ホーム > 特許ランキング > 日本電信電話株式会社
(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】
(24)【登録日】2023-11-21
(45)【発行日】2023-11-30
(54)【発明の名称】分岐比算出方法、分岐比算出装置及びコンピュータプログラム
(51)【国際特許分類】
H04B 10/272 20130101AFI20231122BHJP
【ＦＩ】
H04B10/272
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2022539878
(86)(22)【出願日】2020-07-29
(86)【国際出願番号】 JP2020029095
(87)【国際公開番号】W WO2022024269
(87)【国際公開日】2022-02-03
【審査請求日】2022-11-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】五十嵐 稜
(72)【発明者】
【氏名】藤原 正満
【審査官】鴨川 学
(56)【参考文献】
【文献】特開平０５－１３６７４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３１８８３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／０４５１８５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００４－３５６８０７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ １０／２７２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１通信装置をルートノードとし、複数の光スプリッタを中間ノードとし、複数の第２通信装置をリーフノードとする木構造ネットワークを構成する光通信システムにおいて、前記第１通信装置が送信する光を前記第２通信装置が目標強度で受信するように、前記複数の光スプリッタの分岐比を、前記木構造ネットワークの階層の順に、前記第１通信装置と前記光スプリッタとの間の伝送経路の長さに基づいて算出する計算ステップ
を有し、
前記計算ステップでは、前記複数の光スプリッタについて、前記木構造ネットワークの階層の浅い方から順番に、前記光スプリッタに直接接続される第２通信装置が前記光を前記目標強度で受信するように分岐比を算出し、
前記計算ステップでは、前記目標強度を変化させて計算を繰り返し、前記第２通信装置が受信する光の強度が実現可能な最大の前記目標強度となるように前記光スプリッタの分岐比を算出する
分岐比算出方法。
【請求項2】
前記目標強度は、前記第１通信装置を除く他の全ての通信装置の最小受信感度以上である、請求項１に記載の分岐比算出方法。
【請求項3】
第１通信装置をルートノードとし、複数の光スプリッタを中間ノードとし、複数の第２通信装置をリーフノードとする木構造ネットワークを構成する光通信システムにおいて、前記第１通信装置が送信する光を前記第２通信装置が目標強度で受信するように、前記複数の光スプリッタの分岐比を、前記木構造ネットワークの階層の順に、前記第１通信装置と前記光スプリッタとの伝送経路の長さに基づいて算出する計算部
を備え、
前記計算部は、前記複数の光スプリッタについて、前記木構造ネットワークの階層の浅い方から順番に、前記光スプリッタに直接接続される第２通信装置が前記光を前記目標強度で受信するように分岐比を算出し、
前記計算部は、前記目標強度を変化させて計算を繰り返し、前記第２通信装置が受信する光の強度が実現可能な最大の前記目標強度となるように前記光スプリッタの分岐比を算出する
分岐比算出装置。
【請求項4】
コンピュータに、請求項１または請求項２に記載の分岐比算出方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分岐比算出方法、分岐比算出装置及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
光通信の方式としてＰＯＮ(Passive Optical Network)がある。ＰＯＮを用いた光通信においては、通信会社の局側に設置されるＯＬＴ(Optical Line Terminal)と加入者宅側に設置されるＯＮＵ(Optical Network Unit)とが光ファイバにより接続される。光ファイバの途中には光スプリッタが備えられ、光スプリッタがＯＬＴとＯＮＵとが送受信する光信号の分離や合成を行う。
【0003】
図１０は光通信システム１００を示す図である。
光通信システム１００は、ＯＬＴ９０、ＯＮＵ９１－１…９１－（Ｎ＋１）、等分岐光スプリッタ９２－１…９２－Ｎ、分岐ファイバ９３－１…９１－Ｎ、幹線ファイバ９４を備える。
光通信システム１００は、ＯＬＴ９０、ＯＮＵ９１－１…９１－（Ｎ＋１）、等分岐光スプリッタ９２－１…９２－Ｎ、分岐ファイバ９３－１…９１－Ｎ、幹線ファイバ９４を備える。
【0004】
