JP2019009647A - 送信装置、受信装置及び推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送路上の各地点の物理状態を推定できる送信装置等を提供する。
【解決手段】送信装置は、送信部と、設定部とを有する。送信部は、第１の波長に第１の信号を、第２の波長に第２の信号を変調し、伝送路上の各位置を通過する第１の信号の相互位相変調量の変化に応じて第２の信号が変動するように第１の信号及び第２の信号を伝送路に送信する。設定部は、第１の信号及び第２の信号を送信する際に、伝送路上の所定位置での第１の波長の残留波長分散量が零になる波長分散量を第１の波長に付加する。
【選択図】図７

Description

本発明は、送信装置、受信装置及び推定方法に関する。

光伝送システムには、伝送路の物理状態をモニタする方法として様々な方法がある。例えば、ＯＣＭ(Optical Channel Monitor)を使用したモニタ方法では、伝送路上又は伝送路上のノードにＯＣＭを分散配置し、各ＯＣＭの測定結果から伝送路の各地点の物理状態をモニタできる。本方法では、伝送路が多スパン構成であっても、伝送路上の各地点の物理状態をモニタできる。

また、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）を使用したモニタ方法では、伝送路上に光パルスを伝送し、伝送路上の各地点からの光パルスに対するレイリー後方散乱光及び反射光を検出する。本方法では、レイリー後方散乱光及び反射光に基づき、伝送路上の各地点の物理状態、例えば、伝送路上の伝送損失、融着接続やメカニカルスプライス、コネクタ接続等の接続損失をモニタできる。

また、デジタルコヒーレント受信機の主信号処理上の適応等化器に使用する係数を用いたモニタ方法では、その係数を用いて伝送路の物理状態を計算する。本方法では、伝送路が多スパン構成であっても、係数を用いて伝送路の物理状態をモニタできる。

特開２０１２−１２４６８６号公報 特開２００６−２９５４７９号公報

D.C. Kilper, R. Bach, D. J. Blumenthal, D. Einstein, T. Landolsi, L. Ostar, M. Preiss, andA. E. Willner, "Optical Performance Monitoring," IEEE JLT 22, 1, pp.294-304, 2004 F.N. Hauske, M. Kuschnerov, B. Spinnler, B. Lankl, "Optical Performance Monitoring in Digital Coherent Receivers ," IEEE JLT 27, 16, pp.3623-3631, 2009.

しかしながら、ＯＣＭを使用したモニタ方法では、モニタ地点にＯＣＭを分散配置する必要があるため、部品コストを要する。更に、ＯＴＤＲを使用したモニタ方法では、複数のスパンで構成する伝送路には対応できない。更に、適応等化器の係数を用いたモニタ方法では、伝送路上の一地点をモニタするのは困難である。そこで、部品コストの削減、多スパン構成の伝送路上であっても、各地点の物理状態をモニタできるモニタ方法が求められているのが実情である。

一つの側面では、伝送路上の各地点での物理状態をモニタできる送信装置等を提供することを目的とする。

一つの案の送信装置は、送信部と、設定部とを有する。送信部は、第１の波長に第１の信号を、第２の波長に第２の信号を変調し、伝送路上の各位置を通過する第１の信号の相互位相変調量の変化に応じて第２の信号が変動するように第１の信号及び第２の信号を伝送路に送信する。設定部は、第１の信号及び第２の信号を送信する際に、伝送路上の所定位置での第１の波長の残留波長分散量が零になる波長分散量を第１の波長に付加する。

開示の態様では、伝送路上の各地点での物理状態をモニタできる。

図１は、本実施例の光伝送システムの一例を示す説明図である。 図２は、通信装置及び対向側通信装置の一例を示す説明図である。 図３は、光送信器の一例を示すブロック図である。 図４は、光受信器の一例を示すブロック図である。 図５は、対象チャネル及び隣接チャネルの配置構成の一例を示す説明図である。 図６は、光伝送路上の各地点のポンプ信号、プローブ信号及びＸＰＭの関係の一例を示す説明図である。 図７は、光伝送システムの一例を示す説明図である。 図８は、合成部の一例を示す説明図である。 図９は、合成部としてＤＮＮを適用した場合の一例を示す説明図である。 図１０は、ＤＮＮ内の多入力１出力ユニットの一例を示す説明図である。 図１１は、合成部内のＤＮＮの訓練手順の一例を示す説明図である。 図１２は、合成部の運用手順の一例を示す説明図である。 図１３は、ファイバパラメータ列推定処理に関わる光伝送システム全体の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１４は、偏光回転を付加する光送信器の一例を示す説明図である。 図１５は、偏波回転部の一例を示す説明図である。

以下、図面に基づいて、本願の開示する送信装置、受信装置及び推定方法の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

図１は、本実施例の光伝送システム１の一例を示す説明図である。図１に示す光伝送システム１は、通信装置２と、対向側通信装置３と、複数の伝送スパン４を含む光伝送路５と、ネットワークマネージャ６とを有する。通信装置２及び対向側通信装置３は、例えば、デジタルコヒーレント方式の光通信装置である。伝送スパン４は、光増幅器４Ａと、伝送路４Ｂとを有する。光増幅器４Ａは、伝送路４Ｂ上を通過する光信号を増幅する。伝送路４Ｂは、光信号が伝送する光ファイバである。光伝送路５は、複数の伝送スパン４を多段構成としている。ネットワークマネージャ６は、光伝送システム１全体を監視制御するサーバ等である。

