光送信器及び光伝送システム
【課題】本発明は、高価格化と高消費電力化を抑制しつつ通信容量の増大を図れる光送信器及び光伝送システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る光送信器は、下り信号に対して容量の異なる複数の階層で多値／高次変調を行って送信する。この際、光送信器は、各ＯＮＵが備える光受信器の宛先アドレスと受信可能な階層とを対応付けて記憶した対応表を参照し、宛先アドレスに応じて各フレームの変調の階層を決定することにより、階層によるユーザ多重を行う。
【解決手段】本発明に係る光送信器は、下り信号に対して容量の異なる複数の階層で多値／高次変調を行って送信する。この際、光送信器は、各ＯＮＵが備える光受信器の宛先アドレスと受信可能な階層とを対応付けて記憶した対応表を参照し、宛先アドレスに応じて各フレームの変調の階層を決定することにより、階層によるユーザ多重を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多値／高次変調を階層符号化の形式で行う光送信器及びこれを備える光伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在光アクセスネットワークとして普及しているＰＯＮシステムにおいて、高速化に向けた研究開発が広く行われている。高速化の一手段として多値変調方式や高次変調方式を適用する研究もなされている。
【０００３】
変調方式としてＯＯＫ（２値振幅変調：ｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ）を用いた従来のＰＯＮシステム１０１と、その光送信器１１及び光受信器２１の概略図を図１〜３に示す。下り信号を送信する光送信器１１は、パルス化したフレーム列を単一の光源及び変調器１５で変調（直接変調あるいは外部変調）して送信し、スプリッタ３０配下の複数の光受信器２１は全て同じ信号を受信／信号再生部２２で受信及び信号再生をし、フレーム復元を行う。フレームを復元した後、フレーム内の宛先アドレスの判定を行い、自己宛であれば取得し、それ以外のフレームは廃棄する。ここで、ＯＬＴ１０は、局側終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）である。ＯＮＵ２０は、加入者側終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）である。
【０００４】
同一伝送路において通信容量を多くするためにフレームを多値変調や高次変調することがある。多値変調及び高次変調の少なくとも一方の変調（以下、「多値変調及び高次変調の少なくとも一方の変調」を「多値／高次変調」と記載することがある。）を下り通信に適用した場合のＰＯＮシステム１０２とその光送信器１１’及び光受信器２１’の概略図の例を図４〜８に示す。まずシステム全体（図４）としては、ＯＬＴ１０’及びＯＮＵ２０’全てを多値／高次変調方式用のものに交換する必要がある。光送信器１１’及び光受信器２１’の構成に関しては、多値／高次変調の方式自体が多種多様であり、かつ１つの変調方式に対しても光送信器１１’及び光受信器２１’の構成は多種多様である（例えば、非特許文献１を参照。）。代表的な変調例として、１つの光源の光を多段で変調して多値／高次変調する場合の光送信器１１’−ａの構成を図５に、光受信器２１’−ａの構成を図７に示す。また、他の変調例として、符号化及びアップコンバージョン（ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を電気段で行う光送信器１１’−ｂの構成を図６に、復号及びダウンコンバージョン（ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を電気段で行う光受信器２１’−ｂの構成を図８に示す。
【０００５】
図５の光送信器１１’−ａは、変調軸あるいはダイナミックレンジの異なる変調器１５をｎ台用い、ひとつの光源１４からの出力光を符号化されたｎ並列の信号で多段変調し伝送する。図７の光受信器２１’−ａは、受光／信号再生部２２を複数備えており、受信光をスプリッタ２４で分割し、光段にある復号部２５で復号してそれぞれ受光及び信号再生を行う。
【０００６】
図６の光送信器１１’−ｂは、デジタル信号処理部１６において多値／高次変調信号を生成し、デジタルアナログ変換器１７でアナログ信号に変換した信号を用い、光源１４からの光を変調器１５で変調して送信する。図８の光受信器２１’−ｂは、送信側と逆の処理を行い、受信したアナログ信号をアナログデジタル変換部２７でデジタル信号に変換し、デジタル信号処理部２８で復号処理を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈｉｇｈ−Ｏｒｄｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ， Ｍａｔｔｈｉａｓ Ｓｅｉｍｅｔｚ著， ２００９，ｐｐ．２６−５３，６６−７３，７９−８１，８４−９３，１００−１０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に変調の多値度や変調の次数を低いものから高いものに上げるとき、送受信器ともに高価格化及び高消費電力化する。例えば図２、３と図５、７あるいは図６、８を比較すると、まず図５、７に関しては１つであった変調器１５、受光／信号再生部２２が複数に増えている。図６、８に関しては、変調器１５、受光／信号再生部２２は１つであるが、ＡＤＣ２７、ＤＡＣ１７、ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎやｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ、符号化や復号等の機能部分であるデジタル信号処理部（１６、２８）が増えている。
【０００９】
通信容量を多くするための、図５〜８以外の構成に関しても、例えばシンボル間距離に応じたＳＮ比を確保するために高パワー出力のレーザ、増幅器、感度のよいＡＰＤを用いたり、符号化及び復号のための計算量が増えるためにより高速で大規模な信号処理部を使用したりする場合もある。いずれにしても装置として高価格化及び高消費電力化する可能性が高い。とりわけ光受信器は、ＰＯＮシステムの下り通信においては送信器に比べ数が多い。例えば、ＧＥ−ＰＯＮでは光送信器：光受信器＝１：３２である。このため、図４のように全てのＯＮＵ２０’に一様に図７、８に示す多値／高次変調信号用の光受信器２１’を搭載すると、ネットワーク全体として高価格化と高消費電力化の影響が大きくなることが予想される。すなわち、ＰＯＮシステムにおいて通信容量を多くする場合、高価格化と高消費電力化の影響が課題となる。
【００１０】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、高価格化と高消費電力化を抑制しつつ通信容量の増大を図れる光送信器及び光伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る光送信器は、下り信号に対して容量の異なる複数の階層で受信可能な符号による多値／高次変調を行って送信する。この際、光送信器は、各ＯＮＵが備える光受信器の宛先アドレスと受信可能な階層とを対応付けて記憶した対応表を参照し、宛先アドレスに応じて各フレームの変調の階層を決定することにより、階層によるユーザ多重を行うことができる。
【００１２】
