JPWO2007138642A1 - 光アクセスネットワークシステム - Google Patents

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Abstract

波長多重及び時分割多重された光信号（WDM光信号）を光ネットワークより中継局で受信し、該中継局より所定波長の光信号を加入者側装置に伝送する光アクセスネットワークシステムにおいて、中継局はWDM光信号より一定波長間隔の複数の光信号を１グループとして複数グループ分波し、各グループの光信号をそれぞれk分岐（ｋは加入者側装置数）して光スイッチに入力し、該光スイッチを時間的にずらしてオン/オフして分岐された光信号をそれぞれ所定の加入者側装置に入力する。

Description

本発明は、加入者まで高速な光信号を伝送する光アクセスネットワークシステムに係わり、特に、波長の異なる複数の光信号が多重された光信号を広帯域光ネットワークより受信し、所定波長の光信号を加入者側装置に伝送する光アクセスネットワークシステムに関する。
加入者まで電気変換することなく、光信号のまま伝送する次世代の光アクセスネットワークシステムにおいて、様々な方式が考案されている。かかるアクセスシステムとして、(1)ATMフレーム対応のB-PON（Broadband Passive Optical Network）をイーサネットフレームに対応させたE-PON（Ethernet PON）、さらに、(2)ギガビットイーサネットに対応したGE-PON（Giga Ethernet PON）、(3)独自規格のG-PONがあり、国際的標準化作業が進められている。これらPONシステムでは、ADS(Active Double Star)のようにネットワークの途中で電気−光変換を行う能動素子を介せず、パッシブ光部品のみで構成するため、End to Endの光ネットワークを低コストで実現できる。また、さらなる大容量化のために波長多重分割（WDM：Wavelength Division Multiplex）信号を用いたWDM-PONも装置コストは高いがビット当たりの単価を下げられるため、導入が検討されている。尚、イーサネット、Ethernetは登録商標である。
図１６は従来のGE-PONの構成図であり、インターネットあるいは広域イーサネット1に接続されたセンター局2とユーザ3間が光カプラ4を介して光伝送路5, 61,62,63,…で接続されている。センター局2である光回線終端装置(OLT: Optical Line Terminal)は、100/1000 BASE-Tあるいは1000 BASE-SX/LKインターフェースを有している。加入者宅31，32，33,…には、10/100 BASEインターフェースの加入者側装置（Optical Network Unit：ONU）3aと該ONUに接続されたユーザ端末であるパソコン3bが配置されている。
通信事業者のセンター局2とユーザ31，32，33,…間の距離(アクセス区間距離)は最大20km程度であり、下り光信号として波長1490nmを使用し、上り光信号として波長1310nmを使用し、双方向に同時に1Gbpsの速度で通信が行われる。
センター局2は、インターネットあるいは広域イーサネット1より受信したユーザ31，32，33,…宛てのイーサネットフレームを光信号で光伝送路5に送出する。光カプラ4はこの下りイーサネットフレームを最大32分岐して光伝送路61,62,63,…に送出し、各ユーザ31，32，33,…ONU装置3aは自分宛のパケットを抽出してパソコン3bに入力する。また、各ユーザ31，32，33,…の各パソコン3bからの送信データはONU 3aで光信号に変換されて光伝送路61,62,63,…に送出され、光カプラ4で合成されてセンター局2に送られる。
図１７は従来のWDM-PONの構成図であり、通信事業者とユーザ間距離は最大20km程度であり、波長が異なる32個の光信号を多重して通信が行なわれる。下り及び上り通信に使用する光信号の波長λ1〜λ32は同じであり、下り及び上り通信は交互に行われる（ピンポン伝送）。通信事業者の中継局における送信部(Tx)は、各加入者宛データで変調した32個の波長が異なる光信号λ1〜λ32を光合波器（MUX）3aで多重して光サーキュレータ3bを介して伝送路7に送出する。光合分波フィルタ（MUX/DMUX）8は伝送路から波長多重光信号(WDM光信号)を受信すれば、これより波長毎に光信号λ1〜λ32を分離して加入者側装置であるONU装置 91〜932に入力する。ONU装置 91〜932は光信号を電気信号に変換してパソコン(図示せず)に入力する。又、加入者側装置のパソコンは送信データをONU装置 91〜932に入力し、該ONU装置 91〜932はそれぞれ波長λ1〜λ32の光信号を変調して送出し、光合分波フィルタ8は各ONU装置 91〜932から出力された波長の異なる光信号を合成して伝送路７に送出する。通信事業者の中継局に設けられた光サーキュレータ3bは受信した光信号を受
信部（Rx）の分波フィルタ（DMUX）3ｃに入力し、該分波フィルタ3cは波長毎に光信号λ1〜λ32を分離して出力する。
また、従来技術としてPONをリング状に双方向に送受可能に接続し、各PONに多数の端末を接続し、端末間で光通信する光通信網がある(特許文献１)。この従来技術の光通信網では、端末間の通信チャネルは波長多重され、波長割り当て部が割り当てた波長を用いて端末間で光通信を行う。
PONシステムの場合、安価な光受動素子でネットワークを構成できるが、1加入者あたり30〜100Mbps程度の帯域しか取れず100Mbpsを超えるような高速通信ができない問題がある。また、PONシステムでは、ネットワークが光カプラで分岐する構成であるため、該光カプラに接続する全ての加入者側装置に同一信号が配信されてしまう。そのため、信号処理次第では容易に通信内容を解読される危険が高く、物理的な秘匿性が確保されず、ある意味、公衆無線LANと同等であるといえる。以上より、従来のPONシステムは、金融向けや企業用途としてセキュリティが不足しているという欠点がある。
一方、WDM-PONでは一人に一波長を割り当てることが可能で、ONU側における物理的な秘匿性が確保可能である。しかし、WDM光信号を利用するため、波長多重数の制限から１システムで利用可能なユーザ数が数十程度に限定されてしまい、一般家庭までWDM-PONシステムを構築するには莫大な光ファイバの芯線が必要となり、光ファイバ施設コストに跳ね返る。また、ONU側においてもWDM光信号を使用する場合には個々のONUの信号波長管理が必要となり、ONU端末のコスト増となる。また、WDM-PONでは十分な帯域の確保が可能であるが、ピンポン伝送であるため帯域に無駄が生じる。
本発明は、上記の課題に鑑み創案されたもので、帯域と加入者数に拡張を持たせることが可能な光アクセスネットワークシステムを提供することを目的とする。
本発明の別の目的は、アクセスからメトロ領域まで幅広く対応することもできるように、長距離伝送やツリー状やスター状のネットワークトポロジーが適用可能な光アクセスネットワークシステムを提供することである。
本発明の別の目的は、企業ユーザにも安心して使える物理的秘匿性も考慮した光アクセスネットワークシステムを提供することである。
