説明

遠隔上流リピータを有するPONシステム

受動的な光学ネットワーク(PON)システムのための信号カプラが開示される。上記カプラは、PONターミナルとの双方向供給側コミュニケーションのための第1ポートと、スターカプラと、複数の遠隔光学ネットワークユニットONUからPONターミナルへの上流信号経路上に設置されるリピータとを具備する。ONUからの上流側信号は、それぞれの配布側ファイバ上に粗い波長分割マルチプレクサを使用することによりスターカプラを通過して、スターカプラで到着する前に上流の光を取り出して、それをレシーバアレイとマルチプレクサにリダイレクトすることなく、リピータにより受信されます。上記リピータは、それぞれの上流の信号を再生させて、その波長を変化させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、受動的光学ネットワークシステムのカプラユニットに係わり、特にカプラユニットに関連する加入者光学ネットワークユニット(ONU)の必須の機能を単純化するカプラユニットに関する。更に、本発明は、OLT、カプラユニット及びONUを具備するPONシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
PONは、最初1980年代後半に出現し、費用効果の優れたファイバトゥザホームを提供することを期待された。PONシステムは、典型的に、センタハブでの光学ラインターミナル(OLT)と、センタハブからカプラユニットへの長い距離を拡張する単一供給側ファイバと、それぞれのカプラユニットの周りに集まる多くの遠隔加入者光学ネットワークユニット(ONU)とが想定される。それぞれのカプラユニットは、一般的に、OLTからそれぞれのONUに接続されているNファイバまで1つの供給側ファイバを接続させる1×Nのスターカプラを具備する。しかしながら、大規模なPONシステムは、それぞれの加入者で必要とされ、かつ高価なレーザ送信機を具備する、加入者光学ネットワークユニットの高コストにより今日まで妨げられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の明細書に具備される文書、行動、物質、装置、項目あるいはその種の他の物の議論は、単に本発明の文脈を提供する目的のものである。そしてそれがこの出願のそれぞれの請求項の優先日前に存在したため、これらの問題のいずれかあるいは全てが先行技術に基づく部分を形成するか、あるいは本発明に関連する分野の一般知識であるということの承認とされることにはなりません。
【0004】
この明細書を通して、「comprise」の単語、あるいは「comprises」または「comprising」のようなバリエーションは、定められた要素、整数あるいは段階、あるいは要素のグループ、整数あるいは段階を包含した意味を含み、その他の要素、整数あるいは段階、あるいは要素のグループ、整数あるいは段階を除く意味ではないことが理解される。
【課題を解決するための手段】
【0005】
第1の態様によれば、本発明は、PONターミナルでの双方向供給側コミュニケーションのための第1ポートと、スターカプラと、それぞれの複数の遠隔ONUでの双方向配布側コミュニケーションのための他のポートとを有するPONシステムのための信号カプラを提供する。信号カプラは、上記ONUから上記PONターミナルまでの上流側信号経路に設置されるリピータも具備する。ONUからの上流側信号は、上記スターカプラを通過することなく、上記リピータにより受信され、上記リピータはそれぞれの上流側信号を再生可能とし、かつその波長を変更可能とする。
【0006】
第2の態様によれば、本発明は、PONターミナルと複数のONUとの間での双方向コミュニケーションを結合し、カプラを通過しないONUから上流の信号を受信し、上流信号の波長を再生しかつ変更するPONシステムの信号結合方法を提供する。
【0007】
