JP6175330B2 - 光送信装置、光受信装置、信号重畳装置、信号重畳システム、および、信号重畳方法 - Google Patents

Description

本発明は、光通信システムにおいて主信号である高速信号に影響を与えることなく監視制御信号等の低速信号を重畳し送受信する技術に関する。

ダークファイバ等の通信事業者が保有するファイバを用いたサービスでは、図１に示すように、ファイバを介して通信装置９０１と通信装置９０２の２つの通信装置を接続するポイントツーポイントでの独自の光リンクを構成することが可能である。図１では、異なる伝送方向で１本のファイバを共用するように記載している。異なる伝送方向で１本のファイバを用いても、伝送方向ごとに別ファイバを用いてもよい。光通信システムでは、伝送される信号の物理層を任意に設定できるため、様々な信号を伝送することが可能であり、データ通信に広く用いられるＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＯＴＮ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）だけでなく、データサーバ等で広く用いられるＦＣ（Ｆｉｂｅｒ Ｃｈａｎｎｅｌ）等の信号も伝送可能である。

さらに、移動通信システムにおいて、無線セル内の接続性を向上させるため、リモートアンテナを用いた基地局構成で用いられるＣＰＲＩ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｕｂｌｉｃ Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（例えば、非特許文献１参照。）やＯＢＳＡＩ（Ｏｐｅｎ Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ）（例えば、非特許文献２参照。）規格の信号を伝送し、基地局用のネットワークとして用いることも可能である。この基本構成は図２に示すように、無線変復調を行う無線制御装置（ＲＥＣ）９１１と無線送受信を行う無線装置（ＲＥ）９１２に無線基地局機能を分割し、それらの間をファイバで接続する。伝送方法としては、ファイバを用いてデジタル化した無線信号を伝送する。

また、最近のＭＳＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｓｏｕｒｃｅ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）に基づく光トランシーバがコモディティ化しており、ＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ−Ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）、ＳＦＰ＋（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ−Ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）等の低廉なトランシーバモジュールで様々な伝送速度、フレームフォーマットの信号を容易に伝送することが可能となっている。

さらに、このようなネットワークを用いて複数セクタを収容する場合、これに対応して複数のＲＥが必要となることから複数本のファイバで接続されるが、ファイバ資源（距離、あるいは、本数）が十分でない場合は波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送技術により、必要なファイバ資源を低減することが可能である。この場合、ＲＥＣ９１１およびＲＥ９１２の光トランシーバを改造せずに、図３に示すように波長合分波器９２１、９２２を介してリンクを構成する形態が適していると考えられる。また、波長多重伝送の場合、各波長で提供されるサービスは異なっていても波長ごとにリンクが独立しているため、ファイバを保有する事業者のサービスとして光回線を提供することも可能である。

Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｕｂｌｉｃ Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＣＰＲＩ）制定、"ＣＰＲＩ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖ５．０"、２０１１年９月２１日発行、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｐｒｉ．ｉｎｆｏ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ＣＰＲＩ＿ｖ＿５＿０＿２０１１―０９―２１．ｐｄｆ Ｏｐｅｎ Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ （ＯＢＳＡＩ）制定、"Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｏｉｎｔ ３ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｖｅｒｓｉｏｎ ４．２"、２０１０年発行、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｂｓａｉ．ｃｏｍ／ｓｐｅｃｓ／ＲＰ３＿Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ＿Ｖ４．２．ｐｄｆ

これら様々な信号が伝送可能な光通信システムにおいて、ファイバの監視や光リンクの監視制御をリモートで行えることは、安定運用や保守管理コストの低減の観点から重要である。そのためには、リモート監視制御のための回線が必要となる。

物理的な別回線を用いて構成する場合、回線設置費用および回線使用料がコストに影響するため、光リンクを介して監視制御情報を転送できることが望ましい。また、通信装置の運用主体と光リンクの運用主体が異なる場合、光リンクで伝送されるデータ信号の一部として監視制御情報を転送することは難しい。

