JP7028256B2 - 海底光伝送装置及び海底光通信システム - Google Patents

Description

本発明は、海底光伝送装置及び海底光通信システムに関する。

基幹系の長距離光通信システムでは、大容量通信を実現するため、異なる波長の光信号を多重化して伝送する波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）方式が用いられている。

ＷＤＭ方式の光通信システムでは、波長単位で信号の伝送を制御するＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）装置が設けられる。ＲＯＡＤＭ装置は、波長単位で信号の挿入（Ａｄｄ）及び分岐（Ｄｒｏｐ）を行うものである。

光海底ケーブルシステムにおいてもＲＯＡＤＭ装置の適用が進んでいる。このようなシステムでは、海底における光信号の伝送経路を制御するため、ＲＯＡＤＭ装置である海底光伝送装置が設けられている。海底光伝送装置には、例えば波長選択スイッチ（Wavelength Selectable Switch：以下、ＷＳＳ）や光増幅装置（レーザー装置）などの各種の光コンポーネントが設けられる。

例えば、Ａｄｄ及びＤｒｏｐを実現するための光スイッチ及びフィルタなどの光コンポーネントを有する海底分岐装置が提案されている（特許文献１）。この例では、光コンポーネントは制御部により制御される。

また、主信号に重畳した制御信号を端局間で通信し、受け取った制御信号に応じて端局を制御する光信号の伝送システムが提案されている（特許文献２）。

国際公開第２０１２／１３２６８８号 特開２０１５－２４７４号公報

光海底ケーブルシステムの構成の複雑化にともない、敷設後であっても光信号の伝送を柔軟に制御することが求められる。海底光伝送装置においては、内部に設けられるＷＳＳや光増幅装置などの光コンポーネントの設定を、同じく内部に設けられる制御部により変更することで、柔軟な光信号伝送に対応することが可能となる。ここで、光コンポーネントの設定を変更するために、制御部の設定を変更する必要が生じる場合がある。しかしながら、上述の技術では、敷設後の海底光伝送装置の制御部の設定を変更することはできない。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、敷設後の海底光伝送装置に設けられた制御部の設定変更を実現することを目的とする。

本発明の一態様である海底光伝送装置は、光伝送装置が出力した光信号を処理する光コンポーネントと、前記光コンポーネントを制御する制御部と、前記光信号と制御信号とを受信し、前記制御信号を電気信号に変換して前記制御部に出力する受信部と、を有し、前記制御部は、前記電気信号に変換された前記制御信号に応じて前記光コンポーネントの制御方式を切り替える、ものである。

本発明の一態様である海底光通信システムは、光信号と制御信号とを出力する光伝送装置と、前記光伝送装置から前記光信号及び前記制御信号を受け取る海底光伝送装置と、を有し、前記海底光伝送装置は、前記光伝送装置が出力した光信号を処理する光コンポーネントと、前記光コンポーネントを制御する制御部と、前記光信号と前記制御信号とを受信し、前記制御信号を電気信号に変換して前記制御部に出力する受信部と、を有し、前記制御部は、前記電気信号に変換された前記制御信号に応じて前記光コンポーネントの制御方式を切り替えるものである。

本発明によれば、敷設後の海底光伝送装置に設けられた制御部の設定変更を実現することができる。

実施の形態１にかかる海底光通信システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる海底光伝送装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる受信部の構成例を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる受信部の他の構成例を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかるプログラマブル制御部の構成を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかる海底光伝送装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態２にかかる海底光伝送装置の変形例を模式的に示す図である。 実施の形態３にかかる海底光伝送装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態４にかかる海底光伝送装置の構成を模式的に示す図である。 実施の形態４にかかる海底光伝送装置に故障が発生した場合の光信号の伝送経路の切り替えを示す図である。 実施の形態４にかかる海底光伝送装置の変形例を示す図である。 実施の形態４にかかる海底光伝送装置の変形例に故障が発生した場合の光信号の伝送経路の切り替えを示す図である。 実施の形態５にかかる海底光通信システムの構成を模式的に示す図である。 実施の形態５にかかる海底光通信システムの変形例を示す図である。 実施の形態５にかかる光伝送装置の構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

実施の形態１
実施の形態１にかかる海底光通信システム１００について説明する。図１に、実施の形態１にかかる海底光通信システム１００の構成を模式的に示す。海底光通信システム１００は、陸上に設置された端局Ｔ１１及びＴ１２を結ぶ海底光ケーブル上に、海底光伝送装置１が挿入される。端局Ｔ１１及びＴ１２は、トランク局またはブランチ局として構成されてもよい。図１では、端局Ｔ１１と海底光伝送装置１とが海底ケーブルに組み込まれた光ファイバＦＴ１で接続され、端局Ｔ１２と海底光伝送装置１とが海底ケーブルに組み込まれた光ファイバＦＴ２で接続される。

海底光伝送装置１について説明する。図２に、実施の形態１にかかる海底光伝送装置１の構成を模式的に示す。簡略化のため、図２では、端局Ｔ１２を省略している。

陸上に設置された端局Ｔ１１は、光伝送装置９を有する。海底光伝送装置１と光伝送装置９との間は、光ファイバＦＴ１によって接続される。この例では、光ファイバＦＴ１は、光伝送装置９から海底光伝送装置１へ光信号を伝送する下り通信用の光ファイバである。すなわち、光伝送装置９は、光ファイバＦＴ１を介して、海底光伝送装置１へ光信号を出力する。

光伝送装置９が出力する光信号は、送信対象のデータに対応する主信号ＳＭと、海底光伝送装置１を制御するための制御信号ＳＣと、を含む。本実施の形態では、偏波多重四値位相変調（ＤＰ－ＱＰＳＫ：Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）などの変調方式によって変調された波長多重信号が、主信号ＳＭとして用いられる。

