JP2013081168A - 光信号再生方法およびネットワーク装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】大容量の光信号を伝送する光ネットワークを柔軟に構築またはアップグレードする。
【解決手段】光信号再生方法は、ネットワーク装置において光信号を受信し、光信号のパフォーマンス特性を測定し、光信号について測定したパフォーマンス特性に基づいて光信号の再生が必要であるか判定し、光信号の再生が必要であるとの判定に基づいて光信号を再生する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光信号再生方法および光信号を再生するネットワーク装置に係わる。
遠隔通信システム、ケーブルＴＶシステム、データ通信ネットワークは、大容量の情報を高速で伝送するために、光ネットワークを使用する。光ネットワークにおいては、情報（トラヒック）は、光ファイバを介して光信号の形で伝送される。光信号は、トラヒックが変調された所定波長の光ビームにより構成される。情報を運ぶ波長は、「光チャネル」または単に「チャネル」と呼ばれることがある。各チャネルは、光ネットワークを介して所定のデータレートで情報を運ぶように構成されている。
光ネットワークの伝送容量を増加させるために、複数のチャネルの複数の信号が１つの光信号に多重化されることがある。１つの光信号で複数のチャネルの情報を通信するための処理は、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）と呼ばれることがある。高密度ＷＤＭ（ＤＷＤＭ：Dense WDM）は、多数の（例えば、４０以上）波長を高い密度で光ファイバ中に多重化する。ＷＤＭ、ＤＷＤＭ、または他の多波長伝送技術は、光ファイバ毎の総帯域を広くするために、光ネットワークにおいて使用される。また、各チャネルにより伝送されるトラヒック量を増加させるために、様々な変調技術が使用される。
光信号により伝送されるトラヒック量を増やすための技術は、上述のネットワークを実装するうえで新たな困難を発生させる。たとえば、大容量（例えば、400Gbps）の光信号は、より厳しいパフォーマンス（例えば、高い光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio））が要求される。ところが、現在の技術では、大容量光信号についての厳しいパフォーマンス要求を満たそうとすると、コストが高くなり、効率が悪くなる。
本発明の目的は、大容量光信号の伝送に係わる上述の欠点または問題を抑えることである。
本発明の１つの態様の光信号再生方法は、ネットワーク装置において光信号を受信し、前記光信号のパフォーマンス特性を測定し、前記光信号について測定したパフォーマンス特性に基づいて、前記光信号の再生が必要であるか判定し、前記光信号の再生が必要であるとの判定に基づいて前記光信号を再生する。
上述の態様によれば、大容量光信号の伝送に係わる欠点または問題が抑えられる。
光ネットワークの一例を示す図である。 光信号を再生する光ネットワークの一例を示す図である。 光信号を再生する光ネットワークにおいて使用されるネットワーク装置の一例を示す図である。 光信号を再生する光ネットワークにおいて使用されるネットワーク装置の他の例を示す図である。 光信号再生方法を示すフローチャートである。
図１は、本発明の実施形態に係る光ネットワーク１００の一例を示す。後で詳しく説明するが、光ネットワーク１００のネットワーク装置（例えば、光アド・ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）１１０）は、光信号を受信すると、自動的に光信号を再生することができる。この実施形態または他の実施形態において、ネットワーク装置は、光ネットワーク１００を介して伝搬する光信号のパフォーマンスをモニタする。光信号のパフォーマンスがその光信号に対して設定されている閾値を満足していないときは、ネットワーク装置は、光信号が光ネットワーク１００を介してさらに伝搬を続けて宛先に到着できるようにするために、光信号を再生する。従来技術と異なり、本実施形態の信号再生処理は、光信号を再生する必要があるか否かを、測定された光パフォーマンスに基づいて動的に決定することができる。なお、従来の信号再生技術は、特定のネットワークの構成（例えば、ファイバ種別、スパン長など）に基づいており、信号再生処理は、予め設定された、静的な方法で設計する必要がある。本実施形態に係る動的な実装は、例えば、光ネットワークのコスト効率の最適化、及び／又は、改善を実現する。
光ネットワーク１００は、光ネットワーク１００のネットワーク装置により通信される１または複数の光信号を伝送する１または複数の光ファイバ１０６を含む。ネットワーク装置は、光信号が光ネットワーク１００を介して伝搬するときに通過する、任意の数の要素を意味する。光ネットワーク１００のネットワーク装置は、１または複数の光ファイバ１０６で互いに接続されていてもよいし、１または複数の送信器１０２、１または複数のマルチプレクサ（ＭＵＸ）１０４、１または複数の増幅器１０８、１または複数のＯＡＤＭ１１０、１または複数の受信器１１２を含んでいてもよい。
光ネットワーク１００は、例えば、端末ノード間のポイント・ツー・ポイント光ネットワーク、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワーク、または他の好適な光ネットワーク、或いは、そのような光ネットワークの組合せである。光ファイバ１０６は、非常に小さい損失で光信号を長距離伝送可能な細い線状のガラスで形成される。また、光ファイバ１０６として、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）、Ｅ−ＬＥＡＦ（Enhanced Large Effective Area Fiber）、またはTrue Wave（登録商標）Reduced Slope（ＴＷ−ＲＳ）ファイバ等の、任意の好適な光ファイバを使用することができる。
光ネットワーク１００は、光ファイバ１０６を介して光信号を伝送する装置を含んでもよい。情報は、１または複数の光波長の変調において情報を符号化して波長の載せることにより、光ネットワーク１００を介して送信および受信される。光ネットワークにおいては、光の波長は、チャネルと呼ばれることがある。各チャネルは、任意のデータレートで光ネットワーク１００を介して任意の量の情報を運ぶことができる。
チャネルのデータレートは、各チャネルにおいて使用される変調方式に関係する。例えば、10GbpsのEthernet（登録商標）システムにおいて、２つの変調レベルを用いて情報を運ぶオン・オフキーイングを使用してもよい。40GbpsのEthernetシステムにおいて、オン・オフキーイング等の２値変調方式よりも多くの情報を運ぶことができる、４つの変調レベルを用いて情報を運ぶＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying）を使用してもよい。さらに、400GbpsのEthernetシステムを実装するために、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、ナイキストＷＤＭ、狭チャネル間隔ＷＤＭ等を、偏波多重１６ＱＡＭまたは偏波多重１６ＰＳＫ等に適用してもよい。このように、チャネルのスペクトル効率を高め、これにより光ネットワーク１００の情報伝送容量を大きくするために、様々な変調方式および形式が使用され得る。
光ネットワーク１００の情報伝送容量をさらに大きくするために、複数のチャネルにより伝送される複数の信号を１つの光信号に多重化してもよい。１つの光信号で複数のチャネルの情報を通信するための処理は、ＷＤＭと呼ばれることがある。高密度ＷＤＭ（ＤＷＤＭ）は、多数（例えば、４０以上）の波長を高い密度で光ファイバ中に多重化する。ＷＤＭ、ＤＷＤＭ、または他の多波長伝送技術は、光ファイバ毎の総帯域を広くするために、光ネットワークにおいて使用される。ＷＤＭまたはＤＷＤＭ無しでは、光ネットワークの帯域は、１つのチャネルのデータレートに制限されてしまう。帯域を広くすれば、光ネットワークは、より多くの情報量を伝送できる。光ネットワーク１００は、ＷＤＭ、ＤＷＤＭ、または他のマルチチャネル多重化方式を使用して複数のチャネルを伝送することができ、また、マルチチャネル信号を増幅することができる。
