JP2010093719A - 光信号受信機、光伝送装置、光信号の異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ノイズレベルを監視し、信号品質が許容されるレベルを超えて再生される前に警報を出力することが可能な光信号受信機を提供する。
【解決手段】光信号受信機は、光伝送装置を構成し、誤り訂正機能を備える光信号受信機であって、光伝送装置同士を接続する伝送路を通して受信した光信号から取得された光信号入力レベルと該光信号から取得された誤り訂正率とを用いて、光信号の光ノイズレベルを求める光信号状態検出手段を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号受信機、光伝送装置、光信号の異常検出方法に関し、特に、誤り訂正機能付き光信号受信機において伝送路上での光増幅器の機能劣化による光ノイズレベルの増加を検出するのに好ましく適用される技術に関するものである。

図６に示すように、従来の光伝送装置では、光伝送装置の誤り訂正機能付き光信号送信機５０から光送信信号１００が送信され、光増幅器６０で増幅され伝送路に光信号１０１が出力される。そして、出力された光信号１０１は伝送路を通り、誤り訂正機能付き光信号受信機８０に入力され、光信号受信機８０で光電気変換、クロック抽出及び信号識別再生し、データ符号信号とクロック信号が誤り訂正回路に出力され、データ符号信号の誤り訂正を行う。光増幅器を組み入れた伝送路では、光増幅器から発生する光ノイズが発生し、光信号に重畳される。光増幅器の機能劣化で、光ノイズが光信号受信機の許容範囲を越えた量が重畳された場合、信号の品質を劣化させ、再生させたデータ符号信号に誤りを発生させていた。

従来の光信号受信機について図７を参照して説明する。誤り訂正機能付き光信号受信機８０（図６）は、光電変換回路８１、クロック・データ再生回路８２、誤り訂正回路８３、警報検出回路８４を備える。光電気変換回路８１は光受信信号を電気信号に変換する。クロック・データ再生回路８２は、光電気変換回路８１で変換された電気信号を入力し、データ符号信号とクロック信号を再生する。誤り訂正回路８３は、クロック・データ再生回路８２で再生されたデータ符号信号とクロック信号を入力し、誤り訂正後データ符号信号１０５を送出する。また、誤り訂正後クロック信号１０６を出力する。

しかしながら、従来の光信号受信機（誤り訂正機能付き光信号受信機８０）において次のような課題がある。まず、第１の課題は、誤り訂正機能付き光信号受信機８０は光ノイズレベルの検出をしていなかったため、光ノイズが増加しても警報検出できないことである。そして、第２の課題は、光ノイズレベルの増加を監視できなかったため、データ符合信号の誤り発生という現象の要因判断が困難なことである。

例えば特許文献１では、光信号入力レベルが低い場合においても、光受信レベルと精度良くモニタできるモニタ回路、該モニタ回路を備えた光受信器が開示されている。当該モニタ回路では、電圧フォロアとして使用しているオペアンプの出力に、ダイオードと抵抗を設け、ダイオードを、アノード側をオペアンプの出力に、カソード側をオペアンプのマイナス入力側とモニタ出力端子に接続することで、オペアンプの出力電圧をダイオードの順方向電圧分シフトさせている。

また例えば特許文献２では、制御が複雑になることなく簡便で安価に構成でき、広い波長帯域に渡って光周波数変動を防止し、高い伝送品質が得られる光送信器が開示されている。当該光送信器では、制御手段がＥＡ変調器に供給されるキャリア光の波長に応じてＥＡ変調器が最適な温度条件になるような温度設定情報を出力し、温度制御回路がその温度設定情報に応じてＥＡ変調器の温度を調整する。
特開２００３−１９８２７９号公報 特開２００５−４５５４８号公報

特許文献１の発明は光受信器側にて光入力レベルをモニタする回路に関するものであり、特許文献２の発明は光送信器内の外部変調器デバイスに対する温度制御方法に関するものである。つまり、いずれの発明も、光アンプで付加された自然放出光のレベル（光ノイズレベル）を検出する機能はなく、上述したような課題を解決するものではない。

