WO2014129539A1 - 光伝送装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission device that transmits and receives a multilevel modulated optical signal.
  • ITU-T G. is a standard for optical signals for communication over large volumes and long distances. 709 in OTN (Optical Transport Network).
  • the OTN maintenance signal is composed of continuous patterns such as ODU AIS (All 1), OCI (0110 continuous), and LCK (0101 continuous).
  • ODU AIS All 1
  • OCI OCI (0110 continuous)
  • LCK LCK (0101 continuous).
  • an OTN maintenance signal is output after being subjected to a scramble process (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • Non-Patent Document 2 an example of a 100G long-distance transceiver that performs error correction processing for long-distance transmission and transmits and receives a polarization multiplexed QPSK signal is shown (for example, see Non-Patent Document 2).
  • OTN maintenance signals are all fixed patterns even after scrambling. Therefore, for example, when two 100G OTU4 signals are mapped to 200G polarization multiplexed 16QAM signals, if both 100G signals are the same maintenance signal, a 2-bit continuous pattern is 200G polarization multiplexed. It is mapped to a 16QAM pattern.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and has a continuous or periodic pattern such as an OTN maintenance signal in an optical communication system having a multilevel (polarization multiplexing 16QAM system, etc.) over several hundred Gbps.
  • An object of the present invention is to obtain an optical transmission device that prevents performance degradation even during data transmission.
  • An optical transmission apparatus is an optical transmission apparatus that transmits and receives a multi-level modulated optical signal, accommodates a plurality of client signals, and performs error correction processing and scrambling / decoding for each of the plurality of client signals.
  • a plurality of transmission frame processing units that generate scrambled transmission frame signals, and a digital modulation / demodulation unit that performs mapping and digital modulation / demodulation of the transmission frame signals input / output from / to the plurality of transmission frame processing units
  • the transmission frame processing unit has a function of shifting the phase of a pattern between a plurality of transmission frames for mapping to a multilevel signal and performing digital modulation / demodulation.
  • the present invention by having a function of shifting the phase of a pattern between a plurality of transmission frames for mapping to a multilevel signal and performing digital modulation / demodulation, light having a multilevel (such as polarization multiplexed 16QAM system) exceeding several hundred Gbps In a communication system, it is possible to obtain an optical transmission apparatus that prevents performance degradation even when data having a continuous or periodic pattern such as an OTN maintenance signal is transmitted.
  • a multilevel such as polarization multiplexed 16QAM system
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • quadrature amplitude modulation such as 16QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation) and polarization channel (X polarization, Y polarization) are used to realize an optical communication system of high speed and long distance transmission.
  • X polarization, Y polarization polarization channel
  • eight types of signal components are transmitted by the in-phase component and the quadrature phase component for multilevel modulation, and the X polarization and the Y polarization for polarization multiplexing.
  • FIG. 1 exemplifies the case of transmitting and receiving 100G 2 system signals by 200G polarization multiplexing 16QAM.
  • the optical transmission apparatus shown in FIG. 1 has OTU4 framers 11 and 12 that perform 100G OUT signal processing, a 200G transceiver 21 that performs 200G signal processing, an E / O 31 that performs electrical / optical conversion, and optical / electrical conversion.
  • O / E 32 to perform is comprised.
  • the OTU4 framers 11 and 12 include the following elements. 100G signal # 1, # 2 OTU4 frame generation / termination units 111, 121 Maintenance generation signal processing units 112 and 122 for 100G signals # 1 and # 2 OTU4 MLD units 113 and 123 for interfacing with the 200G transceiver 21 using MLD (Multiple Lane Distribution)
  • MLD Multiple Lane Distribution
  • the 200G transceiver 21 includes the following elements. OTU4 MLD units 211 and 221 for 100G systems # 1 and # 2 for interfacing with OTU4 framers 11 and 12 by MLD Memory (FIFO) 212, 222 that can temporarily store OTU4 frames and shift the frame phase FEC processing circuits 213 and 223 for 100G systems # 1 and # 2 ⁇ Scrambler / descrambler 214, 224 for 100G system # 1, # 2 A digital modulation / demodulation processing unit 215 that assigns signals output from the scramblers 214 and 224 to optical signal symbols and performs digital digital modulation / demodulation processing. A DA converter (DAC) 216 for generating an optical modulation signal (analog) AD converter (ADC) 226 that converts optical modulation signal (analog) into digital signal
  • the memory (FIFO) 212, the FEC processing circuit 213, and the scrambler / descrambler 214, and the memory (FIFO) 222, the FEC processing circuit 223, and the scrambler / descrambler 224 are for each of a plurality of client signals. Equivalent to multiple transmission frame processing units
  • FIG. 2 is a diagram showing a format of an OTUk frame processed by the OUT4 framers 11 and 12 in the optical transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. More specifically, the OTUk frame shown in FIG. 2 includes the following parts. Payload for storing actual information data such as client signal FA OH (Frame Alignment OverHead) for frame synchronization -OTUk OH and ODUk OH (Optical channel Data Unit-k OverHead) for maintenance monitoring information OPUk OH (Optical channel Payload Unit-k) for payload mapping FEC redundant area for storing information on error correction codes for correcting bit errors due to degradation of optical quality after transmission
  • FA OH Frae Alignment OverHead
  • ODUk OH Optical channel Data Unit-k OverHead
  • OPUk OH Optical channel Payload Unit-k
  • FEC redundant area for storing information on error correction codes for correcting bit errors due to degradation of optical quality after transmission
  • RS Reed-Solomon
  • a Reed-Solomon code (hereinafter referred to as an RS (Reed-Solomon) code) is used as an error correction code.
