JP6635117B2 - 光送信器、光送信装置、光送受信システムおよび光送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、光送信器、光送信装置、光送受信システムおよび光送信方法に関し、特に、スーパーチャネル光信号を送受信する光送信器、光送信装置、光送受信システムおよび光送信方法に関する。

近年のデータ通信サービスの需要の増加に伴い、偏波が直交する光搬送波によって光信号が多重化される偏波多重方式、デジタルコヒーレント光伝送方式、スーパーチャネル方式等の高密度な大容量の光ファイバ通信システムが導入されている。

デジタルコヒーレント光送受信方式においては、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭなどの変調方式を適用して変調多値度を変えることによって伝送レートを増やすことが可能である。また、複数のサブキャリアをまとめるスーパーチャネル方式においては、サブキャリア数を変えることによって伝送レートを増やすことが可能である。

ここで、スーパーチャネル方式においては、複数サブキャリアを生成するため、光源、光変調部、デジタルコヒーレント受信部等の構成部材がサブキャリアの数だけ必要となる。構成部材が多くなると障害が発生するリスクが大きくなるが、複数サブキャリアにて構成されるスーパーチャネル光信号伝送においてサブキャリアに障害が発生すると、障害が起きたサブキャリアの容量分だけスーパーチャネル光信号の伝送可能容量が低下すると共に、光送受信機に収容されるクライアント信号の復旧ができなくなる場合がある。

特許文献１には、マルチレーン転送において一部のレーンに障害が発生した場合にフレームの復元が出来なくなる問題に対し、障害が発生したレーン番号を除いた縮退運転や空レーンを用いたプロテクションを行うマルチレーン転送システムが開示されている。このマルチレーン転送システムにおいては、挿入したマルチレーン転送機能拡張ブロックに障害レーン通知ビットの領域を定義し、障害が発生したバーチャルレーンのレーン番号を受信器から送信器へ通知することにより、縮退運転やプロテクションを行う。

国際公開第２０１３／１２５６２１号

しかしながら、障害が発生したレーン番号を除いて縮退運転を行う場合、スーパーチャネル光信号の伝送可能容量が低下する。一方、障害発生時に対応するために予め空レーンを設ける場合、光源、光変調部、デジタルコヒーレント受信部等の構成部材を余分に準備する必要があり、コストが高くなる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、予め冗長構成を設けることなく、所定のサブキャリアに障害が発生した場合においても、スーパーチャネル光信号の送受信を、伝送可能容量を維持したまま継続することができる光送信器、光送信装置、光送受信システムおよび光送信方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る光送信器は、入力されたクライアント信号を、制御信号に基づいて、数Ｎの光変調手段における周波数効率が最適になるように分割して出力する分割手段と、互いに異なる波長のサブキャリアを前記出力されたクライアント信号を用いて第１変調方式または前記第１変調方式よりも周波数効率が大きい第２変調方式により変調して第１変調信号または第２変調信号をそれぞれ出力する数Ｎの光変調手段と、前記出力された第１変調信号または第２変調信号を多重化してスーパーチャネル光信号を出力する多重化手段と、通常時は、前記クライアント信号をＮ分割して前記数Ｎの光変調手段へそれぞれ出力させると共に前記数Ｎの変調手段に前記第１変調方式を適用する制御信号を生成して出力し、所定のサブキャリアにおいて障害が発生した場合、前記クライアント信号を分割して障害が発生していないサブキャリアに対応する変調手段へ出力させると共に前記障害が発生していないサブキャリアに対応する変調手段の少なくとも一つに前記第２変調方式を適用する制御信号を生成して出力する制御手段と、を備える。

上記目的を達成するために本発明に係る光送信装置は、複数の上記の光送信器と、前記複数の光送信器から出力されたスーパーチャネル光信号を合波して波長多重光信号を送信する光合波部と、を備える。

上記目的を達成するために本発明に係る光送受信システムは、前記波長多重光信号を送信する上記の光送信装置と、前記波長多重光信号を受信してデジタルコヒーレント処理し、前記複数のクライアント信号を復元して出力する光受信装置と、を備える。

上記目的を達成するために本発明に係る光送信方法は、入力されたクライアント信号を用いて、互いに異なる波長のサブキャリアを第１変調方式または前記第１変調方式よりも周波数効率が大きい第２変調方式によって変調し、第１変調信号または第２変調信号を出力する数Ｎの光変調手段を用いた光送信方法であって、通常時は、入力されたクライアント信号をＮ分割して前記数Ｎの光変調手段へそれぞれ出力し、前記数Ｎの光変調手段からそれぞれ、第１変調信号を出力し、出力されたＮ個の第１変調信号を多重化してスーパーチャネル光信号を出力し、所定のサブキャリアにおいて障害が発生した場合、入力されたクライアント信号を光変調手段における周波数効率が最適になるように分割して障害が発生していないサブキャリアに対応する変調手段へ出力し、前記クライアント信号が入力された少なくとも一つの変調手段から第２変調信号を出力し、前記クライアント信号が入力された残りの変調手段から第１変調信号を出力し、前記出力された第１変調信号および第２変調信号を多重化してスーパーチャネル光信号を出力する。

