JP2016144066A - 光バースト信号プリアンブル制御装置および光バースト信号プリアンブル制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光受信器に受信する光バースト信号の光強度に応じて送信側で閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を制御し、実効帯域を向上させる。【解決手段】送信側のノードに試験用光バースト信号を送信する試験用光送信器とプリアンブル制御器とを備え、受信側のノードに試験データの誤り検出処理により得られる誤り率情報を送信側のノードのプリアンブル制御器に送信する試験データ誤り検出器を備え、プリアンブル制御器は、誤り率情報に応じて試験データの誤り率が所定値以上になるまで、閾値設定用プリアンブルの長さを順次短くしかつ光強度を順次高くした試験用光バースト信号を送信し、試験データの誤り率が所定値以上になった直前の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定し、送信側のノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度として設定する構成である。【選択図】 図１

Description

本発明は、光強度が異なるバースト信号（以下、光バースト信号という）が伝送される光伝送システムにおいて、光バースト信号ごとに１レベルと０レベルの判定に用いる閾値（以下、１／０判定閾値という）を設定するためのプリアンブルを制御する光バースト信号プリアンブル制御装置および光バースト信号プリアンブル制御方法に関する。

光バースト信号が伝送される光伝送システムとしては、ＰＯＮ（Passive Optical Network)システムや再生中継伝送システムがある。ＰＯＮシステムや再生中継伝送システムの各光送信器の光源の出力パワーにばらつきがあり、また伝送距離の違いもあって、各光送信器から送信された光信号がそれぞれ光強度が異なる光バースト信号として伝送され、ＯＬＴや再生中継ノードの光受信器で受信処理される（非特許文献１）。

図４は、光バースト信号を受信する光受信器の構成例を示す。図５は、光バースト信号の構成および受信処理例を示す。
図４において、光受信器は、光／電気変換器５１、閾値設定器５２および振幅制限増幅器５３により構成される。光／電気変換器５１は、入力する光バースト信号を電気信号に変換する。電気信号は、光バースト信号の光強度に対応する電圧値を示す。閾値設定器５２は、光バースト信号に対する電気信号の１レベルと０レベルの電圧値の平均値から得られ１／０判定閾値を振幅制限増幅器５３に設定する構成であり、一般的にＲＣ回路などが用いられる。

光バースト信号は、図５に示すように、プリアンブル部とデータ部から構成され、プリアンブル部は１／０判定閾値を設定するための所定の長さの閾値設定用プリアンブルと、クロックデータリカバリ（ＣＤＲ）回路でタイミング再生を行うためのクロックの抽出に用いるＣＤＲ用プリアンブルから構成される。通常の閾値設定用プリアンブルは、１レベルと０レベルの比率（マーク率）が約１対１となるパターンのものが使用される。

振幅制限増幅器５３は、この１／０判定閾値を基準に光バースト信号に対応する電気信号の１レベルと０レベルを識別し、図５に示すように所定のレベルに増幅して出力する。すなわち、電気信号のレベルが１／０判定閾値より大きい場合に所定の１レベルの信号を出力し、１／０判定閾値より小さい場合に所定の０レベルの信号を出力する。

ここで、光強度が異なる光バースト信号については、光バースト信号ごとに１／０判定閾値を設定する必要があり、光バースト信号の先頭に設けられる閾値設定用プリアンブルから１／０判定閾値を設定し、その後に続くビットパターンからクロック抽出やデータ識別が行われる。

K. Hattori, M. Nakagawa, N. Kimishima, M. Katayama, A. Misawa, and A. Hiramatsu,"Optical Layer-2 switch network based on WDM/TDM nano-sec wavelength switching,"Proc. ECOC 2012, Sept. 2012.

