JP2004364033A - System and apparatus for optical multiplex transmission and optical multiplex reception apparatus - Google Patents
System and apparatus for optical multiplex transmission and optical multiplex reception apparatus Download PDFInfo
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長多重信号を伝送する光ネットワークにおいて、波長多重部や波長分離部などの透過波長と光源の出力波長間の波長ずれを検出し制御管理する光多重伝送システム、光多重送信装置および光多重受信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ネットワークを介して通信を行う光多重伝送システムでは、波長多重伝送を行う場合、送信側の光源、波長多重部および受信側の波長分離部における各波長が一致していなくてはならない。そのため、光送信部に含まれる波長制御部により発信波長の絶対値を制御していた(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。また、複数の波長を多重する波長多重部および分離する波長分離部は、温度などで中心波長がシフトする場合が多い。そのため、温度制御などを行う波長制御部を設けて絶対波長を制御していた。また、波長多重信号を伝送する光伝送路では、伝送されている波長がずれたり、無くなったりした時に警報を出すように送信波長および受信波長を光スペアナによって監視するようにしてきた。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−12949号公報
【特許文献2】
特開平7−202311号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の波長制御方法は、以上のように構成されているので、光送信器、波長多重部、波長分離部などの各部位が独立に規定された絶対波長へ合わせることを目的としており、許容される誤差範囲が狭く、高い制御精度が求められるためにコストが高くなる。また、従来の光送信部の波長制御は、出力波長を絶対波長に正確に合わせるために、光送信器それぞれの内部に絶対波長基準を持つ必要があり、システム全体でコストが高くなる。また、光送信部から出力された光信号の波長監視を行う場合、光強度変化を用いるのではなく光スペクトル自体を光領域で観測する必要があったため、光スペアナなどの高価な光学測定機材が必要となり、コストが高くなるなどの問題があった。
【0005】
また、特許文献1では、光源の出力波長を光フィルタなどの周波数弁別素子の波長に一致させる技術を用いており、光源の波長を変調信号で微小変調し、周波数弁別素子を透過した後にロックインアンプで変動成分を抽出するようにしている。この技術では、光送信部の変調信号をリファレンスとして光受信部にも供給する必要がある。したがって、光伝送路を経由した光受信端で光波長の誤差を検出するためには、変調信号を別途伝送する必要があり、実現が難しいという問題があった。また、波長多重数が増大し波長間隔が高密度になってきたときには、各光部品に求められる波長精度が厳しくなり、波長ロッカーや光スペアナなどの絶対波長の基準精度を上げるとコストが非常に高くなり、基準精度を甘くしてコストを下げると波長ずれが増大し性能が劣化するという問題があった。
【0006】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、光源の出力波長を微小に周期的に変化させて伝送路を隔てた受光側で光強度変化を検出することにより、波長多重部や波長分離部などの透過波長と光源の出力波長との波長ずれ検出を簡易な構成で行えるようにした光多重伝送システム、光多重送信装置および光多重受信装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光多重伝送システムは、送信側で複数の光源から光強度変調したそれぞれの波長の光信号を生成し、波長多重部により各光信号を波長多重して光伝送路を介して他地点の受信側に伝送し、受信側で波長分離部により波長多重された光信号から各波長を分離し、分離された各波長の光信号をそれぞれの受光器で電気信号に変換し再生処理する光多重伝送システムにおいて、送信側は、周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形を発生する変調波形発生器と、変調波形に応じて光源から出力する光信号の波長を変調させる波長変調部を備え、受信側は、データ取得のタイミング基準とする同期信号を用いて受光器で変換された電気信号から強度変化成分を抽出して時間波形として出力する平均化処理部と、時間波形の繰返し周期を検出し、検出した周期を持つ同期信号を生成して平均化処理部に与える同期検出部と、時間波形に基づいて、送信側から受信側の伝送により生じた光波長のずれ方向とずれ量を算出し、波長誤差信号として出力する波形評価部を備えたものである。
【0008】
この発明に係る光多重送信装置は、複数の光源から光強度変調したそれぞれの波長の光信号を生成し、波長多重部により各光信号を波長多重して光伝送路を介して他地点の光多重受信装置に伝送する光多重送信装置において、周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形を発生する変調波形発生器と、変調波形に応じて光源から出力する光信号の波長を変調させる波長変調部を備えたものである。
【0009】
この発明に係る光多重受信装置は、他地点の光多重送信装置から伝送されてきた波長多重された光信号を波長分離部により各波長に分離し、分離された各波長の光信号をそれぞれの受光器で電気信号に変換し再生処理する光多重受信装置において、光多重送信装置で波長多重される前の光信号は、周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形により波長が変調されており、受光器で変換された電気信号強度の時間変化を時間波形として出力する信号抽出部と、時間波形に基づいて、相手方の光多重送信装置からの伝送により生じた光波長のずれ方向とずれ量を算出し、波長誤差信号として出力する波形評価部を備えたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による光多重伝送システムの構成を示すブロック回路図である。なお、この図では説明を簡略化するために、光波長多重伝送システムとして送信側(光多重送装置)と受信側(光多重受信装置)に分けた構成で示しているが、実際の光波長多重伝送システムでは、光伝送路を介して送受信の両機能(図1で光伝送路4を挟んだ左右の回路)を持つ同種光多重送受信装置が配置される場合が一般的と考える。
