JP2019092107A - 送受信装置、これを用いた光伝送装置、及びプラガブルインタフェースの最適化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラガブルインタフェースを用いる送受信装置で信号波形を最適化する。【解決手段】プラガブルインタフェースを用いて信号を送受信する送受信装置は、プラガブルモジュールの挿入を検出する検出部と、前記プラガブルモジュールの挿入が検出されると、運用時の伝送速度よりも低速のテスト信号を位相を変えながら前記プラガブルモジュールに出力する送信器と、前記プラガブルモジュールでの前記テスト信号のモニタ結果から交流成分を取り出して複数の位相点でのパルス幅情報を取得し、前記パルス幅情報に基づいて決定した位相点を最適位相値として前記送信器に設定する制御部と、を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、送受信装置、これを用いた光伝送装置、及びプラガブルインタフェースの最適化方法に関する。

近年、通信機器のトラフィック拡大、ＩｏＴの普及、クラウド技術の進展等により、光伝送網のさらなる大容量化と高速化が要求されている。現在商用化されている光伝送装置はデジタルコヒーレント信号処理技術を採用し、１波長あたりの伝送速度は100Gbpsから200Gbps、あるいはそれ以上に高速化している。さらに、光波長多重技術（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing)を駆使して多チャネルの光信号を多重することで、１ファイバあたりの最大伝送容量を拡大している。クライアント信号を波長多重に適した波長の光信号に変換する中継インタフェースとして、トランスポンダが用いられている。

図１は、一般的なトランスポンダの概略図である。トランスポンダは、ブレード（blade）、プラグインユニット（ＰＩＵ：plug-in unit）、ラックユニット等の形態で光ネットワークノード（光伝送装置）に設置される。トランスポンダのクライアント側インタフェースとして、挿抜可能（プラガブル）なインタフェースモジュールが用いられる。アップストリーム方向では、ルータ等のクライアント装置から受信した光信号をプラガブルモジュールで電気信号に変換して、デジタル処理デバイスに出力する。デジタル処理デバイスはＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical Network）、ＧｂＥ（Gigabit Ethernet）等のクライアント信号にフレーム処理や誤り訂正符号を付加する。デジタル処理された信号は、コヒーレント光トランシーバモジュールで電気／光変換されてトランスポンダから出力され、他のトランスポンダからの光信号と波長分割多重される。ダウンストリーム方向では、逆方向の処理が行われる。近年は、ネットワーク側のコヒーレン光トランシーバモジュールをプラガブルにするケースも増えている。

光信号間のレベル偏差、波長間のレベル偏差等を補償する光伝送装置が知られている（たとえば、特許文献１及び２参照）。

特開平８−１８１６６２号公報 特開２００２−３６８６９２号公報

プラガブルモジュールの小型化と電気信号の高速化により、従来のプラガブルモジュールに内蔵されていたＣＤＲ（Clock Data Recovery）が省略されるようになってきている。そのため、高速電気信号による波形劣化をプラガブルモジュールの側で補正することができない。図２の（Ａ）に示すように、プラガブルモジュールからブレードまたはユニット上のデジタル信号デバイスに入力される電気信号に対しては、受信側のデジタル処理デバイスでイコライジング等を行って波形歪を補正すればよい。受信側に波形歪補償回路があるため、どのような性能または特性のプラガブルモジュールが使用されても対応可能である。

一方、図２の（Ｂ）に示すように、デジタル処理デバイスからプラガブルモジュールに入力される電気信号については、受信側に波形歪補償機能がないため、送信側のデジタル処理デバイスで波形歪補正をかける。この場合、使用可能なプラガブルモジュールは、デジタル処理デバイスに設定されている歪み補償機能に適合するものに制限される。

本来、プラガブルモジュールは自由に挿抜及び交換が可能であるはずが、特定の製造メーカ、あるいはメーカ内での品質ばらつきにより特定のシリアル番号でないと使用が難しくなる。デジタル処理デバイスの歪み補償機能に適合しない場合、プラガブルモジュールでコネクタ接続による位相差、配線による位相差、反射等の影響が顕著になる。

本発明の一つの側面では、プラガブルインタフェースを用いる送受信装置で信号波形を最適化することを目的とする。

一つの態様では、プラガブルインタフェースを用いて信号を送受信する送受信装置は、
プラガブルモジュールの挿入を検出する検出部と、
前記プラガブルモジュールの挿入が検出されると、運用時の伝送速度よりも低速のテスト信号を、位相を変えながら前記プラガブルモジュールに出力する送信器と、
前記プラガブルモジュールでの前記テスト信号のモニタ結果から交流成分を取り出して複数の位相点でのパルス幅情報を取得し、前記パルス幅情報に基づいて決定した位相点を最適位相値として前記送信器に設定する制御部と、
を有する。

プラガブルインタフェースを用いる送受信装置で信号波形を最適化することができる。

一般的なトランスポンダの概略図である。 プラガブルモジュールを用いた場合の問題点を説明する図である。 実施形態の光伝送装置が適用されるＷＤＭシステムの概略図である。 光伝送装置の概略図である。 本発明に至る過程で提案される構成とその問題点を示す図である。 実施形態のトランスポンダの構成例を示す図である。 実施形態のプラガブルインタフェースの最適化処理のフローチャートである。 位相最適値の算出を説明する図である。 位相差がゼロのときの位相差パルス（比較結果）と積分値パルスを示す図である。 位相差が周期の１／１０のときの位相差パルス（比較結果）と積分値パルスを示す図である。 位相差が周期の２／１０のときの位相差パルス（比較結果）と積分値パルスの関係を示す図である。 位相差の関数として積分値のピーク値をプロットした図である。 位相差を変化させたときの２点間の積分値ピークの傾きを示す図である。 実施例１の処理フローである。 展開例の処理フローである。

