JPWO2009011053A1 - ポイント−マルチポイント光通信システム - Google Patents

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Abstract

加入者側装置および局側装置で使用されている上り光信号および下り光信号の波長を変更することなく、両装置間の延伸化を可能とするポイント−マルチポイント光通信システムを得る。1台の局側装置1と複数n台の加入者側装置4とを接続する光ネットワークを基本構成として、m個の基本構成に対して1台の局側波長合分波器22、1本の光ファイバ伝送路30、および1台の加入者側波長合分波器12による共有化を図ったポイント−マルチポイント光通信システムであって、1台の波長合分波器22、12とm個の波長変換装置21、11で構成される局側中継部20および加入者側中継部10を備え、局側装置1と局側中継部20との間および加入者側装置4と加入者側中継部10との間は、現状の波長の光信号を使用し、光ファイバ伝送路30を介した波長合分波器12、22間は、延伸化可能な波長多重光信号を使用する。

Description

本発明は、局側装置と複数の加入者装置とが1つの光ネットワークを用いてデータ送受信を行うポイント−マルチポイント光通信システムに関し、特に、長距離化、大容量化を実現するポイント−マルチポイント光通信システムに関する。
ポイント−マルチポイント光通信システムの一形態として、局側装置と加入者側装置との間に再生中継装置、波長変換装置を配置することで、伝送距離を長延化することが検討されている。また、複数のポイント−マルチポイント光通信システムを波長多重技術により多重化して、光ファイバ伝送線路の共有効率を高めることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。
従来の構成では、加入者側装置サイドには、局側装置と複数の加入者装置との中間に一台の波長変換装置、および波長の合分波を行うMUX(Multiplexer)/DEMUX(Demultiplexer)装置が配置されている。また、局側装置サイドには、波長の合分波を行うMUX/DEMUX装置が配置されている。
このようなシステム構成において、複数の加入者側装置から送信された波長1.3μmの上り光信号は、局側装置と複数の加入者装置との中間に配置された波長変換装置により再生中継される。
より具体的には、次のような一連の処理により、上り光信号は、再生中継されることとなる。まず始めに、上り光信号は、受光素子により電気信号へ光電気変換される。次に、光電気変換された電気信号は、2R機能または3R機能を有する受信回路により電気再生される。さらに、電気再生された信号は、駆動回路と発光素子により再び光信号へと電気光変換される。
また、再生中継されると同時に、波長1.3μmから波長λiへと波長変換が行われる。そして、加入者側のMUX/DEMUX装置において波長多重を行うことにより、延伸化区間において波長多重技術(WDM:Wavelength Division Multiplexing)を用いた波長多重伝送を実現している。
また、局側装置サイドにおいては、局側装置サイドに配置されたMUX/DEMUX装置において波長分離を行うことで、波長λiを抜き取り、i番目の局側装置にて受信される。
逆に、i番目の局側装置から送信された波長λiの下り光信号は、局側装置サイドに配置されたMUX/DEMUX装置にて波長多重されることにより、延伸化区間において波長多重技術を用いた波長多重伝送を実現する。
また、局側装置と複数の加入者装置との中間に配置された加入者側のMUX/DEMUX装置は、上り光信号と同様にして、波長多重光信号からi番目の波長λiを分離して抽出する。さらに、波長変換装置は、抽出された波長λiのそれぞれの光信号を、光電気変換、再生中継、電気光変換すると同時に、波長λiから波長1.3μmへ波長変換する。そして、最終的に、複数の加入者側装置のそれぞれは、波長1.3μmへ波長変換された信号を受信する。
