JP2004363864A - 光ネットワークシステムの構築方法および構築支援システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光ネットワークの構成要素となる光ファイバや中継装置部品について、ネットワークに実際に適用される構成要素から実測により特性データを収集し、これらの実測データに基づいてシミュレーションを行うことによって、各サイトに設置すべき中継装置の構成を決定する光ネットワークの構築方法および構築支援システム。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ネットワークシステムの構築方法および構築支援システムに関し、特に波長多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)光ネットワークシステムの構築方法および構築支援システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
社会インフラストラクチャとしてのIP(Internet Protocol)ネットワークの利用範囲が広がるにつれて、高速光通信用の基幹系ネットワークへの需要が高まっている。通信ネットワーク設備を設計し、販売するベンダには、これらの基幹系ネットワークの発注者となる通信事業者(キャリア)の要求に合せて、最適なネットワークシステムを低コストで速やかに設置し、早急に稼動させることが要求される。すなわち、キャリアにとっては、システムの発注から稼動までの期間を短縮できれば、ビジネスチャンスを逸することなく、顧客にタイムリーに通信サービスを提供でき、設備投資を回収できるからである。
【0003】
通信ネットワークシステムを低コストで迅速に構築、稼動させるためには、ベンダ側には、キャリアが想定するネットワーク構成に対して最適にカスタマイズできる必要充分な機種の通信機器を準備し、ネットワークの設置現場(サイト)での工事と調整作業を可能な限り短時間で完了できる体制が不可欠となる。
【0004】
図2は、一例として、北米における光基幹ネットワークの構成を示す。
光ネットワークシステムでは、個々の光ファイバの信号伝送容量を大きくするために、同一ファイバ上に波長の異なる複数の光信号を多重化した波長多重伝送(WDM:Wavelength Division Multiplex)が適用されている。しかしながら、光ファイバ上での光信号の伝送特性は、信号光の波長によって異なり、最大伝送距離も信号光の波長によって異なっている。このため、光ネットワークでは、伝送信号の品質を補償するために、伝送距離限界が最短の波長に合わせて、200〜300km、最長でも500km毎に信号中継サイトを配置し、ここで受信光信号を電気信号に変換し、信号の整形や再生等を行なった後、再び光信号に変換して次の区間に転送する複雑な中継処理(以下、再生中継と呼ぶ)を行なう必要がある。
【0005】
図2において、太線は光ファイバ伝送路、白丸や白黒二重丸は、中継装置または端局装置等の設置箇所となる信号再生中継サイトを示す。これらのサイトで光信号を再生中継することにより、北米の主要都市をカバーする大規模な光ネットワークシステムが構成されている。尚、多重化された受信光信号を光増幅して中継する簡易な構造の中継装置(以下、光増幅中継装置と呼ぶ)は、図2から省略されている。
【0006】
上述したように、光ネットワークシステムは、伝送路となる光ファイバと、光信号の中継サイトに設置される光増幅中継装置、信号再生中継装置等の光伝送装置とを基本的な構成要素としている。複数区間の光ファイバを縦続接続した長距離光ネットワークの構築技術として、例えば、特開平8−201860号には、複数の光ファイバについて群速度遅延(分散)値の平均値を算出しておき、平均値との偏差に従って光ファイバを分別し、群速度分散の積分値が最小となる順序で光ファイバを接続することによって、ソリトン伝送特性を安定化することが提案されている。
【0007】
【特許文献1】
特開平8−201860号
【発明が解決しようとする課題】
図2のように複数区間の光ファイバを縦続接続した構成の長距離光ネットワークでは、波長多重された全波長光での伝送信号の信頼性を保証するために、従来の場合、ネットワーク全体として特性が最も悪い光信号、すなわち、伝送距離限界が最も短い波長光に合せて、再生中継装置の配置箇所が決定されている。このため、光ファイバの敷設距離が長くなるに従って、再生中継装置の設置台数も多くなり、伝送距離限界の長い光信号から見ると、伝送過程で必要以上の品質補償を受ける高コストのシステム構成となっている。
【0008】
光ネットワークシステムの構築あるいは拡張に際して、光ファイバと光伝送装置の両方を新規に導入する場合は、それぞれの製品スペックを考慮し、結果的に最高のパフォーマンスが得られるように、光ファイバの選定と伝送装置のカスタマイズを行うことが可能である。この場合、再生中継装置の設置台数に拘らなければ、キャリアが希望するネットワークシステムの設計は容易であり、光ファイバ敷設後の伝送装置の調整作業も比較的容易に行なうことができる。
【0009】
然るに、伝送路の敷設範囲が広域に及ぶ光基幹ネットワークの分野では、システムの拡張時やグレードアップ時のみならず、新規ネットワークシステムを構築する場合でも、伝送区間に既に敷設済みの光ファイバを利用するケースが多い。既に敷設済みで現在未使用状態にある光ファイバは、一般にダークファイバと呼ばれており、最近の傾向として、リソースに余裕のある通信事業者(1次キャリア)から他の通信事業者(2次キャリア)へのダークファイバの開放が広まりつつある。
【0010】
ダークファイバは、地域毎に敷設時期が異なり、ファイバの製造メーカや製造ロットも異っているため、伝送区間によって、光信号の伝送特性に相違がある。また、光ファイバは、同一規格品であっても、原材料の組成や製造プロセスのばらつき等に起因して、その性能に微妙な違いがある。従って、ダークファイバを適用して新たな光ネットワークシステムの構築する場合、適用されるダークファイバの特性に適合させて、各中継サイトに設置すべき伝送装置を決定する必要がある。
【0011】
ダークファイバの特性は、ファイバ製造元が提供するカタログ等から把握できるが、カタログ情報として与えられる特性値(公称値)と実際に敷設された光ファイバの性能との間には無視できない差異がある。従って、公称値を基準にして各サイトの伝送装置を選択すると、完成したネットワークシステムの特性が設計通りにならない場合が多い。そのため、公称値を基準にしてネットワークシステムを設計する場合は、最悪ケースの発生を想定して、再生中継装置の設置間隔を短くした性能的に余裕のあるシステム構成となってしまう。また、設置作業の工程管理に各サイトでの調整作業を見積る必要があるため、キャリアからの低コスト且つ迅速なシステム稼動要求を満たすことが困難となる。
