JP3636007B2 - 光信号品質監視装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信システム、特に光波ネットワークの品質を監視する光信号品質監視装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は出願人が先に発明し出願中の光信号品質監視装置の監視制御用光信号受信回路を示す構成図である。
図7において、1は光ファイバ、2はフォトダイオード(Photo Diode:PD、以下PDと称す)、3はプリアンプ、4はポストアンプ、5は等化フィルタ、6は識別器、7はクロック抽出回路、10は直並列変換回路、11はフレーム同期回路、12はデスクランブラ、13はBIP誤り検出回路(BIP:Bit Interleaved Parity、以下BIPと称す)、14は信号劣化(SD:Signal Degrade、以下SDと称す)アラーム、16はSOH終端回路(SOH:Section Over Head)、17はAPSデータ(Automatic Protection Switch;システム切替制御信号)である。
【0003】
次に動作について説明する。
図示しない監視制御用光信号送信回路から光通信システムを介して伝送された監視制御用光信号は、光ファイバ1から入力されPD2で光電変換された後、プリアンプ3及びポストアンプ4で増幅される。増幅された受信信号は、等化フィルタ5で帯域制限および波形整形される。等化された信号は2分岐され、一方は、クロック抽出回路7に入力されてクロック信号が抽出される。他方は、識別器6に入力され、前記抽出クロック信号で識別再生される。
【0004】
上記識別器6により識別再生された信号は、直並列変換回路10で通常8並列信号に展開され、フレーム同期回路11を経て、デスクランブル回路12でデスクランブルされる。その後、BIP誤り検出回路13で分離したBIPバイトから誤りが検出される。検出した誤りが予め設定した閾値を越えた場合は、SDアラーム14が発出される。また、光ファイバネットワークのパスを自動的に切替る為の信号であるAPSデータ17がSOH16から抽出される。
【0005】
今、図7に示す構成に適用する光通信システムの主信号をSTM−16(2.448832Gbps)とし、監視制御用光信号としてSTM−1(155.52Mbps)を用いるものとする。
図7において、光ファイバ1、PD2乃至等化フィルタ5および識別器6は、STM−16信号を扱う帯域を有する回路であり、クロック抽出回路7はSTM−1クロックに相当するクロック抽出回路、直並列変換回路10はSTM−1信号を8つの並列信号(19.44Mbps)に変換する直並列変換回路、フレーム同期回路11は19.44Mbpsフレーム同期回路、デスクランブラ12は19.44Mbps信号のデスクランブラ、BIP誤り検出回路13はSTM−1のBIP誤り検出回路、SDアラーム14はBIP誤り検出回路13から発出されるSDアラーム、SOH終端回路16はSTM−1のSOH終端回路となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光信号品質監視装置においては、監視制御用光信号から擬似的な主信号系監視制御光(擬似STM−16信号)を得、そこからSDアラーム14を検出する必要があるとともに、尚且つ監視制御用光信号(STM−1)に含まれるAPSデータ17を抽出する為には、図8に示すように、2系統の監視制御経路を設ける必要がある。
【0007】
すなわち、図8において、図7に示す符号と同一部分は同一符号を付し、その説明は省略し、新たな符号として、104は2出力のポストアンプ、105は擬似主信号等化フィルタ、106は擬似主信号識別器、110は擬似主信号直並列変換回路、111は擬似主信号フレーム同期回路、112は擬似主信号デスクランブラであり、BIP誤り検出回路13は擬似主信号用BIP誤り検出回路、等化フィルタ5は監視制御用光信号等化フィルタ、識別器6は監視制御用光信号識別器、直並列変換回路10は監視制御用光信号直並列変換回路、フレーム同期回路11は監視制御用光信号フレーム同期回路、デスクランブラ12は監視制御用光信号デスクランブラとして用いる。
【0008】
図8においては、主信号と同等の伝送路品質を得るため、等化フィルタ105が必要となる。等化フィルタの遮断周波数は、一般的に帯域の0.75倍に設定されるので、STM−16の場合1866MHzである。また、SDアラーム14は主信号の伝送路品質と同等とみなせる。
【0009】
また、もう一方の系である信号識別器6、直並列変換回路10、フレーム同期回路11、デスクランブラ12、SOH終端回路16を経由したAPSデータ17は、純粋にSTM−1の監視制御系光信号から抽出した信号である。