また、従来の波長変換装置の構成では、上り信号と下り信号は、アクセス区間では双方向とも波長1.3μmが用いられ、延伸化区間では双方向とも波長λiが用いられている。そのため、上り信号と下り信号の合分波には3dBカプラが適用されている。
さらに、上り信号と下り信号とは、波長変換器の中において、お互いに別々に再生中継され、上り信号と下り信号は、基本的には相互に影響し合うことはない。
このように、特許文献1における波長変換装置、MUX/DEMUX装置を適用することにより、従来の局側装置〜加入者側装置間のアクセス区間に加え、局側装置〜波長変換装置区間を延伸化区間として伝送距離を長距離化することができる。
特開2002−261697号公報
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
現在光加入者システムとして広く用いられているGE−PONシステム(Gigabit Ethernet(登録商標) Paasive Optical Network)では、上り光信号として波長1.3μm、下り光信号として波長1.49μmが用いられている。このため、上り信号と下り信号の合分波に3dBカプラを適用した従来の構成は、そのままではGE−PONシステムに適用できない。
さらに、従来の構成では、延伸化区間に用いている波長λiがそのまま局側装置に入力され、また局側装置から出力されている。従って、延伸化区間に用いている波長λiは、延伸化技術を適用しない場合の波長1.3μmとは異なる。このため、波長変換装置などの延伸化技術を適用する場合には、既にインストール済みの局側装置を波長λiに対応した装置に置き換える必要がある。
また、従来の波長変換装置の詳細構成においては、バースト伝送される上り光信号の2Rまたは3R再生時に、基準となるバースト発出の時刻情報を用いていない。このため、アクセス区間でのジッタやパルス幅歪などが累積され、システム全体の伝送効率などのパフォーマンスが、波長変換装置を適用しない場合と比較して低下してしまうという問題点がある。
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、加入者側装置および局側装置で使用されている上り光信号および下り光信号の波長を変更することなく、両装置間の延伸化を可能とするポイント−マルチポイント光通信システムを得ることを目的とする。
本発明に係るポイント−マルチポイント光通信システムは、局側波長合分波器、光ファイバ伝送路、および加入者側波長合分波器を介した光ネットワークにより1台の局側装置と複数n(nは、2以上の整数)台の加入者側装置とが接続され、1台の局側装置および複数n台の加入者側装置のそれぞれが時分割多重または波長多重にて光信号を光ネットワークに出力する光通信システムを基本構成として、m(mは、2以上の整数)台の局側装置に対応してそれぞれ複数n1〜nm(n1〜nmは、2以上の整数)台の加入者側装置が接続されたm個の基本構成を適用し、かつ、m個の基本構成に対して1台の局側波長合分波器、1本の光ファイバ伝送路、および1台の加入者側波長合分波器による共有化を図ったポイント−マルチポイント光通信システムであって、n1〜nm台の加入者側装置と加入者側波長合分波器との間にそれぞれの基本構成ごとに設けられ、n1〜nm台の加入者側装置に共通に割り付けられた第1の波長を有する上り光信号を、基本構成ごとにあらかじめ割り当てられた波長を有する上り光信号に波長変換するとともに、加入者側波長合分波器により抽出された基本構成ごとにあらかじめ割り当てられた波長を有する下り光信号を、n1〜nm台の加入者側装置に共通に割り付けられた第2の波長を有する下り光信号に波長変換するm台の加入者側波長変換装置と、m台の局側装置と局側波長合分波器との間にそれぞれの基本構成ごとに設けられ、局側波長合分波器により抽出された基本構成ごとにあらかじめ割り当てられた波長を有する上り光信号を、第1の波長を有する上り光信号に波長変換するとともに、第2の波長を有する下り光信号を、基本構成ごとにあらかじめ割り当てられた波長を有する下り光信号に波長変換するm台の局側波長変換装置とをさらに備えるものである。
