JP2011522479A - 自動プリエンファシス - Google Patents

Abstract

【課題】光信号に適用されるプリエンファシスを制御するシステム及び方法であって、個別の送信機の出力レベルは、品質測定基準の予め規定された所望の値に到達するために制御される。
【解決手段】送信機は、システムに亘るパワー分布を最適化するように外部制御なしで出力パワーを調整することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信システムの光チャネルのプリエンファシスに関する。特に、本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）光通信システムのチャネルの出射パワーの調整に関する。

ＷＤＭ光通信システムにおいて、複数の光信号すなわちチャネルが、単一の光ファイバを通じて伝送される。これらのチャネルはそれぞれ、異なる搬送波長を有し、複数の独立した受信信号を生成するために受信側で分離（逆多重化）される。このようにして、大量のデータを単一の光ファイバを通じて伝送することができる。

光ファイバの伝送中、各チャネルの信号品質は、光ファイバ損失のために劣化する。また、増幅器のような追加の部品がラインに導入される場合、信号品質が更に劣化する。

光通信ネットワークのリンクに沿った光ファイバ損失及び増幅率の利得は、波長に依存する。ＷＤＭシステムの全ての波長が同一パワーで出射されたとしても、受信機のパワーレベルは、波長ごとに異なる。さらに、伝送品質は、波長ごとに異なる。

上記問題に対処するために、出射パワーは、受信機におけるチャネルの光信号雑音比（ＯＳＮＲ）を均一にするために、更に有用には、波長の伝送品質を均一にするために適用される可変のプリエンファシスを有することができる。受信されるＯＳＮＲだけが各波長の相対的なパフォーマンスに影響を及ぼす要因ではないので、波長の伝送品質を均一にするのが更に適切である。プリエンファシスは、各チャネルのソースに供給される駆動信号を変更する形態をとり、これによって、チャネルの相対的な送信パワーを変更する。

チャネルに個別に影響を及ぼす、偏光によって誘導される変動、増幅器の経年劣化、システムの修繕、温度の影響等の送信システムにおける一部の時間的に変化する影響を、各波長に適用されるプリエンファシスを調整することによって軽減することができる。しかしながら、このような軽減は、波長プリエンファシスが伝送システムの寿命の間に継続的に調整されている場合にのみ有用である。

プリエンファシスを行うように配置された従来のシステムにおいて、ＷＤＭ信号の構成チャネルを送信するために用いられるシステムの各送信機のパワー出力を調整するために中央制御装置が設けられる。このようにして、ＷＤＭ信号の構成チャネルの相対的な光パワーを最適化することができる。

しかしながら、そのような従来のシステムは、複数の理由によるシステムの変化に対する応答がしばしば遅くなる。例えば、ＷＤＭ信号に亘る最適なプリエンファシスを計算するために中央制御装置によって要求される計算は、複雑である。さらに、各チャネルのパワーを最適化するために、コントローラは、計算された最適値を各トランスポンダーに対して個別に送信する必要がある。これによって、システムの動作中に固有の遅延が生じる。このような遅延の量は、比較的安定したシステムにおいて許容されるが、（多数の命令を送信する必要があるときの）著しい変化の期間中にコントローラがトランスポンダーにリンクするネットワークの部品の負荷は、全体に亘る通信システムの品質及び有効性に対して不利益な許容できない遅延となることが分かっている。

本願の第１の態様によれば、波長分割多重化システムで使用される送信機であって、
光信号を送信する光源と、
光信号の品質測定基準の測定された値を受信し及び品質測定基準の所望の値を受信するインタフェースと、
測定された値が所望の値と略等しくなるように光源の駆動電力を調整するコントローラと、
を備えた送信機を提供する。

本発明の第１の態様の送信機は、外部ソースから受信した所望のパフォーマンス値に到達するためにプリエンファシス（又は駆動電力）を調整するよう独立的に動作する。所望の値は、必ずしも送信機によって送信された特定の信号に対する最適値を表す必要がないが、全体に亘るＷＤＭシステムの要求を考慮して選択される。このようにして、そのような送信機のシステムは、実質的な中央制御装置を必要とすることなくシステム全体に亘る適切なプリエンファシスを行うことができる。

送信機が直接的な外部制御を有することなく応答できることによって、従来に比べて迅速に応答することができる。これは、送信機が遅延なくリアルタイムの摂動(real time perturbations)を補償することができるので、リアルタイムの摂動が伝送線に生じるときに特に有利である。このようにして、送信機は、従来のシステムの低速な応答により対処することができなかった過渡的な影響に応答することができる。

本発明による送信機は、送信機が動作するシステムの電気的な制御ネットワークの全体に亘る負荷も減少させる。制御メッセージをシステムの各送信機に常に送信する中央制御装置は必要でなく、したがって、ネットワークバス及び他のネットワーク構成要素は、そのようなメッセージによって過負荷状態にならない。

好適には、コントローラは、ディザアルゴリズム(dither algorithm)を駆動電力に適用するとともにディザアルゴリズムの結果に応じて駆動電力を調整するように配置される。好適な実施の形態において、ディザアルゴリズムの振幅(amplitude)は可変である。

