JP2007524305A - スプリットの数および帯域幅を増加するためのキャリア・クラスのｗｄｍｐｏｎのためのシステムおよび装置 - Google Patents

Abstract

ローカル交換オフィス・ノード（２０）と顧客ノード（４２）との間の光学分配ノード（ＯＤＮ）（３２）で、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）を光学カプラと組み合わせて用いることにより、改善された分割能力および帯域幅を有するパッシブ光学ネットワーク（ＰＯＮ）を提供する。ローカル交換オフィス・ノードは、ＷＤＭ（２６）を通じて１つの光ファイバ（２８）から信号を送信および受信し、それぞれの顧客ノードは、信号の送信および受信のために、ＷＤＭがＯＤＮの光学カプラ（４０）の１つの脚部と接続される。上流送信は、１つの波長で行われる。

Description

関連の出願の相互参照
本出願は、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ａ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｃｌａｓｓ ＷＤＭ ＰＯＮ ｆｏｒ Ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｓｐｌｉｔ Ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ」と題された２００４年２月３日に出願された仮出願シリアル番号６０／５４１７８３の優先権を主張する。

発明の分野
本発明は、一般に、遠隔通信ネットワーク送信システムの分野に関連し、より詳細には、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）と光学カプラ・エレメントとの組み合わせを通じてスプリットの数および帯域幅を増加する波長分割多重化パッシブ光学ネットワーク（ＰＯＮ、Passive Optical Network）に関する。

既存のパッシブ光学ネットワークは、ブロードバンド光ファイバ・アクセス・ネットワークで一般に使用されている。ＰＯＮは、交換ポイントや電話会社のローカル交換オフィス（ＬＥＯ）やＣＡＴＶヘッドエンドから加入者の家庭へ個々の光ファイバ・ラインを走らせずに、家庭へのファイバを共有するための手段を用いる。

既存のパッシブ光学ネットワークの主な課題は、バス構成であれループ構成であれ、１つのファイバを共有する加入者の数を増加させることである。スプリットを高くすると、光学パワーが遠端のレシーバにおいて低下する。典型的に、客観的な定義では、ＩＴＵ−Ｇ．９８３パッシブ光学ネットワーク標準は３２のスプリット（分割）を可能にし、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈポイント・ツー・マルチプル・ポイント標準は１６のスプリットを可能にする。

ファイバを共有するユーザの数を増やすことに関する別の問題は、各ユーザに対しての平均帯域幅も減少することである。典型的なＰＯＮは、全ての加入者ユーザ間で帯域幅を共有する。例えば、１ギガビットのダウンストリーム帯域を１６ユーザで共有すると約６０Ｍｂ／ｓとなり、ここで、スプリットが３２になると各ユーザに対して３０Ｍｂ／ｓとなり、スプリットが６４になると１５Ｍｂ／ｓとなり、スプリットが１２８になると７Ｍｂ／ｓとなる。

従って、高いスプリット比率と帯域幅とを有するＰＯＮを提供することが望ましい。

本発明は、ダウンストリーム信号送信のためのＭ個のチャンネルを持つ第１のＷＤＭと、第１のＷＤＭを光ファイバに相互接続する第２のＷＤＭとを有するローカル交換オフィス・ノードを用いるパッシブ光学ネットワーク（ＰＯＮ）である。第２のＷＤＭは、第１のＷＤＭからＭ個のダウンストリーム送信チャンネルを受け、光ファイバから１個のアップストリーム送信チャンネルを受ける。光学分配ノードは、第２のＷＤＭとの通信のために第３のＷＤＭを通じて光ファイバに接続され、また、Ｍ個のダウンストリーム送信チャンネルを受けるために第３のＷＤＭと接続された第４のＷＤＭを組み込んでいる。１×Ｍ光学カプラが、アップストリーム・チャンネルの送信のために第３のＷＤＭに接続され、Ｍ個の２×Ｎ光学カプラが、それぞれに、第４のＷＤＭおよび１×Ｍ光学カプラに接続される。Ｍ×Ｎ個の顧客ノードは、それぞれ、対応する２×Ｎカプラからダウンストリーム信号送信を受信するため及び対応する２×Ｎカプラへアップストリーム送信信号を送信するために、第５のＷＤＭをを備える。