光ネットワーク１００の伝送帯域は、光ネットワーク１００が動作する波長領域を含む光スペクトルの一部に相当する。例えば、北アメリカの伝送帯域は、Ｃバンドであって、概ね波長帯1525〜1565nmを含んでいる。よって、Ｃバンド中を伝送する光信号は、概ね1525〜1565nm内の波長を含む。
チャネルパワーは、光ネットワーク１００の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）に関係する。ＯＳＮＲは、信号を劣化させる雑音に対する信号のパワーの比率を表す。各チャネルの信号のパワーは、雑音の影響を克服し、信号により運ばれるトラヒックがその信号から抽出されるように、十分に高くなくてはならない。
ＯＳＮＲは、信号伝搬距離の関数である。光信号が伝搬されると、信号に影響を与える雑音量は、光信号の伝送距離、および／または、光信号が通過するネットワーク装置の数に応じて増加する。例えば、光信号があるネットワーク装置から光ファイバ１０６を介して他のネットワーク装置へ伝搬するとき、信号のパワーは、光ファイバ１０６を介しての伝搬においてスパン損失を受ける。また、後述する増幅器１０８において、光信号の増幅に際して雑音が発生する。さらに、光信号が他の様々なネットワーク装置を通過するときに、そのネットワーク装置においても雑音が発生する。したがって、十分に高いＯＳＮＲを得るためには、短い距離を伝送される、及び／又は、少ないネットワーク装置を通過する光信号のパワーと比較して、長い距離を伝送される、及び／又は、多くのネットワーク装置を通過する光信号のパワーは、高くなくてならない。
また、変調方式によって雑音に対する感度が異なるので、変調方式ごとに満足すべきＯＳＮＲの要件が異なる。したがって、信号再生が必要となるまでに光信号が伝送できる距離は、各光信号に対して使用される変調方式に依存する。以下の記載において、信号再生なしで光信号が伝送可能な距離を、光信号の「光到達距離（optical reach）」または単に「到達距離」と呼ぶことがある。ここで、上述したように、異なるデータ伝送容量を実現するために異なる変調方式が使用されるので、光信号の容量が異なると、その到達距離も変わることになる。たとえば、10Gbps信号または100Gbps信号の到達距離と比較して、400Gbps信号の到達距離は短い。即ち、伝送距離が同じ場合は、使用される変調方式が異なることに起因して、10Gbps信号または100Gbps信号と比較して、400Gbps信号は、より頻繁に信号再生が必要である。
信号のルーティングは、予め設定された宛先および伝送距離に応じて設計される。従来技術において、光−電気−光変換を含む信号再生（以下、「光−電気−光再生」と呼ぶことがある）を行うために、光信号の到達距離に基づいて、光信号の生成点と宛先との間に追加的にネットワーク装置が予め設定される。ところが、光信号のタイプが異なるとその到達距離も異なるので、他のタイプの光信号を伝送するようにネットワーク装置がアップグレードされるときは（例えば、ネットワーク装置が400Gbps信号を伝送できるようにするために、400Gbpsカードが挿入される）、新たなタイプの光信号のために必要となる信号再生点の位置は、先のタイプの光信号のための再生点の位置と異なってしまう。例えば、100Gbps信号と比較して、400Gbps信号の到達距離は短い。このため、100Gbps信号と比較して、400Gbps信号に対しては、より多くの再生点が必要になる。
本発明の実施形態に係るネットワーク装置（例えば、ＯＡＤＭ１１０）は、後で詳しく説明するが、あるタイプの光信号（例えば、400Gbps信号）を受信すると、他のタイプの光信号（例えば、100Gbps信号）に対応づけられて予め設定されている再生点とは無関係に、その光信号を再生するか否かを決定する。このような構成は、光ネットワーク１００のアップグレードを簡単にする。
例えば、ネットワーク装置は、100Gbps信号および400Gbps信号を受信するものとする。また、光ネットワーク１００は、100Gbps信号に対応づけられて予め設定された再生点に基づいて設計されているものとする。ここで、ネットワーク装置がそのような再生点の１つでないときは、ネットワーク装置は、受信信号が100Gbps信号であると認識すると、信号再生を行うことなく、その100Gbps信号を他のネットワーク装置へ導く。また、ネットワーク装置が予め設定された再生点の１つであるときは、ネットワーク装置は、受信信号が100Gbps信号であると認識すると、予め設定された方式に基づいて、自動的にその100Gbpsを再生（例えば、光−電気−光変換を含む信号再生）する。
一方、400Gbps信号を受信したときは、ネットワーク装置は、受信信号が400Gbps信号であると認識し、その400Gbps信号の光信号パフォーマンス特性を測定する。この測定に基づいて、ネットワーク装置は、この400Gbps信号を次のネットワーク装置へ導く前に、信号再生を実行するか否かを決定する。したがって、このようなネットワーク装置を有する光ネットワーク１００においては、100Gbps信号と400Gbps信号との間の到達距離の差に起因して必要とされる、400Gbps信号のための再生点を決定して実装することなく、100Gbps対応構成から400Gbps対応構成へのアップグレードが可能である。言い換えると、100Gbps信号のために設定された再生点は、400Gbps信号のためにも使用することができ、また、動的な信号再生は、100Gbps信号と比較して短い400Gbps信号の到達距離を補うことができる。
幾つかの実施形態では、400Gbps信号の再生は、光−電気−光変換を行うことなく、光領域で行われる。光−電気−光再生の数を少なくすると、ネットワーク装置のコストが削減される。なお、本発明は、400Gbpsのための機能が100Gbpsネットワークに導入される構成に限定されるものではない。
新しい光ネットワークを設計して実装する際に、すべてのネットワーク装置が上述の自動信号再生を行うように構成すれば、予め決められた再生点を生成する代わりに、ネットワークの設計を簡単にすることができる。したがって、光ネットワークの動的な信号再生によれば、光ネットワーク１００を新たな光ネットワークとして実装する場合、および既存の光ネットワークにおいて新たなタイプの光信号を伝送する場合（例えば、既存の光ネットワークに400Gbps信号を導入する）、従来の方法よりも、柔軟に対応することができる。
光ネットワーク１００は、指定された波長またはチャネルで光ネットワーク１００を介して伝送される光信号を送信する、１または複数の光送信器（Ｔｘ）１０２を有する。光送信器１０２は、電気信号を光信号に変換してその光信号を送信する、任意のシステム、装置、またはデバイスを有する。例えば、各光送信器１０２は、レーザ光源および変調器を有しており、電気信号を受信し、レーザ光源により生成される所定の波長の光ビームを電気信号に含まれている情報で変調し、信号を伝送する光ビームをネットワークへ送信する。
マルチプレクサ１０４は、光送信器１０２に接続され、光送信器１０２から送信される互いに波長の異なる光信号を結合して１つのＷＤＭ信号またはＤＷＤＭ信号を生成する、任意のシステム、装置、またはデバイスである。
増幅器１０８は、ネットワーク管理システムによって決められている、各チャネル毎のパワーレベルに従って、光ネットワーク１００において多チャネル光信号を増幅する。増幅器１０８は、ある長さの光ファイバ１０６の前段および／または後段に配置される。増幅器１０８は、光信号を増幅する任意のシステム、装置、またはデバイスを有する。例えば、増幅器１０８は、光信号を増幅する光中継器を有していてもよい。増幅器１０８は、光−電気変換または電気−光変換を行うことなく、光信号増幅する。増幅器１０８は、例えば、希土類エレメントが添加された光ファイバである。この場合、外部からのエネルギーにより希土類エレメントが添加された領域の原子が励起され、光信号が光ファイバを通過するときに、その光信号の強度が増加する。一例としては、増幅器１０８は、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である。ただし、増幅器１０８は、半導体光増幅器（ＳＯＡ）などの、他の任意の増幅器であってもよい。
