JP5460253B2 - 親局側光送受信装置および光加入者伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、光加入者伝送システムにおいて光信号を増幅する光中継増幅装置に関する。

親局側光送受信装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と加入者側光送受信装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）との間を光ファイバで結ぶアクセス系光伝送システムでは、１つのＯＬＴが光スプリッタを介して多数のＯＮＵを収容することにより、各加入者あたりの装置コストを低減することができる。このようなアクセス系光伝送システムは、ＰＯＮ（Passive Optical Networks）システムと呼ばれ、近年のＦＴＴＨ（Fiber−to−the−Home）システムにおける主流である。ＰＯＮシステムについては、下記非特許文献１においてその構成が開示されている。

ＰＯＮシステムでは、光スプリッタを用いて多分岐化を行うため、加入者数が増大すると伝送路損失が著しく増加し、伝送距離が２０ｋｍ程度以下に制限される。また、１つの光スプリッタで収容可能な加入者数は、３２加入者程度に制限される。そのため、加入者数や加入者収容範囲が制限されることとなり、更なる装置コストの低減が困難である、という問題があった。

上記問題を解決する技術として、利得クランプ型希土類ドープ光増幅器を光中継増幅装置として用いる技術が下記非特許文献２において開示されている。ＰＯＮシステムに光増幅器を適用することにより、伝送路損失を補償し、加入者数および収容距離の拡大を図ることができる。また、光中継増幅装置は複数加入者に共通して提供されるため、光中継増幅装置を挿入した場合は、加入者収容数に従った装置コスト低減効果が得られ、加入者数・伝送距離を拡大した低コストのＰＯＮシステムを提供することができる。また、時間的に間欠した加入者からのバースト光信号に対する光増幅手段として、フッ化物ドープ希土類光ファイバ増幅器に利得クランプ光を用いた光帰還制御手法を用いることにより、バースト光信号を波形歪みなく一定利得で増幅可能な光中継増幅装置を得ることができる。

ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ，８０２．３ａｈ ２００４年 鈴木謙一他著 「バースト対応光増幅器のギガビットＰＯＮシステムへの応用」 ２００５年電子情報通信学会ソサエティ大会 ＢＳ−４−２

しかしながら、上記従来の技術によれば、帰還制御では過渡的な利得変動が発生し、過大な過渡的利得変動は、過大な高強度光信号を発生させて受信装置の故障原因となる。一方で、この故障原因を解決するためには、帰還制御が収束するまでの期間にわたり過渡的な利得変動を十分に抑圧する必要があるが、過渡的利得変動を十分に抑圧するためには、システムバジェットを改善するための実効的な光中継増幅装置の利得をおよそ１０ｄＢ程度に制限する必要がある。すなわち、従来の光中継増幅装置では、上記故障原因を解決しようとすると、システムバジェットを改善するための十分な利得が得られないことから、大幅な加入者収容数の増大や伝送距離の拡大が困難となり、その結果、実質的なシステムコストの低減が困難である、という問題があった。

また、一般的に上記光帰還制御手法を適用したフッ化物ドープ希土類光ファイバ増幅器は、装置構成が複雑であり、使用するフッ化物ドープ希土類光ファイバも高価である。そのため、装置コストの低減や装置信頼性の向上が困難である、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストかつ高信頼性を実現可能な光増幅中継装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、親局側光送受信装置と加入者側光送受信装置が光信号の送受信を行う光加入者伝送システムにおいて、光信号を中継し増幅処理を行う光中継増幅装置であって、前記加入者側光送受信装置から送信された上り方向のバースト光信号を受信し、当該バースト光信号の信号強度に応じて利得を変えながら増幅処理を行うバースト光増幅手段と、前記親局側光送受信装置から送信された下り方向の連続光信号を受信し、当該連続光信号の信号強度に応じて利得を変えながら増幅処理を行う連続光増幅手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、低コストかつ高信頼性な光増幅中継装置を得ることができる、という効果を奏する。

図１は、光増幅中継装置および光加入者伝送システムの構成例を示す図である。 図２は、上り方向の光信号レベルダイヤの一例を示す図である。 図３は、光増幅中継装置および光加入者伝送システムの構成例を示す図である。 図４は、入力信号強度に対する光増幅利得を示す図である。 図５は、光増幅中継装置および光加入者伝送システムの構成例を示す図である。 図６は、透過帯域に対する受信感度改善量を示す図である。 図７は、光加入者伝送システムの構成例を示す図である。 図８は、ＯＬＴおよび光加入者伝送システムの構成例を示す図である。 図９は、各ＯＮＵの閾値レベルを示す図である。

