JP2012065060A - Ｗｄｍ光伝送システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡略かつ低コストの構成によりＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差を低減し、該ＷＤＭ光の伝送性能を容易に最大化することのできるＷＤＭ光伝送システムおよびその制御方法を提供する。
【解決手段】ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルの調整機能を有する２つの光ノードを両端とする単位区間を設定し、該単位区間内の光増幅中継ノードにおけるＷＤＭ光の増幅動作に関する情報を基に、受信端側の光ノードに到達するＷＤＭ光の各チャネルの着信レベルの調整量を演算する。そして、着信レベルの調整量の演算結果に応じて、送信端側の光ノードから送出されるＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）光を増幅しながら中継伝送するＷＤＭ光伝送システムおよびその制御方法に関する。

長距離の幹線系に適用されるＷＤＭ光伝送システムは、光増幅中継器を多段に繋げることにより、低コストかつ低雑音の光伝送を実現する。該各光増幅中継器は、通常、単純な光増幅器を用いて構成され、ＷＤＭ光に含まれる各波長の信号光（チャネル）に対応したパワーレベルを独立に調節可能な波長偏差補償手段を持たないのが一般的である。このため、光増幅中継器の利得波長特性に従ってＷＤＭ光に発生するチャネル間のレベル偏差が、光増幅中継器の段数に応じて累積する。したがって、受信端に到達するＷＤＭ光の複数のチャネルのうちで、パワーレベルが相対的に低くなるチャネルについては、光信号対雑音比（Optical Signal to Noise Ratio：ＯＳＮＲ）が劣化するという現象が生じる。なお、受信した光信号のパワーレベルのことを「着信レベル」と呼ぶことがある。また、受信した光信号のＯＳＮＲのことを「着信ＯＳＮＲ」と呼ぶことがある。

図１は、上記ＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差が中継段数に応じて累積する様子を模式的に示した図である。図１の上段は、送信端局１０１から出力されるＷＤＭ光が、光伝送路１０３上に所要の間隔で配置された複数の光増幅中継器１０４で増幅されながら受信端局１０２まで伝送される幹線系ＷＤＭ光伝送システムの構成例を示している。また、図１の下段は、当該システム上の各位置におけるＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差を表している。

図１において、送信端局１０１および受信端局１０２の間に配置される各光増幅中継器１０４は、光伝送路１０３上を伝送されるＷＤＭ光に対して特定のチャネルを分岐または挿入する光分岐挿入（Optical Add Drop Multiplexer：ＯＡＤＭ）ノードとしての機能や、各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できる機能を持たない、単純な光増幅器を用いて構成されるものとする。この場合、各チャネルのパワーが同じレベルで送信端局１０１から出力されるＷＤＭ光は、１段目の光増幅中継器１０４で増幅されることにより、当該利得波長特性に応じて各チャネルのパワーに差が生じる。このため、１段目の光増幅中継器１０４に接続する第１中継スパンの光伝送路１０３の入力端ａ１に与えられるＷＤＭ光は、図１下段の破線で示すチャネルに対応した最大パワーレベルと、一点鎖線で示すチャネルに対応した最小パワーレベルとの差に相当する波長偏差を持つことになる。なお、図１下段の太実線は、ＷＤＭ光の各チャネルの平均パワーレベルを表している。

第１中継スパンに送られたＷＤＭ光は、光伝送路１０３の損失特性に応じて減衰されながら第１中継スパンの出力端ｂ１に到達し、２段目の光増幅中継器１０４で増幅される。２段目の光増幅中継器１０４においても、上記１段目の光増幅中継器１０４の場合と同様に、当該利得波長特性に応じて各チャネルのパワーに差が生じる。このため、第２中継スパンの光伝送路１０３の入力端ａ２に与えられるＷＤＭ光は、１段目および２段目の光増幅中継器１０４でそれぞれ生じる波長偏差が累積したものとなる。上記と同様にして３段目以降の各光増幅中継器１０４で生じる波長偏差も順次累積して行くことにより、受信端局１０２に到達するＷＤＭ光は、図１下段の右端に示すようにチャネル間のレベル偏差が拡大したものとなる。このＷＤＭ光に含まれる複数のチャネルのうちで、パワーレベルが相対的に低くなるチャネルについては、各段の光増幅中継器１０４で発生するＡＳＥ等が累積した雑音成分に対する信号成分の割合が低下してしまうため、前述したＯＳＮＲの劣化が問題になる。

上記のようなＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差の累積によるＯＳＮＲ劣化を抑えるための従来技術としては、例えば、下記の特許文献１等に開示されているように、ＯＳＮＲの測定結果に基づいてプリエンファシスを行う技術がある。具体的には、図２に示すように、受信端局１０２にＯＳＮＲモニタ１０５を配置し、該ＯＳＮＲモニタ１０５で測定される各チャネルのＯＳＮＲが最大になるように、送信端局１０１から送信する各チャネルのパワーレベルをプリエンファシス制御回路１０６により最適化する技術である。