図３は、実施形態の光伝送装置が適用されるＷＤＭシステム１の概略図である。ＷＤＭシステム１は、ネットワークノードとしての光伝送装置５０−１、５０−２が光伝送路３で接続されている。光伝送装置５０−１、５０−２は、複数のトランスポンダ１０を有する。トランスポンダ１０は、送受信装置の一例である。図３では、便宜上、光伝送装置５０−１を送信側、光伝送装置５０−２を受信側として描いているが、光伝送装置５０−１及び５０−２は、それぞれ送信と受信の双方向の機能構成を有するものである。

光伝送装置５０−１において、ルータ、光スイッチ等の転送ノード（以降、「ルータ２」と総称する）からの信号は、各トランスポンダ１０の送信部で光波長変換される。光波長変換された信号は、光合波器５２１で波長多重され、光アンプ５４１で増幅されて、長距離伝送される。光伝送路３には、アンプノード４−１、４−２が配置され、減衰した光信号を増幅する。長距離伝送され光伝送装置５０−１で受信された光信号は、光アンプ５４２でパワーが増幅された後、光分波器５２２で波長分離される。光波長分離後に各トランスポンダ１０の受信部で受信され、その後、ルータ２に送信される。

ここで、トランスポンダ１０のクライアント側のインタフェースにプラガブルモジュールを用いると、メーカごと、あるいは製品ごとに特性及び／または品質がばらつき、トランスポンダ１０のデジタル処理デバイスが有する歪み補償機能を最大限に活用することができない。トランスポンダ１０のネットワーク側のコヒーレント光トランシーバをプラガブルにした場合も、同様の問題が生じ得る。

図４は、光伝送装置５０の概略図である。光伝送装置５０は、図３で説明したように、トランスポンダ１０−１〜１０−ｎ（以下、適宜「トランスポンダ１０」と総称する）、光合波／分波器５２、及び光アンプ５４、及び制御部５１を有する。このような光伝送装置５０が複数配置され、光ファイバ等の伝送路で相互に接続されることで、図３のＷＤＭネットワークが形成される。図３及び図４の構成例では、光伝送装置５０（または５０−１及び５０−２）ですべての波長がアド／ドロップされるが、任意の波長をアド、ドロップまたはスルーさせる光スイッチを備えていてもよい。その場合も、トランスポンダ１０で用いられるプラガブルモジュールの性能、特性のばらつきにより、デジタル処理デバイスの歪み補償を十分に活用することができない場合が生じ得る。

図５は、本発明に至る過程で、プラガブルインタフェースの最適化のために考えられ得る構成を示す。プラガブルモジュール１２０は、コネクタ接続によりブレード／ユニット（図中、「Blade/Unit」と表記）と電気的に接続されている。ブレード／ユニットは、送受信装置の本体である。ブレード／ユニットに搭載されたデジタル処理デバイスの１１０のイコライザ１１５で差動信号の波形歪みが補償され、送信器１１６から正相信号（Ｐ）と逆相信号（Ｎ）が出力される。波形歪みが補償された電気信号は、プラガブルモジュール１２０の受信器１２１で受信される。メーカあるいは製造ラインによってプラガブルモジュール１２０の性能、及び／または特性が異なると、イコライザ１１５による波形歪み補償にもかかわらず規定の信号特性を満足できなくなる。

デジタル処理デバイス１１０からプラガブルモジュール１２０に供給される電気信号は高速（たとえば２８Ｇｂｐｓ）の差動信号である。デジタル処理デバイス１１０の波形歪の補償が有効に活用できない場合、受信側で、高速の差動信号のＰ信号とＮ信号の位相差（以降、「Ｐ／Ｎスキュー」と称する）の影響が顕著に現れる。

このＰ／Ｎスキューを補償するために、プラガブルモジュールの受信側に、Ｐ／Ｎスキューをモニタするモニタ回路１２５を設け、モニタ結果をブレード／ユニット側にフィードバックして送信側のイコライザ１１５でＰ／Ｎスキューを補償する構成が考えられる。

モニタ回路１２５は、反転器１２２と比較器１２３を有し、Ｐ信号とＮ信号の一方（図５の例ではＮ信号）が反転器１２２に入力されて位相が反転される。反転された信号（Ｎ信号の反転信号）は比較器１２３の一方の入力に接続される。差動信号の他方の信号（図５の例ではＰ信号）は、比較器１２３の他方の入力に接続される。比較器１２３から、２つの入力信号の位相差が出力される。

ブレード／ユニット側のＡＣ成分検出器１４２にて、比較器１２３の出力からＡＣ（交流）成分を検出する。検出されたＡＣ成分は、差動信号のＰ／Ｎスキューの量を表わしている。検出されたＡＣ成分に基づいて、イコライザ１１５で波形歪を補正する。

しかし、上述したように、電気信号は２８Ｇｂｐｓ等の高速信号であり、Ｐ−Ｎ間の位相差の数値はピコ秒オーダーとなる。２つの信号の位相を比較するタイミングが厳しく、位相を精度良く微調整するためには高価で大型の回路デバイスが必要になる。これはプラガブルモジュールの小型化の要請と相反する。

