JP6614041B2 - 光信号中継装置、光信号中継方法および光通信システム - Google Patents

Description

本発明は、光信号中継装置、光信号中継方法および光通信システムに関する。

ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）が家庭あるいは企業に普及している。ＦＴＴＨの主流は、Ｐｏｉｎｔ ｔｏ Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ（Ｐ２ＭＰ）型のシステムである。

Ｐ２ＭＰ光通信システムの中で一般的なシステムがＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）である。一般に、ＰＯＮシステムは、ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、１以上のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）と、光信号を伝送する光ファイバと、光ファイバを分岐する光スプリッタとを有する。

ＯＬＴとＯＮＵとの間の伝送距離を延ばすために、ＯＬＴとＯＮＵとの間に光信号中継装置が配置され得る。光信号中継装置を含むＰＯＮシステムの構成が、たとえば特開２００８−１７３２３号公報（特許文献１）に開示される。

特開２００８−１７３２３号公報

複数のビットレート（マルチレート）でのデータ通信が可能に構成されたＰＯＮシステムが提案されている。このようなＰＯＮシステムに光信号中継装置を採用する場合には、その光信号中継装置もマルチレートでのデータを中継できることが求められる。特開２００８−１７３２３号公報は、単一のレート（１．２５Ｇｂｐｓ）でのデータ伝送を開示するものの、マルチレートでのデータ伝送を開示していない。

一般的には、デジタルデータの伝送のためにＣＤＲ（Ｃｌｏｃｋ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）が利用される。ＣＤＲでは、信号からデータとクロックとを抽出するために、クロックおよびデータに適合した周波数を速やかに安定化することが重要である。しかし、所定のレートのサービスが開始される際には、適合する周波数を安定化するのに時間がかかる可能性がある。このような場合には、そのレートでのサービスの開始が遅れるといった問題が生じる可能性がある。

本発明の目的は、複数のレートのうちの所望のレートのサービスを速やかに開始できる光信号中継装置およびその制御方法、ならびに光通信システムを提供することである。

本発明の一態様に係る光信号中継装置は、複数のビットレートをそれぞれ有し、波長多重された複数の光信号を中継する光信号中継装置であって、複数の光信号を波長に従って分離する分離部と、複数の光信号のうちの第１の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第１のレートに対応した第１の周波数を有する第１のクロックを抽出するように構成された第１のＣＤＲ（Ｃｌｏｃｋ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）回路と、複数の光信号のうちの第２の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第２のレートに対応した第２の周波数を有する第２のクロックを抽出するように構成された第２のＣＤＲ回路と、第１のクロックが発生している場合には第１のクロックと同期する一方、第１のクロックが発生せず、かつ第２のクロックが発生している場合には、第２のクロックに同期する同期回路と、同期回路を制御する制御部とを備える。

本発明の一態様に係る光信号中継方法は、複数のビットレートをそれぞれ有し、波長多重された複数の光信号を中継するための光信号中継方法であって、複数の光信号を波長に従って分離するステップと、複数の光信号のうちの第１の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第１のレートに対応した第１の周波数を有する第１のクロックを抽出するステップと、複数の光信号のうちの第２の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第２のレートに対応した第２の周波数を有する第２のクロックを抽出するステップと、第１のクロックが発生している場合には、同期回路を前記第１のクロックに同期させて参照クロックを生成するステップと、第１のクロックが発生せず、かつ第２のクロックが発生している場合には、同期回路を前記第２のクロックに同期させるステップと、参照クロックを用いて、第１のレートを有する光信号を中継するステップとを備える。

本発明の一態様に係る光通信システムは、複数のビットレートをそれぞれ有し、複数のビットレートにそれぞれ対応した複数の波長を有する複数の光信号を、波長分割多重方式にしたがって多重化して、多重化された光信号を送信する局側装置と、局側装置からの前記光信号を伝送するための光通信回線と、各々が光通信回線に接続されて複数のビットレートのうちの対応のレートを有する光信号を受信する、複数の宅側装置と、光通信回線の途中に設けられた光信号中継装置とを備える。光信号中継装置は、複数の光信号を波長に従って分離する分離部と、複数の光信号のうちの第１の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第１のレートに対応した第１の周波数を有する第１のクロックを抽出するように構成された第１のＣＤＲ（Ｃｌｏｃｋ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）回路と、複数の光信号のうちの第２の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第２のレートに対応した第２の周波数を有する第２のクロックを抽出するように構成された第２のＣＤＲ回路と、第１のクロックが発生している場合には第１のクロックと同期する一方、第１のクロックが発生せず、かつ第２のクロックが発生している場合には、第２のクロックに同期する同期回路と、同期回路を制御する制御部とを含む。

上記によれば、複数のレートのうちの所望のレートのサービスを速やかに開始できる光信号中継装置およびその制御方法、ならびに光通信システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る光通信システムの構成例を示す概略図である。 図１に示された光信号中継装置に含まれる信号再生／処理部の概略的な構成を示したブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置における、第１のレートの伝送サービスが開始される前の状態を示した図である。 本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置における、第２のレートの伝送サービスの開始後の状態を示した図である。 第１のレート用のＰＬＬ回路の概略的な構成例を示した図である。 第２のレート用のＰＬＬ回路の概略的な構成例を示した図である。 本発明の実施の形態に従う、複数のレートのうちのあるレートでのサービスの有無を判定するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に従う、信号再生／処理部の制御を示したフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る光通信システムの構成例を示す概略図である。 図９に示された光信号中継装置における、上り信号の送信に関する構成をより詳細に示したブロック図である。