図２は、通信装置２及び対向側通信装置３の一例を示す説明図である。図２に示す通信装置２は、複数のラインカード１１と、信号処理モジュール１２とを実装している。ラインカード１１は、例えば、光送信器や光受信器等を実装しているものとする。信号処理モジュール１２は、伝送スパン４上の伝送路４Ｂの各地点の物理状態をモニタするための処理部である。尚、図２に示す対向側通信装置３も、通信装置２と同様に、複数のラインカード１１及び信号処理モジュール１２を実装している。通信装置２内のラインカード１１は、例えば、対向側通信装置３の光受信器１１Ｂへの光信号を送信する光送信器１１Ａを内蔵している。対向側通信装置３内のラインカード１１は、例えば、通信装置２内の光送信器１１Ａからの光信号を受信する光受信器１１Ｂを内蔵している。尚、説明の便宜上、通信装置２内のラインカード１１は光送信器１１Ａを内蔵し、対向側通信装置３内のラインカード１１は光受信器１１Ｂを内蔵したが、光送信器１１Ａ及び光受信器１１Ｂ両方を内蔵しても良い。

図３は、光送信器１１Ａの一例を示すブロック図である。図３に示す光送信器１１Ａは、シンボルマッピング２１と、信号処理部２２と、第１のＤＡＣ（Digital Analog Converter）２３Ａ〜第４のＤＡＣ２３Ｄと、第１のドライバアンプ２４Ａ〜第４のドライバアンプ２４Ｄとを有する。更に、光送信器１１Ａは、ＬＤ（Laser Diode）２５と、ＢＳ(Beam Splitter)２６と、第１のＩＱ変調部２７Ａと、第２のＩＱ変調部２７Ｂと、ＰＢＣ(Polarization Beam Combiner)２８とを有する。

シンボルマッピング２１は、送信パターンをシンボル列にマッピングする処理部である。信号処理部２２は、シンボル列に信号処理を施すＤＳＰ(Digital Signal Processor)である。第１のＤＡＣ２３Ａ〜第４のＤＡＣ２３Ｄは、シンボル列をアナログ信号に変換して第１のドライバアンプ２４Ａ〜第４のドライバアンプ２４Ｄに出力する。

第１のドライバアンプ２４Ａは、シンボル列のアナログ信号に応じた駆動信号を第１のＩＱ変調部２７Ａに出力する。第２のドライバアンプ２４Ｂは、シンボル列のアナログ信号に応じて駆動信号を第１のＩＱ変調部２７Ａに出力する。第３のドライバアンプ２４Ｃは、シンボル列のアナログ信号に応じた駆動信号を第２のＩＱ変調部２７Ｂに出力する。第４のドライバアンプ２４Ｄは、シンボル列のアナログ信号に応じて駆動信号を第２のＩＱ変調部２７Ｂに出力する。ＬＤ２５は、光信号をＢＳ２６に出力する。ＢＳ２６は、光信号を第１のＩＱ変調部２７Ａ及び第２のＩＱ変調部２７Ｂに出力する。第１のＩＱ変調部２７Ａは、光信号を駆動信号で光変調するＸ偏波成分側の光変調信号を生成する。第２のＩＱ変調部２７Ｂは、光信号を駆動信号で光変調するＹ偏波成分側の光変調信号を生成する。ＰＢＣ２８は、第１のＩＱ変調部２７ＡからのＸ偏波成分側の光変調信号と、第２のＩＱ変調部２７ＢからのＹ偏波成分側の光変調信号とを結合して光変調信号を送信シンボルとして光伝送路５に出力する。

図４は、光受信器１１Ｂの一例を示すブロック図である。図４に示す光受信器１１Ｂは、ＬＯ光源（Local Laser Diode）３１と、第１のＰＢＳ（Polarization Beam Splitter）３２と、第２のＰＢＳ３３と、第１の光ハイブリッド回路３４と、第２の光ハイブリッド回路３５とを有する。光受信器１１Ｂは、第１〜第４のＯ／Ｅ(Optical/Electrical)３６Ａ〜３６Ｄと、第１〜第４のＡＤＣ(Analog Digital Converter)３７Ａ〜３７Ｄとを有する。光受信器１１Ｂは、第１〜第４の光タップ３８Ａ〜３８Ｄと、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)３９と、一時記憶部４０とを有する。

ＬＯ光源３１は、例えば、局発光を発光するレーザである。第１のＰＢＳ３２は、ＬＯ光源３１からの局発光を分離して第１の光ハイブリッド回路３４及び第２の光ハイブリッド回路３５に出力する。第２のＰＢＳ３３は、受信信号を直交する２つの偏波状態、例えば、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分に分離する。尚、Ｘ偏波成分は水平偏波成分、Ｙ偏波成分は垂直偏波成分である。第２のＰＢＳ３３は、Ｘ偏波成分を第１の光ハイブリッド回路３４に出力する。更に、第２のＰＢＳ３３は、Ｙ偏波成分を第２の光ハイブリッド回路３５に出力する。

