JP2008507223A - 波長分割多重光通信リンクにおける再生または非再生中継器の数と位置の最適化． - Google Patents

Abstract

再生型の中継器を備える拠点によって区切られたリンクの区域を形成するために、連続した（Ｎ−１）個の中間拠点で接続されたＮ個のスパンを含むＷＤＭリンクにおける再生型の中継器又は非再生型の中継器の数と位置を最適化する方法が提供される。本方法は、必要な再生型の中継器の数を決定し、決定した再生型の中継器に第１の位置を付与するステップを備える。前記ステップはスパンの数とスパン内で用いられるファイバの種類の関数としてターゲットＯＳＮＲ（Ｖ_OSNRT）を定義するフェーズと、最初の拠点と最終拠点の間で潜在的区域を定義するフェーズと、潜在的区域における第１のスパンの最終端でのＯＳＮＲ(Ｖ_OSNR)と、潜在的区域におけるスパンの数によって与えられる、対応するターゲットＯＳＮＲ(Ｖ_OSNRT)との間の差の関数として得られる、潜在的区域に対する基準関数Ｖ_Mを評価するフェーズとを含む。評価された基準関数Ｖ_Mが、設定された品質パラメータを満たす場合には、潜在的区域にリンク内における次のスパンを追加し、潜在的区域における第１のスパンの最終端でのＯＳＮＲ(Ｖ_OSNR)と、潜在的区域におけるスパンの新しい数に対する対応するターゲットＯＳＮＲ(Ｖ_OSNRT)との間の差の関数として得られる、新しい潜在的区域に対する基準関数を再度評価する。最終的に基準関数Ｖ_Mが品質パラメータをもはや満足しなくなるまで、潜在的区域にスパンを追加しながら上述したステップを次々と繰り返し、追加された最終スパンの１つ前の終端拠点に戻って１つの再生器をその拠点に配置する。手続は新しい区域の終端が特定されるまで、あるいはリンクのスパンが尽きるまで繰り返される。

Description

本発明は、光通信リンク、特に波長分割多重（ＷＤＭ）光通信リンクにおける再生または非再生中継器の数と位置の最適化に関するものである。

電気通信事業者と同様に装置提供者にとっては、ネットワーク・リンクに沿って配置される能動的中継器（すなわち利得を提供する装置）の使用を最適化することが、必要な投資を削減して市場競争力を高める上で、大変に重要である。

多チャンネルのＷＤＭシステムにおけるリンクの動作特性を評価するための通常の方法は、個別の光搬送波（波長)上で送信されるディジタルチャンネルのビット誤り率（ＢＥＲ）を測定または評価することである。残念ながら、ＢＥＲをリンクの特性（例えばファイバの減衰、色分散、偏波モード分散、実効面積）又は送信されるチャンネルの特性（例えばビット速度、変調フォーマット、パルス形状、チャンネル間隔など）と関連付けることは、容易ではない。

中継器の配置位置の最適化は、経費が最低になる解を見出すためには、光増幅器（非再生中継器）と３Ｒ再生器（再生中継器）のあらゆる可能性について並べ替えを行って、リンクの実現可能性のチェックを繰り返すことが必要となる。これは実際問題としては不可能であり、現行のネットワークの最適化は、自動的で定まった手続よりもむしろ、設計者の技能と経験に基づいて行われている。その結果、設計者の経験が重要となるが、それを評価することは困難である。

一般的なＷＤＭネットワークは、ＷＤＭ送信端末、ＷＤＭ受信端末、ＷＤＭリンク、およびＯＡＤＭノードを含む多くの構成部品を備えている。これらの部品をここで定義しよう。

ＷＤＭ送信端末は、いくつかのディジタル通信チャンネル（顧客または支流のチャンネル）が異なる光搬送波（波長）を変調し、周波数別に合波されて光信号の集合（ＷＤＭ信号）を形成し、光増幅されたＷＤＭ信号を光伝送ファイバ（伝送媒体）の中へ結合させるネットワークノードとして定義される。

ＷＤＭ受信端末は送信端末の逆の動作を行う。すなわち受信したＷＤＭ信号を分波して、各光チャンネルを異なる経路に送信して、通信チャンネルを関連する波長搬送波から分離する。

ＷＤＭリンクは送信端末と受信端末の間にある全てのものを指し、光ファイバスパンおよび受信端末で十分な信号品質を確保するために必要な装置全てを含む。

ＯＡＤＭ（光アドドロップ合波器）ノードは入力の、ＷＤＭ信号を形成している光チャンネルを別々に分離して３つの異なる経路に送る。第１のチャンネルの小グループ（エクスプレス（急行）チャンネル）はいかなる処理も受けずにノードを通過する。第２の小グループ（ドロップチャンネル）はＷＤＭ信号から分波されて、受信端末などで実行されるのと同様に、そのノードにて終端処理される。最後に、第３の小グループは（アドチャンネル）、送信端末などで実行されるのと同様に、ＷＤＭ信号に追加される。波長の争奪を避けるためには、ＷＤＭリンクの正しい操作のための制限は守らねばならないことは明らかであろう。例えば、アドチャンネルの波長は急行チャンネルのものとは異なる必要があり、チャンネルの全数は端末ノードに許された最大チャンネル数を超えてはならない。

