JP6629769B2 - 局側装置及び分散補償方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＴＤＭ−ＰＯＮやＴＷＤＭ−ＰＯＮにおける局側装置及び分散補償方法に関する。

近年、光アクセスシステムに対して、急速なインターネットの普及に対応するための通信回線の更なる大容量化、及び、ＯＰＥＸ（Operating Expense；事業経費）やＣＡＰＥＸ（Capital Expenditure；設備投資）の削減に貢献するための通信回線の更なる経済化が求められている。

そこで、経済的な光アクセスシステムであるＰＯＮ（Passive Optical Network）の研究が進められている。ＰＯＮは、光パワースプリッタ（光合分波手段）などの光受動素子によって複数のユーザとのそれぞれの伝送路を単一の伝送路に集線することにより、センタ装置と光受動素子との間の伝送路を複数のユーザによって共有することができる。昨今、日本では、１Ｇｂｐｓの回線容量を、時分割多重化（ＴＤＭ；Time Division Multiplexing）することにより最大３２ユーザによって共有することができるＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet（登録商標）-PON）が実用化されている。経済的な光アクセスシステムであるＧＥ−ＰＯＮが実用化されたことによって、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）によるブロードバンド通信サービスが、より安価な料金で提供されるようになり、急速に普及した。

一方、通信回線の更なる大容量化へのニーズに対応可能な次世代の光アクセスシステムとして、１０Ｇｂｐｓの回線容量を共有することができる１０Ｇ−ＥＰＯＮ（10Gigabit-Ethernet（登録商標） PON）の研究が進められており、２００９年にＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）によって標準化がなされた。１０Ｇ−ＥＰＯＮによれば、既存のＧＥ−ＰＯＮの伝送路と同一の伝送路を利用しつつ、光送受信器のビットレートを高速化させることによって通信回線を大容量化させることができる。

しかしながら、例えば、高精細映像の配信サービス等、サービスによっては１０Ｇｂｐｓを更に超える回線容量が要求されることが想定される。このような要求に対して、光送受信器のビットレートを更に高速化（例えば、４０Ｇｂｐｓ、又は１００Ｇｂｐｓに）させることにより通信回線を更に大容量化させようとした場合、光送受信器の大幅なコストの増加を伴うため、経済的ではないという課題がある。

そこで、経済的に通信回線を大容量化させる光アクセスシステムとして、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持たせた、ＴＤＭとＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing；波長多重）とを組み合わせたＴＷＤＭ−ＰＯＮ（Time and Wavelength Division Multiplexing-PON）の研究が進められている（例えば、非特許文献１参照）。

S.Kimura, "WDM/TDM-PON Technologies for Future Flexible Optical Access Networks", 15th OptElectronics and Communications Conference(OECC2010) Technical Digest, July 2010, 6A1-1, pp.14-15

図７に示すような、ＴＷＤＭ−ＰＯＮの基本的な構成においては、通信事業者の施設内に設置されるＯＬＴ（Optical Line Terminal；局側に設置される光回線終端装置）は、それぞれ送受信波長が異なるＭ個のＯＳＵ（ＯＳＵ＃１、ＯＳＵ＃２、・・・、ＯＳＵ＃Ｍ）を含んで構成される。各ＯＳＵ（Optical Subscriber Unit）は、各下り信号を出力する光送信器、及び各上りバースト信号を選択受信するための波長フィルタと受光器からなる光受信器を含んで構成される。一般的に、ＴＷＤＭ−ＰＯＮは、上り下り信号に４波長使うシステムを基本構成としているため、Ｍ＝４である構成が一般的である。

一方、ＯＮＵ（Optical Network Unit；加入者側に設置される光回線終端装置）においては、上り信号の送信及び下り信号の受信に、波長可変性が要求されるため、ＯＮＵは、波長可変光送信器、波長可変光受信器、及び波長合分波手段からなる波長可変機能を具備する光トランシーバを含んで構成される。このように、ＴＷＤＭ−ＰＯＮにおけるＯＮＵは、波長可変機能を具備することにより、ＯＳＵ故障時の波長プロテクション等の機能を実現することができる。

上述したように、ＴＷＤＭ−ＰＯＮでは、ＯＮＵにおいて、波長可変機能を具備する光送受信機能を備える必要があるため、ＯＮＵは波長可変光デバイス、又は光トランシーバを具備する必要がある。そこで本発明では、ＯＮＵからＯＬＴに向かう上りバースト信号に着目する。ＴＷＤＭ−ＰＯＮの標準仕様を定めているＩＴＵ−Ｔ Ｇ．９８９．２において、ＴＷＤＭ−ＰＯＮにおける上り信号波長は、１５３０ｎｍ近辺の光通信波長帯（Ｃ帯）に設定されている。すなわち、上り信号波長が、従来ＧＥ−ＰＯＮや１０Ｇ−ＥＰＯＮ等で用いられてきた１３００ｎｍ（Ｏ帯）から、１５３０ｎｍ（Ｃ帯）に変更された。

