JP4647074B2 - 波長多重光通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長の異なる複数の光信号を一括して伝送する波長多重（Wavelength-Division Multiplexing：ＷＤＭ）光通信システムに関し、特に、波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号を効率的に収容する、光送信端局装置、光受信端局装置および光分岐挿入装置、並びに、それらの装置を用いて構成されるＷＤＭ光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディアネットワークを目指し、さらなる超長距離・大容量の光通信システムが求められ、また、これを用いた光波ネットワークの構築も要求されている。ＷＤＭ方式は、大容量化を実現する方式の１つであって研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
さらに、ＷＤＭ光通信システムにおいては、光送受信器の電子回路における高速化の進展応じて１波長当たりの伝送速度（ビットレート）を高速化し、伝送容量の拡大を図ることが求められる。このため、より高速の伝送速度に対応できるアップグレーダビリティ（upgradability）と、４０Ｇｂ／ｓ，１０Ｇｂ／ｓ，２．５Ｇｂ／ｓ等の複数のビットレートの光信号が混在した状態での使用とが求められている。
【０００４】
現在開発が進められているＷＤＭ光通信システムとしては、例えば、最高伝送速度が１０Ｇｂ／ｓ程度であって波長間隔（波長配置間隔）を５０ＧＨｚ等としたシステムがある。このようなＷＤＭ光通信システムを構成する、光送信端局装置、光受信端局装置および光分岐挿入装置では、各波長（各チャンネル）の光信号を合波したり、また、各波長ごとに分波したりする処理が行われる。このような各波長間の合分波時には、一般に光フィルタ等が用いられることになるため、各チャンネルにおけるフィルタ帯域内の平坦性が重要となる。すなわち、平坦性が十分でないと、信号光成分の一部が削られて波形歪みを発生するようになってしまうため、伝送速度が高速になればなるほど、広い帯域に亘る平坦性が求められる。また、光分岐挿入装置等が伝送路内に多数挿入されれば、通過するフィルタ数が増加するため、より厳しい平坦度が求められるようになる。
【０００５】
フィルタ帯域内の平坦性を満足するため、例えば、１０Ｇｂ／ｓの光信号を５０ＧＨｚ間隔で伝送する場合には、インターリーバと呼ばれる光フィルタと、ＡＷＧや膜フィルタ等を利用して１００ＧＨｚ間隔若しくは２００ＧＨｚ間隔で光信号を分波または合波する光フィルタとを組み合わせて用いる技術が知られている。この従来技術では、例えばＷＤＭ信号光の分波を行う場合、ＷＤＭ信号光がインターリーバを用いて２つの信号群に分波され、さらに、各信号群の光がＡＷＧや膜フィルタ等を利用した光フィルタによって各々の波長の光信号に分波される。上記のインターリーバは、図１７に示すように、５０ＧＨｚ間隔の入力信号（図の上段）を、１００ＧＨｚ間隔の信号群Ａ（図の実線）と、該信号群Ａに対して５０ＧＨｚだけ波長シフトした１００ＧＨｚ間隔の信号群Ｂ（図の点線）とに分波する機能を有する公知の光フィルタである。なお、図１７の中段および下段には、信号群Ａに対応したインターリーバの出力信号および分波特性が示してある。
【０００６】
ＡＷＧや膜フィルタ等を利用した光フィルタだけを用いて５０ＧＨｚ間隔の光信号光を分波しようとすると、フィルタ帯域内の平坦性の確保が困難になってしまうが、上記のようにインターリーバを用いて１００ＧＨｚ間隔の信号に分離することでＡＷＧや膜フィルタ等のフィルタ帯域幅が広げられるため、帯域平坦性が得られやすくなる。
【０００７】
なお、ここではＷＤＭ信号光を各波長に分波する場合を示したが、各波長の光信号を５０ＧＨｚ間隔で合波する場合についても、上記合波時における光信号の入出力関係を逆にすることで同様にして各光信号を合波することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来のＷＤＭ光通信システムでは、所定の波長帯域内にできるだけ多くの光信号を収容するために、各光信号の波長間隔を狭くしようとする傾向にある。しかしながら、各波長の光信号に対しては伝送速度に応じた所要の帯域幅が存在するため、波長間隔を狭くしようとしても限界がある。すなわち、光信号の伝送速度が高速になると上記所要の帯域幅が広くなるため、各光信号の波長間隔を狭くし過ぎるとそのような帯域幅を確保することが不可能となり伝送できなくなってしまうという問題が発生する。
【０００９】
例えば、伝送速度が４０Ｇｂ／ｓの光信号を５０ＧＨｚ間隔で伝送しようとすると、隣接波長からのクロストークが予想され、そのような波長間隔での光伝送は困難であると考えられている。このため、４０Ｇｂ／ｓのＷＤＭ光通信システムでは、波長間隔を１００ＧＨｚとした検討が行われている。
また、前述したようにＷＤＭ光通信システムに対しては、各種ビットレートの光信号が混在した状態での使用や、高速ビットレートへのアップグレーダビリティが求められている。従来のＷＤＭ光通信システムにおいて各種ビットレートの光信号を混在させて使用するには、システムがサポートする最大ビットレートの光信号に合わせて最初（設計段階）から波長間隔を選択する必要があるため、ビットレートの低い光信号についての収容効率が悪くなってしまうという問題がある。さらに、既存の１つのビットレートに対応させて波長間隔を最適化したようなシステムでは、ビットレートが高速化した場合、すべてのチャンネルについてビットレートを高くするとともに、光合分波器等を交換または削除する必要が生じる。このため、ビットレートの高速化に対して柔軟に対応することが難しいという問題もある。
【００１０】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号を効率的に波長配置することができ、また、高速ビットレートへのアップグレードに柔軟に対応することが可能なＷＤＭ光通信システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によるＷＤＭ光通信システムは、波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号が所定の信号波長帯域内に配置された波長多重信号光を伝送する波長多重光通信システムであって、最小の波長配置間隔に応じて設定した波長帯域幅単位を基準として信号波長帯域を区分した複数の波長領域に従って、波長多重信号光を分波し複数の光信号を生成する分波処理手段および複数の光信号を合波し波長多重信号光を生成する合波処理手段のうちの少なくとも一方を備える。前記分波処理手段または前記合波処理手段は、前記複数の光信号の各帯域幅を波長帯域幅単位の整数倍に設定可能であって、前記各帯域幅を、各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように設定する信号処理部を有する。
【００１２】
かかるＷＤＭ光通信システムでは、分波処理手段または合波処理手段により、ＷＤＭ信号光の信号波長帯域を波長帯域幅単位で区分した複数の波長領域に従って、各光信号についての帯域幅を波長帯域幅単位の整数倍とするとともに、各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致させた状態で分波処理または合波処理が行われるため、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保した状態で各光信号を分波または合波することができる。これにより、波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号を効率的に収容したＷＤＭ光通信を実現することが可能になる。
【００１３】
上記のような本発明による技術は、具体的には、光送信端局装置、光受信端局装置および光分岐挿入装置にそれぞれ適用することが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず最初に、本発明の基本構成について図面を用いて説明する。
図１は、ＷＤＭ光通信システムに適用される本発明の第１の基本構成を示すブロック図であって、（Ａ）はＷＤＭ信号光を各波長に分波する分波部の構成、（Ｂ）は各波長の光信号を合波する合波部の構成である。また、図２は、図１の基本構成に対応した波長領域の割り当て例を示す図である。なお、以下の説明では、分波部の構成について述べることにして、合波部の構成については、分波部における入出力関係を逆にすることで同様にして考えることができるため、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略することにする。
【００１５】
図１（Ａ）において、分波部は、入力されるＷＤＭ信号光を複数（図では２ｍ個）の波長領域ごとに分波して出力する分波器１０と、分波器１０の各出力ポートＰ１〜Ｐ２ｍに対応させてそれぞれ設けられた２ｍ個の１入力ｍ出力（１×ｍ）光スイッチ１１−１，１１−２，…，１１−２ｍと、各光スイッチ１１−１〜１１−２ｍからの出力信号を合波して出力するｍ個の合波器１２−１，１２−２，…，１２−ｍとを備えて構成される。
【００１６】
