JPWO2005096534A1 - 低密度波長多重光伝送システムおよび低密度波長多重光伝送方法 - Google Patents

Abstract

本発明のＣＷＤＭ光伝送システムでは、ＣＷＤＭ方式に対応した複数の光信号のうちの少なくとも１波の光信号に代えて、ＤＷＤＭ方式の増設光送信ユニットから出力されるＤＷＤＭ光が可変光減衰器を介して合波器に与えられ、ＣＷＤＭ対応の光信号と合波されて伝送路に送出される。このとき伝送路に送出されるＤＷＤＭ光のトータルパワーはＣＷＤＭ光の１波長あたりのパワーと略等しくなるように可変光減衰器で減衰される。光受信端局では、伝送路を伝搬した光が分波器で分波され、増設波長に対応したＤＷＤＭ光が光増幅器で増幅された後に増設光受信ユニットで受信される。これにより、ＣＷＤＭ方式における光信号の増設を伝送品質の低下を回避しながら低コストで実現することができる。

Description

本発明は、波長の異なる複数の光信号を含んだ波長多重光を光ファイバを用いて伝送する光伝送システムおよび光伝送方法に関し、特に、低密度波長多重方式において光信号を増設するための技術に関する。

波長間隔が０．８ｎｍ、さらにはその半分の０．４ｎｍの複数の光信号を扱う高密度波長多重（Dense wavelength division multiplexing；以下、ＤＷＤＭとする）システムは、伝送容量を飛躍的に増大できる通信システムとして開発および実用化が進められてきている。このＤＷＤＭシステムは、通常、３２波から１２８波までの信号数で運用できる反面、精度よく波長管理を行うために高価な光源や波長管理装置などが必要となる。このため、ＤＷＤＭシステムのコストは、たとえ少数の信号数で運用する場合であっても高額であった。

そこで、高い精度の波長管理が不要になる程度に光信号の波長間隔を広げて、信号数が少数のＷＤＭシステムを低価格で実現するシステムが切望されるようになり、最近、２０ｎｍの波長間隔で８波の光信号（８チャンネル）まで扱うことができる低密度波長多重（Coarse Wavelength Division Multiplexing；以下ＣＷＤＭとする）システムが開発および商用化されてきている。このＣＷＤＭシステムは、伝送容量が比較的小さなアクセス（例えばメトロ・エリアなど）での適用から構内網のＬＡＮに至るまで幅広く需要がある。また、公的機関や電力会社、通信キャリヤメーカなどの光ファイバ所有者が、ダークファイバ（敷設されていながら稼動していない光ファイバ）を用いて回線貸しビジネスを始めており、この場合も伝送容量が比較的小さなときには安価なサービスを提供する必要があるので、上記のようなＣＷＤＭシステムが適している。

一方、ＣＷＤＭシステムでは、光ファイバを用いた高速デジタル通信方式の国際規格であるＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）に準拠した光信号のみならず、イーサネット系データ通信に用いられる光信号も収容可能なことが望まれている。このような要望に応えるためには、既存のＣＷＤＭシステムについて、８チャンネル以上に信号数を増設可能にするための技術が必要となる。

従来、ＣＷＤＭシステムの信号数を一般的な規格値を越えて増設する手法については、装置メーカにおいてもサポートしておらず、８チャンネル（フルバンドで１６チャンネル）までしか扱うことができなかった。最近になって、ＣＷＤＭシステムにＤＷＤＭシステムを融合させることで信号数を増設するための検討がなされるようになった（例えば、非特許文献１、２参照）。
ADVA Optical Networking, "ADVA Launches Major CWDM Feature Release for FSP 2000", [online], 2003年10月28日, インターネット＜URL：http://www.advaoptical.com/adva＿press.asp?id=66&action=view&msgid=331＞ H. Hinderthur and L. Friedric, "WDM hybrid transmission based on CWDM plus DWDM", Lightwave Europe, volume 2, Issue 7, [online], 2003年7月, Lightwave Europe, インターネット＜URL：http://lw.pennnet.com/Articles/Article＿Display.cfm?Section=ARCHI&ARTICLE＿ID=183295&VERSION＿NUM=1&p=63＞

しかしながら、上記のような従来の技術においては、ＤＷＤＭシステムに対応した光信号のＣＷＤＭシステムへの接続の方法だけが検討されており、接続されたＤＷＤＭ対応の光信号に対するファイバ伝送時の方式的な検討はなされていない。このため、実効的なファイバ伝送を行うことは困難な状況であった。すなわち、ＤＷＤＭシステムで運用される複数の波長の光信号を、パワーまたは波長間隔等の設定をそのままにしてＣＷＤＭシステムに直接接続し、ＣＷＤＭシステムの信号数の増設を行った場合、ファイバ非線形効果による波形劣化や、ＣＷＤＭシステム用の光合分波器の特性に起因したクロストーク等による雑音増加などが、増設したＤＷＤＭ側の光信号に発生して伝送品質の低下を招いてしまうという問題が考えられる。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、ＣＷＤＭ方式における光信号の増設をＤＷＤＭシステムに使用される光伝送装置を利用して低コストで実現すると同時に、伝送品質の低下を回避することのできるＣＷＤＭ光伝送システムおよびＣＷＤＭ光伝送方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のＣＷＤＭ光伝送システムは、ＣＷＤＭ方式に対応した第１波長グリッド上に配置される複数の光信号を発生する複数の第１光送信器および該各第１光送信器から出力される光信号を合波してＣＷＤＭ光を伝送路に送出する第１合波器を有する光送信端局と、該光送信端局から伝送路を介して伝えられるＣＷＤＭ光を分波する第１分波器および該第１分波器から出力される各波長の光信号を受信する複数の第１光受信器を有する光受信端局と、を備えたシステムに関するものである。このＣＷＤＭ光伝送システムの１つの態様は、前記第１波長グリッド上の少なくとも１つの波長を増設波長に設定する。そして、前記光送信端局は、前記増設波長に対応する前記第１光送信器に代えて、ＤＷＤＭ方式に対応した第２波長グリッド上において前記第１合波器の前記増設波長を含む通過帯域内に配置される複数の光信号を発生する複数の第２光送信器と、該各第２光送信器から出力される光信号を合波してＤＷＤＭ光を前記第１合波器に出力する第２合波器と、を有する増設光送信ユニットを設けると共に、該増設光送信ユニットから前記第１合波器を介して伝送路に送出されるＤＷＤＭ光のトータルパワーが前記増設波長以外に対応した前記第１光送信器から出力される光信号の１波長あたりのパワーに略等しくなるように、前記増設光送信ユニットから出力されるＤＷＤＭ光を減衰させる光減衰器を備える。また、前記光受信端局は、前記増設波長に対応する前記第１光受信器に代えて、前記第１分波器から出力されるＤＷＤＭ光を分波する第２分波器と、該第２分波器から出力される各波長の光信号を受信する複数の第２光受信器と、を有する増設光受信ユニットを設けると共に、前記光減衰器の減衰量に応じた利得で前記第１分波器から出力されるＤＷＤＭ光を増幅する光増幅器を備える。

上記のような態様のＣＷＤＭ光伝送システムによれば、ＣＷＤＭ方式に対応した複数の光信号のうちの少なくとも１波の光信号に代えて、増設光送信ユニットから出力されるＤＷＤＭ光が第１合波器に与えられ、そのＤＷＤＭ光と増設波長以外のＣＷＤＭ光とが合波されて伝送路に送出される。このとき伝送路に送出されるＤＷＤＭ光のトータルパワーが光減衰器によってＣＷＤＭ光の１波長あたりのパワーと略等しくなるように減衰されているため、伝送路で非線形効果が発生することなくＣＷＤＭ光および増設されたＤＷＤＭ光が光受信端局まで伝送される。光受信端局では、伝送路から出力される光が第１分波器により分波され、ＣＷＤＭに対応した各波長の光信号は第１光受信器でそれぞれ受信され、増設波長に対応したＤＷＤＭ光は光増幅器に送られて光送信端局側の光減衰器での減衰量に応じて利得で増幅される。そして、光増幅器から出力されるＤＷＤＭ光は、増設光受信ユニットの第２分波器で分波され、各波長の光信号が第２光受信器でそれぞれ受信される。

