説明

波長多重中継システム

【課題】収容可能な宅側装置の数をより増大できる経済的なシステム構築が可能なPONの波長多重中継システムを提供する。
【解決手段】波長多重中継システム1は、中央局2に設置された複数の局側装置3が扱う、波長が異なる複数のPON信号を合波又はその波長毎に分波するWDMカプラ4と、WDMカプラ4で合波された波長多重信号11を伝送する1本の光ファイバ5と、光ファイバ5に伝送された下り方向の波長多重信号11を分岐しかつ上り方向の当該波長多重信号11を結合する第一のパワースプリッタ6と、パワースプリッタ6で分岐された波長多重信号11に含まれる波長の異なるPON信号のうち、特定の局側装置3に対応する波長のPON信号の送受信を行うトランスポンダ10と、トランスポンダ10と第二のパワースプリッタ16を介して接続され、トランスポンダ10と時分割多重方式でPON信号を送受信する複数の宅側装置8と、を備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、PONにおける波長多重中継システムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、GE−PONシステムにおいては、通常、局側装置(OLT:Optical Line Terminal)が1490nm帯の下り信号を送信し、かつ、宅側装置(ONU:Optical Network Unit)が1310nm帯の上り信号を送信する波長多重によって上り及び下り信号を1本の光ファイバに多重化するとともに、時分割多重(TDM:Time Division Multiplexing)方式によって複数のONUをシステム内に収容できるようにしている。
【0003】
かかるGE−PONシステムのサービスを過疎化地域に展開するに際して、過疎化地域にある遠隔局に局側装置を設置するのはコスト高になる。このため、図1に示すように、局側装置を都市部の中央局に設置し、過疎化地域にある遠隔局との間をGE−PONの中継装置で通信するシステム構成が検討されている。
このとき、中央局と遠隔局との間のファイバ線数を節約するために、中継装置で波長変換が行われ、波長多重化によって1本の光ファイバで複数のGE−PON信号が伝送されるようになっている(例えば、非特許文献1参照)。
【0004】
上記中継装置は、例えば図2及び図3に示すように、複数のトランスポンダ(TRP)とWDMカプラを用いることで実現される。
このうち、図2は、広く用いられる1471〜1611nmの波長を比較的粗い20nm間隔で振り分けた、CWDM(Coarse Wave Division Multiplex)波長の8波を用いて4GE−PONを多重化した場合のシステム構成を例示している。他方、図3は、更に1271〜1411nmの波長の8波を加え、CWDM波長の合計16波の信号を用いて8GE−PONを多重化した場合のシステム構成を例示している。
【0005】
なお、密な間隔の波長で分割するDWDM(Dense Wave Division Multiplex)波長の信号を用いて、更に多重数を増加させることも可能である。
また、1383nmのOH基による吸収帯付近の波長の光信号を通信に用いる場合には、他の波長の信号に比べてより大きな伝送損失を受けるため、これを補償する目的で光送信出力を上げたり、受信感度を上げたりするなどの手段により、パワーバジェットを改善する工夫を施す場合もある。
【非特許文献1】SEIテクニカルレビュー 第169号 10〜14頁 「GE−PON中継装置の開発」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来のGE−PONにおける波長多重中継システム(図2及び図3)では、波長多重のための中継装置(トランスポンダ及びWDMカプラ)をそれぞれ中央局及び遠隔局に設置し、この間の中継を1対1で波長多重伝送し、遠隔局と宅側装置との間は、通常のGE−PONシステムと同様に、下りと上りで波長を多重(1490nm/1310nm)している。
