特許 6277285 光アクセスネットワークにおいて波長分割多重化された光上り信号を受信する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6277285

(24)【登録日】2018年1月19日

(45)【発行日】2018年2月7日

(54)【発明の名称】光アクセスネットワークにおいて波長分割多重化された光上り信号を受信する方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/079 20130101AFI20180129BHJP

   H04B 10/572 20130101ALI20180129BHJP

   H04B 10/272 20130101ALI20180129BHJP

   H04J 14/02 20060101ALI20180129BHJP

   H04L 12/44 20060101ALI20180129BHJP

【ＦＩ】

   H04B10/079 150

   H04B10/572

   H04B10/272

   H04J14/02

   H04L12/44 200

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-559920(P2016-559920)

(86)(22)【出願日】2015年3月10日

(65)【公表番号】特表2017-511655(P2017-511655A)

(43)【公表日】2017年4月20日

(86)【国際出願番号】EP2015054903

(87)【国際公開番号】WO2015150028

(87)【国際公開日】20151008

【審査請求日】2016年11月2日

(31)【優先権主張番号】14305471.6

(32)【優先日】2014年3月31日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】391030332

【氏名又は名称】アルカテル−ルーセント

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ぺールマン，ボルフガング

【審査官】 後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１９７４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５１０７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−６８９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−３５５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００５１１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ１０／００−１０／９０

Ｈ０４Ｊ１４／００−１４／０８

Ｈ０４Ｌ １２／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光アクセスネットワークにおいて、波長分割多重化された光上り信号を受信する方法であって、
前記光上り信号（ＵＳ）が、それぞれの波長を持ついくつかの光上り信号を含む総体的上り信号であり、前記光上り信号が、振幅変調によって変調され、
前記方法が、光回線終端装置（ＯＬＴ１）において、
− 前記光上り信号（ＵＳ）を、第１の光学フィルタ（ＯＭ２）および第２の光学フィルタ（ＯＭ１）へと、分割するステップと、
− 前記ＷＤＭ光上り信号（ＵＳ）を、第１のフィルタリングされた信号をもたらす前記第１の光学フィルタ（ＯＭ２）を用いてフィルタリングするステップであって、前記第１の光学フィルタ（ＯＭ２）が、フラットトップ形状通過帯域伝達関数（ＦＴＴＦ）を有する、フィルタリングするステップと、
− 前記ＷＤＭ光上り信号（ＵＳ）を、第２のフィルタリングされた信号をもたらす、前記第２の光学フィルタ（ＯＭ１）を用いてフィルタリングするステップであって、前記第２の光学フィルタ（ＯＭ１）が、中心波長（λ_ｘ）を下回る波長値については厳密に単調増加し、前記中心波長（λ_ｘ）を上回る波長値については厳密に単調減少する通過帯域伝達関数（ＧＴＦ）を有する、フィルタリングするステップと、
− 前記第１のフィルタリングされた信号から、受信した上りデータを、導出するステップと、
− 前記第２のフィルタリングされた信号から、光信号パワーレベルを、導出するステップと、
− 光ネットワークユニット（ＯＮＵ１）に対し、導出された信号パワーレベルに応じた、波長シフトの望ましい方向を、指示するステップと
を含み、
− 前記第２のフィルタリングされた信号から、前記光信号パワーレベルを、導出するステップと、
− 前記光ネットワークユニット（ＯＮＵ１）に対し、前記導出された信号パワーレベルに応じた、前記波長シフトの望ましい方向を、指示するステップと
が、連続する各時間間隔に対して、連続的に実行される、方法。

【請求項2】

前記第１のフィルタ（ＯＭ２）の前記伝達関数（ＦＴＴＦ）および前記第２のフィルタ（ＯＭ１）の前記伝達関数（ＧＴＦ）は、各々の中心波長（λ_ｘ）が実質的に等しい、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第２のフィルタ（ＯＭ１）が、ガウス形状伝達関数（ＧＴＦ）を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記振幅変調が、オンオフキーイング変調である、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

− 前記光ネットワークユニット（ＯＮＵ１）に対し、前記導出された信号パワーレベルに応じた、前記波長シフトの望ましい方向を、指示するステップ
が、光下り信号を介して、前記波長シフトの望ましい方向を示すデータ要素（ＤＦ）を送信することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

