特開 2024-13896 光送受信機、光伝送装置、光伝送システム、及びサブキャリア数決定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024013896

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】光送受信機、光伝送装置、光伝送システム、及びサブキャリア数決定方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/073 20130101AFI20240125BHJP

   H04J 14/02 20060101ALI20240125BHJP

   H04B 10/40 20130101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

H04B10/073

H04J14/02 198

H04B10/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022116310

(22)【出願日】2022-07-21

【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）令和２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「ポスト５Ｇ情報通信システム基盤強化研究開発事業／ポスト５Ｇ情報通信システムの開発／ポスト５Ｇ情報通信システムにおけるテラビット光伝送システムの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100107515

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】前田 泰三

【テーマコード（参考）】

5K102

【Ｆターム（参考）】

5K102AA01

5K102AD01

5K102AD05

5K102AH24

5K102AH26

5K102AL13

5K102KA02

5K102KA05

5K102KA06

5K102KA31

5K102KA39

5K102MH03

5K102MH12

5K102PH11

5K102PH42

5K102RB12

5K102RD26

5K102RD28

(57)【要約】      （修正有）

【課題】サブキャリア変調が適用される光伝送システムにおいて、伝送路の状態に応じた適切なサブキャリア数を決定する方法並びにその光伝送システム、光送受信機及び光伝送装置を提供する。
【解決手段】サブキャリア変調が適用される光送受信機３０は、伝送路の群遅延時間差と偏波変動を一定時間モニタする信号処理部３３と、伝送路の群遅延時間差をモニタした結果と伝送路の偏波変動をモニタした結果とに基づいて信号処理部３３の性能で定まり、光送受信機に設定可能なサブキャリアの候補の中から、光送受信機に設定される設定用のサブキャリア数を決定する制御部３８と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

サブキャリア変調が適用される光送受信機において、
伝送路の群遅延時間差と偏波変動を一定時間モニタする信号処理部と、
前記群遅延時間差をモニタした結果と前記偏波変動をモニタした結果とに基づいて、前記信号処理部の性能で定まる前記光送受信機に設定可能なサブキャリア数の候補の中から、前記光送受信機に設定される設定用のサブキャリア数を決定する制御部と、
を有する光送受信機。

【請求項2】

前記制御部は、モニタされた最大の群遅延時間差に対応可能なサブキャリア数を含む第１候補グループの中から、モニタされた最大偏波変動に対応可能、かつ最小のサブキャリア数を、前記設定用のサブキャリア数として決定する、
請求項１に記載の光送受信機。

【請求項3】

前記信号処理部は、前記群遅延時間差と前記偏波変動に加えて前記伝送路の波長分散値を前記一定時間モニタし、
前記制御部は、前記第１候補グループの中から最大波長分散値に対応可能なサブキャリア数を第２候補グループとし、前記第２候補グループの中で、前記最大偏波変動に対応可能、かつ最小のサブキャリア数を、前記設定用のサブキャリア数として決定する、
請求項２に記載の光送受信機。

【請求項4】

前記信号処理部は、前記群遅延時間差と、前記偏波変動とともに、波長分散値を一定時間モニタし、
前記制御部は、前記第１候補グループの中から、モニタされた最大波長分散値に対応可能なサブキャリア数を第２候補グループとし、前記第２候補グループの中で、最大偏波変動に対応可能なサブキャリア数のうち、最小のサブキャリア数、または受信Ｑ値が最も高いサブキャリア数のいずれかを前記設定用のサブキャリア数として決定する、
請求項２に記載の光送受信機。

【請求項5】

前記信号処理部は、前記受信Ｑ値をモニタし、
前記制御部は、前記第２候補グループの中で、最大偏波変動に対応可能、かつ受信Ｑ値が最も高いサブキャリア数を前記設定用のサブキャリア数として決定する、
請求項４に記載の光送受信機。

【請求項6】

前記信号処理部は等化回路)を有し、
前記等化回路は、適応等化フィルタと、前記適応等化フィルタのフィルタ係数を計算する演算部と、前記フィルタ係数の計算結果から偏波変動速度を求めるモニタ部と、を有する、
請求項１に記載の光送受信機。

【請求項7】

前記等化回路は、前記モニタ部のモニタ結果に基づいて前記演算部のフィルタ係数計算のステップサイズを決定するステップサイズ決定部を有する、
請求項６に記載の光送受信機。

【請求項8】

請求項１に記載の光送受信機を含む光伝送装置であって、
前記制御部によって決定された前記設定用のサブキャリア数を、光監視チャネルを用いて、前記伝送路をはさんで対向する別の光伝送装置に通知するノード制御部、
を備える光伝送装置。

【請求項9】

第１の光伝送装置と、
第２の光伝送装置と、
前記第１の光伝送装置と前記第２の光伝送装置とを接続する伝送路と、
を含み、
前記第１の光伝送装置で光送受信機が増設または再起動されるときに、前記第２の光伝送装置の対向光送受信機は前記伝送路の群遅延時間差と偏波変動を一定時間モニタし、前記群遅延時間差をモニタした結果と前記偏波変動をモニタした結果とに基づいて、前記第１の光伝送装置の前記光送受信機の信号処理性能で定まる前記光送受信機に設定可能なサブキャリア数の候補の中から、前記光送受信機に設定される設定用のサブキャリア数を決定し、
前記第２の光伝送装置は、決定した前記サブキャリア数を光監視チャネルで前記第１の光伝送装置に通知し、
前記第１の光伝送装置は、前記サブキャリア数を前記光送受信機に設定する、
光伝送システム。

【請求項10】

サブキャリア変調が適用される光送受信機において、
信号処理部で、伝送路の群遅延時間差と偏波変動を一定時間モニタし、
制御部にて、前記信号処理部による前記群遅延時間差と前記偏波変動のモニタ結果に基づいて、前記信号処理部の性能で定まる前記光送受信機に設定可能なサブキャリア数の候補の中から、前記光送受信機に設定される設定用サブキャリア数を決定する、
サブキャリア数決定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光送受信機、光伝送装置、光伝送システム、及びサブキャリア数決定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ネットワークトラフィックに対する要求が益々高くなり、光伝送システムにおいて、チャネルあたりの伝送容量のさらなる向上が求められている。これを実現するための方法として、直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）の多値度の向上と、伝送信号のボーレートの向上が考えられる。ＱＡＭ変調の多値度を上げると、雑音の影響が顕著になり、信号処理で高い演算精度が必要になる。ボーレートを高くすると、高多値化と比較して雑音や演算精度の影響は少ないが、伝送路の群遅延時間差（ＤＧＤ：Differential Group Delay）や波長分散に対する耐力が低下する。ＤＧＤや波長分散に対する耐力を維持するためには、信号処理回路中の有限インパルス応答（ＦＩＲ：Finite Impulse Response）フィルタの回路規模を大きくする必要があり、消費電力が増える。

【0003】

ＦＩＲフィルタの回路規模の増大を抑えながら高いボーレートを実現するために、デジタル信号処理で伝送信号を複数のサブキャリアに分割して送信するサブキャリア変調の適用が検討されている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１９３２６６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

コヒーレントデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）を用いた従来の光送受信機では、ネットワークのラインレートを満たすボーレートと変調方式（多値度）、及び前方誤り訂正（ＦＥＣ：Forward Error Correction）冗長度を決定すれば、動作モードが確定する。新たにサブキャリア変調を適用する場合、ボーレート、多値度、ＦＥＣ冗長度に加えて、サブキャリア数を決定する必要がある。サブキャリア数と、伝送路の波形歪み要因（ＤＧＤ、偏波変動、波長分散など）に対する耐力との関係は、波形歪み要因の種類によって異なる。サブキャリア数を増やすことでＤＧＤ耐力は向上するが、偏波変動耐力は低下し、偏波変動に起因する信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal-to-Noise Ratio）の劣化が大きくなる。このようなトレードオフにより、伝送路の状態に応じた最適なサブキャリア数を選ぶことが難しい。また、伝送路の状態は常に変化し、伝送路設計時の情報とリアルタイムの実測値が一致しない場合が多い。伝送路の変化を考慮して伝送路の設計にある程度の余裕を持たせると、本来の伝送路性能を十分に発揮できない場合がある。

【0006】

一つの側面で、サブキャリア変調が適用される光伝送システムにおいて、伝送路の状態に応じた適切なサブキャリア数を決定する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ひとつの実施形態において、サブキャリア変調が適用される光送受信機は、
伝送路の群遅延時間差と偏波変動を一定時間モニタする信号処理部と、
前記群遅延時間差をモニタした結果と前記偏波変動をモニタした結果とに基づいて、前記信号処理部の性能で定まる前記光送受信機に設定可能なサブキャリア数の候補の中から、前記光送受信機に設定される設定用のサブキャリア数を決定する制御部と、
を有する。

【発明の効果】

【0008】

サブキャリア変調が適用される光伝送システムにおいて、伝送路の状態に応じた適切なサブキャリア数を決定できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の光伝送システムの模式図である。

【図2】図１のシステムで用いられる光送受信機のブロック図である。

【図3】図２の光送受信機内のＤＳＰの模式図である。

【図4】サブキャリア変調の信号帯域をシングルキャリア伝送の信号帯域と比較して示す図である。

【図5】サブキャリア数と、ＤＧＤ耐力、偏波変動耐力、及びＳＮＲ劣化との関係を示す図である。

【図6】異なるサブキャリア数でのＤＧＤとＳＮＲの関係を示す図である。

【図7】異なるサブキャリア数での偏波変動量とＳＮＲの関係を示す図である。

【図8】サブキャリア変調で偏波変動追従性が低下する理由を示す図である。

【図9】第１実施形態のサブキャリア数決定方法のフローチャートである。

【図10】動的等化回路の構成例を示す図である。

【図11】図１０の動的等化回路で用いられる適応等化フィルタの模式図である。

【図12】偏波変動耐力のステップサイズ依存性を示す図である。

【図13】サブキャリア数と、サブキャリアあたりのボーレート（「サブキャリアボーレート」と呼ぶ）、ＤＧＤ耐力、及び偏波変動耐力の関係を示す図である。

【図14】机上設計によるサブキャリア数の決定結果と、第１実施形態の方法によるサブキャリア数の決定結果を比較する図である。

【図15】第１実施形態のサブキャリア数決定方法による偏波変動耐力の向上を示す図である。

【図16】机上設計によるサブキャリア数の決定結果と、第１実施形態の方法によるサブキャリア数の決定結果を比較する別の例である。

【図17】図１６の机上設計と第１実施形態の方法によるネットワーク構成の違いを示す図である。

【図18】第２実施形態のサブキャリア数決定方法のフローチャートである。

【図19】サブキャリア数と、サブキャリアボーレート、ＤＳＰのＤＧＤ耐力、偏波変動耐力、及び波長分散の関係を示す図である。

【図20】机上設計によるサブキャリア数の決定結果と、第２実施形態の方法によるサブキャリア数の決定結果を比較する図である。

【図21】サブキャリア数と、ＤＧＤ耐力、偏波変動耐力、及びＳＮＲ劣化との関係を示す図である。

【図22】第３実施形態のサブキャリア数決定方法のフローチャートである。

【図23】サブキャリア数と、サブキャリアボーレート、ＤＳＰのＤＧＤ耐力、偏波変動耐力、及び波長分散の関係を示す図である。

【図24】劣化要因による受信Ｑ値劣化のトレードオフを示す図である。

【図25】机上設計によるサブキャリア数の決定結果と、第３実施形態の方法によるサブキャリア数の決定結果を比較する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

サブキャリア変調におけるサブキャリア数と、伝送路の波形歪み要因（ＤＧＤ、偏波変動、波長分散など）に対する耐力との関係は、波形歪み要因の種類によって異なる。サブキャリア数と、非線形光学効果に対する耐力の間にも相関関係がある。実施形態では、光送受信機のＤＳＰのモニタ機能を利用して、少なくともＤＧＤと偏波変動を含む伝送路の波形歪み要因を一定時間モニタし、モニタ結果に基づいてサブキャリア数の候補を絞り込み、絞り込んだサブキャリア数の中から最適なサブキャリア数を決定する。

【0011】

外気温の変化や光ファイバにかかる圧力、振動などの影響で、伝送路の偏波状態は変化する。ＤＧＤと偏波変動を一定時間、たとえば２４時間（１日）モニタし、モニタ期間中の最大のＤＧＤの値を基準とする。光送受信機に設定可能なサブキャリア数、たとえば、１、２、４、８、…、２^ｎの中で、最大ＤＧＤに対応可能なサブキャリア数を第１候補グループとして選択する。第１候補グループの中で、最大偏波変動に対応可能、かつ最小のサブキャリア数を設定用のサブキャリア数として決定する。

【0012】

ＤＧＤと偏波変動に加えて波長分散を一定時間、たとえば１日モニタする場合は、光送受信機に設定可能なサブキャリア数の中で、最大ＤＧＤに対応可能なサブキャリア数を第１候補グループとして選択し、第１候補グループの中で、最大の波長分散値に対応可能なサブキャリア数を第２候補グループとして選択し、第２候補グループの中で最大偏波変動に対応可能なサブキャリア数のうち、最小のサブキャリア数、または受信Ｑ値が最も高いサブキャリア数を、設定用のサブキャリア数として決定する。

【0013】

上記のサブキャリア数決定方式の根拠を、図面を参照してより詳しく説明する。図中で同じ構成要素には同じ符号を付けて、重複する説明を省略する場合がある。以下の説明で単に「偏波変動」というときは、特段の断りがない限り、「偏波変動速度」（ｋＨｚ）を指すものとする。

