CN109478934A - 光通信装置和频率控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的光通信装置(103)接收对多个光信号进行频率复用的信号，多个光信号分别构成为对多个子载波进行复用，其中，光通信装置具有：多个发送接收器(2‑1～2‑4)，它们将包含多个光信号中的任意一个光信号的频带作为处理对象而进行接收处理，计算处理对象的频带中包含的光信号即接收对象光信号与本地光之间的频率偏移量、以及与接收对象光信号相邻的光信号与本地光之间的频率间隔即载波频率间隔；以及频率控制部(6)，其根据由多个发送接收器(2‑1～2‑4)计算出的频率偏移量和载波频率间隔，计算多个光信号的发送方的光通信装置(101)对多个光信号的频率进行调整时的调整量，向发送方的光通信装置(101)发送计算出的调整量。

Description

光通信装置和频率控制方法
技术领域
本发明涉及构成光通信系统的光通信装置和频率控制方法。
背景技术
近年来，在光通信系统中，积极地研究面向传输容量的进一步扩大而高密度地对光信号进行复用的技术。在高密度地对多个光信号进行复用的光传输系统中，由于长距离传输中的非线性光学效果的影响，传输性能的劣化显著。在数字相干方式的光传输中普遍使用的波长可变光源中可能产生GHz级别的频率偏移，载波间的串扰成为传输性能劣化的主要原因。特别是在超级信道技术等高密度地对子载波进行复用的系统中，由于串扰而导致的传输性能的劣化显著。
这里，在专利文献1中记载了对光频率的偏移进行补偿的现有的发明。在专利文献1所记载的发明中，光发送部降低多个信道的波长中的特定波长的光功率进行发送，光接收部根据降低了光功率的信道的相邻信道的误码率对信道串扰量进行评价，检测波长偏移。然后，光发送部对检测到的波长偏移进行补偿，对波长间隔进行控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-104008号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的技术中，使用误码率对波长间隔进行控制，但是，误码率不仅由于信道串扰量而变动，还由于传输路径的非线性光学效果等的影响而变动。因此，使用误码率无法准确评价信道串扰量，使用误码率的波长间隔的控制具有欠缺准确性这样的问题。即，在专利文献1所记载的基于误码率的控制中，存在可能无法将各信道的波长调整为期望值这样的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，得到能够实现高精度地对复用传输的各光信号的波长进行控制的光通信系统的光通信装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题并实现目的，本发明的光通信装置接收对多个光信号进行频率复用的信号，多个光信号分别构成为对多个子载波进行复用。光通信装置具有多个发送接收器，该多个发送接收器将包含多个光信号中的任意一个光信号的频带作为处理对象而进行接收处理，计算处理对象的频带中包含的光信号即接收对象光信号与本地光之间的频率偏移量、以及与接收对象光信号相邻的光信号与本地光之间的频率间隔即载波频率间隔。此外，光通信装置具有频率控制部，该频率控制部频率控制部根据由多个发送接收器计算出的频率偏移量和载波频率间隔，计算多个光信号的发送方的光通信装置对多个光信号的频率进行调整时的调整量，向发送方的光通信装置发送计算出的调整量。
发明效果
本发明的光通信装置发挥能够实现高精度地对复用传输的各光信号的波长进行控制的光通信系统这样的效果。
附图说明
图1是示出具有实施方式的光通信装置的光通信系统的结构例的图。
图2是示出子载波复用光传输系统中传输的光信号的结构例的图。
图3是示出实施方式的发送接收器的硬件结构例的图。
图4是示出实施方式的数字信号处理部中进行接收数字信号处理的功能块的结构例的图。
图5是示出实施方式的数据接收部的结构例的图。
图6是示出实施方式的载波频率间隔检测部的结构例的图。
图7是示出基于相干检波的频率偏移补偿的一例的图。
图8是示出实施方式的光通信系统中对光信号的频率进行调整的动作的概念的图。
图9是示出实施方式的光通信系统中的光信号的频率控制动作的一例的流程图。
图10是示出光通信系统中传输的各光信号的关系的一例的图。
图11是用于说明光通信系统中的频率控制动作的图。
图12是示出频率控制部的硬件结构例的图。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式的光通信装置和频率控制方法进行详细说明。另外，本发明不由该实施方式进行限定。
实施方式
图1是示出具有本发明的实施方式的光通信装置的光通信系统的结构例的图。图1所示的光通信系统100是子载波复用光传输系统。
