JP5648541B2 - 光受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、コヒーレント受信を行う光受信装置に関する。

インターネット・トラフィック等の増大により、光通信ネットワークの大容量化が望まれており、１波長当たり１００Ｇ（bit/s）を超える信号の伝送を行うシステムの開発が行われている。

しかしながら、１波長当たりのビットレートを大きくすると、光信号対雑音比（OSNR：Optical Signal Noise Ratio）耐力の劣化や、波長分散または偏波モード分散などの非線形効果に起因する波形歪みによる信号劣化が増大する。

一方、近年になって、ＯＳＮＲ耐力の劣化や波形歪みによる信号劣化の改善が期待されるディジタルコヒーレント受信方式（Digital Coherent Receiver Technology）が注目されている。

コヒーレント受信は、受信した光信号と、受信器内の局部発振光とをミキシングして、受信光信号の電界情報（光の位相および強度）を抽出し、光の電界情報を電気信号に変換した後に復調する受信技術である。

また、ディジタルコヒーレント受信は、抽出した電界情報の電気信号を、Ａ／Ｄコンバータで量子化してディジタル信号に変換し、ディジタル信号処理によって復調を行うものである。

ディジタルコヒーレント受信方式は、ＯＳＮＲ耐力を向上させ、さらにディジタル信号処理による波形歪み補償を行うことにより、波形歪み耐力を向上させることができる。このため、従来の直接検波方式などに比べて、ビットレートの大きい光伝送においても良好な特性を得ることが可能である。

従来技術として、コヒーレント受信において、局部発振光源から出力される局部発振光の波長または周波数を制御する技術が提案されている。

特開２０１０−１０９８４７号公報 特開平６−３３８８５６号公報

ディジタルコヒーレント受信では、受信光信号の搬送波周波数と、局部発振光源（Local Oscillator）から発振する局部発振光の発振周波数とを許容周波数差の範囲内で一致させる制御が行われる。

また、ディジタルコヒーレント受信は、任意の波長チャネルのＡｄｄ（挿入）／Ｄｒｏｐ（分岐）を行って、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送を行う光伝送システムなどの受信部に適用することができる。

このような光伝送システムでは、波長チャネルのＡｄｄ／Ｄｒｏｐが行われることにより、伝送される光信号の波長（搬送波周波数）が変化する。この場合、光信号の搬送波周波数と、局部発振光の発振周波数との周波数差が、許容周波数差（引き込み範囲）以内にあれば、再び双方の周波数がロックして同期がとれるが、許容周波数差から外れてしまうと引き込むことができずに同期が外れてしまい、伝送品質が劣化するといった問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、光信号の周波数変動が生じた場合でも、局部発振光源の発振周波数の適応的な設定制御を行って周波数差を減少させ、伝送品質の向上を図った光受信装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、光受信装置が提供される。光受信装置は、光信号と、局部発振光源から発振される局部発振光とを混合してコヒーレント受信を行う受信部と、前記光信号の周波数である光信号周波数をモニタするモニタ部と、前記光信号周波数と前記局部発振光源の発振周波数とから周波数補正量を求め、前記周波数補正量にもとづき、前記局部発振光源の前記発振周波数の設定制御を行って、前記光信号周波数と前記発振周波数との周波数差を減少させる制御部とを有する。

伝送品質の向上を図ることが可能になる。

光受信装置の構成例を示す図である。 光伝送システムの構成例を示す図である。 許容周波数差を示す図である。 光受信装置の構成例を示す図である。 受信部の構成例を示す図である。 動作を示すフローチャートである。 光受信装置の構成例を示す図である。 動作を示すフローチャートである。 光受信装置の構成例を示す図である。 光受信装置の構成例を示す図である。 動作を示すフローチャートである。 動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光受信装置の構成例を示す図である。光受信装置１０は、受信部１１、モニタ部１２および制御部１３を備える。
受信部１１は、局部発振光源１１ａを含み、光信号と、局部発振光源１１ａから発振される局部発振光とを混合してコヒーレント受信を行う。モニタ部１２は、光信号の周波数（搬送波周波数）である光信号周波数をモニタする。

制御部１３は、光信号周波数と局部発振光源１１ａの発振周波数とから周波数補正量を求める。そして、周波数補正量にもとづき発振周波数を補正し、局部発振光源１１ａに対して発振周波数の設定制御を行って、光信号周波数と発振周波数との周波数差を減少させる（なお、周波数差のことを以降では、周波数オフセットとも呼ぶ）。

