(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置が、Ｎ個の送信信号に、波長のコンビネーションとしての情報を持たせると共に、その電力和が光パワーとして識別可能な電力レベルを満足するように送信変換し、
受信装置が、前記Ｎ個の送信信号を受信し、前記Ｎ個の送信信号の電力和としての情報識別を行うと共に、前記Ｎ個の送信信号を波長分離し、波長のコンビネーションとしての情報識別を行う
光伝送方法であって、
前記送信装置が、一つの信号と、この一つの信号と同じ変調周波数のβ本の信号とを入力とし、Ｎ本の送信信号を出力する符号変換で、波長のコンビネーション数の整数乗が２のβ乗以上となるように符号を割当てる
ことを特徴とする光伝送方法。
【請求項２】
送信装置が、Ｎ個の送信信号に、波長のコンビネーションとしての情報を持たせると共に、その電力和が光パワーとして識別可能な電力レベルを満足するように送信変換し、
受信装置が、前記Ｎ個の送信信号を受信し、前記Ｎ個の送信信号の電力和としての情報識別を行うと共に、前記Ｎ個の送信信号を波長分離し、波長のコンビネーションとしての情報識別を行う
光伝送方法であって、
前記送信装置が、一つの信号と、この一つの信号のα倍の変調周波数の１本の信号とを入力とし、Ｎ本の送信信号を出力する符号変換で、ｍを整数としたとき、波長のコンビネーション数のｍ乗が２のαｍ乗以上となるように符号を割当てる
ことを特徴とする光伝送方法。
【請求項３】
Ｎ個の送信信号に、波長のコンビネーションとしての情報を持たせると共に、その電力和が光パワーとして識別可能な電力レベルを満足するように送信変換する手段を備えた送信装置と、
前記Ｎ個の送信信号を受信し、前記Ｎ個の送信信号の電力和としての情報識別を行うと共に、前記Ｎ個の送信信号を波長分離し、波長のコンビネーションとしての情報識別を行う手段を備えた受信装置と
を備えた光伝送システムであって、
前記送信装置は、一つの信号と、符号変換された前記一つの信号と同じ変調周波数のβ本の信号との排他的論理和をとることにより、前記一つの信号と前記β本の信号とを多重化してＮ本の送信信号を出力する手段と、
前記一つの信号と同じ変調周波数のβ本の信号を入力し、波長のコンビネーション数の整数乗が２のβ乗以上となるように符号を割当てる符号変換器と
を備えたことを特徴とする光伝送システム。
【請求項４】
Ｎ個の送信信号に、波長のコンビネーションとしての情報を持たせると共に、その電力和が光パワーとして識別可能な電力レベルを満足するように送信変換する手段を備えた送信装置と、
前記Ｎ個の送信信号を受信し、前記Ｎ個の送信信号の電力和としての情報識別を行うと共に、前記Ｎ個の送信信号を波長分離し、波長のコンビネーションとしての情報識別を行う手段を備えた受信装置と
を備えた光伝送システムであって、
前記送信装置は、一つの信号と、符号変換された前記一つの信号のα倍の変調周波数の１本の信号との排他的論理和をとることにより、前記一つの信号と前記１本の信号とを多重化してＮ本の送信信号を出力する手段と、
前記一つの信号のα倍の変調周波数の１本の信号を入力し、ｍを整数としたとき、波長のコンビネーション数のｍ乗が２のαｍ乗以上となるように符号を割当てる符号変換器と
を備えたことを特徴とする光伝送システム。
【請求項５】
請求項３記載の光伝送システムに適用される符号変換器であって、
前記一つの信号と同じ変調周波数のβ本の信号を入力し、波長のコンビネーション数の整数乗が２のβ乗以上となるように符号を割当てる手段を備えた
ことを特徴とする符号変換器。
【請求項６】
請求項４記載の光伝送システムに適用される符号変換器であって、
前記一つの信号のα倍の変調周波数の１本の信号を入力し、この１本の入力信号に対しαｍ個のバッファを備え、コンビネーション数のｍ乗が２のαｍ乗以上となるように、符号を割当てる手段を備えた
ことを特徴とする符号変換器。
【請求項７】
前段にＮ本の送信信号と同じ周波数のクロックで動作するフリップフロップを備えた請求項５または６記載の符号変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１以上の波長を用いた光伝送方法および光伝送システムに利用する。特に、符号変換に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバを利用した通信において通信距離を拡大（長延化または広域化）するには、送信出力を大きくする、あるいは、減衰の少ない光ファイバを用いる、あるいは、微弱な光信号でも受信できる受信器を用いる、または、通信経路において光を増幅するアンプを挿入する、などが考えられる。
