JP2004179836A

JP2004179836A - 信号光の波長配置方法、並びに、その方法を用いた光伝送装置および波長多重光伝送システム

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Publication number: JP2004179836A
Application number: JP2002341962A
Authority: JP
Inventors: Akira Miura; 章三浦; Takao Naito; 崇男内藤; Toru Katagiri; 徹片桐
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: US7471902B2; JP4115814B2; EP1424798B1; EP1424798A2; US20040190903A1; DE60315114T2; DE60315114D1; EP1424798A3

Abstract

【課題】光伝送路における四光波混合光の発生による伝送特性劣化を抑制しながら波長グリッド上に信号光を効率的に連続配置することができる信号光の波長配置方法を提供する。
【解決手段】本信号光の波長配置方法は、光伝送路上における四光波混合光の発生量の波長依存性に基づいて、波長グリッドに対して連続して配置する信号光の連続配置波長数を波長帯に応じて異なる値に設定し、その連続配置波長数に従って、波長グリッド上に信号光を連続して配置すると共に、連続配置した信号光群に隣接する少なくとも１つの波長グリッドには信号光を配置しないことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重光伝送における波長グリッド上の信号光の波長配置方法に関し、特に、光伝送路で発生する四光波混合光に起因した伝送特性劣化を抑制することのできる信号光の波長配置方法、並びに、その方法を用いた光伝送装置および波長多重光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰトラフィックの爆発的な増大により、大容量かつ低コストな光伝送システムに対する要求が急増している。そのような要求に対して、波長分割多重（ＷＤＭ：ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光伝送システムのさらなる大容量化および低コスト化は１つの解答となる。大容量化の１つの手段として信号光の波長配置間隔を狭めた高密度波長分割多重が考えられている。
【０００３】
図１２は、一般的なＷＤＭ光伝送システムの構成例を示す図である。
図１２に示すＷＤＭ光伝送システムは、例えば、光送信端局装置１、光中継装置２、光受信端局装置３および光伝送路４を備えて構成される。光送信端局装置１は、各波長の光送信器（ＯＳ）１Ａと、各光送信器１Ａから出力される信号光のレベルを各々の波長毎に調整する可変光減衰器（ＶＯＡ：ＶａｒｉａｂｌｅＯｐｔｉｃａｌＡｔｔｅｎｕａｔｏｒ）１Ｂと、各波長の信号光を合波してＷＤＭ信号光を出力する光合器（ＭＵＸ）１Ｃと、ＷＤＭ信号光を光のまま増幅して光伝送路４に送出するポストアンプ１Ｄとから構成される。なお、ポストアンプ１Ｄから出力されるＷＤＭ信号光の一部は光スペクトルアナライザ（ＯＳＡ）１Ｅに送られて、その送信状態がモニタされることもある。
【０００４】
光受信端局装置３は、光送信端局装置１から光伝送路４および光中継装置２を介して中継伝送されるＷＤＭ信号光を受信して増幅するプリアンプ３Ａと、そのプリアンプ３Ａで増幅されたＷＤＭ信号光を各波長の信号光に分波する光分波器（ＤＥＭＵＸ）３Ｂと、各々の信号光を受信処理する光受信器３Ｃとから構成される。なお、プリアンプ３Ａで受信されたＷＤＭ信号光の一部は光スペクトルアナライザ（ＯＳＡ）３Ｄに送られて、その受信状態がモニタされることもある。
【０００５】
光中継装置２としては、例えば、光伝送路４において減衰したＷＤＭ信号光を増幅するための光増幅器のみから構成される光増幅中継装置がある。また例えば、光増幅機能のみではなく、光分岐挿入機能（ＯＡＤＭ：ＯｐｔｉｃａｌＡｄｄ／ＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を有するＯＡＤＭノードや、長距離伝送時に特に課題となる各波長間の光レベル偏差の累積を補償し、また、伝送路と該伝送路の波長分散を補償するための分散補償器との間の分散スロープ率の差に起因する累積分散の波長依存性を補償する機能を有した光補償ノードなどとしても動作する光中継装置２がある。上記のＯＡＤＭノードや光補償ノードでは、個別の波長毎に光分岐挿入、光レベル偏差補償および分散スロープ補償を行う手法と、複数の波長の信号光を１つの波長群として、各々の波長群毎に光分岐挿入、光レベル偏差補償および分散スロープ補償を行う手法とが知られている。
【０００６】
図１３は、上記の波長群を適用した場合の信号光の波長配置例を示す図である。
図１３の波長配置では、連続する６波の信号光が存在する信号帯域と、信号光が存在しない２つの波長分の波長保護帯域とからなる８つの波長分の帯域が１つの波長群とされる。ここでは、上記のようなｑ波の連続する信号光とｒ波長分の波長保護帯域とからなる波長群を「（ｑ，ｒ）波長群」と呼ぶことにする。図１３に示した例は（６，２）波長群である。このような（ｑ，ｒ）波長群は、波長保護帯域の存在により、全信号帯域のうちの一部分で波長間隔が広くなるので、光伝送路中で発生する非線形効果の影響を減少させる効果がある。なお、ここでの波長保護帯域は、ＯＡＤＭノードや光補償ノードにおいて用いる光合分波器の透過特性に依存する値となる。
【０００７】
上記のような従来のＷＤＭ光伝送システムでは、例えば、波長間隔が約０．４ｎｍ間隔（５０ＧＨｚ間隔）、信号波長帯域として１５５０ｎｍ帯（Ｃバンド）および１５８０ｎｍ帯（Ｌバンド）の両帯域を用いることにより、波長多重数が１６０波長以上、伝送容量で１．６Ｔｂ／ｓ以上の伝送が実現されている。また、今後予想されるさらなるトラフィックの急増に対応するべく、信号光の波長帯域の拡大と、信号光の波長間隔をさらに狭くする超高密度多重の開発とが期待されている。
【０００８】
具体的に、信号光の波長間隔を現在実現されている５０ＧＨｚ間隔の半分の２５ＧＨｚ間隔に狭めた場合を想定すると、光ファイバ中の非線形効果による波形歪みが大きくなるため伝送特性を大きく劣化させてしまうことが課題となる。特に、信号波長帯域における波長分散値が約０〜±１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度といったような光ファイバを光伝送路として用いた場合、光伝送路で発生する非線形効果の１つである四光波混合によって生じる四光波混合光に起因するコヒーレントクロストークが原因となって、ＷＤＭ信号光の伝送特性が大きく劣化してしまうことになる。
【０００９】
従来、上記のような四光波混合光に起因するコヒーレントクロストークを抑圧するための技術として、信号光の波長配置をＩＴＵグリッドから若干ずらして不等間隔配置にする手法（例えば、非特許文献１参照）や、前述した波長群を用いる手法（例えば、非特許文献２，３参照）、隣接する波長の信号光の偏波を直交させて多重する手法（例えば、非特許文献４参照）などが提案されている。なお、ＩＴＵグリッドは、国際電気通信連合（ＩＴＵ：ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＵｎｉｏｎ）によって規格化された信号光の波長配置である。