このように、モニタした光信号周波数と、局部発振光源１１ａの発振周波数とから周波数補正量を求め、周波数補正量にもとづき発振周波数を適応的に補正して、周波数オフセットを減少させる（補償する）構成とした。

これにより、運用中に変動する光信号周波数に対し、局部発振光源１１ａの発振周波数を許容周波数差の範囲内で一致させて周波数オフセットを効率よく補償することができるので、伝送品質の向上を図ることが可能になる。

次に光受信装置１０を含む光伝送システムについて説明する。図２は光伝送システムの構成例を示す図である。光伝送システム１は、光伝送ノード１ａ−１〜１ａ−Ｎを有し、波長チャネルのＡｄｄ／Ｄｒｏｐを行って、ＷＤＭ伝送を行うシステムである。

光伝送ノード１ａ−１〜１ａ−Ｎは、光ファイバ伝送路Ｆ（ＷＤＭ回線）でシリアルに接続され、ノード内部には、光受信装置１０および光送信装置２０を備える。光受信装置１０は、Ｄｒｏｐ機能を有し、光送信装置２０はＡｄｄ機能を有している。

光送信装置２０は、送信部２１−１〜２１−ｎ、波長多重部２２、ＷＳＳ（Wavelength Selective Switch：波長選択スイッチ）２３、ポストアンプ２４を含む。なお、光受信装置１０は、図１で上述した構成要素を含む（詳細構成は後述）。

光受信装置１０は、光ファイバ伝送路Ｆを通じて伝送されたＷＤＭ光信号を受信して、通信要求にしたがって、ＷＤＭ光信号をトリビュタリ側へＤｒｏｐし、またはＷＤＭ回線上をスルー（through）出力する。

光送信装置２０において、送信部２１−１〜２１−ｎは、トリビュタリから送信されたクライアント信号を受信する。クライアント信号が電気信号の場合は、Ｅ／Ｏ変換して所定の波長の光信号を生成する。また、波長多重部２２は、送信部２１−１〜２１−ｎから出力された各波長の光信号の波長多重を行う。

ＷＳＳ２３は、波長多重されている光信号から所定の波長の光信号を選択し、光受信装置１０から送信されたＷＤＭ光信号と、選択した波長の光信号とを波長多重して、あらたなＷＤＭ光信号を生成する。ポストアンプ２４は、ＷＳＳ２３から出力されたＷＤＭ光信号を増幅して、光ファイバ伝送路Ｆを通じて次段ノードへ出力する。

ここで、周波数オフセットの発生について説明する。受信する光信号の周波数と、局部発振光の発振周波数とを一致させる際の許容周波数差（引き込み範囲）は、具体的には例えば、受信アルゴリズムとして単純な累乗法（ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）の場合は４乗法となる）を採用した場合、±simbol rate／8GHzで求まる。

例えば、ＯＴＵ４（Optical channel Transport Unit 4）を考えると、ＯＴＵ４は、１１１．８４Ｇｂｐｓのストリームであるので、ＯＴＵ４のシンボルレートは１１１．８／４であり、さらにこれを８ＧＨｚで割って許容周波数差を求めると、およそ±３．５ＧＨｚとなる。すなわち、双方の周波数のずれである周波数オフセットが、±３．５ＧＨｚ以内であれば、引きこむことができて周波数をロックさせることができる。

一方、ＷＤＭ伝送において、一般的な波長多重用光源を使用した場合、現在の商用光源の発振周波数の確度はおよそ±２．５ＧＨｚであるので、送信側で±２．５ＧＨｚのずれがあり、受信側で±２．５ＧＨｚのずれがあるとすると、システム全体における周波数オフセットは±５．０ＧＨｚに達する。

図３は許容周波数差を示す図である。商用光源を使用した際のシステム内で生じる周波数オフセットの範囲は、下限値が−５ＧＨｚで上限値が＋５ＧＨｚの±５ＧＨｚの範囲である。また、許容周波数差は、下限値が−３．５ＧＨｚで上限値が＋３．５ＧＨｚの±３．５ＧＨｚの範囲である。

したがって、システム内で生じる周波数オフセットが範囲ｈ１、ｈ２に達する可能性があり、この場合は、周波数オフセットの調整可能な許容周波数差から外れてしまうので、引きこむことができず同期が外れてしまう。

