JP5936762B2 - 光伝送装置 - Google Patents
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Description
本発明は、多値変調された光信号を送受信する光伝送装置に関する。
大容量・長距離で通信するための光信号の規格が、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９におけるＯＴＮ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ：光伝送ネットワーク）の中で規定されている。その中で、ＯＴＮメンテナンス信号は、例えば、ＯＤＵ ＡＩＳ（Ａｌｌ １）、ＯＣＩ（０１１０連続）、ＬＣＫ（０１０１連続）といった連続パタンで構成されている。そして、伝送路上での信号劣化を防ぐため、このようなＯＴＮメンテナンス信号は、スクランブル処置を施してから出力することとなっている（例えば、非特許文献１参照）。
また、長距離伝送用に誤り訂正処理を行い、偏波多重ＱＰＳＫ信号の送受信を行う１００Ｇ長距離トランシーバの例が示されている（例えば、非特許文献２参照）。
Ｒｅｃｃｏｍｅｎｄａｔｉｏｎ ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９／Ｙ．１３３１（１２／２００９）、「Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＯＴＮ）」
ＯＩＦ−ＭＳＡ−１００ＧＬＨ−ＥＭ−０１．１、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｆｏｒｕｍ、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０、２０１１
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
複数系統の独立したＯＴＵｋ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｕｎｉｔ―ｋ）フレームを時分割多重するような伝送方式において、従来技術を適用し、多値信号へマッピングした場合には、以下のような課題がある。
複数系統の独立したＯＴＵｋ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｕｎｉｔ―ｋ）フレームを時分割多重するような伝送方式において、従来技術を適用し、多値信号へマッピングした場合には、以下のような課題がある。
ＯＴＮのメンテナンス信号では、スクランブル後も全て固定パタンとなる。このため、例えば、２系統の１００Ｇ ＯＴＵ４信号を２００Ｇの偏波多重１６ＱＡＭ信号にマッピングする際に、１００Ｇ信号が両系統とも同一のメンテナンス信号の場合には、２ｂｉｔ連続したパタンが、２００Ｇ 偏波多重１６ＱＡＭパタンにマッピングされることになる。
これでは、せっかくスクランブルにより信号をランダム化しても、固定したパタンが出力されることになり、伝送特性劣化の原因となる。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、多値（偏波多重１６ＱＡＭ方式等）数百Ｇｂｐｓ超の光通信システムにおいて、ＯＴＮメンテナンス信号等の連続または周期パタンを持つデータの伝送時にも、性能劣化を防ぐ光伝送装置を得ることを目的とする。
本発明に係る光伝送装置は、多値変調された光信号を送受信する光伝送装置であって、複数のクライアント信号を収容し、複数のクライアント信号のそれぞれに対して誤り訂正処理およびスクランブル／デスクランブル処理を施した伝送フレーム信号を生成する複数の伝送フレーム処理部と、複数の伝送フレーム処理部から入出力される伝送フレーム信号の多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行うデジタル変復調部とを備え、伝送フレーム処理部は、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらし、光シンボルレベルでの固定パタンの発生を防止する機能を有するものである。
本発明によれば、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらす機能を有することにより、多値（偏波多重１６ＱＡＭ方式等）数百Ｇｂｐｓ超の光通信システムにおいて、ＯＴＮメンテナンス信号等の連続または周期パタンを持つデータの伝送時にも、性能劣化を防ぐ光伝送装置を得ることができる。
