JP2007067944A - 光ノードのアップグレード方法および光ノード装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードへの切り替えを短時間で行うことのできるアップグレード方法を実現し、初期導入コストが低く継続的な通信サービスが可能な光ノード装置を提供する。
【解決手段】本発明の光ノード装置は、光増幅中継ノード運用時、入力ポートＩＮに入力されるＷＤＭ信号光をプリアンプ１１で増幅した後に光分岐カプラ２１で分岐して第１、２光路に送り、第１光路を伝搬した光を光スイッチ２２で選択してポストアンプ１２で増幅して出力ポートＯＵＴから出力する。この運用状態をＯＡＤＭノードにアップグレードするときには、第２光路上の接続ポートＰ２，Ｐ４の間にＯＡＤＭ部５０を接続し、光分岐カプラ２１で分岐されたＷＤＭ信号光を利用してＯＡＤＭ部５０の調整を行った後に、光スイッチ２２を切り替えて第２光路側を選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）信号光を伝送する光通信システムにおける光ノードのアップグレード方法および光ノード装置に関し、特に、光増幅中継ノードを光波長分岐挿入（Optical Add/Drop Multiplexing：ＯＡＤＭ）ノードにアップグレードする方法および光ノード装置に関する。

現在、例えば都市間幹線系リング（メトロコア）において、ＷＤＭ伝送方式を用いて各都市部に配置されたＯＡＤＭノードでは、必要な通信トラヒックに対応した波長（チャネル）数の信号光を収用する方式が適用されている。このようなＯＡＤＭノードが配置される地域のうちの一部については、システム敷設当初は通信需要がゼロで、その後の地域開発やデータセンタの立地などにより急速に通信需要が増えるような場合がある。

上記のような通信需要の増大に対応するためのシステムのアップグレード方法としては、例えば、当該地域に対して最初からＯＡＤＭ機能を有する光ノード装置を設置しておき、通信需要が発生したときにＯＡＤＭ機能を有効にする方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、初めはＯＡＤＭ機能を持たない光増幅中継ノードとしてインラインアンプを設置し、該インラインアンプを通信需要が発生したときにＯＡＤＭ機能を持つ光ノード装置に取り替えてＯＡＤＭノードにアップグレードすることも可能である。
特開２００４−２９７２３５号公報

しかしながら、上記のように最初からＯＡＤＭ機能を有する光ノード装置を設置する従来のアップグレード方法については、初期導入コストが高価になってしまうという問題点がある。また、初めに設置したインラインアンプを通信需要の発生によりＯＡＤＭ機能を有する光ノード装置に取り替えるアップグレード方法については、光ノード装置の取り替えを行う際に、システム全体の通信サービスを一定時間中断させる必要があるため、継続的な通信サービスを提供することができないという問題点がある。

さらに、ＯＡＤＭ機能を有する光ノード装置を最初から設置するか否かに関係なく、光ノードの運用状態を通信需要に応じて光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードに切り替える場合、切り替え前の運用チャネルに対応させて、切り替え後のＯＡＤＭノード装置の動作を如何に速く最適な状態に調整できるかということが、継続的な通信サービスを安定して提供するための重要な課題となる。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードへの切り替えを短時間で行うことのできるアップグレード方法を実現し、それを適用して初期導入コストが低く継続的な通信サービスが可能な光ノード装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明による光ノードのアップグレード方法を適用した光ノード装置は、波長多重（ＷＤＭ）信号光を伝送する光通信システムの光伝送路上に配置されるものであって、前記光伝送路に接続される入力ポートおよび出力ポートと、前記入力ポートに入力される波長多重信号光を増幅する第１光増幅手段と、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光を２つに分岐して一方の分岐光を第１光路に送り、他方の分岐光を第２光路に送る光分岐カプラと、前記第２光路上に設けられた１組の接続ポートと、光波長分岐挿入（ＯＡＤＭ）手段と、前記第１光路を伝搬した光および前記第２光路を伝搬した光のうちのいずれか一方を選択して出力する第１光スイッチと、前記第１光スイッチから出力される波長多重信号光を増幅して前記出力ポートから前記光伝送路に出力する第２光増幅手段と、制御手段とを含んで構成される。また、前記ＯＡＤＭ手段は、通信需要に応じて前記接続ポートの間に接続され、波長多重信号光に対して特定のチャネルの信号光を分岐または挿入する機能を持ち、かつ、各チャネルの信号光の出力パワーを調整することが可能な出力パワー調整部を有するものとする。前記制御手段は、光ノードの運用状態を光増幅中継ノードとするとき、前記第１光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御し、光ノードの運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードに切り替えるときには、前記接続ポートの間に接続された前記光波長分岐挿入手段について、前記光分岐カプラで分岐され前記第２光路を介して入力される波長多重信号光を利用して前記出力パワー調整部における調整量を算出し、該算出した調整量が予め定めた目標の調整量となるように前記出力パワー調整部を制御した後に、前記第２光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御することを特徴とする。

上記のような構成の光ノード装置では、システム敷設当初などに光増幅中継ノードとして運用される場合、光伝送路から入力ポートに入力されるＷＤＭ信号光は、第１光増幅手段、光分岐カプラ、第１光路、第１光スイッチおよび第２光増幅手段を順に通って出力ポートから光伝送路に出力される。そして、当該光ノードに対して通信需要が発生し、運用状態を光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードにアップグレートする場合には、まず、第２光路上に設けられた１組の接続ポート間にＯＡＤＭ手段を接続する。このＯＡＤＭ手段には、光分岐カプラで分岐され第２光路に送られたＷＤＭ信号光が入力されるので、そのＷＤＭ信号光を利用して出力パワー調整部における調整量が制御手段で算出され、その調整量が予め定めた目標の調整量となるように出力パワー調整部の制御が行われる。そして、出力パワー調整部の制御が完了した後に制御手段によって第１光スイッチが切り替えられて第２光路側が選択される。これにより、光伝送路から入力ポートに入力されたＷＤＭ信号光は、第１光増幅手段、光分岐カプラ、第２光路上のＯＡＤＭ手段、第１光スイッチおよび第２光増幅手段を順に通って出力ポートから光伝送路に出力されるようになる。