このように、従来の誤り訂正機能付き光信号受信機では、伝送路上での光増幅器の機能劣化による光ノイズレベルの増加を検出できなかったため、信号品質が許容されるレベルを超えて再生されたデータ符号信号に誤りが発生するまで警報は検出できない。そのため、データ符号信号に誤りが発生するまで伝送路の光ノイズ増加が監視できず、データ符号信号誤りが発生してから警報検出になっていた。また、データ符号信号の誤り要因も容易に特定できなかった。

そこで、本発明は、光ノイズレベルを監視し、信号品質が許容されるレベルを超えて再生される前に警報を出力することが可能な光信号受信機を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の第１の光信号受信機は、光伝送装置を構成し、誤り訂正機能を備える光信号受信機であって、光伝送装置同士を接続する伝送路を通して受信した光信号から取得された光信号入力レベルと該光信号から取得された誤り訂正率とを用いて、光信号の光ノイズレベルを求める光信号状態検出手段を有するものである。

また、本発明の第１の光伝送装置は、上記の光信号受信機を搭載するものである。

また、本発明の第１の光信号の異常検出方法は、光伝送装置を構成し、誤り訂正機能を備える光信号受信機における光信号の異常検出方法であって、光伝送装置同士を接続する伝送路を通して受信した光信号から取得された光信号入力レベルと該光信号から取得された誤り訂正率とを用いて、光信号の光ノイズレベルを求め、取得された光信号入力レベルと求められた光ノイズレベルとに基づいて光信号の異常を検出するものである。

本発明によれば、光ノイズレベルを監視し、信号品質が許容されるレベルを超えて再生される前に警報を出力することが可能な光信号受信機が実現される。

本発明は、光伝送装置における誤り訂正機能付き光信号受信機において、受信した光信号の光信号入力レベル及び誤り訂正率と、事前に記録しておいた光信号入力レベル及び光ノイズに対応した誤り訂正率とを比較することにより、現在の伝送路の光ノイズレベルを割り出し、その割り出した光ノイズレベルが、伝送路保証値として設定した閾値を越えると光ノイズ劣化警報を検出することを可能にすることを特徴としている。

このように、誤り訂正機能付き光信号受信機にて、事前に光信号入力レベルと光ノイズ比に対する信号誤り訂正率を測定し記録しておくことにより、誤り訂正機能付き光信号受信機に入力される光信号入力レベルと信号誤り訂正率から光信号と光ノイズ比が確認でき、光信号と光ノイズ比から光ノイズレベルを確認することが可能なため、伝送路上の光増幅器の機能劣化による光ノイズレベルの増加があった場合、データ符号信号誤りが起きる前に警報検出が可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、後述する実施形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

［実施形態１］
本発明の第１の実施形態は、事前に記録された基準データ（光信号入力レベル、光ノイズ比に対する信号誤り訂正率、光ノイズレベル）と、入力された実測データ（光信号入力レベル、信号誤り訂正率）とを用いて、光信号状態（光信号入力レベル、光ノイズレベル）を検出し、検出した光信号状態に基づいて異常警報を出力する光信号受信機である。

図１は、本実施形態の光信号受信機の内部構成を示した図である。本実施形態の光信号受信機は、誤り訂正機能を備え、光電変換回路１、クロック・データ再生回路２、誤り訂正回路３、光信号状態検出回路４を有する。

光電気変換回路１は、光増幅器から送出された伝送路上の光信号１０１を電気信号１０２に変換してクロック・データ再生回路２に出力するとともに、受信した光信号の光信号入力レベルを光入力レベル情報１０７として光信号状態検出回路４に出力する。クロック・データ再生回路２は、光電気変換回路１で変換された電気信号１０２を入力してデータ符号信号１０３とクロック信号１０４を再生し、誤り訂正回路３に出力する。

誤り訂正回路３は、クロック・データ再生回路２からデータ符号信号１０３とクロック信号１０４を入力して誤り訂正するデータ符号数をカウントし、誤り訂正数情報１０８を光信号状態検出回路４に出力する。光信号状態検出回路４は、事前に記録された基準データと、入力された実測データ（光入力レベル情報１０７、誤り訂正数情報１０８）とを用いて、光信号状態を検出し、その状態に応じて光レベル異常警報１０９あるいは光ノイズ異常警報１１０を出力する。なお、光ノイズ警報検出回路４で、光ノイズレベル算出に必要な誤り率を求める。