本発明の別の目的は、１システム当たりのユーザ数を増やすことにより、低コストを実現可能な光アクセスネットワークシステムを提供することである。
国際公開番号 WO95/19689 (特表平9‐510053)
本発明の第1の態様は、波長多重された光信号（WDM光信号）を光ネットワークより中継局において受信し、該中継局より所定波長の光信号を加入者側装置に伝送する光アクセスネットワークシステムであり、前記中継局は、前記WDM光信号より一定波長間隔の複数の光信号を１グループとして分波する光分波手段、分波された前記グループの光信号を複数に分岐する光分岐手段、前記分岐されたグループの光信号を所定の加入者側装置に伝送する光スイッチング手段を備えている。前記光スイッチング手段は、入力ポートと出力ポート間の接続をオン/オフするスイッチ機能を備えた複数の光半導体増幅器で構成されている。
前記グループの光信号は、時間的にずらして各加入者側装置へ伝送する光信号を多重して生成されており、前記光スイッチング手段の複数の光半導体増幅器のオン/オフを時間的にずらすことにより、所定の光信号を所定の加入者側装置に入力する。
前記グループの波長多重された光信号を、加入者用データを伝送する光信号と該光信号とは別波長の制御用光信号とで構成し、中継局はグループ毎に、前記制御用光信号を分波する分波フィルタ、該分波された制御用光信号を用いて前記光スイッチング手段を構成する高速スイッチング素子をスイッチングする制御回路を備えている。
前記加入者側装置は、入力された波長多重光信号より各波長の光信号を分離してそれぞ
れ加入者端末に入力する波長選択フィルタを有する。あるいは、前記加入者側装置は、入力された波長多重光信号より各波長の光信号を分離する波長選択フィルタ、該分離された光信号を用いて送信側で暗号化された信号を復号して加入者端末に入力するする復号回路を備えている。
本発明の第2の態様は、下り伝送路と上り伝送路を別々にする光アクセスネットワークシステムである。前記中継局は、前記制御用光信号が位相変調されている場合、前記加入者側装置から送信するデータにより該制御用光信号を強度変調して出力する光変調部と、各グループの光変調部から出力する光信号を合波して下り側伝送路とは別の伝送路を経由して送信側に伝送する合波手段を備えている。又、中継局は、複数の加入者側装置から光信号で入力した送信データをそれぞれ復調し、該複数の送信データを多重する送信データ多重部を備え、前記光変調部は該多重された送信データにより前記制御用光信号を強度変調する。
本発明の第３の態様は、1本の光ファイバ伝送路で双方向伝送を行なう光アクセスネットワークシステムであり、各加入者側装置は、下り光信号の波長と異なる波長の光信号を送信データで変調して出力する光送信器をそれぞれ備え、前記中継局は、各加入者側装置の前記送信器から入力された光信号を時間的にずらして合成して１つの波長の光信号として出力する合成手段と、複数のグループの前記合成手段から入力する前記光信号を合波する合波部、該合波部から出力する光信号を下り伝送路と同一の伝送路で送信側に送信する光カプラを備え、送信側において伝送路から加入者側より送信された該光信号を分離することにより、１つの光ファイバ伝送路で双方向伝送を行なう。
本発明の通信ネットワークシステムの全体の構成図である。 グループに割り当てたデータ用及び制御用光信号の波長説明図である。 グループ毎に波長多重され、かつ時分割多重されている情況の説明図である。 第１実施例の光アクセスネットワークシステムを備えた光通信ネットワークシステムの全体構成図である。 加入者側装置における受信器の第1の構成図である。 加入者側装置における受信器の第2の構成図である。 波長λaの制御信号光の経路説明図である。 受信/多重部の構成図である。 送信側装置である光回線終端装置（OLT：Optical Line Terminal）の構成図である。 暗号化する場合の信号発生部の構成図である。 信号切替フォーマット説明図である。 信号切替タイミング説明図である。 グループ別の信号切替タイミング説明図である。 第２実施例の光アクセスネットワークシステムを備えた光通信ネットワークシステムの全体構成図である。 信号切替フォーマット説明図である。 従来のGE-PONの構成図である。 従来のWDM-PONの構成図である。
（A）本発明の概略
図１は本発明の通信ネットワークシステムの全体の構成図であり、プロバイダー、映像配信センター、電話交換局、携帯通信会社などが存在する送信側SDSが,広帯域光通信ネットワークBPNを介して光アクセスネットワークシステムPACNと接続され、光アクセスネットワークシステムPACNにおいて中継局RSTがユーザ側USSと光伝送路で接続されている。中継局RSTは第1、第2の2つの中継局RST1,RST2に分割され、光アクセスネットワークシステムはツリー状に構築されている。１つの中継局RSTに収容可能なユーザ数はk・Nであり、k
ユーザづつ最大Ｎ個のグループに分けられている。グループ毎に第2の中継局RST2-１〜RST2-8が設けられ、グループ単位で拡張可能な構成になっている。図では最大グループ数N=8とし1グループはk=16のユーザU1-1〜U1-16で構成されている。
中継局RSTが最大40波までのWDM光信号(波長多重光信号)に対応可能とすれば、送信側SDSは、1グループ当たり４波のデータ用送信器111〜114と１波の制御用送信器115を備え、データ用４波と制御用１波をあわせた５波を１つのグループに割り当てる。各グループに割り当てる5波の波長間隔は四光波混合（FWM: Four Wave Mixing）が生じない間隔とする。すなわち、40波のうち連続する32波をデータ用とし、連続する8波を制御用とし、この連続する32波の光信号より一定波長間隔の4波（波長：λ1，λ9，λ17，λ25）を選んでグループ1のデータ用とし、連続する8波より1波(波長：λａ）選んでグループ1の制御用とする。同様に他のグループのデータ用及び制御用の光信号を割り当てる。この結果、グループ1〜8と該グループに割り当てたデータ用及び制御用光信号の波長の関係は図２に示すようになる。
グループ１の送信器111〜114は４つのデータ用光信号（波長：λ1，λ9，λ17，λ25）をグループ1のユーザデータD1-1〜D1-16で時間的にずらして変調し、光合波器12は該変調された光信号を波長多重して光伝送路21に送出する。同様に他のグループi (i=1〜8)の送信器も４つのデータ用光信号を該グループiのユーザデータDi-1〜Di-16で時間的にずらして変調し、光合波器12は該変調された光信号を波長多重して光伝送路21に送出する。この結果、図３に示すように光信号は全体的に32波が波長多重され、かつ時分割多重されて光伝送路21を介して中継局RSTに送信される。各グループの制御用光信号も波長多重および時分割多重されて、データ用光信号と同時に光伝送路21を介して中継局RSTに送信される。
なお、本明細書における「時分割多重」という用語は、時間的にずらして多重することを意味し、各タイムスロットに割り当てるユーザデータの宛先は固定でなく動的に変化する。各タイムスロットのデータがどのユーザ宛であるかは制御データにより指定する。
