JP2008199106A

JP2008199106A - 光通信方法及びそれを使用した光通信装置

Info

Publication number: JP2008199106A
Application number: JP2007029417A
Authority: JP
Inventors: Akio Tajima; 章雄田島; Soichiro Araki; 壮一郎荒木; Kenichi Kitayama; 研一北山; Shinsuke Hara; 晋介原; Tetsuo Tsujioka; 哲夫辻岡
Original assignee: NEC Corp; Osaka University NUC
Current assignee: NEC Corp; Osaka University NUC
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2008-08-28

Abstract

【課題】ＤＷＤＭネットワークにおいてデータネットワークの容量をまったく損なうことなく、データ信号と制御信号を同一波長帯域で伝送しながらセキュリティを物理レイヤで保証する技術を実現する。
【解決手段】波長多重用送信器（1-1〜1-N）と、波長多重信号用合波器2と、スペクトル拡散型送信器3と、波長多重信号／スペクトル拡散信号合波器4と、波長多重信号／スペクトル拡散信号合波器4の出力光を伝送する光伝送媒体5と、光伝送媒体5で伝送された信号を波長多重信号とスペクトル拡散信号とに分波する波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器6と、波長多重信号を分波する波長多重信号用分波器７と、波長多重信号用分波器7の分波出力を受信する光受信器（9-1〜9-N）と、波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器6から出力されるスペクトル拡散信号を受信するスペクトル拡散型受信器8から構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信ネットワーク、特に高密度波長多重(ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Division Multiplexing)ネットワークにおいて、制御信号をスペクトル拡散技術により、ＤＷＤＭ波長帯域全体に拡散してＤＷＤＭ信号にオーバーレイさせる光通信方法及びそれを使用した光通信装置に関する。

現在、ＩＰ電話、インターネット接続、電話会議やストリーミングビデオといった多種多様なサービスがＩＰネットワークにより広く普及が加速している。年々増加し続ける大容量ＩＰトラヒックを収容するため基幹伝送路はすでに光化が完了しており、コア網、メトロ網、アクセス網の光ネットワーク化が進められ、2010年には3000万以上のアクセス加入者ラインが光化されようとしているＷＤＭ技術が広く用いられるようになった光ネットワークでは、ノードに波長単位でトラフィックが引き落し/挿入できる光アド/ドロップノード(ＯＡＤＭ:Optical Add/Drop Multiplexerと呼ぶ)の導入が各所で進んでいる。

さらに従来の電気クロスコネクトに替わり波長パスの切替えができる光クロスコネクト(ＯＸＣ:Optical Cross-connect)の導入も間近に迫っており、光技術はpoint-to-pointの通信のみならずネットワーキングにも広く応用されようとしている。これらのノードをＩＰルータと同様に自律分散的に制御するためのＧＭＰＬＳ(Generalized Multi-protocol Label Switching)技術が開発され、ネットワーク運用の自動化、ネットワークの高信頼化、ＩＰルータとの連携による効率的なトラヒック収容等のために供されようとしている。前記ＧＭＰＬＳにおいては、データチャネルとは異なるチャネルが制御チャネルとして使われる。

現在、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのオーバーヘッド、スーパーバイザリチャネル、別波長、別ネットワークが制御チャネルに供するものとして検討されているが、経済的かつ十分な帯域を持つ制御チャネルを実現する技術が望まれている。なお、関連ある先行技術文献として、以下の特許文献１〜５を参照されたい。

特開２００４−０３２４６８号公報特開平０９−１５３８６２号公報特開平０９−３１２５９１号公報特開平１０−０１３３０６号公報特開平１０−１９０５２０号公報

情報ネットワークに対する妨害や攻撃手法がますます高度化するに従い、それらに対するセキュリティ対策も高度化する必要がある。特に、制御信号には、ユーザ情報のみならず、ネットワークや個々のＯＡＤＭ、ＯＸＣの重要な情報が含まれることから万全なセキュリティ対策が必要である。ここで、上で述べた制御信号ネットワークとデータ信号ネットワークを、同じ物理レイヤの信号形式で構築することはデータ信号ネットワークの容量を減少させるだけでなく、セキュリティ上問題があることに注意しなくてはならない。