光アクセスネットワークにおいて、波長分割多重化された光上り信号を受信するための光回線終端装置であって、前記光上り信号（ＵＳ）が、それぞれの波長を持ついくつかの光上り信号を含む総体的上り信号であり、前記光上り信号が、振幅変調によって変調され、
前記光回線終端装置（ＯＬＴ１）が、
− 前記光上り信号（ＵＳ）を、第１の光学フィルタ（ＯＭ２）および第２の光学フィルタ（ＯＭ１）へと、分割することと、
− 前記ＷＤＭ光上り信号（ＵＳ）を、第１のフィルタリングされた信号をもたらす前記第１の光学フィルタ（ＯＭ２）を用いてフィルタリングすることであって、前記第１の光学フィルタ（ＯＭ２）が、フラットトップ形状通過帯域伝達関数（ＦＴＴＦ）を有する、フィルタリングすることと、
− 前記ＷＤＭ光上り信号（ＵＳ）を、第２のフィルタリングされた信号をもたらす、前記第２の光学フィルタ（ＯＭ１）を用いてフィルタリングすることであって、前記第２の光学フィルタ（ＯＭ１）が、中心波長（λ_ｘ）を下回る波長値については厳密に単調増加し、前記中心波長（λ_ｘ）を上回る波長値については厳密に単調減少する通過帯域伝達関数（ＧＴＦ）を有する、フィルタリングすることと、
− 前記第１のフィルタリングされた信号から、受信した上りデータを、データ受信ユニット（ＯＬＴＲＸ’）を用いて、導出することと、
− 前記第２のフィルタリングされた信号から、光信号パワーレベルを、パワー検出ユニット（ＰＤＵ）を用いて、導出することと、
− 光ネットワークユニット（ＯＮＵ１）に対し、導出された信号パワーレベルに応じた、波長シフトの望ましい方向を、制御ユニット（ＣＵ１）および送信機（ＴＸ）を用いて、指示することと
を行うように動作可能であり、
前記光回線終端装置（ＯＬＴ１）が、
− 前記第２のフィルタリングされた信号から、光信号パワーレベルを、導出することと、
− 光ネットワークユニット（ＯＮＵ１）に対し、導出された信号パワーレベルに応じた、波長シフトの望ましい方向を、指示することと
を、連続する各時間間隔に対し、前記パワー検出ユニット、前記パワー検出ユニット（ＰＤＵ）、前記制御ユニット（ＣＵ１）、および前記送信機（ＴＸ）を用いて、連続的に行うように動作可能な、光回線終端装置。

【請求項7】

前記第１のフィルタ（ＯＭ２）の前記伝達関数（ＦＴＴＦ）および前記第２のフィルタ（ＯＭ１）の前記伝達関数（ＧＴＦ）は、各々の中心波長（λ_ｘ）が実質的に等しい、請求項６に記載の光回線終端装置。

【請求項8】

前記第２のフィルタが、ガウス形状伝達関数（ＧＴＦ）を有する、請求項６に記載の光回線終端装置。

【請求項9】

前記光回線終端装置（ＯＬＴ１）が、
− 前記光ネットワークユニット（ＯＮＵ１）に対し、前記導出された信号パワーレベルに応じた、前記波長シフトの望ましい方向を、指示すること
を、前記波長シフトの望ましい方向を示すデータ要素を含む光下り信号を、前記制御ユニット（ＣＵ１）および前記送信機（ＴＸ）を用いて送信することにより、行うように動作可能な、請求項６に記載の光回線終端装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光アクセスネットワークにおいて、波長分割多重化（ＷＤＭ）された上り信号を受信する方法、および、そのための光回線終端装置に関する。

【背景技術】

【0002】

多数の顧客をコアネットワークに接続して、データの送信を可能とするために、受動光ネットワーク（ＰＯＮ）の形態を持つ光アクセスネットワークに依拠する手法がよく知られている。

【0003】

このような光アクセスネットワークにおいて、顧客は自身の機器を、光ネットワークユニット（光ネットワーク終端とも呼ばれ得る）に接続する。同アクセスネットワークに属する光ネットワークユニットは、光ファイバ経由でリモートノードへと接続されている。リモートノードは、光フィーダーファイバを介して、いわゆる中央局に設置された光回線終端装置（ＯＬＴ）へと接続されている。この光回線終端装置が、コアネットワークに対する相互接続を形成する。

【0004】

ＷＤＭ光アクセスネットワークでは、異なる光ネットワークユニットが、異なる上り信号を、異なる各々の波長で、リモートノードに向けて送信する。リモートノードは、これらの上り信号を結合し、フィーダーファイバ経由で光回線終端装置へと送信する。ＷＤＭ光アクセスネットワークにおいて、各光ネットワークユニットは、各自の上り信号を、別々の、独立した波長で送信する。

【0005】

ＷＤＭの構想は、ＴＷＤＭの構想にまで拡張することが可能であり、その場合、ＷＤＭの構想は、時分割多重（ＴＤＭ）の構想と連動して打ち立てられる。このＴＷＤＭ光アクセスネットワークでは、同一グループの２つ以上の光ネットワークユニットが、それぞれの上り信号用に、同じ波長を共有する。このとき、この同一波長による上り方向のデータ送信は、光ネットワークユニットのグループの中で、ＴＤＭを通じて分割される。

【0006】

ＯＬＴから光ネットワークユニットに向かう下り方向のデータ送信は、下り信号全体で、いくつかの異なる下り波長（４つ、または８つの異なる下り波長であると好ましい）を含むように行われる。下り波長の各々は、ＴＤＭ分割により、フレームへと分割されることが好ましい。それにより、１つの下り波長を持つ、１つの下り信号が、いくつかの光ネットワークユニットに割り当てられる。

【0007】

フィーダーファイバの終端において、リモートノードはパワースプリッティングにより、下り波長を持つ下り信号を、さまざまな光ネットワークユニットへとつながる、さまざまなファイバ上に分割する。

