JP3632081B2 - 光信号監視装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視する光信号監視装置に関し、特に、光信号レベルの状態で、その監視を実行できるようにする光信号監視装置に関する。
【０００２】
光通信の高速化を図る技術が進められている。この高速化を実現するためには、光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視する技術についても、その高速化を図る必要がある。
【０００３】
【従来の技術】
送信されてきた光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視する方法として、送信側で、送信する光信号に対してパリティビットを付加する構成を採って、受信側で、受信した光信号を電気信号に変換し、その変換した電気信号の持つ１のビット数を数えることで、送信されてきた光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視するという方法が広く用いられている。
【０００４】
すなわち、送信側で、送信する光信号に対して、１を持つビットの数が奇数（あるいは偶数）となるようにとパリティビットを付加する構成を採って、受信側で、受信した光信号を電気信号に変換し、その変換した電気信号の持つ１のビット数を数えて、それが奇数（あるいは偶数）であるのか否かをチェックすることで、送信されてきた光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視するという方法が広く用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、監視対象となる光信号を一旦電気信号に変換し、その変換した電気信号の持つ１のビット数を数えて、それが奇数や偶数であるのか否かをチェックすることで、監視対象となる光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視するという方法を採っている。
【０００６】
すなわち、従来技術では、監視対象となる光信号を一旦電気信号に変換することで、監視対象となる光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視するという方法を採っている。
【０００７】
これから、従来技術に従っていると、光通信のさらなる高速化が実現されるときに、そのような高速な光通信で送信されてくる光信号については監視できなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、光信号レベルの状態で、監視対象の光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視できるようにする新たな光信号監視装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の光信号監視装置は、１を持つビットの数が奇数となるようにとパリティビットが付加された光信号を監視対象とするときにあって、（１）監視対象の光信号のビット長に応じた段数構成（監視対象の光信号のビット長が２ⁿ ビットである場合にはｎ段で構成される。ここで、ｎは２以上の整数を表す）の光演算手段で構成され、最前段の光演算手段については監視対象の光信号を入力とし、それ以外の光演算手段については前段の光演算手段の出力する光信号を入力として、それぞれの光演算手段が、入力光信号を２つに分岐し、その一方を入力光信号の１ビット分遅延させるとともに、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号に同期させて、遅延させた入力光信号と遅延させない入力光信号とのビット対応のＥＯＲ演算を実行して、その演算結果の光信号を出力することで構成される第１の手段と、（２）最後段の光演算手段の出力する１ビットの光信号の信号値を監視する第２の手段とを備えるように構成する。
【００１０】
このように構成される本発明の光信号監視装置では、例えば、光信号部分が３ビットの光信号（１ビットのパリティビットが付加される）を監視対象とするときには、第１の手段は、
監視対象の光信号を入力として、監視対象の光信号を２つに分岐し、その一方を監視対象の光信号の１ビット分遅延させるとともに、監視対象の光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号に同期させて、遅延させた入力光信号と遅延させない入力光信号とのビット対応のＥＯＲ演算を実行して、その演算結果の光信号（２ビット）を出力する第１の光演算手段と、
