JP2004336754A - 順方向誤り修正符号化を使用したｑファクタのモニタリングのための方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全光学式のシステムの中でＱファクタのような欠陥関連パラメータをモニタするためのシステム、方法および装置を提供すること。
【解決手段】順方向誤り修正（ＦＥＣ）を使用してビット誤り率（ＢＥＲ）を派生させ、このＢＥＲが欠陥関連パラメータを判定するのに使用される。
【選択図】図１

Description

本発明は光学ネットワークに関し、さらに特定するとそのようなネットワークをモニタするための光学性能に関する。

光学層の中でビット誤り率（Ｂit-Ｅrror Ｒate：ＢＥＲ）を測定できないことは長期にわたって光学ネットワークの短所として見られてきた。ＢＥＲ測定はインテリジェント・ネットワーク要素の管理と制御にとって必須と見なされている。現在、同期式光学ネットワーク（Ｓynchronous Ｏptical ＮＥＴwork：ＳＯＮＥＴ）システムなどの性能モニタリングは電気−光学インターフェースの使用を通じてＳＯＮＥＴのフレーム・ヘッダ内で回復される個々のビットにアクセスすることによって達成される。分析と増幅のために光学信号が電気信号へと変換され、その後、光学信号へと再生される。この方式で、警報監視、フレーム損失（Ｌoss Ｏf Ｆrame：ＬＯＦ）検出、信号損失（Ｌoss Ｏf Ｓignal：ＬＯＳ）検出などのようなネットワーク維持業務を実行するためのオーバヘッド・バイトのビット単位の処理が供給される。

上記の技術は有用であるが、光学ネットワーク内の電気−光学インターフェースと伝送システムを削除する要望は、光学層のビット誤り率測定が何らかの方式で判定される必要があることを意味する。ビット誤り率の試験セットは、それらの高いコストと信号パワーの観点で見た性能要求条件、分散許容度、および固定されたデータ・パターンが理由で内蔵型光学性能モニタリングに適していない。さらに、行き先に到達する前に測定される信号は通常では誤りが無く、したがってＢＥＲと信号品質の査定を得るためにＱファクタ（Q-factor）のような他の指標が使用されなければならない。Ｑファクタは、数値１にある平均パワーから数値０にある平均パワーを差し引いた値を、１に乗るノイズの標準偏差と０に乗るノイズの標準偏差の和で除算したものとして述べられることが可能である。Ｑファクタは信号対ノイズ比の性能指標を供給する。以前のＱファクタのモニタリング技術は再識別閾値データ回復エレクトロニクス(dual decision threshold data recovery electronics)のような特定の高速のエレクトロニクスかまたはヒストグラム法のいずれかを使用し、それらはバースト誤りを検出するのにあまり適していない。

先行技術のこれらおよびその他の欠陥は、具体例を挙げると順方向誤り修正（Ｆorward Ｅrror Ｃorrection：ＦＥＣ）符号化データを処理するためのエレクトロニクスを備えた光学的トランスポンダの受信部分を使用する従来または全光学式の通信システム内でＱファクタのような欠陥のパラメータをモニタするための本発明のシステム、方法および装置によって対処される。データのＦＥＣ修正に付随する誤り情報がビット誤り率とＱファクタを推測するのに使用される。極端に低い誤り状態が存在する場合、データ回復回路のための識別閾値はＦＥＣエレクトロニクスによって処理されるデータ・ストリームに誤りを伝えるように調節される。

本発明の一実施形態による方法は光学信号からデータ信号を回復する工程、順方向誤り修正（ＦＥＣ）を使用して回復信号を処理し、それによってビット誤り率（ＢＥＲ）を判定する工程、および判定したＢＥＲを使用して光学信号の欠陥のパラメータを判定する工程を含む。

本発明の教示は添付の図面と結びつけた下記の詳細な説明を考慮することによって容易に理解されることが可能である。理解を容易にするために、可能な場合には図に共通する同じ要素を表すのに同じ参照番号を使用した。

対象の発明は基本的に特定の方式に構成された光学伝送システムの背景の中で説明されるであろう。しかしながら、本発明がデータとそれに付随するＦＥＣ情報を輸送するいかなるタイプのシステムにも都合よく使用され得ることは当業者によって理解されるであろう。モニタされる光学信号内で順方向誤り修正符号化を使用して為されるＢＥＲ判定を介したＱファクタのモニタリングの背景の中で対象の発明が基本的に説明されるであろうこともやはり留意すべきである。しかしながら、下記でさらに詳細に検討されるように、本発明は概して、光学信号のアイ・ダイアグラム(eye diagram)の中心部（Ｑファクタに関して好ましい）またはアイ・ダイアグラムの他の部分のいずれかでビット誤り率の輪郭を確立するためにそのような順方向誤り修正符号化の使用を応用することが可能である。これらのケースの各々で、光学信号のアイ・ダイアグラムに関して確立される様々なビット誤り率の輪郭はシステムの光学性能に関する有用な情報を提供する。