しかし、この場合、宅側装置との間の通信に用いられる光信号の波長を変換する中継装置(トランスポンダ及びWDMカプラ)を遠隔局に設置するシステム構成になっているので、比較的小規模な数の宅側装置を収容するユーザ側建物に必要十分な数のトラスポンダを柔軟に配置できず、小規模の需要に対して機動的かつ効率的に中継装置を設置することが困難であるという欠点がある。
【0007】
また、遠隔局に設置された中継装置の構成要素であるトランスポンダから各宅側装置までの間は、10km程度の屋外の伝送が必要となるが、このような屋外伝送による損失を考慮すると、収容可能な宅側装置の数(分岐数)が32程度に制限されてしまうという問題もある。
本発明は、このような実情に鑑み、小規模の需要に対しても機動的かつ効率的に対応できるとともに、収容可能な宅側装置の数をより増大できる経済的なシステム構築が可能なPONの波長多重中継システム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】
【0008】
本発明は、波長が異なる複数のPON信号を波長多重して中継するための波長多重中継システムであって、中央局に設置された複数の局側装置がそれぞれ扱う、波長が異なる複数のPON信号を合波又はその波長毎に分波するWDMカプラと、このWDMカプラで合波された波長多重信号を伝送する1本の光ファイバと、この光ファイバに伝送された下り方向の前記波長多重信号を分岐しかつ上り方向の当該波長多重信号を結合する第一のパワースプリッタと、このパワースプリッタで分岐された前記波長多重信号に含まれる波長の異なる前記PON信号のうち、特定の前記局側装置に対応する波長のPON信号の送受信を行うトランスポンダと、このトランスポンダと第二のパワースプリッタを介して接続され、当該トランスポンダと時分割多重方式で前記PON信号を送受信する複数の宅側装置と、を備えていることを特徴とする。
【0009】
本発明の中継システムによれば、WDMカプラで合波された下り方向の波長多重信号を分岐しかつ上り方向の当該波長多重信号を結合する第一のパワースプリッタがその波長多重信号の伝送区間に設けられ、このスプリッタで分岐された波長多重信号に含まれる波長の異なるPON信号のうち、特定の局側装置に対応する波長のPON信号の送受信を行うトランスポンダが設けられているので、従来のように複数のトランスポンダをWDMカプラと一緒に遠隔局に設置する必要はなく、当該トランスポンダの設置場所を、複数の宅側装置を収容する任意のユーザ側建物に設定することができる。
このため、複数の宅側装置を収容したユーザ側建物に対して効率的にトランスポンダを設置することが可能となるので、小規模の需要に対しても機動的かつ効率的に対応することができる。
【0010】
また、宅側装置を収容するユーザ側建物にトランスポンダを設置することにより、当該トランスポンダと各宅側装置とをユーザ側建物内の伝送路(光ファイバ回線)で繋ぐことができ、このため、それらの間の伝送距離が従来に比べて非常に短くなり、トランスポンダと各宅側装置の間の伝送損失を低く抑えることができる。
従って、各宅側装置にPON信号を分岐する第二のパワースプリッタの分岐数を増大することで、一つのユーザ側建物により多くの宅側装置を設置することができ、経済的なシステム構築が可能となる。
【0011】
なお、トランスポンダは、ユーザ側建物がマンション等の集合住宅やオフィスビル等の高層建物である場合には、その建物の屋内の共用施設に設置することができ、敷地内に別途建立された屋外の共用施設に設置することもできる。
そして、本発明の中継システムにおいて、トランスポンダを、宅側装置を収容するユーザ側建物における所定の伝送距離Lに設置することとした場合、次の式(1)が成立する分岐数Nで当該複数の宅側装置と接続することができる。
【0012】
(1) N<10(α−β・L)/10
ただし、αは送受信間のパワーバジェット(dB)、βおよびLはそれぞれはトランスポンダと宅側装置を繋ぐ光ファイバの単位距離当たりのパワー損失(dB/km)および長さを示す。
より具体的には、例えば、GE−PONの場合、αは29dBであり、βは実用値で概ね0.5dB/km程度である。従って、ユーザ側建物内における伝送距離Lが1kmあるとしても、上記式(1)の右辺は102.85となるから、パワースプリッタの分岐数Nは最大で512まで設定することができる。