例えば、ＳＯＮＥＴ/ＳＤＨのオーバーヘッドやスーパーバイザリチャネルのように、データ信号チャネルに割当てられている時間リソースの一部を制御信号チャネルに割当てる(時分割で制御情報をデータ情報に挿入する)ことは可能であるが、これはユーザが制御信号チャネルに容易にアクセスできることを意味し、盗聴、やなりすまし、およびルーティング情報改竄等が、送受信器の比較的簡単な改造によって行われる可能性を高める。この場合は、これらに対する十分な防止策をリンクレイヤ以上で構築する必要がある。

リンクレイヤ以上でのセキュリティ対策は必要不可欠であるが、その負担を軽減するため、さらに物理レイヤでの攻撃に対する事前予防策のためには、物理レイヤでできる限りのセキュリティ対策を講じる、つまり、制御信号チャネルとデータ信号チャネルを異なる物理レイヤの信号形式で構成することが非常に有効である。

例えば、ＤＷＤＭネットワークでは、ある特定の波長を制御信号チャネルに、その他をデータ信号チャネルに割り当て、制御信号の波長にユーザからアクセスできないようにすることが可能である。しかしながら、データ信号の情報伝送速度が10〜40Ｇbpsであるのに対し、制御信号で要求される情報伝送速度は高々数100Ｍbps程度であるので、この方法では無駄が非常に大きくなるという問題があった。また、制御信号ネットワークを、データ信号ネットワークとは全くの別線で構築することも可能であるが、これではコスト増や管理工数増を招くことになるという問題が生じていた。

本発明の目的は、ＤＷＤＭネットワークにおいてデータネットワークの容量をまったく損なうことなく、データ信号と制御信号を同一波長帯域で伝送しながらセキュリティを物理レイヤで保証する技術の実現することである。

本発明の第１の態様に係る光通信方法は、異なる複数の波長の通信信号が多重化された波長多重信号（ＷＤＭ信号）を用いて共通の光伝送媒体を介して波長多重送信側と波長多重受信側との間で通信を行う光通信方法であって、第１〜第Ｎ（Ｎは１以上）の波長を多重して波長多重信号を生成するステップと、複数の波長通信信号帯域幅に渡って拡散され、前記ＷＤＭ信号とは別の付加的なスペクトル拡散信号を生成するステップと、前記波長多重信号と前記スペクトル拡散信号とを合波して波長多重信号／スペクトル拡散信号重畳信号を送出するステップと、前記光伝送媒体を介して伝送された前記波長多重信号／スペクトル拡散信号重畳信号を波長多重信号とスペクトル拡散信号とに分波するステップと、前記第１の分波器から出力される波長多重信号をさらに第１〜第Ｎ（Ｎは１以上）の波長を有する光信号に分波するステップと、前記第１の分波器から出力されるスペクトル拡散信号を受信するステップを有し、前記付加的なスペクトル拡散信号スペクトルを前記ＷＤＭ信号スペクトルの間に配置してＷＤＭ信号とは独立な光通信を行うことを特徴とする。

本発明の第２の態様に係る光通信装置は、異なる複数の波長の通信信号が多重化された波長多重信号（ＷＤＭ信号）を用いて共通の光伝送媒体を介して波長多重送信側と波長多重受信側との間で通信を行う光通信装置であって、第１〜第Ｎ（Ｎは１以上）の波長を多重して波長多重信号を生成する第１の合波器と、複数の波長通信信号帯域幅に渡って拡散され、前記ＷＤＭ信号とは別の付加的なスペクトル拡散信号を生成するスペクトル拡散型送信器と、前記波長多重信号と前記スペクトル拡散信号とを合波して波長多重信号／スペクトル拡散信号重畳信号を送出する第２の合波器と、前記光伝送媒体を介して伝送された前記波長多重信号／スペクトル拡散信号重畳信号を波長多重信号とスペクトル拡散信号とに分波する第１の分波器と、前記第１の分波器から出力される波長多重信号をさらに第１〜第Ｎ（Ｎは１以上）の波長を有する光信号に分波する第２の分波器と、前記第１の分波器から出力されるスペクトル拡散信号を受信するスペクトル拡散型受信器を有し、前記付加的なスペクトル拡散信号スペクトルが前記ＷＤＭ信号スペクトルの間に配置されることによって、ＷＤＭ信号とは独立な光通信を行うことを特徴とする。

