JP2004274615A - 波長分散補償システム - Google Patents
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Abstract
【課題】異なるビットレートの光信号を取り込みながら、最適に波長分散を補償するシステムを提供する。
【解決手段】光送信端局と光中継ノード間、光中継ノード間、光中継ノードと受信端局間、光中継ノードとＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間を第一の分散補償区間とし、光送信端局とＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間、ＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間、ＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノードと受信端局間を第二の分散補償区間とし、第一の分散補償区間では、残留分散が所定の負の値になるように分散補償し、第二の分散補償区間では、残留分散が正の値にあるように分散補償する。
【選択図】 図１
【解決手段】光送信端局と光中継ノード間、光中継ノード間、光中継ノードと受信端局間、光中継ノードとＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間を第一の分散補償区間とし、光送信端局とＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間、ＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間、ＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノードと受信端局間を第二の分散補償区間とし、第一の分散補償区間では、残留分散が所定の負の値になるように分散補償し、第二の分散補償区間では、残留分散が正の値にあるように分散補償する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重伝送システムにおける波長分散補償に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰトラフィックを代表するデータトラフィックの急激な増大により、大容量かつ柔軟なネットワークを低コストで構築する伝送システムに対する要求がある。このような要求に対して、光分岐挿入機能を有する光波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムの長距離化及び大容量化は一つの答えとなる。特に、現在では、既に実用化されている、１波長当たり１０ＧｂｐｓのＷＤＭシステムに加え、１波長当たり４０ＧｂｐｓのＷＤＭシステムを導入する動きがある。しかし、１波長当たり１０ＧｂｐｓのＷＤＭ信号と１波長当たり４０ＧｂｐｓのＷＤＭ信号とでは、受信端での分散トレランスが大きく異なるため、双方を一つのシステムで伝送しようとする場合、最適な分散補償システムを構築する必要がある。
【０００３】
通常、波長分割多重されて伝送される光信号は、伝送路である光ファイバ中を伝搬する時に波長分散を被る。波長分散とは、光ファイバの屈折率が波長に依存するために、異なった波長の光の間で伝送速度に差が生じることである。光変調によって、ある帯域幅を有する光信号が、波長分散を有する光ファイバ中を伝搬するときには、パルス波形の広がりを起こし、波形歪みによる伝送品質の劣化などを引き起こし、ＷＤＭ伝送システムにおける伝送距離を制限する。特にＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：エルビウム添加光ファイバ増幅器）や近年研究開発が盛んに行われているＤＲＡ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒａｍａｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：分布Ｒａｍａｎ光増幅器）に代表される光増幅器を用いた長距離ＷＤＭ伝送システムの場合、信号光は送信端局から受信端局まで光のまま伝送されるため、伝送路での波長分散が累積してしまう。特許文献１には、前述の波形歪みを抑えるための技術として、累積波長分散を所定値内にする必要を満足するために、適当な間隔で分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ）などの波長分散補償器を伝送路中に任意の間隔で挿入する技術が開示されている。
【０００４】
また、ＷＤＭ伝送システムにおいては、伝送路の分散スロープの影響により累積波長分散が信号光波長毎に異なってくるという問題がある。そこで、伝送路の波長分散及び分散スロープの両方を補償するスロープ補償型分散補償ファイバをＷＤＭ伝送システムに用いる構成が特許文献１において提案されている。
【０００５】
図６は、伝送路の波長分散及び分散スロープの両方を補償するスロープ補償型分散補償ファイバを用いたＷＤＭ伝送システムの従来例を示す図である。
図６（ａ）には、その各光増幅中継器区間毎に伝送路ファイバと、その波長分散及び分散スロープの両方を補償するスロープ補償型分散補償ファイバを用いたＷＤＭ伝送システムのブロック図を示す。図６（ｂ）には図６（ａ）に示すＷＤＭ伝送システムに対する累積波長分散対伝送距離特性を示す。図６（ａ）のＷＤＭ伝送システムは、各波長の光送信機（図中ＯＳ）から出力された光は、光合波器１０により波長多重され、光増幅器１１で光のまま信号増幅された後に伝送路１２へ出力される。ＷＤＭ信号は伝送路光ファイバ１２の波長分散及び分散スロープの影響を受けながら伝搬するので、図６（ｂ）のａ、ｃ、ｅ、ｇ、・・・、ｚ点に示す、伝送路出力において各波長での累積分散が異なる。光増幅中継ノードにはスロープ補償型分散補償ファイバ１４（図中ＤＣＭ）を備えており、該伝送路光ファイバ１２の累積波長分散と分散スロープ共に補償する。そのため、図６（ｂ）のｂ、ｄ、ｆ、ｈ点に示すように、各光増幅中継ノード毎に各波長の累積分散は０となる。スロープ補償型分散補償ファイバ１４としては、波長分散及び分散スロープの極性が共に伝送路光ファイバと反対の特性を有する光ファイバが用いられる。しかし、光ファイバの有する非線形効果の影響により、伝送後の累積波長分散の目標値は零から僅かに正または負の累積分散値へずれる特性がある。
【０００６】
更に、本従来例において長距離伝送を考えた場合、各光増幅中継区間毎の累積波長分散が零となり、各光増幅中継器出力毎に各波長の伝送パルスの位相が再現するため、光ファイバの非線形効果の一つである相互位相変調（ＸＰＭ：Ｃｒｏｓｓ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の影響により波形歪みを発生し、ＷＤＭ信号の伝送距離を制限する。
【０００７】
すなわち、各光増幅中継ノードにおいて、伝送路において光信号に与えられた波長分散値を完全に補償して、０にすると、各波長の光信号の相互のタイミングが光送信器ＯＳから送られてきたタイミングと同じになる。従って、光信号の論理「１」に対応する光パルス部分が他の波長の光信号の論理「１」の光パルス部分と一致する可能性が高くなる。相互位相変調は、異なる波長の光の強度によって、ファイバ中の屈折率が変化し、他の波長の光信号が位相変調され、光ファイバの波長分散と相まって、波形が歪むというものである。従って、異なる波長の光信号の光パルスのタイミングが一致すると、同じタイミングで、強度の強い光パルスが併走することになってしまう。従って、相互位相変調による一方の波長の光パルスからの影響が他方の波長の光パルスへと及びやすくなってしまい、光波形の劣化が起こりやすい。これに対して、波長分散が僅かに残っていると、一方の波長の光信号の光パルスのタイミングと他方の波長の光信号の光パルスのタイミングが伝搬遅延差により、僅かにずれるので、相互位相変調の影響が一方の波長の光信号から、他方の波長の光信号に及ぶ度合いを小さくすることが出来る。ただし、以上の効果は、１波長当たりのビットレートが１０Ｇｂｐｓの信号について言えるのみであり、１波長当たりのビットレートが４０Ｇｂｐｓの信号については、受信端での分散トレランスが非常に小さいため、最終的には、残留分散の値を０にしてからでなければ、正しい信号受信は行えない。
