WO2023218654A1 - 通信システム、子局装置、親局装置及び処理方法 - Google Patents

通信システム、子局装置、親局装置及び処理方法 Download PDF

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WO2023218654A1
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signal
control signal
slave station
master station
station device
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一貴 原
康就 田中
拓也 金井
淳一 可児
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日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/44—Star or tree networks

Definitions

  • the present invention relates to a communication system, a slave station device, a master station device, and a processing method.
  • the ITU-T International Telecommunication Union Telecommunication Standardization sector
  • G.989.2 recommendation specifies a PON system that performs wavelength division multiplexing, called PtP (Point to Point) WDM (Wavelength Division Multiplexing)-PON (non-patent literature (see 1).
  • PtP WDM-PON management control signals
  • AMCC Advanced Management and Control Channel
  • the AMCC signal is a signal that is transmitted after the information to be transmitted is modulated using a predetermined method and then superimposed on the main signal, and is expected to be a low-speed signal on the order of kbps (Non-patent Document 2). reference).
  • the AMCC signal includes status information indicating, for example, the transmission/reception wavelength of the optical transceiver, the intensity of transmitted light, and the temperature.
  • Non-Patent Document 1 discloses two types of AMCC signal superimposition methods.
  • the first method is called "baseband modulation.”
  • an AMCC signal is superimposed on a main signal using a baseband signal and transmitted on the transmitter side, and the AMCC signal is separated using an LPF (Low Pass Filter) or the like on the receiver side.
  • LPF Low Pass Filter
  • the second method is called "low-frequency pilot tone.”
  • the transmitter side up-converts the AMCC signal to a predetermined carrier frequency and transmits the signal, and then the receiver side performs signal processing and demodulates the signal.
  • methods for superimposing AMCC signals include an electrical domain superimposing method and an optical domain superimposing method.
  • the main signal and AMCC signal are combined using an electrical coupler such as a combiner, and then the superimposed electrical signal is converted into an optical signal using an LD (Laser Diode) or optical modulator.
  • an AMCC signal is superimposed on the modulated main signal using an optical modulator (see Non-Patent Document 3).
  • each of the two superimposition methods has drawbacks.
  • the electrical domain superimposition method it is necessary to keep the combined amplitude of the main signal and AMCC signal within the range of the transmission/absorption characteristics of the EA, and depending on the modulation degree (M value) of the AMCC signal, the extinction ratio of the main signal may become small. , which may lead to deterioration of signal quality.
  • the optical domain superimposition method since the SOA is used as a modulator, the optical output characteristics with respect to the bias current operate in a linear region, which may lead to waveform deterioration due to pattern effects and signal quality deterioration due to a decrease in optical output. be.
  • An object of the present invention is to maintain the signal quality of the main signal and control signal to be superimposed at a suitable quality.
  • One aspect of the present invention provides an electrical domain superimposition method in which a main signal and a master station control signal are combined and then converted into an optical signal, and an optical domain superimposition method in which the main signal is modulated into an optical signal and then optically modulated by the master station control signal.
  • the main signal and the master station control signal can be superimposed by the area superimposing method, and the main signal and the master station control signal are superimposed and superimposed by either the electrical domain superimposing method or the optical domain superimposing method.
  • a slave station device comprising a superimposing unit that transmits a signal, and two signals received from the slave station device, a signal superimposed by the electrical domain superimposing method and a signal superimposed by the optical domain superimposing method, a signal quality measuring unit that measures the signal quality of the superimposed main signal and the master station control signal; and a superimposition method determining unit that determines the superimposition method to be an electrical domain superimposition method or an optical domain superimposition method based on the signal quality.
  • a communication system includes: and a master station device.
  • One aspect of the present invention is to combine a main signal received from a connected slave station device with a master station control signal that controls a connected master station device, and then convert the signal into an optical signal.
  • the superimposed main signal and the master station control signal are obtained from two signals: a signal superimposed by an optical domain superimposition method in which the main signal is modulated into an optical signal and then optically modulated by the master station control signal.
  • a signal quality measuring unit that measures the signal quality of the signal
  • a superimposition method determining unit that determines the superimposition method to be an electrical domain superimposition method or an optical domain superimposition method based on the signal quality
  • a slave station that indicates the determined superimposition method.
  • a master station device includes a slave station control signal generation section that generates a control signal.
  • One aspect of the present invention provides an electrical domain superimposition method that converts a main signal and a master station control signal that controls a connected master station device into an optical signal after multiplexing, and
  • the main signal and the master station control signal can be superimposed by the optical domain superimposition method of optically modulating the master station control signal, and the main signal and the master station control signal can be superimposed by either the electrical domain superimposition method or the optical domain superimposition method.
  • One aspect of the present invention is to combine a main signal received from a connected slave station device with a master station control signal that controls a connected master station device, and then convert the signal into an optical signal.
  • the superimposed main signal and the master station control signal are obtained from two signals: a signal superimposed by an optical domain superimposition method in which the main signal is modulated into an optical signal and then optically modulated by the master station control signal.
  • a signal quality measurement step of measuring the signal quality of the signal a superimposition method determining step of determining the superimposition method to be an electrical domain superimposition method or an optical domain superimposition method based on the signal quality; and a slave station indicating the determined superimposition method.
  • This processing method includes a slave station control signal generation step of generating a control signal.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the slave station device 2 according to the first embodiment.
  • the slave station device 2 includes a main signal transmitting/receiving section 20, a master station control signal generation section 21, a switch 22, a superimposing section 23, a slave station control signal extraction section 24, a slave station control signal processing section 25, a control section 26, and a bias controller 27. and a bias circuit 28.
  • the superimposition unit 23 includes an SOA integrated EML 231, a combiner 232, a PD (Photo Diode) 235, a TIA (Transimpedance amplifier) 236, and an AMP (amplifier) 237.
  • the main signal transmitting/receiving section 20 transmits and receives the main signal via the superimposing section 23.
  • the main signal transmitting/receiving section 20 may transmit a test pattern for determining the superimposing method by the superimposing section 23.
