ＰＯＮシステムの局側端局装置における光接続装置
【解決手段】下り光信号を生成するためのレーザダイオード４２と、光路を複数本に分岐する光スプリッタ４５と、上り／下り光信号を分離する複数のＷＤＭ４６と、ＰＯＮシステムの光ファイバに接続される光コネクタポート４７と、上り光信号を受光する複数光のフォトダイオード５１と、複数のフォトダイオード５１から出力される各上り電気信号を混合する混合回路５３とを備える。
【効果】子局ＯＮＵから伝送される上り光信号は、ＷＤＭ４６で分離され、ＷＤＭ４６の上り信号の出口から直接、フォトダイオード５１にそれぞれ入り、電気信号に変換されて混合される。すなわち、光スプリッタ４５を通らないので、上り光信号が光カプラで挿入損失等を受けて、光接続装置４０に届くときには、光強度が減衰して受信感度に余裕がなくなっていても、光接続装置４０の光コネクタポート４７に入ってからフォトダイオード５１に到達するまで、それ以上の減衰は免れる。
【効果】子局ＯＮＵから伝送される上り光信号は、ＷＤＭ４６で分離され、ＷＤＭ４６の上り信号の出口から直接、フォトダイオード５１にそれぞれ入り、電気信号に変換されて混合される。すなわち、光スプリッタ４５を通らないので、上り光信号が光カプラで挿入損失等を受けて、光接続装置４０に届くときには、光強度が減衰して受信感度に余裕がなくなっていても、光接続装置４０の光コネクタポート４７に入ってからフォトダイオード５１に到達するまで、それ以上の減衰は免れる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親局と複数の子局との間で光ファイバを介して光通信を行うＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの親局の局側端局装置に装備され、電気信号と光信号とを変換する光接続装置に関し、特に子局を多く収容することができる光接続装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
局側端局装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線局側端局装置）と、複数の子局ＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者側端末）との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信する光通信システムがある。
この光通信システムのうち、局側端局装置ＯＬＴから接続される１本の光ファイバを、複数の子局ＯＮＵで共有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システム（ＰＤＳ（Passive Double Star）ともいう。）が実用化されている。
【０００３】
ＰＯＮシステムは、局側端局装置ＯＬＴと、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号を受動的（Passive）に分岐する受動型光分岐器（以下、単に光カプラという。）とが、伝搬モードが単一であるシングルモードファイバ（Single Mode Fiber：以下、単に光ファイバという。）で接続されている。
子局ＯＮＵは通常、複数あり、局側端局装置ＯＬＴと複数の子局ＯＮＵとは、光ファイバおよび光カプラを介して接続された１対Ｎの伝送を基本としている。これにより、１つの局側端局装置ＯＬＴに対して、Ｎ個の子局ＯＮＵを割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。
【０００４】
なお、ＰＯＮシステムでは、局側端局装置ＯＬＴから子局ＯＮＵに送信される下り光信号は、全子局ＯＮＵに同時に配信されるが、論理リンクの識別子が付加されており、当該論理リンクを構成する子局ＯＮＵのみが光信号を取り込むことができる。そして、子局ＯＮＵから送信される上り光信号は、他の子局ＯＮＵと衝突しないように、各子局ＯＮＵの送信時間が割り当てされている（時分割多重）。
【０００５】
このＰＯＮシステムでの光伝送路損失は、光ファイバの距離（約０．４ｄＢ／ｋｍ）、光カプラでの分岐数（２分岐あたり３ｄＢ）などの合計値に基づいて算出される。光カプラでの分岐による光伝送路損失は２分岐あたり３ｄＢであることを考えると、光伝送路２０ｋｍ以上、パワーバジェット（送信器の最低出力と受信器の最低感度の差）２９ｄＢという条件では、最大３２分岐までしか分岐をすることができない。すなわち従来技術の範囲内でのＰＯＮシステムでは、１局の局側端局装置ＯＬＴに対する子局ＯＮＵの数は、実質（特に短い距離でない限り）３２局に制限されていたといえる。このような３２分岐のＰＯＮシステムは、例えば図６に示すように、局側端局装置ＯＬＴ側の局舎内で４分岐、子局ＯＮＵ側は架空クロージャ内などで８分岐といった構成となっている。
【０００６】
図６は、ＰＯＮシステムでの従来の局側端局装置ＯＬＴの内部構成を示すブロック図である。
局側端局装置ＯＬＴは、インターネットなど上位ネットワークとの接続インターフェイスであるＳＮＩ(System Network Interface)回路２０と、ＳＮＩ回路２０に接続され上位レイヤー（ＭＡＣ層）のユーザデータを扱うＭＡＣ(Media Access Controller)回路３０と、ＭＡＣ回路３０と光ネットワークとの接続インターフェイスである光接続装置６０とを備えている。
【０００７】
ＭＡＣ回路３０は、複数の子局ＯＮＵとの通信を確立するため、通信する子局ＯＮＵの指定や送受信のタイミングなどを制御する。光接続装置６０は、電気コネクタポート４９を介してＭＡＣ回路３０に接続され、子局ＯＮＵへの下り信号を扱う下り系統と子局ＯＮＵからの上り信号を扱う上り系統とに分かれている。
下り系統は、ＭＡＣ回路３０から電気信号を受信し、レーザダイオード６２を駆動するための電気信号を生成するドライバ回路６１、ドライバ回路６１で生成された電気信号を光信号に変換するレーザダイオード６２、光波長多重素子（ＷＤＭ）６３及び光コネクタポートＣＮ６４を備えている。
【０００８】
光波長多重素子（ＷＤＭ）６３は、１又は複数の光入口から入る下り光信号を混合して光コネクタポート６４に送り出し、光コネクタポート６４からの上り信号の波長を、１又は複数の光出口に分離する。光コネクタポート６４は、局側端局装置ＯＬＴと外部の幹線光ファイバ７０との光結合をさせる受動素子である。
上り系統は、光コネクタポート６４、光波長多重素子（ＷＤＭ）６３、フォトダイオード（ＰＤ）６５及び電気信号増幅器（プリアンプ）６６を備えている。幹線光ファイバ７０を伝送してきた上り信号は、光コネクタポート６４と光波長多重素子６３とを通過し、フォトダイオード６５によって電気信号に変換される。フォトダイオード６５で変換された電気信号は、電気信号増幅器６６で増幅され、ＭＡＣ回路３０、ＳＮＩ回路２０を通って、上位ネットワークに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2006-352350号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
PONシステムのような上り時分割多重を前提としたシステムにおいて、分岐数をさらに増加させて、１台の局側端局装置ＯＬＴに、より多数の子局ＯＮＵを接続することで、安価で効率的なシステムを構築することが望まれている。
ＰＯＮシステムにぶら下がる子局ＯＮＵを増やすためには、光カプラの分岐数を増やさなければいけない。しかし、光カプラの分岐数を増やすには、光カプラと複数の子局ＯＮＵとの間に、さらに他の光カプラを挿入しなければならなくなり、光カプラの挿入段数に応じて挿入損失が増加する。このため、子局ＯＮＵから発光される上り光信号は、光カプラで大きな挿入損失を受けて、局側端局装置ＯＬＴに届くときには、光強度が減衰して弱い光になってしまい、Ｓ／Ｎが劣化し十分な伝送速度が確保できなくなる。
