7710140 光伝送システムおよび光伝送方法

(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】

(24)【登録日】2025-07-10

(45)【発行日】2025-07-18

(54)【発明の名称】光伝送システムおよび光伝送方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/01 20060101AFI20250711BHJP

   H04B 10/548 20130101ALI20250711BHJP

   H04B 10/54 20130101ALI20250711BHJP

【ＦＩ】

G02F1/01 B

H04B10/548

H04B10/54

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023539419

(86)(22)【出願日】2021-08-03

(86)【国際出願番号】 JP2021028779

(87)【国際公開番号】W WO2023012897

(87)【国際公開日】2023-02-09

【審査請求日】2023-11-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】ＮＴＴ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】胡間 遼

(72)【発明者】

【氏名】可児 淳一

(72)【発明者】

【氏名】原 一貴

(72)【発明者】

【氏名】金井 拓也

【審査官】山本 元彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１６５４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０４－５０２２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０７５３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０１１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２４９８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１３５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１９２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０８６１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１４１６８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１９５９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２８２６９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１－７／００

Ｈ０４Ｂ １０／００－１０／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光信号を送信する光送信器と、光信号を受信する光受信器とを有する複数のユーザ装置を備える光伝送システムであって、
前記ユーザ装置は、
光信号の強度変調によって光変調信号を生成する第１変調部と、
光信号の位相／周波数変調によって光変調信号を生成する第２変調部と、
前記第１変調部および前記第２変調部のうち、接続先のユーザ装置に応じたいずれかの変調部に変調手段を切り替える変調方式切替部と、
を備え、
前記変調方式切替部は、前記接続先のユーザ装置との初期通信時において、前記接続先のユーザ装置に対して強度変調の信号と、位相／周波数変調の信号とを順番に送信し、どちらの変調方式で受信できたかを相互に通知しあうことにより前記接続先のユーザ装置との通信に使用する変調方式をネゴシエーションによって決定するものであり、前記ネゴシエーションに関する制御情報を、主信号を通信する第１経路とは異なる波長により論理的に独立した第２経路であって物理的には前記第１経路と同じ経路である前記第２経路を介して通信する、
光伝送システム。

【請求項2】

前記第２変調部は、前記光信号を発する光源に印加するバイアス電流を前記変調手段に係る変調信号で変調することにより前記光信号の位相／周波数変調を実現する、
請求項１に記載の光伝送システム。

【請求項3】

前記第１変調部は、電界吸収型変調器またはマッハツェンダ型変調器によって前記光信号の強度変調を実現する、
請求項２に記載の光伝送システム。

【請求項4】

前記第１変調部は、前記第２変調部が前記光源に印加するバイアス電流よりも大きな電流値でバイアス電流を印加することにより前記光信号の強度変調を実現する、
請求項２に記載の光伝送システム。

【請求項5】

光信号を送信する光送信器と、光信号を受信する光受信器とを有する複数のユーザ装置を備える光伝送システムによる光伝送方法であって、
前記ユーザ装置が、光信号の強度変調によって光変調信号を生成する第１変調部と、光信号の位相／周波数変調によって光変調信号を生成する第２変調部とのうち、接続先のユーザ装置に応じたいずれかの変調部に変調手段を切り替える変調方式切替ステップを実行するものであり、
前記変調方式切替ステップは、前記接続先のユーザ装置との初期通信時において、前記接続先のユーザ装置に対して強度変調の信号と、位相／周波数変調の信号とを順番に送信し、どちらの変調方式で受信できたかを相互に通知しあうことにより前記接続先のユーザ装置との通信に使用する変調方式をネゴシエーションによって決定するものであり、前記ネゴシエーションに関する制御情報を、主信号を通信する第１経路とは異なる波長により論理的に独立した第２経路であって物理的には前記第１経路と同じ経路である前記第２経路を介して通信するものである、
光伝送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光送信器、光伝送システムおよび光送信方法の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光通信の大容量化を実現するために、送受信ノード間の伝送距離や必要となる信号速度に応じて、最適な変調方式、信号処理アルゴリズムを適用する適応変調技術の研究開発が進められている。例えば、図１４は、ＩＯＷＮ（Innovative Optical and Wireless Network）のＡＰＮ（APN: All Photonics Network）における通信の構成例を示す。図１４（Ａ）は、同じ光ゲートウェイ装置（Ph-GW：Photonic Gateway）に接続されるユーザ装置の間で光ゲートウェイ装置による折り返し通信を行う構成例（短距離通信）を示す。一方、図１４（Ｂ）は、異なる光ゲートウェイ装置に接続されるユーザ装置の間でパススルー通信によってデータを転送する構成例（長距離通信）を示す。このようなＩＯＷＮのＡＰＮでは、光電変換や電気信号のルーティング処理などの電気的処理を極力排除することが望まれるため、伝送経路の形態に応じて伝送パラメータを適応的に制御する必要がある。

