JP2016208482A - 光信号対雑音比モニタおよび光信号対雑音比を測定する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成の光信号対雑音比モニタにおいて偏波依存損失に起因する測定誤差を削減する。【解決手段】光信号対雑音比モニタは、偏波の状態が時間に対して変化する偏波多重光信号の光信号対雑音比を測定する測定部と、指定された測定期間内の複数の測定点において測定部により測定された複数の光信号対雑音比の中から複数の光信号対雑音比の平均よりも大きい光信号対雑音比を選択する選択部と、選択部により選択された光信号対雑音比を出力する出力部と、を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、光信号対雑音比をモニタする装置および方法に係わる。

光伝送システムにおいて、光伝送装置、光送受信器、光伝送路などの状態または故障を検出するために、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal-to-Noise Ratio）をモニタする装置が実用化されている。また、次世代光ネットワークにおいては、光信号の波長および／または方路が動的に切り替えられる構成が予想されるので、光信号の品質をモニタする要求はさらに高くなるものと考えられる。

ＯＳＮＲモニタを実装する際には、主信号（例えば、データを伝送する光信号）が影響を受けないことが要求される。また、偏波多重が行われる場合、或いは分散（波長分散、偏波モード分散など）が存在する場合においても、指定されたモニタ精度が要求される。さらに、簡易で安価な構成が要求される。

簡易な構成で実現されるＯＳＮＲモニタの一例として、以下の構成が提案されている。すなわち、光スプリッタは、光信号を第１および第２のパスに導く。光パワー測定部は、第１のパス上の光信号の信号強度を測定する。雑音測定部は、第２のパス上で選択的に通過された光信号のＡＣ成分を処理し、その処理されたＡＣ成分の雑音強度を測定する。そして、ＯＳＮＲ計算部は、測定された信号強度と測定された雑音強度とを比較することにより、光信号のＯＳＮＲを計算する。（例えば、特許文献１）
なお、特許文献２、３にも関連技術が記載されている。

米国特許６４３３８６４号 特表２００３−５２６２３２号公報 特開２０１３−１２８３４号公報

近年、光信号の容量を大きくする技術の１つとして、偏波多重が実用化されている。偏波多重は、互いに直交する１組の偏波を利用してデータを伝送することができる。

ところが、上述の簡易な構成（例えば、特許文献１に記載されている構成）では、光信号の偏波の状態によっては、ＯＳＮＲを精度よく測定できないことがある。すなわち、上述の簡易な構成では、偏波依存損失（ＰＤＬ：Polarization Dependent Loss）に起因してＯＳＮＲの測定精度が劣化することがある。

本発明の１つの側面に係わる目的は、簡易な構成の光信号対雑音比モニタにおいて、偏波依存損失に起因する測定誤差を削減することである。

本発明の１つの態様の光信号対雑音比モニタは、偏波の状態が時間に対して変化する偏波多重光信号の光信号対雑音比を測定する測定部と、指定された測定期間内の複数の測定点において前記測定部により測定された複数の光信号対雑音比の中から、前記複数の光信号対雑音比の平均よりも大きい光信号対雑音比を選択する選択部と、前記選択部により選択された光信号対雑音比を出力する出力部と、を有する。

上述の態様によれば、簡易な構成の光信号対雑音比モニタにおいて、偏波依存損失に起因する測定誤差を削減することができる。

ＯＳＮＲモニタの構成の一例を示す図である。 受光器の出力スペクトルを模式的に示す図である。 ＰＤＬの偏波軸に対する光信号の偏波の入射角度を説明する図である。 光信号の偏波の入射角度に対するモニタ誤差を示す図である。 ＯＳＮＲ測定方法を実現する構成の一例を示す図である。 ＯＳＮＲ測定方法の概要を説明する図である。 光信号を生成して送信する送信回路の実施例を示す図である。 ＯＳＮＲ算出部の機能を示す図である。 偏波スクランブルの周期およびＯＳＮＲモニタの測定点について説明する図である。 ＯＳＮＲモニタが使用されるネットワークの一例を示す図である。 ＯＳＮＲモニタが使用されるネットワークの他の例を示す図である。 ＯＳＮＲ測定方法の一例を示すフローチャートである。 ＯＳＮＲ測定方法の他の例を示すフローチャートである。 ＯＳＮＲ測定方法のさらに他の例を示すフローチャートである。 ＯＳＮＲモニタのバリエーションを示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係わる光信号対雑音比モニタ（以下、ＯＳＮＲモニタ）の構成の一例を示す。実施形態のＯＳＮＲモニタ１は、図１に示すように、受光器２、光電力モニタ３、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Band Pass Filter）４、交流電力モニタ５、ＯＳＮＲ算出部６を備える。なお、ＯＳＮＲモニタ１は、例えば、光信号を伝送するネットワークの各ノードに設けられる。この場合、ＯＳＮＲモニタ１は、他のノードから送信される光信号のＯＳＮＲをモニタする。

受光器２は、受信光信号を電気信号に変換する。すなわち、受光器２は、受信光信号を表す電気信号を生成する。ただし、受信光信号には雑音成分が付加されている。したがって、受光器２から出力される電気信号は、雑音成分を含んでいる。受光器２の出力スペクトルを図２に示す。ただし、図２は、出力スペクトルを模式的に表している。

