JP2011250291A - 光送信機および光受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバを利用して信号を伝送する光通信システムにおいて、伝送効率を改善する。
【解決手段】光送信機は、伝送信号の速度を検出する検出部と、予め決められた複数の通信方式の中から、検出部により検出された伝送信号の速度に対応する通信方式を選択する通信方式選択部と、通信方式選択部により選択された通信方式に応じて、伝送信号から変調信号を生成する変調信号生成部と、変調信号生成部により生成された変調信号から変調光信号を生成する光変調部、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光送信機、および光送信機から送信される光信号を受信する光受信機に係わる。

波長多重を利用する光通信システムにおいて、１チャネル当たり約100Gbit/sのクライアント信号を伝送するための技術の１つとして、ＯＴＵ４の標準化が進められている。また、100Gbit/s信号の長距離伝送を実現するために、例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）等の変調方式が実用化されている。そして、伝送容量をさらに増大させるために、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の４値よりも大きな多値変調方式、或いは、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を利用した変調方式が提案されている。

ところが、従来の光通信システムで使用される光伝送装置の多くは、トラフィック負荷の状態、或いはクライアント装置の物理インタフェースの伝送速度にかかわらず、常に、最大伝送レートで動作する。この場合、光伝送装置が最大伝送レートに対応して動作するために、データ信号に加えて、スタッフバイトまたはアイドル信号等が伝送されることがある。すなわち、従来の光伝送装置は、クライアント信号の速度によっては、伝送効率が悪くなる。また、この場合、不要な信号を送信するために無駄な電力が消費されることになる。

関連する技術として、下記の変調方法が知られている。すなわち、雑音耐性が弱いデータに対し信号間距離を広く、雑音耐性が強い音声に対し信号間距離を狭く設定する。例えば、８ＰＳＫの信号点配置において、データビット列と符号化音声情報ビット列の通信速度の比を２：１とし、上位２ビットをデータに、下位１ビットを音声の信号系列に夫々に割り当てる。また、データ通信を行わないときは変調方式をＢＰＳＫに切替えて音声の通信を行い、逆に音声通信を行わないときは変調方式を例えばπ／４シフトＱＰＳＫに切り替えてデータの通信を行う。受信側での変調方式の切替えの検出は、フレーム先頭にありＢＰＳＫで変調されるユニークワードに含まれる切替え制御情報により行う。（例えば、特許文献１）
また、他の関連する技術として、重要なデータを状態数が少ないＰＳＫ変調器、ＰＳＫ復調器を介して送受信し、重要でないデータを状態数が多いＰＳＫ変調器、ＰＳＫ復調器を介して送受信するデータ伝送装置が知られている。（例えば、特許文献２）

特開２００４−２０１１３１号公報 特開平２−２７８９４０号公報

上述のように、多くの光伝送装置は、クライアント信号の速度によっては、不要な信号を送信することにより、伝送効率が劣化することがある。この結果、光伝送装置において無駄な電力消費が発生する。

本発明の課題は、光ファイバを利用して信号を伝送する光通信システムにおいて、伝送効率を改善することである。

本発明の１つの態様の光送信機は、伝送信号の速度を検出する検出部と、前記検出部により検出された伝送信号の速度に対応する通信方式を選択する通信方式選択部と、前記通信方式選択部により選択された通信方式に応じて、前記伝送信号から変調信号を生成する変調信号生成部と、前記変調信号生成部により生成された変調信号から変調光信号を生成する光変調部、を有する。

本発明の１つの態様の光通信システムは、光送信機から光受信機へ光伝送路を介して光信号を伝送する。光送信機は、伝送信号の速度を検出する検出部と、前記検出部により検出された伝送信号の速度に対応する通信方式を選択する通信方式選択部と、前記通信方式選択部により選択された通信方式に応じて、前記伝送信号から変調信号を生成する変調信号生成部と、前記変調信号生成部により生成された変調信号から変調光信号を生成する光変調部と、前記通信方式選択部により選択された通信方式を前記光受信機に通知する通知部、を備える。光受信機は、前記光送信機から前記光伝送路を介して前記変調光信号を受信する光受信部と、前記光送信機から通知される変調方式で前記変調光信号から前記伝送信号を再生する再生部、を備える。

本出願において開示される方法または構成によれば、光ファイバを利用して信号を伝送する光通信システムにおいて、伝送効率が改善する。

実施形態の光送信機および光受信機が使用される光通信システムの構成を示す図である。 実施形態の光送信機の構成を示す図である。 光送信機の動作を説明する図である。 通信方式について説明する図である。 可変フレームマッピング部の構成を示す図である。 伝送フレームの構成を示す図である。 可変符号化部の構成を示す図である。 光送信機において通信方式を決定する手順を示すフローチャートである。 通信方式を選択するためのポリシについて説明する図である。 実施形態の光受信機の構成を示す図である。 光受信部および可変復号化部の構成を示す図である。 可変フレームデマッピング部の構成を示す図である。 他の実施形態の光送信機および光受信機が使用される光通信システムの構成を示す図である。 判定部の構成を示す図である。 他の実施形態の通信方式設定部の構成を示す図である。 実施形態の構成による効果を説明する図である。

図１は、実施形態の光送信機および光受信機が使用される光通信システムの構成を示す図である。図１において、光伝送装置１は、光送信機１ａおよび光受信機１ｂを備える。同様に、光伝送装置２は、光送信機２ａおよび光受信機２ｂを備える。光送信機１ａと光受信機２ｂとの間は、光伝送路３ａを介して接続されている。同様に、光送信機２ａと光受信機１ｂとの間は、光伝送路３ｂを介して接続されている。ここで、光伝送路３ａ、３ｂは、それぞれ光ファイバである。また、光伝送路３ａ、３ｂ上には、それぞれ１または複数の光中継器（すなわち、光アンプ）および、光分岐挿入装置、光クロスコネクト装置などのノード装置が設けられていてもよい。

光伝送装置１にはクライアント４が収容され、光伝送装置２にはクライアント５が収容されている。クライアント４から送信されるクライアント信号は、光送信機１ａにより光信号に変換され、光伝送路３ａを介して光伝送装置２へ伝送される。光受信機２ｂは、受信信号からクライアント信号を再生してクライアント５へ送信する。同様に、クライアント５から送信されるクライアント信号は、光送信機２ａにより光信号に変換され、光伝送路３ｂを介して光伝送装置１へ伝送される。光受信機１ｂは、受信信号からクライアント信号を再生してクライアント４へ送信する。

なお、クライアント信号は、光送信機から光受信機へ伝送される伝送信号の１つの実施例である。すなわち、実施形態の光送信機は、クライアント信号以外の信号を送信してもよく、実施形態の光受信機は、クライアント信号以外の信号を受信してもよい。

光伝送装置１、２は、それぞれネットワーク管理システム（ＮＭＳ）６に接続されている。ネットワーク管理システム６は、光伝送装置１、２と制御情報を送受信することにより、光伝送装置１、２の状態および動作を管理する。また、光伝送装置１、２は、ネットワーク管理システム６を介して制御情報を送受信することができる。

図２は、実施形態の光送信機の構成を示す図である。実施形態の光送信機１０は、図１に示す光通信システムにおいては、光送信機１ａまたは光送信機２ａに相当する。また、光送信機１０は、クライアント収容部１１、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４、通信方式設定部１５を備える。

クライアント収容部１１は、クライアントを収容する。すなわち、クライアント収容部１１は、クライアントから送信されるクライアント信号を終端する。なお、クライアントは、特に限定されるものではないが、例えば、端末装置である。また、クライアントは、アプリケーションソフトウェアであってもよい。この場合、光送信機１０は、例えば、このアプリケーションソフトウェアを実行するコンピュータに内蔵または挿入されて使用される。

