(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアル信号として入力された送信信号をパラレル信号に展開し、このパラレル信号に展開された送信信号をそれぞれ異なる波長の光信号としてパラレル伝送を行う送信器と、
この送信器からパラレル伝送された異なる波長の光信号の一部または全部をシリアル信号に結合する複数の受信器と
を備え、
伝送用波長として２以上の波長が割り当てられた受信器が存在し、２以上の波長が割り当てられた受信器の波長の少なくとも１つは、他の２以上の波長が割り当てられた受信器の割り当て波長と異なり、
前記送信器は、前記パラレル信号に展開した送信信号を受信器ごとに割り当てられた波長の光信号に変換して送出し、
前記受信器は、自装置に割り当てられた波長の光信号を受信してシリアル信号に変換し、変換されたシリアル信号の信号列が不完全なものを自装置宛てではないとして廃棄する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記送信器は、宛先受信器ごとの識別子として特定のビット列を送信信号列に挿入した後パラレル信号に変換し、
前記受信器は、復調した受信信号の信号列中に自装置宛ての識別子のビット列が不足する信号列を廃棄する
請求項１記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記送信器におけるパラレル信号の展開パターンと前記受信器におけるシリアル信号の結合パターンとをそれぞれ変更するパターン変更手段を備えた請求項１または２記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記パターン変更手段は、予め定められたスケジュールに基づいて、前記送信器におけるパラレル信号の展開パターンと前記受信器におけるシリアル信号の結合パターンとをそれぞれ変更する手段を備えた請求項３記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記パターン変更手段は、波長の利用状況を観測し、この観測結果に基づいて、前記送信器におけるパラレル信号の展開パターンと前記受信器におけるシリアル信号の結合パターンとをそれぞれ変更する手段を備えた請求項３記載の光伝送システム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の光伝送システムに適用される送信器。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の光伝送システムに適用される受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重を用いて、複数の送信先へ送信を行う多重化光伝送技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の送信先が存在する光伝送システムにおいては、何らかの方法を用いて多重化を行う必要があり、同一波長を用いて時間的な多重化を行う時分割多重方式（例えば、非特許文献１参照）、または、送信先毎あるいはサービス毎に別の波長を割当てる波長分割多重方式（例えば、特許文献１または２参照）が用いられる。
【０００３】
時分割多重方式を図１２に示す。図１２は送信器Ｔ１、Ｔ２と受信器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の間を光ファイバと光合波器と光分波器とで接続した例を示しており、信号列Ｓ１、Ｓ４がＲ１宛、信号列Ｓ２、Ｓ５がＲ２宛、信号列Ｓ３、Ｓ６がＲ３宛と信号列内に記載されているとする。
【０００４】
図１２において、送信器Ｔ１とＴ２とでは入力された信号列Ｓ１〜Ｓ６が衝突しないように送信器内部の時間調整回路でそれぞれ送信時間をずらしてから単一波長で出力し、受信装置Ｒ１では自分宛であると信号列内に記載された信号列のみを取り出し、それ以外は廃棄する方式である。
【０００５】
