JPH11196054A

JPH11196054A - 光通信網

Info

Publication number: JPH11196054A
Application number: JP9360840A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tsuji; 伸治辻; Yuji Hamazaki; 祐司浜崎
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバ増幅器により光信号を増幅して中継
する場合、光信号の品質劣化を防止することができる光
通信網を提供する。【解決手段】マスタセンタMSは、３チャネルの多重ディ
ジタル映像信号、４チャネルのアナログ映像信号、およ
び、４チャネルのディジタルサーバ映像信号に対して、
それぞれ６４ＱＡＭ変調を施した後、周波数多重化し、
１１チャネルの多重ＱＡＭ信号を作成する。そして、こ
の作成された多重ＱＡＭ信号を光信号に変換し、当該光
信号を光伝送路に送出する。多重ＱＡＭ信号を光信号に
変換する際の総合変調度Ｍは、１１チャネルの多重ＱＡ
Ｍ信号に関してブルリアン散乱の影響を回避でき、かつ
過変調の影響を回避できる範囲である３７％〜４５％の
うちのいずれかの値となるようにされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、センタから光フ
ァイバに送出された光信号を伝送する光通信網に関す
る。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、たとえば映像配信サービスの実現のために、動画な
どの大容量データを高速に伝送できる光通信網の構築が
望まれている。映像配信サービスのための光通信網とし
ては、たとえば複数のセンタを光ファイバを介してリン
グ状に接続し、映像データを各センタにおいて共用する
構成が考えられる。

【０００３】このような構成において複数チャネルの映
像データを配信する場合、センタは、映像データに基づ
いて搬送波を変調して変調信号を作成し、この作成され
た変調信号に基づく光信号を光ファイバに送出する。こ
の場合、変調信号を光信号に変換する際の総合変調度
（１チャネル当たりの変調度にチャネル数の平方根を乗
じた値）は、過変調による歪み（クリッピング）の発生
を防止するために、一般に、２０％〜３０％といった低
い値に設定される（吉田進著（株）テレケーブル新聞社
発行 ”ＳＣＮ新時代のＣＡＴＶ技術”p77 参照）。

【０００４】光ファイバに送出された光信号は、各セン
タに供給されつつリング状の光ファイバを伝送してい
き、最終的に送信元のセンタに戻ってくる。一方、光信
号を受信した各センタは、受信された光信号を電気信号
に変換した後当該電気信号を各センタに接続された加入
者端末に送信する。ところで、光ファイバに送出された
光信号を無中継で伝送する場合、伝送距離が長くなれば
信号品質は劣化し、受信側における誤り率が高くなる。
そこで、受信された光信号を電気信号に戻した後当該電
気信号を検波・増幅し、再度変調した後光信号として送
出する光リピータを光ファイバの途中部に設置すること
が考えられる。この光リピータの送信出力は、一般に、
９ｄＢｍ程度とそれほど高くなく、したがって光リピー
タは、比較的短い距離（たとえば30(km)）ごとに設置さ
れる。

【０００５】しかし、光リピータでは、光信号を電気信
号に変換したり、電気信号を光信号に変換したりする必
要があるから、この変換を繰り返してるうちに変換性能
が劣化するおそれがある。そこで、光リピータの代わり
に、光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：erbium-dopedfiber
amplifier）を光ファイバの途中部に設置することが考
えられる。光ファイバ増幅器は、受信された光信号を電
気信号に変換することなくそのまま増幅し、たとえば１
３ｄＢｍといった比較的大きな送信出力で光信号を光フ
ァイバに送出する。したがって、光／電気変換および電
気／光変換を行う必要がないから、上述のような変換性
能の劣化という問題はない。また、送信出力が比較的大
きく設定されているから、たとえば50(km)といった比較
的長い距離ごとに光ファイバ増幅器を設置することがで
き、コストを抑えることができる。

【０００６】しかしながら、光ファイバ増幅器では、光
リピータと違って送信出力が大きいから、伝送途中の光
信号に対していわゆるブルリアン散乱が大きく影響す
る。したがって、信号品質が劣化し、受信側における誤
り率が高くなるという問題がある。なお、この問題は、
たとえば光信号の光源であるレーザダイオードが現在の
光ファイバ増幅器と同程度の出力まで高出力化された場
合に、長距離伝送であっても信号品質の劣化を防止でき
る点を利用し、光ファイバ増幅器による中継をせずに光
信号を伝送するときにも発生し得る。

【０００７】また、光ファイバ増幅器により光信号を中
継する場合、光ファイバ増幅器を多段にすればするほ
ど、光信号の品質は劣化する。図９(a) は、１段の光フ
ァイバ増幅器により増幅された後の光信号スペクトルを
示すものであり、図９(b) は、５段の光ファイバ増幅器
により増幅された後の光信号スペクトルを示すものであ
る。この図９(a) 、(b) から明らかなように、５段の場
合には、１段の場合に比べて信号強度とノイズとの比が
若干低下しており、信号品質が劣化していることがわか
る。そのため、光信号の長距離伝送を実現できないとい
う問題がある。