【0014】

＜システム構成＞
図１は、実施形態の光伝送システム１の模式図である。光伝送システム１は、波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送システムであり、ファイバオプティクスの伝送路４、６で接続された光伝送装置１０－１と、光伝送装置１０－２を含む。伝送路４、６に中継ノード５が挿入されていてもよい。光伝送装置１０－１と１０－２は、たとえば、特定波長の信号を追加または分岐する光アド／ドロップ（ＯＡＤＭ：Optical Add/Drop Multiplexer）機能を有する伝送装置であり、図中でそれぞれ「ＯＡＤＭノード１」、「ＯＡＤＭノード２」と表記されている。光伝送装置１０－１と１０－２は同じ構成を有し、「光伝送装置１０」と総称する場合がある。

【0015】

光伝送装置１０は双方向の伝送が可能である。光伝送装置１０で、図の左側から入って右側に出るチャネルを「上り方向」、図の右側から入って左側に出るチャネルを「下り方向」とする。中継ノード５は、上り方向の伝送路４と下り方向の伝送路６のそれぞれで、通過する光信号を増幅する。図示の便宜上、１つの中継ノード５が描かれているが、光伝送装置１０－１と１０－２の間に複数の中継ノード５が設けられていてもよい。

【0016】

光伝送装置１０は、上り方向で光アッテネータ１１、プリアンプ１２、光アド／ドロップマルチプレクサ（図中で「ＯＡＤＭ部」と表記）１３、ポストアンプ１４、及びノード制御部２０Ｕを有する。ＯＡＤＭ部１３に複数の光送受信機３０ａ、３０ｂ、…、３０ｉが接続されている。光送受信機３０ａ、３０ｂ、…、３０ｉは、たとえば光信号と電気信号の変換機能を有するトランスポンダであり、図中で「ＴＲＰ」と表記されている。光伝送装置１０は、下り方向で、光アッテネータ２１、プリアンプ２２、ＯＡＤＭ部２３、ポストアンプ２４、及びノード制御部２０Ｄを有する。ＯＡＤＭ部２３に複数の光送受信機３０が接続されている。上り方向のノード制御部２０Ｕと、下り方向のノード制御部２０Ｄは、ひとつのプロセッサで実現されてもよい。

【0017】

光伝送装置１０は、上り方向で、光監視チャネル（ＯＳＣ：Optical Supervisory Channel）処理部１５、１６を有する。ＯＳＣ処理部１５は、ＯＡＤＭ部１３への入力から分岐された光監視信号を復調する。ＯＳＣ処理部１６は、ＯＡＤＭ部１３の出力に重畳される光監視信号を生成する。光伝送装置１０は、下り方向で、ＯＳＣ処理部２５、２６を有する。ＯＳＣ処理部２５は、ＯＡＤＭ部２３の入力から分岐された光監視信号を復調する。ＯＳＣ処理部２６は、ＯＡＤＭ部２３の出力に重畳される光監視信号を生成する。中継ノード５は、ＯＳＣ処理部５５、５６、５７、５８を有し、光監視信号を光電気変換または電気光変換して、光監視信号を所定の方向に中継する。

【0018】

上り方向で、光伝送装置１０－１のＯＡＤＭ部１３に入力されたＷＤＭ信号の一部は別の方路へと分岐され、光伝送装置１０－１で終端される光信号は、ＯＡＤＭ部１３でドロップされて対応する光送受信機３０（たとえば光送受信機３０ａ）に入力される。光伝送装置１０－１をそのまま上り方向に通過するＷＤＭ信号に、たとえば光送受信機３０ｉからの光信号がアドされ、ポストアンプ１４で増幅されて、伝送路４に出力される。

【0019】

伝送路４を伝搬するＷＤＭ信号は、中継ノード５の光アッテネータ５１でパワー調整され、インラインアンプ５３で増幅されて、伝送路４を上り方向に伝搬する。光伝送装置１０－２で受信されたＷＤＭ信号は、光アッテネータ１１でパワー調整され、プリアンプ１２で増幅されてＯＡＤＭ部１３に入力される。ＯＡＤＭ部１３に入力されたＷＤＭ信号の一部は別の方路へと分岐され、光伝送装置１０－２で終端される光信号は、ＯＡＤＭ部１３でドロップされて対応の光送受信機３０（たとえば光送受信機３０ｐ）に入力される。光伝送装置１０－２をそのまま上り方向に通過するＷＤＭ信号に、たとえば光送受信機３０ｒからの光信号がアドされて、伝送路４に出力される。下り方向では、上述した動作が逆向きに行われる

【0020】

光伝送装置１０－１で、波長が増設、すなわちサブキャリア変調方式の新たな光送受信機３０ｉが追加される場合を考える。光送受信機３０ｉに、伝送路４の偏波状態に応じた適切なサブキャリア数を設定する必要がある。この場合、光伝送装置１０－２の光送受信機３０ｐのＤＳＰのモニタ機能を使って、伝送路４を一定時間モニタする。光送受信機３０ｐは、モニタ結果に基づいて、光送受信機３０ｉに設定されるべき最適なサブキャリア数を決定する。光送受信機３０ｐで決定されたサブキャリア数は、ノード制御部２０Ｕを介してＯＳＣ処理部２６に送られ、ＯＳＣ信号として伝送路６で光伝送装置１０－１に通知される。

【0021】

ＯＳＣ信号に含まれるサブキャリア数の通知は、中継ノード５により、光伝送装置１０－１へと中継される。光伝送装置１０－１で受信されたＯＳＣ信号は、ＯＳＣ処理部２５で復調され、ノード制御部２０Ｕによって光送受信機３０ｉに通知される。光送受信機３０ｉは、通知されたサブキャリア数をＤＳＰに設定する。

【0022】

＜光送受信機の構成＞
図２は、図１の光送受信機３０のブロック図である。光送受信機３０は、ＤＳＰ３３と、制御部３８と、クライアント側に接続されるフレーマ３１と、ネットワーク側に接続される光モジュール３９とを有する。ＤＳＰ３３は、信号処理部の一例である。フレーマ３１とＤＳＰ３３は、個別の大規模集積回路（ＬＳＩＣ：Large-Scaled Integrated Circuit）で形成されていてもよい。光モジュール３９は光集積回路（ＰＩＣ：Photonic Integrated Circuit）で形成されていてもよい。制御部３８は、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、その他のロジックデバイスで形成されていてもよい。制御部３８と、光伝送装置１０のノード制御部２０の間で、制御信号が送受信される。

【0023】

フレーマ３１は複数のＯＴＵ（Optical-channel Transport Unit）フレーマ３２ａ、３２ｂ、…、３２ｉ（適宜、「ＯＴＵフレーマ３２」と総称する）を有する。各ＯＴＵフレーマ３２は、対応するクライアント信号を、ネットワークで用いられているＯＴＵフレームに符号変換（コーディング／デコーディング）する。ＤＳＰ３３は、送信側（図中で「Ｔｘ」と表記）の信号回路３４と、受信側（図中で「Ｒｘ」と表記）の信号回路３５と、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）３６と、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）３７を含む。信号回路３４で生成された信号は、ＤＡＣ３６でアナログ電気信号に変換され、光モジュール３９の送信側の光フロントエンドモジュール（図中で「光Ｍｏｄ．」と表記）３９２で光信号に変換されてネットワークに出力される。ネットワーク容量「Ｎ×１００Ｇｂｐｓ」のＮは、クライアント信号の接続数を表す。１００Ｇｂｐｓの伝送速度は一例であって、２００Ｇｂｐｓであってもよい。ネットワークから受信した光信号は、受信側の光フロントエンドモジュール３９４で電気信号に変換され、ＤＳＰ３３のＡＤＣ３７でデジタル変換されて信号回路３５で復号される。光モジュール３９で用いられる搬送波用の光源（図中で「ＬＤ」と表記）３９１と検波用の光源３９３は、同一の光源であってもよい。