本発明によれば、1台の波長合分波器と複数の波長変換装置で構成される中継部を、局側装置サイドと加入者側装置サイドの両方に配置し、延伸化区間に設けられた光ファイバ伝送路を介して波長多重光信号の送受信を行うことにより、加入者側装置および局側装置で使用されている上り光信号および下り光信号の波長を変更することなく、両装置間の延伸化を可能とするポイント−マルチポイント光通信システムを得ることができる。
本発明の実施の形態1におけるポイント−マルチポイント光通信システムの構成図である。 本発明の実施の形態2におけるポイント−マルチポイント光通信システムに適用する加入者側中継部内の波長変換装置の詳細構成図である。 本発明の実施の形態2において、下り光信号のバースト発出タイミングの時刻情報を用いないで電気信号再生を行った場合のバースト光信号の様子を示した図である。 本発明の実施の形態2において、下り光信号のバースト発出タイミングの時刻情報を抽出して電気信号再生を行った場合のバースト光信号の様子を示した図である。
以下、本発明のポイント−マルチポイント光通信システムの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1におけるポイント−マルチポイント光通信システムの構成図である。この図1のポイント−マルチポイント光通信システムは、m(mは、2以上の整数)台の局側装置1(1)〜1(m)、m本の光ファイバ2(1)〜2(m)、m個のスターカプラ3(1)〜3(m)、i(iは、1以上m以下の整数)番目のスターカプラ3(i)に接続されたni(niは、2以上の整数)台の加入者側装置4(i、1)〜4(i、ni)、加入者側中継部10、局側中継部20、および光ファイバ伝送路30で構成される。
また、中間局側に相当する加入者側中継部10は、m台の波長変換装置11(1)〜11(m)、および1台の波長合分波器12を備えている。同様に、局側中継部20は、m台の波長変換装置21(1)〜11(m)、および1台の波長合分波器22を備えている。
ここで、加入者側中継部10内に設けられたm台の波長変換装置11(1)〜11(m)は、加入者側波長変換装置に相当し、1台の波長合分波器12は、加入者側波長合分波器に相当する。また、局側中継部20内に設けられたm台の波長変換装置21(1)〜21(m)は、局側波長変換装置に相当し、1台の波長合分波器22は、局側波長合分波器に相当する。
このように、図1に示したポイント−マルチポイント光通信システムは、i番目における1台の局側装置1(i)と、それに対応するスターカプラ3(i)に接続された複数ni台の加入者側装置4(i、1)〜4(i、ni)とで構成される基本構成光通信システムを、mセット分備えた構成を有している。
さらに、この図1の構成においては、1台の波長合分波器12、1台の波長合分波器22、および波長合分波器12と波長合分波器22とを間に設けられた共通の光ファイバ伝送路30を介して、加入者側中継部10と局側中継部20とが接続されている。
すなわち、複数ni台の加入者側装置4(i、1)〜4(i、ni)が接続されたスターカプラ3(i)と、波長変換装置11(i)との間のアクセス区間は、光ファイバ2(i)で接続されている。一方、波長合分波器12と波長合分波器22との間の延伸化区間は、共通の光ファイバ伝送路30で接続されている。
そして、この延伸化区間の光ファイバ伝送路30においては、波長多重技術を適用することにより、波長合分波器12と波長合分波器22との間を一本のファイバで多重化している。
次に、図1の構成を有するポイント−マルチポイント光通信システムの動作について説明する。まず始めに、上り光信号について、説明する。スターカプラ3(i)に接続された加入者側装置4(i、1)〜4(i、ni)のいずれかから、波長1.3μmの上り光信号が送信される。ここで、波長1.3μmは、上り信号の波長として、全ての局側装置1および全ての加入者側装置4に共通に割り付けられた第1の波長に相当する。
