光伝送システムおよび光伝送方法
【課題】多値変調方式の光信号を送受信する光伝送システムについて、受信データに発生するビットの論理反転および入れ替わりを早期に検出して確実に補償する。
【解決手段】光伝送システムは、ＯＴＵｋフレームのデータ列を複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が配置される論理レーンを識別可能にするレーンＩＤをＯＴＵｋフレームのＦＡＳの一部に挿入し、フレーム分割後のデータ列を多重化したデータ信号に従って多値変調した光信号を伝送路に送信する。そして、受信データに含まれるレーンＩＤを識別し、該識別結果に基づいて、受信データに発生したビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して補償する。
【解決手段】光伝送システムは、ＯＴＵｋフレームのデータ列を複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が配置される論理レーンを識別可能にするレーンＩＤをＯＴＵｋフレームのＦＡＳの一部に挿入し、フレーム分割後のデータ列を多重化したデータ信号に従って多値変調した光信号を伝送路に送信する。そして、受信データに含まれるレーンＩＤを識別し、該識別結果に基づいて、受信データに発生したビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して補償する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレーム分割したデータを多値変調方式の光信号に載せて送受信する光伝送システムおよび光伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、４０ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）や１００Ｇｂｐｓに対応した光伝送システムへの要求が高まっている。該光伝送システムの実現手段として、周波数利用効率や信号対雑音比（Signal-to-Noise Ratio：ＳＮＲ）耐力などに優れた様々な変調方式の採用が模索されており、特に、１シンボル時間（一通報）で多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式が注目されている。例えば、多値の位相変調と偏波多重とを組み合わせた方式や、位相と振幅の組み合わせにより多値の直交振幅変調を行う方式などの検討が盛んである。
【０００３】
上記のような多値変調方式を採用した光伝送システムでは、伝送路の状態などのシステムの動作環境に依存して、受信側で復号される信号が、送信側で変調された原信号とは異なる状態で受信される場合がある。このため、１シンボル時間内でのビットの論理反転および入れ替わりが発生して、送信データを正常に受信できない可能性があることが知られている。
【０００４】
上記のようなビットの論理反転および入れ替わりを検出して補償する技術として、例えば、特許文献１には、偏波多重を用いた多値変調方式の光伝送システムについて、１シンボル時間に伝送するビット数に応じて設定した特定のパターンを有する検出用ビットを送信信号に付与し、該送信信号に従って変調した光信号を光送信器から伝送路に送信し、光受信器において、受信信号に含まれる検出用ビットを用いて、受信データの論理反転またはビットスワップ（ビットの入れ替わり）を検出して補償する方式が開示されている。
【０００５】
また、上記のような送信信号および受信信号の各処理を高速に行うための関連技術として、所要のフレームに格納されたデータを複数の論理レーンに並べ替えてフレーム分割し、それぞれの論理レーン毎に信号処理を行う技術が知られている。このフレーム分割に関して、例えば特許文献２には、複数のフレームのデータを各論理レーンに分割する際に、論理レーンを回転させながらデータの並べ替えを行う手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８９１９４号公報
【特許文献２】米国特許第７３６２７７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に示された従来の補償方式において、検出用ビットのパターンは、論理反転およびビットスワップに依存しないように工夫されており、論理反転に依存しないパターンを受信側で識別することで、ビットスワップの発生状態が検出可能になる。また、ビットスワップに依存しないパターンを受信側で識別することで、論理反転の発生状態が検出可能になる。しかしながら、このような受信側での検出用ビットの処理、つまり、論理反転およびビットスワップのうちの一方に依存しないパターンを識別して、他方の発生状態を検出するという処理は、検出用ビット自体について論理反転およびビットスワップが発生し得るため、処理時間が長くなる。処理時間を短縮するために前述したフレーム分割による信号処理を適用することは有効ではあるが、これにより検出用ビット自体の論理反転およびビットスワップが発生しなくなる訳ではない。このため、従来の補償方式は、受信データに発生した論理反転およびビットスワップを早期に検出して補償することに限界があるという課題がある。
【０００８】
なお、上記従来の補償方式は偏波多重を用いた多値変調方式の光伝送システムを対象としているが、前述したような伝送路の状態などのシステムの動作環境に依存して受信データに発生するビットの論理反転および入れ替わりは、偏波多重を用いていない多値変調方式の光信号を送受信する場合にも発生する可能性があり、それを早期に検出して確実に補償することは、偏波多重が適用されるか否かに関係なく、多値変調方式に対応した光伝送システムに共通する課題である。
【０００９】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、１シンボル時間で多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を送受信する光伝送システムについて、システムの動作環境に依存して受信データに発生するビットの論理反転および入れ替わりを早期に検出して確実に補償できる伝送技術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】
【００１０】
上記の目的を達成するため本発明の一態様は、１シンボル時間に多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を伝送路に送信する送信ユニットと、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信処理する受信ユニットと、を備えた光伝送システムを提供する。前記送信ユニットは、所定のフレームに格納されたデータ列を、複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、前記フレームのデータ列の先頭が前記フレーム分割後に前記複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されるかを識別可能にするレーンＩＤを、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域に挿入するフレーム分割手段と、前記フレーム分割手段で複数の論理レーンに並び替えられたデータ列を前記多値変調方式に応じて多重化し、該多重化したデータ信号に従って光を変調して前記多値変調方式の光信号を生成して前記伝送路に送信する光送信手段と、を備える。また、前記受信ユニットは、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を前記複数の論理レーンと同数の物理レーンに分割する光受信手段と、前記光受信手段で分割された前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して前記各物理レーンのデータ列が前記各論理レーンのデータ列と同じ状態になるように補償し、該補償後の各論理レーンのデータ列を並べ替えて前記フレームを再生すると共に、前記レーンＩＤを前記非スクランブル領域から取り除くフレーム再生手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記のような光伝送システムによれば、所定のフレームに格納されたデータを複数の論理レーンに並べ替えて、フレーム分割により信号処理の高速化を図ると共に、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域にレーンＩＤを挿入して、多値変調方式の光信号の伝送を行うようにしたことにより、システムの動作環境に依存して受信データに発生するビットの反転およびレーンの入れ替わりを、上記レーンＩＤを利用して早期に検出し、それを確実に補償することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】光伝送システムの一実施形態における全体構成を示す図である。
【図２】上記実施形態におけるＯＴＵｋ伝送装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】ＯＴＵｋフレームの具体的な構造を示す図である。
【図４】上記実施形態における送信ユニット内のＯＴＬ処理部および光送信部の構成例を示すブロック図である。
【図５】上記実施形態においてレーンＩＤの置き換えが行われたオーバーヘッド部の一例を示す図である。
【図６】上記実施形態におけるＯＴＵｋフレームの分割方法の一例を示した図である。
【図７】上記実施形態において分割したＯＴＵｋフレームを２０個の論理レーンに並べ替える方法を示した図である。
【図８】上記実施形態において各論理レーンのデータ列を多重化する方法を示す図である。
【図９】上記実施形態において各論理レーンのデータ列を多重化する他の方法を示す図である。
【図１０】上記実施形態におけるＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した光送信機の構成例を示すブロック図である。
【図１１】上記実施形態における受信ユニット内の光受信部およびＯＴＬ処理部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】上記実施形態におけるＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した光受信機の構成例を示すブロック図である。
【図１３】上記実施形態におけるＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した受信信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図１４】ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号の送信状態および正常な受信状態を例示した図である。
【図１５】ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号についてビットの反転および入れ替わりが発生した場合の受信状態を例示した図である。
【図１６】ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号の伝送時に発生し得る受信状態の組み合わせ纏めた図である。
【図１７】上記実施形態における識別補償部の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１８】上記実施形態の識別補償部における具体的な処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図８の多重化方法におけるビットの反転およびレーンの入れ替わりの一例を纏めて示した図である。
【図２０】図１９における物理レーンと論理レーンの対応表を示す図である。
【図２１】図９の多重化方法におけるビットの反転およびレーンの入れ替わりの一例を纏めて示した図である。
【図２２】図２１における物理レーンと論理レーンの対応表を示す図である。
【図２３】１６ＱＡＭ方式の光信号の送信状態および受信状態の一例を示す図である。
【図２４】１６ＱＡＭ方式の光信号の他の受信状態を示す図である。
【図２５】１６ＱＡＭ方式に対応した受信信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図２６】上記実施形態の応用例におけるＯＴＵｋフレームの一例を示す図である。
【図２７】上記応用例における識別補償部の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明による光伝送システムの一実施形態における全体構成を示す図である。
図１において、本実施形態の光伝送システムは、例えば、複数のクライアント装置ＣＬが接続される２つのＯＴＵｋ伝送装置１，１と、該各ＯＴＵｋ伝送装置の間を互いに接続する伝送路２とを備える。
【００１４】
ＯＴＵｋ伝送装置１は、各々に接続されたクライアント装置ＣＬから送られてくるクライアント信号に対して、複数のオーバーヘッド情報等を付加することで、ＯＴＮ（Optical Transport Network）規格のＯＴＵ（Optical channel Transport Unit）ｋに対応したフレーム構造にする。そして、ＯＴＵｋ伝送装置１は、ＯＴＵｋフレームに格納したデータ列を、ＯＴＬ（Optical channel Transport Line）に従って、複数の論理レーン（Logical Lane）からなるデータ列に並び替えてフレーム分割する。このとき、ＯＴＵｋ伝送装置１は、各論理レーンのデータ列に対して、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されているかを、受信側で当該データを処理する際に識別可能にするレーンＩＤを挿入する。なお、上記各論理レーンは、ＯＴＵｋ伝送装置１において扱う高速な送信信号をシリアル−パラレル変換したパラレル信号のそれぞれに相当する。そして、論理レーン数は、パラレル信号数に相当する。更に、ＯＴＵｋ伝送装置１は、各論理レーンのデータ列を、伝送路２に送信する光信号の多値変調方式に応じて多重化し、該多重化した信号を用いて多値変調した光信号を伝送路２に送信する。
【００１５】
また、ＯＴＵｋ伝送装置１は、伝送路２を伝搬した光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を送信側におけるフレーム分割時の論理レーンと同数の物理レーンに分割する。そして、ＯＴＵｋ伝送装置１は、各物理レーンのデータ列に含まれるレーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりの発生状態を判定して、その補償を行う。なお、上記各物理レーンは、受信信号処理を行う回路の構造に依存して決まる物理的なレーンであり、各物理レーンの順番は、送信側における各論理レーンの順番に関係なく任意である。更に、ＯＴＵｋ伝送装置１は、ビットの反転およびレーンの入れ替わりを補償した各データ列を用いてＯＴＵｋフレームを再生し、該ＯＴＵｋフレームに格納されたデータをクライアント信号に変換して対応するクライアント装置ＣＬに送信する。
【００１６】
なお、ＯＴＮは、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）において標準化された光ネットワーク方式である。また、ＯＴＵｋは、ＯＴＮに規定された４０Ｇｂｐｓ対応のＯＴＵ３および１００Ｇｂｐｓ対応のＯＴＵ４のいずれかに該当する。さらに、ＯＴＬは、ＩＴＵ−Ｔで策定中のＧ．７０９において定義されたレーンを利用して信号処理を行う方式である。
【００１７】
図２は、上記ＯＴＵｋ伝送装置１の具体的な構成例を示すブロック図である。
図２において、ＯＴＵｋ伝送装置１は、複数のクライアント装置ＣＬから送られてくるクライアント信号（電気または光）を受けて伝送路２に多値変調方式の光信号を送信する送信ユニット１Ａと、伝送路２を伝搬した多値変調方式の光信号を受信してクライアント装置ＣＬにクライアント信号（電気または光）を送る受信ユニット１Ｂとを備える。
【００１８】
なお、ここでは１つのＯＴＵｋ伝送装置１が、送信ユニット１Ａおよび受信ユニット１Ｂの双方を備える一例を示したが、本発明はこれに限らず、伝送路２の一端に接続するＯＴＵｋ伝送装置１が送信ユニット１Ａを備え、伝送路２の他端に接続するＯＴＵｋ伝送装置１が受信ユニット１Ｂを備えるようにしてもよい。
【００１９】
送信ユニット１Ａは、例えば、複数のクライアント信号受信部１１、クライアント信号処理部１２、ＯＴＵｋフレーム処理部１３、フレーム分割手段としてのＯＴＬ処理部１４、および、光送信手段としての光送信部１５を有する。
【００２０】
各クライアント信号受信部１１は、ＯＴＵｋ伝送装置１に接続される各クライアント装置ＣＬにそれぞれ対応しており、各々のクライアント装置ＣＬから送られてくるクライアント信号を受信する。各クライアント信号受信部１１は、クライアント信号が電気信号の場合、該電気信号をクライアント信号処理部１２に出力し、クライアント信号が光信号の場合には、該光信号を電気信号に変換してクライアント信号処理部１２に出力する。
【００２１】
クライアント信号処理部１２は、各クライアント信号受信部１１からの出力信号の終端処理を行ってＯＴＵｋフレーム処理部１３に出力する。
ＯＴＵｋフレーム処理部１３は、ＯＴＵｋフレーム処理部１３で終端処理された各クライアント信号に対して、ＯＰＵ（Optical channel Payload Unit）に対応したオーバーヘッド情報およびＯＤＵ（Optical channel Data Unit）に対応したオーバーヘッド情報を付加し、更に、ＯＴＵ（Optical channel Transport Unit）ｋに対応したオーバーヘッド情報および誤り訂正（Forward Error Correction：ＦＥＣ）バイトを付加して、各クライアント信号をＯＴＵｋフレーム内に格納する。
【００２２】
図３は、ＯＴＵｋフレームの具体的な構造を示す図である。
図３の上段に示すように、ＯＴＵｋフレームは、１フレームが４０８０バイト×４行で構成される。各行のデータ列は、先頭から順に、オーバーヘッド部、ペイロード部およびＦＥＣ部が配置される。１行目のオーバーヘッド部には、１〜６バイト目にＦＡＳ（Frame Alignment Signal）が格納され、７〜１４バイト目にＯＴＵｋのオーバーヘッド情報（ＯＴＵｋ＿ＯＨ）が格納され、１５〜１６バイト目にＯＰＵ（Optical channel Payload Unit）のオーバーヘッド情報（ＯＰＵ＿ＯＨ）が格納される。２行目以降のオーバーヘッド部には、ＯＤＵ（Optical channel Data Unit）ｋのオーバーヘッド情報（ＯＤＵｋ＿ＯＨ）が格納される。各行のペイロード部には、クライアント信号が格納される。
【００２３】
図３の下段は、１行目のオーバーヘッド部を拡大して示したものである。先頭のＦＡＳは、フレーム同期パターンとして、１〜３バイト目が共通のＯＡ１、４〜６バイト目が共通のＯＡ２、つまり、先頭から順にＯＡ１，ＯＡ１，ＯＡ１，ＯＡ２，ＯＡ２，ＯＡ２のパターンを有する。ＯＡ１は、ＦＷ（Framing Word）として１６進数で「Ｆ６」の固定値（“１１１１０１１０”のビット列）が設定される。また、ＯＡ２は、ＦＷとして１６進数で「２８」の固定値（“００１０１０００”のビット列）が設定される。すなわち、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭に配置されるＦＡＳは、「Ｆ６，Ｆ６，Ｆ６，２８，２８，２８」の固定パターンを持つ。また、このＦＡＳは、スクランブル処理を行わない非スクランブル領域に規定されている。言い換えると、ＯＴＵｋフレームにおけるＦＡＳ以外の領域は、スクランブル処理が可能である。