【０００８】
上記の課題に対して、長距離伝送を考えた場合、光ファイバの波長分散と非線形効果をバランスさせるために、システム全体の平均的な波長分散値を零ではない小さな値とするような分散補償方式が特許文献２において提案されてる。
【０００９】
図７は、異なる２つの周期で累積波長分散を補償し、かつ、システム全体の平均的な波長分散値が零ではない分散補償方式の従来例を示す図である。
図７（ａ）には、その各光増幅中継器区間毎に伝送路ファイバと、その波長分散と分散スロープとを共に補償するスロープ補償型分散補償ファイバを用いたＷＤＭ伝送システムのブロック図を示す。図７（ｂ）には、図７（ａ）に示すＷＤＭ伝送システムに対する累積波長分散対伝送距離特性を示す。
【００１０】
図７（ａ）のＷＤＭ伝送システムは、各波長の光送信器（図中ＯＳ）から出力された光は、光合波器１０により波長多重され、光増幅器１１で光のまま信号増幅された後に伝送路１２へ出力される。ＷＤＭ信号は光ファイバと、スロープ補償型分散補償器と光増幅器から構成される光増幅中継器が接続された伝送路を伝搬した後に、受信端局において、光分波器１３により波長分波され、各波長の光受信器（図中ＯＲ）で受信されるシステム構成となる。
【００１１】
本システムでは、各光増幅中継器区間での伝送路光ファイバとスロープ補償型分散補償ファイバからなる第一の分散補償区間と、複数の第一の分散補償区間からなる第二の分散補償区間の異なる２つの分散補償区間を持つ。また、第一の分散補償区間に対する波長分散補償目標（これを第一の分散補償目標とする）と第二の分散補償区間に対する波長分散補償目標（これを第二の分散補償目標とする）をそれぞれ設定し、かつ、第一の分散補償目標よりも、第二の分散補償目標を小さな値とする。
【００１２】
図７（ｂ）に示す、区間０−ｂ、ｂ−ｄ、ｄ−ｆ、・・・で示した光増幅中継器間が第一の分散補償区間であり、この分散補償区間においては、各分散補償区間の出口での残留分散値が傾きＤｌｏｃａｌに伝送距離Ｌを乗じた残留分散値Ｄｌｏｃａｌ×Ｌとなるように分散補償を行う。また、区間０−ｌで示した範囲が第二の分散補償区間であり、この分散補償区間においては、当該分散補償区間の出口において残留分散値が傾きＤａｖｅｒａｇｅに伝送距離Ｌを乗じた残留分散値Ｄａｖｅｒａｇｅ×Ｌとなるように分散補償を行う。また、１０００ｋｍを超えるような長距離伝送の場合には、前述の通り、光ファイバの非線形効果が少なからず光信号に影響を与えるので、光信号に対する波長分散の影響と非線形効果の影響をバランスさせるためにも、システム全体の平均波長分散値Ｄａｖｅｒａｇｅを零でない小さい値とすることが、光伝送特性上有利であることが分かってる。そこで、Ｄｌｏｃａｌ及びＤａｖｅｒａｇｅは正の値を取る。
【００１３】
このような構成とすることで、光増幅中継器間での波長分散値を大きくしつつ、伝送システム全体としての波長分散値を小さくすることが出来る。従って、光増幅器出力で各波長間のパルス位相がそろわないために（前述したとおり、残留分散の存在により、光パルスの伝搬するタイミングが異なる波長間でずれるために）、光ファイバの非線形効果であるＸＰＭの影響による伝送特性劣化を抑圧でき、伝送特性の改善につながる。
【００１４】
更に、各光増幅中継器区間においては、発生した波長分散補償誤差を第二の波長分散区間において補償することが可能となり、分散管理が容易になる。
【００１５】
【特許文献１】
特開平６−１１６２０号公報。
【特許文献２】
特開２０００−２６１３７７号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来例では、伝送用光ファイバとして１．３μｍ帯に零分散波長を有する単一モード光ファイバ（ＳＭＦ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）を用いている。ＳＭＦは光信号伝送波長帯域である波長１．５５０μｍ近傍において波長分散値が＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、光増幅中継器区間の伝送路長が１００ｋｍとなる場合、１中継器区間でのＳＭＦの累積波長分散は＋１７００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍになる。第一の分散補償区間において、このほとんどが補償されるが、図７（ｂ）に示すＤｌｏｃａｌ×Ｌ分の波長分散が累積する。例えば、Ｌ＝５００ｋｍ、Ｄｌｏｃａｌ＝＋１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった場合、Ｄｌｏｃａｌ×Ｌ＝＋５００ｐｓ／ｎｍとなり、この５００ｋｍに続くＳＭＦ１００ｋｍ伝送後の残留分散は＋２２００ｐｓ／ｎｍになる。このような大きな波長分散と光ファイバの非線形効果の一つである自己位相変調（ＳＰＭ：Ｓｅｌｆ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）によって伝送波形が大きく歪み、伝送距離が制限される。すなわち、自己位相変調によって光信号のスペクトルが広がるが、ここに、波長分散の影響があると、光信号は、スペクトルの広い範囲に渡って波長分散の影響を受けることになる。従って、伝送路において光信号に与えられる波長分散の影響は小さく抑えることが望まれる。
【００１７】
この問題は、光伝送システムのコストを低くするために、光増幅中継器間隔を８０ｋｍ以上に広く取り、且つ、北米大陸の東海岸と西海岸を結ぶようなシステムにおいてより顕著である。
【００１８】
本発明の課題は、異なるビットレートの光信号を取り込みながら、最適に波長分散を補償するシステムを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の波長分散補償システムは、光信号を波長多重して伝送路に出力する光送信端局と、該伝送路中に配置された複数の第１光中継ノードと、該伝送路中に配置された該複数の第１の中継ノード間に配置された少なくとも１つの第２の光中継ノードと、該第１光中継ノードは該光送信端局または隣接する該第１光中継ノードまたは隣接する該第２光中継ノードとの間で発生する分散の値よりも大きな分散補償を行い、該第２光中継ノードは該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間で発生する伝送路の分散の値から該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間の該第１中継器で補償した分散値を引いた値に対して、残留分散が発生するように分散補償を行うことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、距離の短い第１光中継ノード間などにおいて、残留分散を余分に分散補償し、距離の長い、複数の第１光中継ノードを含む、光送信端局と第２光中継ノードあるいは、第２光中継ノード間において、残留分散が伝送距離に見合った値となるように、少な目に残留分散を残して分散補償するので、伝送路において波長分割多重光信号が受ける波長分散の最大値を小さくし、かつ、第２中継ノードなどにおいて、少な目に残留分散を残して分散補償することによって、光パルスの位相がそろうことを避けている。
【００２１】
以上により、波長分散と非線形効果との協同による波形劣化を抑え、長距離伝送を可能としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態では、伝送距離に対する第一の分散補償区間の分散補償目標を負の累積波長分散とする分散補償手段を有し、かつ、伝送距離に対する第二の分散補償区間の分散補償目標を正の累積波長分散とする分散補償手段を有する波長分散補償手段を提供する。これにより、ＷＤＭ伝送システムにおける累積波長分散の増大を抑えることにより、長距離にわたり良好な伝送特性を実現する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態による波長分散補償システムによる、累積波長分散対伝送距離特性を示す図である。