第1中継局RST1の周期性合分波フィルタ31は波長多重された光信号より各グループのデータ用光信号と制御用光信号を分波し、かつ、グループ毎の光信号を合波してそれぞれグループ対応のポートより第2中継局RST2-1〜RST2-8に入力する。第2中継局RST2-1〜RST2-8は、グループ毎に分岐カプラ41と高速光スイッチ部42を備えている。グループG1の分岐カプラ41は入力したグループ1の4波のWDM光信号（波長：λ1，λ9，λ17，λ25）を16分岐して高速スイッチ部42の16個の入力ポートに入力する。高速スイッチ部42は16個の入力ポ
ートと16個の出力ポート間の接続をオン/オフする16個の光スイッチを備え、制御用光信号で送られてくる制御データに基づいて各光スイッチを時間的にずらして、すなわち、時分割のタイムスロット周期で順次オン/オフ制御する。これにより、各タイムスロットに割り当てた各ユーザのWDM光信号（D1-1〜D1-16）は光伝送路511〜5116を介して該ユーザの加入者側装置611〜6116に入力する。
以上より、時間的にずらしてWDM光信号をユーザに配信するため、該当するWDM光信号のみが目的ユーザの加入者側装置611〜6116に配信される。この結果、物理的な秘匿性を確保することが可能となる。また各加入者側装置611〜6116は時分割された4波のWDM光信号から所望の信号を復号することで、さらに秘匿性を向上させることが可能である。また秘匿性が必要ない場合や、より低コストサービスを提供したい場合は、加入者側装置611〜6116に配信される4波のWDM光信号をさらに１波づつユーザに割り振ることで更に収容人数を高めることが可能となる。
上りデータの送信は、送信側SDSより受信した制御用光信号が位相変調されている場合には、該制御用光信号を送信データで強度変調することにより行なう。すなわち、加入者側装置611〜6116は1.3μm帯の信号を利用して１芯双方向で第2中継局RST2まで送信データを送信し、第2中継局RST2は各加入者側装置611〜6116からの上り信号を多重化して１つの高速なデータ信号を生成し、光変調器(図示せず)は該データで制御用光信号を強度変調し、合波部は各グループの光変調信号を合波して下り側伝送路とは別の伝送路(図示せず)を経由して送信側に伝送する。かかる構成により、加入者側装置を安価に作成することができる。
１本の光伝送路を用いて双方向伝送してコストを下げたい場合、加入者側装置に送信側と異なる波長の光信号を送信データで変調する光変調部を搭載し、該加入者側装置より光変調信号を第2中継局RST2に送り、該第2中継局においてグループ毎に16個の加入者側装置から送られた光変調信号を時分割多重処理し、各グループの時分割多重光信号を波長多重してWDM光信号として折り返す。
（B）第1実施例
図４は第１実施例の光アクセスネットワークシステムを備えた光通信ネットワークシステムの全体構成図であり、送信側SDSが広帯域光通信ネットワークBPNを介して光アクセスネットワークシステムPACNと接続され、光アクセスネットワークシステムPACNにおいて中継局RSTがユーザ側USSと光伝送路で接続されている。
送信側SDSと中継局RST間の最大距離は300kmであり、第1、第2中継局RST1,2の間の最大距離は20km、中継局RSTとユーザ側USS間距離は数km以下である。中継局RSTは第1、第2の2つの中継局RST1,RST2に分割され、光アクセスネットワークPACNは第1中継局から加入者側装置までツリー状に構築されている。１つの中継局RSTに収容可能なユーザ数はk・Nであり、k ユーザづつ最大Ｎ個のグループに分けられている。グループ毎に第2の中継局RST2-１〜RST2-8が設けられ、グループ単位で拡張可能な構成になっている。図では最大グループ数N=8とし1グループはk=16のユーザU1-1〜U1-16で構成されているなお、光アクセスネットワークシステムはツリー状に限らず、スター状に構築することもできる。
(a)下り伝送
中継局RSTが最大40波までのWDM光信号(波長多重信号)に対応可能とすれば、送信側SDSは1グループ当たり４波のデータ用送信器111〜114，...，1137〜1140と１波の制御用送信器115，...，1140を備え、データ用４波と制御用１波をあわせた５波を１つのグループに割り当てる。各グループに割り当てる5波の波長間隔は四光波混合が生じない間隔、例えば400 GHz間隔であり、グループ1〜8と該グループに割り当てたデータ用及び制御用光信号の波長の関係は図２に示すようになる。なお、下り光信号は1.5μm帯のC-bandの40波を使用する。
グループ１の送信器111〜114は４つのデータ用光信号（波長：λ1，λ9，λ17，λ25）
をグループ1のユーザデータD1-1〜D1-16により時間をずらして、すなわち、時分割で変調し、また、送信器115は制御用光信号（波長λa）をグループ1の各ユーザの制御データにより時間をずらして、すなわち、時分割で変調し、合波器121は該変調された光信号を波長多重する。なお、変調速度は10Gbpsである。
同様に他のグループも動作する。例えば、グループ8の送信器1136〜1139は４つのデータ用光信号（波長：λ8，λ16，λ24，λ32）をグループ8のユーザデータD8-1〜D8-16により時分割で変調し、また、送信器1140は制御用光信号（波長λh）をグループ8の各ユーザの制御データにより時分割で変調し、合波器128は該変調された光信号を波長多重する。合波器121〜128は、市販されている誘電体多層膜を多段に重ねたMUXフィルタでもよいし、AWG(Arrayed Waveguide Grating)でも、ファイバブラッググレーティング（FBG）でもよい。アレイ導波路（AWG)は、合分波器としての機能を備え、WDM光信号を波長毎に分散して複数の導波路のそれぞれに出力し、また、複数の導波路から入力された波長の異なる光を合波して波長多重光として出力する。
波長グループは任意に構成することができる。たとえば、波長λ1〜8をプロバイダ用、波長λ9〜16を音声（電話）用、波長λ17〜25をビデオ（映像）用、波長λ26〜32をモバイルその他用などとサービス別に割り振ってグループ分けすることができる。このようにすることで、従来のFTTHシステムから柔軟にアップグレードすることが可能である。
合波器13は各合波器121〜128から出力するWDM光信号を合波し(図１、図３参照)、光増幅器14で増幅して1本の光伝送路21に送出する。各光信号の変調速度は10Gbpsであり、全体で40波長であるから、下り伝送速度は10Gbps×40である。合波器13として周期性合分波フィルタ、たとえばサイクリックAWGを使用する。サイクリックAWGは導波路を工夫することにより、複数の入力ポートP1〜P8から入力する所定波長毎の複数組のWDM光信号を合波して１つの出力ポートから出力する。周期性合分波フィルタを用いると、ポート数が削減できるため低コスト化が可能となり、しかも、グループ単位の拡張性を持たせることが可能となる。