【００２４】
ＦＡＳに続くＯＴＵｋ＿ＯＨは、７バイト目にＭＦＡＳ（Multi Frame Alignment Signal）が格納され、８〜１０バイト目にＳＭ（Section Monitoring）情報が格納され、１１〜１２バイト目にＧＣＣ（General Communication Channel）情報が格納される。なお、１３〜１４バイト目は、ＲＳＥ（Reserved for future international standardization）であり、未使用である。
【００２５】
図２のＯＴＬ処理部１４は、例えば図４の左上に示すように、レーンＩＤ挿入部１４１、レーン分配部１４２および光送信部インターフェース１４３を有する。
レーンＩＤ挿入部１４１は、ＯＴＵｋフレーム処理部１３から出力される信号の各ＯＴＵｋフレームについて、オーバーヘッド部のＦＡＳに含まれる少なくとも１つのバイトをレーンＩＤに置き換える。このレーンＩＤは、後段のレーン分配部１４２でフレームデータを複数の論理レーンに並べ替えた後に、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が配置される論理レーンを識別可能とする情報である。上記レーンＩＤとしては、例えば、複数のＯＴＵｋフレームの配列順に付されたフレーム番号に対応する連続値を所要の範囲（具体的には、１０進数で０〜２３９の範囲など）で割り当てることが可能である。この場合、後述するレーン分配部１４２での並べ替えの規則性に従うことで、レーンＩＤの連続値に対応するＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が何番目の論理レーンに配置されているかが一意に決まる。
【００２６】
図５は、上記レーンＩＤの置き換えが行われたオーバーヘッド部の一例を示す図である。図５の例では、ＯＴＵｋフレームのオーバーヘッド部におけるＦＡＳの６バイト目の固定値「２８」がレーンＩＤに置き換えられる。前述したようにＦＡＳは非スクランブル領域に規定されているので、受信側において、ＦＡＳを構成する各ビットの入れ替わりが発生することはない。ただし、システムの動作環境により論理反転が発生する可能性はある。このため、後で詳しく説明するように、受信側で上記レーンＩＤの識別処理を行うことにより、レーン分配部１４２での並べ替え処理後にＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が何番目の論理レーンに位置しているかが識別可能になる。
【００２７】
なお、図５には、ＦＡＳの６バイト目の固定値「２８」をレーンＩＤに置き換える一例を示したが、ＦＡＳを構成する６個のバイトのうちのいずれをレーンＩＤに置き換えるかは任意である。また、受信側でＦＡＳのビットパターンを検出することが可能であれば、ＦＡＳを構成する６個のバイトのうちの２つ以上のバイトをレーンＩＤに置き換えてもよい。
【００２８】
図４のレーン分配部１４２は、上記レーンＩＤ挿入部１４１でＦＡＳにレーンＩＤが挿入されたＯＴＵｋフレームを、ＯＴＬに従って、予め定められたバイト数毎に分割し、複数の論理レーンに並び替える。このレーン分配部１４２で複数の論理レーンに並び替えられたデータ列は、光送信部インターフェース１４３を介して、光送信部１５に送られる。
【００２９】
図６は、レーン分配部１４２におけるＯＴＵｋフレームの分割方法の一例を示した図である。この図６の例では、ＯＴＵｋの１つのフレーム（１〜１６３２０バイト）が、１６バイト毎に分割されることにより、２５５ブロック×４行の形に変換される。図中の「１：１６」〜「１６３０５：１６３２０」の表記は、各々のブロックにおける（開始バイトの位置）：（終了バイトの位置）を示している。例えば、左上の「１：１６」と表記されたブロックには、ＯＴＵｋフレームの１バイト目から１６バイト目までが格納されている。なお、ここではＯＴＵｋフレームを１６バイト毎に分割する一例を示したが、ＯＴＵｋフレームを何バイト毎に分割するかは設計事項として任意に決めることが可能である。
【００３０】
図７は、１６バイト毎に分割したＯＴＵｋフレーム（図６）の各ブロックを、２０個の論理レーンに並び替える方法を示した図である。まず、ｎ番目に位置するＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎについて、先頭の「１：１６（ＦＡＳ）」ブロックが、第１論理レーンＬＬ１の第１列＃１に配置され、続く「１７：３２」ブロックが、第２論理レーンＬＬ２の第１列＃１に配置される。以降同様にして、２０番目のブロックである「３０５：３２０」ブロックが、第２０論理レーンＬＬ２０の第１列＃１に配置される。各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０における第１列＃１の全てのブロックが埋まると、右隣の第２列に移り、上記第１列＃１の場合と同様にして、後続のブロックが第１論理レーンＬＬ１の第２列から第２０論理レーンＬＬ２０の第２列まで順番に配置される。この規則に従って、ｎ番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎの全てのブロックの並び替えが行われると、最後の「１６３０５：１６３２０」ブロックは、第２０論理レーンＬＬ２０の第５１列に配置される。上記並べ替えにより、ｎ番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎは、１つの論理レーンが５１ブロックを有する２０個の論理レーンからなるデータ列に変換される。
【００３１】
ここで、ＯＴＵｋフレームは、図３に示した通り、４０８０バイト×４＝１６３２０バイトである。そして、これを１６バイトずつのブロックとしたので、１つのＯＴＵｋフレームのブロック数は、１６３２０を１６で除した、１０２０である。つまり、「１６３０５：１６３２０」ブロックは、１０２０番目のブロックである。いま、論理レーン数を２０としているので、１０２０番目のブロックは、５１列に配置されることとなる。
【００３２】
図７の説明を続ける。ｎ＋１番目に位置するＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎ＋１について、先頭の「１：１６（ＦＡＳ）」ブロックが、１つ前のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎにおける先頭ブロックの位置するレーン番号を１つ進めたレーン、つまり、第２論理レーンＬＬ２の第１列＃１に配置される。続く「１７：３２」ブロックは、第３論理レーンＬＬ３の第１列＃１に配置され、以降同様にして、「２８９：３０４」ブロックが、第２０論理レーンＬＬ２０の第１列＃１に配置される。続く「３０５：３２０」ブロックは、第１列＃１で空きになっている第１論理レーンＬＬ１に配置される。各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０における第１列＃１の全てのブロックが埋まると、右隣の第２列に移り、上記第１列＃１の場合と同様にして、後続のブロックが、第２論理レーンＬＬ２の第２列から第２０論理レーンＬＬ２０の第２列まで順番に配置された後に、第１論理レーンＬＬ１の第２列に配置される。この規則に従い、ｎ＋１番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎ＋１の全てのブロックを並び替えると、最後の「１６３０５：１６３２０」ブロックは、第１論理レーンＬＬ１の第５１列に配置される。
【００３３】
上記のようにレーン分配部１４２によるＯＴＵｋフレームから論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０への並べ替え処理は、１つのＯＴＵｋフレームの並べ替えが終わり、次のＯＴＵｋフレームの並べ替えに移る際に、先頭の「１：１６（ＦＡＳ）」ブロック（図７中の斜線付きブロック）を配置する論理レーンを１つ先に進め、１フレーム毎に論理レーンを回転させるという規則に従って、ＯＴＵｋフレームのフレーム番号順に実行される。図７の例では、ｎ＋２０番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎ＋２０における先頭ブロックが、第２０論理レーンＬＬ２０の第１列＃１に配置されており、ｎ番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎからｎ＋２０番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎ＋２０までの並べ替えにより、第１論理レーンＬＬ１から第２０論理レーンＬＬ２０までのレーン回転が一巡することになる。
【００３４】
なお、ここではＯＴＵｋフレームに格納されたデータを２０個の論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０に分割して並列配置する一例を説明したが、論理レーンの総数（並列数）は、信号処理回路の構成および動作速度に応じて適宜に設定することが可能である。論理レーンの総数を増やせば、動作速度が比較的低速の回路により信号処理を行うことができる。一方、論理レーンの総数を減らせば、回路の簡素化を図ることができる。例えば、ＯＴＵ３に対応したシステムの場合、ＯＴＵｋフレームを４つの論理レーンに分割することが規定されている。ＯＴＵ３では４０Ｇｂｓｐの光信号を送受信するので、１つの論理レーンあたりの動作速度は約１０Ｇｂｓｐとなる。これと同様にして、ＯＴＵ４に対応したシステムについて、ＯＴＵｋフレームを４つの論理レーンに分割した場合、ＯＴＵ４では１００Ｇｂｓｐの光信号を送受信するので、１つの論理レーンあたりの動作速度は２５Ｇｂｓｐ以上となる。このような高速な回路は現時点では非現実的であるため、論理レーンの数を増やして１つの論理レーンあたりの動作速度を抑えるのが有効である。
【００３５】
上記ＯＴＵ３に対応したシステムに関連して、ＯＴＵｋフレームを４つの論理レーンに分割する場合、ＯＴＵｋフレームのオーバーヘッド情報に含まれるＭＦＡＳ（図３参照）の下位２ビットを使用することで、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が４つの論理レーンうちのいずれに論理レーンに配置されているかを識別することは可能である。つまり、上記レーンＩＤの代わりに、既存のＭＦＡＳの下位２ビットを利用し得る。しかし、ＭＦＡＳの下位２ビットの利用は、論理レーンが４つの場合に限られるため、前述したような論理レーンの総数を増やして１つの論理レーンあたりの動作速度を抑えるといった措置をとることができない。ＦＡＳの一部をレーンＩＤに置き換えるという手法は、任意数の論理レーンに対応できるという利点があり、より高速な光信号への対応という観点で非常に有効である。
【００３６】
光送信部１５は、例えば図４の右下に示すように、ＯＴＬ処理部インターフェース１５１、符号化処理部１５２、ビット多重部１５３および光送信機１５４を有する。
符号化処理部１５２は、ＯＴＬ処理部１４から出力される各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列がＯＴＬ処理部インターフェース１５１を介して入力され、該データ列に対して、伝送路２に送信する光信号の多値変調方式に対応した所要の符号化処理を実行する。この符号化処理部１５２は、送信データをスクランブル処理する必要がある場合、ＦＡＳを除いた領域のデータ列を、予め定めたスクランブリングコードを用いてスクランブルすることも可能である。
【００３７】
ビット多重部１５３は、上記符号化処理部１５２で処理された各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を、伝送路２に送信する光信号の多値変調方式に対応させて多重化する。例えば、上記光信号の多値変調方式が、２ビット（４値）の位相変調と偏波多重とを組み合わせたＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）方式の場合、４値の位相変調における同相（In-phase：Ｉ）成分および直交（Quadrature-phase：Ｑ）成分が、Ｘ偏波およびＹ偏波でそれぞれ伝送される。このため、ビット多重部１５３は、各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を４種類のデータ列に多重化することにより、Ｘ偏波のＩ成分に対応したデータ信号Ｘ＿Ｉと、Ｘ偏波のＱ成分に対応したデータ信号Ｘ＿Ｑと、Ｙ偏波のＩ成分に対応したデータ信号Ｙ＿Ｉと、Ｙ偏波のＱ成分に対応したデータ信号Ｙ＿Ｑとを生成する。
【００３８】
図８は、各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を４種類のデータ列に多重化する方法を例示した図である。この図８の例では、論理レーンＬＬ１〜ＬＬ５のデータ列が１つに多重化されてＸ偏波のＩ成分に対応したデータ信号Ｘ＿Ｉが生成され、論理レーンＬＬ６〜ＬＬ１０のデータ列が１つに多重化されてＸ偏波のＱ成分に対応したデータ信号Ｘ＿Ｑが生成される。また、論理レーンＬＬ１１〜ＬＬ１５のデータ列が１つに多重化されてＹ偏波のＩ成分に対応したデータ信号Ｙ＿Ｉが生成され、論理レーンＬＬ１６〜ＬＬ２０のデータ列が１つに多重化されてＹ偏波のＱ成分に対応したデータ信号Ｙ＿Ｑが生成される。このような多重化の方法は、ＩＴＵ−Ｔで規定されているＯＴＬ４．４に対応する。
【００３９】
図９は、各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を４種類のデータ列に多重化する他の方法を例示した図である。この図９の例では、まず、２０の論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０の前後２つずつが多重化される。そして、１０個の論理レーンのデータ列が先頭から順番に４種類のデータ列に振り分けられることで、Ｘ偏波のＩ，Ｑ成分およびＹ偏波のＩ，Ｑ成分にそれぞれ対応したデータ信号が生成される。このような２段階の多重化方法は、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）１００ＧｂＥに規定されているＧｅａｒＢｏｘでのビット多重に対応する。なお、各論理レーンの多重化方法は、図８および図９の例に限定されるものではなく、適用する多値変調方式に対応させた任意の多重化方法を採用することができる。
【００４０】
光送信機１５４は、ビット多重部１５３から出力される各データ信号を用いて多値変調方式の光信号を生成し、該光信号を伝送路２に送信する。
図１０は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した光送信機１５４の構成例を示すブロックである。図１０の構成例において、光送信機１５４は、光源（ＬＤ）１５４Ａ、偏波分離器１５４Ｂ、４つの位相変調器（ＰＭ）１５４Ｃ、２つの位相シフタ１５４Ｄおよび偏波合成器１５４Ｅを含む。この光送信機１５４では、光源１５４Ａから出力される光が偏波分離器１５４Ｂで直交する偏波成分に分離され、Ｘ偏波およびＹ偏波の各光が更に２分岐されて４つの位相変調器１５４Ｃにそれぞれ与えられる。各位相変調器１５４Ｃに入力された光は、ビット多重部１５３から出力される各データ信号Ｘ＿Ｉ，Ｘ＿Ｑ，Ｙ＿Ｉ，Ｙ＿Ｑにそれぞれ従って位相変調される。各位相変調器１５４Ｃで位相変調された光は、各偏波に対応した１組の光のうちの一方の光の位相が位相シフタ１５４Ｄでπ／２シフトされた後に他方の光と合成され、更に、偏波合成器１５４Ｅで各偏波の光が合成される。これによりＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号が光送信機１５４から伝送路２に送信される。
【００４１】
なお、ここでは光送信機１５４の具体的な構成例としてＤＰ−ＱＰＳＫ方式の場合を示したが、光送信機１５４の構成は上記に限らず、伝送路２に送信する光信号の多値変調方式に対応した公知の構成を適用することが可能である。
【００４２】
受信ユニット１Ｂ（図２）は、例えば、光受信手段としての光受信部２１、フレーム再生手段としてのＯＴＬ処理部２２、ＯＴＵｋフレーム処理部２３、クライアント信号処理部２４、および、複数のクライアント信号送信部２５を具備する。
光受信部２１は、例えば図１１の右上に示すように、光受信機２１１、受信信号処理部２１２、復号処理部２１３およびＯＴＬ処理部インターフェース２１４を有する。
【００４３】
光受信機２１１は、伝送路２を伝搬してきた光信号が入力され、該光信号を電気信号に変換して受信信号処理部２１２に出力する。
図１２は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した光受信機２１１の構成例を示すブロックである。図１２の構成例において、光受信機２１１は、局部発振光源（ＬＤ）２１１Ａ、９０°ハイブリッド回路２１１Ｂおよび４つの光検出器（ＰＤ）２１１Ｃを含む。この光受信機２１１では、伝送路２からの光信号と局部発振光源２１１Ａから出力される局部発振光とが９０°ハイブリッド回路２１１Ｂに与えられ、該ハイブリッド回路２１１Ｂの各出力光が各光検出器２１１Ｃで電気信号に変換されて、受信信号処理部２１２に送られる。
【００４４】
受信信号処理部２１２は、光受信機２１１からの出力信号を処理することで、受信した光信号のＸ偏波およびＹ偏波の各Ｉ，Ｑ成分に対応するデータをそれぞれ識別処理する。
図１３は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した受信信号処理部２１２の構成例を示す機能ブロックである。図１３の構成例において、受信信号処理部２１２は、４つのＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２１２Ａ、波形歪み補償回路２１２Ｂ、偏波分離回路２１２Ｃ、Ｘ偏波用位相同期回路２１２Ｄ、Ｙ偏波用位相同期回路２１２Ｅ、Ｘ偏波用識別回路２１２ＦおよびＹ偏波用識別回路２１２Ｇを有する。
【００４５】
この受信信号処理部２１２では、光受信機２１１からの各出力信号が各ＡＤコンバータ２１２ＡでＡＤ変換された後に、波形歪み補償回路２１２Ｂおよび偏波分離回路２１２Ｃに順次与えられ、所要のデジタルフィルタ等を用いた信号処理により、伝送路２における波長分散や偏波モード分散、非線形効果等に起因して生じた受信信号の波形歪みの補償が行われ、該受信信号のＸ偏波およびＹ偏波にそれぞれ対応する成分が分離される。上記波形歪み補償回路２１２Ｂおよび偏波分離回路２１２Ｃでのデジタル信号処理は、後述するＯＴＬ処理部２２から出力される再トラッキング信号を受けて、デジタルフィルタの係数の設定等が変更される。そして、Ｘ偏波用およびＹ偏波用の各位相同期回路２１２Ｄ，２１２ＥにおいてＸ偏波のＩ，Ｑ成分およびＹ偏波のＩ，Ｑ成分の同期がとられ、各々の成分に対応したデータの識別処理が、Ｘ偏波用およびＹ偏波用の各識別回路２１２Ｆ，２１２Ｇで実行される。各識別回路２１２Ｆ，２１２Ｇでの識別結果を示す受信データは、復号処理部２１３（図１１）に伝えられる。
【００４６】
復号処理部２１３は、受信信号処理部２１２から出力されるＸ偏波およびＹ偏波の各受信データを用いて、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した復号化処理を行うことにより、受信した光信号のＸ偏波およびＹ偏波の各Ｉ，Ｑ成分にそれぞれ対応するデータ列を生成する。また、復号処理部２１３は、復号化した４つのデータ列を、送信側におけるフレーム分割時の論理レーンと同数の第１〜第２０物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したデータ列に分離する。各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０は、復号処理部２１３の回路構造により決まる物理的なレーンである。上記各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列は、ＯＴＬ処理部インターフェース２１４を介して、ＯＴＬ処理部２２に出力される。