しかし、上記のような従来技術については、ＯＳＮＲモニタ１０５として、光スペクトルアナライザー等の高価なデバイスを用意することが必要になるという欠点がある。また、図２に点線で示したように、送信端局１０１および受信端局１０２の間の光伝送路１０３上にＯＡＤＭノード１０７が配置されたシステム構成の場合、ＷＤＭ光の各チャネルに対応した送受区間（波長パス）が多数存在し得ることになる。この場合、各々の送受区間についてプリエンファシスを最適化しようとすると、その最適解を見つけられない可能性がある。

上記のような従来技術の問題点に関しては、例えば、下記の特許文献２において、ＷＤＭ光に含まれる雑音光（ＡＳＥ）のレベルを光スペクトルアナライザー等により測定する代わりに、光伝送路上の複数の局における所定の物理量を求め、当該物理量を基に受信端での各チャネルに対応したＯＳＮＲを演算し、該各チャネルのＯＳＮＲが互いに等しくなるようにプリエンファシスを行う技術が提案されている。この技術では、送受信端の間にＯＡＤＭノードが配置されている場合に、送受区間が同一のチャネルを一纏めにしたパスグループを作り、各パスグループの間でプリエンファシスを行った後に、各々のパスグループ毎のプリエンファシスを行うことで、ＷＤＭ光の各チャネルに対応したプリエンファシスの最適化を実現可能にしている。

特開平８−３２１８２４号公報 特開２００１−２０３４１４号公報

しかしながら、上記のような従来技術については、送受信端の間に配置されるＯＡＤＭノードの数が増えると、ＷＤＭ光の各チャネルに対応した送受区間が多岐に及ぶようになり、各々の送受区間に対応したＯＳＮＲの演算および送信光レベルの調整が複雑化するため、その実現が容易ではないという課題がある。また、受信端における各チャネルのＯＳＮＲが互いに等しくなるようにプリエンファシスを行った場合、送信端におけるチャネル間のレベル差がかなり大きくなることがあり、そのような送信端でのＷＤＭ光の大きな波長偏差がＯＳＮＲ以外の伝送特性に悪影響を及ぼす可能性もある。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、簡略かつ低コストの構成によりＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差を低減し、該ＷＤＭ光の伝送性能を容易に最大化することのできるＷＤＭ光伝送システムおよびその制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明は、ＷＤＭ光が伝送される光伝送路上に、該ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できる機能を有する複数の光ノードを備えたＷＤＭ光伝送システムを提供する。このＷＤＭ光伝送システムの一態様は、前記複数の光ノードのうちの隣り合う２つの光ノードを繋ぐ区間を制御の単位区間に設定し、該単位区間毎に、ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルの制御を行う制御手段を備える。前記制御手段は、前記単位区間内の光伝送路上に配置された少なくとも１つの光増幅中継ノードにおけるＷＤＭ光の増幅動作に関する情報を基に、前記単位区間の受信端に位置する前記光ノードに到達するＷＤＭ光の各チャネルについて、光信号対雑音比を増大させることが可能な着信レベルの調整量をそれぞれ演算する演算部と、前記演算部の演算結果に応じて、前記単位区間の送信端に位置する前記光ノードから前記光伝送路に送出されるＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを調整するレベル調整部と、を具備する。

上記のようなＷＤＭ光伝送システムによれば、ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルの調整機能を有する２つの光ノードを両端とする単位区間について、光スペクトルアナライザー等を用いてＯＳＮＲの測定を行うことなく、演算部により各チャネルの着信レベルの調整量が演算され、該演算結果に応じてＷＤＭ光の送信パワーレベルが調整されるようにしたことで、簡略かつ低コストの構成によりＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差を低減することができ、システム全体に亘ってＷＤＭ光の伝送性能を容易に最大化することが可能になる。

一般的な幹線系ＷＤＭ光伝送システムについてチャネル間のレベル偏差が中継段数に応じて累積する様子を模式的に示した図である。 ＯＳＮＲの測定結果に基づいてプリエンファシスを行う従来のＷＤＭ光伝送システムの構成例を示すブロック図である。 本発明によるＷＤＭ光伝送システムの一実施形態の全体構成を示すブロック図である。 上記実施形態における隣り合う２つのＯＡＤＭノードを繋ぐ区間の構成を拡大して示したブロック図である。 図４の単位区間の各位置におけるＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差の一例を示した図である。 上記実施形態に関連した応用例におけるチャネル間のレベル偏差の一例を示した図である。 本発明によるＷＤＭ光伝送システムの他の実施形態の全体構成を示すブロック図である。 上記他の実施形態における隣り合う２つの波長偏差補償ノードを繋ぐ区間の構成を拡大して示したブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図３は、本発明によるＷＤＭ光伝送システムの一実施形態の全体構成を示すブロック図である。

