JPH04124935A - 光通信ネットワーク及びそこで用いられる光ノード - Google Patents

光通信ネットワーク及びそこで用いられる光ノード

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JPH04124935A
JPH04124935A JP2246657A JP24665790A JPH04124935A JP H04124935 A JPH04124935 A JP H04124935A JP 2246657 A JP2246657 A JP 2246657A JP 24665790 A JP24665790 A JP 24665790A JP H04124935 A JPH04124935 A JP H04124935A
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signal
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intensity
transmission line
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憲司 中村
Noboru Yamamoto
昇 山本
Masao Majima
正男 真島
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光通信ネットワーク及びそこに用いられる光
ノードに関し、更に詳しくは各端末における光増幅器の
増幅利得を所定の態様で制御する典型的にはバス型であ
る光通信ネットワーク及びそこに用いられる光ノードに
関する。
[従来の技術] 光通信ネットワークの中で1、近年、バス型光通信ネッ
トワークが注目を集めている。これは、光フアイバ上を
伝送されている光信号を、光ファイバに接続された各端
末において電気信号に変換することな(伝送するもので
、各端末は、光ノードと呼ばれる光分岐、光合流を行な
う手段を光ファイバに接続することにより、光ファイバ
との間の信号の授受を行なう。光ノードにおいて光信号
を分岐する時に、光フアイバ上を伝送される光信号はそ
の強度が低下する為、以前は光ファイバに接続出来る端
末数が限られ、バス型光ネットワークは実用とならなか
ったが、最近、半導体光増幅器や、ファイバ光増幅器等
、光信号を電気信号に変換することなく増幅する手段が
開発され、端末数を増すことが可能となってきている。
また、バス型光通信ネットワークは、伝送路上の信号遅
延の為、通信距離があまり長くとれない反面、端末接続
の変更が容易であるという利点があり、総延長数キロメ
ートル程度で端末をフレキシブルにつなぎかえられるロ
ーカルエリアネットワークに適したネットワークである
第6図(a)、(b)は、夫々、この様な従来のバス型
光通信ネットワークの概略図と、その光フアイバ伝送路
上の各点での光信号強度を示した図である。
第6図において、F1〜F1.、は光ファイバ、T、〜
T、は端末であり、N、〜N1は端末T〜T1からの電
気信号を光信号に変換し光ファイバF1〜F1.1上へ
送出する機能と、光ファイバF1〜F1.1上の光信号
の一部を取りだして電気信号に変換し端末11〜丁、へ
伝送する機能と、光ファイバF、〜F0..上の光信号
を増幅して隣接する光ファイバへ伝送する機能とを有す
る光ノード、S、、S、は光フアイバ端部で光信号が反
射するのを防止する終端装置である。また、第6図(b
)において、L、で示した線は、光ノードN1から送出
された光信号が光ファイバF1〜F、l上で減衰し、あ
るいは他のノードで増幅されて伝送されていく時の各点
での光強度、F2は光ノードN、から送出された光信号
の強度を示している。
第6図に示した従来例では、各ノードN、〜Nでの光信
号の増幅度は各ノードで一定となっている。
例えば、第6図(b)の#ilL、で示した様に、端末
T、からの信号は光ノードN 1で光信号に変換され、
光ファイバF、とF2へ送出される。光ファイバF、へ
送出された光信号は終端装置Sで吸収される。一方、光
ファイバF2へ送出された光信号は光ファイバF2の長
さによって決まる減衰量だけ減衰し、光ノードN2へ入
射する。光ノードN2では、入射した信号光の一部を分
岐して電気信号に変換し端末T2へ伝送すると共に、予
め定められた利得だけこの光信号を増幅して光ファイバ
