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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2018年7月5日
【発行日】2018年12月27日
(54)【発明の名称】光通信装置および光通信システム
(51)【国際特許分類】
   H04B 10/272 20130101AFI20181130BHJP
   H04B 10/564 20130101ALI20181130BHJP
【FI】
   H04B10/272
   H04B10/564
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】22
【出願番号】特願2017-526711(P2017-526711)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2016年12月27日
(11)【特許番号】特許第6261825号(P6261825)
(45)【特許公報発行日】2018年1月17日
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100118762
【弁理士】
【氏名又は名称】高村 順
(72)【発明者】
【氏名】小玉 崇宏
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 巨生
【テーマコード(参考)】
5K102
【Fターム(参考)】
5K102AA19
5K102AA61
5K102AA65
5K102AD01
5K102AD15
5K102AH02
5K102AH11
5K102AH24
5K102AH27
5K102AH31
5K102AL08
5K102KA02
5K102KA39
5K102RD11
5K102RD26
5K102RD28
(57)【要約】
本発明は、複数の加入者側端末装置を接続可能な光加入者線終端装置として動作する光通信装置であって、複数の加入者側端末装置へ送信する信号を生成する信号生成部(送信信号生成器(32),送信デジタルフィルタ(33))と、複数の加入者側端末装置の各々に割り当てられている光資源と、複数の加入者側端末装置の各々までの伝送距離と、に基づいて、信号の複素平面における信号点の位置の調整量を決定する調整量決定部と、調整量に基づいて信号の複素平面における信号点の位置を調整する信号調整部(34)と、信号調整部で信号点が調整された後の信号を光信号に変換する光信号生成部(37)と、を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の加入者側端末装置を接続可能な光加入者線終端装置として動作する光通信装置であって、
前記複数の加入者側端末装置へ送信する信号を生成する信号生成部と、
前記複数の加入者側端末装置の各々に割り当てられている光資源と、前記複数の加入者側端末装置の各々までの伝送距離と、に基づいて、前記信号の複素平面における信号点の位置の調整量を決定する調整量決定部と、
前記調整量に基づいて前記信号の複素平面における信号点の位置を調整する信号調整部と、
前記信号調整部で信号点の位置が調整された後の信号を光信号に変換する光信号生成部と、
を備えることを特徴とする光通信装置。
【請求項2】
前記複数の加入者側端末装置の各々にデータを送信するための光資源を前記複数の加入者側端末装置の各々が要求する伝送容量に基づいて割り当てる光資源割り当て部、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の光通信装置。
【請求項3】
前記光資源割り当て部は、使用する波長数が少なくなるように前記光資源を割り当てる、
ことを特徴とする請求項2に記載の光通信装置。
【請求項4】
前記信号生成部は、信号帯域を制限するデジタルフィルタを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の光通信装置。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか一つに記載の光通信装置と、
前記光通信装置に接続された複数の加入者側端末装置と、
を備えることを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の相手側装置と通信可能な光通信装置および光通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
光アクセスネットワークの一形態である受動型光ネットワークシステムはPON(Passive Optical Network)システムとも呼ばれる。PONシステムは、局側に設置された光加入者線終端装置と、加入者側に設置された1台以上の加入者側端末装置とにより構成され、光加入者線終端装置と各加入者側端末装置とは光ファイバといった光伝送路を介して通信する。光加入者線終端装置はOLT(Optical Line Terminal)とも呼ばれ、加入者側端末装置はONU(Optical Network Unit)とも呼ばれる。OLTおよびONUは光通信装置である。
【0003】
従来の光アクセスネットワークは、光時分割多重(OTDM:Optical Time Division Multiplexing)、波長分割多重(WDM:Wavelength Divison Multiplexing)、時間波長分割多重(OCDM:Optical Code Division Multiplexing)といった多重伝送技術を使用して高速化および大容量化を実現している(例えば、特許文献1)。特許文献1には、波長分割多重を適用した光アクセスネットワークにおいて、使用する波長を変更することにより周波数帯域幅の調整および周波数帯域の再配置を行うことが記載されている。
【0004】