本発明の第1および第2の態様の実施形態は、それぞれのONU送信機が上流信号がスターカプラと最高何十キロメートルもの供給側ファイバについて交渉する十分な電力を出力する必要を排除する。例えば、20kmの供給側ファイバが更に10dBの損失を与える可能性がある一方で、スターカプラを通過する上流信号は15dBの損失を受ける可能性がある。本発明において、上流信号がスターカプラかあるいは供給側ファイバを通過する前にリピータが上流信号を再生させ、スターカプラ損失とフィーダファイバ損失は、上流のONU送信機の必須のパワー量から除かれる。従って、ONU送信機電力必要条件は、大幅に減少することができ、例えばこれらの実施形態では、25dB減少できる。本発明の第1および第2の態様の実施形態は、このように上流送信のそれぞれのONUで低コスト光源の使用を可能にする。
【0008】
第3の態様によれば、本発明は、OLTと、本発明の第1態様によるOLTから信号カプラまで拡張する供給側ファイバと、光学的に信号カプラに接続している複数のONUを提供する。
【0009】
第4の態様によれば、本発明は、PONターミナルと双方向供給側コミュニケーションのための第1ポートと、スターカプラと、複数のそれぞれの遠隔ONUのそれぞれと双方向配布側コミュニケーションのための他のポートとを有するPONシステムのための信号カプラを備える。信号カプラも、ONUからPONターミナルまでの上流信号経路に設置されるリピータを具備する。
【0010】
第5の態様によれば、本発明は、PONターミナルと複数のONUとの間の双方向コミュニケーションを結合し、ONUからの上流信号を受信し、再生された上流信号を生成するために、上流信号の波長を再生しかつ変化し、複数のONUへの配布のための下流方向への再生された上流信号のリピータは、ONUに配布のために下流の方向を噴射することを特徴とするPONシステムのカップリング信号の方法を提供する。
【0011】
第4の態様と第5の態様の実施形態は、例えば、CSMA/CD EPON LANのようなLANの実施を可能とする可能性がある。それぞれのONUは、例えば、ここに参照として取り入れられる内容である国際特許公報WO03/015316号に開示された形式のCSMA/CDユニットを採用する可能性がある。下流方向で再生される信号の再噴射の前に、上流方向で受信されるLAN信号の再生により、第4及び第5の態様による実施形態は、更なるLANを実行する際の低電力ONU送信機の使用を許容する。上流信号は、信号カプラのスターカプラを通過することなくリピータにより受信される可能性があり、あるいは代わりに、信号カプラのスターカプラを通過した後に、リピータにより受信される可能性がある。
【0012】
第6の態様によれば、本発明は、OLTと、本発明の第4の態様によるOLTから信号カプラまで拡張する供給側ファイバと、光学的に信号カプラに接続される複数のONUとを提供する。
【0013】
リピータの利用は、例えば0.8/1.3/1.55μmVCSELベース送信機のような、低電力で低コストの光学送信機を使用する加入者の光学ネットワークユニット(ONU)のより低コストの実施の可能性を提供する。加入者ユニットの結合された節減は、カプラユニットでのリピータのコストを大いに上回る可能性がある。その結果、家または机設備へのファイバは、現在と将来のインターネットを指向するアクセスネットワークと企業ネットワークに、経済的に適当になる可能性がある。本発明は、前述されたように従来のPONシステムと互換性を有し、下流及び上流両方の送信のために、従来のPONファイバプラントを使用する。
【0014】
カプラユニットは、供給側で別々の下流と上流の波長を使用する可能性があり、光学マルチプレクサは、それらの波長を切り離し結合するために、使用する可能性がある。
【0015】
下流信号は、カプラユニットで再生される必要はなく、ONUまで受動的に通過される可能性がある。その結果、下流チャンネルは、リピータのいずれかの変化なしでもグレードアップされることができる。さらに、カプラは単にリピータを従来のカプラ装置に交換することにより、従来のPON機能に簡単に戻すことを可能とする。
【0016】
光アイソレータは、リピータを通過することにより上流トラフィックを妨げる供給側において、マルチプレクサの下流である下流側信号経路でカプラユニットに提供される可能性がある。
【0017】
さらに光学マルチプレクサと複数のスターカプラは、PONターミナルでもう1つのマルチプレクサで複数の下流と上流の波長チャンネルを越えて、供給側コミュニケーションのためのカプラユニットで提供される可能性がある。異なる波長は、インターリーブされる可能性がある。
【0018】
