JP5321312B2 - Optical signal receiving apparatus and receiving method - Google Patents

Optical signal receiving apparatus and receiving method Download PDF

Info

Publication number
JP5321312B2
JP5321312B2 JP2009171878A JP2009171878A JP5321312B2 JP 5321312 B2 JP5321312 B2 JP 5321312B2 JP 2009171878 A JP2009171878 A JP 2009171878A JP 2009171878 A JP2009171878 A JP 2009171878A JP 5321312 B2 JP5321312 B2 JP 5321312B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bias voltage
home
optical
signal
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009171878A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011029803A (en
Inventor
大助 梅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2009171878A priority Critical patent/JP5321312B2/en
Publication of JP2011029803A publication Critical patent/JP2011029803A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5321312B2 publication Critical patent/JP5321312B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically improve a bias voltage to be applied to a photoelectric conversion element even in an operation state of a receiving device. <P>SOLUTION: A receiving device is related to the device for receiving an optical signal encoded by forward error correction (FEC). The receiving device includes: a photoelectric conversion element 212 for subjecting an optical signal to photoelectric conversion, wherein the multiplication factor of an optical current is changed by a bias voltage Vi in the reverse direction; an FEC decoding unit 217 for subjecting a data signal obtained by binarizing an electric signal after the photoelectric conversion to FEC decoding; and a control unit 220 for determining an improvement value of the bias voltage Vi to be applied to the photoelectric conversion element 212 based on the correction frequency in the FEC decoding unit 217. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、例えば、ＰＯＮ（Passive Optical Network ）システムを構成する局側装置ないし宅側装置に好適に使用される、光信号の受信装置及び受信方法に関する。   The present invention relates to an optical signal receiving apparatus and a receiving method which are preferably used in, for example, a station side apparatus or a home side apparatus constituting a PON (Passive Optical Network) system.

ＰＯＮシステムは、集約局としての局側装置と、複数の加入者宅に設置された宅側装置とを、１本の光ファイバから光カプラを介して複数の光ファイバに分岐する光ファイバ網によって接続したものである（例えば、特許文献１参照）。
かかるＰＯＮシステムでは、局側装置から宅側装置への下り方向通信の場合は、ブロードキャスト方式によって連続的な光信号が伝送され、宅側装置から局側装置への上り方向通信の場合は、光信号の衝突を避けるために、時分割方式によって間欠的な光信号（光バースト信号）が伝送される。 The PON system uses an optical fiber network that branches a station side device as an aggregation station and a home side device installed in a plurality of subscriber homes into a plurality of optical fibers via an optical coupler from a single optical fiber. They are connected (for example, see Patent Document 1).
In such a PON system, in the case of downlink communication from the station side device to the home side device, a continuous optical signal is transmitted by the broadcast method, and in the case of uplink communication from the home side device to the station side device, the optical signal is transmitted. In order to avoid signal collision, intermittent optical signals (optical burst signals) are transmitted by a time division method.

このため、各宅側装置は、局側装置から同じ下り方向の光信号を受信するようになっており、下り信号のフレームが自己宛であればこれを取り込み、そうでなければフレームを廃棄する。
また、局側装置は、上り方向の送信時期及び送信データ量に関する許可（グラント）を予め宅側装置ごとに通知するようになっており、このグラントに従って各宅側装置が送信した上り方向の光信号を時分割で受信する。従って、局側装置には、種々の強度の光バースト信号が間欠的に届くことになる。 For this reason, each home-side apparatus receives the same downstream optical signal from the station-side apparatus. If the frame of the downstream signal is addressed to itself, it captures this, and otherwise discards the frame. .
In addition, the station side device notifies each home side device of permission (grant) related to the uplink transmission timing and the amount of transmission data in advance, and the uplink light transmitted by each home side device according to this grant. Receive signals in time division. Therefore, optical burst signals of various strengths reach the station side device intermittently.

一方、局側装置の光受信回路は、光信号を光電変換するアバランシェフォトダイオード（Avalanche Photodiode：以下、「ＡＰＤ」と略記することがある。）と、この素子が出力する電気信号を増幅する増幅器と、増幅された電気信号を閾値と比較して二値信号（デジタル信号）を出力する比較器とを備えている（例えば、特許文献２参照）。   On the other hand, the optical receiving circuit of the station side device includes an avalanche photodiode (hereinafter, sometimes abbreviated as “APD”) that photoelectrically converts an optical signal, and an amplifier that amplifies an electric signal output from the element. And a comparator that compares the amplified electrical signal with a threshold and outputs a binary signal (digital signal) (see, for example, Patent Document 2).

上記ＡＰＤは、高い逆方向のバイアス電圧（以下、単に「バイアス電圧」ということがある。）を印加することで光電流が増倍される高感度のフォトダイオードである。このため、上記光受信回路には、ＡＰＤが最適な増倍率になるようにバイアス電圧を制御するためのバイアス回路が設けられる（例えば、特許文献３参照）。   The APD is a high-sensitivity photodiode whose photocurrent is multiplied by applying a high reverse bias voltage (hereinafter, simply referred to as “bias voltage”). For this reason, the optical receiver circuit is provided with a bias circuit for controlling the bias voltage so that the APD has an optimum multiplication factor (see, for example, Patent Document 3).

特開２００４−６４７４９号公報（図４）Japanese Patent Laying-Open No. 2004-64749 (FIG. 4) 特開２００５−１７５５９６号公報（図２）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-175596 (FIG. 2) 特開２００７−７４３９７号公報JP 2007-74397 A

上記ＰＯＮシステムで使用される光受信回路では、伝送速度の高速化に伴って高受信感度が要求されており、例えば１０Ｇ−ＥＰＯＮ（IEEE 802.3av）のＰＲ３０においては、宅側装置にもＡＰＤの使用が想定されており、下り信号の高受信感度化が図られている。
また、１０Ｇ−ＥＰＯＮにおいては、送信信号に前方誤り訂正（Forward Error Correction：以下、「ＦＥＣ」ということがある。）によって符号化を行い、受信側においてその符号化に対応するＦＥＣ復号化を行うことにより、伝送速度の高速化に伴って不足するパワーバジェットを補うようになっている。 In the optical receiver circuit used in the PON system, high reception sensitivity is required as the transmission speed increases. For example, in PR30 of 10G-EPON (IEEE 802.3av), the APD of the home side apparatus is also used. The use is assumed, and high reception sensitivity of the downlink signal is achieved.
Further, in 10G-EPON, a transmission signal is encoded by forward error correction (hereinafter referred to as “FEC”), and FEC decoding corresponding to the encoding is performed on the reception side. As a result, a power budget that is deficient with an increase in transmission speed is compensated.

ところで、光通信用のＡＰＤでは、増倍率がほぼ１０付近となるバイアス電圧に設定すると最も高いＳＮ比が得られるが、増倍率が小さ過ぎると増倍効果が不十分になり、逆に増倍率が大き過ぎると、ショットノイズや暗電流が増加してＳＮ比が劣化する。従って、最適なＳＮ比を実現するためには、ＡＰＤのバイアス電圧を適切に制御する必要がある。
また、ＡＰＤのバイアス電圧は、大きな温度依存性を持つとともに、その特性のばらつきが大きいので、受信装置ごとにＡＰＤの特性を検査しつつ最適なバイアス電圧を設定する必要がある。 By the way, in an APD for optical communication, the highest signal-to-noise ratio can be obtained by setting a bias voltage at which the multiplication factor is approximately 10. However, if the multiplication factor is too small, the multiplication effect becomes insufficient. If is too large, shot noise and dark current increase and the SN ratio deteriorates. Therefore, in order to realize an optimum SN ratio, it is necessary to appropriately control the bias voltage of the APD.
In addition, since the bias voltage of the APD has a large temperature dependence and has a large variation in its characteristics, it is necessary to set an optimum bias voltage while inspecting the characteristics of the APD for each receiver.

そこで、従来では、受信装置の製造時に擬似ランダムビットシーケンス（Pseudo-random bit sequence：ＰＲＢＳ)等、既知の信号を受信しながらビットエラーレート（Bit Error Ratio：ＢＥＲ）を測定し、その値が最小となるようにバイアス電圧を予め設定している。
しかしながら、かかる製造時におけるバイアス電圧の設定作業は、そもそも手間がかかるとともに、環境変化や経年変化によって受信特性が変化した場合には、これに対応できないという欠点がある。
また、従来では、ＡＰＤのバイアス回路に温度センサを設けて、温度に応じてバイアス電圧を最適値に制御している。しかしながら、起動時など受信装置内部の温度変化が大きい場合には、温度センサが正しくＡＰＤの温度を検出できず、バイアス電圧を最適値に制御することが難しい。 Therefore, conventionally, a bit error ratio (BER) is measured while receiving a known signal such as a pseudo-random bit sequence (PRBS) at the time of manufacture of the receiving apparatus, and the value is minimized. The bias voltage is set in advance so that
However, the setting operation of the bias voltage at the time of manufacturing has the disadvantages that it is troublesome in the first place and cannot cope with the case where the reception characteristic changes due to environmental changes or aging changes.
Conventionally, a temperature sensor is provided in the bias circuit of the APD, and the bias voltage is controlled to an optimum value according to the temperature. However, when the temperature change inside the receiving apparatus is large, such as at startup, the temperature sensor cannot correctly detect the temperature of the APD, and it is difficult to control the bias voltage to an optimum value.

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、受信装置の運用状態においても、光電変換素子に印加するバイアス電圧を自動的に改善（最適化を含む。）することができる光信号の受信装置等を提供することを目的とする。   In view of the above-described conventional problems, the present invention is an optical signal receiving device that can automatically improve (including optimization) the bias voltage applied to the photoelectric conversion element even in the operating state of the receiving device. The purpose is to provide.

（１） 本発明の受信装置は、ＦＥＣによって符号化された光信号の受信装置であって、逆方向のバイアス電圧によって光電流の増倍率が変化する、前記光信号を光電変換する光電変換素子と、光電変換後の電気信号を二値化したデータ信号をＦＥＣ復号化するＦＥＣ復号化部と、前記ＦＥＣ復号化部における訂正頻度に基づいて前記光電変換素子に印加する前記バイアス電圧の改善値を決定する制御部と、を備えていることを特徴とする。   (1) A receiving device according to the present invention is a receiving device for an optical signal encoded by FEC, and a photoelectric conversion element for photoelectrically converting the optical signal, wherein a multiplication factor of a photocurrent is changed by a reverse bias voltage. An FEC decoding unit that FEC-decodes a data signal obtained by binarizing the electrical signal after photoelectric conversion, and an improved value of the bias voltage applied to the photoelectric conversion element based on a correction frequency in the FEC decoding unit And a control unit for determining.

なお、本明細書において、バイアス電圧の「改善値」とは、バイアス電圧が現時点のものよりも所定条件（本発明では、訂正頻度がより低いこと。）に適合することとなるように、当該バイアス電圧を改善した電圧値のことをいう。
従って、後述の実施形態のように、訂正頻度を最小にするバイアス電圧の最適値を決定する場合には、その最適化処理によって得られた唯一のバイアス電圧の最適値も、上記改善値に含まれる。 In the present specification, the “improvement value” of the bias voltage means that the bias voltage conforms to a predetermined condition (in the present invention, the correction frequency is lower) than that at the present time. A voltage value obtained by improving the bias voltage.
Accordingly, when determining the optimum value of the bias voltage that minimizes the correction frequency as in the embodiment described later, the only optimum value of the bias voltage obtained by the optimization process is also included in the improved value. It is.

