光伝送装置および光伝送システム
【課題】安価な構成で、光伝送システムの拡張または光伝送路の劣化からの復旧を実現する。
【解決手段】光伝送装置は、光信号生成部、検出部、伝送レート決定部を備える。光信号生成部は、データを伝送する光信号を生成して送信する。検出部は、有効クライアント数を検出する。伝送レート決定部は、有効クライアント数および光受信器において検出される光信号の品質に基づいて、光信号の伝送レートを決定する。
【解決手段】光伝送装置は、光信号生成部、検出部、伝送レート決定部を備える。光信号生成部は、データを伝送する光信号を生成して送信する。検出部は、有効クライアント数を検出する。伝送レート決定部は、有効クライアント数および光受信器において検出される光信号の品質に基づいて、光信号の伝送レートを決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを介して光信号を伝送する光伝送装置および光伝送システム、並びに光ネットワークの運用方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムにおいて伝送距離が長くなると、光信号は減衰する。このため、長距離光伝送システムを構築するためには、光伝送路上に１または複数の光中継ノードが配置される。各光中継ノードは、光信号を増幅する光アンプを備えている。
【０００３】
また、光信号は、光ファイバを介して伝送されると、品質が劣化する。すなわち、光信号の品質は、例えば、光ファイバの波長分散および偏波モード分散などの影響を受けて劣化する。或いは、光受信器において、ＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio、光信号対雑音比）が劣化する。このため、光中継ノードは、光信号を再生するための光再生中継器を備えることがある。
【０００４】
図１（ａ）は、光伝送システムの一例を示す図である。図１（ａ）に示す光伝送システムにおいて、光伝送装置１および光伝送装置２は、光伝送路３により接続されている。光伝送路３は、光ファイバケーブルである。光伝送路３上には、光中継ノード４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられている。各光中継ノード４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれ光信号を増幅する光アンプを備えている。
【０００５】
上記構成の光伝送システムにおいて、光伝送装置１の光送信部は、所定のビットレートの光信号を送信する。光中継ノード４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、この光信号を増幅しながら中継する。そして、光伝送装置２の光受信部は、光伝送路３を介して伝送される光信号を受信する。
【０００６】
図１（ｂ）に示す光伝送システムは、図１（ａ）に示す光伝送システムと比較すると、光伝送路３が延長され、光中継ノード４ｅが追加されている。すなわち、図１（ｂ）に示す光伝送システムは、図１（ａ）に示す光伝送システムと比較すると、スパン数が増加している。ここで、光伝送路３を延長すると、光伝送装置２における光信号の品質（ＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散等）が劣化する。このため、この光伝送システムは、光信号を再生する光再生中継器（Optical Regenerator）５を備える。図１（ｂ）に示す例では、光再生中継器５は、光中継ノード４ｄに接続されている。なお、光再生中継器５は、３Ｒ（Regenerating, Retiming, Reshaping）機能を備える。したがって、光伝送装置２において、光信号の品質は改善する。
【０００７】
図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す光伝送システムにおいて、光中継ノード４ｃ、４ｄ間の光伝送路３の特性が劣化した状態を示している。この場合も、光伝送装置２の光受信部における光信号の品質が劣化する。よって、この光伝送システムにおいても、光伝送装置２において所定の品質を確保するためには、光再生中継器５が接続される。図１（ｃ）に示す例では、光中継ノード４ｃに光再生中継器５が接続されている。
【０００８】
なお、関連する技術として、特許文献１〜５の記載の技術が提案されている。また、非特許文献１には、ビットレート調整可能な光ＯＦＤＭトランスポンダが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−７７９６２号公報
【特許文献２】特開平１０−７５２７９号公報
【特許文献３】特開２００４−３５６７４２号公報
【特許文献４】特表２００８−５３３８２２号公報
【特許文献５】特開２００８−２７８４８８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】OFC/NFOEC2009, NTuB5, Axel Klekamp, Olivier Rival, Annalisa Morea, Roman Dischler, Fred Buchali “Transparent WDM Network with Bitrate Tunable Optical OFDM Transponders”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、光伝送システムの光伝送路の途中に光再生中継器を設けることにより、伝送距離を長くする（すなわち、スパン数を増やす）ことができる。或いは、光再生中継器を接続することにより、光ファイバの劣化を救済することができる。
【００１２】
ただし、光再生中継器は、光信号をいったん電気信号に変換し、その電気信号に対して３Ｒ処理を行う。そして、光再生中継器は、３Ｒ処理後の電気信号を光信号に変換して光伝送路に出力する。すなわち、光再生中継器は、光／電気変換素子および電気／光変換素子を備える。このため、光再生中継器は、高価であり、回路サイズも大きくなる。特に、ＷＤＭ光信号を伝送するＷＤＭネットワークにおいては、光再生中継器は、波長ごとに光／電気変換素子および電気／光変換素子を備えることが好ましく、その場合、光再生中継器は非常に高価になる。
【００１３】
本発明の課題は、安価な構成で光伝送システムの拡張または光伝送路の劣化からの復旧を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１つの態様の光伝送装置は、データを伝送する光信号を生成して送信する光信号生成部と、有効クライアント数を検出する検出部と、前記有効クライアント数および光受信器において検出される前記光信号の品質に基づいて、前記光信号の伝送レートを決定する伝送レート決定部、を備える。
【００１５】
本発明の１つの態様の光伝送システムは、第１の光伝送装置から第２の光伝送装置へ光信号を伝送する。第１の光伝送装置は、有効クライアント数を検出する検出部と、伝送レートを決定する伝送レート決定部と、前記伝送レートでデータを伝送する光信号を生成して送信する光信号生成部、を備える。第２の光伝送装置は、前記光信号の品質を検出する品質検出部と、前記品質検出部による検出結果に基づいて制御情報を生成する生成部と、前記制御情報を前記第１の光伝送装置に通知する通知部、を備える。そして、前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数および前記制御情報に基づいて、前記伝送レートを決定する。
【００１６】
本発明の１つの態様の光ネットワークの運用方法は、第１の光伝送装置から第２の光伝送装置へ光信号を送信し、前記第２の光伝送装置において前記光信号の品質を検出し、前記第１の光伝送装置において有効クライアント数を検出し、前記第１の光伝送装置において、前記有効クライアント数および前記光信号の品質に基づいて、前記光信号の伝送レートを決定する。
【発明の効果】
【００１７】
上述の態様によれば、安価な構成で光伝送システムの拡張または光伝送路の劣化からの復旧を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】光伝送システムの一例を示す図である。
【図２】実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。
【図３】光伝送装置が備える送信部の構成を示す図である。
【図４】光伝送装置が備える受信部の構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態の光伝送装置が備える光送信器の構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態の光伝送装置が備える光受信器の構成を示す図である。
【図７】光信号および制御情報の伝送経路について説明する図である。
【図８】第１の実施形態において伝送レートを決定する処理を示すフローチャートである。
【図９】伝送レートの変更の実施例を示す図である。
【図１０】波長チャネルごとに伝送レートを調整する方法を説明する図である。
【図１１】第２の実施形態の光伝送装置が備える光送信器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図２は、実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。図２に示すように、光伝送システムは、光伝送装置１０、光伝送装置２０、光伝送路３ａ、３ｂ、光中継ノード３１ａ、３２ａ、３３ａ、光中継ノード３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを備える。光伝送装置１０および光伝送装置２０は、光伝送路３ａ、３ｂにより接続されている。光伝送路３ａは、光伝送装置１０から光伝送装置２０へ光信号を伝送する。光伝送路３ｂは、光伝送装置２０から光伝送装置１０へ光信号を伝送する。すなわち、光伝送装置１０、２０は、１組の双方向伝送路により接続されている。なお、光伝送路３ａ、３ｂは、それぞれ光ファイバケーブルである。
【００２０】
光伝送装置１０は、送信部１１および受信部１２を備える。送信部１１は、光信号を生成して光伝送路３ａを介して光伝送装置２０へ送信する。また、受信部１２は、光伝送装置２０から送信される光信号を、光伝送路３ｂを介して受信する。同様に、光伝送装置２０は、送信部２１および受信部２２を備える。送信部２１は、光信号を生成して光伝送路３ｂを介して光伝送装置１０へ送信する。また、受信部２２は、光伝送装置１０から送信される光信号を、光伝送路３ａを介して受信する。
【００２１】
光伝送路３ａ上には、光中継ノード３１ａ、３２ａ、３３ａが設けられている。各光中継ノード３１ａ、３２ａ、３３ａは、それぞれ光伝送路３ａ上の光信号を増幅する光アンプを備えている。同様に、光伝送路３ｂ上には、光中継ノード３１ｂ、３２ｂ、３３ｂが設けられている。各光中継ノード３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは、それぞれ光伝送路３ｂ上の光信号を増幅する光アンプを備えている。なお、光中継ノード３１ａ、３１ｂは、１つの中継装置内に設けられる。同様に、光中継ノード３２ａ、３２ｂは１つの中継装置内に設けられ、光中継ノード３３ａ、３３ｂも１つの中継装置内に設けられる。
【００２２】
上記構成の光伝送システムにおいて、光伝送装置１０、２０は、この実施例では、ＷＤＭ光信号を送信および受信する。この場合、各光中継ノード３１ａ、３２ａ、３３ａ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは、それぞれＷＤＭ光信号を一括して増幅する光アンプを備えることが好ましい。
【００２３】
光伝送装置１０、２０の構成および動作は、基本的に互いにほぼ同じである。したがって、以下の説明では、１つの例として、光伝送装置１０から光伝送装置２０へ光信号を伝送するケースについて説明し、光伝送装置２０から光伝送装置１０へ光信号を伝送するケースについては説明を省略する。
【００２４】
図３は、光伝送装置が備える送信部の構成を示す図である。図３に示す送信部は、図２に示す光伝送装置１０が備える送信部１１、または光伝送装置２０が備える送信部２１に相当する。以下の説明では、図３に示す送信部は、光伝送装置１０が備える送信部１１であるものとする。なお、送信部１１、２１の構成は、互いにほぼ同じである。
【００２５】
送信部１１は、複数の光送信器４１（４１−１〜４１−ｎ）、マルチプレクサ４２、ＯＳＣ送信部４３、光カプラ４４を備える。光送信器４１−１〜４１−ｎは、それぞれクライアントデータを伝送する光信号を生成する。光送信器４１−１〜４１−ｎにより生成される光信号の波長は、互いに異なっている。すなわち、光送信器４１−１、４１−２、４１−３、・・・、４１−ｎは、それぞれ波長λ１、λ２、λ３、・・・、λｎの光信号を生成する。なお、波長λ１〜λｎは、例えば、エルビウム添加光ファイバアンプ（ＥＤＦＡ）の利得帯内に配置される。そして、マルチプレクサ４２は、光送信器４１−１〜４１−ｎにより生成される複数の光信号を多重化してＷＤＭ光信号を生成する。
【００２６】
ＯＳＣ送信部４３は、光伝送システムを制御するための制御情報を生成する。制御情報は、後述する品質情報および／または伝送レート情報を含むようにしてもよい。また、ＯＳＣ送信部４３は、その制御情報を伝送するＯＳＣ光信号を生成する。そして、ＯＳＣ送信部４３は、ＯＳＣ（Optical Supervisory Channel、監視チャネル）を利用してＯＳＣ光信号を送信する。ＯＳＣは、予め決められた所定の波長が割り当てられており、データ信号が配置される波長帯（波長λ１〜λｎが配置されるＥＤＦＡの利得帯）の外に配置される。
【００２７】
なお、図２に示す各光中継ノード３１ａ〜３３ａは、光伝送路３ａ上の光信号からＯＳＣ光信号を抽出する機能を備える。そして、各光中継ノード３１ａ〜３３ａは、ＯＳＣ光信号から制御情報を再生し、その制御情報により指示される動作を実行する。さらに、各光中継ノード３１ａ〜３３ａは、次の光中継ノードまたは光伝送装置へＯＳＣ光信号を送信する。
【００２８】
光カプラ４４は、マルチプレクサ４２から出力されるＷＤＭ光信号にＯＳＣ光信号を追加する。すなわち、送信部１１は、ＷＤＭ光信号およびＯＳＣ光信号を光伝送路３ａへ出力する。なお、マルチプレクサ４２は、光送信器４１−１〜４１−ｎにより生成される複数の光信号およびＯＳＣ光信号を多重化してもよい。この場合、送信部１１は、光カプラ４４を省くことができる。
【００２９】
図４は、光伝送装置が備える受信部の構成を示す図である。図４に示す受信部は、光伝送装置１０が備える受信部１２、または光伝送装置２０が備える受信部２２に相当する。以下の説明では、図４に示す受信部は、光伝送装置２０が備える受信部２２であるものとする。なお、受信部１２、２２の構成は、互いにほぼ同じである。
【００３０】
受信部２２は、光カプラ４５、デマルチプレクサ４６、光受信器４７（４７−１〜４７−ｎ）、ＯＳＣ受信部４８を備える。そして、受信部２２は、図３に示す送信部１１により生成される光信号（ＷＤＭ光信号およびＯＳＣ光信号）を、光伝送路３ａを介して受信する。
【００３１】
光カプラ４５は、入力光信号からＯＳＣ光信号を分離してＯＳＣ受信部４８に導く。また、光カプラ４５は、入力光信号に含まれているＷＤＭ光信号をデマルチプレクサ４６に導く。デマルチプレクサ４６は、ＷＤＭ光信号を波長ごとに分離する。そして、デマルチプレクサ４６は、波長λ１〜λｎの光信号を、それぞれ光受信器４７−１〜４７−ｎに導く。なお、デマルチプレクサ４６は、ＷＤＭ光信号およびＯＳＣ光信号を波長ごとに分離してもよい。この場合、受信部２２は、光カプラ４５を省くことができる。
