JP2004304559A - 波長分散補償制御システム - Google Patents
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- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
Abstract
【課題】高速で波長分散量を制御できる波長分散制御システムを提供する。
【解決手段】送信器１０から送信され、伝送路１１を伝搬し、可変分散補償器１３、光／電気変換器１４を通過した信号は、波長分散変動符号モニタ２１に入力される。チャーピングパラメータを送信側で正に設定しておくと、受信信号のピーク値が大きい場合は、残留波長分散が負の方向に、小さい場合は、正の方向に変動していることが分かるので、急激に波長分散が変化した場合、波長分散変動量モニタ２０で、どのくらいの波長分散補償を行うかを決定して、制御部が、波長分散変動符号を元に、一気に最適分散補償量に近い値まで波長分散補償量を変化させる。
【選択図】 図１
【解決手段】送信器１０から送信され、伝送路１１を伝搬し、可変分散補償器１３、光／電気変換器１４を通過した信号は、波長分散変動符号モニタ２１に入力される。チャーピングパラメータを送信側で正に設定しておくと、受信信号のピーク値が大きい場合は、残留波長分散が負の方向に、小さい場合は、正の方向に変動していることが分かるので、急激に波長分散が変化した場合、波長分散変動量モニタ２０で、どのくらいの波長分散補償を行うかを決定して、制御部が、波長分散変動符号を元に、一気に最適分散補償量に近い値まで波長分散補償量を変化させる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムにおける波長分散補償制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、通信トラフィックの増加に伴い、より多くの情報を伝送できる通信システムの開発が盛んに行われている。特に、光通信システムにおいては、複数の波長を一度に送信する波長分割多重方式が実現されている。現在の波長分割多重方式における１波当たりの通信速度は、１０Ｇｂ／ｓが典型的である。しかし、更なる通信容量の増大をねらって、１波当たりの通信速度を４０Ｇｂ／ｓにしようとする試みがなされている。このように、１波当たりの通信速度が４０Ｇｂ／ｓの波長分割多重光通信システムを実現しようとすると、従来よりもより厳しく波長分散の管理を行わなければならないことが明らかにされてきた。
【０００３】
これまで、誤り率、Ｑ値などの伝送品質情報を用いて可変分散補償器のフィードバック制御を行う方法が提案されてきた。特に、誤り率に類似する情報を用いる手法は、コスト面で優れる方法と考えられている。
【０００４】
図２２に従来構成の一例として、誤り率を波長分散モニタとして用いる構成を示し、図２３に動作を説明するための図を示す。
図２２の従来の波長分散補償制御システムにおいては、送信器１０から送信された光信号は、伝送路１１を伝搬し、光アンプ１２によって増幅されて、可変分散補償器１３に入力される。可変分散補償器１３で波長分散補償がされて、光信号は、光／電気変換器１４によって電気信号に変換され、受信機１５によって受信される。受信機１５では、受信信号の誤り率もしくは、それに類似する情報を算出し、可変分散補償器１３の制御回路１６に送信する。制御回路１６は、この誤り率もしくはそれに類似する情報を元に、可変分散補償器１３の分散補償量などを制御する。ここで、受信機１５の誤り情報の検出機能が波長分散モニタの役割を果たす。
【０００５】
従来の波長分散モニタは何らかの条件変化により波長分散変化が発生した場合に、波長分散補償量が過剰となったのか不足したのか識別する手段がないため、ディザリング法もしくは山登り法などのアルゴリズムにより最適点探索を行っていた。ディザリング法については、特許文献１を、山登り法については、非特許文献１を参照されたい。
【０００６】
例えば、図２３の開始点（○：点２）から山登り法により最適点探索を行う場合、次の補償量として、点１、点３のいずれを選択したらよいかの判断の方法がない。そのため、点１を選択した結果ペナルティが大きくなる可能性がある。従って、誤り率を減少する処理は、この点１の誤り率が大きくなることを判断した上で、点３を新たに選択し直し、徐々に最適点を探索することになる。
【０００７】
次に、波長分散補償量を最適化するまでに要する時間は、可変波長分散補償器の波長分散補償量の可変量（図２４では可変単位）を大きくするほど、短くなる。しかし、可変単位を大きくした場合、波長分散補償量の過不足を誤った際に生じるペナルティも大きくなってしまう。従って、高精度に波長分散を補償するために、従来では、可変単位を小さく設定していた。このため、従来技術では、低速の（つまり変化幅の小さな）変動に対し高精度に追随することが利点であったが、高速の（つまりは変化幅の大きな）変動に対し高速に追随する用法には向かない。
【０００８】
波長分散補償器を高速制御が必要とされる状況とその際に要求される速度を考える。ここでは、▲１▼経路または波長切り替えに伴う伝送路の波長分散値の変化と▲２▼高次ＰＭＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）の変化に伴うＰＣＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）の変化による伝送路波長分散値変化の二つのケースについて考える。▲１▼の場合、一般的には、プロテクション・タイム５０ｍｓｅｃが制御に対して要求される速さの目安となる。つまり、
障害発生→障害検知→障害通知（＝Ｔｐ≒２０ｍｓｅｃ）→経路切り替え（＝Ｔｓ≒数ｍｓｅｃ）→主信号伝搬遅延（＝Ｔｄ）→復旧完了
となり、Ｔｐ＋Ｔｓ＋Ｔｄ＜５０ｍｓｅｃである必要がある。このように、主信号伝搬遅延（Ｔｄ）に割り当てられる時間は２０〜３０ｍｓｅｃであり、ここにＥＤＦＡの制御時間などと共に可変波長分散補償器の制御時間も含める必要があることから、許容される制御時間は、これを実現できる制御速度が要求される最大でも〜２０ｍｓｅｃ程度となる。▲２▼については、システム的な制限はないから、結局制御に係る時間は最大でも〜２０ｍｓｅｃとする必要がある。
【０００９】
次に、可変波長分散補償器に要求される波長分散補償量の可変範囲を考える。自動波長分散補償システムには伝送路波長分散の経時変動補償の役割もあるが、経時変動の主因は敷設環境温度変化であり変動速度が遅いため、ここでは考えない。
▲１▼経路または波長切り替えに伴う伝送路の波長分散値の変化
スパンごとにＤＣＦ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ）を用いて波長分散補償を行い、可変波長分散補償器は受信端で分散スロープの影響を補償することを主目的とする。システムの前提を
１スパン １００ｋｍ
分散スロープ ０．０８ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ
使用する波長幅 ３５ｎｍ
とし、分散スロープの影響が２０％残るものとすると、可変波長分散補償器が対応するべき波長分散値の変動幅Ｄｖは最大で
Ｄｖ＝０．２×０．０８×３５×１００＝５６ｐｓ／ｎｍ
となる。
▲２▼高次ＰＭＤの変化に伴うＰＣＤの変化による伝送路波長分散値変化について考える。
【００１０】
ＰＣＤの変化は、高次ＰＭＤの成分のひとつであるＰＣＤが入力偏波に応じて変化するために、伝送路の波長分散値が変化する現象である。ファイバタッチ（光ファイバに手で触ったり、風が吹き付けるなどにより応力が係ること）などにより高速に変化することが考えられ、この変動の速さは一般にＫＨｚの速さであり、数ｍｓｅｃの速さでの補償が必要とされる。
【００１１】
図２４に全平均ＰＭＤ＝８ｐｓ（すなわち０．３３ｐｓ／√ｋｍ）、１００ｋｍ×６スパンのシステムでの最適分散量の変化の実験結果を示す（＃１〜＃７は異なる偏波状態を示す）。このように、入力偏波の変動により最大５０ｐｓ／ｎｍの最適波長分散補償量の変化が観測された。既設ＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）のＰＭＤの典型的な値は０．２ｐｓ／√ｋｍであり、高次ＰＭＤの影響は一次ＰＭＤの影響が大きいほど大きくなることが報告されており（非特許文献２参照）、一般のシステムにおけるＰＣＤの影響は最大５０ｐｓ／ｎｍ程度と考えられる。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−３３７０１号公報
【非特許文献１】
長岡真：岩波講座ソフトウェア科学１４「知識と推論」、岩波書店、１９８８、１１４〜１２０ページ。
【非特許文献２】
