JP2012175367A

JP2012175367A - 光送受信器、及びその光信号最適化方法

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Publication number: JP2012175367A
Application number: JP2011034943A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Ohashi; 薫大橋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-10
Anticipated expiration: 2031-02-21
Also published as: JP5534464B2

Abstract

【課題】送信器側で最適な光信号を送信可能な光送受信器等を提供する。
【解決手段】光信号を送信する光送信器３及び光信号を受信する光受信器４を備える光送受信器１であって、光送信器３により送信される光信号の光路を、他の光送受信器とで光通信する光通信時の第一の光路と、光受信器４で光信号を受信して監視する監視時の第二の光路とで切替える光路切替え部２を備え、光路切替え部２は、監視時に光送信器３が送信した光信号を反射させて光受信器４に案内する少なくとも２つのミラー２ａ，２ｂ、該少なくとも２つのミラー２ａ，２ｂを保持する筐体２ｃ、及び筐体２ｃを駆動させ、少なくとも２つのミラー２ａ，２ｂが光送信器３により送信される光信号の光路上に位置するか否かで第一の光路と第二の光路とを切り換える駆動機構２ｄを備える、光送受信器１。
【選択図】図１

Description

本発明は、光送受信器、及びその光信号最適化方法に関し、特に、光送信信号の劣化を検出して該劣化を補正することができる光送受信器、及びその光信号最適化方法に関する。

光通信を行う機器として光信号送信器（光送信器）と光信号受信器（光受信器）とが一体となった光送受信器が知られている。

従来、光送受信器間で送受する光信号の劣化状態を監視し、送信器側で最適な光信号を送信するための方法として、例えば、１つの光送受信器（以下、「デバイスＡ」という）から送信された光信号を、他の光送受信器（以下、「デバイスＢ」という）で受信するシステムにおいて、デバイスＢで受信した光信号の劣化状態（特性劣化）を監視し、その監視情報をもとにデバイスＡで送信される光信号を制御する方法が知られている。

特開２０１０−４０９６９号公報

しかしながら、この従来方法で監視される光信号の劣化状態は、デバイスＡの光送信器の特性と、デバイスＡとデバイスＢとの間の光信号を伝達する光伝送路の特性と、デバイスＢの光受信器の特性とを全て総合した光信号の劣化状態であるため、光信号の特性劣化がデバイスＡの光送信器のものか、光伝送路のものか、デバイスＢの光受信器のものか、或いはそれら複合的なものなのか切り分けが出来ないという問題点があった。例えば、デバイスＡの光送信器の特性が良好で、光伝送路又はデバイスＢの光受信器に問題がある場合、或いは光伝送路とデバイスＢの光受信器双方に問題がある場合、デバイスＡの光送信器で送信する光信号を調整しても問題は解決しない。

従来、デバイスＡの光送信器で送信する光信号を最適化する手段や、デバイスＢで受信する光信号を最適化する手段、又はその両方の手段を持っているシステムは存在するが、特性劣化の原因が光送信器、光伝送路、光受信器のどれなのか切り分けが出来ていない状態ではそれぞれを最適な状態にすることはできない。また、現在、光通信速度の高速化に伴い、受信される光信号のマージン確保がますます求められているが、この従来方式では、デバイスＡの光送信器で送信する光信号、及びデバイスＢの光受信器で受信する光信号をベストな状態に出来ないので、最大限の信号マージンを確保できず、高速化の対応にも限界が生じてしまう。

なお、別の従来の方法として、光送信器からの光信号の出射光を２つに分岐し、１つは通常の通信に使用し、他方は光信号の劣化状態の監視に使用する方法も知られている。しかし、この方法では、レーザダイオード出射光の一部を恒常的にモニタ用に使用するため、光通信に必要な光出力を確保するためには、レーザダイオードの出力を上げる必要があって、通常これはレーザダイオードの寿命に影響がでるために好ましくない。

したがって、本発明はかかる事情に鑑み、光送信器、光伝送路、光受信器を切り分けて光信号の劣化状態を監視し、送信器側で最適な光信号を送信することができる新しい光送受信器、及びその光通信最適化方法を提供することを目的とする。

