JP2013150211A

JP2013150211A - Ｐｏｎ光伝送システム、局側装置及び光通信方法

Info

Publication number: JP2013150211A
Application number: JP2012010354A
Authority: JP
Inventors: Akihito Iwata; 章人岩田; Tomoyuki Funada; 知之船田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: JP5904365B2

Abstract

【課題】長延化、多分岐化システムに適合するようにチャープパラメータを任意に設定可能な局側装置を提供する。
【解決手段】ＰＯＮ光伝送システムの局側装置ＯＬＴは、送信用光源としてのレーザ送信器ＬＤと、前記レーザ送信モジュールからの出力光を変調するＥＡ(Electro Absorption)変調器と、前記ＥＡ変調器を駆動するためのＥＡバイアス電圧を供給するバイアス制御部２６とを備え、前記バイアス制御部２６は、局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間の距離区間情報に応じて、前記ＥＡ変調器のプリチャーピング・パラメータαを予め設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＰＯＮ光伝送システム、及び同システムに設置される局側装置及び光通信方法に関し、特に電界吸収型（ＥＡ; Electro Absorption)変調器を含むレーザ送信装置(EML; Electro Absorption Modulator Laser Diode)を送信用光源とするＰＯＮ光伝送システム、局側装置及び光通信方法に関するものである。

ＰＯＮ光伝送システムの局側装置で光信号をデータ信号で変調する方式として、光源である半導体レーザ（レーザダイオード）に電気信号を加える内部変調方式と、光源から出力される光に対して、光源とは別の光変調器により変調する外部変調方式とがある。
外部変調方式はデータ信号の周波数が高くまで使用できるという利点があり、電気光学効果を利用したＬＮ変調器と、半導体の電界吸収効果を利用した電界吸収型(Electro Absorption；ＥＡという)の変調器とが注目されている。

特にＥＡ変調器は小型で動作電圧が低く、半導体レーザと一体に製作でき、集積度が高いという特長を持つ。
一方、ＰＯＮ光伝送システムの光伝送路の距離が長くなっており、これに伴って、光伝送路の波長分散特性により、光伝送路に入射した光信号に波形歪を生じて、長距離伝送が困難になるという問題がある。

この長距離伝送を可能にするため、下記非特許文献１は、電気光学効果を利用したＬＮ変調器を対象にして、送信側でのプリチャーピングを用いた分散補償法を検討し、αパラメータと分散補償量の最適化を提案している。
αパラメータとは、屈折率および光の吸収量が変化したとき，それぞれの変化量の比で表される変数である。αパラメータが0では、屈折率の変化がなくなり、波長の変化がなくなり、波長チャープ（光強度変調時の光波長のゆらぎ）は生じない。しかし，屈折率が変化する場合には，光の位相変化により等価的に波長が変化したように見え，波長チャープが生じる。

下記非特許文献１によれば、ファイバが信号光に対して正の波長分散を有するときはブルーチャープ（チャーピングパラメータαが負）を与え、負の波長分散を有するときはレッドチャープ（チャーピングパラメータαが正）を与えれば伝送特性が改善される。これは、正の波長分散とブルーチャープの組み合わせ又は負の波長分散とレッドチャープの組み合わせにおいて、光パルスの立ち上がり部分よりも立ち下がり部分の方がファイバ内を速く進むので光パルスを圧縮する効果がもたらされるためである。

また下記非特許文献１では、ＥＡ変調器への光入力パワーが0〜+10dBmの範囲において、送信波形にあらかじめ適度なチャーピングを生じさせておくこと（プリチャープ）で、波長分散による送信パワー増大要求（ＴＤＰ；Transmitter Dispersion Penalty）を小さくすることが報告されている。
図６は、光伝送距離後のαパラメータ正負に応じたパルス波形の圧縮伸長状態を示すグラフである。

石川丈二他「10Gb/s SMF無中継伝送における分散補償法の検討」pp. 15-20, 信学技報 TECHNICAL REPORT OF IEICE. OCS94-28（1994-06）