第１の光演算手段の出力する光信号を入力として、入力光信号を２つに分岐し、その一方を入力光信号の１ビット分（監視対象の光信号の２ビット分）遅延させるとともに、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号（監視対象の光信号の“１／４”の周期を持つ光クロック信号）に同期させて、遅延させた入力光信号と遅延させない入力光信号とのビット対応のＥＯＲ演算を実行して、その演算結果の光信号（１ビット）を出力する第２の光演算手段とで、
構成される。
【００１１】
この構成に従って、第１の光演算手段は、例えば、“１０１１（最下位ビットはパリティビット）”という監視対象の光信号を入力すると、図１の上段に示すように、監視対象の光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号に同期させて、“１０１１”とそれを１ビット分遅延させた“１０１１”とのビット対応のＥＯＲ演算を実行することで、“１０”という光信号を得て、それを出力する。
【００１２】
この第１の光演算手段の出力する光信号を受けて、第２の光演算手段は、図１の下段に示すように、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号に同期させて、“１０”とそれを１ビット分遅延させた“１０”とのビット対応のＥＯＲ演算を実行することで、“１”という光信号を得て、それを出力する。
【００１３】
また、この構成に従って、第１の光演算手段は、例えば、“１１１０（最下位ビットはパリティビット）”という監視対象の光信号を入力すると、図２の上段に示すように、監視対象の光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号に同期させて、“１１１０”とそれを１ビット分遅延させた“１１１０”とのビット対応のＥＯＲ演算を実行することで、“０１”という光信号を得て、それを出力する。
【００１４】
この第１の光演算手段の出力する光信号を受けて、第２の光演算手段は、図２の下段に示すように、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号に同期させて、“０１”とそれを１ビット分遅延させた“０１”とのビット対応のＥＯＲ演算を実行することで、“１”という光信号を得て、それを出力する。
【００１５】
このように、第１の手段は、監視対象の光信号が正規のものである場合には“１”という光信号を出力するので、第２の手段は、第１の手段が“１”という光信号を出力するのか否かを監視することで、監視対象の光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視する。
【００１６】
このようにして、本発明によれば、光信号レベルの状態で、監視対象の光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視できるようになり、これにより、高速の光通信システムの構築を実現できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に従って本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図３に、本発明の光信号監視装置１を備える光通信システムの一例を図示する。
【００１９】
この図に示すように、本発明の光信号監視装置１は、例えば、光通信ラインを伝送されてくる奇数パリティビットを持つ光信号（１を持つビットの数が奇数となるようにとパリティビットが付加された光信号）を中継する全光学構成中継器２の出力する光信号を監視対象として、その光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視する処理を行うものである。
【００２０】
図４に、本発明の光信号監視装置１の一実施形態例を図示する。ここで、この実施形態例では、１ビットの奇数パリティビットが付加された８ビットの光信号を監視対象とすることを想定している。
【００２１】
この図に示す本発明の光信号監視装置１は、全光学構成で構成される第１の光演算機構１０−１と、全光学構成で構成される第２の光演算機構１０−２と、全光学構成で構成される第３の光演算機構１０−３と、受光素子と電子回路とで構成される監視機構２０とを備える。
【００２２】
この第１の光演算機構１０−１は、監視対象の光信号（全光学構成中継器２の出力する光信号）を入力として、入力光信号を２つに分岐し、その一方を遅延用光ファイバ３０を使って入力光信号の１ビット分遅延させるとともに、もう一方を遅延させない処理を行う全光学構成の光分岐遅延機構１１−１と、監視対象の光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号（図中の▲１▼に示すもの）を信号光入力とし、光分岐遅延機構１１−１により遅延された光信号と遅延されなかった光信号とを制御光入力とする全光学構成のＳＭＺ−ＳＯＡ（対称マッハーツェンダー型半導体光増幅器）１２−１とで構成されて、４ビットの光信号を出力する処理を行う。
