JP4819882B2 - イーサネット（登録商標）受動光ネットワークにおけるラマンクロストークを軽減させるための方法およびシステム - Google Patents

Description

（本発明の分野）
本発明は、イーサネット（登録商標）受動光ネットワークの設計に関する。より詳細には、本発明は、イーサネット（登録商標）受動光ネットワークにおけるダウンストリームデータとビデオチャネルとの間のラマンクロストーク（Ｒａｍａｎ ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）を軽減するための方法とシステムに関する。

（関連技術）
増加するインターネットトラフィックに後れを取らないようにするために、ネットワークオペレータは、光ファイバおよび関連する光伝送装置を広く配置しており、バックボーンネットワークの容量を実質的に増加させている。しかしながら、アクセスネットワーク容量における対応する増加は、バックボーンネットワーク容量におけるこの増加とマッチしていない。ディジタル加入者回線（ＤＳＬ）およびケーブルモデム（ＣＭ）などのブロードバンドソルーションを用いても、現在のアクセスネットワークによって提供される制限された帯域幅は、なおも、高帯域をエンドユーザに配信する際に、厳しいボトルネックを提示する。

様々な競合する技術の中で、イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）は、次世代アクセスネットワークのベストの候補の１つである。ＥＰＯＮは、ユビキタスイーサネット（登録商標）技術を安価な受動光伝送機器と結合し、費用効率性のある高容量の受動光電送機器を有するイーサネット（登録商標）の簡潔性およびスケーラビリティを提供する。光ファイバの高帯域によって、ＥＰＯＮは、ブロードバンドの音声、データおよびビデオトラフィックを同時に収容し得る。そのような統合サービスは、ＤＳＬまたはＣＭ技術を提供することが困難である。さらに、ＥＰＯＮは、インターネットプロトコル（ＩＰ）トラフィックに、より適している。なぜなら、イーサネット（登録商標）フレームは、様々なサイズを有する元のＩＰパケットを直接にカプセル化し得るからである。ＡＴＭ受動光ネットワーク（ＡＰＯＮ）は固定サイズのＡＴＭセルを用い、その結果、パケットの断片化および再アセンブリを必要とする。

典型的には、ＥＰＯＮは、サービスプロバイダの中央オフィスと事業または居住の加入者との間の連結性を提供するネットワークの「第１マイル」において用いられる。「第１マイル」は、一般に、論理ポイント−ツー−マルチポイントネットワーク（ｌｏｇｉｃａｌ ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｎｅｔｗｏｒｋ）であり、中央オフィスは、多数の加入者にサービスを提供する。例えば、ＥＰＯＮは、ツリートポロジを採用し得、１つの幹線ファイバが中央オフィスを受動光分波器／結合器に連結する。多数の分岐ファイバを介して、受動光分波器／結合器は、ダウンストリーム光信号を分割し、加入者に分配し、加入者からのアップストリーム光信号を結合する（図１を参照されたい）。

ＥＰＯＮ内の伝送は、光ラインターミナル（ＯＬＴ）と光ネットワークユニット（ＯＮＵ）との間で実行される（図２を参照されたい）。ＯＬＴは、一般に、中央オフィスに存在し、光アクセスネットワークを、例えば、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）またはローカル交換キャリアに属する外部のネットワークであり得る主要都市圏のバックボーンに連結する。ＯＮＵは、カーブ（ｃｕｒｂ）またはエンドユーザ位置のいずれかに存在し得、ブロードバンドの音声、データおよびビデオサービスを提供し得る。ＯＮＵは、１ｘＮ受動光カプラに連結され（ここでＮはＯＮＵの数）、受動光カプラは、光リンクを介してＯＬＴに連結される。ＯＮＵの数を増やすために、多数のカスケード式光分波器／カプラを用い得る。この構成は、ファイバの数およびハードウェアの量を大幅に節約し得る。

ＥＰＯＮ内の通信は、ダウンストリームトラフィックおよびアップストリームトライフィックを含む。以下の説明において、「ダウンストリーム」は、ＯＬＴから１つ以上のＯＮＵへの方向をいい、「アップストリーム」は、ＯＮＵからＯＬＴへの方向をいう。ダウンストリームの方向において、１ｘＮ受動光カプラの同報通信の性質上、データパケットは、ＯＬＴによってすべてのＯＮＵに同報通信され、パケットの行先のＯＮＵによって選択的に抽出される。さらに、各ＯＮＵは、１つ以上の論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）が割り当てられ、ＯＬＴによって送信されるデータパケットは、典型的には、行先のＯＮＵのＬＬＩＤを指定する。アップストリーム方向において、ＯＮＵは、チャネル容量および資源を共用する必要がある。なぜなら、受動光カプラをＯＬＴに連結するリンクは１つのみであるからである。

規格準拠のＥＰＯＮは、同じファイバを介して２つの波長のチャネル、すなわち、アップストリームデータトラフィックに関して１３１０ｎｍおよびダウンストリームデータトラフィックに関して１４９０ｎｍ、を用い得る。規格は、規格によってカバーされない他のアプリケーションのために、１５５０ｎｍの追加のチャネルを故意に残してある。１つのそのような典型的なアプリケーションは、１５５０ｎｍで送信されるダウンストリームアナログ放送テレビ（ＣＡＴＶ）である。同じファイバを介して様々な波長のチャネルで進む複数の信号ストリームによって、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）から生じるラマンクロストークが発生し、より短い波長チャネルからより長い波長チャネルへのパワー移動を引き起こし得る。ラマンクロストークは、信号対雑音比（ＳＮＲ）を減少させ、信号の歪みをより長い波長チャネルにもたらし得る。相当なコストをかけないでＥＰＯＮにおけるラマンクロストークを軽減するアプローチは、現在ほとんどない。

