JP2014503142A - 光コヒーレントネットワークを監視するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

例示的な方法は、光ネットワーク監視デバイスにおいて、光コヒーレントネットワークのリンクを伝わる光信号を特徴付ける少なくとも１つのパラメータの値が、対応する閾値を上回るかどうかを決定し、値が対応する閾値よりも大きい場合、アラームインジケータを設定する。少なくとも１つの対応するパラメータは、偏波モード分散、偏光依存損失、および色分散のうちの少なくとも１つである。例示的な方法は、コヒーレント光ネットワークのリンクから光信号を獲得し、少なくとも１つのパラメータの値を決定することができるが、この決定には、光信号と、光信号を補償するのに利用可能なフィルタのフィルタ係数とに基づいた値の計算が必要とされることがある。別の実施形態では、少なくとも１つのパラメータの値は、この値を光信号から決定した監視ユニットから受け取る。

Description

本発明は、光ネットワークの監視に関し、詳細には、光コヒーレントネットワークを監視するための装置および方法に関する。

よく知られているように、光信号は、直交する２つの偏光状態を有することができ、その各々は、異なる特性を有することができる。そのような偏光状態は、偏波多重信号を生成する際などには、意図的に導入されることがあり、偏波多重信号では、スペクトル効率を２倍にするために、各偏光状態が異なるデータを伝送するように光キャリアの直交する２つの偏光状態が構成されている。そのような偏波多重信号は、２つのいわゆる「一般（ｇｅｎｅｒｉｃ）」偏光成分を有し、その各々が、単一のデータ変調を搬送する。一般偏光成分によって、その偏光成分の変調が完了した時点の信号が一般に意図されることに留意されたい。各一般偏光成分は、最初または他の時点において、後で組み合わされる他の一般偏光成分から独立して存在できることを理解されたい。一般偏光成分の位相は一定である必要はないことも理解されたい。

デジタルコヒーレント検波を使用する偏波分割多重光通信システムは、高速光ネットワークにおける使用が有望視される候補である。コヒーレント検波は、受信信号の複素場を完全に回復するために利用され、デジタルフィルタを使用した、色分散（ＣＤ）および偏波モード分散（ＰＭＤ）を含む線形劣化の補償を可能にする。加えて、ファイバ非線形性も、いくつかの簡単な非線形位相回転、またはデジタル領域における複素逆伝搬を使用することによって、部分的に補償することができる。

残念なことに、一般に、一般信号成分の偏光方向は、信号が光経路を伝わる間に、ファイバの複屈折、および場合によっては他のファイバ特性によって変化させられる。そのような変化は、時間に応じて変化することがあるが、その理由は、少なくともファイバの複屈折は、一般に、周囲温度および機械的応力など、様々な要因の関数であり、そうした要因は、時間に応じて変化し、伝送経路の様々な地点で異なることがあるからである。結果として、一般に、受信機では、各一般信号成分の偏光方向が分からない。

ときには、望ましくないことであるが、ファイバの複屈折が非常に大きくて、偏波モード分散（ＰＭＤ）が引き起こされる。言い換えると、一般光信号成分は、ファイバの２つの主偏波状態軸に沿った、２つの直交偏光成分に分解され、その一方に沿って、光はファイバ中を最高の速さで伝わり、他方に沿って、光はファイバ中を最低の速さで伝わる。そのような場合、２つの偏光成分の間の位相関係が、時間に応じて変化することがあるばかりでなく、２つの直交偏光成分の各々が、２つのＰＳＰ軸の間のＰＭＤ誘起微分群遅延（ＤＧＤ）のせいで、異なる時刻に受信機に到着することもある。実際には、上で示唆したように、ファイバの各小区画は、２つのＰＳＰ軸の間に独自のＤＧＤを導入する独自のミニファイバであるかのように振る舞うことに留意されたい。したがって、特定のファイバまたは光リンクについて、ＰＭＤは、確率的影響であり、ＰＭＤ誘起ＤＧＤも、時間に応じて変化することがある。

光通信システムは、偏光依存損失（ＰＤＬ）も被る。ＰＤＬは、主として、挿入損失が入力信号の偏光状態に依存する、カプラ、アイソレータ、およびサーキュレータなどの、光コンポーネントからもたらされる。ＰＤＬは、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）の変動、および２つの一般偏光成分の間の性能差を生じさせる。ＰＤＬは、確率的現象であり、ＰＤＬ誘起ペナルティも、時間に応じて変化することがある。

他の線形効果も、光ファイバ上で伝送される光信号を歪ませる。そのような効果は、光ファイバの設計によって与えられる決定論的歪みである、色分散（ＣＤ）を含む。ＣＤは、光位相の周波数依存性をもたらし、伝送信号に対するその影響は、帯域幅消費に対して２次的に、またはデータレートに対して均等に拡大する。一般に、ＣＤまたはＰＭＤに起因する信号歪みを低減させるために、直接検波システムおよびコヒーレント検波システムでは、それぞれ、光学的補償方法および電気的補償方法が通常は利用される。

従来技術の偏波分割多重光コヒーレント通信システムでは、色分散、偏波モード分散、および偏光依存損失などの伝送劣化は、デジタル信号処理を使用して、電子的に補償することができ、一般偏光の偏波逆多重化も、デジタル信号処理によって、電気的領域において実行することができる。

