JP4776835B2 - 光ファイバネットワークシステムの伝送方式 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバネットワークシステムにおける伝送方式に関する。本発明は、特に従来の中央装置及び／又は中継装置に受動型の光カプラを備え、その光カプラを介してイーサネット（登録商標）仕様で変調された光信号で送受信する伝送方式に関する。
本発明は、ＴＶ信号とデータ通信を提供するＣＡＴＶ光ファイバネットワークシステムに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ファイバで映像信号とインタネット等のデータ信号を提供するＣＡＴＶネットワークシステムがある。これは、映像信号であるＴＶ信号に加え、インタネット等のデジタル化された画像データ、音声データ、文字データ通信を提供するシステムである。従来のシステムの概略を図１０に示す。従来のシステムは、中央装置１０、光ファイバ２１、２２、２３、中継装置３０、光ファイバ４１、４２、４３、及び図示しない需要家からなる。中央装置１０は、映像を発生させる映像装置１１、その映像を光信号に変換して送信する光送信器１２、イーサネット仕様のデータ信号を他のネットワークシステムと接続するルータ１３、イーサネット仕様のデータ信号を光信号で送信する光送信器１４、逆に需要家からのデータ信号を受光して電気信号に変換する光受信器１５から構成されている。
又、中継装置３０は光ファイバ２１で送信された映像信号を各需要家に分岐／分配する光カプラ３１、中央装置１０から光ファイバ２２で送信されたデータ信号を受信し電気信号に変換する光受信器３３、中央装置１０へのデータ信号を光信号で送信する光送信器３４、イーサネット仕様のデータ信号を統合・分別する集線装置であるハブ３５、ハブ３５の下流側の各入出力ポートに備えられた各光送信器３６、光受信器３７から構成されている。
【０００３】
上記構成は、中継装置３０を伝送線路の分岐点とし、各需要家に映像信号を分岐／分配し、データ信号を統合・分別する構成である。即ち、映像信号は中継装置３０の光カプラ３１、光ファイバ４１で分岐／分配され、データ信号はハブ３５、光ファイバ４２、４３によって統合・分別されている。即ち、両者は別々の経路で伝送されている。又、データ信号（光信号）は一旦電気信号に変換され、ハブ３５で分別され、再度光信号に変換されてそして複数の光ファイバで伝送されている。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、従来の光ファイバネットワークシステムは、映像信号とデータ信号を別々のネットワークシステムで伝送する構成であり、伝送経路が煩雑になるという欠点があった。
又、従来のネットワークシステムの中継装置では、上述のように中継装置で光信号を一旦電気信号に変換し、ハブで分別して再度、光信号に変換して送出している。よって、データ信号の伝送には分岐点で電力供給する必要があり、通信コストを引き下げる完全受動光網（Passive Optical Network ）には至っていない。
【０００５】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、データ信号を光カプラで各需要家に分岐／分配、及び光カプラで統合し、通信コストの安価な受動光網（Passive Optical Network ）を実現することである。
又、その実現にあたって、そのシステムに複数帯域の搬送波を用意して各需要家にその搬送波を割り当て、その搬送波を用いて周波数多重で通信することで、上記光カプラを使用した上記受動光網を実現することである。
又、データ信号に映像信号を重畳することで両者が利用できる完全受動光網を実現し、利便性をさらに向上させることである。
尚、上記の目的は、個々の発明が個々に達成する目的であって、個々の発明が全ての上記の目的を達成するものと解釈されるべきではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記の課題を解決するために請求項１に記載の伝送方式は、 中央装置と複数の需要家とから成るＣＡＴＶ光ファイバネットワークシステムにおける伝送方式であって、前記中央装置から前記需要家に向けて下り光ファイバを設け、下り光ファイバとは異なる光ファイバであって前記需要家から前記中央装置に向けて上り光ファイバを設け、前記下り光ファイバの分岐点に下り光カプラを設け、該下り光カプラと前記各需要家とを下り分岐光ファイバで接続し、前記上り光ファイバの分岐点に上り光カプラを設け、該上り光カプラと前記需要家とを上り分岐光ファイバにより接続し、前記上り光ファイバによる上り信号経路に関しては、１０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの帯域、及び、７７０ＭＨｚ〜数ＧＨｚの帯域内における複数のチャネル毎に異なる周波数の搬送波を用意して、使用するチャネルを重ならないように各需要家に割り当てて、前記各需要家は、各需要家で共通しているホーム帯域の搬送波を、送信データにより、イーサネット仕様で変調して、ホーム帯域に出力し、そのホーム帯域の送信信号を、割り当てられた前記チャネルに周波数変換して上り変調電気信号を得て、前記各需要家に対して共通の波長の光を前記上り変調電気信号により変調して上り光信号を得て、前記各需要家から出力されるそれぞれの上り光信号を前記上り光カプラで合成して上り光ファイバに出力し、前記中央装置は、ＴＶ信号、ＣＡＴＶ放送信号、ＣＡＴＶ専用の下りデータ信号は、７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの帯域の放送信号とし、各需用家に宛てる各データ信号は、その需要家に割り当てられた前記チャネル毎の前記搬送波をイーサネット仕様で変調して得られる周波数多重化データ信号とし、前記放送信号と前記周波数多重化データ信号とを周波数多重化して下り変調電気信号を得て、その下り変調電気信号により光を変調して下り光信号を得て、前記下り光ファイバに出力し、前記各需要家は前記下り分岐光ファイバから前記下り光信号を、電気信号に復調して、各需要家に割り当てられたチャネルの搬送波で復調して、データ信号を得て、前記中央装置と前記各需要家は前記複数の前記チャネルから空きチャネルを探索し、該空きチャネルを用いて前記データを送受信することを特徴とするＣＡＴＶ光ファイバネットワークシステムである。
