WO2019003491A1 - 宅側装置、光通信システムおよび宅側装置の送信レベルの調整方法 - Google Patents

宅側装置、光通信システムおよび宅側装置の送信レベルの調整方法 Download PDF

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optical
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optical signal
voa
signal
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PCT/JP2018/005891
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大助 梅田
船田　知之
成斗 田中
川瀬　大輔
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住友電気工業株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H04B10/272—Star-type networks or tree-type networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/564—Power control

Definitions

  • the present invention relates to a home apparatus, an optical communication system, and a method of adjusting the transmission level of a home apparatus.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-127719, which is a Japanese patent application filed on June 29, 2017. The entire contents of the description of the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • a passive optical network is a system that performs point-to-multipoint optical communication between an optical line terminal (OLT) and one or more optical network units (ONUs).
  • An optical line termination device is a unit generally located at the service provider's premises, also referred to as a "station-side device.”
  • An optical network unit (ONU) is a unit located at or near a subscriber's premises, and is also referred to as a "home-side device”.
  • An OLT may receive a relatively strong optical signal from one ONU and may receive a relatively weak optical signal from another ONU. Changes in the strength of the received signal can make accurate recovery of the signal difficult at the OLT.
  • the power leveling mechanism is effective in terms of the relaxation of the dynamic range of the burst receiver of the OLT and the prolongation of the life of the laser element included in the burst transmitter of the ONU and the reduction of the power consumption.
  • ITU-T Recommendation G. 984 contains recommendations for Gigabit PON (GPON) and power leveling mechanisms that can be implemented on an OLT (ITU-T Recommendation G.
  • the ONU transmitter adjusts the transmission power by adjusting the drive current of the laser element.
  • ITU-T Recommendation G. 984 (03/2003) shows an example in which the transmission power of the ONU transmitter is adjusted to three levels (Mode 0: normal power, Mode 1: -3 dB, Mode 2: -6 dB).
  • ITU-T Recommendation G.984.2 (03/2003) "Gigabit-capable Passive Optical Networks (GPON): Physical Media Dependent (PMD) layer Specification", "8.3.2 Power leveling mechanism at ONU transmitter” and “Appendix II Description and examples of power levelling mechanism ", https://www.itu.int/rec/T-REC-G.984.2-200303-I/en [June 14, 2017 search]
  • a home apparatus includes an optical transmitter configured to output an optical signal, an optical receiver configured to receive an optical signal, and an optical signal from at least the optical transmitter. And a variable light attenuator configured to attenuate the optical transmitter.
  • An optical communication system includes a station-side device, at least one home-side device, and an optical distribution network that connects the station-side device and the at least one home-side device.
  • the station-side apparatus includes a first optical transmitter configured to output an optical signal, a first optical receiver configured to receive an optical signal, and a stage before the first optical receiver. And a semiconductor optical amplifier disposed.
  • the home apparatus comprises a second optical transmitter configured to output an optical signal, a second optical receiver configured to receive the optical signal, and at least a second optical transmitter. And a variable optical attenuator configured to attenuate the optical signal.
  • a method is a method of adjusting a transmission level of a home apparatus.
  • the home apparatus is input to an optical transmitter configured to output an optical signal, an optical receiver configured to receive an optical signal, and the optical signal from the optical transmitter and the optical receiver.
  • a variable optical attenuator for attenuating an optical signal to be modulated a monitor circuit configured to monitor the reception level of the optical receiver, and a controller.
  • the method comprises the steps of: monitoring the reception level of the optical receiver by a monitoring circuit; controlling the attenuation of the variable optical attenuator based on the reception level obtained by the monitoring step by the controller; The steps of repeating the steps of monitoring and controlling to be within a predetermined range, and permitting the output of the optical signal by the optical transmitter when the reception level falls within the predetermined range.
  • FIG. 1 is a view showing a configuration example of an optical communication system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a flow chart for explaining the flow of control of the VOA in the ONU shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the VOA shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the VOA shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the light beam passing through the aperture of the VOA when the shutter of the VOA is fully open.
  • FIG. 6 is a first schematic diagram showing the light beam passing through the aperture of the VOA when the shutter of the VOA is partially open.
  • FIG. 7 is a second schematic diagram showing the light beam passing through the aperture of the VOA when the shutter of the VOA is partially open.
  • FIG. 1 is a view showing a configuration example of an optical communication system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a flow chart for explaining the flow of control of the VOA in the ONU shown in FIG.
  • FIG. 8 is a block diagram of a PON system according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram of a PON system according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing control of the VOA according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a view showing a configuration example of an optical communication system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a first configuration example of the optical communication system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing a second configuration example of the optical communication system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing a first configuration example of the optical communication system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram showing a second configuration example of the optical communication system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the configuration of the optical communication system according to the seventh embodiment.
  • FIG. 17 is a block diagram showing another configuration example of the VOA.
  • an object of the present disclosure is to provide a technique for adjusting the transmission level of a home apparatus. [Effect of the present disclosure] According to the above, it is possible to provide a technique for adjusting the transmission level of the home apparatus.
  • a home-side apparatus includes an optical transmitter configured to output an optical signal, an optical receiver configured to receive an optical signal, and at least an optical transmitter. And a variable optical attenuator configured to attenuate an optical signal of
  • variable light attenuator is further configured to attenuate the light signal to be input to the light receiver.
  • the home apparatus is optically coupled to the optical transmitter and the optical receiver optically coupled to the optical transmitter and configured to transmit the optical signal output from the optical transmitter.
  • an optical receiver path configured to transmit an optical signal to be input to the optical receiver.
  • the light transmission path and the light reception path include a common transmission path in which variable optical attenuators are arranged.
  • variable optical attenuator is configured to attenuate the optical signal to be input to the optical receiver, and the first variable optical attenuator configured to attenuate the optical signal from the optical transmitter. And a second variable optical attenuator coupled with the first variable optical attenuator.
  • the home apparatus is configured to control the variable optical attenuator in accordance with the monitor circuit configured to monitor the reception level of the optical receiver and the reception level monitored by the monitor circuit. And a controller.
  • the home apparatus further includes an enable circuit that permits the optical transmitter to output an optical signal when the reception level monitored by the monitor circuit is within a predetermined range.
  • the home apparatus further includes a controller configured to control the attenuation amount of the variable optical attenuator by performing feedforward control.
  • variable light attenuator comprises spatially coupled optics. According to the above, the amount of attenuation can be controlled so that insertion loss does not occur, so that the transmission level of the home apparatus can be adjusted in a larger range.
  • the optical communication system includes an optical distribution network that connects a station-side device, at least one home-side device, and the station-side device and at least one home-side device.
  • the station-side apparatus includes a first optical transmitter configured to output an optical signal, a first optical receiver configured to receive an optical signal, and a stage before the first optical receiver. And a semiconductor optical amplifier disposed.
  • the home apparatus comprises a second optical transmitter configured to output an optical signal, a second optical receiver configured to receive the optical signal, and at least a second optical transmitter. And a variable optical attenuator configured to attenuate the optical signal.
  • the transmission level of the home apparatus by adjusting the attenuation amount of the variable optical attenuator. Furthermore, by adjusting the transmission level of the home-side device, the possibility of damage to the optical receiver in the station-side device can be reduced.
  • the optical communication system controls the variable optical attenuator in accordance with a monitor circuit configured to monitor the reception level of the second optical receiver, and the reception level monitored by the monitor circuit. And a controller configured to
  • a method according to an aspect of the present invention is a method of adjusting a transmission level of a home apparatus.
  • the home apparatus is input to an optical transmitter configured to output an optical signal, an optical receiver configured to receive an optical signal, and the optical signal from the optical transmitter and the optical receiver.
  • a variable optical attenuator for attenuating an optical signal to be modulated a monitor circuit configured to monitor the reception level of the optical receiver, and a controller.
  • the method comprises the steps of: monitoring the reception level of the optical receiver by a monitoring circuit; controlling the attenuation of the variable optical attenuator based on the reception level obtained by the monitoring step by the controller; The steps of repeating the steps of monitoring and controlling to be within a predetermined range, and permitting the output of the optical signal by the optical transmitter when the reception level falls within the predetermined range.
  • the transmission level of the home apparatus it is possible to adjust the transmission level of the home apparatus by adjusting the attenuation amount of the variable optical attenuator. Furthermore, by adjusting the transmission level of the home apparatus, it is possible to prevent an optical signal (for example, a strong optical signal) having an unadjusted intensity from being output.
  • an optical signal for example, a strong optical signal
  • PON includes EPON (Ethernet (registered trademark) Passive Optical Network).
  • FIG. 1 is a view showing a configuration example of an optical communication system according to a first embodiment.
  • the PON system 300 includes an OLT (station-side device) 100, an ONU (home-side device) 200, and an optical distribution network 301.
  • OLT station-side device
  • ONU home-side device
  • optical distribution network 301 optical distribution network
  • the optical distribution network 301 is constituted by an optical fiber line and an optical splitter 302.
  • the OLT 100 and the ONUs 200 are connected to the optical distribution network 301.
  • An ODN (Optical Distribution Network) section 306 is a section of the optical distribution network 301 that includes the optical splitter 302 and is sandwiched by defining points 304 and 305.
  • the optical splitter 302 splits the optical distribution network 301.
  • a plurality of ONUs can be connected to the optical distribution network 301.
  • one ONU 200 is representatively shown.
  • the PON system 300 realizes a 100 Gbps class PON (for example, 100 G-EPON).
  • 100G-EPON the same fiber line as 10G-EPON is used to transmit four optical signals with different wavelengths, each having a transmission capacity of 25.78125 Gb / s (hereinafter referred to as "25 Gbps").
  • Ru the same fiber line as 10G-EPON is used to transmit four optical signals with different wavelengths, each having a transmission capacity of 25.78125 Gb / s (hereinafter referred to as "25 Gbps").
  • the OLT 100 includes an optical transmission path 101, an optical reception path 102, a diplexer filter 103, semiconductor optical amplifiers (SOA) 105 and 106, an optical multiplexer 110, and an optical demultiplexer 120.
  • Optical transmitters 111 to 114 and optical receivers 121 to 124 are included.
  • the OLT 100 can include a module (for example, an optical transceiver) that includes the above-described elements.
  • FIG. 1 shows a configuration related to transmission and reception of an optical signal of the OLT 100.
  • the light transmission path 101 and the light reception path 102 are configured by an optical waveguide, an optical fiber, and the like.
  • the diplexer filter 103 is a component for optically separating the light transmission path 101 and the light reception path 102.
  • Each of the optical transmitters 111 to 114 includes, for example, an electro-absorption modulator integrated laser diode (EML) as a light emitting element for generating an optical signal.
  • EML electro-absorption modulator integrated laser diode
  • the optical transmitters 111 to 114 emit light of different wavelengths.
  • Each optical transmitter has a transmission capacity of 25 Gbps. Therefore, 25 Gbps ⁇ 4 channels are realized.
  • the optical multiplexer 110 multiplexes the four optical signals respectively emitted from the optical transmitters 111 to 114 by wavelength multiplexing.
  • the optical transmitters 111, 112, 113, and 114 are associated with channel 0 (ch0), channel 1 (ch1), channel 2 (ch2), and channel 3 (ch3), respectively.
  • the optical transmission path 101 is optically coupled to the optical transmitters 111 to 114 via the optical multiplexer 110.
  • the SOA 105 is disposed in the optical transmission path 101 to amplify the optical signal output from the optical multiplexer 110.
  • the amplified optical signal is transmitted through the optical transmission path 101.
  • the optical signal passes through the diplexer filter 103 and is sent out from the OLT 100 to the optical distribution network 301.
  • the OLT 100 receives an optical signal from the ONU 200.
  • the optical signal passes through the diplexer filter 103 and is routed to the optical receiving path 102.
  • the SOA 106 is disposed in the light receiving path 102 and amplifies an optical signal transmitted through the light receiving path 102.
  • the optical signal from the ONU 200 is a wavelength division multiplexed (WDM) optical signal.
  • the optical demultiplexer 120 separates the optical signal transmitted through the optical receiving path 102 into four optical signals based on the wavelength.