【0003】

図１５は、従来技術による光伝送システムの構成の概略を示す図である。図１５（Ａ）は、強度変調－直接検波方式による光伝送システムの構成例を示し、図１５（Ｂ）は、位相変調－デジタルコヒーレント検波方式による光伝送システムの構成例を示す。従来の適応変調を用いた光送信器は、例えばデジタル信号処理回路を用いて送信する信号の多値度を変更する構成や、リードソロモン符号やＬＤＰＣ（Low-Density Parity-Check Code：低密度パリティ検査符号）符号等によりＦＥＣ（Forward Error Correction）の冗長度を変更することで利得を得る方式が主流である。例えば、図１５（Ａ）に示すように、アクセスネットワーク等で用いられることが多い強度変調－直接検波方式では、変調信号をＮＲＺ（Non-return-to-zero）信号、ＰＡＭ（Pulse-Amplitude Modulation）４信号、ＰＡＭ８信号、ＰＡＭ１６信号等に切り替えることによって振幅変調の多値度を適応的に変更することが行われている（例えば非特許文献１参照）。また、例えば、図１５（Ｂ）に示すように、コアネットワークで用いられることが多い位相変調－デジタルコヒーレント受信方式では、変調信号を４ＱＡＭ（Quadrature amplitude modulation）信号、１６ＱＡＭ信号、６４ＱＡＭ信号等に切り替えることによって位相振幅変調の多値度を適応的に変更することが行われている（例えば非特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【文献】Noriaki Kaneda, “DSP for 50G/100G Hybrid Modulated TDM-PON”, 2020 European Conference on Optical Communications (ECOC)

【文献】青木泰彦,“デジタル信号処理によるフォトニックネットワークの新たな展開”, FUJITSU. 62, 5 (09,2011)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来では、強度変調－直接検波方式および位相変調－デジタルコヒーレント検波方式のそれぞれで別々の光送信器が必要になるとともに、それぞれで適応的に変更可能なパラメータもデジタル信号処理回路で変更可能な上位レイヤのパラメータに留まっていた。このように、従来において、適用変調可能な光送信器は、方式変更やパラメータ変更における自由度が必ずしも高くなかった。

【0006】

上記事情に鑑み、本発明は、光伝送の適応変調において、伝送方式または伝送パラメータの変更の自由度を向上させることができる技術の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、光信号の強度変調によって光変調信号を生成する第１変調部と、光信号の位相／周波数変調によって光変調信号を生成する第２変調部と、前記光信号の変調手段を前記第１変調部および前記第２変調部のいずれかに切り替える変調方式切替部と、を備え、前記変調方式切替部は、前記第１変調部および前記第２変調部のうち、接続先の装置に応じた変調部に前記変調手段を切り替える、光送信器である。

【0008】

本発明の一態様は、上記の光送信器と、直接検波方式またはデジタルコヒーレント検波方式で光信号を検波する光受信器と、を備える１以上のユーザ装置と、前記１以上のユーザ装置を収容する１以上のネットワークノード装置と、前記１以上のネットワークノード装置による通信経路を制御する経路制御装置と、を備え、前記光送信器は、前記通信相手のユーザ装置との間で実施する前記ネゴシエーションに係る情報を、前記経路制御装置を介してやり取りする、光伝送システムである。

【0009】

本発明の一態様は、光信号の強度変調によって光変調信号を生成する第１変調部と、光信号の位相／周波数変調によって光変調信号を生成する第２変調部とのいずれかの手段で光信号を変調する変調ステップと、前記光信号の変調手段を前記第１変調部および前記第２変調部のいずれかに切り替える変調方式切替ステップと、を有し、前記変調方式切替ステップにおいて、前記第１変調部および前記第２変調部のうち、通信相手となる装置に応じた変調部に前記変調手段を切り替える、光送信方法である。

【発明の効果】

【0010】

本発明により、光伝送の適応変調において、伝送方式または伝送パラメータの変更の自由度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態の光伝送システムの構成例を示す図である。

【図2】光源の変調方式の切り替えの概略を示すイメージ図である。

【図3】変形例の光送信器による光変調信号の補正のイメージ図である。

【図4】変形例の光送信器の構成例を示す図である。

【図5】変形例の光送信器による光源の変調方式の切り替えの概略を示すイメージ図である。

【図6】変形例の光送信器の構成例を示す図である。

【図7】変形例の光送信器による光源の変調方式の切り替えの概略を示すイメージ図である。

【図8】第２実施形態の光伝送システムの構成例を示す図である。

【図9】第３実施形態の光伝送システムの構成例を示す図である。

【図10】第４実施形態の光伝送システムの構成例を示す図である。

【図11】第５実施形態の光伝送システムの構成例を示す図である。

【図12】ユーザ装置と、３Ｒ中継器としての光ゲートウェイ装置との接続の構成例を示す図である。

【図13】光ゲートウェイ装置のユーザ装置との間における短距離通信に関する構成例を示す図である。

【図14】ＩＯＷＮ（Innovative Optical and Wireless Network）のＡＰＮ（APN: All Photonics Network）における通信の構成例を示す。