波長多重伝送技術により監視制御信号を多重する方法もあるが、監視制御用の光リンクのコスト増が課題となる。

光リンクで伝送されるデータ信号を一旦終端して監視制御信号を多重する方法もある。しかし、高速回路の規模が大きくなり、コスト増となる他、処理遅延が増加するため、低遅延が要求されるリンクには適さない。また、データ信号のフレームフォーマットに依存するため、フレームフォーマット毎に異なる回路を用いる必要がある。さらに、通信装置の運用主体と光リンクの運用主体が異なる場合、前者の管理下にあるデータ信号内に、後者が監視制御信号を書き込みあるいは読み出す場合には、両者間で調整が必要となり実現は容易ではない。

また、光変調器で低周波信号を重畳する手法もある。この手法は、特殊な送信回路が必要となるため、ＳＦＰモジュールのように低廉化している光トランシーバを用いることはできず、高コストなトランシーバが必要となる。

さらに、データ信号がＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の内周波数同期型のＳｙｎｃ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔや、ＣＰＲＩ、あるいは、ＯＢＳＡＩの場合は、周波数同期を行う観点から、高伝送エラー、高遅延、高ジッタが許容される監視制御信号が重畳されても、低エラーおよび低ジッタである、という要件も満たさなければならない。

上記目的を達成するため、本発明では、高速信号に送信低周波信号を重畳し、光信号に変換する。あるいは、受信した光信号を電気信号に変換し、振幅軸方向で波形整形して高速信号と受信低周波信号を分離する。

具体的には、本発明は、送信低速信号を変調した送信低周波信号を出力する低周波信号変調回路と、高速信号に前記送信低周波信号を重畳した送信重畳信号を出力する低周波信号重畳回路と、前記送信重畳信号を光信号に変換して送信する電気光変換回路と、を備え、前記低周波信号重畳回路は、前記高速信号より２０ｄＢ以上低い電力で前記送信低周波信号を重畳し、前記電気光変換回路は、前記送信重畳信号にリミティング処理を施した後、光信号に変換して送信する光送信装置である。
本発明の光送信装置は、簡易な回路構成で、高速信号と低速信号を多重することができる。

具体的には、本発明は、受信した波長多重された光信号から波長の異なる２以上の光信号の一部をそれぞれ波長分波して分岐し、残りを通過させる光分岐回路と、前記光分岐回路からの波長分波された２以上の光信号をそれぞれ受信する２以上の光受信装置と、を備え、前記光受信装置は、前記光分岐回路からの波長分波された光信号を光電気変換して受信重畳信号を出力する光電気変換回路と、前記受信重畳信号から受信低周波信号を抽出する低周波信号抽出回路と、前記受信低周波信号を復調して受信低速信号を出力する低周波信号復調回路と、を備える光多重受信装置である。
本発明の光多重受信装置は、簡易な回路構成で、波長多重された光信号から高速信号と低速信号を分離することができる。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

以上述べたように、本発明は、データ信号である高速信号に影響を与えることなく、監視制御信号等の低速信号を容易に多重、分離することが可能となる。

ファイバを介しての通信装置間の光リンクを説明する図である。 ファイバを介しての通信装置間の光リンクを説明する図である。 ファイバを介しての通信装置間の光リンクを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムにおいて、ＳＦＰ又はＳＦＰ＋トランシーバの構成を説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムにおいて、バイアスティを用いて低周波信号を重畳する構成を説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムにおいて、電力分配合成器を用いて低周波信号を重畳する構成を説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムにおいて、バイアスティを用いて低周波信号を分離する構成を説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムにおいて、電力分配合成器を用いて低周波信号を重畳する分離を説明する図である。 ８ｂ１０ｂ信号のスペクトルである。 ６４ｂ６６ｂ信号のスペクトルである。 ベースラインのワンダを表す図である。 リミティングアンプ出力スペクトルと波形である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。 本発明に係る信号重畳システムを説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書および図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
実施形態１を図４で説明する。図４は、本実施形態に係る送信装置及び受信装置の一例を示す。送信装置は、低周波信号変調回路１１６、低周波信号重畳回路１１２、電気光変換回路（Ｅ／Ｏ）１１４を備える。受信装置は、光電気変換回路（Ｏ／Ｅ）１２１、低周波信号分離回路１２２、低周波信号復調回路１２３を備える。送信装置及び受信装置で信号重畳装置１０１を構成する。以下の説明では、高速信号については、送信側と受信側で特に名称に区別を設けていない。

