JP2009077400A - 光信号の光分散補償方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークにおける信号性能を向上することである。
【解決手段】低色分散補償ファイバの複数のスパンを有する光ネットワークにおいて通信される光信号の分散補償方法である。該方法は、複数のチャネルを含む光信号を受信する段階を含み、前記チャネルのうちの第１の組みで通信される情報は第１の変調方法を用いて変調され、前記チャネルのうちの第２の組みで通信される情報は第２の変調方法を用いて変調される。該方法は、前記光信号の光分散を、前記光信号が伝送されるスパンごとに前記光信号中の累積分散が大きくなるように、前記光信号の前記チャネルのすべてにわたって一律に過小補償する段階をさらに含む。実施形態によっては、前記光信号の前記チャネルのすべてを各スパンで約６０％乃至８５％の範囲で一律に過小補償する。
【選択図】図２

Description

本発明は光ネットワークに関し、特に光信号の光分散補償方法及びシステムに関する。

通信システム、ケーブルテレビジョンシステム、及びデータ通信ネットワークは、光ネットワークを用いて離れた地点間で大量の情報をすばやく伝達する。光ネットワークでは、情報は光信号として光ファイバを通して伝達される。光ファイバはガラスの細い糸（strands）であり、信号を長距離伝送しても損失は非常に小さい。光ネットワークでは送信キャパシティを大きくするため、ＷＤＭ（wavelength division multiplexing）やＤＷＤＭ（dense wavelength division multiplexing）を利用することが多い。ＷＤＭやＤＷＤＭネットワークでは、多数の光チャネルを異なる波長で各ファイバで搬送し、ネットワークの容量を大きくしている。

波長が異なる光信号では、光分散が異なるので、周波数が異なるスペクトル成分に光波が分離するという好ましくない現象が起こり得る。光分散は、波長が異なると伝搬速度が異なるために生じる。光分散により光波がそれぞれのチャネルに分離するので、光信号の光分散補償が必要となる。
（発明の開示）

本発明の一実施形態によると、低色分散補償ファイバの複数のスパンを有する光ネットワークにおいて通信される光信号の分散補償方法が提供される。該方法は、複数のチャネルを含む光信号を受信する段階を含み、前記チャネルのうちの第１の組みで通信される情報は第１の変調方法を用いて変調され、前記チャネルのうちの第２の組みで通信される情報は第２の変調方法を用いて変調される。該方法は、前記光信号の光分散を、前記光信号が伝送されるスパンごとに前記光信号中の累積分散が大きくなるように、前記光信号の前記チャネルのすべてにわたって一律に過小補償する段階をさらに含む。実施形態によっては、前記光信号の前記チャネルのすべてを各スパンで約６０％乃至８５％の範囲で一律に過小補償する。

本発明の実施形態の技術的優位性には、低色分散ファイバを通して通信される信号中の、変調方法が異なるすべてのチャネルに一律に過小な光分散補償を行うことにより、ネットワークにわたる信号性能が向上することがある。すべてのチャネルにわたり過小補償を行うことにより、信号のチャネル間効果を最適または準最適（near-optimally）に低減できる。チャネル間効果の低減により信号の性能がよくなる。

本発明の実施形態により、異なる変調フォーマットのチャネルよりなる光信号に光分散補償を行う、経済効率の高いシステム及び方法が得られる。本発明の実施形態では、光ネットワークで現在使われているシステムコンポーネントを含んでもよいし、現在使われているコンポーネントを経済効率の高いアップグレードや付加を行うこともできる。

言うまでもなく、本発明の様々な実施形態には、列記した技術的有利性の一部または全部が含まれても、全く含まれなくてもよい。また、本発明の他の技術的有利性は、図面、詳細な説明、及び特許請求の範囲に基づき、当業者には容易に明らかとなるであろう。

本発明とその特徴及び優位性をよりよく理解してもらうため、添付した図面を参照しつつ以下に説明する。

図１は一例としての光ネットワーク１０を示す図である。光ネットワーク１０は、少なくとも一本の光ファイバ２８を含み、光ネットワーク１０のコンポーネント間で通信する少なくとも一つの光信号を伝送できる。光ネットワーク１０のコンポーネントは、光ファイバ２８により結合されており、ターミナルノード１２ａ、１２ｂと、光アッド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）３１（例えば、ＯＡＤＭ３１ａと３１ｂ）とを含む。光ネットワーク１０は、ターミナルノードを有するポイント・ツー・ポイントの光ネットワークとして示したが、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワーク、またはその他の適当な光ネットワーク、または光ネットワークの組み合わせであってもよい。光ネットワーク１０は短距離の大都市ネットワーク、長距離の都市間ネットワーク、またはその他の適当なネットワークやその組み合わせとして利用できる。

