JP2010226167A - 光信号レベル調整システム及びこれにおける情報解析・制御信号生成装置並びに情報解析・制御信号生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブル断障害が発生した場合、チャネルパワーが増加することで伝送路の非線形効果によって伝送特性が劣化することを防止することを可能とする。
【解決手段】各所の端局装置に含まれる信号断検出手段により検出された波長ブロック単位の光信号断を基に、光信号断が生じた箇所と、その箇所に応じた送信ダミー光を調整するべき端局装置と波長ブロックの組及びダミー光調整量を求め、前記送信ダミー光を調整するべき端局装置に、前記波長ブロックで前記ダミー光調整量だけダミー光の強度を調整するための制御信号を送信するステップを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、光信号レベル調整システム及びこのシステムにおける情報解析・制御信号生成装置並びに情報解析・制御信号生成方法に関し、特に、光海底ケーブルシステムや陸上の光通信システムに適用することができる光信号レベル調整システム及びこのシステムにおける情報解析・制御信号生成装置並びに情報解析・制御信号生成方法に関する。

通常は、ケーブル断時のチャネルパワーマネージメントを実施するために、光中継器出力を調整したりＢＵ(Branching Unit)内にスイッチ回路を実装したりしていたが、回路も複雑でコストもかさむ。

特許文献１には、波長チャネル未実装帯域にダミー光（ＡＳＥ光）を配置し、増設時にそのパワーを制御することにより、多重する波長数によらず帯域全体の光パワーを一定に保つことが開示されている。また、特許文献２には、挿入するアド光の光パワーを調整することが開示されている。更に、特許文献２には、第３の実施例として受信端局に設置された光スペクトラムアナライザで測定された信号レベルを解析することによりダミー光の出力調整を行う構成が記載されている。

特開２００５−０５１５９８号公報 特開平１０−１５０４３３号公報

しかしながら、障害発生に起因する光パワー変動に対する対策については、いずれの特許文献にも開示されていない。

また、特許文献１では、光挿入分岐装置が構成に含まれておらず、トランク側の信号レベルとブランチ側の信号レベルの差を補償する方法が記載されていない。

光挿入分岐装置（以下、ＯＡＤＭ−ＢＵ(Optical Add Drop Multiplexing-Branching Unit)）を採用した海底ケーブルシステムにおいてケーブル断障害が発生した場合、本来挿入されるべき信号が合波されないため、主信号のチャネル数が減る。海底ケーブルシステムにおける中継器出力はほぼ一定であるため、主信号のチャネル数が減ることは、チャネルパワーの増加につながる。チャネルパワーが増加することで伝送路の非線形効果によって伝送特性が劣化する。このためケーブル断障害発生時の主信号チャネルパワーのマネージメントは非常に重要である。

そこで、本発明は、ケーブル断障害が発生した場合、チャネルパワーが増加することで伝送路の非線形効果によって伝送特性が劣化することを防止することを可能とする光信号レベル調整システム及び光信号レベル調整方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、各所の端局装置に含まれる信号断検出手段により検出された波長ブロック単位の光信号断を基に、光信号断が生じた箇所と、その箇所に応じた送信ダミー光を調整するべき端局装置と波長ブロックの組及びダミー光調整量を求め、前記送信ダミー光を調整するべき端局装置に、前記波長ブロックで前記ダミー光調整量だけダミー光の強度を調整するための制御信号を送信するステップを備えることを特徴とする光信号レベル調整方法が提供される。

また、本発明によれば、波長ブロック単位の光断信号を検出する信号断検出手段と、各所の端局装置に含まれる信号断検出手段により検出された光信号断を基に、光信号断が生じた箇所と、その箇所に応じた送信ダミー光を調整するべき端局装置と波長ブロックの組及びダミー光調整量を求め、前記送信ダミー光を調整するべき端局装置に、前記波長ブロックで前記ダミー光調整量だけダミー光の強度を調整するための制御信号を送信する情報解析・制御信号生成手段と、前記制御信号に応じて各波長ブロック毎に強度が調整されたダミー光を生成するダミー光生成・調整手段と、を備えることを特徴とする端局装置が提供される。