また、上記の光ノード装置については、前記光分岐カプラに代えて、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光を前記第１および第２光路のうちのいずれか一方に出力する第２光スイッチを設けるとともに、該第２光スイッチと前記接続ポートの間の前記第２光路上に第３光増幅手段を設けるようにしてもよい。この場合、前記制御手段は、光ノードの運用状態を光増幅中継ノードとするときには、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光が前記第１光路に出力されるように前記第２光スイッチを制御し、かつ、前記第１光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御し、光ノードの運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードに切り替えるときには、前記接続ポートの間に接続された前記光波長分岐挿入手段について、前記第３光増幅手段で発生する自然放出光を利用して前記出力パワー調整部における調整量を算出し、該算出した調整量が予め定めた目標の調整量となるように前記出力パワー調整部を制御した後に、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光が前記第２光路に出力されるように前記第２光スイッチを制御し、かつ、前記第２光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御するものとする。

上記のような構成の光ノード装置では、光増幅中継ノードとして運用される場合、光伝送路から入力ポートに入力されたＷＤＭ信号光は、第１光増幅手段、第２光スイッチ、第１光路、第１光スイッチおよび第２光増幅手段を順に通って出力ポートから光伝送路に出力される。光分岐カプラに代えて第２光スイッチを使用するようにしたことで、光増幅中継ノード運用時には、ＷＤＭ信号光が第２光路に送られなくなるため、ＯＡＤＭノードへのアップグレードの際に光分岐カプラからのＷＤＭ信号光を利用して行っていたＯＡＤＭ手段の制御ができなくなる。このため、第２光スイッチを使用する場合には、第２光スイッチと接続ポートの間の第２光路上に第３光増幅手段を配置しておき、その第３光増幅手段で発生する自然放出光を利用してＯＡＤＭ手段の制御が行われる。そして、ＯＡＤＭ手段の制御が完了した後に、第１および第２光スイッチが切り替えられて第２光路側が選択される。これにより、光伝送路から入力ポートに入力されたＷＤＭ信号光は、第１光増幅手段、第２光スイッチ、第２光路上の第３光増幅手段およびＯＡＤＭ手段、第１光スイッチ並びに第２光増幅手段を順に通って出力ポートから光伝送路に出力されるようになる。

上記のような本発明による光ノードのアップグレード方法を適用した光ノード装置によれば、第２光路上に１組の接続ポートを設けておき通信需要に応じてＯＡＤＭ手段を接続するようにしたことで初期導入コストを抑えることができる。また、光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードへのアップグレードを行う際に、光分岐カプラで分岐されたＷＤＭ信号光、または、第２光路上の第３光増幅手段で発生する自然放出光を利用して、ＯＡＤＭ部手段の出力パワー調整部における調整量を制御し、その制御が完了した後に第１光路から第２光路への切り替えを行うようにしたことで、アップグレード後のＯＡＤＭ手段の動作を短時間で最適な状態にできるため、継続的な通信サービスを安定して提供することが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
図１は、本発明による光ノード装置の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
図１において、本光ノード装置は、例えば、入力ポートＩＮおよび出力ポートＯＵＴの間に、第１光増幅手段としてのプリアンプ（ＰＲＥ１）１１と第２光増幅手段としてのポストアンプ（ＰＯＳＴ）１２とを備え、該プリアンプ１１およびポストアンプ１２の間には、光分岐カプラ（ＣＰＬ）２１と、４つの接続ポートＰ１〜Ｐ４と、光スイッチ（ＳＷ）２２とを有する。

プリアンプ１１は、入力ポートＩＮに接続される図示しない光伝送路を伝搬したＷＤＭ信号光が入力され、１チャネルあたりの光パワーが予め設定したレベルとなるようにＷＤＭ信号光を増幅する。このプリアンプ１１としては、例えば、希土類添加ファイバ増幅器や半導体光増幅器、ラマン増幅器などの公知の光増幅器を用いることが可能である。
光分岐カプラ２１は、プリアンプ１１で増幅されたＷＤＭ信号光を予め設定した割合で２つに分岐し、一方の分岐光を接続ポートＰ１側に出力し、他方の分岐光を接続ポートＰ２側に出力する。なお、この光分岐カプラ２１の分岐比については後述する。

光スイッチ２２は、接続ポートＰ側３からの光と接続ポートＰ４側からの光のいずれか一方を選択してポストアンプ１２に出力する一般的な２×１光スイッチである。接続ポートＰ３は、光線路を介して接続ポートＰ１が接続されている。一方、接続ポートＰ４は、光波長分岐挿入手段としてのＯＡＤＭ部５０が通信需要に応じて接続ポートＰ２との間に接続される。なお、ここでは接続ポートＰ１，Ｐ３間を繋ぐ光の伝搬ルートが第１光路となり、接続ポートＰ２，Ｐ４間を繋ぐ光の伝搬ルートが第２光路となる。