ここでは、分波部に入力されるＷＤＭ信号光が、低速ビットレートの光信号および高速ビットレートの光信号を含むものとする。このＷＤＭ信号光は、例えば図２の上段に示すように、ΔλＴの信号波長帯域を有し、その信号波長帯域ΔλＴ内に、低速ビットレートの光信号が波長間隔Δλ１で配置され、高速ビットレートの光信号が波長間隔Δλ２で配置される。高速ビットレートの波長間隔Δλ２は、一般に低速ビットレートの波長間隔Δλ１の整数倍で与えられるので、Ｒを整数としてΔλ２／Δλ１＝Ｒの関係が成り立つものとする。なお、低速ビットレートにおける波長間隔Δλ１について、信号波長帯域ΔλＴ内に配置可能な最大の光信号数をここではｍ（＝ΔλＴ／Δλ１）とする。
【００１７】
分波器１０は、信号波長帯域ΔλＴを２ｍ個に区分した波長領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂ２ｍ（図２の下段を参照のこと）に従って入力信号光を分波し、それらの各光を各波長領域Ｂ１〜Ｂ２ｍに対応した各々の出力ポートＰ１〜Ｐ２ｍにそれぞれ出力する波長選択素子である。この分波器１０としては、例えば、回折格子や分光器（プリズム）などを用いることが可能である。また、回折格子の代わりとして、文献：M．Shirasaki, A.N.Akhter, C.Lin "Virtually Imaged Phase Array with Graded Reflectivity",IEEE Photon. technol. lett., vol.11, No.11, November 1999や文献：M．Shirasaki,"Large angular dispersion by virtually imaged phase array and its application to wavelength demultipler",OPTICS LETTERS,Vol.21,No.5,March 1,1996等に記載されたＶＩＰＡ（Virtually-Imaged Phased-Array）を使用することもできる。このＶＩＰＡを用いれば、分散角を大きくとれ、分波部の小型化を図ることができる。
【００１８】
上記の各波長領域Ｂ１〜Ｂ２ｍは、低速ビットレートの波長間隔Δλ１を１／２倍した波長幅（波長帯域幅単位）をそれぞれ有することになる。波長領域Ｂ１〜Ｂ２ｍの具体的な設定例としては、ＩＴＵで標準化されたグリッド波長（波長間隔１００ＧＨｚ）の間をさらに整数倍（特に２倍または４倍）に分割した領域とすることが可能である。
【００１９】
１×ｍ光スイッチ１１−１〜１１−２ｍは、それぞれ、１つの入力ポートとｍ個の出力ポートとを有し、入力ポートに入力された分波器１０からの光をｍ個の出力ポートのいずれか１つに切り替えて出力する一般的な光スイッチである。このような各光スイッチ１１−１〜１１−２ｍの具体例としては、ＭＥＭＳ（Micro-ElectroMechanical System）スイッチなどが挙げられる。なお、ＭＥＭＳスイッチは、例えばＡＴ＆Ｔ社により発表された"Optical-Layer Networking: Opportunities for and Progress in Lightwave Micromachines",OFC 2000 Tutorials等に記載されている公知の光スイッチである。各１×ｍ光スイッチ１１−１〜１１−２ｍは、空間に連続的に配置され、分波器１０で空間上に連続的に分光された光を各々の光スイッチの入力ポートで受けて、いずれか１つの出力ポートに出力する。
【００２０】
合波器１２−１〜１２−ｍは、それぞれ、各光スイッチ１１−１〜１１−２ｍに対応した２ｍ個の入力ポートを有し、各入力ポートに入力される光信号を合波して１つの出力ポートから外部に出力する一般的な光合波デバイスである。各合波器１２−１〜１２−ｍの具体例としては、回折格子や分光器（プリズム）などが挙げられる。
【００２１】
次に、上記のような第１の基本構成を有する分波部の動作について説明する。
ここでは、例えば図２の中段に示すように、高速ビットレートの光信号Ｃｈ１，Ｃｈ２および低速ビットレートの光信号Ｃｈ３，Ｃｈ４，…Ｃｈｘ（ただしｘ＜ｍ）が信号波長帯域ΔλＴの短波長側から順に所要の波長間隔で配置されたＷＤＭ信号光が分波器１０に入力されるものとする。このようなＷＤＭ信号光が入力された分波器１０では、波長領域Ｂ１〜Ｂ２ｍに従ってＷＤＭ信号光が分波され、波長領域Ｂ１に対応する光成分が出力ポートＰ１を介して光スイッチ１１−１に送られ、波長領域Ｂ２に対応する光成分が出力ポートＰ２を介して光スイッチ１１−２に送られ、以降同様にして、各波長領域Ｂ３〜Ｂ２ｍに対応する各光成分が各々の光スイッチ１１−３〜１１−２ｍにそれぞれ送られる。
【００２２】
各光スイッチ１１−１〜１１−２ｍでは、分光器１０から入力ポートに送られてきた光が、光信号の波長配置に応じて予め設定された１つの出力ポートから出力される。ここでは、図２の中段に示した各チャネルの光信号Ｃｈ１〜Ｃｈｘの波長配置に応じて各光スイッチ１１−１〜１１−２ｍの切り替え動作が設定される。具体的には、高速ビットレートの光信号Ｃｈ１に対応して、光スイッチ１１−１〜１１−４のスイッチ動作が、ｍ個の出力ポートのうちの合波器１２−１に接続される出力ポートを選択するように設定され、高速ビットレートの光信号Ｃｈ２に対応して、光スイッチ１１−５〜１１−８のスイッチ動作が、合波器１２−２に接続される出力ポートを選択するように設定される。また、低速ビットレートの光信号Ｃｈ３に対応して、光スイッチ１１−１０，１１−１１のスイッチ動作が、合波器１２−３に接続される出力ポートを選択するように設定され、低速ビットレートの光信号Ｃｈ４に対応して、光スイッチ１１−１２，１１−１３のスイッチ動作が、合波器１２−４に接続される出力ポートを選択するように設定され、以降同様に、低速ビットレートの光信号Ｃｈ５〜Ｃｈｘに対応して各光スイッチのスイッチ動作が順次設定される。
【００２３】
したがって、ＷＤＭ信号光に含まれる各チャンネルの光信号Ｃｈ１〜Ｃｈｘは、分波器１０および光スイッチ１１−１〜１１−２ｍを通過することで、各々のチャンネル番号に対応した合波器１２−１〜１２−ｘに送られることになる。そして、各合波器１２−１〜１２−ｘでは、各光スイッチから送られてきた各光成分が合波されて出力される。
【００２４】
ここで、図１（Ｂ）に示した第１の基本構成を有する合波部の動作についても簡単に説明しておく。
第１の基本構成を有する合波部では、例えば図２の中段に示したような高速ビットレートの光信号Ｃｈ１，Ｃｈ２が分波器１２−１，１２−２にそれぞれ入力され、低速ビットレートの光信号Ｃｈ３〜Ｃｈｘが分波器１２−３〜１２−ｘにそれぞれ入力されることになる。各分波器１２−１〜１２−ｘでは、入力された光信号を２ｍ個に分岐してｍ×１光スイッチ１１−１〜１１−２ｍにそれぞれ出力する。各光スイッチ１１−１〜１１−２ｍは、ｍ個の入力ポートおよび１つの出力ポートを有し、各光信号Ｃｈ１〜Ｃｈｘの波長配置に応じて予め設定された１つの入力ポートが選択されるようにスイッチ動作する。具体的には、高速ビットレートの光信号Ｃｈ１に対応して、光スイッチ１１−１〜１１−４では分波器１２−１からの光を受ける入力ポートが選択され、高速ビットレートの光信号Ｃｈ２に対応して、光スイッチ１１−５〜１１−８では分波器１２−２からの光を受ける入力ポートが選択される。また、低速ビットレートの光信号Ｃｈ３に対応して、光スイッチ１１−１０，１１−１１では分波器１２−３からの光を受ける入力ポートが選択され、低速ビットレートの光信号Ｃｈ４に対応して、光スイッチ１１−１２，１１−１３では分波器１２−４からの光を受ける入力ポートが選択され、以降同様に、低速ビットレートの光信号Ｃｈ５〜Ｃｈｘに対応して各光スイッチがスイッチ動作する。そして、合波器１０では、各光スイッチ１１−１〜１１−２ｍからの光が合波されてＷＤＭ信号光が出力される。
【００２５】
このように第１の基本構成を有する分波部または合波部によれば、各チャンネルの光信号Ｃｈ１〜Ｃｈｘを、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保した状態で分波または合波することができる。このため、低速ビットレートの光信号および高速ビットレートの光信号が混在した光通信を、信号収容効率を低下させることなく実現することが可能になる。
【００２６】
なお、上記第１の基本構成では、低速ビットレートについて配置可能な最大の光信号数ｍに対応させて、ｍ個の出力ポート（または入力ポート）を有する光スイッチ１１−１〜１１−２ｍを用いるようにしたが、ＷＤＭ信号光に含まれる各光信号の波長配置が規則性（例えば、上述したようにチャンネル番号に従って短波長側から順に配置されるような規則性など）を有している場合には、各光スイッチの出力方路範囲（または入力方路範囲）を固定することができるため、ポート数の少ない光スイッチを使用することも可能である。
【００２７】
次に、本発明のＷＤＭ光通信システムに適用される第２の基本構成について説明する。
図３は、第２の基本構成を示すブロック図であって、（Ａ）は光信号を各波長に分波する分波部の構成、（Ｂ）は各波長の光信号を合波する合波部の構成である。また、図４は、図３の基本構成に対応した波長領域の割り当て例を示す図である。なお、ここでも第１の基本構成の場合と同様に、分波部の構成についてのみ説明を行い、合波部の構成については分波部に対応する部分に同一の符号を付して説明を省略することにする。