【００４７】
上述したように多値変調方式を採用した光伝送システムでは、システムの動作環境に依存して、１シンボル時間内でのビットの反転および入れ替わりが発生する可能性があり、受信側で復号される信号が送信時の原信号とは異なる状態となる場合がある。このため、上記光受信部２１からＯＴＬ処理部２２に出力される各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列は、送信時における各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列とは必ずしも一致しない。これについて上記の例と同様にＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号を伝送する場合を想定して詳しく説明する。
【００４８】
図１４は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号についての１シンボルの送信状態と、該光信号がビットの論理反転および入れ替わり無く正常に伝送された場合の受信状態とを例示した図である。図１４上段の送信状態において、光信号のＸ偏波（またはＹ偏波）は、Ｉ，Ｑ成分の位相により４つの状態Ａ〜Ｄをとる。状態Ａは、Ｉ，Ｑ成分の位相が共に０を示し、図中の実線矢印で示す軸Ｉに対して４５°の方向に対応する。状態Ｂは、Ｉ成分の位相が１、Ｑ成分の位相が０を示す、１３５°の方向に対応する。状態Ｃは、Ｉ，Ｑ成分の位相が共に１を示す、２２５°の方向に対応する。状態Ｄは、Ｉ成分の位相が０、Ｑ成分の位相が１を示す、３１５°の方向に対応する。図１４下段の正常な受信状態においては、図中の実線矢印で示す受信時の軸ＩＲおよび軸ＱＲと、破線矢印で示す送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴとの関係が一致しており、送信時および受信時の４つの状態Ａ〜Ｄが同一になる。
【００４９】
上記図１４に対して、図１５は、ビットの論理反転および入れ替わりが発生した場合の受信状態を例示している。図１５上段の受信状態は、受信時の軸ＩＲおよび軸ＱＲに対して、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴが左回りに９０°回転した関係、すなわち、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴが入れ替わり、かつ、軸ＱＴの方向が反転した関係になっている。このため、受信時の４つの状態α〜δは、送信時の４つの状態Ａ〜Ｄとは相違する。送信時のＩ，Ｑ成分に対応したデータを（Ｉ，Ｑ）で表すと、受信時のデコード状態は（Ｑ’，Ｉ）となる。ただし、Ｑ’は、Ｑが論理反転した値を表し、以降、同様の方法により論理反転値を表記する。
【００５０】
図１５中段に示す受信状態は、受信時の軸ＩＲおよび軸ＱＲに対して、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴが左回りに１８０°回転した関係、すなわち、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴの方向が共に反転した関係になっている。このため、受信時の４つの状態α〜δは、送信時の４つの状態Ａ〜Ｄとは相違し、受信時のデコード状態は（Ｉ’，Ｑ’）となる。また、図１５下段に示す受信状態は、受信時の軸ＩＲおよび軸ＱＲに対して、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴが左回りに２７０°回転した関係、すなわち、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴが入れ替わり、かつ、軸ＩＴの方向が反転した関係になっている。このため、受信時の４つの状態α〜δは、送信時の４つの状態Ａ〜Ｄとは相違し、受信時のデコード状態は（Ｑ，Ｉ’）となる。
【００５１】
上記のような受信状態の変化は、光送信機１５４内の位相変調器１５４Ｃのバイアス点、偏波分離器１５４Ｂと偏波合成器１５４Ｅの間における光路長差、伝送路２での偏波モード分散、非線形位相雑音、光受信機２１１内での偏波間光路長差、局部発振光源２１１Ａの位相変動、または、受信時の偏波チャネル（Ｘ偏波、Ｙ偏波）の入れ替わりなどが要因となって発生する。図１６は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号の伝送時に発生し得る受信状態の組み合わせ纏めた図である。このように、Ｘ偏波およびＹ偏波の各Ｉ，Ｑ成分について、ビットの反転および入れ替わりにより、３２通りの受信状態が想定される。
【００５２】
ＯＴＬ処理部２２は、例えば図１１の左下に示すように、光受信部インターフェース２２１、識別補償部２２２およびＯＴＵｋフレーム再生部２２３を有し、上記光受信部２２から出力される各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列が、光受信部インターフェース２２１を介して識別補償部２２２に与えられる。
【００５３】
識別補償部２２２は、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列について、ＦＡＳの検出を行い、該ＦＡＳに含まれるレーンＩＤを識別し、該レーンＩＤに基づいてビットの論理反転および入れ替わりを判定してその補償を行う。図１７は、識別補償部２２２の具体的な回路構成の一例を示すブロック図である。
【００５４】
図１７において、識別補償部２２２は、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列毎に、論理反転部２２２ＡおよびＦＡＳ検出部２２２Ｂをそれぞれ有する。論理反転部２２２Ａは、対応する物理レーンのデータ列を論理反転して、ＦＡＳ検出部２２２Ｂに出力する。ＦＡＳ検出部２２２Ｂは、対応する物理レーンのデータ列と、論理反転部２２２Ａで論理反転されたデータ列とが入力され、各々のデータ例についてＦＡＳの検出を行い、該ＦＡＳの所定位置（上述した図５の例では６バイト目）に挿入されたレーンＩＤを識別する。このＦＡＳ検出部２２２Ｂは、レーンＩＤの識別結果をレーン同期検出部２２２Ｃに伝えると共に、入力される非反転および反転データ列のうちで、ＦＡＳが検出された方のデータ列をマトリクススイッチ部２２２Ｄに出力する。
【００５５】
レーン同期検出部２２２Ｃは、各ＦＡＳ検出部２２２ＢでのレーンＩＤの識別結果を基に、後述する物理レーンと論理レーンの対応表を作成し、送信時の論理レーンの順番に入れ替わりが発生している物理レーンを判定して、該入れ替わりが補償されるようにマトリクススイッチ部２２２Ｄを切り替えるための制御信号を生成する。また、レーン同期検出部２２２Ｃは、各ＦＡＳ検出部２２２ＢでレーンＩＤが正しく識別できない場合や、作成した対応表に論理レーンの重複が発生している場合に、受信信号処理部２１２に対して再トラッキングを要求する信号を出力する。
【００５６】
マトリクススイッチ部２２２Ｄは、物理レーンの数（ここでは２０レーン）に対応した入力ポートおよび該入力ポートと同数の出力ポートを有し、入出力ポート間の接続状態がレーン同期検出部２２２Ｃからの制御信号に従って切り替えられる。
【００５７】
ＯＴＵｋフレーム再生部２２３（図１１）は、識別補償部２２２から出力される、ビットの反転およびレーンの入れ替わりが補償された各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を、送信側でのＯＴＬ処理とは逆に、１６バイト毎に並べ替え、レーンＩＤに置き換えていたＦＡＳのバイトを元に戻すことにより、ＯＴＵｋフレームを再生する。このＯＴＵｋフレーム再生部２２３で再生されたＯＴＵｋフレームは、ＯＴＵｋフレーム処理部２３（図２）に出力され、ＯＴＵｋフレームのオーバーヘッド情報に従ってクライアント信号が生成される。該クライアント信号は、クライアント信号処理部２４およびクライアント信号送信部２５を介して対応するクライアント装置ＣＬに送信される。
【００５８】
ここで、上記識別補償部２２２における具体的な処理の一例を図１８のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
システムの立ち上げ時、または運用中の所要の処理サイクルにおいて、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列が識別補償部２２２に与えられると、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したＦＡＳ検出部２２２ＢにおいてＦＡＳの検出処理が開始される。
【００５９】
各々のＦＡＳ検出部２２２ＢでのＦＡＳ検出処理（図１８中のＳ１０）は、物理レーンのデータ列について、ＦＡＳの検出を行い、ＦＡＳの検出によりレーンＩＤを識別できたか否かの判定を行う（Ｓ１１）。また、これと並行して、論理反転部２２２Ａで論理反転されたデータ列についても、ＦＡＳの検出を行い、ＦＡＳの検出によりレーンＩＤを識別できたか否かの判定を行う（Ｓ１２，Ｓ１３）。ＦＡＳの検出パターンは、上述の図５に示したＦＡＳの場合、「ＯＡ１，ＯＡ１，ＯＡ１，ＯＡ２，ＯＡ２，レーンＩＤ」であり、実際のデータは、「Ｆ６，Ｆ６，Ｆ６，２８，２８，ｘｘ」となる。なお、「ｘｘ」はレーンＩＤごとに異なる値をとる。このパターンが、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０において、４０８０×４バイト周期で現れることになる。
【００６０】
論理反転部２２２Ａにより論理反転されていないデータ列、および論理反転されたデータ列のいずれかについてレーンＩＤが識別されると、その識別結果がレーン同期検出部２２２Ｃに伝えられる。このとき、上記２種類のデータ列のうちのレーンＩＤが識別された方のデータ列が選択的にマトリクススイッチ部２２２Ｄに出力される。これにより、システムの動作環境に応じて受信データに発生するビットの反転が補償されることになる。
【００６１】
一方、上記２種類のデータ列の双方について所要周期内にレーンＩＤが識別できなかった場合には、受信信号処理部２１２における検出異常が判断され、その旨がＦＡＳ検出部２２２Ｂからレーン同期検出部２２２Ｃに伝えられる（Ｓ１４，Ｓ１５）。各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したＦＡＳ検出部２２２Ｂのいずれかで検出異常が判断されると、レーン同期検出部２２２Ｃは、波形歪み補償回路２１２Ｂ（図１３）における処理の最適化（具体的には、デジタルフィルタの係数等の見直し）を受信信号処理部２１２に指示するための再トラッキング信号を生成する（Ｓ９０）。受信信号処理部２１２では、レーン同期検出部２２２Ｃからの再トラッキング信号を受けて、波形歪み補償回路２１２Ｂの最適化が行われ、各ＦＡＳ検出部２２２ＢにおけるＦＡＳの検出処理が再度行われる（Ｓ１２０）。
【００６２】
なお、ここでは各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０にそれぞれ対応させて論理反転部２２２Ａを設け、該論理反転部２２２Ａで論理反転されたデータ列と、論理反転されていないデータ列とについて、ＦＡＳの検出を行う一例を示したが、各論理反転部２２２Ａを省略してＦＡＳの検出を行うことも可能である。この場合、各ＦＡＳ検出部２２２Ｂは、ＦＡＳの検出パターンとして、上記「Ｆ６，Ｆ６，Ｆ６，２８，２８，ｘｘ」の第１検出パターンに加え、該第１検出パターンを論理反転させた「０９，０９，０９，Ｄ７，Ｄ７，ｙｙ」の第２検出パターンを用意し、２通りの検出パターンを用いてＦＡＳの検出を行う。そして、各ＦＡＳ検出部２２２Ｂは、第１検出パターンに一致するＦＡＳを検出した場合、当該データ列をそのままマトリクススイッチ部２２２Ｄに出力し、第２検出パターンに一致するＦＡＳを検出した場合には、当該データ列を論理反転させてマトリクススイッチ部２２２Ｄに出力する。
【００６３】
全ての物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したＦＡＳ検出部２２２ＢにおいてレーンＩＤが識別され、各々の識別結果がレーン同期検出部２２２Ｃに伝えられると、レーン同期検出部２２２Ｃは、物理レーンと論理レーンの対応表を作成する（Ｓ２０）。物理レーンと論理レーンの対応関係は、レーンＩＤの識別結果より、当該ＦＡＳが送信時に２０の論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のうちのいずれの論理レーンに配置されていたが分かるので、その論理レーンが受信側の物理レーンと対応付けられる。
【００６４】
図１９は、あるシステムの動作環境におけるビットの反転およびレーンの入れ替わりの様子を纏めて示した図である。この図１９の例は、上述の図８に示した送信側で各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を５：１に多重化する場合に対応する。ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号の伝送により、Ｘ偏波のＩ成分およびＱ成分に対応する各データ信号Ｘ＿Ｉ，Ｘ＿Ｑが、Ｙ偏波のＱ成分およびＩ成分に対応する各データ信号Ｙ＿Ｑ，Ｙ＿Ｉと入れ替わり、かつ、Ｘ偏波のＩ成分およびＹ偏波のＱ成分にビットの反転が発生してデータ信号Ｘ＿Ｉ’，Ｙ＿Ｑ’となっている。
【００６５】
図２０は、上記図１９の状況においてレーン同期検出部２２２Ｃで作成される物理レーンと論理レーンの対応表である。例えば、物理レーンＰＬ１は、ビット反転したＹ偏波のＱ成分に対応するデータ信号Ｙ＿Ｑ’に含まれる論理レーンＬＬ１６’に該当し、論理反転部２２２Ａを通過したデータ列の方でレーンＩＤが識別されるので、図２０の対応表では、論理レーンＬＬが１６、論理反転がｏｎとなる。また例えば、物理レーンＰＬ６は、Ｙ偏波のＩ成分に対応するデータ信号Ｙ＿Ｉに含まれる論理レーンＬＬ１１に該当し、論理反転部２２２Ａを通過していないデータ列の方でレーンＩＤが識別されるので、図２０の対応表では、論理レーンＬＬが１１、論理反転がｏｆｆとなる。
【００６６】
上記図１９および図２０とは別の例として、図２１および図２２は、上述の図９に示した送信側で各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を２：１に多重化した後に１０：４に多重化する場合を示している。この場合も、図２１に示すように、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号の伝送により、Ｘ偏波のＩ成分およびＱ成分に対応する各データ信号Ｘ＿Ｉ，Ｘ＿Ｑが、Ｙ偏波のＱ成分およびＩ成分に対応する各データ信号Ｙ＿Ｑ，Ｙ＿Ｉと入れ替わり、かつ、Ｘ偏波のＩ成分およびＹ偏波のＱ成分にビットの反転が発生してデータ信号Ｘ＿Ｉ’，Ｙ＿Ｑ’となっている。この状況において、例えば、物理レーンＰＬ１は、ビット反転したＹ偏波のＱ成分に対応するデータ信号Ｙ＿Ｑ’に含まれる論理レーンＬＬ７’に該当し、論理反転部２２２Ａを通過したデータ列の方でレーンＩＤが識別されるので、図２２の対応表では、論理レーンＬＬが７、論理反転がｏｎとなる。また、物理レーンＰＬ２は、Ｘ偏波のＱ成分に対応するデータ信号Ｘ＿Ｑに含まれる論理レーンＬＬ１９に該当し、論理反転部２２２Ａを通過していないデータ列の方でレーンＩＤが識別されるので、図２２の対応表では、論理レーンＬＬが１９、論理反転がｏｆｆとなる。
【００６７】
上記のようにして物理レーンと論理レーンの対応表が作成されると、レーン同期検出部２２２Ｃは、該対応表で論理レーンの重複が生じているか否かの判定を行う（図１８のＳ３０）。論理レーンの重複は、受信信号処理部２１２の偏波分離回路２１２Ｃ（図１３）での処理において、同じ偏波成分のデータを異なる偏波成分のデータとした場合（同値偏波収束）に発生する可能性がある。このため、レーン同期検出部２２２Ｃは、論理レーンの重複を判定すると、同値偏波収束を検出し、異なる偏波状態への再トラッキング処理を受信信号処理部２１２に指示するための再トラッキング信号を生成する（Ｓ１００，Ｓ１１０）。この再トラッキング信号を受けた受信信号処理部２１２では、偏波分離回路２１２Ｃの最適化が行われ、上記対応表を初期化した後に各ＦＡＳ検出部２２２ＢにおけるＦＡＳの検出処理が再度行われる（Ｓ１２０）。
【００６８】
一方、論理レーンの重複なしが判定されると、同期検出部２２２Ｃは、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したＦＡＳ検出処理を終了し、上記物理レーンと論理レーンの対応表を参照しながら、送信時の状態と異なる論理レーン間の入れ替えをマトリクススイッチ部２２２Ｄに指示する制御信号を生成する（Ｓ４０）。この制御信号によりマトリクススイッチ部２２２Ｄの入出力ポート間の接続状態が切り替えられることで（Ｓ５０）、送信時と同じ論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０に配置されたデータ列（図１９および図２１の右端参照）が、マトリクススイッチ部２２２ＤからＯＴＵｋフレーム再生部２２３に出力される。
【００６９】
ＯＴＵｋフレーム再生部２２３では、各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列が、送信側でのＯＴＬ処理とは逆の手順に従って１６バイト毎に並べ替えられ（Ｓ６０）、また、レーンＩＤに置き換えられていたＦＡＳのバイトが元に戻される（Ｓ７０）。これにより、ＯＴＵｋフレームの同期が確認され（Ｓ８０）、該ＯＴＵｋフレームに格納されたデータ信号がＯＴＵｋフレーム処理部２３に出力される。
【００７０】
以上説明したように本実施形態の光伝送システムによれば、ＯＴＵｋフレームに格納されたデータを複数の論理レーンに並べ替えて、フレーム分割により信号処理の高速化を図ると共に、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されているかを識別可能にするレーンＩＤをＦＡＳの一部に挿入して、多値変調方式の光信号の伝送を行うようにしたことにより、システムの動作環境に依存して受信データに発生するビットの反転およびレーンの入れ替わりを、上記レーンＩＤを利用して早期に検出し、それを確実に補償することが可能になる。
【００７１】
なお、上記実施形態では、多値変調方式としてＤＰ−ＱＰＳＫ方式の一例を挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、偏波多重を用いない多値の位相変調方式（例えば、８ＰＳＫ方式）や、位相と振幅を組み合わせた多値の直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation：ＱＡＭ）方式（例えば、１６ＱＡＭ方式）などにも適用可能である。
【００７２】
図２３および図２４は、１６ＱＡＭ方式を適用した場合に、システムの動作環境に依存して受信データに発生するビットの論理反転および入れ替わりを示している。１６ＱＡＭ方式は、１シンボルあたり４ビット（１６値）の情報を伝送可能であり、送信時のビット状態は、図２３の左上に示すような配置となる。このようなビット配置の光信号が伝送路２を介して送受信されると、システムの動作環境に応じて、直交する軸Ｉ，Ｑの回転が生じる。図２３の左下は、軸Ｉ，Ｑの回転がない正常な受信状態であり、受信データは送信時と同じビット配置となる。