【００３２】
光受信器４７−１〜４７−ｎは、それぞれ波長λ１〜λｎの光信号からクライアントデータを再生する。ＯＳＣ受信部４８は、ＯＳＣ光信号から制御情報を取得する。この制御情報は、光伝送装置の動作および状態を制御するために使用される。
【００３３】
図２の説明に戻る。図２において、光伝送装置１０は、光信号を利用して伝送するデータの伝送レート（または、ビットレート）を調整する機能を有する。ここで、光伝送システムがＷＤＭ光信号を伝送する場合には、光伝送装置１０は、各波長チャネルの伝送レートを独立して調整することができる。
【００３４】
光伝送装置１０は、光伝送路３ａに設定されるＯＳＣを利用して、送信部１１の伝送レートを光伝送装置２０に通知する。そして、光伝送装置２０の受信部２２は、この通知に従って、光伝送装置１０から送信される光信号を受信してデータを再生する。
【００３５】
光伝送装置２０の受信部２２は、光伝送装置１０から送信される光信号の品質をモニタする。例えば、受信部２２は、入力光信号のＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散の中の少なくとも１つをモニタする。そして、光伝送装置２０は、光伝送路３ｂに設定されるＯＳＣを利用して、モニタ結果を光伝送装置１０に通知する。そうすると、光伝送装置１０の送信部１１は、通知されたモニタ結果に基づいて光信号の伝送レートを決定する。ただし、送信部１１は、光伝送装置２０から通知されるモニタ結果だけではなく、他の要因（例えば、トラヒック量）も考慮して伝送レートを決めることができる。
【００３６】
光伝送システムがＷＤＭ光信号を伝送する場合、対応する１組の光送信器４１と光受信器４７との間で、伝送レート情報および品質情報が通知される。例えば、光送信器４１−１から光受信器４７−１へクライアントデータが送信される場合には、光送信器４１−１は、自分がクライアントデータを送信するための伝送レートを表す伝送レート情報を光受信器４７−１に通知する。また、光受信器４７−１は、光送信器４１−１からの光信号の品質を表す品質情報を光送信器４１−１に通知する。
【００３７】
＜第１の実施形態＞
図５は、第１の実施形態の光伝送装置が備える光送信器の構成を示す図である。図５に示す光送信器４１は、図３に示す光送信器４１−１〜４１−ｎのなかの任意の１つに相当する。そして、光送信器４１は、複数のクライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄ、フレーマー５２、ＣＰＵ５３、クロック生成部５４、送信機モジュール５５を備える。
【００３８】
クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、それぞれクライアント回線を収容するための入力ポートを備える。また、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、対応するクライアント回線を介して受信するクライアントデータを終端するためのインタフェースを提供する。そして、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、対応するクライアント回線のクライアントデータをフレーマー５２に送信する。
【００３９】
クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄが提供するインタフェースは、この実施例では、互いにほぼ同じであるものとする。すなわち、各クライアント回線のクライアントデータのフォーマットおよび伝送レートは、互いにほぼ同じである。
【００４０】
クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、それぞれ、対応するクライアント回線を介してクライアント信号を受信すると、有効クライアントが存在することを検出する。そして、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、有効クライアントの存在を検出すると、有効クライアント信号をＣＰＵ５３に送信する。なお、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、他の契機に基づいてクライアント信号を出力してもよい。例えば、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、入力ポートにクライアント回線のコネクタが接続されたときに有効クライアント信号を出力してもよい。或いは、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、クライアント端末との間でネゴシエーションが成功したときに有効クライアント信号を出力してもよい。
【００４１】
図５に示す光送信器４１は、４個のクライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄを備えるが、クライアントＩ／Ｆの数は特に限定されるものではない。ただし、光送信器４１は、複数のクライアントＩ／Ｆを備えることが好ましい。
【００４２】
フレーマー５２は、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄに対応するバッファメモリ５２ａ〜５２ｄを備える。すなわち、クライアントＩ／Ｆ５１ａは、対応するクライアント回線から受信したクライアントデータをバッファメモリ５２ａに書き込む。同様に、クライアントＩ／Ｆ５１ｂ〜５１ｄは、それぞれ対応するバッファメモリ５２ｂ〜５２ｄにクライアントデータを書き込む。このとき、例えば、クライアントＩ／Ｆ５１ａ、５１ｂのみがクライアント回線からクライアントデータを受信するときは、バッファメモリ５２ａ、５２ｂにクライアントデータが書き込まれ、バッファメモリ５２ｃ、５２ｄにはデータは書き込まれない。
【００４３】
また、フレーマー５２は、クロック生成部５４により生成されるクロック信号を利用して、バッファメモリ５２ａ〜５２ｄからクライアントデータを読み出して送信機モジュール５５に送信する。このとき、フレーマー５２は、クライアントデータを格納している各バッファメモリ５２ａ〜５２ｄから、順番に、クライアントデータを読み出す。例えば、バッファメモリ５２ａ、５２ｂのみにクライアントデータが書き込まれているときは、フレーマー５２は、バッファメモリ５２ａ、５２ｂから交互にクライアントデータを読み出す。このように、フレーマー５２は、シリアライザとして動作する。なお、フレーマー５２は、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄが受信するデータの速度と、送信機モジュール５５が送信するデータの速度との差分を調整するために、例えばダミーデータまたはパディングを生成する機能を備えるようにしてもよい。
【００４４】
ＣＰＵ５３は、有効クライアント数に基づいて、クライアントデータを送信する際の伝送レートを決定する。具体的には、ＣＰＵ５３は、有効クライアント数に基づいてクロック周波数を決定する。ここで、ＣＰＵ５３は、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄにより生成される有効クライアント信号に基づいて有効クライアント数を検出する。例えば、クライアントＩ／Ｆ５１ａ、５１ｂのみがクライアント回線からクライアントデータを受信するときは、クライアントＩ／Ｆ５１ａ、５１ｂは有効クライアント信号を出力し、クライアントＩ／Ｆ５１ｃ、５１ｄは有効クライアント信号を出力しない。この場合、ＣＰＵ５３は、「有効クライアント数＝２」を検出する。
【００４５】
ＣＰＵ５３は、有効クライアント数だけでなく、品質情報にも基づいて伝送レート（すなわち、クロック周波数）を決定する。品質情報は、光信号の品質を表すと共に、光伝送路の特性を表す。また、品質情報は、送信先光伝送装置の光受信器において、受信光信号の品質（または、特性）をモニタすることにより生成される。送信先光伝送装置は、光送信器４１から送信される光信号を受信する光伝送装置であり、図２に示す光伝送装置２０に相当する。そして、送信先光伝送装置は、ＯＳＣを利用して、品質情報を光送信器４１に通知する。
【００４６】
ＣＰＵ５３は、有効クライアント数および品質情報に基づいて決定したクロック周波数を指定するクロック選択信号を生成する。クロック選択信号は、クロック選択部５４に与えられる。また、ＣＰＵ５３は、ＯＳＣを利用して、光信号の伝送レート（または、クロック周波数）を送信先光伝送装置に通知する。
【００４７】
クロック生成部５４は、クロック選択信号により指定されるクロック信号を出力する。ここで、クロック生成部５４は、例えば、互いに発振周波数の異なる複数の発振器を備える。図５に示す例では、クロック生成部５４は、発振器ＣＬＫ１〜ＣＬＫ４を備える。この場合、クロック生成部５４は、クロック選択信号に応じて発振器ＣＬＫ１〜ＣＬＫ４のなかの１つを選択する。そして、クロック生成部５４は、選択した発振器により生成されるクロック信号を出力する。クロック生成部５４により生成されるクロック信号は、フレーマー５２および送信機モジュール５５に与えられる。
【００４８】
フレーマー５２は、クロック生成部５４により生成されるクロック信号を利用して、バッファメモリ５２ａ〜５２ｄからクライアントデータを読み出す。バッファメモリ５２ａ〜５２ｄから読み出されたクライアントデータは、送信機モジュール５５に送信される。
【００４９】
送信機モジュール５５は、バッファメモリ５５ａ、ドライバ５５ｂ、光源（ＬＤ）５５ｃ、光変調器５５ｄを備える。フレーマー５２から出力されるクライアントデータは、バッファメモリ５５ａに書き込まれる。そして、送信機モジュール５５は、クロック生成部５４により生成されるクロック信号を利用して、バッファメモリ５５ａからクライアントデータを読み出す。
【００５０】
ドライバ５５ｂは、バッファメモリ５５ａから読み出されるクライアントデータから駆動信号を生成する。このとき、ドライバ５５ｂは、光変調器５５ｄの変調方式に応じて、クライアントデータから駆動信号を生成する。
【００５１】
光変調器５５ｄは、光源５５ｃから出力されるＣＷ光を、ドライバ５５ｂにより生成される駆動信号で変調することにより、クライアントデータを伝送する光信号を生成する。光変調器５５ｄの変調方式は、特に限定されるものではないが、例えば、ＱＰＳＫまたはＤＱＰＳＫである。また、光変調器５５ｄは、１組の偏波（Ｘ偏波およびＹ偏波）を利用してクライアントデータを送信してもよい。すなわち、光変調器５５ｄは、例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ光信号を送信してもよい。
【００５２】
上記構成の光送信器４１において、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄに接続される各クライアント回線は、例えば、10Gbit/sのクライアントデータを伝送する。この場合、クロック生成部５４が備える発振器ＣＬＫ１〜ＣＬＫ４は、それぞれ下記のクロック信号を生成する。
ＣＬＫ１：バッファメモリから10Gbit/sでデータを読み出すクロック信号
ＣＬＫ２：バッファメモリから20Gbit/sでデータを読み出すクロック信号
ＣＬＫ３：バッファメモリから30Gbit/sでデータを読み出すクロック信号
ＣＬＫ４：バッファメモリから40Gbit/sでデータを読み出すクロック信号
ここで、例えば、クロック信号の１サイクルで、バッファメモリから１ビットのデータを読み出す構成においては、発振器ＣＬＫ１〜ＣＬＫ４の周波数は下記の通りである。
ＣＬＫ１：10GHz
ＣＬＫ２：20GHz
ＣＬＫ３：30GHz
ＣＬＫ４：40GHz
ただし、１クロックサイクルでバッファメモリからｎビットのデータを読み出す構成においては、発振器ＣＬＫ１の発振周波数は10/n GHzである。発振器ＣＬＫ２〜ＣＬＫ４についても同様である。
【００５３】
なお、ＣＰＵ５３は、有効クライアント数を検出する検出部の一例である。また、ＣＰＵ５３は、光信号の伝送レートまたはクロック信号の周波数を決定する伝送レート決定部の一例である。さらに、クロック生成部５４および送信器モジュール５５は、光信号を生成して送信する光信号生成部の一例である。
【００５４】
図６は、第１の実施形態の光伝送装置が備える光受信器の構成を示す図である。図６に示す光受信器４７は、図４に示す光受信器４７−１〜４７−ｎのなかの任意の１つに相当する。
【００５５】
光受信器４７は、デジタルコヒーレント受信器であり、光フロントエンド回路６０、Ａ／Ｄコンバータ６４ａ〜６４ｄ、デジタル信号処理部６５、デコーダ６６を備える。そして、光受信器４７は、図５に示す光送信器４１から送信される光信号を受信する。
【００５６】
光フロントエンド回路６０は、光位相ハイブリッド回路６１、局部光源６２、光検出器６３ａ〜６３ｄを備える。光位相ハイブリッド回路６１は、入力光信号および局部光源６２から出力される局発光を混合することにより、光信号のＩ成分およびＱ成分を得る。この実施例では、変調方式はＤＰ−ＱＰＳＫである。したがって、光位相ハイブリッド回路６１は、入力光信号のＸ偏波のＩ成分、Ｑ成分、および入力光信号のＹ偏波のＩ成分、Ｑ成分を得る。なお、局部光源６２は、図５に示す光送信器４１の光源５５ｃとほぼ同じ波長のＣＷ光を生成する。
【００５７】
光検出器６３ａ〜６３ｄは、それぞれ、直列に接続された１組のフォトダイオードを含み、入力光を表す電気信号を出力する。図６に示す例では、光検出器６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄは、それぞれ、Ｘ偏波のＩ成分、Ｘ偏波のＱ成分、Ｙ偏波のＩ成分、Ｙ偏波のＱ成分を表す電気信号を出力する。
【００５８】
Ａ／Ｄコンバータ６４ａ〜６４ｄは、光検出器６３ａ〜６３ｄから出力される電気信号をそれぞれデジタルデータに変換する。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄは、それぞれ、Ｘ偏波のＩ成分、Ｘ偏波のＱ成分、Ｙ偏波のＩ成分、Ｙ偏波のＱ成分を表すデジタルデータを出力する。
【００５９】
デジタル信号処理部６５は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を備え、Ｘ偏波のＩ成分、Ｑ成分、およびＹ偏波のＩ成分、Ｑ成分を表すデジタルデータからシンボルを再生する。ここで、デジタル信号処理部６５は、データ識別部６５ａ、ＯＳＮＲ算出部６５ｂ、残留分散算出部６５ｃ、ＰＭＤ算出部６５ｄを提供する。データ識別部６５ａ、ＯＳＮＲ算出部６５ｂ、残留分散算出部６５ｃ、ＰＭＤ算出部６５ｄは、例えば、ＤＳＰがソフトウェアプログラムを実行することにより実現される。ただし、データ識別部６５ａ、ＯＳＮＲ算出部６５ｂ、残留分散算出部６５ｃ、ＰＭＤ算出部６５ｄの一部は、ハードウェア回路で実現されてもよい。
【００６０】
データ識別部６５ａは、入力光信号のＸ偏波のＩ成分、Ｑ成分からＸ偏波のシンボルを再生し、入力光信号のＹ偏波のＩ成分、Ｑ成分からＹ偏波のシンボルを再生する。ＱＰＳＫでは、１シンボルは２ビットのデータを伝送する。したがって、ＤＰ−ＱＰＳＫにおいては、データ識別部６５ａは、１セットのデジタルデータから４ビットのデータを再生する。
【００６１】