第１の光ハイブリッド回路３４は、受信信号のＸ偏波成分に局発光を干渉させてＩ成分及びＱ成分の光信号を取得する。尚、Ｉ成分は同相軸成分、Ｑ成分は直交軸成分である。第１の光ハイブリッド回路３４は、Ｘ偏波成分の内、Ｉ成分の光信号を第１のＯ／Ｅ３６Ａに出力する。第１の光ハイブリッド回路３４は、Ｘ偏波成分の内、Ｑ成分の光信号を第２のＯ／Ｅ３６Ｂに出力する。

第２の光ハイブリッド回路３５は、受信信号のＹ偏波成分に局発光を干渉させてＩ成分及びＱ成分の光信号を取得する。第２の光ハイブリッド回路３５は、Ｙ偏波成分の内、Ｉ成分の光信号を第３のＯ／Ｅ３６Ｃに出力する。第２の光ハイブリッド回路３５は、Ｙ偏波成分の内、Ｑ成分の光信号を第４のＯ／Ｅ３６Ｄに出力する。

第１のＯ／Ｅ３６Ａは、第１の光ハイブリッド回路３４からのＸ偏波成分のＩ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を第１のＡＤＣ３７Ａに出力する。第１のＡＤＣ３７Ａは、Ｘ偏波成分のＩ成分の電気信号をデジタル変換してＤＳＰ３９に出力する。第２のＯ／Ｅ３６Ｂは、第１の光ハイブリッド回路３４ＡからのＸ偏波成分のＱ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を第２のＡＤＣ３７Ｂに出力する。第２のＡＤＣ３７Ｂは、Ｘ偏波成分のＱ成分の電気信号をデジタル変換してＤＳＰ３９に出力する。

第３のＯ／Ｅ３７Ｃは、第２の光ハイブリッド回路３５からのＹ偏波成分のＩ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を第３のＡＤＣ３７Ｃに出力する。第３のＡＤＣ３７Ｃは、Ｙ偏波成分のＩ成分の電気信号をデジタル変換してＤＳＰ３９に出力する。第４のＯ／Ｅ３７Ｄは、第２の光ハイブリッド回路３５からのＹ偏波成分のＱ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を第４のＡＤＣ３７Ｄに出力する。第４のＡＤＣ３７Ｄは、Ｙ偏波成分のＱ成分の電気信号をデジタル変換してＤＳＰ３９に出力する。

ＤＳＰ３９は、デジタル変換されたＸ偏波成分内のＩ成分及びＱ成分と、Ｙ偏波成分内のＩ成分及びＱ成分とに対してデジタル信号処理を施し、Ｘ偏波成分及びＹ偏波成分を復調信号に復調する。

第１の光タップ３８Ａは、第１のＡＤＣ３７ＡからのＸ偏波成分のＩ成分の電気信号を一時記憶部４０に記憶する。第２の光タップ３８Ｂは、第２のＡＤＣ３７ＢからのＸ偏波成分のＱ成分の電気信号を一時記憶部４０に記憶する。第３の光タップ３８Ｃは、第３のＡＤＣ３７ＣからのＹ偏波成分のＩ成分の電気信号を一時記憶部４０に記憶する。第４の光タップ３８Ｄは、第４のＡＤＣ３７ＤからのＹ偏波成分のＱ成分の電気信号を一時記憶部４０に記憶する。その結果、一時記憶部４０は、光伝送路５を通過した受信信号の受信パターンを記憶することになる。尚、受信パターンは、例えば、プローブ信号及びポンプ信号等の受信信号である。

図５は、対象チャネル及び隣接チャネルの配置構成の一例を示す説明図である。通信装置２内の光送信器１１Ａは、通信チャネル内の複数の波長の内、対象チャネル内の複数の波長を使用して光信号を伝送する。尚、対象チャネルとは、光送信器１１Ａが使用する信号のチャネルである。また、光送信器１１Ａは、対象チャネル内の複数の波長内の第１の波長を使用してポンプ信号、第２の波長を使用してプローブ信号を対向側通信装置３内の光受信器１１Ｂに伝送する。ポンプ信号は、第１の波長の波長分散量に応じて光伝送路５上を通過する各位置の相互位相変調量（ＸＰＭ量）が変動する。ポンプ信号のＸＰＭは、第２の波長のプローブ信号を変動する。ポンプ信号のシンボルレートは、プローブ信号のシンボルレートよりも高く設定するものとする。その結果、ポンプ信号のシンボルレートが高くしたので、第１の波長の波長分散量を付加することでポンプ信号の波形が変化しやすくなる。ポンプ信号及びプローブ信号は、ナイキストＦＤＭ(Frequency Division Multiplex)技術等を用いて結合するものとする。他の通信装置内の光送信器１１Ａは、対象チャネルと隣接する隣接チャネル内の複数の波長を使用して光信号を他の対向側通信装置に伝送する。尚、隣接チャネルとは、対象チャネルと隣接し、他の光送信器１１Ａが使用する信号のチャネルである。また、対象チャネルは、隣接チャネルからのＸＰＭ（Background XPM）の影響を受ける。

