JP7471528B2 - 光通信システム - Google Patents

Description

本開示は、光通信システムおよび光通信方法に関する。

光通信システムにおいて、光カプラを用いて光信号を分岐し、システムを冗長化する技術がある。例えば、特許文献１には、非対称な分岐比を有する光カプラを用いてシステムを冗長化することが開示されている。光カプラを用いて光信号を分岐することにより、光スイッチを用いずにシステムを冗長化することができるため、故障発生のリスクを低下させることができる。また、非対称な分岐比を有する光カプラを用いることで、現用系への光信号の分岐比を高めることが可能になる。

特開２００３－２１８７９２号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、予備系への光信号の分岐比が低いため、受信装置における受信パワーが低く、誤り率が上昇してしまう。受信した信号を誤り訂正復号化するときの繰り返し数を多くすれば、誤り率を低下させることができるが、この場合、消費電力が増大してしまうという問題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、誤り率を低下させつつ、消費電力を低下させることが可能な光通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる光通信システムは、伝送する情報に対して、復号の繰り返し数に応じた訂正性能が得られる誤り訂正符号化処理を施して光信号として出力する複数の送信部と、複数の送信部のそれぞれに対応して設けられ、対応する送信部が出力した光信号を非対称な分岐比で分岐させ、分岐比が最大の第１の光信号と、分岐比が最大でない第２の光信号とを出力する複数の光分岐部と、第１の光信号および第２の光信号の少なくとも一方の光信号を受信する複数の受信部と、複数の受信部のそれぞれに対応して設けられ、複数の光分岐部のそれぞれが出力する複数の光信号を結合して対応する受信部に入力する複数の光結合部と、複数の受信部のそれぞれに対応して設けられ、対応する受信部が受信した光信号を設定された繰り返し数で誤り訂正復号化する誤り訂正復号化部と、第１の光信号の通信断を検出すると、第１の光信号と共通の光信号から分岐された第２の光信号を処理する誤り訂正復号化部に通信断を通知する通信断検出部と、を備え、複数の送信部のそれぞれは、同一の光結合部に入力される第１の光信号および第２の光信号の光結合部への入力時間が重複しないように光信号を出力し、共通の光信号から分岐された複数の光信号は、異なる受信部で受信され、第２の光信号を処理する誤り訂正復号化部は、通信断を通知されていない通常運用時には第２の光信号を誤り訂正復号化せず、通信断を通知されたときには第２の光信号を誤り訂正復号化し、第１の光信号を処理する誤り訂正復号化部は、第２の光信号を処理する誤り訂正復号化部よりも少ない繰り返し数で誤り訂正復号化することを特徴とする。

本開示にかかる光通信システムは、誤り率を低下させつつ、消費電力を低下させることが可能であるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる光通信システムの構成を示す図 実施の形態１の第１の変形例にかかる光通信システムの構成を示す図 実施の形態１の第２の変形例にかかる光通信システムの構成を示す図 実施の形態１の第３の変形例にかかる光通信システムの構成を示す図 実施の形態１の第４の変形例にかかる光通信システムの構成を示す図 実施の形態２にかかる光通信システムの構成を示す図 実施の形態２の第１の変形例にかかる光通信システムの構成を示す図 実施の形態２の第２の変形例にかかる光通信システムの構成を示す図 実施の形態２の第３の変形例にかかる光通信システムが有する第１のシステムの数および第２のシステムの数の組み合わせの第１の例を示す図 実施の形態２の第３の変形例にかかる光通信システムが有する第１のシステムの数および第２のシステムの数の組み合わせの第２の例を示す図 実施の形態３にかかる光通信システムの構成を示す図 図１１に示す光通信システムの送信部の送信時間帯を示す図 実施の形態３の変形例にかかる光通信システムの構成を示す図 図１３に示す光通信システムの一部の動作を示す図 実施の形態１～３にかかる光通信システムの機能を実現するための専用のハードウェアを示す図 実施の形態１～３にかかる光通信システムの機能を実現するための制御回路の構成を示す図

以下に、本開示の実施の形態にかかる光通信システムおよび光通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる光通信システム１の構成を示す図である。光通信システム１は、送信部１０と、送信部１０が出力する光信号を分岐させる光分岐部として機能する光カプラ２０と、光カプラ２０により分岐後の光信号を受信する複数の受信部３０－１，３０－２とを有する。受信部３０－１は、通常運用時に稼働する現用系であり、受信部３０－２は、通常運用時に待機している予備系である。現用系の受信部３０－１は、誤り訂正復号化部４０－１と、通信断検出部５０とを有する。予備系の受信部３０－２は、誤り訂正復号化部４０－２を有する。

以下、複数の受信部３０－１，３０－２のそれぞれを区別する必要がない場合、単に受信部３０と称することがある。なお、以下の説明中において、複数の受信部３０のそれぞれを受信部３０－１，３０－２と称するように、同様の機能を有する複数の構成要素のそれぞれを区別する場合、共通の符号の後にハイフンに続いて異なる数字を付して示すことがある。

送信部１０は、伝送する情報に対して、誤り訂正符号化処理を施して光信号として出力する。送信部１０が使用する誤り訂正符号は、例えばLow Density Parity Check符号など、復号の繰り返し数に応じた訂正性能が得られる誤り訂正符号である。送信部１０が出力する光信号は、光カプラ２０に入力される。

光カプラ２０は、送信部１０が出力した光信号を１：１（３ｄＢ）の対称な分岐比ではなく、例えば１：１０（１０ｄＢ）などの非対称な分岐比で分岐させる光分岐部である。分岐後の複数の光信号のうち、分岐比が最大の光信号を第１の光信号と称し、分岐比が最大でない光信号を第２の光信号と称する。また、第１の光信号を伝送する信号経路を第１の信号経路６０と称し、第２の光信号を伝送する信号経路を第２の信号経路６１と称する。分岐比が最大である第１の光信号を伝送する第１の信号経路６０は現用系の受信部３０-１に接続されており、第２の信号経路６１は予備系の受信部３０－２に接続されている。

受信部３０は、第１の光信号および第２の光信号の少なくとも一方の光信号を受信する。具体的には、実施の形態１においては、受信部３０－１は、第１の光信号を受信し、受信部３０－２は、第２の光信号を受信する。このように送信部１０が出力した共通の光信号から分岐された第１の光信号と第２の光信号とは異なる受信部３０で受信されることになる。

誤り訂正復号化部４０は、複数の受信部３０のそれぞれに対応して設けられ、対応する受信部３０が受信した光信号を誤り訂正復号化する機能を有する。具体的には、誤り訂正復号化部４０－１は、現用系の受信部３０－１に対応して設けられ、受信部３０－１が受信した第１の光信号を誤り訂正復号化することができる。誤り訂正復号化部４０－２は、予備系の受信部３０－２に対応して設けられ、受信部３０－２が受信した第２の光信号を誤り訂正復号化することができる。誤り訂正復号化部４０は、誤り訂正復号化の繰り返し数を変更する機能を有しており、設定された繰り返し数で光信号を誤り訂正復号化する。繰り返し数が大きいほど、誤り訂正性能は向上するが、処理負荷が増大して消費電力が増加する。このため、繰り返し数を調整することによって、誤り訂正性能、処理負荷、および消費電力を調整することが可能である。誤り訂正性能は、情報を正しく伝達できる程度に高いことが望ましく、処理負荷および消費電力は低く抑えることが望ましい。このため、繰り返し数は、各受信部３０の受信した光信号の状態に合わせて、情報を正しく伝達できる最低限の回数とすることが望ましい。したがって、光通信システム１が有する複数の誤り訂正復号化部４０のそれぞれは、処理対象の光信号の分岐比が高いほど少ない繰り返し数で誤り訂正復号化する。

なお、誤り訂正復号化部４０は、光通信システム１の構成および光通信システム１を構成する各部の特性に基づいて、繰り返し数を予め計算して決定しておくことができる。

通信断検出部５０は、第１の光信号を受信する現用系の受信部３０－１の通信断を検出すると、第１の光信号と共通の光信号から分岐された第２の光信号を受信する受信部３０－２に対応する誤り訂正復号化部４０－２に通信断を通知する。言い換えると、通信断検出部５０は、現用系の受信部３０－１の通信断を検出し、現用系の受信部３０－１が受信する第１の光信号と送信元が同じである第２の光信号を受信する予備系の受信部３０－２に通信断を通知する。また通信断検出部５０は、現用系の受信部３０－１で受信した光信号と予備系の受信部３０－２で受信した光信号とのいずれかを選択して後段に出力する。

