JP4484608B2 - 光伝送システム制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光伝送システム制御方法に関し、特に光信号の伝送時に生じる波長分散の分散補償を行う光伝送システムの制御方法に関する。

近年、高速大容量の光伝送を行う技術として、波長の異なる光を多重して、１本の光ファイバで複数の信号を同時に伝送するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）方式が用いられている。

また、光ファイバにおける伝送速度は、光の波長（スペクトル広がりにもとづく異なる波長成分）毎に異なるため、伝送距離が伸びるにつれ、光のパルス波形が劣化する波長分散が生じる。波長分散は、波長が１ｎｍ異なるふたつの単色光の伝搬時間差で、単位はｐｓ／ｎｍである。そして、分散係数は、波長が１ｎｍ異なるふたつの単色光を１ｋｍ伝搬させたときの伝搬時間差で、単位はｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。具体例としては、光ファイバとして通常使用されるＳＭＦ（Single Mode Fiber）では、１．５５μｍ付近で１５〜１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散係数を有する。これは、１００ｋｍのＳＭＦに１．５５μｍ付近で０．１ｎｍの波長帯域幅を有する光信号を入力すると、出力端において、この帯域の長波長側と短波長側とでは１５０〜１６０ｐｓの時間差を生ずることになり、信号波形の歪みを生ずることを示している。

大容量・長距離の光伝送を実現するためのＷＤＭシステムで、波長分散による波形劣化が生じると、受信特性を著しく劣化させてシステムに有害な影響を及ぼすことになる。このため、光ファイバで発生した波長分散に対しては、符号が逆の同じ量だけの波長分散を加えて、波長分散を等価的にゼロに（キャンセル）する分散補償が行われる。このような分散補償を光伝送路のスパン（例えば光送信端局と光中継局間、光中継局と光中継局間、光中継局と光受信端局間）毎に行い、送信端から受信端までの伝送路の分散補償設計を分散マネジメントと呼んでいる。

分散マネジメントとしては、例えば、伝送路上に設けられた中継器や、端局内の送受信機の前後において、分散補償器（ＤＣＭ：Dispersion Compensation Module）を配置するなどして、伝送路上で発生した波長分散を補償する。

図２２は分散マップを示す図である。分散マップとは、距離（横軸）に対する累積残留分散（縦軸）の遷移を表したものである。図では、ＷＤＭシステム１００が、例えば８０波の波長多重のＷＤＭ伝送を行うものとして、中心チャネルとしてｃｈ４０の累積分散に関する分散マップＭ１を示している。

ＷＤＭシステム１００は、送信局１０１、受信局１０２でＷＤＭ伝送を行うシステムであり、ＳＭＦの光ファイバ伝送路上に、中継区間（スパン）が等しい間隔で中継器１０３、１０４が配置されている。

ＳＭＦは正の分散値を持つため、送信局１０１、受信局１０２、中継器１０３、１０４では、負の分散値を持つＤＣＭ（例えば、負の分散値を持つ分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Dispersion Compensation Fiber）を所定の分散値を得られる長さとなるようにコイル状に組み込んだモジュール）１０５−１〜１０５−４を設けて分散補償を行っている（送信端局に配置される分散補償器は、ＤＣＴ（Dispersion Compensation Terminal）とも呼ばれる）。

このように、分散補償を行ったとしても、システム中の主に伝送路で発生するＳＰＭ（Self Phase Modulation）等の非線形効果により伝送後の波形が歪み、伝送特性を劣化させるため、伝送路等に入力する光パワーには一定の制限（光パワーの上限側の制限）が加えられる。一方で、光パワーを下げると光増幅中継を行うシステムで代表されるように、信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を劣化させるため光パワーを下げることにはやはり制限（光パワーの下限側の制限）が生じる。これらの事情から、一般に伝送路入力光パワーや分散補償器入力光パワーはスパン距離が等しいことを想定して得た光パワーの制限内で一定値を与えていることが多かった。

また、スパン毎の光ファイバ伝送路への信号入力パワー（伝送路入力パワー）を、パワー制限範囲内となるようにすべて同一の値を与えるものとする。ＤＣＭ１０５−１〜１０５−４への信号入力パワー（ＤＣＭ入力パワー）に対しても、パワー制限範囲内となるようにすべて同一の値を与えるものとする。

分散マップＭ１を見ると、中心チャネルに対してスパン毎にＳＭＦによる正の分散を、ＤＣＭ１０５−１〜１０５−４の負の分散で分散補償している様子がわかる。
上記では、中心波長１波の光信号について示したが、実際には、波長が互いに異なる複数波長が多重されたＷＤＭ信号が伝送されるので、伝送路から与えられる分散も波長毎に異なることになる。すなわち、波長分散は伝送波長に依存しており（分散スロープと呼ぶ）、全チャネルで波長分散特性は異なる（分散スロープが平坦とはならない）。

そして受信機前までの累積分散量を残留分散（ＲＤ：Residual Dispersion）と呼び、システムとして許容する分散劣化ペナルティ範囲内となる残留分散の範囲を残留分散トレランス（ＲＤ tolerance）と呼ぶ。

波長分散値が残留分散トレランスから外れると、受信側において、信号“０”、“１”を識別することが保障できなくなる（すなわち、アイ開口の劣化度が大きくなり、データ識別が困難になる）。したがって、ＷＤＭシステムにおいては、多重されているすべての波長（チャネル）が残留分散トレランス内に収まるように分散マネジメントを行うことが必要となる。

なお、分散補償の従来技術としては、段階的な分散値を有する分散補償器を光送信器、光受信器、光中継器に配置する技術や、光位相共役器を用いて、光ファイバ伝送路の波長分散を補償する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開平０７−１５４３２４号公報（段落番号〔００２０〕〜〔００２８〕，第４図）

上記で説明したような、従来の分散マネジメントでは、光ファイバ伝送路上に等間隔でＤＣＭを配置するようにし、等スパンでの分散補償を行うことを想定した上で、伝送路入力パワーをパワー制限範囲内となるように、すべて同一の値を与え、ＤＣＭ入力パワーに対してもパワー制限範囲内となるように、すべて同一の値を与えることでシステム設計を行っていた。また、長距離になるほど非線形効果に伴う波形劣化が厳しくなるので、ネットワーク内の最も距離の長いパスに対して分散マネジメントが施されていた。

しかし、実際に構築されるシステムでは、等スパン毎に中継器を配置できるということはなく、各スパンで距離が異なりロスが異なることが普通なので、各スパンにおいてＯＳＮＲ（Optical S/N Ratio）と非線形発生量について最適化されていない。また、従来のシステム設計では、長距離のスルーパス（端局同士をつなぐパス）を対象にした分散マップに最適化するため、ＷＤＭシステムがＯＡＤＭ（Optical Add Drop Multiplex）ノード、またはＨＵＢノードを含むネットワークを構成した場合には、ＯＡＤＭノードやＨＵＢノードによって生成される、スルーパス以外のあらたなパスに対しては伝送性能が著しく劣化するといった問題があった。

図２３はＯＡＤＭノードを含むＷＤＭシステムを示す図である。ＷＤＭシステム１１０は、送信局１１１、受信局１１２、中継器１１３〜１１６、ＯＡＤＭノード１１８から構成される。ＯＡＤＭノード１１８は、送信局１１１から送信されるＷＤＭ信号に対して、特定の波長の光信号を受信局１１２とは異なる方路であるトリビュタリ側ヘ分岐（Ｄｒｏｐ）したり、送信局１１１とは異なる方路であるトリビュタリ側からの特定の波長の光信号を、ＯＡＤＭノード１１８から受信局１１２に向かうスルーパス上のＷＤＭ信号に挿入（Ａｄｄ）したりする。

ここで、ＷＤＭシステム１１０の従来の分散マネジメントとしては、端局１１１、１１２間の最も長距離のパスＰ１（スルーパス）における分散マップの最適化を施すことになり、ＯＡＤＭノード１１８でＡｄｄ／Ｄｒｏｐする分岐パスＰ２での分散マップの最適化は行われてはいない。このため、パスＰ１での受信局１１２における中心チャネルの残留分散値と、分岐パスＰ２でのＯＡＤＭノード１１８における中心チャネルの残留分散値とには、ずれが生じてしまい、ＯＡＤＭノード１１８の受信ポイントにおけるアイ開口劣化度は、受信局１１２のそれと比べて大きく劣化することになるので、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ可能な波長数に制限が生じるといった問題があった。

図２４はＨＵＢノードを含むＷＤＭシステムを示す図である。ＷＤＭシステム１２０は、送信局１１１、受信局１１２ａ、１１２ｂ、中継器１１３〜１１７、ＨＵＢノード１１９から構成される。ＨＵＢノード１１９は、送信局１１１から送信されたＷＤＭ信号のうちの特定の波長の光信号を第一の受信局１１２ａに、その他の波長の光信号を第二の受信局１１２ｂにそれぞれ送信する機能を有し、送信局１１１からＨＵＢノード１１９までの共通パス（全波長（Ｃｈ）が共通に伝送されるパス）以降は受信局１１２ａ、１１２ｂへと分岐されたパスによる伝送となっている。