図1において、送信側は複数の光送信部1、波長多重部2および波長制御部3aで構成されている。それぞれの光送信部1は、光源7、波長変調部9および変調波形発生器10から構成されている。光源7は、主信号源8から入力される信号で光強度変調を行い、光信号を出力する手段である。変調波形発生器10は、周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形を発生する手段である。波長変調部9は、変調波形発生器10の変調波形に応じて、例えば光源7の温度を変化させ、光源7から出力する光信号の波長を変調させる手段である。波長多重部2は、複数の光送信部1から送出される光信号を波長多重する手段である。波長制御部3aは、波長多重部2の透過波長の温度による影響に対して安定化を図る手段である。光伝送路4は、波長多重部2の波長多重された光信号を光ファイバに結合し受信側に伝送する手段である。
【0011】
受信側は、波長分離部5、複数の光受信部6および波長制御部3bで構成されている。波長分離部5は、波長多重された光信号から各光波長の信号を分離する手段である。波長制御部3bは、波長分離部5の透過波長の温度による影響に対して安定化を図る手段である。それぞれの光受信部6は、受光器11、主信号再生部12、信号抽出部17および波形評価部14から構成されている。受光器11は、波長分離部5で分離された波長の光信号を電気信号に変換する手段である。主信号再生部12は、変換された電気信号を増幅およびリタイミングなどの信号再生処理を行い主信号を再生する手段である。信号抽出部17は、平均化処理部16および同期検出部15から構成されている。平均化処理部16は、データ取得のタイミング基準とする同期信号を用いて受光器11で変換された電気信号から強度変化成分を抽出し、この強度変化成分を時間波形として出力する手段である。同期検出部15は、時間波形の繰返し周期を検出し、検出した周期の同期信号を生成して平均化処理部16に与える手段である。波形評価部14は、平均化処理部16で出力された時間波形に基づいて、送信側から受信側の伝送により生じた光信号の波長がずれた方向と量を算出し、波長誤差信号として出力する手段である。
【0012】
図1の光多重伝送システムの概略動作について説明する。
光送信部1の光源7から出力される光信号が波長多重部2に与えられる。波長多重部2では、他の波長の光信号が同様に入力され、複数の波長の光信号が波長多重され、光ファイバからなる光伝送路4に結合される。波長多重された光信号は、光伝送路4を伝播した後、受信側の波長分離部5により波長ごとの光信号に分離される。波長多重部2および波長分離部5は、温度安定化などを行う波長制御部3a,3bによって、その透過波長の安定化が図られている。波長分離部5で分波された光信号は、光受信部6の受光器11で電気信号に変換され、主信号再生部12で増幅やリタイミングなどの信号再生処理を受けて主信号として光受信部6から取り出される。
【0013】
次に、この発明が対象とする部分の動作について説明する。
光送信部1の光源7は、主信号源8から入力される信号で光強度変調を行い、光信号を出力する。この光強度変調には、例えばレーザダイオード(以下、LDとする。)の変調電流を変化させる方法、あるいはマッハツェンダ干渉計型の外部光変調器を用いる方法などが適用される。
【0014】
光源7が出力する光信号の波長は、例えば光源がLDの場合には、温度を変化させることによって微調整することが可能である。この発明では、光源7の出力波長は、LDの温度をおおよそ一定に保つことにより波長多重の周波数グリッド近辺に安定化させておく。この状態で、光源7が出力する光信号の波長を変調する。この場合の変調は、波長変調部9が変調波形発生器10からの変調波形に応じて、例えば光源7の温度を変化させることにより行われ、光源7から出力する光信号の波長は変調される。変調波形発生器10が出力する変調波形としては、例えば鋸波形などのように、周期的に繰り返され、かつ正負を反転した場合にパターンが相似にならない波形(非相似波形)を用いる。このような特徴を持つ変調波形を使用することによって、波長多重部2や波長分離部5などの光フィルタを透過して波長が強度変化されるときに、光波長がフィルタの中心波長に対してどちら側にずれたのかを判定することが可能となる。光受信部6における波長変化の検出は、信号抽出部17と波形評価部14により行われる。
【0015】
光送信部1で微小に波長変調された光信号が光フィルタ特性を持つ伝送媒体を透過すると光強度変化が発生するが、その変動量はわずかであるため、再生される主信号中の同一周波数成分および光伝送に伴うノイズなどに埋もれてしまう。信号抽出部17において、平均化処理部16は、このわずかな光強度の変動量を周期的に平均化処理し、ランダムな成分を打ち消すことで微小な強度変化成分を抽出し、その変化を時間波形として出力する。また同期検出部15は、平均化処理部16で抽出増幅された強度変化成分を表す時間波形から、送信側での変調波形の繰返し周期を検出し、検出した周期の同期信号を生成する。この同期信号は、平均化処理の感度を向上させるために、データ取得のタイミング基準として平均化処理部16へ供給される。
【0016】
平均化処理部16から出力される強度変化成分を表す時間波形は、その形状から後述するように、光波長が光フィルタの中心波長に対し、どちら側へどの程度ずれているかの情報を持っている。波形評価部14は、入力される強度変化成分を表す時間波形を評価し、波形形状と波長ずれの関係から、光波長のずれ方向とずれの量を算出して波長誤差信号として外部へ出力する。外部へ出力された波長誤差信号は、波長異常警報などのオペレーションシステムに対しての通知に使用される。
【0017】
次に、光源の波長の微小変調とフィルタ透過後の光強度変化の関係について、図2〜図5を用いて説明する。なお、この場合の微小変調の「微小」とは、波長多重された隣接するチャネルとの間隔に対して十分に小さいという意味である。
