２ａ−ｎを例に挙げて説明する。ＯＮＵ２ａ−ｎは、実施の形態１のＯＮＵ２−ｎのコヒーレント送信器２３の替わりに、ＡＭＣＣ信号生成回路２２ａを内蔵するコヒーレント送信器２３ａを備える。
コヒーレント送信器２３ａは、主信号である光信号を生成する光送信器であり、光源８２、変調部８３およびＡＭＣＣ信号生成回路２２ａを備える。光源８２は波長を変更可能である。変調部８２およびＡＭＣＣ信号生成回路２２ａは変調器モジュール８４を構成する。また、変調器モジュール８４は、実施の形態１で述べたコヒーレント送信器２３が備える変調モジュールに、ＡＭＣＣ信号生成回路２２ａのうち光強度変調器２２１ａ以外の構成要素を、追加したものである。ＡＭＣＣ信号生成回路２２ａの光強度変調器２２１ａとしては、通常の変調器モジュール、すなわち実施の形態１で述べたコヒーレント送信器２３における変調器モジュールが備える損失調整のために通常実装されるＳＯＡ、ＶＯＡなどの光強度変調器が用いられる。したがって、光強度変調器２２１ａは、損失調整に用いられるとともに実施の形態１で述べたＡＭＣＣ信号生成回路２２の光強度変調器１２１としても用いられる。
以上述べた以外の本実施の形態の動作および構成は、実施の形態１と同様である。本実施の形態では、ＯＬＴ１は、各光波長の光信号にＡＭＣＣ信号を重畳した後に合波して光信号をＯＮＵ２−１〜２−ｎへ送信するが、各波長の光信号に重畳されるＡＭＣＣ信号は同一であり、合波された光信号は、実施の形態１の合波した後にＡＭＣＣ信号を重畳した信号と同等の信号となる。したがって、ＯＮＵ２−１〜２−ｎでは、実施の形態１と同様の動作により、ＡＭＣＣ信号を抽出することができる。
本実施の形態では、ＯＬＴ１およびＯＮＵ２−１〜２−ｎが、双方ともＡＭＣＣ信号生成回路をコヒーレント送信器内に内蔵するようにしたが、ＯＬＴ１とＯＮＵ２−１〜２−ｎとのいずれか一方がＡＭＣＣ信号生成回路をコヒーレント送信器内に内蔵し、他方は実施の形態１と同様にＡＭＣＣ信号生成回路をコヒーレント送信器とは別に備えるようにしてもよい。
以上のように、本実施の形態では、ＡＭＣＣ信号生成回路をコヒーレント送信器内に内蔵するようにした。このため、変調器モジュール内の損失調整のために通常実装されるＳＯＡまたはＶＯＡなどを用いてＡＭＣＣ信号の重畳が可能である。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、コヒーレント送信器の外部に光変調器を新たに実装する必要がなく、実施の形態１に比べて、ＯＬＴ及びＯＮＵ装置の低コスト、小型化が可能となる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
１ ＯＬＴ、２−１〜２−ｎ ＯＮＵ、３ パワースプリッタ、１０−１〜１０−ｍ，１０ａ−１〜１０ａ−ｍ，２３，２３ａ コヒーレント送信器、１１ 波長合波器、１２，１２ａ，２２，２２ａ ＡＭＣＣ信号生成回路、１３，２６ ＡＭＣＣ信号受信回路、１４ 波長分波器、１５−１〜１５−ｋ，２５ コヒーレント受信器、１６，２４ 波長制御回路、１７，２７ 処理回路、１８，２１ 上り下り波長帯分離フィルタ、１９，８４ 変調器モジュール、８０，８２ 光源、８１，８３ 変調部、１２１，１２１ａ，２２１，２２１ａ 光強度変調器、１２２，２２３ データ生成回路、１２３，２２５ キャリア生成回路、１２４，２２６ バイアス制御回路、１３０，２６１ 光カプラ、１３１，２６２ ＢＰＦ、１３２ 信号抽出回路、１３３，２６３ データ受信回路、１３４ 直交符号生成回路、２２２ 直交符号生成回路、２２４ データ拡散回路。

Claims (9)

  1. 送信する光信号の光波長および受信する光信号の光波長を変更可能な子局装置と子局装置ごとに専用の光波長を用いて通信を行う光通信装置であって、
    子局装置との間の通信で用いる光波長を制御するための制御情報を示すデータ信号を電気信号として生成するデータ生成回路と、
    前記データ信号に基づいて搬送波を変調し、変調後の搬送波を、前記光通信装置から子局装置へ向かう方向である下り方向に送信される下り制御信号として出力する搬送波生成回路と、
    子局装置へ送信する光信号である主信号を、前記下り制御信号に基づいて光強度変調する光強度変調器と、
    を備え、
    子局装置から受信する光信号には、子局装置から前記光通信装置に向かう方向である上り方向に送信される制御信号である上り制御信号が光強度変調により重畳されており、前記上り制御信号は、搬送波が子局装置から送信される波長制御に関する制御情報に対して子局装置に固有の拡散符号を用いて拡散処理が実施された信号を用いて変調された信号であり、
    前記光通信装置は、
    子局装置から受信する光信号から該光信号に重畳された前記上り制御信号に対応する波長帯の光信号を抽出し、抽出した光信号を電気信号に変換して出力するフィルタと、
    前記フィルタから出力される前記電気信号に、子局装置における拡散処理において用いられた拡散符号と同一の拡散符号を用いて逆拡散処理を実施する逆拡散回路と、
    前記逆拡散処理後の信号を復調するデータ受信回路と、
    を備えることを特徴とする光通信装置。
  2. 前記主信号は、複数の光波長の光信号としてそれぞれ生成された複数の光信号が合波された光信号であることを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
  3. それぞれが異なる光波長の光信号を生成する光送信器を上り方向の通信で用いる光波長ごとに備え、
    前記光送信器は、前記データ生成回路、前記搬送波生成回路および前記光強度変調器を備え、
    各々の光送信器内の前記光強度変調器により光強度変調された光信号を合波する波長合波器、を備え、