このようなＨＵＢノード１１９が存在する構成に対しても、従来は最長のパスＰ１（ここでは、ＨＵＢノード１１９と受信局１１２ａとの距離の方が、ＨＵＢノード１１９と受信局１１２ｂとの距離よりも長いと仮定している。）に最適化した分散補償が行われるが、ＨＵＢノード１１９で分岐されるパスＰ３の分散マップの最適化は行われていないので、パスＰ３の残留分散トレランスはパスＰ１のそれよりも狭くなってしまい、ＨＵＢノード１１９→受信局１１２ｂへの伝送可能な波長に制限が生じるといった問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、スパンのロスが異なったり、システム内にＯＡＤＭノードやＨＵＢノードを含んで複数のパスが存在するなどの多様なネットワーク構成に対しても、高精度な分散補償を行い、光伝送品質の向上を図った光伝送システム制御方法を提供することを目的とする。

なお、「パス」とはある波長（チャネル）の光信号が送信されてから受信されるまでの経路のことである。例えば、典型的なＷＤＭ伝送システムにおいては、送信端局から送信されたある波長の光信号は複数の光中継器を経由して受信端局に至るが、この送信端局から受信端局に至る経路がパスである。また、送信端局と受信端局間にＯＡＤＭノードを含むＷＤＭ伝送システムにおいては、一部のチャネルの光信号は送信端局から送信され、ＯＡＤＭノードでそのチャネルの光信号が取り出され（ドロップされ）、この経路が一つのパスとなる。そして、他の一部のチャネルの光信号は送信端局からＯＡＤＭノードを経由して受信端局で受信され、この経路が別のパスとなる（スルーパス）。同様にＨＵＢノードを含むＷＤＭ伝送システムにおいては、一部のチャネルの光信号は送信端局から送信され、ＨＵＢノードでそのチャネルの光信号が方路を変えて第二の受信端局で受信され、この経路が一つのパスとなる。そして、他のチャネルの光信号は送信端局からＨＵＢノードを経由して第一の受信端局で受信され、この経路が別のパスとなる（スルーパス）。

また、「スパン」とは、光伝送システムを構成するノード〜ノード間であり、例えば、送信端局〜光伝送路（光ファイバ）〜光中継器間、光中継器〜光伝送路（光ファイバ）〜光中継器間、光中継器〜光伝送路（光ファイバ）〜光受信端局間、光中継器〜光伝送路（光ファイバ）〜ＯＡＤＭノード間等をそれぞれ「スパン」と呼ぶ。

上記課題を解決するために、光信号の伝送時に生じる波長分散の分散補償を行う光伝送システムの制御方法が提供される。光伝送システム制御方法は、前記光信号が伝送されるパスで生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量が、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、前記非線形位相シフト量が目標値となるように、前記パスを構成するノードに接続する伝送路への入力パワーまたは前記パスを構成する分散補償器への入力パワーの少なくとも一方を求め、前記求められた入力パワーに基づいて前記光伝送システムを制御する。

ここで、スパンのロスがスパンによって異なる場合、目標値をスパン数で割ったスパンあたりの非線形位相シフト量から平均伝送路入力パワーを求め、平均スパンロスからのロス変動量の１／２を平均伝送路入力パワーのパワー変動に割り当てて、該当スパンの伝送路入力パワーを求める。

光伝送システム制御方法は、スパンのロスがスパンによって異なる場合、目標値をスパン数で割ったスパンあたりの非線形位相シフト量から平均伝送路入力パワーを求め、平均スパンロスからのロス変動量の１／２を平均伝送路入力パワーのパワー変動に割り当てて、該当スパンの伝送路入力パワーを求める制御とした。
これにより、スパンロスが大きい区間には高パワーで、スパンロスが小さい区間には低パワーに、伝送路入力パワーを設定することができるので、スパンロスが異なる（スパンの長さが異なる）ネットワークに対して、同じ非線形位相シフト量を達成する場合のＯＳＮＲ劣化を抑制することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光伝送システムの原理図である。光伝送システム１は、分散補償を行って光信号の伝送を行うシステムである。なお、図では片方向の系のみを示しているが、実際は双方向の系を有し、双方向の系に対して機能が設けられる。以降では片方向の系のみの構成及び動作ついて説明する。

端局１０、２０は、光信号の送受信を行う。中継器３０−１〜３０−ｎは、光アンプ３２−１〜３２−ｎを含み、光ファイバ伝送路に設置されて光中継制御を行う。また、分散補償器（以下、ＤＣＭ）１１、２１、３１−１〜３１−ｎは、端局１０、２０及び中継器３０−１〜３０−ｎに任意に設置されて光信号の分散補償を行う。

ネットワーク管理装置５０は、分散補償制御部５１とユーザ・インタフェース部５２から構成される。分散補償制御部５１は、伝送媒体で生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量が、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、システム内のパスの非線形位相シフト量が、目標値となるように、端局１０、２０または中継器３０−１〜３０−ｎに接続する伝送路の入力パワーまたはＤＣＭ１１、２１、３１−１〜３１−ｎの入力パワーの少なくとも一方を算出・調整する。ユーザ・インタフェース部５２は、ネットワーク管理者に対して、ネットワークの運用、保守及び分散補償制御のシミュレーションに関するユーザ・インタフェースを提供する。

なお、分散補償制御部５１は、算出した入力パワーレベルを、対象とする端局１０、２０、中継器３０−１〜３０−ｎへ設定する際には、例えば、ＯＳＣ（Optical Supervisory Channel）信号を用いて通知することができる。ＯＳＣ信号は、１．５〜１５０Ｍｂ／ｓ程度の伝送速度を持ち、ＷＤＭシステムの運用設定、状態監視及び伝送路障害検出などに使用される光監視制御信号である。

次に詳細を説明する前に、残留分散トレランスの指標となる残留分散トレランスカーブ、ＯＡＤＭノードやＨＵＢノードを含むネットワークにおける解決すべき問題点及び残留分散トレランスを確保するために利用する非線形現象について説明する。最初に残留分散トレランスカーブについて、具体的な例を示して説明する。

図２は分散マネジメントが施されたＷＤＭシステムの例を示す図である。ＷＤＭシステム１３０は、送信局１３１、中継器１３３〜１３５、受信局１３２から構成され、光ファイバでシリアルに接続し、ｃｈ１〜ｃｈ８０の８０波のＷＤＭ伝送を行うものとする。また、ＤＣＭ１３４−１〜１３４−４は、中継器１３３〜１３５と受信局１３２に配置される。

図３は残留分散トレランスカーブを示す図である。縦軸はアイ開口劣化度（A.U.：Arbitrary Unit、任意単位）、横軸は残留分散（ｐｓ／ｎｍ）である。残留分散トレランスカーブＫ１は、上記で示した残留分散−３２０〜０〜＋３２０の幅に対して、各残留分散の値に対応するアイ開口劣化度を求めて、これらをプロットすることにより得られる（実際には、波長、伝送距離、分散係数などの他に、伝送路入力パワーや非線形係数等の複数のパラメータを用いて、シミュレーション上で計算されて得られるものである）。

ここで、ＷＤＭ信号を受信した際の、受信局１３２で許容できるアイ開口劣化度をある一定値αに定めると、受信局１３２が確保すべき残留分散トレランスの範囲は、図ではＨ１となる。すなわち、範囲Ｈ１の中に全ｃｈの残留分散（ＲＤ）が収まっていれば、受信波形のアイ開口劣化度は一定値α以下となり、受信局１３２において、正常にすべての波長のデータ識別が可能となる。したがって、分散マネジメントとしては、全ｃｈの残留分散が範囲Ｈ１に収まるように、中心チャネル（波長帯域の中心波長のｃｈ）の残留分散を決めることになる。

なお、残留分散トレランスカーブは上記のように、波長多重されたＷＤＭ信号の場合でも、通常は１波（例えば、中心波長）のカーブを求めて、そのカーブから、多重されている全波長のトレランス範囲を判別していくことになる。

次に図２３、図２４で上述したＯＡＤＭノードやＨＵＢノードを含むネットワークに対する問題点について残留分散トレランスカーブを用いて説明する。図４はＯＡＤＭノードを含むネットワークで生じる問題点を示す図である。

図２３に示したＷＤＭシステム１１０に対して、ＷＤＭ伝送を行うものとして、送信局１１１から、ＯＡＤＭノード１１８を介して受信局１１２に至るスルーパスＰ１における分散マップの最適化を図ったときの残留分散トレランスカーブをＫ２とする。

