WO2024038569A1 - 光交換装置及び光交換方法 - Google Patents

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WO2024038569A1
WO2024038569A1 PCT/JP2022/031286 JP2022031286W WO2024038569A1 WO 2024038569 A1 WO2024038569 A1 WO 2024038569A1 JP 2022031286 W JP2022031286 W JP 2022031286W WO 2024038569 A1 WO2024038569 A1 WO 2024038569A1
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optical
signal
wide
analog
digital
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PCT/JP2022/031286
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English (en)
French (fr)
Inventor
剛 吉田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters

Definitions

  • the disclosed technology relates to an optical switching device and an optical switching method.
  • optical transport network OTN
  • 5G fifth generation mobile communication system
  • Non-Patent Document 1 shows many examples of OTN networks connected to a 5G network (see FIGS. 8-4 to 8-10 of Non-Patent Document 1).
  • a wide area optical network shall be referred to as a "wide area optical network.”
  • a local optical network is referred to as a "local optical network.”
  • finite-length traffic sent from a local optical network is managed separately for each service type, converted into continuous signals via an electrical routing device, and then Optical transmission is carried out over long distances and in large capacity over a wide area optical network.
  • a network composed of a wide area optical network and a local optical network is equipped with a routing device on the local optical network side, and the routing device decodes destination information and performs routing. Furthermore, it can be said that on the wide area optical network side, a wide area optical switching device is prepared for each service type or for each destination.
  • the electrical processing load of decoding control information such as destinations and routing is large in the routing device.
  • processing delays occur that depend on the processing capacity of the routing device.
  • the disclosed technology aims to provide a mechanism that allows a wide area optical network to directly accommodate finite-length signals from a local optical network.
  • the optical switching device is an optical switching device that connects a local optical network and a wide area optical network, and is a local optical switching device that directly detects an input intensity modulated optical signal and outputs it as a locally received analog electrical signal.
  • a transceiver a local parent analog-to-digital converter that samples a locally received analog electrical signal and outputs it as a locally received digital signal, and an exchange unit that divides the locally received digital signal into a locally transmitted digital signal and a wide area transmitted digital signal and outputs the same.
  • a local parent digital-to-analog converter that converts a local transmission digital signal into an analog signal
  • a wide area transmission digital signal processing unit that performs digital signal processing on the wide area transmission digital signal and generates a transmission subcarrier signal for coherent optical communication
  • a wide-area digital-to-analog converter that frequency-multiplexes the transmission subcarrier signal and converts it into a wide-area transmission analog electrical signal
  • a wide-area optical modulation section that modulates an optical carrier wave based on the wide-area transmission analog electrical signal.
  • the parent analog-to-digital converter performs sampling according to the most severe sampling conditions among the assumed signal formats.
  • the wide area optical network can directly accommodate finite length signals from the local optical network.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of an optical switching device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of how the switching section 20 of the optical switching device according to the first embodiment handles the signal received from the local parent analog-to-digital conversion section 14.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of how the switching unit 20 of the optical switching device according to the first embodiment handles the signal received from the wide area reception digital signal processing unit 38.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a connection example of the optical switching device according to the disclosed technique.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of optical switching device 200 according to the first embodiment.
  • the optical switching device 200 is a device that connects the local optical network 100 and the wide area optical network 300.
  • the optical switching device 200 according to the first embodiment includes N local optical transmitters/receivers 13 (N is a natural number), N local optical analog-to-digital converters 14, and N local optical converters 14.
  • the local optical network 100 assumed by the optical switching device 200 according to the first embodiment connects a plurality of local slave optical transceivers 11, a plurality of local slave optical transceivers 11, and N local parent optical transmitters/receivers 13.
  • An optical transmission line 12 is included.
  • the wide area optical network 300 assumed by the optical switching device 200 according to the first embodiment includes a transmitting optical switch 34 and a receiving optical switch 35.
  • the term "local side” is used to mean the client side. Furthermore, the wide area side, which is the opposite of the local side, is used as a term meaning the line side or transmission path side.
  • a plurality of child optical transceivers are connected to one parent optical transceiver. In the example shown in FIG. 1, the first local parent optical transceiver 13 (13-1) is connected to a plurality of local slave optical transceivers 11 (11-1-1, 11-1-2, ..., 11-1).
  • the code "-n" (n is a variable that can take a value from 1 to N) added after the number used in this specification indicates that it is a functional block related to the nth transmission sequence. represents.
  • the total number of local optical transceivers 11 is K[1]+K[2]+...+K[n]+...+K[N].
  • a part of the n-th optical transmission line 12-n is shared. Further, each of the optical transmission lines 12-n can be connected to a local side interface related to another optical switching device (not shown, 200-, etc.).
  • the local optical transceiver 11 outputs a finite-length, more specifically, a burst signal-like intensity modulated signal.
  • a burst signal means that when observed in the time domain, a signal exists only in a small portion and no signal exists in the rest.
  • the intensity modulated signal output from the local optical transceiver 11 is sometimes referred to as an "intensity modulated optical signal" to emphasize that it is an optical signal.
  • the intensity modulated signal output from the local optical transceiver 11 is time-division multiplexed.
  • the power of the light transmitted from the local slave optical transmitter/receiver 11 is set so that the resolution required in the local master analog-to-digital converter 14-n, which will be described later, can be suppressed and the power jet can be ensured. , it is desirable to adjust as appropriate.
  • the optical transmission line 12-n is generally composed of a single optical fiber, and includes a local optical transmitter/receiver 11-nk (k is a variable that can take a value from 1 to K[n]) and a local optical transmitter/receiver. 13-n.
  • k is a variable that can take a value from 1 to K[n]
  • 13-n a local optical transmitter/receiver. 13-n.
  • the local optical transmitter/receiver 11-nk at the terminal of the local optical network 100 receives an intensity-modulated optical signal transmitted from the local optical transmitter/receiver 13-n and input via the optical transmission line 12-n. is directly detected, the symbol is determined, and the original data is demodulated.
  • a symbol means a period or time during which a certain state continues in digital modulation.
  • a related term is the symbol rate, which is the number of symbols that changes per unit time, and the unit is [symbol/s].
  • the symbol rate is also called a baud rate (unit: [Baud]) or a modulation rate.
  • the symbol rate is related to the occupied frequency band. When the symbol rate is large, the occupied frequency band becomes wide. For this reason, multilevel modulation is an effective method that can transmit a large amount of information while saving limited frequency resources, that is, the symbol rate is the same and the bit rate is high.
  • the local optical network 100 assumed by the optical switching device 200 according to the first embodiment includes a plurality of local slave optical transceivers 11 connected to one local master optical transmitter/receiver 13, and a local optical transmitter/receiver 13.
  • the optical transmission path 12 between the local optical transmitter 13 and the local optical transceiver 11 is partially shared, the local optical optical transceiver 11 outputs an intensity modulated signal of finite length, and the intensity modulated signal is time-division multiplexed.
  • wide area optical network 300 means a wide area. Generally, wide-area networks connect large areas within a city, between cities, or between countries.
  • the wide area optical network 300 assumed by the optical switching device 200 according to the first embodiment can accommodate a plurality of virtual optical channels using one optical transceiver. Each virtual optical channel can be treated as an independent optical wavelength.
  • virtual here refers to the fact that although the interface is physically a single optical transceiver, it can actually output multiple optical channels simultaneously. . Due to this effect, the wide area optical network 300 can accommodate different types of low-latency, high-capacity services, and can communicate with different locations.
  • the signals handled by the wide area optical network 300 are polarization multiplexed, orthogonal amplitude modulated, or subcarrier multiplexed.
  • the receiving side of the wide area optical network 300 performs coherent detection and performs corrections such as waveform distortion compensation and code error correction through digital signal processing. Details of the transmission optical switch 34 and the reception optical switch 35 included in the wide area optical network 300 will become clear from the description below.
  • optical switching device 200 connects the local optical network 100 and the wide area optical network 300. Details of the optical switching device 200 will become clear from the explanation of each functional block below.
  • the local optical transmitter/receiver 13 configuring the optical switching device 200 is a component that generates and detects an intensity modulated optical signal.