ネットワークにおける端末とＯＡＤＭノードの位置は通常は既知であり、ネットワークオペレータによって決められたトラフィック行列に従った支流チャンネルの分布状態に依存している（しばしばオペレータはネットワークを所有することもあろう。）。しかしながら、他の種類の部品（例えば、ファイバ融着コネクタなどのような受動部品、光増幅器、３Ｒ再生器）の位置は前もって確立されているのではなく、通常、オペレータと装置提供者の間での合意によって決められる。端末とＯＡＤＭノードの位置はオペレータの要求に合うものであるが、オペレータの興味は残りの装置を最小にして、資本投資を削減することである。それに対して提供者の責任は、光ファイバ中の伝播による信号の過度な劣化を防ぐように受動接続器、光増幅器および３Ｒ再生器を配置して、経費を最小にしながら品質仕様に合わせることである。

経費がどのように配分されているかを理解するために、光増幅器と３Ｒ再生器の機能を概説しておくことは有益であろう。

光ファイバ中を信号が伝播することで受ける累積的な減衰のために、光増幅器を用いてファイバ入力時と同等の光パワーレベルに戻すことが必要である。光増幅器は非再生型中継器の一例である。多くのスパンと光増幅器の縦続接続を備えるネットワークでは、各増幅器の利得が、先行するファイバスパンの損失を正確に補償する程度の利得であることが理想である。残念ながら、増幅器は完全なデバイスではない。第１に、増幅器は、必要な光利得を提供するほかに、増幅された自然放出（ＡＳＥ）雑音も導入してしまう。複数（Ｎ個）の縦続接続された光増幅器がある場合、それぞれが或る量のＡＳＥ雑音を加えるということは、ファイバリンクに沿ってＯＳＮＲ（光信号対雑音比）が徐々に劣化することを意味する。増幅器の雑音はその雑音指数によって規定される。第２に、光増幅器の利得は全ての動作帯域（波長帯域）で平坦ではない。従って、或る波長チャンネルは他よりも大きく増幅される。この問題はいくつかの増幅器が縦続接続されている場合には問題を深刻化させる。増幅器の利得平坦性は利得平坦性として規定される。

光増幅器は減衰を補償できるだけであり、色分散、偏波モード分散、その他の、チャンネルの歪を蓄積させる非線形効果のような、伝送中に受けるこれらの他の損失は光増幅器だけでは補償できない。そのような問題が経路に沿って蓄積すると、その結果、リンクの距離が増加するに従って、受信において要求されるサービスの品質を確保するための１つ以上の３Ｒ再生器のような他の部品が必要になる。

この文書の目的のために、３Ｒ再生器は受信端末とそれに続く送信端末と考えることができ、そこでは、チャンネルが分波され、光−電気O／E変換を受け、電気的に処理されて、電気／光E／O変換を受け、最後に合波されて光ファイバ中に再送出される。信号再生によって、正しいパワー、各ＷＤＭチャンネルと関連する２値信号を形成するパルスの形状、及び、タイミングの回復が可能となる。３Ｒ再生器は再生中継器である。これに対して上述したように、光増幅器は非再生中継器である。

さて経費がどこに集中するかを理解することは容易である。現行の光増幅器は単一デバイスを用いて全ＤＷＤＭ信号を増幅することが可能である。一方、３Ｒ再生器は、一連の複雑な操作を必要とし、特にO／E／O変換はチャンネルごとに行わねばならず、それ故にＷＤＭ信号によって伝送されるチャンネルの数に対応した数のデバイスを必要とする。各O／E／O変換の経費は、光増幅器のそれと同程度であり、それ故に、３Ｒ再生器の経費は単一の増幅器の経費にＷＤＭチャンネル数を乗算したものと同等になる。まとめると、３Ｒ再生器を用いることは実行できる限り最小にすべきである。

今日では、所定の信号品質を維持するために（光増幅器のような）非再生的なものであろうと、または、（３Ｒ再生器のような）再生的なものであろうと、アクティブな（すなわち利得を提供する）中継器素子のネットワーク・リンクにおける配置位置を最適化する作業は、自動的で厳密な手続ではなく、設計者の個人的な技能と経験に基づいている。そのような方法は経費という点で必ずしも最適な配置を確保するものではない。

本発明の一般的な目的は、自動的かつ厳密な方法で、ＷＤＭリンク内の再生的または非再生的な中継器の数と位置を最適化する方法を提供することで、上記の課題を解決することである。