前記光通信装置は、具体的には第１〜第Ｎ（Ｎは１以上）の波長多重用送信器（1-1〜1-N）と、それらが接続された波長多重信号用合波器2と、スペクトル拡散型送信器3と、波長多重信号用合波器2から出力される波長多重信号とスペクトル拡散型送信器3から出力されるスペクトル拡散信号とを合波する波長多重信号／スペクトル拡散信号合波器4と、波長多重信号／スペクトル拡散信号合波器4の出力光を伝送する光伝送媒体5と、光伝送媒体5で伝送された信号を波長多重信号とスペクトル拡散信号とに分波する波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器6と、波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器6から出力される波長多重信号を分波する波長多重信号用分波器7と、波長多重信号用分波器7の分波出力を受信する光受信器（9-1〜9-N）と、波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器6から出力されるスペクトル拡散信号を受信するスペクトル拡散型受信器8から構成されている。

このような構成を用いて、制御信号を、各ノード、光アンプ固有の拡散パターンによって拡散して伝送することにより、拡散パターンを知らない第三者は、制御チャネルにアクセスすることができない。

本発明によれば、ＤＷＤＭネットワークにおいてスペクトル拡散を用いて制御信号をＤＷＤＭ信号の波長帯全域に拡散し、ＤＷＤＭ信号にオーバレイして伝送することにより、データネットワークの容量をまったく損なうことなく、データ信号と制御信号を同一波長帯域で伝送できるすなわち光周波数資源の利用効率向上という効果が得られる。

また本発明によれば、データ信号と制御信号を異なる信号形態に分離して伝送することで物理的なタップによるなりすましに対しても防御することが物理レイヤできるという効果が得られる。

また本発明によれば、物理レイヤを含めた、レイヤ毎の役割分担、上位レイヤでの暗号化＋物理レイヤでの秘匿通信といった二重の秘匿化により、上位レイヤの負荷低減や、要求レベルに応じてフレキシブルに安全性を設定・変更可能なネットワークが実現できるという効果が得られる。

以下、図１〜図６を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は第１の実施の形態に係る光通信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る光通信装置では、光信号として波長１〜Ｎとスペクトル拡散信号が用いられている。本実施の形態は、周波数ホッピング符号分割多重:Frequency Hopping-Code division Multiplexing (ＦＨ−ＣＤＭ)信号オーバレイ方式による。

第１の実施の形態に係る光通信装置は、第1〜第N（Nは1以上）の波長多重用送信器（1-1〜1-N）と、それらが接続された波長多重信号用合波器1と、スペクトル拡散型送信器3と、波長多重信号用合波器2から出力される波長多重信号とスペクトル拡散型送信器3から出力されるスペクトル拡散信号とを合波する波長多重信号／スペクトル拡散信号合波器4と、波長多重信号／スペクトル拡散信号合波器4の出力光を伝送する光伝送媒体5と、光伝送媒体5で伝送された信号を波長多重信号とスペクトル拡散信号とに分波する波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器6と、波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器6から出力される波長多重信号を分波する波長多重信号用分波器7と、波長多重信号用分波器7の分波出力を受信する光受信器8と、波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器6から出力されるスペクトル拡散信号を受信するスペクトル拡散型受信器（9-1〜9-N）とにより構成されている。