本発明の受信装置によれば、上記制御部が、ＦＥＣ復号化部における訂正頻度に基づいて前記光電変換素子に印加する前記バイアス電圧の改善値を決定するので、受信装置の運用状態においても、光電変換素子に印加するバイアス電圧が自動的に改善される。
このため、運用前におけるバイアス電圧の設定作業が不要となり、事業者の作業手間を低減できるとともに、環境変化や経年変化によって受信特性が変化しても、バイアス電圧を改善することができる。 According to the receiving apparatus of the present invention, the control unit determines the improvement value of the bias voltage to be applied to the photoelectric conversion element based on the correction frequency in the FEC decoding unit. The bias voltage applied to the photoelectric conversion element is automatically improved.
For this reason, it is not necessary to set a bias voltage before the operation, and it is possible to reduce the labor of the operator, and it is possible to improve the bias voltage even if the reception characteristics change due to environmental changes or secular changes.

（２） ところで、光電変換素子がＡＰＤである場合には、バイアス電圧の増加に伴って増倍率も単調増加するが、それと同時に暗電流も増加するため（図６参照）、所定のバイアス電圧の調整範囲においては、ＢＥＲ（≒訂正頻度）がバイアス電圧に対して凸関数を形成することが判明している（図７参照）。   (2) By the way, when the photoelectric conversion element is an APD, the multiplication factor also monotonously increases as the bias voltage increases, but at the same time the dark current also increases (see FIG. 6). In the adjustment range, it has been found that BER (≈correction frequency) forms a convex function with respect to the bias voltage (see FIG. 7).

そこで、本発明の受信装置において、前記バイアス電圧の調整範囲における前記訂正頻度を参照データとして記憶する記憶部を、更に備えていることが好ましい。
この場合、前記制御部が、前記参照データに基づいて、前記訂正頻度が小さくなる方向に前記バイアス電圧を調整するようにすれば、例えば山登り法等による簡便な局所探索法を用いて、バイアス電圧の改善値を高速に求めることができる。 Therefore, it is preferable that the receiving apparatus of the present invention further includes a storage unit that stores the correction frequency in the adjustment range of the bias voltage as reference data.
In this case, if the control unit adjusts the bias voltage in a direction in which the correction frequency decreases based on the reference data, the bias voltage can be determined using a simple local search method such as a hill-climbing method. Can be obtained at high speed.

（３） また、この場合、前記制御部は、起動時における前記バイアス電圧の初期値を当該バイアス電圧の最適値よりも低い値に設定することが好ましい。
その理由は、光電変換素子のバイアス電圧が降伏電圧を超える値になると、過電流によって光電変換素子やプリアンプを破壊する恐れがあることから、バイアス電圧の調整の際には、なるべく小さい値から大きい値に移行させるのが好ましいからである。 (3) In this case, it is preferable that the control unit sets the initial value of the bias voltage at startup to a value lower than the optimum value of the bias voltage.
The reason is that if the bias voltage of the photoelectric conversion element exceeds the breakdown voltage, the photoelectric conversion element and the preamplifier may be destroyed by overcurrent. Therefore, when adjusting the bias voltage, the bias voltage is adjusted to be as small as possible. This is because it is preferable to shift to a value.

（４） 更に、前記制御部は、起動時における前記光電変換素子の温度に基づいて、起動時における前記バイアス電圧の初期値を設定することが好ましい。
この場合、光電変換素子の温度変化がバイアス電圧の変化に及ぼす影響を補償した初期値を設定できるので、光電変換素子の温度変化によって初期値が改善値から大きく外れるのを防止することができる。従って、初期値から改善値への収束時間を速めることができる。 (4) Furthermore, it is preferable that the control unit sets an initial value of the bias voltage at startup based on the temperature of the photoelectric conversion element at startup.
In this case, an initial value that compensates for the influence of the temperature change of the photoelectric conversion element on the change of the bias voltage can be set, so that the initial value can be prevented from greatly deviating from the improved value due to the temperature change of the photoelectric conversion element. Therefore, the convergence time from the initial value to the improved value can be accelerated.

（５） 一方、訂正頻度が小さ過ぎるために、バイアス電圧の改善値を決定できない場合には、そもそも所望の受信感度が既に実現されているので、バイアス電圧の改善値を求める必要がない。
そこで、前記制御部は、上記のような場合、すなわち、前記バイアス電圧の改善値を特定不能な程度に低頻度の所定値よりも前記訂正頻度が小さい場合には、現時点の前記バイアス電圧の値を維持させることが好ましい。また、この場合、現時点の前記バイアス電圧の値を更に低下させるようにすれば、バイアス電圧を生成するためのバイアス回路の消費電力を低減することができる。 (5) On the other hand, when the improvement value of the bias voltage cannot be determined because the correction frequency is too small, it is not necessary to obtain the improvement value of the bias voltage since the desired reception sensitivity has already been realized.
Therefore, in the above case, that is, when the correction frequency is smaller than the predetermined value that is so low that the improvement value of the bias voltage cannot be specified, the value of the current bias voltage is determined. Is preferably maintained. In this case, the power consumption of the bias circuit for generating the bias voltage can be reduced by further reducing the current value of the bias voltage.

（６） また、前記制御部は、前記訂正頻度を更新する時間間隔が変更可能であることが好ましい。
この場合、訂正頻度が比較的高い場合には、その時間間隔を出来るだけ短くすることにより、バイアス電圧の改善値を可及的速やかに算出することができる。逆に、訂正頻度が比較的低い場合には、その時間間隔を長くすることにより、訂正頻度が０になるバイアス電圧の範囲を狭くすることができ、バイアス電圧の改善値の調整精度を向上することができる。 (6) Moreover, it is preferable that the said control part can change the time interval which updates the said correction frequency.
In this case, when the correction frequency is relatively high, the improvement value of the bias voltage can be calculated as quickly as possible by shortening the time interval as much as possible. On the other hand, when the correction frequency is relatively low, by increasing the time interval, the range of the bias voltage where the correction frequency becomes 0 can be narrowed, and the adjustment accuracy of the improvement value of the bias voltage is improved. be able to.

（７） 本発明の受信装置は、ＰＯＮシステムの局側装置と宅側装置のいずれにも適用可能であるが、局側装置に搭載する場合には、前記制御部は、前記訂正頻度に基づいて前記バイアス電圧の改善値を決定する処理を前記宅側装置ごとに個別に実行すればよい。
この場合、宅側装置ごとに正確なバイアス電圧の改善値を求めることができ、その改善値を求める処理を高精度に行うことができる。 (7) The receiving device of the present invention can be applied to both the station-side device and the home-side device of the PON system, but when mounted on the station-side device, the control unit is based on the correction frequency. Thus, the process of determining the improvement value of the bias voltage may be executed individually for each home device.
In this case, an accurate improvement value of the bias voltage can be obtained for each home-side apparatus, and processing for obtaining the improvement value can be performed with high accuracy.

（８） もっとも、バイアス電圧の改善値を宅側装置ごとに決定すると、光バースト信号の受信時期に合わせてバイアス電圧を切り替える必要があるので、光バースト信号の送信時間が短い場合には、光電変換素子の増倍率が追従できないこともあり得る。
そこで、局側装置に搭載する受信装置において、前記制御部は、前記訂正頻度が最も高い前記宅側装置が送信する前記光バースト信号について、その訂正頻度に基づいて前記バイアス電圧の改善値を決定し、他の前記宅側装置が送信する前記光バースト信号についても前記改善値を採用することにしてもよい。 (8) However, when the improvement value of the bias voltage is determined for each home-side apparatus, it is necessary to switch the bias voltage in accordance with the reception timing of the optical burst signal. The multiplication factor of the conversion element may not be able to follow.
Therefore, in the receiving device mounted on the station side device, the control unit determines the improvement value of the bias voltage based on the correction frequency of the optical burst signal transmitted by the home side device having the highest correction frequency. However, the improved value may also be adopted for the optical burst signal transmitted by other home devices.

この場合、制御部は、訂正頻度が最も高い宅側装置（従って、受信特性が最も悪い。）が送信する光バースト信号について、その訂正頻度に基づいて前記バイアス電圧の改善値を決定するので、このバイアス電圧の改善値をそれより訂正頻度が低い他の宅側装置と共通の改善値としても、特に差し支えない。
このため、上記改善値を決定した後の運用時において、光バースト信号ごとにバイアス電圧を切り替える処理が不要となり、光電変換素子の増倍率の変化が追従しないという問題を回避できる。 In this case, since the control unit determines the improvement value of the bias voltage based on the correction frequency for the optical burst signal transmitted by the home-side apparatus having the highest correction frequency (and therefore the reception characteristics are the worst), The improvement value of the bias voltage may be a common improvement value with other home-side devices having a lower correction frequency.
For this reason, in the operation after determining the improvement value, the process of switching the bias voltage for each optical burst signal becomes unnecessary, and the problem that the change in the multiplication factor of the photoelectric conversion element does not follow can be avoided.

（９） 本発明の受信方法は、ＦＥＣによって符号化された光信号の受信方法であって、本発明の受信装置が実行する受信方法である。このため、本発明の受信方法は、本発明の受信装置と同様の作用効果を奏する。   (9) The reception method of the present invention is a reception method of an optical signal encoded by FEC, and is a reception method executed by the reception device of the present invention. For this reason, the receiving method of the present invention has the same effects as the receiving apparatus of the present invention.

以上の通り、本発明によれば、受信装置の運用状態において、光電変換素子に印加するバイアス電圧を自動的に改善できるので、運用前におけるバイアス電圧の設定作業が不要となり、事業者の作業手間を低減できるとともに、環境変化や経年変化によって受信特性が変化しても、バイアス電圧を改善することができる。   As described above, according to the present invention, since the bias voltage applied to the photoelectric conversion element can be automatically improved in the operation state of the receiving apparatus, the setting work of the bias voltage before operation becomes unnecessary, and the operator's work is troublesome. In addition, the bias voltage can be improved even if the reception characteristics change due to environmental changes or secular changes.

本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムの接続図である。1 is a connection diagram of a PON system according to an embodiment of the present invention. 宅側装置の内部構成の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of an internal structure of a home side apparatus. 宅側装置における光受信部とＰＯＮ側受信部の内部構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of an internal structure of the optical receiver in a home side apparatus, and a PON side receiver. 局側装置の内部構成の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of an internal structure of a station side apparatus. 局側装置における光受信部とＰＯＮ側受信部の内部構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the internal structure of the optical receiver in a station | side apparatus, and a PON side receiver. ＡＰＤのバイアス電圧と光電流（ＰＤ電流）の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the bias voltage of APD and photocurrent (PD current). ＡＰＤのバイアス電圧と受信誤り率（訂正頻度）との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the bias voltage of APD and a reception error rate (correction frequency). 制御フレームのやり取りを示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows exchange of a control frame. 上り方向の通信制御を示すシーケンス図である。FIG. 6 is a sequence diagram showing uplink communication control.