ＯＡＤＭ部５０は、例えば図２に示すように、分波器５１、光スイッチ（ＳＷ）５２_１〜５２_Ｎ，５３_１〜５３_Ｎ、出力パワー調整部としての可変光減衰器（ＶＯＡ）５４_１〜５４_Ｎ、入力モニタ５５_１〜５５_Ｎ、出力モニタ５６_１〜５６_Ｎおよび合波器５７を備える。分波器５１は、接続ポートＰ２から与えられるＷＤＭ信号光を各チャネルＣｈ１〜ＣｈＮ（ただし、Ｎは２以上の整数とする）に分波する。光スイッチ５２_１〜５２_Ｎは、分波器５１で分波された各チャネルの信号光を本光ノードで分岐するか否かの切り替え処理を行う。光スイッチ５３_１〜５３_Ｎは、本光ノードで信号光を挿入するか否かの切り替え処理を行う。可変光減衰器５４_１〜５４_Ｎは、光スイッチ５３_１〜５３_Ｎから送られてくる信号光のパワーを調整するためのものである。入力モニタ５５_１〜５５_Ｎは、可変光減衰器５４_１〜５４_Ｎに入力される光のパワーをモニタする。出力モニタ５６_１〜５６_Ｎは、可変光減衰器５４_１〜５４_Ｎから出力される光のパワーをモニタする。合波器５７は、各チャネルＣｈ１〜ＣｈＮの光を合波して接続ポートＰ４に送る。

なお、本発明の光ノード装置に適用可能なＯＡＤＭ部の構成は上記の一例に限定されるものではなく、各チャネルの信号光の出力パワーを調整する機能を備えた任意の構成のＯＡＤＭ部に対して本発明は有効である。
また、図１に示す光ノード装置は、光ノード間で伝達される監視制御光（Optical Supervisory Channel：ＯＳＣ）を受信および送信するためのＯＳＣ受信部３１およびＯＳＣ送信部３２と、光スイッチ２２およびＯＡＤＭ部５０の各動作を制御する制御手段としての制御部（ＣＯＮＴ）３３と、を備える。

ＯＳＣ受信部３１は、上流の光ノードからＷＤＭ信号光と伴に伝送されるＯＳＣを入力ポートＩＮとプリアンプ１１の間で取り出し、該ＯＳＣを受信処理することでＷＤＭ信号光に含まれる運用チャネルに関する情報などを取得する。制御部３３は、ＯＳＣ受信部３１で取得された運用チャネル情報に基づいて、ＯＡＤＭ部５０の調整を行うとともに、光スイッチ２２の切り替えを行う。ＯＳＣ送信部３２は、下流の光ノードに伝達するＯＳＣを生成し、それをポストアンプ１２から出力されるＷＤＭ信号光と合波して出力ポートＯＵＴに送る。

次に、第１実施形態の動作について説明する。
上記のような構成の光ノード装置では、システム敷設当初において、配置される地域に通信需要がありＯＡＤＭノードとして運用される場合には、ＯＡＤＭ部５０が接続ポートＰ２，Ｐ４の間に取り付けられる。一方、通信需要がなく光増幅中継ノードとして運用される場合には、初期導入コストを抑えるために、ＯＡＤＭ部５０に代えて光終端器が各接続ポートＰ２，Ｐ４に取り付けられる。以下では、システム敷設後に通信需要が発生して本装置の運用状態を光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードにアップグレードする際の動作を図３および図４のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。

まず、システム敷設当初の光ノード装置では、接続ポートＰ２，Ｐ４間にＯＡＤＭ部５０が取り付けられていない構成において、制御部３３により光スイッチ２２が制御され、接続ポートＰ３側の光がポストアンプ１２に出力されるように初期設定される。これにより、入力ポートＩＮに入力されたＷＤＭ信号光は、プリアンプ１１で増幅された後に光分岐カプラ２１で２つに分岐される。光分岐カプラ２１から接続ポートＰ１側に出力されたＷＤＭ信号光は、接続ポートＰ３および光スイッチ２２を介してポストアンプ１２に送られて再び増幅され、その増幅されたＷＤＭ信号光が出力ポートＯＵＴから出力される。一方、光分岐カプラ２１から接続ポートＰ２側に出力されたＷＤＭ信号光は、接続ポートＰ２に取り付けられた光終端器により終端される。これにより、本光ノード装置は光増幅中継ノードとして運用される（図３のＳ１）。

なお、光分岐カプラ２１の分岐比に関しては、後述するＯＡＤＭノードとしての運用時の動作を考慮して、接続ポートＰ１側に出力される光パワーよりも接続ポートＰ２側に出力される光パワーが大きくなるように予め設定されている。Ｐ１側の出力光パワー：Ｐ２側の出力光パワー＝１：ｎ（ただし、ｎ＞１）とした場合、ｎの値は例えば１００などに設定することが可能である。

次に、本光ノード装置が配置された地域に通信需要が発生して、本光ノード装置をＯＡＤＭノードとして運用することが決まると、ＯＡＤＭ部５０が新たに設置され、該ＯＡＤＭ部５０の分波器５１の入力端子が接続ポートＰ２に接続されるとともに、合波器５７の出力端子が接続ポートＰ４に接続され（Ｓ２）、光方路の切り替えが実施される（Ｓ３）。

この光方路の切り替えは、例えば図４に示すように、制御部３３において、ＯＳＣ受信部３１からの出力信号により、光増幅中継ノードとして運用中のＷＤＭ信号光のチャネル情報（波長数および波長配置）が入手される（Ｓ１１）。
ＯＡＤＭ部５０の接続およびチャネル情報の入手が完了すると、制御部３３は、ＯＡＤＭ部５０の可変光減衰器５４_１〜５４_Ｎのうちで現在運用されていないチャネルに対応した可変光減衰器について、その減衰量が大きく（例えば４０ｄＢなど）なるように調整を行う（Ｓ１２）。また、現在運用されているチャネルに対応した可変光減衰器については、光分岐カプラ２１から接続ポートＰ２を介してＯＡＤＭ部５０に与えられる信号光の入出力パワーが、対応する入力モニタ５５および出力モニタ５６でモニタされ、その結果が制御部３３に伝えられる。制御部３３では、入力モニタ５５および出力モニタ５６でのモニタ結果を基に運用中のチャネルに対応した可変光減衰器の減衰量が算出される（Ｓ１３）。

