JP6648437B2

JP6648437B2 - 送受信システム、送信装置、受信装置及び送受信システムの制御方法

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Publication number: JP6648437B2
Application number: JP2015149979A
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Inventors: 貴志清水; 貴史三吉
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Filing date: 2015-07-29
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Anticipated expiration: 2035-07-29
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Description

本発明は、光波長多重通信に関する。

近年、スパコンなどの演算処理速度は高速化しており、該処理速度を実現するには、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）から大容量のデータを入出力するための大容量データ伝送技術が求められる。銅線などを用いた電気インタコネクト技術では、データ容量の増大に伴い回路面積、伝送線数、消費電力が著しく増大してしまい、高速な演算処理速度の実現が困難である。そこで、ＣＰＵ間を光で接続する光インタコネクト技術が知られている。光インタコネクト技術では、小型で大規模集積化に適し、電気と光の融合が可能なシリコンフォトニクスＳｉＰＨ（ＳｉｌｉｃｏｎＰｈｏｔｏｎｉｃｓ）技術を用いた光送受信機の開発が進んでいる。

光送受信機の送信機は、光を出す光源とその光にデータを乗せた搬送光を変調する光変調器を備える。光変調器は、低消費電力化及び小型化に有利なリング変調器を備える。リング変調器は、所定の波長間隔（ＦｒｅｅＳｐｅｃｔｒａｌＲａｎｇｅ）での吸収スペクトルを備える。リング変調器の吸収スペクトルは、光変調器の製造によるばらつきにより誤差がでる。そのため、光送受信機の送信機側では、ヒータにより該リング変調器を加熱し、変調する光の波長にリング変調器の吸収スペクトルを割り当てる。以下、変調する光の波長を、「変調対象の光の波長」と称すこともある。なお、光に載せられるデータは電気信号である。光変調器は、該電気信号の電圧をバイパスとして共振器のＰＮ接合にキャリアを発生させることで屈折率を変動させる。

波長分割多重方式（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）は、複数の波長を重ねた光を１つの伝送路で送信する方法である。ＷＤＭのように波長多重の光を、ＳｉＰＨ技術を用いた送受信機間で送信する場合、送受信機間には、波長の種類の数に対応した数の光伝送路（レーン）が予め設けられる。言い換えると、４つの波長の光を送受信機間で送受信する場合、送受信機間には、４つの光伝送路が予め設置される。全ての光伝送路において波長多重の光が送信されるものの、各光伝送路では、波長多重の内の何れか１つの波長が変調されて送信される。なお、光伝送路毎に、変調する波長は予め設定されているものとする。

波長分割多重方式により光通信を行う伝送システムとして、信号光間の伝送特性を一定にしながら信号光の送受を行う技術が知られている。該技術では、信号光出力流ニットから出力された信号光を合波し、合波された信号光の一部を取り出す。信号光のパワーを、信号光波長に対応した波長毎に検出する。検出された波長毎の信号光のパワーに基づいて、対応波長信号光増幅用光増幅部の信号光出力を制御する（例えば、特許文献１を参照）。

波長分散に関する技術として、波長可変レーザを用いなくても、光伝送路の波長分散に対して伝送特性が最適になる波長の光を光伝送路に出力して分散補償する技術が知られている。該技術では、それぞれ異なる波長の光を出力する複数の光源を備え、光伝送システムの運用開始前に、光伝送路の波長分散に対して伝送特性が最適になる波長を検出するために光伝送路に出力する光の波長を変化させる。システム運用中、検出された最適波長の光を光伝送路に出力する（例えば、特許文献２を参照）。

光伝送システムにおいて、複数の単一波長光の波長検出、波長設定及び波長選択の各手順を自動化しチャンネル割当てさせる技術が知られている。該技術では、単一波長光を個別に出力する送信部から個別にスイープ出力された単一波長光のパワーに基づいて各単一波長光の波長情報を送信部に通知する。通知された波長情報に基づいて送信部が出力する単一波長光の波長を制御する（例えば、特許文献３を参照）。

特開平１０−２８１０６号公報特開２０００−２３６２９９号公報特開２００５−３４１５２９号公報

波長の異なる光を重ねた波長多重の光を送信する光伝送路では、予め、送信する光のうちの変調する波長が予め設定されている。送信機内の各リング変調器は、自身の吸収スペクトルを、変調対象の波長に調整するために加熱される。ここで、波長多重の光の内の変調対象の波長と光伝送路の組み合わせは予め設定されているため、ヒータによる加熱に用いられる電力量は考慮がされていない。

波長多重の光の内の変調対象の波長と光伝送路の組み合わせを入れ替えることも可能である。しかし、送信機側で変調する光の波長の設定を勝手に変えた場合、受信機側では、変調した波長を元に戻せない。

本発明は、１つの側面において、波長多重の光の内の変調対象の波長と光伝送路の組み合わせを最適な組み合わせとすることを目的とする。

送受信システムは、送信装置と、複数の光伝送路を介して送信装置に接続された受信装置とを有する。送信装置は、生成部、転送部、複数の変調部、制御部を有す。生成部は、データが分割された複数の分割データをそれぞれ生成する。転送部は、生成された複数の分割データをそれぞれ転送する。複数の変調部は、複数の光伝送路に１つずつ対応しており、複数の光伝送路の各々を識別する識別番号と波長を示す波長情報との対応関係を規定する設定情報に基づき、複数の波長の搬送光のいずれかを複数の分割データのいずれかで変調した光を、対応している光伝送路に出力する。制御部は、設定情報を変更した変更後の設定情報を受信装置に送信する。