図３において、本実施形態のＷＤＭ光伝送システムは、例えば、送信端局１および受信端局２の間を接続する光伝送路３上に、複数の光増幅中継ノード４および複数のＯＡＤＭノード５を備える。このＷＤＭ光伝送システムは、ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できる機能を有する光ノードについて、隣り合う２つの光ノードを繋ぐ区間を制御の一単位として、該単位区間を伝送されるＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルの最適化を行う。ここでは、送信端局１および複数のＯＡＤＭノード５のうちの最上流に位置するＯＡＤＭノード５を繋ぐ区間と、複数のＯＡＤＭノード５のうちの隣り合う２つのＯＡＤＭノード５を繋ぐ各区間と、複数のＯＡＤＭノード５のうちの最下流に位置するＯＡＤＭノード５および受信端局２を繋ぐ区間とのそれぞれにおいて、上記パワーレベルの最適化が独立に行われる。なお、光ノードは、送信端局および受信端局を含むものとする。

図４は、上記パワーレベルの最適化が行われる単位区間の具体例として、隣り合う２つのＯＡＤＭノード５を繋ぐ区間の構成を拡大して示したブロック図である。
図４の構成例において、当該単位区間の送信端に位置するＯＡＤＭノード５Ａは、光分岐挿入部（ＯＡＤＭ）５１、ポストアンプ５２、光監視チャネル（Optical Supervisory Channel：ＯＳＣ）送信部（ＯＳＣ−Ｔ）５３およびレベル調整部５４を含む。また、当該単位区間の受信端に位置するＯＡＤＭノード５Ｂは、プリアンプ５５、光分岐挿入部（ＯＡＤＭ）５６、ＯＳＣ受信部（ＯＳＣ−Ｒ）５７および演算部５８を含む。

上記各ＯＡＤＭノード５Ａ，５Ｂの間を接続する光伝送路３上には、複数の光増幅中継ノード４が所要の間隔で配置されている。各光増幅中継ノード４は、入力されるＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できる機能を有していない光増幅中継器４１、上流側からＷＤＭ光と伴に伝送されてくる光監視チャネルを受信するＯＳＣ受信部（ＯＳＣ−Ｒ）４２、および、該ＯＳＣ受信部４２で受信した光監視チャネルに、当該ノードにおけるＷＤＭ光の増幅動作に関する情報を付加して下流側に送信するＯＳＣ送信部（ＯＳＣ−Ｔ）４３を含む。

送信端側のＯＡＤＭノード５Ａ内の光分岐挿入部５１は、上流ノードから光伝送路３を介して送られてくるＷＤＭ光に対して、自ノードで分岐するドロップ光を分波すると共に、自ノードから光伝送路３上に挿入するアド光を合波する機能を備えた公知の光デバイスを用いて構成される。この光分岐挿入部５１は、下流ノードに向けて光伝送路３に送出するＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを、図示しない波長選択スイッチ（Wavelength Selective Switch：ＷＳＳ）や、チャネル毎に設けた可変光減衰器などを用いて独立に調整できる機能を有している。ここでは、レベル調整部５４からの出力信号に従って、光分岐挿入部５１における各チャネルのパワーレベルの調整量が制御される。光分岐挿入部５１で処理されたＷＤＭ光は、ポストアンプ５２により各チャネルが一括増幅されて光伝送路３に送出される。また、光伝送路３に送出されるＷＤＭ光には、ＯＳＣ送信部５３から出力される光監視チャネルが合波される。この光監視チャネルは、システムの運用状態に関する情報、並びに、ＯＡＤＭノード５Ａから光伝送路３に送出されるＷＤＭ光のチャネル情報およびトータルパワーなどを下流ノードに伝達するための信号である。

各光増幅中継ノード４内のＯＳＣ受信部４２は、当該ノードへの入力光より分波した光監視チャネルを受信処理することで、上流ノードから伝達される情報を取得し、該情報を光増幅中継器４１およびＯＳＣ送信部４３に出力する。光増幅中継器４１は、ＯＳＣ受信部４２で取得された情報および図示を省略した入出力パワーモニタの測定結果に基づいて、入力されるＷＤＭ光を所要の利得で一括増幅する。ＯＳＣ送信部４３は、ＯＳＣ受信部４２で取得された上流ノードからの伝達情報に、自ノードの光増幅中継器４１における入出力パワーモニタの測定結果を付加した情報を含む光監視チャネルを生成する。ＯＳＣ送信部４３で生成された光監視チャネルは、光増幅中継器４１で一括増幅されたＷＤＭ光に合波されて光伝送路３に送出される。

受信端側のＯＡＤＭノード５Ｂ内のプリアンプ５５は、上流の光増幅中継ノード４から光伝送路３を介して送られてくるＷＤＭ光を所要のレベルまで一括増幅して光分岐挿入部５６に出力する。光分岐挿入部５６は、上記送信端側のＯＡＤＭノード５Ａ内の光分岐挿入部５１と同様の構成であり、自ノードで分岐するドロップ光を分波すると共に、自ノードから光伝送路３上に挿入するアド光を合波する機能と、下流ノードに向けて光伝送路３に送出するＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できる機能とを有している。ＯＳＣ受信部５７は、ＯＡＤＭノード５Ｂへの入力光より分波した光監視チャネルを受信処理することで、上流の各ノードから伝達される情報を取得し、該情報を光分岐挿入部５６および演算部５８に出力する。演算部５８は、ＯＳＣ受信部５７で取得された上流の各ノードからの伝達情報を基に、ＯＡＤＭノード５Ｂに到達するＷＤＭ光の各チャネルについて、受信光の着信ＯＳＮＲを増大させることが可能な着信レベルの調整量を演算し、該演算結果を示す制御信号ＣＳを送信端側のＯＡＤＭノード５Ａ内のレベル調整部５４に伝達する。

