JP2004343692A - 高密度波長分割多重化（ｄｗｄｍ）方式の光ネットワークにおけるチャネルパフォーマンスを監視するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光通信システムにおいて、広い帯域幅にわたるデータ伝送の性能を効率的に監視するための手段を提供する。
【解決手段】本モニタ装置は、DWDM光ネットワーク2からの光信号を受信する。調整可能なチャンネル選択光フィルタ3は、光ネットワーク2からの光信号を受信して単一のチャンネルをネットワークから分離し、及び、伝送するように結合される。調整可能な光ノッチフィルタ4は、分離されたチャンネルを受けて、このチャンネルを狭い帯域幅についてスキャンする。全チャンネルが調整可能な光ノッチフィルタ4を通過して、チャンネル伝送解析システム8によって処理され得る。調整可能な光ノッチフィルタ4からのスキャンされた狭い帯域幅の信号を、光スペクトルアナライザ９によって処理するために出力することができる。フィルタ3及び4の調整は、制御システム7によって制御される。
【選択図】図３

Description

本発明は、高密度波長分割多重化方式（Dense Wavelength Division Multiplexed:ＤＷＤＭ）光ネットワークにおけるチャネルパフォーマンスを監視するための方法及び装置に関するものであり、より具体的には、ＤＷＤＭネットワークのチャネルパフォーマンスを、ビットエラー率（ＢＥＲ）試験またはプロトコルに基づく解析のような伝送品質、即ち搬送品質について試験するための、及び、波長または光学的な信号対ノイズ比（ＳＮ比）解析のような光スペクトル解析を実施するための方法及び装置（但し、これらに限定されるわけではない）に関する。

光通信においては、高密度波長分割多重化方式（ＤＷＤＭ）に基づく多重チャネル伝送は、増大する大域幅への要求に応え、及び、既存の光ファイバ・インフラストラクチャを最良に活用するための経済的なソリューションである。伝送波長が正確であることの重要度が二次的であって、信号パワーレベルのみを注意深く監視することが必要とされる従来の単一チャネルシステムとは異なり、ＤＷＤＭ光通信システムには、光学系側の測定装置に対して全く異なる要求がなされる。

ＤＷＤＭ光通信システムにおいては、伝送データの伝送品質、即ち搬送品質と光学パラメータの両方を全チャネルにわたって監視する必要がある。調整可能光フィルタはＤＷＤＭシステムの監視において核となる部品である。しかしながら基本的にこれら２タイプの試験の間では、調整可能光フィルタの伝送帯域幅に対する要求は異なる。ＢＥＲ試験またはプロトコルに基づく試験のような伝送、即ち搬送品質試験においては、個々のチャネルの全てを通過させるために相対的に広い帯域幅を有する調整可能な帯域通過（バンドパス）光フィルタが必要とされる。このような調整可能な帯域通過フィルタの帯域幅は、要求されたチャネルにロックし、ロックしたチャネル中に変調された伝送データ信号のうちの充分な割合を通過させることができる程度に広くなければならない。光スペクトル解析においては、波長及びノイズパワースペクトルをスキャンするために、相対的に狭い帯域幅を有する調整可能光フィルタを使用しなければならない。光スペクトル解析用の調整可能フィルタの帯域幅は、高い測定精度を得るために充分狭くなければならないのである。帯域幅への要求が異なるためにＤＷＤＭシステム用の試験装置に両方のフィルタが必要とされた場合、これら２つの光フィルタは、従来、特にフィールド用途では並列に構成されている。したがって、２つの並列な光経路が存在するので、このような試験システムでは、入力光を分割する必要があり、これにより、各経路における光のパワーが減じることになり、また、１つの経路に必要な部品が他の経路でも必要されるために、多くの部品が必要とされる。

下記特許文献１は、ＤＷＤＭスペクトルから特定の１チャネルを選択してフィルタリングするための調整可能なチャネル選択光学フィルタの使用を開示したものである。光チャネル信号は、調整可能なチャネル選択光学フィルタを通過後、２つの部分に分割される。それらの一方は、波長に比例して変化する伝送特性を持つ光学フィルタへと光学的に入力される。他方の光経路には何も施されない。その後これら２つの光経路の出力を比較することによりチャネルの光スペクトルが解析され、レシオメトリック波長及びパワー判定解析結果が得られる。チャネルの光スペクトル全体を必要とするデータ伝送試験は、この装置では実施することが出来ない。

