JP2004509507A - 光通信システムにおける電力制御方法 - Google Patents

Abstract

光通信システム（１０）、及びこのシステム内（１０）に含まれた光学的ファイバ導波路（６０，７０）における非直線的現象を減少するようにシステム（１０）を動作する方法が提供される。この通信システム（１０）は、複数のノード（２０，４０）を備え、それらノード間に通信トラフィック保持放射を誘導するための光学的ファイバ導波手段（６０，７０）によりそれらノードが一緒に接続されている。更に、システム（１０）は、第１ノードで上記通信保持放射の放射電力を調整して、対応する出力放射を発生するための減衰器及び関連光学的増幅器（１１０，１２０）と、上記出力放射を、第２ノード（７０）へ伝播するために上記光学的導波路（６０）へ放出するためのカプラー（１３０）とを備えている。第２ノードで受け取られた出力放射の放射電力を、それが導波手段を経て搬送された後に測定し、そして対応する電力指示データを発生するための電力モニタ（２１０）が設けられる。その電力指示データを受け取る電力コントローラ（１６０）は、第２ノードで測定された放射電力を所定レベルへ調整するよう動作し、この調整は、対応エラーデータを発生しそしてそのエラーデータを減衰器（１１０）へ通信して該減衰器を制御し、第２ノードで測定される放射電力を、光学的な非直線性が上記光学的ファイバ導波路（６０）における所定スレッシュホールド未満へ減少されるところの所定レベルに実質的に安定化させることにより行う。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、光通信システムにおける電力制御方法に係り、又、本発明は、この方法に基づいて動作する光通信システムにも係る。
【０００２】
（背景技術）
光通信システムは、公知であり、光ファイバ導波路を経て相互接続された多数の空間的に分散されたノードを備え、導波路は、これらノード間に情報保持放射を搬送するように動作できる。このようなシステムは、ノード間に伝播する通信トラフィックが、対応する相互に異なる波帯域を占有する１つ以上の放射成分に変調されるような波長分割多重化（ＷＤＭ）技術を使用することがほとんどである。波帯域は、しばしばチャンネルと称される。
【０００３】
このようなシステムが動作するときには、使用中のチャンネルの数が、ＷＤＭ追加／ドロップマルチプレクサとして動的に変化し、そしてノードにおけるＷＤＭクロス接続が、ソフトウェア制御のもとで、アクティブなチャンネルを追加又は除去するように再構成される。又、光学的部品が例えばメンテナンス手順の間に妨げられ又はダメージを受けることからチャンネル故障が生じるために動的な変化も発生することがある。
【０００４】
これらのシステムは、システム内の導波路に沿って伝播するアクティブなチャンネルに相互に同様の放射電力を維持して、そこに組み込まれたポンプ型エルビウムドープのファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が急激な入力電力変動も特定チャンネルに集中した過剰な放射も受けることがないように設計される。ＥＤＦＡは、本来、非直線的なデバイスであるから、このようなＥＤＦＡに入力される相対的チャンネル放射電力が不均衡になると、チャンネル放射電力の差が強調されることになる。
【０００５】
それ故、これらのシステムのノードにおける従来のやり方は、フィードバックループを含ませて、チャンネルに関連した放射電力を監視及び調整し、それらが相互に同様の電力となるよう確保することである。更に、ノードから放射を出力するときの従来のやり方は、関連導波路にできるだけ多量の放射電力を放出しそしてその放出された放射をその後に受け取るノードに減衰を与えることである。このやり方は、できるだけ高い信号対雑音比をシステムに得て、それらのトラフィック搬送容量を改善するよう試みるために採用される。更に、設計が簡単であることから、各受信ノードに減衰器を含ませて、光学検出器に送られる受信放射の電力を調整することも従来のやり方であり、このような設計上の簡単さから、減衰器、検出器及びそれに関連した電力制御フィードバックループを受信ノードという同じ場所に配置することができる。
【０００６】
本発明者は、従来型光通信システムにおいて現在放出される放射電力の量は、ノードを相互接続する光ファイバ導波路に光学的な非直線的効果を生じさせるに充分なものであることが分かった。長さが１００ｋｍにも達する長距離光ファイバ導波路では、放射が発射された場所から離れた経路の領域において導波路に沿った減衰が放射の電力を減少するために、放射が発射された場所に最も近い経路の領域においてこのような非直線的効果が主として生じる。更に、このような非直線的効果は、四方混合、クロス位相変調及び同様の相互作用を放射成分間に生じさせる。光学的中継器をもたない長さが１００ｋｍにも達する長距離光ファイバ導波路を含むある通信システムでは、そこに放出される放射が１００ｍＷ以上になる。更に、本発明者は、非直線的効果それ自体がシステムに対して帯域巾を制限することも分かった。更に、通信システムの光ファイバ導波路において放出された放射の電力レベルが１Ｗを越えると、導波路に欠陥が生じ、例えば、導波路の主要部に沿って広範囲にダメージを生じさせる定在波パターンが生じた場合に導波路に物理的なダメージを及ぼすに充分な電力であるから、導波路の信頼性が低下する。
【０００７】
