JP2017143369A - フレーム生成方法、光伝送装置および光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】クライアント信号の収容効率及び伝送品質の低下を抑え、サブキャリア毎に伝送品質が異なる場合にも対応可能にする。
【解決手段】通信路の伝送品質に基づいて各サブキャリアフレーム毎の符号化利得を算出し（ステップＳ１，Ｓ２）、符号化利得に基づいてマルチキャリア伝送フレームにおいて、ペイロードのタイムスロットの領域と誤り訂正符号を格納するタイムスロットの符号領域とを設定し（ステップＳ３）、ペイロードのタイムスロットに情報データを格納し（ステップＳ４）、各サブキャリアフレームにおいて、ペイロードのタイムスロットの領域と符号領域のタイムスロットの領域との割合が符号化利得に基づいて設定される割合となるように、マルチキャリア伝送フレームにおいて、タイムスロットを入れ替える（ステップＳ５）。
【選択図】図９

Description

本発明は、フレーム生成方法、光伝送装置および光伝送システムに関し、特に、誤り訂正符号を用いたフレーム生成方法、光伝送装置および光伝送システムに関する。

誤り訂正技術として、ＦＥＣ（Ｆｏｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を実施する場合、データの伝送には、誤り訂正符号が格納されたＦＥＣフレームが用いられる。光通信システムにおける従来のＦＥＣフレーム構成方法としては、ＯＴＵｋ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｕｎｉｔ−ｋ）フレームに、誤り訂正符号を格納するためのＦＥＣ冗長領域を設ける方法が一般的である。

また、別の従来のＦＥＣフレーム構成方法として、ＦＥＣ冗長領域に格納する誤り訂正符号だけでは冗長度が不足すると判断した場合に、ペイロード領域内に誤り訂正符号を格納する可変ＦＥＣパリティ領域を設定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、将来の４００Ｇｂｉｔ／ｓまたは１Ｔｂｉｔ／ｓの高速大容量光通信システムに向けたＦＥＣフレーム構成方法として、１００Ｇフレームをｎ倍にしたＯＴＵＣｎフレームと呼ばれるフレームが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

さらに、４００Ｇｂｉｔ／ｓまたは１Ｔｂｉｔ／ｓの高速大容量光信号を伝送する方法として、複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア光伝送において、サブキャリア毎の電力レベルを可変にして、伝送品質を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

国際公開第２０１３／０８４３４１号 特開２０１４−２１７０５４号公報

滝広 眞利、「１００Ｇ超伝送の技術開発トレンドと実用化への展望」、ファーウェイ・ジャパン、２０１４年１１月

しかしながら、特許文献１に記載の従来のＯＴＵｋフレームの可変ＦＥＣパリティを拡大する方法では、ペイロード領域で転送するクライアント信号の容量が減少するため、光伝送システムにおけるクライアント信号の収容効率が低下するという課題があった。

また、非特許文献１に記載の１００Ｇフレームをｎ倍にしたＯＴＵＣｎと呼ばれるフレームを用いる従来の伝送方法においては、詳細については後述するが、各サブキャリアフレームのＦＥＣ冗長領域は同一であり、各サブキャリアの伝送品質は概ね同等であることを前提としており、サブキャリア毎に伝送品質が異なる場合には、対応できないという課題があった。

また、特許文献２に記載のように、複数のサブキャリアを用いたマルチキャリア光伝送において、サブキャリア毎に電力レベルを可変にして、伝送品質を向上させる方法では、伝送品質を十分に改善することができず、伝送品質の改善量の向上が課題であった。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、クライアント信号の収容効率の低下および伝送品質の低下を抑え、サブキャリア毎に伝送品質が異なる場合にも対応可能な、フレーム生成方法、光伝送装置および光伝送システムを得ることを目的としている。

本発明は、複数のサブキャリアフレームを多重して構成され、情報データを格納するペイロード領域と前記情報データに対する誤り訂正符号を格納する符号領域とがそれぞれ割り当てられた複数のタイムスロットを有する、マルチキャリア伝送フレームのフレーム生成方法であって、各前記サブキャリアフレームが伝送される通信路の伝送品質に基づいて、各前記サブキャリアフレームの符号化利得を算出する符号化利得算出ステップと、算出された各前記サブキャリアフレームの前記符号化利得に基づいて、前記マルチキャリア伝送フレームを構成する全ての前記サブキャリアフレームで必要となる前記誤り訂正符号を格納する前記タイムスロットの個数を決定し、当該個数に基づいて、前記マルチキャリア伝送フレームにおいて、前記情報データを格納するタイムスロットの領域と前記誤り訂正符号を格納するタイムスロットの領域とを設定するステップと、前記マルチキャリア伝送フレームが多重分離されて前記サブキャリアフレームが生成されたときに、各前記サブキャリアフレームにおいて、前記情報データを格納したタイムスロットの領域と前記誤り訂正符号を格納したタイムスロットの領域との割合が、前記符号化利得に基づいて設定される割合となるように、前記マルチキャリア伝送フレームにおける前記タイムスロットを入れ替えるステップとを備えたフレーム生成方法である。