【００１０】
【非特許文献１】
Ｆ．Ｆｏｒｇｈｉｅｒｉ，Ｒ．Ｗ．Ｔｋａｃｈ，Ａ．Ｒ．Ｃｈｒａｐｌｙｖｙ，ａｎｄＤ．Ｍａｒｃｕｓｅ， “Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｆｏｕｒ−ｗａｖｅｍｉｘｉｎｇｃｒｏｓｓｔａｌｋｉｎＷＤＭｓｙｓｔｅｍｓｕｓｉｎｇｕｎｅｑｕａｌｌｙｓｐａｃｅｄｃｈａｎｎｅｌｓ，”ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６，ｐｐ．７５４−７５６，Ｊｕｎｅ１９９４．
【非特許文献２】
Ｉ．Ｈａｘｅｌｌ，Ｍ．Ｄｉｎｇ，Ａ．Ａｋｈｔａｒ，Ｈ．Ｗａｎｇ，ａｎｄＰ．Ｆａｒｒｕｇｉａ， “５２ｘ１２．３Ｇｂｉｔ／ｓＤＷＤＭｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｖｅｒ３６００ｋｍｏｆＴｒｕｅＷａｖｅｆｉｂｅｒｗｉｔｈ１００ｋｍａｍｐｌｉｆｉｅｒｓｐａｎｓ，”ＰＤ５，ＯＡＡ２０００．
【非特許文献３】
Ｘｉａｎｇ−ＤｏｎｇＣａｏａｎｄＴａｏＹｕ， “Ｕｌｔｒａｌｏｎｇ−ｈａｕｌＤＷＤＭｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｖｉａｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，”ＯｔｕＣ５，ｐｐ．１４０−１４２，ＯＡＡ１９９９．
【非特許文献４】
ＮｅａｌＳ．Ｂｅｒｇａｎｏａｎｄｅｔａｌ．， “３２０Ｇｂ／ｓＷＤＭＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ（６４ｘ５Ｇｂ／ｓ）ｏｖｅｒ７，２００ｋｍｕｓｉｎｇＬａｒｇｅＭｏｄｅＦｉｂｅｒＳｐａｎｓａｎｄＣｈｉｒｐｅｄＲｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ＺｅｒｏＳｉｇｎａｌｓ，”ＯＦＣ’９８，ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅｐａｐｅｒｓＰＤ１２，ＳａｎＪｏｓｅ，ＵＳＡ，Ｆｅｂ１９９８．
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の技術には次のような課題がある。すなわち、信号光の波長配置を不等間隔配置にする手法については、波長配置がＩＴＵグリッドから外れるために、ＩＴＵグリッドに対応した光合分波器等を用いることができず、その構成が複雑なものとなってコストが増大するという課題がある。また、波長群を用いる手法の場合、信号帯域全体に亘って（ｑ，ｒ）波長群を用いると、１波長毎に信号を処理した場合と比較して、信号光の波長多重数がｑ／（ｑ＋ｒ）倍だけ減少するため、伝送容量の低下につながるという課題がある。さらに、隣接する波長の信号光を偏波直交多重する手法については、各波長の光送信器から出力された信号光が光合波器で合波されてＷＤＭ信号光として出力されるまでの間、信号光の偏波状態を一定に保持する必要があるため、高コストなシステムになってしまうという課題がある。
【００１２】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、光伝送路における四光波混合光の発生による伝送特性劣化を抑制しながら波長グリッド上に信号光を効率的に連続配置することができる信号光の波長配置方法を提供することを目的とする。また、その波長配置方法を用いることにより大容量かつ長距離の波長多重伝送を低コストで実現した光伝送装置および波長多重光伝送システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる信号光の波長配置方法は、波長の異なる複数の信号光を合波した波長多重信号光を光伝送路を介して伝送する波長多重光伝送において、予め決められた波長間隔を基本単位とする波長グリッドに対して２波以上の信号光を連続して配置するときの信号光の波長配置方法であって、前記光伝送路上における四光波混合光の発生量の波長依存性に基づいて、前記波長グリッドに対して連続して配置する信号光の連続配置波長数を波長帯に応じて異なる値に設定し、該設定した連続配置波長数に従って、前記波長グリッド上に信号光を連続して配置すると共に、当該連続配置した信号光群に隣接する少なくとも１つの波長グリッドには信号光を配置しないことを特徴とするものである。
【００１４】
かかる信号光の波長配置方法によれば、光伝送路における四光波混合光の発生量の波長依存性に基づいて最適設定された連続配置波長数に従って波長グリッド上に信号光が連続配置されるようになる。これにより、光伝送路で発生する四光波混合光による伝送特性劣化を抑制しながら信号光の波長配置を効率的に行うことが可能になる。
【００１５】
本発明にかかる光伝送装置は、波長の異なる複数の信号光を合波した波長多重信号光を伝送する光伝送装置であって、予め決められた波長間隔を基本単位とする波長グリッドに対し、波長帯に応じて異なる値に設定された連続配置波長数に従って信号光を連続して配置すると共に、当該連続配置した信号光群に隣接する少なくとも１つの波長グリッドには信号光を配置しない信号光の波長配置が適用された波長多重信号光の送信および受信の少なくとも一方を行う手段を具備したものである。また、本発明にかかる波長多重光伝送システムは、上記の光伝送装置を備え、光伝送路を介して前記波長多重信号光を伝送するものである。
【００１６】
このような光伝送装置および波長多重光伝送システムによれば、前述したような四光波混合光による影響を抑えた効率的な波長配置を適用した波長多重信号光が伝送されるようになるため、大きな伝送容量を保持したまま伝送距離を延長することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明にかかる信号光の波長配置方法を適用して波長グリッド上に配置された信号光の一例を示す概略図である。また、図２は、本波長配置方法の具体的な手順を示すフローチャートである。
【００１８】
図２に示すように、本波長配置方法では、まずステップ１（図中Ｓ１で示し、以下同様とする）において、四光波混合クロストーク量（ＦＷＭ＿ＸＴ）の許容値αが決められる。この許容値αは、本波長配置方法を適用するＷＤＭ光伝送システム（例えば、前述の図１２に示した構成を参照）の仕様等に応じて任意に決めることができる。ここでは、許容値αの具体例として−２７．７ｄＢが設定されるものとする。
【００１９】
次に、ステップ２において、ＷＤＭ光伝送システムを伝送される各波長の信号光について、光伝送路における電力がそれぞれ算出される。具体的に、ここでは例えば１６０波の信号光を伝送する場合を考えることにすると、１６０波の信号光を全て等間隔で配置したとき、信号光の光伝送路への入力光電力と、光伝送路において発生する誘導ラマン散乱とを考慮して、全ての波長の信号光の光伝送路における電力が求められる。
【００２０】
ここで、誘導ラマン散乱を考慮した、信号光の光伝送路における電力の算出方法について詳しく説明することにする。
誘導ラマン散乱における励起光強度Ｉ_ｐとストークス光強度Ｉ_ｓは、次の数１に示す（１）式および（２）式の結合方程式によって表される。
【００２１】
【数１】

