JP6299211B2 - 光通信システム、光通信制御方法、及び、光送信器 - Google Patents

Description

本発明は、光通信システム、光通信制御方法、及び、光送信器に関する。

光信号を送信する光送信器と、当該光信号を受信する光受信器と、を備える光通信システムが知られている。光通信システムにおいては、光送信器と光受信器とを接続する伝送路にて光信号が減衰する。このため、例えば、光通信システムは、光送信器の起動時に、光受信器により受信される光信号のパワーが所定のレベルとなるように、光送信器が送信する光信号のパワーを制御する。この制御は、光受信器が光信号を受信可能な最大のパワーを超えたパワーの光信号が光受信器に入力されることを防止するため、光信号のパワーを、十分に小さいパワーから徐々に増加することにより行なわれる。

また、移動通信システムは、移動局装置が基地局装置に接続要求を行なう場合、無線信号に用いるサブキャリアの数を減少させることにより、無線信号の送信電力を増加する。
また、他の移動通信システムは、通信品質が相対的に低い複数のサブキャリアに、共通するデータを割り当て、無線通信を行なう。

特開２００５−１３６７７２号公報 特開２０１０−２７８６８４号公報 国際公開第２００８／０３２３８１号

ところで、上記光通信システムにおいては、光送信器と光受信器との間で光通信が確立するまでの時間が長い。

本発明の目的の一つは、光送信器と光受信器との間の光通信を早期に確立することにある。

一つの側面では、光通信システムは、光信号を送信する光送信器と、上記光信号を受信する光受信器と、前記光信号を制御する制御部と、を備える。上記制御部は、上記光送信器により出力される上記光信号のパワーを調整する送信光パワー制御において、上記光信号の伝送レートを第１の伝送レートにて光信号の出力を開始し、前記光送信器から第１の応答信号を受信するまで送信光パワーを増加し、前記第１の応答信号を受信した場合に前記送信光パワーを増加し、第２の応答信号を受信した場合に前記光信号の伝送レートを前記第１の伝送レートよりも高く且つ第２の伝送レートよりも低い第３の伝送レートに制御し、第３の応答信号を受信した場合に前記光信号の伝送レートを前記第２の伝送レートに制御する。

光送信器と光受信器との間の光通信を早期に確立できる。

関連技術に係る、伝送レートに対する最小受信可能光パワーの変化の一例を示すグラフである。 実施形態に係る光通信システムの構成例を表すブロック図である。 図２の光送信器によって送信される光信号に含まれるサブキャリアの一例を示すグラフである。 図２の光送信器によって送信される光信号に含まれる各サブキャリアの多値度の一例を示すグラフである。 図２の光受信器によって受信された光信号に含まれる各サブキャリアの信号対雑音比の一例を示すグラフである。 図２の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図２の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。 図２の光通信システムが送信光パワーを変更するタイミングの一例を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、以下に説明される実施形態は例示である。従って、以下に明示しない種々の変形や技術が実施形態に適用されることは排除されない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一の符号を付した部分は、変更又は変形が明示されない限り、同一若しくは同様の部分を表す。

図１に示すように、光受信器における最大受信可能光パワーＰｍａｘは、受光素子等の光学部品によって決定されるため、伝送レートが変化してもほとんど変化しない。最大受信可能光パワーＰｍａｘは、光受信器が受信可能な光信号のパワーの最大値である。図１の例においては、最大受信可能光パワーＰｍａｘは、３ｄＢｍである。

伝送レートは、１秒あたりに伝送されるビットの数である。伝送レートは、ボーレートに、１つの変調シンボルが表すビットの数を乗じた値を表す。ボーレートは、１秒あたりに伝送される変調シンボルの数である。従って、１つの変調シンボルが表すビット数が共通する場合、ボーレートが大きくなるほど伝送レートも大きくなる。なお、１つの変調シンボルが表す、互いに異なるビット列の数は、多値度とも呼ばれる。また、１つの変調シンボルが表すビットの数が多値度と呼ばれてもよい。

一方、図１の黒丸により示される、光受信器における最小受信可能光パワーは、伝送レートが増加するほど増加する。最小受信可能光パワーは、光受信器が受信可能な光信号のパワーの最小値である。

ところで、光送信器が送信する光信号のパワーを制御する場合、最大受信可能光パワーを超えたパワーの光信号が光受信器に入力されることを防止するため、光信号のパワーは、十分に小さいレベルから徐々に増加される。なお、この制御は、送信光パワー制御とも表される。従って、光信号の伝送レートが高くなるほど、送信光パワー制御において、光受信器に入力される光信号のパワーが最小受信可能光パワーに到達するまでの時間は長くなる。このように、光送信器と光受信器との間で光通信が確立するまでの時間が長くなることがある。これに対し、本実施形態においては、光通信が確立するまでの時間の短縮化を図る。

（概要）
実施形態に係る光通信システムは、光信号を送信する光送信器と、光信号を受信する光受信器と、を備える。光送信器は、光受信器の目標受信光パワーに応じた光信号の送信光パワー制御に応じて、光信号の伝送レートを目標受信光パワーよりも低い第１の受信光パワーに応じた第１の伝送レートに制御する。

これによれば、送信光パワー制御において、光受信器に入力される光信号のパワーが、光受信器が当該光信号を受信可能なパワーに到達するまでの時間を短縮することができる。これにより、光送信器と光受信器との間で光通信が確立するまでの時間を短縮することができる。換言すると、光送信器と光受信器との間の光通信を早期に確立できる。

以下、実施形態に係る光通信システムについて詳細に説明する。
（構成）
図２に示すように、実施形態に係る光通信システム１は、一対の光伝送装置１０−１及び１０−２を備える。光伝送装置１０−１及び１０−２は、伝送路５０−１を介して接続されるとともに、伝送路５０−２を介して接続される。

