(57)【要約】【課題】波長分割多重伝送において、複数のノードに対する情報伝送をおこなうことができること。【解決手段】光伝送路１０１上の複数のノード１０３がそれぞれ異なる周波数を用いて搬送波に周波数多重して光伝送路１０１の光信号受信装置１０４に情報伝送する。搬送波を出力する光信号送信装置１０２は、複数のノード１０３に伝達する情報が入力され、複数のノード１０３が用いる周波数と重ならない周波数を用いて送信する搬送波付加信号用送信器１１３と、搬送波付加信号用送信器１１３の出力を搬送波に多重化して光伝送路１０１に送出する光ＦＤＭ多重部１１４と、を有する。【選択図】図１
2014078777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路上の複数のノードがそれぞれ異なる周波数を用いて搬送波に周波数多重して前記光伝送路の光信号受信装置に情報伝送する光周波数分割多重伝送システムに設けられ、前記搬送波を出力する光信号送信装置において、
複数の前記ノードに伝達する情報が入力され、複数の前記ノードが用いる周波数と重ならない周波数を用いて送信する送信部と、
前記送信部の出力を前記搬送波に周波数多重化して前記光伝送路に送出する多重部と、
を有することを特徴とする光信号送信装置。
【請求項２】
前記送信部は、
複数の前記ノードに伝達する情報をマルチキャリア変調により前記搬送波に周波数多重化し、当該多重化した情報の周波数と、前記搬送波の周波数との間に所定の周波数間隙を設けることを特徴とする請求項１に記載の光信号送信装置。
【請求項３】
前記送信部は、複数の前記ノードに共通の情報、あるいは前記ノード別の個別の情報を送信することを特徴とする請求項１または２に記載の光信号送信装置。
【請求項４】
前記送信部は、複数の前記ノードに個別の情報を各ノード毎に時分割して送信することを特徴とする請求項３に記載の光信号送信装置。
【請求項５】
搬送波を光伝送路に出力する光信号送信装置と、前記光伝送路上に複数設けられ、それぞれ異なる周波数を用いて前記搬送波に周波数多重して情報を送出する複数のノードと、前記光伝送路を介して複数の前記ノードから送出された情報を受信する光信号受信装置とを有する光周波数分割多重伝送システムにおいて、
前記光信号送信装置は、複数の前記ノードに伝達する情報が入力され、複数の前記ノードが用いる周波数と重ならない周波数を用いて送信する送信部と、
前記送信部の出力を前記搬送波に周波数多重化して前記光伝送路に送出する多重部と、
を有することを特徴とする光周波数分割多重伝送システム。
【請求項６】
複数の前記ノードは、
自ノード宛の情報を抽出するカプラと、情報を受信する受信部とを有することを特徴とする請求項５に記載の光周波数分割多重伝送システム。
【請求項７】
前記光信号送信装置と前記光信号受信装置が近傍に配置され、
前記光伝送路は、前記光信号送信装置を起点として複数の前記ノードを経由して前記光信号受信装置を終点とする折り返し型とされ、
前記光信号受信装置により受信した複数の前記ノードが送出する情報に基づき、前記光信号送信装置から複数の前記ノードに伝達する情報を生成する制御部を有することを特徴とする請求項５または６に記載の光周波数分割多重伝送システム。
【請求項８】
前記制御部は、
複数の前記ノードが送出する情報に基づき、前記ノードを制御する制御情報を生成することを特徴とする請求項７に記載の光周波数分割多重伝送システム。
【請求項９】
前記光信号送信装置および前記ノードは、
マルチキャリア変調により送出する情報を、サブキャリアの伝送特性に応じたビット数を割り当てることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の光周波数分割多重伝送システム。
【請求項１０】
搬送波を光伝送路に出力する光信号送信装置と、前記光伝送路上に複数設けられ、それぞれ異なる周波数を用いて前記搬送波に周波数多重して情報を送出する複数のノードと、前記光伝送路を介して複数の前記ノードから送出された情報を受信する光信号受信装置とを有する光周波数分割多重伝送システムの光信号通信方法において、
前記光信号送信装置は、
複数の前記ノードに伝達する情報が入力され、複数の前記ノードが用いる周波数と重ならない周波数を用いて送信部から送信する送信工程と、
多重部により前記送信部の出力を前記搬送波に周波数多重化して前記光伝送路に送出する多重化工程と、
を含むことを特徴とする光信号通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送波に対してサブキャリア変調信号を付加して伝送する方式の光信号送信装置、光周波数分割多重伝送システムおよび光信号通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる波長（光キャリア周波数）の光信号を多重する技術として、波長分割多重技術（ＷＤＭ：（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）がある。このＷＤＭは、異なる波長の複数の搬送光に対してそれぞれベースバンド変調をおこない、光合分波器により多重・分離をおこなう。このため、狭い波長（周波数）間隔での多重のためには、送信器間および波長分波器において非常に高精度な波長制御が必要となり、狭い波長（周波数）間隔での多重が困難である。
【０００３】
また、光周波数分割多重技術（光ＦＤＭ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）がある。この光ＦＤＭを用いたシステムでは、光ファイバ等の光伝送路に対して、光伝送路の起点に配置された送信装置の光源から搬送波（搬送光）を送信し、光伝送路の途中に複数のノードを設ける。これら複数のノードからそれぞれ異なるサブキャリア周波数のデータ信号を搬送波に乗せて多重伝送させる。そして、光伝送路の終点に配置された受信側（受信装置）において各ノードから送信された情報を受信する（たとえば、下記特許文献１参照。）。