可変フレームマッピング部１２は、クライアント収容部１１によって終端されたクライアント信号を所定の伝送フレームに収容する。このとき、可変フレームマッピング部１２は、通信方式設定部１５により選択された通信方式に応じてマッピングを行う。可変符号化部１３は、上述のクライアント信号から変調信号を生成する。すなわち、可変符号化部１３は、可変フレームマッピング部１２により生成される伝送フレームを搬送するための変調信号を生成する。このとき、可変符号化部１３は、通信方式設定部１５により選択された通信方式に応じて変調信号を生成する。光変調部１４は、可変符号化部１３により生成される変調信号から変調光信号を生成して出力する。このとき、光変調部１４は、通信方式設定部１５により選択された通信方式に応じて変調光信号を生成してもよい。

通信方式設定部１５は、光送信機１０が提供する複数の通信方式の中から、クライアント信号の速度に対応する通信方式を選択する。クライアント信号の速度は、この例では、クライアント収容部１１において検出される。そして、通信方式設定部１５は、選択した通信方式を表す通信方式情報を、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４に通知する。このとき、通信方式設定部１５は、選択した通信方式に基づいて可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４に対する指示をそれぞれ作成してもよい。この場合、通信方式設定部１５は、作成した指示をそれぞれ可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４に与える。また、通信方式設定部１５は、上述の通信方式情報をネットワーク管理システム（ＮＭＳ）へ送信する。これにより、通信方式情報は、対向装置の光受信機（すなわち、光送信機１０から送信される変調光信号を受信する光受信機）に通知される。

図３は、光送信機１０の動作を説明する図である。なお、図３に示す実施例では、光送信機１０は、単一偏波伝送または偏波多重伝送を選択的に使用することができる。単一偏波伝送（ＳＰ：Single Polarization）においては、１つの偏波を利用して信号が伝送される。偏波多重伝送では、互いに直交する２つの偏波を多重化して２つの信号が伝送される。よって、偏波多重伝送は、単一偏波伝送と比較して、２倍の伝送容量を提供する。なお、以下の説明では、偏波多重伝送を「２偏波伝送（ＤＰ：Dual Polarization）」と呼ぶことがある。

ただし、本発明は、単一偏波伝送または偏波多重伝送を選択的に使用する光送信機に限定されるものではない。すなわち、本発明は、偏波多重を行わない光送信機にも適用される。また、本発明は、常に偏波多重で信号を送信する光送信機にも適用される。

クライアント収容部１１は、クライアントから送信されるクライアント信号を終端して可変フレームマッピング部１２に転送する。このとき、クライアント信号は、複数の信号線を含むパラレルインタフェースを介して可変フレームマッピング部１２に送られる。

クライアント収容部１１は、実効帯域モニタ部１１ａまたは物理層ビットレート識別部１１ｂの少なくとも一方を備える。実効帯域モニタ部１１ａは、クライアント信号がパケット信号であるときに、各入力パケットのサイズ（または、データ長）をモニタすることにより、クライアント信号の実効帯域を検出する。また、物理層ビットレート識別部１１ｂは、クライアント信号のビットレートを直接的に検出する。このように、実効帯域モニタ部１１ａおよび物理層ビットレート識別部１１ｂは、実質的には、クライアント信号の速度を検出する。そして、クライアント収容部１１において検出されたクライアント信号の速度は、通信方式設定部１５に通知される。

通信方式設定部１５は、方式選択部１５ａ、対向装置通信部１５ｂ、方式設定部１５ｃを備える。方式選択部１５ａは、光送信機１０が提供する複数の通信方式の中から、クライアント信号の速度に対応する通信方式を選択する。

光送信機１０は、図４に示すように、変調方式としてＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＰＳＫ、３２ＰＳＫ、６４ＰＳＫ、１２８ＰＳＫ、２５６ＰＳＫを提供する。ＢＰＳＫは、１シンボル当たり１ビットのデータを伝送する。ＱＰＳＫは、１シンボル当たり２ビットのデータを伝送する。同様に、８ＰＳＫ、１６ＰＳＫ、３２ＰＳＫ、６４ＰＳＫ、１２８ＰＳＫ、２５６ＰＳＫは、それぞれ、１シンボル当たり３ビット、４ビット、５ビット、６ビット、７ビット、８ビットのデータを伝送する。なお、１６ＰＳＫ、３２ＰＳＫ、６４ＰＳＫ、１２８ＰＳＫ、２５６ＰＳＫの代わりに、それぞれ１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ、２５６ＱＡＭが提供されてもよい。

光送信機１０は、上述したように、単一偏波伝送または偏波多重伝送を選択的に使用することができる。ここで、光送信機１０は、各変調方式に対して、単一偏波伝送または偏波多重伝送を組み合わせることができる。したがって、光送信機１０は、図４に示す１６通りの通信方式を提供する。なお、例えば、ＳＰ−ＢＰＳＫは、１つの偏波を利用してＢＰＳＫ変調光信号を伝送する通信方式を表し、ＤＰ−ＢＰＳＫは、偏波多重を利用して２つのＢＰＳＫ変調光信号を伝送する通信方式を表している。

光送信機１０は、この実施例では、６．２５Ｇシンボル／秒で信号を送信する。すなわち、光送信機１０が提供する最小クライアント収容速度は、６．２５Gbit/sである。そして、この最小クライアント収容速度は、ＳＰ−ＢＰＳＫにより実現される。なお、他の通信方式は、ＳＰ−ＢＰＳＫのクライアント収容速度の整数倍の速度で信号を伝送する。例えば、ＤＰ−ＢＰＳＫのクライアント収容速度は１２．５Gbit/sであり、ＳＰ−ＱＰＳＫのクライアント収容速度も１２．５Gbit/sである。

方式選択部１５ａは、図４に示す１６通りの通信方式の中から、クライアント信号の速度に対応する通信方式を選択する。このとき、方式選択部１５ａは、例えば、クライアント信号を送信可能な通信方式の中で、最も遅い通信方式を選択する。例えば、クライアント信号の速度が７５Gbit/sであるときは、光送信機１０は、ＤＰ−６４ＰＳＫ、ＤＰ−１２８ＰＳＫ、またはＤＰ−２５６ＰＳＫでそのクライアント信号を送信することができる。この場合、方式選択部１５ａは、上記３つの通信方式の中からＤＰ−６４ＰＳＫを選択する。同様に、クライアント信号の速度が６０Gbit/sであるときは、対応する通信方式として、ＤＰ−３２ＰＳＫが選択される。なお、通信方式の選択方法については、後でさらに説明する。

対向装置通信部１５ｂは、光送信機１０の対向装置に、方式選択部１５ａにより選択された通信方式を通知する。このとき、対向装置通信部１５ｂは、選択された通信方式を表す通信方式情報をネットワーク管理システムへ送信する。そうすると、ネットワーク管理システムは、その通信方式情報を対向装置へ転送する。なお、対向装置は、光送信機１０から送信される変調光信号を受信する光受信機を含む光伝送装置である。

方式設定部１５ｃは、方式選択部１５ａにより選択された通信方式を、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４に通知する。或いは、方式設定部１５ｃは、方式選択部１５ａにより選択された通信方式に基づいて可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４に対する指示をそれぞれ作成し、作成した指示をそれぞれ可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４に与えるようにしてもよい。いずれのケースにおいても、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４は、それぞれ、方式選択部１５ａにより選択された通信方式で動作する。

可変フレームマッピング部１２は、マッピング部１２ａおよびフレーム制御部１２ｂを備える。マッピング部１２ａは、フレーム制御部１２ｂの制御に従って、クライアント信号を予め決められた１または複数の伝送フレームにマッピングする。フレーム制御部１２ｂは、通信方式設定部１５により選択された通信方式に従って、マッピング部１２ａのマッピング動作を制御する。