また、波長分割多重方式で送信先を多重する方式を図１３に示す。図１３は送信器Ｔ１から３つの受信器Ｒ１〜Ｒ３へと送信を行う例で、受信器Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれλ１〜λ３の波長が割当てられているとする。送信器Ｔ１へ入力された複数の受信器Ｒ１〜Ｒ３宛の信号を含んだ信号列Ｓ０は、受信器Ｒ１〜Ｒ３毎に信号列Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１へと分離された後それぞれ波長λ１〜λ３の光を変調するのに用いられ、光信号列Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２として出力される。
【０００６】
そして光波長スプリッタで受信器Ｒ１〜Ｒ３毎の波長に分離し、受信器Ｒ１〜Ｒ３では自分宛として設定されている波長の信号のみを光電気変換して出力する方式である。
【０００７】
サービスを多重する方式は、送信器では、信号列に乗せられているサービス毎の信号をそれぞれ別の波長の光源への変調信号とし、受信器では、所望のサービスに設定されている波長の信号のみを取り出す方式である。
【０００８】
【非特許文献１】三鬼  準基、青柳  愼一、上田  裕巳、渡辺  隆市、“パッシブダブルスター光アクセスシステムにおけるシェアドアクセス方式の提案”、信学論（Ｂ）、Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｂ、Ｎｏ．９，ｐｐ．１５７８−１５８６，Ｓｅｐ．２００１
【特許文献１】特開２００２−２１７８３７号公報
【特許文献２】特開２００１−３３３０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光伝送システムに求められる特性としては、大容量化や低価格化、柔軟性といったものが挙げられる。これに当てはめて考えると、時分割多重方式は１波長へ全ての信号を乗せることから光学部品点数が少なくなり低価格化が見込めるものの、１波長で全てを伝送させるため、大容量化を行うには受信感度の高いフォトディテクタや変調上限周波数の高いレーザ、あるいは外部変調器といった高価な部品が必要となる。また、単一の信号列であるため、送信先やサービス毎に異なる伝送レートや変調方式を用いることが困難である。
【００１０】
また、波長分割多重方式では、送信先やサービス毎に異なる波長を用いるため全体の伝送容量は１波長あたりの伝送容量と波長数との積となり、全体の大容量化が容易である。また、各送信先や各サービスへ異なる伝送レートや変調方式が適用可能である。
【００１１】
しかし多重化を行う対象の送信先やサービスの数が増えると使用波長数が増え、波長精度や波長幅等の特性の良い高価な光学部品が多数必要となることや、受信器にそれぞれ特性の異なる光学部品が必要となることから受信器の製造コストや管理コストがどうしても大きくなるため、低価格化が困難である。
【００１２】
本発明は、光伝送システムにおける大容量化を容易とし、かつ低価格化を見込める柔軟な光伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、シリアル信号として入力された送信信号をパラレル信号に展開し、このパラレル信号に展開された送信信号をそれぞれ異なる波長の光信号としてパラレル伝送を行う送信器と、この送信器からパラレル伝送された異なる波長の光信号の一部または全部をシリアル信号に結合する受信器とを備えた光伝送システムである。
【００１４】
従来の波長分割多重方式では、一つの波長毎に一つの送信先（受信器）を割当てていたが、本発明の光伝送システムにおける波長分割多重方式では、送信先に関わりなく、パラレル信号に展開された複数の信号列のうちの一つの信号列を一つの波長に割当てることを特徴とする。
【００１５】
これにより、一つの波長が一つの送信先あるいはサービスに固定的に割当てられていた従来の波長分割多重方式とは異なり、波長の利用形態を柔軟に変更することが可能となる。したがって、波長の利用形態を工夫することによって、例えば、送信先数よりも少ない波長数によって、波長分割多重を行うことができる。よって、波長リソースの有効利用を図ることができる。あるいは、一つの送信先が複数波長を利用し、大容量伝送を行うこともできる。
