JP5174573B2

JP5174573B2 - 予等化光ファイバ通信システム

Info

Publication number: JP5174573B2
Application number: JP2008194683A
Authority: JP
Inventors: 隆司水落
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2028-07-29
Also published as: JP2010034830A

Description

この発明は予等化光ファイバ通信システムに関し、特に、全光ネットワークにおいて、光ファイバ伝送路の分散を高速かつ精密に補償し、プロビジョニングやプロテクション、レストレーションを容易にする予等化光ファイバ通信システムに関するものである。

一般に光ファイバ通信システムでは、光ファイバ伝送路が有する波長分散による信号波形の歪みを補償する必要がある。分散補償の方法として、光ファイバ伝送路と逆符号の分散を有する分散補償ファイバを用いる方法が広く行われている。近年の４０Ｇｂ／ｓ以上の高速光ファイバ通信システムでは、温度やファイバ割り入れなどによるわずかな分散量の変化で波形が容易に歪んでしまうため、分散量固定の分散補償ファイバではなく、分散量を可変できる分散補償器の導入が始まっている。特に、動的に光パス（あるいは、Label Switch Path：ＬＳＰ）を張り替える全光ネットワークでは、光パス毎に分散量が異なるため、可変分散補償器が必要となる。

新しい可変分散補償器として、プリディストーション方式がある（例えば、非特許文献１参照）。光ファイバの伝達関数と逆の伝達関数を時間軸上の畳み込みとして実現するもので、入力データ系列を電気的に演算する。ルックアップテーブルで構成されたＦＩＲフィルタで逐次演算された予変調信号で光の直交変調を行うことで、光ファイバ伝送後に分散による群遅延が補償されるような複素電界を持つ光波形を発生させるものである。

プリディストーション方式は、予め測定しておいた伝送路の分散をもとに、送信側でルックアップテーブルの値を設定するものであるが、他の従来の方法として、測定波長での分散測定にある程度の誤差が発生しても、短時間で最適な分散補償量に適応的に等化する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。受信端で観測したビット誤り数が最小になるよう、送信端にビット誤り数情報をフィードバックし、それに基づいて送信端の分散補償量を増減させて最適値に適応制御するものである。

M． M． El Said， J． Sitch and M． I． Elmasry， "An Electrically Pre-Equalized 10-Gb/s Duobinary Transmission System"， IEEE Journal of Lightwave Technology， Vol． 23， No． 1， pp． 388-400， Jan． 2005 特開２００７−２５９２８１号公報

非特許文献１に開示された方式は、予め測定しておいた伝送路の分散をもとに、送信側でルックアップテーブルの値を設定しなければならず、また、光ファイバ伝送路の分散測定に誤差が発生した場合においても、それを高速かつ精密に補償することができないという問題点があった。

また、特許文献１に開示された方式を用いれば、光ファイバ伝送路の分散を高速かつ精密に補償することができるものの、受信端で観測したビット誤り数を主信号のオーバヘッドに載せて送信端に転送する方式のため、受信端から送信端への分散補償が完了しており、かつ、主信号が導通している必要がある。すなわち、建設時のように、まだ主信号が導通しない時にはビット誤り数情報を送信端に転送できないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、建設時のような主信号が導通していない状態でも、受信端から送信端に分散補償制御情報を正確に転送し、光ファイバ伝送路の分散を高速かつ精密に補償することができる予等化光ファイバ通信システムを得ることを目的としている。

この発明は、光ファイバ伝送路を介して相互に接続された複数の光通信ノードを備えた予等化光ファイバ通信システムであって、送信側の光通信ノードは、自身が受信側の光通信ノードに対して送信した光信号のビット誤り数を当該受信側の光通信ノードから受信して、それに基づいて入力信号に与えるべき分散量を増減させる制御を行う最適化手段と、前記入力信号が入力され、当該入力信号に対して初回は所定の分散量およびそれ以降は前記最適化手段からの分散量を与えた電気信号を生成する可変分散補償手段と、前記可変分散補償手段からの前記電気信号を光信号に変換して、前記光ファイバ伝送路を介して前記受信側の光通信ノードに送信する電気／光変換手段とを有し、受信側の光通信ノードは、前記送信側の光通信ノードからの前記光信号を受信して電気信号に変換する光／電気変換手段と、前記光／電気変換手段からの前記電気信号に基づいて、前記光信号のビット誤り数を検出する誤り訂正手段と、検出された前記ビット誤り数を、前記光ファイバ伝送路を介して、前記送信側の光通信ノードに送信するための監視チャネルを形成する受信側監視光インタフェースとを有し、前記受信側の光通信ノードの前記誤り訂正手段で検出したビット誤り数を、前記受信側監視光インタフェースを用いて、前記送信側の光通信ノードの前記最適化手段に送信し、当該最適化手段は、受信した前記ビット誤り数に基づいて、前記受信側の光通信ノードにおけるビット誤り数が最小になるよう、前記分散量を最適な値に調整することを特徴とする予等化光ファイバ通信システムである。