以下では、ＯＮＵ９１－１…９１－（Ｎ＋１）に共通する事項については、「ＯＮＵ９１－１…９１－（Ｎ＋１）」は、符号の一部が省略されて、「ＯＮＵ９１」と表記される。また、「等分岐光スプリッタ９２－１～…９２－Ｎ」及び「分岐ファイバ９３－１～…９３－Ｎ」も、それぞれ同様に、「等分岐光スプリッタ９２」及び「分岐ファイバ９３」と表記される。ＯＬＴ９０は、通信会社の局側に設置されるＯＬＴである。ＯＮＵ９１は加入者宅側に設置されるＯＮＵである。等分岐光スプリッタ９２は１つの入力ポートと２つの出力ポートを備え、１つの入力ポートに入力される光信号を分岐し２つの出力ポートから出力する。２つの出力ポートから出力される光信号の強度は等しい。等分岐光スプリッタ９２は、幹線ファイバ９４上に設けられる。
【0005】
ＯＬＴ９０とＯＮＵ９１－（Ｎ＋１）は幹線ファイバ９４により接続される。ＯＮＵ９１－１…９１－Ｎはそれぞれ分岐ファイバ９３－１…９３－Ｎにより幹線ファイバ９４上に設けられた等分岐光スプリッタ９２と接続される。等分岐光スプリッタ９２はＯＬＴ９０側から送信される光信号（下り信号）を分岐して、接続される分岐ファイバ９３と幹線ファイバ９４に分岐した下り信号を出力する。また、等分岐光スプリッタ９２が下り信号を分岐した結果生じた２つの下り信号の強度は等しい。そのため、等分岐光スプリッタ９２が下り信号を分岐した結果生じた下り信号の強度は、分岐される下り信号の強度の半分である。同様に、等分岐光スプリッタ９２はＯＮＵ９１から送信される光信号（上り信号）を分岐して、分岐した上り信号を幹線ファイバ９４に出力する。等分岐光スプリッタ９２が上り信号を分岐した結果生じた２つの上り信号の強度は等しい。そのため、上り信号の場合と同様に、等分岐光スプリッタ９２が上り信号を分岐した結果生じた上り信号の強度は、分岐される上り信号の強度の半分である。
【0006】
図１１は、ＯＮＵ９１－１…９１－３が受信する光信号の強度を示した図である。
図１１においてＰｔｘはＯＬＴが送信する光信号の強度、ＰｍｉｎはＯＮＵ９１が光信号を誤りなく受信するために最低限必要となる最小受信感度、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３はそれぞれＯＮＵ９１－１、ＯＮＵ９１－２、ＯＮＵ９１－３が受信する光信号の強度である。伝送距離はＯＬＴ９０と幹線ファイバ９４の各地点との距離である。
図１１においてＰｔｘはＯＬＴが送信する光信号の強度、ＰｍｉｎはＯＮＵ９１が光信号を誤りなく受信するために最低限必要となる最小受信感度、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３はそれぞれＯＮＵ９１－１、ＯＮＵ９１－２、ＯＮＵ９１－３が受信する光信号の強度である。伝送距離はＯＬＴ９０と幹線ファイバ９４の各地点との距離である。
【0007】
図１１に示すグラフは、Ｐｔｘ＝＋４ｄＢｍ、Ｐｍｉｎ＝－１８ｄＢｍ、幹線ファイバ１４の伝送損失α＝０．５ｄＢｍ／ｋｍ、直近の２つの等分岐光スプリッタ９２間の距離Ｄ＝１０ｋｍ、分岐ファイバ９３の距離Ｌ＝０ｋｍとしたときの伝送距離と光強度の関係を示すグラフである。
【0008】
ＯＬＴ９０が送信する光信号は幹線ファイバ１４により伝送損失を受け、等分岐光スプリッタ９２により分岐されるため、ＯＬＴ９０からの伝送距離が長いあるいは光信号が通過する等分岐光スプリッタ９２が多いほどＯＮＵ９１が受信する光信号の強度は弱くなる。図１１においてはＰ１＝－４ｄＢｍ、Ｐ２＝－１２ｄＢｍ、Ｐ３＝－２１ｄＢｍであり、Ｐ１及びＰ２はＰｍｉｎより大きいため、ＯＮＵ９１－１及びＯＮＵ９１－２はＯＬＴ９０から正しく光信号を受信することができるが、Ｐ３はＰｍｉｎよりも小さいためＯＮＵ９１－３はＯＬＴ９０から光信号を正しく受信することができない。
【0009】
より遠くまで光信号を伝送する手法として、分岐比が対称でない不等分岐光スプリッタを使用することが提案されている（例えば非特許文献１）。図１２は不等分岐光スプリッタ９５を使用する光通信システム１００を示す図である。図１２に示す光通信システム１００は、図１０に示す光通信システム１００における等分岐光スプリッタ９２を不等分岐光スプリッタ９５に置き換えた構成である。不等分岐光スプリッタ９５は１つの入力ポートと２つの出力ポートを備え、１つの入力ポートに入力される光信号を分岐し２つの出力ポートから出力する。不等分岐光スプリッタ９５は等分岐光スプリッタ９２と異なり、２つの出力ポートから出力される光信号の強度は必ずしも等しくない。
【0010】
例えば、図１１に示す例では、不等分岐光スプリッタ９５－１はＯＬＴ９０から送信される光信号を分岐し、強度比２％の光信号をＯＮＵ９１－１に出力し、残りの強度比９８％の光信号を不等分岐光スプリッタ９５－２に出力する。不等分岐光スプリッタ９５－２はＯＬＴ９０側から送信される光信号を分岐し、強度比６％の光信号をＯＮＵ９１－２に出力し、残りの強度比９４％の光信号を不等分岐光スプリッタ９５－３に出力する。不等分岐光スプリッタ９５－３はＯＬＴ９０側から送信される光信号を分岐し、強度比２０％の光信号をＯＮＵ９１－３に出力し、残りの強度比８０％の光信号を不等分岐光スプリッタ９５－４に出力する。
【0011】
図１２に示す光通信システム１００において、ＯＬＴ９０に近い不等分岐光スプリッタ９５は幹線ファイバ９４に出力する光信号の強度が大きくなるように分岐比を調整することで、ＯＬＴ９０が送信する光信号が分岐されることでＯＮＵ９１が受信する光信号の強度が低下するのを抑えている。