本発明の上記のおよび他の特徴および利点は、添付の図面を参照して下記の詳細な説明を参照することにより、より良く理解できる。

図１ａないし図１ｅを参照すると、パッシブ光学ネットワーク（ＰＯＮ）は、光ファイバ・ケーブルおよび信号を、エンド・ユーザのところまで又はエンド・ユーザのすぐ近くまでもってくるシステムである。ＰＯＮの終了する場所に応じて、システムは、ファイバ・ツー・ザ・カーブ（ＦＴＴＣ）、ファイバ・ツー・ザ・ビルディング（ＦＴＴＢ）、ファイバ・ツー・ザ・ホーム（ＦＴＴＨ）として説明される。ＰＯＮは、通信会社の事務所に光学ライン終端（ＯＬＴ）１０を備え、エンド・ユーザの近くに多くの光学ネットワーク・ユニット（ＯＮＵ）を備える。典型的には、１つのＯＬＴへ３２までまＯＮＵを接続することができる。「パッシブ」という用語は、単に、信号がネットワークを通じて送られているときに、その光学伝送について、電力に関する要件がなく、また、アクティブな電子部品を必要としないことを示すものである。ＰＯＮの主要コンポーネントは、光ファイバ１４とカプラ１６とである。各カプラは、光ファイバからのパワーの組み合わせまたは分割を行う。ＰＯＮにおいて、カプラは、光学信号を複数の加入者ラインへ及び加入者ラインから分配するために用いられる。

図１ａは、基本的木構造をもつＰＯＮを開示し、この構造では、ＯＮＵは、１つの光ファイバを各ＯＮＵへの分岐光ファイバへと結合する１個の１×ｎカプラを通じて、ＯＬＴと接続される。図１ｂは、各ＯＮＵが、１つの光ファイバ「バス」上に個別のカプラ（ｎ個の１×２カプラ）を有するバス構造を開示する。

図１ｃは、幹線保護された木構造をもつＰＯＮを開示し、この構造では、光ファイバ・ループ上に２個のＯＬＴが存在し、その一方のＯＬＴはアクティブであり、他方はスタンバイである。カプラは２×ｎカプラであり、ＯＬＴと接続されたループの２個の半部に対応する。図１ｄは、幹線保護された木構造のように２個のＯＬＴをもつ完全な冗長木構造を開示し、光ファイバ・ループの終端点に１×ｎカプラを備え、それぞれのユーザ位置には２個のＯＮＵを備え、１つのＯＮＵは、それぞれのカプラを通じてそれぞれの動作中または冗長のＯＬＴと通信する。

図１ｅは、完全冗長バス構造を示し、２個のＯＬＴと、２×２カプラによりファイバ・ループ・バスと接続された各ユーザ位置の２個のＯＮＵとを備える。

波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）は、異なる波長の光で信号の干渉がないようにして１つの光ファイバを通じて幾つかの信号が送ることを可能にする。図２を参照すると、本発明において上述のようにＰＯＮのためのＯＬＴを構成できるローカル交換オフィス・ノード２０は、下流方向の送信のＭ個のチャンネル２４に対するＭ個の波長を多重化するためのＭチャンネルを有するＷＤＭ２２を用いる。第２のＷＤＭ２６は、Ｍ個の下流チャンネルおよび１個の上流チャンネルについての、光ファイバ２８上での双方向伝送を提供する。ＣＯＮにより受信される上流への送信は、１つの波長またはチャンネル３０によりなされる。一例として、１４７０／１４９０／１５１０／１５３０／１５５０／１５７０／１５９０／１６１０ｎｍを含む８チャンネルが、下流伝送システムで用いられる。１３１０ｎｍの１つの波長が、上流方向のために用いられる。下記で説明されるＣＯＮ、ＯＤＮ、および顧客ノードに関して説明される実施形態において用いられる例示的なＷＤＭは、Ｏｐｔｏｗａｖｅｓ社（７８０ Ｍｏｎｔａｇｕｅ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ， Ｓｕｉｔｅ ４０３， Ｓａｎ Ｊｏｓｅ， ＣＡ９５１３１）により製造されており、その部品番号はＣＷＤＭ−８−１４７０−１−ＳＣ／ＵＰＣである。ここで説明する一方向ＷＤＭは、代替の実施形態において、下流伝送および上流伝送の能力の双方を有する双方向ＷＤＭを組み合わせたものと置換可能であることを、理解すべきである。