【００７３】
図２３の右下は、軸Ｉ，Ｑが送信状態から１８０°回転したときの受信状態であり、受信データは全てのビットが送信時の状態から反転している。この受信状態では、上述した実施形態の場合と同様にして、識別補償部２２２において、論理反転部２２２Ａにより論理反転されていないデータ列および論理反転されたデータ列のうちので、ＦＡＳが検出された方のデータ列が選択的にマトリクススイッチ部２２２Ｄに出力されることにより、送信時と同じビット配置が実現される。
【００７４】
図２４の左側は、軸Ｉ，Ｑが送信状態から９０°回転したときの受信状態であり、また右側は、軸Ｉ，Ｑが送信状態から２７０°回転したときの受信状態である。該各受信状態では、各ビット位置（レーン）に対してビット反転が個別に発生している。この場合、受信信号処理部２１２におけるＩ成分およびＱ成分の分離処理をやり直すことが必要になる。具体的には、上述した実施形態における識別補償部２２２のレーン同期検出部２２２Ｃが、レーンＩＤの識別結果に異常を検出したときに、Ｉ，Ｑ成分の再分離処理を受信信号処理部２１２に指示する制御信号を生成し、該制御信号を受けた受信信号処理部２１２が、図２５に示すように、偏波分離回路２１２Ｃ、Ｘ偏波用位相同期回路２１２ＤおよびＹ偏波用位相同期回路２１２Ｅを最適化し、Ｉ，Ｑ成分を再分離して９０°位相をずらす処理を行うようにする。
【００７５】
次に、上述した実施形態の応用例について説明する。
ＤＰ−ＱＰＳＫ方式のように偏波多重を用いた多値変調方式では、外部からの影響等によりＸ偏波およびＹ偏波の伝送状態を安定に保つことができずに、受信側でＸ偏波をＹ偏波として誤検出する場合がある。この場合、復号されたビット列は意味をなさないため、当該受信状態の変化をより早期に検出して再トラッキングすることが望まれる。上述した実施形態では、１つのＯＴＵｋフレーム内のＦＡＳに挿入したレーンＩＤを識別して、物理レーンと論理レーンの対応表を作成しているので、該対応表の不一致が確認されるのは１フレーム周期に１回となる。このため、上記のような受信状態の変化を検出できるタイミングは最短で１フレーム時間となる。
【００７６】
上記タイミングを短縮して受信状態の変化をより早期に検出するための応用例として、ここでは、レーンＩＤを使用した検出手法に加えて、トレーニングバイトを用いた検出シーケンスを併用する。図２６は、上記トレーニングバイトを挿入した状態のＯＴＵｋフレームの一例である。図２６の例は、ＯＴＵｋフレームのＲＥＳ（Reserved for future international standardization）に割り当てられるビットを使用してトレーニングバイトを生成する。具体的には、図２６の上段に示す既存のＯＴＵｋフレームのオーバーヘッド部内の斜線付きの領域を並び替えて、１３列および１４列に該当する領域にトレーニングバイトを割り当てている。このトレーニングバイトを割り当てた領域は、ＦＡＳと同様に非スクランブル領域となるように設定する。
【００７７】
上記トレーニングバイトは、例えば、ＯＴＵｋフレームのデータ列を複数の論理レーンに並べ替えたときに、トレーニングバイトが配置される論理レーンがＸ偏波およびＹ偏波のいずれで伝送されるのかを示す偏波情報などを含むのが好ましい。また、上述したレーンＩＤと同様な情報をトレーニングバイトが含んでいてもよい。上記情報は、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）等のコードで保護して、トレーニングバイトの確度を向上させることも可能である。
【００７８】
図２７は、上記トレーニングバイトに対応した識別補償部２２２の構成例を示すブロック図である。この構成例では、上述した実施形態における識別補償部２２２の構成（図１７）について、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したＦＡＳ検出部２２２Ｂに代えて、ＦＡＳだけでなくトレーニングバイトの検出機能を備えたＦＡＳ・トレーニングバイト検出部２２２Ｅが設けられる。なお、ＦＡＳ・トレーニングバイト検出部２２２Ｅ以外の識別補償部２２２の構成は、上述した実施形態の場合と同様である。
【００７９】
上記トレーニングバイトに対応した識別補償部２２２による、ＦＡＳおよびトレーニングバイトの検出シーケンスは、上述した実施形態の場合のＦＡＳの検出シーケンス（図１８）において、各物理レーンに対応したデータ列（論理反転なし、ありの双方）に対し、ＦＡＳに挿入されたレーンＩＤを識別する処理（Ｓ１１，Ｓ１３）と同時に、トレーニングバイトを識別する処理も行うようにすればよい。トレーニングバイトの識別結果が所期の情報とは相違する場合、受信状態の変化を検出して偏波再トラッキングの処理を実行する。
【００８０】
上記のようにしてトレーニングバイトを付加することにより、受信状態の変化を検出するタイミングがＯＴＵｋフレームの１フレーム時間内に２回以上に増えて、検出周期が短縮されるため、Ｘ偏波およびＹ偏波の伝送状態が変化することによる受信状態の変化をより早期に検出して偏波再トラッキングを行うことが可能になる。また、レーンＩＤおよびトレーニングバイトの各識別結果を用いて物理レーンと論理レーンの対応表を作成することができ、対応表の完成までに要する処理時間をより短くすることも可能になる。
【００８１】
なお、上記応用例では、ＯＴＵｋフレームのオーバーヘッド部内の一部領域を並び替え、ＲＥＳに割り当てられるビットを使用してトレーニングバイトを生成する一例を示したが、既存のフレームフォーマットのまま（並べ替えなし）で、ＲＥＳの領域にトレーニングバイトを格納するようにしてもよい。また、ＲＥＳに代えて、ＯＴＵｋフレームのペイロード部に含まれるＦＳ（Fixed Stuff）の領域にトレーニングバイトを格納することも可能である。
【００８２】
以上の実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） １シンボル時間に多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を伝送路に送信する送信ユニットと、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信処理する受信ユニットと、を備えた光伝送システムであって、
前記送信ユニットは、
所定のフレームに格納されたデータ列を、複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、前記フレームのデータ列の先頭が前記フレーム分割後に前記複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されるかを識別可能にするレーンＩＤを、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域に挿入するフレーム分割手段と、
前記フレーム分割手段で複数の論理レーンに並び替えられたデータ列を前記多値変調方式に応じて多重化し、該多重化したデータ信号に従って光を変調して前記多値変調方式の光信号を生成して前記伝送路に送信する光送信手段と、を備え、
前記受信ユニットは、
前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を前記複数の論理レーンと同数の物理レーンに分割する光受信手段と、
前記光受信手段で分割された前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して前記各物理レーンのデータ列が前記各論理レーンのデータ列と同じ状態になるように補償し、該補償後の各論理レーンのデータ列を並べ替えて前記フレームを再生すると共に、前記レーンＩＤを前記非スクランブル領域から取り除くフレーム再生手段と、を備えたことを特徴とする光伝送システム。
【００８３】
（付記２） 付記１に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム分割手段は、ＩＴＵ−Ｔに規定されたＯＴＵｋフレームのＦＡＳに含まれる少なくとも１つのバイトを前記レーンＩＤに置き換えることを特徴とする光伝送システム。
【００８４】
（付記３） 付記２に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列のそれぞれについて、該データ列を論理反転させたデータ列および論理反転させていないデータ列に対して、共通の検出パターンを用いて前記ＦＡＳの検出を行い、当該ＦＡＳに含まれる前記レーンＩＤを識別することを特徴とする光伝送システム。
【００８５】
（付記４） 付記２に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列のそれぞれについて、第１検出パターンおよび該第１検出パターンを論理反転させた第２検出パターンを用いて前記ＦＡＳの検出を行い、当該ＦＡＳに含まれる前記レーンＩＤを識別することを特徴とする光伝送システム。
【００８６】
（付記５） 付記１〜４のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤの識別結果に重複が生じているとき、前記光受信手段に対して再トラッキング処理を指示することを特徴とする光伝送システム。
【００８７】
（付記６） 付記１〜５のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記フレーム分割手段は、前記複数の論理レーンへの１つのフレームデータの並べ替えが終わり、次のフレームデータの並べ替えに移る際に、前のフレームデータの先頭を配置した論理レーンの番号に対して、次のフレームデータの先頭を配置する論理レーンの番号を１つ先に進め、１フレーム毎に論理レーンを回転させることを特徴とする光伝送システム。
【００８８】
（付記７） 付記６に記載の光伝送システムであって、
前記レーンＩＤは、前記フレームの番号に対応した連続値を割り当てることを特徴とする光伝送システム。
【００８９】
（付記８） 付記１〜７のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記光送信手段は、多値の位相変調と偏波多重とを組み合わせた多値変調方式の光信号を生成することを特徴とする光伝送システム。
【００９０】
（付記９） 付記８に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤの識別結果に重複が生じているとき、前記光受信手段に対して異なる偏波状態への再トラッキング処理を指示することを特徴とする光伝送システム。
【００９１】
（付記１０） 付記１〜７のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記光送信手段は、位相と振幅を組み合わせた多値の直交振幅変調方式の光信号を生成することを特徴とする光伝送システム。
【００９２】
（付記１１） 付記１０に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤの識別結果に異常が生じているとき、前記光受信手段に対して同相位相成分および直交位相成分の再分離処理を指示することを特徴とする光伝送システム。
【００９３】
（付記１２） 付記１〜１１のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記フレーム分割手段は、前記フレーム内の前記レーンＩＤを挿入する領域とは異なる予備領域にトレーニングバイトを挿入し、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤおよび前記トレーニングバイトをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出することを特徴とする光伝送システム。
【００９４】
（付記１３） 付記１２に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム分割手段は、前記フレームのオーバーヘッド部内の予備領域を同一列に並び替えて前記トレーニングバイトを挿入することを特徴とする光伝送システム。
【００９５】
（付記１４） 付記１２または１３に記載の光伝送システムであって、
前記トレーニングバイトは、前記フレーム分割後に配置される前記論理レーンが伝送される偏波情報を含むことを特徴とする光伝送システム。
【００９６】
（付記１５） １シンボル時間に多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を伝送路に送信し、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信処理する光伝送方法であって、
所定のフレームに格納されたデータ列を、複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、前記フレームのデータ列の先頭が前記フレーム分割後に前記複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されるかを識別可能にするレーンＩＤを、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域に挿入し、
前記複数の論理レーンに並び替えたデータ列を前記多値変調方式に応じて多重化し、該多重化したデータ信号に従って光を変調して前記多値変調方式の光信号を生成して前記伝送路に送信し、
前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を前記複数の論理レーンと同数の物理レーンに分割し、
前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して前記各物理レーンのデータ列が前記各論理レーンのデータ列と同じ状態になるように補償し、該補償後の各論理レーンのデータ列を並べ替えて前記フレームを再生すると共に、前記レーンＩＤを前記非スクランブル領域から取り除くことを特徴とする光伝送方法。
【符号の説明】
【００９７】
１…ＯＴＵｋ伝送装置
１Ａ…送信ユニット
１Ｂ…受信ユニット
２…伝送路
１１…クライアント信号受信部
１２，２４…クライアント信号処理部
１３，２３…ＯＴＵｋフレーム処理部
１４，２２…ＯＴＬ処理部
１５…光送信部
２１…光受信部
２５…クライアント信号送信部
１４１…レーンＩＤ挿入部
１４２…レーン分配部
１５２…符号化処理部
１５３…ビット多重部
１５４…光送信機
２１１…光受信機
２１２…受信信号処理部
２１２Ａ…ＡＤコンバータ
２１２Ｂ…波形歪み補償回路
２１２Ｃ…偏波分離回路
２１２Ｄ…Ｘ偏波用位相同期回路
２１２Ｅ…Ｙ偏波用位相同期回路
２１２Ｆ…Ｘ偏波用識別回路
２１２Ｅ…Ｙ偏波用識別回路
２１３…復号処理部
２２２…識別補償部
２２２Ａ…論理反転部
２２２Ｂ…ＦＡＳ検出部
２２２Ｃ…レーン同期検出部
２２２Ｄ…マトリクススイッチ部
２２２Ｅ…ＦＡＳ・トレーニングバイト検出部
２２３…ＯＴＵｋフレーム再生部
ＣＬ…クライアント装置
ＬＬ１〜ＬＬ２０…論理レーン
ＰＬ１〜ＰＬ２０…物理レーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレーム分割したデータを多値変調方式の光信号に載せて送受信する光伝送システムおよび光伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、４０ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）や１００Ｇｂｐｓに対応した光伝送システムへの要求が高まっている。該光伝送システムの実現手段として、周波数利用効率や信号対雑音比（Signal-to-Noise Ratio：ＳＮＲ）耐力などに優れた様々な変調方式の採用が模索されており、特に、１シンボル時間（一通報）で多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式が注目されている。例えば、多値の位相変調と偏波多重とを組み合わせた方式や、位相と振幅の組み合わせにより多値の直交振幅変調を行う方式などの検討が盛んである。
【０００３】
上記のような多値変調方式を採用した光伝送システムでは、伝送路の状態などのシステムの動作環境に依存して、受信側で復号される信号が、送信側で変調された原信号とは異なる状態で受信される場合がある。このため、１シンボル時間内でのビットの論理反転および入れ替わりが発生して、送信データを正常に受信できない可能性があることが知られている。
【０００４】
上記のようなビットの論理反転および入れ替わりを検出して補償する技術として、例えば、特許文献１には、偏波多重を用いた多値変調方式の光伝送システムについて、１シンボル時間に伝送するビット数に応じて設定した特定のパターンを有する検出用ビットを送信信号に付与し、該送信信号に従って変調した光信号を光送信器から伝送路に送信し、光受信器において、受信信号に含まれる検出用ビットを用いて、受信データの論理反転またはビットスワップ（ビットの入れ替わり）を検出して補償する方式が開示されている。
【０００５】
また、上記のような送信信号および受信信号の各処理を高速に行うための関連技術として、所要のフレームに格納されたデータを複数の論理レーンに並べ替えてフレーム分割し、それぞれの論理レーン毎に信号処理を行う技術が知られている。このフレーム分割に関して、例えば特許文献２には、複数のフレームのデータを各論理レーンに分割する際に、論理レーンを回転させながらデータの並べ替えを行う手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８９１９４号公報
【特許文献２】米国特許第７３６２７７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に示された従来の補償方式において、検出用ビットのパターンは、論理反転およびビットスワップに依存しないように工夫されており、論理反転に依存しないパターンを受信側で識別することで、ビットスワップの発生状態が検出可能になる。また、ビットスワップに依存しないパターンを受信側で識別することで、論理反転の発生状態が検出可能になる。しかしながら、このような受信側での検出用ビットの処理、つまり、論理反転およびビットスワップのうちの一方に依存しないパターンを識別して、他方の発生状態を検出するという処理は、検出用ビット自体について論理反転およびビットスワップが発生し得るため、処理時間が長くなる。処理時間を短縮するために前述したフレーム分割による信号処理を適用することは有効ではあるが、これにより検出用ビット自体の論理反転およびビットスワップが発生しなくなる訳ではない。このため、従来の補償方式は、受信データに発生した論理反転およびビットスワップを早期に検出して補償することに限界があるという課題がある。
【０００８】
なお、上記従来の補償方式は偏波多重を用いた多値変調方式の光伝送システムを対象としているが、前述したような伝送路の状態などのシステムの動作環境に依存して受信データに発生するビットの論理反転および入れ替わりは、偏波多重を用いていない多値変調方式の光信号を送受信する場合にも発生する可能性があり、それを早期に検出して確実に補償することは、偏波多重が適用されるか否かに関係なく、多値変調方式に対応した光伝送システムに共通する課題である。
