JPH1093511A

JPH1093511A - 光通信システム、およびその光通信方法

Info

Publication number: JPH1093511A
Application number: JP8240328A
Authority: JP
Inventors: 式雄 ▲吉▼田; Norio Yoshida
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1996-09-11
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】１つの親局と複数の子局とを光スターカプラ
等の受動光学素子によって分岐／合流する光通信システ
ムにおいて、従来のＡＴＣ機能を省略し、高速応答性に
優れ、しかも、プリアンブルやスレッショールドレベル
のリセットのための時間帯を不要として、通信の効率化
を図る。【解決手段】親局側の光受信部に、複数の子局から親
局に伝送されてくる光信号のレベル差を一定にするため
の光強度制御手段１１，１４，１５を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
係り、特には１つの親局と複数の子局とをスター状の光
伝送路で結び、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)で複数の
ポイント(子局)からの光パースト信号を順次、１つのポ
イント(親局)で受信するＰＯＮ(ＰassiveＯptical Ｎet
work)システムのような光加入者系通信システム等に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、このような光加入者系通信システ
ムの研究および開発は、実用化レベルで活発に行われて
おり、特にＰＯＮシステムは、ＦＴＴＨ(Ｆiber Ｔo Ｔ
he Ｈome)の実現のためのキーテクノロジーの１つとな
っている。

【０００３】まず、このＰＯＮシステムに関して概説す
る。

【０００４】現在、検討されているＰＯＮシステムは、
図３に示すように、複数の子局２に対して各１本の光フ
ァイバ４₁が個別に配設されており、これらの各光ファ
イバ４₁を光スターカプラ等の受動光学素子３によっ
て、単一の親局１に接続された１本の光ファイバ４₀に
合流させることによって、スター状の光伝送路綱を形成
し、親局１側の通信設備等を複数の子局２で共用するこ
とで、通信コストの経済性を高めるようにしている。

【０００５】このような構成の光伝送路網を用いて、双
方向通信を行うためには、上り方向(子局２→親局１方
向)に信号を伝送する時間と、下り方向(親局１→子局２
方向)に信号を伝送する時間とに時分割し、さらに、上
り方向(子局２→親局１方向)に信号を伝送する時間を、
各々の子局２の数でさらに時分割して、子局２からの光
信号を、互いに衝突が生じないように親局１への送出の
タイミングを調整しながら順番に時分割多重アクセス
(ＴＤＭＡ)する通信方式が考えられている。

【０００６】この場合、各子局２からの光信号の送出の
タイミングは、予め測定された光伝送路の長さの違い等
に起因する伝送遅延時間の大小を参考にして決定され、
その送出タイミングの情報は、子局２からの光信号送信
に先立って予め親局１から各子局２に対して通知され
る。

【０００７】光信号は、２値デジタル信号の“１”およ
び“０”にそれぞれ対応させて半導体レーザ等の発光素
子をオン・オフすることにより送信され、ＰＩＮホトダ
イオードやアバランシェホトダイオード等の受光素子で
受信するベースバンド伝送であって、各ポイント(親局
１および子局２)からは、各ポイントごとに割り当てら
れた時間内にそれぞれ光信号が時分割で出力される。以
下の説明では、子局２側から親局１側に送信される光信
号を光バースト信号と称する。

【０００８】ここで、各々の子局２から光バースト信号
が時分割で親局１に送信される場合、各子局２から親局
１に至る光伝送路の長さの違いや、各子局２から光信号
を送信する際の光パワーのばらつき等に起因して、親局
１で受信される光バースト信号の光レベルがそれぞれ相
違しており、各々の光バースト信号の光レベルの平均値
は、最大で２０dＢ程度まで差をもつことが予想されて
いる。

【０００９】したがって、このような各々の光バースト
信号のレベルのばらつきに対処するため、従来は、図４
に示すように、親局１の光受信部に光バースト信号のオ
ン・オフレベルの平均値をスレッショールドレベルとし
て自動追尾して設定する、いわゆるＡＴＣ(アダプティ
ブスレッショールドコントロール)機能部７を設けたも
のが提案されている(たとえば、OFC '94 TECHNICAL DI
GEST P.210 "Ｌow-power，high-sensitivity 30Mbit/s
burst-mode/packet receiver for PON application"参
照)。