【0012】
ベンダによっては、適用する光ファイバに応じて中継装置の最適化を省略し、各サイトに標準仕様の伝送装置を設置した後、ファイバ区間の状況に応じて装置交換を行なうようにした光伝送システムの導入方法も採用されている。しかしながら、端局装置間に多数の中継装置が多段接続される大規模な光ネットワークになると、中継サイトに標準仕様の伝送装置を配置する方式では、各サイトでの信号品質の確認と、交換すべき伝送装置の決定に時間を要するため、結果的に極めて非効率的な調整作業が必要となる。
【0013】
本発明の目的は、光増幅中継装置による光信号の中継区間を延長可能な光ネットワークシステムの構築方法および構築支援システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、再生中継装置の設置台数を低減可能な低コストの光ネットワークシステムの構築方法および構築支援システムを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、ダークファイバを利用する場合でも、光ネットワークシステムを迅速に構築可能な光ネットワークシステムの構築方法および構築支援システムを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、光ネットワークシステムの構成要素について、ネットワークに実際に適用される構成要素の実測により特性データを収集し、これらの実測データに基づいてシミュレーションを行うことによって、各サイトに設置すべき中継装置の構成を決定することを特徴とする。
【0015】
更に具体的に言うと、本発明は、複数区間の光ファイバと、ファイバ区間の境界に位置した各サイトに設置される中継装置とからなる光ネットワークシステムの構築方法において、(A)上記各区間に適用される光ファイバの特性実測データを区間と対応付けられたファイバデータとして第1記憶装置に蓄積するステップと、(B)中継装置の構成要素となる複数種類の部品の特性実測データを、部品種類毎にそれぞれ特性の異なる複数タイプ分ずつ、部品種類と対応づけられた部品データとして第2記憶装置に蓄積するステップと、(C)上記第1記憶装置に蓄積されたファイバデータと、上記第2記憶装置に蓄積された部品データを適用して、計算機によるシミュレーションによって、上記複数区間の光ファイバからなる光ネットワークの各サイトに配置すべき部品を選択し、各サイトに設置される中継装置の構成を決定するシミュレーション・ステップとからなることを特徴とする。
【0016】
上記部品データとして、例えば、光アンプと、光減衰器等の微調整部品と、波長分散補償器に関する特性データを用意することにより、各サイトに設置される光増幅中継装置の構成を決定することが可能となる。また、ファイバデータとして、ルートサーベイによって既に敷設済みの光ファイバで測定した特性データを適用すれば、既存のダークファイバを利用した光ネットワークシステムの構築が可能となる。
【0017】
本発明による光ネットワークシステムの構築方法の1つの特徴は、シミュレーション・ステップにおいて、部品種類毎に適用する部品タイプの組み合せを変えて、上記光ネットワーク上の複数のサイトに対する配置部品を示す複数の部品配置パタンを生成し、各配置パタンに従って上記各サイトに部品を配置した場合の光信号の状態をシミュレーションし、部品種類毎に、最終区間の光ファイバ終端で所定の信号基準を満足する部品配置パタンを選択することによって、上記各サイトに設置される中継装置の構成を決定することにある。
【0018】
このように、構築対象となる光ネットワーク上の複数のサイトに予め部品を配置した状態でシミュレーションを行なうと、光ネットワークの全体的な信号伝送状態を把握できるため、仮に信号経路上の一部のサイトで光信号の状態が所望の基準に達していなくても、最終的にネットワーク終端で所定の基準を満していれば、信号中継には支障がないことが判明する。
従って、光増幅中継装置の構成要素となる各部品について、上述したシミュレーションによって、各サイトに配置すべき部品タイプを決定できた場合、構築対象区間の全てのサイトを光増幅中継装置で構成することができ、光再生中継装置の設置台数を減少させることが可能となる。
【0019】
本発明による光ネットワークシステムの構築方法の他の特徴は、シミュレーション・ステップで決定した各サイトと設置すべき中継装置の構成との関係を光ネットワークシステム構成情報として出力することにある。
【0020】
シミュレーション結果として出力された上記光ネットワークシステム構成情報を利用すれば、現地において、各サイトへの中継装置の設置作業を容易に行なうことができ、隣接する光ファイバを次々と結合することが可能となる。また、本発明によれば、構成要素の実測データに基づくシミュレーションによって、ネットワーク終端で光信号が所定の基準を満たすことが予測されているため、構築を完了した光ネットワークシステムにおいて、エンド・エンドでの信号テストでネットワーク性能を確認することにより、光ネットワークシステムの構築作業を速やか完了することが可能となる。
【0021】
本発明による光ネットワークの構築支援システムは、各区間に敷設される光ファイバの特性を示す実測データを区間と対応付けられたファイバデータとして蓄積する第1の記憶装置と、中継装置の構成要素となる複数種類の部品について、部品種類毎にそれぞれ複数タイプ分ずつ、部品特性を示す実測データを部品種類と対応づけて蓄積する第2の記憶装置と、上記第1の記憶装置に蓄積されたファイバデータと、上記第2の記憶装置に蓄積された部品特性データを適用して、シミュレーションプログラムの実行によって、複数区間の光ファイバからなる光ネットワークの各サイトに配置すべき部品を選択し、各サイトに設置される中継装置の構成を決定するデータプロセッサと、シミュレーション結果として得られた上記各サイトと設置すべき中継装置の構成との関係を光ネットワーク構成情報として出力するための出力装置とからなることを特徴とする。
【0022】
上記第1の記憶装置には、ファイバデータとして、例えば、各光ファイバ区間のファイバ長、光損失、反射特性、波長分散(Chromatic Dispersion)、偏波モード分散の実測値が蓄積される。
