JP2003032194A - 光通信システムにおける性能監視法 - Google Patents
光通信システムにおける性能監視法Info
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- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
- H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
- H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
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- Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ネットワークにおいて使用される、光性能
モニター（ＯＰＭ）を提供する。 【解決手段】 ＯＰＭは、たとえば、２光子吸収を使用
して、光信号の自己相関関数をサンプリングするように
構成された光自己相関器を有する。様々なビット遅延に
おける自己相関点は、独立に、または平均光パワーと組
み合わせて、以下の１つまたは複数を検出かつ／または
数量化するために使用される。すなわち、データ変調の
損失、信号コントラスト、パルス拡がり、ピークパワー
変動、タイミングジッター、およびデータの擬似ランダ
ム特性からの偏移である。加えて、ＯＰＭは、対応する
スペクトル成分を獲得するために、自己相関点に基づい
てフーリエ変換を行うように構成される。スペクトル成
分は、波長分散、偏波モード分散、およびパルスカーバ
ーとデータ変調器の位置合せずれの１つまたは複数を検
出かつ／または数量化するために使用される。
モニター（ＯＰＭ）を提供する。 【解決手段】 ＯＰＭは、たとえば、２光子吸収を使用
して、光信号の自己相関関数をサンプリングするように
構成された光自己相関器を有する。様々なビット遅延に
おける自己相関点は、独立に、または平均光パワーと組
み合わせて、以下の１つまたは複数を検出かつ／または
数量化するために使用される。すなわち、データ変調の
損失、信号コントラスト、パルス拡がり、ピークパワー
変動、タイミングジッター、およびデータの擬似ランダ
ム特性からの偏移である。加えて、ＯＰＭは、対応する
スペクトル成分を獲得するために、自己相関点に基づい
てフーリエ変換を行うように構成される。スペクトル成
分は、波長分散、偏波モード分散、およびパルスカーバ
ーとデータ変調器の位置合せずれの１つまたは複数を検
出かつ／または数量化するために使用される。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
関し、さらに詳細には、光通信システムの性能の監視に
関する。
関し、さらに詳細には、光通信システムの性能の監視に
関する。
【０００２】関連出願の相互参照
この出願は、２００１年５月２３日に出願された「Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ
ｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｕｔｏｃｏｒ
ｒｅｌａｔｉｏｎｓ」という名称の米国仮特許出願第６
０／２９３，０４７号から優先権を主張する。
ｔｉｃａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ
ｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｕｔｏｃｏｒ
ｒｅｌａｔｉｏｎｓ」という名称の米国仮特許出願第６
０／２９３，０４７号から優先権を主張する。
【０００３】
【従来の技術】光ファイバーネットワークは、現光の通
信システム内でのデータ伝送のために、広く使用されて
いる。データトラフィック量の増大により、ネットワー
クの監視および管理は、ますます重要になっている。た
とえば、そのような監視は、ネットワークの特定点にお
ける１つまたは複数の光通信チャネルに対応する光信号
の品質の測定を含む。光信号は、様々な減損、たとえ
ば、タイミングジッター、波長分散等について分析され
る。得られた情報は、たとえば、ある減損が許容レベル
を超えた場合に、ネットワークの性能を改善するために
使用することができる。
信システム内でのデータ伝送のために、広く使用されて
いる。データトラフィック量の増大により、ネットワー
クの監視および管理は、ますます重要になっている。た
とえば、そのような監視は、ネットワークの特定点にお
ける１つまたは複数の光通信チャネルに対応する光信号
の品質の測定を含む。光信号は、様々な減損、たとえ
ば、タイミングジッター、波長分散等について分析され
る。得られた情報は、たとえば、ある減損が許容レベル
を超えた場合に、ネットワークの性能を改善するために
使用することができる。
【０００４】光信号を分析する１つの周知の方法は、そ
の信号を選び出し、光電（Ｏ／Ｅ）コンバーターを使用
して電気信号に変換し、電気信号処理方法を使用して、
減損について電気信号を分析することである。しかし、
この方法の１つの欠点は、一般に高速電子回路を必要と
することである。さらに、比較的高いビット率では、利
用可能な電子回路の感度または帯域幅が、光信号におけ
る減損を正確に、かつ／または費用効果的に測定するた
めに不十分である可能性がある。結果的に、そのような
手段によって、ある減損は喪失され、あるいは光信号を
監視するためには非実際的である可能性がある。監視用
電子回路が適切な帯域幅を有する時も、受信機の感度よ
りも低い振幅において現れる減損を監視することは、た
とえば、（１）先制監視、すなわち、性能に衝撃を与え
る前に問題を識別すること、または、（２）送信機にお
いて信号を監視する、すなわち、受信機における信号と
比べて比較的高い忠実度の条件下で信号を監視するため
に有利である。大きい透過性領域、すなわち、Ｏ／Ｅ変
換点の間に大きな距離を有する光ネットワークにおい
て、監視は、障害成分の位置を識別し、かつ／または減
損の原因を診断するためにとくに重要になる。
の信号を選び出し、光電（Ｏ／Ｅ）コンバーターを使用
して電気信号に変換し、電気信号処理方法を使用して、
減損について電気信号を分析することである。しかし、
この方法の１つの欠点は、一般に高速電子回路を必要と
することである。さらに、比較的高いビット率では、利
用可能な電子回路の感度または帯域幅が、光信号におけ
る減損を正確に、かつ／または費用効果的に測定するた
めに不十分である可能性がある。結果的に、そのような
手段によって、ある減損は喪失され、あるいは光信号を
監視するためには非実際的である可能性がある。監視用
電子回路が適切な帯域幅を有する時も、受信機の感度よ
りも低い振幅において現れる減損を監視することは、た
とえば、（１）先制監視、すなわち、性能に衝撃を与え
る前に問題を識別すること、または、（２）送信機にお
いて信号を監視する、すなわち、受信機における信号と
比べて比較的高い忠実度の条件下で信号を監視するため
に有利である。大きい透過性領域、すなわち、Ｏ／Ｅ変
換点の間に大きな距離を有する光ネットワークにおい
て、監視は、障害成分の位置を識別し、かつ／または減
損の原因を診断するためにとくに重要になる。
【０００５】光信号の監視に適用される光学的方法は、
信号処理の少なくとも一部が光領域において行なわれる
ために、電気的方法よりも一定の利点を有する。これ
は、監視用電子回路に対する帯域幅の必要条件を低減す
る。たとえば、光パルスひずみを決定するためのパルス
持続時間とパルス形状測定は、比較的遅い光検出器およ
びその対応する電子回路と結合された第二高調波発生
（ＳＨＧ）など、非線形光学技術を使用して、短い光パ
ルスに対して実現される。しかし、光信号の異なるパラ
メーターを測定するために、異なる非線形光学方法を適
用する必要がある。
信号処理の少なくとも一部が光領域において行なわれる
ために、電気的方法よりも一定の利点を有する。これ
は、監視用電子回路に対する帯域幅の必要条件を低減す
る。たとえば、光パルスひずみを決定するためのパルス
持続時間とパルス形状測定は、比較的遅い光検出器およ
びその対応する電子回路と結合された第二高調波発生
（ＳＨＧ）など、非線形光学技術を使用して、短い光パ
ルスに対して実現される。しかし、光信号の異なるパラ
メーターを測定するために、異なる非線形光学方法を適
用する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】光信号の幾つかのパラ
メータ（たとえば、非線形パルスひずみ）を測定するた
めに実験室で実際に使用されるが、非線形光学方法は、
光ファイバーネットワークにおける光性能の監視に適用