従来、ＰＯＮのＯＮＵは、ＯＬＴへの信号送信の際、直接変調方式（ＯＮＵ内部で直接変調レーザによって光を生成する方式）によって光を生成している。ＧＥ−ＰＯＮや１０Ｇ−ＥＰＯＮ等では、波長分散への耐性が強い波長である１３００ｎｍ（Ｏ帯）を用いるため、安価な直接変調レーザを用いることができた。一方、ＴＷＤＭ−ＰＯＮでは、１３００ｎｍ（Ｏ帯）よりも内部及び外部要因の影響を受けやすい１５３０ｎｍ（Ｃ帯）を用いるため、直接変調レーザを用いることが困難であるという課題があった。

具体的には、ＴＷＤＭ−ＰＯＮにおいて、従来のＰＯＮにおいて用いられてきた直接変調レーザを用いると、図８に示すような、波長分散に起因する波形歪が発生し、ＯＬＴ受信器において受信感度劣化が生じてしまう。図８（Ａ）に示す波形は、レーザ出力時点における光信号波形であり、図８（Ｂ）に示す波形は、光ファイバ伝送後における光信号波形である。そのため、ＴＷＤＭ−ＰＯＮにおいては、これら直接変調レーザの適用が困難であった。

しかしながら、直接変調レーザは、安価かつ簡易な構成であり、光出力の高出力化も容易に実現できるため、高い経済性が要求されるＯＮＵ向けの光送信デバイスとしては最適なデバイスである。そこで本発明は、ＴＷＤＭ−ＰＯＮにおけるＯＮＵへの直接変調レーザの適用を目的とし、デジタルコヒーレント技術を適用した上りバーストフレームごとの分散補償を可能とする局側装置（ＯＬＴ）の構成を提案する。

コヒーレント検波とデジタル信号処理技術を組み合わせたデジタルコヒーレント受信技術は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying；四位相偏移変調）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation；直交振幅変調）に代表される多値変調により高速化及び大容量化を実現することができ、かつ、高速化に伴う波長分散や偏波モード分散、及び非線形光学効果などの光信号劣化要因をデジタル信号処理領域で補償することができる技術として、近年活発に研究開発されてきた。

図９に長距離光伝送システムに採用されているデジタルコヒーレント受信器の一例を示す。デジタルコヒーレント受信器２は、基準光となる光源である局部発振光源（ＬＯ；Local Oscillator）、及び光受信器を備えた光コヒーレント受信器２１、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ（Analog/Digital）変換器２２、及びデジタル信号を処理するデジタル信号処理部２３から構成される。また、デジタル信号処理部２３は、それぞれ機能ブロックごとに、固定等化部２３２、偏波補償部２３３、クロックリカバリ部２３４、波長オフセット／位相推定部２３５、適応等化部２３６、及び復調部２３７から構成される。

デジタルコヒーレント受信器２に入力された光信号は、光コヒーレント受信器２１においてコヒーレント検波された後、光コヒーレント受信器２１から出力された電気出力信号がＡＤ変換器２２においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。そして、当該デジタル信号に対して、デジタル信号処理部２３において各種の信号処理が施される。デジタル信号処理部２３は、デジタル信号をデジタル信号処理により等化する等化機能、及びデジタル信号における各種信号劣化成分を補償する補償機能を有し、それぞれのＯＮＵが出力する上りバースト信号ごとに分散補償を行う。

デジタル信号処理部２３の固定等化部２３２は、光信号が長距離伝送されることにより蓄積される波長分散による波形歪みを、固定の分散補償パラメータを用いて分散補償を行う。偏波補償部２３３は偏波モード分散の補償、クロックリカバリ部２３４はクロックの抽出、波長オフセット／位相推定部２３５は信号光と局発光の波長オフセット補償及び位相推定を行う。また、適応等化部２３６は、波長分散の歪み補償を高精度に行うため適応フィルタリングによる波長分散補償を行う。最後に、復調部２３７が受信信号を復調して受信電気信号として出力する。

以上説明したように、光コヒーレント検波とデジタル信号処理を組み合わせることにより、波長分散や偏波モード分散のような、伝送距離に応じて線形的に影響を与える歪成分に対して分散補償が可能となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、上記のデジタルコヒーレント受信技術をＰＯＮへ適用し、上りバースト信号のバーストフレームごとに分散補償を行うことによる分散補償技術を提案することを目的とする。

