JP3642710B2 - Optical receiver, optical transmitter, optical amplifying repeater, and optical signal monitoring system - Google Patents

Optical receiver, optical transmitter, optical amplifying repeater, and optical signal monitoring system Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信における光受信器,光送信器,光増幅中継器及び光信号監視システムに関し、特に経済的かつ柔軟な光ネットワークを構築することによって効率的にマルチメディアサービスを提供するための、光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークシステムにおける光信号監視技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
光時分割多(OTDM: Optical Time Division Multiplexing)は一本の光ファイバ中に同一キャリア光波長の複数の光信号の時間軸上に多重して伝送する方法である。また、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)は、一本の光ファイバ中に異なるキャリア光波長を有する複数の光信号を多重して伝送するものである。そして、OTDM,WDMともに伝送容量拡大に有用な技術である。
【0003】
一方、これまでの地点間通信では、同期網が提供するフレームに、時分割多重を用いて信号を束ねる同期光通信網(SONET;Synchronous Optical Network)/同期デジタルハイアラキー(SDH;Synchronous Digital Hierarchy)伝送方式等が用いられている。このSONET/SDH伝送方式では、効率的な信号伝送を行うために、オーバーヘッドが定められており、そのオーバーヘッドを用いてビット・インタリーブド・パリティ(Bit Interleaved Parity)とよばれるパリティ検査を、中継器間や多重化端局相互間でそれぞれ実施することで、故障区間の同定と、切替起動信号を得ている。
【0004】
他方、光信号を光の状態で監視する方法として、従来、光スペクトル測定による光信号対雑音比監視がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年のマルチメディアサービス需要が急速に高まり、個々のサービスの通信容量を拡大する必要が生じてきた上に、映像、音声、データ等、多様な信号ビットレート・信号形式に効率的に対応するネットワークが切望されてきた。
【0006】
ところが、上記のSONET/SDH伝送方式などの信号品質監視系では、対象とする信号のビットレートや信号形式や変調形式(NRZ(Non Return to Zero;非ゼロ復帰)またはRZ(Return to Zero;ゼロ復帰)) に応じた受信系(クロック抽出回路、受信回路、フレーム検出回路、パリティ検査回路または照合回路からなる誤り検出回路)が必要となる。そのため、単一の受信系では任意のビットレートや信号形式や変調形式の信号には対応できないという点がある。また、この従来の光信号監視系では、光信号を電気信号に置換した後に電気信号処理を行う必要があったため、経済性を考慮すると、光増幅中継系に適用することが難しく、例えばネットワーク障害が検知されたときに、光増幅中継系間のどの区間で障害が発生したか、までを同定することができない。
【0007】
さらに、光スペクトル測定を用いた従来の監視法は、光ネットワークにおけるネットワーク障害として十分に考えられる波形歪みによる伝送劣化を検出できないという点がある。
【0008】
以上のことから、サービスあたりの通信容量が大きく、多様な信号形式、信号ビットレートに対応した、経済的なサービス転送網を構築することが不可欠である。ここで、光ネットワークは、光時分割多重や波長分割多重を用いることにより、通信容量を拡大でき、信号ビットレート、信号形式および変調形式に対して透明性がある点において極めて有望である。しかし、そのような光ネットワークに適した光信号監視システムは、いまだ確立されていない。
【0009】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、サービスあたりの通信容量が大きく、多様な信号形式、信号ビットレートを有するマルチメディアサービスを収容できるような、経済的で信頼性の高い光ネットワークシステムを実現するための光受信器,光送信器,光増幅中継器及び光信号監視システムを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークにおける光信号監視システムにおいて、前記光ネットワークを構成する複数の光ノードは、それぞれ1対または複数対の光信号送信端局及び光信号受信端局を備え、前記光信号受信端局に配置されて、ある光ノードの前記光信号送信端局と他の光ノードの前記光信号受信端局間の光信号経路を伝送した光信号の信号対雑音比係数を測定する信号対雑音比係数測定部と、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に前記信号対雑音比係数測定部で測定した信号対雑音比係数を記憶する初期状態記憶部と、システム運用時において一定の時間間隔で前記信号対雑音比係数測定部で測定して得られる信号対雑音比係数の値を導入時に前記初期状態記憶部に記憶した信号対雑音比係数の値と比較する光信号品質評価部とを有し、光レイヤを用いて光信号変調形式・フォーマット・ビットレートに無依存なアナログ監視をする光信号監視部と、前記光信号監視部の監視情報を前記光信号送信端局へ伝送する制御チャネルと、前記光信号品質評価部の光信号品質評価に基づいて、前記光信号経路における障害などに起因する光信号劣化または光信号波形歪みによりネットワーク障害が発生したことを認識し、該認識した情報を含む監視情報を前記制御チャネルを通じて前記光信号送信端局の監視情報制御部へ送る、前記光信号受信端局に配置された監視情報制御部と、前記光信号送信端局の前記監視情報制御部からの監視情報に基づいて経路切替を行う、前記光信号送信端局に配置された経路切替部とを具備することを特徴とする。
【0011】
上記目的を達成するため、請求項2の発明は、光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークにおける光信号監視システムにおいて、前記光ネットワークを構成する複数の光ノードは、それぞれ1対または複数対の光信号送信端局及び光信号受信端局を備え、前記光信号受信端局と光信号経路の途中にある前記光ノードと前記光信号送信端局との間にそれぞれ接続した複数の光増幅中継系の全部または一部に配置されて、光信号の信号対雑音比係数を測定する信号対雑音比係数測定部と、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に前記信号対雑音比係数測定部で測定した信号対雑音比係数を記憶する初期状態記憶部と、システム運用時において一定の時間間隔で前記信号対雑音比係数測定部で測定して得られる信号対雑音比係数の値を導入時に前記初期状態記憶部に記憶した信号対雑音比係数の値と比較する光信号品質評価部とを有し、光信号変調形式・フォーマット・ビットレートに無依存なアナログ監視をする光信号監視部と、前記光信号監視部の監視情報を前記光信号受信端局へ伝送する制御チャネルと、前記光信号品質評価部における光信号品質評価に基づいて、前記光信号経路における障害などに起因する光信号劣化または光信号波形歪みによりネットワーク障害が発生したことを認識して、該認識情報を含む監視情報を前記制御チャネルを用いて前記光信号送信端局の監視情報制御部へ送る、前記光増幅中継系に配置された監視情報制御部と、前記光信号送信端局に配置されて、前記光信号送信端局の前記監視情報制御部からの監視情報に基づいて前記ネットワーク障害が生じた光増幅中継区間を同定する障害区間同定部とを具備することを特徴とする。
【0012】
ここで、前記光信号送信端局に配置されて、前記障害区間同定部の他に、前記監視情報制御部からの監視情報に基づいて経路切替を行う経路切替部をも備えることを特徴とすることができる。
【0013】
また、前記光レイヤは、SONET/SDHフレームやATMセルやIPパケットなどの多様な変調形式・フォーマット・ビットレートの電気信号を適当なキャリア波長の光信号に変換することにより収容することができ、ある光ノードの前記光信号送信端局と他の光ノードの前記光信号受信端局との間で光信号が終端される構成であり、かつ前記光信号の終端毎に、変調形式・フォーマット・ビットレートに無依存な光信号経路を形成することを特徴とすることができる。
【0014】
また、前記信号対雑音比係数測定部は、ビットレートf0(bit/s)を有する光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換手段と、クロック周波数f1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、N,Mは正数、aはオフセット周波数)で前記電気強度変調信号の強度をサンプリングすることによって、光信号の強度分布を測定する光信号強度分布測定手段と、ある平均時間内の前記光信号強度分布から得られる振幅ヒストグラムを用いて信号対雑音比係数を評価する信号対雑音比係数評価手段とを有することを特徴とすることができる。
【0015】
また、前記信号対雑音比係数測定部は、ビットレートf0(bit/s)を有する光信号と、繰り返し周波数がf1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、N,Mは正数、aはオフセット周波数)で、パルス幅が光信号のタイムスロットよりも十分に狭いサンプリング光パルス列を用いて、これら2つの光と異なる光周波数の相互相関光信号を発生させる相互相関光信号発生手段と、前記相関光信号を電気信号に変換した後に電気信号処理を行って光信号の強度分布を測定する光信号強度分布測定手段と、ある平均時間内の前記光信号の強度分布から得られる振幅ヒストグラムを用いて信号対雑音比係数を評価する信号対雑音比係数評価手段とを有することを特徴とすることができる。
【0016】
