特許 6088350 光伝送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6088350

(24)【登録日】2017年2月10日

(45)【発行日】2017年3月1日

(54)【発明の名称】光伝送システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/2513 20130101AFI20170220BHJP

   H04B 10/032 20130101ALI20170220BHJP

   H04B 10/038 20130101ALI20170220BHJP

【ＦＩ】

   H04B10/2513

   H04B10/032

   H04B10/038

【請求項の数】14

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-104485(P2013-104485)

(22)【出願日】2013年5月16日

(65)【公開番号】特開2014-225802(P2014-225802A)

(43)【公開日】2014年12月4日

【審査請求日】2016年2月2日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２５年度、独立行政法人情報通信研究機構、「高い臨時設営性を持つ有無線両用通信技術の研究開発」副題「光ファイバ伝送とＷ帯無線伝送を柔軟に切替可能な通信方式を実現する要素デバイス及びシステム化技術」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076428

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 康徳

(74)【代理人】

【識別番号】100112508

【弁理士】

【氏名又は名称】高柳 司郎

(74)【代理人】

【識別番号】100115071

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 康弘

(74)【代理人】

【識別番号】100116894

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 秀二

(74)【代理人】

【識別番号】100130409

【弁理士】

【氏名又は名称】下山 治

(74)【代理人】

【識別番号】100134175

【弁理士】

【氏名又は名称】永川 行光

(74)【代理人】

【識別番号】100131886

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 隆志

(74)【代理人】

【識別番号】100170667

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 浩次

(74)【代理人】

【識別番号】100166660

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 晴人

(72)【発明者】

【氏名】大石 将之

(72)【発明者】

【氏名】村上 隆秀

(72)【発明者】

【氏名】西村 公佐

【審査官】 前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０４６４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２７４９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０７３９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６４９８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １０／２５１３

Ｈ０４Ｂ １０／０３２

Ｈ０４Ｂ １０／０３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＲＦ信号で変調された光信号を送信する光送信装置と、
前記光信号を受信する光受信装置と、
前記光送信装置から前記光受信装置までの光伝送路の途中に設けられ、前記光信号の伝送方向における上流側及び下流側にそれぞれ位置する上流側ノード及び下流側ノードから成るノード対であって、前記上流側ノードと前記下流側ノードとの間で前記光伝送路に回線断が発生すると、前記上流側ノードと前記下流側ノードとの間の接続回線を、前記光伝送路の光回線から無線伝送路の無線回線に切り替える、前記ノード対と、を備え、
前記光伝送路で、前記光送信装置から前記ノード対を介して前記光受信装置へ前記光信号を伝送する光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
光信号をＲＦ信号で変調し、変調後の光信号を、前記光伝送路を介して送信する光変調手段と、
前記光伝送路を介して前記下流側から受信される試験光を、前記光伝送路を介して前記下流側へ伝搬するように反射させる第１反射手段と、を備え、
前記上流側ノードは、
前記接続回線が前記無線回線に切り替わると、前記光伝送路を介して前記上流側から受信した前記光信号に対して波長分散補償を行う第１補償手段と、
前記接続回線が前記無線回線に切り替わると、前記第１補償手段による補償後の光信号を、無線信号に変換して前記無線回線を介して送信する送信手段と、を備え、
前記下流側ノードは、
前記接続回線が前記無線回線に切り替わると、前記無線回線を介して前記上流側ノードから前記無線信号を受信するとともに、当該無線信号を光信号に変換して、前記光伝送路を介して前記下流側に送信する受信手段と、
前記接続回線が前記無線回線に切り替わると、前記光伝送路を介して前記下流側から受信される前記試験光を、前記光伝送路を介して前記下流側へ伝搬するように反射させる第２反射手段と、を備え、
前記光受信装置は、
前記試験光を、前記光伝送路を介して前記上流側に送信し、前記第１反射手段または前記第２反射手段で反射して前記光伝送路を伝搬してきた前記試験光を受信することで、前記試験光の往復伝搬遅延時間（ＲＴＴ）を計測する第１計測手段と、
前記光送信装置から送信された前記光信号を受信すると、前記第１計測手段によって計測されたＲＴＴに応じた補償量で、前記光信号に対して波長分散補償を行う第２補償手段と、を備えることを特徴とする光伝送システム。

【請求項2】

前記光伝送システムは、第１ノード対と、前記第１ノード対と前記光受信装置との間に設けられた第２ノード対とを含む、複数の前記ノード対を備え、
前記第２ノード対の前記上流側ノードは、
前記試験光を、前記光伝送路を介して前記上流側に送信し、前記第１反射手段または前記第２反射手段で反射して前記光伝送路を伝搬してきた前記試験光を受信することで、前記試験光のＲＴＴを計測する第２計測手段を更に備え、
前記第２ノード対の前記第１補償手段は、
前記第２計測手段によって計測されたＲＴＴに応じた補償量で、前記光信号に対して波長分散補償を行うことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。

【請求項3】

前記第２ノード対の前記第１補償手段及び前記第２補償手段は、
前記ＲＴＴ及び前記光伝送路内の光速に基づいて、前記試験光が伝搬した伝送路長を算出し、算出した前記伝送路長から、前記光信号が前記伝送路長の光伝送路を伝搬する間に受ける波長分散を補償する補償量で、波長分散補償を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の光伝送システム。

【請求項4】

前記第２ノード対は、前記第１ノード対と前記光受信装置との間の前記光伝送路において、それぞれ異なる位置に複数設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の光伝送システム。

【請求項5】

前記第２ノード対の前記第１補償手段は、
それぞれ補償量が異なる複数の分散補償ファイバを備え、前記ＲＴＴに対応する補償量の分散補償ファイバによって波長分散補償を行うことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光伝送システム。

【請求項6】

前記第２ノード対の前記第１補償手段は、
それぞれ補償量が異なる複数のファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）を備え、前記ＲＴＴに対応する補償量のＦＢＧによって波長分散補償を行うことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光伝送システム。

【請求項7】

前記第１ノード対の前記第１補償手段は、
前記光送信装置と前記第１ノード対との間の前記光伝送路の伝送路長に対応する補償量で、前記光信号に対して波長分散補償を行うことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の光伝送システム。

【請求項8】

前記第２補償手段は、
それぞれ補償量が異なる複数の分散補償ファイバを備え、前記ＲＴＴに対応する補償量の分散補償ファイバによって波長分散補償を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光伝送システム。

【請求項9】

前記第２補償手段は、
それぞれ補償量が異なる複数のＦＢＧを備え、前記ＲＴＴに対応する補償量のＦＢＧによって波長分散補償を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光伝送システム。

【請求項10】

前記光信号の波長は、第１波長であり、
前記試験光の波長は、前記第１波長と異なる第２波長である
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光伝送システム。

【請求項11】

前記光送信装置は、
前記光伝送路に接続され、前記光伝送路を介して前記下流側から入射した前記試験光を前記第１反射手段に導くとともに、前記光変調手段から入射した前記光信号と、前記第１反射手段で反射した前記試験光とを合波して、前記光伝送路に導く合分波器を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の光伝送システム。

【請求項12】

前記光受信装置は、
前記光伝送路に接続され、前記第１計測手段から入射する前記試験光を前記光伝送路に導くとともに、前記上流側から受信した信号から、前記試験光を分波して前記第１計測手段に導き、前記光信号を分波して前記第２補償手段に導く合分波器を更に備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の光伝送システム。