追加のマルチプレクサは、配布側の上流側コミュニケーションを分割するカプラユニットに位置する可能性があり、そしてレシーバアレイとマルチプレクサ(RAM)は、上流の通信を受信し、リピータにそれらを渡すために使用される可能性がある。
【0019】
更なる出力は、例えば光学CSMA/CD、光学投票、光学LAN、マルチプレクシング、診断、信号処理とMACプロトコルのようなカプラユニットで追加の信号処理機能を可能にするために、リピータ上で提供される可能性がある。
【0020】
マルチモードファイバあるいはポリマファイバは、システムに、他の光学LANアプリケーションだけでなくファイバトゥザホームあるいはデスクトップのための建築物の既存のファイバ構造基盤と高度に互換性を有させるPONシステムの分配側部分で使用させることを可能とする。上流アクセス速度は、需要の成長とともに、コスト効果が高くグレードアップされることができる。
【0021】
上流の経路には低損失あるので、PONシステムの供給側部分の上流送信は、カプラユニットで低仕様の上流のレーザ/LED送信機を使用することを可能とする。
【発明の効果】
【0022】
本発明は非対称デジタル加入者回線(ADSL)、あるいはファイバトゥザカーブ(FTTC)に基づく超高速度デジタル加入者回線(VDSL)に代わるのに使用される可能性がある。現在の銅溶液は、長さとデータ信号速度で制限される(15Mb/sで最高1.5km、あるいは52Mb/sで最高300m)。本発明は、非常に低コストでより高いバンド幅とより長い距離を提供することが可能であり、典型的非対称のアクセストラフィックパターンと、将来1.25Gb/sへのアップグレードを考慮して、どんな銅溶液よりでも効率的である。本発明は、ファイバトゥザデスクトップ(FTTD)のためのスターカプラとリピータによる現在のアクティブハブに置き換えることにより企業網に適用されることも可能とする。
【0023】
本出願は、2004年9月17日出願のオーストラリアの暫定特許出願2004905387号から優先券を主張し、その内容は参照によりここに取り入れられる。本発明の例は、ここに添付の図面に関して記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
まず、図1において、受動的光学ネットワークPON10は、単一下流送信機14を有する光学ラインターミナル12と、単一上流受信機16と、粗い波長分割マルチプレクサ18とから構成される。
【0025】
カプラユニット20は、ラインターミナル12から離れて配置され、供給側ポート21は、単一供給側ファイバ22によりターミナル12に接続される。多く(N)の光学ネットワークユニット30は、カプラユニット20の周りに集まり、配布側ポート23は、それぞれの配布側ファイバ24によりそれぞれのネットワークユニット30に接続される。配布側ファイバ24は、一般的に長さ2、3キロメートルでしかない。カプラユニット筐体20は、粗い波長分割マルチプレクサ26と、光アイソレータ27と、光学リピータ28と、単一の2×N光学スターカプラ29と、リピータのための電力レギュレーション回路(図示せず)を具備する。電力の需要のため、筐体は、通常、バッテリバックアップで商業電力ラインへのアクセスのために、加入者建築物の近隣あるいは内部にインストールされる。
【0026】
それぞれのネットワークユニット30は、単一の低電力上流送信機32と、単一下流受信機34と、粗い波長分割マルチプレクサ36とを有する。上流送信機32は、1.3〜1.5μm波長のInPベースファブリーペロー、あるいは分配フィードバック(DFB)レーザダイオードより非常に低コストで大量生産アイテムである、0.8pm波長のGaAsベース垂直空洞表面照射レーザ(VCSEL)である。適当な代替品は、将来の市場に出現されることが期待されるInPベースVCSELである可能性があるが、しかしそれらは原価と信頼性に関してGaAsベースVCSELのものを改善しそうにない。GaAsとInPベース発光ダイオード(LED)も、適当である可能性があり、これらは大量生産品でもあり、安価で市場においてすぐに利用もできる。
【0027】
GaAsとInPベースVCSELあるいはGaAsとInPベースLEDは、FTTHの加入者当りのコストを下げ、信頼できるONU送信機の低コスト製作を可能にする。