図１は本発明の実施形態を使用する光学伝送システムのハイレベル・ブロック図を描いている。特定すると、図１の光学伝送システム１００は複数の光学送信部１１０_１〜１１０_Ｎ（まとめて光学送信部１１０）、光学マルチプレクサ１１５、複数の光学増幅部１２０_Ａ〜１２０_Ｇ（まとめて光学増幅部１２０）、複数の光学的追加−削除マルチプレクサ（Ｏptical Ａdd-Ｄrop Ｍultiplexers：ＯＡＤＭ）１３０_Ａと１３０_Ｂ（まとめてＯＡＤＭ１３０）、光学デマルチプレクサ１４０、複数の光学受信部１５０_１〜１５０_Ｎ（まとめて光学受信部１５０）、ネットワーク管理部１６０および複数の光学性能モニタ（Ｏptical Ｐerformance Ｍonitors：ＯＰＭ）１７０_１〜１７０_９（まとめてＯＰＭ１７０）を含む。

光学送信部１１０の各々は、それぞれの波長を有し、かつその上に変調されたデータならびにデータの回復に有用な順方向誤り修正（Ｆorward Ｅrror Ｃorrection：ＦＥＣ）情報を有する光学出力信号を供給する。マルチプレクサ１１５は送信部１１０によって作り出されたそれぞれの波長の光学信号を多重化し、それによって複数（Ｎ個）の波長チャネルを含む波長分割多重（ＷＤＭ）信号を作り出す。マルチプレクサ１１５によって作り出されたＷＤＭ信号は光学増幅部１２０および光学的追加−削除マルチプレクサ１３０といった複数の光学ネットワーク素子を通して光学デマルチプレクサ１４０へと伝搬される。光学デマルチプレクサ１４０はＷＤＭ光学信号を逆多重化して初期に光学送信部１１０によって供給された様々な波長のチャネルをそこから抽出する。各々の波長チャネルはさらなる処理のためにそれぞれの光学受信部１５０へと結合される。

図１のシステム１００では、マルチプレクサ１１５によって作り出されたＷＤＭ信号は次の光学素子すなわち第１の光学増幅部（Ｏptical Ａmplifier：ＯＡ）１２０_Ａ、第２のＯＡ１２０_Ｂ、第１のＯＡＤＭ１３０_Ａ、第３のＯＡ１２０_Ｃ、第４のＯＡ１２０_Ｄ、第２のＯＡＤＭ１３０_Ｂ、第５のＯＡ１２０_Ｅ、第６のＯＡ１２０_Ｆ、第７のＯＡ１２０_Ｇおよび光学デマルチプレクサ１４０を順に通して伝搬される。１つまたは複数の光学ネットワーク素子を利用するいかなるネットワーク経路も本発明の教示から恩恵を受けることは当業者によって理解されるであろう。

光学増幅部１２０および光学的追加−削除マルチプレクサ１３０の各々はそれぞれの光学性能モニタ（ＯＰＭ）１７０を随伴する。ＯＰＭ１７０の実施形態は図２〜４に関連して下記でさらに詳細に述べられるであろう。簡単に述べると、ＯＰＭ１７０の各々はそのそれぞれのネットワーク素子からそこを通過する光学信号の少部分を受け取る。例えば、そこを通過する光学信号の少部分（例えば光学信号パワーの１もしくは２パーセント）をそのそれぞれのＯＰＭ１７０に流用するために光学スプリッタ（図示せず）が光学ネットワーク素子の各々に付随する可能性がある。ＯＰＭ１７０は、個々の波長チャネルを選択し、選択した波長チャネルを経由して伝搬されるデータの一部を回復し、受信データから誤りを取り除くように構成された順方向誤り修正（ＦＥＣ）を適用するように動作する。ビット誤り率（ＢＥＲ）の査定は、ＦＥＣプロセッサにより訂正された誤りの数を判定することおよび抽出された波長チャネルのデータのデータ速度を知ることによって作り出される。場合によっては、データ・スライサの識別閾値レベル（すなわち受信したデータ・ストリームから２進法の０の群と１の群を回復するのに使用される識別閾値）が或る範囲の識別閾値レベルにわたって調節されることでそれに対応するビット誤り率査定の範囲を応答的に作り出す。ＢＥＲの輪郭を作り出すために、ＢＥＲ査定が固定の時間点（例えばアイ・ダイアグラムの中心）のデータ・スライサの識別閾値の関数としてプロットされることが可能である。波長チャネルの信号対ノイズ比（すなわちＱファクタ）はＢＥＲ輪郭の形状に関して判定されることが可能である。