【請求項13】

前記下流側ノードは、
前記下流側で前記光伝送路に接続され、前記光伝送路を介して前記下流側から入射した前記試験光を前記第２反射手段に導くとともに、前記受信手段から入射した前記光信号と、前記第２反射手段で反射した前記試験光とを合波して、前記光伝送路に導く合分波手段を更に備えることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の光伝送システム。

【請求項14】

前記光変調手段は、光信号に対して前記ＲＦ信号で両側波帯（ＤＳＢ）変調を行うことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光伝送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光伝送システムに関し、より具体的には、ＲＦ信号を光伝送する際に生じる波長分散の影響を補償するＲＦ信号光伝送システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年の通信トラヒックの増大に応えるべく、高速かつ大容量の光伝送システムが普及している。このようなシステムを実現するための技術として、例えば、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送や、光強度及び光位相の複数の状態に情報を付加して伝送する多値変調技術等が提案されている。光アクセス網でも、加入者当たり１Ｇｂｉｔ／ｓの高速データ通信を可能とするＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが普及している。

【0003】

上記のような高速・大容量の光伝送システムでは、災害発生等により光回線に物理的に回線断が生じた場合に備えて、別の冗長用の光回線を備えておくことが望ましい。しかし、冗長用の光回線にも同時に回線断が生じた場合や、同時に複数個所で回線断が発生した場合等には、その冗長性が失われることになる。

【0004】

光回線障害が発生した場合に、光回線の障害発生箇所をＦＷＡ（Fixed Wireless Access）等の無線回線で迂回する技術が知られている。無線回線では、自由空間で通信可能となるため、耐災害性が高く、可搬性も高いという利点がある。しかし、無線回線は、一般に光ファイバ通信に比べて通信帯域が狭いので、光伝送システムほどの高速・大容量の通信を実現することが難しい。

【0005】

一方、近年では、例えばＷｉｒｅｌｅｓｓＨＤやＷｉＧｉｇのように、６０ＧＨｚ等のミリ波帯ＲＦ（無線周波数）キャリアを使用する高速無線通信技術が知られている。このようなミリ波帯ＲＦキャリアを利用する無線通信では、ＧＨｚオーダの広い通信帯域を確保できるので、数Ｇｂｉｔ／ｓ級の高速無線伝送が実現できる。したがって、このような無線通信技術によって実現される無線回線を、光回線に障害が発生した場合のバックアップ回線として使用することによって、高速・大容量のバックアップ通信を実現することが期待できる。

【0006】

また、光無線融合技術の１つに、光信号をＲＦ信号で強度変調して光ファイバ上を伝送するＲａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ（ＲｏＦ）技術が知られている。ＲｏＦ技術を使用する光伝送システムにおいて、ＲＦ信号で変調された光信号を伝送するためには、一般に、光信号が光ファイバを伝搬する際に生じる波長分散の影響を取り除く必要がある。特に、光信号をＲＦ信号で強度変調して得られるＲＦ上側波帯及びＲＦ下側波帯の両方の信号を伝送する両側波帯（ＤＳＢ：Double Sideband）変調を用いる場合、光ファイバ伝送路上で生じる波長分散に起因して、両側波帯の信号間でＲＦ位相フェージングが発生する。このため、ＤＳＢ変調を用いてＲＦ信号を光ファイバ伝送路を介して伝送する場合、波長分散の影響を、適切な分散補償量で補償することが必要となる。

【0007】

非特許文献１には、光電波融合親局とＰＯＮとで光ファイバを共有するシステムにおいて、波長分散を補償する技術が記載されている。具体的には、光電波融合親局に分散付加器を配置して予め適切な波長分散を与えることで、ＰＯＮシステムの加入者側端末に干渉する無線信号を除去し、また光電波融合子局にも波長分散を補償するための分散付加器を配置することで、適切なＲＦ信号強度の無線信号を取り出している。

【0008】

非特許文献２には、光強度変調器と光位相変調器を組み合わせ、それぞれの変調器に印加するバイアス電圧、ＲＦ信号強度及び位相を適切に調節することにより、長距離伝送時に発生するＲＦ位相フェージングを抑圧する技術について記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】堤、池田、"光電波融合信号の波長分散制御による光ベースバンド信号への干渉抑圧効果の実験的検討，"信学技報，Vol. 112，No. 398，MWP2012-63，2013年１月．

【非特許文献2】Y. Cui et al., "Overcoming chromatic-dispersion induced power fading in ROF links employing parallel modulators," IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 24, No. 14, pp. 1173-1175（2012）.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述のように、光ファイバの光回線における回線断の発生に備えて、冗長用の無線回線をバックアップとして備える光伝送システムでは、回線断が発生した箇所の接続回線を光回線から無線回線に切り替える。これにより、光送受信装置間の光回線の一部が無線回線に置き換わることにより、光送受信装置間で光信号が光ファイバを伝搬する距離が変化する。また、光信号が光ファイバを伝搬する距離は、光送受信装置間の光回線における回線断の発生箇所及び発生数に依存して変化する。このため、このような光伝送システムにおいて、ＲＦ信号で変調された光信号を伝送する場合には、補償すべき分散補償量が、回線断の発生箇所及び発生数に依存して変化することになる。したがって、上述の非特許文献１及び２のように、分散補償量を固定値として使用する技術は、このような光伝送システムにおける分散補償には適用できない。

【0011】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、光回線における回線断の発生に備えて、冗長用の無線回線をバックアップとして備える光伝送システムにおいて、回線断の発生状況に応じた適切な分散補償量で分散補償を行うための技術を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、例えば光伝送システムとして実現できる。本発明の一態様の係る光伝送システムは、ＲＦ信号で変調された光信号を送信する光送信装置と、前記光信号を受信する光受信装置と、前記光送信装置から前記光受信装置までの光伝送路の途中に設けられ、前記光信号の伝送方向における上流側及び下流側にそれぞれ位置する上流側ノード及び下流側ノードから成るノード対であって、前記上流側ノードと前記下流側ノードとの間で前記光伝送路に回線断が発生すると、前記上流側ノードと前記下流側ノードとの間の接続回線を、前記光伝送路の光回線から無線伝送路の無線回線に切り替える、前記ノード対と、を備え、前記光伝送路で、前記光送信装置から前記ノード対を介して前記光受信装置へ前記光信号を伝送する光伝送システムであって、前記光送信装置は、光信号をＲＦ信号で変調し、変調後の光信号を、前記光伝送路を介して送信する光変調手段と、前記光伝送路を介して前記下流側から受信される試験光を、前記光伝送路を介して前記下流側へ伝搬するように反射させる第１反射手段と、を備え、前記上流側ノードは、前記接続回線が前記無線回線に切り替わると、前記光伝送路を介して前記上流側から受信した前記光信号に対して波長分散補償を行う第１補償手段と、前記接続回線が前記無線回線に切り替わると、前記第１補償手段による補償後の光信号を、無線信号に変換して前記無線回線を介して送信する送信手段と、を備え、前記下流側ノードは、前記接続回線が前記無線回線に切り替わると、前記無線回線を介して前記上流側ノードから前記無線信号を受信するとともに、当該無線信号を光信号に変換して、前記光伝送路を介して前記下流側に送信する受信手段と、前記接続回線が前記無線回線に切り替わると、前記光伝送路を介して前記下流側から受信される前記試験光を、前記光伝送路を介して前記下流側へ伝搬するように反射させる第２反射手段と、を備え、前記光受信装置は、前記試験光を、前記光伝送路を介して前記上流側に送信し、前記第１反射手段または前記第２反射手段で反射して前記光伝送路を伝搬してきた前記試験光を受信することで、前記試験光の往復伝搬遅延時間（ＲＴＴ）を計測する第１計測手段と、前記光送信装置から送信された前記光信号を受信すると、前記第１計測手段によって計測されたＲＴＴに応じた補償量で、前記光信号に対して波長分散補償を行う第２補償手段と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、光回線における回線断の発生に備えて、冗長用の無線回線をバックアップとして備える光伝送システムにおいて、回線断の発生状況に応じた適切な分散補償量で分散補償を行うための技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る、ＲＦ信号を光伝送する光伝送システムの概略的な構成例を示すブロック図。