上述した本発明の態様によれば、予め冗長構成を設けることなく、所定のサブキャリアに障害が発生した場合においても、スーパーチャネル光信号の送受信を、伝送可能容量を維持したまま継続することができる。

第１の実施形態に係る光送信器１０のブロック構成図である。 第２の実施形態に係る光伝送システム１００のシステム構成図である。 第２の実施形態に係るスーパーチャネル光送信機５００のブロック構成図である。 正常に機能している時に、第２の実施形態に係るサブキャリア多重部５３０から出力されるスーパーチャネル光信号の波長構成図である。 第２の実施形態に係るスーパーチャネル光受信機８００のブロック構成図である。 ６ｃｈ光信号が消失した時のスーパーチャネル光信号の波長構成図である。 ６ｃｈ光信号が消失した時に、第２の実施形態に係るサブキャリア多重部５３０から出力されるスーパーチャネル光信号の波長構成図である。 ６ｃｈ光信号が消失した時に、４ｃｈ光信号の処理を変更した場合のスーパーチャネル光信号の波長構成図である。 第３の実施形態に係るスーパーチャネル光送信機５００Ｂの動作状態を示す図である。 ５ｃｈ光信号および６ｃｈ光信号が消失した時に、第３の実施形態に係るサブキャリア多重部５３０Ｂから出力されるスーパーチャネル光信号の波長構成図である。 プリエンファシスを付加した時に、第３の実施形態に係るサブキャリア多重部５３０Ｂから出力されるスーパーチャネル光信号の波長構成図である。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る光送信器のブロック構成図を図１に示す。図１において、光送信器１０は、分割手段２０、数Ｎの光変調手段３１〜３Ｎ、多重化手段４０および制御手段５０を備える。

分割手段２０は、入力されたクライアント信号を、制御手段５０から入力された制御信号に基づいて分割し、光変調手段３１〜３Ｎへ出力する。本実施形態に係る分割手段２０は、光変調手段３１〜３Ｎにおける周波数効率が最大になるように、クライアント信号を光変調手段３１〜３Ｎへ振り分ける。

光変調手段３１〜３Ｎはそれぞれ、互いに異なる波長のサブキャリアを取得すると共に、制御手段５０から入力された制御信号によって第１変調方式または第１変調方式よりも周波数効率が大きい第２変調方式のいずれか一方が設定される。光変調手段３１〜３Ｎはそれぞれ、取得したサブキャリアを、入力されたクライアント信号を用いて設定された変調方式により変調し、第１変調信号または第２変調信号を出力する。

多重化手段４０は、光変調手段３１〜３Ｎから出力された第１変調信号または第２変調信号を多重化してスーパーチャネル光信号を出力する。

制御手段５０は、分割手段２０および光変調手段３１〜３Ｎを制御するための制御信号を生成し、分割手段２０および光変調手段３１〜３Ｎへ出力する。制御手段５０は、通常時は、入力されたクライアント信号をＮ分割して光変調手段３１〜３Ｎへ出力させると共に全ての光変調手段３１〜３Ｎに第１変調方式を設定するための制御信号を生成する。一方、制御手段５０は、所定のサブキャリアにおいて障害が発生した場合、障害が発生しているサブキャリアに対応する変調手段へクライアント信号が入力されないように、クライアント信号を分割・出力させる制御信号を分割手段２０へ出力する。さらに、制御手段５０は、クライアント信号が入力される光変調手段のうち、少なくとも一つに第２変調方式を設定し、残りに第１変調方式を設定する制御信号を光変調手段３１〜３Ｎへ出力する。

例えば、光送信器１０にＮ×５０Ｇのクライアント信号が入力され、光変調手段３１〜３Ｎがそれぞれ中心波長が第１波長、第２波長、…、第Ｎ波長のサブキャリアを取得すると共に、第１変調方式はＢＰＳＫ変調方式、第２変調方式はＱＰＳＫ変調方式である場合について説明する。

