JP6320953B2 - 光伝送システムおよび光伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、所定の波長の光信号を別の波長に無瞬断で切り替える波長再配置、あるいは所定の波長の光信号を伝送する光ファイバ伝送路を別の光ファイバ伝送路に無瞬断で切り替える経路再配置を行う光伝送システムおよび光伝送方法に関する。

データ通信需要の増大に伴い、大容量トラヒックの伝送を可能とする光信号変調技術や光信号多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。特に、１波当たりの伝送速度が 100Ｇbit/s 以上の超高速伝送システムにおいて、コヒーレント検波とデジタル信号処理技術を組み合わせたデジタルコヒーレント技術が広く用いられるようになってきた。

100 Ｇbit/s 級長距離光伝送システムにおける変復調方式として広く用いられているＤＰ−ＱＰＳＫ(Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying) 方式では、４値の位相変調を用いることで64Ｇbit/s の光信号を生成し、さらに２つの偏波を多重することで 128Ｇbit/s の光信号を生成する。受信側では、信号光と同じ波長の局発光を用いてコヒーレント検波した信号を、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）を用いてデジタル化し、デジタル信号処理を施すことにより、伝送路の波長分散補償、偏波分散補償、偏波分離、位相推定等を行うことで、優れた伝送特性が実現されている。これらのＤＰ−ＱＰＳＫ光信号を波長多重することにより、ファイバ当たり数Ｔbit/s の伝送容量を持つ光伝送システムを実現することが可能となる。

このような光ネットワークでは、限られた波長リソースを効率的に利用することが重要であり、光ネットワーク全体で波長や経路などの光パス配置を最適化することが求められる。具体的な方法として、信号の変調速度や変調方式を動的に変更することで光ネットワーク全体の周波数利用効率を向上させる試みがなされているが、このような光ネットワークでは運用途中の段階で光パスの増減設により、利用されている周波数帯域が断続的となりうる。この際に利用周波数帯域を整理し、周波数資源を有効活用するために、光信号の波長再配置（波長デフラグ）が必要となる。

光パスの波長配置を最適化する手法として、無瞬断波長再配置方式が提案されている（非特許文献１）。この方式は、光信号の光源波長を徐々に変化させることにより、信号が導通している状況であっても、信号断を発生させることなく光パスの波長を変更することを可能とし、これにより光パス波長配置の最適化に必要な、無瞬断での波長再配置が実現される。

K. Sone, et al.,"First Demonstration of Hitless Spectrum Defragmentation using Real-time Coherent Receivers in Flexible Grid Optical Networks, " ECOC 2012, Th3.D.1

非特許文献１で提案されている方式は、光信号の光源波長を徐々に変化させることで波長再配置を実現するため、図３(2) に示すように、すでに光パスが存在している波長と衝突する場合があり、運用上の制限となる。また、ネットワーク全体での光パス配置の最適化を実現するうえでは、波長再配置だけでなく、パス経路の再配置を実現することも重要である。しかし非特許文献１で提案されている方式は、波長再配置のみに適用可能な方式となっており、経路再配置への適用は想定されていない。

本発明は、運用中の他の光パスに影響を与えずに光パスの波長再配置を可能とし、さらに経路再配置にも対応することができる光伝送システムおよび光伝送方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、第１〜第Ｎ−１（Ｎは２以上の整数）の波長の光搬送波を第１〜第Ｎ−１組の送信信号でそれぞれ偏波多重変調した第１〜第Ｎ−１の波長の光信号を生成して光ファイバ伝送路に送出する送信部と、光ファイバ伝送路を介して伝送された第１〜第Ｎ−１の波長の光信号をコヒーレント検波した第１〜第Ｎ−１の受信信号をデジタル信号処理部に入力し、第１〜第Ｎ−１組の送信信号を復調する光受信部とを備えた光伝送システムにおいて、送信部は、第１〜第Ｎ−１組の中の第ｉ組（ｉは１〜Ｎ−１の整数）の送信信号を分配し、該第ｉ組の送信信号で第１〜第Ｎ−１の波長と異なる第Ｎの波長の光搬送波を偏波多重変調した第Ｎの波長の光信号を生成し、第１〜第Ｎ−１の波長の光信号と波長多重して光ファイバ伝送路に送出する構成であり、受信部は、光ファイバ伝送路を介して伝送された第Ｎの波長の光信号をコヒーレント検波した第Ｎの受信信号をデジタル信号処理部に入力し、第ｉの受信信号および該第Ｎの受信信号を合成して第ｉ組の送信信号を復調する構成であり、送信部および受信部を制御する制御手段により、第１〜第Ｎ−１の波長の光信号を伝送し、続いて第Ｎの波長の光信号を伝送し、続いて第ｉの波長の光信号を停止する手順を実行し、第ｉの波長から第Ｎの波長へ無瞬断で波長再配置を行う構成である。