第１〜第Ｎの波長多重用送信器（1-1〜1-N）と、それらが接続された波長多重信号用合波器2とにより多重された波長多重信号とスペクトル拡散型送信器3から出力されるスペクトル拡散信号とを合波した出力信号が光伝送媒体5に出力される。当該出力信号の光伝送スペクトルは、図２に示すように波長多重信号(波長λ_ＷＤＭ１〜λ_ＷＤＭＮ)にスペクトル拡散信号が重畳される形で伝送される。波長多重信号の強度ピークがスペクトル拡散信号の波長領域での強度ピークを十分上回れば、スペクトル拡散信号の一部が一つの波長多重信号と同じ波長範囲にあったとしても十分受信可能な波長多重信号の信号品質を保つことができる。

また、出力信号からスペクトル拡散信号と波長多重信号を分波する際に、各波長多重信号の波長範囲のスペクトル拡散信号が欠落するが、スペクトル拡散信号は一部のスペクトルが欠落しても復号可能であるため、前記出力信号から波長多重信号と共に取り除かれるスペクトル拡散信号が十分少なければ受信に必要な信号品質を得ることが可能である。

次に、スペクトル拡散型送信器の構成と動作について図３及び図４を用いて説明する。尚、ここではスペクトル拡散型送信器の符号を3ではなく300として説明する。図３に示すように、スペクトル拡散型送信器300は、多波長光源301、強度変調器302、波形光拡散器303、誤り訂正符号化器305、データ発生部304から構成される。光拡散器303は、図４に示すように固有の波長ホッピングパターンを生成するＦＢＧ(ファイバブラッググレーティング: Fiber Bragg Grating)部303-1、光サーキュレータ303-2よって構成される。ＦＢＧが特定の波長だけを反射（通過）させる性質を利用すると、ＦＢＧを挿入する間隔を適当に決めることにより、所望の周波数ホッピングパターンを得ることができる。図４では、λ_ＣＤＭ１からλ_ＣＤＭ４がＦＨ−ＣＤＭ信号が持つ波長成分、すなわち主信号(ＤＷＤＭデータ信号)が持たない波長成分を表している。

次に、本スペクトル拡散型送信器300の動作を説明する。送信データは、誤り訂正符号器305において誤り訂正符号化された単極パルス列となり、このパルス列で多波長光源301の出力である広波長域レーザ光を光強度変調器302において変調し、光On Off Keying (ＯＯＫ)信号を得る。この信号を光拡散器303に入力し固有のホッピングパターンで光拡散し出力する。

次に、スペクトル拡散型受信器の構成と動作について図５および６を用いて説明する。尚、ここではスペクトル拡散型受信器の符号を8ではなく800として説明する。本スペクトル拡散型受信器800は、光カップラでタップされた信号に対して、固有に割り当てられているホッピングパターンとの相関を光領域で行うものである。図５に示すようにスペクトル拡散受信器800は、光逆拡散器801、復調器802、誤り訂正復号器805によって構成されている。光逆拡散器801は図６に示すように、ＦＢＧ部801-1と光サーキュレータ801-2によって構成されている。ＦＢＧが特定の波長だけを反射（通過）させることを利用すると、送信機の波形生成器中のＦＢＧパターンと受信機の相関器中のＦＢＧパターンが一致する場合にのみ大きな相関波形出力が得られるようにできる。

尚、本実施の形態では、スペクトル拡散信号が前記ＷＤＭ信号に与える干渉量を小さくするために、当該ＷＤＭ信号の強度ピークが、前記スペクトル拡散信号の強度ピークよりも２倍以上大きいことを必要とする。

また、本実施の形態では、光信号速度と拡散する帯域幅の比が1000以上、例えば、伝送するデータ速度10Ｍb/sの信号を波長帯域30nm(>3THz)に渡って拡散としている。光拡散過程における拡散利得と、誤り訂正符号における符号化率の積がこの値を、満たすように設定する必要がある。誤り訂正符号に、符号化率が極めて小さい畳み込み符号化／ビタビ復号もしくはLow Density Parity Check Code (ＬＤＰＣ符号)/メッセージパッシング復号を用いることで、復調器802でコヒーレント検波より簡易に実現できる二乗検波を行ったとしても、十分この値を満たすことができる。以上のようにＦＢＧを用いて、波形生成器と光領域での相関処理が簡易な構成で実現している。