可変符号化部１３は、符号化処理部１３ａおよび符号化制御部１３ｂを備える。符号化処理部１３ａは、符号化制御部１３ｂの制御に従って、可変フレームマッピング部１２により生成される１または複数の伝送フレームから変調信号を生成する。符号化制御部１３ｂは、通信方式設定部１５により選択された通信方式に従って、符号化処理部１３ａの動作を制御する。このとき、偏波多重を利用する通信方式が選択されているときは、変調信号として、Ｘ偏波変調信号およびＹ偏波変調信号が生成される。また、偏波多重を利用しない通信方式が選択されているときは、変調信号として、Ｘ偏波変調信号またはＹ偏波変調信号の一方が生成される。

光変調部１４は、光変調器１４Ｘ、１４Ｙ、および偏波ビーム結合器（ＰＢＣ）１４Ｚを備える。光変調器１４Ｘ、１４Ｙは、それぞれ、Ｘ偏波変調信号およびＹ偏波変調信号により駆動される。すなわち、光変調器１４Ｘは、Ｘ偏波変調信号からＸ偏波変調光信号を生成する。同様に、光変調器１４Ｙは、Ｙ偏波変調信号からＹ偏波変調光信号を生成する。

偏波ビーム結合器１４Ｚは、光変調器１４Ｘ、１４Ｙにより生成されるＸ偏波変調光信号およびＹ偏波変調光信号を偏波多重して変調光信号を生成する。また、Ｘ偏波変調光信号またはＹ偏波変調光信号の一方のみが生成されるときは、偏波ビーム結合器１４Ｚは、生成された信号を変調光信号として出力する。

次に、光送信機１０の動作を説明する。上記構成の光送信機１０においては、通信方式設定部１５の方式選択部１５ａは、クライアント信号の速度に対応する通信方式を選択する。この実施例では、図４に示す１６通りの通信方式の中からクライアント信号の速度に対応する通信方式が選択される。そして、選択された通信方式は、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４に通知される。

可変フレームマッピング部１２は、互いに並列に送信される複数の伝送フレームを作成することができる。この実施例では、可変フレームマッピング部１２は、最大で１６個の伝送フレームＸ１〜Ｘ８、Ｙ１〜Ｙ８を作成することができる。なお、「１６」は、光送信機１０が提供する最も速い通信方式であるＤＰ−２５６ＰＳＫの１シンボル当たりのビット数に相当する。

可変フレームマッピング部１２は、クライアント信号を、通信方式に対応する数の伝送フレームにマッピングする。例えば、ＳＰ−ＢＰＳＫは、１シンボル当たり１ビットのデータを伝送する。よって、ＳＰ−ＢＰＳＫが選択されたときは、可変フレームマッピング部１２は、フレーム時間ごとに、クライアント信号を１つの伝送フレームにマッピングする。なお、作成される伝送フレームは、通信方式に対して決められているものとする。この実施例では、ＳＰ−ＢＰＳＫが選択されたときは、伝送フレームＸ１が作成される。

ＳＰ−ＱＰＳＫは、１シンボル当たり２ビットのデータを伝送する。よって、ＳＰ−ＱＰＳＫが選択されると、可変フレームマッピング部１２は、フレーム時間ごとに、クライアント信号を２つの伝送フレームにマッピングする。このとき、クライアント信号は、伝送フレームＸ１、Ｘ２にマッピングされる。また、ＤＰ−ＱＰＳＫは、１シンボル当たり４ビットのデータを伝送する。よって、ＤＰ−ＱＰＳＫが選択されると、可変フレームマッピング部１２は、フレーム時間ごとに、クライアント信号を４つの伝送フレームにマッピングする。このとき、クライアント信号は、伝送フレームＸ１〜Ｘ２、Ｙ１〜Ｙ２にマッピングされる。同様に、他の通信方式が選択されたときは、それぞれ、図４に示すように、対応する伝送フレームにクライアント信号がマッピングされる。

図５は、可変フレームマッピング部１２の構成を示す図である。可変フレームマッピング部１２は、複数のクライアント信号マッピング部２１−１〜２１−Ｎ、フレーム生成部２２、ＦＥＣ付加部２３、制御情報付加部２４、フレーム制御部１２ｂを備える。なお、クライアント信号マッピング部２１−１〜２１−Ｎ、フレーム生成部２２、ＦＥＣ付加部２３、制御情報付加部２４は、図３に示すマッピング部１２ａに相当する。そして、可変フレームマッピング部１２は、図６に示す伝送フレームを生成する。

クライアント信号マッピング部２１−１〜２１−Ｎには、それぞれクライアント信号が入力される。「Ｎ」は、光送信機１０が提供する最も速い通信方式の１シンボル当たりのビット数に相当する。この実施例では、最も速い通信方式はＤＰ−２５６ＰＳＫであり、Ｎは１６である。

フレーム制御部１２ｂは、クライアント信号マッピング部２１−１〜２１−Ｎの中で、通信方式に対応する１または複数のクライアント信号マッピング部を起動する。例えば、ＳＰ−ＢＰＳＫが選択されたときは、１つの伝送レーンを利用してクライアント信号を送信するために、１つのクライアント信号マッピング部が起動される。また、ＳＰ−ＱＰＳＫが選択されたときは、２つの伝送レーンを利用してクライアント信号を送信するために、２つのクライアント信号マッピング部が起動される。

クライアント信号マッピング部は、クライアント信号から、所定の長さのデータを抽出して図６に示すクライアントデータ領域に格納する。複数のクライアント信号マッピング部が動作するときは、それら複数のクライアント信号マッピング部は、クライアント信号から所定の長さのデータを順番に抽出する。例えば、クライアント信号が４つの伝送フレームＸ１〜Ｘ４を利用して送信されるときは、４つのクライアント信号マッピング部２１−１〜２１−４が起動される。そして、特に限定されるものではないが、クライアント信号マッピング部２１−１〜２１−４は、順番に、クライアント信号からｍビットを抽出して対応する伝送フレームに格納する。ここで、ｍは、伝送フレームのクライアントデータ領域の長さに相当する。なお、クライアント信号マッピング部は、必要に応じて、クライアントデータ領域にスタッフバイトまたはアイドル信号を挿入してもよい。また、クライアント信号マッピング部は、ジッタ吸収処理を実行してもよい。

フレーム生成部２２は、各クライアントデータにそれぞれ管理用オーバヘッドを付加する。ＦＥＣ付加部２３は、各クライアントデータにそれぞれＦＥＣを付加する。制御情報付加部２４は、各クライアントデータにそれぞれフレームアラインメント信号およびレーン識別バイトを付加する。この実施例では、フレームアラインメント信号は５バイトであり、例えば、F6F6F62828（１６進数）が割り当てられる。レーン識別バイトは、伝送フレームＸ１〜Ｘ８、Ｙ１〜Ｙ８の中から選択された伝送フレームを識別する。このとき、例えば、レーン識別バイトの下位４ビットを利用して伝送フレームＸ１〜Ｘ８の中から選択される伝送フレームが識別され、上位４ビットを利用して伝送フレームＹ１〜Ｙ８の中から選択される伝送フレームが識別される。伝送フレームＸ１には、例えば、「Ｘ１」を識別するために00000001が付加される。また、伝送フレームＸ２には、「Ｘ２」を識別するために00000010が付加される。さらに、伝送フレームＹ１には、「Ｙ１」を識別するために00010000が付加される。他の伝送フレームについても同様である。

このように、可変フレームマッピング部１２は、通信方式に応じて、１または複数の伝送フレームを生成する。そして、各伝送フレームには、伝送フレームＸ１〜Ｘ８、Ｙ１〜Ｙ８の中から選択される伝送フレームを識別するためのレーン識別バイトが付加される。

