WO2013136512A1 - 光送信装置および光送信方法 - Google Patents

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WO2013136512A1
WO2013136512A1 PCT/JP2012/056868 JP2012056868W WO2013136512A1 WO 2013136512 A1 WO2013136512 A1 WO 2013136512A1 JP 2012056868 W JP2012056868 W JP 2012056868W WO 2013136512 A1 WO2013136512 A1 WO 2013136512A1
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WO
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subcarrier
signal
lane
subcarriers
optical
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PCT/JP2012/056868
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English (en)
French (fr)
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田中俊毅
▲高▼原智夫
西原真人
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富士通株式会社
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0091—Signaling for the administration of the divided path
    • H04L5/0094—Indication of how sub-channels of the path are allocated

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for transmitting a multicarrier signal.
  • an apparatus that multiplexes signals transmitted through a plurality of lanes and transmits a multiplexed signal through one lane has been put into practical use.
  • the node device 100 multiplexes client signals transmitted from a plurality of clients C1 to C4, and transmits the multiplexed signal to the metro network.
  • a parallel transmission technology MLD: Multi-Lane Distribution
  • OTN optical transport network
  • FIG. 2 shows an example of a conventional optical transceiver.
  • the optical transceiver shown in FIG. 2 transmits a 100 Gbps optical signal obtained by multiplexing ten 10 Gbps data signals.
  • the optical transceiver also regenerates 10 10 Gbps data signals from the received 100 Gbps optical signal.
  • Each 10 Gbps data signal is, for example, a 10 GbE signal.
  • the 100 Gbps optical signal is, for example, a 100 GbE signal.
  • the gearbox converts the transmission speed and the number of transmission lanes in the electrical domain.
  • the gearbox 201 converts 10 input lanes into 4 intermediate lanes.
  • each input lane transmits a 10 Gbps data signal
  • each intermediate lane transmits a 25 Gbps signal.
  • Each transmitter Tx converts the signal in the corresponding intermediate lane into an optical signal.
  • the wavelengths ( ⁇ 1 to ⁇ 4) of the optical signals generated by the transmitters Tx are different from each other.
  • the optical multiplexer generates a 100 Gbps optical signal by multiplexing a plurality of optical signals.
  • the 100 Gbps optical signal is a WDM optical signal.
  • the optical demultiplexer separates a 100 Gbps optical signal for each wavelength.
  • Each receiver Rx converts a corresponding optical signal obtained by the optical demultiplexer into an electrical signal.
  • Each electrical signal is routed to the gearbox 202 via an intermediate lane.
  • the gearbox 202 converts the four intermediate lanes into ten output lanes. As a result, a 10 Gbps data signal is transmitted to each client.
  • FIG. 3 shows an example of the configuration of an optical transmission system using an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) -based intensity modulation scheme.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • Patent Document 1 describes a frame transfer apparatus having a transfer unit, a frame generation unit, and a multiplex transmission unit.
  • the transfer unit transfers client signals in parallel using a plurality of lanes.
  • the frame generation unit is provided in each of the plurality of lanes, and accommodates the client signal in an accommodation frame corresponding to the bit rate of each lane without performing multilane distribution termination processing on the client signal from the transfer unit.
  • the multiplex transmission unit multiplexes and transmits a plurality of frames generated by the frame generation unit.
  • the prior art shown in FIG. 2 uses a gearbox that converts the transmission speed and the number of transmission lanes.
  • the gearbox consumes a lot of power.
  • the gearbox has a large circuit size.
  • An object of the present invention is to suppress power consumption of an optical transmission apparatus that generates an optical signal by multiplexing a plurality of transmission signals transmitted via a plurality of lanes.
  • the optical transmission device converts a plurality of transmission signals transmitted through a plurality of lanes into multicarrier signals and transmits the signals.
  • the optical transmission apparatus includes: a controller that generates allocation information indicating allocation of subcarriers to each lane based on a bit rate of a transmission signal of each lane and a possible transmission capacity of each subcarrier; and an allocation generated by the controller
  • a signal processing unit that converts the plurality of transmission signals into multicarrier signals according to the information.
  • FIG. 4 shows the configuration of the optical transmission apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the optical transmission device 1 according to the embodiment can transmit a plurality of transmission signals received via a plurality of lanes using a plurality of subcarriers.
  • the transmission signal is not particularly limited, and may be a bit stream or a frame, for example.
  • a signal transmitted through each lane is referred to as a data signal.
  • the optical transmission device 1 includes a digital signal processing unit 11, a controller 15, a D / A converter (DAC: Digital-to-Analog Converter) 16, and a light source (DFB-LD). -Back Laser Diode) 17. Further, in the example shown in FIG. 4, a plurality of lanes 1 to M are connected to the optical transmission device 1.
  • a “lane” is realized by a physical transmission medium that transmits a signal.
  • the lanes 1 to M each transmit an electrical signal.
  • the bit rates of data signals transmitted through the lanes 1 to M may be the same as each other or may not be the same.
  • the bit rate of each lane 1 to M is 10 Gbps.
  • the traffic in each lane 1 to M is, for example, a 10 GbE signal.
  • the digital signal processing unit 11 includes a plurality of modulators (Mod) 12-1 to 12-M, a plurality of inverse Fourier transformers (IFFT) 13-1 to 13-M, and a synthesizer 14.
  • Modulators 12-1 to 12-M are provided corresponding to lanes 1 to M, respectively.
  • a plurality of inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M are provided for the modulators 12-1 to 12-M, respectively.
  • the subcarriers 1 to N are preferably orthogonal to each other.
  • the subcarriers 1 to N are arranged in order on the frequency axis as shown in FIG. That is, the frequency of subcarriers with a small subcarrier number is low, and the frequency of subcarriers with a large subcarrier number is high.
  • Subcarriers 1 to N are divided into M blocks and assigned to lanes 1 to M. For example, subcarriers belonging to the first block are assigned to lane 1, and subcarriers belonging to the Mth block are assigned to lane M. At this time, the subcarrier allocation is determined based on the bit rate of the data signal of each lane and the possible transmission capacity of each subcarrier, which will be described in detail later. In the example shown in FIG. 5, all subcarriers 1 to N are assigned to any lane, but the optical transmission apparatus 1 does not necessarily need to use all subcarriers 1 to N.
  • the modulators 12-1 to 12-M modulate the subcarriers assigned to the corresponding lane with the data signal of the corresponding lane. That is, each of the modulators 12-1 to 12-M generates a subcarrier modulation signal from the data signal of the corresponding lane. Here, a plurality of subcarriers are allocated to each lane. Accordingly, each of the modulators 12-1 to 12-M generates a plurality of subcarrier modulation signals from the corresponding lane data signals.
  • Each inverse Fourier transformer 13-1 to 13-M converts a plurality of subcarrier modulation signals generated by the corresponding modulators 12-1 to 12-M into time domain signals. At this time, each of the inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M performs inverse Fourier transform on the plurality of subcarrier modulation signals generated by the corresponding modulators 12-1 to 12-M, thereby obtaining time. Generate a region signal.
  • Each of the inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M may include a serializer that converts a plurality of output signals obtained by the inverse Fourier transform into serial signals.
  • modulator 12-1 when 100 subcarriers are assigned to lane 1, modulator 12-1 generates 100 subcarrier modulation signals. Then, the inverse Fourier transformer 13-1 generates a time domain signal from 100 subcarrier modulation signals obtained by the modulator 12-1.
  • the synthesizer 14 synthesizes a plurality of time domain signals generated by the inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M to generate a multicarrier signal.
  • the synthesis of a plurality of time domain signals is realized, for example, by adding the plurality of time domain signals (or calculating the sum).
  • the digital signal processing unit 11 includes a processor and a memory.
  • the digital signal processor 11 provides the functions of the modulators 12-1 to 12-M, the inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M, and the synthesizer 14 by executing a given program.
  • the digital signal processing unit 11 may include a hardware circuit. That is, the digital signal processing unit 11 may be realized using software and hardware.
  • the D / A converter 16 converts the multicarrier signal generated by the digital signal processing unit 11 into an analog signal.
  • the light source 17 is driven by an analog multicarrier signal obtained by the D / A converter 16. As a result, a multicarrier optical signal for transmitting a plurality of data signals received via a plurality of lanes is generated. This multicarrier optical signal is transmitted through the optical transmission line 21.
  • the optical transmission line 21 is an optical fiber.
  • the optical transmission line 21 may be provided with one or more optical repeaters or optical amplifiers.
  • the light source 17 is not limited to the DFB-LD.
  • the optical receiver 22 receives the multicarrier optical signal transmitted from the optical transmitter 1 via the optical transmission path 21.
  • the optical receiver 22 performs a Fourier transform on the received multicarrier optical signal to reproduce each subcarrier modulation signal. Then, the optical receiver 22 demodulates each subcarrier modulation signal to reproduce a data signal.
  • the controller 15 assigns subcarriers 1 to N to lanes 1 to M as shown in FIG. At this time, the controller 15 determines the number of subcarriers allocated to each lane 1 to M according to the bit rate of each lane 1 to M.
  • the frequencies of subcarriers 1 to N are different from each other. Therefore, when a multicarrier optical signal including subcarriers 1 to N is transmitted, the quality of each subcarrier 1 to M is not uniform in the optical receiver 22. That is, the amount of information that can be transmitted by each of the subcarriers 1 to M is not constant. Specifically, the amount of information that can be transmitted by subcarriers with good quality is large, but the amount of information that can be transmitted by subcarriers with poor quality is small.
  • the intensity of the received light in the optical receiver is affected by the band limitation as shown in FIG.
  • the signal-to-noise ratio (SNR) of each subcarrier depends on the intensity of received light. That is, when the intensity of received light decreases, the S / N ratio also decreases. When the S / N ratio decreases, the number of bits that can be transmitted per symbol decreases. For this reason, the number of bits that can be transmitted per symbol of each subcarrier is not constant. In the example shown in FIG. 6A, the number of bits that can be transmitted per symbol decreases as the subcarrier number increases (that is, the frequency increases). For example, subcarriers 1 to 500 can each be transmitted with 6 to 8 bits per symbol. On the other hand, each of subcarriers 800 to 900 can transmit only 2 to 4 bits per symbol.
  • the intensity of the received light in the optical receiver is affected by the correlation between chirp and chromatic dispersion, as shown in FIG.