F2へと送出する。この光信号はこの過程を繰り返して
次々と伝送され、終端装置S2まで全ての光ノードを経
た後に到達する。
また、端末T、からの信号は、線L2で示した様に光ノ
ードN、で光信号に変換さt、2本の光ファイバF3と
F4へと送出され、上記と同様の過程を経て各端末へ伝
送される。
複数の端末T1〜T1からの信号は、同時に同一波長を
用いて伝送することは出来ないが1例えば、他端末から
信号が送出されていないことを検出してから自端末から
の信号の送出を開始する方l去(C3MA)や、自端末
に割り当てられたタイムスロット内での信号を送出する
方法(時分割多重)や、他端末とは異なる波長の光を用
いて信号を送出する方法(波長多重)などによって、複
数の端末間で、実用上同時に通信を行なうことが出来る
[発明が解決しようとしている課題] しかしながら、第6図に示した従来例では、次の様な問
題があった。
前述の様にこの従来例では、各光ノードでの利得は予め
設定された値となっている。この設定値を各ノード間で
等しくした場合は、ノード間の距離を任意に選ぶことが
出来ない。即ち、7一ド間距離を短くして多段に接続し
た場合、伝送される光13号の強度が光ノードに用いて
いる光増幅器の飽和レベルに達してしまい、信号の歪が
増大して伝送時の誤り率が劣化する。
一方、この光通信ネットワークを構築する際に、この様
な飽和が生じない様に各光ノードでの利得を個別に設定
した場合には、隣の光ノードとの距離が短い光ノードで
は利得が小さく、また、隣の光ノードとの距離が長い光
ノードでは利得が大きく設定されるので、この光通信ネ
ットワークをつなぎ変えて隣のノードとの距離が変わっ
た場合、光信号の飽和や不足が生ずる。従って1、バス
型光通信ネットワークの特徴であるフレキシブルに繋ぎ
変えられるという性質が失われる。
従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑み、フレキシ
ブルに光ノードを繋ぎ変えても不都合が生じない如く構
成された典型的にはバス型の光通信ネットワーク及びそ
こに用いられる光ノードを提供することにある。
[課題を解決する為の手段] 上記目的を達成する本発明の光通信ネットワークにおい
ては、各端末に設けられた端末と光伝送路の間の信号の
授受を司る光ノードが、該光ノドへの光伝送路から入力
される信号光強度と、二ち光ノードから光伝送路へ出力
される信号光強度とが常に等しくなる様に出力信号光強
度を制御する手段を有している。
より具体的には、出力信号光強度を制御する手段は、入
力光信号の強度と出力光信号の強度をモニターする手段
と、光信号を増幅する手段と、該光信号を増幅する手段
の利得を前記モニターする手段によって得られた2つの
信号光強度を用いて制御する手段から構成される。
この様にすることにより、光ノードでの光損失は各ノー
ドで補償されるので伝送路上でのt8失は光ファイバな
どに依るものだけとなり、この光ファイバなどによる損
失が許容される伝送距離内では任意の位置に光ノードを
接続することが出来、フレキシブルに接続変更が可能な
バス型光通信ネットワークが実現される。
[実施例1] 第1図及び第2図は本発明の第1の実施例を示し、第1
図(a)は、本実施例のバス型光通信ネットワークの概
略図、第1図(b)は、第1図(a)の各点における光
通信強度を示す図、第2図は第1図に示したバス型光通
信ネットワークの光ノードN1〜N、の構成を示す該略
図である。
第1図(a)においてT、   ・・・、T、は端末、
Fl、・・・、F 、、、は光フアイバ伝送路、N1、
・・・N、は端末T3、・・・、T、からの電気信号を
光信号に変換して光フアイバ伝送路F、〜F1゜、に送
出し、かつ、光フアイバ伝送路上に伝送されている光信
号の一部を分岐した後電気信号に変換して端末T1、・
・・、T、に送出し、更に光伝送路F、−F、、、上の
信号を光信号のまま増幅する光ノードである。
また、S、、S、は光フアイバ伝送路の両端点に接続さ
れ、これらの端点からの光信号の反射を防止する終端装
置である。
第1図(b)において、線り、は第1図(a)の端末T
1から光ノードN1を介して送出された光信号の強度、
線L2は端末T3からの光13号の強度を示す。
第2図において、Tは第1図(a)のT・・、T1で示
した端末、Nは光ノード、Elは端末Nからの電気信号
を光信号に変換する電気−光(Elo>変換素子、Dl