されない。これは、主に、比較的コストの高い非線形光
学構成要素、性能の制約および／またはシステムの複雑
性による。
メータ（たとえば、非線形パルスひずみ）を測定するた
めに実験室で実際に使用されるが、非線形光学方法は、
光ファイバーネットワークにおける光性能の監視に適用
されない。これは、主に、比較的コストの高い非線形光
学構成要素、性能の制約および／またはシステムの複雑
性による。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の実施形態によれ
ば、たとえば、光ネットワークにおいて使用される、光
性能モニター（ＯＰＭ）が提供される。ＯＰＭは、デー
タで変調された光信号における１つまたは複数の減損を
特徴付けるように構成される。ＯＰＭは、２光子吸収を
使用して、光信号の自己相関関数をサンプリングするよ
うに構成された光自己相関器を有する。様々なビット遅
延における自己相関点は、独立に、または平均光パワー
と組み合わせて、以下の１つまたは複数を検出かつ／ま
たは数量化するために使用される。すなわち、データ変
調の損失、信号コントラスト、パルス拡がり、ピークパ
ワー変動、タイミングジッター、およびデータの擬似ラ
ンダム特性からの偏移である。加えて、ＯＰＭは、対応
するスペクトル成分を得るために、自己相関点に基づい
てフーリエ変換を行うように構成される。スペクトル成
分は、波長分散、偏波モード分散、およびパルスカーバ
ーとデータ変調器の位置合せずれの１つまたは複数を検
出かつ／または数量化するために使用される。ＯＰＭ
は、さらに、たとえば、ネットワーク性能を改良するた
めにネットワークオペレータへのフィードバックを生成
するように構成される。
ば、たとえば、光ネットワークにおいて使用される、光
性能モニター（ＯＰＭ）が提供される。ＯＰＭは、デー
タで変調された光信号における１つまたは複数の減損を
特徴付けるように構成される。ＯＰＭは、２光子吸収を
使用して、光信号の自己相関関数をサンプリングするよ
うに構成された光自己相関器を有する。様々なビット遅
延における自己相関点は、独立に、または平均光パワー
と組み合わせて、以下の１つまたは複数を検出かつ／ま
たは数量化するために使用される。すなわち、データ変
調の損失、信号コントラスト、パルス拡がり、ピークパ
ワー変動、タイミングジッター、およびデータの擬似ラ
ンダム特性からの偏移である。加えて、ＯＰＭは、対応
するスペクトル成分を得るために、自己相関点に基づい
てフーリエ変換を行うように構成される。スペクトル成
分は、波長分散、偏波モード分散、およびパルスカーバ
ーとデータ変調器の位置合せずれの１つまたは複数を検
出かつ／または数量化するために使用される。ＯＰＭ
は、さらに、たとえば、ネットワーク性能を改良するた
めにネットワークオペレータへのフィードバックを生成
するように構成される。
【０００８】本発明の一実施形態によれば、通信システ
ムにおける性能監視装置において、（ａ）通信システム
から光信号を受信し、光信号に対応する自己相関関数の
１つまたは複数のサンプルを生成するように構成された
光自己相関器（ＯＡＣ）と、（ｂ）１つまたは複数のサ
ンプルに基づいて光信号における減損を特徴付けるよう
に構成された信号処理モジュール（ＳＰＭ）とを具備す
る性能監視装置が提供される。
ムにおける性能監視装置において、（ａ）通信システム
から光信号を受信し、光信号に対応する自己相関関数の
１つまたは複数のサンプルを生成するように構成された
光自己相関器（ＯＡＣ）と、（ｂ）１つまたは複数のサ
ンプルに基づいて光信号における減損を特徴付けるよう
に構成された信号処理モジュール（ＳＰＭ）とを具備す
る性能監視装置が提供される。
【０００９】本発明の別の実施形態によれば、通信シス
テムにおける性能監視法において、（Ａ）通信システム
の光信号に対応する光自己相関関数の１つまたは複数の
サンプルを生成するステップと、（Ｂ）１つまたは複数
のサンプルに基づいて光信号における減損を特徴付ける
ステップとを含む性能監視法が提供される。本発明の他
の見地、特徴および利点は、次の詳細な説明、特許請求
の範囲、および添付の図面からさらに十分に明らかにな
るであろう。
テムにおける性能監視法において、（Ａ）通信システム
の光信号に対応する光自己相関関数の１つまたは複数の
サンプルを生成するステップと、（Ｂ）１つまたは複数
のサンプルに基づいて光信号における減損を特徴付ける
ステップとを含む性能監視法が提供される。本発明の他
の見地、特徴および利点は、次の詳細な説明、特許請求
の範囲、および添付の図面からさらに十分に明らかにな
るであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】本明細書で、「一実施形態」と
は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造、
または特性が、発明の少なくとも１つの実施形態に包含
されることを意味する。明細書の様々な箇所に出現する
成句「一実施形態」は、かならずしも同一実施形態に言
及するものではなく、他の実施形態とは相容れない独立
または代替的な実施形態に言及するものでもない。
は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造、
または特性が、発明の少なくとも１つの実施形態に包含
されることを意味する。明細書の様々な箇所に出現する
成句「一実施形態」は、かならずしも同一実施形態に言
及するものではなく、他の実施形態とは相容れない独立
または代替的な実施形態に言及するものでもない。
【００１１】光性能モニター
図１は、本発明の一実施形態による光性能モニター（Ｏ
ＰＭ）１１０を使用する光ファイバーネットワーク１０
０を示す。ネットワーク１００は、ソースノード１０２
から複数の中間ノード１０４を介して宛て先ノード１０
８へのデータで変調された光信号を搬送するように構成
される。リンク１０６など、長距離、メトロまたはアク
セス光伝送リンクは、図１に示された中間ノード１０４
Ａと１０４Ｂなど、一対のノードを連結する。リンク１
０６は、たとえば、光ファイバーにおいて光吸収によっ
て減衰された、光信号をブーストするように構成された
光増幅器（不図示）を含む。ＯＰＭ１１０など、１つま
たは複数の光性能モニターは、ネットワーク１００に沿
った１つまたは複数の異なる地点に位置し、これらの地
点において光信号の品質を監視する。図１において、Ｏ
ＰＭ１１０は、ノード１０４Ａと１０４Ｂの間のリンク
１０６へ連結されるとして示される。
ＰＭ）１１０を使用する光ファイバーネットワーク１０
０を示す。ネットワーク１００は、ソースノード１０２
から複数の中間ノード１０４を介して宛て先ノード１０
８へのデータで変調された光信号を搬送するように構成
される。リンク１０６など、長距離、メトロまたはアク
セス光伝送リンクは、図１に示された中間ノード１０４
Ａと１０４Ｂなど、一対のノードを連結する。リンク１
０６は、たとえば、光ファイバーにおいて光吸収によっ
て減衰された、光信号をブーストするように構成された
光増幅器（不図示）を含む。ＯＰＭ１１０など、１つま
たは複数の光性能モニターは、ネットワーク１００に沿
った１つまたは複数の異なる地点に位置し、これらの地
点において光信号の品質を監視する。図１において、Ｏ
ＰＭ１１０は、ノード１０４Ａと１０４Ｂの間のリンク
１０６へ連結されるとして示される。
【００１２】図２は、本発明の一実施形態によるＯＰＭ
１１０を示す。この実施形態において、ＯＰＭ１１０
は、光電子モジュール（ＯＥＭ）２０２と信号処理モジ
ュール（ＳＰＭ）２０４を具備する。ＯＥＭ２０２は、
（ｉ）たとえば、光タップを使用するリンク１０６から
光入力信号２００を受信し、（ｉｉ）その信号を光学的
に処理し、（ｉｉｉ）信号２００に対応する１つまたは
複数の電気出力を生成し、ＳＰＭ２０４においてさらに
処理するように構成される。ＳＰＭ２０４は、信号２０
０における１つまたは複数の減損を検出するために、Ｏ
ＥＭ２０２の１つまたは複数の電気出力を処理するよう
に構成される。ＳＰＭ２０４は、たとえば、リンク１０
６の性能を調整するために使用される、出力信号２１０
を生成するようにさらに構成される。
１１０を示す。この実施形態において、ＯＰＭ１１０
は、光電子モジュール（ＯＥＭ）２０２と信号処理モジ
ュール（ＳＰＭ）２０４を具備する。ＯＥＭ２０２は、
（ｉ）たとえば、光タップを使用するリンク１０６から
光入力信号２００を受信し、（ｉｉ）その信号を光学的
に処理し、（ｉｉｉ）信号２００に対応する１つまたは
複数の電気出力を生成し、ＳＰＭ２０４においてさらに
処理するように構成される。ＳＰＭ２０４は、信号２０
０における１つまたは複数の減損を検出するために、Ｏ
ＥＭ２０２の１つまたは複数の電気出力を処理するよう