【００２２】
ここで、ｇ_Ｒはラマン利得係数であり、α_ｐおよびα_ｓはそれぞれ励起光およびストークス光に対するファイバの損失である。また、ω_ｐおよびω_ｓはそれぞれ励起光およびストークス光の周波数であり、ｚは光伝送路上の位置を示す変数である。
【００２３】
上記の結合方程式における、励起光強度Ｉ_ｐおよびストークス光強度Ｉ_ｓと励起光電力Ｐ_ｐおよびストークス光電力Ｐ_ｓとの関係は、次の数２に示す（３）式および（４）式によってそれぞれ表すことができる。
【００２４】
【数２】

【００２５】
ここで、Ａ_{ｅｆｆ＿ｐ}およびＡ_{ｅｆｆ＿ｓ}はそれぞれ励起光およびストークス光の実効断面積である。
ＷＤＭ光伝送システムにおいては、短波長の信号光が励起光に相当し、長波長の信号光がストークス光に相当することになる。上記の（２）式において、右辺の第２項のみを考慮すると、次の数３に示す（５）式が得られる。
【００２６】
【数３】

【００２７】
ただし、Ｉ_０はｚ＝０における励起光の強度である。
上記の（５）式を（１）式に代入して、ストークス光の強度Ｉ_ｓを求めると、次の数４に示す（６）式の関係が成立する。
【００２８】
【数４】

【００２９】
従って、上記の（５）式および（６）式を、（３）式および（４）式に代入することにより、励起光に相当する短波長信号光と、ストークス光に相当する長波長信号光とについての光伝送路における電力が求められる。
【００３０】
なお、上記のような信号光の光伝送路における電力の算出方法に関しては、例えば、ＧｏｖｉｎｄＰ．Ａｇｒａｗａｌ， “ＮｏｎｌｉｎｅａｒＦｉｂｅｒＯｐｔｉｃｓ，” Ｃｈａｐｔｅｒ８，ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，１９８９等において公知である。
【００３１】
上記のようにしてステップ２で全ての波長の信号光について光伝送路における電力が求められると、次に、ステップ３において、１６０波の信号光を全て等間隔で配置した場合の四光波混合クロストーク量が各波長番号ｉ（ｉ＝１，２，…，１６０）について求められ、その結果がβ_ｉとされる。すなわち、ステップ３では、予め決められた等間隔の波長グリッド上に１６０波の信号光を全て配置したときの四光波混合クロストーク量β_１〜β_１６０が算出される。
【００３２】
図３は、各波長番号ｉについて求めた四光波混合クロストーク量β_ｉを波長λに対してプロットした一例を示す図である。また、次の表１は、図３の四光波混合クロストーク量β_ｉおよび後述する他のパラメータの具体的な数値をまとめたものである。なお、上記の数値例は、光伝送路として１００ｋｍのノンゼロ分散シフトファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）を用い、１６０波の信号光を全て２５ＧＨｚの等波長間隔で配置したＷＤＭ光伝送システムについて、光伝送路への入力光パワーを０ｄＢｍ／ｃｈとし、信号光の偏波状態が全て一致しているとしたときの四光波混合クロストーク量β_ｉの計算結果である。
【００３３】
【表１】