【００１０】すなわち、図４に示す光受信部では、光フ
ァイバ４₀からの光バースト信号が受光素子５で受光さ
れ、これがプリアンプ６の一方の入力部(＋)に入力され
る。ＡＴＣ機能部７は、スレッショールドレベルを決め
るためのコンデンサ回路(図示せず)等を備えており、プ
リアンプ６の一方の出力がこのＡＴＣ機能部７に入力さ
れ、これに応じて、ＡＴＣ機能部７のスレッショールド
レベルを決める信号出力がプリアンプ６の他方の入力部
(−)に入力される。

【００１１】ここで、各々受信された光バースト信号の
光レベルが、たとえば図中符号，で示すように互い
に異なっている場合、一方の光レベルの小さい光バース
ト信号(符号)では、ＡＴＣ機能部６のコンデンサ回路
の充電電圧が小さくなってスレッショールドレベルが低
く設定され、逆に、他方の光レベルの大きい光バースト
信号(符号)では、ＡＴＣ機能部６のコンデンサ回路の
充電電圧が大きくなってスレッショールドレベルが高く
設定される。そして、プリアンプ６からは、スレッショ
ールドレベルよりも大きい光レベルでは“１”、スレッ
ショールドレベルよりも小さい光レベルでは“０”にデ
ジタル化された各出力Ｑ，Ｑ'が得られる。

【００１２】このように、親局１側の光受信部にＡＴＣ
機能部６を設けることにより、光バースト信号相互間で
大きなレベル差があった場合でも、これに対応して自動
的にスレッショールドレベルを自動的に調整して、光バ
ースト信号が確実にデジタル化されるようにしている。

【００１３】ところで、このＡＴＣ機能部７において、
たとえば、最初に光レベルの大きい光バースト信号(符
号)に対応した高いスレッショールドレベルを設定し
た状態のままで、次に、光レベルの小さい光バースト信
号(符号)が入力されたときには、この光バースト信号
(符号)は、すべてスレッショールドレベル以下となる
ことがあり、そのときには、この信号をデジタル化する
ことができなくなる。

【００１４】したがって、ＡＴＣ機能部７を有効に作用
させるためには、各々の子局２から光バースト信号が送
信されるたびに更新動作、すなわち、次の光バースト信
号が到達するまでの期間にＡＴＣ機能部７にリセットを
かけてスレッショールドレベルを初期値(最小値)に戻す
ことが必要となる。

【００１５】また、光バースト信号の平均的な入力レベ
ルに適合した適切なスレッショールドレベルを設定する
には、ＡＴＣ機能部７のコンデンサ回路の時定数等の影
響により、入力される光バースト信号の先頭ビットだけ
でＡＴＣ機能部７を高速に動作させるのに時間的な余裕
がない場合がある。したがって、従来は、予め、光バー
スト信号の先頭部分にプリアンプルと呼ばれる捨てビッ
トを余分に付加し、このプリアンブルによってＡＴＣ機
能部７が適切なスレッショールドレベルに設定できるよ
うな措置を講じることもある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術の
場合には、次の課題がある。

【００１７】(１) 親局１の光受信部に、上記のＡＴＣ
機能部７を具備するためには、その回路を高速対応、高
機能化する必要があり、このため、光受信部全体の回路
構成が複雑化する。

【００１８】(２) また、ＡＴＣ機能部７が充分な時間
的余裕を持って機能できるようにするためには、システ
ム上で通信データ以外に、数ビット分の余分なプリアン
プルを付加することが必要であり、通信の効率を下げ
る。

【００１９】(３) さらに、ＡＴＣ機能部７で一度設定
したスレッショールドレベルをリセットする時間帯が光
バースト信号を伝送できない時間領域として存在するこ
ととなり、これも同様に通信の効率を下げる要因となっ
ている。

【００２０】そこで、本発明は、このような上記の(１)
〜(３)の各問題点を解決することを課題としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】ＰＯＮシステムでは、上
述したように、時分割多重アクセス(ＴＤＭＡ)を行うた
めに、各子局からの光バースト信号の送出タイミングを
予め決定し、親局からその送出タイミング情報を各子局
側に伝達する。各々の子局は、その送出タイミング情報
に基づいて光バースト信号を時分割で送信するので、親
局側自身にとって、送出タイミング情報は既知であるか
ら、この送出タイミング情報を利用して各子局から送信
される光バースト信号の光レベルの制御タイミングを決
定することができる。

【００２２】本発明は、このような点に着眼してなされ
たもので、１つの親局と複数の子局とを光スターカプラ
等の受動光学素子によって分岐／合流する光通信システ
ムにおいて、上述の課題を解決するため、次の構成を採
用した。