また、伝送フレームには、図６に示すように、クライアントデータに加えて、管理用オーバヘッド、ＦＥＣ、フレームアラインメント信号、レーン識別バイトが格納される。したがって、各通信方式の実際の伝送レートは、図４に示すように、クライアント収容速度よりも速い。この実施例では、約７パーセントのオーバヘッドが発生している。

上述のようにして可変フレームマッピング部１２により作成される１または複数の伝送フレームは、可変符号化部１３に送信される。複数の伝送フレームが作成されるときは、それら複数の伝送フレームは、並列に可変符号化部１３に送信される。

可変符号化部１３は、上述したように、符号化処理部１３ａおよび符号化制御部１３ｂを備える。そして、符号化処理部１３ａは、図７に示すように、エンンコーダ１３Ｘ、１３Ｙを備える。エンコーダ１３Ｘは、通信方式に応じて、伝送フレームＸ１〜Ｘ８からＸ偏波変調信号を生成する。Ｘ偏波変調信号は、光変調器１４Ｘを駆動するためのＩ成分信号およびＱ成分信号で表わされる。また、エンコーダ１３Ｙは、通信方式に応じて、伝送フレームＹ１〜Ｙ８からＹ偏波変調信号を生成する。Ｙ偏波変調信号は、光変調器１４Ｙを駆動するためのＩ成分信号およびＱ成分信号で表わされる。

エンコーダ１３Ｘは、方式選択部１５ａによりＳＰ−ＢＰＳＫまたはＤＰ−ＢＰＳＫが選択されたときは、伝送フレームＸ１からＸ偏波ＢＰＳＫ変調信号を生成する。Ｘ偏波ＢＰＳＫ変調信号は、光変調器１５Ｘを駆動してＢＰＳＫ変調光信号を生成するためのＸ偏波変調信号である。また、エンコーダ１３Ｘは、方式選択部１５ａによりＳＰ−ＱＰＳＫまたはＤＰ−ＱＰＳＫが選択されたときは、伝送フレームＸ１〜Ｘ２からＸ偏波ＱＰＳＫ変調信号を生成する。Ｘ偏波ＱＰＳＫ変調信号は、光変調器１５Ｘを駆動してＱＰＳＫ変調光信号を生成するためのＸ偏波変調信号である。

同様に、ＳＰ−８ＰＳＫまたはＤＰ−８ＰＳＫが選択されると、エンコーダ１３Ｘにより伝送フレームＸ１〜Ｘ３からＸ偏波８ＰＳＫ変調信号が生成される。ＳＰ−１６ＰＳＫまたはＤＰ−１６ＰＳＫが選択されると、伝送フレームＸ１〜Ｘ４からＸ偏波１６ＰＳＫ変調信号が生成される。ＳＰ−３２ＰＳＫまたはＤＰ−３２ＰＳＫが選択されると、伝送フレームＸ１〜Ｘ５からＸ偏波３２ＰＳＫ変調信号が生成される。ＳＰ−６４ＰＳＫまたはＤＰ−６４ＰＳＫが選択されると、伝送フレームＸ１〜Ｘ６からＸ偏波６４ＰＳＫ変調信号が生成される。ＳＰ−１２８ＰＳＫまたはＤＰ−１２８ＰＳＫが選択されると、伝送フレームＸ１〜Ｘ７からＸ偏波１２８ＰＳＫ変調信号が生成される。ＳＰ−２５６ＰＳＫまたはＤＰ−２５６ＰＳＫが選択されると、伝送フレームＸ１〜Ｘ８からＸ偏波２５６ＰＳＫ変調信号が生成される。

エンコーダ１３Ｙの動作は、基本的に、エンコーダ１３Ｘと同じである。ただし、単一偏波伝送を利用する通信方式（ＳＰ−ＢＰＳＫ、ＳＰ−ＱＰＳＫ、．．．、ＳＰ−２５６ＰＳＫ）が選択されたときは、エンコーダ１３Ｙは動作しない。すなわち、エンコーダ１３Ｙは、方式選択部１５ａによりＤＰ−ＢＰＳＫが選択されたときに、伝送フレームＹ１からＹ偏波ＢＰＳＫ変調信号を生成する。また、エンコーダ１３Ｙは、方式選択部１５ａによりＤＰ−ＱＰＳＫが選択されたときに、伝送フレームＹ１〜Ｙ２からＹ偏波ＱＰＳＫ変調信号を生成する。同様に、ＤＰ−８ＰＳＫが選択されると伝送フレームＹ１〜Ｙ３からＹ偏波８ＰＳＫ変調信号が生成され、ＤＰ−１６ＰＳＫが選択されると伝送フレームＹ１〜Ｙ４からＹ偏波１６ＰＳＫ変調信号が生成され、ＤＰ−３２ＰＳＫが選択されると伝送フレームＹ１〜Ｙ５からＹ偏波３２ＰＳＫ変調信号が生成される、ＤＰ−６４ＰＳＫが選択されると伝送フレームＹ１〜Ｙ６からＹ偏波６４ＰＳＫ変調信号が生成され、ＤＰ−１２８ＰＳＫが選択されると伝送フレームＹ１〜Ｙ７からＹ偏波１２８ＰＳＫ変調信号が生成され、ＤＰ−２５６ＰＳＫが選択されると伝送フレームＹ１〜Ｙ８からＹ偏波２５６ＰＳＫ変調信号が生成される。

このように、偏波多重を利用する通信方式（ＤＰ−ＢＰＳＫ、ＤＰ−ＱＰＳＫ、．．．、ＤＰ−２５６ＰＳＫ）が選択されたときは、エンコーダ１３Ｘおよびエンコーダ１３Ｙが動作し、符号化処理部１３ａからＸ偏波変調信号およびＹ偏波変調信号が出力される。一方、単一偏波を利用する通信方式（ＳＰ−ＢＰＳＫ、ＳＰ−ＱＰＳＫ、．．．、ＳＰ−２５６ＰＳＫ）が選択されたときは、エンコーダ１３Ｘのみが動作し、符号化処理部１３ａからＸ偏波変調信号のみが出力される。

なお、符号化処理部１３ａは、例えば、互いに並列に設けられる１組のエンコーダ回路により実現される。或いは、符号化処理部１３ａは、エンコードプログラムを実行するプロセッサにより実現されてもよい。この場合、エンコーダ１３Ｘ、１３Ｙに対応する１組のエンコードプログラムは、並列に実行されてもよいし、時間分割多重方式で交互に実行されてもよい。

光変調部１４は、上述したように、光変調器１４Ｘ、１４Ｙを備える。光変調器１４Ｘは、Ｘ偏波変調信号からＸ偏波変調光信号を生成する。また、光変調器１４Ｙは、Ｙ偏波変調信号からＹ偏波変調光信号を生成する。したがって、偏波多重を利用する通信方式が選択されたときは、可変符号化部１３によりＸ偏波変調信号およびＹ偏波変調信号が生成され、光変調器１４Ｘ、１４Ｙの双方が動作する。この場合、光変調器１４Ｘ、１４Ｙにより１組の変調光信号が生成される。そして、１組の変調光信号は、偏波ビーム結合器１４Ｚにより多重化されて出力される。例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫが選択されたときは、光変調器１４Ｘ、１４Ｙにより１組のＱＰＳＫ変調光信号が生成され、さらに偏波ビーム結合器１４ＺによりＤＰ−ＱＰＳＫ変調光信号が生成される。

これに対して、単一偏波を利用する通信方式が選択されたときは、可変符号化部１３によりＹ偏波変調信号が生成されず、光変調器１４Ｙは動作しない。この場合、光変調器１４Ｘにより１つの変調光信号が生成されて出力される。例えば、ＳＰ−ＱＰＳＫが選択されたときは、光変調器１４ＸによりＱＰＳＫ変調光信号が生成され、偏波ビーム結合器１４Ｚを介してＳＰ−ＱＰＳＫ変調光信号が出力される。

