JP7328600B2 - 光伝送システム及び伝送品質監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、光伝送システム及び伝送品質監視方法に関する。

加入者宅へ映像を配信するネットワークシステムとして、例えばＦＴＴＨ（Fiber to the Home）型ＣＡＴＶ（Cable television；ケーブルテレビ）システムが知られている。ＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムでは、光伝送方式として、例えばＦＭ（Frequency Modulation；周波数変調）一括変換方式が用いられる（非特許文献１参照）。日本において配信される映像としては、右旋円偏波を用いて人工衛星から地上へ配信されるＢＳ（Broadcasting Satellites）放送及び１１０度ＣＳ（Communication Satellites）放送のほか、地上デジタル放送等がある。

更に日本では、２０１８年１２月から、左旋円偏波を用いて人工衛星から地上へ配信されるＢＳ放送（中間周波数：２２２４～２６８１［ＭＨｚ］）と１１０度ＣＳ放送（中間周波数：２７４８～３２２４［ＭＨｚ］）とが、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送として開始されている。この新４Ｋ・８Ｋ衛星放送で使用される中間周波数帯は、既存放送で使用されている中間周波数帯とは異なる。そのため、既存の放送設備が新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の中間周波数に対応していない場合、既存の放送設備のみを用いるだけでは、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の配信及び視聴を実現することができない。既存放送の配信及び視聴に加えて更に新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の配信及び視聴を可能にする方法の一つとして、既存放送用の設備とは別に、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応した設備を、既存のネットワークに追加する方法が考えられる。

また、例えば非特許文献１に記載のＦＭ一括変換方式による光映像配信システムのように、光伝送システムでは、光送信部から中継用アンプが備える光増幅器までの区間が、運用系と待機系とに冗長化されることがある。この場合、一般的に、中継用アンプが備える品質監視部において信号品質の監視が行われる。中継用アンプは、信号品質を示す監視値が所定の閾値以下となった場合、運用系から待機系への切り替えを行う。このような構成により、光映像配信システムによる映像配信サービスが維持される。

"ITU-T J.185: Transmission equipment for transferring multi-channel television signals over optical access networks by frequency modulation conversion," International Telecommunication Union, June 2012.

例えば上記のような、既存放送用の設備と新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応した設備とが別々に設置されたＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムのように、異なる２つの波長の光信号の伝送において１つの中継ネットワークを共用するネットワーク構成がある。このようなネットワーク構成に対して上記の冗長化が行われる場合、各々の波長に対応する品質監視部によってそれぞれ信号品質の監視が行われる。しかしながら、この場合、中継用アンプには波長ごとにそれぞれ品質監視部が設けられる必要がある。そのため、中継用アンプの装置コストが高くなり、かつ、より広い設置スペースが必要になるという課題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、波長ごとの品質監視部を備えることなく波長ごとの伝送品質を測定することができる光伝送システム及び伝送品質監視方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、複数の光送信部と中継装置とを有する光伝送システムであって、前記複数の光送信部は、周波数変調一括変換処理により入力信号を周波数変調信号に変換する周波数変調一括変換部と、前記周波数変調信号に対して、互いに異なる周波数の監視信号を多重する多重部と、前記監視信号が多重された電気信号である前記周波数変調信号を、互いに異なる波長の光信号に変換する光変調部と、を備え、前記中継装置は、前記互いに異なる波長をもつ光信号が合波された合波信号を取得し、前記合波信号を電気信号に変換する光電変換部と、前記電気信号に含まれる複数の前記監視信号の伝送品質を測定する測定部と、を備える光伝送システムである。

また、本発明の一態様は、複数の光送信部が、周波数変調一括変換処理により入力信号を周波数変調信号に変換する周波数変調一括変換ステップと、前記複数の光送信部が、前記周波数変調信号に対して、互いに異なる周波数の監視信号を多重する多重ステップと、前記複数の光送信部が、前記監視信号が多重された電気信号である前記周波数変調信号を、互いに異なる波長の光信号に変換する光変調ステップと、前記中継装置が、前記互いに異なる波長をもつ光信号が合波された合波信号を取得し、前記合波信号を電気信号に変換する光電変換ステップと、前記中継装置が、前記電気信号に含まれる複数の前記監視信号の伝送品質を測定する測定ステップと、を有する伝送品質監視方法である。

本発明により、波長ごとの品質監視部を備えることなく波長ごとの伝送品質を測定することができる。

従来のＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムのネットワーク構成の一例を示すブロック図。 既存放送用の設備とは別に新たな放送用の設備を設置する場合のネットワーク構成の一例を示すブロック図。 従来の冗長化されたＦＭ一括変換方式による光伝送システムの構成の一例を示すブロック図。 冗長化された複数波長のＦＭ一括変換方式による光伝送システムの構成の一例を示すブロック図。 本発明の実施形態における光伝送システムによる伝送品質監視の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態における光伝送システムの動作を示すフローチャート。

＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態の光伝送システム及び伝送品質監視方法について、図面を参照しながら説明する。説明を分かり易くするため、比較対象として従来の光伝送システムの構成をまず説明する。