光通信系统100具有作为本实施方式的光通信装置的光通信装置101和103。这些光通信装置101和103通过光纤传输路径102连接，能够双向进行通信。从光通信装置101朝向光通信装置103的通信动作和从光通信装置103朝向光通信装置101的通信动作相同。在本实施方式中，作为一例，对从光通信装置101朝向光通信装置103的通信动作进行说明。因此，关于光通信装置101，对发送信号所需要的处理进行说明，关于光通信装置103，对接收信号所需要的处理进行说明。从光通信装置103朝向光通信装置101的通信动作颠倒以下说明的光通信装置101的处理和光通信装置103的处理。
此外，在本实施方式的光通信系统100中，光通信装置101和103发送接收复用数为4的光信号、具体而言为对波长不同的4个光信号进行复用的状态的光信号。
作为第1光通信装置的光通信装置101具有作为第1发送接收器的发送接收器1-1～1-4、合波分波器3和频率控制部4。
发送接收器1-1～1-4生成对多个子载波进行复用得到的光信号即子载波复用光信号(以下简记为“光信号”)并进行发送。设由发送接收器1-1～1-4生成的各光信号的中心频率(以下简记为频率)为f1～f4，设为f1<f2<f3<f4。在以下的说明中，有时还将各光信号的频率称为载波频率。合波分波器3对从发送接收器1-1～1-4分别输出的各光信号进行合波。频率控制部4对发送接收器1-1～1-4发送的光信号的频率进行控制。
作为第2光通信装置的光通信装置103具有作为第2发送接收器的发送接收器2-1～2-4、合波分波器5和频率控制部6。
合波分波器5对经由光纤传输路径102从发送接收器1-1～1-4发送的光信号、即频率复用后的状态的光信号进行分波，分成频率复用前的各光信号。此外，合波分波器5将分波后的各光信号输入到发送接收器2-1～2-4中的任意一方。在本实施方式中，合波分波器5将频率为f1的光信号输入到发送接收器2-1，将频率为f2的光信号输入到发送接收器2-2，将频率为f3的光信号输入到发送接收器2-3，将频率为f4的光信号输入到发送接收器2-4。另外，对发送接收器2-1～2-4分别输入频带比包含应该接收的信号成分的频带宽的光。例如，对发送接收器2-1输入包含频率为f1的光信号的频带。
发送接收器2-1～2-4接收经由合波分波器5输入的光信号。此外，发送接收器2-1～2-4计算频率偏移量并且计算载波频率间隔，该频率偏移量表示内部的波长可变光源发出的连续光即本地光的频率与接收到的光信号的频率之间的误差，该载波频率间隔是本地光的频率和与接收到的光信号相邻的光信号的频率之间的间隔。
频率控制部6根据由发送接收器2-1～2-4计算出的频率偏移量和载波频率间隔，计算光通信装置101发送的各光信号的频率的调整量即频率补偿量，向光通信装置101发送计算结果。
接着，对本实施方式中假设的子载波复用光传输系统进行说明。图2是示出子载波复用光传输系统中传输的光信号的结构例的图。从图1所示的发送接收器1-1～1-4分别发送的各光信号是以图2所示的信道单位发送的。如图1和图2所示，本实施方式的结构是4波的波长复用系统。
在图2中示出波长复用系统中传输的各光信号的理想频率间隔。即，波长复用系统中传输的各光信号的频率的间隔优选如图2的上段所示成为等间隔。因此，在本实施方式的光通信系统100中，对各光信号的频率f1～f4进行控制，以使得波长复用传输的各光信号的频率的间隔成为等间隔。此外，在图2的下段示出各信道的结构例。各信道的结构相同，在图2中，作为一例，示出与频率为f1的信道对应的光信号的结构。如图2的下段所示，1个信道由多个子载波构成。设每1个信道的总传输速度为100Gbit/s(100Gbps)以上。在图2中采用按照每1个信道对8个子载波进行复用的结构的系统，但是，这是一例，子载波的复用数不限于8。设本实施方式中能够容许的子载波的复用数为4以上。此外，关于调制方式，假设应用偏振复用4值相位调制方式(DP-QPSK：Dual Polarization-Quadrature Phase ShiftKeying)的情况，每个子载波的波特率(Baudrate)成为10GBaud以下。该子载波复用光传输能够将每1个子载波的波特率抑制为较低，因此，在传输相当于100Gbps的传输速度的信号的情况下，与利用1个波传输100Gbps(32Gbaud)的系统相比，具有传输性能优越的特征。
对本实施方式的光通信装置101和103的发送接收器1-1～1-4和2-1～2-4的结构进行说明。这些各发送接收器要处理的光信号的频率不同，但是其结构相同。