こうして、ＯＰＭ１７０はそこを通過する光学信号内の１つまたは複数の波長チャネルのＱファクタのような欠陥パラメータを判定するように動作する。光学通信システム内で各ネットワーク素子のＱファクタを判定することによって、受信部で終結する信号が受けるデータ劣化源が、低Ｑファクタの存在を示すＯＰＭの直前のネットワーク素子（または通信リンク）に遡って追跡されることが可能である。システムを伝搬する波長チャネルの各々、波長チャネルの一部分、またはサンプル・チャネルについてＱファクタが判定されることが可能であることに留意すべきである。さらに、光学ネットワーク素子すべてではなく、いくつか（例えば２つまたは３つ毎のネットワーク素子であって、一層頻繁に支障をきたす傾向のあるネットワーク素子）にそれぞれのＯＰＭを付随させることによってシステムのコストを低減することが可能であることに留意すべきである。

ネットワーク管理部１６０は、具体例を挙げると、メモリ、処理および入出力素子を含むワークステーションまたは制御装置を有し、それがネットワーク素子（Ｎetwork Ｅlement：ＮＥ）の動作のサポートおよびデータのネットワーク化を含む通信管理ネットワーク（Ｔelecommunication Ｍanagement Ｎetwork：ＴＭＮ）機能を供給する。ＴＭＮ機能を導入するのに使用される技術には、具体例を挙げると、チャネル上に符号化されるオーバヘッド・ビット、光学的管理用チャネル、専用通信リンク、パケット・データ・ネットワークまたはこれらのいかなる組み合わせも含まれる（図示せず）。

本発明は、信号の誤りまたは劣化の特定の供給源を識別するためにＴＭＮの背景で利用されることが可能である。一実施形態では、複数のネットワーク素子の各々がそれに対応するＯＰＭ１７０を随伴する。受信部によって処理される波長チャネルが高いビット誤り率を示していると認識することによって、それに応答してネットワーク管理部１６０が光学信号経路内のネットワーク素子ＯＰＭの各々に問い合わせてそれらのそれぞれのＢＥＲ／Ｑファクタ／モニタ・インジケータの履歴を判定する。特定のチャネルに関するモニタ・インジケータが或るネットワーク素子から次のネットワーク素子までで閾値を超えて増大した点を判定することによって、増大したＢＥＲを最初に伴うネットワーク素子が欠陥を有するかもしくは何らかの方式で劣化していることがネットワーク管理部１６０によって推測されることが可能となる。そのような例では、修理作業者を派遣するかまたは経路変更（すなわち再供給）してそのような高度な誤りの経験を避けることが適切である。

図１は第３の光学増幅部１２０_Ｃと第２の受信部１５０_２を影にして描いている。この影処理は、第３の光学増幅部１２０_Ｃが受信部１５０_２で最終的に高いＢＥＲを生じさせる誤りの供給源であることを例示している。この範例では、受信部１５０_２の高いＢＥＲがネットワーク管理部１６０によって気付かれ、それに応答してこれが（次の順で）ＯＰＭ１７０_９、ＯＰＭ１７０_８等々でＯＰＭ１７０_４に遡って問い合わせを行う。ＯＰＭ１７０の各々の問い合わせについて、ネットワーク管理部１６０は相当する光学素子を通過する各波長チャネルのＱファクタの変化に関する履歴情報を回復する。図１に関してここで述べた範例のケースでは、第３のＯＡ１２０_Ｃの故障もしくは劣化の最初の兆候は相当するＯＰＭ１７０_４と次のＯＰＭ１７０_５の間の同一チャネルＱファクタの違いによって示される。ＯＰＭ（すなわち光学素子の入力もしくは出力信号のサンプリング）の配置に応じて、ＯＰＭ１７０_３（ＯＡＤＭ１３０_Ａに対応）とＯＰＭ１７０_４に関する履歴データを比較することによって誤りの状態が検出されることもやはりあり得る。

ＴＭＮはまた、システムの全体的な性能を追跡するためにＯＰＭからの履歴情報を利用する可能性もある。時間と共に、各々が少量の性能劣化を示すいくつかの要素の組み合わせがシステムの総合性能を害する原因となる可能性がある。システム性能の変化はまた、不定期の修理、再供給される新たなチャネル、およびその他の普通のネットワーク変更によって引き起こされる可能性もある。ＯＰＭ信号の時間的進展をモニタすることによって、ＴＭＮはネットワークの全体的な健全性を判定し、それにより、システムがその寿命の終わりに近いかどうか、追加のチャネル負荷が許容され得るかどうかを判定し、あるいはシステムの健全性に関する他のネットワーク管理の検討を判定する。

図２は図１の光学伝送システム１００に使用するのに適した光学性能モニタ（ＯＰＭ）のハイレベル・ブロック図を描いている。特定すると、図２のＯＰＭ２００は図１のシステム１００内の光学処理もしくは伝送素子からそこを伝搬する光学信号パワーの少部分（例えば１もしくは２％）を入力信号ＩＮとして受け取る。