通常は、２台の通信装置１００間で光通信を行う。通信装置１００同士の光リンクを利用して、２台の信号重畳装置１０１間で監視制御信号等の低速信号の通信回線を確保する。ここで、図４に記載の信号重畳装置１０１が対向して通信する場合に、それぞれ、第１の信号重畳装置１０１−１、および、第２の信号重畳装置１０１−２と称することとする。

伝送インタフェース回路１１１及び１２４は、高速信号を生成終端する通信装置１００と接続される。電気光変換回路１１４と光電気変換回路１２１を併せて、光トランシーバ１１３と称する。光トランシーバ１１３は、ファイバを介して、別の信号重畳装置の光トランシーバと接続される。

第１の信号重畳装置１０１−１から第２の信号重畳装置１０１−２への高速信号の伝送に関して、第１の信号重畳装置１０１−１の伝送インタフェース回路１１１から入力される高速信号は、低周波信号重畳回路１１２を通して電気光変換回路１１４に入力され、電気光変換回路１１４で電気信号から光信号に変換され、ファイバに向けて送信される。

第２の信号重畳装置１０１−２から第１の信号重畳装置１０１−１への高速信号の伝送に関して、第１の信号重畳装置の光電気変換回路１２１では、ファイバから入力される光信号が電気信号に変換され、低周波信号分離回路１２２を通して伝送インタフェース回路１２４に高速信号として出力される。

第１の信号重畳装置１０１−１から第２の信号重畳装置１０１−２への低速信号の伝送に関して、第１の信号重畳装置１０１−１の監視制御回路１１５から出力され、第２の信号重畳装置１０１−２の監視制御回路１１５に伝送される送信低速信号について説明する。監視制御回路１１５からの監視制御信号等の送信低速信号は、第１の信号重畳装置１０１−１の低周波信号変調回路１１６で変調され、送信低周波信号として低周波信号重畳回路１１２に出力される。送信低周波信号は、低周波信号重畳回路１１２で伝送インタフェース回路１１１からの高速信号と重畳され、送信重畳信号として電気光変換回路１１４に出力される。送信低周波信号と高速信号の重畳は、周波数多重でもよいし、単純加算でもよい。送信重畳信号は、電気光変換回路１１４で光信号に変換されてファイバに向けて送信される。

第２の信号重畳装置１０１−２から第１の信号重畳装置１０１−１への低速信号の伝送に関して、第１の信号重畳装置１０１−１の光電気変換回路１２１で、ファイバを通して受信した光信号は、電気信号に変換され受信重畳信号として出力される。低周波信号分離回路１２２で受信重畳信号から受信低周波信号が分離され、受信低周波信号は、低周波信号復調回路１２３に出力され、高速信号は伝送インタフェース回路１２４に出力される。受信低周波信号の振幅は高速信号に比較して十分に小さいため、高速信号は単純に受信重畳信号を分岐してもよいし、受信重畳信号から高速信号を周波数分離してもよい。受信低周波信号は、受信重畳信号から低周波成分を周波数分離して抽出することが望ましい。受信低周波信号は、低周波信号復調回路１２３で監視制御信号等の受信低速信号に復調される。復調された受信低速信号は、監視制御回路に入力される。

本実施形態において、第１の信号重畳装置１０１−１と対向する第２の信号重畳装置１０１−２での動作についても同様である。このようにして本実施形態では、監視制御信号等の低速信号を双方向で伝送することが可能となる。

監視制御回路１１５は、監視制御信号を折り返して光リンクを確認する折り返し試験を行うほか、信号重畳装置１０１自体の監視制御を行ってもよい。また、特定の信号重畳装置１０１、例えば、第１の信号重畳装置１０１−１の監視制御回路１１５をコンソールと接続し、オペレータやソフトウェアがこれを操作し、他の信号重畳装置１０１、例えば、第２の信号重畳装置１０１−２の監視制御回路１１５をリモートで監視制御してもよい。

上記に記載した、信号重畳装置１０１の監視制御に必要な回路、折り返し機能、コンソール並びに接続ケーブルは、図４では省略している。また、本実施形態では、監視制御回路が生成終端する監視制御信号を重畳する事例を説明しているが、もちろん他の回路が生成終端する他のデータを重畳することも可能である。