第２の発明は、第１〜第Ｎ−１（Ｎは２以上の整数）の光搬送波を第１〜第Ｎ−１組の送信信号でそれぞれ偏波多重変調した第１〜第Ｎ−１の光信号を生成して第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路にそれぞれ送出する送信部と、第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路を介して伝送された第１〜第Ｎ−１の光信号をコヒーレント検波した第１〜第Ｎ−１の受信信号をデジタル信号処理部に入力し、第１〜第Ｎ−１組の送信信号を復調する光受信部とを備えた光伝送システムにおいて、送信部は、第１〜第Ｎ−１組の中の第ｉ組（ｉは１〜Ｎ−１の整数）の送信信号を分配し、該第ｉ組の送信信号で第Ｎの光搬送波を偏波多重変調した第Ｎの光信号を生成し、第Ｎの光ファイバ伝送路に送出する構成であり、受信部は、第Ｎの光ファイバ伝送路を介して伝送された第Ｎの光信号をコヒーレント検波した第Ｎの受信信号をデジタル信号処理部に入力し、第ｉの受信信号および該第Ｎの受信信号を合成して第ｉ組の送信信号を復調する構成であり、送信部および受信部を制御する制御手段により、第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路を介して第１〜第Ｎ−１の光信号を伝送し、続いて第Ｎの光ファイバ伝送路を介して第Ｎの光信号を伝送し、続いて第ｉの光信号を停止する手順を実行し、第ｉの光ファイバ伝送路から第Ｎの光ファイバ伝送路へ無瞬断で経路再配置を行う構成である。

第１または第２の発明の光伝送システムにおいて、デジタル信号処理部は、第ｉの受信信号および第Ｎの受信信号をデジタル信号に変換し、それぞれ適応等化処理により偏波分離、残留分散補償、偏波分散補償を行い、さらに位相推定を行ったうえで第ｉの受信信号および第Ｎの受信信号の偏波成分ごとに合成処理を行ってｉ組の送信信号を復調する構成である。
第１または第２の発明の光伝送システムにおいて、デジタル信号処理部は、第ｉの受信信号および第Ｎの受信信号をデジタル信号に変換し、それぞれの偏波成分ごとの適応等化処理により偏波分離、残留分散補償、偏波分散補償を行い、かつ合成処理を行い、さらに位相推定を行うことでｉ組の送信信号を復調する構成である。

第３の発明は、送信部から第１〜第Ｎ−１（Ｎは２以上の整数）の波長の光搬送波を第１〜第Ｎ−１組の送信信号でそれぞれ偏波多重変調した第１〜第Ｎ−１の波長の光信号を生成して光ファイバ伝送路に送出し、受信部で光ファイバ伝送路を介して伝送された第１〜第Ｎ−１の波長の光信号をコヒーレント検波した第１〜第Ｎ−１の受信信号をデジタル信号処理部に入力し、第１〜第Ｎ−１組の送信信号を復調する光伝送方法において、送信部は、第１〜第Ｎ−１組の中の第ｉ組（ｉは１〜Ｎ−１の整数）の送信信号を分配し、該第ｉ組の送信信号で第１〜第Ｎ−１の波長と異なる第Ｎの波長の光搬送波を偏波多重変調した第Ｎの波長の光信号を生成し、第１〜第Ｎ−１の波長の光信号と波長多重して光ファイバ伝送路に送出し、受信部は、光ファイバ伝送路を介して伝送された第Ｎの波長の光信号をコヒーレント検波した第Ｎの受信信号をデジタル信号処理部に入力し、第ｉの受信信号および該第Ｎの受信信号を合成して第ｉ組の送信信号を復調し、送信部および受信部を制御する制御手段により、第１〜第Ｎ−１の波長の光信号を伝送し、続いて第Ｎの波長の光信号を伝送し、続いて第ｉの波長の光信号を停止する手順を実行し、第ｉの波長から第Ｎの波長へ無瞬断で波長再配置を行う。

第４の発明は、送信部から第１〜第Ｎ−１（Ｎは２以上の整数）の光搬送波を第１〜第Ｎ−１組の送信信号でそれぞれ偏波多重変調した第１〜第Ｎ−１の光信号を生成して第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路にそれぞれ送出し、受信部で第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路を介して伝送された第１〜第Ｎ−１の光信号をコヒーレント検波した第１〜第Ｎ−１の受信信号をデジタル信号処理部に入力し、第１〜第Ｎ−１組の送信信号を復調する光伝送方法において、送信部は、第１〜第Ｎ−１組の中の第ｉ組（ｉは１〜Ｎ−１の整数）の送信信号を分配し、該第ｉ組の送信信号で第Ｎの光搬送波を偏波多重変調した第Ｎの光信号を生成し、第Ｎの光ファイバ伝送路に送出し、受信部は、第Ｎの光ファイバ伝送路を介して伝送された第Ｎの光信号をコヒーレント検波した第Ｎの受信信号をデジタル信号処理部に入力し、第ｉの受信信号および該第Ｎの受信信号を合成して第ｉ組の送信信号を復調し、送信部および受信部を制御する制御手段により、第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路を介して第１〜第Ｎ−１の光信号を伝送し、続いて第Ｎの光ファイバ伝送路を介して第Ｎの光信号を伝送し、続いて第ｉの光信号を停止する手順を実行し、第ｉの光ファイバ伝送路から第Ｎの光ファイバ伝送路へ無瞬断で経路再配置を行う。