そこで、実施形態では以下の構成を採用して、回路を大型化せずにブレード／ユニット側とプラガブルモジュールの間で電気信号波形を最適化する。
(1) デジタル処理デバイス１１０の実際の動作周波数よりも低い周波数の信号で位相比較するためのテストパターンを送信する。
(2) 低速のテストパターンをモニタしてＰ／Ｎ信号間の位相を比較する。
(3) 位相比較結果からＡＣ成分を取り出して、位相差の関数としてパルス幅情報を抽出する。
(4) 抽出されたパルス幅情報から、パルス幅が最小となる点での位相差（制御値）を求める。
(5) 求めた位相差（制御値）をデジタル処理デバイス１１０に設定することで、使用されるプラガブルモジュールに応じて電気信号波形を最適化する。

図６は、上記の構成を実現するトランスポンダ１０の構成例を示す。トランスポンダ１０は、ブレードまたはプラグインユニット１１（以下、単に「ブレード１１」と称する）の形式での装置本体と、プラガブルモジュール１２を有する。プラガブルモジュール１２は、たとえばクライアント側またはネットワーク側との光通信インタフェースであり、コネクタ接続によりブレード１１と電気的に接続される。

ブレード１１上に、デジタル処理デバイス１１０、プロセッサ１３０、ＤＣ成分検出器１４１、及びＡＣ成分検出器１４２が配置されている。デジタル処理デバイス１１０は、パターン発生器１１１と、イコライジング機能を有する送信器１１２を有する。図５のように、イコライザを送信ブロックと別回路で設けてもよい。いずれの場合も、差動信号のＰ信号とＮ信号の特性は個別に制御される。プロセッサ１３０はＤＣ情報取得部１３１、パルス幅検出部１３２、プラガブル挿入検出部１３３、全体制御部１３４、イコライジング制御部１３５、テストパターン指示部１３６、及びメモリ１３７を有する。

プラガブルモジュール１２は、受信器１２１と、挿入検出器１２４と、モニタ回路１２５を有する。モニタ回路１２５は、反転器１２２と比較器１２３を有する。プラガブルモジュール１２がブレード１１に挿入されると、挿入検出器１２４は挿入圧力、信号疎通レベル等に基づいて挿入の完了を検出し、ブレード１１側に挿入完了または起動の完了を通知する。プラガブルモジュール１２の挿入が完了すると、サービスの運用に先立って、装置本体（たとえばブレード１１）とプラガブルモジュール１２との間で電気信号波形を最適化する。以下で、最適化の動作を説明する。

＜動作（１）：テストパターンの送信＞
プロセッサ１３０の全体制御部１３４は、プラガブル挿入検出部１３３からプラガブルモジュール１２の挿入完了の報告を受け取ると、テストパターンを走らせて波形歪補償の処理を開始する。波形歪補償処理の開始により、テストパターン指示部１３６は、デジタル処理デバイス１１０のパターン発生器１１１に、テストパターン生成指示を出力する。パターン発生器１１１は、テストパターン生成指示に基づいて、テストパターンを出力する。テストパターンの一例として、低速のクロック信号のような同じ信号の繰り返しパターンを使用する。

送信器１１２は、テストパターンから反転信号を生成して、Ｐ信号とＮ信号を差動出力する。送信器１１２は、Ｐ−Ｎ信号間の位相差の大きさ（絶対値）を０〜２π（ラジアン）の間で可変に設定することができ、位相差を変えながら差動信号をプラガブルモジュール１２に出力する。Ｐ−Ｎ信号間の位相差は、たとえば、一方の信号の位相を固定にし、他方の信号の位相をずらしていくことで可変にすることができる。

＜動作（２）；位相比較＞
プラガブルモジュール１２の受信器１２１に入力される差動信号の一部が分岐されて、モニタ回路１２５でモニタされる。モニタ回路１２５において、差動信号の一方（たとえばＮ信号）は反転器１２２で位相反転される。比較器１２３は、位相反転された信号と、差動信号の他方（たとえばＰ信号）の位相を比較し、比較結果を出力する。比較器１２３の出力は、受信されたテスト信号のＰ−Ｎ間の位相差の情報を含む。

＜動作（３）；パルス幅情報の抽出＞
比較器１２３の出力は、ブレード１１のＡＣ成分検出器１４２に供給される。検出結果はプロセッサ１３０のパルス幅検出部１３２に供給される。パルス幅検出部１３２は、可変の位相差ごとに、ＡＣ成分情報からパルス幅情報を検出する。この例では、パルス幅情報として、位相差パルスの時間積分値のピーク値を検出する。積分値ピークの検出の詳細については、後述する。検出されたパルス幅（積分値のピーク値）は、対応する位相差とともに全体制御部１３４に入力される。

ＤＣ成分検出器１４１とＤＣ情報取得部１３１は、トランスポンダ１０の基本動作には必須ではないが、ＤＣ（直流）成分の情報を用いることで差動信号の振幅レベルを最適化することができる。この場合、交番信号のような繰り返しのテストパターンに替えて一定レベルのテスト信号が送信され、ＤＣ成分検出器１４１でＤＣ成分が検出される。検出されたＤＣ成分はＤＣ情報取得部１３１に入力され、差動信号の振幅制御に用いられる。その結果、プラガブルモジュール１２で受信される信号は、位相とともに振幅も最適化された信号となる。このＤＣ制御についても後述する。