【００２３】すなわち、本発明の光通信システムでは、
複数の子局から親局に伝送されてくる光信号のレベル差
を一定にするための光強度制御手段を、親局と各子局の
いずれか一方または双方に設けたことを特徴としてい
る。この場合の光強度制御手段としては、液晶光シャッ
タや、子局側において発光素子に対する駆動電流を制御
する制御手段、あるいはＭＱＷ変調器を設けて構成する
ことができる。

【００２４】また、この光通信システムにおいて使用さ
れる通信方法としては、各子局から伝送されてくる光信
号の光レベル差を一定にするために予め得られた光強度
制御情報に基づいて、親局側の光強度制御部において、
光信号を受信するタイミングに先立って予め光受信レベ
ルの調整を行ったり、あるいは、各子局から伝送されて
くる光信号の光レベル差を一定にするために予め得られ
た光強度制御情報を、各子局に対して伝達すべき光信号
の送出タイミング情報とともに各子局に伝送し、この光
強度制御情報に基づいて、各子局側の光強度制御部にお
いて、光信号を送信するタイミングに先立って予め光送
信パワーの調整を行うことが可能である。

【００２５】従来、ＡＴＣ機能部は、光バースト信号が
到達してから動作を開始するため、光バースト信号の到
達時点から光レベルに応じた適切なスレッショールドに
設定される時点までに時間がかかっていたが、本発明で
は、スレッショールドレベルをその都度変化させる必要
がなく固定されたものでよいので、高速応答性に優れ、
しかも、プリアンブルやスレッショールドレベルのリセ
ットのための時間帯も不要となる。

【００２６】このため、光バースト信号を伝送する場合
のビット誤り率を小さく抑制でき、しかも、プリアンブ
ルやリセット時間の占める時間帯の大部分をデータ伝送
に割り当てることが可能となり、通信の効率が向上し、
通信コストをさらに一層低減することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】実施形態１図１は、ＰＯＮシステムにおける本発明の実施形態１に
係り、ここでは、特に親局側の光受信部の構成を示して
いる。

【００２８】親局側においては、単一の光ファイバ４₀
で光バースト信号を送受信するため、図１に示す光受信
部に近接して光送信部(図示せず)が同時に配置されてお
り、これらの光受信部と光送信部とが、共に光ファイバ
４₀の一端に光学的に結合されている。

【００２９】この実施形態１における光受信部は、レン
ズ１０、ＭＱＷ変調器１１、光受信レベル制御部１４、
メモリ１５、および受信処理回路１６を備えている。

【００３０】レンズ１０は、光ファイバ４₀から出射さ
れる光をＭＱＷ変調器１１の受光面に集光するためのも
のであり、また、ＭＱＷ変調器１１は、逆バイアス電圧
の大小に応じて光の透過率が変化される光透過率可変素
子１２と、ホトダイオード等の受光素子１３とが一体形
成されたものである。なお、このＭＱＷ変調器１１につ
いては、たとえば、１９９５年電子情報通信学会通信ソ
サイエティ大会Ｂ―６７２〜Ｂ−６７３等にその内容が
記載されている。

【００３１】光受信レベル制御部１４は、ＭＱＷ変調器
１１を構成する光透過率可変素子１２に対して印加され
る逆バイアス電圧を変化させることで、光透過率を制御
するものである。また、メモリ１５は、各子局２からの
光バースト信号に対して個別に測定された透過率可変素
子１２の光透過率を決める情報を記憶するものである。

【００３２】そして、この実施形態１では、上記のＭＱ
Ｗ変調器１１、光受信レベル制御部１４、およびメモリ
１５よって、特許請求の範囲における光強度制御手段が
構成されている。

【００３３】また、受信処理回路１６は、ＭＱＷ変調器
１１の受光素子１３で光電変換されて出力される信号を
デジタル波形に整形するためのもので、この受信処理回
路１６は、従来のＡＴＣ機能部のようなスレッショール
ドレベルの可変型のものではなく、スレッショールドレ
ベルが固定された、たとえば単なるコンパレータ回路で
構成される。

【００３４】この実施形態１では、通信開始に先立っ
て、予め親局１側において、各子局２から伝送されてく
る光バースト信号の光レベルを順番に調べ、それらの各
光バースト信号の内で、光レベルが最小となる光バース
ト信号を割り出す。続いて、各々受信される光バースト
信号が常にその最小の光レベルとなるように、光透過率
可変素子１２の光透過率を、各子局２からの光バースト
信号に個別に対応させて決定し、その光透過率の情報を
メモリ１５に記憶しておく。