光アクセスネットワークシステムPACNの第1中継局RST1の光増幅器32は光伝送路21を介して入力したWDM光信号を増幅し、周期性合分波フィルタ31は該WDM光信号から各グループのデータ用/制御用光信号をそれぞれ合波してそれぞれグループ対応のポートP1〜P8より光伝送路231〜238に送出する。周期性合分波フィルタ3１はサイクリックAWG(Arrayed Waveguide Grating)で構成されており、1つのポートから入力するWDM光信号より所定波長毎の光信号を分波し、かつ、これらを合波して１つのポートから出力し、同様に波長が順次ずれた複数組の光信号をそれぞれ所定のポートより送出する。すなわち、周期性合分波フィルタ3１はグループ1のWDM光信号をポートP1から光伝送路231に送出すると共に、同様に波長が順次ずれたグループ2〜8のWDM光信号をそれぞれポートP2〜P8から光伝送路232〜238に出力する。
以上より、各グループのデータ用/制御用光信号は光伝送路231〜238を介して各グループの第2中継局RST2-1〜RST2-8に入力する。
第2中継局RST2-１において、グループ１の固定分波フィルタ43は光伝送路231より入力するWDM光信号より波長λ1，λ9，λ17，λ25のデータ用光信号群と波長λaの制御用光信号を分波し、前者をk分岐カプラ41に入力し、後者を2分岐カプラ44に入力する。k分岐カプラ41は、入力したグループ1の4波のWDM光信号（波長：λ1，λ9，λ17，λ25）を16分岐して高速スイッチ部42の16個の入力ポートに入力する。2分岐カプラ44は１波の制御用光信号を２つに分岐し、一方をスイッチ制御回路45と光増幅器46に入力する。
高速スイッチ部42は16個の入力ポートと16個の出力ポート間の接続をオン/オフする16個のスイッチSW1~SW16を備え、スイッチ制御回路45は制御用光信号で送られてくる制御データに基づいて所定のスイッチを時間をずらして（タイムスロット周期で）オン/オフ制御する。16個の各スイッチSW1~SW16は数ns以下のTr、Tf特性(立上り、立下り特性) を持
つことが要求される。このため、これらスイッチとしてバイアス電源をオン/オフすることにより高速に光信号の導通をオン/オフする光半導体増幅器SOA (Semiconductor Optical Amplifier)が使用される。以上から、スイッチ制御回路45は制御データに基づいて各光半導体増幅器SOAのオン/オフを制御することにより、所定タイムスロットに割り当てた4波のWDM光信号を、光カプラ47及び光伝送路511〜5116を介して所定ユーザの加入者側装置611〜6116に伝送できる。
たとえば、あるタイムスロット時間T1において加入者側装置611が接続されたスイッチ素子SW１をONにし、それ以外をすべてOFFにし、次のタイムスロット時間T2において加入者側装置612が接続されたスイッチ素子SW２をONにし、それ以外をすべてOFFにし、以下同様のオン/オフ制御を行って所定のタイムスロットに割り当てた4波のWDM光信号を所定ユーザの加入者側装置611〜6116に入力する。また、複数のスイッチ素子を同時にONすればマルチキャスト（同報配信）することも可能である。
加入者側装置であるONU(Optical Network Unit) 611〜6116は、光カプラ62と受信器63と送信器64を備えている。受信器63は波長多重された4波のWDM光信号からパケットを復号し、ユーザのパソコン(図示せず)に入力する。あるいは、受信器63は波長多重された4波のWDM光信号をさらに１波づつユーザに割り振ることで収容人数を高めることが可能となる。
以上のように時系列的に光スイッチング素子をON/OFFさせ、４波のWDM光信号のまま、所定の加入者側装置へ切り替えて送信することで、各加入者側装置の受信信号は他の加入者側装置に配信されること光スイッチング素子で遮断できるため、秘匿性を格段に高くすることが可能となる。また、スイッチとして光スイッチを用いることによりコストの低減が可能である。すなわち、光スイッチを使用せず、電気信号に戻してスイッチングを行なうものとすれば、高速スイッチ部42にO/E，E/O変換を行うための変換器が総計16分岐×2＝32個必要となり、大幅にコストアップする。
高速光スイッチング素子SW1〜SW16として、光半導体増幅器（SOA）を用いたタイプや、レーザダイオードなどで使用されるガリウムヒ素（GaAs）等の化合物半導体を用いたスイッチや、PLZT薄膜を用いた電界光学効果型光スイッチ等が候補としてあげられる。SOAを用いた光スイッチの場合、SOAは光増幅器としての機能も果たすため、ｋ分岐カプラ41での光分配損失を補うことが可能であり、第2中継局RST2からさらに加入者側装置への伝送距離を延ばせるなどの効果がある。
また、図4の構成では周期性合分波フィルタ31を使用しているが、これはスイッチSW1〜SW16として光半導体増幅器（SOA）を使用した場合に効果を発揮する。光半導体増幅器（SOA）はWDM光信号を一括増幅する場合、隣接する4波のWDM光信号（たとえば100GHz間隔のWDM光信号）を増幅する場合、四光波混合（FWM: Four Wave Mixing）という非線形光学効果の影響で第三次高調波歪み成分が発生するため、伝送特性が著しく劣化する。この問題を解決するためにも周期性合分波フィルタ31は有効で、図２のグループ毎の波長間隔は800GHzと十分に離すことが可能となり、FWMを抑制する効果を持つ。
・加入者側装置における受信器の構成
図５はグループ１の加入者側装置における受信器の第1の構成図であり、4波のWDM光信号から所望の信号を復号し、ユーザのパソコンに入力する例である。なお、他のグループの受信器の構成も図５と同一になる。
送信側において暗号化処理を行い、得られた暗号データにより４波の光信号をそれぞれ変調して送信しているものとすれば、固定波長選択フィルタ63a1はグループ1のWDM光信号(波長：λ1，λ9，λ17，λ25）より波長λ1の信号光を選択して受信部63b1に入力し、受信部63b1は該波長λ1の信号光で送信されているデータを復調して復号回路63cに入力する。
ついで、固定波長選択フィルタ63a2は固定波長選択フィルタ63a1から出力するWDM光信
号（波長：λ9，λ17，λ25）より波長λ9の信号光を選択して受信部63b2に入力し、受信部63b2は該波長λ9の信号光で送信されているデータを復調して復号回路63cに入力する。同様に、固定波長選択フィルタ63a3は固定波長選択フィルタ63a2から出力するWDM光信号（波長：λ17，λ25）より波長λ17、λ25の信号光をそれぞれ選択して受信部63b3、63b4に入力し、受信部63b3は波長λ17の信号光で送信されているデータを復調して復号回路63cに入力し、受信部63b4は波長λ25の信号光で送信されているデータを復調して復号回路63cに入力する。
復号回路63cは各復調回路で復調された4波のデータを用いて復号処理を行って元のデータを復号してパソコン71に入力する。すなわち、復号回路63cは各波長毎にパケット信号を生成し、それを内蔵のバッファに溜め込み、4波全てのパケットが揃った時点で、該4つのパケットを用いて１つの所望のパケットを復号し、パソコン71に入力する。尚、暗号化されていない場合には、４波で送られたパケットを順番にそのままパソコン７１に入力する。
前述のように１波のデータ送信速度は10Gbpsであり、４波を波長多重することによりデータ送信速度は40Gbpsとなる。16ユーザデータをこのデータ送信速度40Gbpsにより時分割多重送信するため、1ユーザ当りの平均データ送信速度は40/16=2.5Gbpsとなる。このデータ送信速度2.5Gbpsは従来の伝送速度30〜100Mbpsに比べて格段に大きく、本発明により高速伝送が可能になる。又、収容ユーザ数は、1グループ16ユーザで、8グループ同時に送信可能であるため、最大16×8=128ユーザを1つの第2中継局RST2-1〜RST2-8に収容することができる。