上記の時、制御手段５０は、Ｎ×５０Ｇのクライアント信号を、光変調手段３１〜３Ｎにおける周波数効率が最大になるようにＮ分割して光変調手段３１〜３Ｎへ出力させると共に、光変調手段３１〜３ＮにＢＰＳＫ変調方式を設定するための制御信号を生成する。これにより、分割手段２０は、５０Ｇのクライアント信号を光変調手段３１〜３Ｎへ出力する。光変調手段３１〜３Ｎは、サブキャリアを入力された５０Ｇのクライアント信号を用いてＢＰＳＫ変調して５０ＧのＢＰＳＫ変調信号を出力。そして、多重化手段４０は、光変調手段３１〜３Ｎから出力された５０ＧのＢＰＳＫ変調信号を多重化してＮ×５０Ｇのスーパーチャネル光信号を出力する。

一方、第Ｌ（１≦Ｌ≦Ｎ）波長のサブキャリアにおいて障害が発生した場合、制御手段５０は、Ｎ×５０Ｇのクライアント信号を、光変調手段３１〜３Ｎにおける周波数効率が最大になるように（Ｎ−１）分割し、第Ｌ波長のサブキャリアに対応する光変調手段３Ｌ以外の光変調手段３１〜３（Ｌ−１）、３（Ｌ＋１）〜３Ｎに出力させる。さらに、制御手段５０は、光変調手段３Ｌからの出力を停止させると共に、波長帯が隣接する光変調手段３（Ｌ−１）に第２変調方式を設定し、残りの光変調手段３１〜３（Ｌ−２）、３（Ｌ＋１）〜３Ｎに第１変調方式を設定する。なお、第２変調方式を設定する変調手段は、隣接する光変調手段３（Ｌ−１）以外でも良い。

これにより、分割手段２０は、Ｎ×５０Ｇのクライアント信号を５０Ｇ×（Ｎ−２）と１００Ｇとに分割し、５０Ｇのクライアント信号を光変調手段３１〜３（Ｌ−２）、３（Ｌ＋１）〜３Ｎへ出力すると共に、１００Ｇのクライアント信号を光変調手段３（Ｌ−１）へ出力する。そして、光変調手段３１〜３（Ｌ−２）、３（Ｌ＋１）〜３Ｎは、サブキャリアを入力された５０Ｇのクライアント信号を用いてＢＰＳＫ変調して５０ＧのＢＰＳＫ変調信号を出力し、光変調手段３（Ｌ−１）は、サブキャリアを１００Ｇのクライアント信号を用いてＱＰＳＫ変調し、１００ＧのＱＰＳＫ変調信号を出力する。多重化手段４０は、光変調手段３１〜３（Ｌ−２）、３（Ｌ＋１）〜３Ｎから出力された５０ＧのＢＰＳＫ変調信号と、光変調手段３（Ｌ−１）から出力された１００ＧのＱＰＳＫ変調信号とを多重化してＮ×５０Ｇのスーパーチャネル光信号を出力する。すなわち、第Ｌ波長のサブキャリアにおいて障害が発生した場合においても、スーパーチャネル光信号の伝送可能容量を維持することができる。

以上のように、本実施形態に係る光送信器１０は、所定のサブキャリアにおいて障害が発生した場合、障害が発生していないサブキャリアに対応する変調手段の少なくとも一つに周波数効率が大きい変調方式を設定すると共に周波数効率が最適になるようにクライアント信号を分割する。これにより、本実施形態に係る光送信器１０は、予め冗長構成を設けることなく、所定のサブキャリアに障害が発生した場合においても、スーパーチャネル光信号の送受信を、伝送可能容量を維持したまま継続することができる。なお、本実施形態では、第１変調方式にＢＰＳＫ変調方式を、第２変調方式にＱＰＳＫ変調方式を適用する例について説明したが、これに限定されない。第２変調方式に、周波数効率が第１変調方式よも大きい変調方式が適用されれば良く、８ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の様々な変調方式を適用することができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る光伝送システムのシステム構成図を図２に示す。図２において、光伝送システム１００は、光送信装置２００、光ファイバ伝送路３００および光受信装置４００によって構成される。本実施形態において、光送信装置２００および光受信装置４００は、スーパーチャネル光信号が合波された波長多重光信号を、複数の光増幅装置３１０および光ケーブル３２０によって構成された光ファイバ伝送路３００を介して送受信する。ここで、スーパーチャネル光信号とは、例えば、８サブキャリアの５０Ｇｂｐｓ偏波多重２値位相変調（ＤＰ−ＢＰＳＫ：Dual Polarization Binary Phase Shift Keying）信号が合波された４００Ｇｂｐｓ光信号である。なお、本実施形態に係る光伝送システム１００は、光信号を送受信するシステムであれば良く、光増幅装置３１０が配置されない無中継伝送や、波長多重されない単一スーパーチャネル伝送等、光ファイバ通信全般に適用できる。