图3是示出本实施方式的发送接收器的硬件结构例的图。如图3所示，发送接收器1-1～1-4、2-1～2-4具有波长可变光源11、光调制器12、数字信号处理部13、DAC(Digitalto Analog Converter)14、相干接收机15和ADC(Analog to Digital Converter)16。
波长可变光源11发出预先设定的波长即频率的连续光(CW：Continuous Wave)。例如，构成发送接收器1-1的波长可变光源11发出频率为f1的连续光。此外，波长可变光源11在发出连续光时，按照从频率控制部4或6输入的控制信号，实时调整要发出的连续光的频率。即，波长可变光源11按照所输入的控制信号所表示的调整量，对要发出的连续光的频率进行调整。例如，构成发送接收器1-1的波长可变光源11按照从频率控制部4输入的控制信号所表示的调整量，对要发出的连续光的频率进行调整。波长可变光源11发出的连续光被输出到光调制器12和相干接收机15。
光调制器12利用从DAC14输入的信号对从波长可变光源11发出的连续光进行调制，生成发送信号。
数字信号处理部13由DSP(Digital Signal Processor)等构成，进行生成发送数据并将其输出到DAC14的处理和接收数字信号处理。数字信号处理部13在接收数字信号处理中进行从ADC16输入的信号的解调处理、计算从相对的发送接收器接收到的光信号与本地光之间的频率偏移量的处理等。本地光是从波长可变光源11输入的连续光。
DAC14将由数字信号处理部13生成的发送数据从数字信号转换为模拟信号，将其输出到光调制器12。
相干接收机15对从相对的光通信装置发送且经由合波分波器5输入的光信号即接收信号进行相干检波。具体而言，相干接收机15使经由合波分波器5输入的光信号和由波长可变光源11发出的连续光进行混合干涉，由此将接收信号从光信号转换为电信号。相干接收机15将通过相干检波得到的电信号输出到ADC16。
ADC16将由相干接收机15转换为电信号后的接收信号从模拟信号转换为数字信号，将其输出到数字信号处理部13。
参照附图对数字信号处理部13的结构进行说明。另外，本实施方式的光通信装置的数字信号处理部13在对接收信号进行处理的动作中具有特征。因此，在本实施方式中，对与接收信号的处理相关联的结构进行说明，省略与发送动作相关联的结构的说明。与发送动作相关联的结构和处理与现有的相干接收机相同。
图4是示出实施方式的数字信号处理部13中进行接收数字信号处理的功能块的结构例的图。数字信号处理部13具有数据接收部20-1～20-8和载波频率间隔检测部30作为进行接收数字信号处理的功能块。对数据接收部20-1～20-8和载波频率间隔检测部30输入由ADC16转换为数字信号后的接收信号即数字接收信号。
数据接收部20-1～20-8对对应的子载波的接收数据进行解调。例如，数据接收部20-1对频率最低的子载波进行解调处理，数据接收部20-8对频率最高的子载波进行解调处理。数据接收部20-1～20-8的内部结构相同，作为处理对象的子载波不同。
载波频率间隔检测部30计算与本发送接收器进行接收的信道即本信道相邻的信道的光信号与本地光之间的载波频率间隔。载波频率间隔检测部30在计算载波频率间隔时，检测相邻的信道的最端子载波的频率偏移量。相邻的信道(以下为相邻信道)的最端子载波是构成相邻信道的子载波中的、最接近本信道的子载波。最端子载波的频率偏移量是本地光的频率与相邻信道的最端子载波的频率之差。在本实施方式中，载波频率间隔检测部30检测频率比本信道高的相邻信道的最端子载波频率偏移，进而，计算频率比本信道高的相邻信道的光信号与本地光之间的载波频率间隔。
图5是示出实施方式的数据接收部20-1～20-8的结构例的图。数据接收部20-1～20-8具有波长分散补偿部21、偏振分离部22、频率偏移估计部23、频率偏移补偿部24、载波相位复原部25和符号识别部26。
波长分散补偿部21对数字接收信号所具有的、光纤传输路径102中产生的波长分散进行补偿。偏振分离部22将进行波长分散补偿后的数字接收信号分离出偏振状态不同的2个信号。频率偏移估计部23对由偏振分离部22进行偏振分离后的数字接收信号进行数字信号处理，估计从相对的发送接收器接收到的光信号的频率与波长可变光源11发出的连续光的频率之间的频率偏移量。频率偏移补偿部24根据频率偏移估计部23中的估计结果对数字接收信号所具有的频率偏移进行补偿。载波相位复原部25对由频率偏移补偿部24补偿了频率偏移后的数字接收信号的相位进行复原。符号识别部26判定由载波相位复原部25复原了相位后的数字接收信号，对接收数据进行再现。
图6是示出载波频率间隔检测部30的结构例的图。载波频率间隔检测部30具有波长分散补偿部31、偏振分离部32、子载波频率偏移估计部33和频率间隔检测部34。
波长分散补偿部31是与数据接收部20-1～20-8的波长分散补偿部21相同的处理部，对数字接收信号所具有的波长分散进行补偿。此外，偏振分离部32是与数据接收部20-1～20-8的偏振分离部22相同的处理部，将数字接收信号分离出偏振状态不同的2个信号。