【０００４】
光ＦＤＭを用いたシステムでは、複数のデータ信号を単一の光伝送路上の一つの搬送波に多重するため、受信側では搬送波のみを受信すればよく、波長多重通信（ＷＤＭ）に比して簡単な構成で複数のノードが送信した情報を受信することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１５６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の光ＦＤＭを用いたシステムでは、各ノードの送信装置の情報を受信装置により下り方向の伝送で集約できるが、光伝送路の途中の複数のノードを指定して、このノードに対する個々の情報伝送をおこなうことができなかった。光ＦＤＭでは単一の光伝送路を用いるが、受信装置は、光伝送路の終点に配置されている。したがって、受信装置から各ノードに対する上り方向の伝送はおこなえなかった。
【０００７】
たとえば、各ノードに対して制御信号を送出できれば、光ＦＤＭシステム全体の各ノードを集中管理できるようになるが、従来は光伝送路を介して各ノードを制御できなかった。
【０００８】
一つの側面では、本発明は、波長分割多重伝送において、複数のノードに対する情報伝送をおこなうことができることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの案では、光伝送路上の複数のノードがそれぞれ異なる周波数を用いて搬送波に周波数多重して前記光伝送路の光信号受信装置に情報伝送する光周波数分割多重伝送システムに設けられ、前記搬送波を出力する光信号送信装置において、複数の前記ノードに伝達する情報が入力され、複数の前記ノードが用いる周波数と重ならない周波数を用いて送信する送信部と、前記送信部の出力を前記搬送波に周波数多重化して前記光伝送路に送出する多重部と、を有する光信号送信装置を用いる。
【発明の効果】
【００１０】
一つの実施形態によれば、波長分割多重伝送において、複数のノードに対する情報伝送をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる光周波数分割多重伝送システムを示す図である。
【図２】図２は、実施の形態２にかかる光周波数分割多重伝送システムを示す図である。
【図３】図３は、データステーションがおこなう制御内容の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、搬送波付加信号を時間多重により送信するシステム構成例を示す図である。
【図５】図５は、搬送波付加信号およびノード付加信号をマルチキャリア変調により送信するシステム構成例を示す図である。
【図６】図６は、マルチキャリア変調による信号生成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、実施の形態１にかかる光周波数分割多重伝送システムを示す図である。図１に示すネットワークは、バス型の光伝送路により構成されている。また、各部には、出力する信号を併せて示している（横軸は周波数、縦軸は光パワー）。
【００１３】
この光周波数分割多重（光ＦＤＭ）伝送システム１００は、光ファイバ等の光伝送路１０１と、光伝送路１０１上に配置される複数の通信装置とを含む。この通信装置は、機能別に大別して、光信号送信装置（送信装置）１０２と、光伝送路１０１上の複数のノード１０３と、光信号受信装置（受信装置）１０４と、を含む。
【００１４】
送信装置１０２は、搬送波光源１１２と、搬送波付加信号用送信器１１３と、光ＦＤＭ多重部１１４とを含む。搬送波光源１１２は、光伝送路１０１に対して連続（ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）光等の搬送波（周波数νｏ）を出射する。搬送波付加信号用送信器１１３には、複数のノード１０３に伝送する共通、あるいは個別の情報１〜Ｎが搬送波付加信号Ｓ１として入力され、この搬送波付加信号Ｓ１が搬送波の周波数と異なるサブキャリア周波数に設定されている。この搬送波付加信号Ｓ１は、マルチキャリア変調方式により変調された信号である。光ＦＤＭ多重部１１４は、この搬送波付加信号Ｓ１を光伝送路１０１上に送出し、搬送波に合波させる。
【００１５】
複数の各ノード１〜Ｎ（１０３）は、光カプラ１１５と、搬送波付加信号用受信器１１６と、光ＦＤＭ多重部１１７と、ノード付加信号用送信器１１８とを含む。これら各ノード１〜Ｎ（１０３）は、個別のノード付加信号Ａ（Ａ１〜ＡＮ）を光伝送路１０１上に送出し、受信装置１０４に伝送させるデータ送信機能を有する。また、これら各ノード１０３は、送信装置１０２から送信された搬送波付加信号Ｓ１を取り出すデータ受信機能を有する。
【００１６】
一つのノード１（１０３）を用いて内部構成を説明する。ノード付加信号用送信器１１８は、入力されるノード付加信号Ａ１を搬送波の周波数と異なるサブキャリア周波数に割り当てる。この際、ノード付加信号Ａ１は、他のノード２〜Ｎ（１０３）が用いる搬送波付加信号Ｓ１のサブキャリア周波数に対しても異なる周波数とする。光ＦＤＭ多重部１１７は、このノード付加信号Ａ１を搬送波に合波し、光伝送路１０１上に送出する。
【００１７】
これにより、Ｎ個の各ノード１０３によりノード付加信号Ａ１〜ＡＮが光伝送路１０１に送出される。これらノード付加信号Ａ１〜ＡＮは、周波数分割多重信号群である。そして、これらノード付加信号Ａ１〜ＡＮは、光伝送路１０１を介して受信装置１０４まで伝送される。