〔システムの全体構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るＰＯＮシステムの接続図である。
図１において、局側装置１は、複数の宅側装置２Ａ〜２Ｃに対する集約局として設置され、各宅側装置２Ａ〜２Ｃは、それぞれＰＯＮシステムの加入者宅に設置されている。
なお、本実施形態では、各宅側装置の共通事項を説明する場合には符号２を使用し、各宅側装置の個別事項を説明する場合には、符号２Ａ〜２Ｃを使用する。 [Overall system configuration]
FIG. 1 is a connection diagram of a PON system according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a station-side device 1 is installed as a central station for a plurality of home-side devices 2A to 2C, and each home-side device 2A to 2C is installed in a subscriber home of a PON system.
In the present embodiment, reference numeral 2 is used to describe common items of each home-side device, and reference numerals 2A to 2C are used to describe individual items of each home-side device.

局側装置１に接続された１本の光ファイバ（幹線）５は、光カプラ６等よりなる受動光分岐ノードを介して複数の光ファイバ（支線）７に分岐しており、これによって光ファイバ網が構成されている。その光カプラ６から分岐した各光ファイバ７の終端に、それぞれ各宅側装置２が接続されている。
また、局側装置１は、上位ネットワーク８と接続され、各宅側装置２はそれぞれのユーザネットワーク９と接続されている。 One optical fiber (main line) 5 connected to the station side device 1 is branched into a plurality of optical fibers (branch lines) 7 through a passive optical branching node composed of an optical coupler 6 and the like. The net is configured. Each home apparatus 2 is connected to the end of each optical fiber 7 branched from the optical coupler 6.
Further, the station side device 1 is connected to the host network 8, and each home side device 2 is connected to the respective user network 9.

なお、図１では、合計３個の宅側装置２Ａ〜２Ｃを示しているが、１つの光カプラ６から例えば３２分岐して３２個の宅側装置を接続することが可能である。
また、図１では、光カプラ６を１個だけ使用しているが、光カプラを縦列に複数段設けることにより、更に多くの宅側装置を局側装置１と接続することができる。 1 shows a total of three home-side devices 2A to 2C, but it is possible to connect 32 home-side devices by branching, for example, 32 from one optical coupler 6.
In FIG. 1, only one optical coupler 6 is used. However, more home-side devices can be connected to the station-side device 1 by providing a plurality of optical couplers in a column.

図１において、宅側装置２から局側装置１への上り方向には、波長λ１の光信号によるデータが送信される。逆に、局側装置１から宅側装置２への下り方向には、波長λ２の光信号によるデータが送信される。
これらの波長λ１及びλ２は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖの１０．３１２５Ｇｂｐｓ信号では、以下の範囲の値が想定されている。
１２６０ｎｍ≦λ１≦１２８０ｎｍ
１５７５ｎｍ≦λ２≦１５８０ｎｍ In FIG. 1, data based on an optical signal having a wavelength λ <b> 1 is transmitted in the upstream direction from the home apparatus 2 to the station apparatus 1. Conversely, in the downstream direction from the station-side device 1 to the home-side device 2, data using an optical signal having a wavelength λ2 is transmitted.
These wavelengths λ1 and λ2 are assumed to have values in the following range, for example, in an IEEE 802.3av 10.3125 Gbps signal.
1260nm ≦ λ1 ≦ 1280nm
1575 nm ≦ λ2 ≦ 1580 nm

本実施形態では、下り方向の連続的な光信号Ｃ１と、上り方向の間欠的な光バースト信号Ｂ１〜Ｂ３が、いずれも、リードソロモン符号やターボ符号等の所定の前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号によってランダムに符号化されることを想定している。   In this embodiment, the downstream continuous optical signal C1 and the upstream intermittent optical burst signals B1 to B3 are both predetermined forward error correction (FEC) codes such as Reed-Solomon codes and turbo codes. It is assumed that the data is encoded randomly.

〔制御フレームのやり取り〕
図８は、局側装置１と宅側装置２Ａ（宅側装置２Ｂ，２Ｃについても同様）との間の制御フレームのやり取りを示すシーケンス図である。
図８に示すように、まず、局側装置１は、運用時間開始時刻Ｔ０の時点で宅側装置２Ａに関するＲＴＴ（Round Trip Time）を既に計算している。
時刻Ｔａ１において、局側装置１は、宅側装置２Ａに対して、送出要求量を通知させるために、レポート送出開始時刻Ｔｂ２を含んだゲートフレームＧ１を送信する。 [Control frame exchange]
FIG. 8 is a sequence diagram showing exchange of control frames between the station side device 1 and the home side device 2A (the same applies to the home side devices 2B and 2C).
As shown in FIG. 8, first, the station apparatus 1 has already calculated an RTT (Round Trip Time) related to the home apparatus 2A at the operation time start time T0.
At time Ta1, the station apparatus 1 transmits a gate frame G1 including a report transmission start time Tb2 to notify the home apparatus 2A of the transmission request amount.

このレポート送出開始時刻Ｔｂ２は、他の宅側装置２Ｂ，２Ｃから送信されるレポートと衝突しないように計算される。
宅側装置２Ａは、時刻Ｔｂ１に自身に対するゲートＧ１を受信すると、データ中継処理部２０７（図２参照）のバッファメモリに蓄積されたデータ量を参照して送出要求量を算出し、ゲートトＧ１に含まれるレポート送出開始時刻Ｔｂ２に、局側装置１に対して送出要求量を含んだレポートフレーム（リクエストともいう。）Ｒ１を送出する。 This report transmission start time Tb2 is calculated so as not to collide with reports transmitted from the other home side apparatuses 2B and 2C.
When the home device 2A receives the gate G1 for itself at time Tb1, the home device 2A calculates the transmission request amount by referring to the data amount stored in the buffer memory of the data relay processing unit 207 (see FIG. 2), and sends it to the gate G1. At the included report transmission start time Tb2, a report frame (also referred to as a request) R1 including a transmission request amount is transmitted to the station apparatus 1.

局側装置１は、時刻Ｔａ２に上記レポートＲ１を受信すると、固定または可変の最大送出許可量以下となり、かつ、レポートＲ１に含まれるバッファメモリ内データ量のデータをなるべく多く送れるような値を演算し（帯域割当）、演算結果を送出許可量としてゲートフレーム（グラント）Ｇ２に挿入する。
レポートＲ１に含まれる送出要求量がゼロの場合には、局側装置１による演算結果がゼロとなるため帯域が割当てられないが、宅側装置２ＡにレポートＲ２を送出させる必要があるので、局側装置１は宅側装置２Ａに対して必ずゲートＧ２を送出する。 Upon receiving the report R1 at time Ta2, the station-side device 1 calculates a value that is less than the fixed or variable maximum transmission permission amount and that can send as much data as possible in the buffer memory included in the report R1. (Bandwidth allocation), and the calculation result is inserted into the gate frame (grant) G2 as a transmission permission amount.
When the transmission request amount included in the report R1 is zero, the calculation result by the station side device 1 is zero, so no band is allocated, but the home side device 2A needs to send the report R2, so the station R The side device 1 always sends out the gate G2 to the home device 2A.

ゲートＧ２に含まれる送出開始時刻Ｔｂ４は、演算済みである前回の宅側装置２Ａのデータの受信予定時刻、前回の宅側装置２の送出許可量、現在の宅側装置２Ａに関するＲＴＴ及び固定時間であるガードタイムを用い、データ及びレポートが他の宅側装置２Ｂ，２Ｃからのデータ又はレポートと衝突しないように計算される。
なお、局側装置１は、自身がゲートＧ２を送出する時刻Ｔａ３を、送出開始時刻Ｔｂ４までにゲートＧ２が宅側装置２Ａに到着するように計算する。 The transmission start time Tb4 included in the gate G2 is the previously calculated data reception time of the previous home side device 2A, the previous allowed transmission amount of the home side device 2, the RTT related to the current home side device 2A, and the fixed time. Is calculated so that the data and report do not collide with data or reports from other home-side devices 2B and 2C.
The station side device 1 calculates the time Ta3 at which it sends the gate G2 so that the gate G2 arrives at the home side device 2A by the transmission start time Tb4.

宅側装置２Ａは、時刻Ｔｂ３に自身に対するゲートＧ２を受信すると、そのゲートＧ２に含まれる送出開始時刻Ｔｂ４に、グラントされた送出許可量分のデータＤを、次回の送出要求量を含んだレポートＲ２とともに局側装置１に送出する。
このレポートＲ２は、データＤの直前または直後に送出されるが、データＤの直前に送出される場合には、送出要求量として局側装置１に報告する値は、バッファメモリに蓄積されているデータ量とデータＤのデータ量との差分である。 When home-side apparatus 2A receives gate G2 for itself at time Tb3, home-side apparatus 2A reports data D for the granted amount of allowed transmission at transmission start time Tb4 included in gate G2, and includes the next transmission request amount. It is sent to the station side device 1 together with R2.
The report R2 is sent immediately before or after the data D. When the report R2 is sent immediately before the data D, the value to be reported to the station side device 1 as the send request amount is stored in the buffer memory. This is the difference between the amount of data and the amount of data D.

局側装置１は、時刻Ｔａ４にデータＤ及びレポートＲ２を受信すると、データＤを上位ネットワーク８に送出し、レポートＲ２についてはレポートＲ１の場合と同様の処理を行なう。
以上のシーケンスは、すべての宅側装置２Ａ〜２Ｃに対して独立に行なわれ、運用時間が終了するまで、時刻Ｔａ３〜時刻Ｔａ４の処理が繰り返される。 When receiving the data D and the report R2 at the time Ta4, the station-side device 1 sends the data D to the upper network 8, and the report R2 performs the same processing as that for the report R1.
The above sequence is performed independently for all the home-side devices 2A to 2C, and the processing from time Ta3 to time Ta4 is repeated until the operation time ends.

〔上り方向通信のシーケンス〕
図９は、ＰＯＮシステムでの上り方向通信を示すシーケンス図であり、分散割当方式の一例を示している。
以下、図９の左側から右側に向かって時間が進行するとして、局側装置１を主体としたＰＯＮシステムの動作について説明する。 [Uplink communication sequence]
FIG. 9 is a sequence diagram showing uplink communication in the PON system, and shows an example of a distributed allocation method.
Hereinafter, the operation of the PON system mainly including the station side apparatus 1 will be described on the assumption that time advances from the left side to the right side in FIG.

まず、局側装置１は、各宅側装置２Ｃ，２Ｂ，２Ａに対して、それぞれゲートＧｃ１，Ｇｂ１，Ｇａ１を順次送出する。
次に、局側装置１は、各宅側装置２Ｃ，２Ｂ，２ＡからそれぞれレポートＲｃ１，Ｒｂ１，Ｒａ１を受信すると、最初にデータの送出を許可する宅側装置２Ｃに対するゲートＧｃ２を送出する。そして、局側装置１は、宅側装置２Ｃから送出されるデータＤｃ１及び次のレポートＲｃ２を受信すると、これと並行して、宅側装置２Ｂに対するゲートＧｂ２を送出する。 First, the station side device 1 sequentially sends out the gates Gc1, Gb1, and Ga1 to the home side devices 2C, 2B, and 2A, respectively.
Next, when the station side device 1 receives the reports Rc1, Rb1, and Ra1 from the home side devices 2C, 2B, and 2A, respectively, the station side device 1 first sends out the gate Gc2 to the home side device 2C that permits transmission of data. When receiving the data Dc1 and the next report Rc2 sent from the home side device 2C, the station side device 1 sends the gate Gb2 to the home side device 2B in parallel therewith.