【０００９】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、１シンボル時間で多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を送受信する光伝送システムについて、システムの動作環境に依存して受信データに発生するビットの論理反転および入れ替わりを早期に検出して確実に補償できる伝送技術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】
【００１０】
上記の目的を達成するため本発明の一態様は、１シンボル時間に多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を伝送路に送信する送信ユニットと、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信処理する受信ユニットと、を備えた光伝送システムを提供する。前記送信ユニットは、所定のフレームに格納されたデータ列を、複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、前記フレームのデータ列の先頭が前記フレーム分割後に前記複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されるかを識別可能にするレーンＩＤを、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域に挿入するフレーム分割手段と、前記フレーム分割手段で複数の論理レーンに並び替えられたデータ列を前記多値変調方式に応じて多重化し、該多重化したデータ信号に従って光を変調して前記多値変調方式の光信号を生成して前記伝送路に送信する光送信手段と、を備える。また、前記受信ユニットは、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を前記複数の論理レーンと同数の物理レーンに分割する光受信手段と、前記光受信手段で分割された前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して前記各物理レーンのデータ列が前記各論理レーンのデータ列と同じ状態になるように補償し、該補償後の各論理レーンのデータ列を並べ替えて前記フレームを再生すると共に、前記レーンＩＤを前記非スクランブル領域から取り除くフレーム再生手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
上記のような光伝送システムによれば、所定のフレームに格納されたデータを複数の論理レーンに並べ替えて、フレーム分割により信号処理の高速化を図ると共に、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域にレーンＩＤを挿入して、多値変調方式の光信号の伝送を行うようにしたことにより、システムの動作環境に依存して受信データに発生するビットの反転およびレーンの入れ替わりを、上記レーンＩＤを利用して早期に検出し、それを確実に補償することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】光伝送システムの一実施形態における全体構成を示す図である。
【図２】上記実施形態におけるＯＴＵｋ伝送装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】ＯＴＵｋフレームの具体的な構造を示す図である。
【図４】上記実施形態における送信ユニット内のＯＴＬ処理部および光送信部の構成例を示すブロック図である。
【図５】上記実施形態においてレーンＩＤの置き換えが行われたオーバーヘッド部の一例を示す図である。
【図６】上記実施形態におけるＯＴＵｋフレームの分割方法の一例を示した図である。
【図７】上記実施形態において分割したＯＴＵｋフレームを２０個の論理レーンに並べ替える方法を示した図である。
【図８】上記実施形態において各論理レーンのデータ列を多重化する方法を示す図である。
【図９】上記実施形態において各論理レーンのデータ列を多重化する他の方法を示す図である。
【図１０】上記実施形態におけるＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した光送信機の構成例を示すブロック図である。
【図１１】上記実施形態における受信ユニット内の光受信部およびＯＴＬ処理部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】上記実施形態におけるＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した光受信機の構成例を示すブロック図である。
【図１３】上記実施形態におけるＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した受信信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図１４】ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号の送信状態および正常な受信状態を例示した図である。
【図１５】ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号についてビットの反転および入れ替わりが発生した場合の受信状態を例示した図である。
【図１６】ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号の伝送時に発生し得る受信状態の組み合わせ纏めた図である。
【図１７】上記実施形態における識別補償部の回路構成の一例を示すブロック図である。
【図１８】上記実施形態の識別補償部における具体的な処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】図８の多重化方法におけるビットの反転およびレーンの入れ替わりの一例を纏めて示した図である。
【図２０】図１９における物理レーンと論理レーンの対応表を示す図である。
【図２１】図９の多重化方法におけるビットの反転およびレーンの入れ替わりの一例を纏めて示した図である。
【図２２】図２１における物理レーンと論理レーンの対応表を示す図である。
【図２３】１６ＱＡＭ方式の光信号の送信状態および受信状態の一例を示す図である。
【図２４】１６ＱＡＭ方式の光信号の他の受信状態を示す図である。
【図２５】１６ＱＡＭ方式に対応した受信信号処理部の構成例を示すブロック図である。
【図２６】上記実施形態の応用例におけるＯＴＵｋフレームの一例を示す図である。
【図２７】上記応用例における識別補償部の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明による光伝送システムの一実施形態における全体構成を示す図である。
図１において、本実施形態の光伝送システムは、例えば、複数のクライアント装置ＣＬが接続される２つのＯＴＵｋ伝送装置１，１と、該各ＯＴＵｋ伝送装置の間を互いに接続する伝送路２とを備える。
【００１４】
ＯＴＵｋ伝送装置１は、各々に接続されたクライアント装置ＣＬから送られてくるクライアント信号に対して、複数のオーバーヘッド情報等を付加することで、ＯＴＮ（Optical Transport Network）規格のＯＴＵ（Optical channel Transport Unit）ｋに対応したフレーム構造にする。そして、ＯＴＵｋ伝送装置１は、ＯＴＵｋフレームに格納したデータ列を、ＯＴＬ（Optical channel Transport Line）に従って、複数の論理レーン（Logical Lane）からなるデータ列に並び替えてフレーム分割する。このとき、ＯＴＵｋ伝送装置１は、各論理レーンのデータ列に対して、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されているかを、受信側で当該データを処理する際に識別可能にするレーンＩＤを挿入する。なお、上記各論理レーンは、ＯＴＵｋ伝送装置１において扱う高速な送信信号をシリアル−パラレル変換したパラレル信号のそれぞれに相当する。そして、論理レーン数は、パラレル信号数に相当する。更に、ＯＴＵｋ伝送装置１は、各論理レーンのデータ列を、伝送路２に送信する光信号の多値変調方式に応じて多重化し、該多重化した信号を用いて多値変調した光信号を伝送路２に送信する。
【００１５】
また、ＯＴＵｋ伝送装置１は、伝送路２を伝搬した光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を送信側におけるフレーム分割時の論理レーンと同数の物理レーンに分割する。そして、ＯＴＵｋ伝送装置１は、各物理レーンのデータ列に含まれるレーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりの発生状態を判定して、その補償を行う。なお、上記各物理レーンは、受信信号処理を行う回路の構造に依存して決まる物理的なレーンであり、各物理レーンの順番は、送信側における各論理レーンの順番に関係なく任意である。更に、ＯＴＵｋ伝送装置１は、ビットの反転およびレーンの入れ替わりを補償した各データ列を用いてＯＴＵｋフレームを再生し、該ＯＴＵｋフレームに格納されたデータをクライアント信号に変換して対応するクライアント装置ＣＬに送信する。
【００１６】
なお、ＯＴＮは、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）において標準化された光ネットワーク方式である。また、ＯＴＵｋは、ＯＴＮに規定された４０Ｇｂｐｓ対応のＯＴＵ３および１００Ｇｂｐｓ対応のＯＴＵ４のいずれかに該当する。さらに、ＯＴＬは、ＩＴＵ−Ｔで策定中のＧ．７０９において定義されたレーンを利用して信号処理を行う方式である。
【００１７】
図２は、上記ＯＴＵｋ伝送装置１の具体的な構成例を示すブロック図である。
図２において、ＯＴＵｋ伝送装置１は、複数のクライアント装置ＣＬから送られてくるクライアント信号（電気または光）を受けて伝送路２に多値変調方式の光信号を送信する送信ユニット１Ａと、伝送路２を伝搬した多値変調方式の光信号を受信してクライアント装置ＣＬにクライアント信号（電気または光）を送る受信ユニット１Ｂとを備える。
【００１８】
なお、ここでは１つのＯＴＵｋ伝送装置１が、送信ユニット１Ａおよび受信ユニット１Ｂの双方を備える一例を示したが、本発明はこれに限らず、伝送路２の一端に接続するＯＴＵｋ伝送装置１が送信ユニット１Ａを備え、伝送路２の他端に接続するＯＴＵｋ伝送装置１が受信ユニット１Ｂを備えるようにしてもよい。
【００１９】
送信ユニット１Ａは、例えば、複数のクライアント信号受信部１１、クライアント信号処理部１２、ＯＴＵｋフレーム処理部１３、フレーム分割手段としてのＯＴＬ処理部１４、および、光送信手段としての光送信部１５を有する。
【００２０】
各クライアント信号受信部１１は、ＯＴＵｋ伝送装置１に接続される各クライアント装置ＣＬにそれぞれ対応しており、各々のクライアント装置ＣＬから送られてくるクライアント信号を受信する。各クライアント信号受信部１１は、クライアント信号が電気信号の場合、該電気信号をクライアント信号処理部１２に出力し、クライアント信号が光信号の場合には、該光信号を電気信号に変換してクライアント信号処理部１２に出力する。
【００２１】
クライアント信号処理部１２は、各クライアント信号受信部１１からの出力信号の終端処理を行ってＯＴＵｋフレーム処理部１３に出力する。
ＯＴＵｋフレーム処理部１３は、ＯＴＵｋフレーム処理部１３で終端処理された各クライアント信号に対して、ＯＰＵ（Optical channel Payload Unit）に対応したオーバーヘッド情報およびＯＤＵ（Optical channel Data Unit）に対応したオーバーヘッド情報を付加し、更に、ＯＴＵ（Optical channel Transport Unit）ｋに対応したオーバーヘッド情報および誤り訂正（Forward Error Correction：ＦＥＣ）バイトを付加して、各クライアント信号をＯＴＵｋフレーム内に格納する。
【００２２】
図３は、ＯＴＵｋフレームの具体的な構造を示す図である。
図３の上段に示すように、ＯＴＵｋフレームは、１フレームが４０８０バイト×４行で構成される。各行のデータ列は、先頭から順に、オーバーヘッド部、ペイロード部およびＦＥＣ部が配置される。１行目のオーバーヘッド部には、１〜６バイト目にＦＡＳ（Frame Alignment Signal）が格納され、７〜１４バイト目にＯＴＵｋのオーバーヘッド情報（ＯＴＵｋ＿ＯＨ）が格納され、１５〜１６バイト目にＯＰＵ（Optical channel Payload Unit）のオーバーヘッド情報（ＯＰＵ＿ＯＨ）が格納される。２行目以降のオーバーヘッド部には、ＯＤＵ（Optical channel Data Unit）ｋのオーバーヘッド情報（ＯＤＵｋ＿ＯＨ）が格納される。各行のペイロード部には、クライアント信号が格納される。
【００２３】
図３の下段は、１行目のオーバーヘッド部を拡大して示したものである。先頭のＦＡＳは、フレーム同期パターンとして、１〜３バイト目が共通のＯＡ１、４〜６バイト目が共通のＯＡ２、つまり、先頭から順にＯＡ１，ＯＡ１，ＯＡ１，ＯＡ２，ＯＡ２，ＯＡ２のパターンを有する。ＯＡ１は、ＦＷ（Framing Word）として１６進数で「Ｆ６」の固定値（“１１１１０１１０”のビット列）が設定される。また、ＯＡ２は、ＦＷとして１６進数で「２８」の固定値（“００１０１０００”のビット列）が設定される。すなわち、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭に配置されるＦＡＳは、「Ｆ６，Ｆ６，Ｆ６，２８，２８，２８」の固定パターンを持つ。また、このＦＡＳは、スクランブル処理を行わない非スクランブル領域に規定されている。言い換えると、ＯＴＵｋフレームにおけるＦＡＳ以外の領域は、スクランブル処理が可能である。
【００２４】
ＦＡＳに続くＯＴＵｋ＿ＯＨは、７バイト目にＭＦＡＳ（Multi Frame Alignment Signal）が格納され、８〜１０バイト目にＳＭ（Section Monitoring）情報が格納され、１１〜１２バイト目にＧＣＣ（General Communication Channel）情報が格納される。なお、１３〜１４バイト目は、ＲＳＥ（Reserved for future international standardization）であり、未使用である。
【００２５】
図２のＯＴＬ処理部１４は、例えば図４の左上に示すように、レーンＩＤ挿入部１４１、レーン分配部１４２および光送信部インターフェース１４３を有する。
レーンＩＤ挿入部１４１は、ＯＴＵｋフレーム処理部１３から出力される信号の各ＯＴＵｋフレームについて、オーバーヘッド部のＦＡＳに含まれる少なくとも１つのバイトをレーンＩＤに置き換える。このレーンＩＤは、後段のレーン分配部１４２でフレームデータを複数の論理レーンに並べ替えた後に、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が配置される論理レーンを識別可能とする情報である。上記レーンＩＤとしては、例えば、複数のＯＴＵｋフレームの配列順に付されたフレーム番号に対応する連続値を所要の範囲（具体的には、１０進数で０〜２３９の範囲など）で割り当てることが可能である。この場合、後述するレーン分配部１４２での並べ替えの規則性に従うことで、レーンＩＤの連続値に対応するＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が何番目の論理レーンに配置されているかが一意に決まる。
【００２６】
図５は、上記レーンＩＤの置き換えが行われたオーバーヘッド部の一例を示す図である。図５の例では、ＯＴＵｋフレームのオーバーヘッド部におけるＦＡＳの６バイト目の固定値「２８」がレーンＩＤに置き換えられる。前述したようにＦＡＳは非スクランブル領域に規定されているので、受信側において、ＦＡＳを構成する各ビットの入れ替わりが発生することはない。ただし、システムの動作環境により論理反転が発生する可能性はある。このため、後で詳しく説明するように、受信側で上記レーンＩＤの識別処理を行うことにより、レーン分配部１４２での並べ替え処理後にＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が何番目の論理レーンに位置しているかが識別可能になる。
【００２７】
なお、図５には、ＦＡＳの６バイト目の固定値「２８」をレーンＩＤに置き換える一例を示したが、ＦＡＳを構成する６個のバイトのうちのいずれをレーンＩＤに置き換えるかは任意である。また、受信側でＦＡＳのビットパターンを検出することが可能であれば、ＦＡＳを構成する６個のバイトのうちの２つ以上のバイトをレーンＩＤに置き換えてもよい。
【００２８】
図４のレーン分配部１４２は、上記レーンＩＤ挿入部１４１でＦＡＳにレーンＩＤが挿入されたＯＴＵｋフレームを、ＯＴＬに従って、予め定められたバイト数毎に分割し、複数の論理レーンに並び替える。このレーン分配部１４２で複数の論理レーンに並び替えられたデータ列は、光送信部インターフェース１４３を介して、光送信部１５に送られる。
【００２９】
図６は、レーン分配部１４２におけるＯＴＵｋフレームの分割方法の一例を示した図である。この図６の例では、ＯＴＵｋの１つのフレーム（１〜１６３２０バイト）が、１６バイト毎に分割されることにより、２５５ブロック×４行の形に変換される。図中の「１：１６」〜「１６３０５：１６３２０」の表記は、各々のブロックにおける（開始バイトの位置）：（終了バイトの位置）を示している。例えば、左上の「１：１６」と表記されたブロックには、ＯＴＵｋフレームの１バイト目から１６バイト目までが格納されている。なお、ここではＯＴＵｋフレームを１６バイト毎に分割する一例を示したが、ＯＴＵｋフレームを何バイト毎に分割するかは設計事項として任意に決めることが可能である。
【００３０】
図７は、１６バイト毎に分割したＯＴＵｋフレーム（図６）の各ブロックを、２０個の論理レーンに並び替える方法を示した図である。まず、ｎ番目に位置するＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎについて、先頭の「１：１６（ＦＡＳ）」ブロックが、第１論理レーンＬＬ１の第１列＃１に配置され、続く「１７：３２」ブロックが、第２論理レーンＬＬ２の第１列＃１に配置される。以降同様にして、２０番目のブロックである「３０５：３２０」ブロックが、第２０論理レーンＬＬ２０の第１列＃１に配置される。各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０における第１列＃１の全てのブロックが埋まると、右隣の第２列に移り、上記第１列＃１の場合と同様にして、後続のブロックが第１論理レーンＬＬ１の第２列から第２０論理レーンＬＬ２０の第２列まで順番に配置される。この規則に従って、ｎ番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎの全てのブロックの並び替えが行われると、最後の「１６３０５：１６３２０」ブロックは、第２０論理レーンＬＬ２０の第５１列に配置される。上記並べ替えにより、ｎ番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎは、１つの論理レーンが５１ブロックを有する２０個の論理レーンからなるデータ列に変換される。
【００３１】
ここで、ＯＴＵｋフレームは、図３に示した通り、４０８０バイト×４＝１６３２０バイトである。そして、これを１６バイトずつのブロックとしたので、１つのＯＴＵｋフレームのブロック数は、１６３２０を１６で除した、１０２０である。つまり、「１６３０５：１６３２０」ブロックは、１０２０番目のブロックである。いま、論理レーン数を２０としているので、１０２０番目のブロックは、５１列に配置されることとなる。
【００３２】