本発明の一態様は、複数の加入者装置が送信する時間的に間欠な光信号を受信するＴＤＭ−ＰＯＮ、又はＴＷＤＭ−ＰＯＮの局側装置であって、前記光信号を受信しアナログ信号に変換する光コヒーレント受信部と、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、前記デジタル信号をデジタル信号処理により等化する等化機能、及び前記デジタル信号における各種信号劣化成分を補償する補償機能を有し、それぞれの前記加入者装置が出力する前記光信号ごとに分散補償を行うデジタル信号処理部と、それぞれの前記加入者装置における前記光信号の発光タイミングをスケジューリングするスケジューリング部と、それぞれの前記加入者装置との収容距離を示す収容距離情報を保持するユーザ情報保持部と、を備え、前記デジタル信号処理部は、固定の第１の分散補償パラメータの値を用いて前記デジタル信号における波長分散による波形歪みの分散補償を行う固定等化部と、前記収容距離情報と前記発光タイミングとに基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定し、前記第２の分散補償パラメータの値を用いて前記光信号ごとに分散補償を行う適応等化部と、前記加入者装置の識別情報を判別するフレーム判別部と、を備え、初期通信プロセスにおいて、前記適応等化部は、自己の局側装置とそれぞれの前記加入者装置との等化係数を導出し、前記ユーザ情報保持部は、それぞれの前記加入者装置に割り当てる識別情報と前記等化係数と対応付けて保存し、以降の通信プロセスにおいて、前記フレーム判別部は、それぞれの前記加入者装置からの前記光信号の受信時に、それぞれの前記加入者装置の前記識別情報を判別し、前記適応等化部は、判別された前記識別情報に対応付けられた等化係数に基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定することを特徴とする局側装置である。

本発明の一態様は、複数の加入者装置が送信する時間的に間欠な光信号を受信するＴＤＭ−ＰＯＮ、又はＴＷＤＭ−ＰＯＮの局側装置であって、前記光信号を受信しアナログ信号に変換する光コヒーレント受信部と、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、前記デジタル信号をデジタル信号処理により等化する等化機能、及び前記デジタル信号における各種信号劣化成分を補償する補償機能を有し、それぞれの前記加入者装置が出力する前記光信号ごとに分散補償を行うデジタル信号処理部と、それぞれの前記加入者装置における前記光信号の発光タイミングをスケジューリングするスケジューリング部と、それぞれの前記加入者装置との収容距離を示す収容距離情報を保持するユーザ情報保持部と、を備え、前記デジタル信号処理部は、前記収容距離情報と前記発光タイミングとに基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定し、前記第２の分散補償パラメータの値を用いて前記光信号ごとに分散補償を行う適応等化部と、加入者装置の識別情報を判別するフレーム判別部と、を備え、初期通信プロセスにおいて、前記適応等化部は、自己の局側装置とそれぞれの前記加入者装置との等化係数を導出し、前記ユーザ情報保持部は、それぞれの前記加入者装置に割り当てる識別情報と前記等化係数と対応付けて保存し、以降の通信プロセスにおいて、前記フレーム判別部は、それぞれの前記加入者装置からの前記光信号の受信時に、それぞれの前記加入者装置の前記識別情報を判別し、前記適応等化部は、判別された前記識別情報に対応付けられた等化係数に基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定することを特徴とする局側装置である。

本発明の一態様は、上記の局側装置であって、前記適応等化部は、接続された全ての前記加入者装置の情報に基づいて第３の分散補償パラメータの値を設定し、前記第３の分散補償パラメータの値を用いて全ての前記光信号に対して分散補償を行う。

本発明の一態様は、上記の局側装置であって、前記適応等化部は、前記加入者装置が新規に追加されるごとに前記第３の分散補償パラメータの値を再計算する。

本発明の一態様は、複数の加入者装置が送信する時間的に間欠な光信号を受信するＴＤＭ−ＰＯＮ、又はＴＷＤＭ−ＰＯＮの局側装置のコンピュータによる分散補償方法であって、光コヒーレント受信部が、前記光信号を受信しアナログ信号に変換する光コヒーレント受信ステップと、アナログデジタル変換部が、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換ステップと、デジタル信号処理部が、前記デジタル信号をデジタル信号処理により等化する等化機能、及び前記デジタル信号における各種信号劣化成分を補償する補償機能を有し、それぞれの前記加入者装置が出力する前記光信号ごとに分散補償を行うデジタル信号処理ステップと、スケジューリング部が、それぞれの前記加入者装置における前記光信号の発光タイミングをスケジューリングするスケジューリングステップと、ユーザ情報保持部が、それぞれの前記加入者装置との収容距離を示す収容距離情報を保持するユーザ情報保持ステップと、を有し、前記デジタル信号処理ステップは、固定等化部が、固定の第１の分散補償パラメータの値を用いて前記デジタル信号における波長分散による波形歪みの分散補償を行う固定等化ステップと、適応等化部が、前記収容距離情報と前記発光タイミングとに基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定し、前記第２の分散補償パラメータの値を用いて前記光信号ごとに分散補償を行う適応等化ステップと、フレーム判別部が、前記加入者装置の識別情報を判別するフレーム判別ステップと、を有し、初期通信プロセスにおいて、前記適応等化部が、自己の局側装置とそれぞれの前記加入者装置との等化係数を導出するステップと、前記ユーザ情報保持部が、それぞれの前記加入者装置に割り当てる識別情報と前記等化係数と対応付けて保存するステップと、を有し、以降の通信プロセスにおいて、前記フレーム判別部が、それぞれの前記加入者装置からの前記光信号の受信時に、それぞれの前記加入者装置の前記識別情報を判別するステップと、前記適応等化部が、判別された前記識別情報に対応付けられた等化係数に基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定するステップと、を有することを特徴とする分散補償方法である。