本発明によって用いられる好適な品質測定基準は、Ｑ値に直接関連するビット誤り率（ＢＥＲ）である。しかしながら、信号対雑音比（ＳＮＲ）や信号の振幅のような他の品質測定基準を用いることもできる。品質測定基準は、典型的には、光信号が伝送される伝送線の送信機側で測定される。したがって、品質測定基準は、受信信号の品質に関連する情報を提供し、送信機は、信号が伝送線を伝播する際に生じる影響を補償するために調整を行うことができる。

典型的には、二つの異なる駆動電力で品質測定基準の同一の値を取得することができ、駆動電力の一方は、（駆動電力が増大するに従って信号の品質がよくなる）線形動作の領域にあり、駆動電力のもう一方は、（駆動電力が増大するに従って信号の品質が悪くなる）非線形領域にある。好適には、コントローラは、光源が線形動作の領域で動作するように駆動電力を調整するように配置される。これによって、システムの全体に亘る電力要求が減少し、光源の部品が損傷する可能性が低くなる。

好適な実施の形態において、
発明の第１の態様による複数の送信機を備えたＷＤＭ送信機と、
各光信号の品質測定基準の所望の値を計算するとともに所望の値を各送信機に送信する中央制御装置と、
を備えた光システムを提供する。

好適には、信号品質測定基準の所望の値は、システムの全ての送信機の現在の値の平均として選択される。これによって、各送信機は、システムに亘って一様かつ予測可能な応答となる同一の出力品質を生成することができる。しかしながら、他の配置も想定される。例えば、一部のチャネルの品質が他のチャネルの品質より高くなることを保証するように、各チャネルに対する所望の値は、当該チャネルに対して与えられる優先度に従って異なることができる。

好適には、送信機は、一つ以上の帯域に配置され、各帯域は、一つ以上の送信機と、帯域利得増幅器(band gain amplifier)と、を備え、中央処理装置は、所定の帯域に対する平均駆動電力レベルを維持するために当該帯域において集中化信号(centralization signal)を一つ以上の送信機に供給するように適合させ、帯域利得増幅器は、集中化信号の影響を補償するように構成される。このようにして、帯域から要求される光パワーが全体に亘って増大しても、当該帯域内の送信機の平均作業負荷を増大する必要がない。（その理由は、帯域利得増幅器がこれを補償するからである。）したがって、送信機の寿命及び信頼性を、測定された光学信号の品質測定基準が所望される光信号の品質測定基準に整合するという仮定の下での送信機の動作に関係なく維持することができる。

好適には、帯域利得増幅器は、システムからの全体の光出力を一定にすることを保証するように構成される。これによって、光システムに由来する光信号の相対的なパワーを保証し、使用中に適切になることができる他のパラメータが保証される。例えば、伝送システムは、しばしば、本発明の光システムによって形成されるデータチャネルに加えて負荷チャネルを有し、負荷チャネルとデータチャネルとの間の比を一定に維持することが望ましい。

好適な実施の形態において、送信機は、信号を受信するために使用することもできるトランスポンダーに組み込まれる。

本発明の第２の態様によれば、光送信機を制御する方法であって、
第１の駆動電力で駆動される送信機の光源によって送信される光信号の品質測定基準の測定値を受信することと、
品質測定基準の所望の値を受信することと、
信号の品質測定基準の測定値が所望の値に略等しくなるように駆動電力を調整することと、
を備えた方法を提供する。

好適には、方法は、駆動電力をディザリングリングするステップを更に備え、駆動電力を調整するステップを、品質測定基準の測定値に対するディザリングの影響に依存して行う。

好適な実施の形態において、送信機は、光システムの複数の送信機の一つであり、複数の送信機は、複数の光信号を送信し、方法は、各送信機に対する品質測定基準の所望の値を計算するステップを更に備える。

本発明を実施することができる光システムの回路図の表示を示す。 本発明によって用いることができるトランスポンダーの入力駆動パワーとビット誤り率（ＢＥＲ）との間の関係を示す。 本発明によって使用されるあり得るディザリングを示す。

本発明の好適な実施の形態を、添付図面を参照しながら以下説明する。
本発明を実施することができる伝送システムを、図１に示す。このシステムは、波長分割多重化（ＷＤＭ）光信号の送信と受信の両方を行うことができる。図示したように、送信機及び受信機は、複数の異なる帯域に分割され、各帯域は、ＷＤＭ信号内のチャネルのサブセットを処理するために用いられる。このように帯域に分割された構造は、光信号の伝送中の分散の影響を有効に補償することができる装置の要求を最小にすることが分かっている。

図１に示すシステムは、海底終端装置(ＳＬＴＥ: submarine line terminal equipment)の一部であり、長距離の光データ通信を行うことができる。

図１に示すように、帯域内のチャネルは、チャネルマルチプレクサ／デマルチプレクサ（ＣＭＤ１０４）によって多重化され及び逆多重化される。帯域それ自体は、帯域と全体に亘るＷＤＭ信号との間のリンクを設けるために帯域マルチプレクサ／デマルチプレクサ（ＢＭＤ１０８）によって多重化される。帯域増幅器１０６は、多重化された帯域に作用し、それに対し、別の統合アンプ(aggregate amplifier)１１０（すなわち「ポストアンプ」）は、ＷＤＭ信号それ自体に作用する。