図６はグループ１の加入者側装置における受信器の第2の構成図であり、4波のWDM光信号をさらに１波づつユーザに割り振る場合の構成例である。この構成例は「それほど高速な回線は必要でない」、「セキュリティも一般レベルでよい」というユーザ向けに対応可能なもので、収容ユーザ数を４倍に増加できる。
固定波長選択フィルタ63a1はグループ1のWDM光信号(波長：λ1，λ9，λ17，λ25）より波長λ1の信号光を選択して受信部63b1に入力し、受信部63b1は該波長λ1の信号光で送信されているパケットを復調して第1ユーザ端末711に入力する。
また、固定波長選択フィルタ63a2は固定波長選択フィルタ63a1から出力するWDM光信号（波長：λ9，λ17，λ25）より波長λ9の信号光を選択して受信部63b2に入力し、受信部63b2は該波長λ9の信号光で送信されているパケットを復調して第２ユーザ端末712に入力する。同様に、固定波長選択フィルタ63a3は固定波長選択フィルタ63a2から出力するWDM光信号（波長：λ17，λ25）より波長λ17、λ25の信号光をそれぞれ選択して受信部63b3、63b4に入力し、受信部63b3は波長λ17の信号光で送信されているパケットを復調して第３ユーザ端末713に入力し、受信部63b4は波長λ25の信号光で送信されているパケットを復調して第４ユーザ端末714に入力する。以上はグループ1の下り伝送の場合であるが、他のグループについても第2中継局RST2-2〜RST2-8は同様に動作する
前述のように１波のデータ送信速度は10Gbpsであり、４波を波長多重することによりデータ送信速度は40Gbpsとなる。図6の構成では、16×4ユーザデータをデータ送信速度40Gbpsで時分割多重送信するため、1ユーザ当りの平均データ送信速度は40/(16×4) Gbps＝625Mbpsとなり、図５の場合の１/4となる。しかし、従来の伝送速度30〜100Mbpsに比べて高速伝送が可能である。又、収容ユーザ数は、1グループ16×4ユーザで8グループ同時に送信可能であるため、最大16×4×8=512ユーザを1つの第2中継局RST2に収容することができる。
収容ユーザ数を増やす場合は、すでに住宅近辺まで光信号で引き込めているため、通常の電気信号交換装置（ルータやスイッチングハブ）でユーザを増やすことが可能である。
以上ではN=8,k=16として説明したが、一般的に最大で1中継局あたり、N×ｋユーザで帯域を有効活用することが可能となる。と同時に拡張性と秘匿性も併せ持つことができ、柔
軟なシステムが構築可能となる。
(b)上り伝送
上り伝送では、2分岐カプラ44で分岐された制御光信号を利用する。すなわち、制御信号光は一部がスイッチ制御回路45へ入力されるが、残りの光をそのまま活用して加入者側装置から送信するデータの送り返し信号波長として再利用する。このために、送信側SDSは制御データで波長λaの光信号を変調する場合、強度変調は行わず、変調後も光パワーが変化しない位相変調を施す。この制御用光信号に重畳される制御データは切替え先指定やスイッチングするタイミングを特定することを目的とするものであり、せいぜい数十Mbpsもあれば十分であるため位相変調しても問題はない。
加入者側装置611〜6116の送信器64はそれぞれ1.3μm帯の光信号を1Gbpsの上り送信データにより変調し、該光変調信号を光伝送路511〜5116より第2中継局RST2-１まで１芯双方向で送信する。１芯双方向で送信する理由は、加入者側装置のコストを下げ、かつ、加入者側装置から第2中継局RS2への伝送コストを下げるためである。このためにGE-PONシステムで使用されているように1.3μｍ帯の信号を使用して送信する。
第2中継局RST2-1の光カプラ47は加入者側装置611〜6116から入力する1.3μm帯の光信号をそれぞれ分波して受信/多重部48に入力する。受信/多重部48は1.3μm帯の光信号より加入者側装置611〜6116の送信データを復調し、該復調した加入者側装置611〜6116の送信データを時間的にずらして多重して10Gbpsの高速データ信号を生成する。
光増幅器46は2分岐カプラ44により分岐された波長λaの制御用光信号を飽和領域で増幅してパワー一定の光信号にして光変調部49に入力する。光変調部49は該制御用光信号を受信/多重部48から入力する10Gbpsの高速データにより強度変調を施して光伝送路241に送出する。他のグループの光変調部も波長λb〜λhの制御用光信号を10Gbpsの高速データにより強度変調を施して光伝送路242〜248に送出する。第1中継局RST1の合波器33は光伝送路241〜248から入力する光信号を合波し、光増幅器34は合波したWDM光信号を光増幅して下り伝送路21とは別の上り伝送路22に送出し、送信側SDSに伝送する。送信側SDSにおいて、光増幅器15はWDM光信号を増幅し、分波フィルタ16は波長λa〜λh毎に光信号を分波して受信器171〜178に入力する。下り伝送路21と上り伝送路を別々にする理由は、干渉の影響で１芯双方向伝送ができないためである。
図７は図４の光通信ネットワークシステムにおいて波長λaの制御用光信号の経路を点線で示したものである。
図８は受信/多重部48の構成図であり、図４と同一部分には同一符号を付している。光信号受信部48a1〜48a16は光カプラ471〜4716により分波された加入者側装置611〜6116からの1.3μm帯の光信号を受信して1Gbpsの上り送信データを復調し、各送信データをシリアライザ48bに入力する。シリアライザ48bは1Gbpsの上り送信データのタイミングをずらして多重することにより10Gbpsの時分割多重データを生成する。増幅器48cは該時分割多重データを増幅して光変調部49に入力する。光変調部49は該時分割多重データで制御用光信号を強度変調する。
(c)送信側の構成
図９は送信側装置である光回線終端装置（OLT：Optical Line Terminal）の構成図であり、図4と同一部分には同一符号を付している。送信部11はグループ１の構成を詳細に示しており、他のグループ2〜8も同様の構成を有している。
送信部11において、光信号発生部11a1~11a5はそれぞれグループ1のデータ送信用信号光と制御用信号光を発生する。すなわち、光信号発生部11a1〜11a4は波長λ1，λ9，λ17，λ25のデータ用信号光を発生し、光信号発生部11a5は波長λaの制御用信号光を発生する。光変調部11b1〜11b4は送信信号発生部11cから出力する送信データによりデータ用信号光の強度変調を行ない、光変調信号を合波器121に入力する。光変調部11b5は送信信号発
生部11cから出力する制御データ(切替制御信号) により制御用信号光の変調を行ない、光変調信号を合波器121に入力する。なお、図５に示すように、第2中継局RST2において上り送信データにより制御信号光を強度変調して送信側に折り返す場合には、光変調部11b5は位相変調するものとし、強度変調は行なわない。合波器121は入力する5波の光信号を合波し、周期性合分波フィルタ13は各グループの光信号を多重して下り伝送路21に送出する。