そして、制御部３３は、算出した減衰量が各チャネルについて予め設定された目標の減衰量となるように、対応する可変光減衰器の調整を行う（Ｓ１４）。なお、減衰量の目標値は、例えば、ＯＡＤＭ部５０から出力されるＷＤＭ信号光が平坦な波長特性を有するように設定することが可能である。ただし、減衰量の目標値の設定方法は上記の一例に限定されるものではない。

ＯＡＤＭ部５０の各可変光減衰器５４_１〜５４_Ｎの調整が完了すると、制御部３３により光スイッチ２２の切り替えが行われ、接続ポートＰ４側の光がポストアンプ１２に出力されるように設定される（Ｓ１５）。光スイッチ２２の切り替えが完了すると、ＯＡＤＭ部５０から出力され光スイッチ２２を介してポストアンプ１２に入力される運用チャネルの信号光パワーが所定のレベルとなるように、ＯＡＤＭ部５０の対応する可変光減衰器の微調整が行われる（Ｓ１６）。この微調整は、減衰量を変化させる量が大きいほど時間がかかるが、本装置では光スイッチ２２を切り替える前の段階で、光分岐カプラ２１からの分岐光を利用して可変光減衰器の調整を行っているため、予め定められたインサービス猶予時間内に微調整を完了することができる。よって、通信サービスを実質的に中断させることなく、光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードへのアップグレードを行うことが可能になる（図３のＳ４）。

上記のように第１実施形態の光ノード装置によれば、通信需要に応じてＯＡＤＭ部５０を設置するようにしたことで初期導入コストを抑えることができるとともに、ＯＡＤＭノードへのアップグレードを行う際に、光分岐カプラ２１で分岐された運用チャネルの信号光を利用してＯＡＤＭ部５０の可変光減衰器の調整を事前に行うようにしたことで、インサービス猶予時間内にＯＡＤＭ部５０を最適な状態とすることができるため、継続的な通信サービスを安定して提供することが可能になる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明による光ノード装置の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
図５において、本光ノード装置は、上記第１実施形態の構成について、ＷＤＭ信号光に発生した波長分散を補償する波長分散補償手段としての波長分散補償器（ＤＣＭ）を設けるようにした応用例である。具体的には、例えばプリアンプ１１および光分岐カプラ２１の間に、波長分散補償器４０および該波長分散補償器４０の挿入損失を補償するためのプリアンプ（ＰＲＥ２）１３が設けられている。なお、波長分散補償器４０およびプリアンプ１３以外の他の部分の構成は、前述した第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。

上記のような構成の光ノード装置では、第１実施形態の場合と同様にして、システム敷設当初に光増幅中継ノードとして運用される場合、入力ポートＩＮに入力されたＷＤＭ信号光は、１段目のプリアンプ１１で増幅された後に波長分散補償器４０で波長分散が補償され、さらに、２段目のプリアンプ１３で増幅されて波長分散補償器４０の挿入損失が補償される。プリアンプ１３からの出力光は、光分岐カプラ２１で２分岐されて接続ポートＰ１側に出力された分岐光が接続ポートＰ３および光スイッチ２２を介してポストアンプ１２に送られ、該ポストアンプ１２で所定のレベルまで増幅されて出力ポートＯＵＴから出力される。

また、光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードにアップグレードする場合にも、第１実施形態の場合と同様にして、接続ポートＰ２，Ｐ４間にＯＡＤＭ部５０が接続され、プリアンプ１１、波長分散補償器４０およびプリアンプ１３を通過して光分岐カプラ２１で２分岐されたＷＤＭ信号光を利用してＯＡＤＭ部５０の可変光減衰器５４_１〜５４_Ｎの調整を行い、該調整が完了した後に光スイッチ２２が接続ポートＰ４側に切り替えられ、さらに、インサービス猶予時間内に可変光減衰器５４_１〜５４_Ｎの微調整が行われる。

なお、上記の第２実施形態では、２段目のプリアンプ１３を波長分散補償器４０と光分岐カプラ２１の間に配置する構成例を示したが、例えば図６に示すように、光分岐カプラ２１と接続ポートＰ２の間にプリアンプ１３を設けるようにしてもよい。この場合、光分岐カプラ２１の分岐比は、接続ポートＰ２側に出力される光をプリアンプ１３で所要のレベルまで増幅することができるので、例えばＰ１側の出力光パワー：Ｐ２側の出力光＝１：１などに設定することが可能である。このような構成では、光増幅中継ノード運用時、波長分散補償器４０の挿入損失がポストアンプ１２で補償されることになり、ＷＤＭ信号光が通過する光アンプの数が第２実施形態のときの３段から２段に減るため、雑音指数（ＮＦ）や増幅効率などの特性改善や部品点数削減による光アンプコスト低減を図ることが可能になる。

また、上記の第２実施形態では、波長分散補償器４０がプリアンプ１１とポストアンプ１２の段間に配置される一例を示したが、例えば図７に示すようにプリアンプ１１の前段に波長分散補償器４０を配置することも可能である。この場合、波長分散補償器４０の挿入損失がプリアンプ１１で補償されるようになるため、２段目のプリアンプ１３を省略することができる。このような構成は、初段に波長分散補償器４０が配置されている点を除いて第１実施形態の構成と同様である。

さらに、上記の第１および第２実施形態では、光スイッチ２２がポストアンプ１２の前段に配置される場合を示したが、例えば図８に示すように、ポストアンプ１２の後段に光スイッチ２２を配置することも可能である。この場合、ポストアンプ１２は接続ポートＰ４と光スイッチ２２の間に設けられる。このような構成では、光増幅中継ノード運用時、ＷＤＭ信号光がプリアンプ１１，１３だけで増幅され、ポストアンプ１２では増幅されなくなるため、第２実施形態の場合と比べて出力側での損失が増加するため励起光パワー増加を生じさせるものの、ＮＦの改善を図ることができるようになる。