  • the master station control signal is input to the SOA 231-1 of the integrated EML 231
  • the main signal input to the SOA 231-1 via the combiner 232 and EA 231-2 is optically modulated by the SOA 231-1 based on the master station control signal. be done. That is, the main signal and the master station control signal are superimposed using the optical domain superimposition method.
  • the optical signal transmitted from the master station device 3 is input to the superimposing section 23.
  • the optical signal input to the superimposing section 23 is converted into an electrical signal by the PD 235, the current is converted into voltage by the TIA 236, and the amplitude is equivalently amplified by the AMP 237.
  • the signal amplified by the AMP 237 is input from the superimposing section 23 to the main signal transmitting/receiving section 20 and the slave station control signal extracting section 24 .
  • the slave station control signal extraction unit 24 extracts the slave station control signal from the electrical signal.
  • the slave station control signal extraction unit 24 includes, for example, a low-pass filter, and extracts the slave station control signal from the electrical signal.
  • the slave station control signal is, for example, a control signal indicating a superimposition method by the superimposition unit 23.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the master station device 3 according to the first embodiment.
  • the master station device 3 includes a main signal transmitting/receiving section 30, a slave station control signal generating section 31, a signal quality measuring section 34, a signal quality recording section 35, a signal quality storage section 36, a superimposition method determining section 37, and a control section 38.
  • the main signal transmitting/receiving section 30 transmits and receives the main signal via the superimposing section 33.
  • the slave station control signal generation unit 31 generates a slave station control signal that is a control signal for controlling the slave station device 2.
  • the slave station control signal indicates the determined superimposition method and is transmitted to the slave station device 2.
  • the generated slave station control signal is input to the combiner 332 or the SOA of the SOA integrated EML 331 via the switch 32.
  • the slave station control signal is input to the combiner 232, the main signal and the slave station control signal are combined by the combiner 232, input to the EA of the SOA integrated EML 331, and transmitted to the slave station device 2 without being modulated by the SOA. be done. That is, the main signal and the slave station control signal are superimposed using the electrical domain superimposition method.
  • the slave station control signal is input to the SOA of the integrated EML 331, the main signal input to the SOA via the combiner 332 and EA is optically modulated by the SOA based on the slave station control signal. That is, the main signal and the slave station control signal are superimposed using the optical domain superimposition method.
  • the optical signal transmitted from the slave station device 2 is input to the superimposing section 33.
  • the optical signal input to the superimposing unit 33 is converted into an electrical signal by the PD 335, the current is converted into voltage by the TIA 336, and the amplitude is equivalently amplified by the AMP 337. Thereafter, the electrical signal is input from the superimposing section 33 to the main signal transmitting/receiving section 20 and the signal quality measuring section 34.
  • the signal quality measurement unit 34 measures the signal quality of the main signal and the master station control signal from the electrical signal.
  • the signal quality measurement unit 34 includes, for example, a low-pass filter, extracts the master station control signal from the electrical signal, and measures the signal quality of the master station control signal.
  • the signal quality is, for example, BER (Bit Error Rate) and PER (Packet Error Rate).
  • the signal quality measurement unit 34 processes a bit string indicating the superimposition method by the superimposition unit 23 included in the master station control signal, and determines whether the signal has been superimposed using an electrical domain superimposition method or an optical domain superimposition method. do.
  • the signal quality recording unit 35 records the signal quality and superimposition method of the main signal and the master station control signal in the signal quality storage unit 36.
  • FIG. 4 is an example of the signal quality (BER) of the recorded main signal and master station control signal.
  • the superimposition method determination section 37 determines the superposition method based on the signal quality recorded in the signal quality storage section 36.
  • the superimposition method determining unit 37 may decide on a superimposition method that provides a high signal quality of the main signal, or may decide on a superimposition method that provides a high signal quality of the master station control signal, and may decide on a superimposition method that provides a high signal quality of the main signal or the master station control signal.
  • a superimposition method in which the quality is close to a predetermined signal quality may be determined.
  • the control unit 38 controls the master station device 3.
  • the control unit 38 causes the slave station control signal generation unit 31 to generate a control signal indicating the superimposition method determined by the superposition method determination unit 37, for example.
  • the superimposing unit 23 of the slave station device 2 superimposes the main signal of the test pattern and the master station control signal using the optical domain superimposing method (step S15). Thereafter, the superimposing section 23 transmits the superimposed signal to the master station device 3 (step S16).
  • the signal quality measurement unit 34 of the master station device 3 measures the signal quality of the main signal and the master station control signal included in the received signal (step S18).
  • the signal quality recording unit 35 records the measured signal quality (step S20).
  • the signal quality measuring unit 34 determines whether the signal has been superimposed using the electrical domain superimposing method or the optical domain superimposing method, by processing a bit string indicating the superimposing method by the superimposing unit 23 included in the master station control signal. Determine. Therefore, after superimposing the main signal of the test pattern and the master station control signal using the optical domain superimposition method, the slave station device 2 may superimpose the main signal of the test pattern and the master station control signal using the electrical domain superposition method. .
  • the superimposition method determining unit 37 determines the superimposition method based on the recorded signal quality (step S22).
  • the slave station control signal generation unit 31 generates a slave station control signal indicating the determined superimposition method, and the slave station control signal is transmitted to the slave station device 2 (step S24).
  • the slave station control signal received by the slave station device 2 is extracted by the slave station control signal extraction unit 24 and processed by the slave station control signal processing unit 25 (step S26). Thereafter, the control unit 26 switches the switch 22 based on the slave station control signal (step S28). Thereby, the superimposing method of the superimposing section 23 is determined.
  • the slave station device 2 superimposes the control signal on the main signal using two different superimposition methods and transmits it to the master station device 3.
  • the master station device 3 measures the signal quality of signals superimposed using different superimposition methods, and determines the superimposition method based on the measured signal quality. Thereby, the signal quality of the main signal and control signal to be superimposed can be maintained in the best condition.
  • FIG. 6 is a diagram showing a communication system 1 according to the second embodiment.
  • the communication system 1 according to the second embodiment includes n slave station devices 2-1 to n (n is an integer of 2 or more), one master station device 3, and an optical splitter 4.
