JP5028179B2 - Ｐｏｎシステム - Google Patents

Description

本発明は、複数の加入者接続装置が光伝送回線を共有するＰＯＮ(Passive Optical Network)システムおよび光集線装置に係り、特にバースト受信特性の傾きが緩やかなＰＯＮシステムおよび光集線装置に関する。

ＰＯＮシステムは、光集線装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）と複数の光加入者装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）とから構成される。ＯＮＵは、ＯＮＵに接続された端末(ＰＣ他)からの電気信号をＥＯ変換し、光信号でＯＮＵ→加入者光ファイバ→光スプリッタを介しＯＬＴへの幹線光ファイバで時分割多重してＯＬＴに送信する。ＯＬＴは、各種信号処理を実施することで、あるＯＮＵの端末と他のＯＮＵの端末との通信、またはＮＷ（NetWork）の端末との通信を行う。

各ＯＮＵは、非特許文献１（ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ９８４．１）の８章および９章に規定されるように、光ファイバ長０〜２０ｋｍ、２０ｋｍ〜４０ｋｍないし４０ｋｍ〜６０ｋｍの３範囲の中の一つの範囲に設置される。しかし、最近のＯＮＵと最遠のＯＮＵでは、伝送距離が２０ｋｍも異なり、伝送遅延が異なるので、各ＯＮＵから出力される光信号同士が衝突・干渉する可能性がある。そこで、非特許文献３（ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３）の１０章に規定されたレンジング技術を用いて、各ＯＮＵがあたかも等距離(たとえば２０ｋｍ)に設置されたかのように各ＯＮＵからの出力信号の遅延を調整する。この結果、幹線光ファイバ上で各ＯＮＵからの光信号が干渉しないようにしている。なお、干渉は調整できても光ファイバの長さの違いによる減衰は、ＰＯＮシステムでは調整できない。

更に各ＯＮＵからの信号の先頭には、非特許文献２（Ｇ．９８４．２）の８．８．３章に規定されたように１２ｂｙｔｅからなる干渉防止用のガードタイム、受信器の識別閾値の決定およびクロック抽出に利用されるプリアンブル、受信信号の区切りを識別するために利用されるデリミタが付加されている。

非特許文献３（ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３）の８．２章の規定では、複数のＯＮＵからＯＬＴに向けて伝送される信号は上り信号と呼ばれ、プリアンブル、デリミタ、ペイロード信号より構成されており、また同勧告８章の図１４−２に示すように、各上り信号の直前には前のバースト信号との衝突防止のためにガードタイムが設定される。

一方、同勧告８．１章の規定によれば、ＯＬＴより複数のＯＮＵに向けて送信される信号は下り信号と呼ばれ、フレーム同期パタン、ＰＬＯＡＭ領域、ＵＳ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ＭＡＰ領域、フレームペイロードから構成されている。ＯＬＴは同勧告８．１．３．６章に示すようにＵＳ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ＭＡＰと呼ばれる領域を用いて、各ＯＮＵの上り送信許可タイミングを指定する。ＵＳ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ＭＡＰ領域は送信許可の開始を指定するＳｔａｒｔ値と終了を指定するＥｎｄ値を備えており、それぞれバイト単位の指定が行われる。この値を、送信を許可するという意味でグラント値とも呼ぶ。そして、Ｅｎｄ値と次のＳｔａｒｔ値の差は、上り無信号領域であり、上記ガードタイムに対応する。なお、個々のＯＮＵにはＴ−ＣＯＵＴと呼ばれる複数の帯域割り当て単位が割り付け可能であり、上記上り送信許可タイミングの指定はＴ−ＣＯＵＴ毎に行われる。

レンジングでは、ＯＬＴがＯＮＵに対して距離測定用の信号を送信するよう要求する。ＯＮＵが距離測定フレームを返すとＯＬＴはその信号を受信し、距離測定用の信号の送信要求から距離測定用の信号受信までの時間、すなわち往復遅延時間を測定して、ＯＮＵがＯＬＴからどれだけ離れているかを知る。続いてＯＬＴは全てのＯＮＵを等距離に見せるため、各ＯＮＵに対して等化遅延量と呼ばれる時間だけ送信を遅延させるように指示を送る。例えば全てのＯＮＵが２０ｋｍの往復遅延時間を持つようにするには、“（２０ｋｍの往復遅延時間）−(測定された往復遅延時間)”に等しい等化遅延量をＯＮＵに指示する。ＯＮＵは、指示された等化遅延量だけ固定的に遅延させてデータを送信する回路を備えており、上記指示により、全てのＯＮＵが２０ｋｍの往復遅延時間を持つように上りデータ送信が行われる。
特許文献１には、上述したＰＯＮシステムにおけるレンジングについて、詳細な記載がある。

特開２００７−０３６９２０号公報 ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．１ ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．２ ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３ ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３．１