【図15】従来技術による光伝送システムの構成の概略を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の光伝送システム１Ａの構成例を示す図である。光伝送システム１Ａは、光送信器１０と、光受信器２０と、光伝送路３０とを備える。光送信器１０は送信対象のデータ（以下「対象データ」という。）を光信号に変調して光伝送路３０に出力する。光伝送路３０は光ファイバを備え、光送信器１０と光受信器２０とを接続する。光受信器２０は、光伝送路３０から光信号を入力して復調することにより、光送信器１０が送出した対象データを復元する。以下、光送信器１０と光受信器２０の構成についてより詳細に説明する。

【0013】

光送信器１０は、例えば、光源１１０と、デジタル信号処理回路１２０と、ＤＡ変換器１３０と、強度変調器１４０とを備える。光源１１０は、ＤＡ変換器１３０および強度変調器１４０に対して連続光を送出する。光源１１０は、例えばＤＦＢレーザ（Distributed Feedback Laser）を連続光として出力する。

【0014】

デジタル信号処理回路１２０は、対象データの送信に関するデジタル信号処理を行う回路である。具体的には、デジタル信号処理回路１２０は、変調信号出力部１２１と、変調方式切替部１２２とを備える。変調信号出力部１２１は、光源１１０の出力光を変調するための変調信号を生成してＤＡ変換器１３０に出力する。例えば、デジタル信号処理回路１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーおよびメモリを用いて構成される。デジタル信号処理回路１２０は、プロセッサーがプログラムを実行することによって、変調信号出力部１２１、変調方式切替部１２２、および光信号のデジタル信号処理部として機能する。なお、これらの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。上記のプログラムは、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピューター読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記のプログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

【0015】

ＤＡ変換器１３０は、変調信号をデジタル信号処理回路１２０から入力し、入力した変調信号をアナログ信号に変換して出力する。以下、アナログ信号に変換された変調信号を「アナログ変調信号」という。ＤＡ変換器１３０から出力されたアナログ変調信号は、後述する変調方式切替部１２２の制御に基づき、光源１１０または強度変調器１４０に入力される。

【0016】

変調方式切替部１２２は、強度変調と位相／周波数変調との間で光源１１０の変調方式を切り替える機能を有する。具体的には、変調方式切替部１２２は、変調信号の振幅やバイアス点、変調信号を印加する対象のデバイス等を変更後の変調方式に対応するものに変更することにより、光源１１０の変調方式を切り替えるものである。変調方式切替部１２２は、デジタル信号処理回路１２０の機能の一部として構成することができる。例えば、変調方式切替部１２２は、事前に登録された通信相手先の光受信器種別に応じて変調方式を切り替えるように構成される。また、例えば、変調方式切替部１２２は、切り替え操作が入力されたことに応じて光源１１０の変調方式を切り替えるように構成されてもよい。この場合、デジタル信号処理回路１２０は、変調方式の切り替え操作の入力を受け付けるボタンやスイッチ等の入力装置を備えてもよい。

【0017】

具体的には、変調方式として位相／周波数変調が指定されている場合、変調方式切替部１２２は、ＤＡ変換器１３０が出力したアナログ変調信号が光源１１０に入力されるように回路を制御する。光源１１０は、入力したアナログ変調信号によってバイアス電流を位相／周波数変調するように構成される。バイアス電流がアナログ変調信号に基づいて位相／周波数変調されることにより、光源１１０の出力光に周波数変化および位相変化が生じ（一般にチャープと呼ばれる）、このチャープによって光源１１０の位相／周波数変調が実現される。このような変調方法は、光源１１０が連続光を出力する動作自体を制御するものであるので、後述する強度変調に比べてより直接的な変調方式であると言える。また、以下では簡単のため、光源１１０の出力光を変調することを「光源１１０を変調する」と表現する場合がある。

【0018】

一方、変調方式として強度変調が指定されている場合、変調方式切替部１２２は、ＤＡ変換器１３０が出力したアナログ変調信号が強度変調器１４０に入力されるように回路を制御する。この場合、強度変調器１４０は、ＤＡ変換器１３０からアナログ変調信号を入力し、入力したアナログ変調信号に基づく強度変調によって光源１１０の出力光を変調する。具体的には、強度変調器１４０は、光源１１０から連続光を入力し、入力した連続光をアナログ変調信号に基づいて強度変調することによって光変調信号を生成する。強度変調器１４０は、生成した光変調信号を光伝送路３０に送出する。強度変調器１４０は、例えばＥＡ（Electro-Absorption：電界吸収型）変調器である。強度変調器１４０は、マッハツェンダ型変調器であってもよい。