図１３は、図１２に示される光通信システム１００における伝送距離と光強度の関係を示すグラフである。光スプリッタの条件は図１１のグラフと同様であり、Ｐｔｘ＝＋４ｄＢｍ、Ｐｍｉｎ＝－１８ｄＢｍ、幹線ファイバ１４の伝送損失α＝０．５ｄＢｍ／ｋｍ、直近の２つの等分岐光スプリッタ９２間の距離Ｄ＝１０ｋｍ、分岐ファイバ９３の距離Ｌ＝０ｋｍである。図１３において、Ｐ１＝－１８ｄＢｍであり、Ｐ２及びＰ３もおよそ－１８ｄＢｍである。そのため、ＯＮＵ９１－３もＯＬＴ９０から正しく光信号を受信することができる。また、分岐ファイバ９４を伝搬する光信号の強度を小さくすることで幹線ファイバ９３を伝搬する光の強度を相対的に大きくすることができ、ＯＬＴ９０はより遠くのＯＮＵ９１に光信号を送信することができる。
図１３は、図１２に示される光通信システム１００における伝送距離と光強度の関係を示すグラフである。光スプリッタの条件は図１１のグラフと同様であり、Ｐｔｘ＝＋４ｄＢｍ、Ｐｍｉｎ＝－１８ｄＢｍ、幹線ファイバ１４の伝送損失α＝０．５ｄＢｍ／ｋｍ、直近の２つの等分岐光スプリッタ９２間の距離Ｄ＝１０ｋｍ、分岐ファイバ９３の距離Ｌ＝０ｋｍである。図１３において、Ｐ１＝－１８ｄＢｍであり、Ｐ２及びＰ３もおよそ－１８ｄＢｍである。そのため、ＯＮＵ９１－３もＯＬＴ９０から正しく光信号を受信することができる。また、分岐ファイバ９４を伝搬する光信号の強度を小さくすることで幹線ファイバ９３を伝搬する光の強度を相対的に大きくすることができ、ＯＬＴ９０はより遠くのＯＮＵ９１に光信号を送信することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0012】
【文献】P. Lafata et al., “Perspective Application of Passive Optical Network with Optimized Bus Topology”, Journal of Applied Research and Technology”, vol. 10, no.3, pp. 340-345, June 2012.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかしながら、光信号の伝送距離を最大にするための各不等分岐光スプリッタの最適な分岐比を算出する方法は確立されていない。
本発明の目的は、不等分岐光スプリッタを備える光通信システムにおいて、各不等分岐光スプリッタの最適な分岐比を算出する分岐比算出方法を提供することにある。
本発明の目的は、不等分岐光スプリッタを備える光通信システムにおいて、各不等分岐光スプリッタの最適な分岐比を算出する分岐比算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の一態様は、第１通信装置をルートノードとし、複数の光スプリッタを中間ノードとし、複数の第２通信装置をリーフノードとする木構造ネットワークを構成する光通信システムにおいて、前記第１通信装置が送信する光を前記第２通信装置が目標強度で受信するように、前記複数の光スプリッタの分岐比を、前記木構造ネットワークの階層の順に、前記第１通信装置と前記光ファイバとの伝送経路の長さに基づいて算出する計算ステップを有する分岐比算出方法である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、不等分岐光スプリッタを備える光通信システムにおいて、各不等分岐光スプリッタの最適な分岐比を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第１の実施形態に係る光通信システムの構成を示す図である。
【図2】第１の実施形態に係る光通信システムの分岐ファイバ及び幹線ファイバの距離を示す図である。
【図3】第１の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置の構成を示す図である。
【図4】第１の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図5】第２の実施形態に係る光通信システムの簡易図である。
【図6】光ファイバ測定部を備える光通信システムを示す図である。
【図7】ツリー型のネットワークを採用する光通信システムの一例である。
【図8】第２実施形態に係る算出方法を適用した光通信システムの一例である。
【図9】第２実施形態に係る算出方法を適用した光通信システムの一例である。
【図10】光通信システムを示す図である。
【図11】ＯＮＵが受信する光信号の強度を示した図である。
【図12】不等分岐光スプリッタを使用する光通信システムを示す図である。
【図13】光通信システムにおける伝送距離と光強度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
〈第１の実施形態〉
図１は、第１の実施形態に係る光通信システム１の構成を示す図である。
光通信システム１は、ＯＬＴ１０、ＯＮＵ１１－１…１１－（Ｎ＋１）、光スプリッタ１２－１…１２－Ｎ、分岐ファイバ１３－１…１３－Ｎ、幹線ファイバ１４を備える。
以下では、ＯＮＵ１１－１…１１－（Ｎ＋１）に共通する事項については、「ＯＮＵ１１－１…１１－（Ｎ＋１）」は、符号の一部が省略されて、「ＯＮＵ１１」と表記される。また、「光スプリッタ１２－１…１２－Ｎ」及び「分岐ファイバ１３－１…１３－Ｎ」についてもそれぞれ同様に「光スプリッタ１２」及び「分岐ファイバ１３」と表記される。
