JP7543733B2 - 光伝送装置および光伝送方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光伝送装置および光伝送方法に係わる。
図１は、従来の光通信システムの一例を示す。この光通信システムは、光ファイバにより接続された複数のノードを備える。複数のノードは、リングネットワークを構成する。リングネットワークは、時計回り方向および反時計回り方向に光信号を伝送することができる。
各ノードには、光伝送装置が設けられる。光伝送装置は、２個の光送受信機を備える。この実施例では、光送受信機は、トランスポンダ（ＴＲ）により実現される。すなわち、光伝送装置は、２個のトランスポンダを備える。トランスポンダは、隣接ノードに光信号を送信し、また、隣接ノードから光信号を受信する。例えば、ノード＃２に実装される光伝送装置は、トランスポンダＴＲ１およびトランスポンダＴＲ２を備える。トランスポンダＴＲ１は、ノード＃１に光信号を送信し、ノード＃１から光信号を受信する。トランスポンダＴＲ２は、ノード＃３に光信号を送信し、ノード＃３から光信号を受信する。
各ノードにおいて、光伝送装置にスイッチ回路（ＳＷ／ＩＦ）が接続される。スイッチ回路は、複数のクライアントを収容することができる。また、スイッチ回路は、光通信システムとクライアントとの間のインタフェースを提供する。
なお、様々な光伝送方式が提案されている（例えば、特許文献１～４）。
米国公開２０１９／０２４５６２７ 特開２０１７－１５８０３１号公報 特開２０１５－２２０５９０号公報 特表２０１３－５０５６７６号公報
近年、大容量のトランスポンダが開発されている。例えば、４００～８００Ｇｂｐｓのトランスポンダが実用化されている。そして、人口密度が高い市街地では、大きな通信容量が要求されるので、光ネットワークの各ノードに大容量のトランスポンダが実装されることが好ましい。ところが、地域によっては要求される通信容量は大きくない。例えば、郊外（Rural Area）で要求される通信容量は１００～３００Ｇｂｐｓ程度である。このため、人口密度が高い市街地と同様に、要求される通信容量が大きくない地域の光ネットワークに大容量のトランスポンダを実装すると、トランスポンダの能力が十分に活用されず、帯域（または、スペクトル）の利用効率が低くなることがある。この場合、光ネットワークを構築するためのコストが必要以上に高くなってしまう。特に、図１に示す光リングネットワークを構築する場合、各ノードに２個のトランスポンダが設けられる。あるいは、光分岐挿入装置（Fixed Optical Add Drop Multiplexer／Re-configurable Optical Add Drop Multiplexer）を増設する必要がある。したがって、各トランスポンダのスペクトル利用効率が低くなり、光伝送装置のコストが高くなる。
本発明の１つの側面に係わる目的は、スペクトルの利用効率が高い光伝送装置および光伝送方法を提供することである。
本発明の１つの態様に係わる光伝送装置は、互いに異なるキャリア周波数が割り当てられた複数のノードを含む光ネットワークにおいて、前記複数のノードの中の第１のノードに設けられる。この光伝送装置は、前記第１のノードに割り当てられた第１のキャリア周波数の局発光を生成する第１の光源と、前記局発光を使用して、前記第１のキャリア周波数の低周波数側に設定される第１のサブキャリアにおいて第１のサブキャリア光信号を生成し、前記第１のキャリア周波数の高周波数側に設定される第２のサブキャリアにおいて第２のサブキャリア光信号を生成する送信部と、前記第１のサブキャリア光信号および前記第２のサブキャリア光信号を含む光信号を分岐して、第１の隣接ノードに送信される第１の光信号および第２の隣接ノードに送信される第２の光信号を生成する光スプリッタと、前記第１の隣接ノードから受信する光信号および前記第２の隣接ノードから受信する光信号を合波する光カプラと、前記局発光を使用して、前記光カプラの出力光信号から、前記第１のサブキャリアにより伝送された第１の受信信号および前記第２のサブキャリアにより伝送された第２の受信信号を再生する受信部と、を備える。前記第１の光源の周波数と前記第１の隣接ノードの光源の周波数との差分は、前記第１のサブキャリアの帯域幅に対応する。
上述の態様によれば、光伝送装置のスペクトルの利用効率が高くなる。
従来の光通信システムの一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す図である。 各ノードに割り当てられるキャリア周波数およびサブキャリアの一例を示す図である。 各ノードにおける受信動作を説明する図である。 光伝送装置の一例を示す図である。 光伝送装置に実装されるトランスポンダの送信部の一例を示す図である。 光伝送装置に実装されるトランスポンダの送信部の一例を示す図である。 周波数シフタの動作を説明する図である。 周波数シフタの一例を示す図である。 第１の実施形態に係わる光通信システムのバリエーションを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す図である。 サイクリックフィルタで光フィルタを実現する例を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す図である。 他の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す図である。 本発明の実施形態の効果を説明する図である。
＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す。この実施例では、第１の実施形態に係わる光通信システム１００は、ノード＃１～＃５を含む。ノード＃１～＃５は、光ファイバにより接続され、光リングネットワークを構成する。光リングネットワークは、時計回り方向および反時計回り方向に光信号を伝送できる。
各ノードには、光伝送装置１が設けられる。ただし、ノード＃１～＃５のうちの１つのノードには、光伝送装置２が設けられる。この実施例では、ノード＃１～＃４にそれぞれ光伝送装置１が設けられ、ノード＃５に光伝送装置２が設けられている。
光伝送装置１は、トランスポンダＴＲ、光スプリッタＳＰＴ、および光カプラＣＰＬを備える。尚、光伝送装置１は、図２に示していない他の回路または機能を備えてもよい。また、光伝送装置１にはスイッチ回路ＳＷ／ＩＦが接続される。スイッチ回路ＳＷ／ＩＦは、複数のクライアントを収容することができる。そして、スイッチ回路ＳＷ／ＩＦは、光通信システム１００とクライアントとの間のインタフェースを提供する。
光伝送装置２は、トランスポンダＴＲａ、ＴＲｂを備える。なお、光伝送装置２は、図２に示していない他の回路または機能を備えてもよい。また、光伝送装置１と同様に、光伝送装置２にもスイッチ回路ＳＷ／ＩＦが接続される。
上記構成の光通信システム１００において、ノード＃１～＃５には、互いに異なるキャリア周波数（又は、波長）が割り当てられる。この実施例では、ノード＃１～＃５に対してそれぞれキャリア周波数ｆ１～ｆ５が割り当てられる。なお、光伝送装置２が実装されるノード＃５には、キャリア周波数ｆ５に加えてキャリア周波数ｆ１も割り当てられる。