【００２８】
図３（Ａ）に示す分波部の基本構成は、図１（Ａ）に示した第１の基本構成について、１×ｍ光スイッチ１１−１〜１１−２ｍに代えて１×Ｒ光スイッチ１１−１’〜１１−２ｍ’を用い、Ｒ個の合波器１２−１〜１２−Ｒ（前段合波器）を設けるとともに、各合波器１２−１〜１２−Ｒからの出力光をそれぞれ分波するＲ個の分波器１３−１〜１３−Ｒ（後段分波器）を設けるようにしたものである。なお、前述したようにＲは、高速ビットレートの波長間隔Δλ２と低速ビットレートの波長間隔Δλ１との比を表す整数である（Ｒ＝Δλ２／Δλ１）。
【００２９】
１×Ｒ光スイッチ１１−１’〜１１−２ｍ’は、それぞれ、１つの入力ポートとＲ個の出力ポートとを有し、入力ポートに入力された分波器１０からの光をＲ個の出力ポートのいずれか１つに切り替えて出力する一般的な光スイッチである。具体的な１×Ｒ光スイッチとしては、例えば、前述したＭＥＭＳスイッチなどを用いることが可能である。また、Ｒ＝２となる場合には、１×２光スイッチとして液晶シャッタスイッチを用いることもできる。具体的には、例えば、文献：J.S.Patel他,"Liquid crystal and grating-based multiple- wavelength cross-connect switch", IEEE Photon. technol. lett., vol.7, No.5, May, 1995等に記載されているような液晶シャッタスィッチを用いることが可能である。
【００３０】
分波器１３−１〜１３−Ｒは、波長間隔Δλ２に対応して分波特性が周期的に変化し、高速ビットレートの光信号を分波するのに十分な波長平坦性を有する公知の光フィルタである。また、各分波器１３−１〜１３−Ｒは、各々のフィルタ中心波長が互いに波長間隔Δλ１だけ異なるように予め設定されている。具体的な各分波器１３−１〜１３−Ｒとしては、例えば、従来のＡＷＧや膜フィルタ等を利用した光フィルタを利用することが可能であり、また、このような従来の光フィルタとインターリーバとを組み合わせて構成してもよい。
【００３１】
次に、上記のような第２の基本構成を有する分波部の動作について説明する。
ここでも第１の基本構成の場合と同様に、図４の上段に示すような高速ビットレートの光信号Ｃｈ１，Ｃｈ２および低速ビットレートの光信号Ｃｈ３〜Ｃｈｘを含んだＷＤＭ信号光が分波器１０に入力されるものとする。さらに、ここでは高速ビットレートについての波長間隔Δλ２を１００ＧＨｚとし、低速ビットレートについての波長間隔Δλ１を５０ＧＨｚとした場合を想定して説明を行うことにする。この場合には、Ｒ＝Δλ２／Δλ１＝２となり、光スイッチ１１−１’〜１１−２ｍ’として規模の小さい（出力ポート数の少ない）１×２光スイッチを用いることが可能になる。
【００３２】
上記のようなＷＤＭ信号光が入力された分波器１０では、図４の中段に示す波長領域Ｂ１〜Ｂ２ｍに従ってＷＤＭ信号光が分波され、波長領域Ｂ１〜Ｂ２ｍに対応する各光成分が出力ポートＰ１〜Ｐ２ｍを介して光スイッチ１１−１’〜１１−２ｍ’にそれぞれ送られる。
各光スイッチ１１−１’〜１１−２ｍ’では、分光器１０から入力ポートに送られてきた光が、光信号の波長配置に応じて予め設定された１つの出力ポートから出力される。ここでは、図４の中段に示すように、光信号Ｃｈ１，Ｃｈ２，Ｃｈ３，Ｃｈ５，…（光信号Ｃｈ１に対して中心波長が１００ＧＨｚの間隔でシフトしている各光信号）に対応して、光スイッチ１１−１’〜１１−８’，１１−１０’，１１−１１’，１１−１４’，１１−１５’，…のスイッチ動作が、Ｒ＝２個の出力ポートのうちの合波器１２−１に接続される出力ポートを選択するように設定され、また、上記各光信号Ｃｈ１，Ｃｈ２，Ｃｈ３，Ｃｈ５，…に対して中心波長が５０ＧＨｚシフトしている光信号Ｃｈ４，…Ｃｈｘに対応して、光スイッチ１１−１２’，１１−１３’，…のスイッチ動作が、合波器１２−２に接続される出力ポートを選択するように設定される。
【００３３】
これにより、ＷＤＭ信号光が分波器１０および各光スイッチを通過することで、光信号Ｃｈ１，Ｃｈ２，Ｃｈ３，Ｃｈ５，…は合波器１２−１に送られることになり、光信号Ｃｈ４，…Ｃｈｘは合波器１２−２に送られることになる。そして、各合波器１２−１，１２−２では、各光スイッチから送られてきた各光成分が合波されて、分波器１３−１，１３−２にそれぞれ出力される。図４の中段下側には、各分波器１３−１，１３−２に入力される光信号の様子が示してある。
【００３４】
各分波器１３−１，１３−２では、図４の下段に示すような周期的な分波特性に従って、合波器１２−１，１２−２からの出力光が分波され、対応する出力ポートｐ１，ｐ２…から出力される。図４の設定例では、高速ビットレートの光信号Ｃｈ１，Ｃｈ２が分波器１３−１の出力ポートｐ１，ｐ２からそれぞれ出力され、低速ビットレートの光信号Ｃｈ３，Ｃｈ５，…が分波器１３−１の出力ポートｐ３，ｐ４，…からそれぞれ出力される。また、低速ビットレートの光信号Ｃｈ４，…，Ｃｈｘが分波器１３−１の出力ポートｐ３，…ｐｘ’からそれぞれ出力される。
【００３５】
ここで、図４（Ｂ）に示した第２の基本構成を有する合波部の動作についても簡単に説明しておく。
第２の基本構成を有する合波部では、高速ビットレートの光信号Ｃｈ１，Ｃｈ２および低速ビットレートの光信号Ｃｈ３，Ｃｈ５，…が合波器１３−１に入力され、低速ビットレートの光信号Ｃｈ４，…，Ｃｈｘが合波器１３−２に入力されることになる。各合波器１３−１，１３−２では、入力された各光信号が合波されて分波器１２−１，１２−２に送られる。各分波器１２−１，１２−２では、合波器１３−１，１３−２からの各光が２ｍ個に分波されてＲ×１（図４の設定例では２×１）光スイッチ１１−１’〜１１−２ｍ’にそれぞれ出力される。各光スイッチ１１−１’〜１１−２ｍ’は、Ｒ＝２個の入力ポートおよび１つの出力ポートを有し、各光信号Ｃｈ１〜Ｃｈｘの波長配置に応じて予め設定した１つの入力ポートが選択されるようにスイッチ動作する。具体的には、各光信号Ｃｈ１，Ｃｈ２，Ｃｈ３，Ｃｈ５，…に対応して、光スイッチ１１−１’〜１１−８’，１１−１０’，１１−１１’，１１−１４’，１１−１５’，…では分波器１２−１からの光を受ける入力ポートが選択され、光信号Ｃｈ４，…Ｃｈｘに対応して、光スイッチ１１−１２’，１１−１３’，…では分波器１２−２からの光を受ける入力ポートが選択される。そして、合波器１０では、各光スイッチ１１−１’〜１１−２ｍ’からの光が合波されてＷＤＭ信号光が出力される。
【００３６】
このように第２の基本構成を有する分波部または合波部によっても、第１の基本構成の場合と同様の効果を得ることができるとともに、各ビットレートにおける波長間隔の比Ｒに対応させて光スイッチの規模を小さく（入力ポート数を少なく）することが可能になる。
以下、上述したような本発明による基本構成をＷＤＭ光通信システムに用いられる各種装置に適用した場合の具体的な実施形態について説明することにする。
【００３７】
図５は、本発明が適用されるＷＤＭ光通信システムの全体構成例を示すブロック図である。
図５のＷＤＭ光通信システムでは、光送信端局装置１００と光受信端局装置１１０の間が光伝送路１２０により接続され、該光伝送路１２０上には、光インラインアンプ１３０および光分岐挿入装置（ＯＡＤＭ）１４０がそれぞれ配置されている。光送信端局装置１００には、上述した本発明による合波部の基本構成が適用され、光受信端局装置１１０には、上述した本発明による分波部の基本構成が適用される。また、光分岐挿入装置１４０には、本発明による分波部および合波部の各基本構成を組み合わせたものが適用される。
【００３８】
図６は、本発明による第１の基本構成を適用した光送信端局装置の実施形態を示す構成図である。ただし、上述した基本構成と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略し、以下同様とする。
図６において、光送信端局装置１００は、上述の図１（Ｂ）に示した合波部の基本構成について、例えば、ｍ個の光送信器２０−１，２０−２，…，２０−ｍと、制御回路（ＣＯＮＴ）２１と、光ポストアンプ２２と、監視制御信号処理部２３とを設けたものである。
【００３９】
各光送信器２０−１〜２０−ｍは、波長が互いに異なる所要のビットレートの光信号を発生し、該光信号を対応する分波器１２−１〜１２−ｍにそれぞれ送信する公知の光送信器である。また、各光送信器２０−１〜２０−ｍは、送信する光信号のビットレートおよび波長配置等に関する送信情報を生成して制御回路２１に出力する機能をそれぞれ備えている。なお、光送信器の設置台数ｍは、システムの信号波長帯域（ΔλＴ）を、システムがサポートする最小ビットレート時の波長間隔（Δλ１）で除算した値によって与えられる。
【００４０】
制御回路２１は、各光送信器２０−１〜２０−ｍからの送信情報を基に各光信号についてのビットレートおよび波長配置等を把握し、その結果に応じて、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅が確保されるように各ｍ×１光スイッチ１１−１〜１１−２ｍのスイッチ動作を制御するものである。このスイッチ動作の制御は、上述の第１の基本構成において説明した各光スイッチの動作設定と同様にして行われる。
【００４１】