【０００７】
この光ファイバネットワークの構造は、中央装置及び／又は光ファイバネットワークシステムの分岐点に第１光カプラ（下り光カプラ及び上り光カプラ）を設け、その第１光カプラによって光ファイバケーブルを需要家に分配又は分岐する構造である。
この構造のシステムにおいて、少なくとも上り信号経路に関しては、複数帯域の搬送波が与えられる。光ファイバは、数ＧＨｚまで伝送可能である。従って、上記複数帯域を例えばＧＨｚ帯域に用意し、各帯域を各需要家に割り当てる。そして、需要家はそれらの帯域の搬送波をそれぞれイーサネット仕様で変調して送信する。この構成により、各需要家は上り信号の送出時期に制限がなく、自己に割り当てられたチャネル又は空きチャネルに信号を送出することが可能となる。
【０００８】
又、中央装置は、複数帯域の搬送波のうち所定の搬送波をイーサネット仕様で変調し、周波数多重で下り信号経路に伝送する。
即ち、上り信号経路、下り信号経路、共に、信号は複数帯域の搬送波を用いた周波数多重で伝送される。
例えば、第１光カプラが中央装置に設けられている場合は、その変調信号が分岐ファイバで直接需要家に送信される。需要家は割り当てられた所定帯域の周波数で復調しデータを得る。
又、例えば、第１光カプラ（下り光カプラ）が幹線の光ファイバケーブルの分岐点に設けられている場合は、中央装置は所定帯域の搬送波をイーサネット仕様で変調し、周波数多重で幹線の光ファイバケーブルに送出する。幹線の光ファイバケーブルには、分岐点に第１光カプラが設けられているのでその第１光カプラ（下り光カプラ）によってその周波数多重化信号が需要家に分岐／分配される。需要家は、割り当てられた所定帯域の搬送波周波数でその周波数多重化信号を復調し、イーサネット仕様のデータを得る。
逆に、需要家からの送信時には、需要家は割り当てられた所定帯域の搬送波をイーサネット仕様で変調し、分岐ファイバを介して第１光カプラ（上り光カプラ）に送出する。第１光カプラ（上り光カプラ）では各需要家からの変調信号が多重化され、周波数多重化信号として中央装置に送出される。中央装置は、各需要家からの変調信号を割り当てた所定帯域の搬送波周波数によって復調し各需要家からのデータを得る。
このように本発明の伝送方式は、受動型の第１光カプラを介して中央装置から需要家まで全てをファイバケーブルで接続している。即ち、中央装置から需要家間が全て光信号で送受信される。よって、中央装置と需要家間において最も速い伝送方式となる。又、受動型の第１光カプラは電力を必要としない。よって、コスト効率に優れた伝送方式ともなる。尚、上記データとは画像データ、文字データ、音声データ等のデジタル化された全てのデータを意味する。
【０００９】
又、光ファイバネットワークシステムの伝送方式は、中央装置と需要家は複数の帯域から空き帯域を探索し、その空き帯域の搬送波を用いて周波数多重で伝送する。
中央装置と需要家は常にデータ通信するものではない。即ち、使用されていない帯域（空き帯域）がある。中央装置と需要家は、例えば通信に際して先ず、複数帯域の搬送波周波数からこの空き帯域を探索する。空き帯域とは、その時点で使用されていない帯域の意味である。そして、その空き帯域の搬送波周波数を用いて通信する。よって、複数の帯域数より多くの需要家が通信可能となる。又、これは帯域利用の効率を向上させる意味もある。よって、本発明の伝送方式を用いれば、より多くの需要家に効率のよい通信を提供することができる。
【００１０】
又、複数の帯域は各需要家に固定して割り当てられ、中央装置と需要家はその固定して割り当てられた帯域の搬送波を用いて周波数多重で通信することもできる。
この場合には、中央装置と需要家は通信に際して使用する搬送波が決められており空き帯域を探索する必要がない。即ち、直ちに通信することができる。よって、待ち時間のない優れた伝送方式となる。これは、例えば光ファイバを用いた防災システム、セキュリティシステム等の重要な専用回線として特に有用である。
【００１１】
又、周波数多重信号の変調方式は、振幅変調方式、周波数変調方式、位相変調方式の何れか、又はそれらの組み合わせを用いることができる。
振幅変調（ＡＳＫ）方式は、包絡線検波が可能であるので容易にデータを復調することができる。又、周波数変調（ＦＳＫ）変調方式は、その信号振幅には情報がない。よって、レベル変動や雑音の影響を受けにくく、安定してデータを復調することができる。又、位相変調（ＰＳＫ）方式は、位相を変化させるだけであるのでスペクトル広がりが少なく、周波数利用効率よくデータ通信することができる。更に、ＦＳＫ方式と同様にレベル変動や雑音の影響を受けにくいという利点もある。
又、例えばＡＳＫ方式とＰＳＫ方式を組み合わせたＡＰＳＫ方式としてもよい。ＡＰＳＫ方式は、振幅と位相を同時に変調する方式である。振幅と位相の２次元信号空間に信号点を割り当てるため、より周波数利用効率を向上させることができる。尚、ＡＳＫ方式、ＦＳＫ方式、ＰＳＫ方式は、２値のみならず多値でもよい。多値変調とすれば帯域間を狭くできるので、分岐／分配数、即ち需要家を増大させることができる。より多くの需要家に情報を伝送することができる。
【００１２】
又、中央装置はイーサネット仕様で変調された周波数多重化信号に他の下り信号を更に重畳させて伝送する。
他の下り信号とは、従来より用いられている例えばＴＶ信号、ＣＡＴＶ放送信号、ＣＡＴＶ専用の下りデータ信号、ＩＥＥＥ１３９４仕様のアイソクロナス信号等の信号である。例えば、上記他の下り信号を７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ、データ信号をそれ以上のＧＨｚ帯域に割り当てる。そして、中央装置は他の下り信号と周波数多重化信号を例えば合波器で合波させて光信号で送信する。この様な伝送方式を採れば、需要家は光受信器後段に例えば分波フィルタを備えるだけでよい。分波フィルタを備えれば、両者を分離しデータ信号に加えて他の下り信号、例えばＴＶ信号を受信するこができる。よって、利便性に優れた伝送方式となる。
