(57)【要約】  【課題】  光通信システムにおいて、秘話性を持つ通信を、光信号レベルでかつ簡易な構成で容易に実現する。  【解決手段】  光ファイバで結合された送信局１０１から受信局１０２へ情報信号を送信する光通信システムにおいて、送信局１０１が、ランダム光信号を生成するランダム信号生成部１０４と、前記ランダム光信号を受信局１０２へ送出する光スイッチ１０７と、前記ランダム光信号を、送信すべき情報信号で変調する光変調器１０８と、光変調器１０８により得られた変調光信号を受信局１０２へ送出する光スターカプラ１０９とを備える。受信局１０２は、前記ランダム光信号と前記変調光信号とを合波する合波器１１１と、合波器１１１により得られた光信号を電気信号に変換する光電気変換器１１２とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバで結合された複数の局のうちいずれか一つの局を送信局とし、前記複数の局のうち他のいずれか一つの局を受信局として、前記送信局から受信局へ情報信号を送信する光通信システムにおいて、
前記送信局が、
ランダム性を持つランダム光信号を生成するランダム光信号生成部と、
前記ランダム光信号を、前記光ファイバを介した第１の経路により、前記受信局へ送出する第１の送出器と、
前記ランダム光信号を、前記送信局から受信局へ送信すべき情報信号で変調する変調器と、
前記変調器により得られた変調光信号を、前記第１の経路とは異なる第２の経路により前記受信局へ送出する第２の送出器とを備え、
前記受信局が、
前記第１の経路から受け取った前記ランダム光信号と、前記第２の経路から受け取った前記変調光信号とを合波する合波器と、
前記合波器により得られた光信号を電気信号に変換する光電気変換器とを備えたことを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
光ファイバで結合された複数の局のうちいずれか一つの局を送信局とし、前記複数の局のうち他のいずれか一つの局を受信局として、前記送信局から受信局へ情報信号を送信する光通信システムにおいて、
前記複数の局から送信局および受信局を選択する制御局を含み、
前記制御局が、
ランダム性を持つランダム光信号を生成するランダム光信号生成部と、
前記ランダム光信号を前記送信局へ送出する第１の送出器と、
前記ランダム光信号を前記受信局へ送出する第２の送出器とを備え、
前記送信局が、
前記制御局から受け取った前記ランダム光信号を、前記送信局から受信局へ送信すべき情報信号で変調し、得られた変調光信号を前記受信局へ送出する変調器を備え、
前記受信局が、
前記制御局から受け取った前記ランダム光信号と、前記受信局から受け取った前記変調光信号とを合波する合波器と、
前記合波器により得られた光信号を電気信号に変換する光電気変換器とを備えたことを特徴とする光通信システム。
【請求項３】
光ファイバで結合された複数の局のうちいずれか一つの局を送信局とし、前記複数の局のうち他のいずれか一つの局を受信局として、前記送信局から受信局へ情報信号を送信する光通信システムにおいて、
前記送信局が、
同じランダムパターンから互いに波長が異なる第１の波長のランダム光信号と第２の波長のランダム光信号とをそれぞれ生成する第１および第２のランダム光信号生成部と、
前記第１の波長のランダム光信号を、前記送信局から前記受信局へ送信すべき情報信号で変調する変調器と、
前記変調器で得られた変調光信号を遅延させる遅延器と、
前記遅延器で遅延された変調光信号を前記第２の波長のランダム光信号と合波して前記受信局へ送出する合波器とを備え、
前記受信局が、
前記送信局から受信した光信号を、前記第１の波長のランダム光信号と前記第２の波長のランダム光信号とに分離する分離器と、
前記分離器で分離された第２の波長のランダム光信号に遅延を与える遅延器と、
前記第１の波長のランダム光信号と、前記遅延器で遅延を与えられた第２の波長のランダム光信号とを合波する合波器と、
前記合波器により得られた光信号を電気信号に変換する光電気変換器とを備えたことを特徴とする光通信システム。
【請求項４】
前記ランダム光信号生成部が、