本発明に係るフレーム生成方法においては、マルチキャリア伝送フレームのオーバヘッド以外の領域を複数のタイムスロットに分割し、サブキャリアフレーム毎にペイロード領域と符号領域とを割り当てる構成としたので、サブキャリアフレーム毎に異なる伝送品質となっても、情報データの収容効率の低下および伝送品質の低下を抑えることができる。

本発明の実施の形態１に係る光伝送システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る光伝送システムにおける光伝送装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る光伝送システムにおける光伝送装置のトランスポンダの構成を示すブロック図である。 非特許文献１に記載の従来の伝送方法におけるＯＴＵＣｎフレームのフレーム構造を示す構成図である。 非特許文献１に記載の従来の伝送方法におけるサブキャリアフレームとサブキャリアへのシンボルマッピングとの関係の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る光伝送システムの一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る光伝送システムにおけるサブキャリアフレームとサブキャリアへのシンボルマッピングとの関係の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る光伝送システムにおけるＯＴＵＣｎフレームのフレーム構造を示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る光伝送システムにおけるトリビュタリスロット割当ての手順（フレーム生成手順）の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る光伝送システムにおけるサブキャリアフレームとサブキャリアへのシンボルマッピングとの関係の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態３に係る光伝送システムにおけるＯＴＵＣｎフレームのフレーム構造を示す構成図である。

以下に、本発明に係るフレーム生成方法、光伝送装置および光伝送システムの各実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態は一例であり、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るデジタル光伝送システム（以下、光伝送システムという）の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の光伝送システムは、複数の光伝送装置１Ａ，１Ｂと、通信路２と、を備える。光伝送装置１Ａ，１Ｂ間は、通信路２により接続されている。

光伝送装置１Ａ，１Ｂは、クライアント信号（情報データを表す電気信号）を受信して光信号に変換して送信し、また、逆に、光信号を受信してクライアント信号に変換して送信する。従って、光伝送装置１Ａ，１Ｂは、クライアント送受信信号と光送受信信号との相互変換、例えば、クライアント信号と光伝送フレームとのマッピング、デマッピング処理や、誤り訂正符号化および復号処理、電気／光変換、光信号の分岐挿入、光信号の増幅などを行う。光伝送装置１Ａ，１Ｂは、通信路２を介して双方向通信を行う。

図２は、光伝送装置１Ａの機能構成例を示す構成図である。光伝送装置１Ｂについては、光伝送装置１Ａと同様の構成であるため、ここでは、光伝送装置１Ａの構成についてのみ説明し、光伝送装置１Ｂの構成については説明を省略する。

図２に示すように、光伝送装置１Ａは、トランスポンダ１０と、光分岐挿入スイッチ１１と、光増幅器１２とから構成される。

トランスポンダ１０は、外部からのクライアント信号の受信、外部へのクライアント信号の送信、光分岐挿入スイッチ１１からの光信号の受信、光分岐挿入スイッチ１１への光信号の送信を行う。この際に、トランスポンダ１０は、クライアント送受信信号（情報データを表す電気信号）と光送受信信号の相互変換、例えば、クライアント信号と光伝送フレームとのマッピング、デマッピング処理、誤り訂正符号化および復号処理、及び、電気／光変換を行う。

光分岐挿入スイッチ１１は、トランスポンダ１０から光信号が入力され、光増幅器１２に光信号を出力する。あるいは、その逆に、光分岐挿入スイッチ１１は、光増幅器１２から光信号が入力され、トランスポンダ１０に光信号を出力する。この際に、光分岐挿入スイッチ１１は、トランスポンダ１０の入出力光信号と光増幅器１２の入出力光信号との間で光信号の分岐挿入を行う。

光増幅器１２は、光分岐挿入スイッチ１１から光信号が入力され、通信路２に光信号を出力する。あるいは、その逆に、光増幅器１２は、通信路２から光信号が入力され、光分岐挿入スイッチ１１に光信号を出力する。この際に、光増幅器１２は、光分岐挿入スイッチ１１からの入出力光信号および通信路２からの光送受信信号の増幅を行う。

光分岐挿入スイッチ１１には、複数のトランスポンダ１０が接続可能であり、さらに複数の光増幅器１２を介して複数の通信路２との間で光信号の分岐挿入が可能な構成をとることもできる。一般に、このような光分岐挿入スイッチ１１を用いた光伝送装置は、例えば、８方路の通信路に対応したものは、８−ｄｅｇｒｅｅ ＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）と呼ばれる。

図３は、トランスポンダ１０の機能構成例を示す構成図である。

図３では、上段がトランスポンダ１０の送信処理部の構成を示し、下段がトランスポンダ１０の受信処理部の構成を示している。

図３の上段に示すように、送信処理部は、マッピング部１０１、ＯＴＵＣｎフレーム生成部（伝送フレーム生成部）１０２、タイムスロットインタチェンジ（タイムスロット入れ替え部）１０３、バイト多重分離部１０４、ＦＥＣエンコーダ１０５、および、電気／光変換部１０６（以下、Ｅ／Ｏ１０６とする）から構成される。送信処理部は、クライアント送信信号に対する送信処理を行い、マルチキャリア光送信信号に変換して送信する処理を行う。