光電力モニタ３は、受光器２により生成される電気信号に基づいて受信光信号の強度を検出する。すなわち、受信光信号の電力が検出される。ＢＰＦ４は、図２に示すように、受光器２の出力信号から、直流成分を除く所定の周波数帯の成分を抽出する。すなわち、ＢＰＦ４は、受光器２の出力信号の交流成分の一部を抽出する。ＢＰＦ４の通過帯域の中心周波数は、例えば、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚである。また、ＢＰＦ４の通過帯域幅は、例えば、数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚである。交流電力モニタ５は、ＢＰＦ４により抽出された交流成分の強度を検出する。以下の記載では、受光器２により生成される電気信号に基づいてＢＰＦ４および交流電力モニタ５により検出される強度を「受信光信号の交流成分の強度」と呼ぶことがある。すなわち、ＢＰＦ４および交流電力モニタ５は、受光器２により生成される電気信号に基づいて受信光信号の交流成分の強度を検出する。ＯＳＮＲ算出部６は、受信光信号の強度および受信光信号の交流成分の強度に基づいて、その光信号のＯＳＮＲを算出する。

ここで、雑音の強度Ｎ_totalは、下式で表される。
Ｎ_total＝Ｎ_beat＋Ｎ_shot＋Ｎ_thermal＋Ｎ_circuit＋Ｎ_signal
＝Ｎ_beat＋Ｎ_nonbeat
Ｎ_beatはＯＳＮＲに依存する雑音成分である。Ｎ_shotはショット雑音を表す。Ｎ_thermalは熱雑音を表す。Ｎ_circuitは、回路雑音を現す。Ｎ_signalは、受光器で雑音を検出する際に光信号自身により発生する雑音を表す。ここで、Ｎ_shot、Ｎ_thermal、Ｎ_circuit、Ｎ_signalは、ＯＳＮＲには依存せず、それぞれ測定等により取得可能である。また、Ｎ_totalは、交流電力モニタ５により検出される交流成分の強度に基づいて算出可能である。したがって、ＯＳＮＲ算出部６は、交流電力モニタ５により検出される交流成分の強度に基づいてＮ_beatを得ることができる。

Ｎ_beatとＯＳＮＲとの関係は、（１）および（２）式で表される。

Ｐ_totalは、受信光信号の強度を表し、光電力モニタ３により検出される。Ｐ_sigは、信号の強度を表す。なお、Ｐ_sigは、たとえば、受光器２の出力信号の直流成分に基づいて算出可能である。Ｐ_aseは、ＡＳＥ光の強度を表す。Ｂ₀は、光信号の帯域幅を表す。Ｒは、受光器２の分解能を表す。Ａは、増幅器の特性に係わる定数を表す。すなわち、Ｂ₀、Ｒ、Ａは、それぞれ既知の定数である。したがって、ＯＳＮＲ算出部６は、光電力モニタ３により検出される光信号の強度に基づいてＯＳＮＲを算出することができる。なお、受信光信号の強度および受信光信号の交流成分の強度に基づいてＯＳＮＲを算出する方法は、例えば、米国特許６４３３８６４号に記載されている。

ところが、受信光信号が偏波多重光信号であるときは、上述の（１）および（２）式の演算を実行するだけでは、ＯＳＮＲを精度よく測定できないことがある。具体的には、偏波依存損失（ＰＤＬ：Polarization Dependent Loss）に起因してＯＳＮＲの測定精度が劣化することがある。

図３は、ＰＤＬの偏波軸に対する光信号の偏波の入射角度を説明する図である。図３において、ＰＤＬの偏波軸は、Ｈ軸およびＶ軸で表されている。Ｈ軸およびＶ軸は、互いに直交している。ＰＤＬは、Ｈ軸上の光損失（ｈ[dB]）およびＶ軸上の光損失（ｖ[dB]）で表される。「ＰＬＤ＝Ａ[dB]」は、Ｈ軸上の損失とＶ軸上の損失との差分がＡ[dB]である状態を表す。なお、Ｈ軸およびＶ軸は、光信号を伝送するための光部品の特性および配置などにより決まる。

偏波多重光信号は、光信号Ｘおよび光信号Ｙを多重化することにより生成される。光信号Ｘは、Ｘ偏波を利用して伝搬され、光信号Ｙは、Ｙ偏波を利用して伝搬される。なお、Ｘ偏波およびＹ偏波は、互いに直交している。以下の記載では、「入射角度＝０度」は、図３（ａ）に示すように、光信号Ｘを伝搬するＸ偏波がＨ軸またはＶ軸の一方に一致し、光信号Ｙを伝搬するＹ偏波がＨ軸またはＶ軸の他方に一致する状態を表す。図３（ａ）に示す例では、光信号Ｘを伝搬するＸ偏波がＨ軸に一致し、光信号Ｙを伝搬するＹ偏波がＶ軸に一致している。この場合、光信号Ｘはｈ[dB]だけ減衰し、光信号Ｙはｖ[dB]だけ減衰する。

図３（ｂ）は、「入射角度＝４５度」の一例を示す。この実施例では、光信号Ｘを伝搬するＸ偏波とＨ軸との間の角度が４５度であり、光信号Ｙを伝搬するＹ偏波とＶ軸との間の角度が４５度である。ここで、光信号の入射角度がゼロでないときは、ＰＤＬにより、各偏波において光信号Ｘの成分および光信号Ｙの成分が合成される。即ち、Ｘ偏波は、光信号Ｘの成分および光信号Ｙの成分を含み、また、Ｙ偏波は、光信号Ｙの成分および光信号Ｘの成分を含む。この結果、Ｘ偏波とＹ偏波との間でビート信号成分が発生する。そして、このビート信号成分は、（１）および（２）式においては、ＯＳＮＲに依存する雑音として現れる。したがって、光信号の入射角度に応じたビート信号成分が大きくなると、ＯＳＮＲモニタ値は小さくなる。

