JP2006074098A - 波長多重光送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】 波長可変光送信機を用いた波長多重部において、任意の波長を多重するため、波長多重部は入力ポートに波長選択性のない光カプラを用いる。このため、同一の波長を複数の入力ポートに接続した場合や、波長ずれが生じて故障している光送信機を接続した場合、波長多重光として伝送路に送信され、対向する受信機で受信されてしまう。この結果、通信が不可能となったり、受信信号が雑音に埋もれ著しく劣化したりする。
【解決手段】 波長多重部の出力部にＡＷＧや光フィルタなどを用いて、波長を識別できるモニタを備え、波長多重部の入力モニタへの出力値と合わせて、複数のポートから同一波長が出ていないかを監視して、警報を発出する。また、この警報を基に、異常ポートに接続されている光送信機の出力光を遮断する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、波長の異なる複数の光信号を多重して送信する波長多重光送信機に関わるものである。

1本の光ファイバ中に波長の異なる複数の光信号を多重して伝送する波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式は、光ファイバ伝送の大容量化に極めて有効な手法として、広く実用化されている。

複数の波長を多重するために、一般には、波長選択性のある複数の入力ポートと単一の出力ポートを持つ光合波器が用いられる。光合波器として、例えば、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）、誘電体多層膜フィルタの組み合わせ、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）フィルタの組み合わせなどがある。これらの光合波器は、ある特定の波長以外は、入力してもフィルタリングされて、２５〜３０ｄＢ程度信号レベルが低下する。また、光送信機から、特定の波長のみが発出される場合は、その光送信機とそれから発出される波長に対応する光合波器の入力ポートとは、１対１に対応し固定される。

一方、光送信機から発出される波長が可変できる波長可変光送信機が、最近注目されている。これは、従来、波長の数だけ必要であった光送信機の予備品を大幅に低減できるだけでなく、光スイッチや光フィルタを用いた波長ルーティングなど、将来のネットワークの構成変更、増殖に応じて、フレキシブルに光パス設定を変化させ、高効率かつ高信頼な光ネットワークを構築することができるからである。

非特許文献１に記載された波長可変光送信機を用いた波長多重送信方法を、図２を用いて説明する。図２では、複数の波長可変光送信機１１を用いた光分岐挿入（ＯＡＤＭ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）装置を示している。まず、光分岐（Ｄｒｏｐ）側においては、分岐フィルタ１０により、ｍ個の波長を持つ波長群を分岐し、その後分波器２２により、波長毎に分離し、ｍ個の光受信機２１で受信する。光挿入（Ａｄｄ）側においては、波長多重光送信機として、ｍ個の波長可変光送信機１１と、ｍ個の波長を多重する波長多重部１２、光カプラ２４から構成され、送出される。

この構成のように、波長可変光送信機１１を用いた波長多重部１２においては、任意の波長を多重するため、波長多重部１２として、入力ポート１２ａに波長選択性のない光カプラ(光コンバイナともいう)を用いる方法が採られている。これは、波長選択性のある光合波器を用いて多重することは、波長可変光送信機を接続したまま波長を変化させて通信することを、阻害するからである。

なお、入力ポートに波長選択性のない光カプラを用いた波長多重は、波長多重数が少ない場合に適用される。これは、光カプラでは、波長多重数が３２波長の場合、１波長当たりの挿入ロスが、１５ｄＢ程度と成ってしまうからである。これに対して、入力ポートに波長選択性のある波長多重部として、例えばＡＷＧを用いた場合、挿入ロスは、１波長当たり３〜５ｄＢに抑えられる。入力ポートに波長選択性のある波長多重部と、波長可変光送信機を組み合わせるとき、両者の間に光スイッチを設ける必要がある。この光スイッチは、波長可変光送信機の波長変更時に光のパスを切り替えて、変更後の波長の光信号を通過させる入力ポートに光信号を導く働きをする。

特許文献１には、複数の波長固定送信機で構成され、波長選択性のある複数の入力ポートと単一の出力ポートを持つ光合波器を用いた波長多重送信機におけるファイバ誤接続検出システムが記載されている。

特開２００４−０３２０８８号公報 Ｖ． Ｖｉｓｃａｒｄｉ ａｎｄ Ｇ． Ｂａｒｏｚｚｉ， "Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕａｂｌｅ ＯＡＤＭｓ ｆｏｒ ｎｅｘｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｒｏ−ＤＷＤＭ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， Ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｌｏｓ Ａｎｇｅｌｅｓ， ＣＡ， ２００４， ＴｕＨ３