【００１８】
また、ノード１（１０３）の光カプラ１１５は、光信号（伝送信号）を分岐して、搬送波付加信号用受信器１１６に出力する。搬送波付加信号用受信機１１６は、搬送波付加信号Ｓ１のサブキャリア周波数を分別し、この搬送波付加信号Ｓ１だけを抽出する。搬送波付加信号用受信器１１６は、搬送波付加信号Ｓ１を受信（復調）処理し、搬送波付加信号１をノード１（１０３）に出力する。また、ノード１（１０３）の光カプラ１１５は、光信号（伝送信号）から搬送波付加信号Ｓ１を直接分岐する構成としても良い。
【００１９】
同様に、ノード２〜Ｎ（１０３）においても、それぞれ搬送波付加信号Ｓ１を受信処理する。搬送波付加信号Ｓ１は、マルチキャリア変調方式により変調された信号であり、各ノード１〜Ｎに共通する情報に限らず、各ノード１〜Ｎに対する個別の情報が含まれている。
【００２０】
たとえば、搬送波付加信号Ｓ１は、各ノード１〜Ｎ（１０３）に対して個別の制御信号として用いることができる。この場合、送信装置１０２は、搬送波付加信号Ｓ１を用いることにより、光伝送路１０１を介して各ノード１〜Ｎを個別に制御することができるようになる。たとえば、各ノード１〜Ｎが送信するノード付加信号Ａ１〜ＡＮの送信の有無を個別に制御する制御信号として用いることができる。また、各ノード１〜Ｎが送信するノード付加信号Ａ１〜ＡＮのサブキャリア周波数の設定や変更をノード別に制御する制御信号として用いることができる。さらには、搬送波付加信号Ｓ１は、制御信号の用途とするに限らず、送信装置１０２から各ノード１〜Ｎに対して共通あるいは個別の情報（データ）を送信することもできる。
【００２１】
受信装置１０４は、ノード付加信号用受信器１１９を含む。このノード付加信号用受信器１１９は、光伝送路１０１上の複数のノード１〜Ｎから送信されたノード付加信号Ａ１〜ＡＮを一括受信する。そして、各ノード１〜Ｎのサブキャリア周波数をそれぞれ分別し、データ変調成分を抽出して復調し、複数のノード付加信号Ａ１〜ＡＮを出力する。これにより、受信装置１０４では、複数のノード１〜Ｎ（１０３）から送信されたノード付加信号Ａ１〜ＡＮをいずれも受信でき、集中してデータ処理できるようになる。
【００２２】
上述した光ＦＤＭ技術を用いた各ノード１〜Ｎ（１０３）における搬送波に対するノード付加信号Ａ１〜ＡＮの多重化、および送信装置１０２における搬送波付加信号Ｓ１の多重化の詳細については、後述する。
【００２３】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２にかかる光周波数分割多重伝送システムを示す図である。図２の各部の構成は、ほぼ図１と同じであるが、一つのデータステーション２０１が、図１の送信装置１０２と、受信装置１０４とを含む。そして、光伝送路１０１は、送信装置１０２を起点として、複数の各ノード１０３を経由し、受信装置１０４を終点として設けられる折り返し型とされる。また、新たに制御部２０２の機能を含む。
【００２４】
データステーション２０１は、送信装置１０２と、受信装置１０４と、制御部２０２の機能を有していればよく、これら送信装置１０２と、受信装置１０４と、制御部２０２とは、一部または全てが別装置であっても構わない。制御部２０２は、ＣＰＵやメモリ等を備え、ＣＰＵがプログラム実行することにより、所定の処理をおこなう。
【００２５】
データステーション２０１は、送信装置１０２が光伝送路１０１に対して搬送波および搬送波付加信号Ｓ１を送出する。また、受信装置１０４により、各ノード１〜Ｎ（１０３）から送信されたノード付加信号Ａ１〜ＡＮを受信する。このデータステーション２０１は、各ノード１〜Ｎに対する情報送出をおこなうとともに、各ノード１〜Ｎが送信する情報（ノード付加信号Ａ１〜ＡＮ）の情報を集中処理する集中制御部として機能する。
【００２６】
制御部２０２は、各ノード１〜Ｎ（１０３）から送信されたノード付加信号Ａ１〜ＡＮを用いたデータ処理をおこなう。データ処理自体は、制御部２０２外部の処理装置がおこなう構成としてもよい。そして、この制御部２０２は、データステーション２０１から各ノード１〜Ｎ（１０３）に対して送信する搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）の情報を制御する。この搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）の情報の制御は、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮの受信（上記データ処理を含む）に基づいておこなうことができるほか、受信したノード付加信号Ａ１〜ＡＮに係わらず独立しておこなってもよい。
【００２７】
図３は、データステーションがおこなう制御内容の一例を示すフローチャートである。この例では、各ノード１〜Ｎ（１０３）が各ノード箇所における温度情報を取得し、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮとしてデータステーション２０１（受信装置１０４）に送信し、データステーション２０１が各ノード１〜Ｎ（１０３）の温度情報を集中処理する構成としている。
【００２８】
はじめに、各ノード１〜Ｎ（１０３）は、温度情報を取得する（ステップＳ３０１）。たとえば、ノード１（１０３）では、図示しない温度センサが配置されており、温度センサが検出した温度情報を取得する。そして、ノード付加信号用送信器１１８によって、取得情報（温度情報）をノード付加信号Ａ１として送信する（ステップＳ３０２）。送信するノード付加信号Ａ１は、光ＦＤＭ多重部１１７により、光伝送路１０１上の搬送波に周波数多重される（ステップＳ３０３）。
【００２９】