伝送路５０−１及び５０−２のそれぞれは、例示的に、光ファイバである。本例では、伝送路５０−１及び５０−２は、１つの光通信ケーブルに含まれる。なお、伝送路５０−１及び５０−２は、互いに異なる２つの光通信ケーブルにそれぞれ含まれていてもよい。本例では、伝送路５０−１は、光伝送装置１０−１から光伝送装置１０−２へ光信号を伝送する。また、伝送路５０−２は、光伝送装置１０−２から光伝送装置１０−１へ光信号を伝送する。
なお、光通信システム１は、伝送路５０−１及び５０−２にて光信号を増幅する、図示しない光増幅器を備えてもよい。

光通信システム１は、例示的に、マルチキャリア変調方式を用いる光通信を行なう。本例では、マルチキャリア変調方式は、ＤＭＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｍｕｌｔｉｔｏｎｅ）変調方式である。ＤＭＴ変調方式は、光信号に含まれる複数のサブキャリアのそれぞれを振幅変調する方式である。複数のサブキャリアは、光信号を周波数領域において分割することにより生成される。

なお、光通信システム１は、ＤＭＴ変調方式と異なる変調方式を用いてもよい。例えば、変調方式は、光信号に含まれる複数のサブキャリアのそれぞれを位相変調する方式であってもよい。また、変調方式は、光信号に含まれる複数のサブキャリアのそれぞれを位相振幅変調する方式であってもよい。

また、光通信システム１は、マルチキャリア変調方式に代えて、シングルキャリア変調方式を用いてもよい。また、光通信システム１は、波長分割多重方式（ＷＤＭ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に従って光通信を行なってもよい。

（構成：光伝送装置）
光伝送装置１０−ｉは、例示的に、光送信器２０−ｉと、制御部３０−ｉと、光受信器４０−ｉと、を備える。ｉは、１又は２を表す。
光送信器２０−ｉは、例示的に、ＤＭＴ変調部２１−ｉと、ＤＡＣ２２−ｉと、Ｅ／Ｏ部２３−ｉと、を備える。ＤＡＣは、Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒの略記である。Ｅ／Ｏは、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌの略記である。

ＤＭＴ変調部２１−ｉは、送信データに誤り訂正符号を付加する。送信データは、電気信号により表される。送信データは、例えば、光伝送装置１０−ｉが予め保持しているデータ、又は、光伝送装置１０−ｉの外部から光伝送装置１０−ｉに入力されたデータである。誤り訂正符号は、例えば、ブロック符号、又は、畳み込み符号等である。

ＤＭＴ変調部２１−ｉは、Ｅ／Ｏ部２３−ｉにおいて、ＤＭＴ変調方式に従った変調が行なわれるように、誤り訂正符号が付加された送信データに基づいて駆動信号を生成する。
本例では、ＤＭＴ変調部２１−ｉは、制御部３０−ｉからの指示に従って、基本サブキャリア群に含まれる各サブキャリアを、使用サブキャリア又は不使用サブキャリアに設定する。本例では、基本サブキャリア群は、Ｅ／Ｏ部２３−ｉが生成可能なすべてのサブキャリアである。
更に、ＤＭＴ変調部２１−ｉは、制御部３０−ｉからの指示に従って、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対して、変調の多値度を設定する。

本例では、駆動信号は、Ｅ／Ｏ部２３−ｉにおける変調後の光信号が、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアを含むとともに、不使用サブキャリアに設定されたサブキャリアを含まないように生成される。更に、駆動信号は、Ｅ／Ｏ部２３−ｉにおける変調後の光信号に含まれるサブキャリアのそれぞれが、設定した多値度にて変調されるように生成される。
なお、制御部３０−ｉについては後述する。

ＤＡＣ２２−ｉは、ＤＭＴ変調部２１−ｉにより出力された駆動信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換する。ＤＡＣ２２−ｉは、変換後の駆動信号をＥ／Ｏ部２３−ｉへ出力する。

Ｅ／Ｏ部２３−ｉは、図示しない、光源及び光変調器を含む。光源は、レーザ光を出力する。例えば、光源は、半導体レーザ、又は、レーザダイオード（ＬＤ；Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）である。例えば、半導体レーザは、分布帰還型レーザ（ＤＦＬ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒ）であってもよい。光変調器は、光源により出力されたレーザ光を、ＤＡＣ２２−ｉにより出力された駆動信号に基づいて変調する。

このように、本例では、Ｅ／Ｏ部２３−ｉは、外部変調を行なう。なお、Ｅ／Ｏ部２３−ｉは、直接変調を行なってもよい。また、Ｅ／Ｏ部２３−ｉによる、電気信号から光信号への変換は、電光変換とも表される。

図３に示すように、Ｅ／Ｏ部２３−ｉによる変調後の光信号は、複数のサブキャリアＳＣ＃（１）〜ＳＣ＃（Ｎ）を含む。Ｎは、２以上の整数を表す。上述したように、本例では、変調後の光信号に含まれるサブキャリアは、制御部３０−ｉにより、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアである。

図２に示されるＥ／Ｏ部２３−ｉは、変調後の光信号を伝送路５０−ｉへ出力する。伝送路５０−ｉは、光伝送装置１０−ｉにより出力された光信号を光伝送装置１０−ｊへ伝送する。ｊは、ｉが１を表す場合に２を表し、ｉが２を表す場合に１を表す。

光受信器４０−ｉは、例示的に、Ｏ／Ｅ部４１−ｉと、ＡＤＣ４２−ｉと、ＤＭＴ復調部４３−ｉと、を備える。ＡＤＣは、Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒの略記である。Ｏ／Ｅは、Ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌの略記である。