従って、ＥＰＯＮにおけるラマンクロストークを軽減する費用効率性のある方法およびシステムに対するニーズが生じる。

（概要）
本発明の一実施形態は、イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）におけるダウンストリームデータとビデオ送信との間のラマンクロストークを軽減するためのシステムを提供し、ＥＰＯＮは、光ラインターミナル（ＯＬＴ）および１つ以上の光ネットワークユニット（ＯＮＵ）を含む。動作時システムは、第１の波長でデータストリームをＯＬＴからＯＮＵへ送信する。このプロセス時システムはまた、第２の波長でビデオ信号ストリームをＯＬＴからＯＮＵへ送信する。システムは、データストリームに対するパワー分光分布（ＰＳＤ）を変更するために、データストリームに対するビットシーケンスを変更し、それによって、相当なラマンクロストークがデータストリームとビデオ信号ストリームとの間で発生し得る周波数範囲におけるパワースペクトル成分を減少させる。

本実施形態の変形において、第１の波長は実質的に１４９０ｎｍであり、第２の波長は実質的に１５５０ｎｍである。

本実施形態の変形において、データストリームに対するビットシーケンスを変更することは、規格のアイドルパターンを変更することを伴う。

さらなる変形において、規格のアイドルパターンを変更することは、ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格に基づく規格のＩＤＬＥ ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓを延長すること伴い、周波数の広範囲な全体に送信パワーを広げ、相当なラマンクロストークが発生し得る周波数におけるパワーを減少させる。

さらなる変形において、規格のアイドルパターンを変更することは、反復する２０ビットアイドルパターンを反復する８０ビットアイドルパターンに置き換えることを伴う。

さらなる変形において、８０ビットアイドルパターンは、ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格：／Ｉ１＋／Ｉ２−／Ｉ１−／Ｉ２＋／に基づく下記のｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓを含む。

さらなる変形において、規格アイドルパターンを変更することは、アイドルパターンをスクランブルすることを伴う。

さらなる変形において、規格アイドルパターンを変更することは、アイドル期間を、不使用または空白の論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）にアドレス指定された空白パケットに置き換えることを伴い、それによってアイドルパターンの反復の発生を減少させる。

さらなる変形において、空白パケットは、ランダムまたは所定の値、もしくは所定の方法で得られた値を有するデータを含む。

さらなる変形において、システムは、空白パケットにおける特別に選ばれたデータを送信し、それによって、相当なラマンクロストークが発生し得る周波数範囲におけるパワースペクトル成分を減少させる。

さらなる変形において、各空白パケットは、反復する１６進値Ｂ５を含み、Ｂ５は、８Ｂ／１０Ｂのコード化後、「．．．１０１０１０１０１０．．．」の一定に反復するパターンを生じる結果となる。

本発明のさらなる実施形態は、ＥＰＯＮにおけるダウンストリームデータとビデオ送信との間のラマンクロストークを軽減するためのシステムを提供し、ＥＰＯＮは、ＯＬＴおよび１つ以上のＯＮＵを含む。動作時システムは、実質的に１４９０ｎｍである第１の波長でデータストリームをＯＬＴからＯＮＵへ送信する。このプロセス時システムはまた、実質的に１５５０ｎｍである第２の波長でビデオ信号ストリームをＯＬＴからＯＮＵへ送信する。システムはさらに、データストリームに対する送信パワーを減少させ、順方向誤り修正（ＦＥＣ）をデータストリームに適用し、それによって、データ伝送に関する信号対雑音比（ＳＮＲ）を大幅に減少させることなく、ビデオ送信に対するラマンクロストークの影響を軽減させる。

本発明のさらなる実施形態は、ＥＰＯＮにおけるダウンストリームデータとビデオ送信との間のラマンクロストークを軽減するためのシステムを提供し、ＥＰＯＮは、ＯＬＴおよび１つ以上のＯＮＵを含む。動作時システムは、第１のファイバを介して、実質的に１４９０ｎｍである第１の波長でデータストリームをＯＬＴからＯＮＵへ送信する。このプロセス時システムはまた、第２のファイバを介して、実質的に１５５０ｎｍである第２の波長でビデオ信号ストリームをＯＬＴからＯＮＵへ送信する。光結合器は、ＯＮＵへの分散のために結合されたストリームを分割する直前に、２つのファイバを介して伝搬する２つのストリームを結合し、それによって、２つのストリームが共用伝搬する距離を最小にして、ラマンクロストークの影響を軽減する。

（詳細な説明）
以下の説明は、どの当業者でも本発明を作成し、用いることを可能にするために提示され、特定のアプリケーションおよびその必要条件に関連して提供される。開示された実施形態に対する種々の修正は、当業者にとって容易に明らかであり、本明細書に定義された一般的な原理は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の実施形態およびアプリケーションに適用され得る（例えば、一般の受動光ネットワーク（ＰＯＮ）アーキテクチャ）。従って、本発明は、示された実施形態に限定される意図はなく、本明細書に開示される原理および特徴に整合する最も広い範囲に一致する。

