JP2007189403A - 分散マネージメント伝送路 - Google Patents

Abstract

【課題】所期の伝送特性を満足させることができる前置分散補償と分散マネージメントとを組み合わせた分散マネージメント伝送路を実現できる。
【解決手段】前置分散補償量と分散マネージメントとの組み合わせの中から、伝送特性の劣化の少ない組み合わせを導出する。例えば、分散シフトファイバによる３０ｋｍ以上の無中継伝送においては、ＤＱＰＳＫ送信部の前置分散補償量を−３００ｐｓ／ｎｍないし−１２０ｐｓ／ｎｍあるいは３０ｐｓ／ｎｍないし３５０ｐｓ／ｎｍとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大容量光通信用伝送路の分散マネージメントに関する。

１０Ｇｂ（Ｇｂｉｔ）／ｓ（ｓｅｃ）／ｃｈ（ｃｈａｎｎｅｌ）以上の大容量光伝送においては、伝送路の波長分散によって信号波形が歪むため、光を電気信号に直して中継する３Ｒ中継点、および受信部において分散補償を行っている。

伝送路の累積分散が大きい場合には歪みによる劣化を補償できなくなるため、光増幅器を使用した１Ｒ中継点においても分散補償を施す分散マネージメント伝送路が使用される。

例えば、特許文献１に開示されている技術では、複数の異なる長さと複数の異なる分散値とを有する光ファイバをシリアルに接続するときに、ソリトン通信を可能にするため、その群速度分散の値の距離による平均値が異常分散となるように、前記光ファイバの組み合わせを選択している。

また、例えば、特許文献２に開示されている技術では、光ファイバを用いて構成される光ソリトン伝送路において、全伝送距離に対して求めた光ファイバの群速度分散の平均値が異常分散となるように、複数の光ファイバのピースによって光ファイバを構成している。

また、例えば、特許文献３に開示されている技術では、伝送路（伝送用光ファイバおよび分散補償器）では非線形光学効果を利用しない線形伝送方式（平均分散値が零）を用い、この伝送用光ファイバとは別にＮ＝１ソリトンを発生する分散値を持ったソリトン用光ファイバを配置し、このソリトン用光ファイバで非線形光学効果を利用した非線形伝送方式を集中的に行う構成としている。

また、送信側において反対符号の前置分散補償を与え、伝送後の累積分散を低減する方法も行われている。例えば、特許文献４に開示されている技術では、送信部におけるプリチャープ周波数偏移量を、自己位相変調を無視したときの周波数偏移量に対し、減少または増大させる。あるいは、周波数偏移方向を逆にし、増大または減少させる。

特開平８−１４６４７２号公報 特開平８−２８６２１９号公報 特開２００１−１６０７７９号公報 特開平５−１８３５１２号公報 ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，１ｓｔ Ａｐｒｉｌ ２００４，Ｖｏｌ４０，Ｎｏ．７，ｐ４４４−４４５ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，２８ｔｈ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００４，Ｖｏｌ４０，Ｎｏ．２２，ｐ１４４３−１４４４

光ファイバを用いた伝送路における累積分散が±４００ｐｓ／ｎｍを越えると、その後の１伝送区間だけでも大きな劣化が生じる。また、従来は、累積分散が大きくならなければよいと考えられていたが、前置分散補償量を変えて数値解析を行ったところ、例えば、図２に示すように累積分散がゼロ付近でも劣化が大きくなり、最適な累積分散範囲が存在することがわかった。すなわち、前置分散補償のみによって最適な累積分散範囲が存在しない伝送路を構成することは困難であり、例えば、前置分散補償と分散マネージメントとを組み合わせるといったことを行わないと、伝送特性の劣化の少ない伝送路を構成できないことがわかった。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、所期の伝送特性を満足させることができる前置分散補償と分散マネージメントとを組み合わせた分散マネージメント伝送路を提供することを目的とする。