【００１１】
なお、局側端局装置ＯＬＴの電気信号部分で上り下り信号をN（Ｎ：複数）グループに分岐し、N個の１対１光電変換装置に接続する提案（特許文献１）がある。この場合、局側端局装置ＯＬＴの電気基板と光電変換装置とは電気コネクタを介して接続される。従って電気基板側ではあらかじめ分岐数を決定して配線を準備しておく必要がある。また、接続する光電変換装置の数に応じて、使用しない場合の終端抵抗などが必要となる。さらに、同じ電気信号に対する受発光素子基板をN個実装することになり効率的でない面もある。
【００１２】
本発明はこのような状況でなされたもので、子局ＯＮＵに対する分岐数を増やすことが容易にできる、ＰＯＮシステムの局側端局装置に設置される光接続装置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】
【００１３】
本発明の光接続装置は、ＰＯＮシステムの親局の端局装置に装備され、電気信号と光信号とを変換する光接続装置であって、下り電気信号を入力するための電気入出力部と、電気入出力部から入力された電気信号に基づいて、下り光信号を生成する発光素子と、発光素子により生成された光信号の光路を複数本に分岐する光分岐素子と、光分岐素子の各光出口にそれぞれ接続され、上り／下り光信号を分離する複数の多重分離手段と、複数の多重分離手段の下り光信号の光出口にそれぞれ接続され、ＰＯＮシステムの光ファイバに接続される光コネクタポートと、複数の多重分離手段の上り信号の光出口にそれぞれ接続され、子局の端局装置から伝送される上り光信号を受光する、光コネクタポートと同数の光受光素子と、複数の光受光素子から出力される各上り電気信号を混合する混合回路とを備えるものである。
【００１４】
この構成によれば、送信側の下り信号は発光素子によって光信号に変換され、光分岐素子で分岐され、それぞれ多重分離手段、光コネクタポートを通して光ファイバに接続される。子局ＯＮＵから伝送される上り光信号は、多重分離手段で分離され、多重分離手段の上り信号の出口から直接、光受光素子にそれぞれ入り、電気信号に変換されて混合される。すなわち、光分岐素子を通らない。よって、上り光信号が光カプラで挿入損失等を受けて、光接続装置に届くときには、光強度が減衰して受信感度に余裕がなくなってしまっても、光接続装置光コネクタポートに入ってから光受光素子に到達するまで、それ以上の減衰は免れる。したがって、光受光素子において上り電気信号に変換された段階で、「Ｓ／Ｎが劣化し十分な伝送速度が確保できなくなる」という欠点がない。
【００１５】
なお下り送信側は光分岐素子を通って分岐されるが、発光素子の発光電力を予め大きなものに設定する等の措置により、光分岐素子を通過することによる損失を回避することができる。
本発明の光接続装置は、光コネクタポートの数にかかわらず、同一の基板構成であり、電気入出力部及び光コネクタポートは基板間で互換性を持ち、基板の差し替えが可能であることが好ましい（請求項２）。子局ＯＮＵ数など光ネットワークの規模に応じて、光接続装置に要求される光コネクタポート数がまちまちであるが、この構成によれば、光コネクタポート数の違う基板間で差し替えができる。よって、いかなる規模の光ネットワークに対しても簡単に対応できる。
【００１６】
本発明の光接続装置は、発光素子により生成された光信号を増幅する光増幅素子をさらに有し、光分岐素子は、光増幅素子によって増幅された光を複数本に分岐するものであってもよい（請求項３）。この光増幅素子を利用して光強度を増幅することにより、光分岐素子を通過することによる損失を回避することができる。
発光素子は、発光波長の違う複数の発光素子を含み、各発光素子と光分岐素子との間に、発光素子から出力され波長の違う光信号を合波する合波器が介在する構成であっても良い（請求項４）。複数の発光素子を用いることにより、光信号の波長数を増やすことができ、伝送する情報量を増やすことができる。
【００１７】
発光素子は、発光波長の違う複数の発光素子を含み、光分岐素子は複数の光分岐素子を含み、各発光素子に、複数の光分岐素子が、それぞれ接続されている構成であっても良い（請求項５）。この構成においても、複数の発光素子を用いることにより、光信号の波長数を増やすことができ、伝送する情報量を増やすことができる。また、この構成では、光分岐素子は複数必要になるが、合波器は不要となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば、上り信号については光分岐素子による挿入損失を増加させることなく、１局の局側端局装置が収容できる子局の局数を増やすことできる。また、基板の差し替えが可能であれば、光接続装置の上位につながる装置には、従来からある装置を使用することができる。これにより、既存の施設や装置を活用することでコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】局側端局装置ＯＬＴと複数の子局ＯＮＵとの間を、幹線光ファイバ７０、光カプラ８０、光ファイバ７１を介して接続したＰＯＮシステムのネットワーク構成例を示す概略図である。
【図２】局側端局装置ＯＬＴに設置された本発明の実施形態に係る光接続装置のブロック構成図である。
【図３】他の実施形態に係る、局側端局装置ＯＬＴに設置された光接続装置のブロック構成図である。
【図４】さらに他の実施形態に係る、局側端局装置ＯＬＴに設置された光接続装置のブロック構成図である。
【図５】一つの局側端局装置ＯＬＴにおいて、１ポートの光接続装置基板とＮポートの光接続装置基板とを、ＰＯＮシステムのネックワーク形態に応じて差し替えることが可能なことを示す模式図である。
【図６】ＰＯＮシステムでの従来の局側端局装置ＯＬＴの内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、局側端局装置ＯＬＴと複数の子局ＯＮＵとの間を、幹線光ファイバ７０、光カプラ８０、光ファイバ７１を介して接続したＰＯＮシステムの構成例を示す概略図である。
ＰＯＮシステムは、ＰＯＮ（Passive Optical Network）技術に、ギガビットイーサネット（Gigabit Ethernet）（イーサネット（Ethernet）は、登録商標である。）技術を取り込み、高速のベースバンド速度で光ファイバのアクセス区間通信を実現するＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）方式を採用している。
【００２１】
ＰＯＮシステムは、局舎に備えられる局側端局装置ＯＬＴと複数の加入者宅に備えられる子局ＯＮＵとが、局側端局装置ＯＬＴに直接つながっている幹線光ファイバ７０と光分岐器としての光カプラ８０と子局ＯＮＵに直接つながっている光ファイバ７１とを介して接続されている。
局側端局装置ＯＬＴから直接分岐される幹線光ファイバ７０の本数は複数Ｎであり、この例ではＮ＝４本となっている。それぞれの幹線光ファイバ７０には、局側端局装置ＯＬＴから、同一内容の光信号が伝送される。
【００２２】
子局ＯＮＵは、加入者宅内に設置されるパーソナルコンピュータ、ネットワークプレーヤなど、光ネットワークサービスを享受する端末を接続するためのネットワークインタフェースを備えている。
光カプラ８０は、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的に信号を分岐・多重するスターカプラで構成されている。
【００２３】
光ファイバ７０，７１は、好ましくは１本の光ファイバからなるシングルモードファイバ（Single Mode Fiber）が用いられる。
図２は、局側端局装置ＯＬＴに設置された光接続装置４０を示すブロック構成図である。