以下、本発明の光伝送装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光伝送装置の構成を示す図である。例えば、光送信信号としては、高速で長距離伝送の光通信システムを実現するために、１６ＱＡＭ（１６ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の直角位相振幅変調と、偏波チャネル（Ｘ偏波、Ｙ偏波）の偏波多重とを組み合わせることで、１シンボル時間で多ビットの情報を伝送する方式などがある。そして、多値変調のための同位相成分および直交位相成分と、偏波多重のためのＸ偏波およびＹ偏波により、８種類の信号成分を伝送する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る光伝送装置の構成を示す図である。例えば、光送信信号としては、高速で長距離伝送の光通信システムを実現するために、１６ＱＡＭ（１６ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の直角位相振幅変調と、偏波チャネル（Ｘ偏波、Ｙ偏波）の偏波多重とを組み合わせることで、１シンボル時間で多ビットの情報を伝送する方式などがある。そして、多値変調のための同位相成分および直交位相成分と、偏波多重のためのＸ偏波およびＹ偏波により、８種類の信号成分を伝送する。
図１は、１００Ｇ ２系統の信号を２００Ｇ偏波多重１６ＱＡＭにて送受信する場合を例示している。図１に示した光伝送装置は、１００ＧのＯＵＴ信号処理を行うＯＴＵ４フレーマ１１、１２と、２００Ｇ信号処理を行う２００Ｇトランシーバ２１と、電気／光変換を行うＥ／Ｏ３１と、光／電気変換を行うＯ／Ｅ３２とを含んで構成されている。
ＯＴＵ４フレーマ１１、１２は、以下の要素を含んで構成される。
・１００Ｇ信号＃１、＃２のＯＴＵ４フレーム生成・終端部１１１、１２１
・１００Ｇ信号＃１、＃２のメンテナンス生成信号処理部１１２、１２２
・２００Ｇトランシーバ２１とＭＬＤ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｌａｎｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）でインタフェースするためのＯＴＵ４ ＭＬＤ部１１３、１２３
・１００Ｇ信号＃１、＃２のＯＴＵ４フレーム生成・終端部１１１、１２１
・１００Ｇ信号＃１、＃２のメンテナンス生成信号処理部１１２、１２２
・２００Ｇトランシーバ２１とＭＬＤ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｌａｎｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）でインタフェースするためのＯＴＵ４ ＭＬＤ部１１３、１２３
また、２００Ｇトランシーバ２１は、以下の要素で構成される。
・ＯＴＵ４フレーマ１１、１２とＭＬＤでインタフェースするための１００Ｇ系統＃１、＃２用のＯＴＵ４ ＭＬＤ部２１１、２２１
・ＯＴＵ４フレームを一時的に保存してフレーム位相をずらすことを可能とするメモリ（ＦＩＦＯ）２１２、２２２
・１００Ｇ系統＃１、＃２用のＦＥＣ処理回路２１３、２２３
・１００Ｇ系統＃１、＃２用のスクランブラ／デスクランブラ２１４、２２４
・スクランブラ２１４、２２４から出力される信号を光信号のシンボルに割り当てデジタルデジタル変復調処理を行うデジタル変復調処理部２１５
・光変調信号（アナログ）を生成するためのＤＡコンバータ（ＤＡＣ）２１６
・光変調信号（アナログ）をデジタル信号化するＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２２６
・ＯＴＵ４フレーマ１１、１２とＭＬＤでインタフェースするための１００Ｇ系統＃１、＃２用のＯＴＵ４ ＭＬＤ部２１１、２２１
・ＯＴＵ４フレームを一時的に保存してフレーム位相をずらすことを可能とするメモリ（ＦＩＦＯ）２１２、２２２
・１００Ｇ系統＃１、＃２用のＦＥＣ処理回路２１３、２２３
・１００Ｇ系統＃１、＃２用のスクランブラ／デスクランブラ２１４、２２４
・スクランブラ２１４、２２４から出力される信号を光信号のシンボルに割り当てデジタルデジタル変復調処理を行うデジタル変復調処理部２１５
・光変調信号（アナログ）を生成するためのＤＡコンバータ（ＤＡＣ）２１６
・光変調信号（アナログ）をデジタル信号化するＡＤコンバータ（ＡＤＣ）２２６
ここで、メモリ（ＦＩＦＯ）２１２、ＦＥＣ処理回路２１３、スクランブラ／デスクランブラ２１４と、メモリ（ＦＩＦＯ）２２２、ＦＥＣ処理回路２２３、スクランブラ／デスクランブラ２２４とは、複数のクライアント信号のそれぞれに対して設けられた複数の伝送フレーム処理部に相当する