特に、図２の光学性能モニタ（ＯＰＭ）２００は同調フィルタ２１０、光学増幅部（ＯＡ）２２０、光学トラッキング・フィルタ２３０、光−電気（Ｏ／Ｅ）コンバータ２４０、クロックとデータの回復回路２５０、順方向誤り修正（ＦＥＣ）プロセッサ２６０および制御部２７０を含む。場合によっては、スプリッタ２７５と検出部２８０もまた設けられる。構成要素の選択が、通常では様々な通信システムで変わるであろう入力信号ＩＮの特定の詳細に応じて決まることを当業者は認識するであろう。

入力信号ＩＮ、具体的に述べると比較的低パワーの波長分割多重（ＷＤＭ）信号は同調フィルタ２１０で受信される。制御信号λ_ＳＥＬに応答して、同調フィルタ２１０はＷＤＭ入力信号ＩＮの中に含まれる波長チャネルのうちの１つ以外のすべてを選択的にフィルタ処理（すなわちブロック）する。選択された波長チャネルλは光学増幅部２２０によって増幅され、Ｏ／Ｅコンバータ２４０へと結合される。選択された波長チャネルλに与えられる増幅の量は、制御部２７０によって作り出される光学増幅部制御信号ＯＡＣで場合によっては制御される。ＷＤＭ入力信号ＩＮは図１の光学通信システム１００内で主光学信号経路からタップ引き出しされるので、ＷＤＭ入力信号ＩＮのパワー・レベルは主光学通信チャネル内にあるパワーの１％もしくは２％を含むことが可能なだけである。したがって、選択された波長チャネルλを本発明によるさらなる処理に適切なレベルまで増幅するために光学増幅部２２０が使用される。主光学信号のさらに大きなタップ引き出し（例えば１０％〜５０％の範囲）が利用可能であり、かつＯＰＭ要素の光学損失が充分に低い場合、機能を変化させることなくＯＰＭから光学増幅部２２０を除去することが可能である。

場合によって使用されるトラッキング・フィルタ２３０は選択された波長チャネルλに付随してそれらの外側にある光学信号をフィルタ処理するためにＯＡ２２０とＯ／Ｅコンバータ２４０の間に配置される。例えば、光学増幅部２２０が選択された波長チャネルλにノイズ成分（すなわちスプリアス成分および／または他のスペクトル誤差）を与えるケースでは、選択された波長チャネルλに付随しないそれらの周波数のパワーを減衰させるためにトラッキング・フィルタ２３０が使用される。トラッキング・フィルタ２３０は制御部２７０によって作り出され、かつ前に同調フィルタ２１０によって利用される波長選択信号λ_ｓｅｌに対応している。そのような挙動を示さない光学増幅部２２０のケースでは、トラッキング・フィルタ２３０は使用を回避されることが可能であり、増幅された波長チャネルは光−電気（Ｏ／Ｅ）コンバータ２４０に直接接続されることが可能である。単一のチャネルを選択し、かつＯＰＭの機能を変化させることなくそのパワーを適切なレベルまで調節するために他のフィルタと増幅部の組み合わせが使用される可能性があることを当業者は認識するであろう。

Ｏ／Ｅコンバータ２４０は選択された波長チャネルλに付随する光学信号を相当する電気信号へと変換し、それがクロックとデータの回復回路２５０に結合される。

制御部２７０によって供給される制御信号ＣＤＲＣに応答して、クロックとデータの回復回路２５０はＯ／Ｅコンバータ２４０によって供給される信号からクロック情報と（ＦＥＣオーバヘッド・ビットを含む）データを回復するように動作する。クロックとデータの回復回路２５０によって回復されるクロック情報とデータはＦＥＣプロセッサ２６０へと供給される。

ＦＥＣプロセッサ２６０は回復されたデータ信号に順方向誤り修正処理操作を実行することにより、回復されたデータ信号内の誤りを修正するように構成される。データへのＦＥＣ符号化は多様なデータ信号プロトコルについてＦＥＣ性能のモニタリングを可能にするデジタル・ラッパーによって供給される可能性がある。データ信号内の誤りのそのような修正の中で、ＦＥＣプロセッサは初期信号源（送信部１１０）とＦＥＣプロセッサ２６０の間の伝送経路中でデータ信号に与えられる誤りのタイプおよび／または量を示す情報を供給することが可能である。そのような情報は回復されたデータ信号に付随するビット誤り率（ＢＥＲ）およびその他の符号誤りの指標を判定するのに有用である。場合によっては、回復されたデータ信号ＤＡＴＡはさらなる処理のために他の処理素子（図示せず）へと供給される。

Ｏ／Ｅコンバータ２４０、クロックとデータの回復回路２５０および順方向誤り修正（ＦＥＣ）プロセッサ２６０は一体となって受信部もしくはトランスポンダに普通に見られる機能を供給する。したがって、Ｏ／Ｅコンバータ２４０、クロックとデータの回復回路２５０およびＦＥＣプロセッサ２６０は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のように共通基板上に集積化されることが可能である。