局側端局装置ＯＬＴは、インターネットなど上位ネットワークとの接続インターフェイスであるＳＮＩ(System Network Interface)回路と、ＳＮＩ回路２０に接続され上位レイヤー（ＭＡＣ層）のユーザデータを扱うＭＡＣ(Media Access Controller)回路と、ＭＡＣ回路３０と光ネットワークとの接続インターフェイスである光接続装置４０とを備えている。ＭＡＣ回路３０は、複数の子局ＯＮＵとの通信を確立するため、通信する子局ＯＮＵの指定や送受信のタイミングなどを制御する。
【００２４】
ＳＮＩ回路２０とＭＡＣ回路３０、ＭＡＣ回路３０と光接続装置４０はそれぞれ電気信号で接続されている。特にＭＡＣ回路３０と光接続装置４０との間の接続ポートを「電気コネクタポート４９」という。電気コネクタポート４９における電気信号の接続条件（端子本数、信号の種類、レベルなど）は、図６を用いて説明した従来の電気信号の接続条件と同一である。
【００２５】
光接続装置４０の内部は、子局ＯＮＵへの下り信号を扱う下り系統と子局ＯＮＵからの上り信号を扱う上り系統とに分かれている。
下り系統は、ＭＡＣ回路３０から電気信号を受信し、レーザダイオード４２を駆動するための電気信号を生成するドライバ回路４１、ドライバ回路４１で生成された電気信号を光信号に変換するレーザダイオード４２、光増幅素子４３、光フィルタ４４、光スプリッタ４５、光波長多重素子（ＷＤＭ）４６、光コネクタポート４７を備えている。
【００２６】
光増幅素子４３は、光スプリッタ４５での分岐の損失を補うためにレーザダイオード４２から発光された光の強度を増幅する素子である。光増幅素子４３の設置に代えて、レーザダイオード４２の駆動電流を増加させてもよい。分布帰還型半導体レーザ（Distributed FeedBack Laser Diode）など高電力の素子を使用することで、発光パワーを上げることもできる。光フィルタ４４は、レーザダイオード４２や光増幅素子４３で発生する雑音光（ＡＳＥ）が伝送性能に影響を与えないように、下り信号を通過させ雑音光を減衰させるための波長帯域通過フィルタである。
【００２７】
光スプリッタ４５は１つの光導波路から入射する光信号を複数Ｎの光導波路に分割して送り出す素子である。特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的に信号を分岐するスターカプラで構成されている。前述した光カプラ８０と同じ部品であるが、光の伝搬方向が単一であるために「光スプリッタ」という語を用いた。この例では、１つの光信号を４つの光信号に分割する。
【００２８】
光波長多重素子４６は、各光信号に対応してＮ個備えられ（この例では４つ）、１又は複数の光入口から入る下り光信号を混合して光コネクタポート４７に送り出し、光コネクタポート４７からの上り信号の波長を１又は複数の光出口に分離する。
光コネクタポート４７はＮ個備えられ、それぞれ、局側端局装置ＯＬＴと外部の幹線光ファイバ７０との光結合をさせる受動素子である。
【００２９】
上り系統は、Ｎ本の幹線光ファイバ７０に対応した数だけあり（この例では４つ）、前記光コネクタポート４７、前記光波長多重素子４６、フォトダイオード（ＰＤ）５１、電気信号増幅器（プリアンプ）５２、混合回路５３を備えている。
各幹線光ファイバ７０を伝送してきた上り信号は、光コネクタポート４７と光波長多重素子４６とを通過し、フォトダイオード５１で電気信号に変換される。幹線光ファイバ７０を伝送してきた上り信号は、光ネットワークの損失のため微弱になっており、変換される電気信号も微弱なものになる。このため、フォトダイオード５１には、微弱な光信号の受信特性に優れるアバランシェ・フォトダイオード（APD）を使用することが好ましい。フォトダイオード５１で変換された電気信号は、電気信号増幅器５２で増幅される。
【００３０】
混合回路５３は、電気信号増幅器５２で増幅されたＮ個の電気信号を混合する回路である。各子局ＯＮＵから送られてくる光信号は時分割多重方式であるため、混合回路５３は論理的な“ＯＲ”をとる回路であればよい。なお、結線により論理和が実現できるバイアス条件が満たされているときは、単に結線するだけでもよい（Wired OR回路）。また、加算回路・OR回路・選択回路のいずれか若しくはすべてを含んで構成され、必要に応じていずれかの電気信号を参照するような回路であってもよい。
【００３１】
混合回路５３で１つにされた電気信号は、電気コネクタポート４９を通って、ＭＡＣ回路３０、ＳＮＩ回路２０、上位ネットワークに供給される。
以上のように本実施の形態の光接続装置４０によれば、下り系統において、レーザダイオード４２で生成された光信号を、光スプリッタ４５で複数Ｎの光導波路に分割して送り出す。この光スプリッタ４５のＮ分岐に基づいて発生する損失は、レーザダイオード４２若しくは光増幅素子４３で補償できる。したがって、幹線光ファイバ７０を伝送する光信号であって、多数の光カプラを通過し、光ネットワークの損失のため微弱になって子局ＯＮＵに届くであろう光信号を生成する際に、子局ＯＮＵの光受信器に過度の高感度化を要求することなく、この損失を見越した高い強度の光信号を送信することができる。
【００３２】
上り系統においては、光ネットワークのＮ本の幹線光ファイバからそれぞれ入ってくる光を、Ｎ個のフォトダイオード５１を使ってそれぞれ電気信号に変換する。したがって、フォトダイオード５１の感度を、図６に示した従来の「１本の幹線光ファイバから光信号が入ってくる構成」におけるフォトダイオード６５よりも高いものに設定する必要はなく、従来と同様の値に設定できる。このため、子局ＯＮＵの光送信器に過度の大電力化を強いることもない。
【００３３】
また、ＭＡＣ回路３０から見れば、電気コネクタポート４９につながれた図１の光接続装置４０と、図６の光接続装置６０とは、同一に見えるため、電気信号の種類、レベル等を変更する必要はない。なお、子局ＯＮＵの数が例えば32から128のように増加するのであれば、ＭＡＣ回路３０においてそれなりの数の子局ＩＤ（識別符号）を設定する必要がある。ただし子局ＩＤの数は、ＭＡＣ回路３０が管理できる論理リンクの最大個数（例えば２５６個）以下の数とする。
【００３４】
図３は、他の実施形態に係る、局側端局装置ＯＬＴに設置された光接続装置４０のブロック構成図である。この図において上り系統は、図２に示したものと同じであるので図示を省略している。
光接続装置４０の下り系統には、図２に示したものと違って、２個のレーザダイオード４２ａ，４２ｂが搭載され、２波長の下り光信号が伝送される。ただし、２波長に限定されるものではなく、もっと多数の波長の下り光信号が伝送されるようにしてもよい。
【００３５】
下り系統は、ＭＡＣ回路３０から電気信号を受信しレーザダイオード４２ａ，４２ｂを駆動するための電気信号を生成するドライバ回路４１ａ，４１ｂ、ドライバ回路４１ａ，４１ｂで生成された電気信号をそれぞれ光信号に変換するレーザダイオード４２ａ，４２ｂ、光増幅素子４３ａ，４３ｂ、光フィルタ４４ａ，４４ｂ、第一の光波長多重素子４８、光スプリッタ４５、第二の光波長多重素子４８、光コネクタポート４７を備えている。
【００３６】
第一の光波長多重素子４８は、レーザダイオード４２ａ，４２ｂから発光された各光信号を合波するものである。この合波によって、光スプリッタ４５の数は１つで済む。光スプリッタ４５は、第一の光波長多重素子４８から出射された光信号をＮ、例えば４つの光信号に分割するものである。第二の光波長多重素子４６は、４個備えられ、光スプリッタ４５につながる光出口から入る下り光信号を混合して光コネクタポート４７に送り出す。
【００３７】
以上のように図３の光接続装置４０によれば、下り系統において、各レーザダイオード４２で生成された光信号を第一の光波長多重素子４８で合波した後、光スプリッタ４５でＮの光導波路に分割して送り出す。各分割された光は、２つの波長の光が共存しているので、各波長の光ごとに情報を載せることができる。