また、前記信号対雑音比係数評価手段は、ある平均時間内の前記光信号の強度分布から振幅ヒストグラムを求めるヒストグラム評価手段と、あらかじめ定めた強度しきい値(A)よりも高い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル1」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g1を推定し、別途定めた強度しきい値(B)よりも低い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル0」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g0を推定する分布関数評価手段と、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg0からそれぞれ求め、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得られる信号対雑音比係数を評価する光信号品質評価手段とを具備することを特徴とすることができる。
【0017】
また、前記分布関数評価手段は、被測定光信号の強度分布から得られる前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を求め、振幅強度の高い方を前記強度しきい値(A)とし、低い方を前記強度しきい値(B)とすることを特徴とすることができる。
【0018】
上記目的を達成するため、請求項9の発明は、光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークの光送信器において、光受信器と光受信器の途中に接続する光増幅中継器および該光受信器からネットワーク障害が発生したとの認識情報を含む監視情報を受けとる監視情報制御部と、前記監視情報制御部からの前記監視情報に基づいてネットワーク障害が生じた光増幅中継区間を同定する障害区間同定部とを具備することを特徴とする。
【0019】
ここで、前記監視情報制御部からの監視情報に基づいて伝送路の経路切替を行う経路切替部を更に有することを特徴とすることができる。
【0020】
上記目的を達成するため、請求項11の発明は、光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークの光受信器において、光ネットワークを通じて伝送された光信号の一部を取り出す光分岐器と、該光分岐器で取り出された光信号の信号対雑音比係数を測定する信号対雑音比係数測定部と、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に前記信号対雑音比係数測定部で測定した信号対雑音比係数を記憶する初期状態記憶部と、システム運用時において一定の時間間隔で前記信号対雑音比係数測定部で測定して得られる信号対雑音比係数の値を導入時に前記初期状態記憶部に記憶した信号対雑音比係数の値と比較する光信号品質評価部とを備え、光レイヤを用いて光信号変調形式・フォーマット・ビットレートに無依存なアナログ監視をする光信号監視部と、前記光信号品質評価部の光信号品質評価に基づいて、ネットワーク障害が発生したことを認識して、該認識情報を含む監視情報を光送信器へ送る監視情報制御部とを具備することを特徴とする。
【0021】
上記目的を達成するため、請求項12の発明は、光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークの光増幅中継器において、光ネットワークを通じて伝送された光信号を増幅する光増幅器と、該光増幅器で増幅された光信号の一部を取り出す光分岐器と、該光分岐器で取り出された光信号の信号対雑音比係数を測定する信号対雑音比係数測定部と、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に前記信号対雑音比係数測定部で測定した信号対雑音比係数を記憶する初期状態記憶部と、システム運用時において一定の時間間隔で前記信号対雑音比係数測定部で測定して得られる信号対雑音比係数の値を導入時に前記初期状態記憶部に記憶した信号対雑音比係数の値と比較する光信号品質評価部とを備えた光信号監視部と、前記光信号品質評価部の光信号品質評価に基づいて、ネットワーク障害が発生したことを認識して、該認識情報を含む監視情報を光送信器へ送る監視情報制御部とを具備することを特徴とする。
【0022】
上記目的を達成するため、請求項13の発明は、光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークの光増幅中継器において、光ネットワークを通じて伝送された光信号の一部を取り出す光分岐器と、該光分岐器で取り出された光信号の信号対雑音比係数を測定する信号対雑音比係数測定部と、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に前記信号対雑音比係数測定部で測定した信号対雑音比係数を記憶する初期状態記憶部と、システム運用時において一定の時間間隔で前記信号対雑音比係数測定部で測定して得られる信号対雑音比係数の値を導入時に前記初期状態記憶部に記憶した信号対雑音比係数の値と比較する光信号品質評価部とを備えた光信号監視部と、前記光信号品質評価部の光信号品質評価に基づいて、ネットワーク障害が発生したことを認識して、該認識情報を含む監視情報を光送信器へ送る監視情報制御部とを具備することを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0024】
(第1の実施形態)
図1の(A)、(B)は本発明の第1の実施形態の光ネットワークの構成を示す。図1の(A)は予備回線を備えるリング構成の光ネットワークであり、光ADMリングなどもこれに含まれる。また、図1の(B)はメッシュ構成の光ネットワークである。
【0025】
どちらの場合も、光ネットワークは、SONET/SDHフレームやATMセルやIPパケットなどの多様な変調形式・フォーマット・ビットレートの電気信号を適当なキャリア波長の光信号に変換することにより収容することができる、光レイヤを含む階層構造を備える。また、その光ネットワークを構成する各光ノード102は、それぞれ1対または複数対の光信号送信端局および光信号受信端局(送受信端局104)を含んでおり、ある光ノードの光信号送信端局104と他の光ノードの光信号受信端局104との間で光信号が終端される。また、光信号の終端毎に、変調形式・フォーマット・ビットレートに無依存な光信号経路を形成する。ここで、光ノード102において光信号がスルーされる場合も含まれる。また、光送受信端局104間で光増幅中継を行う場合も含まれる。
【0026】
本発明では、後述のように、光信号受信端局において光信号監視を行い、光送受信端局間の制御チャネルを利用して、監視情報を光信号送信端局に送り、監視情報に基づいて適宜に光信号切替を行う。
【0027】
図2に本発明の第1の実施形態における光送受信端局104内の構成例を示す。上位の光レイヤに収容された信号は光信号送信端局202の光送信器204で受信され、経路切替部206を介して伝送路212に送信される。光信号受信端局216において、入力した光信号の一部を光分岐器218により分岐し、分岐した光信号を利用して光信号監視部220により光信号監視を行う。
【0028】
光信号監視部220は、信号対雑音比係数測定部222と初期状態記憶部224と光信号品質評価部226とで構成し、光信号変調形式・フォーマット・ビットレートに無依存なアナログ監視をする。信号対雑音比係数測定部222は、ある光ノードの光信号送信端局202と他の光ノードの光信号受信端局216間の伝送路212を伝送した光信号の信号対雑音比係数を測定する。初期状態記憶部224は、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に信号対雑音比係数測定部222で測定した信号対雑音比係数を記憶する。光信号品質評価部226は、システム運用時において一定の時間間隔で信号対雑音比係数測定部222で測定して得られる信号対雑音比係数の値を、導入時に初期状態記憶部224に記憶した信号対雑音比係数の値とを比較する。
【0029】
ある光ノードの光信号受信端局216と他の光ノードの光信号送信端局202間には、伝送路212の他に、光信号監視部220の監視情報を光信号送信端局202へ伝送するための制御チャネル214が設けられ、また、光信号受信端局216と光信号送信端局202のそれぞれに、監視情報制御部228、210が設けられる。監視情報制御部228、210は、光信号品質評価部226における光信号品質評価に基づいて、伝送路212における障害などに起因する光信号劣化または光信号波形歪みによりネットワーク障害が発生したことを認識し、認識した情報を含む監視情報を制御チャネル214を通じてやりとりする。
【0030】
光信号送信端局202に経路切替部206が設けられる。監視情報制御部から210の監視情報に基づいて、経路切替部206により伝送路212の経路切替を行うことで、ネットワーク障害を回復する。
【0031】
図3は本発明の第1の実施形態の光信号監視システムにおける経路制御の動作手順を示す。
【0032】
ステップS1:障害がない状態のシステム導入時に信号対雑音比係数測定部222において信号対雑音比係数を測定する。
【0033】
ステップS2:上記ステップS1で測定した信号対雑音比係数を初期状態記憶部224に記憶する。
【0034】
ステップS3:システム運用開始後は信号対雑音比係数測定部222において一定の時間間隔で信号対雑音比係数を測定する。
【0035】
ステップS4:信号対雑音比係数を測定するごとにその測定値を光信号品質評価部226において初期状態記憶部224の値と比較する。
【0036】
ステップS5:光信号品質評価部226は、初期状態からの信号対雑音比係数値の変化を監視情報として監視情報制御部228に伝える。また、ここで、信号対雑音比係数値の変化の度合いから障害が発生したことを認識した場合は、経路切替が必要な旨の警報情報も監視情報として監視情報制御部228に伝える。
【0037】
ステップS6:監視情報制御部228は制御チャネル214を用いて上記監視情報を光信号送信端局202側の監視情報制御部210に伝える。
【0038】
ステップS7:光信号送信端局202の監視情報制御部210は受信した上記監視情報に基づいて必要に応じて経路切替を行う旨を経路切替部206に伝える。
【0039】
ステップS8:経路切替部206は監視情報制御部210の指示に従って伝送路212の経路切替を行う。
【0040】
ここで、信号対雑音比係数測定部226には、例えば、参考文献[1]の光信号品質モニタなどを用いることができる(参考文献[1]:特開平11−223575号公報)。これは、ビットレートや信号形式や変調形式に応じた受信系(クロック抽出回路、受信回路、フレーム検出回路、バリティ検査回路または照合回路からなる誤り検出回路)が必要なく、単一の受信系で任意のビットレートや信号形式や変調形式の信号に対応できる。