図６は、光伝送路５上の各地点のポンプ信号、プローブ信号及びＸＰＭの関係の一例を示す説明図である。光送信器１１Ａは、第１の波長にポンプ信号及び第２の波長にプローブ信号を設定し、これらポンプ信号及びプローブ信号を光受信器１１Ｂに送信する。この際、光送信器１１Ａは、光伝送路５上のモニタ地点での第１の波長の残留波長分散量が零になるように設定する。その結果、対向側の光受信器１１Ｂは、光送信器１１Ａからモニタ地点に近付くに連れてポンプ信号のＸＰＭ量が徐々に増加するものの、ポンプ信号のＸＰＭ量が少ないため、ＸＰＭ量の影響が小のプローブ信号を受信することになる。しかし、光受信器１１Ｂは、モニタ地点の通過時にポンプ信号のＸＰＭ量の変化が最大になるため、ポンプ信号のＸＰＭ量の影響を大きく受けたプローブ信号を受信することになる。そして、光受信器１１Ｂは、モニタ地点から光受信器１１Ｂに近付くに連れてポンプ信号のＸＰＭ量が徐々に減少し、ポンプ信号のＸＰＭ量の影響が小のプローブ信号を受信することになる。そして、対向側通信装置３は、受信したプローブ信号の変動に応じて光伝送路５上のモニタ地点の物理状態、例えば、ファイバパラメータ列を推定できる。

図７は、光伝送システム１の一例を示す説明図である。図７に示す通信装置２内の光送信器１１Ａは、通信装置２内のラインカード１１内に内蔵している。対向側通信装置３内の光受信器１１Ｂは、対向側通信装置３内のラインカード１１内に内蔵している。

通信装置２内の信号処理モジュール１２は、第１の記憶部４１と、設定部４２と、通知部４３とを有する。第１の記憶部４１は、複数の送信パターンを保存する領域である。送信パターンは、例えば、第１の波長にポンプ信号、第２の波長にプローブ信号を設定し、光伝送路５上のモニタ地点でのポンプ信号の残留波長分散量が零になるように波長分散量を設定した送信シンボル列である。

設定部４２は、対象チャネルの光伝送路５上の所望のモニタ地点でのファイバ特性を測定する場合、所望のモニタ地点での残留波長分散量が零になるポンプ信号の送信パターンを第１の記憶部４１から特定する。設定部４２は、特定された送信パターンを光送信器１１Ａに設定する。通知部４３は、光送信器１１Ａに設定した送信パターンを対向側通信装置３内の信号処理モジュール１２に通知する。通知部４３は、プローブ信号内のヘッダに送信パターンの種別を付加して対向側通信装置３に通知する。尚、上記実施例では、プローブ信号内のヘッダに送信パターンの種別を付加した場合を例示したが、光伝送路５と異なる管理網を通じて送信パターンを通知しても良い。また、プローブ信号に制御補助チャネルを重畳し、制御補助チャネルを使用して送信パターンを通知しても良い。

対向側通信装置３内の信号処理モジュール１２は、取出部４４と、第１の算出部４５と、第２の算出部４６と、第３の算出部４７と、第２の記憶部４８と、合成部４９とを有する。

取出部４４は、光受信器１１Ｂで受信した受信信号が一時記憶部４０に記憶しているため、一時記憶部４０に記憶中の受信信号の受信パターンを抽出する。受信パターンは、ポンプ信号及びプローブ信号等の信号パターンである。第１の算出部４５は、取出部４４にて抽出された受信パターンと、通知部４３にて通知された送信パターンとに基づき、ＸＰＭ量の実測値である実測ＸＰＭ量を算出する。第１の算出部４５は、高速位相再生処理を実行する。第１の算出部４５は、（数１）でＸＰＭ量Ｗ（ｔ）を算出するＸＰＭ-ｉｎｄｕｃｅｓ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ計算部である。（参考文献： Z. Tao et al., “Simple fiber model for determination of XPM effects” J.Lightw.Technol., vol.29, no.7, pp.974-986, Apr. 2011.）

第１の算出部４５は、｜Ｗ_ｙｘ｜^２＜＜１及び｜Ｗ_ｘｙ｜^２＜＜１の条件の下、（数１）を（数２）のように簡略化できる。

第１の算出部４５は、（数３）に示すようにＷ_ｙｘ及びＷ_ｘｙを算出する。Ｗ_ｙｘは、Ｙ偏波からＸ偏波へのＸＰＭ量、Ｗ_ｘｙは、Ｘ偏波からＹ偏波へのＸＰＭ量である。ｖ_ｘ／ｙは、光受信器１１Ｂで抽出した受信パターン、ｕ_ｘ／ｙは、通知部４３から受信した送信パターンである。

第２の算出部４６は、通信装置２内の通知部４３から取得した送信パターン、すなわち送信シンボル列ｕ_{２，ｘ／ｙ，０}を取得する。ｎ番目の地点での予測波形ｆ_{２，ｘ／ｙ，０}を（数４）の通り定義する。尚、ｇ_ｎはｎ番目の地点までの累積波長分散による波形変化を与える関数である。