【図2】ＤＣＦ４４−ｋの構成の第１の例を示す図。

【図3】ＤＣＦ４４−ｋの構成の第２の例を示す図。

【図4】本発明の実施形態の前提となる、ＲＦ信号を光伝送する光伝送システムの概略的な構成例を示すブロック図。

【図5】光ファイバ伝送距離とＲＦスループットとの関係の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

【0016】

まず、図４を参照して、本発明の実施形態を説明するための前提となる光伝送システムについて説明する。図４に示す光伝送システムにおいて、光送信装置４００は、ＲＦ信号で変調した光信号を光受信装置４０２へ送信することで、ＲＦ信号を光伝送する。

【0017】

図４（Ａ）は、光回線障害（回線断）が発生していない正常運用時の信号伝送経路、図４（Ｂ）は、光回線障害の発生時の信号伝送経路をそれぞれ示している。図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光送信装置４００と光受信装置４０２は、光ファイバを介して接続され、その途中に光／無線ノード対４０４−１〜ｎが設けられている。光／無線ノード対４０４−１〜ｎはそれぞれ、光信号の伝送方向における上流側及び下流側にそれぞれ位置する上流側ノード及び下流側ノードから成る。光／無線ノード対４０４−１〜ｎのそれぞれにおける上流側ノードと下流側ノードとの間には、光ファイバ（光回線）４０６−１〜ｎがそれぞれ接続されている。また、光／無線ノード対４０４−１〜ｎのそれぞれにおける上流側ノードと下流側ノードとの間には、光回線４０６−１〜ｎのバックアップ（迂回）用に、無線通信用アンテナを介した、無線伝送路の無線回線４０８−１〜ｎが設けられている。

【0018】

図４（Ａ）に示すように、光回線障害が発生していない正常運用時には、光送信装置４００から送信された光信号は、光／無線ノード対４０４−１〜ｎ及び光回線４０６−１〜ｎを伝搬して、光受信装置４０２によって受信される。一方、光／無線ノード対４０４−１〜ｎにそれぞれ対応する光回線４０６−１〜ｎに光回線障害が発生し、回線断が発生すると、各光／無線ノード対は、接続回線を光回線から無線回線に切り替える。即ち、回線断が発生した光回線に対応する光／無線ノード対の上流側ノード及び下流側ノードは、接続回線を光回線４０６−１〜ｎから無線回線４０８−１〜ｎに切り替えて、臨時のバックアップ通信を行う。

【0019】

図４（Ｂ）は、光回線４０６−１，４０６−ｎに回線断が発生した場合を一例として示しており、光／無線ノード対４０４−１，４０４−ｎはそれぞれ、上流側ノードと下流側ノードとの間の接続回線を、光回線４０６−１，４０６−ｎから無線回線４０８−１，４０８−ｎに切り替えている。このように、光送信装置４００と光受信装置４０２との間の光回線において複数箇所で回線断が発生した場合には、それぞれの箇所における接続回線をバックアップ用の無線回線に切り替えることで、光送受信装置間の通信を継続できる。

【0020】

ここで、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すような、ＲＦ信号を光伝送する光伝送システムでは、ＲＦ信号で変調された光信号が光ファイバを伝搬する際に生じる波長分散の影響を取り除く必要がある。例えば、光信号のキャリア周波数をｆ₀、ＲＦ信号のキャリア周波数をｆ_RFとすると、ＲＦ信号で強度変調された光信号は、光変調度をｍとすると、以下の式（１）で表現される。
ｃｏｓ(２πｆ₀ｔ)・{１＋ｍ・ｃｏｓ(２πｆ_RFｔ)}
＝ｃｏｓ(２πｆ₀ｔ)
＋(ｍ／２)cos{２π(ｆ₀＋ｆ_RF)ｔ}＋(ｍ／２)cos{２π(ｆ₀−ｆ_RF)ｔ} （１）
式（１）の右辺において、第１項は、光信号キャリアを示し、第２項及び第３項はそれぞれ、上側波帯及び下側波帯のＲＦ信号成分を示す。

【0021】

式（１）に示すように、上側波帯及び下側波帯の両方のＲＦ信号成分を伝送する両側波帯（ＤＳＢ）変調を用いる場合、光ファイバ伝搬後のＲＦ信号強度は、上側波帯及び下側波帯のＲＦ信号成分の強度の総和によって定まる。この総和は、これら２つのＲＦ信号成分の位相関係に依存して変化する。このため、ＲＦ信号のスループットは、上側波帯及び下側波帯のＲＦ信号成分の位相関係に依存し、特に、位相差がπになると、上側波帯及び下側波帯のＲＦ信号が互いに打ち消し合い、スループットが０となる。上側波帯及び下側波帯のＲＦ信号成分の位相関係の変化は、波長分散の影響によって生じる。このように波長分散に起因したＲＦ信号強度の変化は、一般に、ＲＦ位相フェージングと称される。（以下では、このようなＲＦ位相フェージングに起因するＲＦ信号強度の変化を「分散ペナルティ」と称する。）

【0022】

例えば、長さＬの光ファイバを伝搬した後の、ＲＦ信号スループットＰ_RFは、以下の式（２）で表現される。
Ｐ_RF∝１０・ｌｏｇ₁₀{ｃｏｓ²(πＬＤλ₀²ｆ_RF²／ｃ)} （２）
ここで、Ｄは光ファイバの分散値、λ₀は光信号キャリアの波長、ｃは光ファイバ中の光速である。なお、式（２）では、簡略化のため、光ファイバの伝搬損失は考慮しておらず、波長分散によるＲＦ位相フェージングのみを考慮している。

【0023】

図５は、ＲＦ信号のキャリア周波数ｆ_RFをパラメータとして、式（２）を用いて計算した、光ファイバ伝送距離に対する分散ペナルティを示す図である。同図では、Ｄ＝１７［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、λ₀＝１５５０［ｎｍ］とし、ＲＦ信号のキャリア周波数ｆ_RFを２ＧＨｚ、３０ＧＨｚ、６０ＧＨｚの３パターンとして計算している。図５に示すように、モバイル通信等で広く利用されている２ＧＨｚでは、光信号が光ファイバを１０ｋｍを伝搬した後にも、分散ペナルティはほとんど発生しない。一方で、ミリ波帯に属する３０ＧＨｚでは、数ｋｍの光伝送で数ｄＢの分散ペナルティが発生する。更に、６０ＧＨｚでは、１ｋｍの光伝送で著しい分散ペナルティが生じ、１ｋｍの光伝送すら実現できないことが分かる。