光受信器に入力する光バースト信号の光強度は、０レベルと１レベルの差だけでなく、０レベルも光バースト信号ごとに変化する。図５に示すように、閾値設定用プリアンブルの期間に１／０判定閾値が設定できれば、ＣＤＲ用プリアンブルからクロックの抽出を行い、データ部からデータの識別を正常に行うことができる。

しかし、図６(a) に示すように、光バースト信号の０レベルが高くなると、閾値設定部５２において１／０判定閾値が１レベルと０レベルの平均値に達するまでに時間がかかり、１／０判定閾値が０レベルを超えるまでは振幅制限増幅器５３から１レベルが出力されることになる。そのため、ＣＤＲ用プリアンブルあるいはデータ部の期間になっても１／０判定閾値が０レベル以下であれば、振幅制限増幅器５３の出力が１レベルになるので、クロック抽出やデータ識別を正常に行うことができなくなる。

一方、光バースト信号ごとに光強度が大きく変化することを見越して、図６(b) に示すように閾値設定用プリアンブルの光強度を一律に高くすると、１／０判定閾値が１レベルと０レベルの平均値に達するまでの時間を短縮し、ＣＤＲ用プリアンブルからクロックの抽出を行い、データ部からデータの識別を正常に行うことが可能になる。

しかし、図７(a) に示すように、閾値設定用プリアンブルの光強度を一律に高くしたときに光バースト信号の０レベルが低い場合には、１／０判定閾値が１レベルと０レベルの平均値に達するまでの時間に余裕が生じる。そのため、閾値設定用プリアンブルの長さを短くして相対的にデータ部の長さを長くすれば、実効帯域（単位帯域当たりに送信できるトラヒック量）を向上させることができる。ただし、光バースト信号の０レベルが高くなると、図７(b) に示すように、再び１／０判定閾値が１レベルと０レベルの平均値に達するまでに時間がかかり、図６(a) の場合と同様にクロック抽出やデータ識別を正常に行うことができなくなる。

このように、光バースト信号の光強度（特に０レベル）が変化する状況で、実効帯域を向上させ、かつ光バースト信号を正常に受信可能とする閾値設定用プリアンブルの長さと光強度は関連しており、一律に閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を設定することはできない。

本発明は、光受信器に受信する光バースト信号の光強度に応じて送信側で閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を制御し、実効帯域を向上させることができる光バースト信号プリアンブル制御装置および光バースト信号プリアンブル制御方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、それぞれ光強度が異なる光バースト信号を送受信する光伝送システムのノードに配置され、受信側のノードで光バースト信号ごとに１レベルと０レベルの判定に用いる１／０判定閾値を設定するための閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を制御する光バースト信号プリアンブル制御装置において、送信側のノードに、所定の長さと光強度の閾値設定用プリアンブルと試験データを含む試験用光バースト信号を送信する試験用光送信器と、試験用光バースト信号およびノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を制御するプリアンブル制御器とを備え、受信側のノードに、試験用光バースト信号の閾値設定用プリアンブルで設定される１／０判定閾値を基準に試験データを識別し、試験データの誤り検出処理により得られる誤り率情報を送信側のノードのプリアンブル制御器に送信する試験データ誤り検出器を備え、プリアンブル制御器は、誤り率情報に応じて試験データの誤り率が所定値以上になるまで、閾値設定用プリアンブルの長さを順次短くしかつ光強度を順次高くした試験用光バースト信号を送信し、試験データの誤り率が所定値以上になった直前の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定し、送信側のノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度として設定する構成である。

第１の発明の光バースト信号プリアンブル制御装置において、プリアンブル制御器は、送信側のノードと複数の受信側のノードとの間で、それぞれ伝送される試験用光バースト信号を用いて、各受信側のノードにおける閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定し、送信側のノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を各受信側のノードに応じて設定する構成である。

第２の発明は、それぞれ光強度が異なる光バースト信号を送受信する光伝送システムのノードに配置され、受信側のノードで光バースト信号ごとに１レベルと０レベルの判定に用いる１／０判定閾値を設定するための閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を制御する光バースト信号プリアンブル制御装置において、送信側のノードに、所定の長さと光強度の閾値設定用プリアンブルと試験データを含む試験用光バースト信号を送信する試験用光送信器と、試験用光バースト信号およびノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を制御するプリアンブル制御器とを備え、受信側のノードに、試験用光バースト信号の閾値設定用プリアンブルで設定される１／０判定閾値を基準に試験データを識別し、試験データの誤り検出処理により得られる誤り率情報を送信側のノードのプリアンブル制御器に送信する試験データ誤り検出器を備え、プリアンブル制御器は、誤り率情報に応じて試験データの誤り率が所定値以上になるまで、閾値設定用プリアンブルの長さを順次短くしかつ光強度を順次高くした試験用光バースト信号を送信するステップと、試験データの誤り率が所定値以上になった直前の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定するステップと、確定した閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を、送信側のノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度として設定するステップとを有する。