しかしながら、プリチャープを例えば20km伝送においてＴＤＰが最小となる値に設定した時に、ＥＡ変調器の吸収量が大きくなり、送信光パワーが低下するので、送信光パワーを大きくするため、光アンプを使用しなければならず、消費電力の増大、デバイス負荷が増加することによる信頼性の問題、放熱対策によるサイズ増加、光サージ対策などが生じる。

この問題はＰＯＮ光伝送システムの長延化（例：40km）、多分岐化（例：128分岐）を実現するためには、より大きな問題となる。
よって、本発明の目的は、長延化、多分岐化システムに適合するようにチャープパラメータを任意に設定可能な局側装置を提供することにある。

本発明のＰＯＮ光伝送システムは、局側装置が、送信用光源としてのレーザ送信モジュールと、前記レーザ送信モジュールからの出力光を変調するＥＡ(Electro Absorption)変調器と、前記ＥＡ変調器を駆動するためのバイアス制御部とを備え、前記バイアス制御部は、局側装置と複数の宅側装置との間の距離区間情報に基づいて、前記ＥＡ変調器のＥＡバイアス電圧を制御することにより、前記ＥＡ変調器のプリチャーピング・パラメータαを予め設定することを特徴とする。

この構成によれば、局側装置において認識された宅側装置の当該距離区間に応じて、ＥＡバイアス電圧を設定することにより、プリチャーピング・パラメータαを予め設定することができる。この結果光の屈折率と吸収量を変化させることができる。
前記バイアス制御部は、前記距離区間の距離が長いほどαを小さく、距離区間の距離が短いほどαを大きく設定することが好ましい。距離が長いほどαを小さく設定することで、光の吸収量を増やし、送信光パワーを減らし、ＴＤＰを優先し、ロスバジェット（ロスバジェット」とは、送信光パワーと光受信モジュールの受信感度の差で決まる光伝送路に許容される伝送損失値を言う）をより拡大することができる。距離が短い場合はαを大きく設定することにより、光の吸収量を減らし、レーザ送信モジュールの消費電流を減らすことができ、局側装置の省電力化が可能となる。

前記バイアス制御部は、範囲
−０．７＜α＜０．５
の間でαを設定することが好ましい。αが−０．７よりも小さければ過剰圧縮がかかり、波形品質に弊害が出る恐れがある。０．５よりも大きければ光の吸収量が小さくなり、IEEE802.3avの標準仕様による送信光パワーPf max ５．０dBmを超え、宅側装置の光受信機の受信性能を低下させるおそれがある。

前記局側装置は、前記複数の宅側装置と前記局側装置との距離が、いずれの距離区間に入るか決定するために、前記局側装置から送出された信号が前記宅側装置を往復する時間を計測するディスバリ手順を実行する場合に、各距離区間に対応した複数のＥＡバイアス電圧をそれぞれ設定して各ディスバリ手順を実行することが好ましい。ディスバリ手順実行時には、前記複数の宅側装置と前記局側装置との距離が、いずれの距離区間に該当するか不明なのでＥＡバイアス電圧を一意的に決定できないからである。もしＥＡバイアス電圧を１つの値、例えば長距離用設定値に固定してディスバリ手順を実行すると、実際の距離がより短距離の場合、宅側装置で受からない場合があり、ディスバリ手順を実行できない。そこで、各距離区間に対応した複数のＥＡバイアス電圧をそれぞれ設定して各ディスバリ手順を実行するとよい。