ノード＃１～＃５に割り当てられるキャリア周波数ｆ１～ｆ５は、図３に示すように、等間隔で設定される。この実施例では、キャリア周波数ｆ１～ｆ５が設定される周波数間隔Δｆは、トランスポンダＴＲの最大通信帯域の２分の１または約２分の１である。したがって、例えば、トランスポンダＴＲの最大通信帯域が８００Ｇｂｐｓであるときには、Δｆは、４００Ｇｂｐｓまたは約４００Ｇｂｐｓである。なお、トランスポンダＴＲの最大通信帯域は、トランスポンダＴＲの通信容量または最大通信送信レートに相当する。また、トランスポンダＴＲがデジタル信号処理器（ＤＳＰ）を用いて信号を処理するときには、トランスポンダＴＲの最大通信帯域は、ＤＳＰの処理能力に相当する。
各ノード＃１～＃４は、２つのサブキャリアを使用してデータを隣接ノードに送信することができる。ここで、各ノード＃１～＃４は、割り当てられたキャリア周波数に対応する２つのサブキャリアを使用する。具体的には、ノード＃ｉ（ｉ＝１～４）は、キャリア周波数ｆｉの低周波数側に隣接して設けられるサブキャリアおよびキャリア周波数ｆｉの高周波数側に隣接して設けられるサブキャリアを使用する。
例えば、ノード＃１には、キャリア周波数ｆ１が割り当てられる。したがって、ノード＃１は、図２に示すように、サブキャリアＢ１およびサブキャリアＢ２を使用してデータを送信することができる。なお、サブキャリアＢ１はキャリア周波数ｆ１の低周波数側に隣接して設定され、サブキャリアＢ２はキャリア周波数ｆ１の高周波数側に隣接して設定される。同様に、ノード＃２は、キャリア周波数ｆ２に隣接するサブキャリアＢ２およびサブキャリアＢ３を使用してデータを送信する。ノード＃３は、キャリア周波数ｆ３に隣接するサブキャリアＢ３およびサブキャリアＢ４を使用してデータを送信する。ノード＃４は、キャリア周波数ｆ４に隣接するサブキャリアＢ４およびサブキャリアＢ５を使用してデータを送信する。ノード＃５については、後で記載する。
各ノード＃１～＃４は、１組の隣接ノードに送信するデータを１組のサブキャリアに割り当てる。例えば、ノード＃１は、ノード＃５に送信するデータをサブキャリアＢ１に割り当て、ノード＃２に送信するデータをサブキャリアＢ２に割り当てる。そして、各ノード＃１～＃４は、１組のサブキャリアを使用して１組のサブキャリア光信号を生成する。例えば、ノード＃１は、サブキャリア光信号Ｂ１およびサブキャリア光信号Ｂ２を生成する。そして、トランスポンダＴＲは、生成した１組のサブキャリア光信号を合波して出力する。以下の記載では、サブキャリア光信号Ｂｉおよびサブキャリア光信号Ｂｊを合波することで得られる光信号を「サブキャリア光信号Ｂｉ＋Ｂｊ」と呼ぶことがある。
各ノード＃１～＃４において、トランスポンダＴＲから出力される光信号は、光スプリッタＳＰＴにより分岐され、１組の隣接ノードに送信される。このとき、１組の隣接ノードに同じ光信号が送信される。例えば、ノード＃１は、サブキャリア光信号Ｂ１＋Ｂ２を生成する。よって、ノード＃１からノード＃２にサブキャリア光信号Ｂ１＋Ｂ２が送信され、また、ノード＃１からノード＃５にもサブキャリア光信号Ｂ１＋Ｂ２が送信される。同様に、ノード＃２からノード＃１およびノード＃３にサブキャリア光信号Ｂ２＋Ｂ３が送信される。ノード＃３からノード＃２およびノード＃４にサブキャリア光信号Ｂ３＋Ｂ４が送信される。ノード＃４からノード＃３およびノード＃５にサブキャリア光信号Ｂ４＋Ｂ５が送信される。
なお、あるノードにおいて、そのノードに割り当てられたキャリア周波数に対して設定される２つのサブキャリアの帯域幅は、互いに同じである。また、あるノードに割り当てられたキャリア周波数とそのノードの隣接ノードに割り当てられたキャリア周波数との差分は、サブキャリアの帯域幅と同じまたはほぼ同じである。
各ノード＃１～＃４は、隣接ノードから受信する光信号からデータを再生する。このとき、各ノード＃１～＃４は、一方の隣接ノードから受信する光信号および他方の隣接ノードから受信する光信号を合波する。そして、合波された光信号に基づいて、一方の隣接ノードから送信されたデータおよび他方の隣接ノードから送信されたデータを再生する。
例えば、ノード＃２は、図２に示すように、ノード＃１からサブキャリア光信号Ｂ１＋Ｂ２を受信し、ノード＃３からサブキャリア光信号Ｂ３＋Ｂ４を受信する。そうすると、サブキャリア光信号Ｂ１＋Ｂ２およびサブキャリア光信号Ｂ３＋Ｂ４は、光カプラＣＰＬにより合波される。よって、ノード＃２のトランスポンダＴＲは、図４（ｂ）に示すように、サブキャリアＢ１～Ｂ４を受信することになる。また、ノード＃２は、局発光を利用して、受信光信号をベースバンド信号に変換する。ここで、ノード＃２にはキャリア周波数ｆ２が割り当てられているので、ノード＃２においては、キャリア周波数ｆ２の局発光が生成される。他方、トランスポンダＴＲの最大通信帯域は、この実施例では、各サブキャリアの帯域幅の２倍である。したがって、ノード＃２においては、キャリア周波数ｆ２を中心として、サブキャリアの帯域幅の２倍の周波数領域の信号が抽出される。具体的には、ノード＃２においては、図４（ｂ）に示すように、サブキャリアＢ２およびサブキャリアＢ３が抽出される。
ノード＃２は、抽出したサブキャリアからそれぞれデータを再生する。具体的には、ノード＃１から送信されるデータがサブキャリアＢ２から再生され、ノード＃３から送信されるデータがサブキャリアＢ３から再生される。
同様に、ノード＃３は、図２に示すように、ノード＃２からサブキャリア光信号Ｂ２＋Ｂ３を受信し、ノード＃４からサブキャリア光信号Ｂ４＋Ｂ５を受信する。また、ノード＃３は、キャリア周波数ｆ３の局発光を使用して光信号を受信する。そして、ノード＃３においては、図４（ｃ）に示すように、サブキャリアＢ３およびサブキャリアＢ４が抽出される。したがって、ノード＃３においては、ノード＃２から送信されるデータがサブキャリアＢ３から再生され、ノード＃４から送信されるデータがサブキャリアＢ４から再生される。
上述したように、第１の実施形態に係わる光通信システム１００においては、各ノード＃１～＃５に割り当てられるキャリア周波数がΔｆずつ順番にシフトする。ただし、この場合、ノード＃１～＃５のうちのいずれか１つのノードにおいて、一方の隣接ノードとの通信で使用するサブキャリアの周波数と他方の隣接ノードとの通信で使用するサブキャリアの周波数との差分が大きくなる。図２に示すケースでは、ノード＃５において、ノード＃１との通信で使用するサブキャリアＢ１の中心周波数とノード＃４との通信で使用するサブキャリアＢ５の中心周波数との差分が、トランスポンダＴＲの最大通信帯域より大きい。このため、ノード＃５においては、１つのトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行うことはできない。よって、ノード＃５においては、２つのトランスポンダＴＲａ、ＴＲｂが設けられ、２つのキャリア周波数ｆ１、ｆ５が割り当てられる。そして、トランスポンダＴＲａはキャリア周波数ｆ１を使用してサブキャリア通信を行い、トランスポンダＴＲｂはキャリア周波数ｆ５を使用してサブキャリア通信を行う。
具体的には、ノード＃５において、トランスポンダＴＲａは、サブキャリア光信号Ｂ１を生成してノード＃１に送信する。また、トランスポンダＴＲｂは、サブキャリア光信号Ｂ５を生成してノード＃４に送信する。