米国特許出願第１２／８２７４７３号

Ｃ．Ｘｉｅ他、Ｔｗｏ−Ｓｔａｇｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙ Ｆｒｅｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ、ＯＦＣ’２０１０、ｐａｐｅｒ ＯＭＫ３、２０１０年 Ｊ．Ｃ．Ｇｅｙｅｒ他、Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｅ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ、ＰＴＬ Ｖｏｌ．２０、Ｎｏ．１０、２００８年５月１５日 Ｂ．Ｆｕ他、Ｆｉｂｅｒ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、ＰＴＬ Ｖｏｌ．１７、Ｎｏ．７、２００５年７月 Ｆ．Ｎ．Ｋｈａｎ他、Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｕｓｉｎｇ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｏｎｅ Ｐｏｗｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ、ＯＥＣＣ’２００９、ｐａｐｅｒ ＴｈＬＰ７４、２００９年

１つの例示的な方法は、光ネットワーク監視デバイスにおいて、光コヒーレントネットワークのリンクを伝わる光信号を特徴付ける少なくとも１つのパラメータの値が、対応する閾値を上回るかどうかを決定するステップと、値が対応する閾値よりも大きい場合、アラームインジケータを設定するステップとを含む。少なくとも１つの対応するパラメータは、偏波モード分散、偏光依存損失、および色分散のうちの少なくとも１つである。

一実施形態では、方法はまた、コヒーレント光ネットワークのリンクから光信号を獲得し、少なくとも１つのパラメータの値を決定する。値を決定するステップは、光信号と、光信号を補償するのに利用可能なフィルタのフィルタ係数とに基づいて、値を計算するステップを含むことができる。別の実施形態では、少なくとも１つのパラメータの値は、光信号の値を決定した監視ユニットから受け取る。また別の実施形態では、偏波モード分散または色分散の値は、光信号内のパイロットトーンの検出された偏光状態、または光信号内のパイロットトーンの検出された位相もしくはＲＦパワーに基づいて計算される。

方法は、ユーザインタフェースを介して値を表示するための表示情報を生成するステップを含むことができる。一実施形態では、表示情報は、ユーザインタフェース上に表示することができる。

方法は、アラームインジケータに対応するアラームを発生させるステップを含むことができる。アラームは、可視アラーム、可聴アラーム、および関係者に転送されるメッセージなど、またはそれらの組合せとすることができる。別の実施形態では、値、アラームインジケータ、および対応する閾値のうちの少なくとも１つを含むイベントレコードが、メモリデバイスに記憶される。その後、メモリデバイス内に記憶された複数のイベントレコードに基づいて、レポートを生成することができる。

１つの例示的な装置は、メモリと、コントローラとを含む。メモリは、コヒーレント光ネットワークのリンクを伝わる光信号を特徴付ける少なくとも１つのパラメータの値を記憶するように構成され、少なくとも１つの対応するパラメータは、偏波モード分散、偏光依存損失、および色分散のうちの少なくとも１つである。コントローラは、少なくとも１つのパラメータについて値が対応する閾値を上回るかどうかを決定し、値が対応する閾値よりも大きい場合、アラームインジケータを設定するように構成されている。

一実施形態では、装置は、光信号の少なくとも一部を受け入れ、光信号に基づいて少なくとも１つのパラメータの値を決定するように構成された監視ユニットを含む。監視ユニットは、光信号と、光信号を補償するのに利用可能なフィルタのフィルタ係数との関数として、値を決定するように構成することができる。別の実施形態では、監視ユニットは、少なくとも１つのパラメータの値を、光信号に基づいて値を計算する監視装置から受け取る。また別の実施形態では、監視ユニットは、光信号内のパイロットトーンの検出された偏光状態、または光信号内のパイロットトーンの検出された位相もしくはＲＦパワーに基づいて計算される、偏波モード分散または色分散の値を決定するように構成することができる。

一実施形態では、コントローラは、ユーザインタフェースを介して値を表示するための表示情報を決定するように構成することができる。したがって、別の実施形態では、装置は、コントローラによって提供される表示情報を表示するための関連する表示ユニットを含む。

例示的な一実施形態は、アラームを発生させるためのアラームユニットを含むことができ、コントローラは、アラームインジケータに基づいて、アラームユニットを起動するように構成されている。一実施形態では、コントローラは、アラームインジケータに対応するアラームを発生させるように構成され、アラームは、可視アラーム、可聴アラーム、および関係者に転送されるメッセージのうちの少なくとも１つである。例示的な装置は、値、アラームインジケータ、および対応する閾値のうちの少なくとも１つを含むイベントレコードを記憶するためのメモリデバイスを含むことができる。複数のイベントレコードに基づいてレポートを生成するためのレポートジェネレータを含むことができる。

一実施形態では、システムは、コヒーレント光ネットワークのリンクを伝わる光信号を特徴付ける少なくとも１つのパラメータの値が対応する閾値を上回る場合に、アラームインジケータを設定するように構成されたコントローラを有する、監視デバイスであって、少なくとも１つのパラメータは、偏波モード分散、偏光依存損失、および色分散のうちの少なくとも１つである、監視デバイスと、光コヒーレント受信機とを含む。システムは、光コヒーレント送信機も含むことができる。

