WO2022202875A1 - 光空間通信管理装置、光空間通信システム及び光空間通信管理方法 - Google Patents

光空間通信管理装置、光空間通信システム及び光空間通信管理方法 Download PDF

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侑真 阿部
守生 豊嶋
哲治 布施
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Definitions

  • the present invention relates to a space optical communication management device, a space optical communication system, and a space optical communication management method.
  • Non-Patent Document 1 divides the communication network into layers such as an inter-city communication network, an intra-city communication network, and a communication network for corporate and personal lines. control.
  • the inter-city communication network may be called a core system communication network
  • the intra-city communication network may be called a metro system
  • the communication network for corporate and personal lines may be called an access system communication network.
  • control was performed independently for each communication network, so control that effectively utilized each communication network could not be performed.
  • circuits for various layers have begun to be operated independently. Also, a plurality of satellite communication carriers have begun to operate individual satellite optical communication networks independently.
  • One aspect of the embodiment of the present invention is that various line forms and satellite optical communication networks of a plurality of satellite communication carriers are effective instead of individual line forms and satellite optical communication networks of individual satellite communication carriers. It is an object of the present invention to provide a free space optical communication management device that utilizes and performs control in response to requests for a wide variety of communication services and transmits optical modulated signals via an appropriate communication network.
  • a space optical communication management device is a space optical communication device that performs space optical communication using one or a plurality of lines mounted on at least one of a satellite and a flying object of a non-terrestrial node group and an optical ground station. and transmitting/receiving communication service data based on service requests on a plurality of lines and line measurement information on a plurality of lines received from at least one of the satellite and the flying object of the non-terrestrial node group and the optical ground station.
  • a free-space optical communication management device that performs line control based on line path information and line parameters for communication, wherein the line measurement information of a plurality of lines between the free-space optical communication devices for transmitting and receiving the communication service data a service request collection unit for collecting the service requests; a position calculation unit for calculating position information of at least one of the satellite and the flying object; a line parameter calculation unit that calculates the line path information and the line parameters based on the location information, the service requests collected by the service request collection unit, and the line measurement information measured by the line measurement unit; A line control unit that performs line control based on the line path information and the line parameters calculated by the line parameter calculation unit for the free space optical communication device, and the satellite and the flying object of the non-terrestrial node group. and the optical ground station, and a line information communication unit that communicates the service request, the line measurement information, the line route information, and the line parameters.
  • a free-space optical communication system includes a free-space optical communication device that performs free-space optical communication on at least one of a satellite and a flying object of a non-terrestrial node group and one or more lines mounted on an optical ground station. and transmitting/receiving communication service data based on service requests on a plurality of lines and line measurement information on a plurality of lines received from at least one of the satellite and the flying object of the non-terrestrial node group and the optical ground station. and a free-space optical communication management device that performs line control based on line path information and line parameters for the optical communication system, wherein the free-space optical communication management device controls the optical network through which the communication service data is transmitted and received.
  • a line measuring unit for measuring line measurement information of a plurality of lines between spatial communication devices, a service request collecting unit for collecting the service requests, and calculating position information of at least one of the satellite and the flying object.
  • a position calculation unit calculates the line parameters based on the position information calculated by the position calculation unit, the service request collected by the service request collection unit, and the line measurement information measured by the line measurement unit.
  • a line parameter calculation unit a line control unit that performs line control for the free space optical communication device based on the line path information and the line parameters calculated by the line parameter calculation unit, and a non-terrestrial node group at least one of said satellite, said flying object and said optical ground station; and a line information communication unit for communicating said service request, said line measurement information, said line path information and said line parameters,
  • the space optical communication device is controlled by line control based on the line path information and the line parameters from the space optical communication management device, and transmits and receives modulated optical signals including the communication service data.
  • a free-space optical communication management method is a free-space optical communication device that performs free-space optical communication on at least one of a satellite and a flying object of a non-terrestrial node group and one or more lines mounted on an optical ground station. and transmitting/receiving communication service data based on service requests on a plurality of lines and line measurement information on a plurality of lines received from at least one of the satellite and the flying object of the non-terrestrial node group and the optical ground station.
  • a free-space optical communication management method in a free-space optical communication management device that performs line control based on line path information and line parameters for communication, wherein a plurality of free-space optical communication devices between said free-space optical communication devices for transmitting and receiving said communication service data a first step of measuring the line metering information of a line; a second step of collecting the service request; a third step of calculating location information of at least one of the satellite and the vehicle; calculating the line route information and the line parameters based on the location information calculated in the third step, the service request collected in the second step, and the line measurement information measured in the first step; 4; a fifth step of performing line control on the free space optical communication device based on the line path information and the line parameters calculated in the fourth step; a sixth step of communicating with at least one of said satellite and said air vehicle and said optical ground station, said service request, said line measurement information, said line path information and said line parameter line information.
  • one aspect of the embodiments of the present invention is not for each line form or for each satellite optical communication network of each satellite communication carrier, but for various line forms and satellites of a plurality of satellite communication carriers. It is possible to realize an optical space communication management device that makes effective use of an optical communication network, performs control in response to the requirements of a wide variety of communication services, and transmits an optical modulated signal via a satellite optical communication network with an appropriate line.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a free-space optical communication system according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a free-space optical communication system according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a detailed block configuration example of the free-space optical communication device.
  • FIG. 4 is a diagram showing a detailed block configuration example of the optical space communication management device.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the optical communication unit according to this embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a detailed block configuration example of an optical transmitter that employs the digital coherent optical communication system.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a free-space optical communication system according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a free-space optical communication system according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a detailed block configuration example of the free-space optical communication device.
  • FIG. 4 is a diagram showing
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a transmission side digital signal processing unit when the optical communication unit adopts the wavelength division multiplexing method and the digital coherent optical communication method.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a transmission-side digital signal processing unit when adopting the Nyquist wavelength division multiplexing system and the digital coherent optical communication system.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a transmission-side digital signal processing unit that employs the Nyquist frequency division multiplexing method.
  • FIG. 10 is a diagram showing a specific configuration example of a transmission-side digital signal processing unit when adopting the orthogonal frequency division multiplexing method and the digital coherent optical communication method.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of an optical transmitter that employs an optical intensity modulation method.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a transmission-side digital signal processing section that employs the optical intensity modulation method.
  • FIG. 13 is a diagram showing a detailed block configuration example of an optical transmitter that employs the optical phase modulation method.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of a transmission-side digital signal processing section that employs an optical phase modulation method.
  • FIG. 15 is a diagram showing a detailed block configuration example of an optical receiver that employs the digital coherent optical communication system.
  • FIG. 16 is a diagram showing a specific configuration example of the receiving side digital signal processing unit when the optical communication unit adopts the wavelength division multiplexing method.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of a digital signal processing unit on the receiving side when the optical communication unit adopts the Nyquist wavelength division multiplexing system.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of a reception-side digital signal processing section that employs the Nyquist frequency division multiplexing method.
  • FIG. 19 is a diagram showing a configuration example of a reception-side digital signal processing section that employs the orthogonal frequency division multiplexing method.
  • FIG. 20 is a diagram showing a detailed block configuration example of an optical receiver that employs the optical intensity modulation method.
  • FIG. 21 is a diagram showing a configuration example of a receiving-side digital signal processing unit that employs the optical intensity modulation method.
  • FIG. 22 is a diagram showing a detailed block configuration example of the first embodiment of the optical receiver that employs the optical phase modulation method.
  • FIG. 23 is a diagram showing a configuration example of a reception-side digital signal processing section that employs the optical phase modulation method.
  • FIG. 24 is a diagram showing a detailed block configuration example of the second form of the optical receiver that employs the optical phase modulation method.
  • FIG. 25 is a diagram showing a sequence example for explaining the optical space communication management function according to this embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram showing an example of the line measurement information database and the like according to this embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of the position information database according to this embodiment.
  • FIG. 28 is an example of a flowchart showing the processing procedure of the optical space communication management function according to this embodiment.
  • FIG. 29 is an example of a flowchart showing a processing procedure of line parameter calculation processing according to the present embodiment. It is an example of a diagram for explaining the effect of the present embodiment.
  • a plurality of circuit configurations such as between a geostationary orbit satellite and a low earth orbit satellite, between two low earth orbit satellites, and between a device installed on the ground and a geostationary orbit satellite or a low earth orbit satellite It is particularly intended for optical space communications between satellites where there are
  • FIG. 1 shows a configuration example of a free-space optical communication system according to this embodiment.
  • a free space optical communication system to which the present invention is applied is a non-uniform communication system comprising a geostationary orbit satellite 5 in geostationary orbit, low earth orbit satellites 6A to 6C in low earth orbit, and flying objects 7A to 7D flying in the air. It comprises a terrestrial node group, optical ground stations 3A to 3D and radio ground stations 4A and 4B which are installed on the ground.
  • These geostationary orbit satellites 5, low earth orbit satellites 6A to 6C, flying objects 7A to 7D, optical ground stations 3A to 3D and wireless ground stations 4A and 4B are line-controlled by optical space communication management devices 1 (1A and 1B), respectively. be done.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a free space optical communication system to which the present invention is applied.
  • the free space optical communication system includes at least one of a geostationary orbit satellite 5, a low earth orbit satellite 6, and a flying object 7 as a non-terrestrial node group, and one or more mounted on an optical ground station 3.
  • communication service data based on the service request and line measurement information received from the optical space communication device 2, the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite 6 and the flying object 7 of the non-terrestrial node group, and the optical ground station 3 and a free-space optical communication management device 1 that performs line control based on line path information and line parameters for transmission and reception.
  • a pair of free-space optical communication devices 2 transmit and receive communication service data via a line for optical space communication
  • a wireless ground station 4 transmits and receives line information related to communication service data via a wireless control line such as radio waves. conduct.
  • the optical space communication management device 1 may further perform line control based on the environment information and the weather information received from the environmental weather information collection device 8 .
  • the line information includes service requests, line measurement information, line route information, and line parameters for each of a plurality of lines related to the geostationary orbit satellite 5, low earth orbit satellite 6, flying object 7, and optical ground station 3 of the non-terrestrial node group. include.
  • the geostationary orbit satellite 5 is a satellite located in a geostationary orbit, and includes one or more optical space communication devices 2, a geostationary orbit satellite control unit 51 for controlling the geostationary orbit satellite 5, and a geostationary orbit satellite communication unit 52.
  • the low-orbit satellites 6 (6A to 6C) are satellites located in low-earth orbit, and include one or a plurality of optical space communication devices 2, a low-orbit satellite control unit 61 for controlling the low-orbit satellites 6, and a and an orbital satellite communication unit 62 .
  • the flying object 7 (7A to 7D) is an aircraft, a drone, a high altitude pseudosatellite (HAPS: High Altitude Platform Station), a helicopter, an unmanned aerial vehicle (UAV: Unmanned Aerial Vehicle), etc.
  • a space communication device 2 a flying object control unit 71 for controlling the flying object 7 , and a flying object communication unit 72 are provided.
  • the geostationary orbit satellite control unit 51, the low earth orbit satellite control unit 61, and the flying object control unit 71 are composed of onboard electronic devices such as FPGA (Field Programmable Gated Array) or CPU (Central Processing Unit). electronic circuit, etc.
  • the geostationary orbit satellite control unit 51 performs attitude control of the geostationary orbit satellite 5 in orbit.
  • the low-orbit satellite control unit 61 performs attitude control of the low-orbit satellite 6 in orbit.
  • the flying object control unit 71 controls the attitude of the flying object 7 in flight.
  • a node group including at least one of one or more geostationary orbit satellites 5, one or more low earth orbit satellites 6, and one or more flying objects 7 may be called a non-terrestrial node group.
  • the optical ground station 3 (3A to 3D) is a device installed on the ground. It is directly connected by a control line such as a mobile line or an RF feeder link, and the directivity angle (azimuth angle, elevation angle ( An optical ground station control unit 31 for controlling Elevation Angle), and an optical ground station communication unit 32 for communicating line information with the free space optical communication management device 1 .
  • the line information includes service requests, line measurement information, line route information, and line parameters for each of a plurality of lines related to the geostationary orbit satellite 5, low earth orbit satellite 6, flying object 7, and optical ground station 3 of the non-terrestrial node group. include.
  • the optical ground stations 3 (3A to 3D) may be installed not only on the ground but also on ships on the sea, or may be installed on celestial bodies, planets, and the like.
  • the environmental information collecting device 8 (8A, 8B) includes an environmental information collecting unit 801 for collecting environmental information about the environment in which the optical ground station 3 and the flying object 7 are arranged, a weather information collection unit 802 for collecting weather information of the area where the weather information is collected; an environment information database DB6 for storing the environment information collected by the environment information collection unit 801; and an information database DB7.
  • the environmental information collection device 8 (8A, 8B) communicates the collected environmental information and weather information to the space optical communication management device 1.
  • the environmental information collection unit 801 may be installed on a ship on the ground or on the sea, may be installed on a celestial body, a planet, or the like, or may be installed on a flying object such as an unmanned aerial vehicle or a satellite in outer space.
  • the weather information collection unit 802 may collect weather information from the cloud, the Internet, or the like, or may determine weather information from the environment information acquired by the environment information collection unit 801 .
  • Environmental information includes environment such as temperature, humidity, wind speed, wind direction, amount of clouds, height of clouds, amount of rain, air pressure, illuminance, and all-sky camera image.
  • Environmental information may also include weather information.
  • Environmental information includes, for example, all-sky cameras and information collected by environmental sensors such as cloud gauges, cloud height gauges, thermometers, hygrometers, barometers, illuminometers, anemometers, wind vanes, and rain gauges.
  • the weather information includes past to present weather such as fine weather, rainy weather, and cloudy weather in each region, and weather forecasts for each region.
  • the environmental information database DB6 and the weather information database DB7 are stored in a storage device such as a ROM (Read Only Memory) or hard disk.
  • the space optical communication management device 1 includes a line measuring unit 11 for measuring line measurement information of a plurality of lines between the space optical communication devices 2 through which communication service data is transmitted and received, and a line path information for the space optical communication devices 2. and a line control unit 12 for line control based on line parameters, a line parameter calculation unit 10 for calculating line route information and line parameters based on service requests and line measurement information for line control, and an optical ground station 3 and radio ground station 4, a line information communication unit 14 for communicating line information; A service request collection unit 17 connected to the communication unit 14 is provided.
  • the line information includes service requests, line measurement information, line route information, and line parameters for each of a plurality of lines related to the geostationary orbit satellite 5, low earth orbit satellite 6, flying object 7, and optical ground station 3 of the non-terrestrial node group.
  • the optical space communication management device 1 (1A, 1B) may be installed not only on the ground but also on a ship on the sea, or may be installed on a celestial body, a planet, or the like.
  • the line information communication unit 14 communicates with the geostationary orbit satellite 5 and the low earth orbit satellite of the non-terrestrial node group via the optical ground station communication unit 32 of the optical ground station 3 and the wireless ground station communication unit 42 of the wireless ground station 4, which will be described later. 6, the flying object 7 and the optical ground station 3 receive service requests and line measurement information.
  • the line information communication unit 14 transmits the received line measurement information to the line measurement unit 11 .
  • Service requests received by the line information communication unit 14 are collected by the service request collection unit 17 .
  • the service request collection unit 17 stores the collected service requests in the service request information database DB3.
  • the line measurement unit 11 stores line measurement information in a line measurement information database DB2, which will be described later.
  • the position calculation unit 13 transmits position information calculated based on track information stored in a position information database DB5, which will be described later, to the line parameter calculation unit 10.
  • FIG. The line parameter calculator 10 calculates the information stored in the line path information database DB1, the information stored in the line parameter information database DB4, the information stored in the service request information database DB3, and the line measurement information database DB2.
  • the location information transmitted from the calculation unit 13 is referred to, and the line route information and line parameters are calculated and transmitted to the line control unit 12 .
  • the line parameter calculation unit 10 may further refer to the environment information stored in the environment information database DB6 and the weather information stored in the weather information database DB7 to calculate line route information and line parameters. good.
  • the line control unit 12 transmits the line path information and the line parameters to the line information communication unit 14, and the wireless ground station wireless communication unit 41 of the wireless ground station 4, which will be described later, is sent to the free space optical communication device 2 provided in the non-terrestrial node group. , the optical space communication device 2 provided in the optical ground station 3 is controlled via the optical ground station communication unit 32 . Also, the line control unit 12 saves line route information and line parameters in the line route information database DB1 and the line parameter information database DB4.
  • the line path information database DB1, the line measurement information database DB2, the service request information database DB3, the line parameter information database DB4, and the location information database DB5 are stored in a storage device such as a ROM (Read Only Memory) or hard disk.
  • the line parameter calculation unit 10, line measurement unit 11, line control unit 12, line information communication unit, and position calculation unit 13 are mounted onboard, for example, FPGA (Field Programmable Gated Array) or CPU (Central Processing Unit). It may be an electronic circuit configured by an electronic device capable of performing AI (Artificial Intelligence), a server or a PC capable of machine learning. Also, the line parameter calculation unit 10, the line measurement unit 11, the line control unit 12, the line information communication unit, and the position calculation unit 13 may be collectively configured as an SDN (Software Defined Network) controller.
  • SDN Software Defined Network
  • the line control unit 12 of the space optical communication management device 1 transmits line route information and line parameters to the optical ground station communication unit 32 of the optical ground station 3 via the line information communication unit 14 . Also, the line control unit 12 of the space optical communication management device 1 transmits line path information and line parameters to a radio ground station communication unit 42 of the radio ground station 4, which will be described later, via the line information communication unit 14.
  • FIG. 12 illustrates that the line control unit 12 of the space optical communication management device 1 transmits line route information and line parameters to the optical ground station communication unit 32 of the optical ground station 3 via the line information communication unit 14 .
  • the line control unit 12 of the space optical communication management device 1 transmits line path information and line parameters to a radio ground station communication unit 42 of the radio ground station 4, which will be described later, via the line information communication unit 14.
  • the radio ground station 4 (4A, 4B) transmits the line information of each line between the plurality of free space optical communication devices 2 to which the communication service data is transmitted and received via the satellite communication control line such as the above-mentioned radio waves.
  • a communication device comprising a radio ground station radio communication section 41 , a radio ground station communication section 42 , and a radio ground station control section 43 .
  • the wireless ground station communication unit 42 may be configured by an electronic circuit configured by an electronic device that can be mounted on-board, such as an FPGA (Field Programmable Gated Array) or a CPU (Central Processing Unit).
  • the radio ground station radio communication unit 41 may be composed of an electronic circuit configured by an electronic device that can be mounted on-board, such as an FPGA (Field Programmable Gated Array) or a CPU (Central Processing Unit). Includes communication devices for data transmission and reception using radio waves for satellite communication and antennas for satellite communication.
  • the line information includes service requests, line measurement information, line route information, and line parameters for each of a plurality of lines related to the geostationary orbit satellite 5, low earth orbit satellite 6, flying object 7, and optical ground station 3 of the non-terrestrial node group. include.
  • the wireless ground station 4 (4A, 4B) may be installed not only on the ground but also on a ship on the sea, or may be installed on a celestial body, a planet, or the like.
  • the radio ground station radio communication unit 41 communicates line information between the geostationary orbit satellite communication unit 52 of the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite communication unit 62 of the low earth orbit satellite 6, or the flying object communication unit of the flying object 7 and 72. I do.
  • the radio ground station control unit 43 controls the orientation angles (azimuth and elevation) necessary for optical space communication in the radio ground station 4 .
  • the radio ground station communication unit 42 communicates line information with the line information communication unit 14 of the free space optical communication management device 1 .
  • the line information includes service requests, line measurement information, line route information, and line parameters for each of a plurality of lines related to the geostationary orbit satellite 5, low earth orbit satellite 6, flying object 7, and optical ground station 3 of the non-terrestrial node group. include.
  • the wireless ground station 4 and the optical space communication management device 1 are connected via a control line such as a wired or wireless LAN (Local Area Network), a terrestrial mobile line, or an RF feeder link.
  • a control line such as a
  • the space optical communication device 2 is controlled and processed based on the line control from the space optical communication management device 1, and includes optical units 21_1, . . . 202_n are provided.
  • the optical space communication device control unit 22 and the communication service processing unit 23 are configured by an electronic circuit configured by an electronic device that can be mounted on-board, such as an FPGA (Field Programmable Gated Array) or a CPU (Central Processing Unit).
  • the optical unit 21 is composed of, for example, an optical antenna such as a lens, and optical elements such as a mirror, an optical sensor, and an optical filter.
  • the optical unit 21 shapes or converges a light beam transmitted from a satellite, a flying object, or the like with an optical antenna, and further controls the capture and tracking orientation of the light beam in accordance with the satellite, the flying object, or the like.
  • the space optical communication device control unit 22 controls the optical space via the optical ground station communication unit 32 and the line information communication unit 14 of the space optical communication management device 1 . It acquires line route information and line parameters from the line control unit 12 of the communication management device 1 and accepts line control. , 21_n, optical communication units 202_1, . . . , 202_n and communication service processing unit 23 parameters and control route information.
  • the optical space communication device control unit 22 sends the optical ground station communication unit 32 to the line information communication unit 14 of the space optical communication management device 1. It transmits a service request and line measurement information for the line through station 3 .
  • the line information communication unit 14 transmits line measurement information to the line measurement unit 11 of the space optical communication management device 1, and stores service requests for lines via the optical ground station 3 in the service request DB.
  • the free-space optical communication device control unit 22 controls the geostationary orbit satellite communication unit 52 of the geostationary orbit satellite 5 or the low earth orbit satellite communication unit of the low earth orbit satellite 6. 62 or the flying object communication unit 72 of the flying object 7, the radio ground station radio communication unit 41 of the radio ground station 4, and the radio ground station communication unit 42 of the radio ground station 4, to the space optical communication management device 1. Send request and line metering information.
  • the space optical communication device control unit 22 controls the optical ground station communication unit 32 and the line information communication unit 14 of the space optical communication management device 1. It receives the line path information and line parameters of the line via the optical ground station 3 from the line control unit 12 of the space communication management device 1 .
  • the free-space optical communication device control unit 22 controls the geostationary orbit satellite communication unit 52 of the geostationary orbit satellite 5 or the low earth orbit satellite communication unit of the low earth orbit satellite 6.
  • the line control of the space optical communication management device 1 It receives line route information and line parameters from the unit 12 .
  • the communication service processing unit 23 processes communication service data transmitted and received via lines, sets routing, allocates communication bands, and sets whether or not to use encryption.
  • the communication service processing unit 23 performs communication from a ground system network including a mobile communication network and an optical backbone communication network of a business company connected to a cloud or the like. Based on the service data, a service request is transmitted to the free-space optical communication device control unit 22 .
  • the communication service processing unit 23 receives communication services generated by users on board the ship.
  • a service request is transmitted to the optical space communication device control unit 22 based on the data or marine resource exploration images acquired by the user equipment installed on the ship.
  • the communication service processing unit 23 receives information from users staying near the planet or celestial body.
  • a service request is transmitted to the free space optical communication device control unit 22 based on communication service data generated from the device or a planet image or celestial body image acquired by a user device installed near a planet or celestial body.
  • the space optical communication device control unit 22 transmits a service request to the space optical communication management device 1 via a control line such as a wired or wireless LAN.
  • the space optical communication device control unit 22 controls the geostationary orbit of the non-terrestrial node group.
  • Service requests for one or more lines and line measurement information from satellites 5, low-orbit satellites 6, and flying objects 7 are transmitted through a communication service processing unit 23, together with communication service data, as packets, pilot signals, and the like. It may be transmitted to the ground station 3 or other non-terrestrial node group geostationary orbit satellites 5, low earth orbit satellites 6 and flying objects 7.
  • the space optical communication device control unit 22 receives 1 Alternatively, service requests and line measurement information for a plurality of lines may be received via the communication service processing unit 23 together with communication service data as packets, pilot signals, and the like. The space optical communication device control unit 22 transmits the received service request and line measurement information to the space optical communication management device 1 via the optical ground station communication unit 32 .
  • the space optical communication device control unit 22 controls the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite 6, and the flying object 7 of the non-terrestrial node group.
  • line path information and line parameters of one or more lines may be transmitted via the communication service processing unit 23 together with communication service data as packets, pilot signals, and the like.
  • the space optical communication device control unit 22 receives line path information and line parameters from the space optical communication management unit 1 via the optical ground station communication unit 32 .
  • the space optical communication device control unit 22 controls the geostationary orbit of the non-terrestrial node group.
  • Line path information and line parameters of one or more lines from the satellite 5, the low earth orbit satellite 6, and the flying object 7 are optically transmitted together with the communication service data as packets and pilot signals via the communication service processing unit 23.
  • the signal may be received by the ground station 3 or the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite 6, and the flying object 7 of the non-terrestrial node group.
  • the communication service processing unit 23 is provided in the non-terrestrial node group.
  • User data such as earth observation images obtained by user equipment such as invisible optical sensors and synthetic aperture radar (SAR: Synthetic Aperture Radar), or mobile communication networks and optical backbone communication networks of operating companies connected to the cloud, etc.
  • a service request is transmitted to the free-space optical communication device control unit 22 based on communication service data from the terrestrial network or communication service data generated by a user on board the flying object 7 or the like.
  • the optical space communication device control unit 22 sends the transmitted service request to the geostationary orbit satellite communication unit 52 of the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite communication unit 62 of the low earth orbit satellite 6, or the flying object communication unit 72 of the flying object 7, It is transmitted to the space optical communication management device 1 via the radio ground station radio communication section 41 of the radio ground station 4 and the radio ground station communication section 42 of the radio ground station 4 .
  • Geostationary orbit satellites 5, low earth orbit satellites 6 (6A to 6C), and flying objects 7 (7A to 7D) receive communication service data from users connected to terrestrial networks, aircraft and drones of flying objects 7, and high-altitude satellites.
