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技術 多重化光伝送システム

出願人 ノーテル・ネットワークス・コーポレーション
発明者 リチャードエドワードイプワース
出願日 1998年3月19日 (22年11ヶ月経過) 出願番号 1998-070589
公開日 1998年10月13日 (22年4ヶ月経過) 公開番号 1998-276174
状態 未査定
技術分野 光伝送方式 光通信システム
主要キーワード 電気的フィルタ ヘテロダイン混合 零周波数 システム配置 干渉アーム 単一側波帯 変調副搬送波 遠方端
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年10月13日)のものです。
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図面 (8)

課題

本発明は光伝送システムの容量を増加させる種々の方式の提供を目的とする。

解決手段

光伝送システムにおいて、2個以上のディジタル信号は、1個以上の電気副搬送波を用いて送信器多重化される。多重化された結果は、受信器への前向き伝送用の単一光送波変調するため利用される。変調された光搬送波は、異なる波長を有する1個以上の同様に変調された他の光搬送波と多重化される。

概要

背景

一定のシステム光送信器から、例えば、光搬送波変調する2.5ギガビット/秒ディジタルトラヒック遠方受信器への伝送中に充分に動作するならば、そのシステムの性能は劣化し、光搬送波に課されるデータレートが、例えば、2.5ギガビット/秒から10ギガビット/秒まで増加した場合に許容できない程度まで劣化する可能性があることを意味する。この問題を取り扱う一つの方法は、別個の光搬送波を変調するため10ギガビット/秒のビットストリームを4個の2.5ギガビット/秒のビットストリームに分割し、4個の変調された搬送波送信器波長多重化することである。これらの搬送波は、次に、波長多重化形式で受信器に送信され、送信器において波長デマルチプレクスされる。

概要

本発明は光伝送システムの容量を増加させる種々の方式の提供を目的とする。

光伝送システムにおいて、2個以上のディジタル信号は、1個以上の電気副搬送波を用いて送信器で多重化される。多重化された結果は、受信器への前向き伝送用の単一光搬送波を変調するため利用される。変調された光搬送波は、異なる波長を有する1個以上の同様に変調された他の光搬送波と多重化される。

目的

本発明は、光伝送システムの容量を増加させる種々の方式の提供を目的とする。本発明の方式は、単独で使用されることにより、送信器側で必要とされる光源及び外部変調器台数を削減させる。また、本発明の方式は、波長分割多重化だけで得られる容量よりも改良された容量を与えるため波長分割多重化と共に使用してもよい。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

少なくとも2個の複数のディジタル電気信号が、送信器から分散を示す光伝送路を経由して受信器に単一光送波上に多重化された形式伝送される光伝送システムにおいて上記複数のディジタル電気信号の中の少なくとも1個の電気信号は、上記光搬送波変調する電気副搬送波に対する変調として伝送され、上記少なくとも1個の電気信号は、上記変調された単一光搬送波の単一側波帯復調を用いる受信器側で検出される光伝送システム。

請求項2

上記複数のディジタル電気信号の中の他の少なくとも1個の電気信号は、上記光搬送波上のベースバンド変調として上記光伝送路を経由して伝送される請求項1記載の光伝送システム。

請求項3

n≧2の場合に、異なる周波数のn個の各電気的副搬送波は、n個の異なる信号の中の関連した1個の信号を用いてディジタル変調され、上記光搬送波上にスペクトル的に分離された信号帯域を設けるため、単一光搬送波が上記得られたn個のディジタル変調された電気的副搬送波を用いて変調され、上記変調された光搬送波は送信器から分散を示す光伝送路を経由して受信器に伝送され、上記信号は上記受信器側で上記変調された光搬送波の単一側波帯復調を用いて検出される光伝送システム。

請求項4

上記複数の信号が上記光伝送路を経由して伝送される上記単一光搬送波は、少なくとも1個の別の光搬送波と波長多重化され、上記別の光搬送波は、関連した多重化された別の複数のディジタル電気信号を用いて変調され、上記関連した多重化された別の複数のディジタル電気信号の中の少なくとも1個のディジタル電気信号は、上記別の光搬送波を変調する電気的副搬送波に対する変調として伝送され、上記関連した多重化された別の複数のディジタル信号の中の上記少なくとも1個のディジタル電気信号は、上記変調された別の光搬送波の単一側波帯復調を用いて上記受信器側で検出される請求項1記載の光伝送システム。