【０００３】
レーザの出力を大きくすることは、製造上の問題に加え安全上にも問題があるため、通信速度を低くしてより微弱な信号でも受信できるようにし、かつ波長の異なる光信号を並列に伝送することで、通信速度を落とさず長延化または広域化を実現する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
従来の光伝送システムを図１５を参照して説明する。図１５は、非特許文献１の基本的なシステム構成例を示す図である。この例では、送信装置と受信装置との間で、異なる３つの波長（図中λ１、λ２、λ３）を用いて異なる信号♯１〜♯３を並列に伝送している。光合分波器１１、１２、１３を用いることで、これらに光信号を合成または分離することが可能である。
【０００５】
図１５の例では、１波長で通信する場合と比較して通信速度を１／３に抑えることができるので、より弱い光パワーでも信号を識別することができ、長延化または広域化が可能である。
【０００６】
【非特許文献１】木村、酒井、“フレキシブル光アクセスネットワーク構築技術−ＷＤＭ型アクセスＮＷ高速化に関する検討−”、Ｂ−８−９、２００７年電子情報通信学会通信総合大会、２００７年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１のネットワークでは長延化または広域化によって遠くのユーザに伝送が可能であるが、近くのユーザに対しても遠くのユーザと同じ伝送速度しか実現できない。そのため、複数のレーザからの光を同じデータで変調し、受信側で同期一括受信することで受信パワーを拡大し、長延化または広域化を実現する方法が考えられる。
【０００８】
図１６に基本的なシステム構成例を示す。受信装置では、通常の伝送距離で通信を行う場合は１つの波長λ１を光合分波器１２で抜き取り受信する。また、長距離伝送を行う場合には、複数の波長λ２、λ３を光合分波器１３で抜き取り一括受信する。このとき送信装置で２つの波長λ２およびλ３に同じ信号♯２による変調を与えることで、送信パワーを大きくすることができ、伝送距離を伸ばすことができる。
【０００９】
例えば、受信装置に、光合分波器１２および１３の双方を用意しておき、伝送距離が長い通信では、光合分波器１３を用いて１つずつ信号を受信していく。すなわち、図１６の例では、送信装置は、波長λ２およびλ３を用いて信号♯２を送信しているので、受信装置では、まず、波長λ２およびλ３を用いて信号♯２を受信し、次に、図示はしていないが、送信装置が波長λ２およびλ３を用いて信号♯１の送信を開始したら光合分波器１３を用いて信号♯１を受信すればよい。
【００１０】
これに対し、伝送距離が短い通信では、光合分波器１２および１３を用いて、信号♯１および♯２の両方をほぼ同時に受信すればよいため、高速な通信が可能となる。
【００１１】
しかし、この場合には、２つの信号♯１および♯２に３つの波長λ１〜λ３を用いている。伝送距離を伸ばさない通常のＷＤＭ(Wavelength
Division Multiplexing)では同じ波長数で３つの信号を多重できるため、非効率であるという課題がある。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するために行われたものであって、波長リソースの利用効率を大きく低下させることなく、経済的に、伝送距離を長延化することができる光伝送方法および光伝送システムおよび符号変換器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】
本発明を光伝送方法としての観点から観ると、本発明は、送信装置が、Ｎ個の送信信号に、波長のコンビネーションとしての情報を持たせると共に、その電力和が光パワーとして識別可能な電力レベルを満足するように送信変換し、受信装置が、前記Ｎ個の送信信号を受信し、前記Ｎ個の送信信号の電力和としての情報識別を行うと共に、前記Ｎ個の送信信号を波長分離し、波長のコンビネーションとしての情報識別を行う光伝送方法であって、前記送信装置が、一つの信号と、この一つの信号と同じ変調周波数のβ本の信号とを入力とし、Ｎ本の送信信号を出力する符号変換で、波長のコンビネーション数の整数乗が２のβ乗以上となるように符号を割当てることを特徴とする。
【００１４】