この詳細な説明に記述される動作手順は、ディジタル回路読取り可能な記憶媒体に記憶され得る。該ディジタル回路読取り可能な記憶媒体は、ディジタル回路によって使用するためのコードおよび／またはデータを記憶し得る任意のデバイスまたは媒体であり得る。該任意のデバイスまたは媒体は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、半導体メモリ、ディスクドライブなどの磁気および光学ストレージデバイス、磁気テープ、ならびにＣＤ（コンパクトディスク）およびＤＶＤ（ディジタルバーサタイルディスクまたはディジタルビデオディスク）を含むが、これらに限定されない。

（受動光ネットワークトポロジ）
図１は、光ファイバおよび受動光分波器を介して連結された中央オフィスおよび多数の加入者を含む受動光ネットワークを例示する（先行技術）。受動光分波器１０２および光ファイバは、加入者を中央オフィス１０１に連結する。受動光分波器１０２は、エンドユーザ位置に近くにあり得、初期のファイバ配置コストを最小にする。中央オフィス１０１は、インターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）によって運営される都市の区域ネットワークなどの外部ネットワーク１０３に連結する。図１はトリートポロジを例示するが、ＰＯＮはまた、論理リングまたは論理バスなどの他のトポロジに基づき得る。

（ＥＰＯＮの幹線オーバレイ構成）
図２は、従来の幹線オーバレイ構成のＥＰＯＮを例示する（先行技術）。この実施例におけるＥＰＯＮは、データトラフィックおよびテレビ番組などのビデオ成分の両方の配信を容易にする。２つのＯＬＴは、典型的にはヘッドエンドにおいて、データおよびビデオトラフィックにそれぞれ責任を負う。この実施例において、ＯＬＴ２０２は、ダウンストリームのデータを送信し、アップストリームのデータを受信する。ＯＬＴ２０４は、ダウンストリームのビデオ成分を送信する。ＯＬＴ２０２および２０４は、２つの別の波長チャネルを用いて、ダウンストリームの方向に送信し、２つの別の波長チャネルは、２：１光結合器２０６によって結合され、幹線ファイバ２０７を介して送信される。

幹線ファイバ２０７は、複数の波長を収納し、波長多重技術（ＷＤＭ）モードで動作し得る。２つの波長チャネルの２つの信号ストリームは、それぞれ破線および実線で表され、１：Ｎ分波器２０８に到達するまで幹線ファイバを介して進む。２：１光結合器２０６は、中央オフィスなどのネットワークオペレータの構内に存在し得る。１：Ｎ分波器２０８は、事業所構内または住居地域などのユーザ構内に存在し得る。ネットワークは、幹線ファイバ２０７などの１本の素線ファイバを用い得、２：１結合器２０６と１：Ｎ分波器２０８との間のアップストリームおよびダウンストリームの両方の連結性を提供する。２：１結合器を用いない他の構成も可能である。

１：Ｎ結合器２０８は、ダウンストリーム光信号をＮ分岐に分割し、Ｎユーザがあることを想定する。各ユーザのロケーションにおいて、ＷＤＭデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）は、２つの波長チャネルを分離し、各チャネルを適切なＯＮＵに転送する。例えば、ＷＤＭ ＤＥＭＵＸ２１０は、データチャネルおよびビデオチャネルを分離し、２つのチャネルを、それぞれＯＮＵ２１２およびＯＮＵ２１４に転送する。ＯＮＵ２１２は、ダウンストリームデータを受信し、ユーザがアップストリームデータを送ることを可能にする。ＯＮＵ２１４は、ダウンストリームビデオ成分を受信し、セットトプボックス、ビデオレコーダまたはディスプレイなどの１つ以上のビデオ受信デバイスに成分を転送する。アップストリームデータトラフィックは、図２に示されていない第３の波長チャネルで運ばれることに注意されたい。複数のＯＮＵは、このアップストリームデータチャネルを共用し、アップストリームデータを時分割多重化（ＴＤＭ）方法にて送信する。アップストリームデータ波長は、アップストリーム方向でのＮ：１結合器として機能し得る１：Ｎ分波器２０８、基幹ファイバ２０７、および光結合器２０６を介して進み、ＯＬＴ２０２に到達する。

ダウンストリームデータトラフィック、ダウンストリームビデオ成分、およびアップストリームデータトラフィックの送信は、３つの異なる波長チャネルを用いるため、ラマンクロストークが発生し、光信号に対して無視できない送信損傷を引き起こす。ラマンクロストークは、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）の結果である。ＳＲＳは、光ファイバ内のシリカなどの透明な光学媒体の媒体を介して伝わる光の強度に対するその媒体の非線形の応答によって引き起こされる。非即時の応答は、結晶（またはガラス）格子の振動によって引き起こされる。そのような非線形および非即時の応答は、より短い波長信号からより長い波長信号へのエネルギ移動の結果となり、この移動は「ラマン利得」と呼ばれる。ラマン利得は、一般的に、６０ｎｍ〜１４０ｎｍの間隔をもつ波長の間で最も大きく、１００ｎｍの波長間隔において著しいピークを有する。