本発明の局側装置及び光通信方法は、本発明のＰＯＮ光伝送システムと実質同一発明にかかるものである。

本発明によれば、ＰＯＮ光伝送システムにおける波長分散による送信パワー増大要求（ＴＤＰ）を減らすための最適な送信条件を実現できる。

局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間を、光カプラを介して光ファイバで接続したＰＯＮ光伝送システムの構成例を示す概略図である。ＰＯＮ光伝送システムの宅側装置ＯＮＵに備えられ、半導体レーザＬＤを光源としてデータバッファメモリに蓄積されたデータを送信する光送信装置を示すブロック構成図である。局側装置の光送信部１８の詳細なブロック構成図である。ディスカバリ手順を説明するためのフローチャートである。ＥＡ変調器のバイアス電圧とαパラメータとの関係を示す特性図である。光伝送距離後のαパラメータ正負におけるパルス圧縮伸長図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、ＰＯＮ光伝送システムのネットワーク構成例を示す概略図である。
ＰＯＮ光伝送システムは、局舎に備えられる局側装置ＯＬＴと複数の加入者に備えられる宅側装置ＯＮＵとが、光ファイバ及び光カプラＯＣを介して接続されている。
宅側装置ＯＮＵは、加入者宅内に設置されるパーソナルコンピュータなどの光ネットワークサービスを享受するための端末を接続するネットワークインタフェースを備えている。

光カプラＯＣは、特に外部からの電源供給を必要とせず入力された信号から受動的に信号を分岐・多重するスターカプラで構成されている。
局側装置ＯＬＴ及び光カプラＯＣ、光カプラＯＣ及び宅側装置ＯＮＵに接続されている光ファイバは、それぞれ１本の光ファイバからなるシングルモードファイバを用いている。つまり、１台の局側装置ＯＬＴは、１本の幹線光ファイバを通して第１の光カプラＯＣに接続されている。そして、第１の光カプラＯＣは、必要であればＭ台の第２の光カプラＯＣ（Ｍは、この例では２の数）と光ファイバで接続している。そして、第１、第２の光カプラＯＣは、複数の宅側装置ＯＮＵと、支線光ファイバで接続されている。よって、１局の局側装置ＯＬＴが送受する信号は、２段の光カプラＯＣによって、複数台の宅側装置ＯＮＵに分配される。なお、光カプラＯＣや宅側装置ＯＮＵの台数は例示であるにすぎない。

本発明の実施形態の光伝送システムは、ＰＯＮ光伝送システムに、イーサネット（イーサネット（Ethernet）は、登録商標である）の技術を取り込み、Ｇｂｐｓ台のベースバンド速度で光ファイバのアクセス区間通信を実現するＧＥ−ＰＯＮ光伝送システム（Gigabit Ethernet-Passive Optical Network）方式を採用している。
ＧＥ−ＰＯＮ光伝送システム方式に従えば、局側装置ＯＬＴ及び宅側装置ＯＮＵの相互の通信は、可変長なフレームを単位として行われる。

まず、上位のネットワークから放送形態で各局側装置ＯＬＴに入ってくる下りフレームは、局側装置ＯＬＴにおいて所定の処理が行われ、中継されるべき論理リンク（MPCPリンクという）が特定される。そして、局側装置ＯＬＴを通して、光信号として光ファイバに送信される。光ファイバに送信させた光信号は、光カプラＯＣで分岐され、光カプラＯＣにつながる宅側装置ＯＮＵに送信されるが、当該MPCPリンクを構成する宅側装置ＯＮＵのみが所定の下りフレームを取り込み、フレームを宅内ネットワークインタフェースに中継する。

一方、上り光信号には、それぞれの宅側装置ＯＮＵからの上りフレームが含まれている。上り光信号は、それぞれの宅側装置ＯＮＵからの光信号どうしが互いに時間的に競合しないように送信される必要がある。そのために、局側装置ＯＬＴは、各宅側装置ＯＮＵに対して上り光信号を送信してもよい期間ウインドウ（以下、単に「ウインドウ」という）を割り当て、上り帯域割当用制御フレームとして通知する。ウインドウを割り当てられた宅側装置ＯＮＵは、その割り当てられたウインドウ期間に上り光信号を送信する。この上り光信号を「バースト光信号」という。バースト光信号は、各宅側装置ＯＮＵから送信され、ベースバンド信号で発光状態を変化させた、有限時間の光信号列である。