米国特許第６，３１０，７０３号明細書（Ａｌａｖｉｅ ｅｔ．ａｌ）

したがって、従来技術における上述の問題を解消する、または少なくとも低減する高密度波長分割多重化方式（ＤＷＤＭ）光ネットワークにおけるチャネルパフォーマンスを監視するための方法及び装置が必要とされている。

第１の態様においては、本発明は、高密度波長分割多重化方式（ＤＷＤＭ）の光ネットワークにおけるチャネルパフォーマンスを監視するための装置を提供する。この装置は、ＤＷＤＭ光ネットワークから光信号を受信するための光入力と、その光入力に結合され、出力を有する調整可能光チャネル選択フィルタと、調整可能光チャネル選択フィルタの帯域幅よりも狭い（または、実質的に、または十分狭い）帯域幅を有し、出力と、調整可能光チャネル選択フィルタの出力に結合する入力を有する調整可能光ノッチフィルタと、調整可能光ノッチフィルタの出力から光信号を受信して対応する電気信号へと変換するために調整可能光ノッチフィルタの出力に結合された入力を有する光信号−電気信号変換器と、対応する電気信号を処理するために光信号−電気信号変換器の出力に結合された入力及び処理した信号を提供するための出力を有する信号処理手段、とを具備している。

光信号／電気信号変換器は、少なくとも１つの光検出器から構成されるのが望ましい。

信号処理手段は、ビットエラー率（ＢＥＲ）試験及び／またはプロトコルに基づく解析を含むチャネル伝送解析を実施するための手段、及び／または、波長または信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比解析を含む光スペクトル解析を実施するための手段を含むのが望ましい。

装置は更に、調整可能光ノッチフィルタと調整可能光チャネル選択フィルタのうちの少なくとも一つの調整を制御するための制御手段を備えることが望ましい。

装置は更に、調整可能光チャネル選択フィルタと調整可能光ノッチフィルタのうちの少なくとも一方の波長を較正するための波長基準を提供する波長基準源を含むことが望ましい。

第２の態様によれば、本発明は、高密度波長分割多重化方式（ＤＷＤＭ）光ネットワークにおけるチャネルパフォーマンスを監視するための方法を提供する。この方法は、ＤＷＤＭ光ネットワークから光信号を受信するステップと、その光信号を調整可能光チャネル選択フィルタに通すステップと、調整可能光チャネル選択フィルタからの光信号を調整可能光ノッチフィルタに通すステップと、光ネットワークのチャネルパフォーマンスを判定するために調整可能光ノッチフィルタからの光信号を処理するステップ、とを含む。

この方法は、光信号を処理するステップの前に、調整可能光ノッチフィルタからの光信号を対応する電気信号へと変換するステップを更に含むことが望ましい。

好適な１実施形態では、この方法は、調整可能光ノッチフィルタと調整可能光チャネル選択フィルタの少なくとも一方の調整を制御するステップを更に含む。

この方法は、更に、調整可能光ノッチフィルタと調整可能光チャネル選択フィルタの少なくとも一方の波長を較正するステップを含むことが望ましい。

光信号を処理するステップは、チャネルの伝送品質、搬送品質を解析するステップ、及び／または、光スペクトルを解析するステップを含むことが望ましい。

本発明の１実施形態を、添付図面を参照してより詳細に説明する。

図１は、チャネルｃ１は通過可能とし、チャネルｃ２及びｃ３の伝送は遮断するように調整された調整可能（チューナブル）光チャネル選択フィルタの応答を示すものである。フィルタ応答は説明上の目的から縮尺外の（すなわち、同一の拡大または縮小率ではない）理論上の方形応答として示されているが、実際のフィルタ応答はロールオフ特性を有する。図２は、図１のフィルタリングされたチャネル伝送信号が調整可能（チューナブル）光ノッチフィルタを通った後の状態を示すものであるが、調整可能光ノッチフィルタはスペクトルをスキャンし、チャネルｃ１から光スペクトルの狭い部分ｃ４を除去するために用いられるものである。このような調整可能光ノッチフィルタは、その狭い部分ｃ４のみを通過させるように、または、フィルタリングされた部分ｃ４を除くチャネルｃ１を通過させるように構成することができる。この場合も、フィルタ応答は説明上の目的から、縮尺外の理論上の方形応答として示されているが、実際のフィルタ応答はロールオフ特性を有する。