送信信号発生部11cは、グループ1の16ユーザに送信するデータ及び制御データをそれぞれ時間的にタイムスロットづつずらして多重し（時分割多重）、増幅器11d1〜11d5を介して光変調部11b1〜11b5に入力する。各ユーザに送信するデータはプロバイダーセンター81、映像配信センター82、電話交換局83、携帯通信会社84などから適宜送信信号発生部11cに入力される。各ユーザに送るデータの送信元は同一であっても、異なってもよい。
信号発生部11cは暗号化せずに4波を1ユーザに使用するものとすれば、第1ユーザに送るパケットを4ビット単位に分割し、該4ビットを光変調部11b1〜11b4に所定タイムスロット期間（例えば第1タイムスロット期間）入力する。ついで、信号発生部11cは第2ユーザに送るパケットを4ビット単位に分割し、該4ビットを光変調部11b1〜11b4に第2タイムスロット期間入力し、以後、同様に各ユーザ宛のデータを光変調部11b1〜11b4に入力する。又、信号発生部11cはタイムスロット毎に送信データの送り先を特定する制御データを発生して光変調部11b5に入力する。以上により、各ユーザ宛のパケット及び制御データが時分割多重及び波長多重されてユーザ側に送信されることになる。
一方、信号発生部11cは暗号化してデータ（パケット）を送信するものとすれば、該信号発生部11cは第1ユーザに送るパケットを用いて暗号化処理を行なって4パケット作成し、各パケットを１ビットづつ、トータル4ビットづつ光変調部11b1〜11b4に第1タイムスロット期間入力する。ついで、信号発生部11cは第2ユーザに送るパケットを用いて暗号化処理を行なって4パケット作成し、各パケットを１ビットづつ、トータル4ビットづつ光変調部11b1〜11b4に第2タイムスロット期間入力し、以後、同様に各ユーザ宛のパケットを暗号化して光変調部11b1〜11b4に入力する。又、信号発生部11cはタイムスロット毎に送信データの送り先を特定する制御データを発生して光変調部11b5に入力する。以上により、各ユーザ宛の暗号化されたパケットと制御データが時分割多重及び波長多重されてユーザ側に送信されることになる。
図１０は暗号化する場合の信号発生部11cの構成図であり、セレクタ11c1はタイムスロット毎に、プロバイダーセンター81、映像配信センター82、電話交換局83、携帯通信会社84から入力するユーザ宛パケットを選択して暗号化回路11c2に入力すると共に、制御データ発生部11c3に入力する。暗号化回路11c2は入力されたパケットを用いて暗号化処理を行なって4パケット作成し、各パケットを１ビットづつ、トータル4ビットづつ光変調部11b1〜11b4に所定速度でタイムスロット期間入力する。また、制御データ発生部11c3は入力パケットより宛先を識別し、制御データ（切替制御信号)を発生して光変調部11b5に入力する。
また、信号発生部11cは１波を1ユーザに使用するものとすれば、第1〜第4ユーザに送るパケットをそれぞれ１ビットづつ光変調部11b1〜11b4に第1タイムスロット期間入力する。ついで、信号発生部11cは第5〜第8ユーザに送るパケットをそれぞれ１ビットづつ光変調部11b1〜11b4に第2タイムスロット期間入力し、以後、同様に4ユーザ宛のパケットをそれぞれ1ビットづつ光変調部11b1〜11b4に順次入力する。又、信号発生部11cはタイムスロット毎に送信データの送り先(加入者側装置)を特定する制御データを発生して光変調部11b5に入力する。以上により、各ユーザ宛のパケットと制御データが時分割多重及び波長多重されてユーザ側に送信されることになる。なお、各ユーザに送るパケットの送信元は同一であっても、異なってもよい。
図９に戻って、分波フィルタ16は上り伝送路22より入力したWDM光信号より波長λa〜λh毎に光信号を分波して受信器171〜178に入力し、受信器171〜178はそれぞれグループ1〜
8の加入者側装置より送信されたデータを復調してグループ対応のデシリアライザ181〜188に入力する。各デシリアライザ181〜188は入力されたシリアルデータ（16ユーザの時分割多重データ）を並列データに変換し、各ユーザの送信データを宛先センターに応じた送信器191〜194に入力して各センター81〜84に送信する。
(d)信号切替
図１１は、信号切替フォーマット説明図であり、グループ１について示しており、1グループ16ユーザ／4波長の場合である。右側のタイムスロットT1において第1ユーザ宛のデータを伝送し、タイムスロットT2において第2ユーザ宛のデータを伝送し、タイムスロットT3において第3ユーザ宛のデータを伝送し、…..タイムスロットT15において第15ユーザ宛のデータを伝送し、タイムスロットT16において第16ユーザ宛のデータを伝送するものとしている。かかる場合、切替御信号をデータより早目に、例えば1タイムスロット前に伝送し、該切替信号により次のタイムスロット後のデータの送り先を特定する。
１タイムスロット毎に1波で1パケットを伝送するものとすれば、各タイムスロットの1波のデータ時間幅は１〜数10マイクロ秒（μsec）となる。これは、パケット長が1kバイト〜数10kバイトであり、1波のデータ送信速度は10Gbpsであるからである。この結果、各ユーザへの送信間隔は最大約16〜1000マイクロ秒（μsec）となる。すなわち、各タイムスロット時間幅および送信間隔Tは可変である。
図１２は信号切替タイミング説明図であり、グループ１について示している。タイムスロットT1において第1ユーザ1-1宛のデータを伝送し、タイムスロットT2において第8ユーザ1-8宛のデータを伝送し、以下同様に伝送するものとすれば、切替御信号をデータより例えば1タイムスロット前に伝送し、該切替信号により次のタイムスロットのデータの送り先を特定する。すなわち、スイッチ制御回路45(図４)は1タイムスロット前に受信した切替信号に基づいて現タイムスロットのオン/オフする光スイッチを決定してオン/オフ制御して、光信号を所定のユーザに伝送する。
図１３はグループ別の信号切替タイミング説明図であり、タイムスロットT1においてグループ１の第1ユーザ1-1宛のデータとグループ2の第8ユーザ2-8宛のデータを伝送し、タイムスロットT2においてグループ１の第2ユーザ1-2宛のデータとグループ2の第2ユーザ2-2宛のデータとグループ8の第13ユーザ8-13宛てのデータを伝送し、以下同様にして伝送する例である。
（C）第2実施例
図１４は第2実施例の光アクセスネットワークシステムを備えた光通信ネットワークシステムの全体構成図であり、下り伝送路と上り伝送路を共通にし、下り伝送に際して1.5μ帯のCバンドの40波長を使用し、上り伝送に際して1.5μ帯のLバンドの8波長を使用している。
図１４の第2実施例において図４の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。構成上異なる点は、(1)共通伝送路25の送信側及び中継局側にC-Lカプラ20,35が設けられている点、(2)加入者側装置の送信器65が1.5μ帯のLバンドの信号光を送信データで強度変調して第2中継局RST2-１に伝送する点、(3)第2中継局RST2-１〜RST2-8にグループ毎にシリアライザ50を設け、各加入者側装置から入力されたが光信号を時間的にずらして合成することにより１つの波長の光信号として出力する点である。C-Lカプラ20,35は共に、光波長帯域合分波フィルタあるいは光サーキュレータであり、下り方向にC-bandの光信号を選択して送出し、上り方向にはL-bandの光信号を選択して送出する。