波長可変光送信機を用い、多重する波長数が少ない場合、波長の変更を考慮して、波長多重部として、入力ポートに波長選択性のない光カプラを用いる。入力ポートに波長選択性のない光カプラを用いるとき、同一の波長を誤って複数の入力ポートに接続する場合や、波長ずれが生じて故障している光送信機を接続する場合も、波長多重光として伝送路に送信され、対向する受信機で受信されてしまう。この結果、同一波長の複数の信号を同時に受信してしまうため、通信できない問題がある。

また、波長可変光送信機を、波長選択性を有する波長多重部と接続するには、波長変更時に光のパスを切り替えてその波長の光信号を通過させる入力ポートに光信号を導くための光スイッチと組み合わせる必要がある。この場合にも、同一の波長を誤って複数の入力ポートに接続したり、波長ずれが生じて故障している光送信機を接続したり、光スイッチの設定を誤った場合、信号光が干渉し、受信すべき信号が雑音に埋もれてしまう(コヒーレント・クロストーク)という問題がある。

波長多重部の出力側にＡＷＧや光フィルタなどを用いて波長を識別できるモニタを備え、波長多重部の入力モニタへの出力値と合わせて、複数のポートを監視して、異常時に警報を発出する。また、異常ポートに接続されている光送信機、または異常な波長を発出している光送信機の出力光を遮断する。

本発明によれば、光送信機の誤接続を検出し、その結果を警報として発出することによりネットワーク管理者に通報する。これによって、既存回線に影響を与えることのない、高信頼な波長多重光送信機を提供することができる。

以下本発明の実施の形態について、実施例を用いて、図面を参照しながら説明する。

実施例１について、図１、図３ないし図５、図８を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の実施例を説明する波長多重光送信機のブロック図であり、図３は、本発明の実施例を説明する波長多重光受信機のブロック図である。図４は、本発明の実施例を説明する波長多重光送信機の波長配置を説明する図であり、図５および図８は、本発明の実施例である波長数異常時の対処を説明する図である。

図１で、波長多重光送信機１００は、ｎ台の波長可変光送信機１１のｎ波長を多重する光送信機である。光カプラ２４では、波長可変光送信機１１から発出されるそれぞれの波長の信号を多重し、伝送路光ファイバ５００へ送出する。ここで、波長可変光送信機１１と光カプラ２４との間には、それぞれ光カプラであるタップ１３が設置され、各信号光の一部が分岐される。分岐された信号光は、それぞれモニタ受光器１４により検出され、信号処理部１８に送られる。信号処理部１８は、複数の波長可変光送信機１１から発出される信号光のレベルを監視し、各波長の信号の有無から波長数をカウントしている。

一方、光カプラ２４の出力側でも、出力ポート２４ｂに接続してタップ１５が設置されており、波長多重された信号光の一部が分岐され、ＡＷＧ１６を通して、モニタ受光器アレイ１７により検出され、信号処理部１８に送られる。ここで、分波器１６で分離する波長は、光カプラ２４で多重することが想定されている波長であり、また、後述する波長多重受信部で受信される波長である。信号処理部１８では、波長ごとに信号光のレベルを監視し、波長多重された各波長の信号の有無から波長数をカウントしている。この結果、どの波長が伝送路光ファイバ５００に送出されているかを検出することができる。

本実施例の波長多重部に用いた光カプラ２４には、入力ポート２４ａに波長選択性がない。したがって、例えば、波長λｉの光送信機が故障した場合は、予備の波長可変光送信機の波長をλｉに設定し、故障した光送信機に接続された入力電気信号（図示せず）を予備の波長可変光送信機に接続変更することで、予備機での代替が可能となる。

なお、光カプラ２４の出力側のモニタ系は、タップ１５、ＡＷＧ１６、モニタ受光器アレイ１７により構成されている。これらが一体化されたＷＤＭチャネルモニタが、市販されているので、これを用いてもよい。

また、波長多重光送信機１００で多重された信号光は、伝送路光ファイバ５００を介して伝送され、図３に示す波長多重光受信機２００において受信される。受信された波長多重信号は、ＡＷＧ２２により、波長ごとの出力ポート２２ｂに分離され、それぞれ光受信機２１で受信される。