また、ＰＯＮシステムの子局ＯＮＵの規模や情報量に応じて、すべてのレーザダイオード４２ａ，４２ｂを運用する形態と、一部のレーザダイオード４２ａのみを運用する形態とを使い分けることもできる。すなわち、ＰＯＮシステムの運用当初は子局ＯＮＵ規模や伝送する情報量が少ないので、一部のレーザダイオード４２ａのみを運用し、規模や情報量が増えてくれば、光接続装置４０の基板はそのままで運用するレーザダイオード４２ａ，４２ｂの数を増やしていく。
【００３８】
この光スプリッタ４５の分岐に基づいて発生する損失は、レーザダイオード４２ａ，４２ｂ若しくは光増幅素子４３ａ，４３ｂで補償できることは、図２を用いて説明したとおりである。したがって、局側端局装置ＯＬＴは大きな強度の光信号を送信することができ、子局ＯＮＵの光受信器に過度の高感度化を要求することがないので、子局ＯＮＵを安価に製造できる。
【００３９】
図４は、さらに他の実施形態に係る、局側端局装置ＯＬＴに設置された光接続装置４０のブロック構成図である。この図においても上り系統は、図２に示したものと同じであるので図示を省略している。
光接続装置４０の下り系統は、図２に示したものと違って、２個のレーザダイオード４２ａ，４２ｂが搭載され、２波長の下り光信号が伝送される。ただし、２波長に限定されるものではなく、もっと多数の波長の下り光信号が伝送されるようにしてもよい。
【００４０】
下り系統は、ＭＡＣ回路３０から電気信号を受信しレーザダイオード４２ａ，４２ｂを駆動するための電気信号を生成するドライバ回路４１ａ，４１ｂ、ドライバ回路４１ａ，４１ｂで生成された電気信号をそれぞれ光信号に変換するレーザダイオード４２ａ，４２ｂ、光増幅素子４３ａ，４３ｂ、光フィルタ４４ａ，４４ｂ、複数の光スプリッタ４５ａ，４５ｂ、光波長多重素子４６、光コネクタポート４７を備えている。
【００４１】
それぞれの光スプリッタ４５ａ，４５ｂは、レーザダイオード４２ａ，４２ｂから発光された各光信号をＮ、例えば４つの光信号に分割するものである。光波長多重素子４６は、４個備えられ、光スプリッタ４５ａにつながる光入口、光スプリッタ４５ｂにつながる光入口から入るそれぞれの下り光信号を混合して光コネクタポート４７に送り出す。
図４の光接続装置４０によれば、図３の光接続装置４０と違って、光スプリッタ４５の数は１つでなく２つ必要となるが、第一の光波長多重素子４８を省略できるので、第一の光波長多重素子４８の挿入に基づく損失を回避できる。
【００４２】
今までの実施形態では、光コネクタポート４７からネットワークに出射される光の本数Ｎは“４”であった。しかし、“４”という数は固定された数ではなく、Ｎ＝２の光接続装置４０を搭載した基板も、Ｎ＝１の光接続装置４０を搭載した基板も製作することができる。
光接続装置４０の製作元がＮ＝１，Ｎ＝２，Ｎ＝４の光接続基板をそれぞれ製作し、局側端局装置ＯＬＴにつながるべき幹線光ファイバ７０の数に応じて光コネクタポート数Ｎ＝１，Ｎ＝２又はＮ＝４の光接続基板を選択してマウントするようにしてもよい。また、光ネットワークの最初の構築時点ではＮ＝１の光接続基板をマウントし、子局ＯＮＵの個数が増えるに従って、光コネクタポート数Ｎの多い光接続基板に差し替えてもよい。このような差し替えができる理由は、図２を用いて説明したように、ＭＡＣ回路３０と光接続装置４０との電気信号の接続条件（本数、レベルなど）が統一されているからである。
【００４３】
図５は、一つの局側端局装置ＯＬＴにおいて、光コネクタポート数が１ポートの光接続部基板とＮポートの光接続部基板とを、ＰＯＮシステムのネックワーク形態に応じて差し替えることが可能な光通信システムを示している。光接続装置４０の光コネクタポート数を“Ｎ”として、Ｎ＝２，４を想定している。
例えば、図５（ａ）において、ＰＯＮシステムは、局側端局装置ＯＬＴからつながる１ポートの幹線光ファイバが使用されているので１ポートの光接続部基板を使用している。図５（ｂ）において、局側端局装置ＯＬＴからつながる２ポートの幹線光ファイバが接続されることとなれば２ポートの光接続部基板に差し替えることができる。図５（ｃ）において、将来４ポートに増設されたときに、４ポートの光接続部基板に差し替えることができる。
【００４４】
この差し替えの手順を、図５（ａ）の１ポートの光接続部基板から、図５（ｃ）の４ポートの光接続部基板への交換を例にとって説明する。
光接続部基板の装着端子の特定の２つのピンは短絡されている。光接続部基板を受け入れる側の端子のうち、前記特定の２つのピンに対応する端子のうち１つは接地されているので、他の１つの端子の電位を調べることにより、光接続部基板の装着を認識することができる。そこで、１ポートの光接続部基板が取り外されて、４ポートの光接続部基板が装着されると、「他の１つの端子」の電位が接地電位になり、これをきっかけにして、新しく装着された光接続部基板のポート数、レーザダイオードの情報等（光接続部基板のメモリに記載されている）を読み込み、これらの情報をＭＡＣ回路に知らせる。
【００４５】
つぎに、図２〜図４の光接続装置４０の構成において、フォトダイオード５１を子局ＯＮＵからの上り光信号の有無に応じて、電源オフにする手順について説明する。まずＭＡＣ回路からの定期的な指令により、（１）光接続装置４０は応答する子局ＯＮＵの有無に係わらず、すべてのフォトダイオード５１のバイアス電源をオンにする。（２）ディスカバリ・フレームを含む光信号をネットワークに送信する。（３）この送信を受けて、通信要求のある子局ＯＮＵのみが応答してくる。（４）応答してきた子局ＯＮＵとの間でＩＤなどを決定しコネクションを成立させる。（５）コネクションが成立した子局ＯＮＵを含む光コネクタポートにつながるフォトダイオード５１のみ、バイアス電源を引き続きオンにし、それ以外のフォトダイオード５１のバイアス電源をオフにする。以上の手順を実行することにより、使用しないフォトダイオード５１をオフにできるので、子局ＯＮＵにおける電力の節約ができる。
【００４６】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
４０ 光接続装置
４２ レーザダイオード（発光素子）
４３ 光増幅素子
４５ 光スプリッタ（光分岐素子）
４６ 光波長多重素子（多重分離手段）
４７ 光コネクタポート
４８ 光波長多重素子（合波器）
４９ 電気コネクタポート
５１ フォトダイオード（光受光素子）
５３ 混合回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親局と複数の子局との間で光ファイバを介して光通信を行うＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの親局の局側端局装置に装備され、電気信号と光信号とを変換する光接続装置に関し、特に子局を多く収容することができる光接続装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
局側端局装置ＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線局側端局装置）と、複数の子局ＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者側端末）との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信する光通信システムがある。
この光通信システムのうち、局側端局装置ＯＬＴから接続される１本の光ファイバを、複数の子局ＯＮＵで共有するＰＯＮ（Passive Optical Network）システム（ＰＤＳ（Passive Double Star）ともいう。）が実用化されている。
【０００３】
ＰＯＮシステムは、局側端局装置ＯＬＴと、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号を受動的（Passive）に分岐する受動型光分岐器（以下、単に光カプラという。）とが、伝搬モードが単一であるシングルモードファイバ（Single Mode Fiber：以下、単に光ファイバという。）で接続されている。
