JP2009253426A - 中継装置及びその光信号レベル補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光増幅器や伝送路ファイバ等が持つ波長依存損失特性のために、伝送特性の劣化が生ずる。
【解決手段】 入力された波長分割多重信号の光信号レベルを補正する可変波長レベル等化器１１２を備え、光信号レベルが補正された波長分割多重信号を出力する中継装置であって、波長分割多重信号を出力した下流局７から返信された、出力された波長分割多重信号の各波長のレベルのモニタ結果を受け、このモニタ結果に基づいて、可変波長レベル等化器の制御レベルを決定する制御量決定手段１１６を有する。入力された波長分割多重信号を分岐する分岐手段１１１を有し、入力された波長分割多重信号の一部を個別チャネルモニタ１１５に入力し、残りを可変波長レベル等化器１１２に入力し、個別チャネルモニタで各波長のレベルをモニタし、そのモニタ結果を上流局へ返信する構成をとることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は中継装置及びその光信号レベル補正方法に係わり、特に入力された波長分割多重信号の光信号レベルを補正し、光信号レベルが補正された波長分割多重信号を出力する中継装置及びその光信号レベル補正方法に関する。

波長分割多重伝送システムでは、光増幅器や伝送路ファイバ等が持つ波長依存損失特性によって、波長分割多重信号(WDM信号)の波長毎の光レベルにバラつき（光レベル偏差）が生じる。

この光レベル偏差は、伝送距離が長距離、多スパンになるにつれ大きくなり、伝送特性を悪化させ、トランスポンダの入力ダイナミックレンジを越えてしまう等の問題を引き起こす。

上流局から出力されたＷＤＭ信号は、伝送路ファイバや中継器等を通過するにつれ光レベル偏差が大きくなっていく。

これにより、下流局に入力される時点では、WDM信号が大きな偏差を持ってしまい、光レベルが低い波長はSN劣化が著しく、光レベルが高い波長は非線形による信号品質劣化を引き起こしてしまう。

この問題を解決するために、波長分割多重信号(WDM信号)の波長毎の光レベルを平坦化する波長レベル等化器が用いられる。波長レベル等化器の構成は、例えば、特許文献１に記載されている。

本発明に関連する技術としては、特許文献２に、伝送されてきたＷＤＭ光信号を分波し、各波長のパワーレベルを受信端でモニタし、その結果を送信側に返送し、送信側で送信する各波長光のパワーを制御することの記載がある。
特開２００１−８６０６６号公報 特開２０００−３３２６８６号公報

上記波長レベル等化器を用いても、伝送距離が長距離、多スパンになるにつれ、光増幅器や伝送路ファイバ等が持つ波長依存損失特性のために、伝送特性の劣化が生ずるので、更なる改善が求められる。

本発明の中継装置は、入力された波長分割多重信号の光信号レベルを補正する可変波長レベル等化器を備え、光信号レベルが補正された波長分割多重信号を出力する中継装置であって、
前記波長分割多重信号を出力した下流局又は上流局から返信された、出力された前記波長分割多重信号の各波長のレベルのモニタ結果を受け、該モニタ結果に基づいて、前記可変波長レベル等化器の制御レベルを決定する制御量決定手段を有する中継装置である。

また本発明の中継装置の光信号レベル補正方法は、入力された波長分割多重信号の光信号レベルを補正し、光信号レベルが補正された波長分割多重信号を出力する中継装置の光信号レベル補正方法であって、
前記波長分割多重信号を出力した下流局又は上流局から返信された、出力された前記波長分割多重信号の各波長のレベルのモニタ結果に基づいて、前記光レベルの補正値を決定する中継装置の光信号レベル補正方法である。

本発明によれば、下流局に入力されるWDM信号の波長毎の光レベルを適正化することにより、光SN比の改善や非線形効果を抑制できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明に関わる一実施形態の中継装置を備えた波長多重通信システムの構成を示すブロック図である。