したがって、各宅側装置ＯＮＵ間の上り光信号の競合は回避される。各宅側装置ＯＮＵは、あるウインドウが与えられたとき、そのウインドウに収まる限りフレームを連続して送信してよい。そして、局側装置ＯＬＴは、各宅側装置ＯＮＵからの一連のフレーム信号を含んだバースト光信号を受信することができる。
局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間の距離は、複数の宅側装置ＯＮＵごとに異なることは言うまでもないが、本発明の実施形態では、局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間の各距離に大きなばらつきはないものとする。すなわち、局側装置ＯＬＴが装備される局舎から見れば、複数の加入者宅は一定の地域に分布しているものとする。

そこで複数の距離区間を設定し、局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵとの間の各距離が何れか１つの距離区間に入るものとする。複数の距離区間として、例えば、５〜１５ｋｍの距離区間１，１５〜３０ｋｍの距離区間２，３０ｋｍ以上の距離区間３などを設定する。距離区間１を称するときは、１０ｋｍという代表的な距離を用いて、「１０ｋｍ区間」と言い、距離区間２を称するときは「２０ｋｍ区間」と言い、距離区間３を称するときは「４０ｋｍ区間」と言う。

図２は、本実施の形態における局側装置１０のブロック構成図である。
局側装置１０は、波長多重素子を用いて光信号を伝搬方向に応じて分離する光合分波部１２と、受信した光信号を電気信号に変換する光受信部１３と、ＰＯＮ側受信部１４と、ＰＯＮ側送信部１５と、データ中継処理部１６と、局側信号処理部１７と、送信する電気信号を光信号に変換する光送信部１８と、を有する。

ＰＯＮ側受信部１４は、受信した電気信号を構成する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、レジスタリクエストフレームであるか、又は、レポートフレームであるかを判定する。
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１４はこれをデータ中継処理部１６に送る。データ中継処理部１６は、上位ネットワーク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へ送出される。

また、前記判定の結果、フレームがレジスタリクエストフレーム、又は、レポートフレームであれば、ＰＯＮ側受信部１４はこれを局側信号処理部１７に転送する。
局側信号処理部１７は、レジスタリクエストフレームの場合、ディスカバリ手順の結果得られたRTT（ラウンドタイムトリップ）に基づいて、局側装置ＯＬＴと複数の宅側装置ＯＮＵ間の距離を取得し、登録されている宅側装置ＯＮＵの中で最も遠い距離がいずれの距離区間に入るか、その距離区間の情報を光送信部１８に送る。光送信部１８は、その距離区間情報を記録部（図３の“２１”参照）へ保存し、その距離区間情報に基づいてＥＡバイアス制御回路によるバイアス制御部の制御を行う。レポートフレームの場合、局側信号処理部１７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１５に送り、光送信部１８を経由して下り方向へ光送信させる。

図３は、局側装置１０の光送信部１８の詳細なブロック構成図である。
光送信部１８は、距離区間情報を記憶する記録部２１と、送信データのクロスポイントを制御するクロスポイント制御部２２と、送信データの消光比を制御する変調振幅制御部２３と、ＥＡ変調器にバイアス電圧を供給するＥＡバイアス制御回路２４と、光信号を送出する半導体レーザＬＤにバイアス電流を供給するＬＤバイアス制御回路２５と、ＥＡバイアス制御回路２４及びＬＤバイアス制御回路２５を制御するバイアス制御部２６と、半導体レーザＬＤ及びＥＡ変調器を含み電気信号を光信号に変換する送信用光源ＥＭＬと、ＴＥＣバイアス制御部２７とを有している。

送信用光源ＥＭＬには、ペルチェ素子ＴＥＣとサーミスタが内蔵され、ＴＥＣバイアス制御部２７により、送信用光源ＥＭＬの温度を一定に保つようにしている。また送信用光源ＥＭＬにはフォトダイオードが搭載され、ＬＤバイアス制御回路２５は、フォトダイオードの受光強度信号に基づいて、半導体レーザＬＤの発光出力を一定に保つように、バイアス電流を制御している。レンズはＥＡ変調器からの出力光信号を効率よく集光するものであり、例えば非球面レンズが用いられる。