  • the local primary optical transmitter/receiver 13-n constituting the optical switching device 200 receives an intensity-modulated optical signal transmitted from the local secondary optical transmitter/receiver 11-nk and input via the optical transmission line 12-n. , direct detection is performed, but symbol determination is not performed.
  • the signal obtained by direct detection in the local optical transmitter/receiver 13 is referred to as a "locally received analog electrical signal" in this specification.
  • the locally received analog electrical signal is sent to the local parent analog-to-digital converter 14-n.
  • the signal sent to the local parent analog-to-digital converter 14-n is assumed to have a different baud rate or a degree of multilevel modulation (referred to as "modulation multilevel degree"). It is assumed that signals of different finite lengths (which may be used) may be multiplexed in time.
  • the locally received analog electrical signal assumed by the disclosed technology is obtained by temporally multiplexing a 10 [Gb/s] on-off keying signal and a 50 [Gb/s] four-level PAM signal, for example. It may happen that it is something that was given.
  • the technical feature of the optical switching device 200 according to the disclosed technology is that it performs sampling without being aware of the signal format and accommodates traffic without depending on the protocol. In this specification, accommodating traffic without being aware of the signal format and without depending on the protocol is referred to as "direct accommodating.”
  • the local main analog-to-digital converter 14-n constituting the optical switching device 200 is a component that samples the locally received analog electrical signal sent from the local main optical transceiver 13-n.
  • the signal obtained by sampling in the local parent analog-to-digital converter 14 is referred to as a "locally received digital signal" in this specification.
  • the locally received digital signal is sent to the exchange section 20.
  • the technical feature of the optical switching device 200 is that it performs sampling without being aware of the signal format and accommodates traffic without depending on the protocol. Therefore, as a compensation, the local parent analog-to-digital converter 14 needs to perform sampling in accordance with the signal format with the most severe conditions.
  • the local parent analog-to-digital converter 14 performs sampling at, for example, the most severe sampling rate of 50 [Gsample/s] or 100 [Gsample/s], which is twice that rate in consideration of the safety factor. Further, in this example, the local parent analog-to-digital converter 14 performs sampling at a resolution of at least 2 [bits] or more, that is, the number of quantization bits.
  • the local parent analog-to-digital converter 14 can perform any of the assumed It is necessary to have a resolution that can correspond to the signal format. In this way, there is a trade-off relationship between the conditions for the signal, such as the range of signals that can accommodate traffic without protocol dependence, and the conditions for the local parent analog-to-digital converter 14, such as the sampling rate and number of quantization bits. I can say that there is.
  • the disclosed technology realizes traffic accommodation without depending on the protocol by accepting the strictest conditions regarding the sampling rate and the number of quantization bits in the local parent analog-to-digital converter 14.
  • the local parent digital-to-analog converter 15 configuring the optical switching device 200 is a component that converts a digital signal sent from the switching unit 20 (hereinafter referred to as "exchanged digital signal") into an analog signal.
  • the analog signal obtained by digital-to-analog conversion in the local parent digital-to-analog converter 15 is referred to as a "locally transmitted analog electrical signal.”
  • the locally transmitted analog electrical signal is sent to the locally transmitted optical transceiver 13-n. Note that, from the viewpoint of achieving both resolution and power jet, it is desirable that the local parent digital-to-analog converter 15 appropriately adjusts the amplitude in the digital domain before conversion.
  • the switching unit 20 that constitutes the optical switching device 200 is a component that sorts and outputs input signals.
  • the process performed by the exchange unit 20 is referred to as "exchange process" in this specification.
  • the switching section 20 constituting the optical switching device 200 is realized by a processing circuit as hardware.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of how the switching section 20 of the optical switching device 200 according to the first embodiment handles the signal received from the local parent analog-to-digital conversion section 14.
  • 2A in FIG. 2 shows, by broken lines, local to wide area among the four types of routes generated by the exchange process of the exchange unit 20.
  • FIG. 2B in FIG. 2 broken lines indicate local ⁇ local among the four types of routes generated by the exchange process of the exchange unit 20.
  • 3 is an explanatory diagram showing an example of how the switching section 20 of the optical switching device 200 according to the first embodiment handles the signal received from the wide area reception digital signal processing section 38.
  • 3A in FIG. 3 shows, by broken lines, one of the four types of routes generated by the exchange process of the exchange unit 20, from wide area to local.
  • 3B in FIG. 3 shows, by broken lines, wide area ⁇ wide area among the four types of routes generated by the exchange process of the exchange unit 20.
  • the switching processing performed in the switching unit 20 includes, for example, distribution of signals to multiple routes, assignment of multiple local optical networks 100 to a single virtual optical channel (also referred to as "signal aggregation"), and virtual Switching of physical frequencies related to optical channels, etc. can be realized.
  • the distribution of a signal to multiple routes includes both the case where the signal is divided into parts and distributed, and the case where the same signal is duplicated and distributed (in the case of multicast).
  • the exchange process is performed according to exchange rules.
  • the switching section 20 is configured so that the switching rules can be changed by an instruction from the outside (hereinafter referred to as a "supervisory control signal").
  • the switching rules are treated as ones that can be changed over time.
  • the portion indicated as “external control device, etc.” represents an external device that changes the exchange rule based on a supervisory control signal.
  • the supervisory control signal may be realized by external software. How the supervisory control signal is implemented is not essential to the disclosed technique.
  • the optical switching device 200 according to the first embodiment outputs information such as the short-time average power of the input signal, the bit error rate on the wide area side, or the amount of information (hereinafter referred to as "monitoring control information") to the outside.
  • the exchange unit 20 is configured so that it can be used.
  • the processing carried out in the exchange unit 20 includes a part of holding the signal from the local optical network 100 as a digital value, and this partial processing can be said to have a similar concept to RoF (Radio-over-Fiber). If we imitate the naming style of RoF, this partial processing can be said to be AoC (Access-over-Coherent) because it adds the access network signal to a coherent signal.
  • RoF Radio-over-Fiber
  • the transmission subcarrier signal generated by the wide area transmission digital signal processing section 31 is sent to the wide area digital to analog conversion section 32.
  • the wide-area transmission digital signal processing unit 31 performs various functions such as transmission path frame generation, partial scrambling, encoding for probabilistic shaping of signal point arrangement, error correction encoding, symbol generation, and spectrum shaping, for example. Processing may be performed.
  • the transmission subcarrier signal processed by the wide area transmission digital signal processing section 31 is sent to the wide area digital to analog conversion section 32.
  • the optical switching device 200 may perform simple compression processing in the wide area transmission digital signal processing unit 31 to obtain efficient signal transmission.
  • the compression processing performed by the wide-area transmission digital signal processing unit 31 of the optical switching device 200 may apply, for example, the method described in International Publication No. 2020/174574.
  • the wide-area digital-to-analog converter 32 that constitutes the optical switching device 200 is a component that multiplexes a plurality of subcarriers and converts them all at once into an analog electrical signal. More specifically, the wide area digital-to-analog converter 32 that constitutes the optical switching device 200 is a component that performs the following two processes. First, the wide-area digital-to-analog conversion section 32 frequency-multiplexes the M transmission subcarrier signals sent from the M wide-area transmission digital signal processing sections 31 (31-1, 31-2, ..., 31-M). do. Here, each of the M transmission subcarrier signals is a digital signal.
  • the wide-area digital-to-analog converter 32 converts the frequency-multiplexed digital signal into an analog signal.
  • the analog signal converted by the wide-area digital-to-analog converter 32 is referred to as a "wide-area transmission analog electrical signal" in this specification.
  • a wide area transmission analog electrical signal is prepared for a total of 4 systems, 2 systems for orthogonal polarization multiplexing and 2 systems for orthogonal amplitude modulation (starting from the wide area digital-to-analog converter 32 in Fig. 1). (Illustrated as four right arrows).
  • the operating speed of the wide area digital-to-analog converter 32 is, for example, over 100 [Gsample/s]. All of the wide-area transmission analog electrical signals for four systems are sent to the wide-area optical modulator 33.
  • the wide-area optical modulator 33 configuring the optical switching device 200 is a component that modulates an optical carrier wave based on a wide-area transmitted analog electrical signal.