更に、本発明者は、将来の高性能光通信システムでは、システムの光ファイバ導波路へ放出される複合ＷＤＭ放射の合計電力を制御することが重要であると分かり、これは、入力減衰器を使用して過剰な受信電力を制御する従来のやり方から逸脱するものである。このような制御は、導波路の非直線的な光学現象から生じる相互作用を減少し、そして過剰な放射電力が導波路へ放出されたときに信頼性の問題を克服するために必要である。過剰な電力は、例えば、導波路の割れや局部的な電力吸収点のような１つ以上の欠陥が導波路に生じた場合に、導波路に甚だしいダメージを生じさせる。
【０００８】
（発明の開示）
本発明の第１の特徴によれば、複数のノードを備え、それらのノード間に通信トラフィック保持放射を誘導するための光学的導波手段によりそれらのノードが一緒に接続されている光通信システムにおいて電力制御を行う方法であって、第１ノードで上記通信トラフィック保持放射の電力を調整して光学的出力放射を発生し、該光学的出力放射を、導波手段を経てシステムの第２ノードへ放出し、その第２ノードで受け取られた出力放射の放射電力を測定して、対応する電力指示データを発生し、その電力指示データを制御手段へ通信し、該制御手段は、上記第２ノードで測定された光学的出力放射を所定の電力レベルへ調整するためのエラーデータを発生するように動作でき、そしてそのエラーデータを上記第１ノードの電力調整手段へ通信して、この電力調整手段を制御し、上記第２ノードに受け取られる出力放射の放射電力を、光学的な非直線性が上記導波手段における所定スレッシュホールド未満へと減少されるところの所定レベルに実質的に安定化させるという段階を備えた方法が提供される。
【０００９】
本発明は、上記方法に基づいて通信システムを動作することにより導波手段における光学的非直線性の作用を減少できるという効果を発揮する。
上記所定スレッシュホールドは、システム性能、例えば、ビットエラー率が、導波手段に生じる非直線的光学現象により実質的に制限されず、システムの他のファクタ、例えば、偏光モード散乱により制限されるようなスレッシュホールドとして定義される。
【００１０】
上記方法は、通信トラフィック保持放射が複数のチャンネルへと波長分割多重化される光通信システムに適用されるのが好ましい。
上記方法においては、電力指示データ及びエラーデータの少なくとも１つが、通信トラフィックを保持するチャンネルに関連した監視チャンネルにおいて通信されるのが好都合である。監視チャンネルの使用は、電力指示データ及びエラーデータの少なくとも１つを搬送するための別の通信経路を設ける必要性を克服するものである。
【００１１】
上記方法の１つの形態において、上記制御手段は、第１ノードに配置されるのが好ましい。このような構成では、調整手段及び制御手段を第１ノードに集め、監視手段を第２ノードに配置し、それ故、第２ノードだけで、上記方法のための電力監視機能を与えるようにすることができる。
或いは又、制御手段を第２ノードに配置することもできるが、このような構成は、調整手段及び制御手段を集合させる場合に比して、より多くの情報をノード間に搬送することをしばしば必要とする。
【００１２】
第１ノードは、通信保持放射に存在するアクティブな波長分割多重化チャンネルの数を決定し、そしてそのアクティブなチャンネルの数に応答して所定レベルを変更するための監視手段を含むのが便利である。アクティブなチャンネルの数に応答して所定レベルを変更することにより、導波手段における光学的な非直線的作用を克服することと、信号対雑音比を維持することとの間で妥協点に到達ことができる。
【００１３】
所定レベルは、実質的にアクティブなチャンネルの数の線形関数として変更されて、アクティブなチャンネル当たりの放射電力が動作中に第２ノードにおいて実質的に一定に維持されるようにするのが好ましい。或いは又、所定の電力レベルは、出力放射における１つ以上のチャンネルがアクティブであるときに実質的に一定に維持されるのが好都合であり、このような実質的に一定の出力電力が第２ノードに受け取られると、第１及び第２の両ノードにおけるエルビウムドープのファイバ増幅器のような部品が名目上一定の電力で動作するよう確保する。
【００１４】
制御手段は、いずれのチャンネルもアクティブでないときに調整手段を−２０ｄＢより高い減衰度にセットするように動作できるのが好都合である。いずれのチャンネルもアクティブでないときに適用されるこの減衰度は、導波手段に注入される光学的ノイズの量を減少させる。
又、上記方法において、調整手段は、それを経て伝播する各チャンネルの放射を独立して減衰するように動作でき、そして各チャンネルの放射は、第２ノードにおいて個々に監視されて、上記制御手段が、第１ノードにおいて各チャンネルの減衰を独立して調整して、アクティブなチャンネルに存在する放射電力を実質的に等化できるようにするのが好ましい。
【００１５】
チャンネルのこのような独立した制御は、システムが、第２ノードに受け取られる出力放射に対してチャンネルレベリングを実行して、導波手段に生じる差の周波数に依存する減衰現象を修正できるようにする。
システムを簡単化するために、上記方法では、調整手段が光学的増幅器により形成され、その順方向利得は、増幅器に与えられる光学的ポンピング電力を変調するエラーデータにより制御できるのが好ましい。
【００１６】