また、本発明によるＣＷＤＭ光伝送システムの他の態様は、前記第１波長グリッド上に配置される複数の光信号の波長のうちの１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍの少なくとも１波長を増設波長に設定する。そして、前記光送信端局は、前記増設波長に対応する前記第１光送信器に代えて、ＤＷＤＭ方式に対応した第２波長グリッド上において前記第１合波器の前記増設波長を含む通過帯域内に不等間隔に配置される３波または４波の光信号を発生する複数の第２光送信器と、該各第２光送信器から出力される光信号を合波してＤＷＤＭ光を前記第１合波器に出力する第２合波器と、を有する増設光送信ユニットを設ける。また、前記光受信端局は、前記増設波長に対応する前記第１光受信器に代えて、前記第１分波器から出力されるＤＷＤＭ光を分波する第２分波器と、該第２分波器から出力される各波長の光信号を受信する複数の第２光受信器と、を有する増設光受信ユニットを設ける。

上記のような他の態様のＣＷＤＭ光伝送システムによれば、ＣＷＤＭ方式に対応した複数の光信号のうちの中で、波長が１５３０ｎｍまたは１５５０ｎｍに該当する光信号に代えて、ＤＷＤＭ方式に対応した第２波長グリッド上に不等間隔に配置された３波または４波の光信号が増設光送信ユニットから出力され、そのＤＷＤＭ光が第１合波器に与えられて増設波長以外のＣＷＤＭ光と合波されて伝送路に送出される。このとき伝送路に送出されるＤＷＤＭ光は信号配置が不等間隔に設定されているため、伝送路で非線形効果の１つである４光波混合（ＦＷＭ；Four Wave Mixing）が発生しても、そのＦＷＭによるアイドラ光の周波数（波長）がＤＷＤＭ光の周波数（波長）と重ならない。このため、ＤＷＤＭ光とＦＷＭによるアイドラ光とのクロストークが生じることなく、ＣＷＤＭ光および増設されたＤＷＤＭ光が光受信端局まで伝送される。光受信端局では、伝送路から出力される光が第１分波器により分波され、ＣＷＤＭに対応した各波長の光信号は第１光受信器でそれぞれ受信され、増設波長に対応したＤＷＤＭ光は増設光受信ユニットの第２分波器で分波され、各波長の光信号が第２光受信器でそれぞれ受信される。

上記のような本発明のＣＷＤＭ光伝送システムによれば、ＣＷＤＭ方式における光信号の増設を、伝送路における非線形効果による伝送品質の低下を回避しつつ、ＤＷＤＭシステムに使用される光伝送装置を利用して低コストで実現することができる。これにより、ＣＷＤＭ方式における最大信号数を超えて光信号を増設することが可能になる。

本発明の第１実施形態によるＣＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。 一般的なＣＷＤＭ／ＤＷＤＭの信号波長配置の一例を示す図である。 ＣＷＤＭ用の合分波器の通過特性と増設可能なＤＷＤＭ光の信号数の一例を示す図である。 上記第１実施形態における送信時の各光信号のパワーの一例を示した図である。 本発明の第２実施形態によるＣＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。 上記第２実施形態における送信時の各光信号のパワーの一例を示した図である。 本発明の第３実施形態によるＣＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。 上記第３実施形態における送信時の各光信号のパワーの一例を示した図である。 本発明の第４実施形態によるＣＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。 上記第４実施形態における送信時の各光信号のパワーの一例を示した図である。 上記第４実施形態に関連したＣＷＤＭ光伝送システムの他の構成を示す図である。 図１１のＣＷＤＭ光伝送システムにおける送信時の各光信号のパワーの一例を示した図である。 上記第５実施形態における送信時の各光信号のパワーの一例を示した図である。 本発明の第５実施形態によるＣＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。 本発明の第６実施形態についてＣ−バンドに配置可能なＤＷＤＭ対応の光信号を説明するための図である。 ３波の光信号をＷＤＭ伝送する場合にＦＷＭによるアイドラ光の発生周波数ポイントを示す図である。 ４波の光信号をＷＤＭ伝送する場合にＦＷＭによるアイドラ光の発生周波数ポイントを示す図である。 図１７について１５３０ｎｍ帯および１５５０ｎｍ帯に不等間隔配置される光信号とＦＷＭによるアイドラ光との相対的な関係を整理した図である。 １５３０ｎｍ帯および１５５０ｎｍ帯の光信号の配置間隔を２００ＧＨｚ、３００ＧＨｚおよび４００ＧＨｚとした場合の具体的な信号配置例を示す図である。 １５３０ｎｍ帯の光信号の配置間隔を２００ＧＨｚ、３００ＧＨｚおよび４００ＧＨｚとし、１５５０ｎｍ帯の光信号の配置間隔を３００ＧＨｚ、４００ＧＨｚおよび５００ＧＨｚとした場合の具体的な信号配置例を示す図である。 上記第６実施形態についてＤＷＤＭ対応の光信号を８波増設する場合のシステム構成例を示す図である。 図２１のシステム構成例に対応した信号配置の模式図である。 上記第６実施形態についてＤＷＤＭ対応の光信号を上り回線および下り回線で４波ずつ増設した双方向システムの構成例を示す図である。 図２３のシステム構成例に対応した信号配置の模式図である。

符号の説明

１０…光送信端局
１１_１〜１１_８，１１１_１〜１１１_２４…光送信器（Ｅ／Ｏ）
１２，１１２，２０２_４５，２０２_６７，２０２_７８…合波器
２０…光受信端局
２１，１０２_４５，１０２_６７，１０２_７８，２２１…分波器
２２_１〜２２_８，２２２_１〜２２２_２４…光受信器（Ｏ／Ｅ）
３０…伝送路
１００_４〜１００_７，１００_４５，１００_６７…増設光送信ユニット
１０１_４〜１０１_７，１０１_４５，１０１_６７…可変光減衰器（ＶＯＡ）
２００_４〜２００_７，２００_４５，２００_６７…増設光受信ユニット
２０１_４〜２０１_７，２０１_４５，２０１_６７…光増幅器

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。

図１は、本発明の第１実施形態によるＣＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。

図１において、本実施形態のＣＷＤＭ光伝送システムは、例えば、光送信端局１０と、その光送信端局１０に伝送路３０を介して接続される光受信端局２０と、を備えて構成される。

光送信端局１０は、例えば、ＣＷＤＭに対応した２０ｎｍの波長間隔を有する波長グリッド上に配置される複数（ここでは８波とする）の光信号ＣＨ１〜ＣＨ８のうちの光信号ＣＨ１〜ＣＨ４,ＣＨ６〜ＣＨ８を発生する光送信器（Ｅ／Ｏ）１１_１〜１１_４,１１_６〜１１_８と、各光信号ＣＨ１〜ＣＨ８に対応した８個の入力ポートおよび１個の出力ポートを有する合波器１２と、光信号ＣＨ５に代わる増設光としてＤＷＤＭ光を発生する増設光送信ユニット１００_５と、その増設光送信ユニット１００_５の出力ポートおよび合波器１２の光信号ＣＨ５に対応した入力ポートの間に挿入された可変光減衰器（ＶＯＡ）１０１_５と、を有する。

各光送信器１１_１〜１１_４,１１_６〜１１_８は、従来のＣＷＤＭシステムに用いられる光送信器と同様のものである。ここでは例えば、光送信器１１_１から出力される光信号ＣＨ１の波長が１４７０ｎｍ、光送信器１１_２から出力される光信号ＣＨ２の波長が１４９０ｎｍ、光送信器１１_３から出力される光信号ＣＨ３の波長が１５１０ｎｍ、光送信器１１_４から出力される光信号ＣＨ４の波長が１５３０ｎｍ、光送信器１１_６から出力される光信号ＣＨ６の波長が１５７０ｎｍ、光送信器１１_７から出力される光信号ＣＨ７の波長が１５９０ｎｍ、光送信器１１_８から出力される光信号ＣＨ８の波長が１６１０ｎｍにそれぞれ設定されている。なお、本実施形態において増設波長となる光信号ＣＨ５の波長は１５５０ｎｍに設定される。また、各光送信器１１_１〜１１_４,１１_６〜１１_８から出力される光信号パワーは、後述するように伝送路３０において非線形効果が発生することない所要のレベルとなるように予め調整されている。