  • RF communication equipment not shown, may be provided that aggregates communication service data from pseudolites, helicopters, unmanned aerial vehicles, and the like.
  • Communication service data aggregated by an RF communication device may be transmitted to the communication service processing unit 23 and processed by the communication service processing unit 23 .
  • the optical space communication device 2 includes an optical communication unit 201 and an optical unit 21 corresponding to each line when there are a plurality of lines. may be provided.
  • one optical communication unit 202_1 and one optical unit 21_1 are provided.
  • the optical communication unit 202 may be composed of a digital coherent optical transceiver, an optical phase modulation optical transceiver, an optical intensity modulation optical transceiver, etc. that can adaptively switch line parameters.
  • optical amplification and adaptive switching and setting of line parameters can be performed for each line.
  • adaptive switching and setting of line parameters specific to the optical unit 21, such as the beam divergence angle may be performed for each line.
  • the free-space optical communication device 2 in the form of FIG. 3 further includes a communication service processing unit 201 and a free-space optical communication device control unit 205 .
  • the communication service processing unit 201 is connected to the optical communication units 202_1, .
  • the number of communication service processing units 201 is one in order to be able to process a plurality of lines. For example, when there are n lines, n communication service processing units 201_1, . may be provided.
  • the communication service processing unit 201 may be configured with a hardware reconfigurable SDN (Software Defined Network) switch or the like.
  • the communication service processing unit 201 also supports communication protocols such as IP (Internet Protocol), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol), RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), MPLS (Multi-Protocol Label Switching), GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching), DTN (Delay Tolerant Networking), and other routing control technologies may be provided.
  • IP Internet Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • UDP User Datagram Protocol
  • RIP Rastering Information Protocol
  • OSPF Open Shortest Path First
  • MPLS Multi-Protocol Label Switching
  • GMPLS Generalized Multi-Protocol Label Switching
  • DTN Delay Tolerant Networking
  • Ethernet data of communication standards called Ethernet such as 1GbE (1G Ethernet), 10GbE (10G Ethernet), 100GbE (100G Ethernet), 400GbE (400G Ethernet), data of optical transmission standards such as OTN (Optical Transport Network), Data from mobile networks such as 5G (5th Generation) may also be handled.
  • Ethernet data of communication standards called Ethernet such as 1GbE (1G Ethernet), 10GbE (10G Ethernet), 100GbE (100G Ethernet), 400GbE (400G Ethernet
  • OTN Optical Transport Network
  • 5G (5th Generation) Data from mobile networks such as 5G (5th Generation
  • the communication service processing unit 201 Transmission of service requests and line measurement information to geostationary orbit satellites 5, low earth orbit satellites 6, and flying objects 7, and reception of line path information and line parameters from the optical ground station 3 are transmitted together with communication service data in packets and pilots. It may be included as a signal or the like. Service requests, line measurement information, line path information, and line parameters are transmitted and received between the communication service processing unit 201 and the free-space optical communication device control unit 205 .
  • the communication service processing unit 201 provides line route information to the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite 6, and the flying object 7 of the non-terrestrial node group. and transmission of line parameters, and reception of service requests and line measurement information from geostationary orbit satellites 5, low earth orbit satellites 6, and flying objects 7, which are non-terrestrial node groups, together with communication service data as packet signals. good too. Service requests, line measurement information, line path information, and line parameters are transmitted and received between the communication service processing unit 201 and the free-space optical communication device control unit 205 .
  • the free-space optical communication device control unit 205 performs various controls such as collection of line measurement information from the optical unit 21 and the optical communication unit 202, control of line parameters, and setting of line route information.
  • the optical space communication management device 1 includes a geostationary orbit satellite 5, a low earth orbit satellite 6, a flying object 7, and an optical ground station 3, which are non-terrestrial node groups. Receive line measurement information and service requests from one or more lines, and also relate to geostationary orbit satellites 5, low earth orbit satellites 6 and flying objects 7 and optical ground stations 3 of the non-terrestrial node group. line route information and line parameters may be transmitted to the other line.
  • the optical space communication management device 1 provides the line path information database DB1, the line measurement information database DB2, the service request information database DB3, and the line parameter information database DB4 to the line parameter calculator 10. , and position information database DB5, respectively, and a line control unit 12 is connected to a line path information database DB1 and a line parameter information database DB4.
  • a line information communication unit 14 is connected to the line control unit 12, and a line measurement unit 11 is connected to the line measurement information database DB2.
  • a position calculator 13 is connected to the position information database DB5.
  • the line measurement unit 11 can receive and measure line measurement information for each of multiple lines of the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite 6, and the flying object 7.
  • the service request information database DB3 can similarly acquire service requests for a plurality of lines of the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite 6, and the flying object 7, respectively.
  • the line control unit 12 and the line information communication unit 14 provide line path information and line parameters for each of the plurality of lines related to the optical ground station 3, the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite 6, and the flying object 7. can be sent.
  • the optical space communication management device 1 provides the line path information database DB1, the line measurement information database DB2, the service request information database DB3, and the line parameter information database to the line parameter calculator 10.
  • DB4 location information database DB5, environmental information database DB6 and weather information database DB7 of environmental weather information collection device 8 are connected, respectively, and line control unit 12 is connected to line route information database DB1 and line parameter information database DB4. do.
  • a line information communication unit 14 is connected to the line control unit 12, and a line measurement unit 11 is connected to the line measurement information database DB2.
  • a position calculator 13 is connected to the position information database DB5.
  • the optical communication unit 202 converts one piece of communication service data from the communication service processing unit 23 into an optically modulated signal of one wavelength and outputs it to the optical unit 21 will be described with reference to FIG. 5, the case where the optical communication unit 202 converts the optical modulated signal for one wavelength input from the optical unit 21 into one piece of communication service data and transmits it to the communication service processing unit will be described.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the optical communication unit according to this embodiment.
  • the optical communication unit 202 includes an optical transmitter 81 that converts communication service data into an optical modulated signal and transmits it, an optical receiver 82 that converts the optical modulated signal into communication service data and receives it, and an optical modulated signal received from the optical unit 21 .
  • An optical amplifying device 83 is provided as a device for amplifying a signal and an optically modulated signal to be transmitted to the optical unit 21 .
  • 202 can handle wavelength division multiplexing (WDM) optical modulated signals in which optical modulated signals of multiple wavelengths are multiplexed.
  • WDM wavelength division multiplexing
  • the optical transmitter 81 generates an optical modulated signal for one wavelength from one communication service data from the communication service processing unit 23 .
  • the high-output optical amplifier 92 included in the optical amplifying device 83 amplifies the modulated optical signal to a high output.
  • the low-noise optical amplifier 100 included in the optical amplification device 83 performs low-noise amplification of the optical modulated signal for one wavelength.
  • the low-noise amplified optical modulated signal for one wavelength is converted into one piece of communication service data by the optical receiver 82 .
  • the high-output optical amplifier 92 and the low-noise optical amplifier 100 may be one device.
  • the optical amplifying device 83 may be omitted, or may be composed of at least one of the high-output optical amplifier 92 and the low-noise optical amplifier 100 included in the optical amplifying device 83 .
  • the optical unit 21 may be directly switched to the optical multiplexer/demultiplexer 101 , or the optical unit 21 may be switched directly to the optical transmitter 81 and the optical receiver 82 .
  • the demultiplexing unit 103 of the optical multiplexing/demultiplexing device 101 included in the optical communication unit 202_1 and the multiplexing unit 102 of the optical multiplexing/demultiplexing device 101 included in the optical communication unit 202_2 are connected.
  • FIG. 6 is a diagram showing a detailed block configuration example of the optical transmitter 81 when, for example, a digital coherent optical communication system is adopted.
  • the optical transmitter 81 includes a transmission-side digital signal processing unit 84, an I-phase digital-analog converter 85, a Q-phase digital-analog converter 87, A transmission light source 86 and an IQ optical modulator 121 are provided.
  • the IQ optical modulator 121 includes an I-phase optical modulator 88 , an optical splitter 89 , a Q-phase optical modulator 90 , a ⁇ /2 phase shifter 131 and an optical combiner 91 .
  • the transmission-side digital signal processing unit 84 generates a modulated signal based on one piece of communication service data.
  • the modulated signal consists of an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal, which are separately input to the IQ optical modulator 121 .
  • error correction coding may be performed on one communication service data, and digital processing such as digital filtering, signal deterioration compensation, modulator non-linear compensation, and linear equalization processing may be performed.
  • the transmission-side digital signal processing unit 84 uses, for example, a digital multiplexing method such as an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) method or a Nyquist-Frequency Division Multiplexing (N-FDM) method.
  • a modulated signal generated based on communication service data is used as one subcarrier signal, and after multiplexing a plurality of subcarrier signals, the signal is separated into an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal, which are sent to the IQ optical modulator 121 respectively. can be entered.
  • the optical transmitter 81 can generate an optically modulated signal containing a plurality of communication service data for one wavelength.
  • error correction coding may be performed on one communication service data, and digital processing such as digital filtering, signal deterioration compensation, modulator non-linear compensation, and linear equalization processing may be performed.
  • the I-phase communication service data is converted from the I-phase digital signal to the I-phase electrical signal by the I-phase digital-analog converter 85, and the I-phase electrical signal is converted to the I-phase optical signal by the I-phase optical modulator 88 of the IQ optical modulator 121. Modulated signal.
  • the Q-phase communication service data is converted from the Q-phase digital signal to the Q-phase electric signal by the Q-phase digital-analog converter 87, and the Q-phase electric signal is sent to the Q-phase optical modulator 90 of the IQ optical modulator 121 and the phase of the light. is converted to a Q-phase optical modulation signal by a ⁇ /2 phase shifter 131 that shifts to ⁇ /2.
  • the optical combiner 91 combines the I-phase optical modulated signal input from the I-phase optical modulator 88 and the Q-phase optical modulated signal input from the Q-phase modulator 90 to generate an optical modulated signal for one wavelength. to generate
  • the unmodulated light output from the transmission light source 86 is split by the optical splitter 89. Two unmodulated lights are used.
  • FIG. 7 is a diagram showing a specific configuration example of the transmission-side digital signal processing unit 84 when the optical communication unit adopts the wavelength division multiplexing method and the digital coherent optical communication method.
  • the transmission side digital signal processing section 84 includes an error correction coding section 841 , a multilevel modulation section 842 and a resampling section 843 .
  • the error correction coding unit 841 applies error correction coding processing to communication service data.
  • the multi-level modulation unit 842 performs so-called multi-level modulation, which modulates communication service data subjected to error correction coding processing by the error correction coding unit 841 so that one modulation symbol can take two or more signal points. apply.
  • the multilevel modulation section 842 may perform differential encoding processing.
  • a resampling unit 843 outputs an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal obtained by performing various resampling processes on the multi-value modulated signal that has been multi-value modulated by the multi-value modulation unit 842 .
  • an interleaver unit (not shown) that performs processing for changing the order of bit data included in communication service data.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the transmission side digital signal processing unit 84 when the optical communication unit adopts the Nyquist wavelength division multiplexing method and the digital coherent optical communication method.
  • the configurations of the error correction coding unit 841, the multilevel modulation unit 842, and the resampling unit 843 are the same as in FIG.
  • the Nyquist filter section 844 is a filter that performs waveform shaping for Nyquist wavelength division multiplexing on the multi-level modulated signal that has been multi-level modulated by the multi-level modulation section 842 .
  • the modulator nonlinearity compensator 845 compensates for the nonlinearity of the I-phase optical modulator 88 of the IQ optical modulator 121 and the Q-phase optical modulator 90 of the IQ optical modulator 121 .
  • the transmission-side digital signal processing unit 84 may be embodied in the form shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of the transmission-side digital signal processing section 84 that employs the Nyquist frequency division multiplexing method.
  • the form shown in FIG. 9 employs the Nyquist FDM (Frequency Division Multiplexing) system, multiplexes communication service data, and separates and outputs an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal.
  • Nyquist FDM Frequency Division Multiplexing
  • An error correction coding unit 841, a multilevel modulation unit 842, a frequency conversion unit 847, and a Nyquist filter unit 844 are assigned to each of the supplied communication service data. For example, when communication service data SD_1 is supplied, various processes are performed by an error correction encoder 841_1, a multilevel modulator 842_1, a frequency converter 847_1, and a Nyquist filter 844_1.
  • communication service data SD_2 when communication service data SD_2 is supplied, various processing is performed by an error correction coding unit 841_2, a multilevel modulation unit 842_2, a frequency conversion unit 847_2, and a Nyquist filter unit 844_2.
  • various processes are performed by an error correction coding unit 841_n, a multilevel modulation unit 842_n, a frequency conversion unit 847_n, and a Nyquist filter unit 844_n.
  • . . 847_n perform frequency conversion on the subcarrier multi-level modulated signal output from the multi-level modulation section and output this to the Nyquist filter section 844 .
  • the transmission-side digital signal processing section 84 that employs this Nyquist FDM system further includes a power allocation section 848 , a subcarrier multiplexing section 849 , an inverse frequency conversion section 850 and a resampling section 843 .
  • a power allocation unit 848 divides the subcarrier multi-level modulated signal output from the Nyquist filter unit 844 into subcarrier Power is assigned to each multilevel modulation signal.
  • the subcarrier multiplexing section 849 multiplexes the subcarrier multilevel modulated signal supplied from the power allocation section 848 into subcarriers.
  • the inverse frequency conversion section 850 performs inverse frequency conversion on the subcarrier-multiplexed signal, which is the opposite of the frequency conversion section 847 .
  • the signal subjected to the inverse frequency conversion in this manner is subjected to various resampling processes in the resampling section 843 and output as an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal.
  • the transmission-side digital signal processing unit 84 may be embodied in the form shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the transmission-side digital signal processing section 84 that employs the orthogonal frequency division multiplexing method and the digital coherent optical communication method.
  • the form shown in FIG. 10 employs the OFDM system, multiplexes communication service data, separates the data into an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal, and outputs the signals.
  • the transmission-side digital signal processing unit 84 that employs the OFDM method.
  • An error correction coding unit 841, a multilevel modulation unit 842, and a frequency conversion unit 847 are assigned to each of the supplied communication service data.
  • the transmitting side digital signal processing section 84 that employs this OFDM system includes a subcarrier multiplexing section 849 , a CP adding section 851 and a resampling section 843 .
  • the CP adding section 851 adds a cyclic prefix (CP) to the subcarriers obtained by inverse frequency converting the multi-level modulated signal output from the multi-level modulating section 842 in the inverse frequency converting section 850 .
  • CP cyclic prefix
  • the signal to which the CP is added in this way is subjected to various resampling processes in the resampling section 843, and is output as an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal.
  • the optical transmitter 81 shown in FIG. 6 and the transmission side digital signal processing unit 84 shown in FIGS. 7 to 10 show the case where the optically modulated signal is only a single polarized wave. It may be configured in the case of In this case, the optical modulated signal from the optical transmitter 81 for the X polarized wave and the optical modulated signal for the Y polarized wave from the optical transmitter 81 are combined by the polarization combiner, and the optical modulated signal of polarization multiplexing is obtained. is output. Also, the transmission-side digital signal processing unit 93 is configured to generate an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal for the X-polarized wave, and an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal for the Y-polarized wave.
  • FIG. 11 is a diagram showing a detailed block configuration example of the optical transmitter 81 when the optical intensity modulation method is adopted.
  • the optical transmitter 81 includes a transmission-side digital signal processor 84, a digital-analog converter 870, a transmission light source 86, and an optical intensity modulator 900 when the optical intensity modulation method is employed. .
  • the digital-to-analog converter 870 converts the digital signal of the communication service data output from the transmission-side digital signal processor 84 into an electrical signal.
  • the optical intensity modulator 900 modulates the intensity of the communication service data that has been converted into an electrical signal by the digital-to-analog conversion section 87, and produces an optically modulated signal.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the transmission-side digital signal processing section 84 that employs the optical intensity modulation method.
  • the transmission-side digital signal processing unit 84 includes an error correction coding unit 841, a multilevel modulation unit 842, a digital filter unit 846, and a resampling unit as shown in FIG. 843.
  • the transmitting side digital signal processing unit 84 generates a modulated signal based on one piece of communication service data, for example, when the optical intensity modulation method is adopted.
  • the modulated signal is a digital signal and is input to the optical intensity modulator.
  • error correction coding may be performed on one communication service data, and digital processing such as digital filtering, signal deterioration compensation, modulator non-linear compensation, and linear equalization processing may be performed. Further, after the error correction coding unit 841, there may be an interleaver unit (not shown) that performs processing for changing the order of bit data included in communication service data.
  • FIG. 13 is a diagram showing a detailed block configuration example of the optical transmitter 81 when, for example, the optical phase modulation method is adopted.
  • the optical transmitter 81 includes a transmission-side digital signal processor 84, a digital-analog converter 870, a transmission light source 86, and an optical phase modulator 901 when the optical phase modulation method is adopted.
  • the optical phase modulator 901 modulates the phase of the communication service data that has been converted into an electrical signal by the digital-to-analog conversion section 87, thereby producing an optically modulated signal.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of the transmission-side digital signal processing section 84 that employs the optical phase modulation method.
  • the transmission-side digital signal processing unit 84 is subjected to error correction coding processing by an error correction coding unit 841 and error correction coding processing by the error correction coding unit 841 as shown in FIG.
  • a phase modulation unit 852 for phase-modulating communication service data so that one modulation symbol can take two signal points, a digital filter unit 846 and a resample unit 843 are provided.
  • the phase modulation section 852 may perform differential encoding processing.
  • the transmission side digital signal processing unit 84 generates a modulated signal based on one piece of communication service data when the optical phase modulation method is adopted.
  • the modulated signal is a digital signal and is input to the optical intensity modulator.
  • error correction coding may be performed on one communication service data, and digital processing such as digital filtering, signal deterioration compensation, modulator non-linear compensation, and linear equalization processing may be performed.
  • interleaver unit (not shown) that performs processing for changing the order of bit data included in communication service data.
  • FIG. 15 is a diagram showing a detailed block configuration example of the optical receiver 82 that employs the digital coherent optical communication system.
  • the optical receiver 82 when adopting the digital coherent optical communication system includes a receiving side digital signal processing section 93, an I-phase analog-to-digital converter 94, a Q-phase analog-to-digital converter 95, and a local light source. 97 and a coherent light detector 122 .
  • the coherent photodetector 122 includes an I-phase balanced photodetector 96 , a Q-phase balanced photodetector 98 and an optical frequency mixer 99 .
  • the optical frequency mixer 99 utilizes the non-modulated light output from the local light source 97 and causes it to interfere with the low-noise amplified optical modulated signal to produce an I-phase optical modulated signal and a Q-phase optical modulated signal. separate into The I-phase optical modulated signal is detected by an I-phase balance photodetector 96 and becomes an I-phase electrical signal. The I-phase electrical signal is converted to an I-phase digital signal by the I-phase analog-to-digital converter 94 .
  • the Q-phase optical modulated signal is detected by the Q-phase balanced photodetector 98 and becomes a Q-phase electrical signal.
  • the Q-phase electrical signal is converted into a Q-phase digital signal by the Q-phase balance photodetector 98 .
  • the receiving side digital signal processing unit 93 converts the modulated signal synthesized from the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal into one piece of communication service data.
  • the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal are output from the I-phase balanced photodetector 96 and the Q-phase balanced photodetector 98 of the coherent photodetector 122 .
  • error correction decoding may be performed on one communication service data, and digital processing such as digital filtering, frequency estimation, phase estimation, and signal degradation compensation such as adaptive equalization may be performed.
  • the digital signal processing unit 93 on the receiving side is digitally multiplexed I-phase digital signal such as Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) or Nyquist-Frequency Division Multiplexing (N-FDM).
  • the signal and the Q-phase digital signal can be separated into multiple subcarriers, and the modulated signal as one subcarrier can be converted into one communication service data.
  • the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal are output from the I-phase balanced photodetector 96 and the Q-phase balanced photodetector 98 of the coherent photodetector 122 .
  • the optical receiver 82 can convert an optical modulated signal for one wavelength into a plurality of pieces of communication service data. Note that error correction decoding may be performed on one communication service data, and digital processing such as digital filtering, frequency estimation, phase estimation, and signal degradation compensation such as adaptive equalization may be performed.
  • FIG. 16 is a diagram showing a specific configuration example of the receiving side digital signal processing section 93 when the optical communication section adopts the wavelength division multiplexing method.
  • This receiving side digital signal processing unit 93 includes a resample unit 931, a clock extraction unit 932, an adaptive equalization unit 934, a frequency estimation unit 935, a phase estimation unit 936, a multilevel demodulation unit 937, and an error correction unit 937. and a decoding unit 938 .
  • the resampling unit 931 is supplied with the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal, and performs various resampling processes on these signals.
  • a clock extractor 932 extracts clocks from the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal resampled by the resampler 931 .
  • the adaptive equalization unit 934 performs equalization processing on the input I-phase digital signal and Q-phase digital signal, respectively, and detects power fluctuation information to be stored in a power fluctuation information table TB4, which will be described later.
  • the frequency estimator 935 performs frequency estimation required for demodulation of the input I-phase digital signal and Q-phase digital signal, and detects frequency fluctuation information to be stored in a frequency fluctuation information table TB3, which will be described later.
  • the phase estimator 936 performs phase estimation necessary for demodulation of the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal, and detects phase fluctuation information to be stored in a phase fluctuation information table TB5, which will be described later.
  • the multi-level demodulator 937 demodulates the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal, which are multi-level modulated signals, into one piece of communication service data.
  • the multilevel demodulator 937 may perform differential decoding processing.
  • the error correction decoding section 938 performs error correction decoding processing on the communication service data obtained by the multilevel demodulation section 937 .
  • a deinterleaver (not shown) that performs reverse operation processing of bit data exchange on communication service data that has been subjected to bit data order exchange processing in an interleaver (not shown) prior to the error correction decoding unit 938 .
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of the receiving side digital signal processing section 93 when the optical communication section adopts the Nyquist wavelength division multiplexing system.
  • 17 includes a resampler 931, a clock extractor 932, a matched filter 933, an adaptive equalizer 934, a frequency estimator 935, and a phase estimator 936. , a multilevel demodulator 937 and an error correction decoder 938 .
  • the matched filter section 933 is a filter necessary for demodulation.
  • the configurations of the resampler 931, the clock extractor 932, the adaptive equalizer 934, the frequency estimator 935, the phase estimator 936, the multilevel demodulator 937, and the error correction decoder 938 are shown in FIG. , so that the same reference numerals are given to omit the description below.
  • a deinterleaver (not shown) that performs reverse operation processing of bit data exchange on communication service data that has been subjected to bit data order exchange processing in an interleaver (not shown) prior to the error correction decoding unit 938 . There may be a leaver section.
  • the reception-side digital signal processing unit 93 may be embodied in the form shown in FIG.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of the reception-side digital signal processing section 93 that employs the Nyquist frequency division multiplexing method.
  • communication service data is multiplexed under the Nyquist FDM (Frequency Division Multiplexing) method in the transmission-side digital signal processing unit 84, and the data is converted into an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal. It separates from the original communication service data and outputs it.
  • Nyquist FDM Frequency Division Multiplexing
  • the receiving-side digital signal processing unit 93 can separate and output from 1 to a maximum of n pieces of communication service data.
  • the multiplexed signal input to the receiving side digital signal processing unit 93 reaches the frequency conversion unit 939 through the resampling unit 931 and the frequency estimation unit 935 .
  • the frequency conversion unit 939 performs frequency conversion and supplies the multiplexed I-phase digital signal and Q-phase digital signal for each communication service data to the matched filter units 933_1 to 933_n.
  • a matched filter unit 933, an inverse frequency transform unit 941, a clock extraction unit 932, an adaptive equalization unit 934, a phase estimation unit 936, A multilevel demodulator 937 and an error correction decoder 938 are assigned.
  • Various processing is performed by Further, when outputting communication service data SD_2, a matched filter section 933_2, an inverse frequency conversion section 941_2, a clock extraction section 932_2, an adaptive equalization section 934_2, a phase estimation section 936_2, a multilevel demodulation section 937_2, and an error correction decoding section 938_2.
  • Various processing is performed by Further, when outputting communication service data SD_n, a matched filter unit 933_n, an inverse frequency conversion unit 941_n, a clock extraction unit 932_n, an adaptive equalization unit 934_n, a phase estimation unit 936_n, a multilevel demodulation unit 937_n, and an error correction decoding unit 938_n.
  • a deinterleaver (not shown) that performs reverse operation processing of bit data exchange on communication service data for which bit data order exchange processing has been performed by an interleaver unit (not shown). There may be a leaver section.
  • the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal that have passed through the matched filter section 933 are converted to inverse frequencies by the inverse frequency conversion section 941 .
  • the clock extractor 932, adaptive equalizer 934, phase estimator 936, multilevel demodulator 937, and error correction decoder 938 perform the same processing as described above and output as communication service data.
  • the reception-side digital signal processing unit 93 may be embodied in the form shown in FIG.
  • FIG. 19 is a diagram showing a configuration example of the reception-side digital signal processing section 93 that employs the orthogonal frequency division multiplexing method.
  • an I-phase digital signal and a Q-phase digital signal in which communication service data are multiplexed under the OFDM system are separated into the original communication service data and output.
  • the digital signal processing unit 93 on the receiving side can separate and output from 1 to a maximum of n pieces of communication service data.
  • the multiplexed signal input to the digital signal processing unit 93 on the receiving side is sent to the CP removing unit 944 via the resampling unit 931, the frequency estimating unit 935, and the phase estimating unit 936.
  • the CP remover 944 removes the CP added by the CP adder 851 .