  • the electrical band of the wide-area optical modulator 33 is assumed to be several tens of GHz or more.
  • the signal processed by the wide area optical modulator 33, that is, the modulated optical signal, is sent to the wide area optical network 300.
  • the transmission optical switch 34 included in the wide area optical network 300 is a component that receives various optical signals as input, distributes the modulated optical signals to multiple paths, and outputs the modulated optical signals.
  • the optical signal input to the transmission optical switch 34 is a modulated optical signal sent from the wide area optical modulator 33, and an optical signal from another external optical switching device (not shown, 200-etc.). It is an optical signal that is sent.
  • the transmission optical switch 34 according to the first embodiment performs the same route selection as that performed in a conventional optical operating wavelength channel.
  • the transmission optical switch 34 according to Embodiment 1 can function as a wavelength selective switch to perform route selection processing, and can also perform switching regarding, for example, fiber cores in a spatially multiplexed optical network.
  • the reception optical switch 35 included in the wide area optical network 300 is a component that receives various optical signals and multiplexes the input optical signals.
  • the optical signal multiplexed in the receiving optical switch 35 is sent to the wide area optical detection unit 36 of the optical switching device 200 and another external optical switching device (not shown, 200-etc.).
  • the wide-area optical detection unit 36 configuring the optical switching device 200 is a component that performs coherent detection on the optical signal sent from the reception optical switch 35.
  • the signal obtained by the wide-area photodetector 36 is herein referred to as a "wide-area received analog electrical signal.”
  • wide-area reception analog electrical signals are prepared for a total of 4 systems, 2 systems for orthogonal polarization multiplexing and 2 systems for orthogonal amplitude modulation, similar to the above-mentioned wide-area transmission analog electrical signals ( Figure 1 (Illustrated as four left arrows with the wide-area light detection unit 36 as the starting point).
  • the electrical band of the wide-area light detection section 36 is assumed to be several tens [GHz] or more, similarly to the wide-area light modulation section 33.
  • the wide-area received analog electrical signal is sent to the wide-area analog-to-digital converter 37.
  • the wide-area analog-to-digital converter 37 configuring the optical switching device 200 is a component that samples the analog electrical signal sent from the wide-area optical detector 36 and performs subcarrier separation. More specifically, the wide area analog-to-digital converter 37 that constitutes the optical switching device 200 is a component that performs the following two processes. First, the wide-area analog-to-digital converter 37 samples the analog electrical signal sent from the wide-area photodetector 36 and converts it into a digital signal. Second, the wide-area analog-to-digital converter 37 separates the digital signal obtained by sampling into subcarriers in the frequency domain.
  • the operating speed of the wide area analog-to-digital converter 37 is, for example, over 100 [Gsample/s].
  • the M reception subcarrier signals obtained by the separation processing of the wide area analog-to-digital converter 37 are respectively processed by wide area reception digital signal processing unit 38-1, wide area reception digital signal processing unit 38-2, ..., wide area reception digital signal processing. Section 38-M.
  • the wide-area reception digital signal processing unit 38 configuring the optical switching device 200 is a component that performs digital signal processing such as waveform distortion compensation and error correction. More specifically, the wide-area reception digital signal processing section 38-m constituting the optical switching device 200 is configured to perform digital signal processing on the m-th reception subcarrier sent from the wide-area analog-to-digital conversion section 37. is an element.
  • the digital signal processing performed by the wide area reception digital signal processing unit 38-m includes, for example, waveform equalization, clock recovery, carrier wave recovery, symbol recovery, error correction decoding, decoding processing related to probability shaping of signal point arrangement, and partial decoding processing. Examples include scrambling processing and transmission line frame termination processing.
  • the wide area reception digital signal processing section 38-m also performs the termination processing.
  • the signal subjected to digital signal processing in the wide area reception digital signal processing section 38-m is referred to as a "wide area reception digital signal" in this specification.
  • the wide area reception digital signal is sent to the exchange section 20.
  • optical switching device 200-a which is a certain individual (individual a) receives an intensity-modulated optical signal transmitted from the optical switching device 200-b, which is another individual (individual b).
  • the local optical transmitter/receiver 13-n of the switching device 200-a can receive it.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a connection example of the optical switching device 200 according to the disclosed technique.
  • an optical switching device 200 (200a) according to the present disclosure technology includes a local optical transceiver not connected to a ring, and an optical coupler, optical switch, optical circulator, or routing device (hereinafter referred to as may be connected via an optical coupler (referred to as an "optical coupler, etc.”).
  • the optical switching device 200 (200b) according to the disclosed technology may be connected to a local optical transceiver connected to a ring via an optical coupler or the like.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a connection example of the optical switching device 200 according to the disclosed technique.
  • an optical switching device 200 (200a) according to the present disclosure technology includes a local optical transceiver not connected to a ring, and an optical coupler, optical switch, optical circulator, or routing device (hereinafter referred to as may be connected via an optical coupler (referred to as an "optical coupler,
  • the optical switching device 200 (200c) may be realized as part of the functions of a certain local optical transceiver.
  • the optical switching device 200 (200c) is realized as part of the functions of a certain local optical transmitter/receiver, and the optical coupler, etc. of the local optical slave transceiver is connected to the optical coupler, etc. of another local optical slave transceiver. May be connected.
  • the wide area optical network 300 can directly accommodate the finite length signal from the local optical network 100. Since direct accommodation is possible, the disclosed technology can eliminate the processing delay that occurs in the routing device according to the conventional technology. Furthermore, the disclosed technology can minimize the number of routers used in conventional networks, resulting in energy savings when looking at the network as a whole.
  • Non-Patent Document 1 When applying the disclosed technology to the illustrated example of Non-Patent Document 1 ⁇ “Fronthaul” that appears in FIG. 8-1 of Non-Patent Document 1 is a local optical network (100) assumed by the technology of the present disclosure. “DCI” appearing in FIG. 8-1 is a wide area optical network (300) assumed by the disclosed technology. Here, DCI is an acronym for Data Center Interconnection and means a connection between data centers or a data center interconnection. “DU” appearing in FIG. 8-1 of Non-Patent Document 1 is considered to include a local optical switching device according to the prior art. Here, DU is an acronym for Distribution Unit and means a remote station. It is thought that "Cloud edge” and “Cloud core” appearing in FIG.
  • Non-Patent Document 1 include a wide area optical switching device according to the conventional technology.
  • “Mid/Backhaul” that appears in FIG. 8-1 of Non-Patent Document 1 is an intermediate entity between the local optical network (100) and the wide area optical network (300) assumed by the technology of the present disclosure. Therefore, it can be said that the decision as to whether the Mid/Backhaul shown in Non-Patent Document 1 is local or wide-area is made on a case-by-case basis.
  • the optical switching device 200 according to the disclosed technique can be applied as a device for connecting the fronthaul and the DCI in the network arrangement illustrated in FIG. 8-1 of Non-Patent Document 1.
  • “Metro-edge Fronthaul” that appears in FIG. 8-2 of Non-Patent Document 1 is also a local optical network (100) assumed by the technology of the present disclosure.
  • the area from the AAU (Active Antenna Unit) to the orange box (corresponding to the routing device) directly connected to the AAU is a local optical network (100) in a narrow sense.
  • the part from "New Core” that appears in FIG. 8-2 of Non-Patent Document 1 (not shown) is a wide area optical network (300) assumed by the technology of the present disclosure.
  • “New Core” appearing in FIG. 8-2 of Non-Patent Document 1 is considered to include a wide area optical switching device according to the conventional technology.
  • Non-Patent Document 1 shows an example in which the route from the AAU to the DU passes through three (three stages) routing devices.
  • the line shown in rainbow colors that gradually changes from red to blue in FIG. 8-2 of the non-patent document is an optical transmission line (12).
  • the optical switching device 200 according to the disclosed technology can be used in place of any routing device in the path from the AAU to the DU in the network architecture illustrated in FIG. 8-2 of Non-Patent Document 1. .