子局ＯＮＵは通常、複数あり、局側端局装置ＯＬＴと複数の子局ＯＮＵとは、光ファイバおよび光カプラを介して接続された１対Ｎの伝送を基本としている。これにより、１つの局側端局装置ＯＬＴに対して、Ｎ個の子局ＯＮＵを割り当てることができ、全体的な設備コストを抑えることができる。
【０００４】
なお、ＰＯＮシステムでは、局側端局装置ＯＬＴから子局ＯＮＵに送信される下り光信号は、全子局ＯＮＵに同時に配信されるが、論理リンクの識別子が付加されており、当該論理リンクを構成する子局ＯＮＵのみが光信号を取り込むことができる。そして、子局ＯＮＵから送信される上り光信号は、他の子局ＯＮＵと衝突しないように、各子局ＯＮＵの送信時間が割り当てされている（時分割多重）。
【０００５】
このＰＯＮシステムでの光伝送路損失は、光ファイバの距離（約０．４ｄＢ／ｋｍ）、光カプラでの分岐数（２分岐あたり３ｄＢ）などの合計値に基づいて算出される。光カプラでの分岐による光伝送路損失は２分岐あたり３ｄＢであることを考えると、光伝送路２０ｋｍ以上、パワーバジェット（送信器の最低出力と受信器の最低感度の差）２９ｄＢという条件では、最大３２分岐までしか分岐をすることができない。すなわち従来技術の範囲内でのＰＯＮシステムでは、１局の局側端局装置ＯＬＴに対する子局ＯＮＵの数は、実質（特に短い距離でない限り）３２局に制限されていたといえる。このような３２分岐のＰＯＮシステムは、例えば図６に示すように、局側端局装置ＯＬＴ側の局舎内で４分岐、子局ＯＮＵ側は架空クロージャ内などで８分岐といった構成となっている。
【０００６】
図６は、ＰＯＮシステムでの従来の局側端局装置ＯＬＴの内部構成を示すブロック図である。
局側端局装置ＯＬＴは、インターネットなど上位ネットワークとの接続インターフェイスであるＳＮＩ(System Network Interface)回路２０と、ＳＮＩ回路２０に接続され上位レイヤー（ＭＡＣ層）のユーザデータを扱うＭＡＣ(Media Access Controller)回路３０と、ＭＡＣ回路３０と光ネットワークとの接続インターフェイスである光接続装置６０とを備えている。
【０００７】
ＭＡＣ回路３０は、複数の子局ＯＮＵとの通信を確立するため、通信する子局ＯＮＵの指定や送受信のタイミングなどを制御する。光接続装置６０は、電気コネクタポート４９を介してＭＡＣ回路３０に接続され、子局ＯＮＵへの下り信号を扱う下り系統と子局ＯＮＵからの上り信号を扱う上り系統とに分かれている。
下り系統は、ＭＡＣ回路３０から電気信号を受信し、レーザダイオード６２を駆動するための電気信号を生成するドライバ回路６１、ドライバ回路６１で生成された電気信号を光信号に変換するレーザダイオード６２、光波長多重素子（ＷＤＭ）６３及び光コネクタポートＣＮ６４を備えている。
【０００８】
光波長多重素子（ＷＤＭ）６３は、１又は複数の光入口から入る下り光信号を混合して光コネクタポート６４に送り出し、光コネクタポート６４からの上り信号の波長を、１又は複数の光出口に分離する。光コネクタポート６４は、局側端局装置ＯＬＴと外部の幹線光ファイバ７０との光結合をさせる受動素子である。
上り系統は、光コネクタポート６４、光波長多重素子（ＷＤＭ）６３、フォトダイオード（ＰＤ）６５及び電気信号増幅器（プリアンプ）６６を備えている。幹線光ファイバ７０を伝送してきた上り信号は、光コネクタポート６４と光波長多重素子６３とを通過し、フォトダイオード６５によって電気信号に変換される。フォトダイオード６５で変換された電気信号は、電気信号増幅器６６で増幅され、ＭＡＣ回路３０、ＳＮＩ回路２０を通って、上位ネットワークに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2006-352350号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
PONシステムのような上り時分割多重を前提としたシステムにおいて、分岐数をさらに増加させて、１台の局側端局装置ＯＬＴに、より多数の子局ＯＮＵを接続することで、安価で効率的なシステムを構築することが望まれている。
ＰＯＮシステムにぶら下がる子局ＯＮＵを増やすためには、光カプラの分岐数を増やさなければいけない。しかし、光カプラの分岐数を増やすには、光カプラと複数の子局ＯＮＵとの間に、さらに他の光カプラを挿入しなければならなくなり、光カプラの挿入段数に応じて挿入損失が増加する。このため、子局ＯＮＵから発光される上り光信号は、光カプラで大きな挿入損失を受けて、局側端局装置ＯＬＴに届くときには、光強度が減衰して弱い光になってしまい、Ｓ／Ｎが劣化し十分な伝送速度が確保できなくなる。
【００１１】
なお、局側端局装置ＯＬＴの電気信号部分で上り下り信号をN（Ｎ：複数）グループに分岐し、N個の１対１光電変換装置に接続する提案（特許文献１）がある。この場合、局側端局装置ＯＬＴの電気基板と光電変換装置とは電気コネクタを介して接続される。従って電気基板側ではあらかじめ分岐数を決定して配線を準備しておく必要がある。また、接続する光電変換装置の数に応じて、使用しない場合の終端抵抗などが必要となる。さらに、同じ電気信号に対する受発光素子基板をN個実装することになり効率的でない面もある。
【００１２】
本発明はこのような状況でなされたもので、子局ＯＮＵに対する分岐数を増やすことが容易にできる、ＰＯＮシステムの局側端局装置に設置される光接続装置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】
【００１３】
本発明の光接続装置は、ＰＯＮシステムの親局の端局装置に装備され、電気信号と光信号とを変換する光接続装置であって、下り電気信号を入力するための電気入出力部と、電気入出力部から入力された電気信号に基づいて、下り光信号を生成する発光素子と、発光素子により生成された光信号の光路を複数本に分岐する光分岐素子と、光分岐素子の各光出口にそれぞれ接続され、上り／下り光信号を分離する複数の多重分離手段と、複数の多重分離手段の下り光信号の光出口にそれぞれ接続され、ＰＯＮシステムの光ファイバに接続される光コネクタポートと、複数の多重分離手段の上り信号の光出口にそれぞれ接続され、子局の端局装置から伝送される上り光信号を受光する、光コネクタポートと同数の光受光素子と、複数の光受光素子から出力される各上り電気信号を混合する混合回路とを備えるものである。
【００１４】
この構成によれば、送信側の下り信号は発光素子によって光信号に変換され、光分岐素子で分岐され、それぞれ多重分離手段、光コネクタポートを通して光ファイバに接続される。子局ＯＮＵから伝送される上り光信号は、多重分離手段で分離され、多重分離手段の上り信号の出口から直接、光受光素子にそれぞれ入り、電気信号に変換されて混合される。すなわち、光分岐素子を通らない。よって、上り光信号が光カプラで挿入損失等を受けて、光接続装置に届くときには、光強度が減衰して受信感度に余裕がなくなってしまっても、光接続装置光コネクタポートに入ってから光受光素子に到達するまで、それ以上の減衰は免れる。したがって、光受光素子において上り電気信号に変換された段階で、「Ｓ／Ｎが劣化し十分な伝送速度が確保できなくなる」という欠点がない。
【００１５】
なお下り送信側は光分岐素子を通って分岐されるが、発光素子の発光電力を予め大きなものに設定する等の措置により、光分岐素子を通過することによる損失を回避することができる。
本発明の光接続装置は、光コネクタポートの数にかかわらず、同一の基板構成であり、電気入出力部及び光コネクタポートは基板間で互換性を持ち、基板の差し替えが可能であることが好ましい（請求項２）。子局ＯＮＵ数など光ネットワークの規模に応じて、光接続装置に要求される光コネクタポート数がまちまちであるが、この構成によれば、光コネクタポート数の違う基板間で差し替えができる。よって、いかなる規模の光ネットワークに対しても簡単に対応できる。
【００１６】