局側装置１は、宅側装置２Ｂから送出されるデータＤｂ１及び次のレポートＲｂ２を受信すると、これと並行して、宅側装置２Ａに対するグラントＧａ２を送出する。また、続いて、宅側装置２Ｃに対するグラントＧｃ３も送出する。その後、局側装置１は、宅側装置２Ａから送出されるデータＤａ１及び次のレポートＲａ２を受信する。
また、局側装置１は、宅側装置２Ｃから送出されるデータＤｃ２及び次のレポートＲｃ３を受信するとともに、これと並行して、宅側装置２Ｂに対するグラントＧｂ３を送出する。 Upon receiving the data Db1 sent from the home device 2B and the next report Rb2, the station device 1 sends the grant Ga2 to the home device 2A in parallel with this. Subsequently, the grant Gc3 for the home device 2C is also sent. Thereafter, the station side apparatus 1 receives the data Da1 and the next report Ra2 transmitted from the home side apparatus 2A.
Further, the station side device 1 receives the data Dc2 sent from the home side device 2C and the next report Rc3, and at the same time, sends the grant Gb3 to the home side device 2B.

更に、局側装置１は、宅側装置２Ｂから送出されるデータＤｂ２及び次のレポートＲｂ３を受信するとともに、これと並行して、宅側装置２Ａに対するグラントＧａ３を送出する。ここで、例えば宅側装置２Ａから送出されるデータがなければ、図示のように、局側装置１は宅側装置２Ａから次のレポートＲａ３のみを受信する。
これ以降、同様の処理が繰り返され、局側装置１は、順次各宅側装置２Ａ〜２Ｃに対して帯域を動的に割り当てて、データの受信を繰り返す。 Further, the station side device 1 receives the data Db2 sent from the home side device 2B and the next report Rb3, and at the same time, sends the grant Ga3 to the home side device 2A. Here, for example, if there is no data transmitted from the home apparatus 2A, the station apparatus 1 receives only the next report Ra3 from the home apparatus 2A as shown in the figure.
Thereafter, the same processing is repeated, and the station side apparatus 1 dynamically allocates a band to each of the home side apparatuses 2A to 2C sequentially and repeats data reception.

上記シーケンスの通り、ＰＯＮシステムの局側装置１は、上り方向通信の時分割制御のために、自身が管理する各宅側装置２Ａ〜２Ｃに送信許可を行うためのゲートＧを配布するので、当該局側装置１は、各宅側装置２Ａ〜２Ｃが次に送信する光バースト信号Ｂ１〜Ｂ３の受信時期を、実際の受信前に予め把握している。   As the above sequence, the station-side device 1 of the PON system distributes the gate G for permitting transmission to each of the home-side devices 2A to 2C managed by itself for the time division control of the uplink communication. The station side device 1 knows in advance the reception timing of the optical burst signals B1 to B3 that each of the home side devices 2A to 2C transmits next before actual reception.

〔宅側装置の構成〕
図２は、宅側装置２の内部構成の概略を示すブロック図である。
図２に示すように、宅側装置２は、ＰＯＮ側（図２左側）からユーザネットワーク９側に向かって順に、合分波部２０１、光受信部２０２、光送信部２０３、ＰＯＮ側受信部２０４、ＰＯＮ側送信部２０５、宅側信号処理部２０６、データ中継処理部２０７、ユーザネットワーク側送信部２０８、及びユーザネットワーク側受信部２０９を備えている。 [Configuration of home-side equipment]
FIG. 2 is a block diagram illustrating an outline of the internal configuration of the home-side apparatus 2.
As shown in FIG. 2, the home-side device 2 includes a multiplexing / demultiplexing unit 201, an optical receiving unit 202, an optical transmitting unit 203, and a PON side receiving unit in order from the PON side (left side in FIG. 2) toward the user network 9 side. 204, a PON side transmission unit 205, a home side signal processing unit 206, a data relay processing unit 207, a user network side transmission unit 208, and a user network side reception unit 209.

図２において、局側装置１が送信した波長λ２の下り方向の光信号は、合分波部２０１を通過して光受信部２０２により電気信号に変換され、更に、この電気信号はＰＯＮ側受信部２０４により受信される。
ＰＯＮ側受信部２０４は、受信したフレームのヘッダ部分を読み取ることにより、当該フレームが自己宛（ここでは、自己又は自己の配下のユーザネットワーク９内の装置宛を意味する。）であるか否かを判定する。 In FIG. 2, the downstream optical signal having the wavelength λ 2 transmitted by the station side device 1 passes through the multiplexing / demultiplexing unit 201 and is converted into an electrical signal by the optical receiving unit 202, and this electrical signal is further received by the PON side. Received by the unit 204.
The PON side receiving unit 204 reads the header portion of the received frame to determine whether or not the frame is addressed to itself (in this case, it means addressed to itself or a device in the user network 9 under its control). Determine.

この判定の結果、自己宛であれば、ＰＯＮ側受信部２０４は当該フレームを取り込み、そうでなければ、当該フレームを廃棄する。例えば、上記の宛先判定を行うためのヘッダ情報の例として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖで想定されている論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）を挙げることができる。
更に、ＰＯＮ側受信部２０４は、フレームのヘッダ部分を読み取ることにより、受信したフレームがデータフレームであるか、又は、ゲートフレームであるかを判定する。 As a result of this determination, if it is addressed to itself, the PON-side receiving unit 204 takes in the frame, and if not, discards the frame. For example, as an example of header information for performing the above destination determination, a logical link identifier (LLID) assumed in IEEE 802.3av can be cited.
Furthermore, the PON-side receiving unit 204 determines whether the received frame is a data frame or a gate frame by reading the header portion of the frame.

この判定の結果、フレームがデータフレームであれば、ＰＯＮ側受信部２０４はこれをデータ中継処理部２０７に送る。データ中継処理部２０７は、ユーザネットワーク側送信部２０８に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームはユーザネットワーク側送信部２０８からユーザネットワーク９へ送出される。
また、上記判定の結果、フレームがゲートフレームであれば、ＰＯＮ側受信部２０４はこれを宅側信号処理部２０６に転送する。宅側信号処理部２０６は、ゲートフレームに基づいて上り方向の送出をデータ中継処理部２０７に指示する。 If the result of this determination is that the frame is a data frame, the PON side receiving unit 204 sends it to the data relay processing unit 207. The data relay processing unit 207 performs predetermined relay processing such as transmission control for the user network side transmission unit 208, and the processed frame is transmitted from the user network side transmission unit 208 to the user network 9.
As a result of the determination, if the frame is a gate frame, the PON side receiving unit 204 transfers it to the home side signal processing unit 206. The home-side signal processing unit 206 instructs the data relay processing unit 207 to perform uplink transmission based on the gate frame.

一方、ユーザネットワーク９からのフレームは、ユーザネットワーク側受信部２０９によって受信され、データ中継処理部２０７に転送される。転送されたフレームは、データ中継処理部２０７内のバッファメモリに一旦蓄積され、また、そのデータ量が宅側信号処理部２０６に通知される。
宅側信号処理部２０６は、ＰＯＮ側送信部２０５に対して送信制御を行い、所定のタイミングで、バッファメモリに蓄積されているフレームをＰＯＮ側送信部２０５に出力させるとともに、通知されたバッファメモリ内のデータ蓄積量に基づいてレポートフレームを作成して、ＰＯＮ側送信部２０５に出力させる。 On the other hand, a frame from the user network 9 is received by the user network side receiving unit 209 and transferred to the data relay processing unit 207. The transferred frame is temporarily stored in the buffer memory in the data relay processing unit 207, and the data amount is notified to the home signal processing unit 206.
The home-side signal processing unit 206 performs transmission control on the PON-side transmission unit 205, causes the PON-side transmission unit 205 to output frames stored in the buffer memory at a predetermined timing, and notifies the notified buffer memory A report frame is created based on the amount of data stored therein and output to the PON side transmission unit 205.

ＰＯＮ側送信部２０５の出力信号は、光送信部２０３で光信号に変換され、波長λ１でかつ所定の伝送レート（１０．３１２５Ｇｂｐｓ）の光信号として、合分波部２０１を介して上り方向に送信される。
また、図２に示すように、ＰＯＮ側送信部２０５は、内部に物理層符号化部２１０とＦＥＣ符号化部２１１とを備えている。
物理層符号化部２１０は、データ中継処理部２０７から送られてくるデータに対して６４Ｂ／６６Ｂ符号化を行い、ＦＥＣ符号化部２１１は、符号化されたデータに対して更に冗長ビットを付加して所定の誤り訂正符号を生成する。 The output signal of the PON side transmission unit 205 is converted into an optical signal by the optical transmission unit 203, and is transmitted in the upstream direction via the multiplexing / demultiplexing unit 201 as an optical signal having a wavelength λ1 and a predetermined transmission rate (10.3125 Gbps). Sent.
As shown in FIG. 2, the PON side transmission unit 205 includes a physical layer encoding unit 210 and an FEC encoding unit 211 inside.
The physical layer encoding unit 210 performs 64B / 66B encoding on the data sent from the data relay processing unit 207, and the FEC encoding unit 211 adds redundant bits to the encoded data. Thus, a predetermined error correction code is generated.

なお、物理層符号化部２１０は、６４Ｂ／６６Ｂ符号化と同時に、所定のパターン（ＩＥＥＥ８０２．３ａｖでは６６ビットの同期パターンの繰り返し）からなるプリアンブルをデータに付加する。プリアンブル長は、宅側信号処理部２０６からの通知に応じて変更可能となっている。   The physical layer encoding unit 210 adds a preamble including a predetermined pattern (repetition of a 66-bit synchronization pattern in IEEE802.3av) to data simultaneously with 64B / 66B encoding. The preamble length can be changed according to the notification from the home-side signal processing unit 206.

〔宅側装置の光受信部及びＰＯＮ側受信部〕
図３は、宅側装置２の光受信部２０２とＰＯＮ側受信部２０４の内部構成の一例を示すブロック図である。
図３に示すように、宅側装置２の光受信部２０２は、内部に、光電変換素子２１２、増幅器２１３、比較器２１４、クロック・データ再生部２１５、及びバイアス部２１６を備えている。また、宅側装置２のＰＯＮ側受信部２０４は、内部に、ＦＥＣ復号化部２１７、物理層復号化部２１８、フレーム再生部２１９、制御部２２０、及び記憶部２２１を備えている。 [Optical receiver and PON receiver of home device]
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the internal configuration of the optical receiver 202 and the PON receiver 204 of the home device 2.
As shown in FIG. 3, the optical receiving unit 202 of the home-side apparatus 2 includes a photoelectric conversion element 212, an amplifier 213, a comparator 214, a clock / data recovery unit 215, and a bias unit 216. Further, the PON side receiving unit 204 of the home side apparatus 2 includes an FEC decoding unit 217, a physical layer decoding unit 218, a frame reproduction unit 219, a control unit 220, and a storage unit 221.

光受信部２０２の光電変換素子２１２は、半導体受光素子の一種であるアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）よりなり、下り方向の光信号Ｃ１の受光量に対応するレベルの電気信号を出力し、増幅器２１３は光電変換後の電気信号を増幅する。
比較器２１４は、増幅器２１３の出力信号を所定の閾値と比較して二値化する。クロック・データ再生部２１５は、比較器２１４から受けた二値信号に同期して、タイミング成分（クロック信号）とデータ信号とを再生する。 The photoelectric conversion element 212 of the light receiving unit 202 is composed of an avalanche photodiode (APD) which is a kind of semiconductor light receiving element, and outputs an electric signal having a level corresponding to the amount of light received in the downstream optical signal C1, and the amplifier 213 The electric signal after photoelectric conversion is amplified.
The comparator 214 compares the output signal of the amplifier 213 with a predetermined threshold value and binarizes it. The clock / data recovery unit 215 recovers the timing component (clock signal) and the data signal in synchronization with the binary signal received from the comparator 214.