光ポストアンプ２２は、合波器１０から出力されるＷＤＭ信号光を所要のレベルまで増幅して光伝送路１２０（図５）に出力する公知の光増幅器である。なお、この光ポストアンプ２２は必要に応じて設ければよく、合波器１０から出力されるＷＤＭ信号光が十分なレベルにある場合には省略することも可能である。
監視制御信号処理部２３は、制御回路２１からの出力情報に応じて下流の装置へ伝える監視制御信号（ＯＳＣ）を発生するＯＳＣ用光送信器２３Ｂと、該ＯＳＣ用光送信器２３Ｂからの監視制御信号を、光ポストアンプ２２から出力されるＷＤＭ信号光に合波する合波器２３Ａとからなる。ここでは、制御回路２１がＷＤＭ信号光に含まれる各光信号についてのビットレートおよび波長配置等の情報を監視制御信号を通じて下流装置へ伝送することになる。
【００４２】
上記のような構成の光送信端局装置１００では、各光送信器２０−１〜２０−ｍで発生した光信号が対応する分波器１２−１〜１２−ｍに入力されると、上述した第１の基本構成を有する合波部の場合と同様の動作によって、各波長の光信号が、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保した状態で合波されて合波器１０から出力される。そして、合波器１０から出力されたＷＤＭ信号光は光ポストアンプ２２で一括増幅された後に光伝送路１２０に送信される。
【００４３】
このように本光送信端局装置１００によれば、ビットレートの異なる光信号を効率的に波長配置したＷＤＭ信号光を光伝送路に送信することが可能になる。
図７は、本発明による第２の基本構成を適用した光送信端局装置の実施形態を示す構成図である。
図７において、光送信端局装置１００’は、上述の図３（Ｂ）に示した合波部の基本構成について、例えば、ｍ個の光送信器２０−１〜２０−ｍと、制御回路（ＣＯＮＴ）２１と、光ポストアンプ２２と、監視制御信号処理部２３とを設けたものである。を設けたものである。
【００４４】
各光送信器２０−１〜２０−ｍ、制御回路２１、光ポストアンプ２２および監視制御信号処理部２３は、前述の図６に示した光送信端局装置１００に用いたものと同様の構成である。ただし、ここでは光送信器２０−１〜２０−ｋで発生した各光信号が合波器１３−１にそれぞれ送信され、光送信器２０−ｌ〜２０−ｍで発生した各光信号が合波器１３−Ｒにそれぞれ送信される（ｋ＜ｌ＜ｍ）。また、制御回路２１によるスイッチ動作の制御は、上述の第２の基本構成において説明した各光スイッチの動作設定と同様にして行われる。
【００４５】
上記のような構成の光送信端局装置１００’では、各光送信器２０−１〜２０−ｍで発生した光信号が対応する分波器１２−１〜１２−Ｒに入力されると、上述した第２の基本構成を有する合波部の場合と同様の動作によって、各波長の光信号が、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保した状態で合波されて合波器１０から出力される。そして、合波器１０から出力されたＷＤＭ信号光は光ポストアンプ２２で一括増幅された後に光伝送路１２０に送信される。
【００４６】
ここで、光送信端局装置１００’についての具体例として、２５ＧＨｚの波長間隔に配置する低速ビットレート（例えば２．５Ｇｂ／ｓ等）の光信号と、１００ＧＨｚの波長間隔に配置する高速ビットレート（例えば４０Ｇｂ／ｓ等）の光信号とを混在させた場合を説明する。この場合、高速ビットレートの波長間隔と低速ビットレートの波長間隔との比を表す整数Ｒは、１００ＧＨｚ／２５ＧＨｚ＝４となるため、４つの合波器１３−１〜１３−４および４つの分波器１２−１〜１２−４が設けられることになる。
【００４７】
図８は、上記の場合における各光信号の波長配置パターンと各合波器１３−１〜１３−４の合波特性とを示す図である。
図８の最上段に示す配置パターン１は、高速ビットレートの光信号が同一の合波器１３−１に入力し、低速ビットレートの光信号が連続するように波長配置を考えたときの一例である。なお、配置パターンに対応させて下側に示した数字は、光信号が入力される合波器１３−１〜１３−４を表している。この配置パターン１の場合には、高速ビットレートについて、短波長側の光信号が合波器１３−１の入力ポートｐ１に入力され、長波長側の光信号が合波器１３−１の入力ポートｐ４に入力される。また、低速ビットレートについては、波長が最も短い光信号が合波器１３−４の入力ポートｐ１に入力され、波長が２番目に短い光信号が合波器１３−１の入力ポートｐ２に入力され、波長が３番目に短い光信号が合波器１３−２の入力ポートｐ２に入力され、波長が４番目に短い光信号が合波器１３−３の入力ポートｐ２に入力され、以降同様にして各波長の光信号が各合波器１３−１〜１３−４に周回的に入力される。
【００４８】
また、配置パターン２は、低速ビットレートの光信号のみが連続するように波長配置を考えたときの一例である。この配置パターン２の場合には、波長の最も短い光信号が合波器１３−１の入力ポートｐ１に入力され、波長が２番目に短い光信号が合波器１３−２の入力ポートｐ１に入力され、波長が３番目に短い光信号が合波器１３−３の入力ポートｐ１に入力され、波長が４番目に短い光信号が合波器１３−４の入力ポートｐ１に入力され、以降同様にして各波長の光信号が各合波器１３−１〜１３−４に周回的に入力される。
【００４９】
このように本光送信端局装置１００’によっても、ビットレートの異なる光信号を効率的に波長配置したＷＤＭ信号光を光伝送路に送信することが可能になる。また、入力ポート数の少ない光スイッチを用いることができるため、装置の小型化を図ることができる。
なお、上述した光送信端局装置１００，１００’については、各光信号を合波する際のクロストークの影響を避けるために、例えば、各光送信器２０−１〜２０−ｍと各分波器１２−１〜１２−ｍまたは各合波器１３−１〜１３−Ｒの入力ポートとの間に、中心波長が光送信器２０−１〜２０−ｍの各々の波長に一致し、各ビットレートに対応した帯域幅を持つ光バンドパスフィルタを挿入してもよい。また、各光送信器２０−１〜２０−ｍの出力側に可変光減衰器をそれぞれ設けて、各波長の送信光レベルを調整するようにしても構わない。
【００５０】
ここで、上記第２の基本構成を適用した光送信端局装置１００’の変形例について説明する。
図９は、上記変形例の構成を示すブロック図である。
図９において、光送信端局装置１００”は、前述の図７に示した光送信端局装置１００’について、光送信器２０−１〜２０−ｍを高速ビットレート用と低速ビットレート用とに区別し、高速ビットレート用光送信器から出力される各光信号を合波器１３−１で合波して分波器１２−１に送るようにし、また、低速ビットレート用光送信器から出力される各光信号を合波器１３Ａ，１３Ｂおよびインターリーバ１３Ｃで合波して分波器１２−２に送るようにしたものである。上記以外の構成は、図７に示した光送信端局装置１００’の構成と同様である。なお、ここでは、例えば、高速ビットレートを４０Ｇｂ／ｓ（波長間隔１００ＧＨｚ）とし、低速ビットレートを１０Ｇｂ／ｓ（波長間隔５０ＧＨｚ）とするものとする。
【００５１】
高速ビットレート側の合波器１３−１、並びに、低速ビットレート側の合波器１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ、波長間隔１００ＧＨｚに対応して合波特性が周期的に変化し、十分な波長平坦性を有する公知の光フィルタが用いられる。また、合波器１３Ａ，１３Ｂについては、各々のフィルタ中心波長が互いに５０ＧＨｚだけ異なるように予め設定されている。このような合波器としては、例えば、ＡＷＧや膜フィルタ等を利用した一般的な光フィルタを用いることが可能である。インターリーバ１３Ｃは、合波器１３Ａ，１３Ｂからそれぞれ出力される１００ＧＨｚ間隔の光信号を合波して５０ＧＨｚ間隔の光信号を生成する公知の光フィルタである。
【００５２】
このような光送信端局装置１００”では、各波長の光信号がビットレートごとにまとめて合波され、また、波長間隔の狭い低速ビットレートの光信号については合波器１３Ａ，１３Ｂおよびインターリーバ１３Ｃの組み合わせによって合波が行われる。そして、前述した光送信端局装置１００’の場合と同様にして、高速ビットレートおよび低速ビットレートの混在したＷＤＭ信号光が生成され光伝送路に送信されるようになる。したがって、本光送信端局装置１００”のような構成としても、光送信端局装置１００’の場合と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
次に、本発明による基本構成を適用した光受信端局装置の実施形態について説明する。
図１０は、本発明による第１の基本構成を適用した光受信端局装置の実施形態を示す構成図である。
図１０において、光受信端局装置１１０は、上述の図１（Ａ）に示した分波部の基本構成について、例えば、光プリアンプ３０と、ｍ個の光受信器３１−１，３１−２，…，３１−ｍと、監視制御（ＯＳＣ）信号処理部３２と、制御回路（ＣＯＮＴ）３３と、を設けたものである。
【００５４】
光プリアンプ３０は、光伝送路１２０（図５）から送られてくるＷＤＭ信号光を所要のレベルまで増幅して分波器１０に出力する公知の光増幅器である。各光受信器３１−１〜３１−ｍは、接続する合波器１２−１〜１２−ｍから出力される光信号を受信処理することが可能な公知の光受信器である。なお、光受信器の設置台数（最大値）ｍは、システムの信号波長帯域（ΔλＴ）を、システムがサポートする最小ビットレート時の波長間隔（Δλ１）で除算した値によって与えられる。
【００５５】