より短い波長信号が「ポンプ」として働く未変調の連続波である場合、ラマン利得は、光信号の望ましい増幅という結果となり得る。ポンプ信号を典型的には２０ｋｍの範囲の、ある長さのファイバに注入することによって、ファイバを分散形ラマン増幅器に変換し、該分散形ラマン増幅器は、より長い波長信号に対してディスクリートな増幅器の代わりとなり得る。しかしながら、ラマン利得はまた、望ましくないクロストークを導入し得る。２つの波長チャネルによって運ばれる２つの信号ストリームが、同じファイバを介して共用伝搬し、より短い波長チャネルからのエネルギがより長い波長チャネルに移動する場合、ラマンクロストークが発生する。このエネルギ移動は、余分なノイズをより短い波長チャネルにもたらす。ＥＰＯＮアプリケーションにおいて、ラマンクロストークは、より長い波長チャネルで送信される信号ストリームにとって有害であり、信号ストリームのＳＮＲを減少させ得る。

ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格に従って、ＥＰＯＮは、同じ幹線ファイバを介して２つの異なる波長チャネル、すなわち、アップストリームデータトラフィックに関して１３１０ｎｍおよびダウンストリームデータトラフィックに関して１４９０ｎｍを用いる。典型的には、１５５０ｎｍの追加のチャネルは、ダウンストリームのアナログ放送テレビコンテンツの送信のために用いられる。アップストリームのデータチャネルの波長は、他の２つのチャネルの波長から十分離れていて、無視できるほどのラマン利得を生成する。しかしながら、検出可能なラマン利得は、１４９０ｎｍダウンストリームデータチャネルと１５５０ｎｍダウンストリーム放送テレビチャネルとの間に存在する。この望ましくないラマンクロストークは、複数のチャネルに関してユーザのテレビ画面に干渉じまが現れる結果となる。ギガビットのイーサネット（登録商標）アイドルコード（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ｉｄｌｅ ｃｏｄｅ）の周期的な性質により、ラマンクロストークは、典型的には、低ベースバンド周波数範囲、典型的には１２５ＭＨｚより低い周波数に関して、より顕著である。北米において、この周波数範囲は、テレビチャネル２〜６をカバーする。チャネル指定は、世界の他の地域において異なり得る。本発明の実施形態は、ＥＰＯＮにおいてラマンクロストークを軽減するいくつかのアプローチを提供する。

（光強度を減少させ、ＦＥＣを用いる）
ラマンクロストークに関して、過去の研究は、搬送波対クロストーク比（ＣＣＲ）が干渉信号パワーの２乗に反比例することを示す。本発明の一実施形態において、ＯＬＴは、ダウンストリームデータ信号の送信パワーを減少させ、それによって、１４９０ｎｍダウンストリームデータチャネルの光強度を減少させる。しかしながら、より送信パワーが低いほど、１４９０ｎｍチャネルに関するＳＮＲがより低くなるという結果となり得る。ＳＮＲ減少を補償するために、ＯＬＴは、ダウンストリームデータ送信に関して準方向誤り修正（ＦＥＣ）を採用し得る。ＦＥＣスキームは、正味で６ｄＢまでの有効なコーディング利得を提供し得る。さらに、システムは、より短いリンクおよびより少ない受動分波器を用い得、光伝送経路上の伝搬損失および挿入損失を減少させる。

（ＥＰＯＮの分岐オーバレイ構成）
異なる波長の複数の光信号が同じファイバ素線において共用伝搬する場合、ラマンクロストークが発生する。ラマンクロストークは、ファイバの長さの関数である。図２に示される従来の幹線オーバレイ構成のＥＰＯＮにおいて、相当な量のラマンクロストークが中央オフィスとユーザ構内との間の幹線ファイバにおいて発生し得る。この１本のファイバ幹線は、受動光分波器で個々の加入者に分岐するまで何キロメートルも延び得る。より短い距離の分岐ファイバは、典型的には、より少ないラマンクロストークに貢献する。

本発明の一実施形態は、１本の代わりに２本のファイバを用い、ＯＬＴと光分波器との間のリンクを提供し、ダウンストリームデータおよびビデオ信号の共用伝搬の距離を減らす。図３は、本発明の一実施形態に従う分岐オーバレイ構成のＥＰＯＮを例示する。ＯＬＴ３０２は、ダウンストリームデータを送信し、アップストリームデータを受信する。ＯＬＴ３０４は、ダウンストリームビデオ成分を送信する。

ＯＬＴ３０２は、第１の幹線ファイバ３０５を介してダウンストリームのデータ信号を送信し、アップストリームのデータ信号を受信し、ダウンストリームのデータストリームは破線で表される。他方、ダウンストリームビデオ信号は、第２の幹線ファイバ３０６において送信され、ダウンストリームビデオ信号ストリームは実線で表される。従って、１４９０ｎｍチャネルおよび１５５０ｎｍチャネルは、２つの別の幹線ファイバにおいて伝搬し、幹線オーバレイ構成の場合よりもより少ないラマンクロストークを受ける。２：Ｎ結合器／分波器３０８は、ファイバ３０５と３０６とを結合し、光信号をＮ分岐に分割する。各ユーザのロケーションにおいて、ＷＤＭ ＤＥＭＵＸは、２つのダウンストリームチャネルを分離し、各チャネルを適切なＯＮＵに転送する。例えば、ＷＤＭ ＤＥＭＵＸ３１０は、データチャネルおよびビデオチャネルを分離し、２つのチャネルをＯＮＵ３１２およびＯＮＵ３１４にそれぞれ転送する。ＯＮＵ３１２は、ダウンストリームデータを受信し、ユーザがアップストリームデータを送ることを可能にする。ＯＮＵ３１４は、ダウンストリームビデオ成分を受信し、成分を１つ以上のディスプレイ装置に転送する。アップストリームデータトラフィックは、図３には示されていない第３の波長のチャネルにおいて運ばれることに注意されたい。複数のＯＮＵがこのアップストリームチャネルを共用し、ＴＤＭ方法でアップストリームデータを送信する。アップストリームチャネルは、２：Ｎ結合器／分波器３０８および幹線ファイバ３０５を介して伝搬し、ＯＬＴ３０２に到達する。