この場合、ノード＃１は、図２に示すように、ノード＃５からサブキャリア光信号Ｂ１を受信し、ノード＃２からサブキャリア光信号Ｂ２＋Ｂ３を受信する。また、ノード＃１は、キャリア周波数ｆ１の局発光を使用して光信号を受信する。そして、ノード＃１においては、図４（ａ）に示すように、サブキャリアＢ１およびサブキャリアＢ２が抽出される。したがって、ノード＃１においては、ノード＃５から送信されるデータがサブキャリアＢ１から再生され、ノード＃２から送信されるデータがサブキャリアＢ２から再生される。
ノード＃４は、図２に示すように、ノード＃３からサブキャリア光信号Ｂ３＋Ｂ４を受信し、ノード＃５からサブキャリア光信号Ｂ５を受信する。また、ノード＃４は、キャリア周波数ｆ４の局発光を使用して光信号を受信する。そして、ノード＃４においては、図４（ｄ）に示すように、サブキャリアＢ４およびサブキャリアＢ５が抽出される。したがって、ノード＃４においては、ノード＃３から送信されるデータがサブキャリアＢ４から再生され、ノード＃５から送信されるデータがサブキャリアＢ５から再生される。
ノード＃５は、図２に示すように、ノード＃４からサブキャリア光信号Ｂ４＋Ｂ５を受信し、ノード＃１からサブキャリア光信号Ｂ１＋Ｂ２を受信する。このとき、図４（ｅ）に示すように、トランスポンダＴＲａは、キャリア周波数ｆ１の局発光を使用して光信号を受信し、トランスポンダＴＲｂは、キャリア周波数ｆ５の局発光を使用して光信号を受信する。そうすると、トランスポンダＴＲａによりサブキャリアＢ１およびサブキャリアＢ２が抽出される。ただし、サブキャリアＢ２は、ノード＃２に送信されるデータを伝送する。よって、トランスポンダＴＲａは、サブキャリアＢ１からデータを再生するが、サブキャリアＢ２からはデータを再生しない。一方、トランスポンダＴＲｂは、サブキャリアＢ５を抽出する。そして、トランスポンダＴＲｂは、サブキャリアＢ５からデータを再生する。すなわち、ノード＃５においては、ノード＃１から送信されるデータがサブキャリアＢ１から再生され、ノード＃４から送信されるデータがサブキャリアＢ５から再生される。
図５は、光伝送装置１の一例を示す。光伝送装置１は、この例では、トランスポンダ１０、光スプリッタＳＰＴ、光カプラＣＰＬ、パケットスイッチ２０を備える。なお、光伝送装置１は、図５に示していない他の要素を備えてもよい。また、図５に示す例ではパケットスイッチ２０は光伝送装置１に含まれているが、パケットスイッチ２０は光伝送装置１に接続されてもよい。光伝送装置１は、図２に示す光通信システム１００においては、各ノード＃１～＃４に設けられる。
パケットスイッチ２０は、クライアントから受信するパケットをトランスポンダ１０に導く。また、パケットスイッチ２０は、トランスポンダ１０から出力されるパケットを対応するクライアントに導く。ただし、パケットの宛先によっては、パケットスイッチ２０は、トランスポンダ１０から受信するパケットをトランスポンダ１０に戻す。
トランスポンダ１０は、インタフェース１１、フレーマ１２、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）１３、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）１４、光送信機（ＴＸ）１５、光受信機（ＲＸ）１６、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）１７を備える。なお、トランスポンダ１０は、図５に示していない他の要素を備えてもよい。
インタフェース１１は、光伝送装置１０とパケットスイッチ２０との間のインタフェースを提供する。フレーマ１２は、インタフェース１１を介して受信するパケットを所定のフレーム（例えば、ＯＴＮフレーム）に格納する。また、フレーマ１２は、ＤＳＰ１３により再生される受信フレームからパケットを抽出する。
ＤＳＰ１３は、フレーマ１２から出力されるフレームを表す送信信号を生成する。ＤＡＣ１４は、ＤＳＰ１３により生成される送信信号をアナログ信号に変換する。光送信機１５は、この送信信号で局発光を変調して変調光信号を生成する。光送信機１５により生成される光信号は、光スプリッタＳＰＴにより分岐され、２つの隣接ノードに送信される。
光カプラＣＰＬは、２つの隣接ノードからそれぞれ受信する光信号を合波する。光受信機１６は、コヒーレント受信器であり、局発光を使用して受信光信号を表す電界情報信号を生成する。ＡＤＣ１７は、電界情報信号をデジタル信号に変換する。ＤＳＰ１３は、受信光信号を表す電界情報信号に基づいてビット列を再生し、そのビット列からフレームを再構成する。
図６～図７は、光伝送装置１に実装されるトランスポンダ１０の一例を示す。なお、図６は、トランスポンダ１０の送信部の一例を示し、図７は、トランスポンダ１０の受信部の一例を示す。また、図６～図７に示すトランスポンダ１０の構成は、後述する第２～第５の実施形態でも実質的に同じである。
トランスポンダ１０の送信部は、図６に示すように、インタフェース（ＩＦ）１１Ｔ、フレーマ１２Ｔ、ＦＥＣエンコーダ３１Ｘ、３１Ｙ、マッパ（ＭＡＰ）３２Ｘ、３２Ｙ、ナイキストフィルタ（Ｎ－ＦＩＬ）３３Ｘ、３３Ｙ、リサンプラ（ＲＥ－ＳＡＭＰ）３４Ｘ、３４Ｙ、周波数シフタ（ＦＲＥＱ ＳＨＩＦＴ）３５Ｘ、３５Ｙ、サブキャリア多重化器（ＭＵＸ）３６、送信不完全補償器３７、ＤＡＣ１４、光送信機１５を備える。
インタフェース１１Ｔおよびフレーマ１２Ｔは、それぞれ、図５に示すインタフェース１１およびフレーマ１２の一部である。光源（ＬＯ）４０は、送信部および受信部により共用される。ＦＥＣエンコーダ３１Ｘ、３１Ｙ、マッパ３２Ｘ、３２Ｙ、ナイキストフィルタ３３Ｘ、３３Ｙ、リサンプラ３４Ｘ、３４Ｙ、周波数シフタ３５Ｘ、３５Ｙ、サブキャリア多重化器３６、送信不完全補償器３７は、例えば、図５に示すＤＳＰ１３により実現される。
インタフェース１１Ｔは、パケットスイッチ２０から出力されるパケットを受信する。フレーマ１２Ｔは、インタフェース１１Ｔを介して受信するパケットを所定のフレームに格納する。このとき、フレーマ１２Ｔは、一方の隣接ノード（以下、隣接ノード＃Ｘ）に送信するフレームＸおよび他方の隣接ノード（以下、隣接ノード＃Ｙ）に送信するフレームＹを生成する。隣接ノード＃Ｘに送信されるパケットはフレームＸに格納され、隣接ノード＃Ｙに送信されるパケットはフレームＹに格納さる。
ＦＥＣエンコーダ３１Ｘ、３１Ｙは、それぞれ、フレームＸ、Ｙに誤り訂正符号を付加する。マッパ３２Ｘ、３２Ｙは、それぞれ、指定された変調方式に従って、ＦＥＣエンコーダ３１Ｘ、３１Ｙから出力されるビット列をコンステレーション上にマッピングする。このマッピングにより、隣接ノード＃Ｘに送信される送信信号Ｘおよび隣接ノード＃Ｙに送信される送信信号Ｙが生成される。ナイキストフィルタ３３Ｘ、３３Ｙは、それぞれ、送信信号Ｘ、Ｙがナイキスト条件を満足するようにフィルタリングを行う。リサンプラ３４Ｘ、３４Ｙは、それぞれ、ナイキストフィルタ３３Ｘ、３３Ｙの出力信号に対して再サンプリングを行う。
周波数シフタ３５Ｘ、３５Ｙは、それぞれ、再サンプリングされた送信信号Ｘ、Ｙの周波数をシフトさせる。例えば、周波数シフタ３５Ｘは、図８（ａ）に示すように、再サンプリングされた送信信号Ｘの周波数を高周波数側にシフトさせる。このとき、周波数シフタ３５Ｘは、例えば、送信信号Ｘに対応する信号帯域の低周波数側の端部が「ゼロ」になるように、送信信号Ｘの周波数をシフトさせる。周波数シフタ３５Ｙは、図８（ｂ）に示すように、再サンプリングされた送信信号Ｙの周波数を低周波数側にシフトさせる。このとき、周波数シフタ３５Ｙは、例えば、送信信号Ｙに対応する信号帯域の高周波数側の端部が「ゼロ」になるように、送信信号Ｙの周波数をシフトさせる。なお、周波数シフタ３５Ｘ、３５Ｙの構成および動作については後で説明する。