上記のようなＰＯＮバースト受信回路では、レンジングの際に使用されるレンジング窓という無信号タイムスロット区間に発生するホワイトノイズ（以下ノイズ）をガードするために、‘１’‘０’判別閾値に対してオフセットをはかせる。閾値にこのオフセットをはかせることで、受信信号のピーク値とボトム値の中間に位置するはずの閾値が、オフセット分ピーク値寄りになる。故に、オフセットを使用しない時に比べて、‘１’を‘０’と誤って識別する確率が高くなり、バースト受信特性の傾きが急峻になる。一方、非特許文献３（ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３）には、リードソロモン符号を用いた１ｅ−４の誤り率を１ｅ−１２相当に訂正できる誤り訂正技術ＦＥＣ（Forward Error Correction）が規定されており、ＰＯＮバースト受信特性の傾きが緩やかな程、大きなコーディングゲイン（Coding Gain）が得られる。

本発明の目的は、ＰＯＮバースト受信において、より大きなコーディングゲインを得るべく、バースト受信特性の傾きを緩やかにすることにある。また、本発明の他の目的は、バースト受信特性に優れたＰＯＮシステムと光集線装置を提供することにある。

上記課題は、レンジング窓内のレンジングトランスミッションに対するオフセットと、レンジング窓以外のタイムスロットのバーストデータに対するオフセットを切り替えることで解決される。レンジングトランスミッションに対するオフセットは第１の値を使用し、それ以外のバーストデータに対するオフセットは、第１の値よりも低い第２の値を使用する。

また、光集線装置と、この光集線装置に接続された幹線ファイバと、この幹線ファイバに接続された光スプリッタと、複数の加入者ファイバを介して光スプリッタと接続された複数の光加入者装置とから構成され、光集線装置は、上り無信号区間に発生するノイズをガードするために使用するオフセットを選択可能に構成されたＰＯＮシステムにより、解決できる。

さらに、ＯＥ変換部と、このＯＥ変換部の出力を識別する識別部と、この識別部を制御する制御部とから構成され、制御部は、レンジングトランスミッションの受信期間において、識別部に対して第１のオフセットとするよう制御し、レンジングトランスミッションの受信期間以外において、識別部に対して第２のオフセットとするよう制御し、識別部は、第１のオフセットまたは第２のオフセットに基づいて、識別用の閾値を演算する光集線装置により、達成できる。

さらにまた、ＯＥ変換部と、このＯＥ変換部の出力を第１のオフセットを用いて識別する第１の識別部と、ＯＥ変換部の出力を第２のオフセットを用いて識別する第２の識別部と、第１の識別部と第２の識別部の一方を選択するセレクタと、このセレクタを制御する制御部とから構成され、制御部は、レンジングトランスミッションの受信期間において、第１の識別部を選択し、レンジングトランスミッションの受信期間以外において、第２の識別部を選択する光集線装置により、達成できる。

本発明により、ＰＯＮバースト受信特性の傾きを緩やかにすることが可能となり、ＦＥＣ効果を向上させることができる。また、バースト受信特性に優れたＰＯＮシステムと光集線装置を提供することができる。

以下本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。

図１は光アクセスネットワークのブロック図である。光アクセスネットワーク１０は、ＯＬＴ１、ＯＮＵ２、スプリッタ３、ＯＬＴ１とスプリッタ３との間の幹線ファイバ８およびスプリッタ３とＯＮＵ２との間の加入者ファイバ９で構成されている。ＯＮＵ２はＩＰシステム４およびＴＤＭシステム５に接続されている。また、ＯＬＴ１はＩＰネットワーク６およびＴＤＭネットワーク７に接続されている。

ＴＤＭシステム５からのＴＤＭ信号は光アクセスネットワーク１０を介してＴＤＭネットワーク７に収容される。またＩＰシステム４からの信号は光アクセスネットワーク１０を介してＩＰネットワーク７へと収容される。これらの信号を上り信号と呼ぶ。

また、逆にＴＤＭネットワーク７からのＴＤＭ信号は、光アクセスネットワーク１０を介してＴＤＭシステム５に収容される。またＩＰネットワーク６からの信号は光アクセスネットワーク１０を介してＩＰシステム４へと収容される。これらの信号を下り信号と呼ぶ。
なお、以下説明する図１１までのブロック図において、信号の流れる方向（上り、下り）は、図１に合わせている。

図２はＯＬＴのブロック図である。幹線ファイバ８からの上り光信号は、光電変換モジュール７１で電気に変換された後、ＯＬＴ ＰＯＮ送受信ブロック７２でＧＥＭ終端される。変換された電気信号は、ＧＥＭ終端によって、イーサネット（登録商標）信号およびＴＤＭ信号に変換される。イーサネット信号とＴＤＭ信号は、それぞれイーサネットＰＨＹ７３およびＴＤＭ ＰＨＹ ７４を介して、ＩＰネットワーク６およびＴＤＭネットワーク７へと送出きれる。