光通信システム１のＯＬＴ１０、ＯＮＵ１１、光スプリッタ１２、分岐ファイバ１３、幹線ファイバ１４はそれぞれ、図９に示す光通信システム１００のＯＬＴ９０、ＯＮＵ９１、不等分岐光スプリッタ９５、分岐ファイバ９３、幹線ファイバ９４に相当する。
図１は、第１の実施形態に係る光通信システム１の構成を示す図である。
光通信システム１は、ＯＬＴ１０、ＯＮＵ１１－１…１１－（Ｎ＋１）、光スプリッタ１２－１…１２－Ｎ、分岐ファイバ１３－１…１３－Ｎ、幹線ファイバ１４を備える。
以下では、ＯＮＵ１１－１…１１－（Ｎ＋１）に共通する事項については、「ＯＮＵ１１－１…１１－（Ｎ＋１）」は、符号の一部が省略されて、「ＯＮＵ１１」と表記される。また、「光スプリッタ１２－１…１２－Ｎ」及び「分岐ファイバ１３－１…１３－Ｎ」についてもそれぞれ同様に「光スプリッタ１２」及び「分岐ファイバ１３」と表記される。
光通信システム１のＯＬＴ１０、ＯＮＵ１１、光スプリッタ１２、分岐ファイバ１３、幹線ファイバ１４はそれぞれ、図９に示す光通信システム１００のＯＬＴ９０、ＯＮＵ９１、不等分岐光スプリッタ９５、分岐ファイバ９３、幹線ファイバ９４に相当する。
【0018】
ＯＬＴ１０とＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）は幹線ファイバ１４により接続される。幹線ファイバ１４上には、光スプリッタ１２－１…１２－Ｎが設けられる。ＯＮＵ１１－１…１１－Ｎはそれぞれ分岐ファイバ１３－１…１３－Ｎにより幹線ファイバ１４上に設けられた光スプリッタ１２と接続される。光スプリッタ１２はＯＬＴ１０側から送信される光信号を分岐して、接続される分岐ファイバ１３と幹線ファイバ１４に分岐した光信号を出力する。つまり、光通信システム１は、ＯＬＴ１０をルートノードとし、光スプリッタ１２－１…１２－Ｎを中間ノードとし、ＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）をリーフノードとする木構造ネットワークを構成する。
【0019】
《光通信システムのプロパティの定義》
図２は、第１の実施形態に係る光通信システム１の分岐ファイバ１３及び幹線ファイバ１４の距離を示す図である。
分岐ファイバ１３－１…１３－Ｎの距離をそれぞれＬ１…ＬＮと定義する。１≦ｎ≦Ｎ－１において、光スプリッタ１２－ｎと光スプリッタ１２－（ｎ＋１）の距離をＤｎと定義する。また、Ｄ０をＯＬＴ１０と光スプリッタ１２－１の距離、ＤＮを光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の距離と定義する。
図２は、第１の実施形態に係る光通信システム１の分岐ファイバ１３及び幹線ファイバ１４の距離を示す図である。
分岐ファイバ１３－１…１３－Ｎの距離をそれぞれＬ１…ＬＮと定義する。１≦ｎ≦Ｎ－１において、光スプリッタ１２－ｎと光スプリッタ１２－（ｎ＋１）の距離をＤｎと定義する。また、Ｄ０をＯＬＴ１０と光スプリッタ１２－１の距離、ＤＮを光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の距離と定義する。
【0020】
１≦ｎ≦Ｎにおいて、光スプリッタ１２－ｎの幹線ファイバ方向への透過率をＳｎと定義し、光スプリッタ１２－ｎの分岐ファイバ１３－ｎ方向への透過率をＴｎと定義する。１≦ｎ≦Ｎにおいて、透過率Ｓｎと透過率Ｔｎの和は１であり、Ｓｎ及びＴｎは、いずれも０以上１以下である。光スプリッタ１２－ｎの分岐比はＳｎ：Ｔｎと定義される。Ｓｎ及びＴｎが採ることができる値の範囲である０以上１以下を規定範囲と呼ぶ。規定範囲に当てはまらないＳｎ及びＴｎを特性値として持つ光スプリッタは設計することができない。
【0021】
図３は、第１の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置２の構成を示す図である。
光スプリッタ分岐比算出装置２は、計算部２１、判定部２２、記憶部２３を備える。
計算部２１は、光スプリッタ１２の分岐比を計算する。判定部２２は、計算部２１が計算した結果を基にして、再度計算を行うか否かを判定する。記憶部２３は、計算部２１が計算した結果を記憶する。出力部２４は、記憶部２３から判定部２２により指示された計算結果を外部に出力する。
光スプリッタ分岐比算出装置２は、計算部２１、判定部２２、記憶部２３を備える。
計算部２１は、光スプリッタ１２の分岐比を計算する。判定部２２は、計算部２１が計算した結果を基にして、再度計算を行うか否かを判定する。記憶部２３は、計算部２１が計算した結果を記憶する。出力部２４は、記憶部２３から判定部２２により指示された計算結果を外部に出力する。
【0022】
《計算部２１の計算方法》
図４は第１の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置２の動作を示すフローチャートである。
初めに計算部２１はＯＮＵ１１が受信する光信号の目標強度を設定する（ステップＳ１）。計算部２１は、目標強度の初期値として、例えば最小受信感度を設定する。計算部２１は、光スプリッタ１２の分岐比及びＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の受信強度である最終受信強度を算出する（ステップＳ２）。計算部２１による分岐比及び受信強度の具体的な算出方法は、後述する。
