JP2014515200A - 光伝送のためのサブオクターブｒｆスタックと分配のためのデスタック - Google Patents

Abstract

複数のデジタル信号を送信するシステムは、信号のアドレス情報に従って、各々のデジタル信号を特定のモデムに送るヘッドエンドユニットを備える。各々のモデムでは、各々のデジタル信号が、サブオクターブ送信のために前処理された固有のモデム特定の高周波（ｆ_ｎ）でさらに送信するために混合される。第１コンバータは、複数の異なる信号を、共通の波長（λ）の上に「スタック」して、光ファイバで、光信号としての送信を行う。光ファイバの受信端では、第２コンバータが、その複数のデジタル信号を「デスタック」して、各々の固有の高周波（ｆ_ｎ）に従って、そのデジタル信号を分離する。分配ユニットは、各々の固有の高周波信号をアドレス指定されたノードに送り、第２ネットワークを通したさらなる送信を行う。

Description

本発明は、デジタル信号を送信するための光学的システムと方法に関する。更に詳しく言うと、本発明は、比較的長い光ファイバを介したサブオクターブ送信に於ける複数の異なるデジタル信号を同時に送信するためのシステムと方法に関する。本発明は、限定的ではないが、特に、複数の異なるデジタル信号を、光信号として送信するために同一の波長に「スタック」し、この光送信後に、個々の使用目的のためにデジタル信号を「デスタック」するようにしたシステムと方法に有用である。

光信号を、光ファイバで送信する場合、それらの光信号は、特に、２次歪みを受け易いということは公知である。正に、この歪みは、光ファイバの長さが増加するにつれてより顕著になる。しかし、本発明と同じ譲受人が所有しており、その内容を本明細書に取り込んだ発明の名称が「サブオクターブ送信を使用したパッシブ光ネットワーク」である米国特許出願番号１２／９８０，００８の発明の開示から、公知であるように、送信された光信号の不要な二次歪みは、高周波搬送波がサブオクターブ帯域幅から選択された時、効果的に取除くことが出来る。その結果、より鮮明な信号が送信される。

受信された信号の明瞭さに加えて、今日の多くのネットワークは、増大したトラフィック負荷を扱うことが出来る必要がある。この１つの結果として、増大したトラフィックは、付加的な異なるタイプの送信ネットワークの使用を要求する。とにかく多くのデジタル信号を長い光ネットワーク上を、同時に送信する良好な信号品質と能力が望ましい。

上記の内容を踏まえて、本発明の目的は、サブオクターブ送信のために各々前処理される各々の異なるモデム特定の周波数（ｆｎ）の上のデジタル信号を変調することによって、光ネットワークのトラフィック能力を増大させる複数のデジタル信号を光学的に送信するためのシステムと方法を提供することである。本発明の別の目的は、それぞれの搬送波周波数（ｆｎ）に従って、デジタル信号を、波長“λ”の同一光信号の上に「スタック」するためのシステムと方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は、デジタル信号が光ファイバ上を送信されている時、デジタル信号間の効果的な分離状態を保つシステムと方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は、使い易く、比較的製造し易く、かつ比較的にコスト効率が良い光ファイバを通して複数のデジタル信号を光学的に送信するためのシステムと方法を提供することである。

本発明によって達成される少なくとも３つの基本的な機能がある。
１）サブオクターブ光送信のためにまとめて前処理され、各々異なる固有のモデム特定の高周波周波数（ｆｎ）の上に異なるデジタル信号（つまり、データ）を混合すること；２）比較的長い光ファイバで光信号によって同時に送信するための光信号としての複数のこれらのデジタル信号を「スタック」すること；３）送信後に、続けて、各々の宛先アドレスに異なるネットワークを介して個々の信号を送信するために、光信号から複数のデジタル信号を「デスタック」すること。

本発明において、「スタック」という用語は、同一の光波長（λ）の上に複数の異なる高周波デジタル信号を載せることを意味する。複数のデジタル信号は、光ファイバで、光信号としてまとめて送信される。詳細に述べると、スタックの目的に対して、各々のデジタル信号は、独自の固有の高周波搬送波（ｆｎ）を有することになる。重要なことは、固有の高周波搬送波（ｆｎ）は、２つの必要条件を考慮して選択される。１つはスタック処理の間、他のデジタル信号との干渉を避けることと、もう１つは、デジタル信号のサブオクターブ送信を可能にすることである。