本発明は、前置分散補償量と分散マネージメントとの組み合わせの中から、伝送特性の劣化の少ない組み合わせを導出する発明である。

分散補償量は伝送路の分散値のばらつき、分散補償ファイバの分散値のばらつき、温度変動などによりランダムにばらつくため、多中継伝送においては各中継地点の送信端における累積分散を最適な累積分散に抑えることが好ましい。

様々な伝送路において、このように個別の分散を整えることができない場合には、次善の方策として送信端の前置分散補償量のみを設定することでも効果がある。

分散スロープ補償率が１００％の場合はすべての波長で１００％の分散補償を行うことができる。分散シフトファイバの分散スロープは典型的には０．０７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²であるため、８５ｋｍの伝送路を考えた場合には、分散スロープ補償率が９０％の場合は中心波長から±１５ｎｍずれた波長においては±９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、７０％の場合は±２７ｐｓ／ｎｍの分散補償のずれとなる。波長多重伝送においては、このずれも考慮し、任意の波長で累積分散を当該値に収めることが必要である。

すなわち、本発明は、ＤＱＰＳＫ送信部と、ＤＱＰＳＫ受信部と、前記ＤＱＰＳＫ送信部と前記ＤＱＰＳＫ受信部との間に設けられた分散シフト光ファイバによる３０ｋｍ以上の伝送路と、前記ＤＱＰＳＫ送信部の送信信号を入力とする前置分散補償器と、前記ＤＱＰＳＫ受信部の受信信号を入力とする受信端分散補償器とを備えた分散マネージメント伝送路である。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記前置分散補償器の前置分散補償量が−３００ｐｓ／ｎｍないし−１２０ｐｓ／ｎｍあるいは３０ｐｓ／ｎｍないし３５０ｐｓ／ｎｍであるところにある。

あるいは、本発明は、ＤＱＰＳＫ送信部と、ＤＱＰＳＫ受信部と、前記ＤＱＰＳＫ送信部と前記ＤＱＰＳＫ受信部との間に設けられた分散シフト光ファイバによる伝送路と、この伝送路の途中に挿入された線形中継器および分散補償器と、前記ＤＱＰＳＫ送信部の送信信号を入力とする前置分散補償器と、前記ＤＱＰＳＫ受信部の受信信号を入力とする受信端分散補償器とを備え、前記前置分散補償器と前記線形中継器との間または前記線形中継器相互間の各伝送区間の伝送後に当該伝送区間に設けられた前記線形中継器により分散の概略を補償し、前記受信端分散補償器により残留分散を補償する分散マネージメント伝送路である。

ここで、本発明の特徴とするところは、各中継地点の送信端における累積分散量が−３００ｐｓ／ｎｍないし−１２０ｐｓ／ｎｍあるいは３０ｐｓ／ｎｍないし３５０ｐｓ／ｎｍであるところにある。

あるいは、本発明は、ＤＱＰＳＫ送信部と、ＤＱＰＳＫ受信部と、前記ＤＱＰＳＫ送信部と前記ＤＱＰＳＫ受信部との間に設けられた分散シフト光ファイバによる伝送路と、この伝送路の途中に挿入された線形中継器および分散補償器と、前記ＤＱＰＳＫ送信部の送信信号を入力とする前置分散補償器と、前記ＤＱＰＳＫ受信部の受信信号を入力とする受信端分散補償器とを備え、前記前置分散補償器と前記線形中継器との間または前記線形中継器相互間の各伝送区間の伝送後に当該伝送区間に設けられた前記線形中継器により分散の概略を補償し、前記受信端分散補償器により残留分散を補償する分散マネージメント伝送路である。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記前置分散補償器の前置分散補償量が−２７０ｐｓ／ｎｍないし−１２０ｐｓ／ｎｍあるいは８０ｐｓ／ｎｍないし３００ｐｓ／ｎｍであるところにある。