【００１６】
このように、その時々の波長の利用状況に合せて波長の利用形態を柔軟に変更することにより、本発明の目的である「光伝送システムにおける大容量化を容易とし、かつ低価格化を見込める柔軟な光伝送システム」を実現することができる。
【００１７】
このような波長の柔軟な利用形態の変更を実現するために、前記送信器におけるパラレル信号の展開パターンと前記受信器におけるシリアル信号の結合パターンとをそれぞれ変更するパターン変更手段を備えることが望ましい。
【００１８】
さらに、このパターン変更手段は、予め定められたスケジュールに基づいて、前記送信器におけるパラレル信号の展開パターンと前記受信器におけるシリアル信号の結合パターンとをそれぞれ変更する手段を備えることにすれば、波長の利用スケジュールが予めわかっている状況下、あるいは、波長の利用状況が予測可能な状況下において、その時々で最も波長を有効利用できるような波長の利用形態を予め設定することにより、自動的に、波長を有効利用できる環境を構築することができる。
【００１９】
あるいは、前記パターン変更手段は、波長の利用状況を観測し、この観測結果に基づいて、前記送信器におけるパラレル信号の展開パターンと前記受信器におけるシリアル信号の結合パターンとをそれぞれ変更する手段を備えることにすれば、その時々で伝送容量に余裕のある波長を探し出し、その時々で最も波長を有効利用できるような波長の利用形態を、自動的に設定することができる。
【００２０】
また、本発明の光伝送システムに適応される送信器または受信器を本発明の他の観点として観ることもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光伝送システムにおける大容量化を容易とし、かつ低価格化を見込める柔軟な光伝送システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の光伝送システムの実施形態を図１ないし図３を参照して説明する。図１に、本発明の光伝送システムの実施形態を示す。図１において、送信器Ｔ１〜Ｔｍは、各送信先への信号が多重された入力信号列Ｓ１０〜Ｓｍ０に対して、送信先やサービス毎に異なる波長の組み合わせで多重された光信号を出力する。この送信器の構成は基本的に同一であるため、代表的な構成を図２に示す。
【００２３】
送信器はシリアル／パラレル変換器１、電気光変換器２、光合波器３により構成されており、複数の送信先への信号が含まれた入力信号列Ｓ００が入力されると、シリアル／パラレル変換器１で送信先毎に定義された１つまたは複数のポートへビット単位のシリアル／パラレル変換が行われ、ｉ本の信号列となる。その後、このｉ本の信号列は、それぞれ電気光変換器２により別々の波長λ１〜λｉの光への変調に用いられた後、光合波器３により全ての波長の光信号がまとめられ、出力光信号列Ｓ０１となる。
【００２４】
送信器Ｔ１〜Ｔｍから出力された光信号列Ｓ０１は、光伝送路５を通り受信器Ｒ１〜Ｒｎへと入力される。各受信器Ｒ１〜Ｒｎでは自らに割当てられた１つまたは複数の波長から元の信号列を再構築し出力する。代表的な受信器の構成を図３に示す。
【００２５】
受信器へ入力された複数の波長からなる信号列Ｓ０１は、まず、光波長スプリッタ６により各波長へと分離され、光電気変換器７によりｉ本の電気信号へと変換される。このｉ本の信号列は異なる波長を通じて伝送されたため、光伝送路５の波長分散の影響で、図４に示すような時間ずれが生じている。これをスキューと呼ぶが、ビット単位のパラレル／シリアル変換を行う場合には、スキューを補償しなければ正しい信号列が得られない。
【００２６】
よって、受信器へ入力された信号列は、光電変換が行われた後の電子回路もしくは光電変換が行われる前の光回路でスキューの補償が行われた状態で、パラレル／シリアル変換器９へと入力される。パラレル／シリアル変換器９では、それぞれの受信器またはサービスで割当てられた波長を取り出し、ビット単位のパラレル／シリアル変換を行って信号列Ｓ０２１〜Ｓ０２ｊを出力する。図３の例では、光電気変換器７とパラレル／シリアル変換器９との間のスキュー補償回路８によってスキュー補償を行っている。