、・・・、D5は光信号を電気信号に変換する光−電気
(0/E)変換素子、Yl、・・・、T6は、1本の光
信号を2本に分岐し、あるいは2本の光13号を1本に
合流する分岐/合流素子、C,、C2は双方向に伝搬す
る光信号の一部、例えば1/10を取り出す方向性結合
器、A、、A、は光信号を光のまま増幅する光増幅器、
11.Izは光信号を一方向にのみ伝達するアイソレー
ク、G、、G、は、2つの入力電気信号の大小を判定し
、それに従って前記光増幅器A、 、A、の利得の制御
を行なう比較器、FL、Flは光フアイバ伝送路である
E10変換素子E1には、例えば、半導体レーザ(LD
) 、発光ダイオード(LED)等が、またO/E変換
素子には、PINフォトダイオード(PIN  PD)
やアバランシェフォトダイオード(APD)等が、更に
、光増幅器A、、A2には、半導体光増幅器やファイバ
光増幅器等が好適に用いられる。また、分岐/合流素子
Y1〜Y6としては、ファイバ融着型光カブラ等が、方
向性結合器C,,C,とじては、導波型光カブラ等が使
用出来る。
まず、第2図を用いて本実施例における光ノードNの動
作を説明し、しかる後に第1図で本実施例の詳細な動作
を説明する。
第2図において、端末Tが送信状態にない時、光ノード
Nは次の様に動作する。
光フアイバ伝送路FLに他端末からの光信号が伝送され
てくると、この光信号は方向性結合器Cを通り分岐/合
流素子Y、へ到達するが、このとき、その一部、例えば
1/10が方向性結合器C1でとり出されてO/E変換
素子り、で電気信号に変換され、比較器G1の入力端子
の1つへ入力される。分岐/合流素子Y3へ到達した光
信号はアイソレータ■2を通り、分岐/合流素子Y5で
分岐されて、一方は光増幅器A2へ、もう一方は分岐/
合流素子Y2.Y、を介して0/E変換器D1で電気信
号に変換され、端末Tへと伝えられる。光増幅器A2へ
到達した光信号は増幅され、分岐/合流素子¥4、方向
性結合器C2を通り光フアイバ伝送路F8へと送出され
る。このとき、方向性結合器C2において光(j号の一
部は取り出されて0/E変換素子D2で電気信号に変換
され、比較器G、の入力端子の一つに入力される。
比較器G、は、0/E変換素子D2とり、からの電気信
号の強度を比較し、素子D2からの強度が素子D3から
の強度よりも大きい時には、光増幅器A2の利得を減少
させ、逆の時は増大させる様に、光増幅器A2を制御す
る。光増幅器A2の利得は、例えば半導体光増幅器を用
いている場合は、その注入電流を変えることにより電気
的に制御することが出来る。以上の様にして、光ノード
Nは光フアイバ伝送路PLから入射する光1菖号強度と
光フアイバ伝送路F、lへ送出される光信号強度が常に
等しくなる様に、光増幅器A2の利得を制御する訳であ
る。
光フアイバ伝送路F、lから信号が入射した場合も、光
信号は方向性結合器C2、分岐/合流素子Y4、アイソ
レータエ1、分岐/合流素子Y6を通り、光増幅器AI
で増幅されて分岐/合流素子YJと方向性結合器C3を
通って光フアイバ伝送路FLへ送出されるが、光増幅器
A1の利得は、方向性結合器C2とC0で取り出されO
/E変換変換素子上4.で電気信号に変換された信号の
強度を比較6G、が比較して、人・出力強度が等しくな
る様に制御される。
一方、端末Tが送信状態にある時は、光増幅器AIとA
2の利得は、その出力があらかじめ設定された値になる
様に定められ、比較器G、と62の制御を受けない様に
する。これは、端末Tにある制御部などからの信号で光
増幅器A、とA2をコントロールする等の手法で行なえ
ば良い。端末Tからの信号はE10変換素子E、で光信
号に変換され、分岐/合流素子Y 1. Y2 、Ys
 、 Y6を通り、光増幅器A、、A、であらかじめ設
定された出力まで増幅されて、分岐/合流素子Yj、Y
4と方向性結合器C,,C,を通り光フアイバ伝送路F
L、F、に夫々送り出される。このとき、分岐/合流素
子Y、、Y、は、一般に、分岐/合流素子Y、からの光
信号を光増幅器A、、A2とは逆の方向にも分岐するの
で、この光が光フアイバ伝送路に送り出されない様にア
・イソレータ■I2が用いられている。
次に第1図を参昭して本実施例の光通信ネットワークを
説明する。第1図<a)において、端末T1が信号を送
信する場合を考える。端末T、からの信号は光ノードN
、によって光信号に変換され、光フアイバ伝送路F1.