【0013】
本発明の中継システムにおいて、前記第二のパワースプリッタで分岐された前記波長多重信号を更に分岐する光分岐器を前記ユーザ側建物に設け、この光分岐器で分岐された前記波長多重信号を前記トランスポンダに入力することにしてもよい。
この場合、ユーザ側建物に設けた光分岐器で更に波長多重信号を分岐させているので、宅側装置の設置数や需要帯域数に応じて機動的にトランスポンダを設置、増設又は減少させることが可能となり、より柔軟なシステム構築を行うことができる。
【0014】
また、上記光分岐器を設けてユーザ側建物において更に波長多重信号を分岐する場合、その光分岐器として、例えば、下り方向の前記波長多重信号を分岐しかつ上り方向の当該波長多重信号を結合するパワースプリッタを採用することができる。
この場合、当該光分岐器をパワースプリッタとすることで、その分岐先にすべての波長多重信号が到達するため、その下り側(宅内装置側)に設置するトランスポンダの波長の選択の自由度を確保することができる。
【0015】
もっとも、ユーザ側建物に設置する前記光分岐器として、下り方向の前記波長多重信号を波長毎に分波して前記PON信号を取り出し、かつ、波長の異なる前記PON信号を上り方向の前記波長多重信号に合波するWDMカプラを採用してもよい。
この場合、当該光分岐器をWDMカプラとすることで、上記パワースプリッタに比べて分岐損失を低減することができる。このため、中継区間の損失許容度が増大し、中継区間の延伸が可能となる。
【発明の効果】
【0016】
以上の通り、本発明によれば、複数の宅側装置を収容したユーザ側建物に対して効率的にトランスポンダを設置できるので、小規模の需要に対しても機動的かつ効率的に対応することができる。
また、宅側装置を収容するユーザ側建物にトランスポンダを設置することで、各宅側装置にPON信号を分岐するパワースプリッタの分岐数を増大させることができるので、一つのユーザ側建物により多くの宅側装置を設置でき、経済的なシステム構築が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図4は、本発明の一実施形態に係るGE−PONにおける波長多重中継システムの概略構成図である。
【0018】
図4に示すように、本実施形態の中継システム1は、中央局2に設置された複数の局側装置(OLT)3及びWDMカプラ4と、このWDMカプラ4から中央局2の外部に延びる1本の光ファイバ5と、この光ファイバ5に伝送される光信号を分岐するパワースプリッタ6と、このスプリッタ6に接続された光ファイバよりなる複数本の分岐ファイバ7と、複数の宅側装置(ONU)8を収容しているユーザ側建物9に設置されたトラスポンダ10とを備えている。
【0019】
図4の例では、合計8つの局側装置3が中央局2に設置されている。この中央局2の各局側装置3には、プラガブルなWDM光リンク(図示せず)が搭載されていて、この光リンクは、前記WDMカプラ4の分岐側の各ポートに対応する波長のPON信号の送受信が可能である。
すなわち、本実施形態では、中央局2に設置する局側装置3の光トランシーバをプラガブルとし、送受信波長をGE−PON規定の1490nm/1310nmとするのではなく、WDM多重化に対応した光トランシーバをその都度選択して装着することにより、図2及び図3の中継システムで採用していた中央局2側のトランスポンダを排除し、低コスト、低消費電力及び省スペース化を図るようにしている。
【0020】
WDMカプラ4は、各局側装置3が扱う波長が異なる複数のPON信号を合波又はその波長毎に分波するものである。このため、8つの局側装置3が扱う異なる波長(λ1〜λ8)の各PON信号は、このWDMカプラ4で合波されて波長多重信号11とされ、この信号11が1本のファイバ5に伝送される。
なお、本実施形態では、当該WDMカプラ4としてCWDM(Coarse Wave Division Multiplex)カプラを使用しているが、DWDM(Dense Wave Division Multiplex)カプラを使用して、更に多重数を増加させることもできる。