加えて、例えば図９に示すように、接続ポートＰ３と光スイッチ２２の間に可変光減衰器２４を設けるようにしてもよい。この場合、光分岐カプラ２１や光スイッチ２２、光コネクタなどの光部品の損失のバラツキを可変光減衰器２４で補償して、ポストアンプ１２へ所定の入力レベルの光を入力させることが可能になる。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図１０は、本発明による光ノード装置の第３実施形態の構成を示すブロック図である。
図１０において、本光ノード装置は、前述した第１および第２実施形態で用いていた光分岐カプラ２１に代えて光スイッチ（ＳＷ）２３を使用するようにした応用例である。光分岐カプラ２１に代えて光スイッチ２３を使用する場合、光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードへのアップグレードを行う際に実施していたＯＡＤＭ部５０の調整に、光分岐カプラ２１で分岐されたＷＤＭ信号光を利用することができなくなる。そこで、本実施形態では光アンプで発生する自然放出（Amplified Spontaneous Emission：ＡＳＥ）光を利用してＯＡＤＭ部５０の調整を行うようにしている。

具体的に、ここでは前述した第２実施形態の場合と同様に、光ノード装置内に波長分散補償器４０を備えた構成を考え、例えば、プリアンプ（ＰＲＥ１）１１の後段に波長分散補償器（ＤＣＭ）４０を配置し、該波長分散補償器４０を通過したＷＤＭ信号光の出力先を接続ポートＰ１，Ｐ２のいずれかに切り替えるための光スイッチ２３を設ける。また、その光スイッチ２３と接続ポートＰ２の間にはプリアンプ（ＰＲＥ２）１３を配置し、接続ポートＰ３と出力側の光スイッチ２２との間には光減衰器（ＡＴＴ）２５を挿入する。光スイッチ２３の切り替えは、制御部３３により本ノード装置の運用状態に応じて制御される。プリアンプ１３は、光増幅媒体に励起光を供給することにより、信号光の入力の有無に関係なくＡＳＥ光を発生する。該ＡＳＥ光の波長帯域は、本光ノード装置に与えられるＷＤＭ信号光の波長帯域を含むものとする。光減衰器２５は、光分岐カプラ２１に代えて光スイッチ２３を用いたことにより、光増幅中継ノード運用時にポストアンプ１２に入力されるＷＤＭ信号光のパワーが大きくなるので、その増分を調整するために設けられている。なお、減衰量が固定の光減衰器を用いる一例を示したが、減衰量が可変の光減衰器（ＶＯＡ）を使用することも可能である。可変光減衰器を適用することで、光部品の挿入損失のバラツキを補償し、ポストアンプ１２への入力光を所定レベルに調整することができる。

ここで、上記のような構成の光ノード装置について、光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードにアップグレードする際の動作を図１１のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
まず、システム敷設当初の光ノード装置では、接続ポートＰ２，Ｐ４間にＯＡＤＭ部５０が取り付けられていない構成において、制御部３３により光スイッチ２３が制御され、波長分散補償器４０を通過したＷＤＭ信号光が接続ポートＰ１側に出力されると同時に、制御部３３により光スイッチ２２も制御され、接続ポートＰ３側の光がポストアンプ１２に出力されるように初期設定される。これにより、入力ポートＩＮに入力されたＷＤＭ信号光は、プリアンプ１１で増幅された後に波長分散補償器４０を通過して光スイッチ２３により接続ポートＰ１側に送られる。そして、接続ポートＰ１を通過したＷＤＭ信号光は、接続ポートＰ３を介して光減衰器２５に入力されて所要のレベルに減衰された後、光スイッチ２２を介してポストアンプ１２に送られて再び増幅され、該増幅されたＷＤＭ信号光が出力ポートＯＵＴから出力される。これにより、本光ノード装置は光増幅中継ノードとして運用される（図１１のＳ２１）。なお、この状態において２段目のプリアンプ１３は停止されている。

次に、本光ノード装置が配置された地域に通信需要が発生して、本光ノード装置をＯＡＤＭノードとして運用することが決まると、前述した第１実施形態の場合と同様に、ＯＡＤＭ部５０が新たに設置され、接続ポートＰ２，Ｐ４への接続が行われる（Ｓ２２）。ＯＡＤＭ部５０の接続が完了すると、２段目のプリアンプ１３における励起光の供給が開始され、プリアンプ１３で発生するＡＳＥ光が接続ポートＰ２を介してＯＡＤＭ部５０に送られる（Ｓ２３）。この状態では、波長分散補償器４０を通過したＷＤＭ信号光は、光スイッチ２３により接続ポートＰ１側に送られているため、プリアンプ１３へのＷＤＭ信号光の入力はない。また、制御部３３では、ＯＳＣ受信部３１からの出力信号により、光増幅中継ノードとして運用中のＷＤＭ信号光のチャネル情報（波長数および波長配置）が入手される（Ｓ２４）。

ＯＡＤＭ部５０の接続、プリアンプ１３への励起光の供給およびチャネル情報の入手が完了すると、制御部３３は、ＯＡＤＭ部５０の可変光減衰器５４_１〜５４_Ｎのうちで現在運用されていないチャネルに対応した可変光減衰器について、その減衰量が大きく（例えば４０ｄＢなど）なるように調整を行う（Ｓ２５）。また、現在運用されているチャネルに対応した可変光減衰器については、プリアンプ１３から接続ポートＰ２を介してＯＡＤＭ部５０に与えられるＡＳＥ光の入出力パワーが、対応する入力モニタ５５および出力モニタ５６でモニタされ、その結果が制御部３３に伝えられる。制御部３３では、入力モニタ５５および出力モニタ５６でのモニタ結果を基に運用中のチャネルに対応した可変光減衰器の減衰量が算出される（Ｓ２６）。