また、図３の下段に示すように、受信処理部は、光／電気変換部１０７（以下、Ｏ／Ｅ１０７とする）、ＦＥＣデコーダ１０８、バイト多重化部１０９、タイムスロットインタチェンジ１１０、ＯＴＵＣｎフレーム終端部１１１、および、デマッピング部１１２から構成される。受信処理部は、マルチキャリア光受信信号に対する受信処理を行い、クライアント受信信号に変換する処理を行う。

図３に示したこれらの各構成について以下に説明する。

送信処理部におけるマッピング部１０１は、情報データである１つ以上のクライアント送信信号が入力され、それらのクライアント信号を、ＯＴＵＣｎフレームへ収容する。ＯＴＵＣｎフレームの構成については、図８を用いて後述するが、本実施の形態においては、ＯＴＵＣｎフレームは、図８に示すように、「オーバヘッド」と「オーバヘッド以外の領域」とに別れており、「オーバヘッド以外の領域」部分に、クライアント信号が収納される。この「オーバヘッド以外の領域」部分は、図８に示すように、ｍ個のタイムスロット（ＴＳ）に区分されている。なお、クライアント送信信号としては、例えば、ギガビットイーサネット（登録商標）信号、１０ギガビットイーサネット（登録商標）信号、１００Ｇビットイーサネット（登録商標）信号および４００Ｇビットイーサネット（登録商標）信号、あるいは、ＳＴＭ−Ｎ（Ｎ＝１、４、１６、６４、２５６）信号等のいずれでもよい。

ＯＴＵＣｎフレーム生成部（伝送フレーム生成部）１０２は、マッピング部１０１から出力される信号が入力され、当該信号に、オーバヘッド（ＯＨ：Ｏｖｅｒ Ｈｅａｄ）の付加等を行い、図８に示すＯＴＵＣｎフレームを生成する。また、ＯＴＵＣｎフレーム生成部（伝送フレーム生成部）１０２は、ＯＴＵＣｎフレームを構成するサブキャリアフレームが伝送される各通信路の符号化利得に基づいて、ＯＴＵＣｎフレームにおいて、ｍ個のタイムスロットのうちの何個分を誤り訂正符号を格納するタイムスロットの領域にし、残りを情報データを格納するタイムスロットの領域にするかを決定し、各タイムスロットに対していずれかの領域を設定する。当該動作については後述する。

タイムスロットインタチェンジ（タイムスロット入れ替え部）１０３は、ＯＴＵＣｎフレーム生成部１０２からのＯＴＵＣｎフレームが入力され、ＯＴＵＣｎフレーム内のタイムスロット（ＴＳ）位置の入れ替えを行う。すなわち、タイムスロットインタチェンジ（タイムスロット入れ替え部）１０３は、後段のバイト多重分離部１０４において生成されるｎ個のサブキャリアフレームにおいて、情報データが格納されたタイムスロットと誤り訂正符号を格納するタイムスロットとが、それぞれ、符号化利得に基づいて設定された割合になるように、ＯＴＵＣｎフレームにおいてタイムスロットを入れ替える。

バイト多重分離部１０４は、タイムスロットインタチェンジ１０３から出力されたＯＴＵＣｎフレームを、バイト毎に多重分離して、ｎ個のサブキャリアフレームを生成する。

ＦＥＣエンコーダ１０５は、バイト多重分離部１０４で生成されたｎ個のサブキャリアフレームが入力され、サブキャリアフレーム毎に誤り訂正符号化を行う。

Ｅ／Ｏ１０６は、ＦＥＣエンコーダ１０５から出力されたサブキャリアフレームが入力され、各サブキャリアフレームを変調方式に応じてシンボルマッピングした後、電気／光変換し、変換後の複数のサブキャリアからなるマルチキャリア光送信信号を、光分岐挿入スイッチ１１および光増幅器１２を介して通信路２へ出力する。

一方、受信処理部におけるＯ／Ｅ１０７は、通信路２、光増幅器１２および光分岐挿入スイッチ１１経由で受信した複数のサブキャリアフレームからなるマルチキャリア光受信信号を電気信号へ光／電気変換した後、シンボルデマッピングを行い、ｎ個のサブキャリアフレームを出力する。

ＦＥＣデコーダ１０８は、Ｏ／Ｅ１０７が出力したｎ個のサブキャリアフレームが入力され、サブキャリアフレーム毎に誤り訂正復号を行う。

バイト多重化部１０９は、ＦＥＣデコーダ１０８が出力したｎ個のサブキャリアフレームが入力され、それらのｎ個のサブキャリアフレームをバイト多重化してＯＴＵＣｎフレーム化する。

タイムスロットインタチェンジ１１０は、バイト多重化部１０９から出力されたＯＴＵＣｎフレームが入力され、上記のタイムスロットインタチェンジ１０３と逆のタイムスロット入れ替え処理を行い、元のＯＴＵＣｎフレームを再生する。

ＯＴＵＣｎフレーム終端部１１１は、タイムスロットインタチェンジ１１０で再生された元のＯＴＵＣｎフレームが入力され、当該ＯＴＵＣｎフレームの電気信号に対してオーバヘッド（ＯＨ）の各種処理を行う。