本発明の様々な実施形態の他の態様、特徴、および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面から、実施例によって、より完全に明らかになる。

例示的な光コヒーレントネットワークの図である。 本発明の１つまたは複数の原理による、光送信機と光コヒーレント受信機の間に配置されるスタンドアロンデバイス内に実装された監視装置の例示的な一実施形態の図である。 本発明の１つまたは複数の原理による、光コヒーレント受信機のデジタル信号プロセッサによって実装された監視装置の図である。 例示的な監視装置の概略図である。 本発明の１つまたは複数の原理による、光コヒーレントシステムのリンクを監視するための例示的な方法の図である。

上で述べたように、光ネットワークの性能は、ノイズ、フィルタ非線形性、色分散（ＣＤ）、偏波モード分散（ＰＭＤ）、偏光依存損失（ＰＤＬ）など、多くの要因（すなわちパラメータ）によって悪化し得る。高容量の大規模な光ネットワークを管理するため、ネットワーク事業者が、光ネットワークにおけるこれらのパラメータを監視することは必須である。これらのパラメータは、信号劣化評価、障害位置特定、ルーティングなどのために使用することができる。光ネットワークを適切に運営するため、ネットワーク事業者は、光ネットワークのこれらのパラメータについて知る必要があるばかりでなく、ネットワークが許容できるパラメータの範囲についても同様に知る必要がある。したがって、システムベンダが、自らのネットワーク製品について、そのような情報を提供することが重要である。

ＰＭＤは、高速光伝送システムにおける制限要因の１つであると見なされている。述べたように、最近になって、光デジタルコヒーレント検波が、光ネットワークのための有望技術として出現した。デジタルコヒーレント検波の利点の１つは、コヒーレント受信機内の電子イコライザが十分に複雑であるならば、ＣＤおよびＰＭＤを含む線形劣化が、原理的には、デジタル信号処理によって、電気的領域において完全に補償され得ることである。偏波多重信号における２つの一般偏光の間のＰＤＬ誘起クロストークも除去することができる。したがって、従来の考えでは、ＣＤおよびＰＭＤは光デジタルコヒーレント検波システムにおける問題であるとは見なされておらず、大きなＰＤＬに対して光デジタルコヒーレント検波システムは許容性があると考えられている。

しかし、現実には、電子イコライザの複雑さには限界があり、したがって、光コヒーレント受信機が扱う（すなわち補償する）ことができるＣＤおよびＰＭＤ、ならびにＰＤＬにも限界がある。さらに、偏波分割多重（ＰＤＭ）コヒーレント受信機の場合、ひとたびシステムのＰＭＤがある値よりも大きくなると、システムのペナルティが急激に増加し、システムのビット誤り率（ＢＥＲ）が許容不可能なレベルまで直ちに増加する。システムが、コヒーレント受信機によって補償できるよりも大きなＰＭＤ値を有する場合、システムは、障害を起こし、ネットワーク事業者は、障害の原因を特定できないことがある。これは、ＣＤおよびＰＤＬの場合も同様である。したがって、従来の監視および監視装置によって行われる、異常を検出するためのＢＥＲの監視では、障害が発生する前に、積極的にそれに従って動作できるような、コヒーレント光システムに関する情報は提供されない。

概して、一実施形態では、光コヒーレントシステムのために、ＣＤ、ＰＭＤ、もしくはＰＤＬ、またはそれらの組合せを監視するための監視および警告装置が提供される。監視および警告装置は、スタンドアロンの専用コンピュータデバイス（すなわち特定の機械）として実施することができ、または光コヒーレントシステムのための受信機内のプロセッサによって実施することができる。例えば、監視および警告装置は、光コヒーレントシステムのリンクにおけるＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬを監視するように構成することができる。ＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬの限界値および／または関連する閾値は、関連するコヒーレント受信機についてのパラメータ（例えば、コヒーレント受信機のフィルタの係数）に従って設定することができる。監視および警告装置は、光コヒーレントシステムのリンクにおけるＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬを監視し、システムにおいて監視されるＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬ値と、コヒーレント受信機が補償できる事前設定されたＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬ限界値とを表示するように構成することができる。監視対象のＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬが、対応する限界値の近傍内（例えば、対応する限界値の閾値内）にある場合、アラーム（例えばアラーム音）が示される。システムが障害を起こした場合、監視対象のＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬがシステムの対応する限界値に近いかどうかをチェックすることによって、システム障害がＣＤ、ＰＭＤ、またはＰＤＬによって引き起こされたものかどうかを事業者が決定するのを助けることができる。

図１は、例示的な光コヒーレントネットワークの図である。光コヒーレントネットワーク１では、通常はアド／ドロップマルチプレクサ（ＡＤＭ：ａｄｄ／ｄｒｏｐ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）と呼ばれる、多くのネットワークノードが接続される。図１では、ＡＤＭは、再構成可能光アド／ドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ：ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ａｄｄ−ｄｒｏｐ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）１０である。ＲＯＡＤＭは、波長レイヤにおいて波長分割多重（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システムからのトラフィックを遠隔から切り換える能力を追加した、光アド／ドロップマルチプレクサの一形態である。これは、スイッチングモジュールの使用を通して達成される。これは、すべてのＷＤＭチャネル上の信号を電子信号に変換し、再び光信号に変換し戻すことを必要とせずに、データチャネルを搬送する個々の波長または複数の波長が、アドされ、および／またはトランスポート光ファイバからドロップされることを可能にする。