ＥＡバイアス制御回路２４は、バイアス制御部２６から送られてくる距離区間情報に基づいてＥＡ変調器に供給するバイアス電圧を決定し、供給する。
図４はディスカバリ手順によって距離区間情報を取得する処理を説明するためのフローチャートである。
局側信号処理部１７は、ステップＳ１において、すでにディスカバリ手順等により、光送信部１８の記録部２１に距離区間情報が登録されているかどうかを確認し（ステップＳ１）、距離区間情報が登録されている場合は、その距離区間情報に基づく光送信部１８のバイアス電圧、送信光パワーなどの設定値をバイアス制御部２６へ送信する（ステップＳ２）。

局側装置ＯＬＴは、前記設定値に基づき、上り送信許可メッセージ（Discovery_Gate）をすべての宅側装置ＯＮＵに向けて送信する（ステップＳ３）。上り送信許可メッセージには、局側装置ＯＬＴのローカル時間T1が記載されており、未登録の宅側装置ＯＮＵは、宅側装置ＯＮＵのクロックを上り送信許可メッセージに記載されている時刻に合わせ、局側装置ＯＬＴと時刻の同期をとる。宅側装置ＯＮＵは、上り送信許可メッセージに指定された許可時間からランダム時間待った後、局側装置ＯＬＴへ登録要求(Register_Request)を送信する。

局側信号処理部１７は、登録要求を受信した時間と宅側装置ＯＮＵからの時間情報とから、局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵ間の各距離を計算する（ステップＳ４）。そして最も遠い宅側装置ＯＮＵの距離が含まれる距離区間を決定して光送信部１８の記録部２１へ保存する。
新たに保存された距離区間情報が、すでに登録されている距離区間情報と比較して遠いかどうか判定する（ステップＳ５）。ＹＥＳの場合は、光送信部１８に最も遠い距離区間情報を送信し記録部２１に保存し（ステップＳ６）、当該距離区間情報による光送信部１８のバイアス電圧、送信光パワーなどの設定値をバイアス制御部２６へ送信する（ステップＳ７）。このようにして、距離区間情報が更新された場合、光送信部１８の記録部２１を更新することができる。

局側信号処理部１７は、ステップＳ１で記録部２１に距離区間情報が保存されていない場合（例えばシステム起動後、初めてのディスカバリ）は、宅側装置ＯＮＵが１台も登録されていない状態である。このときは、一番遠い距離区間情報40kmを光送信部１８へ送信する（ステップＳ１０）。そして距離区間情報40kmの場合の光送信部１８のバイアス電圧、送信光パワーなどの設定値をバイアス制御部２６へ送信する（ステップＳ１１）。

局側信号処理部１７は、前記設定値に基づき、上り送信許可メッセージ(Discovery_Gate)をすべての宅側装置ＯＮＵに向けて送信する（ステップＳ１２）。局側信号処理部１７は、登録要求(Register_Request)を受信した時間と宅側装置ＯＮＵの時間情報から局側装置ＯＬＴと宅側装置ＯＮＵ間の各距離を計算し登録する（ステップＳ１３）。
次に登録された距離が１件以上あるかどうかを調べ（ステップＳ１４）、もしあれば、光送信部１８に最も遠い距離が含まれる距離区間情報を記録部２１に保存し（ステップＳ１５）、当該距離区間情報に対応する設定値を制御部へ送信する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１４において、宅側装置ＯＮＵが登録されない場合（距離区間情報４０ｋｍに対応する設定値ではディスカバリが成功しなかった場合）は、ステップＳ２１に進み、現在の距離区間情報が１０ｋｍであるかどうかを確認し、“ＮＯ”の場合はステップＳ２２に進み、現在の距離区間情報が４０ｋｍであるかどうかを確認し、“ＹＥＳ”の場合は、距離区間情報20kmを光送信部１８へ送信する（ステップＳ２３）。以後、ステップＳ１１からＳ１４の処理を行い、登録された距離が１件以上あるかどうかを調べ（ステップＳ１４）、もしあれば、光送信部１８に最も遠い距離が含まれる距離区間情報を記録部２１に保存し（ステップＳ１５）、当該距離区間情報に対応する設定値をバイアス制御部へ送信する（ステップＳ１６）。