  • a communication system 1 according to the second embodiment uses TDM (Time Division Multiplexing)/TDMA (Time Division Multiplexing) in which a slave station device 2 and a master station device 3 are connected via a passive device such as an optical splitter 4 that distributes the intensity of light. It is a Time Division Multiple Access (Time Division Multiple Access) based network.
  • the configurations of the slave station device 2 and the master station device 3 are the same as those of the slave station device 2 and the master station device 3 according to the first embodiment, respectively.
  • Each slave station device 2 transmits a test pattern superimposed by time division multiplexing to the master station device 3.
  • the signal quality measurement unit 34 of the master station device 3 measures the signal quality of the main signal and the master station control signal using two superimposition methods for each slave station.
  • the signal quality recording unit 35 records the signal quality for each slave station.
  • FIG. 7 is a diagram showing recorded signal quality.
  • the superimposition method determining unit 37 determines a superimposition method for each slave station device 2.
  • the main signal is similarly superimposed. And the signal quality of the control signal can be kept in the best condition.
  • the communication system 1 according to the third embodiment includes n slave station devices 2-1 to 2-n (n is an integer of 2 or more), one master station device 3, and an optical splitter 4, and is a WDM-based communication system 1. It's a network.
  • the configuration of the communication system 1 according to the third embodiment is the same as the configuration of the communication system 1 according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the master station device 3 according to the third embodiment.
  • the master station device 3 according to the third embodiment differs from the master station device 3 according to the second embodiment in that it includes n switches 32, a superimposing section 33, and a signal quality measuring section 34. Furthermore, the master station device 3 according to the third embodiment includes a WDM filter 39.
  • the uplink signal transmitted from the slave station device 2 to the master station device 3 and the downlink signal transmitted from the master station device 3 to the slave station device 2 are transmitted for each slave station device 2 and for each upstream and downstream signal. Different wavelengths are assigned.
  • a signal input from each slave station device 2 to the master station device 3 is demultiplexed by a WDM filter 29 and input to a superimposing section 33 corresponding to the wavelength of the signal. Thereafter, the signal quality measurement unit 34 measures the signal quality for each signal with a different wavelength.
  • the number of signal quality measuring sections 34 may be one.
  • FIG. 9 is a diagram showing a communication system 1 according to the fourth embodiment.
  • the communication system 1 according to the fourth embodiment includes two slave station devices 2 (2-1 and 2-2), two management devices 5 (5-1 and 5-2), and an optical splitter 4. .
  • the slave station device 2-1 and the slave station device 2-2 transmit and receive a main signal and a control signal.
  • the management device 5 has the same configuration as the master station device 3, but transmits a control signal superimposed on a continuous wave.
  • both the slave station device 2-1 and the management device 5-1 transmit signals to the slave station device 2-2, it is desirable that the wavelengths of the transmitted signals are different to prevent interference. Similarly, it is desirable that the wavelengths of the signals transmitted by the slave station device 2-2 and the management device 5-2 are also different.
  • the communication system 1 according to the fourth embodiment includes a management device 5 corresponding to each slave station device 2, the present invention is not limited to this.
  • the communication system 1 according to the fourth embodiment is a WDM-based network
  • the management device 5 uses the WDM filter 29, the superimposing section 33 with different corresponding wavelengths, and the signal quality A measuring section 34 may also be provided.
  • FIG. 10 is a diagram showing a communication system 1 according to the fifth embodiment.
  • the communication system 1 according to the fifth embodiment includes slave stations 2a-1 to 2b-1 to 2b-1 to n, management devices 5-1 to 5-n, optical splitters 4-1 to 4-n, and optical switches 6-1 and 2.
  • the slave station devices 2a and 2b according to the fifth embodiment have the same configuration as the slave station device 2 according to the fourth embodiment.
  • the management device 5 according to the fifth embodiment has the same configuration as the management device 5 according to the fourth embodiment.
  • the optical switch 6-1 is provided between the slave station device 2a and the optical splitter 4.
  • the optical switch 6-2 is provided between the slave station device 2b and the optical splitter 4. The optical switches 6-1 and 6-2 are controlled by a control signal superimposed on a signal transmitted from the management device 5, and the route is changed.
  • the slave station device 2b-1 may transmit a master station control signal to the management device 5-1.
  • the other slave station devices 2a and 2b may also transmit the master station control signal to the management device 5 in the same manner as the slave station device 2a-1.
  • FIG. 11 is a diagram showing a modification of the communication system 1 according to the fifth embodiment.
  • the communication system 1 according to the fifth embodiment may not include the optical splitter 4, but may have a configuration in which the optical switches 6-1 and 2 are connected to the management devices 5-1 and 2, respectively.
  • the signal transmitted from the slave station device 2a can be output to the management device 5-1 via the optical switch 6-1.
  • the signal transmitted from the slave station device 2b can be output to the management device 5-2 via the optical switch 6-2.
  • all slave station devices 2a are connected to the management device 5-1 via the optical switch 6-1, and all slave station devices 2b are connected to the management device 5-2 via the optical switch 6-2.
  • the slave station device 2a transmits a master station control signal including a bit string indicating the slave station device 2b to which the slave station device 2a is transmitting, to the management device 5-1.
  • the signal quality measuring unit 34 of the management device 5-1 determines the transmission destination of the slave station device 2a by processing a bit string indicating the transmission destination of the slave station device 2a, which is included in the master station control signal. do.
  • the management device 5-1 transmits a control signal including information indicating the transmission destination of the slave station device 2a to the optical switch 6-1.
  • the optical switch 6-1 switches based on a control signal transmitted from the management device 5-1.