光ファイバネットワークのパスを自動的に切替える為の信号であるAPSデータは、ネットワーク装置において重要な信号であるので、擬似主信号等化フィルタ105を用い信号を劣化させてはならない。
【0010】
しかしながら、図8に示す構成では、2つの経路を設けることで識別器が2系統必要となるが、これらの識別記は汎用品を用いることが出来ず、回路規模が増大し高コスト化を招くというデメリットがあった。
【0011】
この発明は、このような問題を解決するためのものであり、効率的に伝送路の品質監視を行う光信号品質監視装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、この発明に係る光信号品質監視装置は、光通信システム上を伝送する主信号光を受信する主信号光受信手段に対し、当該光通信システムの伝送路品質を監視するための監視制御用光信号を送信する監視制御用光信号送信手段と、上記光通信システムを介して伝送された上記監視制御用光信号を受信して上記伝送路の品質を監視する監視制御用光信号受信手段とを備えた光信号品質監視装置において、上記監視制御用光信号の伝送速度を上記主信号光の伝送速度よりも低くすると共に、上記監視制御用光信号受信手段に監視制御用光信号を2分岐するカプラと、このカプラを用いて主信号と同等の伝送路品質を擬似的に得る伝送路系を有することを特徴とするものである。
【0013】
また、上記疑似主信号監視の伝送路系は、等化フィルタを用いる代わりに、受信データのアンプ帯域で代替させることを特徴とするものである。
【0014】
また、増幅自然放出光雑音検出回路をさらに備えたことを特徴とするものである。
【0015】
さらに、監視制御用光信号のペイロードにシステム切替制御信号(APSデータ)を設けたことを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、図8に示す先行発明に対応するこの発明の実施の形態1に係る光信号品質監視装置の監視制御用光信号受信回路の構成を示すブロック図である。
本実施の形態1を適用する光通信システムの主信号をSTM−16(2.448832Gbps)とし、監視制御用光信号としてSTM−1(155.52Mbps)を用いるものとする。
【0017】
図1において、1は光ファイバ、2はPD、3はプリアンプ、4はポストアンプ、5は監視制御用光信号等化フィルタ、6は監視制御用光信号識別器、7は監視制御用光信号クロック抽出回路、8はSTM−1光受信器、10は監視制御用光信号直並列変換回路、11は監視制御用光信号フレーム同期回路、12は監視制御用光信号デスクランブラ、13は監視制御用光信号BIP誤り検出回路、14はSDアラーム、15はエクセッシブエラー(EXC:Excessive Error、以下EXCと称す)である。EXCはSDアラームより更に伝送路が劣化し誤り率が悪くなると発出する警報である。また、16はSOH終端回路、17はAPSデータ、18はDCCデータ(DCC:Data Communication Channel;監視制御情報、以下DCCと称す)である。上記STM−1光受信器8は、PD2、プリアンプ3、ポストアンプ4、等化フィルタ5、監視制御用光信号クロック抽出回路6、監視制御用光信号識別器7を包括している。
更に、102はPD、103はプリアンプ、104はポストアンプ、105は擬似主信号等化フィルタ、106は擬似主信号抽出回路、110は光信号直並列変換回路、111は擬似主信号フレーム同期回路、112は光信号デスクランブラである。
【0018】
STM−1である155.52Mbpsの光受信器は、市場実績が豊富であり、汎用品としてモジュール化されている。
従って、先行発明である図7、図8と比較し安価に提供することが可能である。
【0019】
図1に示す構成において、カプラ9は、受信した監視制御用光信号を2分岐することで、一方をSTM−1光受信器8に接続し、APSデータ17、DCCデータ18を抽出する経路へと至り、他方は擬似主信号等化フィルタ105側に接続され、SDアラーム14およびEXC15を検出する。
【0020】
この実施の形態1では、図8に示す先行発明と比較し、カプラ9が増加しているが、汎用的なSTM−1光受信器8を用いることが可能となり、回路構成を小さくすることが可能となると共に、カプラを用いることで監視制御用光信号を2分岐することで、一方をSTM−1光受信器8に接続しAPSデータ17、DCCデータ18を抽出する経路へと至り、他方は疑似主信号等化フィルタ105に接続され、SDアラーム14およびEXC15を検出し、SD,EXC,APS,DCCを監視できる。
【0021】
実施の形態2.