制御信号ＳＣは、主信号ＳＭと重畳又は多重化されて海底光伝送装置１へ出力されてもよい。制御信号ＳＣは、主信号ＳＭで用いられる波長以外の波長の信号を用いてもよく、主信号ＳＭで用いられる波長のうちのいずれかの波長の信号を用いてもよい。また、主信号ＳＭを全波変調（例えば、振幅変調など）することで、制御信号ＳＣを主信号ＳＭと重畳又は多重化してもよい。

海底光伝送装置１は、海底に敷設され、かつ、敷設後においても光信号の伝送経路の再構成を可能とするＲＯＡＤＭ（reconfigurable optical add/drop multiplexer）として構成される。海底光伝送装置１は、受信部１１、プログラマブル制御部１２及び光コンポーネント１３を有する。

受信部１１は、主信号ＳＭに重畳又は多重化された制御信号ＳＣを選択的に受信する。受信部１１は、光信号である制御信号ＳＣを電気信号ＳＥに変換し、例えばバスを介して電気信号ＳＥをプログラマブル制御部１２へ出力する。

受信部１１は、海底光伝送装置１の内部に搭載された光コンポーネント１３を含む他のコンポーネントへ受け取った主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣを伝送してもよい。また、受信部１１は、海底光伝送装置１の内部に搭載された光コンポーネント１３を含む他のコンポーネントへ主信号ＳＭのみを伝送してもよい。

ここで、受信部１１の構成について説明する。図３に、受信部１１の構成例を模式的に示す。この例では、受信部１１は、光分岐部１１Ａ、光フィルタ１１Ｂ及び光電気変換部１１Ｃを有する。ここで、制御信号ＳＣは、単一波長の光信号である。光分岐部１１Ａは例えば光カプラであり、主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣを、光フィルタ１１Ｂと光コンポーネント１３とへ分岐する。光フィルタ１１Ｂは、波長選択フィルタであり、制御信号ＳＣのみを光電気変換部１１Ｃへ透過させる。光電気変換部１１Ｃは、光信号である制御信号ＳＣを電気信号ＳＥに変換して出力する。

受信部１１の他の構成例について説明する。図４に、受信部１１の他の構成例を模式的に示す。この例では、受信部１１は、光分岐部１１Ａ、光電気変換部１１Ｃ及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１Ｄを有する。ここで、制御信号ＳＣは、全波変調により主信号ＳＭに重畳又は多重化された信号である。光分岐部１１Ａは、図３と同様に例えば光カプラであり、主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣを、光電気変換部１１Ｃとコンポーネント１３とへ分岐する。光電気変換部１１は、光信号である主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣを、電気信号ＳＡに変換してＬＰＦ１１Ｄへ出力する。ＬＰＦ１１Ｄは、電気信号ＳＡから主信号ＳＭに対応する高周波数成分を除去し、制御信号ＳＣに対応する低周波成分である電気信号ＳＥを出力する。

プログラマブル制御部１２は、電気信号ＳＥを参照することで、光伝送装置９から海底光伝送装置１へ与えられた制御指示を受け取ることができる。プログラマブル制御部１２は、受け取った制御指示に基づいて、プログラマブル制御部１２における光コンポーネント１３の制御方式を切り替えることができる。例えば、プログラマブル制御部１２は、受け取った制御指示に含まれる切り替え信号Ｓ１（第１の切り替え信号とも称する）に基づいて、プログラマブル制御部１２に設定されている光コンポーネント１３の制御に用いる制御方式を切り替える。プログラマブル制御部１２は、制御方式に応じた制御信号ＣＯＮを生成し、光コンポーネント１３へ出力することで、光コンポーネント１３の動作を制御する。

図５に、実施の形態１にかかるプログラマブル制御部１２の構成を模式的に示す。プログラマブル制御部は、論理回路制御部１２Ａ及び論理回路１２Ｂを有する。論理回路制御部１２Ａは、受信部１１から受け取った電気信号ＳＥに基づいて、例えば切り替え信号ＳＷ１を与えることで論理回路１２Ｂの回路構成を書き替える。プログラマブル制御部１２は、論理回路１２Ｂの回路構成を書き換えることで、光コンポーネント１３の制御に用いる制御方式の切り替えを実現する。プログラマブル制御部１２は、例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array）やＦＰＡＡ（field-programmable analog array）、またはこれらの組み合わせにより構成してもよい。論理回路１２Ｂは、その回路構成に基づいて、光コンポーネント１３の動作を制御するための制御信号ＣＯＮを生成する。

光コンポーネント１３に入力する主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣは、例えば、接続される光ファイバＦＴ２を介して、対向する端局（例えば端局Ｔ１２）に向けて出力される。光コンポーネント１３は、海底光伝送装置１に搭載される光波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength selective switch ）やレーザ装置を有する光増幅装置などの各種の光コンポーネントを適用可能である。光コンポーネント１３は、制御信号ＣＯＮに基づいて動作する。

以上、本構成によれば、海底光伝送装置を海底に敷設した後に海底光伝送装置の設定の変更を行う場合、海底ケーブルを介して制御信号を海底光伝送装置に与えることができる。これにより、プログラマブル制御部の設定、具体的には論理回路の回路構成を書き換えることができる。すなわち、海底光通信システムの敷設後に海底光伝送装置の設定を適宜変更することができる。その結果、海底光通信システムにおける光信号の伝送経路を柔軟に変更することができる。

