JP6625503B2 - アナログＲｏＦシステムおよび光通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）および複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）が、光分岐器を介して接続され、アナログ電気信号を光信号に変換し、光ファイバを用いた伝送を行うアナログＲｏＦ（Radio over Fiber）システムに適用される技術に関する。

従来から、電気のアナログ波形をそのまま光に変換して伝送するＲｏＦ伝送技術として、携帯電話網の基地局からアンテナを張り出すＤＡＳ（Distribution Antenna System）や、通信事業者またはケーブルテレビ事業者の局舎から各家庭まで光ファイバを使って放送波を伝送するＲＦ映像配信システムが商用化されている。

これらのアナログＲｏＦシステムに加えて、非特許文献１に記載されているように、アナログＲｏＦ伝送区間の前後にＤＳＰ（Digital Signal Processing）を配置し、単なるＥ／Ｏ（Electrical to Optical Converter）、Ｏ／Ｅ（Optical to Electrical Converter）機能以外の機能も有するＲｏＦ伝送技術が提案されている（DSP-assisted Analog RoF）。

従来の多くの携帯電話網の基地局は、制御部のＢＢＵ（Baseband Unit）とＲＦ（Radio Frequency）部のＲＲＨ（Remote Radio Head）を同一サイトに設置したＤ−ＲＡＮ（Distributed Radio Access Network）構成を採っている。一方、将来の基地局の構成として、基地局性能の向上のために、各基地局のＢＢＵをまとめて設置し、それぞれを連携させるＣ−ＲＡＮ（Centralized Radio Access Network）構成が考えられているが、Ｃ−ＲＡＮにするとＤ−ＲＡＮと比較してＢＢＵとＲＲＨ間の光伝送区間で必要となる容量が大きくなり、将来基地局容量が増大した場合に、回線提供が困難になってしまう可能性がある。この対策の一つとして、効率的な光伝送が可能なアナログＲｏＦ伝送技術が好適であると考えられる。

特許文献１および特許文献２では、光伝送で発生する波長分散の影響とその対策についての検討が記述されている。特許文献１には、マルチキャリア変調方式の伝送帯域において伝送容量の拡大化を図る技術が開示されている。また、特許文献２には、大容量な超高精細映像などの同期した複数の信号を、波長多重により光伝送するシステムにおいて、高速光波形の主な劣化要因である波長分散を適応的に補償する技術が開示されている。

また、特許文献３には、ＰＯＮシステムにおいて、周波数利用効率を向上させるために、ＯＬＴから各ＯＮＵに対してテスト信号を送信して伝送特性を把握し、伝送特性に応じて周波数の割り当てを行う技術が開示されている。

特開２０１６−１３６６５７号公報 特開２００８−３０１２２４号公報 特開２０１４−０７５７５１号公報

ITU-T G.suppl.55

しかしながら、特許文献１および特許文献２では、いずれも光ファイバ伝送に起因する波長分散による品質劣化を防ぐために、受信側に波長分散補償器を設置する構成が採られているため、機器コストを増大させてしまうというデメリットがある。また、分散補償量を制御するための構成も含まれており、構成が複雑になってしまう。さらに、分散補償器を追加したことから、光伝送損失を増加させてしまう。

特許文献３では、ＯＬＴにテスト信号の送信機能が必要になると共に、各ＯＮＵに伝送特性取得回路がそれぞれ必要になる。さらに、ＯＮＵで取得した伝送特性をＯＬＴに通知するステップが必要になると共に、ＯＬＴで周波数を選定するためのサブキャリア割当回路が必要となるため、コストが増大し、機器構成も複雑化してしまう。

光ファイバの波長分散の影響によって伝送可能な周波数帯が制限されるため、分散補償技術を使用せずに伝送容量を拡張すること（広帯域な信号を伝送すること）は困難である。複数の周波数の異なるＲＦ信号のアナログ波形を同一光ファイバ上に伝送させるＩＦｏＦ（Intermediate Frequency over Fiber）では、伝送チャネル数が多くなると利用する周波数帯域が広くなり、光波長１波での伝送が困難となる。その場合、別のシステムを追加するか、若しくは、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）による容量拡大が必要となり、システム全体のコスト増を招いてしまう。

ＰＯＮ構成のアナログＲｏＦ伝送では、波長分散の影響により、ＯＮＵの台数が増えた場合に、新たに追加したＯＮＵで信号品質が劣化する可能性がある。信号品質劣化の影響を避けるために、ＯＬＴおよびＯＮＵの伝送マージンを予め大きく設定することも考えられるが、システム全体のコスト増を招く。また、各伝送区間に分散補償器を用いることも考えられるが、複数の分散補償器を配置することにより、運用コストの増加、光損失の追加、機器コストの増加を招いてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、各ＯＮＵにおいて、分散補償を使用せずに波長分散による信号品質劣化を回避し、伝送システムのシンプル化、低コスト化を図ることができるアナログＲｏＦシステムおよび光通信方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明のアナログＲｏＦシステムは、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）および複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）が、光分岐器を介して接続され、アナログ電気信号を光信号に変換し、光ファイバを用いた伝送を行うアナログＲｏＦ（Radio over Fiber）システムであって、前記ＯＬＴは、前記ＯＮＵが前記ＯＬＴに対する上り伝送を行う場合、前記ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、前記伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ（Intermediate Frequency）周波数を前記ＯＮＵに通知し、前記ＯＮＵは、前記通知されたＩＦ周波数を用いて前記ＯＬＴに対する上り伝送を行うことを特徴とする。