光送信装置２００は、α台のスーパーチャネル光送信機５００および光合波部６００を備え、複数の送信元からそれぞれ入力されたクライアント信号から複数のスーパーチャネル光信号を生成し、これらを合波して波長多重光信号として送信する。

スーパーチャネル光送信機５００のブロック構成図を図３に示す。なお、本実施形態において、α台のスーパーチャネル光送信機５００はそれぞれ同様に構成される。スーパーチャネル光送信機５００は、図３に示すように、フレーマー５１０、８台の光変調部５２１〜５２８およびサブキャリア多重部５３０によって構成される。スーパーチャネル光送信機５００は、送信元から入力された４つの１００Ｇクライアント信号から４００Ｇスーパーチャネル光信号を生成して光合波部６００へ出力する。なお、４つの１００Ｇクライアント信号が複数組入力し、複数の４００Ｇスーパーチャネル光信号を出力することでも良い。

フレーマー５１０は、送信元から入力された４つの１００Ｇクライアント信号について、フレーム化処理やエラー訂正符号の付加処理等を実行し、電気主信号を光変調部５２１〜５２８へそれぞれ出力する。

光変調部５２１〜５２８はそれぞれ、互いに波長が異なるサブキャリアを生成する機能を有し、生成したサブキャリアをフレーマー５１０から入力された電気主信号を用いて変調し、互いに波長が異なるサブキャリア光信号を生成してサブキャリア多重部５３０へ出力する。ここで、光変調部５２１〜５２８は、５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調または１００Ｇ 偏波多重４値位相（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying）変調のいずれか一方の変調方式を用いて、サブキャリア光信号を生成する。本実施形態において、光変調部５２１〜５２８は、通常時は、５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調方式を用いて５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調信号のサブキャリア光信号を出力する。

サブキャリア多重部５３０は、光変調部５２１〜５２８から入力された互いに波長が異なるサブキャリア光信号を多重化し、４００Ｇスーパーチャネル光信号を光合波部６００へ出力する。

光伝送システム１００が正常に機能している時にサブキャリア多重部５３０から出力される４００Ｇスーパーチャネル光信号の波長構成図を図４に示す。図４において、光変調部５２１〜５２８から中心波長がそれぞれ異なる５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調信号のサブキャリア光信号がそれぞれ出力されることにより、サブキャリア多重部５３０からこれらが多重化された４００Ｇスーパーチャネル光信号が光合波部６００へ出力される。以下、光変調部５２１〜５２８が扱うサブキャリア光信号を区別する場合、１ｃｈ光信号、２ｃｈ光信号、…、８ｃｈ光信号と記載する。

光合波部６００は、α台のスーパーチャネル光送信機５００からそれぞれ入力されたα個の４００Ｇスーパーチャネル光信号を合波して波長多重光信号を送信する。光合波部６００から送信された波長多重光信号は、光ファイバ伝送路３００を介して送信先の光受信装置まで伝達される。

光受信装置４００は、光分波部７００およびβ台のスーパーチャネル光受信機８００を備え、入力された波長多重光信号をβ分波し、４００Ｇスーパーチャネル光信号ごとにデジタルコヒーレント受信処理し、クライアント信号を送信先へ出力する。

光分波部７００は、入力された波長多重光信号をβ分波し、β個の４００Ｇスーパーチャネル光信号をβ台のスーパーチャネル光受信機８００へそれぞれ出力する。

スーパーチャネル光受信機８００のブロック構成図を図５に示す。なお、本実施形態において、β台のスーパーチャネル光受信機８００はそれぞれ同様に構成される。スーパーチャネル光受信機８００は、図５に示すように、光分岐部８１０、８台のデジタルコヒーレント受信部８２１〜８２８およびフレーマー８３０によって構成される。スーパーチャネル光受信機８００は、光分波部７００から入力された４００Ｇスーパーチャネル光信号をデジタルコヒーレント受信処理して４つの１００Ｇクライアント信号を送信先へ出力する。なお、４００Ｇスーパーチャネル光信号が複数入力され、４つの１００Ｇクライアント信号を複数組出力することでも良い。

光分岐部８１０は、光分波部７００から入力された４００Ｇスーパーチャネル光信号を、中心波長がそれぞれ異なる８つのサブキャリア光信号がそれぞれ含まれるように光受信信号として波長分岐し、波長分岐された光受信信号をデジタルコヒーレント受信部８２１〜８２８へそれぞれ出力する。なお、光分岐部８１０において、入力された４００Ｇスーパーチャネル光信号を強度分岐し、強度分岐された光受信信号をデジタルコヒーレント受信部８２１〜８２８へそれぞれ出力することもできる。

