JPWO2004056020A1 - 光送受信器および光波長自動選択方法 - Google Patents
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Abstract
単芯ファイバを通して光信号の双方向伝送を行うための光送受信器は、第1光波長を送信波長とし第2光波長を受信波長とした第1送受信モジュールと、第1光波長を受信波長とし第2光波長を送信波長とした第2送受信モジュールと、これらモジュールを光学的に単芯ファイバに接続する合分波器とを有する。制御部は、第1および第2送受信モジュールのいずれかが受信光を受信すると、受信光を受信した送受信モジュールにより光信号の双方向伝送を行い、他方の送受信モジュールへの電源を停止する。
Description
本発明は双方向光通信システムに用いられる光送受信器に係り、特に単芯光ファイバに複数の光信号を波長多重して双方向通信を行うための光送受信器に関する。
単芯光ファイバに波長の異なる信号光を互いに反対方向に伝播させる双方向光通信システムが実用化されている。このようなシステムの各端局に用いられる光送受信器は、一方の端局の送信波長が他方の受信波長となるように必ず対で使用する必要がある。具体的には、波長λ1およびλ2を用いた双方向チャネルが単芯ファイバに波長多重されている場合、一方の光送受信器には波長λ1の発光素子および波長λ2の受光素子を、他方の光送受信器には波長λ2の発光素子および波長λ1の受光素子を、それぞれ設けなければならない。
これに対して、特開2001−85787号公報には、波長ごとに専用の構成を用意することなく任意の波長に対応可能な光送受信器が提案されている。この従来の光送受信器はWDMフィルタを用いて送信光および受信光を分離し、波長可変型ファイバグレーティングレーザを用いて送信光を生成する。WDMフィルタによって分離された受信光は、波長モニタによって波長を検出され、検出された受信波長に従って調整されたチューナブルフィルタを通してフォトダイオードによって受光される。
しかしながら、上記従来の光送受信器は、発光素子に可変波長型レーザを用い、受光系に波長モニタおよびチューナブルフィルタを設けたチューナブルな光送受信器であり、光送受信モジュールとして構成が複雑になる。また、波長モニタをフォトダイオードの前段に設ける必要があるために、受信光の損失が大きくなるという問題もある。
本発明の目的は、複数の波長に対応可能で、かつ、効率のよい光送受信器を提供することにある。
本発明の他の目的は、光送受信モジュールの構成を複雑化することなく複数の波長から1つを選択することができる光波長自動選択方法を提供することにある。
これに対して、特開2001−85787号公報には、波長ごとに専用の構成を用意することなく任意の波長に対応可能な光送受信器が提案されている。この従来の光送受信器はWDMフィルタを用いて送信光および受信光を分離し、波長可変型ファイバグレーティングレーザを用いて送信光を生成する。WDMフィルタによって分離された受信光は、波長モニタによって波長を検出され、検出された受信波長に従って調整されたチューナブルフィルタを通してフォトダイオードによって受光される。
しかしながら、上記従来の光送受信器は、発光素子に可変波長型レーザを用い、受光系に波長モニタおよびチューナブルフィルタを設けたチューナブルな光送受信器であり、光送受信モジュールとして構成が複雑になる。また、波長モニタをフォトダイオードの前段に設ける必要があるために、受信光の損失が大きくなるという問題もある。
本発明の目的は、複数の波長に対応可能で、かつ、効率のよい光送受信器を提供することにある。
本発明の他の目的は、光送受信モジュールの構成を複雑化することなく複数の波長から1つを選択することができる光波長自動選択方法を提供することにある。
本発明によれば、単芯ファイバを通して光信号の双方向伝送を行うための光送受信器は、複数の受信波長の受信光を受信可能であり、かつ、前記複数の受信波長の各々と対になる複数の送信波長の送信光を送信可能な送受信手段と、前記送受信手段を前記単芯ファイバに光学的に接続する接続手段と、前記送受信手段により受信された受信光の受信波長に従って、当該受信光の受信波長とそれと対になる送信波長とを前記送受信手段の送受信波長として選択する制御手段と、を有することを特徴とする。
前記送受信手段は、第1光波長を送信波長とし第2光波長を受信波長とした第1送受信手段と、前記第1光波長を受信波長とし前記第2光波長を送信波長とした第2送受信手段と、を有することができる。この場合、制御手段は、前記第1送受信手段および前記第2送受信手段のいずれかが受信光を受信すると、前記受信光を受信した送受信手段により光信号の双方向伝送を行う。
望ましくは、制御手段は、前記第1送受信手段および前記第2送受信手段へ電力を供給するためのパワー制御手段を含み、前記パワー制御手段は前記受信光を受信した送受信手段に電力を供給し、他方の送受信手段には電力供給を停止する。
また、前記接続手段に光スイッチを用い、受信光を受信した送受信手段と前記ファイバとを接続するように制御することで光損失の少ない光送受信が可能となる。
本発明の他の側面によれば、前記送受信手段は、第1光波長および第2光波長のいずれかを送信波長として送信光を出力する送信手段と、前記第1光波長を受信波長とする第1受信手段と、前記第2光波長を受信波長とする第2受信手段と、を有することができる。この場合、前記制御手段は、前記第1受信手段および前記第2受信手段のいずれかが受信光を受信すると、前記受信光を受信した受信手段を選択し、かつ、前記受信光の受信波長とは別の波長を送信波長とするように前記送信手段を制御する。