【0024】

このように、キャリア周波数ｆ_RFの増加に伴い、波長分散によるＲＦ位相フェージングに起因した、光受信装置におけるＲＦ信号強度の変化が大きくなり、特にミリ波帯ではその変化が顕著になる。したがって、ＲＦ信号を光伝送する光伝送システムでは、ＲＦ信号で変調された光信号が光ファイバ伝送路を伝搬する際に生じる波長分散の影響を、適切な分散補償量で補償する必要がある。

【0025】

更に、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光回線における回線断の発生に備えて、冗長用の無線回線を備える光伝送システムでは、上述のように、光送受信装置間の光回線における回線断の発生箇所及び発生数に依存して、補償すべき分散補償量が変化する。これは、回線断が発生した箇所の接続回線を無線回線に切り替えると、光送受信装置間で光信号が光ファイバを伝搬する距離が変化するためである。このため、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すような光伝送システムでは、回線断の発生状況に応じた適切な分散補償量で分散補償を行うことが必要である。

【0026】

＜光伝送システムの構成＞
次に、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る、ＲＦ信号を光伝送する光伝送システムの構成例について説明する。図１に示す光伝送システムは、ＲＦ信号で変調された光信号を送信する光送信装置１００と、当該光信号を受信する光受信装置１０２と、光送信装置１００から光受信装置１０２までの光伝送路の途中に設けられた光／無線ノード対１０４−１〜ｎとを備える。なお、本実施形態において、光／無線ノード対１０４−１は、第１ノード対の一例であり、光／無線ノード対１０４−２〜ｎは、第２ノード対の一例である。光伝送システムは、任意の数の光／無線ノード対１０４−２〜ｎを備えうる。

【0027】

図１に示すように、光送信装置１００と光／無線ノード対１０４−１とは、光ファイバ２０−１で接続され、光／無線ノード対１０４−ｎと光受信装置１０２とは、光ファイバ２０−（ｎ＋１）で接続されている。また、光／無線ノード対１０４−１〜ｎのうちで、隣り合う２つの光無線ノード対は、光ファイバ２０−２〜ｎでそれぞれ接続されている。

【0028】

光／無線ノード対１０４−１は、光信号の伝送方向における上流側及び下流側にそれぞれ位置する上流側ノード１０４−１ａ及び下流側ノード１０４−１ｂから成り、光／無線ノード対１０４−２〜ｎも同様である。光／無線ノード対１０４−１〜ｎのそれぞれにおける上流側ノード及び下流側ノードは、光ファイバ１０６−１〜ｎでそれぞれ接続されている。光／無線ノード対１０４−１において、上流側ノード１０４−１ａの送信アンテナ２８−１と下流側ノード１０４−１ｂの受信アンテナ３０−１との間には、光ファイバ（光回線）１０６−１のバックアップ（迂回）用の無線回線が設けられており、光／無線ノード対１０４−２〜ｎも同様である。後述するように、光／無線ノード対１０４−１〜ｎはそれぞれ、上流側ノードと下流側ノードとの間で光伝送路（光ファイバ１０６−１〜ｎ）に回線断が発生すると、上流側ノードと下流側ノードとの間の接続回線を、光伝送路の光回線から無線伝送路の無線回線に切り替える。

【0029】

図１に示す光伝送システムは、正常運用時（即ち、回線断が生じていない時）には、光送信装置１００から光受信装置１０２までの光伝送路及び光／無線ノード対１０４−１〜ｎを介して、光送信装置１００から光受信装置１０２へ、ＲＦ信号で変調された光信号を伝送する。即ち、光送信装置１００から光受信装置１０２へ、ＲＦ信号を光信号により伝送する。この場合、光送信装置１００と光受信装置１０２との間の光伝送路は、図１に示すように、光ファイバ２０−１〜（ｎ＋１）と、光ファイバ１０６−１〜ｎとで構成される。

【0030】

本実施形態では、光ファイバ（光回線）１０６−１〜ｎは、光ファイバ２０−１〜（ｎ＋１）よりも、災害発生時等に回線断が発生する可能性が高い場所に設けられており、例えば、架空や橋の下等に配線されているものとする。冗長用の無線回線は、このように回線断が発生する可能性が比較的高い光回線に対応して設けられることが望ましい。

【0031】

図１に示す光伝送システム内で、光ファイバ１０６−１〜ｎ及び光ファイバ２０−１〜（ｎ＋１）以外の（図１に示していない）光ファイバの長さは、波長分散の影響が無視できる程度に短いものとする。なお、図１では、説明を容易にするため、光伝送路上の任意の箇所に挿入される光増幅器やＲＦ増幅器等を省略している。また、光送信装置１００から光受信装置１０２までの片方向通信の例を示しているが、双方向通信であってもよい。

【0032】

＜正常運用時の信号伝送＞
次に、図１に示す光伝送システムにおける、正常運用時の信号伝送について説明する。光送信装置１００において、光源（ＬＤ：Laser Diode）１０は、λ₁の波長で、一定の光強度の連続光を送出し、当該連続光は光変調器１２に入射する。光変調器１２は、ＬＤ１０から入射した連続光を、光伝送すべきＲＦ信号１４で強度変調する。光変調器１２に供給されるＲＦ信号１４の強度は、ＲＦ増幅器等を適宜挿入することで増幅してもよい。光変調器１２に印加するバイアス電圧等については説明を省略する。

【0033】

光送信装置１００において、ＲＦ信号１４で強度変調された波長λ₁の光信号（以下では、「データ光信号」とも称する。）は、波長分割多重光合分波器（ＷＤＭ ＯＣ：Wavelength Division Multiplexing Optical Coupler）１６を介して出力され、光ファイバ２０−１に入射する。ＷＤＭ ＯＣ１６は、波長λ₁のデータ光信号と、後述する波長λ₂の光信号とを、波長合分波する受動光部品である。光ファイバ２０−１を伝搬した光信号は、光／無線ノード対１０４−１の上流側ノード１０４−１ａにおける光スイッチ２２−１に入射する。

【0034】

光／無線ノード対１０４−１において、光スイッチ２２−１は、Ａ→Ｂの接続とＡ→Ｃの接続との間で切り替えを行うことで、光信号の伝送路を切り替える能動光デバイスであり、外部からの制御に応じて接続を切り替え可能である。正常運用時には、光スイッチ２２−１は、Ａ→Ｂの接続状態に制御される。これにより、光ファイバ２０−１を伝搬した光信号は、光回線１０６−１に供給される。上流側ノード１０４−１ａと下流側ノード１０４−１ｂとの間で、光回線１０６−１を伝搬した光信号は、下流側ノード１０４−１ｂの光スイッチ２３−１に入射する。光スイッチ２３−１は、光スイッチ２２−１と同様の構成を有し、正常運用時には、Ｂ→Ａの接続状態に制御される。光スイッチ２３−１を通過した光信号は、光／無線ノード対１０４−１の下流側ノード１０４−１ｂから出力され、光ファイバ２０−２に入射する。当該光信号は、光ファイバ２０−２を伝搬して、光／無線ノード対１０４−２の上流側ノード１０４−２ａにおける光スイッチ２２−２に入射する。

【0035】

なお、後述するように、光回線１０６−１に回線断が発生した際には、光スイッチ２２−１は、外部からの制御に応じてＡ→Ｃの接続に切り替わり、光スイッチ２３−１は、外部からの制御に応じてＣ→Ａの接続に切り替わる。