図４は第１の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置２の動作を示すフローチャートである。
初めに計算部２１はＯＮＵ１１が受信する光信号の目標強度を設定する（ステップＳ１）。計算部２１は、目標強度の初期値として、例えば最小受信感度を設定する。計算部２１は、光スプリッタ１２の分岐比及びＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の受信強度である最終受信強度を算出する（ステップＳ２）。計算部２１による分岐比及び受信強度の具体的な算出方法は、後述する。
【0023】
判定部２２は、最終受信強度と目標強度を比較する（ステップＳ３）。最終受信強度が目標強度以上である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ２で計算部２１が計算した光スプリッタ１２の分岐比を記憶部２３に記録する（ステップＳ４）。その後、計算部２１は目標強度の値を大きくし（ステップＳ５）、処理をステップＳ２に戻す。計算部２１は、例えば目標強度の値に所定の単位強度値を加算する。最終受信強度が目標強度未満である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、出力部２４は記憶部２３に記録された最新の計算結果を外部に出力する（ステップＳ６）。すなわち、出力部２４は、今回計算した最終受信強度が目標強度未満となる計算結果を破棄し、前回計算された最終受信強度が目標強度以上となる計算結果を採用する。
【0024】
次に、計算部２１が光スプリッタ１２の分岐比を計算する方法について説明する。
ＯＬＴ１０が出力する光信号の送信強度をＰｔｘ、分岐ファイバ１３及び幹線ファイバ１４の単位長さあたりの伝送損失をαｄＢ／ｍとする２≦ｎ≦Ｎの場合、ＯＮＵ１１－ｎの受信する光信号の受信強度ＰＲｘ（ｎ）は式（１）で表される。
ＯＬＴ１０が出力する光信号の送信強度をＰｔｘ、分岐ファイバ１３及び幹線ファイバ１４の単位長さあたりの伝送損失をαｄＢ／ｍとする２≦ｎ≦Ｎの場合、ＯＮＵ１１－ｎの受信する光信号の受信強度ＰＲｘ（ｎ）は式（１）で表される。
【0025】
【数1】
【0026】
ｎ＝１の場合、ＰＲｘ（ｎ）は式（２）で表される。
【0027】
【数2】
【0028】
ここで受信強度ＰＲｘ（ｎ）が１≦ｎ≦Ｎで目標強度Ｐ０に等しくなることを考える。目標強度Ｐ０は任意に定められる値であり、例えば、最小受信感度Ｐｍｉｎに近い小さい値に設定する。ただし、Ｐ０は、少なくとも最小受信感度Ｐｍｉｎ以上の値である。受信強度ＰＲｘ（ｎ）が目標強度Ｐ０と等しいという条件と、式（１）と式（２）より２≦ｎ≦Ｎの場合のＴｎを表す式（３）及びｎ＝１の場合のＴｎ（すなわちＴ１）を表す式（４）が導出される。
【0029】
【数3】
【数4】
【0030】
計算部２１は、式（３）及び式（４）を使用してＴｎの値をｎが小さい方から算出する。すなわち、計算部２１は、木構造の階層の浅い方から順番に、光スプリッタ１２の分岐比を決定する。具体的には、最初に計算部２１は式（４）によりＴ１の値を算出する。Ｓ１とＴ１の和が１であるため、計算部２１はＴ１の値を使用してＳ１の値を算出する。次に計算部２１はＳ１の値を使用して式（３）によりＴ２の値を算出する。計算部２１はこの計算を繰り返すことにより１≦ｎ≦Ｎの場合のＳｎ及びＴｎの値を算出する。
【0031】
計算部２１は１≦ｎ≦Ｎの場合のＳｎ及びＴｎの値を算出した後に、ＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）が受信する光信号の受信強度ＰＲｘ（Ｎ＋１）、すなわち最終受信強度を計算する。最終受信強度ＰＲｘ（Ｎ＋１）は式（５）で表される。
【0032】
【数5】
【0033】
最終受信強度ＰＲｘ（Ｎ＋１）は、受信強度ＰＲｘ（１）…ＰＲｘ（Ｎ）と異なり、必ずしも目標強度Ｐ０と一致しない。これは、式（１）及び式（２）により表されるＰＲｘ（ｎ）が１≦ｎ≦Ｎの範囲であるためである。最終受信強度ＰＲｘ（Ｎ＋１）が目標強度Ｐ０より大きい場合、目標強度Ｐ０はまだ大きくする余地がある。一般的に光信号の受信強度はマージンを確保する意味で大きい方が良い。そのため、計算部２１は目標強度Ｐ０の値に所定の単位強度値を加算し、再度式（３）及び式（４）を使用して光スプリッタ１２の分岐比を算出する。
【0034】
最終受信強度ＰＲｘ（Ｎ＋１）が目標強度Ｐ０以下である場合、目標強度Ｐ０を大きくする余地はない。また、最終受信強度ＰＲｘ（Ｎ＋１）が目標強度Ｐ０以下である場合、最終受信強度ＰＲｘ（Ｎ＋１）が最小受信感度Ｐｍｉｎ以下となる可能性がある。この場合、ＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）がＯＬＴ１０から送信される光信号を受信できなくなる。そのため、計算部２１は今回計算した最終受信強度が目標強度未満となる計算結果を破棄し、出力部２４が前回計算された最終受信強度が目標強度以上となる計算結果を出力する。これにより、光スプリッタ分岐比算出装置２は、ＯＮＵ１１が実現可能な最大の目標強度で受信するような光スプリッタ１２の分岐比を算出する。
【0035】