【００２３】
第２の光演算機構１０−２は、第１の光演算機構１０−１の出力する光信号を入力として、入力光信号を２つに分岐し、その一方を遅延用光ファイバ３０を使って入力光信号の１ビット分（監視対象の光信号の２ビット分）遅延させるとともに、もう一方を遅延させない処理を行う全光学構成の光分岐遅延機構１１−２と、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号（図中の▲２▼に示すもので、監視対象の光信号の“１／４”の周期を持つ光クロック信号）を信号光入力とし、光分岐遅延機構１１−２により遅延された光信号と遅延されなかった光信号とを制御光入力とする全光学構成のＳＭＺ−ＳＯＡ１２−２とで構成されて、２ビットの光信号を出力する処理を行う。
【００２４】
第３の光演算機構１０−３は、第２の光演算機構１０−２の出力する光信号を入力として、入力光信号を２つに分岐し、その一方を遅延用光ファイバ３０を使って入力光信号の１ビット分（監視対象の光信号の４ビット分）遅延させるとともに、もう一方を遅延させない処理を行う全光学構成の光分岐遅延機構１１−３と、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号（図中の▲３▼に示すもので、監視対象の光信号の“１／８”の周期を持つ光クロック信号）を信号光入力とし、光分岐遅延機構１１−３により遅延された光信号と遅延されなかった光信号とを制御光入力とする全光学構成のＳＭＺ−ＳＯＡ１２−３とで構成されて、１ビットの光信号を出力する処理を行う。
【００２５】
監視機構２０は、第３の光演算機構１０−３の出力する１ビットの光信号を電気信号に変換するとともに、第３の光演算機構１０−３の使用する光クロック信号（図中の▲３▼に示す光クロック信号）を電気信号に変換して、その光クロック信号の電気変換信号と同期をとりつつ、第３の光演算機構１０−３の出力する光信号の電気変換信号のレベル値が“１”であるのか否かをチェックして、そのレベル値が“１”を示すときには監視対象の光信号が本来のものである旨を出力し、そのレベル値が“０”を示すときには監視対象の光信号が本来のものでないことを出力する処理を行う。
【００２６】
ここで、光クロック信号については、例えば、注入同期レーザ（レーザ光の発振周波数を設定できるレーザ）を複数用意して、それらの注入同期レーザの発生する光信号を用いることで実現したり、監視対象の光信号の“１／２”の周期を持つレーザ光を発振するレーザを１つ用意するとともに、光スイッチを多段に接続することで構成される光分周回路を用意して、それらの光スイッチにより分周される光信号を用いることで実現する。
【００２７】
各ＳＭＺ−ＳＯＡ１２−１，２，３は、２つのＳＯＡ（半導体光増幅器）５０を備える構成を採って、その一方のＳＯＡ５０に対して、光クロック信号を信号光として入力するとともに、ファイバアンプ４０で増幅される遅延された方の光信号を制御光として入力し、もう一方のＳＯＡ５０に対して、光クロック信号を信号光として入力するとともに、ファイバアンプ４０で増幅される遅延されなかった方の光信号を制御光として入力して、マッハーツェンダーの干渉計構成に従って信号光に干渉を起こさせて、光学フィルタ６０（制御光を遮断し、信号光を透過させるフィルタ特性を持つ）を使ってその干渉光を取り出す処理を行う。
【００２８】
ＳＭＺ−ＳＯＡ１２−１，２，３を構成するＳＯＡ５０は、図５に示すように、制御光のパワーが大きいときには、制御光のパワーが小さいときに比べて、信号光の出力パワーが小さくなるという増幅特性を持つ。
【００２９】
このＳＯＡ５０の増幅特性に従って、図６に示すように、遅延されなかった方の光信号を増幅するファイバアンプ４０の出力点をＡ、その光信号を入力とするＳＯＡ５０の入力点をα、出力点をγと表し、遅延された方の光信号を増幅するファイバアンプ４０の出力点をＢ、その光信号を入力とするＳＯＡ５０の入力点をβ、出力点をδと表すならば、各ＳＭＺ−ＳＯＡ１２−１，２，３は、図７に示すような出力特性を持つ。
【００３０】
すなわち、Ａ点の光信号（制御光）が１で、Ｂ点の光信号（制御光）が１のときには、α点の光パワー（制御光）が大で、β点の光パワー（制御光）が大となるので、γ点の光信号（信号光）は０で、δ点の光信号（信号光）は０となり、これにより干渉は発生せずに、ＳＭＺ−ＳＯＡ１２−１，２，３は０を出力する。
【００３１】