実施の形態２
実施の形態２にかかる海底光伝送装置２について説明する。図６に、実施の形態２にかかる海底光伝送装置２の構成を模式的に示す。海底光伝送装置２は、光コンポーネント１３の一例として、ＷＳＳ２３Ａを有する。ＷＳＳ２３Ａは、例えば、入力される波長多重信号である主信号ＳＭから一部の波長の信号を選択的に分岐させ、その他の波長の信号を通過させる。本実施の形態にかかる海底光伝送装置２のようにＷＳＳを有する海底光伝送装置は、トランク局及びブランチ局と接続される海底分岐装置として運用されてもよい。この海底分岐装置は、ＷＳＳ２３Ａに接続される光ファイバＦＴ３を介して、他の端局から受け取った光信号ＳＢを分岐して他の端局に出力することで、海底分岐装置に接続された３以上の端局間での光信号のやり取りを実現することができる。

プログラマブル制御部１２は、制御信号ＣＯＮにより、ＷＳＳ２３Ａの制御を行う。具体的には、プログラマブル制御部１２は、切り替え信号Ｓ１に応じて論理回路１２Ｂの回路構成を書き換えることで、制御信号ＣＯＮのビットレートの変更や、巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check：ＣＲＣ）の実行／不実行を選択することができる。

次いで、実施の形態２にかかる海底光伝送装置２の変形例を説明する。図７に、実施の形態２にかかる海底光伝送装置の変形例を模式的に示す。図７に示す海底光伝送装置２Ａは、海底光伝送装置２のＷＳＳ２３Ａを光増幅器２３Ｂに置換した構成を有する。

光増幅器２３Ｂは、プログラマブル制御部１２による制御に応じて、適宜主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣを増幅することができる。光増幅器２３Ｂは、出力する光信号の光強度をモニタするためのモニタ部を有していてもよい。

プログラマブル制御部１２は、制御信号ＣＯＮを用いて、例えば光増幅器２３Ｂを制御する。光増幅器２３Ｂが上述したモニタ部を有する場合、プログラマブル制御部１２は、モニタ部によるモニタ条件を設定することができる。具体的には、プログラマブル制御部１２は、モニタ部による光強度のモニタに用いる閾値を設定することができる。この閾値は、設定した値を下回る強度が検出された場合に、光増幅器にエラーが生じていると判断するための基準として設定される。また、設定した値を上回る強度が検出された場合に、光増幅器が正常に稼働していると判断するための別の閾値を設定してもよい。プログラマブル制御部１２は、制御指示に応じて論理回路１２Ｂの回路構成を書き換えることで、論理回路１２Ｂで生成される閾値を変更できる。これにより、モニタ部に設定する閾値を切り替えることが可能となる。

また、本構成においては、ＷＳＳや光増幅器（レーザ装置）のエラーを検出した場合、プログラマブル制御部１２は、エラーを端局に通知するための応答信号を生成してもよい。例えば、海底光伝送装置が光増幅器を有し、かつ、増幅器の光源から出力される光を変調した信号が端局へ出力される場合、端局に出力される信号を全波変調して応答信号を重畳又は多重化することで、応答信号を端局に送信してもよい。端局の光伝送装置は、応答信号を受信したことに応じて制御信号ＳＣを生成してもよい。

なお、海底光伝送装置には、上述のＷＳＳ及び光増幅器を含む各種の光コンポーネントが搭載され得ることはいうまでもない。

プログラマブル制御部１２は、受け取った電気信号ＳＥを内部でアナログ／デジタル変換し、変換結果に基づいて光コンポーネントへの制御を実行する。この際、伝送中の制御信号ＳＣにノイズが生じることが考え得る。これにより、プログラマブル制御部１２がノイズ信号を「１」と判断するようなエラーが生じ得る。この場合、電気信号ＳＥのアナログ／デジタル変換のときに「１」と判断する電圧レベル（閾値）をノイズレベルよりも高くする、又は、「１」と判断するためのパルス幅（閾値）を長くすることで、ノイズに対応するパルスが「１」と判断されることを防止できる。プログラマブル制御部１２は、論理回路１２Ｂの構成を書き換えることで、上述の電圧レベル及びパルス幅の一方又は両方を変更することが可能である。

またプログラマブル制御部１２は、制御信号ＳＣのフレームフォーマットに応じて論理回路１２Ｂを書き換えることができる。たとえば制御信号ＳＣがＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｄｉｇｉｔａｌ ｈｉｅｒａｒｃｈｙ）、ＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ）、またはＥｔｈｅｒｎｅｔなどのフレームフォーマットのペイロード部分にマッピングされる場合、切り替え信号Ｓ１を用いて制御信号ＳＣがマッピングされるフレームフォーマットデータを終端処理可能とするよう論理回路１２Ｂを書き換えることができる。論理回路１２Ｂの書き換えを行うことで、プログラマブル制御部１２はペイロードにマッピングされた制御信号を取出し、制御信号に応じた光コンポーネントに対する制御を行う。

以上、本構成によれば、海底光伝送装置を海底に敷設した後に海底光伝送装置の設定の変更を行う場合、海底ケーブルを介して制御信号を海底光伝送装置に与えることができる。これにより、プログラマブル制御部の設定、具体的には論理回路の回路構成を書き換えることができる。これにより、ＷＳＳなどの光コンポーネントの制御方式を変更できる。

実施の形態３
実施の形態３にかかる海底光伝送装置３について説明する。図８に、実施の形態３にかかる海底光伝送装置３の構成を模式的に示す。海底光伝送装置３は、海底光伝送装置２の変形例であり、複数のＷＳＳを有するものとして構成される。図８では、海底光伝送装置３が３つのＷＳＳ３３Ａ～３３Ｃを有する例を示している。