図２は、本発明の実施の形態１に係る光伝送装置内のＯＵＴ４フレーマ１１、１２で処理されるＯＴＵｋフレームのフォーマットを示す図である。より具体的には、図２に示したＯＴＵｋフレームは、以下の部分で構成されている。
・クライアント信号のような実際の情報データを格納するためのペイロード
・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ＯＴＵｋ ＯＨおよびＯＤＵｋ ＯＨ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ−ｋ ＯｖｅｒＨｅａｄ）
・ペイロードのマッピングのためのＯＰＵｋ ＯＨ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ Ｐａｙｌｏａｄ Ｕｎｉｔ−ｋ）
・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するＦＥＣ冗長領域
・クライアント信号のような実際の情報データを格納するためのペイロード
・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ＯＴＵｋ ＯＨおよびＯＤＵｋ ＯＨ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ−ｋ ＯｖｅｒＨｅａｄ）
・ペイロードのマッピングのためのＯＰＵｋ ＯＨ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｈａｎｎｅｌ Ｐａｙｌｏａｄ Ｕｎｉｔ−ｋ）
・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するＦＥＣ冗長領域
通常、誤り訂正符号としては、リード・ソロモン符号（以下、ＲＳ（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ）符号と称す）が用いられる。なお、一般的に、ＦＡ ＯＨ、ＯＴＵｋ ＯＨ、ＯＤＵｋ ＯＨ、および、ＯＰＵｋ ＯＨから構成された部分をオーバヘッドと呼ぶ。
一方、図３は、本発明の実施の形態１に係る光伝送装置内のＦＥＣ処理回路２１３、２２３で処理されるＯＴＵｋＶフレームのフォーマットを示した図である。図３に示すように、例えば、図２に比べてＦＥＣ冗長領域を拡大し、誤り訂正性能を向上させることで、長距離伝送を実現している。
図４は、本発明の実施の形態１に係る光伝送装置におけるＯＴＮメンテナンス信号（ＯＤＵ−ＡＩＳ）伝送時の偏波多重１６ＱＡＭのシンボル遷移を示す図である。２ビットペアになっているシンボルのみ遷移する。図４の左に示すように、ＯＤＵ−ＡＩＳ信号（Ａｌｌ １）にスクランブルをかけると、「１０ １０ １１ ０１ ００」の固定パタンになったとする。すなわち、ＯＤＵ−ＡＩＳ信号（固定値）×ＰＲＢＳ（固定値）のＥＸＯＲをとった結果、図４中の（Ａ）で示すように、２系統とも同じパタンになったとする。
フレーム位相の揃った１００Ｇ ２系統の信号（２００Ｇ）を偏波多重１６ＱＡＭで送信する場合、シンボルマップデータは、図４の左下に示すようになる。これを、コンスタレーションマップ上で示すと、図４の右側の図で点線を付けた位置にマッピングされることとなる。すなわち、左上から右下の４つのシンボル点のみを遷移することとなる。
同様に、図５は、本発明の実施の形態１に係る光伝送装置におけるＯＴＮメンテナンス信号（ＯＤＵ−ＬＣＫ）伝送時の偏波多重１６ＱＡＭのシンボル遷移を示す図である。２ビットペアになっているシンボルのみ遷移する。図５の左に示すように、ＯＤＵ−ＬＣＫ信号（０１０１連続）にスクランブルをかけると「００ １１ ０１ ００ １０」の固定パタンになったとする。
フレーム位相の揃った１００Ｇ ２系統の信号（２００Ｇ）を偏波多重１６ＱＡＭで送信する場合、シンボルマップデータは、図５の左下に示すようになる。これを、コンスタレーションマップ上で示すと、図５の右側の図で点線を付けた位置にマッピングされることとなる。すなわち、左上から右下の４つのシンボル点のみを遷移することとなる。
このため、本実施の形態１では、ＦＩＦＯ２１２、２２２を１００Ｇ系統毎に個別に設けて、光信号で出力する側のＯＴＵ４Ｖフレームの位相を、１００Ｇ系統毎にずらすように構成する。これにより、ＯＴＮメンテナンス信号伝送時のパタンは、１００Ｇ系統毎にずれることになるため、図４や図５で生じた光シンボルレベルでの固定パタンの発生が防止できる。すなわち、ＯＴＮメンテナンス信号等、連続または周期パタンを持つデータの伝送時にも、性能劣化を防ぐ光伝送装置を提供可能となる。