中間局側の波長変換装置11(i)は、波長1.3μmの上り光信号を、光電気変換、電気信号再生、電気光変換、および波長変換する。波長変換装置11(i)は、波長変換の際に、延伸化区間にて波長多重技術の適用による波長多重伝送を適用するために、波長1.3μmから波長λ(iU)へ変換する。ここで、『U』は、上り方向のUPの意味を表す。
波長合分波器12は、m台の波長変換装置11(1)〜11(m)により波長変換された波長λ(1U)〜波長λ(mU)の光信号を波長多重し、延伸化区間の光ファイバ伝送路30へ波長多重光を送出する。ここで、波長多重を行う波長λ(1U)〜波長λ(mU)の波長間隔は、CWDM(Coarse WDM)の波長グリッドとしてもよいし、DWDM(Dense WDM)の波長グリッドとしてもよい。
局側中継部20内の波長合分波器22は、波長多重光から波長λ(iU)の光信号を分離し、i番目の波長変換装置21(i)に送出する。そして、i番目の波長変換装置21(i)は、波長λ(iU)の光信号に対して、光電気変換、電気信号再生、電気光変換、および波長変換を施す。この結果、波長λ(iU)の光信号は、再び波長1.3μmの光信号へ変換される。
上り光信号に対して、上述のような一連の信号処理を施すことにより、延伸化区間においてのみ、波長多重に適した波長λ(iU)を用いることができる。さらに、、加入者側装置4から出力される光信号、および局側装置1へ入力される光信号は、1.3μmの波長を用いることができる。この結果、既にインストール済みの既存の局側装置1、加入者側装置4を変更することなく、加入者側中継部10、局側中継部20、光ファイバ伝送路30を追加するだけで、延伸化が実現可能である。
一方、下り光信号についても、同様のことが言える。i番目の局側装置1(i)から、波長1.49μmの下り光信号が送信される。ここで、波長1.49μmは、下り信号の波長として、全ての局側装置1および全ての加入者側装置4に共通に割り付けられた第2の波長に相当する。
局側中継部20内の波長変換装置21(i)は、波長1.49μmの下り光信号を、光電気変換、電気信号再生、電気光変換、および波長変換する。波長変換装置21(i)は、波長変換の際に、延伸化区間にて波長多重技術の適用による波長多重伝送を適用するために、波長1.49μmから波長λ(iD)へ変換する。ここで、『D』は、下り方向のDOWNの意味を表す。
波長合分波器22は、m台の波長変換装置21(1)〜21(m)により波長変換された波長λ(1D)〜波長λ(mD)の光信号を波長多重し、延伸化区間の光ファイバ伝送路30へ波長多重光を送出する。ここで、波長多重を行う波長λ(1D)〜波長λ(mD)の波長間隔は、CWDM(Coarse WDM)の波長グリッドとしてもよいし、DWDM(Dense WDM)の波長グリッドとしてもよい。
加入者側中継部10内の波長合分波器12は、波長多重信号からλ(iD)の光信号を分離し、i番目の波長変換装置11(i)に送出する。そして、i番目の波長変換装置11(i)は、波長λ(iD)の光信号に対して、光電気変換、電気信号再生、電気光変換、および波長変換を施す。この結果、波長λ(iD)の光信号は、再び波長1.49μmの光信号へ変換される。
下り光信号に対しても、上り光信号と同様に、上述のような一連の信号処理を施すことにより、延伸化区間においてのみ、波長多重に適した波長λ(iD)を用いることができる。さらに、局側装置1から出力される光信号、および加入者側装置4へ入力される光信号は、1.49μmの波長を用いることができる。この結果、既にインストール済みの既存の局側装置1、加入者側装置4を変更することなく、加入者側中継部10、局側中継部20、光ファイバ伝送路30を追加するだけで、延伸化が実現可能である。
以上のように、実施の形態1によれば、1台の波長合分波器と複数の波長変換装置で構成される中継部を、局側装置サイドと加入者側装置サイドの両方に配置した構成を有している。この結果、既存のGE−PONシステム装置を置き換えることなく、伝送距離の延伸化を可能としたポイント−マルチポイント光通信システムを実現できる。
実施の形態2.