  • a part composed of FA OH, OTUk OH, ODUk OH, and OPUk OH is called overhead.
  • FIG. 3 is a diagram showing the format of an OTUkV frame processed by the FEC processing circuits 213 and 223 in the optical transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the long distance transmission is realized by expanding the FEC redundant area and improving the error correction performance as compared with FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a polarization multiplexed 16QAM symbol transition when transmitting an OTN maintenance signal (ODU-AIS) in the optical transmission apparatus according to the first embodiment of the present invention. Only symbols in 2-bit pairs are transitioned. As shown on the left of FIG. 4, when the ODU-AIS signal (All 1) is scrambled, it becomes a fixed pattern of “10 10 11 1 00”. That is, as a result of EXOR of the ODU-AIS signal (fixed value) ⁇ PRBS (fixed value), it is assumed that the two patterns have the same pattern as indicated by (A) in FIG.
  • ODU-AIS OTN maintenance signal
  • the symbol map data is as shown in the lower left of FIG. If this is shown on the constellation map, it will be mapped to the position indicated by the dotted line in the diagram on the right side of FIG. That is, only the four symbol points from the upper left to the lower right are changed.
  • FIG. 5 is a diagram showing symbol transition of polarization multiplexed 16QAM during OTN maintenance signal (ODU-LCK) transmission in the optical transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Only symbols in 2-bit pairs are transitioned. As shown on the left side of FIG. 5, it is assumed that when the ODU-LCK signal (0101 continuous) is scrambled, a fixed pattern of “00 11 01 00 10” is obtained.
  • the symbol map data is as shown in the lower left of FIG.
  • this is shown on the constellation map, it is mapped to the position indicated by the dotted line in the right side of FIG. That is, only the four symbol points from the upper left to the lower right are changed.
  • the FIFOs 212 and 222 are individually provided for each 100G system, and the phase of the OTU4V frame on the side that outputs an optical signal is shifted for each 100G system.
  • the pattern at the time of transmitting the OTN maintenance signal is shifted for each 100G system, so that the generation of the fixed pattern at the optical symbol level generated in FIGS. 4 and 5 can be prevented. That is, it is possible to provide an optical transmission device that prevents performance degradation even when transmitting data having a continuous or periodic pattern, such as an OTN maintenance signal.
  • the memory that can temporarily store the OTU4 frame and shift the frame phase is provided for each 100G system in the 200G transceiver.
  • an OTN maintenance signal transmission pattern can be shifted for each 100G system, and an optical transmission apparatus that prevents performance degradation can be obtained.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the optical transmission apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the FIFOs 212 and 222 are deleted, and the scrambler / descrambler 214 and 224 are pseudo-random.
  • the difference is that a mechanism for changing the seed value for pattern generation has been added.
  • Other components and functions are the same as those in the first embodiment.
  • the scrambler / descrambler 214, 224 is provided with a mechanism for changing the seed value for generating a pseudo random pattern for each 100G system. For this reason, the value of the random signal can be made different for each 100G system, and the generation of the fixed pattern at the optical symbol level generated in FIGS. 2 and 3 can be prevented. That is, it is possible to provide an optical transmission apparatus that prevents performance degradation even when transmitting data having a continuous or periodic pattern such as an OTN maintenance signal.
  • a mechanism for changing a seed value for generating a pseudo random pattern for each 100G system is provided for each 100G system in the scrambler / descrambler in the 200G transceiver. .