このように、ＯＬＴは、ＯＮＵがＯＬＴに対する上り伝送を行う場合、ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ周波数をＯＮＵに通知し、ＯＮＵは、通知されたＩＦ周波数を用いて前記ＯＬＴに対する上り伝送を行うので、上り伝送において、分散補償を使用せずに波長分散による信号品質劣化を回避し、伝送システムのシンプル化、低コスト化を図ることが可能となる。

（２）また、本発明のアナログＲｏＦシステムにおいて、前記ＯＬＴは、前記伝送距離が近似する複数のＯＮＵをグルーピングし、グルーピングした各ＯＮＵに対し、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式で前記上り伝送を行う旨を通知することを特徴とする。

このように、ＯＬＴは、伝送距離が近似する複数のＯＮＵをグルーピングし、グルーピングした各ＯＮＵに対し、ＴＤＭＡ方式で上り伝送を行う旨を通知するので、ＯＬＴが複数のＯＮＵから光信号を同時に受信する場合の不都合を回避することが可能となる。

（３）また、本発明のアナログＲｏＦシステムにおいて、前記ＯＬＴは、前記伝送距離が相対的に小さいＯＮＵに対して、光出力値を下げる旨を通知することを特徴とする。

このように、ＯＬＴは、伝送距離が相対的に小さいＯＮＵに対して、光出力値を下げる旨を通知するので、ＯＮＵの台数が増えた場合に懸念されるＯＬＴでの受光パワーの急増を回避し、ＯＮＵ信号同士での妨害、ノイズレベルの上昇、干渉ノイズの増大を防止することが可能となる。

（４）また、本発明のアナログＲｏＦシステムにおいて、前記ＯＬＴは、前記各ＯＮＵに対する下り伝送を行う場合、前記ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、前記伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ（Intermediate Frequency）周波数を前記各ＯＮＵに割り当てて、割り当てたＩＦ周波数を用いて前記各ＯＮＵに対する下り伝送を行うことを特徴とする。

このように、ＯＬＴは、各ＯＮＵに対する下り伝送を行う場合、ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ周波数を各ＯＮＵに割り当てて、割り当てたＩＦ周波数を用いて各ＯＮＵに対する下り伝送を行うので、下り伝送において、分散補償を使用せずに波長分散による信号品質劣化を回避し、伝送システムのシンプル化、低コスト化を図ることが可能となる。

（５）また、本発明のアナログＲｏＦシステムにおいて、前記ＯＬＴは、新たにＯＮＵが追加された場合、配下のすべてのＯＮＵに対し、前記各ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、前記伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ周波数の再割り当てを行うことを特徴とする。

このように、ＯＬＴは、新たにＯＮＵが追加された場合、配下のすべてのＯＮＵに対し、各ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ周波数の再割り当てを行うので、常にＯＬＴと各ＯＮＵとの伝送距離に応じた大きさのＩＦ周波数を割り当てることが可能となる。これにより、分散補償を使用せずに波長分散による信号品質劣化を回避し、伝送システムのシンプル化、低コスト化を図ることが可能となる。

（６）また、本発明の光通信方法は、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）および複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）が、光分岐器を介して接続され、アナログ電気信号を光信号に変換し、光ファイバを用いた伝送を行うアナログＲｏＦ（Radio over Fiber）システムの光通信方法であって、前記ＯＬＴにおいて、前記ＯＮＵが前記ＯＬＴに対する上り伝送を行う場合、前記ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、前記伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ（Intermediate Frequency）周波数を前記ＯＮＵに通知するステップと、前記ＯＮＵにおいて、前記通知されたＩＦ周波数を用いて前記ＯＬＴに対する上り伝送を行うステップと、を少なくとも含むことを特徴とする。

このように、ＯＬＴは、ＯＮＵがＯＬＴに対する上り伝送を行う場合、ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ周波数をＯＮＵに通知し、ＯＮＵは、通知されたＩＦ周波数を用いて前記ＯＬＴに対する上り伝送を行うので、上り伝送において、分散補償を使用せずに波長分散による信号品質劣化を回避し、伝送システムのシンプル化、低コスト化を図ることが可能となる。

本発明によれば、ＯＬＴに接続される各ＯＮＵ向けにＩＦ周波数を割り当てるＰＯＮ構成において、伝達関数の特性、すなわち、距離が長い程、伝達関数が０になる点がより低周波数になる特性を利用して、ＯＬＴとの間の伝送距離が長いＯＮＵに対しては低い周波数を割り当て、ＯＬＴとの間の伝送距離が短いＯＮＵに対しては高い周波数を割り当てることによって、波長分散補償を用いることなく各ＯＮＵにおいて分散による信号品質劣化を回避することができ、伝送システムのシンプル化、低コスト化を図ることが可能となる。

本実施形態に係るアナログＲｏＦ伝送システムの概略構成を示す図である。 ＯＬＴの概略構成を示す図である。 ＯＮＵの概略構成を示す図である。 光ファイバの伝達関数の例を示す図である。 ＯＬＴが各ＯＮＵを管理するためのテーブルの一例を示す図である。