本発明によれば、本発明の方法は、第１に、系（システム）の中で最大の経費を占めている３Ｒ再生器の数を最小化するように、非再生中継器（光増幅器）および再生中継器（３Ｒ再生器）の位置を決定することである。再生器の位置が決められると、次に本方法は、ＷＤＭチャンネルの十分な品質を確保し続けながら、光増幅器の数を減らすことを試みる。

本発明によれば、請求項１に規定されるように、WDMリンクにおける再生中継器または非再生中継器の位置を最適化する方法であって、WDMリンクは、再生中継器を含む拠点（サイト）により区切られた区域（セクション）を形成すべく、連続した（N-1）個の中間拠点を接続したN個のスパンにより形成されており、前記方法は、必要とされる再生型の中継器の数を定義し、各再生型の中継器に第１（最初）の位置を付与するステップを備え、当該ステップは、さらに、次のフェーズを含んでいる。

・スパンの数とスパン内で用いられるファイバの種類の関数として、ターゲットＯＳＮＲ（Ｖ _OSNRT）を定義するフェーズ。

・最初の拠点と最終の拠点の間に位置する潜在的区域を定義し、定義した潜在的区域における第１のスパンの最終端でのＯＳＮＲ（Ｖ_OSNR）と、潜在的区域内のスパンの数によって与えられる対応ターゲットＯＳＮＲ（Ｖ_OSNRT）との差の関数として得られる、潜在的区域に対するＶ_Mメトリック（基準）関数を評価するフェーズ。

・もし評価された基準関数Ｖ_Mが、設定された品質パラメータを満たす場合には、前記潜在的区域にリンクの次のスパンを付け加えて、第１のスパンの最終端におけるＯＳＮＲ（Ｖ _OSNR）と、潜在的区域内の新しいスパンの数に基づく対応するターゲットＯＳＮＲ（Ｖ _OSNRT）との差の関数として、新しい潜在的区域に対する基準関数を再度評価するフェーズ。

・潜在的区域にスパンを追加しながら基準関数Ｖ_Mがもはや品質パラメータを満たさなくなるまで前記ステップを次々と繰り返し、最後に付け加えられたスパンの手前に位置するスパンの端にある拠点に戻って、この拠点に再生器を配置して問題の区域を終端し、この拠点を、今終端した区域に次ぐ潜在的区域の最初の拠点として、潜在的区域にスパンを付け加えることによって新しい潜在的区域の終端を特定するか、リンクのスパンが尽きるまでこの操作を繰り返すフェーズ。

本発明の実施例は従属項に定義されている。

本発明の従来技術と比べた革新的な原理とその利点をよりよく理解するために、本発明の原理を適用した１つの可能な方法を、例示するだけの目的で、以下に記述する。

以下で説明する方法の目的を達成するために、リンクが（Ｎ＋１）個の拠点を備えているものと仮定する。すなわち２つの端末と（Ｎ−１）個の中間拠点が存在すると仮定する。Ｎは既知であり、光増幅器、再生器、ＯＡＤＭ、あるいは光ファイバの隣接したセグメント（断片）を接続する融着コネクタ（受動的コネクタ）を収容できる場所の数である。Ｎはまたリンク内のスパンの数でもある。

２つの連続する再生器間に張られたリンクの部分を再生区域または単に区域（セクション）と呼ぶ。より一般的に、潜在的で仮想的なこの区域は、(再生器が存在しない場合の）リンクの２つの端末間、１つの端末と１つの再生器間、又は、２つの連続する再生器間と定義することができる。

所与のパラメータは、拠点の位置、中間の光ファイバの長さ、及び、対応するスパンでの損失である。次のような一連の「スパンの属性」（例えばＮ個の要素の配列）がある。

Ｖ _E [ｄB] 寿命時の減衰（ＥＯＬＡ)
Ｖ _SM [dB] スパンの余裕（マージン）
Ｖ _L [km] スパンの長さ
Ｖ _F スパンの中のファイバの種類（タイプ）
本方法によれば、リンクに沿って各拠点に配置された要素の種類を追跡するために、Ｎ−１個の「拠点の属性」であるＶ _S配列を定義することも可能である。これは(Ｎ−１）個の整数の配列であり、ｉ番目の要素は、例えば、次の通りであってもよい。

１＝融着コネクタ（受動的コネクタ）
２＝増幅器
３＝３Ｒ再生器
４＝アドドロップ合波器（ＯＡＤＭ）。

本方法によれば、参照表中のターゲット値と比べながら、いくつかの測定基準や変数が、マルチスパンのＷＤＭリンクに対して定義される。再生器と増幅器が、よく規定された手順に従って、その変数がターゲット変数と等しいか、より大きくなるまで次々と追加される。本発明の他の側面に従えば、ネットワーク要素を最適に配置する解を自動的に探索する方法は、パラメータの有限のセット（集合）を用いる。光信号対雑音比（ＯＳＮＲ)を用いる有利な方法も提案する。他の全ての伝送欠陥も、スパンの数とファイバの種類とによるターゲット関数ＯＳＮＲを定義する際に考慮されている（リンクの距離が増すとその結果、伝送損失が増加し、より高いＯＳＮＲがそれを補償するために必要になる。）。この関数は、システムの敷設状況に応じて変わり、利用者の設計ルールに依存する。次の例のようなターゲットＯＳＮＲを含む参照表が定義されている。