アイ開口劣化度の一定値αを許容範囲として、図２３の受信局１１２において、中心チャネルの残留分散が図４のＡ１にあれば、ＷＤＭ信号のすべてのチャネルの残留分散による波形劣化は一定値α以下に抑えられる。したがって、パスＰ１に対しては中心ｃｈの残留分散目標値（RD target）がＡ１となるような分散マネジメント設計が行われる。

一方、送信局１１１からＯＡＤＭノード１１８で分岐されるパスＰ２に対し、ＯＡＤＭノード１１８でＤｒｏｐされる信号について見ると、送信局１１１から送出されたＷＤＭ信号のＯＡＤＭノード１１８による受信では、中心チャネルの残留分散は図４のＡ２の位置にあるので（ＯＡＤＭノード１１８がパスＰ１の中間位置付近にあって、ＯＡＤＭノード１１８の受信ポイントでの残留分散が正の値になるものと仮定すると、例えばＡ２の位置となる）、ＯＡＤＭノード１１８においては、中心波長から長波長側に向うチャネルが、アイ開口劣化度一定値α以下となる範囲からはみ出ることになる（とする）。

すると、ＯＡＤＭノード１１８ではＷＤＭ信号の受信時において、図４の例では長波長側で帯域の１／４に相当するのチャネルについてのデータ識別が保障されないことになり、Ｄｒｏｐ可能なチャネルは全体の３／４だけとなる。このように、Ｄｒｏｐ可能なチャネル数（波長帯域）に制限が生じてしまい、ユーザに対して満足なサービスを提供することができなくなるといった問題が生じてしまう。

図５はＨＵＢノードを含むネットワークで生じる問題点を示す図である。図２４のＷＤＭシステム１２０において、送信局１１１から送信されたＷＤＭ信号の特定のチャネルがＨＵＢノード１１９で分岐され受信局１１２ｂに向かうパスＰ３が、送信局１１１から送信され、ＨＵＢノード１１９を介して受信局１１１ａに向かうスルーパスＰ１よりも短いものとすると、図５に示すようにパスＰ３の残留分散トレランスカーブＫ３は、スルーパスＰ１の残留分散トレランスカーブＫ２よりも、同一のアイ開口劣化度における残留分散の範囲が狭くなる。

このことは、図からわかるように、分岐パスＰ３の受信局１１２ｂにおいては、アイ開口劣化度一定値α以下となる各波長における残留分散範囲は、スルーパスＰ１のそれと比べて狭くなることになる。

すると、受信局１１２ｂが受信可能な波長に制限がでてしまい、範囲Ｈ２、Ｈ３内のチャネルについてはデータ識別が保障されなくなる。換言すると、スルーパスＰ１では残留分散の許容範囲内であったチャネルのうちの一部が、分岐パスＰ３では残留分散の許容範囲外となる。したがって、ＨＵＢノード１１９では、運用する全伝送波長（チャネル）を受信局１１２ｂへ分岐することはできず、一部のチャネルのみが分岐できることとなり、サービスの低下（システム設計する上での制約）を引き起こすことになる。

次に非線形現象及び非線形現象と残留分散トレランスの関係について説明する。光伝送でいう非線形とは、光信号の伝送媒質、典型的にはガラス中に比較的強いパワーの光を伝搬させたとき、光強度に応じてガラスの物性（屈折率）が変化する現象のことをいう。光ファイバ中で生じる非線形現象としては、自己位相変調（ＳＰＭ：Self Phase Modulation）、相互位相変調（ＸＰＭ：Cross Phase Modulation）、四光波混合（ＦＷＭ：Four Wave Mixing）などがある。

ＳＰＭは、１波の伝送で位相シフトを生じる現象であり、ＸＰＭは、異なる波長の光が、同時に同一方向に伝送したときに生じる位相シフト現象である。また、ＦＷＭは、２波長以上の光が入力されたときに、あらたな波長の光が生じる現象である。

光ファイバ伝送路中で生じるこれらの非線形現象は、ノイズの発生や波形歪みとなって信号を劣化させる原因となる。このため、光ファイバ伝送においては、一般にはできるだけ非線形現象を起こしにくいことが望まれているが、応用の仕方によっては、光伝送品質に有効な面を与えることがある。例えば、非線形現象を一定範囲内で積極的に利用することで、残留分散トレランスをより大きくすることが可能になる。

図６は非線形現象により残留分散トレランスカーブが広がる様子を示す図である。ＳＰＭは、自己の光パワーに依存して媒質の屈折率が変わり、光パワーが大きければ非線形現象の発生量も大きくなる。図中の残留分散トレランスカーブＫ４ａは、伝送路への光入力パワーＰ_FINを０ｄＢｍ／ｃｈとしたときのカーブであり、残留分散トレランスカーブＫ４ｂは、伝送路への光入力パワーＰ_FINを２ｄＢｍ／ｃｈとしたときのカーブである。図では、アイ開口劣化度を一定αとしたときに残留分散トレランスが５０ｐｓ程広がっていることがわかる。

このように、伝送路への光入力パワーを大きくしてＳＰＭの発生量を大きくすると、残留分散トレランスカーブの形状（残留分散のトレランス幅）が広がることがわかる。ただし、非線形効果が強すぎると、かえってトレランスは狭くなるので、残留分散トレランスを広げるには非線形効果は強すぎても弱すぎても適さず、一定の範囲内でうまく非線形効果を利用することで残留分散トレランスを広げることが重要である。

残留分散トレランスを最大とするように光パワー制御を行ってＳＰＭの非線形現象の発生量を調整し、ＯＡＤＭノードやＨＵＢノードを含む多様なネットワークトポロジに対しても、効果的に残留分散トレランスを確保して、光伝送品質の向上を図るものである。

次に詳細について以降詳しく説明する。伝送路入力パワーまたはＤＣＦを含むＤＣＭの入力パワーの少なくとも一方を調整して、ＳＰＭの発生量を変えて、最適な残留分散トレランスを確保するものであるので、まず、ＳＰＭ発生量の定量化について説明する。

ＳＰＭの非線形発生量（非線形現象の効き方）としては非線形位相シフト量が指標となる。非線形位相シフト量φ_NLは以下の式（１ａ）となる。λは波長、ｎ２は非線形係数、Ａeffは有効断面積、Ｌeffはファイバ実効長、Ｉは入力パワーである。なお、ロス係数をαとするとファイバ実効長Ｌeffは式（１ｂ）で表せる。また、Lはファイバの長さである。

式（１ａ）から入力パワーＩが変化すれば、非線形位相シフト量φ_NLが変化することがわかる。
次に残留分散トレランスが最大となる非線形位相シフト量の求め方について説明する。図７は非線形位相シフト量φ_NLと残留分散との関係を示す図である。横軸は非線形位相シフト量φ_NL、縦軸は残留分散（ｐｓ／ｎｍ）である。

システム内のあるパスに対して、例えば、伝送路入力パワーを−３ｄＢｍ／ｃｈ〜＋３ｄＢｍ／ｃｈの範囲で０．２ｄＢｍ／ｃｈ刻みで、シミュレーション上変化させて、そのときの非線形位相シフト量φ_NLと残留分散との関係をプロットして曲線Ｋ５、Ｋ６を得る。

曲線Ｋ５、Ｋ６はそれぞれ、残留分散トレランスカーブの所定のアイ開口劣化度における残留分散値の最大値、最小値に対応する。したがって、曲線Ｋ５、Ｋ６の間隔（差分）は、残留分散トレランスに該当し、この残留分散トレランスの中間ポイントを結んだ曲線Ｋ７は、中心チャネルの最適残留分散に対応する。

図８は非線形位相シフト量φ_NLと残留分散トレランスとの関係を示す図である。横軸は非線形位相シフト量φ_NL（ｒａｄ）、縦軸は残留分散トレランス（ｐｓ／ｎｍ）であり、図７で示された残留分散トレランスを描いたグラフである。

曲線Ｋ８はＤＣＭ（ＤＣＦ：分散補償ファイバ）の残留分散トレランス、曲線Ｋ９はファイバ伝送路の残留分散トレランス、曲線Ｋ１０はＤＣＭとファイバ伝送路を含めた全伝送路トータルの残留分散トレランスを示している。

曲線Ｋ１０を見ると、残留分散トレランスが最大となる値は、範囲Ｈ４となるので、残留分散トレランスが範囲Ｈ４に収まる横軸の値が、求めるべき非線形位相シフト量の目標値φtgtとなる。そして、所定のパスの非線形位相シフト量が目標値φtgtとなるように、伝送路入力パワーやＤＣＭ入力パワーを調整して分散補償制御を行うことになる。