８台のデジタルコヒーレント受信部８２１〜８２８はそれぞれ、入力された光受信信号をデジタルコヒーレント受信処理し、電気主信号をフレーマー８３０へ出力する。具体的には、デジタルコヒーレント受信部８２１〜８２８は、入力された光受信信号と局発光との検波結果をデジタル信号に変換して適応等化処理し、得られた電気主信号をフレーマー８３０へ出力する。

フレーマー８３０は、デジタルコヒーレント受信部８２１〜８２８から入力された電気主信号を収集してマッピング処理し、４つの１００Ｇクライアント信号を送信先へ出力する。

ここで、本実施形態においては、サブキャリア多重部５３０、光分岐部８１０をそれぞれ、スーパーチャネル光送信機５００、スーパーチャネル光受信機８００の構成要素としているが、それらの機能を、光合波部６００、光分波部７００に持たせることもできる。

上記のように構成された光伝送システム１００は、正常に機能している時に以下のように動作する。すなわち、光送信装置２００は、α台のスーパーチャネル光送信機５００においてそれぞれ、送信元から入力された４つの１００Ｇクライアント信号に基づいてサブキャリアを５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調し、それらを多重化することによって図４に示した４００Ｇスーパーチャネル光信号を生成する。さらに、光送信装置２００は、光合波部６００においてα個の４００Ｇスーパーチャネル光信号を合波し、波長多重光信号を送信する。

一方、光受信装置４００は、光分波部７００において入力された波長多重光信号をβ分波し、β個の４００Ｇスーパーチャネル光信号をβ台のスーパーチャネル光受信機８００へそれぞれ出力する。β台のスーパーチャネル光受信機８００はそれぞれ、４００Ｇスーパーチャネル光信号をサブキャリア光信号がそれぞれ含まれるように波長分岐してデジタルコヒーレント受信処理する。スーパーチャネル光受信機８００はさらに、デジタルコヒーレント受信処理された電気主信号を収集してマッピング処理し、４つの１００Ｇクライアント信号に復元して送信先へ出力する。

次に、本実施形態に係る光伝送システム１００において、任意の４００Ｇスーパーチャネル光信号を構成する８ｃｈの５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調信号のうちの１ｃｈが通信断等になった場合について説明する。６ｃｈ光信号に関する機能に障害が発生し、６ｃｈ光信号が消失した時のスーパーチャネル光信号の波長構成図を図６に示す。図６に示すように、６ｃｈ光信号が消失することにより、スーパーチャネル光信号の伝送可能容量は５０Ｇｂｐｓ減少して３５０Ｇｂｐｓに低下する。この場合、光受信装置４００から送信先へ出力される４つの１００Ｇクライアント信号の全てに障害が発生する。

本実施形態に係る光伝送システム１００は、１００Ｇクライアント信号に障害が発生することを回避するため、６ｃｈ光信号に関する機能に障害が発生した場合、図７に示す波長構成を有する４００Ｇスーパーチャネル光信号を、サブキャリア多重部５３０から出力する。以下、詳細に説明する。

６ｃｈ光信号に関する機能に障害が発生した場合、光送信装置２００は、障害が発生しているスーパーチャネル光送信機５００を制御し、障害が発生している６ｃｈ光信号に対応する光変調部５２６からの光出力を停止させる。障害が発生しているスーパーチャネル光送信機５００は、フレーマー５１０において、生成した電気主信号を光変調部５２６を除いた７台の光変調部５２１〜５２５、５２７、５２８へマッピングする。障害が発生しているスーパーチャネル光送信機５００はさらに、５ｃｈ光信号の元となるサブキャリアの波長を５ｃｈ光信号と６ｃｈ光信号との中心波長にシフトすると共に、光変調部５２５の変調方式を５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調から１００Ｇ ＤＰ−ＱＰＳＫ変調へ変更する。

ここで、１００Ｇ ＤＰ−ＱＰＳＫ変調は、５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調と比較して周波数利用効率が倍となる一方、ビットレートを上昇させる変更となることから、信号の伝送品質が低下する。そこで、本実施形態においては、１００Ｇ ＤＰ−ＱＰＳＫ変調へ変更した時、消失した６ｃｈ光信号の波長帯域を利用して５ｃｈ光信号の波長を５ｃｈと６ｃｈの中心波長にシフトして５ｃｈ光信号に対する波長間隔を広げることにより、５ｃｈ光信号の信号品質を向上させる。