一方、今後の5G携帯電話システムの普及に備え、PONシステムは、さらなる大容量化、具体的には100Gb/s級の大容量伝送の実現が要求されている。これに伴い、IEEE802.3caでは、Ethernet(登録商標)に準拠した100Gb/sの伝送容量を対象とした100G−EPON(Ethernet Passive Optical Network)の規格化が進められている。
【0005】
基幹系光ネットワークを対象に発達してきたデジタルコヒーレント技術は、1波長で100Gb/sの光ファイバ伝送を実現できることから、次世代のPONシステムをはじめとした次世代の光アクセスネットワークへの適用が考えられる。なお、これ以降の説明において、PONシステムにデジタルコヒーレント技術を適用した方式をコヒーレントPON方式とよぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2014−187622号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
1波長当たりの伝送容量が100Gb/sのコヒーレントPON方式は、5G携帯電話システムが普及する前の現時点においては伝送容量が非常に大きく、ONUの要求する伝送容量が100Gb/sよりも小さい場合は冗長な伝送容量となる。そのため、1波長を複数のONUで共用する形態が考えられる。
【0008】
しかしながら、OLTに対して同じ波長を使用するONUが複数接続されている場合、OLTは、伝送距離が最長となるONUに合わせて出力光のパワーを調整する必要がある。すなわち、OLTは、伝送距離が最長となるONUとの通信品質が規定の要件を満たすよう、出力光のパワーを調整する必要がある。具体的には、伝送距離が最長となるONUにおけるビットエラーレートが誤り訂正限界である3.8×10-3以下になるよう、OLTが出力光のパワーを調整する必要がある。そのため、OLTから各ONUまでのそれぞれの距離の差が大きい場合、伝送距離が最長のONU以外のONUには、最小受信感度よりも大きい信号強度が得られるパワーの光が到達することになる。これは、伝送距離が最長のONU以外のONUとOLTとが通信する際のOLTの消費電力が必要以上に大きく、電力が無駄に消費されていることを意味する。
【0009】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力を抑制可能な光通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の加入者側端末装置を接続可能な光加入者線終端装置として動作する光通信装置であって、複数の加入者側端末装置へ送信する信号を生成する信号生成部を備える。また、光通信装置は、複数の加入者側端末装置の各々に割り当てられている光資源と、複数の加入者側端末装置の各々までの伝送距離と、に基づいて、信号の複素平面における信号点の位置の調整量を決定する調整量決定部を備える。また、光通信装置は、調整量に基づいて信号の複素平面における信号点の位置を調整する信号調整部と、信号調整部で信号点が調整された後の信号を光信号に変換する光信号生成部と、を備える。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、消費電力を抑制可能な光通信装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】実施の形態にかかる光通信装置を含んで構成された光通信システムであるPONシステムの構成例を示す図
図2】実施の形態にかかるPONシステムを構成するOLTおよびONUの装置構成例をPONシステムの全体構成とともに示す図
図3】実施の形態にかかるOLTが光資源を各ONUに割り当てる方法の一例を示す図
図4】実施の形態にかかるOLTおよびONUが備えている光送受信器の構成例を示す図
図5】実施の形態にかかるOLTが備えている光送受信器の光送信部の構成例を示す図
図6】実施の形態にかかるOLTが備えている光送受信器の光受信部の構成例を示す図
図7】実施の形態にかかるOLTおよびONUが備えている光送受信器の光受信部に含まれる波形整形部の構成例を示す図
図8】実施の形態にかかるOLTおよびONUを実現する処理回路を示す図
図9】実施の形態にかかるOLTおよびONUを実現する制御回路を示す図
図10】実施の形態にかかるPONシステムの第1の具体例を示す図
図11図10に示したPONシステムにおいてOLTが各ONUへ送信する光信号のコンスタレーションマップの一例を示す図
図12】実施の形態にかかるPONシステムの第2の具体例を示す図
図13図12に示したPONシステムにおいてOLTが各ONUへ送信する光信号のコンスタレーションマップの一例を示す図
図14】実施の形態にかかるPONシステムにおけるOLTからONUへの伝送距離と最小受信感度との関係を示す図
図15】実施の形態にかかるPONシステムにおけるI/Qインバランスパラメータθとパワーバジェット利得の関係を示す図
図16】実施の形態にかかるPONシステムにおける下り方向のデータ伝送動作の一例を示すシーケンス図
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に、本発明の実施の形態にかかる光通信装置および光通信システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0014】
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態にかかる光通信装置を含んで構成された光通信システムであるPONシステムの構成例を示す図である。
【0015】
本実施の形態にかかるPONシステム100は、コヒーレントPON方式に対応しており、OLT1と、ONU21〜24とを含んで構成されている。OLT1が本発明にかかる光通信装置に該当する。以降の説明においては、ONU21〜24を区別する必要が無い場合、これらをONU2と記載することがある。OLT1と各ONU2とは、光伝送路および光カプラ3を介して接続されている。図1において、実線は下り伝送方向を示しておりOLT1から各ONU2に向けた伝送となる。破線は上り伝送方向を示しており各ONU2からOLT1に向けた伝送となる。図1ではONUの数を4としているが、ONUの数はこれに限定されない。ONUの数は1〜3または5以上であってもよい。破線で示した上り伝送では、各ONU2からOLT1に向けての信号が時間的にバースト伝送されるものとする。