本発明のさらに別の側面によれば、前記送受信手段は、第1光波長を送信波長とし第2光波長を受信波長とした第1送受信手段と、前記第1光波長を受信波長とし前記第2光波長を送信波長とした第2送受信手段と、前記第1送受信手段と前記第2送受信手段とを前記接続手段に光学的に接続する合分波手段と、を有するモジュールを複数個配列した構成を有することもできる。
本発明による光送受信器は、端局間で単芯ファイバを通して光信号の双方向伝送を行うための双方向光伝送システムに適用することができる。すなわち、前記端局のうち少なくとも一方の端局は、複数の受信波長の受信光を受信可能であり、かつ、前記複数の受信波長の各々と対になる複数の送信波長の送信光を送信可能な送受信手段と、前記送受信手段を前記単芯ファイバに光学的に接続する接続手段と、前記送受信手段により受信された受信光の受信波長に従って、当該受信光の受信波長とそれと対になる送信波長とを前記送受信手段の送受信波長として選択する制御手段と、を有する光送受信器が設けられている。
前記双方向光伝送システムにおいて、前記制御手段は、前記受信光の受信検出を行うために、ランダムな時間間隔で前記送受信手段の送信波長及び受信波長を切り替えることが望ましい。
第1光波長を送信波長とし第2光波長を受信波長とした第1送受信手段と、前記第1光波長を受信波長とし前記第2光波長を送信波長とした第2送受信手段と、前記第1及び第2送受信手段を前記単芯ファイバに光学的に接続する接続手段と、を有する光送受信器において、光送受信器の光波長選択方法は、前記第1送受信手段および前記第2送受信手段のいずれが受信光を受信するを監視し、前記受信光を受信した送受信手段の波長により光信号の双方向伝送を行い、他方の送受信手段には電力供給を停止する、ことを特徴とする。特に、ランダムな時間間隔で前記第1送受信手段および前記第2送受信手段への電力供給を交互に実行することで、前記受信監視を行うことが望ましい。
さらに、前記光送受信器においてコンピュータに光波長選択を実行させるためのプログラムは、a)前記第1送受信手段および前記第2送受信手段を交互に選択するステップと、b)ランダムな時間間隔を設定してタイマをスタートさせるステップと、c)前記時間間隔内で選択された送受信手段により受信光が受信されたか否かを判定するステップと、d)受信光が受信されたときには、前記選択された送受信手段により送受信を実行するステップと、e)前記選択された送受信手段で受信光が受信されなかったときには、前記ステップa)に戻って、他方の送受信手段により前記ステップb)からd)を繰り返すステップと、を有することを特徴とする。
前記送受信手段は、第1光波長を送信波長とし第2光波長を受信波長とした第1送受信手段と、前記第1光波長を受信波長とし前記第2光波長を送信波長とした第2送受信手段と、を有することができる。この場合、制御手段は、前記第1送受信手段および前記第2送受信手段のいずれかが受信光を受信すると、前記受信光を受信した送受信手段により光信号の双方向伝送を行う。
望ましくは、制御手段は、前記第1送受信手段および前記第2送受信手段へ電力を供給するためのパワー制御手段を含み、前記パワー制御手段は前記受信光を受信した送受信手段に電力を供給し、他方の送受信手段には電力供給を停止する。
また、前記接続手段に光スイッチを用い、受信光を受信した送受信手段と前記ファイバとを接続するように制御することで光損失の少ない光送受信が可能となる。
本発明の他の側面によれば、前記送受信手段は、第1光波長および第2光波長のいずれかを送信波長として送信光を出力する送信手段と、前記第1光波長を受信波長とする第1受信手段と、前記第2光波長を受信波長とする第2受信手段と、を有することができる。この場合、前記制御手段は、前記第1受信手段および前記第2受信手段のいずれかが受信光を受信すると、前記受信光を受信した受信手段を選択し、かつ、前記受信光の受信波長とは別の波長を送信波長とするように前記送信手段を制御する。
本発明のさらに別の側面によれば、前記送受信手段は、第1光波長を送信波長とし第2光波長を受信波長とした第1送受信手段と、前記第1光波長を受信波長とし前記第2光波長を送信波長とした第2送受信手段と、前記第1送受信手段と前記第2送受信手段とを前記接続手段に光学的に接続する合分波手段と、を有するモジュールを複数個配列した構成を有することもできる。
本発明による光送受信器は、端局間で単芯ファイバを通して光信号の双方向伝送を行うための双方向光伝送システムに適用することができる。すなわち、前記端局のうち少なくとも一方の端局は、複数の受信波長の受信光を受信可能であり、かつ、前記複数の受信波長の各々と対になる複数の送信波長の送信光を送信可能な送受信手段と、前記送受信手段を前記単芯ファイバに光学的に接続する接続手段と、前記送受信手段により受信された受信光の受信波長に従って、当該受信光の受信波長とそれと対になる送信波長とを前記送受信手段の送受信波長として選択する制御手段と、を有する光送受信器が設けられている。
前記双方向光伝送システムにおいて、前記制御手段は、前記受信光の受信検出を行うために、ランダムな時間間隔で前記送受信手段の送信波長及び受信波長を切り替えることが望ましい。
第1光波長を送信波長とし第2光波長を受信波長とした第1送受信手段と、前記第1光波長を受信波長とし前記第2光波長を送信波長とした第2送受信手段と、前記第1及び第2送受信手段を前記単芯ファイバに光学的に接続する接続手段と、を有する光送受信器において、光送受信器の光波長選択方法は、前記第1送受信手段および前記第2送受信手段のいずれが受信光を受信するを監視し、前記受信光を受信した送受信手段の波長により光信号の双方向伝送を行い、他方の送受信手段には電力供給を停止する、ことを特徴とする。特に、ランダムな時間間隔で前記第1送受信手段および前記第2送受信手段への電力供給を交互に実行することで、前記受信監視を行うことが望ましい。
