(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザデータフロー（１７）が位相変調された光信号の形式で伝送され、かつ同期ビットが送信機によってユーザデータフロー（１７）に挿入され、光通信の接続のときに、動作に関連する補助データを送信するための高速コヒーレント光伝送システムにおいて、低速の補助チャンネル（２４）を伝送するための方法であって、
ユーザデータフローに挿入される連続シリーズの同期ビット（２０）内で定期的な間隔で、伝送のために使用するための光信号の位相が重畳された光の位相の設定値を取らず、同期ビットのバイオレーション（１１）と定義されたデータ伝送のために設けた値を取ることを特徴とする光伝送システムにおいて補助チャンネルを伝送するための方法。
【請求項２】
同期ビットのバイオレーション（１１）は、上記補助チャンネルビット（２１）の伝送に使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記各補助チャンネルビット（２１）は、複数の連続する同期ビットのバイオレーションによって符号化されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
上記各補助チャンネルビット（２１）を表わす連続する同期ビットのバイオレーション（１１）は交互に形成されることを特徴とする請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
上記補助チャンネル（２４）のビット誤り率を低下させるために、ビット決定の前に、補助チャンネルビット（２１）を表わす連続する同期ビットのバイオレーション（１１）のアナログ値が付加され、その極性について補正されることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載の方法。
【請求項６】
上記補助チャンネル（２４）は、ユーザデータフロー（１７）とは異なる独自のフレーム構造を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちの１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補助チャンネルのデータを伝送するための高速コヒーレント光伝送システムにおいて低速の補助チャンネルを伝送するための方法に関し、特に、ユーザデータフローが位相変調されたレーザ光信号の形式で伝送され、かつ同期ビット（syncbits）が送信機によりユーザデータフローに挿入された高速コヒーレント光伝送システムにおいて、動作に関する補助チャンネルデータを伝送するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信ネットワークではしばしば、送信するべき実際のデータのほかに、例えば接続の実行、監視及び制御、並びに種々の動作データの検出等に使用するための情報を伝送する必要性がある。
【０００３】
例えば、ＩＳＤＮ加入者の接続は、２つのユーザチャンネルの他に、１つのサービスチャンネルを有する（エイ・カンバッチ（A.Kanbuch），エイ・コーバー（A.Korber），“ＩＳＤＮ−技術（ISDN-the Technology”，ヒューシグ（Huthig），１９９０年参照。）。光伝送システムでは、通常の多重化技術によって、低伝送速度の補助チャンネルを実現することができる。特定の波長で動作する別個の送信機を使用することができ、かつその放射された光信号が別個に検出されるように、波長選択的に動作する光装置により実行される、伝送路における様々な光波長の多重化を示す必要がある。
【０００４】
この原理は、光伝送システムのコヒーレントなホモダイン受信の概念において改良されている。
【０００５】
さらに、複数のユーザチャンネル以外に、時分割多重化によりサービスチャンネルを用いて送信する別のオプションもある。光伝送システムのデータチャンネルのデータ伝送速度は非常に高いので、低速データフローを多重化するために、非常に大型のマルチプレクサが必要になる。この理由から、特殊な処理によって利用可能なユーザ信号の上にサービスチャンネルを多重化するための研究が行なわれてきた（エヌ・ビー・ストジャノビック（N.B.Stojanovic）ほか，“光システムにおいてサービスチャンネルの符号化のための不均一なΔ変調（Non-Uniform Delta Modulation for Coding of the Service Channel in Optical Systems）”，インターナショナル・ジャーナル・オブ・エレクトロニクス（International Journal of Electronics），Ｖｏｌ．７５，Ｎｏ．４，ｐｐ．６０１−６０５参照。）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そのような処理において、チャンネルのデータ伝送速度が高くなると、アナログ副搬送波が必要になるか、あるいは最も精巧な手段により、すなわち極めて大型のマルチプレクサにより、低速伝送チャンネルをデータチャンネルに多重化することが必要になる、という短所がある。