光ファイバ5に伝送された下り方向の波長多重信号11は、柱上等に設置された前記パワースプリッタ6を介して各分岐ファイバ7に同じ分配比率で分配される。また、各分岐ファイバ7に伝送された上り方向の波長多重信号11は、同パワースプリッタ6で結合されて光ファイバ5に伝送される。各分岐ファイバ7は、人工稠密地域等に多く見られるユーザ側建物9に引き込まれており、この建物9に設置された前記トランスポンダ10に接続されている。
【0021】
柱上等に設置されるパワースプリッタ6としては、例えば、日本国内で広く設置されている8分岐を使用することが可能であり、図4の例では、ユーザ側建物9に引き込まれない未使用のポートは光終端器12で終端されている。
ユーザ側建物9は、例えば、マンション等の集合住宅や、オフィスビル等の高層建物よりなり、その共用施設に前記トランスポンダ10が設置されている。なお、トランスポンダ10を設置する共用施設は、敷地内に別途建立された屋外の共用施設であってもよい。
【0022】
ユーザ側建物9に設置されるトランスポンダ10は、デジタルの光信号と電気信号と相互に変換する光リンク機能に加えて、クロック信号の再生機能と、時間領域での多重化及び分割化の機能を搭載したモジュールである。
また、各トランスポンダ10には、分岐ファイバ7に伝送される波長多重信号11からの受信信号を選択するバンドパスフィルタが内蔵されており、これにより、各トランスポンダ10は、パワースプリッタ6で分岐された波長多重信号11に含まれる波長の異なるPON信号のうち、特定の局側装置3に対応する波長のPON信号との送受信が可能となっている。
【0023】
各トランスポンダ10は、ユーザ側建物9の内部に敷設されたビル内配線等よりなる光ファイバ回線14に接続されている。この建物9内の光ファイバ回線14は、1本の幹線ファイバ15と、この幹線ファイバ15のユーザ側端に接続された第二のパワースプリッタ16と、このパワースプリッタ16から分岐する複数本の支線ファイバ17とから構成されている。
そして、上記光ファイバ回線14の幹線ファイバ15に、局側装置3が扱うPON信号を送受信して中継するトランスポンダ10が接続され、複数の支線ファイバ17の全部又は一部に、宅側装置8が接続されている。このため、光ファイバ回線14に接続された各宅側装置8は、トランスポンダ10と時分割多重方式でPON信号を送受信する。
【0024】
図4に示すように、本実施形態の波長多重中継システム1において、比較的小規模のユーザ側建物9A,9Aの場合には、分岐ファイバ7が1本だけ引き込まれ、この1本の分岐ファイバ7に接続されるトランスポンダ10が当該ユーザ側建物9A,9Aに1台だけ設置されている。
他方、比較的大規模のユーザ側建物9Bには、分岐ファイバ7が複数本引き込まれ(図例では2本)、この各分岐ファイバ7に接続されるトランスポンダ10が当該ユーザ側建物9Bに複数台設置されている。
【0025】
また、図4の最下部に位置する、比較的大規模のユーザ側建物9Bでは、当該建物9Bに引き込まれた分岐ファイバ7に光分岐器18が接続され、この光分岐器18により、前記パワースプリッタ6で分岐された波長多重信号11を更にユーザ側建物9Bにおいて分岐させている。従って、この場合、光分岐器18で更に分岐された波長多重信号11がトランスポンダ10に入力される。
【0026】
ユーザ側建物9Bに設置される上記光分岐器18としては、任意の分岐数のものが使用可能であるが、分岐による損失や接続可能なトランスポンダ10の数(最大値はPONの多重数)を勘案して、2分岐又は4分岐などの適切な分岐数のものが選択される。また、この光分岐器18に後からトランスポンダ10を追加的に接続することも可能である。
このユニット側建物9Bに設置される光分岐器18としては、パワースプリッタを用いることも可能であり、損失を低減するためにWDMカプラを採用してもよい。
【0027】
すなわち、光分岐器18をユーザ側建物9Bに設けて波長多重信号11を更に分岐する場合、その光分岐器18として、例えば、下り方向の波長多重信号11を分岐しかつ上り方向の当該波長多重信号11を結合するパワースプリッタを採用することができる。
この場合、当該光分岐器18をパワースプリッタとすることで、その分岐先にすべての波長多重信号11が到達するため、その下り側(宅内装置8側)に設置するトランスポンダ10の波長の選択の自由度を確保することができる。