更に、本発明によれば、波長ブロック単位の光断信号を検出する信号断検出手段と、各所の端局装置に含まれる信号断検出手段により検出された光信号断を基に、光信号断が生じた箇所と、その箇所に応じた送信ダミー光を調整するべき端局装置と波長ブロックの組及びダミー光調整量を求め、前記送信ダミー光を調整するべき端局装置に、前記ダミー光調整量だけダミー光の強度を調整するための制御信号を送信する情報解析・制御信号生成装置から送られてきた前記制御信号に応じて各波長ブロック毎に強度が調整されたダミー光を生成するダミー光生成・調整手段と、を備えることを特徴とする端局装置が提供される。

更に、本発明によれば、各所の端局装置に含まれる信号断検出手段により検出された波長ブロック単位の光信号断を基に、光信号断が生じた箇所と、その箇所に応じた送信ダミー光を調整するべき端局装置と波長ブロックの組及びダミー光調整量を求め、前記送信ダミー光を調整するべき端局装置に、前記波長ブロックで前記ダミー光調整量だけダミー光の強度を調整するための制御信号を送信する手段を備えることを特徴とする情報解析・制御信号生成装置が提供される。

本発明によれば、ケーブル断障害が発生した場合、チャネルパワーが増加することを防止できるので、伝送路の非線形効果によって伝送特性が劣化することを防止することが可能となる。

光海底ケーブルシステムの例を示す概念図である。 本発明を説明するための構成を有する光海底ケーブルシステムの概念図である。 図２に示す光Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ回路の構成を示すブロック図である。 図２に示す端局装置の構成を示すブロック図である。 図２に示す光海底ケーブルシステムにおいて、ＯＡＤＭ−ＢＵとブランチ側の端局装置との間でケーブル断が発生した場合にダミー光の強度調整が行われる様子を示す概念図である。 図２に示す情報解析・制御信号生成部が利用するテーブルの一部を示す図である。 図２に示す情報解析・制御信号生成部が利用するテーブルの残りの部分を示す図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

光挿入分岐装置を採用した海底ケーブルシステムにおいて、（１）ケーブル断障害時の主信号救済用のダミー光を信号帯域内に配置し、（２）ケーブル断障害が発生した際にそのダミー光の出力を調整することで主信号の伝送特性劣化を抑制する。

図１に示す光海底ケーブルシステムは、陸揚局に設置される端局装置１０１、１０２、１０３、１１１、海底に敷設される伝送路１０８、光中継器１１３、１１５、１１７、１０７、１１９、ＢＵ(Branching Unit)１０４、１０５を含む。また、光信号を分岐することなくダイレクトに送受信する陸揚局（Ａ局、Ｂ局）１０１、１０２をトランク局、分岐する信号を送受信する陸揚局（Ｃ局、Ｄ局）１０３、１１１をブランチ局と呼ぶ。

ＢＵはファイバ単位で分岐するものと波長単位で挿入分岐するものがあり、後者をＯＡＤＭ−ＢＵと呼ぶ。ＯＡＤＭ−ＢＵは一般的に知られているもので、所望する波長のみを挿入分岐できるので、陸揚局には必要最小限の端局装置を設置すれば良く、コスト面でのメリットが期待される。

図２に本発明の実施形態による光海底ケーブルシステムを示す。本実施形態による光海底ケーブルシステムは、一方のトランク局（Ａ局）に設置された端局装置１０１、他方のトランク局（Ｂ局）に設置された端局装置１０２、ブランチ局（Ｃ局）に設置された陸上端局装置１０３、波長多重された光信号を波長帯域単位でＡｄｄ／ＤｒｏｐするＯＡＤＭ−ＢＵ１０４、光信号を伝播する伝送路１０８、伝送路１０８での光信号のロスを補償する光中継器１０５、１０６、１０７、陸上の端局装置１０１、１０２、１０３間を接続し、互いに情報を交換するために使用される通信路１０９を含む。