障害が発生しているスーパーチャネル光送信機５００は、サブキャリア多重部５３０において、光変調部５２１〜５２４、５２７、５２８から出力された５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調光信号と、光変調部５２５から出力された１００Ｇ ＤＰ−ＱＰＳＫ変調光信号とを多重化し、図７の４００Ｇスーパーチャネル光信号を光合波部６００へ出力する。

一方、光受信装置４００は、図７の４００Ｇスーパーチャネル光信号が入力されるスーパーチャネル光受信機８００を制御することによって、デジタルコヒーレント受信部８２６からの出力を停止させる。そして、図７の４００Ｇスーパーチャネル光信号が入力されるスーパーチャネル光受信機８００は、入力された図７の４００Ｇスーパーチャネル光信号を、配分を調整しつつ７分岐し、光受信信号をデジタルコヒーレント受信部８２６以外のデジタルコヒーレント受信部８２１〜８２５、８２７、８２８へ出力する。デジタルコヒーレント受信部８２１〜８２５、８２７、８２８においてデジタルコヒーレント受信処理された光受信信号は、フレーマー８３０において収集・マッピング処理されることによって４つの１００Ｇクライアント信号に復元され、送信先へ出力される。

以上のように、本実施形態に係る光伝送システム１００は、任意のサブキャリア光信号に関する機能に障害が発生した場合、正常に動作しているサブキャリア光信号に対応する光変調部の変調方式を周波数効率の高い変調方式へ変更してビットレートを向上させると共に各サブキャリアへの電気主信号の配分を再構築し、スーパーチャネル光信号を復旧させる。これにより、スーパーチャネル光信号の伝送容量が正常時の伝送容量に速やかに復帰し、クライアント信号の信号導通が復旧される。

さらに、本実施形態に係る光伝送システム１００は、上記動作にて空となった波長範囲を利用し、変調方式を変更したサブキャリア光信号の波長間隔を広げ、変調方式を変更したサブキャリア光信号の信号品質を向上させる。これにより、伝送特性が厳しいシステムなどにおいて、変調方式を変更したサブキャリア周辺の波長間隔を広げ、信号品質の低下を緩和することができる。

本実施形態に係る光伝送システム１００は、障害発生時に伝送容量の維持および信号導通の復旧等を行うにあたり、通常運用時に使用している光変調部、デジタルコヒーレント受信部の機能を変更すれば良く、新たな光源を使用する必要がない。すなわち、予め予備光源を実装しておく必要がない。従って、本実施形態に係る光伝送システム１００は、予め冗長構成を設けることなく、任意のサブキャリア光信号に関する機能に障害が発生した場合においても、スーパーチャネル光信号の送受信を、伝送可能容量を維持したまま継続することができる。

ここで、本実施形態に係る光伝送システム１００においては、６ｃｈ光信号が消失した時に、障害が発生した６ｃｈ光信号に隣接する５ｃｈ光信号の処理を変更したが、隣接しないｃｈ光信号の処理を変更することもできる。６ｃｈ光信号が消失した時に、４ｃｈ光信号の処理を変更する場合の４００Ｇスーパーチャネル光信号の波長構成図を図８に示す。

図８においては、４ｃｈ光信号および５ｃｈ光信号の元となるサブキャリアの中心波長を、３ｃｈ光信号〜７ｃｈ光信号の波長領域内で等間隔になるようにそれぞれシフトすると共に、光変調部５２４の変調方式を５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調から１００Ｇ ＤＰ−ＱＰＳＫ変調へ変更した。この場合も、予め冗長構成を設けることなく、スーパーチャネル光信号の送受信を、伝送可能容量を維持したまま継続することができる。

なお、クライアント信号のビットレートおよびクライアント信号数、スーパーチャネル光信号のビットレート、光変調部５２１〜５２８における変調方式、サブキャリア光信号のビットレートおよびサブキャリア数等は、適宜変更可能である。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について説明する。第２の実施形態では、１つのｃｈ光信号に関する機能に障害が発生した場合についての処理について説明したが、本実施形態においては、複数のｃｈ光信号に関する機能に障害が発生した場合について説明する。以下、５ｃｈ光信号に関する機能と、６ｃｈ光信号に関する機能とに障害が発生した場合について説明する。