具体的には、本発明に係る光送信器は、フレームの宛先となる複数の光受信器毎に受信可能な変調方式の階層を対応付けた対応表と、前記対応表を参照し、フレームの宛先に基づいて各フレームを階層に振り分ける階層振分手段と、前記階層振分手段で振り分けられたフレームの階層に応じた変調方式で光源の光を変調する変調手段と、を備える。
【００１３】
本光送信器は、多値／高次変調を階層符号化の形式で行い、階層をユーザの多重に用いる。ここで、階層符号化とは、予め単一の符号により変調された信号を複数パターンの信号として受信できるよう、階層を分けて符号化しておく方式である。１つのＰＯＮシステムにおいて、階層符号を用いることで受信側であるＯＮＵ側も複数の階層で受信できるよう複数パターンの光受信器を混在させることができる。このため、本光通信器を備えれば、高価格で高消費電力な通信容量が大きい階層を受信可能なＯＮＵのみでなく、低価格で低消費電力な通信容量が小さい階層しか受信できないＯＮＵも１つのＰＯＮシステムに含めることができる。つまり、本光通信器は、ＰＯＮシステム全体としての周波数利用効率を低下させることなく低価格化及び低消費電力化を図ることができる。
【００１４】
従って、本発明は、高価格化と高消費電力化を抑制しつつ通信容量の増大を図れる光送信器を提供することができる。
【００１５】
本発明に係る光送信器の少なくとも１つの前記階層は、少なくとも２以上の前記光受信器が受信可能な変調方式の階層であることを特徴とする。本光送信器は、フレームのマルチキャストやブロードキャストが可能になる。
【００１６】
本発明に係る光送信器の前記変調手段は、多段の強度変調器で前記光源の光を強度変調し、前記対応表は、フレームの宛先と前記強度変調器とを対応付けていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光送信器の前記変調手段は、前記フレームを符号化して前記光源の光を位相振幅変調し、前記対応表は、フレームの宛先と符号化のビット位置とを対応付けていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光送信器の前記変調手段は、前記フレームを符号化して前記光源の光を直角位相振幅変調し、前記対応表は、フレームの宛先と符号化のビット位置とを対応付けていることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光伝送システムは、前記光送信器と、複数の前記光受信器と、前記光送信器からの光信号を分岐して前記光受信器に結合する光伝送路と、を備える。
【００２０】
本光伝送システムは本発明に係る光通信器を備えるため、高価格で高消費電力な通信容量が大きい階層を受信可能なＯＮＵのみでなく、低価格で低消費電力な通信容量が小さい階層しか受信できないＯＮＵも接続可能である。つまり、本光伝送システムは、ＰＯＮシステム全体としての周波数利用効率を低下させることなく低価格化及び低消費電力化を図ることができる。
【００２１】
従って、本発明は、高価格化と高消費電力化を抑制しつつ通信容量の増大を図れる本光伝送システムを提供することができる。
【００２２】
本発明に係る光伝送システムは、受信容量が異なる符号化方式の前記光受信器が混在していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、高価格化と高消費電力化を抑制しつつ通信容量の増大を図れる光送信器及び光伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ＰＯＮ（ＯＯＫ）の構成を説明する図である。
【図２】光送信器（ＯＯＫ）の構成を説明する図である。
【図３】光受信器（ＯＯＫ）の構成を説明する図である。
【図４】ＰＯＮ（多値／高次変調）の構成を説明する図である。
【図５】光送信器（多値／高次変調）の構成を説明する図である。
【図６】光送信器（多値／高次変調）の構成を説明する図である。
【図７】光受信器（多値／高次変調）の構成を説明する図である。
【図８】光受信器（多値／高次変調）の構成を説明する図である。
【図９】本発明に係る光伝送システムを説明する図である。
【図１０】本発明に係る光送信器を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光送信器が有する対応表を説明する図である。
【図１２】本発明に係る光送信器を説明する図である。
【図１３】本発明に係る光送信器を説明する図である。
【図１４】本発明に係る光送信器が有する対応表を説明する図である。
【図１５】本発明に係る光送信器を説明する図である。
【図１６】本発明に係る光送信器おいて多値度により多値変調の階層を分ける場合を説明する図である。
【図１７】本発明に係る光送信器おいて階層を分ける場合を説明する図である。
【図１８】本発明に係る光送信器おいて階層を分ける場合を説明する図である。
【図１９】本発明に係る光送信器おいて階層を分ける場合を説明する図である。
【図２０】階層変調に適さないシンボルマッピングの例を説明する図である。
【図２１】本発明に係る光伝送システムの光受信器を説明する図である。
【図２２】本発明に係る光伝送システムの光受信器を説明する図である。
【図２３】本発明に係る光伝送システムの光受信器を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、枝番号を付さずに説明している場合は、当該符号の全ての枝番号に共通する説明である。
【００２６】
（構成）
本実施形態のＰＯＮである光伝送システム１０３の構成を図９に示す。ＯＬＴ５０は、多値／高次変調信号を階層符号化形式で送信する。ＯＮＵ６０は大容量で受信可能なものと、小容量のみ受信可能なものがスプリッタ３０配下に混在している。光伝送システム１０３は、大容量受信用のＯＮＵ６０と小容量受信用のＯＮＵ６０とがどちらも１つ以上存在し、混在している状態であることが特徴である。
【００２７】
ＯＬＴ５０の下り信号の光送信器５１の構成例を図１０から１５を用いて説明する。図１０は、図５で説明した光源１４からの光を多段に変調することにより多値／高次変調をする方式に階層変調を適用する場合の例である。図１３は、図６で説明した符号化／復号をデジタル信号処理部で行い、アナログ伝送する方式に階層変調を適用する場合の例である。
【００２８】
本実施形態の光送信器と図５及び図６の多値／高次変調方式の光送信器との構成上の差は、フレーム列を変調する前に階層符号化処理を行っている点である。この階層符号化処理は、主にフレームの宛先となっているＯＮＵ６０が受信できる階層で該当フレームを変調するための処理である。階層符号化処理部５２は対応表５３を有する。図１１及び図１４は、それぞれ対応表５３−ａ、対応表５３−ｂの一例である。対応表５３は、あらかじめ、どの宛先のＯＮＵがどの階層を受信できるかという情報に基づき、各構成において対応した階層で変調するために必要となる情報が記載されている。なお、図１１や図１４のような対応表でなく、対応表５３のような情報が得られるような別形態の手段であってもよい。
【００２９】
フレームが到着してから階層符号化処理が行われる流れを図１２に示す。階層符号化処理部５２−ａの変調器決定部５４は到着したフレームのヘッダに格納された宛先アドレスを参照する。そして、該当フレームを宛先のＯＮＵ６０が受信可能な階層で変調するために必要となる情報を対応表５３−ａから得る。変調器決定部５４は、対応表５３−ａの情報に応じて、宛先のＯＮＵ６０が受信可能な階層で変調されるよう変調器１５の順を考慮してフレームを振り分ける。
【００３０】