  • the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal output from the CP removal unit 944 are sent to the subcarrier separation unit 945, separated into subcarriers in the digital domain, and the separated individual communication service data are subjected to frequency conversion.
  • Frequency conversion is performed in sections 939_1 to 939_n
  • multi-level demodulation is performed in multi-level demodulation sections 937_1 to 937_n
  • error correction decoding processing is performed in error correction decoding sections 938_1 to 938_n.
  • a deinterleaver (not shown) that performs reverse operation processing of bit data exchange on communication service data for which bit data order exchange processing has been performed by an interleaver unit (not shown). There may be a leaver section.
  • the optical communication unit 202 can handle a plurality of modulated optical signals.
  • the optical communication unit 202 includes the optical multiplexing/demultiplexing device 101 and the optical multiplexing/demultiplexing device 101 includes the multiplexing unit 102
  • the optical communication unit 202 includes, for example, a plurality of optical transmitters 81A and 81B.
  • a plurality of optically modulated signals can be handled by performing a multiplexing process for combining optically modulated signals multiplexed by wavelength.
  • the transmission-side digital signal processing unit 84 uses the Nyquist frequency division multiplexing method or the orthogonal frequency division multiplexing method, it is possible to generate one modulated optical signal based on a plurality of communication service data.
  • the optical communication unit 202 when the optical communication unit 202 includes the optical multiplexing/demultiplexing device 101 and the optical multiplexing/demultiplexing device 101 includes the multiplexing unit 102, the optical communication unit 202 receives signals output from the plurality of optical transmitters 81A and 81B, for example.
  • the multiplexing process By performing the multiplexing process to put together the optically modulated signals multiplexed with a plurality of wavelengths, it is possible to handle optically modulated signals based on a plurality of communication service data multiplexed with a plurality of wavelengths.
  • the optical communication unit 202 when the optical communication unit 202 includes the optical multiplexer/demultiplexer 101 and the optical multiplexer/demultiplexer 101 includes the demultiplexer 103, the optical communication unit 202 transmits multiple wavelengths to the multiple optical receivers 82A and 82B, for example. It is possible to handle a plurality of modulated optical signals by performing demultiplexing processing for demultiplexing the modulated optical signals multiplexed in .
  • the optical communication unit 202 includes the optical multiplexing/demultiplexing device 101 and the optical multiplexing/demultiplexing device 101 includes the demultiplexing unit 103, the optical communication unit 202 transmits a plurality of optical signals to the multiple optical receivers 82A and 82B, for example.
  • demultiplexing processing for demultiplexing the optically modulated signals multiplexed by wavelength it is possible to handle optically modulated signals based on a plurality of communication service data separated into a plurality of wavelengths.
  • the digital signal processing unit 93 on the receiving side processes and receives the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal for the X-polarized wave, and the I-phase digital signal and the Q-phase digital signal for the Y-polarized wave. .
  • FIG. 20 is a diagram showing a detailed block configuration example of the optical receiver 82 that employs the optical intensity modulation method.
  • the optical receiver 82 employing the optical intensity modulation method includes a photoelectric converter 821, an electrical filter section 822, an analog-to-digital conversion section 870, and a receiving side digital signal processing section 93. Prepare. Also, the optical receiver 82 may not include at least one of the electrical filter section 822 and the analog-to-digital conversion section 870 .
  • the photoelectric converter 821 performs photoelectric conversion based on the low-noise amplified optical modulated signal and converts it into an electrical signal.
  • the converted electric signal passes through the electric filter section 822 and is converted into an electric signal having a predetermined band.
  • the electrical signal that has passed through the electrical filter section 822 is converted into a digital signal by the analog-to-digital conversion section 870 .
  • the function of the electrical filter section 822 may be incorporated into the receiving side digital signal processing section 93 to perform digital filter processing.
  • FIG. 21 is a diagram showing a configuration example of the receiving side digital signal processing section 93 that employs the optical intensity modulation method.
  • the reception-side digital signal processing unit 93 includes a resample unit 931, a digital filter unit 846, a clock extraction unit 932, a multi-level demodulation unit 937, as shown in FIG. and an error correction decoding unit 938 .
  • the receiving side digital signal processing unit 93 converts the modulated signal composed of digital signals into one piece of communication service data.
  • a digital signal is output from the photoelectric converter 821 .
  • error correction decoding may be performed on one communication service data, and digital processing such as digital filtering, linear equalization processing, and signal deterioration compensation may be performed.
  • a deinterleaver (not shown) that performs reverse operation processing of bit data exchange on communication service data that has been subjected to bit data order exchange processing in an interleaver (not shown) prior to the error correction decoding unit 938 .
  • FIG. 22 is a diagram showing a detailed block configuration example of the first form of the optical receiver that employs the optical phase modulation method.
  • the optical receiver 82 of the first form when adopting the optical phase modulation method includes a local light source 97, an optical frequency mixer 99, a balance photodetector 823, and a digital/analog It includes a conversion section 870 and a receiving side digital signal processing section 93 .
  • the optical receiver 82 may not include at least one of the electrical filter section 822 and the analog-to-digital conversion section 870 .
  • the optical frequency mixer 99 uses the unmodulated light output from the local light source 97 to interfere with the low-noise amplified optical modulated signal.
  • the interfering optical modulated signal is detected by the balance photodetector 823 and becomes an electrical signal. Also, the electrical signal is converted into a digital signal by the analog-to-digital converter 870 .
  • the function of the electrical filter section 822 may be incorporated into the reception side digital signal processing section 93 to perform digital filter processing.
  • FIG. 23 is a diagram showing a configuration example of the reception-side digital signal processing section 93 that employs the optical phase modulation method.
  • the reception-side digital signal processing unit 93 converts 1 modulation symbol into 2 by a resampling unit 931, a digital filter unit 846, and a clock extraction unit 932, as shown in FIG. It comprises a phase demodulator 940 that converts signal points into one communication service data, and an error correction decoder 938 .
  • the phase demodulator 940 may perform differential decoding processing.
  • the receiving side digital signal processing unit 93 converts the modulated signal composed of digital signals into one piece of communication service data. A digital signal is output from the balance photodetector 823 .
  • error correction decoding may be performed on one communication service data, and digital processing such as digital filtering, frequency estimation, phase estimation, and signal degradation compensation such as adaptive equalization may be performed.
  • a deinterleaver (not shown) that performs reverse operation processing of bit data exchange on communication service data that has been subjected to bit data order exchange processing in an interleaver (not shown) prior to the error correction decoding unit 938 . There may be a leaver section.
  • FIG. 24 is a diagram showing a detailed block configuration example of the second form of the optical receiver 82 that employs the optical phase modulation method.
  • the optical receiver 82 of the second form when adopting the optical phase modulation method includes, as shown in FIG. It has an analog conversion section 870 and a reception side digital signal processing section 93 .
  • the optical receiver 82 may not include at least one of the electrical filter section 822 and the analog-to-digital conversion section 870 .
  • the optical delay interference unit 824 interferes with the low-noise amplified optical modulated signal.
  • the interfering optical modulated signal is detected by the balance photodetector 823 and becomes an electrical signal.
  • the electrical signal is converted into a digital signal by the analog-to-digital converter 870 .
  • the function of the electrical filter section 822 may be incorporated into the receiving side digital signal processing section 93 to perform digital filter processing.
  • a deinterleaver (not shown) that performs reverse operation processing of bit data exchange on communication service data that has been subjected to bit data order exchange processing in an interleaver (not shown) prior to the error correction decoding unit 938 .
  • There may be a leaver section.
  • FIG. 25 is a diagram showing a sequence example for explaining the optical space communication management function according to this embodiment.
  • a dotted line in the figure indicates communication by a wireless control line such as an electric wave, and a solid line indicates communication by a control line such as a wired or wireless LAN.
  • the radio ground station 4 receives a service request via a radio control line such as radio waves (S1-1).
  • a service request is transmitted to the optical space communication management device 1 via a control line such as a wired or wireless LAN (S2).
  • a service request from a non-terrestrial node group is transmitted together with communication service data, it is received by the optical ground station 3 via the optical line (S1-2).
  • the communication service processing unit 23 of the optical space communication device 2 of the optical ground station 3 based on the communication service data from the terrestrial network including the mobile communication network and the optical backbone communication network of the business company connected to the cloud etc.
  • a service request from the optical ground station 3 is transmitted to the optical space communication management device 1 via a control line such as a wired or wireless LAN, and there is also a service request from a non-terrestrial node group received by the optical ground station 3 also transmits service requests from non-terrestrial nodes (S3).
  • the non-terrestrial node group transmits line measurement information to the wireless ground station 4 via a wireless control line such as radio waves (S4-1), and the wireless ground station 4 transmits the line measurement information to the space optical communication management device 1. through a control line such as a wired or wireless LAN (S5).
  • a wireless control line such as radio waves (S4-1)
  • the wireless ground station 4 transmits the line measurement information to the space optical communication management device 1. through a control line such as a wired or wireless LAN (S5).
  • a service request from a non-terrestrial node group is transmitted together with communication service data, it is received by the optical ground station 3 via the optical line (S4-2).
  • the optical ground station 3 transmits the line measurement information of the optical ground station 3 to the optical space communication management device 1 via a control line such as a priority or wireless LAN, and from the non-terrestrial node group received by the optical ground station 3 If there is also the line measurement information, the line measurement information from the non-terrestrial node group is also transmitted (S6). Further, when the optical space communication management device 1 is connected to the environmental weather information collecting device 8, the environmental weather information is transmitted from the environmental weather information collecting device 8 along with transmission of line measurement information (S5, S6). (S10).
  • the optical space communication management device 1 sets the line path information and line parameters of the optical ground station 3 for transmitting and receiving communication service data based on the service request, line measurement information, and environmental weather information to a wired or wireless LAN or the like.
  • the line route information and line parameters from the non-terrestrial node group are It is transmitted to the optical ground station 3 (S7).
  • the line route information and line parameters from the non-terrestrial node group are transmitted from the optical ground station 3 via the optical line to the It is transmitted to the terrestrial node group (S9-1).
  • the optical space communication management device 1 transmits line path information and line parameters for transmitting/receiving communication service data based on service requests and line measurement information to the wireless ground station 4 via a control line such as a wired or wireless LAN. Send (S8).
  • the radio ground station 4 transmits the line path information and line parameters to the non-terrestrial node group via a radio control line such as radio waves (S9-2).
  • FIG. 26 shows examples of the line path information database DB1, the line measurement information database DB2, the service request information database DB3, and the line parameter information database DB4 according to this embodiment.
  • the line route information database DB1 includes, for example, a line route information table TB1 and an optical signal route information table TB2.
  • the line measurement information database DB2 includes, for example, a frequency fluctuation information table TB3, a power fluctuation information table TB4, and a phase fluctuation information table TB5.
  • the service request information database DB3 has a service request table TB6.
  • the line parameter information database DB4 comprises an optical signal parameter table TB7-1 and a high-output optical amplifier parameter table TB8-1.
  • the line parameter information database DB4 includes the optical signal/subcarrier signal parameter table TB7-2 and the high-output optical amplifier parameter table TB8-2. Prepare.
  • the line route information table TB1 stores route information for each line.
  • the line route information table TB1 contains line numbers for each line, transmitting side optical space communication device numbers, transmitting side optical space communication device types, receiving side optical space communication device numbers, receiving side optical space communication Device types, propagation delays, and optical signal numbers are associated and stored. Further, the information of the circuit route stored in the circuit route information table TB2 is not limited to this.
  • the transmission side optical space communication device number is the number of the optical space communication device 2 that transmits the optical modulated signal handled by the line
  • the transmission side optical space communication device type is the optical space communication that transmits the optical modulated signal handled by the line. It is the type of the device 2
  • the receiving side optical space communication device number is the number of the free space optical communication device 2 that receives the optical modulated signal handled by the line
  • the receiving side optical space communication device type is the optical space that receives the optical modulated signal handled by the line. This is the type of communication device 2 .
  • the propagation delay indicates how many seconds the propagation on the line is delayed
  • the optical signal number is the number of the optical modulated signal transmitted/received via the line. Propagation delay may be the end-to-end time delay on the network.
  • optical signal path information table TB2 path information is recorded for each optical modulation signal.
  • an optical signal number, a transmitting-side free-space optical communication device number, a receiving-side free-space optical communication device number, and a relay optical free-space communication device number are stored in association with each other. be done.
  • the relay space optical communication device number is the number of the space optical communication device 2 that relays the modulated optical signal when it passes through the ground or a satellite. Further, the information on the optical signal path stored in the optical signal path information table TB2 is not limited to this.
  • the frequency fluctuation information table TB3 stores information on fluctuations in the frequency of the optical modulated signal transmitted by the free-space optical communication device 2 for each line and for each time.
  • the line number which is the number for each line
  • the time information which is time information
  • the transmission side frequency fluctuation speed which is time information
  • the transmission side frequency fluctuation start value which is time information
  • the transmission side frequency fluctuation amount are linked. stored. Further, the frequency fluctuation information stored in the frequency fluctuation information table TB3 is not limited to this.
  • the fluctuation speed is the amount of change per second in the frequency of the optical modulation signal.
  • the fluctuation speed is in units such as Hz/second.
  • the start value is the value of the frequency of the modulated optical signal when the modulated optical signal is transmitted.
  • the starting value is in units such as Hz.
  • the amount of variation is the amount of change in the frequency of the modulated optical signal. Note that the amount of variation is in units such as Hz.
  • the power fluctuation information table TB4 stores information on the output of the optical modulated signal transmitted by the free-space optical communication device 2 for each line.
  • the line number which is the number for each line
  • the time information which is time information
  • the scintillation index which is time information
  • the scintillation index which is time information
  • the scintillation index which is time information
  • the scintillation index which is time information
  • the scintillation index which is time information
  • the optical signal-to-noise ratio the signal-to-noise ratio
  • the scintillation index indicates the normalized dispersion value of received optical power in the line, and indicates the degree of atmospheric fluctuations in optical communication between ground satellites.
  • the optical signal-to-noise ratio is the optical signal-to-noise ratio of the optical modulation signal in the line
  • the signal-to-noise ratio (SNR) is the ratio of the electrical signal in the line. be the signal-to-noise ratio.
  • the unit of optical signal-to-noise ratio and signal-to-noise ratio is dB.
  • the phase fluctuation information table TB5 stores information on the phase dispersion value of the optical modulated signal transmitted by the free-space optical communication device 2 for each line and each time.
  • a line number which is a number for each line
  • time information which is time information
  • the service request table TB6 stores service requests for each service.
  • the service request table TB6 contains a service number, which is a number for each service, a service type, which is a type of service, a transmitting side optical space communication device number, a receiving side optical space communication device number, a desired communication rate, an allowable The delay time, the allowable bit error rate (BER), and whether or not there is an encryption request are stored in association with each other.
  • PER Packet Error Rate
  • an allowable system margin an allowable throughput, etc.
  • the service request information stored in the service request table TB6 is not limited to this.
  • the transmission side free space optical communication device number is the number of the free space optical communication device 2 that transmits the service.
  • the receiving-side free-space optical communication device number is the number of the receiving-side free-space optical communication device 2 that is the destination of the service.
  • the desired communication rate is the communication rate required for the service, and the unit is Gbit/second.
  • the allowable delay time is the allowable delay time for the service, and the unit is seconds.
  • the bit error rate is the allowed bit error rate for the service.
  • Packet error rate is the packet error rate allowed for the service.
  • the permissible system margin is the permissible system margin for the service, and the permissible throughput is the permissible throughput for the service.
  • the presence or absence of an encryption request indicates whether or not encryption is required for the service.
  • optical signal parameter table TB7-1 A parameter for each optical modulation signal is stored in the optical signal parameter table TB7-1.
  • Optical signal parameter table TB7-1 includes optical signal number, service number, transmission wavelength, communication rate, symbol rate, modulation method, multi-level number, error correction code type, coding rate, , the number of repetitions of the error correction code, the presence or absence of encryption, and the presence or absence of polarization multiplexing are stored in association with each other.
  • the optical signal parameter information stored in the optical signal parameter table TB7-1 is not limited to this.
  • the optical signal number is an optical signal number that is a number for each optical modulated signal.
  • the transmission wavelength is the wavelength of the optically modulated signal to be transmitted, and the unit is nm.
  • the communication rate is the communication rate of the optically modulated signal, and the unit is Gbit/second.
  • the symbol rate is the modulation speed per unit time of the optical modulated signal, and the unit is Gbit/second.
  • the modulation method is a digital signal processing method for the digital information contained in the optical modulation signal.
  • M-PAM Multilevel-Pulse Amplitude Modulation
  • M-PPM Multilevel-Pulse Position Modulation
  • M-PAPM Multilevel-Pulse Amplitude Position Modulation
  • a multilevel number is a multilevel number used for multilevel modulation of digital information included in an optically modulated signal.
  • the error correction code type indicates the type of error correction code of the communication service data included in the optical modulated signal.
  • the coding rate is the coding rate of the error correction code of the communication service data included in the optically modulated signal.
  • the number of repetitions shall be the number of repetitions of the error correction code.
  • the presence/absence of encryption indicates whether or not the communication service data included in the modulated optical signal is encrypted. Whether or not the optical modulation signal is polarization multiplexed is used as the presence or absence of polarization multiplexing.
  • a parameter for each high-power optical amplifier 92 is stored in the optical transmission system parameter table TB8-1.
  • the high-power optical amplifier parameter table TB8-1 contains, for each high-power optical amplifier 92, the transmission optical space communication device number, the transmission optical output, the transmission wavelength, the optical signal number, the optical signal power ratio, The beam divergence angle is associated and stored.
  • the transmission optical power is the output of the high-power optical amplifier 92, and the unit is watts.
  • the optical signal power ratio is the optical output power ratio of the optical modulated signal to the optical power of the entire wavelength-multiplexed optical modulated signal multiplexed with a plurality of wavelengths after the high-output optical amplifier 92 .
  • the beam divergence angle is the beam divergence angle on the transmission side of the optical unit 21 .
  • the optical signal/subcarrier signal parameter table TB7-2 stores parameters for each optical modulation signal.
  • the optical signal/subcarrier signal parameter table TB7-2 includes optical signal number, subcarrier signal number, service number, transmission wavelength, subcarrier signal frequency allocation information, communication rate, symbol rate, Modulation method, multilevel number, error correction code type, coding rate, error correction code repetition number, encryption status, subcarrier signal power ratio, and polarization multiplexing status are linked and stored. be done.
  • the optical signal number is an optical signal number that is a number for each optical modulated signal.
  • the subcarrier signal number is the number of the subcarrier modulation signal in the digital frequency domain included in the optical modulation signal.
  • a service number is a number for each service.
  • the transmission wavelength is the wavelength of the optically modulated signal to be transmitted, and the unit is nm.
  • the frequency allocation information of subcarrier signals is frequency allocation information of subcarrier modulation signals in the digital frequency domain.
  • the communication rate is the communication rate of the subcarrier modulation signal, and the unit is Gbit/second.
  • the symbol rate is the modulation rate per unit time of the subcarrier modulation signal, and the unit is Gbit/second.
  • the modulation method is a digital modulation method for the digital information contained in the subcarrier modulation signal.
  • M-PAM Multilevel-Pulse Amplitude Modulation
  • M-PPM Multilevel-Pulse Position Modulation
  • M-PAPM Multilevel-Pulse Amplitude Position Modulation
  • a multilevel number is a multilevel number used for multilevel modulation of digital information contained in a subcarrier modulated signal.
  • the error correction code type indicates the type of error correction code for communication service data included in the subcarrier modulation signal.
  • the coding rate is the coding rate of the error correcting code of the communication service data included in the subcarrier modulated signal.
  • the number of repetitions shall be the number of repetitions of the error correction code.
  • the presence/absence of encryption indicates whether or not the communication service data included in the subcarrier modulated signal is encrypted.
  • the subcarrier signal power ratio is the power ratio of the subcarrier modulated signal to the total power of the plurality of subcarrier modulated signals included in the optical modulated signal.
  • the existence of polarization multiplexing indicates whether or not the subcarrier modulation signal is polarization multiplexed.
  • the parameters for each high-power optical amplifier 92 are stored in the optical transmission system parameter table TB8-2.
  • the high-power optical amplifier parameter table TB8-2 contains, for each high-power optical amplifier 92, the transmission optical space communication device number, the transmission optical output, the transmission wavelength, the optical signal number, the optical signal power ratio, A subcarrier signal number and a beam divergence angle are associated and stored.
  • the transmission optical power is the output of the high-power optical amplifier 92, and the unit is watts.
  • the beam divergence angle is the beam divergence angle on the transmission side of the optical unit 21 .
  • FIG. 27 is a diagram showing an example of the location information database DB5 according to this embodiment.
  • the location information database DB5 includes, for example, a satellite orbit parameter table TB9, a flying object movement parameter table TB10, a satellite/flying object position information table TB11, and a space optical communication device information table TB12.
  • the satellite orbit parameter table TB9 and the flying object movement parameter table TB10 store parameters related to non-terrestrial node groups.
  • the position calculation unit 13 of the space optical communication management device of FIG. 2 calculates position information from the satellite orbit parameter table TB9 and the flying object movement parameter table TB10.
  • the calculated position information may be stored in the position information database as a satellite/flying object position information table TB11.
  • the satellite orbit parameter table TB9 stores satellite orbit parameters for each geostationary orbit satellite 5 and low earth orbit satellite 6.
  • the satellite orbit parameter table TB9 contains the satellite numbers of the geostationary orbit satellites 5 and low earth orbit satellites 6, the orbital inclination angle (°), the ascending node right ascension (°), the eccentricity, and the average periapsis argument. (°), the average periapsis angle (°), the average motion (number of rotations/day), and the number of orbits in the epoch (times) are linked and stored.
  • satellite orbital parameters are, for example, two-line orbital element format (TLE: Two-Line Elements), which is a textual format of Keplerian orbital elements in the satellite's geocentric coordinate system, or GPS Based on GPS data acquired by the receiver. Further, the satellite orbit parameter information stored in the satellite orbit parameter table TB9 is not limited to this.
  • the flying object movement parameter table TB10 stores parameters for each flying object 7 when it moves.
  • the flying object movement parameter table TB10 contains the flying object number, which is the number of the flying object 7, longitude (°), latitude (°), horizontal velocity (m/s), ascending velocity (m/s), and , altitude (m), movement direction vector, and trajectory configuration are stored. These flying object movement parameters are based on, for example, GPS data acquired by a GPS receiver (not shown) mounted on the flying object. Further, the information of the flying object movement parameter stored in the flying object movement parameter table TB10 is not limited to this.
  • the satellite/flying object position information table TB11 stores position information for each geostationary orbit satellite 5, low earth orbit satellite 6, and flying object 7 for each hour.
  • the satellite/flying object position information table TB11 contains the satellite/flying object number, which is the number of the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite 6, and the flying object 7, the type of the satellite/flying object, the time, and the X coordinate position. , Y coordinate position, Z coordinate position, moving speed (m/s), and moving direction vector are linked and stored.
  • the type is the type of medium such as a low-orbit satellite, a geostationary-orbit satellite, or a flying object. Further, the satellite/flying object position information stored in the satellite/flying object position information table TB11 is not limited to this.
  • the space optical communication device number and the space optical communication device type are stored as information held by the space optical communication device for each satellite/aircraft number.
  • the free space optical communication device number is the number of the free space optical communication device 2 that transmits the optical modulated signal handled on the line.
  • the free-space optical communication device type is the type of the free-space optical communication device 2 that transmits the modulated optical signal handled by the line. Further, the information of the optical space communication device stored in the free space optical communication device information table TB12 is not limited to this.
  • FIG. 28 is an example of a flowchart showing the processing procedure of the optical space communication management function according to this embodiment.
  • the line parameter calculation unit 10 determines whether or not the line parameter calculation unit 10 has received a service request (S11).
  • the line information communication unit 14 stores the received service request in the service request table TB6. If it is determined that the line parameter calculation unit 10 did not refer to a new service request from the service request table TB6 for the service request (S11: NO), the line parameter calculation unit 10 once terminates and then restarts. to execute step S11.
  • the line measurement unit 11 When it is determined that the line parameter calculation unit 10 refers to a new service request from the service request table TB6 (S11: YES), the line measurement unit 11 performs line measurement from the radio ground station 4 via the line information communication unit. Information is acquired (S12). The line measurement unit 11 stores the acquired line measurement information in the frequency fluctuation information table TB3, the power fluctuation information table TB4, and the phase fluctuation information table TB5.
  • the line parameter calculator 10 calculates, for example, the position calculator 13 from the information stored in the satellite orbit parameter table TB9, the flying object movement parameter table TB10, the satellite/flying object position information table TB11, and the optical space communication device information table TB12.
  • the calculated position information for each of the geostationary orbit satellites 5, the low earth orbit satellites 6, and the flying object 7 is acquired (S13).
  • the line parameter calculation unit 10 may acquire environment information and weather information respectively stored in the environment information database DB6 and the weather information database DB7.
  • the line parameter calculation unit 10 determines the position of each node such as the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellite 6, the flying object 7, and the optical ground station 3 of the non-terrestrial node group and the topology indicating the connection point of each node.
  • the geostationary orbit satellite 5, the low earth orbit satellites 6A to 6C, the flying objects 7A to 7D, and the optical ground stations 3A to 3D equipped with the optical space communication device 2 may be referred to as nodes 3A to 3D, 5, 6A to 6C, and 7A to 7D. good.
  • the line parameter calculator 10 confirms each communication service request to be transmitted (S15).
  • the line parameter calculator 10 calculates line route information and line parameters by a line parameter calculation process S20, which will be described later.
  • the line parameter calculation unit 10 transmits the calculated line path information and line parameters to the line control unit 12, and the line control unit 12 performs line control based on the calculated line parameters (S16).