本発明の一態様は、複数の加入者装置が送信する時間的に間欠な光信号を受信するＴＤＭ−ＰＯＮ、又はＴＷＤＭ−ＰＯＮの局側装置のコンピュータによる分散補償方法であって、光コヒーレント受信部が、前記光信号を受信しアナログ信号に変換する光コヒーレント受信ステップと、アナログデジタル変換部が、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換ステップと、デジタル信号処理部が、前記デジタル信号をデジタル信号処理により等化する等化機能、及び前記デジタル信号における各種信号劣化成分を補償する補償機能を有し、それぞれの前記加入者装置が出力する前記光信号ごとに分散補償を行うデジタル信号処理ステップと、スケジューリング部が、それぞれの前記加入者装置における前記光信号の発光タイミングをスケジューリングするスケジューリングステップと、ユーザ情報保持部が、それぞれの前記加入者装置との収容距離を示す収容距離情報を保持するユーザ情報保持ステップと、を有し、前記デジタル信号処理ステップは、適応等化部が、前記収容距離情報と前記発光タイミングとに基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定し、前記第２の分散補償パラメータの値を用いて前記光信号ごとに分散補償を行う適応等化ステップと、フレーム判別部が、加入者装置の識別情報を判別するフレーム判別ステップと、を有し、初期通信プロセスにおいて、前記適応等化部が、自己の局側装置とそれぞれの前記加入者装置との等化係数を導出するステップと、前記ユーザ情報保持部が、それぞれの前記加入者装置に割り当てる識別情報と前記等化係数と対応付けて保存するステップと、を有し、以降の通信プロセスにおいて、前記フレーム判別部が、それぞれの前記加入者装置からの前記光信号の受信時に、それぞれの前記加入者装置の前記識別情報を判別するステップと、前記適応等化部が、判別された前記識別情報に対応付けられた等化係数に基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定するステップと、を有することを特徴とする分散補償方法である。

本発明によれば、ＰＯＮにおいて分散補償を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る局側装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る局側装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る局側装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る局側装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る局側装置の通信プロセスを示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る局側装置の通信プロセスを示す図である。 従来のＴＷＤＭ−ＰＯＮの構成の一例を示す図である。 波長分散に起因する波形歪の一例を示す図である。 従来の長距離光伝送システムにおけるデジタルコヒーレント受信器の機能構成を示すブロック図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る局側装置の機能構成を示すブロック図である。図１に示す局側装置１ａは、デジタルコヒーレント受信技術を適用したＰＯＮ用の局側装置である。

図示するように、局側装置１ａは、基準光となる光源である局部発振光源（ＬＯ）、及び光受信器を備えた光コヒーレント受信器１１（光コヒーレント受信部）と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１２（アナログデジタル変換部）と、デジタル信号を処理するデジタル信号処理部１３と、ＭＡＣ（Media Access Control）部１４と、ＰＯＮにおける複数のＯＮＵ（加入者装置）とＯＬＴ（局側装置）との間のそれぞれの通信をスケジューリングする通信スケジューラ部１５（スケジューリング部）と、各ＯＮＵの情報を保持するユーザ情報保持部１６と、を含んで構成される。また、デジタル信号処理部１３は、固定等化部１３２と、偏波補償部１３３と、クロックリカバリ部１３４と、波長オフセット／位相推定部１３５と、適応等化部１３６と、復調部１３７と、を含んで構成される。

局側装置１ａに入力された光信号は、光コヒーレント受信器１１においてコヒーレント検波された後、光コヒーレント受信器１１から出力された電気出力信号がＡＤ変換器１２においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。そして、当該デジタル信号に対して、デジタル信号処理部１３において各種の信号処理が施される。デジタル信号処理部１３は、デジタル信号をデジタル信号処理により等化する等化機能、及びデジタル信号における各種信号劣化成分を補償する補償機能を有し、それぞれのＯＮＵが出力する上りバースト信号ごとに分散補償を行う。

デジタル信号処理部１３の固定等化部１３２は、光信号が長距離伝送されることにより蓄積される波長分散による波形歪みを、固定の分散補償パラメータ（第１の分散補償パラメータ）を用いて分散補償を行う。偏波補償部１３３は偏波モード分散の補償、クロックリカバリ部１３４はクロックの抽出、波長オフセット／位相推定部１３５は信号光と局発光の波長オフセット補償及び位相推定を行う。