＜動作（４）；制御値の算出＞
全体制御部１３４は、可変の位相ごとに位相差パルスの積分ピーク値を取得し、順次メモリ１３７に保存する。全体制御部１３４は、メモリ１３７の一部をワークエリアとして使用して、位相差パルスの積分ピーク値を与えられた位相差の関数として求め、位相差パルスのパルス幅が最小となる点の位相差を決定する。一例として、位相差パルスの積分値ピーク値のデータから、傾きが互いに逆方向の２つの線分の谷となる交点を求め、交点での位相差を特定する。このときの位相差が、波形歪を最小にする制御値となる。

＜動作（５）；制御値の設定＞
全体制御部１３４は、制御値をイコライジング制御部１３５に出力する。イコライジング制御部１３５は、制御値（すなわちターゲットの位相）をデジタル処理デバイス１１０に設定する。以降、デジタル処理デバイス１１０は設定値で動作することで、プラガブルモジュール１２で処理される電気信号の波形を最適にすることができる。信号波形の最適化が完了すると、通常のデータ信号の送受信が開始される。セレクタ、スイッチ等の切り替え手段により、パターン発生器１１１の出力と、運用中に用いられる信号生成器の出力とを切り替え可能にして、信号波形の最適化処理の終了後に、信号生成器の出力を送信器１１２の入力に接続してもよい。

図７は、実施形態のプラガブルインタフェースの最適化処理のフローチャートである。運用に先立って、デジタル処理デバイス１１０は、送信器１１２の差動出力の一方の位相を変化させながら、プラガブルモジュール１２にテストパターンを送信する（Ｓ１１）。テストパターンは、運用中に処理される電気信号の伝送速度と比較して低速の繰り返しパターンであり、プラガブルモジュール１２のモニタ回路１２５を小型の半導体デバイスで形成することができる。

プロセッサ１３０は、プラガブルモジュール１２で受信されたテストパターンの位相比較結果からパルス幅情報を位相の関数として抽出する（Ｓ１２）。抽出値の傾きを求め、パルス幅情報の値が最小となる位相差を算出する（Ｓ１３）。たとえば、差動信号の一方の信号の位相を変化させていくと、パルス幅情報の値が減少する方向に向かう負の傾きの線分と、最小から増加する方向に向かう正の傾きの線分が推定され、２つの線分の交点でパルス幅情報の値が最小になる。このときのＰ−Ｎ信号間の位相差が使用されるプラガブルモジュール１２にとっての最適な位相設定値となる。

図８は、図７のステップＳ１３における位相最適値の算出を説明する図である。差動信号の一方（たとえばＰ信号）の位相を固定にし、他方（たとえばＮ信号）の位相を変化させる。図８の下図の中央のように、Ｐ信号の位相とＮ信号の反転信号の位相が揃っていると、比較器１２３の比較結果はローレベルとなる。このとき、比較器１２３の出力のＡＣ成分から検出されるパルス幅は最小となる。

Ｐ信号に対してＮ信号の位相を早めると（図８の下図の中央から左方向へ変化）、Ｎ信号の反転信号とＰ信号を比較した結果として、幅の狭い複数のパルスが検出される。Ｐ信号に対してＮ信号の位相をπ（半周期）まで早めると、比較器１２３からの出力は最大となり、検出されるパルス幅は最大となる。２点以上の位相（φ）でパルス幅情報（たとえば積分値ピーク）を取得してプロットすると、図８の上図のように、傾きは負となる。Ｎ信号の位相をπからさらに早めると、パルス幅は徐々に小さくなり、２π（一周期）で、Ｎ信号の位相とＰ信号の位相が重なる。

Ｐ信号に対してＮ信号の位相を遅らせると（図８の下図の中央から右方向へ変化）、Ｎ信号の反転信号とＰ信号を比較した結果として、幅の狭い複数のパルスが検出される。Ｐ信号に対してＮ信号の位相をπ（半周期）まで遅らせると、比較器１２３からの出力は最大となり、検出されるパルス幅は最大となる。２点以上の位相（φ）でパルス幅情報（たとえば積分値ピーク）を取得してプロットすると、図８の上図のように、傾きは正となる。Ｎ信号の位相をπからさらに遅らせると、比較結果は徐々に小さくなり、２π（一周期）でＮ信号の位相とＰ信号の位相が重なる。

２つの近似線分の交点の位相が、最適な位相値である。最適な位相値は、必ずしも送信器１１６での位相差ゼロとは限らない。コネクタや配線により差動信号に生じる位相差の影響があるため、プラガブルモジュール１２で受信されたときにＰ／Ｎスキューが最小となるように歪み補償されるからである。交点の位相値は、２つの近似方程式から算出することができる。計算により交点を求めることで、比較器１２３の感度が低い場合でも、正確に最適な位相点を決定することができる。小型で安価な比較器では、Ｐ信号とＮ信号の位相が近づくと、位相差を検出できない場合があるが、位相差を明確に検出できる少なくとも２つの位相点でのパルス幅から近似方程式を求め、交点を求めることで、最適位相点を正確かつ容易に特定することができる。

図９〜図１１は、Ｐ信号とＮ信号の間に異なる位相差を与えたときに比較器１２３の出力に含まれる位相差パルスとその積分値パルスを示す。図９〜図１１において、縦軸は電圧（任意単位）、横軸は時間（任意単位）である。一例として、電圧の単位は×１０^-nボルト（Ｖ）、時間の単位を１０^-m秒（Ｓ）とする。ｎとｍは整数であり、ｎとｍは同じであっても異なっていてもよい。テストパターンとして矩形パルスを用いている。このテスト信号の周期は１とする。実線は位相差パルスを示し、破線は位相差パルスの時間積分値波形である。図９でＰ信号とＮ信号の位相差がゼロのときは、位相差パルスのパルス幅はゼロである。位相差パルスの時間積分値もゼロになる。