ターゲットＯＳＮＲ[dＢ]、すなわちＶ _OSNRTについての上記の表を呼び出す。行列の各列は、光ネットワークに最も一般的に用いられているファイバの種類（ＳＭＦＬ、ＥＡＦＴＭ、ＴｒｕｅＷａｖｅ^TM）を表している。行列の各行は、スパンの数を表している。第１番目の行は、１スパンを有するリンクに対するターゲットＯＳＮＲを表している。第２番目の行は、２スパンを有するリンクに対するターゲットＯＳＮＲを表している。以下同様である。行の現実的な最大数は、４０ファイバスパンに相当する４０である。

本発明による方法は次の３ステップで作動するのが有利である。すなわち、
ａ）もし適当であれば、隣接した短いスパンを受動的コネクタ／融着コネクタによって結合する。

ｂ）リンクを実現可能とする再生器の最小数（Ｎ_R）を見つける。

ｃ）これらの再生器の最適位置を見つける。

第１のステップａ）は実行することは好ましいが、特段の理由がない限り、オプションとしてもよい。次の２つのステップｃ）とｄ）を実行することが必要な拠点の数を削減できるからである。

本発明によれば、第４のステップｄ）を付け加えるのが有利である。すなわち
ｄ）使用される増幅器の数を減らす。

本発明の色々な側面によって実現される方法のそれぞれのステップａ）からｄ）を有利に実行する手順をここで説明しよう。

第１のステップａ）（もし可能なら、融着コネクタまたは受動的コネクタで隣接した短いスパンを連結すること）において、再生器の配置／位置決めの前に２つ以上の短いスパンを融着コネクタによって結合する。

次のパラメータが定義される。

Ｌ_S 融着コネクタ損失[ｄB]
Ｇ_MIN 入手可能な増幅器の中の最小利得[ｄB]
Ｇ_MAX 入手可能な増幅器の中の最大利得[ｄB]
Ｖ _E スパンの寿命時の減衰（ＥＯＬＡ)[ｄB]
[Ｇ_MIN, Ｇ_MAX] 光増幅器利得の範囲
連続する２つのスパンは次の値を持つ。

Ｖ _E[ｉ] ｉ番目のスパンの損失
Ｖ _E[ｉ+１] (ｉ+１)番目のスパンの損失
これら２つのスパン(ｉとｉ+１)が損失Ｌ_Sを持つ融着コネクタで結合されると全損失は次のようになる。

Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+１]＋Ｌ_S
この全損失について３つの場合がありうる。

ケース１
Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+1]＋Ｌ _S＜Ｇ_MIN
すなわち、もし２個（またはそれ以上)の隣接スパンの、融着コネクタ損失を含む全ＥＯＬＡが増幅器の最小利得Ｇ_MIN以下である場合には、本方法の次のステップに移行する前に、これらのスパンを接続することが可能であり、また適当である。
ケース２
Ｇ_MIN＜＝Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+1]＋Ｌ _S＜＝Ｇ_MAX
もし２個（またはそれ以上)の隣接スパンの、融着コネクタ損失を含む全ＥＯＬＡが、増幅器の利得範囲[Ｇ_MIN, Ｇ_MAX]以内である場合、これらのスパンを融着コネクタによって接続することが適当であるかどうかをケース・バイ・ケースで評価する必要がある。この時点でＯＳＮＲを計算する方法を要約しておくことは有益である。

ＯＳＮＲ=10・Log（Ｐ_channel／Ｐ_ase）
ここでＰ_channelとＰ_aseは、それぞれ線形ユニット内のチャンネルパワーとＡＳＥ雑音パワーである。
分母はＧの関数で、
Ｐ_ase（Ｇ）＝ｋ・ｎｆ（Ｇ）・１０^Ｇ／１０
ここでＧは光増幅器の利得[ｄＢ]であり、ｎｆは直線ユニット内の光増幅器の雑音指数、ｋはプランクの定数や動作周波数および光のバンド幅に依存する定数である。

一般には増幅器がスパンの全損失（トータルでの損失）を補償しているため、ＧはＥＯＬＡに等しい。もしＥＯＬＡがＧ_MINよりも小さい場合には、Ｇ_MINを達成するために、スパンには減衰器（パッド)が導入される。すなわち、もし、
Ｇ=Max（Ｇ_MIN、ＥＯＬＡ）
のときは、スパンを連結してよい。