【0036】

光／無線ノード対１０４−２において、上流側ノード１０４−２ａの光スイッチ２２−２と、下流側ノード１０４−２ｂの光スイッチ２３−２は、同様の構成を有し、正常運用時には、それぞれＡ→Ｂ及びＢ→Ａの接続状態に制御される。これにより、光信号は、上流側ノード１０４−２ａと下流側ノード１０４−２ｂとの間で、光回線１０６−２を伝搬する。光スイッチ２２−２、光回線１０６−２及び光スイッチ２３−２を通過した光信号は、光ファイバ２０−３を伝搬して、光／無線ノード対１０４−３（の上流側ノード１０４−３ａにおける光スイッチ２２−３）に入射する。

【0037】

光／無線ノード対１０４−３〜ｎは、光／無線ノード対１０４−２と同様の構成を有しる。このため、正常運用時には、上述と同様、光信号は、光ファイバ２０−４〜（ｎ＋１）及び光回線１０６−３〜ｎで構成される光伝送路を伝搬して、光受信装置１０２におけるＷＤＭ ＯＣ６０に入射する。

【0038】

光受信装置１０２において、ＷＤＭ ＯＣ６０は、ＷＤＭ ＯＣ１６と同様、波長λ₁のデータ光信号と、後述する波長λ₂の光信号とを、波長合分波する受動光部品である。ＷＤＭ ＯＣ６０は、波長λ₁のデータ光信号を分散補償器（ＤＣＦ：Dispersion Compensating Fiber module）６２に、波長λ₂の光信号を光送受信器（ＴＲＸ）６８に、それぞれ供給する。

【0039】

光受信装置１０２において、ＤＣＦ６２は、データ光信号が、光ファイバ２０−１〜（ｎ＋１）、光回線１０６−１〜ｎで構成される光伝送路を伝搬する間に受ける波長分散の影響を補償する。即ち、波長分散により生じたＲＦ位相フェージング及び波形劣化の影響を補償する。ＤＣＦ６２を通過したデータ光信号は、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ：Optical-to-Electrical Converter）６４に入射し、光信号から電気信号（無線信号）に変換され、ＲＦ信号７０として出力される。

【0040】

＜光回線障害の発生時の信号伝送＞
次に、図１に示す光伝送システムにおける、光回線障害（回線断）の発生時の信号伝送について説明する。具体的には、光／無線ノード対１０４−１〜ｎのうち、回線断が発生した光回線に対応する光／無線ノード対において、接続回線を光回線から冗長用の無線回線に切り替える場合の信号伝送について説明する。

【0041】

（光回線１０６−１に回線断が発生した場合）
光／無線ノード対１０４−１に対応する光回線１０６−１に回線断が発生した場合、光／無線ノード対１０４−１は、それを検知し、上流側ノード１０４−１ａと下流側ノード１０４−１ｂとの間の接続回線を光回線１０６−１から冗長用の無線回線に切り替える。具体的には、光／無線ノード対１０４−１は、光スイッチ２２−１をＡ→Ｃの接続に、光スイッチ２３−１をＣ→Ａの接続に、それぞれ切り替える。これにより、光ファイバ２０−１を伝搬したデータ光信号は、上流側ノード１０４−１ａにおいて、光スイッチ２２−１を介してＤＣＦ２４へ入射する。ＤＣＦ２４は、分散補償ファイバ、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）等で構成され、データ光信号に対して負の波長分散値で分散補償を行う。

【0042】

光／無線ノード対１０４−１における接続回線が無線回線に切り替わる場合、ＤＣＦ２４は、光ファイバ２０−１で受ける波長分散によるＲＦ位相フェージングの影響を補償すればよい。このため、ＤＣＦ２４は、光ファイバ２０−１で受ける波長分散量に相当する補償量で、データ信号に対する分散補償を行う。なお、ＤＣＦ２４の分散補償量は、固定値に設定できる。これは、光送信装置１００から光／無線ノード対１０４−１の上流側ノード１０４−１ａまでの間で、データ光信号が光ファイバ内を伝搬する距離は、正常運用時も回線断の発生時も一定であるためである。したがって、ＤＣＦ２４は、光送信装置１００と光／無線ノード対１０４−１との間の光伝送路の伝送路長に対応する補償量で、波長分散補償を行えばよい。なお、本実施形態で、ＤＣＦ２４は、第１ノード対の第１補償手段の一例である。

【0043】

ＤＣＦ２４において分散補償が行われたデータ光信号は、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ：Optical-to-Electrical converter）２６によって電気信号（無線信号）に変換される。当該電気信号は、上流側ノード１０４−１ａから、送信アンテナ２８−１を介して自由空間へ所定のビーム指向性及び強度で放射される。このようにして、分散補償後の光信号は、無線信号に変換され、無線回線を介して送信される。放射された電気信号は、受信アンテナ３０−１を介して下流側ノード１０４−１ｂによって受信され、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ：Electrical-to-Optical converter）３２−１に入力される。なお、上流側ノード１０４−１ａにおける送信アンテナ２８−１の前段、及び下流側ノード１０４−１ｂにおける受信アンテナ３０−１の直後に、電気信号を増幅するための増幅器を挿入してもよい。

【0044】

光／無線ノード対１０４−１の下流側ノード１０４−１ｂにおいて、Ｅ／Ｏ３２−１は、入力された電気信号（ＲＦ信号）で強度変調した光信号（データ光信号）を生成し、ＷＤＭ ＯＣ３４−１へ供給する。ＷＤＭ ＯＣ３４−１は、ＷＤＭ ＯＣ１６及び６０と同様、波長λ₁のデータ光信号と、後述する波長λ₂の光信号とを合分波する受動光部品であり、合波した光信号を光スイッチ２３−１へ供給する。その後、光スイッチ２３−１に供給された光信号は、光スイッチ２３−１及び光ファイバ２０−２を介して、光／無線ノード対１０４−２の上流側ノード１０４−２ａに到達する。このようにして、光／無線ノード対１０４−１に対応する光回線１０６−１に回線断が発生した場合にも、光回線１０６−１のバックアップとして、無線回線を介した通信（信号伝送）が可能となる。

【0045】

（光回線１０６−２に回線断が発生した場合）
光／無線ノード対１０４−２に対応する光回線１０６−２に回線断が発生した場合には、光／無線ノード対１０４−２は、それを検知し、上流側ノード１０４−２ａと下流側ノード１０４−２ｂとの間の接続回線を光回線１０６−２から冗長用の無線回線に切り替える。具体的には、光／無線ノード対１０４−２は、光スイッチ２２−２をＡ→Ｃの接続に、光スイッチ２３−２をＣ→Ａの接続に、それぞれ切り替える。これにより、光ファイバ２０−２を伝搬した光信号は、上流側ノード１０４−２ａにおいて、光スイッチ２２−２を介してＷＤＭ ＯＣ４２−２に入射する。ＷＤＭ ＯＣ４２−２は、ＷＤＭ ＯＣ１６，６０と同様、波長λ₁のデータ光信号と、波長λ₂の光信号とを合分波し、分波した波長λ₁のデータ光信号をＤＣＦ４４−２に供給する。