帯域内の各チャネルは、このモードでは送信機としての役割を果たす光トランスポンダー１０２内の光源によって生成される。光源は、光源の光パワー出力に影響を及ぼす特定の駆動電力を有する電気駆動信号によって駆動される。これらの光源は、帯域マルチプレクサに直接光パワーを供給する。

図１に示すＳＬＴＥは、光信号を受信するようにも作用し、既に説明した送信用の部品と同様の受信用の部品を有する。特に、ＳＬＴＥは、この場合は受信機としての役割を果たす複数の他の光トランスポンダー２０２でＷＤＭ信号内のチャネルを個別に受信するために、帯域増幅器２０６及び統合アンプ２１０をＣＭＤ２０４及びＢＭＤ２０８と共に有する。

伝送線は、しばしば分散の影響が及ぼされる。分散の影響を軽減するために、ＳＬＴＥの送信側は、各帯域に対する分散補償ファイバ（ＤＣＦ）１１２を組み込む。分散の影響がしばしば波長の関数となるので、各帯域に対するＤＣＦ１１２は互いに異なることができる。このようにして、図１に示すＳＬＴＥの帯域構造は、ラインの分散を有効に補償することができる。

同様に、図１に示すＳＬＴＥの受信側もＤＣＦ２１２を有する。これは、送信側のＤＣＦ１１２と同様に機能する。さらに、他のＤＣＦ（図示せず）を信号の送信／受信の他の段階で組み込むことができる。例えば、ＤＣＦを、全体の信号を補償するためにＢＭＤ１０８の後に配置することができ、又は個別のチャネルを補償するためにＣＭＤ１０４の前に配置することができる。同様に、他のＤＣＦをＳＬＴＥの受信機側に組み込むことができる。

図１に示さないが、一つ以上の帯域をローディングチャネルに置換することができる。ローディングチャネルは、データを送信せず、伝送システムのバランスを取るために光を提供する。この種のローディングチャネルは、本発明の主題ではなく、上述したタイプのトランスポンダーによって生成されるデータチャネルのパラメータの最適化に関する。

図１に示すシステムは、ラック制御プロセッサ(ＲＣＰ:rack control processor)（図示せず）のような装置によって集中制御される。ＲＣＰは、システムの特性を監視し及び評価することができ、システムの構成要素による動作を指示することができる。システムの他の構成要素、特にトランスポンダーは、ある程度の独立した論理及びこれらの設定に対する一部の制御を有することもできる。特に、送信機として機能するトランスポンダーは、トランスポンダーから送信されたチャネルを受信する遠端受信機から（ビット誤り率（ＢＥＲ）のような）光信号品質の測定結果を受信することができる。この情報は、典型的には、受信機から送信される折返し光信号の伝送オーバーヘッド(transmission overhead)に含まれる。

本発明は、特に送信トランスポンダー１０２の出力パワー及びＢＭＤ１０８によって適用される利得を管理し及び最適化することができる。

本実施の形態は、ＲＣＰと個別のトランスポンダーとの間で割り当てられる自動プリエンファシス制御アルゴリズムを提供する。ＲＣＰは、システムの全体の権限(purview)及び全てのチャネルのパフォーマンスを要求するアルゴリズムの部分を実行し、その間、個別のトランスポンダーは、遠端のＢＥＲフィードバックに基づくそれ自体の出力パワーの管理が課される。

トランスポンダーの動作は、全ての帯域のチャネル間で適正に(fairly)出射された全パワーを動作チャネルが共有することを保証する。これに関連して、「適正に」は、各チャネルが同様のＱに到達することを意味する。しかしながら、（光出力パワーのような）他の信号品質測定基準を用いることができることが想定される。ＱがＢＥＲと直接的な関係を有することに留意されたい。

動作中、ＲＣＰは、トランスポンダーに対するターゲットＢＥＲを設定し、トランスポンダーは、当該ターゲットに到達するためにそれ自体の出力パワーを独立して（同時に）調整する。ＲＣＰは、全てのチャネルで到達した現在のＢＥＲを周期的にサンプリングし、これらの値からシステムに対する周期的な(rolling)平均ＢＥＲを計算し、その平均を、各チャネルに対するターゲットとして設定する。

トランスポンダーファームウェアは、所定のターゲットＢＥＲに到達するためにトランスポンダー出力パワーを自動的に調整する制御ループを有する。各トランスポンダーは、一度ＲＣＰ制御ループが各トランスポンダーに対するＢＥＲを設定すると独立して動作し、全てのトランスポンダーは、当該ターゲットＢＥＲに到達するために出力パワーを同時に変動させる。

トランスポンダーの出力パワーの調整に対する典型的なＢＥＲ応答を、図２に示す。所定のパワーレベルまで、パワーが増大するに従ってＢＥＲが減少するが、所定のポイントを超えると、応答が非線形的になり、パワーが増大するに従ってＢＥＲが増大する。

特定のターゲットＢＥＲを仮定すると、当該ターゲットに到達する二つのパワーレベルが存在する。ＢＥＲターゲット制御ループは、常に、トランスポンダー出力パワーを線形的な動作領域に移動させる。

