JP6438578B2 - 加入者装置 - Google Patents

Description

本発明は、波長多重及び時分割多重を組み合わせたＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）における加入者装置に関する技術である。
本願は、２０１５年５月２１日に、日本に出願された特願２０１５−１０３７１３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、急速なインターネットの普及に伴い、光アクセスシステムの大容量化、高度化、経済化が求められている。そのようなシステムを実現する手法としてＰＯＮの研究が進められている。ＰＯＮとは、光パワースプリッタなどの光受動素子により複数ユーザからの複数伝送路を単一伝送路に集線することで、センタ装置と光受動素子との間の伝送路を複数ユーザで共有することのできる経済化に有利な光アクセス通信システムである。

現在日本では、１Ｇｂｐｓ級の回線容量を最大３２ユーザで時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）によって共有する経済的な光アクセス通信システムＧＥ−ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）−ＰＯＮ）が導入されている。これにより、ＦＴＴＨサービスがユーザにとって現実的な料金で提供されることとなり、急速に普及してきた。

一方、さらなる大容量化のニーズに対応可能な次世代光アクセスシステムとして、１０Ｇｂｐｓ級の１０Ｇ−ＥＰＯＮの研究が進められており、２００９年にＩＥＥＥ標準化が完了した。この方式では、光送受信器のビットレート増大により、伝送路部分は既存のＧＥ−ＰＯＮと同一のものを利用しつつも大容量化が可能なシステムである。また、高精細映像サービスなど、サービスによっては１０Ｇｂｐｓ級を超える大容量化が求められることも考えられるが、送受信器のビットレートのさらなる高速化（４０または１００Ｇｂｐｓ級）は、送受信器の大幅なコスト増を招き、実用的なシステムとならないことが課題であった。

経済的な大容量化を実現する手段として、帯域要求量に応じて局側装置内の光送受信器を段階的に増設することができるように、光送受信器に波長可変性を付与し、ＴＤＭと波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を組み合わせた波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮが報告されている（例えば、非特許文献１を参照。）。図１は、当該波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを説明する構成図である。

ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムでは、加入者装置又は局側装置に波長可変性を有する光送受信器が必要となる。波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ用の光受信器は、波長多重化されたＮ波の信号光を、波長フィルタで１波ずつに分波した後、各波長に対応するＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）で信号光を電気信号に光電変換したのち、電気スイッチで所望の波長を有する信号光に対応する電気信号を選択して受信することで、波長可変受信器を構成できることが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１４−１３８２９１号公報

Ｋ． Ｔａｇｕｃｈｉ， Ｈ． Ｎａｋａｍｕｒａ， Ｋ． Ａｓａｋａ， Ｓ． Ｎａｋａｎｏ， Ｓ． Ｋｉｍｕｒａ， ａｎｄ Ｎ． Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ，"１００−ｎｓ λ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｂｕｒｓｔ−ｍｏｄｅ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ ４０−ｋｍ ｒｅａｃｈ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ，"， ＥＣＯＣ‘２０１３， Ｍｏ．４．Ｆ．５．

しかし、従来のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムでは、加入者装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）に複数の波長を割り当てて複数のサービスを提供する方式を採用したくとも、ＯＮＵが図２のようにセレクタによって単一の波長を選択する構成のため、ＯＮＵは複数の波長を同時に選択できない。このため、構造上の理由によりＯＮＵには単一の波長のみ割り当てることができるが、同時に複数の波長を割り当てることはできなかった。そのため、従来のＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮシステムには、今後サービス毎に異なる波長が割り当てられ、同一ユーザが同一ＯＮＵで複数のサービスを受けようとする方式には対応ができないという課題があった。

本発明は、同時に複数波長からなる信号を受信可能な加入者装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、下り信号受信において、複数サービスが割り当てられた複数波長の光信号を受光する１つのＯＮＵに対して２以上の信号選択部を備えることとした。

具体的には、本発明の第１の態様は、入力された波長多重光を波長毎に複数の光信号に分波する分波器と、前記分波器により分波された前記複数の光信号をそれぞれ受信し、電気信号に変換する複数の光受信器と、前記複数の光受信器から出力される複数の前記電気信号をそれぞれ増幅する複数のリミッティングアンプと、前記複数のリミッティングアンプから出力される複数の増幅された信号から複数の受信すべき信号を選択する複数の信号選択部と、を備える加入者装置である。