本実施形態では、送信低周波信号は、高速信号の振幅に比較して十分に小さい値とし、重畳された高速信号及び送信低周波信号、つまり送信重畳信号は、電気光変換回路１１４で、振幅軸方向で波形整形される。送信低周波信号は、高速信号の振幅に比較して十分に小さいため、電気光変換回路１１４で振幅軸方向で波形整形されると、高速信号の遷移部分以外では送信低周波信号の成分は抑圧される。振幅軸方向の波形整形には、リミティング処理が適用される。例えば、汎用のＳＦＰトランシーバ又はＳＦＰ＋トランシーバを適用することができる。

受信低周波信号についても同様である。受信低周波信号は、高速信号の振幅に比較して十分に小さい値とし、重畳された高速信号及び受信低周波信号、つまり受信重畳信号は、光電気変換回路１２１で、振幅軸方向で波形整形される。振幅軸方向の波形整形には、リミティング処理が適用される。例えば、汎用のＳＦＰトランシーバ又はＳＦＰ＋トランシーバを適用することができる。

受信低周波信号は、高速信号の振幅に比較して十分に小さいため、振幅軸方向で波形整形されると、高速信号の遷移部分以外では、受信低周波信号の成分は抑圧される。そのため、受信低周波信号は高速信号の識別には影響を与えない。一方、受信低周波信号は、周波数帯域が狭いため、高速信号の遷移部分から抽出することができる。

ＳＦＰトランシーバは、図５のように構成することができる。図５では、説明に必要な主要部のみを記載し、バイアス系、電源系、光学系等は記載を省略している。高速信号及び送信低周波信号の重畳された送信重畳信号は、差動信号としてＡＣ結合で入力され、ドライバアンプでリミティング処理され、レーザを変調し光信号として出力される。また、光検出器で受信された光信号は、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）で増幅された後に、リミティングアンプ（ＬＩＭ）でリミティング処理された後、ＡＣ結合で差動信号として出力される。

低周波信号重畳回路１１２について、図６のようにバイアスティを用いて低周波信号変調回路１１６からの送信低周波信号を重畳する構成と、図７のようにパワー・ディバイダやパワー・スプリッタなどのような抵抗を利用した電力分配合成器を用いる構成がある。

図６はバイアスティを用いた低周波信号重畳回路１１２の例である。バイアスティの低域カットオフ周波数を光トランシーバの低域カットオフ周波数より高くすることにより、送信低周波信号を重畳し伝送することが可能となる。この場合、低域カットオフ周波数の上限は高速信号に影響を与えない値とする必要がある。

図７は電力分配合成器を用いた低周波信号重畳回路１１２の例である。低周波信号側の抵抗値を十分に高くとることで、高速信号側のインピーダンス整合が保てるため、高速信号に影響を与えることなく送信低周波信号を重畳することが可能となる。この場合、抵抗による減衰分を考慮して送信低周波信号を重畳する必要がある。

高速信号が差動信号であるため、送信低周波信号を差動信号として入力することが最適である。例えば、図６（ａ）、図７（ａ）の構成である。しかし、高速信号への影響はほとんどないため、差動信号を伝達する線路の線路長が等長であれば、片側のみに送信低周波信号を重畳してもよい。図６（ｂ）、図６（ｃ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）の構成である。

低周波信号分離回路１２２についても、図８に示すバイアスティ又は図９に示す電力分配合成器で構成することができる。但し、電力分配合成器の場合、低周波信号復調回路１２３側に高速信号の成分も出力されることから、キャパシタ等を用いてローパスフィルタを構成し、高周波成分を抑圧する必要がある。このように分離された信号からさらにバンドパスフィルタで受信低周波信号を抽出し、低周波信号復調回路１２３に入力する。

本実施形態の説明において、光トランシーバのＡＣ結合に用いられるキャパシタの容量は０．１μＦ程度であり、差動インピーダンスは１００Ωであるため、光トランシーバの低域カットオフ周波数は、３０ｋＨｚ程度になる。このため、低周波信号の周波数の下限は、１０ｋＨｚ程度となる。また、低周波信号重畳回路１１２又は低周波信号分離回路１２２でバイアスティを用いる場合、バイアスティの低域カットオフ周波数を高速信号に影響を与えない値にする必要があり、その値は高速信号のライン符号化方法により異なる。例えば、８ｂ１０ｂ符号化を用いる場合、図１０の数値シミュレーションが示すように伝送速度（規格化周波数１）の１千分の１以下であれば信号スペクトルはほとんどないため、バイアスティの低域カットオフ周波数をその程度の値以下に設定することが可能である。

