光伝送システム、光伝送装置及び波長分散補償方法
【課題】消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現すること。
【解決手段】ＲＯＡＤＭノード１００は、光信号を隣接するノードへ増幅中継するとともに、中継される光信号から光受信器３００宛ての信号をドロップして光受信器３００へ出力する。このとき、ＲＯＡＤＭノード１００は、ドロップされた後の信号をＤＣＭによって波長分散補償し、光受信器３００へ出力する。すなわち、ＲＯＡＤＭノード１００は、隣接するノードへ中継する光信号に対しては、ＤＣＭによる波長分散補償をせずに、自ノードにおけるドロップ信号に対してＤＣＭによる波長分散補償を行う。光受信器３００は、ドロップ信号を電気デジタル信号に変換し、変換により得られた電気デジタル信号に対する波長分散補償をＤＳＰにおいて実行する。
【解決手段】ＲＯＡＤＭノード１００は、光信号を隣接するノードへ増幅中継するとともに、中継される光信号から光受信器３００宛ての信号をドロップして光受信器３００へ出力する。このとき、ＲＯＡＤＭノード１００は、ドロップされた後の信号をＤＣＭによって波長分散補償し、光受信器３００へ出力する。すなわち、ＲＯＡＤＭノード１００は、隣接するノードへ中継する光信号に対しては、ＤＣＭによる波長分散補償をせずに、自ノードにおけるドロップ信号に対してＤＣＭによる波長分散補償を行う。光受信器３００は、ドロップ信号を電気デジタル信号に変換し、変換により得られた電気デジタル信号に対する波長分散補償をＤＳＰにおいて実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システム、光伝送装置及び波長分散補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送システムのさらなる高速化が望まれており、伝送レートを例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ又は４０Ｇｂｉｔ／ｓから１００Ｇｂｉｔ／ｓに向上することが検討されている。伝送レートが向上すると、信号の伝送に関する条件を良好に保つことが要求され、伝送特性が厳しくなる。具体的には、１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送レートでは、１０Ｇｂｉｔ／ｓ及び４０Ｇｂｉｔ／ｓの場合と比べて、必要なＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio：光信号対雑音比）が１０倍程度高くなり、波長分散及びファイバ非線形効果による信号劣化量が１００〜１０００倍に大きくなると見積もられる。
【０００３】
また、１０Ｇｂｉｔ／ｓ及び４０Ｇｂｉｔ／ｓの光伝送システムでは、伝送路上に設けられる各ノードに波長分散補償器（Dispersion Compensation Module：以下、「ＤＣＭ」という）が配置されており、ＤＣＭにおける光挿入損失によって伝送距離が制限される。したがって、伝送特性が厳しい１００Ｇｂｉｔ／ｓの光伝送システムでは、ＤＣＭにおける光伝送損失がさらに重大な問題となる。
【０００４】
このような状況の下で、１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送レートでも１０Ｇｂｉｔ／ｓ及び４０Ｇｂｉｔ／ｓと同等の伝送距離や波長間隔を実現するために有用な技術として、デジタルコヒーレント受信方式がある。デジタルコヒーレント受信方式は、送信側において位相変調された信号を受信側において高速デジタル信号処理によって波長分散補償し、復調する技術である。このようなデジタルコヒーレント受信方式によれば、ＮＲＺ（Non Return to Zero）変調方式又はＲＺ−ＤＰＳＫ（Return to Zero-Differential Phase Shift Keying）変調方式などの方式で光強度変調された１０Ｇｂｉｔ／ｓ又は４０Ｇｂｉｔ／ｓの信号を直接検波受信方式で復調するよりも、波長分散耐力などを格段に向上することができる。このため、伝送路上の各ノードにおけるＤＣＭを取り除き、受信側における高速なＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号処理器）によって波長分散補償をすることが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４５７０６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Oda S. et al. "112 Gb/s DP-QPSK Transmission Using a Novel Nonlinear Compensator in Digital Coherent Receiver"、Optical Fiber Communication - incudes post deadline papers, 2009. OFC 2009. Conference on、２００９年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、デジタルコヒーレント受信方式を用いてＤＳＰによる波長分散補償を行う場合、波長分散補償量が大きくなるほどＤＳＰの消費電力が大きくなるという問題がある。すなわち、伝送路上の各ノードに配置されるＤＣＭを除去し、受信側のＤＳＰによって波長分散補償する場合には、ＤＳＰの回路規模が増大し、消費電力の肥大化を招く。
【０００８】
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現することができる光伝送システム、光伝送装置及び波長分散補償方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願が開示する光伝送システムは、１つの態様において、第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置から光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムである。前記光伝送装置は、前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された光信号を前記第２の隣接ノードへ中継される光中継信号と前記光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離部と、前記分離部によって得られた光分離信号に生じている波長分散の一部を補償する補償部とを有する。前記光受信装置は、前記補償部によって波長分散の一部が補償された後の光分離信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する。
【００１０】
また、本願が開示する光伝送システムは、他の態様において、第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置に対して光信号を送信する光送信装置と、前記光伝送装置によって中継された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムである。前記光伝送装置は、前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、前記光送信装置によって送信された光信号が前記光受信装置へ伝送される際に当該光信号に生じる波長分散の一部をあらかじめ補償する補償部と、前記受信部によって受信された光信号と前記補償部によって波長分散が補償された後の光信号とを混合して前記第２の隣接ノードへ送信する混合部とを有する。前記光受信装置は、前記送信装置から送信され前記光伝送装置及び前記第２の隣接ノードを経由した光信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された光信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本願が開示する光伝送システム、光伝送装置及び波長分散補償方法の１つの態様によれば、消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る波長分散補償動作を示すフロー図である。
【図３】図３は、実施の形態２に係る光伝送システムの構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２に係るＲＯＡＤＭノードの構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係る光送受信器の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態２に係る波長分散補償動作を示すフロー図である。
【図７】図７は、実施の形態３に係るＲＯＡＤＭノードの構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態３に係る波長分散補償動作を示すフロー図である。
【図９】図９は、実施の形態４に係るＲＯＡＤＭノードの構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、実施の形態４に係る最長パスの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態４に係るＤＣＭの分散補償量を説明する図である。
【図１２】図１２は、累積波長分散の変化の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、ＲＯＡＤＭノードにおける信号劣化量を説明する図である。
【図１４】図１４は、ＤＣＭの集中配置による効果の例を示す図である。
【図１５】図１５は、ＲＯＡＤＭノードの変形例を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、ＲＯＡＤＭノードの他の変形例を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、ＩＬＡノードの構成例を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、ＲＯＡＤＭノードのさらに他の変形例を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、ゲイン変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本願が開示する光伝送システム、光伝送装置及び波長分散補償方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る光伝送システムの構成を示す図である。図１に示す光伝送システムは、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical/Add Drop Multiplexer）ノード１００、ＩＬＡ（In-Line Amplifier）ノード２００及び光受信器３００を有している。
【００１５】
ＲＯＡＤＭノード１００は、光信号を隣接するノード（ＲＯＡＤＭノード１００又はＩＬＡノード２００）へ増幅中継するとともに、中継される光信号から光受信器３００宛ての信号を分離して（ドロップ（drop）して）光受信器３００へ出力する。このとき、ＲＯＡＤＭノード１００は、ドロップされた後の信号をＤＣＭによって波長分散補償し、光受信器３００へ出力する。すなわち、ＲＯＡＤＭノード１００は、隣接するノードへ中継する光信号に対しては、ＤＣＭによる波長分散補償をせずに、自ノードにおいてドロップされる信号（以下、「ドロップ信号」という）に対してＤＣＭによる波長分散補償を行う。このため、ＲＯＡＤＭノード１００によって中継される光信号については、ＤＣＭによる光挿入損失がない。
【００１６】
ＩＬＡノード２００は、光信号を隣接するノード（ＲＯＡＤＭノード１００又はＩＬＡノード２００）へ増幅中継する。このとき、ＩＬＡノード２００は、光信号に対してＤＣＭによる波長分散補償をせずに増幅中継する。このため、ＩＬＡノード２００によって中継される光信号についても、ＤＣＭによる光挿入損失がない。
【００１７】
光受信器３００は、ＲＯＡＤＭノード１００に接続されており、対応するＲＯＡＤＭノード１００においてドロップされたドロップ信号をＤＳＰによる高速デジタル信号処理によって復調する。すなわち、光受信器３００は、ドロップ信号を電気デジタル信号に変換し、変換により得られた電気デジタル信号に対する波長分散補償をＤＳＰにおいて実行する。このとき、光受信器３００へ入力されるドロップ信号は、既にＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭによって波長分散補償されているため、ＤＳＰによる波長分散補償量を低減することができる。結果として、ＤＳＰの回路規模の増大を防止し、光受信器３００における消費電力の増大を抑制することができる。
【００１８】
次いで、上記のように構成された光伝送システムにおける波長分散補償動作について、図２に示すフロー図を参照しながら説明する。
【００１９】
ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって増幅中継される光信号は、光信号の宛先となる光受信器３００に接続されたＲＯＡＤＭノード１００においてドロップされる（ステップＳ１０１）。ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって中継される際には、ＤＣＭによる光信号の波長分散補償は行われていないため、この時点では、光信号にＤＣＭによる光挿入損失がない。
【００２０】
そして、ドロップされたドロップ信号は、ＤＣＭによって波長分散補償される（ステップＳ１０２）。すなわち、隣接するノードへ中継されることがないドロップ信号に対して、ＤＣＭによる波長分散補償が行われる。波長分散補償されたドロップ信号は、光受信器３００へ出力される。
【００２１】
そして、光受信器３００へ入力されたドロップ信号は電気デジタル信号に変換され、得られた電気デジタル信号に対して、ＤＳＰによる波長分散補償が行われる（ステップＳ１０３）。これにより、ＤＣＭ及びＤＳＰによって十分な波長分散補償量が得られ、例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速な伝送レートの光信号についても、必要なＯＳＮＲを達成することが可能となる。
【００２２】
なお、伝送距離が１５００ｋｍまでの範囲では、通常、伝送路における波長分散は０〜３００００ｐｓ／ｎｍ程度となる。したがって、光受信器３００のＤＳＰによる波長分散補償量を例えば−２００００〜＋２００００ｐｓ／ｎｍの範囲とすれば、ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭによる波長分散補償量を−１００００ｐｓ／ｎｍ程度とすれば良い。このようなＤＣＭとしては、例えばファイバグレーディング型ＤＣＭ、高次モードＤＣＭ（Higher-order mode DCM）又はＤＣＦ（Dispersion Compensating Fiber）ラマンなどを用いることが可能である。