制御ループは、トランスポンダー出力パワーにディザリングリングを適用するとともにＢＥＲフィードバックに応答してパワー設定点を動かすことによって動作する。応答が非線形的である、すなわち、パワーが増大するに従ってＢＥＲが増大し又はパワーが減少するに従ってＢＥＲが減少するディザリングリングを行う場合、パワー設定点は常に低下する。線形領域にある場合、パワー設定点は、ターゲットＢＥＲに到達するために適切に上下動する。開始点が応答曲線上にあるときには常に、制御ループは、出力パワーを、要求される値にする。さらに、ループが連続的に動作すると、出力パワーは、応答曲線の変化に適合するために連続的に調整される。

ディザ振幅は、重大なフィードバックを統計的に提供するために制限範囲内で自動的に適合される。すなわち、特定のシステムの特定のチャネルに対して、ディザ振幅が、重大なフィードバックを提供していないと判断された場合、当該チャネルに用いられるディザ振幅は、他のチャネルの状況に関係なく増大する。十分なＢＥＲ／Ｑピーク間差(BER/Q difference peak to peak)を超える場合、ディザ振幅を減少させる。

好適なディザリング制御ループを、図３ａ〜３ｃを参照して説明する。図３ａは、駆動信号に対する調整を行わないときのループを示し、図３ｂは、駆動信号を低減した場合を示し、図３ｃは、駆動信号を増大した場合を示す。

図３ａ〜３ｃは、ｙ軸に駆動信号を示し、ｘ軸に時間を示す。公称パワー設定点(nominal power set point)を破線で示し、ディザリングを課した駆動信号を実線で示す。ＢＥＲの測定結果を、点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３及びＭ４でとり、駆動レベルの調整を行うべきか否かの決定を点Ｄ１及びＤ２で行う。Ｄ１での決定は、公称出力パワーのステップダウンを行うべきか否かに関し、Ｄ２での決定は、ステップアップが必要とされているか否かに関する。

（Ｄ１での）ステップダウンの決定は、以下の通りである。
・非線形領域（すなわち、Ｍ２＜Ｍ１）にある場合にはステップダウンし、そうでない場合、
・Ｍ１とＭ２の両方の測定結果がターゲットＢＥＲ未満である場合にのみステップダウンを行う。
後者の条件は、ターゲットにまたがる(straddle)がターゲットを通じて移動しないディザリングを許容する。ステップダウンの決定を図３ｂに示す。

（Ｄ２での）ステップアップの決定は、以下の通りである。
・線形領域（すなわち、Ｍ４＜Ｍ３）にある場合にはステップアップし、そうでない場合、
・Ｍ３の測定結果がターゲットＢＥＲより大きくなる。
図３ｃは、ステップアップの決定が行われたときのディザサイクルを示す。

駆動信号に適用されるディザの振幅は重大である。特に、ディザ極値(dither extreme)間の誤り率の重大な測定差を保証すれば十分となる必要がある。一方、測定差を著しく大きくしなくする必要が有るので、それは、不要な伝送ペナルティー(transmission penalty)を課す。固定されたディザ振幅は、特定の誤り率で動作する一部のシステムで適切となり得るが、他のシステムに対しては非常に大きく又は非常に小さくなり得る。トランスポンダーは、用いられるディザ振幅を最適値に適合させる。そのために、振幅は、測定結果間の差が設定された統計的な有意性を有することを保証するよう選択される。

ＢＥＲがガウス雑音によって品質を落とされていると仮定すると、ループによって用いられる測定結果の精度Ｘを％で表した場合、±ｍσ（この場合、σを標準偏差とする。）の制限の範囲内で、関係

によって与えられ、ｋを、誤り率に到達するために計数される誤りビット数とする。この好適な実施の形態において、ｋを、少なくとも１００となるように選択するが、他のｋの値を、システムの要求される精度に従って用いることができる。

互いに著しく異なる二つのＢＥＲ測定結果ｅ１及びｅ２を規定し、これらが２σよりも大きく異なり、９５％の信頼限界がある場合、誤り率間の関係を、以下のように取得することができる。

図３に示すディザサイクルの点Ｄ１及びＤ２において、ディザ振幅は、不等式［ｉｉ］を満足する測定結果の組の割合が特定のレベルに維持されるように調整される。このレベルを、特定のシステムに適合するように調整することができ、デフォルトレベルが９０％に設定される。

トランスポンダーパワー制御ループは、高いビット誤り率のときの方が低いビット誤り率のときに比べて迅速に動作することができる。その理由は、統計的に一貫したＢＥＲ測定結果を高いビット誤り率で蓄積するのに要する時間が低いビット誤り率の場合に比べて短くなるからであり、例えば、１ｅ−５のＢＥＲでの測定結果を２５ミリ秒以内で蓄積することができ、それに対し、１ｅ−９のＢＥＲでの測定結果は、（ラインレイテンシー(line latency)すなわち往復遅延を除いて）約１０秒程度の時間を蓄積に要する。

ランプ速度、すなわち、トランスポンダーが駆動電力を変動させることができる最大速度を制約することによって、異なる誤り率で動作するトランスポンダー間の応答性の差を減少することができる。これによって、トランスポンダーループと集中ループとの間の適切なバランスを許容する。

駆動電力を変更することができる最大速度を課すために、（図３に示すような）ディザサイクル間の最大期間を採用する。

上記ディザサイクルによって説明したようなトランスポンダー駆動電力の変動によって、トランスポンダーが、不適切な又は光源の信頼性を損なう駆動レベルで駆動されるおそれがある。しかしながら、図１に関連して説明したように、トランスポンダーを出るチャネルは、伝送線を通過する前に順次増幅される。したがって、トランスポンダーの駆動電力（及びそのパワー出力）の変動を、増幅器によりチャネルに適用される利得の逆変動によって補償することができる。以後、このプロセスを、チャネルパワー集中化(channel power centralization)と称する。