ＯＡＤＭ−ＢＵ１０４はトランク側からの信号を分岐し、ブランチ側からの信号を多重する光Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ回路１０４−１、１０４−３を含む。

光Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ回路１０４−１、１０４−３は、それぞれ、図３に示すように、波長ブロッカ１０４−１−１と光合成部１０４−１−３を含む。波長ブロッカ１０４−１−１は、一般には、帯域阻止フィルタであるが、図３の例では、長波長ブロック（長波帯）の光信号を阻止する高帯域フィルタとなっている。図３の例では、光合成部１０４−１−３は、短波長ブロック（短波帯）の光信号と長波長ブロックの光信号とを合成している。

信号は、端局装置１０１、１０２の間で送受信されるトランク信号波長帯（トランク信号ブロック）２０１、トランク局の端局装置１０１から送信され、ＯＡＤＭ−ＢＵ１０４で分岐された後、ブランチ局の端局装置１０３で受信されるＤｒｏｐ信号波長帯（Ｄｒｏｐ信号ブロック）２０２、ブランチ局の端局装置１０３から送信され、ＯＡＤＭ−ＢＵ１０４で多重された後、トランク局の端局装置１０１、１０２で受信されるＡｄｄ信号波長帯（Ａｄｄ信号ブロック）２０３を含む。また、ダミー光２１１は陸上端局装置１０１、１０２、１０３で生成され、各信号波長帯（信号ブロック）の帯域内に配置される。ダミー光を複数配置することも可能である。ダミー光を複数配置する効果は、ダミー光１波あたりが負担する光パワーを少なくすることができることである。

光中継器１０５、１０６、１０７は、それぞれ、ＡＰＣ（Automatic Pump Power Controller）１０５−１、１０５−３を備え、それぞれは、励起光出力を一定に保つことにより、入力光信号のパワーにかかわらず、ほぼ一定のパワーの光信号を出力する。

図４に端局装置１０１、１０２、１０３の構成例を示す。端局装置は、ダミー光を生成し、その出力のパワーを調整するダミー光生成・調整部１０１−７、海底ケーブルからの光信号の切断（信号断）を波長ブロック（「サブバンド」ともいう。）単位で検出する信号断検出部１０１−１３、各端局装置１０１、１０２、１０３の信号断検出部１０１−１３からの信号断情報を解析し、ダミー光の出力制御用の信号を生成する情報解析・制御信号生成部１０１−５、光信号を送受信する光送受信装置１０１−１、光送受信装置１０１−１からの光信号とダミー光生成・調整部１０１−７からのダミー光を合波（波長多重(Wavelength Division Multiplexing)）し、海底ケーブルへ送出する光合波部１０１−９、海底ケーブルからの信号を分波（波長分離(Wavelength Division Demultiplexing)）し、光送受信装置１０１−１に送出する光分波部１０１−１１を含む。

信号断検出部１０１−１３は、光スペクトラムアナライザの機能を有しており、各信号波長帯に信号がなくなると信号断と判断する。

ダミー光生成・調整部１０１−７、光合波部１０１−９、光分波部１０１−１１、信号断検出部１０１−１３を含めて、光合分波装置１０１−３という。

信号解析・制御信号生成部１０１−５は、端局装置１０１、１０２、１０３の何れか１つに備わっていればよく、また、単独の装置として存在していてもよい。また、図４では、制御信号１１７が、信号解析・制御信号生成部１０１−５を含んでいる端局装置と同一の端局装置に送られているように示されているが、本実施形態では、これに限られず、端局装置１０１、１０２、１０３の何れかに送られる。すなわち、信号解析・制御信号生成部１０１−５は、管理している全ての端局装置の信号断検出部１０１−１３から信号断情報を集め、これらを解析して、ダミー光の強度を調整することが必要な端局装置と波長ブロックの組と、調整量をこの解析の結果得て、これに応じて、ダミー光の強度を調整することが必要な端局装置のダミー光生成・調整部１０１−７に、波長ブロックと調整量の情報を送信する。この具体例については後述する。