ＰＯＮにおいては、ＯＬＴと各ＯＮＵとの間の通信が確立される際に、ＯＬＴは、各ＯＮＵとの間の収容距離を測定し、測定した収容距離を示す収容距離情報をユーザ情報保持部１６に保存する。ＯＬＴは、収容する全てのＯＮＵの収容距離を把握することによって、各ＯＮＵから出力される上りバースト信号（時間的に間欠な光信号）がスプリッタで合波される際に衝突することがないように、通信スケジューラ部１５により各ＯＮＵにおける発光タイミングを指示する。

これにより、第１の実施形態の構成においては、適応等化部１３６は、ユーザ情報保持部１６が保持する各ＯＮＵの収容距離情報、及び通信スケジューラ部１５による指示に基づくＯＮＵの発光制御情報を参照することで、受信した上りバーストフレームごとの伝送距離を把握することができる。そして、適応等化部１３６は、これらの情報を用いて分散補償パラメータ値（第２の分散補償パラメータ）をバーストフレームごとに決定し、分散補償に関わる信号処理を施すことで、バーストフレームごとの分散補償を高精度に行うことができる。

最後に、復調部１３７が受信信号を復調して、ＭＡＣ部１４を介して受信電気信号として出力される。
以上説明したように、上述したデジタルコヒーレント受信技術に対してＰＯＮ特有の情報である各ＯＮＵの収容距離情報を組み合わせて適応等化部１３６において信号処理を施すことにより、波長分散による波形歪みに対してバーストフレームごとに分散補償が可能となる。
なお、偏波補償部１３３、波長オフセット部／位相推定部１３５などの機能は、用いる信号フォーマットやシステム仕様に応じて、適宜削除することも可能である。
なお、本方法は、ＴＤＭ−ＰＯＮ、及びＴＷＤＭ−ＰＯＮの両構成に対して有効である。

［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態に係る局側装置の機能構成を示すブロック図である。図２に示す局側装置１ｂは、デジタルコヒーレント受信技術を適用したＰＯＮ用の局側装置である。

図２に示す第２の実施形態の構成は、第１の実施形態の構成（図１）に対して、固定等化部１３２が削除されている点が特徴である。一般的に、デジタル信号処理部１３の固定等化部１３２は、長距離伝送された光信号の分散補償を適応等化部１３６で信号処理する際に処理時間が増大する課題に対処するため、予めシステム仕様から推定できる固定の分散補償パラメータによって分散補償を行う。しかしながら、本発明が対象としている光アクセスシステムにおいては、ＴＷＤＭ−ＰＯＮの標準仕様によってサポートされる伝送距離が最大４０ｋｍであることから、波長分散補償を適応等化部１３６のみで賄うことが期待できる。これにより、固定等化部１３２を削除することが可能となる。

以上説明したように、上述したデジタルコヒーレント受信技術に対してＰＯＮ特有の情報である各ＯＮＵの収容距離情報を組み合わせて適応等化部１３６において信号処理を施すことにより、波長分散による波形歪みに対してバーストフレームごとに分散補償が可能となる。
なお、偏波補償部１３３、波長オフセット部／位相推定部１３５などの機能は、用いる信号フォーマットやシステム仕様に応じて、適宜削除することも可能である。
なお、本方法は、ＴＤＭ−ＰＯＮ、及びＴＷＤＭ−ＰＯＮの両構成に対して有効である。

［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第３の実施形態に係る局側装置の機能構成を示すブロック図である。図３に示す局側装置１ｃは、デジタルコヒーレント受信技術を適用したＰＯＮ用の局側装置である。

図示するように、局側装置１ｃは、基準光となる光源である局部発振光源（ＬＯ）、及び光受信器を備えた光コヒーレント受信器１１と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１２と、デジタル信号を処理するデジタル信号処理部１３と、ＭＡＣ部１４と、ＰＯＮにおける複数のＯＮＵとＯＬＴとの間のそれぞれの通信をスケジューリングする通信スケジューラ部１５と、各ＯＮＵの情報を保持するユーザ情報保持部１６と、を含んで構成される。また、デジタル信号処理部１３は、フレーム判別部１３１と、固定等化部１３２と、偏波補償部１３３と、クロックリカバリ部１３４と、波長オフセット／位相推定部１３５と、適応等化部１３６と、復調部１３７と、を含んで構成される。

局側装置１ｃに入力された光信号は、光コヒーレント受信器１１においてコヒーレント検波された後、光コヒーレント受信器１１から出力された電気出力信号がＡＤ変換器１２においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。そして、当該デジタル信号に対して、デジタル信号処理部１３において各種の信号処理が施される。

本実施形態では、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態において説明した、ユーザ情報保持部１６に保持される各ＯＮＵの収容距離情報に基づく分散補償パラメータを用いて補償する適応等化部１３６に加えて、フレーム判別部１３１を備える点が特徴である。