図４は、光信号の偏波の入射角度に対するモニタ誤差を示す。モニタ誤差は、「ＯＳＮＲ真値−ＯＳＮＲモニタ値」を表す。ＯＳＮＲ真値は、実際のＯＳＮＲを表す。ＯＳＮＲモニタ値は、図１に示すＯＳＮＲモニタ１において上述の（１）および（２）式により算出される値である。なお、図４は、ＰＤＬ＝ゼロ、３ｄＢ、５ｄＢに対して測定したときのモニタ誤差を示している。

ＰＤＬの偏波軸に対する光信号の偏波の入射角度がゼロであるときは、図４（ａ）に示すように、モニタ誤差は、ほぼゼロである。ところが、ＰＤＬの偏波軸に対する光信号の偏波の入射角度が４５度であるときは、図４（ｂ）に示すように、モニタ誤差は、無視できなくなる。特に、ＰＤＬが大きいときは、モニタ誤差も大きくなる。なお、偏波の入射角度がゼロから９０度の範囲においては、偏波の入射角度が４５度のときにモニタ誤差が最も大きくなりやすい。また、偏波の入射角度がゼロおよび９０度のときに、モニタ誤差は最も小さくなりやすい。

このように、モニタ誤差は、ＰＤＬの偏波軸に対する光信号の偏波の入射角度に依存する。そこで、本発明の実施形態のＯＳＮＲ測定方法においては、光信号の偏波を変化させながら、複数の測定点においてＯＳＮＲが測定される。そして、モニタ誤差が小さいと見込まれる測定点で測定されたＯＳＮＲがＯＳＮＲ測定値として出力される。

図５は、本発明の実施形態に係わるＯＳＮＲ測定方法を実現する構成の一例を示す。実施形態のＯＳＮＲ測定方法においては、送信器１１は、偏波多重光信号を生成する。偏波スクランブラ１２は、送信器１１により生成される光信号に対して偏波スクランブルを行う。たとえば、偏波スクランブラ１２は、光信号の偏波を一定の速度で回転させる。そして、偏波スクランブルが行われた光信号が、伝送路１３を介してＯＳＮＲモニタ１まで伝送される。

図６は、実施形態のＯＳＮＲ測定方法の概要を説明する図である。図６に示す実施例では、偏波スクランブラ１２は、光信号の偏波を一定の速度で回転させる。ここで、ＯＳＮＲモニタ値は、上述したように、光信号の偏波の入射角度に応じて変化する。よって、偏波スクランブルによって光信号の偏波が一定の速度で回転すると、ＯＳＮＲモニタ値（瞬時モニタ値）は、図６（ａ）に示すように、一定の周期で変動する。なお、図６（ａ）に示す周期Ｔは、偏波スクランブルにより光信号の偏波がπ／２だけ回転するために要する時間に相当する。

モニタ誤差は、上述したように、ＯＳＮＲ真値とＯＳＮＲモニタ値との差分を表す。よって、偏波スクランブルによって光信号の偏波が一定の速度で回転すると、図６（ｂ）に示すように、モニタ誤差も一定の周期Ｔで変動する。具体的には、ＯＳＮＲモニタ値が大きいときはモニタ誤差が小さくなり、ＯＳＮＲモニタ値が小さいときはモニタ誤差が大きくなる。

ＯＳＮＲモニタ１は、ＯＳＮＲモニタ値（すなわち、瞬時モニタ値）がピークまたは極大となるときに得られるＯＳＮＲモニタ値を出力する。このとき、ＯＳＮＲモニタ１は、周期Ｔの中で複数の測定点においてそれぞれＯＳＮＲモニタ値を取得し、得られた複数のＯＳＮＲモニタ値の中の最大値を出力してもよい。この結果、モニタ誤差は、低減または最小化する。

なお、偏波スクランブルを行わずにＯＳＮＲを測定すると、算出されるＯＳＮＲモニタ値は、ＰＤＬの偏波軸に対する光信号の偏波の入射角度に依存する。このため、光信号の偏波の入射角度がＰＤＬの偏波軸に一致するときは、図６（ａ）に示す瞬時モニタ値のピーク値または極大値が検出されるが、最悪のケースでは、その瞬時モニタ値の極小値が検出されることになる。即ち、光信号が伝送される系の構成および環境などによっては、モニタ誤差が大きくなってしまう。これに対して、実施形態のＯＳＮＲ測定方法によれば、ＰＤＬに起因する雑音成分が小さくなるＯＳＮＲモニタ値が検出されるので、モニタ誤差が低減する。

図７は、光信号を生成して送信する送信回路の実施例を示す。以下では、図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照して３つの実施例を説明する。

図７（ａ）に示す送信回路は、複数の光送信器２１、複数の偏波スクランブラ２２、偏波スクランブル制御部２３、波長合波器２４を備える。光送信器２１は、偏波多重光信号を生成する。なお、複数の光送信器２１により生成される複数の光信号の波長は、互いに異なっている。偏波スクランブラ２２は、偏波スクランブル制御部２３から与えられる指示に応じて、対応する光送信器２１により生成される光信号に対して偏波スクランブルを行う。なお、偏波スクランブラ２２は、公知の技術により実現される。偏波スクランブル制御部２３は、各偏波スクランブラ２２に対して指示を与える。ここで、偏波スクランブル制御部２３は、各偏波スクランブラ２２に対して偏波スクランブルを行うか否かを指示することができる。また、偏波スクランブル制御部２３は、各偏波スクランブラ２２に対してスクランブルパターンを指示することができる。一例としては、偏波スクランブル制御部２３は、光信号の偏波が一定の速度で回転するように、偏波スクランブラ２２に対して指示を与える。そして、波長合波器２４は、上述の複数の光信号を合波してＷＤＭ信号を生成する。