Ｏ／Ｅ部４１−ｉは、光伝送装置１０−ｊにより出力された光信号が伝送路５０−ｊを介して入力される。
Ｏ／Ｅ部４１−ｉは、図示しない、光源及び光検波器を含む。光源は、光検波器により用いられる局部発振光を出力する。光源は、半導体レーザ、又は、レーザダイオードである。例えば、半導体レーザは、分布帰還型レーザであってもよい。光検波器は、光源により出力された局部発振光に基づいて、入力された光信号を検波する。Ｏ／Ｅ部４１−ｉは、検波結果としての受信データをＡＤＣ４２−ｉへ出力する。受信データは、電気信号により表される。
このように、Ｏ／Ｅ部４１−ｉは、入力された光信号を電気信号へ変換する。光信号から電気信号への変換は、光電変換とも表される。

ＡＤＣ４２−ｉは、Ｏ／Ｅ部４１−ｉにより出力された受信データを、アナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤＣ４２−ｉは、変換後の受信データをＤＭＴ復調部４３−ｉへ出力する。

ＤＭＴ復調部４３−ｉは、ＡＤＣ４２−ｉによる変換後の受信データに対して、ＤＭＴ変調方式に対応するＤＭＴ復調方式に従った復調を行なう。

本例では、ＤＭＴ復調部４３−ｉは、制御部３０−ｉからの指示に従って、基本サブキャリア群に含まれる各サブキャリアを、使用サブキャリア又は不使用サブキャリアに設定する。更に、ＤＭＴ復調部４３−ｉは、制御部３０−ｉからの指示に従って、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対して、復調の多値度を設定する。
本例では、復調は、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアと、各サブキャリアに対して設定された多値度と、に基づいて行なわれる。

ＤＭＴ復調部４３−ｉは、復調後の受信データに対して、誤り訂正処理を行なう。本例では、ＤＭＴ復調部４３−ｉは、受信データに含まれる誤り訂正符号に基づいて誤り訂正処理を行なう。例えば、誤り訂正処理後の受信データは、光伝送装置１０−ｉにより保持されてもよい。また、誤り訂正処理後の受信データは、光伝送装置１０−ｉの外部へ出力されてもよい。

次に、制御部３０−ｉについて説明する。
本例では、光通信システム１は、伝送路５０−１にて伝送される光信号、及び、伝送路５０−２にて伝送される光信号に対して、同様の制御を行なう。従って、光伝送装置１０−１の制御部３０−１の機能のうちの、伝送路５０−１にて伝送される光信号に対する制御に係る機能は、光伝送装置１０−２の制御部３０−２の機能のうちの、伝送路５０−２にて伝送される光信号に対する制御に係る機能と同様である。また、光伝送装置１０−１の制御部３０−１の機能のうちの、伝送路５０−２にて伝送される光信号に対する制御に係る機能は、光伝送装置１０−２の制御部３０−２の機能のうちの、伝送路５０−１にて伝送される光信号に対する制御に係る機能と同様である。

制御部３０−ｉは、例示的に、パワー検出部３１−ｉと、パワー分析部３２−ｉと、レート制御部３３−ｉと、応答確認部３４−ｉと、パワー制御部３５−ｉと、を備える。

パワー検出部３１−ｉは、受信光パワーを検出する。本例では、受信光パワーは、光伝送装置１０−ｊにより出力され、且つ、伝送路５０−ｊを介してＯ／Ｅ部４１−ｉに入力された光信号のパワーである。本例では、パワー検出部３１−ｉは、図示しない受光素子を備える。受光素子には、Ｏ／Ｅ部４１−ｉに入力された光信号が入力される。本例では、受信光パワーは、受光素子が出力する電流の大きさにより表される。なお、受信光パワーは、入力された光信号の振幅により表されてもよい。

パワー分析部３２−ｉは、光送信器２０−ｊにより出力され、且つ、伝送路５０−ｊを介して光受信器４０−ｉに入力された光信号の信号対雑音比を取得する。本例では、光信号に含まれるサブキャリア毎に信号対雑音比を取得する。信号対雑音比は、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）とも表される。

レート制御部３３−ｉは、光送信器２０−ｉにより出力される光信号の伝送レートを制御する。本例では、レート制御部３３−ｉは、ＤＭＴ変調部２１−ｉにおいて、使用サブキャリア又は不使用サブキャリアに設定されるサブキャリアを変更するとともに、各サブキャリアに対して設定される変調の多値度を変更することにより、伝送レートを制御する。更に、レート制御部３３−ｉは、ＤＭＴ復調部４３−ｉにおいて、使用サブキャリア又は不使用サブキャリアに設定されるサブキャリアを変更するとともに、各サブキャリアに対して設定される復調の多値度を変更する。

応答確認部３４−ｉは、制御信号を送信するように光送信器２０−ｉを制御するとともに、光受信器４０−ｉにより制御信号が受信されたか否かを判定する。本例では、制御信号は、後述する、第１の応答信号、第２の応答信号、第３の応答信号、又は、確認信号である。

パワー制御部３５−ｉは、Ｅ／Ｏ部２３−ｉの送信光パワーを制御する。送信光パワーは、Ｅ／Ｏ部２３−ｉにより出力される光信号のパワーである。例えば、送信光パワーは、出力される光信号の振幅により表されてもよい。また、送信光パワーは、光信号を出力するために消費される電力により表されてもよい。

ここで、制御部３０−ｉについて説明を加える。
本例では、制御部３０−ｉは、送信光パワー制御、及び、多値度決定制御を順に実行する。送信光パワー制御は、光受信器４０−ｊに入力される光信号のパワーが、最小受信可能光パワー以上のパワーとなるように、光送信器２０−ｉにより出力される光信号のパワーを調整する制御である。

光受信器４０−ｊに入力される光信号のパワーが、当該光受信器４０−ｊが当該光信号を受信可能なパワー以上のパワーとなることは、光送信器２０−ｉと光受信器４０−ｊとの間に光通信が確立されることの一例である。