【0028】
また、ユーザ側建物9Bに設置する光分岐器18として、下り方向の波長多重信号11を波長毎に分波してPON信号を取り出し、かつ、波長の異なるPON信号を上り方向の波長多重信号11に合波するWDMカプラを採用してもよい。
この場合、当該光分岐器18をWDMカプラとすることにより、上記パワースプリッタに比べて分岐損失を低減することができる。このため、中継区間(中央局2からユーザ側建物9Bまでの区間)の損失許容度が増大し、中継区間の延伸が可能となる。
【0029】
上記の通り、図4に示すユーザ側建物9A,9Aの場合には、分岐ファイバ7を1本ずつ引き込む構成になっているが、建物内に収容された宅側装置8の数や必要な帯域幅によっては、1つのユーザ側建物9Bに複数本の分岐ファイバ7を引き込むことも可能である。また、パワースプリッタ6の分岐比を比較的小さくして分岐損失を低減することによって伝送距離を伸ばすようにし、分岐ファイバ7を遠隔局(図示せず)に引き込んでも構わない。
【0030】
本実施形態に係る波長多重中継システム1によれば、中央局2のWDMカプラ4で合波された波長多重信号11を分岐又は結合するパワースプリッタ6がその波長多重信号11の伝送区間に設けられ、このスプリッタ6で分岐された波長多重信号11に含まれる波長の異なるPON信号のうち、特定の局側装置3に対応する波長のPON信号の送受信を行うトランスポンダ10を備えているので、従来の中継システム(図2及び図3)のように、複数のトランスポンダ10をWDMカプラと一緒に遠隔局に設置する必要がない。
【0031】
従って、図4に示すように、当該トランスポンダ10の設置場所を、複数の宅側装置8を収容する任意のユーザ側建物9に設定することができ、複数の宅側装置8を収容したユーザ側建物9に対して効率的にトランスポンダ10を設置することが可能となるので、小規模の需要に対しても機動的かつ効率的に対応することができる。
【0032】
また、本実施形態の波長多重中継システム1では、宅側装置8を収容するユーザ側建物9にトランスポンダ10を設置しているので、当該トランスポンダ10と各宅側装置とをユーザ側建物9内の伝送路(光ファイバ回線14)で繋ぐことができ、このため、それらの間の伝送距離が従来に比べて非常に短くなり、トランスポンダ10と各宅側装置8の間の伝送損失を低く抑えることができる。
【0033】
このため、各宅側装置8にPON信号を分岐する第二のパワースプリッタ16の分岐数を増大することで、一つのユーザ側建物9により多くの宅側装置8を設置することができ、経済的なシステム構築が可能となる。
このように、ユーザ側建物9に中継用のトランスポンダ10を設置することにより、宅側装置8までの伝送距離が短くなって、伝送損失が低減される。従って、第二のパワースプリッタ16の分岐数を従来よりも増加(例えば64分岐や128分岐に増加)させることによって、効率的かつ経済的に宅側装置8を収容することが可能となる。
【0034】
例えば、本実施形態の波長多重中継システム1において、宅側装置8を収容するユーザ側建物9における所定の伝送距離Lのところにトランスポンダ10を設置することとし、パワースプリッタ16の分岐数をNとした場合、次の式(1)が成立する分岐数Nで当該複数の宅側装置8と接続することができる。
【0035】
(1) N<10(α−β・L)/10
ただし、αは送受信間のパワーバジェット(dB)、βおよびLはそれぞれトランスポンダと宅側装置を繋ぐ光ファイバの単位距離当たりのパワー損失(dB/km)および長さを示す。
より具体的には、例えば、GE−PONの場合、αは29dBであり、βは実用値で概ね0.5dB/km程度である。従って、ユーザ側建物内における伝送距離Lが1kmあるとしても、上記式(1)の右辺は102.85となるから、パワースプリッタ16の分岐数Nは最大で512まで設定することができる。
【0036】
更に、本発明の波長多重中継システム1では、比較的大規模のユーザ側建物9Bにおいて、パワースプリッタ6で分岐された波長多重信号11を当該建物9Bに設けた光分岐器18で更に分岐させているので、宅側装置8の設置数や需要帯域数に応じて機動的にトランスポンダ10を設置したり、増設又は減少したりすることができ、より柔軟なシステム構築を行えるという利点もある。