ＯＳＮＲ算出部６５ｂは、入力光信号のＯＳＮＲを算出する。また、残留分散算出部６５ｃは、入力光信号の残留波長分散を算出する。さらに、ＰＭＤ算出部６５ｄは、入力光信号の偏波モード分散を算出する。ここで、入力光信号のＩ成分およびＱ成分からＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散を算出する方法は、公知である。すなわち、デジタル信号処理部６５は、公知のアルゴリズムを利用して、入力光信号のＩ成分およびＱ成分からＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散を算出することができる。
【００６２】
なお、デジタル信号処理部６５は、必ずしもＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散のすべてを算出する必要はなく、それらのうちの少なくとも１つを算出すればよい。そして、デジタル信号処理部６５は、ＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散の少なくとも１つを含む品質情報を生成する。
【００６３】
デコーダ６６は、デジタル信号処理部６５のデータ識別部６５ａにより再生されたデータを復号する。すなわち、デコーダ６６は、クライアントデータを再生する。
図７は、光信号および制御情報の伝送経路について説明する図である。ここでは、光送信器４１−１から光受信器４７−１へ光伝送路３ａを介して光信号が伝送されるものとする。この光信号は、光送信器４１−１に収容されるクライアント回線のクライアントデータを伝送する。なお、図７においては、光中継ノードは省略されている。
【００６４】
この場合、光受信器４７−１は、光送信器４１−１から送信される光信号の品質を検出する。光信号の品質は、上述したように、ＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散の少なくとも１つである。そして、光受信器４７−１は、検出した品質を表す品質情報を光送信器４１−１に通知する。このとき、光伝送装置２０の送信部２１は、光伝送路３ｂに設定されるＯＳＣを利用して、品質情報を光伝送装置１０へ送信する。そうすると、光伝送装置１０の受信部１２は、ＯＳＣを介して品質情報を受信する。そして、受信部１２は、この品質情報を光送信器４１−１に提供する。
【００６５】
光送信器４１−１は、光送信器４１−１の有効クライアント数および光受信器４７−１から受信する品質情報に基づいて、クライアントデータを伝送する光信号の伝送レートおよびクロック周波数を決定する。そして、光送信器４１−１は、決定した伝送レートで光信号を送信するとともに、伝送レートを表す伝送レート情報を光受信器４７−１に通知する。このとき、光伝送装置１０の送信部１１は、光伝送路３ａに設定されるＯＳＣを利用して、伝送レート情報を光伝送装置２０へ送信する。そうすると、受信部２２は、ＯＳＣを介して伝送レート情報を受信する。そして、受信部２２は、この伝送レート情報を光受信器４７−１に提供する。
【００６６】
光受信器４７−１は、受信した伝送レート情報に従って、受信光信号からデータを再生する。このとき、光受信器４７−１は、伝送レート情報により指示されるクロック周波数のクロック信号を生成する。そして、Ａ／Ｄコンバータ６４ａ〜６４ｄは、このクロック信号を利用してデジタルデータを出力する。また、デジタル信号処理部６５およびデコーダ６６は、このクロック信号を利用して動作する。
【００６７】
なお、光伝送装置２０は、例えば、品質情報を定期的に光伝送装置１０へ送信する。また、光伝送装置１０は、例えば、初期設定時および伝送レートを変更したときに、伝送レート情報を光伝送装置２０へ送信する。
【００６８】
図８は、第１の実施形態において伝送レートを決定する処理を示すフローチャートである。なお、この処理は、各光送信器４１−１〜４１−ｎのＣＰＵ５３によりそれぞれ実行される。また、この処理は、例えば、定期的に実行される。
【００６９】
Ｓ１において、ＣＰＵ５３は、有効クライアント数を検出する。なお、ＣＰＵ５３は、例えば、上述したように、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄから出力される有効クライアント信号を利用して有効クライアント数を検出する。或いは、ＣＰＵ５３は、各クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄに対してクライアント回線が有効か否かを問い合わせることによって、有効クライアント数を検出してもよい。
【００７０】
Ｓ２において、ＣＰＵ５３は、Ｓ１で検出された有効クライアント数に基づいて、最小伝送レートＲminを決定する。ここで、フレーマー５２および送信機モジュール５５においてバッファメモリからデータを読み出すためのクロック信号の周波数は、クライアントデータを伝送する光信号の伝送レートに比例するものとする。この場合、Ｓ２においてＣＰＵ５３は、実質的に、最小クロック周波数を決定する。
【００７１】
Ｓ３において、ＣＰＵ５３は、品質情報を取得する。品質情報は、図７を参照しながら説明したように、光信号を受信する光伝送装置において生成される。そして、ＣＰＵ５３は、ＯＳＣを利用して通知される品質情報を受信する。
【００７２】
Ｓ４において、ＣＰＵ５３は、Ｓ３で取得した品質情報に基づいて、最大伝送レートＲmaxを決定する。すなわち、ＣＰＵ５３は、実質的に、最大クロック周波数を決定する。
Ｓ５において、ＣＰＵ５３は、Ｓ２で決定された最小伝送レート以上かつＳ４で決定された最大伝送レート以下の範囲で、伝送レートを設定できるか否かを判定する。例えば、Ｒmin≦Ｒmaxであれば、ＣＰＵ５３は、伝送レートを設定できると判定する。
【００７３】
伝送レートを設定できるときは、Ｓ６において、ＣＰＵ５３は、クライアントデータを伝送する光信号の伝送レートを決定する。すなわち、ＣＰＵ５３は、実質的に、クロック周波数を決定する。
【００７４】
Ｓ７において、ＣＰＵ５３は、現在の伝送レートと新たに決定した伝送レートとを比較する。そして、伝送レートを変更する場合には、ＣＰＵ５３は、Ｓ８において、新たな伝送レートを表す伝送レート情報を生成する。なお、伝送レート情報は、図７を参照しながら説明したように、ＯＳＣを利用して、光信号を受信する光伝送装置に通知される。なお、伝送レートを変更しないときは、Ｓ８をスキップするようにしてもよい。
【００７５】
Ｓ９において、ＣＰＵ５３は、Ｓ６で決定した伝送レートに対応するクロック信号を選択するためのクロック選択信号を生成する。そうすると、クロック生成部５４は、クロック選択信号に対応する周波数のクロック信号を出力する。
【００７６】
なお、伝送レートを設定できないときは（Ｓ５：Ｎｏ）、ＣＰＵ５３は、Ｓ１０において、警告メッセージを出力する。この警告メッセージは、例えば「伝送レートの調整のみでは、所定の品質を確保できない」を表す。この場合、ネットワーク管理者は、例えば、警告メッセージに応じて、図１に示す光再生中継器５の設置を検討することができる。
【００７７】
一例を示す。なお、以下の説明では、各クライアント回線は、それぞれ10Gbit/sのクライアントデータを伝送するものとする。また、光送信器４１は、光信号の伝送レートとして、10Gbit/s、20Gbit/s、30Gbit/s、40Gbit/sのいずれか１つを選択できるものとする。
【００７８】
上記構成の光送信器４１において、ＣＰＵ５３は、例えば「有効クライアント数＝２」を検出したものとする。この場合、ＣＰＵ５３は、以下のようにして光信号の最小伝送レートＲminを決定する。
Ｒmin＝10Gbit/s×2＝20Gbit/s
すなわち、「有効クライアント数＝２」であるときは、光送信器４１は、光信号の伝送レートとして、20Gbit/s、30Gbit/s、40Gbit/sのいずれか１つを選択できる。
【００７９】
続いて、ＣＰＵ５３は、品質情報に基づいて最大伝送レートＲmaxを決定する。最大伝送レートＲmaxを決定する手順は、以下の通りである。
光受信器４７が受信光信号からクライアントデータを再生するためには、受信光信号が伝送レートに応じて決まる所定のレベルよりも良好な品質を有していることが好ましい。ここで、「クライアントデータを再生」は、例えば、ビット誤り率が所定レベルよりも小さいことを意味する。
【００８０】
受信品質の耐力は、伝送レートに応じて変化する。すなわち、伝送レートが低いときは耐力の条件は緩やかであり、伝送レートが高いときは耐力の条件は厳しい。例えば、伝送レートが２倍になると、ＯＳＮＲ耐力は3dB増加する。また、伝送レートが２倍になると、偏波モード分散耐力は２分の１になる。さらに、伝送レートが２倍になると、残留波長分散耐力は４分の１になる。
【００８１】
光送信器４１は、例えば、ＯＳＮＲ、偏波モード分散、残留波長分散についての耐力と伝送レートとの対応関係を格納するテーブルを有している。そして、ＣＰＵ５３は、品質情報を取得すると、そのテーブルを参照して最大伝送レートを決定する。例えば、伝送レートと残留波長分散耐力との対応関係が、下記の通りであるとする。
10Gbit/s：200ps/nm
20Gbit/s：50ps/nm
30Gbit/s：22ps/nm
40Gbit/s：12ps/nm
このとき、例えば、光受信器４７により検出された残留波長分散が20ps/nmであるものとする。そして、この検出結果は、品質情報としてＣＰＵ５３に通知される。そうすると、ＣＰＵ５３は、「残留波長分散＝20ps/nm」に基づいて、最大伝送レートを決定する。このケースでは、検出された残留波長分散（20ps/nm）は、30Gbit/sに対応する耐力（22ps/nm）を満足するが、40Gbit/sに対応する耐力（12ps/nm）を超えている。すなわち、この場合、ＣＰＵ５３は、伝送レートが30Gbit/sであれば、光受信器４７はクライアントデータを再生できるが、伝送レートが40Gbit/sであれば、光受信器４７はクライアントデータを再生できない、と判定する。したがって、ＣＰＵ５３は、通知された残留波長分散に対して「最大伝送レート＝30Gbit/s」と決定する。
【００８２】
ＣＰＵ５３は、ＯＳＮＲおよび偏波モード分散に対してもそれぞれ最大伝送レートを決定する。そして、ＣＰＵ５３は、３つの最大伝送レートの中で最も小さい値を選択する。例えば、ＯＳＮＲ、偏波モード分散、残留波長分散に対応する最大伝送レートが、それぞれ30Gbit/s、40Gbit/s、30Gbit/sであれば、「30Gbit/s」が選択される。この手順によれば、ＯＳＮＲ、偏波モード分散、残留波長分散のすべてについて耐力を満足するように最大伝送レートが決定される。
【００８３】
なお、「最大伝送レート＝30Gbit/s」である場合、光送信器４１は、光信号の伝送レートとして10Gbit/s、20Gbit/s、30Gbit/sのいずれか１つを選択できる。
続いて、ＣＰＵ５３は、Ｓ２の最小伝送レートおよびＳ４の最大伝送レートに基づいて、光信号の伝送レートを決定する。具体的には、ＣＰＵ５３は、「Ｓ２の最小伝送レート以上」および「Ｓ４の最大伝送レート以下」という２つの条件を満たす伝送レートを選択する。この実施例では、「Ｓ２の最小伝送レート以上」に対応する選択可能な伝送レートは、以下通りである。
20Gbit/s、30Gbit/s、40Gbit/s
また、「Ｓ４の最大伝送レート以下」に対応する選択可能な伝送レートは、以下通りである。
10Gbit/s、20Gbit/s、30Gbit/s
上述の２つの条件を満たす伝送レートは、「20Gbit/s」および「30Gbit/s」である。したがって、ＣＰＵ５３は、「20Gbit/s」または「30Gbit/s」のいずれか一方を選択することができる。なお、Ｓ６において選択可能な伝送レートが複数ある場合、ＣＰＵ５３は、予め決められている通信ポリシに基づいて１つの伝送レートを選択してもよい。例えば、光送信器４１（および、光受信器４７）の消費電力を小さくするためには、選択可能な伝送レートの中で最小の伝送レート（上述の例では、20Gbit/s）を選択してもよい。
【００８４】
このように、第１の実施形態においては、光送信器４１は、有効クライアント数および光信号の受信品質に基づいて伝送レートを決定する。したがって、第１の実施形態においては、光ネットワークの柔軟な運用が可能になる。なお、既存の光ネットワークは、光信号の伝送レートは固定されているので、光ネットワークの柔軟な運用は困難である。
【００８５】
図９は、伝送レートの変更の実施例を示す。この例では、図９（ａ）に示すように、光伝送装置１０の光送信器４１から光伝送装置２０の光受信器４７へ光信号が伝送されているものとする。また、光送信器４１は、２本のクライアント回線を収容しているものとする。すなわち、「有効クライアント数＝２」であり、クライアントデータの総トラヒック量は、20Gbit/sである。ただし、光送信器４１は、40Gbit/sの光信号を送信するものとする。すなわち、図９（ａ）において、光信号の伝送レートが40Gbit/sであっても、光伝送装置２０の受信光信号の品質は良好である。
【００８６】
上記構成の光伝送システムにおいて、図９（ｂ）に示すように、光伝送装置１０、２０間の光伝送路３を延長するものとする。そして、光送信器４１は、図９（ａ）に示す運用状態と同様に、40Gbit/sの光信号を送信する。
【００８７】
光受信器４７は、受信光信号の品質（ＯＳＮＲ、偏波モード分散、残留波長分散）をモニタする。そして、光伝送装置２０は、光受信器４７により検出された品質を表す品質情報を光送信器４１に通知する。このとき、光受信器４７により検出された品質は、伝送レートが40Gbit/sであるときの耐力を超えているものとする。そうすると、光送信器４１は、クライアントデータの総トラヒック量を満足し、且つ、光受信器４７における受信耐力を満足するように、光信号の伝送レートを低下させる。この実施例では、光送信器４１は、光信号の伝送レートを40Gbit/sから20Gbit/sに低下させている。
【００８８】
図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す光伝送システムにおいて、光伝送路３の品質が劣化した状態を示している。この場合、光受信器４７により検出される受信光信号の品質（ＯＳＮＲ、偏波モード分散、または残留波長分散）が劣化する。そして、光送信器４１は、光伝送装置２０からの通知により、光伝送路３の品質の劣化を認識する。そうすると、光送信器４１は、図９（ｂ）に示す例と同様に、光信号の伝送レートを低下させる。
【００８９】
ここで、図１および図９に示す光伝送システムを比較する。図１に示す光伝送システムにおいては、光伝送装置１、２間の光信号の伝送レートは固定である。例えば、光伝送装置１の光送信部が10Gbit/sのクライアント回線を４本収容可能である場合は、光送信部に実際に接続されているクライアント回線の本数にかかわらず、光信号の伝送レートは40Gbit/sである。このため、図１（ｂ）に示すように、光伝送路３を延長し、光伝送装置２における受信品質が、40Gbit/sに対応する耐力を超えると、光伝送システムに光再生中継器５を設ける必要が生じる。また、図１（ｃ）に示すように光伝送路が劣化した場合も同様に、光伝送システムに光再生中継器５を設ける必要が生じる。
【００９０】