ここで、残留分散トレランスＲＤ１のところで補助線を引けば、補助線と交わる曲線Ｋ８〜Ｋ１０のそれぞれの横軸の値が、残留分散トレランスＲＤ１となるところのＤＣＭ、光ファイバ、伝送路トータルの非線形位相シフト量となる。すなわち、残留分散トレランスがＲＤ１となるには、グラフから所定パスのトータルの非線形位相シフト量がφtotalと求まり、そのときのＤＣＭの非線形位相シフト量はφdcmであり、光ファイバの非線形位相シフト量はφfiberと求まる（∵φtotal＝φdcm＋φfiber）。

次に各種のネットワークに対応した第１〜第６の実施の形態の分散補償制御について説明する。第１の実施の形態は、スルーパスのみを含むネットワークにおける分散補償制御である。

ここで、前記の「スルーパスのみ」とは送信局から送信されるＷＤＭ信号を構成する各波長（チャネル）のすべてが、同一の受信局により受信される構成を示す。
図９はスルーパスで構成される光伝送システムを示す図である。光伝送システム１ａは、送信側から送信されるＷＤＭ信号を構成する波長（チャネル）の一部を他の方路に向かわせるＯＡＤＭノードやＨＵＢノードを含まず、Term−Term（端局１０〜端局２０）のスルーパスのみを有するシステムである。スパン数をＮとする。

端局１０は、ＤＣＭ１１、ＭＵＸ部１２、光アンプ１３を含む。ＭＵＸ部１２はＷＤＭ信号を生成する波長多重部である。端局２０は、ＤＣＭ２１、ＤＭＵＸ部２２、光アンプ２３を含む。ＤＭＵＸ部２２はＷＤＭ信号を波長単位で分離する波長分離部である。

中継器３０−１〜３０−ｎはそれぞれ、ＤＣＭ３１−１〜３１−ｎ、光アンプ３２−１〜３２−ｎを含む。ネットワーク管理装置５０は端局１０に接続している。なお、図中のPDin1〜PDinnはＤＣＭ入力パワー、PFin1〜PFinnは伝送路入力パワーを示している。

ここで、Term−Termのパスの非線形位相シフト量φtotalは式（２）となる。ただし、φFmはスパンｍのファイバ伝送路の非線形位相シフト量であり、φDmはスパンｍのＤＣＭの非線形位相シフト量である。

また、ファイバ伝送路の非線形位相シフト量φFmとＤＣＭの非線形位相シフト量φDmはそれぞれ、式（３ａ）、（３ｂ）で概算できる（Leffはファイバ実効長）。

図１０は第１の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。光伝送システム１ａの分散補償制御として、ネットワーク管理装置５０が行う動作フローである。
〔Ｓ１〕Term−Termの残留分散トレランスが最大となる非線形位相シフト量の目標値φtgtを、図７、図８で示したようなシミュレーションを行って求める。

〔Ｓ２〕１スパンあたりの非線形位相シフト量φspan,aveを以下の式（４）で求める。

〔Ｓ３〕スパンｍにおける非線形位相シフト量を、以下の式（５）を用いてファイバ伝送路の非線形位相シフト量と、ＤＣＭの非線形位相シフト量に割り当てる。

〔Ｓ４〕伝送路入力パワーに制限がある場合（例えば、伝送路入力パワーがＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）の出力制限を受けたり、またはＦＷＭ等の非線形効果により制限を受ける等）、伝送路入力パワーPFinmを固定して、最初にファイバ非線形位相シフト量φFmを、φFm＝PFinm×Leffm（式（３ａ））から計算し、φDm＝φspan,ave−φFm（式（５））からＤＣＭ非線形位相シフト量φDmを求める。そして、PDinm＝Leffm／φDm（式（３ｂ））からＤＣＭ入力パワーPDinmを求める。

〔Ｓ５〕スパンｍを制御する該当ノードに対して、求めた伝送路入力パワーPFinm及びＤＣＭ入力パワーPDinmをＯＳＣ信号などにより通知して設定する。
なお、上記では伝送路入力パワーを先に決めてから、ＤＣＭ入力パワーを算出したが、伝送路入力パワーの上限／下限の制限が厳しくなくＯＳＮＲに余裕がある場合には、φDm＜φspan,aveとなるＤＣＭ入力パワーを先に求め、その後にφFm＝φspan,ave−φDmから伝送路入力パワーを求めてもよい。

図１１は中継器の構成を示す図である。伝送路上に配置される中継器３０は、光アンプ３２ａ、３２ｂ、ＤＣＭ３１から構成され、ＤＣＭ３１は光アンプ３２ａ、３２ｂの間に配置される。中継器３０はこのような構成をとるため、ＤＣＭ入力パワーPDinを調整する場合には、光アンプ３２ａの出力パワーを制御することになり、伝送路入力パワーPFinを調整する場合には、光アンプ３２ｂの出力パワーを制御することになる。

このように、第１の実施の形態では、スルーパスの非線形位相シフト量の目標値φtgtをスパン数で割ったφspan,aveを、各スパンに均等に割り当て、各スパンの非線形位相シフト量がφspan,aveとなるように、スパン毎に伝送路入力パワー及びＤＣＭ入力パワーを決めて分散補償制御を行う構成とした（上記の例では伝送路入力パワーを先に固定して決めて、その後にＤＣＭ入力パワーを求めている）。これにより、スルーパスにおいて目標値φtgtが達せられるので、最大の残留分散トレランスが得られることになり、光信号の受信品質の向上を図ることが可能になる。

次に第２の実施の形態の分散補償制御について説明する。第２の実施の形態は、スパンで生じる光損失（以降、スパンロス）に応じて、伝送路入力パワーを変えるものである。
各スパンのシステム全体に対して寄与するＯＳＮＲ劣化は、該当スパンの次のノードの入力レベルが低いほど大きくなる。雑音を発生する要因である光増幅器が各入力レベルに最適化されている場合に、この劣化量は入力レベルの真数 10^(-Δpin/10) （ここでΔpin は基準となるノード入力レベルに対する変動量）に反比例する。例えば各スパンのロスを考慮しない場合、例えば、距離が短い（ロスが小さい）区間を高いパワーで伝送するスパンがあったり、距離が長い（ロスが大きい）区間を低いパワーで伝送するスパンが存在することにより次ノードの入力レベルのばらつきが大きくなり、すべてのノードで同じ入力レベルになる場合と比較しＯＳＮＲの劣化を生じることになる。そこで、第２の実施の形態では、スパンロスが大きい区間は高パワーで、スパンロスが小さい区間は低パワーで伝送路入力パワーを設定することで、スパンロスが異なる区間が混在する場合でも（全てのノードで同じ入力レベルとする場合に対する)ＯＳＮＲの劣化を抑制することを目的とする。

図１２は第２の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。
〔Ｓ１１〕Term−Termのスルーパスの残留分散トレランスが最大となる非線形位相シフト量の目標値φtgtを求める。

〔Ｓ１２〕１スパンあたりの非線形位相シフト量φspan,aveを式（４）で求める。
〔Ｓ１３〕スパンｍのＤＣＭ非線形位相シフト量φDmを設定して（ＤＣＭ入力パワーPDinmを決めれば、式（３ｂ）からφDmが求まる）、φFm＝φspan,ave−φDmからファイバ非線形位相シフト量φFmを求め、平均伝送路入力パワーPFinm,aveをPFinm,ave＝φFm／Leffm（式（３ａ））から求める。

〔Ｓ１４〕パス上の全スパンの平均ロスを求める。例えば、パス上に２つのスパン１、２があって、スパン１のロスが１０で、スパン２のロスが１５ならば、このときの平均ロスは１２．５（＝（１０＋１５）／２）となる。

〔Ｓ１５〕パスの平均ロスからスパンｍのロス変動量ΔLossmを求める。例えば、スパン１のロス変動量ΔLoss1は、スパン１のロス１０から平均ロス１２．５を引いた−２．５となり、スパン２のロス変動量ΔLoss2は、スパン２のロス１５から平均ロス１２．５を引いた＋２．５となる。

〔Ｓ１６〕スパンｍのロス変動量ΔLossmの半分を、平均伝送路入力パワーPFinm,aveのパワー変動に割り当てることにして、スパンｍにおける伝送路入力パワーPFinmを式（６）で求める。

〔Ｓ１７〕スパンｍを制御する該当ノードに対して、求めた伝送路入力パワー及びＤＣＭ入力パワーを通知・設定する。
このように、第２の実施の形態では、スパンロスに応じて伝送路入力パワーを決定することにした。具体的には上記のように、スパンロスが小さい区間ではΔLossが負の値となるので、式（６）から、そのスパンに対しては伝送路入力パワーが小さくなり、スパンロスが大きい区間ではΔLossが正の値となるので、伝送路入力パワーが大きくなる。

これにより、スパンロスが大きい区間には高パワーで、スパンロスが小さい区間には低パワーに、伝送路入力パワーを設定することができるので、スパンロスが異なる（スパンの長さが異なる）ネットワークに対して、同じ非線形位相シフト量を達成する場合のＯＳＮＲ劣化を抑制することが可能になる。