本発明による光送受信器は、光信号を送信する光送信器及び光信号を受信する光受信器を備える光送受信器であって、前記光送信器により送信される光信号の光路を、他の光送受信器とで光通信する光通信時の第一の光路と、前記光受信器で前記光信号を受信して監視する監視時の第二の光路とで切替える光路切替え部を備え、前記光路切替え部は、前記監視時に前記光送信器が送信した光信号を反射させて前記光受信器に案内する少なくとも２つのミラー、該少なくとも２つのミラーを保持する筐体、及び前記筐体を駆動させ、前記少なくとも２つのミラーが前記光送信器により送信される光信号の光路上に位置するか否かで前記第一の光路と前記第二の光路とを切り換える駆動機構を備える。

本発明による光通信最適化方法は、光信号を送信する光送信器及び光信号を受信する光受信器を備える光送受信器の光通信最適化方法であって、前記光送信器により送信される光信号の光路を、他の光送受信器とで光通信する光通信時の第一の光路から、前記送信した光信号を前記光受信器で受信して該光信号を監視する監視時の第二の光路に切替える段階と、前記光送信器が送信する光信号の発光波形を可変する設定値としてパラメータを設定する段階と、前記光送信器から送信されて前記光受信器で受信した光信号のエラー率を測定する段階と、前記測定した結果に基づいて、前記光送信器の最適な光通信のパラメータを算出して設定する段階と、を備える。

以上のように構成された本発明の光送受信器等によれば、光送信器、光伝送路、光受信器を切り分けて光信号の劣化状態を監視し、送信器側で最適な光信号を送信することができる。また、その結果、光送信器で送信する光信号を最適化できるので、信号マージンを確保でき、光通信の通信速度の更なる高速化に対応することが可能となる。

本実施形態の光送受信器の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の光送受信器の光路切替え部の動作を説明するための図である。本実施形態の光送受信器を用いて実施される光信号最適化方法の処理内容を示すフローチャートである。本実施形態のコントローラで作成されるエラーレイトのグラフの一例を示す図である。光通信時の光信号を測定器で観測した状態を示す模式図である。レーザダイオードの特性を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１に本発明の一実施形態の光送受信器１の概略構成を示すブロック図である。

光送受信器１は、図１に示すとおり、光路切替え部２、光送信器３、光受信器４、コントローラ５を含んで構成される。なお、図１に示す光ファイバ６ａ，６ｂは、２つの光送受信器１，１'間で光通信する際の伝送路となるものであり、光ファイバ６ａは、光送受信器１の光送信器３から他方の光送受信器１'の光受信器４'に光信号を送信するために配置され、光ファイバ６ｂは、光送受信器１の光受信器４に他方の光送受信器１'の光送信器３'から送信された光信号を受信するために配置される。

光路切替え部２は、光送信器３から送出された光信号（送信信号）の光路（進行方向）を切り替える機能を有しており、送信信号を反射させて光路を変更するミラー２ａ，２ｂと、ミラー２ａ，２ｂを保持する筐体２ｃと、筐体２ｃ自体を光送信器３からの送信信号の進行方向と直角方向又は略直角方向にスライド（位置変更）させる駆動機構２ｄとを含んで構成される。

光路切替え部２の位置変更の一例について、図２を参照して説明する。光路切替え部２は、光送受信器１が他の光送受信器１'との間で通常の光通信を行う時、図２（ａ）に示すように、光路切替え部２のミラー２ａ，２ｂが光通信に使われる光路から退避した位置になるように、配置される（第一配置）。この状態では、光送信器３で送信される光信号は、光送信器３から光ファイバ６ａまでの光路（第一の光路）を進行し、該光ファイバ６ａに入射して伝達される。また、光ファイバ６ｂから受信した光信号は、光ファイバ６ｂから光受信器までの光路を進行し、光受信器４に入射する。