ＯＳＣ信号処理部３２は、例えば、光伝送路１２０から送られるＷＤＭ信号光に伴なって伝送される監視制御信号を分波する分波器３２Ａと、分波された監視制御信号を受信し、監視制御信号によって示される送信情報を識別するＯＳＣ用光受信器３２Ｂとを有する。
制御回路３３は、ＯＳＣ用光受信器３２Ｂで識別された送信情報を基に、受信したＷＤＭ信号光に含まれる各光信号についてのビットレートおよび波長配置等を把握し、その結果に応じて、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅が確保されるように各１×ｍ光スイッチ１１−１〜１１−２ｍのスイッチ動作を制御するものである。このスイッチ動作の制御は、上述の第１の基本構成において説明した各光スイッチの動作設定と同様にして行われる。
【００５６】
上記のような構成の光受信端局装置１１０では、光伝送路１２０からのＷＤＭ信号光が分波器３２Ａを通過して光プリアンプ３０に入力されると、該ＷＤＭ信号光が所要のレベルまで増幅された後に分波器１０に送られる。また、これと同時に、ＷＤＭ信号光に伴なって送信端局側から伝送される監視制御信号が、分波器３２Ａで分波されてＯＳＣ用光受信器３２Ｂに送られ、ＷＤＭ信号光に含まれる各光信号についてのビットレートや波長配置等に関する送信情報が識別される。この送信情報は制御回路３３に伝えられ、制御回路３３では、送信情報に従って各光スイッチ１１−１〜１１−２ｍの動作制御が行われる。
【００５７】
分波器１０に入力されたＷＤＭ信号光は、上述した第１の基本構成を有する分波部の場合と同様の動作によって、各波長の光信号が、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保した状態で分波されて、各々に対応する合波器１２−１〜１２−ｍからそれぞれ出力される。そして、各合波器１２−１〜１２−ｍから出力された光信号は、対応する光受信器３１−１〜３１−ｍに送られてそれぞれ受信処理される。
【００５８】
このように本光受信端局装置１１０によれば、ビットレートの異なる光信号を含んだＷＤＭ信号光を、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保して確実に分波し受信処理することが可能になる。
図１１は、本発明による第２の基本構成を適用した光受信端局装置の実施形態を示す構成図である。
【００５９】
図１１において、光送信端局装置１１０’は、上述の図３（Ａ）に示した分波部の基本構成について、例えば、光プリアンプ３０と、ｍ個の光受信器３１−１，３１−２，…，３１−ｍと、監視制御（ＯＳＣ）信号処理部３２と、制御回路（ＣＯＮＴ）３３と、を設けたものである。
光プリアンプ３０、各光受信器３１−１〜３１−ｍ、ＯＳＣ信号処理部３２および制御回路３３は、前述の図１０に示した光受信端局装置１１０に用いたものと同様の構成である。ただし、ここでは分波器１３−１で分波された各光信号が光受信器３１−１〜３１−ｋにそれぞれ送られ、分波器１３−Ｒで分波された各光信号が光受信器３１−ｌ〜３１−ｍにそれぞれ送られる（ｋ＜ｌ＜ｍ）。また、制御回路３３によるスイッチ動作の制御は、上述の第２の基本構成において説明した各光スイッチの動作設定と同様にして行われる。
【００６０】
上記のような構成の光送信端局装置１１０’では、光伝送路１２０からのＷＤＭ信号光が分波器３２Ａおよび光プリアンプ３０を介して分波器１０に送られるとともに、ＷＤＭ信号光に伴なって伝送される監視制御信号が分波器３２Ａを介してＯＳＣ用光受信器３２Ｂに送られて送信情報の識別が行われ、制御回路３３による各光スイッチ１１−１’〜１１−２ｍ’の動作制御が行われる。
【００６１】
分波器１０に入力されたＷＤＭ信号光は、上述した第２の基本構成を有する分波部の場合と同様の動作によって、各波長の光信号が、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保した状態で分波されて、各分波器１３−１〜１３−Ｒからそれぞれ出力される。そして、各分波器１３−１〜１３−Ｒから出力された光信号は、対応する光受信器３１−１〜３１−ｍに送られてそれぞれ受信処理される。
【００６２】
このように本光受信端局装置１１０’によっても、ビットレートの異なる光信号を含んだＷＤＭ信号光を、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保して確実に分波し受信処理することが可能になる。
ここで、上記第２の基本構成を適用した光受信端局装置１１０’の変形例について説明する。
【００６３】
図１２は、上記変形例の構成を示すブロック図である。
図１２において、光受信端局装置１１０”は、前述の図１１に示した光受信端局装置１１０’について、光受信器３１−１〜３１−ｍを高速ビットレート用と低速ビットレート用とに区別し、分波器１３−１から出力される各光信号を高速ビットレート用光受信器にそれぞれ送り、また、合波器１２−２から出力される光信号をインターリーバ１３Ｃおよび分波器１３Ａ，１３Ｂで分波して低速ビットレート用光送信器にそれぞれ送るようにしたものである。上記以外の構成は、図１１に示した光受信端局装置１１０’の構成と同様である。なお、ここでは、例えば、高速ビットレートを４０Ｇｂ／ｓ（波長間隔１００ＧＨｚ）とし、低速ビットレートを１０Ｇｂ／ｓ（波長間隔５０ＧＨｚ）とするものとする。
【００６４】
高速ビットレート側の分波器１３−１、並びに、低速ビットレート側の分波器１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ、波長間隔１００ＧＨｚに対応して分波特性が周期的に変化し、十分な波長平坦性を有する公知の光フィルタが用いられる。また、分波器１３Ａ，１３Ｂについては、各々のフィルタ中心波長が互いに５０ＧＨｚだけ異なるように予め設定されている。このような分波器としては、例えば、ＡＷＧや膜フィルタ等を利用した一般的な光フィルタを用いることが可能である。インターリーバ１３Ｃは、合波器１２−２から出力される５０ＧＨｚ間隔の光信号を分波して１００ＧＨｚ間隔の信号群を生成する公知の光フィルタである。
【００６５】
このような光受信端局装置１１０”では、ＷＤＭ信号光がビットレートごとにまとめて分波され、また、波長間隔の狭い低速ビットレートの光信号についてはインターリーバ１３Ｃおよび分波器１３Ａ，１３Ｂの組み合わせによって分波が行われる。これにより、前述した光受信端局装置１１０’の場合と同様にして、高速ビットレートおよび低速ビットレートの混在したＷＤＭ信号光に含まれる各波長の光信号の受信処理が確実に行われるようになる。したがって、本光受信端局装置１１０”のような構成としても、光受信端局装置１１０’の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
次に、本発明による基本構成を適用した光分岐挿入装置の実施形態について説明する。
図１３は、本発明の基本構成を適用した光分岐挿入装置の実施形態を示す構成図である。
図１３において、光分岐挿入装置１４０は、上述の図１（Ａ）または図３（Ａ）に示した本発明の基本構成を有する分波部４０Ａと、上述の図１（Ｂ）または図３（Ｂ）に示した本発明の基本構成を有する合波部４０Ｂとを組み合わせて構成される。分波部４０Ａには、光伝送路１２０（図５）から送られてくるＷＤＭ信号光が光プリアンプ４３Ａを介して入力され、該分波部４０Ａで分波された各光信号は、対応する２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍにそれぞれ送られる。合波部４０Ｂには、２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍおよび可変光減衰器４２−１〜４２−ｍを通過した各波長の光信号が入力され、該分波部４０Ａで合波されたＷＤＭ信号光は、光プリアンプ４３Ｂを介して再び光伝送路１２０に送られる。また、光プリアンプ４３Ａの前段および光プリアンプ４３Ｂの後段には監視制御信号処理部４４，４６がそれぞれ設けられ、監視制御信号処理部４４で識別された送信情報に従って、分波部４０Ａ，合波部４０Ｂおよび可変光減衰器４２−１〜４２−ｍの各動作設定を制御する制御回路（ＣＯＮＴ）４５が設けられる。
【００６７】
２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍは、それぞれ２つの入力ポートと２つの出力ポートを有し、一方の入力ポートには分波部４０Ａから出力される光信号が入力され、他方の入力ポートには本ノードで挿入する光信号が入力される。また、一方の出力ポートからは対応する可変光減衰器４２−１〜４２−ｍに送る光信号が出力され、他方の出力ポートからは本ノードで分岐する光信号が出力される。各々のスイッチ動作は、制御回路４５からの信号に従って制御される。なお、図１３には、制御回路４５からの信号が２×２光スイッチ４１−ｍにのみ入力されるように示してあるが、他の２×２光スイッチにも同様にして制御回路４５からの信号が入力されているのもとする。
【００６８】
各可変光減衰器４２−１〜４２−ｍは、２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍから出力される各光信号のレベルを調整するためのものであり、各々の光減衰量は、制御回路４５からの信号に従って制御される。なお、図１３には、制御回路４５からの信号が可変光減衰器４２−ｍにのみ入力されるように示してあるが、他の可変光減衰器にも同様にして制御回路４５からの信号が入力されているのもとする。
