JPWO2009107702A1 - 光伝送システム、光中継装置、光中継器の制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

本発明の光伝送システムは、複数の加入者端末装置ＯＮＵ＃１〜＃ｎから送出される光を増幅する光中継器１２と、光中継器１２の利得を制御するための励起光を生成する励起光源を含む端末装置１６と、励起光を各加入者端末装置から送出される光信号と重なるタイミングで送信させるために端末装置１６を制御する制御装置ＯＬＴ１４とを有する。

Description

本発明は、ＰＯＮ（Passive Optical Network：受動光ネットワーク）などの光伝送システム、光中継装置、光中継器の制御方法、およびその方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。

ＰＯＮシステムは伝送路ファイバや局舎側終端装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）を複数の加入者で共有できる経済性の良いシステムである。その経済性をより高めるため、加入者の密集した都市部ではスプリッタの許容分岐数を増やし、加入者の閑散な過疎地ではＯＬＴと加入者端末装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）との距離を伸ばすことが要求される。

いわゆる高損失、長距離に対応するために中継器が設けられるが、中継器には３Ｒ（Reshaping, Retiming, Regenerating）中継器と光中継器とがある。３Ｒ中継器は、光信号を電気信号に変換し、その電気信号からクロックを再生し、再生したクロックで識別再生を行った電気信号を再度光信号に変換する。光中継器は、誘導放出を利用して光のまま信号を増幅する光増幅器を用いる。３Ｒ中継器は、ＯＬＴの受信部とＯＮＵの送信部とを構成すれば良いだけであるから確実に実現可能な技術であるが、大型で高コスト、ビットレイトに依存するなどの問題がある。光中継器は３Ｒ中継器の問題点を解決するものの、光中継器のバースト信号対応という点で技術的なハードルが高い。

ＰＯＮシステムではＯＬＴからＯＮＵへの信号（下り）は一般的な連続光であるため、基幹系光ネットワークで用いられている光中継器の適用が可能である。しかし、ＯＮＵからＯＬＴへの信号（上り）では、各ＯＮＵが一定間隔（ガードタイム）を空けて順次信号を送信してくる、いわゆるバースト信号である。ＯＬＴと各ＯＮＵとの距離は異なるため、光中継器に入力される信号光パワーは入力ダイナミックレンジの範囲で高速に変化することになる。このために、光中継器の出力を一定にしようとすれば、バーストに対応して高速に光増幅器の利得を変化させなければならない。

通常の光中継器では、光中継器の出力パワーをモニタし、それが一定になるよう利得にフィードバックをかける、いわゆるＡＧＣ（Automatic Gain Control）制御が一般的に行われている。光パワー等価装置の一例が、特開２００５−６３１３号公報に開示されている。この文献に開示された光パワー等価装置では、光増幅器に入力する光信号の強度を測定し、光増幅器の出力を一定にするために必要な利得が得られるまでの時間、すなわち必要な励起光強度を出力するまでに要する時間だけ光信号を遅延させる方式が採用されている。

しかしながら、上述した、一般的なフィードバック制御では、無入力の場合、出力を大きくしようとして利得が最大になるように制御されるが、その時、急激に信号が入力されると、ＡＧＣ制御の遅延を原因とした光サージを生じてしまう。

本発明の目的の一例は、バースト信号など高速な入力変動下においても光サージを有効に防止できる光伝送システム、光中継装置、光中継器の制御方法、およびその方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することにある。

本発明の一側面の光伝送システムは、複数の加入者端末装置から受信する光信号を増幅する光中継器と、光中継器の利得を制御するための励起光を生成する励起光源を含む端末装置と、端末装置から送出される励起光を各加入者端末装置から送出される光信号と重なるタイミングで送信させるために端末装置を制御する制御装置と、を有する。

また、本発明の一側面の光中継装置は、複数の加入者端末装置と制御装置との間に光学的に接続された光中継装置であって、複数の加入者端末装置から受信する光信号を増幅して制御装置へ出力する光増幅手段と、光増幅手段の利得を制御するための励起光を生成する励起光生成手段と、制御装置からの指示に従って複数の加入者端末装置の各々から入力される光信号と重なるタイミングで励起光を光増幅手段へ送信する制御手段と、を有する。

また、本発明の一側面の光中継器の制御方法は、複数の加入者端末装置から受信する光信号を増幅する光中継器の制御方法であって、光中継器の利得を制御するための励起光の強度を加入者端末装置から送出される光信号ごとに設定し、加入者端末装置から送出される光信号と重なるタイミングで励起光を生成させるものである。