さらに、前記光送受信器においてコンピュータに光波長選択を実行させるためのプログラムは、a)前記第1送受信手段および前記第2送受信手段を交互に選択するステップと、b)ランダムな時間間隔を設定してタイマをスタートさせるステップと、c)前記時間間隔内で選択された送受信手段により受信光が受信されたか否かを判定するステップと、d)受信光が受信されたときには、前記選択された送受信手段により送受信を実行するステップと、e)前記選択された送受信手段で受信光が受信されなかったときには、前記ステップa)に戻って、他方の送受信手段により前記ステップb)からd)を繰り返すステップと、を有することを特徴とする。
第1図は、本発明の第1実施形態による光送受信器の概略的ブロック図、
第2図は、第1図の光送受信器のより詳細なブロック図、
第3図は、第1実施形態による光送受信器の光波長自動選択方法を示すフローチャート、
第4図は、本発明の第2実施形態による光送受信器の概略的ブロック図、
第5図は、本発明の第3実施形態による光送受信器の概略的ブロック図、
第6図は、本発明の第4実施形態による光送受信器の概略的ブロック図、
第7図は、本発明による光送受信器を用いた双方向光通信システムの一例を示す構成図、
第8図は、本発明による光送受信器を用いた双方向光通信システムの他の例を示す構成図である。
第2図は、第1図の光送受信器のより詳細なブロック図、
第3図は、第1実施形態による光送受信器の光波長自動選択方法を示すフローチャート、
第4図は、本発明の第2実施形態による光送受信器の概略的ブロック図、
第5図は、本発明の第3実施形態による光送受信器の概略的ブロック図、
第6図は、本発明の第4実施形態による光送受信器の概略的ブロック図、
第7図は、本発明による光送受信器を用いた双方向光通信システムの一例を示す構成図、
第8図は、本発明による光送受信器を用いた双方向光通信システムの他の例を示す構成図である。
第1図に示すように、本発明の第1実施形態による光送受信器は、2個の光送受信モジュール101及び102を設け、それらの入出力ポートP1およびP2が合分波器103に光学的に接続されている。光送受信モジュール101及び102の送受信波長は互いに対になっている。すなわち、光送受信モジュール101の送信波長がλ1、受信波長がλ2であれば、光送受信モジュール102の送信波長はλ2、受信波長はλ1である。一例として、λ1=1550nm、λ2=1310nmである。
合分波器103の光ポートは単芯光ファイバ(図示せず。)に光学的に接続されている。光送受信モジュール101あるいは102からの送信光は合分波器103を通して光ファイバへ送出され、光ファイバからの受信光は合分波器103を通して光送受信モジュール101および102へ入射する。
光送受信モジュール101及び102は物理層デバイス104に接続され、物理層デバイス104は上位レイヤデバイスに接続されている。送信データは物理層デバイス104を通して光送受信モジュール101及び102へ出力され、光送受信モジュール101あるいは102で受信された信号は物理層デバイス104へ出力される。
制御部105は、光送受信モジュール101及び102を制御することで、光波長の自動選択を実行する。以下、本実施形態について、第2図及び第3図を参照しながらより詳細に説明する。
第2図に示すように、光送受信モジュール101及び102は波長が異なる以外は基本的に同じ構成を有する。光送受信モジュール101は、合分波器101a、発光素子LD1、受光素子PD1および受信検出器DET1を有する。発光素子LD1は波長λ1のレーザ光を出力する半導体レーザであり、出力光は送信信号により変調される。受光素子PD1は合分波器101aからの波長λ2の受信光を受光して受信信号を出力するフォトダイオードである。受光素子PD1の出力には受信検出器DET1が接続されており、受光素子PD1のから受信信号が出力されると、受信検出信号S1を出力する。
合分波器101aのポートP1は合分波器103に光学的に接続されている。発光素子LD1から出力された波長λ1の送信光は合分波器101aを通して合分波器103へ送出され、合分波器103からの波長λ2の受信光は合分波器101aを通して受光素子PD1へ入射する。
同様に、光送受信モジュール102は、合分波器102a、発光素子LD2、受光素子PD2および受信検出器DET2を有する。発光素子LD2は波長λ2のレーザ光を出力する半導体レーザであり、出力光は送信信号により変調される。受光素子PD2は合分波器102aからの波長λ1の受信光を受光して受信信号を出力するフォトダイオードである。受光素子PD2の出力には受信検出器DET2が接続されており、受光素子PD2のから受信信号が出力されると、受信検出信号S2を出力する。
合分波器102aのポートP2は合分波器103に光学的に接続されている。発光素子LD2から出力された波長λ2の送信光は合分波器102aを通して合分波器103へ送出され、合分波器103からの波長λ1の受信光は合分波器102aを通して受光素子PD2へ入射する。
図1の制御部105は、波長選択コントローラ201、乱数発生器202およびパワー制御部203からなる。波長選択コントローラ201は、上述した受信検出器DET1およびDET2から受信検出信号S1およびS2を入力し、受信検出された方の電源をオンするようにパワー制御部203を制御する。すなわち、パワー制御部203によって光送受信モジュール101及び102の電源の一方をON、他方をOFFすることで、使用する光波長が決定される。また、波長選択コントローラ201は、乱数発生器202からの乱数を利用して光送受信モジュール101及び102の電源を交互にON/OFF制御し、どちらに受信光が入力したかを決定する。以下、本実施形態における波長選択制御について、詳細に説明する。