【0024】

ＤＳＰ３３の送信側の信号回路３４は、サブキャリア変調（分割）機能を有する。受信側の信号回路３５はサブキャリア結合機能と、伝送路のモニタ機能を有する。ネットワークに新たな光送受信機３０ｉ（図１参照）が導入される場合、伝送路を介して新たな光送受信機３０ｉと対向する光送受信機３０ｐのＤＳＰ３３の信号回路３５は、伝送路４をモニタする。制御部３８は、ＤＳＰ３３によるモニタ結果に基づいて、対向する光送受信機に設定される適切なサブキャリア数を決定する。

【0025】

図３は、ＤＳＰ３３の模式図である。図中で、実線の矢印は信号線を示し、太線の矢印は制御線を示す。送信側の信号回路３４と受信側の信号回路３５は、制御線によって制御部３８と接続されている。制御部３８はメモリ３８１を内蔵するロジックデバイスであってもよい。

【0026】

送信側の信号回路３４は、ディストリビューションマッチャー３４１、ＦＥＣ符号化回路３４２、及び予等化回路３４３を有する。ディストリビューションマッチャー３４１は入力されるデータ信号に確率振幅整形を施して、シンボル振幅の発生確率を伝送路に適した分布に変換する。ＦＥＣ符号化回路３４２は、確率振幅整形後の信号に誤り訂正符号化処理を行う。予等化回路３４３は、波長分散、周波数オフセット、非線形特性などを補償する。非線形特性とは、ＤＡＣ３６や光フロントエンドモジュール３９２のアナログ入出力に現れる非線形電気特性である。予等化回路３４３は、これらの補償動作に加えて、送信信号を設定された数のサブキャリアに分割する。サブキャリア数が１の場合は、分割せずにシングルキャリアの信号帯域を用いる。

【0027】

受信側の信号回路３５は、固定等化回路３５１、動的等化回路３５２、ＦＥＣ復号回路３５３、ディストリビューションデマッチャー３５４、波長分散推定回路３５５、及び受信Ｑ値モニタ３５６と３５７を有する。固定等化回路３５１は、入力されたサブキャリアを結合し、周波数軸上で等化処理を行う。波長分散推定回路３５５は、波長分散、すなわち波長による伝搬速度差を推定し、補償する。対向する新たな光送受信機３０ｉがネットワークに導入される場合、波長分散推定回路３５５の波長分散モニタ機能を用いて、一定時間、伝送路の波長分散をモニタしてもよい。

【0028】

動的等化回路３５２は、波長分散補償された信号に対して、時間軸上で周波数オフセット補償、偏波モード分散補償、搬送波位相復元などを行う。対向する新たな光送受信機３０ｉがネットワークに導入される場合、動的等化回路３５２のモニタ機能を用いて、一定時間、伝送路の偏波変動とＤＧＤをモニタする。

【0029】

受信Ｑ値モニタ３５６は、動的等化を受けた信号のＦＥＣ復号前のＱ値をモニタする。受信Ｑ値モニタ３５７は、ＦＥＣ復号回路３５３によってＦＥＣ復号された後のＱ値をモニタする。ディストリビューションデマッチャー３５４は、確率振幅整形前の振幅値を推定する。

【0030】

図４は、サブキャリア変調の信号帯域を、シングルキャリア伝送の信号帯域と比較して示す。上述したように、ＤＳＰ３３の信号回路３４は送信信号を１以上のサブキャリアに分割し、周波数多重で送信する。信号回路３５は、各種処理に先立って、周波数多重されたサブキャリアを分離し、結合する。複数の送受信機を使って複数のキャリアを構成するスーパーチャネル伝送とは異なり、一つの光送受信機３０で、与えられた信号帯域を分割、及び結合する。

【0031】

図４の（Ａ）は４つのサブキャリア＃０、＃１、＃２、及び＃３に分割する例を示す。１サブキャリア当たりのボーレートをＡとする。伝送性能確保のため、隣接するサブキャリア間に間隔Ｂをとるため、サブキャリアのトータルの信号帯域は、図４の（Ｂ）のシングルキャリアの信号帯域よりも若干拡がる。シングルキャリア信号帯域は、図４の（Ａ）の１サブキャリア当たりのボーレートの４倍（Ａ×４）に相当する。サブキャリア伝送の場合、図４の（Ｂ）に比べて、サブキャリア間隔（Ｂ×３）だけ信号帯域が広くなる。

【0032】

送信信号をサブキャリアに分割することで、ＤＧＤ耐力と波長分散耐力が向上し、長距離、低多値度の信号伝送で、非線形光学効果に対する耐力が改善される。一方で、偏波変動追従性が低下する。以下で発明者が見出したサブキャリア数と伝送特性のトレードオフの関係をより詳しく説明する。

【0033】

＜サブキャリア数と伝送特性のトレードオフ＞
図５は、サブキャリア数と、ＤＧＤ耐力、偏波変動耐力、非線形光学効果耐力、及びＳＮＲ劣化の関係を示す。サブキャリア数が１、４、８と増えるほど、ＤＧＤ耐力は向上するが、ＤＧＤによるＳＮＲ劣化は、サブキャリア数にかかわらず、いずれも微小である。一方、サブキャリア数が増えるほど、偏波変動耐力は低下し、偏波変動によるＳＮＲ劣化が大きくなる。非線形光学効果によるＳＮＲの劣化は、サブキャリア数が小さいほど大きい。ただし、非線形光学効果に対する耐力について、１サブキャリアあたりのボーレート（サブキャリアボーレート）には下限があり、１０Ｇｂａｕｄ程度が下限となる。

【0034】

図６は、異なるサブキャリア数でのＤＧＤ（ピコ秒）とＳＮＲ（ｄＢ）の関係を示す。サブキャリア数が１のときと４のときで、いずれも確率的コンステレーションシェイピング（ＰＣＳ：Probabilistic Constellation Shaping）された１６ＱＡＭ信号である。伝送レートとボーレートは、ともに６００Ｇｂｐｓ、１２８Ｇｂａｕｄである。１サブキャリアでのＤＧＤ耐力は６０～７０ｐｓ程度であるのに対し、４サブキャリアでは、ＤＧＤ耐力は２５０ｐｓ以上、約４倍に向上する。