Ftに送出される。
このとき、光ノードN、に含まれる光増幅器A1、A2
は前述のように予め設定された光出力P0になるように
利得が制御されている。この光出力が第1図(b)にお
いてPoで示しである。光フアイバ伝送路F、に送出さ
れた光信号は終端装置S1にて吸収される。一方、光フ
アイバ伝送路F2に送出された光信号は、光ファイバF
2の距離によって決まる減衰量だけ減衰し、光ノードN
2へ到達し、その光信号の一部は分岐されて端末T2へ
伝達され、残りは前述のように光ノードN2への入力光
強度と等しい強度まで増幅されて光フアイバ伝送路F、
へと送出される。第1区(b)にLlで示した様に、同
様の過程を繰り返してすべての光ノードN3〜N3を通
過した後、この信号は終端装置S2に吸収される。この
時の光信号強度を第1図(b)ではPlで示しである。
各光ノードにおいて、光信号は強度が変化しないのでP
oとPlの差、即ち、光ノードN1から出力された光信
号の全損失量は光フアイバ伝送路F2〜F1.1の総延
長距離によって決まる。
次に、端末T3から信号が送出される場合を考える。第
1図(b)にF2で示した様に、光ノードN3によって
光信号に変換された信号は光フアイバ伝送路F3とF4
の両方向へ伝達される。これらの信号は、上に述べたの
と同じ過程を経て、すべての光(左方向へは光ノードN
 28 N + +右方向へは光ノードN4〜N、)を
通過した後、終端装置S1.S2に吸収される。光ノー
ドN3から送出される時の光信号強度はP。であり、光
信号の損失量は上記の様に光ファイバの長さ(左方向の
場合、光ファイバFz、F2.F1の長さ、右方向の場
合、光ファイバF4〜F、や、の長さ)によって決まる
ので、これらの信号はPlよりも弱(なることはない。
以上、端末T1とT、から信号が送信される場合を例に
とって説明したが、他の端末から送信される場合も同様
である。このネットワークにおいては、送信側の光信号
出力は全てP。であり、伝送される信号光はP、よりも
弱(なることはない(端末T、から信号が送信される場
合も終端装置SIへ到着する光信号が弱くなるが、今の
場合、F8゜1の方がF2より長いと考えて、信号光は
Pより弱(ならないことになる)。また、信号光の損失
量は光ノードの数や位置によらず、送信光ノードからの
光ファイバの長さだけに依存する。
従って、端末の位置や数を変更しても、光ノードにおけ
る光信号利得等を設定し直す必要がなく、フレキシブル
につなぎかえることが可能なネットワークが実現される
光ファイバにおける損失によって本ネットワークの最大
伝送距離が決定されるが、前述した様に、バス型光通信
ネットワークでは、信号の伝搬遅延の為に総距離を余り
長(することが出来ず、この声、から、実質的に本発明
の光通信ネットワークでは光ファイバの損失が問題とな
ることはない。
[実施例2] 第3図は本発明の第2の実施例における光ノードの構成
を示す図である。本実施例においても、光通信ネットワ
ークは第1図に示した第1の実施例と同様の構成のもの
が用いられる。
第3図において、A!、A4は光増幅器であるが、この
増幅器A3 、A、においては、入力端と出力端の区別
はなく、双方向に光通信が増幅される半導体光増幅器等
が好適に用いられる。また、C,、C4は、伝送される
信号の一部、例えば1/10をとり出すことの出来る分
岐/合流素子である。他の部分は、第2図の第1の実施
例に同記号で示した部分と同一である。
第1の実施例では、光フアイバ伝送路FI1.F、から
入射し、た他の光ノードがらの信号光を分岐/′合合流
モチより分岐して、逆方向に伝搬するイご4光を別々に
増幅していたが、本実施例においては、ヌy方向に増幅
可能な光増幅器A3、A4を用いることにより、逆方向
に伝搬する信号光を分岐・合流することなく(分岐/合
流素子Yk、Y。
、T4で分岐・合流しない)同一の光増幅器で増幅して
いる。双方向光増幅器A3.A、の利得はどちらの方向
に増幅した時にもほぼ同一とすることが出来るので、こ
の様な構成によっても第1の実施例で示した光ノードと
同一の機能を持った光ノードが実現できる。
[実施例3] 第4図ないし第5図は本発明の第3の実施例を示す図で
ある。第4図は本実施例における光通信ネットワークを
示す図であり、T1、・・・、T、は端末、Fl、F2
1 ・・・、F6.1、F 2+61は光フアイバ伝送
路、M 11、M 2+、・・・、M、M2.は端末か
らの信号を光信号に変換して光フアイバ伝送路に送り出
し、また、光フアイバ伝送路上の信号を電気信号に変換
して端末に送り出し、更に、光フアイバ伝送路上の信号
を増幅して中継する光ノード、S、、S、は終端装置で
ある。
また、第5図は第4図の光ノードM + +、・・・M
 21の構成を示す概略図である。
第5図の各部位は第2図に同記号で示した各部位と同一
である。但し、C,、C,の方向性結合器は一方向のみ
に動作する。また、第4図においてM z 1、・・・
、M2.で示した光ノードには第5図に示した光ノード
がそのまま用いられ、MII、・・・、M、で示した光
ノードには第5図に示した光ノードな左右逆転したもの
が用いられる。
第1及び第2実施例においては 光フアイバ上に信号が