図2は、光送信部1から光受信部6までの間に含まれる波長多重部2、波長分離部5などの光部品を合計したシステム全体の波長透過特性を示す説明図である。図中、点線は波長多重部2の波長特性の一例を、一点鎖線は波長分離部5の波長特性の一例を、また実線はそれらを合計した全体の波長特性を示している。波長多重部2および波長分離部5の透過波長は、それぞれの波長制御部3a,3bにより波長制御されている。しかし、制御誤差があったり、入射光の偏波の回転によって若干波長特性がシフトしたりするので、それらの透過波長には若干のずれが発生する。このため全体の波長特性では、中心波長が波長多重の規定グリッドに必ずしも一致するとは限らない。上記システムを伝播する光信号の波長は、全体の波長特性(図2の実線)の中心波長と一致していた方がグリッドに正確に一致させるよりも、伝播後に光受信部6で波長ずれを検出して光源7の波長を調整するための特性として好ましい。
【0018】
図3は、光源7の出力光波長の変調波形を鋸波とした場合の透過光の強度変化を示す説明図である。光送信部1からの出力光波長が図のように鋸波形状に変動したとき、光受信部6で検出される強度変化成分は、システム全体の波長透過特性を写し取るような形状で時間的に変化し、変調波形発生器10の鋸波形の繰返し周期で、周期的に同じ時間波形として得られる。同期検出部15により強度変化成分の時間波形の繰り返しの同期タイミングを検出し、その時間波形を波形評価部14で処理することによって、光送信部1からの光波長がシステム全体の波長透過特性のどの位置にあるかを求める。
【0019】
光受信部6の受光器11で検出される平均光パワーの強度変化成分はごくわずかな変化成分のため、平均化処理部16は、同期信号を用いて繰返し周期で平均化を行い、主信号やノイズに含まれるランダムな変化成分を打ち消すことで、ノイズの少ない強度変化成分を表す時間波形を得る。同期検出部15が繰り返しタイミングを抽出できるまでの期間、あるいは同期がはずれた過渡状態においては、周波数安定度がある程度確保された発振器などを用いて繰返し周期に近い周期で平均化処理を行うことで、ノイズの少ない時間波形を抽出する。その抽出した時間波形を用いて同期検出部15はさらに正確な同期信号を生成する。
なお、上記の平均化処理部16および波形評価部14における波形処理は、アナログ回路で実現してもよいが、アナログ/デジタル変換を施してデジタル処理で実現した方が少ない部品点数で簡易に実現することができる。
【0020】
図4は、光源7の出力光波長の変調波形を3値デジタル信号とした場合の透過光の強度変化を示す説明図である。変調波形発生器10の出力波形として、3値のデジタル波形を用いると、変調波形の生成が鋸波形より簡易にできる。また、受信側の強度変化成分を表す時間波形も3値もしくは2値の波形となり、信号処理を簡易にすることができる。図に示したように、受信側の強度変化成分を表す時間波形を評価することによって、光波長がシステム全体の透過特性に対してどちら側へどの程度ずれているかを判断することができる。
【0021】
図5は、光源の出力光波長の変調波形を正弦波とした場合の透過光の強度変化を示す説明図である。この例では、正弦波を使用したときには、光波長がシステム全体の透過特性に対してずれた方向を検出できないことを示している。波長変調が正弦波の場合は、光波長が中心波長からずれたときに強度変化成分を表す時間波形が生成されるが、このケースでは波長がどちら側へ変化しても図5(b),(c)に示すように生成された両時間波形は相似の波形となってしまう。そのため、ずれの方向は波形のみでは判断できず、特許文献2のように、波長微小変調の位相と時間波形の位相を比較する必要がある。特許文献2では、光送信部の内部で波長制御を行っているため、微小変調位相と時間波形の位相比較はロックインアンプなどで容易に実現することができるが、光伝送路を経由した受信側では微小変調の位相情報が無いため、時間波形から波長ずれの方向を判別することができない。
【0022】
光波長の変化は、光波長が波長透過特性の右肩にある場合と左肩にある場合とで、正負が反転した強度変化となって現れる。光波長のずれの方向を判断するためには、光波長が右肩にある場合と左肩にある場合を、強度変化成分を表す時間波形で判別することが必要である。よって、受信側で検出した強度変化成分の時間波形から波長ずれの方向を検出するためには、微小変調信号の正負を反転した波形が非相似となることが必要条件となる。なお、ずれ量については、時間波形の振幅の大きさとその形状から算出する。
【0023】
図6は、正負を反転した場合、相似、非相似となる各種波形の一覧を示す説明図である。正弦波形は、正負を反転すると位相は180度変化するが、波形は相似形であり、波長ずれの方向を検出することができない。一方、鋸波形および3値デジタル波形は、正負を反転すると非相似形となるため、強度変化成分を表す時間波形を観測することで波長ずれの方向を検出できるので、変調波形として適している。同様に、図6(d)のPNランダム信号(擬似ランダム信号)などのような2値デジタル波形も、正負を反転したときに非相似形となるため、変調波形として用いれば受信側で波長ずれの方向を検出できる。また、SDHフレーム信号などのようなフレーム同期信号を持った信号の場合も、正負反転するとフレーム同期ができない非相似形になるため、同様に波長ずれの方向を検出することが可能となる。フレーム信号の場合は、フレーム中の一部のみを波長検出のために使用し、他の部分を制御信号などの転送に使用してもよい。
【0024】
以上のように、この実施の形態1によれば、送信側の変調波形発生器10により周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形を発生させ、その変調波形に応じて波長変調部9により光源7の温度を変化させ、光源7から出力する光信号の波長を微小変調し、受信側の平均化処理部16により、データ取得のタイミング基準とする同期信号を用いて受光器11で変換された電気信号から強度変化成分を抽出して時間波形として出力させ、、同期検出部15により時間波形の繰返し周期を検出し、検出した周期を持つ同期信号を生成して平均化処理部に与え、波形評価部で、時間波形に基づいて送信側から受信側の伝送により生じた光波長のずれ方向とずれ量を算出し、波長誤差信号として出力するようにしている。したがって、光送信部1から光受信部6までの波長透過特性と光源の出力光波長のずれ検出を、特に高価な光部品を使用することなく簡易な構成で行うことができる効果が得られる。特に、波長ずれ検出のために必要な光源7の波長の微小変調は温度変調により行い、光受信部6での強度変化成分を表す時間波形の抽出および波形処理はデジタル処理を適用することで非常に簡易な構成で実現できる効果が得られる。なお、この実施の形態1では、光源7の波長の微小変調には温度変調を用いているが、この発明は、温度変調以外の他の変調方法を適用することでも実現できることは言うまでもない。