次に第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態はＯＡＤＭノードを含むネットワークに対する分散補償制御である。図１３はＯＡＤＭノードを含む光伝送システムを示す図である。光伝送システム１ｂは、端局１０、中継器３０−１〜３０−ｎ、端局２０がシリアルに接続され、伝送路上にＯＡＤＭノード６１が配置される。端局１０にはネットワーク管理装置５０が接続する。

また、端局１０はＭＵＸ部１２、非線形発生部１４を含み、ＯＡＤＭノード６１は、ＤＭＵＸ部６１ａ、ＭＵＸ部６１ｂ、非線形発生部６１ｃを含む（第３の実施の形態の説明に必要な構成要素のみ示す）。非線形発生部１４、６１ｃは、チャネル単位に設置され、ネットワーク管理装置５０からの指示により、所定量の非線形位相シフト量を発生する。

ここで、Term−TermのパスをパスＰ１（スパン数をＮ）、端局１０〜ＯＡＤＭノード６１のパスをＯＡＤＭパスＰ２（スパン数をＮ１）、ＯＡＤＭノード６１〜端局２０のパスをＯＡＤＭパスＰ３（スパン数をＮ２）とする。

図１４は第３の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。図１３の光伝送システム１ｂの分散補償制御として、ネットワーク管理装置５０が行う動作フローである。
〔Ｓ２１〕Term−Termの残留分散トレランスが最大となる非線形位相シフト量の目標値φtgtを求める。

〔Ｓ２２〕１スパンあたりの非線形位相シフト量φspan,aveを式（４）で求める。
〔Ｓ２３〕ＯＡＤＭパスＰ２、Ｐ３に対する非線形位相シフト量を求める（パスＰ１の非線形位相シフト量はステップＳ２１で求めたφtgtである）。ＯＡＤＭパスＰ２の非線形位相シフト量＝φspan,ave×Ｎ１、ＯＡＤＭパスＰ３の非線形位相シフト量＝φspan,ave×Ｎ２となる。

〔Ｓ２４〕目標値φtgtに対するＯＡＤＭパスＰ２、Ｐ３の非線形位相シフト量の不足量（補償すべき非線形位相シフト量）を求める。ＯＡＤＭパスＰ２については、ＯＡＤＭパスＰ２のＯＡＤＭパス補償量φcomp2＝目標値φtgt−（ＯＡＤＭパスＰ２の非線形位相シフト量）＝φtgt−φspan,ave×Ｎ１となる。同様にＯＡＤＭパスＰ３については、ＯＡＤＭパスＰ３のＯＡＤＭパス補償量φcomp3＝目標値φtgt−（ＯＡＤＭパスＰ３の非線形位相シフト量）＝φtgt−φspan,ave×Ｎ２となる。

〔Ｓ２５〕ＯＡＤＭパスＰ２に対して、例えば、ｃｈ１のチャネルがＯＡＤＭノード６１からＤｒｏｐする場合、端局１０内の非線形発生部１４はｃｈ１の波長信号に対して、ＯＡＤＭパス補償量φcomp2を発生させる（ネットワーク管理装置５０からＯＳＣ信号により制御する）。

〔Ｓ２６〕ＯＡＤＭパスＰ３に対して、例えば、ｃｈ２のチャネルがＯＡＤＭノード６１からＡｄｄする場合、ＯＡＤＭノード６１内の非線形発生部６１ｃはｃｈ２の波長信号に対して、ＯＡＤＭパス補償量φcomp3を発生させる（ネットワーク管理装置５０からＯＳＣ信号により制御する）。

〔Ｓ２７〕スパンｍにおける非線形位相シフト量を伝送路とＤＣＭの非線形位相シフト量に割り当て、伝送路入力パワー及びＤＣＭ入力パワーを求める（第１または第２の実施の形態の手順と同様）。そして、該当ノードに対して、求めた伝送路入力パワー及びＤＣＭ入力パワーを通知・設定する。

なお、上記で説明した非線形発生部１４は、該当チャネルの送信側に設けたが、受信側に設けてもよい。例えば、Ｄｒｏｐチャネルｃｈ１に対して、ＯＡＤＭノード６１内に非線形発生部を設ける。

受信側に非線形発生部を設けることで、ＯＡＤＭノードは二重化処理（１つのチャネルをスルーパスへ流し、Ｄｒｏｐもする処理）を行うことができる。例えば、ＯＡＤＭノード６１でｃｈ１をＤｒｏｐし、端局２０へもｃｈ１を送信したい場合、ＯＡＤＭノード６１のｃｈ１の受信部にｃｈ１対応の非線形発生部があれば、Ｄｒｏｐされるｃｈ１のみに補償量が加算されるので、スルーパスを流れるｃｈ１に影響を与えることはないので、ｃｈ１をスルーパスへ流しかつＤｒｏｐする処理を行うことが可能になる。また、Ａｄｄチャネルに対しても、Ａｄｄされたチャネルの受信側に非線形発生部を設けてもよい。

図１５は非線形発生部の構成を示す図である。非線形発生部７０は、制御部７１、増幅部７２、非線形発生ファイバ７３から構成される。制御部７１は、ネットワーク管理装置５０からの指示を受けて、増幅部７２に対して増幅制御を行う。増幅部７２は増幅制御を受けて、入力信号を増幅し、増幅信号は、非線形発生ファイバ７３を介して、所定量の非線形位相シフト量を発生して出力する。

制御部７１が増幅部７２に対してＰoutの増幅制御を行った場合に発生する非線形位相シフト量φは式（７）となる。ただし、λは波長、ｎ２は非線形係数、Ａeffは有効断面積、Ｌeffはファイバ実効長、Ｐoutは入力パワー（増幅部７２の出力パワー)である。

このように、第３の実施の形態は、ネットワークにＯＡＤＭパスが存在する場合には、最長のスルーパスの目標値φtgtに対するＯＡＤＭパス毎の不足分を非線形位相シフト量の補償量として求め、非線形発生部によって補償量を発生させる。その後は、第１または第２の実施の形態で示したように、φspan,aveからφF、φDを求めて伝送路入力パワー及びＤＣＭ入力パワーを求めることになる。

これにより、ＯＡＤＭパスＰ２を流れるＤｒｏｐチャネルに対して、ＯＡＤＭノード６１ではアイ開口劣化度を崩すことなく受信できるので（上記の例では、ＯＡＤＭノード６１内のＤＭＵＸ部６１ａにおけるｃｈ１の受信点でもアイ開口劣化度を崩すことなく受信できる）、Ｄｒｏｐ波長に制限がかかるといったことがなくなる。また、同様に、ＯＡＤＭパスＰ３を流れるＡｄｄチャネルに対して、端局２０ではアイ開口劣化度を崩すことなく受信できるので、Ａｄｄ波長に制限がかかるといったことがなくなる。

なお、伝送路上にＯＡＤＭノードが複数ある場合には、ＯＡＤＭノード毎に非線形発生部を設けることで、複数の非線形発生部で補償量φcompを分配させて発生させてもよい。また、非線形発生部に関しては、ＯＡＤＭパスの存在に関係なく、伝送路入力パワー及びＤＣＭ入力パワーの制御のみで目標値φtgtに満たないネットワークには、非線形発生部を付加することで、非線形位相シフト量が目標値となるように制御することが可能である。

次に第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、ＯＡＤＭノードを含むネットワークに対して、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐするチャネルのパワーレベルをスルーパスのチャネルよりも高く設定することで、ＯＡＤＭパス補償量を達成して分散補償制御を行うものである。

図１６は第４の実施の形態の光伝送システムの動作を示す図である。光伝送システム１ｃは、端局１０、中継器３０−１〜３０−ｎ、端局２０がシリアルに接続され、伝送路上にＯＡＤＭノード６１が配置される。端局１０にはネットワーク管理装置５０が接続する。

端局１０は、ＭＵＸ部１２、ＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）１５を含み、ＯＡＤＭノード６１は、ＤＭＵＸ部６１ａ、ＭＵＸ部６１ｂ、ＶＯＡ６１ｄを含む（第４の実施の形態の説明に必要な構成要素のみ示す）。ＶＯＡ１５、６１ｄは、チャネル単位に設置され、ネットワーク管理装置５０からの指示により、パワーレベルを所定量に可変設定する。

ここで、ＯＡＤＭノード６１でｃｈ３がＤｒｏｐし、ｃｈ６がＡｄｄされるものとする。すると、Ｄｒｏｐチャネルのｃｈ３のレベルは、端局１０→端局２０へ流れるｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ４、ｃｈ５の各レベルよりもパワーを高く設定する（ｃｈ３対応のＶＯＡ１５を制御することによる）。