さらに、本発明の一側面のプログラムは、複数の加入者端末装置から送出される光信号を増幅する光中継器を制御するコンピュータに実行させるためのプログラムであって、光中継器の利得を制御するための励起光の強度を加入者端末装置から送出される光信号ごとに設定し、加入者端末装置から送出される光信号と重なるタイミングで励起光を光中継器に生成させる処理をコンピュータに実行させるものである。

図１は本発明の一実施例による光中継装置を用いたＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。 図２Ａは第１実施例におけるＯＬＴの一例を示すブロック図である。 図２Ｂは第１実施例におけるＯＮＵ＃０の一例を示すブロック図である。 図３は一般的なディスカバリ・プロセスを示すシーケンス図である。 図４Ａは第１実施例におけるＯＬＴの励起光制御プロセスを示すフローチャートである。 図４Ｂは第１実施例におけるＯＮＵ＃０の動作を示すフローチャートである。 図５Ａは既存の励起タイミングおよび空きタイムスロットを示すタイムチャートである。 図５Ｂは空きタイムスロットで調整される励起光強度を模式的に示すタイムチャートである。 図６は第１実施例における励起タイミングｅＴ＃ｉおよび送信タイミングｅＴ＃ｉの一例を示すシーケンス図である。 図７Ａは第２実施例による励起光制御方法の一例を示すタイムチャートである。 図７Ｂは第３実施例による励起光制御方法の一例を示すタイムチャートである。 図７Ｃは第４実施例による励起光制御方法の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１０ 光スプリッタ
１１ 光カプラ
１２ 上り光中継器
１３ 光カプラ
１４ ＯＬＴ
１５ 下り光中継器
１６ 励起光源を有する端末装置（ＯＮＵ＃０）
１０１ 光カプラ
１０２ 光電変換器
１０３ ＣＤＲ／ＤＭＵＸ
１０４ 処理部
１０５ 励起光パワー設定部
１０６ スケジューラ
１０７ ＭＵＸ
１０８ ドライバ
１０９ 光源
２０１ 光カプラ
２０２ 光電変換器
２０３ ＣＤＲ／ＤＭＵＸ
２０４ 処理部
２０５ ＭＵＸ
２０６ ドライバ
２０７ 光源
２０８ 励起光源

本発明を適用する光伝送システムの一例として、複数の加入者端末装置ＯＮＵ＃１〜＃ｎと制御装置としての局舎側終端装置ＯＬＴとが光スプリッタおよび光中継器を通して接続されたＰＯＮシステムを取り上げ、本発明について詳細に説明する。

本発明の一実施形態の光伝送システムを説明する。

本発明の一実施形態による光伝送システムには、複数の加入者端末装置ＯＮＵ＃１〜＃ｎとは別個に、励起光源を有する端末装置ＯＮＵ＃０が設けられている。ＯＮＵ＃０は、ＯＬＴの制御の下で、ＯＮＵ＃１〜＃ｎからのそれぞれの上り光信号と重なるタイミングでそれぞれ対応する強度の励起光を出力し、これによってＯＬＴに入力する各上り光信号のパワーを一定に維持する。

通常、ＰＯＮシステムにＯＮＵが新規に接続されると、ＯＬＴとの間でディスカバリ・プロセス（Discovery Process）と言う登録手続きが実行される。その際、各ＯＮＵ−ＯＬＴ間の遅延時間ΔＴが測定されることにより、ＯＬＴは、各ＯＮＵからのデータ（上り信号）が衝突しないように一定の間隔（ガードタイム）を空けて送信開始時間および送信時間の割当てを行う。

本実施形態によれば、さらに、各ＯＮＵからＯＬＴに入力される光信号のパワーを測定し、光中継器の出力パワーを一定に保つようにそれぞれの利得を算出するプロセスが追加される。

ＯＬＴは、各ＯＮＵ＃１〜＃ｎに対して送信開始時間および送信時間を通知するが、同時にＯＮＵ＃０に対して、各ＯＮＵからの信号と重なるタイミングで、かつ、光中継器出力が一定となる利得が得られる励起光パワーで、励起光を出力するように光中継器に通知する。これによって、上り光中継器において各ＯＮＵに見合った利得がフィードフォワードで高速に設定されるため、高速に信号光レベルが変わるＰＯＮシステムにおけるバースト信号に対しても過渡応答（光サージ）なく増幅することが可能となる。