ＯＡＤＭ１１０は、光ファイバ１０６により光ネットワーク１００に接続される。ＯＡＤＭ１１０は、分岐／挿入装置を有する。分岐／挿入装置は、光ファイバ１０６から光信号を分岐する、及び／又は、光ファイバ１０６に光信号を挿入する、任意のシステム、装置、デバイスを含む。ＯＡＤＭ１１０は、たとえば、再構成可能なＯＡＤＭ（ＲＯＡＤＭ：Reconfigurable OADM）であってもよい。ＯＡＤＭ１００を通過した後、光信号は、特に図示しないが、光ファイバ１０６を介して直接的に宛先へ伝送されるか、或いは、宛先へ到着する前に１または複数の他のＯＡＤＭを通過する。この明細書において、ＯＡＤＭ１１０は、ネットワーク装置の一例であって、後で詳しく説明するように、受信した光信号について自動信号再生を行うことができる。
光ネットワーク１００は、光ネットワーク１００に接続される１または複数の宛先において、デマルチプレクサ１０５を有する。デマルチプレクサ１０５は、１つのＷＤＭ信号をチャネル毎に分離する逆多重化器として動作する、任意のシステム、装置、デバイスを有する。例えば、デマルチプレクサ１０５は、マルチプレクサ１０４と同じ構成であってもよいが、複数のチャネルを結合してＷＤＭ信号を生成する代わりに、ＷＤＭ信号をチャネル毎に分離する。例えば、光ネットワーク１００が４０チャネルＤＷＤＭ信号を伝送する場合、デマルチプレクサ１０５は、この４０チャネルＤＷＤＭ信号を、４０個のチャネルに対応する４０個の光信号に分離する。
光ネットワーク１００は、デマルチプレクサ１０５に接続する複数の光受信器１１２を有する。各光受信器１１２は、所定の波長またはチャネルで伝送されてくる光信号を受信し、その光信号に含まれている情報のための信号処理を行う。
この明細書の開示内容を逸脱しない範囲で、光ネットワーク１００に対して変更、追加、削除を行ってもよい。例えば、光ネットワーク１００の各チャネルのデータレート（例えば、10Gbps、40Gbps、100Gbps、400Gbpsなど）は、互いに同じであってもよいし、互いに同じでなくてもよい。光ネットワーク１００は、図１に示す要素よりも多くの要素を含む構成であってもよいし、図１に示す要素よりも少ない要素を含む構成であってもよい。光ネットワーク１００は、図示されていない要素、例えば分散制御モジュールなどを含んでもよい。また、図１はポイント・ツー・ポイントネットワークを示しているが、光ネットワーク１００は、リングネットワークまたはメッシュネットワーク等の任意のネットワークでもよい。
図２は、光信号を自動再生するネットワーク装置２０２を含む、本発明の実施形態に係る光ネットワーク２００の一例を示す。ネットワーク装置２０２は、上述した光ネットワーク１００において使用されるネットワーク装置に対応する。例えば、ネットワーク装置２０２は、図１に示すＯＡＤＭ１００を含み、光ネットワーク２００において光信号を分岐および／または挿入することができる。
なお、ネットワーク装置２０２は、図２に示すネットワーク装置２０２ａ〜２０２ｇを含む、光ネットワーク２００に設けられるネットワーク装置の総称である。また、光信号２０４は、図２に示す光信号２０４ａ〜２０４ｃを含む、光ネットワーク２００において伝送される光信号の総称である。
この実施例では、ネットワーク装置２０２ａは、光ネットワーク２００を介して複数の光信号２０４を送信する。ネットワーク装置２０２ａは、光信号２０４ａをネットワーク装置２０２ａからネットワーク装置２０２ｄへ導く。ネットワーク装置２０２ｄは、光信号２０４ａをネットワーク装置２０２ｆへ導く。ネットワーク装置２０２ｆは、光ネットワーク２００から光信号２０４ａをドロップする。また、ネットワーク装置２０２ａは、光信号２０４ｂをネットワーク装置２０２ｅへ導き、ネットワーク装置２０２ｅは、その光信号２０４ｂをネットワーク装置２０２ｆへ導く。ネットワーク装置２０２ｆは、光信号２０４ｂをネットワーク装置２０２ｇへ導く。ネットワーク装置２０２ｇは、光ネットワーク２００から光信号２０４ｂをドロップする。更に、ネットワーク装置２０２ａは、光信号２０４ｃをネットワーク装置２０２ｂへ導き、ネットワーク装置２０２ｂは、その光信号２０４ｃをネットワーク装置２０２ｃへ導く。ネットワーク装置２０２ｃは、光ネットワーク２００から光信号２０４ｃをドロップする。
幾つかの実施形態では、各ネットワーク装置２０２は、受信した光信号２０４について光パフォーマンスをモニタする。そして、ネットワーク装置２０２は、１または複数のチャネルの光信号２０４を他のネットワーク装置２０２へ通信する前に、パフォーマンスのモニタに基づいて、光信号再生を行うか否かを決定する。
例えば、ネットワーク装置２０２ａから光信号２０４ｂを受信すると、ネットワーク装置２０２ｅは、その光信号２０４ｂの光パフォーマンスをモニタする。ネットワーク装置２０２ｅは、ネットワーク装置２０２ｅからネットワーク装置２０２ｆへ光信号２０４ｂを通信する前に、光信号２０４ｂの光再生を行うことが有効である程度に光信号２０４ｂが劣化しているかを判定するために、光信号２０４ｂの光パフォーマンスをモニタする。同様に、ネットワーク装置２０２ｄ、２０２ｂは、それぞれ光信号２０４ａ、２０４ｃをネットワーク装置２０２ｆ、２０２ｃへ通信する前に、それぞれ光信号２０４ａ、２０４ｃの光パフォーマンスをモニタする。
パフォーマンスのモニタにおいては、ＯＳＮＲ、偏波モード分散（ＰＭＤ）、２次の偏波モード分散（ＳＯＰＭＤ）、波長分散、位相雑音、偏波依存損失（ＰＤＬ）、光信号のアイ開口、光信号のビット誤り率（ＢＥＲ）、その他の光信号２０４について適用可能な任意のパフォーマンス特性をモニタすることができる。上述の１または複数の任意のパフォーマンス特性を測定するために、任意のシステム、装置、またはデバイスを使用することができる。例えば、ＰＭＤのモニタは、部分的なサイドバンドのフィルタリングにより実現され、ＯＳＮＲのモニタは、干渉計を利用して実現される。monitoring division inc (mdi)によるeyeD 360 monitor 等のデバイスは、上述の１または複数のパフォーマンス特性をモニタするために使用可能である。幾つかの実施形態では、パフォーマンスのモニタは、光信号２０４の各チャネルのパフォーマンス特性（例えば、ＯＳＮＲ、ＰＭＤなど）を解析する光スペクトラムアナライザによって実現される。
この実施形態では、ネットワーク装置２０２ｄ、２０２ｂは、それぞれ、パフォーマンスのモニタに基づいて、光信号２０４ａ、２０４ｃの再生を行わない、と判定するものとする。この場合、ネットワーク装置２０２ｄ、２０２ｂは、それぞれ光信号２０４ａ、２０４ｃを、再生することなく、ネットワーク装置２０２ｆ、２０２ｃへ導く。これに対して、ネットワーク装置２０２ｅは、光信号２０４ｂをネットワーク装置２０２ｆへ導く前に、光信号２０４ｂのパフォーマンスのモニタに基づいて、信号補正部２０６を用いて光信号２０４ｂを再生する必要があると判定する。なお、信号補正部２０６については、後で、図３および図４に示す信号補正部３０６および信号補正部４０６を参照しながら詳しく説明する。そして、ネットワーク装置２０２ｅの信号補正部２０６は、ネットワーク装置２０２ｅが光信号２０４ｂをネットワーク装置２０２ｅへ通信する前に、光信号２０４ｂを再生する。なお、上述したように、再生処理は、光信号２０４について、光−電気−光変換を行うことなく、光領域で行ってもよい。
幾つかの実施形態においては、ネットワーク装置２０２は、パフォーマンス特性の測定値とそのパフォーマンス特性についての閾値との比較に基づいて、光信号２０４を再生するか否かを決定してもよい。例えば、ネットワーク装置２０２は、光信号２０４のＯＳＮＲの測定値とＯＳＮＲの閾値とを比較する。閾値は、例えば、パフォーマンス特性によって測定される光信号２０４の品質が、光信号２０４が十分な品質で当該ネットワーク装置２０２から宛先（例えば、次のネットワーク装置２０２）に到着する程度に高いか否かに基づいて決定される。したがって、閾値は、光信号２０４の到達距離、光信号２０４を送信するネットワーク装置２０２からその光信号２０４を受信するネットワーク装置２０２までの距離、ネットワーク装置２０２間の光ファイバの特性、光信号のアイ開口、ビット誤り率、その他の適用可能な特性に依存して変わる。光信号２０４の到達距離は、光信号２０４がある１つのネットワーク装置２０２に到達するためには十分に大きいかも知れないが、他のネットワーク装置２０２に到達するためには十分に大きくないかも知れないので、閾値は、ネットワーク装置２０２間の距離に応じて変わる。