ターミナルノード１２ａはトランスミッタ１４、１６と、マルチプレクサ１８と、アンプ２６とを含む。トランスミッタ１４、１６は、光信号を送信する任意のトランスミッタその他の装置である。各トランスミッタ１４、１６は、情報を受け取り少なくとも一つの波長の光を変調してその波長の光に情報をエンコードする。光ネットワーク通信では光の波長はチャネルとも呼ぶ。各トランスミッタ１４または１６は、波長に光学的にエンコードされた情報を送信する。マルチプレクサ１８は、任意のマルチプレクサ、またはその組み合わせ、または複数の異なるチャネルを１つの信号に結合するその他の装置を含む。マルチプレクサ１８は、トランスミッタ１４と１６が送信した異なるチャネルを受信して、１つの光信号に結合し、ファイバ２８を通して通信する。

アンプ２６を利用して複数チャネルの信号を増幅する。アンプ２６は、ある長さのファイバ２８の前後に配置される。アンプ２６は光信号を増幅する光リピータを含んでいてもよい。この増幅は、光−電気変換や電気−光変換なしに行ってもよい。実施形態では、アンプ２６は希土類元素をトープした光ファイバを含み得る。信号がファイバを通るとき、外部からエネルギーを与えて光ファイバのドープした部分の原子を励起させて、光信号の強度を高くする。例として、アンプ２６はエルビウム・ドープ・光ファイバ・アンプ（ＥＤＦＡ）を含む。しかし、その他の適当なアンプ２６を利用することもできる。

単一の光信号の複数のチャネルで情報を通信する方法は、波長分割多重（ＷＤＭ）と呼ばれる。ＤＷＤＭ（dense wavelength division multiplexing）は、一本のファイバに多くの波長（通常は４０波長以上）を多重化するものである。ＷＤＭ、ＤＷＤＭ、またはその他の複数波長伝送技術を利用して、光ネットワークにおける一本の光ファイバあたりの帯域を大きくする。ＷＤＭやＤＷＤＭを利用しなければ、ネットワークの帯域幅は１波長のビットレートに限定されてしまうだろう。帯域幅が大きければ、光ネットワークはより多くの情報を伝送することができる。図１に戻り、光ネットワーク１０のターミナルノード１２ａは、ＷＤＭ、ＤＷＤＭ、またはその他の適当なマルチチャネル多重化技術を用いて相異なるチャネルを送信し、多重化し、そのマルチチャネル信号を増幅する。

上記の通り、光ネットワークで送信できる情報量は、情報でコード化され１つの信号に多重化された光チャネルの数により変化する。それゆえ、ＷＤＭを利用した光信号が担う情報量は、１チャネルで情報を搬送する光信号が担う情報量よりも大きい。ＤＷＤＭを利用した光信号が担う情報量はもっと大きい。担われるチャネル数の他に、光ネットワークで送信できる情報量に影響するもう一つの要因は送信ビットレートである。ビットレートが大きければ大きいほど、送信される情報量は大きい。

一般的に光ネットワークの改良や機能向上では、一つの光信号に多重化する波長数を増やすか、各波長で送られる情報のビットレートを増やす。いずれの場合にも、光システム全体を交換するよりは既存のネットワークコンポーネントを使用し、修正し、追加する方がコスト効率が高い。光システムの機能向上は、コスト的な理由により、段階的に行われることがある。その場合、ネットワークは、大きい帯域幅を提供する新しい技術と、小さい帯域幅を提供する古い技術との両方をサポートしなければならない。

今日、多くの既存ネットワークは、１０Ｇｂ／ｓで情報を送信し、例えばＮＲＺ（non-return-to-zero）変調方式を用いて光信号を変調する。信号の送信方式の機能向上としては、例えば、光信号の変調にＤＰＳＫ（differential phase shift keying）やＤＱＰＳＫ（differential quadrature phase shift keying）を用いて４０Ｇｂ／ｓで情報を送信できる。ほとんどの光ネットワーク運用者にとっては光ネットワークのトランスミッタをすべてアップグレードするのはコスト的に難しいので、かかる運用者の多くは、既存の１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺトランスミッタを４０Ｇｂ／ｓのＤＰＳＫまたはＤＱＰＳＫトランスミッタで徐々に置き換えることにより、ネットワークをアップグレードすることを欲している（ここに記載するトランスミッタのタイプは単なる例である）。

アップグレードしたトランスミッタを既存のトランスミッタと組み合わせるコスト効率のよいストラテジを実施したい運用者が直面する問題の一つは、光分散補償の問題である。既存のＷＤＭネットワークやＤＷＤＭネットワークにおいても異なる波長よりなる光信号には光分散（optical dispersion）が生じる。光分散は光信号が振動数ごとのスペクトル成分に分かれることである。光分散は、波長が異なると伝搬速度が異なるために生じる。光信号は既存の光ネットワークを通り光分散を起こすので、少なくとも適正な性能が得られるように、適当な光分散補償を受ける。同一の変調方式を用いて変調されたチャネルよりなる光信号における分散を補償するため、特別に設計された分散補償ファイバが開発されている。