第3図において、波長選択コントローラ201はパワー制御部203を制御して、光送受信モジュール101を選択して電源を供給し、光送受信モジュール102の電源供給を停止する(ステップS301)。これによって光送受信モジュール101のみが活性化され光送受信可能となる。同時に、波長選択コントローラ201は、乱数発生器202からの乱数RNを用いてタイマTを設定しスタートさせる(ステップS302)。
上述したように、受光素子PD1が受信光(波長λ2)を受信すれば、受信検出器DET1から受信検出信号S1が立ち上がる。したがって、波長選択コントローラ201は受信検出信号S1をモニタすることで受信したか否かを判定することができる(ステップS303)。この受信モニタをタイマTがタイムアウトするまで継続する(ステップS304)。もし時間内に受信すれば(ステップS303のYES)、当該光送受信モジュール101によって送受信が行われる(ステップS305)。タイマTがタイムアウトすると(ステップS304のYES)、同様の動作が光送受信モジュール102についても実行される。なお、タイマTがタイムアウトするのは、時間内に受信しなかった場合のほかに、ステップS305の送受信が終了した時にタイマTがタイムアウトしている場合も含まれる。
タイマTがタイムアウトすると(ステップS304のYES)、波長選択コントローラ201はパワー制御部203を制御して、光送受信モジュール101の電源供給を停止し、光送受信モジュール102の電源供給を開始する(ステップS306)。これによって光送受信モジュール102のみが活性化され光送受信可能となる。同時に、波長選択コントローラ201は、乱数発生器202からの乱数RNを用いてタイマTを設定しスタートさせる(ステップS307)。
上述したように、受光素子PD2が受信光(波長λ1)を受信すれば、受信検出器DET2から受信検出信号S2が立ち上がる。したがって、波長選択コントローラ201は受信検出信号S2をモニタすることで受信したか否かを判定することができる(ステップS308)。この受信モニタをタイマTがタイムアウトするまで継続する(ステップS309)。もし時間内に受信すれば(ステップS308のYES)、当該光送受信モジュール102によって送受信が行われる(ステップS310)。タイマTがタイムアウトすると(ステップS309のYES)、制御は再びステップS301へ戻る。なお、タイマTがタイムアウトするのは、時間内に受信しなかった場合のほかに、ステップS310の送受信が終了した時にタイマTがタイムアウトしている場合も含まれる。
以上のステップS301〜310を繰り返すことで、2つの光送受信モジュールをランダムな時間間隔で交互にON/OFFして、使用すべき光波長を自動的に選択することができる。タイマTの時間設定に乱数RNを用いたのは、相手側端局の受信モニタの周期と一致して受信を検出できない事態を回避するためである。
第4図は、本発明の第2実施形態による光送受信器を示す。本実施形態では、光スイッチ401および波長選択コントローラ402を設け、波長選択コントローラ402によって光スイッチ401を制御することで、光ポートと光送受信モジュール101および102の一方の入出力ポート(P1あるいはP2)とを光学的に接続する。本実施形態の動作も第1実施形態と基本的に同じであり、第3図に示すフローチャートを用いて次のように説明することができる。
まず、波長選択コントローラ402はパワー制御部203を制御して光送受信モジュール101を選択するとともに、光スイッチ401を制御して光ポートと光送受信モジュール101の入出力ポートP1とを接続する(ステップS301)。これによって光送受信モジュール101のみが光送受信可能となる。同時に、波長選択コントローラ401は乱数RNを用いてタイマTを設定しスタートさせる(ステップS302)。
波長選択コントローラ402は受信検出信号S1をモニタすることで受信したか否かを判定する(ステップS303)。この受信モニタをタイマTがタイムアウトするまで継続する(ステップS304)。もし時間内に受信すれば(ステップS303のYES)、当該光送受信モジュール101によって送受信が行われる(ステップS305)。タイマTがタイムアウトすると(ステップS304のYES)、光スイッチ401のパスが入出力ポートP2の側へ切り替わり、同様の動作(ステップS306〜S310)が光送受信モジュール102についても実行される。
このように、光スイッチ401を制御して光ポートと光送受信モジュール101あるいは102の入出力ポートとを接続するために、光損失が少なくなり、より効率的な光送受信を達成できる。
第5図は、本発明の第3実施形態による光送受信器を示す。本実施形態では、光送受信モジュールではなく、可変波長レーザ501と2つのフォトダイオード502および503とを組み合わせた構成を有する。フォトダイオード502および503はカプラ504に光学的に接続され、カプラは更に合分波器505に光学的に接続されている。受信光は合分波器505およびカプラ504を通してフォトダイオード502および503の両方に入射する。
可変波長レーザ501は、波長選択コントローラ506の制御に従って、送信波長をλ1とλ2とのいずれかに切り替えることができる。フォトダイオード502は波長λ1の受信光を受光し受信信号を出力するとともに、受信検出信号S1を波長選択コントローラ506へ出力する。同様に、フォトダイオード503は波長λ2の受信光を受光し受信信号を出力するとともに、受信検出信号S2を波長選択コントローラ506へ出力する。
本実施形態の動作も第1実施形態と基本的に同じであるが、可変波長レーザ501と2つのフォトダイオード502および503の制御が異なる。
まず、波長選択コントローラ506は、可変波長レーザ501の送信波長をλ1に設定するとともに、パワー制御部507を制御してフォトダイオード503を選択する。これによってフォトダイオード503のみが活性化され、波長λ2の光だけが受信可能となる。同時に、波長選択コントローラ506は、上述したように、乱数RNを用いてタイマTを設定しスタートさせる。