  • an OTN maintenance signal transmission pattern can be shifted for each 100G system, and an optical transmission apparatus that prevents performance degradation can be obtained.
  • Embodiment 1 and 2 mentioned above although the structure by two systems was shown, it is clear that the same effect is acquired by making it the same structure also in three or more systems.
  • the example of mapping to polarization multiplexed 16QAM has been described. However, for example, the same effect can be obtained even when the mapping is made to another multilevel signal such as 64QAM. Is clear.

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Abstract

 多値変調された光信号を送受信する光伝送装置であって、複数のクライアント信号を収容し、複数のクライアント信号のそれぞれに対して誤り訂正処理およびスクランブル/デスクランブル処理を施した伝送フレーム信号を生成する複数の伝送フレーム処理部(212~214、222~224)と、複数の伝送フレーム処理部から入出力される伝送フレーム信号の多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行うデジタル変復調部(215)とを備え、伝送フレーム処理部は、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらす機能を有する。

Description

光伝送装置
 本発明は、多値変調された光信号を送受信する光伝送装置に関する。
 大容量・長距離で通信するための光信号の規格が、ITU-T G.709におけるOTN(Optical Transport Network:光伝送ネットワーク)の中で規定されている。その中で、OTNメンテナンス信号は、例えば、ODU AIS(All 1)、OCI(0110連続)、LCK(0101連続)といった連続パタンで構成されている。そして、伝送路上での信号劣化を防ぐため、このようなOTNメンテナンス信号は、スクランブル処置を施してから出力することとなっている(例えば、非特許文献1参照)。
 また、長距離伝送用に誤り訂正処理を行い、偏波多重QPSK信号の送受信を行う100G長距離トランシーバの例が示されている(例えば、非特許文献2参照)。
Reccomendation ITU-T G.709/Y.1331(12/2009)、「Interface for the Optical Transport Network(OTN)」 OIF-MSA-100GLH-EM-01.1、Optical Interface Forum、September 20、2011
 しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
 複数系統の独立したOTUk(Optical channel Transport Unit―k)フレームを時分割多重するような伝送方式において、従来技術を適用し、多値信号へマッピングした場合には、以下のような課題がある。
 OTNのメンテナンス信号では、スクランブル後も全て固定パタンとなる。このため、例えば、2系統の100G OTU4信号を200Gの偏波多重16QAM信号にマッピングする際に、100G信号が両系統とも同一のメンテナンス信号の場合には、2bit連続したパタンが、200G 偏波多重16QAMパタンにマッピングされることになる。
 これでは、せっかくスクランブルにより信号をランダム化しても、固定したパタンが出力されることになり、伝送特性劣化の原因となる。
 本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、多値(偏波多重16QAM方式等)数百Gbps超の光通信システムにおいて、OTNメンテナンス信号等の連続または周期パタンを持つデータの伝送時にも、性能劣化を防ぐ光伝送装置を得ることを目的とする。
 本発明に係る光伝送装置は、多値変調された光信号を送受信する光伝送装置であって、複数のクライアント信号を収容し、複数のクライアント信号のそれぞれに対して誤り訂正処理およびスクランブル/デスクランブル処理を施した伝送フレーム信号を生成する複数の伝送フレーム処理部と、複数の伝送フレーム処理部から入出力される伝送フレーム信号の多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行うデジタル変復調部とを備え、伝送フレーム処理部は、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらす機能を有するものである。
 本発明によれば、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらす機能を有することにより、多値(偏波多重16QAM方式等)数百Gbps超の光通信システムにおいて、OTNメンテナンス信号等の連続または周期パタンを持つデータの伝送時にも、性能劣化を防ぐ光伝送装置を得ることができる。
本発明の実施の形態1に係る光伝送装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る光伝送装置内のOUT4フレーマで処理されるOTUkフレームのフォーマットを示す図である。 本発明の実施の形態1に係る光伝送装置内のFEC処理回路で処理されるOTUkVフレームのフォーマットを示した図である。 本発明の実施の形態1に係る光伝送装置におけるOTNメンテナンス信号(ODU-AIS)伝送時の偏波多重16QAMのシンボル遷移を示す図である。 本発明の実施の形態1に係る光伝送装置におけるOTNメンテナンス信号(ODU-LCK)伝送時の偏波多重16QAMのシンボル遷移を示す図である。 本発明の実施の形態2に係る光伝送装置の構成を示す図である。
 以下、本発明の光伝送装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
 実施の形態1.