図７の説明を続ける。ｎ＋１番目に位置するＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎ＋１について、先頭の「１：１６（ＦＡＳ）」ブロックが、１つ前のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎにおける先頭ブロックの位置するレーン番号を１つ進めたレーン、つまり、第２論理レーンＬＬ２の第１列＃１に配置される。続く「１７：３２」ブロックは、第３論理レーンＬＬ３の第１列＃１に配置され、以降同様にして、「２８９：３０４」ブロックが、第２０論理レーンＬＬ２０の第１列＃１に配置される。続く「３０５：３２０」ブロックは、第１列＃１で空きになっている第１論理レーンＬＬ１に配置される。各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０における第１列＃１の全てのブロックが埋まると、右隣の第２列に移り、上記第１列＃１の場合と同様にして、後続のブロックが、第２論理レーンＬＬ２の第２列から第２０論理レーンＬＬ２０の第２列まで順番に配置された後に、第１論理レーンＬＬ１の第２列に配置される。この規則に従い、ｎ＋１番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎ＋１の全てのブロックを並び替えると、最後の「１６３０５：１６３２０」ブロックは、第１論理レーンＬＬ１の第５１列に配置される。
【００３３】
上記のようにレーン分配部１４２によるＯＴＵｋフレームから論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０への並べ替え処理は、１つのＯＴＵｋフレームの並べ替えが終わり、次のＯＴＵｋフレームの並べ替えに移る際に、先頭の「１：１６（ＦＡＳ）」ブロック（図７中の斜線付きブロック）を配置する論理レーンを１つ先に進め、１フレーム毎に論理レーンを回転させるという規則に従って、ＯＴＵｋフレームのフレーム番号順に実行される。図７の例では、ｎ＋２０番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎ＋２０における先頭ブロックが、第２０論理レーンＬＬ２０の第１列＃１に配置されており、ｎ番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎからｎ＋２０番目のＯＴＵｋフレームＦＲ＿ｎ＋２０までの並べ替えにより、第１論理レーンＬＬ１から第２０論理レーンＬＬ２０までのレーン回転が一巡することになる。
【００３４】
なお、ここではＯＴＵｋフレームに格納されたデータを２０個の論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０に分割して並列配置する一例を説明したが、論理レーンの総数（並列数）は、信号処理回路の構成および動作速度に応じて適宜に設定することが可能である。論理レーンの総数を増やせば、動作速度が比較的低速の回路により信号処理を行うことができる。一方、論理レーンの総数を減らせば、回路の簡素化を図ることができる。例えば、ＯＴＵ３に対応したシステムの場合、ＯＴＵｋフレームを４つの論理レーンに分割することが規定されている。ＯＴＵ３では４０Ｇｂｓｐの光信号を送受信するので、１つの論理レーンあたりの動作速度は約１０Ｇｂｓｐとなる。これと同様にして、ＯＴＵ４に対応したシステムについて、ＯＴＵｋフレームを４つの論理レーンに分割した場合、ＯＴＵ４では１００Ｇｂｓｐの光信号を送受信するので、１つの論理レーンあたりの動作速度は２５Ｇｂｓｐ以上となる。このような高速な回路は現時点では非現実的であるため、論理レーンの数を増やして１つの論理レーンあたりの動作速度を抑えるのが有効である。
【００３５】
上記ＯＴＵ３に対応したシステムに関連して、ＯＴＵｋフレームを４つの論理レーンに分割する場合、ＯＴＵｋフレームのオーバーヘッド情報に含まれるＭＦＡＳ（図３参照）の下位２ビットを使用することで、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が４つの論理レーンうちのいずれに論理レーンに配置されているかを識別することは可能である。つまり、上記レーンＩＤの代わりに、既存のＭＦＡＳの下位２ビットを利用し得る。しかし、ＭＦＡＳの下位２ビットの利用は、論理レーンが４つの場合に限られるため、前述したような論理レーンの総数を増やして１つの論理レーンあたりの動作速度を抑えるといった措置をとることができない。ＦＡＳの一部をレーンＩＤに置き換えるという手法は、任意数の論理レーンに対応できるという利点があり、より高速な光信号への対応という観点で非常に有効である。
【００３６】
光送信部１５は、例えば図４の右下に示すように、ＯＴＬ処理部インターフェース１５１、符号化処理部１５２、ビット多重部１５３および光送信機１５４を有する。
符号化処理部１５２は、ＯＴＬ処理部１４から出力される各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列がＯＴＬ処理部インターフェース１５１を介して入力され、該データ列に対して、伝送路２に送信する光信号の多値変調方式に対応した所要の符号化処理を実行する。この符号化処理部１５２は、送信データをスクランブル処理する必要がある場合、ＦＡＳを除いた領域のデータ列を、予め定めたスクランブリングコードを用いてスクランブルすることも可能である。
【００３７】
ビット多重部１５３は、上記符号化処理部１５２で処理された各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を、伝送路２に送信する光信号の多値変調方式に対応させて多重化する。例えば、上記光信号の多値変調方式が、２ビット（４値）の位相変調と偏波多重とを組み合わせたＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）方式の場合、４値の位相変調における同相（In-phase：Ｉ）成分および直交（Quadrature-phase：Ｑ）成分が、Ｘ偏波およびＹ偏波でそれぞれ伝送される。このため、ビット多重部１５３は、各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を４種類のデータ列に多重化することにより、Ｘ偏波のＩ成分に対応したデータ信号Ｘ＿Ｉと、Ｘ偏波のＱ成分に対応したデータ信号Ｘ＿Ｑと、Ｙ偏波のＩ成分に対応したデータ信号Ｙ＿Ｉと、Ｙ偏波のＱ成分に対応したデータ信号Ｙ＿Ｑとを生成する。
【００３８】
図８は、各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を４種類のデータ列に多重化する方法を例示した図である。この図８の例では、論理レーンＬＬ１〜ＬＬ５のデータ列が１つに多重化されてＸ偏波のＩ成分に対応したデータ信号Ｘ＿Ｉが生成され、論理レーンＬＬ６〜ＬＬ１０のデータ列が１つに多重化されてＸ偏波のＱ成分に対応したデータ信号Ｘ＿Ｑが生成される。また、論理レーンＬＬ１１〜ＬＬ１５のデータ列が１つに多重化されてＹ偏波のＩ成分に対応したデータ信号Ｙ＿Ｉが生成され、論理レーンＬＬ１６〜ＬＬ２０のデータ列が１つに多重化されてＹ偏波のＱ成分に対応したデータ信号Ｙ＿Ｑが生成される。このような多重化の方法は、ＩＴＵ−Ｔで規定されているＯＴＬ４．４に対応する。
【００３９】
図９は、各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を４種類のデータ列に多重化する他の方法を例示した図である。この図９の例では、まず、２０の論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０の前後２つずつが多重化される。そして、１０個の論理レーンのデータ列が先頭から順番に４種類のデータ列に振り分けられることで、Ｘ偏波のＩ，Ｑ成分およびＹ偏波のＩ，Ｑ成分にそれぞれ対応したデータ信号が生成される。このような２段階の多重化方法は、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）１００ＧｂＥに規定されているＧｅａｒＢｏｘでのビット多重に対応する。なお、各論理レーンの多重化方法は、図８および図９の例に限定されるものではなく、適用する多値変調方式に対応させた任意の多重化方法を採用することができる。
【００４０】
光送信機１５４は、ビット多重部１５３から出力される各データ信号を用いて多値変調方式の光信号を生成し、該光信号を伝送路２に送信する。
図１０は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した光送信機１５４の構成例を示すブロックである。図１０の構成例において、光送信機１５４は、光源（ＬＤ）１５４Ａ、偏波分離器１５４Ｂ、４つの位相変調器（ＰＭ）１５４Ｃ、２つの位相シフタ１５４Ｄおよび偏波合成器１５４Ｅを含む。この光送信機１５４では、光源１５４Ａから出力される光が偏波分離器１５４Ｂで直交する偏波成分に分離され、Ｘ偏波およびＹ偏波の各光が更に２分岐されて４つの位相変調器１５４Ｃにそれぞれ与えられる。各位相変調器１５４Ｃに入力された光は、ビット多重部１５３から出力される各データ信号Ｘ＿Ｉ，Ｘ＿Ｑ，Ｙ＿Ｉ，Ｙ＿Ｑにそれぞれ従って位相変調される。各位相変調器１５４Ｃで位相変調された光は、各偏波に対応した１組の光のうちの一方の光の位相が位相シフタ１５４Ｄでπ／２シフトされた後に他方の光と合成され、更に、偏波合成器１５４Ｅで各偏波の光が合成される。これによりＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号が光送信機１５４から伝送路２に送信される。
【００４１】
なお、ここでは光送信機１５４の具体的な構成例としてＤＰ−ＱＰＳＫ方式の場合を示したが、光送信機１５４の構成は上記に限らず、伝送路２に送信する光信号の多値変調方式に対応した公知の構成を適用することが可能である。
【００４２】
受信ユニット１Ｂ（図２）は、例えば、光受信手段としての光受信部２１、フレーム再生手段としてのＯＴＬ処理部２２、ＯＴＵｋフレーム処理部２３、クライアント信号処理部２４、および、複数のクライアント信号送信部２５を具備する。
光受信部２１は、例えば図１１の右上に示すように、光受信機２１１、受信信号処理部２１２、復号処理部２１３およびＯＴＬ処理部インターフェース２１４を有する。
【００４３】
光受信機２１１は、伝送路２を伝搬してきた光信号が入力され、該光信号を電気信号に変換して受信信号処理部２１２に出力する。
図１２は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した光受信機２１１の構成例を示すブロックである。図１２の構成例において、光受信機２１１は、局部発振光源（ＬＤ）２１１Ａ、９０°ハイブリッド回路２１１Ｂおよび４つの光検出器（ＰＤ）２１１Ｃを含む。この光受信機２１１では、伝送路２からの光信号と局部発振光源２１１Ａから出力される局部発振光とが９０°ハイブリッド回路２１１Ｂに与えられ、該ハイブリッド回路２１１Ｂの各出力光が各光検出器２１１Ｃで電気信号に変換されて、受信信号処理部２１２に送られる。
【００４４】
受信信号処理部２１２は、光受信機２１１からの出力信号を処理することで、受信した光信号のＸ偏波およびＹ偏波の各Ｉ，Ｑ成分に対応するデータをそれぞれ識別処理する。
図１３は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した受信信号処理部２１２の構成例を示す機能ブロックである。図１３の構成例において、受信信号処理部２１２は、４つのＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２１２Ａ、波形歪み補償回路２１２Ｂ、偏波分離回路２１２Ｃ、Ｘ偏波用位相同期回路２１２Ｄ、Ｙ偏波用位相同期回路２１２Ｅ、Ｘ偏波用識別回路２１２ＦおよびＹ偏波用識別回路２１２Ｇを有する。
【００４５】
この受信信号処理部２１２では、光受信機２１１からの各出力信号が各ＡＤコンバータ２１２ＡでＡＤ変換された後に、波形歪み補償回路２１２Ｂおよび偏波分離回路２１２Ｃに順次与えられ、所要のデジタルフィルタ等を用いた信号処理により、伝送路２における波長分散や偏波モード分散、非線形効果等に起因して生じた受信信号の波形歪みの補償が行われ、該受信信号のＸ偏波およびＹ偏波にそれぞれ対応する成分が分離される。上記波形歪み補償回路２１２Ｂおよび偏波分離回路２１２Ｃでのデジタル信号処理は、後述するＯＴＬ処理部２２から出力される再トラッキング信号を受けて、デジタルフィルタの係数の設定等が変更される。そして、Ｘ偏波用およびＹ偏波用の各位相同期回路２１２Ｄ，２１２ＥにおいてＸ偏波のＩ，Ｑ成分およびＹ偏波のＩ，Ｑ成分の同期がとられ、各々の成分に対応したデータの識別処理が、Ｘ偏波用およびＹ偏波用の各識別回路２１２Ｆ，２１２Ｇで実行される。各識別回路２１２Ｆ，２１２Ｇでの識別結果を示す受信データは、復号処理部２１３（図１１）に伝えられる。
【００４６】
復号処理部２１３は、受信信号処理部２１２から出力されるＸ偏波およびＹ偏波の各受信データを用いて、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式に対応した復号化処理を行うことにより、受信した光信号のＸ偏波およびＹ偏波の各Ｉ，Ｑ成分にそれぞれ対応するデータ列を生成する。また、復号処理部２１３は、復号化した４つのデータ列を、送信側におけるフレーム分割時の論理レーンと同数の第１〜第２０物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したデータ列に分離する。各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０は、復号処理部２１３の回路構造により決まる物理的なレーンである。上記各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列は、ＯＴＬ処理部インターフェース２１４を介して、ＯＴＬ処理部２２に出力される。
【００４７】
上述したように多値変調方式を採用した光伝送システムでは、システムの動作環境に依存して、１シンボル時間内でのビットの反転および入れ替わりが発生する可能性があり、受信側で復号される信号が送信時の原信号とは異なる状態となる場合がある。このため、上記光受信部２１からＯＴＬ処理部２２に出力される各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列は、送信時における各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列とは必ずしも一致しない。これについて上記の例と同様にＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号を伝送する場合を想定して詳しく説明する。
【００４８】
図１４は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号についての１シンボルの送信状態と、該光信号がビットの論理反転および入れ替わり無く正常に伝送された場合の受信状態とを例示した図である。図１４上段の送信状態において、光信号のＸ偏波（またはＹ偏波）は、Ｉ，Ｑ成分の位相により４つの状態Ａ〜Ｄをとる。状態Ａは、Ｉ，Ｑ成分の位相が共に０を示し、図中の実線矢印で示す軸Ｉに対して４５°の方向に対応する。状態Ｂは、Ｉ成分の位相が１、Ｑ成分の位相が０を示す、１３５°の方向に対応する。状態Ｃは、Ｉ，Ｑ成分の位相が共に１を示す、２２５°の方向に対応する。状態Ｄは、Ｉ成分の位相が０、Ｑ成分の位相が１を示す、３１５°の方向に対応する。図１４下段の正常な受信状態においては、図中の実線矢印で示す受信時の軸ＩＲおよび軸ＱＲと、破線矢印で示す送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴとの関係が一致しており、送信時および受信時の４つの状態Ａ〜Ｄが同一になる。
【００４９】
上記図１４に対して、図１５は、ビットの論理反転および入れ替わりが発生した場合の受信状態を例示している。図１５上段の受信状態は、受信時の軸ＩＲおよび軸ＱＲに対して、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴが左回りに９０°回転した関係、すなわち、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴが入れ替わり、かつ、軸ＱＴの方向が反転した関係になっている。このため、受信時の４つの状態α〜δは、送信時の４つの状態Ａ〜Ｄとは相違する。送信時のＩ，Ｑ成分に対応したデータを（Ｉ，Ｑ）で表すと、受信時のデコード状態は（Ｑ’，Ｉ）となる。ただし、Ｑ’は、Ｑが論理反転した値を表し、以降、同様の方法により論理反転値を表記する。
【００５０】
図１５中段に示す受信状態は、受信時の軸ＩＲおよび軸ＱＲに対して、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴが左回りに１８０°回転した関係、すなわち、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴの方向が共に反転した関係になっている。このため、受信時の４つの状態α〜δは、送信時の４つの状態Ａ〜Ｄとは相違し、受信時のデコード状態は（Ｉ’，Ｑ’）となる。また、図１５下段に示す受信状態は、受信時の軸ＩＲおよび軸ＱＲに対して、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴが左回りに２７０°回転した関係、すなわち、送信時の軸ＩＴおよび軸ＱＴが入れ替わり、かつ、軸ＩＴの方向が反転した関係になっている。このため、受信時の４つの状態α〜δは、送信時の４つの状態Ａ〜Ｄとは相違し、受信時のデコード状態は（Ｑ，Ｉ’）となる。
【００５１】
上記のような受信状態の変化は、光送信機１５４内の位相変調器１５４Ｃのバイアス点、偏波分離器１５４Ｂと偏波合成器１５４Ｅの間における光路長差、伝送路２での偏波モード分散、非線形位相雑音、光受信機２１１内での偏波間光路長差、局部発振光源２１１Ａの位相変動、または、受信時の偏波チャネル（Ｘ偏波、Ｙ偏波）の入れ替わりなどが要因となって発生する。図１６は、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号の伝送時に発生し得る受信状態の組み合わせ纏めた図である。このように、Ｘ偏波およびＹ偏波の各Ｉ，Ｑ成分について、ビットの反転および入れ替わりにより、３２通りの受信状態が想定される。
【００５２】
ＯＴＬ処理部２２は、例えば図１１の左下に示すように、光受信部インターフェース２２１、識別補償部２２２およびＯＴＵｋフレーム再生部２２３を有し、上記光受信部２２から出力される各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列が、光受信部インターフェース２２１を介して識別補償部２２２に与えられる。
【００５３】
識別補償部２２２は、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列について、ＦＡＳの検出を行い、該ＦＡＳに含まれるレーンＩＤを識別し、該レーンＩＤに基づいてビットの論理反転および入れ替わりを判定してその補償を行う。図１７は、識別補償部２２２の具体的な回路構成の一例を示すブロック図である。
【００５４】