本発明の好適な実施の形態において、チャネルパワー集中化は、システム内の各帯域で個別に行われる。帯域補償増幅器内で一定のパワーに到達するために帯域内の全てのトランスポンダーの出力パワーを（それぞれ一定量だけ）上昇し又は下降するように調整するアルゴリズムが採用される。当該帯域に対する帯域補償増幅器の利得は、チャネルのパフォーマンスに対するあらゆる影響を無効にするように調整される（例えば、トランスポンダーのパワーが全て０．１ｄＢステップダウンした場合、増幅器の利得は０．１ｄＢ増大する。）。このアルゴリズムのこのような影響により、トランスポンダーによって要求される任意の全体に亘る帯域プリエンファシスが増幅器の利得を調整する。帯域内の平均トランスポンダー出力パワーは、ループ開始時の平均設定値付近に維持され及び集中される。

ループ開始の際にターゲット平均チャネルパワーＰ_targetの周辺に集中するために帯域内のトランスポンダーに適用される調整Ｐ_adjは、現在の平均とターゲットとの差となり、すなわち、

となる。この場合、Ｐ_lを、帯域内のｉ番目のトランスポンダーの出力パワーとし、ｎを、帯域内のトランスポンダーの個数とする。トランスポンダーのパワーの変化をゼロにするための関連の帯域増幅器Ｇ_adjの利得に対する補償調整は、簡単に

となる。

トランスポンダーのプリエンファシスを補正することによって入力パワーを「適正」に共有するが、ポストアンプに案内されるシステムの全出力パワーを常時一定に維持するのが望ましいことは考慮されていない。例えば、ローディングチャネルもポストアンプに供給される場合、これらのローディングチャネルとトランスポンダーによって生成されるデータチャネルとの間のパワーの比を維持することが要求される。

全出力パワーが不変であることを保証するために、帯域利得集中化アルゴリズムは、帯域マルチプレクサに供給される各帯域補償増幅器の利得をサンプリングし、帯域増幅器からの全出力を一定にするために増幅器の利得を（同一量だけそれぞれ）上昇し又は下降させることによって調整する。（ｄＢで）同一量だけ各増幅器を調整することによって、帯域間の相関性を維持する。

ローディングチャネルを有するシステムに対してローディングチャネルのパワーに対する動作チャネルのパワーの比を一定に維持するために、動作チャネルからポストアンプに供給される全パワーを一定に維持する必要がある。

さらに、帯域増幅器からの全出力を低減することを試みるのは、更に有用な効果を有する。それは、敏感で予測できないバイアス又は数学的な丸め誤差により帯域増幅器の利得が上下にドリフトするのを防止する。

帯域補償増幅器の結合されたパワー出力を一定にすることを保証するために帯域増幅器の利得に適用される調整は、ｄＢで表される現在のパワー出力に対する要求されるパワー出力の比となる。

初期又はターゲットパワー、すなわち、トランスポンダーループが任意のチャネルエンファシスを適用する前又は任意のチャネルパワー集中化を行う前に帯域増幅器から供給されるパワーは、

となり、この場合、Ｉ_bを、ｂ番目の帯域補償増幅器に対する入力パワーとし、Ｇ_bを、当該増幅器の利得とし、ｍを帯域の個数とする。

帯域増幅器から供給される現在のパワー、すなわち、トランスポンダーループがプリエンファシスを適用するとともにチャネルパワー集中化を行った後のパワーは、

となり、この場合、Ｇ_adjbを、ｂ番目の帯域に対してチャネル集中化のバランスを取るための利得調整とする。

したがって、一定の出力を維持するための帯域増幅器の利得に対する調整は、

となる。

これを、

に少し簡単化することができる。

さらに、項

が、一定に保持される値であり、したがって、アルゴリズムが開始されると一度だけ計算すればよく、ループの繰り返しごとに計算する必要がないことに留意されたい。

チャネルパワー集中化手順及び帯域利得制御手順を個別に上述したが、これらを、増幅器の利得の設定に対する複数の順次の変更を除外するために組み合わせて単一の計算とすることができる。そのような組合せアルゴリズムの一例は、以下の擬似コードで表現される。

上述したように、ＲＣＰは、システムの全体に亘るパフォーマンスを制御する。特に、ＲＣＰによって、種々の制御アルゴリズムを実行する。基本的なアルゴリズムは、Ｑ均一化アルゴリズム（すなわち、トランスポンダーの駆動信号を制御するためのＢＥＲに基づくフィードバックループ）である。その理由は、これが何をプリエンファシスするかをシステムに伝達し、利得制御ループ及びチャネルパワー集中化ループに応答するからである。

ＲＣＰが種々のアルゴリズムを実行するよう命令することができるループ化されたシーケンスの一例は、以下の通りである。
１．チャネルパワー集中化アルゴリズム及び帯域増幅器利得制御アルゴリズムの実行。
２．１５秒待機。
３．Ｑ均一化アルゴリズム実行。
４．可変の秒数待機。
５．１からの繰返し。
ループ中の２の遅延は、実行されるパワー及び利得の変更並びに３でサンプリングされる前に供給される任意の誤り率の変更に対して十分な時間を与える。１ｅ−９におけるＢＥＲ測定結果を蓄積するには１５秒で十分である。