本実施の形態2では、波長変換装置内で上り光信号の電気信号再生を行う際に、下り光信号の電気神宝再生時に抽出した時刻情報を用いることにより、上り光信号と下り光信号との同期をとる方法について説明する。
図2は、本発明の実施の形態2におけるポイント−マルチポイント光通信システムに適用する加入者側中継部10内の波長変換装置11(i)の詳細構成図である。
この図2の波長変換装置11(i)は、上り光信号(波長1.3μm)と下り光信号(波長1.49μm)の合分波を行うWDMフィルタ101(i)、上り光信号に対する光電気変換部110(i)、電気信号再生部111(i)、電気光変換部112(i)、および下り光信号に対する光電気変換部120(i)、電気信号再生部121(i)、電気光変換部122(i)からで構成される。
また、本実施の形態2における波長変換装置11(i)は、電気信号再生部121(i)による下り光信号の処理結果から、上りバースト信号の発出タイミングを制御するための時刻情報を抽出する時刻情報抽出回路130(i)をさらに備えている。
すなわち、時刻情報抽出回路130は、下り光信号を波長変換する際に、下り光信号に含まれる加入者側装置ごとの位相情報を検出し、上り光信号を波長変調する際に、検出した位相情報に基づいて、上り光信号に含まれる加入者側装置ごとの上り光信号の位相を最適化する位相抽出回路に相当する。
この時刻情報抽出回路130(i)の出力は、上りバースト信号の電気信号再生部111(i)へ入力される。そして、電気信号再生部111(i)は、時刻情報抽出回路130(i)により抽出された時刻情報に基づいて同期処理を行い、上りバースト信号を再生する。
このように、下り光信号から時刻情報を抽出して上りバースト信号の再生を行うのは、以下の理由による。すなわち、上りのバースト光信号のそれぞれは、異なる加入者装置から異なる時間に送信されたバースト光信号であるため、たとえぞれぞれのバースト光信号が時間系列上は並んでいたとしても、異なる位相を有しているためである。
そこで、下り光信号のバースト発出タイミングの時刻情報を用いない場合と用いた場合における電気信号再生の違いについて、図面を用いて説明する。まず、図3は、本発明の実施の形態2において、下り光信号のバースト発出タイミングの時刻情報を用いないで電気信号再生を行った場合のバースト光信号の様子を示した図である。
この図3では、それぞれが異なる3つの加入者側装置から発出された3つのバースト信号200(j−1)、200(j)、200(j+1)を示している(ただし、jは、2以上の整数)。ここでは、3つのバースト信号200(j−1)、200(j)、200(j+1)のそれぞれは、例えば、i番目のスターカプラ3(i)に接続された3つの加入者側装置4(i、j−1)、4(i、j)4(i、j+1)から送出された上り光信号であることを示す。また、図3においては、バースト信号とクロックとの位相関係を示すために、バースト信号の立ち上がりのビットを模式的に示している。
ここで、3つのバースト信号200(j−1)、200(j)、200(j+1)は、基本的には異なる加入者側装置4(i、j−1)、4(i、j)4(i、j+1)が、異なる時刻に発出したものである。そのため、その位相情報に関しては、図3に示すように、全くの無相関である。
従って、例えば、連続的なクロックによって信号再生を行った場合には、たとえバースト信号200(j−1)にとっては最適な位相であったとしても、その他のバースト信号200(j)、200(j+1)にとっては、最適な位相とはならず、ビット誤りが発生する可能性がある。
図3では、バースト信号200(j−1)は、最適位相であるが、バースト信号200(j)、200(j+1)は、最適位相から外れている場合を例示している。このため、バースト信号200(j)、200(j+1)に対する電気信号再生においては、ビット誤りが生じる可能性がある。
これに対して、図4は、本発明の実施の形態2において、下り光信号のバースト発出タイミングの時刻情報を抽出して電気信号再生を行った場合のバースト光信号の様子を示した図である。