受信装置は、分波部と、複数の変換部とを有する。分波部は、複数の光伝送路から入力される光を、受信した変更後の設定情報に基づき、複数の波長の分波光にそれぞれ分離する。複数の変換部は、分離された複数の波長の分波光を、それぞれ分割データに変換する。
この送受信システムにおいて、制御部は、設定情報の変更を、変調部の変調処理に使用される第１の消費電力量と、分波部の分波処理に使用される第２の消費電力量とに基づいて行う。

本発明によれば、波長多重の光の内の変調対象の波長と光伝送路の組み合わせを最適な組み合わせとすることができる。

本実施形態に係る光インタコネクト技術を用いた送受信システムの例を説明する図である。ＳｉＰＨ送信機の構成の例を説明する図である。ＳｉＰＨ受信機の構成の例を説明する図である。波長分割多重方式の波長と吸収スペクトルの関係の例を説明する図である。消費電力量を最小化する組み合わせを選択する方法の例を説明する表である。消費電力量を低減させつつ信頼性を向上させた組み合わせを選択する方法の例を説明する表である。送信機の処理の例を説明するフローチャートである。送信機の処理の例を説明するフローチャートである。受信機の処理の例を説明するフローチャートである。受信機の処理の例を説明するフローチャートである。最適な組み合わせを選択する処理の例を説明するフローチャートである。制御部間の通信の別の実施例を説明する図である。制御部間の通信の別の実施例を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る光インタコネクト技術を用いた送受信システムの例を説明する図である。送受信システム１０００は、送信機１００と受信機２００と光伝送路３００（３００ａ〜３００ｄ）を有す。送信機１００と受信機２００とは、光波長多重通信を用いた通信に利用される光伝送路３００で接続される。

送信機１００は、チップ１１０と変調部１２０を備える。受信機２００は、分波部２２０とチップ２１０を備える。チップ１１０とチップ２１０は、例えば、ＣＰＵなどである。本実施形態の送受信システム１０００では、チップ１１０とチップ２１０間の通信に光インタコネクトを用いることで、通信データ量の大容量化、通信の高速化を実現する。光インタコネクトを実現するために、送信機１００は変調部１２０を備え、受信機２００は分波部２２０を備える。

チップ１１０は、生成部１１１と転送部１１２を備える。生成部１１１は、送信機１００側から受信機２００側に送信されるデータを分割した複数の分割データを生成する。各分割データは、Ａ〜Ｄで示される。転送部１１２は、生成部１１１で生成された複数の分割データＡ〜Ｄを変調部１２０に転送する。なお、生成部１１１と転送部１１２は、ＣＰＵの動作で実現される。生成部１１１の処理は、ＣＰＵの論理レイヤで実行される処理である。転送部１１２の処理は、ＣＰＵの物理レイヤで実行される処理である。

変調部１２０は、制御部１２１を備える。変調部１２０は、例えば、ＳｉＰＨ送信機である。制御部１２１は、波長多重の光の内の変調対象の波長を示す波長情報と、光伝送路を識別する識別番号との対応関係を規定する設定情報を保持する。制御部１２１は、例えば、マイコンなどである。制御部１２１は、各光伝送路を識別する識別番号と各光伝送路での変調対象の波長の組み合わせに対応した消費電力量情報を保持している（詳しくは、図５、図６を参照）。消費電力量とは、リング変調器におけるヒータによる加熱に用いられる電力量である。制御部１２１は、消費電力量情報に基づいて、ヒータによる消費電力量が小さくなる各光伝送路を識別する識別番号と各光伝送路で変調される光の波長の組み合わせを選択し、設定情報を更新する。変調部１２０は、制御部１２１が選択した光伝送路と変調対象の波長の組み合わせに基づいて、分割データを搬送する波長の搬送光をそれぞれ変調し、各分割データを重畳した光を光伝送路にそれぞれ出力する。なお、変調は、リング変調器と共振した光が分離され変調される。

このように、変調部１２０は、消費電力量が小さくなる光伝送路と変調対象の光の波長の組み合わせを選択し、選択した変調対象の波長の光を変調することで、送信機１００側の消費電力量を低減することができる。なお、制御部１２１が選択する光伝送路と変調対象の光の波長の組み合わせは、各組み合わせにおける消費電力量の最大値が小さくなる方法でもよく、様々な手法で最適化されればよい。

しかし、予め受信機２００側に設置されている波長と異なる波長が送信機１００側で変調されてしまった場合、受信機２００側では正常にデータを復元できない。この問題に対して、制御部１２１は、受信機２００側の制御部２２１に変更後の設定情報を送信する。制御部１２１と制御部２２１は、無線又は有線でのデータ通信を行う。これにより、受信機２００側でも、どの波長が光送信路毎に設定されているかを判別し、受信した光からデータを復元することができる。

受信機２００の分波部２２０は、光伝送路３００を介して入力された波長多重の光を、変更後の設定情報（変調対象の光の波長と光伝送路の対応関係）に基づき、共振する波長の光を分離する。なお、分波部２２０は、ＳｉＰＨ受信機で実現される。変換部２１１は、分波部２２０で分波された光を、それぞれ分割データに変換する。組立部２１２は、分割データを、元のデータに戻すために組み立てる。

このように、制御部１２１の制御により、光伝送路と変調対象の光の波長の組み合わせで最適なものを選択することで、送信機１００側の消費電力量を低減することができる。なお、制御部１２１が光伝送路と変調対象の光の波長の組み合わせを選択する設定情報の変更処理は、例えば、送受信システム１０００の電源が投入された際に実行すればよい。この場合、同じ設定のまま送受信システム１０００の電源が切られるまで同じ設定で動作する。また、制御部１２１が光伝送路と変調対象の光の波長の組み合わせを選択する設定情報の変更処理は、例えば、定期的に行われてもよい。