スタックをする前に、システム内のすべてのデジタル信号は、実質的に同一の高周波（ｆ_０）に変調される可能性がある。各々のデジタル信号は、独自の固有の高周波搬送波（ｆ_ｎ）の上でさらに混合される必要がある。上記の様に、各々の“ｆ_ｎ”は、サブオクターブ送信に対して、有効であるように選択される。同様に、各々のデジタル信号の固有の“ｆｎ”は、同一光信号として送信するために同一波長（λ）の上に「スタック」されることが可能であるように、システムのその他のデジタル信号の“ｆｎ”とは十分に異なっている必要がある。

例として、“ｎ”が１乃至１０の整数である時、“ｎ”個の異なるデジタル信号をスタックすることを考えてみよう。一般的に、デジタル信号の生成当初によっては、“ｎ”個の異なるデジタル信号の各々の最初の高周波“ｆ_０”は、実質的に同一（ｆ_０）となる可能性が大で、４ＭＨｚと１００ＭＨｚの間のどこかに位置してもよい。これらの最初の搬送波周波数は、サブオクターブ送信を可能にしないことを留意すべきである。従って、サブオクターブ送信が可能になるためには、各々のデジタル信号のための最初の高周波“ｆ_０”は、サブオクターブ可能なより高い周波数と混合される。特に、本発明では、結果として生じる固有周波数“ｆ_ｎ”は、１[ｎ−１]０４ＭＨｚと１[ｎ]００ＭＨｚの間の周波数範囲に存在する。例えば、３つの異なるデジタル信号が、ｎ＝１、ｎ＝２及びｎ＝３として識別される時、関係するデジタル信号の各々の周波数範囲は、１００４ＭＨｚ乃至１１００ＭＨｚ；１１０４ＭＨｚ乃至１２００ＭＨｚ；１２０４ＭＨｚ乃至１３００ＭＨｚである。これらの例示的な周波数範囲、及び４乃至１０である“ｎ”のために同様に決定される範囲は、複数の固有の高周波信号をスタックすることを可能にする。特に、各々のデジタル信号が混合され、独自の固有の高周波搬送波（ｆ_ｎ）が確立されると、デジタル信号を、光信号として送信するための同一波長（λ）の上に個々に載せることが可能となる。上記に従い、以後、この処理を「スタック」すると称する。

本発明において、「デスタック」するという用語は、本質的に、上記の「スタック」する処理の反対を意味する。特に、デスタック中に、各々のデジタル信号は、波長（λ）から取り除かれ、高周波信号として復元され、当初の固有の高周波搬送波（ｆ_ｎ）になる。続けて“ｆ_ｎ”から混合して“ｆ_０”に戻すことによって、各々のデジタル信号は再び、従来通りに使用することが可能となる。

構造的に、システムは、各々のデジタル信号を特定モデムに送るヘッドエンドユニットを備えている。特に、この送り処理は、デジタル信号に含まれるアドレス情報に従って実現される。実際問題として、本発明は、すべてのデジタル信号は、最初、４乃至１００ＭＨｚの周波数範囲である実質的に同一の高周波（ｆ_０）で運搬されることを予想している。しかしながら、モデムに於いて、各々のデジタル信号は、さらに送信するために、モデム特定の高周波（ｆ_ｎ）に混合される。詳細に述べると、各々の高周波（ｆ_ｎ）は、２つのことを考慮して選択される。上記のように、これらの考慮事項とは：１）１つのモデム特定（ｆ_ｎ）の周波数範囲は重複すべきではないし、別の周波数範囲に干渉すべきではない；２）周波数（ｆ_ｎ）は、サブオクターブ送信のために前処理されるべきである。

本発明の「スタック」する能力と共に、このシステムの重要な構造的要素は、光ファイバである。本発明で想定される様に、光ファイバは必ず、比較的に長い（例えば、１ｋｍ以上の長さ）。その結果、光ファイバで運搬される光信号は、特に、２次歪みを受け易い。従って、各々のデジタル信号の搬送波のための使用可能な周波数範囲を、２次歪みを効果的に消滅させるサブオクターブ能力に限定する必要性がある。しかし、この限定に拘わらず、本発明は、いくつかのそのような周波数範囲は依然、「スタック」され得ることを認識している。