【００１３】
又、第１光カプラを光ファイバネットワークシステムの分岐点に設ける場合は、波長の異なる光を合分波する第２光カプラを中央装置後段と第１カプラ前段に備え、又は中央装置後段と第１光カプラを挟んで需要家前段に備え、両第２光カプラ間を１本の光経路で接続し、その１本の光経路を用いて下り方向には第１所定波長で、上り方向には第２所定波長で周波数多重で伝送しても良い。
【００１４】
この伝送方式を用いるシステム構成は、第１光カプラを光ファイバネットワークシステムの分岐点に設ける場合である。例えば、波長の異なる光を合分波する第２光カプラを中央装置後段と第１光カプラ前段に対向するように備える。そして両第２光カプラを一本の光経路で接続する。
又は、中央装置後段と第１光カプラを挟んで需要家前段に同様に第２光カプラが対向するように設け、両第２光カプラを一本の光経路で接続する。
前者の場合は、中央装置と分岐点間を１本の光経路（光ファイバ）で接続することを意味する。又、後者の場合は、中央装置と需要家を第１光カプラを挟んで１本の光経路で接続することを意味する。
尚、光カプラには、単に光を分岐分配する光分岐素子、光分配素子を意味する場合と、波長によって分岐する方向を選択する波長選択性素子を意味する場合と、偏波面を保存・分離する偏波素子を意味する場合がある。本発明の場合は、第１光カプラは波長に拘わらず光信号を分岐又は分配する光分岐素子又は光分配素子の意味であり、第２光カプラは所定波長の光信号を所定の方向へ分岐する波長選択性素子（分波フィルタ）の意味である。
【００１５】
上記構成において、１対の第２光カプラを中央装置後段と第１光カプラ前段に設ける場合は、中央装置から下り方向に送信された第１所定波長（例えば１．３μｍ）の光信号は、中央装置後段の第２光カプラにより一本の光ファイバに導入され対向する他方の第２光カプラに入力される。入力された光信号は第２光カプラが分波フィルタであるので所定方向（需要家の受信器側）に分岐される。分岐された光信号は、第１光カプラと下り方向の分岐ファイバによって各需要家まで送信される。逆に、需要家から上り方向の分岐ファイバに送信された第２所定波長（例えば、１．５５μｍ）の光信号は、第１光カプラ、第２光カプラを経て一本の光経路（光ファイバ）に導入される。そして、中央装置後段の第２光カプラによって所定方向（中央装置の受信器側）に分岐され、受信される。
【００１６】
又、１対の第２光カプラを中央装置後段と第１光カプラを挟んで需要家前段に設置する場合は、中央装置から下り方向に送信された第１所定波長（例えば１．３μｍ）の光信号は、中央装置後段の第２光カプラにより一本の光ファイバに導入される。そして、次段の第１光カプラに入力される。入力された光信号は、第１光カプラと１本の分岐ファイバによって各需要家に分岐される。その分岐ファイバ終端、即ち需要家前段には第２光カプラが備えられているので、その第２光カプラに入力された光信号は所定方向（需要家の受信器側）に分岐される。即ち、中央装置から送信された信号は第１光カプラを経由して第１所定波長で各需要家まで送信される。
逆に、需要家から上り方向に送信された第２所定波長（例えば、１．５５μｍ）の光信号は、第２光カプラ、１本の分岐ファイバ、第１光カプラ、１本の光ファイバ（幹線）、中央装置後段の第２光カプラを経て、中央装置の受信器側に送信される。即ち、中央装置と需要家は一本の光経路で送受信することになる。従来、２本の光ファイバ（上り方向、下り方向）で送受信されていたシステムが、１対の第２光カプラを導入することにより少なくともその間は、一本の光経路で送受信するシステムとなる。
【００１７】
このように、第２光カプラ間は１本の光経路で接続されるので、光ファイバネットワークシステムが従来より簡素化される。そして、その一本の光経路（光ファイバ）に、第１所定波長の光信号と第２所定波長の光信号が混合され波長分割多重信号で伝送される。一本の光経路にデータを多重伝送するので、通信コストを低減される。又、需要家前段に第２カプラを設置した場合は、第１光カプラと需要家との接続が１線となり作業工数が半減する。これによっても通信コストが低減される。
【００１８】
【００１９】
又、光ファイバネットワークシステムは、中央装置と複数の需要家からなる光ファイバネットワークシステムであって、中央装置及び／又はその中央装置から延出された光ファイバの分岐点に備えられた第１光カプラと、その第１光カプラから延出された分岐ファイバと、複数帯域の搬送波を用意して各需要家に割り当てて、中央装置と各需要家にその割り当てられた帯域の搬送波で周波数多重で第１光カプラを介して伝送する変復調器とを備えたものとしても良い。
このシステムは、中央装置及び／又は中央装置から延出された光ファイバの分岐点に各需要家に分岐するための第１光カプラを備えて、光信号を増幅せずに各需要家に分岐ファイバで伝送する所謂パッシブ光ファイバネットワークシステム（受動光網）である。そして、そのシステムに複数帯域の搬送波を用意して各需要家にその帯域を割り当て、中央装置と各需要家に備えられた変復調器によって割り当てられた帯域を例えばイーサネット仕様で変調して、周波数多重の光信号で通信するシステムである。
【００２０】
例えば、第１光カプラが中央装置に設けられている場合は、中央装置の変復調器は、各需要家に割り当てられた搬送波周波数を変調して、第１光カプラから直接需要家に送信する。需要家の変復調器は割り当てられた所定帯域の周波数で復調しデータを得る。逆に、需要家からデータを送信する場合は、需要家の変復調器は割り当てられた所定帯域の搬送波を変調して中央装置の第１光カプラに送信する。第１光カプラでは、周波数多重となるが中央装置の変復調器は割り当てられた搬送波周波数で復調するので、各需要家からのデータを得ることができる。
【００２１】