【0046】

光／無線ノード対１０４−１のＤＣＦ２４では、上述のように、光ファイバ２０−１で受ける波長分散量のみに対応する補償量で分散補償を行えばよいため、分散補償量を固定値に設定可能である。一方、光／無線ノード対１０４−２のＤＣＦ４４−２では、光回線１０６−１の接続状態を考慮して、分散補償における補償量を決定する必要がある。具体的には、光回線１０６−１が正常状態である場合、ＤＣＦ４４−２は、光ファイバ２０−１，２０−２及び光ファイバ（光回線）１０６−１で受ける波長分散量の総和に対応する補償量で、分散補償を行う。また、光回線１０６−１に回線断が発生した場合、ＤＣＦ４４−２は、光ファイバ２０−１，２０−２で受ける波長分散量の総和に対応する補償量で、分散補償を行う。このように、ＤＣＦ４４−２で補償すべき波長分散量には、光回線１０６−１の接続状態により、２つのパターンが存在する。

【0047】

ＤＣＦ４４−２による分散補償後のデータ光信号は、光回線１０６−１で回線断が発生した場合の上流側ノード１０４−１ａにおける処理と同様、電気信号に変換され、上流側ノード１０４−２ａから無線回線を介して下流側ノード１０４−２ｂに送信される。即ち、ＤＣＦ４４−２から出力されたデータ光信号は、Ｏ／Ｅ４６−２に入射して、電気信号に変換され、送信アンテナ２８−２を介して送信される。下流側ノード１０４−２ｂは、下流側ノード１０４−１ｂと同様の構成を有するため、下流側ノード１０４−１ｂと同様の処理を行う。それにより、ＷＤＭ ＯＣ３４−２から出力された光信号は、光スイッチ２３−２及び光ファイバ２０−３を介して、光／無線ノード対１０４−３に送信される。

【0048】

（光回線１０６−ｋに回線断が発生した場合）
光／無線ノード対１０４−ｋ（ｋ＝３，４，...，ｎ）に対応する光回線１０６−ｋに回線断が発生した場合、上述のように光回線１０６−２に回線断が発生した場合と同様に、ＤＣＦ４４−ｋによる分散補償を行う。

【0049】

例えば、光／無線ノード対１０４−３のＤＣＦ４４−３では、光回線１０６−１，１０６−２の接続状態を考慮して、分散補償における補償量を決定する必要がある。このため、ＤＣＦ４４−３で補償すべき波長分散量には、光回線１０６−１，１０６−２の接続状態により、３つのパターンが存在する。更に、光／無線ノード対１０４−ｋ（ｋ＝２，３，...，ｎ）に一般化すると、光／無線ノード対１０４−ｋのＤＣＦ４４−ｋで補償すべき波長分散量には、光回線１０６−１〜（ｋ−１）の接続状態により、ｋ個のパターンが存在する。また、光受信装置１０２は、光／無線ノード対１０４−（ｎ＋１）に相当するため、ＤＣＦ６２で補償すべき波長分散量には、（ｎ＋１）個のパターンが存在することになる。

【0050】

なお、光回線１０６−ｋ（ｋ＝３，４，...，ｎ）に回線断が発生した場合の、ＤＣＦ４４−ｋによる分散補償後の、光／無線ノード対１０４−ｋによるデータ光信号に対する処理は、上述の、光／無線ノード対１０４−２による処理と同様である。

【0051】

このように、本実施形態に係る光伝送システムにおいて光回線１０６−ｋ（ｋ＝１，２，...，ｎ）に回線断が発生した場合、回線断の発生箇所における接続回線をバックアップ用の無線回線に切り替える。これにより、光伝送路上で回線断が発生した場合にも、光送信装置１００と光受信装置１０２との間で、ＲＦ信号の光伝送を継続することが可能である。

【0052】

＜ＤＣＦ４４−ｋの構成＞
ＤＣＦ４４−ｋ（ｋ＝２，３，...，ｎ）は、ＤＣＦ２４，６２と同様、分散補償ファイバ、ＦＢＧ等で構成される。ただし、ＤＣＦ４４−ｋでは、光回線１０６−１〜（ｋ−１）の接続状況に応じて、ｋパターンの分散補償量で分散補償を行える構成であることが必要である。以下では、第１の例として、ＤＣＦ４４−ｋを分散補償ファイバで構成する例（図２）を、第２の例として、ＤＣＦ４４−ｋをＦＢＧで構成する例（図３）を、それぞれ説明する。なお、ｋ＝ｎ＋１とした場合の構成は、光受信装置１０２（ｋ＝ｎ＋１）のＤＣＦ６２の構成に相当する。また、本実施形態で、ＤＣＦ４４−２〜ｎは、第２ノード対の第１補償手段の一例であり、ＤＣＦ６２は、第２補償手段の一例である。

【0053】

図２は、複数の分散補償ファイバで構成されるＤＣＦ４４−ｋの概略的な構成例を示す図である。ＷＤＭ ＯＣ４２−ｋから入射した波長λ₁のデータ光信号は、光スイッチ８０を介して、ｋ本の分散補償ファイバ８２−１〜ｋのいずれかに入射する。光スイッチ８０は、１×ｋの構成を有し、光／無線ノード対１０４−ｋ（の上流側ノード１０４−ｋａ）内の制御装置（ＣＴＬ）５２−ｋによって制御される。本実施形態では、ＣＴＬ５２−ｋは、後述する方法で決定した分散補償量に応じて、光スイッチ８０の光接続を切り替えることで、データ光信号に対する分散補償量を制御する。分散補償ファイバ８２−１〜ｋのいずれかを伝搬したデータ光信号は、光カプラ（ＯＣ：Optical Coupler）８４を介して、Ｏ／Ｅ４６−ｋへ入射する。

【0054】

分散補償ファイバ８２−１〜ｋは、それぞれ長さが異なり、それぞれの長さは異なる波長分散の補償量に対応している。即ち、分散補償ファイバ８２−１〜ｋのいずれを使用するかを選択することによって、その長さに対応する補償量で、データ光信号に対する分散補償を行うことが可能である。光ファイバ２０−１〜ｋ及び光ファイバ（光回線）１０６−１〜（ｋ−１）のそれぞれの長さ、または、各光ファイバで受ける波長分散量を予め把握することで、分散補償ファイバ８２−１〜ｋのそれぞれの長さを決定できる。即ち、光送信装置１００と光／無線ノード対１０４−ｋ（の上流側ノード１０４−ｋａ）との間に配置されている各光ファイバの接続状態に依存した、ｋ個の補償すべき波長分散量を予め求め、それらに基づいて、各分散補償ファイバの長さを決定すればよい。

【0055】

次に、図３は、複数のＦＢＧで構成されるＤＣＦ４４−ｋの概略的な構成例を示す図である。ＷＤＭ ＯＣ４２−ｋから入射した波長λ₁のデータ光信号は、光スイッチ８０を介して、ｋ個の光サーキュレータ８６−１〜ｋのいずれかに入射する。光サーキュレータ８６−１〜ｋは、特定の方向にのみ光信号を導く受動光部品であり、光スイッチ８０から入射したデータ光信号をＦＢＧ８８−１〜ｋにそれぞれ供給する。

【0056】

ＦＢＧ８８−１〜ｋは、入射したデータ光信号を、グレーティング部分で反射させ、反射させた光信号を再び光サーキュレータ８６−１〜ｋに供給する。ＦＢＧ８８−１〜ｋのグレーティング周期を光ファイバの長手方向に変化させることで、異なる波長の光が異なるグレーティング部分で反射するようになる。これにより波長による群遅延時間差を発生させることができる。したがって、光ファイバ２０−１〜ｋ及び光ファイバ（光回線）１０６−１〜（ｋ−１）で受ける波長分散の逆特性になるようにグレーティング部分を設計することで、ＦＢＧ８８−１〜ｋは波長分散補償器として動作することになる。