他のノード２〜Ｎ（１０３）においても同様に、温度情報を含むノード付加信号Ａ２〜ＡＮを搬送波に周波数多重する（ステップＳ３０４）。この際、図示のように、各ノード１〜Ｎ（１０３）において多重するノード付加信号Ａ１〜ＡＮの周波数はそれぞれ異なる。
【００３０】
そして、データステーション２０１の受信装置１０４に設けられたノード付加信号用受信器１１９は、各ノード１〜Ｎから送信されたノード付加信号Ａ１〜ＡＮを受信する（ステップＳ３０５）。そして、ノード付加信号用受信器１１９は、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮをデータステーション２０１の制御部２０２に出力する。制御部２０２は、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮに含まれる温度情報を取り出し、各ノード１〜Ｎ（１０３）における温度情報を集中処理する。この集中処理では、各ノード１〜Ｎ（１０３）における温度の変化状態を閾値を設けて監視する等、の処理をおこなう。
【００３１】
そして、制御部２０２は、各ノード１〜Ｎ（１０３）の温度情報に基づき、各ノード１〜Ｎ（１０３）に対する制御情報を作成する（ステップＳ３０６）。たとえば、温度変化が少ないノード１０３に対しては、温度情報の取得周期を粗くしたり、温度変化が大きいノード１０３に対しては、温度情報の取得周期を短くする。また、温度情報が取得できない場合や、検出した温度が異常値（閾値以上あるいは閾値以下）の場合には、温度情報を正常に取得するために、ノード付加信号用送信器１１８のリセット等をおこなうことができる。
【００３２】
そして、制御部２０２は、各ノード１〜Ｎ（１０３）の動作停止や再起動の制御、さらには、各ノード１〜Ｎ（１０３）のノード付加信号用送信器１１８に設定されたノード付加信号Ａ１〜ＡＮの各使用周波数（使用帯域）の制御を含み、ノード１〜Ｎ（１０３）を制御するための制御情報を作成する。
【００３３】
そして、制御部２０２は、データステーション２０１の送信装置１０２に設けられた搬送波付加信号用送信器１１３に作成した制御情報Ｓ１を出力する。搬送波付加信号用送信器１１３は、搬送波付加信号１〜Ｎにこの制御情報Ｓ１を含めて送信する（ステップＳ３０７）。制御情報Ｓ１は、各ノード１〜Ｎ別の異なる制御内容とすることができるほか、全ノード１〜Ｎに共通の制御内容とすることもできる。
【００３４】
送信装置１０２の光ＦＤＭ多重部１１４は、搬送波付加信号１〜Ｎを搬送波に周波数多重して光伝送路１０１に送出する（ステップＳ３０８）。図中Ｓ１が搬送波付加信号１〜Ｎの周波数を示している。
【００３５】
各ノード１〜Ｎ（１０３）では、光カプラ１１５が光伝送路１０１上を伝送される搬送波付加信号１〜Ｎを分岐する（ステップＳ３０９）。各ノード１〜Ｎ（１０３）の搬送波付加信号用受信器１１６は、搬送波付加信号（図中Ｓ１）の周波数を抽出し、搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）を受信する（ステップＳ３１０）。そして、各ノード１〜Ｎ（１０３）は、図示しない制御部がこの搬送波付加信号１〜Ｎに含まれるノードの制御情報Ｓ１を用いて各ノード１〜Ｎ（１０３）を自ら制御する（ステップＳ３１１）。この際、各ノード１〜Ｎ（１０３）は、制御情報Ｓ１が示す自ノードに対する制御内容を抽出し、抽出した制御内容にしたがって自ノードを制御する。
【００３６】
上記構成によれば、各ノード１〜Ｎ（１０３）の情報をノード付加信号Ａ１〜ＡＮを用いて受信装置１０４により一括して受信できる。そして、送信装置１０２は、光伝送路１０１上に各ノード１〜Ｎ（１０３）の制御情報Ｓ１を送出することができ、光伝送路１０１を介して複数の各ノード１〜Ｎ（１０３）を共通、あるいは個別に制御できるようになる。
【００３７】
また、図２に示したように、光伝送路１０１を折り返し型とし、送信装置１０２と、受信装置１０４と、制御部２０２とを同一のデータステーション２０１に設ける構成にできる。そして、制御部２０２は、受信装置１０４により受信した各ノード１〜Ｎ（１０３）が出力するノード付加信号Ａ１〜ＡＮの内容（たとえば温度変化）に基づいて、制御情報Ｓ１を生成することができる。このように、データステーション２０１は、各ノード１〜Ｎから収集した情報に基づいて、制御情報を各ノード１〜Ｎに対し、フィードバックする形で出力でき、ノード１〜Ｎ（１０３）を遠隔制御できるようになる。
【００３８】
（周波数多重の構成例）
上述した搬送波信号に対するノード付加信号Ａ１〜ＡＮの周波数多重について説明する。各ノード１〜Ｎ（１０３）のノード付加信号用送信器１１８は、たとえば、制御光生成部と、光合波器と、非線形光学媒質とを含む。制御光生成部は、搬送波の周波数とは異なる少し離れた周波数のサブキャリア周波数ｆjのサブキャリア変調信号である制御光を生成する。光合波器は、搬送波（光周波数ν0）と、制御光生成部により生成された制御光とを合波する。非線形光学媒質は、搬送波（搬送光）を制御光により相互に位相変調する。これにより、各ノード１〜Ｎ（１０３）では、搬送波に対して広帯域に周波数分割多重信号ν0±ｆjを多重する。
【００３９】
受信装置１０４は、波長に対して所定の分散量を有する波長分散媒質と、波長分散媒質を介して光受信する光信号を電気信号に変換するフォトディテクタ（ＰＤ）と、ＰＤが出力する電気信号に基づき、電気的に受信処理をおこなう多重信号受信部とを含む。多重信号受信部は、所望する変調信号のみ通過させるバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタ通過後の電気信号を位相同期させ検波する位相同期回路とを含む。
【００４０】