【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、例えばＢＰＳＫなどのデジタル位相変調方式のコヒーレント光伝送システムにおいて、非常に高いユーザデータ伝送速度の情報とともに、低速の補助情報を伝送することができる信頼性の高い方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、本発明に従って、ユーザデータフローに挿入される一連の連続同期ビット内で規則的な間隔で、送信に使用される光の位相が重畳光の位相の設定値を取らず、データ伝送のために提供される値を取ることによって達成される。これは同期ビットのバイオレーションと定義される。
【０００９】
本発明に係る請求項１記載の光伝送システムにおいて補助チャンネルを伝送するための方法は、ユーザデータフロー（１７）が位相変調された光信号の形式で伝送され、かつ同期ビットが送信機によってユーザデータフロー（１７）に挿入され、光通信の接続のときに、動作に関連する補助データを送信するための高速コヒーレント光伝送システムにおいて、低速の補助チャンネル（２４）を伝送するための方法であって、
ユーザデータフローに挿入される連続シリーズの同期ビット（２０）内で定期的な間隔で、伝送のために使用するための光信号の位相が重畳された光の位相の設定値を取らず、同期ビットのバイオレーション（１１）と定義されたデータ伝送のために設けた値を取ることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の方法は、請求項１記載の方法において、同期ビットのバイオレーション（１１）は、上記補助チャンネルビット（２１）の伝送に使用されることを特徴とする。
さらに、請求項３記載の方法は、請求項２記載の方法において、上記各補助チャンネルビット（２１）は、複数の連続する同期ビットのバイオレーションによって符号化されることを特徴とする。
またさらに、請求項４記載の方法は、請求項２又は３記載の方法において、上記各補助チャンネルビット（２１）を表わす連続する同期ビットのバイオレーション（１１）は交互に形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５記載の方法は、請求項１乃至４のうちの１つに記載の方法において、上記補助チャンネル（２４）のビット誤り率を低下させるために、ビット決定の前に、補助チャンネルビット（２１）を表わす連続する同期ビットのバイオレーション（１１）のアナログ値が付加され、その極性について補正されることを特徴とする。
さらに、請求項６記載の方法は、請求項１乃至５のうちの１つに記載の方法において、上記補助チャンネル（２４）は、ユーザデータフロー（１７）とは異なる独自のフレーム構造を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によるこの方法から得られる利点は、出力の増加や帯域幅の拡大を必要とせずに、既存の光伝送チャンネルで補助チャンネルのデータを送信できることである。さらに、精巧な専用マルチプレクサやデマルチプレクサを使用する必要が無いので、技術的な実施が非常に簡単であるという利点もある。最後に、非常に簡単な手段により、ビット誤り率が非常に低い補助チャンネルを達成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、データ伝送のために送信される信号光と、重畳された光（以下、重畳光という。）との間の位相角度を表わす位相平面図である。送信信号の状態を表わすために用いるポインタ１は、直交座標系において、同相成分２と、直交成分３とから構成することができる。検出された信号は、信号光と重畳光との間の位相角度を有する、可能な第１と第２の状態４，５の同相成分２から得られる。図１に示された、送信信号１の第３の状態６は、データフローに挿入される同期ビットに割り当てられる。図１から分かるように、信号状態６の検出された同相成分２は、信号光と重畳光の間の位相誤差に対応し、この位相誤差は、ゼロの位相差７に平衡化される。
【００１５】
図２は、一連のデータビット９に、連続シーケンスの同期ビット８を埋め込んだ状態を示すタイミングチャートである。２つの連続する同期ビット８の間にあるデータビット９が連続する同期ビットとともに組み合わされて、フレーム１０が形成される。
【００１６】
図３は、ユーザデータビット１２の間に連続的に分散して挿入される同期ビット１３内の同期ビットのバイオレーションによって実現される、低速の補助チャンネル（又は追加チャンネル）の伝送について説明するためのタイミングチャートである。補助チャンネルの内部に、同期ビットのバイオレーション１１間の距離に対応するビット距離１４がある。
【００１７】
図４は、幾つかの連続する同期ビットのバイオレーションを有する２つの論理状態の伝送の例を表わす信号図である。符号１５で示される論理状態“１”と、符号１６で示される論理状態“０”とは、２つの直接に連続する同期ビットに符号化された信号レベルの極性の順序によって区別される。