上述のように、実施形態の光送信機１０は、複数の通信方式の中から選択した通信方式でクライアント信号を送信する。このとき、方式選択部１５ａは、上述したように、クライアント信号の速度に対応する通信方式を選択する。ただし、例えば、クライアント信号の速度が２５Gbit/sであるときは、図４に示す例では、対応する通信方式として、ＤＰ−ＱＰＳＫおよびＳＰ−１６ＰＳＫが選択対象となる。

複数の通信方式がクライアント信号に対応する場合、方式選択部１５ａは、予め決められたポリシに基づいて１つの通信方式を選択する。実施形態の光送信機１０は、下記の２つのポリシの一方に基づいて通信方式を選択する。
ポリシ１：光送信機１０の消費電力を小さくする
ポリシ２：信号の品質を高くする

ポリシ１が採用されているときは、方式選択部１５ａは、偏波多重よりも単一偏波を利用する通信方式を優先的に選択する。例えば、クライアント信号に対してＤＰ−ＱＰＳＫおよびＳＰ−１６ＰＳＫが対応しているものとすると、ＳＰ−１６ＰＳＫが選択される。ここで、偏波多重を利用する通信方式が選択されたときは、可変符号化部１３においてエンコーダ１３Ｘ、１３Ｙ双方が動作し、また、光変調部１４において光変調器１４Ｘ、１４Ｙ双方が動作する。これに対して、単一偏波で信号を伝送する通信方式が選択されたときは、可変符号化部１３においてエンコーダ１３Ｘのみが動作し、また、光変調部１４において光変調器１４Ｘのみが動作する。すなわち、この場合、可変符号化部１３においてエンコーダ１３Ｙは停止し、また、光変調部１４において光変調器１４Ｙは停止する。したがって、ＤＰ−ＱＰＳＫおよびＳＰ−１６ＰＳＫは同じクライアント収容速度を提供するが、ＳＰ−１６ＰＳＫで信号を送信するときの消費電力は、ＤＰ−ＱＰＳＫが選択されたときと比較して、少なくなる。

なお、１６ＰＳＫの送信機の消費電力は、一般に、ＱＰＳＫよりも大きい。しかし、１６ＰＳＫの送信機の消費電力は、通常、ＱＰＳＫの送信機の消費電力の２倍よりも小さい。したがって、ＳＰ−１６ＰＳＫの送信機の消費電力は、ＤＰ−ＱＰＳＫよりも小さい。

ポリシ２が採用されているときは、方式選択部１５ａは、１シンボル当たりのビット数が少ない変調方式を利用する通信方式を優先的に選択する。ここで、一般に、位相平面上での信号点間の距離が小さくなると、送信信号の品質が低くなる。すなわち、１シンボル当たりのビット数が多くなると、送信信号の品質が低くなる。よって、１シンボル当たりのビット数が少ない変調方式を利用する通信方式を選択すれば、信号の品質が高くなる。例えば、クライアント信号に対してＤＰ−ＱＰＳＫおよびＳＰ−１６ＰＳＫが対応しているものとする。ここで、ＱＰＳＫは、１シンボル当たり２ビットのデータを伝送し、１６ＰＳＫは、１シンボル当たり４ビットのデータを伝送する。したがって、この場合、ＤＰ−ＱＰＳＫが選択される。

図８は、光送信機において通信方式を決定する手順を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、通信開始時に実行される。或いは、このフローチャートの処理は、定期的に実行されるようにしてもよい。

ステップＳ１において、クライアント収容部１１は、クライアント信号の速度を検出する。すなわち、クライアント信号の実効帯域または物理層ビットレートがモニタされる。そして、クライアント収容部１１は、検出したクライアント速度を通信方式設定部１５に通知する。

ステップＳ２において、通信方式選択部１５ａは、光送信機１０が提供する複数の通信方式の中から、クライアント速度に対応する通信方式を識別する。このとき、クライアント速度に対して複数の通信方式が対応するときは、ステップＳ３の処理が実行される。

ステップＳ３において、通信方式選択部１５ａは、予め決められているポリシに基づいて、クライアント速度に対応する複数の通信方式の中から１つの通信方式を選択する。このとき、消費電力を小さくするポリシ１が採用されているときは、図９に示すように、単一偏波で信号を伝送する通信方式に対して高い優先度が割り当てられる。よって、この場合、単一偏波で信号を伝送する通信方式が選択される。例えば、クライアント速度として２５Gbit/sを提供するときは、ＤＰ−ＱＰＳＫおよびＳＰ−１６ＰＳＫの中からＳＰ−１６ＰＳＫが選択される。

一方、信号の品質を重視するポリシ２が採用されているときは、１シンボル当たりのビット数が少ない変調方式を利用する通信方式に対して高い優先度が割り当てられる。よって、この場合、１シンボル当たりのビット数が少ない変調方式を利用する通信方式が選択される。例えば、クライアント速度として２５Gbit/sを提供するときは、ＤＰ−ＱＰＳＫおよびＳＰ−１６ＰＳＫの中からＤＰ−ＱＰＳＫが選択される。

ステップＳ４において、変調方式設定部１５ｃは、ステップＳ２またはＳ３で選択された通信方式を、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４に通知する。また、ステップＳ５において対向装置通信部１５ｂは、ステップＳ２またはＳ３で選択された通信方式を、ネットワーク管理システムに通知する。なお、ネットワーク管理システムは、対向装置通信部１５ｂからの通知を対向装置に転送する。

ステップＳ６において、可変フレームマッピング部１２は、通知された通信方式に従って動作設定を行う。ステップＳ７において、可変符号化部１３は、通知された通信方式に従って動作設定を行う。ステップＳ８において光変調部１４は、通知された通信方式に従って動作設定を行う。

なお、図８に示す各ステップの実行順番は、１つの実施例であり、これに限定されるものではない。例えば、ステップＳ４よりも先にステップＳ５が実行されてもよい。また、ステップＳ６〜Ｓ８の実行順序は任意であり、また、ステップＳ６〜Ｓ８は並列に実行されてもよい。

図１０は、実施形態の光受信機の構成を示す図である。実施形態の光受信機３０は、図１に示す光通信システムにおいては、光受信機１ｂまたは光受信機２ｂに相当する。光受信機３０は、通信方式設定部３１、光受信部３２、可変復号化部３３、可変フレームデマッピング部３４、クライアント収容部３５を備える。

通信方式設定部３１は、対向装置通信部３１ａおよび方式設定部３１ｂを備える。対向装置通信部３１ａは、対向装置から通信方式情報を受信する。対向装置は、この実施例では、図２に示す光送信機１０である。通信方式情報は、光送信機１０において選択された通信方式を表す。また、対向装置通信部３１ａは、ネットワーク管理システムを介して通信方式情報を受信する。そして、方式設定部３１ｂは、光送信機１０において選択された通信方式を、光受信部３２、可変復号化部３３、可変フレームデマッピング部３４に通知する。

光受信部３２は、入力変調光信号の光位相および光強度を表す信号を検出する。このとき、光受信部３２は、通信方式設定部３１から通知される通信方式に応じて変調光信号を受信する。なお、変調光信号は、図２に示す光送信機１０により生成され、光伝送路を介して伝送され、光受信機３０により受信される。

可変復号化部３３は、光受信部３２の出力信号から伝送フレームを再生する。このとき、可変復号化部３３は、通信方式設定部３１から通知される通信方式に応じて復号処理を行う。なお、可変復号部３３による復号は、可変符号化部１３による符号化に対応する。