光通信システム１の設計者は、光スプリッタ分岐比算出装置２から出力された計算結果に基づいて、各光スプリッタ１２の分岐比を設定する。そして、設計者は、設定した光スプリッタ１２を光通信システム１に組み込むことで、光通信システム１を構築する。また、光スプリッタ分岐比算出装置２は、計算結果を図示しない光スプリッタ１２の製造装置に出力してもよい。この場合、製造装置は、光スプリッタ分岐比算出装置２から入力された計算結果に基づいて所望の分岐比の光スプリッタ１２を製造する。
【0036】
《作用・効果》
このように、第１の実施形態によれば光スプリッタ分岐比算出装置２はＯＮＵ１１が受信する光信号の目標強度Ｐ０を設定し、目標強度Ｐ０の値を大きくすることと光スプリッタ分岐比を算出する動作を繰り返す。これにより、光スプリッタ分岐比算出装置２はＯＮＵ１１が受信する光信号の強度が最大であり、かつＯＮＵ１１すべてが光信号を受信することができる光スプリッタの分岐比を算出することができる。
このように、第１の実施形態によれば光スプリッタ分岐比算出装置２はＯＮＵ１１が受信する光信号の目標強度Ｐ０を設定し、目標強度Ｐ０の値を大きくすることと光スプリッタ分岐比を算出する動作を繰り返す。これにより、光スプリッタ分岐比算出装置２はＯＮＵ１１が受信する光信号の強度が最大であり、かつＯＮＵ１１すべてが光信号を受信することができる光スプリッタの分岐比を算出することができる。
【0037】
〈第２の実施形態〉
第１の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置２は、光スプリッタ１２の分岐比をＯＬＴ１０に近い光スプリッタ１２の分岐比から算出する。つまり、光スプリッタ分岐比算出装置２はＳ１とＴ１を最初に算出し、その後Ｓ２とＴ２を算出し、最終的にＳＮとＴＮを算出する。第２の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置２は、ＯＬＴ１０から最も遠い光スプリッタ１２の分岐比から算出する。つまり、光スプリッタ分岐比算出装置２はＳＮとＴＮを最初に算出する。
第１の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置２は、光スプリッタ１２の分岐比をＯＬＴ１０に近い光スプリッタ１２の分岐比から算出する。つまり、光スプリッタ分岐比算出装置２はＳ１とＴ１を最初に算出し、その後Ｓ２とＴ２を算出し、最終的にＳＮとＴＮを算出する。第２の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置２は、ＯＬＴ１０から最も遠い光スプリッタ１２の分岐比から算出する。つまり、光スプリッタ分岐比算出装置２はＳＮとＴＮを最初に算出する。
【0038】
《第２の実施形態に係る算出方法》
第２の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置２による光スプリッタ１２の分岐比の算出方法について説明する。第２の実施形態において、光スプリッタ分岐比算出装置２はＯＮＵ１１すべてとＯＬＴ１０の間で光信号が受ける損失が等しくなるような光スプリッタ１２の分岐比を算出する。初めに光スプリッタ分岐比算出装置２は、光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－Ｎの間で光信号が受ける損失と光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の間で光信号が受ける損失が等しくなるように光スプリッタ１２－Ｎの分岐比を算出する。光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－Ｎの間で光信号が受ける損失は式（６）で表される。
第２の実施形態に係る光スプリッタ分岐比算出装置２による光スプリッタ１２の分岐比の算出方法について説明する。第２の実施形態において、光スプリッタ分岐比算出装置２はＯＮＵ１１すべてとＯＬＴ１０の間で光信号が受ける損失が等しくなるような光スプリッタ１２の分岐比を算出する。初めに光スプリッタ分岐比算出装置２は、光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－Ｎの間で光信号が受ける損失と光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の間で光信号が受ける損失が等しくなるように光スプリッタ１２－Ｎの分岐比を算出する。光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－Ｎの間で光信号が受ける損失は式（６）で表される。
【0039】
【数6】
【0040】
式（６）で表される透過率と経路損失の積を「合計損失」と定義する。光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の間で光信号が受ける合計損失は式（７）で表される。
【0041】
【数7】
【0042】
【数8】
【0043】
次に光スプリッタ１２－（Ｎ－１）とＯＮＵ１１－（Ｎ－１）の間で光信号が受ける合計損失と光スプリッタ１２－（Ｎ－１）とＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の間で光信号が受ける合計損失が等しくなることを考える。光スプリッタ１２－（Ｎ－１）とＯＮＵ１１－（Ｎ－１）の間で光信号が受ける合計損失は、式（９）で表される。
【0044】
【数9】
【0045】