【0008】

光ネットワークユニットでは、データ受信が実行される。それは、各光ネットワークユニットは、同調可能フィルタを利用して、各自に割り当てられた、当該の下り波長を持つ、当該の下り信号を受信することによる。さらに、特定の下り波長を持つ下り信号がＴＤＭ分割によってフレームへと分割される場合、光ネットワークユニットが、各自に割り当てられた、これらのデータフレームを選択する。

【0009】

光ネットワークユニットは、各自の上り信号を、オンオフキーイングと呼ばれる振幅変調の形式を用いて、上り方向に送信する。このオンオフキーイングによって送信波長が拡大され、その拡大は無視できないものとなる。

【0010】

ＯＬＴでの上り信号の受信については、それぞれ波長が異なる別々の上り信号が、固定の伝達関数を持つ各々のフィルタによってフィルタリングされる。これらのフィルタは、複合光学フィルタとして形成されてもよい。フィルタリングされた各信号は、それぞれの上り信号から、それぞれのデータ列を導出するために、それぞれの受信機へと提供され、その後、コアネットワークに向けたさらなるデータ送信に使用され得る。

【0011】

それぞれ異なる上り波長を持つ別々の上り信号が、光領域の固定のフィルタ関数を用いてＯＬＴでフィルタリングされることから、光ネットワークユニットが、自身に割り当てられた波長であり、かつ、上り信号の各々がＯＬＴ内の指定の各受信機に到達するよう、対応する光学フィルタの伝達関数を同信号が通過可能となるような波長で、各自の上り波長を実際に送信するということが、不可欠な態様となる。

【0012】

光ネットワークユニットが各自に割り当てられた適正な波長で上り信号を送信することを保証するための一手法として、この光ネットワークユニット内の同調可能送信機を前もって考慮しておくということが挙げられ、このとき、送信波長は、同光ネットワークユニット内に設けられた制御デバイスによって監視可能となる。こうした解決策は、煩雑かつ高価なものとなり得る。

【0013】

文献ＥＰ２６７５０８９Ａ１の開示する光回線終端装置では、上り信号が、受信ユニットに提供されるとともに、同上り信号の一部を制御ユニットに提供するためにタップを付けられる。この制御ユニットは、反復波長同調処理（光ネットワークユニットの波長が同調される）に向け、上り信号の波長を決定する。

【0014】

文献米国特許出願公開第２００４／１８８６００Ａ１号には、フィルタリング範囲を持つ周期性フィルタが開示されている。これらのフィルタリング範囲には、同調可能レーザシステムの波長監視用となる、それぞれのピーク波長が存在する。

【0015】

文献米国特許第５７２９３４７Ａ号には、増大する波長に対する単調増加フィルタ値を持った、光学フィルタが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】欧州特許出願公開第２６７５０８９号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２００４／１８８６００号明細書

【特許文献3】米国特許第５７２９３４７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

光アクセスネットワークにおいて、波長分割多重化（ＷＤＭ）された光上り信号を受信する方法が提案される。本方法は、光回線終端装置において実行される、異なるステップからなる。

【課題を解決するための手段】

【0018】

ＷＤＭ光上り信号は、第１のフィルタリングされた信号をもたらす、第１の光学フィルタを用いてフィルタリングされる。第１の光学フィルタは、フラットトップ形状の通過帯域伝達関数を有する。

【0019】

さらに、ＷＤＭ光上り信号は、第２のフィルタリングされた信号をもたらす、第２の光学フィルタを用いてフィルタリングされる。第２の光学フィルタは、伝達関数の中心波長を下回る波長値については厳密に単調増加し、伝達関数の中心波長を上回る波長値については厳密に単調減少する、通過帯域伝達関数を有する。

【0020】

受信した上りデータが、第１のフィルタリングされた信号から導出される。

【0021】

光信号パワーレベルが、第２のフィルタリングされた信号から導出される。

【0022】

最後に、導出した信号パワーレベルに応じた、波長シフトの望ましい方向が、光ネットワークユニットに対し、指示される。

【0023】

第１のフィルタの伝達関数および第２のフィルタの伝達関数は、各々の中心波長が実質的に等しいことが好ましい。

【0024】

第２のフィルタが、ガウス形状伝達関数を有することが好ましい。

【0025】

光上り信号が、それぞれの波長を持ついくつかの光上り信号を含む総体的上り信号であると好ましい。

【0026】

光上り信号が、振幅変調によって変調されると好ましい。

【0027】

この振幅変調が、オンオフキーイング変調であると好ましい。

【0028】

− 第２のフィルタリングされた信号から、光信号パワーレベルを、導出するステップと、
− 光ネットワークユニットに対し、導出された信号パワーレベルに応じた、波長シフトの望ましい方向を、指示するステップと
が、連続する各時間間隔に対して、連続的に実行されることが好ましい。

【0029】

光ネットワークユニットに対し、導出された信号パワーレベルに応じた、波長シフトの望ましい方向を指示するステップに、波長シフトの望ましい方向を示すデータ要素を、光下り信号を介して送信するステップが含まれることが好ましい。