第３または第４の発明の光伝送方法において、デジタル信号処理部は、第ｉの受信信号および第Ｎの受信信号をデジタル信号に変換し、それぞれ適応等化処理により偏波分離、残留分散補償、偏波分散補償を行い、さらに位相推定を行ったうえで第ｉの受信信号および第Ｎの受信信号の偏波成分ごとに合成処理を行ってｉ組の送信信号を復調する。
第３または第４の発明の光伝送方法において、デジタル信号処理部は、第ｉの受信信号および第Ｎの受信信号をデジタル信号に変換し、それぞれの偏波成分ごとの適応等化処理により偏波分離、残留分散補償、偏波分散補償を行い、かつ合成処理を行い、さらに位相推定を行うことでｉ組の送信信号を復調する。

第１の発明および第３の発明は、第１〜第Ｎ−１組の送信信号でそれぞれ偏波多重変調された第１〜第Ｎ−１の波長の光信号を伝送し、続いて第ｉ組の送信信号で偏波多重変調された第Ｎの波長の光信号を伝送し、それぞれの受信信号をデジタル信号処理により復調する際に、第ｉの波長の光信号および第Ｎの波長の光信号の受信信号はデジタル信号処理により合成して復調し、続いて第ｉの波長の光信号を停止する手順を実行することにより、第ｉの波長から第Ｎの波長へ無瞬断で波長再配置を行うことができる。

第２の発明および第４の発明は、第１〜第Ｎ−１組の送信信号でそれぞれ偏波多重変調された第１〜第Ｎ−１の光信号を第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路で伝送し、続いて第ｉ組の送信信号で偏波多重変調された第Ｎの光信号を第Ｎの光ファイバ伝送路で伝送し、それぞれの受信信号をデジタル信号処理により復調する際に、第ｉの光信号および第Ｎの光信号の受信信号をデジタル信号処理により合成して復調し、続いて第ｉの光信号を停止する手順を実行することにより、第ｉの光ファイバ伝送路から第Ｎの光ファイバ伝送路へ無瞬断で経路再配置を行うことができる。

本発明の光伝送システムの実施例１の構成を示す図である。 本発明の実施例１におけるデジタル信号処理部２４−１の構成例を示す図である。 本発明による波長再配置の原理を説明する図である。 実施例１の手順に従って波長再配置を実施した際の信号品質の変化を示す図である。 本発明の実施例２におけるデジタル信号処理部２４−１の構成例を示す図である。 本発明の光伝送システムの実施例３の構成を示す図である。 実施例３における経路再配置の手順を示す図である。

（実施例１）
図１は、本発明の光伝送システムの実施例１の構成を示す。
図１において、実施例１の光伝送システムは、送信部と受信部が光ファイバ伝送路５０を介して接続される。送信部は、信号光源１１−１〜１１−Ｎと、偏波多重ベクトル変調器１２−１〜１２−Ｎと、光合波器１３と、選択スイッチ１４−１，１４−２とにより構成される。

信号光源１１−１〜１１−Ｎは、それぞれ光周波数f1〜fNの光搬送波を出力する。偏波多重ベクトル変調器１２−１は、信号光源１１−１から出力される光周波数f1の光搬送波を送信信号Ｄ1x，Ｄ1yで偏波多重変調した光信号を生成する。偏波多重ベクトル変調器１２−２は、信号光源１１−２から出力される光周波数f2の光搬送波を送信信号Ｄ2x，Ｄ2yで偏波多重変調した光信号を生成する。選択スイッチ１４−１は送信信号Ｄ1x，Ｄ2x，…のうちいずれか１つ、選択スイッチ１４−２は送信信号Ｄ1y，Ｄ2y，…のうちいずれか１つ、それぞれ波長再配置を行う送信信号を選択して偏波多重ベクトル変調器１２−Ｎに入力する。偏波多重ベクトル変調器１２−Ｎは、信号光源１１−３から出力される光周波数fNの光搬送波を、選択スイッチ１４−１，１４−２で選択された送信信号で偏波多重変調した光信号を生成する。光合波器１３は、偏波多重ベクトル変調器１２−１〜１２−Ｎから出力される各波長の光信号を合波した波長多重光信号を光ファイバ伝送路５０に出力する。

受信部は、光分波器２１と、コヒーレント受信器２２−１〜２２−Ｎと、局発光源２３−１〜２３−Ｎと、デジタル信号処理部２４−１〜２４−（Ｎ−１）とにより構成される。

光ファイバ伝送路５０を伝送した波長多重光信号は光分波器２１で波長ごとに分波され、それぞれコヒーレント受信器２２−１〜２２−Ｎに入力する。局発光源２３−１〜２３−Ｎは、各波長の光信号の搬送波周波数f1〜fNと等しい局発光を出力する。コヒーレント受信器２２−１〜２２−Ｎは、各波長の光信号と光周波数f1〜fNの局発光を入力してそれぞれコヒーレント検波してベースバンド信号Ｒ1x，Ｒ1y〜ＲNx，ＲNyを出力する。選択スイッチ２５−１，２５−２は、コヒーレント受信器２２−Ｎから出力されたベースバンド信号ＲNx，ＲNyをデジタル信号処理部２４−１〜２４−（Ｎ−１）のいずれかに出力する。コヒーレント受信器２２−Ｎから出力されたベースバンド信号ＲNx，ＲNyが入力されるデジタル信号処理部２４−ｉでは、コヒーレント受信器２２−ｉから出力されたベースバンド信号Ｒix，Ｒiyと合わせてデジタル信号処理し、送信信号Ｄix，Ｄiyを復調する。