Ｇ． Ｓｈｔｅｎｇｅｌ， Ｅ． Ｉｂｒａｇｉｍｏｖ， Ｍ． Ｒｉｖｅｒａ， Ｓ． ｓｕｈ， ”Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄ−ｏｒｄｅｒ ＰＭＤ”， Ｍｏ３， ＯＣＦ２００１
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上より
制御速度に対する要求：〜数ｍｓｅｃ以下
制御範囲に対する要求：〜６０ｐｓ／ｎｍ
更に、波長分散補償器の許容ペナルティを０．５ｄＢとし、図２４に示す波長分散トレランス特性を持つシステムを想定すると、
調整精度： ±１０ｐｓ／ｎｍ
と規定される。
【００１４】
また、制御方法も山登り法のように波長分散補償量の増減を繰り返すことによる最適化ではなく、波長分散増減の別、さらには、その量を概算することが可能な波長分散モニタを持ち、波長分散変動の発生時に瞬時に波長分散補償量を制御できる機能が必須である。
【００１５】
本発明の課題は、高速に波長分散量を制御できる波長分散制御システムを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の波長分散補償制御システムは、光信号が伝送路を伝搬することによって受ける波長分散を補償するための波長分散補償制御システムであって、受信信号のピーク値を検出するピーク検出手段と、該ピーク値を所定の閾値と比較することにより、光信号を受けている波長分散が正の方向に過剰か、負の方向に過剰かを判断し、可変波長分散補償器に対する制御信号を与える制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、受信光信号が受けている過剰な波長分散の符号が正か負かが高速に検出可能であるので、高速に変化する波長分散の影響を、これに追随して補償することが出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に従った波長分散補償制御システムの基本構成を示す図である。
【００１９】
送信器１０から送信された光信号は、伝送路１１を伝搬し、可変分散補償器１３に入力される。ここで、分散補償され、光／電気変換器１４において、電気信号に変換される。変換された電気信号は、波長分散変動符号モニタ２１に入力されると共に、受信機１５にも入力される。受信機１５で信号を受信後に、波長分散変動量モニタ２０が波長分散の変動量を検出する。制御部１６には、波長分散変動符号モニタ２１からの波長分散変動の方向を示す符号が入力されると共に、波長分散変動量モニタ２０から波長分散変動量が入力される。制御部は、これらを元に、可変分散補償器１３を制御して、最適な波長分散補償量となるように設定する。
【００２０】
本発明の実施形態においては、可変分散補償と必要に応じてＤＣＦなどの分散補償量固定の補償器を併用する。また、送信端、可変分散補償器の前などに必要に応じて光りアンプを用いる。
【００２１】
本発明の実施形態においては、誤り率など伝送路品質の変動により波長分散値の変動量の絶対値をモニタする、波長分散変動量モニタと波長分散変動符号モニタを組み合わせることにより、伝送路波長分散の変動が発生した際に、増減の別及びその量を検出し、可変波長分散補償器の高速な制御を可能にするものである。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態による波長分散変動符号モニタの基本的な原理を説明する図である。
なお、図２は、残留波長分散が変化したときの波形の変化を示すアイダイアグラムであり、同図においては、矢印で示した部分の信号レベルは同じレベルである。図２はα＝１（チャーピングパラメータαが正）の４０Ｇｂ／ｓ ＮＲＺ変調方式で、残留分散値が±５０ｐｓ／ｎｍ変化した場合の受信波形シミュレーション結果である。このように、残留分散値が減少し、波形圧縮が拡大した場合、本来のＨｉｇｈレベルを超えたオーバシュートが大きくなり、波形広がりが発生した場合は、逆に小さくなる。従って、この変化つまり、波形のピーク値の検出により、波長分散値の増減の別を検出することが可能である。すなわち、チャーピングパラメータを正に設定しておくことにより、波形のピーク値を見ることによって、残留波長分散値の増減の別を知ることが出来る。
【００２３】
図３に本発明の実施形態の要部の基本構成を示し、図４に受信部の構成を示す。
図２のシミュレーションは、図３に示すようにＰＤ（光／電気変換器１４）の前に光増幅器２５を配置し、出力パワー一定制御（ＡＬＣ制御）を行っている。その結果、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗレベルは安定し、図２の例では、いずれの残留波長分散値でもおおむねＨｉｇｈレベル＝７６０μ（ａ．ｕ．）、Ｌｏｗレベル＝０（ａ．ｕ．）となっている。一方で、ピーク電圧は、
残留波長分散量−８０ｐｓ／ｎｍの場合： １１５０μ（ａ．ｕ．）
残留波長分散量−３０ｐｓ／ｎｍの場合： ９８０μ（ａ．ｕ．）
残留波長分散量＋２０ｐｓ／ｎｍの場合： ９００μ（ａ．ｕ．）
となり、残留波長分散量＝−３０ｐｓ／ｎｍの場合を基準に考えると、ピーク電位の増加した場合には残留波長分散量の減少が発生していることを、また、逆に減少した場合には残留波長分散量の増加を検知することができる。
【００２４】
そこで、図４の受信部の構成においては、可変分散補償器１３の出力は、ＰＤ１４によって、電気信号に変換され、プリアンプ２５によって増幅され、ピーク検出回路２８とイコライザー２６に入力される。イコライザー２６の出力は、クロックとデータを復元するクロック及びデータ復元部２７に入力され、データ復元が行われて、後段の信号処理に進む。ピーク検出回路２８では、信号のピークを検出し、ピークの大きさに従って、制御回路１６にピーク値を通知する。制御回路１６は、ピーク値に基づいて、残留分散が増加したか、減少したかを判断し、可変分散補償器１３を制御して、分散補償量を最適化する。
【００２５】
図５は、本発明の実施形態に従った受信部の別の構成例である。
図５においては、プリアンプ２５の出力にピーク検出回路２８を配置する構成を示している。このようにしても、受信信号波形を取得できるので、ピーク検出は可能であり、従って、制御回路に、残留分散の増減の別を知らせることが出来る。
【００２６】
図６は、本発明の実施形態に従った受信部の更に別の構成例である。
図６に示すように、イコライザーにおいては信号の増幅により信号の上下限がリミッタ電圧により制限されるようになるが、このようになる前の線形動作範囲で十分に受信波形情報が残余している場所であれば、ピーク検出回路の受信器内での配置場所は問わない。
【００２７】
図７は、本発明の実施形態に従った更に別の構成例を示し、図８に４３．０２Ｇｂ／ｓ ＮＲＺ変調方式で各受信ＯＳＮＲについて可変波長分散補償器を用いて波長分散トレランスを測定した例を示し、図９に、縦軸をＱ値に換算した図８に対応する図を示す。
【００２８】
図７では、ピーク検出回路２８と、誤り率情報を算出するＦＥＣ部３０が受信機１５に含まれている。ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）は、誤り訂正符号を用いた誤り訂正ブロックであり、この機能を実現したＦＥＣ−ＩＣは、一般的に、誤り訂正数など誤り率に準じた情報を算出する機能を有する。ピーク検出回路２８によって検出されたピーク値と、ＦＥＣ部３０で検出された誤り率情報がモニタ回路３１に入力され、不図示の可変分散補償器への制御信号を生成するために使用される。
【００２９】
図８、９から明らかなように、ＯＳＮＲが変化した場合でも、波長分散トレランス曲線の形状に変化は見られず、最適点からの誤り率の変動量（Ｑ値ペナルティの大きさ）により、最適波長分散値の変動量を同様の仕方で算出することが可能であることが分かる。すなわち、波長分散トレランス曲線の形状が変化すると、ＯＳＮＲの変化に伴い、同じ誤り率の変動量であっても、可変すべき分散補償量が異なってしまうが、今の場合、このようなことは起きていないということが分かる。波長分散トレランス曲線は、例えば、システムの初期設定時に可変分散補償器の波長分散可変範囲を掃引することにより取得可能であり、伝送路波長分散値の変動が発生し、伝送品質変化が発生した場合は発生したペナルティから変動量を算出することが可能であることがわかる。
【００３０】
図７の構成例はＦＥＣを用いたシステムを想定しており、ＦＥＣ部３０で検出される誤り率情報を用いているが、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのＢ１バイト等伝送品質に関する情報であれば波長分散モニタとして利用可能である。
【００３１】
図１０及び図１１に本発明の実施形態に従った更に別の構成例を示す。