【0025】
実施の形態2.
図7はこの発明の実施の形態2による光多重伝送システムの構成を示すブロック回路図である。図において、図1と同じ部分には同一符号を付し、原則としてその説明は省略する。実施の形態2では、新たに、受信側が監視制御部18および制御信号送信手段19を備え、送信側が制御信号受信手段20を備えている。監視制御部18は、波形評価部14により算出された光波長のずれ方向とずれの量を表す波長誤差信号の適正を監視し、適正でない場合には異常警報などでシステムの管理者に知らせる。また、適正でない場合には、その波長誤差信号を制御信号送信手段19に入力する。制御信号送信手段19は、波長誤差信号を制御信号として対向する送信側へ転送する手段である。制御信号受信手段20は、転送された波長誤差信号を受信して波長変調部9へ与える手段である。
【0026】
次に、動作について説明する。
波形評価部14により算出された光波長のずれ方向とずれの量を表す波長誤差信号は、監視制御部18に通知され、波長異常が監視される。また、波長誤差信号は制御信号送信手段19により受信側の制御信号受信手段20へ転送される。転送された波長誤差信号は、光送信部1の波長変調部9に与えられる。波長変調部9は、受信した波長誤差信号が示す光波長のずれ方向とずれ量を小さくし、光送信部1の出力光波長が光ネットワークの波長透過特性の最適位置に来るように当該波長誤差信号に応答して光源7の温度を制御する。このように、光受信部6で検出した波長のずれを補正する光送信部1へのフィードバック構成を持つ。
なお、制御信号送信手段19から制御信号受信手段20への波長誤差信号の伝達は、例えば主信号とは異なるSV光(スーパバイザリ光)を用いる方法、あるいは主信号に適用された誤り訂正フレームの監視領域を用いる方法により行われる。また、この場合の波長の変動は非常に緩慢であるので、高速の信号伝達は必要無く、インターネットなどの別ネットワークを経由して伝達するようにしてもよい。
【0027】
以上のように、この実施の形態2によれば、波形評価部14で算出された光波長のずれ方向とずれ量を示す波長誤差信号を制御信号送信手段19により対向する送信側へ転送し、送信側の制御信号受信手段20は、この転送された波長誤差信号を受信して波長変調部9へ与え、波長変調部9が、受信した波長誤差信号に応答して光波長のずれ方向とずれ量を小さくするように光源の温度を制御するようにしている。したがって、光送信部1から光受信部6までの波長透過特性と光源の出力波長を一致させる機能を、特に高価な光波長モニタのための光部品などを使用することなく、簡単な構成で安価に実現きる効果が得られる。また、波長多重部、波長分離部および光伝送路中の光部品類の波長特性が絶対波長において基準値からずれてしまったときに、従来のように光源の波長を絶対波長で制御すると最適な伝送特性が得られないが、この発明によれば光源の波長を光伝送路状態に合わせた最適な波長に合わせこむことでき、伝送特性などの性能を向上させる効果が得られる。
【0028】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、送信側で複数の光源から光強度変調したそれぞれの波長の光信号を生成し、波長多重部により各光信号を波長多重して光伝送路を介して他地点の受信側に伝送し、受信側で波長分離部により波長多重された光信号から各波長を分離し、分離された各波長の光信号をそれぞれの受光器で電気信号に変換し再生処理する光多重伝送システムにおいて、送信側は、周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形を発生する変調波形発生器と、変調波形に応じて光源から出力する光信号の波長を変調させる波長変調部を備え、受信側は、データ取得のタイミング基準とする同期信号を用いて受光器で変換された電気信号から強度変化成分を抽出して時間波形として出力する平均化処理部と、時間波形の繰返し周期を検出し、検出した周期を持つ同期信号を生成して平均化処理部に与える同期検出部と、時間波形に基づいて、送信側から受信側の伝送により生じた光波長のずれ方向とずれ量を算出し、波長誤差信号として出力する波形評価部を備えるように構成したので、光送信部から光受信部までの波長透過特性と光源の出力光波長のずれ検出を簡易な構成で行うことができる効果がある。特に、波長ずれ検出のために必要な光源の波長微小変調は温度変調により実現でき、光受信部での強度変化成分を表す時間信号の抽出および波形処理はデジタル処理を適用することで非常に簡易な構成で実現できる効果がある。
【0029】
また、この発明によれば、複数の光源から光強度変調したそれぞれの波長の光信号を生成し、波長多重部により各光信号を波長多重して光伝送路を介して他地点の光多重受信装置に伝送する光多重送信装置において、周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形を発生する変調波形発生器と、変調波形に応じて光源から出力する光信号の波長を変調させる波長変調部を備えるように構成したので、対応する受信装置との間で、光送信部から光受信部までの波長透過特性と光源の出力光波長のずれ検出を簡易な構成で実現できる効果がある。特に、波長ずれ検出のために必要な光源の波長微小変調は温度変調により実現でき、光受信部での強度変化成分を表す時間信号の抽出および波形処理はデジタル処理を適用することで非常に簡易な構成で実現できる効果がある。
【0030】
さらに、この発明によれば、他地点の光多重送信装置から伝送されてきた波長多重された光信号を波長分離部により各波長に分離し、分離された各波長の光信号をそれぞれの受光器で電気信号に変換し再生処理する光多重受信装置において、光多重送信装置で波長多重される前の光信号は、周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形により波長が変調されており、受光器で変換された電気信号強度の時間変化を時間波形として出力する信号抽出部と、時間波形に基づいて、相手方の光多重送信装置からの伝送により生じた光波長のずれ方向とずれ量を算出し、波長誤差信号として出力する波形評価部を備えるように構成したので、対応する送信装置との間で、光送信部から光受信部までの波長透過特性と光源の出力光波長のずれ検出を簡易な構成で実現できる効果がある。特に、波長ずれ検出のために必要な光源の波長微小変調は温度変調により実現でき、光受信部での強度変化成分を表す時間信号の抽出および波形処理はデジタル処理を適用することで非常に簡易な構成で実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1による光多重伝送システムの構成を示すブロック回路図である。