【００６９】
監視制御信号処理部４４は、光伝送路１２０からのＷＤＭ信号光に伴なって伝送される監視制御信号を分波する分波器４４Ａと、分波された監視制御信号を受信し、監視制御信号によって示される送信情報を識別するＯＳＣ用光受信器４４Ｂとを有し、ＯＳＣ用光受信器４４Ｂで識別した送信情報を制御回路４５に伝える。また、監視制御信号処理部４６は、制御回路４５から送られる送信情報に応じて光受信端局側に伝える監視制御信号を発生するＯＳＣ用光送信器４６Ｂと、該ＯＳＣ用光送信器４６Ｂからの監視制御信号を、光プリアンプ４３から出力されるＷＤＭ信号光に合波する合波器４６Ａとを有する。
【００７０】
制御回路４５は、ＯＳＣ用光受信器４４Ｂからの送信情報を基に、受信したＷＤＭ信号光に含まれる各光信号についてのビットレートおよび波長配置等を把握するとともに、本ノードで挿入または分岐される光信号についてのビットレートおよび波長配置等を把握して、分波部４０Ａおよび合波部４０Ｂの各光スイッチの動作設定、並びに、各可変光減衰器４２−１〜４２−ｍの光減衰量の設定をそれぞれ制御する制御信号を生成する。
【００７１】
ここで、上記のような光分岐挿入装置１４０の具体的な一例として、上述の図１に示した第１の基本構成を分波部４０Ａおよび合波部４０Ｂにそれぞれ適用した場合の構成を図１４に示しておく。図１４の具体的な構成では、分波部４０Ａ内の合波器１２−１〜１２−ｍの各出力ポートと、２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍの各入力ポートとがそれぞれ接続され、また、可変光減衰器４２−１〜４２−ｍの各出力端子と、合波部４０Ｂ内の分波器１２−１〜１２−ｍの各入力ポートとがそれぞれ接続されることになる。
【００７２】
なお、ここでは分波部４０Ａおよび合波部４０Ｂの具体的な構成として第１の基本構成を適用した場合を示したが、もちろん、上述の図３に示した第２の基本構成を分波部４０Ａおよび合波部４０Ｂに適用してもよい。また、上述の図９および図１２に示したような第２の基本構成を変形させた構成を分波部４０Ａおよび合波部４０Ｂに適用することも可能である。
【００７３】
上記のような光分岐挿入装置１４０では、光伝送路１２０からのＷＤＭ信号光が分波器４４Ａを通過して光プリアンプ３０に入力されると、該ＷＤＭ信号光が所要のレベルまで増幅された後に分波部４０Ａに送られる。また、これと同時に、ＷＤＭ信号光に伴なって送信端局側から伝送される監視制御信号が、分波器４４Ａで分波されてＯＳＣ用光受信器４４Ｂに送られ、ＷＤＭ信号光に含まれる各光信号についての送信情報が識別されて制御回路４５に伝えられる。制御回路４５では、ＯＳＣ用光受信器４４Ｂからの送信情報に従って、分波部４０Ａ内の各光スイッチの動作制御が行われるとともに、本ノードで挿入または分岐される光信号についてのビットレートや波長配置等をも加えた情報に従って、合波部４０Ｂ内の各光スイッチの動作制御が行われる。
【００７４】
分波部４０Ａに入力されたＷＤＭ信号光は、各波長の光信号が各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保した状態で分波されて、各々に対応する合波器１２−１〜１２−ｍから２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍにそれぞれ出力される。各２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍでは、分岐部４０Ａからの光信号を本ノードにおいて通過させる場合、分岐部４０Ａに接続する入力ポートと可変光減衰器４２−１〜４２−ｍに接続する出力ポートとの間が接続され、また、本ノードで光信号を分岐する場合には、分岐部４０Ａに接続する入力ポートと可変光減衰器４２−１〜４２−ｍに接続されていない出力ポートとの間が接続され、さらに、本ノードで光信号を挿入する場合には、分岐部４０Ａに接続されていない入力ポートと可変光減衰器４２−１〜４２−ｍに接続する出力ポートとの間が接続される。そして、各２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍを通って各々の可変光減衰器４２−１〜４２−ｍに送られてきた光信号は、所要のレベルに調整された後に合波部４０Ｂに送られる。
【００７５】
合波部４０Ｂに入力された各光信号は、各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保した状態で合波され、光プリアンプ４３Ｂおよび合波器４６Ａを介してＷＤＭ信号光が光伝送路１２０に出力される。また、このＷＤＭ信号光には、制御回路４５からの送信情報に従ってＯＳＣ用光送信器４６Ｂで生成された監視制御信号が合波される。
【００７６】
このように本光分岐挿入装置１４０によれば、各波長の光信号を各々のビットレートに対応した所要の帯域幅を確保した状態で確実に分波および合波することが可能になる。
なお、上述した光分岐挿入装置１４０の実施形態では、本ノードで挿入する光信号が各２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍに直接入力される場合を示したが、例えば図１５に示すように、挿入する光信号の信号波長帯域に応じたバンド幅を有する光バンドパスフィルタ４７を各２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍの前段に挿入するようにしてもよい。これにより、信号スペクトルの広がりによって他の信号波長帯域へ漏れ込む成分を削除できるため、クロストーク量の低減を図ることが可能になる。このようにクロストーク量の低減が図られた構成では、合波部４０Ｂとして一般的な光カプラを用いることも可能である。
【００７７】
また、上述した光分岐挿入装置１４０の実施形態では、分波部４０Ａから出力される各波長の光信号について、それぞれ２×２光スイッチ４１−１〜４１−ｍを設ける構成を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、該当するノードでは高速ビットレートの光信号または低速ビットレートの光信号のいずれかを挿入または分岐するとした場合には、図１６に示すように、分波部４０Ａから出力される光信号のうちで、挿入または分岐を行わないビットレートの光信号に対応した２×２光スイッチを省略することが可能である。
【００７８】
さらに、上述した光送信端局装置、光受信端局装置および光分岐挿入装置の各実施形態では、波長配置間隔の異なる２種類のビットレートの光信号が混在する場合を想定して説明を行ったが、本発明は２種類以上のビットレートの光信号が混在する場合についても同様にして応用することが可能である。
【００７９】
（付記１） 波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号が所定の信号波長帯域内に配置された波長多重信号光を伝送する波長多重光通信システムであって、
最小の波長配置間隔に応じて設定した波長幅単位を基準として前記信号波長帯域を区分した複数の波長領域に従って、波長多重信号光を分波し複数の光信号を生成する分波処理および複数の光信号を合波し波長多重信号光を生成する合波処理のうちの少なくとも一方を行うとき、各光信号についての帯域幅を前記波長幅単位の整数倍に設定可能な信号処理部を有し、該信号処理部では、ビットレートの異なる光信号に対する前記各帯域幅が、各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように設定されることを特徴とする波長多重光通信システム。
【００８０】
（付記２） 波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号が所定の信号波長帯域内に配置された波長多重信号光を送信する光送信端局装置であって、
最小の波長配置間隔に応じて設定した波長幅単位を基準として前記信号波長帯域を区分した複数の波長領域に従って、複数の光信号を合波し波長多重信号光を生成する合波処理を行うとき、各光信号についての帯域幅を前記波長幅単位の整数倍に設定可能な合波部を有し、該合波部では、ビットレートの異なる光信号に対する前記各帯域幅が、各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように設定されることを特徴とする光送信端局装置。
【００８１】
（付記３） 付記２に記載の光送信端局装置であって、
波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号をそれぞれ発生して前記合波部に送る複数の光送信器を備え、
前記合波部が、
前記各光送信器からの光信号を前記波長領域の数に対応させてそれぞれ分波する複数の分波器と、
該各分波器からの光が入力される複数の入力ポートおよび１つの出力ポートを有し、前記複数の入力ポートのうちのいずれか１つを選択して前記出力ポートに接続する、前記波長領域の数に対応した個数の光スイッチと、
該各光スイッチからの光を前記複数の波長領域に従って合波し波長多重信号光を生成する合波器と、