本発明の１側面によれば、２つのスパンを連結することの適否を評価するために、Ｐ_aseを最小にする解が選択される。すなわち、もし、
Ｐ_{ase Join}＜Ｐ_{ase Not Join}
であればスパンは接続してよい。
この条件は次式と等価である。

Ｐ_ase（Max（Ｇ_MIN、Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+１]＋Ｌ _S））＜
Ｐ_ase（Max（Ｇ_MIN、Ｖ _E[ｉ]））
＋Ｐ_ase（Max（Ｇ_MIN、Ｖ _E[ｉ+１]））
しかし、ケース２の最初の仮定である
Ｇ_MAX ≧ Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+１]＋Ｌ _S ＞ Ｇ_MIN
によって、上の条件式は
Ｐ_ase（Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+１]＋Ｌ _S） ＜ Ｐ_ase（Max（Ｇ_MIN、Ｖ _E[ｉ]））＋Ｐ_ase（Max（Ｇ_MIN、Ｖ _E[ｉ+１]））
となる。

この条件が満足されれば２つの隣接スパンを連結できる。この条件が成立しないと、受動的な接続を用いて連結することはできない。

ケース３
Ｇ_MAX＜Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+１]＋Ｌ _S
２つ（またはそれ以上)の隣接スパンの、融着コネクタ損失を含む全ＥＯＬＡが最大増幅利得を上回る場合には、スパンは受動的コネクタを用いて連結することができない。

第１のステップａ）を実行して、融着コネクタにより連結可能なすべてのスパンを連結した後は、第２ステップ(リンクが実現可能な再生器の最小数Ｎ_Rを見つける処理。）に進むことができる。この第２ステップは、送信拠点から始まって受信拠点に至るまでの各拠点を考慮する、再帰的な手続（プロシージャ）を適用する。増幅器は、潜在的拠点（ステップａにおいて、すでに受動的コネクタ／融着コネクタによって連結済みの拠点は除く）にそれぞれ配置される。再帰的な手続においては、リンク内の拠点を選択するために、２つのポインタＰ_１およびＰ_２を用いるのが有利である。Ｐ_１は、調査対象となる区域の始めにある拠点を指し、最初は端末の拠点であり、続いて現在調査対象のリンクの始まりである再生器のある拠点になる。Ｐ_２は、最初、Ｐ_１に一致するように設定され、そして再生器が配置されるべき拠点に至るまで増大し（概念的にはリンクのスタートであるＰ_１で指定される拠点から次の拠点へ向けて移動するように想定できる。）、そこで調査対象の区域は終わる。以下に説明するように、全ての再生器の設置が完了するまで、Ｐ_１は、Ｐ_２の値と一致するよう設定され、同様な方法で全ての再生器が配置されるまで再生器の拠点が決定される。

再生器の位置の跡をたどるために、サイズが（Ｎ+１）、すなわち端末を含む拠点のそれぞれに１つの（ロジカルな）要素を配した配列Ｖ_Rを定義することが有利である。最初と最後の要素は「真」であると設定され、その他の要素は、もし関連する拠点が再生器を含む場合に「真」、そうでなければ「偽」と設定される。

第２のステップｂ）を適用するために、次のリンクの属性が定義される。

Ｖ _OSNR 区域の終端でのＯＳＮＲ。この配列は各再生器区域ごとに１つの要素を含む。

第１の要素は第１の区域の終端でのＯＳＮＲであり、以下同様である。

Ｖ _M 各再生器区域に対する基準パラメータ[ｄB]。各区域の終端でのＯＳＮＲから関連するターゲットＯＳＮＲを引いた値。(Ｎ_R＋１)個の要素を持つ配列である。

Ｖ_OADM 固定の校正項であり、ＯＡＤＭが存在するごとにターゲットＯＳＮＲを増加させる。

第２のステップｂ）で、本発明の方法は、次の９個のサブステップに従って作動する。
１．ポインターＰ₁とＰ₂を送信端末（Ｔｘ）上に置く。
２．ポインターＰ₂が第１の（次の）拠点へ移動する。
３．Ｐ₁からＰ₂までの区域に対する基準（変数）を評価する。