正の波長分散を有する光伝送路と、該光伝送路の波長分散及び分散スロープを共に補償するスロープ補償型分散補償器から構成される第一の分散補償区間においては、伝送距離に対して累積波長分散が負となるように分散補償目標を設定する。図中では、傾きＤｌｏｃａｌに伝送距離Ｌを乗じたＤｌｏｃａｌ×Ｌとなる。ここで、Ｄｌｏｃａｌ＜０である。そして、複数の第一の分散補償区間を含む、第二の分散補償区間においては、伝送距離に対して累積波長分散が正となるように分散補償目標を設定する。図中では傾きＤａｖｅｒａｇｅに伝送距離Ｌを乗じたＤａｖｅｒａｇｅ×Ｌとなる。ここでＤａｖｅｒａｇｅ＞０である。このような波長分散補償手段により、伝送システム全体にわたり累積する最大の波長分散の値を低い値に設定することが可能となる。伝送路の波長分散を波長１．５５μｍにおいてＤＬ＝＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、１区間当たりの伝送路長を１００ｋｍ、第二の分散補償区間を６００ｋｍ毎とした場合を例として、図２に示すように、従来例（図２（ａ））と本発明の実施形態（図２（ｂ））による波長分散補償手段による累積分散値を比較する。
【００２４】
従来例において第一の分散補償区間における第一の分散補償目標値をＤｌｏｃａｌ＝１．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとし、本発明の実施形態においては逆の極性となるＤｌｏｃａｌ＝−１．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとする。また、第二の分散補償目標値は双方共にＤａｖｅｒａｇｅ＝０．２８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとする。伝送システムの全長を３０００ｋｍとした場合の従来例による累積波長分散を図２（ａ）に、本発明の実施形態による累積波長分散を図２（ｂ）にそれぞれ示す。これらの結果より、従来例の場合には、累積波長分散の最大値は＋３２３０ｐｓ／ｎｍとなるのに対して、本発明の実施形態による場合には＋２３８０ｐｓ／ｎｍと累積する波長分散が減少している。これにより、ＳＰＭと波長分散の相互作用を抑え、送信波形歪みを抑圧できる。また、双方で用いる分散補償器のトータルの分散補償量は共に−５０１５０ｐｓ／ｎｍとなるため、ファイバ型の波長分散補償器を用いた場合であっても、分散補償器で発生する非線形効果はほぼ同等であり、また、分散補償ファイバの長さも同じなのでコストも同等となる。
【００２５】
図３は、本発明による波長分散補償方式を用いたＷＤＭ伝送システムの一例を示す図である。
図３に示すＷＤＭ伝送システムでは、各波長の光送信器（図中ＯＳ）から出力された光は、光合波器１０により波長多重され、光増幅器１１で光のまま信号増幅された後に伝送路１２へ入力される。ＷＤＭ信号は光ファイバと、スロープ補償型分散補償器と光増幅器から構成される光増幅中継器（光増幅中継ノード）２０、及び、伝送するに従って累積する伝送システムの利得偏差や波長分散補償スロープ補償誤差などを補償するためのノード（以下、このようなノードを補償ノードと呼ぶ：ＣＮ：Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｎｏｄｅ）２１、ＷＤＭ信号から任意の波長の光信号を分岐／挿入する光分岐／挿入ノード（ＯＡＤＭ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）２１、任意波長毎に光の方路を切り替えるハブノード（ＨＵＢ）２１から構成される伝送路を伝搬した後に、受信端局において受信される。受信端局では光分波器により波長分波され、各波長の光受信器（ＯＲ（不図示））で受信されるシステム構成となる。本システムでは、光送信端局と該端局装置に隣接する光増幅中継ノード間、隣接する光増幅中継ノード間、光増幅中継ノードと隣接するＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間、及び、光増幅中継ノードと該中継ノードに隣接する光受信端局装置間を第一の分散補償区間とする。また、光送信端局とＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間、隣接する２組のＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間、ＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノードと光受信端局間を第二の分散補償区間とする。このような分散補償方法を用いることで、ＯＡＤＭ／ＨＵＢノードにおいて光分岐／挿入を行う場合でも、第二の分散補償目標が伝送路の波長分散と非線形効果をうまくバランスさせるような累積波長分散となるように設定されているので、ＯＡＤＭ／ＨＵＢノードにおいて個別波長毎の波長分散補償器を必要としない構成となり、ノード構成を簡易にし、かつ、伝送システム全体を低コスト化できる。
【００２６】
図３の下の伝送距離対累積波長分散の図では、第一の分散補償区間においては、伝送路光ファイバ１２を伝送後の光信号の波長分散の補償量は、Ｄｌｏｃａｌ×（伝送距離）となる。この場合、累積波長分散が０とはならないので、波長λ１〜λＮが受ける累積波長分散は波長毎に異なるものとなる。しかし、光送信端局２２からＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード２１までＷＤＭ信号を伝送後は、残留分散がＤａｖｅｒａｇｅ×（伝送距離）となるように分散補償を行う。従って、ＯＡＤＭノードあるいはＨＵＢノード２１において、ＷＤＭ信号から特定の波長の光信号をドロップする場合には、光送信端局２２からＯＡＤＭノードあるいはＨＵＢノード２１までの伝送で、最適な累積残留分散に補償されているので、ドロップされた光信号は、ドロップされた後の伝送においても、図３の下に示す図と同様な方法で連続的に分散補償を継続可能である。従って、ドロップ後、分散補償量を調整するための余分な分散補償器を設ける必要がない。
【００２７】
図４は、本発明の実施形態によるＷＤＭ伝送ネットワークの一例を示す図である。
同図のネットワークシステムは、本発明の実施形態の分散補償方法がどのように適用されるかを説明するための一構成例である。送信端局２２−１から送信されたＷＤＭ信号は、送信端局２２−１と光増幅中継器２０の間に挟まれる、光ファイバ１２からなる伝送区間、光増幅中継器２０間の伝送区間、光増幅中継器２０とＨＵＢノード２１間の伝送区間の４スパンからなる。これらの区間は、本発明の実施形態に従えば第一の分散補償区間となる。従って、伝送区間での分散補償は、残留分散が負の所定の値Ｄｌｏｃａｌに送信端局２２−１からの伝送距離をかけた値に設定される。ただし、光増幅中継器２０とＨＵＢノード２１の間における分散補償量は、残留分散が送信端局２２−１からＨＵＢノード２１までの伝送距離と正の所定値Ｄａｖｅｒａｇｅの積となるように設定される。これは、送信端局２２−１〜ＨＵＢノード２１の間が第二の分散補償区間となるからである。
【００２８】
同様に、送信端局２２−２及び送信端局２２−３から出力されるＷＤＭ信号も、各スパンでは、本発明の実施形態に従い、第一の分散補償区間として、残留分散が、スパンの距離×負の所定値Ｄｌｏｃａｌとなるように分散補償を行うが、ＨＵＢノード２１と送信端局２２−２間、ＨＵＢノード２１と送信端局２２−３間は、本発明の実施形態に従い、第二の分散補償区間となるので、ＨＵＢノード２１では、残留分散が送信端局２２−２、２２−３それぞれからＨＵＢノード２１までの伝送距離×正の所定値Ｄａｖｅｒａｇｅとなるように、分散補償が行われる。
【００２９】