このような構成の送信部および受信部において、例えばチャネル１の光信号の光周波数をf1からfNに波長再配置する場合を想定する。チャネル１の光信号が導通している状況において、送信部の選択スイッチ１４−１，１４−２により偏波多重ベクトル変調器１２−１に入力されるデータ信号Ｄ1x, Ｄ1yが偏波多重ベクトル変調器１２−Ｎにも入力されるように設定する。これにより、光周波数f1, fNの光搬送波それぞれでデータ信号Ｄ1x, Ｄ1yが伝送される状況が実現できる。

この状況で受信部の選択スイッチ２５−１，２５−２により、コヒーレント受信器２２−Ｎから出力されるベースバンド信号ＲNx，ＲNyがデジタル信号処理部２４−１に入力されるように設定する。これにより、デジタル信号処理部２４−１には、コヒーレント受信器２２−１からのベースバンド信号Ｒ1x，Ｒ1yと、コヒーレント受信器２２−Ｎからのベースバンド信号ＲNx，ＲNyが入力される状況が実現される。デジタル信号処理部２４−１では両者の受信信号を最大比合成することで送信信号Ｄ1x, Ｄ1yを復調する。続いて、送信部の信号光源１１−１を消光する。これにより、結果として送信信号Ｄ1x, Ｄ1yを伝送する光信号の光周波数をf1からfNに変更することができ、波長再配置が実現される。これにより、図３(1) に示すように、本方式では光周波数f1とfNとの間の光周波数を使用している光パスが存在している状況においても、この光パスに影響を与えずに波長再配置を実現することが可能となる。以下、詳しく説明する。

図２は、本発明の実施例１におけるデジタル信号処理部２４−１の構成例を示す。なお、デジタル信号処理部２４−２〜２４−Ｎについても同様の構成である。

図２において、デジタル信号処理部２４−１は、Ａ／Ｄ変換器１−１〜１−４、分散補償回路２−１〜２−４、適応等化回路３−１〜３−２、位相推定回路４−１〜４−４、信号合成回路５−１〜５−２、識別回路６−１〜６−２から構成される。

コヒーレント受信器２２−１から入力するベースバンド信号Ｒ1x，Ｒ1yと、図１に示す選択スイッチ２５−１〜２５−２を介してコヒーレント受信器２２−Ｎから入力するベースバンド信号ＲNx，ＲNyは、それぞれ直交する偏波状態に相当する複素信号から構成されており、Ａ−Ｄ変換器１−１〜１−４によってデジタル信号に変換された後に、分散補償回路２−１〜２−４に入力される。分散補償回路２−１〜２−４は、光ファイバ伝送路５０の総波長分散量に相当する分散補償を施すとともに、波長分散に起因して発生する各光信号間の伝搬遅延差を補償する。

分散補償回路２−１，２−２の出力は適応等化回路３−１に入力され、分散補償回路２−３，２−４の出力は適応等化回路３−２に入力され、それぞれＣＭＡ（Constant Modulus algorithm）等の一般的なタップ更新アルゴリズムにより、偏波分離、残留分散補償、偏波分散補償を実現する。適応等化回路３−１の出力は位相推定回路４−１，４−２に入力され、適応等化回路３−２の出力は位相推定回路４−３，４−４に入力され、それぞれ四乗法等の一般的な位相推定処理をされることにより、光周波数f1で伝送された送信信号Ｄ1x(1),Ｄ1y(1) と、光周波数fNで伝送された送信信号Ｄ1x(N),Ｄ1y(N) がそれぞれ復調される。

それぞれ復調された送信信号は信号合成回路５−１，５−２に入力され、ＣＭＡ等の一般的なタップ更新アルゴリズムにより最大比合成が実現される。このとき、コヒーレント受信器２２−１で受信した光信号に重畳された送信信号と、コヒーレント受信器２２−Ｎで受信した光信号に重畳された送信信号が同一の信号である場合には、最大比合成によりＳＮ比が最大で３dB程度改善される。

しかし、コヒーレント受信器２２−Ｎで受信した光信号に対する適応等化回路３−２の処理によって得られる信号が、必ずしもコヒーレント受信器２２−１で受信した光信号に対する適応等化回路３−１の処理によって得られた信号と同一の偏波対応関係になっているとは限らない。そこで、信号合成回路５−１では、適応等化回路３−１から出力されるＸ偏波信号（タップ係数h'1xx に入力される信号）に対しては、適応等化回路３−２から出力されるＸ偏波信号（タップ係数h'Nxx に入力される信号）およびＹ偏波信号（h'Nyx に入力される信号）も用いた合成処理を行う。同様に、信号合成回路５−２では、適応等化回路３−１から出力されるＹ偏波信号（タップ係数h'Nyy に入力される信号）に対して、適応等化回路３−２から出力されるＸ偏波信号（タップ係数h'Nxy に入力される信号）およびＹ偏波信号（h'Nyy に入力される信号）も用いた合成処理を行う。