[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

（１）本発明の一態様に係る光信号中継装置は、複数のビットレートをそれぞれ有し、波長多重された複数の光信号を中継する光信号中継装置であって、複数の光信号を波長に従って分離する分離部と、複数の光信号のうちの第１の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第１のレートに対応した第１の周波数を有する第１のクロックを抽出するように構成された第１のＣＤＲ（Ｃｌｏｃｋ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）回路と、複数の光信号のうちの第２の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第２のレートに対応した第２の周波数を有する第２のクロックを抽出するように構成された第２のＣＤＲ回路と、第１のクロックが発生している場合には第１のクロックと同期する一方、第１のクロックが発生せず、かつ第２のクロックが発生している場合には、第２のクロックに同期する同期回路と、同期回路を制御する制御部とを備える。

上記によれば、複数のレートのうちの所望のレートのサービスを速やかに開始できる光信号中継装置を提供することができる。第１の光信号が発生している場合には、同期回路は、第１のクロックと同期する。したがって第１のレートでの伝送サービスを提供できる。一方、第１のクロックが発生していないときには、第１のレートでの伝送サービスは提供されない。しかし同期回路を停止させた場合には、第１のレートでの伝送サービスの開始時に同期回路による周波数の安定化に時間を要する可能性がある。同期回路が第２のクロックに同期することによって、第１のレートでの伝送サービスの開始を早めることができる。

光信号中継装置は、２よりも多い数のＣＤＲ回路を含んでいてもよい。３以上のＣＤＲ回路が光信号中継装置に含まれる場合には、第１のＣＤＲ回路および第２のＣＤＲ回路は、複数のＣＤＲ回路の中から任意に選択されることができる。

各ＣＤＲ回路は、光信号からクロックを抽出してもよい。たとえば光信号が電気信号に変換されるとともに、各ＣＤＲ回路は、その電気信号からクロックを抽出してもよい。

同期回路は、たとえばＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路であるが、これに限定されるものではない。

（２）上記（１）の光信号中継装置において、制御部は、第１のレートの入力光パワーに基づいて、第１のレートでの伝送サービスの有無を判断して、その判断の結果に基づいて、同期回路を制御する。

上記によれば、第１の光信号が生じたかどうかを判断することができる。したがって、同期回路を適切に制御することができる。

（３）上記（１）または（２）の光信号中継装置において、制御部は、第１のクロックの周波数に基づいて、第１のレートでの伝送サービスの有無を判断して、その判断の結果に基づいて同期回路を制御する。

上記によれば、第１のＣＤＲ回路から抽出されたクロックの周波数が、第１のレートでの中継のための適切な周波数であるか否かを判断することができる。したがって、同期回路を適切に制御することができる。

（４）上記（１）から（３）のいずれかの光信号中継装置は、第１の光信号に含まれるデータに対して、データの中継のための処理を実行するデータ処理部をさらに備える。第１のレートでの伝送サービスが提供されていない状態において、制御部は、データ処理部を停止させる。

上記によれば、第１のレートでの伝送サービスの開始前に、光信号中継装置の消費電力を低減することができる。

（５）本発明の一態様に係る光信号中継方法は、複数のビットレートをそれぞれ有し、波長多重された複数の光信号を中継するための光信号中継方法であって、複数の光信号を波長に従って分離するステップと、複数の光信号のうちの第１の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第１のレートに対応した第１の周波数を有する第１のクロックを抽出するステップと、複数の光信号のうちの第２の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第２のレートに対応した第２の周波数を有する第２のクロックを抽出するステップと、第１のクロックが発生している場合には、同期回路を第１のクロックに同期させて参照クロックを生成するステップと、第１のクロックが発生せず、かつ第２のクロックが発生している場合には、同期回路を第２のクロックに同期させるステップと、参照クロックを用いて、第１のレートを有する光信号を中継するステップとを備える。

上記によれば、複数のレートのうちの所望のレートのサービスを速やかに開始できる光信号中継方法を提供することができる。

（６）本発明の一態様に係る光通信システムは、複数のビットレートをそれぞれ有し、複数のビットレートにそれぞれ対応した複数の波長を有する複数の光信号を、波長分割多重方式にしたがって多重化して、多重化された光信号を送信する局側装置と、局側装置からの光信号を伝送するための光通信回線と、各々が光通信回線に接続されて複数のビットレートのうちの対応のレートを有する光信号を受信する、複数の宅側装置と、光通信回線の途中に設けられた光信号中継装置とを備える。光信号中継装置は、複数の光信号を波長に従って分離する分離部と、複数の光信号のうちの第１の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第１のレートに対応した第１の周波数を有する第１のクロックを抽出するように構成された第１のＣＤＲ（Ｃｌｏｃｋ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）回路と、複数の光信号のうちの第２の光信号に含まれる、複数のビットレートのうちの第２のレートに対応した第２の周波数を有する第２のクロックを抽出するように構成された第２のＣＤＲ回路と、第１のクロックが発生している場合には第１のクロックと同期する一方、第１のクロックが発生せず、かつ第２のクロックが発生している場合には、第２のクロックに同期する同期回路と、同期回路を制御する制御部とを含む。

上記によれば、複数のレートのうちの所望のレートのサービスを速やかに開始できる光通信システムを提供することができる。

（７）上記（６）の光通信システムにおいて、局側装置において各々生成される第１のレートと第２のレートとは、互いに同期している。

上記によれば、第１のレートのサービスが開始されるときに、同期回路が速やかにクロックの周波数を安定させることができる。

[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

本発明の実施形態に係る光通信システムは、Ｐ２ＭＰ型の光通信システムである。以下において、Ｐ２ＭＰ型の光通信システムの１つとしてＰＯＮシステムが示される。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光通信システム１の構成例を示す概略図である。図１を参照して、光通信システム１は、局側装置（ＯＬＴ）２と、宅側装置（ＯＮＵ）３ａ，３ｂ，・・・，３ｃ，３ｄと、幹線光ファイバ４ａと、複数の支線光ファイバ４ｂと、光カプラ５と、光信号中継装置７とを備える。