【００２３】
このように、光信号の波長分散補償をＤＣＭ及びＤＳＰに分担することにより、ＲＯＡＤＭノード１００において光信号がドロップされた後にＤＣＭによる−１００００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償量が与えられ、光受信器３００においてＤＳＰによる−２００００ｐｓ／ｎｍまでの波長分散補償量が与えられる。すなわち、伝送距離が１５００ｋｍまでの範囲で発生し得る０〜３００００ｐｓ／ｎｍの波長分散を補償することが可能となる。
【００２４】
以上のように、本実施の形態によれば、中継中の光信号に対しては波長分散補償を行わず、ＲＯＡＤＭノードにおいてドロップされたドロップ信号に対してＤＣＭによる波長分散補償を行い、さらに光受信器においてＤＳＰによる波長分散補償を行う。このため、ＤＣＭによる光挿入損失を最低限に抑えるとともに、ＤＳＰに求められる波長分散補償量を低減して、ＤＳＰの回路規模の増大を防止することができる。結果として、消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現することができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る光伝送システムの構成を示す図である。図３において、図１と同じ部分には同じ符号を付している。図３に示す光伝送システムは、ＲＯＡＤＭノード１００、ＩＬＡノード２００及び光送受信器４００を有している。なお、図３に示す光伝送システムは、例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送レートで光信号を伝送している。
【００２６】
ＲＯＡＤＭノード１００は、光信号を隣接するノード（ＲＯＡＤＭノード１００又はＩＬＡノード２００）へ増幅中継するとともに、中継される光信号から光送受信器４００宛ての信号をドロップして光送受信器４００へ出力したり、中継される光信号に光送受信器４００から入力された信号を混合したり（アド（add）したり）する。このとき、ＲＯＡＤＭノード１００は、実施の形態１と同様に、ドロップ信号をＤＣＭによって波長分散補償し、光送受信器４００へ出力する。
【００２７】
ＩＬＡノード２００は、光信号を隣接するノード（ＲＯＡＤＭノード１００又はＩＬＡノード２００）へ増幅中継する。このとき、ＩＬＡノード２００は、実施の形態１と同様に、光信号に対してＤＣＭによる波長分散補償をせずに増幅中継する。
【００２８】
光送受信器４００は、ＲＯＡＤＭノード１００に接続されており、対応するＲＯＡＤＭノード１００においてドロップされたドロップ信号を高速デジタル信号処理によって復調する。また、光送受信器４００は、接続されたＲＯＡＤＭノード１００に対して、他のＲＯＡＤＭノード１００に接続された光送受信器４００宛ての信号を出力する。
【００２９】
図４は、実施の形態２に係るＲＯＡＤＭノード１００の構成を示すブロック図である。図４に示すように、ＲＯＡＤＭノード１００は、アンプ１１０、ＯＡＤＭ（Optical Add/Drop Multiplexer）スイッチ１２０、アンプ１３０及びＤＣＭ１４０を有している。
【００３０】
アンプ１１０は、隣接するＩＬＡノード２００（又はＲＯＡＤＭノード１００）によって中継され、自ノードに入力される光信号を増幅する。ＯＡＤＭスイッチ１２０は、光信号の分離・混合を行うスイッチである。具体的には、ＯＡＤＭスイッチ１２０は、自ノードに接続される光送受信器４００宛ての信号を光信号からドロップするとともに、自ノードに接続される光送受信器４００から入力される信号（以下「アド信号」という）を中継される光信号にアドする。アンプ１３０は、ＯＡＤＭスイッチ１２０から出力される光信号を増幅する。
【００３１】
ＤＣＭ１４０は、ＯＡＤＭスイッチ１２０によってドロップされたドロップ信号の波長分散補償を行う。具体的には、ＤＣＭ１４０は、例えばファイバグレーディング型ＤＣＭ、高次モードＤＣＭ又はＤＣＦラマンなどを含み、ドロップ信号を通過させることにより、ドロップ信号の波長分散を補償する。ＤＣＭ１４０が例えばファイバグレーディング型ＤＣＭを含む場合、ファイバグレーディング型ＤＣＭは、回折格子が刻まれたファイバを用いて、光が反射する位置を波長に応じて変えることにより波長分散補償を行う。このため、通常のファイバ型ＤＣＭによる波長分散補償を行う場合に比べて、ＤＣＭ１４０は、波長分散補償量を大きくするとともに、光挿入損失及び非線形効果を低減することができる。また、ＤＣＭ１４０が例えば高次モードＤＣＭ又はＤＣＦラマンを含む場合にも、光挿入損失を低くすることができる。このようなＤＣＭ１４０は、波長分散補償後のドロップ信号を光送受信器４００へ出力する。
【００３２】
図５は、実施の形態２に係る光送受信器４００の構成を示すブロック図である。図５に示す光送受信器４００は、光源４１０ａ、４１０ｂ、偏波・位相分離部４２０、信号変換部４３０、ＤＳＰ４４０、位相変調部４５０及び偏波多重部４６０を有している。
【００３３】
光源４１０ａ、４１０ｂは、ＣＷ（Continuous Wave）光源であり、連続光を発生させる。光源４１０ａは、発生させた連続光を偏波・位相分離部４２０へ供給し、光源４１０ｂは、発生させた連続光を位相変調部４５０へ供給する。偏波・位相分離部４２０は、光源４１０ａから供給される連続光を用いて、ＲＯＡＤＭノード１００から出力されるドロップ信号を偏波ごとかつ位相ごとの信号に分離する。すなわち、ＲＯＡＤＭノード１００においてドロップされるドロップ信号は、位相多重及び偏波多重されているため、偏波・位相分離部４２０は、ドロップ信号を各偏波の各位相の信号へ分離して、位相ごとの信号を取得する。
【００３４】
信号変換部４３０は、偏波・位相分離部４２０から出力される位相ごとの信号を光電変換して電気信号に変換し、さらにＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換を行って電気デジタル信号に変換する。そして、信号変換部４３０は、得られた電気デジタル信号をＤＳＰ４４０へ出力する。
【００３５】
ＤＳＰ４４０は、信号変換部４３０から出力される電気デジタル信号に対してデジタルコヒーレント受信方式を適用し、デジタル信号処理による波長分散補償及び復調を行う。そして、ＤＳＰ４４０は、復調結果を受信データとして出力する。
【００３６】
位相変調部４５０は、光源４１０ｂから供給される連続光を送信データに従って位相変調し、さらに位相多重を行う。すなわち、位相変調部４５０は、それぞれ位相変調されて得られる複数（例えば２つ）の位相変調信号を多重することにより、送信データよりも大きい（例えば２倍）レートの位相多重信号を生成する。したがって、例えば送信データの変調レートが２５Ｇｂａｕｄ（ギガボー）である場合には、位相変調部４５０は、２つの位相変調信号を多重することにより、５０Ｇｂｉｔ／ｓの位相多重信号を出力する。
【００３７】
偏波多重部４６０は、位相変調部４５０から出力される位相多重信号を偏波多重する。すなわち、偏波多重部４６０は、複数の位相多重信号を互いに直交する偏波に多重することにより、位相多重信号よりも大きいレートのアド信号を生成する。例えば偏波多重部４６０は、２つの５０Ｇｂｉｔ／ｓの位相多重信号をそれぞれ水平偏波及び垂直偏波に多重することにより、１００Ｇｂｉｔ／ｓのアド信号を出力する。
【００３８】
次いで、上記のように構成された光伝送システムにおける波長分散補償動作について、図６に示すフロー図を参照しながら説明する。以下においては、いずれかのＲＯＡＤＭノード１００に接続された光送受信器４００から他のＲＯＡＤＭノード１００に接続された光送受信器４００へ信号が伝送される場合について説明する。
【００３９】
光送受信器４００における送信データは、位相変調部４５０によって位相変調及び位相多重され、偏波多重部４６０によって偏波多重されることにより、アド信号となる。得られたアド信号は、ＲＯＡＤＭノード１００へ出力され、ＲＯＡＤＭノード１００のＯＡＤＭスイッチ１２０によって、中継される光信号にアド信号がアドされる（ステップＳ２０１）。そして、光信号は、ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって増幅中継されながら（ステップＳ２０２）、宛先の光送受信器４００が接続されたＲＯＡＤＭノード１００まで伝送される。この過程で、光信号がＤＣＭを通過することはなく、ＤＣＭによる光挿入損失は発生しない。
【００４０】
そして、宛先の光送受信器４００が接続されたＲＯＡＤＭノード１００に光信号が到達すると、このＲＯＡＤＭノード１００のＯＡＤＭスイッチ１２０によって、中継される光信号から信号がドロップされる（ステップＳ２０３）。ドロップされたドロップ信号には、伝送距離に応じて例えば０〜３００００ｐｓ／ｎｍ程度の範囲の波長分散が生じている。このようなドロップ信号は、ＤＣＭ１４０を通過することにより、波長分散補償される（ステップＳ２０４）。ＤＣＭ１４０による波長分散補償量は、例えば−１００００ｐｓ／ｎｍ程度である。したがって、ＤＣＭ１４０を通過後のドロップ信号には、最大で２００００ｐｓ／ｎｍ程度の波長分散が残存している。
【００４１】
ＤＣＭ１４０を通過したドロップ信号は、光送受信器４００へ出力され、光送受信器４００の偏波・位相分離部４２０によって位相ごとの信号に分離され、信号変換部４３０によって光電変換され、電気信号に変換される（ステップＳ２０５）。さらに、得られた電気信号に対して信号変換部４３０によるＡ／Ｄ変換が行われ、電気デジタル信号に変換される（ステップＳ２０６）。得られた電気デジタル信号は、ＤＳＰ４４０へ入力され、ＤＳＰ４４０によって、デジタルコヒーレント受信方式を用いた波長分散補償が行われる（ステップＳ２０７）。ＤＳＰ４４０による波長分散補償量は、例えば−２００００〜＋２００００の範囲で調節可能であり、ＤＣＭ１４０によって補償しきれなかった波長分散が補償される。例えば上述した例では、ＤＣＭ１４０を通過後のドロップ信号に残存する波長分散は、最大で２００００ｐｓ／ｎｍ程度であるため、ＤＳＰ４４０は、−２００００〜＋１００００ｐｓ／ｎｍ程度の波長分散補償を行えば良い。
【００４２】
以上のように、本実施の形態によれば、ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって中継される光信号に対しては波長分散補償を行わず、中継される光信号からドロップされた信号に対する波長分散補償をＤＣＭ１４０及びＤＳＰ４４０が分担する。このため、中継される光信号にＤＣＭによる光挿入損失が発生することを防止するとともに、ＤＳＰ４４０に要求される波長分散補償量を低減することができ、ＤＳＰ４４０の消費電力を抑制することができる。結果として、例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送レートでも十分な波長分散補償量及びＯＳＮＲを得ることができ、消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現することができる。
【００４３】
（実施の形態３）
実施の形態３の特徴は、ＲＯＡＤＭノードによって中継される光信号に混合される前のアド信号に対してＤＣＭによる波長分散補償を行う点である。したがって、本実施の形態に係る光伝送システムの構成及び光送受信器４００の構成は、実施の形態２と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態においては、ＲＯＡＤＭノード１００の構成が実施の形態２とは異なっている。
【００４４】
図７は、実施の形態３に係るＲＯＡＤＭノード１００の構成を示すブロック図である。図７において、図４と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図７に示すＲＯＡＤＭノード１００は、図４に示すＤＣＭ１４０に代えてＤＣＭ１５０を有している。
【００４５】
ＤＣＭ１５０は、光送受信器４００から出力されたアド信号がＯＡＤＭスイッチ１２０によって光信号にアドされる前に波長分散補償を行う。具体的には、ＤＣＭ１５０は、ＤＣＭ１４０と同様に、例えばファイバグレーディング型ＤＣＭ、高次モードＤＣＭ又はＤＣＦラマンなどを含み、アド信号を通過させることにより、アド信号の波長分散を補償する。そして、ＤＣＭ１５０は、波長分散補償後のアド信号をＯＡＤＭスイッチ１２０へ出力する。
【００４６】
アド信号は、光送受信器４００から出力された直後の信号であり、長距離を伝送される前の信号であるため、通常は波長分散が発生していることはない。しかし、本実施の形態においては、ＤＣＭ１５０がアド信号を通過させることにより、光信号の伝送によって将来発生すると想定される波長分散をあらかじめ補償しておく。これにより、中継中の光信号に対してＤＣＭによる波長分散補償をしなくても、アド前のアド信号に対するＤＣＭ１５０による波長分散補償と、宛先の光送受信器４００のＤＳＰ４４０による波長分散補償とで十分な波長分散補償量を得ることができる。
【００４７】
次いで、上記のように構成された光伝送システムにおける波長分散補償動作について、図８に示すフロー図を参照しながら説明する。図８において、図６と同じ部分には同じ符号を付している。以下においては、いずれかのＲＯＡＤＭノード１００に接続された光送受信器４００から他のＲＯＡＤＭノード１００に接続された光送受信器４００へ信号が伝送される場合について説明する。
【００４８】
光送受信器４００における送信データは、位相変調部４５０によって位相変調及び位相多重され、偏波多重部４６０によって偏波多重されることにより、アド信号となる。得られたアド信号は、ＲＯＡＤＭノード１００へ出力され、ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１５０を通過することにより、波長分散補償される（ステップＳ３０１）。ＤＣＭ１５０による波長分散補償量は、例えば−１００００ｐｓ／ｎｍ程度である。したがって、ＤＣＭ１５０を通過後のアド信号には、あらかじめ−１００００ｐｓ／ｎｍ程度の負の波長分散が発生していることになる。そして、伝送路における波長分散は通常正の波長分散であるため、アド信号に発生した負の波長分散は、光信号の伝送過程で相殺されることになる。
【００４９】
波長分散補償後のアド信号は、ＯＡＤＭスイッチ１２０によって、中継される光信号にアドされる（ステップＳ２０１）。そして、光信号は、ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって増幅中継されながら（ステップＳ２０２）、宛先の光送受信器４００が接続されたＲＯＡＤＭノード１００まで伝送される。この過程で、光信号がＤＣＭを通過することはなく、ＤＣＭによる光挿入損失は発生しない。
【００５０】
そして、宛先の光送受信器４００が接続されたＲＯＡＤＭノード１００に光信号が到達すると、このＲＯＡＤＭノード１００のＯＡＤＭスイッチ１２０によって、中継される光信号から信号がドロップされる（ステップＳ２０３）。ここまでの伝送過程で、光信号には伝送距離に応じて例えば０〜３００００ｐｓ／ｎｍ程度の範囲の波長分散が生じるが、上述したように、アド信号があらかじめ波長分散保証されているため、ドロップされたドロップ信号には、最大で２００００ｐｓ／ｎｍ程度の波長分散が残存している。