ＩＰネットワーク６およびＴＤMネットワーク７から到来する下り信号は、それぞれイーサネットＰＨＹ７３またはＴＤＭ ＰＨＹ７４で受信された後、ＯＬＴ ＰＯＮ送受信ブロック７２に送信される。ＯＬＴ ＰＯＮ送受信ブロック７２は、ＧＥＭフレーム組み立てを行った後、光電変換モジュ-ル７１を介して幹線光ファイバ８へ送出する。ＭＰＵ７５、ＲＡＭ７６および制御系インターフェース７７は、ＯＬＴ１を制御するためのマイコン、ＲＡＭおよび外部よりＯＬＴ１に設定を行うためのインターフェースである。

図３はＯＮＵのブロック図である。加入者ファイバ９からの下り光信号は、光電変換モジュール８１で電気に変換された後にＯＮＵ ＰＯＮ送受信ブロック８２にてＧＥＭ終端される。ＯＮＵ ＰＯＮ送受信ブロック８２は、変換された電気信号を、イーサネットフレームおよびＴＤＭ信号に変換する。イーサネットフレームおよびＴＤＭ信号は、それぞれイーサネットＰＨＹ ８３およびＴＤＭ ＰＨＹ８４を介して、ＩＰシステム４およびＴＤＭシステム５へと送出される。

ＩＰシステム４およびＴＤＭシステム５からの上り信号は、それぞれイーサネットＰＨＹ８３またはＴＤＭ ＰＨＹ ８４で受信された後、ＯＮＵ ＰＯＮ送受信ブロック８２に送信される。ＯＮＵ ＰＯＮ送受信ブロック８２は、ＧＥＭフレーム組み立てを行った後、光電変換モジュール８１を介して、加入者ファイバ９へ送出する。ＭＰＵ８５、ＲＡＭ８６および制御系インターフェース８７は、ＯＮＵ２を制御するためのマイコン、ＲＡＭおよび外部よりＯＮＵ２に設定を行うためのインターフェースである。

図４はＯＬＴのＰＯＮ送受信ブロックのブロック図である。光電変換モジュール７１からの上りＰＯＮフレーム信号は、ＰＯＮ受信部９０で同期処理とＧＥＭ切り出し処理を行った後に、切り出されたペイロードは、受信ＧＥＭ組立部９１に送信される。受信ＧＥＭ組立部９１は、複数の短期フレームに分割されて送信されたＧＥＭの組み立てを行う。その後、組み立てられたＧＥＭは、受信ＧＥＭバッファ９２に格納されて、ＯＬＴ受信テーブル９３のテーブル情報に応じて、ＯＬＴ上りイーサネットＧＥＭ終端部９４とＯＬＴ上りＴＤＭ ＧＥＭ終端部９６に振り分けられる。

ＯＬＴ上りイーサネットＧＥＭ終端部９４は、ＧＥＭフレームからイーサネットフレームを取り出し、取り出したイーサネットフレームをＯＬＴ上りイーサネットインターフェース９５を介してイーサネットＰＨＹ７３へと送出する。ＯＬＴ上りＴＤＭ ＧＥＭ終端部９６は、ＧＥＭフレームからＴＤＭ信号を抜き出し、抜き出したＴＤＭ信号を所望のタイミングでＯＬＴ上りＴＤＭインターフェース９７を介してＴＤＭ ＰＨＹ７４へと送出する。

下り信号に関しては、ＯＬＴ下りＴＤＭインターフェース１０４は、ＴＤＭ ＰＨＹ７４からＴＤＭ信号を受信する。ＯＬＴ下りＴＤＭ ＧＥＭ終端部１０３は、ＴＤＭ信号をバッファリングしてＧＥＭを生成する。ＯＬＴ下りイーサネットインターフェース１０６は、イーサネットＰＨＹ７３からのイーサフレームを受信する。ＯＬＴ下りイーサネットＧＥＭ終端部１０５は、ＧＥＭの生成を行う。ＯＬＴ送信スケジューラ１０２は、ＯＬＴ下りＴＤＭ ＧＥＭ終端部１０３を制御して、周期的にＴＤＭのＧＥＭを送信ＧＥＭバッファ１０１に送出する。ＯＬＴ送信スケジューラ１０２は、また、ＯＬＴ下りイーサネットＧＥＭ終端部１０５を制御して、空いたタイミングでイーサ信号のＧＥＭを送信ＧＥＭバッファ１０１に送出する。ＯＬＴ送信スケジューラ１０２は、送信ＧＥＭバッファ１０１を制御して、周期的にＴＤＭ信号のＧＥＭとイーサ信号のＧＥＭを送信ＧＥＭ組立部１００に転送する。送信ＧＥＭ組立部１００は、ＰＯＮフレームのペイロード分のＧＥＭを組み立て、ＰＯＮ送信部９９に転送する。ＰＯＮ送信部９９は、ヘッダを生成した後、ＰＯＮフレームの送信を行う。