例えば、光受信器４０−ｊが光信号を復調可能であることは、光受信器４０−ｊが光信号を受信可能であることの一例である。また、光受信器４０−ｊが復調後の受信データに対して行なう誤り訂正処理におけるビット誤り率が、所定の閾値以下であることは、光受信器４０−ｊが光信号を受信可能であることの一例である。

多値度決定制御は、例示的に、光受信器４０−ｊにより受信された光信号の信号対雑音比に基づいて、光送信器２０−ｉにより出力される光信号に含まれる各サブキャリアの変調の多値度を決定する制御である。

先ず、伝送路５０−１にて伝送される光信号に対する送信光パワー制御に係る制御部３０−１及び３０−２の機能について説明する。
パワー制御部３５−１は、光送信器２０−１の起動時に、送信光パワーを、所定の初期パワーＰ０に設定する。初期パワーＰ０は、光受信器４０−２の最大受信可能光パワーよりも小さいパワーである。

更に、レート制御部３３−１は、光送信器２０−１の起動時に、光送信器２０−１により出力される光信号の伝送レートを第１の伝送レートに制御する。
本例では、伝送レートの第１の伝送レートへの制御は、パワー制御用サブキャリア群に含まれる各サブキャリアを使用サブキャリアに設定するとともに、他のサブキャリアを不使用サブキャリアに設定することにより行なわれる。

本例では、図４に示すように、パワー制御用サブキャリア群ＧＳ２は、高周波数側から、所定の数のサブキャリアを、基本サブキャリア群ＧＳ１から除外したサブキャリア群である。換言すると、基本サブキャリア群ＧＳ１は、パワー制御用サブキャリア群ＧＳ２よりも高い周波数のサブキャリアを含む。また、パワー制御用サブキャリア群ＧＳ２に含まれるサブキャリアの数は、基本サブキャリア群ＧＳ１に含まれるサブキャリアの数よりも少ない。サブキャリア番号は、サブキャリアを識別する番号である。本例では、サブキャリア番号が大きくなるほど、当該サブキャリア番号により識別されるサブキャリアの周波数は高くなる。

更に、伝送レートの第１の伝送レートへの制御は、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する変調の多値度を、所定のパワー制御用多値度に設定することにより行なわれる。本例では、図４に示すように、パワー制御用多値度ＭＶ１は、多値度決定制御によって決定される多値度ＭＶ３よりも低い値である。例えば、パワー制御用多値度は、４である。多値度が４であることは、１つの変調シンボルにより表されるビットの数が２であることを表す。

また、図２に示されるレート制御部３３−２は、光受信器４０−２の起動時に、パワー制御用サブキャリア群に含まれる各サブキャリアを使用サブキャリアに設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する。加えて、レート制御部３３−２は、他のサブキャリアを不使用サブキャリアに設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する。更に、レート制御部３３−２は、光受信器４０−２の起動時に、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する復調の多値度をパワー制御用多値度に設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する。

パワー分析部３２−２は、パワー検出部３１−２により検出された受信光パワーが、所定の第１の基準値以上である場合、光受信器４０−２により受信された光信号に含まれる各サブキャリアの信号対雑音比を取得する。第１の基準値は、第１の伝送レートを有する光信号の最小受信可能光パワー以上の値である。例えば、第１の基準値は、第１の伝送レートを有する光信号の最小受信可能光パワーである。第１の伝送レートを有する光信号の最小受信可能光パワーは、第１の受信光パワーの一例である。

パワー分析部３２−２は、信号対雑音比と第２の増分とを対応付けた情報を予め保持する。パワー分析部３２−２は、取得した信号対雑音比と、保持している情報と、に基づいて第２の増分を決定する。例えば、パワー分析部３２−２は、各サブキャリアに対する信号対雑音比の平均値に基づいて第２の増分を決定してよい。

応答確認部３４−２は、パワー分析部３２−２により決定された第２の増分を含む第１の応答信号を送信するように光送信器２０−２を制御する。
パワー制御部３５−１は、所定の待機時間内に第１の応答信号が受信されたと応答確認部３４−１により判定されない場合、送信光パワーを所定の第１の増分だけ増加する。従って、パワー制御部３５−１は、第１の応答信号が受信されるまでの間、送信光パワーを徐々に増加させる。

パワー制御部３５−１は、待機時間内に第１の応答信号が受信されたと応答確認部３４−１により判定された場合、第１の応答信号に含まれる第２の増分だけ送信光パワーを増加する。
応答確認部３４−１は、待機時間内に第１の応答信号が受信されたと判定した場合、確認信号を送信するように光送信器２０−１を制御する。確認信号は、光受信器４０−２に入力される光信号のパワーが、光受信器４０−２が当該光信号を受信可能なパワー以上のパワーとなるように、光送信器２０−１により出力される光信号のパワーが調整されたことを確認する信号である。本例では、確認信号は、予め定められた情報を表す。

応答確認部３４−２は、確認信号が受信されたと判定した場合、第２の応答信号を送信するように光送信器２０−２を制御する。第２の応答信号は、確認信号が受信されたことを表す。
本例では、制御部３０−１は、応答確認部３４−１により第２の応答信号が受信されたと判定された場合、送信光パワー制御を完了する。また、本例では、制御部３０−２は、第２の応答信号を送信した場合、送信光パワー制御を完了する。

次に、伝送路５０−１にて伝送される光信号に対する多値度決定制御に係る制御部３０−１及び３０−２の機能について説明する。

レート制御部３３−１は、送信光パワー制御の実行後、光送信器２０−１により出力される光信号の伝送レートを第３の伝送レートに制御する。第３の伝送レートは、第１の伝送レートよりも大きい。第３の伝送レートを有する光信号の最小受信可能光パワーは、第２の受信光パワーの一例である。

本例では、伝送レートの第３の伝送レートへの制御は、伝送用サブキャリア群に含まれる各サブキャリアを使用サブキャリアに設定するとともに、他のサブキャリアを不使用サブキャリアに設定することにより行なわれる。