Ｗ_{ｘｙ／ｙｘ}は、（数５）及び（数６）で算出する。尚、添え字ｍは各チャネル（ｍ＝１がプローブ信号、ｍ＝２がポンプ信号）、添え字ｎはスパンを示す。Ｌ_ｎはｎ番目の伝送スパンのファイバ長、β`はfiber Group velocity dispersion coefficient、α_ｎはｎ番目の伝送スパンのファイバ損失である。γ_ｎはｎ番目の伝送スパンのファイバの非線形パラメータ、ωは角周波数である。Ｈ_ｍ，ｎは光伝送路５の材質特性である。（参考文献： Z. Tao et al., “Simple fiber model for determination of XPM effects” J.Lightw.Technol., vol.29, no.7, pp.974-986, Apr. 2011.）

パラメータｑで指定される関数ｐ_ｑ（ｔ）を定義する。上記（数６）で定義したｈ_ｍ，ｎ（ｔ）の想定されるファイバ候補のパラメータｑ＝｛α、γ、Ｌ、Δβ｝を指定して正規化したものをｐ_ｑ（ｔ）とする。又は、適当な帯域幅ｑを有するフィルタリング関数（正規ガウス関数等）をｐ_ｑとする。そして、第２の算出部４６は、（数７）の通り、特定テンプレート波形であるＸＰＭの予測値の予測ＸＰＭ量を算出する。

第３の算出部４７は、（数８）を参考にし、（数９）に示すようにモニタするｎ地点に関する波形に類似する、第２の算出部４６にて算出された特定テンプレート波形Template_yx(n,q)と、第１の算出部４５にて算出されたＷ_ｙｘとの相互相関をとる。更に、第３の算出部４７は、（数１０）に示すように、モニタ地点ｎで生成されたＷ_ｙｘの量ＸＣを見積もることができる。尚、ｘｃｏｒｒ（ａ，ｂ）は相互相関をとる関数である。ＸＣは、考え得るモニタ地点ｎ、パラメータｑ及び複数の送信シンボル列ｕ_{２，ｘ／ｙ，０}に対して計算され、第２の記憶部４８に保存される。ＸＣは、条件｛ｑ，ｕ_{２，ｘ／ｙ，０}｝で計測されたモニタ地点ｎでのＷ_ｙｘと解釈される。

図８は、合成部４９の一例を示す説明図である。図８に示す合成部４９は、複数の条件｛ｑ，ｕ_{２，ｘ／ｙ，０}｝で計測されたＸＣ（ｎ）を合成し、モニタ地点ｎの最も確からしいファイバパラメータ列（例えば、γ（ｎ）やβ（ｎ）等）を生成する、例えば、推定部である。そして、合成部４９は、生成したファイバパラメータ列をネットワークマネージャ６に通知する。ネットワークマネージャ６内の制御部１０２は、モニタ地点ｎのファイバパラメータ列を表示部１０１に表示する。その結果、ネットワークマネージャ６の管理者は、表示部１０１に表示中の表示内容を見て光伝送路５上のモニタ地点ｎの物理状態を認識できる。

図９は、合成部４９としてＤＮＮ６１を適用した場合の一例を示す説明図である。ＤＮＮ（Deep Neural Network）６１は、複数の条件で測定されたＸＣが重み係数を経て地点ｎのファイバパラメータ列を出力する。ＤＮＮ６１は、入力層７１と、第１〜第Ｋの隠れ層７２と、出力層７３とを有する。入力層７１には、複数の多入力１出力ユニットを有する。第１〜第Ｋの隠れ層７２も、複数の多入力１出力ユニットを有する。更に、出力層７３も、複数の多入力１出力ユニットを有する。図１０は、ＤＮＮ６１内の多入力１出力ユニットの一例を示す説明図である。図１０に示す各他入力１出力ユニットは、（数１１）で複数の入力ベクトルから単一のベクトルを出力する。尚、ｘ１〜ｘｎはニューロンへの入力ベクトル、ｙはニューロン出力、ｗ０〜ｗｎはニューロン重み係数、ｆ（）はニューロン活性化関数である。活性化関数は、例えば、シグモイド関数、ＲｅＬＵ関数やＭａｘｏｕｔ関数等である。

図１１は、合成部４９内のＤＮＮ６１の訓練手順の一例を示す説明図である。合成部４９は、ＤＮＮ６１と、比較部６２と、重み更新部６３とを有する。比較部６２は、ＤＤＮ６１の出力と、正解ラベルとを比較する。重み更新部６３は、比較結果に基づき、ＤＮＮ６１の重み係数を更新する。比較部６２は、正解ラベルと、ＤＮＮ６１の出力との差異からエラーＬを算出する。重み更新部６３は、エラーＬが小さくなるように重み係数を｛ｗｉ｝を調整する。重み更新部６３は、各重みが誤差逆伝播法（バックプロパゲーション）によって調整する。そして、重み更新部６３は、エラーＬが規定値よりも小さくなった時点で訓練を終了するものとする。

図１２は、合成部４９の運用手順の一例を示す説明図である。重み更新部６３は、訓練手順で得た重み係数｛ｗｉ｝をＤＮＮ６１に設定する。尚、運用中は、重み係数を更新しないものとする。ＤＮＮ６１は、設定中の重む係数に基づき、複数の条件で測定されたＸＣを地点ｎのファイバパラメータ列として出力する。