又、第１光カプラが幹線の光ファイバケーブルの分岐点に設けられている場合は、中央装置の変復調器は割り当てられた搬送波周波数を変調し、周波数多重で従来の幹線の光ファイバケーブルに送出する。従来の幹線の光ファイバケーブルには、分岐点に第１光カプラが設けられているのでその第１光カプラによってその周波数多重化信号が需要家に分岐／分配される。需要家の変復調器は、割り当てられた所定帯域の搬送波周波数でその周波数多重化信号を復調し、例えばイーサネット仕様のデータを得る。
逆に、需要家からの送信時には、需要家の変復調器は割り当てられた所定帯域の搬送波を例えばイーサネット仕様で変調し、分岐ファイバを介して第１光カプラに送出する。第１光カプラでは各需要家からの変調信号が多重化され、周波数多重化信号として中央装置に送出される。そして、中央装置の変復調器は各需要家からの変調信号を割り当てた所定帯域の搬送波周波数によって復調し各需要家からのデータを弁別する。
【００２２】
このようなシステムとすれば、中央装置から需要家まで全てが光ファイバで結ばれる。即ち、従来のように中継装置で一旦、電気信号変換後に再度分岐する必要がない。即ち、従来のように中継に電力を要しないので、通信コストを安価とする効果がある。又、受動型の第１光カプラを用いるシステムであるので高速通信が可能となる。よって、少なくとも中央装置と需要家間は従来より高速通信となる。又、周波数多重で通信を行うので、多量のデータを同時に送信することができる。よって、伝送効率のよいシステムともなる。
【００２３】
又、光ファイバネットワークシステムは、中央装置は、映像を発生させる映像装置と、映像信号と周波数多重のデータ信号を合波させる合波器を備えたものでも良い。
このシステムは、中央装置の合波器が映像装置からの映像信号と、（イーサネット仕様で変調された）周波数多重化信号を合波して需要家に送信するシステムである。これにより、需要家はデータ通信のみならず映像信号を受信することができる。よって、例えばＣＡＴＶネットワークシステムに適用可能な利便性に優れた光ファイバネットワークシステムとなる。尚、映像信号とはその映像に対応した音声信号を含めた信号を意味し、具体的にはＴＶ信号、ビデオ信号等である。
【００２４】
又、光ファイバネットワークシステムは、第１光カプラを分岐点に設ける場合は、波長の異なる光を合分波する第２光カプラを中央装置後段と第１カプラ前段に備え、又は中央装置後段とその第１光カプラを挟んで需要家前段に備え、両第２光カプラ間を１本の光経路で接続したものでも良い。
このシステム構成は、中央装置と第１カプラ間に対向するように１対の第２光カプラを設けて、それらの間を１本の光経路で接続した構成である。及び／又は、中央装置後段と需要家前段に第１光カプラを挟んで１対の第２光カプラを設けて、それらの間を１つの光経路で接続した構成である。換言すれば、前者は中央装置と第１光カプラ間を１本の光経路で接続する構成である。後者は、第１光カプラを挟んで中央装置と需要家を１本の光経路で接続した構成である。ここで、前者の場合の１本の光経路は、例えば幹線の光ファイバを意味し、後者の場合の１本の光経路は例えば幹線の光ファイバと、第１光カプラ、分岐ファイバからなる一連の光経路を意味する。
尚、ここでも、第１光カプラは波長に拘わらず光信号を分岐又は分配する光分岐素子又は光分配素子の意味であり、第２光カプラは所定波長の光信号を所定の方向へ分岐する波長選択性素子（分波フィルタ）の意味である。
【００２５】
そして、上記システムにおいて下り方向には例えば第１所定波長の光を使用し、上り方向には第２所定波長の光を使用する。
第２光カプラを中央装置後段と第１カプラ前段に備える場合は、中央装置から下り方向には例えば第１所定波長（例えば、１．３μｍ）で送信する。送信された第１所定波長の光信号は、中央装置後段の第２光カプラにより例えば幹線の光ファイバに導入され、その幹線上に対向して設置された他方の第２光カプラから出力される。そして、次段の第１光カプラによって各需要家に送信される。逆に、需要家から上り方向に送信された第２所定波長（例えば、１．５５μｍ）の光信号は例えば分岐ファイバを経て第１光カプラで周波数多重され、第２光カプラを介して幹線の光ファイバに導入される。そして、中央装置後段の第２光カプラに入力される。入力された光信号は、第２光カプラによって所定方向（中央装置の受信器側）に分岐される。これにより、各需要家からの信号が受信される。
【００２６】
又、第２光カプラを中央装置後段と需要家前段に備える場合は、中央装置から下り方向に送信された第１所定波長の光信号は、中央装置後段の第２光カプラ、例えば幹線の光ファイバ、第１光カプラ、例えば分岐ファイバを経て需要家前段の第２光カプラに入力される。そして、その第２光カプラによって需要家の受信側に分波され受信される。逆に、需要家から上り方向に送信された第２所定波長の光信号は、第２光カプラ、例えば分岐ファイバ、第１光カプラ、例えば幹線の光ファイバに導入され、そして中央装置後段の第２光カプラに入力される。入力された光信号は、その第２光カプラによって所定方向（中央装置の受信器側）に分岐される。そして、受信される。
このように１対の第２カプラを導入することで、光経路が少なくとも途中１本となる。よって、光ファイバネットワークシステムが簡素化される。よって、その通信コストを削減する光ファイバネットワークシステムとなる。
【００２７】
又、光ファイバネットワークシステムの中央装置は、需要家に変調信号を送信するための光送信器と需要家からの変調信号を受信する光受信器を備えた中央装置であって、少なくともイーサネット仕様の信号を統合・分別して通信する集線装置と、その集線装置の各入出力ポートに備えられた変復調器と、各変復調器からの変調信号を混合する混合器と、需要家から送信された変調信号を分波して各入出力ポートに備えられた変復調器に送出する分波器とを有するものであっても良い。
【００２８】
集線装置はイーサネット仕様の信号を、上り方向には統合して送信し、下り方向にはアドレスに応じてそれぞれの入出力ポートに分別する。入出力ポートに備えられた変復調器は、下流方向にはその分別された信号をイーサネット仕様で変調して変調信号を送出する。即ち、各ポートの変復調器に割り当てられた搬送波周波数をイーサネット仕様で変調して次段の混合器に送出する。混合器は、各ポートからの変調信号を混合して周波数多重化信号とし、次段の光送信器に送出する。そしてその重畳信号が光送信器によって光信号に変換され下流の需要家に伝送される。
