(57)【要約】【課題】光通信システムに応じた変調方式を決定する技術を提供する。【解決手段】光通信システムで使用する変調方式の決定装置は、前記光通信システムの周波数応答特性を模擬するフィルタ手段を使用して、目標伝送速度及び目標誤り率となる、複数の変調方式それぞれの信号対雑音比を判定する判定手段と、前記信号対雑音比が所定値以下である候補変調方式から１つの変調方式を選択する選択手段と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信システムで使用する変調方式の決定装置であって、
前記光通信システムの周波数応答特性を模擬するフィルタ手段を使用して、目標伝送速度及び目標誤り率となる、複数の変調方式それぞれの信号対雑音比を判定する判定手段と、
前記信号対雑音比が所定値以下である候補変調方式から１つの変調方式を選択する選択手段と、
を備えていることを特徴とする決定装置。
【請求項２】
前記選択手段は、前記候補変調方式の周波数利用効率を求め、前記候補変調方式の前記周波数利用効率及び前記信号対雑音比に基づき、前記候補変調方式から１つの変調方式を選択することを特徴とする請求項１に記載の決定装置。
【請求項３】
前記選択手段は、信号対雑音比と周波数利用効率の上限値との関係と、前記候補変調方式の前記周波数利用効率及び前記信号対雑音比とを比較することで、前記候補変調方式から１つの変調方式を選択することを特徴とする請求項２に記載の決定装置。
【請求項４】
前記選択手段は、信号対雑音比と周波数利用効率の上限値との関係を示すグラフまで、前記候補変調方式の前記周波数利用効率及び前記信号対雑音比を示す座標から法線を引き、当該法線の最も短い座標に対応する前記候補変調方式を選択することを特徴とする請求項３に記載の決定装置。
【請求項５】
前記光通信システムの周波数応答特性を前記光通信システムの光受信機から取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の決定装置。
【請求項６】
光送信機と、
光受信機と、
前記光送信機と前記光受信機とを接続する第１光伝送路と、
前記光送信機と前記光受信機とを接続する第２光伝送路と、
を有するシステムであって、
前記光送信機及び前記光受信機は、請求項１から５のいずれか１項に記載された決定装置が前記第１光伝送路に対して決定した第１変調方式と、前記第２光伝送路に対して決定した第２変調方式と、を示す情報を有し、
前記光送信機と前記光受信機とは、前記第１光伝送路が正常であると、前記第１光伝送路を介して前記第１変調方式に従う変調光で通信し、前記第１光伝送路に障害が発生し、かつ、前記第２光伝送路が正常であると、前記第２光伝送路を介して前記第２変調方式に従う変調光で通信する、ことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムの変調方式の決定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シャノンリミットに近づけるための様々な変調方式が提案されている。特許文献１は、２次元平面に配置される信号点を多次元空間に拡張した多次元変調方式を開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｓ．Ｉｓｈｉｍｕｒａ，ｅｔ．ａｌ．，"Ｍｕｌｔｉ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｉｍｉｎｇ  ａｔ  ｂｏｔｈ  ｈｉｇｈ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ａｎｄ  ｈｉｇｈ  ｐｏｗｅｒ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ"，ＯＦＣ２０１４，Ｍ３Ａ．２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の様にさまざまな変調方式が提案されているが光通信システムに応じて所定の伝送速度を達成するために最適な変調方式は異なる。
【０００５】
本発明は、光通信システムに応じた変調方式を決定する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によると、光通信システムで使用する変調方式の決定装置は、前記光通信システムの周波数応答特性を模擬するフィルタ手段を使用して、目標伝送速度及び目標誤り率となる、複数の変調方式それぞれの信号対雑音比を判定する判定手段と、前記信号対雑音比が所定値以下である候補変調方式から１つの変調方式を選択する選択手段と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、光通信システムに応じた変調方式を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による決定装置の構成図。