このようにして信号合成回路５−１，５−２により得られた信号に対して、識別回路６−１，６−２による信号判定処理を施すことにより、送信信号Ｄ1x, Ｄ1yが得られる。

図１および図２に示す光伝送システムを用いて波長再配置を実現する手順を以下に示す。ここでは、例としてチャネル１の光信号の光周波数をf1からfNに波長再配置を実施する場合を示す。前提状態として、チャネル１により、光周波数f1の光搬送波のＸ偏波，Ｙ偏波を用いて送信信号Ｄ1x, Ｄ1yが伝送されており、受信部のコヒーレント受信器２２−１およびデジタル信号処理部２４−１により光信号が復調され、送信信号Ｄ1x, Ｄ1yが得られているとする。

[手順1]
デジタル信号処理部２４−１の信号合成回路５−１，５−２のタップ係数h'Nxx, h'Nyx, h'Nxy, h'Nyyを０に固定し、タップ係数が更新されないようにする。
[手順2]
送信部の偏波多重ベクトル変調器１２−Ｎへ入力する送信信号がＤ1x, Ｄ1yとなるように、選択スイッチ１４−１，１４−２を設定する。

[手順3]
信号光源１１−Ｎを光周波数fNで発光させ、チャネルＮにより光周波数fNの光搬送波のＸ偏波，Ｙ偏波を用いて送信信号Ｄ1x, Ｄ1yを伝送させる。
[手順4]
コヒーレント受信器２２−ＮによりチャネルＮの光信号が受信されていることを確認したうえで、デジタル信号処理部２４−１の信号合成回路５−１，５−２のタップ係数h'Nxx, h'Nyx, h'Nxy, h'Nyyに施していた固定を解除し、タップ係数の更新を開始する。

ここまでの操作により、送信信号Ｄ1x, Ｄ1yがチャネル１とチャネルＮで同時に伝送されており、信号合成回路５によって最大比合成されることで通常よりも最大で３dB程度高いＳＮ比が実現される。

[手順5]
デジタル信号処理部２４−１の信号合成回路５−１，５−２のタップ係数h'1xx, h'1yyを現状の値で固定し、タップ係数が更新されないようにする。
[手順6]
位相推定回路４−１，４−２からの出力が０になるように、送信部の信号光源１１−１を徐々に減衰させて消光することで、チャネル１による送信信号Ｄ1x, Ｄ1yの伝送を停止する。

以上の操作により、すでに光パスが存在する状況下、すなわち光周波数f1からfNの間に光信号が存在する状況下においても、送信信号Ｄ1x, Ｄ1yを伝送する光搬送波の光周波数をf1からfNへ無瞬断で変更することができる。すなわち、無瞬断での波長再配置が実現される。信号光源１１−Ｎと局発光源２３−Ｎに波長可変光源を用いることで、波長再配置後の光周波数を任意に設定することが可能である。

図４は、実施例１の手順に従って波長再配置を実施した際の信号品質の変化を示す。
図４において、縦軸は信号品質を表すＱ値であり、横軸は時間を表している。図４に示す通り、手順１〜手順６を実施する間、過剰な信号品質劣化が発生しておらず、無瞬断で波長再配置が実現できていることが確認できる。また、チャネル１とチャネルＮが両方とも存在しているときのＱ値は、チャネル１のみ、あるいはチャネルＮのみが存在するときのＱ値よりもおよそ３dB程度大きい値となっている。これは、信号合成回路５により最大比合成が実現されていることを表している。

（実施例２）
図５は、本発明の実施例２におけるデジタル信号処理部２４−１の構成例を示す。なお、実施例２が適用される光伝送システムは図１に示す実施例１の構成と同じであり、図２に示す実施例１のデジタル信号処理部２４−１と共通のものは同じ符号を付す。また、デジタル信号処理部２４−２〜２４−Ｎについても同様の構成である。

図５において、デジタル信号処理部２４−１は、Ａ／Ｄ変換器１−１〜１−４、分散補償回路２−１〜２−４、適応等化・信号合成回路７−１〜７−２、位相推定回路４−１〜４−２、識別回路６−１〜６−２から構成される。

コヒーレント受信器２２−１から入力するベースバンド信号Ｒ1x，Ｒ1yと、図１に示す選択スイッチ２５−１〜２５−２を介してコヒーレント受信器２２−Ｎから入力するベースバンド信号ＲNx，ＲNyは、それぞれ直交する偏波状態に相当する複素信号から構成されており、Ａ−Ｄ変換器１−１〜１−４によってデジタル信号に変換された後に、分散補償回路２−１〜２−４に入力される。分散補償回路２−１〜２−４は、光ファイバ伝送路５０の総波長分散量に相当する分散補償を施すとともに、波長分散に起因して発生する各光信号間の伝搬遅延差を補償する。