フレームが到着してから他の階層符号化処理が行われる流れを図１５に示す。階層符号化処理部５２−ｂのビット位置決定部５５は到着したフレームのヘッダに格納された宛先アドレスを参照する。そして、該当フレームを宛先のＯＮＵ６０が受信可能な階層で変調するために必要となる情報を対応表５３−ｂから得る。ビット位置決定部５５は、対応表５３−ｂの情報に応じて、宛先のＯＮＵ６０が受信可能な階層で変調されるよう符号のビット列の順を考慮してフレームを振り分ける。
【００３１】
階層符号化処理部５２の動作は図１０〜１５の例に限らない。階層符号化処理部５２は、フレームを特定の階層で変調できるような動作を行っていればよい。また、本例においては階層変調処理を明示的に機能ブロックとして表しているが、この動作をレイヤ２の処理に組み込み、明示的な機能ブロックとならない場合もある。
【００３２】
階層符号化処理部５２は、ユニキャストのフレーム（ＯＮＵ個別のフレーム）を振り分けるとき、該当フレームのアドレスの宛先となっているＯＮＵが受信できる階層のうちいずれかひとつの階層で変調されるようフレームを振り分ける。階層符号化処理部５２は、マルチキャスト又はブロードキャストのフレームを振り分けるとき、宛先になっているＯＮＵが共通して受信できる階層で変調されるようフレームを振り分ける。例えば、図１１及び図１４の例では全ＯＮＵが共通して受信できる階層がない。このような場合、階層符号化処理部５２は、ブロードキャスト信号を２つの階層に分けて送信する必要がある。図１１の場合であれば、変調器１５の番号が１と２の２つの階層となる。図１４の場合であれば、ビット位置が１と２の２つの階層となる。なお、予めブロードキャストのことを考慮し、少なくとも１つの階層だけは全ＯＮＵが共通して受信できるように構成しておくことも可能である。
【００３３】
図１１や図１４の対応表は、ユーザがより伝送速度の速いサービスの申込をした場合など、ＯＮＵや受信可能な階層に変化が生じた際に更新される。
【００３４】
どのアドレスのＯＮＵにどの階層の変調信号を受信させるかという割り当て方法に関しては，付加価値として通信容量の異なるサービスを提供するという割り当て法が可能である。具体的には、希望のユーザに大容量の階層の信号を受信可能な光受信器を備えたＯＮＵを使用するなど、ユーザごとに光受信器の構成を意図的に変え、料金に差をつけたサービスが可能である。
【００３５】
ここで、多値／高次変調信号のシンボルの階層の分け方と、ビット位置と階層を対応させるシンボルマッピングの例を、以下３つの場合に分けて示す。
【００３６】
（１）多値度により多値変調の階層を分ける場合
１つの変調軸に対し、多値度のみにより階層を分ける。振幅変調を２階層に分ける場合の例を図１６に示す。図１６においては、４値ＡＳＫ信号を３つの閾値を用いる４値受信と１つの閾値を用いる２値受信とで階層を２つに分けている。
【００３７】
図１６におけるａ，ｂ，ｃはシンボル間距離を表しており，ａ＝ｂ＝ｃとして全て等しく設定することも可能であるが、予めｂ＞ａ＝ｃのように傾斜をかけておいたり、図１７の例のように、階層を分ける場合と分けない場合とで、使用するシンボルを切り替る場合もある。
【００３８】
図１７の例では、まず送信側は８値ＡＳＫで信号を変調する。あるタイムスロットにおいてフレームの宛先が全て大容量の階層を受信できるＯＮＵである場合には、階層を分ける必要はないので、８値全てのシンボルを使用する。小容量の階層しか受信できないＯＮＵ宛のフレームが入っている場合には、１０進数での２〜５のシンボルには情報を入れず、０、１、６、７の４値のシンボルのみを用いる。
【００３９】
いずれの場合においても、図１６、１７のようなシンボルマッピングにしておくことで、４値受信の際にはＭＳＢ（最上位ビット）とＬＳＢ（最下位ビット）が、２値受信の際にはＭＳＢのみが受信できることとなる。なお、多値変調の軸の振幅以外（位相等）への変更、あるいは多値度を増やすことにより階層を３階層以上にすることも可能である。
【００４０】
（２）次元により高次変調の階層を分ける場合
２次以上の次数で変調し、変調する軸により階層を分ける。位相振幅変調の例を図１８に示す。本例では振幅と位相により４ビット全てを受信する階層、位相のみによりＭＳＢ以外の３ビットを受信する階層、振幅のみによりＭＳＢの１ビットを受信する階層に分けられる。
【００４１】
ここでは位相振幅変調を示したが、変調軸として偏波等他の軸を用いること、変調の多値数を増やすこと、階層を増やすことも可能である。
【００４２】
（３）多値度／次数により多値／高次変調の階層を分ける場合
多値／高次変調信号において、更に多値度の小さい多値／高次変調に階層を分ける例を図１９に示す。本例では６４ＱＡＭで変調した信号を６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫの３階層で受信している。
【００４３】
シンボル間距離はａ＝ｂ＝ｃと全て等しく設定することも可能であるし，ａ＞ｂ＞ｃとなるように傾斜をつけておくか、図１７の場合のように階層変調をする際に使わないシンボルを指定し、シンボルマッピングの方法を切り替える場合もある。
【００４４】
図１６〜１９に示すように、図１２、１５の階層符号化処理部５２は、各シンボルに対応するビット列のうち、宛先アドレスに対応するＯＮＵが受信できるビット位置となるようにフレームを振り分ける必要がある。
【００４５】
また、シンボルマッピングは図１６〜１９の例に限らないが、受信部で特定の階層のデータを抽出できるよう考慮しておかなければならない。図２０は、１６ＡＰＳＫのグレイコードによるシンボルマッピングの例である。デジタル信号処理等で符号化を行う際に図２０のようなマッピングで行いたい場合には，マッピングの変換を行う機能を付加しておく必要がある。
【００４６】
本実施形態の構成における、通信容量の大きい階層を受信可能なＯＮＵの光受信器の構成例を図２１及び図２２に、通信容量の小さい階層のみ受信可能なＯＮＵの光受信器の構成例を図２３に示す。図２１の光受信器６１−ａは、図７の光受信器２１’−ａに階層変調を適用した場合の構成例である。図２２の光受信器６１−ｂは、図８の光受信器２１’−ｂに階層変調を適用した場合の構成例である。
【００４７】
光受信器６１と図７及び図８の光送信器２１’との差分は、光送信器６１で階層ごとに変調されて送信されたフレームを、振り分けたフレームごとに復元できる構成となっている点である。通信容量の大きい階層を受信可能なＯＮＵは、通信容量の小さな階層の信号も含めて受信することとなるが、フレームに復元した後に自己宛てのフレームであるかを判別する。
【００４８】
図２３は、通信容量の小さな階層の変調信号のみを受信できるＯＮＵが持つ光受信器７１を説明する図である。光受信器７１は、図３の光受信器２１と同様の構成か、あるいは図１６〜１９のようなシンボルマッピングにおいて容量の小さい階層の信号のみを判別できるよう閾値判定部分等に変更を加えたものである。光受信器７１の価格や消費電力は、図２１や図２２の光受信器６１に比べて低い。
【００４９】
光受信器の構成は、図２１〜図２３の構成に限らない。受光／信号再生部２２は、自身に設定された受信可能な階層の信号を全て復元できる機能を備えている。例えば、受光／信号再生部２２は、受信可能な階層において光送信器が位相変調で送信していれば位相情報を受信する機能が必要であり、デジタル信号処理で符号化して送信していればＤＡＣ／ＡＤＣが必要となる。
【００５０】
（動作）
ＰＯＮの下り信号を送信する際、時間多重されたフレーム列が図１０〜１２、図１３〜１５あるいは他の階層変調を行う構造の光送信器５１に入力される。まず、階層符号化処理部５２は、フレームのヘッダに格納されたＯＮＵ６０の宛先を読みとり、対応表５３を参照して各フレームを宛先ＯＮＵ６０が受信可能となるように変調されるよう階層に振り分ける。