可変フレームデマッピング部３４は、可変復号化部３３により再生される伝送フレームからクライアント信号を再生する。このとき、可変フレームデマッピング部３４は、通信方式設定部３１から通知される通信方式に応じてデマッピング処理を行う。なお、可変フレームデマッピング部３４によるデマッピングは、可変フレームマッピング部１２によるマッピング処理に対応する。

クライアント収容部３５は、クライアントを収容する。すなわち、クライアント収容部３５は、クライアントとの間のインタフェースを提供する。そして、クライアント収容部３５は、可変フレームデマッピング部３４により再生されたクライアント信号をクライアントに送信する。

このように、光受信機３０は、光送信機１０から通知される通信方式情報に基づいて、入力変調光信号からクライアント信号を再生する。光受信機３０において変調光信号からクライアント信号を再生する手順は、基本的に、光送信機１０においてクライアント信号から変調光信号を生成する手順の逆手順に相当する。

図１１は、光受信部３２および可変復号化部３３の構成を示す図である。光受信部３２は、特に限定されるものではないが、例えば、偏波分離回路（ＰＢＳ）３２Ｚ、光受信器３２Ｘ、３２Ｙを備える。また、光受信部３２は、光送信機１０において選択された通信方式に応じて以下の動作を行う。

光送信機１０において偏波多重を利用する通信方式が選択されたときは、偏波分離回路３２Ｚは、変調光信号を互いに直交するＸ偏波光信号およびＹ偏波光信号に分離する。光受信器３２Ｘは、Ｘ偏波光信号の光位相および光強度を表す信号を検出する。すなわち、Ｘ偏波光信号のＩ成分およびＱ成分が検出される。同様に、光受信器３２Ｙは、Ｙ偏波光信号のＩ成分およびＱ成分を検出する。一方、光送信機１０において偏波多重を利用しない通信方式が選択されたときは、光受信部３２は、変調光信号から１組のＩ成分およびＱ成分を検出する。

可変復号化部３３は、復号制御部３３ａ、等化／再生部３３ｂ、デコーダ３３ｃを備える。復号制御部３３ａは、光送信機１０において選択された通信方式に応じて等化／再生部３３ｂおよびデコーダ３３ｃの動作を制御する。等化／再生部３３ｂは、光受信部３２の出力信号を等化し、さらに等化信号からシンボルを再生する。等化処理は、例えば、位相誤差を補正する処理を含んでもよい。なお、光送信機１０において偏波多重を利用する通信方式が選択されたときは、等化／再生部３３ｂは、２組のＩ成分信号およびＱ成分信号から２つのシンボル列を再生する。また、光送信機１０において偏波多重を利用しない通信方式が選択されたときは、等化／再生部３３ｂは、１組のＩ成分信号およびＱ成分信号から１つのシンボル列を再生する。

デコーダ３３ｃは、光送信機１０において選択された通信方式に応じて、等化／再生部３３ｂにより得られる各シンボル列から伝送フレームを再生する。このとき、フレーム時間ごとに各シンボル列から再生される伝送フレームの数は、光送信機１０において選択された通信方式が利用する変調方式に応じて決まる。

このように、可変復号化部３３は、フレーム時間ごとに、光送信機１０において選択された通信方式に対応する数の伝送フレームを再生する。具体的には、通信方式の１シンボル当たりのビット数と同じ数の伝送フレームが再生される。

図１２は、可変フレームデマッピング部３４の構成を示す図である。可変フレームデマッピング部３４は、フレーム制御部４１、転送レーン処理部４２、ＦＥＣ終端部４３、デマッピング部４４、クライアント信号再生部４５−１〜４５−Ｎを備える。また、可変フレームデマッピング部３４には、可変復号部３３により再生される１または複数の伝送フレームが入力される。

フレーム制御部４１は、光送信機１０において選択された通信方式に応じて、転送レーン処理部４２、ＦＥＣ終端部４３、デマッピング部４４、クライアント信号再生部４５−１〜４５−Ｎの動作を制御する。転送レーン処理部４２は、可変復号部３３により再生される各伝送フレームのレーン識別バイトを参照して伝送レーンを識別する。すなわち、伝送フレームＸ１〜Ｘ８、Ｙ１〜Ｙ８の中から光送信機１０において選択された伝送フレームが識別される。ＦＥＣ終端部４３は、各伝送フレームのビットエラーをチェックする。もし、ビットエラーが検出されたときは、訂正される。

デマッピング部４４は、光送信機１０において選択された通信方式に基づいて、各伝送フレームに対して、光送信機１０のフレーム生成部２２の逆処理を実行する。そして、クライアント信号再生部４５−１〜４５−Ｎは、デマッピング部４４の出力信号からクライアント信号を再生する。このとき、光送信機１０において選択された通信方式に対応するクライアント信号再生部のみが動作するようにしてもよい。そして、クライアント収容部３５は、可変フレームデマッピング部３４により再生されたクライアント信号をクライアントに送信する。

このように、光受信機３０は、光送信機１０から通知される通信方式情報に基づいて、入力変調光信号からクライアント信号を再生する。このとき、光受信機３０が受信可能な最大速度よりも遅い通信方式が通知されたときは、光受信機３０は、消費電力の少ない動作モードで変調光信号を受信する。特に、偏波多重を利用しない変調方式が通知されたときは、光受信機３０の一部の要素が停止する。したがって、実施形態の構成によれば、クライアント速度が遅いときは、光受信機３０の消費電力が抑制される。

なお、実施形態の光送信機１０の機能の一部は、ソフトウェアを利用して実現されるようにしてもよい。この場合、光送信機１０は、変調信号を生成するためのプログラムを格納するメモリ、そのプログラムを実行するプロセッサを備える。同様に、実施形態の光受信機３０の機能の一部は、ソフトウェアを利用して実現されるようにしてもよい。

また、実施形態の光送信機１０の機能の一部は、デジタル信号処理により実現される。デジタル信号処理は、例えば、デジタル信号プロセッサで実現されてもよいし、ハードウェア回路で実現されてもよい。同様に、実施形態の光受信機３０の機能の一部も、デジタル信号処理により実現される。

＜他の実施形態＞
図１３は、他の実施形態の光送信機および光受信機が使用される光通信システムの構成を示す図である。図１３において、光送信機５０は、クライアント信号から変調光信号を生成し、光伝送路７０を介して送信する。また、光受信機６０は、光伝送路７０を介して受信する変調光信号からクライアント信号を再生する。なお、光送信機５０および光受信機６０は、ネットワーク管理システム６を介して制御信号を送受信することができる。

光送信機５０は、クライアント収容部１１、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４、通信方式設定部５１を備える。クライアント収容部１１、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４の構成および動作は、基本的に、図２〜図７を参照しながら説明した通りである。また、通信方式設定部５１は、クライアント信号の速度および光送信機５０と光受信機６０との間の光伝送路７０の状態に基づいて通信方式を選択する。そして、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４は、通信方式設定部５１により選択された通信方式でクライアント信号から変調光信号を生成する。

光受信機６０は、通信方式設定部３１、光受信部３２、可変復号化部３３、可変フレームデマッピング部３４、クライアント収容部３５、伝送路特性監視部６１、判定部６２を備える。通信方式設定部３１、光受信部３２、可変復号化部３３、可変フレームデマッピング部３４、クライアント収容部３５の構成および動作は、基本的に、図１０〜図１２を参照しながら説明した通りである。

伝送路特性監視部６１は、光送信機５０と光受信機６０との間の光伝送路７０の特性を監視する。光伝送路７０の特性は、特に限定されるものではないが、例えば、再生データのビット誤り率または受信光信号のＱ値で表わされる。ビット誤り率は、例えば、可変フレームデマッピング部３４のＦＥＣ終端部４３において検出される。また、Ｑ値は、例えば、可変復号化部３３の等化／再生部３３ｂにおいて検出される。