また、システム運用時のＡｄｄ／Ｄｒｏｐの動作により、波長切替（伝送ルート切替）などがあった場合には、今まで伝送されていた波長の光信号が、他の波長の光信号に切り替わるので、光信号の波長（周波数）が変化する。すると、それまで一致するように調整していた局部発振光の発振周波数の設定ポイントが変化してしまう。

例えば、図２に示す光伝送システム１の光伝送ノード１ａ−１内の光送信装置２０でＡｄｄされた波長の光信号を後段の光伝送ノード内の受信部にて受信しているとする。
この状態から、光伝送ノード１ａ−１において、今までＡｄｄしていた光信号をスルー光信号に切り替えるような波長切替が発生すると、後段の光伝送ノード側の局部発振光の発振周波数の設定ポイントが変わる可能性がある。設定ポイントの変化量は、局部発振光源の発振周波数の確度から最大で５．０ＧＨｚであるので、引込み範囲から外れる可能性がある。

本技術はこのような点に鑑みてなされたものであり、光信号の周波数変動が生じた場合でも、局部発振光源の発振周波数の適応的な設定制御を行って周波数差を補償し、伝送品質の向上を図った光受信装置を提供するものである。

次に光受信装置１０内の構成および動作について以降詳しく説明する。図４は光受信装置の構成例を示す図である。光受信装置１０−１は、受信部１１−１〜１１−ｎ、モニタ部（OCM：Optical Channel Monitor）１２、制御部１３、プリアンプ１４、波長分離部１５、カプラｃ１、ｃ２を備える。

プリアンプ１４は、ＷＤＭ光信号を受信して増幅する。カプラｃ１は、増幅後のＷＤＭ光信号を２分岐する。２分岐された一方のＷＤＭ光信号は、光送信装置２０側へ送信され、他方のＷＤＭ光信号は、カプラｃ２へ送信される。

カプラｃ２は、受信したＷＤＭ光信号を２分岐する。２分岐された一方のＷＤＭ光信号は、モニタ部１２へ送信され、他方のＷＤＭ光信号は、波長分離部１５へ送信される。
波長分離部１５は、受信したＷＤＭ光信号の波長分離を行い、各波長の光信号を受信部１１−１〜１１−ｎへ送信する。例えば、波長λ１〜λｎの互いに異なる波長が多重されているＷＤＭ光信号が波長毎に分離され、波長λ１〜λｎの各光信号が、受信部１１−１〜１１−ｎそれぞれに対して送信される。

受信部１１−１〜１１−ｎは、局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎを含み、受信した光信号に対して、ディジタルコヒーレント受信処理を行い、クライアント信号を生成して出力する。

モニタ部１２は、カプラｃ２で分岐されたＷＤＭ光信号を受信すると、各波長の光信号の周波数（波長）をモニタし、モニタ結果を出力する。制御部１３は、受信部１１−１〜１１−ｎ内に設置されている局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎに対し、現在設定されている発振周波数と、モニタされた光信号周波数とから周波数補正量を求める。そして、周波数オフセットを低減するように、受信部１１−１〜１１−ｎ内に設置されている局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎに対して発振周波数の設定制御を行う。

次に受信部１１−１〜１１−ｎの内部構成について説明する。図５は受信部の構成例を示す図である。受信部１１は、局部発振光源１１ａ、光ハイブリッド回路１１ｂ、Ｏ／Ｅ部１１ｃ−１〜１１ｃ−４、Ａ／Ｄコンバータ１１ｄ−１〜１１ｄ−４、ディジタル信号処理部１１ｅおよび出力Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１１ｆを備える。

局部発振光源１１ａは、制御部１３からの発振周波数設定制御を受けて、発振周波数を可変に設定して局部発振光を出力する。光ハイブリッド回路１１ｂは、波長分離部１５から出力された光信号と、局部発振光とをミキシングして、光信号の電界情報（光の位相および強度）に対応するベースバンド信号を出力する。

Ｏ／Ｅ部１１ｃ−１〜１１ｃ−４は、電界情報であるベースバンド信号をアナログの電気信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ１１ｄ−１〜１１ｄ−ｎは、所定のサンプリングクロックのサンプリングタイミングで、電界情報を含むアナログ信号を量子化し、ディジタル信号に変換して出力する。