【０００８】そこで、この発明の目的は、上述の技術的
課題を解決し、光信号を高出力で光ファイバに送出する
場合、光信号の品質劣化を防止することができる光通信
網を提供することである。また、この発明の他の目的
は、光信号を高出力で光ファイバに送出する場合、光信
号の品質劣化を防止することにより、受信側における誤
り率を低く抑えることができる光通信網を提供すること
である。

【０００９】さらに、この発明の他の目的は、光信号を
高出力で光ファイバに送出する場合、光信号の品質劣化
を防止することにより、光信号の長距離伝送を実現でき
る光通信網を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段および発明の効果】ブルリ
アン散乱の発生要因としては、上述の高送信出力である
という点の他に、光ファイバ増幅器間の距離が比較的長
いという点、および、総合変調度が２０％〜３０％と小
さい値である点が挙げられる。したがって、ブルリアン
散乱の影響を回避するためには、光ファイバ増幅器間
の距離を短くする、総合変調度を高い値に設定する、
のうちいずれか１つまたは両方を採用することが考えら
れる。

【００１１】このうち、の光ファイバ増幅器間の距離
を短くする場合には、光ファイバ増幅器の数が増えてし
まうので、コスト面からあまり好ましくない。一方、
の総合変調度を高い値に設定する場合には、そのような
デメリットはない。そこで、本発明者らは、総合変調度
を変更することにより、ブルリアン散乱の影響を回避す
ることにした。ただし、総合変調度を高くし過ぎると、
過変調の影響による信号品質の劣化を無視できなくなる
ので、この点も考慮して総合変調度を設定することとし
た。

【００１２】上記目的を達成するための請求項１記載の
発明は、センタから光ファイバに送出された光信号を伝
送する光通信網において、上記センタは、送信すべきデ
ータに基づいて搬送波を所定の変調方式により変調して
変調信号を作成するための変調手段と、この変調手段に
より作成された変調信号を光信号に変換し、当該光信号
を上記光ファイバに送出する光変換手段とを有し、上記
光変換手段において変調信号を光信号に変換する際の総
合変調度Ｍを、ブルリアン散乱および過変調の影響を回
避できる設定範囲ΔＰ内のいずれかの値に設定している
ことを特徴とする光通信網である。

【００１３】なお、上記変調手段における変調方式は、
たとえば６４ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulatio
n) 、１６ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、ＱＰＳＫ(Quadrature
Phase Shift Keying) 、ＶＳＢ(Vestigial Sideband)
が適用可能である。また、上記総合変調度Ｍは、たとえ
ば、下記(2) 式で示されるものである。Ｍ＝ｍ√ｎ（ｄＢ） …(2) 上記(2) 式において、ｍは、１チャネル当たりの変調度
をm₀とした場合に下記(3) 式で示される変調度、ｎはチ
ャネル数である。

【００１４】ｍ＝（m₀ ²×ｎ^1.4）／6.4 …(3) この発明によれば、送信出力の大きな光ファイバ増幅器
を利用して光信号を中継しても、ブルリアン散乱の影響
を回避できるとともに、過変調の影響を回避できる。ま
た、光変換手段として、現在の光ファイバ増幅器と同程
度の出力まで高出力化されたレーザダイオードを適用す
る場合であっても同様である。したがって、伝送途中に
おける信号品質の劣化を防止することができる。そのた
め、受信側における誤り率を低く抑えることができるか
ら、高品質な光通信を実現することができる。また、た
とえば光ファイバ増幅器を多段にしても、品質劣化を伴
うことなく、光信号を長距離にわたって伝送することが
できる。そのため、光通信網を広範囲にわたって構築す
ることができる。

【００１５】上記設定範囲ΔＰの下限値Ｐth1 は、下記
(1) 式で示される値であることが好ましい（請求項
２）。

【００１６】

【数２】

【００１７】この構成によれば、光信号のチャネル数ｎ
はもちろん、様々な光通信網の環境に応じた適切な値を
下限値Ｐth1 として設定できるから、どのような通信環
境であっても、ブルリアン散乱の影響を確実に回避する
ことができる。なお、上記実効コア面積Ａeff は、たと
えば下記(4) 式で示される値である（ｗは光ファイバの
半径である（単位は(m) ）。

【００１８】Ａeff ＝π×ｗ² …(4) また、上記実効相関長Ｌeff は、たとえば下記(5) 式で
示される値である。なお、下記(5) 式において、αは光
ファイバの伝送損失であり（単位は(dB/Km) ）、Ｌは光
ファイバのファイバ長である（単位は(m) ）。Ｌeff ＝１／｛α×EXP(−α×Ｌ) ｝ …(5) さらに、上記ブルリアン利得ピークgbは、たとえば下記
(6) 式で示される値である。