従来からダミー光を用いることもあったが、これは、稼働する光送受信装置１０１−１の数が少ない場合に、光信号の不足分を補うためのみに用いられていた。

図５に示す例では、ケーブル断によりＯＡＤＭ−ＢＵ１０４に入力されない信号波長帯のパワーをダミー光に与えることで、ＯＡＤＭ−ＢＵ１０４から出力され、後段の光中継器１０５、１０６で増幅される主信号のチャネルパワーを一定に保つことが可能となる。このとき調整されるダミー光は、主信号の波長ブロックにあるダミー光である。ケーブル断が発生した側の局ではなく、それとは別側の局から送出される信号に配置されるダミー光となる。

ダミー光の調整は陸揚局に設置された光伝送端局装置１０１、１０２で行われる。

以下、図５に示すような、ブランチ側ケーブル断障害を例に、具体的な手順を以下に示す。
１） 端局装置１０１、１０２において、通常時には受信されるべき端局装置１０３からの信号（Ａｄｄ信号）が受信されていないことを、端局装置１０１、１０２は、それぞれ、自端局装置の信号断検出部１０１−１３で検出する。
２） この例では、端局装置１０１の情報解析・制御信号生成部１０１−５を利用するとする。この場合、端局装置１０１の信号断検出部１０１−１３及び端局装置１０２の信号断検出部１０１−１３は、それぞれ、信号断情報１１５を、端局装置１０１の情報解析・制御信号生成部１０１−５に送信する。
３） 端局装置１０１の情報解析・制御信号生成部１０１−５で信号断情報を解析し、ケーブル断障害区間を特定し、必要な制御信号１１７を端局装置１０１のダミー光生成・調整部１０１−７及び端局装置１０２のダミー光生成・調整部１０１−７に送る。
４） 命令を受け取った端局装置１０１のダミー光生成・調整部１０１−７及び端局装置１０２のダミー光生成・調整部１０１−７は、ダミー光のパワーを変更する。

ダミー光のパワー調整をしなければ、一方の波長ブロックが消失することでＯＡＤＭ−ＢＵ１０４での合波後のトータルパワーは消失した信号波長帯分減少する。しかし、ダミー光のパワー調整をすることにより、減少したパワー分を補うことができる。従って、中継器１０５、１０６のＡＰＣで過剰に各光信号が増幅されることを防止することができ、これにより、伝送路の非線形効果による伝送特性の劣化を防止することができる。

ダミー光を同一波長ブロック内に複数配置する場合は、必要なパワーを等しく配分するようにしてもよい。例えば、ケーブル断により消失した信号波長数が多く、補完しなくてはならないパワーが大きい場合、ダミー光を複数設けることで１波当たりのダミー光の負荷を軽減することができる。

図５のようなブランチ側ケーブル断障害を考えた場合、トランク信号およびトランク信号帯域に配置されたダミー光のパワーとＡｄｄ／Ｄｒｏｐ信号およびＡｄｄ／Ｄｒｏｐ信号帯域に配置されたダミー光のパワーの比をｎ：ｍとする。そして、トランク信号およびトランク信号帯域に配置されたダミー光とＡｄｄ／Ｄｒｏｐ信号およびＡｄｄ／Ｄｒｏｐ信号帯域に配置されたダミー光を合波した後のトータルパワーＰ＿ｔ［ｍＷ］とする。

ブランチ側からの信号（Ａｄｄ信号およびＡｄｄ信号待機に配置されたダミー光）が消失することにより減少するパワーの絶対量Δは、リニアスケールで、
Δ＝（Ｐ＿ｔ＊ｍ）／（ｍ＋ｎ）［ｍＷ］
となる。

