JP3778183B2 - Master station apparatus in optical communication system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親局と複数の子局との間を、受動型光分岐器を介して光ファイバで接続した光通信システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
親局と複数の子局との間を、光データ通信ネットワークを使って双方向通信するシステムにおいて、親局と各子局との間を、それぞれ1本の光ファイバで放射状に結ぶネットワーク構成が実用化されている(Single Star)。このネットワーク構成では、システム、機器構成は簡単になるが、1つの子局が1本の光ファイバを占有するので(子局数Nあれば、通しの光ファイバがN本必要)、システムの低価格化を図るのが困難である。
【0003】
そこで、1本の光ファイバを、複数の子局で共有するPON(Passive Optical Network)システム(PDS(Passive Double Star)ともいう)が提案されている。このPONシステムは、親局と受動型光分岐器との間を光ファイバで接続し、さらに光分岐器と複数の子局との間をそれぞれ複数の光ファイバで接続したものである。また、光分岐器と複数の子局との間に、さらに他の光分岐器を挿入する構成も採用されている。
【0004】
PONシステムでは、親局から送信される下り光信号は、全子局に配信されるが、送り先アドレスの子局のみが光信号を取り込む。また、子局から送信される上り光信号は、子局どうしで衝突しないように、各子局の送信時間が分割割当される。
また、PONシステムでは、親局に近い場所に設置された子局あるいは分岐の少ない子局からの光信号と、親局から遠い場所に設置された子局あるいは複数の分岐を経た子局からの光信号とでは、親局における光受信強度が大きく異なる。
【0005】
これは、光が光ファイバを伝搬するときに減衰を受けるとともに、光分岐器を通過するごとに、さらに大きな減衰を受けるからである。
一方、親局の光受信器においては、光増倍作用を持つアバランシェフォトダイオード(APD;Avalanche Photo Diode)が用いられることがある。このAPDは、逆バイアスされたPN接合部の増倍作用により、弱い光信号でも高感度で受信できるが、強い光信号が入力されると容易に飽和してしまい、正確な光信号受信ができなくなる。
【0006】
そこでこのAPDの増倍率を、弱い入力光信号に対しては大きく、強い入力光信号に対しては小さく設定するために、APDのバイアス電圧を調整することが行われている。
例えば、APDに固定抵抗を直列に挿入して、APDに大きな電流が流れると、抵抗の電圧降下を利用して、APDにかかるバイアス電圧を小さくするという原理を利用している(自己バイアス方式という)。
【0007】
【特許文献1】
特開平11-355218号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記自己バイアス方式では、受光回路の浮遊容量によりバイアス設定時間の遅れが生じてしまい、PONシステムで、各子局から時分割で送られてくる光信号の受信強度に大きな落差があるときに、迅速にバイアス電圧を設定変更することができないという問題がある。
各子局からの光信号の強度を測定して、APDのバイアス電圧をフィードバック制御することも考えられるが(前記特許文献1)、各子局からの光信号の立ち上がり時間が非常に短いことに加えて(1ナノ秒程度)、フィードバックループが時定数を持っているため、受信光信号の立ち上がりに十分に追従できないという問題がある。
【0009】
また、PONシステムに新たに子局が加入した場合には、親局が当該子局を知らないので、送信時間の分割割当できないことに加えて、当該子局からの上り光信号の受信強度も測定されていないので、親局は当該子局からの上り光信号を適切に受信できないという問題もある。
このため、親局からのポーリングによって新規加入子局を認識する期間中に子局からの上り光信号の受信が予測されるので、この期間中に、当該上り光信号の受信強度に適切に対応したバイアス電圧を設定することのできる光通信システムにおける親局装置が望まれていた。
【0010】
そこで、本発明は、親局と複数の子局との間を、光分岐器を介して光ファイバで接続した光通信システムにおいて、子局からの上り光信号の受信が予測される期間中に、APDの受光感度を適切に設定することのできる光通信システムにおける親局装置を提供することである。
本発明の他の目的は、親局と複数の子局との間を、光分岐器を介して光ファイバで接続し、親局が子局からの上り光信号のタイムスロットを指定することにより上り光信号の送信時点を決定する光通信システムにおいて、親局の光受信強度に大きな差があっても検出感度が低下せず、かつ、大きな光入力があっても飽和せずに受信することのできる光通信システムにおける親局装置を提供することである。
【0011】
本発明のさらに他の目的は、親局と複数の子局との間を、光分岐器を介して光ファイバで接続し、親局が当該光通信システムに新たに加入した子局を認識するために、当該子局に対してポーリングを行う光通信システムにおいて、当該子局からの上り光信号の受信が予測される期間中に、当該上り光信号の受信強度に適切に対応したバイアス電圧を設定することのできる光通信システムにおける親局装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明の光通信システムにおける親局装置は、子局からの上り光信号を受信するアバランシェフォトダイオードと、前記アバランシェフォトダイオードにバイアス電源を供給する直流電源と、前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を複数段階に変化させる受信制御部とを備え、前記直流電源は、異なる出力電圧を切り換えるスイッチ回路を含み、前記受信制御部は、特定の子局からの上り光信号を受信する前の時点において、前記スイッチ回路を切り換えることによりアバランシェフォトダイオードに与えるバイアス電圧を設定し、前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を変化させるものである(請求項1)。
この構成によれば、子局からの上り光信号の受信が予測される期間中にAPDの受光感度を複数段階(2段階以上)に変化させることができる。これらのうちの何れかの段階は、子局からの上り光信号の強度に対応したAPDの受光感度であるので、APDの受光感度を適切に設定することができる。
前記直流電源は、異なる出力電圧を切り換えるスイッチ回路を含み、前記受信制御部は、スイッチ回路を切り換えることによりAPDに与えるバイアス電圧を設定するのでスイッチ回路の切り換えによって、APDに適正なバイアス電圧を迅速に与えることができる。
【0013】
親局装置は、特定の子局からの上り光信号の受信強度を子局ごとに予め記憶する記憶部を有していてもよい(請求項2)。
【0014】
この構成によれば、子局からの上り光信号の親局装置での受信強度は、1つ1つの子局に対しては時間的に不変であることを前提として、子局からの上り光信号の受信強度を子局ごとに予め測定し、記憶部に記憶しておく。親局装置が子局からの上り光信号のタイムスロットを指定することにより上り光信号の送信時点を決定する光通信システムなので、特定の子局からの上り光信号を受信する期間を予め予測できるので、その受信前の時点において、前記記憶部に記憶された当該子局の上り光信号の受信強度に応じてAPDの受光感度を設定する。これにより、APDの受光感度を時間遅れなしに設定できるので、親局装置の光信号強度に速い変化と大きな落差があるときでも、十分追従できる。
【0015】
また、前記光通信システムに適用される親局装置が、特定の子局からの上り光信号の受信強度に応じた直流電源の最適バイアス電圧を子局ごとに予め記憶する記憶部を有していてもよい(請求項3)。
請求項2記載の構成と請求項3記載の構成との相違は、請求項2記載の構成では、子局からの上り光信号の受信強度を子局ごとに予め測定し記憶部に記憶して、所定時点で、前記記憶部に記憶された当該子局の上り光信号の受信強度に応じて、バイアス電圧を設定するのに対して、請求項3記載の構成では、子局からの上り光信号の受信強度を子局ごとに測定し、それ応じた最適バイアス電圧を子局ごとに予め記憶して、所定時点で、前記記憶部に記憶されたバイアス電圧を設定することである。このように、記憶するデータの段階が相違するのみで、APDの受光感度を最適に設定するという発明の目的を達成することには変わりがない。
【0017】