本発明の光接続装置は、発光素子により生成された光信号を増幅する光増幅素子をさらに有し、光分岐素子は、光増幅素子によって増幅された光を複数本に分岐するものであってもよい（請求項３）。この光増幅素子を利用して光強度を増幅することにより、光分岐素子を通過することによる損失を回避することができる。
発光素子は、発光波長の違う複数の発光素子を含み、各発光素子と光分岐素子との間に、発光素子から出力され波長の違う光信号を合波する合波器が介在する構成であっても良い（請求項４）。複数の発光素子を用いることにより、光信号の波長数を増やすことができ、伝送する情報量を増やすことができる。
【００１７】
発光素子は、発光波長の違う複数の発光素子を含み、光分岐素子は複数の光分岐素子を含み、各発光素子に、複数の光分岐素子が、それぞれ接続されている構成であっても良い（請求項５）。この構成においても、複数の発光素子を用いることにより、光信号の波長数を増やすことができ、伝送する情報量を増やすことができる。また、この構成では、光分岐素子は複数必要になるが、合波器は不要となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば、上り信号については光分岐素子による挿入損失を増加させることなく、１局の局側端局装置が収容できる子局の局数を増やすことできる。また、基板の差し替えが可能であれば、光接続装置の上位につながる装置には、従来からある装置を使用することができる。これにより、既存の施設や装置を活用することでコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】局側端局装置ＯＬＴと複数の子局ＯＮＵとの間を、幹線光ファイバ７０、光カプラ８０、光ファイバ７１を介して接続したＰＯＮシステムのネットワーク構成例を示す概略図である。
【図２】局側端局装置ＯＬＴに設置された本発明の実施形態に係る光接続装置のブロック構成図である。
【図３】他の実施形態に係る、局側端局装置ＯＬＴに設置された光接続装置のブロック構成図である。
【図４】さらに他の実施形態に係る、局側端局装置ＯＬＴに設置された光接続装置のブロック構成図である。
【図５】一つの局側端局装置ＯＬＴにおいて、１ポートの光接続装置基板とＮポートの光接続装置基板とを、ＰＯＮシステムのネックワーク形態に応じて差し替えることが可能なことを示す模式図である。
【図６】ＰＯＮシステムでの従来の局側端局装置ＯＬＴの内部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、局側端局装置ＯＬＴと複数の子局ＯＮＵとの間を、幹線光ファイバ７０、光カプラ８０、光ファイバ７１を介して接続したＰＯＮシステムの構成例を示す概略図である。
ＰＯＮシステムは、ＰＯＮ（Passive Optical Network）技術に、ギガビットイーサネット（Gigabit Ethernet）（イーサネット（Ethernet）は、登録商標である。）技術を取り込み、高速のベースバンド速度で光ファイバのアクセス区間通信を実現するＧＥ−ＰＯＮ（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）方式を採用している。
【００２１】
ＰＯＮシステムは、局舎に備えられる局側端局装置ＯＬＴと複数の加入者宅に備えられる子局ＯＮＵとが、局側端局装置ＯＬＴに直接つながっている幹線光ファイバ７０と光分岐器としての光カプラ８０と子局ＯＮＵに直接つながっている光ファイバ７１とを介して接続されている。
局側端局装置ＯＬＴから直接分岐される幹線光ファイバ７０の本数は複数Ｎであり、この例ではＮ＝４本となっている。それぞれの幹線光ファイバ７０には、局側端局装置ＯＬＴから、同一内容の光信号が伝送される。
【００２２】
子局ＯＮＵは、加入者宅内に設置されるパーソナルコンピュータ、ネットワークプレーヤなど、光ネットワークサービスを享受する端末を接続するためのネットワークインタフェースを備えている。
光カプラ８０は、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的に信号を分岐・多重するスターカプラで構成されている。
【００２３】
光ファイバ７０，７１は、好ましくは１本の光ファイバからなるシングルモードファイバ（Single Mode Fiber）が用いられる。
図２は、局側端局装置ＯＬＴに設置された光接続装置４０を示すブロック構成図である。
局側端局装置ＯＬＴは、インターネットなど上位ネットワークとの接続インターフェイスであるＳＮＩ(System Network Interface)回路と、ＳＮＩ回路２０に接続され上位レイヤー（ＭＡＣ層）のユーザデータを扱うＭＡＣ(Media Access Controller)回路と、ＭＡＣ回路３０と光ネットワークとの接続インターフェイスである光接続装置４０とを備えている。ＭＡＣ回路３０は、複数の子局ＯＮＵとの通信を確立するため、通信する子局ＯＮＵの指定や送受信のタイミングなどを制御する。
【００２４】
ＳＮＩ回路２０とＭＡＣ回路３０、ＭＡＣ回路３０と光接続装置４０はそれぞれ電気信号で接続されている。特にＭＡＣ回路３０と光接続装置４０との間の接続ポートを「電気コネクタポート４９」という。電気コネクタポート４９における電気信号の接続条件（端子本数、信号の種類、レベルなど）は、図６を用いて説明した従来の電気信号の接続条件と同一である。
【００２５】
光接続装置４０の内部は、子局ＯＮＵへの下り信号を扱う下り系統と子局ＯＮＵからの上り信号を扱う上り系統とに分かれている。
下り系統は、ＭＡＣ回路３０から電気信号を受信し、レーザダイオード４２を駆動するための電気信号を生成するドライバ回路４１、ドライバ回路４１で生成された電気信号を光信号に変換するレーザダイオード４２、光増幅素子４３、光フィルタ４４、光スプリッタ４５、光波長多重素子（ＷＤＭ）４６、光コネクタポート４７を備えている。
【００２６】
光増幅素子４３は、光スプリッタ４５での分岐の損失を補うためにレーザダイオード４２から発光された光の強度を増幅する素子である。光増幅素子４３の設置に代えて、レーザダイオード４２の駆動電流を増加させてもよい。分布帰還型半導体レーザ（Distributed FeedBack Laser Diode）など高電力の素子を使用することで、発光パワーを上げることもできる。光フィルタ４４は、レーザダイオード４２や光増幅素子４３で発生する雑音光（ＡＳＥ）が伝送性能に影響を与えないように、下り信号を通過させ雑音光を減衰させるための波長帯域通過フィルタである。
【００２７】
光スプリッタ４５は１つの光導波路から入射する光信号を複数Ｎの光導波路に分割して送り出す素子である。特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的に信号を分岐するスターカプラで構成されている。前述した光カプラ８０と同じ部品であるが、光の伝搬方向が単一であるために「光スプリッタ」という語を用いた。この例では、１つの光信号を４つの光信号に分割する。
【００２８】
光波長多重素子４６は、各光信号に対応してＮ個備えられ（この例では４つ）、１又は複数の光入口から入る下り光信号を混合して光コネクタポート４７に送り出し、光コネクタポート４７からの上り信号の波長を１又は複数の光出口に分離する。
光コネクタポート４７はＮ個備えられ、それぞれ、局側端局装置ＯＬＴと外部の幹線光ファイバ７０との光結合をさせる受動素子である。
【００２９】
上り系統は、Ｎ本の幹線光ファイバ７０に対応した数だけあり（この例では４つ）、前記光コネクタポート４７、前記光波長多重素子４６、フォトダイオード（ＰＤ）５１、電気信号増幅器（プリアンプ）５２、混合回路５３を備えている。
各幹線光ファイバ７０を伝送してきた上り信号は、光コネクタポート４７と光波長多重素子４６とを通過し、フォトダイオード５１で電気信号に変換される。幹線光ファイバ７０を伝送してきた上り信号は、光ネットワークの損失のため微弱になっており、変換される電気信号も微弱なものになる。このため、フォトダイオード５１には、微弱な光信号の受信特性に優れるアバランシェ・フォトダイオード（APD）を使用することが好ましい。フォトダイオード５１で変換された電気信号は、電気信号増幅器５２で増幅される。