サブキャリア多重化器３６は、周波数シフタ３５Ｘの出力信号および周波数シフタ３５Ｙの出力信号を多重化する。この結果、図８（ｃ）に示す多重化信号が生成される。送信不完全補償器３７は、サブキャリア多重化器３６の出力信号に対して、送信回路の不完全性を補償する処理を行う。送信回路の不完全性は、例えば、不図示の増幅器の歪などを含む。ＤＡＣ１４は、送信不完全補償器３７の出力信号をアナログ信号に変換して駆動信号を生成する。
光送信機１５は、光変調器を含み、光源４０により生成される連続光を駆動信号で変調することにより、サブキャリア多重光信号を生成する。ここで、光源４０により生成される連続光の周波数がｆ１である場合、図８（ｄ）に示すサブキャリア多重光信号が生成される。なお、このサブキャリア多重光信号は、隣接ノード＃Ｘに送信されるデータを伝送するサブキャリア光信号および隣接ノード＃Ｙに送信されるデータを伝送するサブキャリア光信号を含む。そして、このサブキャリア多重光信号は、図５に示す光スプリッタＳＬＴにより分岐されて、隣接ノード＃Ｘおよび隣接ノード＃Ｙに送信される。
トランスポンダ１０の受信部は、図７に示すように、光受信機１６、ＡＤＣ１７、分散補償器（ＦＥＱ）５１、サブキャリア分離器（ＤＭＵＸ）５２、周波数シフタ５３Ｘ、５３Ｙ、リサンプラ５４Ｘ、５４Ｙ、適応等化器（ＡＥＱ）５５Ｘ、５５Ｙ、周波数オフセット補償器（ＯＦＦＳＥ ＣＯＭＰ）５６Ｘ、５６Ｙ、位相同期部５７Ｘ、５７Ｙ、ＦＥＣデコーダ５８Ｘ、５８Ｙ、フレーマ１２Ｒ、インタフェース（ＩＦ）１１Ｒを備える。
インタフェース１１Ｒおよびフレーマ１２Ｒは、それぞれ、図５に示すインタフェース１１およびフレーマ１２の一部である。光源（ＬＯ）４０は、送信部および受信部により共用される。分散補償器５１、サブキャリア分離器５２、周波数シフタ５３Ｘ、５３Ｙ、リサンプラ５４Ｘ、５４Ｙ、適応等化器５５Ｘ、５５Ｙ、周波数オフセット補償器５６Ｘ、５６Ｙ、位相同期部５７Ｘ、５７Ｙ、ＦＥＣデコーダ５８Ｘ、５８Ｙは、例えば、図５に示すＤＳＰ１３により実現される。
トランスポンダ１０の受信部は、隣接ノード＃Ｘから送信される光信号および隣接ノード＃Ｙから送信される光信号を受信する。例えば、図２に示すノード＃２に実装されるトランスポンダＴＲは、図４（ｂ）に示すように、隣接ノード＃１から送信されるサブキャリア光信号（Ｂ１＋Ｂ２）および隣接ノード＃３から送信されるサブキャリア光信号（Ｂ３＋Ｂ４）を受信する。
光受信機１６は、コヒーレント受信器であり、光源４０により生成される連続光を利用して受信光信号を表す電界情報信号を生成する。ＡＤＣ１７は、電界情報信号をデジタル信号に変換する。分散補償器５１は、固定等化器であり、光伝送路の分散を補償する。なお、分散補償器５１は、例えば、デジタルフィルタにより実現される。サブキャリア分離器５２は、分散補償器５１の出力信号から、トランスポンダ１０が処理すべきサブキャリアを抽出する。このとき、サブキャリア分離器５２は、ＤＳＰ１３の処理能力に対応する周波数領域範囲において信号を抽出する。例えば、図２に示すノード＃２に実装されるトランスポンダＴＲは、図４（ｂ）に示すように、サブキャリアＢ１～Ｂ４からサブキャリアＢ２およびサブキャリアＢ３を抽出する。以下の記載では、隣接ノード＃Ｘから送信され、サブキャリア分離器５２により抽出される信号を「受信信号Ｘ」と呼ぶことがある。隣接ノード＃Ｙから送信され、サブキャリア分離器５２により抽出される信号を「受信信号Ｙ」と呼ぶことがある。
周波数シフタ５３Ｘ、５３Ｙは、それぞれ、受信信号Ｘ、Ｙの周波数をシフトさせる。ここで、周波数シフタ５３Ｘは、周波数シフタ３５Ｘによる周波数シフトと逆の動作を行う。また、周波数シフタ５３Ｙは、周波数シフタ３５Ｙによる周波数シフトと逆の動作を行う。リサンプラ５４Ｘ、５４Ｙは、それぞれ、周波数シフタ５３Ｘ、５３Ｙの出力信号に対して再サンプリングを行う。
適応等化器５５Ｘ、５５Ｙは、それぞれ、リサンプラ５４Ｘ、５４Ｙの出力信号を適応的に等化する。適応等化器５５Ｘ、５５Ｙは、例えば、デジタルフィルタにより実現される。この場合、デジタルフィルタの係数は、受信信号に応じて適応的に更新される。周波数オフセット補償器５６Ｘ、５６Ｙは、それぞれ、適応等化器５５Ｘ、５５Ｙの出力信号において、受信光信号のキャリア周波数と局発光の周波数との間の誤差を補償する。
位相同期部５７Ｘ、５７Ｙは、それぞれ、周波数オフセット補償器５６Ｘ、５６Ｙの出力信号において位相同期を確立する。すなわち、シンボル毎に、送信元ノードで設定された位相と受信信号の位相との間のオフセットが補償され、送信元ノードで設定された位相が検出される。この結果、シンボル毎に、１または複数のビットの値が判定され、受信信号を表すビット列が再生される。ＦＥＣデコーダ５８Ｘ、５８Ｙは、それぞれ、位相同期部５７Ｘ、５７Ｙの出力信号に対して誤り検出および誤り訂正を行う。この結果、受信フレームが再生される。
フレーマ１２Ｒは、ＤＳＰ１３によって再生される受信フレームからパケットを抽出する。再生されたパケットは、インタフェース１１Ｒを介してパケットスイッチ２０に導かれる。
図９は、周波数シフタ３５Ｘ、３５Ｙ、５３Ｘ、５３Ｙの一例を示す。なお、周波数３５Ｘ、３５Ｙ、５３Ｘ、５３Ｙの構成は、実質的に同じである。
周波数シフタは、積算回路６１および回転演算回路６２を備える。そして、周波数シフタには、関数ｆ(t)および電界情報信号が与えられる。関数ｆ(t)は、周波数シフト量を表す。電界情報信号は、Ｉ成分信号およびＱ成分信号から構成される。また、周波数シフタ３５Ｘ、３５Ｙに与えられる電界情報信号は、図６に示す例では、リサンプラ３４Ｘ、３４Ｙから出力される。周波数シフタ５３Ｘ、５３Ｙに与えられる電界情報信号は、図７に示す例では、サブキャリア分離器５２から出力される。
積算回路６１は、周波数シフト量（すなわち、ｆ(t)）を時間で積分する。そして、積算回路６１は、積分結果として、下記の位相情報θ(t)を出力する。
θ(t)＝∫2πf(t)dt
なお、積算回路６１は、ｍｏｄ２π回路を備えていてもよい。この場合、積算回路６１の出力値は、０～２πの範囲内の値に変換される。
回転演算回路６２は、下記の演算により、位相情報θ(t)を利用してＩ成分信号およびＱ成分信号を補正する。ＩおよびＱは、回転演算回路６２の入力信号を表す。ＩoutおよびＱoutは、回転演算回路６２の出力信号を表す。
Ｉout＝Ｉcosθ(t)－Ｑsinθ(t)
Ｑout＝Ｉsinθ(t)＋Ｑcosθ(t)
すなわち、回転演算回路６２は、指定された周波数シフト量に基づいて、Ｉ成分信号およびＱ成分信号により表される位相を制御する。この結果、信号の周波数がシフトする。例えば、図８（ａ）に示すように信号の周波数を高くするときには、電界情報信号の位相を進める回転演算が行われる。また、図８（ｂ）に示すように信号の周波数を低くするときには、電界情報信号の位相を遅らせる回転演算が行われる。