この発明は、光ファイバ伝送路を介して相互に接続された複数の光通信ノードを備えた予等化光ファイバ通信システムであって、送信側の光通信ノードは、自身が受信側の光通信ノードに対して送信した光信号のビット誤り数を当該受信側の光通信ノードから受信して、それに基づいて入力信号に与えるべき分散量を増減させる制御を行う最適化手段と、前記入力信号が入力され、当該入力信号に対して初回は所定の分散量およびそれ以降は前記最適化手段からの分散量を与えた電気信号を生成する可変分散補償手段と、前記可変分散補償手段からの前記電気信号を光信号に変換して、前記光ファイバ伝送路を介して前記受信側の光通信ノードに送信する電気／光変換手段とを有し、受信側の光通信ノードは、前記送信側の光通信ノードからの前記光信号を受信して電気信号に変換する光／電気変換手段と、前記光／電気変換手段からの前記電気信号に基づいて、前記光信号のビット誤り数を検出する誤り訂正手段と、検出された前記ビット誤り数を、前記光ファイバ伝送路を介して、前記送信側の光通信ノードに送信するための監視チャネルを形成する受信側監視光インタフェースとを有し、前記受信側の光通信ノードの前記誤り訂正手段で検出したビット誤り数を、前記受信側監視光インタフェースを用いて、前記送信側の光通信ノードの前記最適化手段に送信し、当該最適化手段は、受信した前記ビット誤り数に基づいて、前記受信側の光通信ノードにおけるビット誤り数が最小になるよう、前記分散量を最適な値に調整することを特徴とする予等化光ファイバ通信システムであるので、建設時のような主信号が導通していない状態でも、受信端から送信端に分散補償制御情報を正確に転送し、光ファイバ伝送路の分散を高速かつ精密に補償することができる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムについて図１を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムの構成を示す図である。なお、以下では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムは、光ファイバ伝送路１１、１２により接続された光通信ノードＡと光通信ノードＢとが設けられているまた、これらの光通信ノードＡ，Ｂを制御するための制御プレーン１００も設けられている（図２参照）。

光通信ノードＡには、入力信号が入力される入力端子２ａと、対向局である光通信ノードＢから送信されて光ファイバ伝送路１２を伝搬した光信号のビット誤り数を検出する誤り訂正回路（ＦＥＣ）３ａと、入力信号に初回は制御プレーン１００からの所定の分散量（分散補償設定値）を与え、次回以降は後述の最適化手段２１ａからの分散量（分散補償設定値）を与えて、予変調を行うプリコーダ４ａ（可変分散補償回路）と、プリコーダ４ａ（可変分散補償回路）からの電気信号を光信号に変換して、光ファイバ伝送路１１に出力する電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５ａと、光通信ノードＢから送信されて光ファイバ伝送路１２を伝搬した光信号を受信して、電気信号に変換する光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）６ａと、後述するメモリ（ＲＡＭ）８ａに記憶された分散量および後述の最適化手段２１ａからの分散量をプリコード値（設定値）に変換するための変換テーブル７ａ（変換テーブル記憶手段）と、制御プレーン１００から通知される（補償すべきおおまかな）前記所定の分散量を記憶するメモリ（ＲＡＭ）８ａと、光通信ノードＢで検出されて送信されてくる光ファイバ伝送路１２を伝搬した光信号のビット誤り数に基づいて、当該ビット誤り数が最小になるまで、プリコーダ４ａ（可変分散補償回路）の分散量の設定値変更を行って、分散量の最適値を検出する最適化手段２１ａと、出力信号が出力される出力端子９ａと、光通信ノード間に監視チャネルを形成する監視光インタフェース（ＯＳＣ）１０ａとが設けられている。なお、ここで、メモリ（ＲＡＭ）８ａと、変換テーブル７ａと、プリコーダ（可変分散補償回路）４ａとは、入力信号に所定の分散量を予め与える可変分散補償手段を構成している。