加入者宅へ映像を配信するネットワークシステムとして、ＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムが知られている。
図１は、従来のＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムのネットワーク構成の一例を示すブロック図である。図１に示されるように、従来のＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムは、例えば、ヘッドエンド１０と、光送信部１１と、中継用アンプ３０と、アクセス用アンプ４０と、各々の加入者宅等に設置される複数の光受信部５０とを含んで構成される。

ヘッドエンド１０は、放送局から送信される映像信号を乗せた電波を地上の送信塔又は人工衛星等を介して受信する。ヘッドエンド１０は、受信した電波に対して増幅等の調整を行う。そして、ヘッドエンド１０は、当該映像信号を示す電気信号を光送信部１１へ出力する。
光送信部１１は、取得した電気信号を光信号に変換する。光送信部１１は、当該光信号を光ファイバで構築された光伝送路へ送出する。

光伝送路は、中継ネットワーク（以下、「中継ＮＷ」という。）の区間とアクセスネットワーク（以下、「アクセスＮＷ」という。）の区間とに分けられる。

中継ＮＷは、光送信部１１とアクセスＮＷとの間をつなぐ通信ネットワークである。中継ＮＷでは、伝送距離が長距離に及ぶ場合等において、増幅器として機能する中継用アンプ３０が多段構成される。各々の中継用アンプ３０は、受信した光信号を増幅する。各々の中継用アンプ３０は、増幅された光信号を、後段の他の中継用アンプ３０へ送出したり、アクセスＮＷ区間内の機器へ送出したりする。あるいは、各々の中継用アンプ３０は、増幅された光信号を光カプラによって分岐させて、後段の他の中継用アンプ３０及びアクセスＮＷ区間内の機器の双方へ送出する。

一方、アクセスＮＷは、中継ＮＷと光信号を終端する各光受信部５０との間をつなぐ通信ネットワークである。アクセスＮＷでは、中継ＮＷから出力された光信号を複数の加入者宅に設置された光受信部５０へ分配するために、一般的に、ＰＯＮ（Passive Optical Network；受動光ネットワーク）構成が適用される。更に、図１に示されるように、ＰＯＮ構成による光信号の分配に伴う損失及び中継用アンプ３０による光信号の分岐に伴う損失等の補償を目的として、アクセスＮＷにおいても増幅器として機能するアクセス用アンプ４０が用いられる場合がある。

上記のようなネットワーク構成を有する従来のＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムでは、光伝送方式として、例えばＦＭ一括変換方式が用いられる。光送信部１１は、ヘッドエンド１０から出力された、周波数多重された多チャンネル映像の電気信号を受信する。光送信部１１は、周波数多重された多チャンネル映像の電気信号を、１チャンネルの広帯域なＦＭ信号に一括して変換する。更に、光送信部１１は、ＦＭ信号を、強度変調によって一つの波長λからなる光信号に変換し、光伝送路へ送出する。

一方、光受信部５０は、この波長λの光信号を受光する。光受信部５０は、受光した光信号を、光電変換により広帯域ＦＭ信号に変換した後、復調する。これにより、光受信部は、受光した光信号から、周波数多重された多チャンネル映像の電気信号を取り出すことができる。

従来、日本においては、上記のようなネットワーク構成及び光伝送方式によって、多チャンネルの映像配信が実現されている。配信される映像としては、右旋円偏波を用いて人工衛星から地上へ配信されるＢＳ放送及び１１０度ＣＳ放送のほか、地上デジタル放送等がある。更に、２０１８年１２月から、左旋円偏波を用いて人工衛星から地上へ配信されるＢＳ放送と１１０度ＣＳ放送とが、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送として開始されている。

この新４Ｋ・８Ｋ衛星放送で使用される中間周波数帯は、既存放送で使用されている中間周波数帯とは異なる。そのため、既存の放送設備が新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の中間周波数に対応していない場合、既存の放送設備のみでは新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の配信及び視聴を実現することができない。既存放送の配信及び視聴に加えて更に新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の配信及び視聴を可能にする方法の一つとして、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応した設備を、既存放送用の設備とは別に設置する方法が考えられる。

図２は、上記の方法を用いた場合におけるネットワーク構成の一例を示すブロック図である。図２に示されるように、このネットワーク構成では、図１に示されるネットワーク構成に加えて、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応したヘッドエンド１２、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応した光送信部１３、及び光波長多重部２０が新たに設置される。光波長多重部２０は、例えばＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing；波長分割多重）フィルタである。

なお、ここでは、中継用アンプ３０は、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に予め対応していることを想定する。また、既存の光伝送路において、既存放送の光信号と新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の光信号とが、所望の信号レベルでアクセス用アンプ４０まで到達可能なネットワーク構成であることを想定する。

光波長多重部２０（例えばＷＤＭフィルタ等のフィルタ回路）は、既存放送用の光送信部１１から出力された光信号と新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応した光送信部１３から出力された光信号とを合波し、合波された光信号（以下、「合波信号」という。）を中継用アンプ３０へ送出する。ここで、既存放送用の光送信部１１から出力された出力光の波長を波長λ１とする。また、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応した光送信部１３から出力された出力光の波長を波長λ２とする。また、波長λ１と波長λ２とは互いに異なる波長である。