本発明の第２の特徴においては、複数のノードを備え、それらノード間に通信トラフィック保持放射を誘導するための光学的導波手段によりそれらのノードが一緒に接続されている光通信システムにおいて、更に、第１ノードで通信トラフィック保持放射の放射電力を調整して、対応する出力放射を発生するための電力調整手段と、第１ノードにあって、上記出力放射を、システムの第２ノードへ伝播するために導波手段へ放出するための放出手段と、第２ノードで受け取られた出力放射の放射電力を、それが導波手段を経て搬送された後に測定し、そして対応する電力指示データを発生するための放射電力測定手段と、その電力指示データを受け取りそしてそれを使用して、第２ノードで測定された放射電力を所定レベルへ調整するための制御手段であって、上記調整は、対応エラーデータを発生しそしてそのエラーデータを調整手段へ通信して該調整手段を制御し、第２ノードで測定される放射電力を、光学的な非直線性が導波手段における所定スレッシュホールド未満へ減少されるところの所定レベルに実質的に安定化させることにより行う制御手段とを備えた光通信システムが提供される。
【００１７】
上記通信保持放射は、複数のチャンネルへと波長分割多重化されるのが便利である。このような波長分割多重化は、潜在的に比較的大きな通信トラフィックの通信容量をシステムに与える。更に、波長分割多重化を使用することにより、システムは、通信保持放射に、エラーデータ及び電力指示データの少なくとも１つを第１ノードと第２ノードとの間に通信するための監視チャンネルを与えることができる。このような監視チャンネルは、システム内に監視情報を搬送するための別の通信経路を含ませる必要性を回避する。
【００１８】
上記制御手段は、第１ノードにおいて調整手段と共通に配置されるのが好ましい。この共通の配置により、第１ノード内でエラーデータを通信することができる。或いは又、制御手段は、第２ノードに配置することもでき、第２ノード内で電力指示データを通信するように測定手段及び制御手段が共通に配置される。
第１ノードは、通信保持放射に存在するアクティブな波長分割多重化チャンネルの数を決定しそしてそのアクティブなチャンネルの数に応答して所定レベルを変更するための監視手段を含むのが効果的である。アクティブなチャンネルの数に応答して所定レベルを変更すると、システムは、導波手段における光学的な非直線性による作用を回避する一方、信号対雑音比を改善することができる。
【００１９】
制御手段は、アクティブなチャンネルの数の線形関数として所定レベルを実質的に変更するように動作し、アクティブなチャンネル当たりの放射電力が動作中に実質的に一定に保たれるようにする。アクティブなチャンネル当たり放射電力がこのように一定レベルであることは、アクティブなチャンネルの数が変化するときに各アクティブなチャンネルの信号対雑音比が維持されるように確保する。或いは又、制御手段は、出力放射における１つ以上のチャンネルがアクティブであるときに第２ノードにおいて所定の電力レベルを実質的に一定に維持するように動作するのが好都合であり、実質的に一定の所定電力レベルは、ノードにおける光学的増幅器のような装置が名目上一定のポンピング電力で動作できるように確保する。
【００２０】
制御手段は、いずれのチャンネルもアクティブでないときに調整手段を−２０ｄＢより大きい減衰度にセットするように動作するのが好ましい。この減衰度は、いずれのチャンネルもアクティブでないときに導波手段に注入される光学的ノイズを減少し、それにより、システム内におけるビットエラー率の発生を減少する。
【００２１】
導波手段における周波数に依存する光学的な減衰現象を補償するために、調整手段は、それを経て伝播する各チャンネルに関連した放射の放射電力を独立して調整するよう動作するのが好ましく、そして監視手段は、第２ノードにおいて各チャンネルの放射電力を独立して監視するよう動作し、制御手段が、第１ノードにおいて各チャンネルの放射電力を個々に調整して、アクティブであるチャンネルの放射電力を実質的に相互に等化できるようにする。アクティブなチャンネルは、放射電力が６ｄＢ以内に相互に等化されるのが好都合である。
【００２２】
（発明を実施するための最良の形態）
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を一例として詳細に説明する。
図１には、第１及び第２ノード各々２０、４０を備えた光通信システム１０の一部分が示されている。第１ノード２０は、破線３０内に含まれ、そして第２ノード４０は、破線５０内に含まれる。第１ノード２０は、この第１ノード２０から第２ノード４０へ通信トラフィックを搬送するための光学的ファイバ導波路６０を経て第２ノード４０に接続される。同様に、第２ノード４０も、この第２ノード４０から第１ノード２０へトラフィックを搬送するための光学的ファイバ導波路７０を経て第１ノード２０に接続される。これらノード２０、４０は、互いに通信するための同一のコンポーネントを含む。
【００２３】
ノード２０、４０間の通信を一般的概略的に以下に述べる。
第１ノード２０は、Ｎ個までの光学的入力放射信号を受け取り、そしてそれらをマルチプレクスして、第１複合放射を形成する。次いで、第１ノード２０は、その第１複合放射を増幅し、それにより生じる増幅された第１複合放射をその後に減衰し、そして最終的に、第１監視信号をそれに追加して、第１出力放射を形成し、第２ノード４０への導波路６０へ放出する。又、第１ノード２０は、第２ノード４０から第２出力放射も受け取り、そこから第２監視信号を抽出し、第２出力放射を増幅し、そしてその増幅された第２放射をデマルチプレクスして、Ｎ個までの光学的出力信号を形成する。ノード２０は、第２監視信号を使用して、第１複合放射の減衰を調整し、所定の第１出力放射受信電力レベルを第２ノード４０に与える。このような調整は、導波路６０に生じる減衰も考慮する。
【００２４】