ディジタル信号処理部１１ｅは、ディジタル信号を受信して、ディジタル信号処理による検波を行って復調する。出力Ｉ／Ｆ部１１ｆは、出力インタフェース処理を行ってデータ（クライアント信号）を出力する。

ここで、ディジタルコヒーレント検波では、受信する光信号の周波数と、局部発振光の発振周波数とが許容周波数差の範囲内で一致していることが重要となる。双方の周波数が一致しているときは、光ハイブリッド回路１１ｂ内では、受信光信号と局部発振光とが干渉する。そして、互いの位相が一致すれば強め合って１となり、互いの位相がπずれていれば弱め合って０となることで、光ハイブリッド回路１１ｂからベースバンド信号が出力される。

このように、ディジタルコヒーレント検波では、周波数を略一致させた受信光信号と局部発振光とを干渉させて生成したベースバンド信号から検波を行う（このような検波方式はホモダイン検波と呼ばれる）。

次に光受信装置１０−１の動作についてフローチャートを用いて説明する。図６は動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ１〕制御部１３は、初期運用時などに、受信部１１−１〜１１−ｎ内それぞれの局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎに対して、所定の発振周波数（ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎ）の設定を行う。

〔Ｓ２〕モニタ部１２は、システム運用時、カプラｃ１でＤｒｏｐされ、かつカプラｃ２で分岐されたＷＤＭ光信号を受信し、各波長の光信号の周波数（光信号周波数）をモニタし、モニタ結果を制御部１３へ送信する。

〔Ｓ３〕制御部１３は、局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎに設定した発振周波数の情報（ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎ）と、モニタされた現在の光信号周波数（Ｏ１、Ｏ２、・・・、Ｏｎ）とを比較し、差分値である周波数補正量（α１、α２、・・・、αｎ）を求める（αｋ＝Ｏｋ−ｆｋ）。そして、受信部１１−１〜１１−ｎそれぞれの補正量として、内部メモリに保持する。例えば、周波数補正量（α１、α２、・・・、αｎ）＝（Ｏ１−ｆ１、Ｏ２−ｆ２、・・・、Ｏｎ−ｆｎ）となる。

〔Ｓ４〕制御部１３は、初期運用時に局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎに設定した発振周波数の値に、周波数補正量を加算し、加算後（補正後）の発振周波数を局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎに設定する。

〔Ｓ５〕制御部１３は、ステップＳ４の制御を行った後、受信部１１−１〜１１−ｎ内のエラー状況を確認する。
例えば、受信部１１−１〜１１−ｎのディジタル信号処理部１１ｅなどから、ＬＯＳ（Loss Of Signal）やＬＯＦ（Loss Of Frame）等のアラーム信号が発出された場合は、同期外れなどのエラーが生じていると認識する。または、FEC（Forward Error Correction）訂正カウント情報などによって、エラーを認識することもできる。

〔Ｓ６〕制御部１３は、エラーを発生した受信部（例えば、受信部１１−１とする）に対して、局部発振光源１１ａ−１の発振周波数設定の微調整を行う。この場合、ステップＳ４で設定した際の発振周波数を所定範囲スイープさせ、エラーが収束するか確認し、エラーが収束したときの周波数値を局部発振光源１１ａ−１に設定する。

ここで、上記のステップＳ６についてさらに詳しく説明する。受信部１１−１〜１１−ｎにおける許容周波数差をＡ、局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎの局部発振光の発振周波数確度をＢ、モニタ部１２のモニタ精度をＣとする。

このとき、Ａ≧Ｂ＋Ｃの条件を満たす場合は、ステップＳ４までの制御フローによって、局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎそれぞれの発振周波数を適切に設定することができる（光信号周波数と発振周波数との周波数オフセットを、許容周波数差以内に設定することができる）。したがって、すべての受信部１１−１〜１１−ｎで同期がとれるので、正常な信号疎通が可能である。

一方、Ａ≧Ｂ＋Ｃの条件を満たさない場合について考える。例えば、Ａ＝３．５ＧＨｚ（ＱＰＳＫ方式での累乗法かつＯＴＵ４レートの場合）とし、Ｂ＝２．５ＧＨｚ（商用局部発振光源の周波数確度）とする。