【００２７】
（第一実施例）
本発明の第一実施例として送信先多重の例を図５に示す。図５では１対多の構成をとっており、送信器Ｔ１は図２と同じ構造の送信器、受信器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は図３と同じ構造の受信器とし、送受信器の間は光伝送路５としての光ファイバと光分波器１０とにより接続されている。このとき、受信器Ｒ１宛の信号は波長λ１、λ２を、受信器Ｒ２宛の信号は波長λ２、λ３を、受信器Ｒ３宛の信号はλ１、λ３をそれぞれ用いると定義されているとする。
【００２８】
ここで送信器Ｔ１へ入力された信号列Ｓ１０が受信器Ｒ１宛、信号列Ｓ２０が受信器Ｒ２宛、信号列Ｓ３０が受信器Ｒ３宛の信号列だとすると、図６に示すように信号列Ｓ１０は信号列Ｓ１１とＳ１２に、信号列Ｓ２０は信号列Ｓ２１とＳ２２に、信号列Ｓ３０は信号列Ｓ３１とＳ３２にそれぞれビット単位のシリアル／パラレル変換が行われ、電気光変換器２により信号列Ｓ１１とＳ３１とは波長λ１の、信号列Ｓ１２とＳ２１とは波長λ２の、信号列Ｓ２２とＳ３２は波長λ３の光の変調に用いられて出力される。
【００２９】
送信器Ｔ１より出力された信号は光伝送路５を通り、光分波器１０で分岐された後、受信器Ｒ１〜Ｒ３へと入力される。
【００３０】
受信器Ｒ１では、入力された光信号λ１〜λ３を光波長スプリッタ６により各波長へ分離し、図７に示すように、それぞれ電気光変換とスキュー補償を行った後、波長λ１およびλ２から入力された信号列、つまり信号列Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ３１のみに対してビット単位のパラレル／シリアル変換が行われ、信号列Ｓ１３、Ｓ２３、Ｓ３３が生成される。
【００３１】
このとき信号列Ｓ１１およびＳ１２から作られる信号列Ｓ１０は元の信号列Ｓ１０を復元できるが、信号列Ｓ２３やＳ３３は元の信号列である信号列Ｓ２０やＳ３０のうち半分しか使われておらず、不完全な信号列となる。受信器Ｒ１では、不完全な信号列は廃棄することにより、他の受信器Ｒ２、Ｒ３宛の信号列Ｓ２３、Ｓ３３と自受信器Ｒ１宛の信号列Ｓ１１、Ｓ１２とを区別して抽出することができる。
【００３２】
このように不完全な信号列を識別し易くするために、例えば、送信器入力時点で識別子として特定のビット列を信号列の内部に設定しておき、その後、シリアル／パラレル変換を行い送信することで、受信側で自分に割当てられた波長についてのみパラレル／シリアル変換を行った結果、自分宛の信号列以外は識別子のビット列に過不足が生じるため、過不足が生じた信号列を廃棄することで自分宛の信号列のみを取り出せる。このような手法を用いることで、受信器Ｒ１では出力としてビット列に過不足のない自分宛の信号列Ｓ１３のみが得られる。
【００３３】
受信器Ｒ１と同様にして、受信器Ｒ２およびＲ３でも自分宛の信号列以外は不完全な信号列となることから廃棄され、それぞれ信号列Ｓ２３とＳ３３とが得られる。
【００３４】
ここで受信器と割当波長との対応関係を図８に一覧表として示した。図５〜図７で例示した受信器Ｒ１〜Ｒ３に対する波長の割当ての他に、例えば、受信器Ｒ４には波長λ１、受信器Ｒ５には波長λ２、受信器Ｒ６には波長λ３、受信器Ｒ７には波長λ１〜λ３というような波長の割当てが可能である。
【００３５】
これによれば、３つの波長λ１〜λ３を用いて７台の受信器Ｒ１〜Ｒ７に対する信号伝送が可能となることがわかる。これにより、従来技術では、３つの波長λ１〜λ３に対しては３つの送信先しか割当て出来なかったので、これと比較して波長リソースを有効利用できることがわかる。
【００３６】
また、図８における受信器Ｒ７の例のように、１台の受信器Ｒ７が３つの波長を利用することも可能であり、これによれば、大容量の伝送が可能となる。
【００３７】
このように本発明の光伝送システムでは、波長の利用形態を柔軟に変更することにより、本発明の目的である「光伝送システムにおける大容量化を容易とし、かつ低価格化を見込める柔軟な光伝送システム」を実現することができる。