【0030】

また、光アクセスネットワークにおいて、波長分割多重化された光上り信号を受信するための、光回線終端装置も提案される。同光回線終端装置は、
− ＷＤＭ光上り信号を、第１のフィルタリングされた信号をもたらす第１の光学フィルタを用いてフィルタリングすることであって、第１の光学フィルタが、フラットトップ形状通過帯域伝達関数を有する、フィルタリングすることと、
− ＷＤＭ光上り信号を、第２のフィルタリングされた信号をもたらす、第２の光学フィルタを用いてフィルタリングすることであって、第２の光学フィルタが、中心波長を下回る波長値については厳密に単調増加し、中心波長を上回る波長値については厳密に単調減少する通過帯域伝達関数を有する、フィルタリングすることと、
− 第１のフィルタリングされた信号から、受信した上りデータを、データ受信ユニットを用いて、導出することと、
− 第２のフィルタリングされた信号から、光信号パワーレベルを、パワー検出ユニットを用いて、導出することと、
− 光ネットワークユニットに対し、導出された信号パワーレベルに応じた、波長シフトの望ましい方向を、制御ユニットおよび送信機を用いて、指示することと
を行うように動作可能である。

【0031】

同光回線終端装置は、
− 第２のフィルタリングされた信号から、光信号パワーレベルを、導出することと、
− 光ネットワークユニットに対し、導出された信号パワーレベルに応じた、波長シフトの望ましい方向を、指示することと
を、連続する各時間間隔に対し、パワー検出ユニット、制御ユニット、および送信機を用いて、連続的に行うように動作可能であることが好ましい。

【0032】

同光回線終端装置は、
− 光ネットワークユニットに対し、導出された信号パワーレベルに応じた、波長シフトの望ましい方向を、指示すること
を、波長シフトの望ましい方向を示すデータ要素を含む光下り信号を、制御ユニットおよび送信機を用いて送信することにより、行うように動作可能であることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】光アクセスネットワークを示す図である。

【図2】多重分離フィルタのフィルタリング機能を示す図である。

【図3】一実施形態による、光回線終端装置のデータ受信ユニットを示す図である。

【図4a】ガウス形状の伝達関数となることが好ましい、光学フィルタの伝達関数を示す図である。

【図4b】フラットトップ形状の光学フィルタの伝達関数を示す図である。

【図5】提案する光回線終端装置を示す図である。

【図6】光ネットワークユニットに対し望ましい波長シフト方向を示すための、データメッセージ構造を示す図である。

【図7】提案する光回線終端装置のデータ受信ユニットを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図１は、いくつかの光ネットワークユニットＯＮＵ１、…、ＯＮＵ３を、コアネットワークＣＮへと接続する、光アクセスネットワークＯＡＮを示している。

【0035】

光ユニットＯＮＵ１、…、ＯＮＵ３は、それぞれの光ファイバを介して、リモートノードＲＮへと接続されており、リモートノードＲＮは、光フィーダーファイバＦＦを介して、中央局ＣＯに設置された光回線終端装置ＯＬＴへと接続されている。光アクセスネットワークＯＡＮは、ＷＤＭ型、またはより具体的にＴＷＤＭ型に属するものである。ＴＷＤＭ光アクセスネットワークは、ＷＤＭ光アクセスネットワークの特殊型とみなされる。図面を平明なものとするため、図１にはＷＤＭの構想のみを示しているが、当業者であれば、異なる光ネットワークユニットが各自の上り信号を同一共有な波長でＴＤＭ方式によって送信することを予め想像することにより、図１に示すネットワークＯＡＮの構想を、ＴＷＤＭネットワークにまで容易に拡張し得るであろう。

【0036】

ネットワークユニットＯＮＵ１、…、ＯＮＵ３は、各自の上り波長を、それぞれのネットワークユニットに割り当てられた、それぞれの波長λ_ａ、…、λ_ｃで、上り方向ＵＳに送信する。後段で詳述するが、光ネットワークユニットＯＮＵ１、…、ＯＮＵ３は、各自の波長λ_ａ、…、λ_ｃに同調される必要がある。

【0037】

リモートノードＲＮは、上り方向ＵＳの信号を結合し、それらをフィーダーファイバＦＦに沿って、ＯＬＴの光インタフェースＯＩへと送信する。

【0038】

回線終端装置ＯＬＴは、下り信号全体を、下り方向ＤＳに、総体的な波長のセットであるλ_ＤＳで、ＷＤＭ方式によって送信する。この総体的波長セットλ_ＤＳには、いくつかの下り波長（４つ、または８つの異なる下り波長であると好ましい）が含まれる。下り波長の各々が、ＴＤＭ分割によってフレームへと分割されるのであれば、さらに好ましい。それにより、１つの下り波長を持つ１つの下り信号が、いくつかの光ネットワークユニットに割り当てられる。

【0039】

フィーダーファイバの終端において、リモートノードＲＮはパワースプリッティングにより、下り波長のセットλ_ＤＳからなる下り信号を、別々の光ネットワークユニットＯＮＵ１、…、ＯＮＵ３へとつながる、別々のファイバ上に分割する。これらの光ネットワークユニットでは、データ受信が実行される。それは、各光ネットワークユニットＯＮＵ１、…、ＯＮＵ３は、同調可能フィルタを利用して、各自に割り当てられた、特定の下り波長を持つ、特定の下り信号を受信することによる。さらに、下り波長信号がＴＤＭ分割によってフレームへと分割される場合、光ネットワークユニットＯＮＵ１、…、ＯＮＵ３が、各自に割り当てられた、これらのデータフレームを選択する。