例えば、β＝αｍとすると、本発明の光伝送方法は、前記送信装置が、一つの信号と、この一つの信号のα倍の変調周波数の１本の信号とを入力とし、Ｎ本の送信信号を出力する符号変換で、ｍを整数としたとき、波長のコンビネーション数のｍ乗が２のαｍ乗以上となるように符号を割当てることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明を光伝送システムとしての観点から観ると、本発明は、Ｎ個の送信信号に、波長のコンビネーションとしての情報を持たせると共に、その電力和が光パワーとして識別可能な電力レベルを満足するように送信変換する手段を備えた送信装置と、前記Ｎ個の送信信号を受信し、前記Ｎ個の送信信号の電力和としての情報識別を行うと共に、前記Ｎ個の送信信号を波長分離し、波長のコンビネーションとしての情報識別を行う手段を備えた受信装置とを備えた光伝送システムであって、前記送信装置は、一つの信号と、符号変換された前記一つの信号と同じ変調周波数のβ本の信号との排他的論理和をとることにより、前記一つの信号と前記β本の信号とを多重化してＮ本の送信信号を出力する手段と、前記一つの信号と同じ変調周波数のβ本の信号を入力し、波長のコンビネーション数の整数乗が２のβ乗以上となるように符号を割当てる符号変換器とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
例えば、β＝αｍとすると、本発明の光伝送システムは、前記送信装置は、一つの信号と、符号変換された前記一つの信号のα倍の変調周波数の１本の信号との排他的論理和をとることにより、前記一つの信号と前記１本の信号とを多重化してＮ本の送信信号を出力する手段と、前記一つの信号のα倍の変調周波数の１本の信号を入力し、ｍを整数としたとき、波長のコンビネーション数のｍ乗が２のαｍ乗以上となるように符号を割当てる符号変換器とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明を符号変換器としての観点から観ると、本発明は、本発明の光伝送システムに適用される符号変換器であって、前記一つの信号と同じ変調周波数のβ本の信号を入力し、波長のコンビネーション数の整数乗が２のβ乗以上となるように符号を割当てる手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
例えば、β＝αｍとすると、本発明の符号変換器は、本発明の光伝送システムに適用される符号変換器であって、前記一つの信号のα倍の変調周波数の１本の信号を入力し、この１本の入力信号に対しαｍ個のバッファを備え、コンビネーション数のｍ乗が２のαｍ乗以上となるように、符号を割当てる手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、前段にＮ本の送信信号と同じ周波数のクロックで動作するフリップフロップを備えることにより、符号変換器の動作速度を変えることもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、波長リソースの利用効率を大きく低下させることなく、経済的に、伝送距離を長延化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（概要）
本発明では、複数の信号を単独の信号とその他の信号とに分け、その他の信号をパワーの総和としてはマークまたはスペースと見なせる波長の組み合わせへと変換し、変換した信号をもう一方の単独の信号で変調することで、２つの信号を多重する。
【００２２】
（基本構成）
本発明の実施形態の基本構成を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態の光伝送システムの構成図である。図１に示す本発明の実施形態の光伝送システムと、図１５に示した従来の光伝送システムとの違いは、ｂｉｔ−λ変換またはλ−ｂｉｔ変換を実施するところにある。
【００２３】
図１において送信装置は、光合分波器１１を含み、ｂｉｔ−λ変換を行う側の装置である。また、図１において受信装置は、光合分波器１２および１３を含み、λ−ｂｉｔ変換を行う側の装置である。
【００２４】
このｂｉｔ−λ変換およびλ−ｂｉｔ変換によって信号♯１と♯２とに異なる波長を割当てるのではなく、一括で受信すれば信号♯２の情報を取得でき、分離受信して波長のコンビネーション情報を取得すれば信号♯１を取得することができる。
【００２５】
このときの出力レベルの概念を図２に示す。使用波長数をＮとし、マークとスペースとのレベル差を長延化量ｋと定義する。マークとスペースとの幅が等しいと仮定すれば、スペースの最大値は（Ｎ−ｋ）／２、マークの最低値は（Ｎ＋ｋ）／２となる。このとき、Ｎ個の波長を用いてマークとスペースとの取り得るパターン数Ｐは、
Ｐ＝i=1 to fL((N-k)/2)ΣNＣi
となる。ただし、ｆＬ（ｘ）はｘの小数点以下を切り捨てする関数である。この手法ではマーク／スペースの通常の伝送を行っている単位時間に、パターン数Ｐの伝送を多重するため、単位時間に伝送するｂｉｔ数Ｖpは