【００３４】
図３および表１に示す数値計算結果において、１６０波の信号光を全て等間隔で配置した場合の四光波混合クロストーク量β_ｉは、−３６ｄＢ以上−２３ｄＢ以下の範囲にあり、全体として短波長側ほど値が大きく、長波長側との差は６ｄＢ程度ある。なお、両端の波長でクロストーク量が小さくなっているのは、四光波混合光が発生する波長の組み合わせが少ないためである。上記のステップ１で−２７．７ｄＢと決めた許容値α（図３中の一点鎖線）に対しては、波長番号２から波長番号１０９（光波長が１５３０．５３ｎｍから１５５１．７２ｎｍまでの範囲）において、許容値αを超える四光波混合クロストーク量が発生している。
【００３５】
次に、ステップ４では、等間隔の波長グリッド上にｎ波（ｎ＝２，３，…）の信号光を連続して配置し、その連続配置した信号光群に隣接する１つの波長グリッドには信号光を配置しない状態、つまり、（ｎ，１）波長群に相当する波長配置を行った場合の四光波混合クロストーク量が、各波長番号ｉ（ｉ＝１，２，…，１６０）についてそれぞれ求められ、その結果がγ_ｎ＿ｉとされる。すなわち、ステップ４では、（ｎ，１）波長群に対応する波長配置としたときの四光波混合クロストーク量γ_ｎ＿１〜γ_{ｎ＿１６０}が算出される。
【００３６】
具体的な一例を挙げて説明すると、ｎ＝３として（３，１）波長群に対応する波長配置とした場合には、図４の上段に示すような信号光の波長配置となり、図４の下段の黒丸印に示すような四光波混合クロストーク量γ_３＿１〜γ_{３＿１６０}が算出される。また、ｎ＝５として（５，１）波長群に対応する波長配置とした場合には、図５の上段に示すような信号光の波長配置となり、図５の下段の黒丸印に示すような四光波混合クロストーク量γ_５＿１〜γ_{５＿１６０}が算出される。なお、図４および図５に示した白丸印は、ステップ３で求めた四光波混合クロストーク量β_ｉである。また、図４および図５の数値計算でも、前述した図３の場合と同様の条件を適用している。
【００３７】
次に、ステップ５では、上記のステップ４においてｎ波連続して信号光を配置した波長群のうちで、例えば１６０波の波長グリッドの中心波長を含む波長群、具体的には、波長番号ｉを短波長側から順にｉ＝１，２，…とした場合のｉ＝８０に対応した信号光を含む波長群が選ばれる。なお、ここでは波長グリッドの中心波長を基準として波長群を選ぶようにしたが、波長グリッド上の他の部分に位置する波長群を選ぶようにしてもよい。また、ｉ＝８０の波長グリッドに信号光が存在しない場合には、ｉ＝８０の波長グリッドに最も近い信号光を含む波長群が選ばれるものとする。そして、その波長群の信号光の中で四光波混合クロストーク量が最も多くなる波長番号ｉ_ｍについて、次の（７）式で定義されるＣ_ｎ、すなわち、ステップ３で求めた四光波混合クロストーク量β_ｉｍに対するステップ４で求めた四光波混合クロストーク量γ_ｉｍの差が求められる。
【００３８】
Ｃ_ｎ＝β_ｉｍ−γ_ｎ＿ｉｍ …（７）
具体的に、前述の図４に示したｎ＝３の場合に求められるＣ_３と、図５に示したｎ＝５の場合に求められるＣ_５とは、各々の図中に示したようなものとなる。次の表２に示す数値は、ｎの値を２，３，…と増加させていった場合のＣ_ｎの具体例をまとめたものである。
【００３９】
【表２】