初期通信プロセスにおいて、適応等化部１３６は、自己の局側装置１ｃとそれぞれの加入者装置との等化係数を導出し、それぞれの加入者装置に割り当てる識別情報と等化係数と対応付けてユーザ情報保持部１６に保存させる。そして、以降の通信プロセスにおいて、フレーム判別部１３１は、それぞれの加入者装置からの上りバースト信号の受信時に、それぞれの加入者装置の識別情報を判別する。そして、適応等化部１３６は、判別された識別情報に対応付けられた等化係数に基づいて、第２の分散補償パラメータの値を設定する。

これにより、第３の実施形態の構成においては、適応等化部１３６は、フレーム判別部１３１によって検出された上りバースト信号の先頭及び最後尾を示す情報、ユーザ情報保持部１６が保持する各ＯＮＵの収容距離情報、及び通信スケジューラ部１５による指示に基づくＯＮＵの発光制御情報を参照することで、受信した上りバーストフレームごとの伝送距離を把握することができる。そして、適応等化部１３６は、これらの情報を用いて分散補償パラメータ値をバーストフレームごとに決定し、分散補償に関わる信号処理を施すことで、バーストフレームごとの分散補償を高精度に行うことができる。

最後に、復調部１３７が受信信号を復調して、ＭＡＣ部１４を介して受信電気信号として出力される。

以上説明したように、上述したデジタルコヒーレント受信技術に対してＰＯＮ特有の情報である各ＯＮＵの収容距離情報を組み合わせて適応等化部１３６において信号処理を施すことにより、波長分散による波形歪みに対してバーストフレームごとに分散補償が可能となる。
なお、偏波補償部１３３、波長オフセット部／位相推定部１３５などの機能は、用いる信号フォーマットやシステム仕様に応じて、適宜削除することも可能である。
なお、本方法は、ＴＤＭ−ＰＯＮ、及びＴＷＤＭ−ＰＯＮの両構成に対して有効である。

［第４の実施形態］
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第４の実施形態に係る局側装置の機能構成を示すブロック図である。図４に示す局側装置１ｄは、デジタルコヒーレント受信技術を適用したＰＯＮ用の局側装置である。

図４に示す第４の実施形態の構成は、第３の実施形態の構成（図３）に対して、固定等化部１３２が削除されている点が特徴である。一般的に、デジタル信号処理部１３の固定等化部１３２は、長距離伝送された光信号の分散補償を適応等化部１３６で信号処理する際に処理時間が増大する課題に対処するため、予めシステム仕様から推定できる固定の分散補償パラメータによって分散補償を行う。しかしながら、本発明が対象としている光アクセスシステムにおいては、ＴＷＤＭ−ＰＯＮの標準仕様によってサポートされる伝送距離が最大４０ｋｍであることから、波長分散補償を適応等化部１３６のみで賄うことが期待できる。これにより、固定等化部１３２を削除することが可能となる。

以上説明したように、上述したデジタルコヒーレント受信技術に対してＰＯＮ特有の情報である各ＯＮＵの収容距離情報を組み合わせて適応等化部１３６において信号処理を施すことにより、波長分散による波形歪みに対してバーストフレームごとに分散補償が可能となる。
なお、偏波補償部１３３、波長オフセット部／位相推定部１３５などの機能は、用いる信号フォーマットやシステム仕様に応じて、適宜削除することも可能である。
なお、本方法は、ＴＤＭ−ＰＯＮ、及びＴＷＤＭ−ＰＯＮの両構成に対して有効である。

［第５の実施形態］
以下、本発明の第５の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第５の実施形態に係る局側装置の通信プロセスを示す図である。
本通信プロセスでは、自動帯域割当（ＤＢＡ：Dynamic Bandwidth Allocation）機能にてＯＬＴがＯＮＵを登録する際に、新たに接続されたＯＮＵの収容距離情報をＯＬＴにてユーザ情報として保持すること（すなわち、ＯＬＴが、接続される全てのＯＮＵの収容距離情報を保持すること）によって、適応等化部１３６が、上りバースト信号のフレームごとに分散補償パラメータ（第３の分散補償パラメータ）を変更する。すなわち、適応等化部１３６が、上りバースト信号のフレームごとに最適な分散補償パラメータを設定することにより、受信した上りバースト信号の全てのフレームに対して高精度の分散補償を施すことができる。
なお、本方法は、ＴＤＭ−ＰＯＮ、及びＴＷＤＭ−ＰＯＮの両構成に対して有効である。

［第６の実施形態］
以下、本発明の第６の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第６の実施形態に係る局側装置の通信プロセスを示す図である。
上述した第５の実施形態においては、適応等化部１３６が、上りバーストフレームごとに分散補償パラメータを変更し、フレームごとに高精度な分散補償を可能としている。しかしながら、ＰＯＮで収容される各ＯＮＵの収容距離の差は大きくても数１０ｋｍ以内である。そこで、第６の実施形態における通信プロセスにおいては、受信する全ての上りバースト信号フレームに対して、ＯＬＴに接続される全てのＯＮＵの収容距離に基づいて導出された固定の分散補償パラメータを設定して分散補償を行う点が特徴である。