【0028】
2つの異なる波長、λとλは、それぞれ下流と上流の送信機に割り当てられる。異なる上流波長λu2とλu1は、PON10の供給側および配布側部分でそれぞれ使用される。
【0029】
粗い波長分割マルチプレクサ18と36は、ターミナル10と加入者ユニット30でこれらの波長を結合し、切り離すのに使用される。ターミナル10で、マルチプレクサ18は、λとλU2に切り離し、ネットワークユニット30で、マルチプレクサ36は、λとλu1に切り離す。
【0030】
カプラユニット20の位置に設置される光リピータ28は、単に入力上流λu1光学信号を電気信号に変換して、次いで電気信号を異なる波長λu2で光学信号へ変換する。リピータは、すでに使用され、内部でその送受信端を結合する、従来のトランスポンダのようである。リピータ28は信号をクリーンにするために機能し、結果として、加入者ネットワークユニットで、低電力と低コスト送信機の使用を許容する。
【0031】
単一のInPベースFPレーザ、DFBレーザ、あるいはVCSELは、上流信号をPONの供給側部分に押し込むために、リピータ28の実施に使用される。光学出力の必要条件は、供給側光学リンクが損失性のスターカプラを具備しないので、従来のネットワークユニット送信機ほど高くない。
【0032】
ここで、図2を参照して、大きなPONシステムのコストは、供給側で更なる多重化技術を導入することにより、さらに減少させることが可能である。光学マルチプレクサ(OMUX)は、屋外の設備(筐体)の温度変化の間、機能し続けるのに十分な、例えば20nmの広いチャンネル空間を有する。4チャンネルOMUX40は、2台の1×Nカプラ29と共にカプラユニット20の中に設置され、もう1台のOMUX42は、ターミナル12に設置される。OMUXは、同時に多重化しかつ非多重化し、供給側で4つのチャンネルλ,λ,λ,λ、すなわち2台のスターカプラの各々の下流および上流チャンネルを提供する。単一供給側ファイバ22だけが、まだ存在する。
【0033】
配布側において、各々のスターカプラは、異なる下流側波長を使用する。例えば、カプラ29は、2つの異なるネットワークユニット30と通信するために、λとλを使用することが示される。しかし、特定のスターカプラ29に接続される全てのネットワークユニットは、上流コミュニケーションのためにλを使用する。スターカプラ29において、上流経路のリピータ28は、配布側で上流送信の波長を配布側λから供給側のλに変化する。
【0034】
異なるカプラユニットλとλからの上流の波長は、光学反射、レイリーバック散乱、ファイバ非線形性等の影響を最小にするためにインターリーブされる。波長が、同じ波長帯あるいは異なる波長帯の中にある可能性がある。さらに、同じスターカプラとリピータへの、およびからの、下流および上流の波長が並んであるように、波長は配置されることができる。供給側リンクは、アプリケーションにより、ツリー、リング、バス等のような1種類の異なるネットワークを使用して実装される可能性がある。
【0035】
ここで、図3において、極めて低出力のネットワークユニット送信機32の代替実施形態は、スターカプラ29に達する前に上流の光(波長λu1)を取り出すために、カプラユニット20の近辺でそれぞれ配布側ファイバ上でさらなる粗い波長分割マルチプレクサ50を使用する。引き出された光は、レシーバアレイおよびマルチプレクサ(RAM)52において、光検出アレイあるいはN個別検出器で検出される。上流の光は、その後波長λu2で単一チャンネルの上流チャンネルに、一緒に結合される。多重化は、光電気変換の直後に電気領域で、あるいはビットまたはパケットレベルのデジタル通信処理によってなされることが可能である。現段階では、パケット電力レベルは、光学ラインターミナルにおいてレシーバにより見られるダイナミックレンジを減少するために、同じ値に自動的に調節することができる。
【0036】
最後に、図4において、信号処理は、他の機能を実施するために、光学あるいは電子領域で、カプラユニット20で行われる可能性がある。これを達成するために、リピータ28は、2台の送信機つまり上流送信のための1台と光学CSMA/CDおよびローカルエリアネットワークのような他のアプリケーションのためのもう1台とを備えている。リピータは、他の機能を実施するために、電子信号処理モジュールを具備する可能性がある。