に構成される。ＳＰＭ２０４は、たとえば、リンク１０
６の性能を調整するために使用される、出力信号２１０
を生成するようにさらに構成される。
【００１３】一実施形態において、ＯＥＭ２０２は、ス
プリッター２１２、光自己相関器（ＯＡＣ）２１４、お
よびパワー検出器（ＰＤ）２１６を具備する。スプリッ
ター２１２は、信号２００を２つの光信号に分割し、そ
れぞれ、ＯＡＣ２１４とＰＤ２１６に適用する。好まし
い実施において、信号２００の大部分（たとえば、９９
％）は、ＯＡＣ２１４へ向けられるが、ほんの小部分
（たとえば、１％）は、ＰＤ２１６へ向けられる。一実
施形態において、ＰＤ２１６は、信号２００の平均光パ
ワーに比例する電気信号を生成するように構成された比
較的遅い光検出器である。この電気信号は、ＯＥＭ２０
２からＳＰＭ２０４へ出力される。
プリッター２１２、光自己相関器（ＯＡＣ）２１４、お
よびパワー検出器（ＰＤ）２１６を具備する。スプリッ
ター２１２は、信号２００を２つの光信号に分割し、そ
れぞれ、ＯＡＣ２１４とＰＤ２１６に適用する。好まし
い実施において、信号２００の大部分（たとえば、９９
％）は、ＯＡＣ２１４へ向けられるが、ほんの小部分
（たとえば、１％）は、ＰＤ２１６へ向けられる。一実
施形態において、ＰＤ２１６は、信号２００の平均光パ
ワーに比例する電気信号を生成するように構成された比
較的遅い光検出器である。この電気信号は、ＯＥＭ２０
２からＳＰＭ２０４へ出力される。
【００１４】ＯＡＣ２１４は、信号２００の光自己相関
関数を測定するように構成される。一般に、時間従属関
数Ｓ（τ）の自己相関関数Ａ（ｔ）は、次のように、方
程式（１）によって表される。 Ａ（ｔ）＝Ｓ（τ）Ｓ（ｔ＋τ） （１） Ａ（ｔ）は、Ｓ（τ）に時間間隔（ｔ、遅延期間）だけ
遅らせたＳ（ｔ＋τ）を掛け算することにより獲得され
る。Ａ（ｔ）は、１セットの遅延期間を使用してサンプ
リングされる。応用により、種々の選択数のサンプル
が、Ａ（ｔ）を表現するために使用される。一実施形態
において、ＯＡＣ２１４は、Ｎ地点において信号２００
の自己相関関数をサンプリングするように構成される。
ここで、Ｎ≧１である。ＯＡＣ２１４は、さらに、Ｎサ
ンプリング点に対応する電気信号をＳＰＭ２０４へ出力
し、後続の処理をするように構成される。ＯＡＣ２１４
の様々な実施形態の詳しい説明は、図３と図４に関連し
て以下に与えられる。
関数を測定するように構成される。一般に、時間従属関
数Ｓ（τ）の自己相関関数Ａ（ｔ）は、次のように、方
程式（１）によって表される。 Ａ（ｔ）＝Ｓ（τ）Ｓ（ｔ＋τ） （１） Ａ（ｔ）は、Ｓ（τ）に時間間隔（ｔ、遅延期間）だけ
遅らせたＳ（ｔ＋τ）を掛け算することにより獲得され
る。Ａ（ｔ）は、１セットの遅延期間を使用してサンプ
リングされる。応用により、種々の選択数のサンプル
が、Ａ（ｔ）を表現するために使用される。一実施形態
において、ＯＡＣ２１４は、Ｎ地点において信号２００
の自己相関関数をサンプリングするように構成される。
ここで、Ｎ≧１である。ＯＡＣ２１４は、さらに、Ｎサ
ンプリング点に対応する電気信号をＳＰＭ２０４へ出力
し、後続の処理をするように構成される。ＯＡＣ２１４
の様々な実施形態の詳しい説明は、図３と図４に関連し
て以下に与えられる。
【００１５】再び図２を参照すると、一実施形態におい
て、ＳＰＭ２０４は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）要素
２２２、低域通過フィルター（ＬＰＦ）要素２２４、お
よび統計要素２２６を具備し、これらはすべてプロセッ
サー２２８ヘ連結される。プロセッサー２２８は、要素
２２４〜２２６およびＰＤ２１６によって生成された信
号を処理し、信号２００における減損を識別するように
構成される。プロセッサー２２８は、信号２１０を生成
し、たとえば、ネットワーク性能の改良のための補正措
置を講ずるために、ネットワークオペレータヘフィード
バックするように構成される。一実施形態において、プ
ロセッサー２２８は、ルックアップテーブルとして実現
される。他の実施形態において、プロセッサー２２８の
異なる実現も使用される。加えて、プロセッサー２１８
は、ＯＰＭ１１０へ連結された異なる装置の一部であっ
てもよい。
て、ＳＰＭ２０４は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）要素
２２２、低域通過フィルター（ＬＰＦ）要素２２４、お
よび統計要素２２６を具備し、これらはすべてプロセッ
サー２２８ヘ連結される。プロセッサー２２８は、要素
２２４〜２２６およびＰＤ２１６によって生成された信
号を処理し、信号２００における減損を識別するように
構成される。プロセッサー２２８は、信号２１０を生成
し、たとえば、ネットワーク性能の改良のための補正措
置を講ずるために、ネットワークオペレータヘフィード
バックするように構成される。一実施形態において、プ
ロセッサー２２８は、ルックアップテーブルとして実現
される。他の実施形態において、プロセッサー２２８の
異なる実現も使用される。加えて、プロセッサー２１８
は、ＯＰＭ１１０へ連結された異なる装置の一部であっ
てもよい。
【００１６】ＦＦＴ要素２２２は、ＯＡＣ２１４によっ
てサンプリングされたＮ個の自己相関点に基づいたフー
リエ変換を生成するように構成される。一実施形態にお
いて、ＦＦＴ要素２２２はまた、フーリエ変換を生成す
る前に、Ｎサンプリング点をゼロ充填するように構成さ
れる。ＬＰＦ要素２２４は、たとえば、低域通過フィル
ターを使用して、Ｎサンプリング自己相関点内の１つま
たは複数の選択点の平均振幅を測定するように構成され
る。統計要素２２６は、Ｎサンプリング自己相関点内の
１つまたは複数の選択点に対応する振幅変化を測定する
ように構成される（この選択はＬＰＦ要素２２４によっ
て測定されたものと同一またはそれとは異なる）。一実
施形態において、ＬＰＦ要素２２４と統計要素２２６
は、さらに、それぞれの選択点の相対平均振幅と相対振
幅を測定するように構成される。
てサンプリングされたＮ個の自己相関点に基づいたフー
リエ変換を生成するように構成される。一実施形態にお
いて、ＦＦＴ要素２２２はまた、フーリエ変換を生成す
る前に、Ｎサンプリング点をゼロ充填するように構成さ
れる。ＬＰＦ要素２２４は、たとえば、低域通過フィル
ターを使用して、Ｎサンプリング自己相関点内の１つま
たは複数の選択点の平均振幅を測定するように構成され
る。統計要素２２６は、Ｎサンプリング自己相関点内の
１つまたは複数の選択点に対応する振幅変化を測定する
ように構成される（この選択はＬＰＦ要素２２４によっ
て測定されたものと同一またはそれとは異なる）。一実
施形態において、ＬＰＦ要素２２４と統計要素２２６
は、さらに、それぞれの選択点の相対平均振幅と相対振
幅を測定するように構成される。
【００１７】本発明の一実施形態において、ＯＡＣ２１
４は、市販される自己相関器、たとえば、ニュージャー
ジー州ＮｏｒｔｈｖａｌｅのＩＮＲＡＤ社から市販され
るモデルＰｕｌｓｅＣｈｅｃｋ−１５０である。そのよ
うな自己相関器を使用して、自己相関関数は、干渉計の
１つの脚を機械的に走査し、その脚からの光信号を、非
線形媒体における別の脚からの信号と組み合わせること
によりサンプリングされる。そのような技術はある応用
に対して適切であるが、いくつかの欠点がある。たとえ
ば、機械的走査の１つの欠点は、最新のネットワークに
おいて必要とされる監視速度と比較して遅いことであ
る。加えて、機械的走査において使用されるモーター
は、定期保守および／または交換を必要とする。
４は、市販される自己相関器、たとえば、ニュージャー
ジー州ＮｏｒｔｈｖａｌｅのＩＮＲＡＤ社から市販され
るモデルＰｕｌｓｅＣｈｅｃｋ−１５０である。そのよ
うな自己相関器を使用して、自己相関関数は、干渉計の
１つの脚を機械的に走査し、その脚からの光信号を、非
線形媒体における別の脚からの信号と組み合わせること
によりサンプリングされる。そのような技術はある応用
に対して適切であるが、いくつかの欠点がある。たとえ
ば、機械的走査の１つの欠点は、最新のネットワークに
おいて必要とされる監視速度と比較して遅いことであ
る。加えて、機械的走査において使用されるモーター
は、定期保守および／または交換を必要とする。
【００１８】図３は、ＯＡＣ２１４の代替的な実現を示
し、この場合、走査速度は、市販される自己相関器と比
較して高速である。図３のＯＡＣ２１４は、１×２スプ
リッター３０２、ＭＥＭＳ（超小形電子機械システム）
スイッチ３０４、Ｎ固定ファイバー遅延脚３０６、Ｎ×
１カプラー３０８、オプションの可調整遅延３１０、ア
バランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）３１２、および