もしステップＳ１４で宅側装置ＯＮＵが登録されない場合（距離区間情報４０ｋｍ，２０ｋｍに対応する設定値ではディスカバリが成功しなかった場合）は、ステップＳ２１に進み、現在の距離区間情報が１０ｋｍであるかどうかを確認し、“ＮＯ”の場合はステップＳ２２に進み、現在の距離区間情報が４０ｋｍであるかどうかを確認する。“ＮＯ”の場合は、距離区間情報１０kmを光送信部１８へ送信する（ステップＳ２４）。以後、ステップＳ１１からＳ１４の処理を行い、登録された距離が１件以上あるかどうかを調べ（ステップＳ１４）、もしあれば、光送信部１８に最も遠い距離が含まれる距離区間情報を記録部２１に保存し（ステップＳ１５）、当該距離区間情報に対応する設定値をバイアス制御部へ送信する（ステップＳ１６）。

もしこれでも宅側装置ＯＮＵが登録されない場合（距離区間情報４０ｋｍ，２０ｋｍ，１０ｋｍに対応する設定値ではディスカバリが成功しなかった場合）は、ステップＳ２１に進み、現在の距離区間情報が１０ｋｍであるかどうかを確認し、“ＹＥＳ”の場合は宅側装置ＯＮＵが1台も登録されない状態であり、ディスカバリに失敗したと判断してディスカバリ処理を抜ける。

このような図４のディスカバリ手順を定期的に行う。
以上のディスカバリ手順では、光送信部１８のバイアス制御部２６の設定値は、光送信部１８の記録部２１に距離区間情報がない場合、距離区間40kmの設定値でディスカバリを行い、1台も宅側装置ＯＮＵをディスカバリできない場合は距離区間20kmの設定値でディスカバリを行い、1台も宅側装置ＯＮＵをDiscoveryできない場合は距離区間10kmの設定値でディスカバリを行う。これにより、ディスバリ手順実行時には、前記複数の宅側装置と前記局側装置との距離が、いずれの距離区間に該当するか不明な場合でも、各距離区間に対応した複数のＥＡバイアス電圧などの設定値をそれぞれ設定して各ディスバリ手順を実行することができる。

以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、今回開示された実施の形態はすべて例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。例えば、距離区間の数を増やすこと、または隣り合う距離区間の範囲に重なりが生じるように設定しても、本発明は実施できる。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

局側装置と複数の宅側装置との距離が、いずれの距離区間に該当するかに応じて、各距離区間に対応した複数のＥＡバイアス電圧などの設定値を決定する手順を、実際の計算例を参照しながら説明する。
ＰＯＮ光伝送システムにおいて、長延化、多分岐化による伝送路ロスを考慮した際の、送信側での必要とされる最小光パワーＰｆ_minを計算すると、次のようになる。

ただし分岐ロスは光カプラＯＣの１台あたりの分岐ロス（４ｄＢ）と光カプラＯＣの設置段数との掛け算とした。fiberロスは１ｋｍあたりの光ファイバのロスと設置距離との掛け算とした。
IEEE802.3avの標準仕様によると、ＴＤＰ（；Transmitter Dispersion Penalty，伝送時の波長分散によってエラーレートが増えるが、それを補うための送信側に要求されるパワー増大要求）は1.5dB以下であることが必要とされている。前記表１のＰｆ_minを実現し、かつＴＤＰ_max1.5dBを実現したい。

αパラメータに応じて、ロスバジェット（送信光パワーと光受信モジュールの受信感度の差で決まる光伝送路に許容される伝送損失値）がどの程度拡大するかを計算した。αパラメータと、実験で用いたＥＡ変調器の出力端での送信光パワーＰｆ[dBm]との関係を測定した結果を、表２に示す。