【0037】
多くの変形例や修正が、広く説明される発明の精神あるいは範囲から逸脱することなく特定の実施形態で示される発明になされることが可能であることは当業者により認められる。本実施形態は、したがって、あらゆる点で実例であり制限的でないものである。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】PONシステムの概略図である。
【図2】変形PONシステムの概略図である。
【図3】代替PONシステムの概略図である。
【図4】PONシステムの関連アプリケーションの概略図である。
【符号の説明】
【0039】
10 受動的光学ネットワークPON
12 光学ラインターミナル
14 下流送信機
16 上流受信機
18 粗い波長分割マルチプレクサ
20 カプラユニット
21 供給側ポート
22 供給側ファイバ
23 配布側ポート
24 配布側ファイバ
26 粗い波長分割マルチプレクサ
27 光アイソレータ
28 光学リピータ
29 光学スターカプラ
30 ネットワークユニット
32 低電力上流送信機
34 下流受信機
36 粗い波長分割マルチプレクサ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
PONターミナルでの双方向供給側コミュニケーションのための第1ポートと、
スターカプラと、
それぞれの複数の遠隔ONUでの双方向配布側コミュニケーションのための他のポートと、
上記ONUから上記PONターミナルまでの上流側信号経路に設置されるリピータとを備え、
ONUからの上流側信号は、上記スターカプラを通過することなく、上記リピータにより受信され、上記リピータはそれぞれの上流側信号を再生可能とし、かつその波長を変更可能とすることを特徴とするPONシステムのための信号カプラ。
【請求項2】
切り離された下流側と上流側の波長は、供給側で使用され、光学マルチプレクサは、波長を切り離し、結合するために提供されることを特徴とする上記請求項1に記載の信号カプラ。
【請求項3】
光アイソレータは、上記リピータを回避する上流側トラフィックを供給側で防ぐために、マルチプレクサの下流にある下流側信号経路のカプラユニットで提供されることを特徴とする上記請求項2に記載の信号カプラ。
【請求項4】
上記下流側信号は、上記カプラユニットで再生されず、かつONUに受動的に通過されることを特徴とする上記請求項1乃至3のいずれか1項に記載の信号カプラ。
【請求項5】
上記PONターミナルで複数の下流側および上流側波長チャンネルを通して供給側コミュニケーションのための少なくとも1つの第2スターカプラを更に備えることを特徴とする上記請求項1乃至4のいずれか1項に記載の信号カプラ。
【請求項6】
上記異なる波長は、インターリーブされることを特徴とする上記請求項5に記載の信号カプラ。
【請求項7】
配布側の上流側コミュニケーションを分割するためのマルチプレクサを備え、上記上流側コミュニケーションを受信し、かつリピータにそれらを手渡すためのレシーバアレイとマルチプレクサ(RAM)とを備えることを特徴とする上記請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号カプラ。
【請求項8】
上記リピータは、信号カプラで追加信号処理機能を可能とする少なくとも1つの第2出力を更に備えることを特徴とする上記請求項1乃至7のいずれか1項に記載の信号カプラ。
【請求項9】
マルチモードファイバあるいはポリマファイバが配布側で使用されることを特徴とする上記請求項1乃至8のいずれか1項に記載の信号カプラ。
【請求項10】
OLTと、上記OLTから上記請求項1乃至9のいずれか1項に記載の信号カプラの第1ポートまで延長する供給側ファイバと、信号カプラの配布側に光学的に接続された複数のONUとを備えるPONシステム。
【請求項11】
それぞれのONUが低仕様の上流側レーザ/LED送信機を備える上記請求項10に記載のPONシステム。
【請求項12】
PONターミナルと複数のONUとの間での双方向コミュニケーションを結合し、
カプラを通過しないONUから上流の信号を受信し、
上流信号の波長を再生しかつ変更することを特徴とするPONシステムの信号結合方法。
【請求項13】