図１０はＦＥＣを用いたシステムで、ＦＥＣ部３０により検出される誤り率情報を用いており、図１１は、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのＢ１バイトを用いる場合を示している。図１１では、受信機１５がＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのオーバヘッドを処理し、Ｂ１バイトの情報を取り出し、これを制御部１６に送るようになっている。この他にも、Ｑ値など伝送品質に関する情報であれば波長分散モニタとして利用可能である。
【００３２】
図１２及び図１３に本発明の実施形態に従った基本動作のフローチャートを示す。
図１２は最適波長分散補償量の変動量を検出する手段として、誤り率を用いた場合を示し、図１３は、本発明の実施形態に従ったピーク電圧を用いた場合を示す。
【００３３】
例えば、伝送路敷設環境温度の変動に伴う伝送路波長分散値の変動は、単位時間当たりの変化は小さく、従来提案されているような手法により、高精度に波長分散制御を行うことが望ましい。従って、図１２に示される処理を行う。
【００３４】
高次ＰＭＤの影響による最適波長分散補償量の変動等は、単位時間当たりの急激な変化に対し、高速に追随する必要がある。従って、図１３に示される処理を行う。
【００３５】
図８及び図９に示した波長分散トレランス特性に明確なように、単位時間内に最適波長分散補償量の急激な変化が発生した場合、誤り率など伝送品質の劣化は大きくなる。そのため、単位時間あたりの誤り率など伝送品質の変動量を用いて最適波長分散補償量の変動幅の大小を検出することが可能である。
【００３６】
従って、単位時間当たりの波長分散値の変動量が、一定の閾値以下の場合には、山登り法などの手法により、高精度な最適値探索を行い、一定の閾値を超えた場合には、上記に説明したようにピーク値変動の大小により、最適波長分散補償量の変動量の増減を検出し、初期設定時に取得した分散トレランス特性と、検出されたペナルティから波長分散補償量のずれ幅を算出、設定することにより、最適分散補償量に高速に制御し、許容ペナルティ以下に抑圧した後、通常の高精度制御モードに移行する。
【００３７】
まず、図１２において、ステップＳ１０では、初期設定行う。すなわち、ペナルティ閾値としてＰｔｈを設定する。ステップＳ１１では、最適補償量を設定する。ステップＳ１２において、誤り率を測定し、ステップＳ１３において、基準誤り率ＢＥＲｓを設定し、ステップＳ１４において、ピーク電圧を測定する。ステップＳ１５においては、基準ピーク電圧を設定し、ステップＳ１６において、待ち時間Ｔ１だけ待機し、ステップＳ１７において、誤り率ＢＥＲ１を測定する。ステップＳ１８では、ペナルティがＰｔｈより小さいか否かを判断する。ここで、ペナルティは、例えば、ＢＥＲｓを与えるＱ値をＱｓとし、ＢＥＲ１を当たるＱ値をＱ１とすると、ペナルティ＝Ｑｓ−Ｑ１で与えられる。
【００３８】
ステップＳ１８の判断がＹＥＳの場合には、ステップＳ１９において、通常モードの最適値探索を行う。この通常モードは、従来技術で説明した山登り法やディザリング法を用いた最適値探索法を用いるモードである。ステップＳ１９の処理が終わると、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１８の判断が、ＮＯの場合には、ステップＳ２０に進み、ピーク電圧測定を行い、ステップＳ２１において、変動増減識別を行い、ステップＳ２２において、変動量算出を行う。すなわち、補償量の算出を行う。ステップＳ２３においては、補償量を設定し、ステップＳ１７に戻る。
【００３９】
図１３においては、ステップＳ３０において、初期設定を行う。すなわち、可変波長分散補償器の一部または全ての補償範囲を掃引し、最適補償量探索を行うと共に、図８あるいは図９のような波長分散トレランス特性を取得する。そして、ピーク電圧閾値差を、圧縮側をＶｔｈ１、広がり側をＶｔｈ２と設定する。ステップＳ３１においては、最適補償量を設定し、ステップＳ３２においては、誤り率を測定し、ステップＳ３３において、基準誤り率ＢＥＲｓを設定する。そして、ステップＳ３４において、ピーク電圧を測定し、ステップＳ３５において、基準ピーク電圧Ｐｓｔを設定する。そして、ステップＳ３６において、待ち時間Ｔ１だけ待機し、ステップＳ３７において、ピーク電圧Ｐｍを測定する。ステップＳ３８では、Ｐｍ−ＰｓｔがＶｔｈ１より小さいか、あるいは、Ｐｍ−ＰｓｔがＶｔｈ２より大きいか否かを判断する。
【００４０】
ステップＳ３８の判断がＹＥＳの場合には、ステップＳ３９に進み、通常モードの最適値探索（従来技術）を行い、ステップＳ３１に戻る。ステップＳ３８の判断がＮＯの場合には、ステップＳ４０において、変動増減識別を行い、ステップＳ４１において、誤り率ＢＥＲ１を測定し、ステップＳ４２においては、変動量算出（補償量算出）を行う。そして、ステップＳ４３において、補償量設定を行い、ステップＳ４４において、通常モード最適値探索を行い、ステップＳ３１に戻る。
【００４１】
図１４は、ピーク検出回路の一構成例を示す図である。
ここでは、Ｄフリップフロップを使用する。Ｄフリップフロップには、データと識別閾値と、遅延回路によってタイミング調整されたクロックが入力される。Ｄフリップフロップは、クロックのタイミングに従って、データ値を識別閾値と比較した値を保持し、出力する。積分回路では、Ｄフリップフロップの出力値を積分し、平均値を出力する。
【００４２】
図１５及び図１６は、本発明の別の実施形態を示す図である。
図１５においては、平均出力パワーモニタ３５が設けられている。前述の実施形態においては、光アンプ２５をＡＬＣ制御することによって、光信号のＨｉｇｈレベルの出力パワーを一定に保っていた。これにより、光信号のピークを検出し、予め定められた閾値と比較することにより、残留分散値の増減の別が分かるようになっている。この実施形態においては、受信光信号の変調方式、マーク率、デューティなどに変化がないとして、光増幅器出力の平均値をモニタし、変化に合わせて閾値を制御することにより、光増幅器をＡＬＣ制御する場合と同様の残留分散の増減の別の判断が行える。
【００４３】
まず、初期設定時（図１６（ｂ））において、平均出力を基準値とする。次に、平均出力が１／２になった場合（図１６（ａ））、識別閾値も平均出力変化に比例して１／２とし、図１６の場合、２．２５×１０−３ａ．ｕ．と設定する。平均出力が２倍になった場合には（図１６（ｃ））、識別閾値も平均出力変化に比例して２倍にし、９．０×１０−３ａ．ｕ．と設定する。このようにして設定された識別閾値を用いて、波長分散変動符号モニタ２１が残留分散の変動の方向を判断する。
【００４４】
図１７〜図２１は、本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図である。
図１７のシミュレーションモデルを用い、光増幅器ＮＦ、帯域制限フィルタの透過帯域をパラメータとして、ピーク電圧の波長分散値変動に伴う変化をα＝１について算出した結果を、図１８及び図１９に示す。図１８は、帯域制限フィルタの透過帯域を３０ＧＨｚとし、ＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ）が０ｄＢと３０ｄＢについて、残留波長分散値とピーク電圧の関係を示したグラフである。図１９は、光増幅器のＮＦを３０ｄＢとし、帯域制限フィルタの透過帯域が３０ＧＨｚと４０ＧＨｚについて、残留波長分散値とピーク電圧の関係を示したグラフである。
【００４５】
図１８及び図１９のように、ＯＳＮＲ、フィルタ帯域によらず、ペナルティの最も小さくなる〜４０ｐｓ／ｎｍ近傍を除いて、波長分散値の大きな変動が発生した場合には、ピーク電圧の増減を用いて波長分散値の増減を検出することが可能であることが分かる。
【００４６】
図２０に各波長分散値でのシミュレーション波形を示す。各波形（それぞれ、１２８ｂｉｔ）について０．００４５（ａ．ｕ．）を閾値とした場合の平均値出力は、
−１００ｐｓ／ｎｍ＝０．１９８（ａ．ｕ．）
−５０ｐｓ／ｎｍ ＝０．１１９（ａ．ｕ．）
０ｐｓ／ｎｍ ＝０（ａ．ｕ．）
となり、平均値の比較により、伝送路波長分散の増減が識別できることが分かる。
【００４７】
図２１に閾値が、０．００４２（ａ．ｕ．）〜０．００４５（ａ．ｕ．）の場合の平均値出力グラフを示す。
本発明の実施形態の波長分散変動符号モニタは変動の符号識別を目的としているため、閾値を０．００４２とした場合、最適分散補償量である〜４０ｐｓ／ｎｍから逸脱した際に、出力平均値に差が無く、モニタとして機能しない。０．００４３〜０．００４５では分散値が減少した場合に平均値出力が明らかに増加しており、平均値出力の増加の有無により伝送路分散の別が検出できることが分かる。特に、閾値０．００４４の場合、最適分散補償量である−４０ｐｓ／ｎｍから±１０ｐｓ／ｎｍの変化平均値出力の変化が大きく、今回の条件では最も望ましい設定である。
【００４８】