この表２の結果に基づいてαパラメータと、光ファイバ中の波長分散による送信パワー増大要求ＴＤＰ[dB]との関係を計算したので、表３に示す。

前述したようにＴＤＰが１．５ｄＢ以下の条件で使用したいので、表４でＴＤＰが“２”，“３”，“４．２”の部分は使用できない。
ロスバジェットは（Ｐｆ−ＴＤＰ）で表される。このロスバジェットをできるだけ大きくしたい。
そこで、各光伝送距離ごとに、αパラメータを0.5から0へ変化させた時のロスバジェットの増加量（拡大寄与度）と、αパラメータを0.5から-0.7へ変化させた時のロスバジェットの増加量（拡大寄与度）とを計算してみた。その結果を表４に示す。

以下、表４の結果を考察する。
(1)光伝送距離１０ｋｍの場合
(1-1)αパラメータを0.5から0へ変化させた時のロスバジェット拡大寄与度：ロスバジェット拡大寄与度は、（ΔＰｆ-ΔＴＤＰ）で計算できる。ここでΔは、αパラメータが０のときの値と、０．５のときの値との差を意味する。光伝送距離が１０ｋｍでは、
ロスバジェットの変化(10km)=(4.23dBm-4.76dBm)-(0.6dB-1.0dB)=−0.13dB
となり、ロスバジェットの変化はマイナスとなり、ロスバジェットの拡大寄与度はない。

(1-2)αパラメータを0.5から-0.7へ変化させた時のロスバジェット拡大寄与度：ここでΔは、αパラメータが-0.7のときの値と、0.5のときの値との差を意味する。
ロスバジェットの変化(10km)=(3.14dBm-4.76dBm)-(0.4dB-1.0dB)=−1.02dB
となり、ロスバジェットの変化はマイナスとなり、ロスバジェットの拡大寄与度はない。
したがって、光伝送距離が１０ｋｍでは、α=0.5からのロスバジェットの変化はともに負なので、ロスバジェットが一番大きなα=0.5に設定するのが好ましい。

(2)光伝送距離２０ｋｍの場合
(2-1)αパラメータを0.5から０へ変化させた時のロスバジェット拡大寄与度：ここでΔは、αパラメータが０のときの値と、０．５のときの値との差を意味する。光伝送距離が２０ｋｍでは、
ロスバジェットの変化(20km)=(4.23dBm-4.76dBm)-(1.1dB-2.0dB)=＋0.37dB
となり、ロスバジェットの変化はプラスとなり、ロスバジェットの拡大寄与は認められる。

(2-2)αパラメータを0.5から-0.7へ変化させた時のロスバジェット拡大寄与度：ここでΔは、αパラメータが-0.7のときの値と、0.5のときの値との差を意味する。
ロスバジェットの変化(20km)=(3.14dBm-4.76dBm)-(0.6dB-2.0dB)=−0.22dB
となり、ロスバジェットの変化はマイナスとなり、ロスバジェットの拡大寄与度はない。
したがって、光伝送距離20kmでは、α=0.5からα=0へのロスバジェットの変化は正なので、ロスバジェットが一番大きなα=0に設定する。

(3)光伝送距離４０ｋｍの場合
(3-1)αパラメータを0.5から０へ変化させた時のロスバジェット拡大寄与度：ここでΔは、αパラメータが０のときの値と、０．５のときの値との差を意味する。光伝送距離が４０ｋｍでは、
ロスバジェットの変化(40km)=(4.23dBm-4.76dBm)-(3.0dB-4.2dB)=＋0.67dB
となり、ロスバジェットの変化はプラスとなり、ロスバジェットの拡大寄与は認められる。

(3-2)αパラメータを0.5から-0.7へ変化させた時のロスバジェット拡大寄与度：ここでΔは、αパラメータが-0.7のときの値と、0.5のときの値との差を意味する。
ロスバジェットの変化(40km)=(3.14dBm-4.76dBm)-(1.2dB-4.2dB)=＋1.38dB
となり、ロスバジェットの変化はプラスとなり、ロスバジェットの拡大寄与は認められる。

