点对多点光通信系统 【技术领域】
本发明涉及一种站(station)侧装置和多个加入者装置使用一个光网络来发送和接收数据的点对多点(Point-to-Multipoint)光通信系统，特别是涉及一种实现长距离化、大容量化的点对多点光通信系统。
背景技术
作为点对多点光通信系统的一个方式，研究如下方式：通过在站侧装置与加入者侧装置之间配置再生中继装置、波长转换装置，来延长传输距离。另外，研究如下方式：利用波分复用(wavelength divisionmultiplexing)技术将多个点对多点光通信系统进行多路复用，来提高光纤传输线路的共享效率(例如参照专利文献1)。
在以往的结构中，在加入者侧装置的一侧，在站侧装置与多个加入者装置的中间配置有一台波长转换装置、以及进行波长的合波(multiplexing)和分波(demultiplexing)的MUX(Multiplexer：多路复用器)/DEMUX(Demultiplexer：多路信号分离器)装置。另外，在站侧装置的一侧，配置有进行波长的合波和分波的MUX/DEMUX装置。
在这种系统结构中，通过配置于站侧装置与多个加入者装置的中间的波长转换装置来对从多个加入者侧装置发送的波长1.3μm的上行光信号进行再生中继。
更具体地说，通过如下的一系列处理来对上行光信号进行再生中继。首先，通过受光元件将上行光信号光电转换为电信号。接着，通过具有2R功能或3R功能的接收电路对光电转换得到的电信号进行电再生。并且，通过驱动电路和发光元件将电再生得到的信号再次电光转换为光信号。
另外，进行再生中继的同时，进行从波长1.3μm向波长λi的波长转换。然后，通过在加入者侧的MUX/DEMUX装置中进行波分复用，实现了在延长区间使用波分复用技术(WDM：Wavelength DivisionMultiplexing)的波分复用传输。
另外，在站侧装置一侧，通过在配置于站侧装置一侧的MUX/DEMUX装置中进行波长分离(wavelength divisiondemultiplexing)，抽出波长λi，通过第i个站侧装置来接收。
相反地，通过在配置于站侧装置一侧的MUX/DEMUX装置中对从第i个站侧装置发送的波长λi的下行光信号进行波分复用，实现了在延长区间使用波分复用技术的波分复用传输。
另外，与上行光信号同样地，配置于站侧装置与多个加入者装置的中间的加入者侧的MUX/DEMUX装置从波分复用光信号中分离并抽出第i个波长λi。并且，波长转换装置在对所抽出的波长λi的各个光信号进行光电转换、再生中继、电光转换的同时，从波长λi波长转换为波长1.3μm。最终，多个加入者侧装置分别接收被波长转换为波长1.3μm的信号。
另外，在以往的波长转换装置的结构中，在接入区间，对于上行信号和下行信号在双方向上都使用波长1.3μm，在延长区间，对于上行信号和下行信号在双方向上都使用波长λi。因此，在上行信号和下行信号的合波和分波中应用3dB耦合器。
并且，在波长转换器中将上行信号和下行信号相互分开而进行再生中继，上行信号和下行信号基本上不会相互影响。
这样，通过应用专利文献1中的波长转换装置、MUX/DEMUX装置，除了以往的站侧装置～加入者侧装置之间的接入(access)区间，还能够将站侧装置～波长转换装置的区间作为延长区间，从而使传输距离长距离化。
专利文献1：日本特开2002-261697号公报
【发明内容】
发明要解决的问题
然而，以往技术中存在如下问题。
在目前作为光加入者系统而广泛使用的GE-PON系统(GigabitEthernet(注册商标)Paasive Optical Network)中，对于上行光信号使用波长1.3μm，对于下行光信号使用波长1.49μm。因此，在上行信号和下行信号的合波和分波中应用了3dB耦合器的以往结构不能直接应用于GE-PON系统。
并且，在以往的结构中，在延长区间使用的波长λi直接输入到站侧装置并从站侧装置输出。因而，在延长区间使用的波长λi与不应用延长技术的情况下的波长1.3μm不同。因此，在应用波长转换装置等的延长技术的情况下，需要将已安装的站侧装置替换为与波长λi对应的装置。
另外，在以往的波长转换装置的详细结构中，在对突发(burst)传输的上行光信号进行2R或3R再生时，没有使用作为基准的突发发出的时刻信息。因此，存在如下问题：接入区间的抖动(jitter)或脉宽失真等被累积，导致整个系统的传输效率等性能与不应用波长转换装置的情况相比降低。