次に、図７〜１２を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る光通信装置は、フィルタード直接系列符号分割多重:Direct Sequence-Code Division Multiplexing (ＤＳ−ＣＤＭ)信号オーバレイによる構成である。上記した第１の実施形態と同様にスペクトル拡散型送信器310は図７に示すような構成となっており、多波長光源311、光強度変調機312、光拡散器313、データ発生部314、誤り訂正符号器315から構成されている。多波長光源311の出力は、ＤＷＤＭ伝送帯域全体(あるいは一部)にわたって周波数成分を持つ、高帯域な光信号であり、この光信号を、強度変調器312において強度変調する。強度変調データは、誤り訂正符号化器315によって誤り訂正符号化されたデータ発生部314からの伝送データ（電気信号）である。

図８にＤＳ−ＣＤＭ方式の光拡散器313の構成を示す。図８に示すように、光拡散器313は、複数の異なる遅延量を持つファイバ遅延線313-1〜313-Mによって構成されている。本ファイバ遅延線の長さは所望の拡散系列パターンによって決められるものである。強度変調器312の出力光を光拡散器313に入力すると、ファイバ遅延線によって定められる拡散系列パターンによって、強度変調された光信号が拡散される。

図９にＤＳ−ＣＤＭ方式光受信器の構成を示す。ＤＳ−ＣＤＭ方式光受信器は、光フィルタ（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）816、光逆拡散器811、光検波器812、誤り訂正復号器815によって構成されている。光フィルタ816の一例を図１０に示す。本光フィルタは、ＡＷＧによるもので、第一スラブ導波路と第二スラブ導波路間を、波長多重信号(波長λ_ＷＤＭ１〜λ_ＷＤＭＮ)を持たない波長成分のみアレイ導波路で接続している。従って、本フィルタ出力は、波長多重信号(波長λ_ＷＤＭ１〜λ_ＷＤＭＮ)成分を持たない構成である。光逆拡散器811は、光拡散器313と同様な構成である。本ＤＳ−ＣＤＭ方式光受信器では、まず受信信号から光フィルタ816を用いて波長多重信号(波長λ_ＷＤＭ１〜λ_ＷＤＭＮ)を抑圧し、ＤＳ−ＣＤＭ信号だけが分波される。この分波後の信号を光逆拡散器811で固有に割り当てられている拡散系列との相関をとった後、光検波器(ＰＤ:Photo Detector)812で受信し、電気信号に変換して誤り訂正復号器815によって復号したものを出力する。

本発明においては、スペクトル拡散信号伝送で要求される伝送速度と拡散する帯域幅の比が1000以上であり非常に大きい。拡散利得と符号化率の積がこの値を満足すればよいので、拡散系列/拡散利得と符号化法/符号化率の選択できる幅が非常に大きい。簡易なデバイス構成で実現可能なことを前提としているので、複極パルスを用いて受信機でコヒーレント検波するアプローチを捨て、単極パルスを用いてエネルギ検波するアプローチをとる。従って、ＯＯＣ(光直交符号: Optical Orthogonal Code)の幅広いクラスの中から候補を選ぶ必要がある。一方、誤り訂正符号化法としては、符号化率が極めて小さい畳込み符号化/ビタビ復号とＬＤＰＣ符号(低密度パリティ検査符号: Low Density Parity Check Code)/メッセージパッシング復号を用いることで、相関特性が優れる拡散符号が必要な数だけとれ、かつ、超低信号対雑音電力比でも復号可能な誤り訂正符号の組合せが実現できる。