  • the intensity of the received light changes periodically with respect to the frequency. Therefore, in the example shown in FIG. 6B, the number of bits that can be transmitted per symbol increases or decreases with an increase in the subcarrier number (ie, frequency).
  • the optical transmission device 1 detects or calculates the possible transmission capacity of each subcarrier 1 to N in order to appropriately or efficiently assign subcarriers to each lane.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the possible transmission capacity of subcarriers.
  • the horizontal axis of the graph shown in FIG. 7 represents the subcarrier number.
  • the subcarrier number corresponds to the frequency. That is, the horizontal axis substantially represents the frequency.
  • the vertical axis in FIG. 7 represents the number of bits that can be transmitted per symbol as an example of the possible transmission capacity of each subcarrier.
  • the higher the quality of each subcarrier the greater the number of bits that each symbol can transmit. Therefore, the vertical axis substantially corresponds to the quality of the subcarrier.
  • the controller 15 assigns a subcarrier to each lane based on not only the bit rate of each lane but also the possible transmission capacity of each subcarrier.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an outline of a subcarrier allocation method. The process of this flowchart is executed by the controller 15. It is assumed that M lanes are connected to the optical transmitter 1 as shown in FIG.
  • the controller 15 initializes the variable m to “1”.
  • the variable m identifies each lane.
  • the controller 15 assigns a subcarrier to the lane m.
  • the controller 15 increments the variable m by 1.
  • the controller 15 compares the variables m and M.
  • M is the number of lanes connected to the optical transmission device 1. If the variable m is M or less, the process of the controller 15 returns to S2. On the other hand, if the variable m is larger than M, the process of the controller 15 ends. In this way, the controller 15 selects each lane one by one in order, and assigns subcarriers to the selected lanes.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of a method for assigning subcarriers to each lane.
  • the process of the flowchart of FIG. 9 corresponds to the process of S2 shown in FIG. That is, the flowchart processing of FIG. 9 is executed for each lane.
  • the controller 15 acquires the bit rate (Bm) of the lane m.
  • Bm bit rate
  • the controller 15 may measure the bit rate of each lane 1 to M.
  • the controller 15 selects the subcarrier having the smallest subcarrier number from the remaining subcarriers.
  • “remaining subcarriers” means subcarriers not assigned to other lanes.
  • the controller 15 acquires the capacity C of the selected subcarrier.
  • the capacity C is not particularly limited, but means, for example, the maximum bit rate at which a subcarrier can be transmitted. Further, although not particularly limited, it is assumed that the capacity of each subcarrier is measured in advance, for example. In this case, information indicating the capacity of each subcarrier is stored in a memory accessible by the controller 15. Or the capacity
  • the capacity C corresponds to the number of bits that can be transmitted per symbol.
  • the controller 15 calculates the sum S of the capacities C for the selected subcarriers. That is, when a plurality of subcarriers are selected by repeatedly executing S13 to S16, the sum S of the capacities C for the plurality of subcarriers is calculated.
  • the sum S may be calculated by cumulatively adding the capacity C of the selected subcarriers.
  • the controller 15 compares the bit rate Bm of the lane m with the sum S of the selected subcarrier capacities. If the sum S of the selected subcarrier capacities C is smaller than the bit rate Bm, the controller 15 selects the next subcarrier in S16. At this time, the controller 15 selects the subcarrier having the smallest subcarrier number from the remaining subcarriers. Thereafter, the process of the controller 15 returns to S13. That is, S13 to S16 are repeatedly executed until the total capacity S becomes equal to or higher than the bit rate Bm.
  • the processing of the controller 15 proceeds to S17.
  • the controller 15 assigns one or more subcarriers selected in S13 to S16 to the lane m. And the controller 15 produces
  • the subcarriers having the smallest subcarrier number are assigned to lanes 1 to M one by one in order.
  • subcarriers 1 to N receive lanes 1, 2, 3,. . . Assigned to.
  • the bit rates of lanes 1 to M are the same.
  • the number of subcarriers allocated to one lane is small in a frequency region where there are many subcarriers with good quality.
  • the number of subcarriers assigned to lanes 1 to 3 is small.
  • the number of subcarriers assigned to one lane is large. For example, the number of subcarriers assigned to lanes 4 and 5 is large.
  • the controller 15 assigns subcarriers to all the lanes. Then, the controller 15 generates assignment information indicating assignment of subcarriers to the lanes 1 to M. The assignment information generated by the controller 15 is given to the digital signal processing unit 11.
  • the subcarriers having the smallest subcarrier number are assigned one by one to the lanes 1 to M in order, but the operation of the optical transmission device 1 of the embodiment is not limited to this.
  • the controller 15 may be assigned to lanes 1 to M in order from the subcarrier having the largest subcarrier number.
  • the plurality of subcarriers assigned to each lane may not be continuous.
  • the controller 15 includes a processor and a memory. In this case, the controller 15 assigns subcarriers to each lane by executing a given program.
  • the controller 15 may include a hardware circuit.
  • subcarrier allocation An example of subcarrier allocation is shown. In the following, it is assumed that the bit rate of lane 1 is 10 Gbps. The capacity of each subcarrier is as follows. However, here, the margin is set to zero in order to simplify the description. Subcarrier 1-20: 120Mbps Subcarrier 21-60: 100Mbps Subcarrier 61-200: 80Mbps
  • the sum of the capacities of subcarriers 1 to 20 is 2.4 Gbps (120 Mbps ⁇ 20).
  • the sum of the capacities of the subcarriers 21 to 60 is 4.0 Gbps (100 Mbps ⁇ 40).
  • subcarriers 61 to 105 are selected from subcarriers 61 to 200.
  • the controller 15 assigns subcarriers 1 to 20, 21 to 60, and 61 to 105 to the lane 1. Further, the controller 15 assigns subcarriers to the lanes 2 to M in the same manner.
  • the controller 15 assigns a subcarrier to each lane. And the controller 15 produces
  • the allocation information includes information indicating the possible transmission capacity of each subcarrier.
  • FIG. 10 shows an example of allocation information.
  • subcarriers 1 to 79 are assigned to lane 1
  • subcarriers 80 to 175 are assigned to lane 2.
  • a plurality of subcarriers are similarly assigned to other lanes. Note that the method of assigning subcarriers to each lane is as described with reference to FIGS.
  • the allocation information further includes information indicating a possible transmission capacity for each subcarrier allocated to the corresponding lane.
  • the possible transmission capacity is represented by the number of bits that can be transmitted per symbol.
  • the possible transmission capacities of subcarriers 1 and 2 are “6 bits / symbol”
  • the possible transmission capacities of subcarriers 3 to 79 are “5 bits / symbol”.
  • the allocation information may further include information indicating a modulation scheme for each subcarrier allocated to the corresponding lane.
  • the modulation scheme of subcarriers 1 and 2 is “64QAM”
  • the modulation scheme of subcarriers 3 to 79 is “32QAM”.
  • the allocation information may be configured to have either “possible transmission capacity” or “modulation scheme” shown in FIG.
  • the controller 15 gives the above-described allocation information to the digital signal processing unit 11. Then, the digital signal processing unit 11 generates a multicarrier signal for transmitting a plurality of data signals received via the lanes 1 to M according to the allocation information.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the modulator.
  • the allocation information shown in FIG. 10 is given from the controller 15 to the digital signal processing unit 11.
  • SC shown in FIG. 11 means a subcarrier.
  • the data signal of lane 1 is input to the modulator 12-1.
  • modulator 12-1 extracts a bit string to be transmitted using subcarrier 1 from the input data signal.
  • the modulator 12-1 extracts a bit string to be transmitted using the subcarrier 2 from the input data signal.
  • the modulator 12-1 extracts a bit string to be transmitted using the subcarrier 3 from the input data signal.
  • the modulator 12-1 generates modulation signals for the subcarriers 4 to 79, respectively. In this way, the modulator 12-1 generates 79 subcarrier modulation signals when given the allocation information shown in FIG.
  • the other modulators generate a plurality of subcarrier modulation signals from the corresponding data signals, respectively.
  • a plurality of subcarrier modulation signals are generated from the data signal of lane 2.
  • the number of subcarriers assigned to each lane is determined based not only on the bit rate of each lane but also on the possible transmission capacity of each subcarrier assigned to the corresponding lane. Therefore, even if the bit rates of lanes 1 to M are the same, the number of subcarriers allocated to each lane may be different from each other.
  • the plurality of subcarrier modulation signals generated by the modulators 12-1 to 12-M are supplied to the corresponding inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M.
  • the modulation signals of the subcarriers 1 to 79 generated by the modulator 12-1 are given to the inverse Fourier transformer 13-1.
  • Each of the inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M performs inverse Fourier transform on a plurality of input subcarrier modulation signals to generate a time domain signal.
  • each of the inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M may include a serializer for converting the calculation result of the inverse Fourier transform into serial data.
  • the processes of the modulators 12-1 to 12-M may be executed in order or in parallel with each other. Further, the processes of the inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M may be executed in order or in parallel with each other.
  • the combining unit 14 combines a plurality of time domain signals generated by the inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M to generate a multicarrier signal.
  • the digital signal processing unit 11 converts a plurality of data signals into multicarrier signals in accordance with the assignment information generated by the controller 15.
  • the multicarrier signal is converted into an optical signal and output to the optical transmission line.
  • the data signal received through each lane is converted into a multicarrier signal without being multiplexed in the electrical domain. That is, the optical transmission device 1 according to the embodiment can multiplex signals transmitted through a plurality of lanes and output the multiplexed signals to one lane without providing the gearbox shown in FIG. Therefore, according to the configuration of the embodiment, the power consumption and / or circuit size of the optical transmission device is reduced as compared with the related art.
  • the number of subcarriers assigned to each lane is based not only on the bit rate of each lane but also on the possible transmission capacity of each subcarrier assigned to the corresponding lane. Determined. Therefore, data can be transmitted using subcarriers efficiently.
  • FIG. 12 shows the configuration of the optical transmission apparatus 1A according to the first embodiment.
  • the optical transmission device 1A according to the first embodiment includes a digital signal processing unit 11, a controller 15, a D / A converter 16, and a light source (DFB-LD :) 17. Description of the configuration and operation of the digital signal processing unit 11, the D / A converter 16, and the light source 17 is omitted.