本実施形態は、光波長多重伝送システムの多スパン伝送モデルに本発明の構成を適用した例である。

図１におけるWDM信号は、光合波器によって光波長多重された波長多重信号である。

中継装置たる上流局１に入力されたWDM信号は、光増幅器１１０に入力され、光分岐手段（光分岐器）１１１で、WDM信号の一部が分岐され、ＷＤＭ信号個別チャンネルモニタ１１５に入力される。ＷＤＭ信号個別チャンネルモニタ１１５では波長多重された各信号のそれぞれの光レベルがモニタされ、そのモニタ結果が監視信号（ＳＶ信号）として光合波手段（光合波器）１１９、光増幅器１１８を介して上流局１の更に上流の上流局に返信される。可変波長レベル等化器制御量決定装置１１６は、下流局のＷＤＭ信号個別チャンネルモニタ７１６のモニタ結果を監視信号（ＳＶ信号）として光増幅器１２３、光分岐手段１２２，１２１を介して受ける。そして、可変波長レベル等化器制御量決定装置１１６は、下流局７からのモニタ結果に基づいて可変波長レベル等化器１１２の制御量を決定し、可変波長レベル等化器１１２で光分岐手段１２４からのＷＤＭ信号の各波長の光レベルが調節される。こうして、可変波長レベル等化器制御量決定装置１１６は、下流局７のＷＤＭ信号個別チャンネルモニタによる光モニタ結果に基づいて、可変波長レベル等化器１１２の制御量を決定する。

中継装置たる下流局７からのWDM信号は、伝送路８、光増幅器５１１、伝送路／中継局９、光増幅器３１１、伝送路１０を介して上流局１に入力される。このWDM信号は光増幅器１２３、光分岐手段１２２を介してＷＤＭ信号個別チャンネルモニタ１１７に入力される。ＷＤＭ信号個別チャンネルモニタ１１７は波長多重された各信号のそれぞれの光レベルをモニタし、そのモニタ結果を監視信号（ＳＶ信号）として光合波手段１１３、光増幅器１１４を介して下流局７に返信する。可変波長レベル等化器制御量決定装置１１６は光分岐手段１２４から上流局１の更に上流の上流局からの監視信号（ＳＶ信号）を受け、その上流局でのモニタ結果に基づいて可変波長レベル等化器１２０の制御量を決定し、可変波長レベル等化器１２０で光分岐手段１２１からのＷＤＭ信号の各波長の光レベルが調節される。そして、ＷＤＭ信号として光合波手段１１９、光増幅器１１８を介してＷＤＭ信号を出力する。こうして、可変波長レベル等化器制御量決定装置１１６は、上流局１の更に上流の上流局のＷＤＭ信号個別チャンネルモニタによる光モニタ結果に基づいて、可変波長レベル等化器１２０の制御量を決定する。

可変波長レベル等化器１１２で各波長の光レベルが調節されたＷＤＭ信号は光合波手段１１３、光増幅手段１１４を介して上流局１から出力される。出力されたWDM信号は、伝送路２、中継器３、伝送路／中継局４、中継局５、伝送路６を経由して、下流局７へ伝送される。

下流局へ送られたＷＤＭ信号は光増幅器７１０で増幅され、光分岐手段７１１で光分岐されたＷＤＭ信号の一部は、ＷＤＭ信号個別チャンネルモニタ７１６に入力される。ＷＤＭ信号個別チャンネルモニタ７１６でＷＤＭ信号の波長多重された各信号のそれぞれの光レベルがモニタされ、そのモニタ結果が監視信号（ＳＶ信号）として光合波手段７２０、光増幅器７１９を介して返信される。上述したように、この監視信号が上流局での可変波長レベル等化器の制御量を決定するモニタ結果となる。

下流局７における、光増幅器７１０、光分岐手段７１１，７１２、可変波長レベル等化器７１３、光合波手段７１４、光増幅器７１５は、上流局１における光増幅器１１０、光分岐手段１１１，１２４、可変波長レベル等化器１１２、光合波手段１１３、光増幅器１１４と同様な機能を有する。また、下流局７における、ＷＤＭ信号個別チャネルモニタ７１６、可変波長レベル等化器制御量決定手段７１７、ＷＤＭ信号個別チャネルモニタ７１８は、上流局１における、ＷＤＭ信号個別チャネルモニタ１１５、可変波長レベル等化器制御量決定手段１１６、ＷＤＭ信号個別チャネルモニタ１１７と同様な機能を有する。さらに、下流局７における、光増幅器７１９、光合波手段７２０、可変波長レベル等化器７２１、光分岐手段７２４，７２２、光増幅器７２３は、上流局１における光増幅器１１８、光合波手段１１９、可変波長レベル等化器１２０、光分岐手段１２１，１２２、光増幅器１２３と同様な機能を有する。従って、下流局７における各構成部材の詳細な説明は省略する。