【0040】

ネットワークＯＡＮがＷＤＭアクセスネットワークである場合、上り信号は、１５２４から１６２５ナノメートルの範囲にあり得ることが好ましい。

【0041】

アクセスネットワークＯＡＮがＴＷＤＭ型、具体的にはＮＧ−ＰＯＮ２型である場合、上り信号が１５２４から１５４４ナノメートルの範囲内であり、下り信号が１５９６から１６０３ナノメートルの範囲内となり得ることが好ましい。ＴＷＤＭネットワークにおいて、下り波長の数は、４つ、または８つであると好ましい。ＮＧ−ＰＯＮ２型ネットワークでは、同ネットワーク内に存在する光ネットワークユニットの数は、最大で６４とすることが好ましい。

【0042】

回線終端装置ＯＬＴにおいて、上り信号（総体的な上り信号を形成している）は、光多重化／多重分離器Ｍ１を介して、光増幅器ＯＡに提供される。この増幅器ＯＡは、光学フィルタＭ１の挿入損失、および／または、増幅器ＯＡに続く光多重分離フィルタＯＭの挿入損失を補償するために、上り信号を増幅させる。

【0043】

光学フィルタＯＭは、いくつかの光伝達関数を備えており、これらの関数により、各波長λ_ａ、…、λ_ｃのフィルタリング出力が行われる。フィルタＯＭに到達した総体的上り信号をフィルタリングする際、フィルタリングされた信号は、この総体的上り信号を、λ_ａの中心波長に対応する伝達関数を用いてフィルタリングすることによって得られる。得られたフィルタリングされた信号は、データ受信ユニットである、受信機ＯＬＴＲＸに提供される。光多重分離フィルタＯＭ内で総体的上り信号をフィルタリングすることで得られる、さらなるフィルタリングされた信号の各々も、図１では明示されない、さらなる各受信機に提供されてよい。受信機ＯＬＴＲＸは、フィルタリングされた信号から、受信上りデータ、および、このフィルタリングされた信号の光信号パワーレベルを導出する。

【0044】

ここで、図１の受信機ＯＬＴＲＸを、図３において、より詳細に説明する。受信機ＯＬＴＲＸは、その入力に、フォトダイオードＰＤ（ＰＩＮダイオード、またはＡＰＤダイオードであると好ましい）を備えている。フォトダイオードＰＤによって提供される電気信号は、トランスインピーダンス増幅器ＴＩＡを用いて増幅されることが好ましい。得られた電気信号ＥＳは、受信ユニットＯＲＸに提供される。受信ユニットＯＲＸは、電気信号ＥＳからデータを導出するために、オンオフキーイング受信を実行する。その後、導出されたデータは、データ処理ユニットＣ２に提供される。さらに、受信ユニットＯＲＸは、電気信号ＥＳから、つまり、間接的には、受信機ＯＬＴＲＸに到達したフィルタリングされた光信号から、電気信号ＰＬＳを導出する。電気信号ＰＬＳは、光信号の光入力パワーを示すものである。換言すれば、電気出力信号ＰＬＳは、受信機ＯＬＴＲＸにおいて検出された光入力パワーに比例する。

【0045】

図１に戻り、光ネットワークユニット（たとえば、波長がλ_ａである光ネットワークユニットＯＮＵ１）の波長を同調させるために信号ＰＬＳをどのように使用しうるかについて、以下で詳細に解説する。１つの光ネットワークユニットＯＮＵ１に関する構想を検討するが、図１に示す他の光ネットワークユニットと同様に、いわゆるカラーレス送信機である。カラーレスとは、光ネットワークユニットの外部に由来する制御信号に依存した同調機構によって波長が決定される、光送信機をあらわす用語である。

【0046】

光ネットワークユニットＯＮＵ１は、温度同調によって同調させることが可能な、送信レーザを備えている。この同調は、いわゆるオンチップヒータストライプによって実行されることが好ましい。このレーザは、分布帰還型レーザ（ＤＦＢ）とすることができる。同調のために、ＤＦＢレーザの放射波長が持つ温度依存性が活用される。このとき、温度同調は、おおよそ、０．０８ナノメートル毎ケルビンから０．１ナノメートル毎ケルビンという温度係数を用いて実行され得る。温度同調と併せて、バイアス電流同調も適用可能であると好ましい。

【0047】

図１の光ネットワークユニットＯＮＵ１は、適正な波長λ_ａ（すなわち、回線終端装置ＯＬＴ内のフィルタＯＭが持つ、対応する伝達関数を通過することが可能な波長）に、適正に同調させることができるとはいえ、この事実に起因して、ネットワークユニットＯＮＵ１内部の送信機の波長は、種々の作用により、時間の経過とともにドリフトする可能性がある。したがって、受信機ＯＬＴＲＸにおいて受信される波長は、連続的な方式でチェックされる必要がある。

【0048】

図４ａに示すような伝達関数ＧＴＦを持つフィルタを検討することができる。伝達関数ＧＴＦは通過帯域伝達関数であり、中心波長λ_ｘを下回る波長値については厳密に単調増加し、中心波長λ_ｘを上回る波長値については厳密に単調減少する。

