JP2017050820A

JP2017050820A - モード多重光通信システム及びモード多重光通信方法

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Publication number: JP2017050820A
Application number: JP2015174933A
Authority: JP
Inventors: 雄太若山; Yuta Wakayama; 釣谷　剛宏; Takehiro Tsuritani; 剛宏釣谷; 多賀　秀徳; Hidenori Taga; 秀徳多賀
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-03-09

Abstract

【課題】低コストで伝搬遅延差を抑えことができるモード多重光通信システムを提供する。
【解決手段】モード多重光通信システムは、複数の伝搬モードの光信号をモード多重して送信する送信装置と、受信装置と、前記送信装置と前記受信装置とを接続する光伝送路と、を備え、前記光伝送路は、前記複数の伝搬モードの内の伝搬遅延が最大の伝搬モードを、当該伝搬遅延より小さい伝搬モードに変換する、或いは、前記複数の伝搬モードの内の伝搬遅延が最小の伝搬モードを、当該伝搬遅延より大きい伝搬モードに変換する、変換手段を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モード多重光通信に関し、より詳しくは、異なる伝搬モード間での伝搬遅延差を低減させる技術に関する。

光通信における伝送容量の拡大のため、モード多重光通信システムが提案されている。図４は、モード多重光通信システムの概略的な構成である。モード多重光通信システムの送信装置は、多重部２１を備えている。送信装置は、それぞれが送信データを搬送している複数の光信号を他の装置から受信、或いは、送信装置において生成し、これを多重部２１に出力する。送信装置の多重部２１は、受信する複数の光信号を異なる伝搬モードの光信号に変換して１本の光ファイバに出力する。また、モード多重光通信システムにおいて、受信装置の分離部２２は、１本の光ファイバよりモード多重された光信号を受信し、受信した光信号から各伝搬モードの光信号を取り出して、それぞれの光信号を光電変換部２３に出力する。光電変換部２３は、受信する光信号を電気信号に変換して信号処理部２４に出力し、信号処理部２４は、各伝搬モードで伝搬された送信データを判定する。ここで、モード多重光通信システムにおいては伝搬モード間でのクロストークが生じ、かつ、分離部２２におけるモード分離も完全ではない。つまり、分離部２２が出力する各伝搬モードの光信号は、それぞれ他の伝搬モードの光信号からの影響を受けている。

このため、信号処理部２４においては、適応等化器等を使用して他の伝搬モードからの影響を排除した上で、送信データの判定を行う。この他の伝搬モードからの影響を排除する処理のためには、少なくとも伝搬モード間の伝搬遅延差の最大値に相当する信号区間のデータが必要となる。例えば、４つのデータ系列５０、５１、５２及び５３を、４つの伝搬モードＡ、Ｂ、Ｃ及びＤで送信するものとする。なお、データ系列５０を伝搬モードＡで送信し、データ系列５１を伝搬モードＢで送信し、データ系列５２を伝搬モードＣで送信し、データ系列５３を伝搬モードＤで送信し、伝搬遅延は、伝搬モードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順で大きくなるものとする。この場合のファイバ長と、各データ系列の伝搬遅延の関係を図５に示す。例えば、光ファイバの長さがＸであるものとすると、データ系列５０を送信する伝搬モードＡと、データ系列５３を送信する伝搬モードＤの伝搬遅延差が、伝搬遅延差の最大値であり、この最大値に相当する時間範囲（図５の計算対象範囲）のデータを信号処理部２４は必要とする。

一般的に、信号処理部２４における処理負荷を低減させるには、この計算対象範囲を短くする必要がある。つまり、受信装置における伝搬モード間の遅延差の最大値を小さくする必要がある。このため特許文献１は、通常の光ファイバと、この通常の光ファイバとは伝搬モードの遅延特性が異なる特殊光ファイバとを交互に入れ替えて光伝送路を構成することを開示している。

特開２０１５−１３８１１５号公報

しかしながら、特許文献１の構成は、屈折率分布が複雑な特殊光ファイバを使用するためコストアップになる。

本発明は、低コストで伝搬遅延差を抑えことができるモード多重光通信システム及びモード多重光通信方法を提供するものである。

本発明の一側面によると、複数の伝搬モードの光信号をモード多重して送信する送信装置と、受信装置と、前記送信装置と前記受信装置とを接続する光伝送路と、を備えたモード多重光通信システムであって、前記光伝送路は、前記複数の伝搬モードの内の伝搬遅延が最大の伝搬モードを、当該伝搬遅延より小さい伝搬モードに変換する、或いは、前記複数の伝搬モードの内の伝搬遅延が最小の伝搬モードを、当該伝搬遅延より大きい伝搬モードに変換する、変換手段を備えていることを特徴とする。

低コストで伝搬遅延差を抑えることができる。

一実施形態によるモード多重光通信システムの構成図。一実施形態によるモード多重光通信システムにおけるモード変換の説明図。一実施形態によるモード多重光通信システムにおける伝搬遅延差を示す図。モード多重光通信システムの構成図。モード多重光通信システムにおける伝搬遅延差を示す図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