出力インターフェース３１４を具備する。ＯＡＣ２１４
は、次のように動作するように構成される。ＯＡＣ２１
４に加えられた光信号は、スプリッター３０２を使用し
て、２つの光信号へ分割される。２つの光信号は、それ
ぞれ、２つの異なる光路を通って送信される。すなわ
ち、第１光信号は、スイッチ３０４、遅延脚３０６およ
びカプラー３０８を具備する第１光路を通り、第２信号
は、オプションの遅延３１０を具備する第２光路を通っ
て送信される。
し、この場合、走査速度は、市販される自己相関器と比
較して高速である。図３のＯＡＣ２１４は、１×２スプ
リッター３０２、ＭＥＭＳ（超小形電子機械システム）
スイッチ３０４、Ｎ固定ファイバー遅延脚３０６、Ｎ×
１カプラー３０８、オプションの可調整遅延３１０、ア
バランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）３１２、および
出力インターフェース３１４を具備する。ＯＡＣ２１４
は、次のように動作するように構成される。ＯＡＣ２１
４に加えられた光信号は、スプリッター３０２を使用し
て、２つの光信号へ分割される。２つの光信号は、それ
ぞれ、２つの異なる光路を通って送信される。すなわ
ち、第１光信号は、スイッチ３０４、遅延脚３０６およ
びカプラー３０８を具備する第１光路を通り、第２信号
は、オプションの遅延３１０を具備する第２光路を通っ
て送信される。
【００１９】第１光路において、スイッチ３０４のＭＥ
ＭＳ鏡は、種々の遅延脚３０６に対応する位置に歩測さ
れ、第１光信号を特定の脚からカプラー３０８ヘ送信す
る。それから、第１光信号は、第２光路からの第２光信
号とともにＡＰＤ３１２において処理され、自己相関関
数の特定サンプルを生成する。一実施形態において、Ａ
ＰＤ３１２は、２光子吸収により光信号を検出するよう
に構成される。それ自体、ＡＰＤ３１２は、２つの信号
の積に対応する電気信号を生成する。それから、その電
気信号は、インターフェース３１４を使用して、ＯＡＣ
２１４から出力される。ＭＥＭＳ鏡がＮ個の異なる遅延
脚３０６に対応するＮ位置に歩測された後、自己相関関
数のＮ個のサンプルが生成される。
ＭＳ鏡は、種々の遅延脚３０６に対応する位置に歩測さ
れ、第１光信号を特定の脚からカプラー３０８ヘ送信す
る。それから、第１光信号は、第２光路からの第２光信
号とともにＡＰＤ３１２において処理され、自己相関関
数の特定サンプルを生成する。一実施形態において、Ａ
ＰＤ３１２は、２光子吸収により光信号を検出するよう
に構成される。それ自体、ＡＰＤ３１２は、２つの信号
の積に対応する電気信号を生成する。それから、その電
気信号は、インターフェース３１４を使用して、ＯＡＣ
２１４から出力される。ＭＥＭＳ鏡がＮ個の異なる遅延
脚３０６に対応するＮ位置に歩測された後、自己相関関
数のＮ個のサンプルが生成される。
【００２０】一実施形態において、遅延脚３０６は、広
範囲の固定遅延を含み、種々のビットレートの光信号の
監視を可能にする。たとえば、遅延脚３０６は、次のよ
うに、１０Ｇｂ／ｓと４０Ｇｂ／ｓに対応する５個の個
別遅延脚を含む。すなわち、（１）０ｐｓ、（２）１
２．５ｐｓ（４０Ｇｂ／ｓに対して１／２ビット）、
（３）２５ｐｓ（４０Ｇｂ／ｓに対して１ビット）、
（４）５０ｐｓ（１０Ｇｂ／ｓに対して１／２ビッ
ト）、および１００ｐｓ（１０Ｇｂ／ｓに対して１ビッ
ト）である。種々の遅延は、可調整遅延３１０を使用す
ることにより、同一セットの遅延脚３０６で実現され
る。
範囲の固定遅延を含み、種々のビットレートの光信号の
監視を可能にする。たとえば、遅延脚３０６は、次のよ
うに、１０Ｇｂ／ｓと４０Ｇｂ／ｓに対応する５個の個
別遅延脚を含む。すなわち、（１）０ｐｓ、（２）１
２．５ｐｓ（４０Ｇｂ／ｓに対して１／２ビット）、
（３）２５ｐｓ（４０Ｇｂ／ｓに対して１ビット）、
（４）５０ｐｓ（１０Ｇｂ／ｓに対して１／２ビッ
ト）、および１００ｐｓ（１０Ｇｂ／ｓに対して１ビッ
ト）である。種々の遅延は、可調整遅延３１０を使用す
ることにより、同一セットの遅延脚３０６で実現され
る。
【００２１】ＯＡＣ２１４の上記の実施形態において、
自己相関関数のＮ個のサンプルは、異なるサンプル点が
光信号における異なるデータセットに対応するようにシ
リアル式に獲得される。そのようなサンプリング化は、
いくつかの応用に対して好都合である。
自己相関関数のＮ個のサンプルは、異なるサンプル点が
光信号における異なるデータセットに対応するようにシ
リアル式に獲得される。そのようなサンプリング化は、
いくつかの応用に対して好都合である。
【００２２】図４は、ＯＡＣ２１４の別の可能な実現を
示し、この実現では、可動部品がなく、自己相関点を並
列に生成するように構成される。結果的に、図４のＯＡ
Ｃ２１４を有するＯＰＭ１１０は、同一データセットに
対応する自己相関点を生成する。図４の実現において、
ＯＡＣ２１４は、３つの自己相関点をサンプリングする
ように構成される。種々の実現において、種々の数の自
己相関点が、同様の原理を使用してサンプリングされ
る。
示し、この実現では、可動部品がなく、自己相関点を並
列に生成するように構成される。結果的に、図４のＯＡ
Ｃ２１４を有するＯＰＭ１１０は、同一データセットに
対応する自己相関点を生成する。図４の実現において、
ＯＡＣ２１４は、３つの自己相関点をサンプリングする
ように構成される。種々の実現において、種々の数の自
己相関点が、同様の原理を使用してサンプリングされ
る。
【００２３】ＯＡＣ２１４は、４つの１×２スプリッタ
ー４０２、２つの固定または可変ファイバー遅延４０
６、３つのＡＰＤ４１２Ａ−Ｃ、およびインターフェー
ス４１４を具備する。各ＡＰＤ４１２は、図３のＡＰＤ
３１２と同様である。一実施形態において、遅延４０６
は、たとえば、１／２ビット遅延（４０Ｇｂ／ｓに対し
て１２．５ｐｓ）である。ＯＡＣ２１４に加えられた光
信号は、スプリッター４０２を使用して、５つの光信号
４１０Ａ−Ｅへ分割される。各光信号は、異なる光路を
介して対応するＡＰＤ４１２に到来する。光信号４１０
Ａ−Ｅに対応する相対遅延は、次などである。すなわ
ち、（ｉ）４１０Ａ、４１０Ｂおよび４１０Ｄに対して
０ビット、（ｉｉ）４１０Ｃに対して１／２ビット、
（ｉｉｉ）４１０Ｅに対して１ビットである。ＡＰＤに
おいて２つの選択光信号を処理することにより、特定の
自己相関点が、サンプリングされる。たとえば、ＡＰＤ
４１２Ｃは、光信号４１０Ｄと４１０Ｅを処理し、この
ため、１ビット遅延自己相関点をサンプリングする。同
様に、ＡＰＤ４１２Ｂは、光信号４１０Ｂと４１０Ｃを
処理し、ＡＰＤ４１２Ａは、光信号４１０Ａをそれ自体
で処理し、このため、１／２ビットおよび０ビット遅延
自己相関点をそれぞれサンプリングする。対応する光信
号は、好ましくは、干渉じまのない構成において各ＡＰ
Ｄ４１２で処理される。そのような構成は、たとえば、
ファイバー出力をＡＰＤ面へ互いに小角度で集束させる
ように構成されたレンズヘ並列ファイバー出力を向けら
せることにより実現される。ＡＰＤ４１２によって生成
された電気信号は、インターフェース４１４を介してＯ
ＡＣ２１４からＳＰＭ２０４へ出力される。
ー４０２、２つの固定または可変ファイバー遅延４０
６、３つのＡＰＤ４１２Ａ−Ｃ、およびインターフェー
ス４１４を具備する。各ＡＰＤ４１２は、図３のＡＰＤ
３１２と同様である。一実施形態において、遅延４０６
は、たとえば、１／２ビット遅延（４０Ｇｂ／ｓに対し
て１２．５ｐｓ）である。ＯＡＣ２１４に加えられた光
信号は、スプリッター４０２を使用して、５つの光信号
４１０Ａ−Ｅへ分割される。各光信号は、異なる光路を
介して対応するＡＰＤ４１２に到来する。光信号４１０
Ａ−Ｅに対応する相対遅延は、次などである。すなわ
ち、（ｉ）４１０Ａ、４１０Ｂおよび４１０Ｄに対して
０ビット、（ｉｉ）４１０Ｃに対して１／２ビット、
（ｉｉｉ）４１０Ｅに対して１ビットである。ＡＰＤに
おいて２つの選択光信号を処理することにより、特定の
自己相関点が、サンプリングされる。たとえば、ＡＰＤ
４１２Ｃは、光信号４１０Ｄと４１０Ｅを処理し、この
ため、１ビット遅延自己相関点をサンプリングする。同
様に、ＡＰＤ４１２Ｂは、光信号４１０Ｂと４１０Ｃを
処理し、ＡＰＤ４１２Ａは、光信号４１０Ａをそれ自体
で処理し、このため、１／２ビットおよび０ビット遅延
自己相関点をそれぞれサンプリングする。対応する光信
号は、好ましくは、干渉じまのない構成において各ＡＰ
Ｄ４１２で処理される。そのような構成は、たとえば、
ファイバー出力をＡＰＤ面へ互いに小角度で集束させる
ように構成されたレンズヘ並列ファイバー出力を向けら
せることにより実現される。ＡＰＤ４１２によって生成
された電気信号は、インターフェース４１４を介してＯ
ＡＣ２１４からＳＰＭ２０４へ出力される。