この構成によれば、波長チャネル毎に偏波スクランブルを行うか否かを制御できる。よって、ある波長チャネルのＯＳＮＲをモニタする際に、他の波長チャネルに対して偏波スクランブルを行わなくてもよい。

図７（ｂ）に示す送信回路は、複数の光送信器２１、波長合波器２４、偏波スクランブラ２５、偏波スクランブル制御部２６を備える。図７（ｂ）に示す送信回路においては、偏波スクランブラ２５は、波長合波器２４から出力されるＷＤＭ信号に対して偏波スクランブルを行う。偏波スクランブル制御部２６は、偏波スクランブラ２５に対して指示を与える。この構成によれば、波長チャネル毎に偏波スクランブラを設ける必要がないので、図７（ａ）に示す構成と比較すると、送信回路の小型化および／または低コスト化が実現される。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示す例では、光信号に対して偏波スクランブルが行われる。これに対して、図７（ｃ）に示す例では、光送信器の中で偏波スクランブルが行われる。すなわち、光源２７は、所定の波長の連続光を出力する。回転部２８は、偏波スクランブル制御部２９から与えられる指示に応じて、入力データ信号に対して回転変換を実行する。回転部２８により実行される回転変換は、例えば、下式で実現される。

なお、Ｅx_outおよびＥy_outは、回転部２８の出力信号を表す。ωは、図６に示す周期Ｔを指定する角速度を表す。

偏波スクランブル制御部２９は、回転部２８に対して指示を与える。光変調器３０は、光源２７から出力される連続光を回転部２８の出力信号で変調することによって、偏波スクランブルが施された偏波多重光信号を生成する。なお、光変調器の駆動信号に回転変換を行うことで偏波スクランブルを実現する構成および方法は、例えば、特開２０１０−１０９７０５号公報に記載されている。

図８は、ＯＳＮＲ算出部６の機能を示す。ＯＳＮＲ算出部６は、図８に示すように、ＯＳＮＲ測定部３１、格納部３２、選択部３３、平均化部３４、出力部３５を備える。ただし、ＯＳＮＲ算出部６は、平均化部３４を備えていなくてもよい。なお、ＯＳＮＲ算出部６は、たとえば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムにより実現される。この場合、ＯＳＮＲ算出部６の機能は、プロセッサシステムが与えられたプログラムを実行することにより提供される。ただし、ＯＳＮＲ算出部６の一部の機能は、ハードウェア回路で実現してもよい。

ＯＳＮＲ測定部３１は、受信光信号の強度および受信光信号の交流成分の強度に基づいて、受信光信号のＯＳＮＲを計算する。受信光信号の強度は、図１に示す光電力モニタ３により検出される。受信光信号の交流成分の強度は、図１に示すＢＰＦ４および交流電力モニタ５により検出される。そして、ＯＳＮＲ測定部３１は、例えば、上述した（１）および（２）式でＯＳＮＲを計算する。

ただし、ＯＳＮＲ測定部３１は、指定された測定期間内の複数の測定点においてそれぞれＯＳＮＲを計算する。ここで、例えば、光信号の偏波が連続的に回転する偏波スクランブルが行われるときは、光信号の偏波がπ／２だけ回転する期間内に、瞬時ＯＳＮＲモニタ値は少なくとも１つのピークを有する。よって、光信号の偏波が一定の速度で回転する偏波スクランブルが行われるときは、光信号の偏波がπ／２だけ回転するために要する時間以上の期間内の複数の測定点においてそれぞれＯＳＮＲを計算すれば、少なくとも１つのピークに対応するＯＳＮＲが検出される。したがって、この場合、測定期間は、光信号の偏波がπ／２以上変化する時間である。なお、モニタ時間を短縮するためには、測定期間は、光信号の偏波がπ／２だけ変化する時間とすることが好ましい。

測定期間内の測定点の数は、たとえば、モニタ精度およびモニタ時間に応じて決定される。測定期間内の測定点の数が少なすぎると、所望のモニタ精度が得られない。一方、測定期間内の測定点の数が多いときは、モニタ時間が長くなる。一例としては、所望のモニタ精度を確保するために、測定期間内の測定点の数は１０以上である。また、モニタ時間を長くしないために、測定期間内の測定点の数は２０以下である。図９に示す例では、測定期間Ｔにおいて、１０個の測定点Ｍ１〜Ｍ１０が設定されている。なお、測定期間内の複数の測定点は、一定の間隔で配置されることが好ましい。

格納部３２は、ＯＳＮＲ測定部３１により計算されるＯＳＮＲモニタ値を格納する。このとき、格納部３２には、ＯＳＮＲ測定部３１により計算される複数のＯＳＮＲモニタ値が順番に格納される。例えば、図９に示す例では、測定点Ｍ１〜Ｍ１０において得られた１０個のＯＳＮＲモニタ値が格納部３２に順番に格納される。

選択部３３は、格納部３２に格納されている複数のＯＳＮＲモニタ値から、与えられた条件に従ってＯＳＮＲモニタ値を選択する。このとき、選択部３３には、測定期間の長さを表す制御情報、および測定期間内の測定点の数を表す制御情報が与えられる。なお、測定期間の長さを表す制御情報は、偏波スクランブルの繰返し周波数を表す情報であってもよい。そして、選択部３３は、測定期間内に得られている複数のＯＳＮＲモニタ値の中から、最大のＯＳＮＲモニタ値を選択する。図９に示す例では、選択部３３は、測定点Ｍ１〜Ｍ１０において得られている１０個のＯＳＮＲモニタ値の中から最大のＯＳＮＲモニタ値を選択する。