デマッピング部１１２は、ＯＴＵＣｎフレーム終端部１１１から出力されたＯＴＵＣｎフレームが入力され、当該ＯＴＵＣｎフレームに収容されたデータ信号をデマッピングして、送信された元のクライアント信号（クライアント受信信号）を得て、それを出力する。

ここで、本実施の形態におけるＯＴＵＣｎフレームの構成と対比させるために、まずはじめに、従来の一般的なＯＴＵＣｎフレームについて説明する。ここでは、従来の一般的なＯＴＵＣｎフレームとして、例えば、上記の非特許文献１に記載されたＯＴＵＣｎフレームの構造を用いた場合のマルチキャリア光伝送について説明する。図４は、非特許文献１に記載されたＯＴＵＣｎフレームのフレーム構造を示す図である。図４に示すように、ＯＴＵＣｎフレームは、ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７０９に示されたＯＴＵｋフレームをｎ個多重化した構造である。ＯＴＵＣｎフレームは、クライアント信号のような実際の通信データすなわち情報データを格納するためのペイロード領域とオーバヘッド（ＯＨ）とを備えている。ペイロード領域の容量は、３８０３×ｎバイトであり、オーバヘッドの容量は、１６×ｎバイトである。オーバヘッドは、フレーム同期のためのＦＡ ＯＨ（Ｆｒａｍｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ＯｖｅｒＨｅａｄ）、保守監視情報のためのＯＴＵＣｎ ＯＨおよびＯＤＵＣｎ ＯＨ、および、ペイロードのマッピングのためのＯＰＵＣｎ ＯＨから構成されている。ＯＴＵＣｎフレームは、さらに、ペイロード領域に格納された情報データに対する誤り訂正符号を格納する符号領域としてのＦＥＣ冗長領域を備えている。ＦＥＣ冗長領域の容量は、２５６×ｎバイトである。ＦＥＣ冗長領域は、伝送後の光品質の劣化によるビット誤りを訂正するための誤り訂正符号の情報を格納している。通常、誤り訂正符号としては、リード・ソロモン符号（以下、ＲＳ符号という）（２５５，２３９）が用いられる。なお、誤り訂正符号は、ＲＳ符号（２５５，２３９）に限定されない。

このように、光伝送システムにおいては、実際に送信したい情報データを格納するペイロード領域に、オーバヘッドと誤り訂正符号とを付加して、伝送フレームを形成し、それを高速かつ長距離に伝送している。

次に、非特許文献１に記載された伝送システムの動作について、図４及び図５を参照して説明する。図５は、たとえば、ｎ＝４とした場合のサブキャリアフレームとサブキャリアへのシンボルマッピングとの関係を示す説明図である。すなわち、図５に示すＯＴＵＣｎフレームは、ＯＴＵｋフレームを４個多重化した構造である。以下では、これらのＯＴＵｋフレームを、サブキャリアフレームと呼ぶこととする。図５（ａ）は、これらの４個のサブキャリアフレームを示しており、図５（ｂ）は、各サブキャリアフレームを電気／光変換したマルチキャリア光信号を示している。図３に示したバイト多重分離部１０４によりＯＴＵＣｎフレームをバイト多重分離して構成された各サブキャリアフレーム＃１〜＃４は、変調方式に応じてシンボルにマッピングされ、それぞれの周波数スロット＃１〜＃４に光変調される。変調方式としては、たとえば、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、ＤＰ−１６ＱＡＭ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−１６ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等、様々なものを適用できる。なお、図５の例では、１つのサブキャリアフレームが、１つのサブキャリアとして周波数スロットを占有する例を示しているが、例えば、多値信号のシンボルに複数のサブキャリアフレームをシンボルマッピングして、複数のサブキャリアフレームが１つのサブキャリアとして周波数スロットを占有する構成としてもよい。

このように、従来のＯＴＵＣｎフレームの構造では、各サブキャリアフレーム＃１〜＃４のＦＥＣ冗長領域の容量は、すべて２５６バイトで、同一であり、各サブキャリアの伝送品質は概ね同等であることを前提としている。

図６は、本実施の形態における光伝送システムの一例を示す構成図である。図６に示すように、本実施の形態における光伝送システムは、図１に示した光伝送装置１Ａおよび１Ｂと、それらと同様の構成を有する光伝送装置１Ｃ〜１Ｈとにより、メッシュネットワークを構成している。メッシュネットワークでは、マルチキャリア信号を構成する全てのサブキャリア信号を同一の経路で伝送するよう管理する方法と、サブキャリア毎に異なる経路で伝送するよう管理する方法が考えられるが、メッシュネットワーク内を伝送するマルチキャリア光信号の数が増加するにつれて、光伝送装置間の空いている周波数スロットの制限から、前者の方法は、後者に比べて、ネットワークの収容効率が劣化する。従って、本実施の形態では、後者の方法を用いることとする。