ＰＯＮの従来のカプラは、光学分配ノード（ＯＤＮ）３２により置換される。ＯＤＮにはＷＤＭ３４が組み込まれ、ＷＤＭ３４は、光ファイバ２８と通信し、かつ、Ｍ個のチャンネルを有する第２のＷＤＭ３６へのＭ個の下流送信チャンネルを提供する。１×Ｍカプラ３８は、上流送信信号に関して、ＷＤＭ３４と通信する。Ｍ個の２×Ｎカプラ４０は、ＭチャンネルＷＤＭ３６と接続されて下流送信を受信して分配し、かつ、Ｍ＋１チャンネルＷＤＭ３４へ接続して上流送信のための１個のチャンネルを提供し、それにより、Ｍ×Ｎの下流接続を提供する。実施形態においてこの目的で用いられる例示的なＷＤＭは、
Ｏｐｔｏｗａｖｅｓ社（７８０ Ｍｏｎｔａｇｕｅ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ， Ｓｕｉｔｅ ４０３， Ｓａｎ Ｊｏｓｅ， ＣＡ９５１３１）により製造されており、その部品番号はＳＴＣ−２ｘ１６−１３５−Ｐ−０９−１−ＳＣ／ＵＰＣである。

ＰＯＮのＯＮＵからなる顧客ノード４２のそれぞれはＷＤＭ４４を組み込んでおり、それぞれのＷＤＭ４４は、そのＷＤＭ４４からＯＤＮの対応する２×Ｎカプラ４０へ接続された光ファイバ４６を通じて、上流送信信号および下流送信信号の双方を送る。

例として、ＭチャンネルＷＤＭ３４において８チャンネルを用い、２×Ｎカプラとして１６分割光学カプラ（Ｎ＝１６）を用いる実施形態では、ローカル交換オフィス・ノードまたはＯＬＴからの１つの光ファイバ２８で１２８の顧客ノードをサポートできる。３６コア・ファイバ・ケーブルを用い、ローカル交換オフィス・ノードの構成を用いると、本発明のＯＤＮおよび顧客ノードは、合計で４６０８のＯＬＴをサポートすることを可能にする。下流方向における帯域の割り当ては、［（データ・レート）／（Ｍ×Ｎ）］である。上流方向では１つの波長のみが使用されるが、ほとんどの家庭用の加入者は、上流方向において高い帯域幅を必要としない。

典型的な光学受信機は、広波長の応答範囲を有する。それぞれの顧客ノードの受信機は、Ｍ個のチャンネルの全ての波長を受信することができる。上流方向で１つの波長を用いることにより、１つの型のレーザを使用することが可能となり、また、顧客ノード・ボックスの型を１つにすることを可能にして在庫費用を大幅に抑制できる。

図３に、代替の実施形態のＯＤＮを示す。入来側のファイバ２８ＷＤＭ５０により受けられ、ＷＤＭ５０は、Ｍ個の下流送信チャンネルおよび上流チャンネルを分割して、その下流チャンネルを１×Ｍ ＷＤＭ５２へ提供し、また、１×Ｎカプラ５４から上流チャンネルを受信する。この例示の実施形態では、下流チャンネルは１４６０ｎｍから１６２０ｎｍまで広がっており、４個の特定のチャンネル、１５１０、１５３０、１５７０、１５９０が、ＷＤＭ５２から出ているように示されている。複数の２×２カプラ５６のそれぞれは、ＷＤＭ５２からのＭ個の下流チャンネルのうちの１つと、１×Ｍカプラ５４との接続を通じての上流チャンネルの１つの分割（スプリット）とを受ける。この例では、第１の２×２カプラは、１５１０ｎｍの下流波長と、１３１０ｎｍの上流波長とを扱う。