バイアス部２１６は、ＡＰＤ２１２に逆方向のバイアス電圧Ｖｉを付与するバイアス回路よりなり、後述する制御部２２０からの制御信号Ｓｉに対応して、ＡＰＤ２１２を適正な増倍率とするためのバイアス電圧Ｖｉを生成する。
一方、ＰＯＮ側受信部２０４のＦＥＣ復号化部２１７は、再生されたデータ信号に対して所定の誤り訂正復号化（ＦＥＣ復号化）を行い、物理層復号化部２１８は、再生されたデータ信号に対して６４Ｂ／６６Ｂ復号化を行う。 The bias unit 216 includes a bias circuit that applies a reverse bias voltage Vi to the APD 212. In response to a control signal Si from the control unit 220 described later, the bias unit 216 sets a bias voltage Vi for setting the APD 212 to an appropriate multiplication factor. Generate.
On the other hand, the FEC decoding unit 217 of the PON side receiving unit 204 performs predetermined error correction decoding (FEC decoding) on the reproduced data signal, and the physical layer decoding unit 218 performs the reproduced data signal. Are subjected to 64B / 66B decoding.

上記ＦＥＣ復号化部２１７が行う誤り訂正復号は、後述する局側装置１のＦＥＣ符号化部１１１（図４参照）が生成した誤り訂正符号に対応する復号化処理である。
また、ＦＥＣ復号化部２１７は、誤り訂正復号の際の誤り訂正数のカウント機能を有しており、ＦＥＣ復号化部２１７がカウントした誤り訂正数は、後述する制御部２２０に入力される。 The error correction decoding performed by the FEC decoding unit 217 is a decoding process corresponding to an error correction code generated by the FEC encoding unit 111 (see FIG. 4) of the station-side device 1 described later.
The FEC decoding unit 217 has a function of counting the number of error corrections at the time of error correction decoding, and the number of error corrections counted by the FEC decoding unit 217 is input to the control unit 220 described later.

フレーム再生部２１９は、復号化されたデータからフレームの境界を検出し、例えば、イーサネット（登録商標）フレームを復元する。また、フレーム再生部２１９は、フレームのヘッダ部分を読み取り、受信フレームがデータフレームであるか、或いは、メディアアクセス制御のための制御情報であるゲートフレームであるかを判定する。
上記判定の結果、フレームがデータフレームであれば、フレーム再生部２１９はそれをデータ中継処理部２０７に送り、フレームがゲートフレームであれば、ＰＯＮ側受信部２０４はそれを宅側信号処理部２０６に転送する。 The frame reproducing unit 219 detects a frame boundary from the decoded data and restores, for example, an Ethernet (registered trademark) frame. The frame playback unit 219 reads the header portion of the frame and determines whether the received frame is a data frame or a gate frame that is control information for media access control.
As a result of the determination, if the frame is a data frame, the frame reproducing unit 219 sends it to the data relay processing unit 207, and if the frame is a gate frame, the PON side receiving unit 204 sends it to the home side signal processing unit 206. Forward to.

〔制御部によるバイアス電圧の最適化処理（宅側装置の場合）〕
前記した通り、ＦＥＣ復号化部２１７は、誤り訂正復号化の処理と同時に、誤り訂正数を制御部２２０に通知する。
そこで、制御部２２０は、通知された誤り訂正数を所定時間ごとにカウントすることによって訂正頻度（＝誤り訂正数／データ信号のシンボル数）を算出し、それに基づいて、バイアス部２１６が出力するバイアス電圧Ｖｉを最適化するための制御信号Ｓｉを生成する。以下、この制御部による最適化処理を説明する。 [Bias voltage optimization processing by the control unit (in the case of home equipment)]
As described above, the FEC decoding unit 217 notifies the control unit 220 of the number of error corrections simultaneously with the error correction decoding process.
Therefore, the control unit 220 calculates the correction frequency (= the number of error corrections / the number of symbols in the data signal) by counting the notified number of error corrections every predetermined time, and the bias unit 216 outputs based on the calculation frequency. A control signal Si for optimizing the bias voltage Vi is generated. Hereinafter, optimization processing by this control unit will be described.

図６は、ＡＰＤ２１２の出力特性の１つである、バイアス電圧と光電流（ＰＤ電流）の関係を示すグラフである。
この図６に示すように、光通信用のＡＰＤ２１２では、バイアス電圧を高くすると、ＰＤ電流（図６では、平均で−３０ｄＢｍの光信号を受信している例）も増加し、増倍効果により受信感度が改善されるが、暗電流も増加するため、増倍率Ｍがほぼ１０程度で受信感度が最適値を示すようになっている。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the bias voltage and the photocurrent (PD current), which is one of the output characteristics of the APD 212.
As shown in FIG. 6, in the APD 212 for optical communication, when the bias voltage is increased, the PD current (in FIG. 6, an example of receiving an optical signal of −30 dBm on average) increases, and due to the multiplication effect. Although the reception sensitivity is improved, the dark current also increases. Therefore, when the multiplication factor M is approximately 10, the reception sensitivity shows an optimum value.

このため、ＡＰＤ２１２のバイアス電圧を、最適な増倍率（Ｍ＝１０付近）に対応する電圧値（３０Ｖ付近）から高くしても、ショットノイズや暗電流が増加してＳＮ比が劣化すると考えられ、また、その電圧値から低くしても受信感度は不十分になる。
そこで、ＡＰＤ２１２のバイアス電圧と出力信号の受信誤り率ＢＥＲ（≒訂正頻度）との関係を求めると、例えば図７に示すように、そのＢＥＲは、ＡＰＤ２１２のバイアス電圧に対して凸関数の関係になることが判明した。 For this reason, even if the bias voltage of the APD 212 is increased from a voltage value (near 30 V) corresponding to the optimum multiplication factor (near M = 10), it is considered that shot noise and dark current increase and the SN ratio deteriorates. Also, even if the voltage value is lowered, the reception sensitivity becomes insufficient.
Accordingly, when the relationship between the bias voltage of the APD 212 and the reception error rate BER (≈correction frequency) of the output signal is obtained, the BER has a convex function relationship with respect to the bias voltage of the APD 212 as shown in FIG. Turned out to be.

なお、図７（ａ）は、ＡＰＤ２１２の受信信号レベルが小さいために、ＢＥＲが比較的高いレベル（１０-4〜１０-2）の場合のグラフを示しており、図７（ｂ）は、ＡＰＤ２１２の受信信号レベルが大きいために、ＢＥＲが比較的低いレベル（１０-12〜１０-10後）の場合のグラフを示している。
このように、ＡＰＤ２１２のバイアス電圧は、受信信号のＢＥＲのレベルに拘わらず当該ＢＥＲを最小にする最適値が存在し、ＢＥＲと凸関数の関係になる。 7A shows a graph when the BER is relatively high (10 −4 to 10 −2 ) because the received signal level of the APD 212 is small, and FIG. Since the received signal level of the APD 212 is large, the graph shows a case where the BER is relatively low (after 10 −12 to 10 −10 ).
Thus, the bias voltage of the APD 212 has an optimum value that minimizes the BER regardless of the BER level of the received signal, and has a relationship between the BER and the convex function.

本実施形態の宅側装置２は、上記知見に基づき、ＦＥＣ復号化部２１７での誤り訂正数を宅側装置２の運用中に監視し、その誤り訂正数から求めた訂正頻度（≒ＢＥＲ）に基づいて、訂正頻度が現状よりも小さくなる方向に、バイアス部２１６が生成するバイアス電圧Ｖｉを改善することを本旨としている。   Based on the above knowledge, the home side apparatus 2 of the present embodiment monitors the number of error corrections in the FEC decoding unit 217 during operation of the home side apparatus 2, and the correction frequency (≈BER) obtained from the number of error corrections. Based on the above, it is intended to improve the bias voltage Vi generated by the bias unit 216 in a direction in which the correction frequency becomes smaller than the current state.

〔制御部の最適化処理の具体例〕
より具体的には、ＰＯＮ側受信部２０４の制御部２２０は、制御信号Ｓｉによりバイアス電圧Ｖｉを前後に変化させ、その際の訂正頻度をＦＥＣ復号化部２１７から通知される誤り訂正数を所定時間ごとにカウントすることによって算出し、それを現時点の訂正頻度と比較し、例えば山登り法等のロジックにより、訂正頻度が小さくなる方向にバイアス電圧Ｖｉを変化させ、その値を改善する。 [Specific example of optimization processing of the control unit]
More specifically, the control unit 220 of the PON side receiving unit 204 changes the bias voltage Vi back and forth by the control signal Si, and sets the number of error corrections notified from the FEC decoding unit 217 for the correction frequency at that time. It is calculated by counting every time, compared with the current correction frequency, and the bias voltage Vi is changed in a direction in which the correction frequency becomes smaller by using a logic such as a hill climbing method, and the value is improved.

例えば、図７（ａ）のｄ２が現時点とすると、バイアス電圧Ｖｉを前後に変化させ、ｄ１とｄ３の訂正頻度を取得し、訂正頻度が小さくなるｄ３の方向にバイアス電圧Ｖｉを変化させる。現時点がｄ３に移ると、バイアス電圧Ｖｉを前後に変化させたｄ２、ｄ４はともに訂正頻度が悪くなる方向にあるため、現時点のバイアス電圧を維持すればよい。
バイアス電圧Ｖｉの調整範囲において、訂正頻度が凸関数を形成しているので、上記処理を行うことにより、バイアス電圧Ｖｉが訂正頻度を最小にする最適値に収束する。 For example, when d2 in FIG. 7A is the current time, the bias voltage Vi is changed back and forth, the correction frequencies of d1 and d3 are acquired, and the bias voltage Vi is changed in the direction of d3 where the correction frequency decreases. When the current time shifts to d3, both d2 and d4, which have changed the bias voltage Vi forward and backward, are in a direction in which the correction frequency becomes worse, so the current bias voltage may be maintained.
Since the correction frequency forms a convex function in the adjustment range of the bias voltage Vi, the bias voltage Vi converges to an optimum value that minimizes the correction frequency by performing the above processing.

このように、下り方向の光信号Ｃ１の受信装置として機能する本実施形態の宅側装置２によれば、制御部２２０が、ＦＥＣ復号化部２１７における訂正頻度に基づいてＡＰＤ２１２に印加するバイアス電圧Ｖｉの最適値を決定するので、宅側装置２の運用状態においても、ＡＰＤ２１２に印加するバイアス電圧Ｖｉを自動的に最適化することができる。
このため、製造時におけるバイアス電圧Ｖｉの設定作業が不要となり、作業手間を低減できるとともに、環境変化や経年変化によって受信特性が変化しても、バイアス電圧Ｖｉを最適化することができる。
また、バイアス電圧Ｖｉを変化させた際の訂正頻度を参照データとして記憶部２２１に記憶すれば、参照データをもとにバイアス電圧Ｖｉの最適値を推定することができ、より速くバイアス電圧Ｖｉが訂正頻度を最小にする最適値に収束させることができる。 As described above, according to the home-side device 2 of the present embodiment that functions as a receiving device for the optical signal C1 in the downstream direction, the control unit 220 applies the bias voltage to the APD 212 based on the correction frequency in the FEC decoding unit 217. Since the optimum value of Vi is determined, the bias voltage Vi applied to the APD 212 can be automatically optimized even in the operating state of the home device 2.
For this reason, the setting operation of the bias voltage Vi at the time of manufacture becomes unnecessary, and the labor can be reduced, and the bias voltage Vi can be optimized even if the reception characteristic changes due to an environmental change or a secular change.
Also, if the correction frequency when the bias voltage Vi is changed is stored in the storage unit 221 as reference data, the optimum value of the bias voltage Vi can be estimated based on the reference data, and the bias voltage Vi can be determined more quickly. It is possible to converge to an optimum value that minimizes the correction frequency.