【0019】

図２は、光源１１０の変調方式の切り替えの概略を示すイメージ図である。図２（Ａ）は、位相／周波数変調による光源１１０の変調のイメージを表し、図２（Ｂ）は、強度変調による光源１１０の変調のイメージを表す。図２の例は、０または１の２値をとり得るＮＲＺ信号で光源１１０を変調した場合を表している。

【0020】

このように構成された第１実施形態の光送信器１０は、光源１１０に印加されるバイアス電流をアナログ変調信号で変調することにより光源１１０の位相／周波数変調を実現することができるとともに、強度変調器１４０を備えることにより光源１１０を強度変調することができる。このため、第１実施形態の光送信器１０によれば、強度変調方式と、位相／周波数変調方式とで別々の光送信器を用意する必要がなくなり、１つの光送信器１０によって両方式に対応することができる。すなわち、第１実施形態の光送信器１０によれば、光伝送の適応変調において、伝送方式または伝送パラメータの変更の自由度を向上させることが可能となる。

【0021】

（変形例）
第１実施形態の光送信器１０では、位相／周波数変調で光源１１０を変調する場合、光源１１０のバイアス電流の変調に伴い、アナログ変調信号の位相／周波数変調成分だけでなく、強度変調成分も印加される。この場合、光送信器１０は、光源１１０の変調成分の逆パターンで変調するように強度変調器１４０を作動させることで強度変調成分が除去されるように光変調信号を補正するように構成されてもよい。図３は、変形例の光送信器１０による光変調信号の補正のイメージ図である。図３（Ａ）は、光源１１０に印加されるバイアス電流を変調信号で変調した結果として光源１１０から出力される光信号（光変調信号）の強度を示す図である。一方、図３（Ｂ）は、強度変調器１４が、図３（Ａ）で出力された光変調信号を図３（Ａ）の変調信号と逆パターンの変調信号で変調することによって補正された光変調信号の強度を示す図である。このような構成により、変形例の光送信器１０は、位相／周波数変調の精度を高めることができる。

【0022】

また、第１実施形態の光送信器１０における適応変調の構成は、多値度やＦＥＣ種別を変更する従来の適応変調と組み合わせられてもよい。

【0023】

また、第１実施形態の光送信器１０における適応変調の構成は、ＥＡ（Electro-Absorption：電界吸収型）変調器による強度変調おいてＤＦＢレーザを変調することで波長分散耐性が向上するようにチャープを印可する構成と組み合わせられてもよい。

【0024】

また、第１実施形態の光送信器１０は、光源１１０のバイアス電流を変調することにより位相／周波数変調および強度変調を実現するように構成されてもよい。図４は、変形例の光送信器１０の構成例を示す図である。変形例の光送信器１０は、強度変調器１４０を備えない点で第１実施形態の光送信器１０と異なる。この構成では、光源１１０に印加するバイアス電流値の大きさを変えることで位相／周波数変調および強度変調を実現することができる。図５は、変形例の光送信器１０による光源１１０の変調方式の切り替えの概略を示すイメージ図である。図５（Ａ）は、位相／周波数変調のイメージを表し、図５（Ｂ）は強度変調のイメージを表す。この場合、変調方式切替部１２２は、第１実施形態と同様の方法で位相／周波数変調を実現することができる。一方、変調方式切替部１２２は、強度変調時には、光源１１０に印加するバイアス電流値を位相／周波数変調時よりも大きな電流値とする。これにより、所望の消光比を得ることが可能となるので、変調方式切替部１２２は、バイアス電流の変調によって強度変調を実現することができる。すなわち、変形例の光送信器１０は、位相／周波数変調および強度変調のいずれについても、光源１１０の出力動作自体を制御することで光源１１０を変調するように構成される。このように、変形例の光送信器１０によれば、位相／周波数変調および強度変調において回路の動作を共通化できる部分が多くなるため、より小さい回路規模で光送信器１０を構成することができる。