【0035】

この理由は、ＤＧＤ耐力はボーレートまたはシンボルレートに反比例するからである。同一のサンプリング率（１シンボルあたりのサンプリング数）で比較すると、シンボルレート（シンボル／秒）が１／２になると、サンプリングレート（サンプル／秒）も半分になる。ＤＧＤはＦＩＲフィルタで補償されるが、ＦＩＲフィルタのタップ数が一定の場合に、サンプリングレートが半分になると、ＦＩＲフィルタの補償範囲（タイムウィンドウ）は２倍となる。このため、約２倍のＤＧＤ量が補償可能になる。図６のように、サブキャリア変調で４サブキャリアの場合、シングルキャリアと比較して各サブキャリアのシンボルレートは１／４となり、ＤＧＤ耐力はシングルキャリアと比較して約４倍になる。２サブキャリアの場合、シングルキャリアと比較して各サブキャリアのシンボルレートは１／２となり、ＤＧＤ耐力はシングルキャリアと比較して約２倍になる。

【0036】

図７は、異なるサブキャリア数での偏波変動量（ｋＨｚ）とＳＮＲ（ｄＢ）の関係を示す。サブキャリア数が１のときと４のときで、いずれも確率的コンステレーションシェイピングされた１６ＱＡＭ信号である。伝送レートとボーレートは、ともに６００Ｇ、１２８Ｇｂａｕｄである。同じ偏波変動量のときに、４サブキャリアはシングルキャリアと比較してＳＮＲ劣化が顕著になり、偏波変動追従性が劣化する。

【0037】

図８は、サブキャリア変調で偏波変動追従性が低下する理由を示す。サブキャリア変調では、サブキャリアボーレートＡは、シングルキャリアと比較して低くなる。たとえば、２サブキャリアの場合、サブキャリアボーレートはシングルキャリアボーレートの１／２となる。伝送符号、すなわちシンボルの流れを時間軸で表すと、偏波変動追従に使用される制御のパイロットシンボルＰＳが、一定間隔でデータシンボルＤＳ中に挿入される。サブキャリア数が２の場合、シングルキャリアと比較して、パイロットシンボルＰＳの間隔が２倍になり、偏波変動追従速度が低下する。

【0038】

これらのトレードオフにより、適切なサブキャリア数を決めるのは容易ではない。実施形態では、一定時間伝送路をモニタし、互いにトレードオフの関係にある複数の波形歪み要因に対処できる最適なサブキャリア数を決定する。

【0039】

＜第１実施形態＞
図９は、第１実施形態のサブキャリア数決定方法のフローチャートである。この動作フローは、光送受信機３０、たとえば、図１の光送受信機３０ｐで実行される。光送受信機３０は、ＤＳＰ３３の信号回路３５のモニタ機能を用いて、伝送路のＤＧＤと偏波変動速度を一定時間モニタする（Ｓ１１）。このとき、ネットワークに新たに導入される光送受信機３０ｉ（図１参照）は、既知のトレーニング系列が付加されたテスト信号を伝送路４に送信してもよい。伝送路の状態自体はサブキャリア数に依存しないので、テスト信号は新たな光送受信機３０ｉにデフォルトで設定されているサブキャリア数で送信されてもよいし、サブキャリア分割なしにシングルキャリアで送信されてもよい。信号回路３５での伝送路の測定に先立ってサブキャリアは結合されるので、テスト信号のサブキャリア数は伝送路の測定結果に影響しない。

【0040】

伝送路のＤＧＤと偏波変動は時間とともに変動する。偏波変動は外部要因（振動、温度変化など）によっても変化する。そのため、伝送路の変動が把握できる一定時間、たとえば２４時間程度、伝送路をモニタする。伝送路のＤＧＤと偏波変動速度は、信号回路３５の動的等化回路３５２でモニタ可能である。動的等化回路３５２は、適応等化フィルタのフィルタ係数から偏波変動速度、ＤＧＤを求める。

【0041】

図１０は、動的等化回路３５２の構成例を示す。動的等化回路３５２は、搬送波周波数・位相同期部３５２１、適応等化フィルタ３５２２、適応等化係数演算部３５２３、偏波変動モニタ部３５２４、ステップサイズ
決定部３５２５、及びサンプリングクロック同期部３５２６を有する。波長分散補償された受信信号は、搬送波周波数・位相同期部３５２１で周波数オフセット補償され、適応等化フィルタ３５２２で偏波モード分散、および偏波変動が補償され、サンプリングクロック同期部３５２６で搬送波の位相が復元される。

【0042】

適応等化フィルタ３５２２は、たとえばＦＩＲフィルタである。適応等化係数演算部３５２３は、適応等化フィルタ３５２２のフィルタ係数を計算する。偏波変動モニタ部３５２４は、フィルタ係数から偏波変動速度のモニタ値を取得する。ステップサイズ決定部３５２５は、偏波変動モニタ値に対する最適なステップサイズを選択する。

【0043】

図１１は適応等化フィルタ３５２２の模式図である。図１２は偏波変動耐力のステップサイズ依存性を示す。適応等化フィルタ３５２２への入力信号をｒ、適応等化フィルタ３５２２の出力信号をｙで表す。時刻ｍにおいて、適応等化フィルタ３５２２に、Ｘ偏波とＹ偏波の信号が入力される。適応等化係数演算部３５２３は、下記の演算式にしたがって、適応等化フィルタ３５２２のタップ係数を計算する。

【0044】

【数1】

ここで、Ｗ_ｍは時刻ｍにおけるフィルタタップ係数ベクトル、ｒ_ｍはフィルタ入力信号、ｙ_ｍはフィルタ出力信号、μはステップサイズ、γは定数である。ステップサイズμは、フィードバックの強度を示す。

【0045】

図１２を参照すると、ステップサイズが大きいほど高速な偏波変動への追従性が向上するが、雑音耐力が低下する。ステップサイズ決定部３５２５は、偏波変動モニタ部２５２４のモニタ結果と、図１２の特性に基づいて、偏波変動速度に応じて最適なステップサイズを選択する。図１２の特性は、ルックアップテーブルあるいは関数として、ステップサイズ決定部３５２５のメモリ領域に保存されていてもよい。

【0046】

適応等化係数演算部３５２３は、選択されたステップサイズに基づいてタップ係数を計算する。偏波変動速度に応じて最適なステップサイズに切り替えることで、偏波変動モニタ部３５２４は、より正確に偏波変動をモニタすることができる。最適なステップサイズが選択されていても、偏波変動が大きくなるとＳＮＲ劣化が増加、すなわちＯＳＮＲ耐力が低下する傾向にある。偏波変動モニタ部３５２４は、制御線（図３参照）を介して偏波変動速度とＤＧＤを制御部３８に供給する。

【0047】

図９に戻って、制御部３８は、ＤＧＤと偏波変動速度のモニタ結果から、モニタ期間内のＤＧＤの最大値、及び偏波変動速度の最大値を求め（Ｓ１３）、最大のＤＧＤ値に対応可能なサブキャリア数の候補グループ（Ａ）を求める（Ｓ１４）。光送受信機３０の設計で、サブキャリア数ごとに、対応可能なＤＧＤ値と偏波変動耐力があらかじめ決められている。