【００２４】ＯＡＣ２１４の付加的な実現は、種々の光
プラットフォームを使用して実現される。たとえば、図
３の実現は、ファイバーの代わりに自由空間光学系を使
用して実現される。加えて、図４の実現は、平面導波路
光学系を使用して実現される。
プラットフォームを使用して実現される。たとえば、図
３の実現は、ファイバーの代わりに自由空間光学系を使
用して実現される。加えて、図４の実現は、平面導波路
光学系を使用して実現される。
【００２５】光信号減損
次に、本発明のＯＰＭを使用して監視される光信号にお
ける代表的減損を説明する。
ける代表的減損を説明する。
【００２６】光信号のピークパワーの変動は、たとえ
ば、自己相関関数の０ビット遅延点を使用して、監視さ
れる。ピークパワーは、一般に、データの頂部（または
論理的１）レールに対応する。このため、ピークパワー
の変動は、受信機においてビットエラーを導入する。変
動は、たとえば、光増幅器において増殖ノイズまたは自
然放出ビートノイズにより発生する。頂部レールに対す
る典型的なノイズ源は、広帯域であるために、通常、比
較的低いか高い周波数において比例的に現れる。このた
め、たとえば、統計要素２２６（図２）を使用した、０
ビット遅延点の変動の比較的遅い監視により、データの
頂部レールにおいて全広帯域ノイズの測定がなされる。
ば、自己相関関数の０ビット遅延点を使用して、監視さ
れる。ピークパワーは、一般に、データの頂部（または
論理的１）レールに対応する。このため、ピークパワー
の変動は、受信機においてビットエラーを導入する。変
動は、たとえば、光増幅器において増殖ノイズまたは自
然放出ビートノイズにより発生する。頂部レールに対す
る典型的なノイズ源は、広帯域であるために、通常、比
較的低いか高い周波数において比例的に現れる。このた
め、たとえば、統計要素２２６（図２）を使用した、０
ビット遅延点の変動の比較的遅い監視により、データの
頂部レールにおいて全広帯域ノイズの測定がなされる。
【００２７】同様の接近方法は、自己相関関数の１／２
ビット遅延点を使用してデータの底部（または論理的ゼ
ロ）レールに対して変動を監視するために実現される。
そのような変動は、同様に、統計要素２２６を使用して
測定される。
ビット遅延点を使用してデータの底部（または論理的ゼ
ロ）レールに対して変動を監視するために実現される。
そのような変動は、同様に、統計要素２２６を使用して
測定される。
【００２８】データの頂部および底部レールにおける平
均パワーレベルは、ＬＰＦ要素２２４（図２）を使用し
て、各々０ビットおよび１／２ビット遅延点から獲得さ
れる。これらのレベルは、たとえば、光チャネルのアイ
を評価するために、光信号のコントラストを測定するた
めに使用される。さらに、パルス拡がりはまた、光信号
のコントラストを縮小する効果があるために、０ビット
および１／２ビット遅延点を使用して監視される。加え
て、データ変調の損失は、０ビット遅延点における平均
パワーレベルとＰＤ２１６を使用して測定された平均光
パワーの平方の比から検出される。たとえば、この比が
１に近づくならば、光信号は、もはやデータで変調され
ない。他方、比較的大きなこの比の値は、対応する光チ
ャネルの比較的広いアイを示す。
均パワーレベルは、ＬＰＦ要素２２４（図２）を使用し
て、各々０ビットおよび１／２ビット遅延点から獲得さ
れる。これらのレベルは、たとえば、光チャネルのアイ
を評価するために、光信号のコントラストを測定するた
めに使用される。さらに、パルス拡がりはまた、光信号
のコントラストを縮小する効果があるために、０ビット
および１／２ビット遅延点を使用して監視される。加え
て、データ変調の損失は、０ビット遅延点における平均
パワーレベルとＰＤ２１６を使用して測定された平均光
パワーの平方の比から検出される。たとえば、この比が
１に近づくならば、光信号は、もはやデータで変調され
ない。他方、比較的大きなこの比の値は、対応する光チ
ャネルの比較的広いアイを示す。
【００２９】パルス間タイミングジッターは、１／２ビ
ットおよび１ビット遅延自己相関点の振幅変化を使用し
て監視される。このタイプのジッターは、１ビット遅延
点の振幅を同時に減少させながら、１／２ビット遅延点
の振幅を増大させる効果を有する。
ットおよび１ビット遅延自己相関点の振幅変化を使用し
て監視される。このタイプのジッターは、１ビット遅延
点の振幅を同時に減少させながら、１／２ビット遅延点
の振幅を増大させる効果を有する。
【００３０】様々なタイムスケールにおけるタイミング
ジッターが、たとえば、１ビット遅延の倍数に対応する
自己相関点を使用して、監視される。たとえば、１ビッ
ト遅延スケール（１０Ｇｂ／ｓに対して１００ｐｓ）に
おいてタイミングジッターを評価するために、０ビット
および１ビット遅延点が比較される。同様に、ｎビット
遅延スケール（１０Ｇｂ／ｓに対してｎ×１００ｐｓ）
においてタイミングジッターを評価するために、０ビッ
トおよびｎビット遅延点が比較される。さらに具体的に
は、ジッターが高いほど、０ビットおよびｎビット遅延
点に対応する振幅の比は減少する。
ジッターが、たとえば、１ビット遅延の倍数に対応する
自己相関点を使用して、監視される。たとえば、１ビッ
ト遅延スケール（１０Ｇｂ／ｓに対して１００ｐｓ）に
おいてタイミングジッターを評価するために、０ビット
および１ビット遅延点が比較される。同様に、ｎビット
遅延スケール（１０Ｇｂ／ｓに対してｎ×１００ｐｓ）
においてタイミングジッターを評価するために、０ビッ
トおよびｎビット遅延点が比較される。さらに具体的に
は、ジッターが高いほど、０ビットおよびｎビット遅延
点に対応する振幅の比は減少する。
【００３１】１ビットおよび０ビット遅延点の同時の監
視は、偽論理１および／または０に付随した信号エラー
を検出するために使用される。たとえば、擬似ランダム
データストリームに対して、これらの点における振幅の
比は、約０．５である。偽論理１および／または０の存
在は、０．５からの対応する比の偏差において出現する
データの擬似ランダム特性を破壊する。このため、０．
５からの負または正偏差は、それぞれ、論理０または１
に有利なエラーを示す。
視は、偽論理１および／または０に付随した信号エラー
を検出するために使用される。たとえば、擬似ランダム
データストリームに対して、これらの点における振幅の
比は、約０．５である。偽論理１および／または０の存
在は、０．５からの対応する比の偏差において出現する
データの擬似ランダム特性を破壊する。このため、０．
５からの負または正偏差は、それぞれ、論理０または１
に有利なエラーを示す。
【００３２】次の説明は、本発明のＯＰＭを使用する分
散監視に関する。分散監視の実現を詳細に記載する前
に、輝度変調されたデータ信号のパワースペクトルにお
ける波長分散の効果を簡単に説明する。
散監視に関する。分散監視の実現を詳細に記載する前
に、輝度変調されたデータ信号のパワースペクトルにお
ける波長分散の効果を簡単に説明する。
【００３３】波長分散は、搬送周波数のまわりの二次移
相を伝搬信号のパワースペクトルに付加することが知ら
れている。分散移相（Φｄ）は、次の方程式（２）によ
って表される。 ここで、λ０は、中心周波数であり、ｆは、周波数であ
り、ｆ０は、中心周波数に対応する光周波数であり、Ｄ
は、全累積分散（通常ｐｓ／ｎｍで測定）であり、そし
てｃは、光の速度である。方程式（２）を使用して、周
波数ｆ＝ｆ０＋ｆ ｃにおいて現れる移相により全累積分
散が記述される。ここで、ｆｃは、データ変調レート
（１０Ｇｂ／ｓに対して１０ＧＨｚ）に対応するクロッ
ク周波数である。たとえば、１０Ｇｂ／ｓにおいて変調
された信号に対する１０００ｐｓ／ｎｍの分散値は、中
心周波数から１０ＧＨｚずれた周波数における約０．８
πラジアンの移相に対応する。有意パルスひずみは、π
ラジアンの次元の移相に対して出現することが知られて
いる。
相を伝搬信号のパワースペクトルに付加することが知ら
れている。分散移相（Φｄ）は、次の方程式（２）によ
って表される。 ここで、λ０は、中心周波数であり、ｆは、周波数であ
り、ｆ０は、中心周波数に対応する光周波数であり、Ｄ
は、全累積分散（通常ｐｓ／ｎｍで測定）であり、そし
てｃは、光の速度である。方程式（２）を使用して、周
波数ｆ＝ｆ０＋ｆ ｃにおいて現れる移相により全累積分
散が記述される。ここで、ｆｃは、データ変調レート
（１０Ｇｂ／ｓに対して１０ＧＨｚ）に対応するクロッ
ク周波数である。たとえば、１０Ｇｂ／ｓにおいて変調
された信号に対する１０００ｐｓ／ｎｍの分散値は、中
心周波数から１０ＧＨｚずれた周波数における約０．８
πラジアンの移相に対応する。有意パルスひずみは、π
ラジアンの次元の移相に対して出現することが知られて
いる。
【００３４】図５Ａ〜図５Ｅは、擬似ランダム、零復帰