この場合、モニタ部１２に必要なモニタ精度は、（Ａ−Ｂ）＝（３．５−２．５）≧Ｃであるから、Ｃは１．０ＧＨｚ以下となる。したがって、モニタ精度が１．０ＧＨｚ以下であれば問題はないが、例えば、モニタ精度が１．２５ＧＨｚの場合は、０．２５ＧＨｚの精度不足が生じることになる。

モニタ部１２に精度不足があると、ステップＳ４で算出した補正後の発振周波数では、許容周波数差以内での設定を行うことが難しくなる。したがって、モニタ部１２の精度不足がある場合には、精度不足を考慮したステップＳ５以降の処理が行われる。

すなわち、エラーの認識後において、モニタ部１２の精度不足量Ｄは、Ｄ＝±（Ｂ＋Ｃ−Ａ）として、あらかじめ求められるので、ステップＳ４で一旦設定した発振周波数を基準にして、精度不足量−Ｄ〜＋Ｄの範囲において、発振周波数をスイープする。

そして、受信部１１−１内部のエラーがクリアされることを確認し、エラーがクリアされたときの発振周波数を局部発振光源１１ａ−１に設定する。
以上説明したように、上記のようなステップＳ１〜Ｓ４の制御を行うことにより、光信号の周波数変動が生じた場合でも、局部発振光源における許容周波数差を確実に満たして、局部発振光源の発振周波数の適応的に設定することができるので、周波数オフセットを補償して伝送品質の向上を図ることが可能になる。

また、上記のステップＳ５、Ｓ６の制御により、受信部からのエラーを認識した際は、モニタの精度不足量にもとづいて発振周波数の微調整を行って、局部発振光源に発振周波数の設定制御を行う構成とした。

これにより、モニタの精度不足があるような場合でも、高品質に局部発振光源の発振周波数の設定を行うことができ、局部発振光源における許容周波数差を確実に満たした周波数オフセットの補償を行うことが可能になる。

なお、光受信装置１０−１において、モニタ部１２が、Ｄｒｏｐ波長の光信号をモニタしている場合に、ＷＤＭ回線からのＤｒｏｐが無い受信部があると認識したとする。
この場合、制御部１３は、モニタ結果にもとづき、該受信部内の局部発振光源の電源を断する制御を行う。このように、受信動作していない受信部の局部発振光源の電源を断することにより、低消費電力化を実現することができる。

次に光受信装置１０の他の実施の形態について説明する。図７は光受信装置の構成例を示す図である。光受信装置１０−２は、受信部１１−１〜１１−ｎ、モニタ部１２、制御部１３、プリアンプ１４、可変波長フィルタ１６−１〜１６−ｎおよびカプラｃ１〜ｃ３を備える。

図４で示した光受信装置１０−１と主に異なる箇所は、波長分離部１５が、１入力・ｎ出力の分岐を行うカプラｃ３になっていること、また、可変波長フィルタ１６−１〜１６−ｎをあらたに含むことである。

カプラｃ３は、カプラｃ２から出力されたＷＤＭ光信号をｎ経路に分岐して出力する。可変波長フィルタ１６−１〜１６−ｎはそれぞれ、分岐された後のＷＤＭ光信号を受信し、制御部１３からの透過波長フィルタリング指示にもとづき、所定波長の光信号を透過する。

例えば、可変波長フィルタ１６−１〜１６−ｎそれぞれに対して、波長λ１〜λｎの透過波長フィルタリング指示が与えられた場合は、可変波長フィルタ１６−１は波長λ１の光信号を透過出力し、同様にして、可変波長フィルタ１６−ｎは波長λｎの光信号を透過出力する。

次に光受信装置１０−２の動作についてフローチャートを用いて説明する。図８は動作を示すフローチャートである。
〔Ｓ１ａ〕制御部１３は、初期運用時等に、可変波長フィルタ１６−１〜１６−ｎに対して、透過波長フィルタリングの設定を行う。さらに、受信部１１−１〜１１−ｎ内それぞれの局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎに対して、所定の発振周波数（ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎ）の設定を行う。

〔Ｓ２〕モニタ部１２は、システム運用時、カプラｃ１でＤｒｏｐされ、かつカプラｃ２で分岐されたＷＤＭ光信号を受信し、各波長の光信号の周波数（光信号周波数）をモニタし、モニタ結果を制御部１３へ送信する。