【００１８】
本発明に係る補助チャンネルを伝送するためのフレームのタイミングチャートを図５に示す。すなわち、図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は実施形態において補助チャンネルを送信するときのフレーム構成を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は（ｃ）の拡大図であり、（ａ）は（ｂ）の拡大図である。ユーザチャンネル１７は個々のデータビット１８から成る複数のフレーム１９を有し、それらの終わりに付加される同期ビット２０の代わりに、補助チャンネルビット２１を挿入することができる。パリティビット２２を挿入することにより、当該フレーム内のユーザデータフローの必要な構造化方法は、検出されない伝送エラーの可能性を低下させるために用いることができる。補助チャンネルのデータ伝送速度は、２つの補助チャンネルビット２１間のフレーム数Ｎ（符号２３で示す。）によって決定される。最終的に補助チャンネル２４は、同期ヘッドとコードシーケンス２５から成るフレーム構造を有することができる。
【００１９】
従って、本発明による方法を使用することにより、搬送波として使用するレーザ光の位相変調によって、高速光ホモダイン伝送システム内の別個のチャンネルで低速データ伝送を達成することができる。光ホモダイン伝送システムの受信機において位相の変調により、さらに別のレーザの光を、送信に使用する光と重畳し、それを光検出器に伝送する。重畳光の光周波数が信号光の光周波数に正確に対応する場合、検出器で発生される光電流は、送信されたデータ信号に対応する。この目的のためには、信号光と重畳光の間の位相が、検出すべき信号の論理状態によって、＋９０°又は−９０°であれば便利である。この目的のために、重畳光の位相は信号光を追跡する必要がある。
【００２０】
このために、残留搬送波法やコスタスループなど、光伝送システムにとって特定の欠点を有する幾つかの装置や方法が知られている。
【００２１】
いわゆる同期ビット法は、重畳光の位相を信号光の位相と所定の位相差で配列させるためのさらに別の方法として、ドイツ国特許公報第４１  １０  １３８（Ｃ１）号において開示されている。この目的のために、光送信機の光は、定期的な又は規則的な間隔で、データビットの長さに対してデータ位相（±９０°）間の平均位相値に設定される。受信機における重畳光の位相のずれを少なくするために、検出器で生成される同期ビットの光電流は、位相差にほぼ比例する。これによって得られる誤差信号を用いて、再調整することができる。個々の同期信号間に必要な距離は、両方のレーザシステムの位相安定性によって定義される。原則として、９番目から３３番目までの各データビットは同期ビットに置換され、それにより、大抵の場合、２つの同期ビット間の距離として理論的に可能な最大限の距離を達成することができる。
【００２２】
従って、本発明に係る方法は、データの低速伝送のために、同期ビットに定期的に又は規則的に挿入される小部分の使用を含む。これは、伝送のために用いられる光の位相は、ユーザデータフローに挿入された連続のシリーズの同期ビット内で規則的な間隔で、重畳光の設定値を取らず、データ伝送にも使用される値を取ることによって達成される。受信機は同期ビットを抽出するために必要な機能をすでに備えており、ほとんど支出せずに、挿入されたデータビットを検出するように改造することができる。
【００２３】
従って、デマルチプレクサの代わりに、連続する同期ビットに挿入するデータビット間の距離を検出するカウンタが必要とされる。この方法により、同期ビットのバイオレーションは小部分で行われるだけなので、これらの信号の実際の機能に本質的な欠陥は無い。同時に、これによって得られる補助チャンネルのデータ伝送速度は、ユーザデータ伝送速度に比べて低い値に低下する（図３参照）。
【００２４】
補助チャンネルのデータ伝送速度は、チャンネルのデータ伝送速度を、２つの同期ビットのバイオレーション間のデータビット数で割ることによって、簡単に得られる。
【００２５】
【表１】
例
───────────────────────────────────
ネットの（正味の）データ伝送速度：１Ｇｂｉｔ／ｓ
チャンネルフレーム長：１７ｂｉｔｓ（＝１６データビット＋１同期ビット）
所望の補助チャンネルの伝送速度：１００ｋｂｉｔｓ／ｓ
───────────────────────────────────
【００２６】
従って、チャンネルフレーム周波数は１ＧＨｚ／１６ｂｉｔｓとなるので、各６２５番目の同期ビットが補助チャンネルビットと入れ替えられるときに、所望の補助チャンネルのデータ伝送速度が得られる。
【００２７】
送信のために使用されるレーザの位相雑音は、１つには同期ビットのバイオレーション間の距離の限界が低下するので、フレーム同期装置の構造と同様に重要である。シミュレーションにより、システムの特性は、２つの補助チャンネルビット間の距離が１０フレームに低下するまで、ほとんど変化せずに維持されることが示された。
【００２８】