光増幅中継装置に採用される光アンプは、一般的に、光出力レベルが一定になるように制御される。その理由は、光出力レベルが低いと信号のS/Nが劣化し、逆に光出力レベルが高過ぎると、ファイバの非線形効果によって信号が劣化するからである。光ファイバで発生する損失は、ファイバの特性や経路長によって変化するが、事前に光ファイバの損失値を測定しておけば、各サイトにおける光アンプの出力レベルを一定に制御することにより、次サイトでの光信号入力レベルを計算でき、採用すべき光アンプの利得を決定できる。
【0023】
波長分散は、光ファイバ内での光伝播速度の波長依存性を示し、波長分散特性とその分散スロープは、光ファイバの長さ、種類、製造ロットによって異なる。また、光ファイバ中を伝播する各光信号は、それぞれ異なる偏波によって構成されており、偏波モード分散は、偏波に依存した伝播速度の変化を示している。偏波分散特性は、光ファイバの種類、製造ロット、ファイバ敷設状態によって異なる。波長分散と偏波モード分散は、実質的に送信パルス幅を広げ、伝送特性を劣化させるため、各中継装置には、光ファイバで発生する波長分散、偏波モード分散に応じた波長分散補償器を採用する必要がある。
【0024】
光ファイバを敷設する場合、敷設工事の都合でファイバを融着接続したり、中継装置との接続の都合で光コネクタを採用する必要がある。このため、各光ファイバ区間内で各種の接続ポイントが存在し、これらの接続ポイントで光反射が発生する。光反射が発生すると、見かけ上の信号パワーが過剰に損失したり、光アンプに悪影響を与えたり、2つの反射点間で発生する多重反射が伝送特性を劣化させる原因となる。実測反射量が大き過ぎる場合は、反射面を清浄化した後、再度、ファイバ特性を測定し直す必要がある。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
先ず、本発明の理解を容易にするために、図3と図4を参照して従来の光ネットワークの構築方法について述べる。
図3は、図2における再生中継装置6Aの設置サイトAと、再生中継装置6Dの設置サイトDとの間のネットワーク構造を簡略的に示している。サイトA〜サイトD間には、再生中継装置6(6B、6C)をもつサイトB、サイトCが配置され、これらの再生中継装置の間に、更に、図2では省略されている光増幅中継装置7(7E〜7G)をもつサイトE〜サイトGが配置されている。
【0026】
図4は、サイトA〜Dに設置される再生中継装置6の構成を示す。
光ファイバSiを伝送中に減衰した波長多重光は、受信光アンプ61で増幅した後、波長分離器62でそれぞれ単一波長をもつn系列の信号光に分離される。波長別に分離された各信号光は、光/電気変換部(O/E)63(63−1〜63−n)で電気信号に変換した後、再生処理部64(64−1〜64−n)に入力され、波形整形や増幅等の信号再生処理を受ける。再生処理部64(64−1〜64−n)から出力された電気信号は、電気/光変換部(E/O)65(65−1〜65−n)で、再度、波長別の光信号に変換され、波長多重部66で多重化される。波長多重部66から出力された波長多重光は、送信光アンプ67で所定の出力レベルに増幅され、次の区間の光ファイバSi+1に出力される。
【0027】
上記構成から明らかなように、再生中継装置6は、前区間の光ファイバから受信した波長多重光信号を波長別の単一電気信号に変換した後、信号再生処理を行い、再び、波長多重化された光信号に戻す複雑な構造となっているため、今後、より高密度の波長多重光伝送が普及すると、波長別の信号処理回路の個数が増加し、装置規模の大型化と装置コストの上昇が必須となる。
【0028】
これに対して、サイトE〜サイトGに設置される光増幅中継装置7は、受信光信号を波長多重光のまま増幅する光増幅装置を主体とする簡単な構成となっているため、再生中継装置6に比較して、装置の規模、コスト、設置スペース等の面で非常に有利になっている。従って、ネットワークシステム全体としてみた時、光増幅中継装置6による中継区間を延長し、再生中継装置6の設置個数を減らすことができれば、システムコストの面で極めて有利となる。
【0029】
本発明は、図5に示すように、従来の光ネットワークでサイトA〜サイトD間に配置されていた再生中継装置6(6B、6C)を光増幅中継装置8(8B、8C)に置き換え、光増幅中継装置による中継区間を延長可能にした光伝送システムおよび構築支援システムを提供するものである。
【0030】
光増幅中継装置による中継区間を延長するために、本発明では、再生中継装置6Aと6Dとの間の各光ファイバSi(i=1〜6)の特性を実測し、これらのファイバ区間が光増幅中継装置による信号中継に適合するか否かをシミュレーションによって評価し、もし可能であれば全サイトに光増幅中継装置8(8E〜8G)を配置し、再生中継装置6の設置個数を減らすことを特徴とする。
【0031】
図6は、本発明で採用する光増幅中継装置8の1実施例を示す。
光増幅中継装置8は、入力側の光ファイバSiからの入力光信号を所定の出力レベルに増幅する光アンプ81と、出力側光ファイバSi+1に出力される波長多重光信号の信号レベルを微調整する光減衰器(ATT)82と、分散補償器(DCF)83とからなる。光アンプ81は、光アンプ810と、利得スロープ補正器811とからなり、上記DCF83は、入出力線812を介して光アンプ810の内部に組み込まれている。
【0032】
光アンプ810として、例えば、アンプ利得に波長依存性をもつEDFA型のものを適用すると、利得平坦性に傾き(利得スロープ)が発生し、出力光信号レベルが波長によって異なる。また、入力側光ファイバSiで発生する光損失の波長依存性も、上記光アンプ810の出力光信号における利得平坦性の劣化原因となる。利得スロープ補正器811は、これらの原因で光アンプ810の出力光信号に現れる利得平坦性の傾き(利得スロープ)を補正するためのものである。
【0033】
本発明では、光アンプ81、光減衰器82、DCF83等の部品として、特性の異なる複数タイプの部品を予め準備しておき、実際に測定して得られた光ファイバS1〜S6の特性(光損失、反射、波長分散、偏波モード分散など)に適合した部品を組み合せ、最終サイトDでの入力光信号が目標基準を満足するように、各サイトの光増幅中継装置8を構成する。
【0034】
サイトE〜Gに設置すべき光アンプ81と光減衰器(ATT)82のタイプは、光ファイバS1〜S6で発生する光損失量に応じて、最終サイトDの入力光信号が目標レベルとなる組み合せで選択される。分散補償器(DCF)83は、光信号が伝播中に波長分散や偏波モード分散によって発生する光信号歪を補償するためのものであり、光ファイバS1〜S6の波長分散特性や偏波モード分散特性に応じて選択される。尚。光アンプ81としては、例えば、アンプ810の出力光信号に−0.2dB/nmの利得スロープが発生する箇所には、利得平坦性が+0.2dB/nmの利得スロープ補正器811を備えたアンプを適用することによって、多重化光信号の各波長の信号レベルを均一化する。