前記各光送信器で発生する光信号のビットレートおよび波長配置に関する送信情報に応じて、前記各光信号に対する帯域幅が各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように前記各光スイッチの動作設定を制御する制御回路と、を有することを特徴とする光送信端局装置。
【００８２】
（付記４） 付記３に記載の光送信端局装置であって、
前記複数の分波器に代えて、前記複数の光送信器からの各光信号を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応したグループに区分して合波する前段合波器と、グループごとに合波された各光を前記波長領域の数に対応させてそれぞれ分波する後段分波器とを設け、前記各光スイッチの入力ポート数を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応する個数にしたことを特徴とする光送信端局装置。
【００８３】
（付記５） 付記４に記載の光送信端局装置であって、
前記前段合波器は、最大の波長配置間隔に対応して合波特性が周期的に変化し、かつ、互いのフィルタ中心波長が最小の波長配置間隔だけシフトするように予め設定された１組の光フィルタと、該各光フィルタで合波された光を最小の波長配置間隔となるように合波するインターリーバとを含んでいることを特徴とする光送信端局装置。
【００８４】
（付記６） 波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号が所定の信号波長帯域内に配置された波長多重信号光を受信する光受信端局装置であって、
最小の波長配置間隔に応じて設定した波長幅単位を基準として前記信号波長帯域を区分した複数の波長領域に従って、波長多重信号光を分波し複数の光信号を生成する分波処理を行うとき、各光信号についての帯域幅を前記波長幅単位の整数倍に設定可能な分波部を有し、該分波部では、ビットレートの異なる光信号に対する前記各帯域幅が、各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように設定されることを特徴とする光受信端局装置。
【００８５】
（付記７） 付記６に記載の光受信端局装置であって、
前記分波部で分波された各光信号をそれぞれ受信処理する複数の光受信器を備え、
前記分波部が、
波長多重信号光を前記複数の波長領域に従って分波する分波器と、
該分波器からの光が入力される１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有し、該複数の出力ポートのうちのいずれか１つを選択して前記入力ポートに接続する、前記波長領域の数に対応した個数の光スイッチと、
前記各光スイッチの１つの出力ポートにそれぞれ接続し、各々の光スイッチからの光を合波して生成した光信号を前記光受信器に送る、前記光スイッチの出力ポート数に対応した個数の合波器と、
前記波長多重信号光に含まれる各光信号のビットレートおよび波長配置に関する送信情報に応じて、前記各光信号に対する帯域幅が各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように前記各光スイッチの動作設定を制御する制御回路と、を有することを特徴とする光受信端局装置。
【００８６】
（付記８） 付記７に記載の光受信端局装置であって、
前記光スイッチの出力ポート数に対応した個数の合波器に代えて、前記各光スイッチからの光を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応したグループに区分して合波する前段合波器と、前記グループごとに合波された各光をそれぞれ分波して生成した各光信号を前記光受信器に送る後段分波器とを設け、前記各光スイッチの出力ポート数を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応する個数にしたことを特徴とする光受信端局装置。
【００８７】
（付記９） 付記８に記載の光受信端局装置であって、
前記後段分波器は、前段合波器で合波された光を、最大の波長配置間隔に従って配置された第１信号群および該第１信号群とは中心波長が最小の波長配置間隔だけシフトした第２信号群に分波するインターリーバと、最大の波長配置間隔に対応して分波特性が周期的に変化し、かつ、互いのフィルタ中心波長が最小の波長配置間隔だけシフトするように予め設定され、前記インターリーバからの各信号群をそれぞれ分波する１組の光フィルタと、を含んでいることを特徴とする光受信端局装置。
【００８８】
（付記１０） 波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号が所定の信号波長帯域内に配置された波長多重信号光について、光信号の分岐挿入を行う光分岐挿入装置であって、
最小の波長配置間隔に応じて設定した波長幅単位を基準として前記信号波長帯域を区分した複数の波長領域に従って、波長多重信号光を分波し複数の光信号を生成する分波処理および複数の光信号を合波し波長多重信号光を生成する合波処理をそれぞれ行うとき、各光信号についての帯域幅を前記波長幅単位の整数倍に設定可能な分波部および合波部を有し、該分波部および合波部では、ビットレートの異なる光信号に対する前記各帯域幅が、各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように設定されることを特徴とする光分岐挿入装置。
【００８９】
（付記１１） 付記１０に記載の光分岐挿入装置であって、
前記分波部が、
波長多重信号光を前記複数の波長領域に従って分波する分波器と、
該分波器からの光が入力される１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有し、該複数の出力ポートのうちのいずれか１つを選択して前記入力ポートに接続する、前記波長領域の数に対応した個数の光スイッチと、
前記各光スイッチの１つの出力ポートにそれぞれ接続し、各々の光スイッチからの光を合波して生成した光信号を前記合波部側に送る、前記光スイッチの出力ポート数に対応した個数の合波器と、
前記波長多重信号光に含まれる各光信号のビットレートおよび波長配置に関する送信情報に応じて、前記各光信号に対する帯域幅が各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように前記各光スイッチの動作設定を制御する制御回路と、を有することを特徴とする光分岐挿入装置。
【００９０】
（付記１２） 付記１１に記載の光分岐挿入装置であって、
前記分波部は、前記光スイッチの出力ポート数に対応した個数の合波器に代えて、前記各光スイッチからの光を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応したグループに区分して合波する前段合波器と、前記グループごとに合波された各光をそれぞれ分波して生成した各光信号を前記合波部側に送る後段分波器とを設け、前記各光スイッチの出力ポート数を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応する個数にしたことを特徴とする光分岐挿入装置。
【００９１】
（付記１３） 付記１０に記載の光分岐挿入装置であって、
前記合波部が、
前記分波部側から送られる各光信号を前記波長領域の数に対応させてそれぞれ分波する複数の分波器と、
該各分波器からの光が入力される複数の入力ポートおよび１つの出力ポートを有し、前記複数の入力ポートのうちのいずれか１つを選択して前記出力ポートに接続する、前記波長領域の数に対応した個数の光スイッチと、
該各光スイッチからの光を前記複数の波長領域に従って合波して波長多重信号光を生成する合波器と、
前記波長多重信号光に含まれる各光信号のビットレートおよび波長配置に関する送信情報に応じて、前記各光信号に対する帯域幅が各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように、前記各光スイッチの動作設定をそれぞれ制御する制御回路と、を備えたことを特徴とする光分岐挿入装置。
【００９２】
（付記１４） 付記１３に記載の光分岐挿入装置であって、
前記合波部は、前記複数の分波器に代えて、前記分波部側からの各光信号を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応したグループに区分して合波する前段合波器と、グループごとに合波された各光を前記波長領域の数に対応させてそれぞれ分波する後段分波器とを設け、前記各光スイッチの入力ポート数を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応する個数にしたことを特徴とする光分岐挿入装置。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号を効率的に波長配置することが可能であり、かつ、高速ビットレートへのアップグレーダビリティを備えた光送信端局装置、光受信端局装置および光分岐挿入装置を提供することができ、これらの装置を用いてＷＤＭ光通信システムを構成することで大容量の光通信が実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の基本構成を示すブロック図であって、（Ａ）は分波部の構成、（Ｂ）は合波部の構成である。
【図２】本発明の第１の基本構成に対応した波長領域の割り当て等に関する一例を示す図である。