請求項5

少なくとも2個のディジタル電気信号を含む複数のグループに構成された複数のディジタル電気信号が送信器から分散を示す光伝送路を経由して受信器に伝送され、上記各グループの中の信号は当該グループと関連した光搬送波上で多重的に伝送され、各グループ毎に、グループ内の少なくとも1個のディジタル電気信号は、そのディジタル電気信号自体が上記関連した光搬送波に対する変調として伝送された関連した電気的副搬送波に対する変調として伝送され、上記グループ内の上記少なくとも1個のディジタル電気信号は、上記関連した光搬送波の単一側波帯復調を用いて受信器側で検出される光伝送システム。

技術分野

0001

本発明は、光伝送システムに係わり、特に、光送信器光受信器との間の伝送路の分散の結果として生じる問題に関する。これらの問題は帯域幅依存性があり、色分散と関連した問題は、一般的に光信号帯域幅の平方として増加し、偏光モード分散(PMD)と関連した問題は、一般的に線形に増加する。

背景技術

0002

一定のシステムが光送信器から、例えば、光搬送波変調する2.5ギガビット/秒ディジタルトラヒック遠方受信器への伝送中に充分に動作するならば、そのシステムの性能は劣化し、光搬送波に課されるデータレートが、例えば、2.5ギガビット/秒から10ギガビット/秒まで増加した場合に許容できない程度まで劣化する可能性があることを意味する。この問題を取り扱う一つの方法は、別個の光搬送波を変調するため10ギガビット/秒のビットストリームを4個の2.5ギガビット/秒のビットストリームに分割し、4個の変調された搬送波送信器波長多重化することである。これらの搬送波は、次に、波長多重化形式で受信器に送信され、送信器において波長デマルチプレクスされる。

発明が解決しようとする課題

0003

伝送路内の分散により生じた問題を増大させることなく余分の容量を与える上記解決法の欠点は、n分割の波長分割多重化(WDW)がn個の異なる光源送信器側に必要とし、これらの光源が直接的に変調されない場合、n台の異なる変調器を更に含むことである。このため、システムのコスト及び複雑さが著しく増大される可能性がある。伝送路に光増幅器を使用する伝送システムの場合、上記増幅器スペクトル利得特性の変化と関連した別の問題が生じる。

0004

本発明は、光伝送システムの容量を増加させる種々の方式の提供を目的とする。本発明の方式は、単独で使用されることにより、送信器側で必要とされる光源及び外部変調器台数を削減させる。また、本発明の方式は、波長分割多重化だけで得られる容量よりも改良された容量を与えるため波長分割多重化と共に使用してもよい。

課題を解決するための手段

0005

本発明によれば、少なくとも2個の複数のディジタル電気信号が、単一光搬送波上に多重化された形式で、分散を示す光伝送路を経由して送信器から受信器に伝送され、上記複数のディジタル電気信号の中の少なくとも1個の電気信号は、上記光搬送波を変調する電気副搬送波に対する変調として伝送され、上記少なくとも1個の電気信号は、上記変調された単一光搬送波の単一側波帯復調を用いる受信器側で検出される光伝送システムが提供される。

0006

本発明は、また、n≧2の場合に、異なる周波数のn個の各電気的副搬送波は、n個の異なる信号の中の関連した1個の信号を用いてディジタル変調され、単一光搬送波が、光搬送波上にスペクトル的に分離された信号帯域を設けるため、上記得られたn個のディジタル変調された電気的副搬送波を用いて変調され、上記変調された光搬送波は、分散を示す光伝送路を経由して送信器から受信器に伝送され、上記信号は上記受信器側で上記変調された光搬送波の単一側波帯復調を用いて検出される光伝送システムを提供する。

0007

異なるディジタル信号を多重化する副搬送波の適当な周波数を選択する際に、上記ディジタル信号の中の1個の信号は、他のディジタル信号を用いて変調された変調副搬送波と多重化するためベースバンドに残されることが明らかである。そのような環境において、この1個のディジタル信号は零周波数の電気的副搬送波を変調する。

