JP4016953B2

JP4016953B2 - 光伝送システム

Info

Publication number: JP4016953B2
Application number: JP2004025775A
Authority: JP
Inventors: 將弘大黒; 逸郎森田; 正敏鈴木
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2024-02-02
Also published as: JP2005218047A

Description

本発明は、光伝送システムに関し、より具体的には、伝送レートを変更自在な光伝送システムに関する。

将来の光伝送システム及び全光ネットワークの大容量化には、伝送効率の高い（時間軸、周波数軸で多重度が高い）光信号伝送技術が有効である。しかし、伝送効率を高くするにつれて、信号品質は伝送路品質に大きく依存するようになる。また、伝送路品質は、フィールド特性変動により、季節的及び時間的に変動するのが一般的である。
そこで、超高速光信号伝送を実現する一つの手段として、伝送路品質に応じて伝送レートや変調方式を動的に操作することが考えられる。伝送レートを動的に制御する技術が、特許文献１〜４に記載されている。

特許文献１には、複数のノードからのデータ流量情報に基づき、各ノード又は各パスに割当てる帯域を変更する伝送システムが、記載されている。

特許文献２には、データ量を常時、監視し、データ量に合せて多重化フレームへの帯域割付を動的に制御し、データと帯域割付情報を多重化した多重化データを伝送する時分割多重化装置が、記載されている。

特許文献３には、タイムスロットに、タイムスロットが割り付けられるパスのパス管理番号を対応付け、このパス管理番号に基づき、パスの正当性を判断する集中管理装置が、記載されている。

特許文献４には、光レイヤにおいて光信号の雑音劣化及び波形歪みをアナログ監視することにより、変調方式、信号フォーマット及び信号ビットレートに依存ぜすに障害・品質を監視し、障害区間の同定及び経路切替えを行う監視システムが記載されている。
特許公開２００３−６０６０２公報特許公開２００３−３２２１０公報特許公開２００２−８４２４９公報特許公開２００１−２１７７７５公報

伝送路の効率的な活用のために、フィールド特性の季節的及び時間的な変動に動的に対応した伝送手法の選択を考慮する必要がある。また、物理層（レイヤ１）でのＱｏＳ（Quality Of Service）制御、物理層（レイヤ１）のセキュリティの確保、及び物理層（レイヤ１）のリスク分散を考慮する必要がある。

光信号は、その変調方式により伝送路品質に対する耐力が異なる。従来の技術では、個々のユーザの需要に応じた伝送品質を選択・設定することが困難であった。

本発明は、個々のユーザの需要に応じた伝送品質を選択可能な光伝送システムを提示することを目的とする。

本発明に係る光伝送システムは、４つの入力ポート、当該４つの入力ポートからの入力信号をそれぞれ変調する第１〜第４チャネルの光変調器、第１及び第２チャネルの光変調器の出力信号光を時分割多重する第１の多重装置、第３及び第４チャネルの光変調器の出力信号光を時分割多重する第２の多重装置、並びに、当該第１及び第２の多重装置の出力信号光を互いに直交する偏波で多重する偏波多重装置を具備する光送信装置と、当該光送信装置から出力され光伝送路を伝搬した信号を受信し、複数チャネルの受信信号を出力する光受信装置と、複数の信号を任意のチャネルに切り替え可能であり、データ識別子を付加して当該４つの入力ポートに出力する第１の経路切替え装置と、当該光受信装置による複数チャネルの受信信号を切り替える第２の経路切替え装置と、当該光伝送路上での信号品質を監視するパフォーマンスモニタと、当該パフォーマンスモニタの監視結果に従い、当該第１の経路切替え装置及び当該第２の経路切替え装置を制御する制御装置とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、光変調方式、時分割多重及び偏波多重を任意に選択して信号を伝送できるので、フィールド特性の季節的及び時間的な変動に動的に対応可能であり、また、ユーザの要求するサービス内容に応じた伝送品質の通信サービスを提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。