ＲＯＡＤＭ１０は、増幅器２４による前増幅または後増幅を含むことができる、１つまたは複数のファイバスパン（ｆｉｂｅｒ ｓｐａｎ）２２を備えるリンク２０を介して接続される。ＲＯＡＤＭには、１つまたは複数のアクセスノード（ＡＮ）３０が接続される。ＲＯＡＤＭは、対応するＡＮからトラフィックを受信し、トラフィックを光コヒーレントネットワークに挿入する。同様に、ＲＯＡＤＭは、接続されたＡＮの１つを宛先とするトラフィックを取り除き、トラフィックを宛先に転送する。各ＡＮは、トラフィックを送信するための送信機３２と、トラフィックを受信するための受信機３４とを含む。ＡＮは、ＲＯＡＤＭに直接的に接続することができ、またはＲＯＡＤＭは、アクセスノードへの配送を行うリンクを介してトラフィックを送信することができる。トラフィックは、ＲＯＡＤＭと対応するＡＮとの間のトランスポートのために、多重化／逆多重化４２を行ってもよい。

図２ａは、光送信機と光コヒーレント受信機の間に配置されるスタンドアロンデバイス内で実施される、本発明の１つまたは複数の原理による監視装置の例示的な一実施形態の図である。システム１００は、光送信機１１０と、光受信機１９０とを有し、それらは、ファイバリンク１５０を介して接続される。一実施形態では、ファイバリンク１５０は、（図２ａには明示的に示されていない）１つまたは複数の光増幅器を有する、増幅ファイバリンクである。

送信機１１０は、受信機１９０に送信するための２つの独立したデータストリーム１０２、１０４を受け取る。デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１２０は、データストリーム１０２、１０４を処理して、デジタル信号１２２_１−１２２_４を発生させる。具体的には、プロセッサ１２０は、入力データストリーム１０２を処理して、デジタル出力信号１２２_１、１２２_２を発生させ、入力データストリーム１０４を処理して、デジタル出力信号１２２_３、１２２_４を発生させる。代表的な一実施形態では、プロセッサ１２０は、互いに並行して動作するように構成された２つのプロセッサを使用して実施される。入力データストリーム１０２は、プロセッサ１２０の符号化モジュールに適用され、符号化モジュールにおいて、任意選択的にインタリーブされ、前方誤り訂正（ＦＥＣ：ｆｏｒｗａｒｄ−ｅｒｒｏｒ−ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）符号化を施される。符号化モジュールによって生成された符号化ビットストリームは、コンステレーションマッピング（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ−ｍａｐｐｉｎｇ）モジュールに適用され、コンステレーションマッピングモジュールにおいて、コンステレーションシンボルからなる対応する系列に変換される。コンステレーションマッピングモジュールによって使用されるコンステレーションは、例えば、ＱＡＭ（直交振幅変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ））コンステレーション、またはＱＰＳＫ（４位相偏移変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ））コンステレーションとすることができる。シンボル系列は、フレーミングモジュールに適用され、フレーミングモジュールにおいて、データフレームからなる対応する系列に変換される。フレーミングモジュールによって生成されたフレーム系列は、その後、パルス整形モジュールに適用され、パルス整形モジュールにおいて、出力信号１２２_１、１２２_２に変換される。

デジタル信号１２２_１−１２２_４は、それぞれ、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１２４_１−１２４_４において、デジタルアナログ変換され、駆動信号１２６_１−１２６_４が生成される。駆動信号１２６_１および１２６_２は、それぞれ、データストリーム１０２に対応する同位相（Ｉ）駆動信号および直交位相（Ｑ）駆動信号である。駆動信号１２６_３および１２６_４は、同様に、データストリーム１０４に対応する同位相駆動信号および直交位相駆動信号である。

光ＩＱ変調器１４０_Ｘは、駆動信号１２６_１、１２６_２を使用して、レーザ源１３０が発生させた光キャリア信号１３２_Ｘを変調し、変調信号１４２_Ｘを生成する。光ＩＱ変調器１４０_Ｙも、同様に、駆動信号１２６_３、１２６_４を使用して、レーザ源１３０が発生させた光キャリア信号１３２_Ｙを変調し、変調信号１４２_Ｙを生成する。偏光ビームコンバイナ１４６は、変調信号１４２_Ｘおよび１４２_Ｙを組み合わせて、光偏波分割多重（ＰＤＭ）信号１４８を生成する。光キャリア信号１３２_Ｘおよび１３２_Ｙは、同じキャリア周波数を有することに留意されたい。駆動信号１２６の各々は、対応する光ＩＱ変調器１４０に適用されて、それを駆動する前に、ＲＦ増幅器（明示的に図示されず）によって増幅することができる。

ファイバリンク１５０は、受信機１９０に送信するために、ビームコンバイナ１４６から信号１４８を受け取る。ファイバリンク１５０を伝搬中、信号１４８は、色分散（ＣＤ）、偏波モード分散（ＰＭＤ）、偏光依存損失（ＰＤＬ）などの、様々な伝送妨害を受け、ファイバリンクの受信機側の端部において、光信号１５２として現れる。タップ１５２は、リンクを伝わる光信号を特徴付ける少なくとも１つのパラメータの値を監視するための監視装置１５４に、光信号の一部を送る。少なくとも１つの対応するパラメータは、偏波モード分散、偏光依存損失、および色分散のうちの少なくとも１つである。パラメータについて値が対応する閾値を上回る場合、監視装置は、アラームインジケータを設定する。