例えば、ネットワーク装置２０２ｄからネットワーク装置２０２ｆまでの距離は、ネットワーク装置２０２ｅからネットワーク装置２０２ｆまでの距離とは異なっているかも知れない。したがって、ネットワーク装置２０２ｄにおいて光信号２０４ａをネットワーク装置２０２ｆへ導く前に光信号２０４ａを再生するか否かを決定するための閾値は、ネットワーク装置２０２ｅにおいて光信号２０４ｂをネットワーク装置２０２ｆへ導く前に光信号２０４ｂを再生するか否かを決定するための閾値とは、異なっているかも知れない。また、ネットワーク装置２０２ｅからネットワーク装置２０２ｃまでの距離は、ネットワーク装置２０２ｅからネットワーク装置２０２ｆまでの距離とは異なっているかも知れない。したがって、ネットワーク装置２０２ｅからネットワーク装置２０２ｃへ送信される光信号２０４のための閾値は、ネットワーク装置２０２ｅからネットワーク装置２０２ｆへ送信される光信号２０４のための閾値とは、異なっているかも知れない。
幾つかの実施形態においては、ネットワーク装置２０２は、光信号の信号タイプに基づいて、その光信号を再生するか否かを判定する。このような実施形態は、例えば、光ネットワークをアップグレード（たとえば、100Gbps信号を伝送する光ネットワークにおいて、400Gbps信号を伝送できるようにアップグレードする）のために使用される。例えば、光信号２０２ａが100Gbps信号であり、光ネットワーク２００は、100Gbps信号に対して予め設定された再生点を有するものとする。また、ネットワーク装置２０２ｄは、光信号２０４ａのための再生点ではないものとする。この場合、ネットワーク装置２０２ｄは、光信号２０２ａが100Gbps信号であると認識すると、その光信号２０４ａを再生しない。これに対して、光信号２０２ｂが400Gbps信号であり、光ネットワーク２００は、400Gbps信号に対して予め設定された再生点を有していないものとする。この場合は、ネットワーク装置２０２ａから光信号２０４ｂを受信すると、ネットワーク装置２０２ｅは、光信号２０４ｂのパフォーマンス特性を測定し、その測定したパフォーマンス特性に基づいて、光信号２０４ｂを再生するか否かを判定する。なお、上述したように、この判定は、光信号２０４ｂのパフォーマンス特性についての閾値に基づいて行われる。
幾つかの実施形態では、各ネットワーク装置２０２は、光信号２０４を受信し、その光信号２０４の宛先を特定する。宛先は、例えば、他のネットワーク装置２０２である。あるいは、光信号２０４が光ネットワーク２００からドロップされるときは、そのドロップされた光信号２０４から情報を抽出する受信器が、宛先となることもある。ネットワーク装置２０２は、光信号の宛先に基づいて閾値を決定してもよい。幾つかの実施形態では、あるネットワーク装置２０２から他のネットワーク装置２０２へ送信される光信号２０４に係わる閾値は、各ネットワーク装置２０２と通信可能に接続される不図示のネットワーク管理システムによって決定されるようにしてもよい。
例えば、他のネットワーク装置２０２が光信号２０４の宛先である場合、上述したように、閾値は、ネットワーク装置２０２間の距離、光信号２０４の到達距離などの様々な要因に基づく。受信器が光信号２０４の宛先である場合は、閾値は、例えば、光信号２０４を受信して解析する受信器の能力に基づくようにしてもよい。
光信号を再生する処理は、光−電気−光再生で実現してもよいし、光−電気−光変換を行うことなく光領域で行われる光再生により実現してもよい。光再生が使用される場合、再生処理は、光信号２０４の変調方式に依存する。たとえば、非線形ループミラーまたは可飽和吸収器を使用するＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）除去処理は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調方式の信号を光領域で再生するために実施される。また、位相雑音除去処理は、ＢＰＳＫ変調方式の信号を光領域で再生するために使用される。光再生の他の例は、ＤＯＰ（Degree of Polarization）最大化、クロック再生（例えば、複数の信号の受信タイミングの調整）、相互位相変調（ＸＰＭ）を抑制するために特定波長への遅延挿入など利用するＰＭＤおよびＰＤＬ補償であり、様々な変調方式に適用可能である。さらに、光信号を再生する処理は、波長分散および／または信号パワー増幅も補償する。
光再生処理を実現するために、異なる処理を行う複数の再生ユニットの帯域が互いに異なるように構成してもよい。例えば、光パラメトリック再生処理で使用される信号励起のパワーの増加は、その処理を実施する再生ユニットの帯域を広くし、信号励起のパワーの低下は、その処理を実施する再生ユニットの帯域を狭くする。したがって、光ネットワーク２００の送信帯域の光スペクトラムをカバーするように、各再生ユニットの帯域に応じて、複数の異なる再生ユニットを使用してもよい。
例えば、再生ユニットは、光ネットワーク２００において伝送される光信号のすべての光スペクトラムをカバーする帯域（例えば、全Ｃバンド）を有する。このような再生ユニットは、全帯域再生を行うことができるように、光ネットワーク２００の伝送帯域内のすべてのチャネルに対して光信号再生を行う。例えば、ＡＳＥ除去を利用して再生処理を行う再生ユニットは、全帯域再生ユニットである。ただし、ＡＳＥ除去再生ユニットは、後述するように、部分帯域（例えば、チャネル単位）再生ユニットとして実装してもよい。
他の再生ユニットは、光ネットワーク２００の伝送帯域の光スペクトラムの一部を再生するような帯域を有するように構成される。光スペクトラムの一部は、１または複数のチャネルを含む。このような再生ユニットは、個々の再生ユニットに対応づけられた伝送帯域の一部の中の配置されている波長を有するチャネルに対する部分帯域再生を行う。このような実施形態では、ネットワーク装置２０２は、光ネットワーク２００の光信号の全伝送帯域をカバーするためには、複数の部分帯域再生ユニットを含む。例えば、ＰＭＤ、ＰＤＬ、ＸＰＭ、またはクロック再生を利用する再生ユニットは、部分帯域（例えば、チャネル単位）再生ユニットとして実装してもよい。
したがって、ネットワーク装置２０２は、全帯域再生処理、部分帯域再生処理、またはチャネル単位再生処理を行う１または複数の再生ユニットを利用して、パフォーマンスのモニタ及び／又は光信号の補正を行うことができる。上述したように、再生ユニットの帯域は、光信号２０４の変調方式に基づく、使用される再生処理およびその実施の形態に依存する。全帯域再生ユニットを有するネットワーク装置の一例を図３に示し、複数の部分帯域再生ユニットを有するネットワーク装置の一例を図４に示す。幾つかの実施形態において、部分帯域再生ユニットは、チャネル単位で光信号を再生する。
この明細書の開示内容を逸脱しない範囲で、図２に示す構成に対して変更、追加、削除を行ってもよい。例えば、図２に描かれているネットワーク装置および光信号は、説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。また、光ネットワーク２００は、メッシュネットワークとして描かれているが、他の任意のまたは好適なネットワークを採用することができる。
図３は、ＷＤＭ信号３０４の自動信号再生を行う全帯域再生ユニットを有するネットワーク装置３０２を示す。ネットワーク装置３０２は、たとえば、ＲＯＡＤＭであって、ＲＯＡＤＭカード３１２ａを用いてＷＤＭ信号３０４を受信する。ネットワーク装置３０２は、ＷＤＭ信号３０４に対して自動信号再生を行う光信号再生部３１０を有する。
ＷＤＭ信号３０４は、複数のチャネル（λi）を含み、各チャネルに対してデータレートおよび変調方式が対応付けられている。図３に示す例では、ＷＤＭ信号３０４は、チャネルλ1〜λ4を含む。ただし、ＷＤＭ信号３０４は、チャネルλ1〜λ4以外にさらに他のチャネルを有していてもよい。各チャネルλ1〜λ4は、400Gbps信号、100Gbps信号、40Gbps信号、10Gbps信号、または他のタイプの光信号である。なお、この明細書において「チャネル」は、特定のチャネルに対応付けられている波長によって伝送される光信号を意味することがある。
信号補正部３０６は、ＷＤＭ信号３０４の１または複数のチャネルの光パフォーマンスをモニタし、測定したパフォーマンスに基づいてＷＤＭ信号３０４の１または複数のチャネル再生を行う、任意のシステム、装置、またはデバイスを有する。また、信号補正部３０６は、光パフォーマンスモニタ（ＯＰＭ）部３０８、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）３１４、および光信号再生部３１０を含む。