【0016】
また、本実施の形態にかかるPONシステム100は、下り方向の伝送容量を可変とする。すなわち、OLT1は、接続されている各ONU2が必要としている伝送容量に応じて下り方向の伝送容量を変更することが可能である。
【0017】
図2は、本実施の形態にかかるPONシステム100を構成するOLT1およびONU2の装置構成例をPONシステムの全体構成とともに示す図である。
【0018】
図2に示したように、OLT1は、伝送容量コントローラ11、光送受信器121〜124および光結合分波器13を含む。光送受信器121〜124は、使用する波長が異なるが、内部構成は同一である。以降の説明においては、光送受信器121〜124を区別する必要が無い場合、これらを光送受信器12と記載することがある。
【0019】
伝送容量コントローラ11は、各光送受信器12を制御し、OLT1から各ONU2への伝送容量を調整する。
【0020】
光送受信器121〜124は、伝送容量が100Gb/sの光送受信器であり、それぞれ異なる波長の光信号を送受信する。本実施の形態では、光送受信器121〜124が送信する光信号の波長をそれぞれλ1〜λ4とする。光送受信器121〜124がそれぞれ受信する光信号の波長はλ1〜λ4以外の波長であるが、本実施の形態にかかるOLT1は送信動作に特徴があるため、図2では各光送受信器12が受信する光信号の波長の記載を省略している。
【0021】
光結合分波器13は、光送受信器121〜124がそれぞれ出力する光信号を合波して波長多重された状態の光信号を生成するとともに、ONU21〜24がそれぞれ出力し、合計4波が波長多重された状態の光信号を波長ごとに分波する。光結合分波器13は、分波後の各波長の光信号を、各波長の光信号を処理する光送受信器121〜124へ出力する。
【0022】
ONU21〜24は、光送受信器21を備える。光送受信器21は、最大伝送容量が100Gb/sの光送受信器であり、かつ伝送容量が可変とする。本実施の形態では、ONU21〜24は、25Gb/s、50Gb/sおよび100Gb/sの3種類の中から伝送容量を選択可能とする。なお、光送受信器21の最大伝送容量および選択可能な伝送容量は一例である。また、選択可能な伝送容量の種類は2種類または4種類以上でもよい。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、ONU21をONU#1と記載し、ONU22をONU#2と記載し、ONU23をONU#3と記載し、ONU24をONU#4と記載する場合がある。
【0023】
また、OLT1と各ONU2との間の光伝送区間は、集約区間、光カプラ3およびアクセス区間#1〜#4で構成される。OLT1と光カプラ3との間の光伝送路である集約区間では、各ONU2からOLT1に向けた信号が波長分割多重化された状態で伝送されるとともに、OLT1から各ONU2に向けた信号が波長分割多重化された状態で伝送される。光カプラ3と各ONU2との間の光伝送路であるアクセス区間#1〜#4では、各ONU2からOLT1に向けた信号は他の信号と多重化されていない状態で伝送され、OLT1から各ONU2に向けた信号は多重化された状態で伝送される。すなわち、光カプラ3は、各ONU2からOLT1に向けた信号が入力されると波長分割多重化してOLT1に向けて出力し、OLT1から各ONU2に向けた、波長分割多重化された状態の信号が入力されるとONU21〜24の各々に向けて分岐する。
【0024】
図3は、本実施の形態にかかるOLT1が波長、偏波、I/Qといった光資源を各ONU2に割り当てる方法の一例を示す図である。図3は、ONU21〜24の各々が同じ伝送容量を使用する場合の光資源の割り当て方法の例を示している。また、図3は、ONU21〜24の各々の伝送容量ごとに、OLT1がONU21〜24に対してどの光資源を割り当てるかを示している。
【0025】
図3において、λ1〜λ4は、OLT1の光送受信器121〜124がそれぞれ送信する光信号の波長を示す。また、XIはX偏波のI信号を示し、XQはX偏波のQ信号を示し、YIはY偏波のI信号を示し、YQはY偏波のQ信号を示す。また、#1〜#4は、ONU#1〜#4すなわちONU21〜24をそれぞれ示す。また、「25Gb/s/ONU」は、1台のONU2あたりの伝送容量が25Gb/sであることを示す。同様に、「50Gb/s/ONU」は、1台のONU2あたりの伝送容量が50Gb/sであることを示し、「100Gb/s/ONU」は、1台のONU2あたりの伝送容量が100Gb/sであることを示す。
【0026】
図3に示したように、各ONU2の伝送容量が25Gb/sの場合、OLT1は、ONU#1にλ1のXIを割り当て、ONU#2にλ1のXQを割り当て、ONU#3にλ1のYIを割り当て、ONU#4にλ1のYQを割り当てる。このように、各ONU2の伝送容量が25Gb/sの場合、PONシステム100は、1波長のみを利用し、それ以外の波長は利用しない動作モードとなる。なお、使用する1波長をλ1としたが、λ2〜λ4の中から使用する1波長を選択してもよい。
【0027】
各ONU2の伝送容量が50Gb/sの場合、OLT1は、ONU#1にλ1のXIおよびYIを割り当て、ONU#2にλ1のXQおよびYQを割り当て、ONU#3にλ2のXIおよびYIを割り当て、ONU#4にλ2のXQおよびYQを割り当てる。このように、各ONU2の伝送容量が50Gb/sの場合、PONシステム100は、2波長のみ利用し、それ以外の波長は利用しない動作モードとなる。なお、各ONU2の伝送容量が25Gb/sの場合と同様に、使用する2波長はλ3およびλ4から選択してもよい。
【0028】