図２は、本実施形態の光信号受信機における光信号状態検出回路の内部構成を示した図である。本実施形態において光信号状態検出回路４は、光入力レベル判定回路４１、誤り訂正率算出回路４２、光ノイズレベル算出回路４３、メモリ４４、光ノイズレベル判定回路４５を有する。

光入力レベル判定回路４１は、光電変換回路１からの光入力レベル情報１０７を入力し、光レベル情報１１１として光ノイズレベル算出回路４３に出力する。また、光入力レベル判定回路４１は、光入力レベル情報１０７に基づいて、光入力レベルが正常かどうかを判定し、異常の場合には光レベル異常警報１０９を出力する。誤り訂正率算出回路４２は、誤り訂正回路３からの誤り訂正数情報１０８を入力し、誤り訂正数情報１０８から誤り訂正率を算出し、誤り訂正率情報１１２として光ノイズレベル算出回路４３に出力する。

メモリ４４は、あらかじめ測定された光信号入力レベルと誤り訂正率と光ノイズレベルの相関関係データを保持する。光ノイズレベル算出回路４３は、光入力レベル判定回路４１からの光レベル情報１１１と、誤り訂正率算出回路４２からの誤り訂正率情報１１２とを用いて、メモリ４４に保持された相関関係データを参照し、受信した光信号１０１の光ノイズレベルを求める。そして、光ノイズレベル算出回路４３は、求めた光ノイズレベルを光ノイズレベル情報１１３として光ノイズレベル判定回路４５に出力する。光ノイズレベル判定回路４５は、光ノイズレベル算出回路４３から入力した光ノイズレベル情報１１３を用いて、光ノイズレベルが正常かどうかを判定し、異常の場合には光ノイズ異常警報１１０を出力する。

次に、本実施形態の光信号受信機が行う異常検出動作について説明する。図３は、本実施形態における光信号状態の異常検出動作の流れを示したフローチャートである。はじめに、光信号受信機の正常動作が開始され（ステップＳ１）、光入力レベル情報と誤り訂正率情報を監視し、２つの値を読み取る（ステップＳ２）。

まず、誤り訂正の要因が光受信レベル劣化によるものでないことを確認するため、光受信レベルが正常範囲内であることを確認する。すなわち、読み取った光入力レベル情報が正常値の範囲内にあるか否かを判定し（ステップＳ３）、光入力レベル情報が正常値の範囲内である場合（ステップＳ３／ＹＥＳ）は、光入力レベル情報、誤り訂正率情報、相関関係データから光ノイズレベルを算出する（ステップＳ４）。つまり、あらかじめ光信号受信機内のメモリに光受信レベルと光ノイズ比に対する誤り訂正数から換算した誤り率の値を記録しておき、読み取った光受信レベル情報とデータ符号信号の誤り訂正率情報から光ノイズレベル値を換算する。他方、光入力レベル情報が正常値の範囲外である場合（ステップＳ３／ＮＯ）には、光レベル異常警報を出力する（ステップＳ５）。

そして、換算した光ノイズレベル値と、伝送路品質が確保できる光ノイズレベル値の閾値とを比較して光ノイズレベルが正常値の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。閾値を超えておらず正常値の範囲内にある場合（ステップＳ６／ＹＥＳ）は、警報非発出となり、再び光受信レベル値とデータ符号信号の誤り訂正数の監視を継続する（ステップＳ２）。他方、換算した光ノイズレベル値が閾値を超えて正常値の範囲外である場合（ステップＳ６／ＮＯ）には、光ノイズ異常警報を出力し、伝送路の品質劣化を報知する（ステップＳ７）。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。第１の効果は、伝送路の光ノイズを監視しているため、伝送路の品質劣化を把握することができることである。第２の効果は、誤り訂正機能付き光信号受信機にて光信号入力レベル、データ符号信号の誤り率、光ノイズレベルを監視しているため、データ符号信号の誤り要因が伝送路上なのか、誤り訂正機能付き光信号送信機受信機なのかの特定が容易にできることである。第３の効果は、伝送路の光ノイズを監視しているので、誤り訂正機能付き光受信機の誤り訂正可能な光ノイズレベルを超える前に異常警報を発出できることである。