図６の例において、例えば、光伝送装置１Ａと光伝送装置１Ｆ間でクライアント信号を転送する場合、空いている周波数スロットの制限から、例えば、図６において、サブキャリアフレーム＃１は、光伝送装置１Ａ−１Ｃ−１Ｅ−１Ｇ−１Ｆの経路で４リンク、サブキャリアフレーム＃２は、光伝送装置１Ａ−１Ｂ−１Ｄ−１Ｆで３リンク、サブキャリアフレーム＃３は、光伝送装置１Ａ−１Ｂ−１Ｃ−１Ｄ−１Ｅ−１Ｇ−１Ｈ−１Ｆの経路で７リンク、サブキャリアフレーム＃４は、光伝送装置１Ａ−１Ｂ−１Ｄ−１Ｃ−１Ｅ−１Ｆの経路で５リンクとして、４つのサブキャリアフレームを異なる経路で伝送する場合を考える。それぞれ経由する光伝送装置では、図２に示した光分岐挿入スイッチ１１により、光信号のままで次の光伝送装置へサブキャリアフレームを転送するため、リンク数が大きく、経路長の長いサブキャリアフレームほど伝送品質の劣化が大きくなる。

いま、経路長の長いサブキャリアフレーム＃３やサブキャリアフレーム＃４では、通信路２の特性劣化が大きく、図５（ａ）に示したＦＥＣ冗長領域のみを用いた誤り訂正符号では、所望の伝送品質を満足することができないとする。一方、経路長の短いサブキャリアフレーム＃１やサブキャリアフレーム＃２では、通信路２の特性劣化が小さく、図５（ａ）に示したＦＥＣ冗長領域を用いた誤り訂正符号では、所望の伝送品質に対してマージンがあるとする。この場合、図７（ａ）に示すように、各サブキャリアフレームのＦＥＣ冗長領域を、伝送品質に応じた誤り訂正符号の冗長度で使用するように構成する。すなわち、本実施の形態においては、伝送品質に応じて、ＦＥＣ冗長領域の容量を、適宜変更する。

図８は、本実施の形態におけるＯＴＵＣｎフレームのフレーム構造を示す図である。本実施の形態におけるマルチキャリア伝送フレームは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.７０９勧告に示されたＯＴＵｋフレームｎ多重して構成されたフレームであり、タイムスロットは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.７０９勧告に示されたＯＰＵｋトリビュタリスロットとＦＥＣ冗長領域である。図８においては、フレームの全体容量（１６×ｎ＋４０６４×ｎバイト）と、ＯＨ（オーバヘッド）の構成とは、図４に示したＯＴＵＣｎフレームと同様な例を示しているが、本実施の形態においては、オーバヘッド以外の領域、すなわち、図４のペイロードとＦＥＣ冗長領域とに相当する領域が、ｍ等分され、ＴＳ１，ＴＳ２，・・・，ＴＳｍの、ｍ個のタイムスロットＴＳから構成されている。なお、ｍの値は任意の個数でよく、適宜、設定すればよい。本実施の形態においては、サブキャリアフレームが伝送される通信路の品質に基づいて、各サブキャリアフレームの符号化利得を算出し、算出した符号化利得に基づいて、ＦＥＣの冗長度を決定し、冗長度に基づいて、ＦＥＣ冗長領域に割り当てるタイムスロット数を決定する。例えば、図４のＯＴＵＣｎフレームにおけるＦＥＣ冗長領域が、ｍ個のタイムスロットＴＳのうちの６．３％分（＝２５６÷４０６４）に相当する個数だとすると、通信路２の特性劣化が大きくタイムスロットＴＳの６．３％分のＦＥＣ冗長領域のみを用いた誤り訂正符号では、所望の伝送品質を満足することができないと判断した場合、６．３％より大きい個数をＦＥＣ冗長領域に割り当てる。逆に、通信路２の特性劣化が小さく、タイムスロットＴＳの６．３％分のＦＥＣ冗長領域では、マージンがあると判断した場合、６．３％より小さい個数をＦＥＣ冗長領域に割り当てる。このようにして、冗長度に基づいて、ＦＥＣ冗長領域に割り当てるタイムスロット数を決定する。また、ＦＥＣ冗長領域に割り当てるタイムスロット以外の残りのタイムスロットを、情報データを格納するペイロード領域に割り当てる。こうすることで、図７に示すように、サブキャリアフレーム毎に、当該サブキャリアフレームが伝送する通信路の伝送品質に応じて、ＦＥＣ冗長領域の大きさが、適宜、設定される。これにより、サブキャリ毎に異なる伝送品質となっても、クライアント信号の収容効率の劣化を抑制することができ、引いては、光伝送システムによる光ネットワーク全体の収容効率を向上させることができる。

図９は、本実施の形態に係る、トリビュタリスロット割当ての手順（フレーム生成手順）の一例を示すフローチャートである。以下、図９に従って、本実施の形態に係る、トリビュタリスロット割当ての手順（フレーム生成手順）について説明する。なお、ここでは、光伝送装置１Ａと光伝送装置１Ｆ間でクライアント信号を転送する場合を例に挙げて説明するが、その場合に限らず、いずれの光伝送装置１Ａ〜１Ｈ間でも、同じ動作となる。