同様に、逆の状態で、第２ノード４０は、Ｎ個までの光学的入力放射信号を受け取り、そしてそれらをマルチプレクスして、第２複合放射を発生する。第２ノード４０は、次いで、この第２複合放射を増幅し、それにより生じる増幅された第２複合放射をその後に減衰し、そして最終的に、第２監視信号をそれに追加して、第２出力放射を形成し、第２ノード２０への導波路７０へ放出する。第２ノードは、第１ノード２０から第１出力放射も受け取り、そこから第１監視信号を抽出し、第１出力放射を増幅し、そしてその増幅された第１出力放射をデマルチプレクスして、Ｎ個までの光学的出力信号を形成する。ノード４０は、第１監視信号を使用して、第２複合放射の減衰を調整し、所定の第２放射受信電力を第１ノード２０に与える。このような調整は、導波路７０に沿って生じる減衰も考慮する。
【００２５】
第１ノード２０は、受け取った第２出力放射の電力を監視して、第１監視信号を発生する。同様に、第２ノード４０も、受け取った第１出力放射の電力を監視して、第２監視信号を発生する。従って、第１ノード２０は、第２ノード４０から受け取った第２出力放射を監視し、そして第２ノード４０へフィードバックを与えて、第２ノードがその減衰度を調整し、第２放射が第１ノード２０によって監視されて所定の電力レベルに維持されるようにする。同様に、逆のやり方で、第２ノード４０は、第１ノード２０から受け取った第１出力放射を監視し、そして第１ノード２０へフィードバックを与えて、第１ノードがその減衰度を調整し、第１放射が第２ノード４０によって監視されて所定の電力レベルに維持されるようにする。ノード２０、４０における出力放射を、導波路６０、７０における光学的な非直線的現象が実質的に回避される領域へと調整する結果として、システム１０の性能が向上される。
【００２６】
ノード２０、４０のコンポーネント部品について以下に詳細に述べる。ノード２０、４０は、同様に構成され、そして同様のコンポーネント部品を含み、その類似性を考慮して、第１ノード２０のコンポーネント部品のみを説明する。第１ノード２０のコンポーネント部品は、限定詞「ａ」で識別され、一方、第２ノード４０の対応するコンポーネント部品は、限定詞「ｂ」で識別される。
【００２７】
第１ノード２０は、Ｎ個までの入力放射信号を受け取るためのＮ個の光学的入力ポートを含む光学的マルチプレクサ１００ａを備えている。このマルチプレクサ１００ａの光学的出力ポートは、エルビウムドープのファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１１０ａを経て搬送され、そして減衰器１２０ａを経てカプラー１３０ａの第１光学的入力ポートに搬送される。カプラー１３０ａの第２光学的入力ポートは、監視チャンネルデータ挿入ユニット１４０ａの光学的出力ポートに接続される。カプラー１３０ａの光学的出力ポートは、ファイバ導波路６０に接続され、カプラー１３０ａからの第１出力放射が第２ノード４０へ接続される。又、Ｎ個の入力ポートは、電力検出アレー１５０ａの対応する光学的入力ポートにも接続され、その電力監視の電気的出力は、電力コントローラ１６０ａへ搬送される。コントローラ１６０ａの電気的出力は、減衰器１２０ａの電気的制御入力に接続され、減衰器１２０ａにより与えられる減衰度を制御する。コントローラ１６０ａへの更に別の電気的入力は、監視チャンネルデータ抽出ユニット１７０ａの電気的出力に接続され、該ユニットの光学的入力は、カプラー１８０ａの第１光学的出力ポートに接続される。カプラー１８０ａの第２光学的出力ポートは、ＥＤＦＡ１９０ａを経て光学的デマルチプレクサ２００ａの光学的入力ポートに接続される。デマルチプレクサ２００ａは、Ｎ個の光学的出力ポートを含み、動作中にＮ個までの放射信号が出力される。又、カプラー１８０ａの第２の光学的出力ポートは、電力モニタ２１０ａの光学的入力にも搬送される。電力モニタ２１０ａの電気的出力は、データ挿入ユニット１４０ａの電気的入力に接続される。カプラー１８０ａの光学的入力ポートは、ファイバ導波路７０に接続される。
【００２８】
ファイバ導波路６０、７０に沿って搬送される放射は、ＷＤＭ形態のもので、Ｎ個の放射信号が相互に異なる波長範囲に含まれ、各信号は、その関連チャンネルに対応する波長の範囲を占有する。更に、導波路６０、７０における放射は、１つ以上の監視チャンネルに対応する放射も含み、監視チャンネルは、他の監視情報の中でも、減衰器１２０ａを制御するのに使用するための放射電力データを搬送するのに使用される。監視チャンネルは、Ｎ個の放射信号に関連したものとは異なる波長範囲にセットされる。もし必要であれば、監視チャンネルは、チャンネルＮ＋１に対応する波長範囲、即ち通信トラフィックを搬送するのに使用されるチャンネル１からＮまで単調に続く波長範囲を占有することができる。
【００２９】
図１を参照して、第１ノード２０の動作を以下に詳細に説明する。第２ノード４０は、逆ではあるが同様に動作する。
第１ノード２０は、ノード４０からファイバ導波路７０を経て入力放射を受信する。この放射は、カプラー１８０ａへ伝播し、そこで、第１及び第２の成分に分割され、第１成分は、データ抽出ユニット１７０ａへ通され、そして第２成分は、電力モニタ２１０ａへ接続されると共に、ＥＤＦＡ１９０ａを経てデマルチプレクサ２００ａにも接続される。デマルチプレクサ２００ａに受け取られた放射はフィルタされ、そして放射波長に基づいて各光学的出力に向けられる。電力モニタ２１０ａは、カプラー１８０ａの第２ポートから出力された放射における合計電力を測定して、それに対応する電力データを形成し、そしてそれをデータ挿入ユニット１４０ａへ通す。データ挿入ユニット１４０ａは、第１ノード２０からファイバ導波路６０に沿って第２ノード４０へ出力される放射に存在する監視チャンネルにその電力データを挿入し、従って、第２ノード４０は、第１ノード２０に受け取られた合計放射電力を確立し、そしてその電力コントローラ１６０ｂは、その合計放射電力を所定の電力レベルと比較し、そして第１ノード２０ａで測定される合計電力を所定の電力レベルに安定化するようにその減衰器１２０ｂを調整するためのエラー信号を発生する。