また、前記直流電源は、出力電圧可変型の複数の電源と、それらの電源を切り換えるスイッチ回路とを備え、前記受信制御部は、1つの電源を用いてAPDにバイアス電圧を与えるとともに、他の電源において次に受信される子局の受信強度に応じてバイアス電圧を変化させておき、次の子局からの上り光信号を受信する前の時点において、スイッチ回路によりバイアス電圧を切り換えるものであってもよい(請求項4)。この構成であれば、前記「他の電源」において、次に受信される子局の受信強度に応じたバイアス電圧を設定しておけるので、スイッチ回路の切り換えによって、次に受信される子局の受信強度に応じた適正なバイアス電圧をAPDに迅速に与えることができる。また、出力電圧可変型の電源を用いることによって、出力電圧変化の段階数をアナログ的に無段階に、又はディジタル的に段階的に変化させることができる。
【0018】
また、親局装置に認識されていない子局を見つけ出すために、親局装置が各未認識子局に対してポーリングする未認識子局発見期間が光通信システムに含まれている場合、親局装置は、このポーリングに対する応答信号を受信するために、直流電源のバイアス電圧を複数段階に設定する(請求項5)。このとき、各未認識子局発見期間ごとにバイアス電圧が異なるように設定するものであってもよいし(請求項6)、未認識子局発見期間をそれぞれ複数の区間に細分割し、各細分割された区間ごとにバイアス電圧が異なるように設定するものであってもよい(請求項7)。
【0019】
これらの構成によれば、親局装置は、ポーリングに対する応答信号の受信が予測される期間を予め知っているが、当該信号の受信強度に応じた最適バイアス電圧を知らない。したがって、ポーリングに対する応答信号の受信が予測される期間にバイアス電圧を複数段階(2段階以上)に設定する。これらのうちの何れかの段階は、応答信号の受信強度に対応した最適バイアス電圧であるので、当該バイアス電圧が設定されてきるときに応答信号を適切に受信することができる。
【0020】
また、未認識子局発見期間における細分割された各区間ごとのバイアス電圧の段階が、段々増加していくように設定するものであってもよい(請求項8)。
未認識子局発見期間中に各未認識子局に対して一斉にポーリングを行った場合、親局装置は、当該親局に近い場所に設置された子局あるいは分岐の少ない子局からの応答信号をポーリング直後に受信し、当該親局から遠い場所に設置された子局あるいは複数の分岐を経た子局からの応答信号をポーリング後しばらくしてから受信する。したがって、ポーリング直後に受信する応答信号の受信強度は強く、ポーリング後しばらくしてから受信する応答信号の受信強度は弱い。
【0021】
請求項8記載の構成によると、未認識子局発見期間における細分割された各区間ごとの段階が段々増加していくようにバイアス電圧を設定する。これにより、1度の未認識子局発見期間において、親局装置に近い場所に設置された子局等からの応答信号だけでなく、遠い場所に設置された子局等からの応答信号も受信できる。
また、細分割される複数の各区間のそれぞれの時間幅を各未認識子局発見期間ごとに変化するように設定するものであってもよい(請求項9)。
【0022】
未認識子局発見期間において細分割される各区間ごとの時間幅がそれぞれ同一であり、かつ、光通信システムに当該未認識子局発見期間が繰り返し適用される場合、未認識子局発見期間ごとや細分割された区間ごとのバイアス電圧を異なるように設定しても、細分割された区間と区間との間に上り光信号を受信できないことがある。そのうえ、次の未認識子局発見期間においても、細分割された区間と区間との間に当該上り光信号を受信できない。
【0023】
請求項9の構成によると、細分割される複数の各区間のそれぞれの時間幅を各未認識子局発見期間ごとに変化するように設定するので、細分割された区間と区間との間に上り光信号が受信できない不具合を解消できる。
未認識子局発見期間を含む光通信システムにおける親局装置には、当該親局に認識されていない子局からの上り光信号を受信していることを検知するための検知部が備えられており、この検知部によって上り光信号の受信が検知されているときは、前記直流電源のバイアス電圧の変化を禁止させてもよい(請求項10)。この構成であれば、子局からの上り光信号を受信しているときにバイアス電圧が変化されることにより、当該上り光信号の受信が中断されてしまうことを防止できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
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。
<本発明の全体構成>
図1は、PONシステムを示すブロック図である。局舎内のPONシステム構成部分を親局又は親局装置といい、加入者宅内のPONシステム構成部分を子局という。PONシステムは、親局1、複数の子局5、及び光分岐器3a,3bを備え、親局1と光分岐器3aとの間は一芯の光ファイバ2で接続し、光分岐器3aと光分岐器3bとの間、光分岐器3aと子局5との間、及び光分岐器3bと子局5との間をそれぞれ光ファイバ4で接続している。光ファイバはシングルモードファイバを用いている。光分岐器3a,3bは、それぞれスターカップラーで構成される。
【0025】
親局1から子局5への下り光信号及び子局5から親局1への上り光信号は、それぞれパケットで構成される。
親局1は、上位のネットワーク(インターネットなど)から送られてくるパケットを受けて、光ファイバを通して子局5に送り出し、子局5から送られてきたパケットを受信し、上位のネットワークに送り出す機能を持っている。
親局1は、光ファイバ2との接続端となる光伝送路終端装置(OTL;Optical Line Terminals)、レイヤ2スイッチ、および上位のネットワークの接続端となるブロードバンドアクセスルータ等を備えている。
【0026】
子局5は、宅内に設置されるパーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータのブロードバンド光信号を光ネットワークに送受する光加入者線終端装置(ONU;Optical Network Unit)等を備えている。
前記PONシステムの動作を簡単に説明すると、上位のネットワークから親局1に入ってくる下りパケットは、親局1においてレイヤ2スイッチで所定の処理が行われる。そして、OLTを通して光ファイバに送信される。光ファイバに送信された光信号は、光分岐器3a,3bで分岐され、光分岐器3a,3bにつながる子局5に送信されるが、送信先アドレスの合致した子局5がその光信号を取り込み、パケットを復号解読する。
【0027】
一方、子局5から送信される上りパケットは、光分岐器3a,3bを経由して親局1に送信される。親局1では、レイヤ2スイッチで所定の処理が行われた後、ここからブロードバンドアクセスルータを介して上位のネットワークに送信される。
子局5から送信される上りパケットは、互いに時間的に競合しないようにする必要がある。そのために、親局1から子局5にパケットを送信するときに、各子局5に対して上り光信号時間スロット(以下単に「スロット」という)を割り当てる。スロットを割り当てられた子局5は、その割り当てられたスロットに上りパケットを送出する。したがって、子局5間の上りパケットの競合は回避される。なお、親局1と子局5との間で時計を共有している必要があるが、この時計の時刻合わせは、パケットの通信を行うときに、時刻情報をパケットの中に含ませることによって行うことができる。
【0028】
親局1は、各子局5から順次、上りパケットを受けることになるが、その光信号強度は、光ファイバの経路によって異なる。例えば、光ファイバの長さが子局5ごとに違うし、光分岐器3bを通るか通らないかでも異なる。
図2は、各子局5からの上りパケットの強度の違いを説明するためのグラフであり、横軸に時間、縦軸に受信強度をとっている。異なる子局5から受け取るパケット1〜4で、受信強度が様々に異なっている。
【0029】
また、このPONシステムに新たな子局5が加入したとき、親局1は当該子局5を認識していないので、当該子局5に対してスロットを割り当てることができない。これにより、当該子局5からの上り光信号を正しく受信できない。
このため、親局1は、スロットを割り当てた子局5からの上り光信号を受信する期間(以下「データ期間」とする)における動作、及びポーリングによって、当該親局1に認識されていない子局5を見つけ出すための未認識子局発見期間(以下「ディスカバリ期間」とする)における動作を行うようになっている。
【0030】
図3は、親局1の全体的な動作を説明するためのタイムシーケンス図であり、親局1は、データ期間における動作とディスカバリ期間における動作とを繰り返し交互に行うようになっている。以下、データ期間における親局1の動作をこの発明の第1実施形態とし、ディスカバリ期間における親局1の動作をこの発明の第2実施形態として別々に説明する。
<第1実施形態>
図4は、この発明の第1実施形態に係る親局1を説明するためのPONシステムの構成を示すブロック図である。
【0031】
このPONシステムは、親局1、子局51,52,53、及び光分岐器3a,3bを備え、親局1と光分岐器3aとの間を一芯の光ファイバ2で接続し、光分岐器3aと子局51との間、光分岐器3aと光分岐器3bとの間、光分岐器3bと子局52との間、及び光分岐器3bと子局53との間をそれぞれ光ファイバ4で接続している。