受信機１９０は、（ｉ）ＳおよびＲと符号付けされた２つの入力ポートと、（ｉｉ）１から４と符号付けされた４つの出力ポートとを有する、光電気（Ｏ／Ｅ）変換器１６０を有する。入力ポートＳは、光信号１５２を受け取る。入力ポートＲは、光局所発振器（ＯＬＯ）１５６が発生させた光基準信号１５８を受け取る。基準信号１５８は、信号１５２と実質的に同じ光キャリア周波数（波長）を有する。基準信号１５８は、例えば、波長可変レーザを使用して発生させることができ、波長可変レーザは、波長可変レーザの出力波長を信号１５２のキャリア波長に実質的に追随させる（図１には明示的に示されていない）波長制御ループによって制御される。様々な実施形態では、光局所発振器１５６は、基準信号１５８の発生を可能にするために互いに適切に接続された、波長可変および／または不変レーザ、光周波数変換器、光変調器、ならびに光ファイバの組合せを備えることができる。

Ｏ／Ｅ変換器１６０は、入力信号１５２と基準信号１５８とを混合して、（図１には明示的に示されていない）８つの混合光信号を発生させる。その後、Ｏ／Ｅ変換器１６０は、８つの混合光信号を、信号１５２の２つの直交偏光成分に対応する複素数値を表す、４つの電気信号１６２_１−１６２_４に変換する。例えば、電気信号１６２_１および１６２_２は、それぞれ、信号１５２のｘ偏光成分に対応するアナログ同位相信号およびアナログ直交位相信号とすることができる。同様に、電気信号１６２_３および１６２_４は、それぞれ、信号１５２のｙ偏光成分に対応するアナログ同位相信号およびアナログ直交位相信号とすることができる。

一実施形態では、Ｏ／Ｅ変換器１６０は、８つの出力ポートに結合された４つのバランス型光検知器を有する、偏波ダイバーシティ９０度光ハイブリッド（ＰＤＯＨ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｄｉｖｅｒｓｅ ９０−ｄｅｇｒｅｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｈｙｂｒｉｄ）である。様々な適切なＰＤＯＨは、例えば、カリフォルニア州フリーモントに所在するＯｐｔｏｐｌｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、およびメリーランド州シルバースプリングに所在するＣｅＬｉｇｈｔ， Ｉｎｃ．などが市販している。

Ｏ／Ｅ変換器１６０が発生させた電気信号１６２_１−１６２_４の各々は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１６６_１−１６６_４の対応する１つにおいて、デジタル形式に変換される。任意選択的に、電気信号１６２_１−１６２_４の各々は、対応する増幅器（明示的に図示されず）において増幅することができ、その後、増幅された信号が、デジタル形式に変換される。ＡＤＣ１６６_１−１６６_４によって生成されたデジタル信号１６８_１−１６８_４は、デジタル信号プロセッサ１７０によって処理されて、データストリーム１０２、１０４によって送信機１１０に適用されたデータが回復される。特に、プロセッサ１７０は、シングルキャリアまたはマルチキャリア光信号に対応する変調キャリアによって搬送されたデータを回復するために、デジタル形式の検出出力信号を処理する。ＤＳＰは、劣化補償、ならびにキャリア分離および回復を実行するために、変調キャリアを処理する。代表的な一実施形態では、プロセッサ１７０は、色分散、ＰＭＤ、および自己位相変調（ｓｅｌｆ−ｐｈａｓｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などの、伝送劣化を補償するようにさらに構成されている。したがって、ＤＳＰは、分散補償モジュール、定包絡線アルゴリズム（ＣＭＡ：ｃｏｎｓｔａｎｔ ｍｏｄｕｌｕｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）ベースのブラインド等化（ｂｌｉｎｄ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）モジュールおよび／または判定指向型（ｄｅｃｉｓｉｏｎ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ）最小２乗平均（ＬＭＳ）等化モジュール、自己位相変調（ＳＰＭ）補償モジュール、マルチキャリア信号を受信した場合のキャリア分離モジュール、周波数推定および補償モジュール、位相推定および補償モジュール、復調モジュール、ならびに受信したシングルキャリアまたはマルチキャリア光信号を処理するためのデータ回復モジュールのうちの少なくとも１つを含むことができる。名前を挙げたモジュールは、モジュールの名前が表す機能を実施するのに必要な処理を実行することに留意されたい。例えば、分散補償モジュールは、処理されるキャリアに対して分散補償を実行し、データ回復モジュールは、変調キャリアによって搬送されたデータを回復するなどである。

回復されたデータは、それぞれ出力信号１９２、１９４を介して、受信機１９０から出力される。

図２ｂは、光コヒーレント受信機のデジタル信号プロセッサによって実施される、本発明の１つまたは複数の原理による監視装置の図である。示されるように、リンクを伝わる光信号を特徴付ける、偏波モード分散、偏光依存損失、または色分散の値を監視するための監視装置１５４は、受信機のデジタル信号プロセッサの一部である。