なお、可変光減衰器に入出力されるＡＳＥ光のレベルは、通常の運用時に可変光減衰器に入出力される信号光のレベルに比べて低くなってしまうが、入力モニタ５５および出力モニタ５６に使用される受光素子の最小受光感度を超えるレベルのＡＳＥ光をプリアンプ１３で発生させることは可能であり、入出力モニタの差分をとることで可変光減衰器の減衰量を算出することは十分に可能である。

そして、制御部３３は、算出した減衰量が各チャネルについて予め設定された目標の減衰量となるように、対応する可変光減衰器の調整を行う（Ｓ２７）。この段階では信号光成分を含まないＡＳＥ光のみのモニタ結果を基に可変光減衰器の調整を事前に行っておく。
ＯＡＤＭ部５０の各可変光減衰器５４_１〜５４_Ｎの調整が完了すると、制御部３３により光スイッチ２３の切り替えが行われ、波長分散補償器４０を通過したＷＤＭ信号光が接続ポートＰ２側に出力されるように設定される（Ｓ２８）。続けて、制御部３３により光スイッチ２２の切り替えも行われ、接続ポートＰ４側の光がポストアンプ１２に出力されるように設定される（Ｓ２９）。

光スイッチ２３，２２の切り替えが完了すると、ＯＡＤＭ部５０から出力され光スイッチ２２を介してポストアンプ１２に入力される運用チャネルの信号光パワーが所定のレベルとなるように、ＯＡＤＭ部５０の対応する可変光減衰器の微調整が行われる（Ｓ３０）。この微調整は、減衰量を変化させる量が大きいほど時間がかかるが、本装置では光スイッチ２２を切り替える前の段階で、プリアンプ１３からのＡＳＥ光を利用して可変光減衰器の調整を行っているため、予め定められたインサービス猶予時間内に微調整を完了することができる。よって、通信サービスを実質的に中断させることなく、光増幅中継ノードからＯＡＤＭノードへのアップグレードを行うことが可能になる。また、この微調整により、事前の調整においてＡＳＥ光を用いてレベル調整を行ったことによる誤差が補償されるため、ＡＳＥ光を利用して事前調整を行ったとしても良好な精度により可変光減衰器を最適化することができる（信号光の利得波長特性とＡＳＥの利得の波長特性は厳密には同じではないため、詳細なレベル調整は信号光をモニタして行うことが重要になる）。

上記のように第３実施形態の光ノード装置によれば、光分岐カプラ２１に代えて光スイッチ２３を用い、ＯＡＤＭノードへのアップグレードを行う際にポストアンプ１３で発生するＡＳＥ光を利用してＯＡＤＭ部５０の可変光減衰器を事前に調整するようにしても、上述した第２実施形態の場合と同様に、初期導入コストを抑えることができるとともに、継続的な通信サービスを安定して提供することが可能になる。

なお、上記の第３実施形態では、波長分散補償器４０がプリアンプ１１とポストアンプ１２の段間に配置される一例を示したが、例えば図１２に示すようにプリアンプ１１の前段に波長分散補償器４０を配置することも可能である。この場合、光スイッチ２３は波長分散補償器４０とプリアンプ１１の間に設けることが可能であり、プリアンプ１１は接続ポートＰ２側に配置される。このような構成では、光増幅中継ノード運用時、ＷＤＭ信号光はプリアンプ１１で増幅されることなくポストアンプ１２に送られることになるので、第３実施形態においてポストアンプ１２に入力されるＷＤＭ信号光のレベル調整用に設けていた光減衰器２５は省略することが可能である。

また、上述した第２および第３実施形態では、光ノード装置内に波長分散補償器が設けられる構成について説明したが、本発明はこれに限らず、波長分散補償器に代えて例えば利得等化器などの各種光デバイスが光ノード装置内に設けられる場合にも同様にして応用することが可能である。
さらに、上述した各実地形態において、プリアンプ１１の出力側に分岐カプラを備えることでプリアンプ１１からの出力ポートの数を増やし、プリアンプ１１の出力光の一部を他のシステムへ伝送させるという形態も可能である。

以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。

（付記１） 波長多重信号光を伝送する光通信システムの光伝送路上に配置される光ノード装置の運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードにアップグレードする方法であって、
前記光伝送路から前記光ノード装置に入力される波長多重信号光を第１光増幅手段で増幅し、該増幅した波長多重信号光を光分岐カプラで２つに分岐して一方の分岐光を第１光路に送り、他方の分岐光を第２光路に送り、前記第１光路を伝搬した光を第１光スイッチで選択して第２光増幅手段で増幅し、該増幅された波長多重信号光を前記光伝送路に出力することによって、前記光ノード装置を光増幅中継ノードとして運用し、
該光ノード装置の運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードに切り替えるときには、
前記第２光路上に設けられた１組の接続ポートの間に、波長多重信号光に対して特定のチャネルの信号光を分岐または挿入する機能を持ち、かつ、各チャネルの信号光の出力パワーを調整することが可能な出力パワー調整部を有する光波長分岐挿入手段を接続し、
該接続した光波長分岐挿入手段について、前記光分岐カプラで分岐され前記第２光路を介して入力される波長多重信号光を利用して前記出力パワー調整部における調整量を算出し、該算出した調整量が予め定めた目標の調整量となるように前記出力パワー調整部を制御し、
該制御が完了した後に、前記第２光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御することを特徴とする光ノードのアップグレード方法。