結局、光伝送距離40kmでは、(3-2)ではロスベジェットの拡大寄与が＋1.38dBであり、(3-1)の＋0.67dBよりも大きいため、α=-0.7に設定する。
以上の結果から、本発明によるEML最適設定例は下記のようになった。

この結果、αの最適設定値は、光伝送距離10km:α=0.5、光伝送距離20km:α=0、光伝送距離40km:α=-0.7となる。
図５は、ＥＡ変調器のバイアス電圧によってαパラメータを設定することができることを示すグラフである。このグラフに基づいて、所望のαパラメータが得られるように、ＥＡ変調器のバイアス電圧を設定すればよい。

以上の例から、宅側装置までの距離が遠いほど、ＥＡバイアス電圧を小さく（負に大きく）することでαパラメータを小さくし、ＴＤＰ_maxが1.5dB以内の設定をすることができる。宅側装置までの距離が近いほど、ＥＡバイアス電圧を大きくすることでαパラメータを大きくし、ＰｆをＰｆ_min以上に大きくすることができる。このように距離に応じてαを設定することにより、光送信パワー（LDバイアス）を大きくする必要がなく、消費電流の削減効果が得られる。

１０局側装置
１２光合分波部
１３光受信部
１４ＰＯＮ側受信部
１５ＰＯＮ側送信部
１６データ中継処理部
１７局側信号処理部
１８光送信部
２１記録部
２２クロスポイント制御部
２３変調振幅制御部
２４ＥＡバイアス制御回路
２５ＬＤバイアス制御回路
２６バイアス制御部
２７ＴＥＣバイアス制御部

Claims

局側装置と複数の宅側装置との間で光分岐器を介して光通信を行うＰＯＮ（Passive Optical Network）光伝送システムにおいて、
前記局側装置は、送信用光源としてのレーザ送信モジュールと、前記レーザ送信モジュールからの出力光を変調するＥＡ(Electro Absorption)変調器と、前記ＥＡ変調器を駆動するためのバイアス制御部とを備え、
前記バイアス制御部は、局側装置と複数の宅側装置との間の距離区間情報に基づいて、前記ＥＡ変調器のＥＡバイアス電圧を制御することにより、前記ＥＡ変調器のプリチャーピング・パラメータαを予め設定することを特徴とする、ＰＯＮ光伝送システム。
前記バイアス制御部は、前記距離区間の距離が長いほどαを小さく、距離区間の距離が短いほどαを大きく設定する、請求項１に記載のＰＯＮ光伝送システム。
前記バイアス制御部は、範囲
−０．７＜α＜０．５
の間でαを設定する、請求項１又は請求項２に記載のＰＯＮ光伝送システム。
前記局側装置は、前記複数の宅側装置と前記局側装置との距離が、いずれの距離区間に入るか決定するために、前記局側装置から送出された信号が前記宅側装置を往復する時間を計測するディスバリ手順を実行し、
前記ディスバリ手順において、各距離区間に対応した複数のＥＡバイアス電圧をそれぞれ設定して各ディスバリ手順を実行する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＰＯＮ光伝送システム。
局側装置と複数の宅側装置との間で光分岐器を介して光通信を行うＰＯＮ（Passive Optical Network）光伝送システムに用いられる局側装置であって、
前記局側装置は、送信用光源としてのＥＡ(Electro Absorption)変調器を含むレーザ送信モジュールと、前記ＥＡ変調器を駆動するためのバイアス制御部とを備え、
前記バイアス制御部は、局側装置と複数の宅側装置との間の距離区間情報に基づいて、前記ＥＡ変調器のプリチャーピング・パラメータαを予め設定する、局側装置。
局側装置と複数の宅側装置との間で光分岐器を介して光通信を行うＰＯＮ（Passive Optical Network）光伝送システムに用いられる局側装置が行う光通信方法であって、
前記局側装置と複数の宅側装置との間の距離区間情報に基づいて、レーザ送信モジュールに用いられるＥＡ(Electro Absorption)変調器のプリチャーピング・パラメータαを予め設定する、光通信方法。