［実施形態２］
本発明の第２の実施形態は、光信号状態検出回路で求めた光ノイズレベル情報を光増幅器にフィードバックする機能を持つ光信号受信機である。基本的な構成は、実施形態１の光信号受信機と同様である。

図４は、本実施形態の光信号受信機を搭載する光伝送装置の構成を示した図である。本実施形態において、光伝送装置は、誤り訂正機能付き光信号送信機５０、光増幅器６０、誤り訂正機能付き光信号受信機７０を有して構成される。本実施形態では、誤り訂正機能付き光信号受信機７０は、光ノイズレベル情報１１３を光増幅器６０に送出する。そして、光ノイズレベル情報１１３を受け取った光増幅器６０は、光ノイズレベルが劣化している場合に、光増幅器６０の設定を変更して光ノイズレベル改善させる。なお、誤り訂正機能付き光信号受信機７０は、光ノイズレベル情報１１３を光増幅器６０へフィードバックするとともに、実施形態１のように光ノイズ異常警報１１０を出力するように構成することも可能である。

本実施形態によれば、入力した光入力レベル情報、誤り訂正率情報、相関関係データから求めた光ノイズレベル情報を、光増幅器にフィードバックすることで伝送路上の光ノイズ劣化を改善させることができるので、光増幅器の設定変更による伝送路の品質向上という効果が得られる。

［実施形態３］
本発明の第３の実施形態は、光信号状態検出回路で求めた光ノイズレベル情報を、モニタ値として表示したり、上位装置に送出したりする機能を持つ光信号受信機である。基本的な構成は、実施形態１の光信号受信機と同様である。

図５は、本実施形態の光信号受信機の内部構成を示した図である。実施形態１の光信号受信機との相違点は光信号状態検出回路のみである。本実施形態における光信号状態検出回路１４は、光入力レベルの異常検出や、光ノイズレベルの異常検出を行い、正常でないときに異常警報（光レベル異常警報１０９、光ノイズ以上警報１１０）を発出するのみならず、算出した光ノイズレベル情報１１３をモニタ表示したり、上位装置に送出したりする。

本実施形態によれば、誤り訂正機能付き受信機を使用した伝送装置で、光ノイズレベルの劣化を監視し、上流の装置に光ノイズレベル情報を出力して、劣化を抑制もしくは警報を出力する効果がある。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

本発明の実施形態に係る光信号受信機の内部構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る光信号受信機における光信号状態検出回路の内部構成を示した図である。 本発明の実施形態における光信号状態の異常検出動作の流れを示したフローチャートである。 本発明の実施形態に係る光信号受信機を搭載する光伝送装置の概略構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る光信号受信機の内部構成を示した図である。 従来の光伝送装置の概略構成を示した図である。 従来の光信号受信機の内部構成を示した図である。

符号の説明

１，８１ 光電変換回路
２，８２ クロック・データ再生回路
３，８３ 誤り訂正回路
４，１４ 光信号状態検出回路
４１ 光入力レベル判定回路
４２ 誤り訂正率算出回路
４３ 光ノイズレベル算出回路
４４ メモリ
４５ 光ノイズレベル判定回路
５０ 誤り訂正機能付き光信号送信機
６０ 光増幅器
７０，８０ 誤り訂正機能付き光信号受信機
８４ 警報検出回路

Claims (13)