  • Non-Patent Document 1 The area from AAU to DU+CU (Distribution Unit and Central Unit) that appears in FIG. 8-3 of Non-Patent Document 1 is a local optical network (100) assumed by the technology of the present disclosure. The area beyond “New Core” (not shown) that appears in FIG. 8-3 of Non-Patent Document 1 is also a wide area optical network (300) assumed by the technology of the present disclosure. In this way, the disclosed technology can also be applied to the network architecture illustrated in FIG. 8-3 of Non-Patent Document 1.
  • “Metro-Edge” (cloud shape) that commonly appears in FIGS. 8-4 to 8-10 of Non-Patent Document 1 is a local optical network (100) assumed by the technology of the present disclosure. Although the wide area optical network (300) assumed by the disclosed technology is not clearly shown in FIGS. 8-4 to 8-10 of Non-Patent Document 1, the disclosed technology is It can also be applied to network architectures including networks (100).
  • the OLT Optical Line Terminal
  • ONU Optical Network Unit
  • OLT and ONU are referred to as optical line terminal equipment without distinction in Japanese.
  • OTN which commonly appears in Figures 8-11 to 8-14 of Non-Patent Document 1, refers to an optical transport network as described above, but here it specifically represents a wide area optical switching device. it is conceivable that.
  • the OADM that commonly appears in FIGS.
  • Non-Patent Document 1 is an optical add-drop multiplexer, that is, an optical add-drop multiplexer, which functions as an optical switch in a wide area optical network (300). It is. In this manner, the technology disclosed herein can be applied to networks in which the connections illustrated in FIGS. 8-11 to 8-14 of Non-Patent Document 1 are made.
  • the disclosed technology has industrial applicability because it can be applied, for example, to technology for connecting a 5G network and an OTN network.

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Abstract

本開示技術に係る光交換装置は、局所光ネットワーク（１００）と広域光ネットワーク（３００）とをつなぐ光交換装置であって、入力される強度変調光信号を直接検波し、局所受信アナログ電気信号として出力する局所親光送受信器（１３）と、局所受信アナログ電気信号をサンプリングし、局所受信デジタル信号として出力する局所親アナログデジタル変換部（１４）と、局所受信デジタル信号を局所送信デジタル信号と広域送信デジタル信号とに振り分けて出力する交換部（２０）と、局所送信デジタル信号をアナログ信号に変換する局所親デジタルアナログ変換部（１５）と、広域送信デジタル信号に対しデジタル信号処理を行い、コヒーレント光通信用の送信サブキャリア信号を生成する広域送信デジタル信号処理部（３１）と、送信サブキャリア信号を周波数多重し、広域送信アナログ電気信号へ変換する広域デジタルアナログ変換部（３２）と、広域送信アナログ電気信号に基づいて、光搬送波を変調する広域光変調部（３３）と、を含み、局所親アナログデジタル変換部（１４）は、想定する信号形式のうちサンプリングの条件が最もシビアとなるものに合わせてサンプリングを実施する、というものである。

Description

光交換装置及び光交換方法
　本開示技術は光交換装置及び光交換方法に関する。
　いわゆる５Ｇと称される第５世代移動体通信システムにおいて、光トランスポートネットワーク（ＯＴＮ、Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）が利用されていることが知られている。
　例えば、非特許文献１には、５Ｇネットワークと接続されるＯＴＮネットワークの例が多数、示されている（非特許文献１の図８－４～図８－１０、参照）。ここで、本明細書においては、広域の光ネットワークは、「広域光ネットワーク」と称されるものとする。また、本明細書においては、局所の光ネットワークは、「局所光ネットワーク」と称されるものとする。
　非特許文献１に例示されるように、一般に、局所光ネットワークから送られる有限長のトラフィックは、サービス種別ごとに分けて管理され、電気的なルーティング装置を介して連続信号に変換された後、広域光ネットワークにて長距離かつ大容量に光伝送される。すなわち、一般に、広域光ネットワーク及び局所光ネットワークから構成されるネットワークは、局所光ネットワーク側にルーティング装置が備えられており、ルーティング装置が宛先情報を解読してルーティングを実施している。また、広域光ネットワーク側には、サービス種別ごとに、あるいは宛先ごとに、広域光交換装置が用意されている、と言える。
一般社団法人情報通信技術委員会著、"第５世代移動体通信システムにおけるＯＴＮの適用に関する技術報告"、ＴＲ－１０８４、第１．０版、２０２０年３月１１日．
　このように従来の広域光ネットワーク及び局所光ネットワークから構成されるネットワークは、ルーティング装置において、宛先等の制御情報を解読してルーティングする電気的な処理の負荷が大きい。多様な種別、かつ大容量のデータが送られると、ルーティング装置の処理能力に依存した処理遅延が生じる。
　広域光ネットワーク及び局所光ネットワークから構成されるネットワークの技術分野において、処理遅延が生じない、「広域光ネットワークが、局所光ネットワークからの有限長信号を直接収容できる」ための仕組みが求められている。
　本開示技術は、「広域光ネットワークが、局所光ネットワークからの有限長信号を直接収容できる」ための仕組みを提供することを目的とする。
　本開示技術に係る光交換装置は、局所光ネットワークと広域光ネットワークとをつなぐ光交換装置であって、入力される強度変調光信号を直接検波し、局所受信アナログ電気信号として出力する局所親光送受信器と、局所受信アナログ電気信号をサンプリングし、局所受信デジタル信号として出力する局所親アナログデジタル変換部と、局所受信デジタル信号を局所送信デジタル信号と広域送信デジタル信号とに振り分けて出力する交換部と、局所送信デジタル信号をアナログ信号に変換する局所親デジタルアナログ変換部と、広域送信デジタル信号に対しデジタル信号処理を行い、コヒーレント光通信用の送信サブキャリア信号を生成する広域送信デジタル信号処理部と、送信サブキャリア信号を周波数多重し、広域送信アナログ電気信号へ変換する広域デジタルアナログ変換部と、広域送信アナログ電気信号に基づいて、光搬送波を変調する広域光変調部と、を含み、局所親アナログデジタル変換部は、想定する信号形式のうちサンプリングの条件が最もシビアとなるものに合わせてサンプリングを実施する、というものである。