【００５１】
図１０〜１２の光送信器５１−ａの場合、振り分けられたフレームは、階層ごとに異なる変調器で変調される。この送信信号は、図２１で説明した大容量の階層を受信できるＯＮＵの光受信器６１−ａでフレームに復元される。光受信器６１−ａは、送信信号を光スプリッタ２４で分岐し、光段の復号部２５で復号し、複数の受光／信号再生部２２で送信信号を復元する。このため、光受信器６１−ａは、振り分けられたフレームごとにフレームを復元できる。
【００５２】
図１３〜１５の光送信器５１−ｂの場合、階層符号化処理部５２−ｂが対応表５３−ｂを用いて適切なビット位置にフレームを振り分け、振り分けられたフレームに対しパラレル／シリアル変換を行う。デジタル信号処理部１６は、所望のビット位置に並べられたビット列に対して符号化を行う。この送信信号は、図２２で説明した大容量の階層を受信できるＯＮＵの光受信器６１−ｂでフレームに復元される。光受信器６１−ｂは、送信信号をアナログデジタル変換部２７でＡＤ変換し、デジタル信号処理部２８で復号する。そして、光受信器６１−ｂは、復号された信号をシリアルパラレル変換することで、振り分けられたフレームごとにフレームを復元できる。
【００５３】
本例ではパラレルシリアル変換を明示的に機能ブロックとして有する例を示しているが、パラレルシリアル変換の機能ブロックが明示的に存在せず、デジタル信号処理部２８で同じ結果を得られるような操作を行う場合もある。
【００５４】
一方、図１０と図１３のいずれの光送信器５１で送信した場合も、図２３の光受信器７１は小容量の階層の信号しか受信できないため、復元されるフレームも小容量の階層の信号のみである。
【００５５】
フレームが復元された後には、光受信器７１も、光受信器６１も、ＴＤＭ−ＰＯＮシステムと同様に、フレームのヘッダに格納された宛先アドレスに応じて自己宛かどうかによりフレームを受け取るか廃棄するかを決定する。
【００５６】
（効果）
光送信器５１及び光伝送システム１０３は以下の効果を有する。
図９の光伝送システム１０３は、多値／高次変調信号受信に必要となる高価格で高消費電力な光受信器を含むＯＮＵをスプリッタ配下の必要な箇所のみに配置する。一方、図４のＰＯＮシステム１０２は、高価格で高消費電力な光受信器を含むＯＮＵをスプリッタ配下の全てに配置する。しかし、光伝送システム１０３は、ＰＯＮシステム１０２と同じ周波数利用効率でＰＯＮシステムを構成できる。ここで同じ周波数利用効率とは、全ての時間帯でＯＬＴの送信できる一番高いｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌで下り信号を送信できることを表している。
【００５７】
ＰＯＮシステム１０２の光受信器と光伝送システム１０３の光受信器を比較すると、次の点が明らかになる。構成部品により多少の差はあるが、図７、８ ２１、２２が高価格で高消費電力の光受信器で、図２３が低価格で低消費電力の光受信器である。例えば１：３２のＰＯＮを構成するとき、光ファイバ、光スプリッタ以外の装置の構成について、ＰＯＮシステム１０２の多値／変調方式は
図５の光送信器１１’−ａを含むＯＬＴ×１
図７の光受信器２１’−ａを含むＯＮＵ×３２
又は
図６の光送信器１１’−ｂを含むＯＬＴ×１、
図８の光受信器２１’−ｂを含むＯＮＵ×３２
のように、３２個のＯＮＵ全てを高価格で高消費電力の光受信器となる。
一方、光伝送システム１０３は、
図１０の光送信器５１−ａを含むＯＬＴ×１、
図２１の光受信器６１−ａを含むＯＮＵ×１６、
図２３の光受信器７１を含むＯＮＵ×１６
又は
図１３の光送信器５１−ｂを含むＯＬＴ×１、
図２２の光受信器６１−ｂを含むＯＮＵ×１６、
図２３の光受信器７１を含むＯＮＵ×１６
という構成でＰＯＮシステム１０２と同様の周波数利用効率を実現することを可能とする。
【００５８】
図２１及び図２２の光受信器６１を含むＯＮＵ６０と図２３の光受信器７１を含むＯＮＵ６０は同数に限らないが、スプリッタ３０配下のＯＮＵ６０全てを高価格で高消費電力な図２１又は図２２の光受信器６１で構成することはなく、低価格で低消費電力な図２３の光受信器７１を含むことができるという点が特徴となる。
【００５９】
このため、光伝送システム１０３は、ＰＯＮシステム１０２と比べ、周波数利用効率を低下させることなく、より低価格で低消費電力に多値／高次変調ＰＯＮを実現できる。
【００６０】
本実施形態における送受信器の構成や動作は、説明容易のため１チャネルの伝送に対するものとして記述しているが、１チャネルの伝送に限定されるものではない。例えば、構成の中の一部を複数用い、チャネルを多重するための機能を付加することで、本発明に係る光送信器及び光伝送システムは伝送される信号を複数チャネル並列伝送することも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０、１０’：ＯＬＴ
１１、１１’、１１’−ａ、１１’−ｂ：光送信器
１４：光源
１５：変調器
１６：デジタル信号処理部
１７：デジタルアナログ変換器
２０、２０−１、２０−２、・・・、２０−ｍ（ｍは任意の整数）：ＯＮＵ
２０’、２０’−１、２０’−２、・・・、２０’−ｍ（ｍは任意の整数）：ＯＮＵ
２１、２１’、２１’−ａ、２１’−ｂ：光受信器
２２：受光／信号再生部（ここの“／”は受光と信号再生の双方を行うことを意味する。）
２４：スプリッタ
２５：復号部
２７：アナログデジタル変換部
２８：デジタル信号処理部
３０：スプリッタ
４０：光ファイバ
５０：ＯＬＴ
５１、５１−ａ、５１−ｂ：光送信器
５２、５２−ａ、５２−ｂ：階層符号化処理部
５３、５３−ａ、５３−ｂ：対応表
５４：変調器決定部
５５：ビット位置決定部
６０、６０−１、６０−２、・・・、６０−ｍ（ｍは任意の整数）：ＯＮＵ
６１、６１−ａ、６１−ｂ：光受信器
７１：光受信器
１０１、１０２：ＰＯＮシステム
１０３：光伝送システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多値／高次変調を階層符号化の形式で行う光送信器及びこれを備える光伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在光アクセスネットワークとして普及しているＰＯＮシステムにおいて、高速化に向けた研究開発が広く行われている。高速化の一手段として多値変調方式や高次変調方式を適用する研究もなされている。
【０００３】
変調方式としてＯＯＫ（２値振幅変調：ｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ）を用いた従来のＰＯＮシステム１０１と、その光送信器１１及び光受信器２１の概略図を図１〜３に示す。下り信号を送信する光送信器１１は、パルス化したフレーム列を単一の光源及び変調器１５で変調（直接変調あるいは外部変調）して送信し、スプリッタ３０配下の複数の光受信器２１は全て同じ信号を受信／信号再生部２２で受信及び信号再生をし、フレーム復元を行う。フレームを復元した後、フレーム内の宛先アドレスの判定を行い、自己宛であれば取得し、それ以外のフレームは廃棄する。ここで、ＯＬＴ１０は、局側終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）である。ＯＮＵ２０は、加入者側終端装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）である。
【０００４】