現用系の受信部３０－１に対応する誤り訂正復号化部４０－１は、通常運用時に第１の光信号を誤り訂正復号化する。予備系の受信部３０－２に対応する誤り訂正復号化部４０－２は、通信断を通知されていない通常運用時には停止しており第２の光信号を誤り訂正復号化せず、通信断を通知されたときには第２の光信号を誤り訂正復号化する。このとき、誤り訂正復号化部４０－１，４０－２のそれぞれが誤り訂正復号化するときの繰り返し数は、処理対象の光信号の分岐比が高いほど少なく設定することができる。具体的には、誤り訂正復号化部４０－２は、誤り訂正復号化部４０－１が第１の光信号を誤り訂正復号化するときの繰り返し数よりも多い繰り返し数で第２の光信号を誤り訂正復号化する。現用系の受信部３０－１が受信する第１の光信号は、第２の光信号よりも分岐比が大きいため、信号劣化が小さく、第２の光信号を復号化する際よりも繰り返し数を少なくすることができる。

以上説明したように、実施の形態１にかかる光通信システム１は、光カプラ２０が非対称な分岐比で送信部１０が出力する光信号を分岐させ、分岐後の複数の光信号のうち分岐比が最大である第１の光信号が現用系の受信部３０－１で受信され、分岐比が最大でない第２の光信号が予備系の受信部３０－２で受信される。このため、現用系の光信号の信号強度を維持することが可能になる。また、複数の誤り訂正復号化部４０のうち、処理対象の光信号が第１の光信号である誤り訂正復号化部４０－１は、処理対象の光信号が第２の光信号である誤り訂正復号化部４０－２よりも少ない繰り返し数で誤り訂正復号化処理を行う。このため、光通信システム１において、第１の光信号を誤り訂正復号化する際の消費電力を低減することができる。また、光通信システム１によれば、第２の光信号の信号強度は第１の光信号と比較して低く、誤り訂正復号化する際の繰り返し数は多くなるため、予備系において第２の光信号を誤り訂正復号化する際の消費電力は増大する。しかしながら、一般的な通信システムにおいて、運用期間中、現用系が稼働している時間は９９．９９９％以上を占めるため、予備系に切り替わった期間は一時的に消費電力が増大したとしても、運用時間全体としては、消費電力を低減することが可能になる。したがって、光カプラ２０を用いて光信号を分岐させて冗長系を構成する光通信システム１において、誤り率を低下させつつ、消費電力を低減することが可能になる。

図２は、実施の形態１の第１の変形例にかかる光通信システム１－１の構成を示す図である。光通信システム１－１は、送信部１０と、光カプラ２０と、受信部３１－１，３１－２と、信号強度測定部７０－１，７０－２とを有する。受信部３１－１は、分岐比が最大である第１の信号経路６０に接続されており、受信部３１－２は、分岐比が最大でない第２の信号経路６１に接続されている。光通信システム１－１の構成要素のうち、光通信システム１と同様の部分については同じ符号を用いることで、以下では詳細な説明を省略し、光通信システム１と異なる部分について主に説明する。光通信システム１では、誤り訂正復号化部４０が使用する繰り返し数は予め決定しておくこととしたが、光通信システム１－１は、繰り返し数を決定する機能を有する。

受信部３１－１は、誤り訂正復号化部４０－１と、通信断検出部５０と、誤り訂正復号化部４０－１が実行する誤り訂正復号化の繰り返し数を決定する制御部７１－１とを有する。受信部３１－２は、誤り訂正復号化部４０－２と、誤り訂正復号化部４０－２が実行する誤り訂正復号化の繰り返し数を決定する制御部７１－２とを有する。信号強度測定部７０は、複数の受信部３１のそれぞれが受信する光信号の信号強度を測定し、測定値を制御部７１に出力する。具体的には、信号強度測定部７０－１は、第１の信号経路６０を伝送される第１の光信号の信号強度を測定し、測定値を制御部７１－１に出力する。信号強度測定部７０－２は、第２の信号経路６１を伝送される第２の光信号の信号強度を測定し、測定値を制御部７１－２に出力する。

制御部７１は、信号強度測定部７０が出力する信号強度の測定値に基づいて、誤り訂正復号化部４０が実行する誤り訂正復号化処理の繰り返し数を決定する。制御部７１は、信号強度の測定値が高いほど繰り返し数を少なくすることができる。

第１の変形例のように、実際の信号強度の測定値に基づいて、誤り訂正復号化部４０が実行する誤り訂正復号化の繰り返し数を決定することによって、システムの構成および状態に合わせて、適切な繰り返し数を使用して、誤り訂正復号化処理を行うことが可能になる。

図３は、実施の形態１の第２の変形例にかかる光通信システム１－２の構成を示す図である。光通信システム１－２は、送信部１０と、光カプラ２０と、受信部３２－１，３２－２とを有する。受信部３２－１は、分岐比が最大である第１の信号経路６０に接続されており、受信部３２－２は、分岐比が最大でない第２の信号経路６１に接続されている。現用系の受信部３２－１は、誤り訂正復号化部４０－１と、通信断検出部５０と、繰返し試行部７２－１とを有する。予備系の受信部３２－２は、誤り訂正復号化部４０－２と、繰返し試行部７２－２とを有する。光通信システム１－２の構成要素のうち、光通信システム１と同様の部分については同じ符号を用いることで、以下では詳細な説明を省略し、光通信システム１と異なる部分について主に説明する。

繰返し試行部７２は、例えば起動時に、誤り訂正復号化部４０に、異なる複数の繰り返し数で繰り返し誤り訂正復号化を試行させた結果に基づいて、誤り訂正復号化部４０が使用する繰り返し数を決定し、決定した繰り返し数を記憶しておく。具体的には、繰返し試行部７２は、繰り返し数を、設定可能な最小値から順に増加していき、誤り訂正復号化処理の結果が訂正不可とならない状態が安定した時点で、その時点の繰り返し数を保持する。誤り訂正復号化部４０は、以降、保持された繰り返し数を使用して、誤り訂正復号化処理を行う。また、繰返し試行部７２は、起動時に繰り返し数を決定した後、定期的に上記の処理を繰り返して、使用する繰り返し数を更新してもよい。また、第２の光信号が入力される予備系の受信部３２－２の繰返し試行部７２－２では、現用系の受信部３２－１に通信断が生じて、予備系の誤り訂正復号化部４０－２の回路が起動した時点で、繰り返し数を決定してもよい。

第２の変形例のように、実際に誤り訂正復号化処理を行った結果に基づいて繰り返し数を決定することで、システムの構成および状態に合わせて、適切な繰り返し数を使用して、誤り訂正復号化処理を行うことが可能になる。信号強度など処理対象の光信号の状態を示す値に基づいて繰り返し数を決定する場合であっても、システムの状態に合わせた処理を行うことは可能であるが、実際に誤り訂正復号化処理を行った結果に基づいて繰り返し数を決定する方が、より適切な繰り返し数を決定することができる。したがって、必要な誤り訂正性能を維持しつつ、消費電力を低下させることが可能になる。また、繰り返し数を決定する処理を繰り返して行うことによって、システムの状態が変化した場合であっても、状態変化に合わせた繰り返し数を使用することが可能になる。

図４は、実施の形態１の第３の変形例にかかる光通信システム１－３の構成を示す図である。光通信システム１－３は、送信部１０と、光カプラ２０と、受信部３３－１，３３－２とを有する。受信部３３－１は、分岐比が最大である第１の信号経路６０に接続されており、受信部３３－２は、分岐比が最大でない第２の信号経路６１に接続されている。現用系の受信部３３－１は、誤り訂正復号化部４０－１と、通信断検出部５０と、フレーム識別部７３－１とを有する。予備系の受信部３３－２は、誤り訂正復号化部４０－２と、フレーム識別部７３－２とを有する。光通信システム１－３の構成要素のうち、光通信システム１と同様の部分については同じ符号を用いることで、以下では詳細な説明を省略し、光通信システム１と異なる部分について主に説明する。