〔Ｓ３〕制御部１３は、局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎに設定した発振周波数の情報（ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｎ）と、モニタされた現在の光信号周波数（Ｏ１、Ｏ２、・・・、Ｏｎ）とを比較し、差分値である周波数補正量（α１、α２、・・・、αｎ）を求める（αｋ＝Ｏｋ−ｆｋ）。そして、受信部１１−１〜１１−ｎそれぞれの補正量として、内部メモリに保持する。

〔Ｓ４〕制御部１３は、初期運用時に局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎに設定した発振周波数の値に、周波数補正量を加算し、加算後（補正後）の発振周波数を局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−ｎに設定する。

〔Ｓ５〕制御部１３は、ステップＳ４の制御を行った後、受信部１１−１〜１１−ｎ内のエラー状況を確認する。
〔Ｓ６ａ〕制御部１３は、エラーを発生した受信部（例えば、受信部１１−１とする）に対して、局部発振光源１１ａ−１の発振周波数設定の微調整を行う。この場合、ステップＳ４で設定したときの発振周波数を所定範囲スイープさせ、エラーが収束するか確認し、エラーが収束したときの周波数値を局部発振光源１１ａ−１に設定する。なお、局部発振光源１１ａ−１の周波数補正時に、可変波長フィルタ１６−１の波長設定も同時に変更する（微調整した発振周波数に対応する波長でフィルタの再設定を行う）。

上記のように、光受信装置１０−２のような構成とすることで、波長無依存（カラーレス）のシステムを構成することができ、信号波長の動的な変化にも柔軟に対応した伝送を行うことが可能になる。

次に光受信装置１０の他の実施の形態について説明する。図９は光受信装置の構成例を示す図である。光受信装置１０−３は、受信部１１−１〜１１−ｎ、モニタ部１２、制御部１３、プリアンプ１４、可変波長フィルタ１６−１〜１６−ｎおよびカプラｃ１、ｃ３−１を備える。

図７で示した光受信装置１０−２と主に異なる箇所は、カプラｃ２が無くなり、カプラｃ３が１入力・（ｎ＋１）出力のカプラｃ３−１になっていること、さらに、カプラｃ３−１の出力端とモニタ部１２の入力端とが接続していることである。

カプラｃ３−１は、カプラｃ１から出力されたＷＤＭ光信号を（ｎ＋１）経路に分岐して出力する。＃１〜＃ｎまでの分岐経路には可変波長フィルタ１６−１〜１６−ｎが接続し、＃（ｎ＋１）の分岐経路には、モニタ部１２の入力端が接続する。このように、カプラｃ３−１の１つの出力端とモニタ部１２の入力端とを接続することにより、図７で示したカプラｃ２を削除することができ、実装規模の低減化を図ることが可能になる。

次に光受信装置１０の他の実施の形態について説明する。図１０は光受信装置の構成例を示す図である。光受信装置１０−４は、受信部１１−１〜１１−ｎ、モニタ部１２、制御部１３、プリアンプ１４、可変波長フィルタ１６−１〜１６−ｎ、カプラｃ１〜ｃ３およびスイッチ部１７を備える。

図７で示した光受信装置１０−２と主に異なる箇所は、受信部１１−１〜１１−ｎの出力信号をスイッチングするスイッチ部１７をあらたに備えることにある。スイッチ部１７は、制御部１３からのスイッチ指示にもとづき、受信部１１−１〜１１−ｎの出力信号を所定のポートへスイッチングする。

次に光受信装置１０−４の動作についてフローチャートを用いて説明する。図１１、図１２は動作を示すフローチャートである。なお、以降では、受信部１１−１〜１１−（ｎ−１）が動作し、受信部１１−ｎを予備（未使用）の受信部として説明する。

〔Ｓ１１〕制御部１３は、初期運用時等に、可変波長フィルタ１６−１〜１６−（ｎ−１）に対して、透過波長フィルタリングの設定を行う。さらに、受信部１１−１〜１１−（ｎ−１）内それぞれの局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−（ｎ−１）に対して、所定の発振周波数（ｆ１、ｆ２、・・・、ｆ（ｎ−１））の設定を行う。

〔Ｓ１２〕モニタ部１２は、システム運用時、カプラｃ１でＤｒｏｐされ、カプラｃ２で分岐されたＷＤＭ光信号を受信し、各波長の光信号の周波数（光信号周波数）をモニタし、モニタ結果を制御部１３へ送信する。