次に、図１２〜１４を用いて本発明の第３の実施の形態について説明する。図１２は第３の実施の形態に係る光通信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る光通信装置では、光信号として波長１〜Ｎとスペクトル拡散信号が用いられている。上記第１の実施の形態と同様、本実施の形態に係る光通信装置は、第１〜第Ｎ（Ｎは１以上）の波長多重用送信器（1-1〜1-N）と、それらが接続された波長多重信号用合波器2と、スペクトル拡散型送信器30と、波長多重信号用合波器2から出力される波長多重信号とスペクトル拡散型送信器30から出力されるスペクトル拡散信号とを合波する波長多重信号／スペクトル拡散信号合波器4と、波長多重信号／スペクトル拡散信号合波器4の出力光を伝送する光伝送媒体５と、光伝送媒体５で伝送された信号を波長多重信号とスペクトル拡散信号とに分波する波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器６と、波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器６から出力される波長多重信号を分波する波長多重信号用分波器７と、波長多重信号用分波器７の分波出力を受信する光受信器（9-1〜9-N）と、波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器6から出力されるスペクトル拡散信号を受信するスペクトル拡散型受信器80とにより構成されている。さらに、スペクトル拡散パターンを制御する設定する、スペクトル拡散パターン設定部10、11によって構成される。

本実施の形態では上記第２の実施の形態と同様ＤＳ−ＣＤＭによるものであるが、拡散パターンが変更可能で、さらにスペクトル拡散した光信号をフィルタリングして送信するものである。図１３にＤＳ−ＣＤＭ方式光送信器の光拡散器323とその出力光をフィルタリングする光フィルタ324を示し、図１４にＤＳ−ＣＤＭ方式光受信器の構成を示す。上記第２の実施の形態と比較すると、光送信器に部品が一点増えるが、スペクトル拡散信号の送信信号を下げ、多重度を増やすことが可能であるという特徴がある。また、スペクトル拡散パターン設定部10、11によって拡散パターンを変更することによって、拡散パターンを知らない第三者が拡散光信号を盗聴し読み取ることを防ぐという特徴を有する。なお、具体的に前記スペクトル拡散パターンを変更するための規則は、擬似乱数生成器によって定められる時間間隔および拡散パターンである。

次に図１５及び図１６を参照して本発明の第４の実施の形態について説明する。図１５にＤＳ−ＣＤＭ方式光送信器の光拡散器313とその出力光をフィルタリングする光フィルタ334を示し、図１６にＤＳ−ＣＤＭ方式光受信器の構成を示す。上記第３の実施の形態では、拡散パターンが設定可能であったが、本実施の形態ではフィルタリングする波長を設定可能とすることで、フィルタリングパターンを知らない第三者が拡散光信号を盗聴し読み取ることを防ぐという特徴を有する。

本発明は、光ファイバ通信、特に波長多重通信システムにおける周波数帯域の有効活用に用いることができる。さらに、本発明により波長多重信号とは分離された、スペクトルによってネットワークノード制御情報を伝送することで、ネットワーク制御情報を盗聴から防御し安全な光通信ネットワークを実現することができる。

本発明の第１及び第２の実施の形態を示すブロック図である。波長多重信号とスペクトル拡散信号のオーバレイを説明する図である。第１の実施の形態に係るスペクトル拡散型送信器の構成を示すブロック図である。光拡散器の構成を示すブロック図である。スペクトル拡散型受信器の構成を示すブロック図である。光逆拡散器の構成を示すブロック図である。第２の実施の形態に係るスペクトル拡散型送信器の構成を示すブロック図である。光拡散器の構成を示すブロック図である。スペクトル拡散型受信器の構成を示すブロック図である。光フィルタの構成を示す図である。光逆拡散器の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。光拡散器及び光フィルタを示すブロック図である。スペクトル拡散型受信器の構成を示すブロック図である。光拡散器及び光フィルタを示すブロック図である。スペクトル拡散型受信器の構成を示すブロック図である。

符号の説明

1-1、1-2、1-3、1-4、1-N 波長多重送信器
2 波長多重信号用合波器
3、30、300、310 スペクトル拡散型送信器
4 波長多重信号／スペクトル拡散信号合波器
5 光伝送媒体
6 波長多重信号／スペクトル拡散信号分波器
7 波長多重信号用分波器
8、80、800 スペクトル拡散型送信器
9-1、9-2、9-3、9-4、9-N 波長多重信号受信器
10、11 拡散パターン設定部
301、311 多波長光源
302、312 強度変調器
303，313 光拡散器
303-1、801-1 Fiber Bragg Grating（ＦＢＧ）
303-2、801-2 光サーキュレータ
304、314 データ発生部
305、315 誤り訂正符号器
313-1、313-M、811-1、811-M ファイバ遅延線
323-1、323-M、821-1、821-M 可変ファイバ遅延線
324、816 光フィルタ
334、836 可変光フィルタ
801，811 光逆拡散器
802 復調器
805、815 誤り訂正復号器
812 光検波器