光スプリッタ１２－（Ｎ－１）とＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の間で光信号が受ける合計損失は、式（１０）で表される。
【0046】
【数10】
【0047】
式（９）及び式（１０）で表される合計損失は等しい。さらにＳＮ－１とＴＮ－１の和が１であるため、ＳＮ－１は式（１１）により表される。
【0048】
【数11】
【0049】
光スプリッタ分岐比算出装置２はこの計算をＳ１が算出されるまで繰り返すことで、光スプリッタ１２の分岐比が算出される。すなわち、光スプリッタ分岐比算出装置２は、木構造の階層の深い方から順番に、光スプリッタ１２の分岐比を決定する。
【0050】
図５は、第２の実施形態に係る光通信システム１の簡易図である。
第２の実施形態に係る光スプリッタ１２の分岐比の算出方法は、図５に示すように光通信システム１が等価損失１８を備えると考えると理解が容易になる。図５において等価損失１８－Ｎが光信号に与える損失ＡＮは、光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の間で光信号が受ける合計損失と等しい。損失ＡＮは、式（１２）で表される。
第２の実施形態に係る光スプリッタ１２の分岐比の算出方法は、図５に示すように光通信システム１が等価損失１８を備えると考えると理解が容易になる。図５において等価損失１８－Ｎが光信号に与える損失ＡＮは、光スプリッタ１２－ＮとＯＮＵ１１－（Ｎ＋１）の間で光信号が受ける合計損失と等しい。損失ＡＮは、式（１２）で表される。
【数12】
【0051】
《作用・効果》
このように、第２の実施形態によれば光スプリッタ分岐比算出装置２はＯＮＵ１１とＯＬＴ１０の間の損失がすべてのＯＮＵ１１において等しくなるように、光スプリッタ１２―Ｎの分岐比から光スプリッタ１２－１の分岐比まで順番に算出する。これにより、光スプリッタ分岐比算出装置２は１度の計算により最適な光スプリッタ１２の分岐比を算出することができる。
このように、第２の実施形態によれば光スプリッタ分岐比算出装置２はＯＮＵ１１とＯＬＴ１０の間の損失がすべてのＯＮＵ１１において等しくなるように、光スプリッタ１２―Ｎの分岐比から光スプリッタ１２－１の分岐比まで順番に算出する。これにより、光スプリッタ分岐比算出装置２は１度の計算により最適な光スプリッタ１２の分岐比を算出することができる。
【0052】
〈他の実施形態〉
《変形例１》
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えばファイバの距離ＬｎやＤｎが事前に分かっていない場合、光通信システム１は光ファイバ測定部１５を備えてもよい。
《変形例１》
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えばファイバの距離ＬｎやＤｎが事前に分かっていない場合、光通信システム１は光ファイバ測定部１５を備えてもよい。
【0053】
図６は、光ファイバ測定部１５を備える光通信システム１を示す図である。
光ファイバ測定部１５は幹線ファイバ１４の距離を測定する。光ファイバ測定部１５の例としてはＯＴＤＲ(Optical Time Domain Reflectometer)が挙げられる。
図６に示す光通信システム１は、第１の実施形態に係る光通信システム１に加えて波長合分波器１９、光ファイバ測定部１５、波長合分波器１６、終端器１７を備える。
光ファイバ測定部１５は幹線ファイバ１４の距離を測定する。光ファイバ測定部１５の例としてはＯＴＤＲ(Optical Time Domain Reflectometer)が挙げられる。
図６に示す光通信システム１は、第１の実施形態に係る光通信システム１に加えて波長合分波器１９、光ファイバ測定部１５、波長合分波器１６、終端器１７を備える。
【0054】
波長合分波器１９は、ＯＬＴ１０から入力される光信号と光ファイバ測定部１５から入力される光を合波し光スプリッタ１２－１に出力する。また、波長合分波器１９は光スプリッタ１２－１から入力される光を分波し、ＯＬＴ１０と光ファイバ測定部１５に出力する。光ファイバ測定部１５は光を波長合分波器１９に出力する。また、光ファイバ測定部１５は入力される光を測定し、ファイバの状態を調べる。波長合分波器１６は、光スプリッタ１２から入力される光を分波し、ＯＬＴ１０が出力した光信号をＯＮＵ１１に出力し、光ファイバ測定部１５が出力した光を終端器１７に出力する。終端器１７は入力される光を終端する。
【0055】
光通信システム１は波長合分波器１６及び終端器１７を備えており、光ファイバ測定部１５が出力する光は分岐ファイバ１３を通過しない。光ファイバ測定部１５は光スプリッタ１２の位置を測定し、幹線ファイバ１４の距離Ｄｎを測定する。なお、分岐ファイバ１３の距離Ｌｎを測定することはできないため、計算部２１はＬｎに想定される最長の分岐ファイバの長さを代入することで光スプリッタ１２の分岐比を算出する。
【0056】
なお、波長合分波器１６は光ファイバ測定部１５が光ファイバの長さを測定する際に分岐ファイバ１３においてレイリー散乱が発生し、測定に影響を与えるのを防ぐために備えられる。また、終端器１７は光ファイバ測定部１５が光ファイバの長さを測定する際に終端器１７の位置で光が反射し、測定に影響を与えるのを防ぐために備えられる。そのため、測定に影響を与えないと考えられる場合は光通信システム１が波長合分波器１６及び終端器１７を備えなくてもよい。
【0057】
《変形例２》