子载波频率偏移估计部33对由偏振分离部32分离成偏振状态不同的2个信号后的接收信号进行数字信号处理，估计相邻信道的最端子载波的频率与本地光的频率之差。子载波频率偏移估计部33例如对接收信号实施离散傅里叶变换或高速傅里叶变换等运算，将其变换为频率区域的信号，对接收信号的频谱进行分析，由此估计本信道的载波频率与相邻信道的最端子载波的频率之差即最端子载波的频率偏移量。
频率间隔检测部34根据子载波频率偏移估计部33中的估计结果，计算本地光的频率与相邻信道的频率之间的间隔即载波频率间隔。此外，频率间隔检测部34从数据接收部20-1～20-8的频率偏移估计部23接受所接收到的光信号的频率与本地光的频率之间的频率偏移量，将所接受的频率偏移量和计算出的载波频率间隔输出到频率控制部6。
这里，对数字信号处理部13在接收数字信号处理中计算载波频率间隔的原理进行说明。
以往，在数字相干光传输技术中，为了对由于发送器中使用的光源和接收器中使用的光源的差异而产生的、从各光源发出的光的频率误差即频率偏移进行校正，使用了频率偏移补偿电路。在本实施方式的光通信装置中，使用上述频率偏移补偿电路，在子载波复用光传输系统中对光源的频率进行调整，由此，高精度地控制频率复用信号的各载波的频率。
图7是示出基于相干检波的频率偏移补偿的一例的图。图7示出对从图1所示的发送接收器1-1发送的光信号进行相干检波的情况下的例子、即发送接收器2-1进行的相干检波的例子。在相干检波中，使本地光和接收光进行混合干涉，由此检测接收光中包含的信号成分。此外，通过对相干检波后的信号进行数字信号处理，能够检测频率f1的接收光与频率f1'的本地光之间的频率偏移量Δf1。此外，如图7的上段所示，进行相干检波的相干接收机所具有的接收频带比接收光的信号频带宽，例如比32Gbaud的信号宽±5GHz左右。因此，能够检测相邻信道的最端子载波的信号成分。
图8是示出实施方式的光通信系统中对光信号的频率进行调整的动作的概念的图。图8示出对频率f2的光信号的频率进行调整的情况下的动作例。此外，在图8所示的例子中，设相邻的光信号之间的理想频率间隔为ΔF，设同一信道内相邻的子载波的间隔为ΔFs。ΔF和ΔFs是预定的固定值。
接收频率f1的光信号的发送接收器2-1如上所述进行相干检波，由此能够检测相邻信道的最端子载波的信号成分，能够估计相邻信道的最端子载波与本地光之间的频率偏移量Δfs。另外，图6所示的子载波频率偏移估计部33进行Δfs的估计。由于能够估计频率偏移量Δfs，因此，光通信装置103能够使用频率偏移量Δfs计算频率f2的光信号的频率调整量即频率补偿量Δf2。即，子载波间隔ΔFs已知，此外，如图8的上段所示，频率f1与频率f2之间的间隔Δf12为Δfs+3.5ΔFs，因此，在光通信装置103中，对频率间隔Δf12和载波频率间隔ΔF进行比较，能够求出两者之差作为频率补偿量Δf2。由于能够求出频率补偿量Δf2，因此，如图8的下段所示，在光通信装置101中，发送接收器1-2能够对要发送的光信号的频率f2进行校正而设为f2'。另外，利用光通信装置103的频率控制部6计算频率补偿量Δf2，被通知给光通信装置101的频率控制部4。
接着，详细说明对本实施方式的光通信系统100中传输的各光信号的频率进行控制的动作。光通信系统100中的各光信号的频率的控制大致由2个动作构成。在第1动作中，接收侧的光通信装置根据作为基准的光信号的接收结果，计算基准的光信号的频率的调整量和与基准的光信号相邻的光信号的频率的调整量，发送侧的光通信装置根据计算出的调整量，对基准的光信号和与其相邻的光信号的频率进行调整。在第2动作中，接收侧的光通信装置将已经通过第1动作调整的光信号的频率作为基准，计算其余的光信号的频率的调整量，发送侧的光通信装置根据计算出的调整量，对其余的光信号的频率进行调整。
这里，说明将图1所示的发送接收器1-1发送的光信号即频率f1的光信号作为基准的光信号而进行控制的情况。此外，设光通信系统100的光通信装置101和103进行调整，以使得发送接收器1-1～1-4分别发送的各光信号的频率的间隔成为ΔF。
图9是示出实施方式的光通信系统中的光信号的频率控制动作的一例的流程图。图9所示的频率控制动作在光通信系统100的起动时、即光通信装置101和103的起动时执行，然后，按照一定周期反复执行。例如按照每日、每周或每月等由系统的管理者预先指定的周期来执行频率控制动作。另外，执行频率控制动作的条件不限于此。
在光通信系统100中的光信号的频率控制动作中，首先，光通信装置101生成频率为f1～f4的光信号，发送频率间隔为ΔF的频率复用信号(步骤S1)。