本例では、伝送用サブキャリア群は、基本サブキャリア群と同じである。従って、伝送用サブキャリア群に含まれるサブキャリアの数は、パワー制御用サブキャリア群に含まれるサブキャリアの数よりも多い。

更に、伝送レートの第３の伝送レートへの制御は、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する変調の多値度を、所定の多値度制御用多値度に設定することにより行なわれる。本例では、図４に示すように、多値度制御用多値度ＭＶ２は、多値度決定制御によって決定される多値度ＭＶ３よりも低い値である。本例では、多値度制御用多値度ＭＶ２は、パワー制御用多値度ＭＶ１と同じ値を有する。

また、図２に示されるレート制御部３３−２は、送信光パワー制御の実行後、伝送用サブキャリア群に含まれる各サブキャリアを使用サブキャリアに設定するとともに、他のサブキャリアを不使用サブキャリアに設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する。更に、レート制御部３３−２は、送信光パワー制御の実行後、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する復調の多値度を多値度制御用多値度に設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する。

パワー分析部３２−２は、光受信器４０−２により受信された光信号に含まれる各サブキャリアの信号対雑音比を取得する。例えば、サブキャリア毎の信号対雑音比の一例は、図５に示すように、サブキャリアの周波数が高くなるほど小さくなる。

図２に示されるパワー分析部３２−２は、信号対雑音比と多値度とを対応付けた情報を予め保持する。パワー分析部３２−２は、取得した信号対雑音比と、保持している情報と、に基づいて、サブキャリア毎の多値度を決定する。本例では、図４に示すように、パワー分析部３２−２により決定される多値度ＭＶ３は、パワー制御用多値度ＭＶ１及び多値度制御用多値度ＭＶ２よりも高い値を有する。更に、本例では、パワー分析部３２−２は、信号対雑音比が大きくなるほど大きくなる値を多値度として決定する。

図２に示される応答確認部３４−２は、パワー分析部３２−２により決定されたサブキャリア毎の多値度を含む第３の応答信号を送信するように光送信器２０−２を制御する。

レート制御部３３−１は、第３の応答信号が受信されたと応答確認部３４−１が判定した場合、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する変調の多値度を、第３の応答信号に含まれる多値度に設定するように光送信器２０−１に指示する。これにより、光送信器２０−１により出力される光信号の伝送レートは、第２の伝送レートに制御される。本例では、第２の伝送レートは、第３の伝送レートよりも大きい。第２の伝送レートを有する光信号の最小受信可能光パワーは、目標受信光パワーの一例である。

また、レート制御部３３−２は、第３の応答信号の送信後、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する復調の多値度を、決定した多値度に設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する。

本例では、制御部３０−１は、レート制御部３３−１により、変調の多値度が第３の応答信号に含まれる多値度に設定された場合、多値度決定制御を完了する。また、本例では、制御部３０−２は、レート制御部３３−２により、復調の多値度が、決定した多値度に設定された場合、多値度決定制御を完了する。

光伝送装置１０−ｉは、多値度決定制御の実行後、伝送路５０−ｊを介して、光伝送装置１０−ｊへ、第２の伝送レートにて光信号を送信する。例えば、光信号は、ユーザデータを表す。

なお、光伝送装置１０−ｉのうちの、Ｅ／Ｏ部２３−ｉ、パワー検出部３１−ｉ及びＯ／Ｅ部４１−ｉと異なる部分は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を用いて機能が実現されてよい。また、光伝送装置１０−ｉのうちの、Ｅ／Ｏ部２３−ｉ、パワー検出部３１−ｉ及びＯ／Ｅ部４１−ｉと異なる部分は、プログラム可能な論理回路装置（例えば、ＰＬＤ、又は、ＦＰＧＡ）を用いて機能が実現されてもよい。ＰＬＤは、Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略記である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略記である。

また、光伝送装置１０−ｉは、ＤＭＴ変調部２１−ｉ、制御部３０−ｉ及びＤＭＴ復調部４３−ｉに代えて、処理装置と記憶装置とを備えてもよい。この場合、処理装置が記憶装置に記憶（格納）されたプログラムを実行することにより、ＤＭＴ変調部２１−ｉ、制御部３０−ｉ及びＤＭＴ復調部４３−ｉの機能を実現してもよい。例えば、処理装置は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｏｃｅｓｓｏｒ）である。

（動作）
次に、光通信システム１の動作について説明する。
光伝送装置１０−２は、伝送路５０−１にて伝送される光信号に対して、図６に示す処理を、光受信器４０−２の起動時に実行する。
更に、光伝送装置１０−１は、伝送路５０−１にて伝送される光信号に対して、図７に示す処理を、光送信器２０−１の起動時に実行する。

同様に、光伝送装置１０−１は、伝送路５０−２にて伝送される光信号に対して、図６に示す処理を、光受信器４０−１の起動時に実行する。
更に、光伝送装置１０−２は、伝送路５０−２にて伝送される光信号に対して、図７に示す処理を、光送信器２０−２の起動時に実行する。

上述したように、伝送路５０−１にて伝送される光信号に対する制御と、伝送路５０−２にて伝送される光信号に対する制御と、は同様の制御であるため、伝送路５０−１にて伝送される光信号に対する制御を中心に説明する。

先ず、図８の（Ａ）に示すように、時点ｔ１１にて、光受信器４０−２が起動した場合を想定する。この場合、制御部３０−２は、パワー制御用サブキャリア群に含まれる各サブキャリアを使用サブキャリアに設定するとともに、他のサブキャリアを不使用サブキャリアに設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する。更に、制御部３０−２は、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する復調の多値度をパワー制御用多値度に設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する（図６のステップＳ１０１）。