（パワースペクトル分布を制御する）
一般に、ＥＰＯＮにおけるデータの送信は、ギガビットイーサネット（登録商標）（ＧｂＥ）規格に従う。ラマンクロストークは、１２５ＭＨｚより低いベースバンド周波数において最も顕著であるので、本発明の実施形態は、ＧｂＥデータ送信によりそのような周波数におけるパワー配分を減少させるシステムを提供する。ＧｂＥ規格に基づき、各ビットは、１．２５ＧＨｚ送信クロックの全周期を占有する。このディジタル送信の周波数および対応する高調波は、１５５０ｎｍビデオ波長について対象とする周波数より高い。従って、ラマンクロストークの原因を識別するためには、ＧｂＥデータチャネルのより綿密な分析が適切である。

ＧｂＥデータ送信は８Ｂ／１０Ｂコード化を採用し、データの各バイト、またはオクテットは、２つの１０ビットシーケンス（「コードグループ」と呼ばれる）にマップされる。２つの１０ビットコードグループを有する理由は、同期の目的のために平衡実行ディスパリティ（ｂａｌａｎｃｅｄ ｒｕｎｎｉｎｇ ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）および遷移の高周波数を維持するためである。典型的には、２つのコードグループの１つは、６つの「１」と４つの「０」を有し、実行ディスパリティが負のときに用いられる。２つのコードグループのもう一方は、４つの「１」と６つの「０」を有し、実行ディスパリティが正のときに用いられる。他のデータバイトに関して、対応する１０ビットコードグループの両方は、実行ディスパリティを保持するために、等しい数の「１」および「０」を有する。

例えば、１６進値５０（２進法で０１０１００００）のオクテットは、コードグループ０１１０１１０１０１（負の現在の実行ディスパリティと共に用いられる）およびコードグループ１００１０００１０１（正の現在の実行ディスパリティと共に用いられる）にマップされる。この一対のコードグループは、「Ｄ１６．２」として識別される。「Ｄ」は、この一対のコードグループがデータに関して用いられることを示す。「１６」は、オクテットの下５ビット（「１００００」）の１０進値であり、「２」は、オクテットの上３ビット（「０１０」）の１０進値である。便宜上、１０ビットコードグループは、３桁の１６進数として表され、３桁は、最上の２ビット、中位の４ビットおよび最下の４ビットの値を表す。従って、１００１０００１０１は、「２４５」として表される。

データコードグループの他に、制御目的ために用いられる特別なコードグループもある。例えば、「Ｋ２８．５」は、コードグループ００１１１１１０１０（負実行パリティに関して）および１１０００００１０１（正実行パリティに関して）に対応する。「Ｋ」は、特別なコードグループであることを示し、「２８．５」は、対応するオクテット値ＢＣ（すなわち、２進法で１０１１１１００）を示すことに注意されたい。ＩＥＥＥ規格８０２．３−２００５「Ｌｏｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」（以下「ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格」という）は、８Ｂ／１０Ｂコードグループの完全なリストを含む。

ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格はまた、「ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓ」と呼ばれる特別な制御シーケンスを定義する。例えば、２つのコードグループ／Ｋ２８．５／Ｄ５．６／を含むｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓ／Ｉ１／は、ＩＤＬＥ ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓの１つである。該ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓは、送信された／Ｉ１／の最後の実行ディスパリティが最初の実行ディスパリティのディスパリティと逆になるように定義される。ＩＤＬＥ ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓ／Ｉ２／（／Ｋ２８．５／Ｄ１６．２）は、送信された／Ｉ２／の最後の実行ディスパリティが最初の実行ディスパリティのディスパリティと同じになるように定義される。パケットまたは制御シーケンスに続くＩＤＬＥ ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓ／Ｉ１／は、現在の正の実行ディスパリティを負に復元し得る。続く全てのＩＤＬＥは／Ｉ２／であり、負の実行ディスパリティを確実にする。他のｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓは、／Ｒ／（キャリア拡張、／Ｋ２３．７／）、／Ｓ／（パケットの開始、／Ｋ２７．８）、および／Ｔ／（パケットの終了、／Ｋ２９．７／）。

ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格に従って、データが無しの場合、全二重メディアアクセス制御（ＭＡＣ）デバイスはアイドルコードを送信する。最大のパワースペクトル分布（ＰＳＤ）のピークは、ビットパターンの反復から生ずる。特に、反復するアイドルパターンは、多くのピークを生成する。本発明の実施形態は、１２５ＭＨｚより下のＰＳＤを制御し減少させるシステムを提供し、それによって、放送テレビ信号に対するラマンクロストーク干渉を減少させる。