このPONシステムにおいて、親局1に最も近い場所に子局51が設置され、次に近い場所に子局52が設置され、親局1から最も遠い場所に子局53が設置されているものとする。また、親局1は、当該親局1と子局51間の伝搬遅延時間、当該親局1と子局52間の伝搬遅延時間、および当該親局1と子局53間の伝搬遅延時間を予め把握しているものとする。
【0032】
図5は、第1実施形態に係る親局1における光伝送路終端装置OLTの構成を示すブロック図である。光伝送路終端装置OLTには上り光信号を受光するAPDが設けられており、APDの受光信号は、電流信号を電圧信号に変換するためのトランスインピーダンスアンプ11を通して、ポストアンプに入力されている。そしてAPDにバイアス電圧を与える電圧可変型の直流電源12が設けられている。
【0033】
前記電圧可変型の直流電源12は、原理的には、電圧可変型のDC−ACコンバータのフィードバック電圧を可変にした回路を採用することができる。具体的には、APD用に開発された電圧可変型のDC−DCコンバータ電源回路(例えばLinear Technology LT1930/LT1930A)を採用することができる。
さらに、APDのバイアス電圧を制御するための光受信制御回路13が設けられている。光受信制御回路13は、子局51〜53からの受信強度を記憶する受信強度記憶部14と、記憶された受信強度に基づいて最適なバイアス電圧を決定する最適バイアス決定部15とを備えている。
【0034】
なお、前記光受信制御回路13、受信強度記憶部14、最適バイアス決定部15の以下に説明する機能は、光伝送路終端装置OLTに設けられたコンピュータが所定のプログラムを用いて実行するものである。
光受信制御回路13は、子局51〜53から受ける光の強度を測定し、その強度情報を受信強度記憶部14に記憶している。測定時点は、任意であるが、例えば一日一回決められた時刻に測定する。測定方法は、APDのバイアス電圧をある値に固定して、そのときにAPDを流れる電流を測定することによって、光の強度を決定する。
【0035】
図6は、APDの増倍率Mと逆バイアス電圧との関係を示すグラフである。光受信制御回路13は、小さな受信強度に対しては大きな増倍率Mを設定し、強い入力光信号に対しては小さな増倍率Mを設定する。そのために、光受信制御回路13は、このグラフに基づいて、受信強度とADPの最適バイアス電圧との関係を規定したテーブルを持っている。光受信制御回路13は、このテーブルを用いてAPDのバイアス電圧を調整する。
【0036】
なお、最適バイアス決定部15は、受信強度記憶部14に記憶されている前記強度情報、およびこのテーブルに基づいて、子局51からの上り光信号の受信に最適なバイアス電圧はV1で、子局52からの上り光信号の受信に最適なバイアス電圧はV2で、子局53からの上り光信号の受信に最適なバイアス電圧はV3であると決定するものとする。
図7は、第1実施形態に係る親局1の動作を説明するためのタイムシーケンス図である。
【0037】
データ期間が始まると、光受信制御回路13は、子局51〜53に対して割り当てたスロットに基づいてパケット1〜3を子局51〜53に対してそれぞれ送信する。子局51〜53は、パケット1〜3を受け取ると、上りパケット1´〜3´をそれぞれ親局1に送信する。このとき、光受信制御回路13は、当該親局1と各子局51〜53間の伝搬遅延時間に基づいて、時刻t12〜t13の間に上りパケット1´を受信するために、時刻t11の時にパケット1を子局51に送信する。続いて時刻t22〜t23の間に上りパケット2´を受信するために、時刻t21の時にパケット2を子局52に送信する。次いで時刻t32〜t33の間に上りパケット3´を受信するために、時刻t31の時にパケット3を子局53に送信する。以上の動作により、各上りパケット1´〜3´の互いの競合が回避される。
【0038】
このように、光受信制御回路13は、子局51〜53に対して割り当てたスロットに基づいて、どの時刻にどの子局51〜53からの上りパケットを受信するかを予め知ることができる。
最適バイアス部15は、子局51〜53からの上りパケットが受信される時刻に合わせて、予めバイアス電圧を決定する。そして、前の子局からの上りパケットの受信が終わり、特定の子局からの上りパケットが受信されるまでの空いた時間帯に、決定された最適バイアス電圧を前記直流電源12に設定する。
【0039】
具体的には、パケット1を送信した時点で、時刻t12〜t13間の最適バイアス電圧をV1と決定し、時刻t12以前にバイアス電圧がV1となるように直流電源12を設定する。また、パケット2を送信した時点で、時刻t22〜t23間の最適バイアス電圧をV2と決定し、時刻t13〜t22の間のバイアス電圧がV2となるように直流電源12を設定する。さらに、パケット3を送信した時点で、時刻t32〜t33間の最適バイアス電圧をV3と決定し、時刻t23〜t32の間のバイアス電圧がV3となるように直流電源12を設定する。
【0040】
以上の動作によって、適正バイアスを設定されたAPDは、子局51〜53からの上り光信号を適正な感度で受けることができる。そしてAPDに時間的に様々な強度の光信号が入力されても対応できるので、S/N比を確保し、かつ飽和することなく、光信号を受信することができる。
以上の実施形態では、光受信制御回路13は、受信強度とAPDの最適バイアス電圧との関係を規定したテーブルを用いて電圧可変型の直流電源の電圧を調整していたが、電圧の違う電圧固定型の直流電源を複数用意して、いずれかの直流電源に切り換えてもよい。
【0041】
図8は、2つの異なる電圧の直流電源12a,12bを、スイッチ回路16によって切り換える回路例を示している。最適バイアス決定部15は、上りの光信号にしきい値を設け、受信強度記憶部14に記憶された子局51〜53の受信強度としきい値とを比較し、受信強度がしきい値よりも低い場合は高いバイアス電圧を、受信強度がしきい値よりも高い場合は低いバイアス電圧を決定する。そして、子局51〜53からの上りパケットがそれぞれ受信される時間にあわせて、スイッチ回路16で切り換えて、いずれかの直流電源12a又は12bを選択する。このように直流電源をスイッチ回路16で切り換えることによって、電圧可変型の直流電源を用いる必要がなくなり、直流電源の回路構成を単純化できる。
【0042】
図9は、電圧の違う電圧可変型の直流電源12c,12dを複数用意して、いずれかの直流電源12c又は12dに切り換える回路ブロック図を示す。光受信制御回路13は、最適バイアス決定部15において、子局51から受信される上りパケットにあわせて、最適バイアス電圧V1を決定し、その次の子局52から受信される上りパケットにあわせて、次の最適バイアス電圧V2を決定する。最適バイアス決定部15は、決定された最適バイアス電圧V1に対応する信号を、一方の直流電源12cに供給する。子局51から上りパケットが受信されている間(例えば、図7の時刻t12〜t13の間)に、次の最適バイアス電圧V2に対応する信号を、他方の直流電源12dに供給する。他方の直流電源12dは、最適バイアス電圧V2に設定された状態で待機していることになる。最適バイアス決定部15は、子局51からの上りパケットが終了し、次の子局52からの上りパケットの受信が始まる前(時刻t13〜t22の間)に、スイッチ回路16を切り換える。これによって、他方の直流電源12dからの電圧の供給が速やかに始まる。他方の直流電源12dは、最適バイアス電圧V2に設定された状態で待機した後なので、電源電圧が安定している。
【0043】
他方の直流電源12dからの電圧の供給が行われている間(時刻t22〜t23の間)、最適バイアス決定部15は、次の最適バイアス電圧V3に対応するゲート電圧信号を、一方の直流電源12cに供給する。一方の直流電源12cは、次の子局53からの上り光信号のために、最適バイアス電圧V3に設定された状態で待機していることになる。このような手順を繰り返すことによって、APDに対して、常に、安定したバイアス電圧が供給できる。
【0044】
図10は、最適なバイアス電圧を記憶する最適バイアス記憶部を備えた親局1における光伝送路終端装置OLTの構成を示すブロック図である。今まで説明してきた受信強度記憶部14に代えて、子局51〜53の受信強度に対応する最適なバイアスV1〜V3を記憶した最適バイアス記憶部17を備えたOLTであってもよい。このとき、最適バイアス決定部15は、記憶された最適バイアス電圧を選択して、前記直流電源12を設定する。
【0045】
以上のようにデータ期間における親局1は、子局51〜53からの上り光信号の受信強度の変化に追従して、APDの受光感度を適切に、かつ迅速に設定することができるので、高感度受信と耐強入力特性を同時に実現することができる。
<第2実施形態>
図11は、この発明の第2実施形態に係る親局1を説明するためのPONシステムの構成を示すブロック図である。