  • the four optical signals are input to the optical receivers 121 to 124, respectively.
  • the optical reception path 102 is optically coupled to the optical receivers 121 to 124 by being optically coupled to the optical demultiplexer 120.
  • Each of the light receivers 121 to 124 is a light receiver having high sensitivity, and includes, for example, an avalanche photodiode (APD) as a light receiving element.
  • the optical receivers 121, 122, 123, 124 are respectively associated with four channels. For the sake of convenience, it is assumed that the optical receivers 121, 122, 123, and 124 are assigned to ch0, ch1, ch2, and ch3, respectively.
  • the ONU 200 includes an optical transmission path 201, an optical reception path 202, a diplexer filter 203, an optical transmission path 204, an optical multiplexer 210, an optical demultiplexer 220, optical transmitters 211 to 214, and an optical receiver 221 to 24 includes a variable optical attenuator (VOA) 230, a received signal strength indication (RSSI) circuit 241, a VOA controller 242, and a Tx enable controller 243.
  • An ONU 200 can include a module (eg, an optical transceiver) that includes the elements described above.
  • the modules of the ONU 200 may include optional elements of the components shown in FIG.
  • the “selective element” means, for example, the optical transmission path 201, the optical reception path 202, the diplexer filter 203, the optical multiplexer 210, the optical demultiplexer 220, the optical transmitters 211 to 214, the optical receivers 221 to 224, and the VOA 230 It may be.
  • the above-mentioned “optional element” is the same number selected from among the optical transmitters 211 to 214 and the optical receivers 221 to 224 (for example, as shown in the fifth embodiment described later, one). Or two) optical transmitters and optical receivers may be included.
  • the OLT 100 also has the same number selected from among the optical transmitters 111 to 114 and the optical receivers 121 to 124 (for example, one or two as shown in the fifth embodiment described later).
  • the optical transmitter and the optical receiver can be included as "optional elements”.
  • the light transmission path 201, the light reception path 202, and the light transmission path 204 are configured by an optical waveguide, an optical fiber, and the like.
  • the diplexer filter 203 is a component for optically separating the light transmission path 201 and the light reception path 202.
  • the optical transmission path 204 is a transmission path common to the optical transmission path 201 and the optical reception path 202.
  • the VOA 230 is disposed in the optical transmission path 204.
  • the optical multiplexer 210 is disposed in the optical transmission path 201.
  • the optical demultiplexer 220 is disposed in the optical receiving path 202.
  • Each of the light transmitters 211 to 214 can include an EML as a light emitting element.
  • the light emitting element of each of the light transmitters 211-214 may be a Direct Modulation Laser Diode (DML).
  • DML Direct Modulation Laser Diode
  • the optical transmitters 211 to 214 emit optical signals of different wavelengths. This optical signal is a burst optical signal.
  • Each optical transmitter has a transmission capacity of 25 Gbps. Therefore, 25 Gbps ⁇ 4 channels are realized. There is no particular limitation on which one of the four channels each optical transmitter is assigned to. For convenience, it is assumed that the optical transmitters 211, 212, 213, and 214 are assigned to ch0, ch1, ch2, and ch3.
  • the optical multiplexer 210 multiplexes the four optical signals respectively emitted from the optical transmitters 211 to 214 by wavelength multiplexing.
  • the multiplexed optical signal is transmitted through the optical transmission path 201 and passes through the diplexer filter 203.
  • the optical signal transmitted through the optical transmission path 201 is attenuated by the VOA 230. That is, the VOA 230 attenuates the optical signals transmitted from the optical transmitters 211-214.
  • the optical signal passed through the VOA 230 is sent out to the optical distribution network 301 as an upstream optical signal from the ONU 200.
  • the ONU 200 receives an optical signal from the OLT 100.
  • the optical signal is transmitted through the optical transmission path 204 and attenuated by the VOA 230. That is, the VOA 230 attenuates the optical signal to be input to the optical receivers 221-224.
  • the optical signal After passing through the VOA 230, the optical signal is transmitted through the optical transmission path 204 and routed to the optical reception path 202 by the diplexer filter 203.
  • the optical demultiplexer 220 separates the optical signal transmitted through the optical receiving path 202 into four optical signals based on the wavelength.
  • the four optical signals are input to the optical receivers 221 to 224, respectively.
  • Each of the light receivers 221 to 224 is a light receiver having high sensitivity.
  • Each of the light receivers 221 to 224 includes an avalanche photodiode as a light receiving element.
  • the optical receivers 221, 222, 223 and 224 are respectively associated with four channels. For convenience, it is assumed that the optical receivers 221, 222, 223, and 224 are assigned to ch0, ch1, ch2, and ch3, respectively.
  • the VOA 230 has a variable amount of attenuation. Specifically, the VOA 230 adjusts the level of attenuation of the optical signal under the control of the VOA controller 242. Note that the variable attenuation may include zero.
  • the RSSI circuit 241 is a monitor circuit that monitors the reception level (received signal strength) of the ONU 200. In one embodiment, the RSSI circuit 241 monitors the reception level in any one of ch0, ch1, ch2, and ch3. In 25G-EPON, 50G-EPON and 100G-EPON, ch0 is commonly used. Therefore, the RSSI circuit 241 may monitor the reception level of ch0 (that is, the optical receiver 221).
  • the RSSI circuit 241 may monitor the maximum value or the minimum value of the reception levels of the four channels. Alternatively, the RSSI circuit 241 may monitor the average value of the reception levels of the four channels.
  • the VOA controller 242 controls the VOA 230 based on the output of the RSSI circuit 241 (the monitored reception level).
  • the Tx enable controller 243 switches the state of each of the optical transmitters 211 to 214 between enable and disable based on the output of the RSSI circuit 241.
  • the RSSI circuit 241, the VOA controller 242, and the Tx enable controller 243 are realized by one or more semiconductor circuits.
  • the SOAs 105 and 106 are arranged in the OLT 100 in order to realize the 100G-EPON by the same fiber line as the 10G-EPON.
  • the transmission loss of this fiber line is a minimum of 15 dB / a maximum of 29 dB. Transmission speed is about 2.5 times faster for 100G-EPON than for 10G-EPON.
  • the OLT is required to have an optical receiver having a wide band. However, in a broadband optical receiver, not only the reception band but also the noise band is wide, so the receiver's reception sensitivity is low.
  • 100G-EPON it is estimated that the receiver sensitivity on the OLT side is degraded by about 4 to 5 dB as compared to 10G-EPON.
  • the increase in transmission speed causes deterioration in waveform quality of the transmission signal and an increase in penalty due to fiber chromatic dispersion.
  • an optical multiplexer, an optical demultiplexer, and a diplexer filter are required for each of the OLT and ONU for multiplexing and demultiplexing. Insertion loss occurs due to the addition of these elements.
  • the loss of each of the optical multiplexer and the optical demultiplexer is about 1.5 dB
  • the loss of the diplexer filter is about 0.5 dB.
  • the loss budget in the ODN section is 29 dB (IEEE 802.3av (PR30)).
  • the transmission power of the optical transmitters 211 to 214 of the ONU 200 may be increased in order to compensate for the deterioration of the reception sensitivity on the OLT side.
  • the SOA 105 can increase the transmission power of the OLT 100. Therefore, it is possible to compensate for the decrease in the reception sensitivity on the ONU side.
  • Error correction may be introduced as a measure for deterioration of the OLT-side reception sensitivity.
  • arranging a semiconductor optical amplifier on the receiving side of the OLT 100 is considered to be more effective for the problem of deterioration of the receiving sensitivity on the OLT side. This is because 10G-EPON has already introduced an error correction function that reduces the BER (Bit Error Ratio) from 10 -3 to 10 -12 or so.
  • the transmission loss of the ODN section 306 mainly depends on the distance of the optical fiber line and the number of branches by the optical splitter 302. In PON, the transmission loss of the fiber line with the OLT 100 differs for each ONU.
  • the optical signals from the plurality of ONUs 200 may include weak optical signals.
  • the SOA 106 can amplify weak light signals.
  • optical signals from a plurality of ONUs 200 may include strong optical signals. When a strong optical signal is amplified by the SOA 106, the maximum value of the reception level of any of the optical receivers 121 to 124 may exceed the threshold (Damage Threshold) for protecting the light receiving element. In such a case, the probability that the light receiving element of the light receiver is damaged is high.
  • the threshold Denage Threshold
  • the SOA 106 is disposed in the light receiving path 102 in common to the light receivers 121 to 124.
  • the semiconductor optical amplifier 105 is disposed in the optical transmission path 101 in common with the optical transmitters 111 to 114.
  • the SOA 106 When the reception level of each channel is different, it is difficult to optimize the amplification factor of the SOA 106. If the four channels include a strong signal channel, the SOA 106 is saturated. The saturation of the SOA 106 causes the amplification factor of the SOA 106 to fluctuate. Cross gain modulation occurs in which the variation in amplification factor affects the channel of the weak signal.
  • the application of the power leveling technique is effective in the PON system 300 of FIG.
  • adjusting the transmission power of the ONU 200 affects the quality of the waveform of the signal transmitted from the ONU 200. Therefore, in this embodiment, the transmission power is adjusted by the VOA 230.
  • the transmission power of the ONU 200 can be adjusted while reducing the influence on the waveform quality. Therefore, power leveling can be realized.
  • 100 G-EPON can be realized by the same fiber line as 10 G-EPON.
  • the OLT measures the reception level of the OLT and instructs the ONU to adjust the transmission power.
  • the OLT needs a function to monitor the power of the optical signal from the ONU.
  • power leveling assumes that communication between the OLT and the ONU has been established. Power leveling can not be performed under circumstances where power leveling is required to establish communication between the OLT and the ONU.
  • the ONU 200 monitors the reception level of the ONU 200 by the RSSI circuit 241.
  • the VOA controller 242 performs feedback control of the VOA 230 based on the output (received signal strength) of the RSSI circuit 241 so that the reception level does not exceed a certain threshold.
  • the VOA 230 can be controlled without the need to store in advance the relationship between the attenuation amount of the optical signal and the control amount of the VOA 230.
  • the VOA controller 242 controls the VOA 230 to add the loss in the VOA 230 to the transmission loss in the ODN section 306. Conversely, when the transmission loss in the ODN section 306 is large, the reception level detected in the RSSI circuit 241 is low. In this case, the VOA controller 242 controls the VOA 230 such that the loss in the VOA 230 is not added to the transmission loss in the ODN section 306.
  • the feedback control of the VOA 230 controls the reception level monitored by the RSSI circuit 241 to be stably within a predetermined range from the minimum reception level. Thereafter, the Tx enable controller 243 enables the transmission of burst optical signals by each of the optical transmitters 211-214.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating the flow of control of the VOA 230 in the ONU 200 shown in FIG. 1 and 2, in step S01, the VOA controller 242 detects the reception level of the ONU 200 by receiving the output signal from the RSSI circuit 241. The process of step S01 is performed until the VOA controller 242 detects the reception of the optical signal. That is, in step S01, the VOA controller 242 confirms that the ONU 200 can receive an optical signal.
  • the process of step S01 enables distinction from the case where the optical fiber is not connected to the ONU 200. Therefore, it can be avoided that transmission is inappropriately started (inappropriately, the process proceeds to step S13).
  • step S11 the RSSI circuit 241 detects the reception level of the ONU 200 by the method described above.
  • the optical signals received by the optical receivers 221 to 224 are optical signals transmitted from the OLT 100.
  • the type of the optical signal is not particularly limited.
  • step S12 the VOA controller 242 controls the VOA 230 based on the output of the RSSI circuit 241.
  • steps S11 and S12 are repeated until the reception level monitored by the RSSI circuit 241 is stabilized within a predetermined range.
  • the Tx enable controller 243 enables the optical transmitters 211-214.
  • transmission from the ONU 200 is started (step S13).
  • the optical signal is not transmitted from the ONU 200 until the control of the VOA 230 is completed. Therefore, the optical receivers 121 to 124 of the OLT 100 can be protected from damage.
  • a burst optical signal having a strength controlled by the VOA 230 is sent from the ONU 200 to the OLT 100. Thereby, power leveling can be realized.