【0035】
図7は、アンプ810の出力信号に発生する利得スロープと、利得スロープ補正器811の特性との関係を示す。
図(A)は、アンプ810の出力信号利得Pが多重化された全波長λにわたって平坦となっているため、利得平坦性に傾きのない利得スロープ補償器811aが適用された場合を示す。図(B)は、アンプ810の出力信号利得Pが、高波長側で次第に劣化するマイナス特性の利得スロープとなっているため、利得平坦性の傾きがプラス特性の利得スロープ補償器811bが適用された場合を示す。図(C)は、アンプ810の出力信号利得Pが、短波長側で次第に劣化するプラス特性の利得スロープとなっているため、利得平坦性の傾きがマイナス特性の利得スロープ補償器811cが適用された場合を示す。
【0036】
このように、アンプで発生する利得スロープの特性に応じた利得スロープ補償器811を適用することによって、光アンプ81から全波長にわたって均一利得の多重化光出力を得ることができる。
光アンプの光出力信号レベルが低いと、信号がノイズに埋もれてしまいS/Nが劣化し、逆に、光出力レベルが高いと、4波混合などのファイバ非線形効果の影響を受けて信号が劣化してしまう。利得スロープ補償器811は、光アンプ出力信号の利得平坦性を確保することにより、全ての波長においてS/Nの劣化や非線形効果による信号劣化を防止し、光信号の長距離伝送を可能とする。
【0037】
本発明では、上述した光アンプ81、微調整用の光減衰器(ATT)82、分散補償器(DCF)83の組み合せをシミュレーションにより最適化することによって、光増幅中継装置8で中継可能な光ファイバ区間を延長し、再生中継装置の設置サイト数を減少したことを特徴とする。
【0038】
図1は、本発明による光ネットワークシステム構築方法の全体的なフローチャートを示す。
本実施例では、構築対象となる光ネットワーク区間で採用する光ファイバに関して、メーカが提供するカタログまたは仕様表から、光ファイバの規格データを収集する(ステップ101)。データ収集対象となる光ファイバは、例えば、図5に示したS1〜S6であり、これらの光ファイバは、既に敷設済みのダークファイバであっても、新たに敷設する光ファイバであってもよい。また、収集される光ファイバの規格データは、例えば、各光ファイバの伝送特性を示す伝送損失、波長分散等の値である。
【0039】
次に、上記規格データに基づいて、各中継サイトで必要となる伝送装置の構成部品を設計し(102)、製造する(103)。ここで言う伝送装置は、本実施例の場合、光増幅中継装置8と、最終サイトの再生中継装置(例えば、6D)の入力部であり、設計される伝送装置部品には、図6に示した光増幅中継装置8の光アンプ81、光減衰器(ATT)82、分散補償器(DCF)83と、図4に示した再生中継装置の受信用光アンプ61と、この光アンプに組み込む分散補償器(DCF)が含まれる。
【0040】
本発明では、これらの各部品について、規格データに最適化した標準部品と、規格データを中心として或る範囲内をカバーできるように、特性が標準部品とは若干異なるオプション部品とを含む複数タイプのものを用意する。
例えば、光アンプ81としては、アンプ810の利得(波長依存性)と利得スロープ補償器811との組み合せが異なるもの、光減衰器82としては減衰量の異なるもの、分散補償器83としては分散値の異なるものが、それぞれ複数タイプずつ用意される。後述するシミュレーション(106)では、これら複数種類、複数タイプの部品を前提として、各中継サイトでの部品の適合性を評価し、採用すべき光増幅中継装置の構造が決定される。
【0041】
例えば、ファイバの規格データから、利得スロープ、分散値、減衰量の最適値(標準値)が、それぞれ「+2dB/nm」、「100ps/nm」、「1.5dB」で、部品毎に特性の異なる5種類(タイプ)のものを用意すると仮定する。この場合、光増幅中継装置用の光アンプ81としては、利得スロープが「−2dB/nm」、「0dB/nm」、「+2dB/nm」、「+4dB/nm」、「+6dB/nm」の5種類を用意し、分散補償器83にとしては、その分散値が「0ps/nm」、「50ps/nm」、「100ps/nm」、「150ps/nm」、「200ps/nm」の5種類、光減衰器82としては、減衰量が「0.5dB」、「1.0dB」、「1.5dB」、「2.0dB」、「2.5dB」の5種類を用意する。
尚、再生中継装置の受信用光アンプ61は、出力レベルに関する制約が光増幅中継装置用の光アンプ81とは異なるため、光アンプ81とは別に、再生中継装置用として複数タイプのものを用意する。
【0042】
部品種別の決定に際しては、実績データファイル20に登録された過去の部品データが参照され、当然のことながら、既に存在する部品については、設計、製造の対象外となる。このように特性の異なる部品を予め複数タイプずつ用意しておくことにより、シミュレーションを容易にし、シミュレーション結果に基づく実システムの構築を迅速化することが可能となる。
【0043】
次に、シミュレーションに適用する装置部品の実測データを収集する(104)。各部品の仕様データについては、部品の設計値から既知となるが、実際に製造された部品には、製造プロセスで発生する製造誤差やばらつきがあるため、各部品の仕様データをそのままシミュレーション用のパラメータ値に適用すると、シミュレーション精度が低下し、結果的に、目標性能の未達や現地での調整作業の時間を要する等の不都合を招くことになる。
【0044】
そこで、本発明では、製造された各部品の特性を測定して部品の実際の特性データを収集し、これらの部品データを装置データファイル30に蓄積する。シミュレーションのモデルデータとして採用するためには、部品毎に一定量の母数データを収集し、必要に応じて統計処理を施した上で、装置データファイル30に各部品種類の特性データとして蓄積する。
同様の理由で、光ネットワークの構成要素となる各伝送区間の光ファイバ(S1〜S6)の特性についても、実測データを収集し、これをファイバデータファイル40に蓄積する(105)。
【0045】
本発明では、上記データファイル30、40に蓄積された装置データおよびファイバデータと、必要に応じてデータファイル20が示す過去の実績データを利用して、シミュレータ10でシミュレーションを行い、各サイトに配置すべき伝送装置(光増幅中継装置)の構成を決定し(106)、これをシミュレーション結果として出力する(107)。