以下に、本発明にかかる光中継増幅装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態における光増幅中継装置および光加入者伝送システムの構成例を示す図である。光加入者伝送システムは、加入者側光送受信装置（以下、ＯＮＵとする）１と、光ファイバ伝送路２と、光分配器３と、光ファイバ伝送路４と、光中継増幅装置５と、光ファイバ伝送路６と、親局側光送受信装置（以下、ＯＬＴとする）７と、から構成される。ＯＬＴ７と、ＯＮＵ１は、１台のＯＬＴ７が複数のＯＮＵ１と接続された１：Ｎ（Ｎ＞１）の双方向通信システムを構成している。ＯＮＵ１は、加入者側に配置される終端装置である。光ファイバ伝送路２、４、６は、各構成間を接続する光ファイバ（伝送路）である。光分配器３は、１：Ｎに分岐可能な光スプリッタである。光中継増幅装置５は、光信号を増幅して中継する。ＯＬＴ７は、親局側に配置される終端装置である。

光中継増幅装置５は、波長合波分波器５１と、一定出力バースト光増幅器５２と、線形利得バースト光増幅器５３と、波長合波分波器５４と、一定出力連続光増幅器５５と、線形利得連続光増幅器５６と、を備える。波長合波分波器５１は、光ファイバ伝送路４からの上り方向光信号を一定出力バースト光増幅器５２へ出力し、また、線形利得連続光増幅器５６からの下り方向光信号を光ファイバ伝送路４へ出力する。一定出力バースト光増幅器５２は、入力信号の強度によって利得を変更して増幅する。線形利得バースト光増幅器５３は、入力信号の強度に依存せず一定の線形利得で増幅する。波長合波分波器５４は、光ファイバ伝送路６からの下り方向光信号を一定出力連続光増幅器５５へ出力し、また、線形利得バースト光増幅器５３からの上り方向光信号を光ファイバ伝送路６へ出力する。一定出力連続光増幅器５５は、入力信号の強度によって利得を変更して増幅する。線形利得連続光増幅器５６は、入力信号の強度に依存せず一定の線形利得で増幅する。ここでは、一定出力バースト光増幅器５２、線形利得バースト光増幅器５３、一定出力連続光増幅器５５および線形利得連続光増幅器５６は、半導体型光増幅器から構成される。

つづいて、光加入者伝送システムにおいて光信号を送受信する動作について説明する。まず、上り方向光信号を送受信する動作について説明する。複数のＯＮＵ１は、光ファイバ伝送路２を介して、光分配器３により、一芯の光ファイバ伝送路４に収容接続される。ここで、ＯＮＵ１と光分配器３の間の伝送距離は、システム損失の許容範囲内でそれぞれ任意の距離で構わない。また、上り方向の光信号は、ＯＬＴ７の受信端において時間的に各ＯＮＵ１からの光信号が重ならないように、ＯＬＴ７からの指示に応じて時間的に間欠したバースト光信号である。

ＯＮＵ１が上り方向光信号を出力すると、光ファイバ伝送路２、光分配器３、一芯の光ファイバ伝送路４を介して、光中継増幅装置５が上り方向光信号を入力する。光中継増幅装置５では、波長合波分波器５１が、入力した上り方向光信号を、上り方向の光増幅を行う一定出力バースト光増幅器５２へ出力する。一定出力バースト光増幅器５２は、所定の入力強度範囲よりも大きい入力強度光に対しては一定の出力強度となるように動作する。つぎに、線形利得バースト光増幅器５３が、一定出力バースト光増幅器５２出力信号を入力し、線形増幅利得により所定の一定利得で増幅後、上り方向光信号を、波長合波分波器５４を経由して光ファイバ伝送路６へ出力する。ＯＬＴ７は、光ファイバ伝送路６を介して上り方向光信号を受信する。

つぎに、下り方向光信号を送受信する動作について説明する。ＯＬＴ７が下り方向光信号を出力すると、光ファイバ伝送路６を介して、光中継増幅装置５が下り方向光信号を入力する。光中継増幅装置５では、波長合波分波器５４が、入力した下り方向光信号を、下り方向の光増幅を行う一定出力連続光増幅器５５へ出力する。一定出力連続光増幅器５５は、所定の入力強度範囲よりも大きい入力強度光に対しては一定の出力強度となるように動作する。つぎに、線形利得連続光増幅器５６が、一定出力連続光増幅器５５出力信号を入力し、線形増幅利得により所定の一定利得で増幅後、下り方向光信号を、波長合波分波器５１を経由して光ファイバ伝送路４へ出力する。ＯＮＵ１は、光ファイバ伝送路４、光分配器３、光ファイバ伝送路２を介して下り方向光信号を受信する。

ここで、光中継増幅装置５の詳細な動作について説明する。図２は、光中継増幅装置５における上り方向の光信号レベルダイヤの一例を示す図である。図中に示す入力強度範囲および増幅器利得は、説明の都合上の便宜的な一例であり、これに限定するものではない。下り方向についても同様の光信号レベルダイヤで示すことができる。

一定出力バースト光増幅器５２および一定出力連続光増幅器５５は、所望の光信号レベル範囲においては入力信号強度に依存しない一定の利得となるように駆動電流が制御されている。さらに、所望の光信号レベル範囲よりも大きい場合においては、飽和利得となるように駆動電流を制御する。一定出力バースト光増幅器５２および一定出力連続光増幅器５５は、この飽和利得機能を適用することにより、所望の光信号レベル範囲よりも大きい場合では入力信号光強度に依存せず、常におよそ一定の出力強度を発出する動作を行うことができる。