このように、第１の実施形態においては、各ノード（図２では、ノード＃１～＃４）に実装される光伝送装置１は、１個のトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行う。これに対して、図１に示す光通信システムにおいては、各ノードに実装される光伝送装置は、２個のトランスポンダを用いて２つの隣接ノードと通信を行う。よって、第１の実施形態によれば、各ノードに実装されるトランスポンダの数が少なくなるので、光伝送装置のコストまたは光通信システム１００のコストが削減される。
また、光ネットワークの通信容量が小さいときは、図１に示す光通信システムでは、トランスポンダの能力が十分に活用されないことがある。一方、第１の実施形態によれば、１個のトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行うので、トランスポンダの周波数利用効率が高くなりやすい。すなわち、トランスポンダの能力が十分に活用される。
図１０は、本発明の第１の実施形態に係わる光通信システムのバリエーションを示す。図２に示すシステムでは、各スパンにおいてそれぞれ２本の光ファイバを用いて双方向伝送が実現されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、１本の光ファイバを用いてノード間の双方向伝送を実現してもよい。図１０に示す例では、光サーキュレータを利用して双方向伝送を実現している。すなわち、光サーキュレータ７１は、ノード＃３から出力されるサブキャリア光信号Ｂ３＋Ｂ４をノード＃４に導き、ノード＃４から受信するサブキャリア光信号Ｂ４＋Ｂ５をノード＃３に導く。同様に、光サーキュレータ７２は、ノード＃４から出力されるサブキャリア光信号Ｂ４＋Ｂ５をノード＃３に導き、ノード＃３から受信するサブキャリア光信号Ｂ３＋Ｂ４をノード＃３に導く。
なお、１本の光ファイバを用いてノード間の双方向伝送を実現する場合、図１０に示す光サーキュレータの代わりに光カプラを実装してもよい。ただし、光カプラを使用する構成と比べて、光サーキュレータを使用する構成は、光損失が小さくなる（約0.6dB）。
＜第２の実施形態＞
図１１は、本発明の第２の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す。図２に示す光通信システム１００と同様に、光通信システム２００はノード＃１～＃５を含む。ノード＃１～＃５は、光ファイバにより接続され、光リングネットワークを構成する。また、ノード＃１～＃４にそれぞれ光伝送装置３が設けられ、ノード＃５に光伝送装置２が設けられる。なお、光伝送装置２は、第１の実施形態と同様に、２個のトランスポンダ（ＴＲａ、ＴＲｂ）を備える。
光伝送装置３は、トランスポンダＴＲ、光フィルタＦＩＬ、および光カプラＣＰＬを備える。なお、光伝送装置３は、光カプラＣＰＬの代わりに、カプラ機能を備える光フィルタを使用してもよい。また、光伝送装置３は、図１１に示していない他のデバイスを備えてもよい。さらに、光伝送装置３には、スイッチ回路ＳＷ／ＩＦが接続される。スイッチ回路ＳＷ／ＩＦは、図２および図１１において実質的に同じである。
光通信システム２００においては、ノード＃１～＃５は、同じキャリア周波数を使用して光信号を伝送する。この実施例では、キャリア周波数はｆ０である。
各ノード＃１～＃４は、１組のサブキャリアを使用してデータを隣接ノードに送信することができる。ここで、各ノード＃１～＃４は、キャリア周波数ｆ０の低周波数側に設けられるサブキャリアＢ１およびキャリア周波数ｆ０の高周波数側に設けられるサブキャリアＢ２を使用する。すなわち、各ノード＃１～＃４のトランスポンダＴＲは、サブキャリア光信号Ｂ１およびサブキャリア光信号Ｂ２を生成する。
光フィルタＦＩＬは、トランスポンダＴＲから出力される２つのサブキャリア光信号を互いに分離する。具体的には、光フィルタＦＩＬは、サブキャリア光信号Ｂ１およびサブキャリア光信号Ｂ２を互いに分離する。そして、光フィルタＦＩＬにより抽出されたサブキャリア光信号Ｂ１は一方の隣接ノードに導かれ、光フィルタＦＩＬにより抽出されたサブキャリア光信号Ｂ２は他方の隣接ノードに導かれる。
具体的には、ノード＃１、＃３においては、サブキャリア光信号Ｂ１が時計回り方向に送信され、サブキャリア光信号Ｂ２が反時計回り方向に送信される。これに対して、ノード＃２、＃４においては、サブキャリア光信号Ｂ１が反時計回り方向に送信され、サブキャリア光信号Ｂ２が時計回り方向に送信される。この結果、各スパンにおいて、時計回り方向の伝送および反時計回り方向の伝送で同じサブキャリアが使用される。例えば、ノード＃１、＃２間では、サブキャリアＢ２を使用して光信号が双方向に伝送され、ノード＃２、＃３間では、サブキャリアＢ１を使用して光信号が双方向に伝送される。
各ノード＃１～＃４は、隣接ノードから受信する光信号からデータを再生する。このとき、各ノード＃１～＃４において、一方の隣接ノードから受信する光信号および他方の隣接ノードから受信する光信号は、光カプラＣＰＬにより合波される。そして、トランスポンダＴＲは、合波された光信号に基づいて、一方の隣接ノードから送信されたデータおよび他方の隣接ノードから送信されたデータをそれぞれ再生する。
例えば、ノード＃２は、図１１に示すように、ノード＃１からサブキャリア光信号Ｂ２を受信し、ノード＃３からサブキャリア光信号Ｂ１を受信する。そうすると、サブキャリア光信号Ｂ２およびサブキャリア光信号Ｂ１は、光カプラＣＰＬによって合波される。そして、トランスポンダＴＲは、図７に示す受信部を利用してデータを再生する。具体的には、ノード＃１から送信されるデータがサブキャリアＢ２から再生され、ノード＃３から送信されるデータがサブキャリアＢ１から再生される。
同様に、ノード＃３は、図１１に示すように、ノード＃２からサブキャリア光信号Ｂ１を受信し、ノード＃４からサブキャリア光信号Ｂ２を受信する。そうすると、サブキャリア光信号Ｂ１およびサブキャリア光信号Ｂ２は合波される。そして、トランスポンダＴＲは、図７に示す受信部を利用してデータを再生する。具体的には、ノード＃２から送信されるデータがサブキャリアＢ１から再生され、ノード＃４から送信されるデータがサブキャリアＢ２から再生される。
このように、光通信システム２００においては、サブキャリアＢ１およびサブキャリアＢ２がスパン毎に交互に設定される。ところが、光リングネットワークを構成するノードの数は奇数である。このため、ノード＃１～＃５のうちのいずれか１つのノードにおいては、一方の隣接ノードとの通信で使用するサブキャリアと他方の隣接ノードとの通信で使用するサブキャリアとが同じになる。この実施例では、ノード＃５において、ノード＃１との通信でサブキャリアＢ１が使用され、ノード＃４との通信でもサブキャリアＢ１が使用される。この場合、ノード＃５において同じサブキャリアが重複する。したがって、ノード＃５には、２個のトランスポンダ（ＴＲａ、ＴＲｂ）を備える光伝送装置２が実装される。
トランスポンダＴＲａは、ノード＃１に送信するデータをサブキャリアＢ１に割り当てることによりサブキャリア信号Ｂ１を生成する。そして、トランスポンダＴＲａにより生成されるサブキャリア信号Ｂ１は、ノード＃１に送信される。トランスポンダＴＲｂは、ノード＃４に送信するデータをサブキャリアＢ１に割り当てることによりサブキャリア信号Ｂ１を生成する。そして、トランスポンダＴＲｂにより生成されるサブキャリア信号Ｂ１は、ノード＃４に送信される。
また、トランスポンダＴＲａは、ノード＃１から送信されるサブキャリア信号Ｂ１からデータを再生する。トランスポンダＴＲｂは、ノード＃４から送信されるサブキャリア信号Ｂ１からデータを再生する。