経路切替え装置１０は、８入力ポート・８出力ポートを具備し、任意の入力ポートの入力電気信号又はその一部を任意の出力ポートに分配可能な電気スイッチ１２と、電気スイッチ１２の８出力のそれぞれにデータ識別子ＩＤを付加するデータ識別子付加装置１４からなる。データ識別子付加装置１４（１４_１〜１４_８）は、電気スイッチ１２の各出力ポートから出力される電気信号光がどの入力信号ＳＩ１〜ＳＩ８に対応するかを示す識別子を付加する。

入力信号ＳＩ１〜ＳＩ８のビットレートがＢ（ｂｐｓ）であるとき、電気スイッチ１２のスイッチング粒度はＢ（ｂｐｓ）、スイッチング容量は８Ｂ（ｂｐｓ）である。

光送信装置２０は、経路切替え装置１０からの８つの出力信号を、同じ光源からの光キャリアを利用する光信号に変換する。具体的には、経路切替え装置１０の８つの出力信号、即ち、データ識別子付加装置１４_１〜１４_８の出力信号は、それぞれ異なる位相変調器２２（２２_１〜２２_８）に変調信号として印加される。パルス光源２４は、直線偏波で単一波長のパルス光を生成し、分波器２６はパルス光源２４の出力光を４分割し、それぞれを位相変調器２２_１，２２_３，２２_５，２２_７に印加する。位相変調器２２_２，２２_４，２２_６，２２_８は、それぞれ、データ識別子付加装置１４_２，１４_４，１４_６，１４_８の出力信号に従い、位相変調器２２_１，２２_３，２２_５，２２_７の出力光を位相変調する。

本実施例では、位相変調器２２_１，２２_３，２２_５，２２_７は、（０、π）の位相変調を採用し、位相変調器２２_２，２２_４，２２_６，２２_８は、（π／２、−π／２）の位相変調を採用する。

光時分割多重方式（ＯＴＤＭ）の多重装置２８は、位相変調器２２_２，２２_４の出力信号光を時間軸上で互いに異なるタイムスロット上に多重し、多重装置３０は、位相変調器２２_６，２２_８の出力信号光を同じ偏波方向で、時間軸上で互いに異なるタイムスロット上に多重する。直交偏波多重装置３２は、多重装置２８，３０の出力信号光を互いに直交する偏波で多重する。直交偏波多重装置３２の出力信号光は、光送信装置２０の出力信号光として、光ファイバ伝送路４０に印加される。

本実施例では、２段の位相変調と、時分割多重と、直交偏波多重とを併用する。これらの全てを同時に利用する必要は無く、伝送路品質に対して要求される耐力に応じて、単独又は複数が適宜に選択して採用される。強度変調を追加してもよいし、１つの位相変調を強度変調に変更しても良いし、更に別の位相変調を追加しても良い。

光受信装置５０は、光ファイバ伝送路４０からの信号光を受信し、電気信号に変換する。即ち、分波器５２は、光ファイバ伝送路４０から入力する光を２分割し、一方をクロック再生装置５４に供給し、他方を偏波分離装置５６に供給する。クロック再生装置５４は、入力光からクロックを再生する。光送信装置２０に入力する電気信号のビットレートがＢ（ｂｐｓ）である場合、クロック再生装置５４の出力クロックの周波数は、２Ｂ（Ｈｚ）である。

偏波分離装置５６は、入力光を互いに直交する２つの偏波成分を分離し、一方をＯＴＤＭ分離装置５８に、他方をＯＴＤＭ分離装置６０に印加する。ＯＴＤＭ分離装置５８は、クロック再生装置５４からのクロックに従い、偏波分離装置５６からの信号光を時間軸上で２つの信号光に分離する。ＯＴＤＭ分離装置５８の一方の出力信号光は、位相変調器２２_２の出力信号光に対応し、他方の出力信号光は、位相変調器２２_４の出力信号光に対応する。分波器６２は、ＯＴＤＭ分離装置５８の一方の出力光を２分割し、その一方を位相復調器７０_１に、他方を位相復調器７０_２に供給する。分波器６４は、ＯＴＤＭ分離装置５８の他方の出力光を２分割し、その一方を位相復調器７０_３に、他方を位相復調器７０_４に供給する。