図１０あるいは図１１に示すような誤り率を波長分散モニタとして用いるシステムで、ＯＳＮＲ＝２２ｄＢで、波長分散トレランス特性が図８あるいは図９の場合を例として考える。
【００４９】
単位時間当たり伝送路波長分散が閾値以下の通常動作状態では、ディザリング、山登り法等最適点探索アルゴリズムにより、高精度に最適波長分散補償量を追随制御する。閾値は、例えば±１０ｐｓ／ｎｍを設定する。図１０あるいは図１１の例では約−３０ｐｓ／ｎｍの波長分散補償量に制御され３．５×１０−８の誤り率となる。ここで、伝送路の波長分散値が何らかの理由により変化し、波長分散モニタとして測定されている誤り率が急速に１．０×１０−８に変化した場合、本発明の実施形態の波長分散変動符号モニタを用いた制御速度を優先した制御となる。初期設定時に取得した図８の特性を用い、誤り率の変動量より伝送路波長分散値が＋１５ｐｓ／ｎｍまたは−１５ｐｓ／ｎｍ変化したことが算出できる。更に、ピーク検出回路の情報より増減の別が識別できるため、１回の動作で波長分散補償値の許容ペナルティ（トレランス）内への引き込みが行われる。
（付記１）光信号が伝送路を伝搬することによって受ける波長分散を補償するための波長分散補償制御システムであって、
受信信号のピーク値を検出するピーク検出手段と、
該ピーク値を所定の閾値と比較することにより、光信号を受けている波長分散が正の方向に過剰か、負の方向に過剰かを判断し、可変波長分散補償器に対する制御信号を与える制御手段と、
を備えることを特徴とする波長分散補償制御システム。
【００５０】
（付記２）更に、受信信号の伝送品質情報を検出する伝送品質検出手段を備え、
前記制御手段は、ピーク値の検出により得た過剰波長分散の正負と、該伝送品質情報より得た補償すべき波長分散量の絶対値とを用いて、前記可変波長分散器に制御信号を与えることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償制御システム。
【００５１】
（付記３）前記制御手段は、最適波長分散補償値の変動量に対して閾値を設定し、観測された変動量が閾値以下の場合には、山登り法あるいはディザリング法により高精度の波長分散補償制御を行い、変動量が該閾値以上の場合には、ピーク値から得られた残留波長分散の正負と補償すべき波長分散量の絶対値とから高速な波長分散制御を行うことを行うことを特徴とする付記２に記載の波長分散補償制御システム。
【００５２】
（付記４）前記伝送品質検出手段は、ＦＥＣ機能を利用して、受信信号の誤り率を検出することを特徴とする付記２に記載の波長分散補償制御システム。
（付記５）前記伝送品質検出手段は、受信信号がＳＯＮＥＴ／ＳＤＨの信号である場合、オーバヘッドのＢ１バイトを使用して、受信信号の誤り率を検出することを特徴とする付記２に記載の波長分散補償制御システム。
【００５３】
（付記６）前記ピーク検出手段は、データ、識別閾値、及びタイミングが調整されたクロックとを入力し、データ値と識別閾値との比較結果を保持し、出力するＤフリップフロップからなることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償制御システム。
【００５４】
（付記７）光信号が伝送路を伝搬することによって受ける波長分散を補償するための波長分散補償制御方法であって、
受信信号のピーク値を検出するピーク検出ステップと、
該ピーク値を所定の閾値と比較することにより、光信号を受けている波長分散が正の方向に過剰か、負の方向に過剰かを判断し、可変波長分散補償器に対する制御信号を与える制御ステップと、
を備えることを特徴とする波長分散補償制御方法。
【００５５】
（付記８）更に、受信信号の伝送品質情報を検出する伝送品質検出ステップを備え、
前記制御ステップは、ピーク値の検出により得た過剰波長分散の正負と、該伝送品質情報より得た補償すべき波長分散量の絶対値とを用いて、前記可変波長分散器に制御信号を与えることを特徴とする付記７に記載の波長分散補償制御方法。
【００５６】
（付記９）前記制御ステップは、最適波長分散補償値の変動量に対して閾値を設定し、観測された変動量が閾値以下の場合には、山登り法あるいはディザリング法により高精度の波長分散補償制御を行い、変動量が該閾値以上の場合には、ピーク値から得られた残留波長分散の正負と補償すべき波長分散量の絶対値とから高速な波長分散制御を行うことを行うことを特徴とする付記８に記載の波長分散補償制御方法。
【００５７】
（付記１０）前記伝送品質検出ステップは、ＦＥＣ機能を利用して、受信信号の誤り率を検出することを特徴とする付記８に記載の波長分散補償制御方法。（付記１１）前記伝送品質検出ステップは、受信信号がＳＯＮＥＴ／ＳＤＨの信号である場合、オーバヘッドのＢ１バイトを使用して、受信信号の誤り率を検出することを特徴とする付記８に記載の波長分散補償制御方法。
【００５８】
（付記１２）前記ピーク検出ステップは、データ、識別閾値、及びタイミングが調整されたクロックとを入力し、データ値と識別閾値との比較結果を保持し、出力するＤフリップフロップを用いることを特徴とする付記７に記載の波長分散補償制御方法。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、高速に変化する波長分散に追随して分散補償することが出来る波長分散補償制御システムを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に従った波長分散補償制御システムの基本構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による波長分散変動符号モニタの基本的な原理を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態の要部の基本構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に従った受信部の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に従った受信部の別の構成例である。
【図６】本発明の実施形態に従った受信部の更に別の構成例である。
【図７】本発明の実施形態に従った更に別の構成例を示す図である。
【図８】４３．０２Ｇｂ／ｓ ＮＲＺ変調方式で各受信ＯＳＮＲについて可変波長分散補償器を用いて波長分散トレランスを測定した例を示す図である。
【図９】縦軸をＱ値に換算した図８に対応する図である。
【図１０】本発明の実施形態に従った更に別の構成例（その１）を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に従った更に別の構成例（その２）を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に従った基本動作のフローチャート（その１）である。
【図１３】本発明の実施形態に従った基本動作のフローチャート（その２）である。
【図１４】ピーク検出回路の一構成例を示す図である。
【図１５】本発明の別の実施形態を示す図（その１）である。
【図１６】本発明の別の実施形態を示す図（その２）である。
【図１７】本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図（その１）である。
【図１８】本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図（その２）である。
【図１９】本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図（その３）である。
【図２０】本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図（その４）である。
【図２１】本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図（その５）である。
【図２２】従来の誤り率を波長分散モニタとして用いる構成を示す図である。
【図２３】従来の動作を説明するための図である。
【図２４】全平均ＰＭＤ＝８ｐｓ（すなわち０．３３ｐｓ／√ｋｍ）、１００ｋｍ×６スパンのシステムでの最適分散量の変化の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
１０ 送信器
１１ 伝送路
１３ 可変分散補償器
１４ 光／電気変換器
１５ 受信機
１６ 制御部
２０ 波長分散変動量モニタ
２１ 波長分散変動符号モニタ
２５ ＡＬＣ制御された光アンプ
２６ イコライザ
２７ クロック及びデータ復元部
２８ ピーク検出回路
３０ ＦＥＣ部
３１ モニタ回路