【0025】

また、第１実施形態の光送信器１０は、強度変調器１４０に代えてマッハツェンダ型変調器１５０を備えるように構成されてもよい。図６は、変形例の光送信器１０の構成例を示す図である。この構成では、光送信器１０は、マッハツェンダ型変調器１５０に印可するバイアス電圧と変調振幅を変更することで光源１１０の強度変調および位相変調を実現することができる。図７は、変形例の光送信器１０による光源１１０の変調方式の切り替えの概略を示すイメージ図である。図７（Ａ）は、強度変調のイメージを表し、図７（Ｂ）は、位相変調のイメージを表す。強度変調の場合、マッハツェンダ型変調器１５０は、電圧に対して正弦波状に変化する消光特性を持っており、２値の強度変調の場合、光透過率１００パーセントとなる点から０パーセントとなる点にかけて変調信号のバイアス電圧と振幅を決定する。このとき、出力位相に変動はない。一方、位相変調時には，光透過率１００パ―セントとなる点から次の１００パーセントとなる点にかけて変調信号のバイアス電圧と振幅を決定する。これにより、位相が１８０度変動する。変形例の光送信器１０における適応変調の構成は、多値度やＦＥＣ種別を変更する従来の適応変調と組み合わせられてもよい。このような変形例の構成によれば、多値の強度変調信号を送信することができるととともに、２値の位相変調に多値の強度変調成分を加えて送信することができる。なお、マッハツェンダ型変調器１５０は、Ｉ軸およびＱ軸の双方を変調可能なＩＱ変調器であってもよく、この場合、マッハツェンダ型変調器１５０は、Ｉ軸およびＱ軸ともに同一信号、かつ同一バイアス、かつ同一振幅で変調することで強度変調信号を送信することができる。

【0026】

＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態の光伝送システム１Ｂの構成例を示す図である。光伝送システム１は、第１実施形態の光送信器１０を備えたユーザ装置同士が通信するシステムである。ここで、第１実施形態の光送信器１０を備えたユーザ装置の構成としては、図８に示すユーザ装置２Ａおよび２Ｂの２種類の構成を想定する。ユーザ装置２Ａは、直接検波方式で光信号を受信する光受信器２０Ａを備える構成であるのに対し、ユーザ装置２Ｂは、デジタルコヒーレント検波方式で光信号を受信する光受信器２０Ｂを備える構成である。合分波器２１は、光信号の送受信において異なる波長の光信号を合分波して入出力するものである。

【0027】

これらのユーザ装置２の間で通信を行うためには、強度変調と、位相／周波数変調とのどちらの変調方式で光信号をやり取りするかを通信開始時に決定する必要がある（ネゴシエーション）。例えば、ネゴシエーションを実現する構成として、各ユーザ装置２が順番に強度変調の信号と、位相／周波数変調の信号とを送信し、どちらの変調方式で受信できたかを相互に通知しあう構成が考えられる。また、ネゴシエーションのやり取りは、例えばイーサネット（登録商標）における通信モードのネゴシエーションやＴＣＰ（Transmission Control Protocol）におけるスリーウェイハンドシェークなど、通信接続の確立時における一般的な初期認証フェーズと同様のスキームで行うことが想定される。

【0028】

このように構成された第２実施形態の光伝送システム１では、ユーザ装置２同士が、強度変調または位相／周波数変調のどちらの変調方式で光信号を送受信するかを通信開始時のネゴシエーションによって決定することができる。すなわち、第２実施形態の光伝送システム１によれば、各ユーザ装置２は、主信号の送受信によって通信相手のユーザ装置との間の伝送経路に応じた変調方式を決定し、伝送経路の変化に対して適応的に変調方式を切り替えて通信することができるので、光伝送の適応変調において、伝送方式または伝送パラメータの変更の自由度を向上させることが可能となる。

【0029】

＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態の光伝送システム１Ｃの構成例を示す図である。第２実施形態の光伝送システム１Ｂでは、主信号の通信を利用して初期認証フェーズにネゴシエーションをする構成であった。これに対して、第３実施形態の光伝送システム１Ｃでは、各ユーザ装置２Ｃが主信号の伝送経路（以下「第１経路」という。）とは別に制御信号の伝達経路（以下「第２経路」という。）を有し、第２経路を介して、通信先のユーザ装置２Ｃとの間の伝送経路における光信号の損失（経路損失）や、通信先のユーザ装置２Ｃにおける光受信器の構成などの情報（以下「制御情報」という。）をやり取りする。第３実施形態の光伝送システム１Ｃにおいて、ユーザ装置２Ｃは、通信先のユーザ装置２Ｃから通知された制御情報をもとに変調方式を決定する。

【0030】

具体的には、この場合、各ユーザ装置２Ｃは、第１実施形態の光送信器１０、光受信器２０および合分波器２１に加えて、制御信号通信部２２を備える。制御信号通信部２２は、第２経路を介して制御情報を示す信号（制御信号）を送受信する。例えば、第２経路は、図９（Ａ）に示すように、第１経路とは物理的に別のネットワークとして構成されてもよいし、図９（Ｂ）に示すように、第１経路と物理的に同じネットワークを使用して、論理的に異なる伝送経路として構成されてもよい。