Ｖ _M[１]= Ｖ _OSNR[１] −Ｖ _OSNRT[１,ファイバの種類] − Ｖ_OADM
ここで
Ｖ _M[１] 第１の(現在の）区域の基準（変数）。

Ｖ _OSNR[１] 第１の区域の終端でのＯＳＮＲ。

Ｖ _OSNRT[１,ファイバの種類] 特定の種類のファイバを持つ、丁度１スパンを含む区域に対するターゲットＯＳＮＲ。

Ｖ_OADM Ｐ₂によって指定された拠点がＯＡＤＭである場合は定数項、その他の場合は０。
４．もしＶ _M[１]＞０のときは、Ｐ₂を次の（引き続く）拠点に増加させる（動かす）。
５．Ｐ₁からＰ₂までの区域の基準（変数）を再評価する。（この時点では、２スパンから成っているので、２スパンを含む区域に対するターゲットＯＳＮＲであるＶ _OSNRT[２,ファイバの種類]を用いる。）
Ｖ _M[１]= Ｖ _OSNR[１] −Ｖ _OSNRT[２,ファイバの種類] − Ｖ_OADM
６．もしＶ _M[１]＞＝０のときは、Ｐ₂を次の（引き続く）拠点に増加させる（動かす）。
７．このプロセスをｉ番目の拠点に関する
Ｖ _M[１]= Ｖ _OSNR[１] −Ｖ _OSNRT[ｉ,ファイバの種類] −Ｖ_OADM
の値が負になるまで繰り返す。
８．Ｖ _M[１]＜０のときは、Ｐ₂を1つだけ減らして前の拠点の点まで逆戻りさせて、そこ
に再生器を配置する。第１の区域はこのようにして決定される。
９．ポインターＰ₁を第２の区域のスタート拠点を示すＰ₂に一致するようにセットして、
ステップ２から８までを繰り返して、第２のそしてそれに続く区域を特定する。

Ｖ_M[ｉ]が負となるときのｉ番目の区域の終端に再生器を1つ配置する。

しかしながら、（Ｖ _R配列に記憶されている）再生器のために選択された位置は最適ではない。実際、区域１から区域Ｎ_Rは、ＯＳＮＲの許容限界点である。反対に、最後の区域 （Ｎ_R＋１）は、一般に相当量がこの限界を超えている。これはＶ _M 基準ベクトルの最後の要素を見れば明らかであるように、通常は最後の要素が最大になる。例えば、２区域を有するリンクを参照すると、それは次のようになっているであろう。

Ｖ _M=[０．２、 ０．４、 ３．４]
リンクが実現可能ではあっても、最後の区域が最初の２つに比べて非常に大きなＯＳＮＲマージンを持つので、これは再生器の最良位置ではない。再生器の数を最小に維持しながらこのマージンをもっと一様に分布させるのがより良いであろう。

本方法の第３のステップｃ）は、再生器の最適位置を見つけるものである。本発明の１側面によれば、最適位置は、Ｖ _M基準ベクトルの各要素の自乗平均根Ｖ_RMSの最小化に基づく繰り返し手順を用いて探索される。

換言すれば、本方法のステップｂ）（すなわち、再生器の数の最小値を見つけること）にて決定された再生器の配置をスタート点にして、得られたマージンを全ての区域に分布させることによって基準ベクトルのＶ_RMSを最小にするように再生器の位置が調整される。

これを得るために本方法のステップｃ）は次のサブステップを含む。
１０．現在のＶ_RMSの初期値を変数Ｖ_{RMS_0}に代入して記憶する。

Ｖ_{RMS_0} ＝ Ｖ_RMS
１１．（最後の）Ｎ_{_R}番目の再生器を１つ前の拠点に移動させる。新しいＶ _M値とそれに関連するＶ_RMSを計算する。
１２．Ｖ_RMSが減少し続ける限り、Ｎ_R番目の再生器を移動し続ける。換言すれば、
Ｖ_RMSを最小にするようなＮ_R番目の再生器の位置が見つかる。
１３．（最後の１つ隣の）（Ｎ_R−１）番目の再生器を1つ前の拠点に動かす。新しいＶ _M値とそれに関連するＶ_RMSを計算する。
１４．Ｖ_RMSが減少し続ける限り、（Ｎ_R−１）番目の再生器を移動し続ける。言い換えれば、Ｖ_RMSを最小にするような（Ｎ_R−１）番目の再生器の位置が見つかる。
１５．このプロセスを第１番目の再生器（Ｎ_１）まで繰り返す。
１６．Ｖ_RMSを初期値Ｖ_{RMS_0}と比較する。２つの可能性がある。

・Ｖ_RMS＜Ｖ_{RMS_0}。この場合、Ｖ_{RMS_0}としてＶ_RMS値を用いて設定しなおして、ステップ１５の最後に見つけられた配置からスタートして、プロセスをステップ１０から繰り返す。

・Ｖ_RMS＝Ｖ_{RMS_0}。この場合はＶ_RMSをさらに減少させることはできない。よって、本方法のステップｃ）は終了となる。
Ｖ_RMS＝Ｖ_{RMS_0}で繰り返し手順は終了し、再生器の最適分布が見つかった。この分布はまだＶ _R配列に蓄積される。

この時点で、増幅器（これは、前記したように、再生器に比べて経費ははるかに少ない。）の数を最適化することがさらに望まれる場合には、本方法の次のステップｄ）が用いら、その区域における増幅器の数が最適化される。