カプラー１８０ａからの放射の第１成分は、データ抽出ユニット１７０ａへ通され、該ユニットは、第１ノード２０から受け取られて電力モニタ２１０ｂで測定された放射における合計電力に関連して第２ノード４０から供給された監視情報をそこから抽出する。合計電力情報は、抽出ユニット１７０ａから電力コントローラ１６０ａへ通され、該コントローラは、アレー１５０ａから放射電力情報も受け取り、即ちアレー１５０ａからの電力情報は、電力コントローラ１６０ａにより使用されて、減衰器１２０ａの適当な減衰度をセットし、これは、例えば、放射を受け取り、ひいては、アクティブであるマルチプレクサ１００ａの光学的入力の数に基づいて行う。電力コントローラ１６０ａは、フィードバックループの一部分を形成し、そして減衰器１２０ａにより与えられる減衰度を調整するためのエラー信号を発生し、第２ノード４０に受け取られる放射における合計電力を所定の電力レベルに維持する。第１の動作領域では、少なくとも１つのチャンネルがアクティブであれば、アクティブなチャンネルの数に関わりなく、所定の電力レベルを一定に維持することができる。或いは又、第２の動作領域では、マルチプレクサ１００ａへのアクティブな入力の数の線形関数として所定の電力レベルを変化させて、アクティブなチャンネル当たりの放射電力を実質的に一定に、例えば、６ｄＢエラー余裕以内に維持することができる。
【００３０】
ノード２０、４０に受け取られるＮ個までの入力放射信号は、マルチプレクサ１００ａ、１００ｂへ入力される前に電力が相互に等化されるのが好ましく、このような等化は、ある相対的に強力なチャンネルの放射をＥＤＦＡ１１０ａ、１１０ｂが強調するのを回避するために必要である。必要に応じて、光学的な電力レベリングユニットをノード２０、４０に含ませ、マルチプレクサ１００ａ、１００ｂに先行するように構成することができる。
【００３１】
ノード２０、４０の変形形態では、ＥＤＦＡ１１０ａ、１１０ｂは、可変増幅機能を与えるよう変更することができ、それにより、減衰器１２０ａ、１２０ｂを含む必要性を回避し、ひいては、ノード２０、４０を簡単化することができ、即ちＥＤＦＡ１１０ａ、１１０ｂにより与えられる利得は、例えば、ＥＤＦＡ１１０ａ、１１０ｂに送られるポンピング電力を調整することにより電力コントローラ１６０ａ、１６０ｂから制御することができる。更に、デマルチプレクサ２００ａ、２００ｂがそれらの光学的出力ポートに充分な放射電力を出力するのに充分な放射電力が受け取られるならば、ＥＤＦＡ１９０ａ、１９０ｂを省略して、ノード２０、４０を更に簡単化することもできる。
【００３２】
ノード２０において電力コントローラ１６０ａにより一部分が形成される電力制御フィードバックループは、例えば、１秒より大きな比較的長い時定数を有するように構成される。このような比較的長い時定数は、フィードバックループに過渡オーバーシュートが発生するのを回避するよう試みるために選択される。ノード２０、４０に互いに受け取られる放射電力におけるほとんどの変化は、チャンネルを慎重に挿入及び除去することにより生じるのではなく、例えば、数分の時間周期にわたって徐々に発生する環境温度の変化の結果として生じる。従って、ノード２０、４０は、ファイバ導波路６０、７０に沿って生じる変化する電力ロスや、ＥＤＦＡ１１０ａ、１１０ｂにより与えられる光学的利得の変動を補償するのに有効である。
【００３３】
上述したように、第１の動作領域では、ノード２０、４０は、通常、受信放射電力を所定の電力限界に維持するように動作される。或いは又、第２の動作領域では、上記所定レベルは、ノード２０、４０間に搬送されるアクティブなチャンネルの数に基づいて、ノード２０、４０の各々に対して可変にすることができ、即ち電力コントローラ１６０ａ、１６０ｂは、検出器アレー１５０ａ、１５０ｂから各々受け取られた電力情報からアクティブなチャンネルの数を決定することができる。マルチプレクサ１００ａ、１００ｂへの入力放射を搬送するアクティブな入力がない場合には、それらの各電力コントローラ１６０ａ、１６０ｂは、減衰器１２０ａ、１２０ｂが最小減衰度にセットされ、ひいては、光学的ノイズをファイバ導波路６０、７０に注入するのを防止するために、例えば−３５ｄＢ程度の、そして少なくとも−２０ｄＢより大きな、比較的高い減衰度をその関連減衰器１２０ａ、１２０ｂに与えるように動作することができる。第１領域は、ＥＤＦＡ１１０ａ、１１０ｂが名目上一定の電力出力で動作するよう確保する。第２領域は、ファイバ導波路６０、７０を経て搬送される各ＷＤＭチャンネルに関連した放射が名目上一定電力のものであるよう確保する。
【００３４】
本発明は、図１に示したものとは別の形態でも実施できる。図２には、３００で示された通信システムの一部分が図示されており、この部分３００は、第１ノード及び第２ノードを備えている。第１ノードは、３１０で示され、そして破線３２０内に含まれている。同様に、第２ノードは、３３０で示され、そして破線３４０内に含まれている。第１ノード３１０は、第１ノード３１０から第２ノード３３０へ通信トラフィックを搬送するために光学的ファイバ導波路３５０を経て第２ノード３３０へ接続される。同様に、第２ノード３３０は、光学的ファイバ導波路３６０を経て第１ノード３１０へ接続される。
【００３５】
ファイバ導波路３５０、３６０に沿って相互通信するのに使用するためにノード３１０、３３０に含まれるコンポーネント部品は、同一のもので、同様に構成される。これらの部品は、第１ノード３１０のコンポーネントを指すのに限定詞「ａ」を使用し、そして第２ノード３３０のコンポーネントを指すのに限定詞「ｂ」を使用して以下に説明する。