受信装置１０４は、たとえば、各ノード１〜Ｎ（１０３）のサブキャリア変調信号の周波数に対応して、波長分散量が異なる複数の波長分散媒質を有する。これにより、複数のノード１〜Ｎ（１０３）が送信するサブキャリア変調信号からデータ変調成分を抽出して受信可能となる。このように、受信装置１０４では、適度な分散を付加し、複数の多重信号が重畳された搬送光をフォトディテクタで一括受光した後、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により電気的に所望の変調周波数（ノード付加信号Ａ１〜ＡＮ）を切り出し検波することにより、強度変調信号として受信可能となる。
【００４１】
波長分散媒質としては、一般に市販されているものとして、通常の光ファイバ（ＳＭＦ）や分散補償ファイバ（ＤＣＦ）、分散量を制御したファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）、エタロンフィルタを利用したものがある。
【００４２】
また、受信装置１０４は、上述した波長分散媒質を用いる以外に、急峻な光フィルタにより搬送波の周波数を中心として片側波帯成分のみを抽出してもよい。
【００４３】
また、各ノード１〜Ｎ（１０３）を多重する信号は単一のサブキャリア変調信号に限らず、複数の互いに独立なサブキャリア変調信号を足し合わせた多重信号でもよい。
【００４４】
各ノード１〜Ｎ（１０３）における非線形光学媒質を用いた光相互変調としては、相互位相変調による光位相変調や光パラメトリック効果による光強度変調などを用いることができる。非線形光学媒質としては、光ファイバ、周期分極反転ニオブ酸リチウム、半導体光増幅器、シリコン細線導波路等の高屈折率差光導波路等を用いることができる。たとえば、光ファイバとしては、高非線形ファイバ（ＨＮＬＦ：Ｈｉｇｈ  ＮｏｎＬｉｎｅａｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ）をはじめ、コアにゲルマニウムやビスマス等をドープして非線形屈折率を高めたファイバや導波路構成、モードフィールドを小さくすることで光パワー密度を高めたファイバや導波路構成、カルコゲナイドガラスを用いたファイバや導波路構成、フォトニック結晶ファイバや導波路構成等を採用するようにしてもよい。
【００４５】
また、他の非線形光学媒質として、量子井戸構造の半導体光アンプ、量子ドット半導体光アンプ、シリコンフォトニクス型導波路等を用いることも可能である。さらに、他の非線形光学媒質として、三光波混合などの２次の非線形光学効果を発生させるデバイスを利用することもできる。この場合、これらのデバイスは、たとえば、擬似位相整合構造を有するＬｉＮｂＯ3導波路、ＧａＡｌＡｓ素子、あるいは２次非線形光学結晶等を用いることもできる。
【００４６】
上記の説明では、各ノード１〜Ｎ（１０３）における搬送波に対するノード付加信号Ａ１〜ＡＮの周波数多重について説明したが、送信装置１０２における搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）についても同様の構成により、搬送波に付加して各ノード１〜Ｎ（１０３）に送信できる。この際、搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）は、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮと異なる周波数を用いて多重すればよい。
【００４７】
（搬送波付加信号の時間多重の構成例）
図４は、搬送波付加信号を時間多重により送信するシステム構成例を示す図である。基本的に図２同様に光伝送路１０１が折り返し型とされ、データステーション２０１と複数のノード１〜Ｎ（１０３）を有している。図２と同様の構成には同一の符号を付してある。
【００４８】
データステーション２０１は、送信装置１０２と、受信装置１０４と、図示しない制御部２０２（図２参照）とを含む。送信装置１０２は、搬送波光源１１２と、搬送波付加信号用送信器１１３と、光ＦＤＭ多重部１１４とを含む。搬送波付加信号用送信器１１３は、発振器４０１と、乗算器４０２と、直接変調レーザ（ＤＭＬ：Ｄｉｒｅｃｔｌｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｌａｓｅｒ）４０３とを含む。発振器４０１は、所定周波数ｆ０に設定されている。乗算器４０２は、搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）と所定周波数ｆ０とを乗算して光ＦＤＭ多重部１１４に出力する。
【００４９】
光ＦＤＭ多重部１１４は、非線形光学媒質としてのたとえば光ファイバ４０４と、光ファイバ４０４の両端の一対のＷＤＭ−カプラ（ＣＰＬ）４０５ａ，４０５ｂと、を含む。所定周波数ｆ０の搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）は、ＷＤＭ−カプラ（ＣＰＬ）４０５ａにより、搬送波（周波数ν０）に重畳された後、光ファイバ４０４により搬送波（周波数ν０）と異なる周波数（図中Ｓ１）にコピーされる。この後、ＷＤＭ−カプラ（ＣＰＬ）４０５ｂにより、搬送波に重畳された制御光の成分（搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１））を分波（カット）する。これにより、データステーション２０１は、搬送波と異なる周波数の搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）を出力する。
【００５０】
そして、搬送波付加信号Ｓ１は、各ノード１〜Ｎ（１０３）毎に異なる情報とされ、図示のように、各ノード１〜Ｎ（１０３）別の情報１〜Ｎを時分割に送信する。