【0041】
図4、図5は光信号品質モニタを利用した信号対雑音比係数測定部222の構成例を示し、図4は電気サンプリングオシロスコープ404を用いる場合、図5は光サンプリングオシロスコープ414を用いる場合を示す。
【0042】
図4の電気サンプリングオシロスコープ404を用いる場合は、所定のビットレートf0(bit/s)を有する光強度変調信号を光電変換部402により電気強度変調信号に変換し、電気サンプリングオシロスコープ404によって、所定のクロック周波数f1(Hz)(f1=(N/M)f0+a,N,Mは整数、aはオフセット周波数)で上記電気強度変調信号の強度をサンプリングすることによって一定時間における信号強度分布を得たのち、信号処理部406において信号対雑音比係数評価を行う。信号処理部406はヒストグラム評価部408と信号対雑音比係数評価部とで構成する。ヒストグラム評価部408は、電気サンプリングオシロスコープ404で得られる信号強度分布から振幅ヒストグラムを求める。信号対雑音比係数評価部410は、その求めた振幅ヒストグラムから2値デジタル符号の「レベル1」と「レベル0」の分布を求め、「レベル1」と「レベル0」それぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベル0」それぞれの標準偏差値の和の比として得られる信号対雑音比係数を評価する。
【0043】
図4の構成は簡易であるが、適応可能な光信号ビットレートが光電変換部402の帯域で制限される。
【0044】
一方、図5の光サンプリングオシロスコープ414を用いる場合は、光サンプリングオシロスコープ414によって一定時間における信号強度分布を得たのち、信号処理部416において信号対雑音比係数評価を行う。光サンプリングオシロスコープ414による光信号強度分布測定には、参考文献[2]に記載の光サンプリングなどを用いることができる。(参考文献[2]:高良 他「和周波光発生を用いた光サンプリングによる超高速光波形測定法」,電子情報通信学会論文誌,B−l,vol.J75−B−l,No.5,pp.372−380,1992年)。
【0045】
この光サンプリングは相互相関信号を得るために、第2次高調波発生、和周波光発生、差周波光発生、四光波混合光発生などを利用することが特徴であり、相互相関信号から信号強度分布を得る。
【0046】
例えば、光サンプリングオシロスコープ414は、所定のビットレートf0(bit/s)を有する光信号と、繰り返し周波数が所定のf1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、N,Mは正数、aはオフセット周波数)で、パルス幅が光信号のタイムスロットよりも十分に狭いサンプリング光パルス列を用いて、これら2つの光と異なる光周波数の相互相関光信号を発生させ、相互相関光信号を電気信号に変換し、相互相関光信号を光電変換した後に、電気信号処理を行って光信号の一定時間における強度分布を測定する。
【0047】
信号処理部416は、ヒストグラム評価部418と信号対雑音比係数評価部420とから構成する。ヒストグラム評価部418は、光サンプリングオシロスコープ414で得られる信号強度分布から振幅ヒストグラムを求める。信号対雑音比係数評価部420は、求めた上記振幅ヒストグラムから2値デジタル符号の「レベル1」と「レベル0」の分布を求め、「レベル1」と「レベル0」それぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベル0」それぞれの標準偏差値の和の比として得られる信号対雑音比係数を評価する。
【0048】
図5の構成は図4よりも高速の光信号に適用できる。
【0049】
次に、図6〜図9に、光信号品質モニタを行う信号対雑音比係数測定部222における信号対雑音比係数測定のアルゴリズムの一例を示す。
【0050】
図6の(A):光サンプリングオシロスコープ414による光サンプリング、または電気サンプリングオシロスコープ404による電気サンプリングにより、ある平均時間内の強度分布を求める。
【0051】
図6の(B):得られた上記強度分布から振幅ヒストグラムを求める。
【0052】
図7の(A):振幅ヒストグラムのうち強度レベルの小さい方から調べたときの極大値をm0′と定める。
【0053】
図7の(B):強度レベル最大のサンプリング点から強度レベルが小さい方に向かってサンプリング点数を積分して、
【0054】
【数1】
N(middle)=N(total) ×D×M …(1)
(但し、N(total) は全サンプリング点数、
Dは光信号のデューティー比(パルス幅とタイムスロットの比)、
Mはマーク率(ディジタル伝送におけるレベル1の発生確率))
で求まるサンプリング点数N(middle)と積分値が等しくなったときの、積分したサンプリング点の最小レベルをm(middle)とする。
【0055】
図8の(A):
【0056】
【数2】
m1′=2×{m(middle)−m0′} …(2)
で求まるm1′を定める。
【0057】
図8の(B):
【0058】
【数3】
A=m1′−alpha(m1′−m0′) …(3)
で求まる強度レベルをしきい値A
【0059】
【数4】
B=m0′+alpha(m1′−m0′) …(4)
で求まる強度レベルをしきい値B
(但し、alpha は0<alpha <0.5の実数)
と定め、強度レベルがしきい値A以上の分布をレベル1の分布、しきい値B以下の分布をレベル0の分布とする。
【0060】
図9の(A):図8の(B)で定めたレベル1およびレベル0の分布において、それぞれ平均値m1,m0と標準偏差s1,s0を求める。
【0061】
図9の(B):図9の(A)で求めた平均値と標準偏差から
【0062】
【数5】
Q=|m1−m0|/(s1+s0) …(5)
で求まるQ値を信号対雑音比係数として品質評価パラメータとする。
【0063】
図10は図6〜図9に示すような手順で得られた信号対雑音比係数の実験データ例を示す。一例として、10Gbit/sのNRZ信号を用い、電気サンプリングを用いた。alphaの値は0.3とした。横軸が測定したビット誤り率(BER)から換算したQ値であり、雑音による実際の光信号品質変化を表している。縦軸が図6〜図9のアルゴリズムで求めた信号対雑音比係数である。
【0064】
図10は、図4および図6〜図9で述べた光信号品質モニタを利用した信号対雑音比係数が雑音劣化を知るためのパラメータとして利用できることを示しており、経路切替を行う上での監視情報として利用できることを示している。
【0065】
図11は波長分散の影響がある場合の実験データ例を示す。上記図10の場合と同様に、10Gbit/sのNRZ信号を用い、電気サンプリングを用いた。alphaの値は0.3とした。横軸が測定したビット誤り率(BER)から換算したQ値であり、雑音による実際の光信号品質変化を表している。縦軸が図6〜図9のアルゴリズムで求めた信号対雑音比係数である。図11中の三角のプロットは光信号の受ける波長分散値が0ps/nmの場合を示しており、円のプロットは光信号の受ける波長分散値が1400ps/nmの場合を示している。
【0066】
図11は、光信号品質モニタを利用した信号対雑音比係数が、波長分散による波形歪みに対しても感度があること、および波長分散による波形歪みがある状態での雑音劣化に対しても感度があることを示している。
【0067】
(第2の実施形態)
図12の(A),(B)は本発明の第2の実施形態の光ネットワークの構成を示す。特に、本実施形態では、光送受信端局間で光増幅中継を行う場合に障害区間を光増幅中継区間単位で同定する例を示す。図12の(A)は予備回線510を備えるリング構成の光ネットワークであり、光ADMリングなどもこれに含まれる。また、図12の(B)はメッシュ構成の光ネットワークである。
【0068】
図12の(A),(B)のどちらの場合も、光ネットワークを構成する各光ノード502は、それぞれ1対または複数対の光信号送信端局および光信号受信端局(送受信端局504)を含んでおり、ある光ノードの光送受信端局104と他の光ノードの光送受信端局104との間で光信号は終端される。また、光ノード502において光信号がスルーされる場合も含まれる。
【0069】
上述の第1の実施形態と同様に、光信号受信端局において光信号監視を行い、光送受信端局間の制御チャネルを利用して監視情報を光信号送信端局に送り、障害区間の同定を行う。
【0070】
図13に、図12の光送受信端局504の内部構成例を示す。ここで、図2の第1実施形態と同様な機能を有する構成部分は同一符号を付すこととする。ある光信号送信端局602の光送信器604において光レイヤに収容された光信号は、経路切替部606を介して伝送路212に送信される。そして、光信号受信端局216において入力した光信号の一部を利用して、光信号監視部220において光信号監視を行う。光信号監視部220は、信号対雑音比係数測定部222と初期状態記憶部224と光信号品質評価部226とで構成され、後述の図15に示すような手順で障害区間の同定を行う。
【0071】
図14は図13の光増幅中継系506の内部構成例を示す。光増幅中継系506は、伝送路212を伝送されてきた光信号を増幅する光増幅器716と、増幅された光信号の一部を取り出す光分岐器718と、分岐された光信号の監視を行う光信号監視部720と、光信号監視部720からの監視情報を制御チャネル212を介して光信号送信端局602側へ送信する監視情報制御部728とを有する。 光増幅後の光分岐器718により分岐した光信号を光信号監視部720で処理することにより監視情報を得る。ここで、光分岐器712は光増幅器716の前段に用いても良い。
【0072】
光信号監視部720は、光信号受信端局216の光信号監視部720と同様に、信号対雑音比係数測定部722と初期状態記憶部724と光信号品質評価部726とで構成され、後述の図15に示すような手順で障害区間の同定を行う。
【0073】
次に、図15のフローチャートを参照して、本発明の第2の実施形態における動作手順を説明する。なお、図3の第1の実施形態におけると同様な内容の手順に対しては、同一のステップ番号を付した。
【0074】
ステップS1:光信号受信端局216と光増幅中継系506において、障害がない状態のシステム導入時に信号対雑音比係数測定部222,722において信号対雑音比係数を測定する。
【0075】
ステップS2:ステップS1で測定した信号対雑音比係数をそれぞれの初期状態記憶部224、724において記憶する。
【0076】