【００５１】
ドロップ信号は、光送受信器４００へ出力され、光送受信器４００の偏波・位相分離部４２０によって位相ごとの信号に分離され、信号変換部４３０によって光電変換され、電気信号に変換される（ステップＳ２０５）。さらに、得られた電気信号に対して信号変換部４３０によるＡ／Ｄ変換が行われ、電気デジタル信号に変換される（ステップＳ２０６）。得られた電気デジタル信号は、ＤＳＰ４４０へ入力され、ＤＳＰ４４０によって、デジタルコヒーレント受信方式を用いた波長分散補償が行われる（ステップＳ２０７）。ＤＳＰ４４０による波長分散補償量は、例えば−２００００〜＋２００００の範囲で調節可能であり、ＤＣＭ１５０によってあらかじめ補償しきれなかった波長分散が補償される。例えば上述した例では、ドロップ信号に残存する波長分散は、最大で２００００ｐｓ／ｎｍ程度であるため、ＤＳＰ４４０は、−２００００〜＋１００００ｐｓ／ｎｍ程度の波長分散補償を行えば良い。
【００５２】
以上のように、本実施の形態によれば、ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって中継される光信号に対しては波長分散補償を行わず、中継される光信号にアドされる信号に対してあらかじめＤＣＭ１５０が波長分散補償を行う。また、宛先の光送受信器４００においてもＤＳＰ４４０が波長分散補償を行う。このため、中継される光信号にＤＣＭによる光挿入損失が発生することを防止するとともに、ＤＳＰ４４０に要求される波長分散補償量を低減することができ、ＤＳＰ４４０の消費電力を抑制することができる。結果として、例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送レートでも十分な波長分散補償量及びＯＳＮＲを得ることができ、消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現することができる。
【００５３】
（実施の形態４）
ところで、上記実施の形態１〜３においては、例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速な伝送レートの光信号のみが伝送される光伝送システムについて説明したが、光伝送システムの運用に当たっては、低速な現行の伝送レートの光信号を伝送することが要求されることがある。すなわち、光伝送システムは、デジタルコヒーレント受信方式で受信可能な光信号のみではなく、例えば直接検波方式で受信される１０Ｇｂｉｔ／ｓ又は４０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号にも対応することが望ましい。そこで、実施の形態４では、現行の伝送レートの光信号にも対応可能な光伝送システムについて説明する。
【００５４】
本実施の形態においても、光伝送システムの構成及び光送受信器４００の構成は、実施の形態２と同様であるため、その説明を省略する。ただし、光送受信器４００は、従来の光強度変調によって送信データを変調したり、直接検波方式によってドロップ信号を復調したりしても良い。すなわち、光送受信器４００は、例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ又は４０Ｇｂｉｔ／ｓの現行の伝送レートの光信号を送受信しても良い。
【００５５】
図９は、実施の形態４に係るＲＯＡＤＭノード１００の構成を示すブロック図である。図９において、図４と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図９に示すＲＯＡＤＭノード１００は、図４に示すＲＯＡＤＭノード１００からＤＣＭ１４０を削除し、ＤＣＭ１６０及びアンプ１７０を追加した構成となっている。
【００５６】
ＤＣＭ１６０は、アンプ１１０によって増幅された光信号の波長分散補償を行う。具体的には、ＤＣＭ１６０は、例えばファイバ型ＤＣＭ、ファイバグレーディング型ＤＣＭ、高次モードＤＣＭ又はＤＣＦラマンなどを含み、光信号を通過させることにより、中継される光信号の波長分散を補償する。アンプ１７０は、ＤＣＭ１６０によって波長分散補償された光信号を増幅する。
【００５７】
本実施の形態においては、中継される光信号に対しても、ＲＯＡＤＭノード１００においてＤＣＭ１６０による波長分散補償が行われる。ただし、ＩＬＡノード２００ではＤＣＭによる波長分散補償は行われないため、ＤＣＭによる光挿入損失は最低限に抑えられる。ＤＣＭ１６０における波長分散補償量は、伝送される光信号がデジタルコヒーレント受信方式で受信可能な信号のみであるか否かによって異なる。換言すれば、光伝送システムにおいて伝送される光信号が、ＤＳＰ４４０によって波長分散補償される例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速な光信号のみであるか、ＤＳＰ４４０によっては波長分散補償されない例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓの現行の光信号を混載するかによって、ＤＣＭ１６０における波長分散補償量が異なる。
【００５８】
伝送される光信号がデジタルコヒーレント受信方式で受信可能な信号のみである場合、ＤＣＭ１６０による波長分散補償量は、比較的小さくても良い。すなわち、光送受信器４００のＤＳＰ４４０によって補償しきれない波長分散を伝送路上に配置されたすべてのＤＣＭ１６０が分担して補償すれば良い。具体的には、例えば図１０に示すように、光送受信器４００−１から光送受信器４００−２へ至るパス５０１が光伝送システムにおいて想定される最長パスである場合、この最長パス５０１を伝送される光信号は、３つのＤＣＭ１６０を経由することになる。このため、各ＤＣＭ１６０の波長分散補償量は、光送受信器４００−２のＤＳＰ４４０が補償しきれない波長分散を３等分した量であれば良いことになる。
【００５９】
例えば、最長パス５０１において発生する波長分散が３００００ｐｓ／ｎｍであり、ＤＳＰ４４０の波長分散補償量が−２００００〜＋２００００ｐｓ／ｎｍの範囲で調節可能であれば、補償しきれない波長分散は１００００ｐｓ／ｎｍである。そこで、３つのＤＣＭ１６０の波長分散補償量がそれぞれ−３５００ｐｓ／ｎｍ程度であれば、３つのＤＣＭ１６０とＤＳＰ４４０の波長分散補償量の合計が−３０５００ｐｓ／ｎｍとなり、十分に最長パス５０１における波長分散を補償することができる。要求される波長分散補償量が−３５００ｐｓ／ｎｍであれば、ＤＣＭ１６０として、通常のファイバ型ＤＣＭ（すなわち、分散補償ファイバ（ＤＣＦ））を用いることも可能である。なお、最長パス５０１における波長分散を補償可能であれば、最長パス５０１より短い伝送路における波長分散も補償可能である。
【００６０】
一方、伝送される光信号がデジタルコヒーレント受信方式で受信可能でない信号を混載する場合、ＤＣＭ１６０による波長分散補償量は比較的大きい。すなわち、デジタルコヒーレント受信方式が適用されない信号に対しては、光送受信器４００における波長分散補償量が小さいため、伝送路上で発生する波長分散の大部分を伝送路上に配置されたＤＣＭ１６０が分担して補償する。具体的に、各ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１６０における波長分散補償量と光送受信器４００において要求される波長分散補償量との関係を図示すると、図１１に示すようになる。
【００６１】
図１１に示すように、例えばＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１６０における波長分散補償量がＣ１＝−３５００ｐｓ／ｎｍ程度であっても、光送受信器４００における波長分散補償量がＴ１＝−２００００ｐｓ／ｎｍ程度であれば、伝送路で発生する波長分散を補償することができる。すなわち、デジタルコヒーレント受信方式を用いたＤＳＰ４４０による波長分散補償が可能であれば、ＤＣＭ１６０の波長分散補償量は−３５００ｐｓ／ｎｍ程度で十分であることがわかる。これに対して、ＤＳＰ４４０による波長分散補償が行われず、波長分散補償量がＴ２＝−３０００ｐｓ／ｎｍ程度しかない光受信器が光伝送システムに混在する場合は、ＤＣＭ１６０にＣ２＝−９０００ｐｓ／ｎｍ程度以上の波長分散補償量が要求される。このように、ＤＳＰ４４０による波長分散補償が行われない例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓの現行の光信号が混載して伝送される場合には、各ＤＣＭ１６０に要求される波長分散補償量が大きくなるため、ＤＣＭ１６０として例えばファイバグレーディング型ＤＣＭなどが用いられる。
【００６２】
また、伝送される光信号がデジタルコヒーレント受信方式で受信可能でない信号を混載する場合は、各ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１６０における波長分散補償量が均等とは限らない。すなわち、本実施の形態においては、ＤＣＭは、ＩＬＡノード２００には配置されず、ＲＯＡＤＭノード１００に集中して配置されている。このため、隣接するＲＯＡＤＭノード１００との間の伝送距離に応じて各ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１６０における波長分散補償量が決定される。
【００６３】
具体的には、ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００を含むすべてのノードにＤＣＭを配置する場合は、図１２に黒四角印で示すように、各ノードによって光信号が中継される度に波長分散が補償される。これに対して、本実施の形態のように、ＲＯＡＤＭノード１００にＤＣＭ１６０を集中配置する場合は、図１２に黒丸印で示すように、ＩＬＡノード２００によって光信号が中継される際には波長分散が累積していく。そして、位置５０２に配置されるＲＯＡＤＭノード１００によって光信号が中継される際に、ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１６０によって、累積した波長分散がまとめて補償される。
【００６４】
このため、前段のＲＯＡＤＭノード１００との間の伝送距離が長いほど、ＤＣＭ１６０の波長分散補償量は大きくなる。このようにＲＯＡＤＭノード１００にＤＣＭ１６０を集中配置した場合でも、位置５０２に配置されるＲＯＡＤＭノード１００においては、すべてのノードにＤＣＭを配置する場合と累積波長分散が等しくなる。したがって、ＲＯＡＤＭノード１００においてドロップされるドロップ信号の信号品質が劣化することはない。
【００６５】
すなわち、すべてのノードにＤＣＭを配置する場合は、図１３に破線で示すように、伝送距離が増加するにつれて徐々に信号劣化量の指標となるＱペナルティが増加する。一方、ＲＯＡＤＭノード１００にＤＣＭ１６０を集中配置する場合は、図１３に実線で示すように、ＲＯＡＤＭノード１００以外の位置においてはＱペナルティが非常に大きいものの、ＲＯＡＤＭノード１００が配置される位置５０３においてはＱペナルティが小さくなる。このため、ＲＯＡＤＭノード１００においてはＱペナルティを例えば２ｄＢなどの基準値未満に抑制することができ、一定基準以上の伝送特性を確保することができる。
【００６６】
ここで、本実施の形態に係る光伝送システムを実施の形態２に係る光伝送システムと比較しておく。これらの実施の形態に係る光伝送システムは、いずれもＩＬＡノード２００にＤＣＭを配置せず、ＲＯＡＤＭノード１００にＤＣＭを集中配置している。図１４は、ＤＣＭの集中配置による効果の例を示している。具体的には、図１４は、実施の形態２及び本実施の形態に係る光伝送システムにおけるＯＳＮＲが全ノードにＤＣＭを配置する場合のＯＳＮＲからどの程度改善されるかをノード間のスパン長に対応付けて示す図である。
【００６７】
図１４において、黒丸印は実施の形態２の光伝送システムに対応し、黒三角印は本実施の形態の光伝送システムに対応する。図１４から明らかなように、実施の形態２及び本実施の形態の光伝送システムによれば、全ノードにＤＣＭが配置される光伝送システムよりもＯＳＮＲを改善することができる。そして、本実施の形態においては、ＲＯＡＤＭノード１００によって中継される光信号がＤＣＭ１６０を通過するため、中継中の光信号に光挿入損失が生じ、実施の形態２よりもＯＳＮＲの改善分が小さいことがわかる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態によれば、ＩＬＡノード２００によって中継される光信号に対しては波長分散補償を行わず、ＲＯＡＤＭノード１００へ入力された光信号に対してＤＣＭ１６０による波長分散補償を行う。そして、可能な場合には、光送受信器４００のＤＳＰ４４０による波長分散補償も行う。このため、デジタルコヒーレント受信方式を適用するに当たっては、ＤＳＰ４４０に要求される波長分散補償量を低減することができ、ＤＳＰ４４０の消費電力を抑制することができる。また、デジタルコヒーレント受信方式が適用されない場合でも、ＤＳＰ４４０を用いることなくＲＯＡＤＭノード１００に集中配置されたＤＣＭ１６０によって波長分散補償を行うことができる。
【００６９】
なお、上記実施の形態４においては、ＲＯＡＤＭノード１００によって中継される光信号が常時ＤＣＭ１６０を通過するものとして説明したが、デジタルコヒーレント受信方式の適用の可否が変化することにより、ＤＣＭ１６０の有無を変更することが要求される場合があると考えられる。このため、ＲＯＡＤＭノード１００によって中継される光信号が必要に応じてＤＣＭ１６０を通過するか否かを切り替えられることが望ましい。
【００７０】
そこで、ＲＯＡＤＭノード１００を例えば図１５に示すような構成とすることが考えられる。すなわち、アンプ１１０とＤＣＭ１６０の間に光カプラ６１０を設けるとともに、ＤＣＭ１６０とアンプ１７０の間にスイッチ６２０を設ける。こうすることにより、スイッチ６２０を切り替えて、ＤＣＭ１６０を通過した光信号を中継するか、ＤＣＭ１６０を通過しない光信号を中継するかを選択することが可能となる。したがって、例えば光送受信器４００による波長分散補償では不十分な場合には、ＤＣＭ１６０を通過した光信号を中継するようにスイッチ６２０を切り替え、ＤＳＰ４４０が十分な波長分散補償を行う場合には、ＤＣＭ１６０を通過しない光信号を中継するようにスイッチ６２０を切り替える制御などが可能である。
【００７１】
同様に、例えば図１６に示すように、光カプラ６１０をスイッチ６３０に代えた構成とすることも可能である。この構成では、スイッチ６２０及びスイッチ６３０の２つのスイッチを同時に切り替える制御が必要となるものの、光カプラ６１０による光挿入損失を防止することができる。また、同様に考えて、ＩＬＡノード２００においてもＤＣＭの有無を切り替え可能とすることができる。すなわち、図１７に示すように、ＩＬＡノード２００がアンプ２１０、スイッチ２２０、ＤＣＭ２３０、スイッチ２４０及びアンプ２５０を有する構成とし、スイッチ２２０、２４０の切り替えにより、中継される光信号にＤＣＭ２３０を通過させるか否かを選択することができる。
【００７２】
これらの構成例によれば、ＤＣＭによる波長分散補償が要求される場合には、それぞれのノードによって中継される光信号がＤＣＭを通過するようにする一方、ＤＣＭによる波長分散補償が不要であれば、光信号がＤＣＭを通過しないようにしてＤＣＭによる光挿入損失を防止することができる。