３５ 平均出力パワーモニタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムにおける波長分散補償制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、通信トラフィックの増加に伴い、より多くの情報を伝送できる通信システムの開発が盛んに行われている。特に、光通信システムにおいては、複数の波長を一度に送信する波長分割多重方式が実現されている。現在の波長分割多重方式における１波当たりの通信速度は、１０Ｇｂ／ｓが典型的である。しかし、更なる通信容量の増大をねらって、１波当たりの通信速度を４０Ｇｂ／ｓにしようとする試みがなされている。このように、１波当たりの通信速度が４０Ｇｂ／ｓの波長分割多重光通信システムを実現しようとすると、従来よりもより厳しく波長分散の管理を行わなければならないことが明らかにされてきた。
【０００３】
これまで、誤り率、Ｑ値などの伝送品質情報を用いて可変分散補償器のフィードバック制御を行う方法が提案されてきた。特に、誤り率に類似する情報を用いる手法は、コスト面で優れる方法と考えられている。
【０００４】
図２２に従来構成の一例として、誤り率を波長分散モニタとして用いる構成を示し、図２３に動作を説明するための図を示す。
図２２の従来の波長分散補償制御システムにおいては、送信器１０から送信された光信号は、伝送路１１を伝搬し、光アンプ１２によって増幅されて、可変分散補償器１３に入力される。可変分散補償器１３で波長分散補償がされて、光信号は、光／電気変換器１４によって電気信号に変換され、受信機１５によって受信される。受信機１５では、受信信号の誤り率もしくは、それに類似する情報を算出し、可変分散補償器１３の制御回路１６に送信する。制御回路１６は、この誤り率もしくはそれに類似する情報を元に、可変分散補償器１３の分散補償量などを制御する。ここで、受信機１５の誤り情報の検出機能が波長分散モニタの役割を果たす。
【０００５】
従来の波長分散モニタは何らかの条件変化により波長分散変化が発生した場合に、波長分散補償量が過剰となったのか不足したのか識別する手段がないため、ディザリング法もしくは山登り法などのアルゴリズムにより最適点探索を行っていた。ディザリング法については、特許文献１を、山登り法については、非特許文献１を参照されたい。
【０００６】
例えば、図２３の開始点（○：点２）から山登り法により最適点探索を行う場合、次の補償量として、点１、点３のいずれを選択したらよいかの判断の方法がない。そのため、点１を選択した結果ペナルティが大きくなる可能性がある。従って、誤り率を減少する処理は、この点１の誤り率が大きくなることを判断した上で、点３を新たに選択し直し、徐々に最適点を探索することになる。
【０００７】
次に、波長分散補償量を最適化するまでに要する時間は、可変波長分散補償器の波長分散補償量の可変量（図２４では可変単位）を大きくするほど、短くなる。しかし、可変単位を大きくした場合、波長分散補償量の過不足を誤った際に生じるペナルティも大きくなってしまう。従って、高精度に波長分散を補償するために、従来では、可変単位を小さく設定していた。このため、従来技術では、低速の（つまり変化幅の小さな）変動に対し高精度に追随することが利点であったが、高速の（つまりは変化幅の大きな）変動に対し高速に追随する用法には向かない。
【０００８】
波長分散補償器を高速制御が必要とされる状況とその際に要求される速度を考える。ここでは、▲１▼経路または波長切り替えに伴う伝送路の波長分散値の変化と▲２▼高次ＰＭＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）の変化に伴うＰＣＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）の変化による伝送路波長分散値変化の二つのケースについて考える。▲１▼の場合、一般的には、プロテクション・タイム５０ｍｓｅｃが制御に対して要求される速さの目安となる。つまり、
障害発生→障害検知→障害通知（＝Ｔｐ≒２０ｍｓｅｃ）→経路切り替え（＝Ｔｓ≒数ｍｓｅｃ）→主信号伝搬遅延（＝Ｔｄ）→復旧完了
となり、Ｔｐ＋Ｔｓ＋Ｔｄ＜５０ｍｓｅｃである必要がある。このように、主信号伝搬遅延（Ｔｄ）に割り当てられる時間は２０〜３０ｍｓｅｃであり、ここにＥＤＦＡの制御時間などと共に可変波長分散補償器の制御時間も含める必要があることから、許容される制御時間は、これを実現できる制御速度が要求される最大でも〜２０ｍｓｅｃ程度となる。▲２▼については、システム的な制限はないから、結局制御に係る時間は最大でも〜２０ｍｓｅｃとする必要がある。
【０００９】
次に、可変波長分散補償器に要求される波長分散補償量の可変範囲を考える。自動波長分散補償システムには伝送路波長分散の経時変動補償の役割もあるが、経時変動の主因は敷設環境温度変化であり変動速度が遅いため、ここでは考えない。
▲１▼経路または波長切り替えに伴う伝送路の波長分散値の変化
スパンごとにＤＣＦ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ）を用いて波長分散補償を行い、可変波長分散補償器は受信端で分散スロープの影響を補償することを主目的とする。システムの前提を
１スパン １００ｋｍ
分散スロープ ０．０８ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ
使用する波長幅 ３５ｎｍ
とし、分散スロープの影響が２０％残るものとすると、可変波長分散補償器が対応するべき波長分散値の変動幅Ｄｖは最大で
Ｄｖ＝０．２×０．０８×３５×１００＝５６ｐｓ／ｎｍ
となる。
▲２▼高次ＰＭＤの変化に伴うＰＣＤの変化による伝送路波長分散値変化について考える。
【００１０】
ＰＣＤの変化は、高次ＰＭＤの成分のひとつであるＰＣＤが入力偏波に応じて変化するために、伝送路の波長分散値が変化する現象である。ファイバタッチ（光ファイバに手で触ったり、風が吹き付けるなどにより応力が係ること）などにより高速に変化することが考えられ、この変動の速さは一般にＫＨｚの速さであり、数ｍｓｅｃの速さでの補償が必要とされる。
【００１１】
図２４に全平均ＰＭＤ＝８ｐｓ（すなわち０．３３ｐｓ／√ｋｍ）、１００ｋｍ×６スパンのシステムでの最適分散量の変化の実験結果を示す（＃１〜＃７は異なる偏波状態を示す）。このように、入力偏波の変動により最大５０ｐｓ／ｎｍの最適波長分散補償量の変化が観測された。既設ＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ）のＰＭＤの典型的な値は０．２ｐｓ／√ｋｍであり、高次ＰＭＤの影響は一次ＰＭＤの影響が大きいほど大きくなることが報告されており（非特許文献２参照）、一般のシステムにおけるＰＣＤの影響は最大５０ｐｓ／ｎｍ程度と考えられる。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−３３７０１号公報
【非特許文献１】
長岡真：岩波講座ソフトウェア科学１４「知識と推論」、岩波書店、１９８８、１１４〜１２０ページ。
【非特許文献２】
Ｇ． Ｓｈｔｅｎｇｅｌ， Ｅ． Ｉｂｒａｇｉｍｏｖ， Ｍ． Ｒｉｖｅｒａ， Ｓ． ｓｕｈ， ”Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄ−ｏｒｄｅｒ ＰＭＤ”， Ｍｏ３， ＯＣＦ２００１
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上より
制御速度に対する要求：〜数ｍｓｅｃ以下
制御範囲に対する要求：〜６０ｐｓ／ｎｍ
更に、波長分散補償器の許容ペナルティを０．５ｄＢとし、図２４に示す波長分散トレランス特性を持つシステムを想定すると、
調整精度： ±１０ｐｓ／ｎｍ
と規定される。
【００１４】
また、制御方法も山登り法のように波長分散補償量の増減を繰り返すことによる最適化ではなく、波長分散増減の別、さらには、その量を概算することが可能な波長分散モニタを持ち、波長分散変動の発生時に瞬時に波長分散補償量を制御できる機能が必須である。
【００１５】
本発明の課題は、高速に波長分散量を制御できる波長分散制御システムを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の波長分散補償制御システムは、光信号が伝送路を伝搬することによって受ける波長分散を補償するための波長分散補償制御システムであって、受信信号のピーク値を検出するピーク検出手段と、該ピーク値を所定の閾値と比較することにより、光信号を受けている波長分散が正の方向に過剰か、負の方向に過剰かを判断し、可変波長分散補償器に対する制御信号を与える制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、受信光信号が受けている過剰な波長分散の符号が正か負かが高速に検出可能であるので、高速に変化する波長分散の影響を、これに追随して補償することが出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に従った波長分散補償制御システムの基本構成を示す図である。