第２の発明の光バースト信号プリアンブル制御方法において、プリアンブル制御器は、送信側のノードと複数の受信側のノードとの間で、それぞれ伝送される試験用光バースト信号を用いて、各受信側のノードにおける閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定し、送信側のノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を各受信側のノードに応じて設定する。

本発明は、送信側のノードと受信側のノードにおいて、試験用光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度に応じた１／０判定閾値を基準に試験データを識別してその誤り率を判定し、試験データの誤り率が所定値以上になる（誤りが検出された）直前の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定し、送信側のノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度として設定することにより、受信側のノードに光バースト信号が正常に受信できる必要最小限の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度が設定され、実効帯域を向上させることができる。

本発明の光バースト信号プリアンブル制御装置の実施例１の構成を示す図である。 試験用光バースト信号の構成例を示す図である。 本発明の光バースト信号プリアンブル制御装置の実施例２の構成を示す図である。 光受信器の構成例を示す図である。 光バースト信号の構成および受信処理例を示す図である。 光バースト信号のレベルに応じた受信処理例を示す図である。 光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度に応じた受信処理例を示す図である。

（実施例１）
図１は、本発明の光バースト信号プリアンブル制御装置の実施例１の構成を示す。ここでは、再生中継伝送システムのノードに適用した例に説明するが、ＰＯＮシステムのＯＮＵとＯＬＴであっても同様である。

図１において、ノード１とノード２は、光伝送路２１を介して接続される。ノード１とノード２との間に他のノードが挿入されていてもよい。ノード１およびノード２は、再生中継器１１、光送信器１２、光スイッチ１３、光受信器１４を備え、さらに本発明の光バースト信号プリアンブル制御装置に対応する構成として、ノード１に試験用光送信器１５およびプリアンブル制御器１６を備え、ノード２に試験データ誤り検出器１７を備える。ここでは、ノード１を送信側とし、ノード２を受信側として説明するが、ノード１は前段のノードに対して受信側となり、ノード２は後段のノードに対して送信側となりうるが、その構成は省略している。

再生中継器１１は、前段のノードから光伝送路２１を介して伝送された光バースト信号を図４に示す光受信器で受信し、１レベルと０レベルが識別された電気信号を光送信器で所定の波長の光信号に変換して光スイッチ１３に出力する構成である。このとき、図５または図６に示すように、光バースト信号の光強度に応じた１／０判定閾値が設定される過程で、プリアンブル部の１レベルと０レベルの識別ができず信号波形が変化する。

光送信器１２は、ノード１およびノード２にそれぞれ接続される外部装置の送信信号を所定の波長の光信号に変換して光スイッチ１３に出力する。

光スイッチ１３は、再生中継器１１から入力する光信号について、次ノード以降に伝送する光信号と外部装置に出力する光信号を切り替え、それぞれ光伝送路２１または光受信器１４に出力するとともに、光送信器１２から入力する次ノード以降に伝送する光信号を光伝送路２１に出力するスイッチング処理を行う。光スイッチ１３としては、例えばＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating ）などが利用される。

光受信器１４は、図４に示す光受信器と同様の構成であり、光スイッチ１３でスイッチングされた光信号を入力し、１／０判定閾値に基づいて識別した信号を外部装置に出力する。なお、光受信器１４には、必要に応じてＣＤＲ回路が接続され、クロック抽出が行われる。