これに対して、第１の実施形態の光伝送システムにおいては、光伝送装置１０、２０間の光信号の伝送レートは可変である。具体的には、光送信器４１と光受信器４７との間の光信号の伝送レートは可変である。そして、図９（ｂ）に示すように、光伝送路３を延長したときに、光伝送装置２２における受信品質が、40Gbit/sに対応する耐力を超えたとすると、光送信器４１は、伝送レートを低下させる。具体的には、光送信器４１は、上述したように、クライアントデータの総トラヒック量を満足し、且つ、光受信器４７における受信耐力を満足するように、光信号の伝送レートを低下させる。したがって、第１の実施形態の光伝送システムにおいては、図１に示す光再生中継器５を設けることなく、光伝送路のスパン数を増やすことができる。また、図９（ｃ）に示すように光伝送路が劣化した場合も同様に、光再生中継器５を設けることなく、伝送レートを低下させることで光伝送システムを復旧させることができる。
【００９１】
図１０は、波長チャネルごとに伝送レートを調整する方法を説明する図である。図１０に示す例では、光伝送装置１０から光伝送装置２０Ａ、２０Ｂに光信号が伝送される。ここで、光送信器４１−１は波長λ１の光信号を生成し、光送信器４１−２は波長λ２の光信号を生成する。また、光伝送装置１０は、波長λ１の光信号および波長λ２の光信号を含むＷＤＭ光信号を送信する。そして、光中継ノード４ｃは、波長λ１の光信号を光伝送装置２０Ａに導き、波長λ２の光信号を光伝送装置２０Ｂに導く。なお、光中継ノード４ｃは、例えば、ＷＳＳ（Wavelength Selective Switch）を備える。
【００９２】
この場合、光受信器４７ａは、受信光信号の品質を表す品質情報を光送信器４１−１に通知する。そうすると、光送信器４１−１は、光送信器４１−１の有効クライアント数および光受信器４７ａからの通知に基づいて、波長λ１の光信号の伝送レートを決定する。同様に、光受信器４７ｂは、受信光信号の品質を表す品質情報を光送信器４１−２に通知する。そうすると、光送信器４１−２は、光送信器４１−２の有効クライアント数および光受信器４７ｂからの通知に基づいて、波長λ２の光信号の伝送レートを決定する。
【００９３】
このように、第１の実施形態の光伝送システムは、波長チャネル毎にそれぞれ伝送レートを調整することができる。したがって、たとえば、ＷＤＭ光信号の中の一部の波長チャネルのみを拡張する場合には、その波長チャネルの伝送レートのみを調整すればよい。また、ＷＤＭ光信号の中の一部の波長チャネルのみが設定されている区間の光伝送路が劣化した場合は、その波長チャネルの伝送レートのみを調整すればよい。例えば、図１０に示す光中継ノード４ｄ、４ｅ間の光伝送路３が劣化した場合には、波長チャネルλ２の伝送レートのみを調整すればよい。
【００９４】
ただし、複数の波長チャネルを含むＷＤＭパスが設定されているスパンが劣化した場合は、そのスパン上の複数のチャネルすべてに対して伝送レートを調整するネゴシエーションが実行される。例えば、運用系およびプロテクション系を備える光伝送システムにおいて、運用系の光伝送路のあるスパンが劣化したときは、その劣化スパンを介して伝送されている光信号は、いったんプロテクション系に導かれる。このとき、光伝送システムは、運用系からプロテクション系への切替えの直前の運用系における品質情報を光信号の送信元の光伝送装置に通知する。そして、送信元の光伝送装置は、光伝送システムがプロテクション系を利用して動作している期間に、品質情報に応じて伝送レートを調整する。このとき、送信元の光伝送装置において、上記劣化スパンを通過するすべてのチャネルに対して伝送レートの調整を実行する。その後、光伝送システムは、プロテクション系から運用系への切替えを行い、運用系で通信を再開する。
【００９５】
このように、第１の実施形態の光伝送装置または光ネットワーク運用方法によれば、光伝送システムを拡張する際に、必要に応じて品質要求を満足するように伝送レートを下げることができる。このため、光再生中継器を追加することなく（或いは、少ない光再生中継器で）光伝送システムを拡張できる。同様に、光再生中継器を追加することなく（或いは、少ない光再生中継器で）、光伝送路の劣化から復旧が可能になる。したがって、光伝送システムの拡張または光伝送路の劣化からの復旧を、安価な構成で実現できる。
【００９６】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、光伝送装置は、伝送レートに応じてクロック周波数を決定する。これに対して、第２の実施形態では、光伝送システムはＯＦＤＭを採用し、光伝送装置は伝送レートに応じて使用するサブキャリアの本数を決定する。すなわち、第２の実施形態では、使用するサブキャリアの本数を変えることにより、伝送レートが調整される。
【００９７】
図１１は、第２の実施形態の光伝送装置が備える光送信器の構成を示す図である。第２の実施形態の光送信器４１は、複数のクライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄ、フレーマー７０、ＣＰＵ５３、クロック生成部５４、送信機モジュール５５を備える。なお、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００９８】
ＣＰＵ５３は、第２の実施形態では、サブキャリア選択信号を生成する。すなわち、ＣＰＵ５３は、有効クライアント数および品質情報に基づいて、サブキャリア選択信号を生成する。すなわち、第２の実施形態において、ＣＰＵ５３は、図８に示すＳ１〜Ｓ８を実行した後、サブキャリア選択信号を生成する。
【００９９】
光送信器４１は、例えば、予め決められた所定数のサブキャリアを使用できるものとする。この例では、例えば、８本のサブキャリアが用意されているものとする。また、光送信器４１は、光信号の伝送レートとして10Gbit/s、20Gbit/s、30Gbit/s、40Gbit/sのいずれか１つを選択できるものとする。そして、ＣＰＵ５３は、Ｓ６で決定した伝送レートに対応するサブキャリア選択信号を出力する。具体的には、ＣＰＵ５３は、伝送レートが10Gbit/sのときは２本のサブキャリアを選択し、伝送レートが20Gbit/sのときは４本のサブキャリアを選択し、伝送レートが30Gbit/sのときは６本のサブキャリアを選択し、伝送レートが40Gbit/sのときは８本のサブキャリアを選択するサブキャリア選択信号を出力する。
【０１００】
フレーマー７０は、サブキャリア生成部７１、マッピング部７２、ＩＦＦＴ部７３を備える。フレーマー７０は、図５に示すフレーマー５２と同様に、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄから出力されるクライアントデータを一時的に格納するバッファメモリ５２ａ〜５２ｄを備えてもよい。
【０１０１】
サブキャリア生成部７１は、サブキャリア選択信号により指定される本数の有効サブキャリアを生成する。マッピング部７２は、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄから出力されるクライアントデータを、サブキャリア生成部７１により生成される対応するサブキャリアにマッピングする。これにより、複数のサブキャリアデータが生成される。そして、ＩＦＦＴ部７３は、マッピング部７２の出力データに対して逆フーリエ変換を実行することにより、時間領域データを生成する。
【０１０２】
第２の実施形態の送信機モジュール５５は、Ｄ／Ａコンバータ５５ｅ、ドライバ５５ｆ、光源５５ｃ、光変調器５５ｄを備える。Ｄ／Ａコンバータ５５ｅは、フレーマー７０において生成される時間領域データを、アナログ信号に変換する。ドライバ５５ｆは、光変調器５５ｄの変調方式に応じて、Ｄ／Ａコンバータ５５ｅの出力信号から駆動信号を生成する。そして、光変調器５５ｄは、光源５５ｃから出力されるＣＷ光を、ドライバ５５ｆにより生成される駆動信号で変調することにより、クライアントデータを伝送する光信号を生成する。
【０１０３】
第２の実施形態の光受信器は、第１の実施形態と同様に、対応する光送信器から伝送レート情報を受信する。また、第２の実施形態の光受信器は、特に図示しないが、マッピング部７２、ＩＦＦＴ部７３に対応する逆マッピング部およびＦＦＴ部を備える。そして、逆マッピング部およびＦＦＴ部は、伝送レート情報に応じてクライアントデータを再生する。さらに、第２の実施形態の光受信器は、第１の実施形態と同様に、品質情報を生成して光送信器へ通知する。
【０１０４】
このように、第２の実施形態においては、使用するサブキャリアの本数を変えることにより、伝送レートが調整される。したがって、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、光伝送システムの拡張または光伝送路の劣化からの復旧を、安価な構成で実現できる。
【０１０５】
＜変形例＞
図５〜図１１を参照しながら説明した実施例では、光受信器から光送信器へ品質情報が通知され、光送信器がその品質情報を利用して伝送レートを決定する。しかし、発明に係る光伝送システムは、この方式に限定されるものではない。すなわち、例えば、光受信器は、光信号の品質を検出し、その品質に対応する最大伝送レートを決定してもよい。この場合、光受信器は、例えばＯＳＣを利用して、最大伝送レートを光送信器に通知する。そうすると、光送信器は、図８のフローチャートにおいて、Ｓ３〜Ｓ４の処理の代わりに、最大伝送レートを表す情報を受信することになる。このように、発明に係る光伝送システムは、光受信器で検出した光信号の品質に基づいて生成される制御情報（品質情報、最大伝送レートを表す情報を含む）を送信側に通知し、光送信器がその制御情報を利用して伝送レートを決定してもよい。
【０１０６】
また、図５〜図１１を参照しながら説明した実施例では、各クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄが受信するクライアントデータのビットレートが互いにほぼ同じである。しかし、発明に係る光伝送装置は、この構成に限定されるものではない。すなわち、各クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄが受信するクライアントデータのビットレートは、互いにほぼ同じでなくてもよい。この場合、ＣＰＵ５３は、たとえば、各クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄの有効ビットレートの総和（すなわち、クライアントデータの総トラヒック量）を検出する。そして、ＣＰＵ５３は、有効ビットレートの総和および品質情報に基づいて、伝送レートを決定する。
【符号の説明】
【０１０７】
３（３ａ、３ｂ） 光伝送路
１０、２０ 光伝送装置
１１、２１ 送信部
１２、２２ 受信部
４１（４１−１〜４１−ｎ） 光送信器
４７（４７−１〜４７−ｎ） 光受信器
５１（５１−１〜５１−ｎ） クライアントＩ／Ｆ
５３ ＣＰＵ
５４ クロック生成部
５５ｂ ドライバ
５５ｄ 光変調器
６５ デジタル信号処理部
６５ｂ ＯＳＮＲ算出部
６５ｃ 残留分散算出部
６５ｄ ＰＭＤ算出部
７１ サブキャリア生成部
７２ マッピング部
７３ 逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを介して光信号を伝送する光伝送装置および光伝送システム、並びに光ネットワークの運用方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムにおいて伝送距離が長くなると、光信号は減衰する。このため、長距離光伝送システムを構築するためには、光伝送路上に１または複数の光中継ノードが配置される。各光中継ノードは、光信号を増幅する光アンプを備えている。
【０００３】
また、光信号は、光ファイバを介して伝送されると、品質が劣化する。すなわち、光信号の品質は、例えば、光ファイバの波長分散および偏波モード分散などの影響を受けて劣化する。或いは、光受信器において、ＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio、光信号対雑音比）が劣化する。このため、光中継ノードは、光信号を再生するための光再生中継器を備えることがある。
【０００４】
図１（ａ）は、光伝送システムの一例を示す図である。図１（ａ）に示す光伝送システムにおいて、光伝送装置１および光伝送装置２は、光伝送路３により接続されている。光伝送路３は、光ファイバケーブルである。光伝送路３上には、光中継ノード４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられている。各光中継ノード４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれ光信号を増幅する光アンプを備えている。
【０００５】
上記構成の光伝送システムにおいて、光伝送装置１の光送信部は、所定のビットレートの光信号を送信する。光中継ノード４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、この光信号を増幅しながら中継する。そして、光伝送装置２の光受信部は、光伝送路３を介して伝送される光信号を受信する。
【０００６】
図１（ｂ）に示す光伝送システムは、図１（ａ）に示す光伝送システムと比較すると、光伝送路３が延長され、光中継ノード４ｅが追加されている。すなわち、図１（ｂ）に示す光伝送システムは、図１（ａ）に示す光伝送システムと比較すると、スパン数が増加している。ここで、光伝送路３を延長すると、光伝送装置２における光信号の品質（ＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散等）が劣化する。このため、この光伝送システムは、光信号を再生する光再生中継器（Optical Regenerator）５を備える。図１（ｂ）に示す例では、光再生中継器５は、光中継ノード４ｄに接続されている。なお、光再生中継器５は、３Ｒ（Regenerating, Retiming, Reshaping）機能を備える。したがって、光伝送装置２において、光信号の品質は改善する。
【０００７】
図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す光伝送システムにおいて、光中継ノード４ｃ、４ｄ間の光伝送路３の特性が劣化した状態を示している。この場合も、光伝送装置２の光受信部における光信号の品質が劣化する。よって、この光伝送システムにおいても、光伝送装置２において所定の品質を確保するためには、光再生中継器５が接続される。図１（ｃ）に示す例では、光中継ノード４ｃに光再生中継器５が接続されている。
【０００８】
なお、関連する技術として、特許文献１〜５の記載の技術が提案されている。また、非特許文献１には、ビットレート調整可能な光ＯＦＤＭトランスポンダが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−７７９６２号公報
【特許文献２】特開平１０−７５２７９号公報
【特許文献３】特開２００４−３５６７４２号公報
【特許文献４】特表２００８−５３３８２２号公報
【特許文献５】特開２００８−２７８４８８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】OFC/NFOEC2009, NTuB5, Axel Klekamp, Olivier Rival, Annalisa Morea, Roman Dischler, Fred Buchali “Transparent WDM Network with Bitrate Tunable Optical OFDM Transponders”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、光伝送システムの光伝送路の途中に光再生中継器を設けることにより、伝送距離を長くする（すなわち、スパン数を増やす）ことができる。或いは、光再生中継器を接続することにより、光ファイバの劣化を救済することができる。