一方、６４ｂ６６ｂ符号化を用いる場合には、図１１の数値シミュレーションが示すように伝送速度の１０万分の１以下の周波数にまでスペクトルが存在している。この場合、バイアスティで高速信号の低域周波数成分をカットすると、一般に波形のベースラインワンダが生じる。図１２に示すグラフは、低域周波数成分のカットオフ周波数とベースラインワンダの関係を、数値シミュレーションにより導出したもので、横軸を規格化周波数（伝送速度を１）、縦軸をｒｍｓ％でそれぞれ表している。１％以下のワンダを想定すると、バイアスティの低域カットオフ周波数を規格は周波数（伝送速度）の１万分の１程度の周波数以下に設定可能である。同様に、電力分配合成器を用いる場合には、８ｂ１０ｂ符号化の場合又は６４ｂ６６ｂ符号化の場合、それぞれ、伝送速度の１千分の１あるいは伝送速度の１万分の１が光トランシーバの低域カットオフ周波数よりも高い周波数であればよい。但し、受信低周波信号を分離する際に用いるバンドパスフィルタの比帯域の関係から、上限の周波数を抑える必要がある。

以上の点を考慮すると、バイアスティを用いる場合で、１０〜１００ｋＨｚ程度、電力分配合成器を用いる場合で１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の間で送信低周波信号の搬送波周波数を設定可能である。

電気光変換回路のドライバアンプのリミティング動作によりデータの遷移部分以外では送信低周波信号の成分は抑圧される。したがって、高速信号の電力に対して送信低周波信号の電力が２０ｄＢ以上（１００分の１以下）低ければ問題とはならない。図１３に２０ｄＢの電力差で送信低周波信号を重畳した場合の、リミティング機能付きのドライバアンプの出力スペクトル（図１３（ａ））と波形（図１３（ｂ））の数値シミュレーション例を示す。波形の遷移部分では送信低周波信号は十分に得られており、波形の遷移部分以外では高速信号の波形劣化はほとんどない。

送信低周波信号で伝送される監視制御信号等の送信低速信号の伝送速度は、１ｋｂ／ｓ以下で十分である。また、変調方法としては、振幅変調（ＡＳＫ）、位相変調（ＰＳＫ）等様々な変調方法が適用可能であり、２値であればＡＮＤやＥＸＯＲといった論理回路で容易に変調回路を実現できる。したがって、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）のようなプログラム可能な回路へ実装することができる。また、実装規模も小さいため、高速信号用の回路と同じＩＣに変調回路を実装することも可能である。

以上説明したように、本実施形態では、簡単な構成で低速信号を高速信号に重畳して伝送することができることが分かる。

なお、実施形態１では、信号重畳装置１０１は、伝送インタフェース回路１１１を介して通信装置１００と接続されるものとしたが、これらを１つの装置として実装することも可能である。

信号重畳装置１０１−１及び信号重畳装置１０１−２で、信号重畳システムを構成する。この場合、信号重畳装置１０１−１と信号重畳装置１０１−２とで対向して、高速信号あるいは、送信低速信号及び受信低速信号を送受信することになる。

（実施形態２） 実施形態２を図１４で説明する。図１４は、本実施形態に係る信号重畳装置の一例を示す。信号重畳装置２０１は、光分岐回路２１１、光電気変換回路（Ｏ／Ｅ）２１２、低周波信号抽出回路２１３、低周波信号復調回路２１４を備える。実施形態２の信号重畳装置２０１は光信号を透過させる際、光分岐回路２１１が光信号の一部を分岐し、低速信号だけを受信する。

まず、ファイバからの光信号の一部が光分岐回路２１１で分岐される。分岐された光信号には高速信号も含まれている。分岐された光信号は、光電気変換回路２１２で電気信号に変換され、さらに、振幅軸方向で波形整形されて受信重畳信号として出力される。低周波信号抽出回路２１３では、受信重畳信号から受信低周波信号が抽出される。この低周波信号抽出回路２１３は、受信低周波信号を透過し、高速信号を遮断する特性を有するもので、第１実施形態の低周波信号分離回路１２２との差異は、高速信号の出力の必要がないということにある。受信低周波信号は、低周波信号復調回路２１４で受信低速信号に復調される。受信低速信号は、監視制御回路２１５で終端される。