選択部３３は、必ずしも最大のＯＳＮＲモニタ値を選択しなくてもよい。例えば、選択部３３は、測定期間内の複数のＯＳＮＲモニタ値の中から２番目に大きいＯＳＮＲモニタ値を選択してもよい。また、選択部３３は、測定期間内の複数のＯＳＮＲモニタ値の中から２個以上のＯＳＮＲモニタ値を選択してもよい。この場合、選択部３３は、選択した複数のＯＳＮＲモニタ値の平均を出力してもよい。ただし、選択部３３は、測定期間内の複数のＯＳＮＲモニタ値の中から、それら複数のＯＳＮＲモニタ値の平均よりも大きいＯＳＮＲモニタ値を選択することが好ましい。

ＯＳＮＲ算出部６が平均化部３４を備えていないときは、出力部３５は、選択部３３により選択されたＯＳＮＲモニタ値をＯＳＮＲとして出力する。一方、ＯＳＮＲ算出部６が平均化部３４を備えているときは、出力部３５は、平均化部３４による計算結果をＯＳＮＲとして出力する。

ＯＳＮＲ算出部６が平均化部３４を備えているときは、選択部３３は、測定期間ごとにそれぞれＯＳＮＲモニタ値を選択する。このとき、選択部３３は、例えば、測定期間ごとにそれぞれ最大ＯＳＮＲモニタ値を選択する。そして、平均化部３４は、選択部３３により選択された複数のＯＳＮＲモニタ値の平均を計算する。そして、出力部３５は、平均化部３４により計算された値をＯＳＮＲとして出力する。

このように、実施形態のＯＳＮＲ測定方法においては、光信号に対して偏波スクランブルが行われ、ＯＳＮＲモニタは、瞬時ＯＳＮＲモニタ値がピークになったときの値をＯＳＮＲとして出力する。ここで、瞬時ＯＳＮＲモニタ値がピークになったときは、ＰＤＬに起因する雑音成分が最小となっていると考えられる。したがって、実施形態のＯＳＮＲ測定方法によれば、ＰＤＬの影響が抑制されたＯＳＮＲが得られる。すなわち、実施形態のＯＳＮＲ測定方法によれば、ＰＤＬに起因するモニタ誤差が低減される。

また、瞬時ＯＳＮＲモニタ値がピークになったときは、ＰＤＬの偏波軸に対する光信号の偏波の入射角度がゼロまたはほぼゼロであると考えられる。すなわち、選択部３３により選択されたＯＳＮＲモニタ値は、ＰＤＬの偏波軸に対する光信号の偏波の入射角度がゼロまたはほぼゼロであるときの瞬時ＯＳＮＲモニタ値に相当する。したがって、実施形態のＯＳＮＲ測定方法により得られるＯＳＮＲは、図４（ａ）に示すように、ＰＤＬに起因する誤差は小さい。

ＯＳＮＲモニタ１の動作は、偏波スクランブルパターンに応じて決定してもよい。以下の記載では、光信号の偏波が一定の速度で回転する偏波スクランブルが行われるものとする。また、光信号の偏波がπ／２だけ回転するために要する時間を「偏波スクランブル周期Ｔ」と呼ぶことにする。

この実施例では、ＯＳＮＲの測定期間は、偏波スクランブル周期Ｔである。ここで、測定期間内にＯＳＮＲを測定する回数を「ｎ」と呼ぶことにする。そうすると、ＯＳＮＲ測定を実行するＯＳＮＲモニタ周波数Ｂは、下式で表される。
Ｂ＝ｎ／Ｔ
なお、瞬時ＯＳＮＲモニタ値のピークを精度よく効率的に検出するためには、測定期間内にＯＳＮＲを測定する回数ｎは、１０〜２０であることが好ましい。

ＢＰＦ４および交流電力モニタ５は、例えば、ＦＦＴ回路を含んで実現される。この場合、１回のＯＳＮＲ測定のための時間（１／Ｂ）に対して、ＦＦＴ時間は、十分に小さいことが好ましい。
１／Ｂ＜＜Ｎ／ｆ
Ｎは、ＦＦＴポイント数を表す。ｆは、ＦＦＴのサンプリング周波数を表す。

下記に一例を示す。
偏波スクランブル周期Ｔ：１００ｍ秒
ＯＳＮＲモニタ周波数Ｂ：１００回／秒（ｎ＝１０）
ＦＦＴサンプリング周波数ｆ：１ＭＨｚ
ＦＦＴサンプリングポイント：１０２４

上述の実施例では、偏波スクランブルは、光信号の偏波を一定の速度で回転させるが、本発明はこの方法に限定されるものではない。例えば、光信号の偏波を離散的に変化させるようにしてもよい。この場合、複数の異なる偏波状態に対してそれぞれＯＳＮＲが測定される。ここで、異なる偏波状態の数を「Ｃ」と呼ぶことにする。そうすると、偏波スクランブルは、例えば、光信号の偏波の入射角度をπ／２Ｃずつ離散的に変化させることで実現される。なお、Ｃは、例えば、１０〜２０である。

１つの偏波状態に対してＯＳＮＲを測定するために要する時間は、上述したＮ／ｆに相当する。よって、ＦＦＴサンプリング周波数ｆ＝１ＭＨｚ、ＦＦＴサンプリングポイント＝１０２４、Ｃ＝１０であるときは、ＯＳＮＲモニタ時間は、１０．２４ｍ秒である。