同一伝送路において通信容量を多くするためにフレームを多値変調や高次変調することがある。多値変調及び高次変調の少なくとも一方の変調（以下、「多値変調及び高次変調の少なくとも一方の変調」を「多値／高次変調」と記載することがある。）を下り通信に適用した場合のＰＯＮシステム１０２とその光送信器１１’及び光受信器２１’の概略図の例を図４〜８に示す。まずシステム全体（図４）としては、ＯＬＴ１０’及びＯＮＵ２０’全てを多値／高次変調方式用のものに交換する必要がある。光送信器１１’及び光受信器２１’の構成に関しては、多値／高次変調の方式自体が多種多様であり、かつ１つの変調方式に対しても光送信器１１’及び光受信器２１’の構成は多種多様である（例えば、非特許文献１を参照。）。代表的な変調例として、１つの光源の光を多段で変調して多値／高次変調する場合の光送信器１１’−ａの構成を図５に、光受信器２１’−ａの構成を図７に示す。また、他の変調例として、符号化及びアップコンバージョン（ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を電気段で行う光送信器１１’−ｂの構成を図６に、復号及びダウンコンバージョン（ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を電気段で行う光受信器２１’−ｂの構成を図８に示す。
【０００５】
図５の光送信器１１’−ａは、変調軸あるいはダイナミックレンジの異なる変調器１５をｎ台用い、ひとつの光源１４からの出力光を符号化されたｎ並列の信号で多段変調し伝送する。図７の光受信器２１’−ａは、受光／信号再生部２２を複数備えており、受信光をスプリッタ２４で分割し、光段にある復号部２５で復号してそれぞれ受光及び信号再生を行う。
【０００６】
図６の光送信器１１’−ｂは、デジタル信号処理部１６において多値／高次変調信号を生成し、デジタルアナログ変換器１７でアナログ信号に変換した信号を用い、光源１４からの光を変調器１５で変調して送信する。図８の光受信器２１’−ｂは、送信側と逆の処理を行い、受信したアナログ信号をアナログデジタル変換部２７でデジタル信号に変換し、デジタル信号処理部２８で復号処理を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈｉｇｈ−Ｏｒｄｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ， Ｍａｔｔｈｉａｓ Ｓｅｉｍｅｔｚ著， ２００９，ｐｐ．２６−５３，６６−７３，７９−８１，８４−９３，１００−１０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に変調の多値度や変調の次数を低いものから高いものに上げるとき、送受信器ともに高価格化及び高消費電力化する。例えば図２、３と図５、７あるいは図６、８を比較すると、まず図５、７に関しては１つであった変調器１５、受光／信号再生部２２が複数に増えている。図６、８に関しては、変調器１５、受光／信号再生部２２は１つであるが、ＡＤＣ２７、ＤＡＣ１７、ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎやｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ、符号化や復号等の機能部分であるデジタル信号処理部（１６、２８）が増えている。
【０００９】
通信容量を多くするための、図５〜８以外の構成に関しても、例えばシンボル間距離に応じたＳＮ比を確保するために高パワー出力のレーザ、増幅器、感度のよいＡＰＤを用いたり、符号化及び復号のための計算量が増えるためにより高速で大規模な信号処理部を使用したりする場合もある。いずれにしても装置として高価格化及び高消費電力化する可能性が高い。とりわけ光受信器は、ＰＯＮシステムの下り通信においては送信器に比べ数が多い。例えば、ＧＥ−ＰＯＮでは光送信器：光受信器＝１：３２である。このため、図４のように全てのＯＮＵ２０’に一様に図７、８に示す多値／高次変調信号用の光受信器２１’を搭載すると、ネットワーク全体として高価格化と高消費電力化の影響が大きくなることが予想される。すなわち、ＰＯＮシステムにおいて通信容量を多くする場合、高価格化と高消費電力化の影響が課題となる。
【００１０】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、高価格化と高消費電力化を抑制しつつ通信容量の増大を図れる光送信器及び光伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る光送信器は、下り信号に対して容量の異なる複数の階層で受信可能な符号による多値／高次変調を行って送信する。この際、光送信器は、各ＯＮＵが備える光受信器の宛先アドレスと受信可能な階層とを対応付けて記憶した対応表を参照し、宛先アドレスに応じて各フレームの変調の階層を決定することにより、階層によるユーザ多重を行うことができる。
【００１２】
具体的には、本発明に係る光送信器は、フレームの宛先となる複数の光受信器毎に受信可能な変調方式の階層を対応付けた対応表と、前記対応表を参照し、フレームの宛先に基づいて各フレームを階層に振り分ける階層振分手段と、前記階層振分手段で振り分けられたフレームの階層に応じた変調方式で光源の光を変調する変調手段と、を備える。
【００１３】
本光送信器は、多値／高次変調を階層符号化の形式で行い、階層をユーザの多重に用いる。ここで、階層符号化とは、予め単一の符号により変調された信号を複数パターンの信号として受信できるよう、階層を分けて符号化しておく方式である。１つのＰＯＮシステムにおいて、階層符号を用いることで受信側であるＯＮＵ側も複数の階層で受信できるよう複数パターンの光受信器を混在させることができる。このため、本光通信器を備えれば、高価格で高消費電力な通信容量が大きい階層を受信可能なＯＮＵのみでなく、低価格で低消費電力な通信容量が小さい階層しか受信できないＯＮＵも１つのＰＯＮシステムに含めることができる。つまり、本光通信器は、ＰＯＮシステム全体としての周波数利用効率を低下させることなく低価格化及び低消費電力化を図ることができる。
【００１４】
従って、本発明は、高価格化と高消費電力化を抑制しつつ通信容量の増大を図れる光送信器を提供することができる。
【００１５】
本発明に係る光送信器の少なくとも１つの前記階層は、少なくとも２以上の前記光受信器が受信可能な変調方式の階層であることを特徴とする。本光送信器は、フレームのマルチキャストやブロードキャストが可能になる。
【００１６】
本発明に係る光送信器の前記変調手段は、多段の強度変調器で前記光源の光を強度変調し、前記対応表は、フレームの宛先と前記強度変調器とを対応付けていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光送信器の前記変調手段は、前記フレームを符号化して前記光源の光を位相振幅変調し、前記対応表は、フレームの宛先と符号化のビット位置とを対応付けていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光送信器の前記変調手段は、前記フレームを符号化して前記光源の光を直角位相振幅変調し、前記対応表は、フレームの宛先と符号化のビット位置とを対応付けていることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光伝送システムは、前記光送信器と、複数の前記光受信器と、前記光送信器からの光信号を分岐して前記光受信器に結合する光伝送路と、を備える。
【００２０】