0008

本発明は、更に、少なくとも2個のディジタル電気信号を含む複数のグループに構成された複数のディジタル電気信号が、分散を示す光伝送路を経由して送信器から受信器に伝送され、上記各グループの中の信号はそのグループと関連した光搬送波上で多重化されて伝送され、各グループ毎に、グループ内の少なくとも1個のディジタル電気信号は、それ自体が上記関連した光搬送波に対する変調として伝送された関連した電気的副搬送波に対する変調として伝送され、上記グループ内の上記少なくとも1個のディジタル電気信号は上記関連した光搬送波の単一側波帯復調を用いて受信器側で検出される光伝送システムを提供する。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、添付図面を参照して本発明を好ましい形態で実施する伝送システムの説明を行う。図1を参照するに、典型的にはダイオードレーザである光源10bのCW出力を変調する光変調器10aを有する送信器10は、その出力を受信器12への伝送路11に向ける。伝送路11は、不可欠ではないが典型的に全長方向に所定の間隔で増幅器13を含む。光変調器は、例えば、ニオブ酸リチウムで構成された電気光学素子への電気入力が変調器の二つの干渉アームの間に在る光路長差の大きさを制御するため利用されるマッハツェンダー干渉計タイプでもよい。或いは、変調器は、半導体材料で構成された変調器、例えば、量子閉じ込めシュタルク効果変調器でもよい。

0010

光源10bの出力によって与えられた光搬送波の直接的な変調のためディジタル変調された電気信号が光変調器10aに供給される場合、ディジタル変調された電気信号は、典型的に、図2の(a)に概略的に示された周波数スペクトル20を有する。この電気信号を用いた光搬送波の直接的な変調は、図2の(b)に示される如く、搬送波周波数の両側に側波帯21a及び21bを有する光スペクトルを備えた光信号を生成し、このω1 光信号の受信器12側での直接的な検出は、図2の(c)に示された電気信号23を生成する。

0011

ビットレートを実質的な量、例えば、2.5ギガビット/秒から10ギガビット/秒まで増加させることが求められる場合、対応した各側波帯の幅は、図3の(a)、(b)並びに(c)に、夫々、スペクトル30、スペクトル31a及び31b、並びに、スペクトル33として示されるように対応して増大される。明らかに、これは送信器10の変調器10a及び受信器12の検出器がより高速のビットレートで動作し得ることを要求するが、潜在的により重大な問題は、側波帯31a及び31bによって占められた広い拡散スペクトル範囲の処理の際に、伝送路11の分散によりシステムに与えられる問題である。分散が高速ビットレートの場合に大き過ぎるならば、この問題を解決する公知の方式は波長分割多重化へのリソース包含することである。図1に示される如く単一光源及び変調器を有する送信器の代わりに、図4に示された波長分割多重化システムの送信器40は、種々の波長で放出する複数のCW源40bと、ビットストリームの異なる部分を処理する変調器40aとを有する。例えば、10ギガビット/秒のビットストリームの場合に、周波数ω2 、ω3 、ω4 及びω5 で放出する4台のCW源と、2.5ギガビット/秒で処理する4台の関連した変調器とが存在する。変調器の出力は、伝送路11に送出する送信器から単一出力を与えるためマルチプレクサ40cに供給される。伝送路11の遠方端には、対応したデマルチプレクサ42aと検出器42bの組とを含む受信器42が置かれる。4台の変調器40aに供給された4個の2.5ギガビット/秒の電気信号は、図5の(a)に概略的に示される如く、周波数スペクトル50a、50b、50c及び50dを有する。4台のCW源40bにより与えられた4個の光搬送波の直接的な変調は、マルチプレクサ40cによって多重化された後、図5の(b)に示される如く、4個の各搬送波周波数ω2 、ω3 、ω4 及びω5 の両側の側波帯51a及び51bからなる光スペクトルを備えた光信号を生成する。これら4通りの側波帯の対の全体としての拡散は、図3の(b)に示された対応した単一側波帯31a及び31bの対の拡散よりも大きいが、側波帯51a及び51bの各対は受信器側で別個に検出されるので、受信器側の分散問題の大きさを決めるのは、全体としての拡散ではなく、上記対の中のただ一つの対のスペクトル拡散である。受信器側の検出は図5の(c)に示されるように4個の電気信号53を生成する。