図１は、本実施形態によるモード多重光通信システムの概略的な構成図である。モード多重光通信システムの送信装置は、多重部１を備えている。送信装置は、それぞれが送信データを搬送している複数の光信号を他の装置から受信、或いは、送信装置において生成し、これを多重部１に出力する。送信装置の多重部１は、受信する複数の光信号を異なる伝搬モードの光信号に変換して１本の光ファイバ（光伝送路）に出力する。変換部５（変換装置）は、光伝送路に設けられ、伝搬モード間の変換を行う。なお、変換部５におけるモード変換の考え方は後述する。

受信装置の分離部２は、光ファイバからモード多重された光信号を受信し、受信した光信号から各伝搬モードの光信号を取り出して、それぞれの光信号を光電変換部３に出力する。光電変換部３は、受信する光信号を電気信号に変換して信号処理部４に出力し、信号処理部４は、各伝搬モードで伝搬された送信データを判定する。なお、上述した様に信号処理部４においては、各伝搬モードで伝搬された信号それぞれについて、伝搬モード間の遅延差の最大値に対応する時間範囲の信号を使用して送信データの判定を行う。

続いて、変換部５におけるモード変換の考え方について説明する。例えば、４つのデータ系列５０、５１、５２及び５３を、４つの伝搬モードＡ、Ｂ、Ｃ及びＤで送信するものとする。なお、送信装置は、データ系列５０を伝搬モードＡで送信し、データ系列５１を伝搬モードＢで送信し、データ系列５２を伝搬モードＣで送信し、データ系列５３を伝搬モードＤで送信するものとする。また、伝搬遅延は、図５と同様に、伝搬モードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順で大きくなるものとする。この場合、変換部５は、図２に示す様に、伝搬モードＡを伝搬モードＤに変換し、伝搬モードＢを伝搬モードＣに変換し、伝搬モードＣを伝搬モードＢに変換し、伝搬モードＤを伝搬モードＡに変換する。より一般的には、モード多重光通信システムが、伝搬モード１から伝搬モードＮ（Ｎは２以上の整数）のＮ個の伝搬モードをモード多重し、伝搬遅延が伝搬モード１〜Ｎの順に大きくなるものとする。この場合、変換部５は、伝搬モードｋ（ｋは、１〜Ｎの整数）を、伝搬モード（Ｎ−ｋ＋１）に変換する。

例えば、送信装置から受信装置までの光ファイバ長がＸであり、その中央位置において変換部５を設けたとすると、データ系列５０〜５４の遅延は図３に示す様になる。図３から、受信装置においてデータ系列５０と５３の遅延差は略０であり、データ系列５１と５２の遅延差は略０であり、データ系列５０及び５３と、データ系列５１及び５２の遅延差は、図５に示すデータ系列５０とデータ系列５３の遅延差よりかなり小さくなる。よって、信号処理部４が送信データの判定処理に使用するデータの時間範囲は、図３の計算対象範囲と示す時間範囲となり、信号処理部４における処理負荷を小さくすることができる。

なお、上述した実施形態では変換部５を光伝送路の中央位置に設けるものとしたが、変換部５を設けることにより、その位置に拘らず、変換部５を設けない場合よりモード間の伝搬遅延差は小さくなる。つまり、変換部５の位置は任意の位置とすることができる。さらに、変換部５を１つだけ設けるのではなく、複数個設ける構成であっても良い。さらに、変換部５におけるモード変換の方法は、図２に示す以外、例えば、伝搬モードＡを伝搬モードＣに変換し、伝搬モードＢを伝搬モードＤに変換し、伝搬モードＣを伝搬モードＢに変換し、伝搬モードＤを伝搬モードＡに変換する構成であっても良い。つまり、伝搬モードを、その伝搬遅延に基づき２つのグループに分割する。なお、第１グル―プの各伝搬モードの伝搬遅延は、第２グループの各伝搬モードの伝搬遅延の最小値以下とし、第２グループの各伝搬モードの伝搬遅延は、第１グループの各伝搬モードの伝搬遅延の最大値以上とする。この場合、変換部５は、第１グループの各伝搬モードを、第２グループのいずれかの伝搬モードに変換し、第２グループの各伝搬モードを、第１グループのいずれかの伝搬モードに変換する構成とすることができる。

また、伝搬モードを、その伝搬遅延に基づき３つ以上のグループに分割する。例えば、第１グループから第Ｍグループ（Ｍは３以上の整数）のＭ個のグループを作成する。このとき、第１グループの各伝搬モードの伝搬遅延は、他の総てのグループの各伝搬モードの伝搬遅延の最小値以下とし、第Ｍグループの各伝搬モードの伝搬遅延は、他の総てのグループの各伝搬モードの伝搬遅延の最大値以上とし、第ｋグループ（ｋは２からＭ−１の整数）の各伝搬モードの伝搬遅延は、第（ｋ−１）グループの各伝搬モードの伝搬遅延の最大値以上とし、かつ、第（ｋ＋１）グループの各伝搬モードの伝搬遅延の最小値以下とする。この場合、変換部５は、第ｑグループ（ｑは１からＭの整数）の各伝搬モードを、第（Ｍ−ｑ＋１）グループの伝搬モードのいずれかに変換する。なお、Ｍが偶数である場合には総てのグループ内の伝搬モードの数を同じとする。また、Ｍが奇数である場合には、グループ（（Ｍ＋１）／２）を除くグループの伝搬モードの数を同じとする。この構成により、変換部５を設けない場合よりモード間の伝搬遅延差は小さくなる。