光ファイバの下流にデジタル信号を送信するために、システムは、光ファイバの第１端部に接続されるアップコンバータを備えている。重要なことは、複数のデジタル信号を、それぞれ異なる固有の周波数（ｆ_ｎ）で、共通の波長（例えば、λ_１１）の上にスタックするために使われるのはこのアップコンバータである。また、システムは、波長“λ_１１”から、複数のデジタル信号をデスタックするために、中央光ファイバの第２端部に接続されたダウンコンバータを備えている。双方向送信を可能にするために、システムはまた、デジタル信号を第２波長（例えば、λ_１２）を使って、光ファイバで反対方向に送信が出来る能力を前提にしている。

デスタック操作中に、デジタル信号は、各々の固有の高周波周波数（ｆ_ｎ）に従って、分離することが出来る。分配ユニットが、各々の固有の高周波周波数信号を、アドレス情報に従って、ノードに向けて送信するために設置されている。それに続いて行われるその特定のノードからのデジタル信号の送信は、その特定ノード専用である第２ネットワークを介して行うことが出来る。これらの後続の送信のために、本発明は、第２ネットワークは、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、同軸ケーブル経由イーサネット（ＥＯＣ：Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｏｖｅｒ Ｃｏａｘｉａｌ）又はポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ：Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ）などのネットワークを備える公知のタイプのネットワークのうちのいずれかであっても良い。

本発明と同様に、本発明の新規な特徴は、構成と作用に関して同一の参照番号は同一の構成要素を言及する添付の記述と共に図面から理解されるだろう。

図１は本発明の送信システムの略図である。

図１を参照すると、デジタル信号を送信するためのシステムが図示されており、参照番号１０で指定されている。図示される様に、システム１０は、光ファイバ１４に電子的に接続されているヘッドエンドユニット１２を備えている。また、光ファイバ１４は、分配システム１６に光学的に接続されており、その分配システム１６は、次に、複数の異なるネットワークに選択的に接続することが可能である。開示目的で、かつ例として、この図は、分配システム１６は、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）１８、同軸ケーブル経由イーサネット（ＥＯＣ）１８又はポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク２２に接続されている様子を示している。その様な種類のもっと多くのネットワークがあっても、もっと少なくネットワークがあっても良い。ネットワーク１８、２０、２２は単なる例示である。

本発明の作用に関して、デジタル信号２４（つまり、データ）は、システム１０のユーザによって作られる。デジタル信号２４ａ，２４ｂだけがこの図面で識別されるが、ある所定時間にシステム１０を介して多くのそのようなデジタル信号２４が送信される可能性を理解すべきである。一般的に言うと、異なるデジタル信号２４はすべて、最初は、実質的に同一な高周波（ｆ_０）によって搬送される。典型的には、この“ｆ_０”は、４乃至１００ＭＨｚの間の周波数範囲の中に存在する。ともかく、デジタル信号２４が生成され（例えば、デジタル信号２４ａ）、適切にアドレス指定されると、ルータ２６に送られる。そこから、デジタル信号２４ａに含まれるアドレス情報に従って、信号２４ａは、モデム２８のようなモデムに送信される。モデム２８では、信号２４ａが処理され、その周波数は、“ｆ_０”から周波数“ｆ_ｎ”に変換される。

固有の高周波“ｆ_ｎ”がモデムで特定されることは、本発明の一つの重要な形態である。
特に、“ｎ”は１乃至１０の整数である。但し、“ｎ”の各々の値は特定のモデムに関連する。従って、ｎ＝１は、モデム２８に関連付けられ、最初の周波数“ｆ_０”は、モデム２８で（ミキサ３０によって）、固有の高周波“ｆ_１”に変化する。同様に、ｎ＝２がモデム３２に関連付けられて、最初の周波数“ｆ_０”はモデム３２（ミキサ３４によって）で、固有の高周波“ｆ_２”に変化する。従って、モデム特定搬送波周波数（ｆ_ｎ）は、そのシステム１０にある数のモデムによって割り当てられる。さらに、各々の“ｆ_ｎ”は、１[ｎ−１]０４ＭＨｚと１[ｎ]００ＭＨｚの間の周波数範囲から選択される。特に、これは、共通の波長（例えば、λ_１１）の上に複数の固有の高周波信号２４をスタックする能力を提供するために行われる。例えば、ｎ＝１、ｎ＝２で、各々の“ｆ_ｎ”（つまり、ｆ_１とｆ_２）は、１００４乃至１１００ＭＨｚと、１１０４乃至１２００ＭＨｚの周波数範囲から選択される。