しかしながら、同期ビットのバイオレーションは、光電流の差が半分になるので、ユーザデータの伝送に使用する２つの信号レベルの間の区別と同じように確実に検出することはできない。同期ビットのバイオレーション（＝補助チャンネルビット）との信頼性の高い同期化を確実にするために、補助チャンネルで送信される個々のビットを、例えば同期ビットのバイオレーションなど幾つかの連続信号によって符号化すると有利であることが示された。これに関連して、偶数個の連続する交互信号（交流信号）レベルにより、平均値に関係なく信号が確立され、それによって重畳光の位相の追跡に対する補助チャンネルの悪影響は回避される。
【００２９】
これに関連して、同期ビットに対する信号干渉距離は、データビットの信号干渉距離より６ｄＢ低下することは興味深い。同期ビットのバイオレーションに対する信頼性の高い同期化を確立するために、補助チャンネルを単純な同期ビットのバイオレーションで表わすだけではなく、２つ又はそれ以上の直接に連続する同期ビットのバイオレーションで表わすと有利である。この場合、補助チャンネルビットの値は、最初の（第１の）同期ビットのバイオレーションの値によって表わされる。
【００３０】
偶数個の連続する交互の同期ビットのバイオレーション（図４参照。）は、補助チャンネルデータとは独立に平均値から解放されるので、特に有利である。シミュレーションにより、原則として２個の連続同期ビットのバイオレーションが完全に十分に機能することが明らかにされている。
【００３１】
もしそれぞれのデータ識別器（弁別器）が利用可能なビット（ソフトウエアで決定される）の“強度”に関する情報を作成するとき、上記の形式で実施される本発明の方法によって、ユーザデータチャンネルに対する補助チャンネルの誤り率を改善することができる。この場合、ビット決定の前に、連続する同期ビットのバイオレーション（極性が補正された）のソフトウエアによる決定値を追加することができる。各補助チャンネルビットごとに同期ビットのバイオレーションの数を２倍にする結果、信号干渉距離は３ｄＢだけ改善される。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ユーザデータフロー（１７）が位相変調された光信号の形式で伝送され、かつ同期ビットが送信機によってユーザデータフロー（１７）に挿入され、光通信の接続のときに、動作に関連する補助データを送信するための高速コヒーレント光伝送システムにおいて、低速の補助チャンネル（２４）を伝送するための方法であって、
ユーザデータフローに挿入される連続シリーズの同期ビット（２０）内で定期的な間隔で、伝送のために使用するための光信号の位相が重畳された光の位相の設定値を取らず、同期ビットのバイオレーション（１１）と定義されたデータ伝送のために設けた値を取る。
【００３３】
本発明によるこの方法から得られる利点は、出力の増加や帯域幅の拡大を必要とせずに、既存の光伝送チャンネルで補助チャンネルのデータを送信できることである。さらに、精巧な専用マルチプレクサやデマルチプレクサを使用する必要が無いので、技術的な実施が非常に簡単であるという利点もある。最後に、非常に簡単な手段により、ビット誤り率が非常に低い補助チャンネルを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る一実施形態における送信信号の位相平面図である。
【図２】  実施形態において同期ビットを送信するときのデータ信号のタイミングチャートである。
【図３】  実施形態において同期ビットのバイオレーションを用いて補助チャンネルを送信するときのデータ信号のタイミングチャートである。
【図４】  （ａ）は実施形態において論理“１”のときの同期ビットのバイオレーションの信号波形を示す信号図であり、（ｂ）は実施形態において論理“０”のときの同期ビットのバイオレーションの信号波形を示す信号図である。
【図５】  （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は実施形態において補助チャンネルを送信するときのフレーム構成を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は（ｃ）の拡大図であり、（ａ）は（ｂ）の拡大図である。
【符号の説明】
１…送信信号の状態、
２…同相成分、
３…直交成分、
４…位相角度の第１の状態、
５…位相角度の第２の状態、
６…位相角度の第３の状態、
７…位相差、
８…同期ビット、
９…データビット、
１０…フレーム、
１１…同期ビットのバイオレーション、
１２…ユーザデータビット、
１３…同期ビット、
１４…ビット距離、
１５…論理“１”の信号、
１６…論理“０”の信号、
１７…ユーザチャンネル、
１８…データビット、
１９…フレーム、
２０…同期ビット、
２１…補助チャンネルビット、
２２…パリティビット
２３…Ｎフレーム、
２４…補助チャンネル、
２５…コードシーケンス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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