連続光を生成するレーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を、周波数がランダムに変化する電気信号で変調する変調器とを備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記情報信号が、デジタル情報を、周期性電気信号の振幅、周波数、および位相から選ばれる１つ以上の要素の変化で表した信号である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信技術に関し、特に、光信号レベルにおいてスクランブルを施した秘話型通信を可能とする光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
旧来のメタリックケーブルに代わり、光ファイバを用いた光通信サービスが広く普及しつつある。光通信により二局間で情報伝送を行う方法として、送信したい信号を搬送波で変調し、得られた波形を光信号に乗せて伝送する光サブキャリア伝送が、例えば特許文献１に開示されている。また、信号光と共に電気信号の搬送波を光信号として伝送する方法が、特許文献２に開示されている。
【０００３】
光通信で秘話性を確保して情報伝送を行う場合は、電気信号レベルでの暗号化を行う方法が一般的である。送信局から受信局への伝送では、送信局で信号にスクランブルを施し、認証された受信局に対してスクランブル解除手段を提供する方法が、有料放送で実用化されている。また、認証局を介して二局間で共通の暗号鍵を保有し、これを用いて伝送を行う方法も、広く実用化されている。
【０００４】
しかし、これらは光信号レベルでスクランブルされていないため、データは暗号化されているが、デジタル信号自体は受信できてしまう。
【０００５】
また、制御局を中心とした送信局と受信局の通話制御については、電気信号レベルでは行われているが、制御局より通話権を得て信号を送出する形態が基本であり、ポーリング方式等として実用化されている。しかし、光信号レベルでは対応できていない。
【０００６】
光レベルで信号を制御する試みは、例えば特許文献３に光ルーティング方法として開示されている。制御光と信号光とを用いて、転送対象とするパケット信号のみの引き抜きを図る方法である。しかし、ネットワークにおいて光信号の送出も含めた制御に関するものではない。
【特許文献１】特許第２７７５６９２号公報
【特許文献２】特開平７−２５００２７号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の光通信システムでは、秘話性を確保する必要がある場合、電気信号レベルで暗号化を行うことで対応がなされているものの、光信号レベルではデジタル信号がそのまま伝送されている。より安全な通信とするには、光信号レベルでもデジタル信号がスクランブルされることが望ましいが、光回路が複雑になる。
【０００８】
以上を鑑み、本発明は、光通信システムにおいて、送信者が認証した受信者にのみ情報を配信でき、第三者に光信号が盗聴されても通信内容が容易に判明しない秘話性を持つ通信を、光信号レベルでかつ簡易な構成で容易に実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる第１の光通信システムは、光ファイバで結合された複数の局のうちいずれか一つの局を送信局とし、前記複数の局のうち他のいずれか一つの局を受信局として、前記送信局から受信局へ情報信号を送信する光通信システムにおいて、前記送信局が、ランダム性を持つランダム光信号を生成するランダム光信号生成部と、前記ランダム光信号を、前記光ファイバを介した第１の経路により、前記受信局へ送出する第１の送出器と、前記ランダム光信号を、前記送信局から受信局へ送信すべき情報信号で変調する変調器と、前記変調器により得られた変調光信号を、前記第１の経路とは異なる第２の経路により前記受信局へ送出する第２の送出器とを備え、前記受信局が、前記第１の経路から受け取った前記ランダム光信号と、前記第２の経路から受け取った前記変調光信号とを合波する合波器と、前記合波器により得られた光信号を電気信号に変換する光電気変換器とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記の目的を達成するために、本発明にかかる第２の光通信システムは、光ファイバで結合された複数の局のうちいずれか一つの局を送信局とし、前記複数の局のうち他のいずれか一つの局を受信局として、前記送信局から受信局へ情報信号を送信する光通信システムにおいて、前記複数の局から送信局および受信局を選択する制御局を含み、前記制御局が、ランダム性を持つランダム光信号を生成するランダム光信号生成部と、前記ランダム光信号を前記送信局へ送出する第１の送出器と、前記ランダム光信号を前記受信局へ送出する第２の送出器とを備え、前記送信局が、前記制御局から受け取った前記ランダム光信号を、前記送信局から受信局へ送信すべき情報信号で変調し、得られた変調光信号を前記受信局へ送出する変調器を備え、前記受信局が、前記制御局から受け取った前記ランダム光信号と、前記受信局から受け取った前記変調光信号とを合波する合波器と、前記合波器により得られた光信号を電気信号に変換する光電気変換器とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記の目的を達成するために、本発明にかかる第３の光通信システムは、光ファイバで結合された複数の局のうちいずれか一つの局を送信局とし、前記複数の局のうち他のいずれか一つの局を受信局として、前記送信局から受信局へ情報信号を送信する光通信システムにおいて、前記送信局が、同じランダムパターンから互いに波長が異なる第１の波長のランダム光信号と第２の波長のランダム光信号とをそれぞれ生成する第１および第２のランダム光信号生成部と、前記第１の波長のランダム光信号を、前記送信局から前記受信局へ送信すべき情報信号で変調する変調器と、前記変調器で得られた変調光信号を遅延させる遅延器と、前記遅延器で遅延された変調光信号を前記第２の波長のランダム光信号と合波して前記受信局へ送出する合波器とを備え、前記受信局が、前記送信局から受信した光信号を、前記第１の波長のランダム光信号と前記第２の波長のランダム光信号とに分離する分離器と、前記分離器で分離された第２の波長のランダム光信号に遅延を与える遅延器と、前記第１の波長のランダム光信号と、前記遅延器で遅延を与えられた第２の波長のランダム光信号とを合波する合波器と、前記合波器により得られた光信号を電気信号に変換する光電気変換器とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記第１〜第３の光通信システムにおいて、前記ランダム光信号生成部が、連続光を生成するレーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を、周波数がランダムに変化する電気信号で変調する変調器とを備えたことが好ましい。
【００１３】
前記第１〜第３の光通信システムにおいて、前記情報信号が、デジタル情報を、周期性電気信号の振幅、周波数、および位相から選ばれる１つ以上の要素の変化で表した信号であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光通信システムにおいて、送信者が認証した受信者にのみ情報を配信でき、第三者に光信号が盗聴されても通信内容が容易に判明しない秘話性を持つ通信を、光信号レベルでかつ簡易な構成で容易に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】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる光通信システムの概略構成を示すブロック図である。なお、図１では、説明を分かりやすくするために、本実施形態にかかる光通信システムに加入している複数の局のうち二つのみを示し、これら二つの局の一方を送信局とし、他方を受信局として説明を行う。しかし、一般的には、光通信システムの各局は、送信局としても受信局としても機能するものであり、本実施形態で説明する送信局の機能と受信局の機能とを併せ持つ。当業者であれば、図１に示した構成に基づき、三局以上の加入局を含む光通信システムにおいて、任意の加入局間で双方向通信を行う構成を実現することは容易であろう。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の光通信システムの複数の加入局のうち、１つを送信局１０１とし、他の１つを受信局１０２とする。
【００１８】
送信局１０１は、光源１０３、ランダム信号生成部１０４、第１の光変調器１０５、光分岐１０６、光スイッチ１０７、および、第２の光変調器１０８を備えている。
【００１９】