本構成では、受信低周波信号の復調のみを行えればよいため、光電気変換回路２１２や低周波信号抽出回路２１３の帯域幅を狭帯域にでき、低レベルの受信低周波信号に対しても十分に高い利得を持った回路を廉価な部品で構成することができる。光電気変換回路２１２の帯域幅を低周波信号が出力できるだけの狭帯域にすれば、低周波信号抽出回路２１３では高速信号の遮断機能は不要となる。

図１５に示すように、本構成の信号重畳装置２０１は、実施形態１に記載の信号重畳装置１０１と対向させ、信号重畳装置１０１から低速信号を受信することが可能である。また、実施形態１の信号重畳装置１０１を２台対向させ、低速信号を通信している状況において、本構成の信号重畳装置２０１をそれらの間に挿入し、前者の内の１台から低速信号を受信することも可能である。なお、図１５においては、装置内の構成記載を一部省略している。

（実施形態３）
実施形態３を図１６、図１７で説明する。図１６は、本実施形態に係る信号重畳装置の一例を示す。図１７は、実施形態３の本実施形態に係る信号重畳装置の適用例を示す。信号重畳装置の構成は、基本的には実施形態１と同様となることから、差分を除き説明を省略する。

図１６に示すように、本実施形態の信号重畳装置３０１は、実施形態１の信号重畳装置１０１が複数台実装されている。本実施形態の信号重畳装置３０１は、光ファイバの途中に波長合分波器を挿入して、他の信号重畳装置３０１と対向するように通信してもよい。また、図１７に示すように、ファイバの途中に波長合分波器３１１、３１２が挿入されており、信号重畳装置３０１と実施形態１の信号重畳装置１０１の＃２、信号重畳装置３０１と実施形態１の信号重畳装置１０１の＃３、…、信号重畳装置３０１と実施形態１の信号重畳装置１０１の＃Ｎ（Ｎは２以上の整数）の間で、異なる波長の信号光を介した波長多重技術によって、それぞれ独立にリンクが構成されてもよい。信号重畳装置＃１〜＃Ｎの各光トランシーバ１１３の送受信光波長は、波長合分波器３１１、３１２を介し、所望の信号重畳装置間でリンクが構成できるよう選択する。

したがって、信号重畳装置３０１は、実施形態１に記載の信号重畳装置１０１をＮ−１台有する必要がある。ただし、複数の信号重畳装置１０１の監視制御回路を集約することも可能であることは、自明である。

なお、実施形態３の信号重畳装置３０１は、伝送インタフェース回路を介して通信装置１０３と接続されるものとした。通信装置１０３に替えて、実施形態１の通信装置１０１を複数台としてもよい。

２台の信号重畳装置３０１及び波長合分波器３１１、３１２で、信号重畳システムを構成する。この場合、信号重畳装置３０１同士で対向して、高速信号あるいは、送信低速信号及び受信低速信号を送受信することになる。また、信号重畳装置３０１及び信号重畳装置１０１で、信号重畳システムを構成してもよい。この場合、信号重畳装置３０１と信号重畳装置１０１とで対向して、高速信号あるいは、送信低速信号及び受信低速信号を送受信することになる。

（実施形態４）
実施形態４を図１８、図１９、図２０で説明する。図１８は、本実施形態に係る信号重畳装置の一例を示す。信号重畳装置４０１は、光分岐回路２１１、光バンドパスフィルタ２２０、光電気変換回路（Ｏ／Ｅ）２１２、低周波信号抽出回路２１３、低周波信号復調回路２１４を備える。実施形態４の信号重畳装置４０１は波長多重された光信号を透過させる際、光分岐回路２１１が光信号の一部を分岐し、低速信号だけを受信する。