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Abstract

主信号と接続された親局装置を制御する親局制御信号とを、合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法、及び主信号を光信号に変調した後に親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により主信号と親局制御信号とを重畳することができ、前記電気領域重畳方法又は前記光領域重畳方法のいずれかの方法により主信号と親局制御信号とを重畳する重畳部と、前記親局装置から受信する重畳方法を示す子局制御信号に基づいて、前記重畳部による重畳方法を制御する制御部と、を備える子局装置。

Description

通信システム、子局装置、親局装置及び処理方法
　本発明は、通信システム、子局装置、親局装置及び処理方法に関する。
　ITU-T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization sector) G.989.2勧告では、PtP(Point to Point) WDM(Wavelength Division Multiplexing)-PONとよばれる、波長多重を行うPONシステムが規定されている（非特許文献１参照）。PtP WDM-PONシステムでは、ＯＬＴ(Optical Line Terminal)とＯＮＵ(Optical Network Unit)との間で、管理及び制御するための信号としてＡＭＣＣ(Auxiliary Management and Control Channel)信号と呼ばれる管理制御信号が用いられる。
　ＡＭＣＣ信号は、送信される情報があらかじめ定められた方式で変調された後、主信号に重畳されて伝送される信号であり、kbpsオーダの低速信号であると見込まれている（非特許文献２参照）。ＡＭＣＣ信号は、例えば、光送受信器の送受信波長、送信光強度、温度などを示す状態情報を含む。
　非特許文献１には、ＡＭＣＣ信号の２種類の重畳方法が開示されている。第１の方法は"baseband modulation"と呼ばれる方法である。第１の方法では、送信器側においてＡＭＣＣ信号がベースバンド信号により主信号へと重畳され伝送され、受信器側ではＬＰＦ(Low Pass Filter)などによりＡＭＣＣ信号を分離する。第２の方法は"low-frequency pilot tone"と呼ばれる方法である。第２の方法では、送信器側においてＡＭＣＣ信号を所定の搬送波の周波数にアップコンバートして伝送させた後に、受信器側で信号処理を行い復調する。
　第２の方法において、ＡＭＣＣ信号を重畳する方法には、電気領域重畳方法と光領域重畳方法がある。電気領域重畳方法において、コンバイナなどの電気的結合器を用いて主信号とＡＭＣＣ信号を合波し、その後ＬＤ(Laser Diode)や光変調器を用いて重畳された電気信号を光信号に変換する。光領域重畳方法において、変調された主信号に光変調器を用いてＡＭＣＣ信号を重畳する（非特許文献３参照）。
　また、アクセスネットワークのさらなる高バジェット化を狙い、ＥＭＬ－ＬＤ(Electro-absorption Modulator Laser Diode)にＳＯＡ(Semiconductor Optical Amplifier)をポストアンプとしてモノシリックに集積化されたＳＯＡ集積型ＥＭＬが報告されている（非特許文献４及び５参照）。ＳＯＡ集積型ＥＭＬを送信器が備えている場合、ＥＡ(Electro-Absorption)変調器により重畳する電気領域重畳方法とＳＯＡにより重畳する光領域重畳方法とを選択することができる。
　しかし、２つの重畳方法にはそれぞれ欠点がある。電気領域重畳方法においては、主信号とＡＭＣＣ信号の合成振幅をＥＡの透過・吸収特性の範囲内に収める必要があり、ＡＭＣＣ信号の変調度（Ｍ値）によっては主信号の消光比が小さくなり、信号品質の劣化を招く可能性がある。光領域重畳方法においては、ＳＯＡを変調器として使用するためにバイアス電流に対する光出力特性の線形領域での動作となり、パターン効果による波形劣化や光出力の低下による信号品質の劣化を招く可能性がある。
"ITU-T G.989.2 Recommendation, "40-Gigabit-capable-passive optical networks (NG-PON2): Physical media dependent (PMD) layer specification," Feb. 2019. Y. Luo, H. Roberts, K. Grobe, M. Valvo, D. Nesset, K.Asaka, H. Rohde, J. Smith, J. S. Wey, and F. Effenberger, "Physical Layer Aspects of NG-PON2 Standards-Part 2:System Design and Technology Feasibility," J. Opt. Com-mun. Netw., 8(1), pp.43-52, Jan. 2016. G. Nakagawa, K. Sone, S. Oda, S. Yoshida, Y. Hirose, M. Takizawa, and T. Hoshida, "Development of Evaluation Platform of AMCC Superimposition on CPRI Signal Transmission for Mobile Fronthaul Network," in 2017 European Conference on Optical Communication (ECOC), Gothenburg, Sep. 2017, pp. 1-3. Wataru Kobayashi et al., "Novel approach for chirp and output power compensation applied to a 40-Gbit/s EADFB laser integrated with a short SOA," Opt. Express, vol. 23, no. 7, p. 9533, Apr. 2015, doi: 10.1364/OE.23.009533. R. Rosales, I. Cano, D. Nesset, R. Brenot, N. Dubrovina, E. Duran-Valdeiglesias, H. Debregeas, "Achieving high budget classes in the downstream link of 50G-PON", Journal of Optical Communications and Networking, vol. 13, no. 8, pp. D13-D21, 2021.