ここで、上記演算部５８における演算処理について詳しく説明する。
演算部５８では、ＯＳＣ受信部５７からの出力情報を用いて、まず、各ＯＡＤＭノード５Ａ，５Ｂを両端とする制御の単位区間内における各中継スパンの伝送路損失が算出される。具体的に、送信端側のＯＡＤＭノード５Ａと１段目の光増幅中継ノード４の間の第１中継スパンの伝送路損失は、ＯＳＣ受信部５７からの出力情報に含まれる、ＯＡＤＭノード５Ａからの出力ＷＤＭ光のトータルパワーおよび１段目の光増幅中継ノード４への入力ＷＤＭ光のトータルパワーの差分を求めることで得られる。また、１，２段目の光増幅中継ノード４の間の第２中継スパンの伝送路損失は、ＯＳＣ受信部５７からの出力情報に含まれる、１段目の光増幅中継ノード４からの出力ＷＤＭ光のトータルパワーおよび２段目の光増幅中継ノード４への入力ＷＤＭ光のトータルパワーの差分を求めることで得られる。以降、上記と同様にして、受信端側のＯＡＤＭノード５Ｂまでの各中継スパンの伝送路損失がそれぞれ算出される。

次に、演算部５８では、各段の光増幅中継ノード４内の光増幅中継器４１の雑音指数（Noise Figure：ＮＦ）が算出される。この雑音指数の算出は、例えば、演算部５８内の図示しないメモリ等に、各段の光増幅中継器４１についての入力光パワーと雑音指数の関係を示すテーブルを予め記憶させておき、該テーブルを参照して、ＯＳＣ受信部５７からの出力情報に含まれる各段の光増幅中継ノード４への入力光パワー（ＷＤＭ光のトータルパワー）にそれぞれ該当する雑音指数の値が決められる。なお、各段の光増幅中継器４１として同一品種のものが適用されている場合、演算部５８は各段に共通のテーブルを持っていればよい。

続いて、演算部５８では、各中継スパンの伝送路損失および各段の光増幅中継器４１の雑音指数の算出結果を用いて、受信端側のＯＡＤＭノード５ＢにおけるＷＤＭ光の各チャネルの着信レベルの調整量が演算される。この調整量の演算は、例えば、次の（１）式に示す関係を利用して行うことが可能である。
ＯＳＮＲｒｅｃ_ｍ＝−１０・ｌｏｇ［ＯＳＮＲ（ＮＦ_１，Ｌ_１，ΔＰ_ｍ）^−１
＋ＯＳＮＲ（ＮＦ_２，Ｌ_２，ΔＰ_ｍ）^−１＋…
…＋ＯＳＮＲ（ＮＦ_ｎ，Ｌ_ｎ，ΔＰ_ｍ）^−１］ …（１）
ただし、上記（１）式におけるＯＳＮＲｒｅｃ_ｍは、ＯＡＤＭノード５Ｂに到達するＷＤＭ光のｍ番目のチャネルの着信ＯＳＮＲを表す（単位：ｄＢ）。ＮＦ_ｎは、ｎ段目の光増幅中継器４１の雑音指数を表す（単位：ｄＢ）。Ｌ_ｎは、第ｎ中継スパンの伝送路損失を表す（単位：ｄＢ）。ΔＰ_ｍは、ＯＡＤＭノード５Ｂにおけるｍ番目のチャネルの着信レベルの調整量を表す（単位：ｄＢ）。ＯＳＮＲ（ＮＦ_ｎ，Ｌ_ｎ，ΔＰ_ｍ）は、雑音指数ＮＦ_ｎと伝送路損失Ｌ_ｎと着信レベルの調整量ΔＰ_ｍとを変数として着信ＯＳＮＲを算出する関数である。

さらに、上記（１）式における右辺ｌｏｇ内の各項の逆数、すなわち、ｋを１〜ｎの正数として、ｋ段目の光増幅中継ノード４から出力されるｍ番目のチャネルのＯＳＮＲ（真数）を示すＯＳＮＲ（ＮＦ_ｋ，Ｌ_ｋ，ΔＰ_ｍ）の値は、次の（２）式に示す関係に従って算出することができる。
１０・ｌｏｇ［ＯＳＮＲ（ＮＦ_ｋ，Ｌ_ｋ，ΔＰ_ｋ）］
＝Ｐ_ｉｎ−Ｌ_ｋ＋ΔＰｔ_ｍ・ｋ／ｎ−ΔＰ_ｍ−ＮＦ_ｋ−１０・ｌｏｇ［ｈ・ν］…（２）
ただし、上記（２）式におけるＰ_ｉｎは、第ｋ中継スパンの光伝送路３に入力されるｍ番目のチャネルの光パワーを表す（単位：ｄＢｍ）。ΔＰｔ_ｍは、送信端側のＯＡＤＭノード５Ａから各チャネルのパワーレベルを同じにしたＷＤＭ光を送信した場合に、受信端側のＯＡＤＭノード５Ｂに到達する各チャネルの着信レベルの平均値に対する、ｍ番目のチャネルの着信レベルの差分を表す（単位：ｄＢ）。なお、ｈはプランク定数、νはｍ番目のチャネルの波長に対応する周波数である。