４における可変の遅延により、チャネルは、Ｑ均一化アルゴリズムによるターゲット設定に応答して出力パワーを変更するためにトランスポンダーに対して十分な時間を許容する。この遅延の長さは、サンプリングされた全てのトランスポンダーの最適なＢＥＲに依存して選択され、最適なＢＥＲが小さくなるに従って遅延が長くなる。

システムは、ハードウェアの障害又は誤ったチャネルにより作動チャネルが不当に損なわれる予測されないシステムの動作を防止するためにアルゴリズムの動作に対する設定可能な制限を有することができる。これらの制限は、クランプ制限と称され、制限に到達すると関連のアルゴリズムを中断する。

チャネルパワークランプは、特定量を超える帯域内のチャネルにプリエンファシスが適用されるのを防止する。すなわち、帯域内の最大パワーのチャネルと最小パワーのチャネルとのパワーの差は、クランプ設定を超えることができない。同一の設定が全ての帯域に対して用いられる。

帯域増幅器の利得クランプは、特定量を超える帯域にプリエンファシスが適用されるのを防止する。すなわち、帯域増幅器の最大利得と最小利得との間の差は、クランプ設定を超えることができない。

システムの動作を変更するために調整することができる複数のパラメータが存在する。特定のシステムで有効であることが分かっているデフォールト設定のあり得るセットは、以下の通りである。
・有効にされる適合性ディザ振幅（デフォールト：真）
適合性ディザ振幅形態を有効又は無効にすることができる。無効にされた場合、ディザ振幅は固定される。
・ディザ振幅（デフォールト：ピーク・ツー・ピークで０．２ｄＢ）
適合性形態が有効である場合のディザ振幅の開始値。適合性形態が無効である場合、これは、使用される固定ディザ振幅である。
・最大ディザ振幅（デフォールト：ピーク・ツー・ピークで１ｄＢ）
適合性ディザ振幅形態が有効である場合にディザ振幅を増大することができる最大のピーク・ツー・ピーク値。
・最小ディザ振幅（デフォールト：ピーク・ツー・ピークで０．１ｄＢ）
適合性ディザ振幅形態が有効である場合にディザ振幅を縮小することができる最小のピーク・ツー・ピーク値。
・ディザ振幅ステップサイズ（デフォールト：０．０１ｄＢ）
ターゲットフィードバックレベルに到達するために振幅を増大する必要があるか縮小する必要があるかを決定するときにディザ振幅を増大し又は減少するデルタ。
・ターゲットの重大要素（デフォールト：０．９）
上記不等式［ｉｉ］を満足する必要がある測定結果の組の割合。
・出力パワーステップ要素（デフォールト：０．２５）
ステップアップ又はステップダウン決定が行われる場合に公称トランスポンダー出力パワーを増大し又は減少させるディザ振幅の割合。
・最大パワーランプ速度（デフォールト：０．１ｄＢ／秒）
トランスポンダーが公称出力パワーを調整することを許容される最大速度。