　本開示技術に係る光交換装置は上記構成を備えるため、広域光ネットワークが、局所光ネットワークからの有限長信号を直接収容することができる。
図１は、実施の形態１に係る光交換装置の機能構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係る光交換装置の交換部２０が、局所親アナログデジタル変換部１４から受信した信号の扱い例を示す説明図である。 図３は、実施の形態１に係る光交換装置の交換部２０が、広域受信デジタル信号処理部３８から受信した信号の扱い例を示す説明図である。 図４は、本開示技術に係る光交換装置の接続例を示す説明図である。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る光交換装置２００の機能構成を示すブロック図である。図１に示されるとおり、光交換装置２００は、局所光ネットワーク１００と広域光ネットワーク３００とをつなぐ装置である。図１に示されるとおり実施の形態１に係る光交換装置２００は、Ｎ個（Ｎは自然数）の局所親光送受信器１３と、Ｎ個の局所親アナログデジタル変換部１４と、Ｎ個の局所親デジタルアナログ変換部１５と、交換部２０と、Ｍ個（Ｍは自然数）の広域送信デジタル信号処理部３１と、広域デジタルアナログ変換部３２と、広域光変調部３３と、広域光検出部３６と、広域アナログデジタル変換部３７と、Ｍ個の広域受信デジタル信号処理部３８と、を備える。
　実施の形態１に係る光交換装置２００が想定する局所光ネットワーク１００は、複数の局所子光送受信器１１と、複数の局所子光送受信器１１とＮ個の局所親光送受信器１３とを繋げる光伝送路１２と、を含む。
　また実施の形態１に係る光交換装置２００が想定する広域光ネットワーク３００は、送信用光スイッチ３４と、受信用光スイッチ３５と、を含む。
　実施の形態１に係る光交換装置２００が扱う主な信号の名称は、本明細書においては、以下の表に記載のとおり、とする。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
《局所光ネットワーク１００》
　情報通信の技術分野において、局所側とは、クライアント側を意味する用語として用いられる。また、局所側とは対になる広域側とは、ライン側又は伝送路側を意味する用語として用いられる。局所光ネットワーク１００の名前に用いられている「局所」という用語は、辞書の意味どおり、限られた場所を意味するものである。
　実施の形態１に係る光交換装置２００が想定する局所光ネットワーク１００においては、１つの親光送受信器に複数の子光送受信器が接続されている。図１に示される例では、１番目の局所親光送受信器１３（１３－１）に、複数の局所子光送受信器１１（１１－１－１、１１－１－２、…、１１－１－Ｋ［１］）が、１番目の光伝送路１２（１２－１）によって接続されている。このように本明細書において用いられる、番号の後ろに付加されている「－ｎ」（ｎは１からＮまでを取り得る変数）の符号は、ｎ番目の伝送系列に係る機能ブロックであることを表している。図１に示される例において、局所子光送受信器１１の総数は、Ｋ［１］＋Ｋ［２］＋…＋Ｋ［ｎ］＋…＋Ｋ［Ｎ］である。
　図１に示されるとおり、ｎ番目の光伝送路１２－ｎは、いずれも一部が共用されている。また光伝送路１２－ｎは、いずれも別の光交換装置（不図示、２００－他）に係る局所側インタフェースと接続可能なものである。
　局所子光送受信器１１からは、有限長の、より具体的にはバースト信号状の強度変調信号が出力される。バースト信号とは、時間領域で観測したときに、ごく一部にのみ信号が存在しそれ以外には信号が存在しないものを意味する。なお、局所子光送受信器１１から出力される強度変調信号は、光信号であることを強調して、「強度変調光信号」と称されることもある。
　局所子光送受信器１１から出力された強度変調信号は、時間分割多重される。
　なお、後述の局所親アナログデジタル変換部１４－ｎにおいて必要となる分解能を抑えること、及び、パワージェットを確保すること、を両立できるよう、局所子光送受信器１１から送出される光のパワーは、適宜、調整されることが望ましい。
　光伝送路１２－ｎは、一般に、一芯の光ファイバで構成され、局所子光送受信器１１－ｎ－ｋ（ｋは１からＫ［ｎ］までを取り得る変数）と局所親光送受信器１３－ｎとの間の双方向通信を実現する。光伝送路１２－ｎにおいて、上り方向（子から親への方向）と下り方向（親から子への方向）との衝突を防ぐため、光波長の値を変える等の工夫がなされる。
　局所光ネットワーク１００の端末にある局所子光送受信器１１－ｎ－ｋは、局所親光送受信器１３－ｎから送信され光伝送路１２－ｎを経由して入力される強度変調された光信号を、直接検波し、シンボルの判定を行い、元データに復調する。
　ここでシンボルとは、デジタル変調において、或る１つの状態が続いている期間又は時間を意味するものである。関連する用語として、シンボルレートが挙げられるが、単位時間あたりに変化するシンボル数であり、単位は［ｓｙｍｂｏｌ／ｓ］が用いられる。シンボルレートは、ボーレート（単位は［Ｂａｕｄ］）、又は変調レートとも称される。
　シンボルレートは、占有周波数帯域と関連する。シンボルレートが大きい場合、占有周波数帯域が広くなる。このため、限りある周波数資源を節約しつつ、情報を多く伝送できる、すなわちシンボルレートが同じでビットレートが大きい、多値変調は有力な手段である。
　このように実施の形態１に係る光交換装置２００が想定する局所光ネットワーク１００は、１つの局所親光送受信器１３に複数の局所子光送受信器１１が接続されていること、局所親光送受信器１３と局所子光送受信器１１との間の光伝送路１２が一部共有されていること、局所子光送受信器１１からは有限長の強度変調信号が出力されていること、強度変調信号が時間分割多重されていること、という性質を有するものである。
《広域光ネットワーク３００》
　広域光ネットワーク３００の名前に用いられている「広域」という用語は、辞書の意味どおり、広い区域を意味するものである。一般に、広域のネットワークは、都市内の広い区域、都市間、又は国家間をつなぐものである。
　実施の形態１に係る光交換装置２００が想定する広域光ネットワーク３００は、１つの光送受信器によって、複数の仮想的な光チャネルを収容可能である。仮想的な光チャネルは、それぞれ独立した光波長として扱うことができる。ここで「仮想的」という用語の意味は、物理的には１つの光送受信器というインタフェースであるにもかかわらず、実際には複数の光チャネルを同時に出力できる、ということを表したものである。
　この作用により広域光ネットワーク３００は、低遅延でありながら大容量の異なるタイプのサービスを収容でき、異なる地点との通信が可能となる。
　広域光ネットワーク３００が扱う信号は、偏波多重、直交振幅変調、又はサブキャリア多重されたものである。広域光ネットワーク３００の受信側は、コヒーレント検波を行い、デジタル信号処理により波形歪みの補償及び符号誤りの訂正、等の補正を行う。
　広域光ネットワーク３００に含まれる送信用光スイッチ３４及び受信用光スイッチ３５の詳細は、後述の説明により明らかとなる。
《光交換装置２００》
　前述のとおり光交換装置２００は、局所光ネットワーク１００と広域光ネットワーク３００とを接続する。光交換装置２００の詳細は、後述の機能ブロックごとの説明により明らかとなる。
《光交換装置２００を構成する局所親光送受信器１３》
　光交換装置２００を構成する局所親光送受信器１３は、強度変調光信号の生成及び検波を行う構成要素である。
　光交換装置２００を構成する局所親光送受信器１３－ｎは、局所子光送受信器１１－ｎ－ｋから送信され光伝送路１２－ｎを経由して入力される強度変調された光信号を、直接検波するが、シンボルの判定は行わない。局所親光送受信器１３において直接検波により得られた信号は、本明細書においては、「局所受信アナログ電気信号」と称されるものとする。局所受信アナログ電気信号は、局所親アナログデジタル変換部１４－ｎへと送られる。
　局所親アナログデジタル変換部１４－ｎへと送られる信号、すなわち局所受信アナログ電気信号は、本開示技術の想定においては、ボーレートが異なる、又は多値変調の度合（「変調多値度」と称されることがある）が異なる有限長の信号が、時間的に多重されることが起こり得るものとする。本開示技術が想定する局所受信アナログ電気信号は、例えば、１０［Ｇｂ／ｓ］のオン・オフ・キーイング信号と５０［Ｇｂ／ｓ］の四値ＰＡＭ信号とが、時間的に多重されて得られたものである、ということが生じ得る。