フォトダイオード503が受信光(波長λ2)を受信すれば、受信検出信号S2が立ち上がるから、波長選択コントローラ506は受信検出信号S2をモニタすることで受信したか否かを判定することができる。この受信モニタをタイマTがタイムアウトするまで継続する。もし時間内に受信すれば、送信波長λ1の可変波長レーザ501と受信波長λ2のフォトダイオード503とによって送受信が行われる。
タイマTがタイムアウトすると、波長選択コントローラ506は、可変波長レーザ501の送信波長をλ2に切り替えるとともに、パワー制御部507を制御してフォトダイオード502を選択する。これによってフォトダイオード502のみが活性化され、波長λ1の光だけが受信可能となる。以下同様に、波長選択コントローラ506は乱数RNを用いてタイマTを設定しスタートさせ、上述した受信モニタを実行する。もし時間内に受信すれば、送信波長λ2の可変波長レーザ501と受信波長λ1のフォトダイオード502とによって送受信が行われる。
第6図は、本発明の第4実施形態による光送受信器を示す。本実施形態では、図1および図2に示す構成を1つのモジュールとし、このモジュールを異なる光波長でn個(M1〜Mn)並列接続した構成を有する。モジュールM1は光波長λ1/λ2、モジュールM2は光波長λ3/λ4というように、モジュールごとに光波長が異なっている。各モジュール内の制御部(CTRL)105は第1実施形態と同様に制御動作を行う。
モジュールM1〜Mnの入出力ポートは合分波器601に光学的に接続され、合分波器601を通して光ポートに接続されている。また、モジュールM1〜Mnの制御部(CTRL)105は、全体的な電源オン/オフ制御を行う制御部602に接続される。このように構成することで、任意個数(n個)の対の送受信波長λi/λj+1から1組の送受信波長を自動的に選択することができる。
具体的には、各モジュールにおける2つの光送受信モジュールをランダムな時間間隔で交互にON/OFFして受信モニタを実行しているときに、たとえば波長λ4の受信光が光ファイバを通して入力したとする。この場合、受信光は各モジュールへ分配されるが、受信検出信号を生成するのはモジュールM2の光送受信モジュール101のみである。したがって、制御部602はモジュールM2の制御部105を制御して、光送受信モジュール101のみに電源を供給し、光送受信モジュール102の電源供給を停止するとともに、その他のモジュールM1、M3〜Mnへの電源供給も停止する。
なお、モジュールM1〜Mnの各々は、上記第1実施形態に限らず、第4図に示す第2実施形態および第5図に示す第3実施形態のものでもよい。
第7図に示すように、上記実施形態による光送受信器を光ファイバの両端に接続されたメディアコンバータに適用すると、一方のメディアコンバータMC−Cが送信すると、他方のメディアコンバータMC−Cは、その受信波長に合うように送受信波長を自動的に選択する。従って、システムの送受信波長を意識することなくメディアコンバータを接続することができる。
上述したように、送受信波長が決定されると、使用されない光送受信モジュールは電源が切断されるために不要な電力を消費することもない。
第8図に示すように、一方の端に送受信波長が設定された従来のメディアコンバータMC−AあるいはMC−Bが接続された光ファイバに、上記実施形態による光送受信器を設けたメディアコンバータMC−Cを接続することもできる。この場合、相手側のメディアコンバータがいずれの送受信波長であっても、上記実施形態による光送受信器は光波長を自動選択するから、通信が可能になる。逆に、上記実施形態による光送受信器を設けたメディアコンバータMC−Cが接続されたラインでは、従来のメディアコンバータMC−AおよびMC−Bのいずれを接続しても通信が可能となる。
なお、制御部105は、プログラム制御プロセッサによってソフトウエアにより実現することも可能である。すなわち、波長選択制御プログラムを格納しておき、それをプログラム制御プロセッサによって実行することで、第3図に示すような本発明による波長選択制御を行うことができる。
合分波器103の光ポートは単芯光ファイバ(図示せず。)に光学的に接続されている。光送受信モジュール101あるいは102からの送信光は合分波器103を通して光ファイバへ送出され、光ファイバからの受信光は合分波器103を通して光送受信モジュール101および102へ入射する。
光送受信モジュール101及び102は物理層デバイス104に接続され、物理層デバイス104は上位レイヤデバイスに接続されている。送信データは物理層デバイス104を通して光送受信モジュール101及び102へ出力され、光送受信モジュール101あるいは102で受信された信号は物理層デバイス104へ出力される。
制御部105は、光送受信モジュール101及び102を制御することで、光波長の自動選択を実行する。以下、本実施形態について、第2図及び第3図を参照しながらより詳細に説明する。
第2図に示すように、光送受信モジュール101及び102は波長が異なる以外は基本的に同じ構成を有する。光送受信モジュール101は、合分波器101a、発光素子LD1、受光素子PD1および受信検出器DET1を有する。発光素子LD1は波長λ1のレーザ光を出力する半導体レーザであり、出力光は送信信号により変調される。受光素子PD1は合分波器101aからの波長λ2の受信光を受光して受信信号を出力するフォトダイオードである。受光素子PD1の出力には受信検出器DET1が接続されており、受光素子PD1のから受信信号が出力されると、受信検出信号S1を出力する。