【図２】一実施形態による模擬部の構成図。
【図３】一実施形態による信号対雑音比と誤り率との関係を示す図。
【図４】一実施形態による信号対雑音比と周波数効率との関係を示す図。
【図５】一実施形態による光通信システムの構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【００１０】
図１は、本実施形態による変調方式の決定装置の構成図である。変調方式の決定装置は、光通信システムで使用する変調方式を決定するものである。保持部１０は、候補とする複数の変調方式を保持している。変調方式は、複素平面において１つ以上のビットを表す座標の数と、各座標の座標位置と、次元と、により区別される。さらに、本実施形態では、目標伝送速度が決まっているため、変調方式と目標伝送速度により、変調方式毎にシンボル速度（ボーレート）が一意に決まる。したがって、本実施形態において、変調方式は、複素平面においてビットを表す座標の数、各座標の座標位置と、次元と、シンボル速度と、により特定される。保持部１０は、保持している変調方式から１つの変調方式を選択し、選択した変調方式を模擬部２０に通知する。模擬部２０は、保持部１０から通知された変調方式でのシミュレーションを行って、当該変調方式の信号対雑音比（ＳＮＲ）と誤り率（ＢＥＲ：ビットエラーレート）との関係を求める。模擬部２０は、保持部１０が保持している総ての変調方式についてシミュレーションを行うことで、変調方式それぞれについて、ＳＮＲとＢＥＲとの関係を求める。図３は、２つの変調方式のＳＮＲとＢＥＲとの関係を示している。
【００１１】
図２は、模擬部２０の構成図である。なお、フィルタ部２３は、変調方式決定対象の光通信システムの周波数応答特性と同じ周波数応答特性となる様に構成しておく。ここで、光通信システムの周波数応答特性は、光送信機における光変調器から光受信機の光復調部までの周波数応答特性である。この周波数応答特性は、例えば、光送信機に使用されている光変調器、光受信機に使用されている光復調器、光変調器から光復調器の間にある光増幅器等の光学部品の特性により計算で求める。ＢＥＲ測定部２１は、所定の疑似ランダムビット列のデータを出力する。変調部２２は、ＢＥＲ測定部２１が出力するデータに基づき、保持部１０から通知された変調方式に従う信号を生成して出力する様に構成される。この信号は、フィルタ部２３で変調方式決定対象の光通信システムの周波数応答特性に基づきフィルタ処理される。ＳＮＲ調整部２４は、設定部２６からの指示に基づき復調部２５が受信する信号のＳＮＲが、設定部２６から指示されたＳＮＲとなる様にフィルタ部２３が出力する信号に雑音を付加する。復調部２５は、ＳＮＲ調整部２４が出力する信号を、保持部１０から通知された変調方式に従い復調し、復調結果をＢＥＲ測定部２１に出力する。ＢＥＲ測定部２１は、変調部２２に出力したデータと、復調部２５から受信する復調結果とに基づき、ＢＥＲを判定して設定部２６に出力する。これにより、あるＳＮＲに対するＢＥＲが判定される。設定部２６は、ＢＥＲ測定部２１からＢＥＲを受信すると、ＳＮＲ調整部２４に通知するＳＮＲを変更する。この様に、ＳＮＲ毎のＢＥＲを判定することで、設定部２６は、保持部１０から通知された変調方式のＳＮＲとＢＥＲの関係を取得する。そして、設定部２６は保持部１０から通知された変調方式のＳＮＲとＢＥＲとの関係を特性判定部３０に出力する。なお、模擬部２０は、変調方式決定対象の光通信システムを模擬するものであり、例えば、所定のプログラムを実行するプロセッサによる実現することができる。つまり、変調部２２や復調部２５は、変調方式決定対象の光通信システムに実際に用いられる光変調器や光復調器を使用する必要はない。
【００１２】
特性判定部３０には、ＢＥＲの目標値が設定されている。例えば、図３の点線は、目標ＢＥＲを示している。図３より、変調方式５０では、目標ＢＥＲとなるＳＮＲはでＡ（ｄＢ）であり、変調方式５１では、目標ＢＥＲとなるＳＮＲはＢ（ｄＢ）である。特性判定部３０は、各変調方式について、目標ＢＥＲとなるＳＮＲと周波数効率（ＳＥ）との関係を判定する。ＳＥとは、変調方式により決まる信号の占有帯域及び次元数でビットレートを除した値である。図４は、４つの変調方式について、目標ＢＥＲとなるＳＮＲとＳＥとの値を、それぞれ座標６１〜６４として示している。また、図４には、シャノンリミット６０も示している。シャノンリミット６０は、各ＳＮＲにおけるＳＥの限界値である。なお、図４のＣ（ｄＢ）は、変調方式決定対象の光伝送システムの光受信機での設計ＳＮＲ値である。特性判定部３０は、目標ＢＥＲとなるＳＮＲが設計ＳＮＲ値であるＣ（ｄＢ）より高い変調方式を除外し、目標ＢＥＲとなるＳＮＲが設計ＳＮＲ値であるＣ（ｄＢ）以下である変調方式を候補変調方式とする。そして、特性判定部３０は、候補変調方式について、ＳＮＲとＳＥとの関係を判定する。
【００１３】