一方、Ａ点の光信号（制御光）が１で、Ｂ点の光信号（制御光）が０のときには、α点の光パワー（制御光）が大で、β点の光パワー（制御光）が小となるので、γ点の光信号（信号光）は０で、δ点の光信号（信号光）は１となり、これにより干渉は発生せずに、ＳＭＺ−ＳＯＡ１２−１，２，３は１を出力する。
【００３２】
一方、Ａ点の光信号（制御光）が０で、Ｂ点の光信号（制御光）が１のときには、α点の光パワー（制御光）が小で、β点の光パワー（制御光）が大となるので、γ点の光信号（信号光）は１で、δ点の光信号（信号光）は０となり、これにより干渉は発生せずに、ＳＭＺ−ＳＯＡ１２−１，２，３は１を出力する。
【００３３】
一方、Ａ点の光信号（制御光）が０で、Ｂ点の光信号（制御光）が０のときには、α点の光パワー（制御光）が小で、β点の光パワー（制御光）が小となるので、γ点の光信号（信号光）は１で、δ点の光信号（信号光）は１となり、これにより干渉が発生して、ＳＭＺ−ＳＯＡ１２−１，２，３は０を出力する。
【００３４】
このことから分かるように、各ＳＭＺ−ＳＯＡ１２−１，２，３は、遅延されなかった方の光信号と遅延された方の光信号のビット対応のＥＯＲ演算を実行して、その演算結果の光信号を出力するように動作することになる。
【００３５】
次に、このように構成される本発明の光信号監視装置１の実行する光信号の監視処理について説明する。
【００３６】
（１）例えば、監視対象の光信号として、“１００１１０００（最下位ビットはパリティビット）”という光信号が入力されるとする。
【００３７】
この監視対象の光信号“１００１１０００”の入力を受けて、第１の光演算機構１０−１は、図８の上段に示すように、監視対象の光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号（図４の▲１▼に示す光クロック信号）に同期させて、“１００１１０００”とそれを１ビット分遅延させた“１００１１０００”とのビット対応のＥＯＲ演算を実行することで、“１１１０”という光信号を得て、それを出力する。
【００３８】
この第１の光演算機構１０−１の出力する光信号“１１１０”を受けて、第２の光演算機構１０−２は、図８の中段に示すように、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号（図４の▲２▼に示す光クロック信号）に同期させて、“１１１０”とそれを１ビット分遅延させた“１１１０”とのビット対応のＥＯＲ演算を実行することで、“０１”という光信号を得て、それを出力する。
【００３９】
この第２の光演算機構１０−２の出力する光信号“０１”を受けて、第３の光演算機構１０−３は、図８の下段に示すように、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号（図４の▲３▼に示す光クロック信号）に同期させて、“０１”とそれを１ビット分遅延させた“０１”とのビット対応のＥＯＲ演算を実行することで、“１”という光信号を得て、それを出力する。
【００４０】
この第３の光演算機構１０−３の出力する光信号“１”を受けて、監視機構２０は、上述した処理に従って監視対象の光信号が本来のものであることを検出して、その旨を出力する。
【００４１】
一方、この監視対象の光信号“１００１１０００”が通信ライン上で、例えば“１１０１１０００”というものに化けてしまったとする。
【００４２】
このときには、第１の光演算機構１０−１は、図９の上段に示すように“０１１０”という光信号を出力し、これを受けて、第２の光演算機構１０−２は、図９の中段に示すように“１１”という光信号を出力し、これを受けて、第３の光演算機構１０−３は、図９の下段に示すように“０”という光信号を出力するので、監視機構２０は、上述した処理に従って監視対象の光信号が本来のものでないことを検出して、その旨を出力する。
【００４３】
（２）また、例えば、監視対象の光信号として、“１１０１００１１（最下位ビットはパリティビット）”という光信号が入力されるとする。
【００４４】
この監視対象の光信号“１１０１００１１”の入力を受けて、第１の光演算機構１０−１は、図１０の上段に示すように、監視対象の光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号（図４の▲１▼に示す光クロック信号）に同期させて、“１１０１００１１”とそれを１ビット分遅延させた“１１０１００１１”とのビット対応のＥＯＲ演算を実行することで、“０１００”という光信号を得て、それを出力する。
【００４５】
この第１の光演算機構１０−１の出力する光信号“０１００”を受けて、第２の光演算機構１０−２は、図１０の中段に示すように、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号（図４の▲２▼に示す光クロック信号）に同期させて、“０１００”とそれを１ビット分遅延させた“０１００”とのビット対応のＥＯＲ演算を実行することで、“１０”という光信号を得て、それを出力する。