光パフォーマンスモニタ部３０８は、光信号のパフォーマンス特性をモニタする、任意のシステム、装置、またはデバイスを有する。この実施例では、光パフォーマンスモニタ部３０８は、図２に示す光信号２０４のモニタについて上述したように、ＷＤＭ信号３０４の１または複数のチャネルのＰＭＤ、ＯＳＮＲ、または他の適用可能なパフォーマンス特性をモニタする。また、光パフォーマンスモニタ部３０８は、ＷＤＭ信号３０４のすべてのパフォーマンス、ＷＤＭ信号３０４のチャネルのサブセットのパフォーマンス、またはＷＤＭ信号３０４の各チャネル（λi）のパフォーマンスをモニタすることができる。
信号補正部３０６は、光パフォーマンスモニタ部３０８と通信可能に接続されたコントローラ３１１を含む。コントローラ３１１は、プログラム命令および／または処理データを解釈および／または実行する、任意のシステム、装置、またはデバイスを有する。コントローラ３１１は、特に限定されるものではないが、プログラム命令および／または処理データを解釈および／または実行する、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、または他のデジタルまたはアナログ回路で実現される。幾つかの実施形態では、コントローラ３１１は、コントローラ３１１と通信可能に接続されたメモリに格納されている、プログラム命令および／または処理データ（例えば、パフォーマンス特性をモニタして解釈する命令）を、解釈および／または実行する。
メモリは、プログラム命令またはデータを一定期間動作可能に保持する、任意のシステム、装置、またはデバイス（例えば、コンピュータ読み取り可能な媒体）を有する。メモリは、信号補正部３０６への電力が停止された後もデータを保持する、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＰＣＭＣＩＡカード、フラッシュメモリ、磁気格納装置、光磁気格納装置、または他の任意の選択された及び／又は並べられた揮発性または不揮発性メモリを含む。図３においては１だけ描かれているが、ネットワーク装置３０２は、コントローラ３１１について記載される１または複数の動作を行う、任意の数のコントローラ３１１を含む。また、コントローラ３１１は、ネットワーク装置３０２内の任意の位置（例えば、光パフォーマンスモニタ部３０８の中）に配置可能である。
コントローラ３１１は、光パフォーマンスモニタ部３０８によって測定された、ＷＤＭ信号３０４のチャネルのパフォーマンス特性に基づいて、ＷＤＭ信号３０４の１または複数のチャネルの光信号を再生するか否かを決定する。例えば、コントローラ３１１は、図２を参照しながら記載したように、測定されたパフォーマンス特性（例えば、ＯＳＮＲ、ＰＭＤなど）を、対応する閾値と比較する。そして、１または複数のチャネルのパフォーマンス特性が閾値を満たしていない（例えば、測定されたＯＳＮＲが閾値よりも低い）ときは、コントローラ３１１は、１または複数の劣化チャネル（例えば、閾値を満足しないチャネル）を光信号再生部３１０へ導くように、波長選択スイッチ３１４に対して指示を与える。
光パフォーマンスモニタ部３０８は、ＷＤＭ信号３０４のチャネルの信号のタイプ（例えば、100Gbps信号または400Gbps信号）を検出し、コントローラ３１１は、検出された信号タイプを判定する。信号タイプは、光信号の変調方式に基づくものであり、コントローラ３１１および光パフォーマンスモニタ部３０８は、光信号の変調方式を区別することができる。コントローラ３１１は、チャネルの信号タイプに応じて動作を指示することができる。例えば、幾つかの実施形態では、信号補正部３０６は、100Gbps信号ではなく400Gbps信号の動的再生を行うように構成される。この例では、チャネルλ1〜λ3により400Gbps信号が伝送され、チャネルλ4により100Gbps信号が伝送されるものとする。この場合、コントローラ３１１は、チャネルλ1〜λ3が400Gbps信号であると判定し、チャネルλ1〜λ3に対してパフォーマンスのモニタおよび信号の再生に係わる動作を行う。また、コントローラ３１１は、チャネルλ4が100Gbps信号であると判定すると、チャネルλ4に対してパフォーマンスのモニタおよび信号の再生に係わる動作を行うことなく、波長選択スイッチ３１４に対してチャネルλ4をＲＯＡＤＭカード３１２ｂへ通過させるように指示する。
他の実施形態では、信号補正部３０６は、100Gbps信号および400Gbps信号の動的再生を行うように構成される。この実施例でも、チャネルλ1〜λ3によよって400Gbps信号が伝送され、チャネルλ4によって100Gbps信号が伝送されるものとする。この場合、コントローラ３１１は、チャネルλ1〜λ3が400Gbps信号であると判定すると、チャネルλ1〜λ3に対してパフォーマンスのモニタおよび信号の再生に係わる動作を行う。このとき、パフォーマンス特性が劣化しているチャネルが検出されたときは、コントローラ３１１は、その劣化しているチャネルを光信号再生部３１０へ導くように、波長選択スイッチ３１４に指示を与える。なお、光信号再生部３１０は、400Gbps信号を再生可能に構成されているものとする。また、コントローラ３１１は、チャネルλ4が100Gbps信号であると判定し、チャネルλ4に対してパフォーマンスのモニタおよび信号の再生に係わる動作を行う。このとき、もし、チャネルλ4のパフォーマンス特性が劣化していれば、コントローラ３１１は、チャネルλ4を100Gbps信号用の光信号再生部へ導くように、波長選択スイッチ３１４に指示を与える。なお、100Gbps信号用の光信号再生部は、特に図示しないが、例えば、400Gbps信号用の光信号再生部とは別に設けられている。
光信号再生部３１０は、波長選択スイッチ３１４から導かれてくる劣化チャネルについて信号再生処理を行う。この実施例では、光信号再生部３１０は、ＷＤＭ信号３０４の全伝送帯域をカバーする帯域および波長のパラメータを有する。例えば、ＷＤＭ信号３０４の帯域が約４０ｎｍとなるように、ＷＤＭ信号３０４は、約１５２５〜１５６５ｎｍの光波長を有するＣバンドで伝送される。この場合、光信号再生部３１０は、少なくとも４０ｎｍの帯域を有し、１５２５〜１５６５ｎｍの光波長を含むように調整される。幾つかの実施形態では、光信号の再生は、光−電気−光再生で実現されてもよいし、光−電気−光変換を行わない光領域における光再生であってもよい。光再生が使用される場合は、光信号再生部３１０は、光雑音を吸収する可飽和吸収器または十分に高い励起パワーを使用する光パラメトリック処理によって実現される。
光信号再生部３１０の帯域は、光信号再生部３１０が受信する光信号の変調方式に対応する再生処理の実装形態に基づく。例えば、400Gbps信号の信号再生を行う光信号再生部３１０は、400Gbps信号のための再生処理の実装形態に依存する帯域を有する。同様に、100Gbps信号の信号再生を行う光信号再生部３１０は、100Gbps信号のための再生処理の実装形態に依存する帯域を有する。
したがって、光信号再生部３１０がＷＤＭ信号３０４の全伝送帯域に相当する帯域を有するか否かは、対応する変調方式のための再生処理の実装形態が十分に大きな帯域を有しているか否かに依存する。光信号再生部３１０の帯域がＷＤＭ信号３０４の全伝送帯域に相当する帯域よりも狭いときは、例えば、図４に示す他の実施形態のネットワーク装置が選択される。
この実施形態では、光信号再生部３１０はＷＤＭ信号３０４の全伝送帯域をカバーする帯域を有するので、光信号処理部３１０は、ＷＤＭ信号３０４の任意のチャネルを受信することができる。たとえば、図３に示すように、ＷＤＭ信号３０４のパフォーマンスをモニタすることによって、チャネルλ2が劣化していることが検出されるものとする。この場合、光信号再生部３１０はＷＤＭ信号３０４の全伝送帯域をカバーする帯域を有するので、コントローラ３１１は、チャネルλ2の波長にかかわらず、チャネルλ2を光信号処理部３１０へ導くように、波長選択スイッチ３１４に対して指示を与える。一方、光信号再生部３１０の帯域がＷＤＭ信号３０４の全伝送帯域をカバーしていないときは、信号補正部３０６は、それぞれがＷＤＭ信号３０４の一部の伝送帯域に対応する複数の再生ユニットを有する。この場合、信号補正部３０６は、チャネルλ2の波長に対応する再生ユニットにチャネルλ2を導く。この構成は、後で説明する図４に記載されている。