【0046】
このPONシステムは、親局1、子局54,55,56、及び光分岐器3a,3bを備え、親局1と光分岐器3aとの間を一芯の光ファイバ2で接続し、光分岐器3aと子局54との間、光分岐器3aと光分岐器3bとの間、光分岐器3bと子局55との間、及び光分岐器3bと子局56との間をそれぞれ光ファイバ4で接続している。なお、親局1に最も近い場所に子局54が設置され、次に近い場所に子局56が設置されているものとする。
【0047】
このPONシステムにおいて、親局1は、当該親局1と子局55間の伝搬遅延時間を予め把握し、子局55からの上り光信号の強度を予め受信しているものとする。また、子局54,56はこのPONシステムに新たに加入したばかりで、親局1は、当該親局1と子局54,56間の伝搬遅延時間、および子局54,56からの上り光信号の強度を把握していないものとする。したがって、データ期間中において、親局1は子局55からの上り光信号を受信できるが、特定できない子局54,56からの上り光信号を受信できない。
【0048】
ディスカバリ期間の親局1は、子局54,56に対してパケットXを送信しており、パケットXを受信した子局54,56は返送パケットX´を親局1に返送する。親局1はこの返送パケットX´を受信すると、このパケットに基づいて子局54,56を認識する(以下これらの動作をまとめて「ポーリング」という)。
図12は、ポーリングを説明するためのタイムシーケンス図である。
【0049】
親局1は、子局54,56に対してパケットXを送信しても、親局1と子局54,56間の伝搬遅延時間を把握していないので、返送パケットX´の受信時刻を予め予測することはできない。また、子局54,56からの受信強度を把握していないので、当該パケットX´を受信するときの最適なバイアス電圧を知らない。
図13は、第2実施形態に係る親局1におけるOLTの構成を示すブロック図であり、図5と同じ構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
【0050】
光受信制御回路13は、親局1に認識されていない子局54,56からの受信強度に対応した最適なバイアス電圧に調整するためのバイアス電圧調整部18を備えている。
なお、前記受信制御回路13、バイアス電圧調整部18の以下に説明する機能は、光伝送路終端装置OLTに設けられたコンピュータが所定のプログラムを用いて実行するものである。
【0051】
バイアス電圧調整部18は、ディスカバリ期間中にバイアス電圧を複数段階に設定できる。なお、この説明において、バイアス電圧調整部18は、バイアス電圧をV10,V20,V30の3段階に設定できるものとする。また、子局54から与えられる上り光信号の受信に最適なバイアス電圧はV10で、子局56から与えられる上り光信号の受信に最適なバイアス電圧はV20であるものとする。
図14は、ディスカバリ期間に設定されるAPDの逆バイアス電圧の一例を説明するためのタイムシーケンス図であり、横軸に時間、縦軸に逆バイアス電圧を取っている。最初のディスカバリ期間中にはバイアス電圧V10が設定され、次のディスカバリ期間中にはバイアス電圧V20が設定され、さらに次のディスカバリ期間中にはバイアス電圧V30が設定される。
【0052】
図15は、ディスカバリ期間に設定されるAPDの逆バイアス電圧の他の例を説明するためのタイムシーケンス図である。ディスカバリ期間は3つの区間t1に細分割されて、最初の区間t1ではバイアス電圧V20が設定され、次の区間t1ではバイアス電圧V30が設定され、最後の区間t1ではバイアス電圧V10が設定される。
このように、ディスカバリ期間においてバイアス電圧を複数段階に設定することにより、子局54,56からのパケットの受信強度を予め把握していなくとも、当該パケットの受信に最適なバイアス電圧V10,V20を設定できる。そして、当該バイアス電圧が設定されているときに、子局54,56からの上り光信号を受信して、当該子局54,56を認識できる。
【0053】
したがって、図14の例において、時刻t41〜t42の間にバイアス電圧V10が設定されるので、この間に子局54からの上り光信号を受信でき、時刻t43〜t44の間にバイアス電圧V20が設定されるので、この間に子局56からの上り光信号を受信できる。
また、図15の例において、時刻t51〜t52の間にバイアス電圧V20が設定されるので、この間に子局56からの上り光信号を受信でき、時刻t53〜t54の間にバイアス電圧V10が設定されるので、この間に子局54からの上り光信号を受信できる。
【0054】
図16は、ディスカバリ期間に設定されるAPDの逆バイアス電圧のさらに他の例を説明するためのタイムシーケンス図であり、最初の区間t1ではバイアス電圧V10が設定され、次の区間t1ではバイアス電圧V20が設定され、最後の区間t1ではバイアス電圧V30が設定される。
子局54,56に一斉にパケットXを送信した場合、親局1は、パケットX送信直後に子局54からの返信パケットX´を受信し、当該返信パケットX´を受信してから、しばらくした後に子局56からの返信パケットX´を受信する。また、子局54は親局1に最も近い場所に設置されているので、子局54からのパケットの受信強度は強く、親局1から見て子局54より遠い位置に設置された子局56からのパケットの受信強度は、子局54からの受信強度に比べて弱い。
【0055】
したがって、図16に示すように、ディスカバリ期間の時間の経過に伴ってバイアス電圧を増加させることにより、1回のディスカバリ期間において、ディスカバリ期間開始直後に子局54からの返信パケットX´を受信できるだけでなく、ディスカバリ期間が開始してから、しばらくした後に子局56からの返信パケットX´も受信できる。
図17は、ディスカバリ期間に設定されるAPDの逆バイアス電圧のさらに別の例を説明するためのタイムシーケンス図である。
【0056】
最初のディスカバリ期間は3つの区間t1に細分割されて、最初の区間t1ではバイアス電圧V10が設定され、次の区間t1ではバイアス電圧V20が設定され、最後の区間t1ではバイアス電圧V30が設定される。
次のディスカバリ期間は3つの区間t2,t3,t1に細分割される。なお、各区間における時間幅は、t2>t1>t3となっている。そして、最初の区間t2ではバイアス電圧V10が設定され、次の区間t3ではバイアス電圧V20が設定され、最後の区間t1ではバイアス電圧V30が設定される。
【0057】
さらに次のディスカバリ期間は、3つの区間t1,t2,t3に細分割され、最初の区間t1ではバイアス電圧V10が設定され、次の区間t2ではバイアス電圧V20が設定され、最後の区間t3ではバイアス電圧V30が設定される。
たとえば、各ディスカバリ期間が開始した後の時刻t71の時に子局54からの光信号を受信し、時刻t72の時に子局56からの光信号を受信する場合、図17に示す最初のディスカバリ期間において、時刻t71,t72のときにバイアス電圧が変化するので、子局54,56からの光信号を受信できない。また、この3つの区間t1からなるディスカバリ期間が繰り返し適用され続ける場合、子局54,56からの光信号を何時までも受信することはできない。
【0058】
しかし、図17に示すように、各ディスカバリ期間ごとに細分割される3つの区間の時間幅をそれぞれ変化させると、2度目のディスカバリ期間の時刻t71のときにバイアス電圧V10が設定され、3度目のディスカバリ期間の時刻t72のときにバイアス電圧V20が設定される。したがって、細分割される3つの区間の時間幅がそれぞれ異なる複数のディスカバリ期間によって、子局54,56から与えられる光信号の最適バイアス電圧を適切なタイミングに設定できる。
【0059】
図18は、第2実施形態に係る親局1のOLTの他の構成を示すブロック図であり、この図では、図13の構成に加えて、サンプリングホールド(S/H)回路19およびモニタ回路20が備えられている。
APDの受光モニタ信号がモニタ回路20に入力されるようになっており、モニタ回路20は、APDの受光モニタ信号を順次モニタ(監視)している。モニタ回路20にはしきい値電圧Lv1,Lv2が入力されており、受光モニタ信号がLv1以上で、かつLv2以下の場合、APDは上り光信号を受信しているものと判定し、受光モニタ信号を出力する。
【0060】
S/H回路19には、バイアス電圧調整部16によって設定されたバイアス電圧、およびモニタ回路20から出力される受光モニタ信号が入力されるようになっている。S/H回路19は、受光モニタ信号が入力されると、その時に入力さされたバイアス電圧をホールドする。
図19は、S/H回路19によりホールドされたバイアス電圧を説明するためのタイムシーケンス図である。
【0061】
同図(a)は、バイアス電圧調整部18によって調整されるバイアス電圧を示すタイムシーケンス図であり、時刻t4〜t5の間にバイアス電圧V4が設定され、時刻t5〜t6の間にバイアス電圧V6が設定される。