【００４６】
この第２の光演算機構１０−２の出力する光信号“１０”を受けて、第３の光演算機構１０−３は、図８の下段に示すように、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号（図４の▲３▼に示す光クロック信号）に同期させて、“１０”とそれを１ビット分遅延させた“１０”とのビット対応のＥＯＲ演算を実行することで、“１”という光信号を得て、それを出力する。
【００４７】
この第３の光演算機構１０−３の出力する光信号“１”を受けて、監視機構２０は、上述した処理に従って監視対象の光信号が本来のものであることを検出して、その旨を出力する。
【００４８】
一方、この監視対象の光信号“１１０１００１１”が通信ライン上で、例えば“１１１１００１１”というものに化けてしまったとする。
【００４９】
このときには、第１の光演算機構１０−１は、図１１の上段に示すように“００００”という光信号を出力し、これを受けて、第２の光演算機構１０−２は、図１１の中段に示すように“００”という光信号を出力し、これを受けて、第３の光演算機構１０−３は、図１１の下段に示すように“０”という光信号を出力するので、監視機構２０は、上述した処理に従って監視対象の光信号が本来のものでないことを検出して、その旨を出力する。
【００５０】
このようにして、本発明の光信号監視装置１は、光信号レベルの状態で、監視対象の光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視できるようになる。
【００５１】
以上に説明した実施形態例では、最下位ビットにパリティビットの付加された光信号を監視対象としたが、本発明は、最上位ビットにパリティビットの付加された光信号に対しても、そのまま適用可能である。
【００５２】
また、実施形態例では、１ビットで構成されるパリティビットの付加された光信号を監視対象としたが、本発明は、複数ビットで構成されるパリティビットの付加された光信号に対しても、そのまま適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光信号レベルの状態で、監視対象の光信号が本来のものから変化してしまったのか否かを監視できるようになり、これにより、高速の光通信システムの構築を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動作説明図である。
【図２】本発明の動作説明図である。
【図３】本発明を備える光通信システムの一例である。
【図４】本発明の一実施形態例である。
【図５】ＳＯＡの増幅特性の説明図である。
【図６】ＳＭＺ−ＳＯＡの動作説明図である。
【図７】ＳＭＺ−ＳＯＡの動作説明図である。
【図８】実施形態例の動作説明図である。
【図９】実施形態例の動作説明図である。
【図１０】実施形態例の動作説明図である。
【図１１】実施形態例の動作説明図である。
【符号の説明】
１ 光信号監視装置
１０−１ 第１の光演算機構
１１−１ 光分岐遅延機構
１２−１ ＳＭＺ−ＳＯＡ
１０−２ 第２の光演算機構
１１−２ 光分岐遅延機構
１２−２ ＳＭＺ−ＳＯＡ
１０−３ 第３の光演算機構
１１−３ 光分岐遅延機構
１２−３ ＳＭＺ−ＳＯＡ
２０ 監視機構
３０ 遅延用光ファイバ
４０ ファイバアンプ
５０ ＳＯＡ
６０ 光学フィルタ

Claims (2)

1. １を持つビットの数が奇数となるようにとパリティビットが付加された光信号を監視する光信号監視装置であって、
   監視対象の光信号のビット長が２ⁿ ビット（ｎは２以上の整数）であるときにｎ段構成の光演算手段で構成され、最前段の光演算手段については監視対象の光信号を入力とし、それ以外の光演算手段については前段の光演算手段の出力する光信号を入力として、それぞれの光演算手段が、入力光信号を２つに分岐し、その一方を入力光信号の１ビット分遅延させるとともに、入力光信号の“１／２”の周期を持つ光クロック信号に同期させて、遅延させた入力光信号と遅延させない入力光信号とのビット対応のＥＯＲ演算を実行して、その演算結果の光信号を出力することで構成される手段と、
   最後段の光演算手段の出力する１ビットの光信号の信号値を監視する手段とを備えることを、
   特徴とする光信号監視装置
2. 請求項１記載の光信号監視装置において、
   上記光演算手段は、上記光クロック信号を信号光入力とし、上記遅延させた光信号と上記遅延させない光信号とを制御光入力とする対称マッハーツェンダー型半導体光増幅器で構成されることを、
   特徴とする光信号監視装置

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