〔制御部の最適化処理のその他の特徴〕
ところで、ＡＰＤ２１２のバイアス電圧Ｖｉが降伏電圧を超える値になると、過電流によってＡＰＤ２１２やプリアンプ等を破壊する恐れがある。従って、上記最適化処理を行うためにバイアス電圧Ｖｉの値を調整する場合には、なるべく小さい値から大きい値に移行させることが好ましい。
そこで、本実施形態の制御部２２０は、起動時におけるバイアス電圧Ｖｉの初期値を、当該バイアス電圧Ｖｉの最適値よりも低い値に設定するようになっている。 [Other features of optimization processing of control unit]
By the way, when the bias voltage Vi of the APD 212 becomes a value exceeding the breakdown voltage, the APD 212, the preamplifier, or the like may be destroyed by an overcurrent. Therefore, when adjusting the value of the bias voltage Vi in order to perform the optimization process, it is preferable to shift from the smallest value to the largest value.
Therefore, the control unit 220 of the present embodiment sets the initial value of the bias voltage Vi at the time of startup to a value lower than the optimum value of the bias voltage Vi.

具体的には、例えば、図７に示すｄ１〜ｄ５において、ｄ３のバイアス電圧値が最適値であるとすると、制御部２２０は、起動時のバイアス電圧Ｖｉの初期値をｄ２のバイアス電圧値或いはそれ未満に設定している。
このため、上記最適化処理を行うに当たって、バイアス電圧Ｖｉの値の調整の際にその値が大きくなり過ぎることがなく、ＡＰＤ２１２やその他の回路素子の破損を未然に防止することができる。 Specifically, for example, in d1 to d5 shown in FIG. 7, if the bias voltage value of d3 is an optimum value, the control unit 220 sets the initial value of the bias voltage Vi at the time of activation as the bias voltage value of d2 or It is set to less than that.
For this reason, when performing the optimization process, the value of the bias voltage Vi is not excessively increased, and the APD 212 and other circuit elements can be prevented from being damaged.

また、本実施形態の制御部２２０では、例えば、バイアス部２１６に設けられた温度センサ（図示せず）の検出信号に基づいて、ＡＰＤ２１２の温度を測定しており、起動時におけるＡＰＤ２１２の温度に基づいて、起動時におけるバイアス電圧Ｖｉの初期値を設定するようになっている。
この場合、ＡＰＤ２１２の温度変化がバイアス電圧Ｖｉの変化に及ぼす影響を補償した初期値を設定することができ、ＡＰＤ２１２の温度変化によって初期値が最適値から大きく外れるのを防止することができる。従って、初期値から最適値への収束時間を速めることができる。 Further, in the control unit 220 of this embodiment, for example, the temperature of the APD 212 is measured based on a detection signal of a temperature sensor (not shown) provided in the bias unit 216, and the temperature of the APD 212 at the time of activation is measured. Based on this, the initial value of the bias voltage Vi at startup is set.
In this case, an initial value that compensates for the influence of the temperature change of the APD 212 on the change of the bias voltage Vi can be set, and the initial value can be prevented from greatly deviating from the optimum value due to the temperature change of the APD 212. Therefore, the convergence time from the initial value to the optimum value can be accelerated.

一方、現時点の訂正頻度が小さく、訂正頻度を精度よく取得できない場合には、バイアス電圧Ｖｉの最適値を決定できない。この場合には、そもそも所望の受信感度が既に実現されているので、バイアス電圧の最適値を求める必要がない。
図７（ｂ）において、例えば、１０12ビットの信号を受信する毎に訂正頻度を更新して取得するとする。この場合、ＢＥＲが１０-11以下（点線部分）では訂正頻度を更新する時間間隔内に発生するエラー数が小さく、訂正頻度を精度よく取得できない。例えば、ｄ２とｄ３において時間間隔内にエラーが発生しなかったとする。この場合には、ともに訂正頻度が０となり、バイアス電圧Ｖｉの最適値を決定できない。しかし、所望の受信感度が１０-11より大きい場合には、所望の受信感度が実現されているため、それ以上にバイアス電圧の最適値を求める必要がない。
そこで、本実施形態の制御部２２０は、バイアス電圧Ｖｉの最適値を特定不能な程度に低頻度の所定値（例えば、１０-11以下の訂正頻度値）よりも訂正頻度が小さい場合には、現時点のバイアス電圧Ｖｉの値をそのまま維持するようになっている。
当然ながら、所望のＢＥＲよりも小さい訂正頻度を測定できる必要があり、訂正頻度を更新する時間間隔は１／ＢＥＲビットの受信時間以上である必要があり、その１０倍程度以上に設定しておくことが望ましい。 On the other hand, when the current correction frequency is small and the correction frequency cannot be obtained with high accuracy, the optimum value of the bias voltage Vi cannot be determined. In this case, since the desired reception sensitivity is already realized, it is not necessary to obtain the optimum value of the bias voltage.
In FIG. 7B, for example, it is assumed that the correction frequency is updated and acquired every time a signal of 10 12 bits is received. In this case, when the BER is 10 −11 or less (dotted line portion), the number of errors generated within the time interval for updating the correction frequency is small, and the correction frequency cannot be obtained with high accuracy. For example, it is assumed that no error occurs in the time interval at d2 and d3. In this case, the correction frequency is 0 in both cases, and the optimum value of the bias voltage Vi cannot be determined. However, when the desired reception sensitivity is larger than 10 −11 , the desired reception sensitivity is realized, and it is not necessary to obtain an optimum value of the bias voltage beyond that.
Therefore, the control unit 220 of the present embodiment, when the correction frequency is smaller than a predetermined value (for example, a correction frequency value of 10 −11 or less) that is low in frequency so that the optimum value of the bias voltage Vi cannot be specified, The current value of the bias voltage Vi is maintained as it is.
Naturally, it is necessary to be able to measure a correction frequency smaller than the desired BER, and the time interval for updating the correction frequency needs to be equal to or longer than the reception time of 1 / BER bit, and is set to about 10 times or more of that. It is desirable.

もっとも、この場合に、現時点のバイアス電圧Ｖｉの値を更に低下させるようにしてもよく、この場合には、バイアス電圧Ｖｉを生成するためのバイアス部２１６の消費電力を低減できるという付加的な効果が得られる。
また、本実施形態の制御部２２０は、訂正頻度を更新する時間間隔が変更可能になっている。この場合、訂正頻度が比較的高い宅側装置２（例えば、図７（ａ）のｄ１〜ｄ５の特性を有する宅側装置２）の場合には、上記時間間隔を出来るだけ短く設定することにより、バイアス電圧の最適値を可及的速やかに算出することができる。 However, in this case, the value of the current bias voltage Vi may be further reduced, and in this case, an additional effect that the power consumption of the bias unit 216 for generating the bias voltage Vi can be reduced. Is obtained.
In addition, the control unit 220 of the present embodiment can change the time interval for updating the correction frequency. In this case, in the case of the home-side device 2 having a relatively high correction frequency (for example, the home-side device 2 having the characteristics d1 to d5 in FIG. 7A), the time interval is set as short as possible. The optimum value of the bias voltage can be calculated as quickly as possible.

逆に、訂正頻度が比較的低い宅側装置２（例えば、図７（ｂ）のｄ１〜ｄ５の特性を有する宅側装置２）の場合には、上記時間間隔を長く設定することにより、訂正頻度が精度よく取得できないバイアス電圧Ｖｉの範囲（図７（ｂ）の破線の範囲）を出来るだけ狭くすることができ、バイアス電圧Ｖｉの最適値の調整精度を向上することができる。   On the other hand, in the case of the home-side device 2 having a relatively low correction frequency (for example, the home-side device 2 having the characteristics of d1 to d5 in FIG. 7B), the correction is performed by setting the time interval long. The range of the bias voltage Vi that cannot be obtained with high accuracy (the range of the broken line in FIG. 7B) can be made as narrow as possible, and the adjustment accuracy of the optimum value of the bias voltage Vi can be improved.

〔局側装置の構成〕
図４は、局側装置１の内部構成の概略を示すブロック図である。
図４に示すように、局側装置１は、ＰＯＮ側（図４の右側）から上位ネットワーク８側に向かって順に、合分波部１０１、光受信部１０２、光送信部１０３、ＰＯＮ側受信部１０４、ＰＯＮ側送信部１０５、局側信号処理部１０６、データ中継処理部１０７、上位ネットワーク側送信部１０８、及び上位ネットワーク側受信部１０９を備えている。 [Configuration of station side equipment]
FIG. 4 is a block diagram illustrating an outline of the internal configuration of the station-side device 1.
As illustrated in FIG. 4, the station side device 1 sequentially includes a multiplexing / demultiplexing unit 101, an optical reception unit 102, an optical transmission unit 103, and a PON side reception from the PON side (right side in FIG. 4) toward the upper network 8 side. Unit 104, PON side transmission unit 105, station side signal processing unit 106, data relay processing unit 107, upper network side transmission unit 108, and upper network side reception unit 109.

図４において、宅側装置２が上り方向に送信した波長λ１の光信号（光バースト信号）は、合分波部１０１を通過して光受信部１０２により電気信号に変換され、更に、この電気信号はＰＯＮ側受信部１０４により受信される。
ＰＯＮ側受信部１０４は、受信したフレームのヘッダ部分を読み取ることにより、当該フレームがデータフレームであるか、又は、レポートフレームであるかを判定する。 In FIG. 4, an optical signal (optical burst signal) having a wavelength λ 1 transmitted by the home-side apparatus 2 in the upstream direction passes through the multiplexing / demultiplexing unit 101 and is converted into an electrical signal by the optical receiving unit 102. The signal is received by the PON side receiving unit 104.
The PON side receiving unit 104 determines whether the frame is a data frame or a report frame by reading the header portion of the received frame.

この判定の結果、フレームがデータフレームであれば、ＰＯＮ側受信部１０４はこれをデータ中継処理部１０７に送る。データ中継処理部１０７は、上位ネットワーク側送信部１０８に対する送信制御等の所定の中継処理を行い、処理後のフレームは上位ネットワーク側送信部１０８から上位ネットワーク８へ送出される。
また、上記判定の結果、フレームがレポートフレームであれば、ＰＯＮ側受信部１０４はこれを局側信号処理部１０６に転送する。局側信号処理部１０６は、このレポートに基づいて制御情報としてのゲートフレームを生成し、このゲートフレームを、ＰＯＮ側送信部１０５及び光送信部１０３によって下り方向へ送信させる。 If the result of this determination is that the frame is a data frame, the PON side receiving unit 104 sends it to the data relay processing unit 107. The data relay processing unit 107 performs predetermined relay processing such as transmission control for the upper network side transmission unit 108, and the processed frame is transmitted from the upper network side transmission unit 108 to the upper network 8.
As a result of the determination, if the frame is a report frame, the PON side receiving unit 104 transfers this to the station side signal processing unit 106. The station-side signal processing unit 106 generates a gate frame as control information based on this report, and causes the PON-side transmission unit 105 and the optical transmission unit 103 to transmit the gate frame in the downlink direction.