ステップS3:システム運用開始後は、光信号受信端局216と光増幅中継系506において、信号対雑音比係数測定部222、722において一定の時間間隔で信号対雑音比係数を測定する。
【0077】
ステップS4:信号対雑音比係数を測定するごとに、それぞれの光信号品質評価部226、726においてその信号対雑音比係数の値と初期状態記憶部224、724の値と比較する。
【0078】
ステップS5:光信号品質評価部226、726は、初期状態からの信号対雑音比係数値の変化を監視情報としてそれぞれの監視情報制御部228、728に伝える。ここで、信号対雑音比係数値の変化の度合いから障害が発生したことを認識した場合は、経路切替が必要な旨の警報情報も監視情報として伝える。
【0079】
ステップS6:それぞれの監視情報制御部228、728は制御チャネル214を用いて監視情報を光信号送信端局602側の監視情報制御部610に伝える。
【0080】
ステップS71:光信号送信端局602の監視情報制御部610は、光信号受信端局216や光増幅中継系506の監視情報制御部228、728から送られてくる監視情報を障害区間同定部612に伝える。
【0081】
ステップS72:光信号送信端局602の障害区間同定部612は各光増幅中継系506や光信号受信端局216から送られてくる監視情報から、どの区間で信号劣化が生じたかを認識する。
【0082】
なお、この場合も本発明の第1実施形態と同様に経路切替を同時に行うこともできる。その場合は、
ステップS73:光信号送信端局602の監視情報制御部610は、各光増幅中継系506や光信号受信端局216から送られてくる監視情報に基づいて必要に応じて経路切替を行う旨を経路切替部606に伝える。
【0083】
ステップS8:経路切替部606は監視情報制御部610の指示に従って伝送路212の経路切替を行う。
【0084】
図13、図14の信号対雑音比係数測定部222、722には参考文献[1]の光信号品質モニタなどを用いることができる。光信号品質モニタを利用した信号対雑音比係数部の構成や測定アルゴリズムなどは本発明の第1の実施形態で図4〜図9を用いて示したとおりである。
【0085】
また、本発明の第2の実施形態のように、光増幅中継系506にアナログ監視を用いる場合、分散補償のされていない光信号を監視することになるため、波長分散による波形歪みが大きい場合の雑音劣化を監視する可能性があるが、図11のデータ例に示すように、この場合にも光信号品質モニタによる信号対雑音比係数は十分利用できることがわかる。よって、光信号品質モニタによる信号対雑音比係数は障害区間の同定にも利用できる。
【0086】
(第3の実施形態)
次に、図16〜図19に、本発明の第3の実施形態として、光信号品質モニタを行う信号対雑音比係数測定部222、722における信号対雑音比係数測定のアルゴリズムの他の例を示す。
【0087】
図16の(A):まず、図5のような構成を用いた光サンプリングオシロスコープ414による光サンプリング、または図4のような構成を用いた電気サンプリングオシロスコープ404による電気サンプリングにより、ある平均時間内の強度分布を求める。
【0088】
図16の(B):得られた強度分布から振幅ヒストグラムを求める。
【0089】
図17の(A):振幅ヒストグラムのうち強度レベルの大きい方から調べたときの最初の極大値をしきい値Aと定める。
【0090】
図17の(B):振幅ヒストグラムのうち強度レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値をしきい値Bと定める。
【0091】
図18の(A):振幅ヒストグラムのうち、強度レベルがしきい値A以上の部分を正規分布g1と仮定し、最小二乗法などによりフィッテング(近似)して、レベル1の平均値m1と標準偏差s1を求める。
【0092】
図18の(B):図18の(A)と同様に、振幅ヒストグラムのうち、強度レベルがしきい値B以下の部分を正規分布g0と仮定し、最小二乗法などによりフィッテングして、レベル0の平均値m0と標準偏差s0を求める。
【0093】
図19:図18の(A)と図18の(B)で求めた平均値m1、m0と標準偏差s1、s0から
【0094】
【数6】
Q=|m1−m0|/(s1+s0) …(6)
で求まるQ値を信号対雑音係数として光信号品質評価パラメータとする。
【0095】
上記の分布関数g0,g1としては、カイ二乗分布を仮定することもできる(参考文献[3]:D. Marcuse, "Derivation of Analytycal Expressions for the Bit-Error Probability in Lightwave Systems with Optical Amplifiers, "IEEE J. Lightwave Technol.,Vol.8, No.12, pp1816−1823, 1990)。
【0096】
(第4の実施形態)
図20〜図23に、本発明の第4の実施形態として、光信号品質モニタを行う信号対雑音比係数測定部222、722における信号対雑音比係数測定のアルゴリズムの更に他の例を示す。本実施形態はアルゴリズムにおいて、しきい値A,Bを求める部分が上述の本発明の第3の実施の形態と異なる。
【0097】
図20の(A):まず、図5のような構成を用いた光サンプリングオシロスコープ414による光サンプリング、または図4のような構成を用いた電気サンプリングオシロスコープ404による電気サンプリングにより、ある平均時間内の強度分布を求める。
【0098】
図20の(B):得られた強度分布から振幅ヒストグラムを求める。
【0099】
図21の(A):振幅ヒストグラムのうち強度レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値をしきい値Bと定める。
【0100】
図21の(B):強度レベル最大のサンプリング点から強度レベルが小さい方に向かってサンプリング点数を積分して、
【0101】
【数7】
N(middle)=N(total) ×D×M …(7)
(但し、N(total) は全サンプリング点数、
Dは光信号のデューティ比(パルス幅とタイムスロットの比)、
Mはマーク率(ディジタル伝送におけるレベル1の発生確率))
で求まるサンプリング点数N(middle)と積分値が等しくなったときの、積分したサンプリング点の最小レベルをm(middle)とする。
【0102】
図22の(A):
【0103】
【数8】
しきい値A=2×{m(middle)−しきい値B} …(8)
でしきい値Aを求める。
【0104】
図22の(B):振幅ヒストグラムのうち、強度レベルがしきい値A以上の部分を正規分布g1の一部と仮定し、強度レベルがしきい値B以下の部分を正規分布g0の一部と仮定し、最小二乗法などによりフィッテングして、レベル1、レベル0の平均値m1,m0と標準偏差s1,s0を求める。
【0105】
図23:図22の(B)で求めた平均値m1,m0と標準偏差s1,s0から
【0106】
【数9】
Q=|m1−m0|/(s1+s0) …(9)
で求まるQ値を信号対雑音係数として光信号品質評価パラメータとする。
【0107】
上記分布関数g0,g1としては、カイ二乗分布を仮定することもできる(参考文献[3])。
【0108】
前述した本発明の第3の実施形態は、最も簡単な方法であるという利点があるが、適用の範囲がNRZ信号に限られる。これに対し、本第4の実施形態は、第3の実施形態よりも複雑であるが、NRZ信号だけでなく、RZ信号にも適用できるという利点がある。但し、上式(7)に示すように、信号パルスのデューティ比Dとマーク率Mを予め知っておく必要がある。
【0109】
(第5の実施形態)
図24〜図27に、本発明の第5の実施形態として、光信号品質モニタを行う信号対雑音比係数測定部222、722における信号対雑音比係数測定のアルゴリズムの更に他の例を示す。本実施形態はアルゴリズムにおいて、しきい値A,Bを求める部分が上述の本発明の第3の実施形態および第4の実施形態と異なる。
【0110】
図24の(A):まず、図5のような構成を用いた光サンプリングオシロスコープ414による光サンプリング、または図4のような構成を用いた電気サンプリングオシロスコープ404による電気サンプリングにより、ある平均時間内の強度分布を求める。
【0111】
図24の(B):得られた強度分布から振幅ヒストグラムを求める。
【0112】
図25の(A):振幅ヒストグラムのうち強度レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値をしきい値Bと定める。
【0113】
図25の(B):振幅ヒストグラムのうち、強度レベルがしきい値B以下の部分を正規分布g0の一部と仮定し、最小二乗法などによりフィッテングして、レベル0の平均値m0と標準偏差s0をそれぞれ求める。
【0114】
図26の(A):振幅ヒストグラム全体から図25の(B)で求めた関数g0を差し引いた分布g1xを求め、分布g1xのうちで強度レベルの大きい方から調べたときの最初の最大値をしきい値Aと定める。g1xは、レベル1の分布関数g1とクロスポイントの分布関数gxを重ね合わせと考えられる。
【0115】
図26の(B):分布g1xのうちで強度レベルがしきい値A以上の部分を正規分布g1の一部と仮定し、最小二乗法などによりフィッテングして、レベル1の平均値m1と標準偏差s1をそれぞれ求める。
【0116】
図27:図26の(B)と図25の(B)で求めた平均値m1、m0と標準偏差s1、s0から
【0117】
【数10】
Q=|m1−m0|/(s1+s0) …(10)
で求まるQ値を信号対雑音係数として光信号品質評価パラメータとする。
【0118】
上記分布関数g0,g1としては、カイ二乗分布を仮定することもできる(参考文献[3])。
【0119】
本第5の実施形態は、前述の第4の実施形態よりも複雑であるが、RZ信号にも適用でき、しかも信号パルスのデューティ比とマーク率を予め知っておく必要がないという利点がある。
【0120】
(他の実施の形態)
なお、本発明の目的は、前述した実施の形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し、実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。そのプログラムコードを記憶し、またテーブル等の変数データを記憶する記憶媒体としては、例えばフロッピディスク、ハードディスクなどを用いことができる。