そして、制御部３０−２は、判定周期Ｔ２が経過する毎に、光受信器４０−２に入力された光信号の受信光パワーが、第１の基準値以上であるか否かを判定する（図６のステップＳ１０２）。本例では、受信光パワーが第１の基準値以上である、という条件は、受信条件とも表される。

その後、図８の（Ａ）に示すように、時点ｔ１２にて、光送信器２０−１が起動した場合を想定する。この場合、制御部３０−１は、光送信器２０−１により出力される光信号の送信光パワーを、初期パワーＰ０に設定する（図７のステップＳ２０１）。

次いで、制御部３０−１は、パワー制御用サブキャリア群に含まれる各サブキャリアを使用サブキャリアに設定するとともに、他のサブキャリアを不使用サブキャリアに設定するようにＤＭＴ変調部２１−１に指示する。更に、制御部３０−１は、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する変調の多値度をパワー制御用多値度に設定するようにＤＭＴ変調部２１−１に指示する（図７のステップＳ２０２）。

そして、制御部３０−１は、光送信器２０−１が光信号の出力を開始するように光送信器２０−１を制御する（図７のステップＳ２０３）。これにより、図８の（Ａ）の時点ｔ１２にて、光送信器２０−１は、送信光パワーＰ０にて光信号の出力を開始する。この光信号が有する伝送レートは、第１の伝送レートである。

次いで、制御部３０−１は、待機時間Ｔ１が経過するまで待機し、待機時間Ｔ１が経過するまでの間に第１の応答信号が受信されたか否かを判定する（図７のステップＳ２０４）。

本例では、図８の（Ａ）に示すように、時点ｔ１２の後の時点ｔ１３においては、光受信器４０−２における受信光パワーは、第１の基準値よりも小さい。従って、制御部３０−２は、図６のステップＳ１０２にて「Ｎｏ」と判定し、受信光パワーが第１の基準値となるまで待機する。従って、光伝送装置１０−２は、第１の応答信号を送信しない。

このため、光伝送装置１０−１は、待機時間Ｔ１が経過するまでの間に第１の応答信号を受信しない。従って、制御部３０−１は、図７のステップＳ２０４にて「Ｎｏ」と判定し、光送信器２０−１により出力される光信号の送信光パワーを第１の増分ΔＰ１だけ増加する（図７のステップＳ２０５）。そして、制御部３０−１は、図７のステップＳ２０４へ戻る。

その後、制御部３０−１が図７のステップＳ２０４〜Ｓ２０５の処理を繰り返し実行することにより、図８の（Ａ）に示すように、時点ｔ１４にて、光受信器４０−２における受信光パワーは、第１の基準値以上となる。

従って、制御部３０−２は、図６のステップＳ１０２にて「Ｙｅｓ」と判定し、光受信器４０−２により受信された光信号に含まれる各サブキャリアの信号対雑音比を取得する（図６のステップＳ１０３）。そして、制御部３０−２は、取得した信号対雑音比と、保持している情報と、に基づいて第２の増分ΔＰ２を決定する（図６のステップＳ１０４）。

次いで、制御部３０−２は、決定した第２の増分ΔＰ２を含む第１の応答信号を送信するように光送信器２０−２を制御する（図６のステップＳ１０５）。これにより、光送信器２０−２は、第１の応答信号を含む光信号を光受信器４０−１へ送信する。

次いで、制御部３０−２は、光伝送装置１０−１から確認信号が受信されたか否かを判定する（図６のステップＳ１０６）。
本例では、光送信器２０−２により出力される光信号の送信光パワーが、適切なパワーに制御される前の時点では、第１の応答信号が光伝送装置１０−１により受信されない。本例では、図８の時点ｔ１４においては、光伝送装置１０−２は、光伝送装置１０−１から確認信号を受信しない。

従って、制御部３０−２は、図６のステップＳ１０６にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０５へ戻り、ステップＳ１０５〜Ｓ１０６の処理を繰り返し実行する。

一方、上述したように、伝送路５０−２にて伝送される光信号に対しても、伝送路５０−１にて伝送される光信号に対する制御と同様の制御が行なわれる。従って、図８の（Ｂ）に示すように、時点ｔ２１にて光受信器４０−１が起動し、その後、時点ｔ２２にて光送信器２０−２が起動した後、時点ｔ２４にて、光受信器４０−１における受信光パワーは、第１の基準値以上となる。

従って、この時点ｔ２４にて、光受信器４０−１は、光送信器２０−２により送信された第１の応答信号を受信する。このため、制御部３０−１は、図７のステップＳ２０４にて「Ｙｅｓ」と判定する。そして、制御部３０−１は、図８の（Ａ）の時点ｔ１５にて、光送信器２０−１により出力される光信号の送信光パワーを、第１の応答信号に含まれる第２の増分ΔＰ２だけ増加する（図７のステップＳ２０６）。

そして、制御部３０−１は、確認信号を送信するように光送信器２０−１を制御する（図７のステップＳ２０７）。これにより、光送信器２０−１は、確認信号を含む光信号を光受信器４０−２へ送信する。次いで、制御部３０−１は、光伝送装置１０−２から第２の応答信号が受信されたか否かを判定する（図７のステップＳ２０８）。

一方、光受信器４０−２は、光送信器２０−１により送信された確認信号を受信する。従って、制御部３０−２は、図６のステップＳ１０６にて「Ｙｅｓ」と判定し、第２の応答信号を送信するように光送信器２０−２を制御する（図６のステップＳ１０７）。これにより、光送信器２０−２は、第２の応答信号を含む光信号を光受信器４０−１へ送信する。
従って、光受信器４０−１は、光送信器２０−２により送信された第２の応答信号を受信する。このため、制御部３０−１は、図７のステップＳ２０８にて「Ｙｅｓ」と判定する。

本例では、図６のステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理、及び、図７のステップＳ２０１〜Ｓ２０８の処理は、送信光パワー制御の一例である。