合波器１２は、各光信号ＣＨ１〜ＣＨ８に対応した各入力ポートに与えられえる光信号を合波し、その合波光を１つの出力ポートを介して伝送路３０に送出するものである。なお、この合波器１２の通過特性については後述する。

増設光送信ユニット１００_５は、例えば、ＤＷＤＭに対応した０．８ｎｍの波長間隔を有する波長グリッド上に配置される複数（ここでは、後述するように１６波とする）の光信号を発生する光送信器（Ｅ／Ｏ）１１１_１〜１１１_１６と、各光送信器１１１_１〜１１１_１６から出力される光信号に対応した１６個の入力ポートおよび１個の出力ポートを有する合波器１１２と、を備える。

各光送信器１１１_１〜１１１_１６は、既存のＤＷＤＭシステムに用いられる光送信器と同様のものである。各光送信器１１１_１〜１１１_１６から出力される光信号の波長は、後述するように合波器１２の光信号ＣＨ５に対応した入力ポートの通過帯域内となるように設定されている。合波器１１２は、各光送信器１１１_１〜１１１_１６から出力される光信号を合波してＤＷＤＭ光を生成し、そのＤＷＤＭ光を光信号ＣＨ５に代わる増設光として可変光減衰器１０１_５に出力する。

可変光減衰器１０１_５は、入力光に対する減衰量が可変な公知の光減衰器である。この可変光減衰器１０１_５の減衰量は、後で詳しく説明するように、合波器１２から伝送路３０に送出されるＤＷＤＭ光のトータルパワーが光信号ＣＨ１〜ＣＨ４,ＣＨ６〜ＣＨ８の１波長あたりのパワーに略等しくなるように、予め設定されているか、若しくは、ここでは図示を省略したが外部等から与えられる制御信号に従って制御されている。

光受信端局２０は、例えば、伝送路３０に接続される１個の入力ポートおよびＣＷＤＭ対応の波長グリッド上の各光信号ＣＨ１〜ＣＨ８に対応した８個の出力ポートを有する分波器２１と、その分波器２１の光信号ＣＨ１〜ＣＨ４,ＣＨ６〜ＣＨ８に対応した出力ポートから出力される光信号をそれぞれ受信する光受信器（Ｏ／Ｅ）２２_１〜２２_４,２２_６〜２２_８と、分波器２１の光信号ＣＨ５に対応した出力ポートに接続される光増幅器２０１_５と、その光増幅器２０１_５から出力されるＤＷＤＭ光を受信する増設光受信ユニット２００_５と、を有する。

分波器２１は、伝送路３０を伝搬して入力ポートに与えられえる波長多重光を、各光信号ＣＨ１〜ＣＨ８に対応した通過帯域に応じて分波し、各々の分波光を対応する出力ポートからそれぞれ出力する。なお、この合波器１２の波長に対する通過特性についても後述する。

各光受信器２２_１〜２２_４,２２_６〜２２_８は、従来のＣＷＤＭシステムに用いられる光受信器と同様のものであり、分波器２１の光信号ＣＨ１〜ＣＨ４,ＣＨ６〜ＣＨ８に対応した出力ポートから出力される光信号をそれぞれ受信してデータの識別処理等を行う。

光増幅器２０１_５は、分波器２１の光信号ＣＨ５に対応した出力ポートから出力されるＤＷＤＭ光を、光送信端局１０の可変光減衰器１０１_５の減衰量に応じた利得で増幅して出力する一般的な光増幅器である。なお、この光増幅器２０１_５については、自動利得一定制御（ＡＧＣ）または自動出力一定制御（ＡＬＣ）を行うようにするのが好ましい。

増設光受信ユニット２００_５は、例えば、光増幅器２０１_５の出力ポートに接続される１個の入力ポートおよびＤＷＤＭ対応の波長グリッドに対応した１６個の出力ポートを有する分波器２２１と、その分波器２２１の各出力ポートから出力される光信号をそれぞれ受信する光受信器（Ｏ／Ｅ）２２２_１〜２２２_１６と、を有する。分波器２２１は、分波器２１から出力され入力ポートに与えられえるＤＷＤＭ光を分波し、各々の光信号を対応する出力ポートからそれぞれ出力する。各光受信器２２２_１〜２２２_１６は、既存のＤＷＤＭシステムに用いられる光受信器と同様のものであり、分波器２２１の各出力ポートから出力される光信号をそれぞれ受信してデータの識別処理等を行う。

伝送路３０は、ここでは、一般的な１．３μｍ零分散シングルモードファイバ（ＳＭＦ）が使用される。

次に、上記のような構成のＣＷＤＭ光伝送システムにおける光信号の増設について説明する。

最初に、本ＣＷＤＭ光伝送システムにおける光信号の波長配置およびＤＷＤＭ対応の光信号の増設可能数について説明する。

図２は、一般的なＣＷＤＭ／ＤＷＤＭの信号波長配置の一例を示したものである。図２に示すように、ＣＷＤＭの信号波長配置は、波長間隔が２０ｎｍと規定され、１４６０〜１５３０ｎｍの波長帯域を示すＳ−バンド、１５３０〜１５６５ｎｍの波長帯域を示すＣ−バンドおよび１５６５〜１６２５ｎｍの波長帯域を示すＬ−バンドに亘る広い波長帯域に複数の光信号が配置される。一般的なＣＷＤＭ対応の波長グリッドでは、１４７０ｎｍ、１４９０ｎｍ、１５１０ｎｍ、１５３０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍおよび１６１０ｎｍの各波長に光信号が配置される。このため、本実施形態でも上記の各波長に対応させて短波長側から順に８波の光信号ＣＨ１〜ＣＨ８を設定している。これに対してＤＷＤＭの信号波長配置は、波長間隔が０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）や０．４ｎｍ（５０ＧＨｚ）などに規定され、Ｃ−バンドまたはＬ−バンドにそれぞれ対応させて複数の光信号が配置される場合が多く、Ｃ−バンド用またはＬ−バンド用の各種光伝送装置が実用化されている。

上記のような一般的なＣＷＤＭ対応の波長配置を適用した光伝送システムについて、既存のＤＷＤＭシステムに使用される光伝送装置をそのまま利用して光信号の増設を行うことを考えると、増設可能なＤＷＤＭ光の波長数は、ＣＷＤＭ光伝送システムに用いられる送信側の合波器１２および受信側の分波器２１の通過帯域に応じて決まることになる。すなわち、例えば図３に示すように、上記合波器１２および分波器２１は、ＣＷＤＭ対応の各光信号の波長にそれぞれ対応した通過帯域をもち、各々の通過帯域の幅は例えば１３．０ｎｍ程度である。したがって、ＣＷＤＭに対応した１波の光信号に代えて、当該通過帯域内に配置することのできるＤＷＤＭに対応した光信号の波長数は、例えば０．８ｎｍの波長間隔で光信号を配置した場合に最大で１６波（０．８ｎｍ×１６波＝１２．８ｎｍ）となる。

具体的に、既存のＤＷＤＭシステムに使用されるＣ−バンド用の光伝送装置を増設に利用する場合には、ＣＷＤＭに対応した光信号ＣＨ４,ＣＨ５がＣ−バンド内に位置するため（図２参照）、これらの波長を増設波長に設定できる。光信号ＣＨ５を増設波長に設定すれば、その増設波長を含んだ合分波器の通過帯域の全体がＣ−バンド用の光伝送装置の信号帯域内に存在するので、ＤＷＤＭに対応した光信号を１６波まで増設することが可能である。光信号ＣＨ４を増設波長に設定すれば、その増設波長を含んだ合分波器の通過帯域の略半分がＣ−バンド用の光伝送装置の信号帯域内に存在するので、ＤＷＤＭに対応した光信号を８波まで増設することが可能である。よって、上記の光信号ＣＨ４,ＣＨ５の両方を増設波長に設定したときには、最大で２４波の光信号を増設できることになる。