図１０で、０．１（周期の１／１０）の位相差を与えると、０．５周期（半周期）ごとに正負が逆になった細いパルスが検出される。位相差パルスの時間積分値の波形は、破線で示されるように最大及び最小が一定値とならずに傾斜する。そこで、最も電圧値の高いエッジのピーク値を積分値として検出する。

図１１で、０．２（周期の２／１０）の位相差を与えると、図１０と同様に半周期ごとに正負が逆になった位相差パルスが検出されるが、そのパルス幅は図１０よりも大きくなる。位相差パルスの時間積分値の波形の振幅も大きくなる。時間積分値パルスの最大及び最小は一定値とならずに傾斜しており、図１０と同様に、最も電圧値の高いエッジのピーク値を積分値として検出する。

以下、０．１周期ごとに位相差を大きくしていくと、位相差パルスのパルス幅が大きくなり、積分値パルスのピーク値も大きくなる。０．５周期（半周期）の位相差で、位相差パルスのパルス幅も積分値ピークも最大となり、その後は徐々に減少して、１周期の位相差で位相差パルスのパルス幅も、積分値のピーク値も最小となる。

図１２は、位相差パルスの積分値を位相差の関数としてプロットした図である。この例では、Ｐ信号の位相を固定とし、Ｎ信号の位相を同じ方向に変化させている。Ｐ−Ｎ信号間の位相差が０のときは、モニタ回路１２５に入力されるＰ信号とＮ信号がちょうど逆相となっている。このとき位相パルスのパルス幅と時間積分値のピークはゼロであり、Ｐ／Ｎスキューは最小となる。位相差を大きくしていくと、位相差パルスの積分値は増大し（パルス幅が広がり）、０．５周期（半周期）の位相差で、積分値は最大となる。位相差をさらに増加させると、積分値（及びパルス幅）は減少し、１周期）の位相差でＰ信号とＮ信号は再度逆相となって、Ｐ／Ｎスキューが最小となる。位相差が１周期〜２周期の範囲でも同様の変化がみられる。

図１３は、位相差を変化させたときの２点間の積分値（ピーク値）の傾きを示す。系列１は傾きが負となるモニタ点を示し、系列２は傾きが正となるモニタ点を示す。ある変化の方向で少なくとも２つの位相点で位相差パルス幅またはその時間積分値のピーク値をとることで、直線を近似できる。逆の変化方向で少なくとも２つの位相点で位相差パルス幅またはその時間積分値のピーク値（以下、適宜「積分ピーク値」と略称する）をとることで、もう一つの直線を近似できる。これら２つの直線の交点での位相値がＰ−Ｎ間の最適な位相値である。

モニタ点として、リニアに近似しやすい２点を用いるのが望ましい。交点の近傍の２点を選択すると、位相差パルスのパルス幅（または積分ピーク値）が小さく、誤差が生じやすい。ある程度のパルス幅の位相差パルスが得られる位相点を用いるのが望ましい。差動信号の一方の位相を同じ方向に変化させる場合は、一例として、図１３のように６／１０周期と８／１０周期で負の傾きを有するひとつの直線を近似し、１１／１０周期と１３／１０周期で正の傾きを有するひとつの直線を近似する。

この手法は最適位相を求めるための一例であって、この例に限定されない。たとえば、３点以上のバルス幅測定値から直線近似してもよい。位相点の選択の仕方としては、最初に位相差を半周期以上変化させて２点（６／１０周期と８／１０周期）を選択し、次に、選択された２点のそれぞれに半周期の位相差を足した別の２点（１１／１０周期と１３／１０周期）を選択してもよい。差動信号の一方の位相を正方向と負方向に変化させる場合は、たとえば−３／１０周期と−１／１０周期の位相差で負の傾きを有するひとつの直線を近似し、それぞれの位相点にπ（半周期）をプラスして、＋２／１０周期と＋４／１０周期の位相差で正の傾きを有するひとつの直線を近似してもよい。

あらかじめ２つの傾きを取得する位相範囲を決めておいてもよい。たとえば、付与する位相量０を中心として、０から−１／２周期（−π）までの位相範囲での少なくとも２点と、０から＋１／２周期（＋π）までの位相範囲での少なくとも２点で位相差パルスの積分値ピーク値を測定してもよい。位相変化の方向を一方向にする場合は、位相差が１／２周期〜１周期の位相範囲での少なくとも２点と、１周期から３／２周期の位相範囲での少なくとも２点で測定値を取得してもよい。

図１４は、実施例１の処理フローである。パターン発生器１１１から低速のテストパターンを出力する（Ｓ１１−１）。差動の送信器１１６の一方（たとえばＮ側）の位相を所定の量だけ動かして、設定された位相値ａと、位相比較結果から得られる位相差パルスの積分ピーク値ｂを記録する（Ｓ１２−１）。送信器１１６のＮ側の位相をさらに別の値に動かして、設定された位相値ｃ（ａ≠ｃ）と、そのときの位相差パルスの積分ピーク値ｄを記録する（Ｓ１２−２）。取得した値ａ、ｂ、ｃ、ｄを使用して、位相差パルス積分値の傾きｋを算出する（Ｓ１３−１）。