（付記２） 付記１に記載の光ノードのアップグレード方法であって、
前記光ノード装置の前記光分岐カプラに代えて、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光を前記第１および第２光路のうちのいずれか一方に出力する第２光スイッチが設けられるとともに、該第２光スイッチと前記接続ポートの間の前記第２光路上に第３光増幅手段が設けられているとき、
前記光ノード装置の運用状態を光増幅中継ノードとする際には、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光が前記第１光路に出力されるように前記第２光スイッチを制御し、
前記光ノード装置の運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードに切り替える際には、前記接続ポートの間に接続した前記光波長分岐挿入手段について、前記第３光増幅手段で発生する自然放出光を利用して前記出力パワー調整部における調整量を算出し、該算出した調整量が予め定めた目標の調整量となるように前記出力パワー調整部を制御し、該制御が完了した後に、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光が前記第２光路に出力されるように前記第２光スイッチを制御し、かつ、前記第２光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御することを特徴とする光ノードのアップグレード方法。

（付記３） 付記１に記載の光ノードのアップグレード方法であって、
前記光ノード装置に入力される波長多重信号光の波長分散補償を行うようにしたことを特徴とする光ノードのアップグレード方法。

（付記４） 波長多重信号光を伝送する光通信システムの光伝送路上に配置される光ノード装置において、
前記光伝送路に接続される入力ポートおよび出力ポートと、
前記入力ポートに入力される波長多重信号光を増幅する第１光増幅手段と、
前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光を２つに分岐して一方の分岐光を第１光路に送り、他方の分岐光を第２光路に送る光分岐カプラと、
前記第２光路上に設けられた１組の接続ポートと、
通信需要に応じて前記接続ポートの間に接続され、波長多重信号光に対して特定のチャネルの信号光を分岐または挿入する機能を持ち、かつ、各チャネルの信号光の出力パワーを調整することが可能な出力パワー調整部を有する光波長分岐挿入手段と、
前記第１光路を伝搬した光および前記第２光路を伝搬した光のうちのいずれか一方を選択して出力する第１光スイッチと、
前記第１光スイッチから出力される波長多重信号光を増幅して前記出力ポートから前記光伝送路に出力する第２光増幅手段と、
光ノードの運用状態を光増幅中継ノードとするときには、前記第１光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御し、光ノードの運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードに切り替えるときには、前記接続ポートの間に接続された前記光波長分岐挿入手段について、前記光分岐カプラで分岐され前記第２光路を介して入力される波長多重信号光を利用して前記出力パワー調整部における調整量を算出し、該算出した調整量が予め定めた目標の調整量となるように前記出力パワー調整部を制御した後に、前記第２光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御する制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする光ノード装置。

（付記５） 付記４に記載の光ノード装置であって、
前記入力ポートと前記光分岐カプラの間に、波長多重信号光の波長分散補償を行う波長分散補償手段を備えたことを特徴とする光ノード装置。

（付記６） 付記５に記載の光ノード装置であって、
前記波長分散補償手段が、前記第１光増幅手段と前記光分岐カプラの間に配置され、
前記波長分散補償手段と前記光分岐カプラの間に第３光増幅手段を備えたことを特徴とする光ノード装置。

（付記７） 付記５に記載の光ノード装置であって、
前記波長分散補償手段が、前記第１光増幅手段と前記光分岐カプラの間に配置され、
前記光分岐カプラと前記接続ポートの間の前記第２光路上に第３光増幅手段を備えたことを特徴とする光ノード装置。

（付記８） 付記５に記載の光ノード装置であって、
前記波長分散補償手段が、前記入力ポートと前記第１光増幅手段の間に配置されたことを特徴とする光ノード装置。

（付記９） 付記４に記載の光ノード装置であって、
前記第１光スイッチが、前記第２光増幅手段と前記出力ポートの間に配置され、
前記第２光増幅手段が、前記第２光路を伝搬した光を増幅して前記第１光スイッチに出力することを特徴とする光ノード装置。

（付記１０） 付記４に記載の光ノード装置であって、
前記光分岐カプラに代えて、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光を前記第１および第２光路のうちのいずれか一方に出力する第２光スイッチを設けるとともに、該第２光スイッチと前記接続ポートの間の前記第２光路上に第３光増幅手段を設け、
前記制御手段は、光ノードの運用状態を光増幅中継ノードとするときには、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光が前記第１光路に出力されるように前記第２光スイッチを制御し、かつ、前記第１光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御し、光ノードの運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードに切り替えるときには、前記接続ポートの間に接続された前記光波長分岐挿入手段について、前記第３光増幅手段で発生する自然放出光を利用して前記出力パワー調整部における調整量を算出し、該算出した調整量が予め定めた目標の調整量となるように前記出力パワー調整部を制御した後に、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光が前記第２光路に出力されるように前記第２光スイッチを制御し、かつ、前記第２光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御することを特徴とする光ノード装置。

（付記１１） 付記１０に記載の光ノード装置であって、
前記入力ポートと前記第２光スイッチの間に、波長多重信号光の波長分散補償を行う波長分散補償手段を備えたことを特徴とする光ノード装置。

本発明による光ノード装置の第１実施形態の構成を示すブロック図である。 上記第１実施形態に適用されるＯＡＤＭ部の構成例を示すブロック図である。 上記第１実施形態においてＯＡＤＭノードにアップグレードする際の基本的な動作を説明するフローチャートである。 図３における光方路の切り替えの具体的な手順を説明するフローチャートである。 本発明による光ノード装置の第２実施形態の構成を示すブロック図である。 上記第２実施形態に関連して２段目のプリアンプと光分岐カプラの配置を変更した構成例を示すブロック図である。 上記第２実施形態に関連して波長分散補償器の配置を変更した構成例を示すブロック図である。 上記第２実施形態に関連してポストアンプと光スイッチの配置を変更した構成例を示すブロック図である。 上記第２実施形態に関連して光スイッチの前段に可変光減衰器を設けた構成例を示すブロック図である。 本発明による光ノード装置の第３実施形態の構成を示すブロック図である。 上記第３実施形態においてＯＡＤＭノードにアップグレードする際の動作を説明するフローチャートである。 上記第３実施形態に関連して波長分散補償器の配置を変更した構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１１，１３…プリアンプ
１２…ポストアンプ
２１…光分岐カプラ
２２，２３…光スイッチ
２４…可変光減衰器
２５…光減衰器
３１…ＯＳＣ受信部
３２…ＯＳＣ送信部
３３…制御部
４０…波長分散補償器
５０…ＯＡＤＭ部
５１…分波器
５２_１〜５２_Ｎ，５３_１〜５３_Ｎ…光スイッチ
５４_１〜５４_Ｎ…可変光減衰器
５５_１〜５５_Ｎ…入力モニタ
５６_１〜５６_Ｎ…出力モニタ
５７…合波器
ＩＮ…入力ポート
ＯＵＴ…出力ポート
Ｐ１〜Ｐ４…接続ポート