　本開示技術に係る光交換装置２００の技術的特徴は、信号形式を意識せずにサンプリングを実施し、プロトコル無依存でトラフィック収容を行う点にある。信号形式を意識せずにプロトコル無依存でトラフィック収容を行うことは、本明細書においては、「直接収容」と称されるものとする。
《光交換装置２００を構成する局所親アナログデジタル変換部１４》
　光交換装置２００を構成する局所親アナログデジタル変換部１４－ｎは、局所親光送受信器１３－ｎから送られる局所受信アナログ電気信号をサンプリングする構成要素である。局所親アナログデジタル変換部１４においてサンプリングにより得られた信号は、本明細書においては、「局所受信デジタル信号」と称されるものとする。
　局所受信デジタル信号は、交換部２０へと送られる。
　前述のとおり、本開示技術に係る光交換装置２００の技術的特徴は、信号形式を意識せずにサンプリングを実施し、プロトコル無依存でトラフィック収容を行う点にある。したがって、局所親アナログデジタル変換部１４は、代償として、最も条件がシビアな信号形式に合わせてサンプリングを実施する必要がある。局所親アナログデジタル変換部１４は、例えば、最もシビアな５０［Ｇｓａｍｐｌｅ／ｓ］又はさらに安全率を考慮してその２倍の１００［Ｇｓａｍｐｌｅ／ｓ］のサンプリングレートでサンプリングを実施する。また、局所親アナログデジタル変換部１４は、この例においては、少なくとも２［ｂｉｔ］以上の分解能すなわち量子化ビット数でサンプリングを実施する。多値信号を用いない場合（２値信号のみの場合）のように、サンプリングは最小１［ｂｉｔ］でよい場合もあるが、いずれにしても局所親アナログデジタル変換部１４は、想定するいずれの信号形式にも対応できる分解能を有する必要がある。
　このように、どの範囲の信号までだったらプロトコル無依存でトラフィック収容できるかといった信号に対する条件と、サンプリングレート及び量子化ビット数といった局所親アナログデジタル変換部１４に対する条件とは、トレードオフの関係にあると言える。本開示技術は、局所親アナログデジタル変換部１４におけるサンプリングレート及び量子化ビット数について最も厳しい条件を受け入れることにより、プロトコル無依存でトラフィック収容を実現するものである。
《光交換装置２００を構成する局所親デジタルアナログ変換部１５》
　光交換装置２００を構成する局所親デジタルアナログ変換部１５は、交換部２０から送られるデジタル信号（以降、「交換後デジタル信号」と称する）をアナログ信号に変換する構成要素である。局所親デジタルアナログ変換部１５において、デジタルアナログ変換により得られるアナログ信号は、本明細書においては、「局所送信アナログ電気信号」と称されるものとする。
　局所送信アナログ電気信号は、局所親光送受信器１３－ｎへと送られる。
　なお、分解能とパワージェットとの両立の観点から、局所親デジタルアナログ変換部１５は、変換前のデジタル領域において、振幅調整を適宜、実施することが望ましい。
《光交換装置２００を構成する交換部２０》
　光交換装置２００を構成する交換部２０は、簡単に言えば、入力された信号を振り分けて、出力する構成要素である。交換部２０が行う処理は、本明細書においては、「交換処理」と称されるものとする。光交換装置２００を構成する交換部２０は、ハードウエアとしては、処理回路により実現される。
　交換部２０へ入力される信号は、局所親アナログデジタル変換部１４－ｎ（ｎ＝１、２、…、Ｎ）からの局所受信デジタル信号、及び広域受信デジタル信号処理部３８－ｍ（ｍ＝１、２、…、Ｍ）からの広域受信デジタル信号、である。広域受信デジタル信号処理部３８－ｍ及び広域受信デジタル信号の詳細は、後述の説明により明らかとなる。
　交換部２０から出力される信号は、広域送信デジタル信号処理部３１－ｍ２（ｍ２＝１、２、…、Ｍ）へ送られる広域送信デジタル信号、及び局所親デジタルアナログ変換部１５－ｎ２（ｎ２＝１、２、…、Ｎ）へ送られる局所送信デジタル信号である。広域送信デジタル信号処理部３１－ｍ２及び広域送信デジタル信号の詳細は、後述の説明により明らかとなる。
　交換部２０において実施される交換処理により様々な経路が生じるが、経路は、大きく４種類に分類できる。交換処理により生じる４種類の経路は、局所→局所、局所→広域、広域→局所、広域→広域、である。
　図２は、実施の形態１に係る光交換装置２００の交換部２０が、局所親アナログデジタル変換部１４から受信した信号の扱い例を示す説明図である。図２における図２Ａは、破線により、交換部２０の交換処理により生じる４種類の経路のうち、局所→広域、を示すものである。また図２における図２Ｂは、破線により、交換部２０の交換処理により生じる４種類の経路のうち、局所→局所、を示すものである。
　図３は、実施の形態１に係る光交換装置２００の交換部２０が、広域受信デジタル信号処理部３８から受信した信号の扱い例を示す説明図である。図３における図３Ａは、破線により、交換部２０の交換処理により生じる４種類の経路のうち、広域→局所、を示すものである。また図３における図３Ｂは、破線により、交換部２０の交換処理により生じる４種類の経路のうち、広域→広域、を示すものである。
　交換部２０において実施される交換処理は、例えば、複数経路への信号の分配、複数の局所光ネットワーク１００から単一の仮想光チャネルへの割当て（「信号集約」とも称される）、及び仮想光チャネルに係る物理周波数の切換え、等を実現できる。ここで、複数経路への信号の分配には、信号を部分に分けて分配する場合も、同一信号を複製して分配する場合（マルチキャストの場合）も、含まれる。
　交換処理は、交換規則に従い実施される。実施の形態１に係る光交換装置２００は、外部からの指示（以降、「監視制御信号」と称する）により交換規則を変更できるよう、交換部２０が構成されている。すなわち交換規則は、本開示技術に係る光交換装置２００においては、時間経過とともに変更し得るものである、として扱われる。なお、図２及び図３において、「外部制御装置等」と示された箇所が、監視制御信号によって交換規則を変更する外部を表している。なお、本開示技術において、監視制御信号は外部のソフトウエアにより実現されてもよい。監視制御信号がどのように実現されるかは、本開示技術にとって、本質的な事項ではない。
　実施の形態１に係る光交換装置２００は、外部へ、入力信号の短時間平均電力、広域側のビット誤り率、又は情報量、等の情報（以降、「監視制御情報」と称する）を出力できるよう、交換部２０が構成されている。
　交換部２０において実施される処理は、局所光ネットワーク１００からの信号をデジタル値として保持する部分を含むが、この部分処理は、ＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ－ｏｖｅｒ－Ｆｉｂｅｒ）と類似する概念だとも言える。ＲｏＦのネーミング流儀を真似れば、この部分処理は、アクセスネットワークの信号をコヒーレント信号に乗せるものであるから、ＡｏＣ（Ａｃｃｅｓｓ－ｏｖｅｒ－Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）である、と言える。
《光交換装置２００を構成する広域送信デジタル信号処理部３１》
　光交換装置２００を構成する広域送信デジタル信号処理部３１は、符号化及びスペクトル整形等のデジタル信号処理を行う構成要素である。
　より具体的に言えば、光交換装置２００を構成する広域送信デジタル信号処理部３１－ｍは、交換部２０から送られる広域送信デジタル信号に基づいて、コヒーレント光通信用の送信サブキャリア信号を生成する構成要素である。広域送信デジタル信号処理部３１－ｍを表す符号におけるｍ（ｍ＝１、２、…、Ｍ）は、サブキャリアを識別する「サブキャリア番号」と称されることもある。Ｍは、サブキャリアの総数を表す。サブキャリア総数（Ｍ）は、具体的には、４以上が想定される。
　広域送信デジタル信号処理部３１で生成された送信サブキャリア信号は、広域デジタルアナログ変換部３２へと送られる。
　広域送信デジタル信号処理部３１は、例えば、伝送路側フレーム生成、部分的なスクランブル処理、信号点配置の確率的な整形のための符号化、誤り訂正符号化、シンボル生成、スペクトル整形、等の各処理を実施してもよい。広域送信デジタル信号処理部３１で処理された送信サブキャリア信号は、広域デジタルアナログ変換部３２へと送られる。
　局所光ネットワーク１００から送られる或る有限長のデータと別の有限長のデータとの間は、電力値がゼロ近傍のデータが大半となる。このため、本開示技術に係る光交換装置２００は、広域送信デジタル信号処理部３１において簡易的な圧縮処理を実施し、効率的な信号伝送を得るようにしてもよい。光交換装置２００の広域送信デジタル信号処理部３１が実施する圧縮処理は、例えば、国際公開第２０２０／１７４５７４号に記載された手法を適用したものでもよい。