  • the initial attenuation value of the VOA 230 may have a constant attenuation value as long as the RSSI circuit 241 can detect the reception strength. Thus, damage to the optical receivers 221 to 224 of the ONU 200 can be avoided in the initial state.
  • the downstream optical signal from the OLT 100 is a signal of continuous light. Since the optical receivers 221 to 224 receive light continuously, they are more resistant to damage than the optical receivers 121 to 124 on the OLT 100 side. Therefore, practical problems can be prevented.
  • the VOA 230 is a spatially coupled VOA that includes spatially coupled optics.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the VOA 230 shown in FIG. Referring to FIG. 3, the VOA 230 can be realized by a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) device.
  • the VOA 230 includes a shutter 231, a cantilever 232 having one end connected to the shutter 231, a driving unit 233 connected to the other end of the cantilever 232 to drive the cantilever 232 by voltage input, and an electrode 234 for receiving voltage , 235.
  • VOA 230 is formed on substrate 236 (for example, a silicon substrate) using, for example, a semiconductor manufacturing technique.
  • the substrate 236 is provided with an aperture closed by the shutter 231. For example, in a state where a voltage is not applied between the electrodes 234 and 235, the shutter 231 is in contact with the aperture, or the shutter 231 covers the aperture.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the VOA 230 shown in FIG.
  • a voltage Vd is applied between the electrodes 234 and 235.
  • the driving unit 233 is, for example, a structure connected to the cantilever 232 and deformed by a voltage, and moves the cantilever 232 in the direction in which the shutter 231 opens.
  • the opening degree of the shutter 231 changes in accordance with the magnitude of the voltage Vd.
  • FIG. 4 shows a state in which the shutter 231 is completely open.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the light beam passing through the aperture 237 of the VOA 230 when the shutter 231 of the VOA 230 is fully open. As shown in FIG. 5, the light beam 21 can pass through the aperture 237 without loss. In FIG. 5, both an optical signal transmitted from the ONU 200 and an optical signal received from the OLT 100 are collectively illustrated as an optical beam 21. The losses at the VOA 230 are independent of the propagation direction of the light beam 21.
  • FIG. 6 is a first schematic diagram showing the light beam passing through the aperture 237 of the VOA 230 when the shutter 231 of the VOA 230 is partially open.
  • the optical signal received from the OLT 100 is represented as a light beam 22. A portion of the light beam 22 is blocked by the shutter 231. Thus, the optical signal received from the OLT 100 is attenuated by the VOA 230.
  • FIG. 7 is a second schematic diagram showing the light beam passing through the aperture 237 of the VOA 230 when the shutter 231 of the VOA 230 is partially open.
  • the optical signal to be transmitted from the ONU 200 is represented as a light beam 23. A part of the light beam 23 is blocked by the shutter 231. Thereby, the optical signal to be transmitted from the ONU 200 is attenuated by the VOA 230.
  • the opening degree of the shutter 231 is the same. Therefore, the same amount of attenuation can be obtained in the VOA 230 regardless of the propagation direction of the light beam.
  • the structure of the VOA 230 capable of obtaining such attenuation characteristics is not limited to the structure shown in FIG. 3 when the VOA 230 is a spatially coupled VOA.
  • the VOA 230 preferably has a MEMS structure.
  • the VOA having the MEMS structure can be realized compactly and inexpensively, and can generate relatively small insertion loss.
  • the VOA 230 may include an input optical fiber for introducing a light beam to the VOA 230, a MEMS mirror, and an output optical fiber for propagating light from the inside of the VOA 230 to the outside of the VOA 230.
  • the light introduced into the interior of the VOA 230 by the incoming optical fiber is reflected by the MEMS mirror and the reflected light is coupled into the outgoing optical fiber.
  • the reflection angle of the mirror changes depending on the voltage applied to the MEMS mirror. As a result, the coupling ratio of the outgoing optical fiber changes, so the amount of attenuation can be changed.
  • the VOA 230 functions only when the transmission loss in the ODN section 306 is small, and the transmission loss due to the VOA 203 is added to the total transmission loss. As a result, the dynamic range of the ODN section 306 is narrowed, so that the reception level of the OLT 100 can be flattened between the burst optical signals. Furthermore, 4-channel optical amplification with one SOA becomes possible. A spatially coupled VOA is applied to the VOA 230. Therefore, when the VOA 230 is not functioning, the insertion loss due to the VOA 230 does not occur.
  • the VOA 230 adjusts the transmission level of the ONU, the transmission level of the ONU 200 can be controlled in a wide range.
  • the transmission loss of the VOA 230 can lower the reception level of the OLT 100.
  • one VOA 230 can control four channels of attenuation.
  • FIG. 8 is a block diagram of a PON system according to the second embodiment.
  • ONU 200 includes VOAs 230A and 230B instead of VOA 230.
  • the VOA 230A is disposed in the optical transmission path 201.
  • the VOA 230 B is disposed in the light receiving path 202.
  • the second embodiment is different from the first embodiment.
  • the VOAs 230A and 230B are spatially coupled VOAs having the same configuration. For example, the configuration of each of the VOAs 230A, 230B is the same as the configuration of the VOA 230 shown in FIG.
  • the VOAs 230A, 230B are simultaneously controlled by the VOA controller 242.
  • the VOAs 230A and 230B are controlled such that the attenuations of the VOAs 230A and 230B are the same.
  • the transmission level of the ONU can be widely controlled by the VOA.
  • FIG. 9 is a block diagram of a PON system according to the third embodiment.
  • VOA 230 is disposed in optical transmission path 201.
  • the third embodiment is different from the first embodiment.
  • feedforward control is executed in control of the VOA 230 by the VOA controller 242. Therefore, information relating the control amount to the attenuation amount is obtained in advance.
  • the information may be stored, for example, in the VOA controller 242.
  • FIG. 10 is a flowchart showing control of the VOA 230 according to the third embodiment.
  • the VOA controller 242 confirms that the ONU 200 can receive the optical signal by receiving the output signal from the RSSI circuit 241.
  • the VOA controller 242 determines the control amount based on the information relating the control amount and the attenuation amount.
  • the VOA controller 242 controls the VOA 230 in accordance with the determined control amount.
  • the Tx enable controller 243 enables the optical transmitters 211 to 214.
  • the transmission power of the ONU can be adjusted not only by feedback control but also by feedforward control.
  • the feedforward control may be performed together with the feedback control according to the first embodiment.
  • the transmission level of the ONU can be widely controlled by the VOA.
  • FIG. 11 is a view showing a configuration example of an optical communication system according to a fourth embodiment.
  • the fourth embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the OLT 100.
  • an SOA is provided for each optical transmitter.
  • the SOAs 105a, 105b, 105c, and 105d amplify optical signals emitted from the optical transmitters 111 to 114, respectively.
  • an SOA is provided for each optical receiver.
  • the SOAs 106a, 106b, 106c and 106d amplify optical signals to be input to the optical receivers 121 to 124, respectively.
  • the VOA 230 can control the transmission level of the ONU 200 in a wide range.
  • the optical transmitters 111 to 114 may have one SOA (see the SOA 105 in FIG. 1) in common, and the SOA may be provided for each optical receiver.
  • one SOA (see the SOA 106 in FIG. 1) may be commonly provided for the optical receivers 121 to 124, and the SOA may be disposed for each optical transmitter.
  • the Fifth Preferred Embodiment As an introduction scenario of the wavelength division multiplexing PON system, a gradual expansion (upgrade) of transmission capacity can be considered. For example, prior to the introduction of 100G-EPON, a scenario of introducing 25G-EPON or 50G-EPON is assumed.
  • FIG. 12 is a diagram showing a first configuration example of the optical communication system according to the fifth embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 12 can be adopted.
  • each of the OLT 100 and the ONU 200 includes one optical transmitter and one optical receiver. Thereby, transmission of 25 Gbps ⁇ 1 channel can be achieved.
  • the optical multiplexers 110 and 210 and the optical demultiplexer are not essential components to realize 25G-EPON.
  • a cut filter (a band pass filter that passes only the reception signal) for not receiving signals of the other three channels is required in the OLT 100 and the ONU 200.
  • Each of the light receiver 111 and the light receiver 121 may incorporate the above-described cut filter.
  • FIG. 13 is a diagram showing a second configuration example of the optical communication system according to the fifth embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 13 can be employed.
  • each of the OLT 100 and the ONU 200 includes two optical transmitters and two optical receivers. This makes it possible to achieve 25 Gbps ⁇ 2 channel transmission.
  • the VOA 230 is controlled on the ONU 200 side based on the output (received signal strength) of the RSSI circuit 241.
  • the transmission capacity can be expanded stepwise.
  • the reception strength of the same channel be monitored.
  • Channel 0 ch0
  • the RSSI circuit 241 monitors the received strength of ch0.
  • the transmission level of the ONU can be controlled in a wide range by the VOA not only in 100G-EPON but also in 25G-EPON and 50G-EPON.
  • the OLT monitors the reception level of the ONU or controls the VOA.
  • FIG. 14 is a diagram showing a first configuration example of the optical communication system according to the sixth embodiment.
  • the OLT 100 further includes a VOA monitor 130.
  • the VOA monitor 130 controls the optical transmitters 111 to 114 to generate an optical signal for the optical transmitters 111 to 114 to inquire the control state of the VOA 230.
  • the ONU 200 In response to the optical signal from the OLT 100, the ONU 200 causes the optical transmitters 211 to 214 to generate a signal indicating the control state of the VOA 230 (for example, the output of the RSSI circuit 241).
  • the optical signals from the ONU 200 are received by the optical receivers 121 to 124 of the OLT 100.
  • the VOA monitor 130 receives the output signals from the optical receivers 121 to 124 and monitors the control state of the VOA 230.
  • FIG. 15 is a diagram showing a second configuration example of the optical communication system according to the sixth embodiment.
  • the OLT 100 may further include a VOA controller 140 and an RSSI circuit 141.
  • the VOA controller 140 has the function of the VOA monitor 130 described above.
  • the OLT 100 finely adjusts the VOA 230 of the ONU 200 based on the output of the RSSI circuit 141.
  • the VOA controller 140 controls the optical transmitters 111 to 114 to generate an optical signal for controlling the VOA 230 in the optical transmitters 111 to 114.
  • the optical receivers 221 to 224 of the ONU 200 receive the optical signal from the OLT 100.
  • the VOA controller 242 controls the VOA 230 in response to signals (control signals) output from the optical receivers 221 to 224. Regarding control of the VOA 230, the VOA controller 242 can perform control based on an instruction from the OLT 100 in addition to control based on the output of the RSSI circuit 241. When the VOA monitor function does not change or the output of the RSSI circuit 141 does not change in response to an instruction from the OLT 100, it can be determined that the ONU 200 has a failure.
  • the spatially coupled VOA is applied to the adjustment of the transmission power of the ONU.
  • another form of optical attenuator is applied.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the configuration of the optical communication system according to the seventh embodiment.
  • an attenuator (fixed attenuator 251) having a fixed amount of attenuation is mounted on the ONU 200 instead of the VOA 230.
  • the fixed attenuator 251 is, for example, manually mounted inside the ONU 200.
  • the fixed attenuator 251 can be replaced with another fixed attenuator 252 having a different amount of attenuation.
  • the ONU 200 has an indicator 244 that includes an LED 245.
  • the indicator 244 indicates to the operator a fixed attenuator to be attached to the ONU 200. The operator can select a fixed attenuator having an appropriate amount of attenuation by confirming the lighting of the LED 245.
  • FIG. 17 is a block diagram showing another configuration example of the VOA 230.
  • the VOA 230 bends the optical fiber as the optical transmission path 204 to adjust the attenuation.
  • the VOA 230 includes a motor 261, a motor driver 262 for driving the motor 261, a rotation-linear conversion machine 263 for converting the rotational movement of the motor 261 into linear movement, and a rotation-linear conversion machine 263 to perform linear movement.
  • a fiber contact member 264 driven by the
  • the linear motion of the fiber contact member 264 changes the degree of bending of the optical fiber. As a result, the loss of the optical fiber changes, so the amount of attenuation can be changed.