    前記光強度変調器は、前記光送信器において損失調整に用いられることを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
  4. 送信する光信号の光波長および受信する光信号の光波長を変更可能な光通信装置であって、
    親局装置から受信した、前記親局装置から前記光通信装置へ向かう方向である下り方向に送信される制御信号である下り制御信号が光強度変調により主信号に重畳された光信号から前記下り制御信号に対応する波長帯の光信号を抽出し、抽出した光信号を電気信号に変換して出力するフィルタと、
    前記電気信号を復調するデータ受信回路と、
    前記親局装置との間の通信で用いる光波長を制御するための制御情報を示すデータ信号を電気信号として生成するデータ生成回路と、
    前記データ信号に対して子局装置に固有の拡散符号を用いて拡散処理を実施する拡散回路と、
    前記拡散回路により拡散処理が実施された信号に基づいて搬送波を変調し、変調後の搬送波を、前記光通信装置から前記親局装置へ向かう方向である上り方向に送信される上り制御信号として出力する搬送波生成回路と、
    親局装置へ送信する光信号である主信号を、前記上り制御信号に基づいて光強度変調する光強度変調器と、
    を備え、
    前記下り制御信号は、親局装置と間の通信で用いる光波長を制御するための制御情報に基づいて生成される信号であることを特徴とする光通信装置。
  5. 主信号である光信号を生成する光送信器を備え、
    前記光送信器は、前記データ生成回路、前記拡散回路、前記搬送波生成回路および前記光強度変調器を備え、
    前記光強度変調器は、前記光送信器において損失調整に用いられる光強度変調器であることを特徴とする請求項４に記載の光通信装置。
  6. 前記主信号は、周波数変調または位相変調が施された光信号であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光通信装置。
  7. 前記制御信号は、Ａｕｘｉｌｉａｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌで送信されるＡｕｘｉｌｉａｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ信号であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光通信装置。
  8. 送信する光信号の光波長および受信する光信号の光波長を変更可能な子局装置と子局装置ごとに専用の光波長を用いて通信を行う光通信装置における制御信号受信回路であって、
    子局装置から受信する光信号には、子局装置から前記光通信装置に向かう方向である上り方向に送信される制御信号である上り制御信号が光強度変調により重畳されており、前記上り制御信号は、搬送波が子局装置から送信される波長制御に関する制御情報に対して子局装置に固有の拡散符号を用いて拡散処理が実施された信号を用いて変調された信号であり、
    前記制御信号受信回路は、
    子局装置から受信する光信号から該光信号に重畳された上り制御信号に対応する波長帯の光信号を抽出し、抽出した光信号を電気信号に変換して出力するフィルタと、
    前記フィルタから出力される前記電気信号に、子局装置における拡散処理において用いられた拡散符号と同一の拡散符号を用いて逆拡散処理を実施する逆拡散回路と、
    前記逆拡散処理後の信号を復調するデータ受信回路と、
    を備えることを特徴とする制御信号受信回路。
  9. 送信する光信号の光波長および受信する光信号の光波長を変更可能な子局装置と子局装置ごとに専用の光波長を用いて通信を行う親局装置とを備える光通信システムであって、
    前記親局装置は、
    子局装置との間の通信で用いる光波長を制御するための制御情報を示すデータ信号を電気信号として生成するデータ生成回路と、
    前記データ信号に基づいて搬送波を変調し、変調後の搬送波を、前記親局装置から子局装置へ向かう方向である下り方向に送信される下り制御信号として出力する搬送波生成回路と、
    子局装置へ送信する光信号である主信号を、前記下り制御信号に基づいて光強度変調する光強度変調器と、
    子局装置から受信する光信号から該光信号に重畳された上り制御信号に対応する波長帯の光信号を抽出し、抽出した光信号を電気信号に変換して出力するフィルタと、
    前記フィルタから出力される前記電気信号に、子局装置における拡散処理において用いられた拡散符号と同一の拡散符号を用いて逆拡散処理を実施する逆拡散回路と、
    前記逆拡散処理後の信号を復調するデータ受信回路と、
    を備え、
    前記子局装置は、
    前記親局装置から前記下り制御信号が前記光強度変調器により前記主信号に重畳された光信号から前記下り制御信号に対応する波長帯の光信号を抽出し、抽出した光信号を電気信号に変換して出力するフィルタと、
    前記電気信号を復調するデータ受信回路と、
    子局装置から送信する波長制御に関する制御情報を示すデータ信号を電気信号として生成するデータ生成回路と、
    前記電気信号に対して子局装置に固有の拡散符号を用いて拡散処理を実施する拡散回路と、
    前記拡散回路により拡散処理が実施された信号に基づいて搬送波を変調し、変調後の搬送波を、前記子局装置から親局装置へ向かう方向である上り方向に送信される上り制御信号として出力する搬送波生成回路と、
    親局装置へ送信する光信号である主信号を、前記上り制御信号に基づいて光強度変調する光強度変調器と、
    を備えることを特徴とする光通信システム。
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