【図2】システム全体の波長透過特性を示す説明図である。
【図3】光源の出力光波長の変調波形を鋸波とした場合の透過光の強度変化を示す説明図である。
【図4】光源の出力光波長の変調波形を3値ディジタル信号とした場合の透過光の強度変化を示す説明図である。
【図5】光源の出力光波長の微小変調波形を正弦波とした場合の透過光の強度変化の関係を示す説明図である。
【図6】正負反転して相似、非相似となる各種波形の一覧を示す説明図である。
【図7】この発明の実施の形態2による光多重伝送システムの構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
1 光送信部、2 波長多重部、3a,3b 波長制御部、4 光伝送路、5波長分離部、6 光受信部、7 光源、8 主信号原、9 波長変調部、10変調波形発生器、11 受光器、12 主信号再生部、14 波形評価部、15 同期検出部、16 平均化処理部、17 信号抽出部、18 監視制御部、19 制御信号送信手段、20 制御信号受信手段。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical multiplex transmission system, an optical multiplex transmitter, and an optical network for transmitting a wavelength multiplex signal, which detects and controls and manages a wavelength shift between a transmission wavelength of a wavelength multiplexing unit and a wavelength separation unit and an output wavelength of a light source. The present invention relates to an optical multiplex receiving device.
[0002]
[Prior art]
In an optical multiplex transmission system that performs communication via an optical network, when performing wavelength multiplex transmission, the wavelengths of a light source on the transmitting side, a wavelength multiplexing unit, and a wavelength separating unit on the receiving side must match. Therefore, the absolute value of the emission wavelength is controlled by a wavelength control unit included in the optical transmission unit (for example, see
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-12949
[Patent Document 2]
JP-A-7-202311
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional wavelength control method is configured as described above, the purpose of each part such as the optical transmitter, the wavelength multiplexing unit, and the wavelength demultiplexing unit is to adjust to the absolute wavelength defined independently, and it is allowed. The error range is narrow, and high control accuracy is required, which increases the cost. Further, in the conventional wavelength control of the optical transmitter, it is necessary to have an absolute wavelength reference inside each optical transmitter in order to accurately adjust the output wavelength to the absolute wavelength, which increases the cost of the entire system. Also, when monitoring the wavelength of the optical signal output from the optical transmission unit, it was necessary to observe the optical spectrum itself in the optical region instead of using the light intensity change, so expensive optical measuring equipment such as an optical spectrumr was used. However, there is a problem that the cost becomes high.