判定部６２は、伝送路特性監視部６１によって検出される光伝送路７０の特性に基づいて、使用可能な変調方式を判定する。例えば、光伝送路７０の特性が非常に良好であるときは、光送信機５０と光受信機６０との間の通信において、ＢＰＳＫ〜２５６ＰＳＫのすべての変調方式が使用可能と判定される。また、例えば、光伝送路７０の特性が劣悪なときは、ＢＰＳＫおよびＱＰＳＫのみが使用可能と判定される。そして、判定部６２は、光伝送路７０の特性に基づく判定結果を、ネットワーク管理システム６を介して光送信機５０の通信方式設定部５１に通知する。

通信方式設定部５１は、クライアント信号の速度および判定部６２による判定結果に基づいて通信方式を選択する。このとき、通信方式設定部５１は、図４に示す１６通りの通信方式の中から、判定部６２による判定結果に基づいて１または複数の通信方式候補を抽出する。そして、通信方式設定部５１は、通信方式候補の中から、クライアント信号の速度に対応する通信方式を選択する。

例えば、判定部６２による判定結果が「使用可能な変調方式は、ＢＰＳＫ〜８ＰＳＫである」であるものとする。そうすると、図４に示す１６通りの通信方式の中から、通信方式候補としてＳＰ−ＢＰＳＫ、ＳＰ−ＱＰＳＫ、ＳＰ−８ＰＳＫ、ＤＰ−ＢＰＳＫ、ＤＰ−ＱＰＳＫ、ＤＰ−８ＰＳＫが抽出される。その後、通信方式設定部５１は、上記６つの通信方式候補の中から、クライアント信号の速度に対応する通信方式を選択する。

また、例えば、クライアント速度が２５Gbit/sであるものとする。この場合、図４に示す例では、このクライアント速度には、ＳＰ−１６ＰＳＫおよびＤＰ−ＱＰＳＫが対応する。そして、光送信機の消費電力を小さくするためには、上述したように、ＳＰ−１６ＰＳＫが選択される。しかし、図１３に示す他の実施形態では、クライアント速度および光伝送路７０の特性の双方を考慮して通信方式が選択される。よって、例えば、「使用可能な変調方式は、ＢＰＳＫ〜８ＰＳＫである」と判定されており、通信方式候補としてＳＰ−ＢＰＳＫ、ＳＰ−ＱＰＳＫ、ＳＰ−８ＰＳＫ、ＤＰ−ＢＰＳＫ、ＤＰ−ＱＰＳＫ、ＤＰ−８ＰＳＫが抽出されているときは、ＳＰ−１６ＰＳＫが選択されることはない。すなわち、この場合、クライアント信号に対応する通信方式としてＤＰ−ＱＰＳＫが選択されることになる。

このように、他の実施形態においては、消費電力および通信品質の双方を考慮して通信方式が選択される。したがって、所定の通信品質を満足する範囲で、消費電力の抑制が実現される。

図１４は、判定部６２の構成を示す図である。判定部６２は、伝送特性判定部６２ａ、変調方式判定部６２ｂ、対向装置通信部６２ｃを備える。伝送特性判定部６２ａは、伝送路特性監視部６１によるモニタ出力に基づいて、光送信機５０と光受信機６０との間の伝送特性を判定する。通信方式判定部６２ｂは、光送信機５０と光受信機６０との間の伝送特性に基づいて変調方式を判定する。このとき、変調方式判定部６２ｂは、例えば、図４に示す８つの変調方式（ＢＰＳＫ〜２５６ＰＳＫ）の中から使用可能な１または複数の変調方式を選択する。そして、対向装置通信部６２ｃは、変調方式判定部６２ｂによる判定結果をネットワーク管理システム６に通知する。そうすると、ネットワーク管理システム６は、変調方式判定部６２ｂによる判定結果を光送信機５０に転送する。

図１５は、通信方式設定部５１の構成を示す図である。通信方式設定部５１は、対向装置通信部５１ａ、方式選択部５１ｂ、方式設定部５１ｃを備える。
対向装置通信部５１ａは、光受信機６０から通知される判定結果（すなわち、光伝送路７０の特性に応じて判定される使用可能な変調方式）を受信する。なお、対向装置通信部５１ａは、ネットワーク監視システム６を介して判定結果を受信する。また、対向装置通信部５１ａは、図３に示す対向装置通信部１５と同様に、方式選択部５１ｂにより選択された通信方式を光受信機６０へ通知する機能も備えている。

方式選択部５１ｂは、クライアント収容部１１において検出されるクライアント速度および光受信機６０から通知される使用可能な変調方式に基づいて、クライアント信号を送信するための通信方式を選択する。このとき、もし、使用可能な変調方式を利用する通信方式ではクライアント速度を送信できなければ、方式選択部５１ｂは、帯域削減要求を作成してクライアント収容部１１を介してクライアント装置管理システムに送る。そうすると、クライアント装置管理システムは、クライアント信号の速度を低くする。

例えば、クライアント速度が５０Gbit/sであるものとする。また、光受信機６０において、「使用可能な変調方式はＢＰＳＫ〜ＱＰＳＫ」と判定されるものとする。そうすると、方式選択部５１ｂは、まず、通信方式候補を抽出する。図４に示す例では、通信方式候補として、ＳＰ−ＢＰＳＫ、ＳＰ−ＱＰＳＫ、ＤＰ−ＢＰＳＫ、ＤＰ−ＱＰＳＫが抽出される。ところが、いずれの通信方式候補も、クライアント速度よりも低速であり、クライアント信号を送信することはできない。よって、この場合、通信方式選択部５１ｂは、クライアント速度を、通信方式候補が提供する速度以下にするための、帯域削減要求を作成する。この例では、クライアント速度をＤＰ−ＱＰＳＫの伝送速度（１２．５Gbit/s）にまで低下するための帯域削減要求が作成される。これにより、以降、クライアントは、帯域削減要求に従ってクライアント信号の速度を制御する。また、方式選択部５１ｂは、通信方式候補の中で最も高速な通信方式を選択する。

方式設定部５１ｃは、図３に示す方式設定部１５ｃと同様に、方式選択部５１ｂにより選択された通信方式を可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４に通知する。そうすると、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４は、通知された通信方式に応じて、クライアント信号から変調光信号を生成する。

なお、光受信機６０の判定部６２は、変調方式を判定する代わりに、光伝送路７０の特性（すなわち、ビット誤り率またはＱ値）が所定の品質閾値を満足しているか否かを判定してもよい。この場合、この判定結果が光送信機５０に通知される。そうすると、方式選択部５１ｂは、現在の通信方式よりも１シンボル当たりのビット数の少ない通信方式を選択する。例えば、光送信機５０がＤＰ−８ＰＳＫで信号を送信しているときに、光受信機６０において「光伝送路７０の特性が品質閾値よりも低い」と判定されたものとする。この場合、光受信機６０から光送信機５０へこの判定結果が通知される。そうすると、方式設定部５１ｂは、変調方式を８ＰＳＫからＱＰＳＫへ変更する。すなわち、通信方式がＤＰ−８ＰＳＫからＤＰ−ＱＰＳＫに変更される。このとき、クライアントは、方式選択部５１ｂにより作成される帯域削減要求に応じて、クライアント速度を低くする。

また、図１３に示す光通信システムにおいて、光受信機６０は、判定部６２を備えなくてもよい。すなわち、光受信機６０は、光伝送路７０の特性に応じて変調方式を判定しなくてもよい。この場合、光受信機６０は、光伝送路７０の特性を、ネットワーク管理システム６を介して光送信機５０に通知する。そうすると、光送信機５０の方式選択部５１ｂは、光伝送路７０の特性に基づいて使用可能な変調方式を判定する。そして、使用可能な変調方式およびクライアント速度に基づいて通信方式が選択される。