【００３５】そして、通信が開始されると、親局１は、
光バースト信号の送出タイミングを決めるための送出タ
イミング情報を各子局２側に伝達し、各々の子局２は、
その送出タイミング情報に基づいて光バースト信号を時
分割で送信する。

【００３６】ここで、親局１では、子局２に伝達すべき
送出タイミング情報に基づいて、各子局２から光バース
ト信号が時分割でそれぞれ送出されるタイミングに合わ
せて、メモリ１５に予め記憶されている光透過率の情報
を読み出し、これを光受信レベル制御部１４に与える。

【００３７】光受信レベル制御部１４は、その情報に基
づいて、光透過率可変素子１３に対して所定の逆バイア
ス電圧を設定する。これにより、光透過率可変素子１２
の光透過率が変化されるので、ここを通過して受光素子
１３から出力される信号レベルは、常に―定の範囲に収
まるようになる。よって、受信処理回路１６において
は、固定のスレッショールドレベルによってデジタル信
号に変換することができる。

【００３８】このように、この実施形態１では、従来の
ように、光バースト信号の検出後にスレッショールドレ
ベルを適応化させるのではなく、光バースト信号が光受
信部に到達したときは既に一定の信号レベルが取り出せ
るように光透過率が設定されている状態となる。このた
め、光バースト信号にプリアンプルを付加する必要がな
く、また、受信処理回路１６では、信号デジタル化のた
めのスレッショールドレベルは固定でよく、かつ、スレ
ッショールドレベルをリセットするための時間帯も不要
となるため、データ伝送効率が向上する。

【００３９】なお、光透過率可変素子１２と受光素子１
３とは、この実施形態１のように一体形成せずに、それ
ぞれ独立した別部品とすることも可能である。その場合
の光透過率可変素子１２としては、強誘電性の液晶シャ
ッタ等を適用することができる。

【００４０】実施形態２図２は、ＰＯＮシステムにおける本発明の実施形態２に
係り、ここでは、特に一つの子局側の光送信部の構成を
示している。なお、図２では一つの子局２のみを示して
いるが、他の子局２においても光送信部の構成は同じで
ある。

【００４１】この子局２においては、単一の光ファイバ
４₁で光バースト信号を送受信するため、図２に示す光
送信部に近接して光受信部(図示せず)が同時に配置され
ており、これらの光送信部と光受信部とが、共に光ファ
イバ４₁の一端に光学的に結合されている。

【００４２】この実施形態２における子局２側の光送信
部は、発光素子２０、レンズ２１、ドライブ回路２２、
および光送信パワー制御部２３を備えている。

【００４３】発光素子２０は、たとえば半導体レーザ等
からなり、また、レンズ２１は、発光素子２０からの光
を光ファイバ４₁に集光するためのものであり、ドライ
ブ回路２２は、発光素子２０を点滅駆動して光バースト
信号に変調するためのものである。

【００４４】さらに、光送信パワー制御部２３は、ドラ
イブ回路２２から発光素子２０に加えるドライブ電流を
変化させることで、発光素子２０の発光量を制御するも
のである。

【００４５】そして、この実施形態２では、この光送信
パワー制御部２３、およびメモリ(図示せず)によって、
特許請求の範囲における光強度制御手段が構成されてい
る。

【００４６】この実施形態２では、通信開始に先立っ
て、予め親局１側において、各子局２から伝送されてく
る光バースト信号の光レベルを順番に調べ、各子局２か
ら送信された光バースト信号の光レベルが親局１側に到
達する時点で常に一定範囲内に入るように、各子局２に
おける光バースト信号送信時の光パワーを割り出す。そ
して、その送信時の光パワーを各子局２に個別に対応さ
せて決定し、その光パワーの設定情報をメモリ(図示せ
ず)に記憶しておく。

【００４７】そして、通信が開始されると、親局１は、
光バースト信号の送出タイミングを決めるための送出タ
イミング情報を各子局２側に伝達するが、その際に、メ
モリ１５に記憶されている各子局２の光パワーの設定情
報も同時に付加して送出する。

【００４８】各々の子局２は、親局１から伝達されてき
た送出タイミング情報とに基づいて、ドライブ回路２２
によって発光素子２０を点滅して光バースト信号を時分
割で送信する。光送信パワー制御部２３は、その光バー
スト信号を送信するのに先立って親局１から送出タイミ
ング情報と同時に伝達されてきた光パワーの設定情報に
基づいて、ドライブ回路２２を制御して発光素子２０に
対するドライブ電流を変化させる。