【0049】

たとえば、図４ａの伝達関数は、ガウス形状の伝達関数となり得る。図１の送信ユニットＯＮＵ１が持つ波長λ_ａは、第１の時点（ｔｉｍｅ ｉｎｓｔａｎｃｅ）Ｔ１における、伝達関数ＧＴＦの中心波長λ_ｘに一致すると仮定することができる。第２の時点Ｔ２において、この波長は、λ_Ｔ２として示す波長にドリフトしている可能性がある。よって、図１の受信機ＯＬＴＲＸにおいて、異なる時点Ｔ１およびＴ２についてそれぞれのパワーレベルＰＬ１およびＰＬ２を導出する際（このとき、パワーレベルＰＬ１およびＰＬ２は、伝達関数ＧＴＦの伝達関数に関するものである）、同受信機ＯＬＴＲＸでは、送信ネットワークユニットＯＮＵ１の波長を同調させる必要があると検出できる。

【0050】

図１に戻る。受信機ＯＬＴＲＸにおいて検出された光入力パワーレベルを示す、電気信号ＰＬＳは、制御ユニットＣＵ１に提供される。制御ユニットＣＵ１は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）ユニットである。この制御ユニットＣＵ１は、ネットワークユニットＯＮＵ１の送信機が実行することになる波長シフトの望ましい方向を、示されたパワーレベルを用いて決定する。制御ユニットＣＵ１は、送信デバイスＴＸにおいて、光下り信号の送信を開始する。送信機ＴＸは、多重化／多重分離フィルタＭ１を介して、光インタフェースＯＩへと連結されている。下り信号は、信号パワーレベルに応じて決定される、波長シフトの望ましい方向を、光ネットワークユニットＯＮＵ１に示している。

【0051】

たとえば、下り信号は、光ネットワークユニットＯＮＵ１に対し、所定の波長シフト分だけ（０．０２から０．０５ナノメートルの範囲内であると好ましい）高い波長へと、同ユニットの波長をシフトするように示す。ここで、ネットワークユニットＯＮＵ１の送信レーザが、その波長を、より高い波長であるλ_Ｔ３にシフトさせると仮定すると、次に続く測定である第３の時間間隔内では、増大した光信号パワーが測定されることになる。この光信号パワーは、伝達関数ＧＴＦにおいて示される、値ＰＬ３に関連したものとなる。波長をより高い周波数の方向にシフトすると、増大した光パワーレベルＰＬ３となるという事実から、送信波長をいっそう高い波長へと、さらにシフトさせることを要求することによって、同調手続きを継続させることが可能となる。より低い波長への波長シフトに求められる方向が、減少した光パワーレベルＰＬ３’を持つ、波長λ_Ｔ３’へのシフトを引き起こす場合、この波長シフトの方向は、次に続く時点にむけて変更することができる。

【0052】

波長シフトの望ましい方向についての指示は、下り信号にデータフレームを埋め込むことによってなされ得る。このデータフレームには、波長シフトの望ましい方向を示すデータとともに、この波長シフトが要求されるネットワークユニットＯＮＵ１を識別する識別データが含まれる。図６には、こうしたデータ構造の例が示されている。データフレームＤＦ内では、ヘッダ情報ＨＩが利用され得る。このとき、波長シフトが求められる光ネットワークユニットを識別する、識別データＩＤＣが、ヘッダＨＩ内に配置される。加えて、１つ以上の追加要素、すなわちデータビットが、波長シフトの望ましい方向を示すため、ヘッダ内に配置されてよい。データフレームＤＦ内には、要求される波長シフトの量も示され得ることが好ましい。

【0053】

上述した、このような反復同調機構を用いると、ＯＮＵの波長が、中心波長λ_ｘに等しい、またはほぼ等しい波長へと、波長収束することが可能となる。なぜなら、図４ａに示した伝達関数ＧＴＦは、中心波長λ_ｘを下回る波長値については厳密に単調増加する伝達関数であり、また、中心波長λ_ｘを上回る波長値については厳密に単調減少するからである。

【0054】

換言すれば、総体的上り信号をフィルタリングするのに用いる光学フィルタＯＭは、図４ａに関連して説明した型に対する伝達関数を使用するが、同フィルタの伝達関数形状の性質上、光ネットワークユニットＯＮＵの送信波長λ_ａを、中心波長λ_ｘの近似値まで収束させることが可能となる。

【0055】

フィルタＯＭは、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）として設けられることが好ましい。フィルタＯＭを周回性アレイ導波路格子とすることができ、上り信号が持つ波長（波長λ_ａなど）が、波長のセットに含まれる、好ましい波長をとることが可能であれば、なお好ましいものとなる。図２は、異なる波長セットＷＳ１、…、ＷＳ３を示しており、これらの波長セットの各々が、図１の光学フィルタＯＭとして周回性ＡＷＧを使用したときの、光ネットワークユニットを同調可能な波長の各セットを示している。たとえば、波長λ_ａは、セットＷＳ１が持つ波長のうちの１つとなり得る。たとえば、図１のネットワークユニットＯＮＵ２の波長λ_ｂは、波長セットＷＳ２に含まれる波長のうちの１つを帯びる可能性がある。たとえば、図１のネットワークユニットＯＮＵ３の波長λ_ｃは、波長セットＷＳ３に含まれる波長のうちの１つをとる可能性がある。周回性ＡＷＧを用いた周回的同調は、クロストークを少なくすることが可能であり、また、数多くの波長セットを多重分離するよう設計可能であることから、その実装形態を選択するのに好都合なものとなる。さらに、波長グリッドが５０ＧＨｚであると考えれば、光ネットワークユニットのＤＦＢレーザは、最悪の場合でさえ、４つの波長セットから１つを選択するのに、２００ＧＨｚにわたって同調させるだけで済む。