図３は、本発明の１実施形態にしたがう、ＤＷＤＭ光ネットワーク２における光チャネルのチャネルパフォーマンスを監視するための装置１を示す。相対的に広い帯域幅を持つ調整可能光チャネル選択フィルタ３は、ＤＷＤＭネットワークからの所定のチャネルに合わせて調整し、これを分離及び伝送するために用いられる。相対的に狭い帯域幅を持つ調整可能光ノッチフィルタ４は、チャネル選択フィルタ３により伝送された所定チャネルの光スペクトルをスキャンするために用いられる。２つの調整可能フィルタ３、４を通過した後、その所定チャネル中の伝送された光データは光信号−電気信号変換器（Ｏ／Ｅ変換器）ユニット１０により受信され、フィルタリングされた光データが対応する電気データ信号へと変換される。その後、この電気データ信号は処理モジュール５へと送られ、電気データ信号はここで解析される。

２つの調整可能フィルタ３及び４の波長較正を可能にするために、波長基準源６も設けられている。波長基準源は、フィルタ３及び４両方に対して既知の基準波長の光信号を提供するものである。これらの基準信号は、それぞれのフィルタの一方または両方によりフィルタリングされ、その後、処理モジュール５へと送られる。基準光信号の正確な波長は、処理モジュール５には既知であるので、これらのフィルタリングされた基準信号は、処理モジュール５によりフィルタを較正するために用いられる。

制御モジュール７は、処理モジュール５からの情報を受け取るものであり、２つの調整可能光フィルタ３及び４を制御するために用いられる電子的ハードウエア及びソフトウエアを含んでいる。具体的には、制御モジュール７は、２つの光フィルタの調整状態を制御することにより、フィルタ３が通過させるチャネルを制御し、ノッチフィルタ４のスキャンを制御するために使用される。これら２つのフィルタを調整する、または、安定させるために制御モジュール７は基準光信号に関する情報を使用する。

処理モジュール５は、更に、ビットエラー率（ＢＥＲ）試験などの、ＤＷＤＭ光ネットワーク中の所定チャネルの伝送及び搬送品質、パフォーマンスを評価するために、Ｏ／Ｅ変換器ユニット１０（例えば光検出器）により変換された電気伝送データ信号を増幅して解析するための電子的ハードウエア及びソフトウエアを含むチャネルデータ伝送解析システム８と、波長または光学的信号対ノイズ比解析のような光スペクトル解析を実施するためにＯ／Ｅ変換器ユニット（光検出器）により変換された電気伝送データ信号を増幅し、解析するための電子的ハードウエア及びソフトウエアを含む光スペクトルアナライザ９とを備える。

図１に戻るが、調整可能光チャネル選択フィルタ３の基本的要件は、その帯域幅が、隣接するチャネルｃ２及びｃ３を遮断する一方で、所定チャネルｃ１を伝送させるのに充分広いものでなければならず、これにより、パフォーマンス試験を実施できるように所定チャネルの振幅の充分な部分が伝送されるようにするというものである。適切な調整可能光チャネル選択フィルタの例としては、調整可能ファブリペロー光フィルタ、調整可能光ファイバ・ブラッグ格子フィルタ、または、機械式の調整素子及び駆動素子を有する回折格子がある。

図２からわかるように、調整可能光ノッチフィルタ４の基本的要件は、そのノッチ帯域幅が所定チャネル内で充分に狭くなければならないということである。光スペクトル解析の精度は、所定チャネルから光スペクトルの狭い部分を除去するノッチ帯域幅に依存する。調整可能光ファイバ・ブラッグ格子フィルタ、調整可能光表面プラズモン共鳴光ノッチフィルタ、または他の調整可能光ノッチフィルタを使用することができる。

波長基準源６は、調整可能チャネル選択光フィルタ及び調製可能光ノッチフィルタ４の時間及び温度に伴うあらゆるドリフトを修正するために使用される。波長基準源６からの出力は、非常に高い波長精度で単一波長、または複数波長の光信号を提供するものである。この波長基準信号が制御システム７へと供給されることにより、制御システム７はこれら２つの調整可能光フィルタ３及び４の調整の制御及び修正を行うことができる。波長基準装置６からの出力は、少なくとも１つの光スペクトル吸収ノッチを持つ多重波長光信号または単一波長光信号、またはブロードバンド光信号とすることができる。波長基準源６は様々な装置により実現可能であり、例えばレーザー源、ファブリペロー光学エタロン、光ファイバ・ブラッグ格子、または、光表面プラズモン共鳴装置等があげられる。