本方法のこの最後のステップは、再生器の位置を固定して光増幅器の数を削減することを目的とするものである。この方法は、各区域ごと独立に行われる。

本発明によれば、ステップｄ）は次のサブステップを含むのが有利である。
１７．第１の区域の中に最低の減衰（最低の利得）を持つスパンに続いて配置される増幅器を特定する。
１８．特定された増幅器を融着コネクタ（受動コネクタ）で置き換える。
１９．第１区域の次の基準（変数）を計算する。

Ｖ _M[１] = Ｖ _OSNR[１] − Ｖ _OSNRT[２,ファイバの種類] − Ｎ_OADM[１]・Ｖ_OADM
ここでＮ_OADM[１]は第１の区域に存在するＯＡＤＭの数である。
２０．もしＶ _M[1]＞０であれば、ステップ１７から１９を繰り返し、それ以外の場合は残りの区域に対して同じステップを繰り返す。

全ての区域に対してステップ１７から２０までを適用してリンクは完全に最適化される。

今や明らかなように、リンクに沿って配置された拠点に様々な再生器および非再生型の要素を配置する際のその数とその位置の最適化の方法を提案した。これにより、上述した目的は達成された。

当然のことだが、本発明の革新的な原理を適用する実施例に関する上記の説明は、ここに請求する排他的な権利の範囲内において本原理を非制限的に例示する方法でなされたものである。例えば、本方法は手作業として、あるいは当業者には容易に想像できるように、適当なコンピュータプログラムを用いてより有利に実行することができる。

Claims (11)

1. 再生型の中継器を備える拠点によって区切られた区域を形成するために、連続した（Ｎ−１）個の中間拠点で接続されたＮ個のスパンを含むＷＤＭリンクにおける再生型の中継器又は非再生型の中継器の数と位置を最適化する方法であって、
   必要とされる再生型の中継器の数を定義するとともに、前記再生型の中継器に最初の位置を付与するステップを備え、
   前記ステップはさらに、
   ・スパンの数と該スパンで用いられるファイバの種類の関数としてターゲットＯＳＮＲ（Ｖ _OSNRT）を定義するフェーズと、
   ・最初の拠点と最終拠点の間で潜在的区域を定義し、該潜在的区域における第１のスパンの最終端でのＯＳＮＲ(Ｖ_OSNR)と、潜在的区域におけるスパンの数によって与えられる、対応するターゲットＯＳＮＲ(Ｖ_OSNRT)との間の差の関数として得られる、該潜在的区域に対する基準関数Ｖ_Mを評価するフェーズと
   ・評価された前記基準関数Ｖ_Mが、設定された品質パラメータを満たす場合には、前記潜在的区域に対して前記ＷＤＭリンク内における次のスパンを付け加え、前記潜在的区域における第１のスパンの最終端でのＯＳＮＲ(Ｖ _OSNR)と、前記潜在的区域におけるスパンの新しい数に対応するターゲットＯＳＮＲ(Ｖ _OSNRT)との間の差の関数として得られる、新しい潜在的区域に対する基準関数を再度評価するフェーズと、
   ・最終的に前記基準関数Ｖ_Mが品質パラメータをもはや満足しなくなるまで、前記潜在的区域にスパンを付け加えながら前記ステップを次々と繰り返し、付け加えられた最終のスパンの手前に位置する終端の拠点に戻って、処理対象の前記潜在的区域を終端すべく、該拠点に対して１つの再生器を配置し、前記終端の拠点を、終端された前記潜在的区域の次に位置する潜在的区域の新しい最初の拠点として設定し、新しい潜在的区域の終端が特定されるまで、又は前記ＷＤＭリンクのスパンが尽きるまで、前記潜在的区域に対してスパンを付け加えることにより、上記ステップ及びフェーズからなる手続を繰り返すフェーズと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記基準関数は、次式により定義され、
   Ｖ _M[１] = Ｖ _OSNR[１] − Ｖ _OSNRT[ｉ,ファイバの種類] − Ｖ_OADM
   ここで、
   Ｖ _M[１]は、現在の潜在的区域についての基準値であり、
   Ｖ _OSNR[１]は、前記現在の潜在的区域における終端でのＯＳＮＲであり、
   Ｖ _OSNRT[１,ファイバの種類]は、ｎ個のスパンを含む潜在的区域に対するターゲットＯＳＮＲであり、
   Ｖ_OADMは、ｉ番目のスパンにおける終端の拠点がＯＡＤＭである場合は定数項となり、その他の場合は０となり、
   Ｖ _M[１]＞＝０を満たすか否か、品質パラメータが確認されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ＷＤＭリンクに沿って見つかった前記潜在的区域についての基準パラメータＶ_Mは、順次、基準ベクトルＶ _Mに記憶されていくことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記再生器の位置を最適化するステップをさらに含み、
   該ステップは、前記ＷＤＭリンクの前記基準ベクトルＶ _Mを次式に代入してＶ_RMSを算出するステップを含み、
   

   