Claims

異なる複数の波長の通信信号が多重化された波長多重信号（ＷＤＭ信号）を用いて共通の光伝送媒体を介して波長多重送信側と波長多重受信側との間で通信を行う光通信方法において、
第１〜第Ｎ（Ｎは１以上）の波長を多重して波長多重信号を生成するステップと、
複数の波長通信信号帯域幅に渡って拡散され、前記ＷＤＭ信号とは別の付加的なスペクトル拡散信号を生成するステップと、
前記波長多重信号と前記スペクトル拡散信号とを合波して波長多重信号／スペクトル拡散信号重畳信号を送出するステップと、
前記光伝送媒体を介して伝送された前記波長多重信号／スペクトル拡散信号重畳信号を波長多重信号とスペクトル拡散信号とに分波するステップと、
前記第１の分波器から出力される波長多重信号をさらに第１〜第Ｎ（Ｎは１以上）の波長を有する光信号に分波するステップと、
前記第１の分波器から出力されるスペクトル拡散信号を受信するステップを有し、
前記付加的なスペクトル拡散信号スペクトルを前記ＷＤＭ信号スペクトルの間に配置してＷＤＭ信号とは独立な光通信を行うことを特徴とする光通信方法。
前記スペクトル拡散信号は、直接系列スペクトル拡散(Direct Spread Spectrum)方式によってスペクトル拡散した信号を、前記ＷＤＭ信号の波長成分を除去することによって生成されることを特徴とする請求項１記載の光通信方法。
前記スペクトル拡散信号を生成するための通信方式として周波数ホッピングー時間拡散（Frequency Hopping-Time spreading）方式を用いることを特徴とする請求項１記載の光通信方法。
前記スペクトル拡散信号が前記ＷＤＭ信号に与える干渉量を小さくするために、ＷＤＭ信号の強度ピークが、前記スペクトル拡散信号の強度ピークよりも２倍以上大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光通信方法。
前記スペクトル拡散信号の速度と拡散する帯域幅の比が１０００以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光通信方法。
光フィルタ回路を用いて前記スペクトル拡散信号が前記ＷＤＭ信号に与える干渉量を低減させ、
前記スペクトル拡散信号を前記ＷＤＭ信号に重畳する前に前記光フィルタ回路を経由して当該スペクトル拡散信号を送出することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の光通信方法。
光フィルタ回路を用いて前記スペクトル拡散信号が前記ＷＤＭ信号に与える干渉量を低減させ、
前記スペクトル拡散信号を復調する前に前記光フィルタ回路を経由して当該スペクトル拡散信号を送出することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の光通信方法。
ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）伝送帯域全体若しくは一部にわたる周波数成分をもつ光信号の誤り訂正符号化を行って前記スペクトル拡散信号を送信するステップと、
前記誤り訂正符号化を施した光信号を分波した後、分波後の光信号に対して、光逆拡散器で固有に割り当てられている拡散系列との相関をとって、当該分波後の光信号の誤り訂正復号化を行って前記スペクトル拡散信号を受信するステップを有する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光通信方法。
前記スペクトル拡散信号の拡散パターンを予め定められた規則に従って変更するステップを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光通信方法。
前記スペクトル拡散パターンを変更するための規則は、擬似乱数生成器によって定められる時間間隔および拡散パターンであることを特徴とする請求項９に記載の光通信方法。
異なる複数の波長の通信信号が多重化された波長多重信号（ＷＤＭ信号）を用いて共通の光伝送媒体を介して波長多重送信側と波長多重受信側との間で通信を行う光通信装置において、
第１〜第Ｎ（Ｎは１以上）の波長を多重して波長多重信号を生成する第１の合波器と、
複数の波長通信信号帯域幅に渡って拡散され、前記ＷＤＭ信号とは別の付加的なスペクトル拡散信号を生成するスペクトル拡散型送信器と、