局側装置２は、たとえば局舎に設置され、複数の宅側装置の各々からの光信号を終端する。複数の宅側装置は、それぞれの加入者側に設置される。局側装置を以下「ＯＬＴ」と称し、宅側装置を以下「ＯＮＵ」と称する。図１では、４つのＯＮＵが示される。しかしながらＯＮＵの数は４に限定されるものではない。以後において、複数のＯＮＵのうちのＯＮＵ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが代表的に説明される。

幹線光ファイバ４ａは、ＯＬＴ２に接続される。各々の支線光ファイバ４ｂは、対応するＯＮＵに接続される。光カプラ５は、幹線光ファイバ４ａと、複数の支線光ファイバ４ｂとを接続する。幹線光ファイバ４ａ、複数の支線光ファイバ４ｂおよび光カプラ５は、光通信システム１における光通信回線網を形成する。光信号中継装置７は、幹線光ファイバ４ａの途中に設けられる。

光通信システム１は複数のビットレート（以下、単に「レート」と呼ぶ場合もある）を有する。図１には、「レートＡ」および「レートＢ」という２種類のレートが示される。

一例として、「レートＡ」および「レートＢ」は、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ， Ｉｎｃ）８０２．３標準に従う。ＩＥＥＥ８０２．３標準によれば、ＰＯＮの規格として、ＧＥ−ＰＯＮと、１０Ｇ−ＥＰＯＮとがある。ＧＥ−ＰＯＮのビットレートは、１．２５Ｇｂｐｓ（ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）である。１０Ｇ−ＥＰＯＮのビットレートは、１０．３１２５Ｇｂｐｓである。たとえばレートＡが１．２５Ｇｂｐｓであり、レートＢが１０．３１２５Ｇｂｐｓであってもよい。

ＯＬＴ２は、レートＡの上り信号およびレートＢの上り信号の両方を受信可能である。さらに、ＯＬＴ２は、レートＡの下り信号およびレートＢの下り信号を送信可能である。

この実施の形態では、下り光信号の波長は、レートごとに異なる。ＯＬＴ２は、波長λａ，λｂをそれぞれ有する光信号Ｓａ，Ｓｂを、波長分割多重方式にしたがって多重化する。光信号Ｓａ，Ｓｂは、それぞれレートＡおよびレートＢを有する下り光信号である。ＯＬＴ２は、その多重化された光信号を送信する。

ＯＮＵ３ａ〜３ｄの各々は、加入者が光ネットワークサービスを享受するための装置である。各ＯＮＵは、そのＯＮＵのレートに従って、上り光信号を送信するとともに下り光信号を受信する。各ＯＮＵのレートは、レートＡまたはレートＢである。

光カプラ５は、幹線光ファイバ４ａおよび複数の支線光ファイバ４ｂに接続される。光カプラ５は、幹線光ファイバ４ａを通じて送られた光信号を、複数の支線光ファイバ４ｂに分配する。一方、光カプラ５は、複数の支線光ファイバ４ｂから送られた光信号を多重化して幹線光ファイバ４ａに送出する。光カプラ５は、たとえば光スターカプラを含むことができる。

ＯＬＴ２と各ＯＮＵ３ａ，３ｂ，３ｃとは、可変長のフレームを単位として相互に通信する。各加入者宅の端末装置は、データを送信する。そのデータはＯＮＵによって、光バースト信号に変換される。光バースト信号は、ビットによって構成される。

各ＯＮＵからの光バースト信号は、光カプラ５によって多重化される。多重化された光バースト信号は、幹線光ファイバ４ａを通じて光信号中継装置７に送られる。

ＯＬＴ２は、ＯＮＵ３ａ〜３ｄの各々に対して、制御フレームを送信する。この制御フレームは、各ＯＮＵに対して、上り光信号を送信するための時間ウィンドウを割り当てる。このため、各ＯＮＵからの光バースト信号が互いに衝突することが回避される。このような方法によって、ＯＬＴ２は、受信すべき光バースト信号の伝送レートおよび受信タイミングを把握する。

光信号中継装置７は、光通信回線の途中に設けられて、光信号を中継する装置である。光信号中継装置７は、ＯＬＴ２とＯＮＵとの間の伝送距離を延ばすことを可能にする。

光信号中継装置７は、光送受信部１１，１２と、信号再生／処理部１３と、制御部１４とを含む。光送受信部１１は、ＯＬＴ２に上り光信号を送信するとともに、ＯＬＴ２から下り光信号を受信する。光送受信部１２は、幹線光ファイバ４ａに下り光信号を送信する。光送受信部１２は、ＯＮＵ３ａ〜３ｄからの光信号を受信する。

光送受信部１１は、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ２１と、受信部２２と、ＢＭ（バーストモード）送信部２３と、受信部２４と、ＢＭ送信部２５とを含む。ＷＤＭフィルタ２１は、ＯＬＴ２から送信された波長多重光信号を、波長に従って複数の光信号に分離する分離部である。一方、ＯＬＴ２から送信された光信号と異なる波長の（時分割多重された）光信号が、ＢＭ送信部２３およびＢＭ送信部２５から、ＷＤＭフィルタ２１にそれぞれ送られる。ＷＤＭフィルタ２１は、それら２つの光信号を合波して、ＯＬＴ２に送信する。