海底光伝送装置３では、制御信号ＳＣは、切り替え信号Ｓ１に加えて、アドレス信号Ｓ２を更に含む。アドレス信号Ｓ２は、海底光伝送装置３に設けられたコンポーネントのうち、制御対象となるもののアドレスを指定する信号である。

プログラマブル制御部１２の回路構成を書き換える場合、アドレス信号Ｓ２はプログラマブル制御部１２を指定する情報で構成される。プログラマブル制御部１２は、アドレス信号Ｓ２がプログラマブル制御部１２を指定している場合に切り替え信号Ｓ１を参照し、論理回路１２Ｂの回路構成を書き換える。

ＷＳＳ３３Ａ～３３Ｃの少なくとも１つを制御する場合、アドレス信号Ｓ２は制御対象のＷＳＳを指定するためのアドレスを含む。プログラマブル制御部１２は、アドレス信号Ｓ２が指定するＷＳＳに対して制御信号ＣＯＮ１～ＣＯＮ３を出力することで、指定されたＷＳＳを制御することができる。

また、制御信号ＳＣは、ＷＳＳ等のコンポーネントに与えられるコマンド信号Ｓ３を含んでもよい。この場合、プログラマブル制御部１２は、アドレス信号Ｓ２によって指定されたＷＳＳに対して、コマンド信号Ｓ３に応じた信号を送信することができる。これにより、アドレス信号Ｓ２で指定されたＷＳＳは、コマンド信号Ｓ３に応じて動作を行うことができる。ＷＳＳのコマンド信号に応じた動作としては、各チャネル（各波長）の減衰量の調整や、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐを行う帯域の調節が含まれる。

なお、ＷＳＳ３３Ａ～３３Ｃ等の光コンポーネントは、例えばＦＰＧＡで構成されるプログラマブル制御部を有していてもよい。この場合、ＷＳＳ内に設けられたプログラマブル制御部がアドレス信号Ｓ２を参照して、ＷＳＳが指定されているか否かを検出してもよい。プログラマブル制御部が搭載されたＷＳＳが指定された場合、制御信号に含まれる切り替え信号（第２の切り替え信号とも称する）に基づいてプログラマブル制御部の回路構成を切り替えてもよく、制御信号に含まれるコマンド信号に応じてＷＳＳに動作を実行させてもよい。

本実施の形態では、光コンポーネントとして３つのＷＳＳが設けられる構成について説明したが、ＷＳＳの数は２つ又は４以上でもよい。また、ＷＳＳに換えて、又は、ＷＳＳとともに、ＷＳＳとは異なる１以上の光コンポーネントが設けられてもよい。

以上、本構成によれば、海底光伝送装置を海底に敷設した後においても、海底光伝送装置内のコンポーネントのそれぞれを制御信号によって個別に制御することができる。

実施の形態４
実施の形態４にかかる海底光伝送装置４について説明する。図９に、実施の形態４にかかる海底光伝送装置４の構成を模式的に示す。海底光伝送装置４は、海底光伝送装置２の変形例であり、海底光伝送装置２に大規模集積回路（ＬＳＩ：Large-Scale Integration）４４、光スイッチ４５及び光合流部４６を追加した構成を有する。

ＬＳＩ４４は、例えばバスを介して、受信部１１から制御信号ＳＣを光電変換した電気信号ＳＥを受信可能に構成される。ＬＳＩ４４は、アドレス信号Ｓ２を参照し、アドレス信号Ｓ２がＬＳＩ４４を示すアドレスを含む場合、コマンド信号Ｓ３を実行する。ＬＳＩ４４は、コマンド信号Ｓ３に応じて、光スイッチ４５の切り替え、海底光伝送装置４内の各光コンポーネントの給電路の切り替えや電源装置の再起動などを実行することができる。

またＬＳＩ４４は、プログラマブル制御部１２やＷＳＳなどの海底光伝送装置４内の各コンポーネントの故障を検出可能に構成されてもよい。例えば、外部の光伝送装置等がコンポーネントの故障を検出した場合、制御信号ＳＣにプログラマブル制御部１２の故障を通知する信号や、光スイッチの切り替えを指示するスイッチ切り替え信号を含めてＬＳＩ４４に送信することで、ＬＳＩ４４はコンポーネントの故障を認識することができる。また、例えば、ＬＳＩ４４が各コンポーネントを監視し、又は、コンポーネントが故障をＬＳＩ４４に通知することで、ＬＳＩ４４がコンポーネントの故障を検出してもよい。

光スイッチ４５は、例えば、受信部１１とＷＳＳ２３Ａとの間に挿入される。光合流部４６は例えば光カプラとして構成され、ＷＳＳ２３Ａから出力される光と、光スイッチ４５から出力される光と、を光ファイバＦＴ２へ出力可能に構成される。

以下、海底光伝送装置４の動作について説明する。海底光伝送装置４に故障が生じていない場合、受信部１１から出力された主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣは、光スイッチ４５、ＷＳＳ２３Ａ及び光合流部４６を経て、光ファイバＦＴ２へ出力される。

ＬＳＩ４４が海底光伝送装置４の故障を検出した場合、ＬＳＩ４４は、切り替え信号ＳＷ２によって光スイッチ４５を切り替えることで、光信号を海底光伝送装置４内の光コンポーネントを介することなく外部へ出力するように、光信号の伝送経路を切り替える。図１０に、実施の形態４にかかる海底光伝送装置４に故障が発生した場合の光信号の伝送経路の切り替えを示す。この例では、ＷＳＳ２３Ａが故障した例を示している。図１０に示すように、ＷＳＳ２３Ａが故障した場合、光スイッチ４５を切り替えることで、受信部１１から出力された主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣは、ＷＳＳ２３Ａをバイパスし、光スイッチ４５及び光合流部４６を介して、光ファイバＦＴ２へ出力される。