接着，光通信装置103的发送接收器2-1接收基准的光信号即频率f1的光信号，计算本地光与接收到的光信号之间的频率偏移量Δf1(步骤S2)。图10是示出光通信系统100中传输的各光信号的关系的一例的图。在图10中示出各光信号与发送侧的发送接收器1-1～1-4及接收侧的发送接收器2-1～2-4之间的对应关系。如图10所示，在接收光信号的发送接收器2-1～2-4中，还同时接收相邻信道的最端子载波。例如，发送接收器2-1除了接收从发送接收器1-1发送的本信道的各子载波以外，还接收从发送接收器1-2发送的相邻信道的最端子载波。发送接收器2-2除了接收从发送接收器1-2发送的本信道的各子载波以外，还接收从发送接收器1-3发送的相邻信道的最端子载波。
接着，发送接收器2-1计算从发送接收器1-2发送的载波频率f2的相邻信道的最端子载波的频率偏移量Δfs(步骤S3)。该步骤S3的处理即计算频率偏移量Δfs的处理是由构成数字信号处理部13的载波频率间隔检测部30的子载波频率偏移估计部33进行的。
接着，发送接收器2-1根据预定的已知的子载波频率间隔ΔFs和步骤S3中计算出的最端子载波的频率偏移量Δfs，计算载波频率间隔Δf12(步骤S4)。该步骤S4的处理即计算载波频率间隔Δf12的处理是由构成数字信号处理部13的载波频率间隔检测部30的频率间隔检测部34进行的。另外，如已经说明的那样，载波频率间隔Δf12＝Δfs+3.5ΔFs。
接着，光通信装置103的频率控制部6根据步骤S5中计算出的载波频率间隔Δf12，计算发送接收器1-2发送的光信号的频率补偿量Δf2(步骤S5)。具体而言，频率控制部6在ΔF>Δf12的情况下，求出ΔF-Δf12作为频率补偿量Δf2。频率控制部6在ΔF<Δf12的情况下，求出Δf12-ΔF作为频率补偿量Δf2。此外，频率控制部6在ΔF＝Δf12的情况下，设频率补偿量Δf2＝0。
光通信装置103的频率控制部6在计算频率补偿量Δf2后，向光通信装置101发送上述步骤S2中计算出的频率偏移量Δf1和频率补偿量Δf2(步骤S6)。光通信装置103的频率控制部6可以使用光纤传输路径102向光通信装置101发送频率偏移量Δf1和频率补偿量Δf2，也可以使用省略图示的控制用线路向光通信装置101发送频率偏移量Δf1和频率补偿量Δf2。
光通信装置101从光通信装置103接收频率偏移量Δf1和频率补偿量Δf2后，对从发送接收器1-1发送的光信号和从发送接收器1-2发送的光信号的频率进行校正(步骤S7)。在该步骤S7中，光通信装置101的频率控制部4对发送接收器1-1的波长可变光源11输出指示以频率偏移量Δf1对要发出的连续光的频率进行变更的控制信号，并且，对发送接收器1-2的波长可变光源11输出指示以频率补偿量Δf2对要发出的连续光的频率进行调整的控制信号。发送接收器1-1的波长可变光源11和发送接收器1-2的波长可变光源11按照来自频率控制部4的指示，对要发出的连续光的频率进行调整。其结果是，发送接收器1-1和1-2发送的各光信号的频率的调整完成，这些光信号的载波频率间隔成为ΔF。
接着，光通信装置103的发送接收器2-2和2-3计算本地光与接收到的光信号之间的频率偏移量以及相邻信道的最端子载波的频率偏移量(步骤S8)。另外，发送接收器2-2接收的光信号是在上述步骤S7中校正了频率后的光信号。此外，发送接收器2-4不需要计算接收到的光信号与本地光之间的频率偏移量以及相邻信道的最端子载波的频率偏移量。在步骤S8中，发送接收器2-2和2-3进行与上述步骤S2和S3中发送接收器2-1进行的处理相同的处理，计算接收到的光信号与本地光之间的频率偏移量和相邻信道的最端子载波的频率偏移量。
接着，发送接收器2-2和2-3根据步骤S8中计算出的相邻信道的最端子载波的频率偏移量，计算本地光与相邻信道之间的载波频率间隔(步骤S9)。在该步骤S9中，发送接收器2-2计算本地光与频率f3的相邻信道之间的载波频率间隔Δf23。发送接收器2-3计算本地光与频率f4的相邻信道之间的载波频率间隔Δf34。发送接收器2-2和2-3进行与上述步骤S4中发送接收器2-1进行的处理相同的处理，计算载波频率间隔。
接着，光通信装置103的频率控制部6根据步骤S8中计算出的频率偏移量和步骤S9中计算出的载波频率间隔，计算光通信装置101的发送接收器1-3发送的光信号的频率补偿量Δf3和发送接收器1-4发送的光信号的频率补偿量Δf4(步骤S10)。频率补偿量Δf3和Δf4的计算方法在后面详细叙述。
光通信装置103计算频率补偿量Δf3和Δf4后，向光通信装置101发送频率补偿量Δf3和Δf4(步骤S11)。光通信装置103的频率控制部6可以使用光纤传输路径102向光通信装置101发送频率补偿量Δf3和Δf4，也可以使用省略图示的控制用线路向光通信装置101发送频率补偿量Δf3和Δf4。