下り伝送に際して、C-Lカプラ20は、周期性合分波フィルタ13で合波されたC-bandの40波のWDM光信号を伝送路25に送出し、C-Lカプラ35は該伝送路より入力したC-bandの40波のWDM光信号を選択して光増幅器32を介して周期性合分波フィルタ31に入力する。以後、図４の第1実施例と同様の制御により、各グループの加入者側装置に所定波長の信号光が伝送される。
上り伝送に際して、グループ１の加入者側装置611〜6116の送信器65は1.5
μm帯L-bandの所定波長λL1の信号光を送信データで強度変調して第2中継局RST2-１に伝送する。第2中継局RST2-1の光カプラ47は加入者側装置611〜6116から入力する波長λL1の光信号をそれぞれ分波してシリアライザ50に入力する。
シリアライザ50は、各加入者側装置611〜6116から入力されたが各光信号を時間的にずらして送出する高速スイッチ部50a、該高速スイッチ部から出力する光信号を合成してシリアルに送出する合波部50bを備えている。高速スイッチ部50aは高速スイッチ部42と同様の構成を備え、入力ポートと出力ポート間の接続/切断を行なう16個の光スイッチSW1′〜SW16′を備え、スイッチ制御回路45から入力するスイッチ信号により光スイッチを時間的にずらしてオン/オフする。これにより、各加入者側装置611〜6116から入力された光信号は時間的にずらされて送出される(時分割多重)。合波部50bは高速スイッチ部50aから送出される光信号を合成して伝送速度10Gbps、波長λL1の光信号として伝送路241に送出する。同様に他のグループも伝送速度10Gbps、波長λL2〜λL8の光信号を伝送路242〜248に送出する。
合波器33は光伝送路241〜248から入力する波長λL1〜λL8の光信号を合波し、光増幅器34は合波したWDM光信号を光増幅してC-Lカプラ35に入力する。C-Lカプラ35は下り方向にはL-bandの8波のWDM光信号を選択して伝送路25に送出する。送信側のC-Lカプラ20は下り方向にL-bandの8波のWDM光信号を選択して光増幅器15を介して分波フィルタ16に入力し、分波フィルタ16は波長λL1〜λL8毎に光信号を分波して受信器171〜178に入力する。
スイッチ制御回路45は、下りの制御用光信号に含まれる制御データに基づいてスイッチ信号を発生する。図１５は信号切替フォーマット説明図であり、グループ１について示しており、1グループ16ユーザ／4波長の場合である。
加入者側装置がデータを受信してから14タイムスロット後に上り送信データを送信するように構成されているものとすれば、送信側は加入者側装置がデータを受信するタイミングを知っているから、送信側にとって加入者側装置がデータを送信するタイムスロットは既知である。そこで、送信側は制御データで加入者側装置がデータを送信するタイミング(タイムスロット)を特定する。
図１５では、制御データC1によりパケットの受信先ユーザを特定し、制御データC2によりパケットの送信元ユーザを特定する。すなわち、図１５では、制御データC1により、タイムスロットT1において第1ユーザへデータを伝送し、タイムスロットT2において第2ユーザへデータを伝送し、タイムスロットT3において第3ユーザへデータを伝送し、…..タイムスロットT15において第15ユーザへデータを伝送し、タイムスロットT16において第16ユーザへデータを伝送することが示されている。又、制御データC2により、タイムスロットT15において第1ユーザからのデータを送信し、タイムスロットT16において第2ユーザからデータを送信し、タイムスロットT1において第3ユーザからデータを送信することが示されている。
スイッチ制御回路45は1タイムスロット前に受信した制御データC1に基づいて,現タイムスロットにおいてオン/オフするスイッチ部42の光スイッチを決定してオン/オフ制御して、光信号を所定のユーザに伝送する。又、スイッチ制御回路45は1タイムスロット前に受信した制御データC2に基づいて,現タイムスロットにおいてオン/オフするスイッチ部50の光スイッチを決定してオン/オフ制御して、光信号を合波器50bに出力する。
第2実施例によれば、一本の光ファイバ伝送路で双方向伝送を行なうことができる。
・効果
本発明によれば多数のユーザ(例えば32ユーザ)をグループ化し、該グループのユーザへのデータを波長多重、時分割多重で送信するようにしたから、１ビット当たりのコストを抑えたEnd to Endの光アクセスネットワークシステムを構築することが可能となる。
特に、加入者側装置において、受信光信号を波長毎に分離してそれぞれの波長光を加入
者端末に入力するようにすれば、収容ユーザ数を更に増加でき、１ビット当たりのコストを抑えることができる。
本発明によれば、中継局において光能動素子（高速光スイッチング素子）を用い、該スイッチング素子のオン/オフタイミングをずらし、これにより時分割多重された各ユーザ宛のデータを該ユーザの加入者側装置にのみ送出するようにしたから、物理的秘匿性を確保した光アクセスシステムを構築することが可能となる。
また、本発明によれば、加入者側装置において、入力された光信号より複数の波長の光信号を分離し、該分離された複数の光信号を用いて送信側で暗号化された信号を復号して加入者端末に入力するようにしたから、ますます秘匿性を確保した光アクセスシステムを構築することが可能となる。
本発明によれば、オン/オフ可能な半導体光増幅器（SOA：Semiconductor Optical Amplifier）をスイッチング素子として使用しているため、光増幅器を別途設ける必要がなくなり、しかも、マルチキャストにも対応でき、中継局の低コスト化および小型化が実現可能である。
本発明によれば、中継局を2以上に分割し、かつ、スイッチングを行うようにしたから、光アクセスネットワークシステムをツリー状やスター状のネットワークトポロジー構成とすることが可能となる。
本発明によれば、周期性合分波フィルタを用いることで合分波器のポートを減らしつつ、グループ単位で収容ユーザ数を拡張可能とし、初期導入コストの低減を実現することができる。
本発明によれば、WDM化されたパケット信号を一括してスイッチングすることが可能であるため、ユーザ側のニーズに応じて帯域の増減が容易となる。
本発明によれば、データ用光信号と一緒に送信側から送出される制御用光信号を用いてスイッチング素子をオン/オフするようにしたから、時分割多重された各ユーザ宛のデータは該ユーザの加入者側装置にのみ確実に送出することができる。また、本発明によれば、該制御用光信号を折り返し光信号として利用し、該光信号を中継局において上りデータで変調するようにしたから、ONUを低コストに実現可能である。
本発明によれば、加入者側装置に下り光信号の波長と異なる波長の光信号を送信データで変調して出力する光送信器を設け、グループ毎に複数の加入者側装置の光送信器から入力された光変調信号を時分割処理して１つの波長の光信号とし、各グループの該光信号を合波して下り伝送路と同一の伝送路を介して送信側に送信するようにしたから、一芯の光ファイバ伝送路で双方向伝送を行なうことができる。

