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公開番号2021103897
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210715
出願番号2021059379
出願日20210331
発明の名称伝送システム、及び伝送装置
出願人富士通株式会社
代理人個人,個人
主分類H04B 10/07 20130101AFI20210618BHJP(電気通信技術)
要約【課題】伝送装置間でビット反転及び/または信号相殺を抑制して自律的かつ自動的な制御を実現する。
【解決手段】第1伝送装置と第2伝送装置の間で周波数変調方式で監視信号の送受信を行う伝送システムにおいて、前記第1伝送装置は、前記第1伝送装置のI/Q変調器の出力光の第1の位相回転状態の設定を切り換えながら、前記第1の位相回転状態の設定を示す第1の送信値を前記監視信号を用いて前記第2伝送装置に送信し、前記第2伝送装置は、前記第2伝送装置のI/Q変調器の出力光の第2の位相回転状態の設定を切り換えながら、前記第2の位相回転状態の設定を示す第2の送信値を前記監視信号を用いて前記第1伝送装置に送信し、前記第2伝送装置は、前記第1の送信値を受信したならば、前記第2の送信値とともに前記第1の送信値を前記第1伝送装置に送信する。
【選択図】図16
特許請求の範囲【請求項1】
第1伝送装置と第2伝送装置の間で周波数変調方式で監視信号の送受信を行う伝送システムであって、
前記第1伝送装置は、前記第1伝送装置のI/Q変調器の出力光の第1の位相回転状態の設定を切り換えながら、前記第1の位相回転状態の設定を示す第1の送信値を前記監視信号を用いて前記第2伝送装置に送信し、
前記第2伝送装置は、前記第2伝送装置のI/Q変調器の出力光の第2の位相回転状態の設定を切り換えながら、前記第2の位相回転状態の設定を示す第2の送信値を前記監視信号を用いて前記第1伝送装置に送信し、
前記第2伝送装置は、前記第1の送信値を受信したならば、前記第2の送信値とともに前記第1の送信値を前記第1伝送装置に送信する、
ことを特徴とする伝送システム。
続きを表示(約 870 文字)【請求項2】
前記第1伝送装置は、前記第2伝送装置から前記第1の送信値を受信したならば、前記第1の位相回転状態を前記第1の送信値で示される設定に固定することを特徴とする請求項1に記載の伝送システム。
【請求項3】
前記第1伝送装置は、前記第2の送信値を受信したならば、前記第1の送信値とともに前記第2の送信値を前記第2伝送装置に送信し、
前記第2伝送装置は、前記第2の送信値を受信したならば、前記第2の位相回転状態を前記第2の送信値で示される設定に固定することを特徴とする請求項1または2に記載の伝送システム。
【請求項4】
前記第1伝送装置と前記第2伝送装置は、前記監視信号を用いた前記第1の送信値と前記第2の送信値の送信を同時または順次に行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の伝送システム。
【請求項5】
第1伝送装置と第2伝送装置の間で周波数変調方式で監視信号の送受信を行う伝送システムで用いられる第1伝送装置であって、
前記第1伝送装置のI/Q変調器の出力光の第1の位相回転状態の設定を切り換えながら、前記第1の位相回転状態の設定を示す第1の送信値を前記監視信号を用いて前記第2伝送装置に送信する光送信器と、
前記第2伝送装置から、前記監視信号を受信する光受信器と、
を有し、
前記光送信器は、前記第1の送信値が前記第2伝送装置から返送されて前記光受信器で受信されたときに、前記第1の位相回転状態を前記第1の送信値で示される状態に固定することを特徴とする第1伝送装置。
【請求項6】
前記光受信器は、前記第2伝送装置のI/Q変調器の出力光の第2の位相回転状態の設定を示す第2の送信値を前記監視信号で受信し、
前記光送信器は、前記第2の送信値が受信されたならば、前記第1の送信値とともに前記第2の送信値を前記第2伝送装置に送信する、
ことを特徴とする請求項5に記載の第1伝送装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、伝送システム、及び伝送装置に関する。
続きを表示(約 7,100 文字)【背景技術】
【0002】
通信容量と設定機能の増加により、マニュアルでの新規の伝送装置(Transponder,以下適宜「TRPN」と省略する)のインストール、既存TRPNのメンテナンス等の負荷が増大している。多値度、誤り訂正等のパラメータの設定は、一般的にSDN(Software-Defined Networking)により制御されているが、マルチベンダ化により、SDNで各社の独自機能をすべてサポートするのが困難になってきている。このような状況で、対向するTRPN同士がSDNを介さずに、監視制御(Supervisory,以下「SV」と省略する)信号を直接やりとりして、自動制御する方式が望まれている。