制御部２７０は、具体例を挙げるとマイクロプロセッサ、メモリおよび入出力（Ｉ／Ｏ）回路を含む。Ｉ／Ｏ回路は制御部２７０と制御部２７０に連絡している様々な素子の間のインターフェースを供給する。メモリは、プロセッサによって実行されるときに様々な機能および制御部２７０に関してここで述べる工程を実施するプログラムを記憶する。制御部２７０は、選択された波長チャネルλのビット誤り率を評価し、そこから対応する光学素子のＱファクタを導き出すためにＦＥＣプロセッサ２６０によって供給されるＢＥＲデータを利用する。

動作の第１のモードでは、本発明はクロックとデータの回復回路２５０の最適識別閾値を使用してビット誤り率を測定する。最適識別閾値レベルが使用される場合、Ｑファクタを計算するのにＦＥＣに由来するＢＥＲが直接使用されることが可能である。動作の第１のモードは回復されたデータ信号内に充分に誤りが存在するときに使用される。

最適識別閾値レベルのＢＥＲ測定から直接Ｑファクタを計算することができないとき、動作の第２のモードで制御部２７０が動作する。したがって、動作の第２のモードでは、最適識別閾値レベルのいずれかの側のいくつかの位置についてＢＥＲを識別閾値レベルの関数として記録することによって等価Ｑファクタが判定される。ここでこの技術をさらに詳細に検討する。

アイ・ダイアグラムの中心の下といった固定されたタイミング段階のＢＥＲ対識別レベルを記録することによって等価Ｑファクタが測定される。このデータを適切な理想ガウス特性にはめ込むことによって記号群とスペース群の等価平均とシグマが判定される。理想特性は、ガウス・ノイズ統計を想定すると、次の式１で与えられ、

ここで等価μ_１、０およびσ_１、０は記号とスペースのデータ・レールの平均および標準偏差であり、Ｄは識別レベルであり、ｅｒｆｃ（ｘ）は次式２で与えられる誤差関数であり、

ここで近似値はｘ＞３についてほぼ正確である。等価Ｑファクタは式１と同様の様式で各々のレールのμとσを使用して計算される。

Ｑファクタの計算は次のように実施される。記号レールとスペース・レールで支配される被測定ＢＥＲを有する２つのセットへとデータが分割される。ＳＮＲが高いケースで、測定可能な複数ＢＥＲについて最小誤り率の点、または誤り不在の性能を生じるＤのいかなる値でも生データは分けられる。正と負のレールについて等価平均とシグマを得るために各々のデータ・セットはガウス・ノイズ統計を想定して理想曲線にはめ込まれる。式２は記号誤りとスペース誤りによって支配される誤り群に自然に分かれる。いったん分けられると、ＢＥＲは単一の１／２ｅｒｆｃ（・）関数によって与えられる式である。ＢＥＲデータの各々のセットは逆誤差関数に通され、その後、識別レベルＤ_ｉで直線回帰が実行される。等価σ_１、０およびμ_１、０は直線回帰の勾配と切片で与えられる。計算を容易にするために、最初にＢＥＲの対数をとることによって逆１／２ｅｒｆｃ（・）関数が実施される。Ｌｏｇ（ｅｒｆｃ（・））は滑らかな１対１の関数であり、数多くの計算法によって、あるいはさらに単純に多項式適合を使用することによって次式３で与えられるように反転されることが可能であり、

ここでｘはｌｏｇ（ＢＥＲ）であり、式３は１０^−５〜１０^−１０のＢＥＲの範囲にわたって±０．２％の精度である。これは、データを直線上に乗せるためにＢＥＲ対受信光学パワーの曲線を変形させるように為される計算に類似している。

図３は本発明の実施形態によるＱファクタの判定処理法をグラフで描いている。特定すると、図３はビット誤り率を識別閾値レベルの関数としてプロットしている。ビット誤り率は対数的に表示されており、識別閾値レベルは上述のデータ・スライス機能のためにクロックとデータの回復回路２５０によって使用される振幅（ボルト）で表されている。図３のグラフ表現３００では、ＢＥＲは１秒以上の間隔で測定されたものであり、少なくとも５つの誤りが記録された場合に有効と考えられる。最小ＢＥＲは１０^−９で測定され、その一方で最大ＢＥＲは１０^−５で測定された。等価Ｑファクタは約８．５であると判定された。最適識別点として表示した矢印は予測最適識別閾値レベルを示し、μ_１およびμ_０と表示した２つの垂直の切片は記号群とスペース群のレールに関する等価μ_ｉを示している。