各ONU2の伝送容量が100Gb/sの場合、OLT1は、ONU#1にλ1のXI、XQ、YIおよびYQを割り当て、ONU#2にλ2のXI、XQ、YIおよびYQを割り当て、ONU#3にλ3のXI、XQ、YIおよびYQを割り当て、ONU#4にλ4のXI、XQ、YIおよびYQを割り当てる。このように、各ONU2の伝送容量が100Gb/sの場合、PONシステム100は、4波長の全てを利用する動作モードとなる。
【0029】
図3に示した光資源の割り当ては、OLT1の伝送容量コントローラ11が決定する。すなわち、伝送容量コントローラ11は、ONU21〜24の各々にデータを送信するための光資源をONU21〜24の各々が要求する伝送容量に基づいて割り当てる光資源割り当て部である。伝送容量コントローラ11は、光資源の割り当てを決定すると、決定結果をOLT1の光送受信器121〜124、ONU21〜24の光送受信器21に通知する。伝送容量コントローラ11からONU21〜24の光送受信器21への通知は、光送受信器121〜124の1つ、または2つ以上を使用して行う。また、伝送容量コントローラ11は、光資源の割り当てを決定するために必要な各ONU2の伝送容量の情報を、光送受信器121〜124の1つ、または2つ以上を使用して、各ONU2から取得する。
【0030】
なお、説明を簡単化するためにONU21〜24の伝送容量が同じ場合の光資源の割り当て方法について説明したが、ONU21〜24の伝送容量が同じである必要は無い。例えば、2台のONU2の伝送容量が50Gb/sかつ残り2台のONU2の伝送容量が25Gb/sの場合、2波長を利用する動作モードとなる。すなわち、OLT1は、各波長の光資源を2台のONUが使用するように割り当てる。また、例えば、2台のONU2の伝送容量が50Gb/s、かつ残り2台のうちの一方のONU2の伝送容量が25Gb/s、他方のONU2の伝送容量が100Gb/sの場合、3波長を利用する動作モードとなる。すなわち、OLT1は、伝送容量が100Gb/sのONU2に対して1波長の光資源を割り当て、残り3波長の中の2波長の光資源を、伝送容量が50Gb/sの2台のONU2および伝送容量が25Gb/sの1台のONU2に割り当てる。
【0031】
図4は、本実施の形態にかかるOLT1が備えている光送受信器12およびONU2が備えている光送受信器21の構成例を示す図である。図4に示したように、光送受信器12および21は、光送信部30および光受信部40を備える。なお、光送受信器12と光送受信器21とでは、光送信部30の動作が一部異なる。詳細については後述するが、光送受信器12の光送信部30は、送信信号の光パワーを抑制するための処理を行う。
【0032】
図5は、本実施の形態にかかるOLT1が備えている光送受信器12の光送信部30の構成例を示す図である。光送受信器12の光送信部30は、送信処理部31、ドライバ36および光信号生成部37を備える。送信処理部31は、送信信号生成器32、送信デジタルフィルタ33および信号調整部34を備え、信号調整部34は波形整形部35を備える。光信号生成部37は、光源38および光変調器39を備える。図5においては、電気信号を破線で示し、光信号を実線で示している。
【0033】
送信信号生成器32は、入力された送信データ、例えば、100Gb/sの送信データから、対向する光送受信器へ送信するデータ信号を生成する。具体的には、送信信号生成器32は、送信データを誤り訂正符号化する処理を行い、さらに、DP−QPSK(Dual Polarization−Quadrature Phase Shift Keying)と呼ばれる偏波多重4値位相変調、またはDP−16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)と呼ばれる偏波多重16値振幅位相変調といった変調方式に従い送信データをシンボルにマッピングする処理を行ってデータ信号を生成する。送信信号生成器32の具体的な処理内容および構成については特に制約はない。送信信号生成器32は、エンコーダおよびモジュレータで実現される。送信信号生成器32は、送信デジタルフィルタ33とともに、ONU2へ送信する信号を生成する信号生成部を構成する。
【0034】
送信デジタルフィルタ33は、例えば、FIR(Finite Impulse Response)フィルタで実現される。送信デジタルフィルタ33は、送信信号生成器32で生成されたデータ信号に対してフィルタ処理を実行して所望の周波数帯域のスペクトルを整形する。送信側でスペクトル整形することで、隣接する波長の信号との干渉の影響を軽減することができる利点がある。高い周波数利用効率を実現可能なWDMシステムを設計する場合、例えば、送信デジタルフィルタ33がデータ信号をナイキスト形状にフィルタリングすることで、OLT1は、各光送受信器12で生成したデータ信号を高密度で多重できる。一方で、50GHz間隔といった固定周波数グリッドでチャネルを配置する設計とした場合、送信デジタルフィルタ33が帯域制限を行うことにより、OLT1は、光源の周波数ドリフトが起因の干渉を抑圧できる。
【0035】
信号調整部34には、後述するI/Qインバランスパラメータが入力される。信号調整部34は、外部から入力されたI/Qインバランスパラメータに基づいて、送信デジタルフィルタ33から出力されたデータ信号のX偏波およびY偏波のそれぞれについて、I/Q軸の強度、すなわちI信号の強度およびQ信号の強度を調整する。信号調整部34は、調整後のデータ信号をドライバ36へ出力する。信号調整部34では、波形整形部35がI/Qインバランスパラメータに従った波形整形処理を各偏波のI信号およびQ信号に対して実行し、各信号の強度を調整する。強度が調整された後の各データ信号はドライバ36へ出力される。ドライバ36は、信号調整部34から入力された各データ信号の強度を、光信号生成部37の光変調器39が駆動可能な強度となるまで増幅する。
【0036】
なお、各偏波のI信号およびQ信号の強度差の調整を波形整形部35が行うこととしたが、ドライバ36が行うようにしてもよい。その場合、波形整形部35を削除した構成としてもよい。各偏波のI信号およびQ信号の強度差の調整をドライバ36が行う構成とした場合、ドライバ36が信号調整部として動作する。ドライバ36が信号調整部として動作する場合、ドライバ36は、I/Qインバランスパラメータに従い、各偏波のI信号およびQ信号の強度を調整する。