本発明者らは、ＰＯＮ構成において、伝達関数の特性、すなわち、ＯＬＴとＯＮＵとの間の伝送距離が長い程、伝達関数が０になる点が、より低周波数となる特性に着目し、ＯＬＴとの間の伝送距離が長いＯＮＵに対しては低い周波数を割り当てる一方、ＯＬＴとの間の伝送距離が短いＯＮＵに対しては高い周波数を割り当てることによって、各ＯＮＵにおいて、分散補償を用いることなく、波長分散による信号品質劣化を回避することができ、伝送システムのシンプル化、低コスト化を図ることができることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明のアナログＲｏＦシステムは、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）および複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）が、光分岐器を介して接続され、アナログ電気信号を光信号に変換し、光ファイバを用いた伝送を行うアナログＲｏＦ（Radio over Fiber）システムであって、前記ＯＬＴは、前記ＯＮＵが前記ＯＬＴに対する上り伝送を行う場合、前記ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、前記伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ（Intermediate Frequency）周波数を前記ＯＮＵに通知し、前記ＯＮＵは、前記通知されたＩＦ周波数を用いて前記ＯＬＴに対する上り伝送を行うことを特徴とする。

これにより、本発明者らは、上り伝送において、分散補償を使用せずに波長分散による信号品質劣化を回避し、伝送システムのシンプル化、低コスト化を図ることを可能とした。以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

［基本的原理］
ＰｔＭＰ（PON）構成では、ＯＬＴ〜ＯＮＵ間の伝送距離がそれぞれ異なり、波長分散に起因する伝達関数特性（「伝送特性」とも呼称する。）も異なる。各ＯＮＵに対してＩＦ周波数を割り当てるＰＯＮ構成においては、伝達関数の特性、すなわち、ＯＬＴとＯＮＵとの間の伝送距離が長い程、伝達関数が０になる点がより低周波数となる特性を利用することが好適である。すなわち、伝送距離の長いＯＮＵに対しては低い周波数を割り当てる一方、伝送距離の短いＯＮＵに対しては高い周波数を割り当てる。これにより、各ＯＮＵにおいて、分散補償をすることなく波長分散による信号品質劣化を回避することができ、伝送システムのシンプル化、低コスト化が可能である。

本実施形態のポイントは、以下のとおりである。すなわち、波長分散の影響で光伝送可能な周波数帯域が限られるが、従来技術の通り、分散補償をすれば問題は解決する。しかし、分散補償器を利用するとコストが増加すると共に、光伝送損失増を招くというデメリットも生ずる。このため、ＰＯＮ構成を採った場合、伝送距離の異なる各区間に補償量の異なる分散補償器を利用する必要があり、更なる機器の複雑化とコスト増加を招いてしまう。ここで、波長分散の影響が小さい周波数領域は断続的に存在しており、伝送距離によっても波長分散の影響が小さい周波数領域は異なっている。そこで、断続している波長分散が小さい周波数帯を極力使用することによって、伝送容量を拡大することが可能となる。ＰｔＭＰ構成のＰＯＮにおいては、一つのＯＬＴの配下に、伝送距離の異なる複数のＯＮＵが接続されていることから、伝送距離に基づいて各ＯＮＵで利用するＩＦ周波数をコントロールする。

図４は、光ファイバの伝達関数の例を示す図である。図４に示すように、光ファイバの伝送距離に依存して、周波数に対する伝達関数が異なり、伝送距離が長い程、最後に０になる点が低周波数側になっている。光伝送信号の光電場包絡線が偶関数である場合、次式が成立する。

ここで、Ｌは光ファイバ長［km］、β_２は群速度分散［W/m²］、ｆはＲＦ周波数［Hz］、λは波長［m］、Ｄは波長分散［ps/nm/km］、ｃは光速［m/s］を表す。

［ＳＣＭ（Subcarrier-Multiplexing）−ＰＯＮの下り伝送に適用する場合］
ＰＯＮ構成では、ＯＬＴ〜ＯＮＵ間の伝送距離がそれぞれ異なり、波長分散に起因する伝達関数特性も異なる。各ＯＮＵに対してＩＦ周波数を割り当てるＰＯＮ構成においては、伝達関数の特性を活かして、基本的に、伝送距離の長いＯＮＵに低い周波数を割り当て、伝送距離の短いＯＮＵに対して高い周波数を割り当てる。これにより、各ＯＮＵにおいて分散による信号品質劣化を回避することが可能となる。

（Ａ）ＯＬＴが各ＯＮＵまでの距離を把握する。
ＯＬＴは、各ＯＮＵまでの伝送距離を把握する。一般的なＴＤＭ−ＰＯＮのＲＴＴ（Round Trip Time）測定機能で求めた伝送時間から距離を算出し、ＯＬＴ側でデータベースとしてメモリ等に保存する。または、運用者等が事前に把握したファイバ長の情報をＯＬＴに入力しても良い。仮想化されたＯＬＴを想定する場合は、本機能はＮＷ上位のクラウドで管理されることもある。ＯＬＴは、距離と伝達関数の関係も保持するものとする。

（Ｂ）ＯＬＴが各ＯＮＵで出力すべきＲＦ信号情報を把握する。
ＯＬＴが、各ＯＮＵで出力する周波数、周波数帯域幅、変調フォーマット（アナログ出力の場合）、伝送レート情報（デジタル出力の場合）等をデータベースとしてメモリ等に保存する。図５に示すように、ＯＬＴが各ＯＮＵを管理するためのテーブルとして保持していても良い。図５から明らかなように、各ＯＮＵに対応づけられるＩＦ周波数は、ＯＬＴからの伝送距離に反比例しており、ＯＬＴからの伝送距離が小さいＯＮＵには大きいＩＦ周波数が対応づけられる一方、ＯＬＴからの伝送距離が大きいＯＮＵには小さいＩＦ周波数が対応づけられている。