図２は、ＳｉＰＨ送信機の構成の例を説明する図である。ＳｉＰＨ送信機３１０は、図１の変換部１２０として動作する。ＳｉＰＨ送信機３１０は、マイコン３０１、アレイレーザ３０２、波長分割多重方式ＭＵＸ（Ｍｕｌｔｉｐｌｘｅｒ）３０３、リング変調器３０４（３０４ａ〜３０４ｄ）、ヒータ３０５、モニタフォトダイオード３０６、ドライバ３０７、レーン３０８（３０８ａ〜３０８ｄ）を備える。マイコン３０１は、図１の制御部１２１として動作する。アレイレーザ３０２は、レーン３０８と同じ数の波長の光を夫々出力する光源である。アレイレーザ３０２は、回折格子（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｅｅｄｂａｃｋ）により互いに異なる波長で発振可能なように設置されている。ＷＤＭＭＵＸ３０３は、異なる波長の入力光を一つの導波路に纏めて送信する装置である。リング変調器３０４は、波長多重された光のうち、変調する波長の光を分離し、電気信号の電圧をバイアスとして変調器内のＰＮ接合にキャリアを発生させ、屈折率を変動させ光を変調する。ヒータ３０５は、リング変調波長と導波路内の光波長を合わせるためにリング変調器３０４を加熱するために用いられる。モニタフォトダイオード３０６は、リング変調波長と導波路内の光波長とが合っているかを判定するために用いられる。ドライバ３０７は、チップ１１０から送信されてくるデータである電気信号を、リング変調器３０４のバイアス電圧に変換する増幅器である。マイコン３０１は、リング変調器３０４の発振波長を調整し、モニタフォトダイオード３０６の出力が一定となるように、ヒータ３０５の電力を制御する。また、マイコン３０１は、ＳｉＰＨ送信機３１０内の各デバイスを初期化する。なお、図１の分割データＡ〜Ｄは、レーン３０８のそれぞれを介して受信機側に送信される。

図３は、ＳｉＰＨ受信機の構成の例を説明する図である。ＳｉＰＨ受信機４００は、図１の分波部２２０として動作する。ＳｉＰＨ受信機４００は、分波器４０１（４０１ａ〜４０１ｄ）、ヒータ４０２、モニタフォトダイオード４０３、フォトダイオード４０４、ＴＩＡ／ＬＩＭ（ＴｒａｎｓＩｍｐｅｄａｎｃｅＡｍｐ／ＬｉｍｉｔｉｎｇＡｍｐ）４０５、マイコン４０６を備える。マイコン４０６は、図１の制御部２２１として動作する。分波器４０１は、波長多重された光信号のうち、変調する波長の光を分離し、フォトダイオード４０４に入力させる。ヒータ４０２は、ヒータ３０２と同一のものである。モニタフォトダイオード４０３は、モニタフォトダイオード３０３と同一のものである。フォトダイオード４０４は、変調された光を電気信号に変換する。ＴＩＡ／ＬＩＭ４０５のＴＩＡは、フォトだーオード電流を電圧に変換するプリアンプである。ＴＩＡ／ＬＩＭ４０５のＬＩＭは、受信側のチップに合わせて出力振幅を設定するポストアンプである。

図４は、波長分割多重方式の波長と吸収スペクトルの関係の例を説明する図である。図４に示す表は、縦軸が吸収スペクトルの吸収強度を示し、横軸が波長を示す。図４に示す表には、波長分割多重方式で、ＳｉＰＨ送信機３１０のアレイレーザ３０２から出力される４つの波長Ａ〜Ｄが示されている。波長Ａ〜Ｄは、変調対象の波長の例である。なお、変調対象である波長Ａ〜Ｄは、分割データＡ〜Ｄの電気信号に基づいて選択された波長である。図４に示す表は、更に、リング変調器３０４の吸収スペクトル５０１と吸収スペクトル５０２の波長と吸収強度の関係の例を示す。例えば、吸収スペクトル５０１は、リング変調器３０４ａの吸収強度と波長の関係の例である。吸収スペクトル５０２は、リング変調器３０４ｂの吸収強度と波長の関係の例である。

例えば、波長Ａの光がリング変調器３０４ａにおいて変調対象である場合、マイコン３０１はヒータを制御し、リング変調器３０４ａを加熱する。すると、リング変調器３０４ａの吸収スペクトル５０１の一番右の山は、波長Ａの波長と一致するように調整される。なお、リング変調器３０４ａの吸収スペクトル５０１が波長Ａと一致した場合、多重波長の光のうち波長Ａの光が分離され、変調される。同様に、波長Ｂの光がリング変調器３０４ｂにおいて変調対象である場合、マイコン３０１はヒータを制御し、リング変調器３０４ｂを加熱する。すると、リング変調器３０４ｂの吸収スペクトル５０２の右から２番目の山は、波長Ｂの波長と一致するように調整される。このリング変調器３０４ａの吸収スペクトル５０１と変調対象の波長Ａの組み合わせと、リング変調器３０４ｂの吸収スペクトル５０２と変調対象波長Ｂの組み合わせは、ケース５０３で示される。ケース５０３の矢印は、ヒータの加熱により調整される吸収スペクトル５０１と吸収スペクトル５０２の調整幅である。該調整幅は消費電力に対応する。