この時のスーパーチャネル光送信機５００Ｂの動作状態を図９に、サブキャリア多重部５３０Ｂから出力される４００Ｇスーパーチャネル光信号の波長構成図を図１０に示す。

本実施形態に係るスーパーチャネル光送信機５００Ｂは、５ｃｈ光信号に関する機能と、６ｃｈ光信号に関する機能とに障害が発生した場合、障害が発生している５ｃｈ光信号および６ｃｈ光信号に対応する光変調部５２５Ｂ、５２６Ｂからの光出力を停止すると共に、生成した電気主信号を６台の光変調部５２１Ｂ〜５２４Ｂ、５２７Ｂ、５２８Ｂへマッピングする。スーパーチャネル光送信機５００Ｂはさらに、３ｃｈ光信号、４ｃｈ光信号および７ｃｈ光信号の元となるサブキャリアの中心波長を、２ｃｈ光信号〜８ｃｈ光信号の波長領域内で等間隔になるようにそれぞれシフトすると共に、光変調部５２３Ｂ、５２７Ｂの変調方式を５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調から１００Ｇ ＤＰ−ＱＰＳＫ変調へそれぞれ変更する。

これにより、複数のｃｈ光信号に関する機能に障害が発生した場合においてもスーパーチャネル光信号を速やかに復旧させることができる。

ここで、前述のように、１００Ｇ ＤＰ−ＱＰＳＫ変調は、５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調と比較して周波数利用効率が倍となる一方、ビットレートを上昇させる変更となることから、信号の伝送品質が低下する。そこで、例えば、プリエンファシスを付加したり、ビットレートを調整したりすることによって、サブキャリア多重部５３０Ｂから出力される４００Ｇスーパーチャネル光信号の信号の伝送品質を改善させることができる。

すなわち、４００Ｇスーパーチャネル光信号内において１００Ｇ ＤＰ−ＱＰＳＫ変調信号の強度レベルと５０Ｇ ＤＰ−ＢＰＳＫ変調信号の強度レベルがそれぞれ所望のレベルになるように調整することによって、４００Ｇスーパーチャネル光信号の信号品質を改善させる。具体的には、変調方式を変更した３ｃｈ光信号および７ｃｈ光信号が伝送路中で受ける非線形劣化の影響が大きい場合には、光変調部５２１Ｂ〜５２５Ｂ、５２７Ｂ、５２８Ｂもしくはサブキャリア多重部５３０Ｂにおいて、３ｃｈ光信号および７ｃｈ光信号の強度レベルがその他のｃｈ光信号の強度レベルより小さくなるようにプリエンファシスを付加する。この場合にサブキャリア多重部５３０Ｂから出力される４００Ｇスーパーチャネル光信号の波長構成図を図１１に示す。図１１において、３ｃｈ光信号および７ｃｈ光信号が受ける非線形劣化が緩和されることにより、４００Ｇスーパーチャネル光信号の伝送品質が改善される。なお、３ｃｈ光信号および７ｃｈ光信号において、ＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio）の不足により主信号品質が低下している場合には、３ｃｈ光信号および７ｃｈ光信号の強度レベルがその他のｃｈ光信号の強度レベルより大きくなるようにプリエンファシスを付加することで、３ｃｈ光信号および７ｃｈ光信号の性能が改善され、４００Ｇスーパーチャネル光信号の伝送品質が改善される。

一方、３ｃｈおよび７ｃｈのビットレートを削減し、削減した分を他のｃｈに振り分けることによって、４００Ｇスーパーチャネル光信号の信号品質を改善することもできる。この場合、他のｃｈの信号品質を下げる一方、３ｃｈおよび７ｃｈの信号品質が向上することで、各ｃｈの信号品質が平均化される。例えば、３ｃｈ光信号および７ｃｈ光信号と他のチャネルの光信号との特性差が大きく、３ｃｈおよび７ｃｈが前方誤り訂正（ＦＥＣ:Forward Error Correction）リミットを下回る場合、すなわち、３ｃｈおよび７ｃｈが信号導通しない伝送特性である場合、３ｃｈおよび７ｃｈのビットレートをその他のｃｈに振り分けることで、その他のｃｈの伝送品質を許容できる範囲で低下させるとともに、３ｃｈ、７ｃｈを信号導通可能な伝送特性まで改善させる。なお、各ｃｈの光スペクトラムについては、ビットレートの変更に伴い、そのスペクトラム幅が変化することから、各サブキャリアの波長配置が最適になるよう変更することもできる。

上述の、プリエンファシスの付加およびビットレートの調整は、１つのｃｈ光信号に関する機能に障害が発生した場合の処理や３つ以上のｃｈ光信号に関する機能に障害が発生した場合の処理に適用することもできるし、さらに、両者を組み合わせて適用することもできる。また、上述の実施形態において、スーパーチャネル光送信機およびスーパーチャネル光受信機に、フレーマーにおける電気主信号の振り分け処理やプリエンファシスの負荷処理を、障害が発生したサブキャリア光信号のｃｈや数に応じて予めプログラミングしておくことにより、障害が発生した場合の自動復旧を速やかに行うことができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
この出願は、２０１５年８月６日に出願された日本出願特願２０１５−１５５８８３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０ 光送信器
２０ 分割手段
３１〜３Ｎ 光変調手段
４０ 多重化手段
５０ 制御手段
１００ 光伝送システム
２００ 光送信装置
３００ 光ファイバ伝送路
３１０ 光増幅装置
３２０ 光ケーブル
４００ 光受信装置
５００ スーパーチャネル光送信機
５１０ フレーマー
５２１〜５２８ 光変調部
５３０ サブキャリア多重部
６００ 光合波部
７００ 光分波部
８００ スーパーチャネル光受信機
８１０ 光分岐部
８２１〜８２８ デジタルコヒーレント受信部
８３０ フレーマー