図４は、本実施例の波長多重部出力の波長配置を示す図である。図４（ａ）は、正常な場合であり、波長可変光送信機１１−１〜１１−ｎから、それぞれλ１〜λｎの波長が発出され、多重されている場合である。この場合、多重された波長数ｎと光送信信号数ｎは等しい。これに対し、図４（ｂ）は、λｉ＋１を発出していた波長可変送信機の故障、波長設定ミス、ポートの接続ミスなどいずれかの要因により、λｉ＋１の波長がλｉの波長に変化した場合を表す図である。これは、波長可変光送信機からの任意の波長を多重できる（波長選択性のない）波長多重部を用いるためである。この場合、多重された波長数ｎ−１は光送信信号数ｎより１だけ少ない。この結果、２つの波長可変光送信機から発出された波長λｉの信号光が受信機２１まで達してしまい、２つの信号光を同時に受信するため通信が不可能となる。

本実施例では、上記のように波長がずれた場合に対して、図５に示すような対処が可能となる。図５の横軸は、時間経過である。ある時刻から一定時間経過後ごとに波長λ1，…，λｉ，…，λｍの順番で互いに異なる波長が、追加されている。この場合、図１のモニタ受光器１４で検出され、信号処理部１８でカウントされた光送信信号数と、モニタ受光器アレイ１７で検出され、信号処理部１８で同様にカウントされた多重された波長数が等しく、正常な状態（ａ）であることが監視できている。次に、本来λｍ＋１の波長を送出すべき波長可変光送信機１１−ｍ＋１が、既に使用されている波長の１つと同じλｉの波長で送信を始めている。この場合、モニタ受光器１４で検出し信号処理部１８でカウントされた光送信信号数ｍ＋１と、モニタ受光器アレイ１７で検出し信号処理部１８でカウントされた多重波長数ｍとが異なり、異常な状態（ｂ）であることを検出する。この結果、信号処理部１８より、警報を発出し、異常を知らせることができる。また、信号処理部１８は、各送信機がどのタイミングで光信号を送出したかという情報を時系列的に記録する。信号処理部１８は、この情報と異常状態に遷移した時刻を比較し、λｉを発出した波長可変光送信機１１−ｍ＋１を、シャットダウンする。これによって、元来運用されていたλｉの波長の通信を速やかに回復することができる。

なお、本実施例の信号処理部１８は、信号レベルを検出しているので、波長多重されたλｉの信号レベルが、異常時には倍になることから、異常を検出することも可能である。

さらに、信号処理部１８には波長多重光送信機１００に対する監視制御装置（本図では省略されている）からの設定情報格納部を具備させてもよい。これにより該設定情報とモニタ受光アレイ１７で検出した波長を比較し、異常を検出することが可能となる。また、波長可変送信機として説明した内容は、波長固定の一般的な光送信機を、誤って接続してしまった場合に対しても同様である。図４、図５で、λｉの波長が既に運用されているところへ、新たに別の波長固定光送信機（波長λｉ）を誤って接続した場合と等価である。

次に、稼動中に誤って波長の誤設定を起こした場合の、対処について図８を用いて説明する。図８の横軸は、時間経過である。正常状態では、λ１からλｎのｎ波長が、波長多重されていたが、一定時間経過後、波長可変光送信機１１−ｉ＋１の波長がλ１に誤変更され、モニタ受光器１４で検出し信号処理部１８でカウントされた光送信信号数ｎと、モニタ受光器アレイ１７で検出し信号処理部１８でカウントされた多重波長数ｎ−１が異なり、異常な状態（ｂ）であることを検出する。この結果、信号処理部１８より、警報を発出し異常を知らせることができる。また、信号処理部１８は、上述した設定情報格納部に、波長可変光送信機１１が送出する光信号の波長情報を蓄えている。これによって、信号処理部１８は、無くなった波長λｉ＋１を発出していた波長可変光送信機１１−ｉ＋１を、シャットダウンする。この結果、元来運用されていたλｉの波長の信号品質劣化を速やかに回復することができる。

なお、上述した対処では波長が離散的に変化する場合を説明したが、送信機（波長可変か否かを問わない）の経年変化により、波長が徐々にλｉ＋１からλｉの方向にずれる場合にも、信号処理部１８では、モニタ受光アレイ１７で受光された波長ごとの信号光レベルを監視しているので、λｉ＋１の波長の信号レベルを監視することで、検出可能である。また、シャットダウンするのは、波長可変光送信機でなくとも、例えば波長可変光送信機１１とタップ１３との間に設けた可変アッテネータ（図示せず）を用いて、信号光に減衰を与えてもよい。これは他の実施例でも同様である。

本実施例に拠れば、接続ミスや設定ミス等で誤った波長の信号の送信を短時間に押さえる波長多重光送信機を得ることができる。また、経年変化による波長ずれにも対応可能な波長多重光送信機を得ることができる。

実施例２について、図６および図７を用いて説明する。ここで、図６は、本発明の実施例を説明する波長多重光送信機のブロック図であり、図７は、本発明の実施例を説明する波長多重光送信機の波長配置を説明する図である。