  • the VOA controller 242 generates a signal for controlling the motor 261 based on the output of the RSSI 1 circuit 241.
  • the motor driver 262 supplies current to the motor 261 in response to the control signal from the VOA controller 242. Thereby, for example, the torque of the motor 261 is controlled.
  • the above feedback control can stabilize the amount of attenuation of the VOA 230.
  • a machine operated manually as the rotary-linear conversion machine 263 may be applied.
  • wavelength division multiplexing is applied as a form of multiplexing of a plurality of burst optical signals in the ONU.
  • time division multiplexing TDM
  • TDM time division multiplexing
  • the multiplexed burst optical signal is separated into a plurality of optical signals in the OLT according to the time division multiplexing system.
  • optical communication system according to the embodiment of the present invention can be applied to 25G-EPON, 50G-EPON and 100G-EPON. Accordingly, the embodiments of the present invention include the aspects described below.
  • Station side apparatus At least one home device; An optical distribution network connecting the station apparatus and the at least one home apparatus;
  • the station-side device A first station-side optical transmitter configured to output an optical signal;
  • a first station-side optical receiver configured to receive an optical signal;
  • a semiconductor optical amplifier disposed in front of the first station-side optical receiver;
  • the home device is A first home-side optical transmitter configured to output an optical signal;
  • a first home optical receiver configured to receive an optical signal;
  • a variable optical attenuator configured to attenuate the optical signal from at least the first home-side optical transmitter.
  • the station-side device A second station-side optical transmitter that outputs an optical signal having a wavelength different from the wavelength of the optical signal output by the first station-side optical transmitter;
  • the optical signal output from the first station-side optical transmitter and the optical signal output from the second station-side optical transmitter are multiplexed by wavelength multiplexing to output a downstream optical signal
  • a first optical multiplexer configured to A second station-side optical receiver configured to receive an optical signal;
  • a first optical demultiplexer that outputs a signal
  • the home device is A second home-side optical transmitter that outputs an optical signal having a wavelength different from the wavelength of the optical signal output by the first home-side optical transmitter;
  • the optical signal output from the first home-side optical transmitter and the optical signal output from the second home-side optical transmitter are multiplexed by wavelength multiplexing to output an upstream optical signal
  • the station-side device An optical signal having a wavelength different from the wavelength of the optical signal output by the first station-side optical transmitter and the second station-side optical transmitter is configured to be output to the first optical multiplexer.
  • a third office-side optical receiver and a fourth office-side optical receiver configured to receive optical signals from the first optical demultiplexer;
  • the home device is An optical signal having a wavelength different from the wavelength of the optical signal output by the first home-side optical transmitter and the second home-side optical transmitter is configured to be output to the second optical multiplexer.
  • station-side apparatus 101, 201 light transmission path, 102, 202 light reception path, 103, 203 diplexer filter, 105, 106 semiconductor optical amplifier (SOA), 110, 210 light Multiplexer, 111, 112, 113, 114, 211, 212, 213, 214
  • Optical transmitter 120, 220
  • Optical demultiplexer 121, 122, 123, 124, 221, 222, 223, 224
  • Optical receiver 130 VOA monitor 140, 242 VOA controller, 141, 241 received signal strength indication (RSSI) circuit, 200 home unit (ONU), 204 light transmission path, 230 variable optical attenuator (VOA), 231 shutter, 232 cantilever, 233 drive unit , 234, 235 Pole, 236 Substrate, 237 Aperture, 243 Tx Enable Controller, 244 Indicator, 251, 252 Fixed Attenuator, 261 Motor, 262 Motor Driver, 263 Rotation-to-Line

Landscapes

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Abstract

本発明の一態様に係る宅側装置は、光信号を出力するように構成された光送信器と、光信号を受信するように構成された光受信器と、少なくとも光送信器からの光信号を減衰するように構成された可変光減衰器とを備える。

Description

宅側装置、光通信システムおよび宅側装置の送信レベルの調整方法
　本発明は、宅側装置、光通信システムおよび宅側装置の送信レベルの調整方法に関する。本出願は、２０１７年６月２９日に出願した日本特許出願である特願２０１７－１２７７１９号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）は、光回線終端装置（ＯＬＴ）と、１つ以上の光ネットワークユニット（ＯＮＵ）との間でポイント・ツー・マルチポイントの光通信を行うシステムである。光回線終端装置は、一般にサービスプロバイダの構内に配置されるユニットであり、「局側装置」とも呼ばれる。光ネットワークユニット（ＯＮＵ）は、加入者の構内あるいはその近くに配置されるユニットであり、「宅側装置」とも呼ばれる。
　ＰＯＮでは、ＯＬＴからの距離およびファイバの分岐数がＯＮＵごとに異なるので、ＯＮＵごとにファイバ線路の伝送損失が異なる。ＯＬＴは、あるＯＮＵからは比較的強い光信号を受信し、別のＯＮＵからは比較的弱い光信号を受信する可能性がある。受信された信号の強度の変化は、ＯＬＴにおいて信号の正確な再生を困難にする可能性がある。
　ＯＬＴのバースト受信器のダイナミックレンジの緩和、および、ＯＮＵのバースト送信器に含まれるレーザ素子の長寿命化および消費電力の低減の観点から、パワーレベリングメカニズムは有効である。ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．９８４(０３／２００３）は、ギガビットＰＯＮ（ＧＰＯＮ）、およびＯＬＴ上に実装可能なパワーレベリングメカニズムに関する勧告を含む(ITU-T　Recommendation　G.984.2　(03/2003)　"Gigabit-capable　Passive　Optical　Networks　(GPON):Physical　Media　Dependent　(PMD)　layer　Specification",　"8.3.2　　Power　levelling　mechanism　at　ONU　transmitter"　および"Appendix　II　Description　and　examples　of　power　levelling　mechanism",　https://www.itu.int/rec/T-REC-G.984.2-200303-I/en（非特許文献１）)。
　ＯＮＵ送信器はレーザ素子の駆動電流を調整することによって送信パワーを調整する。ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．９８４(０３／２００３）には、ＯＮＵ送信器の送信パワーを３段階（Ｍｏｄｅ　０：通常パワー、Ｍｏｄｅ　１：－３ｄＢ、Ｍｏｄｅ　２：－６ｄＢ）に調整する例が示されている。