  • the optical transmission device 1A assigns subcarriers using quality information detected by the optical reception device 22. Therefore, first, the optical receiver 22 will be briefly described.
  • the optical receiver 22 receives the multicarrier signal generated by the optical transmitter 1A via the optical transmission path 21.
  • the optical receiver 22 includes a front end circuit 23, a signal processing unit 24, and a subcarrier information collection unit 25.
  • the front end circuit 23 includes a light receiver (PD: Photo detector) and an amplifier (TIA: Transimpedance Amplifier).
  • the light receiver converts the received optical signal into an electrical signal.
  • the amplifier amplifies the electrical signal obtained by the light receiver. Therefore, the multi-carrier signal is reproduced by the front end circuit 23.
  • the signal processing unit 24 includes an A / D converter (ADC: Analog-to-Digital Converter) and a digital signal processor (DSP: Digital Signal Processor).
  • a / D converter converts the received multicarrier signal into a digital signal.
  • the digital signal processor generates a frequency domain signal by performing a Fourier transform on the multicarrier signal. That is, each subcarrier signal is reproduced by the digital signal processor.
  • the subcarrier information collection unit 25 detects the quality of each subcarrier.
  • the quality is expressed by, for example, an SN ratio (SNR: Signal-to-Nose Ratio).
  • SNR Signal-to-Nose Ratio
  • the subcarrier information collection unit 25 detects the SN ratio of each subcarrier.
  • the S / N ratio can be detected using a known technique.
  • the subcarrier information collection unit 25 may detect other quality parameters. For example, when the data signal of each subcarrier is reproduced in the signal processing unit 24, the subcarrier information collection unit 25 may detect the bit error rate of each subcarrier.
  • the measurement of the SN ratio may be performed before actual data transmission, for example.
  • the modulation schemes of subcarriers 1 to N may be the same.
  • the data signals transmitted by the subcarriers 1 to N may be the same as each other.
  • the optical receiver 22 detects the quality of each subcarrier. Then, the optical receiver 22 notifies the optical transmitter 1A of quality information indicating the quality of each subcarrier. In the optical transmission apparatus 1A, quality information indicating the quality of each subcarrier is given to the controller 15.
  • the controller 15 includes an analysis unit 31, a subcarrier allocation determination unit 32, and a subcarrier allocation control unit 33.
  • the analysis unit 31 calculates the possible transmission capacity of each subcarrier based on the quality of each subcarrier detected by the optical receiver 22.
  • the possible transmission capacity may be calculated at the bit rate (bps). Alternatively, the possible transmission capacity may be calculated by the number of bits that can be transmitted per symbol.
  • FIG. 7 shows an example of the possible transmission capacity of each subcarrier calculated by the analysis unit 31.
  • the subcarrier allocation determining unit 32 determines subcarrier allocation to each lane based on the traffic information of each lane and the possible transmission capacity of each subcarrier.
  • the traffic information of each lane is stored in a memory built in the controller 15 (or a memory accessible by the controller 15).
  • the traffic information of each lane is, for example, the bit rate of the data signal of each lane.
  • the traffic information of each lane is notified to the optical transmission apparatus 1 from a network management system (not shown), for example.
  • the possible transmission capacity of each subcarrier is calculated by the analysis unit 31 as described above.
  • the subcarrier allocation control unit 33 generates allocation information indicating the allocation of subcarriers to each lane according to the allocation determined by the subcarrier allocation determination unit 32. At this time, the subcarrier allocation control unit 33 may include information indicating the possible transmission capacity of each subcarrier in the allocation information by using the calculation result by the analysis unit 31. Then, the subcarrier allocation control unit 33 gives the generated allocation information to the digital signal processing unit 11. Then, the digital signal processing unit 11 converts a plurality of data signals into multicarrier signals according to the allocation information.
  • FIG. 10 is an example of allocation information generated by the subcarrier allocation control unit 33.
  • the optical receiver 22 detects the quality of each subcarrier. Then, the optical transmission device 1A generates a multicarrier signal based on not only the bit rate of each lane but also the quality of each detected subcarrier.
  • FIG. 13 shows a configuration of an optical transmission apparatus 1B according to the second embodiment.
  • the optical transmission device 1B according to the second embodiment includes a digital signal processing unit 11, a controller 15, a D / A converter 16, and a light source (DFB-LD :) 17. Description of the configuration and operation of the digital signal processing unit 11, the D / A converter 16, and the light source 17 is omitted.
  • the controller 15 includes an analysis unit 34, a subcarrier allocation determination unit 32, and a subcarrier allocation control unit 33.
  • the analysis unit 34 calculates the possible transmission capacity of each subcarrier based on information related to transmission between the optical transmission device 1B and the optical reception device 2 (hereinafter, transmission system information).
  • the transmission system information is not particularly limited, and includes, for example, one or more of the following parameters. (1) Wavelength of signal light (2) Modulator type or performance (3) Optical fiber type or characteristics (4) Transmission distance (5) Loss of optical transmission line, chromatic dispersion (6) Optical amplifier on optical transmission line (7) Receive power in the optical receiver (8) SN ratio detected in the optical receiver, cumulative chromatic dispersion
  • Part of the transmission system information is given from the system administrator to the optical transmission device 1B.
  • the system administrator may set the above (1) to (6) in the optical transmission device 1B.
  • a part of the transmission system information is collected by measurement.
  • the above (7) to (8) are measured by the optical receiver 22.
  • the analysis unit 34 calculates the possible transmission capacity of each subcarrier based on the given transmission system information. At this time, the analysis unit 34 can calculate the possible transmission capacity of each subcarrier from the transmission system information using a predetermined calculation formula. Further, the analysis 34 may obtain the possible transmission capacity of each subcarrier by referring to a lookup table that stores the correspondence relationship between the transmission system information and the possible transmission capacity of each subcarrier. In this case, the correspondence between the transmission system information and the possible transmission capacity of each subcarrier is created by, for example, a system administrator and stored in a lookup table.
  • FIG. 14 shows an example of a lookup table.
  • the transmission distance corresponds to the length of the optical transmission path between the optical transmission device 1 ⁇ / b> B and the optical reception device 22.
  • the wavelength band represents the wavelength band (for example, C band / L band) to which the subcarriers 1 to N belong.
  • the chromatic dispersion is 1 ps / nm in the 1310 nm band and 17 ps / nm in the 1550 nm band.
  • the possible transmission capacity of each subcarrier is represented by the number of bits that can be transmitted per symbol. However, the possible transmission capacity may be expressed in another format (for example, bit rate (bps)). “SC-No.” Means a subcarrier number.
  • Subcarrier 1 6 bits
  • Subcarrier 2 6 bits
  • Subcarrier 3 5 bits
  • Subcarrier 1023 3 bits
  • the analysis unit 34 obtains the possible transmission capacity of each subcarrier by calculation or a lookup table. Then, the subcarrier allocation determination unit 32 determines the allocation of subcarriers for each lane based on the traffic information of each lane and the possible transmission capacity of each subcarrier. Further, the subcarrier allocation control unit 33 generates allocation information indicating the allocation of subcarriers to each lane.
  • the operations of the subcarrier allocation determination unit 32 and the subcarrier allocation control unit 33 are substantially the same as those in the first embodiment. Therefore, also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, a plurality of subcarriers are allocated to a plurality of lanes appropriately or efficiently, respectively.
  • FIG. 15 shows a configuration of an optical transmission apparatus 1C according to the third embodiment.
  • the controller 15 of the optical transmission device 1C according to the third embodiment includes an analysis unit 31, a subcarrier allocation determination unit 32, a subcarrier allocation control unit 33, and a lane information collection unit 35.
  • the operations of the analysis unit 31, the subcarrier allocation determination unit 32, and the subcarrier allocation control unit 33 are substantially the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • the lane information collection unit 35 detects the bit rate of the data signal of each lane.
  • the data signals of the lanes 1 to M are guided to the digital signal processing unit 11 and also to the lane information collecting unit 35.
  • the lane information collection unit 35 detects the bit rates of the data signals of lanes 1 to M, respectively.
  • the bit rate of the data signal is not particularly limited, but can be detected by a known technique.
  • the controller 15 of the third embodiment detects the bit rate of each lane by measurement.
  • the operations of the subcarrier allocation determination unit 32 and the subcarrier allocation control unit 33 are substantially the same as those in the first embodiment. Therefore, also in the third embodiment, as in the first embodiment, a plurality of subcarriers are allocated appropriately or efficiently to a plurality of lanes.
  • a function for detecting the bit rate of each lane is provided based on the configuration of the first embodiment, but the present invention is not limited to this. That is, a function for detecting the bit rate of each lane may be provided based on the configuration of the second embodiment.
  • FIGS. 16, 17, and 18 respectively show the configurations of the optical transmission device 1D according to the fourth embodiment, the optical transmission device 1E according to the fifth embodiment, and the optical transmission device 1F according to the sixth embodiment.
  • the fourth to sixth embodiments correspond to the first to third embodiments, respectively.
  • the configuration and operation of the digital signal processing unit 11 are different between the first to third embodiments and the fourth to sixth embodiments.
  • the digital signal processing unit 11 includes a plurality of modulators 12-1 to 12-M, a plurality of inverse Fourier transformers 13-1 to 13-M, and a synthesizer 14.
  • the digital signal processing unit 11 of the fourth to sixth embodiments includes modulators 12-1 to 12-M, a combining unit 41, and an inverse Fourier transformer.
  • the modulators 12-1 to 12-M generate subcarrier modulation signals from the data signals of the corresponding lanes according to the assignment information given from the controller 15 as in the first to third embodiments.
  • the combining unit 41 combines a plurality of subcarrier modulation signals generated by the modulators 12-1 to 12-M.
  • the synthesis unit 41 may output a plurality of signals in parallel.
  • the synthesizer 41 may output the number of signals determined in accordance with the configuration of the inverse Fourier transformer 42 in parallel. Then, the inverse Fourier transformer 42 generates a multicarrier signal by performing an inverse Fourier transform on the output signal of the synthesizer 41.
  • the processing procedure by the digital signal processing unit 11 is different between the first to third embodiments and the fourth to sixth embodiments, but the processing contents are substantially the same. . Therefore, in the fourth to sixth embodiments, as in the first embodiment, a plurality of subcarriers are allocated to a plurality of lanes appropriately or efficiently, respectively.