【００１２】
ただし、光再生中継器は、光信号をいったん電気信号に変換し、その電気信号に対して３Ｒ処理を行う。そして、光再生中継器は、３Ｒ処理後の電気信号を光信号に変換して光伝送路に出力する。すなわち、光再生中継器は、光／電気変換素子および電気／光変換素子を備える。このため、光再生中継器は、高価であり、回路サイズも大きくなる。特に、ＷＤＭ光信号を伝送するＷＤＭネットワークにおいては、光再生中継器は、波長ごとに光／電気変換素子および電気／光変換素子を備えることが好ましく、その場合、光再生中継器は非常に高価になる。
【００１３】
本発明の課題は、安価な構成で光伝送システムの拡張または光伝送路の劣化からの復旧を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１つの態様の光伝送装置は、データを伝送する光信号を生成して送信する光信号生成部と、有効クライアント数を検出する検出部と、前記有効クライアント数および光受信器において検出される前記光信号の品質に基づいて、前記光信号の伝送レートを決定する伝送レート決定部、を備える。
【００１５】
本発明の１つの態様の光伝送システムは、第１の光伝送装置から第２の光伝送装置へ光信号を伝送する。第１の光伝送装置は、有効クライアント数を検出する検出部と、伝送レートを決定する伝送レート決定部と、前記伝送レートでデータを伝送する光信号を生成して送信する光信号生成部、を備える。第２の光伝送装置は、前記光信号の品質を検出する品質検出部と、前記品質検出部による検出結果に基づいて制御情報を生成する生成部と、前記制御情報を前記第１の光伝送装置に通知する通知部、を備える。そして、前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数および前記制御情報に基づいて、前記伝送レートを決定する。
【００１６】
本発明の１つの態様の光ネットワークの運用方法は、第１の光伝送装置から第２の光伝送装置へ光信号を送信し、前記第２の光伝送装置において前記光信号の品質を検出し、前記第１の光伝送装置において有効クライアント数を検出し、前記第１の光伝送装置において、前記有効クライアント数および前記光信号の品質に基づいて、前記光信号の伝送レートを決定する。
【発明の効果】
【００１７】
上述の態様によれば、安価な構成で光伝送システムの拡張または光伝送路の劣化からの復旧を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】光伝送システムの一例を示す図である。
【図２】実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。
【図３】光伝送装置が備える送信部の構成を示す図である。
【図４】光伝送装置が備える受信部の構成を示す図である。
【図５】第１の実施形態の光伝送装置が備える光送信器の構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態の光伝送装置が備える光受信器の構成を示す図である。
【図７】光信号および制御情報の伝送経路について説明する図である。
【図８】第１の実施形態において伝送レートを決定する処理を示すフローチャートである。
【図９】伝送レートの変更の実施例を示す図である。
【図１０】波長チャネルごとに伝送レートを調整する方法を説明する図である。
【図１１】第２の実施形態の光伝送装置が備える光送信器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図２は、実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。図２に示すように、光伝送システムは、光伝送装置１０、光伝送装置２０、光伝送路３ａ、３ｂ、光中継ノード３１ａ、３２ａ、３３ａ、光中継ノード３１ｂ、３２ｂ、３３ｂを備える。光伝送装置１０および光伝送装置２０は、光伝送路３ａ、３ｂにより接続されている。光伝送路３ａは、光伝送装置１０から光伝送装置２０へ光信号を伝送する。光伝送路３ｂは、光伝送装置２０から光伝送装置１０へ光信号を伝送する。すなわち、光伝送装置１０、２０は、１組の双方向伝送路により接続されている。なお、光伝送路３ａ、３ｂは、それぞれ光ファイバケーブルである。
【００２０】
光伝送装置１０は、送信部１１および受信部１２を備える。送信部１１は、光信号を生成して光伝送路３ａを介して光伝送装置２０へ送信する。また、受信部１２は、光伝送装置２０から送信される光信号を、光伝送路３ｂを介して受信する。同様に、光伝送装置２０は、送信部２１および受信部２２を備える。送信部２１は、光信号を生成して光伝送路３ｂを介して光伝送装置１０へ送信する。また、受信部２２は、光伝送装置１０から送信される光信号を、光伝送路３ａを介して受信する。
【００２１】
光伝送路３ａ上には、光中継ノード３１ａ、３２ａ、３３ａが設けられている。各光中継ノード３１ａ、３２ａ、３３ａは、それぞれ光伝送路３ａ上の光信号を増幅する光アンプを備えている。同様に、光伝送路３ｂ上には、光中継ノード３１ｂ、３２ｂ、３３ｂが設けられている。各光中継ノード３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは、それぞれ光伝送路３ｂ上の光信号を増幅する光アンプを備えている。なお、光中継ノード３１ａ、３１ｂは、１つの中継装置内に設けられる。同様に、光中継ノード３２ａ、３２ｂは１つの中継装置内に設けられ、光中継ノード３３ａ、３３ｂも１つの中継装置内に設けられる。
【００２２】
上記構成の光伝送システムにおいて、光伝送装置１０、２０は、この実施例では、ＷＤＭ光信号を送信および受信する。この場合、各光中継ノード３１ａ、３２ａ、３３ａ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは、それぞれＷＤＭ光信号を一括して増幅する光アンプを備えることが好ましい。
【００２３】
光伝送装置１０、２０の構成および動作は、基本的に互いにほぼ同じである。したがって、以下の説明では、１つの例として、光伝送装置１０から光伝送装置２０へ光信号を伝送するケースについて説明し、光伝送装置２０から光伝送装置１０へ光信号を伝送するケースについては説明を省略する。
【００２４】
図３は、光伝送装置が備える送信部の構成を示す図である。図３に示す送信部は、図２に示す光伝送装置１０が備える送信部１１、または光伝送装置２０が備える送信部２１に相当する。以下の説明では、図３に示す送信部は、光伝送装置１０が備える送信部１１であるものとする。なお、送信部１１、２１の構成は、互いにほぼ同じである。
【００２５】
送信部１１は、複数の光送信器４１（４１−１〜４１−ｎ）、マルチプレクサ４２、ＯＳＣ送信部４３、光カプラ４４を備える。光送信器４１−１〜４１−ｎは、それぞれクライアントデータを伝送する光信号を生成する。光送信器４１−１〜４１−ｎにより生成される光信号の波長は、互いに異なっている。すなわち、光送信器４１−１、４１−２、４１−３、・・・、４１−ｎは、それぞれ波長λ１、λ２、λ３、・・・、λｎの光信号を生成する。なお、波長λ１〜λｎは、例えば、エルビウム添加光ファイバアンプ（ＥＤＦＡ）の利得帯内に配置される。そして、マルチプレクサ４２は、光送信器４１−１〜４１−ｎにより生成される複数の光信号を多重化してＷＤＭ光信号を生成する。
【００２６】
ＯＳＣ送信部４３は、光伝送システムを制御するための制御情報を生成する。制御情報は、後述する品質情報および／または伝送レート情報を含むようにしてもよい。また、ＯＳＣ送信部４３は、その制御情報を伝送するＯＳＣ光信号を生成する。そして、ＯＳＣ送信部４３は、ＯＳＣ（Optical Supervisory Channel、監視チャネル）を利用してＯＳＣ光信号を送信する。ＯＳＣは、予め決められた所定の波長が割り当てられており、データ信号が配置される波長帯（波長λ１〜λｎが配置されるＥＤＦＡの利得帯）の外に配置される。
【００２７】
なお、図２に示す各光中継ノード３１ａ〜３３ａは、光伝送路３ａ上の光信号からＯＳＣ光信号を抽出する機能を備える。そして、各光中継ノード３１ａ〜３３ａは、ＯＳＣ光信号から制御情報を再生し、その制御情報により指示される動作を実行する。さらに、各光中継ノード３１ａ〜３３ａは、次の光中継ノードまたは光伝送装置へＯＳＣ光信号を送信する。
【００２８】
光カプラ４４は、マルチプレクサ４２から出力されるＷＤＭ光信号にＯＳＣ光信号を追加する。すなわち、送信部１１は、ＷＤＭ光信号およびＯＳＣ光信号を光伝送路３ａへ出力する。なお、マルチプレクサ４２は、光送信器４１−１〜４１−ｎにより生成される複数の光信号およびＯＳＣ光信号を多重化してもよい。この場合、送信部１１は、光カプラ４４を省くことができる。
【００２９】
図４は、光伝送装置が備える受信部の構成を示す図である。図４に示す受信部は、光伝送装置１０が備える受信部１２、または光伝送装置２０が備える受信部２２に相当する。以下の説明では、図４に示す受信部は、光伝送装置２０が備える受信部２２であるものとする。なお、受信部１２、２２の構成は、互いにほぼ同じである。
【００３０】
受信部２２は、光カプラ４５、デマルチプレクサ４６、光受信器４７（４７−１〜４７−ｎ）、ＯＳＣ受信部４８を備える。そして、受信部２２は、図３に示す送信部１１により生成される光信号（ＷＤＭ光信号およびＯＳＣ光信号）を、光伝送路３ａを介して受信する。
【００３１】
光カプラ４５は、入力光信号からＯＳＣ光信号を分離してＯＳＣ受信部４８に導く。また、光カプラ４５は、入力光信号に含まれているＷＤＭ光信号をデマルチプレクサ４６に導く。デマルチプレクサ４６は、ＷＤＭ光信号を波長ごとに分離する。そして、デマルチプレクサ４６は、波長λ１〜λｎの光信号を、それぞれ光受信器４７−１〜４７−ｎに導く。なお、デマルチプレクサ４６は、ＷＤＭ光信号およびＯＳＣ光信号を波長ごとに分離してもよい。この場合、受信部２２は、光カプラ４５を省くことができる。
【００３２】
光受信器４７−１〜４７−ｎは、それぞれ波長λ１〜λｎの光信号からクライアントデータを再生する。ＯＳＣ受信部４８は、ＯＳＣ光信号から制御情報を取得する。この制御情報は、光伝送装置の動作および状態を制御するために使用される。
【００３３】
図２の説明に戻る。図２において、光伝送装置１０は、光信号を利用して伝送するデータの伝送レート（または、ビットレート）を調整する機能を有する。ここで、光伝送システムがＷＤＭ光信号を伝送する場合には、光伝送装置１０は、各波長チャネルの伝送レートを独立して調整することができる。
【００３４】
光伝送装置１０は、光伝送路３ａに設定されるＯＳＣを利用して、送信部１１の伝送レートを光伝送装置２０に通知する。そして、光伝送装置２０の受信部２２は、この通知に従って、光伝送装置１０から送信される光信号を受信してデータを再生する。
【００３５】
光伝送装置２０の受信部２２は、光伝送装置１０から送信される光信号の品質をモニタする。例えば、受信部２２は、入力光信号のＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散の中の少なくとも１つをモニタする。そして、光伝送装置２０は、光伝送路３ｂに設定されるＯＳＣを利用して、モニタ結果を光伝送装置１０に通知する。そうすると、光伝送装置１０の送信部１１は、通知されたモニタ結果に基づいて光信号の伝送レートを決定する。ただし、送信部１１は、光伝送装置２０から通知されるモニタ結果だけではなく、他の要因（例えば、トラヒック量）も考慮して伝送レートを決めることができる。
【００３６】
光伝送システムがＷＤＭ光信号を伝送する場合、対応する１組の光送信器４１と光受信器４７との間で、伝送レート情報および品質情報が通知される。例えば、光送信器４１−１から光受信器４７−１へクライアントデータが送信される場合には、光送信器４１−１は、自分がクライアントデータを送信するための伝送レートを表す伝送レート情報を光受信器４７−１に通知する。また、光受信器４７−１は、光送信器４１−１からの光信号の品質を表す品質情報を光送信器４１−１に通知する。
【００３７】
＜第１の実施形態＞
図５は、第１の実施形態の光伝送装置が備える光送信器の構成を示す図である。図５に示す光送信器４１は、図３に示す光送信器４１−１〜４１−ｎのなかの任意の１つに相当する。そして、光送信器４１は、複数のクライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄ、フレーマー５２、ＣＰＵ５３、クロック生成部５４、送信機モジュール５５を備える。
【００３８】
クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、それぞれクライアント回線を収容するための入力ポートを備える。また、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、対応するクライアント回線を介して受信するクライアントデータを終端するためのインタフェースを提供する。そして、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、対応するクライアント回線のクライアントデータをフレーマー５２に送信する。
【００３９】
クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄが提供するインタフェースは、この実施例では、互いにほぼ同じであるものとする。すなわち、各クライアント回線のクライアントデータのフォーマットおよび伝送レートは、互いにほぼ同じである。
【００４０】
クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、それぞれ、対応するクライアント回線を介してクライアント信号を受信すると、有効クライアントが存在することを検出する。そして、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、有効クライアントの存在を検出すると、有効クライアント信号をＣＰＵ５３に送信する。なお、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、他の契機に基づいてクライアント信号を出力してもよい。例えば、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、入力ポートにクライアント回線のコネクタが接続されたときに有効クライアント信号を出力してもよい。或いは、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、クライアント端末との間でネゴシエーションが成功したときに有効クライアント信号を出力してもよい。
【００４１】
図５に示す光送信器４１は、４個のクライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄを備えるが、クライアントＩ／Ｆの数は特に限定されるものではない。ただし、光送信器４１は、複数のクライアントＩ／Ｆを備えることが好ましい。
【００４２】