Claims (5)

1. 波長多重信号光を伝送する光通信システムの光伝送路上に配置される光ノード装置の運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードにアップグレードする方法であって、
   前記光伝送路から前記光ノード装置に入力される波長多重信号光を第１光増幅手段で増幅し、該増幅した波長多重信号光を光分岐カプラで２つに分岐して一方の分岐光を第１光路に送り、他方の分岐光を第２光路に送り、前記第１光路を伝搬した光を第１光スイッチで選択して第２光増幅手段で増幅し、該増幅された波長多重信号光を前記光伝送路に出力することによって、前記光ノード装置を光増幅中継ノードとして運用し、
   該光ノード装置の運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードに切り替えるときには、
   前記第２光路上に設けられた１組の接続ポートの間に、波長多重信号光に対して特定のチャネルの信号光を分岐または挿入する機能を持ち、かつ、各チャネルの信号光の出力パワーを調整することが可能な出力パワー調整部を有する光波長分岐挿入手段を接続し、
   該接続した光波長分岐挿入手段について、前記光分岐カプラで分岐され前記第２光路を介して入力される波長多重信号光を利用して前記出力パワー調整部における調整量を算出し、該算出した調整量が予め定めた目標の調整量となるように前記出力パワー調整部を制御し、
   該制御が完了した後に、前記第２光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御することを特徴とする光ノードのアップグレード方法。
2. 請求項１に記載の光ノードのアップグレード方法であって、
   前記光ノード装置の前記光分岐カプラに代えて、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光を前記第１および第２光路のうちのいずれか一方に出力する第２光スイッチが設けられるとともに、該第２光スイッチと前記接続ポートの間の前記第２光路上に第３光増幅手段が設けられているとき、
   前記光ノード装置の運用状態を光増幅中継ノードとする際には、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光が前記第１光路に出力されるように前記第２光スイッチを制御し、
   前記光ノード装置の運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードに切り替える際には、前記接続ポートの間に接続した前記光波長分岐挿入手段について、前記第３光増幅手段で発生する自然放出光を利用して前記出力パワー調整部における調整量を算出し、該算出した調整量が予め定めた目標の調整量となるように前記出力パワー調整部を制御し、該制御が完了した後に、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光が前記第２光路に出力されるように前記第２光スイッチを制御し、かつ、前記第２光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御することを特徴とする光ノードのアップグレード方法。
3. 波長多重信号光を伝送する光通信システムの光伝送路上に配置される光ノード装置において、
   前記光伝送路に接続される入力ポートおよび出力ポートと、
   前記入力ポートに入力される波長多重信号光を増幅する第１光増幅手段と、
   前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光を２つに分岐して一方の分岐光を第１光路に送り、他方の分岐光を第２光路に送る光分岐カプラと、
   前記第２光路上に設けられた１組の接続ポートと、
   通信需要に応じて前記接続ポートの間に接続され、波長多重信号光に対して特定のチャネルの信号光を分岐または挿入する機能を持ち、かつ、各チャネルの信号光の出力パワーを調整することが可能な出力パワー調整部を有する光波長分岐挿入手段と、
   前記第１光路を伝搬した光および前記第２光路を伝搬した光のうちのいずれか一方を選択して出力する第１光スイッチと、
   前記第１光スイッチから出力される波長多重信号光を増幅して前記出力ポートから前記光伝送路に出力する第２光増幅手段と、
   光ノードの運用状態を光増幅中継ノードとするときには、前記第１光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御し、光ノードの運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードに切り替えるときには、前記接続ポートの間に接続された前記光波長分岐挿入手段について、前記光分岐カプラで分岐され前記第２光路を介して入力される波長多重信号光を利用して前記出力パワー調整部における調整量を算出し、該算出した調整量が予め定めた目標の調整量となるように前記出力パワー調整部を制御した後に、前記第２光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御する制御手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とする光ノード装置。
4. 請求項３に記載の光ノード装置であって、
   前記入力ポートと前記光分岐カプラの間に、波長多重信号光の波長分散補償を行う波長分散補償手段を備えたことを特徴とする光ノード装置。
5. 請求項３に記載の光ノード装置であって、
   前記光分岐カプラに代えて、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光を前記第１および第２光路のうちのいずれか一方に出力する第２光スイッチを設けるとともに、該第２光スイッチと前記接続ポートの間の前記第２光路上に第３光増幅手段を設け、
   前記制御手段は、光ノードの運用状態を光増幅中継ノードとするときには、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光が前記第１光路に出力されるように前記第２光スイッチを制御し、かつ、前記第１光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御し、光ノードの運用状態を光増幅中継ノードから光波長分岐挿入ノードに切り替えるときには、前記接続ポートの間に接続された前記光波長分岐挿入手段について、前記第３光増幅手段で発生する自然放出光を利用して前記出力パワー調整部における調整量を算出し、該算出した調整量が予め定めた目標の調整量となるように前記出力パワー調整部を制御した後に、前記第１光増幅手段で増幅された波長多重信号光が前記第２光路に出力されるように前記第２光スイッチを制御し、かつ、前記第２光路を伝搬した光が選択されるように前記第１光スイッチを制御することを特徴とする光ノード装置。

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