本光伝送システムは本発明に係る光通信器を備えるため、高価格で高消費電力な通信容量が大きい階層を受信可能なＯＮＵのみでなく、低価格で低消費電力な通信容量が小さい階層しか受信できないＯＮＵも接続可能である。つまり、本光伝送システムは、ＰＯＮシステム全体としての周波数利用効率を低下させることなく低価格化及び低消費電力化を図ることができる。
【００２１】
従って、本発明は、高価格化と高消費電力化を抑制しつつ通信容量の増大を図れる本光伝送システムを提供することができる。
【００２２】
本発明に係る光伝送システムは、受信容量が異なる符号化方式の前記光受信器が混在していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、高価格化と高消費電力化を抑制しつつ通信容量の増大を図れる光送信器及び光伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ＰＯＮ（ＯＯＫ）の構成を説明する図である。
【図２】光送信器（ＯＯＫ）の構成を説明する図である。
【図３】光受信器（ＯＯＫ）の構成を説明する図である。
【図４】ＰＯＮ（多値／高次変調）の構成を説明する図である。
【図５】光送信器（多値／高次変調）の構成を説明する図である。
【図６】光送信器（多値／高次変調）の構成を説明する図である。
【図７】光受信器（多値／高次変調）の構成を説明する図である。
【図８】光受信器（多値／高次変調）の構成を説明する図である。
【図９】本発明に係る光伝送システムを説明する図である。
【図１０】本発明に係る光送信器を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光送信器が有する対応表を説明する図である。
【図１２】本発明に係る光送信器を説明する図である。
【図１３】本発明に係る光送信器を説明する図である。
【図１４】本発明に係る光送信器が有する対応表を説明する図である。
【図１５】本発明に係る光送信器を説明する図である。
【図１６】本発明に係る光送信器おいて多値度により多値変調の階層を分ける場合を説明する図である。
【図１７】本発明に係る光送信器おいて階層を分ける場合を説明する図である。
【図１８】本発明に係る光送信器おいて階層を分ける場合を説明する図である。
【図１９】本発明に係る光送信器おいて階層を分ける場合を説明する図である。
【図２０】階層変調に適さないシンボルマッピングの例を説明する図である。
【図２１】本発明に係る光伝送システムの光受信器を説明する図である。
【図２２】本発明に係る光伝送システムの光受信器を説明する図である。
【図２３】本発明に係る光伝送システムの光受信器を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。また、枝番号を付さずに説明している場合は、当該符号の全ての枝番号に共通する説明である。
【００２６】
（構成）
本実施形態のＰＯＮである光伝送システム１０３の構成を図９に示す。ＯＬＴ５０は、多値／高次変調信号を階層符号化形式で送信する。ＯＮＵ６０は大容量で受信可能なものと、小容量のみ受信可能なものがスプリッタ３０配下に混在している。光伝送システム１０３は、大容量受信用のＯＮＵ６０と小容量受信用のＯＮＵ６０とがどちらも１つ以上存在し、混在している状態であることが特徴である。
【００２７】
ＯＬＴ５０の下り信号の光送信器５１の構成例を図１０から１５を用いて説明する。図１０は、図５で説明した光源１４からの光を多段に変調することにより多値／高次変調をする方式に階層変調を適用する場合の例である。図１３は、図６で説明した符号化／復号をデジタル信号処理部で行い、アナログ伝送する方式に階層変調を適用する場合の例である。
【００２８】
本実施形態の光送信器と図５及び図６の多値／高次変調方式の光送信器との構成上の差は、フレーム列を変調する前に階層符号化処理を行っている点である。この階層符号化処理は、主にフレームの宛先となっているＯＮＵ６０が受信できる階層で該当フレームを変調するための処理である。階層符号化処理部５２は対応表５３を有する。図１１及び図１４は、それぞれ対応表５３−ａ、対応表５３−ｂの一例である。対応表５３は、あらかじめ、どの宛先のＯＮＵがどの階層を受信できるかという情報に基づき、各構成において対応した階層で変調するために必要となる情報が記載されている。なお、図１１や図１４のような対応表でなく、対応表５３のような情報が得られるような別形態の手段であってもよい。
【００２９】
フレームが到着してから階層符号化処理が行われる流れを図１２に示す。階層符号化処理部５２−ａの変調器決定部５４は到着したフレームのヘッダに格納された宛先アドレスを参照する。そして、該当フレームを宛先のＯＮＵ６０が受信可能な階層で変調するために必要となる情報を対応表５３−ａから得る。変調器決定部５４は、対応表５３−ａの情報に応じて、宛先のＯＮＵ６０が受信可能な階層で変調されるよう変調器１５の順を考慮してフレームを振り分ける。
【００３０】
フレームが到着してから他の階層符号化処理が行われる流れを図１５に示す。階層符号化処理部５２−ｂのビット位置決定部５５は到着したフレームのヘッダに格納された宛先アドレスを参照する。そして、該当フレームを宛先のＯＮＵ６０が受信可能な階層で変調するために必要となる情報を対応表５３−ｂから得る。ビット位置決定部５５は、対応表５３−ｂの情報に応じて、宛先のＯＮＵ６０が受信可能な階層で変調されるよう符号のビット列の順を考慮してフレームを振り分ける。
【００３１】
階層符号化処理部５２の動作は図１０〜１５の例に限らない。階層符号化処理部５２は、フレームを特定の階層で変調できるような動作を行っていればよい。また、本例においては階層変調処理を明示的に機能ブロックとして表しているが、この動作をレイヤ２の処理に組み込み、明示的な機能ブロックとならない場合もある。
【００３２】
階層符号化処理部５２は、ユニキャストのフレーム（ＯＮＵ個別のフレーム）を振り分けるとき、該当フレームのアドレスの宛先となっているＯＮＵが受信できる階層のうちいずれかひとつの階層で変調されるようフレームを振り分ける。階層符号化処理部５２は、マルチキャスト又はブロードキャストのフレームを振り分けるとき、宛先になっているＯＮＵが共通して受信できる階層で変調されるようフレームを振り分ける。例えば、図１１及び図１４の例では全ＯＮＵが共通して受信できる階層がない。このような場合、階層符号化処理部５２は、ブロードキャスト信号を２つの階層に分けて送信する必要がある。図１１の場合であれば、変調器１５の番号が１と２の２つの階層となる。図１４の場合であれば、ビット位置が１と２の２つの階層となる。なお、予めブロードキャストのことを考慮し、少なくとも１つの階層だけは全ＯＮＵが共通して受信できるように構成しておくことも可能である。
【００３３】
図１１や図１４の対応表は、ユーザがより伝送速度の速いサービスの申込をした場合など、ＯＮＵや受信可能な階層に変化が生じた際に更新される。
【００３４】
どのアドレスのＯＮＵにどの階層の変調信号を受信させるかという割り当て方法に関しては，付加価値として通信容量の異なるサービスを提供するという割り当て法が可能である。具体的には、希望のユーザに大容量の階層の信号を受信可能な光受信器を備えたＯＮＵを使用するなど、ユーザごとに光受信器の構成を意図的に変え、料金に差をつけたサービスが可能である。
【００３５】
ここで、多値／高次変調信号のシンボルの階層の分け方と、ビット位置と階層を対応させるシンボルマッピングの例を、以下３つの場合に分けて示す。
【００３６】
（１）多値度により多値変調の階層を分ける場合