【0003】
自動制御機能を実現する場合、最小限の設定でSV信号を送受信できる構成が便利である。ひとつの方法として、搬送波周波数に制御チャネルを重畳するFSK(Frequency Shift Keying:周波数偏移変調)方式が提案されている(たとえば、特許文献1〜3参照)。FSK方式の信号にSV信号を重畳して伝送する方式を、「FSK−SV方式」と呼ぶ。FSK方式は、送信するデータの論理値に対応して搬送波の周波数を変化させる方式である。偏波多重方式の場合、X偏波とY偏波に同じ値を重畳し、受信側で偏波分離をせずに受信する。受信側で周波数の変化の方向を検出することで、データ値を復元することができる。
【0004】
FSK−SV方式で送信された信号を受信側で監視するモニタ構成も提案されている(たとえば、非特許文献1参照)。FSK−SV方式の制御と、非特許文献1の受信方式を組み合わせることで、主信号が疎通していない場合でもSV信号の送受信が可能になる。
【0005】
FSK−SV方式の通信では、光変調器の性質、あるいは自動バイアス制御(Automatic Bias Control:ABC)回路の性質により、IQ変調器から出力される光信号の位相回転方向が反転する、あるいは駆動信号に対する光出力信号の位相がπラジアンシフトする現象が起こり得る。これらの現象をまとめて「位相回転方向の反転」と呼ぶ。位相回転方向が反転すると、ビットが反転し、あるいは値が打ち消されてFSK−SV信号が正しく受信できなくなる。
【0006】
図1Aのように、IQ変調器の出力で位相回転状態が適正な場合(すなわち位相回転方向の反転が無い場合)、駆動信号により、X偏波とY偏波の双方で同じ方向(たとえば時計回り)に位相が回転し、周波数は同じ方向にシフトする。X偏波とY偏波は合波されて光伝送路に送信され、受信側で周波数シフトの方向を検出して、送信されたデータ値を判別することができる。
【0007】
図1Bは、X偏波で位相回転方向が反転した場合を示す。Y偏波では、位相は時計回りに回転し、入力されたデータの論理値を表わす方向に周波数がシフトしている。X偏波で位相は反時計回りに回転し、周波数が逆の方向にシフトしている。X偏波とY偏波が合波されると周波数の変化が打ち消され、受信側でデータを受信することができない。
【0008】
このような問題に対し、光変調信号に重畳されているFSK信号の反転を検出して、反転が起きているときに光変調器のバイアス電圧を制御して、Iアーム変調器とQアーム変調器の間の位相差をπだけ変化させる構成が提案されている(たとえば、特許文献4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
特許第5278001号
特許第5712582号
特許第5870728号
特開2016−34078号公報
【非特許文献】
【0010】
Z.Tao et al.,"Simple, Robust, and Wide-Range Frequency Offset Monitor for Automatic Frequency Control in Digital Coherent Receivers,"ECOC 2007,pp.1-2
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
伝送装置間で自動制御を行う場合、片方向だけでなく、双方向でFSK−SV方式の制御を一度にできることが望ましい。また、上述したビット反転や信号相殺の問題を双方向で自律的に解決する構成が望まれる。
【0012】
本発明は、伝送装置間でビット反転及び/または信号相殺を抑制して自律的かつ自動的な制御を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
一つの側面において、第1伝送装置と第2伝送装置の間で周波数変調方式で監視信号の送受信を行う伝送システムにおいて、
前記第1伝送装置は、前記第1伝送装置のI/Q変調器の出力光の第1の位相回転状態の設定を切り換えながら、前記第1の位相回転状態の設定を示す第1の送信値を前記監視信号を用いて前記第2伝送装置に送信し、
前記第2伝送装置は、前記第2伝送装置のI/Q変調器の出力光の第2の位相回転状態の設定を切り換えながら、前記第2の位相回転状態の設定を示す第2の送信値を前記監視信号を用いて前記第1伝送装置に送信し、
前記第2伝送装置は、前記第1の送信値を受信したならば、前記第2の送信値とともに前記第1の送信値を前記第1伝送装置に送信する。
【発明の効果】
【0014】
伝送装置間でビット反転及び/又は信号相殺を抑制して自律的かつ自動的な制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
IQ変調器で位相回転方向の反転がないときの状態を示す図である。
IQ変調器で位相回転方向の反転が生じたときの状態を示す図である。
実施形態の光送信器と光受信器が適用される光伝送システムの概略図である。