（Ｃ）ＯＬＴが各ＯＮＵに対して特定のＩＦ周波数を割り当てる。
各ＯＮＵに対して送信する信号に対して、光ファイバの伝達関数特性が大きく、変化の小さな領域（高周波数領域に不等間隔で発生する伝達関数が大きな領域、変化の小さな領域を含む）を割り当てる。ここで、光ファイバの伝達関数特性が光ファイバ長（OLTとONU間距離）に依存して変化することを利用し、基本的にＯＬＴからの距離が遠いＯＮＵへの伝送については周波数の低い領域を割り当て、距離が近いＯＮＵへの伝送については周波数の高い領域を割り当てる。ただし、完全にこのルールに従わなくても、各ＯＮＵで伝達関数の変化が小さな周波数領域を利用可能であれば、その周波数領域を割り当てても良い。光干渉雑音の影響を避けるため、ＤＣからある低周波数帯を避けた周波数配置を想定することも可能である。

（Ｄ）ＯＮＵ追加によるＩＦ周波数再配置
一般的に、ＯＬＴ配下にＯＮＵが順次追加されるため、新規に追加されたＯＮＵの伝送距離が長い場合、既存のＯＮＵが占有している周波数帯のいずれかを利用する必要性が出る可能性もある。その場合、ＯＬＴは、該当する既存ＯＮＵで周波数変更可能なＯＮＵを伝達関数を考慮して選択して別の周波数を割り当て、新規のＯＮＵに既存ＯＮＵが利用していた周波数を割り当てることも可能である。

（Ｅ）各ＯＮＵで配下に必要な信号を生成する。
各ＯＮＵでは、配下に出力すべき周波数のみをフィルタリングして取り出す。ＯＬＴからＯＮＵへのＩＦ信号伝送において、各ＯＮＵでの必要な処理（OLTで施した処理内容、取り出すべきIF信号の周波数等）を伝達し、各ＯＮＵがその情報を元に取り出すべき周波数を判断する。制御用ＩＦ信号を生成しデータ伝送用のＩＦ信号にそれらの情報を入れて伝送しても良い。フィルタリングした周波数をＯＮＵで出力すべきＲＦ信号に変更して出力する。ＯＮＵで必要な処理については、運用者が各ＯＮＵの設定を直接行っても良い。

（Ｆ）伝達関数特性の疑似的な変更
上記の（Ｃ）において、信号波形の変形等で伝達関数の変化が疑似的に小さくなる様に補正して、その領域を利用しても良い。

（Ｇ）ＩＦ信号の変調フォーマット（多値度等）変更
光ファイバの伝達関数が小さいか、または大きく変化している領域を使う必要がある時は、ＩＦ信号の変調多値度を低くする。これにより伝送レートが減少するが、所望の伝送レートを得るため、周波数帯域幅を拡大する。

（Ｈ）ＯＭＩ（Optical Modulation Index）の調整
上記の（Ｃ）において、各ＩＦ信号のＯＭＩについて、ＯＮＵで要求される信号品質、伝送距離を考慮して決定する。基本的に、多値度の高い信号は信号品質要求が厳しく、伝送距離が長い伝送路では伝送損失が大きく、品質劣化を受けやすい。同じ要求信号品質（CNR、SNR、EVM）の場合、伝送距離の長いＯＮＵに対してはＯＭＩを高く設定する一方、伝送距離の短いＯＮＵに対してはＯＭＩを低く設定する。なお、ＩＦ信号数が増え、トータルのＯＭＩが大きすぎるようになると（例えば30%以上）、光伝送で発生する歪により信号品質を大きく劣化させる可能性がある。

（Ｉ）ＩＦ周波数の割り当て
上記の（Ｃ）において、ＩＦ周波数帯を、あるＯＮＵ向けの信号として時間的に占有させるのではなく、全周波数帯をＴＤＭして各ＯＮＵに対して伝送する構成を採っても良い。その場合、各ＯＮＵに対して送信する信号で、利用するＩＦ周波数を、伝送距離に依存する伝送可能周波数帯域を考慮して割り振る。ここで、伝送距離が長い場合、割り当て周波数帯域が狭くなるので、長い時間を割り当てるなどの対策を講じて、必要な伝送容量を確保するようにしても良い。

［ＳＣＭ（Subcarrier-Multiplexing）−ＰＯＮの上り伝送に適用する場合］
ＰＯＮの下り伝送の場合と同様に、ＰＯＮ構成では、ＯＬＴ〜ＯＮＵ間の伝送距離がそれぞれ異なり、波長分散に起因する伝達関数特性も異なる。各ＯＮＵに対してＩＦ周波数を割り当てるＰＯＮ構成においては、伝達関数の特性、すなわち、伝送距離が長い程、伝達関数が０になる点がより低周波数となる特性を活かして、基本的に、伝送距離の長いＯＮＵに対しては低い周波数を割り当てる一方、伝送距離の短いＯＮＵに対しては高い周波数を割り当てる。これにより、各ＯＮＵにおいて分散による信号品質劣化を回避することが可能となる。