（ＲＺ）、４０％デューティサイクルの光データ信号の
パワースペクトルに及ぼす波長分散の効果を示す。図５
Ａは、波長分散のない場合に代表的２１４ビットデータ
シーケンスの検出ＲＦ（無線周波数）パワースペクトル
である。図５Ｂ〜図５Ｅは、多様な波長分散量、具体的
には、０．５、１．０、２．０および３．０πラジアン
の波長分散がある場合の同一データシーケンスのＲＦパ
ワースペクトルを示す。図５Ａ〜図５Ｅの結果によって
示された如く、波長分散の一効果は、スペクトルにおけ
る周期ヌル列を伝えることであり、ヌルは、分散の増大
とともに低周波数に伝搬し、ヌルの周期性は、波長分散
の対応する量に比例する。このため、たとえば、ＲＦパ
ワースペクトルを監視し、そのような周期性を測定する
ことにより、波長分散量が決定される。
（ＲＺ）、４０％デューティサイクルの光データ信号の
パワースペクトルに及ぼす波長分散の効果を示す。図５
Ａは、波長分散のない場合に代表的２１４ビットデータ
シーケンスの検出ＲＦ（無線周波数）パワースペクトル
である。図５Ｂ〜図５Ｅは、多様な波長分散量、具体的
には、０．５、１．０、２．０および３．０πラジアン
の波長分散がある場合の同一データシーケンスのＲＦパ
ワースペクトルを示す。図５Ａ〜図５Ｅの結果によって
示された如く、波長分散の一効果は、スペクトルにおけ
る周期ヌル列を伝えることであり、ヌルは、分散の増大
とともに低周波数に伝搬し、ヌルの周期性は、波長分散
の対応する量に比例する。このため、たとえば、ＲＦパ
ワースペクトルを監視し、そのような周期性を測定する
ことにより、波長分散量が決定される。
【００３５】時間従属関数の自己相関関数のフーリエ変
換は、時間従属関数のパワースペクトルに対応すること
が知られている。このため、波長分散量を決定する一方
法は、（１）ＯＡＣ２１４（図２）を使用して自己相関
関数をサンプリングし、（２）ＦＦＴ要素２２２を使用
してパワースペクトルを獲得し、（３）たとえば、プロ
セッサー２２８を使用して、パワースペクトルの変調周
期性からの分散度を決定するものである。この方法は、
たとえば、ＯＡＣ２１４が比較的大きな自己相関点数を
サンプリングするように構成される時、使用される。し
かし、サンプリング点数が比較的小さいならば、異なる
方法が、適用される必要がある。
換は、時間従属関数のパワースペクトルに対応すること
が知られている。このため、波長分散量を決定する一方
法は、（１）ＯＡＣ２１４（図２）を使用して自己相関
関数をサンプリングし、（２）ＦＦＴ要素２２２を使用
してパワースペクトルを獲得し、（３）たとえば、プロ
セッサー２２８を使用して、パワースペクトルの変調周
期性からの分散度を決定するものである。この方法は、
たとえば、ＯＡＣ２１４が比較的大きな自己相関点数を
サンプリングするように構成される時、使用される。し
かし、サンプリング点数が比較的小さいならば、異なる
方法が、適用される必要がある。
【００３６】一実施形態において、図２のＯＰＭ１１０
は、非常に少数の自己相関点をサンプリングするように
構成された安価なＯＡＣ２１４を有する。次は、０、１
／２および１ビット遅延に対応する３つの自己相関点の
みをサンプリングするように構成されたＯＡＣ２１４を
使用して、波長分散量がいかに監視されるかを示す例で
ある。これらの点によって表現された自己相関関数のフ
ーリエ変換は、周波数領域において３つの成分（スペク
トル成分）を有する。Ｔがビット周期であるならば、ス
ペクトル成分は、０（またはＤＣ）、１／Ｔ、および１
／（２Ｔ）に対応する周波数において位置する。
は、非常に少数の自己相関点をサンプリングするように
構成された安価なＯＡＣ２１４を有する。次は、０、１
／２および１ビット遅延に対応する３つの自己相関点の
みをサンプリングするように構成されたＯＡＣ２１４を
使用して、波長分散量がいかに監視されるかを示す例で
ある。これらの点によって表現された自己相関関数のフ
ーリエ変換は、周波数領域において３つの成分（スペク
トル成分）を有する。Ｔがビット周期であるならば、ス
ペクトル成分は、０（またはＤＣ）、１／Ｔ、および１
／（２Ｔ）に対応する周波数において位置する。
【００３７】図６は、図５Ａ〜図５Ｅに示されたパワー
スペクトルに対応して、上記で獲得された３つのスペク
トル成分の振幅に及ぼす波長分散の効果を示す。図６の
結果は、１／Ｔ成分は、０〜０．５πラジアンの波長分
散変化に最も感応することを示す。しかし、０．５πラ
ジアンを超える成分の使用は、振幅と波長分散値の間に
１対１対応を与えず、こうして、測定を曖昧にする。図
６の結果は、さらに、１／（２Ｔ）成分の使用は、約
１．０πラジアンまで非曖昧性を拡大することを示す。
しかし、この拡大は、波長分散変化への感度を低下させ
て達成される。感度と監視される必要のある波長分散範
囲に対する必要条件により、いずれかの成分が、波長分
散度を決定するために使用される。
スペクトルに対応して、上記で獲得された３つのスペク
トル成分の振幅に及ぼす波長分散の効果を示す。図６の
結果は、１／Ｔ成分は、０〜０．５πラジアンの波長分
散変化に最も感応することを示す。しかし、０．５πラ
ジアンを超える成分の使用は、振幅と波長分散値の間に
１対１対応を与えず、こうして、測定を曖昧にする。図
６の結果は、さらに、１／（２Ｔ）成分の使用は、約
１．０πラジアンまで非曖昧性を拡大することを示す。
しかし、この拡大は、波長分散変化への感度を低下させ
て達成される。感度と監視される必要のある波長分散範
囲に対する必要条件により、いずれかの成分が、波長分
散度を決定するために使用される。
【００３８】信号処理技術は、自己相関関数の３つのサ
ンプルを使用して監視される波長分散範囲をさらに拡大
するために適用される。たとえば、サンプルをウィンド
ウ処理する方法（文献では時間領域におけるアポジゼー
ションまたはフィルター化と呼ばれる）が当分野で良く
知られている。スペクトルのいくつかの特性は、スペク
トルを畳み込むことにより改良され、限定数のサンプル
（打ち切り変調）のために、スペクトルに有効に適用さ
れた正弦波よりも満足する形状を有する。周波数領域に
おける畳み込みは、時間領域における掛け算と等価であ
るために、ウィンドウ処理する一方法は、フーリエ変換
の前のサンプルに時間領域のウィンドウ関数を掛け算す
るものである。そのようなウィンドウ関数の実施例とし
ては、三角関数がある。他のウィンドウ関数、たとえ
ば、指数関数等も使用される。
ンプルを使用して監視される波長分散範囲をさらに拡大
するために適用される。たとえば、サンプルをウィンド
ウ処理する方法（文献では時間領域におけるアポジゼー
ションまたはフィルター化と呼ばれる）が当分野で良く
知られている。スペクトルのいくつかの特性は、スペク
トルを畳み込むことにより改良され、限定数のサンプル
（打ち切り変調）のために、スペクトルに有効に適用さ
れた正弦波よりも満足する形状を有する。周波数領域に
おける畳み込みは、時間領域における掛け算と等価であ
るために、ウィンドウ処理する一方法は、フーリエ変換
の前のサンプルに時間領域のウィンドウ関数を掛け算す
るものである。そのようなウィンドウ関数の実施例とし
ては、三角関数がある。他のウィンドウ関数、たとえ
ば、指数関数等も使用される。
【００３９】図７は、図５Ａ〜図５Ｅに示されたパワー
スペクトルに対応して、次のように獲得された３つのス
ペクトル成分の振幅に及ぼす波長分散の効果を示す。自
己相関関数は、０、１／２、および１ビット遅延点にお
いてサンプリングされる。付加的なゼロが、３／２ビッ
ト遅延においてサンプルヘ付加（ゼロ充填）される。結
果の４つの点は、遅延の大きい順に４つの点に対応する
振幅１、２／３、１／３および０によって表現された三
角関数によって掛け算（時間領域フィルター）される。
それから、ゼロ充填され、時間領域フィルターされた自
己相関関数は、フーリエ変換され、ＤＣ、１／（３
Ｔ）、２／（３Ｔ）および１／Ｔに対応する周波数に位
置する４つのスペクトル成分を生ずる。これらの４つの
スペクトル成分の内の３つ、すなわち、ＤＣ、１／（３
Ｔ）および１／Ｔが、図７において示される。
スペクトルに対応して、次のように獲得された３つのス
ペクトル成分の振幅に及ぼす波長分散の効果を示す。自
己相関関数は、０、１／２、および１ビット遅延点にお
いてサンプリングされる。付加的なゼロが、３／２ビッ
ト遅延においてサンプルヘ付加（ゼロ充填）される。結
果の４つの点は、遅延の大きい順に４つの点に対応する
振幅１、２／３、１／３および０によって表現された三
角関数によって掛け算（時間領域フィルター）される。
それから、ゼロ充填され、時間領域フィルターされた自
己相関関数は、フーリエ変換され、ＤＣ、１／（３
Ｔ）、２／（３Ｔ）および１／Ｔに対応する周波数に位