光源１０３は、連続したレーザ光を生成する。ランダム信号生成部１０４は、周波数がランダムにホップするランダム電気信号を生成し、第１の光変調器１０５へ供給する。第１の光変調器１０５は、ランダム信号生成部１０４から供給されるランダム電気信号に基づいて駆動され、ランダム光信号を生成する。
【００２０】
第１の光変調器１０５で生成されたランダム光信号は、光分岐１０６で二分岐される。光分岐１０６で分岐された一方の光信号は光スイッチ１０７へ供給され、他方の光信号は第２の変調器１０８へ供給される。光スイッチ１０７は、本実施形態の光通信ネットワークシステムに加入している他のＮ個の局に向かう複数の光ファイバに接続されており、これらＮ個の局のうち、送信局１０１からの受信を許可する局へ向かう光ファイバのみへ、ランダム光信号を送出する。図１では、受信を許可する局が受信局１０２であり、光スイッチ１０７は、受信局１０２へ向かう光ファイバ１１３にランダム光信号を送出するものとする。
【００２１】
第２の変調器１０８は、受信局１０２へ向けて送信したい情報信号に基づいて駆動されることにより、光分岐１０６から供給されたランダム光信号を変調する。これにより、情報信号が重畳された変調光信号が生成される。ここで生成された変調光信号は、搬送波であるランダム光信号が得られないと、復号が不可能な光信号である。この変調光信号は、光ファイバ１１４へ送出され、光スターカプラ１０９に接続されている光ファイバ１１５を経て、光通信システムに加入する他のＮ個の局へ配信される。
【００２２】
受信局１０２は、光遅延器１１０、光カプラ１１１、および、光電気変換器１１２を備えている。光遅延器１１０は、送信局１０１の光スイッチ１０７から光ファイバ１１３により送信されたランダム光信号を受信し、伝送遅延を調整した後、光カプラ１１１へ供給する。また、光カプラ１１１は、送信局１０１の第２の変調器１０８から光スターカプラ１０９を経て光ファイバ１１５で配信されてくる変調光信号を受信する。光カプラ１１１は、光遅延器１１０から供給されたランダム光信号と光ファイバ１１５から受信した変調光信号とを合波し、光電気変換器１１２に供給する。光電気変換器１１２は、光カプラ１１１から供給された合波信号を電気信号に変換することにより、送信局１０１からの情報信号を電気信号として再生する。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、送信局１０１は、ネットワークに加入している他のＮ個の局の全てに対して、情報信号に基づく変調光信号を送信するが、受信を許可する受信局１０２に対してのみ、前記変調光信号とは異なる経路を介して、前記情報信号の搬送波であるランダム光信号を送信する。これにより、ネットワークに加入している他のＮ個の局のうち、受信局１０２においてのみ、前記ランダム光信号を用いて情報信号を再生することができる。従って、本実施形態によれば、光信号レベルにおいてスクランブルを施された秘話型通信を、簡易な構成で容易に実現することができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、以下に説明する。図２は、第２の実施形態にかかる光通信システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態の光通信システムは、光ファイバで結合された複数の加入局を有する。図２において、前記複数の加入局のうち、１つを制御局２０１とし、他の１つを送信局２０２とし、さらに他の１つを受信局２０３とする。
【００２５】
なお、図２では、説明を分かりやすくするために、本実施形態にかかる光通信システムに加入している局のうちの二局を送信局および受信局として説明を行う。しかし、通常は、光通信システムの各局は、送信局としても受信局としても機能するものであり、本実施形態で説明する送信局の機能と受信局の機能とを併せ持つ。当業者であれば、図２に示した構成に基づき、三局以上の加入局を含む光通信システムにおいて、任意の加入局間で双方向通信を行う構成を実現することは容易であろう。
【００２６】
制御局２０１は、光源２０４、ランダム信号生成部２０５、光変調器２０６、光分岐２０７、光スイッチ２０８・２０９、および、光カプラ２１１を備えている。
【００２７】
光源２０４は、連続したレーザ光を生成する。ランダム信号生成部２０５は、周波数がランダムにホップするランダム電気信号を生成し、光変調器２０６へ供給する。光変調器２０６は、ランダム信号生成部２０５から供給されるランダム電気信号に基づいて駆動され、ランダム光信号を生成する。