次に本実施例の光伝送システム１の動作について説明する。図１３は、ファイバパラメータ列推定処理に関わる光伝送システム１全体の処理動作の一例を示すフローチャートである。通信装置２内の設定部４２は、第１の記憶部４１から特定の送信パターンを特定する（ステップＳ１１）。尚、特定の送信パターンは、所望モニタ地点での第１の波長の残留波長分散量が零になる波長分散量等を付加する波長分散予等化のポンプ信号及びプローブ信号の送信シンボル列である。設定部４２は、特定された送信パターンを光送信器１１Ａに設定する（ステップＳ１２）。対向側通信装置３内の取出部４４は、光受信器１１Ｂにて受信した受信信号から受信パターンを取得する（ステップＳ１３）。尚、受信パターンは、光受信器１１Ｂで受信したポンプ信号及びプローブ信号を含む信号パターンである。対向側通信装置３内の第１の算出部４５は、受信パターンと、通信装置２内の通知部４３から取得した送信パターンとに基づき、所望モニタ地点での実測ＸＰＭ量（ＸＰＭ量の実測値）を算出する（ステップＳ１４）。

更に、対向側通信装置３内の第２の算出部４６は、通信装置２内の通知部４３から取得した送信パターンに基づき、所望モニタ地点での特定テンプレート波形である予測ＸＭＰ量を算出する（ステップＳ１５）。対向側通信装置３内の第３の算出部４７は、実測ＸＰＭ量と、予測ＸＰＭ量との相互相関ＸＣを算出する（ステップＳ１６）。相互相関は、情報の信頼度と言える。第３の算出部４７は、相互相関ＸＣを第２の記憶部４８に記憶し（ステップＳ１７）、全ての送信パターンを試したか否かを判定する（ステップＳ１８）。

対向側通信装置３内の合成部４９は、全ての送信パターンを試した場合（ステップＳ１８肯定）、第２の記憶部４８に記憶中の相互相関ＸＣに基づき、モニタ地点ｎの非線形効果寄与等のファイバパラメータ列をモニタ結果として出力する（ステップＳ１９）。そして、合成部４９は、図１３に示す処理動作を終了する。第３の算出部４７は、全ての送信パターンを試したのでない場合（ステップＳ１８否定）、次の特定の送信パターンを第１の記憶部４１から特定すべく、ステップＳ１１に移行する。

本実施例の通信装置２は、光伝送路５上の所望モニタ地点での残留波長分散量が零になるように第１の波長に波長分散量を付加し、第１の波長にポンプ信号を、第２の波長にプローブ信号を変調して光伝送路５に送信した。その結果、所望モニタ地点を通過するポンプ信号のＸＰＭ量が増加する。そして、対向側通信装置３は、所望モニタ地点でのポンプ信号のＸＰＭ量の影響で変動したプローブ信号を受信することになる。

更に、対向側通信装置３は、所望モニタ地点での受信パターンと、通信装置２から通知された送信パターンとに基づき、実測ＸＰＭ量を算出する。更に、対向側通信装置３は、通信装置２から通知された送信パターンに基づき、所望モニタ地点での予測ＸＰＭ量を算出する。更に、対向側通信装置３は、モニタ地点の実測ＸＰＭ量と、予測ＸＰＭ量との間の相互相関に基づき、モニタ地点でのファイバパラメータ列等の光伝送路５の物理状態を推定する。その結果、部品個数を要することなく、多スパン構成の光伝送路５であっても、所望モニタ地点の物理状態をモニタできる。

通信装置２は、ポンプ信号のシンボルレートをプローブ信号のシンボルレートよりも高く設定した。その結果、ポンプ信号のシンボルレートが高くしたので、第１の波長の波長分散量を付加することでポンプ信号の信号波形が変化しやすくなる。

通信装置２は、プローブ信号内のヘッダに送信パターンを格納して対向側通信装置３に通知した。その結果、対向側通信装置３は、通信装置２側の送信パターンを識別できる。

尚、上記実施例では、送信パターンとして、ポンプ信号に波長分散量を付加する場合を例示したが、波長分散量の付加に加えて、ポンプ信号とプローブ信号との間に所定の偏波回転量を付加するようにしても良い。図１４は、偏光回転を付加する光送信器１１Ａの一例を示す説明図である。尚、図３に示す光送信器１１Ａと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

図１４に示す光送信器１１Ａ内の信号処理部２２は、偏波回転部８１と、多重部８２とを有する。偏波回転部８１は、プローブ信号を偏波回転する。偏波回転部８１は、プローブ信号を所定量分だけ偏波回転する。多重部８２は、ポンプ信号と、偏波回転部８１にて偏波回転後のプローブ信号とを周波数多重する周波数領域多重部である。多重部８２は、周波数多重後のポンプ信号及びプローブ信号を第１のＤＡＣ２３Ａ〜第４のＤＡＣ２３Ｄに出力する。

図１５は、偏波回転部８１の一例を示す説明図である。図１５に示す偏波回転部８１は、第１の実数-複素数変換部９１Ａと、第２の実数-複素数変換部９１Ｂと、第１〜第４の乗算部９２Ａ〜９２Ｄと、第１の加算部９３Ａと、第２の加算部９３Ｂとを有する。偏波回転部８１は、第１の複素数-実数変換部９４Ａと、第２の複素数-実数変換部９４Ｂとを有する。