  • the line parameter calculator 10 stores the line path information in the line path information table TB1 and the optical signal path information table TB2, and the line parameters in the optical signal parameter table TB7-1 and the high-output optical amplifier parameter table TB8-1.
  • the line parameter calculator 10 stores the line path information in the line path information table TB1 and the optical signal path information table TB2, and the line parameter in the optical signal path information table TB1 and the optical signal path information table TB2. • Store in subcarrier signal parameter table TB7-2 and high-power optical amplifier parameter table TB8-2.
  • FIG. 29 is an example of a flowchart showing the processing procedure of the line parameter calculation processing S20 according to this embodiment.
  • the line path information and line parameters are the position information calculated by the position calculator 13, the line measurement information stored in the service request table TB6, the line path information table TB1, the frequency fluctuation information table TB3, and the power fluctuation information table TB4. is calculated by the line parameter calculation unit 10 based on .
  • the line path information and line parameters are the position information calculated by the position calculation unit 13, the lines stored in the service request table TB6, the line path information table TB1, the frequency fluctuation information table TB3, and the power fluctuation information table TB4.
  • the line parameter calculator 10 may be calculated by the line parameter calculator 10 based on the measurement information and the environment information and weather information stored in the environment information database DB6 and the weather information database DB7, respectively. Further, when updating the line route information and line parameters, the line route information stored in the line route information database DB1 before updating and the line parameters stored in the line parameter information database DB4 may be used.
  • the line parameter calculator 10 records the calculated line path information and line parameters in, for example, the optical signal parameter table TB7-1, the high-output optical amplifier parameter table TB8-1, the line path information table TB1, and the optical signal path information table TB2. .
  • the line parameter calculator 10 stores the calculated line path information and line parameters in the optical signal/subcarrier signal parameter table TB7-2, for example. , high-output optical amplifier parameter table TB8-2, line path information table TB1, and optical signal path information table TB2.
  • the line parameter calculation process S20 includes a priority order selection process S30 and an error correction code selection process S40.
  • the priority order selection process S30 is a process of selecting the priority order of the paths for each optical modulated signal based on the propagation delay time.
  • the error correction code selection process S40 is a process of selecting an error correction code for each modulated optical signal and selecting whether or not to encrypt each modulated optical signal. The order of the priority selection process S30 and the error correction code selection process S40 may be reversed.
  • the line parameter calculator 10 determines whether or not the propagation delay time for the target service is shorter than a predetermined time (S31).
  • the predetermined time refers to a value corresponding to the allowable delay time in the service request table TB6, for example, in the service request.
  • the propagation delay time for example, the propagation delay in the line path information table TB1 is referred to.
  • the line parameter calculator 10 determines whether or not the communication distance is smaller than the first predetermined distance (S32).
  • the communication distance is calculated by referring to the position information, and the first predetermined distance is calculated by referring to the service request.
  • the line parameter calculator 10 selects the first priority order (S34).
  • the first priority order is a line including the geostationary orbit satellite 5, a line including the low earth orbit satellite 6 and the number of relays is less than a predetermined number, and a line including the geostationary orbit satellite 5 providing a service different from the target service. , including a low earth orbit satellite 6 that provides a service different from the target service, and the number of relays is smaller than a predetermined number.
  • the line parameter calculator 10 selects the second priority order (S35).
  • the second priority order includes a line including a low earth orbit satellite 6 and the number of relays is less than a predetermined number, a line including a geostationary orbit satellite 5, and a line including a low earth orbit satellite 6 providing a service different from the target service.
  • the order is the line with the number smaller than the predetermined number and the line including the geostationary orbit satellite 5 providing a service different from the target service.
  • the line parameter calculator 10 determines whether or not the communication distance is smaller than the second predetermined distance (S33). The second predetermined distance is calculated with reference to the service request.
  • the line parameter calculator 10 selects the third priority (S36).
  • the third priority is a line including the low earth orbit satellite 6 and the number of relays is a predetermined number or more, and a line including the low earth orbit satellite 6 which provides a service different from the target service and the number of relays is a predetermined number or more.
  • the order is the line, the line including the flying object 7, and the line including the flying object 7 providing a service different from the target service.
  • the line parameter calculator 10 selects the fourth priority order (S37).
  • the fourth order of priority is the line including the flying object 7, the line including the flying object 7 providing a service different from the target service, the line including the low earth orbit satellite 6 and the number of relays is a predetermined number or more, The line including the low earth orbit satellite 6 providing a service different from the target service is selected in order.
  • the line parameter calculator 10 determines the line parameters corresponding to the values stored in the optical signal path information table TB2.
  • the line parameter calculator 10 determines whether or not the propagation delay time for the target service is shorter than a predetermined time (S41).
  • the predetermined time refers to a value corresponding to the allowable delay time in the service request table TB6, for example, in the service request.
  • the propagation delay time for example, the propagation delay in the line path information table TB1 is referred to.
  • the line parameter calculator 10 determines whether or not the requested allowable bit error rate is smaller than the first predetermined value (S42).
  • the first predetermined value indicates a value corresponding to the allowable bit error rate in the service request, for example, in the service request table TB6. It is assumed that the request for the allowable bit error rate is associated, for example, with a service on a one-to-one basis, and is determined when the service type is determined.
  • the line parameter calculator 10 selects the first error correction code (S44).
  • the first error correction code is an error correction code with high reliability and a high coding rate, for example, a low density parity check code with a high repetition number and a high coding rate (Low Density Parity-check Code ) and so on.
  • the line parameter calculator 10 selects the second error correction code (S45).
  • the second error correcting code is a highly reliable error correcting code with a low coding rate, for example, a low density parity check code (LDPC: Low Density Parity- check Code).
  • the line parameter calculator 10 determines whether or not the requested allowable bit error rate is smaller than the second predetermined value (S43).
  • the second predetermined value refers to a value corresponding to the allowable bit error rate in the service request table TB6, for example.
  • the line parameter calculator 10 selects the third error correction code (S46).
  • the third error correction code is an error correction code with a small processing delay and a high coding rate, such as a Polar code with a small processing delay and a high error correction capability.
  • the line parameter calculator 10 selects the fourth error correction code (S47).
  • the fourth error correcting code is an error correcting code with a small processing delay and a low coding rate. Code), etc.
  • the line parameter calculator 10 selects the error correction code to determine the line parameter corresponding to the value stored in the error correction code type of the optical signal parameter table TB7-1.
  • the allowable bit error rate is given as an example, the allowable packet error rate (PER: Packet Error Rate), allowable system margin, allowable throughput, etc. may be used for determination.
  • PER Packet Error Rate
  • the line parameter calculator 10 determines whether confidential communication is required for the target service (S48). If it is determined that confidential communication is required (S48: YES), the line parameter calculator 10 encrypts the service (S49), and ends the line parameter calculation process S20.
  • the line parameter calculation process S20 ends.
  • the line parameter calculation unit 10 determines whether or not to encrypt, thereby determining the line parameter corresponding to the value stored in the encryption/non-encryption of the optical signal parameter table TB7-1.
  • FIG. 30 is an example of a diagram for explaining the effects of this embodiment.
  • a path 111 illustrated by a dotted arrow is a path that is used for transmission of low-capacity, low-delay information. It is used for services that transmit and receive optically modulated signals.
  • a route 112 illustrated by a dashed-dotted line arrow is a route used for transmission of large-capacity information such as moving image content and satellite-acquired images. It is used for services in which optical modulated signals are transmitted and received over short distances over a line.
  • a route 113 illustrated by a solid line arrow is a route that is used for information transmission such as IoT (Internet of Things) with few low delay requirements, uses a wavelength division multiplexing method, and uses a geostationary orbit satellite 5. It is used for services that transmit and receive optically modulated signals on lines including
  • a path 114 indicated by hatched arrows is a path used for transmission of a large amount of information requiring low delay. It is used for services in which optical modulated signals are transmitted and received over a distance.
  • a line is selected according to the service based on line parameters. Also, since the two optically modulated signals, the optically modulated signal on the path 111 and the optically modulated signal on the path 112, are transmitted from the node 3D to the node 6C as one optically modulated signal, they are also multiplexed in the optical domain. be.
  • One optical modulated signal transmitted from node 3C to node 5 contains two pieces of digital information, which are multiplexed in the digital domain.
  • the free-space optical communication management device 1 in the present embodiment can perform control across layers and transmit information via an appropriate communication network without dividing into layers. Note that in this embodiment, even when there is only one node, it is possible to control the timing of transmitting the modulated optical signal.
  • the optical space communication management device 1 in this embodiment can calculate line parameters and line route information based on line measurement information and service requests as well as environmental information and weather information.
  • the optical space communication management device 1 in this embodiment can calculate line parameters and line route information based on line measurement information and service requests as well as environmental information and weather information.
  • site diversity for selecting a line with an optical ground station it is possible to realize an optical space communication management device capable of appropriate routing and transmission of optically modulated signals for a satellite optical communication network.
  • the nodes of the optical space communication in the ground, the flying object in the sky, the low orbit, and the geostationary orbit are described as examples, but the present embodiment is not limited to these, and the intermediate orbit, the transition orbit, the vicinity of the moon , and may be applied to optical space communication in outer space including the sky such as deep space and outer space.
  • the nodes of the optical space communication of various line forms in the ground, the flying object in the sky, the low earth orbit, and the geostationary orbit are described as examples, but the present embodiment is not limited to this, and a plurality of satellites It is applied to satellite optical communication networks of various line types in the sky and outer space such as ground, flying objects in the sky, low orbit, geostationary orbit, medium orbit, transition orbit, near the moon, deep space, etc. operated by telecommunications carriers. It shall be acceptable.
  • a node in optical communication between satellites or between terrestrial satellites is described as an example, but the present embodiment is not limited to this, and is used in terrestrial mobile objects such as automobiles and trains and in optical space communication stations. It may be applied to optical communication, it may be applied to indoor optical communication stations and mobile bodies, and it may be applied to optical communication in water mobile bodies such as ships, underwater mobile bodies, and seabed mobile bodies. It shall be acceptable.