【0031】

例えば、図９（Ｂ）の例において、第２経路は、第１経路として使用する光伝送路において、第１経路とは別の独立した波長を用いた別チャネルとして構成されてもよいし、主信号の波長域内で制御信号を伝送可能にするＡＭＣＣ（Auxiliary Management and Control Channel）により実現される疑似的な制御チャネルとして構成されてもよい。

【0032】

このように構成された第３実施形態の光伝送システム１Ｃにおいて、各ユーザ装置２Ｃは、主信号を伝送する第１経路とは、物理的または論理的に独立した第２経路を用いて変調方式のネゴシエーションを行うことができる。すなわち、第３実施形態の光伝送システム１Ｃによれば、各ユーザ装置２Ｃは、互いに送受信する制御信号によって伝送経路の構成を認識することにより、伝送経路の変化に対して適応的に変調方式を切り替えて通信することができるので、光伝送の適応変調において、伝送方式または伝送パラメータの変更の自由度を向上させることが可能となる。

【0033】

（変形例）
第３実施形態の光伝送システム１Ｃにおいて、各ユーザ装置２Ｃには、通信先のユーザ装置を示す情報（以下「通信先情報」という。）が予め登録されてもよい。この場合、光送信器１０の変調方式切替部１２２は、予め登録されている通信先情報に基づいて光送信器１０の変調方式を決定するように構成されてもよい。この場合、変調方式を決定するための制御信号を送受信する必要がなくなるので、光伝送システム１Ｃにおいて第２経路を省略し、システム構成を簡素化することができる。

【0034】

＜第４実施形態＞
図１０は、第４実施形態の光伝送システム１Ｄの構成例を示す図である。第２実施形態の光伝送システム１Ｂおよび第３実施形態の光伝送システム１Ｃでは、ユーザ装置２同士が直接的に接続されて通信した。これに対して、第４実施形態の光伝送システム１Ｄでは、各ユーザ装置２Ｄがネットワークノード装置（以下「ＮＷノード装置」という。）４０を介して通信する。ユーザ装置２Ｄは、直接的にはネットワークノード装置４０と通信する点で第３実施形態のユーザ装置２Ｃと異なるが、基本的な構成はユーザ装置２Ｃと同様である。ＮＷノード装置４０は、光スイッチによって光通信を転送する装置である。ユーザ装置２Ｄ同士の通信は、１つ以上のＮＷノード装置４０が通信を転送することによって実現される。統合コントローラ５０は、１つ以上のＮＷノード装置４０を統合的に制御する装置である。

【0035】

この場合、各ユーザ装置２Ｄは、自身が接続するＮＷノード装置４０と変調方式のネゴシエーションを行う。具体的には、各ＮＷノード装置４０はユーザ装置２Ｄの制御信号通信部２２と同様の制御信号通信部４１を備える。各ユーザ装置２では、制御信号通信部２２がＮＷノード装置４０の制御信号通信部４１と通信することにより、各自の制御情報をＮＷノード装置４０に通知するとともに、ＮＷノード装置４０から通信先のユーザ装置２Ｄの制御情報を取得する。各ユーザ装置２Ｄでは、光送信器１０の変調方式切替部１２２がＮＷノード装置４０から取得された制御情報に基づいて通信先のユーザ装置２Ｄとの通信における変調方式を決定して、変調方式の切り替えを行う。

【0036】

一方、ＮＷノード装置４０では、制御信号通信部４１がネゴシエーション相手のユーザ装置２Ｄから入力した制御信号を統合コントローラ５０に供給するとともに、ネゴシエーション相手のユーザ装置２Ｄに対して、そのユーザ装置２Ｄの通信先のユーザ装置２Ｄの制御情報について制御信号を出力する。ここで、各ＮＷノード装置４０の制御信号通信部４１は、各ユーザ装置２Ｄから取得された制御情報を、統合コントローラ５０を介して共有する機能を有する。この制御情報の共有機能により、ユーザ装置２Ｄは、自身が接続するＮＷノード装置４０から、通信先のユーザ装置２Ｄの制御情報を取得することが可能となり、通信先のユーザ装置２Ｄとの通信における変調方式を、直接的に接続するＮＷノード装置４０とのネゴシエーションによって決定することができる。