0012

以下、図6の(a)、(b)及び(c)を参照して説明する本発明の実施例は、図1を参照して説明した伝送システム配置を有する。特に、図6の(a)を参照するに、1番目の2.5ギガビット/秒の信号が側波帯60aの対を生成すべく周波数ω6 の電気的副搬送波を変調するため利用され、これに、2番目の2.5ギガビット/秒の信号が加えられる。2番目の2.5ギガビット/秒の信号は、周波数ω0 =0のベースバンド副搬送波を変調するため利用される信号であると考えられ、これにより、単一側波帯60bが得られる。副搬送波周波数ω6 は、側波帯60bのスペクトル幅よりも小さくならないように選択されるので、2個の2.5ギガビット/秒の信号の側波帯の間にスペクトルの重なり合いはない。典型的に、振幅変調は電気的副搬送波の変調のため選択されるが、周波数変調位相変調による代替が可能である。図6の(a)の合成された電気信号は、光源10bの出力を変調するため送信器の変調器10aに供給され、これにより、図6の(b)に示されているように周波数ω1 の両側の通過域61aの第1の対と、周波数(ω1 −ω6 )及び周波数(ω1 +ω6 )の両側にある別の対61b及び61cとからなる光スペクトルを備えた信号を生成する。受信器12側で、図6の(b)の光信号スペクトルの直接的な検出は図6の(c)の電気信号スペクトルを生成し、この電気信号スペクトルは、副搬送波周波数ω6 の両側にある側波帯63aの対と、別の側波帯63bとからなる。しかし、この場合の側波帯63aは、側波帯61aと側波帯61cとから構成されているので、(ω1 −ω6 )の直ぐ下から(ω1 +ω6 )の直ぐ上までの周波数範囲と関連した分散の不利を招く。

0013

従って、光搬送波の単一側波帯復調は、周波数ω6 の電気的副搬送波を変調するため利用された2.5ギガビット/秒の信号から生じた図6の(b)のスペクトルの少なくとも一部分を検出するため利用される。側波帯61b及び61cの両方の対が検出器に送られた場合、図6の(c)の側波帯63aを生成するため必要とされる復調を行う前に、いずれか一方が光フィルタリングによって除去される。側波帯61b及び61cの対の一方の対だけが検出器で利用されるので、第一に使用されない対を伝送路11に送出させずに、送信器側で単一側波帯変調を利用する方が好ましい。図6の(b)では、このことを示すため、側波帯61cは破線で表され、側波帯61aは実線で表されている。或いは、両方の側波帯の対が受信器に送信された場合、両方の対は別個に検出される。光伝送路の分散の結果として、検出された信号の中の一方が他方に対し遅延させられ、他方は、2個の検出された信号が合成される前に遅延させられる必要がある。送信器側で光搬送波の単一側波帯振幅変調を行う一つの方法は、周波数変調器振幅変調器のの出力を合計することである。両方の変調器は、上方側波帯及び下方側波帯を生成するが、振幅変調器の場合に両方の側波帯の位相は互いに一致し、周波数変調器の場合には両方の側波帯の位相は反対である。従って、上記の二つの同じ周波数の側波帯の対は、側波帯の一方を打ち消し、他方を単一側波帯として残すため要求される。別の方法は周波数変調器を無しで済ませ、その代わりに、光フィルタリングによって振幅変調器により生成された2個の側波帯の一方を除去する。受信器12側において、側波帯63aは、送信器の変調器10cに供給された2番目の2.5ギガビット/秒の信号のレプリカである。これは、電気的フィルタリングによって側波帯63aから分離され、側波帯63aは、送信器の変調器10aに供給された1番目の2.5ギガビット/秒の信号のレプリカを生成するため局部発振器ヘテロダイン混合される。

0014

特に、図6の(a)、(b)及び(c)を参照して説明した上記実施例は、上方側波帯及び下方側波帯60aを生成するため変調された電気的副搬送波ω6 の使用法を示し、この副搬送波の周波数は、上記側波帯が側波帯60bと重なり合わないように選択されるべきであることが説明されている。以下、特に図7の(a)、(b)及び(c)を参照して、電気的副搬送波の単一側波帯変調が利用される場合に電気的スペクトルのより有効な用法が実現される実施例を説明する。以下では、特定の光搬送波を変調する電気的副搬送波の数が増加すると共に重要性が増加する場合を考える。