以上本実施形態の構成について説明したが、図１の光増幅器は、当業者に知られているので、その詳細な構成は省略する。

本実施形態における光レベル偏差補正を、図２を用いて説明する。図３は下流局のモニタ結果を用いずに光レベル偏差補正を行った比較例を示す。

図２において、下流局７の光増幅器７１０の出力側に設けられるWDM信号個別チャンネルモニタは、下流局７へ入力されたWDM信号の各波長の光レベルをモニタし、モニタ結果を対向ラインの監視信号を使って、上流局１の可変波長レベル等化器制御量決定装置へ伝える。

上流局１の可変波長レベル等化器制御量決定装置は、このモニタ結果より、下流局でのレベル偏差を抑えるように可変波長レベル等化器の制御量を決定する。その結果、下流局７での各波長の光レベルはＤａの範囲に制御される。

以上の２つのモニタポイント間には、複数の中継器が存在するので、中継器の出力制御に影響を与えないように可変波長レベル等化器の制御を安定的に行う。
一方、下流局のモニタ結果を用いずに光レベル偏差補正を行った場合は、図３に示すように、可変波長レベル等化器１１２は可変波長レベル等化器の出力点で光レベルが均一になるように補正する。しかしながら、この上流局１から出力されたＷＤＭ信号は、伝送路ファイバや中継器等を通過するにつれ光レベル偏差が大きくなっていく。そして、下流局７での各波長の光レベルはＤｂの範囲となる（Ｄｂ＞Ｄａ）。これにより、下流局７に入力される時点では、WDM信号が大きな偏差を持ってしまい、光レベルが低い波長はSN劣化が著しく、光レベルが高い波長は非線形による信号品質劣化を引き起こしてしまう。以上の問題のため、自局のモニタ結果のみを用いた可変波長レベル等化器による補正では、下流局に入力される時点での偏差が解消出来ない為、伝送特性を劣化させてしまうことになる。

なお、本実施形態では、上流局１において、下流局、上流局のモニタ結果に基づいて可変波長レベル等化器１１２，１２０の光レベルをそれぞれ補正する場合について説明したが、自局でのモニタ結果と、下流局又は上流局のモニタ結果とを組み合わせて、可変波長レベル等化器の光レベルを補正してもよい。例えば、上流局１において、ＷＤＭ信号個別チャネルモニタ１１５と可変波長レベル等化器制御量決定装置１１６とを接続し、自局のモニタ結果と下流局７のモニタ結果と組み合わせて可変波長レベル等化器１１２の制御を行うことができる。

次に、図１に示す実施形態の動作について図４に示すフローを用いて説明する。いま、図５のような光レベル偏差を持つWDM信号が、下流局７のWDM信号個別チャンネルモニタ７１６に入力されたとする。

下流局７のＷＤＭ信号個別チャネルモニタ７１６では、波長多重された各信号のそれぞれの光レベルがモニタされる（ステップＳ１１）。そして、下流局７のＷＤＭ信号個別チャネルモニタ７１６でのモニタ結果が監視信号（ＳＶ信号）として上流局へ報告される（ステップＳ１２）。

上流局１の可変波長レベル等化器制御量決定装置１１６は、下流局７からのモニタ結果より、光レベルの補正が必要か否かを判断し（ステップＳ１３）、必要と判断された場合には、光レベルの平均値をターゲット中心値として設定する。

ターゲット中心値の決定は以下の式に従う。

ターゲット中心値 ＝ (ch1の光レベル + ch2の光レベル + ・・・・ +chNの光レベル)/信号数
また、可変波長レベル等化器制御量決定装置１１６は、ターゲット中心値から±δの幅を決め、ターゲット範囲を決定する（ステップＳ１４）。

さらに、可変波長レベル等化器制御量決定装置１１６は、このターゲット範囲から外れている波長がないかチェックする。

ターゲット幅から外れている光レベルを持つ波長があった場合、以下の３つの制御方法によりレベル偏差を補正する（ステップＳ１５）。

（１） 第１の解決方法
このターゲット中心値から+（プラス）側に最も離れた光レベルの波長λ２と-（マイナス）側に最も離れた光レベルの波長λ１を、ターゲット中心値の光レベルになるように、上流局の可変波長レベル等化器制御量決定装置が可変波長レベル等化器の制御を行う。

この制御により、波長λ１と波長λ２の光レベルがターゲット範囲である±δ以内に入る。制御を行った後は、再び光レベルを下流局でモニタし、ターゲット範囲内に入っていない光レベルを持った波長がある場合、上記の制御を繰り返す。最終的に、ターゲット範囲である±δ以内に全ての波長のレベルが収まるまで制御を行う。