〔Ｓ１３〕制御部１３は、局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−（ｎ−１）に設定した発振周波数の情報（ｆ１、ｆ２、・・・、ｆ（ｎ−１））と、モニタされた現在の光信号周波数（Ｏ１、Ｏ２、・・・、Ｏ（ｎ−１））とを比較し、差分値である周波数補正量（α１、α２、・・・、α（ｎ−１））を求める（αｋ＝Ｏｋ−ｆｋ）。そして、受信部１１−１〜１１−（ｎ−１）それぞれの補正量として、内部メモリに保持する。

〔Ｓ１４〕制御部１３は、初期運用時に局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−（ｎ−１）に設定した発振周波数の値に、周波数補正量を加算し、加算後（補正後）の発振周波数を局部発振光源１１ａ−１〜１１ａ−（ｎ−１）に設定する。

〔Ｓ１５〕制御部１３は、ステップＳ１４の制御を行った後、受信部１１−１〜１１−（ｎ−１）内のエラー状況を確認する。
〔Ｓ１６〕制御部１３は、エラーを発生した受信部（例えば、受信部１１−１とする）に対して、局部発振光源１１ａ−１の発振周波数設定の微調整を行う。この場合、ステップＳ１４で設定したときの発振周波数を所定範囲スイープさせ、エラーが収束するか確認し、エラーが収束したときの周波数値を局部発振光源１１ａ−１に設定する。なお、局部発振光源１１ａ−１の周波数補正時に、可変波長フィルタ１６−１の波長設定も同時に変更する（微調整した発振周波数に対応する波長でフィルタの再設定を行う）。

〔Ｓ１７〕制御部１３は、受信部１１−１〜１１−（ｎ−１）の障害（故障）検出を行う。例えば、受信部１１−１〜１１−（ｎ−１）内の各構成要素（局部発振光源、Ａ／Ｄコンバータ、ＤＳＰ等）からのアラームを監視し、障害の発生状況を確認する。

〔Ｓ１８〕制御部１３は、障害が発生している受信部である障害受信部を検出すると、モニタ部１２での波長モニタ結果を参照して、予備受信部（現在未使用の受信部）の特定を行う。ここでは、波長λ１の光信号を受信する受信部１１−１が故障したとし、受信部１１−ｎを予備受信部とする。

〔Ｓ１９〕制御部１３は、可変波長フィルタ１６−ｎに対して、透過波長λ１のフィルタリングを設定する。さらに、受信部１１−ｎの局部発振光源１１ａ−ｎに対して、発振周波数を設定する。なお、ここで設定する周波数の値は、受信部１１−１に設定していた値と同じ値の周波数である。

〔Ｓ２０〕制御部１３は、ステップＳ１５、Ｓ１６と同様な処理を行って、受信部１１−ｎのエラー状況を確認し、エラーがあれば上述したスイープ制御によって、該エラーが収束する周波数に微調整する。

〔Ｓ２１〕制御部１３は、スイッチ部１７に対して、受信部１１−ｎの出力先を、受信部１１−１の出力先が接続されていたポートｐ１に接続する指示を与える。スイッチ部１７は該指示にもとづきスイッチングを行う。

このように、光受信装置１０−４の構成によれば、システム運用中に、受信部で障害が発生した際のプロテクションにも対応することが可能になる。例えば、従来の光受信装置において受信部内部のデバイス障害（故障）が発生した場合、受信部自体の交換が必要となり復旧までに時間を要していたが、光受信装置１０−４のような構成とすることで、短時間でのプロテクション動作が可能になる。

以上説明したように、光受信装置１０では、ＷＤＭ回線からＤｒｏｐされる光信号をモニタして、モニタした周波数（波長）情報にもとづいて、受信部内の局部発振光源の発振周波数を適応的に設定制御する構成とした。

これにより、回線切替等の光信号周波数の変化があった場合でも、ディジタルコヒーレント受信の許容周波数差を満たして、局部発振光源の発振周波数を適切に設定することができるので、周波数オフセットを補償して伝送品質の向上を図ることが可能になる。

また、モニタの精度不足量にもとづいて、発振周波数の微調整を行うので、モニタの精度不足がある場合でも、高品質に局部発振光源の発振周波数の設定を行うことが可能になる。さらにまた、受信部に障害が発生した場合でも、予備の受信部を使用したプロテクション制御を行うので、障害発生時の信号疎通（回復）時間の高速化につながる。