図３は、例示的な監視装置の概略図である。監視装置３００は、偏波モード分散モニタ３１０、偏光依存損失モニタ３１２、または色分散モニタ３１４のうちの少なくとも１つを含む。各モニタは、リンクを伝わる光信号を特徴付ける対応するパラメータの値を決定する。値は、入力光信号３０５に基づいて決定することができる。例えば、値は、光信号と、光信号を補償するのに利用可能なフィルタのフィルタ係数との関数として計算することができる。

例えば、ＰＭＤおよびＰＤＬは、米国特許出願第１２／８２７４７３号（２０１０年６月３０日出願）、Ｃ．Ｘｉｅ他、Ｔｗｏ−Ｓｔａｇｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙ Ｆｒｅｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ、ＯＦＣ’２０１０、ｐａｐｅｒ ＯＭＫ３、２０１０年、およびＪ．Ｃ．Ｇｅｙｅｒ他、Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｅ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ、ＰＴＬ Ｖｏｌ．２０、Ｎｏ．１０、２００８年５月１５日において開示されるように、コヒーレント受信機のイコライザパラメータから決定すること、または推定することができ、上記の文献はすべて、その全体が引用により本明細書に組み込まれる。

受信機の一部として実施されないスタンドアロン監視装置の一実施形態は、（図２（ｂ）の１９０）受信機と同様の要素を有することができるが、例外は、光信号に対応する変調キャリアによって搬送されるデータを回復するために、デジタル形式の検出出力信号を処理するための、上で説明された１つまたは複数のＤＳＰモジュールが必要とされないことである。

別の実施形態では、送信機においてパイロットトーンを追加し、パイロットトーンの偏光状態を検出することによって、またはパイロットトーンの位相もしくはＲＦパワーを検出することによって、ＰＭＤの値を決定／推定することができる。

例えば、ＣＤは、Ｊ．Ｃ．Ｇｅｙｅｒ他、Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｉｖｅｒｓｅ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ、ＰＴＬ Ｖｏｌ．２０、Ｎｏ．１０、２００８年５月１５日において開示されるように、コヒーレント受信機のイコライザパラメータから決定すること、または推定することができ、あるいはＢ．Ｆｕ他、Ｆｉｂｅｒ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ、ＰＴＬ Ｖｏｌ．１７、Ｎｏ．７、２００５年７月、およびＦ．Ｎ．Ｋｈａｎ他、Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｕｓｉｎｇ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｏｎｅ Ｐｏｗｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ、ＯＥＣＣ’２００９、ｐａｐｅｒ ＴｈＬＰ７４、２００９年において開示されるように、少数のパイロットトーンの間の位相差を検出することから、またはパイロットトーンの位相もしくはＲＦパワーを検出することから決定／検出することができ、上記の文献はすべて、その全体が引用により本明細書に組み込まれる。

別の実施形態では、監視ユニット（例えば、ＰＭＤモニタ３１０、ＰＤＬモニタ３１２、またはＣＤモニタ３１４）は、少なくとも１つのパラメータの値３０５を、光信号に基づいて値を計算した監視装置から受け取る。

ひとたび決定されると、値は、対象パラメータに対応する閾値（すなわち、ＰＭＤ閾値、ＰＤＬ閾値、またはＣＤ閾値）との比較のために、コントローラ３２０に提供される。コントローラは、パラメータの値が対応する閾値を上回る場合、アラームインジケータを設定する。ＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬ限界値、ならびに／または関連する閾値は、関連するコヒーレント受信機のパラメータ（例えば、コヒーレント受信機のフィルタの係数）に従って設定することができる。対応する閾値は、コヒーレント受信機の補償を提供する能力に関連する、ＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬ限界値と連動するように、確立することができる。監視対象のＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬが、対応する限界値の近傍内（例えば、対応する限界値の閾値内）にある場合、アラームが示される。

一実施形態では、コントローラは、ユーザインタフェースを介して値を表示するための表示情報を決定するように構成することができる。したがって、監視装置は、コントローラによって提供される表示情報を表示するための関連する表示ユニット３３０（例えばグラフィカルユーザディスプレイ）を含む。監視装置は、アラームを発生させるためのアラームユニット３４０も含むことができ、コントローラは、アラームインジケータに基づいて、アラームユニットを起動するように構成されている。アラームユニットによって起動されるアラームは、可視アラーム、可聴アラーム、関係者に転送されるメッセージ、および関係者にアラームの発生を通報する同様の方法とすることができる。監視装置は、その活動に関連するイベントレコードを記憶するためのメモリデバイスも含むことができる。例えば、任意のパラメータについてのイベントレコードは、決定された値、関連するアラームインジケータ、対応する閾値、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。コントローラは、複数の記憶されたイベントレコードに基づいてレポートを生成できる、レポートジェネレータも含むことができる。光コヒーレントシステムまたはシステムのリンクが障害を起こした場合、監視対象のＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬがシステムの対応する限界値に近いかどうかをチェックすることによって、システム障害がＣＤ、ＰＭＤ、またはＰＤＬによって引き起こされたものかどうかを事業者が決定するのを助けることができる。

図４は、本発明の１つまたは複数の原理による、光コヒーレントシステムのリンクを監視するための例示的な方法４００の図である。ステップ４１０において、光コヒーレントネットワークのリンクを伝わる光信号のＰＭＤ、ＰＤＬ、またはＣＤのうちの少なくとも１つの値を監視することによって、方法が開始する。ステップ４２０において、監視データが、監視装置の制御ユニット（すなわちコントローラ）に送られ／制御ユニットにおいて受け取られる。