このように、第２の実施形態においても、各ノード（図１１では、ノード＃１～＃４）に実装される光伝送装置３は、１個のトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行う。よって、第２の実施形態によれば、図１に示す構成と比較して、各ノードに実装されるトランスポンダの数が少なくなるので、光伝送装置および／または光通信システムのコストが削減される。また、第１の実施形態と同様に第２の実施形態においても、各ノードにおいて１個のトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行うので、トランスポンダの周波数利用効率が高くなりやすい。すなわち、トランスポンダの能力が十分に活用される。
ところで、第２の実施形態の光伝送装置３においては、図２に示す第１の実施形態で使用される光スプリッタＳＬＴの代わりに、光フィルタＦＩＬが使用される。ここで、光スプリッタと比較して光フィルタは高価である。よって、第２の実施形態と比較して、第１の実施形態の方が光伝送装置のコストが低くなる。
ただし、第１の実施形態では、光リングネットワークを構成するノードの数と同じ数のサブキャリアが必要である。図２に示す例では、５個のノード＃１～＃５を備える光リングネットワークにおいて、５つのサブキャリアＢ１～Ｂ５が使用される。ここで、光ファイバ通信は、限られた資源（例えば、Ｃバンド）を使用して実現される。このため、第１の実施形態では、光リングネットワークを構成するノードの数の上限が制限されることがある。或いは、各サブキャリアの帯域幅が制限されることがある。これに対して、第２の実施形態では、光リングネットワークを構成するノードの数にかかわらず、必要なサブキャリアの数は２である。このため、第２の実施形態では、光リングネットワークを構成するノードの数の上限が制限されることはない。或いは、各サブキャリアの帯域幅が制限されることはない。
なお、第２の実施形態で使用される光伝送装置３においても、トランスポンダは、図６～図７に示す構成により実現される。また、光伝送装置３は、２つの受信光信号を合波する光カプラＣＰＬの代わりに、カプラ機能を備える光フィルタ回路を使用してもよい。この場合、光フィルタ回路は、サブキャリアＢ１を抽出するフィルタ、サブキャリアＢ２を抽出するフィルタ、および２つのフィルタの出力を合波するカプラを備えてもよい。
図１１に示す実施例では、光リングネットワークを構成するノードの数は奇数である。このため、ノード＃１～＃５のうちのいずれか１つのノードに、２個のトランスポンダを備える光伝送装置が設けられる。ただし、光リングネットワークを構成するノードの数が偶数であるケースでは、全てのノードにそれぞれ光伝送装置３を設けてもよい。
＜第３の実施形態＞
図１２は、本発明の第３の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す。第３の実施形態に係わる光通信システム３００は、ノード＃１～＃４を含む。ノード＃１～＃４は、光ファイバにより接続され、光リニアネットワークを構成する。また、ノード＃２～＃３にそれぞれ光伝送装置３が設けられ、ノード＃１、＃４にそれぞれ光伝送装置４が設けられる。
光伝送装置３の構成および動作は、第２の実施形態および第３の実施形態において実質的に同じである。すなわち、光伝送装置３は、１つのトランスポンダＴＲを用いて２つのサブキャリア光信号を処理する。ただし、第３の実施形態では、各光伝送装置３は、ノード＃４からノード＃１に向う方向にサブキャリア光信号Ｂ１を送信し、ノード＃１からノード＃４に向う方向にサブキャリア光信号Ｂ２を送信する。
光伝送装置４は、１個のトランスポンダＴＲを備える。そして、光伝送装置４は、サブキャリア光信号Ｂ１、Ｂ２のうちの一方を送信し、サブキャリア光信号Ｂ１、Ｂ２のうちの他方を受信する。この例では、ノード＃１に実装される光伝送装置４は、サブキャリア光信号Ｂ２を送信し、サブキャリア光信号Ｂ１を受信する。ノード＃４に実装される光伝送装置４は、サブキャリア光信号Ｂ１を送信し、サブキャリア光信号Ｂ２を受信する。
このように光通信システム３００においては、ノード＃１からノード＃４に向う伝送にサブキャリアＢ２が使用され、ノード＃４からノード＃１に向う伝送にサブキャリアＢ１が使用される。そして、光リニアネットワークの両端以外のノードに実装される光伝送装置（すなわち、ノード＃２、＃３に実装される光伝送装置３）は、１個のトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行う。よって、第３の実施形態によれば、各ノードに実装されるトランスポンダの数が少なくなるので、光伝送装置および／または光通信システムのコストが削減される。また、第１～第２の実施形態と同様に、第３の実施形態においても、各ノードにおいて１個のトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行うので、トランスポンダの周波数利用効率が高くなりやすい。すなわち、トランスポンダの能力が十分に活用される。
＜第４の実施形態＞
図１３は、本発明の第４の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す。図２に示す光通信システム１００と同様に、光通信システム４００はノード＃１～＃５を含む。ノード＃１～＃５は、光ファイバにより接続され、光リングネットワークを構成する。また、ノード＃１～＃５にそれぞれ光伝送装置３が設けられる。すなわち、全てのノードに同じ光伝送装置が設けられる。さらに、各ノードの局発光源の発振周波数は、互いに同期が確立している。この実施例では、各ノードの局発光源の発振周波数はｆ０である。
光伝送装置３の構成および動作は、第２の実施形態および第４の実施形態において実質的に同じである。すなわち、光伝送装置３は、図６～図７に示すトランスポンダ、光フィルタＦＩＬ、光カプラＣＰＬを備える。光カプラＣＰＬは、第２の実施形態と同様に、カプラ機能付きの光フィルタであってもよい。そして、光伝送装置３は、２つのサブキャリア光信号を送信し、２つのサブキャリア光信号を受信する。
具体的には、トランスポンダＴＲは、時計回り方向に送信するデータをサブキャリアＢ１に割り当てることでサブキャリア光信号Ｂ１を生成し、反時計回り方向に送信するデータをサブキャリアＢ２に割り当てることでサブキャリア光信号Ｂ２を生成する。光フィルタＦＩＬは、サブキャリア光信号Ｂ１およびサブキャリア光信号Ｂ２を互いに分離する。そして、サブキャリア光信号Ｂ１は時計回り方向の隣接ノードに送信され、サブキャリア光信号Ｂ２は反時計回り方向の隣接ノードに送信される。
また、光伝送装置３は、一方の隣接ノードからサブキャリア光信号Ｂ１を受信し、他方の隣接ノードからサブキャリア光信号Ｂ２を受信する。サブキャリア光信号Ｂ１およびサブキャリア光信号Ｂ２は、光カプラＣＰＬにより合波されてトランスポンダＴＲに導かれる。トランスポンダＴＲは、サブキャリア光信号Ｂ１およびサブキャリア光信号Ｂ２からそれぞれデータを再生する。