同様に、ＯＴＤＭ分離装置６０は、クロック再生装置５４からのクロックに従い、偏波分離装置５６からの信号光を時間軸上で２つの信号光に分離する。ＯＴＤＭ分離装置６０の一方の出力信号光は、位相変調器２２_６の出力信号光に対応し、他方の出力信号光は、位相変調器２２_８の出力信号光に対応する。分波器６６は、ＯＴＤＭ分離装置６０の一方の出力光を２分割し、その一方を位相復調器７０_５に、他方を位相復調器７０_６に供給する。分波器６８は、ＯＴＤＭ分離装置６０の他方の出力光を２分割し、その一方を位相復調器７０_７に、他方を位相復調器７０_８に供給する。

位相復調器７０_１，７０_３，７０_５，７０_７はそれぞれ、位相変調器２２_１，２２_３，２２_５，２２_７に対応し、これらの位相変調で搬送される信号を復調する。同様に、位相復調器７０_２，７０_４，７０_６，７０_８はそれぞれ、位相変調器２２_２，２２_４，２２_６，２２_８に対応し、これらの位相変調で搬送される信号を復調する。位相復調器７０（７０_１〜７０_８）の構成自体は周知であり、実際には、位相変調信号光を光強度変調信号光に変換する。受光器７２（７２_１〜７２_８）は、位相変調器７０（７０_１〜７０_８）の出力信号光を電気信号に変換する。

受信側の経路切替え装置８０は、光受信装置５０の受光器７２（７２_１〜７２_８）の各出力電気信号を、指定のチャネルに切り替える。具体的には、データ識別子判定装置８２（８２_１〜８２_８）が、光受信装置５０の受光器７２（７２_１〜７２_８）からの電気信号に付加されるデータ識別子（データ識別子付加装置１４（１４_１〜１４_８）で付加された識別子）を判定する。

８入力ポート及び８出力ポートを具備する電気スイッチ８４は、データ識別子判定装置８２（８２_１〜８２_８）の判定結果、及び後述する管理サーバ９４からの制御信号に従い、受光器７２（７２_１〜７２_８）の各出力信号を指定の出力チャネルに切り替える。これにより、各入力信号ＳＩ１〜ＳＩ８が、位相変調、時分割多重及び偏波多重の全部又はいくつかを利用して伝送され、出力信号ＳＯ１〜ＳＯ８として出力される。出力信号ＳＯ１〜ＳＯ８のビットレートがＢ（ｂｐｓ）であるとき、電気スイッチ８４のスイッチング粒度はＢ（ｂｐｓ）、スイッチング容量は８Ｂ（ｂｐｓ）である。

パフォーマンスモニタ９０は、光送信装置２０から光受信装置７０に伝送される各チャネルの信号光（トリビュタリ信号）の品質をモニタし、そのモニタ結果を制御ネットワーク９２を介してネットワーク管理サーバ９４に送信する。ネットワーク管理サーバ９４は、パフォーマンスモニタ９０からのトリビュタリ信号の伝送品質情報と、各信号ＳＩ１〜ＳＩ８で要求される伝送路品質に対する耐力に応じて、経路切替スイッチ１０，８０、特にその電気スイッチ１２，８４を制御する。

ネットワーク管理サーバ９４はまた、各チャネルの経路を制御し管理する機能と、各トリビュタリ信号の経路を選択する機能を具備する。

具体例に即して、本実施例の動作を説明する。パフォーマンスモニタ９０は、伝送信号のＢＥＲ（ビットエラー率）、光信号雑音比（ＯＳＮＲ）、伝送路スパン損失、伝送路の積算ＰＭＤ量及びそれら物理量の時間特性等を測定する。ネットワーク管理サーバ９４は、ユーザの需要と、パフォーマンスモニタ９０のモニタ結果とに従い、送信したい電気信号をどのビットレートでどの位相変調器２２に分配するかを決定し、その決定内容に従って経路制御スイッチ１０，８０を制御する。