第1実施形態の制御方法の原理を説明する図である。
第1実施形態の伝送システムにおける制御方法を示す図である。
光送信器の構成例を示すブロック図である。
FSK重畳部の構成例を示す図である。
FSK−SV信号が重畳されているときと、重畳されていないときの電気信号のアイダイアグラムを示す図である。
実施形態の光受信器の構成例を示す図である。
DSPの構成例を示すブロック図である。
FSK−SV信号を説明する図である。
対向する伝送装置間での動作例1を示す図である。
伝送装置2Aの処理フローを示す。
伝送装置2Bの処理フローを示す。
第1実施形態の伝送システムの変形例を示す図である。
変形例での低減された試行パターンを示す図である。
第2実施形態の伝送装置間での動作例を示す図である。
第2実施形態の伝送装置の動作のフローチャートである。
伝送装置の状態遷移を説明する図である。
第2実施形態の動作例1を示す図である。
図19の動作時のフローチャートである。
第2実施形態の動作例2を示す図である。
図21の動作時のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図2は、実施形態の光送信器と光受信器が適用される光伝送システムの概略図である。複数のTRPNが、光伝送路とROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer:再構成可能光アド/ドロップマルチプレクサ)により相互に接続されている。この光伝送システムでは、SDNコントローラからの指示を最小限にして、TRPN間で自律制御を行う。自律制御の手段として、主信号が疎通していなくても通信が可能なFSK−SV方式を利用する。
【0017】
FSK方式でビット反転や信号相殺の問題を回避するために、FSK信号を一方の偏波だけに重畳する、あるいは偏波ごとに振幅を変えることが考えられる。これにより偏波間で信号が打ち消されることは回避できる。しかし、ビット反転の問題は残り、FSK伝送の信号品質が悪くなる。実施形態では、対向するTRPN間でのFSK−SVを用いた協調動作によりビット反転やデータ値相殺の問題を解消して、双方向で正しい位相回転状態への制御を自律的かつ自動的に行う。
【0018】
<第1実施形態>
図3は、第1実施形態の制御の原理を説明する図である。光送信器のDSP(Digital Signal Processor:デジタル信号プロセッサ)12で送信信号にFSK-SV信号が重畳される。DSP12から、X偏波のIチャネル信号(XI)とQチャネル信号(XQ)、及びY偏波のIチャネル信号(YI)とQチャネル信号(YQ)が出力され、対応するDAC14−1〜14−4でアナログ変換されて、送信フロントエンド回路13に入力される。X偏波の信号XIと信号XQは、ドライバ16−1、16−2でそれぞれ増幅されて、I/Q変調器17Xに入力される。Y偏波の信号YIと信号YQは、ドライバ16−3、16−4でそれぞれ増幅されて、I/Q変調器17Yに入力される。
【0019】
光源からの光は偏波ビームスプリッタ等によりX偏波とY偏波に分離され、I/Q変調器17XとI/Q変調器17Yに導かれる。I/Q変調器17Xに入射したX偏波は、ドライバ16−1、16−2から出力される信号で変調される。I/Q変調器17Yに入射したY偏波は、ドライバ16−3、16−4から出力される信号で変調される。このときI/Q変調器の性質、またはI/Q変調器に対する自動バイアス制御の性質によって、I/Q変調器17XとI/Q変調器17Yによる光変調時に、位相回転方向の反転が起こり得る。図3ではI/Q変調器17Xで位相回転方向が反転する例が描かれているが、実際には、
(1)X偏波、Y偏波のいずれも位相回転方向が反転しない場合(「反転なし」)、
(2)X偏波だけ位相回転方向が反転する場合(「Xのみ反転」)、
(3)Y偏波だけ位相回転方向が反転する場合(「Yのみ反転」)、及び
(4)X偏波とY偏波の両方で位相回転方向が反転する場合(「XとYで反転」)、
の4通りが起こり得る。対向する通信相手のTRPNでもX偏波とY偏波のI/Q変調器の出力において、4通りの位相回転状態が起こり得る。
【0020】
そこで、TRPN間で自律的に4通り×4通りのパターンを試行して、対向するTRPN間の位相回転状態を正しい状態に調整する。I/Q変調器17X及び17Yから出力される光信号の位相回転状態は、DSP12の制御により調整可能である。たとえば、デジタル信号処理の段階で、I/Q変調器に入力されるIチャネル信号とQチャネル信号を入れ替える、または符号反転させることで、位相回転方向を制御できる。I/Q変調器17Xと17Yへの入力前の段階で行われるIチャネルとQチャネルの入れ替え、または符号反転処理を、便宜上、「IQスワップ」と呼ぶ。また、IQスワップ処理により設定されたI−Qチャネル間の切換え状態を「IQ swap」状態と呼ぶ。
【0021】