ＷＤＭ信号３０４の１または複数のチャネルについてのパフォーマンスのモニタおよび信号の再生に続いて、信号補正部３０６は、ＷＤＭ信号３０４をＲＯＡＤＭカード３１２ｂへ導く。ＲＯＡＤＭカード３１２ｂは、ＷＤＭ信号３０４およびそれに関連するチャネルをネットワーク装置３０２から宛先へ導く。例えば、ＲＯＡＤＭカード３１２ｂは、ＷＤＭ信号３０４の１または複数のチャネルを他のネットワーク装置に導く、および／または、ＷＤＭ信号３０４の１または複数のチャネルの分岐または挿入を行う。そして、ネットワーク装置３０２が受信する各ＷＤＭ信号３０４はモニタされ、ＷＤＭ信号３０４内の劣化チャネルは、モニタされたパフォーマンス、チャネルの到達距離、ＷＤＭ信号３０４の１または複数のチャネルの宛先に基づいて再生される。このように、ネットワーク装置３０２によるＷＤＭ信号３０４の自動再生は、光ネットワークの実装において、ＷＤＭ信号３０４の宛先に基づく固定的な信号再生点の数および光ネットワークの設計パラメータを削減ことができる。
この明細書の開示内容を逸脱しない範囲で、光ネットワーク３０２に対して変更、追加、削除を行ってもよい。例えば、光ネットワーク３０２は、この明細書に記載していない他の機能を行うコンポーネントおよびデバイスを含んでもよい。また、この明細書に記載の動作を行うために明示的に記載されているコンポーネントよりも多くの又は少ないコンポーネントを使用してもよい。さらに、光ネットワーク上の伝搬中の光信号についての自動信号再生が記載されているが、実施形態に信号再生は、光受信器において受信信号の品質を高めるためにその光受信器の入力側に適用することも可能である。そうすると、光信号により伝送される情報は、光受信器においてより容易に抽出される。さらに、幾つかの実施形態では、信号補正部３０６は、図４に示すように、それぞれがＷＤＭ信号３０４の伝送帯域の一部に対応する帯域を有する複数の光信号再生部を有するようにしてもよい。さらに、信号補正部３０６は、１つの信号タイプおよび変調方式（例えば、400Gbps）に対応する１または複数のセットの光信号再生部３１０、および、他の信号タイプおよび変調方式（例えば、100Gbps）に対応する１または複数のセットの光信号再生部３１０を含んでもよい。さらに、上述の説明では、ネットワーク装置３０２がＲＯＡＤＭであるものとして説明したが、信号補正部３０６は、任意の好適なネットワーク装置に実装可能である。
図４は、本発明の実施形態に係わる、部分帯域についてパフォーマンスのモニタおよび信号の補正を行う、ネットワーク装置４０２を示す。ネットワーク装置４０２は、例えばＲＯＡＤＭであって、ＲＯＡＤＭカード４１２ａを用いてＷＤＭ信号４０４を受信する。そして、ネットワーク装置４０２は、ＲＯＡＤＭカード４１２ｂを介してネットワーク装置４０２から宛先へＷＤＭ信号４０４を通信する前に、ＷＤＭ信号４０４の１または複数のチャネルの光信号を再生するか否かを判定する。ＷＤＭ信号４０４は、図３のＷＤＭ信号３０４と実質的に同じである。
この実施例では、ＷＤＭ信号４０４は、ネットワーク装置４０２の信号補正部４０６によってＲＯＡＤＭカード４１２ａを介して受信される。信号補正部４０６は、ＷＤＭ信号４０４の光パフォーマンスをモニタし、測定したパフォーマンス特性に基づいて、ＷＤＭ信号４０４の各チャネルの光信号を再生するか否か判定する。信号補正部４０６は、光パフォーマンスモニタ（ＯＰＭ）部４０８、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）４１４、および光信号再生部４１０を含む。なお、光信号再生部４１０は、図４に示す光信号再生部４１０ａ〜４１０ｃの総称である。
光パフォーマンスモニタ部４０８は、ＷＤＭ信号４０４のＰＭＤ、ＯＳＮＲ、または他の適用可能なパフォーマンス特性をモニタする。幾つかの実施形態では、光パフォーマンスモニタ部４０８は、ＷＤＭ信号４０４のすべてのチャネルのパフォーマンス、ＷＤＭ信号４０４のサブセットに属するチャネルのパフォーマンス、またはＷＤＭ信号４０４の任意のチャネル（λi）のパフォーマンスをモニタすることができる。
この実施例では、光パフォーマンスモニタ部４０８は、ＷＤＭ信号４０４ａをチャネル毎（λi）に分離して、各チャネルの光信号をそれぞれ対応するチャネルパフォーマンスモニタ（ＣＰＭ）４０９に導くデマルチプレクサ４１８を有する。各チャネルパフォーマンスモニタ４０９は、対応するチャネルの１または複数のパフォーマンス特性をモニタする。幾つかの実施形態では、各チャネルパフォーマンスモニタ４０９が対応するコントローラを有していてもよいし、１または複数のコントローラが１または複数のチャネルパフォーマンスモニタ４０９を制御してもよい。なお、チャネルパフォーマンスモニタ４０９は、図４に示すチャネルパフォーマンスモニタ４０９ａ、４０９ｂ、．．．、４０９ｋの総称である。
この実施形態では、各チャネルパフォーマンスモニタ４０９は、対応するチャネルのパフォーマンス特性（例えば、ＯＳＮＲ、ＰＤＭなど）をモニタできる。信号補正部４０６は、図３に示すコントローラ３１１と類似するコントローラ４１１を有し、チャネルパフォーマンスモニタ４０９により測定された１または複数のパフォーマンス特性と、そのチャネルパフォーマンスモニタ４０９のチャネルに対応する閾値とを比較する。測定されたパフォーマンス特性が閾値を満足していないときは、コントローラ４１１は、ＷＤＭ信号４０４から劣化チャネルを分離して光信号再生部４１０へ導くように、波長選択スイッチ４１４に対して指示を与える。
１つの実施例として、チャネルパフォーマンスモニタ４０９ｂは、ＷＤＭ信号４０４ａのチャネルλ2のパフォーマンスをモニタする。そして、チャネルパフォーマンスモニタ４０９ｂにより測定されたパフォーマンス特性に基づいて、コントローラ４１１は、チャネルλ2は信号再生が必要な程度にまで劣化している、と判定するものとする。このケースでは、コントローラ４１１は、ＷＤＭ信号４０４ａからチャネルλ2を分離して光信号再生部４１０へ導くように、波長選択スイッチ４１４に対して制御信号を与える。
光信号再生部４１０は、波長選択スイッチ４１４から導かれてくる、劣化チャネルの光信号に対して信号再生処理を行う。この実施例では、各光信号再生部４１０ａ〜４１０ｃは、ＷＤＭ信号４０４の伝送帯域の一部をカバーする帯域を有する。換言すれば、ＷＤＭ信号４０４の帯域内のすべてのチャネルの光信号を再生可能とするために、信号補正部４０６は、それぞれがＷＤＭ信号４０４の伝送帯域のうちの特定の帯域内の光信号を再生する、複数の光信号再生部４１０ａ〜４１０ｃを有する。
例えば、ＷＤＭ信号４０４の帯域が約４０ｎｍとなるように、ＷＤＭ信号４０４は、約１５２５〜１５６５ｎｍの光波長を有するＣバンドで伝送される。また、各光信号再生部４１０は、約１４ｎｍの帯域を有するものとする。すなわち、信号補正部４０６は、それぞれ約１４ｎｍの帯域を有する光信号再生部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃを有する。光信号再生部４１０ａは、約１５２４〜１５３８ｎｍの波長を有する光信号を再生し、光信号再生部４１０ｂは、約１５３８〜１５５２ｎｍの波長を有する光信号を再生し、光信号再生部４１０ｃは、約１５５２〜１５６６ｎｍの波長を有する光信号を再生する。したがって、３つの光信号再生部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃを設けることにより、ＷＤＭ信号４０４の光スペクトラム全体がカバーされる。また、各光信号再生部４１０に対応する波長は、１つのチャネルが複数の光信号再生部４１０に分離されないように設定されている。例えば、光信号再生部４１０ａ〜４１０ｃの波長は、このことに対処するために、幾つかの実施形態において重なっている。
なお、上述の構成は、単なる例示であって、使用される光信号再生部４１０の個数は、各光信号再生部４１０の帯域およびＷＤＭ信号４０４の伝送帯域の光スペクトラムに依存する。例えば、信号補正部４０６は、それぞれがＷＤＭ信号４０４の各チャネルの波長に対応する複数の光信号再生部４１０を含むようにしてもよい。
波長選択スイッチ４１４から劣化チャネル（例えば、チャネルλ2）を受信すると、信号補正部４０６は、その劣化チャネルの波長に対応する光信号再生部４１０へ、その劣化チャネルを導く。たとえば、チャネルλ2の波長が１５３０ｎｍであり、光信号再生部４１０ａが約１５２４〜１５３８ｎｍの波長に対応して構成されているものとする。この場合、信号補正部４０６は、劣化しているチャネルλ2を光信号再生部４１０ａへ導く。他の実施形態では、信号補正部４０６は、各チャネルに対応する光信号再生部４１０を有するものとする。この場合、信号補正部４０６は、チャネルλ2を、チャネルλ2に対応する光信号再生部４１０へ導く。図４に示す例では、信号補正部４０６は、波長選択スイッチ４１４から劣化チャネルに対応する光信号を受信してその光信号を適切な光信号再生部４１０に導く、光デマルチプレクサ４２０を有する。