つまり、演算部５８では、上記（１）式および（２）式の関係を利用し、（１）式におけるＯＳＮＲｒｅｃ_ｍが最大になるようなΔＰ_ｍの値が、予め定めておいた演算アルゴリズムに従ってチャネル毎に算出される。そして、各チャネルに対応した演算結果（着信レベルの調整量ΔＰ）が、制御信号ＣＳとして送信端側のＯＡＤＭノード５Ａ内のレベル調整部５４に伝達される。なお、ここでは（１）式におけるＯＳＮＲｒｅｃ_ｍが最大になるようにしたが、ＯＳＮＲｒｅｃ_ｍが現状よりも増大するΔＰ_ｍの値を選択するようにすれば、当該区間におけるＷＤＭ光の伝送性能を向上させることが可能である。

レベル調整部５４では、演算部５８からの制御信号ＣＳに従って、受信端側のＯＡＤＭノード５Ｂにおける各チャネルの着信レベルが調整量ΔＰだけ変化するように、送信端側のＯＡＤＭノード５Ａ内の光分岐挿入部５１における各チャネルに対応したパワーレベルの独立調整が行われる。つまり、受信端側のＯＡＤＭノード５Ｂにおける各チャネルの着信ＯＳＮＲｒｅｃが最大になるように、送信端側のＯＡＤＭノード５Ａから光伝送路３に送出されるＷＤＭ光の各チャネルのパワーレベルのフィードバック制御が行われる。このフィードバック制御は、受信端側のＯＡＤＭノード５Ｂにおける各チャネルの着信レベルが所要の誤差範囲内に収束するまで繰り返し行われる。

図５は、各ＯＡＤＭノード５Ａ，５Ｂを両端とする区間の各位置におけるＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差の一例を示した図である。
図５の例において、細破線で示すレベルダイヤＰ_ｍ１および細一点鎖線で示すレベルダイヤＰ_ｍ２は、上記フィードバック制御の初期に、送信端側のＯＡＤＭノード５Ａから各チャネルのパワーレベルを同じにしたＷＤＭ光を送出したときの状態を示しており、受信端側のＯＡＤＭノード５Ｂに到達するＷＤＭ光は、ポストアンプ５２、各光増幅中継器４１およびプリアンプ５５でそれぞれ生じる波長偏差が累積することによりチャネル間に大きなレベル偏差（ΔＰｔ_ｍ１，ΔＰｔ_ｍ２）が発生している。この初期状態において、各チャネルのパワーレベルの平均値を求めたものが、図中の太実線で示すレベルダイヤＰ_ａｖｅに対応する。

そして、演算部５８でチャネル毎に演算した着信レベルの調整量ΔＰに従って、送信端側のＯＡＤＭノード５Ａから送出する各チャネルのパワーレベルがフィードバック制御されることにより、初期状態におけるレベルダイヤＰ_ｍ１は図中の太破線で示すレベルダイヤＰ_ｍ１’に変化し、また、初期状態におけるレベルダイヤＰ_ｍ２は図中の太一点鎖線で示すレベルダイヤＰ_ｍ２’に変化する。上記フィードバック制御が所要の誤差範囲内に収束した状態、すなわち、受信端側のＯＡＤＭノード５Ｂにおける各チャネルの着信ＯＳＮＲｒｅｃが最大となる状態では、ＯＡＤＭノード５Ｂに到達するＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差が初期状態と比べて大幅に低減（ΔＰ_ｍ１，ΔＰ_ｍ２）される。このようなレベルダイヤの最適化制御により、隣り合う２つのＯＡＤＭノード５Ａ，５Ｂ間で中継伝送されるＷＤＭ光の伝送性能の最大化が図られるようになる。

本実施形態のＷＤＭ光伝送システム（図３）は、上記のようなＷＤＭ光の送信パワーレベルのフィードバック制御が、送信端局１および最上流のＯＡＤＭノード５を両端とする区間と、隣り合う２つのＯＡＤＭノード５を両端とする各区間と、最下流のＯＡＤＭノード５および受信端局２を両端とする区間とでそれぞれ実施されることにより、各々の区間に高価な光スペクトルアナライザーを適用する必要のない簡略かつ低コストの構成により、ＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差を低減することができ、システム全体に亘ってＷＤＭ光の伝送性能を容易に最大化することが可能になる。