アップグレードされたトランスミッタと既存のトランスミッタとの両方を利用するシステムでは、異なる変調方法を利用するチャネルに対して光分散補償を行う必要がある。ここで問題となるのは、異なる変調方法を用いたチャネルに対する最適な光分散補償は異なることである。例えば、問題となるのは、図２Ａと図２Ｂに示したように、ＮＲＺ変調を用いて変調したチャネルと、ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ、またはその他の適当な位相シフトキーイング変調方法を用いて変調したチャネルとの場合である。

上記の通り、図２Ａと図２Ｂに示したグラフは、異なる２つのＷＤＭ光信号、すなわち１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号と４０Ｇｂ／ｓのｎＰＳＫ信号に対する最適な光分散補償の差を示す。グラフの縦軸は累積光分散（accumulated optical dispersion）を示す。グラフの横軸は光信号が進んだ距離（信号が進んだ光ファイバのスパン数）を示す。ΔＤ_Ｌは、最適な性能を得るために信号が各スパンの後に有しているべき残余光分散である。

図２Ａは、信号の性能を最適化する、一組の１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺチャネルの光分散マップを示す。図２Ａに示したように、１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺチャネルは、過小補償（undercompensated）のときに最適な性能を示す。換言すると、各スパンの後で光信号が正のΔＤ_Ｌを有するように光信号の光分散補償を行うと、１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺチャネルの場合の最適な性能が得られる。

図２Ｂに示したように、一組の４０Ｇｂ／ｓのｎＰＳＫチャネルよりなる信号は、チャネルを１００％補償したときに最適な性能を示す。換言すると、各スパンの後で光信号のΔＤ_Ｌがゼロであるように光信号の光分散補償を行うと、４０Ｇｂ／ｓのｎＰＳＫチャネルの場合の最適な性能が得られる。

図２Ａ及び図２Ｂに示したように、ＮＲＺ変調フォーマットを用いるチャネルの理論的に最適または準最適な光分散補償は、ｎＰＳＫ変調フォーマットを用いるチャネルの理論的に最適または準最適な光分散補償と異なる。既存のネットワークでは、光分散補償デバイスは、ＮＲＺフォーマット等の一つの変調フォーマットを用いて信号に光分散補償を行う。既存のＮＲＺトランスミッタとともに、ｎＰＳＫフォーマット等の別の変調フォーマットを用いてアップグレードされたトランスミッタがネットワークに組み込まれている場合、アップグレードされた光信号に対しては既存の光分散補償デバイスは適切な光分散補償を行わない。以下に説明するように、本発明の実施形態では、異なる変調フォーマットを用いる信号搬送チャネルにおいて、十分な光分散補償を提供する問題を解決する。

図１の実施形態に戻り、ノード１２ａが発生するＷＤＭ信号には異なる変調フォーマットを用いた複数組のチャネル（sets of channels）が含まれている。特に、このＷＤＭ信号には、ＮＲＺ変調を用いて１０Ｇｂ／ｓで伝送される一組のチャネルと、ｎＰＳＫ変調を用いて４０Ｇｂ／ｓで伝送される一組のチャネルとが含まれる。しかし、そのチャネルにおいて如何なるビットレートで、また如何なる変調方法で情報を伝送してもよい。例えば、チャネルで情報を通信するビットレートは１０Ｇｂ／ｓ、２０Ｇｂ／ｓ、４０Ｇｂ／ｓであってもよいし、８０Ｇｂ／ｓ以上であってもよいし、これ以外であってもよい。チャネルで情報を通信する変調方法は、例えばＲＺ（return-to-zero）、ＣＳ−ＲＺ（carrier suppressed return-to-zero）、ＮＲＺ、ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫであってもよし、その他の変調方法であってもよい。ここで、「一組（a set）」のチャネルには、少なくとも１つのチャネルが含まれるが、チャネル間に空間的関係等があることを意味するものではない（例えば、その一組のうちのチャネルは連続している必要はない）。また、ここで「情報」にはネットワーク中で通信され、記憶され、ソートされる任意の情報が含まれうる。この情報はこの情報には、オーディオ、ビデオ、テキスト、リアルタイム、非リアルタイムその他のデータをエンコード（encode）するために変調する少なくとも１つの特性（characteristic）がある。また、光ネットワーク１０で通信される情報は、例えば、フレーム、パケット等の適当な構造を有していてもよいし、構造を有していないビットストリームであってもよい。