次に、差動の送信器１１６のＮ側の位相をさらに別の値に動かして、設定された位相値ｅと、そのときの位相差パルスの積分ピーク値ｆを記録する（Ｓ１２−３）。位相値ｅの選択方法としては、ｅ＝ａ＋Ｔ／２（Ｔは差動信号の周期）、あるいはｅ＝ａ＋πラジアンとしてもよい。送信器１１６のＮ側の位相をさらに別の値に動かして、設定された位相値ｇ（ｅ≠ｇ）と、そのときの位相差パルスの積分ピーク値ｈを記録する（Ｓ１２−４）。位相値ｇの選択方法としては、ｇ＝ｃ＋Ｔ／２（Ｔは差動信号の周期）、あるいはｇ＝ｃ＋πラジアンとしてもよい。取得した値ｅ、ｆ、ｇ、ｈを使用して、位相差パルス積分値の傾きｍを算出する（Ｓ１３−２）。ここで、傾きｋとｍは符号が逆である。

傾きｋと傾きｍの近似直線式から２つの線分の交点を算出し、交点での位相値を最適値に決定する（Ｓ１３−３）。最適な位相を出力側のデバイスに設定し、運用を開始する（Ｓ１４−１）。

各工程の実施の順序は図１４の順序に限定されず、ステップＳ１２−１〜Ｓ１２−４を行った後に、ステップＳ１３−１〜Ｓ１３−３を行ってもよい。これにより、Ｐ／Ｎスキューを最小にし、使用されるプラガブルモジュールに応じて電気信号波形を最適化することができる。

＜展開例＞
図１５は、展開例の処理フローである。上述した実施形態では、低速の繰り返しパターンを有するテスト信号を用いて、位相差を調整してＰ／Ｎスキューを最小にした。展開例では、位相に加えて振幅（信号レベル）を制御することで、より精度良く電気信号波形を最適化する。具体的には、Ｐ−Ｎ間の振幅レベルを合わせてから、位相を合わせる。

プラガブルモジュール１２が挿入され起動が完了すると、ブレード１１に挿入完了通知または起動通知が送られて、ブレード１１側でプラガブルモジュール１２の挿入が検出される（Ｓ２１）。全体制御部１３４は、プラガブルモジュール１２の挿入検出をテストパターン指示部１２６に出力する。テストパターン指示部１２６は、挿入検出に基づいて、レベル固定のパターン指示をパターン発生器１１１に出力する（Ｓ２２）。たとえば信号レベルを論理レベル「１」に固定する指示が出力される。

パターン発生器は、レベルを固定したテスト信号を送信器１１２に出力する。送信器１１２は、反転信号を生成して差動信号を送信する（Ｓ２３）。差動信号の振幅は、プラガブルモジュール１２のモニタ回路１２５で比較される。低速の繰り返しテストパターンと同様に、比較器１２３において、差動信号の一方（たとえばＮ信号）の反転信号の電圧レベルと、差動信号の他方の電圧レベルが比較され、比較結果がＤＣ成分検出器１４１に入力される。

ＤＣ成分検出器１４１の検出結果はＤＣ情報取得部１３１に供給され、全体制御部１３４に入力される。全体制御部１３４は、ＤＣ成分検出情報に基づいて、Ｐ−Ｎ間のＤＣ成分が同じ値になるように補正値を算出して、イコライジング制御部１３５に出力する。イコライジング制御部１３５は、補正値に基づいて送信器１１６の差動出力の一方（たとえばＮ側）の電圧レベルを調整する（Ｓ２４）。

Ｐ−Ｎ間のＤＣ成分の調整が完了すると、全体制御部１３４はテストパターン指示部１３６に位相調整の開始を通知する。テストパターン指示部１３６は、レベル固定パターンに替えて、低速の繰り返しパターンの生成及び出力をパターン発生器１１１に指示する（Ｓ２５）。以降、図１４に示した位相差最適値の算出フローが行われる（Ｓ２６）。位相差最適値の算出は、プラガブルモジュール１２で受信される差動信号のＰ−Ｎ間の信号電圧レベルが揃った状態で行われる。

ステップＳ２６の処理により差動信号にＰ／Ｎスキューが最小になる位相が設定され、ステップＳ２４の処理により、Ｐ−Ｎ間のＤＣレベルが揃った電圧が設定される（Ｓ２７）。位相と電圧が最適値に設定されたならば、パターン発生器のテストパターンを主信号に切り替えて運用を開始する（Ｓ２８）。

この方法により、プラガブルモジュール１２の種類に関わりなく、振幅レベルが適正、かつＰ／Ｎスキューを最小にする適正な波形の電気信号を出力することができる。プラガブルモジュールを交換するたびに、そのプラガブルモジュールにとって最適な位相／振幅調整が行われる。同一のプラガブルモジュールであっても挿抜により特定が変わる場合もあるが、プラガブルモジュールの挿入の都度、プラガブルインタフェースの最適化が行われる。

以上、特定の実施例を説明したが、本発明は上述した例に限定されない。本発明のプラガブルインタフェース最適化の構成と手法は、ルータ等のクライアント側に接続されるプラガブルモジュールだけではなく、ネットワーク側に接続されるコヒーレントモジュールに電気波形の歪補償機能が無い場合にも適用可能である。

また、実施形態のプラガブルインタフェースの最適化は、トランスポンダのみならず任意の信号送受信装置に適用可能である。たとえば、ブレードサーバのＩＣチップと、ブレードサーバにコネクタ接続される光トランシーバモジュールの間で送受信される電気信号の波形歪み補償に適用されてもよい。

制御ブロックであるプロセッサ１３０とデジタル処理デバイス１１０は必ずしも同じ基板に搭載する必要はなく、少なくとも一方を外部マネージメントユニットや、外部ソフトウエアで実現することが可能である。