また、既存のＤＷＤＭシステムに使用されるＬ−バンド用の光伝送装置を増設に利用する場合には、ＣＷＤＭに対応した光信号ＣＨ６,ＣＨ７，ＣＨ８がＣ−バンド内に位置するため（図２参照）、これらの波長を増設波長に設定できる。光信号ＣＨ７を増設波長に設定すれば、その増設波長を含んだ合分波器の通過帯域の全体がＬ−バンド用の光伝送装置の信号帯域内に存在するので、ＤＷＤＭに対応した光信号を１６波まで増設することが可能である。光信号ＣＨ６または光信号ＣＨ８を増設波長に設定すれば、その増設波長を含んだ合分波器の通過帯域の略半分がＬ−バンド用の光伝送装置の信号帯域内に存在するので、ＤＷＤＭに対応した光信号を８波まで増設することが可能である。よって、上記の光信号ＣＨ６,ＣＨ７，ＣＨ８のすべてを増設波長に設定したときには、最大で３２波の光信号を増設できることになる。もちろん、既存のＣ−バンド用およびＬ−バンド用の各光伝送装置を組み合わせてもよく、さらに多くの波長の光信号を増設することが可能である。また、ＤＷＤＭに対応した光信号の波長間隔を０．４ｎｍ（５０ＧＨｚ）とすれば、増設可能な信号数を上記の２倍とすることができる。

前述の図１に示した第１実施形態の構成では、光信号ＣＨ５に代えてＤＷＤＭに対応した光信号が増設されるので、増設光送信ユニット１００_５および可変光減衰器１０１_５、並びに、増設光受信ユニット２００_５および光増幅器２０１_５は、既存のＣ−バンド用光伝送装置を利用することができ、最大で１６波の増設が可能である。ＣＷＤＭ光伝送システム全体での信号数は、光信号ＣＨ１〜ＣＨ４，ＣＨ６〜ＣＨ８と増設される１６波のＤＷＤＭ光とで２３波となる。

ＣＷＤＭに対応した１波の光信号ＣＨ５に代えて、既存のＤＷＤＭシステムに用いられる光送信ユニットで生成される１６波の光信号を、従来技術のようにファイバ伝送時のパワーを考慮することなくそのままＣＷＤＭ光伝送システムに与えた場合、１６波のＤＷＤＭ光のトータルパワーは光信号ＣＨ５のパワーよりも遥かに大きくなるため、伝送路に送出される光のパワーが非線形効果の発生するレベルを超えてしまう可能性が高い。そこで、本実施形態では、増設光送信ユニット１００_５の出力段に可変光減衰器１０１_５を設け、合波器１２から伝送路３０に送出されるＤＷＤＭ光のトータルパワーが、ＣＷＤＭに対応した光信号ＣＨ１〜ＣＨ４，ＣＨ６〜ＣＨ８の１波あたりのパワーに略等しくなるように可変光減衰器１０１_５の減衰量が調整される。

図４は、第１実施形態における送信時の各光信号のパワーの一例を示した図である。図４では、伝送路３０に送出される各光信号ＣＨ１〜ＣＨ４，ＣＨ６〜ＣＨ８のパワーが＋２ｄＢｍ／ｃｈに設定される場合に、増設される１６波のＤＷＤＭ光の１波あたりのパワーが−１０ｄＢｍとなるように可変光減衰器１０１_５の減衰量が設定される。この可変光減衰器１０１_５の減衰量は、１０・ｌｏｇ（増設波長数）で求められ、ここでは１０・ｌｏｇ（１６）＝１２ｄＢとなる。これにより、合波器１２から伝送路３０に送出される光のトータルパワーは、ＣＷＤＭに対応した光信号ＣＨ１〜ＣＨ８だけを合波して伝送路３０に送出している場合と同様のレベルとなるため、伝送路３０を伝搬する光信号に非線形効果が発生するような状況は回避されるようになる。

送信時のパワーが低く抑えられた増設光は、伝送路３０を伝搬して光受信端局２０で受信される時点で、ＣＷＤＭに対応した各光信号ＣＨ１〜ＣＨ４，ＣＨ６〜ＣＨ８に比べてパワーが非常に小さくなり、そのままの状態では増設光受信ユニット２００_５でデータの識別処理等を行うことが困難となる。このため、本実施形態では光受信端局２０の分波器２１の増設波長に対応した出力ポートに光増幅器２０１_５を接続し、分波器２１で分波されたＤＷＤＭ光が光増幅器２０１_５により送信側の可変光減衰器１０１_５での減衰量に応じた利得で増幅される。これにより、増設光受信ユニット２００_５に与えられるＤＷＤＭ光のトータルパワーは、既存のＤＷＤＭシステムに用いられる光受信ユニットの場合と同様のレベルに補償されるため、増設光受信ユニット２００_５内の各光受信器２２２_１〜２２２_１６での受信処理が可能になる。

ここで、本ＣＷＤＭ光伝送システムにおける増設光の伝送特性について具体例を挙げて詳しく説明する。

本ＣＷＤＭ光伝送システムでは、増設光送信ユニット１００_５から出力され可変光減衰器１０１_５および合波器１２を介して伝送路３０に送出される最大１６波のＤＷＤＭ光は、前述の図４に示した一例を想定すると、１波あたりのパワーが−１０ｄＢｍ／ｃｈ、１６波のトータルパワーが＋２ｄＢｍを有することになる。伝送路３０として、例えば全長が５０ｋｍ、伝送損失が２０ｄＢのＳＭＦの使用を想定すると、光受信端局２０に到達する１６波のＤＷＤＭ光のトータルパワーは−１８ｄＢｍ、１波あたりのパワーは−３０ｄＢｍ／ｃｈとなる。さらに、分波器２１を通過する際に４ｄＢ程度の損失が発生し、光増幅器２０１_５に入力されるＤＷＤＭ光は、１波あたりのパワーが−３４ｄＢｍ／ｃｈとなる。

ここで、光増幅器２０１_５の雑音指数（ＮＦ）として５ｄＢを想定すると、光増幅器２０１_５から出力されるＤＷＤＭ光の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）は、次式により算出される。

ＯＳＮＲ＝（入力パワー）−ＮＦ＋５７．９
＝−３４ｄＢｍ／ｃｈ−５ｄＢ＋５７．９＝１８．９ｄＢ
ただし、上式の第３項目はＣ−バンドに対応した定数である。このように光増幅器２０１_５から出力されるＤＷＤＭ光に含まれる各波長の光信号は、１９ｄＢ程度のＯＳＮＲが確保されるため、増設光受信ユニット２００_５内の各光受信器２２２_１〜２２２_１６において充分に受信処理することが可能となる。

上述したように第１実施形態のＣＷＤＭ光伝送システムによれば、ＤＷＤＭシステムに用いられる既存の光伝送装置をそのまま利用することで低コストの利点を生かしつつ伝送時の信号品質の低下を回避して、光信号の増設を行うことができる。これにより、従来のＣＷＤＭシステムにおいて伝送可能な最大信号数（８波）を越えた光通信サービスを安価に提供することが可能になる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図５は、第２実施形態のＣＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。

図５に示すＣＷＤＭ光伝送システムは、上述した第１実施形態の構成について、光信号ＣＨ５に加えて光信号ＣＨ７に対応した波長を増設波長に設定し、既存のＤＷＤＭシステムに使用されるＬ−バンド用の光伝送装置も利用して増設可能な信号数を増大させたものである。具体的には、光送信端局１０について、第１実施形態で用いていた光送信器１１_７に代えて増設光送信ユニット１００_７および可変光減衰器１０１_７を設け、増設光送信ユニット１００_７から出力されるＤＷＤＭ光のパワーを可変光減衰器１０１_７で調整した後に合波器１２の光信号ＣＨ７に対応した入力ポートに与えるようにする。また、光受信端局２０について、第１実施形態で用いていた光送信器２２_７に代えて増設光受信ユニット２００_７および光増幅器２０１_７を設け、分波器２１の光信号ＣＨ７に対応した出力ポートから出力されるＤＷＤＭ光を光増幅器２０１_７で増幅した後に増設光受信ユニット２００_７に与えるようにする。なお、増設光送信ユニット１００_７および可変光減衰器１０１_７、並びに、増設光受信ユニット２００_７および光増幅器２０１_７の各構成については、増設光送信ユニット１００_５および可変光減衰器１０１_５、並びに、増設光受信ユニット２００_５および光増幅器２０１_５の各構成と基本的に同様であり、各々の信号波長帯域がＣ−バンド対応からＬ−バンド対応にシフトしたものであるため、ここでの具体的な説明を省略する。