【００３８】
（第二実施例）
第二実施例を図９を参照して説明する。第二実施例はサービス多重の例である。第二実施例が第一実施例と異なる点は、受信器Ｒ１〜Ｒ３において、パラレル／シリアル変換器９の出力ポートが１つではなく複数である点である。
【００３９】
これらの出力ポートは、それぞれ波長λ１およびλ２を通して伝送してきた信号列Ｓ１１、Ｓ１２がパラレル／シリアル変換により過不足なく信号列Ｓ１３として復元される出力ポート、波長λ２およびλ３を通して伝送してきた信号列Ｓ２１、Ｓ２２が過不足なく信号列Ｓ２３として復元される出力ポート、波長λ１およびλ３を通して伝送してきた信号列Ｓ３１、Ｓ３２が過不足なく信号列Ｓ３３として復元される出力ポートである。
【００４０】
なお、信号列を過不足なく復元する方法については、第一実施例で説明したように、例えば、送信器入力時点で識別子として特定のビット列を信号列の内部に設定しておき、その後、シリアル／パラレル変換を行い送信することで、受信側で自分に割当てられた波長についてのみパラレル／シリアル変換を行った結果、自分宛の信号列以外は識別子のビット列に過不足が生じるため、過不足が生じた信号列を廃棄することで過不足のない自分宛の信号列のみを取り出せる。
【００４１】
このような受信器Ｒ１〜Ｒ３を用いて第一実施例における信号列Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０にそれぞれ別のサービスの信号列を割当てることにより本発明の光伝送システムにおいてサービス多重を行うことができる。
【００４２】
（第三実施例）
第三実施例を図１０を参照して説明する。図１０は送信器Ｔ１のシリアル／パラレル変換器１の展開パターンおよび受信器Ｒ１のパラレル／シリアル変換器９の結合パターンを変更する構成を示したもので、第一実施例の送受信器と異なる点は、送信器Ｔ１ではシリアル／パラレル変換器に制御部４Ｔが接続され、受信器Ｒ１ではパラレル／シリアル変換器９に制御部４Ｒが接続されていることである。
【００４３】
この制御部４Ｔ、４Ｒは、内部の記憶領域にそれぞれ展開パターンおよび結合パターンが記憶されており、この記憶領域から展開パターンおよび結合パターンを読み出すことで展開パターンおよび結合パターンを切り替えることができる。
【００４４】
この構成を用いて、第一実施例での波長の組み合わせのうち受信器Ｒ１の送信で用いる波長をλ１およびλ２の２波長からλ１〜λ３の３波長へと変更する場合について説明する。
【００４５】
図１０において、送信器Ｔ１内の制御部４Ｔから受信器Ｒ１へ結合パターン変更を通知するための制御フレームＣ１１は、送信器Ｔ１への入力信号列Ｓ６１０の空いている時間を用いて受信器Ｒ１へ向けて送られる。この制御フレームは通常の受信器Ｒ１宛のフレームと同じフレーム形式を用い、制御フレームであることを示すビット列と設定変更後の使用波長がλ１〜λ３であることと設定変更が適用される時間に関する情報が含まれる。
【００４６】
そして通常のフレームと同じようにシリアル／パラレル変換が行われて信号列Ｃ１２およびＣ１３へと分割され、信号列Ｓ６２１およびＳ６２２の内部に含まれて、それぞれ波長λ１およびλ２に電気光変換が行われた後送信される。
【００４７】
制御フレームの信号列Ｃ１２およびＣ１３を受け取った受信器Ｒ１では、パラレル／シリアル変換により制御フレームＣ１１が復元され、これを制御部４Ｒがキャプチャすることにより、指定時間にパラレル／シリアル変換器９の結合パターンをλ１〜λ３の３波長を用いるように変更する。また、送信器Ｔ１の制御部４Ｔでも同じ時間に展開パターンを変更することで送受信器間の波長の組み合わせの変更が完了する。
【００４８】
例えば、図８の例では、受信器Ｒ７が３つの波長λ１〜λ３を使用する受信器として定義されているが、受信器Ｒ７が休止している時間内であれば、受信器Ｒ１が３つの波長を使用して大容量伝送を行うことができる。このようにして、本発明で提案した波長分割多重に加え、時分割的な割当波長のスケジューリングを行うことにより、さらに、波長リソースの有効利用を図ることができると共に大容量伝送が可能になる。