　本発明の一態様に係る宅側装置は、光信号を出力するように構成された光送信器と、光信号を受信するように構成された光受信器と、少なくとも光送信器からの光信号を減衰するように構成された可変光減衰器とを備える。
　本発明の一態様に係る光通信システムは、局側装置と、少なくとも１つの宅側装置と、局側装置および少なくとも１つの宅側装置とを接続する光分配ネットワークとを備える。局側装置は、光信号を出力するように構成された第１の光送信器と、光信号を受信するように構成された第１の光受信器と、第１の光受信器の前段に配置された半導体光増幅器とを含む。宅側装置は、光信号を出力するように構成された第２の光送信器と、光信号を受信するように構成された第２の光受信器と、少なくとも第２の光送信器からの光信号を減衰するように構成された可変光減衰器とを備える。
　本発明の一態様に係る方法は、宅側装置の送信レベルの調整方法である。宅側装置は、光信号を出力するように構成された光送信器と、光信号を受信するように構成された光受信器と、光送信器からの光信号および光受信器に入力されるべき光信号を減衰させる可変光減衰器と、光受信器の受信レベルをモニタするように構成されたモニタ回路と、コントローラとを含む。方法は、モニタ回路によって、光受信器の受信レベルをモニタするステップと、コントローラによって、モニタするステップによって得られた受信レベルに基づいて可変光減衰器の減衰量を制御するステップと、受信レベルが所定の範囲に入るように、モニタするステップと制御するステップとを繰り返すステップと、受信レベルが所定の範囲に入る場合に、光送信器による光信号の出力を許可するステップとを備える。
図１は、第１の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示した図である。 図２は、図１に示したＯＮＵにおけるＶＯＡの制御の流れを説明したフローチャートである。 図３は、図１に示したＶＯＡの構成の一例を示した概略図である。 図４は、図３に示すＶＯＡの動作を説明するための図である。 図５は、ＶＯＡのシャッタが完全に開いたときにＶＯＡのアパーチャを通過する光ビームを示した模式図である。 図６は、ＶＯＡのシャッタが部分的に開いたときにＶＯＡのアパーチャを通過する光ビームを示した第１の模式図である。 図７は、ＶＯＡのシャッタが部分的に開いたときにＶＯＡのアパーチャを通過する光ビームを示した第２の模式図である。 図８は、第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムの構成図である。 図９は、第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムの構成図である。 図１０は、第３の実施の形態に係るＶＯＡの制御を表すフロー図である。 図１１は、第４の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示した図である。 図１２は、第５の実施の形態に係る光通信システムの第１の構成例を示した図である。 図１３は、第５の実施の形態に係る光通信システムの第２の構成例を示した図である。 図１４は、第６の実施の形態に係る光通信システムの第１の構成例を示した図である。 図１５は、第６の実施の形態に係る光通信システムの第２の構成例を示した図である。 図１６は、第７の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示した図である。 図１７は、ＶＯＡの他の構成例を示したブロック図である。
[本開示が解決しようとする課題]
　ＯＮＵ送信器の送信パワーをレーザ素子の直接変調によって調整する場合には、レーザ素子の駆動電流を変化させなければならない。駆動電流を大きく減少させたときには、レーザ素子の発光が不安定になるため、波形品質が劣化する。したがって駆動電流の調整可能な範囲が限定される。レーザ素子の駆動電流の大きさを変化させることによってＯＮＵの送信レベルを調整することは、実質的には難しい。
　したがって本開示の目的は、宅側装置の送信レベルを調整するための技術を提供することである。
[本開示の効果]
　上記によれば、宅側装置の送信レベルを調整するための技術を提供することができる。
　[本発明の実施形態の説明]
　最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
　（１）　本発明の一態様に係る宅側装置は、光信号を出力するように構成された光送信器と、光信号を受信するように構成された光受信器と、少なくとも光送信器からの光信号を減衰するように構成された可変光減衰器とを備える。
　上記によれば、可変光減衰器の減衰量を調整することによって、宅側装置の送信レベルを調整することができる。
　（２）　好ましくは、可変光減衰器は、さらに、光受信器に入力されるべき光信号を減衰するように構成される。
　上記によれば、宅側装置から送信される光信号だけでなく、光受信器に入力される光信号を減衰させることができる。
　（３）　好ましくは、宅側装置は、光送信器に光学的に結合されて、光送信器から出力された光信号を伝送するように構成された光送信路と、光受信器に光学的に結合されて、光受信器に入力されるべき光信号を伝送するように構成された光受信路とをさらに備える。光送信路および光受信路は、可変光減衰器が配置された共通の伝送路を含む。
　上記によれば、宅側装置から送信される光信号だけでなく、光受信器に入力される光信号を減衰させることができる。
　（４）　好ましくは、可変光減衰器は、光送信器からの光信号を減衰するように構成された第１の可変光減衰器と、光受信器に入力されるべき光信号を減衰するように構成されて、第１の可変光減衰器と連動する第２の可変光減衰器とを含む。
　上記によれば、宅側装置から送信される光信号だけでなく、光受信器に入力される光信号を減衰させることができる。
　（５）　好ましくは、宅側装置は、光受信器の受信レベルをモニタするように構成されたモニタ回路と、モニタ回路によってモニタされた受信レベルに従って可変光減衰器を制御するように構成されたコントローラとをさらに備える。
　上記によれば、モニタされた受信レベルに基づくフィードバック制御によって可変光減衰器の減衰量を調整することができる。可変光減衰器の減衰量と制御量との関係を予め取得する必要がない。
　（６）　好ましくは、宅側装置は、モニタ回路によってモニタされた受信レベルが所定の範囲内であるときに光送信器に光信号の出力を許可するイネーブル回路をさらに備える。
　上記によれば、宅側装置から、未調整の強度を有する光信号（たとえば強い光信号）が出力されることを防ぐことができる。
　（７）　好ましくは、上記（１）において、宅側装置は、フィードフォワード制御を実行することによって可変光減衰器の減衰量を制御するように構成されたコントローラをさらに備える。
　上記によれば、受信レベルをモニタしなくとも、可変光減衰器の減衰量と制御量との間の関係に基づくフィードフォワード制御によって可変光減衰器の減衰量を調整することができる。
　（８）　好ましくは、可変光減衰器は、空間結合光学系を含む。
　上記によれば、挿入損失が発生しないように減衰量を制御することができるので、より大きな範囲で宅側装置の送信レベルを調整することができる。
　（９）　本発明の一態様に係る光通信システムは、局側装置と、少なくとも１つの宅側装置と、局側装置および少なくとも１つの宅側装置とを接続する光分配ネットワークとを備える。局側装置は、光信号を出力するように構成された第１の光送信器と、光信号を受信するように構成された第１の光受信器と、第１の光受信器の前段に配置された半導体光増幅器とを含む。宅側装置は、光信号を出力するように構成された第２の光送信器と、光信号を受信するように構成された第２の光受信器と、少なくとも第２の光送信器からの光信号を減衰するように構成された可変光減衰器とを備える。
　上記によれば、可変光減衰器の減衰量を調整することによって、宅側装置の送信レベルを調整することができる。さらに、宅側装置の送信レベルを調整することによって、局側装置における光受信器の損傷の可能性を低減することができる。
　（１０）　好ましくは、光通信システムは、第２の光受信器の受信レベルをモニタするように構成されたモニタ回路と、モニタ回路によってモニタされた受信レベルに従って前記可変光減衰器を制御するように構成されたコントローラとをさらに備える。
　上記によれば、モニタされた受信レベルに基づくフィードバック制御によって可変光減衰器の減衰量を調整することができる。可変光減衰器の減衰量と制御量との関係を予め取得する必要がない。
　（１１）　本発明の一態様に係る方法は、宅側装置の送信レベルの調整方法である。宅側装置は、光信号を出力するように構成された光送信器と、光信号を受信するように構成された光受信器と、光送信器からの光信号および光受信器に入力されるべき光信号を減衰させる可変光減衰器と、光受信器の受信レベルをモニタするように構成されたモニタ回路と、コントローラとを含む。方法は、モニタ回路によって、光受信器の受信レベルをモニタするステップと、コントローラによって、モニタするステップによって得られた受信レベルに基づいて可変光減衰器の減衰量を制御するステップと、受信レベルが所定の範囲に入るように、モニタするステップと制御するステップとを繰り返すステップと、受信レベルが所定の範囲に入る場合に、光送信器による光信号の出力を許可するステップとを備える。
　上記によれば、可変光減衰器の減衰量を調整することによって、宅側装置の送信レベルを調整することができる。さらに、宅側装置の送信レベルを調整することによって、未調整の強度を有する光信号（たとえば強い光信号）が出力されることを防ぐことができる。
　[本発明の実施形態の詳細]
　以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　以下の説明において、光通信システムの一実施形態としてＰＯＮが示される。なお、限定しない限りにおいて、「ＰＯＮ」はＥＰＯＮ（Ethernet（登録商標）　Passive　Optical　Network）を含む。
　＜実施の形態１＞
　図１は、第１の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示した図である。図１に示されるように、ＰＯＮシステム３００は、ＯＬＴ（局側装置）１００と、ＯＮＵ（宅側装置）２００と、光分配ネットワーク３０１とを備える。
　光分配ネットワーク３０１は、光ファイバ線路および光スプリッタ３０２によって構成される。ＯＬＴ１００およびＯＮＵ２００は、光分配ネットワーク３０１に接続される。
　ＯＤＮ（Optical　Distribution　Network）区間３０６は、光スプリッタ３０２を含み、かつ規定点３０４，３０５で挟まれた光分配ネットワーク３０１の区間である。光スプリッタ３０２により、光分配ネットワーク３０１が分岐される。これにより複数のＯＮＵが光分配ネットワーク３０１に接続されることができる。図１では、代表的に１つのＯＮＵ２００が示される。
　ＰＯＮシステム３００は、１００Ｇｂｐｓ級ＰＯＮ（たとえば１００Ｇ－ＥＰＯＮ）を実現する。１００Ｇ－ＥＰＯＮでは、１０Ｇ－ＥＰＯＮと同じファイバ線路が使用されて、２５．７８１２５Ｇｂ／ｓ（以下では「２５Ｇｂｐｓ」と表記する）の伝送容量を有する、互いに波長が異なる４本の光信号が伝送される。
　ＯＬＴ１００は、光送信路１０１と、光受信路１０２と、ダイプレクサフィルタ（Diplexer　filter)１０３と、半導体光増幅器（Semiconductor　Optical　Amplifier；ＳＯＡ）１０５，１０６と、光マルチプレクサ１１０と、光デマルチプレクサ１２０と、光送信器１１１～１１４と、光受信器１２１～１２４とを含む。ＯＬＴ１００は、上記の要素を含むモジュール（たとえば光トランシーバ）を含むことができる。図１では、ＯＬＴ１００の光信号の送信および受信に関する構成を示している。
　光送信路１０１および光受信路１０２は、光導波路、光ファイバ等により構成される。ダイプレクサフィルタ１０３は、光送信路１０１および光受信路１０２を光学的に分離するための部品である。
　光送信器１１１～１１４の各々は、光信号を発生させる発光素子として、たとえば電界吸収型変調器集積レーザダイオード（Electro-absorption　Modulator　Laser　Diode；ＥＭＬ）を含む。光送信器１１１～１１４は、波長の互いに異なる光を発する。各々の光送信器は２５Ｇｂｐｓの伝送容量を有する。したがって２５Ｇｂｐｓ×４チャネルが実現される。
　光マルチプレクサ１１０は、光送信器１１１～１１４からそれぞれ発せられた４つの光信号を波長多重によって多重化する。各々の光送信器が４つのチャネルのうちの、いずれの１つに割り当てられるのかは特に限定されない。便宜上、光送信器１１１，１１２，１１３，１１４が、それぞれ、チャネル０（ｃｈ０）、チャネル１（ｃｈ１）、チャネル２（ｃｈ２）、チャネル３（ｃｈ３）に対応付けられているものとする。
　光送信路１０１は、光マルチプレクサ１１０を介して光送信器１１１～１１４に光学的に結合される。ＳＯＡ１０５は、光送信路１０１に配置されて、光マルチプレクサ１１０から出力された光信号を増幅する。増幅された光信号は、光送信路１０１を伝送される。光信号は、ダイプレクサフィルタ１０３を通過して、ＯＬＴ１００から光分配ネットワーク３０１に送出される。