【0057】

ＦＢＧ８８−１〜ｋのいずれか反射した光信号は、対応する光サーキュレータ８６−１〜ｋを通過して、ＯＣ８４に入射する。ＯＣ８４に入射した光信号は、ＯＣ８４を介してＯ／Ｅ４６−ｋへ入射する。

【0058】

＜ＤＣＦ４４−ｋにおける分散補償量の決定方法＞
ＤＣＦ４４−ｋ（ｋ＝２，３，...，ｎ）及びＤＣＦ６２における分散補償量を決定するためには、補償すべき波長分散量、即ち、光／無線ノード対１０４−ｋまたは光受信装置１０２に到達するまでに光信号が伝搬した光ファイバ長を把握する必要がある。以下では、光／無線ノード対１０４−２を例に、分散補償量の決定方法について説明する。

【0059】

光／無線ノード対１０４−２に対応する光回線１０６−２に回線断が発生し、上流側ノード１０４−２ａと下流側ノード１０４−２ｂとの間の接続回線が無線回線に接続が切り替えられた場合を想定する。この場合、上流側ノード１０４−２ａのＣＴＬ５２−２は、ＤＣＦ４４−２における波長分散の補償量を決定する必要がある。

【0060】

まず、ＣＴＬ５２−２は、光送受信器（ＴＲＸ：Optical Transceiver）５４を起動する。ＴＲＸ５４−２は、波長λ₁のデータ光信号が伝搬した光ファイバ長を計測するために、波長λ₁とは異なる波長λ₂の光信号を、試験的に送受信する。なお、ＴＲＸ５４−２が送信する波長λ₂の光信号は、単一パルスでもよいし、制御信号であってもよく、任意の光信号を使用可能である。

【0061】

ＴＲＸ５４−２は、ＣＴＬ５２−２からのクロック（ＣＬＫ）を参照して、波長λ₂の光信号（以下では、「試験光」とも称する。）を一定の周期で、光伝送路を介して上流側に送信する。なお、ＤＣＦ４４−２の分散補償量は、試験光を一回送信するのみで決定可能であるが、災害発生時等には、その状況に応じて光回線１０６−１の接続状態が変化する可能性もあるため、定期的に計測するとよい。

【0062】

ＴＲＸ５４−２から出力された試験光は、ＷＤＭ ＯＣ４２−２を介して光スイッチ２２−２に入射する。光スイッチ２２−２は、光回線１０６−２における回線断の発生により、既にＣ→Ａの接続に切り替わっている。このため、光スイッチ２２−２は、入射した試験光を、光ファイバ２０−２に供給する。これにより、光／無線ノード対１０４−２の上流側ノード１０４−２ａから、上流側の光ファイバ２０−２へ、試験光が出力される。光ファイバ２０−２を伝搬した波長λ₂の光信号（試験光）は、光／無線ノード対１０４−１の下流側ノード１０４−１ｂに到達し、光スイッチ２３−１に入射する。

【0063】

（光回線１０６−１が正常である場合）
ここで、光／無線ノード対１０４−１に対応する光回線１０６−１が正常である場合、光スイッチ２３−１，２２−１の接続状態は、それぞれＡ→Ｂ及びＢ→Ａである。このため、光スイッチ２３−１に到達した試験光は、下流側ノード１０４−１ｂから上流側ノード１０４−１ａまで、光回線１０６−１を伝搬し、更に光ファイバ２０−１を伝搬することで光送信装置１００に到達し、ＷＤＭ ＯＣ１６に入射する。ＷＤＭ ＯＣ１６で分波された波長λ₂の試験光は、光反射器１８において反射し、再びＷＤＭ ＯＣ１６に入射する。なお、光反射器１８は、入射した光をほぼ全反射させる構成であることが望ましく、ミラーやＦＢＧで構成できる。このようにして、光反射器１８は、光伝送路を介して下流側から受信された試験光を、当該光伝送路を介して下流側へ伝搬するように反射させる。

【0064】

光反射器１８で反射した試験光は、ＷＤＭ ＯＣ１６において、波長λ₁のデータ光信号と合波され、光送信装置１００から光ファイバ２０−１に出力される。光送信装置１００から出力された、試験光を含む光信号は、光ファイバ２０−１、光回線１０６−１及び光ファイバ２０−２を伝搬して、再び光／無線ノード対１０４−２の上流側ノード１０４−２ａに到達する。上流側ノード１０４−２ａにおいて、波長λ₂の試験光は、ＷＤＭ ＯＣ４２−２を介して、ＴＲＸ５４−２によって受信される。このようにして、ＴＲＸ５４−２は、光伝送路を介して試験光を上流側に送信し、光反射器１８または光反射器３６−１（ここでは光反射器１８）で反射して当該光伝送路を伝搬してきた試験光を受信する。

【0065】

ＣＴＬ５２−２は、ＴＲＸ５４−２に指示した試験光の送信時刻を把握している。このため、ＣＴＬ５２−２は、ＴＲＸ５４−２が試験光を送信した時刻と試験光を受信した時刻との差、即ち、往復伝搬遅延時間（ＲＴＴ：Round Trip Time）を計測することで、試験光が伝搬した光ファイバ長（伝送路長）を算出することができる。具体的には、光ファイバ内の光速をＲＴＴの半分の値で乗算すれば、試験光が伝搬した光ファイバ長が求められる。

【0066】

上述のように、光ファイバ２０−１，２０−２及び光回線１０６−１以外の光ファイバ長が無視できる程度に短いものとすると、試験光が伝搬した光ファイバ長は、データ光信号が伝搬する光ファイバ長と等しい。このため、ＣＴＬ５２−２は、試験光が伝搬した光ファイバ長を求めることにより、データ光信号が伝搬する光ファイバ長、即ち、補償すべき波長分散量を決定することが可能である。したがって、ＣＴＬ５２−２は、ＤＣＦ４４−２における波長分散の補償量が、データ光信号が伝搬する光ファイバ長に対応する値となるように、ＤＣＦ４４−２内の光スイッチ８０の接続の切替制御を行えばよい。これにより、ＤＣＦ４４−２は、光信号が伝搬する光ファイバ長（伝送路長）を伝搬する間に受ける波長分散を補償する補償量で、波長分散補償を行う。

【0067】

（光回線１０６−１に回線断が発生している場合）
一方、光／無線ノード対１０４−１に対応する光回線１０６−１に回線断が発生している場合、光スイッチ２３−１，２２−１の接続状態は、それぞれＡ→Ｃ及びＣ→Ａである。このため、光スイッチ２３−１に到達した、波長λ₂の試験光は、ＷＤＭ ＯＣ３４−１を介して、光反射器３６−１に入射する。光反射器３６−１は、光反射器１８と同様、入射した試験光を反射させ、再びＷＤＭ ＯＣ３４−１に入射させる。なお、光反射器３６−１は、光反射器１８と同様、入射した光をほぼ全反射させる構成であることが望ましく、ミラーやＦＢＧで構成できる。このようにして、光反射器３６−１は、光伝送路を介して下流側から受信された試験光を、当該光伝送路を介して下流側へ伝搬するように反射させる。