上記のような構成のＣＷＤＭ光伝送システムでは、図６に示す光信号の波長配置にあるように、Ｌ−バンド内に位置する光信号ＣＨ７が増設波長に設定されることにより、合波器１２および分波器２１の対応する通過帯域内（図３参照）に、例えば０．８ｎｍの波長間隔の光信号を最大で１６波配置することができる。このようなＣＷＤＭ対応の光信号ＣＨ７に代わるＬ−バンドの１６波のＤＷＤＭ光を、上述した光信号ＣＨ５に対応したＣ−バンドのＤＷＤＭ光と同様の条件下で伝送した場合、光受信端局２０内の光増幅器２０１_７から出力されるＤＷＤＭ光のＯＳＮＲは、次式により算出される。

ＯＳＮＲ＝（入力パワー）−ＮＦ＋５８．３
＝−３４ｄＢｍ／ｃｈ−５ｄＢ＋５８．３＝１９．３ｄＢ
ただし、上式の第３項目はＬ−バンドに対応した定数である。このように光信号ＣＨ７に代わるＬ−バンドのＤＷＤＭ光についても１９ｄＢ以上のＯＳＮＲを確保できるため、増設光受信ユニット２００_７における受信処理が充分に可能である。

したがって、第２実施形態によれば、既存のＤＷＤＭシステムに使用されるＣ−バンド用およびＬ−バンド用の光伝送装置を利用して最大で３２波の光信号を増設することができ、ＣＷＤＭ光伝送システム全体での信号数は、光信号ＣＨ１〜ＣＨ４，ＣＨ６，ＣＨ８と増設される３２波のＤＷＤＭ光とを合わせて３８波まで増大させることが可能になる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図７は、第３実施形態のＣＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。

図７に示すＣＷＤＭ光伝送システムは、上述した第２実施形態の構成について、光信号ＣＨ５，ＣＨ７に加えて光信号ＣＨ４，ＣＨ６に対応した波長も増設波長に設定し、既存のＤＷＤＭシステムに使用されるＣ−バンドおよびＬ−バンド用の光伝送装置を利用して増設可能な信号数をさらに増大させたものである。

具体的には、光送信端局１０について、光信号ＣＨ４，ＣＨ５に代わる増設光としてのＤＷＤＭ光を発生する増設光送信ユニット１００_４５と、そのＤＷＤＭ光のトータルパワーを調整する可変光減衰器１０１_４５と、その可変光減衰器１０１_４５を通過したＤＷＤＭ光を光信号ＣＨ４に対応する成分および光信号ＣＨ５に対応する成分に分波して合波器１２の各入力ポートに出力する分波器１０２_４５と、が設けられる。また、光信号ＣＨ６，ＣＨ７に代わる増設光としてのＤＷＤＭ光を発生する増設光送信ユニット１００_６７と、そのＤＷＤＭ光のトータルパワーを調整する可変光減衰器１０１_６７と、その可変光減衰器１０１_６７を通過したＤＷＤＭ光を光信号ＣＨ６に対応する成分および光信号ＣＨ７に対応する成分に分波して合波器１２の各入力ポートに出力する分波器１０２_６７と、が設けられる。

光受信端局２０については、分波器２１の光信号ＣＨ４，ＣＨ５に対応した各出力ポートから出力されるＤＷＤＭ光を合波する合波器２０２_４５と、その合波器２０２_４５から出力されるＤＷＤＭ光を増幅する光増幅器２０１_４５と、その光増幅器２０１_４５から出力されるＤＷＤＭ光の受信処理を行う増設光受信ユニット２００_４５と、が設けられる。また、分波器２１の光信号ＣＨ６，ＣＨ７に対応した各出力ポートから出力されるＤＷＤＭ光を合波する合波器２０２_６７と、その合波器２０２_６７から出力されるＤＷＤＭ光を増幅する光増幅器２０１_６７と、その光増幅器２０１_６７から出力されるＤＷＤＭ光の受信処理を行う増設光受信ユニット２００_６７と、が設けられる。

上記のような構成のＣＷＤＭ光伝送システムでは、図８に示す光信号の波長配置にあるように、Ｃ−バンド内に位置する光信号ＣＨ４が増設波長に設定されることにより、合波器１２および分波器２１の対応する通過帯域内（図３参照）に、例えば０．８ｎｍの波長間隔の光信号を最大で８波配置することができ、同じＣ−バンド内に位置する光信号ＣＨ５に対応した通過帯域内に配置可能な最大１６波の光信号と合わせて、Ｃ−バンドについて最大で２４波の光信号を含むＤＷＤＭ光を増設することができる。また、これと同様にして、Ｌ−バンド内に位置する光信号ＣＨ６が増設波長に設定されることにより、合波器１２および分波器２１の対応する通過帯域内に最大で８波配置することができ、同じＬ−バンド内に位置する光信号ＣＨ７に対応した通過帯域内に配置可能な最大１６波の光信号と合わせて、Ｌ−バンドについても最大で２４波の光信号を含むＤＷＤＭ光を増設することができる。これらの増設光は、第２実施形態の場合と同様に、各光増幅器２０１_６７，２０１_６７の出力で１９ｄＢ程度のＯＳＮＲを確保できるため、増設光受信ユニット２００_７における受信処理が充分に可能である。

したがって、第３実施形態によれば、既存のＤＷＤＭシステムに使用されるＣ−バンド用およびＬ−バンド用の光伝送装置を利用して最大で４８波の光信号を増設することができ、ＣＷＤＭ光伝送システム全体での信号数は、光信号ＣＨ１〜ＣＨ３，ＣＨ８と増設される４８波のＤＷＤＭ光とを合わせて５２波まで増大させることが可能になる。

なお、上記の第３実施形態では、Ｌ−バンドの増設波長として光信号ＣＨ６，ＣＨ７の各波長を設定したが、この組み合わせ以外にも、光信号ＣＨ７，ＣＨ８の組み合わせ若しくは光信号ＣＨ６，ＣＨ８の組み合わせ、または、光信号ＣＨ６，ＣＨ７，ＣＨ８の組み合わせが設定可能である。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。

上述した第１〜第３の実施形態では、伝送路３０として１．３μｍ零分散シングルモードファイバが使用される場合の構成を示した。第４実施形態では、零分散波長を１．５μｍにシフトさせた分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を伝送路３０として使用する場合について説明する。

図９は、第４実施形態のＣＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。

図９に示すように、伝送路３０に分散シフトファイバを用いて波長多重した光信号の伝送を行う場合、Ｃ−バンドのＤＷＤＭ光については４光波混合（ＦＷＭ）が発生して伝送品質が低下してしまう可能性がある。このため、既存のＤＷＤＭシステムに用いられる光伝送装置を利用して低コストに信号光波長の増設を行うための１つの方法としては、Ｌ−バンド内の光信号ＣＨ６〜ＣＨ８を増設波長に設定することが有効である。そこで本実施形態では、例えば光信号ＣＨ７を増設波長とし、それに対応させて、光送信端局１０内に増設光送信ユニット１００_７および可変光減衰器１０１_７を設けると共に、光受信端局２０内に増設光受信ユニット２００_７および光増幅器２０１_７を設けるようにする。これらの増設光送信ユニット１００_７および可変光減衰器１０１_７、並びに、増設光受信ユニット２００_７および光増幅器２０１_７は、上述した第２実施形態に用いられるものと同様であり、ＤＷＤＭに対応した光信号の波長間隔を例えば０．８ｎｍとした場合には、図１０に示す光信号の波長配置にあるように、最大で１６波の光信号を増設することが可能である。このように伝送路３０に分散シフトファイバを用いたＣＷＤＭ光伝送システムについても、増設波長をＬ−バンド内に設定することで上述した第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。

なお、上記の第４実施形態では、Ｌ−バンド内の光信号ＣＨ７が増設波長に設定される一例を示したが、分散シフトファイバ使用時の増設波長はこれに限らず、例えば図１１の構成図および図１２の波長配置図に示すように、光信号ＣＨ７，ＣＨ８を増設波長に設定することも可能である。もちろん、光信号ＣＨ７に代えて光信号ＣＨ６，ＣＨ８のいずれか一方を増設波長に設定しても、また、光信号ＣＨ６〜ＣＨ８のいずれか２つ若しくは全部の組み合わせを増設波長に設定しても構わない。