別の例として、波長Ａの光がリング変調器３０４ｂにおいて変調対象である場合、マイコン３０１はヒータを制御し、リング変調器３０４ｂを加熱する。すると、リング変調器３０４ｂの吸収スペクトル５０２の一番右の山は、波長Ａの波長と一致するように調整される。波長Ｂの光がリング変調器３０４ａにおいて変調対象である場合、マイコン３０１はヒータを制御し、リング変調器３０４aを加熱する。すると、リング変調器３０４aの吸収スペクトル５０１の右から２番目の山は、波長Ｂの波長と一致するように調整される。このリング変調器３０４ｂの吸収スペクトル５０２と波長Ａの組み合わせと、リング変調器３０４aの吸収スペクトル５０１と波長Ｂの組み合わせは、ケース５０４で示される。ケース５０４の矢印は、ヒータの加熱により調整される吸収スペクトル５０１と吸収スペクトル５０２の調整幅である。該調整幅は消費電力に対応する。

ケース５０３に示すように、波長Ａの光がリング変調器３０４ａにおける変調対象の波長であり、波長Ｂの光がリング変調器３０４ｂにおける変調対象の波長である場合、消費電力量が大きい。これを、ケース５０４に示すように、波長Ａの光がリング変調器３０４ｂにおける変調対象の波長であり、波長Ｂの光がリング変調器３０４ａにおける変調対象の波長であると設定を変更することで、消費電力量を低減させることができる。

図５は、消費電力量を最小化する組み合わせを選択する方法の例を説明する表である。消費電力表６０１は、変調部１２０と変調対象の波長Ａ〜Ｄの組み合わせの夫々における消費電力量の例である。変調部１２０の１〜４の番号は、例えば、図２のリング変調器３０４ａ〜３０４ｄに該当する。変調部１２０の１番（例えばリング変調器３０４ａ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表６０１に記憶される。変調部１２０の１番の吸収スペクトルを波長Ａに調整するためには、例えば、３０ｍＷの電力が使用される。変調部１２０の１番の吸収スペクトルを波長Ｂに調整するためには、例えば、１４ｍＷの電力が使用される。変調部１２０の１番の吸収スペクトルを波長Ｃに調整するためには、例えば、２８ｍＷの電力が使用される。変調部１２０の１番の吸収スペクトルを波長Ｄに調整するためには、例えば、１ｍＷの電力が使用される。同様に、変調部１２０の２番（例えばリング変調器３０４ｂ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表６０１に記憶される。変調部１２０の３番（例えばリング変調器３０４ｃ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表６０１に記憶される。変調部１２０の４番（例えばリング変調器３０４ｄ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表６０１に記憶される。このように、変調部１２０の各吸収スペクトルと波長Ａ〜Ｄの全ての組み合わせにおける消費電力量を、制御部１２１は、送信機１００の電源が投入された際に生成する。

消費電力表６０２は、分波部２２０と波長Ａ〜Ｄの組み合わせの夫々における消費電力量の例である。分波部２２０の１〜４の番号は、例えば、図３の分波器４０１ａ〜４０１ｄに該当する。分波部２２０の１番（例えば分波器４０１ａ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表６０２に記憶される。分波部２２０の１番の吸収スペクトルを波長Ａに調整するためには、例えば、１５ｍＷの電力が使用される。分波部２２０の１番の吸収スペクトルを波長Ｂに調整するためには、例えば、７ｍＷの電力が使用される。分波部２２０の１番の吸収スペクトルを波長Ｃに調整するためには、例えば、２７ｍＷの電力が使用される。分波部２２０の１番の吸収スペクトルを波長Ｄに調整するためには、例えば、１０ｍＷの電力が使用される。同様に、分波部２２０の２番（例えば分波器４０１ｂ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表６０２に記憶される。分波部２２０の３番（例えば分波器４０１ｃ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表６０２に記憶される。分波部２２０の４番（例えば分波器４０１ｄ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表６０２に記憶される。このように、分波部２２０の各吸収スペクトルと波長Ａ〜Ｄの全ての組み合わせにおける消費電力量を、制御部２２１は、受信機２００の電源が投入された際に生成する。

消費電力表６０３と消費電力表６０４は、レーン番号と波長Ａ〜Ｄの組み合わせの夫々における消費電力量の例である。レーン番号の１〜４の番号は、例えば、図１の光伝送路３００ａ〜３００ｄに該当する。レーン番号の１番（光伝送路３００ａ）は、変調部１２０の１番と分波部２２０との間の光通信に用いられる。消費電力表６０３と消費電力表６０４では、レーン番号の１番と波長Ａ〜Ｄの組み合わせにおける消費電力量は、レーン番号に対応する変調部１２０aと分波部２２０ａの消費電力量の合計値である。具体的には、変調部１２０の１番を波長Ａに調整する消費電力量と、分波部２２０の１番を波長Ａに調整する消費電力量の合計が、レーン番号の１番の波長Ａに対応する消費電力量として消費電力表６０３と消費電力表６０４とに示される。同様に、消費電力表６０３と消費電力表６０４では、レーン番号の２番と波長Ａ〜Ｄの組み合わせにおける消費電力量は、レーン番号に対応する変調部１２０ｂと分波部２２０ｂの消費電力量の合計値である。消費電力表６０３と消費電力表６０４では、レーン番号の３番と波長Ａ〜Ｄの組み合わせにおける消費電力量は、レーン番号に対応する変調部１２０ｃと分波部２２０ｃの消費電力量の合計値である。消費電力表６０３と消費電力表６０４では、レーン番号の４番と波長Ａ〜Ｄの組み合わせにおける消費電力量は、レーン番号に対応する変調部１２０ｄと分波部２２０ｄの消費電力量の合計値である。

消費電力表６０４の例では、波長Ａの光をレーン番号の１番で送信する、波長Ｂの光をレーン番号の２番で送信する、波長Ｃの光をレーン番号の３番で送信する、波長Ｄの光をレーン番号の４番で送信する、と予め設定されている。この例では、送信機１００と受信機２００の合計消費電力量は、４５、２６、１８、３９を合算した１２８ｍＷである。