光通信装置101从光通信装置103接收频率补偿量Δf3和Δf4后，对从发送接收器1-3发送的光信号和从发送接收器1-4发送的光信号的频率进行校正(步骤S12)。在该步骤S12中，光通信装置101的频率控制部4对发送接收器1-3的波长可变光源11输出指示以频率补偿量Δf3对要发出的连续光的频率进行变更的控制信号，并且，对发送接收器1-4波长可变光源11输出指示以频率补偿量Δf4对要发出的连续光的频率进行调整的控制信号。发送接收器1-3的波长可变光源11和发送接收器1-4的波长可变光源11按照来自频率控制部4的指示，对要发出的连续光的频率进行调整。其结果是，发送接收器1-3和1-4发送的各光信号的频率的调整完成，光通信装置103发送的各光信号彼此的载波频率间隔成为ΔF。
这样，在光通信系统100中，首先，将4个信道中的频率最低的频率f1的信道作为基准信道，对发送基准信道的光信号的发送接收器1-1的波长可变光源11和发送与基准信道相邻的信道的光信号的发送接收器1-2的波长可变光源11进行调整。接着，将调整完成后的光信号的频率f1'和f2'作为基准，决定其余的发送接收器1-3和1-4发送的光信号的频率f3和f4的调整量，对发送接收器1-3和1-4的波长可变光源11进行调整。即，在光通信系统100中，决定基准信道的频率f1的调整量后，还决定与基准信道相邻的信道的频率f2的调整量。在光通信系统100中，决定这2个信道的频率的调整量后，对这2个信道的频率进行调整，进而，将调整后的2个信道的频率作为基准，对其他信道的频率进行调整。另外，说明了将最低频率侧的频率f1的光信号作为基准信道的情况的例子，但是，也可以将最高频率侧的频率f4的光信号作为基准信道对各信道的频率进行调整。该情况下，也能够按照与上述步骤相同的步骤对各信道的频率进行调整。此外，在本实施方式中，设载波的数量即复用传输的光信号的数量为4，但是，在载波的数量为n(5以上的整数)的情况下，也能够进行同样的控制。在当前的光通信系统中还存在载波的数量为100波左右的系统，但是，也能够针对这种系统应用上述频率控制，对各载波的频率进行调整，使各载波彼此的频率间隔成为理想间隔。
接着，对上述步骤S10中光通信装置103的频率控制部6计算频率偏移补偿量Δf3和Δf4的方法进行说明。图11是用于说明光通信系统100中的频率控制动作的图。图11的上段示出载波频率f1和f2的调整完成后、发送接收器1-1～1-4发送的各光信号的关系。图11的下段利用朝上的箭头示出发送接收器2-1～2-4的各波长可变光源11发出的各本地光的频率。在光通信系统100中的频率控制动作中，进行调整以使得发送接收器1-1～1-4发送的光信号的频率成为目标频率f1～f4。
光通信装置101的发送接收器1-1～1-4和光通信装置103的发送接收器2-1～2-4单独具有波长可变光源，因此，在光通信装置101与光通信装置103之间发送接收的各光信号中存在固有的频率误差。在图11所示的状态下，发送接收器1-1和1-2发送的光信号的载波频率的校正完成，载波频率间隔成为ΔF。但是，发送接收器1-2发送的光信号与发送接收器1-3发送的光信号之间的载波频率间隔、以及发送接收器1-3发送的光信号与发送接收器1-4发送的光信号之间的载波频率间隔不是ΔF。在图11所示的例子中，为了使发送接收器1-2发送的光信号与发送接收器1-3发送的光信号之间的载波频率间隔为ΔF，需要以频率补偿量Δf3对发送接收器1-3发送的光信号的频率进行调整。此外，为了使发送接收器1-3发送的光信号与发送接收器1-4发送的光信号之间的载波频率间隔为ΔF，需要以频率补偿量Δf4对发送接收器1-4发送的光信号的频率进行调整。
在图11中，Δf2’表示发送接收器1-2发送的光信号与发送接收器2-2的波长可变光源11发出的本地光之间的频率偏移量。Δf3’表示发送接收器1-3发送的光信号与发送接收器2-3的波长可变光源11发出的本地光之间的频率偏移量。Δf4’表示发送接收器1-4发送的光信号与发送接收器2-4的波长可变光源11发出的本地光之间的频率偏移量。另外，发送接收器1-2发送的光信号是频率已经调整的光信号。此外，Δf23表示发送接收器2-2的本地光与发送接收器1-3发送的光信号之间的载波频率间隔，Δf34表示发送接收器2-3的本地光与发送接收器1-4发送的光信号之间的载波频率间隔。如已经说明的那样，利用发送接收器2-2计算Δf2’和Δf23。此外，利用发送接收器2-3计算Δf3’和Δf34，利用发送接收器2-4计算Δf4’。
在图11所示的例子的情况下，频率控制部6按照下式(1)和(2)计算Δf3和Δf4。
Δf3＝ΔF-(Δf23+Δf2’)…(1)
Δf4＝(Δf2’+Δf23+Δf3’+Δf34)-2ΔF…(2)