　ＯＬＴ１００はＯＮＵ２００から光信号を受ける。その光信号はダイプレクサフィルタ１０３を通過して、光受信路１０２に経路付られる。ＳＯＡ１０６は、光受信路１０２に配置されて、光受信路１０２を伝送される光信号を増幅する。
　ＯＮＵ２００からの光信号は波長分割多重（ＷＤＭ）光信号である。光デマルチプレクサ１２０は、光受信路１０２を伝送された光信号を、波長に基づいて４つの光信号に分離する。４つの光信号は、光受信器１２１～１２４に、それぞれ入力される。光受信路１０２は、光デマルチプレクサ１２０に光学的に結合されることにより、光受信器１２１～１２４に光学的に結合される。
　光受信器１２１～１２４の各々は、高感度を有する受光器であり、たとえば、受光素子としてアバランシェフォトダイオード（Avalanche　Photodiode；ＡＰＤ）を含む。光受信器１２１，１２２，１２３，１２４は、４つのチャネルにそれぞれ関連付けられる。便宜上、光受信器１２１，１２２，１２３，１２４が、それぞれ、ｃｈ０，ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３に割り当てられているものとする。
　ＯＮＵ２００は、光送信路２０１と、光受信路２０２と、ダイプレクサフィルタ２０３と、光伝送路２０４と、光マルチプレクサ２１０と、光デマルチプレクサ２２０と、光送信器２１１～２１４と、光受信器２２１～２２４と、可変光減衰器（Variable　Optical　Attenuator；ＶＯＡ）２３０と、受信信号強度表示（Received　Signal　Strength　Indication；ＲＳＳＩ）回路２４１と、ＶＯＡコントローラ２４２と、Ｔｘイネーブルコントローラ２４３とを含む。ＯＮＵ２００は、上記の要素を含むモジュール（たとえば光トランシーバ）を含むことができる。
　ＯＮＵ２００のモジュールは、図１に示された構成要素のうちの選択的な要素を含んでもよい。「選択的な要素」とは、たとえば光送信路２０１、光受信路２０２、ダイプレクサフィルタ２０３、光マルチプレクサ２１０、光デマルチプレクサ２２０、光送信器２１１～２１４、光受信器２２１～２２４、およびＶＯＡ２３０であってもよい。さらに、上記の「選択的な要素」は、光送信器２１１～２１４および光受信器２２１～２２４の中から選択された同数（たとえば後述する第５の実施の形態に示されるように、１つ、あるいは２つ）の光送信器および光受信器を含んでもよい。この場合には、ＯＬＴ１００も同様に、光送信器１１１～１１４および光受信器１２１～１２４の中から選択された同数（たとえば後述する第５の実施の形態に示されるように１つ、あるいは２つ）の光送信器および光受信器を、「選択的な要素」として含むことができる。
　光送信路２０１、光受信路２０２および、光伝送路２０４は、光導波路、光ファイバ等により構成される。ダイプレクサフィルタ２０３は、光送信路２０１および光受信路２０２を光学的に分離するための部品である。
　光伝送路２０４は、光送信路２０１および光受信路２０２に共通する伝送路である。第１の実施の形態では、ＶＯＡ２３０は光伝送路２０４に配置される。
　光マルチプレクサ２１０は光送信路２０１に配置される。光デマルチプレクサ２２０は、光受信路２０２に配置される。
　光送信器２１１～２１４の各々は、発光素子としてＥＭＬを含むことができる。代わりに、光送信器２１１～２１４の各々の発光素子は、直接変調レーザダイオード（Direct　Modulation　Laser　Diode;ＤＭＬ）であってもよい。光送信器２１１～２１４は、波長の互いに異なる光信号を発する。この光信号はバースト光信号である。各々の光送信器は２５Ｇｂｐｓの伝送容量を有する。したがって２５Ｇｂｐｓ×４チャネルが実現される。各々の光送信器が４つのチャネルのうちの、いずれの１つに割り当てられるのかは特に限定されない。便宜上、光送信器２１１，２１２，２１３，２１４が、ｃｈ０，ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３に割り当てられているものとする。
　光マルチプレクサ２１０は、光送信器２１１～２１４からそれぞれ発せられた４つの光信号を波長多重によって多重化する。多重化された光信号は、光送信路２０１を伝送されて、ダイプレクサフィルタ２０３を通過する。
　光送信路２０１を伝送された光信号は、ＶＯＡ２３０によって減衰させられる。すなわち、ＶＯＡ２３０は、光送信器２１１～２１４から送出された光信号を減衰させる。ＶＯＡ２３０を通った光信号は、ＯＮＵ２００からの上り光信号として、光分配ネットワーク３０１へと送出される。
　ＯＮＵ２００は、ＯＬＴ１００から光信号を受ける。その光信号は、光伝送路２０４を伝送されて、ＶＯＡ２３０によって減衰させられる。すなわち、ＶＯＡ２３０は、光受信器２２１～２２４に入力されるべき光信号を減衰させる。
　ＶＯＡ２３０を通過した後、光信号は、光伝送路２０４を伝送されて、ダイプレクサフィルタ２０３によって、光受信路２０２に経路付られる。光デマルチプレクサ２２０は、光受信路２０２を伝送された光信号を波長に基づいて４つの光信号に分離する。４つの光信号は、光受信器２２１～２２４に、それぞれ入力される。光受信器２２１～２２４の各々は、高感度を有する受光器である。光受信器２２１～２２４の各々は、受光素子としてアバランシェフォトダイオードを含む。光受信器２２１，２２２，２２３，２２４は、４つのチャネルにそれぞれ関連付けられる。便宜上、光受信器２２１，２２２，２２３，２２４が、それぞれ、ｃｈ０，ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３に割り当てられているものとする。
　ＶＯＡ２３０は、可変の減衰量を有する。詳細には、ＶＯＡ２３０は、ＶＯＡコントローラ２４２の制御により、光信号の減衰（アッテネーション）のレベルを調節する。なお、可変の減衰量は０を含み得る。
　ＲＳＳＩ回路２４１は、ＯＮＵ２００の受信レベル（受信信号強度）をモニタするモニタ回路である。一実施形態では、ＲＳＳＩ回路２４１は、ｃｈ０，ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３のいずれか１つのチャネルにおける受信レベルをモニタする。２５Ｇ－ＥＰＯＮ、５０Ｇ－ＥＰＯＮおよび１００Ｇ－ＥＰＯＮでは、ｃｈ０が共通に使われる。したがってＲＳＳＩ回路２４１は、ｃｈ０（すなわち光受信器２２１）の受信レベルをモニタしてもよい。
　ＲＳＳＩ回路２４１は、４つのチャネルの受信レベルのうちの最大値、あるいは最小値をモニタしてもよい。あるいは、ＲＳＳＩ回路２４１は、４つのチャネルの受信レベルの平均値をモニタするのでもよい。
　ＶＯＡコントローラ２４２は、ＲＳＳＩ回路２４１の出力（モニタされた受信レベル）に基づいて、ＶＯＡ２３０を制御する。Ｔｘイネーブルコントローラ２４３は、ＲＳＳＩ回路２４１の出力に基づいて、光送信器２１１～２１４の各々の状態をイネーブルとディセーブルとの間で切り替える。ＲＳＳＩ回路２４１と、ＶＯＡコントローラ２４２と、Ｔｘイネーブルコントローラ２４３とは、１または複数の半導体回路によって実現される。
　この実施の形態では、１０Ｇ－ＥＰＯＮと同じファイバ線路によって１００Ｇ－ＥＰＯＮを実現するために、ＳＯＡ１０５，１０６がＯＬＴ１００に配置される。このファイバ線路の伝送損失は、最小１５ｄＢ／最大２９ｄＢである。１０Ｇ－ＥＰＯＮに比べて１００Ｇ－ＥＰＯＮでは、伝送速度が約２．５倍になる。伝送速度が高いほど、ＯＬＴには、広い帯域を有する光受信器が求められる。しかし、広帯域の光受信器では、受信帯域だけでなくノイズ帯域も広いため、受信器の受信感度は低い。
　１００Ｇ－ＥＰＯＮでは、１０Ｇ－ＥＰＯＮに比べて、ＯＬＴ側の受信器の受信感度が約４～５ｄＢ劣化すると見積もられる。また、伝送速度が高まることにより、伝送信号の波形品質の劣化、および、ファイバ波長分散によるペナルティの増加が生じる。
　さらに、合波および分波のために、ＯＬＴおよびＯＮＵの各々に、光マルチプレクサ、光デマルチプレクサ、およびダイプレクサフィルタが必要である。これらの素子を追加することによる挿入損失が発生する。たとえば光マルチプレクサ、光デマルチプレクサの各々の損失は約１．５ｄＢであり、ダイプレクサフィルタの損失は約０．５ｄＢである。ＯＤＮ区間のロスバジェットは２９ｄＢ（ＩＥＥＥ　８０２．３ａｖ（ＰＲ３０））である。
　ＯＬＴ側の受信感度の劣化を補うために、ＯＮＵ２００の光送信器２１１～２１４の送信パワーを上げてもよい。しかし、ＯＮＵ側の送信パワーを増加させることによって、ＯＮＵ２００のコストが増加する可能性を考慮する必要がある。光分配ネットワーク３０１に複数のＯＮＵ２００が接続されるので、各ＯＮＵのコストの増加が、ＰＯＮシステム３００の全体のコストに大きく影響する。ＯＬＴ１００の受信側に光増幅器を適用することによって、ＯＬＴ側の受信感度を改善しつつ、ＯＮＵ２００の側のコストが大幅に増加することを抑えることができる。上り方向と同様に、下り方向では、ＯＮＵの受信感度が不足する。ＳＯＡ１０５によって、ＯＬＴ１００の送信パワーを高めることができる。したがって、ＯＮＵ側の受信感度の低下を補うことができる。
　ＯＬＴ側の受信感度の劣化のための対策として、誤り訂正を導入してもよい。ただし、ＯＬＴ１００の受信側に半導体光増幅器を配置するほうが、ＯＬＴ側の受信感度の劣化の問題に対してより効果的であると考えられる。既に、１０Ｇ－ＥＰＯＮではＢＥＲ（Bit　Error　Ratio）を１０-3から１０-12相当まで低減する誤り訂正機能が導入されているためである。
　ＯＤＮ区間３０６の伝送損失は、主に、光ファイバ線路の距離と光スプリッタ３０２による分岐数に依存する。ＰＯＮでは、ＯＮＵごとに、ＯＬＴ１００とのファイバ線路の伝送損失が異なる。複数のＯＮＵ２００からの光信号の中には、弱い光信号が含まれる可能性がある。ＳＯＡ１０６によって、弱い光信号を増幅することができる。一方、複数のＯＮＵ２００からの光信号の中には、強い光信号が含まれる可能性がある。強い光信号がＳＯＡ１０６によって増幅された場合、光受信器１２１～１２４のいずれかの受信レベルの最大値が受光素子を保護するための閾値（Damage　Threshold）を上回るおそれがある。このような場合には、その光受信器の受光素子が損傷する確率が高い。
　コストの観点からは、１つの半導体光増幅器が４チャネルの信号を同時に増幅することが好ましい。このため、ＳＯＡ１０６は、光受信器１２１～１２４に共通して、光受信路１０２に配置される。同様にコストの観点から、半導体光増幅器１０５が、光送信器１１１～１１４に共通して光送信路１０１に配置される。
　各チャネルの受信レベルが異なる場合には、ＳＯＡ１０６の増幅率を最適化することが難しい。４つのチャネルの中に、強信号のチャネルが含まれる場合にはＳＯＡ１０６が飽和する。ＳＯＡ１０６の飽和により、ＳＯＡ１０６の増幅率が変動する。増幅率の変動が弱信号のチャネルに影響を及ぼすという、相互利得変調（Cross　Gain　Modulation）が発生する。
　したがって、図１のＰＯＮシステム３００において、パワーレベリング技術の適用が有効である。上述のように、ＯＮＵ２００の送信パワーを調整することは、ＯＮＵ２００から送信される信号の波形の品質に影響を与える。したがって、この実施の形態では、ＶＯＡ２３０により送信パワーを調整する。これにより波形品質への影響を小さくしながらＯＮＵ２００の送信パワーを調整することができる。したがって、パワーレベリングを実現することができる。また、ＳＯＡを利用することにより、１０Ｇ－ＥＰＯＮと同じファイバ線路によって１００Ｇ－ＥＰＯＮを実現することができる。
　ＧＰＯＮのパワーレベリング機構では、ＯＬＴは、ＯＬＴの受信レベルを測定して、ＯＮＵに対して送信パワーを調整するよう指示する。ＯＬＴには、ＯＮＵからの光信号のパワーをモニタする機能が必要である。加えて、パワーレベリングは、ＯＬＴとＯＮＵとの間の通信が確立されていることが前提となる。ＯＬＴとＯＮＵとの間の通信を確立するためにパワーレベリングが必要な状況下では、パワーレベリングは実行できない。
　この実施の形態では、ＯＮＵ２００がＯＮＵ２００の受信レベルをＲＳＳＩ回路２４１によりモニタする。ＶＯＡコントローラ２４２は、受信レベルが一定の閾値を超えないように、ＲＳＳＩ回路２４１の出力（受信信号強度）に基づいてＶＯＡ２３０をフィードバック制御する。フィードバック制御を採用することにより、光信号の減衰量とＶＯＡ２３０の制御量との間の関係を予め記憶する必要なしにＶＯＡ２３０を制御することができる。
　ＯＤＮ区間３０６における伝送損失が小さい場合、ＲＳＳＩ回路２４１において検出される受信レベルが高い。この場合には、ＶＯＡコントローラ２４２は、ＶＯＡ２３０を制御して、ＶＯＡ２３０における損失をＯＤＮ区間３０６における伝送損失に加算する。逆に、ＯＤＮ区間３０６における伝送損失が大きい場合、ＲＳＳＩ回路２４１において検出される受信レベルが低い。この場合には、ＶＯＡコントローラ２４２は、ＶＯＡ２３０における損失がＯＤＮ区間３０６における伝送損失に加算されないようにＶＯＡ２３０を制御する。
　ＶＯＡ２３０のフィードバック制御により、ＲＳＳＩ回路２４１によりモニタされた受信レベルが、最小受信レベルから、所定の範囲内に安定的に入るように制御される。その後に、Ｔｘイネーブルコントローラ２４３は、光送信器２１１～２１４の各々によるバースト光信号の送信を可能にする。