【００２８】
光変調器２０６で生成されたランダム光信号は、光分岐２０７で二分岐される。光分岐２０７で分岐された光信号は、光スイッチ２０８および２０９へそれぞれ供給される。光スイッチ２０８は、Ｎ個の加入局の中から送信を許可する送信局を選択し、選択した送信局へランダム光信号を送出する。図２では、送信許可する局が送信局２０２であり、光スイッチ２０８は、送信局へ向かう光ファイバ２１５へランダム光信号を送出するものとする。
【００２９】
光スイッチ２０９は、Ｎ個の加入局の中から受信を許可する受信局を選択し、選択した受信局へランダム光信号を送出する。図２では、受信許可する局が送信局２０３であり、光スイッチ２０９は、受信局２０３へ向かう光ファイバ２１７にランダム光信号を送出するものとする。
【００３０】
送信局２０２では、変調器２１０を備えている。変調器２１０は、受信局２０３へ向けて送信したい情報信号に基づいて駆動されることにより、光スイッチ２０８から供給されたランダム光信号を変調する。これにより、情報信号が重畳された変調光信号が生成される。ここで生成された変調光信号は、搬送波であるランダム光信号が得られないと復号が不可能である。この変調光信号は、光ファイバ２１６を経由して、光カプラ２１１へ送出される。光カプラ２１１は、本実施形態の光通信ネットワークに加入しているＮ個の局が収容されるＮ×Ｎの光カプラである。これにより、前記の変調光信号は、光カプラ２１１から、本実施形態の光通信ネットワークに加入しているＮ個の局へ配信される。
【００３１】
受信局２０３は、光遅延器２１２、光カプラ２１３、および、光電気変換器２１４を備えている。光遅延器２１２は、制御局２０１の光スイッチ２０９から光ファイバ２１７により送信されたランダム光信号を受信し、伝送遅延を調整した後、光カプラ２１３へ供給する。また、光カプラ２１３は、送信局２０２の変調器２１０から光カプラ２１１を経て光ファイバ２１８で配信されてくる変調光信号を受信する。光カプラ２１３は、光遅延器２１２から供給されたランダム光信号と光ファイバ２１８から受信した変調光信号とを合波し、光電気変換器２１４に供給する。光電気変換器２１４は、光カプラ２１３から供給された合波信号を電気信号に変換することにより、送信局２０２からの情報信号を電気信号として再生する。
【００３２】
以上のように、本実施形態では、制御局２０１が、一対の送信局および受信局を選択し、選択した送信局および受信局へランダム光信号を供給する。送信局は、そのランダム光信号に情報信号を重畳して得られた変調光信号を、ネットワークに加入している他の加入局へ送出するが、この変調光信号を複号できるのは、制御局２０１からランダム光信号を供給された受信局だけである。これにより、光信号レベルにおいてスクランブルを施された秘話型通信を、簡易な構成で容易に実現することができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、以下に説明する。図３は、第３の実施形態にかかる光通信システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態の光通信システムは、光ファイバで結合された複数の加入局を有する。図３において、前記複数の加入局のうち、１つを送信局３０１とし、さらに他の１つを受信局３０２とする。
【００３４】
なお、図３では、説明を分かりやすくするために、本実施形態にかかる光通信システムに加入している複数の局のうちの二局を送信局および受信局として説明を行う。しかし、通常は、光通信システムの各局は、送信局としても受信局としても機能するものであり、本実施形態で説明する送信局の機能と受信局の機能とを併せ持つ。当業者であれば、図３に示した構成に基づき、三局以上の加入局を含む光通信システムにおいて、任意の加入局間で双方向通信を行う構成を実現することは容易であろう。
【００３５】
送信局３０１は、第１の光源３０３、第２の光源３０４、ランダム信号生成部３０５、第１の光変調器３０６、第２の光変調器３０７、第３の光変調器３０８、光遅延器３０９、および、光カプラ３１０を備えている。
【００３６】