  • Line parameter calculation unit 10 line measurement unit 11, line control unit 12, position calculation unit 13, service request collection unit 17, radio communication unit 20, optical space communication device control unit 22, communication service processing unit 23, radio ground station radio
  • the communication unit 41, the radio ground station communication unit 42, the radio ground station control unit 43, the geostationary orbit satellite control unit 51, the low earth orbit satellite control unit 61, the flying object control unit 71, the communication service processing unit 201, etc. are FPGA (Field Programmable Gated Array) or CPU (Central Processing Unit).
  • a line parameter calculation unit 10 For example, a line parameter calculation unit 10, a line measurement unit 11, a line control unit 12, a position calculation unit 13, a service request collection unit 17, a wireless communication unit 20, an optical space communication device control unit 22, a communication service processing unit 23, and a wireless ground station.
  • Space Optical Communication Management Device 1 Space Optical Communication Management Device 2 Space Optical Communication Device 3 Optical Ground Station 4 Wireless Ground Station 5 Geostationary Orbit Satellite 6 Low Earth Orbit Satellite 7 Flying Object 8 Environmental Weather Information Collection Device 10 Line Parameter Calculation Unit 11 Line Measurement Unit 12 Line Control Unit 13 Position calculation unit 14 Line information communication unit 17 Service request collection unit 20 Wireless communication unit 21 Optical unit 22 Optical space communication device control unit 23 Communication service processing unit 31 Optical ground station control unit 32 Optical ground station communication unit 41 Wireless ground station wireless communication Unit 42 Radio earth station communication unit 43 Radio earth station control unit 51 Geostationary orbit satellite control unit 52 Geostationary orbit satellite communication unit 61 Low orbit satellite control unit 62 Low orbit satellite communication unit 71 Flying object control unit 72 Flying object communication unit 81 Optical transmission device 82 optical receiver 83 optical amplifier 84 transmission side digital signal processor 85 I-phase digital-analog converter 86 transmission light source 87 Q-phase digital-analog converter 88 I-phase optical modulator 89 optical splitter 90 Q-phase optical modul

Landscapes

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Abstract

【課題】多種多様な通信サービスの要件に対応して制御を行い、適切な通信網を介して情報を伝送する。 【解決手段】非地上系ノード群及び光地上局に搭載される１又は複数の回線で光空間通信を行う光空間通信装置２に、非地上系ノード群から受信する、複数の回線におけるサービス要求と回線計測情報に基づき通信サービスデータを送受信するための回線経路情報と回線パラメータに基づいた回線制御を行う上で、回線計測情報を計測する回線計測部１１と、非地上系ノード群の位置情報を算出する位置計算部１３と、位置情報、サービス要求及び回線計測情報に基づいて回線経路情報と回線パラメータとを算出する回線パラメータ算出部１０と、光空間通信装置２に対して、回線経路情報と回線パラメータとに基づいて回線制御を行う回線制御部１２と、非地上系ノード群と、サービス要求と回線計測情報と回線経路情報と回線パラメータの通信を行う回線情報通信部１４と、を備える。

Description

光空間通信管理装置、光空間通信システム及び光空間通信管理方法
　本発明は、光空間通信管理装置、光空間通信システム及び光空間通信管理方法に関する。
　近年、静止軌道衛星（Geostationary Orbit Satellite）－低軌道衛星（Low Earth Orbit Satellite）間や、地上－静止軌道衛星/低軌道衛星間、低軌道衛星－低軌道衛星間等の様々な回線形態の衛星光通信網が現れ始めている。また、様々な変調方式や通信レートを持つ光変調信号が現れ始めている。そのため、今後想定される衛星光通信網は様々な回線形態や光変調信号が混在したものとなり、衛星機数も増加することで、地上側のシステム運用が煩雑化すると推測される。これに伴い、通信ニーズや回線品質、故障等の対応を含む運用保守費（OPEX：Operational Expense）が急激に増大していくと考えられる。
　この状況下において、システム運用の自動化および無人化の需要が今後高まってくると考えられる。地上系の幹線系光通信網においては、システム運用の自動化および無人化を実現可能な適応光通信網の概念がある。その例として、例えば非特許文献１に記述されているエラスティック光通信網（以下、これをＥＯＮ：Elastic Optical Networkと呼んでもよい）に関する技術が開示されている。この適応光通信網の概念を衛星光通信網に適用すれば、衛星光通信網の自動化を実現できる。
M. Jinno et al., "Virtualization in optical networks from network level to hardware level", Journal of Optical Communication Networking, Vol. 5, No. 10, pp. A46-A56, 2012.
　地上の幹線系光通信網においては、非特許文献１に記載されたような従来の手法は、都市間通信網や都市内通信網や法人・個人回線向け通信網といった通信網のレイヤ毎に分け制御を行う。なお都市間通信網はコア系通信網と呼んでもよく、都市内通信網はメトロ系と呼んでもよく、法人・個人回線向け通信網はアクセス系通信網と呼んでもよい。個々のレイヤ毎に分かれた制御では、個々の通信網毎に独立して制御が行われていたため、個々の通信網を有効活用した制御を行えていなかった。衛星光通信網においても、背景技術で前述した通り、様々なレイヤ毎の回線が独立して運用され始めている。また、複数の衛星通信事業者においても、個々の衛星光通信網が独立して運用され始めている。
　一方で、今までの大容量通信サービスだけでなく、遠隔医療や自動運転等の低遅延サービスや、IoTデータ通信等の機器接続サービス、安全保障や民間極秘等の秘匿通信サービス等の多種多様な通信サービスが現れ始めている。また、衛星通信においても、衛星放送だけでなく、大容量通信サービスや、地球観測衛星を用いた衛星画像配信サービスが拡大し始めている。そのため、衛星光通信網が郊外で普及することを想定し、今までの通信容量だけでなく、時間遅延や信頼度、セキュア度等の新たなサービス要求に対応する必要がある。しかし、サービス要求によっては、個々の回線形態の特徴により、対応できなくなる恐れがある。
　本発明の実施の形態の一態様は、個々の回線形態毎や個々の衛星通信事業者の衛星光通信網毎ではなく、様々な回線形態や複数の衛星通信事業者の衛星光通信網を有効活用して、多種多様な通信サービスの要求に対応して制御を行い、適切な通信網を介して光変調信号を伝送する光空間通信管理装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る光空間通信管理装置は、非地上系ノード群の衛星及び飛翔体のうちの少なくとも１つ及び光地上局に搭載される１又は複数の回線で光空間通信を行う光空間通信装置に、非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つと前記光地上局から受信する、複数の回線におけるサービス要求と複数の回線における回線計測情報とに基づき通信サービスデータを送受信するための回線経路情報と回線パラメータとに基づいた回線制御を行う光空間通信管理装置であって、前記通信サービスデータが送受信される前記光空間通信装置の間の複数の回線の前記回線計測情報を計測する回線計測部と、前記サービス要求を収集するサービス要求収集部と、前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つの位置情報を算出する位置計算部と、前記位置計算部により算出された位置情報、前記サービス要求収集部により収集された前記サービス要求及び前記回線計測部により計測された前記回線計測情報に基づいて前記回線経路情報と前記回線パラメータとを算出する回線パラメータ算出部と、前記光空間通信装置に対して、前記回線パラメータ算出部により算出された前記回線経路情報と前記回線パラメータとに基づいて回線制御を行う回線制御部と、非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つと前記光地上局と、前記サービス要求と前記回線計測情報と前記回線経路情報と前記回線パラメータの通信を行う回線情報通信部と、を備える。
　本発明に係る光空間通信システムは、非地上系ノード群の衛星及び飛翔体のうちの少なくとも１つ及び光地上局に搭載される１又は複数の回線で光空間通信を行う光空間通信装置と、非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つと前記光地上局から受信する、複数の回線におけるサービス要求と複数の回線における回線計測情報とに基づき通信サービスデータを送受信するための回線経路情報と回線パラメータとに基づいた回線制御を行う光空間通信管理装置と、を含む光通信システムであって、前記光空間通信管理装置は、前記通信サービスデータが送受信される前記光空間通信装置の間の複数の回線の回線計測情報を計測する回線計測部と、前記サービス要求を収集するサービス要求収集部と、前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つの位置情報を算出する位置計算部と、前記位置計算部により算出された位置情報、前記サービス要求収集部により収集された前記サービス要求及び前記回線計測部により計測された前記回線計測情報に基づいて前記回線パラメータを算出する回線パラメータ算出部と、前記光空間通信装置に対して、前記回線パラメータ算出部により算出された前記回線経路情報と前記回線パラメータとに基づいて回線制御を行う回線制御部と、非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体と前記光地上局のうちの少なくとも１つと、前記サービス要求と前記回線計測情報と前記回線経路情報と前記回線パラメータの通信を行う回線情報通信部と、を備え、前記光空間通信装置は、前記光空間通信管理装置からの前記回線経路情報と前記回線パラメータとに基づいた回線制御により制御され、前記通信サービスデータを含む光変調信号の送受信を行う。
　本発明に係る光空間通信管理方法は、非地上系ノード群の衛星及び飛翔体のうちの少なくとも１つ及び光地上局に搭載される１又は複数の回線で光空間通信を行う光空間通信装置に、非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つと前記光地上局から受信する、複数の回線におけるサービス要求と複数の回線における回線計測情報とに基づき通信サービスデータを送受信するための回線経路情報と回線パラメータとに基づいた回線制御を行う光空間通信管理装置における光空間通信管理方法であって、前記通信サービスデータが送受信される前記光空間通信装置の間の複数の回線の前記回線計測情報を計測する第１のステップと、前記サービス要求を収集する第２のステップと、前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つの位置情報を算出する第３のステップと、前記第３のステップにより算出した位置情報、前記第２のステップにより収集した前記サービス要求及び前記第１のステップにより計測した前記回線計測情報に基づいて前記回線経路情報と前記回線パラメータを算出する第４のステップと、前記光空間通信装置に対して、前記第４のステップにより算出した前記回線経路情報と前記回線パラメータとに基づいて回線制御を行う第５のステップと、非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つと前記光地上局と、前記サービス要求と前記回線計測情報と前記回線経路情報と前記回線パラメータ回線情報の通信を行う第６のステップと、を備える。
　本発明によれば本発明の実施の形態の一態様は、個々の回線形態毎や個々の衛星通信事業者の衛星光通信網毎ではなく、様々な回線形態や複数の衛星通信事業者の衛星光通信網を有効活用して、多種多様な通信サービスの要件に対応して制御を行い、適切な回線の衛星光通信網を介して光変調信号を伝送する光空間通信管理装置を実現できる。
図１は、本実施の形態による光空間通信システムの構成例を示す概略図である。 図２は、本実施の形態による光空間通信システムの構成例を示すブロック図である。 図３は、光空間通信装置の詳細なブロック構成例を示す図である。 図４は、光空間通信管理装置の詳細なブロック構成例を示す図である。 図５は、本実施の形態による光通信部の構成例を示すブロック図である。 図６は、デジタルコヒーレント光通信方式を採用する光送信器の詳細なブロック構成例を示す図である。 図７は、光通信部が波長分割多重方式とデジタルコヒーレント光通信方式を採用する場合の送信側デジタル信号処理部の構成例を示す図である。 図８は、ナイキスト波長分割多重方式とデジタルコヒーレント光通信方式を採用する場合の送信側デジタル信号処理部の構成例を示す図である。 図９は、ナイキスト周波数分割多重方式を採用する送信側デジタル信号処理部の構成例を示す図である。 図１０は、直交周波数分割多重方式とデジタルコヒーレント光通信方式とを採用する場合の送信側デジタル信号処理部の具体的な構成例を示す図である。 図１１は、光強度変調方式を採用する光送信器の構成例を示す図である。 図１２は、光強度変調方式を採用する送信側デジタル信号処理部の構成例を示す図である。 図１３は、光位相変調方式を採用する光送信器の詳細なブロック構成例を示す図である。 図１４は、光位相変調方式を採用する送信側デジタル信号処理部の構成例を示す図である。 図１５は、デジタルコヒーレント光通信方式を採用する光受信器の詳細なブロック構成例を示す図である。 図１６は、光通信部が波長分割多重方式を採用する場合の受信側デジタル信号処理部の具体的な構成例を示す図である。 図１７は、光通信部がナイキスト波長分割多重方式を採用する場合の受信側デジタル信号処理部の構成例を示す図である。 図１８は、ナイキスト周波数分割多重方式を採用する受信側デジタル信号処理部の構成例を示す図である。 図１９は、直交周波数分割多重方式を採用する受信側デジタル信号処理部の構成例を示す図である。 図２０は、光強度変調方式を採用する光受信器の詳細なブロック構成例を示す図である。 図２１は、光強度変調方式を採用する受信側デジタル信号処理部の構成例を示す図である。 図２２は、光位相変調方式を採用する光受信器の第１の形態の詳細なブロック構成例を示す図である。 図２３は、光位相変調方式を採用する受信側デジタル信号処理部の構成例を示す図である。 図２４は、光位相変調方式を採用する光受信器の第２の形態の詳細なブロック構成例を示す図である。 図２５は、本実施の形態による光空間通信管理機能の説明に供するシーケンス例を示す図である。 図２６は、本実施の形態による回線計測情報データベース等の例を示す図である。 図２７は、本実施の形態による位置情報データベースの例を示す図である。 図２８は、本実施の形態による光空間通信管理機能の処理手順を示すフローチャートの例である。 図２９は、本実施の形態による回線パラメータ算出処理の処理手順を示すフローチャートの例である。 本実施の形態による効果の説明に供する図の例である。
　以下図面を用いて、本発明の実施の形態の一態様を詳述する。
　本実施の形態においては、特に静止軌道衛星と低軌道衛星との間や２つの低軌道衛星の間や地上に設置された機器と静止軌道衛星又は低軌道衛星との間などの複数の回線形態が存在する衛星間の光空間通信を特に対象とする。
（本実施の形態）
　図１は、本実施の形態による光空間通信システムの構成例を示している。本発明を適用した光空間通信システムは、静止軌道上にある静止軌道衛星５、低軌道上にある低軌道衛星６Ａ～６Ｃ、更には、空中を飛行する飛翔体７Ａ～７Ｄにより構成される非地上系ノード群と、地上に設置された光地上局３Ａ～３Ｄ及び無線地上局４Ａ、４Ｂとを備えている。これらの静止軌道衛星５、低軌道衛星６Ａ～６Ｃ、飛翔体７Ａ～７Ｄ、光地上局３Ａ～３Ｄ及び無線地上局４Ａ、４Ｂは、それぞれ光空間通信管理装置１（１Ａ、１Ｂ）により回線制御される。
　図２は、本発明を適用した光空間通信システムの構成例を示すブロック図である。図２に示すように光空間通信システムは、非地上系ノード群としての静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７のうちの少なくとも１つ及び光地上局３に搭載される１又は複数の光空間通信装置２と、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７と光地上局３とから受信するサービス要求と回線計測情報とに基づき、通信サービスデータを送受信するための回線経路情報と回線パラメータとに基づいた回線制御を行う光空間通信管理装置１と、を含む。１対の光空間通信装置２は、光空間通信による回線を介して通信サービスデータを送受信し、無線地上局４は電波などの無線の制御回線を介して通信サービスデータに関わる回線情報の送受信を行う。また、光空間通信管理装置１は、さらに環境天候情報収集装置８から受信する環境情報と天候情報に基づいた回線制御を行ってもよい。回線情報は、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７と光地上局３に関わる、各複数の回線のサービス要求と回線計測情報と回線経路情報と回線パラメータを含む。
　例えば静止軌道衛星５は、静止軌道に位置する衛星であって、１又は複数の光空間通信装置２と、静止軌道衛星５の制御を行う静止軌道衛星制御部５１と、静止軌道衛星通信部５２とを備える。また例えば低軌道衛星６（６Ａ～６Ｃ）は、低軌道に位置する衛星であって、１又は複数の光空間通信装置２と、低軌道衛星６の制御を行う低軌道衛星制御部６１と低軌道衛星通信部６２とを備える。
　また例えば飛翔体７（７Ａ～７Ｄ）は、航空機やドローン、高高度擬似衛星（HAPS: High Altitude Platform Station）、ヘリコプター、無人航空機（UAV：Unmanned Aerial Vehicle）などであって、１又は複数の光空間通信装置２と、飛翔体７の制御を行う飛翔体制御部７１と、飛翔体通信部７２を備える。静止軌道衛星制御部５１、低軌道衛星制御部６１及び飛翔体制御部７１は例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gated Array）またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのオンボード上で搭載可能な電子デバイスなどで構成される電子回路などとする。
　静止軌道衛星制御部５１は、静止軌道衛星５の軌道上での姿勢制御などを行う。また、低軌道衛星制御部６１は、低軌道衛星６の軌道上での姿勢制御などを行う。飛翔体制御部７１は、飛翔体７の飛行上での姿勢制御などを行う。
　なお１又は複数の静止軌道衛星５、１又は複数の低軌道衛星６及び１又は複数の飛翔体７のうち少なくとも１つ以上を含むものを非地上系ノード群と呼んでもよく、本実施の形態における光通信システムは、非地上系ノード群のそれぞれが備える光空間通信装置２を備えるといえる。
　光地上局３（３Ａ～３Ｄ）は、地上に設置された装置であって、非地上系ノード群とは異なり、光空間通信管理装置１と有線や無線のＬＡＮ（Local Area Network）、地上系モバイル回線、ＲＦフィーダリンクなどの制御回線で直接接続されており、光空間通信装置２と、光地上局３における光空間通信を行う上で必要な指向角度（方位角(Azimuth Angle)、仰角(Elevation Angle)）の制御を行う光地上局制御部３１と、光空間通信管理装置１と回線情報の通信を行う光地上局通信部３２とを備える。回線情報は、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７と光地上局３に関わる、各複数の回線のサービス要求と回線計測情報と回線経路情報と回線パラメータを含む。光地上局３（３Ａ～３Ｄ）は、地上だけでなく海上にある船舶に設置されてもよいし、天体や惑星等に設置されてもよい。
　環境情報収集装置８（８Ａ，８Ｂ）は、光地上局３や飛翔体７が配置されている環境に関する環境情報の収集を行う環境情報収集部８０１と、光地上局３や飛翔体７が配置されている地域の天候情報を収集する天候情報収集部８０２と、環境情報収集部８０１が収集した環境情報を保存する環境情報データベースＤＢ６と、天候情報収集部８０２が収集した天候情報を保存する天候情報データベースＤＢ７とを備える。環境情報収集装置８（８Ａ，８Ｂ）は、収集した環境情報及び天候情報を光空間通信管理装置１に通信する。環境情報収集部８０１は、地上や海上にある船舶に設置されてもよいし、天体、惑星等に設置されてもよいし、無人航空機等の飛翔体や宇宙空間にある衛星等に設置されてもよい。天候情報収集部８０２は、クラウドやインターネット等から天候情報を収集してもよいし、環境情報収集部８０１で取得した環境情報から天候情報を判断するようにしてもよい。環境情報は、例えば気温や湿度、風速、風向、雲量、雲高、雨量、気圧、照度、全天カメラ画像等の環境を含む。また、環境情報は、天候情報を含んでもよい。環境情報は、例えば全天カメラや、雲量計、雲高計、温度計、湿度計、気圧計、照度計、風速計、風向計、雨量計などの環境センサで収取される情報を含む。天候情報は、各地域の晴天や雨天、曇天などの過去から現時点での天候や、各地域の天候予測などを含む。なお環境情報データベースＤＢ６と天候情報データベースＤＢ７とは例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やハードディスクなどのストレージデバイスに保存される。
　光空間通信管理装置１は、通信サービスデータが送受信される光空間通信装置２の間の複数の回線の回線計測情報を計測する回線計測部１１と、光空間通信装置２に対して回線経路情報と回線パラメータに基づいて回線制御を行う回線制御部１２と、回線制御を行うためにサービス要求と回線計測情報に基づいて回線経路情報と回線パラメータを算出する回線パラメータ算出部１０と、光地上局３や無線地上局４と回線情報の通信を行う回線情報通信部１４と、静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７のうちの少なくとも１つの位置を算出する位置計算部１３、回線情報通信部１４に接続されたサービス要求収集部１７を備える。回線情報は、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７と光地上局３に関わる、各複数の回線のサービス要求と回線計測情報と回線経路情報と回線パラメータを含む。また、光空間通信管理装置１（１Ａ、１Ｂ）は、地上だけでなく海上にある船舶に設置されてもよいし、天体や惑星等に設置されてもよい。
　回線情報通信部１４は、光地上局３の光地上局通信部３２と無線地上局４の後述の無線地上局通信部４２を介して、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７と光地上局３から、サービス要求と回線計測情報を受信する。回線情報通信部１４は、受信した回線計測情報を回線計測部１１へ送信する。回線情報通信部１４により受信されたサービス要求は、サービス要求収集部１７により収集される。サービス要求収集部１７は、収集したサービス要求をサービス要求情報データベースＤＢ３へと保存する。回線計測部１１は、回線計測情報を後述の回線計測情報データベースＤＢ２へと保存する。位置計算部１３は後述の位置情報データベースＤＢ５に記憶された軌道情報を基に計算した位置情報を回線パラメータ算出部１０に送信する。回線パラメータ算出部１０は、回線経路情報データベースＤＢ１に格納されている情報と回線パラメータ情報データベースＤＢ４に格納されている情報とサービス要求情報データベースＤＢ３と回線計測情報データベースＤＢ２に格納されている情報と位置計算部１３から送信された位置情報とを参照し、回線経路情報と回線パラメータとを算出後に回線制御部１２に伝達する。また、回線パラメータ算出部１０は、環境情報データベースＤＢ６に格納されている環境情報と天候情報データベースＤＢ７に格納されている天候情報とをさらに参照し、回線経路情報と回線パラメータとを算出してもよい。回線制御部１２は、回線経路情報と回線パラメータを回線情報通信部１４に送信し、非地上系ノード群の備える光空間通信装置２には後述の無線地上局４の無線地上局無線通信部４１を介して、光地上局３の備える光空間通信装置２には光地上局通信部３２を介して、回線制御を行う。また回線制御部１２は、回線経路情報データベースＤＢ１と回線パラメータ情報データベースＤＢ４へと回線経路情報と回線パラメータを保存する。なお回線経路情報データベースＤＢ１と回線計測情報データベースＤＢ２とサービス要求情報データベースＤＢ３と回線パラメータ情報データベースＤＢ４と位置情報データベースＤＢ５は例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やハードディスクなどのストレージデバイスに保存される。なお回線パラメータ算出部１０、回線計測部１１、回線制御部１２、回線情報通信部及び位置計算部１３は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gated Array）またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのオンボード上で搭載可能な電子デバイスなどで構成される電子回路などであってもよいし、ＡＩ（Artificial Intelligence）や機械学習などが可能なサーバーやＰＣなどであってもよい。また回線パラメータ算出部１０、回線計測部１１、回線制御部１２、回線情報通信部及び位置計算部１３をまとめて、ＳＤＮ(Software Defined Network)コントローラとして構成してもよい。
　なお光空間通信管理装置１の回線制御部１２は、回線情報通信部１４を介して、光地上局３の光地上局通信部３２に回線経路情報と回線パラメータを送信する。また光空間通信管理装置１の回線制御部１２は、回線情報通信部１４を介して、無線地上局４の後述の無線地上局通信部４２に回線経路情報と回線パラメータを送信する。
　無線地上局４（４Ａ，４Ｂ）は、通信サービスデータが送受信される複数の光空間通信装置２との間のそれぞれの回線の回線情報を、上述の電波などの衛星通信の制御回線を介して通信する装置であって、無線地上局無線通信部４１と、無線地上局通信部４２と、無線地上局制御部４３とを備える。なお無線地上局通信部４２は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gated Array）またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのオンボード上で搭載可能な電子デバイスなどで構成される電子回路などで構成されてもよい、地上系ネットワークで使用されているイーサネットに対応した有線系のデータ送受信のための通信機や、無線系のデータ送受信のための通信機としてもよい。無線地上局無線通信部４１は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gated Array）またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのオンボード上で搭載可能な電子デバイスなどで構成される電子回路などで構成されてもよい、衛星通信用の電波によるデータ送受信のための通信機や衛星通信用のアンテナなどを含む。回線情報は、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７と光地上局３に関わる、各複数の回線のサービス要求と回線計測情報と回線経路情報と回線パラメータを含む。無線地上局４（４Ａ，４Ｂ）は、地上だけでなく海上にある船舶に設置されてもよいし、天体や惑星等に設置されてもよい。
　無線地上局無線通信部４１は、静止軌道衛星５の静止軌道衛星通信部５２又は低軌道衛星６の低軌道衛星通信部６２又は飛翔体７の飛翔体通信部と７２の間で回線情報の通信を行う。無線地上局制御部４３は、無線地上局４における光空間通信を行う上で必要な指向角度（方位角(Azimuth)、仰角(Elevation)）の制御を行う。無線地上局通信部４２は、光空間通信管理装置１の回線情報通信部１４と回線情報の通信を行う。回線情報は、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７と光地上局３に関わる、各複数の回線のサービス要求と回線計測情報と回線経路情報と回線パラメータを含む。例えば無線地上局４と光空間通信管理装置１とは、有線や無線のＬＡＮ（Local Area Network）、地上系モバイル回線、ＲＦフィーダリンクなどの制御回線で接続されるものとする。