受信部２２は、ＷＤＭフィルタ２１から光信号の形態で出力された下り信号（レートＡ）を受ける。受信部２２は、受光素子を含み、その光信号を電気信号に変換して、その電気信号を、信号再生／処理部１３に出力する。

ＢＭ送信部２３は、信号再生／処理部１３から電気信号の形態で出力された上り信号（レートＡ）を受ける。ＢＭ送信部２３は、発光素子を含み、その電気信号を光信号に変換して、その光信号を、ＷＤＭフィルタ２１に出力する。

受信部２４は、ＷＤＭフィルタ２１から光信号の形態で出力された下り信号（レートＢ）を受ける。受信部２４は、受光素子を含み、その光信号を電気信号に変換して、その電気信号を、信号再生／処理部１３に出力する。

ＢＭ送信部２５は、信号再生／処理部１３から電気信号の形態で出力された上り信号（レートＢ）を受ける。ＢＭ送信部２５は、発光素子を含み、その電気信号を光信号に変換して、その光信号を、ＷＤＭフィルタ２１に出力する。

光送受信部１２は、ＷＤＭフィルタ３１と、送信部３２と、ＢＭ受信部３３と、送信部３４とを含む。ＷＤＭフィルタ３１は、送信部３２および送信部３４からそれぞれ送られた２つの光信号を合波して、波長多重光信号を生成する。一方、ＯＮＵ３ａ〜３ｄから送信された複数の光信号は光カプラ５によって多重化される。なお、複数の上り信号は波長により分離できない。したがって、複数の上り信号はＷＤＭフィルタ３１によって分離されない。

送信部３２は、信号再生／処理部１３から電気信号の形態で出力された下り信号（レートＡ）を受ける。送信部３２は、発光素子を含み、その電気信号を光信号に変換して、その光信号を、ＷＤＭフィルタ３１に出力する。

ＢＭ受信部３３は、ＷＤＭフィルタ３１から光信号の形態で出力された上り信号を受ける。ＢＭ受信部３３は、受光素子を含み、その光信号を電気信号に変換して、その電気信号を、信号再生／処理部１３に出力する。ＢＭ受信部３３は、異なるレートで伝送されるべき複数の上り信号を受信する。言い換えると、ＢＭ受信部３３は、マルチレートで送信された上りデータを受信することができる。

送信部３４は、信号再生／処理部１３から電気信号の形態で出力された下り信号（レートＢ）を受ける。送信部３４は、発光素子を含み、その電気信号を光信号に変換して、その光信号を、ＷＤＭフィルタ３１に出力する。

信号再生／処理部１３は、受信部２２からの下り信号（レートＡ）を受ける。信号再生／処理部１３は、その下り信号を再生するための処理を実行する。信号再生／処理部１３は、処理された信号を送信部３２に出力する。信号再生／処理部１３は、受信部２４からの下り信号（レートＢ）に対して同様の処理を実行して、処理された信号を送信部３４に出力する。さらに、信号再生／処理部１３は、ＢＭ受信部３３からの上り信号（レートＡまたはレートＢ）を処理して、その処理された信号を、その信号のレートに応じて、ＢＭ送信部２３またはＢＭ送信部２５に出力する。たとえば信号再生／処理部１３は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）によって実現される。

制御部１４は、光送受信部１１，１２および信号再生／処理部１３を統括的に制御する。制御部１４は、たとえばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により実現される。制御部１４による、信号再生／処理部１３の制御は、後に詳細に説明される。

図２は、図１に示された光信号中継装置７に含まれる信号再生／処理部１３の概略的な構成を示したブロック図である。図２を参照して、信号再生／処理部１３は、データ処理部４０，５０，６０，７０と、ＣＤＲ回路４１，５１と、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路４２，５２と、選択部４３，５３と、下りデータ送信部４７，５７と、上りデータ送信部６６，７６と、ＢＭ＿ＣＤＲ回路６１，７１とを含む。

ＣＤＲ回路４１は、受信部２２から下り信号（レートＡ）を受信して、その下り信号からクロックとデータとを抽出する。ＰＬＬ回路４２は、入力されたクロックの位相と、ＰＬＬ回路４２から出力されるクロックの位相とを同期させる。ＰＬＬ回路４２からは、参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ１が出力される。

選択部４３は、ＣＤＲ回路４１からの第１のクロックと、ＰＬＬ回路５２から出力されるクロックとの一方を選択する。選択されたクロックは、ＰＬＬ回路４２に入力される。

選択部４３は、制御部１４によって制御される。これにより、ＰＬＬ回路４２は制御部１４によって制御される。

データ処理部４０，５０，６０，７０は、データの中継のための処理を実行する。具体的には、データ処理部４０，５０は、下りデータに対して処理を実行する。データ処理部６０，７０は、上りデータに対して処理を実行する。

データ処理部４０は、符号同期回路４４と、ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）復号回路４５と、ＦＥＣ符号化回路４６とを含む。符号同期回路４４は、データの符号同期を行う。ＦＥＣ復号回路４５は、データに対して前方誤り訂正（ＦＥＣ）を実行するとともにデータを復号する。ＦＥＣ符号化回路４６は、復号されたデータに、誤り訂正符号を追加する。下りデータ送信部４７は、データ処理部４０からの下りデータと、参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ１とを受けて、符号化データを送信部３２に送信する。

ＣＤＲ回路５１は、受信部２４から下り信号（レートＢ）を受信して、その下り信号からクロックとデータとを抽出する。ＰＬＬ回路５２は、入力されたクロックの位相と、ＰＬＬ回路５２から出力されるクロックの位相とを同期させる。ＰＬＬ回路５２からは、参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ２が出力される。