【0046】
シミュレーション結果は、サイト毎に使用すべき光増幅中継装置8の構成部品81〜83の種類を指定しているため、各サイトにおいて、シミュレーション結果に従った装置構造で隣接光ファイバを接続することにより、ネットワークの構築(108)を速やかに完了することが可能となる。光増幅中継装置8の設置が完了すると、テスト信号によりネットワークの性能を試験し、必要に応じて微調整作業を施して、システムの正常稼動を確認する(109)。試験の結果は、実績データファイル20に反映し(110)、その後のシステム設計に反映させる。
【0047】
図8は、シミュレータ10の1実施例を示すブロック図である。
シミュレータ10は、プロセッサ(CPU)11と、入出力装置12と、プロセッサ11が実行するシミュレーションプログラムを記憶したプログラムメモリ13と、シミュレーション用の基礎データを記憶するメモリ14と、シミュレーション過程で発生したデータを記憶するデータメモリ15と、実績データファイル20とからなっている。
【0048】
プログラムメモリ13には、シミュレーションプログラム200と、波長分散補償器(以下、DCFと言う)の配置評価アルゴリズム220と、微調整部品である減衰器(以下、ATTと言う)の配置評価アルゴリズム230と、光アンプの配置評価アルゴリズム240と、実績データ管理ルーチン250とが用意されている。
【0049】
図1で説明した装置データファイル30の内容は、入出力装置12を介して、部品別に、メモリ14のDCFデータファイル領域31、ATTデータファイル領域32、光アンプデータファイル領域33に読み込まれ、ファイバデータファイル40の内容は、メモリ14のファイバデータファイル領域41に読み込まれる。
【0050】
シミュレーションは、メモリ14に読み込まれた部品データとファイバデータを利用して行なわれ、DCF評価アルゴリズム220の実行によって決定されたDCFの配置結果は、データメモリ15にDCF配置結果データ51として記憶される。また、ATT配置評価アルゴリズム230の実行によって決定されたATTの配置結果は、データメモリ15にATT配置結果データ52として記憶され、光アンプ配置評価アルゴリズム240の実行によって決定された光アンプの配置結果は、データメモリ15に光アンプ配置結果データ53として記憶される。シミュレーションの最終結果は、実績データ管理ルーチン250によって、実績データファイル20に登録され、伝送装置の設置作業に適したシステム構成リスト90として印刷出力される。
【0051】
図9は、装置データファイル30からDCFデータファイル領域31に読み込まれるDCFデータ310の1例を示す。DCFデータ310は、DCF(波長分散補償器)のタイプ番号311と対応してDFC波長分散補償値312を示した複数のエントリからなる。
DCF配置評価アルゴリズム220は、光ネットワークに使用される光ファイバ(S1〜S6)の種類、波長分散、ファイバ長等の要因の組み合せに応じて、DCFデータ310が示すDCFの中から、予め決められたアルゴリズムに従って、各サイトに配置すべきDCFタイプを決定する。
【0052】
図10は、装置データファイル30からATTデータファイル領域32に読み込まれるATTデータ320の1例を示す。ATTデータ320は、ATT(光減衰器)のタイプ番号321と対応して光減衰量322を示した複数のエントリからなる。
ATT(光アッテネータ)81は、図8で説明したように、光アンプ81の後に設置される。ATT配置評価アルゴリズム230は、光ネットワークに使用される光ファイバ(S1〜S6)の種類、ファイバ長等の要因の組み合せに応じて、ATTデータ320が示すATTの中から、予め決められたアルゴリズムに従って、各サイトに配置すべきATTタイプを決定する。
【0053】
図11は、装置データファイル30から光アンプデータファイル領域33に読み込まれる光アンプデータ330の1例を示す。
光アンプデータ330は、光アンプのタイプ番号331と対応して、光アンプへの入力が基準値(ここでは、−19dBm)の場合の雑音指数NF322と、チャネルCH1(波長1530nm)〜CH16(波長1500nm)別の出力信号値333との関係を示している。雑音指数NFが低ければ低いほど、光アンプ内で発生する雑音による信号劣化が少なくなり、光信号の伝送距離を長くできる。出力信号値(出力レベル)333は、図6で示したアンプ810部分の波長依存性を示している。光アンプの種別によって利得スロープが異なっているが、これらの利得スロープは、アンプ810に付随する利得スロープ補償器811によって補償される。
【0054】
図12は、ファイバデータファイル40からファイバデータファイル領域41に読み込まれるファイバデータ410の1例を示す。
ファイバデータ410は、光ファイバ区間411と対応して、ファイバタイプ412と、ファイバ長413と、反射減衰量414と、このファイバで発生する偏波分散の総量を示すPMD415と、波長416で発生する光損失量417と、波長416で発生する波長分散量418を示している。
ここでは、光ファイバ区間411は、各ファイバ区間の両端に位置したサイト名称で特定されている。例えば、A−Eは、図5におけるサイトAとEとの間に敷設されたファイバS1に相当し、E−Bは、サイトEとBとの間に敷設されたファイバS2に相当している。
【0055】
ファイバタイプ(種類)412としては、例えば、DSF、NZDSF、SMFなどがあり、ファイバタイプによって特性が大きく異なる。一般的に、SMFは波長分散が大きいため、信号の劣化要因となる非線形効果の4波混合が起こりにくい。このため、波長数の多い高密度波長多重化に適しているが、大規模な波長分散補償が必要となる。DSFは、波長分散が少ないため、分散補償器は小規模で済むが、4波混合が起こり易いため、高密度の波長多重化が困難となる。NZDSFは、SMFとDSFの中間的の特性を持っている。従って、ファイバ種類によって、その区間が波長多重化に適しているか否かを判断できる。
【0056】
ファイバ長413は、ダークファイバの場合は、例えば、光パルス試験機(OTDR)等で測定されたファイバ長を示す。ファイバ長413と、損失407から単位距離(例えば、1km)当たり損失量を算出することによって、ファイバの劣化具合を推定でき、例えば、1kmあたりの損失が著しく大きい場合、原因として、ファイバの結合部(コネクタ部)における汚れ等が考えられるため、該当個所の点検と清浄化が必要となる。