　光空間通信装置２は、光空間通信管理装置１からの回線制御に基づいて制御され処理を行い、光学部２１＿１、・・・２１＿ｎ、光空間通信装置制御部２２、通信サービス処理部２３及び光通信部２０２＿１、・・・２０２＿ｎを備える。光空間通信装置制御部２２及び通信サービス処理部２３は例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gated Array）またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのオンボード上で搭載可能な電子デバイスなどで構成される電子回路などで構成されるものとし、光学部２１は、例えばレンズのような光アンテナや、ミラー及び光センサ及び光フィルタなどの光学素子などで構成されるものとする。
　光学部２１は、光アンテナで衛星や飛翔体等から送信される光ビームを成形または集光させ、さらに衛星や飛翔体等に合わせて光ビームの捕捉追尾指向制御を行う。
　光空間通信装置制御部２２は、光空間通信装置２が光地上局３に備えられている場合、光地上局通信部３２、光空間通信管理装置１の回線情報通信部１４を介して光空間通信管理装置１の回線制御部１２から回線経路情報と回線パラメータを取得し、回線制御を受け付ける。回線経路情報と回線パラメータを取得した光空間通信装置制御部２２は、光空間通信装置２の光学部２１＿１、・・・２１＿ｎと光通信部２０２＿１、・・・２０２＿ｎと通信サービス処理部２３のパラメータと経路情報を制御する。
　また光空間通信装置制御部２２は、光空間通信装置２が光地上局３に備えられている場合、光地上局通信部３２、光空間通信管理装置１の回線情報通信部１４へと光地上局３を介する回線のサービス要求と回線計測情報を送信する。回線情報通信部１４は、光空間通信管理装置１の回線計測部１１へと回線計測情報を送信し、光地上局３を介する回線のサービス要求をサービス要求ＤＢに格納する。なお光空間通信装置２が非地上系ノード群に備えられている場合、光空間通信装置制御部２２は、静止軌道衛星５の静止軌道衛星通信部５２又は低軌道衛星６の低軌道衛星通信部６２又は飛翔体７の飛翔体通信部７２、無線地上局４の無線地上局無線通信部４１、無線地上局４の無線地上局通信部４２とを介して、光空間通信管理装置１へとサービス要求と回線計測情報を送信する。
　また光空間通信装置制御部２２は、光空間通信装置２が光地上局３に備えられている場合、光地上局通信部３２、光空間通信管理装置１の回線情報通信部１４を介して光空間通信管理装置１の回線制御部１２から光地上局３を介する回線の回線経路情報と回線パラメータを受信する。なお光空間通信装置２が非地上系ノード群に備えられている場合、光空間通信装置制御部２２は、静止軌道衛星５の静止軌道衛星通信部５２又は低軌道衛星６の低軌道衛星通信部６２又は飛翔体７の飛翔体通信部７２、無線地上局４の無線地上局無線通信部４１、無線地上局４の無線地上局通信部４２とを介して、光空間通信管理装置１の回線制御部１２から回線経路情報と回線パラメータを受信する。
　通信サービス処理部２３は、回線によって送受信される通信サービスデータの処理やルーチングの設定、通信帯域の割当、暗号化の有無の設定を行う。光空間通信装置２が光地上局３に備えられている場合、通信サービス処理部２３は、クラウドなどに接続された事業会社によるモバイル通信網と光バックボーン通信網などを含む地上系ネットワークからの通信サービスデータを元に、サービス要求を光空間通信装置制御部２２へと送信する。光空間通信装置２が光地上局３に備えられており、かつ光地上局３が船舶などに設置されている場合、通信サービス処理部２３は、船舶に搭乗しているユーザから発生した通信サービスデータまたは、船舶に設置されたユーザ機器で取得した海洋資源探査画像などを元に、サービス要求を光空間通信装置制御部２２へと送信する。光空間通信装置２が光地上局３に備えられており、かつ光地上局３が惑星や天体などに設置されている場合、通信サービス処理部２３は、惑星や天体付近に滞在しているユーザから発生した通信サービスデータまたは、惑星や天体付近に設置されたユーザ機器で取得した惑星画像や天体画像などを元に、サービス要求を光空間通信装置制御部２２へと送信する。光空間通信装置制御部２２は、サービス要求を有線や無線のＬＡＮなどの制御回線を介して光空間通信管理装置１へと送信する。
　また光空間通信装置制御部２２は、光空間通信装置２が非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７に備えられている場合、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７からの、１又は複数の回線のサービス要求と回線計測情報を、通信サービス処理部２３を介して、通信サービスデータとともにパケットやパイロット信号などとして含めて光地上局３または他の非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７に送信してもよい。
　また光空間通信装置制御部２２は、光空間通信装置２が光地上局３に備えられている場合、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７からの、１又は複数の回線のサービス要求と回線計測情報を、通信サービス処理部２３を介して、通信サービスデータとともにパケットやパイロット信号などとして含めて受信してもよい。光空間通信装置制御部２２は、光地上局通信部３２を介して、光空間通信管理装置１へと、受信したサービス要求と回線計測情報を送信する。
　また光空間通信装置制御部２２は、光空間通信装置２が光地上局３に備えられている場合、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７に対しての、１又は複数の回線の回線経路情報と回線パラメータを、通信サービス処理部２３を介して、通信サービスデータとともにパケットやパイロット信号などとして含めて送信してもよい。光空間通信装置制御部２２は、光空間通信管理装置１から、光地上局通信部３２を介して、回線経路情報と回線パラメータを受信する。
　また光空間通信装置制御部２２は、光空間通信装置２が非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７に備えられている場合、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７からの、１又は複数の回線の回線経路情報と回線パラメータを、通信サービス処理部２３を介して、通信サービスデータとともにパケットやパイロット信号などとして含めて光地上局３または非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７で受信してもよい。
　光空間通信装置２が非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７に備えられている場合、通信サービス処理部２３は、非地上系ノード群に備えられた、図示せぬ光学センサや合成開口レーダー(SAR: Synthetic Aperture Radar)などのユーザ機器で得られた地球観測画像などのユーザデータまたはクラウドなどに接続された事業会社によるモバイル通信網と光バックボーン通信網などを含む地上系ネットワークからの通信サービスデータまたは飛翔体７などに搭乗しているユーザから発生する通信サービスデータを元に、サービス要求を光空間通信装置制御部２２へと送信する。光空間通信装置制御部２２は、送信されたサービス要求を、静止軌道衛星５の静止軌道衛星通信部５２又は低軌道衛星６の低軌道衛星通信部６２又は飛翔体７の飛翔体通信部７２、無線地上局４の無線地上局無線通信部４１、無線地上局４の無線地上局通信部４２を介して、光空間通信管理装置１へと送信する。
　静止軌道衛星５、低軌道衛星６（６Ａ～６Ｃ）、飛翔体７（７Ａ～７Ｄ）は地上系ネットワークに接続されているユーザーからの通信サービスデータや、飛翔体７の航空機やドローン、高高度擬似衛星、ヘリコプター、無人航空機などからの通信サービスデータを集約する、図示しないＲＦ通信機器を備えてもよい。図示しないＲＦ通信機器で集約した通信サービスデータを通信サービス処理部２３へと送信し、通信デービス処理部２３で処理するようにしてもよい。
　光空間通信装置制御部２２からの回線制御に基づいて、光通信部２０２＿１、・・・２０２＿ｎは通信サービス処理部２３からの通信サービスデータを光変調信号に変換する。なお、光空間通信装置２は、更に図３に示す詳細なブロック構成例を示す図に示すように、回線が複数存在する場合には、それぞれの回線に応じた光通信部２０１、光学部２１が設けられていてもよい。例えば回線数がｎ個ある場合には、ｎ個分の光通信部２０２＿１、・・・、２０２＿ｎ、光学部２１＿１、・・・、２１＿ｎが設けられていてもよい。これに対して、例えば回線数が１つある場合には、一つ分の光通信部２０２＿１光学部２１＿１が設けられる。
　光通信部２０２＿１、・・・、２０２＿ｎは、光学部２１＿１、・・・、２１＿ｎを介して、送信側の光変調信号及び受信側の光変調信号の光パワーを増幅する。光通信部２０２＿１、・・・、２０２＿ｎは、変調方式や波長数、後述の高出力光増幅器９２の光出力パワー、誤り訂正符号の種類や符号化率等の設定が行われる。この光通信部２０２は、回線パラメータを適応的に切り替え可能な、ディジタルコヒーレント光送受信機、光位相変調光送受信機、及び光強度変調光送受信機等で構成されていてもよい。光通信部２０２によれば、光増幅や、回線パラメータの適応的な切り替えや設定を、各回線毎に行うことができる。また、光学部２１においても、ビーム広がり角度などの光学部２１特有の回線パラメータの適応的な切り替えや設定を、回線毎に行ってもよい。
　図３の形態における光空間通信装置２は、更に通信サービス処理部２０１、光空間通信装置制御部２０５を更に備えている。
　通信サービス処理部２０１は、各回線毎に割り当てられた光通信部２０２＿１、・・・、２０２＿ｎが接続され、ルーチングの設定や通信帯域の割当、暗号化の有無の設定等を行う。通信サービス処理部２０１は、複数の回線を処理可能とするため１つとしているが、例えば回線がｎ個ある場合には、図示せぬｎ個分の通信サービス処理部２０１＿１、・・・、２０１＿ｎが設けられていてもよい。
　通信サービス処理部２０１は、ハードウェアの再構成が可能なSDN（SDN: Software Defined Network）スイッチなどで構成されてもよい。また、通信サービス処理部２０１は、IP(Internet Protocol)やTCP(Transmission Control Protocol)、UDP(User Datagram Protocol)などの通信プロトコルや、RIP(Routing Information Protocol)、OSPF(Open Shortest Path First)、MPLS(Multi-Protocol Label Switching)、GMPLS(Generalized Multi-Protocol Label Switching)、DTN(Delay Tolerant Networking)などのルーチング制御技術が備わっていてもよい。また、1GbE(1G Ethernet)、10GbE(10G Ethernet)、100GbE(100G Ethernet)、400GbE(400G Ethernet)などのイーサネットと呼ばれる通信規格のデータや、OTN(Optical Transport Network)などの光伝送規格のデータ、5G(5th Generation)などのモバイル系のネットワークのデータも扱えるようにしてもよい。
　また通信サービス処理部２０１は、光空間通信装置２が非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７に備えられている場合、光地上局３または非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７への、サービス要求と回線計測情報の送信や、光地上局３からの回線経路情報と回線パラメータの受信を、通信サービスデータとともにパケットやパイロット信号などとして含めて行ってもよい。なお通信サービス処理部２０１と光空間通信装置制御部２０５との間で、サービス要求、回線計測情報、回線経路情報及び回線パラメータの送受信を行う。
　また通信サービス処理部２０１は、光空間通信装置２が光地上局３に備えられている場合、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７への、回線経路情報と回線パラメータの送信や、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７からのサービス要求と回線計測情報の受信を、通信サービスデータとともにパケット信号などとして含めて行ってもよい。なお通信サービス処理部２０１と光空間通信装置制御部２０５との間で、サービス要求、回線計測情報、回線経路情報及び回線パラメータの送受信を行う。
　光空間通信装置制御部２０５は、光学部２１や光通信部２０２等からの回線計測情報の収集や回線パラメータの制御、回線経路情報の設定等の各種制御を行う。
　また光空間通信管理装置１は、図４に示す詳細なブロック構成例を示す図に示すように、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７と光地上局３に関わる、１又は複数の回線から回線計測情報やサービス要求を受信し、また非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７と光地上局３に関わる、１又は複数の回線に向けて回線経路情報や回線パラメータを送信するようにしてもよい。
　かかる場合において光空間通信管理装置１は、図４に示すように、回線パラメータ算出部１０に対して、回線経路情報データベースＤＢ１、回線計測情報データベースＤＢ２、サービス要求情報データベースＤＢ３、回線パラメータ情報データベースＤＢ４、位置情報データベースＤＢ５をそれぞれ接続し、回線経路情報データベースＤＢ１及び回線パラメータ情報データベースＤＢ４に回線制御部１２を接続して構成する。また、回線制御部１２には回線情報通信部１４が接続され、回線計測情報データベースＤＢ２には回線計測部１１が接続される。また、位置情報データベースＤＢ５には位置計算部１３が接続されている。
　かかる場合において、この回線計測部１１は、静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７の各複数の回線の回線計測情報を受信して計測することができる。また、サービス要求に関しても、同様にサービス要求情報データベースＤＢ３は、静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７の各複数の回線のサービス要求をそれぞれ取得することができる。更に、回線制御部１２及び回線情報通信部１４は、光地上局３、静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７に関わる各複数の回線に対して、それぞれ回線経路情報や回線パラメータを送信することができる。
　かかる場合において、光空間通信管理装置１は、図４に示すように、回線パラメータ算出部１０に対して、回線経路情報データベースＤＢ１、回線計測情報データベースＤＢ２、サービス要求情報データベースＤＢ３、回線パラメータ情報データベースＤＢ４、位置情報データベースＤＢ５と、環境天候情報収集装置８の環境情報データベースＤＢ６及び天候情報データベースＤＢ７をそれぞれ接続し、回線経路情報データベースＤＢ１及び回線パラメータ情報データベースＤＢ４に回線制御部１２を接続して構成する。また、回線制御部１２には回線情報通信部１４が接続され、回線計測情報データベースＤＢ２には回線計測部１１が接続される。また、位置情報データベースＤＢ５には位置計算部１３が接続されている。
　次に、図５を用いて、光通信部２０２が、通信サービス処理部２３から１つの通信サービスデータを１波長分の光変調信号に変換して光学部２１に出力する場合について説明する。また図５においては光通信部２０２が、光学部２１から入力された１波長分の光変調信号を１つの通信サービスデータに変換して通信サービス処理部に送信する場合について説明する。
　図５は、本実施の形態による光通信部の構成例を示すブロック図である。光通信部２０２は、通信サービスデータを光変調信号に変換し送信する光送信器８１と、光変調信号を通信サービスデータに変換し受信する光受信器８２と、光学部２１から受信した光変調信号及び光学部２１へ送信する光変調信号を増幅する装置である光増幅装置８３とを備える。
　まず光送信器８１Ｂ及び光受信器８２Ｂがない場合について説明し、詳細は後述するが、光通信部２０２が光合分波装置１０１、光送信器８１Ｂ及び光受信器８２Ｂを備える場合、光通信部２０２は、複数波長の光変調信号が多重化された波長多重（WDM：Wavelength Division Multiplexing）光変調信号を扱うことが可能となる。
　光送信器８１は、通信サービス処理部２３から１つの通信サービスデータから１波長分の光変調信号を生成する。例えば光増幅装置８３が備える高出力光増幅器９２は、光変調信号を高出力に増幅させる。
　また例えば光増幅装置８３が備える低雑音光増幅器１００は、１波長分の光変調信号を低雑音増幅させる。１波長分の低雑音増幅された光変調信号は、光受信器８２によって１つの通信サービスデータへと変換される。なお高出力光増幅器９２と低雑音光増幅器１００とは１つの装置であってもよいものとする。
　また、光増幅装置８３は、省略するようにしてもよいし、光増幅装置８３が備える高出力光増幅器９２と低雑音光増幅器１００のうちの少なくとも１つで構成されていてもよい。また光学部２１から光合分波装置１０１へと直接切り替える構成であってもよいし、光学部２１から光送信器８１と光受信器８２へと直接切り替える構成であってもよい。
　また、光送信器８１と光受信器８２と通信サービス処理部２３を省略した構成があってもよいし、切り替える構成があってもよい。このとき、光通信部２０２_１が備える光合分波装置１０１の分波部１０３と、光通信部２０２_２が備える光合分波装置１０１の合波部１０２とが接続された構成となる。
　次に光送信器８１及び光受信器８２の詳細について説明する。図６は、例えばデジタルコヒーレント光通信方式を採用した場合の光送信器８１の詳細なブロック構成例を示す図である。光送信器８１は、図６に示すように、デジタルコヒーレント光通信方式を採用した場合、送信側デジタル信号処理部８４と、Ｉ相デジタルアナログ変換部８５と、Ｑ相デジタルアナログ変換部８７と、送信光源８６と、ＩＱ光変調器１２１を備える。ＩＱ光変調器１２１は、Ｉ相光変調器８８と光分岐部８９とＱ相光変調器９０とπ/２位相シフト部１３１と光合流部９１を備える。
　送信側デジタル信号処理部８４は、１つの通信サービスデータを元に変調信号を生成する。変調信号はＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号からなっており、ＩＱ光変調器１２１にそれぞれ分離して入力される。なお、１つの通信サービスデータに対し、誤り訂正符号化を行ってよいし、デジタルフィルタや信号劣化補償、変調器非線形補償、線形等化処理などのデジタル処理を行ってよいものとする。
　送信側デジタル信号処理部８４は、例えば直交周波数分割多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式やナイキスト周波数分割多重（N-FDM: Nyquist-Frequency Division Multiplexing）方式などのデジタル多重化方式により、１つの通信サービスデータを元に生成した変調信号を１つのサブキャリア信号とし、複数のサブキャリア信号を多重化した後に、Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号に分離して、ＩＱ光変調器１２１にそれぞれ入力することができる。これにより、光送信器８１は、１波長分の、複数の通信サービスデータが含まれる光変調信号を生成することが可能である。なお、１つの通信サービスデータに対し、誤り訂正符号化を行ってよいし、デジタルフィルタや信号劣化補償、変調器非線形補償、線形等化処理などのデジタル処理を行ってよいものとする。
　Ｉ相通信サービスデータは、Ｉ相デジタルアナログ変換部８５によってＩ相デジタル信号からＩ相電気信号に変換され、Ｉ相電気信号はＩＱ光変調器１２１のＩ相光変調器８８によって、Ｉ相光変調信号となる。
　Ｑ相通信サービスデータは、Ｑ相デジタルアナログ変換部８７によってＱ相デジタル信号からＱ相電気信号に変換され、Ｑ相電気信号はＩＱ光変調器１２１のＱ相光変調器９０と、光の位相をπ/２にシフトするπ/２位相シフト部１３１によって、Ｑ相光変調信号となる。
　光合流部９１は、Ｉ相光変調器８８から入力されるＩ相光変調信号とＱ相変調器９０から入力されるＱ相光変調信号とを合成することで、１波長分の光変調信号を生成する。
　なおＩＱ光変調器１２１のＩ相光変調器８８及びＩＱ光変調器１２１のＱ相光変調器９０による変調の際には、送信光源８６から出力される無変調光を光分岐部８９で分岐させた２つの無変調光が使用される。
　次に、上述した送信側デジタル信号処理部８４の詳細な構成について説明をする。図７は、光通信部が波長分割多重方式とデジタルコヒーレント光通信方式を採用する場合の送信側デジタル信号処理部８４の具体的な構成例を示す図である。この送信側デジタル信号処理部８４は、誤り訂正符号化部８４１と、多値変調部８４２と、リサンプル部８４３とを備えている。誤り訂正符号化部８４１は、通信サービスデータに対して誤り訂正符号化処理を施す。多値変調部８４２は、誤り訂正符号化部８４１により誤り訂正符号化処理が施された通信サービスデータについて、１の変調シンボルが２以上の信号点を取りえるように変調する、いわゆる多値変調を施す。多値変調部８４２は、差動符号化の処理を行ってもよい。リサンプル部８４３は、多値変調部８４２において多値変調が施された多値変調信号について各種リサンプリング処理を施したＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号を出力する。また、誤り訂正符号化部８４１以降に、通信サービスデータに含まれるビットデータの順番の入れ替え処理を行う図示しないインターリーバ部があってもよい。
　このような送信側デジタル信号処理部８４は、図８に示す形態に具現化されるものであってもよい。図８は、光通信部がナイキスト波長分割多重方式とデジタルコヒーレント光通信方式を採用する場合の送信側デジタル信号処理部８４の構成例を示す図である。
　この図８に示す送信側デジタル信号処理部８４は、誤り訂正符号化部８４１と、多値変調部８４２と、ナイキストフィルタ部８４４と、変調器非線形補償部８４５と、リサンプル部８４３とを備えている。
　誤り訂正符号化部８４１と、多値変調部８４２と、リサンプル部８４３の構成は、図８と同様であることから、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
　ナイキストフィルタ部８４４は、多値変調部８４２において多値変調が施された多値変調信号について、ナイキスト波長分割多重化のための波形整形を行うフィルタである。変調器非線形補償部８４５は、ＩＱ光変調器１２１のＩ相光変調器８８及びＩＱ光変調器１２１のＱ相光変調器９０の変調器の非線形性を補償する。また、誤り訂正符号化部８４１以降に、通信サービスデータに含まれるビットデータの順番の入れ替え処理を行う図示しないインターリーバ部があってもよい。
　また、送信側デジタル信号処理部８４は、図９に示す形態に具現化されるものであってもよい。図９は、ナイキスト周波数分割多重方式を採用する送信側デジタル信号処理部８４の構成例を示す図である。この図９に示す形態では、ナイキストＦＤＭ（周波数分割多重）方式を採用し、通信サービスデータを多重化し、Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号に分離して出力するものである。
　送信側デジタル信号処理部８４には、通信サービスデータが１から最大ｎ個まで供給される。この供給される通信サービスデータそれぞれについて、誤り訂正符号化部８４１、多値変調部８４２、周波数変換部８４７、ナイキストフィルタ部８４４が割り当てられる。例えば、通信サービスデータＳＤ＿１が供給された場合、誤り訂正符号化部８４１＿１、多値変調部８４２＿１、周波数変換部８４７＿１、ナイキストフィルタ部８４４＿１により各種処理を施す。また、通信サービスデータＳＤ＿２が供給された場合、誤り訂正符号化部８４１＿２、多値変調部８４２＿２、周波数変換部８４７＿２、ナイキストフィルタ部８４４＿２により各種処理を施す。同様に、通信サービスデータＳＤ＿ｎが供給された場合、誤り訂正符号化部８４１＿ｎ、多値変調部８４２＿ｎ、周波数変換部８４７＿ｎ、ナイキストフィルタ部８４４＿ｎにより各種処理を施す。また、誤り訂正符号化部８４１以降に、通信サービスデータに含まれるビットデータの順番の入れ替え処理を行う図示しないインターリーバ部があってもよい。
　周波数変換部８４７＿１、８４７＿２、・・８４７＿ｎは、多値変調部から出力されてくるサブキャリア多値変調信号について周波数変換を施し、これをナイキストフィルタ部８４４へと出力する。
　また、このナイキストＦＤＭ方式を採用する送信側デジタル信号処理部８４は、更にパワー割当部８４８、サブキャリア多重部８４９、逆周波数変換部８５０、リサンプル部８４３とを備えている。
　パワー割当部８４８は、ナイキストフィルタ部８４４から出力されるサブキャリア多値変調信号に対し、複数のサブキャリア多値変調信号全体のパワーに対するサブキャリア多値変調信号のパワー比率に沿って、サブキャリア多値変調信号ごとにパワーを割り当てる。
　サブキャリア多重部８４９は、パワー割当部８４８から供給されるサブキャリア多値変調信号を、サブキャリア多重する。
　逆周波数変換部８５０は、サブキャリア多重された信号について、周波数変換部８４７とは逆の逆周波数変換を施す。このようにして逆周波数変換が施された信号は、リサンプル部８４３において各種リサンプリング処理が施され、Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号として出力される。
　また、送信側デジタル信号処理部８４は、図１０に示す形態に具現化されるものであってもよい。図１０は、直交周波数分割多重方式とデジタルコヒーレント光通信方式とを採用する送信側デジタル信号処理部８４の構成例を示す図である。この図１０に示す形態では、ＯＦＤＭ方式を採用し、通信サービスデータを多重化し、Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号に分離して出力するものである。
　ＯＦＤＭ方式を採用する送信側デジタル信号処理部８４には、通信サービスデータが１から最大ｎ個まで供給される。この供給される通信サービスデータそれぞれについて、誤り訂正符号化部８４１、多値変調部８４２、周波数変換部８４７が割り当てられる。またこのＯＦＤＭ方式を採用する送信側デジタル信号処理部８４は、サブキャリア多重部８４９、ＣＰ付加部８５１、リサンプル部８４３とを備えている。また、誤り訂正符号化部８４１以降に、通信サービスデータに含まれるビットデータの順番の入れ替え処理を行う図示しないインターリーバ部があってもよい。
　図１０に示す形態において、上述した図９に示すナイキストＦＤＭ方式と同一の構成要素、部材に関しては、同一の符号を付すことにより、以下での説明を省略する。
　ＣＰ付加部８５１は、多値変調部８４２から出力される多値変調信号が逆周波数変換部８５０において逆周波数変換されたサブキャリアについて、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）を付加する。これにより、遅延波に対する耐性を持たせることが可能となる。このようにしてＣＰが付加された信号は、リサンプル部８４３において各種リサンプリング処理を施され、Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号として出力される。
　図６に示す光送信器８１や、図７から図１０にかけて示す送信側デジタル信号処理部８４は、光変調信号が単一偏波のみの場合を示しているが、光変調信号を偏波多重にした場合の構成にしてもよい。その場合、Ｘ偏波分の光送信器８１からの光変調信号とＹ偏波分の光送信器８１からの光変調信号が偏波合成器で偏波合成され、偏波多重の光変調信号が出力される構成となる。また、送信側デジタル信号処理部９３においても、Ｘ偏波分のＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号と、Ｙ偏波分のＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号を生成する構成となる。
　また、図１１は、光強度変調方式を採用した場合の光送信器８１の詳細なブロック構成例を示す図である。図１１に示すように、光送信器８１は、光強度変調方式を採用した場合、送信側デジタル信号処理部８４と、デジタルアナログ変換部８７０と、送信光源８６と、光強度変調器９００を備える。
　デジタルアナログ変換部８７０は、光強度変調方式を採用した場合、送信側デジタル信号処理部８４から出力された通信サービスデータのデジタル信号を電気信号に変換する。光強度変調器９００は、デジタルアナログ変換部８７により、電気信号に変換された通信サービスデータの強度を変調し、光変調信号にする。
　図１２は、光強度変調方式を採用する送信側デジタル信号処理部８４の構成例を示す図である。送信側デジタル信号処理部８４は、例えば光強度変調方式を採用した場合、図１２に示すように、誤り訂正符号化部８４１と、多値変調部８４２と、デジタルフィルタ部８４６と、リサンプル部８４３とを備える。送信側デジタル信号処理部８４は、例えば光強度変調方式を採用した場合、１つの通信サービスデータを元に変調信号を生成する。変調信号はデジタル信号からなっており、光強度変調器に入力される。なお、１つの通信サービスデータに対し、誤り訂正符号化を行ってよいし、デジタルフィルタや信号劣化補償、変調器非線形補償、線形等化処理などのデジタル処理を行ってよいものとする。また、誤り訂正符号化部８４１以降に、通信サービスデータに含まれるビットデータの順番の入れ替え処理を行う図示しないインターリーバ部があってもよい。
　また、図１３は、例えば光位相変調方式を採用した場合の光送信器８１の詳細なブロック構成例を示す図である。図１３に示すように、光送信器８１は、光位相変調方式を採用した場合、送信側デジタル信号処理部８４と、デジタルアナログ変換部８７０と、送信光源８６と、光位相変調器９０１を備える。光位相変調器９０１は、デジタルアナログ変換部８７により、電気信号に変換された通信サービスデータの位相を変調し、光変調信号にする。
　図１４は、光位相変調方式を採用する送信側デジタル信号処理部８４の構成例を示す図である。送信側デジタル信号処理部８４は、例えば光位相変調方式を採用した場合、図１４に示すように、誤り訂正符号化部８４１と、誤り訂正符号化部８４１により誤り訂正符号化処理が施された通信サービスデータについて、１の変調シンボルが２の信号点を取りえるように位相変調する位相変調部８５２と、デジタルフィルタ部８４６と、リサンプル部８４３とを備える。位相変調部８５２は、差動符号化の処理を行ってもよい。送信側デジタル信号処理部８４は、光位相変調方式を採用した場合、１つの通信サービスデータを元に変調信号を生成する。変調信号はデジタル信号からなっており、光強度変調器に入力される。なお、１つの通信サービスデータに対し、誤り訂正符号化を行ってよいし、デジタルフィルタや信号劣化補償、変調器非線形補償、線形等化処理などのデジタル処理を行ってよいものとする。また、誤り訂正符号化部８４１以降に、通信サービスデータに含まれるビットデータの順番の入れ替え処理を行う図示しないインターリーバ部があってもよい。
　次に、光受信器８２について説明をする。図１５は、デジタルコヒーレント光通信方式を採用する光受信器８２の詳細なブロック構成例を示す図である。デジタルコヒーレント光通信方式を採用した場合の光受信器８２は、図１５に示すように、受信側デジタル信号処理部９３とＩ相アナログデジタル変換部９４とＱ相アナログデジタル変換部９５と局発光源９７とコヒーレント光検出部１２２とを備える。コヒーレント光検出部１２２は、Ｉ相バランス光検出器９６とＱ相バランス光検出器９８と光周波数混合部９９とを備える。
　光周波数混合部９９は、局発光源９７から出力される無変調光を利用し、低雑音増幅された光変調信号と干渉させて、Ｉ相光変調信号とＱ相光変調信号との２つに分離する。Ｉ相光変調信号は、Ｉ相バランス光検出器９６によって検出され、Ｉ相電気信号となる。またＩ相電気信号は、Ｉ相アナログデジタル変換部９４によってＩ相デジタル信号に変換される。