図2はこの発明の実施の形態2に係る光信号品質監視装置の監視制御用光信号受信回路の構成を示すブロック図である。
図1と比較すると、擬似主信号等化フィルタ105を取り除いた構成となっている。すなわち、PD102、プリアンプ103、ポストアンプ104、擬似主信号抽出回路106の帯域がSTM−16の場合、1886MHzと同等ということを利用しているもので、等化フィルタ105を用いずに主信号の伝送路品質を監視することができる。
【0022】
実施の形態3.
図3はこの発明の実施の形態3に係る光信号品質監視装置の監視制御用光信号受信回路の構成を示すブロック図である。
【0023】
図3において、図一と同じ符号は同一または相当部分を示すので説明は省略する。31は検出器A、32はバンドパスフィルタ、33は検出器B、34は比較記、35はクロック入力断信号(Loss Of Signal:LOS、以下LOSと称す)である。
【0024】
図3において、検出器A31は、監視制御用光信号クロック抽出回路7でクロックが抽出出来たか否かを検出する回路である。クロックがない場合、LOS35を発出する。検出器A31、LOS35は、光受信器システムに具備されている基本的な機能である。
【0025】
LOS35が発出した原因として光の伝送路に異常が考えられる。例えば、受信した光はCW光(Continuous Wave)であり、信号成分が含まれていない等である。LOS35発出時、伝送路を切替る場合もあり、LOS35が非常に大切な警報であることが判る。
【0026】
自然界には、ASE光雑音(Amplified Spontaneous Emission:増幅自然放出)と呼ばれる雑音がある。ASEのパワースペクトルは、各周波数成分一様に分布している。伝送路から所望の光信号を受信していないにも拘らず、ASE成分によりLOS35を発出しない場合がある。この誤認識は、伝送路システムにとって重大である。
【0027】
そこで、実施の形態3では、等化フィルタ5の出力からバンドパスフィルタ32を介し検出器B33に接続する回路を設ける。
バンドパスフィルタ32は、NRZ STM−1信号に含まれない線スペクトル155.52MHzを取り出すためのフィルタである。検出器A31の結果および検出器B33の結果は比較器34に入力され、図4に基づいてLOS35を発出するか否かを決定する。例えば、検出器A31の電圧レベルが高く、且つ、検出器B33の電圧レベルが高い場合、受信した光信号は、STM−1信号ではなく、ASE雑音と考えられるので、LOS35を発出する。
従って、検出器A、検出器Bおよび比較器34からなる増幅自然放出光雑音検出回路を更に設け、LOS検出を行うことにより、ASEによる誤動作を防止できるという効果を奏する。
【0028】
実施の形態4.
図5はこの発明の実施の形態4に係る光信号品質監視装置が送受信するデータフォーマットである。
【0029】
STM−1フレームは、9行270列の2次元のバイト配列で表現される。先頭の9行9列は、SOHと、AUポインタ(AU:Administrative Unit)からなり、それに続く9行261列は、多重化情報を収容するペイロード(Pay Load)と呼ばれる。これらの構造はITU−Tにより規格化されたものである。
【0030】
また、図6はSTM−1(STM:Synchronous Transport Module - Level One)のSOHである。図6において、A1およびA2はフレーム同期バイト、C1はSTM識別バイト、B1およびB2は符号誤り監視バイト、E1およびE2は音声伝送用バイト、F1は運用者用バイト、D1からD12は監視制御情報転送バイト、K1およびK2は自動切替用バイト、S1、Z1、Z2及びM1は予備用バイトである。図1に於けるAPSデータ17は、K1およびK2バイトから構成されている。また、図1に於けるDCCデータ18は、D1からD12バイトにより構成されている。
【0031】
この発明に係る光信号品質監視装置が監視を行う主信号の波長数は、ネットワークのトラフィック増大要求に伴い今後ますます増えることが予想される。STM−1においては、図6に示すように、APSデータはK1バイト、K2バイトの計2バイトである。監視制御を行う波長数は1波長であることをSTM−1は想定している。
従って、波長数が増大すると、STM−1のペイロードでは対応することができない。
【0032】
図5に示すデータフォーマットでは、ペイロードにAPSデータを設けることで、波長多重による波長数増加に対応できる。監視制御用光信号の場合、ペイロードをユーザが使用することはないので有効に使用することが可能となる。また、DCCデータもペイロードに設定することで、より多くの監視制御データを使用することが可能となる。
【0033】
図5に示すデータフォーマットは一例であり、光信号品質監視装置の要求仕様に適応させることが可能となる。図5では一例として10波長分のAPSデータを有している。