その後、制御部３０−１は、伝送用サブキャリア群に含まれる各サブキャリアを使用サブキャリアに設定するとともに、他のサブキャリアを不使用サブキャリアに設定するようにＤＭＴ変調部２１−１に指示する。更に、制御部３０−１は、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する変調の多値度を多値度制御用多値度に設定するようにＤＭＴ変調部２１−１に指示する（図７のステップＳ２０９）。

これにより、光伝送装置１０−１は、伝送路５０−１を介して、光伝送装置１０−２へ、第３の伝送レートにて光信号を送信する。

上述したように、図７のステップＳ２０６にて、光送信器２０−１は、第１の伝送レートにて送信され且つ受信された光信号の信号対雑音比に応じたパワーに、第３の伝送レートにて送信される光信号のパワーを制御する。

これによれば、光信号の伝送レートが第１の伝送レートから第３の伝送レートに変更されても、光受信器４０−２に入力される光信号のパワーを適切なパワーに制御することができる。この結果、多値度決定制御を迅速に実行することができる。

次いで、制御部３０−１は、光伝送装置１０−２から第３の応答信号が受信されるまで待機する（図７のステップＳ２１０の「Ｎｏ」ルート）。

一方、制御部３０−２は、伝送用サブキャリア群に含まれる各サブキャリアを使用サブキャリアに設定するとともに、他のサブキャリアを不使用サブキャリアに設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する。更に、制御部３０−２は、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する復調の多値度を多値度制御用多値度に設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する（図６のステップＳ１０８）。

そして、制御部３０−２は、光受信器４０−２により受信された光信号に含まれる各サブキャリアの信号対雑音比を取得する（図６のステップＳ１０９）。そして、制御部３０−２は、取得した信号対雑音比と、保持している情報と、に基づいて、サブキャリア毎の多値度を決定する（図６のステップＳ１１０）。

次いで、制御部３０−２は、決定した、サブキャリア毎の多値度を含む第３の応答信号を送信するように光送信器２０−２を制御する（図６のステップＳ１１１）。これにより、光送信器２０−２は、第３の応答信号を含む光信号を光受信器４０−１へ送信する。

次いで、制御部３０−２は、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する復調の多値度を、決定した多値度に設定するようにＤＭＴ復調部４３−２に指示する（図６のステップＳ１１２）。そして、制御部３０−２は、図６の処理を終了する。

一方、光受信器４０−１は、光送信器２０−２により送信された第３の応答信号を受信する。従って、制御部３０−１は、図７のステップＳ２１０にて「Ｙｅｓ」と判定する。次いで、制御部３０−１は、使用サブキャリアに設定されたサブキャリアのそれぞれに対する変調の多値度を、第３の応答信号に含まれる多値度に設定するようにＤＭＴ変調部２１−１に指示する（図７のステップＳ２１１）。そして、制御部３０−１は、図７の処理を終了する。

本例では、図６のステップＳ１０８〜Ｓ１１２の処理、及び、図７のステップＳ２０９〜Ｓ２１１の処理は、多値度決定制御の一例である。
その後、光伝送装置１０−１は、伝送路５０−１を介して、光伝送装置１０−２へ、第２の伝送レートにて光信号を送信する。

また、上述したように、光通信システム１は、伝送路５０−２にて伝送される光信号に対して、伝送路５０−１にて伝送される光信号に対する制御と同様の制御を行なう。その後、光伝送装置１０−２は、伝送路５０−２を介して、光伝送装置１０−１へ、第２の伝送レートにて光信号を送信する。

以上、説明したように、実施形態に係る光送信器２０−ｉは、光受信器４０−ｊの目標受信光パワーに応じた光信号の送信光パワー制御に応じて、光信号の伝送レートを目標受信光パワーよりも低い第１の受信光パワーに応じた第１の伝送レートに制御する。

これによれば、送信光パワー制御において、光受信器４０−ｊに入力される光信号のパワーが、光受信器４０−ｊが当該光信号を受信可能なパワーに到達するまでの時間を短縮することができる。これにより、光送信器２０−ｉと光受信器４０−ｊとの間で光通信が確立するまでの時間を短縮することができる。

更に、実施形態に係る光通信システム１において、光信号は、マルチキャリア変調方式に従って変調される。加えて、光通信システム１において、第１の伝送レートにて送信される光信号は、目標受信光パワーに応じた第２の伝送レートにて送信される光信号よりも、光信号に含まれるサブキャリアの数が少ない。更に、第２の伝送レートにて送信される光信号は、第１の伝送レートにて送信される光信号に含まれるサブキャリアよりも高い周波数のサブキャリアを含む。

サブキャリアは、周波数が低くなるほど通信品質が高くなる。従って、実施形態に係る光通信システム１によれば、第１の伝送レートにて送信される光信号の通信品質を高めることができる。この結果、光送信器２０−ｉと光受信器４０−ｊとの間で光通信が確立するまでの時間を短縮することができる。

なお、実施形態に係る光通信システム１は、使用サブキャリアに設定されるサブキャリアの数、及び、多値度の両方を変更することにより、伝送レートを変更する。ところで、光通信システム１は、使用サブキャリアに設定されるサブキャリアの数、又は、多値度のいずれか一方を変更するとともに他方を変更することなく、伝送レートを変更してもよい。

また、実施形態に係る光通信システム１は、確認信号、及び、第２の応答信号の両方を送受信するが、確認信号、及び、第２の応答信号の少なくとも一方を送受信しなくてもよい。
また、実施形態に係る光通信システム１は、伝送路５０−１にて伝送される光信号、及び、伝送路５０−２にて伝送される光信号の両方に対して、送信光パワー制御を行なっていた。ところで、光通信システム１は、伝送路５０−１にて伝送される光信号、又は、伝送路５０−２にて伝送される光信号の一方に対して送信光パワー制御を行ない、他方に対して送信光パワー制御を行なわなくてもよい。