なお、当該構成のうち、光通信ノードＡが送信側である際に用いる構成は、最適化手段２１ａと、メモリ（ＲＡＭ）８ａと、変換テーブル７ａと、プリコーダ（可変分散補償回路）４ａと、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５ａである。また、光通信ノードＡが送信側である際に用いる構成は、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）６ａと、誤り訂正回路（ＦＥＣ）３ａと、監視光インタフェース（ＯＳＣ）１０ａである。

図１において、光通信ノードＢの各構成において、光通信ノードＡの各構成と同一番号で、かつ、末尾のａの代わりにｂを振ったものは、光通信ノードＢにおける光通信ノードＡと同様の機能ブロックであることを示す。

すなわち、光通信ノードＢには、入力信号が入ってくる入力端子２ｂと、誤り訂正回路（ＦＥＣ）３ｂと、予変調を行うプリコーダ（可変分散補償回路）４ｂと、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５ｂと、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）６ｂと、分散量とプリコード値（設定値）の変換テーブル７ｂと、制御プレーン１００から通知される所定の分散量を記憶したメモリ（ＲＡＭ）８ｂと、分散量の最適値を検出する最適化手段２１ｂと、出力信号が出力される出力端子９ｂと、監視光インタフェース（ＯＳＣ）１０ｂとが設けられている。なお、これらの構成については、上述の通り、光通信ノードＡと同様であるため、ここでは説明を省略する。

図２は、この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムの制御プレーン１００と各光通信ノードＡ〜Ｆの関係の一例を示す図である。

図１においては、光通信ノードがＡ，Ｂの２つだけが設けられている例を示したが、実際には、図２に示すように複数個設けられており、それらはすべて同様の構成である。従って、以下の説明において、共通の構成について述べる場合には、各構成要素を示す番号の末尾のａ，ｂ等の符号を省略し、数値のみで示すこととする（例えば、入力信号２ａ，２ｂ，・・・とせずに、単に、入力信号２として示す）。

すなわち、各光通信ノードには、入力信号が入ってくる入力端子２と、誤り訂正回路（ＦＥＣ）３と、予変調を行うプリコーダ（可変分散補償回路）４と、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５と、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）６と、分散量とプリコード値（設定値）の変換テーブル７と、制御プレーン１００から通知された補償すべきおおまかな分散量を記憶したメモリ（ＲＡＭ）８と、可変分散補償の最適値を検出する最適化手段２１と、出力信号が出て行く出力端子９と、監視光インタフェース（ＯＳＣ）１０とが設けられている。

図３は、この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムのプリコーダ（可変分散補償回路）４及び電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５の具体例を示す図である。

図３において、（ａ）は、プリコーダ（可変分散補償回路）４として、ルックアップテーブルと高速Ｄ／Ａ変換器（高速デジタル／アナログ変換器）を用い、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５として、光直交変調器（Ｉ／Ｑ変調器）を用いた例を示す。

（ｂ）は、プリコーダ（可変分散補償回路）４として、デジタルＦＩＲフィルタと高速Ｄ／Ａ変換器を用い、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５として、光直交変調器（Ｉ／Ｑ変調器）を用いた例を示す。

（ｃ）は、プリコーダ（可変分散補償回路）４として、高速アナログトランスバーサルフィルタを用い、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５として、光直交変調器（Ｉ／Ｑ変調器）を用いた例を示す。

プリコーダ（可変分散補償回路）４及び電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５は、分散補償量や回路規模によって、上記（ａ）〜（ｃ）のいずれかの方式を適宜選択して用いる。また、ここに挙げた３方式に限るものではなく、他の構成にしてもよい。なお、図３に示す「パラメータ」とは、後述するプリコード値に相当するものである。

つぎに、この実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムの動作について図面を参照しながら説明する。

光通信ノードＡにおいて、入力端子２ａから入力された入力信号（電気信号）は、誤り訂正回路（ＦＥＣ）３ａでフレーム化および誤り訂正符号化された後、プリコーダ（可変分散補償回路）４ａに入力される。一方で、ネットワーク全体を制御する制御プレーン１００から、補償すべきおおまかな所定の分散量が通知されている。

通知された分散量は、メモリ（ＲＡＭ）８ａに記憶される。メモリ（ＲＡＭ）８ａに記憶した分散量が変換テーブル７ａでプリコード値に変換され、プリコーダ（可変分散補償回路）４ａに与えられる。プリコーダ（可変分散補償回路）４ａにより、当該プリコード値が入力信号（電気信号）に与えられ、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５ａによって、それが光信号に変換されることによって、光ファイバ伝送路１１の分散と逆関数の畳み込みがなされる（これにより、光ファイバ伝送路１１の分散を補償する）。