このとき、既存放送用の光受信部５０は、波長λ１の光信号を受光することはできるが、波長λ２の光信号は受光することができない場合がある。このような場合において、視聴者による新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の視聴を可能にするためには、波長λ２の光信号を受光することができる光受信部５１を加入者宅に新たに設置する必要がある。なお、新たに設置される光受信部５１として、波長λ２の光信号だけでなく波長λ１の光信号も受光することができる光受信部が用いられるならば、視聴者は新たに設置された光受信部５１のみで、既存放送と新４Ｋ・８Ｋ衛星放送との双方の放送を視聴することができる。

また、このようなネットワーク構成によって、既存放送用のネットワーク設備を流用することが可能となるため、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の配信及び視聴を実現するために必要となる機器の装置コストを抑制することができる。

また、非特許文献１に記載のＦＭ一括変換方式による光映像配信システムは、光送信部１１から中継用アンプ３０が備える光増幅器までの区間を冗長化している。
図３は、従来の冗長化されたＦＭ一括変換方式による光伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。図３に示されるように、光伝送システムは、光送信部１１（１１－１，１１－２）から中継用アンプが３０備える光増幅器３２０（３２０－１，３２０－２）及び品質監視部３１０（３１０－１，３１０－２）までの区間が、運用系と待機系とに冗長化されている。

中継用アンプ３０が備える品質監視部３１０（３１０－１，３１０－２）は、信号品質を監視する。一般的に、運用系の品質監視部３１０－１において信号品質の監視値が所定の閾値以下となった場合、中継用アンプ３０が備える光切り替え部３３０が運用系から待機系への切り替えを行う。これにより、光映像配信システムによる映像配信サービスが維持される。

前述の図２に示されるネットワーク構成のように２つの波長の光信号の伝送において１つの中継ＮＷを共用するネットワーク構成に対して、前述の図３に示されるような光伝送システムの冗長化を行う場合、例えば図４に示されるようなシステム構成にすることが考えられる。

図４は、冗長化された複数波長のＦＭ一括変換方式による光伝送システムの構成の一例を示すブロック図である。図４に示されるように、中継用アンプ３０が備える品質監視部３１０（３１０－１及び３１０－３，３１０－２及び３１０－４）の前段に光波長分配部３０１（３０１－１，３０１－２）が設けられる。光波長分配部３０１（３０１－１，３０１－２）は、２つの波長を分離する。分離された２つの波長（波長λ２及び波長λ２）は、各々の波長に対応する品質監視部３１０（３１０－１及び３１０－３，３１０－２及び３１０－４）によってそれぞれ信号品質の監視が行われる。

しかしながら、この場合、波長ごとにそれぞれ品質監視部３１０（３１０－１及び３１０－３，３１０－２及び３１０－４）が設けられる必要がある。そのため、中継用アンプ３０の装置コストが高くなり、かつ、より広い中継用アンプ３０の設置スペースが必要になる。

以下、本実施形態における光伝送システムについて説明する。本実施形態における光伝送システムによれば、波長ごとの品質監視部を備えることなく波長ごとの伝送品質を測定することができる。これにより、低コストかつ省スペースな中継用アンプを実現することができる。

［ネットワーク構成］
本実施形態における光伝送システムのネットワーク構成は、前述の図２に示される、異なる２つの波長の光信号の伝送において１つの中継ＮＷを共用するネットワーク構成である。以下、図２を参照して説明する。

本実施形態における光伝送システムは、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応したＦＴＴＨ型ＣＡＴＶシステムである。図２に示されるように、光伝送システムは、ヘッドエンド１０と、光送信部１１と、ヘッドエンド１２と、光送信部１３と、光波長多重部２０と、複数の中継用アンプ３０と、アクセス用アンプ４０と、複数の光受信部５０と、複数の光受信部５１とを含んで構成される。なお、中継用アンプ３０は１つであってもよい。また、複数の光受信部５０と複数の光受信部５１とは、それぞれ１つずつであってもよい。

ヘッドエンド１０は、既存放送用のヘッドエンドである。ヘッドエンド１０は、放送局から送信される既存放送用の映像信号を乗せた電波を地上の送信塔や人工衛星等を介して受信する。ヘッドエンド１０は、受信した電波に対して増幅等の調整を行う。そして、ヘッドエンド１０は、当該映像信号を示す電気信号を光送信部１１へ送出する。

光送信部１１は、既存放送用の光送信部である。光送信部１１は、ヘッドエンド１０から送出された電気信号を受信する。光送信部１１は、受信した電気信号を波長λ１の光信号に変換する。そして、光送信部１１は、当該光信号を光ファイバで構築された光伝送路へ送出する。

ヘッドエンド１２は、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応したヘッドエンドである。ヘッドエンド１２は、放送局から送信される新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の映像信号を乗せた電波を地上の送信塔や人工衛星等を介して受信する。ヘッドエンド１２は、受信した電波に対して増幅等の調整を行う。そして、ヘッドエンド２１は、当該映像信号を示す電気信号を光送信部１３へ送出する。