次に、本発明の第５実施形態について説明する。

第５実施形態では、一芯の１．３μｍＳＭＦを用いて双方向に光信号を伝送するＣＷＤＭ光伝送システムへの応用例を説明する。

図１３は、第５実施形態のＣＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。

図１３に示す構成では、ＣＷＤＭ対応の波長グリッド上の８波の光信号ＣＨ１〜ＣＨ８のうちの波長番号が奇数の光信号ＣＨ１，ＣＨ３，ＣＨ５，ＣＨ７が上り回線を伝送され、波長番号が偶数の光信号ＣＨ２，ＣＨ４，ＣＨ６，ＣＨ６が下り回線を伝送されるような双方向のＣＷＤＭ光伝送システムについて、上り回線側の光信号ＣＨ５，ＣＨ７および下り回線側の光信号ＣＨ６，ＣＨ７がそれぞれ増設波長に設定され、各々の増設波長に対応させて、上述した各実施形態の場合と同様に増設光送信ユニット１００_ｉおよび可変光減衰器１０１_ｉ、並びに、増設光受信ユニット２００_ｉおよび光増幅器２０１_ｉ（ただし、ｉ＝４〜７）がそれぞれ設けられる。なお、伝送路３０の一端近傍に配置した合分波器５１は、上り回線側の合波器１２から出力される光信号ＣＨ１，ＣＨ３および光信号ＣＨ５，ＣＨ７に対応したＤＷＤＭ光を伝送路３０に送ると共に、それとは逆に伝送路３０を伝搬してきた光信号ＣＨ２，ＣＨ８および光信号ＣＨ４，ＣＨ６に対応したＤＷＤＭ光を下り回線側の分波器２１’に伝えるものである。また、伝送路３０の他端近傍に配置した合分波器５２は、下り回線側の合波器１２’から出力される光信号ＣＨ２，ＣＨ８および光信号ＣＨ４，ＣＨ６に対応したＤＷＤＭ光を伝送路３０に送ると共に、それとは逆に伝送路３０を伝搬してきた光信号ＣＨ１，ＣＨ３および光信号ＣＨ５，ＣＨ７に対応したＤＷＤＭ光を上り回線側の分波器２１に伝えるものである。

上記のような構成のＣ双方向ＷＤＭ光伝送システムでは、例えば、増設されるＤＷＤＭ光の波長間隔を０．８ｎｍとした場合、図１４に示すように、上り回線については、光信号ＣＨ５に対応したＣ−バンドの１６波と、光信号ＣＨ７に対応したＬ−バンドの１６波とによって最大で３２波のＤＷＤＭ光を増設することができ、下り回線については、光信号ＣＨ４に対応したＣ−バンドの８波と、光信号ＣＨ６に対応したＬ−バンドの８波とによって最大で１６波のＤＷＤＭ光を増設することが可能になる。

なお、上記の第５実施形態における下り回線については、光信号ＣＨ８を増設波長に設定することも可能である。また、ＣＷＤＭに対応した８波の光信号ＣＨ１〜ＣＨ８についての上り回線および下り回線に対する割り振りは、上記のような波長番号が奇数が偶数によるものに限定されず、任意の規則に従って割り振りを行うことが可能である。

次に、本発明の第６実施形態について説明する。

上述した第４実施形態では、零分散波長を１．５μｍにシフトさせた分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を伝送路３０として使用する場合に、Ｃ−バンドのＤＷＤＭ光に対する４光波混合（ＦＷＭ）の発生を考慮して、Ｌ−バンド内の光信号ＣＨ６〜ＣＨ８を増設波長に設定する一例を示した。しかし、少数波長の増設（例えば４波までの増設）を行う場合には、Ｃ−バンド内での増設であっても光信号を不等間隔に配置することにより、ＦＷＭの発生周波数でのクロストーク劣化を回避することが可能になる。そこで、第６実施形態では、上記のような場合に対応したＣＷＤＭ光伝送システムの具体例について説明する。

まず、図１５（Ａ）（Ｂ）に示すように、ＩＴＵ−Ｔ規格で決められたＣ−バンドにおいて、ＣＷＤＭ対応の光信号ＣＨ４が配置される１５３０ｎｍ±１０ｎｍの帯域内には、ＤＷＤＭ対応の波長グリッド上の点が１５個存在し（ＣＨ１’〜ＣＨ１５’）、ＣＷＤＭ対応の光信号ＣＨ５が配置される１５５０ｎｍ±１０ｎｍの帯域内には、ＤＷＤＭ対応の波長グリッド上の点が２５個存在する（ＣＨ１６’〜ＣＨ４０’）。しかしながら、ＣＷＤＭ対応の合波器１２および分波器２１の各通過帯域がＣＷＤＭの信号間隔２０ｎｍ、つまり±１０ｎｍよりも狭いので、上記ＤＷＤＭ対応の波長グリッド上の全ての点に光信号を配置することは実用上不可能である。例えば、合波器１２および分波器２１の各通過帯域が±６．５ｎｍの場合、ＣＷＤＭの光信号ＣＨ４に対応した１５３０ｎｍ帯では、ＣＨ１’からＣＨ１０’までの１０個のグリッド上にＤＷＤＭの光信号を配置することができ、その周波数帯域は９００ＧＨｚになる。また、ＣＷＤＭの光信号ＣＨ５に対応した１５５０ｎｍ帯では、ＣＨ２０’からＣＨ３５’までの１６個のグリッド上にＤＷＤＭの光信号を配置することができ、その周波数帯域は１５００ＧＨｚになる。

ここで、上記のような１５３０ｎｍ帯および１５５０ｎｍ帯の周波数帯域について、ＤＷＤＭの光信号とＦＷＭによるアイドラ光との相対的な関係を検討する。

一般に、ｆ１，ｆ２，ｆ３の周波数を有する３波の光信号をＷＤＭ伝送する場合、ＦＷＭによるアイドラ光の発生周波数ポイントは、縮退四光波混合によるものも含めて例えば図１６に示すようになる。なお、図中のΔｆ１２は、ｆ１とｆ２の間隔を表し、Δｆ２３，Δｆ１３もこれと同様である。図１６の一例に示すように、周波数ｆ１〜ｆ３の各光信号を不等間隔（ここでは、１００ＧＨｚおよび３００ＧＨｚ間隔）にすることで、各光信号の周波数とＦＷＭによるアイドラ光の発生周波数とは重ならなくなり、クロストークの発生によって伝送品質を劣化させることはなくなる。３波の光信号についてのアイドラ光の発生周波数ポイントは、図１６より９箇所あることが分かる。

次に、上記のようなＦＷＭによるアイドラ光の発生周波数ポイントについて、４波の光信号をＷＤＭ伝送する場合に拡張して検討する。図１７はその検討結果を示したものである。図１７において、上側に示した１５３０ｎｍ帯では、前述したようにＤＷＤＭの光信号を配置可能な周波数帯域が９００ＧＨｚであるので、ｆ１〜ｆ４の周波数を有する４波の光信号の配置間隔を例えば２００ＧＨｚ，３００ＧＨｚおよび４００ＧＨｚとする。具体的にここでは、前述の図１５（Ａ）に示したＤＷＤＭ対応の光信号ＣＨ１’，ＣＨ３’，ＣＨ６’およびＣＨ１０’が配置される。この不等間隔の信号配置でのＦＷＭによるアイドラ光の発生周波数ポイントは、図１７の上側の２段目〜５段目に示す通り多数あるが、各光信号ＣＨ１’，ＣＨ３’，ＣＨ６’およびＣＨ１０’の周波数に重なるポイントは存在していないことが分かる。また、１５３０ｎｍ帯内で各光信号とＦＷＭによるアイドラ光とのクロストークが生じないことに加えて、上記のＦＷＭによるアイドラ光の発生周波数ポイントが、１５５０ｎｍ帯に配置される光信号の周波数と重ならないことも重要である。