【００５１】
受信装置１０４は、ノード付加信号用受信器１１９を含む。このノード付加信号用受信器１１９は、光検出器（ＰＤ）４０６と、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４０７とを含む。光検出器４０６は、複数のノード付加信号Ａ１〜ＡＮが多重された搬送光を一括して受光し、ハイパスフィルタ４０７に出力する。ハイパスフィルタ４０７は、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮの周波数を電気的に切り出し検波し、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮを制御部２０２（図２参照）に出力する。
【００５２】
複数のノード１〜Ｎ（１０３）は、光カプラ１１５と、搬送波付加信号用受信器１１６と、光ＦＤＭ多重部１１７と、ノード付加信号用送信器１１８とを含む。光カプラ１１５は、光伝送路１０１上の光信号を搬送波付加信号用受信器１１６に分岐させる。搬送波付加信号用受信器１１６は、光検出器（ＰＤ）４１１と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４１２とを含む。光検出器４１１は、搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）を含む搬送光を受光し、ローパスフィルタ４１２に出力する。ローパスフィルタ４１２は、搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）の周波数を電気的に切り出し検波し、搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）を出力する。
【００５３】
そして、図示しない制御部は、搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）のうち、自ノード１０３宛の搬送波付加信号を抽出する。たとえば、ノード１（１０３）では、搬送波付加信号１だけを抽出し、ノード２（１０３）では、搬送波付加信号２だけを抽出する。これにより、ノード１（１０３）は、データステーション２０１が送信するノード１宛の情報を抽出することができるようになる。図示しない制御部は、上述したように、この搬送波付加信号１（Ｓ１）に基づいた制御をおこなうことができる。なお、搬送波付加信号１〜Ｎは、ノード１０３に対する制御情報に限らず、各ノード１〜Ｎ（１０３）に伝達する共通、あるいは個別のデータ等の情報とすることもできる。
【００５４】
また、各ノード１〜Ｎ（１０３）のノード付加信号用送信器１１８は、発振器４１３と、乗算器４１４と、直接変調レーザ（ＤＭＬ）４１５とを含む。発振器４１３は、所定周波数ｆ１に設定されている。この周波数ｆ１は、搬送波付加信号および他のノード（２〜Ｎ）１０３と異なる周波数に設定されている。ノード１（１０３）の乗算器４１４は、ノード付加信号Ａ１と所定周波数ｆ１とを乗算して光ＦＤＭ多重部１１７に出力する。
【００５５】
光ＦＤＭ多重部１１７は、非線形光学媒質としてのたとえば光ファイバ４１６と、光ファイバ４１６の両端の一対のＷＤＭ−カプラ（ＣＰＬ）４１７ａ，４１７ｂと、を含む。これにより、ノード１（１０３）は、搬送波と異なる周波数のノード付加信号Ａ１を出力する。同様に、ノード２〜Ｎ（１０３）についても、搬送波および他のノード１〜Ｎ（１０３）と異なる周波数のノード付加信号Ａ２〜ＡＮを出力する。
【００５６】
上記構成によれば、データステーション２０１が送信する時分割多重による各ノード１〜Ｎ（１０３）宛の情報（搬送波付加信号１〜Ｎ）を、それぞれのノード１〜Ｎ（１０３）が抽出できるようになる。これにより、データステーション２０１は、光伝送路１０１を介して各ノード１〜Ｎを（１０３）に制御情報を送出して遠隔制御したり、データを送出して各ノード１〜Ｎ（１０３）の制御部におけるデータ処理に用いることができるようになる。
【００５７】
また、データステーション２０１は、各ノード１〜Ｎ（１０３）が送信するノード付加信号Ａ１〜ＡＮを集中処理するため、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮの変化に対応した制御情報やデータを各ノード１〜Ｎ（１０３）に送信できる。これにより、データステーション２０１と光伝送路１０１により接続された各ノード１〜Ｎ（１０３）からなる全体システムを構成できる。そして、データステーション２０１は、各ノード１〜Ｎ（１０３）が送信する情報の変化に基づきフィードバックする形で各ノード１〜Ｎ（１０３）を制御したり情報送信できるようになる。
【００５８】
（搬送波付加信号およびノード付加信号のマルチキャリア変調の構成例）
図５は、搬送波付加信号およびノード付加信号をマルチキャリア変調により送信するシステム構成例を示す図である。図５では、マルチキャリア変調として、離散マルチトーン（ＤＭＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｍｕｌｔｉ  Ｔｏｎｅ）変調を例に説明する。
【００５９】
データステーション２０１の送信装置１０２は、ＤＭＴ変調部５０１と、ＤＡＣ５０２と、ＤＭＬ５０３とを含む。ＤＭＴ変調部５０１は、各ノード１〜Ｎに送信する複数の搬送波付加信号１〜ＮをＤＭＴ変調する。ＤＡＣ５０２は、ＤＭＴ変調部５０１のデジタル出力をアナログ変換する。ＤＭＬ４０３は、ＤＡＣ５０２の出力を光電変換する。これにより、送信装置１０２は、搬送波付加信号Ｓ１としてノードの数Ｎに対応し、それぞれ異なるサブキャリア周波数を有する搬送波付加信号（群）Ｓ１（Ｓ１−１，Ｓ１−２，…Ｓ１−Ｎ）を出力する。この搬送波付加信号Ｓ１のＤＣ成分を光ＦＤＭの搬送波に用いる。また、変調成分（搬送波付加信号Ｓ１）と搬送波（ＤＣ成分）との間には、所定のギャップ（周波数間隙）を設けておく。