以上のように、実施の形態１によれば、ＯＴＵ４フレームを一時的に保存してフレーム位相をずらすことを可能とするメモリ（ＦＩＦＯ）を、２００Ｇトランシーバ内に、１００Ｇ系統毎に設けている。この結果、ＯＴＮメンテナンス信号伝送時のパタンを、１００Ｇ系統毎にずらすことができ、性能劣化を防ぐ光伝送装置を得ることができる。
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る光伝送装置の構成を示す図である。先の実施の形態１における図１の構成と比較すると、本実施の形態２における図６の構成は、ＦＩＦＯ ２１２、２２２が削除されているとともに、スクランブラ／デスクランブラ２１４、２２４内に疑似ランダムパタン発生のためのシード値を変更する仕組みを追加した点が異なる。その他の構成要素および機能は、先の実施の形態１と同じである。
図６は、本発明の実施の形態２に係る光伝送装置の構成を示す図である。先の実施の形態１における図１の構成と比較すると、本実施の形態２における図６の構成は、ＦＩＦＯ ２１２、２２２が削除されているとともに、スクランブラ／デスクランブラ２１４、２２４内に疑似ランダムパタン発生のためのシード値を変更する仕組みを追加した点が異なる。その他の構成要素および機能は、先の実施の形態１と同じである。
例えば、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９では、図３に示したＯＴＵｋＶフレームのＦＡ ＯＨの最後で、フレーム毎にオール１のシード値で初期化される。そこで、１００Ｇの系統毎に初期化するシード値を変えることにより、疑似ランダムパタンの値がずれることになる。
このように、本実施の形態２では、スクランブラ／デスクランブラ２１４、２２４において、１００Ｇの系統毎に疑似ランダムパタンを生成するシード値を変更する機構を設けている。このため、１００Ｇ系統毎にランダム信号の値が異ならせることが可能となり、先の図２や図３で生じた光シンボルレベルでの固定パタンの発生を防止することができる。すなわち、ＯＴＮメンテナンス信号等の連続または周期パタンを持つデータの伝送時にも性能劣化を防ぐ光伝送装置を提供可能となる。
以上のように、実施の形態２によれば、１００Ｇの系統毎に疑似ランダムパタンを生成するシード値を変更する機構を、２００Ｇトランシーバ内のスクランブラ／デスクランブラに、１００Ｇ系統毎に設けている。この結果、ＯＴＮメンテナンス信号伝送時のパタンを、１００Ｇ系統毎にずらすことができ、性能劣化を防ぐ光伝送装置を得ることができる。
なお、上述した実施の形態１、２では、２系統での構成を示したが、３系統以上でも同様の構成とすることで、同様の効果が得られることは明らかである。また、上述した実施の形態１、２では、偏波多重１６ＱＡＭへのマッピングの例を示したが、例えば、６４ＱＡＭなど、他の多値信号へマッピングする構成としても、同様の効果が得られることは明らかである。
Claims (3)
- 多値変調された光信号を送受信する光伝送装置であって、
複数のクライアント信号を収容し、前記複数のクライアント信号のそれぞれに対して誤り訂正処理およびスクランブル／デスクランブル処理を施した伝送フレーム信号を生成する複数の伝送フレーム処理部と、
前記複数の伝送フレーム処理部から入出力される前記伝送フレーム信号の多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行うデジタル変復調部と
を備え、
前記伝送フレーム処理部は、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらし、光シンボルレベルでの固定パタンの発生を防止する機能を有する
光伝送装置。 - 請求項１に記載の光伝送装置において、
前記伝送フレーム処理部は、前記複数のクライアント信号のそれぞれに対して位相をずらすメモリを有し、前記メモリにより前記位相がずれされた、前記複数のクライアント信号のそれぞれに対して、前記誤り訂正処理および前記スクランブル／デスクランブル処理を施すことで、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらす
光伝送装置。 - 請求項１に記載の光伝送装置において、
前記伝送フレーム処理部は、前記スクランブル／デスクランブル処理における疑似ランダムパタンを生成するシード値を変えることにより、多値信号へのマッピングとデジタル変復調を行う複数の伝送フレーム間のパタンの位相をずらす
光伝送装置。
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