線形利得バースト光増幅器５３および線形利得連続光増幅器５６は、システムレベルダイヤから決定される所望の光信号レベル範囲において一定の線形利得となるように駆動電流が制御されている。駆動電流制御値は、フィードフォワード制御により、入力信号強度に依存しない、常に所望の一定値に設定される。一定の駆動電流とする制御方法としては、一般的な固定バイアスを目標値とした電流電圧変換回路等で実現できる。

従来では、光帰還制御手法を適用したフッ化物ドープ希土類光ファイバ増幅器を用いた場合、フッ化物ドープ希土類光ファイバ増幅器の本来持つ反転分布時定数が緩やかなため、高速にスイッチングするバースト光信号を歪みなく一定利得で増幅するためには、光中継増幅器への入力信号強度範囲を狭い範囲に限定する必要がある。また、帰還制御で発生する過渡的な利得変動が収束するまでの間は、その光信号区間を無効区間として取り扱う必要がある。そのため、システムダイナミックレンジやシステムスループットが制限されるという問題があった。

本実施の形態では、一定出力バースト光増幅器５２、一定出力連続光増幅器５５、線形利得バースト光増幅器５３および線形利得連続光増幅器５６が上記の様に動作することにより、受信端において最大出力光強度が制限（リミッティング）されることとなり、最大受信光強度にて制限されるシステムダイナミックレンジを大幅に改善することができる。

なお、ここでは、入力信号に対して、一定出力バースト光増幅器５２、線形利得バースト光増幅器５３の接続構成、および一定出力連続光増幅器５５、線形利得連続光増幅器５６の接続構成としたが、システム設計により、線形利得バースト光増幅器５３、一定出力バースト光増幅器５２の順、線形利得連続光増幅器５６、一定出力連続光増幅器５５の順とする接続形態としても良い。

このように、半導体光増幅器である線形利得バースト光増幅器５３および線形利得連続光増幅器５６の線形利得機能を光中継増幅装置５の増幅器利得として適用することにより、所望の入力信号強度範囲において、入力信号強度に依存せず常に一定の線形利得で光増幅を行うことが可能となる。また、半導体光増幅器である線形利得バースト光増幅器５３および線形利得連続光増幅器５６における一定利得制御方法は簡易なフィードフォワード型駆動電流一定制御で良いため、一般的な駆動方式で簡易に構成することが可能である。また、半導体光増幅器である線形利得バースト光増幅器５３および線形利得連続光増幅器５６の線形領域における応答時定数は一般的に数十ｐｓ程度のため、高速なバースト光信号が入力された場合においても、波形歪みの無い良好な光増幅特性が可能となる。

また、入力光強度が過大な場合は、半導体光増幅器である一定出力バースト光増幅器５２および一定出力連続光増幅器５５の飽和領域を利用した出力一定制御増幅器（リミティング増幅器）により、システム受信端における最大入力光強度範囲を常にある一定値以下にすることが可能となる。半導体光増幅器である一定出力バースト光増幅器５２および一定出力連続光増幅器５５の飽和領域における応答時定数は一般的に数十ｐｓ程度以下のため、高速なバースト光信号が入力された場合においても、波形歪みの無い良好な一定出力光増幅特性が可能となる。

以上説明したように、本実施の形態では、簡易なフィードフォワード制御による半導体光増幅器を、線形利得光増幅器および一定出力光増幅器として用いて、光中継増幅装置を構成することとした。これにより、システムダイナミックレンジを改善しつつ、低コストかつ高信頼性を実現可能な光増幅中継装置を得ることができる。

また、前記光中継増幅装置を用いることによって、システムダイナミックレンジを簡易に拡大することが可能となり、加入者収容距離範囲を大幅に拡大した、低コスト、かつ、柔軟な光加入者伝送システムを得ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態では、線形利得動作および出力一定動作を１つの半導体型光増幅器が行う。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図３は、本実施の形態における光増幅中継装置および光加入者伝送システムの構成例を示す図である。光加入者伝送システムは、ＯＮＵ１と、光ファイバ伝送路２と、光分配器３と、光ファイバ伝送路４と、光中継増幅装置５ａと、光ファイバ伝送路６と、ＯＬＴ７と、から構成される。光中継増幅装置５ａは、光信号を増幅して中継する。

光中継増幅装置５ａは、波長合波分波器５１と、バースト光増幅器５７と、波長合波分波器５４と、連続光増幅器５８と、を備える。波長合波分波器５１は、光ファイバ伝送路４からの上り方向光信号をバースト光増幅器５７へ出力し、また、連続光増幅器５８からの下り方向光信号を光ファイバ伝送路４へ出力する。バースト光増幅器５７は、入力信号の強度によって利得を変更して増幅する。波長合波分波器５４は、光ファイバ伝送路６からの下り方向光信号を連続光増幅器５８へ出力し、また、バースト光増幅器５７からの上り方向光信号を光ファイバ伝送路６へ出力する。一定出力連続光増幅器５５は、入力信号の強度によって利得を変更して増幅する。ここでは、バースト光増幅器５７および連続光増幅器５８は、１台の半導体型光増幅器から構成される。