  • Chirp is a phenomenon in which the wavelength of light fluctuates, and can occur due to various factors.
  • FIG. 19 shows the possible transmission capacity of each subcarrier with respect to the chirp coefficient ⁇ .
  • the possible transmission capacity of the low frequency side subcarriers (for example, subcarriers 1 to 400) in the multicarrier signal is large, and the high frequency side subcarriers (for example, subcarriers) are large. 400-1024) possible transmission capacity is small.
  • the chirp coefficient ⁇ changes, the distribution of the possible transmission capacity of each subcarrier also changes.
  • the transmittable capacity is represented by the number of bits that can be transmitted per symbol. The transmittable capacity corresponds to the transmission quality.
  • FIG. 20 shows a change in possible transmission capacity with respect to a change in chirp.
  • FIG. 20 (a) shows the change in the possible transmission capacity when the chirp coefficient ⁇ is changed from 1.0 to 0.9
  • FIG. 20 (b) is the change in the possible transmission capacity when the chirp coefficient ⁇ is changed from 1.0 to 1.1. Showing change.
  • the transmittable capacity of many subcarriers among the subcarriers 700 to 800 increases. That is, in this frequency region, the quality is improved as the chirp coefficient ⁇ is changed.
  • the chirp coefficient ⁇ is changed from 1.0 to 1.1, as shown in FIG. 20B, for example, the transmittable capacity of many subcarriers among the subcarriers 1 to 100 becomes small. That is, in this frequency region, the quality deteriorates as the chirp coefficient ⁇ changes.
  • the quality variation between the lanes may increase with respect to the chirp change.
  • subcarriers 1 to 100 are assigned to a certain lane X.
  • the quality of the lane X for example, the bit error rate
  • the bit error rate may be deteriorated as compared with other lanes.
  • the allocation of subcarriers to each lane 1 to M is determined so that the change in transmission quality with respect to chirp variation is substantially equalized between lanes 1 to M. That is, for each subcarrier, the controller 15 collects chirp information (for example, information shown in FIG. 20) that represents the relationship between the chirp change and the possible transmission capacity change.
  • the chirp information is generated by measurement or simulation, for example.
  • the controller 15 uses the collected chirp information to assign subcarriers to each lane. At this time, for example, the controller 15 sets the subcarriers so that the number of subcarriers whose possible transmission capacity increases due to chirp variation (that is, subcarriers with high variation tolerance) is substantially equal in the lanes 1 to M. Make an assignment. Alternatively, the controller 15 performs subcarrier allocation so that the number of subcarriers whose possible transmission capacity is reduced due to chirp fluctuation (that is, subcarriers with low fluctuation tolerance) is substantially equal in lanes 1 to M. You may do it.
  • the seventh embodiment a situation in which the quality of a specific lane among a plurality of lanes deteriorates due to chirp variation is avoided or alleviated. Therefore, according to the seventh embodiment, communication quality is improved as a whole optical transmission system.

Abstract

　光送信装置は、複数のレーンを介して伝送される複数の伝送信号をマルチキャリア信号に変換して送信する。この光送信装置は、コントローラおよび信号処理部を有する。コントローラは、各レーンの伝送信号のビットレートおよび各サブキャリアの可能伝送容量に基づいて、各レーンに対するサブキャリアの割当てを表す割当て情報を生成する。信号処理部は、コントローラにより生成される割当て情報に従って複数の伝送信号をマルチキャリア信号に変換する。

Description

光送信装置および光送信方法
　本発明は、マルチキャリア信号を送信する装置および方法に係わる。
　光伝送システムにおいて、複数のレーンを介して伝送される信号を多重化し、多重化信号を１本のレーンを介して送信する装置が実用化されている。例えば、図１に示すネットワークにおいて、ノード装置１００は、複数のクライアントＣ１～Ｃ４から送信されるクライアント信号を多重化し、多重化信号をメトロ系ネットワークへ送信する。
　長距離幹線系においては、光転送網（ＯＴＮ：Optical Transport Network）で実施される並列伝送技術（ＭＬＤ：Multi-Lane Distribution）が知られている。この並列伝送技術では、パラレル信号間のスキューが調整され、シリアル伝送信号が生成される。しかし、アクセス系ネットワークおよび／またはメトロ系ネットワークでは、ＯＴＮの並列伝送技術よりも簡易な構成が要求されることがある。
　図２は、従来の光トランシーバの一例を示す。図２に示す光トランシーバは、１０本の10Gbpsデータ信号を多重化することで得られる100Gbps光信号を送信する。また、この光トランシーバは、受信した100Gbps光信号から１０本の10Gbpsデータ信号を再生する。各10Gbpsデータ信号は、例えば、10GbE信号である。また、100Gbps光信号は、例えば、100GbE信号である。
　ギアボックスは、電気領域において、伝送速度および伝送レーン数を変換する。たとえば、ギアボックス２０１は、１０本の入力レーンを４本の中間レーンに変換する。このとき、各入力レーンは、10Gbpsデータ信号を伝送し、各中間レーンは、25Gbps信号を伝送する。各送信器Ｔｘは、対応する中間レーンの信号を光信号に変換する。各送信器Ｔｘにより生成される光信号の波長（λ１～λ４）は、互いに異なっている。そして、光合波器は、複数の光信号を多重化して100Gbps光信号を生成する。100Gbps光信号は、ＷＤＭ光信号である。光分波器は、100Gbps光信号を波長ごとに分離する。各受信器Ｒｘは、光分波器により得られる対応する光信号を電気信号に変換する。各電気信号は、中間レーンを介してギアボックス２０２に導かれる。そして、ギアボックス２０２は、４本の中間レーンを１０本の出力レーンに変換する。これにより、10Gbpsデータ信号がそれぞれクライアントへ送信される。
　図３は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）ベース強度変調方式を利用する光伝送システムの構成の一例を示す。この光伝送システムの送信器においては、ユーザデータは、変調器（マッパ）、逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）、シリアライザ、Ｄ／Ａ変換器によりＯＦＤＭ信号に変換される。このＯＦＤＭ信号で光源を駆動することにより、光ＯＦＤＭ信号が生成される。光ＯＦＤＭ信号は、光ファイバを介して伝送される。受信器において、光ＯＦＤＭ信号は、電気信号に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換器、デシリアライザ、フーリエ変換器（ＦＦＴ）、復調器（デマッパ）によって、電気信号からユーザデータが再生される。なお、ＯＦＤＭにおいては、データは、複数のサブキャリアを利用して伝送される。
　光ＯＦＤＭに係わる技術は、例えば、非特許文献１に記載されている。また、非特許文献２には、関連する技術が記載されている。さらに、特許文献１には、転送部、フレーム生成部、多重伝送部を有するフレーム転送装置が記載されている。転送部は、複数のレーンを用いてクライアント信号を並列転送する。フレーム生成部は、複数のレーンそれぞれに設けられ、転送部からのクライアンント信号にマルチレーンディストリビューション終端処理を行わずに、各レーンのビットレートに対応した収容フレームにクライアント信号を収容する。多重伝送部は、フレーム生成部において生成された複数フレームを多重化して伝送する。