【0037】

＜第５実施形態＞
図１１は、第５実施形態の光伝送システム１Ｅの構成例を示す図である。図１１に示すように、第５実施形態の光伝送システム１Ｅは、第１のアクセスエリアＡ１と、第２のアクセスエリアＡ２と、ローカルネットワークＬＮ１およびＬＮ２と、コアネットワークＣＮとを備えるＡＰＮネットワークＮＷに適用される。ここで、第１のアクセスエリアＡ１および第２のアクセスエリアＡ２は、ユーザ装置２Ｅを介してエンドユーザの端末を収容するサービスエリアの範囲を表す。例えば、第１のアクセスエリアＡ１は、スマートフォンや携帯電話等の移動通信端末ＴＭ１を無線接続するユーザ装置２Ｅ－１と、放送機器等の機器ＴＭ２を有線接続するユーザ装置２Ｅ－２とを備える。また、例えば、第２のアクセスエリアＡ２は、データセンタ等に設置されたサーバ機器群ＴＭ３などを有線接続するユーザ装置２Ｅ－３を備える。ここでは、各ユーザ装置２Ｅの光受信器２０が、直接検波方式で光信号を検波する場合を想定する。

【0038】

なお、図１１に例示する第１のアクセスエリアＡ１および第２のアクセスエリアＡ２の構成は一例であり、アクセスエリアは図示した機器に限らず任意の機器を接続するものであってよい。また、ＡＰＮネットワークＮＷは１つのアクセスネットワークを備えるように構成されてもよいし、３つ以上のアクセスネットワークを備えるように構成されてもよい。

【0039】

ローカルネットワークＬＮ１およびＬＮ２は、対応するアクセスエリアの機器を収容するネットワークである。また、コアネットワークＣＮは、ローカルネットワークＬＮ１およびＬＮ２を収容するネットワークである。簡単のため図１１では、コアネットワークＣＮが２つのローカルネットワークＬＮ１およびＬＮ２を収容する場合を示しているが、コアネットワークＣＮが収容するローカルネットワークは１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

【0040】

例えば、ローカルネットワークＬＮ１は、複数の光ゲートウェイ装置６０（Ph-GW: Photonic Gateway）によるフルメッシュネットワークとして構成されてもよい。この場合、ローカルネットワークＬＮ１では、第１のアクセスエリアＡ１を収容する光ゲートウェイ装置６０－１と、第２のアクセスエリアＡ２を収容する光ゲートウェイ装置６０－２とが、任意の転送経路で通信を中継することにより長距離通信が可能である。このようなローカルネットワークＬＮ１では、光伝送路３０で劣化したＳＮＲを改善するために、転送先となる光ゲートウェイ装置６０が３Ｒ中継器として構成されてもよい。

【0041】

図１２は、ユーザ装置２Ｅと、３Ｒ中継器としての光ゲートウェイ装置６０との接続の構成例を示す図である。例えば、図１２に示すユーザ装置２Ｅは、図１２の長距離通信におけるユーザ装置２Ｅ－３であり、図１２に示す３Ｒ中継器としての光ゲートウェイ装置６０は図１２の長距離通信における光ゲートウェイ装置６０－２である。

【0042】

この場合、光ゲートウェイ装置６０は、例えば、光伝送路３０との間で光信号を入出力する合分波器６１と、位相／周波数変調によって上り通信の光信号を復調する光受信器６２と、強度変調によって下り通信の光信号を変調する光送信器６３と、光信号のデジタル信号処理を実施するデジタル信号処理回路６４とを備える。合分波器６１は、スプリッタやサーキュレータのような波長依存性の少ないデバイス、および、波長分波フィルタのような通信波長帯に応じて合分波するデバイスが想定される。

【0043】

光受信器６２は、例えば、光増幅器６２１と、局発光源６２２と、偏波・位相ダイバーシティ光受信器６２３と、ＡＤ変換器６２４と、デジタルコヒーレント検波部６２５とを備える。デジタルコヒーレント検波部６２５は、デジタル信号処理回路１２０によって実現され、デジタルコヒーレント検波方式で光信号を検波する。光送信器６３は、例えば、ＤＡ変換器６３１と、光源６３２と、強度変調器６３３と、光増幅器６３４とを備える。以下、３Ｒ中継器として構成された光ゲートウェイ装置６０を「３Ｒ中継器６０」と記載する場合がある。

【0044】

このように構成された３Ｒ中継器６０に対し、ユーザ装置２Ｅの光送信器１０は、位相／周波数変調方式で３Ｒ中継器６０の光受信器６２と通信するように構成される。これにより、上り通信では、３Ｒ中継器６０において高感度での受信が可能となる。一方、上述のとおり、ここではユーザ装置２Ｅが直接検波方式で光信号を検波する場合を想定しているので、光受信器２０は３Ｒ中継器６０の光送信器６３と強度変調方式で通信するように構成されることが想定される。

【0045】

この場合、下り通信におけるユーザ装置２Ｅの光受信器２０の受信感度は、上り通信における３Ｒ中継器６０の光受信器６２の受信感度よりも低くなることが想定される。このような受信感度の差を小さくし、上り通信および下り通信において許容する伝送路損失を同等にするため、３Ｒ中継器６０は、光増幅器６３４によって出力光の強度を改善するように構成されてもよい。例えば、上り通信と下り通信の受信感度の差をＡ［ｄＢ］とした場合、光送信器６３の出力光の強度が上り通信の出力光の強度よりもＡ［ｄＢ］だけ高くなるように光増幅器６３４のゲインが調整されるとよい。