ＨＵＢノード２１から受信端局２３までの分散補償も同様であって、各スパンは、第一の分散補償区間と設定されるので、各スパンで残留分散がスパンの距離×負の所定値Ｄｌｏｃａｌとなるように分散補償が行われるが、ＨＵＢノード２１と受信端局２３の間の区間、及びＨＵＢノード２１とＯＡＤＭノード２４との間の区間は、本発明の第二の分散補償区間とされるので、受信端局２３、あるいは、ＯＡＤＭノード２４において、ＨＵＢノード２１における残留分散＋ＨＵＢノード２１と受信端局２３あるいはＯＡＤＭノード２４間の距離×正の所定値Ｄａｖｅｒａｇｅが残留分散となるように分散補償が行われる。
【００３０】
図５は、本発明による波長分散補償方式を用いたＷＤＭ伝送システムにおける光信号の伝送形態の一例を示す図である。
図５に示すシステムでは、１波長当たりの信号伝送速度が、１０Ｇｂｐｓ（例えばＳＯＮＥＴのＯＣ−１９２やＳＤＨのＳＴＭ−６４）の光信号と１波長当たりの信号伝送速度が４０Ｇｂｐｓ（例えばＳＯＮＥＴのＯＣ−７６８）の光信号を一つの伝送システムで混載して光信号を伝送するＷＤＭ伝送システムである。光ファイバの波長分散の影響は１波長当たりの信号伝送速度が高くなればなるほど大きくなり、受信端における累積波長分散を零に近い小さい値にする必要がある。図３に示すような本発明の実施形態による波長分散補償システムを用いたＷＤＭ伝送システムでは、第一の波長分散補償区間における累積波長分散は大きな値となるが、第二の波長分散補償区間においては累積波長分散が小さな値となる。従って、隣接する光送信端局とＯＡＤＭノード間、隣接するＯＡＤＭノード間、ＯＡＤＭノードと光受信端局間で構成する第二の波長分散補償区間において１波長当たりの伝送速度が４０Ｇｂｐｓである光信号を伝送することが可能である。１波長当たりの４０Ｇｂｐｓの伝送速度を有する光信号に対して、各光増幅中継器区間において累積波長分散が負の波長分散値となるように設定することにより伝送品質を高くすることができることが既に知られている。本発明の実施形態による波長分散補償システムは、第一の波長分散補償区間においては累積波長分散が負となるようにするため、４０Ｇｂｐｓの光信号を伝送に適していると言える。図５では、パスＡ〜Ｆにおいて１波長当たり１０ＧｂｐｓのＷＤＭ信号を伝送し、パスＧ〜Ｈにおいてにおいて１波長当たり４０ＧｂｐｓのＷＤＭ信号を伝送する例を示している。
【００３１】
（付記１）光信号を波長多重して伝送路に出力する光送信端局と、
該伝送路中に配置された複数の第１光中継ノードと、
該伝送路中に配置された該複数の第１の中継ノード間に配置された少なくとも１つの第２の光中継ノードと、
該第１光中継ノードは該光送信端局または隣接する該第１光中継ノードまたは隣接する該第２光中継ノードとの間で発生する分散の値よりも大きな分散補償を行い、
該第２光中継ノードは該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間で発生する伝送路の分散の値から該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間の該第１中継器で補償した分散値を引いた値に対して、残留分散が発生するように分散補償を行うことを特徴とする波長分散補償システム。
【００３２】
（付記２）前記第２光中継ノードは、光信号の分岐・挿入を行うノードであることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償システム。
（付記３）前記第２光中継ノードは、波長分割多重光信号がシステムを伝搬するに従い累積する利得偏差や波長分散スロープの補償誤差を補償する補償ノードであることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償システム。
【００３３】
（付記４）前記第２中継ノードは、任意は長毎に光信号の方路を切り替えるノードであることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償システム。
（付記５）前記システムは、１波長毎のビットレートが１０Ｇｂｐｓの光信号と、１波長毎のビットレートが４０Ｇｂｐｓの光信号の両方を伝送することを特徴とする付記１に記載の波長分散補償システム。
【００３４】
（付記６）１波長毎のビットレートが４０Ｇｂｐｓの前記光信号は、光送信端局と特定ノード間、特定ノード間、あるいは、特定ノードと光受信端局間の伝送にのみ使用されることを特徴とする付記５に記載の波長分散補償システム。
【００３５】
（付記７）光信号を波長多重して伝送路に出力する光送信端局と、
該伝送路中に配置された複数の第１光中継ノードと、
該伝送路中に配置された該複数の第１の中継ノード間に配置された少なくとも１つの第２の光中継ノードとを備え、
該第１光中継ノードは該光送信端局または隣接する該第１光中継ノードまたは隣接する該第２光中継ノードとの間で発生する分散の値よりも大きな分散補償を行うステップと、
該第２光中継ノードは該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間で発生する伝送路の分散の値から該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間の該第１中継器で補償した分散値を引いた値に対して、残留分散が発生するように分散補償を行うステップと、
からなることを特徴とする波長分散補償方法。
【００３６】
（付記８）前記第２光中継ノードは、光信号の分岐・挿入を行うノードであることを特徴とする付記７に記載の波長分散補償方法。
（付記９）前記第２光中継ノードは、波長分割多重光信号がシステムを伝搬するに従い累積する利得偏差や波長分散スロープの補償誤差を補償する補償ノードであることを特徴とする付記７に記載の波長分散補償方法。
【００３７】
（付記１０）前記第２光中継ノードは、任意は長毎に光信号の方路を切り替えるノードであることを特徴とする付記７に記載の波長分散補償方法。
（付記１１）前記システムは、１波長毎のビットレートが１０Ｇｂｐｓの光信号と、１波長毎のビットレートが４０Ｇｂｐｓの光信号の両方を伝送することを特徴とする付記７に記載の波長分散補償方法。
【００３８】
（付記１２）１波長毎のビットレートが４０Ｇｂｐｓの前記光信号は、光送信端局と特定ノード間、特定ノード間、あるいは、特定ノードと光受信端局間の伝送にのみ使用されることを特徴とする付記１１に記載の波長分散補償方法。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明より、本発明によれば長距離光伝送システムにおいて良好な伝送特性を実現できる。更に、光分岐挿入を行う機能を有する。ＯＡＤＭやＨＵＢノードを含むＷＤＭ伝送システムや１波長当たりの信号速度が１０Ｇｂｐｓと４０Ｇｂｐｓの光信号を混在したＷＤＭ伝送システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による波長分散補償システムによる、累積波長分散対伝送距離特性を示す図である。
【図２】伝送システムの全長を３０００ｋｍとした場合の従来例による累積波長分散及び、本発明の実施形態による累積波長分散をそれぞれ示す図である。
【図３】本発明による波長分散補償方式を用いたＷＤＭ伝送システムの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態によるＷＤＭ伝送ネットワークの一例を示す図である。
【図５】本発明による波長分散補償方式を用いたＷＤＭ伝送システムにおける光信号の伝送形態の一例を示す図である。
【図６】伝送路の波長分散及び分散スロープの両方を補償するスロープ補償型分散補償ファイバを用いたＷＤＭ伝送システムの従来例を示す図である。
【図７】異なる２つの周期で累積波長分散を補償し、かつ、システム全体の波長分散値が零ではない分散補償方式の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光合波器
１１ 光増幅器
１２ 伝送路光ファイバ
１４ 分散補償ファイバ（波長分散補償部）
２０ 光増幅中継ノード
２１ ＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード
２２、２２−１〜２２−３ 光送信端局
２３ 受信端局
２４ ＯＡＤＭノード