特定すると、約−０．３と＋０．３Ｖの間で識別閾値レベルを走査することによって、誤りが累積され、プロットしたときに図３に描いたＶ字型曲線に結びつく。ＢＥＲは最適識別点で最小値（すなわちゼロ）に近づき、識別閾値レベルが調節されると増加し、それによりＶ形状を形成する。Ｖ字曲線を分析することによって、Ｑファクタと最適閾値レベルのビット誤り率が判定されることが可能となる。すなわち、プロットした曲線から外挿することによって、それらの曲線が出会う点が最適識別閾値を与え、上述の方法を使用してＱファクタを判定するのに使用されることが可能となる。

上述のＱファクタのモニタリングに加えて、ＦＥＣ誤り測定が、識別閾値および位相の走査に付随するその他の信号品質指標または欠陥パラメータについて使用されることが可能である。識別位相点は、識別が為されるビット・スロット内のサンプル時間を参照する。最適位相がビット・スロットの中央であると規定されれば、そのビット・スロット内で前後のサンプル時間に位相を走査することによって誤りを生じさせることが可能である。したがって、閾値と位相の両方を走査することによる誤りの数または率の関数として、信号のアイ・パターンが場合によってはマップ化される。色分散、偏光モード分散、または増幅された自然放出ノイズといった特定の欠陥をモニタするために、場合によってはアイ・パターンが使用される。場合によって使用される他の方策には識別レベルと位相をアイ・パターン内の特定の点に調節することおよび誤りの数を時間の関数としてモニタすることが含まれる。ノイズまたは歪みは、アイ・パターンの所定の点で誤りの数が信号品質と共に変化する原因となる。識別閾値と位相は同様に、一定の誤りの数または率を維持するように連続的に調節されることが可能である。必要な識別閾値または位相は信号品質と共に変わり、したがって信号品質の指標として役立つであろう。当業者および本発明の教示で情報を与えられる者は、複数の付随の性能指標を構成するために可変の識別閾値および位相と共にＦＥＣ誤り数が使用され得ることを認識するであろうが、そのような使用法は本発明によって意図されている。

本発明の一実施形態では、図３に描かれたようなＶ字曲線全体を作り出すのではなく、極めて僅かの点（例えば１つの点）だけがモニタされることで高速の傾向分析判定を可能にする。すなわち、一実施形態では、極めて僅かの相対的閾値位置に付随するＢＥＲだけが、増大したＢＥＲの高速判定が為され得るように処理される。或る時間的期間についてこれら１つもしくは極めて僅かの相対的閾値位置をモニタすることによって、モニタされた閾値の（複数）位置に付随するＢＥＲの増大に関して性能の傾向が判定される。

本発明の一実施形態では、増幅された波長チャネルの一部を検出部２８０へと流用するためにスプリッタ２７５が使用される。それに応答して検出部２８０は流用部分のパワー・レベルを判定し、そのパワー・レベルがパワー検出信号Ｐｄｅｔとして制御部２７０に連絡される。検出部２８０はｐ−ｉ−ｎ検出器（ＰＩＮ）またはアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）のような広帯域の光学検出器を含む可能性がある。

本発明の様々な実施形態で、制御部２７０は、選択された波長チャネルλの（パワー検出信号Ｐ_ｄｅｔで示されるような）複数のパワー・レベルの各々がトランスポンダ回路によって処理されることでそれぞれのビット誤り率を発生するように選択波長チャネルλを制御可能に増幅するために光学増幅部制御信号ＯＡＣを利用する。すなわち、複数の増幅レベルの各々を選択し、かつこれらのパワー・レベルについて選択波長チャネルλに付随して選択されたビット誤り率をモニタすることによって、例えば少なくとも選択された波長チャネルλに付随するＱファクタを判定するのに有用な情報を制御部２７０が作り出すことが可能となる。さらに、ＷＤＭ入力信号ＩＮの中の複数の波長チャネルの各々を選択的に処理することによって、制御部２７０がこれらのデータ波長チャネルの各々に関するＱファクタのデータを判定することが可能となる。この方式で、図１の通信システム１００を通って伝搬する信号のＱファクタが、いくつかの点の各々で、あるいは増幅部１２０、光学的追加−削除マルチプレクサ１３０などといった通信システム内のネットワーク素子で判定されることが可能である。前に言及したように、色分散、偏光モード分散または増幅された自然放出ノイズのような特定の欠陥もやはりアイ・パターン内の識別位相点を非最適点（すなわちＱファクタが判定されるビット・スロットの中央以外の点）に調節することによってモニタされることが可能となる。

図１の光学伝送システム１００はいくつかの構造を使用して本発明の恩恵を受けるように構成されることが可能である。例えば、本発明の一実施形態では光学素子１２０、１３０の各々はそれぞれのＯＰＭ１７０を随伴する。この実施形態では、受信部１５０による高いＢＥＲ検出に応答してネットワーク管理部１６０が、いずれの光学素子が高ＢＥＲ受信に対応し得るかを判定できるようにＯＰＭが連続的にそれぞれのＱファクタを回復する。ＯＰＭ１７０の各々は、Ｖ字曲線情報を派生させ、したがってそれに対応するＱファクタ情報を派生させるように波長チャネルの各々を連続的に走査することが可能である。Ｑファクタ情報は、受信部１５０の高ＢＥＲ警報に応答してネットワーク管理部１６０によって回復されるＱファクタ／チャネル・マップとしてＯＰＭに記録されることが可能である。メモリを保護するために、これらの記録は限定された量の時間について保持されてもよい。