另外，在图11所示的例子中，由于ΔF大于(Δf23+Δf2’)，因此在Δf3的计算中使用式(1)，但是，在ΔF小于(Δf23+Δf2’)的情况下，在Δf3的计算中使用下式(3)即可。
Δf3＝(Δf23+Δf2’)-ΔF…(3)
同样，在图11所示的例子中，由于(Δf2’+Δf23+Δf3’+Δf34)大于2ΔF，因此在Δf4的计算中使用式(2)，但是，在(Δf2’+Δf23+Δf3’+Δf34)小于2ΔF的情况下，在Δf4的计算中使用下式(4)即可。
Δf4＝2ΔF-(Δf2’+Δf23+Δf3’+Δf34)…(4)
另外，在光信号的接收侧的发送接收器2-1～2-4中，需要对本地光的频率进行调整以使得本地光与接收到的光信号之间的频率偏移成为零，但是，该调整是通过与现有相同的方法进行的。
说明了光通信装置101、103所具有的发送接收器的数量为4的情况，但是，在5以上的情况下，也能够通过同样的方法计算频率偏移补偿量。即，在设n为5以上的整数的情况下，在发送侧的光通信装置101中，在基准信道和与基准信道相邻的信道的频率的调整完成后，在接收侧的光通信装置103中，各发送接收器的载波频率间隔检测部检测本地光与接收光之间的频率偏移量以及本地光与相邻信道之间的载波频率间隔。然后，在光通信装置103中，频率控制部能够使用由各发送接收器检测到的频率偏移量Δf2'、f3'、…、f(n-1)'和载波频率间隔Δf12、Δf23、…Δf(n-1)n，计算其余的信道的频率补偿量Δf3、Δf4、…Δfn。
如上所述，在本实施方式的光通信系统的接收侧的光通信装置中，多个发送接收器分别计算接收对象的光信号即本信道的光信号与本地光的频率偏移量、以及与本信道相邻的信道的光信号与本地光之间的载波频率间隔，频率控制部根据由各发送接收器计算出的频率偏移量和载波频率间隔，计算发送侧的光通信装置发送的各光信号的频率补偿量。由此，能够高精度地对发送侧的光通信装置与接收侧的光通信装置之间传输的各光信号的频率间隔进行控制，能够实现能够减少长距离传输中的传输惩罚的光通信系统。此外，能够实时监视载波频率间隔并对各光信号的频率进行调整，因此，能够实现能够对由于经年劣化而导致的光源的频率偏移进行校正的光通信系统。
接着，对实现光通信装置101的频率控制部4、光通信装置103的频率控制部6的硬件结构进行说明。图12是示出频率控制部4和6的硬件结构例的图。频率控制部4和6通过构成为包含运算处理部201、存储器202和输出部203的处理电路200实现。运算处理部201是CPU(也称为Central Processing Unit、中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微计算机、处理器、DSP)、系统LSI(Large Scale Integration)等。作为存储器202，一般使用RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪存、EPROM(ErasableProgrammable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory)等非易失性或易失性半导体存储器。输出部203是用于将从运算处理部201或存储器202输出的信息输出到外部的电子电路。
运算处理部201在构成光信号的接收侧的频率控制部6的情况下，根据由光信号的接收侧的各发送接收器计算出的频率偏移量和载波频率间隔，计算光信号的发送侧的各发送接收器发送的光信号的频率补偿量。此外，运算处理部201在构成光信号的发送侧的频率控制部4的情况下，根据由接收侧的频率控制部6计算出的频率补偿量，生成对发送侧的各发送接收器指示光信号的频率调整的控制信号。存储器202暂时存储由运算处理部201计算出的频率补偿量等各种信息。输出部203在构成光信号的接收侧的频率控制部6的情况下，接受由运算处理部201计算出的频率补偿量，朝向相对的频率控制部4进行输出。此外，输出部203在构成光信号的发送侧的频率控制部4的情况下，朝向对应的发送接收器输出由运算处理部201生成的控制信号。
在本实施方式的光通信系统中，接收侧的光通信装置计算各光信号的频率的调整量即频率补偿量，向发送侧的光通信装置进行反馈，发送侧的光通信装置根据所反馈的频率补偿量对各光信号的频率进行调整。但是，该结构是一例，也可以由发送侧的光通信装置来计算各光信号的频率补偿量。该情况下，接收侧的光通信装置向发送侧的光通信装置反馈接收到的光信号与本地光之间的频率偏移量、以及本地光与相邻信道的最端子载波之间的频率偏移量。发送侧的光通信装置计算各光信号的频率补偿量的方法与接收侧的光通信装置计算各光信号的频率补偿量的方法相同。