図１７において、識別補償部２２２は、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列毎に、論理反転部２２２ＡおよびＦＡＳ検出部２２２Ｂをそれぞれ有する。論理反転部２２２Ａは、対応する物理レーンのデータ列を論理反転して、ＦＡＳ検出部２２２Ｂに出力する。ＦＡＳ検出部２２２Ｂは、対応する物理レーンのデータ列と、論理反転部２２２Ａで論理反転されたデータ列とが入力され、各々のデータ例についてＦＡＳの検出を行い、該ＦＡＳの所定位置（上述した図５の例では６バイト目）に挿入されたレーンＩＤを識別する。このＦＡＳ検出部２２２Ｂは、レーンＩＤの識別結果をレーン同期検出部２２２Ｃに伝えると共に、入力される非反転および反転データ列のうちで、ＦＡＳが検出された方のデータ列をマトリクススイッチ部２２２Ｄに出力する。
【００５５】
レーン同期検出部２２２Ｃは、各ＦＡＳ検出部２２２ＢでのレーンＩＤの識別結果を基に、後述する物理レーンと論理レーンの対応表を作成し、送信時の論理レーンの順番に入れ替わりが発生している物理レーンを判定して、該入れ替わりが補償されるようにマトリクススイッチ部２２２Ｄを切り替えるための制御信号を生成する。また、レーン同期検出部２２２Ｃは、各ＦＡＳ検出部２２２ＢでレーンＩＤが正しく識別できない場合や、作成した対応表に論理レーンの重複が発生している場合に、受信信号処理部２１２に対して再トラッキングを要求する信号を出力する。
【００５６】
マトリクススイッチ部２２２Ｄは、物理レーンの数（ここでは２０レーン）に対応した入力ポートおよび該入力ポートと同数の出力ポートを有し、入出力ポート間の接続状態がレーン同期検出部２２２Ｃからの制御信号に従って切り替えられる。
【００５７】
ＯＴＵｋフレーム再生部２２３（図１１）は、識別補償部２２２から出力される、ビットの反転およびレーンの入れ替わりが補償された各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を、送信側でのＯＴＬ処理とは逆に、１６バイト毎に並べ替え、レーンＩＤに置き換えていたＦＡＳのバイトを元に戻すことにより、ＯＴＵｋフレームを再生する。このＯＴＵｋフレーム再生部２２３で再生されたＯＴＵｋフレームは、ＯＴＵｋフレーム処理部２３（図２）に出力され、ＯＴＵｋフレームのオーバーヘッド情報に従ってクライアント信号が生成される。該クライアント信号は、クライアント信号処理部２４およびクライアント信号送信部２５を介して対応するクライアント装置ＣＬに送信される。
【００５８】
ここで、上記識別補償部２２２における具体的な処理の一例を図１８のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
システムの立ち上げ時、または運用中の所要の処理サイクルにおいて、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０のデータ列が識別補償部２２２に与えられると、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したＦＡＳ検出部２２２ＢにおいてＦＡＳの検出処理が開始される。
【００５９】
各々のＦＡＳ検出部２２２ＢでのＦＡＳ検出処理（図１８中のＳ１０）は、物理レーンのデータ列について、ＦＡＳの検出を行い、ＦＡＳの検出によりレーンＩＤを識別できたか否かの判定を行う（Ｓ１１）。また、これと並行して、論理反転部２２２Ａで論理反転されたデータ列についても、ＦＡＳの検出を行い、ＦＡＳの検出によりレーンＩＤを識別できたか否かの判定を行う（Ｓ１２，Ｓ１３）。ＦＡＳの検出パターンは、上述の図５に示したＦＡＳの場合、「ＯＡ１，ＯＡ１，ＯＡ１，ＯＡ２，ＯＡ２，レーンＩＤ」であり、実際のデータは、「Ｆ６，Ｆ６，Ｆ６，２８，２８，ｘｘ」となる。なお、「ｘｘ」はレーンＩＤごとに異なる値をとる。このパターンが、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０において、４０８０×４バイト周期で現れることになる。
【００６０】
論理反転部２２２Ａにより論理反転されていないデータ列、および論理反転されたデータ列のいずれかについてレーンＩＤが識別されると、その識別結果がレーン同期検出部２２２Ｃに伝えられる。このとき、上記２種類のデータ列のうちのレーンＩＤが識別された方のデータ列が選択的にマトリクススイッチ部２２２Ｄに出力される。これにより、システムの動作環境に応じて受信データに発生するビットの反転が補償されることになる。
【００６１】
一方、上記２種類のデータ列の双方について所要周期内にレーンＩＤが識別できなかった場合には、受信信号処理部２１２における検出異常が判断され、その旨がＦＡＳ検出部２２２Ｂからレーン同期検出部２２２Ｃに伝えられる（Ｓ１４，Ｓ１５）。各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したＦＡＳ検出部２２２Ｂのいずれかで検出異常が判断されると、レーン同期検出部２２２Ｃは、波形歪み補償回路２１２Ｂ（図１３）における処理の最適化（具体的には、デジタルフィルタの係数等の見直し）を受信信号処理部２１２に指示するための再トラッキング信号を生成する（Ｓ９０）。受信信号処理部２１２では、レーン同期検出部２２２Ｃからの再トラッキング信号を受けて、波形歪み補償回路２１２Ｂの最適化が行われ、各ＦＡＳ検出部２２２ＢにおけるＦＡＳの検出処理が再度行われる（Ｓ１２０）。
【００６２】
なお、ここでは各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０にそれぞれ対応させて論理反転部２２２Ａを設け、該論理反転部２２２Ａで論理反転されたデータ列と、論理反転されていないデータ列とについて、ＦＡＳの検出を行う一例を示したが、各論理反転部２２２Ａを省略してＦＡＳの検出を行うことも可能である。この場合、各ＦＡＳ検出部２２２Ｂは、ＦＡＳの検出パターンとして、上記「Ｆ６，Ｆ６，Ｆ６，２８，２８，ｘｘ」の第１検出パターンに加え、該第１検出パターンを論理反転させた「０９，０９，０９，Ｄ７，Ｄ７，ｙｙ」の第２検出パターンを用意し、２通りの検出パターンを用いてＦＡＳの検出を行う。そして、各ＦＡＳ検出部２２２Ｂは、第１検出パターンに一致するＦＡＳを検出した場合、当該データ列をそのままマトリクススイッチ部２２２Ｄに出力し、第２検出パターンに一致するＦＡＳを検出した場合には、当該データ列を論理反転させてマトリクススイッチ部２２２Ｄに出力する。
【００６３】
全ての物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したＦＡＳ検出部２２２ＢにおいてレーンＩＤが識別され、各々の識別結果がレーン同期検出部２２２Ｃに伝えられると、レーン同期検出部２２２Ｃは、物理レーンと論理レーンの対応表を作成する（Ｓ２０）。物理レーンと論理レーンの対応関係は、レーンＩＤの識別結果より、当該ＦＡＳが送信時に２０の論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のうちのいずれの論理レーンに配置されていたが分かるので、その論理レーンが受信側の物理レーンと対応付けられる。
【００６４】
図１９は、あるシステムの動作環境におけるビットの反転およびレーンの入れ替わりの様子を纏めて示した図である。この図１９の例は、上述の図８に示した送信側で各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を５：１に多重化する場合に対応する。ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号の伝送により、Ｘ偏波のＩ成分およびＱ成分に対応する各データ信号Ｘ＿Ｉ，Ｘ＿Ｑが、Ｙ偏波のＱ成分およびＩ成分に対応する各データ信号Ｙ＿Ｑ，Ｙ＿Ｉと入れ替わり、かつ、Ｘ偏波のＩ成分およびＹ偏波のＱ成分にビットの反転が発生してデータ信号Ｘ＿Ｉ’，Ｙ＿Ｑ’となっている。
【００６５】
図２０は、上記図１９の状況においてレーン同期検出部２２２Ｃで作成される物理レーンと論理レーンの対応表である。例えば、物理レーンＰＬ１は、ビット反転したＹ偏波のＱ成分に対応するデータ信号Ｙ＿Ｑ’に含まれる論理レーンＬＬ１６’に該当し、論理反転部２２２Ａを通過したデータ列の方でレーンＩＤが識別されるので、図２０の対応表では、論理レーンＬＬが１６、論理反転がｏｎとなる。また例えば、物理レーンＰＬ６は、Ｙ偏波のＩ成分に対応するデータ信号Ｙ＿Ｉに含まれる論理レーンＬＬ１１に該当し、論理反転部２２２Ａを通過していないデータ列の方でレーンＩＤが識別されるので、図２０の対応表では、論理レーンＬＬが１１、論理反転がｏｆｆとなる。
【００６６】
上記図１９および図２０とは別の例として、図２１および図２２は、上述の図９に示した送信側で各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列を２：１に多重化した後に１０：４に多重化する場合を示している。この場合も、図２１に示すように、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式の光信号の伝送により、Ｘ偏波のＩ成分およびＱ成分に対応する各データ信号Ｘ＿Ｉ，Ｘ＿Ｑが、Ｙ偏波のＱ成分およびＩ成分に対応する各データ信号Ｙ＿Ｑ，Ｙ＿Ｉと入れ替わり、かつ、Ｘ偏波のＩ成分およびＹ偏波のＱ成分にビットの反転が発生してデータ信号Ｘ＿Ｉ’，Ｙ＿Ｑ’となっている。この状況において、例えば、物理レーンＰＬ１は、ビット反転したＹ偏波のＱ成分に対応するデータ信号Ｙ＿Ｑ’に含まれる論理レーンＬＬ７’に該当し、論理反転部２２２Ａを通過したデータ列の方でレーンＩＤが識別されるので、図２２の対応表では、論理レーンＬＬが７、論理反転がｏｎとなる。また、物理レーンＰＬ２は、Ｘ偏波のＱ成分に対応するデータ信号Ｘ＿Ｑに含まれる論理レーンＬＬ１９に該当し、論理反転部２２２Ａを通過していないデータ列の方でレーンＩＤが識別されるので、図２２の対応表では、論理レーンＬＬが１９、論理反転がｏｆｆとなる。
【００６７】
上記のようにして物理レーンと論理レーンの対応表が作成されると、レーン同期検出部２２２Ｃは、該対応表で論理レーンの重複が生じているか否かの判定を行う（図１８のＳ３０）。論理レーンの重複は、受信信号処理部２１２の偏波分離回路２１２Ｃ（図１３）での処理において、同じ偏波成分のデータを異なる偏波成分のデータとした場合（同値偏波収束）に発生する可能性がある。このため、レーン同期検出部２２２Ｃは、論理レーンの重複を判定すると、同値偏波収束を検出し、異なる偏波状態への再トラッキング処理を受信信号処理部２１２に指示するための再トラッキング信号を生成する（Ｓ１００，Ｓ１１０）。この再トラッキング信号を受けた受信信号処理部２１２では、偏波分離回路２１２Ｃの最適化が行われ、上記対応表を初期化した後に各ＦＡＳ検出部２２２ＢにおけるＦＡＳの検出処理が再度行われる（Ｓ１２０）。
【００６８】
一方、論理レーンの重複なしが判定されると、同期検出部２２２Ｃは、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したＦＡＳ検出処理を終了し、上記物理レーンと論理レーンの対応表を参照しながら、送信時の状態と異なる論理レーン間の入れ替えをマトリクススイッチ部２２２Ｄに指示する制御信号を生成する（Ｓ４０）。この制御信号によりマトリクススイッチ部２２２Ｄの入出力ポート間の接続状態が切り替えられることで（Ｓ５０）、送信時と同じ論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０に配置されたデータ列（図１９および図２１の右端参照）が、マトリクススイッチ部２２２ＤからＯＴＵｋフレーム再生部２２３に出力される。
【００６９】
ＯＴＵｋフレーム再生部２２３では、各論理レーンＬＬ１〜ＬＬ２０のデータ列が、送信側でのＯＴＬ処理とは逆の手順に従って１６バイト毎に並べ替えられ（Ｓ６０）、また、レーンＩＤに置き換えられていたＦＡＳのバイトが元に戻される（Ｓ７０）。これにより、ＯＴＵｋフレームの同期が確認され（Ｓ８０）、該ＯＴＵｋフレームに格納されたデータ信号がＯＴＵｋフレーム処理部２３に出力される。
【００７０】
以上説明したように本実施形態の光伝送システムによれば、ＯＴＵｋフレームに格納されたデータを複数の論理レーンに並べ替えて、フレーム分割により信号処理の高速化を図ると共に、ＯＴＵｋフレームのデータ列の先頭が複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されているかを識別可能にするレーンＩＤをＦＡＳの一部に挿入して、多値変調方式の光信号の伝送を行うようにしたことにより、システムの動作環境に依存して受信データに発生するビットの反転およびレーンの入れ替わりを、上記レーンＩＤを利用して早期に検出し、それを確実に補償することが可能になる。
【００７１】
なお、上記実施形態では、多値変調方式としてＤＰ−ＱＰＳＫ方式の一例を挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、偏波多重を用いない多値の位相変調方式（例えば、８ＰＳＫ方式）や、位相と振幅を組み合わせた多値の直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation：ＱＡＭ）方式（例えば、１６ＱＡＭ方式）などにも適用可能である。
【００７２】
図２３および図２４は、１６ＱＡＭ方式を適用した場合に、システムの動作環境に依存して受信データに発生するビットの論理反転および入れ替わりを示している。１６ＱＡＭ方式は、１シンボルあたり４ビット（１６値）の情報を伝送可能であり、送信時のビット状態は、図２３の左上に示すような配置となる。このようなビット配置の光信号が伝送路２を介して送受信されると、システムの動作環境に応じて、直交する軸Ｉ，Ｑの回転が生じる。図２３の左下は、軸Ｉ，Ｑの回転がない正常な受信状態であり、受信データは送信時と同じビット配置となる。
【００７３】
図２３の右下は、軸Ｉ，Ｑが送信状態から１８０°回転したときの受信状態であり、受信データは全てのビットが送信時の状態から反転している。この受信状態では、上述した実施形態の場合と同様にして、識別補償部２２２において、論理反転部２２２Ａにより論理反転されていないデータ列および論理反転されたデータ列のうちので、ＦＡＳが検出された方のデータ列が選択的にマトリクススイッチ部２２２Ｄに出力されることにより、送信時と同じビット配置が実現される。
【００７４】
図２４の左側は、軸Ｉ，Ｑが送信状態から９０°回転したときの受信状態であり、また右側は、軸Ｉ，Ｑが送信状態から２７０°回転したときの受信状態である。該各受信状態では、各ビット位置（レーン）に対してビット反転が個別に発生している。この場合、受信信号処理部２１２におけるＩ成分およびＱ成分の分離処理をやり直すことが必要になる。具体的には、上述した実施形態における識別補償部２２２のレーン同期検出部２２２Ｃが、レーンＩＤの識別結果に異常を検出したときに、Ｉ，Ｑ成分の再分離処理を受信信号処理部２１２に指示する制御信号を生成し、該制御信号を受けた受信信号処理部２１２が、図２５に示すように、偏波分離回路２１２Ｃ、Ｘ偏波用位相同期回路２１２ＤおよびＹ偏波用位相同期回路２１２Ｅを最適化し、Ｉ，Ｑ成分を再分離して９０°位相をずらす処理を行うようにする。
【００７５】
次に、上述した実施形態の応用例について説明する。
ＤＰ−ＱＰＳＫ方式のように偏波多重を用いた多値変調方式では、外部からの影響等によりＸ偏波およびＹ偏波の伝送状態を安定に保つことができずに、受信側でＸ偏波をＹ偏波として誤検出する場合がある。この場合、復号されたビット列は意味をなさないため、当該受信状態の変化をより早期に検出して再トラッキングすることが望まれる。上述した実施形態では、１つのＯＴＵｋフレーム内のＦＡＳに挿入したレーンＩＤを識別して、物理レーンと論理レーンの対応表を作成しているので、該対応表の不一致が確認されるのは１フレーム周期に１回となる。このため、上記のような受信状態の変化を検出できるタイミングは最短で１フレーム時間となる。
【００７６】
上記タイミングを短縮して受信状態の変化をより早期に検出するための応用例として、ここでは、レーンＩＤを使用した検出手法に加えて、トレーニングバイトを用いた検出シーケンスを併用する。図２６は、上記トレーニングバイトを挿入した状態のＯＴＵｋフレームの一例である。図２６の例は、ＯＴＵｋフレームのＲＥＳ（Reserved for future international standardization）に割り当てられるビットを使用してトレーニングバイトを生成する。具体的には、図２６の上段に示す既存のＯＴＵｋフレームのオーバーヘッド部内の斜線付きの領域を並び替えて、１３列および１４列に該当する領域にトレーニングバイトを割り当てている。このトレーニングバイトを割り当てた領域は、ＦＡＳと同様に非スクランブル領域となるように設定する。
【００７７】
上記トレーニングバイトは、例えば、ＯＴＵｋフレームのデータ列を複数の論理レーンに並べ替えたときに、トレーニングバイトが配置される論理レーンがＸ偏波およびＹ偏波のいずれで伝送されるのかを示す偏波情報などを含むのが好ましい。また、上述したレーンＩＤと同様な情報をトレーニングバイトが含んでいてもよい。上記情報は、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）等のコードで保護して、トレーニングバイトの確度を向上させることも可能である。
【００７８】
図２７は、上記トレーニングバイトに対応した識別補償部２２２の構成例を示すブロック図である。この構成例では、上述した実施形態における識別補償部２２２の構成（図１７）について、各物理レーンＰＬ１〜ＰＬ２０に対応したＦＡＳ検出部２２２Ｂに代えて、ＦＡＳだけでなくトレーニングバイトの検出機能を備えたＦＡＳ・トレーニングバイト検出部２２２Ｅが設けられる。なお、ＦＡＳ・トレーニングバイト検出部２２２Ｅ以外の識別補償部２２２の構成は、上述した実施形態の場合と同様である。
【００７９】
上記トレーニングバイトに対応した識別補償部２２２による、ＦＡＳおよびトレーニングバイトの検出シーケンスは、上述した実施形態の場合のＦＡＳの検出シーケンス（図１８）において、各物理レーンに対応したデータ列（論理反転なし、ありの双方）に対し、ＦＡＳに挿入されたレーンＩＤを識別する処理（Ｓ１１，Ｓ１３）と同時に、トレーニングバイトを識別する処理も行うようにすればよい。トレーニングバイトの識別結果が所期の情報とは相違する場合、受信状態の変化を検出して偏波再トラッキングの処理を実行する。
【００８０】
上記のようにしてトレーニングバイトを付加することにより、受信状態の変化を検出するタイミングがＯＴＵｋフレームの１フレーム時間内に２回以上に増えて、検出周期が短縮されるため、Ｘ偏波およびＹ偏波の伝送状態が変化することによる受信状態の変化をより早期に検出して偏波再トラッキングを行うことが可能になる。また、レーンＩＤおよびトレーニングバイトの各識別結果を用いて物理レーンと論理レーンの対応表を作成することができ、対応表の完成までに要する処理時間をより短くすることも可能になる。
【００８１】
なお、上記応用例では、ＯＴＵｋフレームのオーバーヘッド部内の一部領域を並び替え、ＲＥＳに割り当てられるビットを使用してトレーニングバイトを生成する一例を示したが、既存のフレームフォーマットのまま（並べ替えなし）で、ＲＥＳの領域にトレーニングバイトを格納するようにしてもよい。また、ＲＥＳに代えて、ＯＴＵｋフレームのペイロード部に含まれるＦＳ（Fixed Stuff）の領域にトレーニングバイトを格納することも可能である。
【００８２】
以上の実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） １シンボル時間に多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を伝送路に送信する送信ユニットと、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信処理する受信ユニットと、を備えた光伝送システムであって、