同図(b)は、モニタ回路20に入力されるAPDの受光モニタ信号を示すタイムシーケンス図であり、時刻t4〜t6の間にAPDが光信号を受信しているので、APDの受光モニタ信号がLv1以上で、かつLv2以下となっている。したがって、このときS/H回路19には受光モニタ信号が与えられる。
【0062】
同図(c)は、APDに与えられるバイアス電圧を示すタイムシーケンス図であり、時刻t4〜t6間にバイアス電圧V4が与えられ、時刻t6以降にバイアス電圧V6が与えられる。これは、時刻t4〜t6の間にS/H回路19に受光モニタ信号が入力されているので、時刻t4のときのバイアス電圧V4が時刻t6までホールドされ続けるからである。
このように、APDが上り光信号を受光している間においてバイアス電圧の変化を禁止し、バイアス電圧をホールドすることにより、上り光信号を受光している間にバイアス電圧が変化されて当該光信号の受光が中断されることを防止できる。
【0063】
以上のように、ディスカバリ期間における親局1は、PONシステムに新たに加入した子局からの上り光信号の受信強度、及び当該子局と親局1間の伝搬遅延時間を把握していなくても、バイアス電圧を複数段階に設定することにより、当該子局からの上り光信号を適切に受信することができる。
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、前記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。
【0064】
たとえば、この説明では、ディスカバリ期間中に、PONシステムに新たに加入した子局を見つけ出すと説明したが、ディスカバリ期間中に、電源がオンとなったばかりの子局も見つけ出してもよい。また、各ディスカバリ期間を細分割する場合、3つの区間に細分割するものとして説明してきたが、3分割に限定する必要はなく、4つの区間に細分割しても、5つの区間に細分割してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】PONシステムの全体を示すブロック図である。
【図2】各子局5からの上り光信号の強度の違いを説明するためのグラフである。
【図3】親局1の全体的な動作を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図4】この発明の第1実施形態に係る親局1を説明するためのPONシステムの構成を示すブロック図である。
【図5】第1実施形態に係る親局1におけるOLTの構成を示すブロック図である。
【図6】APDの増倍率Mと逆バイアス電圧との関係を示すグラフである。
【図7】第1実施形態に係る親局1の動作を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図8】2つの異なる電圧の直流電源を、スイッチ回路16によって切り換える回路例を示すブロック図である。
【図9】電圧の違う電圧可変型の直流電源を2つ用意して、スイッチ回路16によって切り換える回路例を示すブロック図である。
【図10】最適なバイアス電圧を記憶する最適バイアス記憶部を備えた親局1におけるOLTの構成を示すブロック図である。
【図11】この発明の第2実施形態に係る親局1を説明するためのPONシステムの構成を示すブロック図である。
【図12】ポーリングを説明するためのタイムシーケンス図である。
【図13】第2実施形態に係る親局1におけるOLTの構成を示すブロック図である。
【図14】ディスカバリ期間に設定されるAPDの逆バイアス電圧の一例を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図15】ディスカバリ期間に設定されるAPDの逆バイアス電圧の他の例を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図16】ディスカバリ期間に設定されるAPDの逆バイアス電圧のさらに他の例を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図17】ディスカバリ期間に設定されるAPDの逆バイアス電圧のさらに別の例を説明するためのタイムシーケンス図である。
【図18】第2実施形態に係る親局1のOLTの他の構成を示すブロック図である。
【図19】S/H回路によりホールドされたバイアス電圧を説明するためのタイムシーケンス図である。
【符号の説明】
1 親局
2 光ファイバ
3a,3b 光分岐器
4 光ファイバ
5,51〜56 子局
11 トランスインピーダンスアンプ
12 直流電源
13 光受信制御回路
14 受信強度記憶部
15 最適バイアス決定部
16 スイッチ回路
17 最適バイアス記憶部
18 バイアス電圧調整部
19 S/H(サンプリングホールド)回路
20 モニタ回路
APD アバランシェフォトダイオード
OLT 親局の光伝送路終端装置
ONU 子局の光加入者線終端装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical communication system in which a master station and a plurality of slave stations are connected by an optical fiber via a passive optical splitter.
[0002]
[Prior art]
In a system for bidirectional communication between a master station and a plurality of slave stations using an optical data communication network, there is a network configuration in which the master station and each slave station are radially connected by a single optical fiber. It has been put into practical use (Single Star). This network configuration simplifies the system and equipment configuration, but since one slave station occupies one optical fiber (if the number of slave stations is N, N optical fibers are required), the system is low. It is difficult to make a price.
[0003]
Therefore, a PON (Passive Optical Network) system (also referred to as PDS (Passive Double Star)) in which one optical fiber is shared by a plurality of slave stations has been proposed. In this PON system, a master station and a passive optical branching unit are connected by an optical fiber, and an optical branching unit and a plurality of slave stations are connected by a plurality of optical fibers. Further, a configuration in which another optical branching device is inserted between the optical branching device and the plurality of slave stations is also employed.
[0004]
In the PON system, the downstream optical signal transmitted from the master station is distributed to all the slave stations, but only the slave station having the destination address takes in the optical signal. Further, the transmission time of each slave station is divided and assigned to the upstream optical signal transmitted from the slave station so that the slave stations do not collide with each other.