【００６０】
データステーション２０１の受信装置１０４は、光検出器（ＰＤ）５０４と、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５０５と、ＡＤＣ５０６と、ＤＭＴ復調部５０７とを含む。光検出器５０４は、複数のノード付加信号Ａ１〜ＡＮが多重された搬送光を一括して受光し、ハイパスフィルタ５０５に出力する。ハイパスフィルタ５０５は、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮの周波数を電気的に切り出し、ＡＤＣ５０６によりアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＤＭＴ復調部５０７は、ＡＤＣ５０６の出力から、各ノード１〜Ｎ（１０３）が送信したノード付加信号Ａ１〜ＡＮを復調する。
【００６１】
複数のノード１〜Ｎ（１０３）は、光カプラ１１５と、搬送波付加信号用受信器１１６と、光ＦＤＭ多重部１１７と、ノード付加信号用送信器１１８とを含む。光カプラ１１５は、光伝送路１０１上の光信号を搬送波付加信号用受信器１１６に分岐させる。搬送波付加信号用受信器１１６は、光検出器（ＰＤ）５１１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５１２と、ＡＤＣ５１３と、ＤＭＴ復調部５１４とを含む。光検出器５１１は、搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）を含む搬送光を受光し、バンドパスフィルタ５１２に出力する。バンドパスフィルタ５１２は、搬送波付加信号１〜Ｎ（Ｓ１）のうち、自ノードの搬送波付加信号を抽出し、ＡＤＣ５１３に出力する。ＡＤＣ５１３はアナログ信号をデジタル変換してＤＭＴ復調部５１４に出力する。ＤＭＴ復調部５１４は、自ノード宛の搬送波付加信号１（Ｓ１）を復調する。なお、バンドパスフィルタはＡＤＣ５１３の後段に配置してもよい。
【００６２】
また、各ノード１〜Ｎ（１０３）のノード付加信号用送信器１１８は、発振器５１５と、ＤＭＴ変調部５１６と、ＤＡＣ５１７と、乗算器５１８と、直接変調レーザ（ＤＭＬ）５１９とを含む。ノード１（１０３）の発振器５１５は、所定周波数ｆ１に設定されている。この周波数ｆ１は、搬送波付加信号および他のノード（２〜Ｎ）１０３と異なる周波数に設定されている。
【００６３】
ノード１（１０３）のＤＭＴ変調部５１６は、入力されるノード付加信号Ａ１をＤＭＴ変調し、ＤＡＣ５１７によりデジタル信号をアナログ変換し、乗算器５１８に出力する。乗算器５１８は、ノード付加信号Ａ１と所定周波数ｆ１とを乗算して光ＦＤＭ多重部１１７に出力する。
【００６４】
光ＦＤＭ多重部１１７は、非線形光学媒質としてのたとえば光ファイバ５２１と、光ファイバ５２１の両端の一対のＷＤＭ−カプラ（ＣＰＬ）５２２ａ，５２２ｂと、を含む。これにより、ノード１（１０３）は、搬送波と異なる周波数のノード付加信号Ａ１を出力する。同様に、ノード２〜Ｎ（１０３）についても、搬送波および他のノード１〜Ｎ（１０３）と異なる周波数のノード付加信号Ａ２〜ＡＮを出力する。これら各ノード１〜Ｎ（１０３）からそれぞれ出力されるノード付加信号Ａ２〜ＡＮは、上記のデータステーション２０１の受信装置１０４によって受信される。
【００６５】
上述の説明では、搬送波付加信号１〜Ｎおよびノード付加信号Ａ１〜ＡＮをいずれもＤＭＴ変調する構成としたが、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮは、ＤＭＴ変調方式に限らず、他のマルチキャリア変調方式としてもよい。
【００６６】
（ＤＭＴ変調の信号生成について）
図６は、マルチキャリア変調による信号生成を示す説明図である。一対の送信器６０１から受信器６０２に信号送信する構成を記載してある。たとえば、送信器６０１は、搬送波付加信号１〜Ｎを送信する送信装置１０２に相当し、受信器６０２は、搬送波付加信号用受信器１１６に相当する。これに限らず、送信器６０１は、上述したノード付加信号Ａ１〜ＡＮを送信するノード付加信号用送信器１１８に適用し、受信器６０２は、ノード付加信号Ａ１〜ＡＮを受信する受信装置１０４に適用することもできる。
【００６７】
送信器６０１は、マッパー６１１と、ＩＦＦＴ６１２と、合成部６１３と、Ｅ／Ｏ変換部６１４とを含む。受信器６０２は、Ｏ／Ｅ変換部６２１と、分割部６２２と、ＦＦＴ６２３と、デマッパー６２４とを含む。Ｏ／Ｅ変換部６２１は、図５のＰＤ５１１に相当する。送信器６０１では、各サブキャリア毎のＳ／Ｎ比等の伝送特性に応じたビット数をマッパー６１１で割り当てることができる。たとえば、図表６３０に示すように、周波数軸上にそれぞれ異なるサブキャリア（ノード付加信号Ａ１〜ＡＮの例）を割り当てたとき、図表６３１に示すように、サブキャリア番号別にたとえば伝送容量が異なる。これに対応して、伝送特性の許容範囲内でサブキャリア番号別に伝送容量を異ならせる割り当てをおこなう。これにより、Ｓ／Ｎ比が良好なサブキャリアの多値度を増大できるとともに、周波数利用効率を向上できるようになる。また、任意の周波数にサブキャリアを設定することもできるようになる。
【００６８】
以上説明した実施の形態によれば、光ＦＤＭ伝送システムにより、光伝送路の複数のノードがノード付加信号情報を送出し、受信装置で一括受信できるようになる。複数のノードでは、それぞれ異なるサブキャリア周波数のサブキャリア変調信号を搬送波に重畳する。そして、上述した実施の形態では、送信装置が共通あるいは個別の搬送波付加信号を搬送波に重畳して光伝送路を介して各ノードに送出する。これにより、各ノードでは、光伝送路を介して送信装置が送信した搬送波付加信号を受信することができ、各ノードは単に情報を送出するだけではなく、外部から情報を取り込むことができるようになる。