（ａ）ＯＬＴはＯＮＵ情報（入出力信号情報、伝送距離）を把握する。
ＯＬＴは、各ＯＮＵの伝送距離およびその他上り伝送に関する情報（周波数、周波数帯域幅、変調フォーマット（アナログ）、伝送レート（デジタル）等）を内部メモリに保存し、または外部のサーバー等から入手して保存する。

（ｂ）各ＯＮＵへＩＦ周波数を割り当てる。
ＯＬＴからＯＮＵへのＩＦ信号伝送において、あるＩＦ信号を制御用チャネルとして利用するか、若しくは下り伝送用のＩＦ信号に入れて、各ＯＮＵが利用すべき周波数、周波数帯域幅、変調フォーマット（多値度等）を通知する。ＯＮＵは、指定されたＩＦ信号をＯＬＴに対して出力する。周波数割り当ては、基本的に下り伝送と同じであるが、ＩＦ周波数がＯＮＵ間で重ならない設定とする。また、光干渉雑音の影響を避けるため、影響を受けやすい低周波数帯を意図的に避けた周波数配置を採っても良い。ＯＮＵで出力すべきＩＦ信号については、運用者が各ＯＮＵの設定を直接行っても良い。

（ｃ）ＯＬＴにおける光受信および上位ＮＷへの出力
ＯＬＴは、ＯＮＵに通知したＩＦ信号情報に基づいて、ＯＬＴで各ＯＮＵサイトからの信号を分離し、上位ネットワーク機器との接続インターフェースに合せて出力する。

（ｄ）ＯＮＵ追加によるＩＦ周波数再配置
上記の（Ｄ）で説明した「ＯＮＵ追加によるＩＦ周波数再配置」と同様である。

（ｅ）ＰＯＮ区間での処理低減
ＯＬＴは、各ＯＮＵとの距離に依存した伝達関数に基づいて、伝送可能な帯域情報をＢＢＵに通知する。ＢＢＵは、ＵＥ（User Equipment）で利用する変調フォーマット、伝送帯域等を制御し、ＯＮＵ側の処理を周波数変換のみとする。

（ｆ）信号品質劣化低減
ＯＬＴは、複数のＯＮＵからの光信号を同時に受信するため、ＯＮＵの台数が増えるとＯＬＴでの受光パワーが高くなりすぎる可能性がある。また、他のＯＮＵ信号が妨害光としてノイズレベルを引き上げる可能性がある。さらに、大きな干渉ノイズを発生させる懸念もある。そこで、本実施形態では、以下のような手段を講じた。

（ｆ−１）ＯＬＴからの伝送距離が短いＯＮＵで光出力パワーを下げる。
（ｆ−２）ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）を利用する。この場合は、同一のＩＦ周波数を利用していても良い。ただし、各ＯＮＵでは伝送できない時間が発生するので、伝達関数を考慮した周波数配置を取り、伝送できる時間帯に周波数帯域を広く使い、まとめて伝送することが好ましい。複数のＯＮＵからの光がＯＬＴに入力されても問題ないように、伝送距離等によってＴＤＭＡするＯＮＵをグループ分けしても良い。

（ｆ−３）各ＯＮＵで、チューナブルＬＤ（Laser diode）または複数のＬＤを実装し、ＯＮＵでの利用波長を分けて伝送させても良い。その場合、ＯＬＴ側で波長分離のためのＡＷＧ（Arrayed waveguide gratings）や波長フィルタで波長を選択して、取り出した光信号をそれぞれ受信する。

（ｆ−４）ＯＮＵでチューナブルＬＤを実装し、更に同じ波長を有するＯＮＵ間でＴＤＭＡするようにしても良い。

図１は、実施例１に係るアナログＲｏＦシステムの概略構成を示す図である。ＯＬＴとしてのアナログＲｏＦ伝送送受信機１１は、光ファイバ１２、光カプラ１３を介して複数のＯＮＵとしてのアナログＲｏＦ伝送送受信機１４にＰ２ＭＰ（PON）構成で接続される。アナログＲｏＦ伝送送受信機１１には、複数のＢＢＵ１５が接続されている。また、アナログＲｏＦ伝送送受信機１４には、それぞれ、アンテナ（ANT）１６を有するＲＲＨ１７が接続されている。

図２は、ＯＬＴ（アナログＲｏＦ伝送送受信機）１１の概略構成を示す図である。ＮＷ Ｉ／Ｆ１１ａは、上位ＮＷとの接続インターフェースであり、上位ＮＷからの信号を受信したり、上位ＮＷへ信号を送信したりする。図２は、基地局のＢＢＵ１５と接続した例を示しており、ＢＢＵ１５とはデジタル信号を送受信する構成を示している。基地局のＢＢＵ１５とＲＲＨ１７は、ＣＰＲＩ等のインターフェースを用いているが、別のデジタルＩ／ＦやアナログＩＦであっても良い。また、光信号のみならず、電気信号を用いても良い。

ＤＳＰ１１ｂは、デジタル信号処理を行う。複数のＢＢＵ１５からの信号のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ機能、周波数変換機能、フィルタリング機能等を有する。ＤＡＣ１１ｃは、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して、駆動回路１１ｄに信号を出力する。ＡＤＣ１１ｅは、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、ＤＳＰ１１ｂに信号出力する。駆動回路１１ｄは、Ｅ／Ｏ１１ｆへの入力パワー調整等を行う。Ｅ／Ｏ１１ｆは、電気信号を光信号に変換する光デバイスである。直接変調用ＬＤ（Laser Diode）または、ＬＤと外部変調器を用いた構成が考えられる。Ｏ／Ｅ１１ｇは、 光信号を電気信号に変換する光デバイスである。