【0121】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、SONET/SDHフレームやATMセルやIPパケットなどの多様な変調形式・フォーマット・ビットレートの電気信号を適当なキャリア波長の光信号に変換することにより収容した光レイヤを含む光ネットワークにおいて、光レイヤを用いてアナログ監視を行なうので、信号の変調方式や信号フォーマットや信号ビットレートに依存しないような障害・品質監視を可能とする。さらに、本発明によれば、光レイヤにおける障害区間の同定、経路切替を経済的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の光ネットワークの構成を示すブロック図で、(A)は予備回線を備えるリング構成の光ネットワークであり、(B)はメッシュ構成の光ネットワークである。
【図2】本発明の第1の実施形態における光送受信端局104内の構成例を示すブロック図である。
【図3】本発明の第1の実施形態の光信号監視システムにおける経路制御の動作手順を示すフローチャートである。
【図4】本発明の各実施形態において、電気サンプリングオシロスコープを用いる場合の信号対雑音比係数測定部の構成例を示すブロック図である。
【図5】本発明の各実施形態において、光サンプリングオシロスコープを用いる場合の信号対雑音比係数測定部の構成例を示すブロック図である。
【図6】本発明の第1の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムの最初の段階を示す概念図である。
【図7】図6に続く本発明の第1の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図8】図7に続く本発明の第1の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図9】図8に続く本発明の第1の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図10】図6〜図9に示すような手順で得られた信号対雑音比係数の実験データ例を示すグラフで、横軸が測定したビット誤り率から換算したQ値であり、縦軸が図6〜図9のアルゴリズムで求めた信号対雑音比係数である。
【図11】波長分散の影響がある場合の実験データ例を示すグラフで、横軸が測定したビット誤り率から換算したQ値であり、縦軸が図6〜図9のアルゴリズムで求めた信号対雑音比係数である。
【図12】 本発明の第2の実施形態の光ネットワークの構成を示すブロック図で、(A)は予備回線を備えるリング構成の光ネットワークであり、(B)はメッシュ構成の光ネットワークである。
【図13】本発明の第2の実施形態における送受信端局の内部構成を示すブロック図である。
【図14】図13の光増幅中継系の内部構成を示すブロック図である。
【図15】本発明の第2の実施形態の光信号監視システムにおける障害区間同定と経路制御の動作手順を示すフローチャートである。
【図16】本発明の第3の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムの最初の段階を示す概念図である。
【図17】図16に続く本発明の第3の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図18】図17に続く本発明の第3の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図19】図18に続く本発明の第3の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図20】本発明の第4の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムの最初の段階を示す概念図である。
【図21】図20に続く本発明の第4の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図22】図21に続く本発明の第4の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図23】図22に続く本発明の第4の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図24】本発明の第5の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムの最初の段階を示す概念図である。
【図25】図24に続く本発明の第5の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図26】図25に続く本発明の第5の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【図27】図26に続く本発明の第5の実施形態における信号対雑音比係数測定アルゴリズムを示す概念図である。
【符号の説明】
102、502 光ノード
104、504 光信号送受信端局
108、508 現用回線
110、510 予備回線
112、512 光信号
202、602 光信号送信端局
204、604 光送信器
206、606 経路切替部
208、608 スイッチ
210、610 監視情報制御部
212 伝送路
214 制御チャネル
216 光信号受信端局
218、718 光分岐器
220、720 光信号監視部
222、722 信号対雑音比係数測定部
224、724 初期状態記憶部
226、726 光信号品質評価部
228、728 監視情報制御部
230 光受信器
402 光電変換部
404 電気サンプリングオシロスコープ
406、416 信号処理部
408、418 ヒストグラム評価部
410、420 信号対雑音比係数評価部
414 光サンプリングオシロスコープ
506 光増幅中継系
612 障害区間同定部
716 光増幅器
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical receiver, an optical transmitter, an optical amplifying repeater, and an optical signal monitoring system in optical communication, and more particularly to efficiently provide multimedia services by constructing an economical and flexible optical network. The present invention relates to an optical signal monitoring technique in an optical network system having a hierarchical structure including an optical layer.
[0002]
[Prior art]
Optical time division Heavy (OTDM: Optical Time Division Multiplexing) is a method of multiplexing and transmitting a plurality of optical signals of the same carrier light wavelength on a time axis in one optical fiber. In addition, wavelength division multiplexing (WDM) is to multiplex and transmit a plurality of optical signals having different carrier light wavelengths in one optical fiber. Both OTDM and WDM are useful techniques for expanding transmission capacity.
[0003]
On the other hand, in conventional point-to-point communication, a synchronous optical network (SONET) / synchronous digital hierarchy (SDH) transmission in which signals are bundled using time division multiplexing into frames provided by the synchronous network. A method is used. In this SONET / SDH transmission system, an overhead is determined in order to perform efficient signal transmission, and a parity check called a bit interleaved parity (Bit Interleaved Parity) is performed by using the overhead. By executing the communication between the communication terminals and between the multiplexed terminals, the failure section identification and the switching activation signal are obtained.
[0004]
On the other hand, as a method of monitoring an optical signal in a light state, there is a conventional optical signal-to-noise ratio monitoring by optical spectrum measurement.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, the demand for multimedia services has increased rapidly, and it has become necessary to expand the communication capacity of each service. In addition, the network efficiently supports various signal bit rates and signal formats such as video, audio, and data. Has been longing for.