【0048】

図１３は、ＤＳＰ３３の性能で決まる、サブキャリア数と、サブキャリアボーレート、ＤＳＰのＤＧＤ耐力、及び偏波変動耐力の関係を示す。動作モードは６００Ｇｂｐｓ、ＰＣＳ－１６ＱＡＭ、１２８Ｇｂａｕｄである。サブキャリア数が４のときは、サブキャリアボーレートは３２Ｇｂａｕｄ、ＤＧＤ耐力は１８０ｐｓ、偏波変動耐力は２６０ｋＨｚとなる。サブキャリア数が１のときは、サブキャリアボーレートは１２８Ｇｂａｕｄ、ＤＧＤ耐力は５０ｐｓ、偏波変動耐力は６００ｋＨｚである。ここでは、サブキャリア数が１と４のときのみを例示しているが、サブキャリア数が２^ｎ（ｎは０以上の整数）のとき、各サブキャリア数によって、サブキャリアボーレート、ＤＧＤ耐力、偏波変動耐力がＤＳＰ３３の性能によって決まる。

【0049】

図９に戻って、サブキャリア数の候補グループ（Ａ）の中から、伝送路の最大偏波変動速度に対応可能であり、かつ、サブキャリア数が最も小さいサブキャリア数を選択する（Ｓ１５）。最小のサブキャリア数を選択することで、図５に示したように、ＳＮＲ劣化を最小にして、受信品質を高く維持することができる。この段階で、新たに導入される光送受信機３０ｉに設定されるべきサブキャリア数が決定される。決定されたサブキャリア数を、光送受信機３０ｉが接続される光伝送装置１０－１にＯＳＣで通知する（Ｓ１６）。

【0050】

図１４は、机上設計によるサブキャリア数の決定結果と、第１実施形態の方法によるサブキャリア数の決定結果を比較して示す。（ａ）の机上設計は、伝送路のモニタなしに机上計算でサブキャリア数を決定する方法である。（ｂ）のモニタ値による設計は、第１実施形態の方法により一定時間伝送路をモニタし、伝送路の最大ＤＧＤと最大偏波変動の双方に対処してＳＮＲ劣化を最小にする設計法である。

【0051】

机上設計では、伝送路の最大ＤＧＤを５５ｐｓとおいて計算されるが、モニタ結果によると、最大ＤＧＤは５０ｐｓである。最大の偏波変動は、机上設計、モニタ値による設計ともに、２５０ｋＨｚである。図１３のＤＳＰ性能を参照すると、偏波変動については、サブキャリア数が１のときも４のときも２５０ｋＨｚを超える偏波変動耐力をもち、いずれのサブキャリア数を選択してもよい。ＤＧＤ耐力をみると、サブキャリア数が１のときのＤＧＤ耐力は５０ｐｓであり、机上設計で用いられた５５ｐｓの最大ＤＧＤに対応することができない。そのため、サブキャリア数４が選択されることになる。

【0052】

これに対し、第１実施形態の方法によると、まず、最大ＤＧＤに対応することのできるサブキャリア数の候補グループ（Ａ）が選択される。図１３の場合、サブキャリア数１とサブキャリア数４の両方が、候補グループ（Ａ）に含まれる。次に、候補グループ（Ａ）の中から、最大偏波変動に対処可能、かつ最小のサブキャリア数が選択される。サブキャリア数１，４の双方ともに最大偏波変動２５０ｋＨｚに対応可能であるため、最小のサブキャリア数１が選択される。

【0053】

図１５は、第１実施形態のサブキャリア数決定方法による偏波変動耐力の向上を示す。机上設計によりサブキャリア数４が選択された場合、偏波変動量が２６０ｋＨｚを超えるとＳＮＲペナルティの許容値（たとえば２．０ｄＢ）を超えてしまう。一方、サブキャリア数１が選択されると、偏波変動量２６０ｋＨｚでは、ＳＮＲペナルティに対して１ｄＢのマージンがある。このマージンを、伝送容量の増加に割り振ることができる。たとえば伝送速度６００Ｇｂｐｓを６５０Ｇｂｐｓに向上することができる。

【0054】

図１６は、机上設計によるサブキャリア数の決定結果と、第１実施形態の方法によるサブキャリア数の決定結果を比較する別の例である。サブキャリア数で決まるＤＳＰ性能は図１３と同じである。図１６において、机上設計（ａ－１）では、伝送路の偏波変動を３００ｋＨｚ、ＤＧＤは１００ｐｓとして設計される。この場合、解なしのため、机上設計（ａ－２）で伝送路に再生中継器ＲＥＧを配置して、再計算する。

【0055】

再計算、すなわち机上設計（ａ－２）で、ＤＧＤを５０ｐｓ、偏波変動を３００Ｈｚとして設計すると、図１３のＤＳＰ性能で、サブキャリア数４のときに偏波変動に対応することができず、必然的にサブキャリア数１が選択される。

【0056】

これに対し、第１実施形態の方法でモニタ値に基づいて設計すると、伝送路の最大ＤＧＤは１００ｐｓ、最大偏波変動は２６０Ｈｚである。図１３のＤＳＰ性能によると、サブキャリア数１では、伝送路の最大ＤＧＤである１００Ｈｚに対応することができない。したがって、サブキャリア数４が候補グループ（Ａ）として選択される。サブキャリア数４は、モニタされた最大偏波変動にも対応可能であり、最終的にサブキャリア数４が選択される。

【0057】

図１７は、図１６の机上設計と第１実施形態の方法によるネットワーク構成の違いを示す。図１７において、ＲＯＡＤＭは光伝送装置１０の一例であり、ＩＬＡはインラインアンプ５３（図１参照）に相当する。送信器は、光伝送装置１０に接続される光送受信機３０の送信側の構成に相当し、受信器は受信側の構成に相当する。机上設計（ａ－１）で偏波変動が３００ｋＨｚ、ＤＧＤ１００ｐｓで設計すると解なしのため、図１７の（Ａ）のように再生中継器ＲＥＧを配置して、ＤＧＤ５０ｐｓで再計算する。ＤＧＤ耐力が５０ｐｓと小さいため、伝送路に再生中継器ＲＥＧが必要になる。

【0058】

これに対し、図１７の（Ｂ）で偏波変動のモニタ結果が２６０ｋＨｚ、最大ＤＧＤが１００ｐｓとすると、サブキャリア数４が選択されて、伝送路のＤＧＤと偏波変動の双方に対処できる。４サブキャリアではＤＧＤ耐力が向上するため（図５参照）、再生中継器ＲＥＧが不要になる。逆にいうと、伝送距離が２倍になる。波長増設時（すなわち新たな光送受信機の導入時）や、既存の光送受信機の再起動時に、再生中継器ＲＥＧなしに最適なサブキャリア数を設定できる。