本发明是为了解决如上所述地问题而完成的，目的在于得到一种不变更使用于加入者侧装置和站侧装置的上行光信号和下行光信号的波长而能够延长两个装置之间的点对多点光通信系统。
用于解决问题的方案
本发明所涉及的点对多点光通信系统，以如下光通信系统为基本结构：通过经由站侧波长合波分波器、光纤传输路径以及加入者侧波长合波分波器的光网络将一台站侧装置与多个n台加入者侧装置进行连接，一台站侧装置和多个n台加入者侧装置分别通过时分复用或波分复用将光信号输出到光网络；该点对多点光通信系统应用与m台站侧装置对应地分别连接有多个n1～nm台加入者侧装置的m个基本结构；并且该点对多点光通信系统实现了对于m个基本结构共用一台站侧波长合波分波器、一条光纤传输路径以及一台加入者侧波长合波分波器，其中，n为2以上的整数，m为2以上的整数，n1～nm为2以上的整数，该点对多点光通信系统还具备：m台加入者侧波长转换装置，其按各个基本结构中的每个基本结构设置于n1～nm台加入者侧装置与加入者侧波长合波分波器之间，将具有共同地分配给n1～nm台加入者侧装置的第一波长的上行光信号波长转换为具有按每个基本结构预先分配的波长的上行光信号，并且将由加入者侧波长合波分波器抽出的具有按每个基本结构预先分配的波长的下行光信号波长转换为具有共同地分配给n1～nm台加入者侧装置的第二波长的下行光信号；以及m台站侧波长转换装置，其按各个基本结构中的每个基本结构设置于m台站侧装置与站侧波长合波分波器之间，将由站侧波长合波分波器抽出的具有按每个基本结构预先分配的波长的上行光信号波长转换为具有第一波长的上行光信号，并且将具有第二波长的下行光信号波长转换为具有按每个基本结构预先分配的波长的下行光信号。
发明的效果
根据本发明，能够得到一种如下的点对多点光通信系统：将由一台波长合波分波器和多个波长转换装置构成的中继部配置在站侧装置一侧和加入者侧装置一侧这双方，经由设置于延长区间的光纤传输路径发送和接收波分复用光信号，由此不变更使用于加入者侧装置和站侧装置的上行光信号和下行光信号的波长，能够延长两个装置之间。
【附图说明】
图1是本发明的实施方式1中的点对多点光通信系统的结构图。
图2是应用于本发明的实施方式2中的点对多点光通信系统的加入者侧中继部内的波长转换装置的详细结构图。
图3是示出在本发明的实施方式2中不使用下行光信号的突发发出定时的时刻信息而进行电信号再生的情况下的突发光信号的情形的图。
图4是示出在本发明的实施方式2中抽出下行光信号的突发发出定时的时刻信息来进行电信号再生的情况下的突发光信号的情形的图。
【具体实施方式】
下面，使用附图来说明本发明的点对多点光通信系统的优选实施方式。
实施方式1
图1是本发明的实施方式1中的点对多点光通信系统的结构图。该图1的点对多点光通信系统由以下部分构成：m(m为2以上的整数)台站侧装置1(1)～1(m)；m条光纤2(1)～2(m)；m个星形耦合器3(1)～3(m)；与第i(i为1以上且m以下的整数)个星形耦合器3(i)相连接的ni(ni为2以上的整数)台的加入者侧装置4(i、1)～4(i、ni)；加入者侧中继部10；站侧中继部20；以及光纤传输路径30。
另外，与中间站侧相当的加入者侧中继部10具备m台波长转换装置11(1)～11(m)以及一台波长合波分波器(multiplexer/demultiplexer)12。同样地，站侧中继部20具备m台波长转换装置21(1)～11(m)以及一台波长合波分波器22。
在此，设置于加入者侧中继部10内的m台波长转换装置11(1)～11(m)相当于加入者侧波长转换装置，一台波长合波分波器12相当于加入者侧波长合波分波器。另外，设置于站侧中继部20内的m台波长转换装置21(1)～21(m)相当于站侧波长转换装置，一台波长合波分波器22相当于站侧波长合波分波器。
这样，图1所示的点对多点光通信系统具有具备m套的基本结构光通信系统的结构，该基本结构光通信系统由第i个的一台站侧装置1(i)以及连接于与其对应的星形耦合器3(i)的多个ni台的加入者侧装置4(i、1)～4(i、ni)构成。
并且，在该图1的结构中，经由一台波长合波分波器12、一台波长合波分波器22以及设于波长合波分波器12与波长合波分波器22之间的共用的光纤传输路径30，来将加入者侧中继部10与站侧中继部20进行连接。
即，通过光纤2(i)来将连接有多个ni台的加入者侧装置4(i、1)～4(i、ni)的星形耦合器3(i)与波长转换装置11(i)之间的接入区间进行连接。另一方面，通过共用的光纤传输路径30来将波长合波分波器12与波长合波分波器22之间的延长区间进行连接。