 図1は、本発明の実施の形態1に係る光伝送装置の構成を示す図である。例えば、光送信信号としては、高速で長距離伝送の光通信システムを実現するために、16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation)等の直角位相振幅変調と、偏波チャネル(X偏波、Y偏波)の偏波多重とを組み合わせることで、1シンボル時間で多ビットの情報を伝送する方式などがある。そして、多値変調のための同位相成分および直交位相成分と、偏波多重のためのX偏波およびY偏波により、8種類の信号成分を伝送する。
 図1は、100G 2系統の信号を200G偏波多重16QAMにて送受信する場合を例示している。図1に示した光伝送装置は、100GのOUT信号処理を行うOTU4フレーマ11、12と、200G信号処理を行う200Gトランシーバ21と、電気/光変換を行うE/O31と、光/電気変換を行うO/E32とを含んで構成されている。
 OTU4フレーマ11、12は、以下の要素を含んで構成される。
 ・100G信号#1、#2のOTU4フレーム生成・終端部111、121
 ・100G信号#1、#2のメンテナンス生成信号処理部112、122
 ・200Gトランシーバ21とMLD(Multiple Lane Distribution)でインタフェースするためのOTU4 MLD部113、123
 また、200Gトランシーバ21は、以下の要素で構成される。
 ・OTU4フレーマ11、12とMLDでインタフェースするための100G系統#1、#2用のOTU4 MLD部211、221
 ・OTU4フレームを一時的に保存してフレーム位相をずらすことを可能とするメモリ(FIFO)212、222
 ・100G系統#1、#2用のFEC処理回路213、223
 ・100G系統#1、#2用のスクランブラ/デスクランブラ214、224
・スクランブラ214、224から出力される信号を光信号のシンボルに割り当てデジタルデジタル変復調処理を行うデジタル変復調処理部215
 ・光変調信号(アナログ)を生成するためのDAコンバータ(DAC)216
 ・光変調信号(アナログ)をデジタル信号化するADコンバータ(ADC)226
 ここで、メモリ(FIFO)212、FEC処理回路213、スクランブラ/デスクランブラ214と、メモリ(FIFO)222、FEC処理回路223、スクランブラ/デスクランブラ224とは、複数のクライアント信号のそれぞれに対して設けられた複数の伝送フレーム処理部に相当する
 図2は、本発明の実施の形態1に係る光伝送装置内のOUT4フレーマ11、12で処理されるOTUkフレームのフォーマットを示す図である。より具体的には、図2に示したOTUkフレームは、以下の部分で構成されている。
 ・クライアント信号のような実際の情報データを格納するためのペイロード
 ・フレーム同期のためのFA OH(Frame Alignment OverHead)
 ・保守監視情報のためのOTUk OHおよびODUk OH(Optical channel Data Unit-k OverHead)
 ・ペイロードのマッピングのためのOPUk OH(Optical channel Payload Unit-k)
 ・伝送後の光品質の劣化によるビット誤りを訂正するための誤り訂正符号の情報を格納するFEC冗長領域
 通常、誤り訂正符号としては、リード・ソロモン符号(以下、RS(Reed-Solomon)符号と称す)が用いられる。なお、一般的に、FA OH、OTUk OH、ODUk OH、および、OPUk OHから構成された部分をオーバヘッドと呼ぶ。
 一方、図3は、本発明の実施の形態1に係る光伝送装置内のFEC処理回路213、223で処理されるOTUkVフレームのフォーマットを示した図である。図3に示すように、例えば、図2に比べてFEC冗長領域を拡大し、誤り訂正性能を向上させることで、長距離伝送を実現している。
 図4は、本発明の実施の形態1に係る光伝送装置におけるOTNメンテナンス信号(ODU-AIS)伝送時の偏波多重16QAMのシンボル遷移を示す図である。2ビットペアになっているシンボルのみ遷移する。図4の左に示すように、ODU-AIS信号(All 1)にスクランブルをかけると、「10 10 11 01 00」の固定パタンになったとする。すなわち、ODU-AIS信号(固定値)×PRBS(固定値)のEXORをとった結果、図4中の(A)で示すように、2系統とも同じパタンになったとする。
 フレーム位相の揃った100G 2系統の信号(200G)を偏波多重16QAMで送信する場合、シンボルマップデータは、図4の左下に示すようになる。これを、コンスタレーションマップ上で示すと、図4の右側の図で点線を付けた位置にマッピングされることとなる。すなわち、左上から右下の4つのシンボル点のみを遷移することとなる。
 同様に、図5は、本発明の実施の形態1に係る光伝送装置におけるOTNメンテナンス信号(ODU-LCK)伝送時の偏波多重16QAMのシンボル遷移を示す図である。2ビットペアになっているシンボルのみ遷移する。図5の左に示すように、ODU-LCK信号(0101連続)にスクランブルをかけると「00 11 01 00 10」の固定パタンになったとする。