光通信システム１－３は、光カプラ２０に入力される光信号が、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．９８４、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈなどで規定されるＰＯＮ（Passive Optical Network）に対応する複数の送信機からの複数の光信号が時間多重された信号である。

フレーム識別部７３は、入力される光信号のフレームヘッダなどから、光信号の送信元である送信器情報、制御タイミングを示す情報などに基づいて、受信フレーム単位で誤り訂正復号化部４０の繰り返し数を設定する。

なお、ここでは複数の光信号が時間多重された信号を受信した場合、受信フレーム単位で誤り訂正復号化部４０の繰り返し数を設定する例について記載したが、誤り訂正復号化部４０は、受信信号に含まれる複数の光信号のそれぞれに適した複数の繰り返し数のうち最大の繰り返し数を使用すれば、受信フレーム毎に設定する処理を省略することができる。

図５は、実施の形態１の第４の変形例にかかる光通信システム１－４の構成を示す図である。光通信システム１－４は、送信部１０と、光カプラ２０と、受信部３４－１，３４－２とを有する。受信部３４－１は、分岐比が最大である第１の信号経路６０に接続されており、受信部３４－２は、分岐比が最大でない第２の信号経路６１に接続されている。現用系の受信部３４－１は、誤り訂正復号化部４０－１と、通信断検出部５０と、増幅部７４－１とを有する。予備系の受信部３４－２は、誤り訂正復号化部４０－２と、増幅部７４－２とを有する。光通信システム１－４の構成要素のうち、光通信システム１と同様の部分については同じ符号を用いることで、以下では詳細な説明を省略し、光通信システム１と異なる部分について主に説明する。

増幅部７４は、入力される光信号を、出力する信号の強度が一定となるように調整した利得で増幅し、増幅後の信号を誤り訂正復号化部４０に出力する。増幅部７４は、光信号を増幅する光増幅器を有してもよいし、光信号を光電変換する光電変換素子と光電変換後の電気信号を増幅する電気増幅部とを有してもよい。増幅部７４は、増幅後の信号を誤り訂正復号化するときの繰り返し数を、調整後の利得に基づいて決定する。具体的には、増幅部７４－１は、第１の光信号を増幅して誤り訂正復号化部４０－１に出力すると共に、誤り訂正復号化部４０－１が使用する繰り返し数を、第１の光信号を増幅したときの利得に基づいて決定する。増幅部７４－２は、第２の光信号を増幅して誤り訂正復号化部４０－２に出力すると共に、誤り訂正復号化部４０－２が使用する繰り返し数を、第２の光信号を増幅したときの利得に基づいて決定する。誤り訂正復号化部４０は、増幅部７４の利得に基づいて設定された繰り返し数で、入力された信号を誤り訂正復号化することになる。

なお、増幅部７４が利得に基づいて繰り返し数を決定する具体的な方法は、例えば、利得に対応する繰り返し数を予めメモリなどに記憶しておき、増幅時の利得の値に対応する繰り返し数を、メモリに記憶された情報から抽出する方法などが挙げられる。或いは、増幅部７４は、利得と繰り返し数との関係を示す計算式に、増幅時の利得を代入して、繰り返し数を求めるようにしてもよい。

光通信システム１，１－１～１－４では、光カプラ２０は、入力された光信号を２つの光信号に分岐させることとしたが、３つ以上の光信号に分岐させてもよい。この場合、例えば、１０：１：１と分岐数の多い導波路を用いて分岐比が最大の出力を現用系に接続する構成としてもよいし、例えば、１０：１カプラで光信号を分岐した後に、分岐比が大きい出力を現用系に接続して分岐比が小さい出力をさらにカプラ分岐して複数の予備系に接続する構成としてもよい。前者の構成の場合には、現用系に入力される光信号の強度は予備系の数が増えるほど少しずつではあるが減少するため、予備系の数が増えるほど現用系の消費電力は増加していく。これに対して後者の構成では、現用系に入力される光信号の強度は予備系の数によらないため、２以上に予備系の数を増加させたとしても現用系の消費電力が増加しないという利点がある。

なお、予備系の受信部３０－２～３４－２は、現用系の受信部３０－１～３４－１で通信が成立しており通信断が検出されていない間、受信システム全体を停止してもよいし、誤り訂正回路のみを停止してもよい。受信システム全体を停止する場合、誤り訂正回路のみを停止する場合と比較して、予備系への切替えにかかる時間が長くなるが、消費電力を低減することが可能になる。誤り訂正回路のみを停止する場合、受信システム全体を停止する場合と比較して、消費電力は大きくなるが、予備系への切り替えに係る時間を短くすることが可能になる。

実施の形態２．
実施の形態１では、冗長化する信号が単一であり、受信部３０は予め現用系であるか予備系であるか定まっている場合の構成について説明したが、実施の形態２では、複数の信号を時間多重により同時に冗長化する構成について説明する。なお、以下では実施の形態１と同様の構成については詳細な説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について主に説明する。

図６は、実施の形態２にかかる光通信システム２の構成を示す図である。光通信システム２は、複数の送信部１０と、複数の送信部１０のそれぞれに対応して設けられ、対応する送信部１０が出力する光信号を分岐させる光分岐部として機能する複数の光カプラ２０と、複数の受信部３５と、複数の受信部３５のそれぞれに対応して設けられ、複数の光カプラ２０のそれぞれが出力する複数の光信号を結合して対応する受信部３５に入力する光結合部として機能する光カプラ８０とを有する。

具体的には、光通信システム２は、２つの送信部１０－１，１０－２と、２つの受信部３５－１，３５－２とを有する。光カプラ２０－１は、送信部１０－１に対応して設けられ、光分岐部として機能し、送信部１０－１が出力する光信号を２つの光信号に非対称な分岐比で分岐させる。光カプラ２０－１の出力のうち分岐比が大きい第１の信号経路６０－１は光カプラ８０－１に接続されており、光カプラ２０－１の出力のうち分岐比が小さい第２の信号経路６１－１は光カプラ８０－２に接続されている。光カプラ２０－２は、送信部１０－２に対応して設けられ、光分岐部として機能し、送信部１０－２が出力する光信号を２つの光信号に非対称な分岐比で分岐させる。光カプラ２０－２の出力のうち分岐比が大きい第１の信号経路６０－２は光カプラ８０－１に接続されており、光カプラ２０－２の出力のうち分岐比が小さい第２の信号経路６１－２は光カプラ８０－２に接続されている。

送信部１０－１，１０－２のそれぞれは、伝送する情報に対して復号の繰り返し数に応じた訂正性能が得られる誤り訂正符号を施した上で光信号として出力する。送信部１０－１のバースト出力時間が送信部１０－２のバースト出力時間と重ならないように、送信部１０－１，１０－２のそれぞれは光信号を出力する。

光カプラ８０は、入力される複数の光信号を結合して、対応する受信部３５に入力する。具体的には、光カプラ８０－１には、送信元が送信部１０－１である第１の光信号と、送信元が送信部１０－２である第１の光信号とが入力される。受信部３５－１に入力される信号は、複数の第１の光信号が含まれることになる。光カプラ８０－２には、送信元が送信部１０－１である第２の光信号と、送信元が送信部１０－２である第２の光信号とが入力される。受信部３５－２に入力される信号は、複数の第２の光信号が含まれることになる。したがって、受信部３５－１は、送信部１０－１にとっての現用系として機能すると共に、送信部１０－２にとっての現用系としても機能する。また、受信部３５－２は、送信部１０－１にとっての予備系として機能すると共に、送信部１０－２にとっての予備系としても機能する。

受信部３５－１は、誤り訂正復号化部４２－１と、通信断検出部５０とを有する。受信部３５－２は、誤り訂正復号化部４２－２を有する。現用系の受信部３５－１に入力される信号の強度は、予備系の受信部３５－２に入力される信号の強度よりも高くなるため、受信部３５－１の誤り訂正復号化部４２－１の繰り返し数は、受信部３５－２の誤り訂正復号化部４２－２の繰り返し数よりも少なくすることができる。予備系として機能する受信部３５－２の誤り訂正復号化部４２－２は、通信断検出部５０から受信部３５－１の通信断を通知されていない通常運用時には誤り訂正復号化処理を行わずに停止しており、受信部３５－１の通信断を通知されたときにのみ稼働して誤り訂正復号化処理を行う。