＜実施形態の構成による効果＞
図１６（ａ）は、実施形態の構成を導入しない光送信機１００の一例を示す図である。光受信機１００は、クライアント収容部１０１、マッピング部１０２、伝送フレーム生成部１０３、光変調部１０４を備える。また、光送信機１００は、ＤＰ−ＱＰＳＫで１００Gbit/sの信号を送信するものとする。

光送信機１００に入力されるクライアント信号の速度が１００Gbit/sよりも遅いときは、マッピング部１０２は、そのクライアント信号にスタッフバイトを挿入または付加することにより、１００Gbit/sの伝送信号を生成する。また、光変調部１０４は、１組の光ＩＱ変調器を利用して、Ｘ偏波ＱＰＳＫ変調光信号およびＹ偏波ＱＰＳＫ変調光信号を生成する。そして、１組の光ＩＱ変調器の出力信号を偏波多重することにより生成されるＤＰ−ＱＰＳＫ変調光信号が送信される。

このように、光送信機１００は、常に、ＤＰ−ＱＰＳＫで動作する。すなわち、光送信機１００は、常に、最大伝送速度で信号を送信するように動作する。したがって、クライアント速度が遅いときは、スタッフバイトが多くなり、大量の無駄な信号が伝送される。また、クライアント速度が遅い場合であっても、光送信機１００の消費電力は小さくならない。

これに対して、実施形態の光送信機（１０、５０）は、図１６（ｂ）に示すように、クライアント収容部１１、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４を備える。そして、可変フレームマッピング部１２、可変符号化部１３、光変調部１４は、上述したように、クライアント信号の速度に応じた通信方式でクライアント信号を送信する。このため、クライアント速度が遅い場合であっても、無駄な信号の伝送量が少なく、図１６（ａ）に示す構成と比較して、伝送効率が改善する。

また、実施形態の光送信機は、クライアント速度に応じて、単一偏波または偏波多重を選択的に使用できる。そして、クライアント速度が光送信機の最大伝送速度の２分の１以下である場合は、光送信機は、偏波多重ではなく、単一偏波を利用してクライアント信号を送信することができる。この場合、光変調部１４は、１組の光ＩＱ変調器のうちの一方を停止することができる。また、可変フレームマッピング部１２の一部（例えば、クライアント信号マッピング部２１−１〜２１−Ｎの一部）、および可変符号化部１３の一部（例えば、エンコーダ１３Ｘ、１３Ｙの一方）を停止することができる。したがって、実施形態の構成によれば、クライアント速度が遅いときは、消費電力が抑制される。なお、図１６（ｂ）において、破線で示す矢印は、信号が伝送されていない状態を表している。

さらに、従来の光通信システムで使用される光伝送装置の多くは、クライアント速度にかかわらず、常に、最大伝送レートで動作する。このため、様々なクライアント速度に対応しながら伝送効率の低下を防ぐためには、クライアント速度ごとに通信方式の異なる光送信機を用意する必要があった。これに対して実施形態の構成によれば、クライアント速度に応じて適応的に通信方式が選択されるので、クライアント速度ごとに通信方式の異なる光送信機を用意する必要はない。

１、２ 光伝送装置
１ａ、２ａ 光送信機
１ｂ、２ｂ 光受信機
３ａ、３ｂ 光伝送路
４、５ クライアント
６ ネットワーク管理システム（ＮＭＳ）
１０、５０ 光送信機
１１ クライアント収容部
１１ａ 実効帯域モニタ部
１１ｂ 物理層ビットレート識別部
１２ 可変フレームマッピング部
１３ 可変符号化部
１３Ｘ、１３Ｙ エンコーダ
１４ 光変調部
１４Ｘ、１４Ｙ 光変調器
１４Ｚ 偏波ビーム結合器
１５、５１ 変調方式設定部
１５ａ 方式選択部
３０、６０ 光受信機
６１ 伝送路特性監視部
６２ 判定部
７０ 光伝送路

Claims (9)

1. 伝送信号の速度を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された伝送信号の速度に対応する通信方式を選択する通信方式選択部と、
   前記通信方式選択部により選択された通信方式に応じて、前記伝送信号から変調信号を生成する変調信号生成部と、
   前記変調信号生成部により生成された変調信号から変調光信号を生成する光変調部、
   を有する光送信機。
2. 請求項１に記載の光送信機であって、
   前記光変調部は、第１および第２の光変調器を備え、
   前記通信方式選択部は、前記伝送信号の速度が、第１の変調方式および単一偏波を利用する第１の通信方式に対応し、且つ、第２の変調方式および偏波多重を利用する第２の通信方式にも対応するときは、前記第１の通信方式を選択し、
   前記変調信号生成部は、前記第１の変調方式に応じて前記変調信号を生成し、
   前記光変調部は、前記第１の変調器を用いて前記変調信号から前記変調光信号を生成する
   ことを特徴とする光送信機。
3. 請求項２に記載の光送信機であって、
   前記変調方式選択部は、前記伝送信号の速度が、第３の変調方式および偏波多重を利用する第３の通信方式に対応し、且つ、単一偏波ではいずれの変調方式でも実現されないときは、前記第３の通信方式を選択し、
   前記変調信号生成部は、前記第３の変調方式に応じて前記変調信号を生成し、
   前記光変調部は、前記第１および第２の光変調器を用いて前記変調信号から第１および第２の変調光信号を生成し、前記第１および第２の変調光信号を偏波多重して出力する
   ことを特徴とする光送信機。
4. 請求項１に記載の光送信機であって、
   前記変調信号生成部は、
   前記伝送信号を、前記通信方式選択部により選択された通信方式に対応する数の伝送フレームにマッピングするマッピング部と、
   前記マッピング部により得られる伝送フレームから前記変調信号を生成する符号化部、を備える
   ことを特徴とする光送信機。
5. 請求項１に記載の光送信機であって、
   前記通信方式選択部は、前記伝送信号の速度および前記変調光信号を受信する光受信機との間の光伝送路の状態に基づいて通信方式を選択する
   ことを特徴とする光送信機。
6. 請求項５に記載の光送信機であって、
   前記通信方式選択部は、前記複数の通信方式の中から前記光伝送路の状態に基づいて通信方式候補を抽出し、前記通信方式候補の中から前記伝送信号の速度に対応する通信方式を選択する
   ことを特徴とする光送信機。
7. 請求項５または６に記載の光送信機であって、
   前記通信方式選択部は、前記光受信機から前記光伝送路の状態を表す伝送路情報を受信する
   ことを特徴とする光送信機。
8. 伝送信号の速度に対応する通信方式で前記伝送信号から変調光信号を生成する光送信機から光伝送路を介して前記変調光信号を受信する光受信部と、
   前記光送信機から通知される変調方式で前記変調光信号から前記伝送信号を再生する再生部、
   を有する光受信機。
9. 光送信機から光受信機へ光伝送路を介して光信号を伝送する光通信システムであって、
   前記光送信機は、
   伝送信号の速度を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された伝送信号の速度に対応する通信方式を選択する通信方式選択部と、
   前記通信方式選択部により選択された通信方式に応じて、前記伝送信号から変調信号を生成する変調信号生成部と、
   前記変調信号生成部により生成された変調信号から変調光信号を生成する光変調部と、
   前記通信方式選択部により選択された通信方式を前記光受信機に通知する通知部、を備え、
   前記光受信機は、
   前記光送信機から前記光伝送路を介して前記変調光信号を受信する光受信部と、
   前記光送信機から通知される変調方式で前記変調光信号から前記伝送信号を再生する再生部、を備える
   ことを特徴とする光通信システム。

Images