【００４０】
次に、ステップ６では、波長番号ｉ（ｉ＝１〜１６０）のうちで、β_ｉ＞αとなる波長番号ｉが判断される。そして、ステップ７では、β_ｉ＞αとなる波長番号ｉについて、次の（８）式に示す関係を満たすｎが求められ、その結果がｎ（ｉ）とされる。なお、β_ｉ≦αとなる波長番号ｉについては、ｎ（ｉ）＝１６０（全波長数）とする。
【００４１】
Ｃ_ｎ＋１＜β_ｉ−α≦Ｃ_ｎ …（８）
上記のステップ６，７における処理を一般化すると、図６のフローチャートに示すような手順となる。具体的に、図６のステップ１１では、波長番号ｉの初期値として１が設定される。ステップ１２では、波長番号ｉが最大の波長番号ｋ（ここでは１６０）以下であることが判定されてステップ１３に進む。なお、ｉ＞ｋの場合にはステップ６，７の処理を終了してステップ８に移る。ステップ１３では、β_ｉ＞αの関係を満たすか否かが判定される。β_ｉ＞αと判定された場合にはステップ１４に進む。一方、β_ｉ＜αと判定された場合にはステップ１５で最大の波長番号ｋがｎ（ｉ）として設定されてステップ１９に移る。
【００４２】
ステップ１５では、ｎの初期値として２が設定される。ステップ１６では、上記の（８）式の関係を満たすか否かの判定が行われる。（８）式の関係を満たすと判定された場合には、ステップ１７でその時のｎの値がｎ（ｉ）として設定されてステップ１９に進む。一方、（８）式の関係を満たさないと判定された場合には、ステップ１８でｎの値が１つ増加されてステップ１６に戻る。ステップ１９では、波長番号ｉの値が１つ増加されてステップ１２に戻り、上記の処理が繰り返される。
【００４３】
上記のステップ１１〜ステップ１９の手順に従って各波長番号ｉについて求めたｎ（ｉ）の一例を前述の表１に示す。この表１の具体例では、β_ｉ＞αとなる波長番号ｉに２〜１０９が該当して（８）式を満たすｎ（ｉ）が３から１５までの範囲となり、また、β_ｉ≦αとなる波長番号ｉに１および１１０〜１６０が該当してｎ（ｉ）が１６０となっている。
【００４４】
上記のステップ７で各波長番号ｉについてのｎ（ｉ）が求められると、ステップ８に進み、ｎ（ｉ）に基づいて、各波長番号１〜１６０に対応した波長グリッドに信号光を配置するか否かが決定される。具体的には、波長番号ｉの小さい順かまたは大きい順に信号光の波長配置を決めることが可能である。ここでは、波長番号ｉの小さい順に波長配置を決定する手順について詳しく説明することにする。
【００４５】
まず、上記の表１より、波長番号が１のときのｎ（１）は１６０である。次に、波長番号が２のときのｎ（２）は４である。これより、波長番号１，２に関して、信号光を４波連続して配置し、その連続配置した信号光群に隣接する１つの波長グリッドには信号光を配置しない状態、すなわち、（４，１）波長群に対応する波長配置を行えば、四光波混合クロストーク量は許容値α以下に抑制することができることになる。しかし、波長番号１，２，３，４に対応する波長グリッドに連続して信号光を配置した場合、波長番号３および４について、ｎ（３）およびｎ（４）がそれぞれ３となるため、四光波混合クロストーク量が許容値αを超えてしまうことになる。
【００４６】
そこで、信号光を３波連続して配置し、その連続配置した信号光群に隣接する１つの波長グリッドには信号光を配置しない、（３，１）波長群に対応する波長配置を考える。波長番号１，２，３に信号光を配置をした場合、いずれの波長番号においてもｎ（１）〜ｎ（３）は３以上となるため、四光波混合クロストーク量を許容値α以下に抑制することができるようになる。すなわち、Ｎ波連続配置したときに各波長番号に対応したｎ（ｉ）の値がＮに等しくなるか、または、大きくなるように、なるべく大きなＮが選択されることになる。
【００４７】
上記のように波長番号１の信号光を含む波長群についてＮ＝３が選択されることによって、波長番号１，２，３に対応したグリッドに信号光を配置し、その連続配置を行った波長グリッドの中で最長波長グリッドよりも１つ長波長側の波長グリッド、すなわち、波長番号４に対応する波長グリッドには信号光を配置しない波長配置が決定される。
【００４８】
次に、信号光を配置しない波長番号４に対応する波長グリッドよりも１つ長波長側に位置する波長番号５について、上記波長番号１の場合と同様の手順に従って信号光の波長配置が決定される。表１の具体例では、ｎ（５）＝３，ｎ（６）＝３，ｎ（７）＝３であることから、波長番号５，６，７に対応したグリッドに信号光を配置し、波長番号８に対応したグリッドは信号光を配置しない波長配置が決定される。
【００４９】
これ以降の波長番号９〜１６０についても、上述したような手順を繰り返して各波長番号に対応したグリッドに信号光を配置するか否かを順次決めて行く。
上記のようなステップ８における一連の処理を一般化すると、図７のフローチャートに示すような手順となる。具体的に、図７のステップ２１では、波長番号ｉの初期値として１が設定される。ステップ２２では、波長番号ｉが最大の波長番号ｋ（ここでは１６０）以下であることが判定されてステップ２３に進む。なお、ｉ＞ｋの場合にはステップ８の一連の処理を終了する。ステップ２３では、β_ｉ＞αの関係を満たすか否かが判定される。β_ｉ＞αと判定された場合にはステップ２４に進む。一方、β_ｉ＜αと判定された場合にはステップ２５で波長番号ｉの値が１つ増加されてステップ２２に戻る。
【００５０】
ステップ２４では、β_ｉ＞αの関係を満たす波長番号ｉが以降の処理における最小の波長番号ｊとして設定される。また、１〜ｎ（ｊ）の範囲の値をとる変数ｍとして１が設定される。ステップ２６では、ｎ（ｊ），ｎ（ｊ＋１），…，ｎ（ｊ＋ｎ（ｊ）−ｍ）の最小値が、ｎ（ｊ）−ｍ＋１以上になるか否かが判定される。ｎ（ｊ）−ｍ＋１以上と判定された場合にはステップ２７に進み、ｎ（ｊ）−ｍ＋１よりも小さいと判定された場合には、ステップ２８で変数ｍの値が１つ増加されてステップ２６に戻る。
【００５１】
ステップ２７では、ｊ＋ｎ（ｊ）−ｍの値が最大の波長番号ｋよりも小さいか否かが判定される。最大の波長番号ｋよりも小さいと判定された場合には、ステップ２９において、波長番号ｊから波長番号ｊ＋ｎ（ｊ）−ｍに対応する波長グリッドに信号光が配置され、また、波長番号ｊ＋ｎ（ｊ）−ｍ＋１に対応する波長グリッドには信号光が配置されないで、ステップ３１に進む。一方、最大の波長番号ｋよりも小さいと判定された場合には、ステップ３０において、波長番号ｊ〜ｋに対応する波長グリッドに信号光が配置されて、ステップ８の一連の処理を終了する。
【００５２】
ステップ３１では、ｊ＋ｎ（ｊ）−ｍ＋１が最大の波長番号ｋに等しくなった場合には、ステップ８の一連の処理を終了し、ｊ＋ｎ（ｊ）−ｍ＋１が最大の波長番号ｋに達していない場合には、ステップ３２でｊ＋ｎ（ｊ）−ｍ＋２が波長番号ｉに設定された後にステップ２２に戻る。
【００５３】
上記のようなステップ２１〜ステップ３２の一連の処理が終了すると、最終的には、図１の概略図や図８の具体的な一例を示す図にあるように、１６０波の信号光を等間隔に配置可能な波長グリッドに対して、四光波混合クロストーク量を許容値α以下に抑制しながら１３９波の信号光を配置することのできる波長配置が決定されるようになる。
【００５４】
次に、上記のような信号光の波長配置により四光波混合光が低減する原理について詳しく説明する。
図９は、光伝送路として用いられるＮＺ−ＤＳＦの波長分散特性の一例である。図９に例示したように、通常、光ファイバの波長分散値は波長依存性を有する。このため、四光波混合光の発生量にも波長依存性が存在するようになるので、その波長依存性を考慮して信号光の波長配置を決定することが有効となる。すなわち、波長分散値の絶対値が小さい波長ほど四光波混合光の発生量が多くなるため、波長グリッド上に連続して配置する波長数を少なくする必要がある。逆に、波長分散値の絶対値が大きい波長ほど四光波混合光の発生量が少なくなるため、連続配置する波長数を多くすることができる。このように、四光波混合光の発生量の波長依存性に基づいて波長グリッド上に信号光を効率よく配置することで、従来の連続配置波長数を信号波長帯域において一意とする波長配置方法と比較して、四光波混合クロストーク量の抑制および伝送容量の増大を図ることが可能になる。
【００５５】
ここで、四光波混合光の発生量と信号光の波長配置の関係について、例えば図１０の局所的な波長配置図を参照しながら具体的に説明する。図１０（Ａ）に示すように信号光を全て等間隔で配置した場合、波長番号０に対応する波長に四光波混合光を発生させる波長番号の組み合わせは、次の表３に示すようになる。
【００５６】
【表３】