コンポーネント部品及びそれらの相互接続は、第１ノード３１０について以下に説明する。第２ノード３３０に関するコンポーネント部品及び相互接続も同様である。
【００３６】
第１ノード３１０は、光学的マルチプレクサ４００ａを備え、これは、Ｎ個までの入力放射信号を受け取るためのＮ個の光学的入力ポートと、ＥＤＦＡ４１０ａを経て光学的減衰器４２０ａの光学的入力ポートに接続された光学的出力とを有する。減衰器４２０ａの光学的出力ポートは、光学的カプラー４３０ａの第１入力ポートに接続される。このカプラー４３０ａの第２入力ポートは、データ挿入ユニット４４０ａの光学的出力ポートに接続される。Ｎ個の入力ポートは、マルチプレクサ４００ａに接続されると共に、光学的検出アレー４５０ａにも搬送され、各ポートは、アレー４５０ａにその対応検出器を有する。アレー４５０ａからの電気的測定出力は、監視チャンネル挿入ユニット４４０ａの電気的入力に接続される。
【００３７】
第１ノード３１０は、更に、光学的デマルチプレクサ４６０ａを備え、これは、Ｎ個の光学的出力ポートと、ＥＤＦＡ４７０ａの光学的出力ポートに接続された光学的入力ポートとを有する。ＥＤＦＡ４７０ａの光学的入力ポートは、４８０ａで示された光学的カプラーの第１出力ポートに接続される。カプラー４８０ａの第２出力ポートは、電力モニタ４９０ａの光学的入力ポートに接続される。カプラー４８０ａの入力ポートは、光学的カプラー５００ａの第１出力ポートに接続される。カプラー５００ａの第２出力ポートは、データ抽出ユニット５１０ａの光学的入力ポートに接続される。最後に、カプラー５００ａの入力ポートは、ファイバ導波路３６０に接続される。
【００３８】
第１ノード３１０は、更に、電力コントローラ５２０ａも備え、これは、電力モニタ４９０ａからの電力監視出力信号と、データ抽出ユニット５１０ａからの信号存在出力とを受け取るように接続される。電力コントローラ５２０ａからの電気的出力は、データ挿入ユニット４４０ａの電気的入力に接続される。最終的に、データ抽出ユニット５１０ａは、電力コントローラの電気的入力に接続される第１信号存在出力を含むと共に、減衰器４２０ａの制御入力に接続される第２出力も含む。
【００３９】
ノード３１０、３３０の動作を、一般的概略的に以下に説明する。
第１ノード３１０は、Ｎ個までの光学的放射信号をマルチプレクサ４００ａで受け取り、そしてそれらをマルチプレクスして第１複合放射を形成し、これは、次いで、ＥＤＦＡ４１０ａによって増幅される。増幅された複合放射は、減衰器４２０ａへ伝播し、該減衰器は、それを制御可能に減衰して、対応する第１出力放射を形成し、これは、カプラー４３０ａを経てファイバ導波路３５０へ送られる。この第１出力放射は、第２ノード３３０へ伝播し、そのカプラー５００ｂで受け取られる。このカプラー５００ｂは、受け取った放射の一部分をデータ抽出ユニット５１０ｂへ転向し、そして別の一部分を、カプラー４８０ｂを経て電力モニタ４９０ｂ及びＥＤＦＡ４７０ｂへ転向する。ＥＤＦＡ４７０ｂは、カプラー４８０ｂから受け取った放射を増幅し、そしてそれに対応する増幅された放射をデマルチプレクサ４６０ｂへ出力する。デマルチプレクサ４６０ｂは、ＥＤＦＡ４７０ｂから受け取った放射をフィルタし、それにより、放射成分をそれらの波長に基づいてＮ個の関連光学出力へと分離する。
【００４０】
ファイバ導波路３５０を経てノード３３０に受け取られた放射は、カプラー４８０ｂを経て電力モニタ４９０ｂへ転向され、該モニタは、受け取った電力を測定し、そしてそれに対応する電力指示データを発生する。この電力指示データは、その後、電力コントローラ５２０ｂへ通される。この電力コントローラ５２０ｂは、フィードバックループの一部分として機能して、減衰器４２０ａにより与えられる減衰度を制御し、電力モニタ４９０ｂにより測定される放射電力を所定レベルに安定化させる。電力コントローラ５２０ｂは、減衰器４２０ａにより与えられる減衰度を調整するためのエラーデータを出力し、このエラーデータは、監視チャンネルデータ挿入ユニット４４０ｂへ通され、該ユニットは、第２ノード３３０からファイバ導波路３６０へ放出される第２出力放射に関連した監視チャンネルにエラーデータを挿入する。第２放射は、第１ノード３１０へ伝播し、そして放射の一部分は、カプラー５００ａを経て監視チャンネルデータ抽出ユニット５１０ａへ接続され、該ユニットは、電力コントローラ５２０ｂに発生されたエラーデータを分離しそしてそれを減衰器４２０ａの制御入力へ通す。
【００４１】
検出アレー４５０ａは、マルチプレクサ４００ａに入力された放射信号における放射電力を監視し、そしてそれに対応する放射電力指示データをデータ挿入ユニット４４０ａへ通し、該ユニットは、電力指示データを適当なデジタルフォーマットで第１出力放射において出力し、これは、例えば、監視チャンネルを経て第２ノード３３０へ伝播する。この電力指示データは、ノード３１０、３３０において、マルチプレクサ４００ａへのＮ個の入力のうちどれがアクティブであるか決定するのに使用される。電力指示データは、第２ノード３３０においてデータ抽出ユニット５１０ｂにより検索され、即ちそのデータは、電力コントローラ５２０ｂへ搬送され、電力モニタ４９０ｂで監視される所定の放射電力レベルを達成するために、減衰器４２０ａにより与えられるべき減衰度を決定するための適当なエラーデータを計算するのに使用される。
【００４２】