ＥＰＯＮによって用いられるコーディングフォーマットである１０００ＢＡＳＥ−Ｘ物理コーディングサブレイヤ（「ＰＣＳ」）のアイドルパターンは、２つの１０ビットコードグループの反復するｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓを含む。パケット到着の頻度に従って、同じＩＤＬＥ ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓは、長期間連続して送信され得、反復する２０ビットパターンを生じる結果となり、該反復する２０ビットパターンは、１２５ＭＨｚ範囲内において周波数のパワーピークを生成する。

図４は、規格の反復する２０ビットアイドルパターンのパワースペクトル分布を例示する。各水平目盛を施したところは１３０ＭＨｚであることに注意されたい。図４に見られ得るように、多くの顕著なピークが存在する。６２．５ＭＨｚおよび１２５ＭＨｚにある最初の２つのピークは、対象とするラマンクロストークが懸念される周波数範囲内である。

一実施形態において、システムは、ＩＤＬＥパターンを引き伸ばし、それによって、より広範囲な周波数全体にパワーを散らし、最も干渉が生じるある離散的周波数におけるパワーを減少させる。この修正は、規格に準拠しないが、８Ｂ／１０Ｂコーディング規則を破らない。規格に準拠受信機は、そのような修正されたパターンをエラー無しに受信し得る。

上記のように、ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格は、２つのＩＤＬＥ ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓ／Ｉ１／Ｉ２／を規定する。コードグループは２つの１０ビットシーケンスに対応するので、ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓのディスパリティのフリッピングまたは保存機能を保持しつつ、これらの２つのｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓ４つの異なるビットシーケンスを生成し得る。詳細には、／Ｉ１／は、実行ディスパリティを正から負にフリップする／Ｉ１＋／ビットシーケンス、および実行ディスパリティを負から正にフリップする／Ｉ１−／ビットシーケンスを含む。同様に、／Ｉ２／は、２つのビットシーケンス／Ｉ２＋／およびＩ２−／を含み、これらの２つは、現在の実行ディスパリティを保存する。

典型的には、／Ｉ１−／および／Ｉ２＋／ビットシーケンスは、送信に用いられない。本発明の一実施形態において、ＯＬＴは、長いアイドル期間にこれらの４つのビットパターンを結合し、反復する８０ビットパターンを生成し、従来の２０ビットパターンに置き換える。この反復する８０ビットパターンは、．．．／Ｉ１＋／Ｉ２−／Ｉ１−／Ｉ２＋／Ｉ１＋／Ｉ２−／Ｉ１−／Ｉ２＋／．．．であり得る。ＦＥＣが用いられる場合、パケットの開始は、Ｓ＿ＦＥＣ ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔで記述されることに注意されたい。パケット記述子（ｄｅｌｉｎｅａｔｏｒ）はアイドル期間の後に続くので、Ｓ＿ＦＥＣは、一般的に、負の実行ディスパリティで始まることが予期される。一部の受信機は、Ｓ＿ＦＥＣ ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔが負の実行ディスパリティで始まることだけを予期して作製され得る。従って、より長い８０ビットＩＤＬＥパターンを送信する場合で、送信機が／Ｉ１＋／または／Ｉ２−／を送信していない場合、送信機は直ちに／Ｉ１＋／を挿入し得、Ｓ＿ＦＥＣを送信する前に、正の実行ディスパリティを負にフリップし得る。

図５は、本発明の一実施形態に従う修正された反復８０ビットアイドルパターンのパワースペクトル分布を例示する。反復する２０ビットパターンと比較して、反復する８０ビットパターンは、概して、より低い振幅を有する、より多くのピークを生成し、６２．５ＭＨｚに近いピークは、反復する２０ビットパターンによって生成されるピークより大幅に低い。

さらなる実施形態において、システムは、１０ビットコードグループをスクランブルすることによって、アイドルパターンの１２５ＭＨｚ以下のパワーを減少させ得る。そのようなスクランブリングは、広範囲のスペクトル全体により均等にパワーを広げるランダムデータパターンを結果として生じ得る。システムは、種々のスクランブリングスキームを用い得る。例えば、システムは、１００ＢＡＳＥ−ＴＸイーサネット（登録商標）送信においても用いられるファイバ分散データインタフェース（ＦＤＤＩ）におけるツイストペア物理層媒体依存（ＴＰ−ＰＭＤ）スクランブリングのためのチャネル暗号を用い得る。さらなる実施形態において、システムは、国際電気通信連合（ＩＴＵ）によって定義されるギガビット受動光ネットワーク（ＧＰＯＮ）においても用いられる同期式光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）スクランブラを用い得る。

しかしながら、アイドルパターンをスクランブリングすることは、ビットストリームにおけるＤＣ成分を増加させ、信号の長い実行長を結果として生じ得る。従って、クロックリカバリモジュールは、連続した多数の反復ビットパターンをサポートすることを期待される。さらに、ベースラインワンダがまた、光ネットワークにおいて普通に用いられるＡＣ結合回路において生じる。

図６は、本発明の一実施形態に従うスクランブルされた反復２０ビットアイドルパターンのパワースペクトル分布を例示する。パワーススペクトル成分は、規格の反復する２０ビットパターンがピークを生成する周波数において大幅に減少される。しかしながら、ハイピークは除去されるが、大幅により高いスペクトル成分が、１２５ＭＨｚより下の周波数全体に存在する。