【００５７】
ただし、ここでは最小波長間隔を含む波長番号の組み合わせのみが示してある。上記の表３にあるように、縮退した四光波混合光について３通り、縮退しない四光波混合光について４通りの波長番号の組み合わせが考えられる。
【００５８】
一方、図１０（Ｂ）に示すように信号光を３波連続して配置し４波ごとに配置しない場合には、波長番号０に対応する波長に四光波混合光を発生させる波長番号の組み合わせは、次の表４に示すようになる。
【００５９】
【表４】

【００６０】
上記の表４にあるように３波連続配置の場合には、縮退した四光波混合光について１通りの波長番号の組み合わせが存在するのみである。
また、図１０（Ｃ）に示すように４波連続して配置し５波ごとに配置しない場合には、波長番号０に対応する波長に四光波混合光を発生させる波長番号の組み合わせは、次の表５に示すようになる。
【００６１】
【表５】

【００６２】
上記の表５にあるように４波連続配置の場合には、縮退した四光波混合光について２通り、縮退しない四光波混合光について１通りの波長番号の組み合わせが存在するのみである。
【００６３】
以上のように、連続して配置する信号光数が少ないほど四光波混合光を発生させる波長の組み合わせが少なくなり、四光波混合光の発生効率は低くなる。従って、前述の図８に示した信号光の波長配置のように、四光波混合光が発生しやすい短波長側ほど連続して配置する信号光数を少なくし、信号光波長が長くなるほど多くの信号光を連続して配置することによって、各信号光波長における四光波混合クロストーク量を一定値以下に抑制し、かつ、できるだけ多くの伝送容量を確保することが可能になる。ここで、連続配置波長数ｎが（６）式を満たすことが重要であり、ｎの値は必ずしも１ずつ増加するものではない。例えば、信号光を４波連続で配置した後に６波連続で配置することも可能である。
【００６４】
具体的に、図８の波長配置の一例では、１６０波の信号光を配置することが可能な波長グリッドに対して１３９波の信号光が配置されることになり、信号光を配置しない波長番号は、上述の表１における「信号配置」の項目に記号−で明記したように４，８，１２，１６，２０，２４，２８，３２，３６，４０，４５，５０，５５，６０，６５，７１，７７，８４，９１，１００，１１６となる。この場合の四光波混合クロストーク量の数値計算結果は、図８の下段に示したように、信号光が配置される１３９波の全ての波長について許容値α（＝−２７．７ｄＢ）以下となる。信号光の配置数を１６０波から１３９波に削減することにより、伝送容量は約１３％の減少になるが、四光波混合クロストーク量の最大値を約４ｄＢ低減させる効果が得られるようになる。この四光波混合クロストーク量の４ｄＢの低減効果は、光伝送路への入力光パワーの約２ｄＢの増加に相当するので、伝送距離を最大で約１．６倍延長することが可能になる。
【００６５】
上述したように本発明かかる信号光の波長配置方法によれば、四光波混合光の発生量の波長依存性に基づいて、波長グリッド上に配置する信号光の連続配置波長数を波長帯に応じて最適化することで、四光波混合クロストーク量をシステム上で許容される一定値以下に抑制しながら信号光の波長配置を効率的に行うことができるようになる。このような信号光の波長配置方法を用いて、例えば、上述の図１２に示したような一般的なＷＤＭ光伝送システムにおいて光送信端局装置１と光受信端局装置３の間で伝送される信号光の波長配置を決定することにより、大きな伝送容量を保持したまま伝送距離を延長することが可能になる。また、上記のＷＤＭ光伝送システムは、ＩＴＵグリッド等の標準的な波長グリッドに対応した信号光の波長配置が可能であり、基本的に信号光の偏波状態を一定に保持する必要もないので、低コストのシステムを実現することもできる。
【００６６】
なお、上述した信号光の波長配置方法では、連続配置した信号光群に隣接する１つの波長グリッドについて信号光を配置しない具体例を示したが、例えば、上述の図１３に示したように、ＯＡＤＭノードや光補償ノードにおいて、複数の波長の信号光を一括して光分岐挿入、光レベル偏差補償または分散スロープ補償するために、２つ以上の連続する波長グリッドに信号光を配置しないようにすることが必要になる信号光の波長配置についても、本発明の波長配置方法を有効に適用することが可能である。
【００６７】
具体的には、例えば図１１に示すように、ＯＡＤＭノードや光補償ノードにおいて１２波の信号光を一括して処理するために、１２波および４波の連続した波長グリッドを割り当て、その１２波の波長グリッドに信号光を配置し、４波の波長グリッドに信号光を配置しない（１２，４）波長群が適用される信号光の波長配置について、１２波の波長グリッドに対する信号光の波長配置を本発明を適用して決定することが可能である。ここでは、光分岐挿入等のために複数の信号光を一括して処理するための波長群を「上位階層波長群」と呼ぶことにすると、図１１の一例では、短波長側の上位階層波長群Ｇ１，Ｇ２に対して、信号光を３波連続して配置し、その連続波長配置に隣接する１つの波長グリッドに信号光を配置しない（３，１）波長群を用いるようにする。また、上位階層波長群Ｇ３に対しては信号光を４波連続して配置した（４，１）波長群を用いるようにし、上位階層波長群Ｇ４に対しては信号光を６波連続して配置した（６，１）波長群を用いるようにする。
【００６８】
このような信号光の波長配置を適用することにより、ＯＡＤＭノードや光補償ノードにおいて複数の波長の信号光を一括して光分岐挿入、光レベル偏差補償または分散スロープ補償する場合においても、四光波混合クロストーク量を許容値α以下に抑制しながら信号光の波長配置を効率的に行うことが可能になる。
【００６９】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００７０】
（付記１）波長の異なる複数の信号光を合波した波長多重信号光を光伝送路を介して伝送する波長多重光伝送において、予め決められた波長間隔を基本単位とする波長グリッドに対して２波以上の信号光を連続して配置するときの信号光の波長配置方法であって、
前記光伝送路上における四光波混合光の発生量の波長依存性に基づいて、前記波長グリッドに対して連続して配置する信号光の連続配置波長数を波長帯に応じて異なる値に設定し、