   さらに、前記ＷＤＭリンクに沿って１つ前の再生器に戻るステップと、算出されたＶ_RMSが最小となるような前記再生器の数を探索するステップと、前記ＷＤＭリンクにおける着目の各再生器について前記戻るステップと前記探索するステップを繰り返すステップとを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記再生器を移動させるステップを含み、該ステップは、
   前記ＷＤＭリンクに沿って前記最終の再生器から始まって最初の再生器まで移動させ、各再生器について該再生器を拠点から拠点へと戻すように移動させ、各再生器を移動させるごとに新しくＶ _Mを算出し、さらにＶ_RMSが減少しつづける限り前記ＷＤＭリンクに沿って１つ前の再生器への移動を継続させる、前記再生器を移動させるステップであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記再生器の位置を維持しつつ光増幅器の数を削減させるために、各潜在的区域に対して、
   ａ）減衰が最小となり、それゆえ利得が最小となるスパンの次に配置されている前記光増幅器を特定し、
   ｂ）特定された前記光増幅器を融着接続に置き換え、
   ｃ）前記潜在的区域について次式を用いて基準関数を計算し、
   Ｖ _M[１] = Ｖ _OSNR[１] − Ｖ _OSNRT[２,ファイバの種類] − Ｎ_OADM[１]・Ｖ_OADM
   ここで、Ｎ_OADM[１]は前記最初の潜在的区域に存在するＯＡＤＭの数であり、
   ｄ）Ｖ _M[1]＞０であれば、上記ａ）からｃ）を繰り返し実行し、一方で、Ｖ _M[1]＞０でなければ、残りの潜在的区域に対して上記ａ）からｃ）をステップを繰り返す
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
7. 必要とされる再生型の中継器の数を定義し、定義した前記再生型の中継器に最初の位置を付与する前記ステップの前に実行されるステップであって、隣接した複数のスパンを連結するために使用可能な受動的リンクを含む拠点を探索する事前ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記事前ステップは、２つの連続したスパンの結合によって付与されるトータルの損失を次式にしたがって算出するサブステップを含み、
   Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+１]＋Ｌ_S
   ここで、
   Ｖ _E[ｉ]は、ｉ番目のスパンの損失であり、
   Ｖ _E[ｉ+１]は、(ｉ+１)番目のスパンの損失であり、
   Ｌ_Sは、ＷＤＭリンクの損失であり、
   Ｇ_MINと、Ｇ_MAXとの比較を実行し、
   ここで、
   Ｇ_MINは、入手可能な光増幅器における最小利得[ｄB]であり、
   Ｇ_MAXは、入手可能な光増幅器における最大利得[ｄB]であり、
   Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+1]＋Ｌ_S＜Ｇ_MINを満たす場合、前記方法に含まれる次のステップに移行する前に前記２つのスパンを接続可能であると判定し、
   一方で、Ｇ_MAX＜Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+１]＋Ｌ_Sを満たす場合、前記２つのスパンを融着できないと判定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. Ｇ_MIN＜＝Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+1]＋Ｌ_S＜＝Ｇ_MAXを満たす場合、
   Ｐ_ase（Ｖ _E[ｉ]＋Ｖ _E[ｉ+１]＋Ｌ_S） ＜ Ｐ_ase（Max（Ｇ_MIN、Ｖ _E[ｉ]））＋Ｐ_ase（Max（Ｇ_MIN、Ｖ _E[ｉ+１]））が満たされているか否かを確認し、もし満たされていれば、前記２つのスパンを融着できると判定することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 各列が、前記ＷＤＭリンクにおいて使用可能なファイバの種類に対応し、各行が連続したスパンの潜在的な数に対応し、前記ターゲットOSNRを格納したＶ_OSNRTルックアップテーブルが、前記ターゲットOSNRを定義するために使用されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
11. 初期において前記ＷＤＭリンクの開始端に配置された送信端末（Ｔｘ）に置かれる２つのポインターＰ₁とＰ₂を定義し、
    ・前記ポインターＰ₂を第１の（次の）拠点へ移動させ、
    ・前記ポインターＰ₁からＰ₂の間で次式によるｊの関数を評価し、
    Ｖ _M[ｊ] = Ｖ _OSNR[ｊ] − Ｖ _OSNRT[１,ファイバの種類] − Ｖ_OADM
    ここで、ｉは、ポインターＰ₁からＰ₂までに存在するスパンの数を表し、
    ・前記Ｖ _M[ｊ]が０よりも小さくなるまで、前記ポインターＰ₂を前方へ移動させることによって上述の処理を繰り返し、
    ・Ｖ_M＜０となると、前記ポインターＰ₂を元の拠点へと後方に移動させ、該元の拠点に、着目しているｊ番目の区域の終端を特定する再生器を配置する
    ことを繰り返し実行し、
    ・前記ポインターＰ₂が前記ＷＤＭリンクの最終端末に到達すると前記の繰り返しを停止することを特徴とする請求項１０に記載の方法。