まず、各サブキャリアフレームが経由する光伝送装置１及び通信路２の伝送品質を算定し（ステップＳ１）、算定した伝送品質に基づいて、各サブキャリアフレームに必要となる符号化利得を算出する（ステップＳ２）。具体的な算出方法としては、例えば、各光伝送装置１Ａ〜１Ｈが、光受信信号のビットエラー等の伝送品質を算定し、その算定結果に基づいて符号化利得を算出する伝送品質算定部（図示せず）を備えているとする。その場合には、光伝送装置１Ａ，１Ｆは、当該伝送品質算定部により符号化利得を算出する。伝送品質算定部は、例えば、ＯＴＵＣｎフレーム終端部１１１内に備える。あるいは、受信側の光ＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）により伝送品質を算定する受信側伝送品質算定部を設けてもよい。この場合には、受信側の光ＳＮＲを受信Ｑ値に変換して符号化利得を算出すればよい。なお、伝送品質の算定方法および符号化利得算出方法は、これらに限定されない。

これにより、各サブキャリアフレームに必要となる符号化利得が決定されると、当該符号化利得に対応するＦＥＣの冗長度が決定され、ＦＥＣ冗長領域のタイムスロット数が決定される。これにより、各サブキャリアフレーム毎に、ペイロード領域とＦＥＣ冗長領域との割合が決定される。なお、符号化利得に基づくＦＥＣの冗長度およびＦＥＣ冗長領域のタイムスロット数の決定方法としては、例えば、符号化利得とＦＥＣの冗長度との対応関係が予め定められたマップと、ＦＥＣの冗長度とＦＥＣ冗長領域のタイムスロット数との対応関係が予め定められたマップとの２つのマップを備え、当該マップに従って、ＦＥＣ冗長領域のタイムスロット数を決定すればよい。あるいは、符号化利得とＦＥＣ冗長領域のタイムスロット数との対応関係が予め定められたマップを有していてもよい。こうして、ＦＥＣ冗長領域のタイムスロット数が決定されるので、光伝送装置１Ａ，１ＦのＯＴＵＣｎフレーム生成部１０２は、すべてのサブキャリアで必要となるＦＥＣ冗長領域のタイムスロット数に基づいて、マルチキャリア伝送フレーム全体において、クライアント信号を収容するタイムスロットとＦＥＣ冗長領域とするタイムスロットとの各領域を設定する（ステップＳ３）。

次に、光伝送装置１Ａ，１Ｆのマッピング部１０１が、クライアント信号を収容するように設定されたタイムスロットへ、クライアント信号を収容する（ステップＳ４）。タイムスロットへのクライアント信号の収容方法としては、同期マッピング、非同期マッピングやジェネリックマッピング等、いずれの方法も用いてもよく、これらに限定されない。

そして、光伝送装置１Ａ，１Ｆのタイムスロットインタチェンジ１０３は、ＦＥＣ冗長領域のタイムスロットとペイロードに割り当てされたタイムスロットとの割合が、それぞれ、バイト多重分離部１０４にてバイト多重分離された後の各サブキャリアフレームにおいて、各サブキャリアフレームの通信路の符号化利得に基づいて設定した割合になるように、タイムスロットを入れ替える（ステップＳ５）。その後、バイト多重分離部１０４が、ＯＴＵＣｎフレームを、バイト毎に多重分離して、図７に示すような、ｎ個のサブキャリアフレームを生成する。このとき、タイムスロットインタチェンジ１０３によりタイムスロットの入れ替えを行っているため、分離後の各サブキャリアフレームにおいては、ＦＥＣ冗長領域のタイムスロットとペイロードに割り当てされたタイムスロットとの割合が、各サブキャリアフレームの通信路の符号化利得に対応した割合になっている。例えば、図７の例で説明すると、通信路の伝送品質の高い順が、＃２、＃１、＃４、＃３とすると、ＦＥＣ冗長領域の大きさが、＃２が最も小さく、＃１、＃４、＃３の順に大きくなり、＃３が最も大きくなっている。このように、通信路の伝送品質に対して、ＦＥＣ冗長領域の大きさは、負特性を有するように、設定される。次に、ＦＥＣエンコーダ１０５は、各サブキャリアフレームに対して、それぞれＦＥＣ冗長度の誤り訂正符号化を行う。すなわち、ＦＥＣエンコーダ１０５が、各サブキャリアフレームのＦＥＣ冗長領域に、ペイロードに格納された情報データに対する誤り訂正符号を格納する。

なお、各サブキャリアフレームに対するＦＥＣエンコーダ１０５では、単一の誤り訂正符号を使用してもよく、また、複数の誤り訂正符号を用いた連接符合や積符号、あるいは、それぞれ独立した複数の誤り訂正符号を使用してもよい。各符号は、ＲＳ符号や、ＢＣＨ符号、あるいは、ＬＤＰＣ符号等、いずれの誤り訂正符号を用いてもよく、また、これら誤り訂正符号の任意の組み合わせを用いてもよい。受信側では軟判定復号や繰り返し復号による誤り訂正アルゴリズムを用いてもよい。