また、局側信号処理部１０６は、宅側装置２Ａ〜２Ｃに配付するゲートフレームの生成に際して、その宅側装置２Ａ〜２Ｃから次に上り方向の光バースト信号Ｂ１〜Ｂ３を受信する時期（受信タイミング）Ｔｒを、ＰＯＮ側受信部１０４の制御部１２０（図５参照）に通知する。   Further, when generating the gate frame to be distributed to the home-side devices 2A to 2C, the station-side signal processing unit 106 receives the next upstream optical burst signals B1 to B3 from the home-side devices 2A to 2C (reception) (Timing) Tr is notified to the control unit 120 (see FIG. 5) of the PON side receiving unit 104.

一方、上位ネットワーク８からの下りフレームは、上位ネットワーク側受信部１０９により受信されて、データ中継処理部１０７に送られる。データ中継処理部１０７は、その下りフレームをＰＯＮ側送信部１０５に渡す。
また、その下りフレームは、光送信部１０３において、波長λ２でかつ所定の伝送レート（１０．３１２５Ｇｂｐｓ）の光信号に変換され、合分波部１０１を介して下り方向に送信される。 On the other hand, the downstream frame from the upper network 8 is received by the upper network side reception unit 109 and sent to the data relay processing unit 107. The data relay processing unit 107 passes the downstream frame to the PON side transmission unit 105.
The downstream frame is converted into an optical signal having a wavelength λ2 and a predetermined transmission rate (10.3125 Gbps) in the optical transmission unit 103 and transmitted in the downstream direction via the multiplexing / demultiplexing unit 101.

また、図４に示すように、ＰＯＮ側送信部１０５は、内部に物理層符号化部１１０とＦＥＣ符号化部１１１とを備えている。
物理層符号化部１１０は、データ中継処理部１０７から送られてくるデータに対して６４Ｂ／６６Ｂ符号化を行い、ＦＥＣ符号化部１１１は、符号化されたデータに対して更に冗長ビットを付加して所定の誤り訂正符号を生成する。 Further, as shown in FIG. 4, the PON side transmission unit 105 includes a physical layer encoding unit 110 and an FEC encoding unit 111 inside.
The physical layer encoding unit 110 performs 64B / 66B encoding on the data sent from the data relay processing unit 107, and the FEC encoding unit 111 further adds redundant bits to the encoded data. Thus, a predetermined error correction code is generated.

〔局側装置の光受信部及びＰＯＮ側受信部〕
図５は、局側装置１の光受信部１０２とＰＯＮ側受信部１０４の内部構成の一例を示すブロック図である。
図５に示すように、局側装置１の光受信部１０２は、内部に、光電変換素子１１２、増幅器１１３、比較器１１４、クロック・データ再生部１１５、及びバイアス部１１６を備えている。また、局側装置１のＰＯＮ側受信部１０４は、内部に、ＦＥＣ復号化部１１７、物理層復号化部１１８、フレーム再生部１１９、制御部１２０、及び記憶部１２１を備えている。 [Optical receiver and PON receiver of station side device]
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of an internal configuration of the optical receiving unit 102 and the PON side receiving unit 104 of the station side device 1.
As shown in FIG. 5, the optical receiving unit 102 of the station side device 1 includes a photoelectric conversion element 112, an amplifier 113, a comparator 114, a clock / data recovery unit 115, and a bias unit 116 therein. The PON side receiving unit 104 of the station side apparatus 1 includes an FEC decoding unit 117, a physical layer decoding unit 118, a frame reproduction unit 119, a control unit 120, and a storage unit 121 therein.

なお、図５に示す局側装置１のＰＯＮ側受信部１０４においても、ＦＥＣ復号化部１１７は、再生されたデータ信号に対して所定の誤り訂正復号化（ＦＥＣ復号化）を行うが、この場合の誤り訂正復号は、宅側装置２のＦＥＣ符号化部２１１（図２参照）が生成した誤り訂正符号に対応する復号化処理である。   In the PON side receiving unit 104 of the station side apparatus 1 shown in FIG. 5, the FEC decoding unit 117 performs predetermined error correction decoding (FEC decoding) on the reproduced data signal. The error correction decoding in this case is a decoding process corresponding to the error correction code generated by the FEC encoding unit 211 (see FIG. 2) of the home device 2.

一方、図５と図３とを対比すれば明らかな通り、局側装置１における光受信部１０２とＰＯＮ側受信部１０４の内部構成（図５）は、宅側装置２の場合（図３）と回路構成としては等価であり、主として制御部１２０が行う最適化処理の点おいて、宅側装置２の場合（図３）と相違する。
そこで、以下においては、宅側装置２の場合と共通する構成及び機能については説明を省略し、宅側装置２の場合と相違する制御部１２０の最適化処理について説明する。 On the other hand, as is apparent from a comparison between FIG. 5 and FIG. 3, the internal configuration (FIG. 5) of the optical receiving unit 102 and the PON side receiving unit 104 in the station side device 1 is the case of the home side device 2 (FIG. 3). The circuit configuration is equivalent to that of the home device 2 (FIG. 3) mainly in the optimization process performed by the control unit 120.
Therefore, in the following, description of the configuration and functions common to the case of the home side device 2 is omitted, and the optimization processing of the control unit 120 that is different from the case of the home side device 2 will be described.

〔制御部によるバイアス電圧の最適化処理（局側装置の場合）〕
局側装置１の制御部１２０は、基本的に宅側装置２の制御部２２０と同様のバイアス電圧Ｖｉの最適化処理を実行可能である。
しかし、局側装置１の場合には、各宅側装置２から種々の受信タイミングで、異なる強度の光バースト信号Ｂ１〜Ｂ３を間欠的に受信することから、ＡＰＤ１１２のバイアス電圧Ｖｉの最適化処理の手法としては、次の２種類を採用し得る。 [Bias voltage optimization processing by control unit (in the case of station side device)]
The control unit 120 of the station side device 1 can basically perform the same optimization process of the bias voltage Vi as the control unit 220 of the home side device 2.
However, in the case of the station side device 1, since the optical burst signals B1 to B3 having different intensities are intermittently received from each home side device 2 at various reception timings, the optimization process of the bias voltage Vi of the APD 112 is performed. As the method, the following two types can be adopted.

（１） 訂正頻度に基づいてバイアス電圧Ｖｉの最適値を決定する処理（最適化処理）を、宅側装置２Ａ〜２Ｃごとに個別に実行する。
（２） 訂正頻度が最も高い宅側装置（例えば、宅側装置２Ｃとする）が送信する光バースト信号Ｂ３についてのみ、その訂正頻度に基づいてバイアス電圧Ｖｉの最適値を決定する。従って、他の宅側装置２Ａ，２Ｂについては宅側装置２Ｃのバイアス電圧Ｖｉを代用する。 (1) The process (optimization process) for determining the optimum value of the bias voltage Vi based on the correction frequency is individually executed for each of the home devices 2A to 2C.
(2) The optimum value of the bias voltage Vi is determined based on the correction frequency only for the optical burst signal B3 transmitted by the home side device (for example, the home side device 2C) having the highest correction frequency. Therefore, the bias voltage Vi of the home side device 2C is substituted for the other home side devices 2A and 2B.

このうち、上記処理（１）を行う場合には、制御部１２０は、これから宅側装置２Ａ〜２Ｃが送信してくる光バースト信号Ｂ１〜Ｂ３の受信タイミングＴｒを局側信号処理部１０４から取得する。
そこで、制御部１２０は、各光バースト信号Ｂ１〜Ｂ３の受信時期に合わせて、前記宅側装置２の制御部２２０の場合と同様の最適化処理を実行することにより、バイアス電圧Ｖｉの最適値を宅側装置２Ａ〜２Ｃごとに求める。 Among these, when performing the said process (1), the control part 120 acquires the reception timing Tr of the optical burst signals B1-B3 which home apparatus 2A-2C transmits from now on from the station side signal processing part 104. To do.
Therefore, the control unit 120 performs an optimization process similar to the case of the control unit 220 of the home side apparatus 2 in accordance with the reception timing of each of the optical burst signals B1 to B3, so that the optimum value of the bias voltage Vi is obtained. For each of the home side devices 2A to 2C.

このように、処理（１）の場合には、制御部１２０が、訂正頻度に基づいてバイアス電圧Ｖｉの最適値を決定する最適化処理を宅側装置２Ａ〜２Ｃごとに個別に実行するので、宅側装置２Ａ〜２Ｃごとに正確なバイアス電圧の最適値を求めることができ、高精度の最適化処理を行うことができる。
もっとも、バイアス電圧Ｖｉの最適値を宅側装置２Ａ〜２Ｃごとに決定すると、その後の運用時において、光バースト信号Ｂ１〜Ｂ３の受信時期に合わせてバイアス電圧Ｖｉを切り替える必要が生じるため、光バースト信号Ｂ１〜Ｂ３の送信時間が短い場合には、バイアス電圧Ｖｉの切り替えが追従できないこともあり得る。 Thus, in the case of process (1), since the control part 120 performs the optimization process which determines the optimal value of bias voltage Vi based on correction frequency separately for every home side apparatus 2A-2C, An accurate optimum value of the bias voltage can be obtained for each of the home side apparatuses 2A to 2C, and highly accurate optimization processing can be performed.
However, if the optimum value of the bias voltage Vi is determined for each of the home devices 2A to 2C, it is necessary to switch the bias voltage Vi in accordance with the reception timing of the optical burst signals B1 to B3 during the subsequent operation. When the transmission time of the signals B1 to B3 is short, the switching of the bias voltage Vi may not be able to follow.

一方、前記処理（２）を行う場合には、制御部１２０は各光バースト信号Ｂ１〜Ｂ３の受信時期に合せて、宅側装置２Ａ〜２Ｃごとに訂正頻度を取得して記憶部１２１に保持し、訂正頻度が最も高くなる宅側装置を特定（ここでは宅側装置２Ｃ）することができる。
そこで、制御部１２０は、宅側装置２の制御部２２０の場合と同様の最適化処理を実行することにより、バイアス電圧Ｖｉの最適値を宅側装置２Ｃについてのみ求める。 On the other hand, when performing the process (2), the control unit 120 acquires the correction frequency for each of the home side devices 2A to 2C in accordance with the reception timing of each of the optical burst signals B1 to B3 and holds it in the storage unit 121. Thus, it is possible to identify the home device with the highest correction frequency (here, the home device 2C).
Therefore, the control unit 120 obtains the optimum value of the bias voltage Vi only for the home side device 2C by executing the same optimization process as that of the control unit 220 of the home side device 2.