また、この発明ではSTM−1としたが、あくまで一例であり、STM−16等に適用することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光通信システム上を伝送する主信号光を受信する主信号光受信手段に対し、当該光通信システムの伝送路品質を監視するための監視制御用光信号を送信する監視制御用光信号送信手段と、上記光通信システムを介して伝送された上記監視制御用光信号を受信して上記伝送路の品質を監視する監視制御用光信号受信手段とを備えた光信号品質監視装置において、上記監視制御用光信号の伝送速度を上記主信号光の伝送速度よりも低くすると共に、監視制御用光信号を2分岐するカプラと、このカプラを用いて主信号と同等の伝送路品質を擬似的に得る伝送路系を有することにより、低ビットレートの監視制御用光信号を用いることが出来、また安価な光受信器でSD、EXCといった主信号の伝送路品質を擬似的に監視することができ、更に監視制御用のAPSデータ、DCCデータによる切替えを行うことができる。
【0035】
また、上記疑似主信号監視の伝送路系は、等化フィルタを用いる代わりに、受信データのアンプ帯域で代替させることにより、等化フィルタを用いずに主信号の伝送路品質を監視することができる。
【0036】
また、増幅自然放出光雑音検出回路をさらに備えることにより、LOS検出を行う際、ASEによる誤動作を防止できるという効果を奏する。
【0037】
さらに、監視制御用光信号のペイロードにシステム切替制御信号(APSデータ)を設けることにより、監視し得る波長数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る光信号品質監視装置の監視制御用光信号受信回路の基本構成を示すブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態2に係る光信号品質監視装置の監視制御用光信号受信回路の基本構成を示すブロック図である。
【図3】 この発明の実施の形態3に係る光信号品質監視装置の監視制御用光信号受信回路の基本構成を示すブロック図である。
【図4】 この発明の実施の形態3に係る光信号品質監視装置の監視制御用光信号受信回路のLOSを検出する為の論理図である。
【図5】 この発明の実施の形態4に係る光信号品質監視装置の監視信号光受信装置のデータフォーマット例を示す図である。
【図6】 SDHに於けるSOHのデータフォーマットを示すブロック図である。
【図7】 先行発明に係る光信号品質監視装置の監視制御用光信号受信回路の構成を示すブロック図である。
【図8】 他の先行発明に係る光信号品質監視装置の監視制御用光信号受信回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 光ファイバ、2 PD、3 プリアンプ、4 ポストアンプ、5 等化フィルタ、6 信号識別器、7 クロック抽出回路、8 STM−1光受信器、
9 カプラ、10 光信号直並列変換回路、11 フレーム同期回路、12 光信号デスクランブラ、13 光信号BIP誤り検出回路、14 SD、15 EXC、16 SOH、17 APSデータ、18 DCCデータ、31 検出器A、32 バンドパスフィルタ、33 検出器B、34 比較器、35 LOS、102 PD、103 プリアンプ、104 ポストアンプ、105 擬似主信号等化フィルタ、106 擬似主信号抽出回路、110 光信号直並列変換回路、111 擬似主信号フレーム同期回路、112 光信号デスクランブラ。

Claims (4)

  1. 光通信システム上を伝送する主信号光を受信する主信号光受信手段に対し、当該光通信システムの伝送路品質を監視するための監視制御用光信号を送信する監視制御用光信号送信手段と、
    上記光通信システムを介して伝送された上記監視制御用光信号を受信して上記伝送路の品質を監視する監視制御用光信号受信手段と
    を備えた光信号品質監視装置において、
    上記監視制御用光信号の伝送速度を上記主信号光の伝送速度よりも低くすると共に、上記監視制御用光信号受信手段に監視制御用光信号を2分岐するカプラと、このカプラを用いて主信号と同等の伝送路品質を擬似的に得る伝送路系を有することを特徴とする光信号品質監視装置。
  2. 請求項1に記載の光信号品質監視装置において、上記疑似主信号監視の伝送路系は、等化フィルタを用いる代わりに、受信データのアンプ帯域で代替させることを特徴とする光信号品質監視装置。
  3. 請求項1に記載の光信号品質監視装置において、増幅自然放出光雑音検出回路をさらに備えたことを特徴とする光信号品質監視装置。
  4. 請求項1に記載の光信号品質監視装置において、監視制御用光信号のペイロードにシステム切替制御信号を設けたことを特徴とする光信号品質監視装置。
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