【図３】本発明の第２の基本構成を示すブロック図であって、（Ａ）は分波部の構成、（Ｂ）は合波部の構成である。
【図４】本発明の第２の基本構成に対応した波長領域の割り当て等に関する一例を示す図である。
【図５】本発明が適用されるＷＤＭ光通信システムの全体構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明による第１の基本構成を適用した光送信端局装置の実施形態を示す構成図である。
【図７】本発明による第２の基本構成を適用した光送信端局装置の実施形態を示す構成図である。
【図８】図７の光送信端局装置の動作を説明する図であって、各光信号の波長配置パターンと各合波器の合波特性とを示す図である。
【図９】本発明による第２の基本構成を適用した光送信端局装置の変形例を示す構成図である。
【図１０】本発明による第１の基本構成を適用した光受信端局装置の実施形態を示す構成図である。
【図１１】本発明による第２の基本構成を適用した光受信端局装置の実施形態を示す構成図である。
【図１２】本発明による第２の基本構成を適用した光受信端局装置の変形例を示す構成図である。
【図１３】本発明の基本構成を適用した光分岐挿入装置の実施形態を示す構成図である。
【図１４】図１３の光分岐挿入装置について、図１の第１の基本構成を適用した場合の具体的な構成図である。
【図１５】本発明の基本構成を適用した光分岐挿入装置に関連する応用例を示す構成図である。
【図１６】本発明の基本構成を適用した光分岐挿入装置に関連する他の応用例を示す構成図である。
【図１７】一般的なインターリーバの特性を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 分波器（合波器）
１１−１〜１１−２ｍ １×ｍ光スイッチ（ｍ×１光スイッチ）
１１−１’〜１１−２ｍ’ １×Ｒ光スイッチ（Ｒ×１光スイッチ）
１２−１〜１２−ｍ，１２−Ｒ 合波器（分波器）
１３−１〜１３−Ｒ 分波器（合波器）
１３Ａ，１３Ｂ 合波器（分波器）
１３Ｃ インターリーバ
２０−１〜２０−ｍ 光送信器
２１，３３，４５ 制御回路
２２ 光ポストアンプ
２３,３２，４４，４６ 監視制御信号処理部
３０，４３Ａ，４３Ｂ 光プリアンプ
３１−１〜３１−ｍ 光受信器
４０Ａ 分波部
４０Ｂ 合波部
４１−１〜４１−ｍ ２×２光スイッチ
４２−１〜４２−ｍ 可変光減衰器
１００，１００’，１００” 光送信端局装置
１１０，１１０’，１１０” 光受信端局装置
１４０ 光分岐挿入装置

Claims (8)

1. 波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号が所定の信号波長帯域内に配置された波長多重信号光を伝送する波長多重光通信システムであって、
   最小の波長配置間隔に応じて設定した波長帯域幅単位を基準として前記信号波長帯域を区分した複数の波長領域に従って、波長多重信号光を分波し複数の光信号を生成する分波処理手段および複数の光信号を合波し波長多重信号光を生成する合波処理手段のうちの少なくとも一方を備え、
   前記分波処理手段または前記合波処理手段は、前記複数の光信号の各帯域幅を前記波長帯域幅単位の整数倍に設定可能であって、前記各帯域幅を、各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように設定する信号処理部を有することを特徴とする波長多重光通信システム。
2. 波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号が所定の信号波長帯域内に配置された波長多重信号光を送信する光送信端局装置であって、
   最小の波長配置間隔に応じて設定した波長帯域幅単位を基準として前記信号波長帯域を区分した複数の波長領域に従って、複数の光信号を合波し前記波長多重信号光を生成する合波処理手段を備え、
   前記合波処理手段は、前記複数の光信号の各帯域幅を前記波長帯域幅単位の整数倍に設定可能であって、前記各帯域幅を、各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように設定する合波部を有することを特徴とする光送信端局装置。
3. 請求項２に記載の光送信端局装置であって、
   波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号をそれぞれ発生して前記合波部に送る複数の光送信器を備え、
   前記合波部が、
   前記各光送信器からの光信号を前記波長領域の数に対応させてそれぞれ分波する複数の分波器と、
   該各分波器からの光が入力される複数の入力ポートおよび１つの出力ポートを有し、前記複数の入力ポートのうちのいずれか１つを選択して前記出力ポートに接続する、前記波長領域の数に対応した個数の光スイッチと、
   該各光スイッチからの光を前記複数の波長領域に従って合波し波長多重信号光を生成する合波器と、
   前記各光送信器で発生する光信号のビットレートおよび波長配置に関する送信情報に応じて、前記各光信号に対する帯域幅が各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように前記各光スイッチの動作設定を制御する制御回路と、を有することを特徴とする光送信端局装置。
4. 請求項３に記載の光送信端局装置であって、
   前記複数の分波器に代えて、前記複数の光送信器からの各光信号を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応したグループに区分して合波する前段合波器と、グループごとに合波された各光を前記波長領域の数に対応させてそれぞれ分波する後段分波器とを設け、前記各光スイッチの入力ポート数を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応する個数にしたことを特徴とする光送信端局装置。
5. 波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号が所定の信号波長帯域内に配置された波長多重信号光を受信する光受信端局装置であって、
   最小の波長配置間隔に応じて設定した波長帯域幅単位を基準として前記信号波長帯域を区分した複数の波長領域に従って、前記波長多重信号光を分波し複数の光信号を生成する分波処理手段を備え、
   前記分波処理手段は、前記複数の光信号の各帯域幅を前記波長帯域幅単位の整数倍に設定可能であって、前記各帯域幅を、各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように設定する分波部を有することを特徴とする光受信端局装置。
6. 請求項５に記載の光受信端局装置であって、
   前記分波部で分波された各光信号をそれぞれ受信処理する複数の光受信器を備え、
   前記分波部が、
   波長多重信号光を前記複数の波長領域に従って分波する分波器と、
   該分波器からの光が入力される１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有し、該複数の出力ポートのうちのいずれか１つを選択して前記入力ポートに接続する、前記波長領域の数に対応した個数の光スイッチと、
   前記各光スイッチの１つの出力ポートにそれぞれ接続し、各々の光スイッチからの光を合波して生成した光信号を前記光受信器に送る、前記光スイッチの出力ポート数に対応した個数の合波器と、
   前記波長多重信号光に含まれる各光信号のビットレートおよび波長配置に関する送信情報に応じて、前記各光信号に対する帯域幅が各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように前記各光スイッチの動作設定を制御する制御回路と、を有することを特徴とする光受信端局装置。
7. 請求項６に記載の光受信端局装置であって、
   前記光スイッチの出力ポート数に対応した個数の合波器に代えて、前記各光スイッチからの光を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応したグループに区分して合波する前段合波器と、前記グループごとに合波された各光をそれぞれ分波して生成した各光信号を前記光受信器に送る後段分波器とを設け、前記各光スイッチの出力ポート数を、最大の波長配置間隔を最小の波長配置間隔で割った値に対応する個数にしたことを特徴とする光受信端局装置。
8. 波長配置間隔の異なる複数のビットレートの光信号が所定の信号波長帯域内に配置された波長多重信号光について、光信号の分岐挿入を行う光分岐挿入装置であって、
   最小の波長配置間隔に応じて設定した波長帯域幅単位を基準として前記信号波長帯域を区分した複数の波長領域に従って、前記波長多重信号光を分波し複数の光信号を生成する分波処理および複数の光信号を合波し前記波長多重信号光を生成する合波処理をそれぞれ行う合分波処理手段を備え、
   前記合分波処理手段は、前記複数の光信号の各帯域幅を前記波長帯域幅単位の整数倍に設定可能であって、前記各帯域幅を、各々のビットレートに対応した波長配置間隔に略一致するように設定する分波部および合波部を有することを特徴とする光分岐挿入装置。

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