また、本発明の第２の態様は、入力された波長多重光を波長毎に複数の光信号に分波する分波手順と、前記分波手順で分波された前記複数の光信号を複数の光受信器でそれぞれ受信し、前記複数の光信号器で電気信号に変換する光受信手順と、前記複数の光信号器から出力される複数の前記電気信号を複数のリミッティングアンプでそれぞれ増幅する増幅手順と、前記複数のリミッティングアンプから出力される複数の増幅された信号から複数の受信すべき信号を複数の信号選択部で選択する選択手順と、を行う光受信方法である。

本加入者装置及び本光受信方法は、信号選択部にて利用するサービスに対応した波長の信号を複数選択することができるため、異なる波長に別々のサービスが割り当てる方式のサービスに対応することができる。従って、本発明は、同時に複数波長からなる信号を受信可能な加入者装置及びその光受信方法を提供することができる。

本発明の第３の態様は、第１の態様の加入者装置であって、前記信号選択部それぞれは、前記複数のリミッティングアンプから出力される複数の前記増幅された信号のうち一つを、前記受信すべき信号として排他的に選択する、加入者装置である。

本発明の第４の態様は、第１の態様の加入者装置であって、複数の前記信号選択部のうち少なくとも１つの信号選択部は、前記複数のリミッティングアンプから出力される複数の前記増幅された信号から、所望のサービスを含む前記増幅された信号を前記受信すべき信号として選択する、加入者装置である。

本発明の第５の態様は、第１、第３又は第４の態様の加入者装置であって、前記信号選択部のいずれにも選択されていない前記電気信号を出力する前記光受信器の電源と、前記信号選択部のいずれにも選択されていない前記増幅された信号を出力する前記リミッティングアンプの電源とを停止する電源管理部をさらに備える、加入者装置である。加入者装置は、所望のサービス以外の信号が経由する回路の電源をオフすることができるので、消費電力を低減することができる。

本発明は、同時に複数波長からなる信号を受信可能な加入者装置及びその光受信方法を提供することができる。

従来の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを説明する構成図である。 従来のＯＮＵの構成を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係るＯＮＵの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るＯＮＵの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るＯＮＵの構成を示すブロック図である。

（第１の実施形態）
図３は、本実施形態のＯＮＵ３０１を説明する構成図である。
ＯＮＵ３０１は、
入力された波長多重光を波長毎に分波する分波器１１と、
分波器１１が分波した光信号を波長毎に受信するｎ個（ｎは２以上の自然数）の光受信器１２と、
光受信器１２が受信した信号をそれぞれ増幅するｎ個のＬＡ１３と、
ＬＡ１３が増幅した信号のうちの一つを、排他的に選択するｍ個のセレクタ１４と、
を備える。
本実施形態では、ｎ＝４、ｍ＝２である。

分波器１１は、ＯＬＴからの波長多重信号を波長毎に分波する。本実施形態では、波長多重光は４つの波長（λｄ１、λｄ２、λｄ３、λｄ４）の光信号からなり、分波器１１は、波長多重光を４つの波長に分波している。光受信器１２は、分波器１１が分波した光信号を電気信号に変換する。本実施形態では、分波された光信号は４つなので、４つの光受信器（１２−１〜１２−４）が配置される。例えば、光受信器１２はＲＯＳＡ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ ＳｕｂＡｓｓｅｍｂｌｙ）である。光受信器１２から出力される電気信号はリミッティングアンプ（ＬＡ）１３で増幅される。本実施形態では、ＬＡ１３は、それぞれの光受信器１２の後段に配置される。

各ＬＡ１３で増幅された４つの電気信号はそれぞれ２つに分岐され、セレクタ（１４−ａ、１４−ｂ）の入力ポートにそれぞれ入力される。セレクタ１４は、排他的に電気信号を選択する。例えば、セレクタ１４−ａがＬＡ１３−１からの電気信号を選択した場合、セレクタ１４−ｂはＬＡ１３−１以外からの電気信号（図３ではＬＡ１３−２からの電気信号）を選択する。セレクタ１４で選択された電気信号はクロックデータリカバリー回路（ＣＤＲ）１５を経由して転送部２１へ出力される。

転送部２１は、ユーザ装置へ電気信号を転送する。転送部２１は、ＰＯＮシステムにおいて使用されているＤＢＡ制御方式のゲートやレポートに組み込む方式や、有線ユーザに対するＬＡＮポートでもよいし、無線転送によりユーザ装置へ信号を転送してもよい。