まず、ファイバからの光信号の一部が光分岐回路２１１で分岐される。分岐された光信号には高速信号も含まれている。分岐された光信号は、光バンドパスフィルタ２２０において、この分岐した信号光の中から、所望の波長の信号光を選択する。この光信号は、光電気変換回路２１２で電気信号に変換され、さらに、振幅軸方向で波形整形されて、受信重畳信号として出力される。低周波信号抽出回路２１３では、受信重畳信号から受信低周波信号が抽出される。この低周波信号抽出回路２１３は、受信低周波信号を透過し、高速信号を遮断する特性を有するもので、実施形態１の低周波信号分離回路１２２との差異は、高速信号の出力の必要がないという点にある。受信低周波信号は、低周波信号復調回路２１４で受信低速信号に復調される。受信低速信号は、監視制御回路２１５で終端される。

本構成では、受信低周波信号の復調のみを行えればよいため、光電気変換回路２１２や低周波信号抽出回路２１３の帯域幅を狭帯域にでき、低レベルの受信低周波信号に対しても十分に高い利得を持った回路を廉価な部品で構成することができる。光電気変換回路２１２の帯域幅を低周波信号が出力できるだけの狭帯域にすれば、低周波信号抽出回路２１３では高速信号の遮断機能は不要となる。

図１９に示すように、本構成の信号重畳装置４０１は、実施形態３に記載の信号重畳装置３０１と対向させ、信号重畳装置３０１から低速信号を受信することが可能である。また、図２０に示すように、実施形態３の信号重畳装置３０１と１０１を対向させ、低速信号を通信している状況において、本構成の信号重畳装置４０１をそれらの間に挿入し、信号重畳装置１０１の内の１台から低速信号を受信することも可能である。なお、図１９、図２０においては、装置内の構成記載を一部省略している。

（実施形態５）
実施形態５を図２１、図２２、図２３で説明する。図２１は、本実施形態に係る信号重畳装置の一例を示す。信号重畳装置５０１は、光分岐回路２１１、光電気変換回路（Ｏ／Ｅ）２１２、低周波信号抽出回路２３０、低周波信号復調回路２１４を備える。実施形態５の信号重畳装置５０１は波長多重された光信号を透過させる際、光分岐回路２１１が光信号の一部を分岐し、低速信号だけを受信する。

まず、ファイバからの光信号の一部が光分岐回路２１１で分岐される。分岐された光信号には高速信号も含まれている。分岐された光信号は、光電気変換回路２１２で電気信号に変換され、さらに、振幅軸方向で波形整形されて、受信重畳信号として出力される。低周波信号抽出回路２３０で、受信重畳信号から所望の周波数の搬送波について受信低周波信号が抽出される。この低周波信号抽出回路２３０は、所望の周波数の搬送波の受信低周波信号を透過し、所望でない周波数の搬送波の受信低周波信号及び高速信号を遮断する特性を有するもので、実施形態３の低周波信号分離回路１２２との差異は、高速信号の出力の必要がなく、また、実施形態４の信号重畳装置４０１と比較して、光バンドパスフィルタ２２０が不要となることにある。受信低周波信号は、低周波信号復調回路２１４で受信低速信号に復調される。受信低速信号は、監視制御回路２１５で終端される。

本構成では、受信低周波信号の復調のみを行えればよいため、光電気変換回路２１２や低周波信号抽出回路２３０の帯域幅を狭帯域にでき、低レベルの受信低周波信号に対しても十分に高い利得を持った回路を廉価な部品で構成することができる。光電気変換回路２１２の帯域幅を低周波信号が出力できるだけの狭帯域にすれば、低周波信号抽出回路２３０では高速信号の遮断機能は不要となる。

図２２は、本実施形態に係る信号重畳装置の一例を示す。信号重畳装置５０２、５０３の実施形態３の信号重畳装置３０１、１０１に対する差異は、低周波信号変調回路の変調する搬送波の周波数が互いに異なることである。これによって、異なる周波数の搬送波は異なる波長の光信号に載せられるので、信号重畳装置５０１は搬送波周波数により信号重畳装置５０２、５０３からの信号を弁別できることになる。

この信号重畳装置５０１は、図２２に示すように、信号重畳装置５０２と対向させ、信号重畳装置５０２から低速信号を受信することが可能である。また、図２３に示すように、信号重畳装置５０２と信号重畳装置５０３を対向させ、低速信号を通信している状況において、本構成の信号重畳装置５０１をそれらの間に挿入し、信号重畳装置５０３の内の１台から低速信号を受信することも可能である。信号重畳装置５０２と信号重畳装置５０３を対向させた場合は、低周波信号復調回路は、それぞれ異なる周波数の搬送波で復調することになる。なお、図２２、図２３においては、装置内の構成記載を一部省略している。