PONターミナルと双方向供給側コミュニケーションのための第1ポートと、
スターカプラと、
それぞれの複数の遠隔ONUでの双方向配布側コミュニケーションのための他のポートと、
上記ONUからの上流側信号を受信し、それぞれの上流側信号を再生し、その波長を変化させるために、上記ONUから上記PONターミナルまでの上流側信号経路に設置されるリピータとを備え、
上記リピータは、ONUへの配布のために下流方向のスターカプラへの再生された上流側信号を射出可能とすることを特徴とするPONシステムの信号カプラ。
【請求項14】
上記リピータは、さらに再生された上流側信号を供給側へ送信可能とすることを特徴とする上記請求項13に記載の信号カプラ。
【請求項15】
切り離された下流側と上流側の波長は、供給側で使用され、光学マルチプレクサは、波長を切り離し、結合するために提供されることを特徴とする上記請求項13あるいは請求項14のいずれか1項に記載の信号カプラ。
【請求項16】
光アイソレータは、上記リピータを回避する上流側トラフィックを供給側で防ぐために、マルチプレクサの下流である下流側信号経路のカプラユニットで提供されることを特徴とする上記請求項15に記載の信号カプラ。
【請求項17】
上記下流側信号は、上記カプラユニットで再生されず、かつONUに受動的に通過されることを特徴とする上記請求項13乃至16のいずれか1項に記載の信号カプラ。
【請求項18】
上記PONターミナルで複数の下流側および上流側波長チャンネルを通して供給側コミュニケーションのための少なくとも1つの第2スターカプラを更に具備することを特徴とする上記請求項12乃至17の何れか1項に記載の信号カプラ。
【請求項19】
上記異なる波長は、インターリーブされることを特徴とする上記請求項18に記載の信号カプラ。
【請求項20】
配布側の上流側コミュニケーションを分割するためのマルチプレクサを備え、上記上流側コミュニケーションを受信し、かつリピータにそれらを手渡すためのレシーバアレイとマルチプレクサ(RAM)とを備えることを特徴とする上記請求項13乃至19のいずれか1項に記載の信号カプラ。
【請求項21】
上記リピータは、信号カプラで追加信号処理機能を可能とする少なくとも1つの第2出力を更に備えることを特徴とする上記請求項13乃至20のいずれか1項に記載の信号カプラ。
【請求項22】
マルチモードファイバあるいはポリマファイバが配布側で使用されることを特徴とする上記請求項13乃至21のいずれか1項に記載の信号カプラ。
【請求項23】
OLTと、上記OLTから上記請求項13乃至22のいずれか1項に記載の信号カプラの第1ポートまで延長する供給側ファイバと、信号カプラの配布側に光学的に接続された複数のONUとを備えることを特徴とするPONシステム。
【請求項24】
それぞれのONUが低仕様の上流側レーザ/LED送信機を備えることを特徴とする上記請求項23に記載のPONシステム。
【請求項25】
ONU機能がLANを形成することを特徴とする上記請求項23あるいは請求項24に記載のPONシステム。
【請求項26】
ONUがそれぞれ、EPON LANを形成するCSMA/CDユニットを備えることを特徴とする上記請求項25に記載のPONシステム。
【請求項27】
PONターミナルと複数のONUとの間の双方向コミュニケーションを結合し、
ONUから上流信号を受信し、
再生された上流信号を生成するために上流信号の波長を再生しかつ変化し、
複数のONUの配布のために下流方向に再生する上流信号を射出することを特徴とするPONシステムの信号を結合する方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公表番号】特表2008−514057(P2008−514057A)
【公表日】平成20年5月1日(2008.5.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−531540(P2007−531540)
【出願日】平成17年9月16日(2005.9.16)
【国際出願番号】PCT/AU2005/001424
【国際公開番号】WO2006/029476
【国際公開日】平成18年3月23日(2006.3.23)
【出願人】(507074133)ナショナル・アイシーティ・オーストラリア・リミテッド (10)
【Fターム(参考)】