【００２９】
逆に、需要家からの周波数多重の光信号は光受信器で受信され電気信号に変換され、分波器に入力される。分波器は、周波数多重化信号を所定帯域の各搬送波別に分波して、各搬送波周波数に対応した各入出力ポートの変復調器に入力する。変復調器は、変調信号をその所定帯域の各搬送波周波数で復調してイーサネット仕様のデータ信号を得、集線装置の各入出力ポートに送出する。そして、集線装置は各イーサネット仕様のデータ信号を統合して更に上流に送信する。
このような中央装置を備えれば、請求項９乃至請求項１１の何れか１項に記載のの光ファイバネットワークシステムを容易に構築することができる。即ち、従来の複数の光ファイバネットワークシステムを簡素化するとともに、少なくとも中央装置と需要家の伝送速度を向上させることができる。
【００３０】
又、光ファイバネットワークシステムの中央装置は、分波器は分配器とその分配器の出力段に設けられたフィルタ装置を有しても良い。
分配器は、需要家から周波数多重で送信された全ての信号を分配する。そして、その出力段に設けられたフィルタ装置（例えば、バンドパスフィルタ装置）が所定帯域の搬送波を有する信号を取り出して、周波数帯域毎に設けられた変復調器に出力する。よって、分波フィルタを用いた場合と同等の効果を呈する。分波器をこのように構成しても中央装置を実現することができる。
【００３１】
又、光ファイバネットワークシステムの中央装置は、外部メディアと通信するインタフェース手段を備えても良い。
インタフェース手段は、外部メディアがインタネットである場合は、例えば異なるネットワーク同士を相互接続するルータである。ルータは、経路が記述されたルーティングテーブルに従って、データを宛先のネットワークまで中継する装置である。この様なインターフェースを有していれば、需要家は容易に例えばインタネット等の他の外部メディアと通信可能となる。よって、より利便性に優れた光ファイバネットワークシステムを提供することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
図１に本発明の光ファイバネットワークシステムの１例を示す。図は、光ファイバネットワークシステムをＣＡＴＶネットワークシステムに適用した例である。本実施例のＣＡＴＶ光ファイバネットワークシステムは、中央装置１０、中央装置１０から延出された２本の光ファイバ２２、２３、その先端に設置された分岐／分配装置（中継装置）である第１光カプラ５２、５３、第１光カプラ５２、５３から分岐／分配された分岐ファイバ５４、そして分岐ファイバ５４終端に接続された需要家６０から構成される。この光ファイバネットワークシステムは、伝送路途中に電源供給を必要としない、所謂パッシブ光ファイバネットワーク（PON ：Passive Optical Network である）。このネットワーク形態は、需要家６０に直接光ファイバが敷設されることから、ＦＴＴＯ（Fiber To The Office ）もしくはＦＴＴＨ（Fiber To The Home ）と呼ばれている。尚、各構成要素の詳細は後述する。
【００３３】
このシステムにおいて、中央装置１０からの下り信号は光ファイバ２２のみで伝送され、需要家６０からの上り信号は光ファイバケ２３のみで伝送される。又、中央装置１０は、通常、例えば外部ネットワークであるインタネット５に接続されている。尚、下り信号とは需要家が使用するデータ信号と他の信号、例えば衛星放送、地上波放送等のＴＶ信号、ＣＡＴＶによるビデオ信号、ＣＡＴＶ専用の下りデータ信号、ＩＥＥＥ１３９４仕様のアイソクロナス信号等の信号全てを意味する。
【００３４】
次に、上記システムを構成する各要素を説明する。中央装置１０の構成は図２の通りである。図は構成ブロック図である。本実施例の中央装置１０は、映像を発生させる映像装置１１、光送信器１２、ルータ１３、光受信器１５、集線装置であるハブ１６、複数の変復調器１７、混合器１８、分波器１９、合波器２５から構成される。尚、変復調器１７は変調器１７ａ、復調器１７ｂから構成される。
【００３５】
映像装置１１は、ＴＶ信号、ビデオ信号等、需要家に映像信号を送信する装置である。ハブ１６は、イーサネット仕様のデータ信号を統合・分別する集線装置である。そして、ルータ１３は、そのハブ１６をインタネット等の他のメディアとイーサネット仕様で接続するインターフェース装置である。変調器１７ａは、ハブ１６で分別されたイーサネット仕様のデータで所定周波数の搬送波を変調して需要家６０に送信する装置である。逆に、復調器１７ｂは需要家６０から送信された変調信号からイーサネット仕様のデータに復調する装置である。
【００３６】
又、混合器１８は変調器１７ａからの変調信号を混合する装置、即ち周波数多重化する装置である。逆に、分波器１９は周波数多重で下流（需要家）から送信された信号を所定周波数毎に分波して、それに対応する復調器１７ｂに送信する装置である。合波器２５は、ＬＰＦ２５ａとＨＰＦ２５ｂからなる一種のフィルタ装置である。映像信号がＬＰＦ２５ａを通過し、混合器１８からの周波数多重化信号がＨＰＦ２５ｂを通過して合波される。映像信号とデータ信号の周波数帯域構造は図３に示すように異なっている。下り信号においては、映像信号は例えば７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ帯域で送信され、データ信号は例えば９００ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯域で送信される（図３（ａ））。又、上り信号においては、データ信号が従来の例えば１０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚ帯域に加えて９００ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯域で送信される（図３（ｂ））。光送信器１２は、合波された信号を光信号に変換して光ファイバ２２に送出する装置である。又、光受信器１５は需要家６０から送信された光信号（周波数多重化信号）を電気信号に変換する装置である。