マルチチャネル信号は、ターミナルノード１２ａから送信されると、光ファイバ２８を通ってＯＡＤＭ３１に進む。光ファイバ２８は必要に応じて単一の一方向ファイバか、単一の双方向ファイバか、複数の一方向または双方向ファイバを含みうる。説明を簡単にするため、ここでは一方向トラフィックをサポートする光ネットワーク１０の実施形態に焦点を絞る。しかし、本発明は、光ネットワーク１０で反対方向への情報の送信をサポートするように下記のコンポーネントを適当に修正した実施形態を含む双方向システムにも適用できる。さらに、後で詳しく説明するように、ファイバ２８は、高色分散ファイバ（例えば、標準的な単一モードファイバ（ＳＳＭＦ）や非分散シフトファイバ（ＮＤＳＦ））でも、低色分散ファイバ（例えば、Ｅ−ＬＥＡＦファイバなどの非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ））でも、その他のファイバでもよい。実施形態によっては、ファイバ２８のタイプによって信号に適用する分散補償方法を変える必要があるが、これについては後で詳しく説明する。

ＯＡＤＭ３１は、アンプ２６と、それに付随する光分散補償モジュール（ＤＣＭ）３０と、アッド／ドロップモジュール（ＡＤＭ）３２とを含む。上記の通り、アンプ２６を用いて、光ネットワーク１０を通って進むＷＤＭ信号を増幅する。ＡＤＭ３２は、本技術分野で周知なように、ファイバ２８との間で光信号をアッド及び／またはドロップするデバイスまたはその組み合わせを含む。ＤＣＭ３０は、少なくとも１つの変調方法を用いて信号または信号を含む一組のチャネルに光分散補償を行う分散補償ファイバ（ＤＣＦ）、調整可能分散補償器（ＴＤＣ）、可変分散補償器（ＶＤＣ）その他の分散補償デバイスを含む。光ネットワーク１０は、ＤＣＭ３０がそれぞれのアンプ２６に付随しているように示したが、ＤＣＭ３０をアンプ２６とは別に配置してもよい。

米国特許出願第１１／３１１，７１７号において、出願人が開示した方法（scheme）では、１つの信号中の変調方法が異なる複数組のチャネルに、それぞれ異なる補償をして、変調が異なる信号に対して異なる分散補償方法を行った。しかし、図１のネットワーク１０では、どの変調方法を利用したかにかかわらず、光信号中のすべてのチャネルに同じ分散補償を適用する。

ネットワーク１０では、１つの信号中のすべてのチャネルはその信号がネットワークを進む間に同じ分散補償を受け、各チャネルに適用される分散補償の量は、信号中の位相間変調（ＸＰＭ、cross-phase modulation）等のチャネル間効果を低減するように選択される。ネットワーク１０では、チャネル間効果を低減するために必要な補償は、信号が担う変調方法が異なる複数組みの信号に依存し、使用するファイバのタイプにも依存する。

限定ではなく一例として、高色分散ファイバによる１０Ｇｂ／ｓＮＲＺと４０Ｇｂ／ｓｎＰＳＫの二組のチャネルを担う信号において、実験によると、これらの信号に一律に過小補償を行うか、すべてのチャネルで分散がゼロになるように補償を行っても、チャネル間効果を最適または準最適（near-optimally）に低減することはできない。一方、すべてのチャネルに一律に過大補償（overcompensation）（場合によっては１１０％乃至１１５％の過大補償）を適用するとチャネル間効果が効果的に低減できた。しかし、変調方法が異なる複数組みのチャネルは、最適または準最適にチャネル間効果を低減するためには、異なる分散補償が必要であることに留意すべきである。

これらの発見を考慮して、ＳＳＭＦファイバやＮＤＳＦファイバ等の高色分散ファイバを実装するネットワーク１０の実施形態では、１０Ｇｂ／ｓＮＲＺチャネルと４０Ｇｂ／ｓｎＰＳＫチャネルを含む信号には、それがネットワークを進む間に、一律な過多分散補償（uniform dispersion overcompensation）を行う。実施形態によっては、１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺチャネルと４０Ｇｂ／ｓのｎＰＳＫチャネルを含む信号に、ＤＣＭ３０において例えば約１１０％乃至１１５％の過大補償をしてもよい。図３は、後でより詳しく説明するが、かかる補償方法を示している。後で説明するように、これらの信号中の一部のチャネルは、そのチャネルのデータレート及び／または変調フォーマットに対して最適または準最適な分散補償を行うために、ＯＡＤＭ３１でドロップされたとき、またはターミナルノード１２ｂが受信したときにさらに補償を受ける。