（２） 第２の解決方法
ターゲット中心値から外れている光レベルの波長の中から、大きい順からn個の波長と、小さい順からn個の波長を選ぶ。これらの波長の光レベルがターゲット範囲である±δ以内の光レベルになるように、上流局の可変波長レベル等化器制御量決定装置が可変波長レベル等化器の制御を行う。制御を行った後は、再び光レベルを下流局でモニタし、ターゲット範囲内に入っていない光レベルを持った波長がある場合、上記の制御を繰り返す。最終的に、ターゲット範囲である±δ以内に全ての波長のレベルが収まるまで制御を行う。

（３） 第３の解決方法
下流局入力時点においてレベル偏差を持つWDM信号において、全ての光レベルの平均値をターゲット中心値としておき、そこから±δの分をターゲット範囲レベルとする。このターゲット範囲δの幅に入らない波長全ての光レベルをターゲット範囲内に入るように、上流局の可変波長レベル等化器制御量決定装置が制御を行う。制御を行った後は、再び光レベルを下流局でモニタし、ターゲット範囲内に入っていない光レベルを持った波長がある場合、上記の制御を繰り返す。最終的に、ターゲット範囲である±δ以内に全ての波長のレベルが収まるまで制御を行う。

上記、解決方法（１）、（２）、（３）を用いて、多スパン伝送後の波長毎のレベル偏差を適正化することにより、多スパン伝送後のレベル偏差による信号品質劣化を抑えることができる。

本発明は、波長分割多重伝送システムの中継装置に用いることができる。

本発明に関わる一実施形態の中継装置を備えた波長多重通信システムの構成を示すブロック図である。 本実施形態における光レベル偏差補正を説明するための図である。 下流局のモニタ結果を用いずに光レベル偏差補正を行った比較例を示す図である。 本実施形態の動作を示すフローチャートである。 光レベル偏差を持つWDM信号を示す図である。

符号の説明

１ 上流局
２、６、８、１０ 伝送路
３、５ 中継局
４、９ 伝送路／中継局
７ 下流局
１１０、１１４、１１８、１２３ 光増幅器
１１１、１２１、１２２、１２４ 光分岐手段（光分岐器）
１１２、１２０ 可変波長レベル等化器
１１３、１１９ 光合波手段（光合波器）
１１５、１１７ ＷＤＭ信号個別チャネルモニタ
１１６ 可変波長レベル等化器制御量決定装置
７１０、７１５、７１９、７２３ 光増幅器
７１１、７１２、７２２、７２４ 光分岐手段（光分岐器）
７１３、７２１ 可変波長レベル等化器
７１４、７２０ 光合波手段（光合波器）
７１６、７１８ ＷＤＭ信号個別チャネルモニタ
７１７ 可変波長レベル等化器制御量決定装置

Claims (4)

1. 入力された波長分割多重信号の光信号レベルを補正する可変波長レベル等化器を備え、光信号レベルが補正された波長分割多重信号を出力する中継装置であって、
   前記波長分割多重信号を出力した下流局又は上流局から返信された、出力された前記波長分割多重信号の各波長のレベルのモニタ結果を受け、該モニタ結果に基づいて、前記可変波長レベル等化器の制御レベルを決定する制御量決定手段を有する中継装置。
2. 入力された波長分割多重信号を分岐する分岐手段を有し、該入力された波長分割多重信号の一部を個別チャネルモニタに入力し、残りを前記可変波長レベル等化器に入力し、前記個別チャネルモニタで各波長のレベルをモニタし、そのモニタ結果を上流局又は下流局へ返信する請求項１に記載の中継装置。
3. 入力された波長分割多重信号の光信号レベルを補正し、光信号レベルが補正された波長分割多重信号を出力する中継装置の光信号レベル補正方法であって、
   前記波長分割多重信号を出力した下流局又は上流局から返信された、出力された前記波長分割多重信号の各波長のレベルのモニタ結果に基づいて、前記光レベルの補正値を決定する中継装置の光信号レベル補正方法。
4. 入力された波長分割多重信号を分岐し、該入力された波長分割多重信号の一部を用いて前記波長分割多重信号の各波長のレベルをモニタし、そのモニタ結果を上流局又は下流局に返信することを特徴とする請求項３に記載の中継装置の光信号レベル補正方法。

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