Ｖp＝ｌｏｇ2［i=1 to fL((N-k)/2)ΣNＣi］＋１
となる。一方、基本例の単位時間に伝送するｂｉｔ数Ｖiは
Ｖi＝Ｎ−ｋ＋１
となる。波長組み合わせ法と基本法とのｂｉｔ数の差（Ｖp−Ｖi）を図３および図４に示す。図３は、ｘ軸に波長数Ｎをとり、ｙ軸に長延化量ｋをとり、ｚ軸に差（Ｖp−Ｖi）をとる。また、図４は、横軸に波長数Ｎをとり、縦軸に差（Ｖp−Ｖi）をとる。グラフの正の部分は波長組み合わせ法が効率的な領域となる。
【００２６】
本発明の実施形態の符号変換器の構成例を図５および図６に示す。これらの符号変換器は、送信装置に備えられている。２つの信号の変調周波数はそれぞれｆａ、ｆｂであり、これらは
ｆａ＝αｆｂ
の関係を満たしている（ただしα≧１とする）。
【００２７】
変換部１の入力側（信号ａ）にはαｍ個の入力バッファ２および波長数Ｎと同数の出力線があり、出力線毎にｍ個の出力バッファ３を備える。バッファ数ｍ、αｍは共に正の整数である。
【００２８】
入力バッファ２は変調周波数ｆａのクロックａで次段へと転送され、出力バッファ３はｆｂのクロックｂで転送されている。そのため、クロックｂの周期のｍ倍の時間に変換される信号はαｍｂｉｔなので、２αｍの情報を持っている。
【００２９】
一方、出力側は、長延化量ｋのとき、
Ｐ＝i=1 to fL((N-k)/2)ΣNＣi
のパターンを取り得るので、同じクロックｂの周期のｍ倍の時間に出力できる情報はＰｍとなる。
【００３０】
出力の情報量よりも入力の情報量が大きくなると情報の欠落が生じるので、これらは、
２αｍ≦Ｐｍ
の関係を満たさなくてはならない。上式がイコールの関係になるとき、最も効率的に変換が可能となる。
【００３１】
出力バッファ３により、出力の変調周波数はｆｂと等しくなる。排他的論理和部４は、この出力と信号ｂとの排他的論理和をとる。これにより信号ｂが“０”のときには出力バッファ３の出力を出力し、信号ｂが“１”のときには出力バッファ３の反転を出力する。
【００３２】
出力バッファ３の出力は変換部１によってパターン数Ｐ個のマークだけ、またはスペースだけの信号になっているため、信号ｂとの排他的論理和で信号と同様のマークとスペースの両方を生成することが可能となる。
【００３３】
また、図５の変換部１への入力は並列信号となっているため、図６に示すように２つの信号（信号ａ，ｂ）の周波数は共に同じ周波数（ｆｂ）とし、かつ信号ａの信号線数をαｍ本としてもよい。
【００３４】
次に、図５、図６における変換部１の構成を具体的に示す。上式がイコールの関係となる例として、波長数Ｎ＝８、長延化量ｋ＝６を考える。このとき取り得るパターン数ＰはＰ＝８であり、
２αｍ＝８ｍ
を満たす値として、ｍ＝１、α＝３を取り上げる。
【００３５】
図７は、図５および図６における変換部１のマーク／スペースを示す図である。図７に示すように、このときのマーク／スペースとして取り得るパターン数は8Ｃ1＝８パターンである。
【００３６】
図８は、図６の変換部１における入出力を示す図である。図８に示すように、変換部１にはαｍ＝３本に並列信号入力があり、波長数Ｎ＝８本の出力がある。変換部１の真理値表の例を図９に示す。図９のように入力パターンに対し、総和が１となるような出力パターンを一意に割当てればよい。
【００３７】
また、変換部１の入力は信号ａのクロック速度毎に変化するが、変換部１が変換する入力データの組み合わせは（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２）、（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）であり、途中の（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）および（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）は不要である。
【００３８】
図１０は、フリップフロップを備えた符号変換器の構成例を示す図であるが、変換部１の動作速度が周波数ｆａで動作しない場合には図１０に示すように、変換部１の前段に周波数ｆｂのクロックａ’で動作するフリップフロップ５を用いた構成でもよい。
【００３９】
次に、等号が成り立たない例としてＮ＝６、ｋ＝４の変換部１を示す。このとき取り得るパターン数ＰはＰ＝６であり、
２αｍ＝２ｍ２（α−１）ｍ≠６ｍ＝２ｍ３ｍ
となるため、等号が成り立たないのは明らかである。不等式を満たす（α，ｍ）の組み合わせは、（２，１），（２．５，２）など、いくつか挙げられるが、ここでは最も効率的な（２．５，２）の組み合わせを考える。