なお、上記実施形態では、演算部５８において（１）式のＯＳＮＲｒｅｃ_ｍが最大になるような着信レベルの調整量ΔＰ_ｍを演算して送信光パワーのフィードバック制御を行う一例を示したが、例えば、該フィードバック制御の単位区間内における各中継スパンの長さが略等しくなるシステム条件では、初期状態（送信端側のＯＡＤＭノード５Ａから各チャネルのパワーレベルを同じにしたＷＤＭ光を送信した状態）における着信レベルの平均値に対する差分ΔＰｔ_ｍの値が半分になるように調整量ΔＰ_ｍを決定する、すなわち、ｍ番目のチャネルの着信レベルの調整量としてΔＰ_ｍ＝ΔＰｔ_ｍ／２を設定するようにしてもよい。この場合の上記図４に示した単位区間内の各位置におけるＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差の一例を図６に示しておく。上記のようにして各チャネルの着信レベルの調整量を決めることにより、各中継スパンの長さが略等しくなるシステム条件下において、演算部５８における演算処理の簡略化を図ることができ、高速なフィードバック制御を実現することが可能になる。

次に、本発明によるＷＤＭ光伝送システムの他の実施形態について説明する。
図７は、上記他の実施形態のＷＤＭ光伝送システムの全体構成を示すブロック図である。
図７において、本実施形態のＷＤＭ光伝送システムは、送信端局１および受信端局２の間を接続する光伝送路３上に、ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できる機能を有する光ノードとして、例えば、ダイナミック利得等化器（Dynamic Gain Equalizer：ＤＧＥ）を用いた複数の波長偏差補償ノード６を備える。このＷＤＭ光伝送システムでは、送信端局１および複数の波長偏差補償ノード６のうちの最上流に位置する波長偏差補償ノード６を繋ぐ区間と、複数の波長偏差補償ノード６のうちの隣り合う２つの波長偏差補償ノード６を繋ぐ各区間と、複数の波長偏差補償ノード６のうちの最下流に位置する波長偏差補償ノード６および受信端局２を繋ぐ区間とのそれぞれにおいて、ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルの最適化が行われる。

図８は、上記パワーレベルの最適化が行われる単位区間の具体例として、隣り合う２つの波長偏差補償ノード６を繋ぐ区間の構成を拡大して示したブロック図である。
図８の構成例において、当該区間の送信端に位置する波長偏差補償ノード６Ａは、光増幅器６１、ダイナミック利得等化器（ＤＧＥ）６２、ＯＳＣ送信部（ＯＳＣ−Ｔ）６３およびレベル調整部６４を含む。また、当該区間の受信端に位置する波長偏差補償ノード６Ｂは、光増幅器６５、ダイナミック利得等化器（ＤＧＥ）６６、ＯＳＣ受信部（ＯＳＣ−Ｒ）６７および演算部６８を含む。

上記各光増幅器６１，６５は、入力されるＷＤＭ光を一括して所要のレベルまで増幅可能な一般的な光増幅器である。上記各ダイナミック利得等化器６２，６６は、可変の透過波長特性を有し、各光増幅器６１，６５から出力されるＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整することが可能な公知の光デバイスである。ここでは、送信端側の波長偏差補償ノード６Ａ内のダイナミック利得等化器６２の透過波長特性が、レベル調整部６４によってフィードバック制御される。なお、波長偏差補償ノード６Ａ内のＯＳＣ送信部６３、波長偏差補償ノード６Ｂ内のＯＳＣ受信部６７および各光増幅中継ノード４の構成は、上述の図４に示した場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。

上記のような構成のＷＤＭ光伝送システムにおいても、上述の図３〜図５を参照して説明した場合と同様の作用効果が得られる。すなわち、受信端側の波長偏差補償ノード６Ｂ内の演算部６８が、ＯＳＣ受信部６７で取得される上流の各ノードからの伝達情報を基に、波長偏差補償ノード６ＢにおいてＷＤＭ光に与えるべきチャネル間のレベル偏差を演算し、該演算結果を示す制御信号ＣＳに従って、送信端側の波長偏差補償ノード６Ａ内のレベル調整部６４が、ダイナミック利得等化器６２の透過波長特性をフィードバック制御する。これにより、隣り合う２つの波長偏差補償ノード６Ａ，６Ｂ間で中継伝送されるＷＤＭ光の伝送性能の最大化が図られる。

なお、上述したＷＤＭ光伝送システムの各実施形態では、送信端局１および受信端局２の間を接続する光伝送路３上に、ＯＡＤＭノード５および波長偏差補償ノード６のいずれか一方が複数配置される場合について説明したが、光伝送路３上にＯＡＤＭノード５および波長偏差補償ノード６が混在するシステム構成についても本発明は有効である。また、フィードバック制御の単位区間内の光伝送路３上に、複数の光増幅中継ノード４が配置される構成例を示したが、１つの光増幅中継ノード４だけが配置された構成であっても、当該単位区間を伝送されるＷＤＭ光のチャネル間のレベル偏差を低減して伝送性能の最大化を図ることが可能である。さらに、ＯＡＤＭは、ＤＯＡＤＭ（Dynamic Optical Add Drop Multiplexer）やＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer）などを含むものとし、加えて、ＯＸＣ（Optical Cross-connect）を含んでもよい。