光信号再生部４１０は、適切な再生処理で劣化光信号を再生する、任意のシステム、装置、またはデバイスを有する。幾つかの実施形態では、光信号再生部４１０は、光−電気−光変換を利用して光信号を再生する。他の実施形態では、光信号再生部４１０は、光−電気−光変換を行うことなく、電気領域ではなく光領域で、光信号を再生する。上述したように、光信号の再生処理は、光信号の変調方式に依存する。この実施形態では、劣化した光信号を再生するときに、各光信号再生部４１０は、再生した光信号を光マルチプレクサ４２１に導く。光マルチプレクサ４２１は、光信号再生部４１０から出力される再生光信号を結合する。光マルチプレクサ４２１は、結合した光信号を波長選択スイッチ４１４に戻す。波長選択スイッチ４１４は、光信号再生部４１０から受信する再生光信号をＷＤＭ信号４０４に結合する。この例では、信号補正部４０６から出力ＷＤＭ信号４０４ｂに含まれているチャネルλ2の光信号は、もはや劣化していない。
光パフォーマンスモニタ部４０８または光マルチプレクサ４２１からＷＤＭ信号４０４のチャネルを受信した後、波長選択スイッチ４１４は、ＷＤＭ信号４０４ｂをＲＯＡＤＭカード４１２ｂに導く。ＲＯＡＤＭカード４１２ｂは、再生された光信号を含むＷＤＭ信号４０４ｂを、他のネットワーク装置へ導くことができ、及び／又は、ＷＤＭ信号４０４ｂの１または複数のチャネルを分岐または挿入することができる。このように、ネットワーク装置４０２は、ＷＤＭ信号４０４の１または複数のチャネルパフォーマンス特性をモニタし、測定したチャネルパフォーマンス特性に基づいて劣化した光信号を検出したときは、その劣化した光信号を再生することができる。
この明細書の開示内容を逸脱しない範囲で、光ネットワーク４０２に対して変更、追加、削除を行ってもよい。例えば、光ネットワーク４０２は、この明細書に記載していない他の機能を行うコンポーネントおよびデバイスを含んでもよい。また、この明細書に記載の動作を行うために明示的に記載されているコンポーネントよりも多くの又は少ないコンポーネントを使用してもよい。さらに、光ネットワーク上の伝搬中の光信号についての自動信号再生が記載されているが、実施形態に信号再生は、光受信器において受信信号の品質を高めるためにその光受信器の入力側にも適用可能である。そうすると、光信号によって伝送される情報は、光受信器においてより容易に抽出される。更に、信号補正部４０６は、１つの信号タイプおよび変調方式（例えば、400Gbps）に対応する１または複数のセットの光信号再生部４１０、及び、他の信号タイプおよび変調方式（例えば、100Gbps）に対応する１または複数のセットの光信号再生部４１０を含んでもよい。さらに、上述の説明では、ネットワーク装置４０２がＲＯＡＤＭであるものとして説明したが、信号補正部４０６は、任意の好適なネットワーク装置に実装可能である。
図５は、本発明の幾つかの実施形態に係わる光信号の自動再生を行う方法５００の一例を示すフローチャートである。方法５００は、光ネットワークに設けられているネットワーク装置の信号補正部（たとえば、図３に示すネットワーク装置３０２の信号補正部３０６、図４に示すネットワーク装置４０２の信号補正部４０６）により実行される。
ステップ５０２において、ネットワーク装置の信号補正部は、光信号を受信する。ステップ５０４において、信号補正部は、信号タイプ（例えば、100Gbps信号、400Gbps信号）を判定する。
ステップ５０６において、信号補正部は、判定した信号タイプに対してネットワーク装置が自動再生を行うか否かを決定する。判定した信号タイプに対して信号補正部が自動再生を行うときは、方法５００の処理はステップ５０８へ移行し、そうでないときは、方法５００の処理はステップ５１６へ移行する。例えば、ネットワーク装置は、400Gbps信号に対しては信号再生を行うが、100Gbps信号に対しては信号再生を行わない。この場合、ステップ５０２で受信した光信号が100Gbps信号であれば、方法５００の処理は、ステップ５０６からステップ５１６へ移行する。一方、ステップ５０２で受信した光信号が400Gbps信号であれば、方法５００の処理は、ステップ５０６からステップ５０８へ移行する。
ステップ５０８において、信号補正部は、光信号のパフォーマンス特性（例えば、ＯＳＮＲ）を測定する。ステップ５１０において、信号補正部は、測定したパフォーマンス特性とそのパフォーマンス特性に対応する閾値とを比較する。閾値は、上述したように、光信号の到達距離、当該ネットワーク装置から光信号を受信する次のネットワーク装置までの距離、それら２つのネットワーク装置を接続する光ファイバの特性、光信号のアイ開口およびビット誤り率などに基づいて決められる。
ステップ５１２において、信号補正部は、測定したパフォーマンス特性が閾値を満たしているか判定する。パフォーマンス特性が閾値を満たしていないときは、方法５００の処理はステップ５１４へ移行し、パフォーマンス特性が閾値を満たしているときは、方法５００の処理はステップ５１６へ移行する。ステップ５１４において、信号補正部は、光信号を再生する。幾つかの実施形態では、光信号の再生は、光−電気−光変換を行うことなく、光領域で行われる。ステップ５１４の信号再生の後、方法５００の処理はステップ５１６へ移行する。
ステップ５１６において、信号補正部を有するネットワーク装置は、このネットワーク装置から宛先へ向けて光信号を通過させる。宛先は、例えば、他のネットワーク装置である。或いは、光信号から情報を抽出する光受信器が宛先となるように、光ネットワークから光信号がドロップされる。ステップ５１６が実行された後、方法５００の処理は終了する。
このように、方法５００は、従来の静的な、予め設定された再生方法の代わりに、光信号を動的にモニタおよび再生するために使用される。動的なモニタおよび再生によれば、新しい光ネットワークの構築、及び新しい信号タイプを扱うための既存の光ネットワークのアップグレードを、柔軟に且つ容易に行うことが可能となる。
この明細書の開示内容を逸脱しない範囲で、方法５００に対して変更、追加、削除を行ってもよい。各ステップは、サブステップを含んでもよい。例えば、光信号は、ＷＤＭ信号のチャネルに対応する場合には、ある光信号に対して再生が行われる前に、ＷＤＭ信号からその光信号を分離する処理が行われる。また、幾つかのステップを省略してもよい。例えば、光ネットワーク内の各光信号の信号タイプが同じ場合には、信号タイプを判定する処理（すなわち、ステップ５０４）は省略可能である。さらに、再生が行われる信号タイプに対応する光信号については、パフォーマンス特性を測定する処理、およびそのパフォーマンス特性を閾値と比較して信号再生を行うか否かを決定する処理（すなわち、ステップ５０８、５１０、５１２）を行わずに、再生を行ってもよい。
なお、本発明の実施形態およびその効果について記載したが、特許請求の範囲に記載の精神および範囲を逸脱しないで、様々な変更、置き換え、変換を加えた実施形態も、本発明の範囲に含まれる。
以上記載した各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
ネットワーク装置において光信号を受信し、
前記光信号のパフォーマンス特性を測定し、
前記光信号について測定したパフォーマンス特性に基づいて、前記光信号の再生が必要であるか判定し、
前記光信号の再生が必要であるとの判定に基づいて前記光信号を再生する
ことを特徴とする光信号再生方法。
（付記２）
前記光信号は、光ネットワークに対応する伝送帯域のチャネルにより伝送される
ことを特徴とする付記１に記載の光信号再生方法。
（付記３）
前記光信号は、ＷＤＭ信号の複数のチャネルの１つにより伝送される
ことを特徴とする付記１に記載の光信号再生方法。
（付記４）
偏波依存損失の補償、波長分散の補償、光信号の信号パワーの増幅、ＡＳＥの除去、位相雑音の除去、信号クロックの補正のうちの少なくとも１つを行うことにより、前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号再生方法。
（付記５）
前記光信号の伝送帯域に対して部分伝送帯域再生処理を行うことにより、前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号再生方法。
（付記６）