　本発明は、重畳される主信号と制御信号との信号品質を好適な品質に保つことを目的とする。
　本発明の一態様は、主信号と親局制御信号とを、合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法、及び主信号を光信号に変調した後に親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により主信号と親局制御信号とを重畳することができ、前記電気領域重畳方法又は前記光領域重畳方法のいずれかの方法により主信号と親局制御信号とを重畳し、重畳した信号を送信する重畳部と、を備える子局装置と、前記子局装置から受信した、前記電気領域重畳方法により重畳された信号及び前記光領域重畳方法により重畳された信号の２つの信号から、重畳された前記主信号及び前記親局制御信号の信号品質を測定する信号品質測定部と、前記信号品質に基づいて、重畳方法を電気領域重畳方法又は光領域重畳方法に決定する重畳方法決定部と、を備える親局装置と、を備える通信システムである。
　本発明の一態様は、主信号と接続された親局装置を制御する親局制御信号とを、合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法、及び主信号を光信号に変調した後に親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により主信号と親局制御信号とを重畳することができ、前記電気領域重畳方法又は前記光領域重畳方法のいずれかの方法により主信号と親局制御信号とを重畳する重畳部と、前記親局装置から受信する重畳方法を示す子局制御信号に基づいて、前記重畳部による重畳方法を制御する制御部と、を備える子局装置である。
　本発明の一態様は、接続された子局装置から受信した、主信号と接続された親局装置を制御する親局制御信号とを合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法により重畳された信号及び前記主信号を光信号に変調した後に前記親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により重畳された信号の２つの信号から、重畳された前記主信号及び前記親局制御信号の信号品質を測定する信号品質測定部と、前記信号品質に基づいて、重畳方法を電気領域重畳方法又は光領域重畳方法に決定する重畳方法決定部と、前記決定された重畳方法を示す子局制御信号を生成する子局制御信号生成部と、を備える親局装置である。
　本発明の一態様は、主信号と接続された親局装置を制御する親局制御信号とを、合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法、及び主信号を光信号に変調した後に親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により主信号と親局制御信号とを重畳することができ、前記電気領域重畳方法又は前記光領域重畳方法のいずれかの方法により主信号と親局制御信号とを重畳する重畳ステップと、前記親局装置から受信する重畳方法を示す子局制御信号に基づいて、前記重畳部による重畳方法を制御する制御ステップと、を有する処理方法である。
　本発明の一態様は、接続された子局装置から受信した、主信号と接続された親局装置を制御する親局制御信号とを合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法により重畳された信号及び前記主信号を光信号に変調した後に前記親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により重畳された信号の２つの信号から、重畳された前記主信号及び前記親局制御信号の信号品質を測定する信号品質測定ステップと、前記信号品質に基づいて、重畳方法を電気領域重畳方法又は光領域重畳方法に決定する重畳方法決定ステップと、前記決定された重畳方法を示す子局制御信号を生成する子局制御信号生成ステップと、を有する処理方法である。
　本発明により、重畳される主信号と制御信号との信号品質が好適な品質に保たれる。
第１の実施形態に係る通信システム１を示す図である。 第１の実施形態に係る子局装置２の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る親局装置３の構成の一例を示す図である。 記録された主信号及び親局制御信号の信号品質（ＢＥＲ）の一例である。 子局装置２の重畳方法を決定する動作を示すシーケンス図である。 第２の実施形態に係る通信システム１を示す図である。 記録された信号品質を示す図である。 第３の実施形態に係る親局装置３の構成の一例を示す図である。 第４の実施形態に係る通信システム１を示す図である。 第５の実施形態に係る通信システム１を示す図である。 第５の実施形態に係る通信システム１の変形例を示す図である。
（第１の実施形態）
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、第１の実施形態に係る通信システム１を示す図である。通信システム１は、子局装置２と親局装置３を備える。第１の実施形態に係る通信システム１において、子局装置２と親局装置３とが光ファイバによりポイントトゥポイントで接続される。
　図２は、第１の実施形態に係る子局装置２の構成の一例を示す図である。子局装置２は、主信号送受信部２０、親局制御信号生成部２１、スイッチ２２、重畳部２３、子局制御信号抽出部２４、子局制御信号処理部２５、制御部２６、バイアスコントローラ２７及びバイアス回路２８を備える。重畳部２３は、ＳＯＡ集積型ＥＭＬ２３１、コンバイナ２３２、ＰＤ(Photo Diode)２３５、ＴＩＡ(Transimpedance amplifier)２３６、ＡＭＰ(amplifier)２３７、を備える。
　主信号送受信部２０は、重畳部２３を介して主信号を送受信する。主信号送受信部２０は、重畳部２３による重畳方法を決定するためのテストパターンを送信してもよい。
　親局制御信号生成部２１は、親局装置３を制御する制御信号である親局制御信号を生成する。生成された親局制御信号はスイッチ２２を介して、コンバイナ２３２又はＳＯＡ集積型ＥＭＬ２３１のＳＯＡ２３１－１に入力される。親局制御信号がコンバイナ２３２に入力されるとき、コンバイナ２３２により主信号と親局制御信号が合波され、ＳＯＡ集積型ＥＭＬ２３１のＥＡ２３１－２に入力され、ＳＯＡ２３１－１では変調されずに親局装置３に送信される。つまり、主信号と親局制御信号とは電気領域重畳方法により重畳される。親局制御信号が集積型ＥＭＬ２３１のＳＯＡ２３１－１に入力される場合、コンバイナ２３２及びＥＡ２３１－２を介してＳＯＡ２３１－１に入力された主信号がＳＯＡ２３１－１により親局制御信号に基づいて光変調される。つまり、主信号と親局制御信号とは光領域重畳方法により重畳される。
　主信号送受信部２０が重畳部２３による重畳方法を決定するためのテストパターンを送信する場合、親局制御信号は、重畳部２３による重畳方法を示すビット列を含んでもよい。
　親局装置３から送信された光信号は、重畳部２３に入力される。重畳部２３に入力された光信号はＰＤ２３５により電気信号に変換され、ＴＩＡ２３６により電流が電圧に変換され、ＡＭＰ２３７により振幅が等価増幅される。その後、ＡＭＰ２３７により増幅された信号は重畳部２３から主信号送受信部２０及び子局制御信号抽出部２４に入力される。
　子局制御信号抽出部２４は、電気信号から子局制御信号を抽出する。子局制御信号抽出部２４は、例えば、ローパスフィルタを備え、電気信号から子局制御信号を抽出する。子局制御信号は例えば、重畳部２３による重畳方法を示す制御信号である。
　子局制御信号処理部２５は、抽出された子局制御信号処理部２５を処理する。制御部２６は、子局制御信号に基づいて子局装置２を制御する。制御部２６は、例えば子局制御信号が示す重畳方法を重畳部２３が行うように、スイッチ２２を切り替える。また、制御部２６は、バイアスコントローラ２７を介してバイアス回路２８を制御することで、ＥＡ２３１－２及びＳＯＡ２３１－１のバイアスを制御する。
　図３は、第１の実施形態に係る親局装置３の構成の一例を示す図である。親局装置３は、主信号送受信部３０、子局制御信号生成部３１、信号品質測定部３４、信号品質記録部３５、信号品質記憶部３６、重畳方法決定部３７、制御部３８を備える。
　主信号送受信部３０は、重畳部３３を介して主信号を送受信する。
　子局制御信号生成部３１は、子局装置２を制御する制御信号である子局制御信号を生成する。子局制御信号は、決定された重畳方法を示し、子局装置２に送信される。生成された子局制御信号はスイッチ３２を介して、コンバイナ３３２又はＳＯＡ集積型ＥＭＬ３３１のＳＯＡに入力される。子局制御信号がコンバイナ２３２に入力されるとき、コンバイナ２３２により主信号と子局制御信号が合波され、ＳＯＡ集積型ＥＭＬ３３１のＥＡに入力され、ＳＯＡでは変調されずに子局装置２に送信される。つまり、主信号と子局制御信号とは電気領域重畳方法により重畳される。子局制御信号が集積型ＥＭＬ３３１のＳＯＡに入力される場合、コンバイナ３３２及びＥＡを介してＳＯＡに入力された主信号がＳＯＡにより子局制御信号に基づいて光変調される。つまり、主信号と子局制御信号とは光領域重畳方法により重畳される。
　子局装置２から送信された光信号は、重畳部３３に入力される。重畳部３３に入力された光信号はＰＤ３３５により電気信号に変換され、ＴＩＡ３３６により電流が電圧に変換され、ＡＭＰ３３７により振幅が等価増幅される。その後、電気信号は重畳部３３から主信号送受信部２０及び信号品質測定部３４に入力される。
　信号品質測定部３４は、電気信号から主信号及び親局制御信号の信号品質を測定する。信号品質測定部３４は、例えばローパスフィルタを備え、電気信号から親局制御信号を抽出し、親局制御信号の信号品質を測定する。信号品質は例えばＢＥＲ(Bit Error Rate)、ＰＥＲ(Packet Error Rate)である。また、信号品質測定部３４は、親局制御信号に含まれる重畳部２３による重畳方法を示すビット列を処理し、電気領域重畳方法及び光領域重畳方法のどちらで重畳された信号であるかを判定する。
　信号品質記録部３５は、主信号及び親局制御信号の信号品質及び重畳方法を信号品質記憶部３６に記録する。図４は、記録された主信号及び親局制御信号の信号品質（ＢＥＲ）の一例である。
　重畳方法決定部３７は、信号品質記憶部３６に記録された信号品質に基づいて重畳方法を決定する。重畳方法決定部３７は、主信号の信号品質が高い重畳方法に決定してもよく、親局制御信号の信号品質が高い重畳方式に決定してもよく、主信号又は親局制御信号の信号品質が所定の信号品質に近い値である重畳方式に決定してもよい。
　制御部３８は、親局装置３を制御する。制御部３８は、例えば重畳方法決定部３７により決定された重畳方法を示す制御信号を子局制御信号生成部３１に生成させる。
　図５は、子局装置２の重畳方法を決定する動作を示すシーケンス図である。
　初めに子局装置２の重畳部２３が電気領域重畳方法により、テストパターンの主信号と親局制御信号とを重畳する（ステップＳ１０）。その後、重畳部２３が重畳した信号を親局装置３に送信する（ステップＳ１１）。親局装置３の信号品質測定部３４が受信した信号に含まれる主信号と親局制御信号の信号品質を測定する（ステップＳ１２）。信号品質記録部３５が測定された信号品質を記録する（ステップＳ１４）。
　その後、子局装置２の重畳部２３が光領域重畳方法によりテストパターンの主信号と親局制御信号とを重畳する（ステップＳ１５）。その後、重畳部２３が重畳した信号を親局装置３に送信する（ステップＳ１６）。親局装置３の信号品質測定部３４が受信した信号に含まれる主信号と親局制御信号の信号品質を測定する（ステップＳ１８）。信号品質記録部３５が測定された信号品質を記録する（ステップＳ２０）。
　なお、信号品質測定部３４は、親局制御信号に含まれる重畳部２３による重畳方法を示すビット列を処理することで、電気領域重畳方法及び光領域重畳方法のどちらで重畳された信号であるかを判定する。そのため、子局装置２は光領域重畳方法によりテストパターンの主信号と親局制御信号とを重畳した後に、電気領域重畳方法によりテストパターンの主信号と親局制御信号とを重畳してもよい。
　重畳方法決定部３７は、記録された信号品質に基づいて重畳方法を決定する（ステップＳ２２）。子局制御信号生成部３１が決定された重畳方法を示す子局制御信号を生成し、子局制御信号が子局装置２に送信される（ステップＳ２４）。
　子局装置２が受信した子局制御信号は、子局制御信号抽出部２４により抽出され、子局制御信号処理部２５により処理される（ステップＳ２６）。その後、子局制御信号に基づいて制御部２６がスイッチ２２を切り替える（ステップＳ２８）。これにより、重畳部２３の重畳方法が決定される。
　以上、第１の実施形態において、子局装置２が２つの異なる重畳方法で制御信号を主信号に重畳し親局装置３に送信する。親局装置３は異なる重畳方法で重畳された信号の信号品質を測定し、測定した信号品質に基づいて重畳方法を決定する。これにより、重畳される主信号と制御信号の信号品質が最良の状態に保つことができる。
（第２の実施形態）
　図６は、第２の実施形態に係る通信システム１を示す図である。第２の実施形態に係る通信システム１は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の子局装置２－１～ｎと１個の親局装置３、光スプリッタ４とを備える。第２の実施形態に係る通信システム１は光の強度を分配する光スプリッタ４などのパッシブデバイスを介して子局装置２と親局装置３とが接続されるＴＤＭ(Time Division Multiplexing)/ＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)ベースのネットワークである。