In the PON system, optical signals from a slave station installed near the master station or a slave station with few branches, and a slave station installed far from the master station or from a slave station that has passed multiple branches. The optical reception intensity at the master station is greatly different from that of the optical signal.
[0005]
This is because light is attenuated when propagating through the optical fiber and is further attenuated every time it passes through the optical branching unit.
On the other hand, an avalanche photodiode (APD) having an optical multiplication function may be used in the optical receiver of the master station. This APD can receive even weak optical signals with high sensitivity due to the multiplication of the reverse-biased PN junction. However, when a strong optical signal is input, the APD is easily saturated and can receive an accurate optical signal. Disappear.
[0006]
Therefore, in order to set the multiplication factor of the APD large for a weak input optical signal and small for a strong input optical signal, the bias voltage of the APD is adjusted.
For example, when a fixed resistor is inserted in series with an APD and a large current flows through the APD, a principle is used in which a bias voltage applied to the APD is reduced using a voltage drop of the resistor (referred to as a self-bias method). ).
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-355218
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the self-bias method, when the bias setting time is delayed due to the stray capacitance of the light receiving circuit, there is a large drop in the received intensity of the optical signal transmitted from each slave station in a time division manner in the PON system. In addition, there is a problem that the bias voltage cannot be quickly changed.
Although it is conceivable to measure the intensity of the optical signal from each slave station and feedback control the bias voltage of the APD (Patent Document 1), the rise time of the optical signal from each slave station is very short. In addition (because of about 1 nanosecond), the feedback loop has a time constant, so that there is a problem that it cannot sufficiently follow the rising of the received optical signal.
[0009]
Further, when a slave station newly joins the PON system, since the master station does not know the slave station, the transmission intensity of the upstream optical signal from the slave station is also increased in addition to the fact that the transmission time cannot be divided and allocated. Since it is not measured, there is also a problem that the master station cannot properly receive the upstream optical signal from the slave station.
For this reason, the reception of the upstream optical signal from the slave station is predicted during the period of recognizing the new subscriber station by polling from the master station, so that the reception intensity of the upstream optical signal is appropriately handled during this period. Therefore, there has been a demand for a master station apparatus in an optical communication system that can set the bias voltage.
[0010]
Therefore, the present invention provides an optical communication system in which a master station and a plurality of slave stations are connected by an optical fiber via an optical branching unit during a period in which reception of an upstream optical signal from the slave station is predicted. An object of the present invention is to provide a master station device in an optical communication system capable of appropriately setting the light receiving sensitivity of an APD.
Another object of the present invention is to connect a master station and a plurality of slave stations with an optical fiber via an optical splitter, and the master station specifies a time slot of an upstream optical signal from the slave station. In an optical communication system that determines the transmission time of an upstream optical signal, the detection sensitivity does not decrease even if there is a large difference in the optical reception intensity of the master station, and it is received without saturation even if there is a large optical input. It is to provide a master station apparatus in an optical communication system capable of performing the above.
[0011]
Still another object of the present invention is to connect a master station and a plurality of slave stations with an optical fiber via an optical branching unit, and the master station recognizes a slave station newly joined to the optical communication system. Therefore, in an optical communication system that polls the slave station, a bias voltage appropriately corresponding to the reception intensity of the uplink optical signal is applied during a period when reception of the uplink optical signal from the slave station is predicted. It is to provide a master station device in an optical communication system that can be set.
[0012]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The master station apparatus in the optical communication system of the present invention is an avalanche photodiode that receives an upstream optical signal from a slave station.And a DC power source that supplies a bias power to the avalanche photodiode, and a reception control unit that changes the light receiving sensitivity of the avalanche photodiode in a plurality of stages, and the DC power source includes a switch circuit that switches different output voltages. The reception control unit sets a bias voltage to be applied to the avalanche photodiode by switching the switch circuit at a time before receiving the upstream optical signal from a specific slave station, and sets the light receiving sensitivity of the avalanche photodiode. To change(Claim 1).
According to this configuration, the light receiving sensitivity of the APD can be changed in a plurality of stages (two or more stages) during a period in which the reception of the upstream optical signal from the slave station is predicted. Since any one of these steps is the light receiving sensitivity of the APD corresponding to the intensity of the upstream optical signal from the slave station, the light receiving sensitivity of the APD can be set appropriately.
The DC power supply includes a switch circuit that switches between different output voltages, and the reception control unit sets a bias voltage to be applied to the APD by switching the switch circuit, so that an appropriate bias voltage can be quickly applied to the APD by switching the switch circuit. Can be given to.
[0013]
parentThe station apparatus may include a storage unit that stores in advance the reception intensity of the upstream optical signal from a specific slave station for each slave station (claims).2).
[0014]
According to this configuration, it is assumed that the reception intensity of the upstream optical signal from the slave station at the master station apparatus is temporally unchanged for each slave station. The reception intensity of the signal is measured in advance for each slave station and stored in the storage unit. Since the master station device is an optical communication system that determines the transmission time point of the upstream optical signal by designating the time slot of the upstream optical signal from the slave station, the period for receiving the upstream optical signal from a specific slave station can be predicted in advance Therefore, at the time before the reception, the light receiving sensitivity of the APD is set according to the reception intensity of the upstream optical signal of the slave station stored in the storage unit. As a result, the light receiving sensitivity of the APD can be set without time delay, so that even when there is a fast change and a large drop in the optical signal intensity of the master station device, it is possible to sufficiently follow.
[0015]
In addition, the master station device applied to the optical communication system has a storage unit that stores in advance, for each slave station, the optimum bias voltage of the DC power supply corresponding to the reception intensity of the upstream optical signal from the specific slave station. (Claims)3).
Claim2Description and claims3Differences from the described arrangement are claimed.2In the configuration described above, the reception intensity of the upstream optical signal from the slave station is measured in advance for each slave station and stored in the storage unit, and the upstream optical signal of the slave station stored in the storage unit is received at a predetermined point in time. Whereas the bias voltage is set according to the strength, the claim3In the configuration described above, the reception intensity of the upstream optical signal from the slave station is measured for each slave station, and the corresponding optimum bias voltage is stored in advance for each slave station, and stored in the storage unit at a predetermined time point. The bias voltage is set. As described above, there is no change in achieving the object of the invention of optimally setting the light receiving sensitivity of the APD only by the difference in the stage of data to be stored.
[0017]
The DC power source includes a plurality of variable output voltage power sources and a switch circuit that switches between the power sources, and the reception control unit applies a bias voltage to the APD using one power source, The bias voltage is changed in accordance with the reception intensity of the next slave station received at the power source, and the bias voltage is switched by the switch circuit before the upstream optical signal from the next slave station is received. (Claims)4). With this configuration, since the “other power supply” can set a bias voltage according to the reception intensity of the next received slave station, switching of the switch circuit changes the next received slave station. An appropriate bias voltage corresponding to the reception intensity can be quickly applied to the APD. Further, by using a variable output voltage power supply, the number of steps of the output voltage change can be changed in an analog stepless manner or digitally in a stepwise manner.
[0018]
If the optical communication system includes an unrecognized child station discovery period in which the parent station device polls each unrecognized child station to find a child station that is not recognized by the parent station device. The apparatus sets the bias voltage of the DC power supply in a plurality of stages in order to receive a response signal to the polling.5). At this time, the bias voltage may be set to be different for each unrecognized slave station discovery period.6), The unrecognized child station discovery period may be subdivided into a plurality of sections, and the subdivided sections may be set to have different bias voltages.7).
[0019]
According to these configurations, the master station apparatus knows in advance the period during which reception of a response signal to polling is predicted, but does not know the optimum bias voltage corresponding to the reception intensity of the signal. Therefore, the bias voltage is set in a plurality of stages (two or more stages) during the period in which the response signal for polling is expected to be received. Since any one of these steps is the optimum bias voltage corresponding to the reception intensity of the response signal, the response signal can be appropriately received when the bias voltage is set.