ノード２０、４０と同様に、第１の動作領域では、マルチプレクサ４００ａ、４００ｂへのアクティブな入力の数に関わりなく、所定の電力レベルを電力コントローラ５２０ａ、５２０ｂにより一定レベルに維持することができる。或いは又、第２の動作領域では、検出器アレー４５０ａ、４５０ｂによって決定されたアクティブな入力の数の線形関数として所定の電力レベルを変更することができる。第１領域は、ＥＤＦＡ４１０ａ、４１０ｂが名目上一定の電力で動作するよう確保し、一方、第２領域は、ファイバ導波路３５０、３６０を経て搬送されるＷＤＭチャンネル当たりの放射電力が名目上一定であるよう確保する。マルチプレクサ４００ａ、４００ｂへの入力ポートがどれもアクティブでないときには、それに関連した電力コントローラ５２０ｂ、５２０ａが、各々、それに関連した減衰器４２０ａ、４２０ｂを、例えば−３５ｄＢ程度の、そして少なくとも−２０ｄＢより大きな、比較的高い減衰度を与えるようにセットすることができ、このような高い減衰度は、フィードバックループによりセットされる減衰器４２０ａ、４２０ｂが最小限の減衰度しか与えず、その結果、著しい光学的ノイズがファイバ導波路３５０、３６０に注入されるのを防止する。このような光学的ノイズは、例えば、システムの通信トラフィックビットエラー率の増加を招く。
【００４３】
以上の説明から明らかなように、ノード２０、４０と、ノード３１０、３３０の両方において、受信放射電力をフィードバックループにより安定化させ、そして入力減衰器を省略することにより、電力制御が達成されて、必要な量の放射電力のみが導波路６０、７０、３５０、３６０に出力されるよう確保し、それにより、導波路に生じる光学的な非直線性を最小限に保持することができる。導波路６０、７０、３５０、３６０に出力される放射電力が減少されるときには、放射電力のスレッシュホールドレベルがあって、それより低いと、システム性能が改善されず、又、偏光モード分散や色分散のような他のファクタは、そのスレッシュホールドレベルにおいて、システム性能に影響し始める。それに比して、従来のやり方は、できるだけ多量の電力を導波路へ放出し、次いで、放射受信位置において過剰な電力を消散することであり、このような解決策は、必要以上に大きなファイバ導波路の非直線性を招く。
【００４４】
又、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱せずに、ノード２０、４０、３１０、３３０に変更がなされ得ることが明らかであろう。例えば、減衰器１２０ａ、１２０ｂ、４２０ａ、４２０ｂの１つ以上は、それを経て伝播する放射に存在する各ＷＤＭチャンネルに対して独立した減衰調整を許すマルチチャンネル減衰器でよい。この点について、電力モニタ２１０ａ、２１０ｂ、４９０ａ、４９０ｂの１つ以上は、そこに受け取られる各ＷＤＭチャンネルに存在する放射電力を測定するように変更することができる。このような変更は、ノード２０、４０、３１０、３３０に設けられたフィードバックループが、ファイバ導波路６０、７０、３５０、３６０における光学的な非直線性を減少するだけでなく、電力レベリング機能も与えることができるようにする。電力レベリング機能は、アクティブなチャンネルに存在する電力を実質的に相互に等化するのに使用され、この等化とは、アクティブなチャンネル間の相互電力差が６ｄＢ未満であることに対応するものとして定義される。このような電力レベリングは、より顕著なチャンネルへの電力ホッジングがＥＤＦＡ１９０ａ、１９０ｂ、４７０ａ、４７０ｂに生じるのを回避する。更に、この電力レベリングは、ファイバ導波路６０、７０、３５０、３６０内に生じることのある波長従属減衰作用も補償する。
【００４５】
Ｎ、即ちマルチプレクサ１００ａ、１００ｂ、４００ａ、４００ｂへの入力ポートの数及びデマルチプレクサ２００ａ、２００ｂ、４６０ａ、４６０ｂの出力ポートの数については、ノード２０、４０、３１０、３３０を将来の光通信システムに適合させるために、Ｎは、８ないし１２８の範囲であるのが好ましい。
ノード２０、４０、３１０、３３０は、それがクロス接続及び追加／ドロップマルチプレクサとして働くような光通信システムの一部分を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
光通信システムの２つのノードが関連光ファイバ導波路を経て相互に接続された本発明の第１実施形態を示す図である。
【図２】
光通信システムの２つのノードが関連光ファイバ導波路を経て相互に接続された本発明の第２実施形態を示す図である。

Claims (22)

1. 複数のノードを備え、それらのノード間に通信トラフィック保持放射を誘導するための光学的導波手段によりそれらノードが一緒に接続されている光通信システムにおいて電力制御を行う方法であって、第１ノードで上記通信トラフィック保持放射の電力を調整して光学的出力放射を発生し、該光学的出力放射を、上記導波手段を経てシステムの第２ノードへ放出し、該第２ノードで受け取られた出力放射の放射電力を測定して、対応する電力指示データを発生し、その電力指示データを制御手段へ通信し、該制御手段は、上記第２ノードで測定された光学的出力放射を所定の電力レベルへ調整するためのエラーデータを発生するように動作でき、そしてそのエラーデータを上記第１ノードの電力調整手段へ通信して、該電力調整手段を制御し、上記第２ノードに受け取られる出力放射の放射電力を、光学的な非直線性が上記導波手段における所定スレッシュホールド未満へ減少されるところの所定レベルに実質的に安定化させるという段階を備えた方法。
2. 上記通信トラフィック保持放射は、複数のチャンネルへ波長分割多重化される請求項１に記載の方法。
3. 上記電力指示データ及びエラーデータの少なくとも１つは、通信トラフィックを保持するチャンネルに関連した監視チャンネルにおいて通信される請求項２に記載の方法。