本発明の更なる実施形態は、長期間のＩＤＬＥパターンの影響を軽減し、実行ビットストリームにおける低いＤＣ成分をなおも保持し得る。この実施形態に従って、ＯＬＴは、長期間のＩＤＬＥパターンを未知または空白のＬＬＩＤにアドレス指定された任意長を有するパケットに置き換える。そのようなパケットを受信するＯＮＵは、一般的に、パケットのＬＬＩＤを未使用または空白のＬＬＩＤと認識した後、パケット内に含まれているデータを処理しない。従って、そのようなパケットは、以下の説明において「空白パケット」という。一実施形態において、そのような空白パケットは、ランダム長を有し、８ビット増分のデータを含み得る。このアプローチは、追加のハードウェアや現在のハードウェアの修正を必要としないで、中央オフィスにおける現在ある装置のアップグレードで容易にインプリメントされ得る。動作中、有用なデータを運ぶパケットが、送信の用意ができていて待ち時間を最小にする場合、ＯＬＴは、パケット終了のデリミタを挿入することによって、空白パケットの送信を直ちに終了し得る。

図７は、本発明の一実施形態に従った、規格のアイドルパターンを置き換える８ビット増分のデータを有するランダム長パケットのパワースペクトル分布を例示する。図７に示されるようにスペクトル成分は、規格の反復する２０ビットパターンがピークを生成する周波数において大幅に減少される。さらに、スクランブルされたデータパターンのパワースペクトルと異なり、１２５ＭＨｚより下の周波数範囲におけるスペクトル成分は、比較的低いままである。空白パケットを挿入することによって、システムは、ラマンクロストークを効果的に制御し、一方、規格に完全に従う。

有用または空白のいずれのデータパケットのビットストリームパターンも、効果的にランダムであり、多数の周波数成分を含む。そのようなビットストリームパターンは、１２５ＭＨｚより下の周波数範囲において、あるパワー量をなおも示す。本発明のさらなる実施形態において、ＯＬＴは、空白パケットを特別に選択されたビットシーケンスで満たし、パワースペクトル分布を、対象とするこの周波数範囲の十分外にシフトする。そうすることによって、システムは、平均パワーをさらに下げ、１２５ＭＨｚより下の周波数範囲におけるピークを除去する。

一実施形態において、ＯＬＴは、アイドル期間を一定に反復するオクテットＢ５を含むランダム長空白パケットに置き換える。８Ｂ／１０Ｂコーディングフォーマットに基づき、Ｂ５に関する１０ビットコードグループは、２つの同一なビットシーケンス「１０１０１０１０１０」である。従って、空白パケットは、「０」と「１」ビットが一定に交互に現れる反復するビットストリームパターン「．．．１０１０１０１０１０．．．」を生成する。

図８は、本発明の一実施形態に従った、規格のアイドルパターンを置き換える一定に交互に現れる「０」と「１」ビットを有するランダム長パケットのパワースペクトル分布を例示する。このビットストリームパターンは、対象とする周波数範囲の十分外である６２５ＭＨｚにおいて顕著なピークを生成する。パワースペクトルは、より低い周波数範囲においてスペクトル成分をほとんど示さない。従って、システムは、アイドル期間中交互に現れる「０」および「１」ビットを有する空白パケットを送信することによってラマンクロストークを大幅に減らし得る。ネットワークがダウンストリーム帯域幅いっぱい又はほぼいっぱいに動作する場合、パワースペクトルは、図７に示されるパワースペクトルに似たように見えることに注意されたい。しかしながら、ダウンストリームデータトラフィックが軽い場合、この方法がラマンクロストークをかなり減らし得る。

本発明の実施形態の上の説明は、例示および説明のみの目的で提示されている。それらは、網羅的または本発明を開示された形態に限定する意図はない。従って、多くの修正および変形は、当業者にとって明らかであろう。さらに、上の開示は本発明を限定する意図はない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。

図１は、ＥＰＯＮを例示し、中央オフィスおよび多数の加入者は、光ファイバおよびイーサネット（登録商標）受動光分波器を介して連結される（先行技術）。 図２は、従来の幹線オーバレイ構造のＥＰＯＮを例示する（先行技術）。 図３は、本発明の一実施形態に従う分岐オーバレイ構造のＥＰＯＮを例示する。 図４は、規格の反復２０ビットアイドルパターンのパワースペクトル分布を例示する。 図５は、本発明の一実施形態に従う修正された反復８０ビットアイドルパターンのパワースペクトル分布を例示する。 図６は、本発明の一実施形態に従うスクランブルされた反復２０ビットアイドルパターンのパワースペクトル分布を例示する。 図７は、本発明の一実施形態に従う、規格のアイドルパターンを置き換える、８ビット増分のデータを有するランダム長パケットのパワースペクトル分布を例示する。 図８は、本発明の一実施形態に従う、規格のアイドルパターンを置き換える、一定に交替する「０」および「１」ビットを有するランダム長パケットのパワースペクトル分布を例示する。

Claims (20)