合分波器101aのポートP1は合分波器103に光学的に接続されている。発光素子LD1から出力された波長λ1の送信光は合分波器101aを通して合分波器103へ送出され、合分波器103からの波長λ2の受信光は合分波器101aを通して受光素子PD1へ入射する。
同様に、光送受信モジュール102は、合分波器102a、発光素子LD2、受光素子PD2および受信検出器DET2を有する。発光素子LD2は波長λ2のレーザ光を出力する半導体レーザであり、出力光は送信信号により変調される。受光素子PD2は合分波器102aからの波長λ1の受信光を受光して受信信号を出力するフォトダイオードである。受光素子PD2の出力には受信検出器DET2が接続されており、受光素子PD2のから受信信号が出力されると、受信検出信号S2を出力する。
合分波器102aのポートP2は合分波器103に光学的に接続されている。発光素子LD2から出力された波長λ2の送信光は合分波器102aを通して合分波器103へ送出され、合分波器103からの波長λ1の受信光は合分波器102aを通して受光素子PD2へ入射する。
図1の制御部105は、波長選択コントローラ201、乱数発生器202およびパワー制御部203からなる。波長選択コントローラ201は、上述した受信検出器DET1およびDET2から受信検出信号S1およびS2を入力し、受信検出された方の電源をオンするようにパワー制御部203を制御する。すなわち、パワー制御部203によって光送受信モジュール101及び102の電源の一方をON、他方をOFFすることで、使用する光波長が決定される。また、波長選択コントローラ201は、乱数発生器202からの乱数を利用して光送受信モジュール101及び102の電源を交互にON/OFF制御し、どちらに受信光が入力したかを決定する。以下、本実施形態における波長選択制御について、詳細に説明する。
第3図において、波長選択コントローラ201はパワー制御部203を制御して、光送受信モジュール101を選択して電源を供給し、光送受信モジュール102の電源供給を停止する(ステップS301)。これによって光送受信モジュール101のみが活性化され光送受信可能となる。同時に、波長選択コントローラ201は、乱数発生器202からの乱数RNを用いてタイマTを設定しスタートさせる(ステップS302)。
上述したように、受光素子PD1が受信光(波長λ2)を受信すれば、受信検出器DET1から受信検出信号S1が立ち上がる。したがって、波長選択コントローラ201は受信検出信号S1をモニタすることで受信したか否かを判定することができる(ステップS303)。この受信モニタをタイマTがタイムアウトするまで継続する(ステップS304)。もし時間内に受信すれば(ステップS303のYES)、当該光送受信モジュール101によって送受信が行われる(ステップS305)。タイマTがタイムアウトすると(ステップS304のYES)、同様の動作が光送受信モジュール102についても実行される。なお、タイマTがタイムアウトするのは、時間内に受信しなかった場合のほかに、ステップS305の送受信が終了した時にタイマTがタイムアウトしている場合も含まれる。
タイマTがタイムアウトすると(ステップS304のYES)、波長選択コントローラ201はパワー制御部203を制御して、光送受信モジュール101の電源供給を停止し、光送受信モジュール102の電源供給を開始する(ステップS306)。これによって光送受信モジュール102のみが活性化され光送受信可能となる。同時に、波長選択コントローラ201は、乱数発生器202からの乱数RNを用いてタイマTを設定しスタートさせる(ステップS307)。
上述したように、受光素子PD2が受信光(波長λ1)を受信すれば、受信検出器DET2から受信検出信号S2が立ち上がる。したがって、波長選択コントローラ201は受信検出信号S2をモニタすることで受信したか否かを判定することができる(ステップS308)。この受信モニタをタイマTがタイムアウトするまで継続する(ステップS309)。もし時間内に受信すれば(ステップS308のYES)、当該光送受信モジュール102によって送受信が行われる(ステップS310)。タイマTがタイムアウトすると(ステップS309のYES)、制御は再びステップS301へ戻る。なお、タイマTがタイムアウトするのは、時間内に受信しなかった場合のほかに、ステップS310の送受信が終了した時にタイマTがタイムアウトしている場合も含まれる。
以上のステップS301〜310を繰り返すことで、2つの光送受信モジュールをランダムな時間間隔で交互にON/OFFして、使用すべき光波長を自動的に選択することができる。タイマTの時間設定に乱数RNを用いたのは、相手側端局の受信モニタの周期と一致して受信を検出できない事態を回避するためである。
第4図は、本発明の第2実施形態による光送受信器を示す。本実施形態では、光スイッチ401および波長選択コントローラ402を設け、波長選択コントローラ402によって光スイッチ401を制御することで、光ポートと光送受信モジュール101および102の一方の入出力ポート(P1あるいはP2)とを光学的に接続する。本実施形態の動作も第1実施形態と基本的に同じであり、第3図に示すフローチャートを用いて次のように説明することができる。
まず、波長選択コントローラ402はパワー制御部203を制御して光送受信モジュール101を選択するとともに、光スイッチ401を制御して光ポートと光送受信モジュール101の入出力ポートP1とを接続する(ステップS301)。これによって光送受信モジュール101のみが光送受信可能となる。同時に、波長選択コントローラ401は乱数RNを用いてタイマTを設定しスタートさせる(ステップS302)。