光送信部１３は、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応した光送信部である。光送信部１３は、受信した電気信号を波長λ２の光信号に変換する。そして、光送信部１３は、当該光信号を光伝送路へ送出する。
ここで、波長λ１と波長λ２とは互いに異なる波長である。

光伝送路は、中継ＮＷの区間とアクセスＮＷの区間とに分けられる。中継ＮＷは、光送信部１１とアクセスＮＷとの間、及び光送信部１３とアクセスＮＷとの間をそれぞれつなぐ通信ネットワークである。アクセスＮＷは、中継ＮＷと光受信部５０及び光受信部５１との間、及び中継ＮＷと光受信部５０及び光受信部５１との間をそれぞれつなぐ通信ネットワークである。

中継ＮＷは、光波長多重部２０と、多段構成された中継用アンプ３０とによって構成される。
なお、ここでは、中継用アンプ３０は、既存放送だけでなく、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送にも予め対応していることを想定する。また、既存の光伝送路において、既存放送の光信号と新４Ｋ・８Ｋ衛星放送の光信号とが、所望の信号レベルでアクセス用アンプ４０まで到達可能なネットワーク構成であることを想定する。

中継用アンプ３０は、例えばＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier；エルビウム添加ファイバ増幅器）等の、光通信において用いられる一般的な光ファイバ増幅器である。この光ファイバ増幅器は、例えば図２に示されるネットワーク構成の中継用アンプ３０のように複数の波長の光信号が入力される場合であっても、一括して光信号のまま増幅することができるという特徴がある。また、ＡＰＣ（Automatic Power Control；自動パワー制御）機能が搭載された光ファイバ増幅器は、当該光ファイバ増幅器への光信号の入力レベルが変動する場合であっても、変動が許容範囲であるならば光信号の出力レベルを一定に保つように制御することができる。

光波長多重部２０は、波長の異なる２つの光信号を合波する。光波長多重部２０は、例えばＷＤＭフィルタ等の、光信号を合波することができるフィルタ回路である。光波長多重部２０は、光送信部１１から出力された波長λ１の光信号と、光送信部１３から出力された波長λ２の光信号とを合波する。光波長多重部２０は、合波された信号（合波信号）を初段の中継用アンプ３０へ送出する。

初段の中継用アンプ３０は、光波長多重部２０から送出された合波信号を受信する。後段の中継用アンプ３０は、1つ前段の中継用アンプ３０から送出された合波信号を受信する。各々の中継用アンプ３０は、受信した合波信号を増幅する。各々の中継用アンプ３０は、増幅した合波信号を、後段の装置（すなわち、１つ後段の中継用アンプ３０、又はアクセスＮＷの区間内のアクセス用アンプ４０へ送出する。

一般的に、中継用アンプ３０から受信した光信号（合波信号）を複数の加入者宅へ分配するために、アクセスＮＷにはＰＯＮ構成が適用される。

アクセス用アンプ４０は、ＰＯＮ構成による光信号の分配に伴う損失の補償等を目的として設置される増幅器である。アクセス用アンプ４０は、中継用アンプ３０から送出された光信号（合波信号）を受信する。アクセス用アンプ４０は、受信した光信号を増幅する。そして、アクセス用アンプ４０は、増幅された光信号を、当該アクセス用アンプ４０の後段に構築されたＰＯＮを介して、光受信部５０及び光受信部５１へ送出する。

光受信部５０は、例えば各々の加入者宅等に設置され、波長λ１の光信号を終端する。また、光受信部５１は、例えば各々の加入者宅等に設置され、波長λ２の光信号を終端する。光受信部５０は、既存放送用の光送信部１１から送出された波長λ１の光信号を受信することができる。また、光受信部５１は、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応した光送信部１３から出力された波長λ２の光信号を受信することができる。

なお、図２においては、図面を見易くするため、光受信部５０と光受信部５１とをそれぞれ１つずつ図示しているが、実際には光受信部５０及び光受信部５１のうち少なくとも一方が複数の加入者宅にそれぞれ設置されている。

［品質監視の構成］
以下、信号の品質監視について説明する。
図５は、本発明の実施形態における光伝送システムによる伝送品質監視の構成を示すブロック図である。図５は、図２に示されるネットワーク構成を有する光伝送システムに対して、光送信部１１及び光送信部１３から中継用アンプ３０の光増幅器までの区間が冗長化された光伝送システムの構成を示している。また、図５は、図２に示されるネットワーク構成の、ヘッドエンド１０、ヘッドエンド１２、及び２段目の中継用アンプ３０以降の各装置の記載を省略したものである。

図５に示されるように、光伝送システムは、光送信部１１－１と、光送信部１１－２と、光送信部１３－１と、光送信部１３－２と、光波長多重部２０－１と、光波長多重部２０－２と、中継用アンプ３０とを含んで構成される。光送信部１１－１及び光送信部１３－１は、運用系の光送信部である。光送信部１１－２及び光送信部１３－２は、待機系の光送信部である。

光送信部１１－１は、既存放送用の光送信部である。図５に示されるように、光送信部１１－１は、ＦＭ一括変換部１１１と、監視信号生成部１１２と、多重部１１３と、光源１１４と、光変調器１１５とを含んで構成される。