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重伝送システムにおける波長分散補償に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰトラフィックを代表するデータトラフィックの急激な増大により、大容量かつ柔軟なネットワークを低コストで構築する伝送システムに対する要求がある。このような要求に対して、光分岐挿入機能を有する光波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムの長距離化及び大容量化は一つの答えとなる。特に、現在では、既に実用化されている、１波長当たり１０ＧｂｐｓのＷＤＭシステムに加え、１波長当たり４０ＧｂｐｓのＷＤＭシステムを導入する動きがある。しかし、１波長当たり１０ＧｂｐｓのＷＤＭ信号と１波長当たり４０ＧｂｐｓのＷＤＭ信号とでは、受信端での分散トレランスが大きく異なるため、双方を一つのシステムで伝送しようとする場合、最適な分散補償システムを構築する必要がある。
【０００３】
通常、波長分割多重されて伝送される光信号は、伝送路である光ファイバ中を伝搬する時に波長分散を被る。波長分散とは、光ファイバの屈折率が波長に依存するために、異なった波長の光の間で伝送速度に差が生じることである。光変調によって、ある帯域幅を有する光信号が、波長分散を有する光ファイバ中を伝搬するときには、パルス波形の広がりを起こし、波形歪みによる伝送品質の劣化などを引き起こし、ＷＤＭ伝送システムにおける伝送距離を制限する。特にＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：エルビウム添加光ファイバ増幅器）や近年研究開発が盛んに行われているＤＲＡ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒａｍａｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：分布Ｒａｍａｎ光増幅器）に代表される光増幅器を用いた長距離ＷＤＭ伝送システムの場合、信号光は送信端局から受信端局まで光のまま伝送されるため、伝送路での波長分散が累積してしまう。特許文献１には、前述の波形歪みを抑えるための技術として、累積波長分散を所定値内にする必要を満足するために、適当な間隔で分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ）などの波長分散補償器を伝送路中に任意の間隔で挿入する技術が開示されている。
【０００４】
また、ＷＤＭ伝送システムにおいては、伝送路の分散スロープの影響により累積波長分散が信号光波長毎に異なってくるという問題がある。そこで、伝送路の波長分散及び分散スロープの両方を補償するスロープ補償型分散補償ファイバをＷＤＭ伝送システムに用いる構成が特許文献１において提案されている。
【０００５】
図６は、伝送路の波長分散及び分散スロープの両方を補償するスロープ補償型分散補償ファイバを用いたＷＤＭ伝送システムの従来例を示す図である。
図６（ａ）には、その各光増幅中継器区間毎に伝送路ファイバと、その波長分散及び分散スロープの両方を補償するスロープ補償型分散補償ファイバを用いたＷＤＭ伝送システムのブロック図を示す。図６（ｂ）には図６（ａ）に示すＷＤＭ伝送システムに対する累積波長分散対伝送距離特性を示す。図６（ａ）のＷＤＭ伝送システムは、各波長の光送信機（図中ＯＳ）から出力された光は、光合波器１０により波長多重され、光増幅器１１で光のまま信号増幅された後に伝送路１２へ出力される。ＷＤＭ信号は伝送路光ファイバ１２の波長分散及び分散スロープの影響を受けながら伝搬するので、図６（ｂ）のａ、ｃ、ｅ、ｇ、・・・、ｚ点に示す、伝送路出力において各波長での累積分散が異なる。光増幅中継ノードにはスロープ補償型分散補償ファイバ１４（図中ＤＣＭ）を備えており、該伝送路光ファイバ１２の累積波長分散と分散スロープ共に補償する。そのため、図６（ｂ）のｂ、ｄ、ｆ、ｈ点に示すように、各光増幅中継ノード毎に各波長の累積分散は０となる。スロープ補償型分散補償ファイバ１４としては、波長分散及び分散スロープの極性が共に伝送路光ファイバと反対の特性を有する光ファイバが用いられる。しかし、光ファイバの有する非線形効果の影響により、伝送後の累積波長分散の目標値は零から僅かに正または負の累積分散値へずれる特性がある。
【０００６】
更に、本従来例において長距離伝送を考えた場合、各光増幅中継区間毎の累積波長分散が零となり、各光増幅中継器出力毎に各波長の伝送パルスの位相が再現するため、光ファイバの非線形効果の一つである相互位相変調（ＸＰＭ：Ｃｒｏｓｓ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の影響により波形歪みを発生し、ＷＤＭ信号の伝送距離を制限する。
【０００７】
すなわち、各光増幅中継ノードにおいて、伝送路において光信号に与えられた波長分散値を完全に補償して、０にすると、各波長の光信号の相互のタイミングが光送信器ＯＳから送られてきたタイミングと同じになる。従って、光信号の論理「１」に対応する光パルス部分が他の波長の光信号の論理「１」の光パルス部分と一致する可能性が高くなる。相互位相変調は、異なる波長の光の強度によって、ファイバ中の屈折率が変化し、他の波長の光信号が位相変調され、光ファイバの波長分散と相まって、波形が歪むというものである。従って、異なる波長の光信号の光パルスのタイミングが一致すると、同じタイミングで、強度の強い光パルスが併走することになってしまう。従って、相互位相変調による一方の波長の光パルスからの影響が他方の波長の光パルスへと及びやすくなってしまい、光波形の劣化が起こりやすい。これに対して、波長分散が僅かに残っていると、一方の波長の光信号の光パルスのタイミングと他方の波長の光信号の光パルスのタイミングが伝搬遅延差により、僅かにずれるので、相互位相変調の影響が一方の波長の光信号から、他方の波長の光信号に及ぶ度合いを小さくすることが出来る。ただし、以上の効果は、１波長当たりのビットレートが１０Ｇｂｐｓの信号について言えるのみであり、１波長当たりのビットレートが４０Ｇｂｐｓの信号については、受信端での分散トレランスが非常に小さいため、最終的には、残留分散の値を０にしてからでなければ、正しい信号受信は行えない。
【０００８】
上記の課題に対して、長距離伝送を考えた場合、光ファイバの波長分散と非線形効果をバランスさせるために、システム全体の平均的な波長分散値を零ではない小さな値とするような分散補償方式が特許文献２において提案されてる。
【０００９】
図７は、異なる２つの周期で累積波長分散を補償し、かつ、システム全体の平均的な波長分散値が零ではない分散補償方式の従来例を示す図である。
図７（ａ）には、その各光増幅中継器区間毎に伝送路ファイバと、その波長分散と分散スロープとを共に補償するスロープ補償型分散補償ファイバを用いたＷＤＭ伝送システムのブロック図を示す。図７（ｂ）には、図７（ａ）に示すＷＤＭ伝送システムに対する累積波長分散対伝送距離特性を示す。
【００１０】
図７（ａ）のＷＤＭ伝送システムは、各波長の光送信器（図中ＯＳ）から出力された光は、光合波器１０により波長多重され、光増幅器１１で光のまま信号増幅された後に伝送路１２へ出力される。ＷＤＭ信号は光ファイバと、スロープ補償型分散補償器と光増幅器から構成される光増幅中継器が接続された伝送路を伝搬した後に、受信端局において、光分波器１３により波長分波され、各波長の光受信器（図中ＯＲ）で受信されるシステム構成となる。
【００１１】
本システムでは、各光増幅中継器区間での伝送路光ファイバとスロープ補償型分散補償ファイバからなる第一の分散補償区間と、複数の第一の分散補償区間からなる第二の分散補償区間の異なる２つの分散補償区間を持つ。また、第一の分散補償区間に対する波長分散補償目標（これを第一の分散補償目標とする）と第二の分散補償区間に対する波長分散補償目標（これを第二の分散補償目標とする）をそれぞれ設定し、かつ、第一の分散補償目標よりも、第二の分散補償目標を小さな値とする。
【００１２】