【0037】
光信号生成部37は、信号調整部34から出力され、ドライバ36で増幅された信号である電気信号を光信号に変換する。光信号生成部37において、光源38は、連続光を送出する。光変調器39は、光源38から送出された連続光を、ドライバ36から入力された強度調整後のデータ信号に基づいて変調し、送信信号としての光信号を生成する。光変調器39は、生成した光信号を光結合分波器13へ出力する。
【0038】
OLT1が備えている光送受信器12の光送信部30について説明したがONU2が備えている光送受信器21の光送信部30の構成も同様である。ただし、光送受信器21の光送信部30では、送信デジタルフィルタ33から出力されたデータ信号の各偏波のI信号およびQ信号の強度をI/Qインバランスパラメータに基づいて調整することはしない。
【0039】
図6は、本実施の形態にかかるOLT1が備えている光送受信器12の光受信部40の構成例を示す図である。光送受信器12の光受信部40は、コヒーレントレシーバ41および受信処理部42を備える。受信処理部42は、ADC(Analog to Digital Converter)部43および波形整形部44を備える。図6においては、光信号を実線で示し、電気信号を破線で示している。
【0040】
コヒーレントレシーバ41は、光源、偏波ビームスプリッタ、ビームスプリッタ、バランスドフォトダイオードなどを含んで構成される。コヒーレントレシーバ41は、光伝送路経由でONU2から受信した光信号と光源が生成した連続光とを混合干渉させて受信した光信号を電気信号に変換する。
【0041】
受信処理部42において、アナログデジタルコンバータであるADC部43は、コヒーレントレシーバ41から入力された、DP−QPSK信号もしくはDP−16QAM信号といった電気アナログ信号に対して、標本化、量子化および符号化を行い、デジタル信号に変換する。ADC部43は、デジタル信号に変換後のDP−QPSK信号もしくはDP−16QAM信号を波形整形部44へ出力する。
【0042】
波形整形部44は、図7に示した構成であり、分散補償部45、位相雑音補償部46および適応等化部47を備える。図7は、図6に示した波形整形部44の構成例を示す図である。波形整形部44において、分散補償部45は、ADC部43から入力された、X偏波およびY偏波のI信号およびQ信号に対して、光ファイバ伝送時に生じた分散効果を周波数領域または時間領域で等化する。位相雑音補償部46は、受信した光信号の周波数とコヒーレントレシーバ41内の光源が生成した連続光の周波数との差、および、光ファイバ伝送時に生じる位相雑音の影響を4乗法などのアルゴリズムを用いて補償する。適応等化部47は、Constant Modulus Algorithm(CMA)といったアルゴリズムを用いて偏波分離を行い、各偏波の信号成分に分離する。
【0043】
OLT1が備えている光送受信器12の光受信部40について説明したがONU2が備えている光送受信器21の光受信部40も同様の構成である。
【0044】
次に、本実施の形態にかかるOLT1のハードウェア構成について説明する。OLT1およびONU2は、全てハードウェアにより実現することができる。図5に示した光送信部30の光源38は半導体レーザで実現でき、光変調器39はLN(ニオブ酸リチウム)変調器で実現できる。その他の各構成要素は、例えば、それぞれ処理回路として構成される。また、複数の構成要素が、1つの処理回路として構成されてもよいし、1つの構成要素が複数の処理回路により構成されてもよい。
【0045】
上記の処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリおよびメモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)ともいう)とを備える制御回路であってもよい。ここで、メモリとは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disk)等が該当する。
【0046】
上記の処理回路が専用のハードウェアで実現される場合、処理回路は、例えば図8に示す処理回路101である。処理回路101は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものである。
【0047】
上記の処理回路がCPUを備える制御回路で実現される場合、この制御回路は、例えば図9に示す構成の制御回路である。図11に示すように制御回路は、CPUであるプロセッサ102と、メモリ103とを備える。上記の処理回路が制御回路により実現される場合、プロセッサ102がメモリ103に記憶された、各構成要素の各々の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ103は、プロセッサ102が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。
【0048】
OLT1またはONU2を構成する各構成要素は、一部が専用のハードウェアで実現され、一部がCPUを備える制御回路で実現されてもよい。
【0049】
つづいて、本実施の形態にかかるPONシステム100の動作について具体例を挙げて説明する。
【0050】
図10は、本実施の形態にかかるPONシステム100の第1の具体例を示す図である。各ONU2の伝送容量は25Gb/sとする。ONU21〜24(ONU#1〜#4)への光資源の割り当ては図3に示した割り当て方法に従うものとする。また、図10では、OLT1と各ONU2とを接続している実線の長さがOLT1と各ONU2との間の実際の伝送路の長さを表しているものとする。よって、OLT1とONU#1との間の伝送路およびOLT1とONU#4との間の伝送路は、OLT1とONU#2との間の伝送路およびOLT1とONU#3との間の伝送路よりも短い。
【0051】