つづいて、光加入者伝送システムにおいて光信号を送受信する動作について説明する。まず、上り方向光信号を送受信する動作について説明する。ＯＮＵ１が上り方向光信号を出力すると、光ファイバ伝送路２、光分配器３、一芯の光ファイバ伝送路４を介して、光中継増幅装置５ａが上り方向光信号を入力する。光中継増幅装置５ａでは、波長合波分波器５１が、入力した上り方向光信号を、上り方向の光増幅を行うバースト光増幅器５７へ出力する。バースト光増幅器５７は、所定の入力強度範囲よりも大きい入力強度光に対しては一定の出力強度となるように動作し、所定の入力強度範囲の入力強度光に対しては、線形利得増幅器として動作する。バースト光増幅器５７は、増幅後の上り方向光信号を、波長合波分波器５４を経由して光ファイバ伝送路６へ出力する。ＯＬＴ７は、光ファイバ伝送路６を介して上り方向光信号を受信する。

つぎに、下り方向光信号を送受信する動作について説明する。ＯＬＴ７が下り方向光信号を出力すると、光ファイバ伝送路６を介して、光中継増幅装置５ａが下り方向光信号を入力する。光中継増幅装置５ａでは、波長合波分波器５４が、入力した下り方向光信号を、下り方向の光増幅を行う連続光増幅器５８へ出力する。連続光増幅器５８は、所定の入力強度範囲よりも大きい入力強度光に対しては一定の出力強度となるように動作し、所定の入力強度範囲の入力強度光に対しては、線形利得増幅器として動作する。連続光増幅器５８は、増幅後の下り方向光信号を、波長合波分波器５１を経由して光ファイバ伝送路４へ出力する。ＯＮＵ１は、光ファイバ伝送路４、光分配器３、光ファイバ伝送路２を介して下り方向光信号を受信する。

ここで、光中継増幅装置５ａの詳細な動作について説明する。図４は、光中継増幅装置５ａにおける入力信号強度に対する光増幅利得の代表的な一例を示す図である。図中に示した入力強度範囲および増幅器利得は、説明の都合上の便宜的な一例であり、これに限定するものではない。

バースト光増幅器５７および連続光増幅器５８は、システムレベルダイヤから決定される所望の光信号レベルの入力強度範囲において一定の線形利得となり、かつ、所望の光信号レベルの入力強度範囲よりも大きい場合においては一定の出力強度となる飽和利得動作となるように駆動電流が制御されている。駆動電流制御値は、フィードフォワード制御により、入力信号強度に依存しない、常に所望の一定値に設定される。一定の駆動電流とする制御方法としては、一般的な固定バイアスを目標値とした電流電圧変換回路等で実施できる。

これにより、実施の形態１と同様、受信端において最大出力光強度が制限（リミッティング）されることとなり、最大受信光強度にて制限されるシステムダイナミックレンジを大幅に改善することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、線形利得動作および一定出力動作を行う１台の半導体光増幅器を用いて、光中継増幅装置を構成することとした。これにより、システムダイナミックレンジを改善しつつ、さらに、低コストかつ高信頼性を実現可能な光増幅中継装置を得ることができる。

また、前記光中継増幅装置を用いることによって、システムダイナミックレンジを簡易に拡大することが可能となり、加入者収容距離範囲を大幅に拡大した、低コスト、かつ、柔軟な光加入者伝送システムを得ることができる。

なお、連続光増幅器５８を、半導体型光増幅器ではなく、所定の入力信号光強度範囲において飽和領域で動作する希土類ドープ型光ファイバ増幅器で構成してもよい。

実施の形態３．
本実施の形態では、光中継増幅装置が、受信感度改善のための光帯域透過フィルタを備える。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図５は、本実施の形態における光増幅中継装置および光加入者伝送システムの構成例を示す図である。光加入者伝送システムは、ＯＮＵ１と、光ファイバ伝送路２と、光分配器３と、光ファイバ伝送路４と、光中継増幅装置５ｂと、光ファイバ伝送路６と、ＯＬＴ７と、から構成される。光中継増幅装置５ｂは、光信号を増幅して中継する。

光中継増幅装置５ｂは、波長合波分波器５１と、一定出力バースト光増幅器５２と、線形利得バースト光増幅器５３と、光帯域透過フィルタ５９と、波長合波分波器５４と、一定出力連続光増幅器５５と、線形利得連続光増幅器５６と、を備える。光帯域透過フィルタ５９は、フィルタ光帯域外の雑音成分を除去する。