[0006]
However, in the signal quality monitoring system such as the SONET / SDH transmission method described above, the bit rate, signal format and modulation format (NRZ (Non Return to Zero) or RZ (Return to Zero) of the target signal are set. (Recovery))), a reception system (an error detection circuit including a clock extraction circuit, a reception circuit, a frame detection circuit, a parity check circuit, or a verification circuit) is required. For this reason, there is a point that a single reception system cannot cope with a signal of an arbitrary bit rate, signal format, or modulation format. In addition, in this conventional optical signal monitoring system, it is necessary to perform electrical signal processing after replacing an optical signal with an electrical signal. Therefore, in consideration of economy, it is difficult to apply to an optical amplification repeater system. When is detected, it is impossible to identify up to which section the fault has occurred between the optical amplification repeater systems.
[0007]
Furthermore, the conventional monitoring method using optical spectrum measurement has a point that it cannot detect transmission deterioration due to waveform distortion which can be considered as a network failure in an optical network.
[0008]
From the above, it is indispensable to construct an economical service transfer network that has a large communication capacity per service and supports various signal formats and signal bit rates. Here, the optical network is extremely promising in that the communication capacity can be expanded by using optical time division multiplexing or wavelength division multiplexing, and the signal bit rate, signal format, and modulation format are transparent. However, an optical signal monitoring system suitable for such an optical network has not yet been established.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described points, and its purpose is to provide an economical and reliable system that can accommodate multimedia services having a large communication capacity per service and various signal formats and signal bit rates. An object of the present invention is to provide an optical receiver, an optical transmitter, an optical amplifying repeater, and an optical signal monitoring system for realizing a highly reliable optical network system.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an optical signal monitoring system in an optical network having a hierarchical structure including an optical layer, wherein a plurality of optical nodes constituting the optical network are one pair or plural pairs, respectively. An optical signal transmitting terminal station and an optical signal receiving terminal station, arranged at the optical signal receiving terminal station, between the optical signal transmitting terminal station of one optical node and the optical signal receiving terminal station of another optical node. A signal-to-noise ratio coefficient measuring unit that measures a signal-to-noise ratio coefficient of an optical signal transmitted through the optical signal path, and a signal-to-noise ratio measured by the signal-to-noise ratio coefficient measuring unit in a state where there is no obstacle in advance when the system is introduced. An initial state storage unit for storing a coefficient, and a signal to noise ratio coefficient value obtained by measurement by the signal to noise ratio coefficient measurement unit at a fixed time interval during system operation; And an optical signal quality evaluation section for comparing the value of the stored signal-to-noise ratio coefficient, With optical layer An optical signal monitoring unit that performs analog monitoring independent of optical signal modulation format, format, and bit rate, a control channel that transmits monitoring information of the optical signal monitoring unit to the optical signal transmitting terminal station, and the optical signal quality evaluation Based on the optical signal quality evaluation of the unit, recognizes that a network failure has occurred due to optical signal degradation or optical signal waveform distortion caused by a failure in the optical signal path, and controls the monitoring information including the recognized information Based on the monitoring information from the monitoring information control unit of the optical signal transmission terminal station and the monitoring information control unit of the optical signal transmission terminal station, which is sent to the monitoring information control unit of the optical signal transmission terminal station through the channel And a path switching unit disposed in the optical signal transmission terminal station.
[0011]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 2 is an optical signal monitoring system in an optical network having a hierarchical structure including an optical layer, wherein a plurality of optical nodes constituting the optical network are one pair or plural pairs, respectively. A plurality of optical amplifiers respectively connected between the optical signal receiving terminal station and the optical signal transmitting terminal station in the middle of the optical signal path and the optical signal transmitting terminal station. A signal-to-noise ratio coefficient measurement unit that is arranged in all or part of the relay system and measures the signal-to-noise ratio coefficient of the optical signal, and the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit in a state where there is no obstacle in advance when the system is installed. An initial state storage unit that stores the measured signal-to-noise ratio coefficient, and a signal-to-noise ratio coefficient value obtained by measurement by the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit at a fixed time interval during system operation. Optical signal monitoring having an optical signal quality evaluation unit that compares the value of the signal-to-noise ratio coefficient stored in the initial state storage unit at the time of input, and performs analog monitoring independent of the optical signal modulation format, format, and bit rate Caused by a failure in the optical signal path based on the optical signal quality evaluation in the optical signal quality evaluation unit, the control channel for transmitting the monitoring information of the optical signal monitoring unit to the optical signal receiving terminal station, and the optical signal quality evaluation unit Recognizing that a network failure has occurred due to optical signal degradation or optical signal waveform distortion, monitoring information including the recognition information is transmitted to the optical signal transmitting terminal station using the control channel. Monitoring Based on the monitoring information sent from the monitoring information control unit of the optical signal transmission terminal station to the information control unit, arranged in the optical signal transmission terminal station, and the monitoring information control unit arranged in the optical amplification relay system And a failure section identifying unit for identifying the optical amplification repeater section in which the network failure has occurred.
[0012]
Here, the optical signal transmitting terminal station includes a path switching unit that performs path switching based on monitoring information from the monitoring information control unit in addition to the failure section identification unit. be able to.
[0013]
The optical layer can be accommodated by converting electrical signals of various modulation formats, formats, and bit rates such as SONET / SDH frames, ATM cells, and IP packets into optical signals of appropriate carrier wavelengths, An optical signal is terminated between the optical signal transmitting terminal station of a certain optical node and the optical signal receiving terminal station of another optical node, and for each termination of the optical signal, a modulation format, a format, An optical signal path independent of the bit rate can be formed.
[0014]
The signal-to-noise ratio coefficient measurement unit includes a photoelectric conversion unit that converts an optical signal having a bit rate f0 (bit / s) into an electric intensity modulation signal, and a clock frequency f1 (Hz) (f1 = (N / M ) F0 + a, N and M are positive numbers, and a is an offset frequency). The optical signal intensity distribution measuring means for measuring the intensity distribution of the optical signal by sampling the intensity of the electric intensity modulation signal, and within a certain average time And a signal-to-noise ratio coefficient evaluation unit that evaluates a signal-to-noise ratio coefficient using an amplitude histogram obtained from the optical signal intensity distribution.
[0015]
The signal-to-noise ratio coefficient measurement unit includes an optical signal having a bit rate f0 (bit / s), a repetition frequency of f1 (Hz) (f1 = (N / M) f0 + a, N and M are positive numbers, a is an offset frequency), and using a sampling optical pulse train whose pulse width is sufficiently narrower than the time slot of the optical signal, a cross-correlated optical signal generating means for generating a cross-correlated optical signal having an optical frequency different from those of the two lights; Optical signal intensity distribution measuring means for measuring the intensity distribution of the optical signal by performing electric signal processing after converting the correlated optical signal into an electric signal, and an amplitude histogram obtained from the intensity distribution of the optical signal within a certain average time And a signal-to-noise ratio coefficient evaluation unit that evaluates the signal-to-noise ratio coefficient.
[0016]
The signal-to-noise ratio coefficient evaluating means includes a histogram evaluating means for obtaining an amplitude histogram from the intensity distribution of the optical signal within a certain average time, and the amplitude histogram portion higher than a predetermined intensity threshold (A). The amplitude histogram distribution function g1 corresponding to “level 1” is estimated from the above, and the amplitude histogram distribution function g0 corresponding to “level 0” is estimated from the amplitude histogram portion lower than the separately determined intensity threshold (B). The distribution function evaluation means, and the average intensity and standard deviation value of “level 1” and “level 0” are obtained from the amplitude histogram distribution functions g1 and g0, respectively, and each of “level 1” and “level 0” is obtained. Signal-to-noise ratio coefficient obtained as the ratio of the difference in mean value intensity and the sum of the standard deviation values of “Level 1” and “Level 0” By comprising an evaluation for optical signal quality evaluation means it can be characterized.
[0017]
Further, the distribution function evaluating means obtains two maximum values from the amplitude histogram obtained from the intensity distribution of the optical signal to be measured, the higher amplitude intensity is set as the intensity threshold (A), and the lower value is set as the intensity threshold (A). An intensity threshold (B) can be used.
[0018]
In order to achieve the above object, an invention of claim 9 is directed to an optical transmitter of an optical network having a hierarchical structure including an optical layer, an optical amplification repeater connected between the optical receiver and the optical receiver, and the optical transmitter. A monitoring information control unit that receives monitoring information including recognition information that a network failure has occurred from a receiver, and a failure that identifies an optical amplification repeater section in which a network failure has occurred based on the monitoring information from the monitoring information control unit A section identification unit.
[0019]
Here, it may further include a path switching unit that performs path switching of the transmission path based on the monitoring information from the monitoring information control unit.