図１０は、ＯＳＮＲモニタが使用されるネットワークシステムの一例を示す。ＯＳＮＲモニタ１は、図１０に示すように、ネットワークシステム内の各ノードに設けられる。例えば、ＯＳＮＲモニタ１ａは、他のノードから受信したＷＤＭ信号のＯＳＮＲをモニタする。また、ＯＳＮＲモニタ１ｂは、ノードを通過する光信号および追加された光信号を含むＷＤＭ信号のＯＳＮＲをモニタする。

ネットワーク制御装置４０は、ネットワークシステムの状態および動作を制御する。例えば、ネットワーク制御装置４０は、所望のノードに対してＯＳＮＲの測定を指示することができる。

ＯＳＮＲを測定するときは、ネットワーク制御装置４０は、送信ノードおよび測定ノードを指定する。そして、ネットワーク制御装置４０は、送信ノードに対して偏波スクランブル指示を与え、測定ノードに対して測定指示を与える。

偏波スクランブル指示を受信した送信ノードは、送信光信号に対して偏波スクランブルを行う。また、送信ノードは、偏波スクランブルの周期（または、偏波スクランブルの繰返し周波数）を表す制御情報をネットワーク制御装置４０に通知する。そうすると、ネットワーク制御装置４０は、この制御情報を測定ノードに通知する。一方、測定指示を受信した測定ノードは、ＯＳＮＲモニタを起動する。このとき、測定ノードは、ネットワーク制御装置４０から通知される制御情報に基づいて、偏波スクランブルの周期を特定する。すなわち、測定ノードのＯＳＮＲモニタ１は、偏波スクランブルの周期に基づいて測定期間を決定し、その測定期間内に測定される複数のＯＳＮＲモニタ値からＯＳＮＲを算出する。このように、図１０に示す例では、ＯＳＮＲを測定するために必要な制御情報は、ネットワーク制御装置４０を介して送信ノードと測定ノードとの間で共有される。

図１１は、ＯＳＮＲモニタが使用されるネットワークシステムの他の例を示す。ＯＳＮＲを測定する方法は、図１０および図１１において実質的に同じである。ただし、図１１に示す例では、ＯＳＮＲを測定するために必要な制御情報は、ネットワーク制御装置４０を介することなく、送信ノードと測定ノードとの間で共有される。

なお、図１０〜図１１に示す例では、送信ノードから測定ノードへ制御情報が通知されるが、本発明はこの方法に限定されるものではない。例えば、ネットワーク制御装置４０が偏波スクランブルの周期を決定してもよい。この場合、ネットワーク制御装置４０は、偏波スクランブルの周期を送信ノードおよび測定ノードに通知する。

図１２は、ＯＳＮＲ測定方法の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＯＳＮＲ測定を開始するための指示がネットワーク制御装置４０から送信ノードおよび測定ノードに与えられたときに実行される。

Ｓ１において、送信ノードは、偏波スクランブルを開始する。例えば、送信ノードから送信される光信号の偏波は、一定の速度で回転する。

Ｓ２において、測定ノードのＯＳＮＲモニタ１は、複数の測定点においてそれぞれＯＳＮＲを測定する。このとき、ＯＳＮＲ測定部３１は、所定の時間間隔でＯＳＮＲを繰り返し測定して複数のＯＳＮＲモニタ値を生成する。なお、偏波スクランブルにより光信号の偏波が一定の速度で回転するときは、ＯＳＮＲ測定の時間間隔は、例えば、偏波の回転速度に基づいて決定される。一例としては、光信号の偏波がπ／２だけ変化する期間に１０〜２０回の測定が行われる。そして、ＯＳＮＲ測定部３１によって生成されるＯＳＮＲモニタ値は、順番に、格納部３２に格納される。

Ｓ３において、選択部３３は、指定された測定期間内に得られた複数のＯＳＮＲモニタ値の中から、最大のＯＳＮＲモニタ値を選択する。偏波スクランブルにより光信号の偏波が一定の速度で回転するときは、測定期間は、例えば、光信号の偏波がπ／２だけ変化する期間に相当する。そして、選択部３３により選択されたＯＳＮＲモニタ値は、ＯＳＮＲの測定結果として出力される。

なお、ＯＳＮＲモニタ１が図８に示す平均化部３４を備えるときは、平均化処理が実行される。すなわち、平均化部３４は、Ｓ４において、複数の測定区間においてそれぞれ選択部３３により選択されるＯＳＮＲモニタ値の平均を計算する。この場合、ＯＳＮＲモニタ値の平均が、ＯＳＮＲの測定結果として出力される。

図１３は、ＯＳＮＲ測定方法の他の例を示すフローチャートである。図１３に示す測定方法においては、偏波スクランブルにより光信号の偏波が一定の速度で回転するものとする。

Ｓ１１において、ネットワーク制御装置４０は、ＯＳＮＲ測定を要求するメッセージを測定ノードに送信する。このメッセージは、測定ノードだけでなく、送信ノードにも与えてもよい。Ｓ１２において、測定ノードは、送信ノードに対して偏波スクランブルの実行を要求する。Ｓ１３において、送信ノードは、偏波スクランブルを開始する。そして、Ｓ１４において、送信ノードは、偏波スクランブルの周期または繰返し周波数を測定ノードに通知する。なお、Ｓ１２およびＳ１４の通信は、図１０に示す構成ではネットワーク制御装置４０を介して行われ、図１１に示す構成ではネットワーク制御装置４０を介さずに行われる。

Ｓ１５〜Ｓ１６の処理は、実質的に、図１２に示すＳ２〜Ｓ３と同じである。即ち、測定ノードのＯＳＮＲモニタ１は、複数のＯＳＮＲモニタ値の中から最大値を選択する。そして、測定ノードは、Ｓ１７において、Ｓ１６で得られたＯＳＮＲの測定結果をネットワーク制御装置４０に通知する。