本発明の一実施形態では、それぞれのＯＰＭを随伴する各々の光学素子で、上述の技術のうちの１つを使用してＱファクタ情報を判定するためにＯＰＭが個々の波長チャネルを連続的に走査する。その後、データベースが母集団化され、そこで波長チャネルの各々がそれに対応するＱファクタを随伴し、そのＱファクタが定期的に更新される。ネットワーク警報または他の状態の場合では、通信システム内で可能性のある誤り供給源を識別するためにネットワーク管理部１６０がＯＰＭの各々からＱファクタ／チャネル・マップを回復する。好ましい実施形態では、高ＢＥＲ状態が受信部１５０に存在することを判定すると、ネットワーク管理部１６０が前段の光学素子に随伴するＯＰＭからＱファクタ／チャネル・マップを回復してその点に誤り状態が存在するかどうかを判定する。ネットワーク管理部１６０はＱファクタ／チャネル・マップを利用することで欠陥光学素子もしくはチャネルに随伴するＯＰＭが判定されるまで繰り返して前段のＯＰＭからそれぞれのＱファクタ／チャネル・マップ（または他の欠陥マップ）を回復する。

図４は本発明の実施形態による方法のフロー図を描いている。特定すると、図４の方法４００は、例えば図２に描いたＯＰＭ２００の制御部２７０の中で使用するのに適している。

方法４００は工程４０５から入って工程４１０に進み、そこでは選択された光学信号に由来するデータが最適識別閾値を使用して回復される。工程４１５で、回復されたデータが順方向誤り修正（ＦＥＣ）を使用して処理され、それによって誤り情報を派生させる。

工程４２０で、工程４１５のＦＥＣ処理が結果的にいかなる誤りも処理または識別したかどうかに関する問い合わせが為される。もしも誤りが工程４１５で検出された場合、工程４３５で、選択波長チャネルのＱファクタが最適識別閾値および誤りレベルに関して直接判定される。すなわち、制御部２７０が上述の第１の動作モードで動作してＱファクタを判定する。

工程４４０で、Ｑファクタ、波長チャネル識別、時間および／またはその他の関連するデータがそれぞれの、または統一化されたＯＰＭデータベースに記憶される。工程４５０で次の波長チャネルが選択され、その後、本方法は工程４１０に進む。

もしも工程４２０で誤りが検出されない（または不充分な数であった）場合、複数の識別閾値レベルの各々についてデータが回復され、複数の対応するＢＥＲ項を発生させるためにＦＥＣを使用して処理される。図３に関して前に言及したように、本発明の一実施形態は１つまたは極めて僅かの識別閾値のモニタリングを使用することで高速の傾向分析機能を可能にする。すなわち、Ｖ字曲線を形成するのに充分な複数の閾値位置についてＢＥＲデータを起こすのではなく、その代わりに１つまたは極めて僅かの点を含むＢＥＲ輪郭が形成され、そのＢＥＲ輪郭が以前のＢＥＲ輪郭と比較されて（複数の）選択閾値位置での欠陥の増加、欠陥の減少または比較的定常的な欠陥レベルといった傾向を確立する。

工程４３５でＱファクタが判定される。前に言及したように、そのようなデータを使用して作り出されたＶ字曲線はＱファクタを判定するのに使用することができるＢＥＲ輪郭を供給する。すなわち、制御部２７０が上述の第２の動作モードで動作し、それにより、複数のＢＥＲ項によって規定されるＢＥＲ輪郭を使用してＱファクタを判定する。

工程４４０で、Ｑファクタ、波長チャネル識別、時間および／またはその他の関連するデータがそれぞれの、または統一化されたＯＰＭデータベースに記憶される。工程４５０で次の波長チャネルが選択され、その後、本方法は工程４１０に進む。

図４の方法４００は母集団を形成するために連続的に走査される可能性があり、それにより、データベースが複数の時間の各々で各々の波長チャネルに付随するＱファクタを表すデータを限定された（場合によっては選択可能な）量の時間について記憶する。この方式で、例えばネットワーク管理部１６０によるＯＰＭデータベースのその後のアクセスは、ネットワーク管理部１６０が受信誤りの供給源を判定することを可能にするのに有用な情報を供給することができる。