ＯＬＴ１とＯＮＵ２との距離測定であるレンジングを行う場合には、レンジング制御部９８がレンジング信号を、ＯＬＴ送信スケジューラ１０２により許可されたタイミングで、ＰＯＮ送信部９９より送出する。ＯＮＵ２からの応答がＰＯＮ受信部９０を介してレンジング制御部９８に戻ってくることで、レンジングが完了する。
なお、ＭＰＵインターフェース１０７は、ＭＰＵ７５の各制御ブロックに対する制御を仲介する。

図５はＯＮＵのＰＯＮ送受信ブロックのブロック図である。光電変換モジュール８１からの下り信号は、ＰＯＮ受信部１２７が受信する。ＰＯＮ受信部１２７は、同期処理、ＧＥＭ切り出し処理を行う。受信ＧＥＭ組立部１２６は、複数の短期フレームに分割されて送信されたＧＥＭの組み立てを行う。組み立てられたＧＥＭは、受信ＧＥＭバッファ１２５に格納されて、ＯＮＵ受信テーブル１２４のテーブル情報に応じて、ＯＮＵ下りイーサネットＧＥＭ終端部１２１とＯＮＵ下りＴＤＭ ＧＥＭ終端部１２３に振り分ける。ＯＮＵ下りイーサネットＧＥＭ終端部１２１は、ＧＥＭからイーサネットフレームを抜き出す。イーサネットフレームは、ＯＮＵ下りイーサネットインターフェース１２０を介して、イーサネットＰＨＹ８３へ送出される。ＯＮＵ下りＴＤＭ ＧＥＭ終端部１２３は、ＧＥＭからＴＤＭ信号が抜き出し、予め定められたタイミングでＯＮＵ下りＴＤＭインターフェース１２２を介して、ＴＤＭ ＰＨＹ８４へと送出される。

上り信号に関しては、ＯＮＵ上りＴＤＭインターフェース１３４がＴＤＭ信号を受信する。ＯＮＵ上りＴＤＭ ＧＥＭ終端部１３３は、ＴＤＭ信号をバッファリングしてＧＥＭを組み立てる。ＯＮＵ上りイーサネットインターフェース１３６は、イーサフレームを受信する。ＯＮＵ上りイーサネットＧＥＭ終端部１３５は、ＧＥＭの生成を行う。ＯＮＵ送信スケジューラ１３１は、ＯＮＵ上りＴＤＭ ＧＥＭ終端部１３３を制御して、周期的にＴＤＭのＧＥＭを、送信ＧＥＭバッファ１３２に転送する。また、ＯＮＵ送信スケジューラ１３１は、ＯＮＵ上りイーサネットＧＥＭ終端部１３５を制御して、空いたタイミングで、イーサネットのＧＥＭを、送信ＧＥＭバッファ１３２に転送する。ＯＮＵ送信スケジューラ１３１は、送信ＧＥＭバッファ１３２を制御して、周期的にＴＤＭのＧＥＭとイーサネットのＧＥＭを送信ＧＥＭ組立部１３０に転送する。送信ＧＥＭ組立部１３０は、ＰＯＮフレームのペイロード分のＧＥＭを組み立て、ＰＯＮ送信部１２９に転送する。ＰＯＮ送信部１２９は、ヘッダを生成した後、ＰＯＮフレームの送信を行う。

レンジングを要求された場合には、ＰＯＮ受信部１２７で受信したレンジング要求信号をレンジング制御部１２８で処理し、折り返しＰＯＮ送信部１２９を介してレンジング受信信号を送り返す。
なお、ＭＰＵインターフェース１３７は、ＭＰＵ８５の各制御ブロックに対する制御を仲介する。

図１に戻って、ＯＬＴ１はＯＮＵ２−１、…、ＯＮＵ２−２までの距離をＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３に示されるレンジング手順によってそれぞれ測定する。ＯＬＴ１は、ＯＮＵ２に対し、すべてのＯＮＵ２がＯＬＴ１から等距離に見えるように等化遅延量の設定を行う。この設定により、すべてのＯＮＵが例えば２０ｋｍに接続されているように扱うことができる。また、幹線ファイバ８での、各ＯＮＵからの上り信号の衝突を防いでいる。

図６はＯＬＴのＰＯＮ受信部とＰＯＮ送信部のブロック図である。また、図７はＯＮＵのＰＯＮ受信部とＰＯＮ送信部のブロック図である。図６（ａ）において、ＯＬＴ ＰＯＮ受信部９０は、上り信号のスクランブルを解除するデスクランブラ９０１と、デスクランブル信号のフレーム同期を取るフレーム同期部９０２と、情報ワードとＦＥＣパリティを分離し、情報ワードの誤り修正を行なうＦＥＣデコーダ９０３と、ＰＯＮフレーム終端部９０４と、暗号を復号する暗号デコーダ９０５とから構成される。図６（ｂ）において、ＯＬＴ ＰＯＮ送信部９９は、下り信号を暗号化する暗号エンコーダ９９１と、暗号化データをＰＯＮフレーム化するＰＯＮフレーム生成部９９２と、ＰＯＮフレームにＦＥＣパリティを加えるＦＥＣエンコーダ９９３と、フレーム同期信号を挿入するフレーム同期信号挿入部９９４と、スクランブラ９９５とから構成される。