【0046】

なお、現在、コアネットワーク等で用いられているデジタルコヒーレント光受信器は、高感度受信のために前置光増幅器を適用することが前提となっている。そのため、第５実施形態の光伝送システム１Ｅにおいても３Ｒ中継器６０のデジタル信号処理回路６４の前段に前置光増幅器を配置してもよい。

【0047】

また、長距離通信の構成において、変調方式は、第４実施形態と同様のネゴシエーション方法によって決定することができる。また、ユーザ装置２Ｅまたは３Ｒ中継器６０において、接続先装置の情報が予め登録されている場合には、その登録情報に基づいて変調方式が決定されてもよい。

【0048】

一方、同じアクセスエリアネットワークに属するユーザ装置２Ｅ同士が通信する場合、当該アクセスエリアネットワークを収容する光ゲートウェイ装置６０が光スイッチとして機能し、ユーザ装置２Ｅの通信を折り返すことによって短距離通信が可能である。例えば、図１１の例では、ユーザ装置２Ｅ－２を通信先とするユーザ装置２Ｅ－１の通信が光ゲートウェイ装置６０－１によってユーザ装置２Ｅ－２に折り返される。

【0049】

図１３は、光ゲートウェイ装置６０を介したユーザ装置２Ｅ間の短距離通信に関する構成例を示す図である。上述のとおり、同じアクセスネットワーク内における短距離通信では、ユーザ装置２Ｅの通信が光ゲートウェイ装置６０の光スイッチ機能によって折り返されるので、ユーザ装置２Ｅ間の接続構成は、図１３に示すように、光伝送路３０を介して直接接続された構成となる。なお、図１３におけるデジタル信号処理回路１２０は、送受信用のＤＡ変換器およびＡＤ変換器を含むものとする。すなわち、短距離通信において、各ユーザ装置２Ｅは、第３実施形態と同様のネゴシエーション方法によって変調方式を決定することができる。また、この場合、各ユーザ装置２Ｅにおいて、接続先装置の情報が予め登録されている場合には、その登録情報に基づいて変調方式が決定されてもよい。

【0050】

このように構成された第５実施形態の光伝送システム１Ｅによれば、ＡＰＮにおいて、例えば光ゲートウェイ装置６０での折り返し通信時などの伝送路損失が小さい場合においては、ユーザ装置２Ｅ間を直結して通信させることができ、伝送路損失が大きい場合においては、光ゲートウェイ装置６０のネットワークを介して通信を転送するとともに、３Ｒ中継器６０によって光信号を増幅して通信相手のユーザ装置２Ｅに通信を中継することができる。

【0051】

＜変形例＞
第５実施形態の光伝送システム１Ｅでは、強度変調器に代えてマッハツェンダ型変調器が用いられてもよい。

【0052】

以上説明した実施形態の光送信器１０または光伝送システム１Ｅでは、従来、変調方式ごとに異なる光送信器（強度変調器、ＤＰ－ＩＱ変調器：Dual Polarization In-phase Quadrature modulator）が必要であったのに対し、変調用素子に印可する信号とそのバイアス値、振幅を所望の変調方式に応じて変更することで、強度変調器のみで強度変調と位相／周波数変調とを切り替えることが可能となる。したがって、実施形態の光送信器１０または光伝送システム１Ｅによれば、同一光送信器にて直接検波方式、デジタルコヒーレント受信方式の双方の光受信器と通信することができる経済的な光送信器を実現することができる。

【0053】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は、光伝送路を介して通信する送信装置、受信装置、または光伝送システムに適用可能である。

【符号の説明】

【0055】

１…光伝送システム、２…ユーザ装置、１０…光送信器、１１０…光源、１２０…デジタル信号処理回路、１２１…変調信号出力部、１２２…変調方式切替部、１３０…ＤＡ変換器、１４０…強度変調器、１５０…マッハツェンダ型変調器、２０…光受信器、２１…合分波器、２２…制御信号通信部、３０…光伝送路、４０…ネットワークノード装置、４１…制御信号通信部、５０…統合コントローラ、６０…光ゲートウェイ装置、６１…合分波器、６２…光受信器、６２１…光増幅器、６２２…局発光源、６２３…偏波・位相ダイバーシティ光受信器、６２４…ＡＤ変換器、６２５…デジタルコヒーレント検波部、６３…光送信器、６３１…ＤＡ変換器、６３２…光源、６３３…強度変調器、６３４…光増幅器、６４…デジタル信号処理回路

【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】