以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。

１０ 光受信装置
１１ 受信部
１１ａ 局部発振光源
１２ モニタ部
１３ 制御部

Claims (11)

1. 光信号と、局部発振光源から発振される局部発振光とを混合してコヒーレント受信を行う受信部と、
   前記光信号の周波数である光信号周波数をモニタするモニタ部と、
   前記光信号周波数と前記局部発振光源の発振周波数とから周波数補正量を求め、前記周波数補正量にもとづき、前記局部発振光源の前記発振周波数の設定制御を行って、前記光信号周波数と前記発振周波数との周波数差を減少させる制御部と、
   を有する光受信装置。
2. 前記制御部は、前記発振周波数の設定制御をした後に、前記受信部内でエラーが発生した場合は、前記発振周波数を所定範囲スイープさせ、前記エラーが収束したときの周波数値を前記局部発振光源に設定する請求項１記載の光受信装置。
3. 前記制御部は、前記局部発振光源の発振周波数確度と前記モニタ部のモニタ精度との和から前記周波数差の許容値を引いた値であるモニタ精度不足量の範囲内で、前記発振周波数をスイープさせる請求項２記載の光受信装置。
4. 波長多重光信号の波長分離を行う波長分離部と、
   波長分離経路毎に配置されて、波長分離された各波長の光信号と、局部発振光源から発振される局部発振光とを混合してコヒーレント受信を行う複数の受信部と、
   前記光信号の周波数である光信号周波数をモニタするモニタ部と、
   前記受信部毎に、前記光信号周波数と前記局部発振光源の発振周波数とから周波数補正量を求め、前記周波数補正量にもとづき、前記局部発振光源の前記発振周波数の設定制御を行って、前記光信号周波数と前記発振周波数との周波数差を減少させる制御部と、
   を有する光受信装置。
5. 前記制御部は、前記発振周波数の設定制御をした後に、前記受信部内でのエラーが発生した場合は、補正後の前記発振周波数を所定範囲スイープさせ、前記エラーが収束したときの周波数値を前記局部発振光源に設定する請求項４記載の光受信装置。
6. 前記制御部は、前記局部発振光源の発振周波数確度と前記モニタ部のモニタ精度との和から前記周波数差の許容値を引いた値であるモニタ精度不足量の範囲内で、前記発振周波数をスイープさせる請求項５記載の光受信装置。
7. 波長多重光信号を複数の経路に分岐する分岐部と、
   分岐経路毎に配置されて、分岐後の前記波長多重光信号から所定の波長の光信号を透過し、透過した前記光信号と、局部発振光源から発振される局部発振光と、を混合してコヒーレント受信を行う複数の受信部と、
   前記光信号の周波数である光信号周波数をモニタするモニタ部と、
   前記受信部毎に、前記光信号周波数と前記局部発振光源の発振周波数とから周波数補正量を求め、前記周波数補正量にもとづき、前記局部発振光源の前記発振周波数の設定制御を行って、前記光信号周波数と前記発振周波数との周波数差を減少させる制御部と、
   を有する光受信装置。
8. 前記受信部は、分岐後の前記波長多重光信号から所定の波長の光信号を透過する波長可変フィルタを有し、
   前記制御部は、前記周波数補正量にもとづき、前記波長可変フィルタの透過する波長の設定制御を行うことを特徴とする請求項７記載の光受信装置。
9. 前記制御部は、前記発振周波数の設定制御をした後に、前記受信部内でのエラーが発生した場合は、補正後の前記発振周波数を所定範囲スイープさせ、前記エラーが収束したときの周波数値を前記局部発振光源に設定する請求項７記載の光受信装置。
10. 前記制御部は、前記局部発振光源の発振周波数確度と前記モニタ部のモニタ精度との和から前記周波数差の許容値を引いた値であるモニタ精度不足量の範囲内で、前記発振周波数をスイープさせる請求項９記載の光受信装置。
11. 前記受信部の出力先を所定のポートへ接続するスイッチ部をさらに備え、
    前記制御部は、障害が発生した前記受信部である障害受信部を認識すると、予備の前記受信部である予備受信部に対して、前記障害受信部で受信されていた前記光信号の透過波長および前記発振周波数を設定し、
    前記スイッチ部は、前記予備受信部の出力先を、前記障害受信部の出力先が接続されていたポートに接続する請求項７記載の光受信装置。

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