Claims (17)

  1. 波長多重された光信号（WDM光信号）を光ネットワークより中継局において受信し、該中継局より所定波長の光信号を加入者側装置に伝送する光アクセスネットワークシステムにおいて、前記中継局は、
    前記WDM光信号より一定波長間隔の複数の光信号を１グループとして分波する光分波手段、
    分波された前記グループの光信号を複数に分岐する光分岐手段、
    前記分岐されたグループの光信号を所定の加入者側装置に伝送する光スイッチング手段、
    を備えたことを特徴とする光アクセスネットワークシステム。
  2. 請求項１記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記光分波手段は、前記WDM光信号より複数のグループの光信号をそれぞれ分波し、かつ、グループ毎の光信号を合波して所定のポートから出力する周期性合分波フィルタであり、前記中継局は、グループ毎に前記光分岐手段及び光スイッチング手段を備えたことを特徴とする。
  3. 請求項１または２記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記光スイッチング手段を、入力ポートと出力ポート間の接続をオン/オフするスイッチ機能を備えた複数の光半導体増幅器で構成したことを特徴とする。
  4. 請求項３記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記グループの光信号は、時間的にずらして各加入者側装置へ伝送する光信号を多重して生成されており、前記複数の光半導体増幅器のオン/オフを時間的にずらすことにより、所定の光信号を所定の加入者側装置に入力することを特徴とする。
  5. 請求項３記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記グループの光スイッチング手段を構成する前記複数の光半導体増幅器を同時にオン駆動することにより、前記複数に分岐した同一の光信号を同時に複数の加入者側装置に伝送することを特徴とする。
  6. 請求項１または２記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記グループを構成するは光信号の波長間隔は四光波混合が生じない間隔とすることを特徴とする。
  7. 請求項１または２記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記波長多重されたグループの光信号を、加入者用データを伝送する光信号と該光信号とは別波長の制御用光信号とで構成し、前記中継局はグループ毎に、
    前記制御用光信号を分波する分波手段、
    該分波された制御用光信号を用いて前記光スイッチング手段を構成する高速スイッチング素子をスイッチングする制御回路、
    を備えたことを特徴とする。
  8. 請求項７記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記制御回路は、前記グループの光信号を100μｓ以下の光バースト信号に区切ってスイッチングすることを特徴とする。
  9. 請求項７記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記中継局は、
    前記制御用光信号が位相変調されている場合、前記加入者側装置から送信するデータにより該制御用光信号を強度変調して出力する光変調部と、
    各グループの光変調部から出力する光信号を合波して下り側伝送路とは別の伝送路を経由して送信側に伝送する合波手段、
    を備えたことを特徴とする。
  10. 請求項９記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記中継局は、複数の加入者側装置から光信号で入力した送信データをそれぞれ復調し、該複数の送信データを多重する送信データ多重部を備え、前記光変調部は該多重された送信データにより前記制御用光信号を強度変調することを特徴とする。
  11. 請求項９記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記中継局は、グループ毎に更に、前記分波手段により分波された前記制御用光信号を飽和領域で増幅して前記光変調部に入力する光増幅器、
    を備えたことを特徴とする。
  12. 請求項２記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記周期性分波フィルタを備えた第1の中継局、前記光分岐手段及び光スイッチング手段を備えた第2の中継局及び加入者側装置を物理的にツリー状に接続してなることを特徴とする。
  13. 請求項１または２記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記加入者側装置は、入力された光信号より各波長の光信号を分離してそれぞれ加入者端末に入力する波長選択フィルタを有することを特徴とする。
  14. 請求項１または２記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記加入者側装置は、
    入力された波長多重光信号より各波長の光信号を分離する波長選択フィルタ、
    該分離された光信号を用いて送信側で暗号化された信号を復号して加入者端末に入力する復号回路、
    を有することを特徴とする。
  15. 請求項７記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    各加入者側装置は、下り光信号の波長と異なる波長の光信号を送信データで変調して出力する光送信器をそれぞれ備え、
    前記中継局は、
    各加入者側装置の前記送信器から入力された光信号を時間的にずらして合成して１つの波長の光信号として出力する合成手段と、
    複数のグループの前記合成手段から入力する前記光信号を合波する合波部、
    該合波部から出力する光信号を下り伝送路と同一の伝送路で送信側に送信する光カプラ、
    を備え、送信側において伝送路から加入者側より送信された該光信号を分離することにより、１つの光ファイバ伝送路で双方向伝送を行なうことを特徴とする。
  16. 請求項１５記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記光カプラは、光波長帯域合分波フィルタあるいは光サーキュレータであることを特徴とする。
  17. 請求項１５記載の光アクセスネットワークシステムにおいて、
    前記合成手段は、
    各加入者側装置から入力されたが光信号を時間的にずらしてスイッチングするスイッチング手段、
    該スイッチング手段から出力する光信号を合波して１つの波長の光信号として出力する合波部、
    を備え、前記制御用光信号に該スイッチング手段をスイッチング制御する制御信号を含ませることを特徴とする。
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