このように、第４の実施形態においては、２つのサブキャリアのうちの一方のサブキャリア（図１３では、サブキャリアＢ１）が時計回り方法の伝送に使用され、他方のサブキャリア（図１３では、サブキャリアＢ２）が反時計回り方法の伝送に使用される。各ノードに設けられる光伝送装置は、１個のトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行う。よって、第４の実施形態によれば、各ノードに実装されるトランスポンダの数が少なくなるので、光伝送装置および／または光通信システムのコストが削減される。また、第１～第３の実施形態と同様に、第４の実施形態においても、各ノードにおいて１個のトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行うので、トランスポンダの周波数利用効率が高くなりやすい。すなわち、トランスポンダの能力が十分に活用される。
なお、光フィルタＦＩＬは、例えば、図１４に示すサイクリックフィルタ（インターリーバー）で実現してもよい。サイクリックフィルタの透過率は、周波数に対して周期的に変化する。また、サイクリックフィルタは、例えば、透過率の変化の周期が１つのサブキャリアの帯域幅と同じまたはほぼ同じになるように設計される。さらに、サイクリックフィルタは、２つの光出力ポートを備える。この場合、奇数番の透過帯（Ｆ１、Ｆ３、・・・）の出力光が一方の光出力ポートに導かれ、偶数番の透過帯（Ｆ２、Ｆ４、・・・）の出力光が他方の光出力ポートに導かれる。そして、サイクリックフィルタは、サブキャリアＢ１、Ｂ２の中心周波数がそれぞれ対応する透過帯の中心周波数に一致するように設計される。図１４に示す例では、サブキャリアＢ１、Ｂ２の中心周波数がそれぞれ透過帯Ｆ２、Ｆ３の中心周波数に一致するように設計されている。
このように、第４の実施形態においても、各ノードに実装される光伝送装置３は、１個のトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行う。よって、第４の実施形態によれば、図１に示す構成と比較して、各ノードに実装されるトランスポンダの数が少なくなるので、光伝送装置および／または光通信システムのコストが削減される。また、第１の実施形態と同様に第４の実施形態においても、各ノードにおいて１個のトランスポンダＴＲを用いて２つの隣接ノードと通信を行うので、トランスポンダの周波数利用効率が高くなりやすい。すなわち、トランスポンダの能力が十分に活用される。
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態の光通信システム５００においては、第４の実施形態と同様に、２つのサブキャリアのうちの一方のサブキャリア（例えば、サブキャリアＢ１）が時計回り方法の伝送に使用され、他方のサブキャリア（例えば、サブキャリアＢ２）が反時計回り方法の伝送に使用される。ただし、第５の実施形態では、１以上のノードに光伝送装置１が設けられ、他のノードに光伝送装置５が設けられる。図１５に示す例では、ノード＃１、＃３に光伝送装置１が設けられ、ノード＃２、＃４、＃５に光伝送装置５が設けられる。
光伝送装置１は、第１の実施形態において説明したように、トランスポンダＴＲ、光スプリッタＳＰＴ、光カプラＣＰＬを備える。したがって、トランスポンダＴＲから出力される光サブキャリア信号Ｂ１＋Ｂ２は、光スプリッタＳＰＴにより分岐される。そして、光サブキャリア信号Ｂ１＋Ｂ２は、時計回り方向および反時計回り方向に送信される。例えば、ノード＃１からノード＃２およびノード＃５に光サブキャリア信号Ｂ１＋Ｂ２が送信される。同様に、ノード＃３からノード＃２およびノード＃４に光サブキャリア信号Ｂ１＋Ｂ２が送信される。
光伝送装置５は、トランスポンダＴＲ、光フィルタＦＩＬ、光フィルタＦＩＬ＿Ｒを備える。光フィルタＦＩＬ＿Ｒは、２つの光入力ポートを備える。一方の光入力ポートに接続されるフィルタはサブキャリアＢ１を抽出し、他方の光入力ポートに接続されるフィルタはサブキャリアＢ２を抽出する。すなわち、光伝送装置５は、光フィルタＦＩＬ＿Ｒを用いて、各受信光信号から指定されたサブキャリアを抽出する。
例えば、ノード＃２は、ノード＃１から光サブキャリア信号Ｂ１＋Ｂ２を受信し、ノード＃３からも光サブキャリア信号Ｂ１＋Ｂ２を受信する。ここで、ノード＃１からノード＃２に送信されるデータはサブキャリアＢ２に割り当てられている。よって、ノード＃２に設けられる光伝送装置５は、光フィルタＦＩＬ＿Ｒを用いて、ノード＃１から送信される光信号から光サブキャリア信号Ｂ２を抽出する。一方、ノード＃３からノード＃２に送信されるデータはサブキャリアＢ１に割り当てられている。よって、ノード＃２に設けられる光伝送装置５は、光フィルタＦＩＬ＿Ｒを用いて、ノード＃３から送信される光信号から光サブキャリア信号Ｂ１を抽出する。この構成により、ノード＃２においてサブキャリアの重複が回避される。
このように、光伝送装置５は、サブキャリアの重複を回避することができる。換言すれば、光ネットワークにおいてサブキャリアの重複を回避するためには、光伝送装置１が設けられるノードの隣なりのノードに光伝送装置５を設ける必要がある。ここで、送信光信号から対応するサブキャリアを抽出する光フィルタを備えない光伝送装置１は、光フィルタを備えない光伝送装置と比較して安価である。よって、光伝送装置１および光伝送装置５が混在する第５の実施形態の構成は、第４の実施形態と比較して安価に構築される。
＜他の実施形態＞
図１６は、他の実施形態に係わる光通信システムの一例を示す。図２に示す光通信システム１００と同様に、光通信システム６００はノード＃１～＃５を含む。ノード＃１～＃５は、光ファイバにより接続され、光リングネットワークを構成する。また、ノード＃１～＃５にそれぞれ光伝送装置７が設けられる。さらに、各ノードの局発光源の発振周波数は互いに同じである。
光通信システム６００においては、光伝送装置７の通信帯域は、光リングネットワークを構成するノードの数で分割される。この実施例では、光リングネットワークは５つのノード＃１～＃５を備える。よって、光伝送装置７が使用する通信帯域は、５つのサブキャリアＢ１～Ｂ５に分割される。そして、光伝送装置７は、５つのサブキャリアＢ１～Ｂ５のうちの２つを使用して隣接ノードと通信を行う。このとき、各ノードに割り当てられるサブキャリアは、各ノードにおいて受信サブキャリアが互いに重複しないように決定される。
各ノードにおいて、トランスポンダＴＲは、当該ノードに割り当てられた２つのサブキャリアを、光フィルタＦＩＬを用いて互いに分離する。そして、光伝送装置７は、一方のサブキャリア光信号を時計回り方向に送信し、他方のサブキャリア光信号を反時計回り方向に送信する。また、各ノードは、各隣接ノードから受信するサブキャリア光信号を合波する。そして、トランスポンダＴＲは、合波した光信号から１組のデータを再生する。
例えば、ノード＃１にはサブキャリアＢ４、Ｂ５が割り当てられ、ノード＃２にはサブキャリアＢ３、Ｂ４が割り当てられ、ノード＃３にはサブキャリアＢ２、Ｂ３が割り当てられている。ノード＃１は、サブキャリア光信号Ｂ５をノード＃５に送信し、サブキャリア光信号Ｂ４をノード＃２に送信する。ノード＃３は、サブキャリア光信号Ｂ３をノード＃２に送信し、サブキャリア光信号Ｂ２をノード＃４に送信する。そうすると、ノード＃２は、ノード＃１からサブキャリア光信号Ｂ４を受信し、ノード＃３からサブキャリア光信号Ｂ３を受信する。
このように、他の実施形態に係わる光通信システム６００においても、複数のサブキャリアを利用する双方向光伝送が実現される。ただし、上述した第１、第２、第４、第５の実施形態は、図１６に示す他の実施形態よりも有利な効果を有する。