【0056】

図５は、提案する光回線終端装置ＯＬＴ１を示している。回線終端装置ＯＬＴ１は、自身の光インタフェースＯＩにおいて、フィーダーファイバＦＦからの信号を受信し、フィーダーファイバＦＦへと信号を送信する。図１に関連して先に述べたものと同様のフィルタＭ１は、上り方向ＵＳおよび下り方向ＤＳに、上り信号および下り信号を分離するのに使用される。

【0057】

総体的な上り信号を形成する各上り信号は、異なる光学フィルタＭ１、ＯＭ２が引き起こす挿入損失値を補償するために、光増幅器ＯＡによって増幅させることができる。分割ユニットＳＵは、総体的上り信号を、異なる２つの光多重分離フィルタＯＭ１、ＯＭ２へと分割するために使用される。フィルタＯＭ２は、各波長λ_ａ、λ_ｂ、…に対し、図４ｂに示すようなフラットトップ形状を持つ、それぞれの伝達関数を備えた、多重分離フィルタである。フィルタＯＭ２は、先に述べたように、ＡＷＧによって設けられることが好ましい。フィルタＯＭ２は、先に述べたように、周回性ＡＷＧによって設けられると、なお好ましい。フィルタＯＭ２は、各伝達関数のセットを持っており、各伝達関数の中心波長は、フィルタＯＭ１によって与えられる伝達関数の中心波長と、実質的に等しい。

【0058】

フィルタＯＭ２によってフィルタリングされた信号は、それぞれの受信機ＯＬＴＲＸ’に提供される。

【0059】

図７は、受信機ＯＬＴＲＸ’を、より詳細に示している。図３の受信ユニットＯＲＸとは対照的に、受信ユニットＯＲＸ’はパワーレベル検出を実行しないという点で、受信機ＯＬＴＲＸ’は、図３に示した受信機ＯＬＴＲＸとは異なっている。

【0060】

フィルタＯＭ１に到達した総体的上り信号は、図４ａに関連して説明した形状の伝達関数を有する各伝達関数によってフィルタリングされる。次いで、総体的上り信号をフィルタＯＭ１の伝達関数を用いてフィルタリングすることで得られたフィルタリングされた信号は、各パワーレベル検出ユニットＰＤＵに提供される。

【0061】

パワーレベル検出ユニットＰＤＵはフォトダイオードＰＤ１を備えており、このフォトダイオードＰＤ１は、アナログデジタル変換器ＡＤＣにおいてデジタル信号へと変換される、電気信号を発生させる。パワーレベル検出器ＰＤＴ（処理ユニットとも制御ユニットともなり得る）は、変換された電気信号のパワーレベルを決定する。このとき、同パワーレベルは、光学フィルタＯＭ１によってフィルタリングされた信号から得られる光信号のパワーレベルに相当する。次いで、このように決定された光パワーレベルは、デジタルアナログ変換器ＤＡＣを介して、電気信号ＥＳ１として提供される。この信号ＥＳ１は、フィルタＯＭ１以降のフィルタリングされた信号に関する、受信した光信号パワーを示している。換言すれば、信号ＥＳ１とは、フィルタＯＭ１によってフィルタリングされた信号が持つ光パワーに比例する電気信号である。

【0062】

電気信号ＥＳ１は、制御ユニットＣＵ１に提供される。この制御ユニットＣＵ１は、図１に関連して先に説明したものと同様のメディアアクセス制御ユニットである。次いで、制御ユニットＣＵ１は、ＯＮＵの送信波長同調処理に関連して上で予め説明したように、導出した光信号パワーレベルに応じた、送信ユニットＴＸを介しての、波長シフトの望ましい方向に関する指示を開始する。

【0063】

提案する光回線終端装置ＯＬＴ１が持つ利点は、図４ａに関連して説明した形状の伝達関数を持つフィルタと、図４ｂに示した、フラットトップ形状の伝達関数を持つフィルタとを、比較したときに明らかとなる。異なるフィルタが持つ、伝達関数ＧＴＦとＦＴＴＦは、その中心波長が、実質的に等しい。図４ａには、伝達関数ＧＴＦによって最大で１ｄＢの減衰が生じる、光学範囲ＯＲ１が示されている。これに相当する、同じく最大減衰が１ｄＢとなる光学範囲が、フラットトップ形状の伝達関数ＦＴＴＦに関する図４ｂにおいて、光学範囲ＯＲ２として示されている。フラットトップな伝達関数ＦＴＴＦの場合、１ｄＢという範囲は、図４ａの伝達関数ＧＴＦが持つ、１ｄＢの光学範囲ＯＲ１のサイズの約２倍となる。図４ｂに示すように、振幅変調された上り信号は、単一の波長λ_ａとしての中心波長のみからなるものではなく、結果的に生じる変調帯域幅ＭＢを波長λ_ａの前後に持つ帯域幅信号であることから、図４ｂのフラットトップなフィルタ伝達関数ＦＴＴＦでは、図４ａの伝達関数ＧＴＦと比較して、こうした上り信号への全体的な減衰が少なくなる。たとえば、５０ＧＨｚのグリッド間隔を使用するとき、１ｄＢという帯域幅は、ガウシアンフィルタに対しては約０．１ナノメートルとなるが、フラットトップ形状フィルタの場合では、約０．２ナノメートルとなる。