なお、ここでは、光伝送装置１Ａ，１Ｆがそれぞれの符号化利得を算出する例を説明したが、光伝送装置１Ａ，１Ｆのいずれか一方が符号化利得を算出し、他方へ符号化利得を通知するようにしてもよい。さらに、光伝送装置１Ａ，１Ｆを運用管理する図示していない監視制御装置等により符号化利得を算出し、光伝送装置１Ａ，１Ｆへ通知するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、ＦＥＣフレームのオーバヘッド以外の領域を複数のタイムスロットに分割し、各サブキャリアの伝送速度を一定として、サブキャリア毎にペイロード領域とＦＥＣ冗長領域とを割り当てる構成としたので、サブキャリアフレーム毎に異なる伝送品質となっても、クライアント信号の収容効率の劣化を抑制することができ、引いては、光伝送システムによる光ネットワーク全体の収容効率を向上させることができるので、光ネットワークの省回路規模化および低消費電力化が可能となる。また、光伝送フレームとの親和性に優れ、トランスポンダの回路規模の増大を抑えることができ、省電力化を図ることができる。さらに、冗長度を可変としても伝送速度を一定としているので、Ｅ／Ｏ１０６やＯ／Ｅ１０７を構成する高速部品に要求される動作速度や帯域等の性能が一定で、複数速度での試験が不要となり、量産性の向上と、低コスト化が可能となる。

なお、本実施の形態では、ＯＴＵＣｎフレームにおけるＦＥＣ冗長領域とペイロード領域との割当てについて説明したが、ＯＴＵＣｎフレームに限らず、情報データを格納するペイロードと情報データに対応する誤り訂正符号を格納する符号領域とを格納できるフレームであれば、同様にタイムスロットを規定して、サブキャリア毎にペイロード領域とＦＥＣ冗長領域を割り当てることができる。

また、本実施の形態では、１つのサブキャリアに対して、１つのサブキャリアフレームを割り当てるよう説明したが、１つのサブキャリアに複数のサブキャリアフレームを割り当て、シンボルマッピングするよう構成してもよい。

実施の形態２．
上記の実施の形態１では、各サブキャリア毎に異なる経路を経由した場合について説明したが、次に、各サブキャリアが同一経路を経由した場合の実施形態を説明する。

各サブキャリアが同一経路を経由した場合、経由する光伝送装置における光分岐挿入スイッチ１１はマルチキャリア光信号を光信号のままで転送する。例えば、４つのサブキャリアで構成されている場合には、４つの連続した周波数スロットを通過帯域としてマルチキャリア光信号の転送処理を行う。このため、複数の光伝送装置を通過すると、光分岐挿入スイッチ１１の帯域制限により、両端のサブキャリア、例えば、図１０に示す＃１および＃４のサブキャリアの伝送品質が劣化する。このため、＃１および＃４のサブキャリアフレームではＦＥＣ冗長領域が大きくなるようにタイムスロットを割り当て、＃２および＃３のサブキャリアフレームでは、＃１および＃４のサブキャリアフレームに比べて、ＦＥＣ冗長領域が小さくなるようにタイムスロットを割り当てる。なお、各ＦＥＣ冗長領域の大きさとしては、例えば、図５と図１０を比較して分かるように、＃１および＃４のサブキャリアフレームのＦＥＣ冗長領域の大きさを、図５の従来の一般的なＦＥＣ冗長領域の大きさと同じかあるいはそれ以上の大きさに設定し、＃２および＃３のサブキャリアフレームのＦＥＣ冗長領域の大きさを、＃１および＃４のサブキャリアフレームのＦＥＣ冗長領域よりも小さくなるように設定すればよい。このように、本実施の形態においては、複数のサブキャリアが同一経路を介して伝送される場合には、伝送品質が劣化する両端のサブキャリアのＦＥＣ冗長領域を、他のサブキャリアに比べて、大きく設定することで、伝送品質のばらつきを防ぎ、全体としての伝送品質を確保する。

以上のように、本実施の形態においても、上記の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施の形態によれば、複数のサブキャリアが同一経路を介して伝送される場合でも、各サブキャリア毎に適切なＦＥＣ冗長度を割り当てるよう構成したので、マルチキャリア伝送フレーム全体の伝送品質を向上させることができ、長距離伝送が可能となる。あるいは、クライアント信号の伝送帯域の減少を抑制することができる。

実施の形態３．
上記の実施の形態１および２では、フレームの全体容量を、一般的なＯＴＵＣｎフレームのフレーム長とした場合の構成を説明した。すなわち、上記の実施の形態１および２では、オーバヘッドの容量を１６×ｎバイトとし、オーバヘッド以外の領域の容量を２５４×１６×ｎバイト＝４０６４×ｎバイトとした場合について説明した。これに対し、本実施の形態においては、図１１に示すように、フレームの全体容量を、ＯＴＵＣｎフレームのフレーム長と異なる、１６×ｎ＋（（２５４＋α）×１６×ｎバイト）とした場合の構成を説明する。すなわち、本実施の形態では、オーバヘッドの容量は１６×ｎバイトとし、オーバヘッド以外の領域の容量を（（２５４＋α）×１６×ｎバイト＝４０６４×ｎバイトとしている。ここで、αは正の整数に限らず、負の整数でもよい。本実施の形態においては、このようにすることで、ペイロードとＦＥＣ冗長領域を割り当てるタイムスロットの領域をα列分変更するよう構成する。

従って、本実施の形態においては、マルチキャリア伝送フレームは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.７０９勧告に示されたＯＴＵｋフレームのＦＥＣ冗長領域を拡大したフレームをｎ多重して構成されたフレームであり、タイムスロットは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.７０９勧告に示されたＯＰＵｋトリビュタリスロットとＦＥＣ冗長領域である。