伝送路品質が悪化した場合、パフォーマンスモニタ９０は、伝送路品質情報を制御ネットワーク９２を介してネットワーク管理サーバ９４に送信する。ネットワーク管理サーバ９４は、光伝送路４０上の各トリビュタリ信号の伝送路品質情報を基に、最大パフォーマンスを発揮する伝送経路と、多重方式及び伝送ビットレートを選択する。

複数の多重方法の組み合わせ方法によって、伝送路の品質に対する耐力が異なる。例えば、（０、π）の位相変調と（π／２、−π／２）の位相変調とでは、後者の方がフィルタ耐力及び偏波モード分散耐力の点で優れる。例えば、X. Wei, A. H. Gnauck, D. M. Gill, X. Liu, U. V. Koc, S. Chandrasekhar, G. Raybon and J. Leuthold, "Optical π/2-DPSK and its tolerance to Filtering and Polarization-mode dispersion", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 15, No. 11, November 2003.を参照。また、一般的に、時間多重と偏波多重は、伝送品質を劣化させると考えられている。

変調方式と多重方式を選択する基準として、専用線に近いサービスレベルを望むユーザに対しては、伝送路品質の変動に最も強い多重方式のみを選択する。逆に、ベスト・エフォート・サービスに近いレベルのユーザには、最大限の効率で伝送できる多重方式を選択し、伝送コストを最小限に設定する。このようにして、物理層（Ｌａｙｅｒ１）でのＱｏＳ制御が可能でとなり、また、伝送路を明示的に分離することで、ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔでのリスク分散が可能となる。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施例の概略構成図である。

符号の説明

１０：経路切替え装置
１２：電気スイッチ
１４：データ識別子付加装置
２０：光送信装置
２２（２２_１〜２２_８）：位相変調器
２４：パルス光源
２６：分波器
２８，３０：ＯＴＤＭ多重装置
３２：直交偏波多重装置
４０：光ファイバ伝送路
５０：光受信装置
５２：分波器
５４：クロック再生装置
５６：偏波分離装置
５８，６０：ＯＴＤＭ分離装置
７０（７０_１〜７０_８）：位相復調器
７２（７２_１〜７２_８）：受光器
８０：経路切替え装置
８２（８２_１〜８２_８）：データ識別子判別装置
８４：電気スイッチ
９０：パフォーマンスモニタ
９２：制御ネットワーク
９４：ネットワーク管理サーバ

Claims

４つの入力ポート、当該４つの入力ポートからの入力信号をそれぞれ変調する第１〜第４チャネルの光変調器（２２）、第１及び第２チャネルの光変調器の出力信号光を時分割多重する第１の多重装置（２８）、第３及び第４チャネルの光変調器の出力信号光を時分割多重する第２の多重装置（３０）、並びに、当該第１及び第２の多重装置（２８，３０）の出力信号光を互いに直交する偏波で多重する偏波多重装置（３２）を具備する光送信装置（２０）と、
当該光送信装置（２０）から出力され光伝送路（４０）を伝搬した信号を受信し、複数チャネルの受信信号を出力する光受信装置（５０）と、
複数の信号を任意のチャネルに切り替え可能であり、データ識別子を付加して当該４つの入力ポートに出力する第１の経路切替え装置（１０）と、
当該光受信装置（５０）による複数チャネルの受信信号を切り替える第２の経路切替え装置（８０）と、
当該光伝送路（４０）上での信号品質を監視するパフォーマンスモニタ（９０）と、
当該パフォーマンスモニタ（９０）の監視結果に従い、当該第１の経路切替え装置（１０）及び当該第２の経路切替え装置（８０）を制御する制御装置（９４）
とを具備することを特徴とする光伝送システム。