【００１９】 gb＝ΔνＢ／｛（ΔνＢ＋ΔνＰ）×gb（νB ）｝ …(6) この(6) 式において、ΔνＢはブルリアン帯域であり
（単位は(MHz) ）、gb（νB ）は、ΔνＢ≫ΔνＰのと
きの利得ピークである（単位は(m/W) ）。また、ΔνＰ
は励起光線幅であり、たとえば下記(7) 式で表される値
である。 ΔνＰ＝２×ｍ×（Ｉop−Ｉth）×ＦＭＲ …(7) この(7) 式において、Ｉopは、送出手段としてたとえば
レーザダイオードを適用する場合における駆動電流であ
る（単位は(mA)）。また、Ｉthは、送出手段としてたと
えばレーザダイオードを適用する場合におけるしきい値
電流である（単位は(mA)）。さらに、ＦＭＲは、送出手
段としてたとえばレーザダイオードを適用する場合に、
レーザダイオードから照射される光信号の波長変化幅で
ある（単位は(MHz/mA)）。

【００２０】また、上記設定範囲ΔＰの上限値Ｐth2
は、３０％ないし４５％のうちいずれかの値であること
が好ましい（請求項３）。この構成によれば、どのよう
な通信環境であっても、過変調の発生を抑制することが
できる。本発明者らは、予め定められた通信環境の下、
上記(1) 、(4) 、(5) および(6) 式に適切な数値を代入
することにより、チャネル数ｎが１１の場合の下限値Ｐ
th1 として３７％という数値を得た。本発明者らは、こ
の数値が適切であるかどうかを実験により確かめること
にした。また、この実験では、上限値Ｐth2 として４５
％が適切であることも確かめることにした。

【００２１】図１は、本発明者らが行った伝送実験のモ
デルである光通信網の構成を示すブロック図である。こ
の光通信網は、１１個のＱＡＭ変調部６０を備えてい
る。各ＱＡＭ変調部６０は、実験用のデータに基づいて
搬送波を６４ＱＡＭ変調する。１１チャネルのＱＡＭ変
調信号は、周波数多重部６１に与えられ、この周波数多
重部６１において多重変調信号に変換される。また、こ
の光通信網は、比較用の複数チャネルの正弦波信号を出
力する比較信号作成部６２を備えている。この比較信号
作成部６２におけるチャネル数は、実験者により複数段
階に変更可能にされている。これら多重変調信号および
正弦波信号は、スイッチ部６３を介して光送信器６４に
選択的に与えられるようになっている。

【００２２】光送信器６４は、レーザダイオードを有
し、多重変調信号および正弦波信号をたとえば1558(nm)
の波長の光信号に変換するもので、シングルモード型の
光ファイバ６５の一端に接続されている。光ファイバ６
５の他端には、受信された光信号を電気信号に変換する
光受信器６６が接続されており、光送信器６４と光受信
器６６との間には、１４ｄＢｍの送信出力をそれぞれ有
する５個の光ファイバ増幅器６７が50(km)ごとにカスケ
ード配置されている。光送信器６４から出力される光信
号は、５個の光ファイバ増幅器６７により増幅されつ
つ、最終的に光受信器６６において受信される。この場
合における光信号の伝送距離は、約261.3(km) となって
いる。

【００２３】光受信器６６は、受信した光信号を電気信
号に変換し、この変換後の電気信号のうち多重変調信号
の場合はＱＡＭ復調部６８に与え、正弦波信号の場合に
は直接測定器６９に与える。ＱＡＭ復調部６８は、与え
られた多重変調信号にＱＡＭ復調処理を施して元のデー
タを復元し、このデータを測定器６９に与える。測定器
６９は、与えられたデータの強度に基づいて、Ｃ／Ｎを
求める。また、与えられたデータと元のデータとを比較
し、誤り訂正前の誤り率である第１ビット誤り率ＢＥＲ
１を求める。さらに、与えられたデータに対して誤り訂
正処理を施し、誤り訂正後の誤り率である第２ビット誤
り率ＢＥＲ２を求める。

【００２４】この実験における各種パラメータの数値
は、次のとおりとなっている。ｗ＝4.0 ×10^-6、α＝0.
25、Ｌ＝５×１０⁴、ΔνＢ＝50、gb（νB ）＝5.0 ×
10^-11、Ｉop＝48、Ｉth＝16.7、ＦＭＲ＝200 、ｎ＝１
１である。伝送実験は、このような光通信網において、
光送信器６４のレーザダイオードに供給される電流幅を
変化させることにより総合変調度Ｍを調整し、各々の総
合変調度Ｍで光信号を変換して光ファイバ６５に送出さ
せ、そのときのＣ／Ｎ、第１ビット誤り率ＢＥＲ１およ
び第２ビット誤り率ＢＥＲ２を求めることにより行われ
た。