電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５ａから出力され、光ファイバ伝送路１１を伝搬した光信号は、光通信ノードＢにおいて、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）６ｂで受信され、電気信号に変換されて、誤り訂正回路（ＦＥＣ）３ｂでビット誤りが訂正されるとともに、デフレーム化され、出力端子９ｂからの出力信号となる。

また、誤り訂正回路（ＦＥＣ）３ｂにおいては、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）６ｂに変換された電気信号に基づいて、光ファイバ伝送路１１を伝搬した光信号のビット誤り数を検出する。検出されたビット誤り数は、監視光インタフェース（ＯＳＣ）２１ｂによって、光ファイバ伝送路１２を介して、光通信ノードＡに送信される。光通信ノードＡにおいては、送信されてきたビット誤り数に基づいて、当該ビット誤り数が最小になるまで、プリコーダ４ａ（可変分散補償回路）の分散量の設定値変更を行って、分散量の最適値を検出する。このようにすることにより、受信側で検出するビット誤り数（分散補償誤差）を主信号とは別の監視制御光信号で送信側に転送して、光ファイバ伝送路の分散を補償する。

なお、光通信ノードＢから光通信ノードＡへの信号の流れも上記と同様である。

図４は、この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムの動作を示すフローチャートである。

ステップ１０１において、制御プレーン１００は、まず、ＬＳＰ（Label Switch Path）毎におおまかに設定された所定の分散量を各光通信ノードに通知する。当該分散量は初回の際に用いられるものである。

ステップ２０１において、各光通信ノードは、制御プレーン１００から通知された分散量をメモリ（ＲＡＭ）８に書き込んでおく。

次に、ステップ２０２において、各光通信ノードに主信号を送受信するトランスポンダカードが挿入され、光信号が発光しはじめる。初回においては、分散量の初期値として、メモリ（ＲＡＭ）８に記憶された分散量をプリコード値に変換したものが使われるが、この段階で分散量が最適値になっている補償は無く、主信号が導通するとは限らない。さらに、光通信ノードＢから光通信ノードＡに向かう主信号もまだ発光していないものとする。このようにして、初回は、メモリ（ＲＡＭ）８に記憶された所定の分散量が入力信号に与えられ、それが電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５ａによって光信号に変換されて、光ファイバ伝送路１１に出力される。なお、プリコード値による光ファイバ伝送路の分散の補償の仕方の詳細は、例えば特許文献１に詳しく説明されているので、そちらを参照されたい。

ステップ２０３において、受信側の光通信ノードＢの光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）６ｂが当該光信号を受信して、電気信号に変換し、誤り訂正回路（ＦＥＣ）３ｂに転送すると、誤り訂正回路（ＦＥＣ）３ｂがビット誤り数を検出し、検出したビット誤り数が最小か否かの判定を行って、最小でなければ、ステップ２０４に進む。ステップ２０４において、そのビット誤り数の情報を、光通信ノードＢの監視光インタフェース（ＯＳＣ）１０ｂにより、光通信ノードＡに向けて送信する。ステップ２０５において、光通信ノードＡの監視光インタフェース（ＯＳＣ）１０ａがこれを受信して、最適化手段２１ａに転送する。ステップ２０６において、最適化手段２１ａは、プリコーダ４ａに対し、分散量をわずかに増減させる制御（予め設定された増減幅だけ増加または減少させる制御）を行い、増減の都度、ステップ２０３〜２０６の処理を繰り返し、ステップ２０３の判定においてビット誤り数が最小と判断されるまで、プリコーダ（可変分散補償手段）４ａの分散量の設定値変更を行う。ビット誤り数を最小化する制御の詳細は、例えば特許文献１に詳しく説明されているので、そちらを参照されたい。ステップ２０３で、ビット誤り数が最小になった時点で、ステップ２０７に進み、主信号開通状態となる。

ステップ２０８において、最適化された分散量を、そのＬＳＰにおける真の分散量として、メモリ（ＲＡＭ）８の分散量を更新する。メモリ（ＲＡＭ）８の更新と同時に、制御プレーン１００にその分散量を通知する。