コンバータ３６と波長分割多重システム（ＷＤＭ）３８では、様々な複数のモデム特定周波数（“ｆ_ｎ”）が、共通の波長λ_１１の上にスタックされる。それらは、光ファイバ１４によって、光信号として送信される。ＷＤＭ４０とコンバータ４２では、複数の様々なデジタル信号２４は光信号（λ_１１）からデスタックされる。それらがデスタックされると、デジタル信号２４は、以前の固有高周波信号“ｆ_ｎ”に戻される。デスタックされた後、デジタル信号２４は、さらに構内にまで、分配システム１６によって、各々のデジタル信号２４のアドレスに従って送られる。例えば、この図を参照すると、デジタル信号２４ａは、高周波“ｆ_１”によって、第２ＰＯＮネットワーク１８へ送られるのが示されている。この場合には、ＰＯＮネットワーク１８による送信のために、デジタル信号２４ａは、再び変換される。しかし、今度は、光信号は、異なる例示的波長“λ_１”を有することになる。この図はまた、高周波“ｆ_２”を有するデジタル信号２４ｂは、ＥＯＣネットワーク２０へ送られ、さらに銅線４４によってネットワーク２０に於ける構内へ送信される。さらに別の例では、高周波“ｆ_１０”を有するデジタル信号２４は、分配システム１６によってＰ２Ｐネットワーク２２へ送られ、さらに光ファバ４６で、ネットワーク２２に於ける構内へ送信される。

この明細書に詳細に示しかつ開示された光送信の為の特定サブオクターブＲＦスタック及び分配のためのデスタックは、目的を達成し、前記した利益を提供することが完全に可能であるが、それは、本発明の好ましい実施形態の単なる例証に過ぎず、添付された請求項に記された以外のこの明細書に示された構造やデザインの詳細に限定する意図は全くない。

Claims (20)