【００２５】また、比較実験として、比較信号作成部６
２におけるチャネル数を２０、４０および６０に設定
し、かつ、各々のチャネル数において光送信器６４にお
ける総合変調度Ｍを調整し、各々の総合変調度Ｍで光信
号を変換して光ファイバ６５に送出させ、そのときのＣ
／Ｎを求めることにより行われた。以下その結果につい
て説明する。

【００２６】図２は、光送信器６４における総合変調度
Ｍと測定器６９において求められるＣ／Ｎとの対応関係
を示すグラフである。図２において、「△」は１１チャ
ネルのＱＡＭ変調信号の実測値、「○」は２０チャネル
の正弦波信号の実測値、「□」は４０チャネルの正弦波
信号の実測値、「●」は６０チャネルの正弦波信号の実
測値である。また、破線は、１１チャネルのＱＡＭ変調
信号の計算値、薄い一点鎖線は、２０チャネルの正弦波
信号の計算値、二点鎖線は、４０チャネルの正弦波信号
の計算値、濃い一点鎖線は、６０チャネルの正弦波信号
の計算値である。

【００２７】このグラフを１１チャネルのＱＡＭ変調信
号に注目して見ると、総合変調度Ｍが約３７％以上のと
きには、Ｃ／Ｎは４０ｄＢ以上となっているが、総合変
調度Ｍが３７％未満になると、Ｃ／Ｎは一気に下落し、
３０ｄＢ以下となることがわかる。この結果から、１１
チャネルのＱＡＭ変調信号に関しては、総合変調度Ｍが
３７％未満のときにブルリアン散乱が大きく影響し、そ
の結果Ｃ／Ｎが大きく低下したと推測される。したがっ
て、１１チャネルの場合の下限値Ｐth1 としては、３７
％が適切であると推定できる。

【００２８】なお、２０チャネル、４０チャネルおよび
６０チャネルの正弦波信号について見ると、Ｃ／Ｎが急
激に低下する特性を有している点は１１チャネルのＱＡ
Ｍ変調信号の場合と同様であるが、チャネル数が多いほ
ど、Ｃ／Ｎが急低下するしきい値となる総合変調度Ｍは
小さな値になっている。このことから、ＱＡＭ変調信号
についても、チャネル数が多いほどブルリアン散乱の影
響を受けにくいことが推測され、したがってチャネル数
Ｎに応じて総合変調度Ｍの下限値Ｐth1 を変化させる必
要のあることがわかる。

【００２９】図３は、Ｃ／Ｎと第１ビット誤り率ＢＥＲ
１との対応関係を示すグラフである。図３において、
「●」はＱＡＭ変調部６０における総合変調度Ｍを変化
させた場合に測定されたＣ／Ｎを表している。ただし、
これは実験結果であるから、Ｃ／Ｎとしては最高値が示
されており、実際のシステムでは、各種の雑音が伝送途
中で信号に混入することを考えると、Ｃ／Ｎは「●」で
示された値よりも低い値となる。

【００３０】そこで、各総合変調度Ｍにおける実際のＣ
／Ｎを推測するため、光受信器において受信信号に意図
的に雑音を混入させ、そのときのＣ／Ｎを求めてみた。
そして、その結果を、図３において、実線、一点鎖線お
よび二点鎖線として表した。これら実線、一点鎖線およ
び二点鎖線は、それぞれ、総合変調度Ｍとして、４５
％、６０％および３５％を設定した場合の結果である。
一方、Ｃ／Ｎとしては、３５ｄＢ以上が理想的である
が、実際には、マージン等を考慮して、２８ｄＢを下限
値としても差し支えないことが知られている（日本ＣＡ
ＴＶ技術協会「J CT E A S T D - 0 0 4 - 1 . 0 」
参照）。

【００３１】そこで、Ｃ／Ｎが２８ｄＢである場合の第
１ビット誤り率ＢＥＲ１に注目し、この第１ビット誤り
率ＢＥＲ１が１０^-4以下となる総合変調度Ｍを調べてみ
た。その結果、約４５％という数値を得ることができ
た。１０^-4という値は、これ以下の第１ビット誤り率Ｂ
ＥＲ１であれば、誤り訂正処理により十分な品質を確保
できるとして設定されたものであり、結局、総合変調度
として４５％を上限値とすれば、十分な品質を確保でき
ることになる。