特開２０１０－２１３１８４号公報
　複数のレーンを介して伝送される複数の伝送信号を多重化して光信号を生成する場合、図２に示す従来技術においては、伝送速度および伝送レーン数を変換するギアボックスが使用される。ところが、ギアボックスは、消費電力が大きい。また、ギアボックスは、回路サイズも大きい。
　図３に示す光ＯＦＤＭを利用する場合、複数のレーンを介して伝送される複数の伝送信号を多重化して光信号を生成するためには、ギアボックスを用いて複数の伝送信号をシリアルデータ信号に変換した後に、そのシリアルデータ信号をＯＦＤＭモデムに入力する必要がある。したがって、この場合も、ギアボックスが必要となるので、消費電力および／または回路サイズの問題は解決されない。
　本発明の課題は、複数のレーンを介して伝送される複数の伝送信号を多重化して光信号を生成する光送信装置の消費電力を抑制することである。
　本発明の１つの態様の光送信装置は、複数のレーンを介して伝送される複数の伝送信号をマルチキャリア信号に変換して送信する。この光送信装置は、各レーンの伝送信号のビットレートおよび各サブキャリアの可能伝送容量に基づいて、各レーンに対するサブキャリアの割当てを表す割当て情報を生成するコントローラと、前記コントローラにより生成される割当て情報に従って、前記複数の伝送信号をマルチキャリア信号に変換する信号処理部と、を有する。
　上述の態様によれば、複数のレーンを介して伝送される複数の伝送信号を多重化して光信号を生成する光送信装置の消費電力が抑制される。
光ネットワークの一例を示す図である。 従来の光トランシーバの一例を示す図である。 ＯＦＤＭベース強度変調方式を利用する光伝送システムの構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態の光送信装置の構成を示す図である。 サブキャリアの割当てについて説明する図である。 伝送特性とサブキャリアの特性について説明する図である。 サブキャリアの可能伝送容量について説明する図である。 サブキャリアの割当て方法の概要を示すフローチャートである。 各レーンに対してサブキャリアを割り当てる方法の一例を示すフローチャートである。 割当て情報の一例を示す図である。 変調器の動作を説明する図である。 第１の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 第２の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 ルックアップテーブルの一例を示す図である。 第３の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 第４の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 第５の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 第６の実施形態に係る光送信装置の構成を示す図である。 チャープ係数αに対する各サブキャリアの可能伝送容量について示す図である。 チャープの変化に対する可能伝送容量の変化を示す図である。
　図４は、本発明の実施形態の光送信装置の構成を示す。実施形態の光送信装置１は、複数のレーンを介して受信する複数の伝送信号を複数のサブキャリアを利用して送信することができる。
　伝送信号は、特に限定されるものではなく、例えば、ビットストリームであってもよいし、フレームであってもよい。以下の記載では、各レーンを介して伝送される信号を、データ信号と呼ぶことにする。
　実施形態の光送信装置１は、図４に示すように、デジタル信号処理部１１、コントローラ１５、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ：Digital-to-Analog Converter）１６、光源（ＤＦＢ－ＬＤ：Distributed Feed-Back Laser Diode）１７を有する。また、光送信装置１には、図４に示す例では、複数のレーン１～Ｍが接続されている。「レーン」は、信号を伝送する物理的な伝送媒体によって実現されている。この例では、レーン１～Ｍは、それぞれ電気信号を伝送する。各レーン１～Ｍを介して伝送されるデータ信号のビットレートは、互いに同じであってもよいし、互いに同じでなくてもよい。一例としては、各レーン１～Ｍのビットレートは、10Gbpsである。この場合、各レーン１～Ｍのトラフィックは、例えば、10GbE信号である。
　デジタル信号処理部１１は、複数の変調器（Ｍｏｄ）１２－１～１２－Ｍ、複数の逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）１３－１～１３－Ｍ、合成器１４を有する。変調器１２－１～１２－Ｍは、レーン１～Ｍに対応してそれぞれ設けられる。複数の逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍは、変調器１２－１～１２－Ｍに対してそれぞれ設けられる。
　デジタル信号処理部１１は、複数のサブキャリアを利用してデータを送信することができる。すなわち、デジタル信号処理部１１は、マルチキャリア信号を利用してデータを送信することができる。図５に示す例では、デジタル信号処理部１１は、サブキャリア１～Ｎを利用してデータを伝送できる。Ｎは、特に限定されるものではないが、例えば、数十～数千である。以下の説明では、Ｎ＝１０２４である場合の例を示すことがある。また、サブキャリア１～Ｎは、互いに直交していることが好ましい。
　なお、この明細書では、サブキャリア１～Ｎは、図５に示すように、周波数軸上で順番に配置されているものとする。すなわち、サブキャリア番号が小さいサブキャリアの周波数は低く、サブキャリア番号が大きいサブキャリアの周波数は高い。
　サブキャリア１～Ｎは、Ｍ個のブロックに分割されてレーン１～Ｍに割り当てられる。例えば、第１ブロックに属するサブキャリアは、レーン１に割り当てられ、第Ｍブロックに属するサブキャリアは、レーンＭに割り当てられる。このとき、サブキャリアの割当ては、後で詳しく説明するが、各レーンのデータ信号のビットレートおよび各サブキャリアの可能伝送容量に基づいて決定される。なお、図５に示す例では、すべてのサブキャリア１～Ｎがいずれかのレーンに割り当てられているが、光送信装置１は、必ずしもすべてのサブキャリア１～Ｎを使用する必要はない。
　各変調器１２－１～１２－Ｍは、対応するレーンのデータ信号で、対応するレーンに対して割り当てられているサブキャリアを変調する。すなわち、各変調器１２－１～１２－Ｍは、対応するレーンのデータ信号からサブキャリア変調信号を生成する。ここで、各レーンには、それぞれ複数のサブキャリアが割り当てられる。したがって、各変調器１２－１～１２－Ｍは、対応するレーンのデータ信号から複数のサブキャリア変調信号を生成する。
　各逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍは、対応する変調器１２－１～１２－Ｍによって生成される複数のサブキャリア変調信号を時間領域信号に変換する。このとき、各逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍは、対応する変調器１２－１～１２－Ｍによって生成される複数のサブキャリア変調信号に対して逆フーリエ変換を行うことにより、時間領域信号を生成する。なお、各逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍは、逆フーリエ変換により得られる複数の出力信号をシリアル信号に変換するシリアライザを含むようにしてもよい。
　例えば、レーン１に対して１００個のサブキャリアが割り当てられている場合には、変調器１２－１は、１００個のサブキャリア変調信号を生成する。そして、逆フーリエ変換器１３－１は、変調器１２－１により得られる１００個のサブキャリア変調信号から時間領域信号を生成する。
　合成器１４は、逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍにより生成される複数の時間領域信号を合成してマルチキャリア信号を生成する。複数の時間領域信号の合成は、例えば、複数の時間領域信号を足し合わせる（或いは、総和を計算する）ことにより実現される。
　なお、１つの実施例において、デジタル信号処理部１１は、プロセッサおよびメモリを含む。この場合、デジタル信号処理部１１は、与えられたプログラムを実行することで、変調器１２－１～１２－Ｍ、逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍ、合成器１４の機能を提供する。また、デジタル信号処理部１１は、ハードウェア回路を含んでもよい。すなわち、デジタル信号処理部１１は、ソフトウェアおよびハードウェアを利用して実現してもよい。
　Ｄ／Ａ変換器１６は、デジタル信号処理部１１により生成されるマルチキャリア信号をアナログ信号に変換する。光源１７は、Ｄ／Ａ変換器１６により得られるアナログマルチキャリア信号によって駆動される。この結果、複数のレーンを介して受信する複数のデータ信号を伝送するマルチキャリア光信号が生成される。このマルチキャリア光信号は、光伝送路２１を介して伝送される。光伝送路２１は、光ファイバである。また、光伝送路２１には、１または複数の光中継器または光増幅器を設けてもよい。なお、光源１７は、ＤＦＢ－ＬＤに限定されるものではない。
　光受信装置２２は、光送信装置１から送信されるマルチキャリア光信号を光伝送路２１を介して受信する。光受信装置２２は、受信したマルチキャリア光信号に対してフーリエ変換を行い、各サブキャリア変調信号を再生する。そして、光受信装置２２は、各サブキャリア変調信号を復調してデータ信号を再生する。
　コントローラ１５は、図５に示すように、サブキャリア１～Ｎをレーン１～Ｍに割り当てる。このとき、コントローラ１５は、各レーン１～Ｍのビットレートに応じて、各レーン１～Ｍに対して割り当てるサブキャリアの数を決定する。
　ただし、サブキャリア１～Ｎの周波数は、互いに異なっている。このため、サブキャリア１～Ｎを含むマルチキャリア光信号が伝送されるとき、光受信装置２２において各サブキャリア１～Ｍの品質は均一ではない。すなわち、各サブキャリア１～Ｍが伝送可能な情報量は、一定ではない。具体的には、品質の良好なサブキャリアが伝送できる情報量は多いが、品質の悪いサブキャリアが伝送できる情報量は少ない。
　例えば、光受信装置における受信光の強度は、図６（ａ）に示すように、帯域制限の影響を受ける。ここで、各サブキャリアのＳＮ比（ＳＮＲ：Signal-to-Nose Ratio）は、受信光の強度に依存する。すなわち、受信光の強度が低下すると、Ｓ／Ｎ比も低下する。そして、Ｓ／Ｎ比が低下すると、１シンボル当たりの伝送可能なビット数は少なくなる。このため、各サブキャリアの１シンボル当たりの伝送可能なビット数は、一定ではない。図６（ａ）に示す例では、サブキャリア番号が大きくなると（すなわち、周波数が高くなると）、１シンボル当たりの伝送可能なビット数は少なくなっている。例えば、サブキャリア１～５００は、それぞれ１シンボルで６～８ビットで伝送できる。これに対して、サブキャリア８００～９００はそれぞれ、１シンボルで２～４ビットしか伝送できない。
　また、光受信装置における受信光の強度は、図６（ｂ）に示すように、チャープと波長分散との相関による影響を受ける。なお、図６（ｂ）に示す例は、波長＝1550nm、波長分散＝17ps/km/nm、チャープ係数α＝３、伝送距離＝20～100kmに対して実行したシミュレーション結果を示している。チャープが発生するときは、受信光の強度は、周波数に対して周期的に変化する。よって、図６（ｂ）に示す例では、サブキャリア番号（すなわち、周波数）の増加に対して、１シンボル当たりの伝送可能なビット数が大きくなったり、小さくなったりしている。