図６で、波長多重光送信機１００は、波長可変光送信機１１−１〜１１−ｎのｎ波長を多重する光送信機である。入力ポート２３ａが波長選択性のある波長多重部であるＡＷＧ２３では、波長可変光送信機１１から発出される任意の波長を多重し、伝送路光ファイバ５００へ送出する。ここで、波長可変光送信機１１とＡＷＧ２３との間には、ｎｘｎマトリクス光スイッチ２０とタップ１３−１〜１３−ｎとが設置されている。タップ１３で分岐された信号光の一部は、モニタ受光器１４により検出される。検出結果は、信号処理部１８に送られ、複数の波長可変光送信機１１から発出される信号光のレベルが監視され、各波長の信号の有無から波長数をカウントされる。ｎｘｎマトリクス光スイッチ２０は、波長可変光送信機１１から発出されたｎ波長の信号光を、波長に対応したＡＷＧ２３の入力ポート２３ａに接続できるよう、波長設定と対応したスイッチングを行うものである。

一方、ＡＷＧ２３の出力側では、出力ポート２３ｂに接続してタップ１５が設置され、波長多重された信号光の一部が分岐される。分岐された波長多重信号は、ＡＷＧ１６を通して、モニタ受光器アレイ１７により検出され、信号処理部１８に送られる。ここで、ＡＷＧ１６で分離する波長は、ＡＷＧ２３で多重することが想定されている波長である。信号処理部１８では、波長ごとに信号光のレベルを監視し、波長多重された各波長の信号の有無から波長数をカウントしている。この結果、どの波長が伝送路光ファイバ５００に送出されているかを検出することができる。

本実施例の波長多重部に用いたＡＷＧ２３には、波長選択性がある。従って、例えば、波長λｉの光送信機が故障した場合、予備の波長可変光送信機の波長をλｉに設定し、故障した光送信機に接続された入力電気信号（図示せず）を予備の波長可変光送信機に接続変更し、さらに光スイッチ２０の設定を変えることによって代替が可能となる。

図７は、本実施例の波長多重部出力の波長配置を示す図である。図７（ａ）は、正常な場合であり、波長可変光送信機１１−１〜１１−ｎから、それぞれλ１〜λｎの波長が発出され、多重されている場合である。この場合、モニタ受光器アレイ１７で検出し信号処理部１８でカウントされた多重された波長数ｎと、モニタ受光器１４で検出し信号処理部１８でカウントされた光送信信号数ｎは等しい。これに対し、図７（ｂ）は、λｉ＋１を発出すべき波長可変送信機の故障、波長設定ミス、ｎｘｎマトリクス光スイッチ２０の設定ミス(接続ミス)などいずれかの要因により、λｉの波長が２回線接続された場合を表す図である。これは、波長可変光送信機からの任意の波長を多重するため、マトリクス光スイッチと波長選択性のある波長多重部を用いる構成でも起こり得る事象である。この場合、モニタ受光器アレイ１７で検出し信号処理部１８でカウントされた多重された波長数ｎ−１は、モニタ受光器１４で検出し信号処理部１８でカウントされた光送信信号数ｎより１だけ少ない。波長多重を行うＡＷＧ２３が、波長選択性を持つため、誤った波長が接続された場合、その波長は２５〜３０ｄＢ程度低下して、伝送路光ファイバ５００に送出される。２つの波長可変光送信機から発出された波長λｉの信号光は、伝送距離が短い場合、受信機まで達してしまう。この場合、２つの信号光が干渉して、本来受信すべき信号が雑音に埋もれてしまい(コヒーレント・クロストーク)、通信品質が劣化する。正常な品質を保つためには、信号光と干渉光のレベルの比を３５ｄＢ以下に確保することが必要であり、２５〜３０ｄＢ程度では問題である。

上記のように波長が誤設定された場合に対して、実施例１と同様に、図５または図８を用いて説明した対処が可能である。また、送信機の劣化により、波長が徐々にλｉ＋１からλｉの方向にずれる場合にも、信号処理部１８では、モニタ受光アレイ１７で受光された波長ごとの信号光レベルを監視しているので、λｉ＋１の波長の信号レベルを監視することで、検出可能である。

なお、本実施例では波長選択性のある波長多重部を用いているので、波長可変送信機の波長を変える場合、光スイッチの接続を変える必要がある。これは例えば、送信機の１台が故障した場合に相当する。上述した実施例では、送信機が、全て波長可変送信機であると説明したが、固定波長の送信機と波長可変の送信機とを組み合わせてもよい。また、光スイッチ２０は、タップ１３とＡＷＧ２３との間に設けてもよい。