さらに、後述するように、各ＯＮＵからの送信順序を利得に応じて設定し、ガードタイム中の励起光をその前後の励起光強度で補完することにより、光中継器の利得変化をなだらかにし、光増幅器の反転分布密度の遅延に起因した光サージを軽減することも可能である。

このように、本発明の一実施形態によれば、光中継器での利得をフィードフォワードで高速に変化させることができるため、フィードバックの利得調整（ＡＧＣ）回路を含む通常の光中継器でみられるＡＧＣ回路の遅延に起因する光サージを防ぐことができる。さらに、光中継器の利得変化をなだらかにすることにより、光増幅器の反転分布密度の遅延に起因した光サージをも軽減することができる。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

（第１実施例）
１）構成
図１は本発明の一実施例による光中継装置を用いたＰＯＮシステムの構成を示すブロック図である。ここでは、ｎ個の加入者端末装置ＯＮＵ＃１〜＃ｎからそれぞれ出力された上り光信号が光スプリッタ１０、光カプラ１１、上り光中継器１２および光カプラ１３を通して局舎側終端装置（ＯＬＴ）１４へ伝送される。

また、ＯＬＴ１４からの下り光信号は、光カプラ１３、下り光中継器１５、光カプラ１１および光スプリッタ１０を通してｎ個の加入者端末装置ＯＮＵ＃１〜＃ｎへ伝送される。ＯＬＴ１４は、本実施例においては基本的に受信部、送信部および処理部を有する制御装置である（詳細は後述する）。上り光中継器１２および下り光中継器１５は、誘導放出を利用して光のまま信号を増幅する光増幅器を有する。

さらに、光カプラ１１には、励起光源を有する端末装置１６（以下、ＯＮＵ＃０と記す）が接続され、後述するようにＯＬＴ１４の制御に従って、上り光中継器１２の利得を変化させる励起光を出力する。ＯＮＵ＃０は基本的に受信部、送信部、励起光源および処理部を有するが、詳細は後述する。ＯＮＵ＃０は、励起光源を除けば、加入者端末装置ＯＮＵ＃１〜＃ｎと基本的に同じ構成を有し、それらと同様にＯＬＴ１４とのディスカバリ・プロセスにより遅延時間ΔＴ＃０が最初に測定される。

本実施例による光中継装置は、光カプラ１１、上り光中継器１２、光カプラ１３、下り光中継器１５およびＯＮＵ＃０を含む（破線部）。なお、光カプラ１１、上り光中継器１２、光カプラ１３および下り光中継器１５を１つの光中継装置とし、ＯＮＵ＃０を光スプリッタ１０に接続して加入者側に設けてもよい。

ｎ個の加入者端末装置ＯＮＵ＃１〜＃ｎからそれぞれのタイミングで出力された上り光信号は、ＯＮＵ＃０からの励起光と同じタイミングで上り光中継器１２に入力されることで増幅され、ほぼ一定のパワーでＯＬＴ１４へ出力される。

図２Ａは本実施例におけるＯＬＴの一例を示すブロック図である。光カプラ１０１を介して光電変換器１０２に入力された光信号は、光電変換器１０２により電気信号に変換され、ＣＤＲ／ＤＭＵＸ１０３へ入力される。光電変換器１０２は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）である。ＣＤＲ／ＤＭＵＸ１０３は、光電変換器１０２の出力信号からクロックおよびデータを再生（ＣＤＲ）し、パラレル変換（ＤＭＵＸ）して低速の受信信号を処理部１０４へ出力する。

本実施例におけるＯＬＴ１４はさらに励起光パワー設定部１０５およびスケジューラ１０６を有する。処理部１０４は、後述するように、光電変換器１０２から出力される入力パワーおよびＣＤＲ／ＤＭＵＸ１０３から出力される同期エラーをモニタしながら、励起光パワー設定部１０５およびスケジューラ１０６を制御することで、必要な励起光パワーを算出し、各上り光信号に対する励起光の出力タイミングを算出する。

また、処理部１０４から出力された低速データはＭＵＸ１０７によってシリアル変換され、この高速データに従って、ドライバ１０８が光源１０９を駆動することで送信光信号が生成され、生成された信号は光カプラ１０１を通して送信される。光源１０９は、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）である。