ＦＭ一括変換部１１１は、既存放送用のヘッドエンドであるヘッドエンド１０から送出された電気信号を受信する。電気信号は、周波数多重信号である。ＦＭ一括変換部１１１は、受信した周波数多重信号を一括して広帯域なＦＭ信号に変換する。ＦＭ一括変換部１１１は、ＦＭ信号を光変調器１１５へ出力する。

監視信号生成部１１２は、監視信号を生成する。監視信号生成部１１２は、生成された監視信号を光強度変調信号として多重部１１３へ出力する。
多重部１１３は、監視信号生成部１１２から出力された監視信号を取得する。多重部１１３は、ＦＭ一括変換部１１１から光変調器１１５へ出力されるＦＭ信号に、取得した監視信号を多重する。

光源１１４は、波長λ１の光を光変調器１１５へ出力する。光源１１４は、例えば半導体レーザを含んで構成される。

光変調器１１５は、ＦＭ一括変換部１１１から出力され、監視信号生成部１１２によって監視信号が多重されたＦＭ信号を取得する。また、光変調器１１５は、光源１１４から出力された波長λ１の光を受光する。光変調器１１５は、取得されたＦＭ信号を波長λ１の光信号に変換する。そして、光変調器１１５は、当該光信号を光ファイバで構築された光伝送路へ送出する。

冗長化された待機系の光送信部である光送信部１１－２の構成は、上記説明した運用系の光送信部である光送信部１１－１の構成と基本的には同様であるため、説明を省略する。

光送信部１３－１は、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応した光送信部である。図５にでは、光送信部１３－１の構成の記載は省略されているが、光送信部１３－１の構成と基本的には同様の構成である。光送信部１３－１は、上記説明した光送信部１１－１と同様に、ＦＭ一括変換部（不図示）と、監視信号生成部（不図示）と、多重部（不図示）と、光源（不図示）と、光変調器（不図示）とを含んで構成される。

但し、光送信部１３－１のＦＭ一括変換部（不図示）は、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応したヘッドエンドであるヘッドエンド１２から送出された電気信号を受信する。また、光送信部１３－１の光源（不図示）は、波長λ２の光を光変調器１１５へ出力する。また、光送信部１３－１の光変調器（不図示）は、取得されたＦＭ信号を波長λ２の光信号に変換する。

また、運用系の光送信部１１－１の監視信号生成部１１２が生成する監視信号と、待機系の光送信部１１－２の監視信号生成部（不図示）が生成する監視信号とは、互いに異なる監視信号である。具体的には、双方の監視信号の周波数は、ＦＭ信号スペクトルとは重ならず、かつ、互いに異なる周波数とされる。

冗長化された待機系の光送信部である光送信部１３－２の構成は、上記説明した運用系の光送信部である光送信部１３－１の構成と基本的には同様であるため、説明を省略する。

光波長多重部２０－１は、光送信部１１－１の光変調器１１５から送出された波長λ１の光信号と、光送信部１３－１の光変調器（不図示）から送出された波長λ２の光信号とを合波する。光波長多重部２０－１は、例えばＷＤＭフィルタ等の、光信号を合波することができるフィルタ回路である。光波長多重部２０－１は、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とが合波された合波信号を中継用アンプ３０へ送出する。

冗長化された待機系の光波長多重部である光波長多重部２０－２の構成は、上記説明した運用系の光波長多重部である光波長多重部２０－１の構成と同様であるため、説明を省略する。

図５に示されるように、中継用アンプ３０は、光分配部３００－１と、光分配部３００－２と、品質監視部３１０－１と、品質監視部３１０－２と、光増幅器３２０－１と、光増幅器３２０－２と、光切り替え部３３０とを含んで構成される。光分配部３００－１、品質監視部３１０－１、及び光増幅器３２０－１は、運用系の機能部である。また、光分配部３００－２、品質監視部３１０－２、及び光増幅器３２０－２は、待機系の機能部である。

光分配部３００－１は、光波長多重部２０－１から送出された合波信号を受信する。光分配部３００－１は、受信した合波信号を分配し、品質監視部３１０－１と光増幅器３２０－１とにそれぞれ出力する。光分配部３００－１は、例えばＷＤＭフィルタ等の、光信号を合波することができるフィルタ回路である。

品質監視部３１０－１は、光送信部１１－１から送出された合波信号の信号品質を監視する。図５に示されるように、品質監視部３１０－１は、光電変換部３１１－１と、品質測定部３１２－１とを含んで構成される。

光電変換部３１１－１は、光分配部３００－１から出力された合波信号を取得する。光電変換部３１１－１は、取得した合波信号を、光信号から電気信号に変換する。光電変換部３１１－１は、電気信号を品質測定部３１２－１へ出力する。

品質測定部３１２－１は、光電変換部３１１－１から出力された電気信号を取得する。品質測定部３１２－１は、取得した電気信号に基づいて、光送信部１１－１の監視信号生成部１１２で生成された監視信号の信号品質と、光送信部１３－１の監視信号生成部（不図示）で生成された監視信号の信号品質とを、それぞれ測定する。品質測定部３１２－１は、測定結果を示す制御情報を、光切り替え部３３０へ出力する。