フレーマー５２は、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄに対応するバッファメモリ５２ａ〜５２ｄを備える。すなわち、クライアントＩ／Ｆ５１ａは、対応するクライアント回線から受信したクライアントデータをバッファメモリ５２ａに書き込む。同様に、クライアントＩ／Ｆ５１ｂ〜５１ｄは、それぞれ対応するバッファメモリ５２ｂ〜５２ｄにクライアントデータを書き込む。このとき、例えば、クライアントＩ／Ｆ５１ａ、５１ｂのみがクライアント回線からクライアントデータを受信するときは、バッファメモリ５２ａ、５２ｂにクライアントデータが書き込まれ、バッファメモリ５２ｃ、５２ｄにはデータは書き込まれない。
【００４３】
また、フレーマー５２は、クロック生成部５４により生成されるクロック信号を利用して、バッファメモリ５２ａ〜５２ｄからクライアントデータを読み出して送信機モジュール５５に送信する。このとき、フレーマー５２は、クライアントデータを格納している各バッファメモリ５２ａ〜５２ｄから、順番に、クライアントデータを読み出す。例えば、バッファメモリ５２ａ、５２ｂのみにクライアントデータが書き込まれているときは、フレーマー５２は、バッファメモリ５２ａ、５２ｂから交互にクライアントデータを読み出す。このように、フレーマー５２は、シリアライザとして動作する。なお、フレーマー５２は、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄが受信するデータの速度と、送信機モジュール５５が送信するデータの速度との差分を調整するために、例えばダミーデータまたはパディングを生成する機能を備えるようにしてもよい。
【００４４】
ＣＰＵ５３は、有効クライアント数に基づいて、クライアントデータを送信する際の伝送レートを決定する。具体的には、ＣＰＵ５３は、有効クライアント数に基づいてクロック周波数を決定する。ここで、ＣＰＵ５３は、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄにより生成される有効クライアント信号に基づいて有効クライアント数を検出する。例えば、クライアントＩ／Ｆ５１ａ、５１ｂのみがクライアント回線からクライアントデータを受信するときは、クライアントＩ／Ｆ５１ａ、５１ｂは有効クライアント信号を出力し、クライアントＩ／Ｆ５１ｃ、５１ｄは有効クライアント信号を出力しない。この場合、ＣＰＵ５３は、「有効クライアント数＝２」を検出する。
【００４５】
ＣＰＵ５３は、有効クライアント数だけでなく、品質情報にも基づいて伝送レート（すなわち、クロック周波数）を決定する。品質情報は、光信号の品質を表すと共に、光伝送路の特性を表す。また、品質情報は、送信先光伝送装置の光受信器において、受信光信号の品質（または、特性）をモニタすることにより生成される。送信先光伝送装置は、光送信器４１から送信される光信号を受信する光伝送装置であり、図２に示す光伝送装置２０に相当する。そして、送信先光伝送装置は、ＯＳＣを利用して、品質情報を光送信器４１に通知する。
【００４６】
ＣＰＵ５３は、有効クライアント数および品質情報に基づいて決定したクロック周波数を指定するクロック選択信号を生成する。クロック選択信号は、クロック選択部５４に与えられる。また、ＣＰＵ５３は、ＯＳＣを利用して、光信号の伝送レート（または、クロック周波数）を送信先光伝送装置に通知する。
【００４７】
クロック生成部５４は、クロック選択信号により指定されるクロック信号を出力する。ここで、クロック生成部５４は、例えば、互いに発振周波数の異なる複数の発振器を備える。図５に示す例では、クロック生成部５４は、発振器ＣＬＫ１〜ＣＬＫ４を備える。この場合、クロック生成部５４は、クロック選択信号に応じて発振器ＣＬＫ１〜ＣＬＫ４のなかの１つを選択する。そして、クロック生成部５４は、選択した発振器により生成されるクロック信号を出力する。クロック生成部５４により生成されるクロック信号は、フレーマー５２および送信機モジュール５５に与えられる。
【００４８】
フレーマー５２は、クロック生成部５４により生成されるクロック信号を利用して、バッファメモリ５２ａ〜５２ｄからクライアントデータを読み出す。バッファメモリ５２ａ〜５２ｄから読み出されたクライアントデータは、送信機モジュール５５に送信される。
【００４９】
送信機モジュール５５は、バッファメモリ５５ａ、ドライバ５５ｂ、光源（ＬＤ）５５ｃ、光変調器５５ｄを備える。フレーマー５２から出力されるクライアントデータは、バッファメモリ５５ａに書き込まれる。そして、送信機モジュール５５は、クロック生成部５４により生成されるクロック信号を利用して、バッファメモリ５５ａからクライアントデータを読み出す。
【００５０】
ドライバ５５ｂは、バッファメモリ５５ａから読み出されるクライアントデータから駆動信号を生成する。このとき、ドライバ５５ｂは、光変調器５５ｄの変調方式に応じて、クライアントデータから駆動信号を生成する。
【００５１】
光変調器５５ｄは、光源５５ｃから出力されるＣＷ光を、ドライバ５５ｂにより生成される駆動信号で変調することにより、クライアントデータを伝送する光信号を生成する。光変調器５５ｄの変調方式は、特に限定されるものではないが、例えば、ＱＰＳＫまたはＤＱＰＳＫである。また、光変調器５５ｄは、１組の偏波（Ｘ偏波およびＹ偏波）を利用してクライアントデータを送信してもよい。すなわち、光変調器５５ｄは、例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ光信号を送信してもよい。
【００５２】
上記構成の光送信器４１において、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄに接続される各クライアント回線は、例えば、10Gbit/sのクライアントデータを伝送する。この場合、クロック生成部５４が備える発振器ＣＬＫ１〜ＣＬＫ４は、それぞれ下記のクロック信号を生成する。
ＣＬＫ１：バッファメモリから10Gbit/sでデータを読み出すクロック信号
ＣＬＫ２：バッファメモリから20Gbit/sでデータを読み出すクロック信号
ＣＬＫ３：バッファメモリから30Gbit/sでデータを読み出すクロック信号
ＣＬＫ４：バッファメモリから40Gbit/sでデータを読み出すクロック信号
ここで、例えば、クロック信号の１サイクルで、バッファメモリから１ビットのデータを読み出す構成においては、発振器ＣＬＫ１〜ＣＬＫ４の周波数は下記の通りである。
ＣＬＫ１：10GHz
ＣＬＫ２：20GHz
ＣＬＫ３：30GHz
ＣＬＫ４：40GHz
ただし、１クロックサイクルでバッファメモリからｎビットのデータを読み出す構成においては、発振器ＣＬＫ１の発振周波数は10/n GHzである。発振器ＣＬＫ２〜ＣＬＫ４についても同様である。
【００５３】
なお、ＣＰＵ５３は、有効クライアント数を検出する検出部の一例である。また、ＣＰＵ５３は、光信号の伝送レートまたはクロック信号の周波数を決定する伝送レート決定部の一例である。さらに、クロック生成部５４および送信器モジュール５５は、光信号を生成して送信する光信号生成部の一例である。
【００５４】
図６は、第１の実施形態の光伝送装置が備える光受信器の構成を示す図である。図６に示す光受信器４７は、図４に示す光受信器４７−１〜４７−ｎのなかの任意の１つに相当する。
【００５５】
光受信器４７は、デジタルコヒーレント受信器であり、光フロントエンド回路６０、Ａ／Ｄコンバータ６４ａ〜６４ｄ、デジタル信号処理部６５、デコーダ６６を備える。そして、光受信器４７は、図５に示す光送信器４１から送信される光信号を受信する。
【００５６】
光フロントエンド回路６０は、光位相ハイブリッド回路６１、局部光源６２、光検出器６３ａ〜６３ｄを備える。光位相ハイブリッド回路６１は、入力光信号および局部光源６２から出力される局発光を混合することにより、光信号のＩ成分およびＱ成分を得る。この実施例では、変調方式はＤＰ−ＱＰＳＫである。したがって、光位相ハイブリッド回路６１は、入力光信号のＸ偏波のＩ成分、Ｑ成分、および入力光信号のＹ偏波のＩ成分、Ｑ成分を得る。なお、局部光源６２は、図５に示す光送信器４１の光源５５ｃとほぼ同じ波長のＣＷ光を生成する。
【００５７】
光検出器６３ａ〜６３ｄは、それぞれ、直列に接続された１組のフォトダイオードを含み、入力光を表す電気信号を出力する。図６に示す例では、光検出器６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄは、それぞれ、Ｘ偏波のＩ成分、Ｘ偏波のＱ成分、Ｙ偏波のＩ成分、Ｙ偏波のＱ成分を表す電気信号を出力する。
【００５８】
Ａ／Ｄコンバータ６４ａ〜６４ｄは、光検出器６３ａ〜６３ｄから出力される電気信号をそれぞれデジタルデータに変換する。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄは、それぞれ、Ｘ偏波のＩ成分、Ｘ偏波のＱ成分、Ｙ偏波のＩ成分、Ｙ偏波のＱ成分を表すデジタルデータを出力する。
【００５９】
デジタル信号処理部６５は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を備え、Ｘ偏波のＩ成分、Ｑ成分、およびＹ偏波のＩ成分、Ｑ成分を表すデジタルデータからシンボルを再生する。ここで、デジタル信号処理部６５は、データ識別部６５ａ、ＯＳＮＲ算出部６５ｂ、残留分散算出部６５ｃ、ＰＭＤ算出部６５ｄを提供する。データ識別部６５ａ、ＯＳＮＲ算出部６５ｂ、残留分散算出部６５ｃ、ＰＭＤ算出部６５ｄは、例えば、ＤＳＰがソフトウェアプログラムを実行することにより実現される。ただし、データ識別部６５ａ、ＯＳＮＲ算出部６５ｂ、残留分散算出部６５ｃ、ＰＭＤ算出部６５ｄの一部は、ハードウェア回路で実現されてもよい。
【００６０】
データ識別部６５ａは、入力光信号のＸ偏波のＩ成分、Ｑ成分からＸ偏波のシンボルを再生し、入力光信号のＹ偏波のＩ成分、Ｑ成分からＹ偏波のシンボルを再生する。ＱＰＳＫでは、１シンボルは２ビットのデータを伝送する。したがって、ＤＰ−ＱＰＳＫにおいては、データ識別部６５ａは、１セットのデジタルデータから４ビットのデータを再生する。
【００６１】
ＯＳＮＲ算出部６５ｂは、入力光信号のＯＳＮＲを算出する。また、残留分散算出部６５ｃは、入力光信号の残留波長分散を算出する。さらに、ＰＭＤ算出部６５ｄは、入力光信号の偏波モード分散を算出する。ここで、入力光信号のＩ成分およびＱ成分からＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散を算出する方法は、公知である。すなわち、デジタル信号処理部６５は、公知のアルゴリズムを利用して、入力光信号のＩ成分およびＱ成分からＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散を算出することができる。
【００６２】
なお、デジタル信号処理部６５は、必ずしもＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散のすべてを算出する必要はなく、それらのうちの少なくとも１つを算出すればよい。そして、デジタル信号処理部６５は、ＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散の少なくとも１つを含む品質情報を生成する。
【００６３】
デコーダ６６は、デジタル信号処理部６５のデータ識別部６５ａにより再生されたデータを復号する。すなわち、デコーダ６６は、クライアントデータを再生する。
図７は、光信号および制御情報の伝送経路について説明する図である。ここでは、光送信器４１−１から光受信器４７−１へ光伝送路３ａを介して光信号が伝送されるものとする。この光信号は、光送信器４１−１に収容されるクライアント回線のクライアントデータを伝送する。なお、図７においては、光中継ノードは省略されている。
【００６４】
この場合、光受信器４７−１は、光送信器４１−１から送信される光信号の品質を検出する。光信号の品質は、上述したように、ＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散の少なくとも１つである。そして、光受信器４７−１は、検出した品質を表す品質情報を光送信器４１−１に通知する。このとき、光伝送装置２０の送信部２１は、光伝送路３ｂに設定されるＯＳＣを利用して、品質情報を光伝送装置１０へ送信する。そうすると、光伝送装置１０の受信部１２は、ＯＳＣを介して品質情報を受信する。そして、受信部１２は、この品質情報を光送信器４１−１に提供する。
【００６５】
光送信器４１−１は、光送信器４１−１の有効クライアント数および光受信器４７−１から受信する品質情報に基づいて、クライアントデータを伝送する光信号の伝送レートおよびクロック周波数を決定する。そして、光送信器４１−１は、決定した伝送レートで光信号を送信するとともに、伝送レートを表す伝送レート情報を光受信器４７−１に通知する。このとき、光伝送装置１０の送信部１１は、光伝送路３ａに設定されるＯＳＣを利用して、伝送レート情報を光伝送装置２０へ送信する。そうすると、受信部２２は、ＯＳＣを介して伝送レート情報を受信する。そして、受信部２２は、この伝送レート情報を光受信器４７−１に提供する。
【００６６】
光受信器４７−１は、受信した伝送レート情報に従って、受信光信号からデータを再生する。このとき、光受信器４７−１は、伝送レート情報により指示されるクロック周波数のクロック信号を生成する。そして、Ａ／Ｄコンバータ６４ａ〜６４ｄは、このクロック信号を利用してデジタルデータを出力する。また、デジタル信号処理部６５およびデコーダ６６は、このクロック信号を利用して動作する。
【００６７】
なお、光伝送装置２０は、例えば、品質情報を定期的に光伝送装置１０へ送信する。また、光伝送装置１０は、例えば、初期設定時および伝送レートを変更したときに、伝送レート情報を光伝送装置２０へ送信する。
【００６８】
図８は、第１の実施形態において伝送レートを決定する処理を示すフローチャートである。なお、この処理は、各光送信器４１−１〜４１−ｎのＣＰＵ５３によりそれぞれ実行される。また、この処理は、例えば、定期的に実行される。
【００６９】
Ｓ１において、ＣＰＵ５３は、有効クライアント数を検出する。なお、ＣＰＵ５３は、例えば、上述したように、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄから出力される有効クライアント信号を利用して有効クライアント数を検出する。或いは、ＣＰＵ５３は、各クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄに対してクライアント回線が有効か否かを問い合わせることによって、有効クライアント数を検出してもよい。
【００７０】
Ｓ２において、ＣＰＵ５３は、Ｓ１で検出された有効クライアント数に基づいて、最小伝送レートＲminを決定する。ここで、フレーマー５２および送信機モジュール５５においてバッファメモリからデータを読み出すためのクロック信号の周波数は、クライアントデータを伝送する光信号の伝送レートに比例するものとする。この場合、Ｓ２においてＣＰＵ５３は、実質的に、最小クロック周波数を決定する。
【００７１】
Ｓ３において、ＣＰＵ５３は、品質情報を取得する。品質情報は、図７を参照しながら説明したように、光信号を受信する光伝送装置において生成される。そして、ＣＰＵ５３は、ＯＳＣを利用して通知される品質情報を受信する。
【００７２】
Ｓ４において、ＣＰＵ５３は、Ｓ３で取得した品質情報に基づいて、最大伝送レートＲmaxを決定する。すなわち、ＣＰＵ５３は、実質的に、最大クロック周波数を決定する。
Ｓ５において、ＣＰＵ５３は、Ｓ２で決定された最小伝送レート以上かつＳ４で決定された最大伝送レート以下の範囲で、伝送レートを設定できるか否かを判定する。例えば、Ｒmin≦Ｒmaxであれば、ＣＰＵ５３は、伝送レートを設定できると判定する。