　このように、サブキャリア１～Ｎの可能伝送容量は、均一ではない。したがって、光送信装置１は、各レーンに対してサブキャリアを適切にまたは効率的に割り当てるために、各サブキャリア１～Ｎの可能伝送容量を検出または算出する。
　図７は、サブキャリアの可能伝送容量について説明する図である。図７に示すグラフの横軸は、サブキャリア番号を表す。ただし、この例では、図５に示すように、サブキャリア番号は、周波数に対応する。すなわち、横軸は、実質的に、周波数を表している。図７の縦軸は、各サブキャリアの可能伝送容量の一例として、１シンボル当たりの伝送可能なビット数を表す。ここで、各サブキャリアの品質が高くなるほど、各シンボルが伝送可能なビット数が多くなる。よって、縦軸は、実質的に、サブキャリアの品質に相当する。
　このように、各サブキャリアが伝送可能な情報量（可能伝送容量）は、一定ではない。したがって、コントローラ１５は、各レーンのビットレートだけでなく、各サブキャリアの可能伝送容量にも基づいて、各レーンに対してサブキャリアを割り当てる。
　図８は、サブキャリアの割当て方法の概要を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、コントローラ１５によって実行される。なお、光送信装置１には、図４に示すように、Ｍ本のレーンが接続されているものとする。
　Ｓ１において、コントローラ１５は、変数ｍを「１」に初期化する。変数ｍは、各レーンを識別する。Ｓ２において、コントローラ１５は、レーンｍに対してサブキャリアを割り当てる。Ｓ３において、コントローラ１５は、変数ｍを１だけカウントアップする。Ｓ４において、コントローラ１５は、変数ｍとＭとを比較する。ここで、Ｍは、光送信装置１に接続されているレーンの本数である。変数ｍがＭ以下であれば、コントローラ１５の処理はＳ２へ戻る。一方、変数ｍがＭよりも大きければ、コントローラ１５の処理は終了する。このように、コントローラ１５は、各レーンを１本ずつ順番に選択し、選択したレーンに対してそれぞれサブキャリアを割り当てる。
　図９は、各レーンに対してサブキャリアを割り当てる方法の一例を示すフローチャートである。なお、図９のフローチャートの処理は、図８に示すＳ２の処理に相当する。すなわち、図９のフローチャート処理は、各レーンに対して実行される。以下の説明では、レーンｍ（ｍ＝１～Ｍ）に対してサブキャリアが割り当てられる。
　Ｓ１１において、コントローラ１５は、レーンｍのビットレート（Ｂｍ）を取得する。なお、特に限定されるものではないが、各レーン１～Ｍのビットレートは、予め指定されているものとする。この場合、各レーン１～Ｍのビットレートを表す情報は、コントローラ１５がアクセス可能なメモリに格納されている。或いは、コントローラ１５は、各レーン１～Ｍのビットレートを測定してもよい。
　Ｓ１２において、コントローラ１５は、残っているサブキャリアの中から、サブキャリア番号の最も小さいサブキャリアを選択する。ここで、「残っているサブキャリア」は、他のレーンに割り当てられていないサブキャリアを意味する。
　Ｓ１３において、コントローラ１５は、選択したサブキャリアの容量Ｃを取得する。ここで、容量Ｃは、特に限定されるものではないが、例えば、サブキャリアが伝送可能な最大ビットレートを意味する。また、特に限定されるものではないが、各サブキャリアの容量は、例えば、予め測定されているものとする。この場合、各サブキャリアの容量を表す情報は、コントローラ１５がアクセス可能なメモリに格納されている。或いは、各サブキャリアの容量は、光送信装置１から光受信装置２への伝送に係わるパラメータ等に基づいて、予め設定されていてもよい。なお、この容量Ｃは、１シンボル当たりの伝送可能なビット数に対応する。
　Ｓ１４において、コントローラ１５は、選択したサブキャリアについての容量Ｃの総和Ｓを計算する。すなわち、Ｓ１３～Ｓ１６を繰り返し実行することにより複数のサブキャリアが選択されているときは、それら複数のサブキャリアについての各容量Ｃの総和Ｓが計算される。総和Ｓは、選択したサブキャリアの容量Ｃを累積的に加算していくことで算出してもよい。
　Ｓ１５において、コントローラ１５は、レーンｍのビットレートＢｍと、選択したサブキャリアの容量の総和Ｓとを比較する。そして、選択したサブキャリアの容量Ｃの総和ＳがビットレートＢｍよりも小さければ、コントローラ１５は、Ｓ１６において次のサブキャリアを選択する。このとき、コントローラ１５は、残っているサブキャリアの中から、サブキャリア番号の最も小さいサブキャリアを選択する。この後、コントローラ１５の処理は、Ｓ１３に戻る。すなわち、容量の総和ＳがビットレートＢｍ以上になるまで、Ｓ１３～Ｓ１６が繰り返し実行される。
　選択したサブキャリアの容量Ｃの総和Ｓが、レーンｍのビットレートＢｍ以上であれば（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、コントローラ１５の処理はＳ１７へ移行する。Ｓ１７において、コントローラ１５は、Ｓ１３～Ｓ１６で選択した１または複数のサブキャリアを、レーンｍに割り当てる。そして、コントローラ１５は、レーンｍに対するサブキャリアの割当てを表す割当て情報を生成する。
　このように、図９に示す例では、サブキャリア番号の小さいサブキャリアから１つずつ順番にレーン１～Ｍに割り当てられていく。そうすると、サブキャリア１～Ｎは、図７に示すように、レーン１、２、３、．．．に対して割り当てられる。ここで、図７に示す例では、レーン１～Ｍのビットレートは互いに同じであるものとする。この場合、品質の良好なサブキャリアが多く存在する周波数領域では、１つのレーンに対して割り当てられるサブキャリアの数は少ない。例えば、レーン１～３に対して割り当てられるサブキャリアの数は少ない。反対に、品質の良好でないサブキャリアが多く存在する周波数領域では、１つのレーンに対して割り当てられるサブキャリアの数は多い。例えば、レーン４、５に対して割り当てられるサブキャリアの数は多い。
　このように、コントローラ１５は、図８に示すように、すべてのレーンに対してそれぞれサブキャリアを割り当てる。そして、コントローラ１５は、各レーン１～Ｍに対するサブキャリアの割当てを表す割当て情報を生成する。コントローラ１５により生成される割当て情報は、デジタル信号処理部１１に与えられる。
　なお、図９に示す例では、サブキャリア番号の小さいサブキャリアから１つずつ順番にレーン１～Ｍに割り当てているが、実施形態の光送信装置１の動作はこれに限定されるものではない。例えば、コントローラ１５は、サブキャリア番号の大きいサブキャリアから順番にレーン１～Ｍに割り当てるようにしてもよい。また、各レーンに対して割り当てられる複数のサブキャリアは、連続していなくてもよい。
　なお、１つの実施例において、コントローラ１５は、プロセッサおよびメモリを含んで構成される。この場合、コントローラ１５は、与えられたプログラムを実行することで、各レーンに対してサブキャリアを割り当てる。また、コントローラ１５は、ハードウェア回路を含んでもよい。
　サブキャリアの割当ての一例を示す。以下では、レーン１のビットレートは、10Gbpsであるものとする。また、各サブキャリアの容量は、以下の通りとする。但し、ここでは、説明を簡単にするために、マージンをゼロとする。
サブキャリア１～２０：120Mbps
サブキャリア２１～６０：100Mbps
サブキャリア６１～２００：80Mbps
　この場合、サブキャリア１～２０の容量の和は、2.4Gbps（120Mbps×20）である。また、サブキャリア２１～６０の容量の和は、4.0Gbps（100Mbps×40）である。さらに、サブキャリア６１～２００を利用して3.6Gbps（80Mbps×45）を得るためには、サブキャリア６１～２００の中から４５本のサブキャリアを選択する必要がある。この場合、サブキャリア６１～２００の中からサブキャリア６１～１０５が選択される。このように、ビットレート10Gbpsを提供するために、サブキャリア１～２０、２１～６０、６１～１０５が選択される。したがって、この場合、コントローラ１５は、レーン１に対してサブキャリア１～２０、２１～６０、６１～１０５を割り当てる。さらに、コントローラ１５は、レーン２～Ｍに対しても同様の方法でそれぞれサブキャリアを割り当てる。
　このように、コントローラ１５は、各レーンに対してサブキャリアを割り当てる。そして、コントローラ１５は、各レーンに対するサブキャリアの割当てを表す割当て情報を生成する。ここで、この実施例では、割当て情報は、各サブキャリアの可能伝送容量を表す情報を含む。
　図１０は、割当て情報の一例を示す。図１０に示す例では、レーン１に対してサブキャリア１～７９が割り当てられ、レーン２に対してサブキャリア８０～１７５が割り当てられている。他のレーンについてもそれぞれ同様に複数のサブキャリアが割り当てられている。なお、各レーンに対してサブキャリアを割り当てる方法は、図８～図９を参照しながら説明した通りである。
　割当て情報は、さらに、対応するレーンに割り当てられた各サブキャリアについて、可能伝送容量を表す情報を含む。可能伝送容量は、ここでは、１シンボル当たりの伝送可能なビット数で表されている。図１０に示す例では、サブキャリア１、２の可能伝送容量は「６ビット／シンボル」であり、サブキャリア３～７９の可能伝送容量は「５ビット／シンボル」である。
　割当て情報は、さらに、対応するレーンに割り当てられた各サブキャリアについて、変調方式を表す情報を含むようにしてもよい。図１０に示す例では、サブキャリア１、２の変調方式は「６４ＱＡＭ」であり、サブキャリア３～７９の変調方式は「３２ＱＡＭ」である。ここで、１シンボル当たりの伝送可能なビット数および変調方式は、互いに一意に対応する。よって、割当て情報は、図１０に示す「可能伝送容量」または「変調方式」のいずれか一方を有するように構成してもよい。
　コントローラ１５は、上述の割当て情報をデジタル信号処理部１１に与える。そうすると、デジタル信号処理部１１は、割当て情報に従って、レーン１～Ｍを介して受信する複数のデータ信号を伝送するマルチキャリア信号を生成する。
　図１１は、変調器の動作を説明する図である。ここでは、コントローラ１５からデジタル信号処理部１１に図１０に示す割当て情報が与えられるものとする。なお、図１１に示すＳＣは、サブキャリアを意味する。
　変調器１２－１には、レーン１のデータ信号が入力される。そうすると、変調器１２－１は、サブキャリア１を利用して伝送するビット列を入力データ信号から抽出する。ここで、サブキャリア１に対して「可能伝送容量＝６ビット」が設定されている。よって、変調器１２－１は、入力データ信号から６ビット（ａ１～ａ６）を抽出する。そして、変調器１２－１は、サブキャリア１を６４ＱＡＭで変調する。このとき、サブキャリア１の位相および振幅は、ビットａ１～ａ６の値に応じて決定される。これにより、サブキャリア１についての変調信号が生成される。
　続いて、変調器１２－１は、サブキャリア２を利用して伝送するビット列を入力データ信号から抽出する。ここで、サブキャリア２に対して「可能伝送容量＝６ビット」が設定されている。よって、変調器１２－１は、入力データ信号から次の６ビット（ａ７～ａ１２）を抽出する。そして、変調器１２－１は、サブキャリア２を６４ＱＡＭで変調する。このとき、サブキャリア２の位相および振幅は、ビットａ７～ａ１２の値に応じて決定される。これにより、サブキャリア２についての変調信号が生成される。
　さらに、変調器１２－１は、サブキャリア３を利用して伝送するビット列を入力データ信号から抽出する。ここで、サブキャリア３に対して「可能伝送容量＝５ビット」が設定されている。したがって、変調器１２－１は、入力データ信号から次の５ビット（ａ１３～ａ１７）を抽出する。そして、変調器１２－１は、サブキャリア２を３２ＱＡＭで変調する。このとき、サブキャリア３の位相および振幅は、ビットａ１３～ａ１７の値に応じて決定される。これにより、サブキャリア３についての変調信号が生成される。