本発明の特徴は、送信側のノード１と受信側のノード２との間で、試験データを含む試験用光バースト信号を閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を変えながら送受信し、ノードごとに試験データが誤りなく、あるいは所定の誤り率以下で受信できる最短の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を決定し、送信側のノード１（光送信器１４および再生中継器１１）から送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を調整するところにある。

送信側のノード１の試験用光送信器１５は、図２に示すように受信側のノード２に対して、所定の長さと光強度の閾値設定用プリアンブルの後に試験データを付加した試験用光バースト信号を送信する。この閾値設定用プリアンブルの長さと光強度は、プリアンブル制御器１６により設定される。この試験用光バースト信号は、光スイッチ１３を介してノード１から光伝送路２１に出力され、ノード２の再生中継器１１および光スイッチ１３を介して光受信器１４に受信される。

ノード２の光受信器１４は、試験用光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの期間に設定した１／０判定閾値を基準に試験データを識別し、試験データ誤り検出器１７に出力する。試験データ誤り検出器１７は、試験データの誤り検出処理を行い、誤りの有無または誤り率を示す誤り率情報を所定の制御チャネルを介して送信側のノード１のプリアンブル制御器１６に送信する。ここで、制御チャネルは、光伝送路２１に設定されてもよいし、別な伝送手段に設定されたものを利用してもよい。また、集中制御装置を介して制御チャネルを形成する構成であってもよい。

ノード１のプリアンブル制御器１６は、ノード２の試験データ誤り検出器１７から送信された誤り率情報により、誤りが検出されない場合あるは誤り率が所定値以下である場合には、試験用光送信器１５で生成する閾値設定用プリアンブルの長さを例えば１ビット分短くし、かつ光強度をアップする。以上の処理を繰り返し、ノード２の試験データ誤り検出器１７で試験データの誤りが検出されたこと、または誤り率が所定値以上になったことを示す誤り率情報がノード１のプリアンブル制御器１６に通知されたときに、その直前にノード１から送信された光バースト信号に設定された閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定する。

プリアンブル制御器１６は、閾値設定用プリアンブルの長さと光強度が確定すると、試験用光送信器１５に対して試験用光バースト信号の送信を停止するとともに、その確定した長さと光強度の閾値設定用プリアンブルを光送信器１２が出力する光バースト信号に設定する制御を行う。さらに、再生中継器１１における光送信器が出力する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を同様に制御する構成としてもよい。これにより、ノード１からノード２に伝送される光バースト信号が正常に受信できる最短の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度が設定され、実効帯域を向上させることができる。

（実施例２）
図３は、本発明の光バースト信号プリアンブル制御装置の実施例２の構成を示す。ここでは、再生中継伝送システムのノードに適用した例に説明する。

実施例１の光バースト信号プリアンブル制御装置は、ノード１とノード２の１対１の関係で必要最小限の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を設定する構成であった。実施例２の光バースト信号プリアンブル制御装置は、光バースト信号の宛先のノードごとに、必要最小限の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を設定することを特徴とする。

図３において、実施例２のノード１およびノード２は、図１に示す実施例１の構成に加えて、送信側のノード１のプリアンブル制御器１６にノード−プリアンブル対応テーブル１８を接続する構成である。送信側のノード１の試験用光送信器１５およびプリアンブル制御器１６と、受信側のノード２の試験データ誤り検出器１７により、実施例１と同様に試験用光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度が制御される。この閾値設定用プリアンブルの長さと光強度は、ノード２と対応付けてノード−プリアンブル長対応テーブル１８に格納される。次に、送信側のノード１は、受信側のノードｎを切り替えて同様の処理を行い、ノード１とノードｎとの間における必要最小限の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度が設定され、ノード−プリアンブル対応テーブル１８に格納される。

プリアンブル制御器１６は、受信側のノードごとに閾値設定用プリアンブルの長さと光強度が確定すると、ノード１から送信する光バースト信号の受信側のノードごとにノード−プリアンブル対応テーブル１８を参照し、光送信器１２が出力する光バースト信号に受信側のノードに対応する長さと光強度の閾値設定用プリアンブルを設定する制御を行う。さらに、再生中継器１１における光送信器が出力する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を同様に制御する構成としてもよい。これにより、ノード１からノードｎに伝送される光バースト信号が正常に受信できる最短の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度が個々に設定され、実効帯域を向上させることができる。