調整前の１ダミー光あたりの出力パワーをＰ＿ｄ［ｍＷ］とし、制御対象となるダミー光の数をｄとし、全ての制御対象のダミー光のパワーを等しく調整する場合、調整後の１ダミー光あたりのパワーと調整前の１ダミー光あたりのパワーとの比は、リニアスケールで、
（Ｐ＿ｄ＋（Δ／ｄ））／Ｐ＿ｄ＝１＋（Ｐ＿ｔ＊ｍ）／（Ｐ＿ｄ＊（ｍ＋ｎ）＊ｄ）
となる。

なお、海底ケーブルシステムの初期建設時において、端局装置１０３から送出されるＡｄｄ信号の強度と端局装置１０１、１０２から送出されるＤｒｏｐ信号の強度は等しくなるように調整が行われる。

トランク信号とＡｄｄ／Ｄｒｏｐ信号の比が固定の場合は、ケーブル断障害が発生した箇所とダミー光の調整量は一意的に決定できるため、ダミー光の調整量をケーブル断発生箇所毎にパターン化し、情報解析・制御信号生成部１０１−５に持たせることで、制御に費やす処理時間を短縮できる。

ダミー光としては、ＣＷ(Continuous Wave)ダミー光やＡＳＥ(Amplified Spontaneous Emission)ダミー光が考えられる。

ダミー光の出力を調整する代わりに、新たなダミー光を追加することが考えられる。

また、図５の例では、トランク信号ブロックにあるダミー光の強度のみを強くすることとしたが、こうすると、光中継器１０５、１０６のＡＰＣの出力中の利用されている光信号の強度が許容範囲以上に弱くなってしまうことがある。これを避けるためには、ドロップ信号ブロックにあるダミー光の強度を弱くしたり、このダミー光をなくしたりする。

次に、情報解析・制御信号生成部１０１−５の動作の詳細について説明する。

情報解析・制御信号生成部１０１−５は、図６及び図７に示すようなテーブルを持っている。

図６に示すテーブルは、障害区間と、各端局装置（局）の各入力の各波長ブロック（波長帯）の信号断の組合せとの対応関係を示す図である。ここでの組合せのことを障害パターンということにする。図７は、各障害パターン毎の、ダミー光の強度の調整を必要とする端局装置（局）の各出力の各波長ブロック（波長帯）と調整量を表すテーブルである。図７では、全ての調整量をｘｘｄＢと表現しているが、実際の調整量は、上述した計算方法と同様な計算方法により算出した調整量である。これは、予め算出しておいて、図７のテーブルに書き込んでおく。

従って、情報解析・制御信号生成部１０１−５が図６の何れかの障害パターンを検出したならば、図７のテーブルに従って、ダミー光の強度を調整することが必要なダミー光生成・調整部１０１−７を含む端局装置に、調整が必要なダミー光生成・調整部１０１−７を特定する情報と、調整量を表す情報を送信する。

図５に示すのは、障害パターンＮｏ．１が発生した場合である。

本発明は、光海底ケーブルシステムや陸上の光通信システムなどに利用することができる。

１０１、１０２、１０３ 端局装置
１０１−１ 光送受信装置
１０１−３ 光合分波装置
１０１−５ 信号解析・制御信号生成部
１０１−７ ダミー光生成・調整部
１０１−９ 光合波部
１０１−１１ 光分波部
１０１−１３ 信号断検出部
１０４ ＯＡＤＭ−ＢＵ
１０５、１０６、１０７ 光中継器
１０５−１、１０５−３ ＡＰＣ
１０８ 伝送路
２０１ トランク信号ブロック
２０２ Ｄｒｏｐ信号ブロック
２０３ Ａｄｄ信号ブロック

Claims (13)