【００６９】
また、上述した実施の形態では、搬送波付加信号を搬送波の周波数近傍に設定したが、これに限らない。搬送波付加信号は、ノード付加信号と周波数が重ならなければよく、搬送波の周波数近傍に限らず、たとえば、ノード付加信号間の周波数に設定してもよい。搬送波付加信号としてたとえば、制御信号を各ノードに送出する構成とした場合、各ノードが送信するデータ等のノード付加信号に比して搬送波付加信号はデータ量が少ない。このような場合、ノード付加信号間の周波数に搬送波付加信号を設定してもよい。
【００７０】
上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００７１】
（付記１）光伝送路上の複数のノードがそれぞれ異なる周波数を用いて搬送波に周波数多重して前記光伝送路の光信号受信装置に情報伝送する光周波数分割多重伝送システムに設けられ、前記搬送波を出力する光信号送信装置において、
複数の前記ノードに伝達する情報が入力され、複数の前記ノードが用いる周波数と重ならない周波数を用いて送信する送信部と、
前記送信部の出力を前記搬送波に周波数多重化して前記光伝送路に送出する多重部と、
を有することを特徴とする光信号送信装置。
【００７２】
（付記２）前記送信部は、
複数の前記ノードに伝達する情報をマルチキャリア変調により前記搬送波に周波数多重化し、当該多重化した情報の周波数と、前記搬送波の周波数との間に所定の周波数間隙を設けることを特徴とする付記１に記載の光信号送信装置。
【００７３】
（付記３）前記送信部は、複数の前記ノードに共通の情報、あるいは前記ノード別の個別の情報を送信することを特徴とする付記１または２に記載の光信号送信装置。
【００７４】
（付記４）前記送信部は、複数の前記ノードに個別の情報を各ノード毎に時分割して送信することを特徴とする付記３に記載の光信号送信装置。
【００７５】
（付記５）搬送波を光伝送路に出力する光信号送信装置と、前記光伝送路上に複数設けられ、それぞれ異なる周波数を用いて前記搬送波に周波数多重して情報を送出する複数のノードと、前記光伝送路を介して複数の前記ノードから送出された情報を受信する光信号受信装置とを有する光周波数分割多重伝送システムにおいて、
前記光信号送信装置は、複数の前記ノードに伝達する情報が入力され、複数の前記ノードが用いる周波数と重ならない周波数を用いて送信する送信部と、
前記送信部の出力を前記搬送波に周波数多重化して前記光伝送路に送出する多重部と、
を有することを特徴とする光周波数分割多重伝送システム。
【００７６】
（付記６）複数の前記ノードは、
自ノード宛の情報を抽出するカプラと、情報を受信する受信部とを有することを特徴とする付記５に記載の光周波数分割多重伝送システム。
【００７７】
（付記７）前記光信号送信装置と前記光信号受信装置が近傍に配置され、
前記光伝送路は、前記光信号送信装置を起点として複数の前記ノードを経由して前記光信号受信装置を終点とする折り返し型とされ、
前記光信号受信装置により受信した複数の前記ノードが送出する情報に基づき、前記光信号送信装置から複数の前記ノードに伝達する情報を生成する制御部を有することを特徴とする付記５または６に記載の光周波数分割多重伝送システム。
【００７８】
（付記８）前記制御部は、
複数の前記ノードが送出する情報に基づき、前記ノードを制御する制御情報を生成することを特徴とする付記７に記載の光周波数分割多重伝送システム。
【００７９】
（付記９）前記光信号送信装置および前記ノードは、
マルチキャリア変調により送出する情報を、サブキャリアの伝送特性に応じたビット数を割り当てることを特徴とする付記５〜８のいずれか一つに記載の光周波数分割多重伝送システム。
【００８０】
（付記１０）前記光信号送信装置は、
離散マルチトーン変調方式により、前記各ノードに伝達する情報を送信することを特徴とする付記９に記載の光周波数分割多重伝送システム。
【００８１】
（付記１１）搬送波を光伝送路に出力する光信号送信装置と、前記光伝送路上に複数設けられ、それぞれ異なる周波数を用いて前記搬送波に周波数多重して情報を送出する複数のノードと、前記光伝送路を介して複数の前記ノードから送出された情報を受信する光信号受信装置とを有する光周波数分割多重伝送システムの光信号通信方法において、
前記光信号送信装置は、
複数の前記ノードに伝達する情報が入力され、複数の前記ノードが用いる周波数と重ならない周波数を用いて送信部から送信する送信工程と、
多重部により前記送信部の出力を前記搬送波に周波数多重化して前記光伝送路に送出する多重化工程と、
を含むことを特徴とする光信号通信方法。
【符号の説明】
【００８２】
１００  光周波数分割多重（光ＦＤＭ）伝送システム
１０１  光伝送路
１０２  光信号送信装置
１０３  ノード
１０４  光信号受信装置
１１２  搬送波光源
１１３  搬送波付加信号用送信器
１１４  光ＦＤＭ多重部
１１５  光カプラ
１１６  搬送波付加信号用受信器
１１７  光ＦＤＭ多重部
１１８  ノード付加信号用送信器
１１９  ノード付加信号用受信器
２０１  データステーション
２０２  制御部
【図１】
2014078777.tif 000003
【図２】
2014078777.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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