【００３０】
混合回路５３は、電気信号増幅器５２で増幅されたＮ個の電気信号を混合する回路である。各子局ＯＮＵから送られてくる光信号は時分割多重方式であるため、混合回路５３は論理的な“ＯＲ”をとる回路であればよい。なお、結線により論理和が実現できるバイアス条件が満たされているときは、単に結線するだけでもよい（Wired OR回路）。また、加算回路・OR回路・選択回路のいずれか若しくはすべてを含んで構成され、必要に応じていずれかの電気信号を参照するような回路であってもよい。
【００３１】
混合回路５３で１つにされた電気信号は、電気コネクタポート４９を通って、ＭＡＣ回路３０、ＳＮＩ回路２０、上位ネットワークに供給される。
以上のように本実施の形態の光接続装置４０によれば、下り系統において、レーザダイオード４２で生成された光信号を、光スプリッタ４５で複数Ｎの光導波路に分割して送り出す。この光スプリッタ４５のＮ分岐に基づいて発生する損失は、レーザダイオード４２若しくは光増幅素子４３で補償できる。したがって、幹線光ファイバ７０を伝送する光信号であって、多数の光カプラを通過し、光ネットワークの損失のため微弱になって子局ＯＮＵに届くであろう光信号を生成する際に、子局ＯＮＵの光受信器に過度の高感度化を要求することなく、この損失を見越した高い強度の光信号を送信することができる。
【００３２】
上り系統においては、光ネットワークのＮ本の幹線光ファイバからそれぞれ入ってくる光を、Ｎ個のフォトダイオード５１を使ってそれぞれ電気信号に変換する。したがって、フォトダイオード５１の感度を、図６に示した従来の「１本の幹線光ファイバから光信号が入ってくる構成」におけるフォトダイオード６５よりも高いものに設定する必要はなく、従来と同様の値に設定できる。このため、子局ＯＮＵの光送信器に過度の大電力化を強いることもない。
【００３３】
また、ＭＡＣ回路３０から見れば、電気コネクタポート４９につながれた図１の光接続装置４０と、図６の光接続装置６０とは、同一に見えるため、電気信号の種類、レベル等を変更する必要はない。なお、子局ＯＮＵの数が例えば32から128のように増加するのであれば、ＭＡＣ回路３０においてそれなりの数の子局ＩＤ（識別符号）を設定する必要がある。ただし子局ＩＤの数は、ＭＡＣ回路３０が管理できる論理リンクの最大個数（例えば２５６個）以下の数とする。
【００３４】
図３は、他の実施形態に係る、局側端局装置ＯＬＴに設置された光接続装置４０のブロック構成図である。この図において上り系統は、図２に示したものと同じであるので図示を省略している。
光接続装置４０の下り系統には、図２に示したものと違って、２個のレーザダイオード４２ａ，４２ｂが搭載され、２波長の下り光信号が伝送される。ただし、２波長に限定されるものではなく、もっと多数の波長の下り光信号が伝送されるようにしてもよい。
【００３５】
下り系統は、ＭＡＣ回路３０から電気信号を受信しレーザダイオード４２ａ，４２ｂを駆動するための電気信号を生成するドライバ回路４１ａ，４１ｂ、ドライバ回路４１ａ，４１ｂで生成された電気信号をそれぞれ光信号に変換するレーザダイオード４２ａ，４２ｂ、光増幅素子４３ａ，４３ｂ、光フィルタ４４ａ，４４ｂ、第一の光波長多重素子４８、光スプリッタ４５、第二の光波長多重素子４８、光コネクタポート４７を備えている。
【００３６】
第一の光波長多重素子４８は、レーザダイオード４２ａ，４２ｂから発光された各光信号を合波するものである。この合波によって、光スプリッタ４５の数は１つで済む。光スプリッタ４５は、第一の光波長多重素子４８から出射された光信号をＮ、例えば４つの光信号に分割するものである。第二の光波長多重素子４６は、４個備えられ、光スプリッタ４５につながる光出口から入る下り光信号を混合して光コネクタポート４７に送り出す。
【００３７】
以上のように図３の光接続装置４０によれば、下り系統において、各レーザダイオード４２で生成された光信号を第一の光波長多重素子４８で合波した後、光スプリッタ４５でＮの光導波路に分割して送り出す。各分割された光は、２つの波長の光が共存しているので、各波長の光ごとに情報を載せることができる。
また、ＰＯＮシステムの子局ＯＮＵの規模や情報量に応じて、すべてのレーザダイオード４２ａ，４２ｂを運用する形態と、一部のレーザダイオード４２ａのみを運用する形態とを使い分けることもできる。すなわち、ＰＯＮシステムの運用当初は子局ＯＮＵ規模や伝送する情報量が少ないので、一部のレーザダイオード４２ａのみを運用し、規模や情報量が増えてくれば、光接続装置４０の基板はそのままで運用するレーザダイオード４２ａ，４２ｂの数を増やしていく。
【００３８】
この光スプリッタ４５の分岐に基づいて発生する損失は、レーザダイオード４２ａ，４２ｂ若しくは光増幅素子４３ａ，４３ｂで補償できることは、図２を用いて説明したとおりである。したがって、局側端局装置ＯＬＴは大きな強度の光信号を送信することができ、子局ＯＮＵの光受信器に過度の高感度化を要求することがないので、子局ＯＮＵを安価に製造できる。
【００３９】
図４は、さらに他の実施形態に係る、局側端局装置ＯＬＴに設置された光接続装置４０のブロック構成図である。この図においても上り系統は、図２に示したものと同じであるので図示を省略している。
光接続装置４０の下り系統は、図２に示したものと違って、２個のレーザダイオード４２ａ，４２ｂが搭載され、２波長の下り光信号が伝送される。ただし、２波長に限定されるものではなく、もっと多数の波長の下り光信号が伝送されるようにしてもよい。
【００４０】
下り系統は、ＭＡＣ回路３０から電気信号を受信しレーザダイオード４２ａ，４２ｂを駆動するための電気信号を生成するドライバ回路４１ａ，４１ｂ、ドライバ回路４１ａ，４１ｂで生成された電気信号をそれぞれ光信号に変換するレーザダイオード４２ａ，４２ｂ、光増幅素子４３ａ，４３ｂ、光フィルタ４４ａ，４４ｂ、複数の光スプリッタ４５ａ，４５ｂ、光波長多重素子４６、光コネクタポート４７を備えている。
【００４１】
それぞれの光スプリッタ４５ａ，４５ｂは、レーザダイオード４２ａ，４２ｂから発光された各光信号をＮ、例えば４つの光信号に分割するものである。光波長多重素子４６は、４個備えられ、光スプリッタ４５ａにつながる光入口、光スプリッタ４５ｂにつながる光入口から入るそれぞれの下り光信号を混合して光コネクタポート４７に送り出す。
図４の光接続装置４０によれば、図３の光接続装置４０と違って、光スプリッタ４５の数は１つでなく２つ必要となるが、第一の光波長多重素子４８を省略できるので、第一の光波長多重素子４８の挿入に基づく損失を回避できる。
【００４２】
今までの実施形態では、光コネクタポート４７からネットワークに出射される光の本数Ｎは“４”であった。しかし、“４”という数は固定された数ではなく、Ｎ＝２の光接続装置４０を搭載した基板も、Ｎ＝１の光接続装置４０を搭載した基板も製作することができる。
光接続装置４０の製作元がＮ＝１，Ｎ＝２，Ｎ＝４の光接続基板をそれぞれ製作し、局側端局装置ＯＬＴにつながるべき幹線光ファイバ７０の数に応じて光コネクタポート数Ｎ＝１，Ｎ＝２又はＮ＝４の光接続基板を選択してマウントするようにしてもよい。また、光ネットワークの最初の構築時点ではＮ＝１の光接続基板をマウントし、子局ＯＮＵの個数が増えるに従って、光コネクタポート数Ｎの多い光接続基板に差し替えてもよい。このような差し替えができる理由は、図２を用いて説明したように、ＭＡＣ回路３０と光接続装置４０との電気信号の接続条件（本数、レベルなど）が統一されているからである。
【００４３】
図５は、一つの局側端局装置ＯＬＴにおいて、光コネクタポート数が１ポートの光接続部基板とＮポートの光接続部基板とを、ＰＯＮシステムのネックワーク形態に応じて差し替えることが可能な光通信システムを示している。光接続装置４０の光コネクタポート数を“Ｎ”として、Ｎ＝２，４を想定している。