本発明は、情報通信産業に適用することができる。

１００、１０３：通信装置
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、５０２、５０３：信号重畳装置
１０１−１：第１の信号重畳装置
１０１−２：第２の信号重畳装置
１１１：伝送インタフェース回路
１１２：低周波信号重畳回路
１１３：光トランシーバ
１１４：電気光変換回路
１１５：監視制御回路
１１６：低周波信号変調回路
１２１：光電気変換回路
１２２：低周波信号分離回路
１２３：低周波信号復調回路
１２４：伝送インタフェース回路
２１１：光分岐回路
２１２：光電気変換回路（Ｏ／Ｅ）
２１３：低周波信号抽出回路
２１４：低周波信号復調回路
２１５：監視制御回路
２２０：光バンドパスフィルタ
２３０：低周波信号抽出回路
３１１、３１２：波長合分波器
９０１、９０２：通信装置
９１１：ＲＥＣ
９１２：ＲＥ
９２１、９２２：波長合分波器

Claims (8)

1. 送信低速信号を変調した送信低周波信号を出力する低周波信号変調回路と、
   高速信号に前記送信低周波信号を重畳した送信重畳信号を出力する低周波信号重畳回路と、
   前記送信重畳信号を光信号に変換して送信する電気光変換回路と、
   を備え、
   前記低周波信号重畳回路は、前記高速信号より２０ｄＢ以上低い電力で前記送信低周波信号を重畳し、
   前記電気光変換回路は、前記送信重畳信号にリミティング処理を施した後、光信号に変換して送信する光送信装置。
2. それぞれの前記電気光変換回路の送信する光信号の波長が異なる請求項１に記載の光送信装置を２以上と、
   前記２以上の光送信装置からの光信号を波長多重して送信する波長合波器と、
   を備える光多重送信装置。
3. それぞれの前記低周波信号変調回路の変調する搬送波の周波数が異なる請求項２に記載の光多重送信装置。
4. 受信した波長多重された光信号から波長の異なる２以上の光信号の一部をそれぞれ波長分波して分岐し、残りを通過させる光分岐回路と、
   前記光分岐回路からの波長分波された２以上の光信号をそれぞれ受信する２以上の光受信装置と、
   を備え、
   前記光受信装置は、
   前記光分岐回路からの波長分波された光信号を光電気変換して受信重畳信号を出力する光電気変換回路と、
   前記受信重畳信号から受信低周波信号を抽出する低周波信号抽出回路と、
   前記受信低周波信号を復調して受信低速信号を出力する低周波信号復調回路と、
   を備える光多重受信装置。
5. 前記光電気変換回路は、前記光分岐回路からの波長分波された光信号を光電気変換し、リミティング処理を施して受信重畳信号を出力する請求項４に記載の光多重受信装置。
6. 前記低周波信号抽出回路は、前記受信重畳信号から所望の周波数の搬送波について受信低周波信号を抽出する請求項４又は請求項５に記載の光多重受信装置。
7. 送信低速信号を変調した送信低周波信号を出力する第１のステップと、
   高速信号に前記送信低周波信号を重畳した送信重畳信号を出力する第２のステップと、
   前記送信重畳信号を光信号に変換して送信する第３のステップと、
   を有し、
   前記第２のステップでは、前記高速信号より２０ｄＢ以上低い電力で前記送信低周波信号を重畳し、
   前記第３のステップでは、前記送信重畳信号にリミティング処理を施した後、光信号に変換して送信する信号重畳方法。
8. 受信した波長多重された光信号から波長の異なる２以上の光信号の一部をそれぞれ波長分波して分岐し、残りを通過させる第１のステップと、
   前記波長分波された２以上の光信号を２以上の光受信装置によりそれぞれ受信する第２のステップと、
   を有し、
   前記第２のステップでは、各光受信装置が、
   前記波長分波された光信号を光電気変換して受信重畳信号を出力し、
   前記受信重畳信号から所望の周波数の搬送波について受信低周波信号を抽出し、
   前記受信低周波信号を復調して受信低速信号を出力する
   信号重畳方法。

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