一方、光路切替え部２は、光送信器３が送信した光送信波形を監視する時、図２（ｂ）に示すように、光路切替え部２のミラー２ａ，２ｂが光送信器３から送信された光信号の光路を切り換え可能な位置になるように、上記の第一配置からスライドして配置される（第二配置）。この状態では、光送信器３から送信された光信号は、この光送信器３からミラー２ａ，２ｂを介して光受信器４までの光路（第二の光路）を進行する、具体的には、ミラー２ａ、ミラー２ｂで順次反射し、光受信器４に入射する。よって、光路切替え部２は、筐体２ｃを駆動させ、２つのミラー２ａ，２ｂが光送信器３により送信される光信号の光路上に位置するか否かで第一の光路と第二の光路とを切り換えることができる。なお、光路切替え部２が備えるミラーの数は、光送信器３が送信した光信号を光受信器４で受信可能に反射させて案内できればよく、２つ以上有していてもよい。

光送信器３は、レーザダイオード３ａと、レーザダイオードドライバ３ｂとを含んで構成される。レーザダイオードドライバ３ｂは、レーザダイオード３ａの駆動波形を可変する機能を持ち、コントローラ５の命令で駆動波形の設定値を可変できるようになっている。

光受信器４は、フォトダイオード４ａと、アンプ４ｂとを含んで構成され、受信した光信号をフォトダイオード４ａで受光し、アンプ４ｂで光信号を電気信号に変換する。この変換した電気信号は、コントローラ５に送られて処理される。

コントローラ５は、光路切替え部２の位置をスライド制御する機能（スライド制御部）、レーザダイオードドライバ３ｂの駆動波形を設定する機能（駆動波形設定部）、光受信器４が受信した光信号からエラーレイト（エラー率）を測定する機能（測定部）、メモリ機能（記憶部）、メモリに格納されたデータを処理し、光送信器３の最適な光通信のパラメータを算出して設定する機能（設定部）を少なくとも有する。コントローラ５は、たとえば、種々の演算および制御を行うためのプロセッサ、データを一時的に格納するとともに画像処理時のワーキングエリアとして機能するＲＡＭ、プログラムを格納するＲＯＭ，および周辺回路から構成されている。なお、コントローラ５は、光送受信器１の構成の一部であってもよいし、光送受信器１とは別途独立した構成とすることもできる。

ここで、従来より、ファイバチャネル等、光ファイバを使う光送受信部分を着脱可能な形でモジュール化したものは、メーカによる標準化がなされ、且つ、広く製品化されており、例えば、ＳＦＰ，ＧＢＩＣ，ＸＮＥＰＡＫ，ＸＰＡＣ，ＸＦＰなどのモジュールが知られている。本実施形態の光送受信器１を構成する構成要素（例えば、光路切替え器２、光送信器３、及び光受信器４）は、このモジュール内に組み込めるものとすることができる。このようにモジュール内に構成要素（例えば、光路切替え器２、光送信器３、及び光受信器４）を一セットとして含めることにより、モジュールの特徴を最大限に生かすことができる。すなわち、業界で標準化されているモジュールに適用できるほか、通常、あるシステム内にはモジュールが多数存在するが、モジュール単位でシステムから独立して判断でき、解析が容易となる。不具合のあるモジュールのみ、最小交換単位であるモジュールを交換して修理することですむ。

次に、図３のフローチャートを参照して、光送受信器１で行われる最適な光信号波形を得る光信号最適化方法について説明する。なお、各処理は、処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。

まず、コントローラ５は、駆動機構２ｄを駆動させ、ミラー２ａ，２ｂを保持した筐体２ｃを、通常通信側の配置（上述の第一配置）から発光波形確認側の配置（上述の第二配置）となるように移動させる（ステップＳ１００）。第一配置から第二配置に筐体２ｃを移動させることで、光送信器から送信された光信号の光路は、他の光送受信器とで光通信する光通信時の第一の光路から、前記光受信器で前記光信号を受信して監視する監視時の第二の光路に切替わる。

コントローラ５は、レーザダイオードドライバ３ｂの発光波形を可変する設定値としてパラメータ（Ｘ）を設定する（ステップＳ１０１）。本実施形態におけるパラメータ（Ｘ）は、例えば、可変範囲内で５段階に可変させるものとし、Ｘは、デフォルト値＝０として、−２，−１，０，１，２を用いる。なお、パラメータ（Ｘ）は、上述の５段階に限られず、３段階、１０段階など適宜可変させることができる。