光増幅器３２０－１は、光分配部３００－１から出力された合波信号を取得する。光増幅器３２０－１は、取得した合波信号を増幅する。光増幅器３２０－１は、増幅された合波信号を光切り替え部３３０へ出力する。

冗長化された待機系の機能部である、光分配部３００－２、品質監視部３１０－２、光電変換部３１１－２、品質測定部３１２－２、及び光増幅器３２０－２の構成は、上記説明した運用系の機能部である光分配部３００－１、品質監視部３１０－１、光電変換部３１１－１、品質測定部３１２－１、及び光増幅器３２０－１の構成と基本的には同様であるため、説明を省略する。但し、光分配部３００－２、は、待機系の光波長多重部である光波長多重部２０－２から送出された合波信号を受信する。

光切り替え部３３０は、品質測定部３１２－１から出力された制御信号と、品質測定部３１２－２から出力された制御信号とを取得する。また、光切り替え部３３０は、光増幅器３２０－１から出力された光信号と、光増幅器３２０－２から出力された光信号とを取得する。

光切り替え部３３０は、品質測定部３１２－１から出力された制御信号と、品質測定部３１２－２から出力された制御信号とに基づいて、運用系と待機系との切り替えを行う。具体的には、例えば、光切り替え部３３０は、品質測定部３１２－１から出力された制御信号に基づく、監視信号の信号品質を示す値が所定の閾値以下である場合、運用系から待機系への切り替えを行う。また、例えば、光切り替え部３３０は、品質測定部３１２－２から出力された制御信号に基づく、監視信号の信号品質を示す値が所定の閾値以下である場合、待機系から運用系への切り替えを行う。

光切り替え部３３０は、運用系に切り替えられている場合、光増幅器３２０－１から出力された、増幅された合波信号を後段の装置（すなわち、後段の中継用アンプ３０、又はアクセス用アンプ４０）へ送出する。また、光切り替え部３３０は、待機系に切り替えられている場合、光増幅器３２０－２から出力された、増幅された合波信号を後段の装置（すなわち、後段の中継用アンプ３０、又はアクセス用アンプ４０）へ送出する。

図３に示される従来の光送信部１１（１１－１，１１－２）では、ＦＭ一括変換部１１１の前段で、監視信号生成部１１２によって生成された監視信号が電気信号に対して多重される。これに対し、図５に示されるように、本実施形態における光送信部では、ＦＭ一括変換部１１１の後段で、多重部１１３により、監視信号生成部１１２によって生成された監視信号がＦＭ信号に対して多重される。

このように、従来の光伝送システムでは、監視信号が多重された電気信号（入力信号）に対してＦＭ一括変換処理がなされる。従来の光伝送システムでは監視信号に対してもＦＭ一括変換処理がなされるため、図３に示されるように、中継用アンプ３０において波長（波長λ１及び波長λ２）ごとにそれぞれＦＭ復調する必要がある。そして、従来の光伝送システムでは、図４に示されるように、波長ごとに用意された品質監視部３１０（３１０－１及び３１０－３，３１０－２及び３１０－４）によって監視信号の信号品質がそれぞれ測定される必要がある。

これに対し、本実施形態における光伝送システムでは、図５に示されるように、電気信号（入力信号）に対してＦＭ一括変換処理がなされた後に、ＦＭ信号に対して監視信号が多重される。監視信号に対してはＦＭ一括変換処理がなされないため、本実施形態における光伝送システムでは、強度変調・直接偏波（ＩＭＤＤ）方式によるフォトダイオード（ＰＤ）での受信が可能となる。

これにより、本実施形態における光伝送システムでは、監視信号の信号品質を監視する際にＦＭ復調を行う必要がなく、図５に示されるように品質監視部３１０（３１０－１，３１０－２）においてＦＭ復調部が不要となる。また、本実施形態における光伝送システムでは、波長ごとの品質監視部３１０を備えることなく波長ごとの伝送品質を測定することができる。これにより、本実施形態における光伝送システムによれば、低コストかつ省スペースな中継用アンプ３０（中継装置）を実現することができる。

［光伝送システムの動作］
以下、光伝送システムの動作の一例について説明する。
図６は、本発明の実施形態における光伝送システムの動作を示すフローチャートである。

まず、光伝送システムは、互いに波長の異なる２つの電気信号を取得する（ステップＳ００１）。例えば、光送信部１１－１のＦＭ一括変換部１１１は、既存放送用のヘッドエンドであるヘッドエンド１０から送出された電気信号を受信する。また、光送信部１３－１のＦＭ一括変換部（不図示）は、新４Ｋ・８Ｋ衛星放送に対応したヘッドエンドであるヘッドエンド１２から送出された電気信号を受信する。

次に、光伝送システムは、各電気信号に対し、それぞれＦＭ一括変換処理を行う（ステップＳ００２）。例えば、光送信部１１－１のＦＭ一括変換部１１１は、受信した電気信号を一括して広帯域なＦＭ信号に変換する。また、光送信部１３－１のＦＭ一括変換部（不図示）は、受信した電気信号を一括して広帯域なＦＭ信号に変換する。