【００３７】
又、需要家６０の構成は図４に示す通りである。需要家６０は、中央装置１０からの変調信号を受信する光受信器６１、逆に変調信号を中央装置１０に送信する光送信器６２、ＬＰＦ６３ａとＨＰＦ６３ｂからなる分波器６３、復調器６４ａと変調器６４ｂからなる変復調器６４、無線ＬＡＮ装置６５、ＴＶ信号を分配する分配器６６、ＴＶ受信装置６７、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の無線端末装置６８から構成される。ここで、分波器６３は低帯域信号である映像信号と高帯域信号である周波数多重化信号（データ信号）を分別する装置である。又、無線ＬＡＮ装置６５は、各無線端末装置６８の無線通信を制御するサーバー装置である。これは、勿論有線ＬＡＮとしてもよい。有線用のサーバー装置と端末装置を備えればよい。
【００３８】
次に、図１乃至図４を用いて各構成要素の機能を説明する。例えば、図２において中央装置１０のハブ１６がインタネットに接続されたルータ１３からデータを受け取ると、そのデータの有するアドレスを読み、そのアドレスに対応した入出力ポートに振り分ける。各ポートは、異なる搬送波周波数を有する変復調器１７を備えており、それにより所定周波数の搬送波がそのデータで変調され、その変調信号が図３（ａ）に示す帯域で混合器１８に送出される。この時、変調方式は例えば位相変調（ＰＳＫ）方式である。ＰＳＫ方式は、位相を変化させるだけであるのでスペクトル広がりが少なく、周波数利用効率よくデータ通信することができる。更に、信号のレベル変動や雑音の影響を受けにくいという利点もある。
そして、混合器１８は、各変調器１７ａからの変調信号を混合し周波数多重化して合波器２５に送出する。合波器２５は、映像信号とその周波数多重化信号を合波して光送信器に送出する。そして、光送信器１２がそれを光ファイバ２２を介して下流に伝送する。光ファイバ２２には、その途中、分岐点において第１光カプラ５２が備えられており、それにより伝送された光信号が需要家６０に分岐／分配される（図１）。
【００３９】
需要家６０は、その混合信号（ＴＶ信号＋周波数多重化信号）を光ファイバ５４ａ、光受信器６１で受信する（図４）。そして、高帯域信号である周波数多重化信号は、ＨＰＦ６３ｂ、復調器６４ａでイーサネット仕様のデータ信号に復調される。勿論、搬送波周波数が異なれば復調されない。そして、復調されたデータ信号は無線ＬＡＮ装置６５によって各無線端末装置６８に送信される。各無線端末装６８はアドレスを照合し一致すれば受信する。下り方向のデータ通信はこのように行われる。尚、データと合波して伝送されたＴＶ信号は、分波器６３のＬＰＦ６３ａを通過し、需要家６０の分配器６６によって分配されてＴＶ受信装置６７に受信される。
【００４０】
上り方向には、この逆の経路で伝送される。即ち、需要家６０の無線端末装置６８からのデータ信号は、無線ＬＡＮ装置６５、そして変復調器６４の変調器６４ｂに入力される。変調器６４ｂは、割り当てられた所定周波数の搬送波をそのデータによって変調し、光送信器６２に伝送する。光送信器６２から送信された光信号は、光ファイバ５４ｂ、第１光カプラ５３で各需要家６０からの光信号と合波され、光ファイバ２３で中央装置１０の光受信器１５に送信される（図１）。光受信器１５で光電変換されたデータ信号は、分波器１９で所定の搬送波周波数毎に分別され各変復調器１７の復調器１７ｂに送信される（図２）。復調器１７ｂは、所定周波数で変調信号を復調し、イーサネット仕様のデータを得る。そしてハブ１６は、そのデータを上流のルータ１３に送信し、そのルータ１３が例えばインタネット５に送信する。上り方向のデータ伝送はこのようにして行われる。
【００４１】
尚、上記需要家６０（図４）は他の形態を採ることも可能である。例えば、他の形態の需要家７０を図５に示す。図は構成ブロック図である。他の需要家７０は、中央装置１０からの変調信号を受信する光受信器６１、逆に変調信号を中央装置１０に送信する光送信器６２、ＬＰＦ６３ａとＨＰＦ６３ｂからなる分波器６３、復調器６４ａと変調器６４ｂからなる変復調器６４、ホーム帯域を例えばポートｎの帯域に変換する周波数変換器６９、ＴＶ信号を分配する分配器６６、ＴＶ受信装置６７、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の端末装置６８から構成される。
【００４２】
中央装置１０からの下り方向の信号に対する動作は、需要家６０の場合と同等である。ＴＶ信号等の映像信号は、分波器６３のＬＰＦ６３ｂを通過してＴＶ受信機７６で受信される。一方、端末装置６８ａからの上り信号は図６に示すホーム帯域を用いて送信される。ホーム帯域は、例えば家庭内ＬＡＮに共通に使用されている帯域である。この場合は、変復調器６４はこのホーム帯域を用いてデータをイーサネット仕様で送信する。送信された信号は、分波器６３のＨＰＦ６３ｂを通過し周波数変換器６９に入力される。周波数変換器６９は、このホーム帯域を例えば割り当てられた所定のポートｎの所定周波数帯域に変換して、中央装置１０に送信する。このように、構成してもよい。要は、需要家７０の入出力部において、割り当てられた所定周波数が使用されて周波数多重で通信されればよい。需要家７０内部での使用周波数構造は限定するものではない。
【００４３】
上述したように、本発明では光ファイバネットワークに光カプラを採用して受動光網（Passive Optical Network ）を構成し、そのシステムに複数帯域の搬送波を用意して各需要家に割り当て、その搬送波を用いて周波数多重の光信号で伝送している。よって、従来のように中継装置にハブを設け、電気的にデータを分別する必要がない。中央装置から需要家までが全て光信号で伝送されるので、従来より優れた高速通信が実現される。又、中継装置に電力を必要としないので、その通信コストも低減される。更に、データ信号に映像信号を重畳しているので両者が利用可能である。よって、需要家にとって利便性に優れた受動光網とすることができる。
【００４４】
（第２実施例）