　Ｑ相光変調信号は、Ｑ相バランス光検出器９８によって検出され、Ｑ相電気信号となる。またＱ相電気信号は、Ｑ相バランス光検出器９８によってＱ相デジタル信号に変換される。受信側デジタル信号処理部９３は、Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号から合成される変調信号を１つの通信サービスデータに変換する。Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号は、コヒーレント光検出部１２２のＩ相バランス光検出器９６とＱ相バランス光検出器９８から出力される。なお、１つの通信サービスデータに対し、誤り訂正復号化を行ってよいし、デジタルフィルタや、周波数推定、位相推定、適応等化などの信号劣化補償などのデジタル処理を行ってよいものとする。
　受信側デジタル信号処理部９３は、例えば直交周波数分割多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式やナイキスト周波数分割多重（N-FDM: Nyquist-Frequency Division Multiplexing）方式などのデジタル多重化されたＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号を複数のサブキャリアに分離し、１つのサブキャリアとしての変調信号を１つの通信サービスデータに変換することができる。Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号は、コヒーレント光検出部１２２のＩ相バランス光検出器９６とＱ相バランス光検出器９８から出力される。これにより、光受信器８２は、１波長分の光変調信号を、複数の通信サービスデータに変換することが可能である。なお、１つの通信サービスデータに対し、誤り訂正復号化を行ってよいし、デジタルフィルタや、周波数推定、位相推定、適応等化などの信号劣化補償などのデジタル処理を行ってよいものとする。
　図１６は、光通信部が波長分割多重方式を採用する場合の受信側デジタル信号処理部９３の具体的な構成例を示す図である。この受信側デジタル信号処理部９３は、リサンプル部９３１と、クロック抽出部９３２と、適応等化部９３４と、周波数推定部９３５と、位相推定部９３６と、多値復調部９３７と、誤り訂正復号化部９３８とを備えている。
　リサンプル部９３１は、Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号が供給され、これらについてそれぞれ各種リサンプリング処理を施す。クロック抽出部９３２は、このリサンプル部９３１においてリサンプリングされたＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号とについてクロックを抽出する。適応等化部９３４は、入力されるＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号についてそれぞれ等化処理を施し、後述するパワー変動情報テーブルＴＢ４に格納するパワー変動情報を検出する。周波数推定部９３５は、入力されるＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号について、復調のために必要な周波数推定を行い、後述する周波数変動情報テーブルＴＢ３に格納する周波数変動情報を検出する。位相推定部９３６は、Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号について復調のために必要な位相推定を行い、後述する位相変動情報テーブルＴＢ５に格納する位相変動情報を検出する。多値復調部９３７は、多値変調信号とされているＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号について復調することにより、１つの通信サービスデータとする。多値復調部９３７は、差動復号化の処理を行ってもよい。誤り訂正復号化部９３８は、多値復調部９３７において得られた通信サービスデータについて誤り訂正復号化処理を施す。また、誤り訂正復号化部９３８より前に、図示しないインターリーバ部でビットデータの順番の入れ替え処理が行われた通信サービスデータに対し、ビットデータの入れ替えの逆操作の処理を行う図示しないデインターリーバ部があってもよい。
　このような受信側デジタル信号処理部９３は、図１７に示す形態に具現化されるものであってもよい。図１７は、光通信部がナイキスト波長分割多重方式を採用する場合の受信側デジタル信号処理部９３の構成例を示す図である。この図１７に示す受信側デジタル信号処理部９３は、リサンプル部９３１と、クロック抽出部９３２と、整合フィルタ部９３３と、適応等化部９３４と、周波数推定部９３５と、位相推定部９３６と、多値復調部９３７と、誤り訂正復号化部９３８とを備えている。整合フィルタ部９３３は、復調を施す上で必要なフィルタである。リサンプル部９３１と、クロック抽出部９３２と、適応等化部９３４と、周波数推定部９３５と、位相推定部９３６と、多値復調部９３７と、誤り訂正復号化部９３８の構成は、図１６と同様であることから、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。また、誤り訂正復号化部９３８より前に、図示しないインターリーバ部でビットデータの順番の入れ替え処理が行われた通信サービスデータに対し、ビットデータの入れ替えの逆操作の処理を行う図示しないデインターリーバ部があってもよい。
　また、受信側デジタル信号処理部９３は、図１８に示す形態に具現化されるものであってもよい。図１８は、ナイキスト周波数分割多重方式を採用する受信側デジタル信号処理部９３の構成例を示す図である。この図１８に示す形態では、送信側デジタル信号処理部８４において、ナイキストＦＤＭ（周波数分割多重）方式の下、通信サービスデータが多重化されて、Ｉ相デジタル信号とＱ相デジタル信号としてデータを、元の通信サービスデータに分離して出力するものである。
　受信側デジタル信号処理部９３は、通信サービスデータが１から最大ｎ個まで分離して出力することができる。
　受信側デジタル信号処理部９３に入力された多重化された信号は、リサンプル部９３１、周波数推定部９３５を経て、周波数変換部９３９に到達する。周波数変換部９３９では、周波数変換を施し、多重化された通信サービスデータ毎のＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号をそれぞれ整合フィルタ部９３３＿１～９３３＿ｎへ供給する。
　分離して出力する各通信サービスデータ毎のＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号それぞれについて、整合フィルタ部９３３、逆周波数変換部９４１、クロック抽出部９３２、適応等化部９３４、位相推定部９３６、多値復調部９３７、誤り訂正復号化部９３８が割り当てられる。例えば、通信サービスデータＳＤ＿１を出力する場合、整合フィルタ部９３３＿１、逆周波数変換部９４１＿１、クロック抽出部９３２＿１、適応等化部９３４＿１、位相推定部９３６＿１、多値復調部９３７＿１、誤り訂正復号化部９３８＿１により各種処理を施す。また、通信サービスデータＳＤ＿２を出力する場合、整合フィルタ部９３３＿２、逆周波数変換部９４１＿２、クロック抽出部９３２＿２、適応等化部９３４＿２、位相推定部９３６＿２、多値復調部９３７＿２、誤り訂正復号化部９３８＿２により各種処理を施す。また、通信サービスデータＳＤ＿ｎを出力する場合、整合フィルタ部９３３＿ｎ、逆周波数変換部９４１＿ｎ、クロック抽出部９３２＿ｎ、適応等化部９３４＿ｎ、位相推定部９３６＿ｎ、多値復調部９３７＿ｎ、誤り訂正復号化部９３８＿ｎにより各種処理を施す。また、誤り訂正復号化部９３８＿ｎより前に、図示しないインターリーバ部でビットデータの順番の入れ替え処理が行われた通信サービスデータに対し、ビットデータの入れ替えの逆操作の処理を行う図示しないデインターリーバ部があってもよい。
　整合フィルタ部９３３を通過したＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号は、逆周波数変換部９４１において逆周波数に変換される。またクロック抽出部９３２、適応等化部９３４、位相推定部９３６、多値復調部９３７、誤り訂正復号化部９３８において上述と同様の処理が施され、通信サービスデータとして出力される。
　また、受信側デジタル信号処理部９３は、図１９に示す形態に具現化されるものであってもよい。図１９は、直交周波数分割多重方式を採用する受信側デジタル信号処理部９３の構成例を示す図である。この図１９に示す形態では、ＯＦＤＭ方式の下で通信サービスデータが多重化されたＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号を、元の通信サービスデータに分離して出力するものである。受信側デジタル信号処理部９３は、通信サービスデータが１から最大ｎ個まで分離して出力することができる。
　受信側デジタル信号処理部９３に入力された、多重化された信号は、リサンプル部９３１、周波数推定部９３５、位相推定部９３６を経て、ＣＰ除去部９４４へと送られる。ＣＰ除去部９４４では、ＣＰ付加部８５１において付加されたＣＰを除去する。ＣＰ除去部９４４から出力されたＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号は、サブキャリア分離部９４５へと送られ、デジタル領域においてサブキャリアに分離し、分離された個々の通信サービスデータは、周波数変換部９３９＿１～９３９＿ｎにおいて周波数変換が施され、多値復調部９３７＿１～９３７＿ｎにおいて多値復調が施され、更に誤り訂正復号化部９３８＿１～９３８＿ｎにおいて誤り訂正復号化処理が施される。また、誤り訂正復号化部９３８＿ｎより前に、図示しないインターリーバ部でビットデータの順番の入れ替え処理が行われた通信サービスデータに対し、ビットデータの入れ替えの逆操作の処理を行う図示しないデインターリーバ部があってもよい。
　光通信部２０２が光合分波装置１０１を備える場合、光通信部２０２は複数の光変調信号を扱うことが可能となる。例えば光通信部２０２が光合分波装置１０１を備え、かつ、光合分波装置１０１が合波部１０２を備える場合、光通信部２０２は、例えば複数の光送信器８１Ａ，８１Ｂから出力される複数波長で多重化された光変調信号をまとめる合波処理を行うことで複数の光変調信号を扱うことが可能となる。
　また前述のナイキスト周波数分割多重化方式や直交周波数分割多重化方式を用いることで１波長分の光変調信号に複数の通信サービスデータが含まれる場合に対応することが可能となる。例えば送信側デジタル信号処理部８４がナイキスト周波数分割多重化方式や直交周波数分割多重化方式を用いる場合、複数の通信サービスデータに基づく１つの光変調信号を生成することが可能となる。これにより、光通信部２０２が光合分波装置１０１を備え、かつ、光合分波装置１０１が合波部１０２を備える場合、光通信部２０２は、例えば複数の光送信器８１Ａ，８１Ｂから出力される複数波長で多重化された光変調信号をまとめる合波処理を行うことで、複数波長で多重化された、複数の通信サービスデータに基づく光変調信号を扱うことが可能となる。
　また例えば光通信部２０２が光合分波装置１０１を備え、かつ、光合分波装置１０１が分波部１０３を備える場合、光通信部２０２は、例えば複数の光受信器８２Ａ，８２Ｂへと複数波長で多重化された光変調信号をそれぞれ分波する分波処理を行うことで複数の光変調信号を扱うことが可能となる。
　また前述のナイキスト周波数分割多重化方式や直交周波数分割多重化方式を用いることで１波長分の光変調信号に複数の通信サービスデータが含まれる場合に対応することが可能となる。これにより、光通信部２０２が光合分波装置１０１を備え、かつ、光合分波装置１０１が分波部１０３を備える場合、光通信部２０２は、例えば複数の光受信器８２Ａ，８２Ｂへと複数波長で多重化された光変調信号をそれぞれ分波する分波処理を行うことで、複数波長に分離された、複数の通信サービスデータに基づく光変調信号を扱うことが可能となる。
　図１５に示す光受信器８２や、図１６から図１９にかけて示す受信側デジタル信号処理部９３は、光変調信号が単一偏波のみの場合を示しているが、光変調信号を偏波多重にした場合の構成にしてもよい。その場合、偏波多重の光変調信号は、偏波分離器で偏波分離され、偏波分離されたＸ偏波分の光変調信号はＸ偏波分の光受信器８２に入力され、偏波分離されたＹ偏波分の光変調信号はＹ偏波分の光受信器８２に入力される構成となる。また、受信側デジタル信号処理部９３においても、Ｘ偏波分のＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号と、Ｙ偏波分のＩ相デジタル信号とＱ相デジタル信号を処理し受信する構成となる。
　図２０は、光強度変調方式を採用する光受信器８２の詳細なブロック構成例を示す図である。光強度変調方式を採用した場合の光受信器８２は、図２０に示すように、光電変換器８２１と、電気フィルタ部８２２と、アナログデジタル変換部８７０と、受信側デジタル信号処理部９３とを備える。また、光受信器８２は、電気フィルタ部８２２、又はアナログデジタル変換部８７０のうちの少なくとも何れか１つを備えなくてもよい。
　光電変換器８２１は、低雑音増幅された光変調信号を元に光電変換を行い、電気信号に変換する。変換された電気信号は、電気フィルタ部８２２を通過し、所定の帯域を持つ電気信号に変換する。電気フィルタ部８２２を通過した電気信号は、アナログデジタル変換部８７０によってデジタル信号に変換される。電気フィルタ部８２２は、電気フィルタ部８２２の機能が、受信側デジタル信号処理部９３に取り込まれ、デジタルフィルタ処理が行われてもよい。
　図２１は、光強度変調方式を採用する受信側デジタル信号処理部９３の構成例を示す図である。受信側デジタル信号処理部９３は、光強度変調方式を採用した場合、図２１に示すように、リサンプル部９３１と、デジタルフィルタ部８４６と、クロック抽出部９３２と、多値復調部９３７と、誤り訂正復号化部９３８とを備える。受信側デジタル信号処理部９３は、デジタル信号からなる変調信号を１つの通信サービスデータに変換する。デジタル信号は、光電変換器８２１から出力される。なお、１つの通信サービスデータに対し、誤り訂正復号化を行ってよいし、デジタルフィルタや、線形等化処理、信号劣化補償などのデジタル処理を行ってよいものとする。また、誤り訂正復号化部９３８より前に、図示しないインターリーバ部でビットデータの順番の入れ替え処理が行われた通信サービスデータに対し、ビットデータの入れ替えの逆操作の処理を行う図示しないデインターリーバ部があってもよい。
　図２２は、光位相変調方式を採用する光受信器の第１の形態の詳細なブロック構成例を示す図である。例えば光位相変調方式を採用した場合の第１の形態の光受信器８２は、図２２に示すように、局発光源９７と、光周波数混合部９９と、バランス光検出器８２３と、デジタルアナログ変換部８７０と、受信側デジタル信号処理部９３とを備える。また、光受信器８２は、電気フィルタ部８２２、又はアナログデジタル変換部８７０のうちの少なくとも何れか１つを備えなくてもよい。
　光周波数混合部９９は、局発光源９７から出力される無変調光を利用し、低雑音増幅された光変調信号と干渉させる。干渉させた光変調信号は、バランス光検出器８２３によって検出され電気信号となる。また電気信号は、アナログデジタル変換部８７０によってデジタル信号に変換される。電気フィルタ部８２２は、電気フィルタ部の機能が、受信側デジタル信号処理部９３に取り込まれ、デジタルフィルタ処理が行われてもよい。
　図２３は、光位相変調方式を採用する受信側デジタル信号処理部９３の構成例を示す図である。受信側デジタル信号処理部９３は、光位相変調方式を採用した場合、図２３に示すように、リサンプル部９３１と、デジタルフィルタ部８４６と、クロック抽出部９３２と、１の変調シンボルを２の信号点に変換し１つの通信サービスデータに変換する位相復調部９４０と、誤り訂正復号化部９３８とを備える。位相復調部９４０は、差動復号化の処理を行ってもよい。受信側デジタル信号処理部９３は、デジタル信号からなる変調信号を１つの通信サービスデータに変換する。デジタル信号は、バランス光検出器８２３から出力される。なお、１つの通信サービスデータに対し、誤り訂正復号化を行ってよいし、デジタルフィルタや、周波数推定、位相推定、適応等化などの信号劣化補償などのデジタル処理を行ってよいものとする。また、誤り訂正復号化部９３８より前に、図示しないインターリーバ部でビットデータの順番の入れ替え処理が行われた通信サービスデータに対し、ビットデータの入れ替えの逆操作の処理を行う図示しないデインターリーバ部があってもよい。
　図２４は、光位相変調方式を採用する光受信器８２の第２の形態の詳細なブロック構成例を示す図である。、例えば光位相変調方式を採用した場合の第２の形態の光受信器８２は、図２４に示すように、光遅延干渉部８２４と、バランス光検出器８２３と、電気フィルタ部８２２と、デジタルアナログ変換部８７０と、受信側デジタル信号処理部９３とを備える。また、光受信器８２は、電気フィルタ部８２２、又はアナログデジタル変換部８７０のうちの少なくとも何れか１つを備えなくてもよい。
　光遅延干渉部８２４は、低雑音増幅された光変調信号をと干渉させる。干渉させた光変調信号は、バランス光検出器８２３によって検出され電気信号となる。また電気信号は、アナログデジタル変換部８７０によってデジタル信号に変換される。電気フィルタ部８２２は、電気フィルタ部８２２の機能が、受信側デジタル信号処理部９３に取り込まれ、デジタルフィルタ処理が行われてもよい。また、誤り訂正復号化部９３８より前に、図示しないインターリーバ部でビットデータの順番の入れ替え処理が行われた通信サービスデータに対し、ビットデータの入れ替えの逆操作の処理を行う図示しないデインターリーバ部があってもよい。
　次に図２５を用いて光空間通信管理装置１、無線地上局４、光地上局３及び非地上系ノード群の間で送受信される制御回線に関する情報について説明する。図２５は、本実施の形態による光空間通信管理機能の説明に供するシーケンス例を示す図である。図中の点線は電波などの無線の制御回線による通信を示し、実線は有線や無線のＬＡＮなどの制御回線による通信を示す。
　図２５に示すように、無線地上局４は、非地上系ノード群からの通信サービスデータを元に、サービス要求を電波などの無線の制御回線を介して受信し（Ｓ１－１）、受信したサービス要求を有線や無線のＬＡＮなどの制御回線を介して光空間通信管理装置１へと送信する（Ｓ２）。
　非地上系ノード群からのサービス要求を通信サービスデータとともに送信する場合、光回線を介して光地上局３で受信する（Ｓ１－２）。光地上局３の光空間通信装置２の通信サービス処理部２３は、クラウドなどに接続された事業会社によるモバイル通信網と光バックボーン通信網などを含む地上系ネットワークからの通信サービスデータを元に、光地上局３のサービス要求を有線や無線のＬＡＮなどの制御回線を介して光空間通信管理装置１へと送信し、光地上局３で受信した非地上系ノード群からのサービス要求もある場合は、非地上系ノード群からのサービス要求も送信する（Ｓ３）。
　また非地上系ノード群は回線計測情報を無線地上局４へと電波などの無線の制御回線を介して送信し（Ｓ４－１）、無線地上局４は回線計測情報を光空間通信管理装置１へと有線や無線のＬＡＮなどの制御回線を介して送信する（Ｓ５）。
　非地上系ノード群からのサービス要求を通信サービスデータとともに送信する場合、光回線を介して光地上局３で受信する（Ｓ４－２）。光地上局３は光地上局３の回線計測情報を光空間通信管理装置１へと優先や無線のＬＡＮなどの制御回線を介して送信し、光地上局３で受信した非地上系ノード群からの回線計測情報もある場合は、非地上系ノード群からの回線計測情報も送信する（Ｓ６）。また、光空間通信管理装置１が、環境天候情報収集装置８と接続されている場合は、回線計測情報の送信（Ｓ５、Ｓ６）とともに、環境天候情報収集装置８から環境天候情報が送信される（Ｓ１０）。
　次に光空間通信管理装置１は、サービス要求や回線計測情報、環境天候情報に基づき通信サービスデータを送受信するための光地上局３の回線経路情報と回線パラメータを有線や無線のＬＡＮなどの制御回線を介して光地上局３へと送信し、非地上系ノード群からの回線経路情報と回線パラメータを通信サービスデータとともに送信する場合は、非地上系ノード群からの回線経路情報と回線パラメータを光地上局３に送信する（Ｓ７）。非地上系ノード群からの回線経路情報と回線パラメータを通信サービスデータとともに送信する場合は、非地上系ノード群からの回線経路情報と回線パラメータを、光地上局３から光回線を介して、非地上系ノード群へと送信する（Ｓ９－１）。
　また光空間通信管理装置１は、サービス要求や回線計測情報に基づき通信サービスデータを送受信するための回線経路情報と回線パラメータを有線や無線のＬＡＮなどの制御回線を介して無線地上局４へと送信する（Ｓ８）。無線地上局４は回線経路情報と回線パラメータを非地上系ノード群へと電波などの無線の制御回線を介して送信する（Ｓ９－２）。
　次に回線情報の詳細について図２６を用いて説明する。図２６は、本実施の形態による回線経路情報データベースＤＢ１と回線計測情報データベースＤＢ２とサービス要求情報データベースＤＢ３と回線パラメータ情報データベースＤＢ４の例を示す図である。回線経路情報データベースＤＢ１は、例えば回線経路情報テーブルＴＢ１及び光信号経路情報テーブルＴＢ２を備える。回線計測情報データベースＤＢ２は、例えば周波数変動情報テーブルＴＢ３とパワー変動情報テーブルＴＢ４と位相変動情報テーブルＴＢ５を備える。サービス要求情報データベースＤＢ３は、サービス要求テーブルＴＢ６を備える。回線パラメータ情報データベースＤＢ４は、光信号パラメータテーブルＴＢ７－１、高出力光増幅器パラメータテーブルＴＢ８－１を備える。なお前述のナイキスト周波数分割多重化方式や直交周波数分割多重化方式を用いる場合は、回線パラメータ情報データベースＤＢ４は、光信号・サブキャリア信号パラメータテーブルＴＢ７－２、高出力光増幅器パラメータテーブルＴＢ８－２を備える。
　回線経路情報テーブルＴＢ１には、回線ごとの経路の情報が記憶される。回線経路情報テーブルＴＢ１には、回線ごとの番号である回線番号と、送信側光空間通信装置番号と、送信側光空間通信装置種別と、受信側光空間通信装置番号と、受信側光空間通信装置種別と、伝搬遅延と、光信号番号とが紐づいて記憶される。また、回線経路情報テーブルＴＢ２に記憶される回線経路の情報は、この限りではない。
　送信側光空間通信装置番号は、回線で扱われる光変調信号を送信する光空間通信装置２の番号とし、送信側光空間通信装置種別は、回線で扱われる光変調信号を送信する光空間通信装置２の種別とする。また受信側光空間通信装置番号は、回線で扱われる光変調信号を受信する光空間通信装置２の番号とし、受信側光空間通信装置種別は、回線で扱われる光変調信号を受信する光空間通信装置２の種別とする。また、伝搬遅延は、回線における伝搬が何秒遅延するかを示し、光信号番号は、回線を介して送受信される光変調信号の番号とする。伝搬遅延は、ネットワーク上でのエンド・ツー・エンドの時間遅延であってもよい。
　光信号経路情報テーブルＴＢ２には、光変調信号ごとの、経路の情報が記録される。光信号経路情報テーブルＴＢ２には、光変調信号に関して、光信号番号と、送信側光空間通信装置番号と、受信側光空間通信装置番号と、中継光空間通信装置番号と、が紐づけて記憶される。中継光空間通信装置番号は、光変調信号が地上や衛星を通過する際に中継する光空間通信装置２の番号とする。また、光信号経路情報テーブルＴＢ２に記憶される光信号経路の情報は、この限りではない。
　周波数変動情報テーブルＴＢ３には、回線ごとに、時刻ごとの、光空間通信装置２が送信する光変調信号の周波数の変動の情報が記憶される。周波数変動情報テーブルＴＢ３には、回線ごとの番号である回線番号と、時刻の情報である時刻情報と、送信側周波数変動速度と、送信側周波数変動開始値と、送信側周波数変動量とが紐づいて記憶される。また、周波数変動情報テーブルＴＢ３に記憶される周波数変動の情報は、この限りではない。
　変動速度は、光変調信号の周波数の１秒当たりの変化量とする。変動速度はＨｚ／秒などの単位とする。開始値は、光変調信号が送信される際の光変調信号の周波数の値とする。開始値はＨｚなどの単位とする。変動量は光変調信号の周波数の変化の量とする。なお変動量はＨｚなどの単位とする。
　パワー変動情報テーブルＴＢ４には、回線ごとの、光空間通信装置２が送信する光変調信号の出力の情報が記憶される。パワー変動情報テーブルＴＢ４には、回線ごとの番号である回線番号と、時刻の情報である時刻情報と、シンチレーションインデックスと、光信号雑音比と、信号雑音比と、が紐づいて記憶される。また、パワー変動情報テーブルＴＢ４に記憶されるパワー変動の情報は、この限りではない。
　シンチレーションインデックスは、回線における受信光パワーの正規化分散値を示し、地上衛星間光通信の大気揺らぎの度合いを示す。光信号対雑音比（OSNR: Optical Signal-to-Noise Ratio）は回線における光変調信号の光信号対雑音比とし、信号対雑音比（SNR: Signal-to-Noise Ratio）は回線における電気信号の信号対雑音比とする。光信号対雑音比と信号対雑音比の単位はｄＢとする。
　位相変動情報テーブルＴＢ５には、回線ごとに、時刻ごとの、光空間通信装置２が送信する光変調信号の位相分散値の情報が記憶される。位相変動情報テーブルＴＢ５には、回線ごとの番号である回線番号と、時刻の情報である時刻情報と、光変調信号の位相分散値と、が紐づいて記憶される。また、位相変動情報テーブルＴＢ５に記憶される位相変動の情報は、この限りではない。
　サービス要求テーブルＴＢ６には、サービスごとの、サービス要求が記憶される。サービス要求テーブルＴＢ６には、サービスごとの番号であるサービス番号と、サービスの種別であるサービス種別と、送信側光空間通信装置番号と、受信側光空間通信装置番号と、所望通信レートと、許容遅延時間と、許容ビットエラーレート（BER: Bit Error Rate）と、暗号化要求有無と、が紐づいて記憶される。なお、サービス要求テーブルＴＢ６に、許容パケットエラーレート（PER: Packet Error Rate）、許容システムマージン、許容スループット等が追加されてもよい。また、サービス要求テーブルＴＢ６に、記憶されるサービス要求の情報は、この限りではない。
　送信側光空間通信装置番号は、サービスを送信する側の光空間通信装置２の番号とする。受信側光空間通信装置番号は、サービスの宛先となる受信側の光空間通信装置２の番号とする。所望通信レートは、サービスに求められる通信レートであって、単位はＧｂｉｔ／秒とする。
　許容遅延時間は、サービスに対して許容される遅延時間であって単位は秒とする。ビットエラーレートは、サービスに対して許容されるビットエラーレートである。パケットエラーレートは、サービスに対して許容されるパケットエラーレートである。許容システムマージンは、サービスに対して許容されるシステムマージン、許容スループットは、サービスに対して許容されるスループットである。暗号化要求有無は、サービスに対して暗号化が必要か否かとする。
　光信号パラメータテーブルＴＢ７－１には、光変調信号ごとの、パラメータが記憶される。光信号パラメータテーブルＴＢ７－１には、光信号番号と、サービス番号と、送信波長と、通信レートと、シンボルレートと、変調方式と、多値数と、誤り訂正符号種別と、符号化率と、誤り訂正符号の繰返し数と、暗号化有無と、偏波多重有無とが紐づいて記憶される。また、光信号パラメータテーブルＴＢ７－１に記憶される光信号パラメータの情報は、この限りではない。
　光信号番号は、光変調信号ごとの番号である光信号番号とする。送信波長は、送信する光変調信号の波長とし、単位はｎｍとする。通信レートは、光変調信号の通信レートであって、単位はＧｂｉｔ／秒とする。
　シンボルレートは、光変調信号の単位時間当たりの変調速度とし、単位はＧｂｉｔ／秒とする。変調方式は、光変調信号に含まれるデジタル情報のデジタル信号処理方式とし、例えばM-PSK（Multilevel-Phase Shift Keying)やM-QAM（Multileve-Quadrature Amplitude Modulation）、OOK(On-Off Keying)、M-PAM(Multilevel-Pulse Amplitude Modulation)、M-PPM(Multilevel-Pulse Position Modulation)、M-PAPM(Multilevel-Pulse Amplitude Position Modulation)などである。多値数は、光変調信号に含まれるデジタル情報の多値変調の際の多値数とする。
　誤り訂正符号種別は、光変調信号に含まれる通信サービスデータの誤り訂正符号の種別を示す。符号化率は、光変調信号に含まれる通信サービスデータの誤り訂正符号の符号化率とする。繰返し数は、誤り訂正符号の繰返し数とする。暗号化有無は、光変調信号に含まれる通信サービスデータが暗号化されているか否かとする。偏波多重有無は、光変調信号が偏波多重されているか否かとする。
　光送信系パラメータテーブルＴＢ８－１には、高出力光増幅器９２ごとの、パラメータが記憶される。高出力光増幅器パラメータテーブルＴＢ８－１には、それぞれの高出力光増幅器９２に関しての、送信光空間通信装置番号と、送信光出力と、送信波長と、光信号番号と、光信号パワー比率と、ビーム広がり角度が紐づけて記憶される。送信光出力は、高出力光増幅器９２の出力とし、単位はワットとする。光信号パワー比率は、高出力光増幅器９２の後の、複数の波長で多重化された波長多重光変調信号全体の光パワーに対する光変調信号の光出力パワー比率とする。ビーム広がり角度は、光学部２１の送信側のビーム広がり角度とする。
　なお前述のナイキスト周波数分割多重化方式や直交周波数分割多重化方式を用いる場合は、光信号・サブキャリア信号パラメータテーブルＴＢ７－２には、光変調信号ごとの、パラメータが記憶される。光信号・サブキャリア信号パラメータテーブルＴＢ７－２には、光信号番号と、サブキャリア信号番号と、サービス番号と、送信波長と、サブキャリア信号の周波数配置情報と、通信レートと、シンボルレートと、変調方式と、多値数と、誤り訂正符号種別と、符号化率と、誤り訂正符号の繰返し数と、暗号化有無と、サブキャリア信号パワー比率と、偏波多重有無とが紐づいて記憶される。
　光信号番号は、光変調信号ごとの番号である光信号番号とする。サブキャリア信号番号は、光変調信号に含まれるデジタル周波数領域でのサブキャリア変調信号の番号とする。サービス番号は、サービスごとの番号である。送信波長は、送信する光変調信号の波長とし、単位はｎｍとする。サブキャリア信号の周波数配置情報は、デジタル周波数領域でのサブキャリア変調信号の周波数配置情報である。通信レートは、サブキャリア変調信号の通信レートであって、単位はＧｂｉｔ／秒とする。
　シンボルレートは、サブキャリア変調信号の単位時間当たりの変調速度とし、単位はＧｂｉｔ／秒とする。変調方式は、サブキャリア変調信号に含まれるデジタル情報のデジタル変調方式とし、例えばM-PSK（Multilevel-Phase Shift Keying)やM-QAM（Multileve-Quadrature Amplitude Modulation）、OOK(On-Off Keying)、M-PAM (Multilevel-Pulse Amplitude Modulation)、M-PPM(Multilevel-Pulse Position Modulation)、M-PAPM (Multilevel-Pulse Amplitude Position Modulation)などである。多値数は、サブキャリア変調信号に含まれるデジタル情報の多値変調の際の多値数とする。
　誤り訂正符号種別は、サブキャリア変調信号に含まれる通信サービスデータの誤り訂正符号の種別を示す。符号化率は、サブキャリア変調信号に含まれる通信サービスデータの誤り訂正符号の符号化率とする。繰返し数は、誤り訂正符号の繰返し数とする。暗号化有無は、サブキャリア変調信号に含まれる通信サービスデータが暗号化されているか否かとする。サブキャリア信号パワー比率は、光変調信号に含まれる複数のサブキャリア変調信号全体のパワーに対するサブキャリア変調信号のパワー比率である。偏波多重有無は、サブキャリア変調信号が偏波多重されているか否かとする。
　光送信系パラメータテーブルＴＢ８－２には、高出力光増幅器９２ごとの、パラメータが記憶される。高出力光増幅器パラメータテーブルＴＢ８－２には、それぞれの高出力光増幅器９２に関しての、送信光空間通信装置番号と、送信光出力と、送信波長と、光信号番号と、光信号パワー比率と、サブキャリア信号番号と、ビーム広がり角度が紐づけて記憶される。送信光出力は、高出力光増幅器９２の出力とし、単位はワットとする。ビーム広がり角度は、光学部２１の送信側のビーム広がり角度とする。