【0037】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、GE−PONシステムを例にとって本発明のPON中継システムを説明したが、B−PONやG−PONなどの他のPONシステムについても、同様のシステム構成及び効果を得ることができる。また、PON信号の多重数や分岐数についても、上記実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】GE−PONにおける中継システムの概念図である。
【図2】従来の波長多重中継システムの全体構成図である。
【図3】他の従来の波長多重中継システムの全体構成図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る波長多重中継システムの全体構成図である。
【符号の説明】
【0039】
1 波長多重中継システム
2 中央局
3 局側装置(OLT)
4 WDMカプラ
5 光ファイバ
6 (第一の)パワースプリッタ
7 分岐ファイバ
8 宅側装置(ONU)
9 ユーザ側建物
9A 比較的小規模のユーザ側建物
9B 比較的大規模のユーザ側建物
10 トランスポンダ
11 波長多重信号
16 (第二の)パワースプリッタ
18 光分岐器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
波長が異なる複数のPON信号を波長多重して中継するための波長多重中継システムであって、
中央局に設置された複数の局側装置がそれぞれ扱う、波長が異なる複数のPON信号を合波又はその波長毎に分波するWDMカプラと、
このWDMカプラで合波された波長多重信号を伝送する1本の光ファイバと、
この光ファイバに伝送された下り方向の前記波長多重信号を分岐しかつ上り方向の当該波長多重信号を結合する第一のパワースプリッタと、
このパワースプリッタで分岐された前記波長多重信号に含まれる波長の異なる前記PON信号のうち、特定の前記局側装置に対応する波長のPON信号の送受信を行うトランスポンダと、
このトランスポンダと第二のパワースプリッタを介して接続され、当該トランスポンダと時分割多重方式で前記PON信号を送受信する複数の宅側装置と、
を備えていることを特徴とする波長多重中継システム。
【請求項2】
前記トランスポンダは、前記宅側装置を収容するユーザ側建物における所定の伝送距離Lに設置され、かつ、次の式(1)が成立する分岐数Nで当該複数の宅側装置と接続されている請求項1に記載の波長多重中継システム。
(1) N<10(α−β・L)/10
ただし、αは送受信間のパワーバジェット(dB)、βおよびLはそれぞれトランスポンダと宅側装置を繋ぐ光ファイバの単位距離当たりのパワー損失(dB/km)および長さを示す。
【請求項3】
前記第二のパワースプリッタで分岐された前記波長多重信号を更に分岐する光分岐器が前記ユーザ側建物に設けられ、この光分岐器で分岐された前記波長多重信号が前記トランスポンダに入力される請求項2に記載の波長多重中継システム。
【請求項4】
前記光分岐器は、下り方向の前記波長多重信号を分岐しかつ上り方向の当該波長多重信号を結合するパワースプリッタよりなる請求項3に記載の波長多重中継システム。
【請求項5】
前記光分岐器は、下り方向の前記波長多重信号を波長毎に分波して前記PON信号を取り出し、かつ、波長の異なる前記PON信号を上り方向の前記波長多重信号に合波するWDMカプラよりなる請求項3に記載の波長多重中継システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2008−206008(P2008−206008A)
【公開日】平成20年9月4日(2008.9.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−41920(P2007−41920)
【出願日】平成19年2月22日(2007.2.22)
【出願人】(000002130)住友電気工業株式会社 (12,747)
【Fターム(参考)】