図７（ａ）のＯＮＵ ＰＯＮ受信部１２７は、図６（ａ）のＯＬＴ ＰＯＮ受信部９０と信号の流れを除いて同一構成である。また、図７（ｂ）のＯＮＵ ＰＯＮ送信部１２９は、図６（ｂ）のＯＬＴ ＰＯＮ送信部９９と信号の流れを除いて同一構成である。したがって、説明を省く。

図８を参照して、図２および図４を用いて説明したＯＬＴの他のブロック図を説明する。ここで、図８はＯＬＴの機能ブロック図である。図８において、データＩＦ２０１は、ＩＰネットワーク６およびＴＤＭネットワーク７からの信号を受信する。この信号は、一旦下りデータバッファ２０２に格納される。下りＰＯＮフレーム生成部２０３は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３に記載されるＰＯＮ下りフレーム信号フォーマットに基づき、下りデータバッファ２０２からの信号をＧＥＭフレームペイロードに、上りタイムスロット制御部２１４からの信号を下りＰＯＮフレーム内グラント指示領域に格納して送信する。下りＰＯＮフレームは、並列／直列変換部２０４にて直列信号に変換される。直列信号は、Ｅ／Ｏ２０５で、電気信号から光信号に変換され、ＷＤＭフィルタ２０７を介して幹線ファイバ８に送信される。

幹線ファイバ８からの上り信号は、ＷＤＭ２０７にて波長分離される。波長分離された上り信号は、Ｏ／Ｅ２０８にて光信号から電気信号に変換される。変換された電気信号は、ＡＴＣ（Automatic Threshold Control：識別部）２０９にて適切な閾値による０値または１値の識別が行われる。クロック抽出部２１０は、識別された信号から、クロック抽出およびリタイミングを実施する。さらに直列／並列変換部２１１は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８４．３に記載されたＰＯＮ上りフレーム信号フォーマットのデリミタ領域を検出して、上り信号の切れ目を識別し、直列信号を並列信号に変換する。上りＰＯＮフレーム終端部２１２は、上りフレームに含まれるユーザ信号と制御信号を識別し、ユーザ信号について、上りデータバッファ２１３へ出力する。

上りタイムスロット制御部２１４は、制御信号の一つである各加入者側装置の送信データ蓄積状況を示す通知情報（キュー情報）を、上りＰＯＮフレーム終端部２１２より抽出する。上りタイムスロット制御部２１４は、管理者が予め指定した帯域制御情報と通知されたキュー情報とに基づいて、各加入者側装置に割当てるべき上りタイムスロットを計算する。上りタイムスロット制御部２１４は、上り帯域管理テーブル２１５の内容を周期的に更新する。また、上りタイムスロット制御部２１４は、管理している上りタイムスロット情報を基に、各加入者装置からの上りバースト信号の切れ目を判断し、ＡＴＣ２０９へリセット信号２１６を通知する。更に、上りタイムスロット制御部２１４は、管理している上りタイムスロット情報を基に、レンジング窓領域を判断し、レンジング窓領域とそれ以外のタイムスロット領域の区別するオフセット切替信号２１７をＡＴＣへ通知する。

上りＰＯＮフレーム終端部２１２より出力されたユーザ信号は、上りデータバッファ２１３に一旦格納され、データＩＦ２０１を経由して、ＩＰネットワーク６またはＴＤＭネットワーク７に向けて送信される。

図９を参照して、ＯＬＴ光信号受信部の構成を説明する。ここで、図９はＯＬＴ光信号受信部を構成するＯ／ＥとＡＴＣのハードウェアブロック図である。図９において、Ｏ／Ｅ２０８は、高電圧バイアス源２２１に接続されたＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）２２０と、ＴＩＡ（Trans-Impedance Amplifier）２２２により、構成される。

ＡＰＤ２２０は、高電圧で逆バイアスされて、受信光信号をアバランシェ効果により増幅して電流に変換する。この増幅作用により、１Ｇｂｉｔ／ｓを超える高速信号が−３０ｄｂ程度の微弱な光信号として入力される場合も、正しくデータを識別することが可能である。変換された電流は、抵抗２２３と増幅器２２４から構成されるＴＩＡ２２２にて電圧変換される。

受信信号の電圧は、ＡＴＣ２０９にて、振幅の１／２の値２２９にオフセット２１８が加えられた値に閾値が設定されて、‘０’または‘１’に識別された信号が出力される。増幅器２２５の出力は、トランジスタ２２７−１のベースからエミッタへのダイオード機能を用いてピーク値検出が行なわれコンデンサ２２８に保持されて、値２２９として与えられる。各ＯＮＵからの信号受信直前にリセット信号２１６がトランジスタ２２７−２に与えられ、コンデンサ２２８に保持された値２２９が放電されて‘０’レベルまでリセットされる。