[0020]
Further, the stage of the bias voltage for each of the subdivided sections in the unrecognized child station discovery period may be set so as to increase step by step.8).
When polling all unrecognized slave stations at the same time during the unrecognized slave station discovery period, the master station device responds from a slave station installed near the master station or a slave station with few branches. A signal is received immediately after polling, and a response signal from a slave station installed at a location far from the master station or a slave station that has passed through a plurality of branches is received after polling. Therefore, the reception strength of the response signal received immediately after polling is high, and the reception strength of the response signal received after a while after polling is low.
[0021]
Claim8According to the described configuration, the bias voltage is set so that the stage for each subdivided section in the unrecognized slave station discovery period is gradually increased. As a result, in a single unrecognized slave station discovery period, not only response signals from slave stations installed near the master station device but also response signals from slave stations installed far away are received. it can.
Further, the time width of each of the plurality of sections to be subdivided may be set so as to change for each unrecognized child station discovery period.9).
[0022]
When the time width of each section subdivided in the unrecognized slave station discovery period is the same, and the unrecognized slave station discovery period is repeatedly applied to the optical communication system, for each unrecognized slave station discovery period Even if the bias voltage is set differently for each of the subdivided sections, the upstream optical signal may not be received between the subdivided sections. In addition, even in the next unrecognized slave station discovery period, the upstream optical signal cannot be received between the subdivided sections.
[0023]
Claim9With this configuration, the time width of each of the plurality of sections to be subdivided is set so as to change for each unrecognized slave station discovery period. Therefore, the upstream optical signal is between the subdivided sections. Can solve the problem that can not be received.
The master station apparatus in the optical communication system including the unrecognized slave station discovery period includes a detection unit for detecting that an upstream optical signal is received from a slave station that is not recognized by the master station. And when the reception of the upstream optical signal is detected by the detection unit, the change of the bias voltage of the DC power supply may be prohibited (claim).10). With this configuration, it is possible to prevent the reception of the upstream optical signal from being interrupted by changing the bias voltage while receiving the upstream optical signal from the slave station.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<Overall configuration of the present invention>
FIG. 1 is a block diagram showing a PON system. A PON system component in the station is called a master station or a master station device, and a PON system component in the subscriber's house is called a slave station. The PON system includes a
[0025]
The downstream optical signal from the
The
The
[0026]
The
Briefly describing the operation of the PON system, a downstream packet that enters the
[0027]
On the other hand, the upstream packet transmitted from the
It is necessary to prevent uplink packets transmitted from the
[0028]
The
FIG. 2 is a graph for explaining the difference in the intensity of the uplink packet from each
[0029]
When a
For this reason, the
[0030]
FIG. 3 is a time sequence diagram for explaining the overall operation of the
<First Embodiment>
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the PON system for explaining the
[0031]
This PON system includes a
In this PON system, a
[0032]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the optical transmission line termination device OLT in the
[0033]
In principle, the voltage variable
Further, an optical
[0034]
The functions described below of the optical
The optical
[0035]
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the APD multiplication factor M and the reverse bias voltage. The optical
[0036]
The optimum
FIG. 7 is a time sequence diagram for explaining the operation of the
[0037]
When the data period starts, the optical
[0038]
As described above, the optical
The
[0039]
Specifically, when the
[0040]
With the above operation, the APD set with an appropriate bias can receive the upstream optical signal from the
In the above embodiment, the optical
[0041]
FIG. 8 shows a circuit example in which the
[0042]
FIG. 9 shows a circuit block diagram in which a plurality of voltage variable type
[0043]
While the voltage is supplied from the other
[0044]
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of the optical transmission line termination device OLT in the
[0045]
As described above, the
Second Embodiment
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the PON system for explaining the
[0046]
This PON system includes a
[0047]
In this PON system, it is assumed that the
[0048]
During the discovery period, the
FIG. 12 is a time sequence diagram for explaining polling.
[0049]
Even if the
FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the OLT in the
[0050]
The optical
The functions described below of the
[0051]
The bias
FIG. 14 is a time sequence diagram for explaining an example of the reverse bias voltage of the APD set in the discovery period, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing reverse bias voltage. The bias voltage V10 is set during the first discovery period, the bias voltage V20 is set during the next discovery period, and the bias voltage V30 is set during the next discovery period.
[0052]
FIG. 15 is a time sequence diagram for explaining another example of the APD reverse bias voltage set in the discovery period. The discovery period is subdivided into three sections t1, the bias voltage V20 is set in the first section t1, the bias voltage V30 is set in the next section t1, and the bias voltage V10 is set in the last section t1.
In this way, by setting the bias voltage in a plurality of stages in the discovery period, the optimum bias voltages V10 and V20 for receiving the packet can be obtained even if the reception strength of the packet from the
[0053]
Accordingly, in the example of FIG. 14, the bias voltage V10 is set between the times t41 and t42, so that the upstream optical signal from the
In the example of FIG. 15, since the bias voltage V20 is set between times t51 and t52, the upstream optical signal can be received during this time, and the bias voltage V10 is set between times t53 and t54. Therefore, the upstream optical signal from the
[0054]
FIG. 16 is a time sequence diagram for explaining still another example of the reverse bias voltage of the APD set in the discovery period. The bias voltage V10 is set in the first interval t1, and the bias voltage is set in the next interval t1. V20 is set, and the bias voltage V30 is set in the last section t1.
When the packet X is transmitted to the
[0055]
Therefore, as shown in FIG. 16, by increasing the bias voltage as the discovery period elapses, it is possible to receive a reply packet X ′ from the
FIG. 17 is a time sequence diagram for explaining still another example of the APD reverse bias voltage set in the discovery period.
[0056]
The first discovery period is subdivided into three sections t1, the bias voltage V10 is set in the first section t1, the bias voltage V20 is set in the next section t1, and the bias voltage V30 is set in the last section t1. The
The next discovery period is subdivided into three sections t2, t3 and t1. The time width in each section is t2> t1> t3. The bias voltage V10 is set in the first interval t2, the bias voltage V20 is set in the next interval t3, and the bias voltage V30 is set in the final interval t1.
[0057]
Further, the next discovery period is subdivided into three sections t1, t2 and t3, the bias voltage V10 is set in the first section t1, the bias voltage V20 is set in the next section t2, and the bias is set in the last section t3. The voltage V30 is set.
For example, when receiving an optical signal from the
[0058]
However, as shown in FIG. 17, when the time widths of the three sections subdivided for each discovery period are changed, the bias voltage V10 is set at the time t71 of the second discovery period, and the third time The bias voltage V20 is set at time t72 of the discovery period. Therefore, the optimum bias voltage of the optical signal applied from the
[0059]
FIG. 18 is a block diagram showing another configuration of the OLT of the
An APD light reception monitor signal is input to the
[0060]
The S /
FIG. 19 is a time sequence diagram for explaining the bias voltage held by the S /
[0061]
FIG. 6A is a time sequence diagram showing the bias voltage adjusted by the bias
FIG. 4B is a time sequence diagram showing an APD light reception monitor signal input to the
[0062]
FIG. 4C is a time sequence diagram showing the bias voltage applied to the APD, where the bias voltage V4 is applied between times t4 and t6, and the bias voltage V6 is applied after time t6. This is because the light reception monitor signal is input to the S /
Thus, by prohibiting the change of the bias voltage while the APD is receiving the upstream optical signal and holding the bias voltage, the bias voltage is changed while the upstream optical signal is received, and the light It is possible to prevent the reception of signals from being interrupted.