【0068】

光反射器３６−１で反射した試験光は、ＷＤＭ ＯＣ３４−１において、波長λ₁のデータ光信号と合波され、合波した光信号は、光スイッチ２３−１に入射する。当該光信号は、光スイッチ２３−１を通過して、光／無線ノード対１０４−１の下流側ノード１０４−１ｂから光ファイバ２０−２に出力される。下流側ノード１０４−１ｂから出力された、試験光を含む光信号は、光ファイバ２０−２を伝搬して、再び光／無線ノード対１０４−２の上流側ノード１０４−２ａに到達する。上流側ノード１０４−２ａにおいて、波長λ₂の試験光は、ＷＤＭ ＯＣ４２−２を介して、ＴＲＸ５４−２によって受信される。このようにして、ＴＲＸ５４−２は、光伝送路を介して試験光を上流側に送信し、光反射器１８または光反射器３６−１（ここでは光反射器３６−１）で反射して当該光伝送路を伝搬してきた試験光を受信する。

【0069】

その後、ＣＴＬ５２−２は、上述の手順と同様に、ＲＴＴを計測することで、試験光が伝搬した光ファイバ長を算出する。更に、ＣＴＬ５２−２は、ＤＣＦ４４−２における波長分散の補償量が、データ光信号が伝搬する光ファイバ長に対応する値となるように、ＤＣＦ４４−２内の光スイッチ８０の接続の切替制御を行えばよい。

【0070】

光スイッチ８０の接続の切替制御を行うために、ＣＴＬ５２−２は、ＲＴＴと光スイッチ８０の接続とを対応付けたテーブルを予め保持していればよい。ＣＴＬ５２−２は、当該テーブルを参照することで、計測したＲＴＴと対応付けられた光スイッチ８０の接続を特定し、光スイッチ８０を、当該特定した接続に切り替える制御を行う。

【0071】

また、光／無線ノード対１０４−２よりも下流側に位置する、光／無線ノード対１０４−３〜ｎのいずれかの上流側ノードから送信された試験光が、光ファイバ２０−３を伝搬し、下流側ノード１０４−２ｂに到達した場合、当該試験光は以下のように伝搬する。光回線１０６−２が正常である場合、試験光は、光ファイバ２０−２を伝搬して光／無線ノード対１０４−１の下流側ノード１０４−１ｂに伝搬し、下流側ノード１０４−１ｂの光反射器３６−１または光送信装置１００の光反射器１８で反射する。反射した試験光は、反射前に通過してきた光伝送路を戻り、当該試験光を送信したＴＲＸ５４−３〜ｎで受信される。

【0072】

一方、光回線１０６−２に回線断が発生している場合、光信号は、光スイッチ２３−２を介してＷＤＭ ＯＣ４２−２に入射する。ＷＤＭ ＯＣ４２−２で分波された、波長λ₂の試験光は、光反射器３６−２で反射する。反射した試験光は、再びＷＤＭ ＯＣ４２−２及び光スイッチ２３−２を介して、光ファイバ２０−３に出力されることで、反射前に通過してきた光伝送路を戻り、当該試験光を送信したＴＲＸ５４−３〜ｎで受信される。

【0073】

ＴＲＸ５４−３〜ｎが、反射した試験光を受信すると、対応するＣＴＬ５２−３〜ｎは、上述と同様に、ＲＴＴを計測し、ＤＣＦ４４−３〜ｎによる分散補償量を決定できる。即ち、図１に示すように、光／無線ノード対１０４−３〜ｎは、光／無線ノード対１０４−２と同様の構成を有するため、光／無線ノード対１０４−３〜ｎにおいても同様の手順で、ＤＣＦ４４−３〜ｎにおける波長分散の補償量を制御可能である。

【0074】

上述の実施形態では、ＤＣＦ２４，４４−１〜ｎ，６２で波長分散を補償する例について説明してきた、電気分散補償（ＥＤＣ：Electrical Dispersion Compensation）によって波長分散を補償することも可能である。この場合、ＥＤＣ機能を有する信号処理部を、送信アンテナ２８−１〜ｎの前段及びＯ／Ｅ６４の後段に挿入すればよい。なお、ＲＴＴは、上述と同様の方法で計測可能である。ＣＴＬ５２−２〜ｎ及び６６は、ＲＴＴの計測結果に基づいて、かかる信号処理部のＥＤＣを制御すればよい。

【0075】

以上説明したように、本実施形態に係る光伝送システムは、光送信装置１００と光受信装置１０２との間の光伝送路の途中に、上流側ノード及び下流側ノードから成る光／無線ノード対１０４−１〜ｎを備える。各光／無線ノード対は、両ノード間の光伝送路（光ファイバ１０６−１〜ｎ）に回線断が発生すると、両ノード間の接続回線を、光回線からの無線回線に切り替える。光受信装置１０２は、試験光を光伝送路を介して上流側に送信し、光送信装置１００またはいずれかの光／無線ノード対の下流側ノードで反射した試験光を受信することで、試験光のＲＴＴを測定する。更に、光受信装置１０２は、測定したＲＴＴに応じた補償量で、ＤＣＦ６２により、光送信装置１００から受信した光信号に対して分散補償を行う。

【0076】

本実施形態によれば、光回線と無線回線とを切替可能な光／無線ノード対に対応する光回線で回線断が生じたとしても、光送信装置１００と光受信装置１０２との間で、ＲＦ信号で変調された光信号が伝搬した光ファイバ長（伝送路長）を求めることが可能である。更に、求めた伝送路長に基づいて分散補償を行うことによって、回線断の発生状況に応じた適切な分散補償量で、ＲＦ信号で変調された光信号に対する分散補償を行うことが可能である。

【0077】

また、本実施形態では、光／無線ノード対１０４−２〜ｎの上流側ノードも、光受信装置１０２と同様に、試験光を用いて当該試験光のＲＴＴを測定し、測定したＲＴＴに応じた補償量で、ＤＣＦ４４−２〜ｎにより、光送信装置１００から受信した光信号に対して分散補償を行う。これにより、光回線１０６−１〜ｎのうちで回線断が発生した回線数によらず、適切な分散補償量で、ＲＦ信号で変調された光信号に対する分散補償を行うことが可能である。

【0078】

＜ＳＳＢ変調を使用する例＞
上述の実施形態では、光信号をＲＦ信号でＤＳＢ変調して光伝送を行う場合を想定しているが、光信号をＲＦ信号でＳＳＢ変調を行う場合には、以下のように、図１に示す光伝送システムを変更すればよい。一般に、光信号をＲＦ信号でＳＳＢ変調した場合には、ＤＳＢ変調を用いる場合のように、位相フェージングは発生しない。このため、上述のように、試験光を用いてＲＴＴを計測し、その結果に基づいて、ＤＣＦ４４−１〜ｎ，６２の分散補償量を制御する必要はない。即ち、図１における、光反射器１８，３６−１〜ｎ、ＷＤＭ ＯＣ１６，３４−１〜ｎ，６０、ＣＴＬ５２−１〜ｎ，６６、ＴＲＸ５４−１〜ｎ，６８は不要である。

【0079】

また、ＤＣＦ４４−１〜ｎは、光回線１０６−１〜ｎに回線断が発生した場合、光受信装置１０２に到達したデータ光信号が受けている波長分散量が、光回線１０６−１〜ｎが正常である場合と同じ量になるよう、正の分散補償値でデータ光信号に対する分散補償を行えばよい。これにより、ＤＣＦ６２の分散補償量は、光回線１０６−１〜ｎの接続状態によらず、固定値とすることが可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】