該設定した連続配置波長数に従って、前記波長グリッド上に信号光を連続して配置すると共に、当該連続配置した信号光群に隣接する少なくとも１つの波長グリッドには信号光を配置しないことを特徴とする信号光の波長配置方法。
【００７１】
（付記２）付記１に記載の信号光の波長配置方法であって、
前記連続配置波長数は、前記波長グリッドに対応した各波長について算出した四光波混合クロストーク量が予め設定した許容値以下となるように、波長帯に応じて異なる値に設定されることを特徴とする信号光の波長配置方法。
【００７２】
（付記３）付記２に記載の信号光の波長配置方法であって、
四光波混合クロストーク量の許容値αを設定し、
前記波長グリッドに対応した各波長の信号光の光伝送路における電力を計算し、
該光伝送路における電力の計算結果を基に、前記波長グリッドに対応した全ての波長に信号光を配置したときの各波長に対応した四光波混合クロストーク量β_ｉ（ｉは波長番号）を求めると共に、前記波長グリッド上にｎ波（ｎは２以上の整数）の信号光を連続配置したときの各波長に対応した四光波混合クロストーク量γ_ｎ＿ｉを求め、
連続配置波長数ｎに対応して、前記四光波混合クロストーク量β_ｉおよびγ_ｎ＿ｉの差Ｃ_ｎを計算し、
前記四光波混合クロストーク量β_ｉが前記許容値αを超える波長について、Ｃ_ｎ＋１＜β_ｉ−α＜Ｃ_ｎの関係を満たす連続配置波長数ｎ（ｉ）を求め、
該連続配置波長数ｎ（ｉ）に従って、前記波長グリッドに対応した各波長に信号光を配置するか否かを決定することを特徴とする信号光の波長配置方法。
【００７３】
（付記４）付記３に記載の信号光の波長配置方法であって、
前記各波長の信号光についての光伝送路における電力は、光伝送路への入力光電力および光伝送路において発生する誘導ラマン散乱に基づいて計算されることを特徴とする信号光の波長配置方法。
【００７４】
（付記５）付記１に記載の信号光の波長配置方法であって、
前記光伝送路上の光ノードにおいて複数の波長の信号光を一括して処理するための上位階層波長群が前記波長グリッドに対して複数設けられるとき、
該各上位階層波長群において信号光が配置される信号帯域のそれぞれについて、前記四光波混合光の発生量の波長依存性に基づいて決定した連続配置波長数に従って、前記信号帯域内の波長グリッド上に信号光を連続して配置すると共に、当該連続配置した信号光群に隣接する少なくとも１つの波長グリッドには信号光を配置しないことを特徴とする信号光の波長配置方法。
【００７５】
（付記６）付記５に記載の信号光の波長配置方法であって、
前記光ノードは、光分岐挿入ノードおよび光補償ノードの少なくとも一方であることを特徴とする信号光の波長配置方法。
【００７６】
（付記７）付記１に記載の信号光の波長配置方法であって、
前記波長グリッドが等波長間隔であることを特徴とする信号光の波長配置方法。
【００７７】
（付記８）付記７に記載の信号光の波長配置方法であって、
前記等波長間隔が２５ＧＨｚであることを特徴とする信号光の波長配置方法。
【００７８】
（付記９）波長の異なる複数の信号光を合波した波長多重信号光を伝送する光伝送装置であって、
予め決められた波長間隔を基本単位とする波長グリッドに対し、波長帯に応じて異なる値に設定された連続配置波長数に従って信号光を連続して配置すると共に、当該連続配置した信号光群に隣接する少なくとも１つの波長グリッドには信号光を配置しない信号光の波長配置が適用された波長多重信号光の送信および受信の少なくとも一方を行う手段を具備したことを特徴とする光伝送装置。
【００７９】
（付記１０）付記９に記載の光伝送装置を備え、光伝送路を介して前記波長多重信号光を伝送することを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる信号光の波長配置方法によれば、波長帯に応じて異なる値に設定した連続配置波長数に従って波長グリッドに対する信号光の配置を行うようにしたことで、光伝送路で発生する四光波混合光に起因した伝送特性劣化を抑制しながら信号光の波長配置を効率的に行うことができるようになる。このような信号光の波長配置方法を用いて光伝送装置や波長多重光伝送システムで伝送される信号光の波長配置を決定することにより、大容量かつ長距離の波長多重伝送を低コストで実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる信号光の波長配置方法を適用して波長グリッド上に配置された信号光の一例を示す概略図である。
【図２】本発明にかかる信号光の波長配置方法の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図３】波長グリッド上の全ての波長に信号光を配置したときの四光波混合クロストーク量β_ｉを波長λに対してプロットした一例を示す図である。
【図４】波長グリッドに対して信号光を３波連続配置したときの波長配置および四光波混合クロストーク量γ_３＿ｉの一例を示す図である。
【図５】波長グリッドに対して信号光を５波連続配置したときの波長配置および四光波混合クロストーク量γ_５＿ｉの一例を示す図である。
【図６】図２のステップ６，７における処理を一般化した具体例を示すフローチャートである。
【図７】図２のステップ８における処理を一般化した具体例を示すフローチャートである。
【図８】本発明を用いて決定した具体的な信号光の波長配置およびそれに対応した四光波混合クロストーク量の一例を示す図である。
【図９】一般的なＮＺ−ＤＳＦの波長分散特性の一例を示す図である。
【図１０】四光波混合光の発生量と信号光の波長配置との関係を説明するための図である。
【図１１】ＯＡＤＭノードや光補償ノードにおける一括処理のための上位階層波長群に対応した信号光の波長配置の一例を示す概略図である。
【図１２】一般的なＷＤＭ光伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図１３】従来の信号光の波長配置方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
ｉ波長番号
ｎ連続配置波長数
α 許容値
β_ｉ，γ_ｎ＿ｉ四光波混合クロストーク量（ＦＷＭ＿ＸＴ）
Ｃ_ｎ四光波混合クロストーク量の差（＝β_ｉｍ−γ_ｎ＿ｉｍ）
ｋ最大波長番号
Ｇ１〜Ｇ４上位階層波長群
１光送信端局装置
２光中継装置
３光受信端局装置
４光伝送路