選択部５３は、ＣＤＲ回路５１からのクロックと、ＰＬＬ回路５２から出力されるクロックとの一方を選択する。選択されたクロックは、ＰＬＬ回路５２に入力される。たとえば、選択部５３は制御部１４によって制御される。これにより、ＰＬＬ回路５２は制御部１４によって制御される。

データ処理部５０は、符号同期回路５４と、ＦＥＣ復号回路５５と、ＦＥＣ符号化回路５６とを含む。符号同期回路５４、ＦＥＣ復号回路５５、およびＦＥＣ符号化回路５６は、それぞれ、符号同期回路４４、ＦＥＣ復号回路４５、およびＦＥＣ符号化回路４６の機能と同じ機能を有する。下りデータ送信部５７は、データ処理部５０からの下りデータと、参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ２とを受けて、符号化データを送信部３４に送信する。

データ処理部６０は、符号同期回路６２と、ＦＥＣ復号回路６３と、ＦＥＣ符号化回路６４と、バースト先頭再生回路６５とを含む。ＢＭ＿ＣＤＲ回路６１は、ＢＭ受信部３３から上り信号（レートＡ）を受信して、参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ１を用いて、上り信号からクロックおよびデータを抽出する。符号同期回路６２は、データの符号同期を行う。ＦＥＣ復号回路６３は、データの誤り訂正および復号を行う。ＦＥＣ符号化回路６４は、そのデータに、誤り訂正符号を追加する。バースト先頭再生回路６５は、バースト信号（上りデータ）の先頭部分を再生する。上りデータ送信部６６は、データ処理部６０からの上りデータをＢＭ送信部２３に出力する。

データ処理部７０は、符号同期回路７２と、ＦＥＣ復号回路７３と、ＦＥＣ符号化回路７４と、バースト先頭再生回路７５とを含む。ＢＭ＿ＣＤＲ回路７１、符号同期回路７２、ＦＥＣ復号回路７３、ＦＥＣ符号化回路７４、およびバースト先頭再生回路７５は、それぞれ、ＢＭ＿ＣＤＲ回路６１、符号同期回路６２、ＦＥＣ復号回路６３、ＦＥＣ符号化回路６４、およびバースト先頭再生回路６５の機能と同じ機能を有する。上りデータ送信部７６は、データ処理部７０からの上りデータをＢＭ送信部２５に出力する。

この実施の形態において、第１のクロックおよび第２のクロックは、それぞれ、ＣＤＲ回路４１からのクロックおよびＣＤＲ回路５１からのクロックであってもよい。代わりに、第１のクロックおよび第２のクロックは、それぞれ、ＣＤＲ回路５１からのクロックおよびＣＤＲ回路４１からのクロックであってもよい。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置７における、第１のレート（レートＡ）の伝送サービスが開始される前の状態を示した図である。図３を参照して、光信号中継装置７において、レートＢの伝送サービスは確立されている。したがって、ＣＤＲ回路５１からは、クロック（たとえば第２のクロック）が発生する。しかしながら、レートＡの伝送サービスは開始されていない。このため、ＣＤＲ回路４１からはクロック（たとえば第１のクロック）が発生しない。この場合、選択部４３は、ＰＬＬ回路５２から出力されたクロックを、ＰＬＬ回路４２の入力クロックとして選択する。ＰＬＬ回路４２は、ＰＬＬ回路５２から出力されたクロックと同期する。ＰＬＬ回路５２から出力されたクロックは、レートＢの下り光信号にもともと含まれたクロックである。すなわち、ＰＬＬ回路４２は、レートＢのクロック（たとえば第２のクロック）に同期する。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置における、第２のレート（レートＢ）の伝送サービスの開始後の状態を示した図である。図４を参照して、レートＡの伝送サービスの開始後には、選択部４３は、レートＡの下り信号から抽出されたクロックを、ＰＬＬ回路４２の入力クロックに選択する。すなわちＣＤＲ回路４１から出力されたクロックがＰＬＬ回路４２に入力される。したがってＰＬＬ回路４２は、レートＡのクロック（たとえば第１のクロック）に同期する。

なお、レートＡの伝送サービスが提供される一方で、レートＢの伝送サービスの提供が開始される前の状態では、選択部４３は、ＣＤＲ回路４１から出力されたクロックをＰＬＬ回路４２の入力クロックとして選択する。一方、選択部５３は、ＰＬＬ回路４２から出力されるクロックを、ＰＬＬ回路５２の入力クロックとして選択する。

レートＡとレートＢとは互いに異なる。したがって、ＣＤＲ回路４１によって下り信号から抽出されたクロックの周波数は、ＣＤＲ回路５１によって下り信号から抽出されたクロックの周波数とは異なる。このため、参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ１と参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ２とは、周波数が互いに異なる。

ＰＬＬ回路４２およびＰＬＬ回路５２は、入力されたクロックの周波数を逓倍または分周することができる。これにより、ＰＬＬ回路４２は、ＰＬＬ回路５２から出力されるクロックから、参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ１を生成することができる。同じく、ＰＬＬ回路５２は、ＰＬＬ回路４２から出力されるクロックから、参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ２を生成することができる。

図５は、第１のレート（レートＡ）用のＰＬＬ回路４２の概略的な構成例を示した図である。図６は、第２のレート（レートＢ）用のＰＬＬ回路５２の概略的な構成例を示した図である。図５を参照して、ＰＬＬ回路４２は、位相比較器８１と、ループフィルタ８２と、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）８３と、逓倍／分周器８４と、逓倍／分周器８５とを含む。図６を参照して、ＰＬＬ回路５２の構成は、ＰＬＬ回路４２構成と同じである。したがって以下では、ＰＬＬ回路４２について代表的に説明する。