図4は、第1実施形態の伝送システム1における制御方法を示す図である。第1実施形態では、伝送装置2Aと伝送装置2Bの間で、FSK−SV信号を利用したマスター−スレーブ方式の協調動作により、双方向で変調器の出力光信号の位相回転状態を適正な状態に制御する。ここでは伝送装置2Aをマスター、伝送装置2Bをスレーブとする。
【0022】
ステップS1で、伝送装置Aは、自装置の「IQ swap」状態を順次切り替えながら、相手側の伝送装置Bの「IQ swap」状態を切り替えさせる指示コマンドを、FSK−SV信号で送信する。制御開始時には、伝送装置2Aも伝送装置2Bも、自装置のI/Q変調器の出力に位相回転方向の反転が生じているのか否かを知らない。伝送装置2Aは、自装置の「IQ swap」状態を以下の4通りで順次切り替える。
(1)X偏波でもY偏波でもI/Q変調器への入力段でIQスワップが行われない状態(これを「swapなし」と称する)、
(2)X偏波でのみIQスワップが行われる状態(これを「Xのみswap」と称する)、
(3)Y偏波でのみIQスワップが行われる状態(これを「Yのみswap」と称する)、
(4)X偏波とY偏波の両方でIQスワップが行われる状態(これを「XY両方swap」と称する)。
【0023】
「IQ swap」状態の切り替えは、たとえば、DSP12でIチャネル信号とQチャネル信号を入れ替える、あるいはIチャネルのQチャネルの少なくとも一方を符号反転させる等することで可能である。X偏波とY偏波のそれぞれで「IQ swap」状態の調整を行ってI/Q変調器に入力される信号を調整する。
【0024】
ステップS2で、I/Q変調器の位相回転状態ごとに4通りの指示パターンで、スレーブ、すなわち伝送装置2Bの「IQ swap」状態の設定を指示する。たとえば、マスターの伝送装置2Aの「IQ swap」状態を「swapなし」に設定しておき、スレーブの伝送装置2Bの「IQ swap」状態として、「swapなし」、「Xのみswap」、「Yのみswap」、「XY両方swap」の4通りを順次指示する。自装置の「swapなし」の設定の下で4通りの指示が送信された後は、自装置の状態を「Xのみswap」に切り替え、再度4通りの指示を順次設定して送信する。これにより、16通りの組み合わせが可能になる。指示コマンドはFSK−SV信号として光送信器10から出力され、光伝送路3でスレーブの伝送装置2Bに伝送される。
【0025】
ステップS3で、伝送装置2Bは、光受信器20でFSK−SV信号が受信できたら、指示コマンドにしたがって、自装置の「IQ swap」状態を指示された状態に設定し、FSK−SV信号が正しく受信されたことを示す所定の通知値をFSK−SV信号に載せて、光伝送路4に出力する。
【0026】
ステップS4で、伝送装置2Aが伝送装置2Bから通知値を受信できれば、そのときの組み合わせパターンで双方の光変調信号の位相回転状態が正しい状態になったことがわかり、調整が完了する。
【0027】
この方法によると、伝送装置2Aまたは2Bで、モニタPDなどで偏波ごとに変調出力光をモニタして位相回転方向を調べる必要がなく、伝送装置2Aと2Bの間の自律的、かつ自動的な制御で双方の伝送装置のI/Q変調器出力の位相回転状態を正しい状態に設定することができる。
【0028】
図5は、光送信器10の構成を示すブロック図である。光送信器10は、制御プロセッサ11と、DSP12と、DAC41−1〜14−4と、送信フロントエンド回路13を有する。制御プロセッサ11は、SV信号生成器111と、IQスワップ切換え/設定部114を有する。DSP12は、主信号処理部121と、FSK重畳部122と、IQスワップ部123を有する。
【0029】
制御プロセッサ11のIQスワップ切換え/設定部114は、たとえば運用開始前などに、所定のタイミングで「IQ swap」状態の切換え/設定指示を、DSP12のIQスワップ部123に出力する。「IQ swap」状態の切換え/設定指示は、I/Q変調器17に入力されるIチャネル信号とQチャネル信号を入れ替える指示、あるいはIチャネル信号とQチャネル信号のどちらか一方を符号反転させる指示である(たとえばQチャネル信号の符号のみ反転)。
【0030】
SV信号生成器111は、指示コマンド生成器112と通知値生成器113を有する。指示コマンド生成器112は、光送信器10を有する伝送装置2がマスターとして動作するときに、IQスワップ切換え/設定部114による指示に基づいて、対向する伝送装置の「IQ swap」状態を4パターンで切り換える指示コマンドを順次生成する。生成された指示コマンドは、FSK−SV信号としてDSP12のFSK重畳部122に供給される。通知値生成器113は、光送信器10を有する伝送装置2がスレーブとして動作するときに、FSK−SV信号の受信に応答してあらかじめ定義された通知値を生成する。生成された通知値は、FSK−SV信号としてDSP12のFSK重畳部122に供給される。
(【0031】以降は省略されています)

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