なお、処理部１０４は、送信／受信信号のプリアンブルの生成／解析を含めた主信号の処理、各デバイスのモニタ、アラームの管理なども実行する。また、ＯＬＴ１４とＯＮＵとは光源１０９、ドライバ１０８および光電変換器１０２の種類が異なることがあるが、基本的な構成は同じである。また、ＣＤＲ/ＤＭＵＸ１０３とＭＵＸ１０７は、別々のチップで供給される場合もあるし、１チップで供給される場合もある。さらに、光源１０９とドライバ１０８は一体のモジュールである場合もあり、図２Ａの構成に限定されるものではない。

また、処理部１０４、励起光パワー設定部１０５およびスケジューラ１０６は、プログラムをＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサに実行させることにより、本実施例で説明する機能と同等の機能が実現される。

図２Ｂは本実施例におけるＯＮＵ＃０の一例を示すブロック図である。光カプラ２０１を介して光電変換器２０２に入力された光信号は、光電変換器２０２により電気信号に変換され、ＣＤＲ／ＤＭＵＸ２０３へ入力される。光電変換器２０２は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）である。ＣＤＲ／ＤＭＵＸ２０３は、光電変換器２０２の出力信号からクロックおよびデータを再生（ＣＤＲ）し、パラレル変換（ＤＭＵＸ）して低速の受信信号を処理部２０４へ出力する。

また、処理部２０４から出力された低速データはＭＵＸ２０５によってシリアル変換され、この高速データに従って、ドライバ２０６が光源２０７を駆動することで送信光信号が生成され、生成された信号は光カプラ２０１を通して送信される。光源２０７は、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）である。こうしてＯＮＵ＃０はＯＬＴ１４との双方向通信が可能となる。処理部２０４は、送信／受信信号のプリアンブルの生成／解析を含めた主信号の処理、各デバイスのモニタ、アラームの管理なども実行する。

本実施例におけるＯＮＵ＃０は励起光源２０８をさらに有する。処理部２０４はＯＬＴ１４からの指示に従って励起光源２０８を制御し、励起光源２０８は指示された励起光の強度および送信タイミングで励起光を光カプラ２０１を通して送出する。処理部２０４はＯＮＵ＃０における制御手段に相当する。

なお、ＣＤＲ/ＤＭＵＸ２０３とＭＵＸ２０５は、別々のチップで供給される場合もあるし、１チップで供給される場合もある。さらに、光源２０７とドライバ２０６は一体のモジュールである場合もあり、図２Ｂの構成に限定されるものではない。

２）ディスカバリ・プロセス
上述したようにディスカバリ・プロセスによってＯＬＴ−ＯＮＵ間の遅延時間ΔＴが測定される。本実施例では、測定された遅延時間ΔＴを励起光送信タイミングの決定に利用するので、ディスカバリ・プロセスについて簡単に触れておく。

図３は一般的なディスカバリ・プロセスを示すシーケンス図である。ここでは、Ethernet ＰＯＮ（ＥＰＯＮ）（ただし、Ethernetは登録商標である）におけるディスカバリ・プロセスについて説明する。

ＯＮＵ＃ｉ（ｉは１〜ｎの任意の値）がＰＯＮシステムに新規に追加されたとすると、ディスカバリ・プロセスが実行される。まず、ＯＬＴ１４は、ＯＬＴ１４のローカル時刻Ｔ１およびＯＬＴ情報を含んだＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｇａｔｅコマンドを送信する。ＯＮＵ＃ｉがＤｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｇａｔｅコマンドを受信すると、ＯＮＵ＃ｉは内蔵の時計を時刻Ｔ１にセットし、ランダム時間経過後にＯＬＴ１４に向けてＯＮＵ＃ｉの送信時刻Ｔ２を含んだＲｅｇｉｓｔｅｒ＿Ｒｅｑｕｅｓｔコマンドを送信する。

ＯＬＴ１４がＲｅｇｉｓｔｅｒ＿Ｒｅｑｕｅｓｔコマンドを時刻Ｔ３で受信したとすれば、ＯＬＴ１４の処理部１０４は、Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の時間情報よりＯＮＵ＃ｉとの遅延時間ΔＴ＃ｉを計算して記憶する。そして、ＯＬＴ１４は、当該ＯＮＵ＃ｉに対してＬＬＩＤ(Logical Link IDentifier)を割り当て、ＯＮＵ＃ｉに対してＬＬＩＤを知らせるためのＲｅｇｉｓｔｅｒコマンドと、送信開始時刻Ｔ５および送信時間Ｌを含んだＧＡＴＥコマンドとをそれぞれ送信する。