置する４つのスペクトル成分を生ずる。これらの４つの
スペクトル成分の内の３つ、すなわち、ＤＣ、１／（３
Ｔ）および１／Ｔが、図７において示される。
【００４０】図７に示された如く、ＤＣおよび１／Ｔ成
分は、図６の対応する成分と同様な挙動をする。しか
し、１／（３Ｔ）成分は、図６の１／（２Ｔ）成分に対
する約１．０πラジアンと比較して、約３．０πラジア
ンと単調である。このため、１／（３Ｔ）成分を使用し
て、広範囲の波長分散値がアクセスされる。
分は、図６の対応する成分と同様な挙動をする。しか
し、１／（３Ｔ）成分は、図６の１／（２Ｔ）成分に対
する約１．０πラジアンと比較して、約３．０πラジア
ンと単調である。このため、１／（３Ｔ）成分を使用し
て、広範囲の波長分散値がアクセスされる。
【００４１】波長分散の監視に加えて、図６と図７に示
されたスペクトル成分はまた、他の信号減損を監視する
ために使用される。たとえば、パルスカーバーと送信機
におけるデータ変調器の間の位置合せずれは、１／（２
Ｔ）成分を使用して監視される。位置合せずれの存在
は、変調クロック周波数の約０．５に対応する周波数に
位置するパワースペクトルにおいて溝を作り出す。この
ため、１／（２Ｔ）成分の振幅の減少は、位置合せずれ
を指示する。他方、そのスペクトル成分の最大振幅は、
適正な位置合せに対応する。一実施形態において、１／
（２Ｔ）成分の振幅に基づいたフィードバック信号は、
プロセッサー２２８を使用して生成され、たとえば、パ
ルスカーバーへ適用され、位置合せずれを縮小する。
されたスペクトル成分はまた、他の信号減損を監視する
ために使用される。たとえば、パルスカーバーと送信機
におけるデータ変調器の間の位置合せずれは、１／（２
Ｔ）成分を使用して監視される。位置合せずれの存在
は、変調クロック周波数の約０．５に対応する周波数に
位置するパワースペクトルにおいて溝を作り出す。この
ため、１／（２Ｔ）成分の振幅の減少は、位置合せずれ
を指示する。他方、そのスペクトル成分の最大振幅は、
適正な位置合せに対応する。一実施形態において、１／
（２Ｔ）成分の振幅に基づいたフィードバック信号は、
プロセッサー２２８を使用して生成され、たとえば、パ
ルスカーバーへ適用され、位置合せずれを縮小する。
【００４２】たとえば、偏波モード分散による、光パル
ス拡がりは、たとえば、２つ以上のスペクトル成分を使
用して、監視される。パルス拡がりのスペクトル効果
は、比較的低い周波数の寄与を増しながら、比較的高い
周波数のパワースペクトルへの寄与を縮小するために、
低域通過フィルターに類似する。このため、パルス拡が
りを検出するために、少なくとも１つの比較的高い周波
数のスペクトル成分と少なくとも１つの比較的低い周波
数のスペクトル成分を監視することができる。さらに具
体的には、同時の前者の減少と後者の増大は、ＯＰＭの
位置に到来する光パルスの拡がりに対応する。
ス拡がりは、たとえば、２つ以上のスペクトル成分を使
用して、監視される。パルス拡がりのスペクトル効果
は、比較的低い周波数の寄与を増しながら、比較的高い
周波数のパワースペクトルへの寄与を縮小するために、
低域通過フィルターに類似する。このため、パルス拡が
りを検出するために、少なくとも１つの比較的高い周波
数のスペクトル成分と少なくとも１つの比較的低い周波
数のスペクトル成分を監視することができる。さらに具
体的には、同時の前者の減少と後者の増大は、ＯＰＭの
位置に到来する光パルスの拡がりに対応する。
【００４３】前記のように、本発明のＯＰＭは、種々の
タイプの光信号減損を監視するように構成される多目的
装置である。時間領域自己相関点、または対応するスペ
クトル成分のいずれか、あるいはこれら両者が、そのよ
うな監視において使用される。特定の実現により、ＯＰ
Ｍは、互いに多様に遅延された異なる数の自己相関点を
サンプリングするように構成される。ＯＰＭは、ＦＦＴ
要素を有するとして記載されたが、技術における当業者
は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）要素も使用されること
を認めるであろう。加えて、ＯＰＭは、様々な波長、波
形、および／または変調レートに対応する光信号をサン
プリングするように構成される。さらに、ＯＰＭは、各
変調レートに対して適切なサンプル点を選択することに
より、２つ以上の変調レートで動作するように適合され
る。本発明の実施形態が、ＯＡＣ検出器など、アバラン
シェフォトダイオードを使用して記載されたが、他のタ
イプの検出器および／または非線形光学成分、たとえ
ば、ＳＨＧクリスタル（ＫＴＰ等）と線形フォトダイオ
ードも使用される。加えて、高次非線形光学プロセス、
たとえば、３光子吸収が、光性能監視のために同様に使
用される対応する高次信号自己相関を獲得するために使
用される。
タイプの光信号減損を監視するように構成される多目的
装置である。時間領域自己相関点、または対応するスペ
クトル成分のいずれか、あるいはこれら両者が、そのよ
うな監視において使用される。特定の実現により、ＯＰ
Ｍは、互いに多様に遅延された異なる数の自己相関点を
サンプリングするように構成される。ＯＰＭは、ＦＦＴ
要素を有するとして記載されたが、技術における当業者
は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）要素も使用されること
を認めるであろう。加えて、ＯＰＭは、様々な波長、波
形、および／または変調レートに対応する光信号をサン
プリングするように構成される。さらに、ＯＰＭは、各
変調レートに対して適切なサンプル点を選択することに
より、２つ以上の変調レートで動作するように適合され
る。本発明の実施形態が、ＯＡＣ検出器など、アバラン
シェフォトダイオードを使用して記載されたが、他のタ
イプの検出器および／または非線形光学成分、たとえ
ば、ＳＨＧクリスタル（ＫＴＰ等）と線形フォトダイオ
ードも使用される。加えて、高次非線形光学プロセス、
たとえば、３光子吸収が、光性能監視のために同様に使
用される対応する高次信号自己相関を獲得するために使
用される。
【００４４】この発明が例示の実施形態を参照して記載
されたが、この説明は、限定的な意味において解釈され
てはならない。記載された実施形態の多様な修正並びに
発明が属する技術における当業者には明らかな他の実施
形態も、特許請求の範囲において記載された発明の原理
および範囲内に入るものと考えられる。
されたが、この説明は、限定的な意味において解釈され
てはならない。記載された実施形態の多様な修正並びに
発明が属する技術における当業者には明らかな他の実施
形態も、特許請求の範囲において記載された発明の原理
および範囲内に入るものと考えられる。
【００４５】請求の範囲の方法の諸ステップは、対応す
るラベルにより特定の順番で列挙されるが、これらのス
テップの部分または全体を実現するために特定の順番を
指定しないならば、これらのステップは、その特定の順
番における実現に限定されることは意図されない。
るラベルにより特定の順番で列挙されるが、これらのス
テップの部分または全体を実現するために特定の順番を
指定しないならば、これらのステップは、その特定の順
番における実現に限定されることは意図されない。
【図１】本発明の一実施形態による光性能モニターを使
用する光ファイバーネットワークを示す。
用する光ファイバーネットワークを示す。
【図２】本発明の一実施形態による図１の光ファイバー
ネットワークにおいて使用される光性能モニターを示
す。
ネットワークにおいて使用される光性能モニターを示
す。
【図３】本発明の一実施形態による図２の光性能モニタ
ーに使用される光自己相関器を示す。
ーに使用される光自己相関器を示す。
【図４】本発明の別の実施形態による図２の光性能モニ
ターに使用される光自己相関器を示す。
ターに使用される光自己相関器を示す。
【図５Ａ】擬似ランダム、ゼロ復帰（ＲＺ）光データ信
号のパワースペクトルにおける波長分散の効果を示す。
号のパワースペクトルにおける波長分散の効果を示す。
【図５Ｂ】擬似ランダム、ゼロ復帰（ＲＺ）光データ信
号のパワースペクトルにおける波長分散の効果を示す。
号のパワースペクトルにおける波長分散の効果を示す。
【図５Ｃ】擬似ランダム、ゼロ復帰（ＲＺ）光データ信
号のパワースペクトルにおける波長分散の効果を示す。
号のパワースペクトルにおける波長分散の効果を示す。
【図５Ｄ】擬似ランダム、ゼロ復帰（ＲＺ）光データ信
号のパワースペクトルにおける波長分散の効果を示す。
号のパワースペクトルにおける波長分散の効果を示す。
【図５Ｅ】擬似ランダム、ゼロ復帰（ＲＺ）光データ信
号のパワースペクトルにおける波長分散の効果を示す。
号のパワースペクトルにおける波長分散の効果を示す。
【図６】３つの自己相関点に基づいて獲得された３つの