第１の光源３０３は、連続したレーザ光を生成する。第１の光源３０３の波長をｆ1とする。第２の光源３０４は、第１の光源とは異なる波長のレーザ光を生成する。第２の光源３０４の波長をｆ2とする。ランダム信号生成部３０５は、周波数がランダムにホップする電気信号を生成し、第１の光変調器３０６および第２の光変調器３０７へ供給する。第１の光変調器３０６および第２の光変調器３０７は、ランダム信号生成部３０５から供給される電気信号により駆動され、同じランダムパターンを含み、波長が互いに異なる二つの変調光信号を生成する。第１の光変調器３０６が生成した変調光信号は、第３の光変調器３０８へ供給される。第２の光変調器３０７が生成した変調光信号は、光カプラ３１０へ供給される。
【００３７】
第３の光変調器３０８は、受信局３０２へ送信すべき情報信号により駆動され、第１の光変調器３０６から供給された変調光信号をさらに変調する。これにより、ランダム光信号に情報信号が重畳された変調光信号が生成される。生成された変調光信号は、光遅延器３０９で遅延され、光カプラ３１０へ供給される。
【００３８】
光カプラ３１０は、第２の光変調器３０７から供給される波長ｆ2の変調光信号と、第３の光変調器３０８から供給される波長ｆ1の変調光信号とを合波し、光ファイバ３１７から光スターカプラ３１１へ送出する。光スターカプラ３１１は、合波された変調光信号を分岐し、ネットワークに加入するＮ個の局に配信する。
【００３９】
各受信局においては、送信局３０１から、波長ｆ1，ｆ2の２つの波長の光信号が送信されてくることとなる。しかし、２つの波長の信号は同じランダムパターンを持つが、遅延差が設けられているため、このまま一括して光電気変換しても、有意な信号は抽出できない。
【００４０】
受信局３０２では、光ファイバ３１８からの光信号を、まずＷＤＭカプラ３１２で波長ｆ1の光信号と波長ｆ2の光信号に分離する。波長ｆ2の光信号は、光遅延器３１３で遅延を与えられ、光カプラ３１５に送られる。光カプラ３１２と光遅延器３１３は、シャシー３１４に納められて封印されており、このシャシー３１４の封印は、送信者の許可によってのみ開けることができるものとする。波長ｆ1の光信号と波長ｆ2の光信号は、光カプラ３１５で合波され、光電気変換器３１６に一括入力される。遅延差の調整が取れた場合に限り、受信局において、送信局からの情報信号が再生できる。すなわち、シャシー３１４の内部で調整される遅延差が、スクランブル解除の鍵となっており、この調整を行う権限により通信を制御する。
【００４１】
以上のように、本実施形態によれば、同じランダムパターンから生成され異なる波長を持つ二種類のランダム光信号について、いずれか一方を、送信したい情報信号で変調し、もう一方のランダム光信号と遅延差を設けて波長多重し、同一光ファイバで受信局へ送出する。そして、受信局では、前記二種類の波長の光信号を分離した後、送信者のみが遅延差を調整可能である遅延器を用いて、送信された情報信号を再生する。これにより、光信号レベルにおいてスクランブルを施された秘話型通信を、簡易な構成で容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる光通信システムの概略構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２の実施形態にかかる光通信システムの概略構成を示すブロック図
【図３】本発明の第３の実施形態にかかる光通信システムの概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４３】
１０１，２０２，３０１  送信局
１０２，２０３，３０２  受信局
１０３，２０４，３０３，３０４  光源
１０４，２０５，３０５  ランダム信号生成部
１０５，１０８，２０６，２１０，３０６，３０７，３０８  光変調器
１０６，２０７  光分岐
１０７，２０８，２０９  光スイッチ
１０９，３１１  光スターカプラ
１１０，２１２，３０９，３１３  光遅延器
１１１，２１１，２１３，３１０，３１５  光カプラ
１１２，２１４，３１６  光電気変換器
１１３〜１１５，２１５〜２１８，３１７，３１８  光ファイバ
２０１  制御局
３１２  ＷＤＭカプラ
３１４  シャシー
【図１】
2005295147.tif 000003
【図２】
2005295147.tif 000004
【図３】
2005295147.tif 000005