　次に位置情報の詳細について図２７を用いて説明する。図２７は、本実施の形態による位置情報データベースＤＢ５の例を示す図である。位置情報データベースＤＢ５は、例えば衛星軌道パラメータテーブルＴＢ９、飛翔体移動パラメータテーブルＴＢ１０、衛星・飛翔体位置情報テーブルＴＢ１１及び光空間通信装置情報テーブルＴＢ１２を備える。
　衛星軌道パラメータテーブルＴＢ９、飛翔体移動パラメータテーブルＴＢ１０に、非地上系ノード群に関わるパラメータが格納されている。図２の光空間通信管理装置の位置計算部１３は、衛星軌道パラメータテーブルＴＢ９と飛翔体移動パラメータテーブルＴＢ１０とから位置情報を算出する。算出した位置情報は衛星・飛翔体位置情報テーブルＴＢ１１として、位置情報データベースに記憶してもよい。
　衛星軌道パラメータテーブルＴＢ９には、静止軌道衛星５や低軌道衛星６ごとの、衛星軌道のパラメータが記憶される。衛星軌道パラメータテーブルＴＢ９には、静止軌道衛星５や低軌道衛星６の番号である衛星番号と、軌道傾斜角（°）と、昇交点赤経（°）と、離心率と、平均近点引数（°）と、平均近点角（°）と、平均運動（回転数／日）と、元期における軌道周回数（回）と、が紐づいて記憶される。これら衛星軌道のパラメータは、例えば、人工衛星の地心座標系におけるケプラー軌道要素のテキスト形式のフォーマットである２行軌道要素形式（TLE: Two-Line Elements）や、衛星に搭載される図示しないＧＰＳ受信機が取得したＧＰＳデータなどに基づく。また、衛星軌道パラメータテーブルＴＢ９に記憶される衛星軌道パラメータの情報は、この限りではない。
　飛翔体移動パラメータテーブルＴＢ１０には、飛翔体７ごとの、移動の際のパラメータが記憶される。飛翔体移動パラメータテーブルＴＢ１０には、飛翔体７の番号である飛翔体番号と、経度（°）と、緯度（°）と、水平速度（ｍ／ｓ）と、上昇速度（ｍ／ｓ）と、高度（ｍ）と、移動方向ベクトルと、軌道形態と、が記憶される。これら飛翔体移動のパラメータは、例えば、飛翔体に搭載される図示しないＧＰＳ受信機が取得したＧＰＳデータなどに基づく。また、飛翔体移動パラメータテーブルＴＢ１０に記憶される飛翔体移動パラメータの情報は、この限りではない。
　衛星・飛翔体位置情報テーブルＴＢ１１には、静止軌道衛星５及び低軌道衛星６及び飛翔体７ごとに、時間ごとの、位置情報が記憶される。衛星・飛翔体位置情報テーブルＴＢ１１には、静止軌道衛星５及び低軌道衛星６及び飛翔体７の番号である衛星・飛翔体番号と、衛星・飛翔体の種別と、時刻と、Ｘ座標位置と、Ｙ座標位置と、Ｚ座標位置と、移動速度（ｍ／ｓ）と、移動方向ベクトルと、が紐づいて記憶される。種別とは、低軌道衛星や静止軌道衛星や飛翔体といった媒体の種別とする。また、衛星・飛翔体位置情報テーブルＴＢ１１に記憶される衛星・飛翔体位置の情報は、この限りではない。
　光空間通信装置情報テーブルＴＢ１２には、衛星・飛翔体番号ごとの光空間通信装置の保有情報として、光空間通信装置番号、光空間通信装置種別が記憶されている。光空間通信装置番号は、回線で扱われる光変調信号を送信する光空間通信装置２の番号とする。光空間通信装置種別は、回線で扱われる光変調信号を送信する光空間通信装置２の種別とする。また、光空間通信装置情報テーブルＴＢ１２に記憶される光空間通信装置の情報は、この限りではない。
　次に図２８を用いて光空間通信管理装置１が行う光空間通信管理機能の処理手順について説明する。図２８は、本実施の形態による光空間通信管理機能の処理手順を示すフローチャートの例である。回線パラメータ算出部１０は、回線パラメータ算出部１０がサービス要求を受信したか否かを判断する（Ｓ１１）。
　なお回線情報通信部１４は、受信したサービス要求をサービス要求テーブルＴＢ６に記憶する。回線パラメータ算出部１０がサービス要求をサービス要求テーブルＴＢ６から新規のサービス要求を参照しなかったと判断された場合（Ｓ１１：ＮＯ）、回線パラメータ算出部１０は、一旦終了させた後、再び開始することでステップＳ１１を実行する。
　回線パラメータ算出部１０がサービス要求テーブルＴＢ６から新規のサービス要求を参照したと判断された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、回線計測部１１は、無線地上局４から回線情報通信部を介して、回線計測情報を取得する（Ｓ１２）。なお回線計測部１１は、取得した回線計測情報を周波数変動情報テーブルＴＢ３、パワー変動情報テーブルＴＢ４及び位相変動情報テーブルＴＢ５に記憶する。
　次に回線パラメータ算出部１０は、例えば位置計算部１３が衛星軌道パラメータテーブルＴＢ９、飛翔体移動パラメータテーブルＴＢ１０、衛星・飛翔体位置情報テーブルＴＢ１１及び光空間通信装置情報テーブルＴＢ１２に格納された情報から計算した、静止軌道衛星５及び低軌道衛星６及び飛翔体７ごとの位置情報を取得する（Ｓ１３）。また、回線パラメータ算出部１０は、環境情報データベースＤＢ６、及び天候情報データベースＤＢ７にそれぞれ格納された環境情報、及び天候情報を取得してもよい。
　次に回線パラメータ算出部１０は、非地上系ノード群の静止軌道衛星５、低軌道衛星６及び飛翔体７と光地上局３といった各ノードの位置と各ノードの結合個所を示すトポロジーを決定する（Ｓ１４）。なお光空間通信装置２を備える静止軌道衛星５や低軌道衛星６Ａ～６Ｃや飛翔体７Ａ～７Ｄや光地上局３Ａ～３Ｄをノード３Ａ～３Ｄ，５，６Ａ～６Ｃ，７Ａ～７Ｄと呼んでもよい。
　次に回線パラメータ算出部１０は、伝達する各通信サービス要求を確認する（Ｓ１５）。次に回線パラメータ算出部１０は、後述の回線パラメータ算出処理Ｓ２０により回線経路情報と回線パラメータを算出する。回線パラメータ算出部１０は、算出した回線経路情報と回線パラメータを回線制御部１２に伝達し、回線制御部１２は、算出された回線パラメータに基づいて回線制御を行う（Ｓ１６）。なお回線パラメータ算出部１０は、回線経路情報を回線経路情報テーブルＴＢ１及び光信号経路情報テーブルＴＢ２に、回線パラメータを光信号パラメータテーブルＴＢ７－１及び高出力光増幅器パラメータテーブルＴＢ８－１に記憶する。前述のナイキスト周波数分割多重化方式や直交周波数分割多重化方式を用いる場合は、回線パラメータ算出部１０は、回線経路情報を回線経路情報テーブルＴＢ１及び光信号経路情報テーブルＴＢ２に、回線パラメータを光信号・サブキャリア信号パラメータテーブルＴＢ７－２及び高出力光増幅器パラメータテーブルＴＢ８－２に記憶する。
　次に図２９を用いて回線パラメータの詳細について説明を行う。図２９は、本実施の形態による回線パラメータ算出処理Ｓ２０の処理手順を示すフローチャートの例である。回線経路情報と回線パラメータは、位置計算部１３が計算した位置情報と、サービス要求テーブルＴＢ６と、回線経路情報テーブルＴＢ１と、周波数変動情報テーブルＴＢ３及びパワー変動情報テーブルＴＢ４に記憶される回線計測情報を基に、回線パラメータ算出部１０によって算出される。また、回線経路情報と回線パラメータは、位置計算部１３が計算した位置情報と、サービス要求テーブルＴＢ６と、回線経路情報テーブルＴＢ１と、周波数変動情報テーブルＴＢ３及びパワー変動情報テーブルＴＢ４に記憶される回線計測情報と環境情報データベースＤＢ６、及び天候情報データベースＤＢ７にそれぞれ格納された環境情報、及び天候情報とを基に、回線パラメータ算出部１０によって算出されてもよい。また、回線経路情報と回線パラメータを更新する際に、更新前の回線経路情報データベースＤＢ１に格納されている回線経路情報と、回線パラメータ情報データベースＤＢ４に格納されている回線パラメータを用いてもよい。
　回線パラメータ算出部１０は算出した回線経路情報と回線パラメータを、例えば光信号パラメータテーブルＴＢ７－１、高出力光増幅器パラメータテーブルＴＢ８－１、回線経路情報テーブルＴＢ１、光信号経路情報テーブルＴＢ２に記録する。なお前述のナイキスト周波数分割多重化方式や直交周波数分割多重化方式を用いる場合は、回線パラメータ算出部１０は、算出した回線経路情報と回線パラメータを、例えば光信号・サブキャリア信号パラメータテーブルＴＢ７－２、高出力光増幅器パラメータテーブルＴＢ８－２、回線経路情報テーブルＴＢ１、光信号経路情報テーブルＴＢ２に記録する。
　回線パラメータ算出処理Ｓ２０は、優先順選択処理Ｓ３０と、誤り訂正符号選択処理Ｓ４０と、を備える。優先順選択処理Ｓ３０は、伝搬遅延時間に基づき、光変調信号ごとの経路の優先順を選択する処理である。また誤り訂正符号選択処理Ｓ４０は、光変調信号ごとの誤り訂正符号を選択し、また、光変調信号ごとに暗号化をするかしないかを選択する処理である。優先順選択処理Ｓ３０と誤り訂正符号選択処理Ｓ４０とは逆の順序でもよいものとする。
　まず優先順選択処理Ｓ３０について説明する。回線パラメータ算出部１０は、対象となるサービスに関して、伝搬遅延時間が所定時間よりも小さいか否かを判断する（Ｓ３１）。ここで所定時間とは、サービス要求における例えばサービス要求テーブルＴＢ６における許容遅延時間に該当する値を指す。また伝搬遅延時間は、例えば回線経路情報テーブルＴＢ１のおける伝搬遅延が参照される。
　伝搬遅延時間が所定時間よりも小さいと判断された場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、静止軌道衛星５や低軌道衛星６などの間の回線が選択されることになる。この場合、回線パラメータ算出部１０は、通信距離が第１の所定距離より小さいか否かを判断する（Ｓ３２）。ここで通信距離は、位置情報を参照することで算出され、第１の所定距離はサービス要求を参照することで算出される。
　通信距離が第１の所定距離より小さいと判断された場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、回線パラメータ算出部１０は、第１の優先順を選択する（Ｓ３４）。例えば第１の優先順とは、静止軌道衛星５を含む回線、低軌道衛星６を含み中継数が所定回数より小さい回線、対象となるサービスとは異なるサービスを提供する静止軌道衛星５を含む回線、対象となるサービスとは異なるサービスを提供する低軌道衛星６を含み、中継数が所定回数より小さい回線の順とする。
　通信距離が第１の所定距離以上と判断された場合（Ｓ３２：ＮＯ）、回線パラメータ算出部１０は、第２の優先順を選択する（Ｓ３５）。例えば第２の優先順とは、低軌道衛星６を含み中継数が所定回数より小さい回線、静止軌道衛星５を含む回線、対象となるサービスとは異なるサービスを提供する低軌道衛星６を含み中継数が所定回数より小さい回線、対象となるサービスとは異なるサービスを提供する静止軌道衛星５を含む回線の順とする。
　伝搬遅延時間が所定時間以上と判断された場合（Ｓ３１：ＮＯ）、低軌道衛星６や飛翔体７や光地上局３などの間の回線が選択されることになる。この場合、回線パラメータ算出部１０は、通信距離が第２の所定距離より小さいか否かを判断する（Ｓ３３）。第２の所定距離はサービス要求を参照することで算出される。
　通信距離が第２の所定距離より小さいと判断された場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、回線パラメータ算出部１０は、第３の優先順を選択する（Ｓ３６）。例えば第３の優先順とは、低軌道衛星６を含み中継数が所定回数以上である回線、対象となるサービスとは異なるサービスを提供する低軌道衛星６を含み中継数が所定回数以上である回線、飛翔体７を含む回線、対象となるサービスとは異なるサービスを提供する飛翔体７を含む回線の順とする。
　通信距離が第２の所定距離以上と判断された場合（Ｓ３３：ＮＯ）、回線パラメータ算出部１０は、第４の優先順を選択する（Ｓ３７）。例えば第４の優先順とは、飛翔体７を含む回線、対象となるサービスとは異なるサービスを提供する飛翔体７を含む回線、低軌道衛星６を含み中継数が所定回数以上である回線、対象となるサービスとは異なるサービスを提供する低軌道衛星６を含む回線、の順とする。優先順を決定することで、回線パラメータ算出部１０は光信号経路情報テーブルＴＢ２に記憶される値に該当する回線パラメータを決定する。
　次に誤り訂正符号選択処理Ｓ４０について説明する。回線パラメータ算出部１０は、対象となるサービスに関して、伝搬遅延時間が所定時間よりも小さいか否かを判断する（Ｓ４１）。ここで所定時間とは、サービス要求における例えばサービス要求テーブルＴＢ６における許容遅延時間に該当する値を指す。また伝搬遅延時間は、例えば回線経路情報テーブルＴＢ１のおける伝搬遅延が参照される。
　伝搬遅延時間が所定時間よりも小さいと判断された場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、静止軌道衛星５や低軌道衛星６などの間の回線が選択されることになる。この場合、回線パラメータ算出部１０は、許容ビットエラーレートの要求が第１の所定値より小さいか否かを判断する（Ｓ４２）。第１の所定値はサービス要求における例えばサービス要求テーブルＴＢ６における許容ビットエラーレートに該当する値を指す。許容ビットエラーレートの要求は例えばサービスと１対１に紐づくものとし、サービス種別が決まった時点で決まるものとする。
　許容ビットエラーレートの要求が第１の所定値より小さいと判断された場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、回線パラメータ算出部１０は、第１の誤り訂正符号を選択する（Ｓ４４）。例えば第１の誤り訂正符号とは、高信頼、かつ、符号化率の高い誤り訂正符号とし、例えば繰返し数が高くて、かつ符号化率の高い低密度パリティ検査符号（Low Density Parity-check Code）などとする。
　許容ビットエラーレートの要求が第１の所定値以上と判断された場合（Ｓ４２：ＮＯ）、回線パラメータ算出部１０は、第２の誤り訂正符号を選択する（Ｓ４５）。例えば第２の誤り訂正符号とは、高信頼、かつ、符号化率の低い誤り訂正符号とし、例えば繰返し数が少なくて、かつ符号化率の低い低密度パリティ検査符号（LDPC: Low Density Parity-check Code）などとする。
　伝搬遅延時間が所定時間以上と判断された場合（Ｓ４１：ＮＯ）、低軌道衛星６や飛翔体７や光地上局３などの間の回線が選択されることになる。この場合、回線パラメータ算出部１０は、許容ビットエラーレートの要求が第２の所定値より小さいか否かを判断する（Ｓ４３）。第２の所定値はサービス要求における例えばサービス要求テーブルＴＢ６における許容ビットエラーレートに該当する値を指す。
　許容ビットエラーレートの要求が第２の所定値より小さいと判断された場合（Ｓ４３：ＹＥＳ）、回線パラメータ算出部１０は、第３の誤り訂正符号を選択する（Ｓ４６）。例えば第３の誤り訂正符号とは、処理遅延が少なく、かつ、符号化率が高い誤り訂正符号とし、例えば処理遅延が少なくて、かつ誤り訂正能力が高いPolar符号などとする。
　許容ビットエラーレートの要求が第２の所定値以上と判断された場合（Ｓ４３：ＮＯ）、回線パラメータ算出部１０は、第４の誤り訂正符号を選択する（Ｓ４７）。例えば第４の誤り訂正符号とは、処理遅延が少なく、かつ、符号化率が低い誤り訂正符号とし、例えば処理遅延が少なくて、かつ誤り訂正能力が低めのリードソロモン符号（RS: Reed-Solomon Code）などとする。回線パラメータ算出部１０は誤り訂正符号を選択することで光信号パラメータテーブルＴＢ７－１の誤り訂正符号種別に記憶される値に該当する回線パラメータを決定する。図２９のフローチャートには図示せぬが、誤り訂正符号無しを選択する処理があってもよいものとする。なお、許容ビットエラーレートを例として挙げたが、許容パケットエラーレート（PER: Packet Error Rate）、許容システムマージン、許容スループット等で判断してもよい。
　次に回線パラメータ算出部１０は、対象となるサービスに関して、秘匿通信が必要か否かを判断する（Ｓ４８）。秘匿通信が必要だと判断された場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）、回線パラメータ算出部１０は、サービスに関して暗号化を行うようにし（Ｓ４９）、回線パラメータ算出処理Ｓ２０は終了する。
　秘匿通信が必要ないと判断された場合（Ｓ４８：ＮＯ）、回線パラメータ算出処理Ｓ２０は終了する。なお回線パラメータ算出部１０は暗号化するかしないかを決定することで光信号パラメータテーブルＴＢ７－１の暗号化有無に記憶される値に該当する回線パラメータを決定する。
　図２８を用いて説明した本実施の形態による光空間通信管理機能の処理手順を示すフローチャート、図２９を用いて説明した本実施の形態による回線パラメータ算出処理Ｓ２０の処理手順を示すフローチャートは一例であり、この限りではない。
　次に本実施の形態における効果を、図３０を用いて説明する。図３０は、本実施の形態による効果の説明に供する図の例である。例えば、点線矢印で図示される経路１１１は、容量の少ない低遅延情報の送信に使われるような経路であって、低速な通信レートで、低軌道衛星を含む回線で低遅延に長距離間において光変調信号の送受信が行われるようなサービスに使用される。
　一点鎖線矢印で図示される経路１１２は、動画コンテンツや衛星取得画像などの大容量情報の送信に使われるような経路であって、高速な通信レートで、多値化され、低軌道衛星を含む回線で短距離間において光変調信号の送受信が行われるようなサービスに使用される。
　実線矢印で図示される経路１１３は、低遅延要求が少ないＩｏＴ（Internet of Things）などの情報の送信に使われるような経路であって、波長分割多重化方式が用いられ、静止軌道衛星５を含む回線で光変調信号の送受信が行われるようなサービスに使用される。
　斜線矢印で図示される経路１１４は、低遅延が要求される大容量の情報の送信に使われるような経路であって、高速な通信レートで、超低遅延な飛翔体７を含む回線で短距離間において光変調信号の送受信が行われるようなサービスに使用される。
　このように本実施の形態においては、回線パラメータをもとにサービスに応じた回線が選択される。またノード３Ｄからノード６Ｃへは、経路１１１の光変調信号と経路１１２の光変調信号との２つの光変調信号がまとまった１つの光変調信号として送信されるため光領域での多重化もなされる。またノード３Ｃからノード５へ送信される１つの光変調信号には２つのデジタル情報が含まれ、デジタル領域での多重化がなされる。
　以上のように本実施の形態における光空間通信管理装置１は、レイヤ毎に分けずに、レイヤ間をまたがって制御を行い、情報を適切な通信網を介して伝達することができる。なお本実施の形態では、ノードが１つの場合においても、光変調信号を送信するタイミングの制御が可能である。
　また、本実施形態における光空間通信管理装置１は、回線計測情報やサービス要求とともに環境情報や天候情報に基づいて、回線パラメータや回線経路情報を算出することが可能であるため、環境や天候に対して光地上局との回線を選択するサイトダイバーシティのように、衛星光通信網に対して適切なルーティングや光変調信号の伝送が可能な光空間通信管理装置を実現できる。
　なお上述の記載においては、地上、上空の飛翔体、低軌道、静止軌道における光空間通信のノードを例として記載したが、本実施の形態はこれに限らず、中軌道、遷移軌道、月近傍、深宇宙などといった上空や宇宙空間などを含む宇宙空間の光空間通信に適用されてもよいものとする。
　なお上述の記載においては、地上、上空の飛翔体、低軌道、静止軌道における様々な回線形態の光空間通信のノードを例として記載したが、本実施の形態はこれに限らず、複数の衛星通信事業者が運用する地上、上空の飛翔体、低軌道、静止軌道、中軌道、遷移軌道、月近傍、深宇宙などといった上空や宇宙空間などにおける様々な回線形態の衛星光通信網に適用されてもよいものとする。
　なお上述の記載においては、衛星間や地上衛星間の光通信におけるノードを例として記載したが、本実施の形態はこれに限らず、自動車や列車などといった地上の移動体や光空間通信局における光通信に適用されてもよいし、室内の光通信局や移動体に適用されてもよいし、船舶などの水上の移動体や水中の移動体、海底の移動体などにおける光通信に適用されてもよいものとする。
　回線パラメータ算出部１０、回線計測部１１、回線制御部１２、位置計算部１３、サービス要求収集部１７、無線通信部２０、光空間通信装置制御部２２、通信サービス処理部２３、無線地上局無線通信部４１、無線地上局通信部４２、無線地上局制御部４３、静止軌道衛星制御部５１、低軌道衛星制御部６１及び飛翔体制御部７１、通信サービス処理部２０１等がＦＰＧＡ（Field Programmable Gated Array）またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのオンボード上で搭載可能な電子デバイスなどで構成される電子回路の場合について述べたが、本実施の形態はこれに限らない。
　例えば回線パラメータ算出部１０、回線計測部１１、回線制御部１２、位置計算部１３、サービス要求収集部１７、無線通信部２０、光空間通信装置制御部２２、通信サービス処理部２３、無線地上局無線通信部４１、無線地上局通信部４２、無線地上局制御部４３、静止軌道衛星制御部５１、低軌道衛星制御部６１及び飛翔体制御部７１、通信サービス処理部２０１等は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって呼び出されるＲＡＭ（Random Access Memory）に記録されたプログラム又はプロトコル等で構成されてもよいものとする。
１　光空間通信管理装置
２　光空間通信装置
３　光地上局
４　無線地上局
５　静止軌道衛星
６　低軌道衛星
７　飛翔体
８　環境天候情報収集装置
１０　回線パラメータ算出部
１１　回線計測部
１２　回線制御部
１３　位置計算部
１４　回線情報通信部
１７　サービス要求収集部
２０　無線通信部
２１　光学部
２２　光空間通信装置制御部
２３　通信サービス処理部
３１　光地上局制御部
３２　光地上局通信部
４１　無線地上局無線通信部
４２　無線地上局通信部
４３　無線地上局制御部
５１　静止軌道衛星制御部
５２　静止軌道衛星通信部
６１　低軌道衛星制御部
６２　低軌道衛星通信部
７１　飛翔体制御部
７２　飛翔体通信部
８１　光送信器
８２　光受信器
８３　光増幅装置
８４　送信側デジタル信号処理部
８５　Ｉ相デジタルアナログ変換部
８６　送信光源
８７　Ｑ相デジタルアナログ変換部
８８　Ｉ相光変調器
８９　光分岐部
９０　Ｑ相光変調器
９１　光合流部
９２　高出力光増幅器
９３　受信側デジタル信号処理部
９４　Ｉ相アナログデジタル変換部
９５　Ｑ相アナログデジタル変換部
９６　Ｉ相バランス光検出器
９７　局発光源
９８　Ｑ相バランス光検出器
９９　光周波数混合部
１００　低雑音光増幅器
１０１　光合分波装置
１０２　合波部
１０３　分波部
１１１～１１４　経路
１２１　光変調器
１２２　コヒーレント光検出部
１３１　位相シフト部
２０１　通信サービス処理部
２０２　光通信部２０５　ターミナル制御部
２０６　ターミナル通信機
８０１　環境情報収集部
８０２　天候情報収集部
８２１　光電変換機
８２２　電気フィルタ部
８２３　バランス光検出器
８２４　光遅延干渉部
８４１　誤り訂正符号化部
８４２　多値変調部
８４３　リサンプル部
８４４　ナイキストフィルタ部
８４５　変調器非線形補償部
８４６　デジタルフィルタ部
８４７　周波数変換部
８４８　パワー割当部
８４９　サブキャリア多重部
８５０　逆周波数変換部
８５１　ＣＰ付加部
８５２　位相変調部
８７０　デジタルアナログ変換器
９００　光強度変調器
９０１　光位相変調器
９３１　リサンプル部
９３２　クロック抽出部
９３３　整合フィルタ部
９３４　適応等化部
９３５　周波数推定部
９３６　位相推定部
９３７　多値復調部
９３８　誤り訂正復号化部
９３９　周波数変換部
９４０　位相復調部
９４１　逆周波数変換部
９４４　ＣＰ除去部
９４５　サブキャリア分離部
ＤＢ１　回線経路情報データベース
ＤＢ２　回線計測情報データベース
ＤＢ３　サービス要求情報データベース
ＤＢ４　回線パラメータ情報データベース
ＤＢ５　位置情報データベース
ＤＢ６　環境情報データベース
ＤＢ７　天候情報データベース
ＴＢ１　回線経路情報テーブル
ＴＢ２　光信号経路情報テーブル
ＴＢ３　周波数変動情報テーブル
ＴＢ４　パワー変動情報テーブル
ＴＢ５　位相変動情報テーブル
ＴＢ６　サービス要求テーブル
ＴＢ７－１　光信号パラメータテーブル
ＴＢ７－２　光信号・サブキャリア信号パラメータテーブル
ＴＢ８－１　高出力光増幅器パラメータテーブル
ＴＢ８－２　高出力光増幅器パラメータテーブル
ＴＢ９　衛星軌道パラメータテーブル
ＴＢ１０　飛翔体移動パラメータテーブル
ＴＢ１１　飛翔体位置情報テーブル
ＴＢ１２　光空間通信装置情報テーブル

 

Claims (7)

  1. 　非地上系ノード群の衛星及び飛翔体のうちの少なくとも１つ及び光地上局に搭載される１又は複数の回線で光空間通信を行う光空間通信装置に、非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つと前記光地上局から受信する、複数の回線におけるサービス要求と複数の回線における回線計測情報とに基づき通信サービスデータを送受信するための回線経路情報と回線パラメータとに基づいた回線制御を行う光空間通信管理装置であって、
    　前記通信サービスデータが送受信される前記光空間通信装置の間の複数の回線の前記回線計測情報を計測する回線計測部と、
    　前記サービス要求を収集するサービス要求収集部と、
    　前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つの位置情報を算出する位置計算部と、
    　前記位置計算部により算出された位置情報、前記サービス要求収集部により収集された前記サービス要求及び前記回線計測部により計測された前記回線計測情報に基づいて前記回線経路情報と前記回線パラメータとを算出する回線パラメータ算出部と、
    　前記光空間通信装置に対して、前記回線パラメータ算出部により算出された前記回線経路情報と前記回線パラメータとに基づいて回線制御を行う回線制御部と、
    　非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つと前記光地上局と、前記サービス要求と
    　前記回線計測情報と前記回線経路情報と前記回線パラメータの通信を行う回線情報通信部と、を備える、
    　光空間通信管理装置。
  2. 　非地上系ノード群の衛星及び飛翔体のうちの少なくとも１つ及び光地上局に搭載される１又は複数の回線で光空間通信を行う光空間通信装置と、非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つと前記光地上局から受信する、複数の回線におけるサービス要求と複数の回線における回線計測情報とに基づき通信サービスデータを送受信するための回線経路情報と回線パラメータとに基づいた回線制御を行う光空間通信管理装置と、を含む光通信システムであって、
    　前記光空間通信管理装置は、
    　前記サービス要求を収集するサービス要求収集部と、
    　前記通信サービスデータが送受信される前記光空間通信装置の間の複数の回線の回線計測情報を計測する回線計測部と、
    　前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つの位置情報を算出する位置計算部と、
    　前記位置計算部により算出された位置情報、前記サービス要求収集部により収集された前記サービス要求及び前記回線計測部により計測された前記回線計測情報に基づいて前記回線経路情報と前記回線パラメータとを算出する回線パラメータ算出部と、
    　前記光空間通信装置に対して、前記回線パラメータ算出部により算出された前記回線経路情報と前記回線パラメータとに基づいて回線制御を行う回線制御部と、
    　非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体と前記光地上局のうちの少なくとも１つと、前記サービス要求と前記回線計測情報と前記回線経路情報と前記回線パラメータの通信を行う回線情報通信部と、を備え、
    　前記光空間通信装置は、前記光空間通信管理装置からの前記回線経路情報と前記回線パラメータとに基づいた回線制御により制御され、前記通信サービスデータを含む光変調信号の送受信を行う、
    　光空間通信システム。
  3. 　前記光空間通信装置は、前記光空間通信装置の光通信部におけるデジタル信号処理における、デジタル領域での周波数多重処理を行う際に、１又は複数の前記通信サービスデータに基づく１波長分の前記光変調信号の送信、及び、前記光空間通信装置の光通信部におけるデジタル信号処理における、デジタル領域での周波数分離処理で、１波長分の前記光変調信号に基づく１又は複数の前記通信サービスデータの受信、のうち少なくとも１つの処理を行う、
    　請求項２に記載の光空間通信システム。
  4. 　前記光空間通信装置は、１つの前記通信サービスデータに基づく１波長分の前記光変調信号を複数の波長で合波された、１つの波長多重光変調信号の送信、及び、１つの前記波長多重光変調信号が複数の波長の前記光変調信号に分波され、１波長分の前記光変調信号に基づく１つの前記通信サービスデータの受信、のうち少なくとも１つの処理を行う、
    　請求項２に記載の光空間通信システム。
  5. 　前記光空間通信装置は、前記光空間通信装置の前記光通信部におけるデジタル信号処理における、デジタル領域での周波数多重処理を行う際に、１又は複数の前記通信サービスデータに基づく１波長分の前記光変調信号を複数の波長で合波された、１つの前記波長多重光変調信号の送信、及び、１つの前記波長多重光変調信号が複数の波長の前記光変調信号に分波され、前記光空間通信装置の前記光通信部におけるデジタル信号処理における、デジタル領域での周波数分離処理で、１波長分の前記光変調信号に基づく１又は複数の前記通信サービスデータの受信、のうち少なくとも１つの処理を行う、
    　請求項２に記載の光空間通信システム。
  6. 　前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つが配置されている環境に関する環境情報を収集する環境情報収集部と、前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つが配置されている天候に関する天候情報を収集する天候情報収集部とをさらに備え、
    　前記回線パラメータ算出部は、前記位置計算部により算出された位置情報、前記サービス要求収集部により収集された前記サービス要求及び前記回線計測部により計測された前記回線計測情報、前記環境情報収集部により収集された環境情報、前記天候情報収集部により収集された天候情報に基づいて前記回線経路情報と前記回線パラメータとを算出する、
    　請求項２～５に何れか１項に記載の光空間通信システム。
  7. 　非地上系ノード群の衛星及び飛翔体のうちの少なくとも１つ及び光地上局に搭載される１又は複数の回線で光空間通信を行う光空間通信装置に、非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つと前記光地上局から受信する、複数の回線におけるサービス要求と複数の回線における回線計測情報とに基づき通信サービスデータを送受信するための回線経路情報と回線パラメータとに基づいた回線制御を行う光空間通信管理装置における光空間通信管理方法であって、
    　前記通信サービスデータが送受信される前記光空間通信装置の間の複数の回線の前記回線計測情報を計測する第１のステップと、
    　前記サービス要求を収集する第２のステップと、
    　前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つの位置情報を算出する第３のステップと、
    　前記第３のステップにより算出した位置情報、前記第２のステップにより収集した前記サービス要求及び前記第１のステップにより計測した前記回線計測情報に基づいて前記回線経路情報と前記回線パラメータを算出する第４のステップと、
    　前記光空間通信装置に対して、前記第４のステップにより算出した前記回線経路情報と前記回線パラメータとに基づいて回線制御を行う第５のステップと、
    　非地上系ノード群の前記衛星及び前記飛翔体のうちの少なくとも１つと前記光地上局と、前記サービス要求と前記回線計測情報と前記回線経路情報と前記回線パラメータ回線情報の通信を行う第６のステップと、を備える、
    　光空間通信管理方法。
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