【００４９】
この場合には、制御部４Ｔ、４Ｒの記憶領域には、展開パターンおよび結合パターンが記憶されているが、展開パターンおよび結合パターンの記憶と共に割当波長のスケジューリングも併せて記憶させておく。これによって、波長の利用スケジュールが予めわかっている状況下、あるいは、波長の利用状況が予測可能な状況下において、その時々で最も波長を有効利用できるような波長の利用形態のスケジュールを予め制御部４Ｔおよび４Ｒに記憶させておき、自動的に、波長を有効利用できる環境を構築することができる。
【００５０】
あるいは、制御部４Ｔにおいて、シリアル／パラレル変換器１における波長の利用状況を観測し、この観測結果に基づいて、制御部４Ｔおよび４Ｒがパラレル信号の展開パターンとシリアル信号の結合パターンとをそれぞれ変更することにより、その時々で伝送容量に余裕のある波長を探し出し、その時々で最も波長を有効利用できるような波長の利用形態を、自動的に設定することができる。
【００５１】
この処理の流れを図１１に示す。制御部４Ｔは、シリアル／パラレル変換器１に入力される信号列を観測することにより波長の利用状況を観測し（Ｓ１）、伝送容量に余裕のある波長があり（Ｓ２）、このときに送信待ちの信号列があり（Ｓ３）、さらに、割当波長を変更することによりこれから送信する予定の送信待ちの信号列の伝送効率の向上が見込める場合には（Ｓ４）、割当波長を変更する（Ｓ５）。この変更結果は、制御部４Ｒにも通知される（Ｓ６）。なお、ステップＳ４における判断には、例えば、様々な波長の割当パターンに対応する伝送効率が記録されたテーブルを用いる。
【００５２】
図１１では、説明をわかりやすくするために、最も簡単な例を示したが、伝送容量に余裕があっても他への転用を許可しない波長を設けたり、反対に、優先的に他への転用を許可する波長を設けるなど、様々な利用形態が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上説明したように、本発明の光伝送システムは、複数の送信先をもつ送受信系において、それぞれ複数の波長を用いてパラレル伝送を行うことにより、大容量伝送を低価格で実現でき、また、用いる波長の組み合わせを様々に変えることにより帯域制御を実現できる。
【００５４】
これにより、ネットワーク管理者およびネットワークユーザの双方にとって利便性が高く、サービス品質の高い光伝送システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態を示す図。
【図２】第一実施例の送信器の構成図。
【図３】第一実施例の受信器の構成図。
【図４】ファイバの分散によるスキューを説明する図。
【図５】第一実施例のシステム構成図。
【図６】第一実施例のシリアル／パラレル変換実施図。
【図７】第一実施例のパラレル／シリアル変換実施図。
【図８】受信器に対応する割当波長の一覧表を示す図。
【図９】第二実施例のサービス多重の例を示す図。
【図１０】第三実施例の制御部による展開パターンおよび結合パターンの変更を説明するための図。
【図１１】第三実施例の制御部による波長の利用状況の観測結果による展開パターンおよび結合パターンの変更処理の手順を示す流れ図。
【図１２】従来の時分割多重方式を説明するための図。
【図１３】従来の波長分割多重方式を説明するための図。
【符号の説明】
【００５６】
１  シリアル／パラレル変換器
２  電気光変換器
３  光合波器
４Ｔ、４Ｒ  制御部
５  光伝送路
６  光波長スプリッタ
７  光電気変換器
８  スキュー補償回路
９  パラレル／シリアル変換器
１０  光分波器
Ｃ１１  制御フレーム
Ｓ００〜Ｓ６４０、Ｃ１２、Ｃ１３  信号列
Ｔ１〜Ｔｍ  送信器
Ｒ１〜Ｒｎ  受信器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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