波長選択コントローラ402は受信検出信号S1をモニタすることで受信したか否かを判定する(ステップS303)。この受信モニタをタイマTがタイムアウトするまで継続する(ステップS304)。もし時間内に受信すれば(ステップS303のYES)、当該光送受信モジュール101によって送受信が行われる(ステップS305)。タイマTがタイムアウトすると(ステップS304のYES)、光スイッチ401のパスが入出力ポートP2の側へ切り替わり、同様の動作(ステップS306〜S310)が光送受信モジュール102についても実行される。
このように、光スイッチ401を制御して光ポートと光送受信モジュール101あるいは102の入出力ポートとを接続するために、光損失が少なくなり、より効率的な光送受信を達成できる。
第5図は、本発明の第3実施形態による光送受信器を示す。本実施形態では、光送受信モジュールではなく、可変波長レーザ501と2つのフォトダイオード502および503とを組み合わせた構成を有する。フォトダイオード502および503はカプラ504に光学的に接続され、カプラは更に合分波器505に光学的に接続されている。受信光は合分波器505およびカプラ504を通してフォトダイオード502および503の両方に入射する。
可変波長レーザ501は、波長選択コントローラ506の制御に従って、送信波長をλ1とλ2とのいずれかに切り替えることができる。フォトダイオード502は波長λ1の受信光を受光し受信信号を出力するとともに、受信検出信号S1を波長選択コントローラ506へ出力する。同様に、フォトダイオード503は波長λ2の受信光を受光し受信信号を出力するとともに、受信検出信号S2を波長選択コントローラ506へ出力する。
本実施形態の動作も第1実施形態と基本的に同じであるが、可変波長レーザ501と2つのフォトダイオード502および503の制御が異なる。
まず、波長選択コントローラ506は、可変波長レーザ501の送信波長をλ1に設定するとともに、パワー制御部507を制御してフォトダイオード503を選択する。これによってフォトダイオード503のみが活性化され、波長λ2の光だけが受信可能となる。同時に、波長選択コントローラ506は、上述したように、乱数RNを用いてタイマTを設定しスタートさせる。
フォトダイオード503が受信光(波長λ2)を受信すれば、受信検出信号S2が立ち上がるから、波長選択コントローラ506は受信検出信号S2をモニタすることで受信したか否かを判定することができる。この受信モニタをタイマTがタイムアウトするまで継続する。もし時間内に受信すれば、送信波長λ1の可変波長レーザ501と受信波長λ2のフォトダイオード503とによって送受信が行われる。
タイマTがタイムアウトすると、波長選択コントローラ506は、可変波長レーザ501の送信波長をλ2に切り替えるとともに、パワー制御部507を制御してフォトダイオード502を選択する。これによってフォトダイオード502のみが活性化され、波長λ1の光だけが受信可能となる。以下同様に、波長選択コントローラ506は乱数RNを用いてタイマTを設定しスタートさせ、上述した受信モニタを実行する。もし時間内に受信すれば、送信波長λ2の可変波長レーザ501と受信波長λ1のフォトダイオード502とによって送受信が行われる。
第6図は、本発明の第4実施形態による光送受信器を示す。本実施形態では、図1および図2に示す構成を1つのモジュールとし、このモジュールを異なる光波長でn個(M1〜Mn)並列接続した構成を有する。モジュールM1は光波長λ1/λ2、モジュールM2は光波長λ3/λ4というように、モジュールごとに光波長が異なっている。各モジュール内の制御部(CTRL)105は第1実施形態と同様に制御動作を行う。
モジュールM1〜Mnの入出力ポートは合分波器601に光学的に接続され、合分波器601を通して光ポートに接続されている。また、モジュールM1〜Mnの制御部(CTRL)105は、全体的な電源オン/オフ制御を行う制御部602に接続される。このように構成することで、任意個数(n個)の対の送受信波長λi/λj+1から1組の送受信波長を自動的に選択することができる。
具体的には、各モジュールにおける2つの光送受信モジュールをランダムな時間間隔で交互にON/OFFして受信モニタを実行しているときに、たとえば波長λ4の受信光が光ファイバを通して入力したとする。この場合、受信光は各モジュールへ分配されるが、受信検出信号を生成するのはモジュールM2の光送受信モジュール101のみである。したがって、制御部602はモジュールM2の制御部105を制御して、光送受信モジュール101のみに電源を供給し、光送受信モジュール102の電源供給を停止するとともに、その他のモジュールM1、M3〜Mnへの電源供給も停止する。
なお、モジュールM1〜Mnの各々は、上記第1実施形態に限らず、第4図に示す第2実施形態および第5図に示す第3実施形態のものでもよい。
第7図に示すように、上記実施形態による光送受信器を光ファイバの両端に接続されたメディアコンバータに適用すると、一方のメディアコンバータMC−Cが送信すると、他方のメディアコンバータMC−Cは、その受信波長に合うように送受信波長を自動的に選択する。従って、システムの送受信波長を意識することなくメディアコンバータを接続することができる。
上述したように、送受信波長が決定されると、使用されない光送受信モジュールは電源が切断されるために不要な電力を消費することもない。
第8図に示すように、一方の端に送受信波長が設定された従来のメディアコンバータMC−AあるいはMC−Bが接続された光ファイバに、上記実施形態による光送受信器を設けたメディアコンバータMC−Cを接続することもできる。この場合、相手側のメディアコンバータがいずれの送受信波長であっても、上記実施形態による光送受信器は光波長を自動選択するから、通信が可能になる。逆に、上記実施形態による光送受信器を設けたメディアコンバータMC−Cが接続されたラインでは、従来のメディアコンバータMC−AおよびMC−Bのいずれを接続しても通信が可能となる。