《光交換装置２００を構成する広域デジタルアナログ変換部３２》
　光交換装置２００を構成する広域デジタルアナログ変換部３２は、簡単に言えば、複数のサブキャリアを多重し、一括してアナログ電気信号へ変換する構成要素である。
　より詳細に言えば、光交換装置２００を構成する広域デジタルアナログ変換部３２は、以下の２つの処理を実施する構成要素である。第１に広域デジタルアナログ変換部３２は、Ｍ個の広域送信デジタル信号処理部３１（３１－１、３１－２、…、３１－Ｍ）から送られるＭ個の送信サブキャリア信号を、周波数多重する。ここで、Ｍ個の送信サブキャリア信号は、それぞれデジタル信号である。サブキャリアの総数でもあるＭは、前述のとおり、４以上が想定される。第２に広域デジタルアナログ変換部３２は、周波数多重したデジタル信号を、アナログ信号に変換する。広域デジタルアナログ変換部３２により変換されたアナログ信号は、本明細書においては、「広域送信アナログ電気信号」と称されるものとする。
　一般に、広域送信アナログ電気信号は、直交偏波多重用に２系統分、直交振幅変調用に２系統分、合計４系統分が用意される（図１における広域デジタルアナログ変換部３２を起点とした４本の右矢印として図示）。
　ここで、広域デジタルアナログ変換部３２の動作速度は、例えば、１００［Ｇｓａｍｐｌｅ／ｓ］を超えたものである。
　広域送信アナログ電気信号は、４系統分ともすべて、広域光変調部３３へと送られる。
《光交換装置２００を構成する広域光変調部３３》
　光交換装置２００を構成する広域光変調部３３は、広域送信アナログ電気信号に基づいて、光搬送波を変調する構成要素である。
　ここで、広域光変調部３３の電気帯域は、数１０［ＧＨｚ］以上のものが想定されている。
　広域光変調部３３において処理された信号、すなわち変調後の光信号は、広域光ネットワーク３００へと送られる。
　広域光ネットワーク３００に含まれる送信用光スイッチ３４は、各種の光信号を入力とし、多経路に変調後の光信号を分配して出力する構成要素である。送信用光スイッチ３４へ入力される光信号は、具体的には、広域光変調部３３から送られる変調後の光信号、及び、外部の別の光交換装置（不図示、２００－他）から送られる光信号である。
　送信用光スイッチ３４は、広域送信デジタル信号処理部３１－ｍ（ｍ＝１、２、…、Ｍ）において生成されたサブキャリアを、固有の宛先に転送することを可能とする。実施の形態１に係る送信用光スイッチ３４は、従来の光運用波長チャネルにおいて実施される経路選択と同様のことを実施する。実施の形態１に係る送信用光スイッチ３４は、波長選択スイッチとして機能する経路選択の処理内容のほか、空間多重光ネットワークにおいて、例えば、ファイバのコア等に関する切換えを行うこともできる。
　広域光ネットワーク３００に含まれる受信用光スイッチ３５は、各種の光信号を入力とし、入力された光信号の合波を行う構成要素である。
　受信用光スイッチ３５において合波された光信号は、光交換装置２００の広域光検出部３６、及び外部の別の光交換装置（不図示、２００－他）、へと送られる。
《光交換装置２００を構成する広域光検出部３６》
　光交換装置２００を構成する広域光検出部３６は、受信用光スイッチ３５から送られた光信号に対し、コヒーレント検波を行う構成要素である。広域光検出部３６により得られる信号は、本明細書においては、「広域受信アナログ電気信号」と称されるものとする。
　一般に、広域受信アナログ電気信号は、前述の広域送信アナログ電気信号と同様に、直交偏波多重用に２系統分、直交振幅変調用に２系統分、合計４系統分が用意される（図１における広域光検出部３６を起点とした４本の左矢印として図示）。
　ここで、広域光検出部３６の電気帯域は、広域光変調部３３と同様に、数１０［ＧＨｚ］以上のものが想定されている。
　広域受信アナログ電気信号は、広域アナログデジタル変換部３７へと送られる。
《光交換装置２００を構成する広域アナログデジタル変換部３７》
　光交換装置２００を構成する広域アナログデジタル変換部３７は、簡単に言えば、広域光検出部３６から送られるアナログ電気信号をサンプリングしてサブキャリア分離を行う構成要素である。
　より詳細に言えば、光交換装置２００を構成する広域アナログデジタル変換部３７は、以下の２つの処理を実施する構成要素である。第１に広域アナログデジタル変換部３７は、広域光検出部３６から送られるアナログ電気信号をサンプリングし、デジタル信号に変換する。第２に広域アナログデジタル変換部３７は、サンプリングにより得られたデジタル信号を周波数領域でサブキャリアに分離する。
　ここで、広域アナログデジタル変換部３７の動作速度は、例えば、１００［Ｇｓａｍｐｌｅ／ｓ］を超えたものである。
　広域アナログデジタル変換部３７の分離処理により得られるＭ個の受信サブキャリア信号は、それぞれ、広域受信デジタル信号処理部３８－１、広域受信デジタル信号処理部３８－２、…、広域受信デジタル信号処理部３８－Ｍ、へと送られる。
《光交換装置２００を構成する広域受信デジタル信号処理部３８》
　光交換装置２００を構成する広域受信デジタル信号処理部３８は、波形歪み補償及び誤り訂正等のデジタル信号処理を行う構成要素である。
　より具体的に言えば、光交換装置２００を構成する広域受信デジタル信号処理部３８－ｍは、広域アナログデジタル変換部３７から送られるｍ番目の受信サブキャリアに対し、デジタル信号処理を実施する構成要素である。広域受信デジタル信号処理部３８－ｍが実施するデジタル信号処理は、例えば、波形等化、クロック再生、搬送波復元、シンボル復元、誤り訂正復号、信号点配置の確率整形に関する復号処理、部分的なデスクランブル処理、伝送路フレーム終端処理、が挙げられる。なお、送信側の広域送信デジタル信号処理部３１－ｍにおいて簡易的な圧縮処理がなされる場合、広域受信デジタル信号処理部３８－ｍは、その終端処理も実施する。
　広域受信デジタル信号処理部３８－ｍにおいてデジタル信号処理がなされた信号は、本明細書においては、「広域受信デジタル信号」と称されるものとする。広域受信デジタル信号は、交換部２０へと送られる。
　実施の形態１に係る光交換装置２００は、複数台を連携して利用することも可能である。或る個体（個体ａ）である光交換装置２００－ａは、別の個体（個体ｂ）である光交換装置２００－ｂから送信される強度変調光信号を、受信することが考えられる。具体的には、個体ｂである光交換装置２００－ｂの局所親光送受信器１３－ｎ３（ｎ３＝１、２、…）から送信される強度変調光信号を、個体ａである光交換装置２００－ａの局所親光送受信器１３－ｎが受信することも可能である。
　図４は、本開示技術に係る光交換装置２００の接続例を示す説明図である。
　図４に示されるように、本開示技術に係る光交換装置２００（２００ａ）は、リングに接続されていない局所子光送受信機と、光カプラ、光スイッチ、光サーキュレータ、又はルーティング装置（以降、「光カプラ等」と称する）を介して接続されてもよい。
　図４に示されるように、本開示技術に係る光交換装置２００（２００ｂ）は、リングに接続されている局所子光送受信機と、光カプラ等を介して接続せれてもよい。
　図４に示されるように、本開示技術に係る光交換装置２００（２００ｃ）は、或る局所子光送受信機の機能の一部として、実現されてもよい。光交換装置２００（２００ｃ）は、或る局所子光送受信機の機能の一部として実現され、当該局所子光送受信機が有する光カプラ等が、他の局所子光送受信機の光カプラ等と接続されてもよい。
　以上のとおり実施の形態１に係る光交換装置２００は上記構成を備えるため、広域光ネットワーク３００が、局所光ネットワーク１００からの有限長信号を直接収容することができる。直接収容が可能となるため、本開示技術は、従来技術に係るルーティング装置で生じる処理遅延を、解消することができる。さらに本開示技術は、従来のネットワークで用いられているルータを極力少なくすることができ、ネットワーク全体としてみたときに省エネルギーにもなる。
　《付記：非特許文献１の図示例へ本開示技術をあてはめる場合》
　非特許文献１の図８－１に登場する「Ｆｒｏｎｔｈａｕｌ」は、本開示技術が想定する局所光ネットワーク（１００）である。
　同図８－１に登場する「ＤＣＩ」は、本開示技術が想定する広域光ネットワーク（３００）である。ここで、ＤＣＩは、Ｄａｔａ　Ｃｅｎｔｅｒ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎの頭文字でありデータセンタ間接続又はデータセンタ相互接続を意味するものである。
　非特許文献１の図８－１に登場する「ＤＵ」には、従来技術に係る局所光交換装置が含まれていると考えられる。ここで、ＤＵは、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｕｎｉｔの頭文字であり、リモート局を意味するものである。