Claims

波長の異なる複数の信号光を合波した波長多重信号光を光伝送路を介して伝送する波長多重光伝送において、予め決められた波長間隔を基本単位とする波長グリッドに対して２波以上の信号光を連続して配置するときの信号光の波長配置方法であって、
前記光伝送路上における四光波混合光の発生量の波長依存性に基づいて、前記波長グリッドに対して連続して配置する信号光の連続配置波長数を波長帯に応じて異なる値に設定し、
該設定した連続配置波長数に従って、前記波長グリッド上に信号光を連続して配置すると共に、当該連続配置した信号光群に隣接する少なくとも１つの波長グリッドには信号光を配置しないことを特徴とする信号光の波長配置方法。
請求項１に記載の信号光の波長配置方法であって、
前記連続配置波長数は、前記波長グリッドに対応した各波長について算出した四光波混合クロストーク量が予め設定した許容値以下となるように、波長帯に応じて異なる値に設定されることを特徴とする信号光の波長配置方法。
請求項１に記載の信号光の波長配置方法であって、
前記光伝送路上の光ノードにおいて複数の波長の信号光を一括して処理するための上位階層波長群が前記波長グリッドに対して複数設けられるとき、
該各上位階層波長群において信号光が配置される信号帯域のそれぞれについて、前記四光波混合光の発生量の波長依存性に基づいて決定した連続配置波長数に従って、前記信号帯域内の波長グリッド上に信号光を連続して配置すると共に、当該連続配置した信号光群に隣接する少なくとも１つの波長グリッドには信号光を配置しないことを特徴とする信号光の波長配置方法。
波長の異なる複数の信号光を合波した波長多重信号光を伝送する光伝送装置であって、
予め決められた波長間隔を基本単位とする波長グリッドに対し、波長帯に応じて異なる値に設定された連続配置波長数に従って信号光を連続して配置すると共に、当該連続配置した信号光群に隣接する少なくとも１つの波長グリッドには信号光を配置しない信号光の波長配置が適用された波長多重信号光の送信および受信の少なくとも一方を行う手段を具備したことを特徴とする光伝送装置。
請求項４に記載の光伝送装置を備え、光伝送路を介して前記波長多重信号光を伝送することを特徴とする波長多重光伝送システム。