図５は本発明の実施形態による欠陥判定処理法をグラフで描いている。特定すると、図５は相対的閾値位置Ｖ_ＴＨの関数としてプロットされたビット誤り率（ＢＥＲ）を描いている。ＢＥＲは対数で表されており、相対的閾値位置は上述のデータ・スライス機能のためにクロックとデータの回復回路２５０によって使用されるオフセット電圧振幅として描かれている。前に図３と４に関連して検討したように、順方向誤り修正は複数の相対的閾値位置の各々に関して判定され、したがってそれに対応するＢＥＲ値が判定される。その後、Ｖ字曲線がプロットされることで、例えば処理される光学信号のＱファクタあるいはその他の欠陥パラメータが得られる。図５のＶ字曲線が複数の相対的閾値位置の各々についてガウス・ノイズ適合としてプロットされることで約Ｖ_ＴＨ＝１４およびＢＥＲ＝１×１０^−１９の交点に至ることが分かる。Ｑファクタを得るという背景では、上述の方式でこれらのパラメータを使用してＱファクタが得られる。場合によっては、前に検討したように高速の傾向分析のために単一の点がモニタされる可能性があることが分かる。

本発明の教示を組み入れる様々な実施形態が示され、説明されてきたが、当業者はやはりこれらの教示を組み入れる多くの他の変形の実施形態を容易に考案することが可能である。

本発明の実施形態を使用する光学伝送システムを表すハイレベル・ブロック図である。 図１のシステムに使用するのに適した光学性能モニタを表すハイレベル・ブロック図である。 本発明によるＱファクタ判定の処理法を表すグラフである。 本発明の実施形態による方法を表すフロー図である。 本発明の実施形態による欠陥判定処理法を表すグラフである。

Claims (10)

1. 光学信号からデータ信号を回復する工程、
   回復した信号を、順方向誤り修正（ＦＥＣ）を使用して処理し、それによってビット誤り率（ＢＥＲ）を判定する工程、および
   判定されたＢＥＲを使用して前記光学信号の欠陥のパラメータを判定する工程を含む方法。
2. 回復を行う前記工程が、それぞれの回復データ信号を供給するために複数の識別閾値の各々を選択する工程を含み、
   前記それぞれの回復データ信号の各々がＦＥＣを使用して処理され、それによって各識別閾値レベルについてそれぞれのＢＥＲが判定され、前記ＢＥＲ判定がＢＥＲの輪郭を確立し、
   前記欠陥のパラメータが前記ＢＥＲ輪郭を使用して判定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記光学信号が、波長分割多重（ＷＤＭ）信号を形成する複数の波長チャネルの中の或る波長チャネルを含み、
   回復を行う前記工程が、
   光学フィルタを使用して前記ＷＤＭ信号から或る波長チャネルを選択する工程、
   前記選択波長チャネルを電気信号に変換する工程、および
   前記電気信号に識別閾値レベルを適用し、それによって前記データ信号を回復する工程を含む、請求項１に記載の方法。
4. 回復を行う前記工程が、それぞれの回復データ信号を供給するために最適の識別閾値レベルを選択する工程を含み、
   前記それぞれの回復データ信号がＦＥＣを使用して処理され、それによってそれぞれのＢＥＲが判定され、
   前記欠陥のパラメータが前記ＢＥＲを使用して判定される、請求項１に記載の方法。
5. 前記欠陥のパラメータがＱファクタを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記欠陥のパラメータが色分散、偏光モード分散および増幅された自然放出ノイズのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
7. 光学性能モニタ（ＯＰＭ）であって、
   波長分割多重（ＷＤＭ）光学信号を形成する複数の波長チャネルの中から或る波長チャネルを選択するための同調フィルタ、および
   前記選択光学信号からデータを回復し、かつ順方向誤り修正（ＦＥＣ）を使用して前記回復データを処理し、それによってビット誤り率（ＢＥＲ）を判定するための受信部、および
   判定されたＢＥＲを使用して前記光学信号の欠陥のパラメータを判定するための制御部を含むＯＰＭ。
8. 前記受信部が、
   前記光学信号を電気信号へと変換するための光−電気コンバータ、
   識別閾値レベルに従ってデータ・ビットのストリームを回復するためのデータ回復回路、および
   データ・ビットの前記ストリームの中の誤りを識別し、それによって前記ＢＥＲを判定するためのＦＥＣプロセッサを含む、請求項７に記載のＯＰＭ。
9. データを担持する光学信号を送信部から受信部へと伝搬させるための複数のネットワーク素子を含み、前記受信部が回復されたデータのビット誤り率（ＢＥＲ）をモニタし、
   前記複数のネットワーク素子の少なくともいくつかの直前で前記データ担持光学信号の少なくとも１つの欠陥パラメータをモニタするための複数の光学性能モニタ（ＯＰＭ）、および
   Ｑファクタを調べることによって劣化ネットワーク素子を識別するために前記受信部で前記劣化ネットワーク素子を表すＢＥＲに応答するネットワーク管理部を含むシステム。
10. 前記欠陥パラメータがＱファクタ、色分散、偏光モード分散および増幅された自然放出ノイズのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のシステム。
    

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