消費電力表６０３は、消費電力表６０３の全ての消費電力量の中から、消費電力量が最小となる組み合わせを選択した場合の例である。消費電力量が最小となる組み合わせは、消費電力表６０３の全ての組み合わせの中から制御部１２１により選択される。消費電力表６０３の例では、波長Ａの光をレーン番号の３番で送信する、波長Ｂの光をレーン番号の１番で送信する、波長Ｃの光をレーン番号の４番で送信する、波長Ｄの光をレーン番号の２番で送信する、と制御部１２１が波長毎の送信するレーンを選択している。この場合、送信機１００と受信機２００の合計消費電力量は、２、２１、２９、１５を合算した６７ｍＷである。

このように、変調対象の波長とレーンの全ての組み合わせから消費電力量の低い最適な（最小となる）組み合わせを制御部１２１は、送信機１００と受信機２００の電源が投入した際に選択する。これにより、運用中に制御部１２１が選択した組み合わせを用いて、送信機１００と受信機２００との間の通信が行われ、送信機１００と受信機２００との消費電力量を低減させることができる。なお、消費電力表６０１、消費電力表６０２の情報は、制御部１２１と制御部２２１とで共有される。

図６は、消費電力量を低減させつつ信頼性を向上させた組み合わせを選択する方法の例を説明する表である。図６では、消費電力量の低い組み合わせとは異なる組み合わせを選択する例を消費電力表７０１と消費電力表７０２を用いて説明する。消費電力表７０１は、変調部１２０と波長Ａ〜Ｄの組み合わせの夫々における消費電力量の例である。変調部１２０の１〜４の番号は、例えば、図２のリング変調器３０４ａ〜３０４ｄに該当する。変調部１２０の１番（例えばリング変調器３０４ａ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表７０１に記憶される。なお、リング変調器の吸収スペクトルを、変調対象であった波長と一致させることで、多重変調の光から変調された光を分波することができる。同様に、変調部１２０の２番（例えばリング変調器３０４ｂ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表７０１に記憶される。変調部１２０の３番（例えばリング変調器３０４ｃ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表７０１に記憶される。変調部１２０の４番（例えばリング変調器３０４ｄ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表７０１に記憶される。このように、変調部１２０の各吸収スペクトルと波長Ａ〜Ｄの全ての組み合わせにおける消費電力量を、制御部１２１は、送信機１００の電源が投入された際に生成する。

消費電力表７０２は、分波部２２０と波長Ａ〜Ｄの組み合わせの夫々における消費電力量の例である。分波部２２０の１〜４の番号は、例えば、図３の分波器４０１ａ〜４０１ｄに該当する。分波部２２０の１番（例えば分波器４０１ａ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表７０２に記憶される。同様に、分波部２２０の２番（例えば分波器４０１ｂ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表７０２に記憶される。分波部２２０の３番（例えば分波器４０１ｃ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表７０２に記憶される。分波部２２０の４番（例えば分波器４０１ｄ）の吸収スペクトルを波長Ａ〜Ｄの夫々に調整した場合の消費電力量は、実際に測定して消費電力表７０２に記憶される。このように、分波部２２０の各吸収スペクトルと波長Ａ〜Ｄの全ての組み合わせにおける消費電力量を、制御部１２１は、受信機２００の電源が投入された際に生成する。

制御部１２１は、変調部１２０と波長の組み合わせと、分波部２２０と波長の組み合わせから、最適な組み合わせを選択する。ここで、制御部１２１が選択した組み合わせの中に消費電力量が高いものがある場合、変調部１２０、分波部２２０及びその近傍にある装置は、製品動作の間の長期間、動作環境温度が高い状態にさらされる。特に、半導体装置や光素子などは、高温環境下での信頼性が低下してしまう。そのため、図６の例において制御部１２１は、変調部１２０と波長の組み合わせと、分波部２２０と波長の組み合わせのうち、各ヒータの消費電力量の最大値が一番小さくなる組み合わせを選択する。

制御部１２１は、消費電力表７０１と消費電力表７０２の組み合わせから、各変調部１２０と分波部２２０の消費電力量の最大値が一番小さくなる組み合わせを選択する。具体的には、制御部１２１は、消費電力表７０１から、変調部１２０の３番と波長Ａの組み合わせ、変調部１２０の４番と波長Ｂの組み合わせ、変調部１２０の２番と波長Ｃの組み合わせ、変調部１２０の１番と波長Ｄの組み合わせを選択する。制御部１２１は、消費電力表７０２から、分波部２２０の３番と波長Ａの組み合わせ、分波部２２０の４番と波長Ｂの組み合わせ、分波部２２０の２番と波長Ｃの組み合わせ、分波部２２０の１番と波長Ｄの組み合わせを選択する。すると、変調部１２０と分波部２２０の最大の消費電力量は、２２ｍＷとなり、各リング変調器での消費電力量の最大値が小さくなる。

このように、変調対象の波長とレーンの全ての組み合わせから各リング変調器での消費電力量の最大値が小さくなる組み合わせを制御部１２１が選択し、それ以降に該組み合わせを用いた通信を行うことで、半導体装置、光素子などの信頼性の低下を防ぐことができる。