また、実施形態に係る光通信システム１において、光伝送装置１０−ｉは、他の光伝送装置１０−ｊにより受信された光信号に基づいて決定される情報（例えば、第２の増分、及び、多値度等）を、当該他の光伝送装置１０−ｊから受信する。ところで、光伝送装置１０−ｉは、他の光伝送装置１０−ｊにより受信された光信号に基づいて決定される情報の代わりに、光伝送装置１０−ｉにより受信された光信号に基づいて決定した情報を用いてもよい。これによれば、上記情報を光伝送装置１０−ｊから光伝送装置１０−ｉへ伝送する負荷を抑制できる。

例えば、伝送路５０−１の長さが伝送路５０−２の長さに近くなるほど、伝送路５０−１における光信号の伝送特性は、伝送路５０−２における光信号の伝送特性に近くなる。従って、伝送路５０−１の長さが伝送路５０−２の長さに十分に近い場合、他の光伝送装置１０−ｊにより受信された光信号に基づいて決定される情報と、光伝送装置１０−ｉにより受信された光信号に基づいて決定した情報と、は略一致する。従って、この場合、光伝送装置１０−ｉにより受信された光信号に基づいて決定した情報を用いても適切に制御を行なうことができる。

１ 光通信システム
１０−１，１０−２ 光伝送装置
２０−１，２０−２ 光送信器
２１−１，２１−２ ＤＭＴ変調部
２２−１，２２−２ ＤＡＣ
２３−１，２３−２ Ｅ／Ｏ部
３０−１，３０−２ 制御部
３１−１，３１−２ パワー検出部
３２−１，３２−２ パワー分析部
３３−１，３３−２ レート制御部
３４−１，３４−２ 応答確認部
３５−１，３５−２ パワー制御部
４０−１，４０−２ 光受信器
４１−１，４１−２ Ｏ／Ｅ部
４２−１，４２−２ ＡＤＣ
４３−１，４３−２ ＤＭＴ復調部
５０−１，５０−２ 伝送路

Claims (11)

1. 光信号を送信する光送信器と、
   前記光信号を受信する光受信器と、
   前記光信号を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記光送信器により出力される前記光信号のパワーを調整する送信光パワー制御において、前記光信号の伝送レートを第１の伝送レートにて光信号の出力を開始し、前記光送信器から第１の応答信号を受信するまで送信光パワーを増加し、前記第１の応答信号を受信した場合に前記送信光パワーを増加し、第２の応答信号を受信した場合に前記光信号の伝送レートを前記第１の伝送レートよりも高く且つ第２の伝送レートよりも低い第３の伝送レートに制御し、第３の応答信号を受信した場合に前記光信号の伝送レートを前記第２の伝送レートに制御する、光通信システム。
2. 請求項１に記載の光通信システムであって、
   前記光信号は、マルチキャリア変調方式に従って変調され、
   前記第１の伝送レートにて送信される光信号は、前記第２の伝送レートにて送信される光信号よりも、光信号に含まれるサブキャリアの数が少ない、光通信システム。
3. 請求項２に記載の光通信システムであって、
   前記第２の伝送レートにて送信される光信号は、前記第１の伝送レートにて送信される光信号に含まれるサブキャリアよりも高い周波数のサブキャリアを含む、光通信システム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光通信システムであって、
   前記第１の伝送レートにて送信される光信号は、前記第２の伝送レートにて送信される光信号よりも低い多値度にて変調される、光通信システム。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光通信システムであって、
   前記光信号は、マルチキャリア変調方式に従って変調され、
   前記制御部は、
   サブキャリア毎の変調の多値度を決定する多値度決定制御に応じて、前記光信号の伝送レートを、前記第１の伝送レートよりも高く前記第２の伝送レートよりも低い第３の伝送レートに制御する、光通信システム。
6. 請求項５に記載の光通信システムであって、
   前記制御部は、
   前記第１の伝送レートにて送信され且つ受信された光信号の信号対雑音比に応じたパワーに、前記第３の伝送レートにて送信される光信号のパワーを制御する、光通信システム。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光通信システムであって、
   前記送信光パワー制御は、前記送信される光信号のパワーを徐々に増加することにより行なわれる、光通信システム。
8. 光信号を送信する光送信器と、前記光信号を受信する光受信器と、前記光信号を制御する制御部と、を備える光通信システムにおける光通信制御方法であって、
   前記制御部は、
   前記光送信器により出力される前記光信号のパワーを調整する送信光パワー制御において、前記光信号の伝送レートを第１の伝送レートにて光信号の出力を開始し、前記光送信器から第１の応答信号を受信するまで送信光パワーを増加し、前記第１の応答信号を受信した場合に前記送信光パワーを増加し、第２の応答信号を受信した場合に前記光信号の伝送レートを前記第１の伝送レートよりも高く且つ第２の伝送レートよりも低い第３の伝送レートに制御し、第３の応答信号を受信した場合に前記光信号の伝送レートを前記第２の伝送レートに制御する、光通信制御方法。
9. 請求項８に記載の光通信制御方法であって、
   前記光信号は、マルチキャリア変調方式に従って変調され、
   前記第１の伝送レートにて送信される光信号は、前記第２の伝送レートにて送信される光信号よりも、光信号に含まれるサブキャリアの数が少ない、光通信制御方法。
10. 請求項９に記載の光通信制御方法であって、
    前記第２の伝送レートにて送信される光信号は、前記第１の伝送レートにて送信される光信号に含まれるサブキャリアよりも高い周波数のサブキャリアを含む、光通信制御方法。
11. 請求項８乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光通信制御方法であって、
    前記第１の伝送レートにて送信される光信号は、前記第２の伝送レートにて送信される光信号よりも低い多値度にて変調される、光通信制御方法。

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