図６では１つの現用系の受信部３５－１と、１つの予備系の受信部３５－２とを有する光通信システム２を示したが、複数の信号を時間多重により同時に冗長化する構成においても、予備系の受信部３５を２つ以上とすることもできる。この場合、光カプラ２０－１，２０－２の分岐数を増やしてもよいし、２つの光信号に分岐させる光カプラ２０－１，２０－２の出力のうち分岐比が低い方の出力に、別の光カプラを接続してさらに光信号を分岐させてもよい。以下、予備系の受信部３５を２つ有する光通信システム２－１において、光カプラ２０－１，２０－２の分岐数を増やす構成について説明する。

図７は、実施の形態２の第１の変形例にかかる光通信システム２－１の構成を示す図である。光通信システム２－１は、２つの送信部１０－１，１０－２と、送信部１０－１，１０－２のそれぞれに対応して設けられる光カプラ２０－１，２０－２と、３つの受信部３５－１，３５－２，３５－３と、受信部３５－１，３５－２，３５－３のそれぞれに対応して設けられる光カプラ８０－１，８０－２，８０－３とを有する。以下、光通信システム２と異なる部分について主に説明する。

光カプラ２０は、入力される光信号を３つの光信号に分岐させる。このとき光カプラ２０は、非対称な分岐比で光信号を分岐させる。「非対称」とは、分岐比が１：１：１ではないことを指す。例えば、光カプラ２０－１，２０－２のそれぞれは、分岐比が１０：１：１である。光カプラ２０－１による分岐後の３つの光信号のうち、分岐比が最大の第１の光信号は、第１の信号経路６０－１に入力される。第１の信号経路６０－１は、光カプラ８０－１に接続される。また光カプラ２０－１による分岐後の３つの光信号のうち、分岐比が最大でない２つの第２の光信号は、第２の信号経路６１－１，６２－１のそれぞれに入力される。第２の信号経路６１－１は、光カプラ８０－２に接続され、第２の信号経路６２－１は、光カプラ８０－３に接続される。光カプラ２０－２による分岐後の３つの光信号のうち、分岐比が最大の第１の光信号は、第１の信号経路６０－２に入力される。第１の信号経路６０－２は、光カプラ８０－１に接続される。また光カプラ２０－２による分岐後の３つの光信号のうち、分岐比が最大でない２つの第２の光信号は、第２の信号経路６１－２，６２－２のそれぞれに入力される。第２の信号経路６１－２は、光カプラ８０－２に接続され、第２の信号経路６２－２は、光カプラ８０－３に接続される。

光カプラ８０は、入力される複数の光信号を結合して、対応する受信部３５に出力する。光カプラ８０－１は、第１の信号経路６０－１，６０－２を介して入力される２つの第１の光信号を結合して、受信部３５－１に出力する。光カプラ８０－２は、第２の信号経路６１－１，６１－２を介して入力される２つの第２の光信号を結合して、受信部３５－２に出力する。光カプラ８０－３は、第２の信号経路６２－１，６２－２を介して入力される２つの第２の光信号を結合して、受信部３５－３に出力する。

受信部３５－１は、誤り訂正復号化部４２－１と、通信断検出部５０－１とを有する。受信部３５－２は、誤り訂正復号化部４２－２と、通信断検出部５０－２とを有する。受信部３５－３は、誤り訂正復号化部４２－３を有する。通信断検出部５０－１は、受信部３５－１の通信断を検出すると、誤り訂正復号化部４２－２，４２－３のそれぞれに通信断を通知する。通信断検出部５０－２は、受信部３５－２の通信断を検出すると、誤り訂正復号化部４２－３に通信断を通知する。予備系として機能する受信部３５－３の誤り訂正復号化部４２－３は、通信断検出部５０－１，５０－２から受信部３５－１，３５－２の通信断を通知されていない通常運用時には誤り訂正復号化処理を行わずに停止しており、受信部３５－１，３５－２の両方の通信断を通知されたときにのみ稼働して誤り訂正復号化処理を行う。

誤り訂正復号化部４２－２は、誤り訂正復号化部４２－１の繰り返し数よりも多い繰り返し数で誤り訂正復号化処理を行う。なお、第２の信号経路６２－１を伝送される光信号の分岐比が第２の信号経路６１－１を伝送される光信号の分岐比よりも小さい場合、誤り訂正復号化部４２－３は、誤り訂正復号化部４２－２の繰り返し数よりも多い繰り返し数で誤り訂正復号化処理を行ってもよい。第２の信号経路６２－１を伝送される光信号の分岐比が第２の信号経路６１－１を伝送される光信号の分岐比と等しい場合、誤り訂正復号化部４２－３は、誤り訂正復号化部４２－２と等しい繰り返し数で誤り訂正復号化処理を行うこともできる。

予備系の受信部３５を複数準備する場合、図７に示すように、受信部３５と同数の光カプラ８０を設け、光カプラ２０の分岐数を受信部３５と同数にする。光カプラ２０の複数の出力のそれぞれを、異なる光カプラ８０に接続する。これにより、共通の光信号から分岐された複数の光信号が、それぞれ異なる受信部３５で受信されることになる。また、予備系の受信部３５のうち、稼働される順番が最も遅いもの以外、図７の例では、受信部３５－３以外の受信部３５には、通信断検出部５０が設けられる。通信断検出部５０は、対応する受信部３５の通信断を検出し、検出対称の受信部３５よりも稼働される順番が遅い受信部３５に、通信断を通知する。予備系の受信部３５は、自身よりも稼働される順番が早い受信部３５全ての通信断が通知されたときのみ稼働し、自身よりも稼働される順番が早い受信部３５の中で通信断が検出されていない受信部３５があるときには停止している。

なお、予備系の受信部３５を複数準備する場合、複数の第２の光信号の分岐比は等しくてもよいし、異なっていてもよい。例えば、図７の例では、第２の信号経路６１－１を伝送される第２の光信号の分岐比と、第２の信号経路６２－１を伝送される第２の光信号の分岐比とは等しくてもよいし、異なっていてもよい。第２の信号経路６１－１，６２－１のそれぞれを伝送される第２の光信号の分岐比が、第１の信号経路６０－１を伝送される第１の光信号の分岐比よりも小さければよい。

図８は、実施の形態２の第２の変形例にかかる光通信システム２－２の構成を示す図である。光通信システム２－２は、３つの送信部１０－１～１０－３と、送信部１０－１～１０－３のそれぞれに対応して設けられる光カプラ２０－１～２０－３と、２つの受信部３５－１，３５－２と、受信部３５－１，３５－２のそれぞれに対応して設けられる光カプラ８０－１，８０－２とを有する。以下、光通信システム２と異なる部分について主に説明する。

３つの送信信号の間で時間多重による信号経路の共有を行う場合、受信部３５を３つ準備したとしても、いかなる信号経路の組み合わせを行った場合においても、送信信号間で同一の時刻に輻輳なく信号送信を行うことはできない。したがって、受信部３５の数は最低１台でよいため、光通信システム２－２は、現用系として１台の受信部３５－１、予備系として１台の受信部３５－２を有することとして説明する。

送信部１０－３は、光信号を光カプラ２０－３に出力する。光カプラ２０－３は、入力される光信号を２つの光信号に非対称な分岐比で分岐させる。光カプラ２０－３の出力のうち分岐比が高い第１の光信号が伝送される第１の信号経路６０－３は、光カプラ８０－１に接続される。光カプラ２０－３の出力のうち分岐比が低い第２の光信号が伝送される第２の信号経路６１－３は、光カプラ８０－２に接続される。

光カプラ８０－１は、第１の信号経路６０－１～６０－３を介して伝送される３つの第１の光信号を結合して、受信部３５－１に出力する。光カプラ８０－２は、第２の信号経路６１－１～６１－３を介して伝送される３つの第２の光信号を結合して、受信部３５－２に出力する。

送信部１０－１，１０－２，１０－３は、互いにバースト出力時間が重ならないように光信号を出力する。このため、受信部３０－１，３０－２の受信信号には、時分割で送信部１０－１，１０－２，１０－３のそれぞれからの送信信号が含まれることになる。