ＯＮＵ＃ｉは、ＲｅｇｉｓｔｅｒおよびＧＡＴＥコマンドを受信すると、ＬＬＩＤをセットしたＲｅｇｉｓｔｅｒ＿ＡＣＫコマンドを指定時刻Ｔ５からＬ時間経過するまでの間にＯＬＴ１４に送信して、ＬＬＩＤをＯＬＴ１４に通知することにより、当該ＯＮＵ＃ｉの登録手続きが完了する。

なお、ＯＮＵ＃ｉは、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ＿Ｒｅｑｕｅｓｔコマンドを送ったにも拘わらずＲｅｇｉｓｔｅｒコマンドを受信しない場合には、Ｒｅｇｉｓｔｅｒ＿Ｒｅｑｕｅｓｔコマンドを再送する。これによって上り方向の初期通信を実現し、ＯＬＴ１４とＯＮＵ＃ｉとの間の遅延時間ΔＴ＃ｉの測定が可能となる。

ただし、ＯＮＵ＃０との遅延時間ΔＴ＃０は、上記と同様のプロセスでＰＯＮシステムの立ち上げ時に一番始めに行われる必要がある。

３）励起光制御
図１に示す上り光中継器１２のダイナミックレンジがＯＬＴ１４のダイナミックレンジより狭いか同じである場合は、上り光中継器１２が上り光中継器１２とＯＬＴ１４との間の伝送損失分の利得を固定値として持っていれば、初期通信（ディスカバリ・プロセス）は実現可能である。この場合、光中継器１２の出力パワーは一定とはならないが、各ＯＮＵ＃１〜＃ｎからの上り信号はＯＬＴ１４のダイナミックレンジ内で受信されるから、初期通信が可能となる。

しかしながら、上り光中継器１２のダイナミックレンジがＯＬＴ１４のダイナミックレンジより広い場合は、ＯＬＴ１４のダイナミックレンジを超えた光信号が入力されないように、上り光中継器１２の利得を光中継器１２とＯＬＴ１４との間の伝送損失分より小さく押さえておく必要がある。ところが、この場合、他のＯＮＵからの上り光信号がＯＬＴ１４のダイナミックレンジ以下になって、当該他のＯＮＵからＯＬＴ１４に信号が届かないこととなり初期通信を実現できない可能性がある。

そこで、ＯＬＴ１４では、入力パワーと同期の有無をモニタして励起光制御を行う。以下、図４Ａ〜図６を参照しながら、本実施例による励起光制御について詳細に説明する。

図４Ａは本実施例によるＯＬＴの励起光制御プロセスを示すフローチャートであり、図４ＢはＯＮＵ＃０の動作を示すフローチャートである。図５Ａは既存の励起タイミングおよび空きタイムスロットを示すタイムチャートであり、図５Ｂは空きタイムスロットで調整される励起光強度を模式的に示すタイムチャートである。

以下、図５Ａに示すように、ＯＮＵ＃１、＃２などはＯＬＴ１４で既に登録完了しており、ＯＮＵ＃０からの励起タイミングが決定されているものとする。この状態で、ＯＮＵ＃ｎが新たに追加されるものとする。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、励起光＃１はＯＮＵ＃１の光信号に対するものであり、励起光＃２はＯＮＵ＃２の光信号に対するものである。

図４Ａにおいて、ＯＬＴ１４の処理部１０４は、光電変換器１０２からの入力パワー検知出力をモニタして光入力を検知し（ステップ３０１）、光入力があれば、そのパワーが一定レベル以上であるか否かを判定する（ステップ３０２）。

入力光が一定レベル以上であれば（ステップ３０２：ＹＥＳ）、処理部１０４は、ＣＤＲ／ＤＭＵＸ１０３において同期が確立したか否かを判定する（ステップ３０３）。同期がとれなかった場合（ステップ３０３：ＹＥＳ）、処理部１０４は、新規にＯＮＵ＃ｎが追加されたが上り光中継器１２での利得が小さいためにＯＬＴ１４で信号を正しく受信できるレベルに達していないと判断し、励起光パワー設定部１０５は光電変換器１０２で受光したパワーから正しく受信できる所定のパワーまで増幅するのに必要な励起光強度（Ｐ＃ｎ）を計算する（ステップ３０４）。