【0057】
反射減衰量414は、OTDR等で測定されたファイバ結合部や曲がり部分で発生する光反射による減衰量と、ファイバ起点からの測定した該当箇所までの距離を示している。反射減衰量が多い場合、その対策として、ファイバ結合部の清浄化、曲がり部分の矯正が必要となる。PMD415が示す偏波分散の総量は、特に10Gbit/s以上の高速伝送時の信号劣化要因となるため、RMDの値が高い場合は、偏波分散の少ない別のファイバに変更する必要がある。
【0058】
損失417は、光信号劣化の要因となる。光アンプ81は、波長毎の出力レベルが固定されているため、入力側の光ファイバで発生する損失によって、光アンプの利得が変動し、アンプ出力の利得偏差に影響を及ぼす。また、光ファイバ内で発生する損失も波長依存性をもつため、光アンプの利得と、入力信号に発生する波長別の損失を考慮して、利得平坦性を保つようにシミュレーションを行なう必要がある。また、波長分散418が示す波長分散は、信号の劣化要因となるため、波長分散補償器による補正が必要がある。
【0059】
ファイバデータの収集過程で、反射減衰量や損失量の値から結合部の清浄化や曲がり部分の矯正が必要と判断された場合は、現場で必要な補修処置を施した後、再度、測定を繰り返す。データ領域41に読み込まれるファイバデータ410は、上述した補修処置を行った後の各光ファイバ区間の測定値を示している。
【0060】
複数区間の光ファイバを中継装置で縦続接続して構成する光ネットワークでは、そのうちの1区間であっても過剰な損失が発生していれば、その区間でS/Nが著しく劣化するため、光ネットワーク全体に致命的障害となるが、本発明では、光ネットワークに適用する各ファイバについて、特性データを実測するようにしているため、光損失の実測値が異常に高い場合は、その時点で障害ファイバに対して適切な改善処置を施すことができる。また、このような障害を除外した光ファイバの特性データに基づいて、各中継装置の構成を決定するようにしているため、その後に行なわれる現場での光ネットワークの構築作業が極めて容易になる。
【0061】
図13は、プロセッサ11が実行するシミュレーションプログラム200の1実施例を示すフローチャートを示す。
シミュレーションプログラム200では、先ず、装置データファイル30とファイバデータファイル40の内容をデータメモリ14に読み込み、PCFデータファイル31、ATTデータファイル32、光データファイル33、ファイバデータファイル41を作成する(ステップ210)。
【0062】
シミュレーションプログラム200では、この後、DCF配置評価アルゴリズム220、ATT配置評価アルゴリズム230、光アンプ配置評価アルゴリズム240を順次に実行し、最後に、実績データ管理ルーチン250を実行して、シミュレーション結果として得られた光伝送システムの構成データを設置作業用として印刷出力すると共に、実績データファイル20に登録する。
【0063】
DCF配置評価アルゴリズム220では、図14に示すように、データメモリ14のファイル領域31、41からDCFデータとファイバデータを読み出し(ステップ221)、光ファイバ区間411の境界(サイト)に設置すべきDCFの組み合わせを変えて、複数のDCF配置パタンからなるDCF配置パタンテーブル510を作成する(222)。
【0064】
例えば、図5に示した光ファイバS1〜S6からなる光ネットワークを構築する場合、ここで生成されるDCF配置パタンテーブル510は、図17に示すように、配置パタン番号511をもつN個のエントリ510−1〜510−Nからなる。各エントリは、光ネットワークS1〜S6上の各サイトE〜Dに配置するDCFのタイプ512を示しており、エントリ毎にDCFの組み合わせが異なっている。
【0065】
エントリ510−1の配置パタンは、全てのサイトにタイプ番号1のDCF(波長分散補償値=−100ps/nm)を配置することを示し、エントリ510−Nの配置パタンは、全てのサイトにタイプ番号NのDCF(波長分散補償値=200ps/nm)を配置することを示している。また、エントリ510−nは、サイトFでDCF配置を省略したDCF配置パタンを示している。
【0066】
DCF配置パタンテーブル510の作成後、シミュレーション対象エントリの指定パラメータiの値を初期値1に設定し(223)、サイトE〜Dに配置パタン(i)でDCFを配置した場合の波長分散補償効果をシミュレーションして、その性能を評価する(224)。シミュレーション結果から、光ネットワークのエンド・エンド間で、予め決められた光SN比、波形歪等の性能基準を満足したか否かを判定する(225)。
【0067】
配置パタン(i)で性能基準を満たせない場合は、パラメータiの値をインクリメントし(226)、ステップ224に戻って、次の配置パタンでシミュレーションを繰り返す。配置パタン(i)で性能基準を満足した場合は、DCF配置パタンが確定する(227)。この場合、メモリ15の領域51に、上記配置パタン(i)が示すサイトE〜Dと配置すべきDCFタイプとの関係をDCF配置結果データとして記憶し、DCF配置評価アルゴリズムを終了する。
【0068】
ATT配置評価アルゴリズム230では、図15に示すように、メモリ14のファイル領域32と41から、ATTデータとファイバデータを読出し、メモリ15の領域51からDCF配置結果データを読み出す(231)。次に、DCF配置パタンテーブルと同様、光ファイバ区間411の境界部(サイト)に設置すべきATTの組み合わせを変えて、複数のATT配置パタンエントリを含むATT配置パタンテーブルを作成する(232)。但し、再生中継装置が配置される最終サイトDは、ATT配置の対象外となる。
【0069】
次に、シミュレーション対象エントリの指定パラメータiの値を初期値1に設定し(233)、各サイトに配置パタン(i)でATTを配置した場合の光信号調整効果をシミュレーションし、その性能を評価する(234)。ATTのシミュレーションモデルには、光ファイバデータの他にDCF配置結果データも含め、入力光信号に対するDCFの挿入効果を考慮に入れる。
【0070】
シミュレーション結果を判定し(235)、エンド・エンド間で所定の性能基準を満足した場合は、ATT配置パタンを確定し(237)、配置パタン(i)が示すサイトE〜DとATTタイプとの関係をメモリ15の領域52にATT配置結果データとして記憶し、ATT配置評価アルゴリズムを終了する。配置パタン(i)では基準が満たされない場合は、パラメータiの値をインクリメントし(236)、ステップ234に戻って、次の配置パタンについてシミュレーションを繰り返す。