信号は、ＯＡＤＭ３１を通ると、ファイバ２８を通ってターミナルノード１２ｂに直接進むか、ターミナルノード１２ｂに到達するまでに別の（additional）少なくとも１つのＯＡＤＭ３１（例えば、ＯＡＤＭ３１ｂ）を通る（リングネットワーク等の場合、ターミナルノードはＯＡＤＭであってもよい）。ターミナルノード１２ｂは光ネットワーク１０を通して伝送される信号を受信できる。ターミナルノード１２ｂは、アンプ２６と、それに付随するＤＣＭ３０と、デマルチプレクサ２０と、レシーバ２２及び２４とを含む。上記の通り、アンプ２６を用いて、光ネットワーク１０を進む間にＷＤＭ信号を増幅し、ＤＣＭ３０がその信号に光分散補償を行う。ここでも、光ネットワーク１０は、ＤＣＭ３０がそれぞれのアンプ２６に付随しているように示したが、ＤＣＭ３０をアンプ２６とは別に配置してもよい。

デマルチプレクサ２０は、ＷＤＭ、ＤＷＤＭ、またはその他の適当なマルチチャネル多重化方法を用いて多重化された異なるチャネルを分離するデマルチプレクサその他のデバイスを含む。デマルチプレクサ２０は、多重化された複数のチャネルを担う光信号を受信し、その光信号中のチャネルを逆多重化（demultiplex）し、その複数のチャネルをそれぞれのレシーバ２２、２４に送る。

レシーバ２２、２４は、光信号を受信する任意のレシーバその他の装置を含む。各レシーバ２２または２４は、エンコードされた情報を担う光信号のチャネルを受信し、その情報を電気信号に復調する。レシーバ２２または２４が受信したこれらのチャネルには、トランスミッタ１４、１６が送信したチャネル、及び／またはＡＤＭ３２がアッドしたチャネルが含まれ得る。また、４０Ｇｂ／ｓ ｎＰＳＫ信号（及び／またはその他の適切なチャネル）は、例えば、レシーバ２４に付随した調節可能分散補償器４２を用いて、ターミナルノード１２ｂにおいてさらに補償される。

動作中、ターミナルノード１２ａのトランスミッタ１４及び１６は、異なるチャネルを通して、異なるビットレートで、及び／または異なる変調方法を用いて情報を送信する。マルチプレクサ１８は、これらの異なるチャネルを１つの光信号に結合し、光ファイバ２８を通してその信号を伝送する。この例では、光ファイバ２８は高色分散ファイバである。アンプ２６は光信号を受信し、それを増幅して光ファイバ２８に送る。光ファイバ２８はその信号をＯＡＤＭ３１ａに送る。ＯＡＤＭ３１ａのアンプ２６は、信号を受信して、受信した信号を増幅し、増幅した信号をＯＡＤＭ３１ａのＤＣＭ３０に送る。ここでまた、ＯＡＤＭ３１ａのアンプ２６は、前でも後でもＤＣＭ３０のとは離れていてもよい。

ＯＡＤＭ３１ａのＤＣＭ３０は、信号を受信し、受信した信号に光分散補償を行う。信号はその性能を上げるため、適当な量だけ過大補償されてもよい。この量には、限定ではなく一例として、各ＤＣＭ３０における約１１０％乃至１１５％の過大補償が含まれる。信号は、ＤＣＭ３０により光分散補償され転送されると、ＯＡＤＭ３１のＡＤＭ３２により受信される。ＡＤＭ３２は、光信号を受信すると、光信号からチャネルをドロップし、及び／または光信号にチャネルをアッドする。

信号は、少なくとも１つのＯＡＤＭ３１ａ（例えば、ＯＡＤＭ３１ａと３１ｂ）を通って進み、ターミナルノード１２ｂのＤＣＭ３０により受信され、光分散補償をされる。ターミナルノード１２ｂのデマルチプレクサ２０は、信号を受信すると、受信した信号をそれを構成する複数のチャネルに逆多重して出力する。各チャネルは、ターミナルノード１２ｂのレシーバ２２または２４により受信され、転送される。実施形態によっては、上記のように、ターミナルノード１２ｂにおいては、ＴＤＣ４２その他の分散補償デバイスを用いて、４０Ｇｂ／ｓ ｎＰＳＫ信号に完全な光分散補償（約１００％の補償）を行う。

上記の通り、光ネットワーク１０は、ターミナルノードを有するポイント・ツー・ポイントの光ネットワークとして示したが、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワーク、またはその他の適当な光ネットワーク、または光ネットワークの組み合わせであってもよい。

具体的なコンポーネントを示したが、本発明の範囲から逸脱することなく、光ネットワーク１０に修正、付加、省略をすることができることに留意すべきである。光ネットワーク１０のコンポーネントは、必要に応じて一体化されても、分離されてもよい。さらに、光ネットワーク１０の動作は、実行するコンポーネントの数が多くても少なくてもよいし、他のコンポーネントで実行してもよい。