ＷＤＭ ＣＰＬ１１ｈは、ＯＬＴ１１から各ＯＮＵ１４方向の光波長と各ＯＮＵ１４からＯＬＴ１１方向の光波長の波長分離に用いる光部品である。光ファイバの芯双方向に伝送しない場合は不要である。フィルタ１１ｉは、Ｏ／Ｅ出力の電気信号に不要な成分が含まれる場合に、ＡＤＣ１１ｅの入力前にカットする。例えば、不要な広帯域のスプリアスやノイズをカットする時に利用する。メモリ１１ｊは、設定データ、ＯＬＴ１１、各ＯＮＵ１４情報等を保存する。ＯＬＴ制御部１１ｋは、ＯＬＴ１１内部のコンポーネントを制御すると共に、ＯＬＴ１１〜各ＯＮＵ１４の下り伝送、および上り伝送を制御する。

次に、ＳＣＭ（Subcarrier-Multiplexing）−ＰＯＮの下り伝送における「ＯＬＴ」の動作について説明する。まず、ＯＬＴ１１が、各ＯＮＵ１４までの伝送距離を把握する。具体的には、ＯＬＴ制御部１１ｋで実施され、メモリ１１ｊに情報が保存される。次に、ＯＬＴ１１が、各ＯＮＵ１４で出力すべきＲＦ信号情報を把握し、メモリ１１ｊに保存する。次に、ＯＬＴ１１が、各ＯＮＵ１４向けに特定のＩＦ周波数を割り当てる。すなわち、ＯＬＴ制御部１１ｋが周波数割り当てを決めてＤＳＰ１１ｂに指示をする。システム変更が無い間は、設定をメモリ１１ｊに保存する。または、メモリ１１ｊに運用者が設定を入れておき、その情報をＯＬＴ制御部１１ｋが読み出してＤＳＰ１１ｂに指示をしても良い。

ＯＮＵの新規追加によるＩＦ周波数再配置については、ＯＬＴ制御部１１ｋが、接続されている全ＯＮＵ１４の情報を元に、再度周波数割り当てをして、ＤＳＰ１１ｂに指示する。また、設定情報をメモリ１１ｊに保存する。または、メモリ１１ｊに運用者が再設定を入れておき、その情報をＯＬＴ制御部１１ｋが読み出してＤＳＰ１１ｂに指示をしても良い。

次に、各ＯＮＵ１４で配下に必要な信号を生成する。メモリ１１ｊから読み出したＯＮＵ情報を元に、ＯＬＴ制御部１１ｋで、各ＯＮＵ１４で必要な処理情報を生成する様にＤＳＰ１１ｂに指示する。または、ＯＬＴ制御部１１ｋでＲＦ（Radio Frequency）信号を生成して、ＤＡＣ１１ｃの出力のＲＦ信号と周波数多重して駆動回路１１ｄに入力しても良い。伝達関数特性の疑似的な変更については、ＯＬＴ制御部１１ｋがＤＳＰ１１ｂに指示する。ＩＦ信号の変調フォーマット（多値度等）変更は、ＯＬＴ制御部１１ｋが判断して、ＤＳＰ１１ｂに指示する。

ＯＭＩの調整については、ＯＬＴ制御部１１ｋが判断して、駆動回路１１ｄがレベル調整し、メモリ１１ｊに情報を保存する。または、メモリ１１ｊに運用者が設定を入れておき、その情報をＯＬＴ制御部１１ｋが読み出してＤＳＰ１１ｂに指示をしても良い。ＩＦ周波数の割り当てについては、ＯＬＴ制御部１１ｋが周波数割り当てを決めてＤＳＰ１１ｂに指示をする。システム変更が無い間は、設定をメモリ１１ｊに保存する。または、メモリ１１ｊに運用者が設定を入れておき、その情報をＯＬＴ制御部１１ｋが読み出してＤＳＰ１１ｂに指示をしても良い。

次に、ＳＣＭ（Subcarrier-Multiplexing）−ＰＯＮの上り伝送における「ＯＬＴ」の動作について説明する。まず、ＯＬＴ１１は各ＯＮＵ１４情報（入出力信号情報、伝送距離）を把握し、メモリ１１ｊに情報を保存する。次に、ＯＬＴ１１は、各ＯＮＵ１４へＩＦ周波数を割り当てる。メモリ１１ｊから読み出したＯＮＵ情報を元に、ＯＬＴ制御部１１ｋで各ＯＮＵ１４がＯＬＴ１１向けに出力すべき情報を生成する様にＤＳＰ１１ｂに指示する。または、ＯＬＴ制御部１１ｋでＲＦ（Radio Frequency）信号を生成して、ＤＡＣ１１ｃの出力のＲＦ信号と周波数多重して駆動回路１１ｄに入力しても良い。