[0005]
Further,
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and wavelength multiplexing is performed by detecting a change in light intensity on a light receiving side across a transmission line by periodically and minutely changing the output wavelength of a light source. It is an object of the present invention to provide an optical multiplex transmission system, an optical multiplex transmission device, and an optical multiplex reception device that can detect a wavelength shift between a transmission wavelength of a light source and a wavelength separation unit and an output wavelength of a light source with a simple configuration.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An optical multiplexing transmission system according to the present invention generates optical signals of respective wavelengths that are light intensity modulated from a plurality of light sources on a transmitting side, wavelength-multiplexes each optical signal by a wavelength multiplexing unit, and performs other wavelength multiplexing via an optical transmission path. Transmitted to the receiving side at the point, the receiving side separates each wavelength from the wavelength multiplexed optical signal by the wavelength demultiplexing unit, and converts the separated optical signal of each wavelength into an electric signal with each optical receiver and performs the reproduction processing. In an optical multiplex transmission system, a transmitting side outputs a modulation waveform generator that generates a modulation waveform having a waveform that is periodic and whose pattern becomes non-similar when the sign is inverted, and outputs the light from a light source according to the modulation waveform. A wavelength modulation unit for modulating the wavelength of the optical signal is provided, and the receiving side extracts an intensity change component from the electric signal converted by the light receiver using a synchronization signal as a timing reference for data acquisition, and outputs the extracted signal as a time waveform. flat A synchronization processing unit, a synchronization detection unit that detects a repetition period of the time waveform, generates a synchronization signal having the detected period, and provides the synchronization signal to the averaging processing unit, and performs transmission from the transmission side to the reception side based on the time waveform. The apparatus is provided with a waveform evaluation unit that calculates the direction and amount of shift of the generated light wavelength and outputs the result as a wavelength error signal.
[0008]
An optical multiplex transmission apparatus according to the present invention generates optical signals of respective wavelengths, which are light intensity modulated, from a plurality of light sources, wavelength-multiplexes each optical signal by a wavelength multiplexing unit, and transmits the optical signal at another point via an optical transmission line. In an optical multiplex transmitting apparatus for transmitting to a multiplex receiving apparatus, a modulation waveform generator that generates a modulation waveform having a waveform that is non-similar when it is periodic and the sign is inverted, and a light source according to the modulation waveform. It has a wavelength modulator for modulating the wavelength of an optical signal to be output.
[0009]
An optical multiplex receiving apparatus according to the present invention separates a wavelength-multiplexed optical signal transmitted from an optical multiplex transmitting apparatus at another point into respective wavelengths by a wavelength demultiplexer, and separates the separated optical signals of respective wavelengths into respective wavelengths. In an optical multiplexing receiver that converts an electric signal into an electrical signal with a light receiver and reproduces the signal, the optical signal before being wavelength-multiplexed by the optical multiplexing transmitter has a waveform that is periodic and has a pattern that is not similar when inverted. The wavelength is modulated by a modulation waveform having a signal extractor that outputs a time change of the electric signal intensity converted by the light receiver as a time waveform, and transmission from the optical multiplex transmission device of the other party based on the time waveform. And a waveform evaluation unit that calculates the shift direction and shift amount of the light wavelength caused by the above and outputs the calculated wavelength error signal.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a configuration of an optical multiplex transmission system according to
In FIG. 1, the transmission side includes a plurality of
[0011]
The receiving side includes a wavelength separation unit 5, a plurality of
[0012]
A schematic operation of the optical multiplex transmission system of FIG. 1 will be described.
An optical signal output from the
[0013]
Next, the operation of the part targeted by the present invention will be described.
The
[0014]
For example, when the light source is an LD, the wavelength of the optical signal output from the
[0015]
When an optical signal whose wavelength is slightly modulated by the
[0016]
The time waveform representing the intensity change component output from the averaging
[0017]
Next, the relationship between the minute modulation of the wavelength of the light source and the change in light intensity after passing through the filter will be described with reference to FIGS. In this case, "small" of the minute modulation means that the distance between the adjacent channels that are wavelength-multiplexed is sufficiently small.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the wavelength transmission characteristics of the entire system in which optical components such as the
[0018]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a change in intensity of transmitted light when the modulation waveform of the output light wavelength of the
[0019]
Since the intensity change component of the average light power detected by the light receiver 11 of the
The waveform processing in the averaging
[0020]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the intensity change of transmitted light when the modulation waveform of the output light wavelength of the
[0021]
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a change in the intensity of transmitted light when the modulation waveform of the output light wavelength of the light source is a sine wave. This example shows that when a sine wave is used, it is not possible to detect a direction in which the light wavelength is deviated from the transmission characteristics of the entire system. When the wavelength modulation is a sine wave, a time waveform representing an intensity change component is generated when the light wavelength deviates from the center wavelength. In this case, no matter which side the wavelength changes, the waveform shown in FIG. The two time waveforms generated as shown in (c) are similar waveforms. For this reason, the direction of the shift cannot be determined only by the waveform, and it is necessary to compare the phase of the minute wavelength modulation with the phase of the time waveform as in
[0022]
The change in the light wavelength appears as a change in the intensity where the sign is reversed between the case where the light wavelength is on the right shoulder and the case where the light wavelength is on the left shoulder of the wavelength transmission characteristic. In order to determine the direction of the shift of the light wavelength, it is necessary to determine the case where the light wavelength is on the right shoulder and the case where the light wavelength is on the left shoulder using a time waveform representing an intensity change component. Therefore, in order to detect the direction of the wavelength shift from the time waveform of the intensity change component detected on the receiving side, a necessary condition is that the waveform obtained by inverting the sign of the minute modulation signal is not similar. Note that the shift amount is calculated from the magnitude and shape of the amplitude of the time waveform.