また、前記各伝送区間の距離が概略３０ｋｍ未満の区間は前置分散補償量の制約を解除することが望ましい。

また、複数の前記ＤＱＰＳＫ送信部と、この複数の前記ＤＱＰＳＫ送信部の送信信号を波長多重する波長多重化装置と、複数の前記ＤＱＰＳＫ受信部と、この複数の前記ＤＱＰＳＫ受信部向けの波長多重された受信信号を波長毎に分離する波長多重分離装置とを備え、前記前置分散補償器は、前記波長多重化装置から出力される波長多重された送信信号を入力として一つ設けられ、前記受信端分散補償器は、前記波長多重分離装置から複数の前記ＤＱＰＳＫ受信部向けにそれぞれ出力される波長毎の受信信号を入力として複数設けられた構成とすることもできる。この場合には、例えば、前記前置分散補償器による前置分散補償量が−２００ｐｓ／ｎｍまたは＋２００ｐｓ／ｎｍである。

このような前置分散補償を与える手段として、分散スロープを持たない分散媒質または分散スロープが一般の光ファイバと比較して１／１０以下である分散媒質を用いることができる。

本発明によれば、所期の伝送特性を満足させることができる前置分散補償と分散マネージメントとを組み合わせた分散マネージメント伝送路を実現できる。

（第一実施例）
第一実施例を図１および図２を参照して説明する。第一実施例は、ＤＱＰＳＫ伝送方式（例えば、非特許文献１または２参照）であり無中継伝送の場合の例である。図１に本実施例の説明で用いる伝送システムの模式図を示す。１はＤＱＰＳＫ送信部、２はＤＱＰＳＫ受信部、３は前置分散補償器（ＤＣＴ）、４は伝送路（分散シフトファイバ）、５、５’は分散補償器、６は線形中継器、７は受信端分散補償器であり、第一実施例は、無中継伝送の実施例であるから図１中の分散補償器５および線形中継器６は使用しない。

また、受信端分散補償器７の直前にある分散補償器５’は累積分散の大きさによっては省略することができる。ＤＱＰＳＫ伝送方式は主として４０Ｇｂ／ｓ／ｃｈ以上の大容量伝送に用いられる。

図２は、伝送速度４３Ｇｂ／ｓ／ｃｈ、伝送路４の距離を８５ｋｍ、群速度分散を１ｐｓ／ｋｍ／ｎｍおよび４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、伝送路４の入力における信号強度を＋１ｄＢｍとして前置分散補償量(ＤＣＴ)を変化させた計算結果であり、横軸に前置分散補償量（ＤＣＴ）をとり、縦軸に劣化量（ｄＢ）をとる。なお、図２における黒丸（●）で示したグラフは１ｐｓ／ｋｍ／ｎｍを表し、三角（△）で示したグラフは４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍを表す。ＤＱＰＳＫ送信部１、ＤＱＰＳＫ受信部２は最適動作点に調整されているものとし、前置分散補償量（ＤＣＴ）を−５００ｐｓ／ｎｍから＋５００ｐｓ／ｎｍまで変化させ、受信端分散補償器７を調整した場合の伝送特性をＱ値（信号のばらつき具合を表す量）で評価し、伝送によるＱ値の劣化量を描いてある。

ここでは、前置分散補償（ＤＣＴ）量が最適である場合に比べて劣化が２倍以内であるＤＣＴの範囲を良好な伝送特性が得られる範囲と定義する。群速度分散が１ｐｓ／ｋｍ／ｎｍないし４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍにおいて前置分散補償（ＤＣＴ）量が−３００ｐｓ／ｎｍないし−１２０ｐｓ／ｎｍあるいは３０ｐｓ／ｎｍないし３５０ｐｓ／ｎｍである場合に劣化が少なく、良好な伝送特性が得られることがわかる（図２の⇔で示した範囲）。