【００１９】
送信器１０から送信された光信号は、伝送路１１を伝搬し、可変分散補償器１３に入力される。ここで、分散補償され、光／電気変換器１４において、電気信号に変換される。変換された電気信号は、波長分散変動符号モニタ２１に入力されると共に、受信機１５にも入力される。受信機１５で信号を受信後に、波長分散変動量モニタ２０が波長分散の変動量を検出する。制御部１６には、波長分散変動符号モニタ２１からの波長分散変動の方向を示す符号が入力されると共に、波長分散変動量モニタ２０から波長分散変動量が入力される。制御部は、これらを元に、可変分散補償器１３を制御して、最適な波長分散補償量となるように設定する。
【００２０】
本発明の実施形態においては、可変分散補償と必要に応じてＤＣＦなどの分散補償量固定の補償器を併用する。また、送信端、可変分散補償器の前などに必要に応じて光りアンプを用いる。
【００２１】
本発明の実施形態においては、誤り率など伝送路品質の変動により波長分散値の変動量の絶対値をモニタする、波長分散変動量モニタと波長分散変動符号モニタを組み合わせることにより、伝送路波長分散の変動が発生した際に、増減の別及びその量を検出し、可変波長分散補償器の高速な制御を可能にするものである。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態による波長分散変動符号モニタの基本的な原理を説明する図である。
なお、図２は、残留波長分散が変化したときの波形の変化を示すアイダイアグラムであり、同図においては、矢印で示した部分の信号レベルは同じレベルである。図２はα＝１（チャーピングパラメータαが正）の４０Ｇｂ／ｓ ＮＲＺ変調方式で、残留分散値が±５０ｐｓ／ｎｍ変化した場合の受信波形シミュレーション結果である。このように、残留分散値が減少し、波形圧縮が拡大した場合、本来のＨｉｇｈレベルを超えたオーバシュートが大きくなり、波形広がりが発生した場合は、逆に小さくなる。従って、この変化つまり、波形のピーク値の検出により、波長分散値の増減の別を検出することが可能である。すなわち、チャーピングパラメータを正に設定しておくことにより、波形のピーク値を見ることによって、残留波長分散値の増減の別を知ることが出来る。
【００２３】
図３に本発明の実施形態の要部の基本構成を示し、図４に受信部の構成を示す。
図２のシミュレーションは、図３に示すようにＰＤ（光／電気変換器１４）の前に光増幅器２５を配置し、出力パワー一定制御（ＡＬＣ制御）を行っている。その結果、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗレベルは安定し、図２の例では、いずれの残留波長分散値でもおおむねＨｉｇｈレベル＝７６０μ（ａ．ｕ．）、Ｌｏｗレベル＝０（ａ．ｕ．）となっている。一方で、ピーク電圧は、
残留波長分散量−８０ｐｓ／ｎｍの場合： １１５０μ（ａ．ｕ．）
残留波長分散量−３０ｐｓ／ｎｍの場合： ９８０μ（ａ．ｕ．）
残留波長分散量＋２０ｐｓ／ｎｍの場合： ９００μ（ａ．ｕ．）
となり、残留波長分散量＝−３０ｐｓ／ｎｍの場合を基準に考えると、ピーク電位の増加した場合には残留波長分散量の減少が発生していることを、また、逆に減少した場合には残留波長分散量の増加を検知することができる。
【００２４】
そこで、図４の受信部の構成においては、可変分散補償器１３の出力は、ＰＤ１４によって、電気信号に変換され、プリアンプ２５によって増幅され、ピーク検出回路２８とイコライザー２６に入力される。イコライザー２６の出力は、クロックとデータを復元するクロック及びデータ復元部２７に入力され、データ復元が行われて、後段の信号処理に進む。ピーク検出回路２８では、信号のピークを検出し、ピークの大きさに従って、制御回路１６にピーク値を通知する。制御回路１６は、ピーク値に基づいて、残留分散が増加したか、減少したかを判断し、可変分散補償器１３を制御して、分散補償量を最適化する。
【００２５】
図５は、本発明の実施形態に従った受信部の別の構成例である。
図５においては、プリアンプ２５の出力にピーク検出回路２８を配置する構成を示している。このようにしても、受信信号波形を取得できるので、ピーク検出は可能であり、従って、制御回路に、残留分散の増減の別を知らせることが出来る。
【００２６】
図６は、本発明の実施形態に従った受信部の更に別の構成例である。
図６に示すように、イコライザーにおいては信号の増幅により信号の上下限がリミッタ電圧により制限されるようになるが、このようになる前の線形動作範囲で十分に受信波形情報が残余している場所であれば、ピーク検出回路の受信器内での配置場所は問わない。
【００２７】
図７は、本発明の実施形態に従った更に別の構成例を示し、図８に４３．０２Ｇｂ／ｓ ＮＲＺ変調方式で各受信ＯＳＮＲについて可変波長分散補償器を用いて波長分散トレランスを測定した例を示し、図９に、縦軸をＱ値に換算した図８に対応する図を示す。
【００２８】
図７では、ピーク検出回路２８と、誤り率情報を算出するＦＥＣ部３０が受信機１５に含まれている。ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）は、誤り訂正符号を用いた誤り訂正ブロックであり、この機能を実現したＦＥＣ−ＩＣは、一般的に、誤り訂正数など誤り率に準じた情報を算出する機能を有する。ピーク検出回路２８によって検出されたピーク値と、ＦＥＣ部３０で検出された誤り率情報がモニタ回路３１に入力され、不図示の可変分散補償器への制御信号を生成するために使用される。
【００２９】
図８、９から明らかなように、ＯＳＮＲが変化した場合でも、波長分散トレランス曲線の形状に変化は見られず、最適点からの誤り率の変動量（Ｑ値ペナルティの大きさ）により、最適波長分散値の変動量を同様の仕方で算出することが可能であることが分かる。すなわち、波長分散トレランス曲線の形状が変化すると、ＯＳＮＲの変化に伴い、同じ誤り率の変動量であっても、可変すべき分散補償量が異なってしまうが、今の場合、このようなことは起きていないということが分かる。波長分散トレランス曲線は、例えば、システムの初期設定時に可変分散補償器の波長分散可変範囲を掃引することにより取得可能であり、伝送路波長分散値の変動が発生し、伝送品質変化が発生した場合は発生したペナルティから変動量を算出することが可能であることがわかる。
【００３０】
図７の構成例はＦＥＣを用いたシステムを想定しており、ＦＥＣ部３０で検出される誤り率情報を用いているが、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのＢ１バイト等伝送品質に関する情報であれば波長分散モニタとして利用可能である。
【００３１】
図１０及び図１１に本発明の実施形態に従った更に別の構成例を示す。
図１０はＦＥＣを用いたシステムで、ＦＥＣ部３０により検出される誤り率情報を用いており、図１１は、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのＢ１バイトを用いる場合を示している。図１１では、受信機１５がＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのオーバヘッドを処理し、Ｂ１バイトの情報を取り出し、これを制御部１６に送るようになっている。この他にも、Ｑ値など伝送品質に関する情報であれば波長分散モニタとして利用可能である。
【００３２】
図１２及び図１３に本発明の実施形態に従った基本動作のフローチャートを示す。
図１２は最適波長分散補償量の変動量を検出する手段として、誤り率を用いた場合を示し、図１３は、本発明の実施形態に従ったピーク電圧を用いた場合を示す。
【００３３】
例えば、伝送路敷設環境温度の変動に伴う伝送路波長分散値の変動は、単位時間当たりの変化は小さく、従来提案されているような手法により、高精度に波長分散制御を行うことが望ましい。従って、図１２に示される処理を行う。
【００３４】
高次ＰＭＤの影響による最適波長分散補償量の変動等は、単位時間当たりの急激な変化に対し、高速に追随する必要がある。従って、図１３に示される処理を行う。
【００３５】
図８及び図９に示した波長分散トレランス特性に明確なように、単位時間内に最適波長分散補償量の急激な変化が発生した場合、誤り率など伝送品質の劣化は大きくなる。そのため、単位時間あたりの誤り率など伝送品質の変動量を用いて最適波長分散補償量の変動幅の大小を検出することが可能である。
【００３６】