ＯＮＵ３０１は、ＯＬＴからの制御信号（サービス開始、終了）に基づき、セレクタ１４を駆動して選択すべき電気信号を選択する。なお、管理者が予めセレクタ１４の設定を行ってもよい。このように、ＯＮＵ３０１は、２つ以上の波長を同時に受信・光電変換することが可能であり、所望のサービスに割り当てられた波長をセレクタ１４で選択して受信する。

具体的には、ＯＮＵ３０１は、光受信器１２及びＬＡ１３を経由した各波長の光電変換後の電気信号のうち、セレクタ１４で所望の波長に対応した電気信号を選択し、ＣＤＲ１５に入力する。各ＬＡ１３からの出力を、セレクタ１４及びＣＤＲ１５から構成される複数の信号選択部（１０−ａ、１０−ｂ）に入力する構成とすることで、単一のＯＮＵにおいて、複数波長を同時に受信することができ、異なるユーザに異なる波長サービスを提供することができるＯＮＵを提供することができる。

また、本実施形態では、信号選択部（１０−ａ、１０−ｂ）をＯＮＵに実装することとしたが、信号選択部の機能を実装した光受信部を組み込んだ受信回路としても、本発明は実施可能である。

また、ＯＮＵ３０１は、２つの転送部（２１−ａ、２１−ｂ）を備えているが、転送部は３以上であってもよい。この場合、各ＬＡ１３からの出力される電気信号は、転送部の数に分岐される。

（第２の実施形態）
図４は、本実施形態のＯＮＵ３０２を説明する。ＯＮＵ３０２は、図３で説明したＯＮＵ３０１の構成に、全てのセレクタ１４で未選択の信号を出力する光受信器１２の電源、及び全てのセレクタ１４で未選択の信号を増幅するＬＡ１３の電源を停止する電源管理部１６をさらに備える。

ＯＮＵ３０２は、電源管理部１６でユーザ装置が使用していない波長の回路の電源を断するようにしたものである。例えば、電源管理部１６は、ＲＯＳＡのフォトダイオードやＬＡの駆動電圧のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行う。さらに、ＣＤＲ１５やＣＤＲより後段の電子回路（例えば、転送部２１）の駆動電圧・電流のＯＮ／ＯＦＦ切り替え機能も加えてもよい。これにより、不要な電気を使用せずにすむため、転送部２１を増加させた多ポート化に伴う不要な電力消費を削減することができ、低消費電力でＯＮＵの運用が可能である。

さらに、必要としない波長にかかわるＲＯＳＡ、ＬＡ、ＣＤＲなどの駆動電圧・電流をオフとするため、ユーザが契約していない不要なサービスがＲＯＳＡで光電変換されないため、受信信号の秘匿性が高いという効果がある。これにより、ユーザが故意あるいは非故意的に契約していないサービスの受信を不可能とする効果が得られ、不正受信防止効果及び通信内容の秘匿性を高めることができる。すなわち、複数波長あるいは同一波長であっても相互に受信信号をセキュアに提供することができる。

（第３の実施形態）
図５は、本実施形態のＯＮＵ３０３を説明する図である。ＯＮＵ３０３も図３や図４で説明したＯＮＵと同様に、２つ以上の波長を同時に受信・光電変換することが可能なＯＮＵ波長可変受信機において、ＯＬＴからの制御信号（サービス開始、終了）に基づき、当該サービスに割り当てられた波長を受信するために、当該波長チャネルに割り当てられているフォトダイオード及びＬＡ、ＣＤＲなどの駆動電圧のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行う。

ＯＮＵ３０３は、複数波長を用いてサービス提供される様々なサービスを、マルチサービス対応電子部１８で電気信号を複数選択受信することで、マルチサービスを提供可能とする。

本実施形態では、波長λｄ１をデータ通信用に対応した構成としている。光受信器１２−１で光電変換された波長λｄ１のデータ信号は、ＬＡ１３−１及びＣＤＲ１５−１を経由して１０Ｇ電気信号として転送部２１ａから出力される。

一方、本実施形態では、波長λｄ２〜波長λｄ４をマルチサービス信号としている。ＯＮＵ３０３は、マルチサービス受信に対応したパラレル／シリアル変換部１７と、マルチサービス対応電子部１８を備える。パラレル／シリアル変換部１７は、ＬＡ１３−２からＬＡ１３−４が出力する電気信号をパラレル／シリアル変換する。マルチサービス対応電子部１８は、シリアル信号となった電気信号の中から所望のサービスが含まれるフレームを、フレームに含まれる識別情報等に基づいて抽出し、転送部２１−ｂへ出力する。識別情報は、フレームのヘッダーに含まれる情報であってサービスを示す情報である。ヘッダーに含まれる情報としてＬＬＩＤ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ ＩＤ）を用いてもよい。従って、ＯＮＵ３０３は、複数サービスを用いて提供されているマルチサービスの中から、任意のサービスを選択受信することが可能である。