以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） ＷＤＭ光が伝送される光伝送路上に、該ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できる機能を有する複数の光ノードを備えたＷＤＭ光伝送システムであって、
前記複数の光ノードのうちの隣り合う２つの光ノードを繋ぐ区間を制御の単位区間に設定し、該単位区間毎に、ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルの制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記単位区間内の光伝送路上に配置された少なくとも１つの光増幅中継ノードにおけるＷＤＭ光の増幅動作に関する情報を基に、前記単位区間の受信端に位置する前記光ノードに到達するＷＤＭ光の各チャネルについて、光信号対雑音比を増大させることが可能な着信レベルの調整量をそれぞれ演算する演算部と、
前記演算部の演算結果に応じて、前記単位区間の送信端に位置する前記光ノードから前記光伝送路に送出されるＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを調整するレベル調整部と、を具備することを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。

（付記２） 付記１に記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
前記演算部は、前記単位区間内の光伝送路上に配置されたｎ段の光増幅中継ノードに対してそれぞれ入出力されるＷＤＭ光のトータルパワーのモニタ情報を取得し、該モニタ情報を用いて、第１乃至第ｎ中継スパンの各伝送路損失Ｌ_１〜Ｌ_ｎと、１段目乃至ｎ段目の光増幅中継ノードにおける各雑音指数ＮＦ_１〜ＮＦ_ｎとを算出し、さらに、前記単位区間の受信端に位置する前記光ノードに到達するＷＤＭ光のｍ番目のチャネルの光信号対雑音比をＯＳＮＲｒｅｃ_ｍ、着信レベルの調整量をΔＰ_ｍとし、かつ、ｋ段目（ｋ＝１〜ｎ）の光増幅中継ノードにおけるｍ番目のチャネルの光信号対雑音比を表す関数をＯＳＮＲ（ＮＦ_ｋ，Ｌ_ｋ，ΔＰ_ｍ）として、次式の関係、
ＯＳＮＲｒｅｃ_ｍ＝−１０・ｌｏｇ［ＯＳＮＲ（ＮＦ_１，Ｌ_１，ΔＰ_ｍ）^−１
＋ＯＳＮＲ（ＮＦ_２，Ｌ_２，ΔＰ_ｍ）^−１＋…
…＋ＯＳＮＲ（ＮＦ_ｎ，Ｌ_ｎ，ΔＰ_ｍ）^−１］
におけるＯＳＮＲｒｅｃ_ｍが最大になるΔＰ_ｍの値をチャネル毎に演算することを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。

（付記３） 付記２に記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
前記演算部は、前記ｎ段の光増幅中継ノードに対してそれぞれ入出力されるＷＤＭ光のトータルパワーのモニタ情報を、前記単位区間内の各ノード間で転送される光監視チャネルを利用して取得することを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。

（付記４） 付記１〜３のいずれか１つに記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
前記複数の光ノードは、光分岐挿入ノードを含むことを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。

（付記５） 付記４に記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
前記光分岐挿入ノードは、波長選択スイッチを用いて、ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できることを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。

（付記６） 付記４に記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
前記光分岐挿入ノードは、ＷＤＭ光のチャネル毎に設けた可変光減衰器を用いて、各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できることを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。

（付記７） 付記１〜６のいずれか１つに記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
前記複数の光ノードは、波長偏差補償ノードを含むことを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。

（付記８） 付記７に記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
前記波長偏差補償ノードは、ダイナミック利得等化器を用いて、ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できることを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。

（付記９） 付記１〜８のいずれか１つに記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
前記複数の光ノードは、送信端局および受信端局を含むことを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。

（付記１０） 付記１に記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
前記演算部は、前記単位区間内の各中継スパンの長さが略等しいとき、前記単位区間の送信端に位置する前記光ノードから各チャネルのパワーレベルを同じにしたＷＤＭ光を送出した初期状態における、前記単位区間の受信端に位置する前記光ノードでの各チャネルの着信レベルの平均値に対する、個々のチャネルの着信レベルの差分の値が半分になるように、各チャネルについての着信レベルの調整量を決定することを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。

（付記１１） ＷＤＭ光が伝送される光伝送路上に、該ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できる機能を有する複数の光ノードを備えたＷＤＭ光伝送システムの制御方法であって、
前記複数の光ノードのうちの隣り合う２つの光ノードを繋ぐ区間を制御の単位区間に設定し、
前記単位区間内の光伝送路上に配置された少なくとも１つの光増幅中継ノードにおけるＷＤＭ光の増幅動作に関する情報を基に、前記単位区間の受信端に位置する前記光ノードに到達するＷＤＭ光の各チャネルについて、光信号対雑音比を増大させることが可能な着信レベルの調整量をそれぞれ演算し、
該演算した各チャネルについての着信レベルの調整量に応じて、前記単位区間の送信端に位置する前記光ノードから前記光伝送路に送出されるＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを調整することを特徴とするＷＤＭ光伝送システムの制御方法。