コントローラ５は、光送信器３から発光され、光受信器４で受光した信号のエラーレイトを測定し（ステップＳ１０２）、該測定結果をメモリに格納する（ステップＳ１０３）。具体的には、例えば、発行条件として、まず、Ｘ＝−２を設定してエラーレイトを測定し、該測定結果をメモリに格納する。次に、Ｘ＝−１を設定してエラーレイトを測定し、該測定結果をメモリに格納する。以降、Ｘ＝０，１，２を順次設定してエラーレイトを測定し、それぞれの測定結果をメモリに格納する。

コントローラ５は、エラーレイトが最適となるパラメータを算出する（ステップＳ１０４）。コントローラ５は、例えば、メモリに格納された、レーザダイオードの発行条件ごとのエラーレイトから、図４に示すようなグラフを作成し、この作成したグラフを用いて、エラーレイトが最適となるパラメータを算出する。

コントローラ５は、ダイオードレーザドライバ３ｂの発光条件として算出した最適なパラメータを設定する（ステップＳ１０５）。図４に示すグラフが作成された場合であれば、コントローラ５は、エラーレイトが最も小さくなるパラメータ（Ｘ＝１）をダイオードレーザドライバ３ｂの発光条件として設定することができる。

コントローラ５は、光路切替え部２を、発光波形確認側の配置（上述の第二配置）から通常通信側の配置（上述の第一配置）となるように移動させる（ステップＳ１０６）。

以上より、本実施形態の光信号最適化方法によれば、光伝送経路、或いは実際に信号を受信している光受信器４の性能から、光送信器３の特性を切り離した状態で光発光波形の最適化を図ることができる。また、その結果、光送信器で送信する光信号を最適化できるので、信号マージンを確保でき、光信号の通信速度の更なる高速化に対応することが可能となる。

本実施形態の光送受信器１及び光信号最適化方法を適用した効果について、さらに、図５及び図６を用いて説明する。

図５（ａ）は、本実施形態を適用して最適化された各光信号の模式図の一例を示し、図５（ｂ）は、レーザダイオードが経時劣化した状態での各光信号の模式図の一例を示す。図５（ａ），（ｂ）に示す各模式図は、上段から、２Ｇｂｐｓ、４Ｇｂｐｓ、８Ｇｂｐｓ、１０Ｇｂｐｓの通信速度を有する各光信号を示している。なお、図５において、光信号は実線で示し、マスクは、１段目の２Ｇｂｐｓの信号と４段目の１０Ｇｂｐｓの信号に黒塗りで示した。マスクは、信号を測定し、その品質が確保されているかを計る指標であり、信号品質が確保された状態とは、このマスクの領域と信号が干渉しない（マスクで示された領域を信号が横切らない）状態である。

ここで、レーザダイオードは、電流に比例した光を出力する素子であるが、例えば、図６に示すように、使用環境の温度変化、経時劣化などその特性が変化することが知られている。このような特性変化が起こったにもかかわらず、変わらぬ駆動条件でレーザダイオードを発光させていると、発光波形の立ち上がり速度、立下り速度が遅くなる要因となってしまう。この場合、光信号は、上記図５（ｂ）のように表されるが、本実施形態を適用することで、図５（ａ）に表すように、信号の立ち上り速度、立下り速度を改善し、特に、高速伝送の１０Ｇｂｐｓではマージンが確保できず良好な通信ができなかったのを改善することができる。

＜変形例＞
以上のように本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるべきものではなく、特許請求の範囲に表現された思想および範囲を逸脱することなく、種々の変形、追加、および省略が当業者によって可能である。