【0071】
光アンプ配置評価アルゴリズム240では、図16に示すように、メモリ14のファイル領域33と41から、光アンプデータとファイバデータを読出し、メモリ15の領域51、52からDCF配置結果データとATT配置結果データを読み出す(241)。次に、光ファイバ区間411の境界部(サイト)に設置すべき光アンプについて、エントリ毎にアンプ種類(タイプ)の組み合わせを変えて、複数の光アンプ配置パタンエントリを含む光アンプ配置パタンテーブルを作成する(242)。但し、最終サイトDには、再生中継装置用として準備された光アンプ群の中から設置すべき光アンプを選択する。
【0072】
次に、シミュレーション対象エントリの指定パラメータiの値を初期値1に設定し(243)、各サイトに配置パタン(i)で光アンプを配置した場合の光信号出力をシミュレーションし、その性能を評価する(244)。光アンプのシミュレーションには、光ファイバデータの他に、DCF配置結果データとATT配置結果データも利用し、入力光信号に対するDCFとATTの挿入効果を考慮に入れて、各光アンプからの光信号出力をシミュレーションする。
【0073】
シミュレーション結果を判定し(245)、エンド・エンド間で所定の性能基準を満足した場合は、光アンプ配置パタンを確定し(247)、配置パタン(i)が示すサイトE〜Dと光アンプ種類との関係をメモリ15の領域53に光アンプ配置結果データとして記憶し、光アンプ配置評価アルゴリズムを終了する。配置パタン(i)では基準が満たされない場合は、パラメータiの値をインクリメントし(246)、ステップ244に戻って、次の配置パタンについてシミュレーションを繰り返す。
【0074】
図13の最終ステップ250では、上記シミュレーションでメモリ15に記憶されたDCF配置結果データ、ATT配置結果データ、光アンプ配置結果データがファイバデータ400と関連付けて、実績データファイルに追加される。また、各サイトに設置すべきDCF、ATT、光アンプを指定したネットワーク構成情報90が印刷出力される。
【0075】
上記実施例において、本発明の特徴は、複数のサイトへの部品配置パタンを予め配置パタンテーブルに用意しておき、各配置パタンでのシミュレーションの結果、エンド・エンド間で所定の性能基準を満足するか否かを判定することにある。すなわち、本発明では、シミュレーションによって、図5のネットワークにおける最終サイトDでの受信光信号が目標基準を満足するような部品配置パタンを見出すことに特徴があり、構築ネットワークの途中にある個々のサイトE〜Gでの目標基準の達成は必須条件ではない。
【0076】
従来のシミュレーション技法では、例えば、各サイトに配置すべき光増幅中継装置(または部品)を決定する場合に、最初のサイトに対して選択可能な複数タイプの光増幅中継装置を順次に適用して、性能基準を満たす光増幅中継装置の対応を決定し、同様の手順で、残りの各サイトについて、サイト毎に性能基準を満たす光増幅中継装置のタイプを順次に決定するのが一般的である。
【0077】
この場合、後続する光ファイバの特性と残りサイトを考慮することなく、各サイトでのシミュレーションが行なわれ、各ファイバ区間で発生した光損失や分散による信号歪を完全に補償することを目指してサイト毎の光増幅装置が構成されるため、構築すべきネットワーク区間の途中で目標性能を達成できなかった場合は、そこに中継再生装置を配置するネットワーク構成となってしまう。また、最終サイトには、信号経路上の各サイトでのシミュレーション誤差が蓄積して現れるため、実際に構築されたネットワークがシミュレーション通りの性能を示さない場合がある。
【0078】
これに対して、本発明では、部品配置パタンに従って全サイトに部品を配置した状態でシミュレーションを実行し、エンド・エンド間、すなわち、最終サイトの受信光信号が目標基準を満足するか否かを判定しているため、構築ネットワークの途中にある個々のサイトで出力光信号が必ずしも目標基準を達成している必要はない。従って、例えば、構築ネットワークの途中サイトにおいて、DCFでは十分に補償できない程度の波長分散が発生しても、ネットワーク後半で発生する波長分散が少なければ、後続サイトのDCFによる波長分散補償によって、最終サイトの受信光信号に現れる分散値を目標基準に収めることが可能となる。
【0079】
尚、DCF、ATT、光アンプの各配置評価アルゴリズム220〜240において、想定された全ての部品配置パタンが目標基準を満足できなかった場合、与えられた光ファイバと伝送装置部品では、エンド・エンド間の全ての伝送装置を光増幅中継装置で構成することは不可能であることを意味している。この場合は、構築すべき光ネットワーク区間の中間に位置したサイト、あるいは、顧客が要望した特定サイトに再生中継装置を設置することにし、上記サイトを1つの端局として光ネットワークを2つのサブネットワークに分割し、各サブネットワークを設計対象として、シミュレーションプログラム200を実行し直す。
【0080】
図1に示した実施例では、DCF、微調整用部品(ATT)、光アンプの順で各サイトに配置すべき部品種別を決定したが、微調整用部品の配置を決定した後、DCF配置を決定するようにしてもよい。この場合、DCF配置評価アルゴリズムでは、微調整用部品の挿入効果を考慮に入れてシミュレーションを行い、各サイトに配置すべきDCF種別を決定することになる。
【0081】
シミュレーション結果に従って各サイトに伝送装置が設置され、ネットワークシステムが正常に動作することが確認されると、今回のシミュレーション結果が有効であったことを実績データファイル20に記録する。また、各サイトで調整作業を必要とした場合は、シミュレーション結果と対応付けて上記調整作業の内容を実績データファイル20に登録しておくことにより、次回の設計に反映する。
【0082】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ネットワーク構成要素の実測データを適用してシミュレーションを実行することによって、各サイトに設置すべき伝送装置の構成を決定しているため、シミュレーション結果に従って各サイトに伝送装置を設置することによって、光ネットワークを速やかに構築することが可能となる。
【0083】
また、伝送装置(光増幅中継装置)の構成部品を光ネットワークの全サイトに配置した状態でシミュレーションを実行し、エンド・エンドの光信号の状態を評価するようにして、最適な部品配置を決定するようにしているため、途中のサイトで単独では目標性能を達成できない状態となっていても、最終段階で良好な信号状態となる実用的な光ネットワークシステムを構築することができ、光増幅中継装置による中継距離を延長することが可能となる。