0015

図7の(a)には、伝送システムの送信器10の変調器10aに供給された電気的変調の電気的スペクトルが示されている。このスペクトルは、2.5ギガビット/秒のディジタル信号の多重化により生成された4個の帯域70a、70b、70c及び70dからなる。帯域70aは、4個のディジタル信号の中の1番目のディジタル信号から直接的な、若しくは、上記1番目のディジタル信号を用いた周波数ω7 の電気的副搬送波の単一側波帯変調により構成される。帯域70b、70c及び70dは、2番目、3番目及び4番目の2.5ギガビット/秒のディジタル信号を夫々に用いた周波数ω8 、ω9 及びω10の3個の電気的副搬送波単一側波帯変調により構成される。周波数ω7 、ω8 、ω9 及びω10は、帯域70a、70b、70c及び70dが重なり合わないように選択される。変調器10aは、図7の(b)に示される如く、下方側波帯71a及び上方側波帯71bからなる光スペクトルを備えた信号を供給する光源10bにより与えられた周波数ω1 の光搬送波を変調する。典型的には送信器10であるが、受信器12のコヒーレント検出の前のいかなる位置でも構わないある段階で、上記の側波帯の中の一つの側波帯が抑制される。受信器12側で、周波数ω1 の局部発振器を使用するコヒーレント検出は、図7の(c)に示される如く、4個の帯域73a、73b、73c及び73dを有するスペクトルを備えた電気的出力を生成する。これらの帯域はフィルタリングにより分離され、必要に応じて、送信器で多重化された個々の4個の2.5ギガビット/秒の信号のレプリカを得るため局部発振器とヘテロダイン混合される。

0016

特に図6の(a)乃至図7の(c)を参照して説明した上記の本発明の各実施例は、単一光搬送波上に多重の異なるディジタル信号を含む。本発明の教示によれば、異なるディジタル信号を単一光搬送波上で多重化し、次に、図4に概略的に示される如く、この光搬送波を異なる周波数の1個以上の他の光信号と多重化することにより更なる多重化容量が実現可能である。上記の他の各光信号は、他の各光信号とは異なる周波数を有する夫々の単一光信号上で別の異なるディジタル信号を多重化することにより生成される。

図面の簡単な説明

0017

図1伝送路内に単一光搬送波周波数を利用する伝送システムの概略図である。
図2(a)、(b)及び(c)は、夫々、図1の伝送システムにおける1番目のビットレートディジタル信号に関して、光搬送波の変調前、光搬送波の変調後、及び、受信器側での検出後のスペクトル特性を示す図である。
図3(a)、(b)及び(c)は、夫々、図1の伝送システムにおける2番目に高いビットレートディジタル信号に関して、光搬送波の変調前、光搬送波の変調後、及び、受信器側での検出後のスペクトル特性を示す図である。
図4伝送路内の波長分割多重化を利用する伝送システムの概略図である。
図5(a)、(b)及び(c)は、夫々、図4の伝送システムの伝送路に供給された波長分割多重化信号に関して、光搬送波の変調前、光搬送波の変調後、及び、受信器側での検出後のスペクトル特性を示す図である。
図6(a)、(b)及び(c)は、夫々、単一光搬送波を変調するため供給された2個の多重化信号に関して、光搬送波の変調前、光搬送波の変調後、及び、受信器側での検出後のスペクトル特性を示す図である。
図7(a)、(b)及び(c)は、夫々、単一光搬送波を変調するため供給された4個の多重化信号に関して、光搬送波の変調前、光搬送波の変調後、及び、受信器側での検出後のスペクトル特性を示す図である。

--

0018

10,40送信器
10a光変調器
10b光源
11光伝送路
12,42受信器
13増幅器
40a変調器
40b CW源
40cマルチプレクサ
42aデマルチプレクサ
42b検出器
60a,61a,61b,61c,63a側波帯の対
60b単一側波帯
63b 別の側波帯
ω1 ,ω6 周波数

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