図１７では、下側に示した１５５０ｎｍ帯についても、４波の光信号の配置間隔を例えば２００ＧＨｚ，３００ＧＨｚおよび４００ＧＨｚとする。具体的にここでは、前述の図１５（Ａ）に示したＤＷＤＭ対応の光信号ＣＨ２３’，ＣＨ２５’，ＣＨ２８’およびＣＨ３２’が配置される。これら１５５０ｎｍ帯に配置される各光信号の周波数は、１５３０ｎｍ帯についてのＦＷＭによるアイドラ光の発生周波数ポイントと重なっていないことが図１７より分かる。また、１５５０ｎｍ帯についてのＦＷＭによるアイドラ光の発生周波数ポイントも、１５３０ｎｍ帯の場合と同様に多数あるが、各光信号ＣＨ２３’，ＣＨ２５’，ＣＨ２８’およびＣＨ３２’の周波数に重なるポイントは存在しておらず、加えて、１５３０ｎｍ帯の各光信号の周波数ＣＨ１’，ＣＨ３’，ＣＨ６’およびＣＨ１０’とも重なっていない。

図１８は、上記のような１５３０ｎｍ帯および１５５０ｎｍ帯に不等間隔でそれぞれ配置した各光信号とＦＷＭによるアイドラ光との相対的な関係を整理したものである。このように、１５３０ｎｍ帯の光信号に起因したＦＷＭによるアイドラ光のうちの最長波長から１５５０ｎｍ帯の光信号のうちの最短波長までの間隔を示すＦＷＭクロストーク余裕幅Ｗ４５と、１５５０ｎｍ帯の光信号に起因したＦＷＭによるアイドラ光のうちの最短波長から１５３０ｎｍ帯の光信号のうちの最長波長までの間隔を示すＦＷＭクロストーク余裕幅Ｗ５４とが、それぞれ１００ＧＨｚのｎ倍（ｎは整数）、すなわち、波長グリッド間隔以上となるように設定することが必要である。

前述の図１７に示したように、１５３０ｎｍ帯の４波の光信号の配置間隔および１５５０ｎｍ帯の４波の光信号の配置間隔をそれぞれ２００ＧＨｚ、３００ＧＨｚおよび４００ＧＨｚとした場合には、ＦＷＭクロストーク余裕幅Ｗ４５，Ｗ５４がいずれも４００ＧＨｚとなる。図１９は、１５３０ｎｍ帯および１５５０ｎｍ帯の各々４波の光信号の配置間隔を２００ＧＨｚ、３００ＧＨｚおよび４００ＧＨｚとした場合における、各光信号の具体的な配置例を列挙したものである。このように本実施形態において４波の光信号を２００ＧＨｚ、３００ＧＨｚおよび４００ＧＨｚの不等間隔で配置するということは、図１９に示した組み合わせの信号配置を適用することを意味している。

また、図２０は、１５３０ｎｍ帯の４波の光信号の配置間隔を２００ＧＨｚ、３００ＧＨｚおよび４００ＧＨｚとし、１５５０ｎｍ帯の４波の光信号の配置間隔を３００ＧＨｚ、４００ＧＨｚおよび５００ＧＨｚとした場合について、各光信号とＦＷＭによるアイドラ光との相対的な関係を整理したものである。なお、図２０には、上記のような配置間隔を適用する場合の各光信号の具体的な配置の一例として、１５３０ｎｍ帯に光信号ＣＨ１’，ＣＨ３’，ＣＨ６’，ＣＨ１０’を配置し、１５５０ｎｍ帯に光信号ＣＨ２３’，ＣＨ２６’，ＣＨ３０’，ＣＨ３５’を配置している。このような信号配置においては、ＦＷＭクロストーク余裕幅Ｗ４５が４００ＧＨｚとなり、ＦＷＭクロストーク余裕幅Ｗ５４が１００ＧＨｚとなる。

図２１は、ＤＷＤＭ対応の光信号を８波増設する場合のシステム構成例を示したものである。また、図２２は、図２１のシステム構成例に対応した信号配置の模式図である。ＣＷＤＭ対応の光信号ＣＨ４，ＣＨ５に代えて増設されるＤＷＤＭ対応の４波＋４波の光信号は、前述したように不等間隔配置とすることでＦＷＭによるクロストークの発生を回避しているので、上述した第１〜第５実施形態の場合のようにＤＷＤＭ対応の光信号を他のＣＷＤＭ対応の光信号に対して減衰させて伝送路３０に送る必要がなくなる。このため、システムのレベルダイヤに応じて、図２１に示したような光増幅器１０３_４，１０３_５，２０３_４，２０３_５を光送信端局１０若しくは光受信端局２０のいずれか一方または双方に設け、ＣＷＤＭ対応の光信号レベルに対してＤＷＤＭ対応の増設光信号レベルを同等若しくは高めるようにしてもよい。

図２３は、ＤＷＤＭ対応の光信号を上り回線および下り回線でそれぞれ４波ずつ増設する場合の双方向システムの構成例を示したものである。また、図２４は、図２３の双方向システムの構成例に対応した信号配置の模式図である。上り回線には、ＣＷＤＭ対応の光信号ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３と、光信号ＣＨ４に代えて増設されるＤＷＤＭ対応の４波の光信号とが割り当てられる。また、下り回線には、ＣＷＤＭ対応の光信号ＣＨ６，ＣＨ７，ＣＨ８と、光信号ＣＨ５に代えて増設されるＤＷＤＭ対応の４波の光信号とが割り当てられる。

上記の図２１や図２３に示した各構成においては、１５３０ｎｍ帯および１５５０ｎｍ帯にＤＷＤＭ対応の光信号が増設されるため、ＤＷＤＭ用の光送信器１１１_１〜１１１_４として、半導体外部変調器付ＤＦＢ−ＬＤ（ＥＡ変調器付ＤＦＢレーザ）を適用することができる。半導体外部変調器付ＤＦＢ−ＬＤを用いた光送信器は、ＬＮ型の外部変調器を用いた光送信器に比べて、低価格で、小型になるという利点がある。

また、上記のような波長配置では、増設されるＤＷＤＭ対応の各光信号の波長間隔が少なくとも２００ＧＨｚあるので、光送信器の波長安定化制御に一般に使用される波長ロッカーなどを設けることが不要になる。このため、より低価格で小型の光送信器を用いてシステムを構成することが可能になる。

なお、上記の第６実施形態では、不等間隔の波長配置を適用した光信号がＤＳＦを用いた伝送路３０に送出される場合を説明したが、上記のような波長配置の光信号は、ＤＳＦのみならず、ＳＭＦを用いた伝送路にもそのまま送出することが可能である。つまり、第６実施形態の構成は、３波若しくは４波程度の少数波長の増設に対応したシステムとして、ファイバ伝送路の種類に依存しないという効果も合わせもつことになる。

Claims (16)