ＰＬＬ回路４２には、自レート用ＣＤＲにより抽出されたクロック、または、他レート用のＰＬＬ回路から出力されたクロックが入力される。逓倍／分周器８４は、自レート用のクロックの周波数に対応する逓倍／分周器であり、ＶＣＯ８３から出力されるクロックを逓倍／分周する。逓倍／分周器８４からの出力クロックは、位相比較器８１にフィードバックされるとともに、自レート用のクリーンクロックとしてＰＬＬ回路４２から出力される。一方、逓倍／分周器８５は、他レート用のクロックの周波数に対応する逓倍／分周器である。逓倍／分周器８５は、ＶＣＯ８３の出力を逓倍／分周して、他レート用のクリーンクロックをし出力する。

ＰＬＬ回路４２には、自レート用ＣＤＲにより抽出されたクロック、または、他レート用のＰＬＬ回路から出力されたクロックが入力される。逓倍／分周器８４は、自レート用のクロックの周波数に対応する逓倍／分周器であり、ＶＣＯ８３から出力されるクロックを逓倍／分周する。逓倍／分周器８４からの出力クロックは、位相比較器８１にフィードバックされるとともに、自レート用のクリーンクロックとしてＰＬＬ回路４２から出力される。一方、逓倍／分周器８５は、他レート用のクロックの周波数に対応する逓倍／分周器である。逓倍／分周器８５は、ＶＣＯ８３からの出力クロックを逓倍／分周して、他レート用のクリーンクロックを出力する。

たとえばＰＬＬ回路４２は、入力信号の周波数をレートＡとレートＢの最小公倍数に相当するレートに逓倍し、次に、その逓倍された周波数を分周する。これにより、ＰＬＬ回路４２は、レートＢの信号から抽出されたクロックに基づき、レートＡのための参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ１を生成することができる。同様に、ＰＬＬ回路５２は、レートＡの信号から抽出されたクロックに基づき、レートＢのための参照クロックＲＥＦ＿ＣＬＫ２を生成することができる。

一実施形態によれば、ＯＬＴ２によって各々生成されたレートＡとレートＢとは互いに同期している。この実施形態によれば、ＯＬＴ２は、レートＡとレートＢの最小公倍数に対応するレートの信号を生成する。ＯＬＴ２は、その信号を分周することによってレートＡのクロックとレートＢのクロックとを生成する。これにより、レートＡのサービスが開始されるときに、ＰＬＬ回路４２が速やかにクロックの周波数を安定させることができる。あるいはレートＢのサービスが開始されるときに、ＰＬＬ回路５２が速やかにクロックの周波数を安定させることができる。

図７は、本発明の実施の形態に従う、複数のレートのうちのあるレートでのサービスの有無を判定するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、たとえば一定の周期で制御部１４により実行される。

図２および図７を参照して、ステップＳ１において、制御部１４は、下り信号受信部（受信部２２または受信部２４）において、光入力パワーの有無を判断する。下り光信号が受信部に入力された場合には、その受信部は、入力光のパワーに応じた信号を対応のＣＤＲ回路に出力する。たとえば、制御部１４は、受信部２２における入力光の一定時間における平均パワーをモニタして、受信部２２においてレートＡの光入力パワーが発生したか否かを判断してもよい。同様に、制御部１４は、受信部２４における入力光の一定時間における平均パワーをモニタして、受信部２４においてレートＢの光入力パワーが発生したか否かを判断してもよい。

光入力パワーが発生した場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２に進む。この場合、ＣＤＲ回路４１によって、下り信号（レートＡ）からクロック（たとえば第１のクロック）が抽出される。ステップＳ２において、制御部１４は、その抽出されたクロックの周波数が、レートＡの伝送サービスに要求されるクロックの周波数の規格に入っているかどうかを判断する。たとえば抽出されたクロックをカウントすることにより、制御部１４は、抽出されたクロックの周波数が規格内であるかどうかを判断することができる。

抽出されたクロックの周波数が規格内である場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。ステップＳ３において、制御部１４は、そのレート（たとえばレートＡ）での伝送サービスが有る、または、そのレートでの伝送サービスが開始されたと判断する。

一方、光入力パワーが無い場合（ステップＳ１においてＮＯ）、あるいは、抽出されたクロックの周波数が規格外である場合（ステップＳ２においてＮＯ）、処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４において、制御部１４は、そのレートでの伝送サービスが無い、または、そのレートでの伝送サービスが停止したと判断する。

図８は、本発明の実施の形態に従う、信号再生／処理部１３の制御を示したフローチャートである。このフローチャートの処理は、たとえば一定の周期で制御部１４により実行される。

図２および図８を参照して、ステップＳ１１において、制御部１４は、あるレートでの伝送サービスが開始されたかどうかを判断する。この判断は、図７に示すフローチャートに従って実行される。以下では、レートＡのサービス（伝送サービス）の開始の例が説明される。

レートＡでの伝送サービスが開始されたと判断された場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、ステップＳ１２において、制御部１４は、ＣＤＲ回路４１によって下り信号（レートＡ）から抽出されたクロックを、ＰＬＬ回路４２の入力クロックとして選択する。選択部４３は、ＣＤＲ回路４１のクロックの出力をＰＬＬ回路４２の入力として選択する。

ステップＳ１２に続き、ステップＳ１３において、制御部１４は、データ処理部４０，５０を起動する。データ処理部４０，５０は、レートＡでの伝送（上りおよび下り）のためのデータ処理部である。