つづいて、光加入者伝送システムにおいて光信号を送受信する動作について説明する。まず、上り方向光信号を送受信する動作について説明する。線形利得バースト光増幅器５３までの動作については、実施の形態１と同様である。線形利得バースト光増幅器５３が、線形増幅利得により所定の一定利得で増幅後、上り方向光信号を、光帯域透過フィルタ５９へ出力する。光帯域透過フィルタ５９は、入力した上り方向光信号からフィルタ光帯域外の雑音成分を除去した後の上り方向光信号を、波長合波分波器５４を経由して光ファイバ伝送路６へ出力する。ＯＬＴ７は、光ファイバ伝送路６を介して上り方向光信号を受信する。なお、下り方向光信号を送受信する動作については実施の形態１と同様である。

つぎに、光帯域透過フィルタ５９による受信感度の改善効果について説明する。図６は、光帯域透過フィルタ５９の透過帯域に対する受信感度改善量の計算結果の一例を示す図である。本実施の形態における光加入者伝送システムにおいては、光雑音強度対信号強度比（ＯＳＮＲ）によりシステム最小受信レベルが決定される。光中継増幅装置５ｂに半導体光増幅器を適用すると、半導体光増幅器で発生する自然放出光雑音が著しくＯＳＮＲを劣化させ、光中継増幅装置５ｂにおける等価利得を大きく低下させることになる。このような場合、光中継増幅装置５ｂに光帯域透過フィルタ５９を挿入することにより、受信感度を改善し、等価利得をより確保することが可能となる。

ここで、ＯＮＵ１における送信波長変動は、半導体レーザを送信光源とした場合、一般的に２０ｎｍ以下程度である。そのため、図６に示す特性を持つ光帯域透過フィルタ５９を使用しても、ＯＮＵ１を制限すること無く、受信感度の改善を行うことが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態では、光中継増幅装置５ｂが、受信感度改善のための光帯域透過フィルタ５９を備え、光帯域透過フィルタ５９が雑音成分を除去することとした。これにより、高受信感度の光加入者伝送システムを得ることができる。

なお、実施の形態１に基づいて、光中継増幅装置５に光帯域透過フィルタ５９を適用する場合について説明したが、これに限定するものではない。実施の形態２における光中継増幅装置５ａに光帯域透過フィルタ５９を適用することも可能である。

実施の形態４．
本実施の形態では、光中継増幅装置を用いて超多分岐の光加入者伝送システムを構成する場合について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図７は、本実施の形態における光加入者伝送システムの構成例を示す図である。光加入者伝送システムは、ＯＮＵ１と、光ファイバ伝送路２と、光分配器３と、光ファイバ伝送路４と、光中継増幅装置５と、光ファイバ伝送路６と、光分配器８と、光ファイバ伝送路９と、ＯＬＴ７と、から構成される。光分配器８は、１：Ｍ（Ｍ＞１）に分岐可能な光スプリッタである。光ファイバ伝送路９は、光分配器８とＯＬＴ７を接続する光ファイバ（伝送路）である。

また、光中継増幅装置５と、光ファイバ伝送路６と、光分配器８と、光ファイバ伝送路９と、ＯＬＴ７と、から局内装置１００を構成する。局内装置１００は、下り方向においては、ＯＬＴ７が下り方向光信号を出力してから分岐して増幅するまでの動作を行い、上り方向においては、各ＯＮＵ１からの上り方向光信号を増幅してから収容し、ＯＬＴ７で受信するまでの動作を行う。

つづいて、光加入者伝送システムにおいて光信号を送受信する動作について説明する。まず、上り方向光信号を送受信する動作について説明する。ＯＮＵ１が上り方向光信号を出力すると、光ファイバ伝送路２、光分配器３、一芯の光ファイバ伝送路４を介して、局内装置１００の光中継増幅装置５が上り方向光信号を入力する。光中継増幅装置５では、所定の入力強度範囲よりも大きい入力強度光に対しては一定の出力強度とした後、さらに、線形増幅利得により所定の一定利得で増幅後、上り方向光信号を光ファイバ伝送路６へ出力する。ＯＬＴ７は、光ファイバ伝送路６、光分配器８、光ファイバ伝送路９を介して上り方向光信号を受信する。

つぎに、下り方向光信号を送受信する動作について説明する。局内装置１００では、ＯＬＴ７が下り方向光信号を出力すると、光分配器８が、光ファイバ伝送路９を介して入力した下り方向光信号を分岐する。光ファイバ伝送路６を介して、光中継増幅装置５が分岐後の下り方向光信号を入力する。光中継増幅装置５では、所定の入力強度範囲よりも大きい入力強度光に対しては一定の出力強度とした後、さらに、線形増幅利得により所定の一定利得で増幅後、下り方向光信号を光ファイバ伝送路４へ出力する。ＯＮＵ１は、光ファイバ伝送路４、光分配器３、光ファイバ伝送路２を介して下り方向光信号を受信する。