図３は、図１の光ネットワークの信号の光分散の過大補償を示すグラフである。具体的には、このグラフは、光ネットワーク１０のＤＣＭ３０が行う光分散の過大補償（overcompensation）を示している。かかるスキーム（scheme）が適しているのは、ネットワークのファイバ２８が高色分散ファイバの場合である。縦軸は累積光分散を表す。横軸は光信号が進んだ距離（信号が進んだ光ファイバのスパン数）を表す。ΔＤ_Ｌは、最適（または準最適）な性能を得るために実施形態の信号が各スパンの後に有しているべき残余光分散である。

図示した実施形態では、各ＤＣＭ３０は、ファイバ２８のスパンで累積された分散よりΔＤ_Ｌだけ大きい量だけ、分散を過大補償する。よって、信号が最初のスパンを進むと、ＤＣＭ３０は累積補償がΔＤ_Ｌになるように信号を補償する。Ｎスパンだと累積分散はＮ（ΔＤ_Ｌ）となる。実施形態によっては、上記のように、４０Ｇｂ／ｓ ｎＰＳＫ信号は、ターミナルノード１２ａのレシーバ２４が受信する前に、別の分散補償デバイス（例えば、別のＴＤＣ）により補償される。図３は、実施形態によって、これらのデバイスがいかに、４０Ｇｂ／ｓ ｎＰＳＫ信号に、累積光分散がゼロになるように、追加の（additional）分散補償を適用するかを示す。１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号は、レシーバ２２が受信するまえに追加の補償をする必要がないかも知れない。

図１に示したネットワーク１０における高色分散ファイバの使用に関して上で説明した過大補償スキームは、かかるファイバを使用する場合に好適であるが、ネットワーク１０のファイバ２８が低色分散ファイバ（例えば、Ｅ−ＬＥＡＦファイバ）である場合には最適ではない。例えば、ＸＰＭは、高色分散ファイバの場合よりも、低色分散ファイバの場合により大きくなる。それゆえ、上記の通り、かかる低色分散ファイバの場合には異なる補償スキームが必要となる。

図４は、表１に示したシミュレーションパラメータの場合に、１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号と４０Ｇｂ／ｓＲＺ−ＤＱＰＳＫ光信号に適用されたインライン補償（β）の量の関数として、１７ｄＢの光信号対雑音比におけるＱペナルティ（アイペナルティ（eye penalty））を示すグラフである。

点線と実線はそれぞれ１０Ｇｂ／ｓＮＲＺ信号と４０Ｇｂ／ｓＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号とに対応する。図から分かるように、４０Ｇｂ／ｓＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号のＱペナルティは、ＸＰＭによる位相ノイズ（XPM-induced phase noise）を緩和するビットウォークオフ（bit-walk off）のため、βが小さくなるとともに減少する。一方、１０Ｇｂ／ｓＮＲＺ信号のＱペナルティは、自己位相変調（ＳＰＭ、Self Phase Modulation）と群速度分散（ＧＶＤ、Group Velocity Dispersion）のために、βが大きくなると徐々に大きくなる。さらに、レシーバにおける分散補償の必要範囲（４０Ｇｂ／ｓＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号に対してターミナルノードのＤＣＭ３０が適用する補償の後に必要な、残余分散に対する追加の（additional）補償は、βが小さくなれば増加することが分かる。残余分散（ＲＤ）は、このシミュレーションパラメータの場合、βが約７２％の分散補償より小さいとき、＋１０００ｐｓ／ｎｍを越えた（これは好ましくないかも知れない）。このシナリオに基づき、例えば８０％をβの目標値とする。この場合、４０Ｇｂ／ｓ信号ではＱペナルティがまだ低いし、１０Ｇｂ／ｓ信号の場合にはペナルティはない。しかし、図４に示したように、１０Ｇｂ／ｓ信号と４０Ｇｂ／ｓ信号をともに送信するために低色分散ファイバを使用する場合、βの値が約６０％から８５％の間にあれば望ましい効果が得られる。

上記の発見を例えば図１のネットワークに適用して、各ＤＣＭ３０において１０Ｇｂ／ｓ信号と４０Ｇｂ／ｓ信号の両方に８０％分散補償（または約６０％から約８５％の範囲の分散補償）を行う。かかる分散補償スキームは、ファイバ２８が低色分散ファイバの場合に適当である（高色分散ファイバを用いる場合に適当な、図３を参照して説明した過大補償スキームとは逆である）。

図５は、図１の光ネットワークの信号における光分散の過小補償を示すグラフである。具体的には、このグラフは、光ネットワーク１０のＤＣＭ３０が行う光分散の過大補償（overcompensation）を示している。ここでまた、かかるスキーム（scheme）が適しているのは、ネットワークのファイバ２８が低色分散ファイバの場合である。縦軸は累積光分散を表す。横軸は光信号が進んだ距離（信号が進んだ光ファイバのスパン数）を表す。ΔＤ_Ｌは、最適（または準最適）な性能を得るために実施形態の信号が各スパンの後に有しているべき残余光分散である。