第２の変形例では、送信信号が３つの例について説明したが、送信信号が４つ以上の場合であっても、送信部１０と同数の光カプラ２０を設け、光カプラ２０の出力のうち分岐比が高い方を光カプラ８０－１に接続し、光カプラ２０の出力のうち分岐比が低い方を光カプラ８０－２に接続すればよい。この場合、システム内の現用系の信号全てが同一の受信部３５－１で受信され、システム内の予備系の信号全てが同一の受信部３５－２で受信されることになる。この場合、システム全体での通信帯域は低下するものの受信器の数を抑えて消費電力を低減することが可能になる。

また、例えば、図６に示す光通信システム２の構成と、図８に示す光通信システム２－２の構成とを組み合わせることで、あらゆる数の送信信号に対応することができる。図６，７に示すような、送信信号が２つである構成を第１のシステムと称し、図８に示すような、送信信号が３つである構成を第２のシステムと称する。第１のシステムは、２つの送信部１０－１，１０－２と、２つの送信部１０－１，１０－２のそれぞれに対応する光分岐部である２つの光カプラ２０－１，２０－２と、複数の受信部３５と、複数の受信部３５のそれぞれに対応して設けられる光結合部である光カプラ８０とから構成される。第２のシステムは、３つの送信部１０－１～１０－３と、３つの送信部１０－１～１０－３のそれぞれに対応する光分岐部である３つの光カプラ２０－１～２０－３と、２つの受信部３５－１，３５－２と、２つの受信部３５－１，３５－２のそれぞれに対応する光結合部である２つの光カプラ８０－１，８０－２とから構成される。送信信号の数、つまり、送信部１０の数がＮであるシステムを、実施の形態２の第３の変形例にかかる光通信システム２－３と称する。光通信システム２－３は、第１のシステムおよび第２のシステムの少なくとも一方を有する。システム全体の送信信号の数をＮとすると、光通信システム２－３が有する第１のシステムおよび第２のシステムのそれぞれの数は、図９または図１０に示す数となる。

図９は、実施の形態２の第３の変形例にかかる光通信システム２－３が有する第１のシステムの数および第２のシステムの数の組み合わせの第１の例を示す図である。図１０は、実施の形態２の第３の変形例にかかる光通信システム２－３が有する第１のシステムの数および第２のシステムの数の組み合わせの第２の例を示す図である。図９に示す第１の例では、送信信号が２つである第１のシステムを優先的に用いており、図１０に示す第２の例では、送信信号が３つである第２のシステムを優先的に用いている。

図９に示す第１の例では、Ｎは２以上の整数である。Ｎが偶数の場合、光通信システム２－３は、Ｎを２で除算した数の第１のシステムを有する。このとき第２のシステムの数は０である。Ｎが奇数の場合、光通信システム２－３は、１つの第２のシステムと、Ｎから３を減算した値を２で除算した数の第１のシステムとを有する。図９に示すように、第１のシステムを優先的に用いる場合、通信帯域を確保することが可能になる。

図１０に示す第２の例では、Ｎは３以上の整数である。Ｎが３の倍数である場合、光通信システム２－３は、Ｎを３で除算した数の第２のシステムを有する。このとき第１のシステムの数は０である。Ｎが３の倍数＋１である場合、光通信システム２－３は、２つの第１のシステムと、Ｎから４を減算した値を３で除算した数の第２のシステムとを有する。Ｎが３の倍数＋２である場合、光通信システム２－３は、１つの第１のシステムと、Ｎから２を減算した値を３で除算した数の第２のシステムとを有する。図１０に示すように、第２のシステムを優先的に用いる場合、消費電力を低減することが可能になる。第１のシステムおよび第２のシステムの数の組み合わせをどのようにするかは、光通信システム２－３に求められる条件に応じて使い分けることができる。

以上説明したように、実施の形態２にかかる光通信システム２，２－１，２－２，２－３においても、光カプラ２０が非対称な分岐比で送信部１０の出力する光信号を分岐させ、分岐後の複数の光信号のうち分岐比が最大である第１の光信号が現用系の受信部３５－１で受信され、分岐比が最大でない第２の光信号が予備系の受信部３５－２で受信される。光通信システム２－１においては、予備系の受信部３５－３においても、第２の光信号が受信される。このため、現用系の光信号の信号強度を維持することが可能になる。また、複数の誤り訂正復号化部４２のうち、処理対象の光信号が第１の光信号である誤り訂正復号化部４２－１は、処理対象の光信号が第２の光信号である誤り訂正復号化部４２－２，４２－３よりも少ない繰り返し数で誤り訂正復号化する。このため、光通信システム２，２－１，２－２，２－３において、第１の光信号を誤り訂正復号化する際の消費電力を低減することができる。また、光通信システム２，２－１，２－２，２－３によれば、第２の光信号の信号強度は第１の光信号と比較して低くなるため、予備系において第２の光信号を誤り訂正復号化する際の消費電力は増大する。しかしながら、一般的な通信システムにおいて、運用期間中、現用系が稼働している時間は９９．９９９％以上を占めるため、予備系に切り替わった期間は一時的に消費電力が増大したとしても、運用時間全体としては、消費電力を低減することが可能になる。したがって、光カプラ２０を用いて光信号を分岐させて冗長系を構成する光通信システム２，２－１，２－２，２－３において、誤り率を低下させつつ、消費電力を低減することが可能になる。

また、送信信号が２つである第１のシステムと、送信信号が３つである第２のシステムとを組み合わせて用いることで、任意の数の送信信号に対する冗長系を構成することが可能になる。

実施の形態３．
上記の実施の形態２では、複数の信号を時間多重により同時に冗長化する構成について説明したが、各送信信号に公平なバースト時間割り当てを行う上では、送信信号の数が３つとなる構成を用いる際には、送信信号に対するバースト時間割り当ては最大でも全バースト時間の１／３つまり約３３％に制限されてしまう。実施の形態３では、送信信号が５つ以上である場合に、全ての送信信号に対して全バースト時間の３３％以上のバースト時間を割り当てることが可能な構成について説明する。以下、実施の形態１，２と同様の構成および動作については詳細な説明を省略し、実施の形態１，２と異なる部分について主に説明する。

図１１は、実施の形態３にかかる光通信システム３の構成を示す図である。光通信システム３は、送信部１０－１～１０－５と、送信部１０－１～１０－５のそれぞれに対応して設けられる光分岐部である光カプラ２０－１～２０－５と、受信部３６－１～３６－５と、受信部３６－１～３６－５のそれぞれに対応して設けられる光結合部である光カプラ８０－１～８０－５とを有する。受信部３６の数は送信部１０の数の整数倍であり、図１１に示す例では１倍、つまり、光通信システム３は、同数の受信部３６および送信部１０を有する。

実施の形態２において、受信部３５－１は現用系の光信号を受信し、受信部３５－２は予備系の光信号を受信したのに対して、実施の形態３では、複数の受信部３６のそれぞれは、現用系の光信号と予備系の光信号とを受信する。このとき、共通の光信号から分岐された第１の光信号および第２の光信号は、異なる受信部３６で受信される。

光カプラ２０は、対応する送信部１０が出力する光信号を２つの光信号に分岐させる。光カプラ２０の出力は、隣接する２つの光カプラ８０に接続される。具体的には、光カプラ２０－１の出力のうち分岐比が高い第１の光信号が伝送される第１の信号経路６０－１は、光カプラ８０－１に接続され、光カプラ２０－１の出力のうち分岐比が低い第２の光信号が伝送される第２の信号経路６１－１は、光カプラ８０－２に接続される。光カプラ２０－２の出力のうち分岐比が高い第１の光信号が伝送される第１の信号経路６０－２は、光カプラ８０－２に接続され、光カプラ２０－２の出力のうち分岐比が低い第２の光信号が伝送される第２の信号経路６１－２は、光カプラ８０－３に接続される。光カプラ２０－３の出力のうち分岐比が高い第１の光信号が伝送される第１の信号経路６０－３は、光カプラ８０－３に接続され、光カプラ２０－３の出力のうち分岐比が低い第２の光信号が伝送される第２の信号経路６１－３は、光カプラ８０－４に接続される。光カプラ２０－４の出力のうち分岐比が高い第１の光信号が伝送される第１の信号経路６０－４は、光カプラ８０－４に接続され、光カプラ２０－４の出力のうち分岐比が低い第２の光信号が伝送される第２の信号経路６１－４は、光カプラ８０－５に接続される。光カプラ２０－５の出力のうち分岐比が高い第１の光信号が伝送される第１の信号経路６０－５は、光カプラ８０－５に接続され、光カプラ２０－５の出力のうち分岐比が低い第２の光信号が伝送される第２の信号経路６１－５は、光カプラ８０－１に接続される。すなわち、光カプラ２０－１～２０－５および光カプラ８０－１～８０－５は、第１の信号経路６０－１～６０－５および第２の信号経路６１－１～６１－５により物理的にリング状に接続されて、幾何的にリングトポロジを構成する。