1. 複数のデジタル信号を送信するシステムであって、
   前記デジタル信号のアドレス情報に従って、各々のデジタル信号を特定のモデムに送るようにしたヘッドエンドユニットであって、すべてのデジタル信号は、最初は実質的に同一である高周波（ｆ_０）によって搬送され、固有の高周波（ｆ_ｎ）によってさらに送信するために混合され、（ｆ_ｎ）は、各々のモデムによって決定されるものである、ヘッドエンドユニットと；
   第１端部と第２端部を有する光ファイバと；
   前記中央光ファイバの前記第１端部に接続されており、前記光ファイバで光信号として送信するために、複数のデジタル信号を、各々固有の高周波によって、共通の波長（λ）の上にスタックするようにした第１コンバータと；
   前記中央光ファイバの前記第２端部に接続されており、各々固有の高周波（ｆ_ｎ）に従って、複数のデジタル信号をデスタックし、各々のデジタル信号を分離するようにした第２コンバータと；
   各々の固有高周波信号を、アドレス指定されたノードに対して送信し、前記ノードからのさらなる送信は、前記ノードに対して第２ネットワークを通してであるところの分配ユニットとを備えるシステム。
2. 複数の固有の高周波信号をスタックすることを提供するために、各々固有の高周波“ｆ_ｎ”のために“ｎ”個のモデムが存在し、最初の高周波“ｆ_０”は４乃至１００ＭＨｚの周波数範囲にあり、各々固有の高周波“ｆ_ｎ”は１[ｎ−１]０４ＭＨｚと１[ｎ]００ＭＨｚの間の周波数範囲であることを特徴とする請求項１のシステム。
3. デジタル信号の光ファイバによるサブオクターブ送信を可能にするように、ｆ_ｎが選択されることを特徴とする請求項２のシステム。
4. “ｎ”は１から１０のうちの整数であることを特徴とする請求項３のシステム。
5. 前記共通の波長（λ）は、デジタル信号を、前記第１コンバータから前記第２コンバータへ前記光ファイバを通して下流に送信するようにした第１波長（λ_１）であり、さらに、デジタル信号は、第２波長（λ_２）で、前記第２コンバータから前記第１コンバータへ前記光ファイバを通して上流に送信することを特徴とする請求項１のシステム。
6. 前記第２ネットワークは、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）、同軸ケーブル経由イーサネット（ＥＯＣ）及びポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワークより成るグループから選択されることを特徴とする請求項１のシステム。
7. 前記光ファイバは、１ｋｍを超える長さを有することを特徴とする請求項１のシステム。
8. デジタル信号をシステムを通して送信する方法であって、前記方法は：
   デジタル信号をアドレス指定するステップであって、前記アドレスは前記デジタル信号が特定モデムを経由して前記システムの中の構内に送信されることを要求する、アドレス指定するステップと；
   前記デジタル信号を、前記特定モデムの高周波“ｆ_０”に変調するステップと；
   前記高周波“ｆ_０”を固有な高周波信号“ｆ_ｎ”に混合することであって、“ｆ_ｎ”は前記特定モデムに固有である、前記混合するステップと；
   前記固有高周波“ｆ_ｎ”上の前記デジタル信号を第１コンバータに転送することと；
   少なくとも１つの他のデジタル信号“ｆ_ｎ＋１”を前記第１コンバータの光波長（λ）の上にスタックするステップと；
   光ファイバで、前記第１コンバータから第２コンバータへ下流方向へ光信号としてスタックされたデジタル信号を送信するステップと；
   前記第２コンバータの前記デジタル信号をデスタックし、各々の固有の高周波“ｆ_ｎ”に従って前記デジタル信号を分離するステップと；
   前記構内に対してさらに下流へ送信するために、前記各々のデジタル信号のアドレス情報に従って、各々のノードに前記デスタックされた信号を分配するステップを含むことを特徴とする方法。
9. 前記アドレス指定するステップは、
   前記変調するステップと前記混合するステップを実行するためのモデムを識別することと；
   前記分配するステップに使用する構内を指名することを含むことを特徴とする請求項８の方法。
10. 前記方法は、各々固有の高周波“ｆ_ｎ”のために“ｎ”個のモデムが存在し、
    前記方法は、
    前記最初の高周波“ｆ_０” を４ＭＨｚと１００ＭＨｚの間の周波数範囲に有するステップと；
    前記スタックするステップで使用するために、各々の固有の高周波“ｆ_ｎ”を１[ｎ−１]０４ＭＨｚと１[ｎ]００ＭＨｚの間の周波数範囲に設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８の方法。
11. デジタル信号の光ファイバによるサブオクターブ送信を可能にするように、ｆ_ｎが選択されることを特徴とする請求項８の方法。
12. “ｎ”は１から１０のうちの整数であることを特徴とする請求項８の方法。
13. 前記光ファイバは、１ｋｍを超える長さを有することを特徴とする請求項８の方法。
14. 前記分配するステップは、
    第２ネットワークを、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）、同軸ケーブル経由イーサネット（ＥＯＣ）及びポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワークより成るグループから選択するステップと；
    前記構内で前記デジタル信号を使用するために前記高周波“ｆ_０”を復元するために、前記デジタル信号を再混合するステップとを含む請求項８の方法。
15. デジタル信号を送信するようにしたシステムであって、前記デジタル信号は高周波“ｆ_ｎ”で搬送され、前記システムは、
    高周波“ｆ_ｎ＋１”で搬送される別のデジタル信号と一緒に、前記デジタル信号“ｆ_ｎ”を光波長（λ）の上にスタックする手段と；
    前記光ファイバで下流に向かって、光信号としての前記スタックされたデジタル信号を送信する光ファイバと；
    前記光ファイバでの送信の後、各々の固有な高周波“ｆ_ｎ”に従って、前記デジタル信号を分離するために、前記デジタル信号をデスタックする手段とを含むシステム。
16. 特定のモデムを介して、前記デジタル信号を、前記システム内の構内へアドレス指定して、“ｆ_ｎ”が前記特定モデムに対して固有であるところの、前記デジタル信号を、前記固有な高周波信号“ｆ_ｎ”に変調するようにしたヘッドエンドユニットと；
    前記構内へさらに下流方向へ送信するために、前記デスタックされたデジタル信号のアドレス情報に従って、各々のノードへ前記デスタックされた信号を送信する分配ユニットとをさらに備えることを特徴とする請求項１５のシステム。
17. “ｎ”が１乃至１０の整数であり、かつ、各々の固有の高周波“ｆ_ｎ”は１[ｎ−１]０４ＭＨｚと１[ｎ]００ＭＨｚの間の周波数範囲にある、各々固有の高周波“ｆ_ｎ”のために“ｎ”個のモデムが存在することを特徴とする請求項１６のシステム。
18. デジタル信号の光ファイバによるサブオクターブ送信を可能にするように、ｆ_ｎが選択されることを特徴とする請求項１７のシステム。
19. 前記光ファイバは、１ｋｍを超える長さを有することを特徴とする請求項１６のシステム。
20. 前記分配ユニットは、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）、同軸ケーブル経由イーサネット（ＥＯＣ）及びポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワークから成るネットワークのグループから選択された第２のネットワークに対して、指定したノードを介して、各々のデスタックされた信号を送信することを特徴とする請求項１６のシステム。