【0059】

＜第２実施形態＞
図１８は、第２実施形態のサブキャリア数決定方法のフローチャートである。この動作フローは、光送受信機３０、たとえば、図１の光送受信機３０ｐで実行される。第２実施形態では、伝送路のＤＧＤと偏波変動に加えて、波長分散を一定時間モニタする。まず、最大ＤＧＤに対応可能なサブキャリア数を第１候補グループとして絞り込み、第１候補グループの中で最大の波長分散値に対応可能なサブキャリア数を第２候補グループとして選択し、第２候補グループの中で、最大偏波変動に対応可能、かつ最小のサブキャリア数を設定用のサブキャリア数として決定する。

【0060】

光送受信機３０は、ＤＳＰ３３の信号回路３５の波長分散推定回路３５５を用いて、伝送路の波長分散値を一定時間モニタし（Ｓ２１）、動的等化回路３５２を用いて、ＤＧＤと偏波変動速度を一定時間モニタする（Ｓ２２）。光送受信機３０の制御部３８は、ＤＧＤと偏波変動速度のモニタ結果から、モニタ期間内のＤＧＤの最大値と偏波変動速度の最大値を求め（Ｓ２３）、最大のＤＧＤ値に対応可能なサブキャリア数の候補グループ（Ａ）を求める（Ｓ２４）。

【0061】

候補グループ（Ａ）の中から、モニタされた波長分散値に対応可能なサブキャリア数を候補グループ（Ｂ）として選択する（Ｓ２５）。候補グループ（Ｂ）の中で、最大偏波変動速度に対応可能であり、かつ最小のサブキャリア数を、設定用のサブキャリア数として選択する（Ｓ２６）。決定されたサブキャリア数を、対向する光送受信機３０ｉが接続されている光伝送装置１０－１にＯＳＣで通知する（Ｓ２７）。

【0062】

図１９は、ＤＳＰ３３の性能で決まる、サブキャリア数と、サブキャリアボーレート、ＤＧＤ耐力、偏波変動耐力、及び波長分散との関係を示す。動作モードは、第１実施形態と同様に、６００Ｇｂｐｓ、ＰＣＳ－１６ＱＡＭ、１２８Ｇｂａｕｄである。サブキャリア数が４のときは、サブキャリアボーレートは３２Ｇｂａｕｄ、ＤＧＤ耐力は１８０ｐｓ、偏波変動耐力は２６０ｋＨｚ、波長分散は８０，０００ｐｓ／ｎｍとなる。サブキャリア数が１のときは、サブキャリアボーレートは１２８Ｇｂａｕｄ、ＤＧＤ耐力は５０ｐｓ、偏波変動耐力は６００ｋＨｚ、波長分散は２０，０００ｐｓ／ｐｓである。ここでは、サブキャリア数が１と４のときのみを例示しているが、サブキャリア数が２^ｎ（ｎは０以上の整数）のとき、各サブキャリア数によって、サブキャリアボーレート、ＤＧＤ耐力、偏波変動耐力、ＤＳＰ３３の性能によって決まる。

【0063】

図２０は、机上設計によるサブキャリア数の決定結果と、第２実施形態の方法によるサブキャリア数の決定結果を比較して示す。（ａ）の机上設計は、伝送路のモニタなしに机上計算でサブキャリア数を決定する方法である。（ｂ）のモニタ値による設計は、第２実施形態の方法により一定時間伝送路をモニタし、伝送路の最大ＤＧＤ、最大偏波変動、波長分散に対処可能、かつ、ＳＮＲ劣化を最小にする設計法である。

【0064】

机上設計では、伝送路の最大ＤＧＤが５０ｐｓ、波長分散が２１，０００ｐｓ／ｎｍ、偏波変動を２５０ｋＨｚとして計算される。モニタ結果によると、最大ＤＧＤは５０ｐｓ、波長分散は１９，０００ｐｓ／ｐｓ、最大偏波変動は２５０ｋＨｚである。図１９のＤＳＰ性能を参照すると、サブキャリア数が１と４の双方で、５０ｐｓ以上のＤＧＤ耐力をもち、２５０ｋＨｚを超える偏波変動耐力をもつ。しかし、サブキャリア数が１のときは伝送路の波長分散に対応できないため、必然的にサブキャリア数４が選択される。

【0065】

一方、第２実施形態のモニタ結果を用いると、サブキャリア数１、４の双方で、モニタされた最大ＤＧＤ、最大偏波変動、及び波長分散に対処できる。そこで、最小のサブキャリア数である１を選択する。最小のサブキャリア数を選択することで、ＳＮＲの劣化を最小に抑えることができる。第２実施形態の方法により、互いにトレードオフの関係にある波形歪み要因に対応可能な最適なサブキャリア数が選択される。

【0066】

第２実施形態のサブキャリア数決定方法でも、図１５を参照して説明したように、最小のサブキャリア数を選択することで、ＳＮＲペナルティに対するマージンを持つことができ、このマージンを伝送容量の増加に割り振ることができる。たとえば、伝送速度を６００Ｇｂｐｓから６５０Ｇｂｐｓに増加することができる。

【0067】

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、伝送路のＤＧＤと偏波変動に加えて、波長分散を一定時間モニタする。まず、最大ＤＧＤに対応可能なサブキャリア数を第１候補グループとして絞り込み、第１候補グループの中で最大の波長分散値に対応可能なサブキャリア数を第２候補グループとして選択し、第２候補グループの中で、最大偏波変動に対応可能、かつ受信Ｑ値が最も高いサブキャリア数を設定用のサブキャリア数として決定する。この方法は、長距離、低多値度伝送のときに有利である。

【0068】

図２１は、サブキャリア数と、ＤＧＤ耐力、偏波変動耐力、及びＳＮＲ劣化との関係を示す。図５のＳＮＲ劣化に加えて、非線形光学効果によるＳＮＲ劣化が追加されている。伝送路の光ファイバの非線形光学効果によるＳＮＲ劣化は、サブキャリア数が少ないほど大きくなる。長距離、低多値度伝送の場合に、サブキャリア数を増やすことで、非線形光学効果に対する耐力が改善される。これは、偏波変動によるＳＮＲ劣化と逆の相関関係を示している。

【0069】

伝送路の非線形光学効果を考慮したときに、最小のサブキャリア数を選んでも、最大の受信Ｑ値が得られない可能性がある。そこで、第３実施形態では、受信Ｑ値をモニタし、受信Ｑ値が最も高いサブキャリア数を選択する。受信Ｑ値は、ＤＳＰ３３の信号回路３５の受信Ｑ値モニタ３５６、及び３５７（図３参照）でモニタ可能である。

【0070】

図２２は、第３実施形態のサブキャリア数決定方法のフローチャートである。光送受信機３０は、ＤＳＰ３３の信号回路３５の波長分散推定回路３５５を用いて、伝送路の波長分散値を一定時間モニタし（Ｓ３１）、動的等化回路３５２を用いて、ＤＧＤと偏波変動速度を一定時間モニタする（Ｓ３２）。光送受信機３０の制御部３８は、ＤＧＤと偏波変動速度のモニタ結果から、モニタ期間内のＤＧＤの最大値と偏波変動速度の最大値を求める（Ｓ３３）。一方、信号回路３５の受信Ｑ値モニタ３５６と３５７は、ＦＥＣ復号前の受信Ｑ値と、ＦＥＣ復号後の受信Ｑ値をそれぞれモニタする（Ｓ３４）。