第１実施例は、中央装置から２本の光ファイバを延出してそれぞれの光ファイバをそれぞれの第１光カプラで分岐／分配する受動光網であった。第２実施例は、上り方向の光信号の波長と下り方向の光信号の波長を異なるように設定し、１本の光ファイバで通信する例である。即ち、第２実施例は、波長分割多重型の受動光網を形成する例である。
【００４５】
図７に第２実施例のＣＡＴＶ光ファイバネットワークシステムを示す。第２実施例のＣＡＴＶ光ファイバネットワークシステムは、中央装置１０、光ファイバ２２、２３、２６、第２光カプラ２７、２８、第１光カプラ５２、５３、需要家６０から構成される。第１実施例と異なる所は、中央装置１０と第１光カプラ５２、５３間に１対の第２光カプラ２７、２８を設け、その間を光ファイバ２６で接続したことである。尚、第１光カプラ５２、５３は波長に拘わらず光信号を分岐／分配する光素子であるが、この第２光カプラ２７、２８は所定波長の光信号を所定の方向へ分岐する分波フィルタである。
そして、例えば中央装置１０から需要家６０には、図２の光送信器１２が第１所定波長（λ₁ ＝１．３μｍ）の光信号で送信する。下流側に送信された光信号は、第２光カプラ２８によって１本の光ファイバ２６、そして第２光カプラ２７に入力される。第２光カプラ２７は、波長を弁別するフィルタであるので、その第１所定波長の光信号は第１光カプラ５２側に分岐され、第１光カプラ５２、分岐ファイバ５４によって需要家６０の受信器に送信される。尚、需要家６０の動作は、第１実施例と同等である。
【００４６】
逆に、需要家６０の送信器からはデータが、異なる第２所定波長（λ₂ ＝１．５５μｍ）の光信号で送信される。需要家６０から第２所定波長で送信された光信号は、第１光カプラ５３で他の需要家６０からの他の光信号と合波され、第２光カプラ２７に入力される。第２光カプラ２７は分波フィルタであるので、第２所定波長の光信号は上流に送信される。即ち、第２所定波長の光信号は１本の光ファイバ２６を伝送されて分波フィルタである第２光カプラ２８に入力される。
そして、第２光カプラ２８によっ第２所定波長の光信号が中央装置１０の受信器側に分波されて中央装置１０の光受信器１５に入力される。それ以降の中央装置１０の動作は、第１実施例と同等である。
このような構成とすれば、少なくとも中央装置１０と第１光カプラ５２、５３間の伝送路は光ファイバ一本とすることができる。よって、光ファイバ網をより簡素化することができる。即ち、それにより通信コストを低減することができる。
【００４７】
（第３実施例）
第２実施例は、中央装置後段と第１光カプラ前段に１対の第２光カプラを設け、それらを１本の光ファイバで接続する例であった。即ち、１対の第２光カプラを用いて幹線は一本の光ファイバとするが、需要家には上流方向の光ファイバと下流方向の光ファイバ、合計２本が接続される例であった。又、第１光カプラを光分配装置とする例であった。
第３実施例は、中央装置後段と需要家前段に第２光カプラを対向させて設ける例である。即ち、第１光カプラを挟んで１対の第２光カプラを設け、幹線のみならず需要家への分岐ファイバも１本とする例である。
【００４８】
図８に第３実施例のＣＡＴＶ光ファイバネットワークシステムを示す。第３実施例のＣＡＴＶ光ファイバネットワークシステムは、中央装置１０、光ファイバ２２、２３、２６、第２光カプラ２７、２８、第１光カプラ５５、需要家６０から構成される。第２実施例と異なる所は、第１光カプラ５５を光分岐器とし、中央装置１０の後段と需要家６０の前段に第２光カプラ２８、２７を設けたことである。そして、両者を光ファイバ２６、第１光カプラ５５、分岐ファイバ５４で接続したことである。尚、第２光カプラ２７を備えた需要家６０を需要家８０で表せば、他の第１光カプラ５５の分岐ファイバ５４にもその需要家８０が接続されるものとする。
【００４９】
上記構成において、例えば中央装置１０から需要家６０には、第２実施例同様に光送信器１２が第１所定波長（λ₁ ＝１．３μｍ）の光信号で送信する。下流側に送信された光信号は、光ファイバ２２、第２光カプラ２８、光ファイバ２６、第１光カプラ５５、分岐ファイバ５４、第２光カプラ２７に入力される。第２光カプラ２７は波長を弁別するフィルタであるので、その第１所定波長の光信号は需要家６０の光受信器に受信される。尚、それ以降の需要家６０の動作は、第１、第２施例と同等である。
【００５０】
逆に、需要家６０からはデータが、異なる第２所定波長λ₂ （＝１．５５μｍ）の光信号で送信される。第２所定波長で送信された光信号は、第２光カプラ２７、分岐ファイバ５４、第１光カプラ５５に入力される。第１光カプラ５５では、他の需要家６０からの光信号が混合され、ファイバ２６、第２光カプラ２８に入力される。第２光カプラ２８は分波フィルタであるので、第２所定波長の光信号は中央装置１０の光受信器１５に受信される。それ以降の中央装置１０の動作は、第１、第２実施例と同等である。
このような構成とすれば、中央装置１０と需要家６０間は、第１光カプラ５５を介して一本の光経路で接続される。よって、光ファイバ網を更に簡素化することができる。即ち、それにより更に通信コストを低減することができる。
【００５１】
（変形例）
以上、本発明を表わす１実施例を示したが、他にさまざまな変形例が考えられる。例えば、第１実施例において、周波数多重化信号の変調方式は位相変調としたが、他の方式でもよい。例えば、振幅変調方式、周波数変調方式の何れかでもよい。振幅変調（ＡＳＫ）方式であれば、包絡線検波が可能であるので復調が容易となる。又、周波数変調（ＦＳＫ）変調方式は、レベル変動や雑音の影響を受けにいので安定してデータを復調することができる。
又、例えばＡＳＫ方式と第１実施例のＰＳＫ方式とを組み合わせたＡＰＳＫ方式としてもよい。ＡＰＳＫ方式は、振幅と位相を同時に変調する方式である。振幅と位相の２次元信号空間に信号点を割り当てるため、より周波数利用効率を向上させることができる。又、ＡＳＫ方式、ＦＳＫ方式、ＰＳＫ方式は２値のみならず多値でもよい。多値変調とすれば帯域間を狭くできるので、分岐／分配数、即ち需要家を増大させることができる。即ち、より多くの需要家に情報を伝送することができる。