【００７３】
さらに、ＤＣＭの通過の有無が切り替えられる場合には、光信号がＤＣＭを通過する場合と通過しない場合とでアンプ１１０、１７０のゲインを適正に制御することにより、光信号のＯＳＮＲをさらに向上することができる。この場合には、ＲＯＡＤＭノード１００を例えば図１８に示すような構成とすることが考えられる。すなわち、図１６に示したＲＯＡＤＭノード１００に、さらにＶＯＡ（Variable Optical Attenuator：可変光減衰器）１８０及び利得制御部１９０を追加する構成とすることが考えられる。
【００７４】
ＶＯＡ１８０は、アンプ１１０によって増幅された光信号を利得制御部１９０によって制御されるゲインで減衰する。すなわち、ＶＯＡ１８０は、図中の位置ｂにおける光パワーよりも位置ｃにおける光パワーを小さくして、光信号がＤＣＭ１６０を通過する場合に生じる非線形効果を低減する。
【００７５】
利得制御部１９０は、アンプ１１０、１７０及びＶＯＡ１８０のゲインを制御する。具体的には、利得制御部１９０は、スイッチ６２０、６３０によってＤＣＭ１６０の有無が切り替えられる場合に、切り替えの前後でアンプ１１０、１７０のゲインの合計値が変化しないように制御する。そして、利得制御部１９０は、スイッチ６２０、６３０の切り替えにより、光信号がＤＣＭ１６０を通過しなくなった場合には、アンプ１１０のゲインを可能な限り大きくする。同時に、利得制御部１９０は、アンプ１１０、１７０のゲインの合計値を変化させないように、アンプ１７０のゲインを小さくする。さらに、利得制御部１９０は、アンプ１７０から出力される光信号の光パワーがスイッチ６２０、６３０の切り替え前後で変化しないように、ＶＯＡ１８０のゲインを調整する。
【００７６】
図１９は、図１８中のａ〜ｅの各位置における光パワーを示しており、ＤＣＭ１６０の有無によるゲインの変化を示している。図１９において、実線は、光信号がＤＣＭ１６０を通過する状態を示しており、破線は、光信号がＤＣＭ１６０を通過しない状態を示している。
【００７７】
図１９に示すように、光信号がＤＣＭ１６０を通過する場合には、位置ｃ、ｄの間で光パワーが低下するのに対し、光信号がＤＣＭ１６０を通過しない場合には、位置ｃ、ｄの間で光パワーが変化しなくなる。また、光信号がＤＣＭ１６０を通過する場合には、アンプ１１０、１７０のゲインが同程度（例えば２０ｄＢ）であり、位置ａ、ｂの間における光パワーの増加と位置ｄ、ｅの間における光パワーの増加とがほぼ同一である。これに対して、光信号がＤＣＭ１６０を通過しない場合には、アンプ１１０のゲインが大きくなり（例えば３０ｄＢ）、その分アンプ１７０のゲインが小さくなる（例えば１０ｄＢ）。
【００７８】
このようにアンプ１１０、１７０のゲインが利得制御部１９０によって制御されることにより、ゲインの合計値は変化することがないまま、ＲＯＡＤＭノード１００の入力段におけるゲインを大きくすることができる。結果として、チルトの発生を防止することができ、光信号がＤＣＭ１６０を通過しなくなった場合のＯＳＮＲをさらに向上することができる。なお、ＶＯＡ１８０のゲインは、位置ｅにおける光パワーがスイッチ６２０、６３０の切り替え前後で一致するように利得制御部１９０によって調整されている。
【００７９】
以上の各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００８０】
（付記１）第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置から光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号を前記第２の隣接ノードへ中継される光中継信号と前記光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離部と、
前記分離部によって得られた光分離信号に生じている波長分散の一部を補償する補償部とを有し、
前記光受信装置は、
前記補償部によって波長分散の一部が補償された後の光分離信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【００８１】
（付記２）第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置に対して光信号を送信する光送信装置と、前記光伝送装置によって中継された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記光送信装置によって送信された光信号が前記光受信装置へ伝送される際に当該光信号に生じる波長分散の一部をあらかじめ補償する補償部と、
前記受信部によって受信された光信号と前記補償部によって波長分散が補償された後の光信号とを混合して前記第２の隣接ノードへ送信する混合部とを有し、
前記光受信装置は、
前記送信装置から送信され前記光伝送装置及び前記第２の隣接ノードを経由した光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【００８２】
（付記３）第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置から光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号に生じている波長分散の一部を補償する補償部と、
前記補償部によって波長分散の一部が補償された後の光信号を前期第２の隣接ノードへ中継される光中継信号と前記光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離部とを有し、
前記光受信装置は、
前記分離部によって得られた光分離信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【００８３】
（付記４）前記光伝送装置は、
前記受信部によって受信された光信号を前記補償部経由で前記分離部へ出力させる経路と前記補償部を経由させずに前記分離部へ出力させる経路との切り替えを行う切替部をさらに有することを特徴とする付記３記載の光伝送システム。
【００８４】
（付記５）前記光伝送装置は、
前記切替部によって切り替えられる経路の前段において光信号を増幅する第１の増幅部と、
前記切替部によって切り替えられる経路の後段において光信号を増幅する第２の増幅部と、
前記第１の増幅部及び前記第２の増幅部のゲインの合計値を一定に保ちながら、前記切替部による経路の切り替え前後でゲインの比を変更する利得制御部と
をさらに有することを特徴とする付記４記載の光伝送システム。
【００８５】
（付記６）前記補償部は、
光信号が前記光受信装置によって受信されるまでの伝送距離に応じて当該光信号に生じる波長分散量のうち、前記デジタル処理部によって補償されない波長分散量を補償することを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の光伝送システム。
【００８６】
（付記７）前記補償部は、
前記デジタル処理部によって補償されない波長分散量を、光信号が伝送される伝送路上に配置される光伝送装置の数で等分した波長分散量を補償することを特徴とする付記６記載の光伝送システム。
【００８７】
（付記８）前記補償部は、
前記デジタル処理部によって補償されない波長分散量のうち、隣接する光伝送装置との間の距離に応じた波長分散量を補償することを特徴とする付記６記載の光伝送システム。
【００８８】
（付記９）光信号を中継する中継経路部と、
前記中継経路部を通過して中継される光信号から分離して得られる光分離信号又は当該光信号に混合される光混合信号が通過する分岐経路部と、
前記分岐経路部を通過する光分離信号又は光混合信号に対して波長分散補償を行う補償部と
を有することを特徴とする光伝送装置。
【００８９】
（付記１０）光信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにて受信された光信号を隣接ノードへ中継される光中継信号と光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離ステップと、
前記分離ステップにて得られた光分離信号に生じている波長分散の一部を補償する補償ステップと、
前記補償ステップにて波長分散の一部が補償された後の光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにて変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理ステップと
を有することを特徴とする波長分散補償方法。
【００９０】
（付記１１）隣接ノードから光信号を受信する受信ステップと、
光送信装置が送信する光信号が送信先へ伝送される際に当該光信号に生じる波長分散の一部をあらかじめ補償する補償ステップと、
前記受信ステップにて受信された光信号と前記補償ステップにて波長分散が補償された後の光信号とを混合する混合ステップと、
前記混合ステップにて混合された光信号を他の隣接ノードへ中継される光中継信号と光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離ステップと、
前記分離ステップにて得られた光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにて変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理ステップと
を有することを特徴とする波長分散補償方法。
【符号の説明】
【００９１】
１００ ＲＯＡＤＭノード
１１０、１３０、１７０ アンプ
１２０ ＯＡＤＭスイッチ
１４０、１５０、１６０ ＤＣＭ
１８０ ＶＯＡ
１９０ 利得制御部
４００ 光送受信器
４１０ａ、４１０ｂ 光源
４２０ 偏波・位相分離部
４３０ 信号変換部
４４０ ＤＳＰ
４５０ 位相変調部
４６０ 偏波多重部
６１０ 光カプラ
６２０、６３０ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システム、光伝送装置及び波長分散補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光伝送システムのさらなる高速化が望まれており、伝送レートを例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ又は４０Ｇｂｉｔ／ｓから１００Ｇｂｉｔ／ｓに向上することが検討されている。伝送レートが向上すると、信号の伝送に関する条件を良好に保つことが要求され、伝送特性が厳しくなる。具体的には、１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送レートでは、１０Ｇｂｉｔ／ｓ及び４０Ｇｂｉｔ／ｓの場合と比べて、必要なＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio：光信号対雑音比）が１０倍程度高くなり、波長分散及びファイバ非線形効果による信号劣化量が１００〜１０００倍に大きくなると見積もられる。
【０００３】
また、１０Ｇｂｉｔ／ｓ及び４０Ｇｂｉｔ／ｓの光伝送システムでは、伝送路上に設けられる各ノードに波長分散補償器（Dispersion Compensation Module：以下、「ＤＣＭ」という）が配置されており、ＤＣＭにおける光挿入損失によって伝送距離が制限される。したがって、伝送特性が厳しい１００Ｇｂｉｔ／ｓの光伝送システムでは、ＤＣＭにおける光伝送損失がさらに重大な問題となる。
【０００４】
このような状況の下で、１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送レートでも１０Ｇｂｉｔ／ｓ及び４０Ｇｂｉｔ／ｓと同等の伝送距離や波長間隔を実現するために有用な技術として、デジタルコヒーレント受信方式がある。デジタルコヒーレント受信方式は、送信側において位相変調された信号を受信側において高速デジタル信号処理によって波長分散補償し、復調する技術である。このようなデジタルコヒーレント受信方式によれば、ＮＲＺ（Non Return to Zero）変調方式又はＲＺ−ＤＰＳＫ（Return to Zero-Differential Phase Shift Keying）変調方式などの方式で光強度変調された１０Ｇｂｉｔ／ｓ又は４０Ｇｂｉｔ／ｓの信号を直接検波受信方式で復調するよりも、波長分散耐力などを格段に向上することができる。このため、伝送路上の各ノードにおけるＤＣＭを取り除き、受信側における高速なＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号処理器）によって波長分散補償をすることが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４５７０６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Oda S. et al. "112 Gb/s DP-QPSK Transmission Using a Novel Nonlinear Compensator in Digital Coherent Receiver"、Optical Fiber Communication - incudes post deadline papers, 2009. OFC 2009. Conference on、２００９年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、デジタルコヒーレント受信方式を用いてＤＳＰによる波長分散補償を行う場合、波長分散補償量が大きくなるほどＤＳＰの消費電力が大きくなるという問題がある。すなわち、伝送路上の各ノードに配置されるＤＣＭを除去し、受信側のＤＳＰによって波長分散補償する場合には、ＤＳＰの回路規模が増大し、消費電力の肥大化を招く。
【０００８】
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現することができる光伝送システム、光伝送装置及び波長分散補償方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願が開示する光伝送システムは、１つの態様において、第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置から光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムである。前記光伝送装置は、前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された光信号を前記第２の隣接ノードへ中継される光中継信号と前記光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離部と、前記分離部によって得られた光分離信号に生じている波長分散の一部を補償する補償部とを有する。前記光受信装置は、前記補償部によって波長分散の一部が補償された後の光分離信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する。