また、Ａｄｄチャネルのｃｈ６のレベルに対しても、ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ４、ｃｈ５の各レベルよりもパワーを高く設定する（ｃｈ６対応のＶＯＡ６１ｄを制御することによる）。このように、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐチャネルのレベルを最長パスのチャネルよりも相対的に高く設定することで、ＯＡＤＭパス補償量の調整を行う。

図１７は第４の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。なお、第４の実施の形態では、図１４で上述したステップＳ２１〜ステップＳ２４までの動作を同様に行うので、ＯＡＤＭパスＰ２、Ｐ３それぞれのＯＡＤＭパス補償量φcomp2、φcomp3を求めたところから説明する。

〔Ｓ３１〕ＯＡＤＭパスＰ２におけるＯＡＤＭパス補償量φcomp2＝φtgt−φspan,ave×Ｎ１、ＯＡＤＭパスＰ３におけるＯＡＤＭパス補償量φcomp3＝φtgt−φspan,ave×Ｎ２を求める。

〔Ｓ３２〕端局１０において、端局１０→端局２０を流れるチャネルに必要なパスＰ１における伝送路入力パワーPF1を設定する。
〔Ｓ３３〕ＯＡＤＭノード６１でＤｒｏｐするチャネルに対する、端局１０での伝送路入力パワーをPdropとすると、ＯＡＤＭパスＰ２におけるＯＡＤＭパス補償量φcomp2は式（８）で表せる。

〔Ｓ３４〕ＯＡＤＭノード６１でＡｄｄするチャネルに対する、ＯＡＤＭノード６１での伝送路入力パワーをPaddとすると、ＯＡＤＭパスＰ３におけるＯＡＤＭパス補償量φcomp3は式（９）で表せる。

〔Ｓ３５〕ステップＳ３１で求めたφcomp2と式（８）のφcomp2とを等号で結び、Ｄｒｏｐチャネルの伝送路入力パワーPdropを求める。
〔Ｓ３６〕ステップＳ３１で求めたφcomp3と式（９）のφcomp3とを等号で結び、Ａｄｄチャネルの伝送路入力パワーPaddを求める。

〔Ｓ３７〕伝送路入力パワーPFinmが求まったので、ＤＣＭ入力パワーPDinmも求め、各ノードに通知・設定する。
このように、第４の実施の形態では、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐチャネルのパワーレベルをスルーパスのチャネルよりも高く設定して、ＯＡＤＭパス補償量を達成して分散補償制御を行うことにした。なお、伝送路入力パワーを求める場合、PF1＋PFdrop＋PFaddのトータルパワーは、すべてのノード（端局、ＯＡＤＭノード）の出力において等しくなるように設定する。

次に第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態はＨＵＢノードを含むネットワークに対する分散補償制御である。図１８はＨＵＢノードを含む光伝送システムを示す図である。光伝送システム１ｄは、端局１０、２０ａ、２０ｂ、中継器３０−１〜３０−ｎ〜３０−ｍ、ＨＵＢノード８１、ネットワーク管理装置５０から構成される。

端局１０〜ＨＵＢノード８１までのスパン数をＮ１、ＨＵＢノード８１〜端局２０ａまでのスパン数をＮ２、ＨＵＢノード８１〜端局２０ｂまでのスパン数をＮ３とし、Ｎ１＋Ｎ２＝Ｎ、Ｎ１＋Ｎ３＝Ｍとする。また、端局１０〜ＨＵＢノード８１〜端局２０ａのパスをパスＰ１、端局１０〜ＨＵＢノード８１〜端局２０ｂのパスをＨＵＢパスＰ２、端局１０〜ＨＵＢノード８１までのパスを共通パスＰ３とする。

図１９は第５の実施の形態の動作手順を示すフローチャートである。光伝送システム１ｄの分散補償制御として、ネットワーク管理装置５０が行う動作フローである。
〔Ｓ４１〕最長パスに対する（パスＰ１、Ｐ２のいずれか）非線形位相シフト量の目標値φtgtを求める。

〔Ｓ４２〕パスＰ１に対して、１スパンあたりの非線形位相シフト量φspan,ave1を求める（φspan,ave1＝φtgt／N）。
〔Ｓ４３〕ＨＵＢパスＰ２に対して、１スパンあたりの非線形位相シフト量φspan,ave2を求める（φspan,ave2＝φtgt／M）。

〔Ｓ４４〕共通パスＰ３のスパンあたりの非線形位相シフト量を求める。Ｎ＞＞ＭならばステップＳ４５へ、ＮとＭが同程度ならステップＳ４６へいく。
〔Ｓ４５〕共通パスＰ３上のスパンの非線形位相シフト量はすべて、φspan,ave1とする。ステップＳ４７へいく。

〔Ｓ４６〕共通パスＰ３上のスパンの非線形位相シフト量はすべて、パスＰ１とＨＵＢパスＰ２の非線形位相シフト量の平均値とする（φspan,ave1＋φspan,ave2）／２）。
〔Ｓ４７〕パスＰ１の残りのスパン（ＨＵＢノード８１〜端局２０ａ）の非線形位相シフト量φspan(HUB to Term20a)を配分する。配分の仕方は式（１０）となる。式（１０）は目標値φtgtから共通パス上のスパンあたりの非線形位相シフト量を引いた値を、ＨＵＢノード８１〜端局２０ａのスパン数Ｎ２で割った式を示している。

〔Ｓ４８〕パスＰ２の残りのスパン（ＨＵＢノード８１〜端局２０ｂ）の非線形位相シフト量φspan(HUB to Term20b)を配分する。配分の仕方は式（１１）となる。式（１１）は目標値φtgtから共通パス上のスパンあたりの非線形位相シフト量を引いた値を、ＨＵＢノード８１〜端局２０ｂのスパン数Ｎ３で割った式を示している。

〔Ｓ４９〕各スパンにおける非線形位相シフト量を伝送路とＤＣＭの非線形位相シフト量に割り当てて、該当ノードに対して、求めた伝送路入力パワーPFinm及びＤＣＭ入力パワーPDinmをＯＳＣ信号などにより通知して設定する。

このように、第５の実施の形態では、ＨＵＢノードを含むネットワークに対して、スルーパスとＨＵＢパスの長さに応じて、共通パスの非線形位相シフト量を変えて、スルーパス及びＨＵＢパスの各スパンに目標値φtgtを割り当てる構成とした。これにより、ＨＵＢノードを含むネットワーク上で、最長のパスだけでなく、その他の分岐パスに対しても目標値φtgtが達せられることになる。

次に第６の実施の形態について説明する。第６の実施の形態は、リングネットワークにおける分散補償制御である。図２０はリングネットワークの光伝送システムを示す図である。光伝送システム１ｅは、ＯＡＤＭ機能を有するノード９１〜９４がリング状に接続した構成をとる。また、ネットワーク管理装置５０は、ノード９１に接続している。ノード９１〜９４は、信号のＡｄｄポイントに対して、非線形発生部９１ａ〜９４ａがチャネル単位に設けられる。なお、伝送路上に配置される中継器の図示は省略した。

また、ノード９１〜ノード９２のパスをＯＡＤＭパスＰ１（スパン数Ｎ１）、ノード９２〜ノード９３のパスをＯＡＤＭパスＰ２（スパン数Ｎ２）、ノード９３〜ノード９４のパスをＯＡＤＭパスＰ３（スパン数Ｎ３）、ノード９４〜ノード９１のパスをＯＡＤＭパスＰ４（スパン数Ｎ４）とする。また、リング１周のパスのスパン数をＮ（＝Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３＋Ｎ４）とする。

図２１は第６の実施の形態の動作手順を示すフローチャートである。光伝送システム１ｅの分散補償制御として、ネットワーク管理装置５０が行う動作フローである。
〔Ｓ５１〕リング１周のパスの残留分散トレランスが最大となる非線形位相シフト量の目標値φtgtを求める。

〔Ｓ５２〕１スパンあたりの非線形位相シフト量φspan,aveを式（４）で求める。
〔Ｓ５３〕ＯＡＤＭパスＰ１〜Ｐ４に対する非線形位相シフト量を求める。ＯＡＤＭパスＰ１の非線形位相シフト量＝φspan,ave×Ｎ１、ＯＡＤＭパスＰ２の非線形位相シフト量＝φspan,ave×Ｎ２、ＯＡＤＭパスＰ３の非線形位相シフト量＝φspan,ave×Ｎ３、ＯＡＤＭパスＰ４の非線形位相シフト量＝φspan,ave×Ｎ４となる。

〔Ｓ５４〕目標値φtgtに対するＯＡＤＭパスＰ１〜Ｐ４の非線形位相シフト量の不足量（補償すべき非線形位相シフト量）φcompを求める。ＯＡＤＭパスＰ１については、ＯＡＤＭパス補償量φcomp1＝目標値−（ＯＡＤＭパスＰ１の非線形位相シフト量）＝φtgt−φspan,ave×Ｎ１となる。同様に、ＯＡＤＭパス補償量φcomp2＝φtgt−φspan,ave×Ｎ２、ＯＡＤＭパス補償量φcomp3＝φtgt−φspan,ave×Ｎ３、ＯＡＤＭパス補償量φcomp4＝φtgt−φspan,ave×Ｎ４となる。