分散補償回路２−１〜２−４の出力は適応等化・信号合成回路７に入力され、ＣＭＡ等の一般的なタップ更新アルゴリズムにより、偏波分離、残留分散補償、偏波分散補償を実現されるとともに、コヒーレント受信器２２−１，２２−Ｎから入力する信号の最大比合成が行われる。このとき、コヒーレント受信器２２−１，２２−Ｎから入力する信号が同一である場合、それぞれのコヒーレント受信器で受信した光信号のＳＮ比が最大で３dB程度改善される。適応等化・信号合成回路７−１，７−２からの出力は位相推定回路４−１，４−２に入力され、それぞれ四乗法等の一般的な位相推定処理をされ、さらに識別回路６−１，６−２による信号判定処理を施すことにより、送信信号Ｄ1x, Ｄ1yが得られる。

図１および図５に示す光伝送システムを用いて波長再配置を実現する手順を以下に示す。ここでは、例としてチャネル１の光信号の光周波数をf1からfNに波長再配置を実施する場合を示す。前提状態として、チャネル１により、光周波数f1の光搬送波のＸ偏波，Ｙ偏波を用いて送信信号Ｄ1x, Ｄ1yが伝送されており、受信部のコヒーレント受信器２２−１およびデジタル信号処理部２４−１により光信号が復調され、送信信号Ｄ1x, Ｄ1yが得られているとする。

[手順１] 〜 [手順４]
実施例１の [手順１] 〜 [手順４] と同様である。
[手順5]
デジタル信号処理部２４−１の適応等化・信号合成回路７−１，７−２のタップ係数h'1xx, h'1xy, h'1yx, h'1yyを現状の値で固定し、タップ係数が更新されないようにする。

[手順6]
分散補償回路２−１，２−２からの出力が０になるように、送信部の信号光源１１−１を徐々に減衰させて消光することで、チャネル１による送信信号Ｄ1x, Ｄ1yの伝送を停止する。

以上の操作により、すでに光パスが存在する状況下、すなわち光周波数f1からfNの間に光信号が存在する状況下においても、送信信号Ｄ1x, Ｄ1yを伝送する光搬送波の光周波数をf1からfNへ無瞬断で変更することができる。すなわち、無瞬断での波長再配置が実現される。信号光源１１−Ｎと局発光源２３−Ｎに波長可変光源を用いることで、波長再配置後の光周波数を任意に設定することが可能である。

実施例２のデジタル信号処理部は、実施例１のデジタル信号処理部に比べて機能ブロックが少ないことが特徴である。ただし、実施例２のデジタル信号処理部の構成による波長再配置を実現するためには、信号光源１１−ｉと局発光源２３−ｉの光周波数差がチャネルによらず一定でなければならないため、送信部の信号光源１１−１〜１１−Ｎと、受信部の局発光源２３−１〜２３−Ｎには位相同期光源等を用いる必要がある。

（実施例３）
図６は、本発明の光伝送システムの実施例３の構成を示す。
実施例３は、実施例１および実施例２で説明した波長再配置のための構成および手順に代えて、経路再配置への適用を示すものである。

図６において、実施例３の光伝送システムは、送信部と受信部が光ファイバ伝送路５０を介して接続される。送信部は、図１に示す実施例１と同様の信号光源１１−１〜１１−Ｎと、偏波多重ベクトル変調器１２−１〜１２−Ｎと、選択スイッチ１４−１，１４−２とにより構成される。偏波多重ベクトル変調器１２−１〜１２−Ｎから出力される各波長の光信号は、それぞれ異なる光ファイバ伝送路５０−１〜５０Ｎに送出される。

受信部は、図１に示す実施例１と同様のコヒーレント受信器２２−１〜２２−Ｎと、局発光源２３−１〜２３−Ｎと、デジタル信号処理部２４−１〜２４−（Ｎ−１）とにより構成される。光ファイバ伝送路５０−１〜５０−Ｎを伝送した波長多重光信号は、それぞれコヒーレント受信器２２−１〜２２−Ｎに入力する。

例えば、方路１（光ファイバ伝送路５０−１）から方路Ｎ（光ファイバ伝送路５０−Ｎ）へ光信号の経路再配置を実施する場合を想定する。方路１の光信号が導通している状況において、送信部の選択スイッチ１４−１，１４−２により偏波多重ベクトル変調器１２−１に入力される送信信号Ｄ1x, Ｄ1yを偏波多重ベクトル変調器１２−Ｎにも入力されるように設定する。これにより、チャネル１（光周波数f1）およびチャネルＮ（光周波数fN）のそれぞれで送信信号Ｄ1x, Ｄ1yが伝送される状況が実現できる。ここでは、チャネル１の光信号とチャネルＮの光信号は異なる光ファイバ伝送路を伝送するため、光周波数f1, fNは同じ値でもよい。

この状況で受信部の選択スイッチ２５−１，２５−Ｎにより、コヒーレント受信器２２−Ｎから出力される受信信号がデジタル信号処理部２４−１に入力されるように設定する。これにより、デジタル信号処理部２４−１にはコヒーレント受信器２２−１およびコヒーレント受信器２２−Ｎからの受信信号が入力される状況が実現される。デジタル信号処理部２４−１では両者の受信信号を最大比合成することで送信信号Ｄ1x, Ｄ1yを復調する。続いて、送信部の信号光源１１−１を消光する。これにより、結果として送信信号Ｄ1x, Ｄ1yの伝送を方路１から方路Ｎに変更することができ、経路再配置が実現される。デジタル信号処理部の構成は図２および図５に示す構成と同様であり、各分散補償回路において光ファイバ伝送路の総波長分散量に相当する分散補償を施す。さらに、本実施例では、光ファイバ伝送路５０−１〜５０−Ｎの経路長に起因して発生する各光信号間の伝搬遅延差を補償する手段（例えばメモリ）が必須となる。