次に、ＯＬＴ１１での光受信、上位ＮＷへの出力については、ＯＬＴ制御部１１ｋがＤＳＰ１１ｂに処理を指示する。ＯＮＵの新規追加によるＩＦ周波数再配置については、ＯＮＵ制御部１４ｋが、接続されている全ＯＮＵの情報を元に、再度周波数割り当てをしてＤＳＰ１１ｂに指示し、設定情報をメモリ１１ｊに保存する。または、メモリ１１ｊに運用者が再設定を入れておき、その情報をＯＬＴ制御部１１ｋが読み出してＤＳＰ１１ｂに指示をしても良い。

ＰＯＮ区間での処理低減について、ＯＬＴ制御部１１ｋがメモリ１１ｊ内のＯＮＵ情報を元に伝送帯域情報をＢＢＵ１５側に送信する様にＤＳＰ１１ｂに指示する。信号品質劣化低減については、メモリ１１ｊから読み出したＯＮＵ情報を元に、ＯＬＴ制御部１１ｋで、各ＯＮＵ１４で必要な処理情報を生成する様にＤＳＰ１１ｂに指示する。または、ＯＬＴ制御部１１ｋでＲＦ（Radio Frequency）信号を生成して、ＤＡＣ１１ｃの出力のＲＦ信号と周波数多重して駆動回路１１ｄに入力しても良い。

図３は、ＯＮＵ（アナログＲｏＦ伝送送受信機）１４の概略構成を示す図である。ＮＷ Ｉ／Ｆ１４ａは、下位ＮＷとの接続インターフェースであり、下位ＮＷからの信号を受信したり、下位ＮＷへ信号を送信したりする。図３は、基地局のＲＲＨ１７と接続した例であり、ＲＲＨ１７とはデジタル信号を送受信している構成を示している。基地局のＢＢＵ１５とＲＲＨ１７は、ＣＰＲＩ等のインターフェースを用いているが、別のデジタルＩ／ＦやアナログＩＦであっても良い。また、光信号のみならず、電気信号を用いても良い。ＤＳＰ１４ｂは、デジタル信号処理を行う。複数のＢＢＵ１５からの信号のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ機能、周波数変換機能、フィルタリング機能等を有する。

ＤＡＣ１４ｃは、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して、駆動回路１４ｄに信号を出力する。ＡＤＣ１４ｅは、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、ＤＳＰ１４ｂに信号を出力する。駆動回路１４ｄは、Ｅ／Ｏ１４ｆへの入力パワー調整等を行う。Ｅ／Ｏ１４ｆは、電気信号を光信号に変換する光デバイスである。直接変調用ＬＤ（Laser Diode）または、ＬＤと外部変調器を用いた構成が考えられる。Ｏ／Ｅ１４ｇは、光信号を電気信号に変換する光デバイスである。

ＷＤＭ ＣＰＬ１４ｈは、ＯＬＴ１１からＯＮＵ１４方向の光波長とＯＮＵ１４からＯＬＴ１１方向の光波長の波長分離に用いる光部品である。光ファイバの芯双方向に伝送しない場合は不要である。フィルタ１４ｉは、Ｏ／Ｅ１４ｇの出力の電気信号に不要な成分が含まれる場合に、ＡＤＣ１４ｅの入力前にカットする。例えば、不要な広帯域のスプリアスやノイズをカットする時に利用する。メモリ１４ｊは、設定データ、ＯＮＵ情報等を保存する。ＯＮＵ制御部１４ｋは、ＯＮＵ１４内部のコンポーネントを制御すると共に、ＯＬＴ１１〜ＯＮＵ１４の下り伝送、および上り伝送を制御する。

次に、ＳＣＭ（Subcarrier-Multiplexing）−ＰＯＮの下り伝送における「ＯＮＵ」の動作について説明する。まず、各ＯＮＵ１４が、配下に必要な信号を生成する。すなわち、ＯＮＵ制御部１４ｋは、ＯＬＴ１１から伝送されてきたＯＮＵでの必要な処理を理解し、ＤＳＰ１４ｂに指示すると共に、メモリ１１ｊに設定情報を保存する。または、メモリ１１ｊに運用者が設定を入れておき、その情報をＯＮＵ制御部１４ｋが読み出してＤＳＰ１４ｂに指示をしても良い。

次に、伝達関数特性の疑似的な変更については、ＯＮＵ制御部１４ｋがＤＳＰ１４ｂに指示する。ＩＦ周波数の割り当てについては、ＯＮＵ制御部１４ｋが、自身のタイムスロットの信号を受信した時に、ＯＬＴ１１から送られたＯＮＵでの必要な処理情報を元にＤＳＰ１１ｂで処理する。各ＯＮＵ向け信号のＴＤＭタイムスロットも制御用ＩＦ信号で伝送しても良い。

次に、ＳＣＭ（Subcarrier-Multiplexing）−ＰＯＮの上り伝送における「ＯＮＵ」の動作について説明する。まず、ＯＬＴ１１から、各ＯＮＵ１４へＩＦ周波数を割り当てが行われるので、各ＯＮＵ１４では、ＯＮＵ制御部１４ｋで、ＯＬＴ１１からの情報を理解し、ＤＳＰ１４ｂに指示すると共に、ＯＬＴ１１からの情報をメモリ１４ｊに保存する。または、メモリ１４ｊに運用者が設定を入れておき、その情報をＯＮＵ制御部１４ｋが読み出してＤＳＰ１４ｂに指示をしても良い。