 フレーム位相の揃った100G 2系統の信号(200G)を偏波多重16QAMで送信する場合、シンボルマップデータは、図5の左下に示すようになる。これを、コンスタレーションマップ上で示すと、図5の右側の図で点線を付けた位置にマッピングされることとなる。すなわち、左上から右下の4つのシンボル点のみを遷移することとなる。
 このため、本実施の形態1では、FIFO212、222を100G系統毎に個別に設けて、光信号で出力する側のOTU4Vフレームの位相を、100G系統毎にずらすように構成する。これにより、OTNメンテナンス信号伝送時のパタンは、100G系統毎にずれることになるため、図4や図5で生じた光シンボルレベルでの固定パタンの発生が防止できる。すなわち、OTNメンテナンス信号等、連続または周期パタンを持つデータの伝送時にも、性能劣化を防ぐ光伝送装置を提供可能となる。
 以上のように、実施の形態1によれば、OTU4フレームを一時的に保存してフレーム位相をずらすことを可能とするメモリ(FIFO)を、200Gトランシーバ内に、100G系統毎に設けている。この結果、OTNメンテナンス信号伝送時のパタンを、100G系統毎にずらすことができ、性能劣化を防ぐ光伝送装置を得ることができる。
 実施の形態2.
 図6は、本発明の実施の形態2に係る光伝送装置の構成を示す図である。先の実施の形態1における図1の構成と比較すると、本実施の形態2における図6の構成は、FIFO 212、222が削除されているとともに、スクランブラ/デスクランブラ214、224内に疑似ランダムパタン発生のためのシード値を変更する仕組みを追加した点が異なる。その他の構成要素および機能は、先の実施の形態1と同じである。
 例えば、ITU-T G.709では、図3に示したOTUkVフレームのFA OHの最後で、フレーム毎にオール1のシード値で初期化される。そこで、100Gの系統毎に初期化するシード値を変えることにより、疑似ランダムパタンの値がずれることになる。
 このように、本実施の形態2では、スクランブラ/デスクランブラ214、224において、100Gの系統毎に疑似ランダムパタンを生成するシード値を変更する機構を設けている。このため、100G系統毎にランダム信号の値が異ならせることが可能となり、先の図2や図3で生じた光シンボルレベルでの固定パタンの発生を防止することができる。すなわち、OTNメンテナンス信号等の連続または周期パタンを持つデータの伝送時にも性能劣化を防ぐ光伝送装置を提供可能となる。
 以上のように、実施の形態2によれば、100Gの系統毎に疑似ランダムパタンを生成するシード値を変更する機構を、200Gトランシーバ内のスクランブラ/デスクランブラに、100G系統毎に設けている。この結果、OTNメンテナンス信号伝送時のパタンを、100G系統毎にずらすことができ、性能劣化を防ぐ光伝送装置を得ることができる。
 なお、上述した実施の形態1、2では、2系統での構成を示したが、3系統以上でも同様の構成とすることで、同様の効果が得られることは明らかである。また、上述した実施の形態1、2では、偏波多重16QAMへのマッピングの例を示したが、例えば、64QAMなど、他の多値信号へマッピングする構成としても、同様の効果が得られることは明らかである。

Claims (3)

  1.  多値変調された光信号を送受信する光伝送装置であって、
     複数のクライアント信号を収容し、前記複数のクライアント信号のそれぞれに対して誤り訂正処理およびスクランブル/デスクランブル処理を施した伝送フレーム信号を生成する複数の伝送フレーム処理部と、
     前記複数の伝送フレーム処理部から入出力される前記伝送フレーム信号の多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行うデジタル変復調部と
     を備え、
     前記伝送フレーム処理部は、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらす機能を有する
     光伝送装置。
  2.  請求項1に記載の光伝送装置において、
     前記伝送フレーム処理部は、前記複数のクライアント信号のそれぞれに対して位相をずらすメモリを有し、前記メモリにより前記位相がずれされた、前記複数のクライアント信号のそれぞれに対して、前記誤り訂正処理および前記スクランブル/デスクランブル処理を施すことで、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらす
     光伝送装置。
  3.  請求項1に記載の光伝送装置において、
     前記伝送フレーム処理部は、前記スクランブル/デスクランブル処理における疑似ランダムパタンを生成するシード値を変えることにより、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらす
     光伝送装置。
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