　子局装置２及び親局装置３の構成は第１の実施形態に係る子局装置２及び親局装置３の構成とそれぞれ同じである。各子局装置２は時分割多重により重畳したテストパターンを親局装置３に送信する。親局装置３の信号品質測定部３４は、子局ごとに２つの重畳方法での主信号と親局制御信号の信号品質を測定する。信号品質記録部３５は、子局ごとに信号品質を記録する。図７は、記録された信号品質を示す図である。重畳方法決定部３７は、子局装置２ごとに重畳方法を決定する。
　以上、第２の実施形態のように子局装置２と親局装置３とが光スプリッタ４などのパッシブデバイスを介して接続されるＴＤＭ/ＴＤＭＡベースのネットワークにおいても、同様に重畳される主信号と制御信号の信号品質が最良の状態に保つことができる。
（第３の実施形態）
　第３の実施形態に係る通信システム１は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の子局装置２－１～ｎと１個の親局装置３、光スプリッタ４とを備え、ＷＤＭベースのネットワークである。第３の実施形態に係る通信システム１の構成は、第２の実施形態に係る通信システム１の構成と同じである。図８は、第３の実施形態に係る親局装置３の構成の一例を示す図である。第３の実施形態に係る親局装置３は、第２の実施形態に係る親局装置３と異なり、ｎ個のスイッチ３２、重畳部３３、信号品質測定部３４を備える。また、第３の実施形態に係る親局装置３は、ＷＤＭフィルタ３９を備える。
　第３の実施形態において、子局装置２から親局装置３に送信される上り信号と、親局装置３から子局装置２に送信される下り信号は子局装置２ごと及び上下信号ごとに異なる波長が割り当てられる。各子局装置２から親局装置３に入力される信号は、ＷＤＭフィルタ２９により分波され、信号の波長に対応する重畳部３３に入力される。その後、波長の異なる信号ごとに信号品質測定部３４が信号品質を測定する。
　重畳部３３のＡＭＰ３３７から主信号送受信部３０との間にバッファが設けられ、信号を順番に処理することが可能な構成であれば、信号品質測定部３４は１つであってもよい。
（第４の実施形態）
　図９は、第４の実施形態に係る通信システム１を示す図である。第４の実施形態に係る通信システム１は、２つの子局装置２（２－１及び２－２）と、２つの管理装置５（５－１及び５－２）と、光スプリッタ４を備える。第４の実施形態に係る通信システム１において、子局装置２－１及び子局装置２－２が主信号と制御信号を送受信する。管理装置５は親局装置３と同様の構成を備えるが、連続波に制御信号を重畳して送信する。
　管理装置５－２が子局装置２－１の送信する信号の信号品質を測定し、重畳方法を決定し、子局制御信号を生成する。また、管理装置５－１が子局装置２－２の送信する信号の信号品質を測定し、重畳方法を決定し、子局制御信号を生成する。
　ここで、子局装置２－１及び管理装置５－１はともに子局装置２－２に信号を送信するため、干渉を防ぐために送信する信号の波長は異なることが望ましい。同様に、子局装置２－２及び管理装置５－２が送信する信号の波長も異なることが望ましい。
　第４の実施形態に係る通信システム１は各子局装置２に対応する管理装置５を備えるが、これに限られない。例えば、２つの子局装置２が同一の波長の信号を送受信し、かつ信号が時分割で出力される場合、光スプリッタ４に１つの管理装置５を接続し、管理装置５が子局装置２－１及び２－２に子局制御信号を送信してもよい。また、第４の実施形態に係る通信システム１がＷＤＭベースのネットワークである場合、第３の実施形態と同様に、管理装置５がＷＤＭフィルタ２９や、対応する波長が異なる重畳部３３や信号品質測定部３４を備えてもよい。
　図１０は第５の実施形態に係る通信システム１を示す図である。第５の実施形態に係る通信システム１は、子局装置２ａ－１～ｎ、２ｂ－１～ｎ、管理装置５－１～ｎ、光スプリッタ４－１～ｎ、及び光スイッチ６－１及び２を備える。
　第５の実施形態に係る子局装置２ａ及び２ｂは、第４の実施形態に係る子局装置２と同様の構成である。第５の実施形態に係る管理装置５は第４の実施形態に係る管理装置５と同様の構成である。光スイッチ６－１は、子局装置２ａと光スプリッタ４の間に設けられる。光スイッチ６－２は、子局装置２ｂと光スプリッタ４の間に設けられる。光スイッチ６－１及び２は、管理装置５から送信される信号に重畳される制御信号により制御され、経路が変更される。
　例えば、子局装置２ａ－１から送信される親局制御信号は、子局装置２ａ－１の送信相手の子局装置２ｂを示すビット列を含む。管理装置５－１は、子局装置２ａ－１から光スプリッタ４－１経由で親局制御信号を受信する。管理装置５－１の信号品質測定部３４は、親局制御信号に含まれる子局装置２ａ－１の送信相手の子局装置２ｂを示すビット列を処理することで、子局装置２ａ－１の送信相手を判定する。その後、管理装置５－１は、光スイッチ６－１及び６－２に、子局装置２ａ－１の送信相手を示す情報を含む制御信号を送信する。光スイッチ６－１及び６－２は管理装置５－１から送信された制御信号に基づいてスイッチを切り替える。
　子局装置２ｂ－１が子局装置２ａ－１と同様に、管理装置５－１に親局制御信号を送信してもよい。また、他の子局装置２ａ及び２ｂも、子局装置２ａ－１同様親局制御信号を管理装置５に送信してもよい。
　子局装置２ａ及び２ｂから送信される信号は、第４の実施形態同様光スプリッタ４に接続された管理装置５に入力され、信号品質が測定され、重畳方法が決定される。
　図１１は第５の実施形態に係る通信システム１の変形例を示す図である。第５の実施形態に係る通信システム１は、光スプリッタ４を備えず、光スイッチ６－１及び２がそれぞれ管理装置５－１及び２に接続される構成であってもよい。このとき、子局装置２ａから送信される信号は、光スイッチ６－１を介して管理装置５－１に出力されうる。子局装置２ｂから送信される信号は、光スイッチ６－２を介して管理装置５－２に出力されうる。
　例えば、初期状態として子局装置２ａはすべて光スイッチ６－１経由で管理装置５－１に接続されており、子局装置２ｂはすべて光スイッチ６－２経由で管理装置５－２に接続されている。子局装置２ａは、子局装置２ａの送信相手の子局装置２ｂを示すビット列を含む親局制御信号を管理装置５－１に送信する。管理装置５－１の信号品質測定部３４は、親局制御信号に含まれる子局装置２ａの送信相手の子局装置２ｂを示すビット列を処理することで、子局装置２ａの送信相手を判定する。その後、管理装置５－１は、光スイッチ６－１に、子局装置２ａの送信相手を示す情報を含む制御信号を送信する。光スイッチ６－１は管理装置５－１から送信された制御信号に基づいてスイッチを切り替える。
　子局装置２ｂ及び光スイッチ６－２は、子局装置２ａ及び光スイッチ６－１と同様の動作を行う。