信号強度はこの値以外でも同様の特性を示す。伝送システムにおいては受信回路の特性あるいは伝送路の損失などに応じて適切な値を設定すればよい。

（第二実施例）
第二実施例を図１および図２を参照して説明する。第二実施例では、ＤＱＰＳＫ伝送方式による多中継伝送を考える。伝送システムの模式図は図１であり、第一実施例と同様であるが伝送路４が複数区間あり、その間に分散補償器５および線形中継器６を使用する。

多中継伝送の場合には分散補償器５を通過後の累積分散が、各線形中継器６の出力点における前置分散量と考えることができる。よって、第一実施例で説明したように、群速度分散が１ｐｓ／ｋｍ／ｎｍないし４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍにおいて前置分散補償（ＤＣＴ）量が−３００ｐｓ／ｎｍないし−１２０ｐｓ／ｎｍあるいは３０ｐｓ／ｎｍないし３５０ｐｓ／ｎｍである場合に劣化が少なく、良好な伝送特性が得られることがわかる。

図２の計算結果から演繹すると、各中継地点の送信端における累積分散の絶対値が５０ｐｓ／ｎｍないし３５０ｐｓ／ｎｍであることが好ましいことがわかる。

（第三実施例）
第三実施例を図３および図４を参照して説明する。第三実施例は、ＤＱＰＳＫ伝送方式であり多中継伝送の場合の例であり、５中継（伝送路４を６区間使用）の例である。伝送システムの模式図は図１であり、第一実施例と同様である。

図３は、伝送速度４３Ｇｂ／ｓ／ｃｈ、伝送路４の距離を各々８５ｋｍ、群速度分散を１．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍおよび４．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、伝送路４の入力における信号強度を各々＋１ｄＢｍとして前置分散補償量（ＤＣＴ）を変化させた計算結果であり、横軸に前置分散補償量（ＤＣＴ）をとり、縦軸に劣化量（ｄＢ）をとる。なお、図３における黒丸（●）で示したグラフは１．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍを表し、三角（△）で示したグラフは４．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍを表す。

第一実施例と同様に、ＤＱＰＳＫ送信部１、ＤＱＰＳＫ受信部２は最適動作点に調整されているものとし、前置分散補償量（ＤＣＴ）を−５００ｐｓ／ｎｍから＋５００ｐｓ／ｎｍまで変化させ、受信端分散補償器７を調整した場合の伝送特性をＱ値（信号のばらつき具合を表す量）で評価し、伝送によるＱ値の劣化量を描いてある。

また、図４は、伝送路４の距離を各々４０ｋｍとした場合に図３を描いたときと同様の解析を行ったものである。図３とほぼ同様の範囲において良好な伝送特性が得られることがわかる。

これより、群速度分散が１．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍおよび４．５ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの範囲において、前置分散補償（ＤＣＴ）量が−２７０ｐｓ／ｎｍないし−１２０ｐｓ／ｎｍあるいは８０ｐｓ／ｎｍないし３００ｐｓ／ｎｍである場合に劣化が少なく、良好な伝送特性が得られることがわかる（図３および図４の⇔で示した範囲）。

本発明は非線形光学効果による伝送特性劣化を軽減するものであるため、伝送距離がおよそ３０ｋｍ以上（ファイバ損失にして約７ｄＢ、光の強度が１／５程度に減衰する）である場合には、距離によらずに適用できる。

信号強度はこの値以外でも、同様の特性を示す。伝送システムにおいては受信回路の特性、伝送路の損失などに応じて適切な値を設定すればよい。

（第四実施例）
多中継伝送においては、各伝送路４の入力における累積分散は設計値を中心としてばらついてしまう。このとき、ある１区間の劣化が激しくても、他の区間の劣化が少ない場合には全体としての伝送特性を良好な状態に保つことができる。

すなわち、個別の分散を整えることができない場合にも送信端の前置分散補償量の設計により効果を得ることができる。設計値は第三実施例と同じであるので、許容範囲も第三実施例と同様とすることが合理的である。