スペクトル成分の振幅における波長分散の効果を示す。
スペクトル成分の振幅における波長分散の効果を示す。
【図７】図６に示されたスペクトル成分を生成するため
に使用され、ゼロ充填と三角時間領域窓関数を使用して
獲得された３つの自己相関点に対応する３つの異なるス
ペクトル成分の振幅における波長分散の効果を示す。
に使用され、ゼロ充填と三角時間領域窓関数を使用して
獲得された３つの自己相関点に対応する３つの異なるス
ペクトル成分の振幅における波長分散の効果を示す。
フロントページの続き
(72)発明者 ヘルナンド ガルシア
アメリカ合衆国 07728 ニュージャーシ
ィ，フリーホールド，コーニグ レーン
47
(72)発明者 ダニエル チャールズ キルパー
アメリカ合衆国 07728 ニュージャーシ
ィ，フリーホールド，ベッツィー ロス
ドライヴ 254
(72)発明者 ウェイン ハーヴェイ ノックス
アメリカ合衆国 14534 ニューヨーク,
ピッツフォード，グレイウッド レーン
21
(72)発明者 ホワード ロイ スチュアート
アメリカ合衆国 07701 ニュージャーシ
ィ，レッド バンク，ワラス ストリート
68
(72)発明者 チュンヒュイ シュ
アメリカ合衆国 08854 ニュージャーシ
ィ，ピスカタウェイ，シェフフィールド
コート 510
Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB22 AB40
5K042 BA10 CA10 CA23 DA14 DA16
DA17 DA21 DA24 EA15 FA25
GA11 JA01 LA09
5K102 AA41 LA04 LA06 LA08 LA13
LA26 LA52
Claims (10)
- 【請求項１】 通信システム内で性能を監視するための
方法であって、 （Ａ）通信システムの光信号に対応する光自己相関関数
の１つまたは複数のサンプルを生成するステップと、 （Ｂ）１つまたは複数のサンプルに基づいて光信号にお
ける減損を特徴付けるステップとを含む方法。 - 【請求項２】 ステップ（Ａ）が、１つまたは複数のサ
ンプルに基づいて１つまたは複数のスペクトル成分を生
成するステップを含み、そしてステップ（Ｂ）が、１つ
または複数のスペクトル成分に基づいて減損を特徴付け
るステップを含む請求項１に記載の発明。 - 【請求項３】 減損が、（ｉ）波長分散、（ｉｉ）パル
ス拡がり、および（ｉｉｉ）データ変調器とパルスカー
バーの間の位置合せずれの１つであり、 減損がパルス拡がりである時、１つまたは複数のスペク
トル成分が、低周波数成分と高周波数成分を含み、 減損がデータ変調器とパルスカーバーの間の位置合せず
れである時、 光信号が、クロック周波数で変調されたデータ信号に基
づき、データ変調器とパルスカーバーを使用して生成さ
れ、 １つまたは複数のスペクトル成分が、クロック周波数の
約２分の１で位置付けられる成分を含む請求項２に記載
の発明。 - 【請求項４】 ステップ（Ａ）が、１つまたは複数のサ
ンプルに対応する１つまたは複数の振幅変化を測定する
ステップを含み、ステップ（Ｂ）が、１つまたは複数の
振幅変化に基づいて減損を特徴付けるステップを含む請
求項１に記載の発明。 - 【請求項５】 減損が、（ｉ）光信号のピークパワー変
動、（ｉｉ）パワー変動、（ｉｉｉ）光信号におけるパ
ルス間タイミングジッター、および（ｉｖ）擬似ランダ
ム特性からの偏移の１つであり、 減損が光信号のピークパワー変動である時、１つまたは
複数のサンプルが、０ビット遅延自己相関点を含み、 減損がパワー変動である時、１つまたは複数のサンプル
が、１／２ビット遅延自己相関点を含み、 減損が光信号におけるパルス間タイミングジッターであ
る時、１つまたは複数のサンプルが、１／２および１ビ
ット遅延自己相関点を含み、 減損が擬似ランダム特性からの偏移である時、光信号が
擬似ランダムデータ信号に基づき、 １つまたは複数のサンプルが、０および１ビット遅延自
己相関点を含む請求項４に記載の発明。 - 【請求項６】 ステップ（Ａ）が、１つまたは複数のサ
ンプルに対応する１つまたは複数の平均振幅を測定する
ステップを含み、ステップ（Ｂ）が、１つまたは複数の
平均振幅に基づいて減損を特徴付けるステップを含む請
求項１に記載の発明。 - 【請求項７】 減損が、（ｉ）コントラストの減少、
（ｉｉ）パワー拡がり、および（ｉｉｉ）データ変調の
損失の１つであり、 減損がコントラストの減少またはパワー拡がりである
時、１つまたは複数のサンプルが、０および１／２ビッ
ト遅延自己相関点を含み、 減損がデータ変調の損失である時、 ステップ（Ａ）が、光信号に対応する平均光パワーを測
定するステップをさらに含み、 １つまたは複数のサンプルが、０ビット遅延自己相関点
を含み、 データ変調の損失が、０ビット遅延自己相関点に対応す
る平均振幅と平均光パワーの２乗との比に基づいて特徴
付けられる請求項６に記載の発明。 - 【請求項８】 ステップ（Ａ）が、 （Ａ１）光信号に対応する平均光パワーを測定するステ
ップと、 （Ａ２）１つまたは複数のサンプルに基づいて１つまた
は複数のスペクトル成分を生成するステップと、 （Ａ３）１つまたは複数のサンプルに対応する１つまた
は複数の振幅変化を測定するステップと、 （Ａ４）１つまたは複数のサンプルに対応する１つまた
は複数の平均振幅を測定するステップとを含み、 ステップ（Ｂ）が、１つまたは複数のスペクトル成分、
振幅変化、平均振幅、および平均光パワー測定値に基づ
いて、光信号における２つ以上の減損を特徴付けるステ
ップを含む請求項１に記載の発明。 - 【請求項９】 通信システム内で性能を監視するための
装置であって、 （ａ）通信システムから光信号を受信し、光信号に対応
する自己相関関数の１つまたは複数のサンプルを生成す
るように構成された光自己相関器（ＯＡＣ）と、 （ｂ）１つまたは複数のサンプルに基づいて光信号にお
ける減損を特徴付けるように構成された信号処理モジュ
ール（ＳＰＭ）とを具備する装置。 - 【請求項１０】 光信号に対応する平均光パワーを測定
し、平均光パワー測定値をＳＰＭに提供するように構成
されたパワー検出器（ＰＤ）をさらに具備し、ＳＰＭ
が、１つまたは複数のサンプルに基づいて１つまたは複
数のスペクトル成分を生成するように構成された離散フ
ーリエ変換（ＤＦＴ）要素と、 １つまたは複数のサンプルに対応する１つまたは複数の
振幅変化を測定するように構成された統計要素と、 １つまたは複数のサンプルに対応する１つまたは複数の
平均振幅を測定するように構成された低域通過フィルタ
ー（ＬＰＦ）要素とを具備し、ＳＰＭが、１つまたは複
数のスペクトル成分、振幅変化、平均振幅、および光パ
ワー測定値に基づいて、光信号における２つ以上の減損
を特徴付けるように構成される請求項９に記載の発明。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US29304701P | 2001-05-23 | 2001-05-23 | |
| US60/293047 | 2001-05-23 | ||
| US10/109623 | 2002-03-28 | ||
| US10/109,623 US7460785B2 (en) | 2001-05-23 | 2002-03-28 | Performance monitoring in an optical communication system |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003032194A true JP2003032194A (ja) | 2003-01-31 |
| JP2003032194A5 JP2003032194A5 (ja) | 2005-08-04 |
| JP4047630B2 JP4047630B2 (ja) | 2008-02-13 |
Family
ID=23127411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002148471A Expired - Fee Related JP4047630B2 (ja) | 2001-05-23 | 2002-05-23 | 光通信システムにおける性能監視法 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP4047630B2 (ja) |
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- 2002-05-23 JP JP2002148471A patent/JP4047630B2/ja not_active Expired - Fee Related
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