1. 各所の端局装置に含まれる信号断検出手段により検出された波長ブロック単位の光信号断を基に、光信号断が生じた箇所と、その箇所に応じた送信ダミー光を調整するべき端局装置と波長ブロックの組及びダミー光調整量を求め、前記送信ダミー光を調整するべき端局装置に、前記波長ブロックで前記ダミー光調整量だけダミー光の強度を調整するための制御信号を送信するステップを備えることを特徴とする光信号レベル調整方法。
2. 請求項１に記載の光信号レベル調整方法において、
   各所の端局装置に含まれる信号断検出手段により光信号断を検出するステップを更に備えることを特徴とする光信号レベル調整方法。
3. 請求項１又は２に記載の光信号レベル調整方法において、
   前記制御信号に応じて各波長ブロック毎に強度が調整されたダミー光を生成するダミー光生成・調整ステップを更に備えることを特徴とする光信号レベル調整方法。
4. 請求項３に記載の光信号レベル調整方法において、
   前記ダミー光の強度を調整する代わりに、前記ダミー光の数を調整することを特徴とする光信号レベル調整方法。
5. 波長ブロック単位の光断信号を検出する信号断検出手段と、
   各所の端局装置に含まれる信号断検出手段により検出された光信号断を基に、光信号断が生じた箇所と、その箇所に応じた送信ダミー光を調整するべき端局装置と波長ブロックの組及びダミー光調整量を求め、前記送信ダミー光を調整するべき端局装置に、前記波長ブロックで前記ダミー光調整量だけダミー光の強度を調整するための制御信号を送信する情報解析・制御信号生成手段と、
   前記制御信号に応じて各波長ブロック毎に強度が調整されたダミー光を生成するダミー光生成・調整手段と、
   を備えることを特徴とする端局装置。
6. 請求項５に記載の端局装置において、
   前記ダミー光生成・調整手段は、ダミー光の強度を調整する代わりにダミー光の数を調整することを特徴とする端局装置。
7. 波長ブロック単位の光断信号を検出する信号断検出手段と、
   各所の端局装置に含まれる信号断検出手段により検出された光信号断を基に、光信号断が生じた箇所と、その箇所に応じた送信ダミー光を調整するべき端局装置と波長ブロックの組及びダミー光調整量を求め、前記送信ダミー光を調整するべき端局装置に、前記ダミー光調整量だけダミー光の強度を調整するための制御信号を送信する情報解析・制御信号生成装置から送られてきた前記制御信号に応じて各波長ブロック毎に強度が調整されたダミー光を生成するダミー光生成・調整手段と、
   を備えることを特徴とする端局装置。
8. 請求項７に記載の端局装置において、
   前記ダミー光生成・調整手段は、ダミー光の強度を調整する代わりにダミー光の数を調整することを特徴とする端局装置。
9. 各所の端局装置に含まれる信号断検出手段により検出された波長ブロック単位の光信号断を基に、光信号断が生じた箇所と、その箇所に応じた送信ダミー光を調整するべき端局装置と波長ブロックの組及びダミー光調整量を求め、前記送信ダミー光を調整するべき端局装置に、前記波長ブロックで前記ダミー光調整量だけダミー光の強度を調整するための制御信号を送信する手段を備えることを特徴とする情報解析・制御信号生成装置。
10. 請求項９に記載の情報解析・制御信号生成装置と、
    前記端局装置とを備えることを特徴とする光信号レベル調整システム。
11. 請求項１０に記載の光信号レベル調整システムにおいて、
    前記端局装置は、前記信号断検出手段の他に、前記制御信号に応じて各波長ブロック毎に強度が調整されたダミー光を生成するダミー光生成・調整手段を更に備えることを特徴とする光信号レベル調整システム。
12. 請求項１１に記載の光信号レベル調整システムにおいて、
    前記ダミー光の強度を調整する代わりに、ダミー光の数を調整することを特徴とする光信号レベル調整システム。
13. 請求項１１又は１２に記載の光信号レベル調整システムにおいて、
    更に、光挿入分離多重機能を有する分岐装置を備えることを特徴とする光信号レベル調整システム。

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