〔Ｓ５５〕非線形発生部９１ａ〜９４ａから所定の非線形位相シフト量を発生させる。例えば、ＯＡＤＭパスＰ１に対して、ｃｈ１のチャネルがノード９１からＡｄｄし、ノード９２でＤｒｏｐする場合には、ノード９１内の非線形発生部９１ａはｃｈ１の波長信号に対して、ＯＡＤＭパス補償量φcomp1を発生させる。また、ｃｈ２のチャネルがノード９１からＡｄｄし、ノード９３でＤｒｏｐする場合には、ノード９１内の非線形発生部９１ａはｃｈ２の波長信号に対して、ＯＡＤＭパス補償量φcomp1＋φcomp2を発生させる。

〔Ｓ５６〕スパンｍにおける非線形位相シフト量を伝送路とＤＣＭの非線形位相シフト量に割り当て、伝送路入力パワー及びＤＣＭ入力パワーを求め、スパンｍを制御する該当ノードに対して、求めた伝送路入力パワーPFinm及びＤＣＭ入力パワーPDinmを通知・設定する。

なお、上記の説明では、Ａｄｄされるチャネルに対して、非線形発生部は送信側に設けているが、第３の実施の形態で上述したことと同様に、受信側に非線形発生部を設けてもよい。

このように、第６の実施の形態は、リングネットワークにＯＡＤＭパスが存在する場合には、最長のスルーパスの目標値φtgtに対するＯＡＤＭパス毎の不足分を非線形位相シフト量の補償量として求め、リングノード内の非線形発生部によって補償量を発生させる。その後は、第１または第２の実施の形態で示したように、φspan,aveからφF、φDを求めて伝送路入力パワー及びＤＣＭ入力パワーを求めることになる。

以上説明したように、残留分散トレランスを最大とする非線形位相シフト量を目標値として、光信号のパワー制御を行い、非線形発生量を調節し、非線形現象を残留分散トレランスの確保に適切に利用する構成とした。これにより、スパンロスが異なるネットワークや、システム内にＯＡＤＭノードやＨＵＢノードを含んで複数のパスが存在するなどのネットワークに対しても、高精度な分散補償を行うことができ、光伝送品質の向上を図ることが可能になる。

（付記１） 光信号の伝送時に生じる波長分散の分散補償を行う光伝送システムの制御方法であって、
前記光信号が伝送されるパスで生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量が、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、
前記非線形位相シフト量が目標値となるように、前記パスを構成するノードに接続する伝送路への入力パワーまたは前記パスを構成する分散補償器への入力パワーの少なくとも一方を求め、
前記求められた入力パワーに基づいて前記光伝送システムを制御することを特徴とする光伝送システム制御方法。

（付記２） 前記目標値を、前記パスを構成するスパンの数で割ったスパンあたりの非線形位相シフト量を、各スパンに割り当て、各スパンの非線形位相シフト量が、割り当てられた値となるように、スパン毎に伝送路への入力パワー及び分散補償器への入力パワーを求めることを特徴とする付記１記載の光伝送システム制御方法。

（付記３） 前記スパンのロスがスパンによって異なる場合、前記目標値をスパン数で割ったスパンあたりの非線形位相シフト量から平均伝送路入力パワーを求め、平均スパンロスからのロス変動量の１／２を平均伝送路入力パワーのパワー変動に割り当てて、該当スパンの伝送路入力パワーを求めることを特徴とする付記１記載の光伝送システム制御方法。

（付記４） 分散補償を行って光信号の伝送を行う光伝送システムにおいて、
光信号の送受信を行う端局と、
光ファイバ伝送路に設置されて光中継制御を行う中継器と、
端局及び中継器に任意に設置されて光信号の分散補償を行う分散補償器とを有し、
伝送媒体で生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量について、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、システム内のパスの非線形位相シフト量が、目標値となるように、端局または中継器に接続する伝送路の入力パワーまたは分散補償器の入力パワーの少なくとも一方を調整して分散補償制御を行う分散補償制御部を含むことを特徴とする光伝送システム。

（付記５） 前記分散補償制御部は、目標値をスパン数で割ったスパンあたりの非線形位相シフト量を、各スパンに均等に割り当て、各スパンの非線形位相シフト量が、割り当てられた値となるように、スパン毎に伝送路入力パワー及び分散補償器入力パワーを求めることを特徴とする付記４記載の光伝送システム。

（付記６） 前記分散補償制御部は、スパンロスが異なるネットワークに対しては、目標値をスパン数で割ったスパンあたりの平均非線形位相シフト量から平均伝送路入力パワーを求め、平均スパンロスと各スパンロスの差分の１／２を平均伝送路入力パワーを基準としたパワー変動に割り当てて、該当スパンの伝送路入力パワーを求めることを特徴とする付記４記載の光伝送システム。

（付記７） 伝送路入力パワー及び分散補償器入力パワーの制御のみで目標値に満たない場合は、あらたに非線形発生部を付加し、前記分散補償制御部は、光ファイバ伝送路にＯＡＤＭノードを含むネットワークに対しては、非線形位相シフト量の目標値からＯＡＤＭパスで生じる非線形位相シフト量の差分をＯＡＤＭパス補償量として求め、非線形発生部からＯＡＤＭパス補償量を発生させることを特徴とする付記４記載の光伝送システム。

（付記８） 前記分散補償制御部は、光ファイバ伝送路にＯＡＤＭノードが設置するネットワークに対しては、非線形位相シフト量の目標値とＯＡＤＭパスで生じる非線形位相シフト量との差分をＯＡＤＭパス補償量として求め、ＯＡＤＭパス補償量を満たすように、ＯＡＤＭノードでＡｄｄ／Ｄｒｏｐされるチャネルの伝送路入力パワーを、スルーパスを流れるチャネルのパワーより高く設定することを特徴とする付記４記載の光伝送システム。

（付記９） 前記分散補償制御部は、光ファイバ伝送路に３方路以上を有するＨＵＢノードを設置するネットワークの場合、基準となるスルーパスに対しては、目標値をスルーパスのスパン数で割ったスパンあたりの第１の非線形位相シフト量を求め、その他のパスに対しては、目標値を該当するパスのスパン数で割ったスパンあたりの第２の非線形位相シフト量を求め、前記スルーパスと前記その他のパスの距離が同程度ならば、共通パス上のスパンあたりの非線形位相シフト量を、前記第１の非線形位相シフト量と前記第２の非線形位相シフト量の平均値とし、スルーパスとＨＵＢパスの距離が同程度でないならば、共通パス上のスパンあたりの非線形位相シフト量を、前記第１の非線形位相シフト量とし、ＨＵＢノードから前記スルーパス上の端局までにあるスパン及びＨＵＢノードから前記その他のパス上の端局までにあるスパンに、目標値と共通パス上のスパンあたりの非線形位相シフト量との差分値を割り当てることを特徴とする付記４記載の光伝送システム。

（付記１０） 分散補償を行って光信号の伝送を行う光伝送システムにおいて、
光ファイバ伝送路でリング状に接続し、光信号の送受信を行う複数のノードと、
光ファイバ伝送路に設置されて光中継制御を行う中継器と、
ノード及び中継器に任意に設置されて光信号の分散補償を行う分散補償器と、
伝送媒体で生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量が、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、システム内のパスの非線形位相シフト量が、目標値となるように、端局または中継器に接続する伝送路の入力パワーまたは分散補償器の入力パワーの少なくとも一方を調整して分散補償制御を行う分散補償制御部を有することを特徴とする光伝送システム。

（付記１１） 前記分散補償制御部は、ノードがＯＡＤＭ機能を有する場合、リング１周分のパスの非線形位相シフト量の目標値からＯＡＤＭパスで生じる非線形位相シフト量の差分をＯＡＤＭパス補償量として求め、ノード内に設けられて、指示された非線形位相シフト量を発生する非線形発生部から、ＯＡＤＭパス補償量を発生させることを特徴とする付記１０記載の光伝送システム。

（付記１２） 分散補償を行うネットワークの管理制御を行うネットワーク管理装置において、
伝送媒体で生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量が、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、システム内のパスの非線形位相シフト量が、目標値となるように、ネットワーク内に配置されたノードに接続する伝送路の入力パワーまたは分散補償器の入力パワーの少なくとも一方を調整して分散補償制御を行う分散補償制御部と、
ネットワークの運用、保守及び分散補償制御のシミュレーションに関するユーザ・インタフェースを提供するユーザ・インタフェース部と、
を有することを特徴とするネットワーク管理装置。