上記のようなリングトポロジを構成することで、１つの送信部１０が出力する光信号から分岐された２つの光信号は、異なる受信部３６で受信されると共に、複数の送信部１０が同一の受信部３６を予備系とすることがないよう接続することができる。以下、簡単のため、送信部１０が出力した光信号が光カプラ２０で分岐されて生成される第１の光信号を、送信部１０の第１の光信号と称する。第２の光信号についても同様である。上記のように接続されることで、光カプラ８０－１～８０－５のそれぞれには、２つの光カプラ２０が接続され、一方の光カプラ２０が出力する第１の光信号と、他方の光カプラ２０が出力する第２の光信号とを結合させて、対応する受信部３６－１～３６－５に出力することになる。したがって、受信部３６－１は、送信部１０－１の現用系の第１の光信号と、送信部１０－５の予備系の第２の光信号とを受信する。受信部３６－２は、送信部１０－２の現用系の第１の光信号と、送信部１０－１の予備系の第２の光信号とを受信する。受信部３６－３は、送信部１０－３の現用系の第１の光信号と、送信部１０－２の予備系の第２の光信号とを受信する。受信部３６－４は、送信部１０－４の現用系の第１の光信号と、送信部１０－３の予備系の第２の光信号とを受信する。受信部３６－５は、送信部１０－５の現用系の第１の光信号と、送信部１０－４の予備系の第２の光信号とを受信する。

複数の受信部３６のそれぞれは、誤り訂正復号化部４２と、通信断検出部５１と、フレーム識別部７３とを有する。通信断検出部５１は、対応する受信部３６の通信断を検出すると、対応する受信部３６が受信する第１の光信号と共通の光信号から分岐された第２の光信号を受信する受信部３６の誤り訂正復号化部４２に、通信断を通知する。具体的には、通信断検出部５１－１は、受信部３６－１の通信断を検出すると、誤り訂正復号化部４２－２に通信断を通知する。通信断検出部５１－２は、受信部３６－２の通信断を検出すると、誤り訂正復号化部４２－３に通信断を通知する。通信断検出部５１－３は、受信部３６－３の通信断を検出すると、誤り訂正復号化部４２－４に通信断を通知する。通信断検出部５１－４は、受信部３６－４の通信断を検出すると、誤り訂正復号化部４２－５に通信断を通知する。通信断検出部５１－５は、受信部３６－５の通信断を検出すると、誤り訂正復号化部４２－１に通信断を通知する。

フレーム識別部７３は、受信信号のフレーム毎に、対応する誤り訂正復号化部４２の繰り返し数を決定する。誤り訂正復号化部４２は、現用系の第１の光信号については、対応する受信部３６の通信断が発生しない限り、誤り訂正復号化処理を行い、予備系の第２の光信号については、通信断検出部５１から通信断が検出されていないときには、フレームを破棄して誤り訂正回路を停止した状態とし、通信断が通知されたときには、誤り訂正回路を動作させて、第２の光信号の誤り訂正復号化処理を行う。このとき、誤り訂正復号化部４２は、フレーム識別部７３によって決定された繰り返し数で誤り訂正復号化処理を行うことになる。なお、ここでは光通信システム３は、フレーム識別部７３を有することとしたが、図２に示すような信号強度測定部７０および制御部７１を有してもよいし、図５に示すような増幅部７４を有してもよい。受信信号のフレーム毎に、対応する誤り訂正復号化部４２の繰り返し数を決定することができればよい。

送信部１０は、伝送する情報に対して、復号の繰り返し数に応じた訂正性能が得られる誤り訂正符号化処理を施して、同一の光カプラ８０に入力される第１の光信号および第２の光信号の光カプラ８０への入力時間が重複しないように、光信号を出力する。図１１に示す例では、送信部１０は、互いに隣接するチャネルのバースト時間帯以外においてバースト出力を行う。例えば、各送信部１０の送信時間帯は、図１２に示すようになる。図１２は、図１１に示す光通信システム３の送信部１０－１～１０－５の送信時間帯を示す図である。

図１２の例では、送信部１０－１は、時刻ｔ０からｔ０＋Ｔまでの時間帯と、時刻ｔ０＋３Ｔからｔ０＋４Ｔまでの時間帯とにバースト出力を行い、送信部１０－２は、時刻ｔ０＋Ｔからｔ０＋２Ｔまでの時間帯と、時刻ｔ０＋４Ｔからｔ０＋５Ｔまでの時間帯とにバースト出力を行い、送信部１０－３は、時刻ｔ０からｔ０＋Ｔまでの時間帯と、時刻ｔ０＋２Ｔからｔ０＋３Ｔまでの時間帯とにバースト出力を行い、送信部１０－４は、時刻ｔ０＋Ｔからｔ０＋２Ｔまでの時間帯とｔ０＋３Ｔからｔ０＋４Ｔまでの時間帯とにバースト出力を行い、送信部１０－５は、時刻ｔ０＋２Ｔからｔ０＋３Ｔまでの時間帯と、時刻ｔ０＋４Ｔからｔ０＋５Ｔまでの時間帯とにバースト出力を行う。時刻ｔ０＋５Ｔ以降も、送信部１０－１～１０－５は、同様のパターンでバースト出力すればよい。この場合、全ての送信部１０において、全バースト時間の４０％を割り当てることが可能である。

光通信システム３における送信信号の数をＮとした場合、Ｎが奇数である場合には、同時間帯に輻輳なく送信できる送信信号の数は（Ｎ－１）／２であり、これをＮで除算した全バースト時間の（１－１／Ｎ）／２を全ての送信信号に対して割り当てることができる。Ｎが増加するにしたがってこの比率は増加し、より多くのバースト時間を割り当てることが可能である。また、Ｎが偶数である場合には、同時間帯に輻輳なく送信できる送信信号の数はＮ／２であり、全ての送信信号に対して全バースト時間の５０％を割り当てることが可能である。

以上説明したように、実施の形態３にかかる光通信システム３は、光カプラ２０が非対称な分岐比で送信部１０の出力する光信号を分岐させて、共通の光信号から分岐された複数の光信号はそれぞれ異なる受信部３６で受信される。各受信部３６は、第１の光信号に対しては現用系として機能し、誤り訂正復号化部４２は、受信部３６に通信断が発生しない限り、第１の光信号を誤り訂正復号化処理する。また、各受信部３６は、第２の光信号に対しては予備系として機能し、誤り訂正復号化部４２は、通常運用時には第２の光信号を誤り訂正復号化せず、処理対象の第２の光信号と共通の光信号から分岐された第１の光信号を受信する受信部３６の通信断が通知されると、第２の光信号を誤り訂正復号化する。このとき、誤り訂正復号化部４２が第１の光信号を誤り訂正復号化するときの繰り返し数は、第２の光信号を誤り訂正復号化するときの繰り返し数よりも少ない。このため、光通信システム３において、第１の光信号を誤り訂正復号化する際の消費電力を低減することができると共に、誤り率を低下させることが可能である。誤り訂正復号化処理の繰り返し数は、受信される光信号の分岐比に応じて、光信号の強度が低いほど繰り返し数が多くなるように調整されることが好ましい。全ての光信号に対して誤り率を低下させることが可能な一定の繰り返し数を用いた場合、無駄に消費電力を増大させてしまうが、適切な繰り返し数を用いることで、誤り率を低下させつつ、消費電力を低減することができる。