図示した実施形態では、各ＤＣＭ３０は、ファイバ２８のスパンで累積された分散よりΔＤ_Ｌだけ小さい量だけ、分散を過小補償する。よって、信号が最初のスパンを進むと、ＤＣＭ３０は累積補償がΔＤ_Ｌになるように信号を補償する。Ｎスパンだと累積分散はＮ（ΔＤ_Ｌ）となる。実施形態によっては、上記のように、４０Ｇｂ／ｓ ｎＰＳＫ信号は、ターミナルノード１２ａのレシーバ２４が受信する前に、別の分散補償デバイス（例えば、別のＴＤＣ）により補償される。図５は、実施形態によって、これらのデバイスがいかに、４０Ｇｂ／ｓ ｎＰＳＫ信号に、累積光分散がゼロになるように、追加の（additional）分散補償を適用するかを示す。１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号は、レシーバ２２が受信するまえに追加の補償をする必要がないかも知れない。

複数の実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者にはいろいろな変更や修正ができることが明らかであろう。本発明はかかる変更や修正であって添付した付記の範囲に入るものを含む。

なお、上記の実施形態に加え、以下の付記を記す。
（付記１） 複数のスパンを有する光ネットワークにおいて通信される光信号の分散補償する方法であって、
複数のチャネルを含む光信号を受信する段階であって、前記チャネルのうちの第１の組みで通信される情報は第１の変調方法を用いて変調され、前記チャネルのうちの第２の組みで通信される情報は第２の変調方法を用いて変調される段階と、
前記光信号の光分散を、前記光信号が伝送されるスパンごとに前記光信号中の累積分散が大きくなるように、前記光信号の前記チャネルのすべてにわたって一律に過小補償する段階とを含む方法。
（付記２） 前記チャネルの第１の組みで伝送される前記情報は１０Ｇｂ／ｓで伝送され、
前記チャネルの第２の組みで伝送される前記情報は４０Ｇｂ／ｓで伝送される、付記１に記載の方法。
（付記３） 前記チャネルの第１の組みではＮＲＺ変調が使用され、
前記チャネルの第２の組みでは位相シフトキーイング変調が使用される、付記１に記載の方法。
（付記４） 前記光信号の前記チャネルのすべてを各スパンで約６０％乃至８５％の範囲で一律に過小補償する、付記１に記載の方法。
（付記５） 前記光信号の前記チャネルのすべてを各スパンで約８０％の分散補償で一律に過小補償する、付記１に記載の方法。
（付記６） 前記光ネットワークの各スパンは低色分散ファイバを含む、付記１に記載の方法。
（付記７） レシーバにおける前記光信号の受信に備えて、前記第２の組みのチャネルの累積分散が略ゼロとなるように、前記第２の組みのチャネルに追加の補償を行う段階をさらに含む、付記１に記載の方法。
（付記８） 複数のスパンを有する光ネットワークにおいて通信される光信号の分散補償するシステムであって、
複数のチャネルを含む光信号を通信する少なくとも１つのトランスミッタであって、前記チャネルのうちの第１の組みで通信される情報は第１の変調方法を用いて変調され、前記チャネルのうちの第２の組みで通信される情報は第２の変調方法を用いて変調されるトランスミッタと、
複数の分散補償デバイスであって、各スパンに少なくとも１つの分散補償デバイスが含まれ、各分散補償デバイスは、前記光信号を受信して、前記光信号の累積分散が前記光信号がスパンを進むごとに増えるように、前記光信号のすべてのチャネルにわたって前記光信号の光分散を一律に過小補償する分散補償デバイスとを有するシステム。
（付記９） 前記チャネルの第１の組みで伝送される前記情報は１０Ｇｂ／ｓで伝送され、
前記チャネルの第２の組みで伝送される前記情報は４０Ｇｂ／ｓで伝送される、
付記８に記載のシステム。
（付記１０） 前記チャネルの第１の組みではＮＲＺ変調が使用され、
前記チャネルの第２の組みでは位相シフトキーイング変調が使用される、付記８に記載のシステム。
（付記１１） 各分散補償デバイスは、前記光信号の前記チャネルのすべてを約６０％乃至８５％の範囲で一律に過小補償する、付記８に記載のシステム。
（付記１２） 各分散補償デバイスは、前記光信号の前記チャネルのすべてを約８０％の分散補償で一律に過小補償する、付記８に記載のシステム。
（付記１３） 前記光ネットワークの各スパンは低色分散ファイバを含む、付記８に記載のシステム。
（付記１４） レシーバに付随する追加の分散補償デバイスであって、前記レシーバにおける前記光信号の受信に備えて、前記第２の組みのチャネルの累積分散が略ゼロとなるように、前記第２の組みのチャネルに追加の補償を行う分散補償デバイスをさらに有する、付記８に記載のシステム。
（付記１５） 各々が低色分散ファイバを含む複数のスパンを有する光ネットワークにおいて通信される光信号の分散補償の方法であって、
複数のチャネルを含む光信号を受信する段階であって、前記チャネルのうちの第１の組みで通信される情報は、第１のビットレートでＮＲＺ変調方法を用いて変調され、前記チャネルのうちの第２の組みで通信される情報は、前記第１のビットレートとは異なる第２のビットレートで位相シフトキーイング変調方法を用いて変調される段階と、
前記光信号の光分散を、前記光信号が伝送されるスパンごとに前記光信号中の累積分散が大きくなるように、各スパンについて約６０％乃至約８５％の分散補償の範囲で、前記光信号の前記チャネルのすべてにわたって一律に過小補償する段階と、
レシーバにおける前記光信号の受信に備えて、前記第２の組みのチャネルの累積分散が略ゼロとなるように、前記第２の組みのチャネルに追加の補償を行い、前記第１の組みのチャネルには追加の補償を行わない段階をさらに含む方法。