次に、光伝送システムは、各電気信号に対し、互いに異なる周波数の監視信号をそれぞれ多重する（ステップＳ００３）。例えば、光送信部１１－１の監視信号生成部１１２は、第１の周波数の監視信号を生成し、生成された第１の周波数の監視信号をＦＭ信号に多重する。また、光送信部１３－１の監視信号生成部（不図示）は、第１の周波数とは異なる第２の周波数の監視信号を生成し、生成された第２の周波数の監視信号をＦＭ信号に多重する。

次に、光伝送システムは、各電気信号を、互いに異なる波長の光信号にそれぞれ変換して送出する（ステップＳ００４）。例えば、光送信部１１－１の光変調器１１５は、電気信号を波長λ１の光信号に変換し、当該光信号を光ファイバで構築された光伝送路へ送出する。また、光送信部１３－１の光変調器（不図示）は、電気信号を波長λ２の光信号に変換し、当該光信号を光ファイバで構築された光伝送路へ送出する。

次に、光伝送システムは、送出された２つの光信号を合波する（ステップＳ００５）。例えば、光波長多重部２０－１は、光送信部１１－１の光変調器１１５から送出された波長λ１の光信号と、光送信部１３－１の光変調器（不図示）から送出された波長λ２の光信号とを合波する。

次に、光伝送システムは、合波された光信号（合波信号）を電気信号に変換する（ステップＳ００６）。例えば、中継用アンプ３０の光電変換部３１１－１は、取得した合波信号を、光信号から電気信号に変換する。

次に、光伝送システムは、２つの波長の監視信号の信号品質の監視値を測定する（ステップＳ００７）。例えば、品質測定部３１２－１は、取得した電気信号に基づいて、光送信部１１－１の監視信号生成部１１２で生成された監視信号の信号品質の監視値と、光送信部１３－１の監視信号生成部（不図示）で生成された監視信号の信号品質の監視値とを、それぞれ測定する。

次に、光伝送システムは、２つの波長の監視信号の信号品質の監視値の少なくとも一方が所定の閾値以下である場合（ステップＳ００８・Ｙｅｓ）、系統を切り替えた後（ステップＳ００９）、光信号を増幅し、増幅された光信号を後段の装置へ送出する（ステップＳ０１０）。例えば、光切り替え部３３０は、品質測定部３１２－１から出力された制御信号に基づく２つの波長の監視信号の信号品質を示す監視値の少なくとも一方が、所定の閾値以下である場合、運用系から待機系への切り替えを行う。これにより、光切り替え部３３０は、待機系である光分配部３００－２から出力され、光増幅器３２０－２によって増幅された合波信号を、後段の装置（すなわち、後段の中継用アンプ３０、又はアクセス用アンプ４０）へ送出する。

一方、光伝送システムは、２つの波長の監視信号の信号品質の監視値のいずれもが所定の閾値より大きい場合（ステップＳ００８・Ｙｅｓ）、光信号を増幅し、増幅された光信号を後段の装置へ送出する（ステップＳ０１０）。例えば、光切り替え部３３０は、品質測定部３１２－１から出力された制御信号に基づく２つの波長の監視信号の信号品質を示す監視値のいずれもが、所定の閾値より大きい場合、運用系である光分配部３００－１から出力され、光増幅器３２０－１によって増幅された合波信号を、後段の装置（すなわち、後段の中継用アンプ３０、又はアクセス用アンプ４０）へ送出する。
以上で、図６のフローチャートが示す光伝送システムの動作が終了する。

以上説明したように、本発明の実施形態における光伝送システムは、異なる２波長の光信号を共用の中継ＮＷを用いて伝送するＦＭ一括変換方式の光伝送システムである。光送信部１１（１１－１，１１－２）及び光送信部１３（１３－１，１３－２）は、ＦＭ一括変換処理後の各主信号（電気信号）に対して、互いに異なる周波数の監視信号を多重して光信号にそれぞれ変換し、当該光信号を中継ＮＷへそれぞれ送出する。

ＦＭ一括変換処理後の各主信号に対して監視信号が多重されるため、中継用アンプ３０（中継装置）は、各波長の光信号を一括受信して、ＦＭ復調処理を行うことなく、各監視信号の品質を測定することができる。これにより、中継用アンプ３０（中継装置）は、波長ごとの品質監視部、及びＦＭ復調部が設けられる必要がない。これにより、本発明の実施形態における光伝送システムは、低コストかつ省スペースな、中継用アンプ３０（中継装置）を実現することができる

なお、本実施形態では、光波長多重部２０（例えばＷＤＭフィルタ等のフィルタ回路）が中継用アンプ３０のの外部に備えられる構成であるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、初段の中継用アンプ３０が光波長多重部２０を内蔵する構成であってもよい。この場合、光波長多重部２０が有する機能（すなわち、波長λ１の光信号と波長λ２の光信号とを合波する機能）に相当する機能部は、例えば図５に示される光分配部３００－１及び光分配部３００－１の前段にそれぞれ備えられる。