パターン発生器１１１は、「１」と「０」を繰り返し出力する繰り返しパターン（通常速度)、「１１００」を繰り返して出力するパターン（１／２速度）、「１１１１００００」を繰り返して出力するパターン（１／４速度）等を生成することで、所望の速度の低速テストパターンを発生することができる。

最適位相の算出において、取得する位相ポイントを多くして直線近似を行うことで、最適値算出の精度を向上することができる。近似式を用いて測定値（パルス幅情報）の傾きを計算する替わりに、行列式を解くことで最適な位相値を求めてもよい。

以上の説明に対して、以下の付記を呈示する。
（付記１）
プラガブルインタフェースを用いて信号を送受信する送受信装置であって、
プラガブルモジュールの挿入を検出する検出部と、
前記プラガブルモジュールの挿入が検出されると、運用時の伝送速度よりも低速のテスト信号を、位相を変えながら前記プラガブルモジュールに出力する送信器と、
前記プラガブルモジュールでの前記テスト信号のモニタ結果から交流成分を取り出して複数の位相点でのパルス幅情報を取得し、前記パルス幅情報に基づいて決定した位相点を最適位相値として前記送信器に設定する制御部と、
を有することを特徴とする送受信装置。
（付記２）
前記制御部は、前記パルス幅情報の値が最小となる位相点を前記最適位相値として決定することを特徴とする付記１に記載の送受信装置。
（付記３）
前記送信器は、前記テスト信号を差動出力し、
前記モニタ結果は差動信号の位相比較結果であり、
前記位相比較結果が最小のときに前記パルス幅情報の値が最小となることを特徴とする付記２に記載の送受信装置。
（付記４）
前記位相比較結果は、前記差動信号の一方の位相と、前記差動信号の他方を反転した信号の位相との比較結果であることを特徴とする付記３に記載の送受信装置。
（付記５）
前記制御部は、少なくとも２つの位相点での前記パルス幅情報の値から第１の傾きを有する第１の近似直線と、別の少なくとも２つの位相点での前記パルス幅情報の値から前記第１の傾きと逆方向の第２の傾きを有する第２の近似直線を求め、前記第１の近似直線と前記第２の近似直線の谷となる交点での位相値を前記最適位相値として決定することを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の送受信装置。
（付記６）
前記制御部は、少なくとも２つの位相点での前記パルス幅情報の値から第１の傾きを有する第１の近似直線を求め、前記２つの位相点の各々にπラジアンまたは前記テスト信号の周期の半分を付加した位相点での前記パルス幅情報の値から、前記第１の傾きと逆方向の第２の傾きを有する第２の近似直線を求め、前記第１の近似直線と前記第２の近似直線の谷となる交点での位相値を前記最適位相値として決定することを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の送受信装置。
（付記７）
前記送信器は、前記プラガブルモジュールの挿入が検出されると、電圧レベルが固定された第２テスト信号を前記プラガブルモジュールに送信し、
前記制御部は、前記プラガブルモジュールでの前記第２テスト信号のモニタ結果から直流成分を取り出して前記差動信号のレベル差を検出し、前記レベル差が最小となる電圧値を最適電圧値として前記送信器に設定し、前記最適電圧値の設定の後に、前記送信器から前記低速のテスト信号を出力させることを特徴とする付記３に記載の送受信装置。
（付記８）
前記パルス幅情報は、前記交流成分に含まれる位相差パルスの時間積分値のピーク値であることを特徴とする付記１〜７のいずれかに記載の送受信装置。
（付記９）
前記制御部は、前記最適位相値の設定後に、前記テスト信号の出力を主信号の出力に切り替えることを特徴とする付記１〜８のいずれかに記載の送受信装置。
（付記１０）
前記プラガブルモジュールは、前記送受信装置のクライアント側インタフェース及び／またはネットワーク側インタフェースであることを特徴とする付記１〜９のいずれかに記載の送受信装置。
（付記１１）
付記１〜１０のいずれかに記載の送受信装置が複数用いられ、
複数の前記送受信装置に接続される光合分波器、
を有する光伝送装置。
（付記１２）
送受信装置でプラガブルモジュールの挿入が検出されたときに、前記送受信装置の送信器から前記プラガブルモジュールに、運用時の伝送速度よりも低速のテスト信号を位相を変えながら送信し、
前記プラガブルモジュールで前記テスト信号をモニタし、モニタ結果を前記送受信装置に供給し、
前記送受信装置で前記モニタ結果から交流成分を取り出して複数の位相点でのパルス幅情報を取得し、前記パルス幅情報に基づいて決定される位相点を最適位相値として前記送信器に設定する、
ことを特徴とするプラガブルインタフェースの最適化方法。
（付記１３）
前記パルス幅情報の値が最小になる位相点を前記最適位相値として決定する、
ことを特徴とする付記１２に記載のプラガブルインタフェースの最適化方法。
（付記１４）
前記送信器から前記テスト信号を差動出力し、
前記プラガブルモジュールで差動信号の位相を比較して位相比較結果を前記送受信装置に供給し、
前記位相比較結果が最小のときに前記パルス幅情報の値が最小となることを特徴とする付記１３に記載のプラガブルインタフェースの最適化方法。
（付記１５）
前記プラガブルモジュールで、前記差動信号の一方の位相を反転し、前記差動信号の他方の位相と反転位相とを比較することを特徴とする付記１４に記載のプラガブルインタフェースの最適化方法。
（付記１６）
少なくとも２つの位相点での前記パルス幅情報の値から第１の傾きを有する第１の近似直線と、別の少なくとも２つの位相点での前記パルス幅情報の値から前記第１の傾きと逆方向の第２の傾きを有する第２の近似直線を求め、
前記第１の近似直線と前記第２の近似直線の交点での位相値を前記最適位相値として決定することを特徴とする付記１２〜１５のいずれかに記載のプラガブルインタフェースの最適化方法。
（付記１７）
少なくとも２つの位相点での前記パルス幅情報の値から第１の傾きを有する第１の近似直線を求め、
前記２つの位相点の各々にπラジアンまたは半周期を付加した位相点での前記パルス幅情報の値から、前記第１の傾きと逆方向の第２の傾きを有する第２の近似直線を求め、
前記第１の近似直線と前記第２の近似直線の交点での位相値を前記最適位相値として決定することを特徴とする付記１２〜１５のいずれかに記載のプラガブルインタフェースの最適化方法。
（付記１８）
前記送受信装置において前記プラガブルモジュールの挿入が検出されると、前記送信器から電圧レベルが固定された第２テスト信号を前記プラガブルモジュールに送信し、
前記プラガブルモジュールから前記送受信装置に前記第２テスト信号のモニタ結果を供給し、
前記モニタ結果から直流成分を取り出して前記差動信号のレベル差を検出し、
前記レベル差が最小となる電圧値を最適電圧値として前記送信器に設定し、
前記最適電圧値の設定の後に、前記送信器から前記低速のテスト信号を出力する
ことを特徴とする付記１４に記載のプラガブルインタフェースの最適化方法。
（付記１９）
前記パルス幅情報として、前記交流成分に含まれる位相差パルスの時間積分値のピーク値を求めることを特徴とする付記１２〜１８のいずれかに記載のプラガブルインタフェースの最適化方法。