図１０および図１１を参照して、さらに詳細なＡＴＣの構成を説明する。ここで、図１０および図１１は、ＡＴＣおよび周辺回路のブロック図である。
図１０において、ＡＴＣ２０９Ａは、ＡＴＣ２０９とセレクタ２３２とから構成する。Ｏ／Ｅ２０８は、電圧変換された受信信号を、ＡＴＣ２０９に入力する。ＡＴＣ２０９Ａは、上りタイムスロット制御部２１４より、レンジング窓に対して入力するリセット信号２１６と共に、オフセット切替信号２１７を入力し、セレクタ２３２にてレンジング用オフセット２３０を選択する。この時ＡＴＣ２０９に入力されるオフセット２１８はレンジング用オフセット２３０と同値となる。また、レンジング窓以外のタイムスロットについては、入力するリセット２１６と共に、オフセット切替信号２１７を入力し、セレクタ２３２にてバーストデータ用オフセット２３１を選択する。この時ＡＴＣ２０９に入力されるオフセット２１８はバーストデータ用オフセット２３１と同値になる。ＡＴＣ２０９Ａは、選択されたオフセットを用いて受信データを識別し、クロック抽出部２１０に送信する。

図１１において、ＡＴＣ２０９Ｂは、２台のＡＴＣ２０９とセレクタ２３３とから構成する。ＡＴＣ２０９−１は、レンジング用オフセット２３０が固定的に入力される。一方、ＡＴＣ２０９−２には、バーストデータ用オフセット２３１が固定的に入力される。Ｏ／Ｅ２０８は、電圧変換された受信信号を、２台のＡＴＣ２０９に入力する。上りタイムスロット制御部２１４からのオフセット切替信号でセレクタ２３３は、レンジング窓のタイムスロットではＡＴＣ２０９−１の出力信号を、レンジング窓以外のタイムスロットではＡＴＣ２０９−２の出力信号を選択し、クロック抽出部２１０に送信する。

図１２と図１３を参照して、上りバースト信号とレンジングトランスミッションとの受信を説明する。ここで、図１２はオフセット一定での上りバースト信号とレンジングトランスミッションとの受信を説明する図である。図１３は異なるオフセットでの上りバースト信号とレンジングトランスミッションとの受信を説明する図である。

図１２において、横軸は時間軸、ＯＬＴ１部分の縦軸は受信レベルと閾値、ＯＬＴ１の受信レベル原点とＯＮＵ２−１とＯＮＵ２−２との部分の縦軸は、距離を表す。すなわち、ＯＬＴ１とＯＮＵ２−１とは１０ｋｍ、ＯＬＴ１とＯＮＵ２−２とは２０ｋｍの距離を有する。バーストデータに対するオフセットとレンジング窓内のレンジングトランスミッションに対するオフセットとは、同じ値である。バーストデータおよびレンジングトランスミッションに対する閾値は、バーストデータの振幅の１／２よりオフセット分高い値で‘１’‘０’判別される。

図１２は、光アクセスネットワーク１０に新たにＯＮＵ２−１、ＯＮＵ２−２が加わった状態をしめす。すなわち、ＯＬＴ１がレンジングリクエスト１を送信すると、ＯＮＵ２−１、ＯＮＵ２−２は、それぞれレンジングトランスミッションをＯＬＴ１に送信する。このときＯＬＴ１は、レンジング窓１をあけた状態にあり、最初に受信したＯＮＵ２−１のレンジングトランスミッションを処理する。次に、ＯＬＴ１がレンジングリクエスト２を送信すると、ＯＮＵ２−２は、レンジングトランスミッションをＯＬＴ１に送信する。このときＯＬＴ１は、レンジング窓２をあけた状態にあり、最初に受信したＯＮＵ２−２のレンジングトランスミッションを処理する。なお、図中の下向き矢印は、上りタイムスロット制御部２１４がバースト信号の切れ目およびレンジング窓の終了を判断して、ＡＴＣ２１８に送信するリセット信号である。

図１３において、バーストデータに対するオフセットはバーストデータ用オフセット値であり、レンジングトランスミッションに対するオフセット値はレンジング用オフセット値である。レンジング用オフセット値は、図１２のオフセットと同じ値を使用し、バーストデータ用オフセット値は図１２のオフセットより低い値を使用する。このため、バーストデータ２の閾値は、図１２に比べて、閾値が振幅の１／２により近い値となる。