以上のように、本実施の形態では、ペイロードとＦＥＣ冗長領域を割り当てるタイムスロットの領域をα列分変更するよう構成した。このため、光伝送フレームとの親和性に優れ、ＦＥＣの冗長領域を割り当てるタイムスロット数を増加させることができ、高品質な光伝送を実現することができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ 光伝送装置、２ 通信路、１０ トランスポンダ、１１ 光分岐挿入スイッチ、１２ 光増幅器、１０１ マッピング部、１０２ ＯＴＵＣｎフレーム生成部（伝送フレーム生成部）、１０３ タイムスロットインタチェンジ、１０４ バイト多重分離部、１０５ ＦＥＣエンコーダ、１０６ 電気／光変換部（Ｅ／Ｏ）、１０７ 光／電気変換部（Ｏ／Ｅ）、１０８ ＦＥＣデコーダ、１０９ バイト多重化部、１１０ タイムスロットインタチェンジ、１１１ ＯＴＵＣｎフレーム終端部、１１２ デマッピング部。

Claims (4)

1. 複数のサブキャリアフレームを多重して構成され、情報データを格納するペイロード領域と前記情報データに対する誤り訂正符号を格納する符号領域とがそれぞれ割り当てられた複数のタイムスロットを有する、マルチキャリア伝送フレームのフレーム生成方法であって、
   各前記サブキャリアフレームが伝送される通信路の伝送品質に基づいて、各前記サブキャリアフレームの符号化利得を算出する符号化利得算出ステップと、
   算出された各前記サブキャリアフレームの前記符号化利得に基づいて、前記マルチキャリア伝送フレームを構成する全ての前記サブキャリアフレームで必要となる前記誤り訂正符号を格納する前記タイムスロットの個数を決定し、当該個数に基づいて、前記マルチキャリア伝送フレームにおいて、前記情報データを格納するタイムスロットの領域と前記誤り訂正符号を格納するタイムスロットの領域とを設定するステップと、
   前記マルチキャリア伝送フレームが多重分離されて前記サブキャリアフレームが生成されたときに、各前記サブキャリアフレームにおいて、前記情報データを格納したタイムスロットの領域と前記誤り訂正符号を格納したタイムスロットの領域との割合が、前記符号化利得に基づいて設定される割合となるように、前記マルチキャリア伝送フレームにおける前記タイムスロットを入れ替えるステップと
   を備えたフレーム生成方法。
2. 前記マルチキャリア伝送フレームは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.７０９勧告に示されたＯＴＵｋフレームまたは前記ＯＴＵｋフレームのＦＥＣ冗長領域を拡大したフレームをｎ多重して構成されたフレームであり、
   前記タイムスロットは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ.７０９勧告に示されたＯＰＵｋトリビュタリスロットとＦＥＣ冗長領域である、
   請求項１に記載のフレーム生成方法。
3. 複数のサブキャリアフレームを多重して構成され、情報データを格納するペイロード領域と前記情報データに対する誤り訂正符号を格納する符号領域とがそれぞれ割り当てられた複数のタイムスロットを有する、マルチキャリア伝送フレームを伝送する光伝送装置であって、
   前記サブキャリアフレームが伝送される通信路の伝送品質に基づいて、各前記サブキャリアフレーム毎の符号化利得を算出する符号化利得算出部と、
   前記符号化利得算出部で算出された各前記サブキャリアフレームの前記符号化利得に基づいて、前記マルチキャリア伝送フレームを構成する全てのサブキャリアフレームで必要となる前記誤り訂正符号を格納するタイムスロットの個数を決定し、当該個数に基づいて、前記マルチキャリア伝送フレームにおいて、前記情報データを格納するタイムスロットの領域と前記誤り訂正符号を格納するタイムスロットの領域とを設定する伝送フレーム生成部と、
   前記マルチキャリア伝送フレームが多重分離されて前記サブキャリアフレームが生成されたときに、各前記サブキャリアフレームにおいて、前記情報データを格納したタイムスロットの領域と前記誤り訂正符号を格納したタイムスロットの領域との割合が、前記符号化利得に基づいて設定される割合となるように、前記マルチキャリア伝送フレームにおける前記タイムスロットを入れ替えるタイムスロット入れ替え部と、
   前記タイムスロット入れ替え部から出力された前記マルチキャリア伝送フレームを多重分離して、各前記サブキャリアフレームを生成する多重分離部と
   を備えた光伝送装置。
4. 複数のサブキャリアフレームを多重して構成され、情報データを格納するペイロード領域と前記情報データに対する誤り訂正符号を格納する符号領域とがそれぞれ割り当てられた複数のタイムスロットを有する、マルチキャリア伝送フレームを伝送する光伝送システムであって、
   請求項３に記載の光伝送装置から構成された第１の光伝送装置と、
   前記第１の光伝送装置からマルチキャリア伝送フレームを受信し、受信したマルチキャリア伝送フレームに格納された誤り訂正符号に基づいて当該マルチキャリア伝送フレームに格納された情報データの誤り復号処理を行う第２の光伝送装置と、
   を備えた光伝送システム。

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