２×２カプラのそれぞれは、２つの１×Ｎカプラ５８ａおよび５８ｂと接続される。この例では、Ｎは１６であり、カプラ５８ａは、１５１０ｎｍの下流波長について１６個の接続を提供する。コンプリメンタリ・カプラ５８ｂは、１３１０ｎｍの上流波長について１６個の接続を提供する。カプラ５８ａおよび５８ｂのそれぞれから１つずつのファイバからなるファイバ対は、それぞれの顧客ノードへ提供される。

特許法で要求されたように本発明を詳細に説明したので、当業者は、特定の実施形態に関する変更例および代替例を認識するであろう。そのような変更は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲および意図の範囲内にある。

図１ａないし図１ｅは、本発明を用いることができる種々のＰＯＮの構成を示すブロック図である。 図１ａないし図１ｅは、本発明を用いることができる種々のＰＯＮの構成を示すブロック図である。 図１ａないし図１ｅは、本発明を用いることができる種々のＰＯＮの構成を示すブロック図である。 図１ａないし図１ｅは、本発明を用いることができる種々のＰＯＮの構成を示すブロック図である。 図１ａないし図１ｅは、本発明を用いることができる種々のＰＯＮの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明を実現するシステムのエレメントを示すブロック図である。 図３は、本発明を組み込んだシステムにおける例示の分配ノードのブロック図である。

Claims (7)