第１の実数-複素数変換部９１Ａは、プローブ信号のＸ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を複素数に変換する。第２の実数-複素数変換部９１Ｂは、プローブ信号のＹ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を複素数に変換する。第１の乗算器９２Ａは、ａ１１を乗算する。第２の乗算器９２Ｂは、ａ１２を乗算する。第３の乗算器９２Ｃは、ａ２１を乗算する。第４の乗算器９２Ｄは、ａ２２を乗算する。第１の乗算器９２Ａ、第２の乗算器９２Ｂ、第３の乗算器９２Ｃ及び第４の乗算器９２Ｄは複素数乗算器である。ａ１１、ａ１２、ａ２１及びａ２２は（数１２）に示す通りである。尚、ω_Ｔは偏波回転の角速度である。

第１の加算器９３Ａは、第１の乗算器９２Ａの出力と、第２の乗算器９２Ｂの出力とを加算する。第２の加算器９３Ｂは、第３の乗算器９２Ｃの出力と、第４の乗算器９２Ｄの出力とを加算する。第１の複素数-実数変換部９４Ａは、第１の加算器９３ＡからのＸ偏波成分のＩ成分及びＱ成分の複素数を実数に変換する。第２の複素数-実数変換部９４Ｂは、第２の加算器９３ＢからのＹ偏波成分のＩ成分及びＱ成分の複素数を実数に変換する。

第１の実数-複素数変換部９１Ａは、プローブ信号のＸ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を複素数に変換し、複素数に変換後のＸ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を第１の乗算器９２Ａ及び第３の乗算器９２Ｃに出力する。第２の実数-複素数変換部９１Ｂは、プローブ信号のＹ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を複素数に変換し、複素数に変換後のＹ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を第２の乗算器９２Ｂ及び第４の乗算器９２Ｄに出力する。

第１の乗算器９２Ａは、Ｘ偏波成分のＩ成分及びＱ成分にａ１１を乗算し、乗算後のＸ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を第１の加算器９３Ａに出力する。第２の乗算器９２Ｂは、Ｙ偏波成分のＩ成分及びＱ成分にａ１２を乗算し、乗算後のＹ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を第１の加算器９３Ａに出力する。第１の加算器９３Ａは、第１の乗算器９２Ａの出力であるＸ偏波成分のＩ成分及びＱ成分と、第２の乗算器９２Ｂの出力であるＹ偏波成分のＩ成分及びＱ成分とを加算して第１の複素数-実数変換部９４Ａに出力する。第１の複素数-実数変換部９４Ａは、Ｘ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を実数に変換して多重部８２に出力する。

第３の乗算器９２Ｃは、Ｘ偏波成分のＩ成分及びＱ成分にａ２１を乗算し、乗算後のＸ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を第２の加算器９３Ｂに出力する。第４の乗算器９２Ｄは、Ｙ偏波成分のＩ成分及びＱ成分にａ２２を乗算し、乗算後のＹ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を第２の加算器９３Ｂに出力する。第２の加算器９３Ｂは、第３の乗算器９２Ｃの出力であるＸ偏波成分のＩ成分及びＱ成分と、第４の乗算器９２Ｄの出力であるＹ偏波成分のＩ成分及びＱ成分とを加算して第２の複素数-実数変換部９４Ｂに出力する。第２の複素数-実数変換部９４Ｂは、Ｙ偏波成分のＩ成分及びＱ成分を実数に変換して多重部８２に出力する。

つまり、第１の複素数-実数変換部９４Ａ及び第２の複素数-実数変換部９４Ｂは、実数変換後のＸ偏波成分のＩ成分及びＱ成分と、実数変換後のＹ偏波成分のＩ成分及びＱ成分とで偏波回転後のプローブ信号を多重部８２に出力する。その結果、プローブ信号とポンプ信号との間に所定の偏波回転量を付加できる。偏波回転を考慮したモニタ地点での物理状態をモニタできる。尚、図１４に示す偏波回転部８１は、プローブ信号に所定の偏波回転量を付加したが、ポンプ信号に所定の偏波回転量を付加しても良い。

尚、上記実施例の送信パターンでは、モニタ地点のプローブ信号をモニタできるように、ポンプ信号の第１の波長に波長分散量を付加に加えて、プローブ信号に偏波回転を付加した場合を例示した。しかしながら、送信パターンは、これに限定されるものではなく、モニタ地点のプローブ信号がモニタできるように、波長分散量の付加に加えて、例えば、ポンプ信号の変調パターンの変更、ポンプ信号の周波数シェーピングの変更等を行っても良い。適宜変更可能である。

上記実施例では、ポンプ信号及びプローブ信号の送信タイミングを主信号の送信タイミングを時分割して定期的に挿入することで、主信号を伝送しながら、モニタ地点での物理状態をモニタできる。

尚、説明の便宜上、図７に示す通信装置３側の信号処理モジュール１２は、第１の記憶部４１、設定部４２及び通知部４３を内蔵した場合を例示した。更に、対向側通信装置３側の信号処理モジュール１２は、取出部４４、第１の算出部４５、第２の算出部４６、第３の算出部４７、第２の記憶部４８及び合成部４９を内蔵した場合を例示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、信号処理モジュール１２は、第１の記憶部４１、設定部４２、通知部４３、取出部４４、第１の算出部４５、第２の算出部４６、第３の算出部４７、第２の記憶部４８及び合成部４９を内蔵しているものとする。