チャネル伝送解析システム８は、電気伝送データ信号を処理してＤＷＤＭネットワークの伝送または伝播、品質についてチャネルパフォーマンスを評価する（例えばビットエラー率（ＢＥＲ）試験またはプロトコルに基づく解析を行う）ものである。制御モジュール７及び信号処理モジュール５の制御下において、調整可能光チャネル選択フィルタ３はＤＷＤＭシステムの全チャネルをスキャンする。必要とされる１つのチャネルが見つかると、調整可能フィルタ３はその必要とされるチャネルにロックする。その後、チャネル光伝送データ信号が調整可能光フィルタ３を通じて送られる。調整可能光ノッチフィルタ４の調整制御もまた、制御システム７及び信号処理モジュール５により提供される。２つの調整可能フィルタを通った後、必要とされたチャネルからの光伝送データ信号を、チャネルデータ伝送解析システ８による、例えばＢＥＲ試験またはプロトコルに基づく解析を用いた伝送及び搬送品質の評価と共に、光スペクトル解析システム９によるＤＷＤＭ光ネットワークの波長または光学的な信号対ノイズ比（ＯＳＮＲ）のような光スペクトル解析に使用することができる。

本発明の好適な１実施形態では、調整可能光ノッチフィルタ４は、光スペクトルアナライザ９が伝送されたデータ光信号の光スペクトル一部を除去することによって、要求されたチャネルの（例えば波長及び光学的な信号対ノイズ比（ＯＳＮＲ）のような）光学パラメータ解析を実施することができるように、適切な信号を提供するために用いられる。Ｏ／Ｅユニット１０により更に電気信号へと変換される光伝送データ信号の光スペクトルの残りの部分は、ビットエラー率（ＢＥＲ）試験のような伝送または搬送品質試験、またはプロトコルに基づく解析を実施するために、チャネル伝送解析システム８により処理され解析される。

本発明の他の実施形態では、図４に示すように、調整可能光ノッチフィルタ４は、１つの入力ポートと２つの出力ポートを有する。調整可能光ノッチフィルタ４を通過した後、一方の出力ポートＡは、光チャネル選択フィルタ３により伝送された信号のうち、調整可能光ノッチフィルタ４により除去された狭い帯域を除く全てを通過させ、他方の出力ポートＢは調整可能光ノッチフィルタ４が除去した光スペクトルの狭い帯域のみを出力する。調整可能光ノッチフィルタ４の２つの出力ポートＡ及びＢから出力された両信号を、伝送されたチャネル伝送データ信号の伝送及び搬送品質を調べるために使用することができる。光ファイバ・ブラッグ格子は特にこのタイプの調整可能ノッチフィルタとして有効であり、この場合、光ファイバ・ブラッグ格子の順方向伝送光ビームが「ポートＡ」に対応し、光ファイバ・ブラッグ格子の逆方向反射光ビームが「ポートＢ」に対応する。

この実施形態では、ポートＡ及びポートＢからの光信号を同時に受けるために２つの光−電気変換器Ｏ／Ｅ１及びＯ／Ｅ２が用いられる。ポートＡからの変換電気信号は、データ伝送解析システム８へと入力され、ビットエラー率（ＢＥＲ）試験またはプロトコルに基づく解析等の伝送または搬送品質に対する試験が実施される。ポートＢからの変換電気信号は、光スペクトルアナライザ９へと入力され、波長または光学的な信号対ノイズ比等の光スペクトル解析が実施される。

調整可能光ノッチフィルタ４を２つのチャネルの間のスペクトル部分に対して調整することにより、光チャネル選択フィルタ３により伝送されたチャネル全体が、調整可能光ノッチフィルタを通過して出力ポートＡから出力される。したがって、これにより伝送及び搬送品質試験を高い精度で実施することができるのである。

本発明は、高密度波長分割多重化方式(DWDM)光ネットワーク(2)におけるチャンネル性能をモニタするための装置(1)に関する。この装置は、DWDM光ネットワーク(2)からの光信号を受信する。調整可能なチャンネル選択光フィルタ(3)は、光ネットワーク(2)からの光信号を受信して、単一のチャンネルを、ネットワークから分離し、及び、伝送するように結合される。調整可能な光ノッチフィルタ(4)は、分離されたチャンネルを受けて、このチャンネルを狭い帯域幅についてスキャンする。調整可能な光ノッチフィルタ(4)を分離されたチャンネルの外の領域に調整することによって、全チャンネルが調整可能な光ノッチフィルタ(4)を通過して、チャンネル伝送解析システム(8)によって処理される。調整可能な光ノッチフィルタ(4)からのスキャンされた狭い帯域幅の信号を、光スペクトルアナライザ（９）によって処理するために出力することができる。フィルタ(3及び4)の調整は、制御システム(7)によって制御される。