【００１０】
また、本願が開示する光伝送システムは、他の態様において、第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置に対して光信号を送信する光送信装置と、前記光伝送装置によって中継された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムである。前記光伝送装置は、前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、前記光送信装置によって送信された光信号が前記光受信装置へ伝送される際に当該光信号に生じる波長分散の一部をあらかじめ補償する補償部と、前記受信部によって受信された光信号と前記補償部によって波長分散が補償された後の光信号とを混合して前記第２の隣接ノードへ送信する混合部とを有する。前記光受信装置は、前記送信装置から送信され前記光伝送装置及び前記第２の隣接ノードを経由した光信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された光信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本願が開示する光伝送システム、光伝送装置及び波長分散補償方法の１つの態様によれば、消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１に係る光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る波長分散補償動作を示すフロー図である。
【図３】図３は、実施の形態２に係る光伝送システムの構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２に係るＲＯＡＤＭノードの構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係る光送受信器の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態２に係る波長分散補償動作を示すフロー図である。
【図７】図７は、実施の形態３に係るＲＯＡＤＭノードの構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態３に係る波長分散補償動作を示すフロー図である。
【図９】図９は、実施の形態４に係るＲＯＡＤＭノードの構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、実施の形態４に係る最長パスの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態４に係るＤＣＭの分散補償量を説明する図である。
【図１２】図１２は、累積波長分散の変化の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、ＲＯＡＤＭノードにおける信号劣化量を説明する図である。
【図１４】図１４は、ＤＣＭの集中配置による効果の例を示す図である。
【図１５】図１５は、ＲＯＡＤＭノードの変形例を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、ＲＯＡＤＭノードの他の変形例を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、ＩＬＡノードの構成例を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、ＲＯＡＤＭノードのさらに他の変形例を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、ゲイン変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本願が開示する光伝送システム、光伝送装置及び波長分散補償方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る光伝送システムの構成を示す図である。図１に示す光伝送システムは、ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical/Add Drop Multiplexer）ノード１００、ＩＬＡ（In-Line Amplifier）ノード２００及び光受信器３００を有している。
【００１５】
ＲＯＡＤＭノード１００は、光信号を隣接するノード（ＲＯＡＤＭノード１００又はＩＬＡノード２００）へ増幅中継するとともに、中継される光信号から光受信器３００宛ての信号を分離して（ドロップ（drop）して）光受信器３００へ出力する。このとき、ＲＯＡＤＭノード１００は、ドロップされた後の信号をＤＣＭによって波長分散補償し、光受信器３００へ出力する。すなわち、ＲＯＡＤＭノード１００は、隣接するノードへ中継する光信号に対しては、ＤＣＭによる波長分散補償をせずに、自ノードにおいてドロップされる信号（以下、「ドロップ信号」という）に対してＤＣＭによる波長分散補償を行う。このため、ＲＯＡＤＭノード１００によって中継される光信号については、ＤＣＭによる光挿入損失がない。
【００１６】
ＩＬＡノード２００は、光信号を隣接するノード（ＲＯＡＤＭノード１００又はＩＬＡノード２００）へ増幅中継する。このとき、ＩＬＡノード２００は、光信号に対してＤＣＭによる波長分散補償をせずに増幅中継する。このため、ＩＬＡノード２００によって中継される光信号についても、ＤＣＭによる光挿入損失がない。
【００１７】
光受信器３００は、ＲＯＡＤＭノード１００に接続されており、対応するＲＯＡＤＭノード１００においてドロップされたドロップ信号をＤＳＰによる高速デジタル信号処理によって復調する。すなわち、光受信器３００は、ドロップ信号を電気デジタル信号に変換し、変換により得られた電気デジタル信号に対する波長分散補償をＤＳＰにおいて実行する。このとき、光受信器３００へ入力されるドロップ信号は、既にＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭによって波長分散補償されているため、ＤＳＰによる波長分散補償量を低減することができる。結果として、ＤＳＰの回路規模の増大を防止し、光受信器３００における消費電力の増大を抑制することができる。
【００１８】
次いで、上記のように構成された光伝送システムにおける波長分散補償動作について、図２に示すフロー図を参照しながら説明する。
【００１９】
ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって増幅中継される光信号は、光信号の宛先となる光受信器３００に接続されたＲＯＡＤＭノード１００においてドロップされる（ステップＳ１０１）。ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって中継される際には、ＤＣＭによる光信号の波長分散補償は行われていないため、この時点では、光信号にＤＣＭによる光挿入損失がない。
【００２０】
そして、ドロップされたドロップ信号は、ＤＣＭによって波長分散補償される（ステップＳ１０２）。すなわち、隣接するノードへ中継されることがないドロップ信号に対して、ＤＣＭによる波長分散補償が行われる。波長分散補償されたドロップ信号は、光受信器３００へ出力される。
【００２１】
そして、光受信器３００へ入力されたドロップ信号は電気デジタル信号に変換され、得られた電気デジタル信号に対して、ＤＳＰによる波長分散補償が行われる（ステップＳ１０３）。これにより、ＤＣＭ及びＤＳＰによって十分な波長分散補償量が得られ、例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速な伝送レートの光信号についても、必要なＯＳＮＲを達成することが可能となる。
【００２２】
なお、伝送距離が１５００ｋｍまでの範囲では、通常、伝送路における波長分散は０〜３００００ｐｓ／ｎｍ程度となる。したがって、光受信器３００のＤＳＰによる波長分散補償量を例えば−２００００〜＋２００００ｐｓ／ｎｍの範囲とすれば、ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭによる波長分散補償量を−１００００ｐｓ／ｎｍ程度とすれば良い。このようなＤＣＭとしては、例えばファイバグレーディング型ＤＣＭ、高次モードＤＣＭ（Higher-order mode DCM）又はＤＣＦ（Dispersion Compensating Fiber）ラマンなどを用いることが可能である。
【００２３】
このように、光信号の波長分散補償をＤＣＭ及びＤＳＰに分担することにより、ＲＯＡＤＭノード１００において光信号がドロップされた後にＤＣＭによる−１００００ｐｓ／ｎｍの波長分散補償量が与えられ、光受信器３００においてＤＳＰによる−２００００ｐｓ／ｎｍまでの波長分散補償量が与えられる。すなわち、伝送距離が１５００ｋｍまでの範囲で発生し得る０〜３００００ｐｓ／ｎｍの波長分散を補償することが可能となる。
【００２４】
以上のように、本実施の形態によれば、中継中の光信号に対しては波長分散補償を行わず、ＲＯＡＤＭノードにおいてドロップされたドロップ信号に対してＤＣＭによる波長分散補償を行い、さらに光受信器においてＤＳＰによる波長分散補償を行う。このため、ＤＣＭによる光挿入損失を最低限に抑えるとともに、ＤＳＰに求められる波長分散補償量を低減して、ＤＳＰの回路規模の増大を防止することができる。結果として、消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現することができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る光伝送システムの構成を示す図である。図３において、図１と同じ部分には同じ符号を付している。図３に示す光伝送システムは、ＲＯＡＤＭノード１００、ＩＬＡノード２００及び光送受信器４００を有している。なお、図３に示す光伝送システムは、例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送レートで光信号を伝送している。
【００２６】
ＲＯＡＤＭノード１００は、光信号を隣接するノード（ＲＯＡＤＭノード１００又はＩＬＡノード２００）へ増幅中継するとともに、中継される光信号から光送受信器４００宛ての信号をドロップして光送受信器４００へ出力したり、中継される光信号に光送受信器４００から入力された信号を混合したり（アド（add）したり）する。このとき、ＲＯＡＤＭノード１００は、実施の形態１と同様に、ドロップ信号をＤＣＭによって波長分散補償し、光送受信器４００へ出力する。
【００２７】
ＩＬＡノード２００は、光信号を隣接するノード（ＲＯＡＤＭノード１００又はＩＬＡノード２００）へ増幅中継する。このとき、ＩＬＡノード２００は、実施の形態１と同様に、光信号に対してＤＣＭによる波長分散補償をせずに増幅中継する。
【００２８】
光送受信器４００は、ＲＯＡＤＭノード１００に接続されており、対応するＲＯＡＤＭノード１００においてドロップされたドロップ信号を高速デジタル信号処理によって復調する。また、光送受信器４００は、接続されたＲＯＡＤＭノード１００に対して、他のＲＯＡＤＭノード１００に接続された光送受信器４００宛ての信号を出力する。
【００２９】
図４は、実施の形態２に係るＲＯＡＤＭノード１００の構成を示すブロック図である。図４に示すように、ＲＯＡＤＭノード１００は、アンプ１１０、ＯＡＤＭ（Optical Add/Drop Multiplexer）スイッチ１２０、アンプ１３０及びＤＣＭ１４０を有している。
【００３０】
アンプ１１０は、隣接するＩＬＡノード２００（又はＲＯＡＤＭノード１００）によって中継され、自ノードに入力される光信号を増幅する。ＯＡＤＭスイッチ１２０は、光信号の分離・混合を行うスイッチである。具体的には、ＯＡＤＭスイッチ１２０は、自ノードに接続される光送受信器４００宛ての信号を光信号からドロップするとともに、自ノードに接続される光送受信器４００から入力される信号（以下「アド信号」という）を中継される光信号にアドする。アンプ１３０は、ＯＡＤＭスイッチ１２０から出力される光信号を増幅する。
【００３１】
ＤＣＭ１４０は、ＯＡＤＭスイッチ１２０によってドロップされたドロップ信号の波長分散補償を行う。具体的には、ＤＣＭ１４０は、例えばファイバグレーディング型ＤＣＭ、高次モードＤＣＭ又はＤＣＦラマンなどを含み、ドロップ信号を通過させることにより、ドロップ信号の波長分散を補償する。ＤＣＭ１４０が例えばファイバグレーディング型ＤＣＭを含む場合、ファイバグレーディング型ＤＣＭは、回折格子が刻まれたファイバを用いて、光が反射する位置を波長に応じて変えることにより波長分散補償を行う。このため、通常のファイバ型ＤＣＭによる波長分散補償を行う場合に比べて、ＤＣＭ１４０は、波長分散補償量を大きくするとともに、光挿入損失及び非線形効果を低減することができる。また、ＤＣＭ１４０が例えば高次モードＤＣＭ又はＤＣＦラマンを含む場合にも、光挿入損失を低くすることができる。このようなＤＣＭ１４０は、波長分散補償後のドロップ信号を光送受信器４００へ出力する。
【００３２】
図５は、実施の形態２に係る光送受信器４００の構成を示すブロック図である。図５に示す光送受信器４００は、光源４１０ａ、４１０ｂ、偏波・位相分離部４２０、信号変換部４３０、ＤＳＰ４４０、位相変調部４５０及び偏波多重部４６０を有している。
【００３３】
光源４１０ａ、４１０ｂは、ＣＷ（Continuous Wave）光源であり、連続光を発生させる。光源４１０ａは、発生させた連続光を偏波・位相分離部４２０へ供給し、光源４１０ｂは、発生させた連続光を位相変調部４５０へ供給する。偏波・位相分離部４２０は、光源４１０ａから供給される連続光を用いて、ＲＯＡＤＭノード１００から出力されるドロップ信号を偏波ごとかつ位相ごとの信号に分離する。すなわち、ＲＯＡＤＭノード１００においてドロップされるドロップ信号は、位相多重及び偏波多重されているため、偏波・位相分離部４２０は、ドロップ信号を各偏波の各位相の信号へ分離して、位相ごとの信号を取得する。
【００３４】
信号変換部４３０は、偏波・位相分離部４２０から出力される位相ごとの信号を光電変換して電気信号に変換し、さらにＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換を行って電気デジタル信号に変換する。そして、信号変換部４３０は、得られた電気デジタル信号をＤＳＰ４４０へ出力する。
【００３５】
ＤＳＰ４４０は、信号変換部４３０から出力される電気デジタル信号に対してデジタルコヒーレント受信方式を適用し、デジタル信号処理による波長分散補償及び復調を行う。そして、ＤＳＰ４４０は、復調結果を受信データとして出力する。
【００３６】
位相変調部４５０は、光源４１０ｂから供給される連続光を送信データに従って位相変調し、さらに位相多重を行う。すなわち、位相変調部４５０は、それぞれ位相変調されて得られる複数（例えば２つ）の位相変調信号を多重することにより、送信データよりも大きい（例えば２倍）レートの位相多重信号を生成する。したがって、例えば送信データの変調レートが２５Ｇｂａｕｄ（ギガボー）である場合には、位相変調部４５０は、２つの位相変調信号を多重することにより、５０Ｇｂｉｔ／ｓの位相多重信号を出力する。