ステップ４３０において、コントローラは、ユーザインタフェースを介して値を表示するための表示情報を生成し、監視値に関する表示情報が、ユーザインタフェース上に表示される。ＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬ監視装置は、リアルタイムにＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬを監視することができ、ユーザインタフェースは、それらの監視値と、コヒーレント受信機が有するＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬ限界とを示す。例えば、監視値は、閾値も一緒に示された、ヒストグラム形式で示すことができ、監視値が閾値に接近および／または到達した場合は、色付きの柱で示される。この情報は、ネットワーク事業者のシステムがＣＤ、ＰＭＤ、およびＰＤＬ限界からどれだけ離れて動作しているかを、ネットワーク事業者に知らせる。

ステップ４４０において、光信号を特徴付けるＰＭＤ、ＰＤＬ、またはＣＤの値が、対応する閾値と比較される。ステップ４５０において、光信号を特徴付けるＰＭＤ、ＰＤＬ、またはＣＤの値が、対応する閾値を上回っているかどうかが判定される。

値が対応する閾値よりも大きい場合、ステップ４６０において、アラームインジケータが設定され、関係ユーザのディスプレイにアラームを提供することができる。このステップは、アラームインジケータに対応するアラームを発生させるステップを含むことができる。アラームは、可視アラーム、可聴アラーム、および関係者に転送されるメッセージなど、またはそれらの組合せとすることができる。値が対応する閾値よりも大きくない場合、アラームは与えられない。どの１つのパラメータにも複数の閾値が存在することがあり、対応する複数のアラームを示すことができる。

ステップ４６０において、リンクの監視に関連するイベントレコードが記憶される。イベントレコードは、値、アラームインジケータ、もしくは対応する閾値、またはそれらの任意の組合せを含むことができ、メモリデバイスに記憶される。その後、メモリデバイス内に記憶された複数のイベントレコードに基づいて、レポートを生成することができる。

監視装置のコントローラは、独立した物理ユニット（例えば、特別にプログラムされたコンピュータ）として、または光コヒーレント受信機の部分として実現できる、論理モジュールであることに留意されたい。後者の場合、多くの実施形態が可能である。例えば、一実施形態では、コントローラをサポートするソフトウェアを管理者によって構成することができる。別の実施形態では、各光コヒーレント受信機は、少なくとも１つのパラメータ（すなわち、ＣＤ、ＰＭＤ、ＰＤＬ、またはそれらの組合せ）の値と、監視装置、例えば、コマンドセンタにある監視装置に提供される、複数の光コヒーレント受信機からの値とを決定するためのモニタを含むことができる。

最も単純な実施形態では、監視装置は、プロセッサおよびメモリを備えるコンピュータなどの独立した物理ユニットであり、適切なパラメータの値を受け取るための、各光コヒーレント受信機への直接リンクを有する。

例示的な実施形態を参照して本発明を説明してきたが、この説明が限定的な意味で解釈されることは意図していない。

本発明の実施形態は、回路ベースのプロセスとして実施することができ、単一の集積回路上で実施することも可能である。

別途明示的に述べない限り、各数値および範囲は、「ａｂｏｕｔ（約）」または「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ（近似的に）」という単語が値または範囲の値の前に置かれているかのように、近似的なものと解釈されるべきである。

本発明の本質を説明するために説明し、示された、部品の詳細、材料、および配置についての様々な変更を、添付の特許請求の範囲において明らかにされる本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって行い得ることがさらに理解されよう。

請求項における図中の番号および／または図中の参照符号の使用は、請求項の解釈を容易にするために、特許請求される本発明の１つまたは複数の可能な実施形態を識別すること意図したものである。そのような使用は、それらの請求項の範囲を、対応する図に示される実施形態に必ずしも限定するものと解釈すべきではない。

添付の方法クレームが、もし存在するならば、その中では、対応する符号を有するステップが特定の順序で言及されるが、クレーム中の文言が、それらのステップの一部または全部を実施するための特定の順序を別途示唆していない限り、それらのステップをその特定の順序による実施に限定することを必ずしも意図しているわけではない。

本明細書において「ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」または「ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」に言及する場合、そのような言及は、その実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを意味している。「ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態では）」という文言が本明細書の様々な箇所に出現するが、そのすべてが、必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではなく、個々または代替の実施形態が、他の実施形態と必ずしも相互に排他的であるわけではない。同じことが「ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ（実装形態）」という語にも当てはまる。

また、本説明の目的では、「ｃｏｕｐｌｅ（結合する）」、「ｃｏｕｐｌｉｎｇ（結合する）」、「ｃｏｕｐｌｅｄ（結合される）」、「ｃｏｎｎｅｃｔ（接続する）」、「ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ（接続する）」、または「ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（接続される）」という語は、２つ以上の要素の間でエネルギーを伝達することを可能にする、当技術分野で知られた、または今後開発される任意の方法を指しており、必要ではないが、１つまたは複数の追加の要素の介在も企図されている。反対に、「ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ（直接的に結合される）」、「ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（直接的に接続される）」などの語は、そのような追加の要素が存在しないことを含意している。