続いて、ＯＬＴ１４のスケジューラ１０６は、既に稼働しているＯＮＵ＃１、＃２などに対応する励起タイミング以外の空きタイムスロットにおいて、当該ＯＮＵ＃ｎに対応する励起タイミングｅＴ＃ｎを決定する。そして、図５Ｂに示すように、ＯＬＴ１４は、ＯＮＵ＃ｎへ送信タイミングＴ＃ｎを送信すると共に、ＯＮＵ＃０へ励起光を励起タイミングｅＴ＃ｎで強度Ｐ＃ｎに上げる指示を含む制御信号を送信する（ステップ３０５）。

このように既存のＯＮＵ＃１、＃２などに対応する励起タイミング以外のタイムスロットで励起光強度を調整することで、受信レベルに達していないＯＮＵ＃ｎとの間でディスカバリ・プロセスを実行することが可能となる（ステップ３０６）。

ＯＮＵ＃０宛の制御信号は光源１０９から光信号として送出され、下り光中継器１５で増幅され、光カプラ１１を通してＯＮＵ＃０へ到達する。

図４Ｂにおいて、ＯＮＵ＃０の処理部２０４は、ＯＬＴ１４からの制御信号の有無を判定し（ステップ４０１）、制御信号を受信すると、その指示に含まれる励起タイミング（ここではｅＴ＃ｎ）と励起光強度（ここではＰ＃ｎ）とを設定する（ステップ４０２）。こうして設定された励起タイミングｅＴ＃ｎを含む励起タイミングｅＴ＃ｉに到達するごとに（ステップ４０３：ＹＥＳ）、設定された励起光強度Ｐ＃ｉで励起光源２０８を駆動し、励起光を送出する（ステップ４０４）。以下、励起タイミングｅＴ＃ｉおよび送信タイミングｅＴ＃ｉの具体例を説明する。

図６は本実施例における励起タイミングｅＴ＃ｉおよび送信タイミングｅＴ＃ｉの一例を示すシーケンス図である。ここでは、ＯＮＵ＃ｎの遅延時間ΔＴ＃ｎとＯＮＵ＃０の遅延時間ΔＴ＃０とがディスカバリ・プロセスにおいて既に算出され記憶されているものとする。

ＯＬＴ１４は、ＯＮＵ＃ｎにＧＡＴＥコマンド（送信開始時間Ｔ６、送信時間Ｌ）を送信し、同時にＯＮＵ＃０にＧＡＴＥコマンド（励起開始時間［Ｔ６＋ΔＴ＃ｎ−ΔＴ＃０］、励起時間Ｌ、励起光強度Ｐ＃ｎ）を送信する。ＧＡＴＥコマンド（Ｔ６、Ｌ）を受信したＯＮＵ＃ｎは、時刻Ｔ６に時間ＬのＬＬＩＤ＃ｎＭＡＣフレームを送信する。ＧＡＴＥコマンド（Ｔ６＋ΔＴ＃ｎ−ΔＴ＃０、Ｌ、Ｐ＃ｎ）を受信したＯＮＵ＃０は、時刻［Ｔ６＋ΔＴ＃ｎ−ΔＴ＃０］に時間Ｌだけ励起光強度Ｐ＃ｎの励起（ＣＷ）光を送信する。上述したように、ＯＮＵ＃０が時刻［Ｔ６＋ΔＴ＃ｎ−ΔＴ＃０］に送信した励起光は、ＯＮＵ＃ｎが時刻Ｔ６に送信したＬＬＩＤ＃ｎＭＡＣフレームと重なるタイミングで上り光中継器１２に入射する。これによって、ＯＮＵ＃ｎから上り光中継器１２までの減衰量に応じた利得が光中継器１２にフィードフォワードで設定されることとなる。これによって、通常の光中継器でみられるフィードバック利得調整（ＡＧＣ）の遅延に起因した光サージを防ぐことができる。

なお、ディスカバリ・プロセスの後は、各ＯＮＵは送信したいフレームの量を計算してＲｅｐｏｒｔコマンドを使ってＯＬＴ１４に通知する。ＯＬＴ１４は、各ＯＮＵからのＲｅｐｏｒｔ要求と帯域割当てのアルゴリズム（ＤＢＡ：Dynamic Bandwidth Allocation）に従って、Ｇａｔｅコマンドの送信順序を組み立て、順次ＯＮＵに向けてＧａｔｅコマンドを送信するが、その都度、ＯＮＵ＃０にもＧＡＴＥコマンドを送信する。上述と同じ要領で遅延時間を考慮しつつ、ＯＮＵ＃０からの励起光と各ＯＮＵからの上り光信号とが重なるタイミングで上り光中継器１２に入射することで、光中継器１２の出力を光サージなく一定にすることができる。