【００３７】
偏波多重部４６０は、位相変調部４５０から出力される位相多重信号を偏波多重する。すなわち、偏波多重部４６０は、複数の位相多重信号を互いに直交する偏波に多重することにより、位相多重信号よりも大きいレートのアド信号を生成する。例えば偏波多重部４６０は、２つの５０Ｇｂｉｔ／ｓの位相多重信号をそれぞれ水平偏波及び垂直偏波に多重することにより、１００Ｇｂｉｔ／ｓのアド信号を出力する。
【００３８】
次いで、上記のように構成された光伝送システムにおける波長分散補償動作について、図６に示すフロー図を参照しながら説明する。以下においては、いずれかのＲＯＡＤＭノード１００に接続された光送受信器４００から他のＲＯＡＤＭノード１００に接続された光送受信器４００へ信号が伝送される場合について説明する。
【００３９】
光送受信器４００における送信データは、位相変調部４５０によって位相変調及び位相多重され、偏波多重部４６０によって偏波多重されることにより、アド信号となる。得られたアド信号は、ＲＯＡＤＭノード１００へ出力され、ＲＯＡＤＭノード１００のＯＡＤＭスイッチ１２０によって、中継される光信号にアド信号がアドされる（ステップＳ２０１）。そして、光信号は、ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって増幅中継されながら（ステップＳ２０２）、宛先の光送受信器４００が接続されたＲＯＡＤＭノード１００まで伝送される。この過程で、光信号がＤＣＭを通過することはなく、ＤＣＭによる光挿入損失は発生しない。
【００４０】
そして、宛先の光送受信器４００が接続されたＲＯＡＤＭノード１００に光信号が到達すると、このＲＯＡＤＭノード１００のＯＡＤＭスイッチ１２０によって、中継される光信号から信号がドロップされる（ステップＳ２０３）。ドロップされたドロップ信号には、伝送距離に応じて例えば０〜３００００ｐｓ／ｎｍ程度の範囲の波長分散が生じている。このようなドロップ信号は、ＤＣＭ１４０を通過することにより、波長分散補償される（ステップＳ２０４）。ＤＣＭ１４０による波長分散補償量は、例えば−１００００ｐｓ／ｎｍ程度である。したがって、ＤＣＭ１４０を通過後のドロップ信号には、最大で２００００ｐｓ／ｎｍ程度の波長分散が残存している。
【００４１】
ＤＣＭ１４０を通過したドロップ信号は、光送受信器４００へ出力され、光送受信器４００の偏波・位相分離部４２０によって位相ごとの信号に分離され、信号変換部４３０によって光電変換され、電気信号に変換される（ステップＳ２０５）。さらに、得られた電気信号に対して信号変換部４３０によるＡ／Ｄ変換が行われ、電気デジタル信号に変換される（ステップＳ２０６）。得られた電気デジタル信号は、ＤＳＰ４４０へ入力され、ＤＳＰ４４０によって、デジタルコヒーレント受信方式を用いた波長分散補償が行われる（ステップＳ２０７）。ＤＳＰ４４０による波長分散補償量は、例えば−２００００〜＋２００００の範囲で調節可能であり、ＤＣＭ１４０によって補償しきれなかった波長分散が補償される。例えば上述した例では、ＤＣＭ１４０を通過後のドロップ信号に残存する波長分散は、最大で２００００ｐｓ／ｎｍ程度であるため、ＤＳＰ４４０は、−２００００〜＋１００００ｐｓ／ｎｍ程度の波長分散補償を行えば良い。
【００４２】
以上のように、本実施の形態によれば、ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって中継される光信号に対しては波長分散補償を行わず、中継される光信号からドロップされた信号に対する波長分散補償をＤＣＭ１４０及びＤＳＰ４４０が分担する。このため、中継される光信号にＤＣＭによる光挿入損失が発生することを防止するとともに、ＤＳＰ４４０に要求される波長分散補償量を低減することができ、ＤＳＰ４４０の消費電力を抑制することができる。結果として、例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送レートでも十分な波長分散補償量及びＯＳＮＲを得ることができ、消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現することができる。
【００４３】
（実施の形態３）
実施の形態３の特徴は、ＲＯＡＤＭノードによって中継される光信号に混合される前のアド信号に対してＤＣＭによる波長分散補償を行う点である。したがって、本実施の形態に係る光伝送システムの構成及び光送受信器４００の構成は、実施の形態２と同様であるため、その説明を省略する。本実施の形態においては、ＲＯＡＤＭノード１００の構成が実施の形態２とは異なっている。
【００４４】
図７は、実施の形態３に係るＲＯＡＤＭノード１００の構成を示すブロック図である。図７において、図４と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図７に示すＲＯＡＤＭノード１００は、図４に示すＤＣＭ１４０に代えてＤＣＭ１５０を有している。
【００４５】
ＤＣＭ１５０は、光送受信器４００から出力されたアド信号がＯＡＤＭスイッチ１２０によって光信号にアドされる前に波長分散補償を行う。具体的には、ＤＣＭ１５０は、ＤＣＭ１４０と同様に、例えばファイバグレーディング型ＤＣＭ、高次モードＤＣＭ又はＤＣＦラマンなどを含み、アド信号を通過させることにより、アド信号の波長分散を補償する。そして、ＤＣＭ１５０は、波長分散補償後のアド信号をＯＡＤＭスイッチ１２０へ出力する。
【００４６】
アド信号は、光送受信器４００から出力された直後の信号であり、長距離を伝送される前の信号であるため、通常は波長分散が発生していることはない。しかし、本実施の形態においては、ＤＣＭ１５０がアド信号を通過させることにより、光信号の伝送によって将来発生すると想定される波長分散をあらかじめ補償しておく。これにより、中継中の光信号に対してＤＣＭによる波長分散補償をしなくても、アド前のアド信号に対するＤＣＭ１５０による波長分散補償と、宛先の光送受信器４００のＤＳＰ４４０による波長分散補償とで十分な波長分散補償量を得ることができる。
【００４７】
次いで、上記のように構成された光伝送システムにおける波長分散補償動作について、図８に示すフロー図を参照しながら説明する。図８において、図６と同じ部分には同じ符号を付している。以下においては、いずれかのＲＯＡＤＭノード１００に接続された光送受信器４００から他のＲＯＡＤＭノード１００に接続された光送受信器４００へ信号が伝送される場合について説明する。
【００４８】
光送受信器４００における送信データは、位相変調部４５０によって位相変調及び位相多重され、偏波多重部４６０によって偏波多重されることにより、アド信号となる。得られたアド信号は、ＲＯＡＤＭノード１００へ出力され、ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１５０を通過することにより、波長分散補償される（ステップＳ３０１）。ＤＣＭ１５０による波長分散補償量は、例えば−１００００ｐｓ／ｎｍ程度である。したがって、ＤＣＭ１５０を通過後のアド信号には、あらかじめ−１００００ｐｓ／ｎｍ程度の負の波長分散が発生していることになる。そして、伝送路における波長分散は通常正の波長分散であるため、アド信号に発生した負の波長分散は、光信号の伝送過程で相殺されることになる。
【００４９】
波長分散補償後のアド信号は、ＯＡＤＭスイッチ１２０によって、中継される光信号にアドされる（ステップＳ２０１）。そして、光信号は、ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって増幅中継されながら（ステップＳ２０２）、宛先の光送受信器４００が接続されたＲＯＡＤＭノード１００まで伝送される。この過程で、光信号がＤＣＭを通過することはなく、ＤＣＭによる光挿入損失は発生しない。
【００５０】
そして、宛先の光送受信器４００が接続されたＲＯＡＤＭノード１００に光信号が到達すると、このＲＯＡＤＭノード１００のＯＡＤＭスイッチ１２０によって、中継される光信号から信号がドロップされる（ステップＳ２０３）。ここまでの伝送過程で、光信号には伝送距離に応じて例えば０〜３００００ｐｓ／ｎｍ程度の範囲の波長分散が生じるが、上述したように、アド信号があらかじめ波長分散保証されているため、ドロップされたドロップ信号には、最大で２００００ｐｓ／ｎｍ程度の波長分散が残存している。
【００５１】
ドロップ信号は、光送受信器４００へ出力され、光送受信器４００の偏波・位相分離部４２０によって位相ごとの信号に分離され、信号変換部４３０によって光電変換され、電気信号に変換される（ステップＳ２０５）。さらに、得られた電気信号に対して信号変換部４３０によるＡ／Ｄ変換が行われ、電気デジタル信号に変換される（ステップＳ２０６）。得られた電気デジタル信号は、ＤＳＰ４４０へ入力され、ＤＳＰ４４０によって、デジタルコヒーレント受信方式を用いた波長分散補償が行われる（ステップＳ２０７）。ＤＳＰ４４０による波長分散補償量は、例えば−２００００〜＋２００００の範囲で調節可能であり、ＤＣＭ１５０によってあらかじめ補償しきれなかった波長分散が補償される。例えば上述した例では、ドロップ信号に残存する波長分散は、最大で２００００ｐｓ／ｎｍ程度であるため、ＤＳＰ４４０は、−２００００〜＋１００００ｐｓ／ｎｍ程度の波長分散補償を行えば良い。
【００５２】
以上のように、本実施の形態によれば、ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００によって中継される光信号に対しては波長分散補償を行わず、中継される光信号にアドされる信号に対してあらかじめＤＣＭ１５０が波長分散補償を行う。また、宛先の光送受信器４００においてもＤＳＰ４４０が波長分散補償を行う。このため、中継される光信号にＤＣＭによる光挿入損失が発生することを防止するとともに、ＤＳＰ４４０に要求される波長分散補償量を低減することができ、ＤＳＰ４４０の消費電力を抑制することができる。結果として、例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送レートでも十分な波長分散補償量及びＯＳＮＲを得ることができ、消費電力の増大を抑制しつつ、高速な光伝送を実現することができる。
【００５３】
（実施の形態４）
ところで、上記実施の形態１〜３においては、例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速な伝送レートの光信号のみが伝送される光伝送システムについて説明したが、光伝送システムの運用に当たっては、低速な現行の伝送レートの光信号を伝送することが要求されることがある。すなわち、光伝送システムは、デジタルコヒーレント受信方式で受信可能な光信号のみではなく、例えば直接検波方式で受信される１０Ｇｂｉｔ／ｓ又は４０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号にも対応することが望ましい。そこで、実施の形態４では、現行の伝送レートの光信号にも対応可能な光伝送システムについて説明する。
【００５４】
本実施の形態においても、光伝送システムの構成及び光送受信器４００の構成は、実施の形態２と同様であるため、その説明を省略する。ただし、光送受信器４００は、従来の光強度変調によって送信データを変調したり、直接検波方式によってドロップ信号を復調したりしても良い。すなわち、光送受信器４００は、例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ又は４０Ｇｂｉｔ／ｓの現行の伝送レートの光信号を送受信しても良い。
【００５５】
図９は、実施の形態４に係るＲＯＡＤＭノード１００の構成を示すブロック図である。図９において、図４と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図９に示すＲＯＡＤＭノード１００は、図４に示すＲＯＡＤＭノード１００からＤＣＭ１４０を削除し、ＤＣＭ１６０及びアンプ１７０を追加した構成となっている。
【００５６】
ＤＣＭ１６０は、アンプ１１０によって増幅された光信号の波長分散補償を行う。具体的には、ＤＣＭ１６０は、例えばファイバ型ＤＣＭ、ファイバグレーディング型ＤＣＭ、高次モードＤＣＭ又はＤＣＦラマンなどを含み、光信号を通過させることにより、中継される光信号の波長分散を補償する。アンプ１７０は、ＤＣＭ１６０によって波長分散補償された光信号を増幅する。
【００５７】
本実施の形態においては、中継される光信号に対しても、ＲＯＡＤＭノード１００においてＤＣＭ１６０による波長分散補償が行われる。ただし、ＩＬＡノード２００ではＤＣＭによる波長分散補償は行われないため、ＤＣＭによる光挿入損失は最低限に抑えられる。ＤＣＭ１６０における波長分散補償量は、伝送される光信号がデジタルコヒーレント受信方式で受信可能な信号のみであるか否かによって異なる。換言すれば、光伝送システムにおいて伝送される光信号が、ＤＳＰ４４０によって波長分散補償される例えば１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速な光信号のみであるか、ＤＳＰ４４０によっては波長分散補償されない例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓの現行の光信号を混載するかによって、ＤＣＭ１６０における波長分散補償量が異なる。
【００５８】
伝送される光信号がデジタルコヒーレント受信方式で受信可能な信号のみである場合、ＤＣＭ１６０による波長分散補償量は、比較的小さくても良い。すなわち、光送受信器４００のＤＳＰ４４０によって補償しきれない波長分散を伝送路上に配置されたすべてのＤＣＭ１６０が分担して補償すれば良い。具体的には、例えば図１０に示すように、光送受信器４００−１から光送受信器４００−２へ至るパス５０１が光伝送システムにおいて想定される最長パスである場合、この最長パス５０１を伝送される光信号は、３つのＤＣＭ１６０を経由することになる。このため、各ＤＣＭ１６０の波長分散補償量は、光送受信器４００−２のＤＳＰ４４０が補償しきれない波長分散を３等分した量であれば良いことになる。
【００５９】
例えば、最長パス５０１において発生する波長分散が３００００ｐｓ／ｎｍであり、ＤＳＰ４４０の波長分散補償量が−２００００〜＋２００００ｐｓ／ｎｍの範囲で調節可能であれば、補償しきれない波長分散は１００００ｐｓ／ｎｍである。そこで、３つのＤＣＭ１６０の波長分散補償量がそれぞれ−３５００ｐｓ／ｎｍ程度であれば、３つのＤＣＭ１６０とＤＳＰ４４０の波長分散補償量の合計が−３０５００ｐｓ／ｎｍとなり、十分に最長パス５０１における波長分散を補償することができる。要求される波長分散補償量が−３５００ｐｓ／ｎｍであれば、ＤＣＭ１６０として、通常のファイバ型ＤＣＭ（すなわち、分散補償ファイバ（ＤＣＦ））を用いることも可能である。なお、最長パス５０１における波長分散を補償可能であれば、最長パス５０１より短い伝送路における波長分散も補償可能である。
【００６０】