[0023]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a list of various waveforms that are similar and non-similar when the sign is inverted. The phase of the sine waveform changes by 180 degrees when the sign is inverted, but the waveform is similar and the direction of the wavelength shift cannot be detected. On the other hand, the sawtooth waveform and the ternary digital waveform become non-similar when inverted, so that the direction of the wavelength shift can be detected by observing the time waveform representing the intensity change component, and thus is suitable as the modulation waveform. Similarly, a binary digital waveform such as a PN random signal (pseudo-random signal) shown in FIG. 6D has a non-similar shape when the sign is inverted. Direction can be detected. Also, in the case of a signal having a frame synchronization signal such as an SDH frame signal or the like, a non-similar shape in which frame synchronization is not possible if the sign is reversed, it is possible to detect the direction of the wavelength shift in the same manner. In the case of a frame signal, only a part of the frame may be used for wavelength detection, and the other part may be used for transmitting a control signal or the like.
[0024]
As described above, according to the first embodiment, the
[0025]
FIG. 7 is a block circuit diagram showing a configuration of an optical multiplex transmission system according to
[0026]
Next, the operation will be described.
The wavelength error signal indicating the shift direction and the shift amount of the optical wavelength calculated by the
The transmission of the wavelength error signal from the control signal transmitting means 19 to the control signal receiving means 20 may be performed, for example, by using an SV light (supervisory light) different from the main signal, or by transmitting an error correction frame applied to the main signal. This is performed by a method using a monitoring area. In this case, since the fluctuation of the wavelength is very slow, high-speed signal transmission is not required, and the signal may be transmitted via another network such as the Internet.
[0027]
As described above, according to the second embodiment, the wavelength error signal indicating the shift direction and the shift amount of the optical wavelength calculated by the
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the transmission side generates optical signals of each wavelength subjected to optical intensity modulation from a plurality of light sources, wavelength-multiplexes each optical signal by the wavelength multiplexing unit, and transmits the optical signal via the optical transmission line. Transmitted to the receiving side at another point, the receiving side separates each wavelength from the wavelength multiplexed optical signal by the wavelength demultiplexing unit, and converts the separated optical signal of each wavelength into an electric signal by each photodetector and reproduces it. In an optical multiplexing transmission system, a transmitting side generates a modulation waveform generator that generates a modulation waveform having a waveform that is periodic and whose pattern becomes non-similar when the sign is inverted, and outputs from a light source according to the modulation waveform. The receiver has a wavelength modulator that modulates the wavelength of the optical signal to be received, and the receiving side extracts the intensity change component from the electrical signal converted by the photodetector using a synchronization signal as a timing reference for data acquisition and outputs it as a time waveform Averaging And a synchronization detection unit that detects a repetition period of the time waveform, generates a synchronization signal having the detected period, and provides the synchronization signal to the averaging processing unit, and generates a synchronization signal from the transmission side to the reception side based on the time waveform. It is configured to include a waveform evaluation unit that calculates the shift direction and shift amount of the optical wavelength and outputs the result as a wavelength error signal, so that the wavelength transmission characteristics from the optical transmitter to the optical receiver and the shift of the output light wavelength of the light source are different. There is an effect that detection can be performed with a simple configuration. In particular, the wavelength modulation of the light source required for wavelength shift detection can be realized by temperature modulation, and the extraction of the time signal representing the intensity change component and the waveform processing at the optical receiver are very simple by applying digital processing. There is an effect that can be realized with a simple configuration.
[0029]
Further, according to the present invention, a plurality of light sources generate optical signals of respective wavelengths subjected to light intensity modulation, wavelength-multiplexing each optical signal by a wavelength multiplexing unit, and optical multiplex reception at another point via an optical transmission line. In an optical multiplex transmission apparatus for transmitting to a device, a modulation waveform generator that generates a modulation waveform having a waveform that is periodic and has a pattern that is non-similar when the sign is inverted, and output from a light source according to the modulation waveform A wavelength modulator that modulates the wavelength of the optical signal is provided, so it is easy to detect the wavelength transmission characteristics from the optical transmitter to the optical receiver and the deviation of the output light wavelength of the light source between the corresponding receiver. There is an effect that can be realized with a simple configuration. In particular, the wavelength modulation of the light source required for wavelength shift detection can be realized by temperature modulation, and the extraction of the time signal representing the intensity change component and the waveform processing at the optical receiver are very simple by applying digital processing. There is an effect that can be realized with a simple configuration.
[0030]
Further, according to the present invention, the wavelength multiplexed optical signal transmitted from the optical multiplex transmission device at another point is separated into each wavelength by the wavelength separation unit, and the separated optical signal of each wavelength is received by the respective light receiver. In an optical multiplex receiving apparatus that converts an electric signal into an electric signal and performs reproduction processing, the optical signal before being wavelength-multiplexed by the optical multiplex transmitting apparatus has a waveform that is periodic and whose pattern becomes non-similar when the sign is inverted. The wavelength is modulated by the modulation waveform, and the signal extractor outputs the time change of the electric signal strength converted by the light receiver as a time waveform, and is generated by transmission from the optical multiplex transmission device of the other party based on the time waveform. It is configured to include a waveform evaluation unit that calculates the shift direction and the shift amount of the optical wavelength and outputs the result as a wavelength error signal, so that the wavelength transmission from the optical transmitting unit to the optical receiving unit between the corresponding transmitting device. Characteristic There is an effect that can realize the shift detection of the output light wavelength of the light source with a simple structure. In particular, the wavelength modulation of the light source required for wavelength shift detection can be realized by temperature modulation, and the extraction of the time signal representing the intensity change component and the waveform processing at the optical receiver are very simple by applying digital processing. There is an effect that can be realized with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a configuration of an optical multiplex transmission system according to
FIG. 2 is an explanatory diagram showing wavelength transmission characteristics of the entire system.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a change in intensity of transmitted light when a modulation waveform of an output light wavelength of a light source is a sawtooth wave.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in intensity of transmitted light when a modulation waveform of an output light wavelength of a light source is a ternary digital signal.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship of a change in intensity of transmitted light when a minute modulation waveform of an output light wavelength of a light source is a sine wave.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a list of various waveforms that are similar and dissimilar by reversing the sign.