４）以上説明したように本実施例によれば、光中継器１２での利得をフィードフォワードで高速に変化させることができる。このために、通常の光中継器でみられる高速な入力レベル変動に対するＡＧＣ回路の遅延に起因する光サージを有効に防ぐことができる。

（第２実施例）
上述した第１実施例では、上り光信号とタイミングが重なるように励起光をＯＮ／ＯＦＦしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、タイムスロット間で励起光を補完することも可能である。

図７Ａは本発明の第２実施例による励起光制御方法の一例を示すタイムチャートである。ここでは、ＯＮＵ＃１〜＃４のそれぞれの励起光タイムスロットが設定されているが、処理部２０４は、それらの補完領域５０１〜５０３においてもＯＮＵ＃０から励起光を連続的に送出させる。このように励起光を連続的に変化させることにより、利得の急激な変化を抑え、光中継器１２における光増幅器の反転分布密度の遅延に起因した光サージを軽減することができる。これにより上り信号光と励起光とのタイミングがずれた場合でも信号光欠如を防ぐことができる。

（第３実施例）
図７Ｂは本発明の第３実施例による励起光制御方法の一例を示すタイムチャートである。ここでは、ＯＮＵ＃１〜＃４からの送信順序を上り光中継器１２での利得順に並べることにより、利得の急激な変化を抑えている。送信順は、ＯＬＴ１４の励起光パワー設定部１０５で設定された励起光強度（利得）の順に従ってスケジューラ１０６で設定される。図７Ｂに示す例では上り光中継器１２での利得の昇順で配列されているが、降順であってもよい。

さらに、上述した第２実施例と同様に、処理部２０４は、利得の昇順に配列されたＯＮＵ＃１〜＃４のそれぞれの励起光タイムスロットの補完領域６０１〜６０３においてもＯＮＵ＃０から励起光を連続的に送出させる。このように励起光を連続的に順次小さく（または、大きく）なるように変化させることにより、利得の急激な変化を抑え、光中継器１２における光増幅器の反転分布密度の遅延に起因した光サージを軽減することができる。これにより上り信号光と励起光とのタイミングがずれた場合でも信号光欠如を防ぐことができる。

（第４実施例）
図７Ｃは本発明の第４実施例による励起光制御方法の一例を示すタイムチャートである。上述した第２実施例と同様に、ＯＮＵ＃１〜＃４のそれぞれの励起光タイムスロットが設定されているが、それらの補完領域７０１〜７０３においてもＯＮＵ＃０から励起光を連続的に送出させる。

さらに、第４実施例では、ＯＮＵからの信号間での利得差が一定以上の場合は、ガードタイムを長く設定する。ここでは、ＯＮＵ＃３に対する励起光とそれに続くＯＮＵ＃１に対する励起光との強度差が所定値以上であるとすると、処理部２０４は、これらの間のガードタイムを長くする。したがって、励起光＃３と＃１との間の補完領域７０３における励起光の変化はより緩やかとなり、利得の急激な変化が抑えられ、光増幅器の反転分布密度の遅延に起因した光サージが軽減される。

本発明の効果の一例として、バースト信号など高速な入力変動下においても光サージを防止することができる。

また、光中継器の光増幅器は、一般的に、励起光により反転分布を形成し、誘導放出により光信号の増幅を行うものであるが、反転分布密度の応答遅延に起因した光サージが生じてしまう。これに対して、本実施形態では、各ＯＮＵからの送信順序を利得に応じて設定し、ガードタイム中の励起光をその前後の励起光強度で補完している。そのため、本発明の効果の一例として、光中継器の利得変化をなだらかにし、光増幅器の反転分布密度の遅延に起因した光サージを軽減することができる。

本発明はＰＯＮシステムの光中継器に適用可能である。

以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２００８年２月２８日に出願された日本出願の特願２００８−０４７１３７の内容が全て取り込まれており、この日本出願を基礎として優先権を主張するものである。

Claims (18)