また、光通信システム３は、光カプラ２０および光カプラ８０がリング状に配置されて互いに接続され、リングトポロジを構成している。それぞれの光カプラ８０は、接続された２つの光カプラ２０のうちの一方が出力する第１の光信号と、他方が出力する第２の光信号とを結合して、対応する受信部３６に出力する。複数の送信部１０のそれぞれは、同一の光カプラ８０に入力される第１の光信号および第２の光信号の光カプラ８０への入力時間が重複しないように光信号を出力する。このような構成をとることによって、全体の送信信号数の増加に伴って同時間帯に輻輳を来す送信信号の比率が小さくなることから、図８に示したような、３つの送信信号を光カプラ２０で２つの光信号に分岐させて１つの現用系の受信部３５－１および１つの予備系の受信部３５－２で受信する構成よりも、全ての送信信号に対してバースト出力時間を多く割り当てることが可能になる。

図１３は、実施の形態３の変形例にかかる光通信システム３－１の構成を示す図である。光通信システム３－１は、送信部１０－１～１０－５と、光カプラ２０－１～２０－５と、光カプラ８０－１～８０－１０と、受信部３６－１～３６－１０とを有する。受信部３６－１～３６－１０のそれぞれは、誤り訂正復号化部４２－１～４２－１０と、通信断検出部５１－１～５１－１０と、フレーム識別部７３－１～７３－１０とを有する。

光カプラ２０は、送信部１０が出力する光信号を非対称な分岐比で４つの光信号に分岐させる。光カプラ２０は１つの第１の光信号と、３つの第２の光信号とを出力する。光カプラ２０－１の出力のうち第１の信号経路６０－１は、光カプラ８０－１に接続され、第２の信号経路６１－１は光カプラ８０－２に接続され、第２の信号経路６２－１は光カプラ８０－６に接続され、第２の信号経路６３－１は光カプラ８０－７に接続される。光カプラ２０－２の出力のうち第１の信号経路６０－２は光カプラ８０－２に接続され、第２の信号経路６１－２は光カプラ８０－３に接続され、第２の信号経路６２－２は光カプラ８０－７に接続され、第２の信号経路６３－２は光カプラ８０－８に接続される。光カプラ２０－３の出力のうち第１の信号経路６０－３は光カプラ８０－３に接続され、第２の信号経路６１－３は光カプラ８０－４に接続され、第２の信号経路６２－３は光カプラ８０－８に接続され、第２の信号経路６３－３は光カプラ８０－９に接続される。光カプラ２０－４の出力のうち第１の信号経路６０－４は光カプラ８０－４に接続され、第２の信号経路６１－４は光カプラ８０－５に接続され、第２の信号経路６２－４は光カプラ８０－９に接続され、第２の信号経路６３－４は光カプラ８０－１０に接続される。光カプラ２０－５の出力のうち第１の信号経路６０－５は光カプラ８０－５に接続され、第２の信号経路６１－５は光カプラ８０－１に接続され、第２の信号経路６２－５は光カプラ８０－１０に接続され、第２の信号経路６３－５は光カプラ８０－６に接続される。すなわち、光カプラ２０および光カプラ８０は、第１の信号経路６０－１～６０－５と、第２の信号経路６１－１～６１－５，６２－１～６２－５，６３－１～６３－５とにより、リングトポロジを構成している。

１つの光カプラ２０が出力した４つの光信号は、それぞれ異なる受信部３６で受信されることになる。また、受信部３６－１～３６－５のそれぞれは、第１の光信号と第２の光信号とを受信し、受信部３６－６～３６－１０のそれぞれは、異なる２つの第２の光信号を受信することになる。

受信部３６－１～３６－１０のそれぞれは、誤り訂正復号化部４２と、通信断検出部５１と、フレーム識別部７３とを有する。なお、１つの送信部１０からの４つの光信号は、４つの受信部３６で受信されることになる。受信される光信号の処理は、共通の光信号から分岐された複数の光信号を受信する他の受信部３６の状態によって変化する。また、４つの光信号のうちの３つは予備系の第２の光信号であり、３つの第２の光信号の中で、予め優先度を定めることができる。例えば、送信部１０－１が送信した光信号に対して、第１の信号経路６０－１を介して受信部３６－１が受信する第１の光信号は現用系として処理される。３つの第２の光信号の優先度は、第２の信号経路６１－１を介して受信部３６－２が受信する第２の光信号、第２の信号経路６２－１を介して受信部３６－６が受信する第２の光信号、第２の信号経路６３－１を介して受信部３６－７が受信する第２の光信号の順で高いこととする。この場合、各受信部３６の動作は、図１４に示す通りとなる。

図１４は、図１３に示す光通信システム３－１の一部の動作を示す図である。通信断検出部５１－１による送信部１０－１からの信号の判定結果が、受信成功である場合、通信断検出部５１－２，５１－６，５１－７の判定結果の状態を問わず、誤り訂正復号化部４２－１が第１の光信号を復号処理することになり、誤り訂正復号化部４２－２，４２－６，４２－７のそれぞれは、送信部１０－１からの光信号をフレーム単位で破棄する。

続いて、受信部３６－１に通信断が発生して、通信断検出部５１－１による送信部１０－１からの信号の判定結果が「通信断」である場合、誤り訂正復号化部４２－１は、送信部１０－１からの光信号を破棄する。この場合、予備系の受信部３６のうち優先度が高い順に現用系として機能するため、優先度が最も高い予備系の受信部３６－２の通信断検出部５１－２による送信部１０－１からの信号の判定結果が「受信成功」である場合、通信断検出部５１－６，５１－７による送信部１０－１からの信号の判定結果の状態を問わず、誤り訂正復号化部４２－２が送信部１０－１からの第２の光信号を復号処理することになる。誤り訂正復号化部４２－６，４２－７のそれぞれは、送信部１０－１からの信号を破棄する。

さらに、通信断検出部５１－１による送信部１０－１からの信号の判定結果が「通信断」である場合において、通信断検出部５１－２による送信部１０－１からの信号の判定結果も「通信断」である場合について考える。優先度が受信部３６－２の次に高い受信部３６－６の通信断検出部５１－６による送信部１０－１からの信号の判定結果が「受信成功」である場合、通信断検出部５１－７による送信部１０－１からの信号の判定結果の状態を問わず、誤り訂正復号化部４２－６が送信部１０－１からの第２の光信号を復号処理することになる。誤り訂正復号化部４２－１，４２－２，４２－７のそれぞれは、送信部１０－１からの信号を破棄する。

さらに、通信断検出部５１－１による送信部１０－１からの信号の判定結果が「通信断」である場合において、通信断検出部５１－２，５１－６による送信部１０－１からの信号の判定結果も「通信断」である場合について考える。この場合、受信部３６－７の通信断検出部５１－７による送信部１０－１からの信号の判定結果の状態を問わず、誤り訂正復号化部４２－７は、送信部１０－１からの信号を復号処理することになる。誤り訂正復号化部４２－１，４２－２，４２－６のそれぞれは、送信部１０－１からの信号を破棄する。

簡単のため図１３では省略しているが、通信断検出部５１－１～５１－１０のそれぞれは、対応する受信部３６の通信断を検出すると、対応する受信部３６が受信する光信号と共通の光信号から分岐された他の光信号を処理する誤り訂正復号化部４２に、通信断を通知する。このとき、通信断検出部５１は、対応する受信部３６が受信する光信号と共通の光信号から分岐された他の光信号を処理する誤り訂正復号化部４２のうち、対応する受信部３６よりも優先度が低い受信部３６の誤り訂正復号化部４２に、通信断を通知する。例えば、図１３の送信部１０－１が出力して光カプラ２０－１により分岐された４つの光信号のそれぞれを受信する受信部３６－１，３６－２，３６－６，３６－７について説明する。通信断検出部５１－１は、誤り訂正復号化部４２－２，４２－６，４２－７に通信断を通知する。通信断検出部５１－２は、誤り訂正復号化部４２－６，４２－７に通信断を通知する。通信断検出部５１－６は、誤り訂正復号化部４２－７に通信断を通知する。なお、ここでは光通信システム３－１の冗長構成のうち、送信部１０－１が出力する光信号の冗長化の部分のみ説明したが、送信部１０－２～１０－５についても同様である。

なお、追加する予備系を１系統のみとする場合には、送信部１０－１，１０－２からの信号を受信する機能を光カプラ８０－７および受信部３６－７で共有化し、送信部１０－３，１０－４からの信号を受信する機能を光カプラ８０－９および受信部３６－９で共有化することで、光カプラ８０－６，８０－８および受信部３６－６，３６－８を省略して消費電力を低減しつつ、簡便に追加の予備系統を２系統へと拡張することができる。