図10に示した構成のPONシステム100では、OLT1が、同じ波長を使用するONU2のそれぞれに対して送信する光信号の強度を、各ONU2までの伝送路の長さの差に基づいて調整する。光信号の強度の調整は図5に示した信号調整部34が行う。
【0052】
図11は、図10に示した構成のPONシステム100においてOLT1が各ONU2へ送信する光信号のコンスタレーションマップの一例を示す図である。図11においては、白抜きの丸が強度を調整する前の信号点を示し、黒塗りの丸が実際の信号点すなわち強度を調整した後の信号点を示す。強度を調整する前の信号点は、図5に示した信号調整部34に入力される信号の信号点に相当し、強度を調整した後の信号点は信号調整部34から出力される信号の信号点に相当する。
【0053】
図3および図10に示したように、X偏波が割り当てられているONU#1およびONU#2については、OLT1からONU#1までの伝送路がOLT1からONU#2までの伝送路よりも短い。また、Y偏波が割り当てられているONU#3およびONU#4については、OLT1からONU#4までの伝送路がOLT1からONU#3までの伝送路よりも短い。そのため、図11に示したように、OLT1は、XI軸よりXQ軸に強い信号強度を割り当て、ONU#1より長距離伝送となるONU#2に対してより多くのパワーを割り当てる。また、OLT1は、YQ軸よりYI軸に強い信号強度を割り当て、ONU#4より長距離伝送となるONU#3に対してより多くのパワーを割り当てる。このように、各軸に割り当てる信号強度の調整は、X偏波およびY偏波のそれぞれの複素平面上における信号点の位置を調整することにより行う。図11に示したθ1およびθ2は、I/Qインバランスパラメータであり、OLT1を構成している光送受信器12の信号調整部34に入力される。信号調整部34は、θ1に基づいてX偏波のI信号およびQ信号の強度を調整し、θ2に基づいてY偏波のI信号およびQ信号の強度を調整する。X偏波のI軸とQ軸の信号強度が等しい場合はθ1=45°となる。同様に、Y偏波のI軸とQ軸の信号強度が等しい場合はθ2=45°となる。I/Qインバランスパラメータは、伝送容量コントローラ11で生成される。すなわち、伝送容量コントローラ11は、各ONU2へ送信する信号の複素平面上における信号点の位置の調整量を決定する調整量決定部である。なお、これ以降の説明において、信号調整部34が行う信号調整をI/Qインバランス変調と称することがある。
【0054】
図12は、本実施の形態にかかるPONシステム100の第2の具体例を示す図である。ただし、ONU23および24については記載を省略している。各ONU2の伝送容量は50Gb/sとする。ONU21,22(ONU#1,#2)への光資源の割り当ては図3に示した割り当て方法に従うものとする。また、図12では、図10と同様に、OLT1と各ONU2とを接続している実線の長さがOLT1と各ONU2との間の実際の伝送路の長さを表しているものとする。よって、OLT1とONU#1との間の伝送路は、OLT1とONU#2との間の伝送路よりも短い。
【0055】
図13は、図12に示した構成のPONシステム100においてOLT1が各ONU2へ送信する光信号のコンスタレーションマップの一例を示す図である。図13においては、図11と同様に、白抜きの丸が強度を調整する前の信号点を示し、黒塗りの丸が強度を調整した後の信号点を示す。
【0056】
図3および図12に示したように、ONU#1には各偏波のI信号が割り当てられ、ONU#2には各偏波のQ信号が割り当てられている。また、OLT1からONU#1までの伝送路がOLT1からONU#2までの伝送路よりも短い。そのため、図13に示したように、OLT1は、XI軸よりXQ軸に強い信号強度を割り当て、かつYI軸よりYQ軸に強い信号強度を割り当て、ONU#1より長距離伝送となるONU#2に対してより多くのパワーを割り当てる。ただし、θ1=θ2とする。
【0057】
図14は、本実施の形態にかかるPONシステム100におけるOLT1からONU2への伝送距離と最小受信感度との関係を示す図である。最小受信感度は、ビットエラーレートが3.8x10−3に達する受信感度としている。図14では、シミュレーションと実験で得た結果を示している。破線がシミュレーション結果を示し、実線が実験結果を示している。ただし、変調方式はDP−QPSK、伝送容量は33GBaudの条件となる。図14に示したように、光アクセスネットワークにおいて想定される伝送距離50kmから80kmまで最小受信感度が−31.5dBmとほぼ一定となる。このような伝送距離に対し最小受信感度がほぼ変わらない領域においてI/Qインバランス変調を用いたパワーバジェットの最適化が有効となる。
【0058】
図15は、本実施の形態にかかるPONシステム100におけるI/Qインバランスパラメータθとパワーバジェット利得の関係を示す図である。図15では、シミュレーションと実験で得た結果を示している。破線がシミュレーション結果を示し、実線が実験結果を示している。図15に示したように、I軸およびQ軸のいずれも、θに対するパワーバジェット利得の特性を二次関数で近似できる。そのため、I軸の特性をG1=a1θ2+b1θ+c1とし、Q軸の特性をG2=a2θ2+b2θ+c2とし、ONU#1とONU#2のパワーバジェット差をΔGとした場合、I/Qインバランスパラメータθは次式(1)で表される。ただし、ONU2の光受信部40において、波形整形部44の位相雑音補償部46が四乗法を用いて補償を行う場合、I成分とQ成分とがインバランスした信号を補償できる範囲はπ/6≦θ≦π/3となる。よって、OLT1は、この範囲内でθを設定する。
【0059】
【数1】
【0060】