図１４は、ＯＳＮＲ測定方法のさらに他の例を示すフローチャートである。図１４に示す測定方法においては、偏波スクランブルにより光信号の偏波は離散的に変化する。

Ｓ１１〜Ｓ１２の処理は、図１３および図１４において実質的に同じである。即ち、ネットワーク制御装置４０からの要求に応じて、ＯＳＮＲの測定が開始される。

Ｓ２１において、送信ノードは、光信号の偏波の状態を変更する。このとき送信ノードは、例えば、前回の測定時の状態に対してΔφだけ光信号の偏波を回転させる。なお、Ｓ２１の処理が最初に実行されるときは、送信ノードは、光信号の偏波を初期状態に設定する。

Ｓ２２において、送信ノードは、測定ノードに対してＯＳＮＲの測定を指示する。そうすると、測定ノードのＯＳＮＲモニタ１は、Ｓ２３において、ＯＳＮＲを測定して１つのＯＳＮＲモニタ値を生成する。すなわち、ＯＳＮＲモニタ１は、Ｓ２１で制御された偏波に対して、ＯＳＮＲモニタ値を生成する。

Ｓ２４において、ＯＳＮＲ算出部６は、ＯＳＮＲの測定回数が予め指定された試行回数Ｃに達したか判定する。試行回数Ｃは、例えば、１０〜２０程度である。そして、測定回数が試行回数Ｃよりも少ないときは、フローチャートの処理はＳ２１に戻る。このとき、測定ノードは、送信ノードに対して次の偏波状態を要求してもよい。そして、Ｓ２１〜Ｓ２４の処理は、ＯＳＮＲの測定回数が試行回数Ｃに達するまで繰り返し実行される。すなわち、ＯＳＮＲがＣ回測定される。このとき、光信号の偏波は、偏波スクランブルによりΔφずつ変化する。Δφは、例えば、π／２Ｃである。

ＯＳＮＲの測定回数が試行回数Ｃに達すると、フローチャートの処理はＳ１６に進む。Ｓ１６〜Ｓ１７の処理は、図１３および図１４において実質的に同じである。すなわち、複数のＯＳＮＲモニタ値から最大値が選択され、選択されたＯＳＮＲモニタ値がネットワーク制御装置４０に通知される。

＜他の実施形態＞
図１５は、本発明の実施形態に係わるＯＳＮＲモニタのバリエーションを示す。なお、光電力モニタ３、ＢＰＦ４、交流電力モニタ５、ＯＳＮＲ算出部６は、図１および図１５において実質的に同じなので、説明を省略する。

図１５（ａ）に示す構成では、受光器２により生成される電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ５１によりデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、受信光信号を表す。ＤＦＴ回路５２は、Ａ／Ｄコンバータ５１から出力されるデジタル信号に対してＤＦＴ（離散フーリエ変換）を実行する。この結果、受信光信号を表す周波数領域信号が生成される。なお、ＤＦＴ回路５２は、ＦＦＴ回路で実現してもよい。そして、受信光信号を表す周波数領域信号は、光電力モニタ３およびＢＰＦ４に導かれる。

この構成では、ＤＦＴ回路５２、光電力モニタ３、ＢＰＦ４、交流電力モニタ５、ＯＳＮＲ算出部６は、デジタル演算を実行するプロセッサシステムにより実現される。すなわち、光電力モニタ３は、受信光信号を表す周波数領域信号を利用して受信光信号の強度を計算する。ＢＰＦ４は、受信光信号を表す周波数領域信号から指定された周波数成分の信号を抽出する。交流電力モニタ５は、ＢＰＦ４により抽出された信号を利用して受信光信号の交流成分の強度を計算する。そして、ＯＳＮＲ算出部６は、受信光信号の強度および受信光信号の交流成分の強度に基づいてＯＳＮＲを計算する。

図１５（ｂ）に示す構成においては、ＷＤＭ信号の各波長チャネルのＯＳＮＲを測定することができる。すなわち、波長可変フィルタ５３は、受信ＷＤＭ信号から指定された波長チャネルを選択する。そして、受光器２、光電力モニタ３、ＢＰＦ４、交流電力モニタ５、ＯＳＮＲ算出部６は、選択された波長チャネルのＯＳＮＲを測定する。

図１５（ｃ）に示す構成においては、受信光信号は、分岐されて受光器２ａ、２ｂに導かれる。受光器２ａ、２ｂは、それぞれ受信光信号を電気信号に変換する。光電力モニタ３は、受光器２ａから出力される電気信号に基づいて受信光信号の電力を検出する。ＢＰＦ４および交流電力モニタ５は、受光器２ｂから出力される電気信号に基づいて受信光信号の交流成分の強度を検出する。そして、ＯＳＮＲ算出部６は、受信光信号の強度および受信光信号の交流成分の強度に基づいてＯＳＮＲを計算する。

なお、図１５（ａ）〜図１５（ｃ）に示す構成は、矛盾のない範囲で任意に組み合わせてもよい。例えば、図１５（ａ）または図１５（ｃ）に示す構成の入力側に波長可変フィルタ５３を設けるようにしてもよい。また、図１５（ｃ）に示す構成において、受光器２ａと光電力モニタ３との間にＡ／ＤコンバータおよびＤＦＴ回路を設け、受光器２ｂとＢＰＦ４との間にＡ／ＤコンバータおよびＤＦＴ回路を設けてもよい。