1. 低密度波長多重方式に対応した第１波長グリッド上に配置される複数の光信号を発生する複数の第１光送信器および該各第１光送信器から出力される光信号を合波して低密度波長多重光を伝送路に送出する第１合波器を有する光送信端局と、該光送信端局から伝送路を介して伝えられる低密度波長多重光を分波する第１分波器および該第１分波器から出力される各波長の光信号を受信する複数の第１光受信器を有する光受信端局と、を備えた低密度波長多重光伝送システムにおいて、
   前記第１波長グリッド上の少なくとも１つの波長を増設波長に設定し、
   前記光送信端局は、前記増設波長に対応する前記第１光送信器に代えて、高密度波長多重方式に対応した第２波長グリッド上において前記第１合波器の前記増設波長を含む通過帯域内に配置される複数の光信号を発生する複数の第２光送信器と、該各第２光送信器から出力される光信号を合波して高密度波長多重光を前記第１合波器に出力する第２合波器と、を有する増設光送信ユニットを設けると共に、該増設光送信ユニットから前記第１合波器を介して伝送路に送出される高密度波長多重光のトータルパワーが前記増設波長以外に対応した前記第１光送信器から出力される光信号の１波長あたりのパワーに略等しくなるように、前記増設光送信ユニットから出力される高密度波長多重光を減衰させる光減衰器を備え、
   前記光受信端局は、前記増設波長に対応する前記第１光受信器に代えて、前記第１分波器から出力される高密度波長多重光を分波する第２分波器と、該第２分波器から出力される各波長の光信号を受信する複数の第２光受信器と、を有する増設光受信ユニットを設けると共に、前記光減衰器の減衰量に応じた利得で前記第１分波器から出力される高密度波長多重光を増幅する光増幅器を備えたことを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
2. 請求項１に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
   前記第１波長グリッドは、２０ｎｍの波長間隔を有することを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
3. 請求項２に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
   前記第１波長グリッド上に配置される複数の光信号の波長が１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍを含むとき、
   前記増設波長として１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍのうちの少なくとも１波長を設定し、当該増設波長に対応する前記増設光送信ユニットおよび前記増設光受信ユニットとしてＣ−バンド用のユニットをそれぞれ使用することを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
4. 請求項２に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
   前記第１波長グリッド上に配置される複数の光信号の波長が１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍおよび１６１０ｎｍを含むとき、
   前記増設波長として１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍおよび１６１０ｎｍのうちの少なくとも１波長を設定し、当該増設波長に対応する前記増設光送信ユニットおよび前記増設光受信ユニットとしてＬ−バンド用のユニットをそれぞれ使用することを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
5. 請求項２に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
   前記第１波長グリッド上に配置される複数の光信号の波長が１５３０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍおよび１６１０ｎｍを含むとき、
   前記増設波長として１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍのうちの少なくとも１波長を設定し、当該増設波長に対応する前記増設光送信ユニットおよび前記増設光受信ユニットとしてＣ−バンド用のユニットをそれぞれ使用すると共に、
   前記増設波長として１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍおよび１６１０ｎｍのうちの少なくとも１波長を設定し、当該増設波長に対応する前記増設光送信ユニットおよび前記増設光受信ユニットとしてＬ−バンドに対応したユニットをそれぞれ使用することを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
6. 請求項１に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
   前記第１波長グリッド上の複数の波長が増設波長に設定されるとき、
   前記光送信端局は、２波以上の増設波長に対応した複数の光信号を合波した高密度波長多重光を生成することが可能な増設光送信ユニットと、該増設光送信ユニットから出力される高密度波長多重光を前記２波以上の増設波長にそれぞれ対応した成分に分波して前記第１合波器に出力する第３分波器と、を備え、
   前記光受信端局は、前記第１分波器から出力される前記２波以上の増設波長にそれぞれ対応した高密度波長多重光を合波する第３合波器と、該第３合波器から出力される高密度波長多重光を受信可能な増設光受信ユニットと、を備えることを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
7. 請求項１に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
   前記伝送路に分散シフトファイバが用いられるとき、
   前記第１波長グリッド上に配置される複数の光信号の波長のうちのＬ−バンド内にある波長を増設波長に設定することを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
8. 請求項１に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
   前記第２波長グリッドは、０．８ｎｍの波長間隔を有することを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
9. 請求項１に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
   前記第２波長グリッドは、０．４ｎｍの波長間隔を有することを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
10. 低密度波長多重方式に対応した第１波長グリッド上に配置される複数の光信号を複数の第１光送信器で発生し、該各第１光送信器から出力される光信号を第１合波器で合波した低密度波長多重光を伝送路に送出し、該伝送路を伝送された低密度波長多重光を第１分波器で分波し、該分波された各波長の光信号を複数の第１光受信器で受信する低密度波長多重光伝送方法において、
    前記第１波長グリッド上の少なくとも１つの波長を増設波長に設定し、
    送信側では、前記増設波長に対応する前記第１光送信器から前記第１合波器に出力される光信号に代えて、高密度波長多重方式に対応した第２波長グリッド上において前記第１合波器の前記増設波長を含む通過帯域内に配置される複数の光信号を複数の第２光送信器で発生し、該各第２光送信器から出力される光信号を第２合波器で合波した高密度波長多重光を前記第１合波器に出力すると共に、前記第１合波器を介して伝送路に送出される高密度波長多重光のトータルパワーが前記増設波長以外に対応した前記第１光送信器から出力される光信号の１波長あたりのパワーに略等しくなるように、前記高密度波長多重光を光減衰器で減衰させ、
    受信側では、前記増設波長に対応する前記第１光受信器で光信号を受信するのに代えて、前記第１分波器から出力される前記高密度波長多重光を第２分波器で分波し、該分波された各波長の光信号を複数の第２光受信器で受信すると共に、前記第１分波器から出力される前記高密度波長多重光を光増幅器により前記光減衰器の減衰量に応じた利得で増幅することを特徴とする低密度波長多重光伝送方法。
11. 請求項１０に記載の低密度波長多重光伝送方法であって、
    前記第１波長グリッド上に配置し得る最大の信号数を越えた光信号の増設を可能とする光通信サービスを行うことを特徴とする低密度波長多重光伝送方法。
12. 低密度波長多重方式に対応した第１波長グリッド上に配置される複数の光信号を発生する複数の第１光送信器および該各第１光送信器から出力される光信号を合波して低密度波長多重光を伝送路に送出する第１合波器を有する光送信端局と、該光送信端局から伝送路を介して伝えられる低密度波長多重光を分波する第１分波器および該第１分波器から出力される各波長の光信号を受信する複数の第１光受信器を有する光受信端局と、を備えた低密度波長多重光伝送システムにおいて、
    前記第１波長グリッド上に配置される複数の光信号の波長のうちの１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍの少なくとも１波長を増設波長に設定し、
    前記光送信端局は、前記増設波長に対応する前記第１光送信器に代えて、高密度波長多重方式に対応した第２波長グリッド上において前記第１合波器の前記増設波長を含む通過帯域内に不等間隔に配置される３波または４波の光信号を発生する複数の第２光送信器と、該各第２光送信器から出力される光信号を合波して高密度波長多重光を前記第１合波器に出力する第２合波器と、を有する増設光送信ユニットを設け、
    前記光受信端局は、前記増設波長に対応する前記第１光受信器に代えて、前記第１分波器から出力される高密度波長多重光を分波する第２分波器と、該第２分波器から出力される各波長の光信号を受信する複数の第２光受信器と、を有する増設光受信ユニットを設けたことを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
13. 請求項１２に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
    前記光送信端局は、１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍの各増設波長に対して前記第２波長グリッド上にそれぞれ４波の光信号を配置するとき、当該４波の光信号の周波数間隔の組み合わせを２００ＧＨｚ、３００ＧＨｚおよび４００ＧＨｚとしたことを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
14. 請求項１２に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
    前記光送信端局は、１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍの各増設波長に対して前記第２波長グリッド上にそれぞれ４波の光信号を配置するとき、１５３０ｎｍの増設波長に対応した４波の光信号の周波数間隔の組み合わせを２００ＧＨｚ、３００ＧＨｚおよび４００ＧＨｚとし、１５５０ｎｍの増設波長に対応した４波の光信号の周波数間隔の組み合わせを３００ＧＨｚ、４００ＧＨｚおよび５００ＧＨｚとしたことを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
15. 請求項１２に記載の低密度波長多重光伝送システムであって、
    前記複数の第２光送信器は、半導体外部変調器付ＤＦＢレーザを含むことを特徴とする低密度波長多重光伝送システム。
16. 低密度波長多重方式に対応した第１波長グリッド上に配置される複数の光信号を複数の第１光送信器で発生し、該各第１光送信器から出力される光信号を第１合波器で合波した低密度波長多重光を伝送路に送出し、該伝送路を伝送された低密度波長多重光を第１分波器で分波し、該分波された各波長の光信号を複数の第１光受信器で受信する低密度波長多重光伝送方法において、
    前記第１波長グリッド上に配置される複数の光信号の波長のうちの１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍの少なくとも１波長を増設波長に設定し、
    送信側では、前記増設波長に対応する前記第１光送信器から前記第１合波器に出力される光信号に代えて、高密度波長多重方式に対応した第２波長グリッド上において前記第１合波器の前記増設波長を含む通過帯域内に不等間隔に配置される３波または４波の光信号を複数の第２光送信器で発生し、該各第２光送信器から出力される光信号を第２合波器で合波した高密度波長多重光を前記第１合波器に出力し、
    受信側では、前記増設波長に対応する前記第１光受信器で光信号を受信するのに代えて、前記第１分波器から出力される前記高密度波長多重光を第２分波器で分波し、該分波された各波長の光信号を複数の第２光受信器で受信することを特徴とする低密度波長多重光伝送方法。

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