【００３２】図４は、第１ビット誤り率ＢＥＲ１と第２
ビット誤り率ＢＥＲ２との関係を示すグラフである。図
４では、「○」が実測値であり、実線が理論曲線であ
る。このグラフを見ればわかるように、第１ビット誤り
率ＢＥＲ１が５×１０^-4以下では、第２ビット誤り率Ｂ
ＥＲ２は１０^-10以下となっている。したがって、マー
ジンを考慮し、第１ビット誤り率ＢＥＲ１として１０^-4
を基準にすれば、誤り訂正を行うことにより十分な品質
を確保できることがわかる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図５は、この
発明の一実施形態に係るディジタルＣＡＴＶシステムの
構成を示す概念図である。このディジタルＣＡＴＶシス
テムは、１つのマスタセンタＭＳから画像情報、文字情
報および音声情報（以下総称するときは「映像情報」と
いう。）を、複数のＣＡＴＶ網Ｎ₁、Ｎ₂、・・・、Ｎ
_n（以下総称するときは「ＣＡＴＶ網Ｎ」という。）に
それぞれ備えられる複数のセンタＳ₁、Ｓ₂、・・・、
Ｓ_n（以下総称するときは「センタＳ」という。）に供
給し、当該映像情報を各センタＳ₁、Ｓ₂、・・・、Ｓ
_nから端末Ｔに提供できるようにしたものである。

【００３４】マスタセンタＭＳから各センタＳに供給さ
れる映像情報は、放送衛星や通信衛星などの衛星１、地
上局２およびインターネットなどのコンピュータネット
ワーク３から取得された情報、およびマスタセンタＭＳ
に予め蓄積されている情報を含むものである。マスタセ
ンタＭＳおよび複数のセンタＳは、光伝送路ＣＬによっ
て互いに接続されており、マスタセンタＭＳと隣接する
センタＳとの間、および隣接するセンタＳ間は、約50(k
m)離れている。光伝送路ＣＬは、相互に逆方向に情報を
伝送する主ラインＬ_MおよびバックアップラインＬ_Bの
２本の光ファイバを有し、これら主ラインＬ_Mおよびバ
ックアップラインＬ_Bによって二重ループ状になってい
るものである。

【００３５】マスタセンタＭＳは、光伝送路ＣＬに映像
情報に対応するディジタル信号を送出する。このディジ
タル信号は、センタＳ₁、Ｓ₂、・・・、Ｓ_nの順に転
送された後、マスタセンタＭＳに戻るようになってい
る。一方、マスタセンタＭＳからバックアップラインＬ
_Bに送出されたディジタル信号は、前述とは逆方向であ
るＳ_n、・・・、Ｓ₂、Ｓ₁の順に転送された後、マス
タセンタＭＳに戻るようになっている。

【００３６】この構成により、災害等の異常事態により
光伝送路ＣＬが断線した場合でも、各センタＳ₁、
Ｓ₂、・・・、Ｓ_nに対してディジタル信号を確実に伝
送でき、信頼性の高いシステムとすることができる。Ｃ
ＡＴＶ網Ｎ₁、Ｎ₂、・・・、Ｎ_nは、比較的狭いサー
ビスエリア（たとえば20(km)四方）ＳＥ₁、ＳＥ₂、・
・・、ＳＥ_n（以下総称するときは「サービスエリアＳ
Ｅ」という。）をサービス対象とするもので、センタＳ
を起点にした枝状網となっている。より具体的には、セ
ンタＳには幹線ＴＬが接続されており、幹線ＴＬからは
幹線増幅器ＴＡを介して分岐線ＢＬが分岐されている。
さらに、分岐線ＢＬからは分岐増幅器ＢＡを介して分配
線ＦＬが接続されており、この分配線ＢＬにタップオフ
ＴＯを介して端末Ｔが接続されている。

【００３７】センタＳは、マスタセンタＭＳから伝送さ
れてきたディジタル信号、および各センタＳが独自に取
得した映像情報に対応するアナログ信号を周波数多重し
て混合多重信号を作成し、当該混合多重信号を幹線ＴＬ
に送出する。その結果、混合多重信号は、幹線増幅器Ｔ
Ａを介して分岐線ＢＬに分岐され、さらに、分岐増幅器
ＢＡを介して分配線ＦＬに分岐された後、タップオフＴ
Ｏを介して端末Ｔに送られる。

【００３８】図６は、マスタセンタＭＳの内部構成を示
すブロック図である。マスタセンタＭＳは、衛星１から
映像情報を取得するためのディジタル放送受信部１０、
地上局２から映像情報を取得するためのアナログ放送受
信部１１、および、映像情報を予め蓄積しておいたりコ
ンピュータネットワーク３から映像情報を取得したりす
るためのサーバ部１２を備えている。

【００３９】ディジタル放送受信部１０は、アンテナ１
３の出口側に設けられた分配器１４を介して複数（この
実施形態では３つとする）のディジタル放送受信装置１
５を備えている。各ディジタル放送受信装置１５は、衛
星１から放射されたディジタル放送電波を受信するもの
である。ディジタル放送電波は、衛星１から提供可能な
ｈチャネルのうちｉ（≦ｈ）チャネルのディジタル映像
信号が時分割多重された多重ディジタル映像信号を含む
ものである。ディジタル放送受信装置１５は、受信され
たディジタル放送電波から多重ディジタル映像信号を抽
出し、出力する。