双方向に伝送される光通信ネットワークに本発明を適用
したが、本実施例においては片方向に信号が伝送される
光フアイバ伝送路を2木用いてバス型光通信ネットワー
クを実現している。
このような構成とした場合にも、第1及び第2実施例に
示した光ノードと同様の機能を持った光ノードを用いて
、光通信ネットワークを構築し、前述した様な作用、効
果を得ることが出来る。
以上、第1から第3の実施例を用いて本発明の詳細な説
明したが、本発明の適用範囲はこれらの実施例に限られ
たものではない。
例えば、上記実施例では端末が各々1つの発光素子(E
10変換素子)を用いた光通信ネットワークについて説
明したが、端末が波長の責なる複数の発光素子或は波長
可変な発光素子を用いて波長多重通信を行なう光通信ネ
ットワークに本発明を適用することも可能である。波長
多重通信の場合、光ノードは各波長の信号光用に光増幅
器や比較器などを備える必要がある。
また1発光素子、受光素子(0/E変換素子)、光増幅
器等に夫々半導体レーザ、PINフォトダイオード、半
導体光増幅器等の半導体素子を用いた場合を説明したが
、これらは半導体素子に限られたものではな(、同様の
機能を有するものならその種類は問わない。
更に、光伝送路として光ファイバを用いた実施例を示し
たが、これも光フアイバ通信に限られるものではな(、
他の光通信ネットワークに対しても本発明は適用可能で
ある。
また、例えば第2図に示した光ノードの構成において、
光結合素子Y、から光結合素子Y4へと伝搬する信号光
はアイソレータI2、光結合素子Y、、、光増幅器A2
の順に伝達される場合を示したが、これらは必ずしも順
番である必要はなく、例えば光結合素子Y5と光増幅器
A2の順番を入れかえても本発明の適用範囲に含まれる
ことは明白である。これは第3図、第5図に対しても同
様であり、これらの図は光ノードの機能を示したもので
あるので、同様の機能を有するものであれば、どの様な
構成でも本発明の光ノードとして使用することができる
[R明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、自ノードへの人
力光強度と自ノードからの出力光強度が常に等しくなる
ように光信号を増幅する手段な設けることにより、光ノ
ードの接続を変更しても光信号が飽和したり不足したり
することがな(、フレキシブルに光ノードを繋ぎ変える
ことの可能なバス型光通信ネットワークが実現される。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)は、本発明の第1実施例における
バス型光通信ネットワークの概略と、その伝送路上の各
点での光信号強度を夫々示す図、第2図は第1図の実施
例に用いられる光ノードの機能を示す概略図、第3図は
本発明の第2の実施例における光ノードの概略図、第4
図は本発明の第3の実施例におけるバス型光通信ネット
ワークの概略図、第5図は第4図の実施例に用いられる
光ノードの機能を示す概略図、第6図(a)、(b)は
従来のバス型光通信ネットワークの概略とその伝送路上
の各点での光信号強度を夫々示す図である。 T・・・・・端末、N、M、・・・・・光ノード、F・
・・・・光ファイバ、E・・・・・E10変換素子、D
・・・・・O/E変換素子、Y・・・・・分岐/合流素
子、C・・・・・方向性結合器、A・・・・・光増幅器
、G・・・・・比較器■・・・・・アイソレータ、S・
・・・・終端装置

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも1本の光伝送路に複数の端末を接続した
    光通信ネットワークにおいて、各端末に設けられ該端末
    と光伝送路の間の信号の授受を司る光ノードが、該光ノ
    ードへ光伝送路から入力される信号光強度と、該光ノー
    ドから光伝送路へ出力される信号光強度とが常に等しく
    なる様に出力光強度を制御する手段を有することを特徴
    とする光通信ネットワーク。 2、出力信号光強度を制御する手段は、光ノードへ光伝
    送路から入力される光信号強度をモニターする手段と、
    光ノードから光伝送路へ出力される光信号強度をモニタ
    ーする手段と、光信号を増幅する手段と、該光信号を増
    幅する手段の利得を2つの前記モニターする手段によっ
    て得られた2つの信号光強度を用いて制御する手段とか
    ら構成されることを特徴とする請求項1記載の光通信ネ
    ットワーク。 3、出力信号光強度を制御する手段は、これが属する端
    末から発信される光信号を所定の強度にして光伝送路へ
    出力する様に構成されている請求項1記載の光通信ネッ
    トワーク。 4、請求項1記載の光通信ネットワークに用いられる光
    ノードにおいて、当該ノードへ光伝送路から入力される
    信号光強度と当該光ノードから光伝送路へ出力される信
    号光強度とが常に等しくなる様に出力信号光強度を制御
    する手段を有することを特徴とする光ノード。
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