FIG. 7 is a block circuit diagram showing a configuration of an optical multiplex transmission system according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Claims (9)
前記送信側は、周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形を発生する変調波形発生器と、前記変調波形に応じて前記光源から出力する光信号の波長を変調させる波長変調部を備え、
前記受信側は、前記受光器で変換された電気信号強度の時間変化を時間波形として出力する信号抽出部と、前記時間波形に基づいて、送信側から受信側の伝送により生じた光波長のずれ方向とずれ量を算出し、波長誤差信号として出力する波形評価部を備えたことを特徴とする光多重伝送システム。The transmitting side generates optical signals of respective wavelengths modulated with light intensity from a plurality of light sources, wavelength-multiplexes each optical signal by a wavelength multiplexing unit, and transmits the multiplexed optical signal to a receiving side at another point via an optical transmission line. In an optical multiplexing transmission system in which each wavelength is separated from an optical signal wavelength-multiplexed by a wavelength demultiplexing unit, and the separated optical signal of each wavelength is converted into an electric signal by each optical receiver and reproduced,
The transmission side is a modulation waveform generator that generates a modulation waveform having a waveform that is periodic and the pattern becomes non-similar when the polarity is reversed, and an optical signal output from the light source according to the modulation waveform. It has a wavelength modulation unit that modulates the wavelength,
The receiving side is a signal extraction unit that outputs a time change of the electric signal strength converted by the light receiver as a time waveform, and a shift of an optical wavelength caused by transmission from the transmitting side to the receiving side based on the time waveform. An optical multiplex transmission system comprising a waveform evaluation unit that calculates a direction and a shift amount and outputs the calculated wavelength and an error signal.
送信側は、転送された波長誤差信号を受信して波長変調部へ与える制御信号受信手段を備え、
前記波長変調部は、受信した波長誤差信号に応答して光波長のずれ方向とずれ量を小さくするように光源から出力する光信号の波長を制御するようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の光多重伝送システム。The receiving side includes a control signal transmitting unit that transfers the wavelength error signal indicating the shift direction and the shift amount of the optical wavelength calculated by the waveform evaluation unit to the opposed transmitting side,
The transmitting side includes a control signal receiving unit that receives the transferred wavelength error signal and provides the received wavelength error signal to the wavelength modulation unit.
2. The apparatus according to claim 1, wherein the wavelength modulator controls a wavelength of the optical signal output from the light source so as to reduce a shift direction and a shift amount of the optical wavelength in response to the received wavelength error signal. Or an optical multiplex transmission system according to claim 2.
周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形を発生する変調波形発生器と、
前記変調波形に応じて前記光源から出力する光信号の波長を変調させる波長変調部を備えたことを特徴とする光多重送信装置。An optical multiplex transmission device that generates optical signals of respective wavelengths that are light intensity modulated from a plurality of light sources, wavelength multiplexes each optical signal by a wavelength multiplexing unit, and transmits the multiplexed optical signal to an optical multiplex receiving device at another point via an optical transmission line. At
A modulated waveform generator that generates a modulated waveform having a waveform that is periodic and has a pattern that is non-similar when inverted in polarity;
An optical multiplex transmission device, comprising: a wavelength modulation unit that modulates a wavelength of an optical signal output from the light source according to the modulation waveform.
前記光多重送信装置で波長多重される前の光信号は、周期的でかつ正負を反転させた場合にパターンが非相似となる波形を持つ変調波形により波長が変調されており、
前記受光器で変換された電気信号強度の時間変化を時間波形として出力する信号抽出部と、
前記時間波形に基づいて、相手方の光多重送信装置からの伝送により生じた光波長のずれ方向とずれ量を算出し、波長誤差信号として出力する波形評価部を備えたことを特徴とする光多重受信装置。The wavelength multiplexed optical signal transmitted from the optical multiplex transmission device at another point is separated into each wavelength by the wavelength separation unit, and the separated optical signal of each wavelength is converted into an electric signal by each optical receiver and reproduced. Optical multiplex receiving device,
The optical signal before being wavelength-division multiplexed by the optical multiplex transmission device, the wavelength is modulated by a modulation waveform having a waveform that is non-similar when the pattern is inverted periodically and positive and negative,
A signal extraction unit that outputs a time change of the electric signal strength converted by the light receiver as a time waveform,
An optical multiplexing apparatus comprising: a waveform evaluation unit that calculates a shift direction and a shift amount of an optical wavelength caused by transmission from a partner optical multiplex transmission apparatus based on the time waveform and outputs the calculated wavelength error signal. Receiver.
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