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）
偏波の状態が時間に対して変化する偏波多重光信号の光信号対雑音比を測定する測定部と、
指定された測定期間内の複数の測定点において前記測定部により測定された複数の光信号対雑音比の中から、前記複数の光信号対雑音比の平均よりも大きい光信号対雑音比を選択する選択部と、
前記選択部により選択された光信号対雑音比を出力する出力部と、
を有する光信号対雑音比モニタ。
（付記２）
前記選択部は、前記複数の光信号対雑音比の中で最大の光信号対雑音比を選択する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号対雑音比モニタ。
（付記３）
前記偏波多重光信号の偏波が一定の速度で回転するとき、前記測定期間は、前記偏波多重光信号の偏波がπ／２以上変化する時間である
ことを特徴とする付記１に記載の光信号対雑音比モニタ。
（付記４）
前記測定部は、前記測定期間内の１０以上の測定点においてそれぞれ前記偏波多重光信号の光信号対雑音比を測定する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号対雑音比モニタ。
（付記５）
前記測定部は、前記測定期間内の２０以下の測定点においてそれぞれ前記偏波多重光信号の光信号対雑音比を測定する
ことを特徴とする付記４に記載の光信号対雑音比モニタ。
（付記６）
前記選択部により複数の測定期間からそれぞれ選択された複数の光信号対雑音比の平均を計算する平均化部をさらに備え、
前記出力部は、前記平均化部により計算された平均を出力する
ことを特徴とする付記１に記載の光信号対雑音比モニタ。
（付記７）
前記測定部は、
前記偏波多重光信号を電気信号に変換する受光器と、
前記電気信号に基づいて前記偏波多重光信号の強度を検出する第１の検出器と、
前記電気信号に基づいて前記偏波多重光信号の交流成分の強度を検出する第２の検出器と、
前記偏波多重光信号の強度および前記偏波多重光信号の交流成分の強度に基づいて前記偏波多重光信号の光信号対雑音比を算出する算出部と、を備える
ことを特徴とする付記１に記載の光信号対雑音比モニタ。
（付記８）
偏波多重光信号に対して偏波スクランブルを与え、
指定された測定期間内の複数の測定点において前記偏波多重光信号の光信号対雑音比を測定し、
前記測定により得られた複数の光信号対雑音比の中から、前記複数の光信号対雑音比の平均よりも大きい光信号対雑音比を選択して出力する、
ことを特徴とする光信号対雑音比測定方法。
（付記９）
前記複数の光信号対雑音比の中で最大の光信号対雑音比を選択する
ことを特徴とする付記８に記載の光信号対雑音比測定方法。
（付記１０）
前記偏波多重光信号に対して一定の速度で回転する偏波スクランブルを与える
ことを特徴とする付記８に記載の光信号対雑音比測定方法。
（付記１１）
前記測定期間は、前記偏波多重光信号の偏波がπ／２以上変化する時間である
ことを特徴とする付記１０に記載の光信号対雑音比測定方法。
（付記１２）
前記偏波多重光信号に対して離散的に変化する偏波スクランブルを与える
ことを特徴とする付記８に記載の光信号対雑音比測定方法。
（付記１３）
複数の測定期間からそれぞれ選択された複数の光信号対雑音比の平均を計算して出力する
ことを特徴とする付記８に記載の光信号対雑音比測定方法。

１ ＯＳＮＲモニタ
２ 受光器
３ 光電力モニタ
４ ＢＰＦ
５ 交流電力モニタ
６ ＯＳＮＲ算出部
１２、２２、２５ 偏波スクランブラ
２８ 回転部
３１ ＯＳＮＲ測定部
３２ 格納部
３３ 選択部
３４ 平均化部
３５ 出力部
４０ ネットワーク制御装置
５２ ＤＦＴ（ＦＦＴ）回路
５３ 波長可変フィルタ

Claims (6)

1. 偏波の状態が時間に対して変化する偏波多重光信号の光信号対雑音比を測定する測定部と、
   指定された測定期間内の複数の測定点において前記測定部により測定された複数の光信号対雑音比の中から、前記複数の光信号対雑音比の平均よりも大きい光信号対雑音比を選択する選択部と、
   前記選択部により選択された光信号対雑音比を出力する出力部と、
   を有する光信号対雑音比モニタ。
2. 前記選択部は、前記複数の光信号対雑音比の中で最大の光信号対雑音比を選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光信号対雑音比モニタ。
3. 前記偏波多重光信号の偏波が一定の速度で回転するとき、前記測定期間は、前記偏波多重光信号の偏波がπ／２以上変化する時間である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光信号対雑音比モニタ。
4. 前記選択部により複数の測定期間からそれぞれ選択された複数の光信号対雑音比の平均を計算する平均化部をさらに備え、
   前記出力部は、前記平均化部により計算された平均を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光信号対雑音比モニタ。
5. 前記測定部は、
   前記偏波多重光信号を電気信号に変換する受光器と、
   前記電気信号に基づいて前記偏波多重光信号の強度を検出する第１の検出器と、
   前記電気信号に基づいて前記偏波多重光信号の交流成分の強度を検出する第２の検出器と、
   前記偏波多重光信号の強度および前記偏波多重光信号の交流成分の強度に基づいて前記偏波多重光信号の光信号対雑音比を算出する算出部と、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の光信号対雑音比モニタ。
6. 偏波多重光信号に対して偏波スクランブルを与え、
   指定された測定期間内の複数の測定点において前記偏波多重光信号の光信号対雑音比を測定し、
   前記測定により得られた複数の光信号対雑音比の中から、前記複数の光信号対雑音比の平均よりも大きい光信号対雑音比を選択して出力する、
   ことを特徴とする光信号対雑音比測定方法。

Images