少なくとも２つの異なる変調フォーマットを用いて複数組のチャネルを含む信号を搬送する光ネットワークの一実施形態を示すブロック図である。 （Ａ）は、図１の複数組のチャネルの最適光分散補償の違いを示すグラフである。（Ｂ）は、図１の複数組のチャネルの最適光分散補償の違いを示す他のグラフである。 図１の光ネットワークにおける信号の光分散の過大補償を示すグラフである。 低分散ファイバ中を同時に伝搬する信号に適用されるインライン補償量の関数としてＱペナルティを示すグラフである。 図１の光ネットワークの信号における光分散の過小補償を示すグラフである。

符号の説明

１０ 光ネットワーク
１２ ターミナルノード
１４、１６ トランスミッタ
１８ マルチプレクサ
２６ アンプ
２８ 光ファイバ
３１ 光アッド／ドロップマルチプレクサ
３２ アッド／ドロップモジュール

Claims (5)

1. 複数のスパンを有する光ネットワークにおいて通信される光信号の分散補償する方法であって、
   複数のチャネルを含む光信号を受信する段階であって、前記チャネルのうちの第１の組みで通信される情報は第１の変調方法を用いて変調され、前記チャネルのうちの第２の組みで通信される情報は第２の変調方法を用いて変調される段階と、
   前記光信号の光分散を、前記光信号が伝送されるスパンごとに前記光信号中の累積分散が大きくなるように、前記光信号の前記チャネルのすべてにわたって一律に過小補償する段階と、を含む方法。
2. 前記チャネルの第１の組みではＮＲＺ変調が使用され、
   前記チャネルの第２の組みでは位相シフトキーイング変調が使用される、請求項１に記載の方法。
3. 前記光信号の前記チャネルのすべてを各スパンで約６０％乃至８５％の範囲で一律に過小補償する、請求項１に記載の方法。
4. 複数のスパンを有する光ネットワークにおいて通信される光信号の分散補償するシステムであって、
   複数のチャネルを含む光信号を通信する少なくとも１つのトランスミッタであって、前記チャネルのうちの第１の組みで通信される情報は第１の変調方法を用いて変調され、前記チャネルのうちの第２の組みで通信される情報は第２の変調方法を用いて変調されるトランスミッタと、
   複数の分散補償デバイスであって、各スパンに少なくとも１つの分散補償デバイスが含まれ、各分散補償デバイスは、前記光信号を受信して、前記光信号の累積分散が前記光信号がスパンを進むごとに増えるように、前記光信号のすべてのチャネルにわたって前記光信号の光分散を一律に過小補償する分散補償デバイスとを有するシステム。
5. 各々が低色分散ファイバを含む複数のスパンを有する光ネットワークにおいて通信される光信号の分散補償の方法であって、
   複数のチャネルを含む光信号を受信する段階であって、前記チャネルのうちの第１の組みで通信される情報は、第１のビットレートでＮＲＺ変調方法を用いて変調され、前記チャネルのうちの第２の組みで通信される情報は、前記第１のビットレートとは異なる第２のビットレートで位相シフトキーイング変調方法を用いて変調される段階と、
   前記光信号の光分散を、前記光信号が伝送されるスパンごとに前記光信号中の累積分散が大きくなるように、各スパンについて約６０％乃至約８５％の分散補償の範囲で、前記光信号の前記チャネルのすべてにわたって一律に過小補償する段階と、
   レシーバにおける前記光信号の受信に備えて、前記第２の組みのチャネルの累積分散が略ゼロとなるように、前記第２の組みのチャネルに追加の補償を行い、前記第１の組みのチャネルには追加の補償を行わない段階をさらに含む方法。

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