図７（ｂ）に示す、区間０−ｂ、ｂ−ｄ、ｄ−ｆ、・・・で示した光増幅中継器間が第一の分散補償区間であり、この分散補償区間においては、各分散補償区間の出口での残留分散値が傾きＤｌｏｃａｌに伝送距離Ｌを乗じた残留分散値Ｄｌｏｃａｌ×Ｌとなるように分散補償を行う。また、区間０−ｌで示した範囲が第二の分散補償区間であり、この分散補償区間においては、当該分散補償区間の出口において残留分散値が傾きＤａｖｅｒａｇｅに伝送距離Ｌを乗じた残留分散値Ｄａｖｅｒａｇｅ×Ｌとなるように分散補償を行う。また、１０００ｋｍを超えるような長距離伝送の場合には、前述の通り、光ファイバの非線形効果が少なからず光信号に影響を与えるので、光信号に対する波長分散の影響と非線形効果の影響をバランスさせるためにも、システム全体の平均波長分散値Ｄａｖｅｒａｇｅを零でない小さい値とすることが、光伝送特性上有利であることが分かってる。そこで、Ｄｌｏｃａｌ及びＤａｖｅｒａｇｅは正の値を取る。
【００１３】
このような構成とすることで、光増幅中継器間での波長分散値を大きくしつつ、伝送システム全体としての波長分散値を小さくすることが出来る。従って、光増幅器出力で各波長間のパルス位相がそろわないために（前述したとおり、残留分散の存在により、光パルスの伝搬するタイミングが異なる波長間でずれるために）、光ファイバの非線形効果であるＸＰＭの影響による伝送特性劣化を抑圧でき、伝送特性の改善につながる。
【００１４】
更に、各光増幅中継器区間においては、発生した波長分散補償誤差を第二の波長分散区間において補償することが可能となり、分散管理が容易になる。
【００１５】
【特許文献１】
特開平６−１１６２０号公報。
【特許文献２】
特開２０００−２６１３７７号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来例では、伝送用光ファイバとして１．３μｍ帯に零分散波長を有する単一モード光ファイバ（ＳＭＦ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）を用いている。ＳＭＦは光信号伝送波長帯域である波長１．５５０μｍ近傍において波長分散値が＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、光増幅中継器区間の伝送路長が１００ｋｍとなる場合、１中継器区間でのＳＭＦの累積波長分散は＋１７００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍになる。第一の分散補償区間において、このほとんどが補償されるが、図７（ｂ）に示すＤｌｏｃａｌ×Ｌ分の波長分散が累積する。例えば、Ｌ＝５００ｋｍ、Ｄｌｏｃａｌ＝＋１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった場合、Ｄｌｏｃａｌ×Ｌ＝＋５００ｐｓ／ｎｍとなり、この５００ｋｍに続くＳＭＦ１００ｋｍ伝送後の残留分散は＋２２００ｐｓ／ｎｍになる。このような大きな波長分散と光ファイバの非線形効果の一つである自己位相変調（ＳＰＭ：Ｓｅｌｆ Ｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）によって伝送波形が大きく歪み、伝送距離が制限される。すなわち、自己位相変調によって光信号のスペクトルが広がるが、ここに、波長分散の影響があると、光信号は、スペクトルの広い範囲に渡って波長分散の影響を受けることになる。従って、伝送路において光信号に与えられる波長分散の影響は小さく抑えることが望まれる。
【００１７】
この問題は、光伝送システムのコストを低くするために、光増幅中継器間隔を８０ｋｍ以上に広く取り、且つ、北米大陸の東海岸と西海岸を結ぶようなシステムにおいてより顕著である。
【００１８】
本発明の課題は、異なるビットレートの光信号を取り込みながら、最適に波長分散を補償するシステムを提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の波長分散補償システムは、光信号を波長多重して伝送路に出力する光送信端局と、該伝送路中に配置された複数の第１光中継ノードと、該伝送路中に配置された該複数の第１の中継ノード間に配置された少なくとも１つの第２の光中継ノードと、該第１光中継ノードは該光送信端局または隣接する該第１光中継ノードまたは隣接する該第２光中継ノードとの間で発生する分散の値よりも大きな分散補償を行い、該第２光中継ノードは該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間で発生する伝送路の分散の値から該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間の該第１中継器で補償した分散値を引いた値に対して、残留分散が発生するように分散補償を行うことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、距離の短い第１光中継ノード間などにおいて、残留分散を余分に分散補償し、距離の長い、複数の第１光中継ノードを含む、光送信端局と第２光中継ノードあるいは、第２光中継ノード間において、残留分散が伝送距離に見合った値となるように、少な目に残留分散を残して分散補償するので、伝送路において波長分割多重光信号が受ける波長分散の最大値を小さくし、かつ、第２中継ノードなどにおいて、少な目に残留分散を残して分散補償することによって、光パルスの位相がそろうことを避けている。
【００２１】
以上により、波長分散と非線形効果との協同による波形劣化を抑え、長距離伝送を可能としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態では、伝送距離に対する第一の分散補償区間の分散補償目標を負の累積波長分散とする分散補償手段を有し、かつ、伝送距離に対する第二の分散補償区間の分散補償目標を正の累積波長分散とする分散補償手段を有する波長分散補償手段を提供する。これにより、ＷＤＭ伝送システムにおける累積波長分散の増大を抑えることにより、長距離にわたり良好な伝送特性を実現する。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態による波長分散補償システムによる、累積波長分散対伝送距離特性を示す図である。
正の波長分散を有する光伝送路と、該光伝送路の波長分散及び分散スロープを共に補償するスロープ補償型分散補償器から構成される第一の分散補償区間においては、伝送距離に対して累積波長分散が負となるように分散補償目標を設定する。図中では、傾きＤｌｏｃａｌに伝送距離Ｌを乗じたＤｌｏｃａｌ×Ｌとなる。ここで、Ｄｌｏｃａｌ＜０である。そして、複数の第一の分散補償区間を含む、第二の分散補償区間においては、伝送距離に対して累積波長分散が正となるように分散補償目標を設定する。図中では傾きＤａｖｅｒａｇｅに伝送距離Ｌを乗じたＤａｖｅｒａｇｅ×Ｌとなる。ここでＤａｖｅｒａｇｅ＞０である。このような波長分散補償手段により、伝送システム全体にわたり累積する最大の波長分散の値を低い値に設定することが可能となる。伝送路の波長分散を波長１．５５μｍにおいてＤＬ＝＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、１区間当たりの伝送路長を１００ｋｍ、第二の分散補償区間を６００ｋｍ毎とした場合を例として、図２に示すように、従来例（図２（ａ））と本発明の実施形態（図２（ｂ））による波長分散補償手段による累積分散値を比較する。
【００２４】
従来例において第一の分散補償区間における第一の分散補償目標値をＤｌｏｃａｌ＝１．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとし、本発明の実施形態においては逆の極性となるＤｌｏｃａｌ＝−１．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとする。また、第二の分散補償目標値は双方共にＤａｖｅｒａｇｅ＝０．２８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとする。伝送システムの全長を３０００ｋｍとした場合の従来例による累積波長分散を図２（ａ）に、本発明の実施形態による累積波長分散を図２（ｂ）にそれぞれ示す。これらの結果より、従来例の場合には、累積波長分散の最大値は＋３２３０ｐｓ／ｎｍとなるのに対して、本発明の実施形態による場合には＋２３８０ｐｓ／ｎｍと累積する波長分散が減少している。これにより、ＳＰＭと波長分散の相互作用を抑え、送信波形歪みを抑圧できる。また、双方で用いる分散補償器のトータルの分散補償量は共に−５０１５０ｐｓ／ｎｍとなるため、ファイバ型の波長分散補償器を用いた場合であっても、分散補償器で発生する非線形効果はほぼ同等であり、また、分散補償ファイバの長さも同じなのでコストも同等となる。