好適な実施の形態のシステムは、複数の障害に耐えるように設計され、障害に遭遇したときに適切な処置を取る。一部のあり得る障害及び不所望な結果を回避するために取られる段階を以下に詳述する。
初期化障害
１．ＲＣＰが帯域増幅器の全てを一定の利得モードに設定し損ねた場合：
プリエンファシスアルゴリズムを開始しない。
ランタイム障害
・チャネルパワー集中化
以下の場合、チャネルパワー集中化に障害が生じ、プリエンファシスアルゴリズムを中断する。
１．ＲＣＰが、帯域内のトランスポンダーの少なくとも一つの出力パワーを設定できない。
２．ＲＣＰが、帯域内のトランスポンダーの少なくとも一つの出力パワーを検索できない。
３．任意のトランスポンダーの計算された出力パワーがダイナミックレンジの範囲外、すなわち、−１ｄＢ〜−１２ｄＢの範囲外にある。
・帯域増幅器利得制御
以下の場合、帯域増幅器利得制御アルゴリズムに障害が生じ、プリエンファシスアルゴリズムを中断する。
１．ＲＣＰが、全ての帯域補償増幅器の現在の利得の設定を検索できない。
２．ＲＣＰが、帯域補償増幅器のいずれかの新たな利得を設定できない。
３．計算された新たな利得の設定が増幅器の動作範囲を超えて行われる。利得制御ループがこれを計算と試験の両方によって行うことに留意されたい。利得の設定は、＋１０ｄＢと＋２６ｄＢとの間にない場合には範囲外で考察される。一度新たな利得が設定されると、増幅器によって達成される実際の利得がチェックされ、予測される設定の範囲内にない場合、ループに障害が生じる。増幅器が、要求される利得を達成できないおそれがあるので、公称で適切な範囲にある場合でも、入力信号が低い場合、この手順が採用される。
・クランプ制限
プリエンファシスアルゴリズムは、クランプ制限のいずれかに到達した場合には上述したように中断する。
障害状況
・障害のあるトランスポンダーの送信機／受信機
トランスポンダーが、チャネルに対してＢＥＲが劣化するような送信機の障害を生じる（又は関連の遠端トランスポンダーの受信機が障害を生じる）場合、トランスポンダーは、出力パワーを増大することによってチャネルのパフォーマンスを回復することを試みる。この動作は、他のチャネルに対して潜在的に有害であり、他の（障害のない）チャネルのパフォーマンスは、障害の生じた又は障害の生じている回路パックを補償するために低下する。
この状況は、チャネルパワークランプ(Channel Power Clamp)により極端な動作に入るのを防止する。一度帯域内のプリエンファシスがクランプに達すると、プリエンファシス制御アルゴリズムは動作を中断する。
・弱い(tenuous)パワー／ＢＥＲカップリング
一部のライン条件により、出射パワーとＢＥＲとの間の非常に弱いカップリングを有する一つ以上のチャネルがシステムに生じうる。すなわち、チャネルのパフォーマンスは、著しい出射パワーの変動により影響が及ぼされない。この状況により、トランスポンダーパワー制御ループは、ＲＣＰによって設定されるターゲットＢＥＲに到達することができない。ディザアルゴリズムは、著しいＢＥＲフィードバックに至らない。ＲＣＰは、チャネルがこの動作を示すことを、トランスポンダーのディザ振幅が上限に到達したことを観察することによって検出する。この状況において、影響を及ぼされたチャネルのＢＥＲは、ターゲットＢＥＲの計算に含まれない。しかしながら、出力パワーは、チャネルパワー集中化アルゴリズムの一部として調整され、ＲＣＰは、試験及び到達のためにＢＥＲターゲットを設定し続ける。
当該ＢＥＲを平均から除外する理由は、動作がおかしいチャネルによるターゲットのポリューション(pollution)を防止するためである。例えば、当該ＢＥＲがターゲットを更に劣化し、平均の計算時にＢＥＲが含まれる場合、経時的な影響により、全てのチャネルが同様の悪いパフォーマンスに集中する。
チャネルがパワー変化に応答し始める（すなわち、ディザ振幅が最大から減少する）場合、そのパフォーマンスは、Ｑ均一化計算に再び含まれる。
・送信側ＳＬＴＥのトランスポンダーの除外
プリエンファシス制御アルゴリズムは、送信側ＳＬＴＥのトランスポンダーの除外による悪影響が及ぼされない。トランスポンダー出力パワーをＲＣＰによって読み出すことができず又は設定することができないので、それをパワー集中化計算に含むことができない、すなわち、ＲＣＰは、影響が及ぼされる帯域に一つ少ないチャネルが存在するかのように自動的に動作を行う。システムの影響によれば、除外の直後に、帯域の残りのチャネルが、パフォーマンスの段階的な変化の向上を示すが、ループが再び集約すると、全体に亘る影響により、新たに利用できる光子が全ての帯域の全てのチャネル間で均一的に共有されるので、システムの残りのチャネルの全てに亘るパフォーマンスが均一化される。
トランスポンダーの再挿入は、全チャネルに亘って利用できる光の均一となり得る分布にループが再び集約するまで帯域の他のチャネルがパフォーマンスのダウンのステップ状の変化を示す意味で正反対の挙動を示す。
・受信側ＳＬＴＥのトランスポンダー除外／障害
受信側ＳＬＴＥのトランスポンダーの除外又は障害（例えば、ＬＯＦ状態）は、送信側トランスポンダーが受信ＢＥＲを決定できないという影響を及ぼす。遠端から測定結果を取得せず、上述した弱いパワー／ＢＥＲカップリングと同様にチャネルを処理するＲＣＰにより遠端ＢＥＲを利用できないことも識別されたとき、トランスポンダーのパワー制御ループは自動的に停止する。影響が及ぼされたチャネルは、ターゲットＢＥＲの計算に含まれない。しかしながら、その出力パワーは、チャネルパワー集中化アルゴリズムの一部として調整され、ＲＣＰは、試験及び到達のためにＢＥＲターゲットを設定し続ける。パワーが障害チャネルから「盗み出され」(stolen)、動作チャネルの間で再分布されるようである。しかしながら、この状況は、チャネルパワークランプ（上記参照）により極端な動作に入るのを防止する。一度帯域内のプリエンファシスがクランプに達すると、プリエンファシス制御アルゴリズムは動作を中断する。
・送信側ＳＬＴＥの障害のある帯域増幅器
送信側ＳＬＴＥの障害のある帯域増幅器は、要求される利得が供給されずに増幅器が領域外で動作するような状態にあることを決定するＲＣＰによって検出されうる。この状態が検出された場合、プリエンファシス制御アルゴリズムは動作を中断する。
・受信側ＳＬＴＥの障害のある帯域増幅器
受信側ＳＬＴＥの障害のある帯域増幅器によって、当該帯域の全てのチャネルのパフォーマンスに劣化が生じうる。送信側ＳＬＴＥのＲＣＰは、当該帯域のプリエンファシスを増強することによってパフォーマンスの損失を補償するよう試みる。これは、他の帯域のチャネルに有害である。この状態は、チャネルパワークランプにより極端な動作に入るのを防止する。一度帯域内のプリエンファシスがクランプに達すると、プリエンファシス制御アルゴリズムは動作を中断する。
・帯域増幅器の除外
送信側ＳＬＴＥの帯域増幅器を除外すると、プリエンファシス制御アルゴリズムが中断する。
受信側ＳＬＴＥの帯域増幅器を除外すると、送信機側のトランスポンダーの全帯域は、ＢＥＲのターゲット化を中断する。他の帯域のチャネルに影響が及ぼされず、中断されたチャネルの制御は、帯域増幅器が置換されたときに自動的に再開する。
・共通経路の障害
送信側又は受信側ＳＬＴＥの共通経路の障害により、ＲＣＰは、任意のチャネルに対する遠端ＢＥＲを受信できなくなる。この状態において、Ｑ均一化アルゴリズムは、ターゲットＢＥＲを更新しない。さらに、全てのトランスポンダーパワー制御ループは、遠端フィードバックがないためにストール(stall)する。
一度障害が直されると、プリエンファシス制御が自動的に継続する。