[0020]
In order to achieve the above object, an invention of claim 11 is an optical receiver of an optical network having a hierarchical structure including an optical layer, and an optical branching device for extracting a part of an optical signal transmitted through the optical network; A signal-to-noise ratio coefficient measurement unit that measures the signal-to-noise ratio coefficient of the optical signal extracted by the optical branching unit, and a signal-to-noise ratio that is measured by the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit in a state where there is no obstacle in advance when the system is installed An initial state storage unit that stores a ratio coefficient, and a signal-to-noise ratio coefficient value obtained by measurement by the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit at regular time intervals during system operation are stored in the initial state storage unit at the time of introduction. An optical signal quality evaluation unit that compares the stored signal-to-noise ratio coefficient value , Analog monitoring independent of optical signal modulation format / format / bit rate using optical layer An optical signal monitoring unit, and a monitoring information control unit that recognizes that a network failure has occurred based on the optical signal quality evaluation of the optical signal quality evaluation unit and sends monitoring information including the recognition information to the optical transmitter; It is characterized by comprising.
[0021]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 12 is an optical amplification repeater of an optical network having a hierarchical structure including an optical layer, an optical amplifier for amplifying an optical signal transmitted through the optical network, and the optical amplifier An optical branching device that extracts a part of the optical signal amplified in step 1, a signal-to-noise ratio coefficient measuring unit that measures the signal-to-noise ratio coefficient of the optical signal extracted by the optical branching device, An initial state storage unit that stores the signal-to-noise ratio coefficient measured by the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit in a state in which the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit is not present, An optical signal monitoring unit comprising: an optical signal quality evaluation unit that compares a value of a signal-to-noise ratio coefficient obtained with a value of a signal-to-noise ratio coefficient stored in the initial state storage unit at the time of introduction; and the optical signal quality evaluation unit Based on the optical signal quality evaluation, it recognizes that the network failure, characterized by comprising a monitoring information control unit sends the monitoring information including the recognition information to the optical transmitter.
[0022]
In order to achieve the above object, the invention of claim 13 is an optical amplifying repeater for an optical network having a hierarchical structure including an optical layer, and an optical branching device for extracting a part of an optical signal transmitted through the optical network; A signal-to-noise ratio coefficient measuring unit for measuring a signal-to-noise ratio coefficient of an optical signal taken out by the optical branching unit; and a signal pair measured by the signal-to-noise ratio coefficient measuring unit in a state where there is no obstacle in advance when the system is introduced. An initial state storage unit for storing a noise ratio coefficient, and the initial state storage unit at the time of introduction of a signal-to-noise ratio coefficient value obtained by measurement by the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit at regular time intervals during system operation An optical signal monitoring unit including an optical signal quality evaluation unit that compares the value of the signal-to-noise ratio coefficient stored in the network, and a network failure occurs based on the optical signal quality evaluation of the optical signal quality evaluation unit Was recognized that, characterized by comprising a monitoring information control unit sends the monitoring information including the recognition information to the optical transmitter.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0024]
(First embodiment)
1A and 1B show the configuration of an optical network according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows an optical network having a ring configuration including a protection line, and includes an optical ADM ring and the like. FIG. 1B shows an optical network having a mesh configuration.
[0025]
In either case, the optical network can accommodate electrical signals of various modulation formats, formats, and bit rates, such as SONET / SDH frames, ATM cells, and IP packets, by converting them into optical signals of appropriate carrier wavelengths. And a hierarchical structure including an optical layer. Each optical node 102 constituting the optical network includes one or more pairs of optical signal transmission terminal stations and optical signal reception terminal stations (transmission / reception terminal stations 104). The optical signal is terminated between the terminal station 104 and the optical signal receiving terminal station 104 of another optical node. In addition, an optical signal path independent of the modulation format, format, and bit rate is formed for each end of the optical signal. Here, the case where an optical signal is passed through in the optical node 102 is also included. Further, the case where optical amplification relay is performed between the optical transmission / reception terminal stations 104 is also included.
[0026]
In the present invention, as described later, optical signal monitoring is performed at the optical signal receiving terminal station, and monitoring information is sent to the optical signal transmitting terminal station using a control channel between the optical transmitting and receiving terminal stations. The optical signal is switched appropriately.
[0027]
FIG. 2 shows a configuration example in the optical transmission / reception terminal station 104 according to the first embodiment of the present invention. The signal accommodated in the higher optical layer is received by the optical transmitter 204 of the optical signal transmission terminal station 202 and transmitted to the transmission path 212 via the path switching unit 206. In the optical signal receiving terminal station 216, a part of the input optical signal is branched by the optical branching unit 218, and the optical signal monitoring unit 220 performs optical signal monitoring using the branched optical signal.
[0028]
The optical signal monitoring unit 220 includes a signal-to-noise ratio coefficient measurement unit 222, an initial state storage unit 224, and an optical signal quality evaluation unit 226, and performs analog monitoring independent of the optical signal modulation format, format, and bit rate. . The signal-to-noise ratio coefficient measuring unit 222 measures the signal-to-noise ratio coefficient of the optical signal transmitted through the transmission path 212 between the optical signal transmitting terminal station 202 of one optical node and the optical signal receiving terminal station 216 of another optical node. To do. The initial state storage unit 224 stores the signal-to-noise ratio coefficient measured by the signal-to-noise ratio coefficient measuring unit 222 in a state in which there is no failure in advance when the system is introduced. The optical signal quality evaluation unit 226 stores the value of the signal-to-noise ratio coefficient obtained by the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit 222 at regular time intervals during system operation in the initial state storage unit 224 at the time of introduction. Compare the value of the signal to noise ratio coefficient.
[0029]
In addition to the transmission path 212, monitoring information of the optical signal monitoring unit 220 is transmitted to the optical signal transmitting terminal station 202 between the optical signal receiving terminal station 216 of a certain optical node and the optical signal transmitting terminal station 202 of another optical node. Control information 214 is provided in each of the optical signal receiving terminal station 216 and the optical signal transmitting terminal station 202, respectively. Based on the optical signal quality evaluation in the optical signal quality evaluation unit 226, the monitoring information control units 228 and 210 recognize that a network failure has occurred due to optical signal degradation or optical signal waveform distortion caused by a failure in the transmission path 212 or the like. The monitoring information including the recognized information is exchanged through the control channel 214.
[0030]
A path switching unit 206 is provided in the optical signal transmission terminal station 202. Based on the monitoring information 210 from the monitoring information control unit, the path switching unit 206 performs path switching of the transmission path 212 to recover the network failure.
[0031]
FIG. 3 shows an operation procedure of path control in the optical signal monitoring system according to the first embodiment of the present invention.
[0032]
Step S1: The signal-to-noise ratio coefficient measuring unit 222 measures the signal-to-noise ratio coefficient when the system is introduced without any obstacles.
[0033]
Step S2: The signal-to-noise ratio coefficient measured in step S1 is stored in the initial state storage unit 224.
[0034]
Step S3: After starting the system operation, the signal-to-noise ratio coefficient measuring unit 222 measures the signal-to-noise ratio coefficient at regular time intervals.
[0035]
Step S4: Each time the signal-to-noise ratio coefficient is measured, the measured value is compared with the value in the initial state storage unit 224 in the optical signal quality evaluation unit 226.
[0036]
Step S5: The optical signal quality evaluation unit 226 transmits the change in the signal-to-noise ratio coefficient value from the initial state to the monitoring information control unit 228 as monitoring information. Here, when it is recognized from the degree of change in the signal-to-noise ratio coefficient value that a failure has occurred, alarm information indicating that route switching is necessary is also transmitted to the monitoring information control unit 228 as monitoring information.
[0037]
Step S6: The monitoring information control unit 228 transmits the monitoring information to the monitoring information control unit 210 on the optical signal transmission terminal station 202 side using the control channel 214.
[0038]
Step S7: The monitoring information control unit 210 of the optical signal transmitting terminal station 202 informs the path switching unit 206 that the path switching is performed as necessary based on the received monitoring information.
[0039]
Step S8: The path switching unit 206 performs path switching of the transmission path 212 according to the instruction of the monitoring information control unit 210.
[0040]
Here, for example, the optical signal quality monitor of Reference [1] can be used for the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit 226 (Reference [1]: Japanese Patent Laid-Open No. 11-223575). This eliminates the need for a reception system (error detection circuit consisting of a clock extraction circuit, reception circuit, frame detection circuit, parity check circuit, or verification circuit) according to the bit rate, signal format, and modulation format. It can handle signals of any bit rate, signal format, and modulation format.