また、信号処理モジュール１２は、例えば、ソフトウェア、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で実現できる。また、信号処理モジュール１２は、ラインカード１１、ネットワークマネージャ６等の一部として実装されても良く、適宜変更可能である。

また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

更に、各装置で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。

２ 通信装置
３ 対向側通信装置
５ 光伝送路
１１Ａ 光送信器
１１Ｂ 光受信器
４１ 第１の記憶部
４２ 設定部
４３ 通知部
４４ 取出部
４５ 第１の算出部
４６ 第２の算出部
４７ 第３の算出部
４８ 第２の記憶部
４９ 合成部
８１ 偏波回転部
８２ 多重部

Claims (8)

1. 第１の波長に第１の信号を、第２の波長に第２の信号を変調し、伝送路上の各位置を通過する前記第１の信号の相互位相変調量の変化に応じて前記第２の信号が変動するように前記第１の信号及び前記第２の信号を前記伝送路に送信する送信部と、
   前記第１の信号及び前記第２の信号を送信する際に、前記伝送路上の所定位置での前記第１の波長の残留波長分散量が零になる波長分散量を前記第１の波長に付加する設定部と
   を有することを特徴とする送信装置。
2. 前記波長分散量に対応した前記第１の信号及び前記第２の信号に関わる送信パターンを記憶する記憶部を有し、
   前記設定部は、
   前記所定位置での前記第１の波長の残留波長分散量が零になる前記波長分散量に対応した前記送信パターンを前記記憶部から特定し、当該特定された送信パターンの波長分散量を前記第１の波長に付加することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. 前記送信部は、
   前記第１の信号のシンボルレートを前記第２の信号のシンボルレートよりも高く設定して前記第１の信号及び前記第２の信号を前記伝送路に送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の送信装置。
4. 前記設定部にて付加された波長分散量を含む送信パターンを前記第２の信号のヘッダ内に格納して前記伝送路と接続する対向側の受信装置に通知する通知部を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の送信装置。
5. 前記送信部は、
   前記第１の信号と前記第２の信号との間に所定偏波回転量を付加する偏波回転部と、
   前記所定偏波回転量が付加された前記第１の信号及び前記第２の信号を多重化する多重部と
   を有し、
   前記多重部にて多重化された前記第１の信号及び前記第２の信号を前記伝送路に送信することを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の送信装置。
6. 第１の波長に第１の信号を、第２の波長に第２の信号を変調して、前記第１の信号及び前記第２の信号を伝送路に送信する送信装置から、前記伝送路上の各位置を通過する前記第１の信号の相互位相変調量の変化に応じて変動する前記第２の信号を受信する受信装置であって、
   前記伝送路上の所定位置での前記第１の波長の残留波長分散量が零になる波長分散量が付加された前記第１の信号の相互位相変調量の変化に応じて変動する前記第２の信号を含む受信信号を受信する取出部と、
   前記受信信号と、前記送信装置から通知された前記波長分散量に対応した前記第１の信号及び前記第２の信号に関わる送信パターンとに基づき、前記所定位置での相互位相変調量の実測値を算出する第１の算出部と、
   前記送信装置から通知された前記送信パターンに基づき、前記所定位置での相互位相変調量の予測値を算出する第２の算出部と、
   前記第１の算出部にて算出された前記所定位置での相互位相変調量の実測値と、前記第２の算出部にて算出された前記所定位置での相互位相変調量の予測値との相互相関を算出する第３の算出部と、
   前記第３の算出部にて算出された前記所定位置での相互位相変調量の相互相関に基づき、前記所定位置での前記伝送路の特性を推定する推定部と
   を有することを特徴とする受信装置。
7. 送信装置と受信装置との間を接続する伝送路の特性を推定する推定方法であって、
   前記送信装置は、
   第１の波長に第１の信号を、第２の波長に第２の信号を変調し、伝送路上の各位置を通過する前記第１の信号の相互位相変調量の変化に応じて前記第２の信号が変動するように前記第１の信号及び前記第２の信号を前記伝送路に送信し、
   前記第１の信号及び前記第２の信号を送信する際に、前記伝送路上の所定位置での前記第１の波長の残留波長分散量が零になる波長分散量を前記第１の波長に付加する
   処理を実行することを特徴とする推定方法。
8. 前記受信装置は、
   前記第１の信号の相互位相変調量の変化に応じて変動する前記第２の信号を含む受信信号を受信し、
   前記受信信号と、前記送信装置から通知された前記波長分散量に対応した前記第１の信号及び前記第２の信号に関わる送信パターンとに基づき、前記所定位置での相互位相変調量の実測値を算出し、
   前記送信装置から通知された前記送信パターンに基づき、前記所定位置での相互位相変調量の予測値を算出し、
   前記算出された前記所定位置での相互位相変調量の実測値と、前記算出された前記所定位置での相互位相変調量の予測値との相互相関を算出し、
   前記算出された前記所定位置での相互位相変調量の相互相関に基づき、前記所定位置での前記伝送路の特性を推定する
   処理を実行することを特徴とする請求項７に記載の推定方法。

Images