１　通信システム、２　子局装置、３　親局装置、４　光スプリッタ、５　管理装置、６　光スイッチ、２０　主信号送受信部、２１　親局制御信号生成部、２２　スイッチ、２３　重畳部、２４　子局制御信号抽出部、２５　子局制御信号処理部、２６　制御部、３０　主信号送受信部、３１　子局制御信号生成部、３２　スイッチ、３３　重畳部、３４　信号品質測定部、３５　信号品質記録部、３６　信号品質記憶部、３７　重畳方法決定部、３８　制御部、３９　ＷＤＭフィルタ

Claims (8)

  1. 　主信号と親局制御信号とを、合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法、及び主信号を光信号に変調した後に親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により主信号と親局制御信号とを重畳することができ、前記電気領域重畳方法又は前記光領域重畳方法のいずれかの方法により主信号と親局制御信号とを重畳し、重畳した信号を送信する重畳部と、
    　を備える子局装置と、
    　前記子局装置から受信した、前記電気領域重畳方法により重畳された信号及び前記光領域重畳方法により重畳された信号の２つの信号から、重畳された前記主信号及び前記親局制御信号の信号品質を測定する信号品質測定部と、
    　前記信号品質に基づいて、重畳方法を電気領域重畳方法又は光領域重畳方法に決定する重畳方法決定部と、
    　を備える親局装置と、
    　を備える通信システム。
  2. 　主信号と親局制御信号とを、合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法、及び主信号を光信号に変調した後に親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により主信号と親局制御信号とを重畳することができ、前記電気領域重畳方法又は前記光領域重畳方法のいずれかの方法により主信号と親局制御信号とを重畳する重畳部と、
    　受信する重畳方法を示す子局制御信号に基づいて、前記重畳部による重畳方法を制御する制御部と、
    　を備える子局装置。
  3. 　接続された子局装置から受信した、主信号と接続された親局装置を制御する親局制御信号とを合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法により重畳された信号及び前記主信号を光信号に変調した後に前記親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により重畳された信号の２つの信号から、重畳された前記主信号及び前記親局制御信号の信号品質を測定する信号品質測定部と、
    　前記信号品質に基づいて、重畳方法を電気領域重畳方法又は光領域重畳方法に決定する重畳方法決定部と、
    　前記決定された重畳方法を示す子局制御信号を生成する子局制御信号生成部と、
    　を備える親局装置。
  4. 　主信号と接続された親局装置を制御する親局制御信号とを、合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法、及び主信号を光信号に変調した後に親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により主信号と親局制御信号とを重畳することができ、前記電気領域重畳方法又は前記光領域重畳方法のいずれかの方法により主信号と親局制御信号とを重畳する重畳ステップと、
    　前記親局装置から受信する重畳方法を示す子局制御信号に基づいて、前記重畳ステップによる重畳方法を制御する制御ステップと、
    　を有する処理方法。
  5. 　接続された子局装置から受信した、主信号と接続された親局装置を制御する親局制御信号とを合波した後に光信号に変換する電気領域重畳方法により重畳された信号及び前記主信号を光信号に変調した後に前記親局制御信号により光変調する光領域重畳方法により重畳された信号の２つの信号から、重畳された前記主信号及び前記親局制御信号の信号品質を測定する信号品質測定ステップと、
    　前記信号品質に基づいて、重畳方法を電気領域重畳方法又は光領域重畳方法に決定する重畳方法決定ステップと、
    　前記決定された重畳方法を示す子局制御信号を生成する子局制御信号生成ステップと、
    　を有する処理方法。
  6. 　請求項２に記載の子局装置を複数備え、
    　請求項３に記載の親局装置を１つ備える、
    　通信システムであって、
    　前記信号品質測定部は、前記子局装置ごとに信号品質を測定し、
    　前記重畳方法決定部は、前記子局装置ごとに重畳方法を決定し、
    　前記子局制御信号生成部は、前記子局装置ごとに子局制御信号を生成する、
    　通信システム。
  7. 　請求項２に記載の子局装置を複数備え、
    　請求項３に記載の親局装置を１つ備え、
    　前記子局装置と前記親局装置はＷＤＭベースのネットワークで接続される通信システムであって、
    　前記親局装置は、前記子局装置の数と同じ数の前記信号品質測定部及び前記子局装置より入力された信号を分波し、ＷＤＭフィルタを備え、前記ＷＤＭフィルタにより分波された各信号を前記信号品質測定部が測定し、
    　前記重畳方法決定部は、前記子局装置ごとに重畳方法を決定し、
    　前記子局制御信号生成部は、前記子局装置ごとに子局制御信号を生成する、
    　通信システム。
  8. 　請求項２に記載の子局装置を２つ備え、
    　請求項３に記載の親局装置と同じ構成の管理装置を２つ備える通信システムであって、
    　前記子局装置に含まれる第１子局装置は、前記管理装置に含まれる第１管理装置に信号を出力し、
    　前記第１管理装置は、前記第１子局装置から入力される信号の信号品質を測定し、重畳方法を決定し、子局制御信号を生成し、
    　前記第１子局装置と異なる第２子局装置は、前記第１管理装置と異なる第２管理装置に信号を出力し、
    　前記第２管理装置は、前記第２子局装置から入力される信号の信号品質を測定し、重畳方法を決定し、子局制御信号を生成する、
    　通信システム。
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TANAKA, YASUNARI ET AL.: "Comparison of signal quality between electrical and optical superimposition of AMCC signals", PROCEEDINGS 2 OF THE 2021 IEICE COMMUNICATIONS SOCIETY CONFERENCE, 31 August 2021 (2021-08-31), pages 81 *

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