4. 上記制御手段は、第１ノードに配置されている請求項１、２又は３に記載の方法。
5. 上記制御手段は、第２ノードに配置されている請求項１、２又は３に記載の方法。
6. 上記第１ノードは、上記通信トラフィック保持放射に存在するアクティブな波長分割多重化チャンネルの数を判断しそしてそのアクティブなチャンネルの数に応答して上記所定レベルを変更するための監視手段を備えた請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. 上記所定のレベルは、実質的にアクティブなチャンネルの数の線形関数として変更されて、アクティブなチャンネル当たりの放射電力が動作中に上記第２ノードにおいて実質的に一定に維持されるようにする請求項６に記載の方法。
8. 上記所定の電力レベルは、上記出力放射における１つ以上のチャンネルがアクティブであるときに実質的に一定に維持される請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
9. 上記制御手段は、いずれのチャンネルもアクティブでないときに上記調整手段を−２０ｄＢより大きい減衰度にセットするように動作できる請求項２に記載の方法。
10. 上記調整手段は、それを経て伝播する各チャンネルの放射を独立して減衰するように動作でき、そして各チャンネルの放射は第２ノードにおいて個々に監視されて、上記制御手段が、第１ノードにおいて各チャンネルの減衰を独立して調整して、アクティブなチャンネルに存在する放射電力を実質的に等化できるようにする請求項２に記載の方法。
11. 上記調整手段は、光学的増幅器によって形成され、その順方向利得は、その増幅器に送られるポンピング電力を変調するエラーデータにより制御できる請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
12. 複数のノード（２０，４０；３１０，３３０）を備え、それらのノード間に通信トラフィック保持放射を誘導するための光学的導波手段（６０，７０；３５０，３６０）によりそれらノードが一緒に接続されている光通信システム（１０；３００）において、第１ノードで上記通信トラフィック保持放射の放射電力を調整して、対応する出力放射を発生するための電力調整手段（１２０，４２０）と、第１ノードにあって、上記出力放射を、システムの第２ノードへ伝播するために上記導波手段へ放出するための放出手段と、第２ノードで受け取られた出力放射の放射電力を、それが導波手段を経て搬送された後に測定し、そして対応する電力指示データを発生するための放射電力測定手段（２１０，４９０）と、その電力指示データを受け取りそしてそれを使用して、第２ノードで測定された放射電力を所定レベルへ調整するための制御手段（１６０，５２０）であって、上記調整は、対応エラーデータを発生しそしてそのエラーデータを調整手段（１２０，４２０）へ通信して該調整手段を制御し、上記第２ノードで測定される放射電力を、光学的な非直線性が上記導波手段における所定スレッシュホールド未満へ減少されるところの所定レベルに実質的に安定化させることにより行う制御手段（１６０，５２０）とを備えた光通信システム（１０，３００）。
13. 上記通信トラフィック保持放射は、複数のチャンネルへと波長分割多重化される請求項１２に記載のシステム。
14. 上記通信保持放射には、上記エラーデータ及び電力指示データの少なくとも１つを第１及び第２ノード（２０，４０；３１０，３３０）間で通信するための監視チャンネルが設けられる請求項１３に記載のシステム。
15. 上記制御手段（１６０）は、第１ノード（２０）に配置される請求項１２、１３又は１４に記載のシステム。
16. 上記制御手段（５２０）は、第２ノード（３３０）に配置される請求項１２、１３又は１４に記載のシステム。
17. 上記第１ノードは、上記通信トラフィック保持放射に存在するアクティブな波長分割多重化チャンネルの数を決定しそしてそのアクティブなチャンネルの数に応答して所定レベルを変更するための監視手段（１５０，４５０）を備えた請求項１２ないし１６のいずれかに記載のシステム。
18. 上記制御手段（１６０，５２０）は、上記所定のレベルを、実質的にアクティブなチャンネルの数の線形関数として変更して、アクティブなチャンネル当たりの放射電力が動作中に第２ノードにおいて実質的に一定に維持されるように動作できる請求項１７に記載のシステム。
19. 上記制御手段（１６０，５２０）は、上記所定の電力レベルを、出力放射における１つ以上のチャンネルがアクティブであるときに実質的に一定に維持するように動作できる請求項１２ないし１６のいずれかに記載のシステム。
20. 上記制御手段（１６０，５２０）は、いずれのチャンネルもアクティブでないときに上記調整手段（１２０；４２０）を−２０ｄＢより大きい減衰度にセットするように動作できる請求項１３に記載のシステム。
21. 上記調整手段（１２０，４２０）は、それを経て伝播する各チャンネルに関連した放射の放射電力を独立して調整するように動作でき、そして上記監視手段（２１０，４９０）は、各チャンネルの放射電力を第２ノードにおいて独立して監視するように動作して、上記制御手段が、第１ノードにおいて各チャンネルの放射電力を個々に調整して、アクティブであるチャンネルの放射電力を実質的に相互に等化できるようにする請求項１３に記載のシステム。
22. 上記アクティブなチャンネルは、その放射電力が６ｄＢ以内に相互に等化される請求項２１に記載のシステム。

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