信号品質劣化低減については、ＯＮＵ制御部１４ｋで、ＯＬＴ１１からの情報を理解し、ＤＳＰ１４ｂに指示する。光関連の制御についてはＥ／Ｏ１４ｆへ指示を送る。また、ＯＬＴ１１からの情報をメモリ１４ｊに保存する。または、メモリ１４ｊに運用者が設定を入れておき、その情報をＯＮＵ制御部１４ｋが読み出してＤＳＰ１４ｂに指示をしても良い。

本実施例では、ＩＦ信号の多重分離、周波数変換、フィルタ処理等をＤＳＰで実施する形態を示したが、アナログＲＦ部品を用いた構成を採っても良い。また、以上のように説明したタイプのＰＯＮ構成に限らず、ＯＬＴ〜ＯＮＵ間の光ファイバ伝送距離の異なる複数のＯＮＵを収容するＰｔＭＰ伝送システムの上り／下り伝送においても、本実施形態は適用可能である。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、ＯＬＴに接続される各ＯＮＵ向けにＩＦ周波数を割り当てるＰＯＮ構成において、伝達関数の特性（距離が長い程、伝達関数が0になる点がより低周波数）を利用して、基本的に、伝送距離の長いＯＮＵに低い周波数を割り当て、伝送距離の短いＯＮＵに対して高い周波数を割り当てることによって、波長分散補償をすることなく、各ＯＮＵで分散による信号品質劣化を回避することができ、伝送システムのシンプル化、低コスト化を図ることが可能となる。

１１ アナログＲｏＦ伝送送受信機（ＯＬＴ）
１１ａ ＮＷ Ｉ／Ｆ
１１ｂ ＤＳＰ
１１ｃ ＤＡＣ
１１ｄ 駆動回路
１１ｅ ＡＤＣ
１１ｆ Ｅ／Ｏ
１１ｇ Ｏ／Ｅ
１１ｈ ＷＤＭ ＣＰＬ
１１ｉ フィルタ
１１ｊ メモリ
１１ｋ ＯＬＴ制御部
１２ 光ファイバ
１３ 光カプラ
１４ アナログＲｏＦ伝送送受信機（ＯＮＵ）
１４ａ ＮＷ Ｉ／Ｆ
１４ｂ ＤＳＰ
１４ｃ ＤＡＣ
１４ｄ 駆動回路
１４ｅ ＡＤＣ
１４ｆ Ｅ／Ｏ
１４ｇ Ｏ／Ｅ
１４ｈ ＷＤＭ ＣＰＬ
１４ｉ フィルタ
１４ｊ メモリ
１４ｋ ＯＮＵ制御部
１５ ＢＢＵ
１６ アンテナ（ＡＮＴ）
１７ ＲＲＨ

Claims (6)

1. ＯＬＴ（Optical Line Terminal）および複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）が、光分岐器を介して接続され、アナログ電気信号を光信号に変換し、光ファイバを用いた伝送を行うアナログＲｏＦ（Radio over Fiber）システムであって、
   前記ＯＬＴは、前記ＯＮＵが前記ＯＬＴに対する上り伝送を行う場合、伝送距離が長い前記ＯＮＵに対しては低い周波数が割り当てられる一方、伝送距離の短い前記ＯＮＵに対しては高い周波数が割り当てられるように、前記伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ（Intermediate Frequency）周波数を前記ＯＮＵに通知し、
   前記ＯＮＵは、前記通知されたＩＦ周波数を用いて前記ＯＬＴに対する上り伝送を行うことを特徴とするアナログＲｏＦシステム。
2. 前記ＯＬＴは、前記伝送距離が近似する複数のＯＮＵをグルーピングし、グルーピングした各ＯＮＵに対し、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式で前記上り伝送を行う旨を通知することを特徴とする請求項１記載のアナログＲｏＦシステム。
3. 前記ＯＬＴは、前記伝送距離が相対的に小さいＯＮＵに対して、光出力値を下げる旨を通知することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアナログＲｏＦシステム。
4. 前記ＯＬＴは、前記各ＯＮＵに対する下り伝送を行う場合、前記ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、前記伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ（Intermediate Frequency）周波数を前記各ＯＮＵに割り当てて、割り当てたＩＦ周波数を用いて前記各ＯＮＵに対する下り伝送を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のアナログＲｏＦシステム。
5. 前記ＯＬＴは、新たにＯＮＵが追加された場合、配下のすべてのＯＮＵに対し、前記各ＯＮＵとの間の伝送距離に反比例するように、前記伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ周波数の再割り当てを行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアナログＲｏＦシステム。
6. ＯＬＴ（Optical Line Terminal）および複数のＯＮＵ（Optical Network Unit）が、光分岐器を介して接続され、アナログ電気信号を光信号に変換し、光ファイバを用いた伝送を行うアナログＲｏＦ（Radio over Fiber）システムの光通信方法であって、
   前記ＯＬＴにおいて、前記ＯＮＵが前記ＯＬＴに対する上り伝送を行う場合、伝送距離が長い前記ＯＮＵに対しては低い周波数が割り当てられる一方、伝送距離の短い前記ＯＮＵに対しては高い周波数が割り当てられるように、前記伝送距離と一対一に対応づけられた大きさのＩＦ（Intermediate Frequency）周波数を前記ＯＮＵに通知するステップと、
   前記ＯＮＵにおいて、前記通知されたＩＦ周波数を用いて前記ＯＬＴに対する上り伝送を行うステップと、を少なくとも含むことを特徴とする光通信方法。

Images