【００７３】
伝送レートを設定できるときは、Ｓ６において、ＣＰＵ５３は、クライアントデータを伝送する光信号の伝送レートを決定する。すなわち、ＣＰＵ５３は、実質的に、クロック周波数を決定する。
【００７４】
Ｓ７において、ＣＰＵ５３は、現在の伝送レートと新たに決定した伝送レートとを比較する。そして、伝送レートを変更する場合には、ＣＰＵ５３は、Ｓ８において、新たな伝送レートを表す伝送レート情報を生成する。なお、伝送レート情報は、図７を参照しながら説明したように、ＯＳＣを利用して、光信号を受信する光伝送装置に通知される。なお、伝送レートを変更しないときは、Ｓ８をスキップするようにしてもよい。
【００７５】
Ｓ９において、ＣＰＵ５３は、Ｓ６で決定した伝送レートに対応するクロック信号を選択するためのクロック選択信号を生成する。そうすると、クロック生成部５４は、クロック選択信号に対応する周波数のクロック信号を出力する。
【００７６】
なお、伝送レートを設定できないときは（Ｓ５：Ｎｏ）、ＣＰＵ５３は、Ｓ１０において、警告メッセージを出力する。この警告メッセージは、例えば「伝送レートの調整のみでは、所定の品質を確保できない」を表す。この場合、ネットワーク管理者は、例えば、警告メッセージに応じて、図１に示す光再生中継器５の設置を検討することができる。
【００７７】
一例を示す。なお、以下の説明では、各クライアント回線は、それぞれ10Gbit/sのクライアントデータを伝送するものとする。また、光送信器４１は、光信号の伝送レートとして、10Gbit/s、20Gbit/s、30Gbit/s、40Gbit/sのいずれか１つを選択できるものとする。
【００７８】
上記構成の光送信器４１において、ＣＰＵ５３は、例えば「有効クライアント数＝２」を検出したものとする。この場合、ＣＰＵ５３は、以下のようにして光信号の最小伝送レートＲminを決定する。
Ｒmin＝10Gbit/s×2＝20Gbit/s
すなわち、「有効クライアント数＝２」であるときは、光送信器４１は、光信号の伝送レートとして、20Gbit/s、30Gbit/s、40Gbit/sのいずれか１つを選択できる。
【００７９】
続いて、ＣＰＵ５３は、品質情報に基づいて最大伝送レートＲmaxを決定する。最大伝送レートＲmaxを決定する手順は、以下の通りである。
光受信器４７が受信光信号からクライアントデータを再生するためには、受信光信号が伝送レートに応じて決まる所定のレベルよりも良好な品質を有していることが好ましい。ここで、「クライアントデータを再生」は、例えば、ビット誤り率が所定レベルよりも小さいことを意味する。
【００８０】
受信品質の耐力は、伝送レートに応じて変化する。すなわち、伝送レートが低いときは耐力の条件は緩やかであり、伝送レートが高いときは耐力の条件は厳しい。例えば、伝送レートが２倍になると、ＯＳＮＲ耐力は3dB増加する。また、伝送レートが２倍になると、偏波モード分散耐力は２分の１になる。さらに、伝送レートが２倍になると、残留波長分散耐力は４分の１になる。
【００８１】
光送信器４１は、例えば、ＯＳＮＲ、偏波モード分散、残留波長分散についての耐力と伝送レートとの対応関係を格納するテーブルを有している。そして、ＣＰＵ５３は、品質情報を取得すると、そのテーブルを参照して最大伝送レートを決定する。例えば、伝送レートと残留波長分散耐力との対応関係が、下記の通りであるとする。
10Gbit/s：200ps/nm
20Gbit/s：50ps/nm
30Gbit/s：22ps/nm
40Gbit/s：12ps/nm
このとき、例えば、光受信器４７により検出された残留波長分散が20ps/nmであるものとする。そして、この検出結果は、品質情報としてＣＰＵ５３に通知される。そうすると、ＣＰＵ５３は、「残留波長分散＝20ps/nm」に基づいて、最大伝送レートを決定する。このケースでは、検出された残留波長分散（20ps/nm）は、30Gbit/sに対応する耐力（22ps/nm）を満足するが、40Gbit/sに対応する耐力（12ps/nm）を超えている。すなわち、この場合、ＣＰＵ５３は、伝送レートが30Gbit/sであれば、光受信器４７はクライアントデータを再生できるが、伝送レートが40Gbit/sであれば、光受信器４７はクライアントデータを再生できない、と判定する。したがって、ＣＰＵ５３は、通知された残留波長分散に対して「最大伝送レート＝30Gbit/s」と決定する。
【００８２】
ＣＰＵ５３は、ＯＳＮＲおよび偏波モード分散に対してもそれぞれ最大伝送レートを決定する。そして、ＣＰＵ５３は、３つの最大伝送レートの中で最も小さい値を選択する。例えば、ＯＳＮＲ、偏波モード分散、残留波長分散に対応する最大伝送レートが、それぞれ30Gbit/s、40Gbit/s、30Gbit/sであれば、「30Gbit/s」が選択される。この手順によれば、ＯＳＮＲ、偏波モード分散、残留波長分散のすべてについて耐力を満足するように最大伝送レートが決定される。
【００８３】
なお、「最大伝送レート＝30Gbit/s」である場合、光送信器４１は、光信号の伝送レートとして10Gbit/s、20Gbit/s、30Gbit/sのいずれか１つを選択できる。
続いて、ＣＰＵ５３は、Ｓ２の最小伝送レートおよびＳ４の最大伝送レートに基づいて、光信号の伝送レートを決定する。具体的には、ＣＰＵ５３は、「Ｓ２の最小伝送レート以上」および「Ｓ４の最大伝送レート以下」という２つの条件を満たす伝送レートを選択する。この実施例では、「Ｓ２の最小伝送レート以上」に対応する選択可能な伝送レートは、以下通りである。
20Gbit/s、30Gbit/s、40Gbit/s
また、「Ｓ４の最大伝送レート以下」に対応する選択可能な伝送レートは、以下通りである。
10Gbit/s、20Gbit/s、30Gbit/s
上述の２つの条件を満たす伝送レートは、「20Gbit/s」および「30Gbit/s」である。したがって、ＣＰＵ５３は、「20Gbit/s」または「30Gbit/s」のいずれか一方を選択することができる。なお、Ｓ６において選択可能な伝送レートが複数ある場合、ＣＰＵ５３は、予め決められている通信ポリシに基づいて１つの伝送レートを選択してもよい。例えば、光送信器４１（および、光受信器４７）の消費電力を小さくするためには、選択可能な伝送レートの中で最小の伝送レート（上述の例では、20Gbit/s）を選択してもよい。
【００８４】
このように、第１の実施形態においては、光送信器４１は、有効クライアント数および光信号の受信品質に基づいて伝送レートを決定する。したがって、第１の実施形態においては、光ネットワークの柔軟な運用が可能になる。なお、既存の光ネットワークは、光信号の伝送レートは固定されているので、光ネットワークの柔軟な運用は困難である。
【００８５】
図９は、伝送レートの変更の実施例を示す。この例では、図９（ａ）に示すように、光伝送装置１０の光送信器４１から光伝送装置２０の光受信器４７へ光信号が伝送されているものとする。また、光送信器４１は、２本のクライアント回線を収容しているものとする。すなわち、「有効クライアント数＝２」であり、クライアントデータの総トラヒック量は、20Gbit/sである。ただし、光送信器４１は、40Gbit/sの光信号を送信するものとする。すなわち、図９（ａ）において、光信号の伝送レートが40Gbit/sであっても、光伝送装置２０の受信光信号の品質は良好である。
【００８６】
上記構成の光伝送システムにおいて、図９（ｂ）に示すように、光伝送装置１０、２０間の光伝送路３を延長するものとする。そして、光送信器４１は、図９（ａ）に示す運用状態と同様に、40Gbit/sの光信号を送信する。
【００８７】
光受信器４７は、受信光信号の品質（ＯＳＮＲ、偏波モード分散、残留波長分散）をモニタする。そして、光伝送装置２０は、光受信器４７により検出された品質を表す品質情報を光送信器４１に通知する。このとき、光受信器４７により検出された品質は、伝送レートが40Gbit/sであるときの耐力を超えているものとする。そうすると、光送信器４１は、クライアントデータの総トラヒック量を満足し、且つ、光受信器４７における受信耐力を満足するように、光信号の伝送レートを低下させる。この実施例では、光送信器４１は、光信号の伝送レートを40Gbit/sから20Gbit/sに低下させている。
【００８８】
図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す光伝送システムにおいて、光伝送路３の品質が劣化した状態を示している。この場合、光受信器４７により検出される受信光信号の品質（ＯＳＮＲ、偏波モード分散、または残留波長分散）が劣化する。そして、光送信器４１は、光伝送装置２０からの通知により、光伝送路３の品質の劣化を認識する。そうすると、光送信器４１は、図９（ｂ）に示す例と同様に、光信号の伝送レートを低下させる。
【００８９】
ここで、図１および図９に示す光伝送システムを比較する。図１に示す光伝送システムにおいては、光伝送装置１、２間の光信号の伝送レートは固定である。例えば、光伝送装置１の光送信部が10Gbit/sのクライアント回線を４本収容可能である場合は、光送信部に実際に接続されているクライアント回線の本数にかかわらず、光信号の伝送レートは40Gbit/sである。このため、図１（ｂ）に示すように、光伝送路３を延長し、光伝送装置２における受信品質が、40Gbit/sに対応する耐力を超えると、光伝送システムに光再生中継器５を設ける必要が生じる。また、図１（ｃ）に示すように光伝送路が劣化した場合も同様に、光伝送システムに光再生中継器５を設ける必要が生じる。
【００９０】
これに対して、第１の実施形態の光伝送システムにおいては、光伝送装置１０、２０間の光信号の伝送レートは可変である。具体的には、光送信器４１と光受信器４７との間の光信号の伝送レートは可変である。そして、図９（ｂ）に示すように、光伝送路３を延長したときに、光伝送装置２２における受信品質が、40Gbit/sに対応する耐力を超えたとすると、光送信器４１は、伝送レートを低下させる。具体的には、光送信器４１は、上述したように、クライアントデータの総トラヒック量を満足し、且つ、光受信器４７における受信耐力を満足するように、光信号の伝送レートを低下させる。したがって、第１の実施形態の光伝送システムにおいては、図１に示す光再生中継器５を設けることなく、光伝送路のスパン数を増やすことができる。また、図９（ｃ）に示すように光伝送路が劣化した場合も同様に、光再生中継器５を設けることなく、伝送レートを低下させることで光伝送システムを復旧させることができる。
【００９１】
図１０は、波長チャネルごとに伝送レートを調整する方法を説明する図である。図１０に示す例では、光伝送装置１０から光伝送装置２０Ａ、２０Ｂに光信号が伝送される。ここで、光送信器４１−１は波長λ１の光信号を生成し、光送信器４１−２は波長λ２の光信号を生成する。また、光伝送装置１０は、波長λ１の光信号および波長λ２の光信号を含むＷＤＭ光信号を送信する。そして、光中継ノード４ｃは、波長λ１の光信号を光伝送装置２０Ａに導き、波長λ２の光信号を光伝送装置２０Ｂに導く。なお、光中継ノード４ｃは、例えば、ＷＳＳ（Wavelength Selective Switch）を備える。
【００９２】
この場合、光受信器４７ａは、受信光信号の品質を表す品質情報を光送信器４１−１に通知する。そうすると、光送信器４１−１は、光送信器４１−１の有効クライアント数および光受信器４７ａからの通知に基づいて、波長λ１の光信号の伝送レートを決定する。同様に、光受信器４７ｂは、受信光信号の品質を表す品質情報を光送信器４１−２に通知する。そうすると、光送信器４１−２は、光送信器４１−２の有効クライアント数および光受信器４７ｂからの通知に基づいて、波長λ２の光信号の伝送レートを決定する。
【００９３】
このように、第１の実施形態の光伝送システムは、波長チャネル毎にそれぞれ伝送レートを調整することができる。したがって、たとえば、ＷＤＭ光信号の中の一部の波長チャネルのみを拡張する場合には、その波長チャネルの伝送レートのみを調整すればよい。また、ＷＤＭ光信号の中の一部の波長チャネルのみが設定されている区間の光伝送路が劣化した場合は、その波長チャネルの伝送レートのみを調整すればよい。例えば、図１０に示す光中継ノード４ｄ、４ｅ間の光伝送路３が劣化した場合には、波長チャネルλ２の伝送レートのみを調整すればよい。
【００９４】
ただし、複数の波長チャネルを含むＷＤＭパスが設定されているスパンが劣化した場合は、そのスパン上の複数のチャネルすべてに対して伝送レートを調整するネゴシエーションが実行される。例えば、運用系およびプロテクション系を備える光伝送システムにおいて、運用系の光伝送路のあるスパンが劣化したときは、その劣化スパンを介して伝送されている光信号は、いったんプロテクション系に導かれる。このとき、光伝送システムは、運用系からプロテクション系への切替えの直前の運用系における品質情報を光信号の送信元の光伝送装置に通知する。そして、送信元の光伝送装置は、光伝送システムがプロテクション系を利用して動作している期間に、品質情報に応じて伝送レートを調整する。このとき、送信元の光伝送装置において、上記劣化スパンを通過するすべてのチャネルに対して伝送レートの調整を実行する。その後、光伝送システムは、プロテクション系から運用系への切替えを行い、運用系で通信を再開する。
【００９５】
このように、第１の実施形態の光伝送装置または光ネットワーク運用方法によれば、光伝送システムを拡張する際に、必要に応じて品質要求を満足するように伝送レートを下げることができる。このため、光再生中継器を追加することなく（或いは、少ない光再生中継器で）光伝送システムを拡張できる。同様に、光再生中継器を追加することなく（或いは、少ない光再生中継器で）、光伝送路の劣化から復旧が可能になる。したがって、光伝送システムの拡張または光伝送路の劣化からの復旧を、安価な構成で実現できる。
【００９６】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、光伝送装置は、伝送レートに応じてクロック周波数を決定する。これに対して、第２の実施形態では、光伝送システムはＯＦＤＭを採用し、光伝送装置は伝送レートに応じて使用するサブキャリアの本数を決定する。すなわち、第２の実施形態では、使用するサブキャリアの本数を変えることにより、伝送レートが調整される。
【００９７】
図１１は、第２の実施形態の光伝送装置が備える光送信器の構成を示す図である。第２の実施形態の光送信器４１は、複数のクライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄ、フレーマー７０、ＣＰＵ５３、クロック生成部５４、送信機モジュール５５を備える。なお、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄは、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００９８】
ＣＰＵ５３は、第２の実施形態では、サブキャリア選択信号を生成する。すなわち、ＣＰＵ５３は、有効クライアント数および品質情報に基づいて、サブキャリア選択信号を生成する。すなわち、第２の実施形態において、ＣＰＵ５３は、図８に示すＳ１〜Ｓ８を実行した後、サブキャリア選択信号を生成する。
【００９９】