従って、単位時間当たりの波長分散値の変動量が、一定の閾値以下の場合には、山登り法などの手法により、高精度な最適値探索を行い、一定の閾値を超えた場合には、上記に説明したようにピーク値変動の大小により、最適波長分散補償量の変動量の増減を検出し、初期設定時に取得した分散トレランス特性と、検出されたペナルティから波長分散補償量のずれ幅を算出、設定することにより、最適分散補償量に高速に制御し、許容ペナルティ以下に抑圧した後、通常の高精度制御モードに移行する。
【００３７】
まず、図１２において、ステップＳ１０では、初期設定行う。すなわち、ペナルティ閾値としてＰｔｈを設定する。ステップＳ１１では、最適補償量を設定する。ステップＳ１２において、誤り率を測定し、ステップＳ１３において、基準誤り率ＢＥＲｓを設定し、ステップＳ１４において、ピーク電圧を測定する。ステップＳ１５においては、基準ピーク電圧を設定し、ステップＳ１６において、待ち時間Ｔ１だけ待機し、ステップＳ１７において、誤り率ＢＥＲ１を測定する。ステップＳ１８では、ペナルティがＰｔｈより小さいか否かを判断する。ここで、ペナルティは、例えば、ＢＥＲｓを与えるＱ値をＱｓとし、ＢＥＲ１を当たるＱ値をＱ１とすると、ペナルティ＝Ｑｓ−Ｑ１で与えられる。
【００３８】
ステップＳ１８の判断がＹＥＳの場合には、ステップＳ１９において、通常モードの最適値探索を行う。この通常モードは、従来技術で説明した山登り法やディザリング法を用いた最適値探索法を用いるモードである。ステップＳ１９の処理が終わると、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１８の判断が、ＮＯの場合には、ステップＳ２０に進み、ピーク電圧測定を行い、ステップＳ２１において、変動増減識別を行い、ステップＳ２２において、変動量算出を行う。すなわち、補償量の算出を行う。ステップＳ２３においては、補償量を設定し、ステップＳ１７に戻る。
【００３９】
図１３においては、ステップＳ３０において、初期設定を行う。すなわち、可変波長分散補償器の一部または全ての補償範囲を掃引し、最適補償量探索を行うと共に、図８あるいは図９のような波長分散トレランス特性を取得する。そして、ピーク電圧閾値差を、圧縮側をＶｔｈ１、広がり側をＶｔｈ２と設定する。ステップＳ３１においては、最適補償量を設定し、ステップＳ３２においては、誤り率を測定し、ステップＳ３３において、基準誤り率ＢＥＲｓを設定する。そして、ステップＳ３４において、ピーク電圧を測定し、ステップＳ３５において、基準ピーク電圧Ｐｓｔを設定する。そして、ステップＳ３６において、待ち時間Ｔ１だけ待機し、ステップＳ３７において、ピーク電圧Ｐｍを測定する。ステップＳ３８では、Ｐｍ−ＰｓｔがＶｔｈ１より小さいか、あるいは、Ｐｍ−ＰｓｔがＶｔｈ２より大きいか否かを判断する。
【００４０】
ステップＳ３８の判断がＹＥＳの場合には、ステップＳ３９に進み、通常モードの最適値探索（従来技術）を行い、ステップＳ３１に戻る。ステップＳ３８の判断がＮＯの場合には、ステップＳ４０において、変動増減識別を行い、ステップＳ４１において、誤り率ＢＥＲ１を測定し、ステップＳ４２においては、変動量算出（補償量算出）を行う。そして、ステップＳ４３において、補償量設定を行い、ステップＳ４４において、通常モード最適値探索を行い、ステップＳ３１に戻る。
【００４１】
図１４は、ピーク検出回路の一構成例を示す図である。
ここでは、Ｄフリップフロップを使用する。Ｄフリップフロップには、データと識別閾値と、遅延回路によってタイミング調整されたクロックが入力される。Ｄフリップフロップは、クロックのタイミングに従って、データ値を識別閾値と比較した値を保持し、出力する。積分回路では、Ｄフリップフロップの出力値を積分し、平均値を出力する。
【００４２】
図１５及び図１６は、本発明の別の実施形態を示す図である。
図１５においては、平均出力パワーモニタ３５が設けられている。前述の実施形態においては、光アンプ２５をＡＬＣ制御することによって、光信号のＨｉｇｈレベルの出力パワーを一定に保っていた。これにより、光信号のピークを検出し、予め定められた閾値と比較することにより、残留分散値の増減の別が分かるようになっている。この実施形態においては、受信光信号の変調方式、マーク率、デューティなどに変化がないとして、光増幅器出力の平均値をモニタし、変化に合わせて閾値を制御することにより、光増幅器をＡＬＣ制御する場合と同様の残留分散の増減の別の判断が行える。
【００４３】
まず、初期設定時（図１６（ｂ））において、平均出力を基準値とする。次に、平均出力が１／２になった場合（図１６（ａ））、識別閾値も平均出力変化に比例して１／２とし、図１６の場合、２．２５×１０−３ａ．ｕ．と設定する。平均出力が２倍になった場合には（図１６（ｃ））、識別閾値も平均出力変化に比例して２倍にし、９．０×１０−３ａ．ｕ．と設定する。このようにして設定された識別閾値を用いて、波長分散変動符号モニタ２１が残留分散の変動の方向を判断する。
【００４４】
図１７〜図２１は、本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図である。
図１７のシミュレーションモデルを用い、光増幅器ＮＦ、帯域制限フィルタの透過帯域をパラメータとして、ピーク電圧の波長分散値変動に伴う変化をα＝１について算出した結果を、図１８及び図１９に示す。図１８は、帯域制限フィルタの透過帯域を３０ＧＨｚとし、ＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ）が０ｄＢと３０ｄＢについて、残留波長分散値とピーク電圧の関係を示したグラフである。図１９は、光増幅器のＮＦを３０ｄＢとし、帯域制限フィルタの透過帯域が３０ＧＨｚと４０ＧＨｚについて、残留波長分散値とピーク電圧の関係を示したグラフである。
【００４５】
図１８及び図１９のように、ＯＳＮＲ、フィルタ帯域によらず、ペナルティの最も小さくなる〜４０ｐｓ／ｎｍ近傍を除いて、波長分散値の大きな変動が発生した場合には、ピーク電圧の増減を用いて波長分散値の増減を検出することが可能であることが分かる。
【００４６】
図２０に各波長分散値でのシミュレーション波形を示す。各波形（それぞれ、１２８ｂｉｔ）について０．００４５（ａ．ｕ．）を閾値とした場合の平均値出力は、
−１００ｐｓ／ｎｍ＝０．１９８（ａ．ｕ．）
−５０ｐｓ／ｎｍ ＝０．１１９（ａ．ｕ．）
０ｐｓ／ｎｍ ＝０（ａ．ｕ．）
となり、平均値の比較により、伝送路波長分散の増減が識別できることが分かる。
【００４７】
図２１に閾値が、０．００４２（ａ．ｕ．）〜０．００４５（ａ．ｕ．）の場合の平均値出力グラフを示す。
本発明の実施形態の波長分散変動符号モニタは変動の符号識別を目的としているため、閾値を０．００４２とした場合、最適分散補償量である〜４０ｐｓ／ｎｍから逸脱した際に、出力平均値に差が無く、モニタとして機能しない。０．００４３〜０．００４５では分散値が減少した場合に平均値出力が明らかに増加しており、平均値出力の増加の有無により伝送路分散の別が検出できることが分かる。特に、閾値０．００４４の場合、最適分散補償量である−４０ｐｓ／ｎｍから±１０ｐｓ／ｎｍの変化平均値出力の変化が大きく、今回の条件では最も望ましい設定である。
【００４８】
図１０あるいは図１１に示すような誤り率を波長分散モニタとして用いるシステムで、ＯＳＮＲ＝２２ｄＢで、波長分散トレランス特性が図８あるいは図９の場合を例として考える。
【００４９】
単位時間当たり伝送路波長分散が閾値以下の通常動作状態では、ディザリング、山登り法等最適点探索アルゴリズムにより、高精度に最適波長分散補償量を追随制御する。閾値は、例えば±１０ｐｓ／ｎｍを設定する。図１０あるいは図１１の例では約−３０ｐｓ／ｎｍの波長分散補償量に制御され３．５×１０−８の誤り率となる。ここで、伝送路の波長分散値が何らかの理由により変化し、波長分散モニタとして測定されている誤り率が急速に１．０×１０−８に変化した場合、本発明の実施形態の波長分散変動符号モニタを用いた制御速度を優先した制御となる。初期設定時に取得した図８の特性を用い、誤り率の変動量より伝送路波長分散値が＋１５ｐｓ／ｎｍまたは−１５ｐｓ／ｎｍ変化したことが算出できる。更に、ピーク検出回路の情報より増減の別が識別できるため、１回の動作で波長分散補償値の許容ペナルティ（トレランス）内への引き込みが行われる。
（付記１）光信号が伝送路を伝搬することによって受ける波長分散を補償するための波長分散補償制御システムであって、
受信信号のピーク値を検出するピーク検出手段と、
該ピーク値を所定の閾値と比較することにより、光信号を受けている波長分散が正の方向に過剰か、負の方向に過剰かを判断し、可変波長分散補償器に対する制御信号を与える制御手段と、
を備えることを特徴とする波長分散補償制御システム。
【００５０】
（付記２）更に、受信信号の伝送品質情報を検出する伝送品質検出手段を備え、
前記制御手段は、ピーク値の検出により得た過剰波長分散の正負と、該伝送品質情報より得た補償すべき波長分散量の絶対値とを用いて、前記可変波長分散器に制御信号を与えることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償制御システム。