なお、ＣＤＲ回路４１およびＢＭ＿ＣＤＲ回路６１は、レートＡでの伝送の開始前に起動される。また、下りデータ送信部４７および上りデータ送信部６６は、データ処理部４０，５０とともに起動されてもよく、レートＡでの伝送の開始前に既に起動されていてもよい。伝送サービスが既に開始されている場合には、ステップＳ１３の処理はスキップすることができる。

一方、レートＡの伝送サービスが開始されていないと判断された場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、制御部１４は、ＰＬＬ回路５２から出力されたクロックを、ＰＬＬ回路４２の入力クロックとして選択する。この場合、選択部４３は、ＰＬＬ回路５２から出力されるクロックを、ＰＬＬ回路４２の入力クロックとして選択する。

ステップＳ１４に続き、ステップＳ１５において、制御部１４は、データ処理部４０，５０を停止する。たとえば制御部１４は、データ処理部４０への電源電圧の供給を停止してもよい。サービスが停止中の場合には、ステップＳ１４の処理はスキップすることができる。

ＰＬＬ回路４２，５２の各々は、下り光信号に位相同期して、抽出されたクロック（タイミング信号)のジッタを除去する。ＰＬＬ回路４２，５２の各々は、光信号中継装置７を含む光通信システム１の網同期を目的として実装され光通信システム１に実装される。ＰＬＬ回路４２，５２は、逓倍/分周機能を有し、その機能を用いて、周波数の異なるクロックを、抽出クロックに同期させて生成する。

ＰＬＬ回路４２，５２の立ち上がりが遅い（時定数が大きい）ため、ＰＬＬ回路４２，５２から出力されるクロックの周波数が安定するにはある程度の時間（たとえば分単位の時間）が必要である。あるレートでの伝送のために用いられるクロックの周波数が安定するまでは、そのレートでの伝送サービスの開始を待機しなければならない場合が生じうる。

第１の実施の形態によれば、複数のレートのうちのあるレート（たとえばレートＡ）での伝送サービスの開始前において、そのレート用のＰＬＬ回路（たとえばＰＬＬ回路４２）は起動され、サービスが開始済の他のレートのクロックと同期する。したがって、所望のレートでのサービス開始時に、そのレートでの伝送サービスの開始を早めることができる。第１の実施の形態によれば、たとえばＰＬＬ回路において周波数を安定するのに要する時間が分単位の時間であったとしても、サービスを開始するのに要する時間を、たとえば秒単位の時間に短縮することができる。

さらに、サービス開始前には、その伝送サービスを担うデータ処理部（たとえばデータ処理部４０，５０）が停止される。これらの起動に要する時間（すなわち時定数）は、ＰＬＬ回路の時定数よりも短い。したがって、そのサービスの開始前において、光信号中継装置７の消費電力を削減することができる。さらに、サービス開始時に、データ処理部は速やかに立ち上がることができるので、データの伝送への影響を小さくすることができる。

＜第２の実施の形態＞
図９は、本発明の第２の実施形態に係る光通信システム１Ａの構成例を示す概略図である。図１および図９を参照して、光通信システム１Ａは、ＢＭ送信部２３およびＢＭ送信部２５に代えてマルチレート送信部２６と、選択部２７とを含む。この点において、光通信システム１Ａは、第１の実施の形態に係る光通信システム１と異なる。

図１０は、図９に示された光信号中継装置７における、上り信号の送信に関する構成をより詳細に示したブロック図である。

図２および図１０を参照して、マルチレート送信部２６は、上り信号（レートＡ）および上り信号（レートＢ）の両方を送信可能に構成される。選択部２７は、マルチレート送信部２６への入力を、上り信号（レートＡ）および上り信号（レートＢ）から選択する。上りデータ送信部６６の出力が上り信号（レートＡ）であり、上りデータ送信部７６の出力が上り信号（レートＢ）である。

選択部２７は、制御部１４によって制御されてもよい。たとえば制御部１４は、上りデータ送信部６６または上りデータ送信部７６による、上り信号の送信のための処理を検出する。制御部１４は、その検出結果に基づいて、選択部２７を制御することができる。たとえば、上りデータ送信部６６または上りデータ送信部７６による、光信号の出力のための動作を制御部１４が検出してもよい。この場合、制御部１４は、選択部２７を制御して、その動作を実行する上りデータ送信部からの出力を選択することができる。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、複数のレートのうちのあるレートでのサービス開始前においても、そのレート用のＰＬＬ回路の出力を安定させることができる。

あるレートでのサービス開始前には、そのレートでのデータ伝送を担うデータ処理部（たとえばデータ処理部４０，５０）が停止されてもよい。これにより、第１の実施の形態と同様に、光信号中継装置７の消費電力を削減することができる。さらに、サービス開始時に、その回路は速やかに立ち上がることができるので、データの伝送への影響を小さくすることができる。

上記の実施の形態では、下り信号の光パワーの有無に基づいて、サービスが開始されているかどうかが判断される。しかし、たとえば受信された下り信号のレートの変動に基づいて、サービスが開始されているかどうかが判断されてもよい。あるいは、下り制御フレームの有無に基づいて、サービスが開始されているかどうかが判断されてもよい。