一方、伝送される光信号がデジタルコヒーレント受信方式で受信可能でない信号を混載する場合、ＤＣＭ１６０による波長分散補償量は比較的大きい。すなわち、デジタルコヒーレント受信方式が適用されない信号に対しては、光送受信器４００における波長分散補償量が小さいため、伝送路上で発生する波長分散の大部分を伝送路上に配置されたＤＣＭ１６０が分担して補償する。具体的に、各ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１６０における波長分散補償量と光送受信器４００において要求される波長分散補償量との関係を図示すると、図１１に示すようになる。
【００６１】
図１１に示すように、例えばＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１６０における波長分散補償量がＣ１＝−３５００ｐｓ／ｎｍ程度であっても、光送受信器４００における波長分散補償量がＴ１＝−２００００ｐｓ／ｎｍ程度であれば、伝送路で発生する波長分散を補償することができる。すなわち、デジタルコヒーレント受信方式を用いたＤＳＰ４４０による波長分散補償が可能であれば、ＤＣＭ１６０の波長分散補償量は−３５００ｐｓ／ｎｍ程度で十分であることがわかる。これに対して、ＤＳＰ４４０による波長分散補償が行われず、波長分散補償量がＴ２＝−３０００ｐｓ／ｎｍ程度しかない光受信器が光伝送システムに混在する場合は、ＤＣＭ１６０にＣ２＝−９０００ｐｓ／ｎｍ程度以上の波長分散補償量が要求される。このように、ＤＳＰ４４０による波長分散補償が行われない例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓの現行の光信号が混載して伝送される場合には、各ＤＣＭ１６０に要求される波長分散補償量が大きくなるため、ＤＣＭ１６０として例えばファイバグレーディング型ＤＣＭなどが用いられる。
【００６２】
また、伝送される光信号がデジタルコヒーレント受信方式で受信可能でない信号を混載する場合は、各ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１６０における波長分散補償量が均等とは限らない。すなわち、本実施の形態においては、ＤＣＭは、ＩＬＡノード２００には配置されず、ＲＯＡＤＭノード１００に集中して配置されている。このため、隣接するＲＯＡＤＭノード１００との間の伝送距離に応じて各ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１６０における波長分散補償量が決定される。
【００６３】
具体的には、ＲＯＡＤＭノード１００及びＩＬＡノード２００を含むすべてのノードにＤＣＭを配置する場合は、図１２に黒四角印で示すように、各ノードによって光信号が中継される度に波長分散が補償される。これに対して、本実施の形態のように、ＲＯＡＤＭノード１００にＤＣＭ１６０を集中配置する場合は、図１２に黒丸印で示すように、ＩＬＡノード２００によって光信号が中継される際には波長分散が累積していく。そして、位置５０２に配置されるＲＯＡＤＭノード１００によって光信号が中継される際に、ＲＯＡＤＭノード１００のＤＣＭ１６０によって、累積した波長分散がまとめて補償される。
【００６４】
このため、前段のＲＯＡＤＭノード１００との間の伝送距離が長いほど、ＤＣＭ１６０の波長分散補償量は大きくなる。このようにＲＯＡＤＭノード１００にＤＣＭ１６０を集中配置した場合でも、位置５０２に配置されるＲＯＡＤＭノード１００においては、すべてのノードにＤＣＭを配置する場合と累積波長分散が等しくなる。したがって、ＲＯＡＤＭノード１００においてドロップされるドロップ信号の信号品質が劣化することはない。
【００６５】
すなわち、すべてのノードにＤＣＭを配置する場合は、図１３に破線で示すように、伝送距離が増加するにつれて徐々に信号劣化量の指標となるＱペナルティが増加する。一方、ＲＯＡＤＭノード１００にＤＣＭ１６０を集中配置する場合は、図１３に実線で示すように、ＲＯＡＤＭノード１００以外の位置においてはＱペナルティが非常に大きいものの、ＲＯＡＤＭノード１００が配置される位置５０３においてはＱペナルティが小さくなる。このため、ＲＯＡＤＭノード１００においてはＱペナルティを例えば２ｄＢなどの基準値未満に抑制することができ、一定基準以上の伝送特性を確保することができる。
【００６６】
ここで、本実施の形態に係る光伝送システムを実施の形態２に係る光伝送システムと比較しておく。これらの実施の形態に係る光伝送システムは、いずれもＩＬＡノード２００にＤＣＭを配置せず、ＲＯＡＤＭノード１００にＤＣＭを集中配置している。図１４は、ＤＣＭの集中配置による効果の例を示している。具体的には、図１４は、実施の形態２及び本実施の形態に係る光伝送システムにおけるＯＳＮＲが全ノードにＤＣＭを配置する場合のＯＳＮＲからどの程度改善されるかをノード間のスパン長に対応付けて示す図である。
【００６７】
図１４において、黒丸印は実施の形態２の光伝送システムに対応し、黒三角印は本実施の形態の光伝送システムに対応する。図１４から明らかなように、実施の形態２及び本実施の形態の光伝送システムによれば、全ノードにＤＣＭが配置される光伝送システムよりもＯＳＮＲを改善することができる。そして、本実施の形態においては、ＲＯＡＤＭノード１００によって中継される光信号がＤＣＭ１６０を通過するため、中継中の光信号に光挿入損失が生じ、実施の形態２よりもＯＳＮＲの改善分が小さいことがわかる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態によれば、ＩＬＡノード２００によって中継される光信号に対しては波長分散補償を行わず、ＲＯＡＤＭノード１００へ入力された光信号に対してＤＣＭ１６０による波長分散補償を行う。そして、可能な場合には、光送受信器４００のＤＳＰ４４０による波長分散補償も行う。このため、デジタルコヒーレント受信方式を適用するに当たっては、ＤＳＰ４４０に要求される波長分散補償量を低減することができ、ＤＳＰ４４０の消費電力を抑制することができる。また、デジタルコヒーレント受信方式が適用されない場合でも、ＤＳＰ４４０を用いることなくＲＯＡＤＭノード１００に集中配置されたＤＣＭ１６０によって波長分散補償を行うことができる。
【００６９】
なお、上記実施の形態４においては、ＲＯＡＤＭノード１００によって中継される光信号が常時ＤＣＭ１６０を通過するものとして説明したが、デジタルコヒーレント受信方式の適用の可否が変化することにより、ＤＣＭ１６０の有無を変更することが要求される場合があると考えられる。このため、ＲＯＡＤＭノード１００によって中継される光信号が必要に応じてＤＣＭ１６０を通過するか否かを切り替えられることが望ましい。
【００７０】
そこで、ＲＯＡＤＭノード１００を例えば図１５に示すような構成とすることが考えられる。すなわち、アンプ１１０とＤＣＭ１６０の間に光カプラ６１０を設けるとともに、ＤＣＭ１６０とアンプ１７０の間にスイッチ６２０を設ける。こうすることにより、スイッチ６２０を切り替えて、ＤＣＭ１６０を通過した光信号を中継するか、ＤＣＭ１６０を通過しない光信号を中継するかを選択することが可能となる。したがって、例えば光送受信器４００による波長分散補償では不十分な場合には、ＤＣＭ１６０を通過した光信号を中継するようにスイッチ６２０を切り替え、ＤＳＰ４４０が十分な波長分散補償を行う場合には、ＤＣＭ１６０を通過しない光信号を中継するようにスイッチ６２０を切り替える制御などが可能である。
【００７１】
同様に、例えば図１６に示すように、光カプラ６１０をスイッチ６３０に代えた構成とすることも可能である。この構成では、スイッチ６２０及びスイッチ６３０の２つのスイッチを同時に切り替える制御が必要となるものの、光カプラ６１０による光挿入損失を防止することができる。また、同様に考えて、ＩＬＡノード２００においてもＤＣＭの有無を切り替え可能とすることができる。すなわち、図１７に示すように、ＩＬＡノード２００がアンプ２１０、スイッチ２２０、ＤＣＭ２３０、スイッチ２４０及びアンプ２５０を有する構成とし、スイッチ２２０、２４０の切り替えにより、中継される光信号にＤＣＭ２３０を通過させるか否かを選択することができる。
【００７２】
これらの構成例によれば、ＤＣＭによる波長分散補償が要求される場合には、それぞれのノードによって中継される光信号がＤＣＭを通過するようにする一方、ＤＣＭによる波長分散補償が不要であれば、光信号がＤＣＭを通過しないようにしてＤＣＭによる光挿入損失を防止することができる。
【００７３】
さらに、ＤＣＭの通過の有無が切り替えられる場合には、光信号がＤＣＭを通過する場合と通過しない場合とでアンプ１１０、１７０のゲインを適正に制御することにより、光信号のＯＳＮＲをさらに向上することができる。この場合には、ＲＯＡＤＭノード１００を例えば図１８に示すような構成とすることが考えられる。すなわち、図１６に示したＲＯＡＤＭノード１００に、さらにＶＯＡ（Variable Optical Attenuator：可変光減衰器）１８０及び利得制御部１９０を追加する構成とすることが考えられる。
【００７４】
ＶＯＡ１８０は、アンプ１１０によって増幅された光信号を利得制御部１９０によって制御されるゲインで減衰する。すなわち、ＶＯＡ１８０は、図中の位置ｂにおける光パワーよりも位置ｃにおける光パワーを小さくして、光信号がＤＣＭ１６０を通過する場合に生じる非線形効果を低減する。
【００７５】
利得制御部１９０は、アンプ１１０、１７０及びＶＯＡ１８０のゲインを制御する。具体的には、利得制御部１９０は、スイッチ６２０、６３０によってＤＣＭ１６０の有無が切り替えられる場合に、切り替えの前後でアンプ１１０、１７０のゲインの合計値が変化しないように制御する。そして、利得制御部１９０は、スイッチ６２０、６３０の切り替えにより、光信号がＤＣＭ１６０を通過しなくなった場合には、アンプ１１０のゲインを可能な限り大きくする。同時に、利得制御部１９０は、アンプ１１０、１７０のゲインの合計値を変化させないように、アンプ１７０のゲインを小さくする。さらに、利得制御部１９０は、アンプ１７０から出力される光信号の光パワーがスイッチ６２０、６３０の切り替え前後で変化しないように、ＶＯＡ１８０のゲインを調整する。
【００７６】
図１９は、図１８中のａ〜ｅの各位置における光パワーを示しており、ＤＣＭ１６０の有無によるゲインの変化を示している。図１９において、実線は、光信号がＤＣＭ１６０を通過する状態を示しており、破線は、光信号がＤＣＭ１６０を通過しない状態を示している。
【００７７】
図１９に示すように、光信号がＤＣＭ１６０を通過する場合には、位置ｃ、ｄの間で光パワーが低下するのに対し、光信号がＤＣＭ１６０を通過しない場合には、位置ｃ、ｄの間で光パワーが変化しなくなる。また、光信号がＤＣＭ１６０を通過する場合には、アンプ１１０、１７０のゲインが同程度（例えば２０ｄＢ）であり、位置ａ、ｂの間における光パワーの増加と位置ｄ、ｅの間における光パワーの増加とがほぼ同一である。これに対して、光信号がＤＣＭ１６０を通過しない場合には、アンプ１１０のゲインが大きくなり（例えば３０ｄＢ）、その分アンプ１７０のゲインが小さくなる（例えば１０ｄＢ）。
【００７８】
このようにアンプ１１０、１７０のゲインが利得制御部１９０によって制御されることにより、ゲインの合計値は変化することがないまま、ＲＯＡＤＭノード１００の入力段におけるゲインを大きくすることができる。結果として、チルトの発生を防止することができ、光信号がＤＣＭ１６０を通過しなくなった場合のＯＳＮＲをさらに向上することができる。なお、ＶＯＡ１８０のゲインは、位置ｅにおける光パワーがスイッチ６２０、６３０の切り替え前後で一致するように利得制御部１９０によって調整されている。
【００７９】
以上の各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００８０】
（付記１）第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置から光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号を前記第２の隣接ノードへ中継される光中継信号と前記光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離部と、
前記分離部によって得られた光分離信号に生じている波長分散の一部を補償する補償部とを有し、
前記光受信装置は、
前記補償部によって波長分散の一部が補償された後の光分離信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【００８１】
（付記２）第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置に対して光信号を送信する光送信装置と、前記光伝送装置によって中継された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記光送信装置によって送信された光信号が前記光受信装置へ伝送される際に当該光信号に生じる波長分散の一部をあらかじめ補償する補償部と、
前記受信部によって受信された光信号と前記補償部によって波長分散が補償された後の光信号とを混合して前記第２の隣接ノードへ送信する混合部とを有し、
前記光受信装置は、
前記送信装置から送信され前記光伝送装置及び前記第２の隣接ノードを経由した光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【００８２】
（付記３）第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置から光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号に生じている波長分散の一部を補償する補償部と、
前記補償部によって波長分散の一部が補償された後の光信号を前期第２の隣接ノードへ中継される光中継信号と前記光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離部とを有し、
前記光受信装置は、
前記分離部によって得られた光分離信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【００８３】
（付記４）前記光伝送装置は、
前記受信部によって受信された光信号を前記補償部経由で前記分離部へ出力させる経路と前記補償部を経由させずに前記分離部へ出力させる経路との切り替えを行う切替部をさらに有することを特徴とする付記３記載の光伝送システム。
【００８４】
（付記５）前記光伝送装置は、
前記切替部によって切り替えられる経路の前段において光信号を増幅する第１の増幅部と、
前記切替部によって切り替えられる経路の後段において光信号を増幅する第２の増幅部と、
前記第１の増幅部及び前記第２の増幅部のゲインの合計値を一定に保ちながら、前記切替部による経路の切り替え前後でゲインの比を変更する利得制御部と
をさらに有することを特徴とする付記４記載の光伝送システム。
【００８５】
（付記６）前記補償部は、
光信号が前記光受信装置によって受信されるまでの伝送距離に応じて当該光信号に生じる波長分散量のうち、前記デジタル処理部によって補償されない波長分散量を補償することを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の光伝送システム。