【００２５】
図３は、本発明による波長分散補償方式を用いたＷＤＭ伝送システムの一例を示す図である。
図３に示すＷＤＭ伝送システムでは、各波長の光送信器（図中ＯＳ）から出力された光は、光合波器１０により波長多重され、光増幅器１１で光のまま信号増幅された後に伝送路１２へ入力される。ＷＤＭ信号は光ファイバと、スロープ補償型分散補償器と光増幅器から構成される光増幅中継器（光増幅中継ノード）２０、及び、伝送するに従って累積する伝送システムの利得偏差や波長分散補償スロープ補償誤差などを補償するためのノード（以下、このようなノードを補償ノードと呼ぶ：ＣＮ：Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｎｏｄｅ）２１、ＷＤＭ信号から任意の波長の光信号を分岐／挿入する光分岐／挿入ノード（ＯＡＤＭ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）２１、任意波長毎に光の方路を切り替えるハブノード（ＨＵＢ）２１から構成される伝送路を伝搬した後に、受信端局において受信される。受信端局では光分波器により波長分波され、各波長の光受信器（ＯＲ（不図示））で受信されるシステム構成となる。本システムでは、光送信端局と該端局装置に隣接する光増幅中継ノード間、隣接する光増幅中継ノード間、光増幅中継ノードと隣接するＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間、及び、光増幅中継ノードと該中継ノードに隣接する光受信端局装置間を第一の分散補償区間とする。また、光送信端局とＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間、隣接する２組のＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード間、ＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノードと光受信端局間を第二の分散補償区間とする。このような分散補償方法を用いることで、ＯＡＤＭ／ＨＵＢノードにおいて光分岐／挿入を行う場合でも、第二の分散補償目標が伝送路の波長分散と非線形効果をうまくバランスさせるような累積波長分散となるように設定されているので、ＯＡＤＭ／ＨＵＢノードにおいて個別波長毎の波長分散補償器を必要としない構成となり、ノード構成を簡易にし、かつ、伝送システム全体を低コスト化できる。
【００２６】
図３の下の伝送距離対累積波長分散の図では、第一の分散補償区間においては、伝送路光ファイバ１２を伝送後の光信号の波長分散の補償量は、Ｄｌｏｃａｌ×（伝送距離）となる。この場合、累積波長分散が０とはならないので、波長λ１〜λＮが受ける累積波長分散は波長毎に異なるものとなる。しかし、光送信端局２２からＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード２１までＷＤＭ信号を伝送後は、残留分散がＤａｖｅｒａｇｅ×（伝送距離）となるように分散補償を行う。従って、ＯＡＤＭノードあるいはＨＵＢノード２１において、ＷＤＭ信号から特定の波長の光信号をドロップする場合には、光送信端局２２からＯＡＤＭノードあるいはＨＵＢノード２１までの伝送で、最適な累積残留分散に補償されているので、ドロップされた光信号は、ドロップされた後の伝送においても、図３の下に示す図と同様な方法で連続的に分散補償を継続可能である。従って、ドロップ後、分散補償量を調整するための余分な分散補償器を設ける必要がない。
【００２７】
図４は、本発明の実施形態によるＷＤＭ伝送ネットワークの一例を示す図である。
同図のネットワークシステムは、本発明の実施形態の分散補償方法がどのように適用されるかを説明するための一構成例である。送信端局２２−１から送信されたＷＤＭ信号は、送信端局２２−１と光増幅中継器２０の間に挟まれる、光ファイバ１２からなる伝送区間、光増幅中継器２０間の伝送区間、光増幅中継器２０とＨＵＢノード２１間の伝送区間の４スパンからなる。これらの区間は、本発明の実施形態に従えば第一の分散補償区間となる。従って、伝送区間での分散補償は、残留分散が負の所定の値Ｄｌｏｃａｌに送信端局２２−１からの伝送距離をかけた値に設定される。ただし、光増幅中継器２０とＨＵＢノード２１の間における分散補償量は、残留分散が送信端局２２−１からＨＵＢノード２１までの伝送距離と正の所定値Ｄａｖｅｒａｇｅの積となるように設定される。これは、送信端局２２−１〜ＨＵＢノード２１の間が第二の分散補償区間となるからである。
【００２８】
同様に、送信端局２２−２及び送信端局２２−３から出力されるＷＤＭ信号も、各スパンでは、本発明の実施形態に従い、第一の分散補償区間として、残留分散が、スパンの距離×負の所定値Ｄｌｏｃａｌとなるように分散補償を行うが、ＨＵＢノード２１と送信端局２２−２間、ＨＵＢノード２１と送信端局２２−３間は、本発明の実施形態に従い、第二の分散補償区間となるので、ＨＵＢノード２１では、残留分散が送信端局２２−２、２２−３それぞれからＨＵＢノード２１までの伝送距離×正の所定値Ｄａｖｅｒａｇｅとなるように、分散補償が行われる。
【００２９】
ＨＵＢノード２１から受信端局２３までの分散補償も同様であって、各スパンは、第一の分散補償区間と設定されるので、各スパンで残留分散がスパンの距離×負の所定値Ｄｌｏｃａｌとなるように分散補償が行われるが、ＨＵＢノード２１と受信端局２３の間の区間、及びＨＵＢノード２１とＯＡＤＭノード２４との間の区間は、本発明の第二の分散補償区間とされるので、受信端局２３、あるいは、ＯＡＤＭノード２４において、ＨＵＢノード２１における残留分散＋ＨＵＢノード２１と受信端局２３あるいはＯＡＤＭノード２４間の距離×正の所定値Ｄａｖｅｒａｇｅが残留分散となるように分散補償が行われる。
【００３０】
図５は、本発明による波長分散補償方式を用いたＷＤＭ伝送システムにおける光信号の伝送形態の一例を示す図である。
図５に示すシステムでは、１波長当たりの信号伝送速度が、１０Ｇｂｐｓ（例えばＳＯＮＥＴのＯＣ−１９２やＳＤＨのＳＴＭ−６４）の光信号と１波長当たりの信号伝送速度が４０Ｇｂｐｓ（例えばＳＯＮＥＴのＯＣ−７６８）の光信号を一つの伝送システムで混載して光信号を伝送するＷＤＭ伝送システムである。光ファイバの波長分散の影響は１波長当たりの信号伝送速度が高くなればなるほど大きくなり、受信端における累積波長分散を零に近い小さい値にする必要がある。図３に示すような本発明の実施形態による波長分散補償システムを用いたＷＤＭ伝送システムでは、第一の波長分散補償区間における累積波長分散は大きな値となるが、第二の波長分散補償区間においては累積波長分散が小さな値となる。従って、隣接する光送信端局とＯＡＤＭノード間、隣接するＯＡＤＭノード間、ＯＡＤＭノードと光受信端局間で構成する第二の波長分散補償区間において１波長当たりの伝送速度が４０Ｇｂｐｓである光信号を伝送することが可能である。１波長当たりの４０Ｇｂｐｓの伝送速度を有する光信号に対して、各光増幅中継器区間において累積波長分散が負の波長分散値となるように設定することにより伝送品質を高くすることができることが既に知られている。本発明の実施形態による波長分散補償システムは、第一の波長分散補償区間においては累積波長分散が負となるようにするため、４０Ｇｂｐｓの光信号を伝送に適していると言える。図５では、パスＡ〜Ｆにおいて１波長当たり１０ＧｂｐｓのＷＤＭ信号を伝送し、パスＧ〜Ｈにおいてにおいて１波長当たり４０ＧｂｐｓのＷＤＭ信号を伝送する例を示している。
【００３１】
（付記１）光信号を波長多重して伝送路に出力する光送信端局と、