図７Ａ及び図７Ｂは、送信機の処理の例を説明するフローチャートである。送受信システム１０００の電源が投入される（ステップＳ１０１）。制御部１２１は、変調部１２０に関する設定を行う（ステップＳ１０２）。制御部１２１は、アレイレーザ３０２に出力させる特定の波長（波長Ａ〜Ｄの何れか）を選択する（ステップＳ１０３）。アレイレーザ３０２は、制御部１２１が選択した波長の光を出力する（ステップＳ１０４）。ヒータ３０５は、変調部１２０を加熱し吸収スペクトルを調整する（ステップＳ１０５）。制御部１２１は、モニタフォトダイオード３０６で一定の電流が検出されているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。モニタフォトダイオード３０６で一定の電流が検出されている場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、制御部１２１は、消費電力表に、アレイレーザ３０２から出力された光の波長と変調部１２０との組み合わせにおける消費電力量を書き込む（ステップＳ１０７）。制御部１２１は、１つの波長の光に対してステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理を全ての変調部１２０に対応して実行したかを判定する（ステップＳ１０８）。１つの波長の光に対して全ての変調部１２０に対応して処理が終了していない場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、制御部１２１は、異なる変調部１２０を選択し、処理をステップＳ１０５から繰り返す（ステップＳ１０９）。モニタフォトダイオード３０６で一定の電流が検出されない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、制御部１２１は、ヒータに設定されている電力が最大であるかを判定する（ステップＳ１１０）。ヒータに設定されている電力が最大である場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、制御部１２１は、該変調部１２０が故障していると判定する（ステップＳ１１１）。変調部１２０が故障している場合、送信機１１０の処理を終了する。ヒータに設定されている電力が最大でない場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、制御部１２１は、処理をステップＳ１０５から繰り返す。

制御部１２１は、１つの波長の光と各変調部１２０の組み合わせにおける消費電力量の取得が終了したことを制御部２２１に通知する（ステップＳ１１２）。制御部１２１は、制御部２２１側の処理が完了したこと示す通知を受信する（ステップＳ１１３）。ステップＳ１１２、Ｓ１１３の通知は、例えば、Ｉ２Ｃ（ＩｎｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）などの通信手段が用いられる。制御部１２１は、全ての波長（ＷＤＭの波長Ａ〜Ｄ）でステップＳ１０４〜１１３の処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。全ての波長で処理が終了していない場合（ステップＳ１１４でＮＯ）、制御部１２１は、処理をステップＳ１０３から繰り返す。

全ての波長で処理が終了している場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、制御部１２１は、制御部２２１から受信機２００側の消費電力表を受信する（ステップＳ１１５）。制御部１２１は、送信機１００と受信機２００との消費電力表から最適な光の変調対象の波長と光伝送路の組み合わせを選択する（ステップＳ１１６）。制御部１２１は、最適な組み合わせを制御部２２１に通知する（ステップＳ１１７）。制御部１２１は、最適な組み合わせを設定情報に反映させる（ステップＳ１１８）。制御部１２１は、初期化処理を終了する（ステップＳ１１９）。なお、これらの処理は、電源を投入した際に実行される処理であり、使用される光はＷＤＭ（波長多重）のものではない。

図８Ａ及び図８Ｂは、受信機の処理の例を説明するフローチャートである。送受信システム１０００の電源が投入される（ステップＳ２０１）。制御部２２１は、ＬＩＡ／ＴＩＭ４０５の設定をする（ステップＳ２０２）。制御部２２１は、送信機１００側で１つの波長の光と各変調部１２０の組み合わせにおける消費電力量の取得が終了したことを示す通知を受信する（ステップＳ２０３）。なお、ステップＳ２０３で制御部２２１が受信する通知は、ステップＳ１１２の処理で送信機１００の制御部１２１から通知されたものである。ヒータ４０２は、分波部２２０を加熱し吸収スペクトルを調整する（ステップＳ２０４）。制御部２２１は、モニタフォトダイオード４０３で一定の電流が検出されているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。モニタフォトダイオード４０３で一定の電流が検出されている場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、制御部２２１は、消費電力表に、アレイレーザ３０２から出力された光の波長と分波部２２０との組み合わせにおける消費電力量を書き込む（ステップＳ２０６）。制御部２２１は、１つの波長の光に対してステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理を全ての分波部２２０に対応して実行したかを判定する（ステップＳ２０７）。１つの波長の光に対して全ての分波部２２０に対応して処理が終了していない場合（ステップＳ２０７でＮＯ）、制御部２２１は、異なる分波部２２０を選択し、処理をステップＳ２０４から繰り返す（ステップＳ２０８）。モニタフォトダイオード４０３で一定の電流が検出されない場合（ステップＳ２０５でＮＯ）、制御部２２１は、ヒータに設定されている電力が最大であるかを判定する（ステップＳ２０９）。ヒータに設定されている電力が最大である場合（ステップＳ２０９でＹＥＳ）、制御部２２１は、該分波部２２０が故障していると判定する（ステップＳ２１０）。制御部２２１は、分波部２２０が故障している場合、処理を終了する。ヒータに設定されている電力が最大でない場合（ステップＳ２０９でＮＯ）、制御部２２１は、処理をステップＳ２０４から繰り返す。

制御部２２１は、１つの波長の光と各分波部２２０の組み合わせにおける消費電力量の取得が終了したことを制御部１２１に通知する（ステップＳ２１１）。ステップＳ２１１の通知は、例えば、Ｉ２Ｃなどの通信手段が用いられる。制御部２２１は、全ての波長（ＷＤＭの波長Ａ〜Ｄ）でステップＳ２０３〜２１１の処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ２１２）。全ての波長で処理が終了していない場合（ステップＳ２１２でＮＯ）、制御部２２１は、処理をステップＳ２０４から繰り返す。

全ての波長で処理が終了している場合（ステップＳ２１２でＹＥＳ）、制御部２２１は、制御部１２１に消費電力表を送信する（ステップＳ２１３）。制御部２２１は、最適な変調対象の光の波長と光伝送路の組み合わせの通知を制御部１２１から受信する（ステップＳ２１４）。制御部２２１は、最適な組み合わせを設定情報に反映させる（ステップＳ２１５）。制御部２２１は、初期化処理を終了する（ステップＳ２１６）。