このような光伝送システムを用いて経路再配置を実現する手順は、デジタル信号処理部の構成として図２を用いた場合は、実施例１に記載の手順１〜手順６を実施することで経路再配置が実現される。デジタル信号処理部の構成として図５を用いた場合は、実施例２に記載の手順１〜手順６を実施することで、経路再配置が実現される。手順１〜手順６に記載の操作を実行することにより、図７に示すように、送信信号Ｄ1x, Ｄ1yを伝送する光ファイバ伝送路の方路を方路１から方路Ｎへ無瞬断で変更する経路再配置が実現される。なお、信号光源１１−Ｎと局発光源２３−Ｎに波長可変光源を用いることで、経路再配置後の光周波数を任意に設定することが可能である。

１ Ａ／Ｄ変換器
２ 分散補償回路
３ 適応等化回路
４ 位相推定回路
５ 信号合成回路
６ 識別回路
７ 適応等化・信号合成回路
１１ 信号光源
１２ 偏波多重ベクトル変調器
１３ 光合波器
１４ 選択スイッチ
２１ 光分波器
２２ コヒーレント受信器
２３ 局発光源
２４ デジタル信号処理部
２５ 選択スイッチ

Claims (8)

1. 第１〜第Ｎ−１（Ｎは２以上の整数）の波長の光搬送波を第１〜第Ｎ−１組の送信信号でそれぞれ偏波多重変調した第１〜第Ｎ−１の波長の光信号を生成して光ファイバ伝送路に送出する送信部と、
   前記光ファイバ伝送路を介して伝送された前記第１〜第Ｎ−１の波長の光信号をコヒーレント検波した第１〜第Ｎ−１の受信信号をデジタル信号処理部に入力し、前記第１〜第Ｎ−１組の送信信号を復調する光受信部と
   を備えた光伝送システムにおいて、
   前記送信部は、第１〜第Ｎ−１組の中の第ｉ組（ｉは１〜Ｎ−１の整数）の送信信号を分配し、該第ｉ組の送信信号で前記第１〜第Ｎ−１の波長と異なる第Ｎの波長の光搬送波を偏波多重変調した第Ｎの波長の光信号を生成し、前記第１〜第Ｎ−１の波長の光信号と波長多重して前記光ファイバ伝送路に送出する構成であり、
   前記受信部は、前記光ファイバ伝送路を介して伝送された前記第Ｎの波長の光信号をコヒーレント検波した第Ｎの受信信号を前記デジタル信号処理部に入力し、前記第ｉの受信信号および該第Ｎの受信信号を合成して前記第ｉ組の送信信号を復調する構成であり、
   前記送信部および前記受信部を制御する制御手段により、前記第１〜第Ｎ−１の波長の光信号を伝送し、続いて前記第Ｎの波長の光信号を伝送し、続いて前記第ｉの波長の光信号を停止する手順を実行し、前記第ｉの波長から前記第Ｎの波長へ無瞬断で波長再配置を行う構成である
   ことを特徴とする光伝送システム。
2. 第１〜第Ｎ−１（Ｎは２以上の整数）の光搬送波を第１〜第Ｎ−１組の送信信号でそれぞれ偏波多重変調した第１〜第Ｎ−１の光信号を生成して第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路にそれぞれ送出する送信部と、
   前記第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路を介して伝送された前記第１〜第Ｎ−１の光信号をコヒーレント検波した第１〜第Ｎ−１の受信信号をデジタル信号処理部に入力し、前記第１〜第Ｎ−１組の送信信号を復調する光受信部と
   を備えた光伝送システムにおいて、
   前記送信部は、第１〜第Ｎ−１組の中の第ｉ組（ｉは１〜Ｎ−１の整数）の送信信号を分配し、該第ｉ組の送信信号で第Ｎの光搬送波を偏波多重変調した第Ｎの光信号を生成し、第Ｎの光ファイバ伝送路に送出する構成であり、
   前記受信部は、前記第Ｎの光ファイバ伝送路を介して伝送された前記第Ｎの光信号をコヒーレント検波した第Ｎの受信信号を前記デジタル信号処理部に入力し、前記第ｉの受信信号および該第Ｎの受信信号を合成して前記第ｉ組の送信信号を復調する構成であり、
   前記送信部および前記受信部を制御する制御手段により、前記第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路を介して前記第１〜第Ｎ−１の光信号を伝送し、続いて前記第Ｎの光ファイバ伝送路を介して前記第Ｎの光信号を伝送し、続いて前記第ｉの光信号を停止する手順を実行し、前記第ｉの光ファイバ伝送路から前記第Ｎの光ファイバ伝送路へ無瞬断で経路再配置を行う構成である
   ことを特徴とする光伝送システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の光伝送システムにおいて、