該伝送路中に配置された複数の第１光中継ノードと、
該伝送路中に配置された該複数の第１の中継ノード間に配置された少なくとも１つの第２の光中継ノードと、
該第１光中継ノードは該光送信端局または隣接する該第１光中継ノードまたは隣接する該第２光中継ノードとの間で発生する分散の値よりも大きな分散補償を行い、
該第２光中継ノードは該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間で発生する伝送路の分散の値から該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間の該第１中継器で補償した分散値を引いた値に対して、残留分散が発生するように分散補償を行うことを特徴とする波長分散補償システム。
【００３２】
（付記２）前記第２光中継ノードは、光信号の分岐・挿入を行うノードであることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償システム。
（付記３）前記第２光中継ノードは、波長分割多重光信号がシステムを伝搬するに従い累積する利得偏差や波長分散スロープの補償誤差を補償する補償ノードであることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償システム。
【００３３】
（付記４）前記第２中継ノードは、任意は長毎に光信号の方路を切り替えるノードであることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償システム。
（付記５）前記システムは、１波長毎のビットレートが１０Ｇｂｐｓの光信号と、１波長毎のビットレートが４０Ｇｂｐｓの光信号の両方を伝送することを特徴とする付記１に記載の波長分散補償システム。
【００３４】
（付記６）１波長毎のビットレートが４０Ｇｂｐｓの前記光信号は、光送信端局と特定ノード間、特定ノード間、あるいは、特定ノードと光受信端局間の伝送にのみ使用されることを特徴とする付記５に記載の波長分散補償システム。
【００３５】
（付記７）光信号を波長多重して伝送路に出力する光送信端局と、
該伝送路中に配置された複数の第１光中継ノードと、
該伝送路中に配置された該複数の第１の中継ノード間に配置された少なくとも１つの第２の光中継ノードとを備え、
該第１光中継ノードは該光送信端局または隣接する該第１光中継ノードまたは隣接する該第２光中継ノードとの間で発生する分散の値よりも大きな分散補償を行うステップと、
該第２光中継ノードは該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間で発生する伝送路の分散の値から該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間の該第１中継器で補償した分散値を引いた値に対して、残留分散が発生するように分散補償を行うステップと、
からなることを特徴とする波長分散補償方法。
【００３６】
（付記８）前記第２光中継ノードは、光信号の分岐・挿入を行うノードであることを特徴とする付記７に記載の波長分散補償方法。
（付記９）前記第２光中継ノードは、波長分割多重光信号がシステムを伝搬するに従い累積する利得偏差や波長分散スロープの補償誤差を補償する補償ノードであることを特徴とする付記７に記載の波長分散補償方法。
【００３７】
（付記１０）前記第２光中継ノードは、任意は長毎に光信号の方路を切り替えるノードであることを特徴とする付記７に記載の波長分散補償方法。
（付記１１）前記システムは、１波長毎のビットレートが１０Ｇｂｐｓの光信号と、１波長毎のビットレートが４０Ｇｂｐｓの光信号の両方を伝送することを特徴とする付記７に記載の波長分散補償方法。
【００３８】
（付記１２）１波長毎のビットレートが４０Ｇｂｐｓの前記光信号は、光送信端局と特定ノード間、特定ノード間、あるいは、特定ノードと光受信端局間の伝送にのみ使用されることを特徴とする付記１１に記載の波長分散補償方法。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明より、本発明によれば長距離光伝送システムにおいて良好な伝送特性を実現できる。更に、光分岐挿入を行う機能を有する。ＯＡＤＭやＨＵＢノードを含むＷＤＭ伝送システムや１波長当たりの信号速度が１０Ｇｂｐｓと４０Ｇｂｐｓの光信号を混在したＷＤＭ伝送システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による波長分散補償システムによる、累積波長分散対伝送距離特性を示す図である。
【図２】伝送システムの全長を３０００ｋｍとした場合の従来例による累積波長分散及び、本発明の実施形態による累積波長分散をそれぞれ示す図である。
【図３】本発明による波長分散補償方式を用いたＷＤＭ伝送システムの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態によるＷＤＭ伝送ネットワークの一例を示す図である。
【図５】本発明による波長分散補償方式を用いたＷＤＭ伝送システムにおける光信号の伝送形態の一例を示す図である。
【図６】伝送路の波長分散及び分散スロープの両方を補償するスロープ補償型分散補償ファイバを用いたＷＤＭ伝送システムの従来例を示す図である。
【図７】異なる２つの周期で累積波長分散を補償し、かつ、システム全体の波長分散値が零ではない分散補償方式の従来例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 光合波器
１１ 光増幅器
１２ 伝送路光ファイバ
１４ 分散補償ファイバ（波長分散補償部）
２０ 光増幅中継ノード
２１ ＣＮ／ＯＡＤＭ／ＨＵＢノード
２２、２２−１〜２２−３ 光送信端局
２３ 受信端局
２４ ＯＡＤＭノード
Claims (5)
- 光信号を波長多重して伝送路に出力する光送信端局と、
該伝送路中に配置された複数の第１光中継ノードと、
該伝送路中に配置された該複数の第１の中継ノード間に配置された少なくとも１つの第２の光中継ノードと、
該第１光中継ノードは該光送信端局または隣接する該第１光中継ノードまたは隣接する該第２光中継ノードとの間で発生する分散の値よりも大きな分散補償を行い、
該第２光中継ノードは該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間で発生する伝送路の分散の値から該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間の該第１中継器で補償した分散値を引いた値に対して、残留分散が発生するように分散補償を行うことを特徴とする波長分散補償システム。 - 前記第２中継ノードは、光信号の分岐・挿入を行うノードであることを特徴とする請求項１に記載の波長分散補償システム。
- 前記第２中継ノードは、波長分割多重光信号がシステムを伝搬するに従い累積する利得偏差や波長分散スロープの補償誤差を補償する補償ノードであることを特徴とする請求項１に記載の波長分散補償システム。
- 前記第２中継ノードは、任意は長毎に光信号の方路を切り替えるノードであることを特徴とする請求項１に記載の波長分散補償システム。
- 光信号を波長多重して伝送路に出力する光送信端局と、
該伝送路中に配置された複数の第１光中継ノードと、
該伝送路中に配置された該複数の第１の中継ノード間に配置された少なくとも１つの第２の光中継ノードとを備え、
該第１光中継ノードは該光送信端局または隣接する該第１光中継ノードまたは隣接する該第２光中継ノードとの間で発生する分散の値よりも大きな分散補償を行うステップと、
該第２光中継ノードは該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間で発生する伝送路の分散の値から該光送信端局から該第２光中継ノードとの間または前段の該第２光中継ノードとの間の該第１中継器で補償した分散値を引いた値に対して、残留分散が発生するように分散補償を行うステップと、
からなることを特徴とする波長分散補償方法。
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