このように、処理（２）場合には、制御部１２０が、宅側装置２Ｃが送信する光バースト信号Ｂ３についてのみ、その訂正頻度に基づいてバイアス電圧Ｖｉの最適値を決定するが、宅側装置２Ｃは訂正頻度が最も高い（従って受信特性が最も悪い）ので、このバイアス電圧Ｖｉの最適値を、それより訂正頻度が低い他の宅側装置２Ａ，２Ｂと共通の最適値としても、特に差し支えない。
このため、光バースト信号Ｂ１〜Ｂ３ごとにバイアス電圧Ｖｉを切り替える処理が不要となり、ＡＰＤ１１２の増倍率が追従しないという問題を回避することができる。 As described above, in the case of the process (2), the control unit 120 determines the optimum value of the bias voltage Vi based on the correction frequency only for the optical burst signal B3 transmitted by the home apparatus 2C. Since the device 2C has the highest correction frequency (and therefore the reception characteristic is the worst), the optimum value of the bias voltage Vi is set as an optimum value common to the other home-side devices 2A and 2B having a lower correction frequency. There is no problem.
For this reason, the process of switching the bias voltage Vi for each of the optical burst signals B1 to B3 becomes unnecessary, and the problem that the multiplication factor of the APD 112 does not follow can be avoided.

なお、上記実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更は、本発明の権利範囲に包含される。
例えば、上記実施形態では、制御部１２０，２２０が、訂正頻度を最小にするバイアス電圧Ｖｉの「最適値」を求める処理（最適化処理）を実行するが、その「最適値」を求める場合だけでなく、訂正頻度を現時点よりも低くするバイアス電圧Ｖｉの「改善値」を求める場合も、本発明の範囲に含まれる。 In addition, the said embodiment is an illustration and is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the claims, and all modifications within the scope equivalent to the configurations described therein are included in the scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the control units 120 and 220 execute processing (optimization processing) for obtaining the “optimum value” of the bias voltage Vi that minimizes the correction frequency, but only when obtaining the “optimum value”. In addition, a case where an “improved value” of the bias voltage Vi that makes the correction frequency lower than the present time is also included in the scope of the present invention.

すなわち、制御部１２０，２２０は、訂正頻度の最小値だけでなく、予め設定された閾値に到達するまで訂正頻度が小さくなるように、バイアス電圧Ｖｉを改善させることにより、運用可能なバイアス電圧Ｖｉの「改善値」を求めるようにしてもよく、バイアス電圧Ｖｉが必ずしも唯一の最適値に到達する処理を行う必要はない。
また、上記実施形態では、局側装置１と宅側装置２の双方に本発明の受信装置を適用した場合を例示したが、それらのうちのいずれか一方のみに、本発明の受信装置を適用してもよい。 In other words, the control units 120 and 220 improve the bias voltage Vi so that the correction frequency is reduced until reaching a preset threshold value as well as the minimum value of the correction frequency, thereby enabling the operable bias voltage Vi. However, it is not always necessary to perform a process for the bias voltage Vi to reach the only optimum value.
Moreover, although the case where the receiving apparatus of this invention was applied to both the station side apparatus 1 and the home side apparatus 2 was illustrated in the said embodiment, the receiving apparatus of this invention is applied only to any one of them. May be.

１ 局側装置（受信装置）
２ 宅側装置（受信装置）
２Ａ 宅側装置
２Ｂ 宅側装置
２Ｃ 宅側装置
５ 光ファイバ（幹線）
６ 光カプラ
７ 光ファイバ（支線）
１１２ 光電変換素子（ＡＰＤ）
１１７ ＦＥＣ復号化部
１２０ 制御部
１２１ 記憶部
２１２ 光電変換素子（ＡＰＤ）
２１７ ＦＥＣ復号化部
２２０ 制御部
２２１ 記憶部
Ｃ１ 光信号（下り方向）
Ｂ１ 光バースト信号（上り方向）
Ｂ２ 光バースト信号（上り方向）
Ｂ３ 光バースト信号（上り方向） 1 Station side device (receiving device)
2 Home device (receiving device)
2A Home side device 2B Home side device 2C Home side device 5 Optical fiber (main line)
6 Optical coupler 7 Optical fiber (branch line)
112 Photoelectric Conversion Element (APD)
117 FEC decoding unit 120 control unit 121 storage unit 212 photoelectric conversion element (APD)
217 FEC decoding unit 220 control unit 221 storage unit C1 optical signal (downward)
B1 Optical burst signal (upward direction)
B2 Optical burst signal (upward direction)
B3 Optical burst signal (upward direction)

Claims (2)

前方誤り訂正（Forward Error Correction：以下、「ＦＥＣ」という。）によって符号化された光信号の受信装置であって、
逆方向のバイアス電圧によって光電流の増倍率が変化する、前記光信号を光電変換する光電変換素子と、
光電変換後の電気信号を二値化したデータ信号をＦＥＣ復号化するＦＥＣ復号化部と、
前記ＦＥＣ復号化部における訂正頻度に基づいて前記光電変換素子に印加する前記バイアス電圧の改善値を決定する制御部と、を備えており、
前記受信装置は、複数の宅側装置が送信する上り方向の光バースト信号を時分割で受信する、ＰＯＮシステムの局側装置に搭載されるものであり、
前記制御部は、前記訂正頻度が最も高い前記宅側装置が送信する前記光バースト信号について、その訂正頻度に基づいて前記バイアス電圧の改善値を決定し、他の前記宅側装置が送信する前記光バースト信号についても前記改善値を採用することを特徴とする光信号の受信装置。 A device for receiving an optical signal encoded by forward error correction (hereinafter referred to as “FEC”),
A photoelectric conversion element that photoelectrically converts the optical signal, wherein a multiplication factor of a photocurrent is changed by a reverse bias voltage;
An FEC decoding unit for FEC decoding a data signal obtained by binarizing the electric signal after photoelectric conversion;
A control unit that determines an improved value of the bias voltage applied to the photoelectric conversion element based on a correction frequency in the FEC decoding unit ,
The receiving device is mounted on a station-side device of a PON system that receives, in a time division manner, an optical burst signal in the uplink direction transmitted by a plurality of home-side devices,
The control unit determines an improvement value of the bias voltage based on the correction frequency for the optical burst signal transmitted by the home device with the highest correction frequency, and the other home device transmits the optical burst signal. An optical signal receiving apparatus characterized in that the improved value is also adopted for an optical burst signal . 複数の宅側装置が送信する上り方向の光バースト信号を時分割で受信する、ＰＯＮシステムの局側装置が行う、ＦＥＣによって符号化された光信号の受信方法であって、
逆方向のバイアス電圧によって光電流の増倍率が変化する光電変換素子により、前記光バースト信号を光電変換するステップと、
光電変化後の電気信号を二値化したデータ信号をＦＥＣ復号化するステップと、
前記データ信号に対するＦＥＣ復号化における訂正頻度に基づいて前記光電変換素子に印加するバイアス電圧の改善値を決定するステップと、を含み、
前記訂正頻度が最も高い前記宅側装置が送信する前記光バースト信号について、その訂正頻度に基づいて前記バイアス電圧の改善値を決定し、他の前記宅側装置が送信する前記光バースト信号についても前記改善値を採用することを特徴とする光信号の受信方法。
 A method for receiving an optical signal encoded by FEC, performed by a station-side device of a PON system, which receives, in a time-division manner, an optical burst signal transmitted in an upstream direction by a plurality of home-side devices ,
Photoelectrically converting the optical burst signal by a photoelectric conversion element in which the multiplication factor of the photocurrent is changed by a reverse bias voltage;
FEC decoding a data signal obtained by binarizing the electrical signal after the photoelectric change;
Look including the steps of: determining an improvement value of the bias voltage applied to the photoelectric conversion elements on the basis of the corrected frequency of FEC decoding for the data signal,
For the optical burst signal transmitted by the home device with the highest correction frequency, an improvement value of the bias voltage is determined based on the correction frequency, and the optical burst signal transmitted by another home device is also determined. A method of receiving an optical signal, wherein the improvement value is employed .
JP2009171878A 2009-07-23 2009-07-23 Optical signal receiving apparatus and receiving method Active JP5321312B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009171878A JP5321312B2 (en) 2009-07-23 2009-07-23 Optical signal receiving apparatus and receiving method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009171878A JP5321312B2 (en) 2009-07-23 2009-07-23 Optical signal receiving apparatus and receiving method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011029803A JP2011029803A (en) 2011-02-10
JP5321312B2 true JP5321312B2 (en) 2013-10-23

Family

ID=43638067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009171878A Active JP5321312B2 (en) 2009-07-23 2009-07-23 Optical signal receiving apparatus and receiving method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5321312B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6115283B2 (en) * 2013-04-19 2017-04-19 住友電気工業株式会社 Optical signal receiving apparatus and receiving method
JP6262452B2 (en) * 2013-06-26 2018-01-17 日本電気通信システム株式会社 ELECTRIC-OPTICAL CONVERTER AND ELECTRO-OPTICAL CONVERSION METHOD
JP6885083B2 (en) * 2017-02-02 2021-06-09 沖電気工業株式会社 Transmission control device, optical signal transmission system and applied voltage adjustment method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0206053D0 (en) * 2002-03-14 2002-04-24 Marconi Comm Ltd Control of avalanche photodiodes bias voltage
JP4259304B2 (en) * 2003-12-05 2009-04-30 日立電線株式会社 Optical amplification controller
US7860678B2 (en) * 2007-01-08 2010-12-28 Allied Telesis, Inc. Apparatus and method for automated adjustment and setting of APD optical receiver operation point
JP4809811B2 (en) * 2007-06-05 2011-11-09 日本電信電話株式会社 Burst light receiving method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011029803A (en) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5343748B2 (en) Receiving unit, station side device, and frequency calibration method in clock / data recovery circuit
JP4820880B2 (en) Station side equipment
TWI469543B (en) Method for scheduling optical bursts in optical network units, optical receiver, and optical line terminal
KR101009806B1 (en) Optical receiver
US7340180B2 (en) Countermeasures for idle pattern SRS interference in ethernet optical network systems
JP4969432B2 (en) PON system, optical signal receiving method, and OLT
US8983308B2 (en) Optical network device with multi-transport support
US11695511B2 (en) Communication method and apparatus in a point-to-multipoint communication network
US9490932B2 (en) Burst signal receiving apparatus and method, PON optical line terminal, and PON system
JP2010028629A (en) Station-side termination device, subscriber-side termination device, optical communication system, communication method, and program for devices
JP5460253B2 (en) Base station side optical transceiver and optical subscriber transmission system
JP5321312B2 (en) Optical signal receiving apparatus and receiving method
CN112690007B (en) Method and equipment for converting burst signal into continuous signal
JP5169522B2 (en) Burst signal receiving apparatus and receiving method, and PON system using the receiving apparatus
JP2009260882A (en) Decoding device and in-house equipment in optical communication system
JP6115283B2 (en) Optical signal receiving apparatus and receiving method
US20080187313A1 (en) Countermeasures for idle pattern SRS interference in ethernet optical network systems
JP5588814B2 (en) Burst receiver, burst reception control method, and system
JP4809811B2 (en) Burst light receiving method and apparatus
JP5093290B2 (en) Optical receiver and optical signal receiving method
US20090175295A1 (en) Communication terminal apparatus and signal receiving method
JP6504380B2 (en) Reception signal processing apparatus, optical signal relay apparatus using the same, and optical signal relay method
WO2024121927A1 (en) Master station device, optical communication system, control circuit, and optical signal processing method
JP2010118896A (en) Decoding device, and station-side device of optical communication system
KR20050030749A (en) System for wavelength division multiplexed-passive optical network, and its signal processing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130423

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130527

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130618

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130701

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5321312

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250