１…送信端局
２…受信端局
３…光伝送路
４…光増幅中継ノード
５…光分岐挿入（ＯＡＤＭ）ノード
６…波長偏差補償ノード
４１…光増幅中継器
４２，５７，６７…ＯＳＣ受信部（ＯＳＣ−Ｒ）
４３，５３，６３…ＯＳＣ送信部（ＯＳＣ−Ｔ）
５１，５６…光分岐挿入部（ＯＡＤＭ）
５２…ポストアンプ
５４，６４…レベル調整部
５５…プリアンプ
５８，６８…演算部
６１，６５…光増幅器
６２，６６…ダイナミック利得等化器（ＤＧＥ）
ＣＳ…制御信号

Claims (8)

1. ＷＤＭ光が伝送される光伝送路上に、該ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できる機能を有する複数の光ノードを備えたＷＤＭ光伝送システムであって、
   前記複数の光ノードのうちの隣り合う２つの光ノードを繋ぐ区間を制御の単位区間に設定し、該単位区間毎に、ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルの制御を行う制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記単位区間内の光伝送路上に配置された少なくとも１つの光増幅中継ノードにおけるＷＤＭ光の増幅動作に関する情報を基に、前記単位区間の受信端に位置する前記光ノードに到達するＷＤＭ光の各チャネルについて、光信号対雑音比を増大させることが可能な着信レベルの調整量をそれぞれ演算する演算部と、
   前記演算部の演算結果に応じて、前記単位区間の送信端に位置する前記光ノードから前記光伝送路に送出されるＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを調整するレベル調整部と、を具備することを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。
2. 請求項１に記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
   前記演算部は、前記単位区間内の光伝送路上に配置されたｎ段の光増幅中継ノードに対してそれぞれ入出力されるＷＤＭ光のトータルパワーのモニタ情報を取得し、該モニタ情報を用いて、第１乃至第ｎ中継スパンの各伝送路損失Ｌ_１〜Ｌ_ｎと、１段目乃至ｎ段目の光増幅中継ノードにおける各雑音指数ＮＦ_１〜ＮＦ_ｎとを算出し、さらに、前記単位区間の受信端に位置する前記光ノードに到達するＷＤＭ光のｍ番目のチャネルの光信号対雑音比をＯＳＮＲｒｅｃ_ｍ、着信レベルの調整量をΔＰ_ｍとし、かつ、ｋ段目（ｋ＝１〜ｎ）の光増幅中継ノードにおけるｍ番目のチャネルの光信号対雑音比を表す関数をＯＳＮＲ（ＮＦ_ｋ，Ｌ_ｋ，ΔＰ_ｍ）として、次式の関係、
   ＯＳＮＲｒｅｃ_ｍ＝−１０・ｌｏｇ［ＯＳＮＲ（ＮＦ_１，Ｌ_１，ΔＰ_ｍ）^−１
   ＋ＯＳＮＲ（ＮＦ_２，Ｌ_２，ΔＰ_ｍ）^−１＋…
   …＋ＯＳＮＲ（ＮＦ_ｎ，Ｌ_ｎ，ΔＰ_ｍ）^−１］
   におけるＯＳＮＲｒｅｃ_ｍが最大になるΔＰ_ｍの値をチャネル毎に演算することを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。
3. 請求項２に記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
   前記演算部は、前記ｎ段の光増幅中継ノードに対してそれぞれ入出力されるＷＤＭ光のトータルパワーのモニタ情報を、前記単位区間内の各ノード間で転送される光監視チャネルを利用して取得することを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
   前記複数の光ノードは、光分岐挿入ノードを含むことを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
   前記複数の光ノードは、波長偏差補償ノードを含むことを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
   前記複数の光ノードは、送信端局および受信端局を含むことを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。
7. 請求項１に記載のＷＤＭ光伝送システムであって、
   前記演算部は、前記単位区間内の各中継スパンの長さが略等しいとき、前記単位区間の送信端に位置する前記光ノードから各チャネルのパワーレベルを同じにしたＷＤＭ光を送出した初期状態における、前記単位区間の受信端に位置する前記光ノードでの各チャネルの着信レベルの平均値に対する、個々のチャネルの着信レベルの差分の値が半分になるように、各チャネルについての着信レベルの調整量を決定することを特徴とするＷＤＭ光伝送システム。
8. ＷＤＭ光が伝送される光伝送路上に、該ＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを独立に調整できる機能を有する複数の光ノードを備えたＷＤＭ光伝送システムの制御方法であって、
   前記複数の光ノードのうちの隣り合う２つの光ノードを繋ぐ区間を制御の単位区間に設定し、
   前記単位区間内の光伝送路上に配置された少なくとも１つの光増幅中継ノードにおけるＷＤＭ光の増幅動作に関する情報を基に、前記単位区間の受信端に位置する前記光ノードに到達するＷＤＭ光の各チャネルについて、光信号対雑音比を増大させることが可能な着信レベルの調整量をそれぞれ演算し、
   該演算した各チャネルについての着信レベルの調整量に応じて、前記単位区間の送信端に位置する前記光ノードから前記光伝送路に送出されるＷＤＭ光の各チャネルに対応したパワーレベルを調整することを特徴とするＷＤＭ光伝送システムの制御方法。

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