【００４０】アナログ放送受信部１１は、受信可能なア
ナログ地上放送のチャネルにそれぞれ対応する数（この
実施形態では４つ）のアナログ放送受信装置１６を備え
ている。アナログ放送受信装置１６は、アナログ放送電
波からアナログ映像信号を抽出する。アナログ映像信号
は、ＭＰＥＧエンコーダ１７に与えられ、ＭＰＥＧ方式
による圧縮符号化が施され、ＭＰＥＧ信号に変換され
る。

【００４１】サーバ部１２は、映像情報に対応するディ
ジタルサーバ映像信号が蓄積されている複数（この実施
形態では４つ）のサーバ送出装置１８を備えている。デ
ィジタルサーバ映像信号は、たとえば映画やカラオケな
どに対応する映像情報、コンピュータネットワーク３か
ら取得されたカラオケ用の映像情報などをディジタルで
表現したものである。

【００４２】マスタセンタＭＳは、多重ディジタル映像
信号を直接第１ＱＡＭ変調器２１に与える。また、マス
タセンタＭＳは、ＭＰＥＧ信号およびディジタルサーバ
映像信号をそれぞれ１つの時間多重装置１９、２０に与
え、この時間多重装置１９、２０において各信号を時間
多重させ、多重ＭＰＥＧ信号および多重サーバ信号を作
成させる。そして、この作成された多重ＭＰＥＧ信号お
よび多重サーバ信号を第２ＱＡＭ変調器２２および第３
ＱＡＭ変調器２３にそれぞれ与える。

【００４３】第１ないし第３ＱＡＭ変調器２１〜２３
は、それぞれ、多重ディジタル映像信号、多重ＭＰＥＧ
信号および多重サーバ信号に対して６４ＱＡＭ変調を施
し、第１ＱＡＭ信号、第２ＱＡＭ信号および第３ＱＡＭ
信号を作成する。この場合、第１ないし第３ＱＡＭ変調
器２１〜２３は、第１ないし第３ＱＡＭ信号の周波数帯
域が互いに相違するように、各信号に対して６４ＱＡＭ
変調を施す。

【００４４】作成された第１ないし第３ＱＡＭ信号は、
周波数多重装置２４に与えられ、この周波数多重装置２
４において周波数多重される。その結果、１１チャネル
の多重ＱＡＭ信号が作成される。この作成された１１チ
ャネルの多重ＱＡＭ信号は、２つの電気／光変換装置(E
/O) ２５、２６において光信号に変換され、主ラインＬ
_MおよびバックアップラインＬ_Bに送出される。

【００４５】電気／光変換装置２５、２６は、レーザダ
イオードを有するものである。この実施形態では、この
レーザダイオードに供給すべき駆動電流の電流幅（ピー
クツーピーク）を、多重ＱＡＭ信号のチャネル数に応じ
た範囲に設定している。具体的には、多重ＱＡＭ信号を
光信号に変換する際の総合変調度Ｍが、このディジタル
ＣＡＴＶシステムのシステム環境の下、１１というチャ
ネル数に関してブルリアン散乱の影響を回避でき、かつ
過変調の影響を回避できるとして設定された設定範囲Δ
Ｐ内のいずれかの値になるように、駆動電流幅を設定し
ている。

【００４６】たとえば、システム環境として、光ファイ
バの半径ｗ＝4.0 ×10^-6、光ファイバの伝送損失α＝0.
25、光ファイバ長Ｌ＝５×１０⁴、ブルリアン帯域Δν
Ｂ＝50、利得ピークgb（νB ）＝5.0 ×10^-11、レーザ
ダイオードに供給すべき駆動電流Ｉop＝48、しきい値電
流Ｉth＝16.7、波長変化幅ＦＭＲ＝200 、である場合に
は、設定範囲ΔＰは、約３７％〜４５％となる。

【００４７】図７は、センタＳの内部構成を示すブロッ
ク図である。センタＳは、主ラインＬ_Mおよびバックア
ップラインＬ_Bにそれぞれ接続された光ファイバ増幅器
３０、３１を備えている。光ファイバ増幅器３０、３１
は、主ラインＬ_MおよびバックアップラインＬ_Bを伝送
してきた光信号をそのまま増幅し、約１４ｄＢｍの送信
出力で出力する。光ファイバ増幅器３０、３１の下流側
には、それぞれ、光分岐器３２、３３が配置されてい
る。