１０ トランスポンダ（送受信装置）
１１ ブレード
１２ プラガブルモジュール
５０ 光伝送装置
１１０ デジタル処理デバイス
１１１ パターン発生器
１１２ 送信器
１２１ 受信器
１２２ 反転器
１２３ 比較器
１３０ プロセッサ
１３１ ＤＣ情報取得部
１３２ パルス幅検出部
１３３ プラガブル挿入検出部
１３４ 全体制御部
１３５ イコライジング制御部
１３６ テストパターン指示部
１３７ メモリ

Claims (8)

1. プラガブルインタフェースを用いて信号を送受信する送受信装置であって、
   プラガブルモジュールの挿入を検出する検出部と、
   前記プラガブルモジュールの挿入が検出されると、運用時の伝送速度よりも低速のテスト信号を、位相を変えながら前記プラガブルモジュールに出力する送信器と、
   前記プラガブルモジュールでの前記テスト信号のモニタ結果から交流成分を取り出して複数の位相点でのパルス幅情報を取得し、前記パルス幅情報に基づいて決定した位相点を最適位相値として前記送信器に設定する制御部と、
   を有することを特徴とする送受信装置。
2. 前記制御部は、前記パルス幅情報の値が最小となる位相点を前記最適位相値として決定することを特徴とする請求項１に記載の送受信装置。
3. 前記送信器は、前記テスト信号を差動出力し、
   前記モニタ結果は差動信号の位相比較結果であり、
   前記位相比較結果が最小のときに前記パルス幅情報の値が最小となることを特徴とする請求項２に記載の送受信装置。
4. 前記制御部は、少なくとも２つの位相点での前記パルス幅情報の値から第１の傾きを有する第１の近似直線と、別の少なくとも２つの位相点での前記パルス幅情報の値から前記第１の傾きと逆方向の第２の傾きを有する第２の近似直線を求め、前記第１の近似直線と前記第２の近似直線の谷となる交点での位相値を前記最適位相値として決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の送受信装置。
5. 前記制御部は、少なくとも２つの位相点での前記パルス幅情報の値から第１の傾きを有する第１の近似直線を求め、前記２つの位相点の各々にπラジアンまたは前記テスト信号の周期の半分を付加した位相点での前記パルス幅情報の値から、前記第１の傾きと逆方向の第２の傾きを有する第２の近似直線を求め、前記第１の近似直線と前記第２の近似直線の谷となる交点での位相値を前記最適位相値として決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の送受信装置。
6. 前記送信器は、前記プラガブルモジュールの挿入が検出されると、電圧レベルが固定された第２テスト信号を前記プラガブルモジュールに送信し、
   前記制御部は、前記プラガブルモジュールでの前記第２テスト信号のモニタ結果から直流成分を取り出して前記差動信号のレベル差を検出し、前記レベル差が最小となる電圧値を最適電圧値として前記送信器に設定し、前記最適電圧値の設定の後に、前記送信器から前記低速のテスト信号を出力させることを特徴とする請求項３に記載の送受信装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の送受信装置が複数配置され、
   複数の前記送受信装置に接続される光合分波器、
   を有する光伝送装置。
8. 送受信装置でプラガブルモジュールの挿入が検出されたときに、前記送受信装置の送信器から前記プラガブルモジュールに、運用時の伝送速度よりも低速のテスト信号を位相を変えながら送信し、
   前記プラガブルモジュールで前記テスト信号をモニタし、モニタ結果を前記送受信装置に供給し、
   前記送受信装置で前記モニタ結果から交流成分を取り出して複数の位相点でのパルス幅情報を取得し、前記パルス幅情報に基づいて決定される位相点を最適位相値として前記送信器に設定する、
   ことを特徴とするプラガブルインタフェースの最適化方法。

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