此外，也可以使发送侧和接收侧的各光通信装置所具有的频率控制部成为独立的不同装置。具体而言，也可以设为如下结构的光通信系统：从上述光通信装置101中删除频率控制部4，并且从光通信装置103中删除频率控制部6，具有频率控制部4和6的功能的控制装置计算从光通信装置101的发送接收器1-1～1-4发送的各光信号的频率补偿量。该情况下，光通信装置103在发送接收器2-1～2-4计算接收到的光信号与本地光之间的频率偏移量、以及本地光与相邻信道的最端子载波之间的频率偏移量后，向控制装置发送计算结果。控制装置接受发送接收器2-1～2-4中的计算结果后，根据所接受的计算结果计算从光通信装置101的发送接收器1-1～1-4发送的各光信号的频率补偿量。此外，控制装置向光通信装置101通知计算出的补偿量，指示发送接收器1-1～1-4发送的光信号的频率的调整。控制装置计算从光通信装置101的发送接收器1-1～1-4发送的各光信号的频率补偿量的方法与上述光通信装置103的频率控制部6计算从光通信装置101的发送接收器1-1～1-4发送的各光信号的频率补偿量的方法相同。
以上的实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，还能够与其他公知技术进行组合，能够在不脱离本发明主旨的范围内省略、变更结构的一部分。
标号说明
1-1～1-4、2-1～2-4：发送接收器；3、5：合波分波器；4、6：频率控制部；11：波长可变光源；12：光调制器；13：数字信号处理部；14：DAC(Digital：to：Analog Converter)；15：相干接收机；16：ADC(Analog to Digital Converter)；20-1～20-8：数据接收部；21、31：波长分散补偿部；22、32：偏振分离部；23：频率偏移估计部；24：频率偏移补偿部；25：载波相位复原部；26：符号识别部；30：载波频率间隔检测部；33：子载波频率偏移估计部；34：频率间隔检测部；100：光通信系统；101、103：光通信装置。

Claims (5)

1.一种光通信装置，其接收对多个光信号进行频率复用的信号，所述多个光信号分别构成为对多个子载波进行复用，其特征在于，所述光通信装置具有：
多个发送接收器，它们将包含所述多个光信号中的任意一个光信号的频带作为处理对象而进行接收处理，计算所述处理对象的频带中包含的光信号即接收对象光信号与本地光之间的频率偏移量、以及与所述接收对象光信号相邻的光信号与所述本地光之间的频率间隔即载波频率间隔；以及
频率控制部，其根据由所述多个发送接收器计算出的所述频率偏移量和所述载波频率间隔，计算所述多个光信号的发送方的光通信装置对所述多个光信号的频率进行调整时的调整量，向所述发送方的光通信装置发送所述计算出的调整量。
2.根据权利要求1所述的光通信装置，其特征在于，
所述多个发送接收器分别具有：
相干接收机，其针对所述处理对象的频带进行相干检波，转换为电信号；以及
数字信号处理部，其对所述电信号进行数字信号处理，计算所述频率偏移量和所述载波频率间隔。
3.根据权利要求2所述的光通信装置，其特征在于，
所述数字信号处理部根据所述电信号中包含的、与所述接收对象光信号相邻的光信号的一部分信号成分计算所述载波频率间隔。
4.根据权利要求3所述的光通信装置，其特征在于，
所述数字信号处理部根据与所述接收对象光信号相邻的光信号的信号成分，计算所述本地光和与所述接收对象光信号相邻的光信号的位于接近所述接收对象光信号的一侧的端部的子载波之间的频率间隔，根据计算出的频率间隔和预定的相邻的子载波彼此的频率间隔来计算所述载波频率间隔。
5.一种频率控制方法，其用于具有第1光通信装置和第2光通信装置的光通信系统，该第1光通信装置具有能够发送对多个子载波进行复用的光信号的多个第1发送接收器，该第2光通信装置具有接收从所述多个第1发送接收器发送的光信号的多个第2发送接收器，其特征在于，所述频率控制方法包含以下步骤：
发送步骤，所述第1光通信装置的所述多个第1发送接收器分别生成不同频率的光信号而进行发送；
第1计算步骤，所述第2光通信装置的所述多个第2发送接收器分别将包含所述发送步骤中发送的各光信号中的任意一个光信号的频带作为处理对象而进行接收处理，计算所述处理对象的频带中包含的光信号即接收对象光信号与本地光之间的频率偏移量、以及与所述接收对象光信号相邻的光信号与所述本地光之间的频率间隔即载波频率间隔；
第2计算步骤，所述第2光通信装置根据所述第1计算步骤中计算出的所述频率偏移量和所述载波频率间隔，计算所述多个第1发送接收器要发送的光信号的频率补偿量；以及
调整步骤，所述第1光通信装置根据所述第2计算步骤中计算出的所述频率补偿量，对多个第1发送接收器要发送的光信号的频率进行调整。
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