図９は、最適な組み合わせを選択する処理の例を説明するフローチャートである。図７Ｂに示す制御部１２１のステップＳ１１６の処理を、図９のフローチャートを用いて詳細に説明する。制御部１２１は、予め設定されている変調対象の光の波長と光伝送路の組み合わせである設定情報（以下、初期設定と称す）を選択する（ステップＳ３０１）。制御部１２１は、初期設定の評価値を算出する（ステップＳ３０２）。最適な組み合わせがヒータの消費電力量の合計値が小さいものである場合、評価値として、初期設定における組み合わせの送信機１００と受信機２００とのヒータの消費電力量の合計値を用いる。最適な組み合わせがヒータの消費電力量の最大値が小さくなるものである場合、評価値として、初期設定における組み合わせの送信機１００と受信機２００におけるヒータの最大消費電力量を用いる。

制御部１２１は、変調対象の光の波長と光伝送路の組み合わせの置換行列を生成し、組み合わせを１つ選定する（ステップＳ３０３）。制御部１２１は、選定した組み合わせにおける評価値を算出する（ステップＳ３０４）。制御部１２１は、ステップＳ３０２の評価値とステップＳ３０４の評価値とを比較し、評価値が改善しているか否かを判定する（ステップＳ３０５）。選定した組み合わせの評価の方がいい値である場合（ステップＳ３０５でＹＥＳ）、制御部１２１は、該選定した組み合わせと該評価値を比較対象として用いる（ステップＳ３０６）。制御部１２１は、置換行列を初期化し、処理をステップＳ３０３から繰り返す（ステップＳ３０７）。

選定した組み合わせの評価が悪い場合（ステップＳ３０５でＮＯ）、制御部１２１は、置換行列に、他の組み合わせがあるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。他の組み合わせがある場合（ステップＳ３０８でＹＥＳ）、制御部１２１は、処理をステップＳ３０３から繰り返す。他の組み合わせがない場合（ステップＳ３０８でＮＯ）、制御部１２１は、選定されている組み合わせを最適な組み合わせとして選択する（ステップＳ３０９）。

このように、制御部１２１の制御により、光伝送路と変調対象の光の波長の組み合わせで最適なものを選択することで、送信機１００側の消費電力量を低減することができる。
＜制御部間の通信の別の実施例＞
図１０は、制御部間の通信の別の実施例を説明する図である。図１０のＳｉＰＨ送信機３１０とＳｉＰＨ受信機４００は、図２と図３と同じものには、同じ番号を付す。マイコン３０１とマイコン４０６の間の通知（例えば、ステップＳ１１２、Ｓ１１７、Ｓ２１１、Ｓ２１３など）するために、制御信号をアレイレーザ３０２の電源ラインに重畳させＳｉＰＨ受信機４００側に送信する。

マイコン３０１は、マイコン４０６に情報を通知するための制御信号をアレイレーザ３０２の電源ラインに送信する（矢印３０９）。該制御信号は、光伝送路を介してＳｉＰＨ受信機４００側に送信される。ＳｉＰＨ受信機４００は、分波器４０１の最後にマイコン４０６に制御信号を転送するためのフォトダイオード４０７を備える。なお、この通信方法では、制御信号を転送するため、リング共振器は使用されない。

図１１は、制御部間の通信の別の実施例を説明するフローチャートである。図１１のフローチャートは、図７ＡのステップＳ１０８の後に実行される処理である。制御部１２１は、アレイレーザ３０２から出力されている光を停止させる（ステップＳ４０１）。制御部１２１は、制御信号をアレイレーザ３０２の光に重畳させレーザを出力される（ステップＳ４０２）。制御部１２１は、該レーザを用いて、１つの波長の光と各変調部１２０の組み合わせにおける消費電力量の取得が終了したことを制御部２２１に通知する（ステップＳ４０３）。制御部１２１の制御により、アレイレーザ３０２はレーザを停止する（ステップＳ４０４）。制御部１２１は、アレイレーザ３０２の光の出力を再開させる（ステップＳ４０５）。制御部１２１は、制御部２２１側の処理が完了したこと示す通知を受信する（ステップＳ４０６）。

この通信方法では、制御信号を転送するため、リング共振器は使用されない。

１００送信機
１１０、２１０チップ
１１１生成部
１１２転送部
１２０変調部
１２１、２２１制御部
２００受信機
２１１変換部
２１２組立部
２２０分波部
３００ＳｉＰＨ送信機
３０１、４０６マイコン
３０２アレイレーザ
３０３ＷＤＭＭＵＸ
３０４リング変調器
３０５、４０２ヒータ
３０６、４０３モニタフォトダイオード
３０７ドライバ
４００ＳｉＰＨ受信機
４０１分波器
４０４フォトダイオード
４０５ＴＩＡ／ＬＩＭ
１０００送受信システム