【００４９】したがって、各々の子局２から送信された
光バースト信号が親局１側の光受信部(図示せず)に到達
したときには、常に、一定範囲内のレベルの信号が取り
出せる状態となる。

【００５０】このように、親局１側において受信される
各光バースト信号の光レベルは、各子局２側との伝送路
の長さ等に依存することなく、ほぼ一定範囲内に収まる
ため、親局１側の受信処理回路は、固定のスレッショー
ルドレベルで光バースト信号をデジタル化することがで
きる。

【００５１】よって、この実施形態２の場合も、実施形
態１と同様に、光バースト信号にプリアンプルを付加す
る必要がなく、また、親局１側の受信処理回路では、信
号デジタル化のためのスレッショールドレベルは固定で
よく、かつ、スレッショールドレベルをリセットするた
めの時間帯も不要となるため、データ伝送効率が向上す
る。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。

【００５３】（１）従来、ＡＴＣ機能部は、光バース
ト信号が到達してから動作を開始するため、光バースト
信号の到達時点から光レベルに応じた適切なスレッショ
ールドに設定される時点までに時間がかかっていたが、
本発明では、このようなＡＴＣ機能部を省略でき、スレ
ッショールドレベルは固定されたものでよいため、高速
応答性に優れ、しかも、プリアンブルやスレッショール
ドレベルのリセットのための時間帯も不要となる。

【００５４】(２) このため、光バースト信号を伝送す
る場合のビット誤り率を小さく抑制でき、通信品質が向
上する。しかも、プリアンブルやリセット時間の占める
時間帯の大部分をデータ伝送に割り当てることが可能と
なり、通信の効率が向上し、通信コストをさらに一層低
減することができる。

【００５５】(３) また、従来のＡＴＣ機能を省略し、
固定のスレッショールドレベルでデジタル信号化できる
ので、光受信部における回路構成を簡素化でき、コスト
ダウンが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光通信システムの実施形態１を示すも
ので、親局側の光受信部を示す構成図である。

【図２】本発明の光通信システムの実施形態２を示すも
ので、一つの子局側の光送信部を示す構成図である。

【図３】光通信システム、特にＰＯＮシステムの全体構
成図である。

【図４】従来の光通信システムにおいて、親局側の光受
信部を示す構成図である。

【符号の説明】

１…親局、２…子局、３…光スターカプラ、４₀，４₁…
光ファイバ、１１…ＭＱＷ変調器、１２…光透過率可変
素子、１３…受光素子、１４…光受信レベル制御部、１
５…メモリ、１６…受信処理回路、２０…発光素子、２
２…ドライブ回路、２３…光送信パワー制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの親局と複数の子局とを光スターカ
プラ等の受動光学素子によって分岐／合流する光通信シ
ステムにおいて、複数の子局から親局に伝送されてくる光信号のレベル差
を一定にするための光強度制御手段を、親局と各子局の
いずれか一方または双方に設けたことを特徴とする光通
信システム。
【請求項２】前記光強度制御手段は、液晶光シャッタ
で構成されていることを特徴とする、請求項１記載の光
通信システム。
【請求項３】前記光強度制御手段は、子局側において
発光素子に対する駆動電流を制御する制御手段を設けて
構成されていることを特徴とする請求項１記載の光通信
システム。
【請求項４】前記光強度制御手段は、ＭＱＷ変調器で
構成されていることを特徴とする、請求項１記載の光通
信システム。
【請求項５】１つの親局と複数の子局とを光スターカ
プラ等の受動光学素子によって分岐／合流する光通信シ
ステムにおいて使用される通信方法であって、各子局から伝送されてくる光信号の光レベル差を一定に
するために予め得られた光強度制御情報に基づいて、親
局側の光強度制御部において、光信号を受信するタイミ
ングに先立って予め光受信レベルの調整を行うことを特
徴とする光通信方法。
【請求項６】１つの親局と複数の子局とを光スターカ
プラ等の受動光学素子によって分岐／合流する光通信シ
ステムにおいて使用される通信方法であって、各子局から伝送されてくる光信号の光レベル差を一定に
するために予め得られた光強度制御情報を、各子局に対
して伝達すべき光信号の送出タイミング情報とともに各
子局に伝送し、この光強度制御情報に基づいて、各子局
側の光強度制御部において、光信号を送信するタイミン
グに先立って予め光送信パワーの調整を行うことを特徴
とす光通信方法。