光送信器４１は、例えば、予め決められた所定数のサブキャリアを使用できるものとする。この例では、例えば、８本のサブキャリアが用意されているものとする。また、光送信器４１は、光信号の伝送レートとして10Gbit/s、20Gbit/s、30Gbit/s、40Gbit/sのいずれか１つを選択できるものとする。そして、ＣＰＵ５３は、Ｓ６で決定した伝送レートに対応するサブキャリア選択信号を出力する。具体的には、ＣＰＵ５３は、伝送レートが10Gbit/sのときは２本のサブキャリアを選択し、伝送レートが20Gbit/sのときは４本のサブキャリアを選択し、伝送レートが30Gbit/sのときは６本のサブキャリアを選択し、伝送レートが40Gbit/sのときは８本のサブキャリアを選択するサブキャリア選択信号を出力する。
【０１００】
フレーマー７０は、サブキャリア生成部７１、マッピング部７２、ＩＦＦＴ部７３を備える。フレーマー７０は、図５に示すフレーマー５２と同様に、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄから出力されるクライアントデータを一時的に格納するバッファメモリ５２ａ〜５２ｄを備えてもよい。
【０１０１】
サブキャリア生成部７１は、サブキャリア選択信号により指定される本数の有効サブキャリアを生成する。マッピング部７２は、クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄから出力されるクライアントデータを、サブキャリア生成部７１により生成される対応するサブキャリアにマッピングする。これにより、複数のサブキャリアデータが生成される。そして、ＩＦＦＴ部７３は、マッピング部７２の出力データに対して逆フーリエ変換を実行することにより、時間領域データを生成する。
【０１０２】
第２の実施形態の送信機モジュール５５は、Ｄ／Ａコンバータ５５ｅ、ドライバ５５ｆ、光源５５ｃ、光変調器５５ｄを備える。Ｄ／Ａコンバータ５５ｅは、フレーマー７０において生成される時間領域データを、アナログ信号に変換する。ドライバ５５ｆは、光変調器５５ｄの変調方式に応じて、Ｄ／Ａコンバータ５５ｅの出力信号から駆動信号を生成する。そして、光変調器５５ｄは、光源５５ｃから出力されるＣＷ光を、ドライバ５５ｆにより生成される駆動信号で変調することにより、クライアントデータを伝送する光信号を生成する。
【０１０３】
第２の実施形態の光受信器は、第１の実施形態と同様に、対応する光送信器から伝送レート情報を受信する。また、第２の実施形態の光受信器は、特に図示しないが、マッピング部７２、ＩＦＦＴ部７３に対応する逆マッピング部およびＦＦＴ部を備える。そして、逆マッピング部およびＦＦＴ部は、伝送レート情報に応じてクライアントデータを再生する。さらに、第２の実施形態の光受信器は、第１の実施形態と同様に、品質情報を生成して光送信器へ通知する。
【０１０４】
このように、第２の実施形態においては、使用するサブキャリアの本数を変えることにより、伝送レートが調整される。したがって、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、光伝送システムの拡張または光伝送路の劣化からの復旧を、安価な構成で実現できる。
【０１０５】
＜変形例＞
図５〜図１１を参照しながら説明した実施例では、光受信器から光送信器へ品質情報が通知され、光送信器がその品質情報を利用して伝送レートを決定する。しかし、発明に係る光伝送システムは、この方式に限定されるものではない。すなわち、例えば、光受信器は、光信号の品質を検出し、その品質に対応する最大伝送レートを決定してもよい。この場合、光受信器は、例えばＯＳＣを利用して、最大伝送レートを光送信器に通知する。そうすると、光送信器は、図８のフローチャートにおいて、Ｓ３〜Ｓ４の処理の代わりに、最大伝送レートを表す情報を受信することになる。このように、発明に係る光伝送システムは、光受信器で検出した光信号の品質に基づいて生成される制御情報（品質情報、最大伝送レートを表す情報を含む）を送信側に通知し、光送信器がその制御情報を利用して伝送レートを決定してもよい。
【０１０６】
また、図５〜図１１を参照しながら説明した実施例では、各クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄが受信するクライアントデータのビットレートが互いにほぼ同じである。しかし、発明に係る光伝送装置は、この構成に限定されるものではない。すなわち、各クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄが受信するクライアントデータのビットレートは、互いにほぼ同じでなくてもよい。この場合、ＣＰＵ５３は、たとえば、各クライアントＩ／Ｆ５１ａ〜５１ｄの有効ビットレートの総和（すなわち、クライアントデータの総トラヒック量）を検出する。そして、ＣＰＵ５３は、有効ビットレートの総和および品質情報に基づいて、伝送レートを決定する。
【符号の説明】
【０１０７】
３（３ａ、３ｂ） 光伝送路
１０、２０ 光伝送装置
１１、２１ 送信部
１２、２２ 受信部
４１（４１−１〜４１−ｎ） 光送信器
４７（４７−１〜４７−ｎ） 光受信器
５１（５１−１〜５１−ｎ） クライアントＩ／Ｆ
５３ ＣＰＵ
５４ クロック生成部
５５ｂ ドライバ
５５ｄ 光変調器
６５ デジタル信号処理部
６５ｂ ＯＳＮＲ算出部
６５ｃ 残留分散算出部
６５ｄ ＰＭＤ算出部
７１ サブキャリア生成部
７２ マッピング部
７３ 逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを伝送する光信号を生成して送信する光信号生成部と、
有効クライアント数を検出する検出部と、
前記有効クライアント数および光受信器において検出される前記光信号の品質に基づいて、前記光信号の伝送レートを決定する伝送レート決定部と、
を備える光伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送装置であって、
前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数および前記光信号の品質に基づいてクロック周波数を決定する周波数決定部を備え、
前記光信号生成部は、
前記周波数決定部により決定されたクロック周波数のクロック信号を生成するクロック生成部と、
前記クロック信号を用いて送信データを生成する送信データ生成部と、
前記送信データから前記光信号を生成する光変調部と、を備える
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数に応じて決まる第１の伝送レート以上、かつ前記光信号の品質に応じて決まる第２の伝送レート以下の範囲内で、前記伝送レートを決定し、
前記周波数決定部は、前記伝送レートに基づいて前記クロック周波数を決定する
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光伝送装置であって、
前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数および前記光信号の品質に基づいて決まる数の有効サブキャリアを選択するサブキャリア選択部を備え、
前記光信号生成部は、
前記サブキャリア選択部により選択された複数の有効サブキャリアを利用してサブキャリアデータを生成するサブキャリアデータ生成部と、
前記サブキャリアデータを逆フーリエ変換して送信信号を生成する送信信号生成部と、
前記送信信号から前記光信号を生成する光変調部と、を備える
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光伝送装置であって、
前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数に応じて決まる第１の伝送レート以上、かつ前記光信号の品質に応じて決まる第２の伝送レート以下の範囲内で、前記伝送レートを決定し、
前記サブキャリア選択部は、前記伝送レートに基づいて前記有効サブキャリアの数を決定する
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光伝送装置であって、
前記光信号の品質は、ＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散の少なくとも１つである
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項７】
クライアントデータの総トラヒック量を検出する検出部と、
前記クライアントデータを伝送する光信号を生成して送信する光信号生成部と、
前記総トラヒック量および光受信器において検出される前記光信号の品質に基づいて、前記光信号の伝送レートを決定する伝送レート決定部と、
を備える光伝送装置。
【請求項８】
第１の光伝送装置から第２の光伝送装置へ光信号を伝送する光伝送システムであって、
前記第１の光伝送装置は、
有効クライアント数を検出する検出部と、
伝送レートを決定する伝送レート決定部と、
前記伝送レートでデータを伝送する光信号を生成して送信する光信号生成部と、を備え、
前記第２の光伝送装置は、
前記光信号の品質を検出する品質検出部と、
前記品質検出部による検出結果に基づいて制御情報を生成する生成部と、
前記制御情報を前記第１の光伝送装置に通知する通知部と、を備え、
前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数および前記制御情報に基づいて、前記伝送レートを決定する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項９】
第１の光伝送装置から第２の光伝送装置へ光信号を送信し、
前記第２の光伝送装置において前記光信号の品質を検出し、
前記第１の光伝送装置において有効クライアント数を検出し、
前記第１の光伝送装置において、前記有効クライアント数および前記光信号の品質に基づいて、前記光信号の伝送レートを決定する、
ことを特徴とする光ネットワークの運用方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光ネットワークの運用方法であって、
前記光ネットワークはＷＤＭネットワークであり、
波長チャネルごとに、有効クライアント数および光受信器において検出される光信号の品質に基づいて、光信号の伝送レートを決定する
ことを特徴とする光ネットワークの運用方法。
【請求項１】
データを伝送する光信号を生成して送信する光信号生成部と、
有効クライアント数を検出する検出部と、
前記有効クライアント数および光受信器において検出される前記光信号の品質に基づいて、前記光信号の伝送レートを決定する伝送レート決定部と、
を備える光伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送装置であって、
前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数および前記光信号の品質に基づいてクロック周波数を決定する周波数決定部を備え、
前記光信号生成部は、
前記周波数決定部により決定されたクロック周波数のクロック信号を生成するクロック生成部と、
前記クロック信号を用いて送信データを生成する送信データ生成部と、
前記送信データから前記光信号を生成する光変調部と、を備える
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数に応じて決まる第１の伝送レート以上、かつ前記光信号の品質に応じて決まる第２の伝送レート以下の範囲内で、前記伝送レートを決定し、
前記周波数決定部は、前記伝送レートに基づいて前記クロック周波数を決定する
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光伝送装置であって、
前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数および前記光信号の品質に基づいて決まる数の有効サブキャリアを選択するサブキャリア選択部を備え、
前記光信号生成部は、
前記サブキャリア選択部により選択された複数の有効サブキャリアを利用してサブキャリアデータを生成するサブキャリアデータ生成部と、
前記サブキャリアデータを逆フーリエ変換して送信信号を生成する送信信号生成部と、
前記送信信号から前記光信号を生成する光変調部と、を備える
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光伝送装置であって、
前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数に応じて決まる第１の伝送レート以上、かつ前記光信号の品質に応じて決まる第２の伝送レート以下の範囲内で、前記伝送レートを決定し、
前記サブキャリア選択部は、前記伝送レートに基づいて前記有効サブキャリアの数を決定する
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光伝送装置であって、
前記光信号の品質は、ＯＳＮＲ、残留波長分散、偏波モード分散の少なくとも１つである
ことを特徴とする光伝送装置。
【請求項７】
クライアントデータの総トラヒック量を検出する検出部と、
前記クライアントデータを伝送する光信号を生成して送信する光信号生成部と、
前記総トラヒック量および光受信器において検出される前記光信号の品質に基づいて、前記光信号の伝送レートを決定する伝送レート決定部と、
を備える光伝送装置。
【請求項８】
第１の光伝送装置から第２の光伝送装置へ光信号を伝送する光伝送システムであって、
前記第１の光伝送装置は、
有効クライアント数を検出する検出部と、
伝送レートを決定する伝送レート決定部と、
前記伝送レートでデータを伝送する光信号を生成して送信する光信号生成部と、を備え、
前記第２の光伝送装置は、
前記光信号の品質を検出する品質検出部と、
前記品質検出部による検出結果に基づいて制御情報を生成する生成部と、
前記制御情報を前記第１の光伝送装置に通知する通知部と、を備え、
前記伝送レート決定部は、前記有効クライアント数および前記制御情報に基づいて、前記伝送レートを決定する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項９】
第１の光伝送装置から第２の光伝送装置へ光信号を送信し、
前記第２の光伝送装置において前記光信号の品質を検出し、
前記第１の光伝送装置において有効クライアント数を検出し、
前記第１の光伝送装置において、前記有効クライアント数および前記光信号の品質に基づいて、前記光信号の伝送レートを決定する、
ことを特徴とする光ネットワークの運用方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光ネットワークの運用方法であって、
前記光ネットワークはＷＤＭネットワークであり、
波長チャネルごとに、有効クライアント数および光受信器において検出される光信号の品質に基づいて、光信号の伝送レートを決定する
ことを特徴とする光ネットワークの運用方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−９５１８９（Ｐ２０１２−９５１８９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２１１０（Ｐ２０１０−２４２１１０）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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