【0064】

ガウス形状、またはフラットトップ形状を持つフィルタの波長精度は、通常、約０．０２ナノメートル以下の範囲内で類似したものとなる。ガウス形状フィルタの挿入損失が最大でも６ｄＢなのに対し、フラットトップ形状フィルタは、挿入損失が最大で９ｄＢとなり得るものの、このようなフラットトップ形状フィルタの高い挿入損失は、図５に示す回線終端装置ＯＬＴ１内の増幅器ＯＡにより、補償することが可能である。

【0065】

データ受信のために、図５のフラットトップ形状フィルタＯＭ２を使用すれば、図４ａに示した伝達関数を持つフィルタを図５のフィルタＯＭ２として使用するよりも、信号減衰が少なくなることから、データ受信が改善され得ることは明らかである。

【0066】

一方、図４ｂに示したフラットトップ形状フィルタの伝達関数ＦＴＴＦは、中心波長λ_ｘ’以下では厳密な単調増加をせず、中心波長λ_ｘ’以上でも単調減少することはないが、その代わり、伝達関数ＦＴＴＦの変化がほぼ検出されない、いわゆるフラット領域ＦＲを有しているという事実により、このフラットトップ形状フィルタは、先に触れた同調処理において、使用しづらいものとなる可能性がある。異なる時点ごとに、それぞれの受信した光信号パワーレベルを決定できるという事実により、同調処理は、中心波長λ_ｘ’に等しいか、またはほぼ等しい上り送信波長へと必ずしも収束しない。収束するのはむしろ、受信した上り信号を、図４ａに示した伝達関数を持つフィルタを用いてフィルタリングする場合である。したがって、図５の光回線終端装置ＯＬＴ１において、図４ａに示した伝達関数を持つフィルタを光パワーレベル検出のためのフィルタＯＭ１として使用し、フラットトップ形状フィルタＯＭ２をデータ受信のために使用すれば、その組み合わせにより、それぞれの利点を引き出すことが可能となる。

【0067】

さらに、図４ｂに示したフラットトップ形状のフィルタについて、１ｄＢ領域ＯＲ２を越えてからの信号レベルの減少量は、図４ａに示した伝達関数を持つフィルタの１ｄＢ領域ＯＲ１を越えてからのものよりも大きくなる。よって、上り波長を同調する際、パワーレベル検出に使用される、受信したフィルタリングされた信号のパワーは、図４ａに示した伝達関数を持つフィルタで上り信号をフィルタリングする場合よりも、図４ｂのフラットトップ形状のフィルタ伝達関数で上り信号をフィルタリングする場合のほうが、より劇的に減少し得る。

【0068】

提案する回線終端装置ＯＬＴ１は、２つの恩恵をもたらすものである。

【0069】

第１に、受信機ＯＬＴＲＸ’において、データ受信のための変調帯域幅ＭＢ全体にわたり、受信する上り信号の減衰が抑えられる。

【0070】

第２に、同調処理における、ＯＮＵの波長の収束が保証される。

【0071】

フィルタＯＭ１およびフィルタＯＭ２は、それらの中心波長を最大限に一致させるため、同一基板上に設けられることが好ましい。

【0072】

提案する発明を要約すると、本明細書に示した回線終端装置ＯＬＴ１は、上り信号の波長を制御するための制御パスから独立した、データパスを備えている。したがって、回線終端装置ＯＬＴ１の受信機は、波長ドリフトによりロバストであり、また、グリッドは１００ＧＨｚではなく、より小さい５０ＧＨｚで動作可能となり得れば好ましい。

【0073】

「制御ユニット」「コントローラ」「プロセッサ」「処理ユニット」または「ユニット」とラベルされた機能ブロックを含む、図面に示された種々の要素が持つ機能は、適切なソフトウェアと連携させてソフトウェアの実行が可能なハードウェアや専用のハードウェアを使用することを通じて提供され得る。プロセッサによって提供される場合、それらの機能は、単一の専用プロセッサ、単一の共用プロセッサ、または複数の独立したプロセッサ（その一部が共用でもよい）によって提供され得る。さらに、「プロセッサ」、または「コントローラ」という用語が明示的に使用されたとしても、それはソフトウェアを実行可能なハードウェアのみを指すものと解釈されるべきではなく、限定するものではないが、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するためのリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性ストレージなどが、暗に含まれ得る。その他のハードウェア（従来型および／またはカスタム）も、これに含まれてよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6】

【図7】