【0071】

ＤＧＤと偏波変動速度の最大値の決定（Ｓ３３）と、受信Ｑ値のモニタ（Ｓ３４）は、どちらが先であってもよい。受信Ｑ値として、ＦＥＣ復号前とＦＥＣ復号後の受信Ｑ値のいずれを用いてもよい。受信Ｑ値のモニタは、設定用のサブキャリア数を決定するステップＳ３７の直前に行われてもよい。

【0072】

光送受信機３０に設定可能なサブキャリア数の中から、最大のＤＧＤ値に対応可能なサブキャリア数の候補グループ（Ａ）を求める（Ｓ３５）。候補グループ（Ａ）の中から、モニタされた波長分散値に対応可能なサブキャリア数を候補グループ（Ｂ）として選択する（Ｓ３６）。候補グループ（Ｂ）の中で、最大偏波変動速度に対応可能であり、かつ、受信Ｑ値が最も高いサブキャリア数を、設定用のサブキャリア数として選択する（Ｓ３７）。決定されたサブキャリア数を、対向する光送受信機３０ｉが接続された光伝送装置１０－１にＯＳＣで通知する（Ｓ３８）。

【0073】

図２３は、ＤＳＰ３３の性能で決まる、サブキャリア数と、サブキャリアボーレート、ＤＧＤ耐力、偏波変動耐力、及び波長分散の関係を示す。動作モードは、低多値度の長距離伝送を想定して、４００Ｇｂｐｓ、ＱＰＳＫ、１２８Ｇｂａｕｄである。サブキャリア数が１のときは、サブキャリアボーレートは１２８Ｇｂａｕｄ、ＤＧＤ耐力は５０ｐｓ、偏波変動耐力は６００ｋＨｚ、波長分散は２０，０００ｐｓ／ｐｓである。サブキャリア数が４のときは、サブキャリアボーレートは３２Ｇｂａｕｄ、ＤＧＤ耐力は１８０ｐｓ、偏波変動耐力は２６０ｋＨｚ、波長分散は８０，０００ｐｓ／ｎｍである。サブキャリア数が８のときは、サブキャリアボーレートは１６Ｇｂａｕｄ、ＤＧＤ耐力は３００ｐｓ、偏波変動耐力は１００ｋＨｚ、波長分散は３２０，０００ｐｓ／ｎｍである。

【0074】

図２４は、劣化要因による受信Ｑ値劣化のトレードオフを示す。受信Ｑ値の劣化要因として、偏波変動と非線形光学効果がある。サブキャリア数が１のとき、５０ｋＨｚの偏波変動による受信Ｑ値の劣化は０．１ｄＢである。非線形光学効果による受信Ｑ値の劣化は１．６ｄＢであり、受信Ｑ値の劣化量の合計は１．７ｄＢである。

【0075】

サブキャリア数が４のとき、５０ｋＨｚの偏波変動による受信Ｑ値の劣化は０．３ｄＢである。非線形光学効果による受信Ｑ値の劣化は、０．９ｄＢであり、受信Ｑ値の劣化量の合計は１．２ｄＢである。サブキャリア数が８のとき、５０ｋＨｚの偏波変動による受信Ｑ値の劣化は０．５ｄＢである。非線形光学効果による受信Ｑ値の劣化は、０．２ｄＢであり、受信Ｑ値の劣化量の合計は０．７ｄＢである。

【0076】

偏波変動による受信Ｑ値の劣化は、サブキャリア数が増えるほど大きくなる。これに対し、非線形光学効果による受信Ｑ値の劣化は、サブキャリア数が小さくなるほど、大きくなる。長距離伝送のときは、最小のサブキャリア数よりも、受信Ｑ値の劣化量が最も小さくなる、すなわち受信Ｑ値が最も高くなるサブキャリア数を選ぶのが望ましい。

【0077】

図２５は、机上設計によるサブキャリア数の決定結果と、第３実施形態の方法によるサブキャリア数の決定結果を比較して示す。（ａ）の机上設計は、伝送路のモニタなしに机上計算でサブキャリア数を決定する方法である。（ｂ）のモニタ値による設計は、第３実施形態の方法により一定時間伝送路をモニタし、伝送路の最大ＤＧＤ、最大偏波変動、波長分散に対処し、かつ受信Ｑ値の劣化を最小にする設計法である。

【0078】

机上設計では、伝送路の最大ＤＧＤが５０ｐｓ、波長分散が２０，０００ｐｓ／ｎｍ、偏波変動が５０ｋＨｚとおいて計算される。モニタ結果も、最大ＤＧＤは５０ｐｓ、波長分散は２０，０００ｐｓ／ｐｓ、最大偏波変動は５０ｋＨｚである。机上設計では、図２２のＤＳＰ性能でサブキャリア数１、４，８のすべてで、設計上のＤＧＤ、波長分散、偏波変動のすべてに対応することができる。したがって、サブキャリア数１，４，８のどれを選択してもよい。

【0079】

これに対し、第３実施形態の方法では、受信Ｑ値が最も高くなるサブキャリア数を選択する。図２４を参照すると、受信Ｑ値の劣化量の合計が最小となるサブキャリア数８が選択される。第１実施形態、及び第２実施形態と同様に、サブキャリア数８を選択することで、サブキャリア数１を選択したときと比較して、ＳＮＲペナルティに対するマージン（図１５参照）を、容量増加に割り振ることができ、たとえば、６００Ｇｂｐｓを６５０Ｇｂｐｓに増加することができる。

【0080】

以上、特定の構成例に基づいて実施形態を説明したが、本開示は上述した実施形態に限定されない。サブキャリア数は１、４、８に限定されず、２、１６等であってもよい。適用されるシステムの動作モードに応じて、第２実施形態のサブキャリア決定法と、第３実施形態のサブキャリア決定法を使い分けてもよい。第１実施形態から第３実施形態のサブキャリア数の設定は、新たな光送受信機３０ｉが増設されるときのみならず、既存の光送受信機が再起動される場合にも適用され得る。これにより、サブキャリア変調が適用される光伝送システムで、最適なサブキャリア数を設定することができる。

【符号の説明】

【0081】

１ 光伝送システム
４、６ 伝送路
１０、１０－１、１０－２ 光伝送装置
２０、２０Ｕ、２０Ｄ ノード制御部
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｉ、３０ｐ、３０ｑ、３０ｒ 光送受信機
３３ ＤＳＰ（信号処理部）
３４ 信号回路（送信側）
３５ 信号回路（受信側）
３８ 制御部
３９ 光モジュール
３５１ 固定等化回路
３５２ 動的等化回路
３５３ ＦＥＣ復号回路
３５５ 波長分散推定回路
３５６、３５７ 受信Ｑ値モニタ
３５２２ 適応等化フィルタ
３５２３ 適応等化係数演算部
３５２４ 偏波変動モニタ部
３５２５ ステップサイズ決定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】