上記の各実施の形態では、光信号中継装置は、２つのレートにそれぞれ対応する２つのＣＤＲ回路を有する。しかしこのように限定されない。光信号中継装置は、２よりも多い数のＣＤＲ回路を含んでいてもよい。３以上のＣＤＲ回路が光信号中継装置に含まれる場合には、第１のＣＤＲ回路および第２のＣＤＲ回路は、複数のＣＤＲ回路の中から任意に選択されることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ 光通信システム
２ 局側装置（ＯＬＴ）
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 宅側装置（ＯＮＵ）
４ａ 幹線光ファイバ
４ｂ 支線光ファイバ
５ 光カプラ
７ 光信号中継装置
１１，１２ 光送受信部
１３ 信号再生／処理部
１４ 制御部
２１，３１ ＷＤＭフィルタ
２２，２４ 受信部
２３，２５ ＢＭ送信部
２６ マルチレート送信部
３２，３４ 送信部
３３ ＢＭ受信部
２７，４３，５３ 選択部
４０，５０，６０，７０ データ処理部
４１，５１ ＣＤＲ回路
４２，５２ ＰＬＬ回路
４４，５４，６２，７２ 符号同期回路
４５，５５，６３，７３ ＦＥＣ復号回路
４６，５６，６４，７４ ＦＥＣ符号化回路
４７，５７ 下りデータ送信部
６１，７１ ＢＭ＿ＣＤＲ回路
６５，７５ バースト先頭再生回路
６６，７６ 上りデータ送信部
８１ 位相比較器
８２ ループフィルタ
８３ ＶＣＯ
８４，８５ 逓倍／分周器
ＲＥＦ＿ＣＬＫ１，ＲＥＦ＿ＣＬＫ２ 参照クロック
Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ１１〜Ｓ１５ ステップ
Ｓａ，Ｓｂ 光信号
λａ，λｂ 波長

Claims (7)

1. 複数のビットレートをそれぞれ有し、波長多重された複数の光信号を中継する光信号中継装置であって、
   前記複数の光信号を波長に従って分離する分離部と、
   前記複数の光信号のうちの第１の光信号に含まれる、前記複数のビットレートのうちの第１のレートに対応した第１の周波数を有する第１のクロックを抽出するように構成された第１のＣＤＲ（Ｃｌｏｃｋ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）回路と、
   前記複数の光信号のうちの第２の光信号に含まれる、前記複数のビットレートのうちの第２のレートに対応した第２の周波数を有する第２のクロックを抽出するように構成された第２のＣＤＲ回路と、
   前記第１のクロックが発生している場合には前記第１のクロックと同期する一方、前記第１のクロックが発生せず、かつ前記第２のクロックが発生している場合には、前記第２のクロックに同期する同期回路と、
   前記同期回路を制御する制御部とを備える、光信号中継装置。
2. 前記光信号中継装置は、
   前記制御部は、前記第１のレートの入力光パワーに基づいて、前記第１のレートでの伝送サービスの有無を判断して、その判断の結果に基づいて、前記同期回路を制御する、請求項１に記載の光信号中継装置。
3. 前記制御部は、前記第１のクロックの周波数に基づいて、前記第１のレートでの伝送サービスの有無を判断して、その判断の結果に基づいて前記同期回路を制御する、請求項１または請求項２に記載の光信号中継装置。
4. 前記光信号中継装置は、
   前記第１の光信号に含まれるデータに対して、前記データの中継のための処理を実行するデータ処理部をさらに備え、
   前記第１のレートでの伝送サービスが提供されていない状態において、前記制御部は、前記データ処理部を停止させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光信号中継装置。
5. 複数のビットレートをそれぞれ有し、波長多重された複数の光信号を中継するための光信号中継方法であって、
   前記複数の光信号を波長に従って分離するステップと、
   前記複数の光信号のうちの第１の光信号に含まれる、前記複数のビットレートのうちの第１のレートに対応した第１の周波数を有する第１のクロックを抽出するステップと、
   前記複数の光信号のうちの第２の光信号に含まれる、前記複数のビットレートのうちの第２のレートに対応した第２の周波数を有する第２のクロックを抽出するステップと、
   前記第１のクロックが発生している場合には、同期回路を前記第１のクロックに同期させて参照クロックを生成するステップと、
   前記第１のクロックが発生せず、かつ前記第２のクロックが発生している場合には、前記同期回路を前記第２のクロックに同期させるステップと、
   前記参照クロックを用いて、前記第１のレートを有する光信号を中継するステップとを備える、光信号中継方法。
6. 複数のビットレートをそれぞれ有し、前記複数のビットレートにそれぞれ対応した複数の波長を有する複数の光信号を、波長分割多重方式にしたがって多重化して、多重化された光信号を送信する局側装置と、
   前記局側装置からの前記光信号を伝送するための光通信回線と、
   各々が前記光通信回線に接続されて前記複数のビットレートのうちの対応のレートを有する光信号を受信する、複数の宅側装置と、
   前記光通信回線の途中に設けられた光信号中継装置とを備え、前記光信号中継装置は、
   前記複数の光信号を波長に従って分離する分離部と、
   前記複数の光信号のうちの第１の光信号に含まれる、前記複数のビットレートのうちの第１のレートに対応した第１の周波数を有する第１のクロックを抽出するように構成された第１のＣＤＲ（Ｃｌｏｃｋ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）回路と、
   前記複数の光信号のうちの第２の光信号に含まれる、前記複数のビットレートのうちの第２のレートに対応した第２の周波数を有する第２のクロックを抽出するように構成された第２のＣＤＲ回路と、
   前記第１のクロックが発生している場合には前記第１のクロックと同期する一方、前記第１のクロックが発生せず、かつ前記第２のクロックが発生している場合には、前記第２のクロックに同期する同期回路と、
   前記同期回路を制御する制御部とを含む、光通信システム。
7. 前記局側装置において各々生成される前記第１のレートと前記第２のレートとは、互いに同期している、請求項６に記載の光通信システム。

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