このように、ＯＬＴ７とＯＮＵ１の間に設置する光中継増幅装置５を局内（局内装置１００）の第一分岐直後に配置することで、超多分岐のシステムとすることが可能となる。例えば、図７において、下り方向光信号を光分配器８で１６分岐したと仮定する。光分配器８直後に配置されている光中継増幅装置５が、光分配器８による損失を保証することで、光分配器３において従来と同じ３２分岐が可能となり、最大加入者数５１２となる超多分岐の光加入者システム構成とすることが可能となる。分岐数が増えることにより、１：Ｎ（Ｎ＞１）の双方向通信システムにおいて、加入者一人あたりのコスト低減効果が向上する。さらに、屋外の柱状に設置されることが一般的である光中継増幅装置５を、局内（局内装置１００）に配置することにより、設置や管理が容易になり、保守運用性や信頼性を向上させることが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態では、局内装置１００において、ＯＬＴ７からの下り方向光信号を光分配器８で分岐し、分岐後の下り方向光信号を光中継増幅装置５で増幅することとした。これにより、低コストで、超多分岐の光加入者伝送システム得ることができる。また、低コストで、保守運用・信頼性に優れた光加入者伝送システムを得ることができる。

なお、局内装置１００における光中継増幅装置５を、光中継増幅装置５ａ、５ｂに置き換えることも可能である。

また、図７では、光分配器８で分岐後の全ての光ファイバ伝送路６に光中継増幅装置５を挿入する形態をとっているが、これに限定するものではない。例えば、局内装置１００から至近距離のＯＮＵ１と接続するような場合には、光中継増幅装置５を通さない構成にすることも可能である。

実施の形態５．
本実施の形態では、ＯＬＴが受信閾値を制御して、光加入者伝送システムにおいて受信感度を改善する。実施の形態１〜４と異なる部分について説明する。

図８は、本実施の形態におけるＯＬＴおよび光加入者伝送システムの構成例を示す図である。光加入者伝送システムは、ＯＮＵ１ａ、１ｂと、光ファイバ伝送路２ａ、２ｂと、光分配器３と、光ファイバ伝送路４と、光中継増幅装置５と、光ファイバ伝送路６と、ＯＬＴ７ａと、から構成される。ＯＮＵ１ａ、１ｂは、加入者側に配置される終端装置である。光ファイバ伝送路２ａ、２ｂは、各ＯＮＵと光分配器３を接続する光ファイバ（伝送路）である。ＯＬＴ７ａは、親局側に配置される終端装置である。ここで、ＯＮＵ１ａ、１ｂにおいて、ＯＬＴ７ａとの距離はＯＮＵ１ｂの方が長く、また、ＯＮＵ１ｂは、ＯＬＴ７ａに収容されるＯＮＵの中でもＯＬＴ７ａから最も遠い距離にあるＯＮＵとする。

ＯＬＴ７ａは、プリアンプ７１と、２Ｒ型アンプ７２と、クロックデータリカバリーモジュール（以下、ＣＤＲとする）７３と、シリアル・パラレルデータ変換器（以下、Ｓｅｒｄｅｓとする）７４と、前方誤り訂正機能制御部（以下、ＦＥＣとする）７５と、光電流強度モニタ７６と、外部閾値制御部７７と、を備える。プリアンプ７１は、ＯＮＵから受信した上り方向光信号を増幅する。２Ｒ型アンプ７２は、増幅後の上り方向光信号を識別再生する。ＣＤＲ７３は、再生された受信信号から、タイミングを抽出する。Ｓｅｒｄｅｓ７４は、シリアル・パラレル変換を行う。ＦＥＣ７５は、ビット誤りカウンタを備え、誤り個数をカウントする。光電流強度モニタ７６は、各ＯＮＵからの光強度を測定して最も光強度の弱い（最も距離の遠い）ＯＮＵを検出する。外部閾値制御部７７は、誤り個数のカウント数差に基づいて外部閾値制御信号を出力する。

つづいて、光加入者伝送システムにおいて光信号を送受信する動作について、上り方向光信号を送受信する動作を説明する。ＯＮＵ１ａ、１ｂが上り方向光信号を出力してから、ＯＬＴ７ａが入力するまでの動作については、実施の形態１と同様である。ＯＬＴ７ａでは、複数のＯＮＵを収容接続している場合、光電流強度モニタ７６が、それぞれのＯＮＵからの光強度を測定して最も光強度の弱い、すなわち、最も距離の遠いＯＮＵを検出する。図８の場合では、最も距離の遠いＯＮＵとしてＯＮＵ１ｂを検出する。