１つの変調軸に対し、多値度のみにより階層を分ける。振幅変調を２階層に分ける場合の例を図１６に示す。図１６においては、４値ＡＳＫ信号を３つの閾値を用いる４値受信と１つの閾値を用いる２値受信とで階層を２つに分けている。
【００３７】
図１６におけるａ，ｂ，ｃはシンボル間距離を表しており，ａ＝ｂ＝ｃとして全て等しく設定することも可能であるが、予めｂ＞ａ＝ｃのように傾斜をかけておいたり、図１７の例のように、階層を分ける場合と分けない場合とで、使用するシンボルを切り替る場合もある。
【００３８】
図１７の例では、まず送信側は８値ＡＳＫで信号を変調する。あるタイムスロットにおいてフレームの宛先が全て大容量の階層を受信できるＯＮＵである場合には、階層を分ける必要はないので、８値全てのシンボルを使用する。小容量の階層しか受信できないＯＮＵ宛のフレームが入っている場合には、１０進数での２〜５のシンボルには情報を入れず、０、１、６、７の４値のシンボルのみを用いる。
【００３９】
いずれの場合においても、図１６、１７のようなシンボルマッピングにしておくことで、４値受信の際にはＭＳＢ（最上位ビット）とＬＳＢ（最下位ビット）が、２値受信の際にはＭＳＢのみが受信できることとなる。なお、多値変調の軸の振幅以外（位相等）への変更、あるいは多値度を増やすことにより階層を３階層以上にすることも可能である。
【００４０】
（２）次元により高次変調の階層を分ける場合
２次以上の次数で変調し、変調する軸により階層を分ける。位相振幅変調の例を図１８に示す。本例では振幅と位相により４ビット全てを受信する階層、位相のみによりＭＳＢ以外の３ビットを受信する階層、振幅のみによりＭＳＢの１ビットを受信する階層に分けられる。
【００４１】
ここでは位相振幅変調を示したが、変調軸として偏波等他の軸を用いること、変調の多値数を増やすこと、階層を増やすことも可能である。
【００４２】
（３）多値度／次数により多値／高次変調の階層を分ける場合
多値／高次変調信号において、更に多値度の小さい多値／高次変調に階層を分ける例を図１９に示す。本例では６４ＱＡＭで変調した信号を６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫの３階層で受信している。
【００４３】
シンボル間距離はａ＝ｂ＝ｃと全て等しく設定することも可能であるし，ａ＞ｂ＞ｃとなるように傾斜をつけておくか、図１７の場合のように階層変調をする際に使わないシンボルを指定し、シンボルマッピングの方法を切り替える場合もある。
【００４４】
図１６〜１９に示すように、図１２、１５の階層符号化処理部５２は、各シンボルに対応するビット列のうち、宛先アドレスに対応するＯＮＵが受信できるビット位置となるようにフレームを振り分ける必要がある。
【００４５】
また、シンボルマッピングは図１６〜１９の例に限らないが、受信部で特定の階層のデータを抽出できるよう考慮しておかなければならない。図２０は、１６ＡＰＳＫのグレイコードによるシンボルマッピングの例である。デジタル信号処理等で符号化を行う際に図２０のようなマッピングで行いたい場合には，マッピングの変換を行う機能を付加しておく必要がある。
【００４６】
本実施形態の構成における、通信容量の大きい階層を受信可能なＯＮＵの光受信器の構成例を図２１及び図２２に、通信容量の小さい階層のみ受信可能なＯＮＵの光受信器の構成例を図２３に示す。図２１の光受信器６１−ａは、図７の光受信器２１’−ａに階層変調を適用した場合の構成例である。図２２の光受信器６１−ｂは、図８の光受信器２１’−ｂに階層変調を適用した場合の構成例である。
【００４７】
光受信器６１と図７及び図８の光送信器２１’との差分は、光送信器６１で階層ごとに変調されて送信されたフレームを、振り分けたフレームごとに復元できる構成となっている点である。通信容量の大きい階層を受信可能なＯＮＵは、通信容量の小さな階層の信号も含めて受信することとなるが、フレームに復元した後に自己宛てのフレームであるかを判別する。
【００４８】
図２３は、通信容量の小さな階層の変調信号のみを受信できるＯＮＵが持つ光受信器７１を説明する図である。光受信器７１は、図３の光受信器２１と同様の構成か、あるいは図１６〜１９のようなシンボルマッピングにおいて容量の小さい階層の信号のみを判別できるよう閾値判定部分等に変更を加えたものである。光受信器７１の価格や消費電力は、図２１や図２２の光受信器６１に比べて低い。
【００４９】
光受信器の構成は、図２１〜図２３の構成に限らない。受光／信号再生部２２は、自身に設定された受信可能な階層の信号を全て復元できる機能を備えている。例えば、受光／信号再生部２２は、受信可能な階層において光送信器が位相変調で送信していれば位相情報を受信する機能が必要であり、デジタル信号処理で符号化して送信していればＤＡＣ／ＡＤＣが必要となる。
【００５０】
（動作）
ＰＯＮの下り信号を送信する際、時間多重されたフレーム列が図１０〜１２、図１３〜１５あるいは他の階層変調を行う構造の光送信器５１に入力される。まず、階層符号化処理部５２は、フレームのヘッダに格納されたＯＮＵ６０の宛先を読みとり、対応表５３を参照して各フレームを宛先ＯＮＵ６０が受信可能となるように変調されるよう階層に振り分ける。
【００５１】
図１０〜１２の光送信器５１−ａの場合、振り分けられたフレームは、階層ごとに異なる変調器で変調される。この送信信号は、図２１で説明した大容量の階層を受信できるＯＮＵの光受信器６１−ａでフレームに復元される。光受信器６１−ａは、送信信号を光スプリッタ２４で分岐し、光段の復号部２５で復号し、複数の受光／信号再生部２２で送信信号を復元する。このため、光受信器６１−ａは、振り分けられたフレームごとにフレームを復元できる。
【００５２】
図１３〜１５の光送信器５１−ｂの場合、階層符号化処理部５２−ｂが対応表５３−ｂを用いて適切なビット位置にフレームを振り分け、振り分けられたフレームに対しパラレル／シリアル変換を行う。デジタル信号処理部１６は、所望のビット位置に並べられたビット列に対して符号化を行う。この送信信号は、図２２で説明した大容量の階層を受信できるＯＮＵの光受信器６１−ｂでフレームに復元される。光受信器６１−ｂは、送信信号をアナログデジタル変換部２７でＡＤ変換し、デジタル信号処理部２８で復号する。そして、光受信器６１−ｂは、復号された信号をシリアルパラレル変換することで、振り分けられたフレームごとにフレームを復元できる。
【００５３】
本例ではパラレルシリアル変換を明示的に機能ブロックとして有する例を示しているが、パラレルシリアル変換の機能ブロックが明示的に存在せず、デジタル信号処理部２８で同じ結果を得られるような操作を行う場合もある。
【００５４】
一方、図１０と図１３のいずれの光送信器５１で送信した場合も、図２３の光受信器７１は小容量の階層の信号しか受信できないため、復元されるフレームも小容量の階層の信号のみである。
【００５５】
フレームが復元された後には、光受信器７１も、光受信器６１も、ＴＤＭ−ＰＯＮシステムと同様に、フレームのヘッダに格納された宛先アドレスに応じて自己宛かどうかによりフレームを受け取るか廃棄するかを決定する。
【００５６】
（効果）
光送信器５１及び光伝送システム１０３は以下の効果を有する。
図９の光伝送システム１０３は、多値／高次変調信号受信に必要となる高価格で高消費電力な光受信器を含むＯＮＵをスプリッタ配下の必要な箇所のみに配置する。一方、図４のＰＯＮシステム１０２は、高価格で高消費電力な光受信器を含むＯＮＵをスプリッタ配下の全てに配置する。しかし、光伝送システム１０３は、ＰＯＮシステム１０２と同じ周波数利用効率でＰＯＮシステムを構成できる。ここで同じ周波数利用効率とは、全ての時間帯でＯＬＴの送信できる一番高いｂｉｔ／ｓｙｍｂｏｌで下り信号を送信できることを表している。