次いで、海底光伝送装置４の変形例について説明する。図１１に、実施の形態４にかかる海底光伝送装置の変形例を示す。図１１に示す海底光伝送装置４０は、海底光伝送装置４の光合流部４６を除去し、光分岐部４７を追加し、かつ、光スイッチ４５の配置を変更した構成を有する。

光分岐部４７は例えば光カプラとして構成され、海底光伝送装置４０の光信号の入力端と受信部１１との間に挿入される。光分岐部４７は、入力する主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣを、受信部１１と光スイッチ４５とへ分岐する。

光スイッチ４５は、２つの入力端と１つの出力端とを有する。光スイッチ４５の一方の入力端は光分岐部４７の出力端の一方と接続され、他方の入力端はＷＳＳ２３Ａの出力端と接続される。光スイッチ４５の一方の出力端は、光ファイバＦＴ２と接続される。

以下、海底光伝送装置４０の動作について説明する。海底光伝送装置４０に故障が生じていない場合、光分岐部４７から受信部１１へ出力された主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣが、ＷＳＳ２３Ａ及び光スイッチ４５を経て、光ファイバＦＴ２へ出力される。

ＬＳＩ４４が海底光伝送装置４０の故障を検出した場合、ＬＳＩ４４は、切り替え信号ＳＷ２によって光スイッチ４５を切り替えることで、光信号を海底光伝送装置４０内の光コンポーネントを介することなく外部へ出力するように、光信号の伝送経路を切り替える。図１２に、実施の形態４にかかる海底光伝送装置４０に故障が発生した場合の光信号の伝送経路の切り替えを示す。この例では、ＷＳＳ２３Ａが故障した例を示している。図１２に示すように、ＷＳＳ２３Ａが故障した場合、光スイッチ４５を切り替えることで、ＷＳＳ２３Ａを経由することなく、光分岐部４７から光スイッチ４５に入力する主信号ＳＭ及び制御信号が、光ファイバＦＴ２へ出力される。

以上、本構成によれば、海底光伝送装置に故障が生じても、光信号が海底光伝送装置で失われることなく、外部の伝送経路へ出力することができる。これにより、海底光伝送装置に故障が生じても、外部の他の海底光伝送装置によって光信号を所望の送信目標へ転送することが可能となる。

実施の形態５
実施の形態５にかかる海底光通信システム５００について説明する。図１３に、実施の形態５にかかる海底光通信システム５００の構成を模式的に示す。海底光通信システム５００は、海底光通信システム４００の変形例であり、海底光伝送装置が複数設けられる構成を有する。

図１３に示すように、海底光通信システム５００は、陸上の端局Ｔ１に設けられる光伝送装置９１と陸上の端局Ｔ２に設けられる光伝送装置９２との間に、海底光伝送装置４Ａ及び４Ｂが挿入される。海底光伝送装置４Ａ及び４Ｂは、上述の海底光伝送装置４又は海底光伝送装置４０と同様の構成を有する。

光伝送装置９１はトランク局である端局Ｔ１に設けられ、光伝送装置９２はトランク局である端局Ｔ２に設けられる。光伝送装置９１と海底光伝送装置４Ａとの間は、海底ケーブルに組み込まれた光ファイバＦＴ１１によって接続される。海底光伝送装置４Ａと海底光伝送装置４Ｂとの間は、海底ケーブルに組み込まれた光ファイバＦＴ１２によって接続される。海底光伝送装置４Ｂと光伝送装置９２との間は、海底ケーブルに組み込まれた光ファイバＦＴ１３によって接続される。これにより、光伝送装置９１及び９２と海底光伝送装置４Ａ及び４Ｂとによって、光信号が伝送されるトランク経路が構成される。

光伝送装置９３はブランチ局である陸上の端局Ｔ３に設けられる。海底光伝送装置４Ａと光伝送装置９３との間は、海底ケーブルに組み込まれた光ファイバＦＢ１１によって接続される。これにより、光伝送装置９３と海底光伝送装置４Ａとによってブランチ経路が構成される。

光伝送装置９４はブランチ局である陸上の端局Ｔ４に設けられる。海底光伝送装置４Ｂと光伝送装置９４との間は、海底ケーブルに組み込まれた光ファイバＦＢ１２によって接続される。これにより、光伝送装置９４と海底光伝送装置４Ｂとによってブランチ経路が構成される。

海底光伝送装置４Ａは、端局Ｔ１の光伝送装置９１から主信号ＳＭ及び制御信号ＳＣを含む光信号を受け取る。海底光伝送装置４Ａは、受け取った光信号の一部又は全部をブランチ経路の端局Ｔ３の光伝送装置９３へ分岐することができ、かつ、光信号の一部又は全部を海底光伝送装置４Ｂへ出力することができる。海底光伝送装置４Ａは、受信部１１で制御信号ＳＣを受信し、上述の通り制御信号ＳＣに応じて動作することができる。

海底光伝送装置４Ｂは、海底光伝送装置４Ａから少なくとも制御信号ＳＣが含まれる光信号を受け取る。海底光伝送装置４Ｂは、受け取った光信号の一部又は全部をブランチ経路の端局Ｔ４の光伝送装置９４へ分岐することができ、かつ、受け取った光信号の一部又は全部をトランク経路の端局Ｔ２の光伝送装置９２へ出力することができる。海底光伝送装置４Ｂは、受信部１１で制御信号ＳＣを受信し、上述の通り制御信号ＳＣに応じて動作することができる。

海底光通信システム５００では、制御信号ＳＣは、海底光伝送装置内のコンポーネントを指定するアドレスだけでなく、海底光伝送装置を指定するアドレスを含んでもよい。この場合、海底光通信システム５００のように複数の海底光伝送装置を有する構成において、各海底光伝送装置を別個に制御することが可能となる。