Claims (24)

1. 波長分割多重化（ＷＤＭ）システムで使用される送信機であって、
   光信号を送信する光源と、
   前記光信号の品質測定基準の測定値を受信し及び前記品質測定基準の所望の値を受信するインタフェースと、
   前記測定値が前記所望の値と略等しくなるように前記光源の駆動電力を調整するコントローラと、
   を備えた送信機。
2. 前記コントローラは、前記駆動電力にディザルゴリズムを適用し及び前記駆動電力を前記ディザルゴリズムの結果に依存して調整するように配置された請求項１に記載の送信機。
3. 前記ディザルゴリズムの振幅が可変である請求項２に記載の送信機。
4. 前記品質測定基準が前記光信号のビット誤り率である請求項１に記載の送信機。
5. 前記コントローラは、前記光源が線形動作の領域で作動するように前記駆動電力を調整するように配置された請求項１に記載の送信機。
6. 前記駆動電力の変化の速度が制限される請求項１に記載の送信機。
7. 複数の光信号を送信する複数の送信機を備えた波長分割多重化（ＷＤＭ）送信機と、
   各光信号に対する品質測定基準の所望の値を計算し、前記所望の値を各送信機に送信する中央制御装置と、を備え、各送信機は、
   光信号を送信する光源と、
   前記光信号の品質測定基準の測定値を受信し及び前記品質測定基準の所望の値を受信するインタフェースと、
   前記測定値が前記所望の値と略等しくなるように前記光源の駆動電力を調整するコントローラと、
   を備えた光システム。
8. 前記所望の値は、前記光信号に対する測定された前記品質測定基準の平均値として計算される請求項７に記載の光システム。
9. 前記中央制御装置は、前記品質測定基準の平均値を周期的に計算するように配置された請求項７に記載の光システム。
10. 前記中央制御装置は、前記品質測定基準の平均値を継続的に計算するように配置された請求項７に記載の光システム。
11. 前記送信機が、一つ以上の帯域に配置され、各帯域は、一つ以上の送信機と、帯域利得増幅器と、を備え、前記中央制御装置は、所定の帯域に対して平均駆動電力を維持するために当該帯域の一つ以上の送信機に集中化信号を供給するように適合され、前記帯域利得増幅器は、前記集中化信号の影響を補償するように構成された請求項７に記載の光システム。
12. 前記帯域利得増幅器は、前記光システムからの全光出力を一定にすることを保証するように構成された請求項１１に記載の光システム。
13. 請求項７の光システムを備えた海底終端装置。
14. 光送信機を制御する方法であって、
    第１の駆動電力で駆動される送信機の光源によって送信される光信号の品質測定基準の測定値を受信することと、
    前記品質測定基準の所望の値を受信することと、
    信号の前記品質測定基準の測定値が前記所望の値に略等しくなるように前記駆動電力を調整することと、
    を備えた方法。
15. 前記駆動電力をディザリングするステップを更に備え、
    前記駆動電力を調整するステップを、前記品質測定基準の測定値に対する前記ディザリングの影響に依存して行う請求項１４に記載の方法。
16. 前記ディザリングの振幅が可変である請求項１５に記載の方法。
17. 前記品質測定基準が前記光信号のビット誤り率である請求項１４に記載の方法。
18. 前記光源が線形動作の領域で作動するように前記駆動電力を調整する請求項１４に記載の方法。
19. 前記駆動電力の変化の速度が制限される請求項１４に記載の方法。
20. 前記送信機は、光システムの複数の送信機の一つであり、前記複数の送信機は、複数の光信号を送信し、
    各送信機に対する前記品質測定基準の前記所望の値を計算するステップを更に備えた請求項１４に記載の方法。
21. 前記所望の値は、前記光信号に対する測定された前記品質測定基準の平均値として計算される請求項２０に記載の方法。
22. 平均信号品質測定基準を計算するステップが周期的に生じる請求項２０に記載の方法。
23. 平均信号品質測定基準を計算するステップが継続的に生じる請求項２０に記載の方法。
24. 前記送信機が、一つ以上の帯域に配置され、各帯域は、一つ以上の送信機と、帯域利得増幅器と、を備え、
    所定の帯域に対して平均駆動電力を維持するために当該帯域の一つ以上の送信機に集中化信号を供給することと、前記帯域利得増幅器において、前記集中化信号の影響を補償することと、を更に備えた請求項２０に記載の方法。

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