　同図８－１に登場する「Ｃｌｏｕｄ　ｅｄｇｅ」及び「Ｃｌｏｕｄ　ｃｏｒｅ」には、従来技術に係る広域光交換装置が含まれていると考えられる。
　非特許文献１の図８－１に登場する「Ｍｉｄ／Ｂａｃｋｈａｕｌ」は、本開示技術が想定する局所光ネットワーク（１００）と広域光ネットワーク（３００）との中間的な存在である。したがって、非特許文献１に図示されているＭｉｄ／Ｂａｃｋｈａｕｌを局所とするか広域とするかの判断は、ケースバイケースである、と言える。
　このように本開示技術に係る光交換装置２００は、非特許文献１の図８－１に例示されるネットワークの配置において、フロントホールとＤＣＩとを接続する装置として応用できる。
　非特許文献１の図８－２に登場する「Ｍｅｔｒｏ－ｅｄｇｅ　Ｆｒｏｎｔｈａｕｌ」も、本開示技術が想定する局所光ネットワーク（１００）である。図８－２に登場する「Ｍｅｔｒｏ－ｅｄｇｅ　Ｆｒｏｎｔｈａｕｌ」のうち、ＡＡＵ（Ａｃｔｉｖｅ　Ａｎｔｅｎｎａ　Ｕｎｉｔ）からＡＡＵと直接つながるオレンジ色のボックス（ルーティング装置に該当）までは、狭義の局所光ネットワーク（１００）である。
　非特許文献１の図８－２に登場する「Ｎｅｗ　Ｃｏｒｅ」から先（図示されていない）は、本開示技術が想定する広域光ネットワーク（３００）である。
　非特許文献１の図８－２に登場する「Ｎｅｗ　Ｃｏｒｅ」には、従来技術に係る広域光交換装置が含まれていると考えられる。
　非特許文献１の図８－２は、ＡＡＵからＤＵに至る経路として、３台の（３段階の）ルーティング装置を経由する例を示している。非特許文献の図８－２における赤から青へ段階的に変化している虹色で示された線は、光伝送路（１２）である。
　このように本開示技術に係る光交換装置２００は、非特許文献１の図８－２に例示されるネットワークアーキテクチャにおいて、ＡＡＵからＤＵに至る経路におけるどのルーティング装置に代えても利用することができる。
　非特許文献１の図８－３に登場するＡＡＵからＤＵ＋ＣＵ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｕｎｉｔ及びＣｅｎｔｒａｌ　Ｕｎｉｔ）までは、本開示技術が想定する局所光ネットワーク（１００）である。
　非特許文献１の図８－３に登場する「Ｎｅｗ　Ｃｏｒｅ」から先（図示されていない）も、本開示技術が想定する広域光ネットワーク（３００）である。
　このように本開示技術は、非特許文献１の図８－３に例示されるネットワークアーキテクチャに対しても応用することができる。
　非特許文献１の図８－４から図８－１０までに共通して登場する「Ｍｅｔｒｏ－Ｅｄｇｅ」（雲の図形）は、本開示技術が想定する局所光ネットワーク（１００）である。
　非特許文献１の図８－４から図８－１０まで、本開示技術が想定する広域光ネットワーク（３００）が明示されてはいないが、本開示技術は、このような接続関係にある局所光ネットワーク（１００）を含むネットワークアーキテクチャに対しても応用することができる。
　非特許文献１の図８－１１から図８－１４までに共通して登場するＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ）は、本開示技術が想定する局所親光交換装置の一種である、と言える。非特許文献１の図には登場しないが、親であるＯＬＴに対して、子はＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）と称される。なお、ＯＬＴとＯＮＵとは、日本語では区別せずに光回線終端装置と称される。
　非特許文献１の図８－１１から図８－１４までに共通して登場するＯＴＮは、前述のとおり光トランスポートネットワークを意味ものではあるが、ここでは特に、広域光交換装置を表していると考えられる。
　非特許文献１の図８－１１から図８－１４までに共通して登場するＯＡＤＭは、Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｄｄ―Ｄｒｏｐ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒすなわち光分岐挿入装置であり、広域光ネットワーク（３００）における光スイッチとして機能するものである。
　このように本開示技術は、非特許文献１の図８－１１から図８－１４までに例示される接続がなされたネットワークに対しても、応用することができる。
　本開示技術は、例えば、５ＧネットワークとＯＴＮネットワークとを接続する技術に応用できるため、産業上の利用可能性を有する。
　１１　局所子光送受信器、１２　光伝送路、１３　局所親光送受信器、１４　局所親アナログデジタル変換部、１５　局所親デジタルアナログ変換部、２０　交換部、３１　広域送信デジタル信号処理部、３２　広域デジタルアナログ変換部、３３　広域光変調部、３４　送信用光スイッチ、３５　受信用光スイッチ、３６　広域光検出部、３７　広域アナログデジタル変換部、３８　広域受信デジタル信号処理部、１００　局所光ネットワーク、２００　光交換装置、３００　広域光ネットワーク。

Claims (4)

  1. 　局所光ネットワークと広域光ネットワークとをつなぐ光交換装置であって、
    　入力される強度変調光信号を直接検波し、局所受信アナログ電気信号として出力する局所親光送受信器と、
    　前記局所受信アナログ電気信号をサンプリングし、局所受信デジタル信号として出力する局所親アナログデジタル変換部と、
    　前記局所受信デジタル信号を局所送信デジタル信号と広域送信デジタル信号とに振り分けて出力する交換部と、
    　前記局所送信デジタル信号をアナログ信号に変換する局所親デジタルアナログ変換部と、
    　前記広域送信デジタル信号に対しデジタル信号処理を行い、コヒーレント光通信用の送信サブキャリア信号を生成する広域送信デジタル信号処理部と、
    　前記送信サブキャリア信号を周波数多重し、広域送信アナログ電気信号へ変換する広域デジタルアナログ変換部と、
    　前記広域送信アナログ電気信号に基づいて、光搬送波を変調する広域光変調部と、
    　を含み、
    　前記局所親アナログデジタル変換部は、想定する信号形式のうちサンプリングの条件が最もシビアとなるものに合わせてサンプリングを実施する、
    　光交換装置。
  2. 　前記広域光ネットワークの受信用光スイッチから送られた光信号に対し、コヒーレント検波を行い、広域受信アナログ電気信号を出力する広域光検出部と、
    　前記広域受信アナログ電気信号をサンプリングし、デジタル信号に変換し、周波数領域でサブキャリアに分離する広域アナログデジタル変換部と、
    　前記広域アナログデジタル変換部から送られた信号に対しデジタル信号処理を実施し、広域受信デジタル信号として前記交換部へ出力する広域受信デジタル信号処理部と、をさらに含む、
    　請求項１に記載の光交換装置。
  3. 　局所光ネットワークと広域光ネットワークとをつなぐ光交換装置の光交換方法であって、
    　局所親光送受信器が、入力される強度変調光信号を直接検波し、局所受信アナログ電気信号として出力し、
    　局所親アナログデジタル変換部が、前記局所受信アナログ電気信号をサンプリングし、局所受信デジタル信号として出力し、
    　交換部が、前記局所受信デジタル信号を局所送信デジタル信号と広域送信デジタル信号とに振り分けて出力し、
    　局所親デジタルアナログ変換部が、前記局所送信デジタル信号をアナログ信号に変換し、
    　広域送信デジタル信号処理部が、前記広域送信デジタル信号に対しデジタル信号処理を行い、コヒーレント光通信用の送信サブキャリア信号を生成し、
    　広域デジタルアナログ変換部が、前記送信サブキャリア信号を周波数多重し、広域送信アナログ電気信号へ変換し、
    　広域光変調部が、前記広域送信アナログ電気信号に基づいて、光搬送波を変調し、
    　前記局所親アナログデジタル変換部が、想定する信号形式のうちサンプリングの条件が最もシビアとなるものに合わせてサンプリングを実施する、
    　光交換方法。
  4. 　広域光検出部が、前記広域光ネットワークの受信用光スイッチから送られた光信号に対し、コヒーレント検波を行い、広域受信アナログ電気信号を出力し、
    　広域アナログデジタル変換部が、前記広域受信アナログ電気信号をサンプリングし、デジタル信号に変換し、周波数領域でサブキャリアに分離し、
    　広域受信デジタル信号処理部が、前記広域アナログデジタル変換部から送られた信号に対しデジタル信号処理を実施し、広域受信デジタル信号として前記交換部へ出力する、
    　請求項３に記載の光交換方法。
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