本発明の特定の１実施形態のみを詳細に説明したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び改良を加えることが可能であることは言うまでもない。

ＤＷＤＭスペクトルのチャンネルフィルタリングを示す略図である。 図１に示したＤＷＤＭスペクトルのノッチフィルタリングを示す略図である。 １つの光検出器ユニットを有する本発明の１実施形態にしたがう装置のブロック図である。 ２つの光検出器ユニットを有する本発明の他の実施形態にしたがう装置のブロック図である。

符号の説明

１ チャンネルパフォーマンス監視装置
２ ＤＷＤＭ光ネットワーク
３ 調整可能光チャネル選択フィルタ
４ 調整可能光ノッチフィルタ
５ 信号処理手段
６ 波長基準源
８ チャネル伝送解析手段
９ 光スペクトル解析手段
１０ 光信号−電気信号変換器

Claims (13)

1. 高密度波長分割多重化方式（ＤＷＤＭ）光ネットワークにおけるチャネルパフォーマンスを監視するための装置（１）において、
   ＤＷＤＭ光ネットワーク（２）からの光信号を受信するための光入力と、
   前記光入力に結合され、出力を有する調整可能光チャネル選択フィルタ（３）と、
   前記調整可能光チャネル選択フィルタ（３）の帯域幅よりも実質的に狭い帯域幅を有する調整可能光ノッチフィルタ（４）であって、出力と、前記調整可能光チャネル選択フィルタ（３）の前記出力に結合される入力を有する、調整可能光ノッチフィルタ（４）と、
   前記調整可能光ノッチフィルタ（４）の前記出力から光信号を受信し、当該信号を対応する電気信号へと変換するために、前記調整可能光ノッチフィルタ（４）の前記出力に結合される入力を有する光信号−電気信号変換器（１０）と、
   前記対応する電気信号を処理するために、前記光信号−電気信号変換器（１０）の出力に結合される入力と、処理した信号を提供するための出力とを有する信号処理手段（５）
   を備える、装置。
2. 前記光信号−電気信号変換器（１０）が、前記調整可能光ノッチフィルタの出力からのフィルタリングされた光信号を受信し、及び、前記受信したフィルタリング済みの光信号に対応する電気信号を提供するための少なくとも１つの光検出器を有することからなる、請求項１に記載の装置。
3. 前記信号処理手段（５）が、前記光検出器からの前記電気信号を受信することからなる、請求項２に記載の装置。
4. 前記調整可能光ノッチフィルタ（４）と前記調整可能光チャネル選択フィルタ（３）の少なくとも一方の調整を制御するための制御手段（７）を更に備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記調整可能光ノッチフィルタ（４）と前記調整可能光チャネル選択フィルタ（３）の少なくとも一つの波長を較正するための波長基準を提供する波長基準源（６）を更に備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 前記信号処理手段（５）が、ビットエラー率（ＢＥＲ）試験及び／またはプロトコルに基づく解析を含むことが可能なチャネル伝送解析を実施するための手段（８）を備える、請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
7. 前記信号処理手段（５）が、波長または信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比解析を含むことが可能な光スペクトル解析を実施するための手段（９）を備える、請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
8. 高密度波長分割多重化方式（ＤＷＤＭ）光ネットワークにおけるチャネルパフォーマンスを監視するための方法であって、
   ＤＷＤＭ光ネットワークからの光信号を受信するステップと、
   前記光信号を調整可能光チャネル選択フィルタへと通すステップと、
   前記調整可能光チャネル選択フィルタからの光信号を調整可能光ノッチフィルタへと通すステップと、
   前記光ネットワークにおけるチャネルパフォーマンスを判定するために、前記調整可能光ノッチフィルタからの光信号を処理するステップ
   とを含む、方法。
9. 前記処理するステップの前に、前記調整可能光ノッチフィルタからの前記光信号を対応する電気信号へと変換するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記調整可能光ノッチフィルタと前記調整可能光チャネル選択フィルタの少なくとも一つの調整を制御するステップを更に含む、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記調整可能光ノッチフィルタと前記調整可能光チャネル選択フィルタの少なくとも一つの波長を較正するステップを更に含む、請求項８、９、１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記処理するステップが、ビットエラー率（ＢＥＲ）試験及び／またはプロトコルに基づく解析を含むことが可能なチャネル伝送解析のステップを含む、請求項８乃至１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記処理するステップが、波長または信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比解析を含むことが可能な光スペクトル解析のステップを含む、請求項８乃至１２のいずれかに記載の方法。

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