特許請求の範囲に包含される実施形態は、（１）本明細書によって可能な実施形態、および（２）法定主題に対応する実施形態に限定される。可能ではない実施形態および非法定主題に対応する実施形態は、それらが形式上特許請求の範囲内に包含されるとしても、明示的に請求権が放棄される。

説明および図面は、本発明の原理を説明するにすぎない。したがって本明細書において明示的に説明され、示されていなくても、本発明の原理を具体化する様々な構成を、当業者が考案でき、それらは、本発明の主旨および範囲内に含まれることが理解されよう。さらに、本明細書において挙げられたすべての例は、明らかに、その主たる意図が、本発明の原理および発明者らがもたらした当技術分野を発展させる概念が理解されるのを助けるという、もっぱら教育的な目的にあり、そのような具体的に挙げられた実施例および条件に限定されるものではないと解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびに本発明の特定の例について述べる本明細書のすべての言明は、それらの均等物を包含することが意図されている。

「プロセッサ」、「コントローラ」、または「モジュール」という符号付けされた任意の機能ブロックを含む、図に示される様々な要素の機能は、専用ハードウェア、および適切なソフトウェアと連携する、ソフトウェアを実行可能なハードウェアの使用を通して提供することができる。プロセッサによって提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、またはいくつかは共用されてもよい複数の個別プロセッサによって提供することができる。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」または「モジュール」という語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアを排他的に指していると解釈すべきではなく、限定することなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するためのリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性ストレージを暗黙的に含むことができる。従来型および／またはカスタマイズされた他のハードウェアも含むことができる。同様に、図に示されるスイッチはいずれも、概念的なものにすぎない。それらの機能は、プログラムロジックの動作を通して、専用ロジックを通して、プログラム制御と専用ロジックの対話を通して、または手動でさえも実行することができ、文脈からより具体的に理解されるように、特定の技法は、実施者によって選択可能である。

本明細書のブロック図がいずれも、本発明の原理を具体化する例示的な回路の概念図を表していることを当業者であれば理解されたい。同様に、フローチャート、フロー図、状態遷移図、および疑似コードなどはいずれも、コンピュータ可読媒体内に実質的に表すことができ、そのため、コンピュータまたはプロセッサによって、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているかどうかに係わらず、実行することができる、様々なプロセスを表していることが理解されよう。

Claims (10)

1. 光ネットワーク監視デバイスにおいて、光コヒーレントネットワークのリンクを伝わる光信号を特徴付ける少なくとも１つのパラメータの値が、対応する閾値を上回るかどうかを決定するステップと、
   値が対応する閾値よりも大きい場合、アラームインジケータを設定するステップと
   を含み、
   少なくとも１つの対応するパラメータが、偏波モード分散、偏光依存損失、および色分散のうちの少なくとも１つである、
   方法。
2. コヒーレント光ネットワークのリンクから光信号を獲得するステップと、
   少なくとも１つのパラメータの値を決定するステップと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 値を決定するステップが、
   光信号と、光信号を補償するのに利用可能なフィルタのフィルタ係数とに基づいて、値を計算するステップ
   を含む、請求項２に記載の方法。
4. 値を決定するステップが、
   光信号内のパイロットトーンの検出された偏光状態、または光信号内のパイロットトーンの検出された位相もしくはＲＦパワーに基づいて、偏波モード分散または色分散の値を計算するステップ
   を含む、請求項２に記載の方法。
5. 少なくとも１つのパラメータの値を、光信号の値を決定した監視ユニットから受け取ること、
   ユーザインタフェースを介して値を表示するための表示情報を生成すること、
   アラームインジケータに対応するアラームであって、可視アラーム、可聴アラーム、関係者に転送されるメッセージのうちの少なくとも１つであるアラームを発生させること、
   値、アラームインジケータ、および対応する閾値のうちの少なくとも１つを含むイベントレコードをメモリデバイスに記憶すること、または
   メモリデバイス内に記憶された複数のイベントレコードに基づいて、レポートを生成すること
   のうちの１つまたは複数を実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. コヒーレント光ネットワークのリンクを伝わる光信号を特徴付ける少なくとも１つのパラメータの値を記憶するためのメモリであって、少なくとも１つのパラメータが、偏波モード分散、偏光依存損失、および色分散のうちの少なくとも１つである、メモリと、
   少なくとも１つのパラメータについて値が対応する閾値を上回るかどうかを決定し、値が対応する閾値よりも大きい場合、アラームインジケータを設定するためのコントローラと
   を備える、装置。
7. 光信号の少なくとも一部を受け入れ、光信号に基づいて少なくとも１つのパラメータの値を決定するように構成された監視ユニット
   をさらに備える、請求項６に記載の装置。
8. 監視ユニットが、光信号と、光信号を補償するのに利用可能なフィルタのフィルタ係数との関数として、値を決定するように構成されている、請求項７に記載の装置。
9. 監視ユニットが、光信号内のパイロットトーンの検出された偏光状態、または光信号内のパイロットトーンの検出された位相もしくはＲＦパワーに基づいて、偏波モード分散または色分散の値を決定するように構成されている、請求項７に記載の装置。
10. 少なくとも１つのパラメータの値を、光信号に基づいて値を計算する監視装置から受け取るための監視ユニット
    をさらに備える、請求項６に記載の装置。

Images