【００４０】
このときの回路構成例を図１１に示す。出力バッファの段数ｍ＝２のため、２クロック分の出力（λｐｒｉ，λｓｅｃ）が、入力５クロック分に相当する。また、このときの変換部１の真理値表を図１２および図１３に示す。入力はαｍ＝５となるので５本の信号Ｖ〜Ｚである。出力線の本数はＮ＝６なので６本であるが、出力はｍ＝２となるので、２つの出力信号（λｐｒｅ，λｓｅｃ）の組み合わせである。
【００４１】
図１３にλｐｒｅ，λｓｅｃの値とそれに対応する６本の信号線λ１〜λ６の出力を示す。理想的な波長組み合わせ法では、単位時間当りの情報は
ｌｏｇ2６＋１≒３．５８ｂｉｔ
であるが、今回示した構成での情報は３．５ｂｉｔとなり、若干の効率低下が見られる。しかしながら非特許文献１の基本構成を用いたときの情報は３ｂｉｔであるので、組み合わせ法による効果があると言える。
【００４２】
次に、図５の送信装置の構成に対応した受信装置の逆符号変換器の構成例を図１４に示す。この例ではN本の受信信号を入力とし、変調周波数がそれぞれｆａ, ｆｂである出力信号を１本ずつ出力する。クロックｂで動作するフリップフロップ６とクロックｃで動作するフリップフロップ７とを備えており、クロックｃで動作するフリップフロップ７は受信信号をｍｂｉｔ毎にパラレル展開する。そのためクロックｃはクロックｂをｍ分周したものである。
【００４３】
逆変換部８では図９、図１２、図１３などの変換部１の真理値表の入力と出力を逆にした動作を行う。そのため、これらの真理値表は入力と出力が１対１対応していなければならない。逆変換部８の出力は周波数ｆｂのαｍ本であり、これを周波数ｆａ＝αｆｂのクロックａでパラレルシリアル変換を行う。この変換にはセレクタ１０などを使用する。この一連の処理により受信信号から信号ａを復元することができる。
【００４４】
一方、信号ｂは通常複数の光パワーの総和を一括受信し、そのパワーの閾値判定を行い復元する。その他の方式として、伝送距離が近い信号を独立に受信可能な場合には、図１４の逆変換部９のように個別の受信信号を入力として判定可能である。このときの逆変換部９の動作は入力信号のＨまたはＬの数を多い方を出力とする多数決論理にすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、波長リソースの利用効率を大きく低下させることなく、経済的に、伝送距離を長延化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態の光伝送システムの構成図である。
【図２】出力レベルの概念を示す図である。
【図３】波長組み合わせ法と基本法とのｂｉｔ数の差（Ｖp−Ｖi）を示す図である（ｘ軸：Ｎ、ｙ軸：ｋ、ｚ軸：（Ｖp−Ｖi））。
【図４】波長組み合わせ法と基本法とのｂｉｔ数の差（Ｖp−Ｖi）を示す図である（横軸：Ｎ、縦軸：（Ｖp−Ｖi））。
【図５】本発明の実施形態の符号変換器の構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態の符号変換器の構成例を示す図である。
【図７】図５および図６の変換部におけるマーク／スペースを示す図である。
【図８】図６の変換部における入出力を示す図である。
【図９】図５および図６の変換部の真理値表の例を示す図である。
【図１０】フリップフロップを備えた符号変換器の構成例を示す図である。
【図１１】Ｎ＝６、ｋ＝４の変換部１を有する符号変換器の回路構成例を示す図である。
【図１２】Ｎ＝６、ｋ＝４の変換部１を有する符号変換器の真理値表を示す図である。
【図１３】Ｎ＝６、ｋ＝４の変換部１を有する符号変換器のλｐｒｅ，λｓｅｃの値とそれに対応する６本の信号線λ１〜λ６の出力を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態の受信装置の逆符号変換器の構成例を示す図である。
【図１５】従来の光伝送システムの構成例を示す図である。
【図１６】従来の長延化または広域化を実現する基本的なシステム構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  変換部
２  入力バッファ
３  出力バッファ
４  排他的論理和部
５〜７  フリップフロップ
８、９  逆変換部
１０  セレクタ
１１〜１３  光合分波器
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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