第１または第２の実施形態におけるＯＮＵが備えるセレクタは、ＯＬＴからの制御信号に基づいて信号を選択する。これに対して、本実施形態におけるＯＮＵ３０３は、ユーザにより選択されたサービスに関する情報をマルチサービス対応電子部１８が抽出して転送部２１−ｂへ出力する。よって、本実施形態のＯＮＵ３０３は、ＯＬＴの制御によらず、任意のサービスに関する情報をユーザの選択に応じて出力することができ、ユーザの利便性を向上できる。

また、本実施形態では、パラレル／シリアル変換部１７で、マルチサービスのどれか１サービスのみを選択受信する構成としているが、必要であれば転送部２１−ｂを複数備えることにより、複数波長すなわち複数のサービスを選択受信する構成とすることも可能である。

また、ＯＮＵ３０３も、必要としない波長にかかわる光受信器１２の電源を断することができる。ユーザが契約していない不要なサービスについて光電変換しないため、ユーザについて受信信号の秘匿性を高め、サービス提供者についても不正サービス受信防止効果を得ることができる。

また、ＯＮＵ３０３は、サービス提供を受けない波長のＬＡ、ＣＤＲ、マルチサービス電子受信部などの駆動電圧・電流をオフすることで、消費電力を低減することも可能である。

［付記］
以下は、本実施形態のＯＮＵを説明したものである。

（１）：
上位からの信号から波長を選択して下位へ転送する受信部有する加入者装置において、
ユーザ装置への転送部ごとに
上位からの複数波長の入力信号から前記複数の受光回路のうちの１つの受光回路からの電気信号を選択的に出力する電気スイッチと、前記電気スイッチの選択する前記１つの受光回路を変化させる制御回路と、を有する加入者装置。

（２）：
上位からの信号のうち、下位のユーザ装置において受信不要な波長に関する素子の電源を停止する電源管理部とを有することを特徴とする加入者装置。

（効果）
ＯＮＵが複数の波長を同時に受信することができるようにしたことで、ユーザの受けられるサービスを多彩化できるとともに、省電力を維持しつつ複数波長を同時に受信することができ、なおかつ通信内容の秘匿性及び不正受信防止効果を高めることが期待できる。

本発明は、同時に複数波長からなる信号を受信することが不可欠な用途にも適用できる。

１０−ａ、１０−ｂ、１０−ｃ、１０−ｄ：信号選択部
１１：分波器
１２、１２−１、１２−２、１２−３、１２−４：光受信器
１３、１３−１、１３−２、１３−３、１３−４：ＬＡ
１４、１４−ａ、１４−ｂ：セレクタ
１５、１５−ａ、１５−ｂ、１５−１：ＣＤＲ
１６：電源管理部
１７：パラレル／シリアル変換部
１８：マルチサービス対応電子部
２１、２１−ａ、２１−ｂ：転送部
３０１〜３０３：ＯＮＵ

Claims (4)

1. 入力された波長多重光を波長毎に複数の光信号に分波する分波器と、
   前記分波器により分波された前記複数の光信号をそれぞれ受信し、電気信号に変換する複数の光受信器と、
   前記複数の光受信器から出力される複数の前記電気信号をそれぞれ増幅する複数のリミッティングアンプと、
   前記複数のリミッティングアンプから出力される複数の増幅された信号から複数の受信すべき信号を選択する複数の信号選択部と、
   を備える加入者装置。
2. 前記信号選択部それぞれは、前記複数のリミッティングアンプから出力される複数の前記増幅された信号のうち一つを、前記受信すべき信号として排他的に選択する、
   請求項１に記載の加入者装置。
3. 複数の前記信号選択部のうち少なくとも１つの信号選択部は、前記複数のリミッティングアンプから出力される複数の前記増幅された信号から、所望のサービスを含む前記増幅された信号を前記受信すべき信号として選択する、
   請求項１に記載の加入者装置。
4. 前記信号選択部のいずれにも選択されていない前記電気信号を出力する前記光受信器の電源と、前記信号選択部のいずれにも選択されていない前記増幅された信号を出力する前記リミッティングアンプの電源とを停止する電源管理部をさらに備える、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の加入者装置。

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