1. 複数の加入者端末装置から受信する光信号を増幅する光中継器と、
   前記光中継器の利得を制御するための励起光を生成する励起光源を含む端末装置と、
   前記端末装置から送出される励起光を各加入者端末装置から送出される光信号と重なるタイミングで送信させるために前記端末装置を制御する制御装置と、
   を有する光伝送システム。
2. 前記端末装置は、
   励起光の強度、送信開始時間および送信時間を前記制御装置からの指示により決定する、請求の範囲第１項に記載の光伝送システム。
3. 前記制御装置は、
   前記光中継器の出力を一定にするために、前記端末装置から送出される励起光の強度を前記加入者端末装置から送出される光信号毎に定める、請求の範囲第１項または第２項に記載の光伝送システム。
4. 前記制御装置は、
   前記光中継器から受信する入力信号で所定レベルの光入力を検出し、かつ、該入力信号と同期をとれなければ、既に設定されているタイムスロット以外のタイムスロットにおいて利得を上げる指示を前記端末装置に出す、請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載の光伝送システム。
5. 前記端末装置は、生成する励起光を連続的に変化させる、請求の範囲第１項から第４項のいずれか１項に記載の光伝送システム。
6. 前記端末装置は、
   前記複数の加入者端末装置から送出される光信号の送信順序を前記光中継器での利得順に設定する、請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載の光伝送システム。
7. 前記端末装置は、
   前記複数の加入者端末装置から送出される信号間で、前記光中継器における利得差が所定値以上の場合、前記複数の加入者端末装置から送出される光信号の送信間隔を長くする、請求の範囲第５項または第６項に記載の光伝送システム。
8. 複数の加入者端末装置と制御装置との間に光学的に接続された光中継装置であって、
   前記複数の加入者端末装置から受信する光信号を増幅して前記制御装置へ出力する光増幅手段と、
   前記光増幅手段の利得を制御するための励起光を生成する励起光生成手段と、
   前記制御装置からの指示に従って、前記複数の加入者端末装置の各々から入力される光信号と重なるタイミングで前記励起光を前記光増幅手段へ送信する制御手段と、
   を有する光中継装置。
9. 前記制御手段は、
   励起光の強度、送信開始時間および送信時間を前記制御装置からの指示により決定する、請求の範囲第８項に記載の光中継装置。
10. 前記励起光の強度は、前記光増幅手段から送出される信号を一定の出力にするために前記制御装置により前記加入者端末装置から送出される光信号毎に定められる、請求の範囲第８項または第９項に記載の光中継装置。
11. 前記制御手段は前記励起光を連続的に変化させる、請求の範囲第８項から第１０項のいずれか１項に記載の光中継装置。
12. 複数の加入者端末装置から受信する光信号を増幅する光中継器の制御方法であって、
    前記光中継器の利得を制御するための励起光の強度を前記加入者端末装置から送出される光信号ごとに設定し、
    前記加入者端末装置から送出される光信号と重なるタイミングで前記励起光を生成させる、光中継器の制御方法。
13. 前記光中継器の出力を一定にするために、前記加入者端末装置から送出される光信号ごとに前記励起光の強度を定める、請求の範囲第１２項に記載の光中継器の制御方法。
14. 前記光中継器から送出される入力信号を受信する側において該入力信号で所定レベルの光入力を検出し、かつ、該入力信号と同期をとれなければ、既に設定されているタイムスロット以外のタイムスロットに前記タイミングを設定する、請求の範囲第１２項または第１３項に記載の光中継器の制御方法。
15. 前記励起光を連続的に変化させる、請求の範囲第１２項から第１４項のいずれか１項に記載の光中継器の制御方法。
16. 前記複数の加入者端末装置から送出される光信号の送信順序を前記光中継器での利得順に設定する、請求の範囲第１２項から第１５項のいずれか１項に記載の光中継器の制御方法。
17. 前記複数の加入者端末装置から送出される信号間で、前記光中継器における利得差が所定値以上の場合、前記複数の加入者端末装置から送出される光信号の送信間隔を長くする、請求の範囲第１５項または第１６項に記載の光中継器の制御方法。
18. 複数の加入者端末装置から送出される光信号を増幅する光中継器を制御するコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記光中継器の利得を制御するための励起光の強度を前記加入者端末装置から送出される光信号ごとに設定し、
    前記加入者端末装置から送出される光信号と重なるタイミングで前記励起光を前記光中継器に生成させる処理を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。

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