   前記デジタル信号処理部は、前記第ｉの受信信号および前記第Ｎの受信信号をデジタル信号に変換し、それぞれ適応等化処理により偏波分離、残留分散補償、偏波分散補償を行い、さらに位相推定を行ったうえで第ｉの受信信号および第Ｎの受信信号の偏波成分ごとに合成処理を行って前記ｉ組の送信信号を復調する構成である
   ことを特徴とする光伝送システム。
4. 請求項１または請求項２に記載の光伝送システムにおいて、
   前記デジタル信号処理部は、前記第ｉの受信信号および前記第Ｎの受信信号をデジタル信号に変換し、それぞれの偏波成分ごとの適応等化処理により偏波分離、残留分散補償、偏波分散補償を行い、かつ合成処理を行い、さらに位相推定を行うことで前記ｉ組の送信信号を復調する構成である
   ことを特徴とする光伝送システム。
5. 送信部から第１〜第Ｎ−１（Ｎは２以上の整数）の波長の光搬送波を第１〜第Ｎ−１組の送信信号でそれぞれ偏波多重変調した第１〜第Ｎ−１の波長の光信号を生成して光ファイバ伝送路に送出し、
   受信部で前記光ファイバ伝送路を介して伝送された前記第１〜第Ｎ−１の波長の光信号をコヒーレント検波した第１〜第Ｎ−１の受信信号をデジタル信号処理部に入力し、前記第１〜第Ｎ−１組の送信信号を復調する
   光伝送方法において、
   前記送信部は、第１〜第Ｎ−１組の中の第ｉ組（ｉは１〜Ｎ−１の整数）の送信信号を分配し、該第ｉ組の送信信号で前記第１〜第Ｎ−１の波長と異なる第Ｎの波長の光搬送波を偏波多重変調した第Ｎの波長の光信号を生成し、前記第１〜第Ｎ−１の波長の光信号と波長多重して前記光ファイバ伝送路に送出し、
   前記受信部は、前記光ファイバ伝送路を介して伝送された前記第Ｎの波長の光信号をコヒーレント検波した第Ｎの受信信号を前記デジタル信号処理部に入力し、前記第ｉの受信信号および該第Ｎの受信信号を合成して前記第ｉ組の送信信号を復調し、
   前記送信部および前記受信部を制御する制御手段により、前記第１〜第Ｎ−１の波長の光信号を伝送し、続いて前記第Ｎの波長の光信号を伝送し、続いて前記第ｉの波長の光信号を停止する手順を実行し、前記第ｉの波長から前記第Ｎの波長へ無瞬断で波長再配置を行う
   ことを特徴とする光伝送方法。
6. 送信部から第１〜第Ｎ−１（Ｎは２以上の整数）の光搬送波を第１〜第Ｎ−１組の送信信号でそれぞれ偏波多重変調した第１〜第Ｎ−１の光信号を生成して第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路にそれぞれ送出し、
   受信部で前記第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路を介して伝送された前記第１〜第Ｎ−１の光信号をコヒーレント検波した第１〜第Ｎ−１の受信信号をデジタル信号処理部に入力し、前記第１〜第Ｎ−１組の送信信号を復調する
   光伝送方法において、
   前記送信部は、第１〜第Ｎ−１組の中の第ｉ組（ｉは１〜Ｎ−１の整数）の送信信号を分配し、該第ｉ組の送信信号で第Ｎの光搬送波を偏波多重変調した第Ｎの光信号を生成し、第Ｎの光ファイバ伝送路に送出し、
   前記受信部は、前記第Ｎの光ファイバ伝送路を介して伝送された前記第Ｎの光信号をコヒーレント検波した第Ｎの受信信号を前記デジタル信号処理部に入力し、前記第ｉの受信信号および該第Ｎの受信信号を合成して前記第ｉ組の送信信号を復調し、
   前記送信部および前記受信部を制御する制御手段により、前記第１〜第Ｎ−１の光ファイバ伝送路を介して前記第１〜第Ｎ−１の光信号を伝送し、続いて前記第Ｎの光ファイバ伝送路を介して前記第Ｎの光信号を伝送し、続いて前記第ｉの光信号を停止する手順を実行し、前記第ｉの光ファイバ伝送路から前記第Ｎの光ファイバ伝送路へ無瞬断で経路再配置を行う
   ことを特徴とする光伝送方法。
7. 請求項５または請求項６に記載の光伝送方法において、
   前記デジタル信号処理部は、前記第ｉの受信信号および前記第Ｎの受信信号をデジタル信号に変換し、それぞれ適応等化処理により偏波分離、残留分散補償、偏波分散補償を行い、さらに位相推定を行ったうえで第ｉの受信信号および第Ｎの受信信号の偏波成分ごとに合成処理を行って前記ｉ組の送信信号を復調する
   ことを特徴とする光伝送方法。
8. 請求項５または請求項６に記載の光伝送方法において、
   前記デジタル信号処理部は、前記第ｉの受信信号および前記第Ｎの受信信号をデジタル信号に変換し、それぞれの偏波成分ごとの適応等化処理により偏波分離、残留分散補償、偏波分散補償を行い、かつ合成処理を行い、さらに位相推定を行うことで前記ｉ組の送信信号を復調する
   ことを特徴とする光伝送方法。

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