　図２は、図１に示したＯＮＵ２００におけるＶＯＡ２３０の制御の流れを説明したフローチャートである。図１および図２を参照して、ステップＳ０１において、ＶＯＡコントローラ２４２は、ＲＳＳＩ回路２４１からの出力信号を受けることにより、ＯＮＵ２００の受信レベルを検出する。ＶＯＡコントローラ２４２が光信号の受信を検出するまで、ステップＳ０１の処理が実行される。すなわち、ステップＳ０１において、ＶＯＡコントローラ２４２は、ＯＮＵ２００において光信号が受信できていることを確認する。ステップＳ０１の処理によって、光ファイバがＯＮＵ２００に接続されていない場合との区別が可能になる。したがって、不適切に送信が開始される（不適切にステップＳ１３に処理が進む）ことを回避することができる。
　ステップＳ１１において、ＲＳＳＩ回路２４１は、上述した方法により、ＯＮＵ２００の受信レベルを検出する。なお、光受信器２２１～２２４が受信する光信号は、ＯＬＴ１００から送信された光信号である。この光信号の種類は特に限定されない。ステップＳ１２において、ＶＯＡコントローラ２４２は、ＲＳＳＩ回路２４１の出力に基づいてＶＯＡ２３０を制御する。
　ステップＳ１１，Ｓ１２の処理は、ＲＳＳＩ回路２４１でモニタされた受信レベルが所定の範囲内で安定するまで繰り返される。受信レベルが所定の範囲内で安定すると、Ｔｘイネーブルコントローラ２４３は、光送信器２１１～２１４をイネーブルにする。これによりＯＮＵ２００からの送信が開始される（ステップＳ１３）。ＶＯＡ２３０の制御が完了するまでＯＮＵ２００から光信号は送信されない。したがってＯＬＴ１００の光受信器１２１～１２４を損傷から保護することができる。ＶＯＡ２３０によって制御された強度を有するバースト光信号がＯＮＵ２００からＯＬＴ１００へと送られる。これにより、パワーレベリングを実現できる。
　なお、ＶＯＡ２３０の初期減衰値は、ＲＳＳＩ回路２４１が受信強度を検出できる範囲で一定の減衰値を持ってもよい。これにより、初期状態においてＯＮＵ２００の光受信器２２１～２２４の損傷を回避することができる。ＯＬＴ１００からの下り光信号は、連続光の信号である。光受信器２２１～２２４は連続的に光を受信するため、ＯＬＴ１００側の光受信器１２１～１２４よりも損傷に対して強い。したがって、実運用上の問題を防ぐことができる。
　ＶＯＡ２３０は、空間結合光学系を含む空間結合型ＶＯＡである。図３は、図１に示したＶＯＡ２３０の構成の一例を示した概略図である。図３を参照して、ＶＯＡ２３０は、ＭＥＭＳ（Micro　Electro　Mechanical　Systems）デバイスにより実現可能である。ＶＯＡ２３０は、シャッタ２３１と、シャッタ２３１に接続された一方端を有するカンチレバー２３２と、カンチレバー２３２の他方端に接続されて、電圧の入力によりカンチレバー２３２を駆動する駆動部２３３と、電圧を受ける電極２３４，２３５を含む。ＶＯＡ２３０は、基板２３６（たとえばシリコン基板）上に、たとえば半導体製造技術を用いて形成される。なお、図３には示されていないが、基板２３６には、シャッタ２３１により塞がれるアパーチャが形成される。たとえば電極２３４，２３５の間に電圧が印加されていない状態において、シャッタ２３１はアパーチャと内接する、あるいはシャッタ２３１はアパーチャを覆っている。
　図４は、図３に示すＶＯＡ２３０の動作を説明するための図である。図４に示すように、電極２３４，２３５の間に電圧Ｖｄが印加される。駆動部２３３は、たとえば、カンチレバー２３２に接続されて、電圧によって変形する構造体であり、シャッタ２３１が開く方向にカンチレバー２３２を動かす。電圧Ｖｄの大きさに応じてシャッタ２３１の開度が変化する。なお、図４には、シャッタ２３１が完全に開いた状態が示されている。
　図５は、ＶＯＡ２３０のシャッタ２３１が完全に開いたときにＶＯＡ２３０のアパーチャ２３７を通過する光ビームを示した模式図である。図５に示すように、光ビーム２１は、損失なくアパーチャ２３７を通過することができる。図５では、ＯＮＵ２００から送出される光信号、ＯＬＴ１００から受信した光信号の両方をまとめて光ビーム２１として図示する。ＶＯＡ２３０における損失は、光ビーム２１の伝搬方向とは無関係である。
　図６は、ＶＯＡ２３０のシャッタ２３１が部分的に開いたときにＶＯＡ２３０のアパーチャ２３７を通過する光ビームを示した第１の模式図である。図６において、ＯＬＴ１００から受信した光信号は、光ビーム２２として表される。光ビーム２２の一部がシャッタ２３１により遮られる。これにより、ＯＬＴ１００から受信した光信号は、ＶＯＡ２３０によって減衰される。
　図７は、ＶＯＡ２３０のシャッタ２３１が部分的に開いたときにＶＯＡ２３０のアパーチャ２３７を通過する光ビームを示した第２の模式図である。図７において、ＯＮＵ２００から送信されるべき光信号は、光ビーム２３として表される。光ビーム２３の一部がシャッタ２３１により遮られる。これにより、ＯＮＵ２００から送信されるべき光信号は、ＶＯＡ２３０によって減衰される。図６と図７とでは、シャッタ２３１の開度が同じである。したがって、光ビームの伝搬方向によらず、ＶＯＡ２３０において同じ減衰量を得ることができる。
　このような減衰特性を得ることが可能なＶＯＡ２３０の構造は、ＶＯＡ２３０が空間結合型のＶＯＡである場合には、図３に示された構造に限定されない。ＶＯＡ２３０はＭＥＭＳ構造を有することが好ましい。ＭＥＭＳ構造を有するＶＯＡは、小型かつ安価で実現できるとともに、比較的小さい挿入損失を発生させることができる。
　たとえば、ＶＯＡ２３０は、ＶＯＡ２３０に光ビームを導入する入射光ファイバと、ＭＥＭＳミラーと、ＶＯＡ２３０の内部からＶＯＡ２３０の外部に光を伝播する出射光ファイバとを備えてもよい。入射光ファイバによりＶＯＡ２３０の内部に導入された光は、ＭＥＭＳミラーにより反射され、反射光は、出射光ファイバに結合する。ミラーの反射角はＭＥＭＳミラーに印加される電圧に依存して変化する。これにより出射光ファイバの結合率が変化するので、減衰量を変化させることができる。
　ＯＤＮ区間３０６の伝送損失が小さい場合にのみ、ＶＯＡ２３０が機能して、トータルの伝送損失にＶＯＡ２０３による伝送損失が加算される。これによりＯＤＮ区間３０６のダイナミックレンジが狭まるため、ＯＬＴ１００の受信レベルをバースト光信号の間で平坦化できる。さらに、１つのＳＯＡによる４チャネル光増幅が可能になる。ＶＯＡ２３０には、空間結合型ＶＯＡが適用される。したがって、ＶＯＡ２３０を機能していない場合には、ＶＯＡ２３０による挿入損失が発生しない。
　ＶＯＡ２３０によってＯＮＵの送信レベルを調整するので、ＯＮＵ２００の送信レベルを広範囲で制御することができる。加えて、ＶＯＡ２３０の伝送損失によって、ＯＬＴ１００の受信レベルを下げることができる。これにより、ＯＬＴ１００側の受光素子が強い光信号の入力によって損傷する可能性を低減することができる。さらに、１つのＶＯＡ２３０で４チャネルの減衰を制御できる。
　＜実施の形態２＞
　図８は、第２の実施の形態に係るＰＯＮシステムの構成図である。図８を参照して、ＯＮＵ２００は、ＶＯＡ２３０に代えて、ＶＯＡ２３０Ａ，２３０Ｂを含む。ＶＯＡ２３０Ａは、光送信路２０１に配置される。ＶＯＡ２３０Ｂは、光受信路２０２に配置される。この点において、第２の実施の形態は、第１の実施の形態と相違する。ＶＯＡ２３０Ａ，２３０Ｂとは互いに同じ構成を有する空間結合型ＶＯＡである。たとえばＶＯＡ２３０Ａ，２３０Ｂの各々の構成は、図３に示されたＶＯＡ２３０の構成と同じである。
　ＶＯＡ２３０Ａ，２３０Ｂは、ＶＯＡコントローラ２４２により同時に制御される。ＶＯＡ２３０Ａ，２３０Ｂの減衰量が同じになるようにＶＯＡ２３０Ａ，２３０Ｂが制御される。
　第１の実施の形態と同様に、第２の実施の形態によれば、ＯＮＵの送信レベルをＶＯＡによって広範囲で制御することができる。
　＜実施の形態３＞
　図９は、第３の実施の形態に係るＰＯＮシステムの構成図である。図９を参照して、第３の実施の形態において、ＶＯＡ２３０は光送信路２０１に配置される。この点において、第３の実施の形態は、第１の実施の形態と相違する。
　実施の形態１と異なり、ＶＯＡコントローラ２４２によるＶＯＡ２３０の制御において、フィードフォワード制御が実行される。したがって、制御量と減衰量とを関係づける情報が予め取得される。その情報は、たとえばＶＯＡコントローラ２４２に記憶されてもよい。
　図１０は、第３の実施の形態に係るＶＯＡ２３０の制御を表すフロー図である。ステップＳ０１において、ＶＯＡコントローラ２４２は、ＲＳＳＩ回路２４１からの出力信号を受けることにより、ＯＮＵ２００において光信号が受信できていることを確認する。ステップＳ１１において、ＶＯＡコントローラ２４２は、制御量と減衰量とを関係づける情報に基づいて、制御量を決定する。ステップＳ１２において、ＶＯＡコントローラ２４２は、その決定された制御量に従ってＶＯＡ２３０を制御する。続いて、ステップＳ１３において、Ｔｘイネーブルコントローラ２４３は、光送信器２１１～２１４をイネーブルにする。
　第３の実施の形態によれば、フィードバック制御だけでなく、フィードフォワード制御によってもＯＮＵの送信パワーを調整することができる。なお、フィードフォワード制御は、第１の実施の形態に係るフィードバック制御とともに実行されてもよい。
　さらに、第１の実施の形態と同様に、第３の実施の形態によれば、ＯＮＵの送信レベルをＶＯＡによって広範囲で制御することができる。
　＜実施の形態４＞
　図１１は、第４の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示した図である。第４の実施の形態は、ＯＬＴ１００の構成において、第１の実施の形態と異なる。詳細には、光送信器ごとにＳＯＡが設けられる。ＳＯＡ１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄは、光送信器１１１～１１４のそれぞれから発せられる光信号を増幅する。
　さらに、光受信器ごとにＳＯＡが設けられる。ＳＯＡ１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄは、光受信器１２１～１２４のそれぞれに入力されるべき光信号を増幅する。
　第４の実施の形態によれば、ＶＯＡ２３０によってＯＮＵ２００の送信レベルを広範囲で制御することができる。
　なお、光送信器１１１～１１４には共通に１つのＳＯＡ（図１のＳＯＡ１０５を参照）を共通に配置し、光受信器ごとにＳＯＡを設けてもよい。あるいは、光受信器１２１～１２４には共通に１つのＳＯＡ（図１のＳＯＡ１０６を参照）を配置し、光送信器ごとにＳＯＡを配置してもよい。
　＜実施の形態５＞
　波長多重型ＰＯＮシステムの導入シナリオとして、伝送容量の段階的な拡張（アップグレード）が考えられる。たとえば１００Ｇ－ＥＰＯＮの導入に先立ち、２５Ｇ－ＥＰＯＮまたは５０Ｇ－ＥＰＯＮを導入するというシナリオが想定される。
　図１２は、第５の実施の形態に係る光通信システムの第１の構成例を示した図である。２５Ｇ－ＥＰＯＮを実現するために、図１２に示した構成を採用することができる。図１２に示すように、ＯＬＴ１００およびＯＮＵ２００の各々は、１つの光送信器と、１つの光受信器とを含む。これにより２５Ｇｂｐｓ×１チャネルの伝送を達成できる。図１２において、光マルチプレクサ１１０，２１０および光デマルチプレクサは、２５Ｇ－ＥＰＯＮを実現するための必須の構成ではない。また、他の３つのチャネルの信号を受信しないためのカットフィルタ（受信信号のみ通すバンドパスフィルタ）がＯＬＴ１００およびＯＮＵ２００において必要である。光受信器１１１および光受信器１２１の各々は、上記のカットフィルタを内蔵してもよい。
　図１３は、第５の実施の形態に係る光通信システムの第２の構成例を示した図である。５０Ｇ－ＥＰＯＮを実現するために、図１３に示した構成を採用することができる。図１３に示すように、ＯＬＴ１００およびＯＮＵ２００の各々は、２つの光送信器と、２つの光受信器とを含む。これにより２５Ｇｂｐｓ×２チャネルの伝送を達成できる。図１２、図１３に示した構成においても、ＯＮＵ２００側において、ＲＳＳＩ回路２４１の出力（受信信号強度）に基づいて、ＶＯＡ２３０が制御される。
　ＰＯＮシステム３００の構成を、図１２に示す構成から、図１３に示す構成を経て、図１に示す構成へと段階的に変化させることにより、伝送容量の段階的な拡張が可能である。このような段階的な拡張において、ＶＯＡ２３０の制御には、同じチャネルの受信強度がモニタされることが好ましい。２５Ｇ－ＥＰＯＮ、５０Ｇ－ＥＰＯＮおよび１００Ｇ－ＥＰＯＮの間では、チャネル０（ｃｈ０）が共通する。したがって、ＲＳＳＩ回路２４１は、ｃｈ０の受信強度がモニタされる。同じチャネルをモニタすることによって、基準が揃うので調整ばらつきを低減できる。
　また、第５の実施の形態によれば、１００Ｇ－ＥＰＯＮに限定されず、２５Ｇ－ＥＰＯＮおよび５０Ｇ－ＥＰＯＮにおいてもＯＮＵの送信レベルをＶＯＡによって広範囲で制御することができる。
　＜実施の形態６＞