ＯＬＴ７ａでは、プリアンプ７１が、検出されたＯＮＵ１ｂから送られる上り方向光信号を増幅し、２Ｒ型アンプ７２が、外部閾値制御信号に従って識別再生する。ＣＤＲ７３は、再生された受信信号から、受信装置（ＯＬＴ７ａ）内部と同期したクロックでタイミング抽出し、Ｓｅｒｄｅｓ７４へ出力する。Ｓｅｒｄｅｓ７４は、入力したデータをシリアル・パラレル変換後、ＦＥＣ７５へ出力する。ＦＥＣ７５では、自身が備えるビット誤りカウンタを用いて、“１”の信号を“０”と誤る“１”側の誤り個数と、“０”の信号を“１”と誤る“０”側の誤り個数をカウントする。ＦＥＣ７５は、“０”、“１”の誤りカウント数差を、外部閾値制御部７７へ出力する。外部閾値制御部７７は、誤りカウント数差に応じた任意の直流電圧レベルを出力する。出力された信号を外部閾値制御信号として、２Ｒ型アンプ７２が、閾値にオフセットをつける帰還制御を行う。この閾値調整の制御は、入力信号フレームに対して十分に長いトレーニング期間の間実施する。

このように、２Ｒ型アンプ７２は、閾値制御オフセット値をＯＬＴ７ａからの距離が最も遠いＯＮＵ（ここではＯＮＵ１ｂ）の誤り率を最も低くするように決定し、そのオフセット値を他の全てのＯＮＵからの信号に対しても画一的に用いる。例えば、ＯＮＵ１ａに対してもＯＮＵ１ｂと同じオフセット量の閾値調整を行う。

光増幅器を用いた光伝送システムにおいては、一般的に光増幅器雑音が過剰であり、信号の“０”レベルと“１”レベルの中点電位を閾値として用いた場合、受信感度の劣化を招く可能性がある。そのため、誤りカウントにおいて“１”の信号を“０”と誤る符号語が多い場合には、最適閾値を受信信号における“０”側に変化させることで受信感度を改善することが出来る。一方、“０”の信号を“１”と誤る符号語が多い場合には、最適閾値を受信信号における“１”側に変化させることで受信感度を改善することが出来る。

図９は、各ＯＮＵの閾値レベルを示す図である。図９（ｂ）に、図８で示したＯＬＴ７ａから最も距離の離れたＯＮＵ１ｂからのパケットの例を示す。破線で示される中点電位を閾値として用いた場合、“１”側の雑音が大きく、“１”を“０”と誤る確率が高くなる。そこで、閾値にオフセットをつけ、閾値を“０”側に適切に近づけることで受信感度を改善することができる。

また、一般的に最も距離の遠いＯＮＵ１ｂからの信号は、信号対雑音比が最も小さくなる。ＯＬＴ７ａでは、その信号にあわせたオフセットを各ＯＮＵからの信号に対して画一的に用いることで、最適ではないが全てのＯＮＵに対する受信感度の改善を図ることができる。さらに、全てのＯＮＵに対し個別の閾値調整処理を行う必要がなくなるため、簡単な処理で実現することが可能となる。例えば、図９（ａ）に、図８で示したＯＮＵ１ａのパケットの例を示す。破線で示される中点電位を閾値として用いた場合、図の例では“１”側の雑音が大きく、“１”を“０”と誤る確率が高くなる。そこで、閾値にＯＮＵ１ｂと同じオフセットをつけ、閾値を“０”側に近づけることで受信感度を改善できる。

なお、ＯＮＵ１ａに対する最適な閾値は長破線であり、ＯＮＵ１ｂと同じオフセットでは最適な受信感度を得ることはできない。しかしながら、ＯＮＵ１ａとＯＮＵ１ｂでは、ＯＮＵ１ａの方が信号対雑音比は高く閾値の変化がそれほど大きく受信感度に影響しない。そのため、ＯＬＴ７ａでは、閾値調整量を個別に与えるという煩雑な処理を行う必要はなく、最も距離の離れたＯＮＵに対する閾値調整量のみを求めて全てのＯＮＵに適用することで、システムとしての性能を向上させることができる。

以上説明したように、本実施の形態では、ＯＬＴ７ａが、受信閾値を最適化する制御を行うこととした。これにより、光雑音が過剰に光増幅された光加入者伝送システムにおいて、受信感度を改善し、高感度な光化加入者伝送システムを得ることができる。

以上のように、本発明にかかる光中継増幅装置は、アクセス系光伝送システムにおいて有用であり、特に、ＰＯＮシステムに適している。

１、１ａ、１ｂ 加入者側光送受信装置（ＯＮＵ）
２、２ａ、２ｂ、４、６、９ 光ファイバ伝送路
３、８ 光分配器
５、５ａ、５ｂ 光中継増幅装置
７、７ａ 親局側光送受信装置（ＯＬＴ）
５１、５４ 波長合波分波器
５２ 一定出力バースト光増幅器
５３ 線形利得バースト光増幅器
５５ 一定出力連続光増幅器
５６ 線形利得連続光増幅器
５７ バースト光増幅器
５８ 連続光増幅器
５９ 光帯域透過フィルタ
７１ プリアンプ
７２ ２Ｒ型アンプ
７３ クロックデータリカバリーモジュール（ＣＤＲ）
７４ シリアル・パラレルデータ変換器（Ｓｅｒｄｅｓ）
７５ 前方誤り訂正機能制御部（ＦＥＣ）
７６ 光電流強度モニタ
７７ 外部閾値制御部
１００ 局内装置