また、新規のＯＮＵが追加された場合には、追加されたＯＮＵの収容距離が最も遠距離である場合又は近距離である場合にのみ、固定の分散補償パラメータの再計算を行う。これにより、第６の実施形態に係る通信プロセスによれば、分散補償パラメータの再計算回数や、変更回数を削減することができ、信号処理回路への負荷を低減することができる。
なお、本方法は、ＴＤＭ−ＰＯＮ、及びＴＷＤＭ−ＰＯＮの両構成に対して有効である。

以上説明したように、本発明に係る局側装置（ＯＬＴ）は、ＰＯＮにおいて分散補償を行うことができる。

上述した実施形態における局側装置の少なくとも１部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１・・・局側装置、２・・・デジタルコヒーレント受信器、１１・・・光コヒーレント受信器、１２・・・ＡＤ変換器、１３・・・デジタル信号処理部、１４・・・ＭＡＣ部、１５・・・通信スケジューラ部、１６・・・ユーザ情報保持部、２１・・・光コヒーレント受信器、２２・・・ＡＤ変換器、２３・・・デジタル信号処理部、１３１・・・フレーム判別部、１３２・・・固定等化部、１３３・・・偏波補償部、１３４・・・クロックリカバリ部、１３５・・・波長オフセット／位相推定部、１３６・・・適応等化部、１３７・・・復調部、２３２・・・固定等化部、２３３・・・偏波補償部、２３４・・・クロックリカバリ部、２３５・・・波長オフセット／位相推定部、２３６・・・適応等化部、２３７・・・復調部

Claims (6)