并且，在该延长区间的光纤传输路径30中，通过应用波分复用技术，用一条光纤将波长合波分波器12与波长合波分波器22之间进行多路复用。
接着，说明具有图1的结构的点对多点光通信系统的动作。首先，说明上行光信号。从连接于星形耦合器3(i)的加入者侧装置4(i、1)～4(i、ni)中的任一个加入者侧装置发送波长1.3μm的上行光信号。在此，波长1.3μm相当于作为上行信号的波长共同地分配给所有的站侧装置1和所有的加入者侧装置4的第一波长。
中间站侧的波长转换装置11(i)对波长1.3μm的上行光信号进行光电转换、电信号再生、电光转换以及波长转换。波长转换装置11(i)在进行波长转换时，为了在延长区间应用基于波分复用技术的应用的波分复用传输，从波长1.3μm转换为波长λ(iU)。在此，“U”表示上行方向的UP的意思。
波长合波分波器12对通过m台波长转换装置11(1)～11(m)波长转换得到的波长λ(1U)～波长λ(mU)的光信号进行波分复用，并向延长区间的光纤传输路径30发送波分复用光。在此，进行波分复用的波长λ(1U)～波长λ(mU)的波长间隔既可以设为CWDM(CoarseWDM：粗波分复用)的波长栅格(grid)，也可以设为DWDM(DenseWDM：密集波分复用)的波长栅格。
站侧中继部20内的波长合波分波器22从波分复用光分离出波长λ(iU)的光信号，并发送到第i个波长转换装置21(i)。然后，第i个波长转换装置21(i)对波长λ(iU)的光信号实施光电转换、电信号再生、电光转换以及波长转换。其结果，波长λ(iU)的光信号再次被转换为波长1.3μm的光信号。
通过对上行光信号实施如上所述的一系列信号处理，能够仅在延长区间使用适于波分复用的波长λ(iU)。并且，从加入者侧装置4输出的光信号以及输入到站侧装置1的光信号能够使用1.3μm的波长。其结果，不需要变更已安装的原有的站侧装置1、加入者侧装置4，仅通过追加加入者侧中继部10、站侧中继部20、光纤传输路径30，就能够实现延长化。
另一方面，对于下行光信号也进行同样的操作。从第i个站侧装置1(i)发送波长1.49μm的下行光信号。在此，波长1.49μm相当于作为下行信号的波长共同地分配给所有的站侧装置1和所有的加入者侧装置4的第二波长。
站侧中继部20内的波长转换装置21(i)对波长1.49μm的下行光信号进行光电转换、电信号再生、电光转换以及波长转换。波长转换装置21(i)在进行波长转换时，为了在延长区间应用基于波分复用技术的应用的波分复用传输，从波长1.49μm转换为波长λ(iD)。在此，“D”表示下行方向的DOWN的意思。
波长合波分波器22对通过m台波长转换装置21(1)～21(m)波长转换得到的波长λ(1D)～波长λ(mD)的光信号进行波分复用，并向延长区间的光纤传输路径30发送波分复用光。在此，进行波分复用的波长λ(1D)～波长λ(mD)的波长间隔既可以设为CWDM(CoarseWDM)的波长栅格，也可以设为DWDM(Dense WDM)的波长栅格。
加入者侧中继部10内的波长合波分波器12从波分复用信号分离出波长λ(iD)的光信号，并发送到第i个波长转换装置11(i)。然后，第i个波长转换装置11(i)对波长λ(iD)的光信号实施光电转换、电信号再生、电光转换以及波长转换。其结果，波长λ(iD)的光信号再次被转换为波长1.49μm的光信号。
对于下行光信号，也与上行光信号同样地实施如上所述的一系列信号处理，从而能够仅在延长区间使用适于波分复用的波长λ(iD)。并且，从站侧装置1输出的光信号以及输入到加入者侧装置4的光信号能够使用1.49μm的波长。其结果，不需要变更已安装的原有的站侧装置1、加入者侧装置4，仅通过追加加入者侧中继部10、站侧中继部20、光纤传输路径30，就能够实现延长化。
如上所述，根据实施方式1，具有如下结构：将由一台波长合波分波器和多个波长转换装置构成的中继部配置在站侧装置一侧和加入者侧装置一侧这双方。其结果，不需要替换原有的GE-PON系统装置，就能够实现能够延长传输距离的点对多点光通信系统。
实施方式2
在本实施方式2中，说明如下方法：在波长转换装置内进行上行光信号的电信号再生时，通过使用在再生下行光信号的电信号时抽出的时刻信息，取得上行光信号与下行光信号之间的同步。
图2是应用于本发明的实施方式2中的点对多点光通信系统的加入者侧中继部10内的波长转换装置11(i)的详细结构图。