このように、レンジング用オフセット値に対してバーストデータ用オフセット値を小さくできるのは、信号待ちの窓（バーストデータ待ちの窓）では、ＯＬＴ１はそのタイミングによって、どのＯＮＵ２からのバーストデータか予測できるからである。また、仮にデリミタの検出をミスしたとしても、後段論理で廃棄可能である。これに対して、レンジング窓では、レンジングは距離を計るためであり、どのタイミングでレンジングトランスミッションを受信するかＯＬＴ１は、予期できない。レンジング窓でオフセットを下げるとホワイトノイズを正規のレンジングトランスミッションと誤判断することがあり、これを防止する閾値（最遠のＯＮＵからの受信レベルとホワイトノイズとの差の半分）を維持する必要がある。また、レンジングは、何度も実行できる。

図１４および図１５を参照して、バースト受信信号のピーク値、ボトム値、閾値、オフセットを説明する。ここで、図１４はオフセットが高いときのバースト受信信号のピーク値、ボトム値、閾値、オフセットを説明する図である。また、図１５はオフセットが低いときのバースト受信信号のピーク値、ボトム値、閾値、オフセットを説明する図である。

図１４（ａ）は受信パワーが大きいとき（ＯＮＵ−ＯＬＴ間が近いとき）、（ｂ）は受信パワーが小さいとき（ＯＮＵ−ＯＬＴ間が遠い近いときを、示している。ここで、オフセットは図１２のオフセット値であり、閾値は（ピーク値＋オフセット値）／２である。図１４（ｂ）から明らかなように、受信パワーが小さいとき、閾値がピーク値の近傍にあり、‘１’を‘０’と誤る誤識別の発生確率が高い。

一方、図１５（ａ）は受信パワーが大きいとき、（ｂ）は受信パワーが小さいときを、示している。ここで、オフセットは図１３のオフセット値であり、閾値は（ピーク値＋オフセット値）／２である。図１５（ｂ）では、受信パワーが小さいときでも、閾値がアイパターンの中央にあり、誤識別の発生確率が低い。

図１６を参照して、バースト受信特性を説明する。ここで、図１６はオフセット量をパラメータとする受信光パワーと誤り率の関係を示す図である。図１６において、縦軸は信号誤り率、横軸は受信光パワーである。受信光パワーが−３０ｄＢｍ程度あれば、オフセットの量に依存せず誤り率１ｅ−１２を得られる。しかし、受信光パワーが下がるにつれて、誤り率が増加する。オフセットが高いと、この増加率が顕著であり、ＰＯＮバースト受信特性の傾きが急である。ＦＥＣを適用することにより、１ｅ−４の誤り率を１ｅ−１２相当に訂正できる。誤り訂正できる１ｅ−４の誤り率を与える受信光パワーと、誤り訂正なしで誤り率１ｅ−１２となる受信光パワーとの差がコーディングゲインであり、オフセットがレンジング窓と同じとき２.５ｄＢであるのに対し、バーストデータに対してオフセットを下げることにより、５ｄＢを達成している。

以上説明したように、本実施例に拠れば、ＰＯＮバースト受信特性の傾きを緩やかにすることが可能となり、ＦＥＣ効果を向上させることができる。この結果、特性に優れたＰＯＮシステムと光集線装置を提供できる。

光アクセスネットワークのブロック図である。 ＯＬＴのブロック図である。 ＯＮＵのブロック図である。 ＯＬＴのＰＯＮ送受信ブロックのブロック図である。 ＯＮＵのＰＯＮ送受信ブロックのブロック図である。 ＯＬＴのＰＯＮ受信部とＰＯＮ送信部のブロック図である。 ＯＮＵのＰＯＮ受信部とＰＯＮ送信部のブロック図である。 ＯＬＴの機能ブロック図である。 ＯＬＴ光信号受信部を構成するＯ／ＥとＡＴＣのハードウェアブロック図である。 ＡＴＣおよび周辺回路のブロック図である（その１）。 ＡＴＣおよび周辺回路のブロック図である（その２）。 オフセット一定での上りバースト信号とレンジングトランスミッションとの受信を説明する図である。 異なるオフセットでの上りバースト信号とレンジングトランスミッションとの受信を説明する図である。 オフセットが高いときのバースト受信信号のピーク値、ボトム値、閾値、オフセットを説明する図である。 オフセットが低いときのバースト受信信号のピーク値、ボトム値、閾値、オフセットを説明する図である。 オフセット量をパラメータとする受信光パワーと誤り率の関係を示す図である。