また、制御信号ＳＣは、海底光通信システム５００に設けられた海底光伝送装置を一斉に指定するマルチキャストアドレスを含んでもよい。海底光通信システム５００の海底光伝送装置のそれぞれは、制御信号ＳＣにマルチキャストアドレスが含まれる場合、上述の通り制御信号ＳＣに応じて動作することができる。

本構成では、海底光伝送装置４Ａ及び４Ｂは、実施の形態４で説明した海底光伝送装置４と同様に故障が発生した場合でも受け取った光信号をトランク経路に出力することができる。これにより、光信号の伝送の途絶を防止し、通信品質を維持することが可能である。

次いで、海底光通信システム５００の他の構成例について説明する。図１４に、実施の形態５にかかる海底光通信システムの変形例を模式的に示す。光伝送装置９１～９４のそれぞれは、海底光通信システム５００によって構成されるネットワークの制御を行うために他の光伝送装置などとの通信を行う機器監視装置（ＥＭＳ：Element Management System）を有してもよい。この例では、光伝送装置９１～９４は、それぞれＥＭＳ９１Ａ～９４Ａを有する。

ＥＭＳ９１Ａ～９４Ａは、専用の有線通信回線又は無線通信回線を用いて通信してもよいし、クラウドネットワークを介して通信してもよい。図１４では、ＥＭＳ９１Ａ～９４Ａがクラウドネットワークを介して相互通信を行う例について示している。

図１４に示すようにＥＭＳ９１Ａ～９４Ａは、ネットワーク監視装置（ＵＭＳ：Unified Management System）５０１によって統制されるクラウドネットワークを介して相互に通信が可能である。なお、ＵＭＳに代えて、ＳＤＮ（Software Defined Network）コントローラを用いてもよく、ＳＤＮコントローラはクラウド上に設定されていてもよい。ＳＤＮコントローラは、ネットワークの状態やオペレータからの指示に応じて、海底光通信システムの光信号の伝送経路や波長などを制御できる。また、ＳＤＮコントローラは、海底光通信システムの物理ネットワークトポロジやリソースを仮想的に管理し、複数のユーザやオペレータによるシステムの共有を実現できる。

なお、海底光伝送装置の数及びブランチ局の数が上述の例に限られないことは、いうまでもない。

ここで、陸上の端局で用いられる、上述のＥＭＳを有する光伝送装置の構成例について説明する。図１５に、実施の形態５にかかる光伝送装置の構成例を示す。図１５の光伝送装置９０は、それぞれ、上述の光伝送装置９１～９４として用いられるものである。

光伝送装置９０は、光送受信部９０Ａ、通知信号受信部９０Ｂ及び指示部９０Ｃを有する。

光送受信部９０Ａは、主信号を海底ケーブルに組み込まれた光ファイバＦＴへ出力するとともに、指示部９０Ｃの要求に応じて、主信号の伝送経路の切り替えを指示する指示信号ＩＮＳを出力することができる。また、光送受信部９０Ａは、受け取った光信号を受信することができる。

ここでは、偏波多重四値位相変調（ＤＰ－ＱＰＳＫ：Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）などの変調方式によって変調された波長多重信号が、主信号として用いられる。

通知信号受信部９０Ｂは、上述のＥＭＳとして構成される。通知信号受信部９０Ｂは、他の光伝送装置から、例えばエラーの発生を通知する通知信号ＡＬＭを受け取り、通知結果を指示部９０Ｃへ通知する。

指示部９０Ｃは、通知信号受信部９０Ｂから受け取った通知結果を参照し、ブランチ経路に障害が発生している場合には、光送受信部９０Ａに、主信号の伝送経路をブランチ経路からトランク経路に切り替えさせるための指示信号ＩＮＳを出力させる。

指示信号ＩＮＳは、主信号と重畳又は多重化して外部の海底光伝送装置へ出力してもよい。指示信号ＩＮＳは、主信号で用いられる波長以外の波長の信号を用いてもよい。また、主信号を全波変調（例えば、振幅変調など）することで、指示信号ＩＮＳを主信号に重畳又は多重化してもよい。

続いて、光送受信部９０Ａの構成について説明する。光送受信部９０Ａは、複数の光送受信器（トランスポンダ）９０Ｄを接続可能に構成されてもよい。光送受信器９０Ｄは、様々なベンダで製造され、様々な規格に応じて構成された任意のトランスポンダを適用することができる。また、光送受信部９０Ａは、ＯＣＩ（Open Cable Interface）として構成されてもよい。

例えば、複数の光送受信器９０Ｄから出力される光信号は、光送受信部９０Ａのマルチプレクサ９０Ｅで合波されて主信号となり、マルチプレクサ９０Ｆへ出力される。指示部９０Ｃが光送受信部９０Ａの信号生成部９０Ｇを制御することで、信号生成部９０Ｇから指示信号ＩＮＳがマルチプレクサ９０Ｆへ出力される。主信号と指示信号ＩＮＳとはマルチプレクサで合波され、光ファイバＦＴへ出力される。

以上、本構成によれば、専用回線だけでなく、オープンなクラウドネットワークを用いて、海底光通信システムを構築できることが理解できる。

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、ブランチ経路の上り光ファイバに監視信号を出力し、下り光ファイバを介して受け取った監視信号を検出したが、これは例示に過ぎない。すなわち、ブランチ経路の下り光ファイバに監視信号を出力し、上り光ファイバを介して受け取った監視信号を検出する構成としてもよい。

上述の実施の形態においては、受信器は、ＤＰ－ＱＰＳＫ光信号を受信するものとして説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、他の変調方式の光信号を伝送可能に構成されてもよい。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１７年１２月１５日に出願された日本出願特願２０１７－２４０９７６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。