1. ローカル交換オフィス・ノードから複数の顧客ノードへの接続に１つの光ファイバを用いるパッシブ光学ネットワーク（ＰＯＮ）であって、
   光ファイバ伝送システムに接続された下流信号送信に対してＭ個の波長チャンネルをもつローカル交換オフィス（２０）の第１波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）・システム（２２、２６）と、
   前記第１ＷＤＭシステムとの通信のために前記光ファイバ伝送システムに接続されており、かつ、それぞれの顧客ノード（４２）が前記第１ＷＤＭシステムから選択された波長を用いてＷＤＭ（４４）を通じて通信するものである第２の複数の前記顧客ノード（４２）との通信のために接続された第１光学カプラ（４０）を含む、複数の光学分配ノード（３２）と
   を備えるパッシブ光学ネットワーク。
2. 請求項１に記載のパッシブ光学ネットワークであって、前記第１ＷＤＭシステムは、
   下流信号送信に対してＭ個のチャンネルをもつ第１波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）（２２）と、
   前記第１ＷＤＭを光ファイバ（２８）へ接続するものであり、前記第１ＷＤＭからの前記下流信号送信の前記Ｍ個のチャンネルと、前記光ファイバからの送信用の１個の上流チャンネルとを受ける第２ＷＤＭ（２６）と
   を備える、パッシブ光学ネットワーク。
3. 請求項２に記載のパッシブ光学ネットワークであって、前記第１光学カプラは、
   前記上流チャンネルの送信のための１×Ｍ光学カプラ（３８）と、
   それぞれが、前記下流信号送信の前記Ｍ個のチャンネルを送信するために接続され、かつ、前記１×Ｍ光学カプラと接続された、Ｍ個の２×Ｎ光学カプラ（４０）と、
   を備え、
   各顧客ノードの前記ＷＤＭは、前記２×Ｎ光学カプラの対応する１つのものの脚部と接続されて、下流送信信号を受信しかつ上流送信信号を送信する、
   パッシブ光学ネットワーク。
4. 請求項３に記載のパッシブ光学ネットワークであって、前記光学分配ノードは、
   前記第２ＷＤＭと通信するために前記光ファイバと接続され、かつ、前記上流チャンネルを受信するために前記１×Ｍ光学カプラと接続される第３ＷＤＭ（３４）と、
   前記第３ＷＤＭから前記下流信号送信の前記Ｍ個のチャンネルを受信するように前記第３ＷＤＭと接続され、かつ、Ｍ個の前記２×Ｎ光学カプラに接続される第４ＷＤＭ（３６）と
   を更に備える、パッシブ光学ネットワーク。
5. ローカル交換オフィス・ノードから複数の顧客ノードへの接続に１つの光ファイバを用いるパッシブ光学ネットワーク（ＰＯＮ）であって、
   下流信号送信に対してＭ個のチャンネルをもつ第１波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）（２２）と、
   前記第１ＷＤＭを光ファイバ（２８）へ接続するものであり、前記第１ＷＤＭからの前記下流信号送信の前記Ｍ個のチャンネルと、前記光ファイバからの送信用の１個の上流チャンネルとを受ける第２ＷＤＭ（２６）と
   前記光ファイバと接続された光学分配ノード（３２）とを備え、前記光学分配ノードは、
   前記第１ＷＤＭからの前記下流信号送信の前記Ｍ個のチャンネルと、前記光ファイバからの送信用の１個の上流チャンネルとを受ける第３ＷＤＭ（５０）と、
   前記第３ＷＤＭから、前記下流信号送信の前記Ｍ個のチャンネルを受ける１×Ｍ ＷＤＭ（５２）と、
   前記第３ＷＤＭと接続され、前記上流波長を送信するための１×Ｍカプラ（５４）と、
   それぞれが、前記下流波長の１つを受信するために１×Ｍ ＷＤＭと接続され、かつ前記上流波長のために前記１×Ｍ光学カプラと接続された、複数Ｍ個の２×２カプラ（５６）と、
   それぞれの前記下流波長および前記上流波長を分配するように顧客ノードへ接続するために、対で前記複数Ｍ個の２×２カプラと接続される複数２Ｍ個の１×Ｍカプラ（５８ａ、５８ｂ）と
   を備える、パッシブ光学ネットワーク。
6. ローカル交換オフィス・ノードから複数の顧客ノードへの接続に１つの光ファイバを用いるパッシブ光学ネットワーク（ＰＯＮ）であって、
   光ファイバ（２８）と接続され且つ下流信号送信のためのＭ個のチャンネルと上流送信のための１つのチャンネルとを有する波長分割多重化手段（２２、２６）を有する、ローカル交換オフィス・ノード（２０）と、
   光学分配ノード（３２）であって、
   前記第１波長分割多重化手段と通信するために前記光ファイバと接続され、前記下流信号送信のための前記Ｍ個のチャンネルを前記第１波長分割多重化手段から受信し、前記上流送信のための前記チャンネルを前記第１波長分割多重化手段へ供給する第２波長分割多重化手段（３４、３６）、
   前記上流チャンネルの送信のために前記第２波長分割多重化手段と接続された１×Ｍ光学カプラ（３８）、および
   それぞれが前記第２波長分割多重化手段および前記１×Ｍ光学カプラと接続されたＭ個の２×Ｎ光学カプラ（４０）
   を有する光学分配ノード（３２）と、
   それぞれが、前記２×Ｎ光学カプラの対応する１つのものの脚部と接続された第３波長分割多重化手段（４４）を有し、下流送信信号を受信しかつ上流送信信号を送信するＭ×Ｎ（３２）の顧客ノードと
   を備えるパッシブ光学ネットワーク。
7. 請求項６に記載のパッシブ光学ネットワークであって、
   前記波長分割多重化手段は、
   下流信号送信に対してＭ個のチャンネルをもつ第１波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）（２２）と、
   前記第１ＷＤＭを光ファイバへ接続するものであり、前記第１ＷＤＭからの前記下流信号送信の前記Ｍ個のチャンネルと、前記光ファイバからの送信用の１個の上流チャンネルとを受ける第２ＷＤＭ（２６）と
   を備え、
   前記第２波長分割多重化手段は、
   前記第２ＷＤＭと通信するために前記光ファイバと接続された第３ＷＤＭ（３４）と、
   前記第３ＷＤＭと接続され、前記第３ＷＤＭから前記下流信号送信の前記Ｍ個のチャンネルを受ける第４ＷＤＭ（３６）と、
   を備え、
   前記１×Ｍ光学カプラ（３８）は、前記上流チャンネルの送信のために前記第３ＷＤＭと接続され、
   前記Ｍ個の２×Ｎ光学カプラ（４０）のそれぞれは、前記第４ＷＤＭと前記１×Ｍ光学カプラとに接続され、
   前記Ｍ×Ｎの顧客ノードの前記第３波長分割多重化手段のそれぞれは、下流送信信号を受信しするため及び上流送信信号を送信するために前記２×Ｎ光学カプラの対応する１つのものの脚部と接続された第５ＷＤＭ（４４）を備える、
   パッシブ光学ネットワーク。

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