Claims (10)

1. クライアント信号を分割した分割信号を出力する分割手段と、
   前記分割信号を用いて、互いに異なる波長のサブキャリアを変調して出力可能な複数の変調手段と、
   変調された複数の前記サブキャリアを多重化する多重化手段と、
   前記変調手段及び前記分割手段を制御する制御手段、とを備え、
   前記制御手段は、
   前記複数の変調手段のうちの第１の変調手段に障害が発生した場合、
   前記第１の変調手段に出力される前記分割信号を、前記複数の変調手段のうちの前記障害が発生していない非障害変調手段に出力し、
   前記非障害変調手段が出力する第１のサブキャリアのビットレートを上昇させ、
   前記第１のサブキャリアの波長をシフトする
   光送信器。
2. 請求項１に記載した光送信器において、
   前記制御手段は、前記第１のサブキャリアの波長を、前記障害が発生した前記第１の変調手段が出力していたサブキャリア側にシフトさせる
   光送信器。
3. 請求項１に記載した光送信器において、
   前記制御手段は、前記第１の変調手段からの出力を停止させる
   光送信器。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載した光送信器において、
   前記変調手段は、第１の変調方式により前記サブキャリアを変調し、
   前記制御手段は、前記非障害変調手段に、前記第１の変調方式よりも周波数効率が大きい第２変調方式で前記サブキャリアを変調させることにより、前記非障害変調手段が出力する第１のサブキャリアのビットレートを上昇させ、
   前記分割手段は、前記分割信号が、前記第２変調方式を適用した変調手段よりも前記第１の変調方式を適用した変調手段へより多く入力されるように、前記分割信号を前処理する
   光送信器。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載した光送信器において、
   前記多重化手段から出力されたスーパーチャネル光信号は、前記第１のサブキャリアと、前記第１のサブキャリアより強度レベルが高い前記サブキャリアとが多重化されている
   光送信器。
6. 複数の、請求項１から５のいずれか一項に記載した光送信器と、
   前記複数の光送信器から出力されたスーパーチャネル光信号を合波して波長多重光信号を送信する光合波部、とを備える
   光送信装置。
7. 前記波長多重光信号を送信する請求項６項に記載した光送信装置と、
   前記波長多重光信号を受信してデジタルコヒーレント処理し、複数のクライアント信号を復元して出力する光受信装置、とを備える
   光送受信システム。
8. 請求項７に記載した光送受信システムにおいて、
   前記光受信装置は、
   前記受信した波長多重光信号を分波して複数のスーパーチャネル光信号を出力する光分波部と、
   前記出力されたスーパーチャネル光信号をそれぞれ受信処理して複数のクライアント信号を復元する複数の光受信器、とから成り、
   前記複数の光受信器はそれぞれ、
   前記スーパーチャネル光信号をサブキャリアがそれぞれ含まれるＭ個の光受信信号に分岐して出力する分岐手段と、
   前記出力された光受信信号をそれぞれ受信処理する数Ｍの受信手段と、
   前記受信処理されたＭ個の光受信信号からクライアント信号を復元して出力する復元手段、とを備える
   光送受信システム。
9. 請求項８に記載した光送受信システムにおいて、
   前記数Ｍの受信手段はそれぞれ、前記出力された光受信信号をデジタルコヒーレント受信処理する
   光送受信システム。
10. 複数の変調器を備える光送信器を用いた送信方法であって、
    クライアント信号を分割した分割信号を出力し、
    前記分割信号を用いて、互いに異なる波長のサブキャリアを変調して出力し、
    変調された複数の前記サブキャリアを多重化し、
    前記複数の変調器のうちの第１の変調手段に障害が発生した場合、
    前記第１の変調手段に出力する前記分割信号を、前記複数の変調手段のうちの前記障害が発生していない非障害変調器に出力し、
    前記非障害変調器が出力する第１のサブキャリアのビットレートを上昇させ、
    前記第１のサブキャリアの波長をシフトする
    送信方法。
    
    
    

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