１～４、２Ａ、４Ａ、４Ｂ 海底光伝送装置
９、９０～９４ 光伝送装置
１１ 受信部
１１Ａ 分岐部
１１Ｂ 光フィルタ
１１Ｃ 光電気変換部
１２ プログラマブル制御部
１２Ａ 論理回路制御部
１２Ｂ 論理回路
１３ 光コンポーネント
２３Ａ、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ ＷＳＳ
２３Ｂ 光増幅器
４４ ＬＳＩ
４５ 光スイッチ
４６ 光合流部
４７ 光分岐部
９０Ａ 光送受信部
９０Ｂ 通知信号受信部
９０Ｃ 指示部
９０Ｄ 光送受信器
９０Ｅ、９０Ｆ マルチプレクサ
９０Ｇ 信号生成部
１００、４００、５００ 海底光通信システム
ＡＬＭ 通知信号
ＣＯＮ、ＣＯＮ１～ＣＯＮ３ 制御信号
ＦＴ、ＦＴ１～ＦＴ３、ＦＴ１１～ＦＴ１３、ＦＢ１１、ＦＢ１２ 光ファイバ
Ｓ１ 切り替え信号
Ｓ２ アドレス信号
Ｓ３ コマンド信号
ＳＣ 制御信号
ＳＭ 主信号
ＳＡ、ＳＥ 電気信号
ＳＢ 光信号
ＳＷ１、ＳＷ２ 切り替え信号
Ｔ１～Ｔ４、Ｔ１１、Ｔ１２ 端局

Claims (18)