1. 光伝送装置を構成し、誤り訂正機能を備える光信号受信機であって、
   光伝送装置同士を接続する伝送路を通して受信した光信号から取得された光信号入力レベルと前記光信号から取得された誤り訂正率とを用いて、前記光信号の光ノイズレベルを求める光信号状態検出手段を有することを特徴とする光信号受信機。
2. 前記光信号状態検出手段は、光信号入力レベル、誤り訂正率、光ノイズレベルの相関関係データを基準データとして保持し、前記光信号から取得された光信号入力レベル及び誤り訂正率と前記相関関係データとから前記光信号の光ノイズレベルを求めることを特徴とする請求項１に記載の光信号受信機。
3. 前記光信号状態検出手段は、前記光信号入力レベルの異常を示す光レベル異常警報及び前記光ノイズレベルの異常を示す光ノイズ異常警報を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の光信号受信機。
4. 前記光信号状態検出手段は、前記取得された光信号入力レベルと所定の閾値とを比較して正常か異常かを判定する光レベル判定手段を有し、前記光レベル判定手段により異常と判定されたとき、前記光信号入力レベルの異常を示す光レベル異常警報を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光信号受信機。
5. 前記光信号状態検出手段は、
   光信号入力レベル、誤り訂正率、光ノイズレベルの相関関係データを基準データとして保持する基準データ保持手段と、
   前記保持された相関関係データを参照して、前記取得された光信号入力レベル及び前記計算された誤り訂正率に対応する光ノイズレベルを算出する光ノイズレベル算出手段と、
   前記算出された光ノイズレベルと所定の閾値とを比較して正常か異常かを判定する光ノイズレベル判定手段と、
   を有し、
   前記光ノイズレベル判定手段により異常と判定されたとき、前記光ノイズレベルの異常を示す光ノイズ異常警報を出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光信号受信機。
6. 前記光信号状態検出手段は、
   前記取得された光信号入力レベルと所定の閾値とを比較して正常か異常かを判定する光レベル判定手段と、
   光信号入力レベル、誤り訂正率、光ノイズレベルの相関関係データを基準データとして保持する基準データ保持手段と、
   前記保持された相関関係データを参照して、前記取得された光信号入力レベル及び前記計算された誤り訂正率に対応する光ノイズレベルを算出する光ノイズレベル算出手段と、
   前記算出された光ノイズレベルと所定の閾値とを比較して正常か異常かを判定する光ノイズレベル判定手段と、
   を有し、
   前記光レベル判定手段により異常と判定されたとき、前記光信号入力レベルの異常を示す光レベル異常警報を出力し、前記光レベル判定手段により正常と判定されかつ前記光ノイズレベル判定手段により異常と判定されたとき、前記光ノイズレベルの異常を示す光ノイズ異常警報を出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光信号受信機。
7. 受信された光信号を光電変換して電気信号を取得する光電変換手段と、
   前記取得された電気信号からデータ符号信号及びクロック信号を再生するクロックデータ再生手段と、
   誤り訂正する前記データ符号信号をカウントして誤り訂正数を取得する誤り訂正数取得手段と、
   を有し、
   前記光信号状態検出手段は、前記取得された誤り訂正数から誤り訂正率を算出する誤り訂正率算出手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光信号受信機。
8. 前記求めた光ノイズレベルのデータを光増幅器に送出することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光信号受信機。
9. 前記求めた光ノイズレベルのデータを、誤り訂正機能を備える光信号送信機に送出することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光信号受信機。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の光信号受信機を搭載することを特徴とする光伝送装置。
11. 光伝送装置を構成し、誤り訂正機能を備える光信号受信機における光信号の異常検出方法であって、
    光伝送装置同士を接続する伝送路を通して受信した光信号から取得された光信号入力レベルと前記光信号から取得された誤り訂正率とを用いて、前記光信号の光ノイズレベルを求め、前記取得された光信号入力レベルと前記求められた光ノイズレベルとに基づいて前記光信号の異常を検出することを特徴とする光信号の異常検出方法。
12. 前記光信号から取得された光信号入力レベル及び誤り訂正率と、基準データとして保持された光信号入力レベル、誤り訂正率、光ノイズレベルの相関関係データとから前記光信号の光ノイズレベルを求めることを特徴とする請求項１１に記載の光信号の異常検出方法。
13. 前記取得された光信号入力レベルが正常値の範囲外であるとき、前記光信号入力レベルの異常を示す光レベル異常警報を出力し、前記求められた光ノイズレベルが正常値の範囲外であるとき、前記光ノイズレベルの異常を示す光ノイズ異常警報を出力することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光信号の異常検出方法。

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