1. イーサネット（登録商標）受動光ネットワーク（ＥＰＯＮ）におけるダウンストリームデータとビデオ送信との間のラマンクロストークを軽減する方法であって、該ＥＰＯＮは、光ライン端末（ＯＬＴ）および１つ以上の光ネットワークユニット（ＯＮＵ）を含み、該方法は、
   データストリームを第１の波長で該ＯＬＴから該ＯＮＵに送信することと、
   ビデオ信号ストリームを第２の波長で該ＯＬＴから該ＯＮＵに送信することと、
   該データストリームのビットシーケンスを変更することにより、該データストリームのパワースペクトル分布（ＰＳＤ）を変更することであって、それによって、顕著なラマンクロストークがデータとビデオ信号ストリームとの間において発生し得る周波数範囲におけるパワースペクトル成分を減少させる、ことと
   を包含し、
   該データストリームの該ビットシーケンスを変更することは、規格のアイドルパターンを延長することを伴い、それによって、広範囲の周波数全体に送信パワーを広げ、顕著なラマンクロストークが発生し得る周波数におけるパワーを減少させる、方法。
2. 前記第１の波長は実質的に１４９０ｎｍであり、前記第２の波長は実質的に１５５０ｎｍである、請求項１に記載の方法。
3. 前記規格のアイドルパターンは、ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格に基づいたＩＤＬＥ ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔであり、前記規格のアイドルパターンを延長することは、該ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格の長さから該ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔの長さを延長することを包含する、請求項１に記載の方法。
4. 前記規格のアイドルパターンを変更することは、反復する２０ビットアイドルパターンを反復する８０ビットアイドルパターンに置き換えることを伴う、請求項１に記載の方法。
5. 前記８０ビットアイドルパターンは、ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格に基づき、下記のｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓ：
   ／Ｉ１＋／Ｉ２−／Ｉ１−／Ｉ２＋／
   を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記規格のアイドルパターンを変更することは、該アイドルパターンをスクランブルすることを伴う、請求項１に記載の方法。
7. 前記規格のアイドルパターンを変更することは、アイドル期間を、未使用または空白の論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）にアドレス指定された空白パケットに置き換えることを伴い、それによって、アイドルパターンの反復の発生を減少させる、請求項１に記載の方法。
8. 前記空白パケットは、ランダムまたは所定の値、もしくは所定の方法によって得られた値を有するデータを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記空白パケットにおいて特別に選ばれたデータを送信することであって、それによって、顕著なラマンクロストークが発生し得る周波数範囲におけるパワースペクトル成分を減少させる、ことをさらに包含する、請求項７に記載の方法。
10. 各空白パケットは反復する１６進数値Ｂ５を含み、該１６進数値Ｂ５は、８Ｂ／１０Ｂコード化の後に、「．．．１０１０１０１０１０．．．」の一定に反復するパターンを結果として生じる、請求項９に記載の方法。
11. ＥＰＯＮにおけるダウンストリームデータとビデオ送信との間のラマンクロストークを軽減するシステムであって、該ＥＰＯＮは、ＯＬＴおよび１つ以上のＯＮＵを含み、該システムは、
    データストリームを第１の波長で該ＯＬＴから該ＯＮＵに送信するように構成された第１の送信機構と、
    ビデオ信号ストリームを第２の波長で該ＯＬＴから該ＯＮＵに送信するように構成された第２の送信機構と、
    該データストリームのビットシーケンスを変更することにより、該データストリームのパワースペクトル分布（ＰＳＤ）を変更するように構成された修正機構であって、それによって、顕著なラマンクロストークがデータストリームとビデオ信号ストリームとの間において発生し得る周波数範囲におけるパワースペクトル成分を減少させる、修正機構と
    を備えており、
    該修正機構は、該データストリームの該ビットシーケンスを変更する一方、規格のアイドルパターンを延長するように構成されており、それによって、広範囲の周波数全体に送信パワーを広げ、顕著なラマンクロストークが発生し得る周波数におけるパワーを減少させる、システム。
12. 前記第１の波長は実質的に１４９０ｎｍであり、前記第２の波長は実質的に１５５０ｎｍである、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記規格のアイドルパターンは、ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格に基づいたＩＤＬＥ ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔであり、前記規格のアイドルパターンを延長することは、該ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格の長さから該ｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔの長さを延長することを包含する、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記修正機構は、前記規格のアイドルパターンを変更する一方、反復する２０ビットアイドルパターンを反復する８０ビットアイドルパターンに置き換えるように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記８０ビットアイドルパターンは、ＩＥＥＥ８０２．３−２００５規格に基づき、下記のｏｒｄｅｒｅｄ＿ｓｅｔｓ：
    ／Ｉ１＋／Ｉ２−／Ｉ１−／Ｉ２＋／
    を含む、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記修正機構は、前記規格のアイドルパターンを変更する一方、該アイドルパターンをスクランブルするように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
17. 前記修正機構は、前記規格のアイドルパターンを変更する一方、アイドル期間を未使用または空白の論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）にアドレス指定された空白パケットに置き換えるように構成され、それによって反復するアイドルパターンの発生を減少させる、請求項１１に記載のシステム。
18. 前記空白パケットは、ランダムもしくは所定の値、または所定の方法で得られた値を有するデータを含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記修正機構は、前記空白パケットを特別に選ばれたデータで満たすように構成され、それによって、顕著なラマンクロストークが発生し得る周波数範囲におけるパワースペクトル成分を減少させる、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記修正機構は、前記空白パケットを反復する１６進数値Ｂ５で満たすように構成され、該１６進数値Ｂ５は、８Ｂ／１０Ｂのコード化の後に、「．．．１０１０１０１０１０．．．」の一定に反復するパターンを結果として生じる、請求項１９に記載のシステム。

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