例えば、図５（ａ）において、ＰＯＮシステムは、局側端局装置ＯＬＴからつながる１ポートの幹線光ファイバが使用されているので１ポートの光接続部基板を使用している。図５（ｂ）において、局側端局装置ＯＬＴからつながる２ポートの幹線光ファイバが接続されることとなれば２ポートの光接続部基板に差し替えることができる。図５（ｃ）において、将来４ポートに増設されたときに、４ポートの光接続部基板に差し替えることができる。
【００４４】
この差し替えの手順を、図５（ａ）の１ポートの光接続部基板から、図５（ｃ）の４ポートの光接続部基板への交換を例にとって説明する。
光接続部基板の装着端子の特定の２つのピンは短絡されている。光接続部基板を受け入れる側の端子のうち、前記特定の２つのピンに対応する端子のうち１つは接地されているので、他の１つの端子の電位を調べることにより、光接続部基板の装着を認識することができる。そこで、１ポートの光接続部基板が取り外されて、４ポートの光接続部基板が装着されると、「他の１つの端子」の電位が接地電位になり、これをきっかけにして、新しく装着された光接続部基板のポート数、レーザダイオードの情報等（光接続部基板のメモリに記載されている）を読み込み、これらの情報をＭＡＣ回路に知らせる。
【００４５】
つぎに、図２〜図４の光接続装置４０の構成において、フォトダイオード５１を子局ＯＮＵからの上り光信号の有無に応じて、電源オフにする手順について説明する。まずＭＡＣ回路からの定期的な指令により、（１）光接続装置４０は応答する子局ＯＮＵの有無に係わらず、すべてのフォトダイオード５１のバイアス電源をオンにする。（２）ディスカバリ・フレームを含む光信号をネットワークに送信する。（３）この送信を受けて、通信要求のある子局ＯＮＵのみが応答してくる。（４）応答してきた子局ＯＮＵとの間でＩＤなどを決定しコネクションを成立させる。（５）コネクションが成立した子局ＯＮＵを含む光コネクタポートにつながるフォトダイオード５１のみ、バイアス電源を引き続きオンにし、それ以外のフォトダイオード５１のバイアス電源をオフにする。以上の手順を実行することにより、使用しないフォトダイオード５１をオフにできるので、子局ＯＮＵにおける電力の節約ができる。
【００４６】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
４０ 光接続装置
４２ レーザダイオード（発光素子）
４３ 光増幅素子
４５ 光スプリッタ（光分岐素子）
４６ 光波長多重素子（多重分離手段）
４７ 光コネクタポート
４８ 光波長多重素子（合波器）
４９ 電気コネクタポート
５１ フォトダイオード（光受光素子）
５３ 混合回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局と複数の子局との間で光ファイバを介して光通信を行うＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの親局の端局装置に装備され、電気信号と光信号とを変換する光接続装置であって、
電気信号を入出力するための電気入出力部と、
前記電気入出力部から入力された電気信号に基づいて、下り光信号を生成する発光素子と、
前記発光素子により生成された光信号の光路を複数本に分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子の各光出口にそれぞれ接続され、上り／下り光信号を分離する複数の多重分離手段と、
前記複数の多重分離手段の下り光信号の光出口にそれぞれ接続され、ＰＯＮシステムの光ファイバに接続される光コネクタポートと、
前記複数の多重分離手段の上り信号の光出口にそれぞれ接続され、子局の端局装置から伝送される上り光信号を受光する、前記光コネクタポートと同数の光受光素子と、
前記複数の光受光素子から出力される各上り電気信号を混合する混合回路とを備える、光接続装置。
【請求項２】
前記光コネクタポートの数にかかわらず同一の基板構成であり、前記電気入出力部及び前記光コネクタポートは基板間で互換性を持ち、基板の差し替えが可能である、請求項１に記載の光接続装置。
【請求項３】
前記発光素子により生成された光信号を増幅する光増幅素子をさらに有し、
前記光分岐素子は、前記光増幅素子によって増幅された光を複数本に分岐するものである、請求項１又は請求項２に記載の光接続装置。
【請求項４】
前記発光素子は、発光波長の違う複数の発光素子を含み、
前記各発光素子と前記光分岐素子との間に、発光素子から出力され波長の違う光信号を合波する合波器が介在する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光接続装置。
【請求項５】
前記発光素子は、発光波長の違う複数の発光素子を含み、
前記光分岐素子は複数の光分岐素子を含み、
前記各発光素子に、複数の前記光分岐素子が、それぞれ接続されている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光接続装置。
【請求項１】
親局と複数の子局との間で光ファイバを介して光通信を行うＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの親局の端局装置に装備され、電気信号と光信号とを変換する光接続装置であって、
電気信号を入出力するための電気入出力部と、
前記電気入出力部から入力された電気信号に基づいて、下り光信号を生成する発光素子と、
前記発光素子により生成された光信号の光路を複数本に分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子の各光出口にそれぞれ接続され、上り／下り光信号を分離する複数の多重分離手段と、
前記複数の多重分離手段の下り光信号の光出口にそれぞれ接続され、ＰＯＮシステムの光ファイバに接続される光コネクタポートと、
前記複数の多重分離手段の上り信号の光出口にそれぞれ接続され、子局の端局装置から伝送される上り光信号を受光する、前記光コネクタポートと同数の光受光素子と、
前記複数の光受光素子から出力される各上り電気信号を混合する混合回路とを備える、光接続装置。
【請求項２】
前記光コネクタポートの数にかかわらず同一の基板構成であり、前記電気入出力部及び前記光コネクタポートは基板間で互換性を持ち、基板の差し替えが可能である、請求項１に記載の光接続装置。
【請求項３】
前記発光素子により生成された光信号を増幅する光増幅素子をさらに有し、
前記光分岐素子は、前記光増幅素子によって増幅された光を複数本に分岐するものである、請求項１又は請求項２に記載の光接続装置。
【請求項４】
前記発光素子は、発光波長の違う複数の発光素子を含み、
前記各発光素子と前記光分岐素子との間に、発光素子から出力され波長の違う光信号を合波する合波器が介在する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光接続装置。
【請求項５】
前記発光素子は、発光波長の違う複数の発光素子を含み、
前記光分岐素子は複数の光分岐素子を含み、
前記各発光素子に、複数の前記光分岐素子が、それぞれ接続されている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光接続装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２６７９１（Ｐ２０１３−２６７９１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９１９１（Ｐ２０１１−１５９１９１）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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