　同様に、変調器１２－１は、サブキャリア４～７９についての変調信号をそれぞれ生成する。このように、変調器１２－１は、図１０に示す割当て情報が与えられると、７９個のサブキャリア変調信号を生成する。
　他の変調器も、同様に、それぞれ、対応するデータ信号から複数のサブキャリア変調信号を生成する。図１１においては、レーン２のデータ信号から複数のサブキャリア変調信号が生成されている。
　ここで、各レーンに対して割り当てられるサブキャリアの数は、各レーンのビットレートだけでなく、対応するレーンに割り当てられる各サブキャリアの可能伝送容量にも基づいて決定される。したがって、レーン１～Ｍのビットレートが互いに同じであったとしても、各レーンに対して割り当てられるサブキャリアの数は、互いに異なることがある。
　各変調器１２－１～１２－Ｍによって生成される複数のサブキャリア変調信号は、対応する逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍに与えられる。例えば、図１０～図１１に示す例では、変調器１２－１によって生成されるサブキャリア１～７９の変調信号が逆フーリエ変換器１３－１に与えられる。
　各逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍは、入力される複数のサブキャリア変調信号に対して逆フーリエ変換を実行して時間領域信号を生成する。ここで、各逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍは、逆フーリエ変換の計算結果をシリアルデータに変換するためのシリアライザを内蔵していてもよい。
　なお、変調器１２－１～１２－Ｍの処理は、順番に実行してもよいし、互いに並列に実行してもよい。また、逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍの処理は、順番に実行してもよいし、互いに並列に実行してもよい。
　合成部１４は、逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍによって生成される複数の時間領域信号を合成してマルチキャリア信号を生成する。このように、デジタル信号処理部１１は、コントローラ１５により生成される割当て情報に従って、複数のデータ信号をマルチキャリア信号に変換する。このマルチキャリア信号は、光信号に変換されて光伝送路へ出力される。
　このように、実施形態の光送信装置１においては、各レーンを介して受信するデータ信号は、電気領域で多重化されることなく、マルチキャリア信号に変換される。すなわち、実施形態の光送信装置１は、図２に示すギアボックスを設けることなく、複数のレーンを介して伝送される信号を多重化して１本のレーンへ出力することができる。したがって、実施形態の構成によれば、従来技術と比較して、光送信装置の消費電力および／または回路サイズが削減される。
　また、実施形態の光送信装置１においては、各レーンに対して割り当てられるサブキャリアの数は、各レーンのビットレートだけでなく、対応するレーンに割り当てられる各サブキャリアの可能伝送容量にも基づいて決定される。したがって、サブキャリアを効率的に利用してデータを伝送することができる。
　＜第１の実施形態＞
　図１２は、第１の実施形態に係る光送信装置１Ａの構成を示す。第１の実施形態の光送信装置１Ａは、デジタル信号処理部１１、コントローラ１５、Ｄ／Ａ変換器１６、光源（ＤＦＢ－ＬＤ：）１７を有する。デジタル信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換器１６、光源１７の構成および動作については、説明を省略する。
　第１の実施形態の光送信装置１Ａは、光受信装置２２において検出される品質情報を利用して、サブキャリアの割当てを行う。よって、まず、光受信装置２２について簡単に説明する。なお、光受信装置２２は、光送信装置１Ａが生成するマルチキャリア信号を光伝送路２１を介して受信する。
　光受信装置２２は、フロントエンド回路２３、信号処理部２４、サブキャリア情報収集部２５を有する。フロントエンド回路２３は、受光器（ＰＤ：Photo detector）および増幅器（ＴＩＡ：Transimpedance Amplifier）を含む。受光器は、受信光信号を電気信号に変換する。増幅器は、受光器により得られる電気信号を増幅する。したがって、フロントエンド回路２３によりマルチキャリア信号が再生される。信号処理部２４は、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ：Analog-to-Digital Converter）およびデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）を含む。Ａ／Ｄ変換器は、受信したマルチキャリア信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号プロセッサは、マルチキャリア信号に対してフーリエ変換を実行することにより、周波数領域信号を生成する。すなわち、デジタル信号プロセッサにより各サブキャリア信号が再生される。
　サブキャリア情報収集部２５は、各サブキャリアの品質を検出する。品質は、例えば、ＳＮ比（ＳＮＲ：Signal-to-Nose Ratio）で表される。この場合、サブキャリア情報収集部２５は、各サブキャリアのＳＮ比を検出する。ＳＮ比は、公知の技術を利用して検出することができる。なお、サブキャリア情報収集部２５は、他の品質パラメータを検出してもよい。例えば、信号処理部２４において各サブキャリアのデータ信号が再生される場合には、サブキャリア情報収集部２５は、各サブキャリアのビットエラー率などを検出してもよい。
　ＳＮ比の測定は、例えば、実際のデータ伝送の前に行ってもよい。この場合、特に限定されるものではないが、サブキャリア１～Ｎの変調方式は、互いに同じであってもよい。また、サブキャリア１～Ｎにより伝送されるデータ信号は、互いに同じであってもよい。
　このように、光受信装置２２は、各サブキャリアの品質を検出する。そして、光受信装置２２は、各サブキャリアの品質を表す品質情報を光送信装置１Ａへ通知する。光送信装置１Ａにおいて、各サブキャリアの品質を表す品質情報は、コントローラ１５に与えられる。
　コントローラ１５は、分析部３１、サブキャリア割当て決定部３２、サブキャリア割当て制御部３３を有する。分析部３１は、光受信装置２２において検出された各サブキャリアの品質に基づいて、各サブキャリアの可能伝送容量を算出する。可能伝送容量は、ビットレート（ｂｐｓ）で計算してもよい。或いは、可能伝送容量は、１シンボル当たりの伝送可能なビット数で計算してもよい。なお、図７は、分析部３１によって計算された各サブキャリアの可能伝送容量の一例を示している。
　サブキャリア割当て決定部３２は、各レーンのトラヒック情報および各サブキャリアの可能伝送容量に基づいて、各レーンに対するサブキャリアの割当てを決定する。各レーンのトラヒック情報は、この例では、コントローラ１５が内蔵するメモリ（または、コントローラ１５がアクセス可能なメモリ）に格納されている。各レーンのトラヒック情報は、例えば、各レーンのデータ信号のビットレートである。また、各レーンのトラヒック情報は、例えば、不図示のネットワーク管理システムから光送信装置１に通知される。各サブキャリアの可能伝送容量は、上述したように、分析部３１により算出される。
　サブキャリア割当て制御部３３は、サブキャリア割当て決定部３２により決定された割当てに応じて、各レーンに対するサブキャリアの割当てを表す割当て情報を生成する。このとき、サブキャリア割当て制御部３３は、分析部３１による計算結果を利用することによって、各サブキャリアの可能伝送容量を表す情報を割当て情報に含めるようにしてもよい。そして、サブキャリア割当て制御部３３は、生成した割当て情報をデジタル信号処理部１１に与える。そうすると、デジタル信号処理部１１は、割当て情報に従って複数のデータ信号をマルチキャリア信号に変換する。なお、図１０は、サブキャリア割当て制御部３３により生成される割当て情報の一例である。
　このように、第１の実施形態においては、光受信装置２２において各サブキャリアの品質が検出される。そして、光送信装置１Ａは、各レーンのビットレートだけでなく、検出された各サブキャリアの品質にも基づいてマルチキャリア信号を生成する。
　＜第２の実施形態＞
　図１３は、第２の実施形態に係る光送信装置１Ｂの構成を示す。第２の実施形態の光送信装置１Ｂは、デジタル信号処理部１１、コントローラ１５、Ｄ／Ａ変換器１６、光源（ＤＦＢ－ＬＤ：）１７を有する。デジタル信号処理部１１、Ｄ／Ａ変換器１６、光源１７の構成および動作については、説明を省略する。
　コントローラ１５は、分析部３４、サブキャリア割当て決定部３２、サブキャリア割当て制御部３３を有する。分析部３４は、光送信装置１Ｂと光受信装置２との間の伝送に係わる情報（以下、伝送システム情報）に基づいて、各サブキャリアの可能伝送容量を算出する。伝送システム情報は、特に限定されるものではないが、例えば、下記のパラメータのうちの１つ以上を含む。
（１）信号光の波長
（２）変調器の種別または性能
（３）光ファイバの種別または特性
（４）伝送距離
（５）光伝送路の損失、波長分散
（６）光伝送路上の光アンプの数
（７）光受信装置における受信パワー
（８）光受信装置において検出されるＳＮ比、累積波長分散
　伝送システム情報の一部は、システム管理者から光送信装置１Ｂに与えられる。たとえば、システム管理者は、上記（１）～（６）を光送信装置１Ｂに設定してもよい。また、伝送システム情報の一部は、測定により収集される。例えば、上記（７）～（８）は、光受信装置２２において測定される。
　分析部３４は、与えられた伝送システム情報に基づいて、各サブキャリアの可能伝送容量を算出する。このとき、分析部３４は、所定の計算式を利用して、伝送システム情報から各サブキャリアの可能伝送容量を算出することができる。また、分析３４は、伝送システム情報と各サブキャリアの可能伝送容量との対応関係を格納するルックアップテーブルを参照して、各サブキャリアの可能伝送容量を得るようにしてもよい。この場合、伝送システム情報と各サブキャリアの可能伝送容量との対応関係は、例えば、システム管理者によって作成されて、ルックアップテーブルに格納される。
　図１４は、ルックアップテーブルの一例を示す。この実施例では、伝送距離および波長帯と、各サブキャリアの可能伝送容量との対応関係がルックアップテーブルに格納されている。伝送距離は、図１３に示す例では、光送信装置１Ｂと光受信装置２２との光伝送路の長さに相当する。波長帯は、サブキャリア１～Ｎが属する波長帯（例えば、Ｃバンド／Ｌバンド）を表す。波長分散は、1310nm帯で1ps/nmであり、1550nm帯で17ps/nmである。各サブキャリアの可能伝送容量は、１シンボル当たりの伝送可能なビット数で表されている。ただし、可能伝送容量は、他の形式（例えば、ビットレート(bps)）で表されていてもよい。なお、「SC-No.」は、サブキャリア番号を意味する。
　分析部３４は、伝送システム情報として伝送距離および波長帯が与えられると、図１４に示すルックアップテーブルを参照することにより、各サブキャリアの可能伝送容量（ビット数）を得ることができる。例えば、「伝送距離＝10km」および「波長帯＝1550nm」が与えられると、分析部３４は、各サブキャリアについて下記の可能伝送容量を取得する。
サブキャリア１：６ビット
サブキャリア２：６ビット
サブキャリア３：５ビット
・・・
サブキャリア１０２３：３ビット
サブキャリア１０２４：２ビット