1. 光伝送装置が出力した光信号を処理する光コンポーネントと、
   前記光コンポーネントを制御する制御部と、
   前記光信号と制御信号とを受信し、前記制御信号を電気信号に変換して前記制御部に出力する受信部と、を備え、
   前記制御部は、前記電気信号に変換された前記制御信号に応じて前記光コンポーネントの制御方式を切り替え、
   前記制御部は、プログラマブル論理回路を備え、
   前記制御信号は、前記プログラマブル論理回路の回路構成の書き換えを指示する第１の切り替え信号を含み、
   前記制御部は、前記電気信号に変換された前記第１の切り替え信号に応じて前記プログラマブル論理回路の回路構成を書き換えることで、前記光コンポーネントの制御方式を切り替える、
   海底光伝送装置。
2. 前記制御信号は、アドレス信号とコマンド信号とを含み、
   前記制御部は、前記アドレス信号で指定された前記光コンポーネントに、前記コマンド信号に基づく信号を出力する、
   請求項１に記載の海底光伝送装置。
3. 前記光コンポーネントは、前記光コンポーネントの動作を制御するプログラマブル制御部を備え、
   前記受信部は、前記制御信号を電気信号に変換して前記光コンポーネントに出力し、
   前記制御信号は、前記プログラマブル制御部での前記光コンポーネントの制御方式の切り替えを指示する第２の切り替え信号を含み、
   前記アドレス信号で指定された前記光コンポーネントは、前記第２の切り替え信号に応じて前記プログラマブル制御部での前記光コンポーネントの制御方式を切り替え、前記コマンド信号に応じた動作を行う、
   請求項２に記載の海底光伝送装置。
4. 前記受信部から入力する前記光信号及び前記制御信号を、前記光コンポーネント及び前記海底光伝送装置の外部のいずれかへ出力可能に構成される光スイッチと、
   前記受信部で前記電気信号に変換された前記制御信号に応じて前記光スイッチを切り替える集積回路と、を備え、
   前記光スイッチから前記光コンポーネントへ前記光信号及び前記制御信号が出力されている状態で、
   前記集積回路は、前記制御信号に含まれるスイッチ切り替え信号に応じて、又は、前記制御部及び前記光コンポーネントの一方又は全部から故障発生が通知された場合に、前記光スイッチから前記海底光伝送装置の外部へ、前記光コンポーネントを経由せずに、前記光信号及び前記制御信号が出力されるように前記光スイッチを切り替える、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の海底光伝送装置。
5. 入力する前記光信号及び前記制御信号を２つに分岐し、分岐した一方の前記光信号及び前記制御信号を前記受信部に出力する光分岐部と、
   前記光コンポーネントから入力する前記光信号及び前記制御信号、及び、前記光分岐部で分岐された他方の前記光信号及び前記制御信号のいずれかを、前記海底光伝送装置の外部へ出力可能に構成される光スイッチと、
   前記受信部で前記電気信号に変換された前記制御信号に応じて前記光スイッチを切り替える集積回路と、を備え、
   前記光スイッチから前記光コンポーネントから入力する前記光信号及び前記制御信号が前記海底光伝送装置の外部へ出力されている状態で、
   前記集積回路は、前記制御信号に含まれるスイッチ切り替え信号に応じて、又は、前記制御部及び前記光コンポーネントの一方又は全部から故障発生が通知された場合に、前記光分岐部から入力する前記光信号及び前記制御信号が前記光スイッチから前記海底光伝送装置の外部へ出力されるように前記光スイッチを切り替える、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の海底光伝送装置。
6. 前記制御部は、
   前記制御信号に応じて前記光コンポーネントの制御方式を切り替えることで、前記光コンポーネントに与える信号のビットレートを変更する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の海底光伝送装置。
7. 前記光コンポーネントから光が出力され、前記光コンポーネントが前記光の光強度を監視する場合、前記制御部は、前記制御信号に応じて前記光コンポーネントの制御方式を切り替えることで、前記光コンポーネントが前記光の光強度の監視に用いる閾値を切り替える、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の海底光伝送装置。
8. 前記制御部は、
   前記電気信号に変換された前記制御信号をアナログ－デジタル変換して生成されるデジタル信号に応じて前記光コンポーネントの制御方式を切り替え可能に構成され、
   前記光コンポーネントの制御方式を切り替えることで、前記電気信号に変換された前記制御信号をアナログ－デジタル変換するときに用いる、前記電気信号の電圧の閾値及びパルス幅の閾値を切り替える、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の海底光伝送装置。
9. 前記制御信号は、前記光信号に用いられる波長以外の波長の信号、前記光信号に用いられる波長のうちのいずれかの波長の信号、及び、前記光信号を全波変調した信号のいずれかである、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の海底光伝送装置。
10. 光信号と制御信号とを出力する光伝送装置と、
    前記光伝送装置から前記光信号及び前記制御信号を受け取る海底光伝送装置と、を備え、
    前記海底光伝送装置は、
    前記光伝送装置が出力した光信号を処理する光コンポーネントと、
    前記光コンポーネントを制御する制御部と、
    前記光信号と前記制御信号とを受信し、前記制御信号を電気信号に変換して前記制御部に出力する受信部と、を備え、
    前記制御部は、前記電気信号に変換された前記制御信号に応じて前記光コンポーネントの制御方式を切り替え、
    前記制御部は、プログラマブル論理回路を備え、
    前記制御信号は、前記プログラマブル論理回路の回路構成の書き換えを指示する第１の切り替え信号を含み、
    前記制御部は、前記電気信号に変換された前記第１の切り替え信号に応じて前記プログラマブル論理回路の回路構成を書き換えることで、前記光コンポーネントの制御方式を切り替える、
    海底光通信システム。
11. 前記制御信号は、アドレス信号とコマンド信号とを含み、
    前記制御部は、前記アドレス信号で指定された前記光コンポーネントに、前記コマンド信号に基づく信号を出力する、
    請求項１０に記載の海底光通信システム。
12. 前記光コンポーネントは、前記光コンポーネントの動作を制御するプログラマブル制御部を備え、
    前記受信部は、前記制御信号を電気信号に変換して前記光コンポーネントに出力し、
    前記制御信号は、前記プログラマブル制御部での前記光コンポーネントの制御方式の切り替えを指示する第２の切り替え信号を含み、
    前記アドレス信号で指定された前記光コンポーネントは、前記第２の切り替え信号に応じて前記プログラマブル制御部での前記光コンポーネントの制御方式を切り替え、前記コマンド信号に応じた動作を行う、
    請求項１１に記載の海底光通信システム。
13. 前記受信部から入力する前記光信号及び前記制御信号を、前記光コンポーネント及び前記海底光伝送装置の外部のいずれかへ出力可能に構成される光スイッチと、
    前記受信部で前記電気信号に変換された前記制御信号に応じて前記光スイッチを切り替える集積回路と、を備え、
    前記光スイッチから前記光コンポーネントへ前記光信号及び前記制御信号が出力されている状態で、
    前記集積回路は、前記制御信号に含まれるスイッチ切り替え信号に応じて、又は、前記制御部及び前記光コンポーネントの一方又は全部から故障発生が通知された場合に、前記光スイッチから前記海底光伝送装置の外部へ、前記光コンポーネントを経由せずに、前記光信号及び前記制御信号が出力されるように前記光スイッチを切り替える、
    請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の海底光通信システム。
14. 入力する前記光信号及び前記制御信号を２つに分岐し、分岐した一方の前記光信号及び前記制御信号を前記受信部に出力する光分岐部と、
    前記光コンポーネントから入力する前記光信号及び前記制御信号、及び、前記光分岐部で分岐された他方の前記光信号及び前記制御信号のいずれかを、前記海底光伝送装置の外部へ出力可能に構成される光スイッチと、
    前記受信部で前記電気信号に変換された前記制御信号に応じて前記光スイッチを切り替える集積回路と、を備え、
    前記光スイッチから前記光コンポーネントから入力する前記光信号及び前記制御信号が前記海底光伝送装置の外部へ出力されている状態で、
    前記集積回路は、前記制御信号に含まれるスイッチ切り替え信号に応じて、又は、前記制御部及び前記光コンポーネントの一方又は全部から故障発生が通知された場合に、前記光分岐部から入力する前記光信号及び前記制御信号が前記光スイッチから前記海底光伝送装置の外部へ出力されるように前記光スイッチを切り替える、
    請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の海底光通信システム。
15. 前記制御部は、
    前記制御信号に応じて前記光コンポーネントの制御方式を切り替えることで、前記光コンポーネントに与える信号のビットレートを変更する、
    請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の海底光通信システム。
16. 前記光コンポーネントから光が出力され、前記光コンポーネントが前記光の光強度を監視する場合、前記制御部は、前記制御信号に応じて前記光コンポーネントの制御方式を切り替えることで、前記光コンポーネントが前記光の光強度の監視に用いる閾値を切り替える、
    請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の海底光通信システム。
17. 前記制御部は、
    前記電気信号に変換された前記制御信号をアナログ－デジタル変換して生成されるデジタル信号に応じて前記光コンポーネントの制御方式を切り替え可能に構成され、
    前記光コンポーネントの制御方式を切り替えることで、前記電気信号に変換された前記制御信号をアナログ－デジタル変換するときに用いる、前記電気信号の電圧の閾値及びパルス幅の閾値を切り替える、
    請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の海底光通信システム。
18. 前記制御信号は、前記光信号に用いられる波長以外の波長の信号、前記光信号に用いられる波長のうちのいずれかの波長の信号、及び、前記光信号を全波変調した信号のいずれかである、
    請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の海底光通信システム。

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