该图2的波长转换装置11(i)由以下部分构成：WDM滤波器101(i)，其对上行光信号(波长1.3μm)和下行光信号(波长1.49μm)进行合波和分波；针对上行光信号的光电转换部110(i)、电信号再生部111(i)、电光转换部112(i)；以及针对下行光信号的光电转换部120(i)、电信号再生部121(i)、电光转换部122(i)。
另外，本实施方式2中的波长转换装置11(i)还具备时刻信息抽出电路130(i)，该时刻信息抽出电路130(i)从通过电信号再生部121(i)得到的对下行光信号的处理结果中抽出用于控制上行突发信号的发出定时的时刻信息。
即，时刻信息抽出电路130相当于进行如下处理的相位抽出电路：在对下行光信号进行波长转换时，检测出下行光信号所包含的每个加入者侧装置的相位信息，在对上行光信号进行波长调制时，根据所检测出的相位信息来使上行光信号所包含的每个加入者侧装置的上行光信号的相位最佳化。
该时刻信息抽出电路130(i)的输出被输入到上行突发信号的电信号再生部111(i)。然后，电信号再生部111(i)根据由时刻信息抽出电路130(i)抽出的时刻信息进行同步处理，再生上行突发信号。
之所以这样从下行光信号中抽出时刻信息来再生上行突发信号的原因如下。即，由于各个上行突发光信号是从不同的加入者装置在不同的时间发送的突发光信号，因此即使各个突发光信号在时间序列上是并排的，也具有不同的相位。
因此，下面使用附图来说明不使用下行光信号的突发发出定时的时刻信息的情况与使用下行光信号的突发发出定时的时刻信息的情况下的电信号再生的差异。首先，图3是示出在本发明的实施方式2中不使用下行光信号的突发发出定时的时刻信息而进行电信号再生的情况下的突发光信号的情形的图。
在该图3中，示出了从分别不同的三个加入者侧装置发出的三个突发信号200(j-1)、200(j)、200(j+1)(其中，j为2以上的整数)。在此，三个突发信号200(j-1)、200(j)、200(j+1)例如分别表示从连接于第i个星形耦合器3(i)的三个加入者侧装置4(i、j-1)、4(i、j)、4(i、j+1)发送的上行光信号。另外，在图3中，为了表示突发信号与时钟之间的相位关系，示意性地示出了突发信号的上升沿的位。
在此，三个突发信号200(j-1)、200(j)、200(j+1)是基本上不同的加入者侧装置4(i、j-1)、4(i、j)、4(i、j+1)在不同的时刻发出的信号。因此，如图3所示，其相位信息完全不相关。
因而，在例如利用连续的时钟来进行信号再生的情况下，即使对突发信号200(j-1)来说是最佳相位，对于其它突发信号200(j)、200(j+1)并不能说是最佳相位，有可能发生误码(bit error)。
在图3中示出了虽然突发信号200(j-1)是最佳相位、但是突发信号200(j)、200(j+1)偏离最佳相位的情况。因此，在对于突发信号200(j)、200(j+1)的电信号再生中，有可能发生误码。
与此相对地，图4是示出在本发明的实施方式2中抽出下行光信号的突发发出定时的时刻信息来进行电信号再生的情况下的突发光信号的情形的图。
在该图4中，与之前的图3同样地示出了从分别不同的三个加入者侧装置发出的三个突发信号200(j-1)、200(j)、200(j+1)。在此，三个突发信号200(j-1)、200(j)、200(j+1)例如分别表示从连接于第i个星形耦合器3(i)的三个加入者侧装置4(i、j-1)、4(i、j)、4(i、j+1)发送的上行光信号。
如之前使用图3所说明的那样，突发信号200(j-1)、200(j)、200(j+1)基本上完全不相关，具有不同的相位。因此，使用通过时刻信息抽出电路130(i)从下行光信号中抽出的突发发出定时的时刻信息来进行同步处理。
更具体地说，针对上行光信号的电信号再生部111(i)使用由时刻信息抽出电路130(i)抽出的时刻信息，在各个突发信号的开头初始化再生电路。其结果，能够使时钟与各个突发信号200(j-1)、200(j)、200(j+1)之间的相位对各个突发信号来说成为最佳。
图4的中部示出的三个突发信号201(j-1)、201(j)、201(j+1)示出了相位最佳化的状态。只要应用例如已经在GE-PON中批量生产应用的CDR电路，就能够实现这种相位状态的最佳化。
如上所述，根据实施方式2，使用时刻信息来取得同步，由此在突发信号的再生中也能够以最佳的相位再生电信号。其结果，抑制突发光信号所特有的抖动或脉宽失真被累积，能够防止整个系统的传输效率降低。
此外，为了使接入区间的突发光信号成为适于延长区间的WDM光信号的数据格式，针对上行光信号的电信号再生部最好具有将上行突发信号转换为连续流信号的功能。