Claims

送信装置と、複数の光伝送路を介して前記送信装置に接続された受信装置とを有する送受信システムにおいて、
前記送信装置は、
データが分割された複数の分割データをそれぞれ生成する生成部と、
生成された前記複数の分割データをそれぞれ転送する転送部と、
前記複数の光伝送路に１つずつ対応している複数の変調部であって、前記複数の変調部の各々が、前記複数の光伝送路の各々を識別する識別情報と波長を示す波長情報との対応関係を規定する設定情報に基づき、複数の波長の搬送光のいずれかを前記複数の分割データのいずれかで変調した光を、対応している光伝送路に出力する、前記複数の変調部と、
前記設定情報を変更した変更後の設定情報を前記受信装置に送信する制御部と、を有し、
前記受信装置は、
前記複数の光伝送路から入力される光を、受信した前記変更後の設定情報に基づき、複数の波長の分波光にそれぞれ分離する分波部と、
分離された前記複数の波長の分波光を、それぞれ分割データに変換する複数の変換部と、を有し、
前記制御部は、前記設定情報の変更を、前記変調部の変調処理に使用される第１の消費電力量と、前記分波部の分波処理に使用される第２の消費電力量とに基づいて行う
ことを特徴とする送受信システム。
前記制御部は、
前記変調部の変調処理に使用される第１の消費電力量の情報と、前記分波部の分波処理に使用される第２の消費電力量の情報を取得し、
前記第１の消費電力量と前記第２の消費電力量の合計が小さくなる前記光伝送路の識別情報と前記波長情報との対応関係を規定し、前記設定情報を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の送受信システム。
前記制御部は、
前記変調部の変調処理に使用される第１の消費電力量の情報と、前記分波部の分波処理に使用される第２の消費電力量の情報を取得し、
前記第１の消費電力量と前記第２の消費電力量の最大値が小さくなる前記光伝送路の識別情報と前記波長情報との対応関係を規定し、前記設定情報を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の送受信システム。
前記受信装置は、
前記変換部の分波光から変換された分割データを前記データに組み立てる組立部を更に有する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の送受信システム。
複数の光伝送路を介して接続された受信装置と通信する送信装置であって、
データが分割された複数の分割データをそれぞれ生成する生成部と、
生成された前記複数の分割データをそれぞれ転送する転送部と、
前記複数の光伝送路に１つずつ対応している複数の変調部であって、前記複数の変調部の各々が、前記複数の光伝送路の各々を識別する識別情報と波長を示す波長情報との対応関係を規定する設定情報に基づき、複数の波長の搬送光のいずれかを前記複数の分割データのいずれかで変調した光を、対応している光伝送路に出力する、前記複数の変調部と、
前記設定情報を変更した変更後の設定情報を前記受信装置に送信する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記設定情報の変更を、前記変調部の変調処理に使用される第１の消費電力量と、前記受信装置側で、前記複数の光伝送路から入力される光を、受信した前記変更後の設定情報に基づき、複数の波長の分波光にそれぞれ分離する分波部の分波処理に使用される第２の消費電力量とに基づいて行う
ことを特徴とする送信装置。
前記制御部は、
前記変調部の変調処理に使用される第１の消費電力量の情報と、前記受信装置側で前記複数の光伝送路から入力される光を、受信した前記変更後の設定情報に基づき、複数の波長の分波光にそれぞれ分離する分波部の分波処理に使用される第２の消費電力量の情報を取得し、
前記第１の消費電力量と前記第２の消費電力量の合計が小さくなる前記光伝送路の識別情報と前記波長情報との対応関係を規定し、前記設定情報を変更する
ことを特徴とする請求項５に記載の送信装置。
前記制御部は、
前記変調部の変調処理に使用される第１の消費電力量の情報と、前記受信装置側で前記複数の光伝送路から入力される光を、受信した前記変更後の設定情報に基づき、複数の波長の分波光にそれぞれ分離する分波部の分波処理に使用される第２の消費電力量の情報を取得し、
前記第１の消費電力量と前記第２の消費電力量の最大値が小さくなる前記光伝送路の識別情報と前記波長情報との対応関係を規定し、前記設定情報を変更する
ことを特徴とする請求項５に記載の送信装置。
送信装置と、複数の光伝送路を介して前記送信装置に接続された受信装置とを備える送受信システムの制御方法であって、
前記送信装置において、
生成部が、データが分割された複数の分割データをそれぞれ生成し、
転送部が、生成された前記複数の分割データをそれぞれ転送し、
前記複数の光伝送路に１つずつ対応している複数の変調部の各々が、前記複数の光伝送路の各々を識別する識別情報と波長を示す波長情報との対応関係を規定する設定情報に基づき、複数の波長の搬送光のいずれかを前記複数の分割データのいずれかで変調した光を、対応している光伝送路に出力し、
制御部が、前記設定情報を変更した変更後の設定情報を前記受信装置に送信し、
前記受信装置において、
分波部が、前記複数の光伝送路から入力される光を、受信した前記変更後の設定情報に基づき、複数の波長の分波光にそれぞれ分離し、
複数の変換部が、分離された前記複数の波長の分波光を、それぞれ分割データに変換し、
前記制御部が、前記設定情報の変更を、前記変調部の変調処理に使用される第１の消費電力量と、前記分波部の分波処理に使用される第２の消費電力量とに基づいて行う
ことを特徴とする送受信システムの制御方法。
前記制御部は、
各分割データを搬送する搬送光の波長をそれぞれ変調する処理に使用される第１の消費電力量の情報と、前記光伝送路から入力される光を複数の波長の分波光にそれぞれ分離する処理に使用される第２の消費電力量の情報を取得し、
前記第１の消費電力量と前記第２の消費電力量の合計が小さくなる前記光伝送路の識別情報と前記波長情報との対応関係を規定し、前記設定情報を変更する
ことを特徴とする請求項８に記載の送受信システムの制御方法。
前記制御部は
各分割データを搬送する搬送光の波長をそれぞれ変調する処理に使用される第１の消費電力量の情報と、前記光伝送路から入力される光を複数の波長の分波光にそれぞれ分離する処理に使用される第２の消費電力量の情報を取得し、
前記第１の消費電力量と前記第２の消費電力量の最大値が小さくなる前記光伝送路の識別情報と前記波長情報との対応関係を規定し、前記設定情報を変更する
ことを特徴とする請求項８に記載の送受信システムの制御方法。