【００５７】
ＰＯＮシステム１０２の光受信器と光伝送システム１０３の光受信器を比較すると、次の点が明らかになる。構成部品により多少の差はあるが、図７、８ ２１、２２が高価格で高消費電力の光受信器で、図２３が低価格で低消費電力の光受信器である。例えば１：３２のＰＯＮを構成するとき、光ファイバ、光スプリッタ以外の装置の構成について、ＰＯＮシステム１０２の多値／変調方式は
図５の光送信器１１’−ａを含むＯＬＴ×１
図７の光受信器２１’−ａを含むＯＮＵ×３２
又は
図６の光送信器１１’−ｂを含むＯＬＴ×１、
図８の光受信器２１’−ｂを含むＯＮＵ×３２
のように、３２個のＯＮＵ全てを高価格で高消費電力の光受信器となる。
一方、光伝送システム１０３は、
図１０の光送信器５１−ａを含むＯＬＴ×１、
図２１の光受信器６１−ａを含むＯＮＵ×１６、
図２３の光受信器７１を含むＯＮＵ×１６
又は
図１３の光送信器５１−ｂを含むＯＬＴ×１、
図２２の光受信器６１−ｂを含むＯＮＵ×１６、
図２３の光受信器７１を含むＯＮＵ×１６
という構成でＰＯＮシステム１０２と同様の周波数利用効率を実現することを可能とする。
【００５８】
図２１及び図２２の光受信器６１を含むＯＮＵ６０と図２３の光受信器７１を含むＯＮＵ６０は同数に限らないが、スプリッタ３０配下のＯＮＵ６０全てを高価格で高消費電力な図２１又は図２２の光受信器６１で構成することはなく、低価格で低消費電力な図２３の光受信器７１を含むことができるという点が特徴となる。
【００５９】
このため、光伝送システム１０３は、ＰＯＮシステム１０２と比べ、周波数利用効率を低下させることなく、より低価格で低消費電力に多値／高次変調ＰＯＮを実現できる。
【００６０】
本実施形態における送受信器の構成や動作は、説明容易のため１チャネルの伝送に対するものとして記述しているが、１チャネルの伝送に限定されるものではない。例えば、構成の中の一部を複数用い、チャネルを多重するための機能を付加することで、本発明に係る光送信器及び光伝送システムは伝送される信号を複数チャネル並列伝送することも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０、１０’：ＯＬＴ
１１、１１’、１１’−ａ、１１’−ｂ：光送信器
１４：光源
１５：変調器
１６：デジタル信号処理部
１７：デジタルアナログ変換器
２０、２０−１、２０−２、・・・、２０−ｍ（ｍは任意の整数）：ＯＮＵ
２０’、２０’−１、２０’−２、・・・、２０’−ｍ（ｍは任意の整数）：ＯＮＵ
２１、２１’、２１’−ａ、２１’−ｂ：光受信器
２２：受光／信号再生部（ここの“／”は受光と信号再生の双方を行うことを意味する。）
２４：スプリッタ
２５：復号部
２７：アナログデジタル変換部
２８：デジタル信号処理部
３０：スプリッタ
４０：光ファイバ
５０：ＯＬＴ
５１、５１−ａ、５１−ｂ：光送信器
５２、５２−ａ、５２−ｂ：階層符号化処理部
５３、５３−ａ、５３−ｂ：対応表
５４：変調器決定部
５５：ビット位置決定部
６０、６０−１、６０−２、・・・、６０−ｍ（ｍは任意の整数）：ＯＮＵ
６１、６１−ａ、６１−ｂ：光受信器
７１：光受信器
１０１、１０２：ＰＯＮシステム
１０３：光伝送システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームの宛先となる複数の光受信器毎に受信可能な変調方式の階層を対応付けた対応表と、
前記対応表を参照し、フレームの宛先に基づいて各フレームを階層に振り分ける階層振分手段と、
前記階層振分手段で振り分けられたフレームの階層に応じた変調方式で光源の光を変調する変調手段と、
を備える光送信器。
【請求項２】
少なくとも１つの前記階層は、少なくとも２以上の前記光受信器が受信可能な変調方式の階層であることを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記変調手段は、多段の強度変調器で前記光源の光を強度変調し、
前記対応表は、フレームの宛先と前記強度変調器とを対応付けていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送信器。
【請求項４】
前記変調手段は、前記フレームを符号化して前記光源の光を位相振幅変調し、
前記対応表は、フレームの宛先と符号化のビット位置とを対応付けていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送信器。
【請求項５】
前記変調手段は、前記フレームを符号化して前記光源の光を直角位相振幅変調し、
前記対応表は、フレームの宛先と符号化のビット位置とを対応付けていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送信器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの光送信器と、
複数の前記光受信器と、
前記光送信器からの光信号を分岐して前記光受信器に結合する光伝送路と、
を備える光伝送システム。
【請求項７】
受信容量が異なる符号化方式の前記光受信器が混在していることを特徴とする請求項６に記載の光伝送システム。
【請求項１】
フレームの宛先となる複数の光受信器毎に受信可能な変調方式の階層を対応付けた対応表と、
前記対応表を参照し、フレームの宛先に基づいて各フレームを階層に振り分ける階層振分手段と、
前記階層振分手段で振り分けられたフレームの階層に応じた変調方式で光源の光を変調する変調手段と、
を備える光送信器。
【請求項２】
少なくとも１つの前記階層は、少なくとも２以上の前記光受信器が受信可能な変調方式の階層であることを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記変調手段は、多段の強度変調器で前記光源の光を強度変調し、
前記対応表は、フレームの宛先と前記強度変調器とを対応付けていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送信器。
【請求項４】
前記変調手段は、前記フレームを符号化して前記光源の光を位相振幅変調し、
前記対応表は、フレームの宛先と符号化のビット位置とを対応付けていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送信器。
【請求項５】
前記変調手段は、前記フレームを符号化して前記光源の光を直角位相振幅変調し、
前記対応表は、フレームの宛先と符号化のビット位置とを対応付けていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送信器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの光送信器と、
複数の前記光受信器と、
前記光送信器からの光信号を分岐して前記光受信器に結合する光伝送路と、
を備える光伝送システム。
【請求項７】
受信容量が異なる符号化方式の前記光受信器が混在していることを特徴とする請求項６に記載の光伝送システム。
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−２２２４５６（Ｐ２０１２−２２２４５６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８３８６６（Ｐ２０１１−８３８６６）
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]