【0084】
更に、ダークファイバを使用して光ネットワークを構築する場合に、実施例で述べたように、サーベイ時に検出された不良箇所に対して、コネクタ部の清浄化や曲がり部分の矯正等の補修作業を施し、不具合を解消した状態でファイバ特性データを収集し、これをシミュレーションに適用することによって、光増幅中継装置による中継区間の一層の延長と、障害の未然防止が可能となる。
【0085】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、ネットワーク構成要素の実測データを適用し、構築対象となる光ネットワークの全サイトを視野において各サイトの構成を決定するようにしているため、光増幅装置による中継区間を延長し、再生中継サイト数を低減した光ネットワークを提供することが可能となる。また、事前のシミュレーションによって、各サイトに設置すべき中継装置の構成を明示できるため、現地において中継装置の設置作業を迅速、且つ、正確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光ネットワークの構築方法の全体的な手順を示すフローチャート。
【図2】光基幹ネットワークの構成の1例を示す図。
【図3】図2の光基幹ネットワークにおけるサイトAとサイトDとの間のネットワーク構造を簡略化して示した図。
【図4】図3における再生中継装置6の構成を示す図。
【図5】本発明で構築される図3に対応した光ネットワークの構成を示す図。
【図6】図5における光増幅中継装置8の1実施例を示す図。
【図7】アンプ810で発生する利得スロープと利得スロープ補償器811の特性との関係を説明するための図。
【図8】シミュレータ10の1実施例を示すブロック図。
【図9】DCFデータファイル領域31に読み込まれるDCFデータ310の1例を示す図。
【図10】ATTデータファイル領域32に読み込まれるATTデータ320の1例を示す図。
【図11】光アンプデータファイル領域33に読み込まれる光アンプデータ330の1例を示す図。
【図12】ファイバデータファイル領域41に読み込まれるファイバデータ410の1例を示す図。
【図13】シミュレータ10のプロセッサ11が実行するシミュレーションプログラム200の1実施例を示すフローチャート。
【図14】DCF配置評価アルゴリズム220の1実施例を示すフローチャート。
【図15】ATT配置評価アルゴリズム230の1実施例を示すフローチャート。
【図16】光アンプ配置評価アルゴリズム230の1実施例を示すフローチャート。
【図17】DCF配置パタンテーブル510の1実施例を示す図。
【符号の説明】
S:光ファイバ、6:再生中継装置、8:光増幅中継装置、
10:シミュレータ、11:プロセッサ、12:入出力装置、
13:プログラムメモリ、14、15:データメモリ、
20:実績データファイル、30:装置データファイル、
40:ファイバデータファイル、81、810:光アンプ、
811:利得スロープ補償器、82:光減衰器(ATT)、
83:波長分散補償器(DCF)、200:シミュレーションプログラム。
Claims (5)
- 複数区間の光ファイバと、区間の境界に位置した各サイトに設置される中継装置とからなる光ネットワークシステムの構築方法において、
上記各区間に適用される光ファイバの特性実測データを区間と対応付けたファイバデータとして第1の記憶装置に蓄積するステップと、
中継装置の構成要素となる複数種類の部品の特性実測データを、部品種類毎にそれぞれ特性の異なる複数タイプ分ずつ、部品種類と対応づけた部品データとして第2の記憶装置に蓄積するステップと、
上記第1の記憶装置に蓄積されたファイバデータと、上記第2の記憶装置に蓄積された部品データを適用して、計算機によるシミュレーションによって、上記複数区間の光ファイバからなる光ネットワークの各サイトに配置すべき部品を選択し、各サイトに設置される中継装置の構成を決定するシミュレーション・ステップとからなることを特徴とする光ネットワークシステムの構築方法。 - 前記第2記憶装置に、それぞれ複数のタイプをもつ光アンプと、光減衰器と、波長分散補償器に関する特性データを蓄積しておき、
前記シミュレーション・ステップで、前記各サイトに設置される中継装置となる光増幅中継装置の構成を決定することを特徴とする請求項1に記載の光ネットワークシステムの構築方法。 - 前記シミュレーション・ステップにおいて、前記部品種類毎に適用する部品タイプの組み合せを変えて、前記光ネットワーク上の複数のサイトに対する配置部品を示す複数の部品配置パタンを生成し、各配置パタンに従って前記各サイトに部品を配置した場合の光信号の状態をシミュレーションし、前記部品種類毎に、最終区間の光ファイバ終端で所定の信号基準を満足する部品配置パタンを選択することによって、前記各サイトに設置される中継装置の構成を決定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光ネットワークシステムの構築方法。
- 前記シミュレーション・ステップで決定した前記各サイトと設置すべき中継装置の構成との関係を光ネットワーク構成情報として出力するステップを含むことを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の光ネットワークシステムの構築方法。
- 複数区間の光ファイバと、区間の境界に位置した各サイトに設置される中継装置とからなる光ネットワークの構築支援システムであって、
上記各区間に敷設される光ファイバの特性実測データを区間と対応付けたファイバデータとして蓄積する第1の記憶装置と、
中継装置の構成要素となる複数種類の特性実測データを、部品種類毎にそれぞれ特性の異なる複数タイプ分ずつ、部品種類と対応づけた部品データとして蓄積する第2の記憶装置と、
上記第1の記憶装置に蓄積されたファイバデータと、上記第2の記憶装置に蓄積された部品データを適用して、シミュレーションプログラムの実行によって、上記複数区間の光ファイバからなる光ネットワークの各サイトに配置すべき部品を選択し、各サイトに設置される中継装置の構成を決定するデータプロセッサと、
シミュレーション結果として得られた上記各サイトと設置すべき中継装置の構成との関係を光ネットワーク構成情報として出力するための出力装置とからなることを特徴とする光ネットワークの構築支援システム。
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