この図4では、先の図3と同様に、それぞれが異なる3つの加入者側装置から発出された3つのバースト信号200(j−1)、200(j)、200(j+1)を示している。ここでは、3つのバースト信号200(j−1)、200(j)、200(j+1)のぞれぞれは、例えば、i番目のスターカプラ3(i)に接続された3つの加入者側装置4(i、j−1)、4(i、j)4(i、j+1)から送出された上り光信号であることを示す。
先の図3を用いて説明したように、バースト信号200(j−1)、200(j)、200(j+1)は、基本的には全くの無相関であり、異なる位相を有している。そこで、時刻情報抽出回路130(i)により、下り光信号から抽出したバースト発出タイミングの時刻情報を用いて、同期処理を行う。
より具体的には、上り光信号に対する電気信号再生部111(i)は、時刻情報抽出回路130(i)により抽出された時刻情報を用いて、それぞれのバースト信号の先頭にて、再生回路を初期化する。この結果、クロックと、それぞれのバースト信号200(j−1)、200(j)、200(j+1)との間の位相が、それぞれのバースト信号にとって最適とすることが可能である。
図4の中段に示した3つのバースト信号201(j−1)、201(j)、201(j+1)は、位相が最適化された状態を示している。このような位相状態の最適化は、例えば、GE−PONにて既に量産適用されているCDR回路を適用すれば可能である。
以上のように、実施の形態2によれば、時刻情報を用いて同期をとることにより、バースト信号の再生においても最適な位相にて電気信号再生することが可能となる。この結果、バースト光信号に特有のジッタやパルス幅歪が蓄積することを抑圧し、システム全体の伝送効率の低下を防ぐことが可能となる。
なお、アクセス区間のバースト光信号を、延伸化区間のWDM光信号に適したデータフォーマットとするために、上り光信号に対する電気信号再生部は、上りバースト信号を連続流の信号に変換する機能を有していることが望ましい。

Claims (2)

  1. 局側波長合分波器、光ファイバ伝送路、および加入者側波長合分波器を介した光ネットワークにより1台の局側装置と複数n(nは、2以上の整数)台の加入者側装置とが接続され、前記1台の局側装置および前記複数n台の加入者側装置のそれぞれが時分割多重または波長多重にて光信号を前記光ネットワークに出力する光通信システムを基本構成として、m(mは、2以上の整数)台の局側装置に対応してそれぞれ複数n1〜nm(n1〜nmは、2以上の整数)台の加入者側装置が接続されたm個の基本構成を適用し、かつ、前記m個の基本構成に対して1台の局側波長合分波器、1本の光ファイバ伝送路、および1台の加入者側波長合分波器による共有化を図ったポイント−マルチポイント光通信システムであって、
    前記n1〜nm台の加入者側装置と前記加入者側波長合分波器との間にそれぞれの基本構成ごとに設けられ、前記n1〜nm台の加入者側装置に共通に割り付けられた第1の波長を有する上り光信号を、基本構成ごとにあらかじめ割り当てられた波長を有する上り光信号に波長変換するとともに、前記加入者側波長合分波器により抽出された基本構成ごとにあらかじめ割り当てられた波長を有する下り光信号を、前記n1〜nm台の加入者側装置に共通に割り付けられた第2の波長を有する下り光信号に波長変換するm台の加入者側波長変換装置と、
    前記m台の局側装置と前記局側波長合分波器との間にそれぞれの基本構成ごとに設けられ、前記局側波長合分波器により抽出された基本構成ごとにあらかじめ割り当てられた波長を有する上り光信号を、前記第1の波長を有する上り光信号に波長変換するとともに、前記第2の波長を有する下り光信号を、基本構成ごとにあらかじめ割り当てられた波長を有する下り光信号に波長変換するm台の局側波長変換装置と
    をさらに備えるポイント−マルチポイント光通信システム。
  2. 請求項1に記載のポイント−マルチポイント光通信システムにおいて、
    前記m台の加入者側波長変換装置のそれぞれは、下り光信号を波長変換する際に、前記下り光信号に含まれる加入者側装置ごとの位相情報を検出し、上り光信号を波長変調する際に、検出した前記位相情報に基づいて前記上り光信号に含まれる加入者側装置ごとの上り光信号の位相を最適化する位相抽出回路をさらに備えるポイント−マルチポイント光通信システム。
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