つづいて、OLT1がONU2に対してデータを伝送する動作について、図16を用いて説明する。図16は、本実施の形態にかかるPONシステム100における下り方向のデータ伝送動作の一例を示すシーケンス図である。ここではOLT1に接続されているONU2の数が2の場合の動作例を説明する。2台のONU2をONU#1およびONU#2とする。また、OLT1は、各ONU2との間の伝送路の長さを予め把握しているものとする。例えば、OLT1は、ONU#1が接続された場合、ONU#1に対して伝送路長を測定するための信号を送信し、これに対する応答信号を受信することにより、ONU#1との間の伝送路の長さを把握する。具体的には、OLT1は、測定用の信号を送信してから応答信号を受信するまでの所要時間を測定し、測定した所要時間から伝送路長を算出する。OLT1は、ONU#2との間の伝送路の長さについても同様の方法で算出する。OLT1が各ONU2との間の伝送路の長さの情報を収集する方法はこれに限定されない。OLT1は、各ONU2までの伝送路長の情報の入力をPONシステム100の管理者などから受け付けるようにしてもよい。
【0061】
下り方向のデータ伝送では、まず、各ONU2が、下り方向のデータ伝送の要求をOLT1に対して行う(ステップS1−1,S1−2)。このとき、各ONU2は、下り方向の伝送容量をOLT1に通知する。
【0062】
次に、OLT1が、光資源の空き状況を確認し、各ONU2に光資源を割り当てる(ステップS2)。OLT1は、ONU#1から通知された伝送容量およびONU#2から通知された伝送容量に基づいて、使用する波長すなわち使用する光送受信器の数が少なくなるように、各ONU2に割り当てる光資源を決定する。OLT1は、例えば、ONU#1およびONU#2から通知された伝送容量の合計値が100Gb/s以下の場合は使用していない1波長のXI,XQ,YI,YQの各信号を、ONU#1およびONU#2が要求している伝送容量に応じて割り当てる。OLT1において、光資源の割り当ては、伝送容量コントローラ11が行う。
【0063】
次に、OLT1が、ステップS2で割り当てた光資源をONU#1およびONU#2へ通知する(ステップS3−1,S3−2)。光資源の通知を受けたONU#1およびONU#2は、通知された光資源を使用するための光送受信器の設定を行い(ステップS4−1,S4−2)、設定が完了すると、設定完了の通知をOLT1に行う(ステップS5−1,S5−2)。
【0064】
OLT1は、ONU#1およびONU#2から設定完了の通知を受けると、I/Qインバランスパラメータを設定する(ステップS6)。OLT1は、ステップS2での光資源の割り当て結果、ONU#1までの伝送路の長さおよびONU#2までの伝送路の長さに基づいてI/Qインバランスパラメータを決定する。OLT1は、同じ波長の光資源をONU#1およびONU#2に割り当て、かつONU#1までの伝送路長とONU#2までの伝送路長との差が大きい場合、I信号の強度とQ信号の強度とに差が出るよう、I/Qインバランスパラメータを設定する。例えば、図12および図13に示した第2の具体例に相当する場合、OLT1は、XQ軸の信号強度がXI軸の信号強度よりも大きくなり、YQ軸の信号強度がYI軸の信号強度よりも大きくなるよう、I/Qインバランスパラメータを設定する。OLT1は、ONU#1およびONU#2に対して異なる波長を割り当てた場合、および、ONU#1までの伝送路長とONU#2までの伝送路長との差が小さい場合、I/Qインバランスパラメータθ=45°に設定する。
【0065】
OLT1は、I/Qインバランスパラメータの設定が完了すると、ONU#1およびONU#2に対して下りデータを伝送する(ステップS7−1,S7−2)。OLT1は、下りデータを送信する際、ステップS6で設定したI/Qインバランスパラメータに従い、送信する信号のI軸上の強度およびQ軸上の強度を調整する。データ伝送の形態は現在のPON方式で用いられているストリーム型もしくはそれ以外の形態のいずれでも構わない。ONU#1およびONU#2は、下りデータを受信すると、受信が完了したことを示すデータ伝送完了通知をOLT1へ送信する(ステップS8−1,S8−2)。
【0066】
以上のように、本実施の形態にかかるPONシステム100において、OLT1は、ONU2に対する光資源の割り当て結果と、各ONU2までの伝送路の長さとに基づいて、各ONU2へ送信する光信号の各偏波のI軸上の信号強度およびQ軸上の信号強度を調整することとした。これにより、各ONU2にデータを伝送する際の消費電力を伝送路の長さに応じて調整することができ、伝送路の長さが異なる複数のONU2に対して同じ波長を割り当てた場合に、伝送路が短いONU2へ送信する信号の電力を伝送路が長いONU2へ送信する信号の電力よりも小さくすることができ、消費電力を抑制できる。
【0067】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【0068】
1 OLT、21〜24 ONU、3 光カプラ、11 伝送容量コントローラ、12,121〜124,21 光送受信器、13 光結合分波器、30 光送信部、31 送信処理部、32 送信信号生成器、33 送信デジタルフィルタ、34 信号調整部、35,44 波形整形部、36 ドライバ、37 光信号生成部、38 光源、39 光変調器、40 光受信部、41 コヒーレントレシーバ、42 受信処理部、43 ADC部、45 分散補償部、46 位相雑音補償部、47 適応等化部、100 PONシステム。
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
図14
図15
図16

【手続補正書】
【提出日】2017年5月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の加入者側端末装置を接続可能な光加入者線終端装置として動作する光通信装置であって、
前記複数の加入者側端末装置へ送信する信号を生成する信号生成部と、
前記複数の加入者側端末装置の各々に割り当てられている光資源と、前記複数の加入者側端末装置の各々までの伝送距離と、に基づいて、前記信号を構成する各偏波の複素平面における信号点の位置の調整量を決定する調整量決定部と、
前記調整量に基づいて前記信号の複素平面における信号点の位置を調整する信号調整部と、
前記信号調整部で信号点の位置が調整された後の信号を光信号に変換する光信号生成部と、
を備えることを特徴とする光通信装置。
【請求項2】