1. 複数の加入者装置が送信する時間的に間欠な光信号を受信するＴＤＭ−ＰＯＮ、又はＴＷＤＭ−ＰＯＮの局側装置であって、
   前記光信号を受信しアナログ信号に変換する光コヒーレント受信部と、
   前記アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
   前記デジタル信号をデジタル信号処理により等化する等化機能、及び前記デジタル信号における各種信号劣化成分を補償する補償機能を有し、それぞれの前記加入者装置が出力する前記光信号ごとに分散補償を行うデジタル信号処理部と、
   それぞれの前記加入者装置における前記光信号の発光タイミングをスケジューリングするスケジューリング部と、
   それぞれの前記加入者装置との収容距離を示す収容距離情報を保持するユーザ情報保持部と、
   を備え、
   前記デジタル信号処理部は、
   固定の第１の分散補償パラメータの値を用いて前記デジタル信号における波長分散による波形歪みの分散補償を行う固定等化部と、
   前記収容距離情報と前記発光タイミングとに基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定し、前記第２の分散補償パラメータの値を用いて前記光信号ごとに分散補償を行う適応等化部と、
   前記加入者装置の識別情報を判別するフレーム判別部と、
   を備え、
   初期通信プロセスにおいて、
   前記適応等化部は、自己の局側装置とそれぞれの前記加入者装置との等化係数を導出し、
   前記ユーザ情報保持部は、それぞれの前記加入者装置に割り当てる識別情報と前記等化係数と対応付けて保存し、
   以降の通信プロセスにおいて、
   前記フレーム判別部は、それぞれの前記加入者装置からの前記光信号の受信時に、それぞれの前記加入者装置の前記識別情報を判別し、
   前記適応等化部は、判別された前記識別情報に対応付けられた等化係数に基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定する
   ことを特徴とする局側装置。
2. 複数の加入者装置が送信する時間的に間欠な光信号を受信するＴＤＭ−ＰＯＮ、又はＴＷＤＭ−ＰＯＮの局側装置であって、
   前記光信号を受信しアナログ信号に変換する光コヒーレント受信部と、
   前記アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換部と、
   前記デジタル信号をデジタル信号処理により等化する等化機能、及び前記デジタル信号における各種信号劣化成分を補償する補償機能を有し、それぞれの前記加入者装置が出力する前記光信号ごとに分散補償を行うデジタル信号処理部と、
   それぞれの前記加入者装置における前記光信号の発光タイミングをスケジューリングするスケジューリング部と、
   それぞれの前記加入者装置との収容距離を示す収容距離情報を保持するユーザ情報保持部と、
   を備え、
   前記デジタル信号処理部は、
   前記収容距離情報と前記発光タイミングとに基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定し、前記第２の分散補償パラメータの値を用いて前記光信号ごとに分散補償を行う適応等化部と、
   加入者装置の識別情報を判別するフレーム判別部と、
   を備え、
   初期通信プロセスにおいて、
   前記適応等化部は、自己の局側装置とそれぞれの前記加入者装置との等化係数を導出し、
   前記ユーザ情報保持部は、それぞれの前記加入者装置に割り当てる識別情報と前記等化係数と対応付けて保存し、
   以降の通信プロセスにおいて、
   前記フレーム判別部は、それぞれの前記加入者装置からの前記光信号の受信時に、それぞれの前記加入者装置の前記識別情報を判別し、
   前記適応等化部は、判別された前記識別情報に対応付けられた等化係数に基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定する
   ことを特徴とする局側装置。
3. 前記適応等化部は、接続された全ての前記加入者装置の情報に基づいて第３の分散補償パラメータの値を設定し、前記第３の分散補償パラメータの値を用いて全ての前記光信号に対して分散補償を行う
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の局側装置。
4. 前記適応等化部は、前記加入者装置が新規に追加されるごとに前記第３の分散補償パラメータの値を再計算する
   ことを特徴とする請求項３に記載の局側装置。
5. 複数の加入者装置が送信する時間的に間欠な光信号を受信するＴＤＭ−ＰＯＮ、又はＴＷＤＭ−ＰＯＮの局側装置のコンピュータによる分散補償方法であって、
   光コヒーレント受信部が、前記光信号を受信しアナログ信号に変換する光コヒーレント受信ステップと、
   アナログデジタル変換部が、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換ステップと、
   デジタル信号処理部が、前記デジタル信号をデジタル信号処理により等化する等化機能、及び前記デジタル信号における各種信号劣化成分を補償する補償機能を有し、それぞれの前記加入者装置が出力する前記光信号ごとに分散補償を行うデジタル信号処理ステップと、
   スケジューリング部が、それぞれの前記加入者装置における前記光信号の発光タイミングをスケジューリングするスケジューリングステップと、
   ユーザ情報保持部が、それぞれの前記加入者装置との収容距離を示す収容距離情報を保持するユーザ情報保持ステップと、
   を有し、
   前記デジタル信号処理ステップは、
   固定等化部が、固定の第１の分散補償パラメータの値を用いて前記デジタル信号における波長分散による波形歪みの分散補償を行う固定等化ステップと、
   適応等化部が、前記収容距離情報と前記発光タイミングとに基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定し、前記第２の分散補償パラメータの値を用いて前記光信号ごとに分散補償を行う適応等化ステップと、
   フレーム判別部が、前記加入者装置の識別情報を判別するフレーム判別ステップと、
   を有し、
   初期通信プロセスにおいて、
   前記適応等化部が、自己の局側装置とそれぞれの前記加入者装置との等化係数を導出するステップと、
   前記ユーザ情報保持部が、それぞれの前記加入者装置に割り当てる識別情報と前記等化係数と対応付けて保存するステップと、
   を有し、
   以降の通信プロセスにおいて、
   前記フレーム判別部が、それぞれの前記加入者装置からの前記光信号の受信時に、それぞれの前記加入者装置の前記識別情報を判別するステップと、
   前記適応等化部が、判別された前記識別情報に対応付けられた等化係数に基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定するステップと、
   を有する
   ことを特徴とする分散補償方法。
6. 複数の加入者装置が送信する時間的に間欠な光信号を受信するＴＤＭ−ＰＯＮ、又はＴＷＤＭ−ＰＯＮの局側装置のコンピュータによる分散補償方法であって、
   光コヒーレント受信部が、前記光信号を受信しアナログ信号に変換する光コヒーレント受信ステップと、
   アナログデジタル変換部が、前記アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換ステップと、
   デジタル信号処理部が、前記デジタル信号をデジタル信号処理により等化する等化機能、及び前記デジタル信号における各種信号劣化成分を補償する補償機能を有し、それぞれの前記加入者装置が出力する前記光信号ごとに分散補償を行うデジタル信号処理ステップと、
   スケジューリング部が、それぞれの前記加入者装置における前記光信号の発光タイミングをスケジューリングするスケジューリングステップと、
   ユーザ情報保持部が、それぞれの前記加入者装置との収容距離を示す収容距離情報を保持するユーザ情報保持ステップと、
   を有し、
   前記デジタル信号処理ステップは、
   適応等化部が、前記収容距離情報と前記発光タイミングとに基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定し、前記第２の分散補償パラメータの値を用いて前記光信号ごとに分散補償を行う適応等化ステップと、
   フレーム判別部が、加入者装置の識別情報を判別するフレーム判別ステップと、
   を有し、
   初期通信プロセスにおいて、
   前記適応等化部が、自己の局側装置とそれぞれの前記加入者装置との等化係数を導出するステップと、
   前記ユーザ情報保持部が、それぞれの前記加入者装置に割り当てる識別情報と前記等化係数と対応付けて保存するステップと、
   を有し、
   以降の通信プロセスにおいて、
   前記フレーム判別部が、それぞれの前記加入者装置からの前記光信号の受信時に、それぞれの前記加入者装置の前記識別情報を判別するステップと、
   前記適応等化部が、判別された前記識別情報に対応付けられた等化係数に基づいて第２の分散補償パラメータの値を設定するステップと、
   を有することを特徴とする分散補償方法。

Images