（第五実施例）
第五実施例は、波長多重伝送についての実施例であり、第五実施例の説明に用いるパラメータは群速度分散（ＧＶＤ、単位：ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ）であり、例えば、約０．０７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²の分散スロープを持つ通常の分散シフト光ファイバでは、１ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの群速度分散は約１５ｎｍ（１／０．０７）の波長差に対応する。

波長多重伝送の場合の模式構成を図５に示す。多中継の場合を示しているが、無中継の場合には、図中の分散補償器５、線形中継器６は使用しない。波長の異なる送信部を波長多重装置８でまとめ、１本の光ファイバ中を同時に伝搬させ、波長多重分離装置９により波長毎に分離して受信する。

分散補償器５において分散スロープ補償率が１００％の場合は任意の波長で１００％の分散補償を行うことができるため、第一ないし第三実施例で記載した条件はそれらと同様にして実現できる。

分散シフトファイバの分散スロープは典型的には０．０７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ²であるため、８５ｋｍの伝送路を考えた場合には、分散スロープ補償率が９０％の場合は中心波長から±１５ｎｍずれた波長においては±９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、７０％の場合は±２７ｐｓ／ｎｍの分散補償のずれとなる。

波長多重伝送においては、このずれも考慮し、任意の波長で累積分散を当該値に収めることが必要である。図１および図２の記載の８５ｋｍの無中継伝送を例にとると、分散スロープ補償率が９０％の場合で、３０ｎｍ（中心から±１５ｎｍ）の帯域を使用する波長多重伝送においては−２９１ｐｓ／ｎｍないし−１２９ｐｓ／ｎｍあるいは３９ｐｓ／ｎｍないし３４１ｐｓ／ｎｍであればよいことになる。

他の補償率、伝送距離、帯域幅の場合あるいは多中継伝送の場合も同様に考えればよい。ただし、これを満たす領域がない場合にも前置分散補償量をこれらの概略の中心値である−２００ｐｓ／ｎｍもしくは＋２００ｐｓ／ｎｍに設定することで劣化を最小に抑えることができる。

これらの実施例およびその他の実施形態において、多中継伝送において３０ｋｍ未満の伝送距離の区間がある場合に、該当区間の送信出力を低減することにより非線形光学効果による劣化を低減した場合には、その区間はこれまで述べた前置分散補償の制約条件から除外することができる。送信出力を低減しない場合には同様の制約条件を科す。

本発明においては、前置分散補償量は各波長で等しいことが好ましく、そのためには前置分散補償に用いる分散媒質は分散スロープが少ない（例えば、一般の光ファイバと比較して１／１０）もしくは分散スロープを持たないことが好ましい。ＶＩＰＡや分散スロープ補償を施した分散補償ファイバなどを用いることができる。

本発明によれば、所期の伝送特性を満足させることができる前置分散補償と分散マネージメントとを組み合わせた分散マネージメント伝送路を実現できるので、光伝送路設計の自由度を高めることができる。

第一〜第四実施例の説明で用いる伝送システムの模式図。 前置分散補償量（ＤＣＴ）を変化させた計算結果を示す図。 ８５ｋｍ×５中継（６区間）の数値解析結果を示す図。 ４０ｋｍ×５中継（６区間）の数値解析結果を示す図。 第五実施例の説明で用いる波長多重伝送を用いた伝送システムの模式図。

符号の説明

１、１’ ＤＱＰＳＫ送信部
２、２’ ＤＱＰＳＫ受信部
３ 前置分散補償器（ＤＣＴ）
４ 伝送路（分散シフト光ファイバ）
５、５’ 分散補償器
６ 線形中継器
７、７’ 受信端分散補償器
８ 波長多重化装置
９ 波長多重分離装置

Claims (7)