前記複数の加入者側端末装置の各々にデータを送信するための光資源を前記複数の加入者側端末装置の各々が要求する伝送容量に基づいて割り当てる光資源割り当て部、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の光通信装置。
【請求項3】
前記光資源割り当て部は、使用する波長数が少なくなるように前記光資源を割り当てる、
ことを特徴とする請求項2に記載の光通信装置。
【請求項4】
前記信号生成部は、信号帯域を制限するデジタルフィルタを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の光通信装置。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか一つに記載の光通信装置と、
前記光通信装置に接続された複数の加入者側端末装置と、
を備えることを特徴とする光通信システム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の加入者側端末装置を接続可能な光加入者線終端装置として動作する光通信装置であって、複数の加入者側端末装置へ送信する信号を生成する信号生成部を備える。また、光通信装置は、複数の加入者側端末装置の各々に割り当てられている光資源と、複数の加入者側端末装置の各々までの伝送距離と、に基づいて、信号を構成する各偏波の複素平面における信号点の位置の調整量を決定する調整量決定部を備える。また、光通信装置は、調整量に基づいて信号の複素平面における信号点の位置を調整する信号調整部と、信号調整部で信号点が調整された後の信号を光信号に変換する光信号生成部と、を備える。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0047
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0047】
上記の処理回路がCPUを備える制御回路で実現される場合、この制御回路は、例えば図9に示す構成の制御回路である。図に示すように制御回路は、CPUであるプロセッサ102と、メモリ103とを備える。上記の処理回路が制御回路により実現される場合、プロセッサ102がメモリ103に記憶された、各構成要素の各々の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ103は、プロセッサ102が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

【手続補正書】
【提出日】2017年8月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の加入者側端末装置を接続可能な光加入者線終端装置として動作する光通信装置であって、
前記複数の加入者側端末装置へ送信する信号を生成する信号生成部と、
前記複数の加入者側端末装置の各々に割り当てられている光資源と、前記複数の加入者側端末装置の各々までの伝送距離と、に基づいて、前記信号の複素平面における信号点の位置の調整量を決定する調整量決定部と、
前記調整量に基づいて前記信号の複素平面における信号点の位置を調整する信号調整部と、
前記信号調整部で信号点の位置が調整された後の信号を光信号に変換する光信号生成部と、
を備え
前記調整量決定部は、同一波長の同一偏波に割り当てられている各加入者側端末装置までの伝送距離が異なる場合、同一波長の同一偏波に割り当てられている各加入者側端末装置までの伝送距離が同じ場合に各加入者側端末装置へ送信する信号の強度と比較して、前記伝送距離の短い加入者側端末装置へ送信する信号の強度が低くなるよう、前記調整量を決定する、
ことを特徴とする光通信装置。
【請求項2】
前記調整量決定部は、前記伝送距離の長い加入者側端末装置へ送信する信号の強度が、同一波長の同一偏波に割り当てられている各加入者側端末装置までの伝送距離が同じ場合に各加入者側端末装置へ送信する信号の強度と同じとなるよう、前記調整量を決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光通信装置。
【請求項3】
前記複数の加入者側端末装置の各々にデータを送信するための光資源を前記複数の加入者側端末装置の各々が要求する伝送容量に基づいて割り当てる光資源割り当て部、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の光通信装置。
【請求項4】
前記光資源割り当て部は、使用する波長数が少なくなるように前記光資源を割り当てる、
ことを特徴とする請求項に記載の光通信装置。
【請求項5】
前記信号生成部は、信号帯域を制限するデジタルフィルタを有することを特徴とする請求項1からのいずれか一つに記載の光通信装置。
【請求項6】
請求項1からのいずれか一つに記載の光通信装置と、
前記光通信装置に接続された複数の加入者側端末装置と、
を備えることを特徴とする光通信システム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の加入者側端末装置を接続可能な光加入者線終端装置として動作する光通信装置であって、複数の加入者側端末装置へ送信する信号を生成する信号生成部を備える。また、光通信装置は、複数の加入者側端末装置の各々に割り当てられている光資源と、複数の加入者側端末装置の各々までの伝送距離と、に基づいて、信号の複素平面における信号点の位置の調整量を決定する調整量決定部を備える。また、光通信装置は、調整量に基づいて信号の複素平面における信号点の位置を調整する信号調整部と、信号調整部で信号点が調整された後の信号を光信号に変換する光信号生成部と、を備える。また、調整量決定部は、同一波長の同一偏波に割り当てられている各加入者側端末装置までの伝送距離が異なる場合、同一波長の同一偏波に割り当てられている各加入者側端末装置までの伝送距離が同じ場合に各加入者側端末装置へ送信する信号の強度と比較して、伝送距離の短い加入者側端末装置へ送信する信号の強度が低くなるよう、調整量を決定する。
【国際調査報告】