又、上り信号経路のみ周波数多重として、各需要家に帯域を割り当てたり、空き帯域を使用させたりして、下り信号経路に関しては、各需要家へのデータ信号の伝送は時分割多重であっても良い。時分割多重は、各需要家毎にタイムスロットを割り当てたり、空きタイムスロットを使用させたり、パケット通信のようなものであっても良い。
【００５２】
又、第１乃至第３実施例では搬送波周波数を需要家６０に固定して割り当てたが、特に固定としなくてもよい。中央装置１０と需要家６０間のデータ通信は、常時行われるものではない。割り当てられた搬送波周波数は、使用されていない時間がある。よって、通信に際しては使用されていない空き帯域（チャネル）を探索し、その帯域の搬送波を用いて通信するようにする。このような方式にしてもよい。需要家と搬送波帯域を固定しないので、より多くの需要家にそのシステムを提供することができる。
【００５３】
又、第１乃至第３実施例の中央装置１０では、需要家６０からの信号を所定周波数毎に分離するに際して分波器１９を用いたが、これに変えて分配器とフィルタ装置を用いてもよい。需要家６０からの周波数多重信号を一旦分配器で分配しておき、その後段にバンドパスフィルタ等のフィルタ装置で所定周波数を分離してもよい。同等の効果が得られる。
【００５４】
又、第１実施例では第１光カプラ５２、５３は光ファイバ２２、２３の分岐点に設置したが、これらは図９に示すように中央装置１０内に備えてもよい。中央装置１０から直接第１光カプラ５２、５３で分岐する受動光網に対しても、各需要家６０に所定波長を割り当てて、周波数多重で光通信する本発明の伝送方式は有効である。
【００５５】
又、第１実施例乃至第３実施例において、下り信号のＣＡＴＶの７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚは周波数多重されたアナログ信号であったが、これはアナログ信号に限定しなくともよい。デジタル信号の時間多重された映像信号としてもよい。例えば、１ＥＥＥ１３９４仕様のアイソクロナス転送を用いてベースバンド信号で伝送してもよい。要は、光ファイバネットワークシステムにおいて従来の映像信号帯域以外の帯域を各需要家に割り当てて、その所定周波数帯域を周波数多重で伝送する方式及びシステムであればよい。従来の帯域の伝送方式は問わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係わる光ファイバネットワークシステムの構成図。
【図２】本発明の第１実施例に係わる中央装置の構成ブロック図。
【図３】本発明の第１実施例に係わる下り方向の周波数帯域構造図（ａ）、上り方向の周波数帯域構造図（ｂ）。
【図４】本発明の第１実施例に係わる需要家の構成ブロック図。
【図５】本発明の第１実施例に係わる他の需要家の構成ブロック図。
【図６】本発明の第１実施例に係るホーム帯域を有する周波数構造図。
【図７】本発明の第２実施例に係わる光ファイバネットワークシステムの構成図。
【図８】本発明の第３実施例に係わる光ファイバネットワークシステムの構成図。
【図９】本発明の第１実施例の変形例に係る光ファイバネットワークシステムの構成図。
【図１０】従来の光ファイバネットワークシステムの構成図。
【符号の説明】
５…インタネット
１０…中央装置
１２、６２…光送信器
１３…ルータ
１５、６１…光受信器
１６…ハブ
１７、６４…変復調器
１７ａ、６４ｂ…変調器
１７ｂ、６４ａ…復調器
１８…混合器
１９…分波器
２２、２３、２６…光ファイバ
２５、６３…合波器
２５ａ、６３ａ…ＬＰＦ
２５ｂ、６３ｂ…ＨＰＦ
２７、２８…第２光カプラ
５２、５３…第１光カプラ
５４…分岐ファイバ
６０、７０、８０…需要家

Claims (1)

1. 中央装置と複数の需要家とから成るＣＡＴＶ光ファイバネットワークシステムにおける伝送方式であって、
   前記中央装置から前記需要家に向けて下り光ファイバを設け、下り光ファイバとは異なる光ファイバであって前記需要家から前記中央装置に向けて上り光ファイバを設け、前記下り光ファイバの分岐点に下り光カプラを設け、該下り光カプラと前記各需要家とを下り分岐光ファイバで接続し、前記上り光ファイバの分岐点に上り光カプラを設け、該上り光カプラと前記需要家とを上り分岐光ファイバにより接続し、
   前記上り光ファイバによる上り信号経路に関しては、１０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの帯域、及び、７７０ＭＨｚ〜数ＧＨｚの帯域内における複数のチャネル毎に異なる周波数の搬送波を用意して、使用するチャネルを重ならないように各需要家に割り当てて、
   前記各需要家は、各需要家で共通しているホーム帯域の搬送波を、送信データにより、イーサネット仕様で変調して、ホーム帯域に出力し、そのホーム帯域の送信信号を、割り当てられた前記チャネルに周波数変換して上り変調電気信号を得て、前記各需要家に対して共通の波長の光を前記上り変調電気信号により変調して上り光信号を得て、前記各需要家から出力されるそれぞれの上り光信号を前記上り光カプラで合成して上り光ファイバに出力し、
   前記中央装置は、ＴＶ信号、ＣＡＴＶ放送信号、ＣＡＴＶ専用の下りデータ信号は、７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの帯域の放送信号とし、各需用家に宛てる各データ信号は、その需要家に割り当てられた前記チャネル毎の前記搬送波をイーサネット仕様で変調して得られる周波数多重化データ信号とし、前記放送信号と前記周波数多重化データ信号とを周波数多重化して下り変調電気信号を得て、その下り変調電気信号により光を変調して下り光信号を得て、前記下り光ファイバに出力し、
   前記各需要家は前記下り分岐光ファイバから前記下り光信号を、電気信号に復調して、各需要家に割り当てられたチャネルの搬送波で復調して、データ信号を得て、
   前記中央装置と前記各需要家は前記複数の前記チャネルから空きチャネルを探索し、該空きチャネルを用いて前記データを送受信することを特徴とするＣＡＴＶ光ファイバネットワークシステム。

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