　第６の実施の形態では、ＯＬＴがＯＮＵの受信レベルを監視する、あるいはＶＯＡを制御する。図１４は、第６の実施の形態に係る光通信システムの第１の構成例を示した図である。図１４に示されるように、第６の実施の形態において、ＯＬＴ１００は、ＶＯＡモニタ１３０をさらに備える。ＶＯＡモニタ１３０は、光送信器１１１～１１４を制御して、ＶＯＡ２３０の制御状態を問い合わせるための光信号を光送信器１１１～１１４に発生させる。
　ＯＮＵ２００は、ＯＬＴ１００からの光信号に応答して、ＶＯＡ２３０の制御状態（たとえばＲＳＳＩ回路２４１の出力）を示す信号を、光送信器２１１～２１４により発生させる。ＯＮＵ２００からの光信号は、ＯＬＴ１００の光受信器１２１～１２４に受信される。ＶＯＡモニタ１３０は、光受信器１２１～１２４からの出力信号を受けて、ＶＯＡ２３０の制御状態をモニタする。
　図１５は、第６の実施の形態に係る光通信システムの第２の構成例を示した図である。図１５に示されるように、第６の実施の形態において、ＯＬＴ１００は、ＶＯＡコントローラ１４０およびＲＳＳＩ回路１４１をさらに備えてもよい。ＶＯＡコントローラ１４０は、上述したＶＯＡモニタ１３０の機能を有する。ＯＬＴ１００は、ＲＳＳＩ回路１４１の出力に基づき、ＯＮＵ２００のＶＯＡ２３０を微調整する。ＶＯＡコントローラ１４０は、光送信器１１１～１１４を制御して、ＶＯＡ２３０を制御するための光信号を光送信器１１１～１１４に発生させる。ＯＮＵ２００の光受信器２２１～２２４は、ＯＬＴ１００からの光信号を受信する。ＶＯＡコントローラ２４２は、光受信器２２１～２２４から出力された信号（制御信号）に応答してＶＯＡ２３０を制御する。ＶＯＡ２３０の制御に関して、ＶＯＡコントローラ２４２は、ＲＳＳＩ回路２４１の出力に基づく制御に加えて、ＯＬＴ１００からの指示に基づく制御を実行することができる。また、ＯＬＴ１００からの指示に対して、ＶＯＡモニタの機能が変化しない場合、あるいはＲＳＳＩ回路１４１の出力が変化しない場合には、ＯＮＵ２００の故障と判断することができる。
　＜実施の形態７＞
　第１の実施の形態から第６の実施の形態においては、ＯＮＵの送信パワーの調整に空間結合型ＶＯＡが適用される。第７の実施の形態では、光減衰器の他の形態が適用される。
　図１６は、第７の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示した図である。図１６に示すように、固定した減衰量を持つアッテネータ（固定アッテネータ２５１）がＶＯＡ２３０に代えてＯＮＵ２００に実装される。固定アッテネータ２５１は、たとえば手動でＯＮＵ２００の内部に取り付けられる。さらに、固定アッテネータ２５１は、異なる減衰量を有する別の固定アッテネータ２５２と交換可能である。
　さらに、ＯＮＵ２００は、ＬＥＤ２４５を含むインジケータ２４４を有する。インジケータ２４４は、ＯＮＵ２００に取り付けられるべき固定アッテネータを作業者に指示する。作業者は、ＬＥＤ２４５の点灯を確認することにより、適切な減衰量を持つ固定アッテネータを選択することができる。
　図１７は、ＶＯＡ２３０の他の構成例を示したブロック図である。図１７に示すように、ＶＯＡ２３０は、光伝送路２０４である光ファイバを屈曲させて減衰量を調整する。ＶＯＡ２３０は、モータ２６１と、モータ２６１を駆動するためのモータドライバ２６２と、モータ２６１の回転運動を直線運動に変換する回転－直線変換機械２６３と、直線運動を行うように回転－直線変換機械２６３によって駆動されるファイバ接触部材２６４とを含む。
　ファイバ接触部材２６４の直線運動により、光ファイバの屈曲の度合いを変化させる。これにより、光ファイバの損失が変化するので、減衰量を変化させることができる。
　実施の形態１と同様に、ＲＳＳＩ回路２４１の出力に基づくフィードバック制御が実行される。ＶＯＡコントローラ２４２は、ＲＳＳＩ１回路２４１の出力に基づいて、モータ２６１を制御するための信号を発生させる。モータドライバ２６２は、ＶＯＡコントローラ２４２からの制御信号に応答して、モータ２６１に電流を供給する。これにより、たとえばモータ２６１のトルクが制御される。
　上記のフィードバック制御により、ＶＯＡ２３０の減衰量を安定させることができる。しかしながら、回転－直線変換機械２６３として手動操作される機械を適用してもよい。
　なお、上記の実施の形態では、ＯＮＵにおける複数のバースト光信号の多重化の形態として波長分割多重が適用される。しかし、複数のバースト光信号の多重化の形態として時分割多重（ＴＤＭ）を適用することもできる。この場合、ＯＬＴにおいて、時分割多重方式に従って、多重化されたバースト光信号が複数の光信号に分離される。
　［付記］上記の通り、本発明の実施の形態に係る光通信システムは、２５Ｇ－ＥＰＯＮ、５０Ｇ－ＥＰＯＮおよび１００Ｇ－ＥＰＯＮに適用できる。したがって本発明の実施の形態は、以下に記載される態様を含むものである。
　（付記１）局側装置と、
　少なくとも１つの宅側装置と、
　前記局側装置および前記少なくとも１つの宅側装置とを接続する光分配ネットワークとを備え、
　前記局側装置は、
　光信号を出力するように構成された第１の局側光送信器と、
　光信号を受信するように構成された第１の局側光受信器と、
　前記第１の局側光受信器の前段に配置された半導体光増幅器とを含み、
　前記宅側装置は、
　光信号を出力するように構成された第１の宅側光送信器と、
　光信号を受信するように構成された第１の宅側光受信器と、
　少なくとも前記第１の宅側光送信器からの前記光信号を減衰するように構成された可変光減衰器とを備える、光通信システム。
　（付記２）　前記局側装置は、
　前記第１の局側光送信器により出力された前記光信号の波長と異なる波長を有する光信号を出力する第２の局側光送信器と、
　前記第１の局側光送信器から出力された前記光信号と、前記第２の局側光送信器から出力された前記光信号とを、波長多重によって多重化して下り光信号を出力するように構成された第１の光マルチプレクサと、
　光信号を受信するように構成された第２の局側光受信器と、
　多重化された上り光信号を受けて、前記第１の局側光受信器に入力されるべき第１の光信号と、前記第２の局側光受信器に入力されるべき第２の光信号とを出力する第１の光デマルチプレクサとを含み、
　前記宅側装置は、
　前記第１の宅側光送信器により出力された前記光信号の波長と異なる波長を有する光信号を出力する第２の宅側光送信器と、
　前記第１の宅側光送信器から出力された前記光信号と、前記第２の宅側光送信器から出力された前記光信号とを、波長多重によって多重化して上り光信号を出力するように構成された第２の光マルチプレクサと、
　光信号を受信するように構成された第２の宅側光受信器と、
　多重化された下り光信号を受けて、前記第１の宅側光受信器に入力されるべき第１の光信号と、前記第２の宅側光受信器に入力されるべき第２の光信号とを出力する第２の光デマルチプレクサとを含む、付記１に記載の光通信システム。
　（付記３）　前記局側装置は、
　前記第１の局側光送信器および前記第２の局側光送信器により出力された前記光信号の波長と異なる波長を有する光信号を前記第１の光マルチプレクサに出力するように構成された第３の局側光送信器および第４の局側光送信器と、
　前記第１の光デマルチプレクサから光信号を受信するように構成された第３の局側光受信器および第４の局側光受信器とを含み、
　前記宅側装置は、
　前記第１の宅側光送信器および前記第２の宅側光送信器により出力された前記光信号の波長と異なる波長を有する光信号を前記第２の光マルチプレクサに出力するように構成された第３の宅側光送信器および第４の宅側光送信器と、
　前記第２の光デマルチプレクサから光信号を受信するように構成された第３の宅側光受信器および第４の宅側光受信器とを含む、付記２に記載の光通信システム。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　２１，２２，２３　光ビーム、１００　局側装置（ＯＬＴ）、１０１，２０１　光送信路、１０２，２０２　光受信路、１０３，２０３　ダイプレクサフィルタ、１０５，１０６　半導体光増幅器（ＳＯＡ）、１１０，２１０　光マルチプレクサ、１１１，１１２，１１３，１１４，２１１，２１２，２１３，２１４　光送信器、１２０，２２０　光デマルチプレクサ、１２１，１２２，１２３，１２４，２２１，２２２，２２３，２２４　光受信器、１３０　ＶＯＡモニタ、１４０，２４２　ＶＯＡコントローラ、１４１，２４１　受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）回路、２００　宅側装置（ＯＮＵ）、２０４　光伝送路、２３０　可変光減衰器（ＶＯＡ）、２３１　シャッタ、２３２　カンチレバー、２３３　駆動部、２３４，２３５　電極、２３６　基板、２３７　アパーチャ、２４３　Ｔｘイネーブルコントローラ、２４４　インジケータ、２５１，２５２　固定アッテネータ、２６１　モータ、２６２　モータドライバ、２６３　回転－直線変換機械、２６４　ファイバ接触部材、３００　システム、３０１　光分配ネットワーク、３０２　光スプリッタ、３０４，３０５　規定点、３０６　ＯＤＮ区間。

Claims (11)

  1. 　光信号を出力するように構成された光送信器と、
    　光信号を受信するように構成された光受信器と、
    　少なくとも前記光送信器からの前記光信号を減衰するように構成された可変光減衰器とを備える、宅側装置。
  2. 　前記可変光減衰器は、さらに、前記光受信器に入力されるべき光信号を減衰するように構成される、請求項１に記載の宅側装置。
  3. 　前記宅側装置は、
    　前記光送信器に光学的に結合されて、前記光送信器から出力された前記光信号を伝送するように構成された光送信路と、
    　前記光受信器に光学的に結合されて、前記光受信器に入力されるべき前記光信号を伝送するように構成された光受信路とをさらに備え、
    　前記光送信路および前記光受信路は、前記可変光減衰器が配置された共通の伝送路を含む、請求項１または請求項２に記載の宅側装置。
  4. 　前記可変光減衰器は、
    　前記光送信器からの前記光信号を減衰するように構成された第１の可変光減衰器と、
    　前記光受信器に入力されるべき光信号を減衰するように構成されて、前記第１の可変光減衰器と連動する第２の可変光減衰器とを含む、請求項１または請求項２に記載の宅側装置。
  5. 　前記光受信器の受信レベルをモニタするように構成されたモニタ回路と、
    　前記モニタ回路によってモニタされた前記受信レベルに従って前記可変光減衰器を制御するように構成されたコントローラとをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の宅側装置。
  6. 　前記モニタ回路によってモニタされた前記受信レベルが所定の範囲内であるときに前記光送信器に前記光信号の出力を許可するイネーブル回路をさらに備える、請求項５に記載の宅側装置。
  7. 　フィードフォワード制御を実行することによって前記可変光減衰器の減衰量を制御するように構成されたコントローラをさらに備える、請求項１に記載の宅側装置。
  8. 　前記可変光減衰器は、空間結合光学系を含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の宅側装置。
  9. 　局側装置と、
    　少なくとも１つの宅側装置と、
    　前記局側装置および前記少なくとも１つの宅側装置とを接続する光分配ネットワークとを備え、
    　前記局側装置は、
    　光信号を出力するように構成された第１の光送信器と、
    　光信号を受信するように構成された第１の光受信器と、
    　前記第１の光受信器の前段に配置された半導体光増幅器とを含み、
    　前記宅側装置は、
    　光信号を出力するように構成された第２の光送信器と、
    　光信号を受信するように構成された第２の光受信器と、
    　少なくとも前記第２の光送信器からの前記光信号を減衰するように構成された可変光減衰器とを備える、光通信システム。
  10. 　前記光通信システムは、
    　前記第２の光受信器の受信レベルをモニタするように構成されたモニタ回路と、
    　前記モニタ回路によってモニタされた前記受信レベルに従って前記可変光減衰器を制御するように構成されたコントローラとをさらに備える、請求項９に記載の光通信システム。
  11. 　宅側装置の送信レベルの調整方法であって、前記宅側装置は、光信号を出力するように構成された光送信器と、光信号を受信するように構成された光受信器と、前記光送信器からの前記光信号および前記光受信器に入力されるべき光信号を減衰させる可変光減衰器と、前記光受信器の受信レベルをモニタするように構成されたモニタ回路と、コントローラとを含み、
    　前記モニタ回路によって、前記光受信器の受信レベルをモニタするステップと、
    　前記コントローラによって、前記モニタするステップによって得られた前記受信レベルに基づいて前記可変光減衰器の減衰量を制御するステップと、
    　前記受信レベルが所定の範囲に入るように、前記モニタするステップと前記制御するステップとを繰り返すステップと、
    　前記受信レベルが所定の範囲に入る場合に、前記光送信器による前記光信号の出力を許可するステップとを備える、宅側装置の送信レベルの調整方法。
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