前記光信号の伝送帯域に対してチャネル毎の再生処理を行うことにより、前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号再生方法。
（付記７）
前記光信号の伝送帯域に対して全伝送帯域再生処理を行うことにより、前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号再生方法。
（付記８）
前記パフォーマンス特性と前記パフォーマンス特性に対応する閾値とを比較し、
前記パフォーマンス特性と前記閾値との比較に基づいて、前記光信号の再生が必要であるか判定する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号再生方法。
（付記９）
前記光信号の到達距離および前記光信号の宛先に基づいて前記閾値を決定する
ことを特徴とする付記８に記載の光信号再生方法。
（付記１０）
前記パフォーマンス特性として、前記光信号の偏波モード分散、前記光信号の光信号対雑音比、前記光信号の位相雑音、前記光信号のビット誤り率、前記光信号のアイ開口、前記光信号の波長分散の少なくとも１つを測定する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号再生方法。
（付記１１）
光領域で前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号再生方法。
（付記１２）
前記光信号の変調方式を特定し、
前記特定した変調方式に基づいて前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号再生方法。
（付記１３）
光信号のパフォーマンス特性を測定する光パフォーマンスモニタと、
前記光信号を再生する光信号再生部と、
前記光信号のパフォーマンス特性に基づいて前記光信号の再生が必要であるか判定し、前記光信号の再生が必要であるとの判定に基づいて前記光信号を前記光信号再生部へ導くコントローラと、
を有するネットワーク装置。
（付記１４）
前記光信号は、光ネットワークに対応する伝送帯域のチャネルにより伝送される
ことを特徴とする付記１３に記載のネットワーク装置。
（付記１５）
前記光信号は、ＷＤＭ信号の複数のチャネルの１つにより伝送される
ことを特徴とする付記１３に記載のネットワーク装置。
（付記１６）
前記光信号再生部は、偏波依存損失の補償、波長分散の補償、光信号の信号パワーの増幅、ＡＳＥの除去、位相雑音の除去、信号クロックの補正のうちの少なくとも１つを行うことにより、前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１３記載のネットワーク装置。
（付記１７）
前記光信号再生部は、前記光信号の伝送帯域に対して部分伝送帯域再生処理を行うことにより、前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１３に記載のネットワーク装置。
（付記１８）
前記光信号再生部は、前記光信号の伝送帯域に対してチャネル毎の再生処理を行うことにより、前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１３に記載のネットワーク装置。
（付記１９）
前記光信号再生部は、前記光信号の伝送帯域に対して全伝送帯域再生処理を行うことにより、前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１３に記載のネットワーク装置。
（付記２０）
前記コントローラは、
前記パフォーマンス特性と前記パフォーマンス特性に対応する閾値とを比較し、
前記パフォーマンス特性と前記閾値との比較に基づいて、前記光信号の再生が必要であるか判定する
ことを特徴とする付記１３に記載のネットワーク装置。
（付記２１）
前記閾値は、前記光信号の到達距離および前記光信号の宛先に基づいて決定される
ことを特徴とする付記２０に記載のネットワーク装置。
（付記２２）
前記光パフォーマンスモニタは、前記パフォーマンス特性として、前記光信号の偏波モード分散、前記光信号の光信号対雑音比、前記光信号の位相雑音、前記光信号のビット誤り率、前記光信号のアイ開口、前記光信号の波長分散の少なくとも１つを測定する
ことを特徴とする付記１３に記載のネットワーク装置。
（付記２３）
前記光信号再生部は、光領域で前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１３に記載のネットワーク装置。
（付記２４）
前記コントローラは、
前記光信号の変調方式を特定し、
前記特定した変調方式に基づいて前記光信号を再生する
ことを特徴とする付記１３に記載のネットワーク装置。

Claims (13)

  1. ネットワーク装置において光信号を受信し、
    前記光信号のパフォーマンス特性を測定し、
    前記光信号について測定したパフォーマンス特性に基づいて、前記光信号の再生が必要であるか判定し、
    前記光信号の再生が必要であるとの判定に基づいて前記光信号を再生する
    ことを特徴とする光信号再生方法。
  2. 前記光信号は、光ネットワークに対応する伝送帯域のチャネルにより伝送される
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号再生方法。
  3. 前記光信号は、ＷＤＭ信号の複数のチャネルの１つにより伝送される
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号再生方法。
  4. 偏波依存損失の補償、波長分散の補償、光信号の信号パワーの増幅、ＡＳＥの除去、位相雑音の除去、信号クロックの補正のうちの少なくとも１つを行うことにより、前記光信号を再生する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号再生方法。
  5. 前記光信号の伝送帯域に対して部分伝送帯域再生処理を行うことにより、前記光信号を再生する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号再生方法。
  6. 前記光信号の伝送帯域に対してチャネル毎の再生処理を行うことにより、前記光信号を再生する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号再生方法。
  7. 前記光信号の伝送帯域に対して全伝送帯域再生処理を行うことにより、前記光信号を再生する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号再生方法。
  8. 前記パフォーマンス特性と前記パフォーマンス特性に対応する閾値とを比較し、
    前記パフォーマンス特性と前記閾値との比較に基づいて、前記光信号の再生が必要であるか判定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号再生方法。
  9. 前記光信号の到達距離および前記光信号の宛先に基づいて前記閾値を決定する
    ことを特徴とする請求項８に記載の光信号再生方法。
  10. 前記パフォーマンス特性として、前記光信号の偏波モード分散、前記光信号の光信号対雑音比、前記光信号の位相雑音、前記光信号のビット誤り率、前記光信号のアイ開口、前記光信号の波長分散の少なくとも１つを測定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号再生方法。
  11. 光領域で前記光信号を再生する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号再生方法。
  12. 前記光信号の変調方式を特定し、
    前記特定した変調方式に基づいて前記光信号を再生する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号再生方法。
  13. 光信号のパフォーマンス特性を測定する光パフォーマンスモニタと、
    前記光信号を再生する光信号再生部と、
    前記光信号のパフォーマンス特性に基づいて前記光信号の再生が必要であるか判定し、前記光信号の再生が必要であるとの判定に基づいて前記光信号を前記光信号再生部へ導くコントローラと、
    を有するネットワーク装置。
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