　このように、分析部３４は、計算またはルックアップテーブルにより、各サブキャリアの可能伝送容量を得る。そうすると、サブキャリア割当て決定部３２は、各レーンのトラヒック情報および各サブキャリアの可能伝送容量に基づいて、各レーンに対するサブキャリアの割当てを決定する。また、サブキャリア割当て制御部３３は、各レーンに対するサブキャリアの割当てを表す割当て情報を生成する。サブキャリア割当て決定部３２およびサブキャリア割当て制御部３３の動作は、実質的に第１の実施形態と同じである。したがって、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、複数のレーンに対してそれぞれ適切にまたは効率的に複数のサブキャリアが割り当てられる。
　＜第３の実施形態＞
　図１５は、第３の実施形態に係る光送信装置１Ｃの構成を示す。第３の実施形態の光送信装置１Ｃのコントローラ１５は、分析部３１、サブキャリア割当て決定部３２、サブキャリア割当て制御部３３、レーン情報収集部３５を有する。なお、分析部３１、サブキャリア割当て決定部３２、サブキャリア割当て制御部３３の動作は、実質的に第１の実施形態と同じなので、説明を省略する。
　レーン情報収集部３５は、各レーンのデータ信号のビットレートを検出する。各レーン１～Ｍのデータ信号は、デジタル信号処理部１１に導かれると共に、レーン情報収集部３５にも導かれる。そして、レーン情報収集部３５は、レーン１～Ｍのデータ信号のビットレートをそれぞれ検出する。なお、データ信号のビットレートは、特に限定されるものではないが、公知の技術で検出可能である。
　このように、第１の実施形態と異なり、第３の実施形態のコントローラ１５は、測定によって各レーンのビットレートを検出する。ただし、サブキャリア割当て決定部３２およびサブキャリア割当て制御部３３の動作は、実質的に第１の実施形態と同じである。よって、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、複数のレーンに対してそれぞれ適切にまたは効率的に複数のサブキャリアが割り当てられる。
　なお、図１５に示す例では、第１の実施形態の構成をベースにして各レーンのビットレートを検出する機能が設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、第２の実施形態の構成をベースにして各レーンのビットレートを検出する機能を設けるようにしてもよい。
　＜第４～第６の実施形態＞
　図１６、図１７、図１８は、それぞれ、第４の実施形態に係る光送信装置１Ｄ、第５の実施形態に係る光送信装置１Ｅ、第６の実施形態に係る光送信装置１Ｆの構成を示す。第４～第６の実施形態は、それぞれ、第１～第３の実施形態に対応する。第１～第３の実施形態と第４～第６の実施形態とは、デジタル信号処理部１１の構成および動作が異なる。第１～第３の実施形態では、デジタル信号処理部１１は、複数の変調器１２－１～１２－Ｍ、複数の逆フーリエ変換器１３－１～１３－Ｍ、合成器１４を有する。これに対して、第４～第６の実施形態のデジタル信号処理部１１は、変調器１２－１～１２－Ｍ、合成部４１、逆フーリエ変換器４２を有する。
　変調器１２－１～１２－Ｍは、第１～第３の実施形態と同様に、コントローラ１５から与えられる割当て情報に従って、対応するレーンのデータ信号からサブキャリア変調信号を生成する。合成部４１は、変調器１２－１～１２－Ｍにより生成される複数のサブキャリア変調信号を合成する。ここで、合成部４１は、並列に複数の信号を出力してもよい。この場合、合成器４１は、逆フーリエ変換器４２の構成に応じて決まる数の信号を並列に出力してもよい。そして、逆フーリエ変換器４２は、合成器４１の出力信号に対して逆フーリエ変換を実行することにより、マルチキャリア信号を生成する。
　このように、第１～第３の実施形態と第４～第６の実施形態との間では、デジタル信号処理部１１による処理の手順が異なっているが、処理内容は実質的に同じである。したがって、第４～第６の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、複数のレーンに対してそれぞれ適切にまたは効率的に複数のサブキャリアが割り当てられる。
　＜第７の実施形態＞
　光通信においては、チャープによって伝送品質が劣化することがある。チャープは、光波長が変動する現象であって、様々な要因によって発生し得る。
　図１９は、チャープ係数αに対する各サブキャリアの可能伝送容量について示す。図１９に示す例では、いずれのケースにおいても、マルチキャリア信号内の低周波側のサブキャリア（例えば、サブキャリア１～４００）の可能伝送容量は大きく、高周波側のサブキャリア（例えば、サブキャリア４００～１０２４）の可能伝送容量は小さい。ただし、チャープ係数αが変わると、各サブキャリアの可能伝送容量の分布も変化する。なお、伝送可能容量は、１シンボル当たりの伝送可能なビット数で表されている。また、伝送可能容量は、伝送品質に相当する。
　図２０は、チャープの変化に対する可能伝送容量の変化を示す。図２０（ａ）は、チャープ係数αが1.0から0.9に変化したときの可能伝送容量の変化を示し、図２０（ｂ）は、チャープ係数αが1.0から1.1に変化したときの可能伝送容量の変化を示す。
　なお、図２０（ａ）および図２０（ｂ）において、「ビット数変化量＝０」は、チャープの変化に対して可能伝送容量が変わらないことを表す。「ビット数変化量＝１」は、チャープの変化に対して１シンボル当りの伝送可能なビット数が「１」だけ増加することを表す。「ビット数変化量＝－１」は、チャープの変化に対して１シンボル当りの伝送可能なビット数が「１」だけ少なくなることを表す。
　チャープ係数αが1.0から0.9に変化すると、図２０（ａ）に示すように、例えば、サブキャリア７００～８００の中の多くのサブキャリアの伝送可能容量が大きくなる。すなわち、この周波数領域では、チャープ係数αの変化に伴って品質が改善する。一方、チャープ係数αが1.0から1.1に変化すると、図２０（ｂ）に示すように、例えば、サブキャリア１～１００の中の多くのサブキャリアの伝送可能容量が小さくなる。すなわち、この周波数領域では、チャープ係数αの変化に伴って品質が劣化する。
　したがって、例えば、サブキャリア番号の小さいサブキャリア（すなわち、周波数の低いサブキャリア）から順番に、対応するレーンに割当てが行われると、チャープ変化に対してレーン間での品質のばらつきが大きくなるおそれがある。例えば、あるレーンＸに対してサブキャリア１～１００が割り当てられたとする。この場合、チャープ係数αが大きくなったときに、レーンＸの品質（例えば、ビットエラー率）が他のレーンと比較して劣化するおそれがある。
　そこで、第７の実施形態では、チャープ変動に対する伝送品質の変化がレーン１～Ｍ間で略均等化されるように、各レーン１～Ｍに対するサブキャリアの割当てが決定される。すなわち、コントローラ１５は、各サブキャリアについて、チャープ変化と可能伝送容量の変化の関係を表すチャープ情報（例えば、図２０に示す情報）を収集する。チャープ情報は、例えば、測定またはシミュレーションによって生成される。
　コントローラ１５は、収集したチャープ情報を利用して、各レーンに対してサブキャリアの割当てを行う。このとき、コントローラ１５は、例えば、チャープ変動に起因して可能伝送容量が大きくなるサブキャリア（すなわち、変動耐性が高いサブキャリア）の数がレーン１～Ｍにおいて略均等になるように、サブキャリア割当てを行う。或いは、コントローラ１５は、チャープ変動に起因して可能伝送容量が小さくなるサブキャリア（すなわち、変動耐性が低いサブキャリア）の数がレーン１～Ｍにおいて略均等になるように、サブキャリア割当てを行うようにしてもよい。
　第７の実施形態においては、複数のレーンの中の特定のレーンの品質がチャープ変動に起因して劣化する状況が回避または緩和される。よって、第７の実施形態によれば、光伝送システム全体として通信品質が向上する。

Claims (10)

  1. 　複数のレーンを介して伝送される複数の伝送信号をマルチキャリア信号に変換して送信する光送信装置であって、
    　各レーンの伝送信号のビットレートおよび各サブキャリアの可能伝送容量に基づいて、各レーンに対するサブキャリアの割当てを表す割当て情報を生成するコントローラと、
    　前記コントローラにより生成される割当て情報に従って、前記複数の伝送信号をマルチキャリア信号に変換する信号処理部と、
    　を有する光送信装置。
  2. 　前記信号処理部は、前記複数のレーンに対応する複数の変調器と、前記複数の変調器に対応する複数の変換器と、合成器を含み、
    　各変調器は、対応するレーンの伝送信号から、前記割当て情報によって指定される複数のサブキャリアを使用する複数のサブキャリア変調信号を生成し、
    　各変換器は、対応する変調器によって生成される複数のサブキャリア変調信号を時間領域信号に変換し、
    　前記合成器は、前記複数の変換器により生成される複数の時間領域信号を合成して前記マルチキャリア信号を生成する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
  3. 　前記割当て情報は、各サブキャリアが伝送可能な容量を表す容量情報を含み、
    　各変調器は、前記割当て情報によって指定される複数のサブキャリアを、それぞれ前記容量情報に対応する変調方式で変調することにより、前記複数のサブキャリア変調信号を生成する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の光送信装置。
  4. 　前記割当て情報は、各サブキャリアの変調方式を指定する変調方式情報を含み、
    　各変調器は、前記割当て情報によって指定される複数のサブキャリアを、それぞれ前記変調方式情報により指定される変調方式で変調することにより、前記複数のサブキャリア変調信号を生成する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の光送信装置。
  5. 　前記信号処理部は、前記複数のレーンに対応する複数の変調器と、合成器と、変換器を含み、
    　各変調器は、対応するレーンの伝送信号から、前記割当て情報によって指定される複数のサブキャリアを使用する複数のサブキャリア変調信号を生成し、
    　前記合成器は、前記複数の変調器により生成される複数のサブキャリア変調信号を合成し、
    　前記変換器は、前記合成器の出力信号を時間領域信号に変換して前記マルチキャリア信号を生成する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
  6. 　前記コントローラは、前記マルチキャリア信号を受信する光受信装置において検出される品質情報に基づいて、前記割当て情報を生成する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
  7. 　前記コントローラは、当該光送信装置と前記マルチキャリア信号を受信する光受信装置との間の伝送に係わる伝送システム情報に基づいて、前記割当て情報を生成する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
  8. 　前記コントローラは、前記複数のレーンを介して受信する伝送信号をそれぞれモニタすることにより、各レーンのビットレートを検出する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
  9. 　前記コントローラは、チャープ変動に対する伝送品質の変化が前記複数のレーン間で略均等化されるように、各レーンに対するサブキャリアの割当てを決定する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
  10. 　複数のレーンを介して伝送される複数の伝送信号をマルチキャリア信号に変換して送信する光送信方法であって、
    　各レーンの伝送信号のビットレートおよび各サブキャリアの可能伝送容量に基づいて、各レーンに対するサブキャリアの割当てを表す割当て情報を生成し、
    　前記割当て情報に従って、前記複数の伝送信号をマルチキャリア信号に変換する
    　ことを特徴とする光送信方法。
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