また、上述した実施形態においては、変換部５は、送信装置が送信したＭ個の伝搬モードを、当該Ｍ個の伝搬モードのいずれかに変換していたが、変換部５は、送信装置が送信したＭ個の伝搬モードとは異なる伝搬モードに変換する構成とすることもできる。例えば、送信装置が送信したＭ個の伝搬モードの内の伝搬遅延が最大の伝搬モードを、当該伝搬モードより伝搬遅延の小さい伝搬モードに変換する構成とすることができる。このとき、変換後の伝搬モードは、送信装置が送信した伝搬モードであってもなくても良い。さらには、送信装置が送信したＭ個の伝搬モードの内の伝搬遅延が最小の伝搬モードを、当該伝搬モードより伝搬遅延の大きい伝搬モードに変換する構成とすることができる。このとき、変換後の伝搬モードは、送信装置が送信した伝搬モードであってもなくても良い。なお、いずれにしても、変換後の伝搬モードは、受信装置における伝搬遅延差の最大値が、変換部５を設けないときより小さくなる様に選択する。この様に、送信装置が送信した複数の伝搬モードの内の、伝搬遅延が最大である伝搬モードを、伝搬遅延のより小さい伝搬モードに変換することで、或いは、送信装置が送信した複数の伝搬モードの内の、伝搬遅延が最小である伝搬モードを、伝搬遅延のより大きい伝搬モードに変換することで、図５の計算対象範囲を短くすることができる。

１：多重部、５：変換部、２：分離部、３：光電変換部、４：信号処理部

Claims

複数の伝搬モードの光信号をモード多重して送信する送信装置と、
受信装置と、
前記送信装置と前記受信装置とを接続する光伝送路と、
を備えたモード多重光通信システムであって、
前記光伝送路は、前記複数の伝搬モードの内の伝搬遅延が最大の伝搬モードを、当該伝搬遅延より小さい伝搬モードに変換する、或いは、前記複数の伝搬モードの内の伝搬遅延が最小の伝搬モードを、当該伝搬遅延より大きい伝搬モードに変換する、変換手段を備えていることを特徴とするモード多重光通信システム。
前記変換手段は、前記複数の伝搬モード内において伝搬モードの変換を行うことを特徴とする請求項１に記載のモード多重光通信システム。
前記送信装置は、第１伝搬モードから第Ｎ伝搬モード（Ｎは２以上の整数）の光信号をモード多重し、
伝搬遅延は、前記第１伝搬モードから前記第Ｎ伝搬モードの順に大きくなり、
前記変換手段は、第ｋ伝搬モード（ｋは１からＮの整数）の光信号を第（Ｎ−ｋ＋１）伝搬モードの光信号に変換することを特徴とする請求項１又は２に記載のモード多重光通信システム。
前記複数の伝搬モードは、第１グループ及び第２グループにグループ化され、
前記第１グループの各伝搬モードの伝搬遅延は、前記第２グループの各伝搬モードの伝搬遅延の最小値以下であり、
前記変換手段は、前記第１グループの伝搬モードを前記第２グループの伝搬モードに変換し、前記第２グループの伝搬モードを前記第１グループの伝搬モードに変換することを特徴とする請求項１又は２に記載のモード多重光通信システム。
前記複数の伝搬モードは、第１グループから第Ｍグループ（Ｍは３以上の整数）にグループ化され、
前記第１グループの各伝搬モードの伝搬遅延は、他の総てのグループの各伝搬モードの伝搬遅延の最小値以下であり、
前記第Ｍグループの各伝搬モードの伝搬遅延は、他の総てのグループの各伝搬モードの伝搬遅延の最大値以上であり、
第ｋグループ（ｋは２からＭ−１の整数）の各伝搬モードの伝搬遅延は、第（ｋ−１）グループの各伝搬モードの伝搬遅延の最大値以上であり、かつ、第（ｋ＋１）グループの各伝搬モードの伝搬遅延の最小値以下であり、
前記変換手段は、第ｑグループの伝搬モード（ｑは１からＭの整数）を第（Ｍ−ｑ＋１）グループの伝搬モードに変換することを特徴とする請求項１又は２に記載のモード多重光通信システム。
送信装置において、複数の伝搬モードの光信号をモード多重して送信する送信ステップと、
変換装置において、前記複数の伝搬モードの内の伝搬遅延が最大の伝搬モードを、当該伝搬遅延より小さい伝搬モードに変換する、或いは、前記複数の伝搬モードの内の伝搬遅延が最小の伝搬モードを、当該伝搬遅延より大きい伝搬モードに変換する、変換ステップと、
受信装置において、前記変換装置による伝搬モードの変換後の光信号を受信する受信ステップと、
を含むことを特徴とするモード多重光通信方法。