例えば、光路切替え部２は、上述したものに限定されず、別の機械的手段によるものも適用可能であるし、また、光学的手段によるものも適用可能である。

また、発光波形最適化に用いるパラメータも１つである必要は無く、複数のパラメータの最適化にも適用することが可能である。

さらに、上記方法で光送信器３の信号最適化を実施した後で、実際に光を受信する受信器の特性を最適化すれば、より効果的である。

またさらに、光送信器の最適化パラメータ（Ｘ）と光受信器の最適化パラメータ（Ｙ）に依存関係がある場合は、これらパラメータを同時に可変して最適化する方法を用いることができる。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）光信号を送信する光送信器及び光信号を受信する光受信器を備える光送受信器であって、前記光送信器により送信される光信号の光路を、他の光送受信器とで光通信する光通信時の第一の光路と、前記光受信器で前記光信号を受信して監視する監視時の第二の光路とで切替える光路切替え部を備え、前記光路切替え部は、前記監視時に前記光送信器が送信した光信号を反射させて前記光受信器に案内する少なくとも２つのミラー、該少なくとも２つのミラーを保持する筐体、及び前記筐体を駆動させ、前記少なくとも２つのミラーが前記光送信器により送信される光信号の光路上に位置するか否かで前記第一の光路と前記第二の光路とを切り換える駆動機構を備える、光送受信器。

（付記２）前記監視時において、前記光送信器から送信されて前記光受信器で受信した光信号のエラー率を測定する測定部と、該測定結果に基づいて、前記光送信器の最適な光通信のパラメータを算出して設定する設定部とを含むコントローラを更に備える、付記１に記載の光送受信器。

（付記３）前記光送信器、前記光受信器、及び前記光路切替え部が一つのモジュールとして構成される、付記１又は付記２に記載の光送受信器。

（付記４）光信号を送信する光送信器及び光信号を受信する光受信器を備える光送受信器の光通信最適化方法であって、前記光送信器により送信される光信号の光路を、他の光送受信器とで光通信する光通信時の第一の光路から、前記送信した光信号を前記光受信器で受信して該光信号を監視する監視時の第二の光路に切替える段階と、前記光送信器が送信する光信号の発光波形を可変する設定値としてパラメータを設定する段階と、前記光送信器から送信されて前記光受信器で受信した光信号のエラー率を測定する段階と、前記測定した結果に基づいて、前記光送信器の最適な光通信のパラメータを算出して設定する段階と、を備える、光信号最適化方法。

本発明は、光送受信器を用いる光通信システムにおいて利用することができる。

１…光送受信器、２…光路切替え部、３…光送信器、４…光受信器、５…コントローラ、６ａ，６ｂ…光ファイバ。

Claims

光信号を送信する光送信器及び光信号を受信する光受信器を備える光送受信器であって、
前記光送信器により送信される光信号の光路を、他の光送受信器とで光通信する光通信時の第一の光路と、前記光受信器で前記光信号を受信して監視する監視時の第二の光路とで切替える光路切替え部を備え、
前記光路切替え部は、前記監視時に前記光送信器が送信した光信号を反射させて前記光受信器に案内する少なくとも２つのミラー、該少なくとも２つのミラーを保持する筐体、及び前記筐体を駆動させ、前記少なくとも２つのミラーが前記光送信器により送信される光信号の光路上に位置するか否かで前記第一の光路と前記第二の光路とを切り換える駆動機構を備える、
光送受信器。
前記監視時において、前記光送信器から送信されて前記光受信器で受信した光信号のエラー率を測定する測定部と、該測定結果に基づいて、前記光送信器の最適な光通信のパラメータを算出して設定する設定部とを含むコントローラを更に備える、請求項１に記載の光送受信器。
前記光送信器、前記光受信器、及び前記光路切替え部が一つのモジュールとして構成される、請求項１又は請求項２に記載の光送受信器。
光信号を送信する光送信器及び光信号を受信する光受信器を備える光送受信器の光通信最適化方法であって、
前記光送信器により送信される光信号の光路を、他の光送受信器とで光通信する光通信時の第一の光路から、前記送信した光信号を前記光受信器で受信して該光信号を監視する監視時の第二の光路に切替える段階と、
前記光送信器が送信する光信号の発光波形を可変する設定値としてパラメータを設定する段階と、
前記光送信器から送信されて前記光受信器で受信した光信号のエラー率を測定する段階と、
前記測定した結果に基づいて、前記光送信器の最適な光通信のパラメータを算出して設定する段階と、
を備える、光信号最適化方法。