【００４８】光ファイバ増幅器３０、３１から出力され
た光信号は、光分岐器３２、３３により二分され、その
うちの一方は、そのまま主ラインＬ_Mおよびバックアッ
プラインＬ_Bに送出され、隣接するセンタＳに転送され
る。つまり、マスタセンタＭＳから出力される光信号
は、各センタＳの光ファイバ増幅器３０、３１において
次々に増幅されつつ、光伝送路ＣＬを伝送していくこと
になる。一方、光信号が作成される際の総合変調度Ｍ
は、上述のように、１１チャネルに応じた設定範囲ΔＰ
内のいずれかの値であるから、光ファイバ増幅器３０、
３１の送信出力が１４ｄＢｍと比較的大きな値であって
も、ブルリアン散乱の影響が及ぶことはなく、また過変
調による影響もない。したがって、各センタＳには、品
質が劣化していない光信号が供給されることになる。

【００４９】光分岐器３２、３３により二分されたうち
の他方は、光受信装置３４、３５にそれぞれ導かれ、こ
の光受信装置３４、３５において電気信号に変換され
る。光受信装置３４、３５から出力される電気信号、す
なわち多重ＱＡＭ信号は、選択スイッチ３６を介して共
通ライン３７に選択的に送出される。この場合、共通ラ
イン３７に送出されるのは、基本的に、主ラインＬ_Mか
ら入力される多重ＱＡＭ信号である。ただし、主ライン
Ｌ_Mから入力される多重ＱＡＭ信号の強度がしきい値以
下となった場合には、バックアップラインＬ_Bから入力
される多重ＱＡＭ信号が共通ライン３７に送出されるこ
とになる。この信号選択は、共通ライン３７に光分岐器
３８を介して接続された監視装置３９において行われる
ようになっている。

【００５０】共通ライン３７に送出された多重ＱＡＭ信
号は、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）４０に与えられる。
帯域通過フィルタ４０は、本来必要な帯域の多重ＱＡＭ
信号のみを抽出し、この抽出された多重ＱＡＭ信号をＡ
ＧＣ回路４１に与える。ＡＧＣ回路は、多重ＱＡＭ信号
のレベルを所定レベルに調整した後、この調整後の多重
ＱＡＭ信号を出力アンプ４２を介してヘッドエンド４３
に与える。

【００５１】ヘッドエンド４３は、地上局２から発振さ
れるアナログ放送電波を受信するためのアナログ放送受
信装置４３ａを備えている。アナログ放送受信装置４３
ａは、アナログ放送電波に含まれる変調済のアナログ映
像信号（以下「アナログ放送変調信号」という。）が抽
出される。ヘッドエンド４３は、また、自主制作した映
像や音声に対応するアナログ再生映像信号が蓄積されて
いる録画装置４３ｂを備えている。録画装置４３ｂは、
たとえば複数のビデオテープ装置により構成される。ヘ
ッドエンド４３は、録画装置４３ｂに蓄積されているア
ナログ再生映像信号に対してアナログ変調を施し、アナ
ログ再生変調信号を作成する。

【００５２】ヘッドエンド４３は、さらに、周波数多重
装置４３ｃを備えている。周波数多重装置４３ｃは、ア
ナログ放送変調信号およびアナログ再生変調信号（以下
総称して「アナログ変調信号」という。）、ならびに多
重ＱＡＭ信号が周波数多重化され、混合多重信号が作成
される。この場合、多重ＱＡＭ信号とアナログ変調信号
とを互いに異なる周波数帯に含まれせる。ヘッドエンド
４３は、作成された混合多重信号をＣＡＴＶ網Ｎ内の幹
線ＴＬに送出する。その結果、混合多重信号が各端末Ｔ
まで伝送される。

【００５３】図８は、端末Ｔの内部構成を示すブロック
図である。端末Ｔには、保安器５０が付設されており、
落雷等から端末Ｔを保守できるようになっている。端末
Ｔは、混合多重信号を周波数に基づいてアナログ変調信
号および多重ＱＡＭ信号に分離するための分岐器５１を
備えている。分岐器５１により分離されたアナログ変調
信号および多重ＱＡＭ信号は、それぞれ、ホームターミ
ナル５２およびＱＡＭ受信装置５３に与えられる。ホー
ムターミナル５２は、アナログ変調信号を復調し、元の
アナログ映像信号を復元する。

【００５４】ＱＡＭ受信装置５３は、多重ＱＡＭ信号を
周波数分割し、第１ないし第３ＱＡＭ信号を復元する。
また、この復元された第１ないし第３ＱＡＭ信号に対し
てＱＡＭ復調処理を施し、多重ディジタル映像信号、多
重ＭＰＥＧ信号および多重サーバ信号を復元する。さら
に、この復元された多重ディジタル映像信号、多重ＭＰ
ＥＧ信号および多重サーバ信号に対して誤り訂正処理を
施す。さらにまた、ＱＡＭ受信装置５３は、誤り訂正後
の多重ディジタル映像信号、多重ＭＰＥＧ信号および多
重サーバ信号に対して、ＭＰＥＧ方式の圧縮復号化処理
を施し、ディジタル化される前のアナログ映像信号を復
元する。