前記波長多重信号と前記スペクトル拡散信号とを合波して波長多重信号／スペクトル拡散信号重畳信号を送出する第２の合波器と、
前記光伝送媒体を介して伝送された前記波長多重信号／スペクトル拡散信号重畳信号を波長多重信号とスペクトル拡散信号とに分波する第１の分波器と、
前記第１の分波器から出力される波長多重信号をさらに第１〜第Ｎ（Ｎは１以上）の波長を有する光信号に分波する第２の分波器と、
前記第１の分波器から出力されるスペクトル拡散信号を受信するスペクトル拡散型受信器を有し、
前記付加的なスペクトル拡散信号スペクトルが前記ＷＤＭ信号スペクトルの間に配置されることによって、ＷＤＭ信号とは独立な光通信を行うことを特徴とする光通信装置。
前記スペクトル拡散型送信器は、多波長光源と、強度変調器と、固有の遅延量を持つ複数の光遅延線によって構成された光拡散器を有し、
前記スペクトル拡散型受信器は、光フィルタと、光受信器と、固有の遅延量を持つ複数の光遅延線によって構成された光逆拡散器を有し、
前記スペクトル拡散信号は、前記スペクトル拡散型送信器によって生成される直接系列スペクトル拡散(Direct Spread Spectrum)信号から前記ＷＤＭ信号の波長成分を除去することによって生成される
ことを特徴とする請求項１１記載の光通信装置。
前記スペクトル拡散型送信器は、多波長光源と、強度変調器と、光サーキュレータ及び固有のホッピングパターンを有するファイバブラッググレーティングを備えた光拡散器とで構成され、
前記スペクトル拡散型受信器は、光サーキュレータ及び固有のホッピングパターンを有するファイバブラッググレーティンを備えた光逆拡散器と、光検出器とで構成され、
前記スペクトル拡散信号は、前記スペクトル拡散型送信器によって生成される周波数ホッピングー時間拡散（Frequency Hopping-Time spreading）信号である
ことを特徴とする請求項１１記載の光通信装置。
前記スペクトル拡散信号が前記ＷＤＭ信号に与える干渉量を小さくするために、当該ＷＤＭ信号の強度ピークが、前記スペクトル拡散信号の強度ピークよりも２倍以上大きいことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の光通信装置。
前記スペクトル拡散信号の速度と拡散する帯域幅の比が１０００以上であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の光通信装置。
前記光フィルタ回路は前記スペクトル拡散信号が前記ＷＤＭ信号に与える干渉量を低減させる機能を有し、前記スペクトル拡散信号は前記ＷＤＭ信号に重畳する前に前記光フィルタ回路を経由することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一つに記載の光通信装置。
前記光フィルタ回路は前記スペクトル拡散信号が前記ＷＤＭ信号に与える干渉量を低減させ、前記スペクトル拡散信号は、当該スペクトル拡散信号が復調される前に前記光フィルタ回路を経由することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一つに記載の光通信装置。
前記スペクトル拡散型送信器は、ＤＷＤＭ伝送帯域全体若しくは一部にわたる周波数成分をもつ光信号の誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号器を有し、
前記スペクトル拡散型受信器は、分波後の光信号を前記光逆拡散器で固有に割り当てられている拡散系列との相関をとった後、当該分波後の光信号を誤り訂正復号化する誤り訂正復号器を有し、
前記スペクトル拡散信号が、前記誤り訂正符号器を経由して送信され、前記誤り訂正復号器を経由して受信されることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一つに記載の光通信装置。
前記スペクトル拡散信号の拡散パターンを予め定められた規則に従って変更するスペクトル拡散パターン設定部を有することを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか一つに記載の光通信装置。
前記スペクトル拡散パターンを変更するための規則は、擬似乱数生成器によって定められる時間間隔および拡散パターンであることを特徴とする請求項１９に記載の光通信装置。