なお、制御部105は、プログラム制御プロセッサによってソフトウエアにより実現することも可能である。すなわち、波長選択制御プログラムを格納しておき、それをプログラム制御プロセッサによって実行することで、第3図に示すような本発明による波長選択制御を行うことができる。
Claims (12)
- 単芯ファイバを通して光信号の双方向伝送を行うための光送受信器において、
複数の受信波長の受信光を受信可能であり、かつ、前記複数の受信波長の各々と対になる複数の送信波長の送信光を送信可能な送受信手段と、
前記送受信手段を前記単芯ファイバに光学的に接続する接続手段と、
前記送受信手段により受信された受信光の受信波長に従って、当該受信光の受信波長とそれと対になる送信波長とを前記送受信手段の送受信波長として選択する制御手段と、
を有することを特徴とする光送受信器。 - 前記送受信手段は、
第1光波長を送信波長とし、第2光波長を受信波長とした第1送受信手段と、
前記第1光波長を受信波長とし、前記第2光波長を送信波長とした第2送受信手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第1送受信手段および前記第2送受信手段のいずれかが受信光を受信すると、前記受信光を受信した送受信手段により光信号の双方向伝送を行うことを特徴とする請求項1記載の光送受信器。 - 前記制御手段は、前記第1送受信手段および前記第2送受信手段へ電力を供給するためのパワー制御手段を含み、前記パワー制御手段は前記受信光を受信した送受信手段に電力を供給し、他方の送受信手段には電力供給を停止することを特徴する請求項2記載の光送受信器。
- 前記接続手段は光スイッチであり、前記制御手段は、前記受信光を受信した送受信手段と前記ファイバとが接続するように前記光スイッチを制御することを特徴する請求項2記載の光送受信器。
- 前記送受信手段は、
第1光波長および第2光波長のいずれかを送信波長として送信光を出力する送信手段と、
前記第1光波長を受信波長とする第1受信手段と、
前記第2光波長を受信波長とする第2受信手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第1受信手段および前記第2受信手段のいずれかが受信光を受信すると、前記受信光を受信した受信手段を選択し、かつ、前記受信光の受信波長とは別の波長を送信波長とするように前記送信手段を制御することを特徴とする請求項1記載の光送受信器。 - 前記制御手段は、前記第1受信手段および前記第2受信手段へ電力を供給するためのパワー制御手段を含み、前記パワー制御手段は前記受信光を受信した受信手段に電力を供給し、他方の受信手段には電力供給を停止することを特徴する請求項5記載の光送受信器。
- 前記送受信手段は、
第1光波長を送信波長とし第2光波長を受信波長とした第1送受信手段と、前記第1光波長を受信波長とし前記第2光波長を送信波長とした第2送受信手段と、前記第1送受信手段と前記第2送受信手段とを前記接続手段に光学的に接続する合分波手段と、を有するモジュールを複数個配列したことを特徴する請求項1記載の光送受信器。 - 端局間で単芯ファイバを通して光信号の双方向伝送を行うための双方向光伝送システムにおいて、
前記端局のうち少なくとも一方の端局には、
複数の受信波長の受信光を受信可能であり、かつ、前記複数の受信波長の各々と対になる複数の送信波長の送信光を送信可能な送受信手段と、
前記送受信手段を前記単芯ファイバに光学的に接続する接続手段と、
前記送受信手段により受信された受信光の受信波長に従って、当該受信光の受信波長とそれと対になる送信波長とを前記送受信手段の送受信波長として選択する制御手段と、
を有する光送受信器が設けられていることを特徴とする双方向光伝送システム。 - 前記制御手段は、前記受信光の受信検出を行うために、ランダムな時間間隔で前記送受信手段の送信波長及び受信波長を切り替えることを特徴とする請求項8記載の双方向光伝送システム。
- 単芯ファイバを通して光信号の双方向伝送を行うための光送受信器における光波長選択方法において、
前記光送受信器は、第1光波長を送信波長とし第2光波長を受信波長とした第1送受信手段と、前記第1光波長を受信波長とし前記第2光波長を送信波長とした第2送受信手段と、前記第1及び第2送受信手段を前記単芯ファイバに光学的に接続する接続手段と、を有し、
前記第1送受信手段および前記第2送受信手段のいずれが受信光を受信するを監視し、
前記受信光を受信した送受信手段の波長により光信号の双方向伝送を行い、
他方の送受信手段には電力供給を停止する、
ことを特徴とする光波長選択方法。 - ランダムな時間間隔で前記第1送受信手段および前記第2送受信手段への電力供給を交互に実行することで、前記受信監視を行うことを特徴とする請求項10記載の光波長選択方法。
- 第1光波長を送信波長とし第2光波長を受信波長とした第1送受信手段と、前記第1光波長を受信波長とし前記第2光波長を送信波長とした第2送受信手段と、前記第1及び第2送受信手段を前記単芯ファイバに光学的に接続する接続手段と、を有する光送受信器において、コンピュータに光波長選択を実行させるためのプログラムにおいて、
a)前記第1送受信手段および前記第2送受信手段を交互に選択するステップと、
b)ランダムな時間間隔を設定してタイマをスタートさせるステップと、
c)前記時間間隔内で選択された送受信手段により受信光が受信されたか否かを判定するステップと、
d)受信光が受信されたときには、前記選択された送受信手段により送受信を実行するステップと、
e)前記選択された送受信手段で受信光が受信されなかったときには、前記ステップa)に戻って、他方の送受信手段により前記ステップb)からd)を繰り返すステップと、
を有することを特徴とするプログラム。
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