特性判定部３０は、図４に示す様に、各変調方式に対応する座標６１〜６４からシャノンリミット６０に法線を引き、シャノンリミット６０上の座標６５〜６８をそれぞれ求める。そして、特性判定部３０は、座標６１と座標６５を結ぶ法線の長さ、座標６２と座標６６を結ぶ法線の長さ、座標６３と座標６７を結ぶ法線の長さ、座標６４と座標６８を結ぶ法線の長さをそれぞれ求める。最後に、特性判定部３０は、座標６１〜６４の内、シャノンリミット６０までの法線の長さが最も短い座標に対応する変調方式を、決定対象の光通信システムの変調方式として出力する。例えば、図４では、座標６２に対する変調方式が、決定対象の光通信システムの変調方式として出力される。
【００１４】
ここで、法線の長さが最も短い変調方式に決定する理由について説明する。例えば、座標６４に対応する変調方式は、最も低いＳＮＲで、目標ＢＥＲを達成することができるが、ＳＥは、４つの変調方式の中で最も低い。一方、座標６１に対応する変調方式は、４つの変調方式の中で最もＳＥが高いが、目標ＢＥＲを達成するために必要なＳＮＲが最も高い。つまり、決定対象の光通信システムの設計ＳＮＲ値に対するマージン（雑音マージン）が最も小さく、雑音に弱くなる。本実施形態では、雑音マージンとＳＥとの両方を考慮し、よって、法線の長さが最も短い変調方式を選択する。この構成により、雑音マージン及びＳＥの両方を考慮した最適な変調方式を選択することができる。さらに、変調方式で決まるＳＮＲとＢＥＲの理論値ではなく、決定対象の光通信システムの周波数応答特性を考慮して変調方式を選択する。即ち周波数応答特性により生じる信号波形の劣化が各変調方式毎に一意に決まるシンボル速度に依存して異なることを反映することにより、実際の光通信システムに適した変調方式を選択することができる。
【００１５】
図５は、決定装置が決定した変調方式を使用する光通信システムを示している。図５において、光送信機と光受信機とを結ぶ光伝送路７１は、現用伝送路であり、光伝送路７２は、予備伝送路である。なお、図示する様に、光送信機の光変調器及び光受信機の光復調器は、光伝送路７１及び光伝送路７２で共用する。つまり、光変調器は、通常時、光伝送路７１に変調光を送信し、光伝送路７２には光信号は送信されない。そして、光復調器は、通常時、光伝送路７１から変調光を受信して復調する。また、障害が発生すると、光変調器は、光伝送路７１への送信を停止して光伝送路７２に変調光を送信し、光復調器は、光伝送路７２から変調光を受信して復調する。また、光変調器及び光復調器は、それぞれ、図示しない制御部から指示される変調方式に従い変調及び復調を行うことができる様に構成される。
【００１６】
光送信機及び光受信機の制御部は、それぞれ、決定装置が決定した光伝送路７１で使用する変調方式と、光伝送路７２で使用する変調方式と、を保持している。通常時、光送信機の制御部は、光変調器に光伝送路７１で使用する変調方式を通知し、光受信機の制御部は、光復調器に光伝送路７１で使用する変調方式を通知する。そして、光伝送路７１の障害を検出すると、光送信機の制御部は、光変調器に光伝送路７２で使用する変調方式を通知し、光受信機の制御部は、光復調器に光伝送路７２で使用する変調方式を通知する。なお、光変調器が送信する変調光を光伝送路７１又は光伝送路７２に振り分ける光スイッチや、光伝送路７１及び光伝送路７２のいずれかからの変調光を光復調器に出力する光スイッチは図５から省略しているが、これら光スイッチも制御部が制御する。また、光伝送路７１の障害の検出等は任意の方法を使用できる。
【００１７】
なお、本発明による決定装置は、例えば、光受信機に組み込むことができる。光受信機は、復調の際の等化処理で光通信システムの周波数応答特性を推定する。したがって、この周波数応答特性を利用して図２で説明したシミュレーションを行って各光伝送路に最適な変調方式を決定することができる。この決定した変調方式は、例えば、図示しないネットワークの管理装置を介して光送信機に通知される。
【００１８】
また、本実施形態において、模擬部２０は、各変調方式についてＳＮＲを変化させながら、ＢＥＲを求めていた。しかしながら、目標ＢＥＲがあらかじめ決まっているため、目標ＢＥＲとするためのＳＮＲを求めればよく、ある変調方式について、目標ＢＥＲとするＳＮＲが判定されると、当該変調方式に対する処理を終了し、次の変調方式に対する処理を開始する構成とすることもできる。
【００１９】
なお、本発明による決定装置は、コンピュータを上記決定装置として動作させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。
【符号の説明】
【００２０】
２３：フィルタ部、２０：模擬部、３０：特性判定部
【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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