他の実施形態においては、光リングネットワークがＮ個のノードを備える場合、光伝送装置７は、Ｎ個のサブキャリアの中の指定された２個のサブキャリアを使用して通信を行う。ここで、各ノードに設けられる光伝送装置７の構成を共通化するためには、光伝送装置７は、Ｎ個のサブキャリアを提供できることが要求される。例えば、光リングネットワークが５個のノード＃１～＃５を備える場合、光伝送装置７は、図１７（ａ）に示すように、サブキャリアＢ１～Ｂ５を提供するように構成される。しかし、信号を伝送するために使用されるサブキャリアは２つである。したがって、図１６に示す他の実施形態では、スペクトルの利用効率が低い。例えば、光伝送装置７の通信帯域が８００Ｇｂｐｓである場合、データを伝送するための使用される帯域は３２０Ｇｂｐｓである。
これに対して、図２に示す第１の実施形態においては、各ノードに割り当てられるキャリア周波数が互いに異なる。そして、各ノードに設けられる光伝送装置１は、割り当てられたキャリア周波数の低周波数側および高周波数側にそれぞれ隣接する２つのサブキャリアを使用して通信を行う。このため、第１の実施形態では、光リングネットワークを構成するノードの数にかかわらず、割り当てられたキャリア周波数に隣接する２つのサブキャリアを使用して通信を行う。例えば、図２に示すノード＃１においては、図１７（ｂ）に示すように、周波数ｆ１に隣接するサブキャリアＢ１、Ｂ２を使用して信号が伝送され、ノード＃２においては、図１７（ｃ）に示すように、周波数ｆ２に隣接するサブキャリアＢ２、Ｂ３を使用して信号が伝送される。例えば、光伝送装置７の通信帯域が８００Ｇｂｐｓである場合、データを伝送するための使用される帯域も８００Ｇｂｐｓである。すなわち、光伝送装置１の全通信帯域を使用して通信を行うことが可能である。したがって、第１の実施形態によれば、図１６に示す他の実施形態と比較して、スペクトルの利用効率が高くなる。加えて、第１の実施形態の光伝送装置は、安価な光スプリッタＳＰＴを使用して送信光信号を２つの隣接ノードに送信するので、光伝送装置のコストが削減される。
図１１に示す第２の実施形態、図１３に示す第４の実施形態、図１５に示す第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、キャリア周波数の低周波数側および高周波数側にそれぞれ隣接する２つのサブキャリアを使用して通信が行われる。したがって、スペクトルの利用効率が高い。
加えて、図１６に示す他の実施形態では、ノード毎に、送信光信号を分岐するための光フィルタＦＩＬの構成が異なる。例えば、ノード＃１では、サブキャリアＢ４、Ｂ５を抽出する光フィルタが実装され、ノード＃２では、サブキャリアＢ３、Ｂ４を抽出する光フィルタが実装される。これに対して、第２および第４の実施形態では、各ノードにおいて送信光信号を分岐するための光フィルタＦＩＬの構成が同じである。よって、光伝送装置のコストが削減される。
１、２、３、４、５ 光伝送装置
１０ トランスポンダ
１３ デジタル信号処理器（ＤＳＰ）
１５ 光送信機
１６ 光受信機
３５Ｘ、３５Ｙ 周波数シフタ
４０ 光源（ＬＯ）
５３Ｘ、５３Ｙ 周波数シフタ
７１、７２ 光サーキュレータ
１００、２００、３００、４００、５００ 光通信システム

Claims (5)

  1. 互いに異なるキャリア周波数が割り当てられた複数のノードを含む光ネットワークにおいて、前記複数のノードの中の第１のノードに設けられる光伝送装置であって、
    前記第１のノードに割り当てられた第１のキャリア周波数の局発光を生成する第１の光源と、
    前記局発光を使用して、前記第１のキャリア周波数の低周波数側に設定される第１のサブキャリアにおいて第１のサブキャリア光信号を生成し、前記第１のキャリア周波数の高周波数側に設定される第２のサブキャリアにおいて第２のサブキャリア光信号を生成する送信部と、
    前記第１のサブキャリア光信号および前記第２のサブキャリア光信号を含む光信号を分岐して、第１の隣接ノードに送信される第１の光信号および第２の隣接ノードに送信される第２の光信号を生成する光スプリッタと、
    前記第１の隣接ノードから受信する光信号および前記第２の隣接ノードから受信する光信号を合波する光カプラと、
    前記局発光を使用して、前記光カプラの出力光信号から、前記第１のサブキャリアにより伝送された第１の受信信号および前記第２のサブキャリアにより伝送された第２の受信信号を再生する受信部と、を備え、
    前記第１の光源の周波数と前記第１の隣接ノードの光源の周波数との差分は、前記第１のサブキャリアの帯域幅に対応する
    ことを特徴とする光伝送装置。
  2. 前記第１のキャリア周波数と前記第１の隣接ノードに割り当てられたキャリア周波数との差分は、前記第１のサブキャリアの帯域幅と同じであり、前記第１のキャリア周波数と前記第２の隣接ノードに割り当てられたキャリア周波数との差分は、前記第２のサブキャリアの帯域幅と同じである
    ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
  3. 前記第１のサブキャリアの帯域幅および前記第２のサブキャリアの帯域幅は互いに同じであり、
    前記第１のサブキャリアは、前記第１のキャリア周波数の低周波数側に隣接して設定され、前記第２のサブキャリアは、前記第１のキャリア周波数の高周波数側に隣接して設定される
    ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
  4. 前記第１のサブキャリアの帯域幅および前記第２のサブキャリアの帯域幅は、前記送信部および前記受信部を含む光送受信機の最大通信帯域の２分の１である
    ことを特徴とする請求項３に記載の光伝送装置。
  5. 互いに異なるキャリア周波数が割り当てられた複数のノードを含む光ネットワークにおいて、前記複数のノードの中の第１のノードに設けられる光伝送装置により使用される光伝送方法であって、
    前記第１のノードに割り当てられた第１のキャリア周波数の局発光を生成する第１の光源を使用して、前記第１のキャリア周波数の低周波数側に設定される第１のサブキャリアで伝送される第１のサブキャリア光信号および前記第１のキャリア周波数の高周波数側に設定される第２のサブキャリアで伝送される第２のサブキャリア光信号を含む送信光信号を出力し、
    光スプリッタを用いて前記送信光信号を分岐して第１の光信号および第２の光信号を生成し、
    前記第１の光信号および前記第２の光信号をそれぞれ第１の隣接ノードおよび第２の隣接ノードに送信し、
    光カプラを用いて前記第１の隣接ノードから受信する光信号および前記第２の隣接ノードから受信する光信号を合波し、
    前記第１の光源を使用して、前記光カプラの出力光信号から、前記第１のサブキャリアにより伝送された第１の受信信号および前記第２のサブキャリアにより伝送された第２の受信信号を再生し、
    前記第１の光源の周波数と前記第１の隣接ノードの光源の周波数との差分は、前記第１のサブキャリアの帯域幅に対応する
    ことを特徴とする光伝送方法。
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