１１ 再生中継器
１２ 光送信器
１３ 光スイッチ
１４ 光受信器
１５ 試験用光送信器
１６ プリアンブル制御器
１７ 試験データ誤り検出器
１８ ノード−プリアンブル対応テーブル
５１ 光／電気変換器
５２ 閾値設定器
５３ 振幅制限増幅器

Claims (4)

1. それぞれ光強度が異なる光バースト信号を送受信する光伝送システムのノードに配置され、受信側のノードで光バースト信号ごとに１レベルと０レベルの判定に用いる１／０判定閾値を設定するための閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を制御する光バースト信号プリアンブル制御装置において、
   送信側のノードに、所定の長さと光強度の閾値設定用プリアンブルと試験データを含む試験用光バースト信号を送信する試験用光送信器と、試験用光バースト信号およびノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を制御するプリアンブル制御器とを備え、
   受信側のノードに、前記試験用光バースト信号の閾値設定用プリアンブルで設定される１／０判定閾値を基準に前記試験データを識別し、前記試験データの誤り検出処理により得られる誤り率情報を前記送信側のノードのプリアンブル制御器に送信する試験データ誤り検出器を備え、
   前記プリアンブル制御器は、前記誤り率情報に応じて前記試験データの誤り率が所定値以上になるまで、前記閾値設定用プリアンブルの長さを順次短くしかつ光強度を順次高くした試験用光バースト信号を送信し、前記試験データの誤り率が所定値以上になった直前の前記閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定し、前記送信側のノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度として設定する構成である
   ことを特徴とする光バースト信号プリアンブル制御装置。
2. 請求項１に記載の光バースト信号プリアンブル制御装置において、
   前記プリアンブル制御器は、送信側のノードと複数の受信側のノードとの間で、それぞれ伝送される前記試験用光バースト信号を用いて、各受信側のノードにおける前記閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定し、前記送信側のノードから送信する光バースト信号の前記閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を各受信側のノードに応じて設定する構成である
   ことを特徴とする光バースト信号プリアンブル制御装置。
3. それぞれ光強度が異なる光バースト信号を送受信する光伝送システムのノードに配置され、受信側のノードで光バースト信号ごとに１レベルと０レベルの判定に用いる１／０判定閾値を設定するための閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を制御する光バースト信号プリアンブル制御装置において、
   送信側のノードに、所定の長さと光強度の閾値設定用プリアンブルと試験データを含む試験用光バースト信号を送信する試験用光送信器と、試験用光バースト信号およびノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を制御するプリアンブル制御器とを備え、
   受信側のノードに、前記試験用光バースト信号の閾値設定用プリアンブルで設定される１／０判定閾値を基準に前記試験データを識別し、前記試験データの誤り検出処理により得られる誤り率情報を前記送信側のノードのプリアンブル制御器に送信する試験データ誤り検出器を備え、
   前記プリアンブル制御器は、
   前記誤り率情報に応じて前記試験データの誤り率が所定値以上になるまで、前記閾値設定用プリアンブルの長さを順次短くしかつ光強度を順次高くした試験用光バースト信号を送信するステップと、
   前記試験データの誤り率が所定値以上になった直前の前記閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定するステップと、
   前記確定した閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を、前記送信側のノードから送信する光バースト信号の閾値設定用プリアンブルの長さと光強度として設定するステップと を有することを特徴とする光バースト信号プリアンブル制御方法。
4. 請求項３に記載の光バースト信号プリアンブル制御方法において、
   前記プリアンブル制御器は、送信側のノードと複数の受信側のノードとの間で、それぞれ伝送される前記試験用光バースト信号を用いて、各受信側のノードにおける前記閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を確定し、前記送信側のノードから送信する光バースト信号の前記閾値設定用プリアンブルの長さと光強度を各受信側のノードに応じて設定する ことを特徴とする光バースト信号プリアンブル制御方法。

Images