【００５１】
（付記３）前記制御手段は、最適波長分散補償値の変動量に対して閾値を設定し、観測された変動量が閾値以下の場合には、山登り法あるいはディザリング法により高精度の波長分散補償制御を行い、変動量が該閾値以上の場合には、ピーク値から得られた残留波長分散の正負と補償すべき波長分散量の絶対値とから高速な波長分散制御を行うことを行うことを特徴とする付記２に記載の波長分散補償制御システム。
【００５２】
（付記４）前記伝送品質検出手段は、ＦＥＣ機能を利用して、受信信号の誤り率を検出することを特徴とする付記２に記載の波長分散補償制御システム。
（付記５）前記伝送品質検出手段は、受信信号がＳＯＮＥＴ／ＳＤＨの信号である場合、オーバヘッドのＢ１バイトを使用して、受信信号の誤り率を検出することを特徴とする付記２に記載の波長分散補償制御システム。
【００５３】
（付記６）前記ピーク検出手段は、データ、識別閾値、及びタイミングが調整されたクロックとを入力し、データ値と識別閾値との比較結果を保持し、出力するＤフリップフロップからなることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償制御システム。
【００５４】
（付記７）光信号が伝送路を伝搬することによって受ける波長分散を補償するための波長分散補償制御方法であって、
受信信号のピーク値を検出するピーク検出ステップと、
該ピーク値を所定の閾値と比較することにより、光信号を受けている波長分散が正の方向に過剰か、負の方向に過剰かを判断し、可変波長分散補償器に対する制御信号を与える制御ステップと、
を備えることを特徴とする波長分散補償制御方法。
【００５５】
（付記８）更に、受信信号の伝送品質情報を検出する伝送品質検出ステップを備え、
前記制御ステップは、ピーク値の検出により得た過剰波長分散の正負と、該伝送品質情報より得た補償すべき波長分散量の絶対値とを用いて、前記可変波長分散器に制御信号を与えることを特徴とする付記７に記載の波長分散補償制御方法。
【００５６】
（付記９）前記制御ステップは、最適波長分散補償値の変動量に対して閾値を設定し、観測された変動量が閾値以下の場合には、山登り法あるいはディザリング法により高精度の波長分散補償制御を行い、変動量が該閾値以上の場合には、ピーク値から得られた残留波長分散の正負と補償すべき波長分散量の絶対値とから高速な波長分散制御を行うことを行うことを特徴とする付記８に記載の波長分散補償制御方法。
【００５７】
（付記１０）前記伝送品質検出ステップは、ＦＥＣ機能を利用して、受信信号の誤り率を検出することを特徴とする付記８に記載の波長分散補償制御方法。（付記１１）前記伝送品質検出ステップは、受信信号がＳＯＮＥＴ／ＳＤＨの信号である場合、オーバヘッドのＢ１バイトを使用して、受信信号の誤り率を検出することを特徴とする付記８に記載の波長分散補償制御方法。
【００５８】
（付記１２）前記ピーク検出ステップは、データ、識別閾値、及びタイミングが調整されたクロックとを入力し、データ値と識別閾値との比較結果を保持し、出力するＤフリップフロップを用いることを特徴とする付記７に記載の波長分散補償制御方法。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、高速に変化する波長分散に追随して分散補償することが出来る波長分散補償制御システムを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に従った波長分散補償制御システムの基本構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による波長分散変動符号モニタの基本的な原理を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態の要部の基本構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に従った受信部の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に従った受信部の別の構成例である。
【図６】本発明の実施形態に従った受信部の更に別の構成例である。
【図７】本発明の実施形態に従った更に別の構成例を示す図である。
【図８】４３．０２Ｇｂ／ｓ ＮＲＺ変調方式で各受信ＯＳＮＲについて可変波長分散補償器を用いて波長分散トレランスを測定した例を示す図である。
【図９】縦軸をＱ値に換算した図８に対応する図である。
【図１０】本発明の実施形態に従った更に別の構成例（その１）を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に従った更に別の構成例（その２）を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に従った基本動作のフローチャート（その１）である。
【図１３】本発明の実施形態に従った基本動作のフローチャート（その２）である。
【図１４】ピーク検出回路の一構成例を示す図である。
【図１５】本発明の別の実施形態を示す図（その１）である。
【図１６】本発明の別の実施形態を示す図（その２）である。
【図１７】本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図（その１）である。
【図１８】本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図（その２）である。
【図１９】本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図（その３）である。
【図２０】本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図（その４）である。
【図２１】本発明の実施形態の有効性を確認するシミュレーションについて説明する図（その５）である。
【図２２】従来の誤り率を波長分散モニタとして用いる構成を示す図である。
【図２３】従来の動作を説明するための図である。
【図２４】全平均ＰＭＤ＝８ｐｓ（すなわち０．３３ｐｓ／√ｋｍ）、１００ｋｍ×６スパンのシステムでの最適分散量の変化の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
１０ 送信器
１１ 伝送路
１３ 可変分散補償器
１４ 光／電気変換器
１５ 受信機
１６ 制御部
２０ 波長分散変動量モニタ
２１ 波長分散変動符号モニタ
２５ ＡＬＣ制御された光アンプ
２６ イコライザ
２７ クロック及びデータ復元部
２８ ピーク検出回路
３０ ＦＥＣ部
３１ モニタ回路
３５ 平均出力パワーモニタ
Claims (5)
- 光信号が伝送路を伝搬することによって受ける波長分散を補償するための波長分散補償制御システムであって、
受信信号のピーク値を検出するピーク検出手段と、
該ピーク値を所定の閾値と比較することにより、光信号を受けている波長分散が正の方向に過剰か、負の方向に過剰かを判断し、可変波長分散補償器に対する制御信号を与える制御手段と、
を備えることを特徴とする波長分散補償制御システム。 - 更に、受信信号の伝送品質情報を検出する伝送品質検出手段を備え、
前記制御手段は、ピーク値の検出により得た過剰波長分散の正負と、該伝送品質情報より得た補償すべき波長分散量の絶対値とを用いて、前記可変波長分散器に制御信号を与えることを特徴とする請求項１に記載の波長分散補償制御システム。 - 前記制御手段は、最適波長分散補償値の変動量に対して閾値を設定し、観測された変動量が閾値以下の場合には、山登り法あるいはディザリング法により高精度の波長分散補償制御を行い、変動量が該閾値以上の場合には、ピーク値から得られた残留波長分散の正負と補償すべき波長分散量の絶対値とから高速な波長分散制御を行うことを行うことを特徴とする請求項２に記載の波長分散補償制御システム。
- 前記ピーク検出手段は、データ、識別閾値、及びタイミングが調整されたクロックとを入力し、データ値と識別閾値との比較結果を保持し、出力するＤフリップフロップからなることを特徴とする請求項１に記載の波長分散補償制御システム。
- 光信号が伝送路を伝搬することによって受ける波長分散を補償するための波長分散補償制御方法であって、
受信信号のピーク値を検出するピーク検出ステップと、
該ピーク値を所定の閾値と比較することにより、光信号を受けている波長分散が正の方向に過剰か、負の方向に過剰かを判断し、可変波長分散補償器に対する制御信号を与える制御ステップと、
を備えることを特徴とする波長分散補償制御方法。
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