与えられた条件において、送信強度Ｐｔｘが小さいなどの理由から光スプリッタが実現不可能である場合がある。例えば、第一の実施形態において目標強度Ｐ０を最小受信感度Ｐｍｉｎに設定した場合にいずれかの光スプリッタ１２にて０≦Ｓｎ≦１を満たさないとき、すべてのＯＮＵ１１が光信号を受信することは不可能である。この場合、光通信システム１は、送信強度Ｐｔｘを大きくして又はＯＮＵ１１を選別しＯＮＵの数を少なくして再計算を行う。
与えられた条件において、送信強度Ｐｔｘが小さいなどの理由から光スプリッタが実現不可能である場合がある。例えば、第一の実施形態において目標強度Ｐ０を最小受信感度Ｐｍｉｎに設定した場合にいずれかの光スプリッタ１２にて０≦Ｓｎ≦１を満たさないとき、すべてのＯＮＵ１１が光信号を受信することは不可能である。この場合、光通信システム１は、送信強度Ｐｔｘを大きくして又はＯＮＵ１１を選別しＯＮＵの数を少なくして再計算を行う。
【0058】
《変形例３》
第２実施形態に係る光スプリッタ１２の分岐比の算出方法において、光スプリッタ１２のうち分岐比が変更できない光スプリッタ１２が存在する場合、設定可能な光スプリッタ分岐比に制限が生じる。これらの場合、光スプリッタ分岐比算出装置２は、分岐比が変更できない光スプリッタ１２の分岐先である２つの経路で算出される合計損失のうち、大きい方の合計損失を等価損失１８に設定する。
第２実施形態に係る光スプリッタ１２の分岐比の算出方法において、光スプリッタ１２のうち分岐比が変更できない光スプリッタ１２が存在する場合、設定可能な光スプリッタ分岐比に制限が生じる。これらの場合、光スプリッタ分岐比算出装置２は、分岐比が変更できない光スプリッタ１２の分岐先である２つの経路で算出される合計損失のうち、大きい方の合計損失を等価損失１８に設定する。
【0059】
《変形例４》
第２実施形態に係る光スプリッタ１２の分岐比の算出方法が適用できるのは、図１に示すバス型のネットワークを採用する光通信システム１に限られない。図７はツリー型のネットワークを採用する光通信システム３の一例である。光通信システム３にも第２実施形態に係る光スプリッタ１２の分岐比の算出方法を適用することができる。光スプリッタ分岐比算出装置２は、光通信システム３のネットワーク構造の入力を受け入れ、ＯＮＵ１１及び光スプリッタ１２それぞれの段数を特定する。ＯＮＵ１１及び光スプリッタ１２の段数は、ＯＬＴ１０と当該ＯＮＵ１１もしくは当該光スプリッタ１２との間に存在する光スプリッタ１２の数によって表される。例えば、ＯＬＴ１０に直接接続された光スプリッタ１２の段数は１段目である。また、１段目の光スプリッタ１２に直接接続される光スプリッタ１２もしくはＯＮＵ１１の段数は、２段目である。
第２実施形態に係る光スプリッタ１２の分岐比の算出方法が適用できるのは、図１に示すバス型のネットワークを採用する光通信システム１に限られない。図７はツリー型のネットワークを採用する光通信システム３の一例である。光通信システム３にも第２実施形態に係る光スプリッタ１２の分岐比の算出方法を適用することができる。光スプリッタ分岐比算出装置２は、光通信システム３のネットワーク構造の入力を受け入れ、ＯＮＵ１１及び光スプリッタ１２それぞれの段数を特定する。ＯＮＵ１１及び光スプリッタ１２の段数は、ＯＬＴ１０と当該ＯＮＵ１１もしくは当該光スプリッタ１２との間に存在する光スプリッタ１２の数によって表される。例えば、ＯＬＴ１０に直接接続された光スプリッタ１２の段数は１段目である。また、１段目の光スプリッタ１２に直接接続される光スプリッタ１２もしくはＯＮＵ１１の段数は、２段目である。
【0060】
次に、光スプリッタ分岐比算出装置２は、光通信システム３において段数が最も大きいＯＮＵ１１に対して、第２実施形態に係る光スプリッタ１２の分岐比の算出方法を適用する。図８は、第２実施形態に係る算出方法を適用した光通信システム３の一例である。図７において４段目の光スプリッタ１２から５段目へのＯＮＵ１１への分岐を等価損失１８と４段目のＯＮＵ１１に置き換えることで光通信システム３の段数を減らしている。図９は図８に示す光通信システム３に第２実施形態に係る算出方法を適用した場合であり、段数が３段にまで減少している。このようにして、光スプリッタ分岐比算出装置２は光通信システム３の段数を減少させていくことで光スプリッタ１２の分岐比を算出することができる。
【0061】
光スプリッタ分岐比算出装置２は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備える。光スプリッタ分岐比算出装置２はプログラムを実行することによって計算部２１、判定部２２、記憶部２３、出力部２４を備える装置として機能する。なお、光スプリッタ分岐比算出装置２の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【符号の説明】
【0062】
１、３、１００…光通信システム、１０、９０…ＯＬＴ、１１、９１…ＯＮＵ、１２…光スプリッタ、１３、９３…分岐ファイバ、１４、９４…幹線ファイバ、１５…光ファイバ測定部、１６、１９…波長合分波器、１７…終端器、１８…等価損失、２…光スプリッタ分岐比算出装置、２１…計算部、２２…判定部、２３…記憶部、２４…出力部、９２…等分岐光スプリッタ、９５…不等分岐光スプリッタ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】