（付記１３） 光信号の伝送時に生じる波長分散の分散補償を行う分散補償制御方法において、
伝送媒体で生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量が、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、
システム内のパスの非線形位相シフト量が、目標値となるように、ネットワーク内に配置されたノードに接続する伝送路の入力パワーまたは分散補償器の入力パワーの少なくとも一方を調整して分散補償制御を行うことを特徴とする分散補償制御方法。

（付記１４） 目標値をスパン数で割ったスパンあたりの非線形位相シフト量を、各スパンに均等に割り当て、各スパンの非線形位相シフト量が、割り当てられた値となるように、スパン毎に伝送路入力パワー及び分散補償パワーを求めることを特徴とする付記１３記載の分散補償制御方法。

（付記１５） スパンロスが異なるネットワークに対しては、目標値をスパン数で割ったスパンあたりの非線形位相シフト量から平均伝送路入力パワーを求め、平均スパンロスからのロス変動量の１／２を平均伝送路入力パワーのパワー変動に割り当てて、該当スパンの伝送路入力パワーを求めることを特徴とする付記１３記載の分散補償制御方法。

（付記１６） 伝送路入力パワー及び分散補償器入力パワーの制御のみで目標値に満たない場合は、あらたに非線形発生部を付加し、光ファイバ伝送路にＯＡＤＭノードが設置するネットワークに対しては、非線形位相シフト量の目標値からＯＡＤＭパスで生じる非線形位相シフト量の差分をＯＡＤＭパス補償量として求め、非線形発生部からＯＡＤＭパス補償量を発生させることを特徴とする付記１３記載の分散補償制御方法。

（付記１７） 光ファイバ伝送路にＯＡＤＭノードが設置するネットワークに対しては、非線形位相シフト量の目標値とＯＡＤＭパスで生じる非線形位相シフト量との差分をＯＡＤＭパス補償量として求め、ＯＡＤＭパス補償量を満たすように、ＯＡＤＭノードでＡｄｄ／Ｄｒｏｐされるチャネルの伝送路入力パワーを、スルーパスを流れるチャネルのパワーより高く設定することを特徴とする付記１３記載の分散補償制御方法。

（付記１８） 光ファイバ伝送路にＨＵＢノードが設置するネットワークの場合、スルーパスに対しては、目標値をスルーパスのスパン数で割ったスパンあたりの第１の非線形位相シフト量を求め、ＨＵＢパスに対しては、目標値をＨＵＢパスのスパン数で割ったスパンあたりの第２の非線形位相シフト量を求め、スルーパスとＨＵＢパスの距離が同程度ならば、共通パス上のスパンあたりの非線形位相シフト量を、前記第１の非線形位相シフト量と前記第２の非線形位相シフト量の平均値とし、スルーパスとＨＵＢパスの距離が同程度でないならば、共通パス上のスパンあたりの非線形位相シフト量を、前記第１の非線形位相シフト量とし、ＨＵＢノードからスルーパス上の端局までにあるスパン及びＨＵＢノードからＨＵＢパス上の端局までにあるスパンに、目標値と共通パス上のスパンあたりの非線形位相シフト量との差分値を割り当てることを特徴とする付記１３記載の分散補償制御方法。

（付記１９） ＯＡＤＭ機能を有するノードがリング状に構成されたネットワークに対して、リング１周分のパスの非線形位相シフト量の目標値からＯＡＤＭパスで生じる非線形位相シフト量の差分をＯＡＤＭパス補償量として求め、ノード内に設けられて、指示された非線形位相シフト量を発生する非線形発生部から、ＯＡＤＭパス補償量を発生させることを特徴とする付記１３記載の分散補償制御方法。

光伝送システムの原理図である。 分散マネジメントが施されたＷＤＭシステムの例を示す図である。 残留分散トレランスカーブを示す図である。 ＯＡＤＭノードを含むネットワークで生じる問題点を示す図である。 ＨＵＢノードを含むネットワークで生じる問題点を示す図である。 非線形現象により残留分散トレランスカーブが広がる様子を示す図である。 非線形位相シフト量と残留分散との関係を示す図である。 非線形位相シフト量と残留分散トレランスとの関係を示す図である。 スルーパスで構成される光伝送システムを示す図である。 第１の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。 中継器の構成を示す図である。 第２の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。 ＯＡＤＭノードを含む光伝送システムを示す図である。 第３の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。 非線形発生部の構成を示す図である。 第４の実施の形態の光伝送システムの動作を示す図である。 第４の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。 ＨＵＢノードを含む光伝送システムを示す図である。 第５の実施の形態の動作手順を示すフローチャートである。 リングネットワークの光伝送システムを示す図である。 第６の実施の形態の動作手順を示すフローチャートである。 分散マップを示す図である。 ＯＡＤＭノードを含むＷＤＭシステムを示す図である。 ＨＵＢノードを含むＷＤＭシステムを示す図である。

符号の説明

１ 光伝送システム
１０、２０ 端局
３０−１〜３０−ｎ 中継器
３２−１〜３２−ｎ 光アンプ
１１、２１、３１−１〜３１−ｎ 分散補償器
５０ ネットワーク管理装置
５１ 分散補償制御部
５２ ユーザ・インタフェース部

Claims (4)

1. 光信号の伝送時に生じる波長分散の分散補償を行う光伝送システムの制御方法であって、
   前記光信号が伝送されるパスで生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量が、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、
   前記非線形位相シフト量が目標値となるように、前記パスを構成するノードに接続する伝送路への入力パワーまたは前記パスを構成する分散補償器への入力パワーの少なくとも一方を求め、
   前記求められた入力パワーに基づいて前記光伝送システムを制御し、
   スパンのロスがスパンによって異なる場合、前記目標値をスパン数で割ったスパンあたりの非線形位相シフト量から平均伝送路入力パワーを求め、平均スパンロスからのロス変動量の１／２を平均伝送路入力パワーのパワー変動に割り当てて、該当スパンの伝送路入力パワーを求める、
   ことを特徴とする光伝送システム制御方法。
2. 光信号の伝送時に生じる波長分散の分散補償を行う光伝送システムの制御方法であって、
   前記光信号が伝送されるパスで生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量が、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、
   前記非線形位相シフト量が目標値となるように、前記パスを構成するノードに接続する伝送路への入力パワーまたは前記パスを構成する分散補償器への入力パワーの少なくとも一方を求め、
   前記求められた入力パワーに基づいて前記光伝送システムを制御し、
   前記目標値をスパンの数で割ったスパンあたりの非線形位相シフト量を、各スパンに割り当て、各スパンの非線形位相シフト量が、割り当てられた値となるように、スパン毎に伝送路への入力パワー及び分散補償器への入力パワーを求める、
   ことを特徴とする光伝送システム制御方法。
3. 分散補償を行って光信号の伝送を行う光伝送システムにおいて、
   光信号の送受信を行う端局と、
   光ファイバ伝送路に設置されて光中継制御を行う中継器と、
   端局及び中継器に任意に設置されて光信号の分散補償を行う分散補償器と、
   分散補償制御を行う分散補償制御部を含むネットワーク管理装置と、
   を備え、
   前記分散補償制御部は、
   伝送媒体で生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量について、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、システム内のパスの非線形位相シフト量が、目標値となるように、端局または中継器に接続する伝送路の入力パワーまたは分散補償器の入力パワーの少なくとも一方を調整して分散補償制御を行い、
   伝送路入力パワー及び分散補償器入力パワーの制御のみで目標値に満たない場合は、
   光ファイバ伝送路にＯＡＤＭノードを含むネットワークに対しては、非線形位相シフト量の目標値からＯＡＤＭパスで生じる非線形位相シフト量の差分をＯＡＤＭパス補償量として求め、付加されている非線形発生部からＯＡＤＭパス補償量を発生させる、
   ことを特徴とする光伝送システム。
4. ネットワークの管理を行うネットワーク管理装置において、
   前記ネットワークの分散補償制御を行う分散補償制御部と、
   前記ネットワークの運用、保守及び前記分散補償制御のシミュレーションに関するユーザ・インタフェースを提供するユーザ・インタフェース部と、
   を備え、
   前記分散補償制御部は、
   伝送媒体で生じる自己位相変調の指標である非線形位相シフト量について、最大の残留分散トレランスとなる目標値を求め、システム内のパスの非線形位相シフト量が、目標値となるように、端局または中継器に接続する伝送路の入力パワーまたは分散補償器の入力パワーの少なくとも一方を調整して分散補償制御を行い、
   伝送路入力パワー及び分散補償器入力パワーの制御のみで目標値に満たない場合は、
   光ファイバ伝送路にＯＡＤＭノードを含むネットワークに対しては、非線形位相シフト量の目標値からＯＡＤＭパスで生じる非線形位相シフト量の差分をＯＡＤＭパス補償量として求め、付加されている非線形発生部からＯＡＤＭパス補償量を発生させる、
   ことを特徴とするネットワーク管理装置。

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