Claims (4)

1. 加入者側光送受信装置および光中継増幅装置とともに光加入者伝送システムを構成する親局側光送受信装置であって、
   前記加入者側光送受信装置から受信した上り方向光信号に対して増幅処理を行い、所定の受信閾値に基づいて再生処理を行う光信号再生手段と、
   誤り訂正処理を行い、かつ、所定期間内に受信した信号の誤りビットを積算し、１を０と誤った数と０を１と誤った数との差分に応じたレベル信号を出力する誤り訂正手段と、
   前記レベル信号に基づいて、受信閾値を制御するための制御信号を生成する受信閾値制御手段と、
   前記加入者側光送受信装置から受信した上り方向光信号の受信信号強度を検出する受信信号強度検出手段と、
   を備え、
   前記受信閾値制御手段は、前記レベル信号に基づいて、１を０と誤った数の方が多い場合は、受信閾値を０側に変化させるための制御信号を生成し、０を１と誤った数の方が多い場合は、受信閾値を１側に変化させるための制御信号を生成し、また、最も受信信号強度の弱い上り方向光信号に基づいて生成した制御信号を、他の加入者側光送受信装置にも適用し、
   前記光信号再生手段は、前記制御信号に基づいて前記所定の受信閾値を変化させる、
   ことを特徴とする親局側光送受信装置。
2. 親局側光送受信装置と、
   前記親局側光送受信装置と光信号の送受信を行う加入者側光送受信装置と、
   前記光信号を中継し増幅処理を行う光中継増幅装置と、
   を備える光加入者伝送システムにおいて、
   前記親局側光送受信装置は、
   前記加入者側光送受信装置から受信した上り方向光信号に対して増幅処理を行い、所定の受信閾値に基づいて再生処理を行う光信号再生手段と、
   誤り訂正処理を行い、かつ、所定期間内に受信した信号の誤りビットを積算し、１を０と誤った数と０を１と誤った数との差分に応じたレベル信号を出力する誤り訂正手段と、
   前記レベル信号に基づいて、受信閾値を制御するための制御信号を生成する受信閾値制御手段と、
   前記加入者側光送受信装置から受信した上り方向光信号の受信信号強度を検出する受信信号強度検出手段と、
   を備え、
   前記受信閾値制御手段は、前記レベル信号に基づいて、１を０と誤った数の方が多い場合は、受信閾値を０側に変化させるための制御信号を生成し、０を１と誤った数の方が多い場合は、受信閾値を１側に変化させるための制御信号を生成し、また、最も受信信号強度の弱い上り方向光信号に基づいて生成した制御信号を、他の加入者側光送受信装置にも適用し、
   前記光信号再生手段は、前記制御信号に基づいて前記所定の受信閾値を変化させる、
   ことを特徴とする光加入者伝送システム。
3. 親局側光送受信装置、光信号を中継し増幅処理を行う光中継増幅装置、および、当該親局側光送受信装置と当該光中継増幅装置との間に配置され下り方向光信号を分岐する第１の分配器、を含む局内装置と、
   前記局内装置の親局側光送受信装置と光信号の送受信を行う加入者側光送受信装置と、
   前記局内装置と前記加入者側光送受信装置との間に配置され、下り方向光信号を分岐する第２の光分配器と、
   を備える光加入者伝送システムにおいて、
   前記親局側光送受信装置は、
   前記加入者側光送受信装置から受信した上り方向光信号に対して増幅処理を行い、所定の受信閾値に基づいて再生処理を行う光信号再生手段と、
   誤り訂正処理を行い、かつ、所定期間内に受信した信号の誤りビットを積算し、１を０と誤った数と０を１と誤った数との差分に応じたレベル信号を出力する誤り訂正手段と、
   前記レベル信号に基づいて、受信閾値を制御するための制御信号を生成する受信閾値制御手段と、
   前記加入者側光送受信装置から受信した上り方向光信号の受信信号強度を検出する受信信号強度検出手段と、
   を備え、
   前記受信閾値制御手段は、前記レベル信号に基づいて、１を０と誤った数の方が多い場合は、受信閾値を０側に変化させるための制御信号を生成し、０を１と誤った数の方が多い場合は、受信閾値を１側に変化させるための制御信号を生成し、また、最も受信信号強度の弱い上り方向光信号に基づいて生成した制御信号を、他の加入者側光送受信装置にも適用し、
   前記光信号再生手段は、前記制御信号に基づいて前記所定の受信閾値を変化させる、
   ことを特徴とする光加入者伝送システム。
4. 前記局内装置では、
   自装置と前記加入者側光送受信装置との距離が所定の距離よりも長い場合は、前記第１の分配器と前記加入者側光送受信装置との間に前記光中継増幅装置を配置し、
   自装置と前記加入者側光送受信装置との距離が所定の距離以下の場合は、前記第１の分配器と前記加入者側光送受信装置との間に前記光中継増幅装置を配置しない、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光加入者伝送システム。

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