前記送信ユニットは、
所定のフレームに格納されたデータ列を、複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、前記フレームのデータ列の先頭が前記フレーム分割後に前記複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されるかを識別可能にするレーンＩＤを、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域に挿入するフレーム分割手段と、
前記フレーム分割手段で複数の論理レーンに並び替えられたデータ列を前記多値変調方式に応じて多重化し、該多重化したデータ信号に従って光を変調して前記多値変調方式の光信号を生成して前記伝送路に送信する光送信手段と、を備え、
前記受信ユニットは、
前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を前記複数の論理レーンと同数の物理レーンに分割する光受信手段と、
前記光受信手段で分割された前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して前記各物理レーンのデータ列が前記各論理レーンのデータ列と同じ状態になるように補償し、該補償後の各論理レーンのデータ列を並べ替えて前記フレームを再生すると共に、前記レーンＩＤを前記非スクランブル領域から取り除くフレーム再生手段と、を備えたことを特徴とする光伝送システム。
【００８３】
（付記２） 付記１に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム分割手段は、ＩＴＵ−Ｔに規定されたＯＴＵｋフレームのＦＡＳに含まれる少なくとも１つのバイトを前記レーンＩＤに置き換えることを特徴とする光伝送システム。
【００８４】
（付記３） 付記２に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列のそれぞれについて、該データ列を論理反転させたデータ列および論理反転させていないデータ列に対して、共通の検出パターンを用いて前記ＦＡＳの検出を行い、当該ＦＡＳに含まれる前記レーンＩＤを識別することを特徴とする光伝送システム。
【００８５】
（付記４） 付記２に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列のそれぞれについて、第１検出パターンおよび該第１検出パターンを論理反転させた第２検出パターンを用いて前記ＦＡＳの検出を行い、当該ＦＡＳに含まれる前記レーンＩＤを識別することを特徴とする光伝送システム。
【００８６】
（付記５） 付記１〜４のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤの識別結果に重複が生じているとき、前記光受信手段に対して再トラッキング処理を指示することを特徴とする光伝送システム。
【００８７】
（付記６） 付記１〜５のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記フレーム分割手段は、前記複数の論理レーンへの１つのフレームデータの並べ替えが終わり、次のフレームデータの並べ替えに移る際に、前のフレームデータの先頭を配置した論理レーンの番号に対して、次のフレームデータの先頭を配置する論理レーンの番号を１つ先に進め、１フレーム毎に論理レーンを回転させることを特徴とする光伝送システム。
【００８８】
（付記７） 付記６に記載の光伝送システムであって、
前記レーンＩＤは、前記フレームの番号に対応した連続値を割り当てることを特徴とする光伝送システム。
【００８９】
（付記８） 付記１〜７のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記光送信手段は、多値の位相変調と偏波多重とを組み合わせた多値変調方式の光信号を生成することを特徴とする光伝送システム。
【００９０】
（付記９） 付記８に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤの識別結果に重複が生じているとき、前記光受信手段に対して異なる偏波状態への再トラッキング処理を指示することを特徴とする光伝送システム。
【００９１】
（付記１０） 付記１〜７のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記光送信手段は、位相と振幅を組み合わせた多値の直交振幅変調方式の光信号を生成することを特徴とする光伝送システム。
【００９２】
（付記１１） 付記１０に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤの識別結果に異常が生じているとき、前記光受信手段に対して同相位相成分および直交位相成分の再分離処理を指示することを特徴とする光伝送システム。
【００９３】
（付記１２） 付記１〜１１のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記フレーム分割手段は、前記フレーム内の前記レーンＩＤを挿入する領域とは異なる予備領域にトレーニングバイトを挿入し、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤおよび前記トレーニングバイトをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出することを特徴とする光伝送システム。
【００９４】
（付記１３） 付記１２に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム分割手段は、前記フレームのオーバーヘッド部内の予備領域を同一列に並び替えて前記トレーニングバイトを挿入することを特徴とする光伝送システム。
【００９５】
（付記１４） 付記１２または１３に記載の光伝送システムであって、
前記トレーニングバイトは、前記フレーム分割後に配置される前記論理レーンが伝送される偏波情報を含むことを特徴とする光伝送システム。
【００９６】
（付記１５） １シンボル時間に多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を伝送路に送信し、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信処理する光伝送方法であって、
所定のフレームに格納されたデータ列を、複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、前記フレームのデータ列の先頭が前記フレーム分割後に前記複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されるかを識別可能にするレーンＩＤを、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域に挿入し、
前記複数の論理レーンに並び替えたデータ列を前記多値変調方式に応じて多重化し、該多重化したデータ信号に従って光を変調して前記多値変調方式の光信号を生成して前記伝送路に送信し、
前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を前記複数の論理レーンと同数の物理レーンに分割し、
前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して前記各物理レーンのデータ列が前記各論理レーンのデータ列と同じ状態になるように補償し、該補償後の各論理レーンのデータ列を並べ替えて前記フレームを再生すると共に、前記レーンＩＤを前記非スクランブル領域から取り除くことを特徴とする光伝送方法。
【符号の説明】
【００９７】
１…ＯＴＵｋ伝送装置
１Ａ…送信ユニット
１Ｂ…受信ユニット
２…伝送路
１１…クライアント信号受信部
１２，２４…クライアント信号処理部
１３，２３…ＯＴＵｋフレーム処理部
１４，２２…ＯＴＬ処理部
１５…光送信部
２１…光受信部
２５…クライアント信号送信部
１４１…レーンＩＤ挿入部
１４２…レーン分配部
１５２…符号化処理部
１５３…ビット多重部
１５４…光送信機
２１１…光受信機
２１２…受信信号処理部
２１２Ａ…ＡＤコンバータ
２１２Ｂ…波形歪み補償回路
２１２Ｃ…偏波分離回路
２１２Ｄ…Ｘ偏波用位相同期回路
２１２Ｅ…Ｙ偏波用位相同期回路
２１２Ｆ…Ｘ偏波用識別回路
２１２Ｅ…Ｙ偏波用識別回路
２１３…復号処理部
２２２…識別補償部
２２２Ａ…論理反転部
２２２Ｂ…ＦＡＳ検出部
２２２Ｃ…レーン同期検出部
２２２Ｄ…マトリクススイッチ部
２２２Ｅ…ＦＡＳ・トレーニングバイト検出部
２２３…ＯＴＵｋフレーム再生部
ＣＬ…クライアント装置
ＬＬ１〜ＬＬ２０…論理レーン
ＰＬ１〜ＰＬ２０…物理レーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１シンボル時間に多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を伝送路に送信する送信ユニットと、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信処理する受信ユニットと、を備えた光伝送システムであって、
前記送信ユニットは、
所定のフレームに格納されたデータ列を、複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、前記フレームのデータ列の先頭が前記フレーム分割後に前記複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されるかを識別可能にするレーンＩＤを、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域に挿入するフレーム分割手段と、
前記フレーム分割手段で複数の論理レーンに並び替えられたデータ列を前記多値変調方式に応じて多重化し、該多重化したデータ信号に従って光を変調して前記多値変調方式の光信号を生成して前記伝送路に送信する光送信手段と、を備え、
前記受信ユニットは、
前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を前記複数の論理レーンと同数の物理レーンに分割する光受信手段と、
前記光受信手段で分割された前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して前記各物理レーンのデータ列が前記各論理レーンのデータ列と同じ状態になるように補償し、該補償後の各論理レーンのデータ列を並べ替えて前記フレームを再生すると共に、前記レーンＩＤを前記非スクランブル領域から取り除くフレーム再生手段と、を備えたことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム分割手段は、ＩＴＵ−Ｔに規定されたＯＴＵｋフレームのＦＡＳに含まれる少なくとも１つのバイトを前記レーンＩＤに置き換えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
請求項２に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列のそれぞれについて、該データ列を論理反転させたデータ列および論理反転させていないデータ列に対して、共通の検出パターンを用いて前記ＦＡＳの検出を行い、当該ＦＡＳに含まれる前記レーンＩＤを識別することを特徴とする光伝送システム。
【請求項４】
請求項２に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列のそれぞれについて、第１検出パターンおよび該第１検出パターンを論理反転させた第２検出パターンを用いて前記ＦＡＳの検出を行い、当該ＦＡＳに含まれる前記レーンＩＤを識別することを特徴とする光伝送システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤの識別結果に重複が生じているとき、前記光受信手段に対して再トラッキング処理を指示することを特徴とする光伝送システム。
【請求項６】
１シンボル時間に多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を伝送路に送信し、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信処理する光伝送方法であって、
所定のフレームに格納されたデータ列を、複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、前記フレームのデータ列の先頭が前記フレーム分割後に前記複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されるかを識別可能にするレーンＩＤを、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域に挿入し、
前記複数の論理レーンに並び替えたデータ列を前記多値変調方式に応じて多重化し、該多重化したデータ信号に従って光を変調して前記多値変調方式の光信号を生成して前記伝送路に送信し、
前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を前記複数の論理レーンと同数の物理レーンに分割し、
前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して前記各物理レーンのデータ列が前記各論理レーンのデータ列と同じ状態になるように補償し、該補償後の各論理レーンのデータ列を並べ替えて前記フレームを再生すると共に、前記レーンＩＤを前記非スクランブル領域から取り除くことを特徴とする光伝送方法。
【請求項１】
１シンボル時間に多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を伝送路に送信する送信ユニットと、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信処理する受信ユニットと、を備えた光伝送システムであって、
前記送信ユニットは、
所定のフレームに格納されたデータ列を、複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、前記フレームのデータ列の先頭が前記フレーム分割後に前記複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されるかを識別可能にするレーンＩＤを、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域に挿入するフレーム分割手段と、
前記フレーム分割手段で複数の論理レーンに並び替えられたデータ列を前記多値変調方式に応じて多重化し、該多重化したデータ信号に従って光を変調して前記多値変調方式の光信号を生成して前記伝送路に送信する光送信手段と、を備え、
前記受信ユニットは、
前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を前記複数の論理レーンと同数の物理レーンに分割する光受信手段と、
前記光受信手段で分割された前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して前記各物理レーンのデータ列が前記各論理レーンのデータ列と同じ状態になるように補償し、該補償後の各論理レーンのデータ列を並べ替えて前記フレームを再生すると共に、前記レーンＩＤを前記非スクランブル領域から取り除くフレーム再生手段と、を備えたことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム分割手段は、ＩＴＵ−Ｔに規定されたＯＴＵｋフレームのＦＡＳに含まれる少なくとも１つのバイトを前記レーンＩＤに置き換えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
請求項２に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列のそれぞれについて、該データ列を論理反転させたデータ列および論理反転させていないデータ列に対して、共通の検出パターンを用いて前記ＦＡＳの検出を行い、当該ＦＡＳに含まれる前記レーンＩＤを識別することを特徴とする光伝送システム。
【請求項４】
請求項２に記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列のそれぞれについて、第１検出パターンおよび該第１検出パターンを論理反転させた第２検出パターンを用いて前記ＦＡＳの検出を行い、当該ＦＡＳに含まれる前記レーンＩＤを識別することを特徴とする光伝送システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の光伝送システムであって、
前記フレーム再生手段は、前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤの識別結果に重複が生じているとき、前記光受信手段に対して再トラッキング処理を指示することを特徴とする光伝送システム。
【請求項６】
１シンボル時間に多ビットの情報を伝送可能な多値変調方式の光信号を伝送路に送信し、前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信処理する光伝送方法であって、
所定のフレームに格納されたデータ列を、複数の論理レーンに並び替えてフレーム分割すると共に、前記フレームのデータ列の先頭が前記フレーム分割後に前記複数の論理レーンのうちのいずれの論理レーンに配置されるかを識別可能にするレーンＩＤを、前記フレームのオーバーヘッド部内の非スクランブル領域に挿入し、
前記複数の論理レーンに並び替えたデータ列を前記多値変調方式に応じて多重化し、該多重化したデータ信号に従って光を変調して前記多値変調方式の光信号を生成して前記伝送路に送信し、
前記伝送路を伝搬した前記光信号を受信して電気信号に変換し、該電気信号の復号処理を行って受信データを再生した後、該受信データのビット列を前記複数の論理レーンと同数の物理レーンに分割し、
前記各物理レーンのデータ列に含まれる前記レーンＩＤをそれぞれ識別し、該識別結果に基づいて、前記物理レーン毎にビットの反転およびレーンの入れ替わりを検出して前記各物理レーンのデータ列が前記各論理レーンのデータ列と同じ状態になるように補償し、該補償後の各論理レーンのデータ列を並べ替えて前記フレームを再生すると共に、前記レーンＩＤを前記非スクランブル領域から取り除くことを特徴とする光伝送方法。
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
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【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１１−４２０７（Ｐ２０１１−４２０７Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４６０５６（Ｐ２００９−１４６０５６）
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【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１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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