【００８６】
（付記７）前記補償部は、
前記デジタル処理部によって補償されない波長分散量を、光信号が伝送される伝送路上に配置される光伝送装置の数で等分した波長分散量を補償することを特徴とする付記６記載の光伝送システム。
【００８７】
（付記８）前記補償部は、
前記デジタル処理部によって補償されない波長分散量のうち、隣接する光伝送装置との間の距離に応じた波長分散量を補償することを特徴とする付記６記載の光伝送システム。
【００８８】
（付記９）光信号を中継する中継経路部と、
前記中継経路部を通過して中継される光信号から分離して得られる光分離信号又は当該光信号に混合される光混合信号が通過する分岐経路部と、
前記分岐経路部を通過する光分離信号又は光混合信号に対して波長分散補償を行う補償部と
を有することを特徴とする光伝送装置。
【００８９】
（付記１０）光信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにて受信された光信号を隣接ノードへ中継される光中継信号と光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離ステップと、
前記分離ステップにて得られた光分離信号に生じている波長分散の一部を補償する補償ステップと、
前記補償ステップにて波長分散の一部が補償された後の光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにて変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理ステップと
を有することを特徴とする波長分散補償方法。
【００９０】
（付記１１）隣接ノードから光信号を受信する受信ステップと、
光送信装置が送信する光信号が送信先へ伝送される際に当該光信号に生じる波長分散の一部をあらかじめ補償する補償ステップと、
前記受信ステップにて受信された光信号と前記補償ステップにて波長分散が補償された後の光信号とを混合する混合ステップと、
前記混合ステップにて混合された光信号を他の隣接ノードへ中継される光中継信号と光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離ステップと、
前記分離ステップにて得られた光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにて変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理ステップと
を有することを特徴とする波長分散補償方法。
【符号の説明】
【００９１】
１００ ＲＯＡＤＭノード
１１０、１３０、１７０ アンプ
１２０ ＯＡＤＭスイッチ
１４０、１５０、１６０ ＤＣＭ
１８０ ＶＯＡ
１９０ 利得制御部
４００ 光送受信器
４１０ａ、４１０ｂ 光源
４２０ 偏波・位相分離部
４３０ 信号変換部
４４０ ＤＳＰ
４５０ 位相変調部
４６０ 偏波多重部
６１０ 光カプラ
６２０、６３０ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置から光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号を前記第２の隣接ノードへ中継される光中継信号と前記光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離部と、
前記分離部によって得られた光分離信号に生じている波長分散の一部を補償する補償部とを有し、
前記光受信装置は、
前記補償部によって波長分散の一部が補償された後の光分離信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置に対して光信号を送信する光送信装置と、前記光伝送装置によって中継された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記光送信装置によって送信された光信号が前記光受信装置へ伝送される際に当該光信号に生じる波長分散の一部をあらかじめ補償する補償部と、
前記受信部によって受信された光信号と前記補償部によって波長分散が補償された後の光信号とを混合して前記第２の隣接ノードへ送信する混合部とを有し、
前記光受信装置は、
前記送信装置から送信され前記光伝送装置及び前記第２の隣接ノードを経由した光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置から光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号に生じている波長分散の一部を補償する補償部と、
前記補償部によって波長分散の一部が補償された後の光信号を前期第２の隣接ノードへ中継される光中継信号と前記光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離部とを有し、
前記光受信装置は、
前記分離部によって得られた光分離信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項４】
前記光伝送装置は、
前記受信部によって受信された光信号を前記補償部経由で前記分離部へ出力させる経路と前記補償部を経由させずに前記分離部へ出力させる経路との切り替えを行う切替部をさらに有することを特徴とする請求項３記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記光伝送装置は、
前記切替部によって切り替えられる経路の前段において光信号を増幅する第１の増幅部と、
前記切替部によって切り替えられる経路の後段において光信号を増幅する第２の増幅部と、
前記第１の増幅部及び前記第２の増幅部のゲインの合計値を一定に保ちながら、前記切替部による経路の切り替え前後でゲインの比を変更する利得制御部と
をさらに有することを特徴とする請求項４記載の光伝送システム。
【請求項６】
前記補償部は、
光信号が前記光受信装置によって受信されるまでの伝送距離に応じて当該光信号に生じる波長分散量のうち、前記デジタル処理部によって補償されない波長分散量を補償することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記補償部は、
前記デジタル処理部によって補償されない波長分散量を、光信号が伝送される伝送路上に配置される光伝送装置の数で等分した波長分散量を補償することを特徴とする請求項６記載の光伝送システム。
【請求項８】
光信号を中継する中継経路部と、
前記中継経路部を通過して中継される光信号から分離して得られる光分離信号又は当該光信号に混合される光混合信号が通過する分岐経路部と、
前記分岐経路部を通過する光分離信号又は光混合信号に対して波長分散補償を行う補償部と
を有することを特徴とする光伝送装置。
【請求項９】
光信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにて受信された光信号を隣接ノードへ中継される光中継信号と光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離ステップと、
前記分離ステップにて得られた光分離信号に生じている波長分散の一部を補償する補償ステップと、
前記補償ステップにて波長分散の一部が補償された後の光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにて変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理ステップと
を有することを特徴とする波長分散補償方法。
【請求項１０】
隣接ノードから光信号を受信する受信ステップと、
光送信装置が送信する光信号が送信先へ伝送される際に当該光信号に生じる波長分散の一部をあらかじめ補償する補償ステップと、
前記受信ステップにて受信された光信号と前記補償ステップにて波長分散が補償された後の光信号とを混合する混合ステップと、
前記混合ステップにて混合された光信号を他の隣接ノードへ中継される光中継信号と光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離ステップと、
前記分離ステップにて得られた光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにて変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理ステップと
を有することを特徴とする波長分散補償方法。
【請求項１】
第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置から光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号を前記第２の隣接ノードへ中継される光中継信号と前記光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離部と、
前記分離部によって得られた光分離信号に生じている波長分散の一部を補償する補償部とを有し、
前記光受信装置は、
前記補償部によって波長分散の一部が補償された後の光分離信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置に対して光信号を送信する光送信装置と、前記光伝送装置によって中継された光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記光送信装置によって送信された光信号が前記光受信装置へ伝送される際に当該光信号に生じる波長分散の一部をあらかじめ補償する補償部と、
前記受信部によって受信された光信号と前記補償部によって波長分散が補償された後の光信号とを混合して前記第２の隣接ノードへ送信する混合部とを有し、
前記光受信装置は、
前記送信装置から送信され前記光伝送装置及び前記第２の隣接ノードを経由した光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
第１の隣接ノードから第２の隣接ノードへ光信号を中継する光伝送装置と、前記光伝送装置から光信号を受信する光受信装置とを備える光伝送システムであって、
前記光伝送装置は、
前記第１の隣接ノードから光信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光信号に生じている波長分散の一部を補償する補償部と、
前記補償部によって波長分散の一部が補償された後の光信号を前期第２の隣接ノードへ中継される光中継信号と前記光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離部とを有し、
前記光受信装置は、
前記分離部によって得られた光分離信号を受信する受信部と、
前記受信部によって受信された光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換部と、
前記変換部によって変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理部とを有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項４】
前記光伝送装置は、
前記受信部によって受信された光信号を前記補償部経由で前記分離部へ出力させる経路と前記補償部を経由させずに前記分離部へ出力させる経路との切り替えを行う切替部をさらに有することを特徴とする請求項３記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記光伝送装置は、
前記切替部によって切り替えられる経路の前段において光信号を増幅する第１の増幅部と、
前記切替部によって切り替えられる経路の後段において光信号を増幅する第２の増幅部と、
前記第１の増幅部及び前記第２の増幅部のゲインの合計値を一定に保ちながら、前記切替部による経路の切り替え前後でゲインの比を変更する利得制御部と
をさらに有することを特徴とする請求項４記載の光伝送システム。
【請求項６】
前記補償部は、
光信号が前記光受信装置によって受信されるまでの伝送距離に応じて当該光信号に生じる波長分散量のうち、前記デジタル処理部によって補償されない波長分散量を補償することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記補償部は、
前記デジタル処理部によって補償されない波長分散量を、光信号が伝送される伝送路上に配置される光伝送装置の数で等分した波長分散量を補償することを特徴とする請求項６記載の光伝送システム。
【請求項８】
光信号を中継する中継経路部と、
前記中継経路部を通過して中継される光信号から分離して得られる光分離信号又は当該光信号に混合される光混合信号が通過する分岐経路部と、
前記分岐経路部を通過する光分離信号又は光混合信号に対して波長分散補償を行う補償部と
を有することを特徴とする光伝送装置。
【請求項９】
光信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにて受信された光信号を隣接ノードへ中継される光中継信号と光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離ステップと、
前記分離ステップにて得られた光分離信号に生じている波長分散の一部を補償する補償ステップと、
前記補償ステップにて波長分散の一部が補償された後の光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにて変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理ステップと
を有することを特徴とする波長分散補償方法。
【請求項１０】
隣接ノードから光信号を受信する受信ステップと、
光送信装置が送信する光信号が送信先へ伝送される際に当該光信号に生じる波長分散の一部をあらかじめ補償する補償ステップと、
前記受信ステップにて受信された光信号と前記補償ステップにて波長分散が補償された後の光信号とを混合する混合ステップと、
前記混合ステップにて混合された光信号を他の隣接ノードへ中継される光中継信号と光受信装置宛ての光分離信号とに分離する分離ステップと、
前記分離ステップにて得られた光分離信号を電気デジタル信号に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにて変換されて得られた電気デジタル信号に残存する波長分散をデジタル信号処理によって補償するデジタル処理ステップと
を有することを特徴とする波長分散補償方法。
【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】
【公開番号】特開２０１１−５５０８８（Ｐ２０１１−５５０８８Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９９９７２（Ｐ２００９−１９９９７２）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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