符号の説明

１…光集線装置（ＯＬＴ）、２…光加入者装置（ＯＮＵ）、３…スプリッタ、４…ＩＰシステム、５…ＴＤＭシステム、６…ＩＰネットワーク、７…ＴＤＭネットワーク、８…幹線ファイバ、９…加入者ファイバ、１０…光アクセスネットワーク、７１…光電変換モジュール、７２…ＯＬＴ ＰＯＮ送受信ブロック、７３…イーサネット ＰＨＹ、７４…ＴＤＭ ＰＨＹ、７５…ＭＰＵ、７６…ＲＡＭ、７７…制御系インターフェース、８１…光電変換モジュール、８２…ＯＮＵ ＰＯＮ送受信ブロック、８３…イーサネット ＰＨＹ、８４…ＴＤＭ ＰＨＹ、８５…ＭＰＵ、８６…ＲＡＭ、８７…制御系インターフェース、９０…ＰＯＮ受信部、９１…受信ＧＥＭ組立部、９２…受信ＧＥＭバッファ、９３…ＯＬＴ受信テーブル、９４…ＯＬＴ上りイーサネットＧＥＭ終端部、９５…ＯＬＴ上りイーサネットインターフェース、９６…ＯＬＴ上りＴＤＭ ＧＥＭ終端部、９７…ＯＬＴ上りＴＤＭインターフェース、９８…レンジング制御部、９９…ＰＯＮ送信部、１００…送信ＧＥＭ組立部、１０１…送信ＧＥＭバッファ、１０２…ＯＬＴ送信スケジューラ、１０３…ＯＬＴ下りＴＤＭ ＧＥＭ終端部、１０４…ＯＬＴ下りＴＤＭインターフェース、１０５…ＯＬＴ下りイーサネットＧＥＭ終端部、１０６…ＯＬＴ下りイーサネットインターフェース、１０７…ＭＰＵ ＩＦ、１２０…ＯＮＵ下りイーサネットインターフェース、１２１…ＯＮＵ下りイーサネットＧＥＭ終端部、１２２…ＯＮＵ下りＴＤＭインターフェース、１２３…ＯＮＵ下りＴＤＭ ＧＥＭ終端部、１２４…ＯＮＵ受信テーブル、１２５…受信ＧＥＭバッファ、１２６…受信ＧＥＭ組立部、１２７…ＰＯＮ受信部、１２８…レンジング制御部、１２９…ＰＯＮ送信部、１３０…送信ＧＥＭ組立部、１３１…ＯＮＵ送信スケジューラ、１３２…送信ＧＥＭバッファ、１３３…ＯＮＵ上りＴＤＭ ＧＥＭ終端部、１３４…ＯＮＵ上りＴＤＭインターフェース、１３５…ＯＮＵ上りイーサネットＧＥＭ終端部、１３６…ＯＮＵ上りイーサネットインターフェース、１３７…ＭＰＵ ＩＦ、２０１…データＩＦ、２０２…下りデータバッファ、２０３…下りＰＯＮフレーム生成部、２０４…並列／直列変換部、２０５…Ｅ／Ｏ、２０７…ＷＤＭフィルタ、２０８…Ｏ／Ｅ、２０９…ＡＴＣ、２１０…クロック抽出部、２１１…直列／並列変換部、２１２…上りＰＯＮフレーム終端部、２１３…上りデータバッファ、２１４…上りタイムスロット制御部、２１５…上り帯域管理テーブル、２２０…ＡＰＤ、２２１…高電圧バイアス源、２２２…ＴＩＡ、２２３…抵抗、２２４…増幅器、２２５…増幅器、２２７…トランジスタ、２２８…コンデンサ、２３２…セレクタ、２３３…セレクタ、９０１…デスクランブラ、９０２…フレーム同期部、９０３…ＦＥＣデコーダ、９０４…ＰＯＮフレーム終端部、９０５…暗号デコーダ、９９１…暗号エンコーダ、９９２…ＰＯＮフレーム生成部、９９３…ＦＥＣエンコーダ、９９４…フレーム同期信号挿入部、９９５…スクランブラ。

Claims (4)

1. 光集線装置と、この光集線装置に接続された幹線ファイバと、この幹線ファイバに接続された光スプリッタと、複数の加入者ファイバを介して前記光スプリッタと接続された複数の光加入者装置とから構成されたＰＯＮシステムにおいて、
   前記光集線装置は、
   レンジングトランスミッションの受信期間において、第１のオフセットを選択して受信する信号の識別用の第１の閾値を演算し、
   前記レンジングトランスミッションの受信期間以外において、前記第１のオフセットよりも小さい第２のオフセットを選択して受信する信号の識別用の第２の閾値を演算し、
   前記第１のオフセットは、前記第１の閾値を前記光集線装置が最遠の光加入者装置から受信する光信号のピーク値よりも小さくする値であることを特徴とするＰＯＮシステム。
2. 請求項１に記載のＰＯＮシステムであって、
   前記光集線装置は、前記複数の光加入者装置から受信する上り信号のタイムスロット情報を基に、前記レンジングトランスミッションの受信期間か否かを判別することを特徴とするＰＯＮシステム。
3. 請求項１に記載のＰＯＮシステムであって、
   前記第１のオフセットは、前記第１の閾値を前記光加入者装置から受信する最も弱い光信号のピーク値とホワイトノイズのレベルとの差の半分の大きさとする値であることを特徴とするＰＯＮシステム。
4. 請求項１に記載のＰＯＮシステムであって、
   前記第１のオフセットまたは前記第２のオフセットを選択するセレクタを備えることを特徴とするＰＯＮシステム。

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