1. ＤＱＰＳＫ送信部と、ＤＱＰＳＫ受信部と、前記ＤＱＰＳＫ送信部と前記ＤＱＰＳＫ受信部との間に設けられた分散シフト光ファイバによる３０ｋｍ以上の伝送路と、前記ＤＱＰＳＫ送信部の送信信号を入力とする前置分散補償器と、前記ＤＱＰＳＫ受信部の受信信号を入力とする受信端分散補償器とを備えた分散マネージメント伝送路において、
   前記前置分散補償器の前置分散補償量が−３００ｐｓ／ｎｍないし−１２０ｐｓ／ｎｍあるいは３０ｐｓ／ｎｍないし３５０ｐｓ／ｎｍであることを特徴とする分散マネージメント伝送路。
2. ＤＱＰＳＫ送信部と、ＤＱＰＳＫ受信部と、前記ＤＱＰＳＫ送信部と前記ＤＱＰＳＫ受信部との間に設けられた分散シフト光ファイバによる伝送路と、この伝送路の途中に挿入された線形中継器および分散補償器と、前記ＤＱＰＳＫ送信部の送信信号を入力とする前置分散補償器と、前記ＤＱＰＳＫ受信部の受信信号を入力とする受信端分散補償器とを備え、
   前記前置分散補償器と前記線形中継器との間または前記線形中継器相互間の各伝送区間の伝送後に当該伝送区間に設けられた前記線形中継器により分散の概略を補償し、前記受信端分散補償器により残留分散を補償する分散マネージメント伝送路において、
   各中継地点の送信端における累積分散量が−３００ｐｓ／ｎｍないし−１２０ｐｓ／ｎｍあるいは３０ｐｓ／ｎｍないし３５０ｐｓ／ｎｍであることを特徴とする分散マネージメント伝送路。
3. ＤＱＰＳＫ送信部と、ＤＱＰＳＫ受信部と、前記ＤＱＰＳＫ送信部と前記ＤＱＰＳＫ受信部との間に設けられた分散シフト光ファイバによる伝送路と、この伝送路の途中に挿入された線形中継器および分散補償器と、前記ＤＱＰＳＫ送信部の送信信号を入力とする前置分散補償器と、前記ＤＱＰＳＫ受信部の受信信号を入力とする受信端分散補償器とを備え、
   前記前置分散補償器と前記線形中継器との間または前記線形中継器相互間の各伝送区間の伝送後に当該伝送区間に設けられた前記線形中継器により分散の概略を補償し、前記受信端分散補償器により残留分散を補償する分散マネージメント伝送路において、
   前記前置分散補償器の前置分散補償量が−２７０ｐｓ／ｎｍないし−１２０ｐｓ／ｎｍあるいは８０ｐｓ／ｎｍないし３００ｐｓ／ｎｍであることを特徴とする分散マネージメント伝送路。
4. 前記各伝送区間の距離が概略３０ｋｍ未満の区間は前置分散補償量の制約を解除する請求項２または３記載の分散マネージメント伝送路。
5. 複数の前記ＤＱＰＳＫ送信部と、この複数の前記ＤＱＰＳＫ送信部の送信信号を波長多重する波長多重化装置と、複数の前記ＤＱＰＳＫ受信部と、この複数の前記ＤＱＰＳＫ受信部向けの波長多重された受信信号を波長毎に分離する波長多重分離装置とを備え、
   前記前置分散補償器は、前記波長多重化装置から出力される波長多重された送信信号を入力として一つ設けられ、前記受信端分散補償器は、前記波長多重分離装置から複数の前記ＤＱＰＳＫ受信部向けにそれぞれ出力される波長毎の受信信号を入力として複数設けられた
   請求項１ないし４のいずれかに記載の分散マネージメント伝送路。
6. 前記前置分散補償器による前置分散補償量が−２００ｐｓ／ｎｍまたは＋２００ｐｓ／ｎｍである請求項５記載の分散マネージメント伝送路。
7. 前置分散補償を与える手段として、分散スロープを持たない分散媒質または分散スロープが一般の光ファイバと比較して１／１０以下である分散媒質を用いる請求項１ないし６のいずれかに記載の分散マネージメント伝送路。

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