そして、ステップ２０９において、制御プレーン１００は、全ての光通信ノードに更新後の分散量を再通知する。

ここで、分散量の最適化を行うためのパラメータとして、ビット誤り数を用いる例を示したが、分散の最適値からのずれによって受信側で生じる警報（例えば、ＬＯＳＯＦＳＩＧＮＡＬ，ＬＯＳＳＯＦＦＲＡＭＥなど）を用いても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、分散補償設定値の最適化を行うためのパラメータとして、分散の最適値からのずれを示すパラメータ（例えば、受信側で抽出したクロック成分の強度など）であれば、どのような信号を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、可変分散補償器として、プリコーダ４の例を示したが、送信側で使用できる分散補償器であれば、ファイバグレーティングを用いたものなど光学式の分散補償器を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。

以上のように、本実施の形態１においては、光ファイバ伝送路を通じて相互に接続された複数の光通信ノードを備えた予等化光ファイバ通信システムであって、送信側の光通信ノードは、入力信号に所定の分散量を予め与えるプリコーダ（可変分散補償手段）４と、分散量の最適値を検出する最適化手段２１とを備え、また、受信側の光通信ノードは、光ファイバ伝送路を伝搬した光信号のビット誤り数を検出する誤り訂正回路（ＦＥＣ）３を備えて、受信側の光通信ノードの誤り訂正回路（ＦＥＣ）３で検出したビット誤り数を、監視光インタフェース（ＯＳＣ）１０を用いて、送信側の光通信ノードの最適化手段に転送し、それに基づいて、分散量の調整を行って最適値に制御するようにしたので、光ファイバ伝送路の分散を高速かつ精密に補償することができ、高速のプロビジョニング、プロテクション、レストレーションを可能とするだけでなく、主信号が導通していないシステム建設段階でも効率的に最適値への制御が可能になるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムの構成を示す図である。この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムの制御プレーンと各光通信ノードの関係を示す図である。この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムのプリコーダの具体例を示す図である。この発明の実施の形態１に係る予等化光ファイバ通信システムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

２，２ａ，２ｂ入力端子、３，３ａ，３ｂ誤り訂正回路（ＦＥＣ）、４，４ａ，４ｂプリコーダ（可変分散補償回路）、５，５ａ，５ｂ電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）、６，６ａ，６ｂ光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）、７，７ａ，７ｂ変換テーブル、８，８ａ，８ｂメモリ（ＲＡＭ）、９，９ａ，９ｂ出力端子、１０，１０ａ，１０ｂ監視光インタフェース（ＯＳＣ）、１１，１２光ファイバ伝送路、２１，２１ａ，２１ｂ最適化手段、１００制御プレーン、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ光通信ノード。

Claims

光ファイバ伝送路を介して相互に接続された複数の光通信ノードを備えた予等化光ファイバ通信システムであって、
送信側の光通信ノードは、
自身が受信側の光通信ノードに対して送信した光信号のビット誤り数を当該受信側の光通信ノードから受信して、それに基づいて入力信号に与えるべき分散量を増減させる制御を行う最適化手段と、
前記入力信号が入力され、当該入力信号に対して初回は所定の分散量およびそれ以降は前記最適化手段からの分散量を与えた電気信号を生成する可変分散補償手段と、
前記可変分散補償手段からの前記電気信号を光信号に変換して、前記光ファイバ伝送路を介して前記受信側の光通信ノードに送信する電気／光変換手段と
を有し、
受信側の光通信ノードは、
前記送信側の光通信ノードからの前記光信号を受信して電気信号に変換する光／電気変換手段と、
前記光／電気変換手段からの前記電気信号に基づいて、前記光信号のビット誤り数を検出する誤り訂正手段と、
検出された前記ビット誤り数を、前記光ファイバ伝送路を介して、前記送信側の光通信ノードに送信するための監視チャネルを形成する受信側監視光インタフェースと
を有し、
前記受信側の光通信ノードの前記誤り訂正手段で検出したビット誤り数を、前記受信側監視光インタフェースを用いて、前記送信側の光通信ノードの前記最適化手段に送信し、当該最適化手段は、受信した前記ビット誤り数に基づいて、前記受信側の光通信ノードにおけるビット誤り数が最小になるよう、前記分散量を最適な値に調整する
ことを特徴とする予等化光ファイバ通信システム。
前記可変分散補償手段は、
初回の際に用いる前記所定の分散量を記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された前記所定の分散量および前記最適化手段からの分散量をプリコード値に変換する変換テーブルと、
前記プリコード値に基づいて前記光ファイバ伝送路の分散を補償するプリコーダと
から構成されることを特徴とする請求項１に記載の予等化光ファイバ通信システム。