[0063]
As described above, the
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
[0064]
For example, in this description, it has been described that a child station newly joined to the PON system is found during the discovery period. However, a child station that has just been turned on may be found during the discovery period. In addition, when each discovery period is subdivided, it has been described as subdividing into three sections. However, it is not necessary to limit to three sections, and subdividing into four sections is subdivided into five sections. May be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an entire PON system.
FIG. 2 is a graph for explaining a difference in intensity of an upstream optical signal from each
FIG. 3 is a time sequence diagram for explaining the overall operation of the
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a PON system for explaining a
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an OLT in the
FIG. 6 is a graph showing the relationship between an APD multiplication factor M and a reverse bias voltage.
FIG. 7 is a time sequence diagram for explaining the operation of the
FIG. 8 is a block diagram illustrating a circuit example in which a DC power source having two different voltages is switched by a
FIG. 9 is a block diagram showing a circuit example in which two voltage-variable DC power sources having different voltages are prepared and switched by a
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an OLT in the
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a PON system for explaining a
FIG. 12 is a time sequence diagram for explaining polling;
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an OLT in the
FIG. 14 is a time sequence diagram for explaining an example of a reverse bias voltage of APD set in a discovery period.
FIG. 15 is a time sequence diagram for explaining another example of the APD reverse bias voltage set in the discovery period;
FIG. 16 is a time sequence diagram for explaining still another example of the reverse bias voltage of the APD set in the discovery period.
FIG. 17 is a time sequence diagram for explaining still another example of the reverse bias voltage of APD set in the discovery period.
FIG. 18 is a block diagram showing another configuration of the OLT of the
FIG. 19 is a time sequence diagram for explaining a bias voltage held by an S / H circuit.
[Explanation of symbols]
1 Master station
2 Optical fiber
3a, 3b Optical splitter
4 Optical fiber
5,51-56 Slave station
11 Transimpedance amplifier
12 DC power supply
13 Optical reception control circuit
14 Reception strength storage
15 Optimal bias determination unit
16 Switch circuit
17 Optimal bias storage
18 Bias voltage adjuster
19 S / H (sampling hold) circuit
20 Monitor circuit
APD avalanche photodiode
Optical transmission line termination device for OLT master station
ONU Slave station optical subscriber line termination equipment
Claims (10)
子局からの上り光信号を受信するアバランシェフォトダイオードと、
前記アバランシェフォトダイオードにバイアス電源を供給する直流電源と、
前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を複数段階に変化させる受信制御部とを備え、
前記直流電源は、異なる出力電圧を切り換えるスイッチ回路を含み、
前記受信制御部は、特定の子局からの上り光信号を受信する前の時点において、前記スイッチ回路を切り換えることによりアバランシェフォトダイオードに与えるバイアス電圧を設定し、前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を変化させるものであることを特徴とする、光通信システムにおける親局装置。The master station and multiple slave stations are connected via an optical fiber via an optical splitter, and the master station designates the time slot of the upstream optical signal for a specific slave station. In the optical communication system in which the transmission time point of the upstream optical signal is determined ,
An avalanche photodiode that receives the upstream optical signal from the slave station ;
A DC power supply for supplying a bias power to the avalanche photodiode;
A reception control unit that changes the light receiving sensitivity of the avalanche photodiode in a plurality of stages,
The DC power supply includes a switch circuit that switches between different output voltages,
The reception control unit sets a bias voltage to be applied to the avalanche photodiode by switching the switch circuit at a time before receiving an upstream optical signal from a specific slave station, and changes a light receiving sensitivity of the avalanche photodiode. A master station device in an optical communication system , characterized in that:
前記受信制御部は、前記記憶部に記憶された当該子局の上り光信号の受信強度に応じて直流電源のバイアス電圧を設定することにより、前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を設定することを特徴とする、請求項1記載の光通信システムにおける親局装置。 Before the Kioya station apparatus, and the storage unit is provided for storing in advance for each slave station a reception intensity of the upstream optical signals from a particular slave station,
The reception control unit, by setting the bias voltage of the DC power source in response to the reception intensity of the upstream optical signals of the child station stored before term memory unit, to set a light receiving sensitivity of the avalanche photodiode The master station apparatus in the optical communication system according to claim 1, wherein
前記受信制御部は、前記記憶部に記憶された最適バイアス電圧に基づいて前記直流電源のバイアス電圧を設定することにより、前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を設定することを特徴とする、請求項1記載の光通信システムにおける親局装置。The front Kioya station apparatus is provided with a storage unit for previously storing for each slave station the optimum bias voltage of the DC power supply in accordance with the reception intensity of the upstream optical signals from a particular slave station,
The reception control unit, by setting the bias voltage of the DC power supply based on the optimum bias voltage stored before term memory unit, and sets the receiving sensitivity of the avalanche photodiode, according to claim A master station device in the optical communication system according to claim 1 .
前記受信制御部は、1つの電源を用いてアバランシェフォトダイオードにバイアス電圧を与えるとともに、他の電源において次に受信される子局の受信強度に応じてバイアス電圧を変化させておき、次の子局からの上り光信号を受信する前の時点において、スイッチ回路によりバイアス電圧を切り換えることを特徴とする請求項2又は請求項3のいずれかに記載の光通信システムにおける親局装置。The DC power supply is a plurality of power supplies having different output voltages,
The reception control unit applies a bias voltage to the avalanche photodiode using one power source, and changes the bias voltage according to the reception intensity of the slave station received next by another power source, 4. The master station apparatus in an optical communication system according to claim 2 , wherein the bias voltage is switched by a switch circuit at a time before receiving an upstream optical signal from the station.
子局からの上り光信号を受信するアバランシェフォトダイオードと、
前記アバランシェフォトダイオードにバイアス電源を供給する直流電源と、
前記直流電源のバイアス電圧を設定することにより、前記アバランシェフォトダイオードの受光感度を複数段階に変化させる受信制御部とを備え、
前記光通信システムにおいて、親局からのポーリングによって、親局に認識されていない子局を見つけ出すための未認識子局発見期間が含まれており、
前記受信制御部は、未認識子局発見期間において、未認識子局からの上り光信号を受信するために、前記直流電源のバイアス電圧を複数段階に設定することを特徴とする光通信システムにおける親局装置。 In an optical communication system in which a master station and a plurality of slave stations are connected by an optical fiber via an optical splitter,
An avalanche photodiode that receives the upstream optical signal from the slave station;
A DC power supply for supplying a bias power to the avalanche photodiode;
A reception control unit that changes the light receiving sensitivity of the avalanche photodiode in a plurality of stages by setting a bias voltage of the DC power supply;
In the optical communication system, an unrecognized slave station discovery period for finding a slave station that is not recognized by the master station by polling from the master station is included,
The reception control section, at unrecognized slave station discovery period to receive the upstream optical signal from unrecognized slave station, optical communication systems that and sets the bias voltage of the DC power supply in a plurality of stages Master station device.
前記受信制御部は、各未認識子局発見期間ごとに前記直流電源のバイアス電圧を異なった段階に設定することを特徴とする、請求項5記載の光通信システムにおける親局装置。The unrecognized slave station discovery period is provided regularly,
6. The master station apparatus in an optical communication system according to claim 5 , wherein the reception control unit sets the bias voltage of the DC power supply at a different stage for each unrecognized slave station discovery period.
前記受信制御部は、前記検知部により上り光信号の受信が検知されているとき、前記直流電源のバイアス電圧の変化を禁止させることを特徴とする、請求項5から請求項9のいずれかに記載の光通信システムにおける親局装置。The master station device includes a detection unit that detects that an upstream optical signal has been received from a slave station that is not recognized by the master station,
The reception control unit when the reception of the upstream optical signal is detected by the detection unit, characterized in that to prohibit a change in the bias voltage of the DC power supply, to claim 5 of claim 9 A master station apparatus in the optical communication system described.
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