本実施例に拠れば、接続ミスや設定ミス等で誤った波長の信号の送信を短時間に押さえる波長多重光送信機を得ることができる。また、経年変化による波長ずれにも対応可能な波長多重光送信機を得ることができる。

波長可変光送信機は、従来、波長の数だけ必要であった光送信機の予備品を大幅に低減できる。また、光スイッチや光フィルタを用いた波長ルーティングなど、将来のネットワークの構成変更、増殖に応じて、フレキシブルに光パス設定を変化させ、高効率かつ高信頼な光ネットワークを構築することができる。この波長可変光送信機を用いた波長多重光ネットワーク産業の基本的な構成として利用される可能性が高い。

本発明の実施例を説明する波長多重光送信機のブロック図である。 波長多重送信機能を備えた、光分岐挿入装置の構成を示す図である。 本発明の実施例を説明する波長多重光受信機のブロック図である。 本発明の実施例を説明する波長多重光送信機の波長配置を説明する図である。 本発明の実施例である波長数異常時の対処を説明する図である。 本発明の実施例を説明する波長多重光送信機のブロック図である。 本発明の実施例を説明する波長多重光送信機の波長配置を説明する図である。 本発明の実施例である波長数異常時の対処を説明する図である。

符号の説明

１０…分岐フィルタ、１１…波長可変光送信機、１２…波長多重部、１３…タップ(光カプラ)、１４…モニタ受光器、１５…タップ(光カプラ)、１６…ＡＷＧ、１７…モニタ受光器アレイ、１８…信号処理部、２０…マトリクス光スイッチ、２１…光受信機、２２…光分波器、２３…ＡＷＧ、２４…光カプラ、１００…波長多重光送信機、２００…波長多重光受信機、５００…伝送路光ファイバ。

Claims (8)

1. 複数の光信号の出力レベルをモニタする複数の第１の光モニタ部と、
   前記複数の光信号を多重化する波長多重部と、
   前記波長多重部から出力された波長多重信号の波長ごとの出力レベルをモニタする第２の光モニタ部と、
   複数の前記第１の光モニタ部と前記第２の光モニタ部と接続し、前記複数の光信号と前記波長多重信号とを監視する信号処理部と、
   からなる波長多重光送信機。
2. 光送信機と前記光送信機の出力レベルをモニタする第１の光モニタ部とを含む複数の光送信機部と、
   前記複数の光送信機部からの複数の光信号を多重化する光カプラと、
   前記光カプラからの波長多重信号の波長ごとの出力レベルをモニタする第２の光モニタ部と、
   複数の前記第１の光モニタ部と前記第２の光モニタ部と接続し、前記複数の光信号と前記波長多重信号とを監視する信号処理部と、
   からなる波長多重光送信機。
3. 複数の光送信機と、
   前記光送信機の出力レベルをモニタする複数の第１の光モニタ部と、
   前記複数の光送信機からの複数の光信号を多重化する光カプラと、
   前記光カプラからの波長多重信号の波長ごとの出力レベルをモニタする第２の光モニタ部と、
   前記複数の第１の光モニタ部と前記第２の光モニタ部と接続し、前記光カプラの複数の入力信号と出力信号とを監視する信号処理部と、
   からなる波長多重光送信機。
4. 請求項２または請求項３に記載の波長多重光送信機であって、
   前記光送信機の少なくとも一つは、波長可変光送信機であることを特徴とする波長多重光送信機。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の波長多重光送信機であって、
   前記信号処理部は、監視結果に基づいて警報を出力することを特徴とする波長多重光送信機。
6. 複数の光送信機と、
   前記光送信機の出力レベルをモニタする複数の第１の光モニタ部と、
   前記複数の光送信機からの複数の光信号を多重化する波長選択性を有する多重部と、
   前記多重部から出力された波長多重信号の波長ごとの出力レベルをモニタする第２の光モニタ部と、
   前記光送信機と前記波長選択性の多重部の入力ポートを対応付ける光スイッチと、
   前記複数の第１の光モニタ部と前記第２の光モニタ部と接続し、前記多重部の複数の入力信号と出力信号とを監視する信号処理部と、
   からなる波長多重光送信機。
7. 請求項６に記載の波長多重光送信機であって、
   前記光送信機の少なくとも一つは、波長可変光送信機であることを特徴とする波長多重光送信機。
8. 請求項６に記載の波長多重光送信機であって、
   前記信号処理部は、監視結果に基づいて警報を出力することを特徴とする波長多重光送信機。
   

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