光通信システム１，１－１～１－４，２，２－１，２－２，２－３，３，３－１の機能は、処理回路により実現される。これらの処理回路は、専用のハードウェアにより実現されてもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いた制御回路であってもよい。

上記の処理回路が、専用のハードウェアにより実現される場合、これらは、図１５に示す処理回路９０により実現される。図１５は、実施の形態１～３にかかる光通信システム１，１－１～１－４，２，２－１，２－２，２－３，３，３－１の機能を実現するための専用のハードウェアを示す図である。処理回路９０は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものである。

上記の処理回路が、ＣＰＵを用いた制御回路で実現される場合、この制御回路は例えば図１６に示す構成の制御回路９１である。図１６は、実施の形態１～３にかかる光通信システム１，１－１～１－４，２，２－１，２－２，２－３，３，３－１の機能を実現するための制御回路９１の構成を示す図である。図１６に示すように、制御回路９１は、プロセッサ９２と、メモリ９３とを備える。プロセッサ９２は、ＣＰＵであり、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などとも呼ばれる。メモリ９３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などである。

上記の処理回路が制御回路９１により実現される場合、プロセッサ９２がメモリ９３に記憶された、各構成要素の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ９３は、プロセッサ９２が実行する各処理における一時メモリとしても使用される。プログラムは、記憶媒体に記憶された状態で提供されてもよいし、通信路を介して提供されてもよい。

上記の実施の形態で説明した各機能ブロックごとに異なる処理回路が用いられてもよいし、複数の機能ブロックの機能が１つの処理回路により実現されてもよいし、１つの機能ブロックで説明した機能が複数の処理回路により実現されてもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

例えば、実施の形態１－３では、誤り訂正復号化部４０，４２および通信断検出部５０，５１は、受信部３０－３５の一機能としたが、受信部３０－３５とは異なる処理回路により誤り訂正復号化部４０，４２および通信断検出部５０，５１の機能が実現されてもよい。他の機能部についても同様である。

また、実施の形態２では、複数の送信部１０からの信号を受信する受信部３５について説明しているが、このような受信部３５を有する光通信システム２－１，２－２が、図２に示すような信号強度測定部７０および制御部７１を備えてもよいし、図３に示すような繰返し試行部７２を備えてもよいし、図４に示すようなフレーム識別部７３を備えてもよいし、図５に示すような増幅部７４を備えてもよい。さらに、実施の形態３では、フレーム識別部７３を備える受信部３６について説明しているが、このような光通信システム３，３－１が、フレーム識別部７３の代わりに、図２に示すような信号強度測定部７０および制御部７１を備えてもよいし、図３に示すような返し試行部７２を備えてもよいし、図５に示すような増幅部７４を備えてもよい。なお、増幅部７４を備える受信部３４が複数の送信部１０からの信号が時間多重された信号を受信する場合、増幅部７４は、受信フレーム単位で利得の値を取得して、受信フレーム単位で繰り返し数を決定してもよい。

なお、上記の光通信システム１，１－１～１－４，２，２－１，２－２，２－３，３，３－１は、例えば、衛星に搭載される光通信システムなど、高い信頼性と低消費電力が求められ、かつ衝撃に対する耐性が求められる場合に特に適している。

１，１－１～１－４，２，２－１～２－３，３，３－１ 光通信システム、１０，１０－１～１０－５ 送信部、２０，２０－１～２０－５，８０，８０－１～８０－１０ 光カプラ、３０，３０－１，３０－２，３１，３１－１，３１－２，３２－１，３２－２，３３－１，３３－２，３４－１，３４－２，３５，３５－１，３５－２，３５－３，３６，３６－１～３６－１０ 受信部、４０，４０－１，４０－２，４２，４２－１～４２－１０ 誤り訂正復号化部、５０，５０－１，５０－２，５１，５１－１～５１－１０ 通信断検出部、６０，６０－１～６０－５ 第１の信号経路、６１，６１－１～６１－５，６２－１～６２－５，６３－１～６３－５ 第２の信号経路、７０，７０－１，７０－２ 信号強度測定部、７１，７１－１，７１－２ 制御部、７２，７２－１，７２－２ 繰返し試行部、７３，７３－１～７３－１０ フレーム識別部、７４，７４－１，７４－２ 増幅部、９０ 処理回路、９１ 制御回路、９２ プロセッサ、９３ メモリ。

Claims (6)

1. 伝送する情報に対して、復号の繰り返し数に応じた訂正性能が得られる誤り訂正符号化処理を施して光信号として出力する複数の送信部と、
   複数の前記送信部のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記送信部が出力した前記光信号を非対称な分岐比で分岐させ、分岐比が最大の第１の光信号と、分岐比が最大でない第２の光信号とを出力する複数の光分岐部と、
   前記第１の光信号および前記第２の光信号の少なくとも一方の光信号を受信する複数の受信部と、
   複数の前記受信部のそれぞれに対応して設けられ、複数の前記光分岐部のそれぞれが出力する複数の前記光信号を結合して対応する前記受信部に入力する複数の光結合部と、
   複数の前記受信部のそれぞれに対応して設けられ、対応する前記受信部が受信した前記光信号を設定された繰り返し数で誤り訂正復号化する誤り訂正復号化部と、
   前記第１の光信号の通信断を検出すると、前記第１の光信号と共通の光信号から分岐された前記第２の光信号を処理する前記誤り訂正復号化部に通信断を通知する通信断検出部と、
   を備え、
   複数の前記送信部のそれぞれは、同一の前記光結合部に入力される前記第１の光信号および前記第２の光信号の前記光結合部への入力時間が重複しないように前記光信号を出力し、
   共通の光信号から分岐された複数の光信号は、異なる前記受信部で受信され、
   前記第２の光信号を処理する前記誤り訂正復号化部は、前記通信断を通知されていない通常運用時には前記第２の光信号を誤り訂正復号化せず、前記通信断を通知されたときには前記第２の光信号を誤り訂正復号化し、
   前記第１の光信号を処理する前記誤り訂正復号化部は、前記第２の光信号を処理する前記誤り訂正復号化部よりも少ない繰り返し数で誤り訂正復号化することを特徴とする光通信システム。
2. ２つの前記送信部と、２つの前記送信部のそれぞれに対応する２つの前記光分岐部と、２つの前記光分岐部のそれぞれが出力する光信号を結合させる複数の前記光結合部と、複数の前記光結合部のそれぞれが出力する光信号を受信する複数の前記受信部と、から構成される第１のシステムと、
   ３つの前記送信部と、３つの前記送信部のそれぞれに対応する３つの前記光分岐部と、２つの前記光結合部と、２つの前記光結合部のそれぞれに対応する２つの受信部とから構成され、２つの前記光結合部のそれぞれは、３つの前記光分岐部のそれぞれが出力する３つの光信号を結合する第２のシステムと、
   のうち少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
3. 前記送信部の数が偶数である場合、前記送信部の数を２で除算した数の前記第１のシステムを有し、
   前記送信部の数が奇数である場合、１つの前記第２のシステムと、前記送信部の数から３を減算した値を２で除算した数の前記第１のシステムとを有することを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
4. 前記送信部の数が３の倍数である場合、前記送信部の数を３で除算した数の前記第２のシステムを有し、
   前記送信部の数が３の倍数に１を加算した数である場合、２つの前記第１のシステムと、前記送信部の数から４を減算した値を３で除算した数の前記第２のシステムとを有し、
   前記送信部の数が３の倍数に２を加算した数である場合、１つの前記第１のシステムと、前記送信部の数から２を減算した値を３で除算した数の前記第２のシステムとを有することを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
5. ２つの前記光結合部と２つの前記受信部とを備え、
   一方の前記光結合部は、複数の前記光分岐部のそれぞれが出力する前記光分岐部の数と同数の前記第１の光信号を結合して対応する前記受信部に入力し、
   他方の前記光結合部は、複数の前記光分岐部のそれぞれが出力する前記光分岐部の数と同数の前記第２の光信号を結合して対応する前記受信部に入力することを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
6. 前記受信部の数は、前記送信部の数の整数倍であり、
   前記光分岐部と前記光結合部とはリングトポロジを構成し、
   それぞれの前記光結合部は、接続された２つの前記光分岐部のうちの、一方が出力する前記第１の光信号と、他方が出力する前記第２の光信号とを結合することを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。

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