上述した実施形態によれば、光伝送システムは、複数の光送信部と中継装置とを有する。例えば、光送信部は、実施形態における光送信部１１－１～１１－２及び光送信部１３－１～１３－２であり、中継装置は、実施形態における中継用アンプ３０である。

また、上述した実施形態によれば、複数の光送信部は、周波数変調一括変換部と、多重部と、光変調部とを備える。例えば、周波数変調一括変換部は、実施形態におけるＦＭ一括変換部１１１であり、多重部は、実施形態における多重部１１３であり、光変調部は、実施形態における光変調器１１５である。

周波数変調一括変換部は、周波数変調（ＦＭ）一括変換処理により入力信号を周波数変調（ＦＭ）信号に変換する。多重部は、周波数変調信号に対して、互いに異なる周波数の監視信号をそれぞれ多重する。光変調部は、監視信号が多重された電気信号である周波数変調信号を、互いに異なる波長の光信号に変換する。例えば、互いに異なる波長は、実施形態における波長λ１及び波長λ２である。

また、上述した実施形態によれば、中継装置は、光電変換部と、測定部とを備える。例えば、光電変換部は、実施形態における光電変換部３１１－１～３１１－２であり、測定部は、実施形態における品質測定部３１２－１～３１２－２である。
光電変換部は、互いに異なる波長をもつ光信号が合波された合波信号を取得し、合波信号を電気信号に変換する。測定部は、電気信号に含まれる複数の監視信号の伝送品質を測定する。例えば、監視信号の伝送品質は、実施形態における監視信号の伝送品質の監視値である。

上述した実施形態における中継用アンプ３０、光送信部１１－１～１１－２、及び光送信部１３－１～１３－２の構成の一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０…ヘッドエンド、１１（１１－１～１１－２）…光送信部、１２…ヘッドエンド、１３（１３－１～１３－２）…光送信部、２０（２０－１～２０－２）…光波長多重部、３０…中継用アンプ、４０…アクセス用アンプ、５０…光受信部、５１…光受信部、１１１…ＦＭ一括変換部、１１２…監視信号生成部、１１３…多重部、１１４…光源、１１５…光変調器、３００－１～３００－２…光分配部、３０１（３０１－１～３０１－２）…光波長分配部、３１０－１～３１０－４…品質監視部、３１１－１～３１１－２…光電変換部、３１２－１～３１２－２…品質測定部、３２０－１～３２０－２…光増幅器、３３０…光切り替え部

Claims (7)

1. 複数の光送信部と中継装置とを有する光伝送システムであって、
   前記複数の光送信部は、
   周波数変調一括変換処理により入力信号を周波数変調信号に変換する周波数変調一括変換部と、
   前記周波数変調信号に対して、互いに異なる周波数の監視信号を多重する多重部と、
   前記監視信号が多重された電気信号である前記周波数変調信号を、互いに異なる波長の光信号に変換する光変調部と、
   を備え、
   前記中継装置は、
   前記互いに異なる波長をもつ光信号が合波された合波信号を取得し、前記合波信号を電気信号に変換する光電変換部と、
   前記電気信号に含まれる複数の前記監視信号の伝送品質を測定する測定部と、
   を備える光伝送システム。
2. 前記中継装置は、
   前記合波信号を増幅する増幅部
   をさらに備える請求項１に記載の光伝送システム。
3. 前記複数の光送信部には、運用系の光送信部である運用系光送信部と、待機系の光送信部である待機系光送信部とが含まれる
   請求項１又は請求項２に記載の光伝送システム。
4. 前記中継装置は、
   前記測定部によって測定された前記伝送品質に基づいて、前記運用系光送信部から送信された前記光信号が合波された合波信号を光受信部へ送信するか、又は、前記運用系光送信部から送信された前記光信号が合波された合波信号を前記光受信部へ送信するかを決定する切り替え部
   をさらに備える請求項３に記載の光伝送システム。
5. 第１の前記光送信部から送信された第１の前記波長の第１光信号と、第２の前記光送信部から送信された第２の前記波長の第２光信号とを受信し、前記第１光信号と前記第２光信号が多重された光信号を前記中継装置へ送信する光波長多重部
   をさらに有する請求項１から４のうちいずれか一項に記載の光伝送システム。
6. 前記光波長多重部は、波長分割多重フィルタを備える
   請求項５に記載の光伝送システム。
7. 複数の光送信部が、周波数変調一括変換処理により入力信号を周波数変調信号に変換する周波数変調一括変換ステップと、
   前記複数の光送信部が、前記周波数変調信号に対して、互いに異なる周波数の監視信号を多重する多重ステップと、
   前記複数の光送信部が、前記監視信号が多重された電気信号である前記周波数変調信号を、互いに異なる波長の光信号に変換する光変調ステップと、
   中継装置が、前記互いに異なる波長をもつ光信号が合波された合波信号を取得し、前記合波信号を電気信号に変換する光電変換ステップと、
   前記中継装置が、前記電気信号に含まれる複数の前記監視信号の伝送品質を測定する測定ステップと、
   を有する伝送品質監視方法。

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