【００５５】上述したように、光伝送路ＣＬを伝送する
光信号は伝送途中において信号品質が劣化することがな
いので、誤り訂正後の各ディジタル信号のビット誤り率
は、ほとんど無視できる程度となっている。したがっ
て、アナログ映像信号を正確に復元することができる。
ホームターミナル５２およびＱＡＭ受信装置５３からそ
れぞれ出力されるアナログ映像信号は、テレビ受像機５
４に与えられる。テレビ受像機５４は、加入者により選
択されているチャネルに対応する信号を選択し、当該信
号に対応する画像を表示する。

【００５６】以上のようにこの実施形態によれば、１１
チャネルの光信号を光伝送路ＣＬに送出する際の総合変
調度Ｍを設定範囲ΔＰ内のいずれかの値に設定している
から、光ファイバ増幅器３０、３１による中継であって
も、過変調およびブルリアン散乱の影響を受けることな
く、光信号を伝送することができる。したがって、高品
質な信号を各端末Ｔに提供できるから、信頼性の高いシ
ステムとすることができる。

【００５７】また、光信号の品質が劣化することがない
から、光信号を長距離にわたって伝送することができ
る。したがって、ディジタルＣＡＴＶシステムを広範囲
にわたって構築することができる。この発明の実施の１
形態は以上のとおりであるが、この発明は上述の実施形
態に限定されるものではない。たとえば上記実施形態で
は、この発明をディジタルＣＡＴＶシステムに適用する
場合を例にとって説明しているが、この発明は他の光通
信網に対しても容易に適用できることは言うまでもな
い。

【００５８】また、上記実施形態では、マスタセンタＭ
Ｓから光伝送路ＣＬに送出された光信号を各センタＳに
備えられた光ファイバ増幅器３０、３１により増幅して
中継する場合を例にとって説明している。しかし、たと
えばマスタセンタＭＳの電気／光変換装置２５、２６が
有するレーザダイオードとして、現在の光ファイバ増幅
器と同程度の出力まで高出力化されたレーザダイオード
が適用される場合には、光ファイバ増幅器３０、３１を
必ずしも備える必要はない。すなわち、レーザダイオー
ドの出力が現在の光ファイバ増幅器と同程度の出力であ
れば、光信号を無中継で伝送しても、信号品質の劣化を
防止できるからである。この構成によれば、光ファイバ
増幅器３０、３１は不要となるから、センタＳの構成が
簡単になり、コスト低減につながる。

【００５９】その他、特許請求の範囲に記載された範囲
で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明者らが行った伝送実験のモデルである光
通信網の構成を示すブロック図である。

【図２】総合変調度Ｍと測定器において求められるＣ／
Ｎとの対応関係を示すグラフである。

【図３】Ｃ／Ｎと第１ビット誤り率ＢＥＲ１との対応関
係を示すグラフである。

【図４】第１ビット誤り率ＢＥＲ１と第２ビット誤り率
ＢＥＲ２との関係を示すグラフである。

【図５】この発明の一実施形態に係るディジタルＣＡＴ
Ｖシステムの全体構成を示す図である。

【図６】マスタセンタの内部構成を示すブロック図であ
る。

【図７】センタの内部構成を示す図である。

【図８】端末の内部構成を示す図である。

【図９】(a) は、１段の光ファイバ増幅器により増幅さ
れた後の光信号のスペクトルを示すものであり、(b)
は、５段の光ファイバ増幅器により増幅された後の光信
号のスペクトルを示すものである。

【符号の説明】

２１第１ＱＡＭ変調器（変調手段）２２第２ＱＡＭ変調器（変調手段）２３第３ＱＡＭ変調器（変調手段）２５、２６Ｅ／Ｏ（光変換手段）３０、３１光ファイバ増幅器Ｌ_M、Ｌ_B 光ファイバＭＳマスタセンタ（センタ）Ｓセンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０４Ｂ 10/18 Ｈ０４Ｎ 7/22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センタから光ファイバに送出された光信号
を伝送する光通信網において、上記センタは、送信すべきデータに基づいて搬送波を所
定の変調方式により変調して変調信号を作成するための
変調手段と、この変調手段により作成された変調信号を
光信号に変換し、当該光信号を上記光ファイバに送出す
る光変換手段とを有し、上記光変換手段において変調信
号を光信号に変換する際の総合変調度Ｍを、ブルリアン
散乱および過変調の影響を回避できる設定範囲ΔＰ内の
いずれかの値に設定していることを特徴とする光通信
網。
【請求項２】上記設定範囲ΔＰの下限値Ｐth1 は、下記
(1) 式で示される値であることを特徴とする請求項１記
載の光通信網。【数１】
【請求項３】上記設定範囲ΔＰの上限値Ｐth2 は、３０
％ないし４５％のうちいずれかの値であることを特徴と
する請求項１または請求項２記載の光通信網。