[0041]
4 and 5 show examples of the configuration of the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit 222 using the optical signal quality monitor, FIG. 4 shows a case where the electrical sampling oscilloscope 404 is used, and FIG. 5 shows a case where the optical sampling oscilloscope 414 is used. .
[0042]
When the electrical sampling oscilloscope 404 of FIG. 4 is used, a light intensity modulation signal having a predetermined bit rate f0 (bit / s) is converted into an electrical intensity modulation signal by the photoelectric conversion unit 402, After obtaining the signal intensity distribution in a certain time by sampling the intensity of the electric intensity modulation signal at the clock frequency f1 (Hz) (f1 = (N / M) f0 + a, N, M are integers, a is an offset frequency). The signal processing unit 406 performs signal-to-noise ratio coefficient evaluation. Signal processing Part 4 06 includes a histogram evaluation unit 408 and a signal-to-noise ratio coefficient evaluation unit. The histogram evaluation unit 408 obtains an amplitude histogram from the signal intensity distribution obtained by the electrical sampling oscilloscope 404. The signal-to-noise ratio coefficient evaluation unit 410 obtains the distribution of “level 1” and “level 0” of the binary digital code from the obtained amplitude histogram, and calculates the average value intensity of each of “level 1” and “level 0”. The signal-to-noise ratio coefficient obtained as the ratio of the difference and the sum of the standard deviation values of “level 1” and “level 0” is evaluated.
[0043]
Although the configuration of FIG. 4 is simple, the adaptable optical signal bit rate is limited by the band of the photoelectric conversion unit 402.
[0044]
On the other hand, when the optical sampling oscilloscope 414 of FIG. 5 is used, the signal processing unit 416 performs signal-to-noise ratio coefficient evaluation after obtaining the signal intensity distribution for a certain time by the optical sampling oscilloscope 414. For the optical signal intensity distribution measurement by the optical sampling oscilloscope 414, the optical sampling described in the reference [2] can be used. (Reference [2]: Takara et al. “Ultra high-speed optical waveform measurement method by optical sampling using sum frequency light generation”, IEICE Transactions, B-l, vol. J75-Bl, No. 5 pp.372-380, 1992).
[0045]
This optical sampling is characterized by the use of second harmonic generation, sum frequency light generation, difference frequency light generation, four-wave mixed light generation, etc. in order to obtain a cross correlation signal. Get the distribution.
[0046]
For example, the optical sampling oscilloscope 414 has an optical signal having a predetermined bit rate f0 (bit / s), a repetition frequency of a predetermined f1 (Hz) (f1 = (N / M) f0 + a, N and M are positive numbers, a is an offset frequency), and using a sampling optical pulse train whose pulse width is sufficiently narrower than the time slot of the optical signal, a cross-correlation optical signal having an optical frequency different from these two lights is generated, and the cross-correlation optical signal is After converting into a signal and photoelectrically converting the cross-correlation optical signal, electrical signal processing is performed to measure the intensity distribution of the optical signal over a certain period of time.
[0047]
The signal processing unit 416 includes a histogram evaluation unit 418 and a signal to noise ratio coefficient evaluation unit 420. The histogram evaluation unit 418 obtains an amplitude histogram from the signal intensity distribution obtained by the optical sampling oscilloscope 414. The signal-to-noise ratio coefficient evaluation unit 420 obtains the distribution of “level 1” and “level 0” of the binary digital code from the obtained amplitude histogram, and calculates the average value intensity of each of “level 1” and “level 0”. The signal-to-noise ratio coefficient obtained as the ratio of the difference and the sum of the standard deviation values of “level 1” and “level 0” is evaluated.
[0048]
The configuration of FIG. 5 can be applied to an optical signal faster than that of FIG.
[0049]
Next, FIGS. 6 to 9 show examples of signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithms in the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit 222 that performs optical signal quality monitoring.
[0050]
6A: The intensity distribution within a certain average time is obtained by optical sampling by the optical sampling oscilloscope 414 or electrical sampling by the electrical sampling oscilloscope 404. FIG.
[0051]
FIG. 6B: An amplitude histogram is obtained from the obtained intensity distribution.
[0052]
(A) in FIG. 7: The maximum value when the amplitude histogram is examined from the smaller intensity level is defined as m0 ′.
[0053]
(B) in FIG. 7: Integrating the number of sampling points from the sampling point with the maximum intensity level toward the smaller intensity level,
[0054]
[Expression 1]
N (middle) = N (total) x D x M (1)
(However, N (total) is the total number of sampling points,
D is the duty ratio of the optical signal (ratio of pulse width to time slot),
M is the mark rate (probability of occurrence of level 1 in digital transmission))
Let m (middle) be the minimum level of the integrated sampling points when the integrated value is equal to the number of sampling points N (middle) obtained in (1).
[0055]
FIG. 8A:
[0056]
[Expression 2]
m1 ′ = 2 × {m (middle) −m0 ′} (2)
Determine m1 ′ obtained by.
[0057]
FIG. 8B:
[0058]
[Equation 3]
A = m1'-alpha (m1'-m0 ') (3)
The intensity level obtained with the threshold A
[0059]
[Expression 4]
B = m0 ′ + alpha (m1′−m0 ′) (4)
The intensity level obtained by Threshold B
(However, alpha is a real number 0 <alpha <0.5)
And a distribution having an intensity level equal to or higher than the threshold A is a level 1 distribution, and a distribution having an intensity level lower than the threshold B is a level 0 distribution.
[0060]
(A) in FIG. 9: Average values m1 and m0 and standard deviations s1 and s0 are obtained in the distribution of level 1 and level 0 determined in FIG. 8B, respectively.
[0061]
(B) in FIG. 9: From the average value and standard deviation obtained in (A) in FIG.
[0062]
[Equation 5]
Q = | m1-m0 | / (s1 + s0) (5)
Is used as a quality evaluation parameter as a signal-to-noise ratio coefficient.
[0063]
FIG. 10 shows an example of experimental data of the signal-to-noise ratio coefficient obtained by the procedure as shown in FIGS. As an example, a 10 Gbit / s NRZ signal was used and electrical sampling was used. The value of alpha was 0.3. The horizontal axis is the Q value converted from the measured bit error rate (BER) and represents the actual change in optical signal quality due to noise. The vertical axis represents the signal-to-noise ratio coefficient obtained by the algorithm shown in FIGS.
[0064]
FIG. 10 shows that the signal-to-noise ratio coefficient using the optical signal quality monitor described in FIG. 4 and FIGS. 6 to 9 can be used as a parameter for knowing noise degradation. It shows that it can be used as monitoring information.
[0065]
FIG. 11 shows an example of experimental data when there is an influence of chromatic dispersion. As in the case of FIG. 10 described above, a 10 Gbit / s NRZ signal was used and electrical sampling was used. The value of alpha was 0.3. The horizontal axis is the Q value converted from the measured bit error rate (BER) and represents the actual change in optical signal quality due to noise. The vertical axis represents the signal-to-noise ratio coefficient obtained by the algorithm shown in FIGS. The triangular plot in FIG. 11 shows the case where the chromatic dispersion value received by the optical signal is 0 ps / nm, and the circle plot shows the case where the chromatic dispersion value received by the optical signal is 1400 ps / nm.
[0066]
FIG. 11 shows that the signal-to-noise ratio coefficient using the optical signal quality monitor is sensitive to waveform distortion due to chromatic dispersion, and also sensitive to noise degradation in the presence of waveform distortion due to chromatic dispersion. It shows that there is.
[0067]
(Second Embodiment)
12A and 12B show the configuration of the optical network according to the second embodiment of the present invention. In particular, in the present embodiment, an example in which a failure section is identified in units of optical amplification repeater sections when performing optical amplification repeater between optical transmission and reception terminal stations is shown. FIG. 12A shows an optical network having a ring configuration including a protection line 510, and includes an optical ADM ring and the like. FIG. 12B shows an optical network having a mesh configuration.
[0068]
In both cases (A) and (B) of FIG. 12, each optical node 502 constituting the optical network has one or more pairs of optical signal transmitting terminal stations and optical signal receiving terminal stations (transmitting / receiving terminal stations 504). The optical signal is terminated between the optical transmission / reception terminal station 104 of one optical node and the optical transmission / reception terminal station 104 of another optical node. The case where an optical signal is passed through in the optical node 502 is also included.
[0069]
As in the first embodiment described above, optical signal monitoring is performed at the optical signal receiving terminal station, monitoring information is sent to the optical signal transmitting terminal station using the control channel between the optical transmitting and receiving terminal stations, and the fault section is identified. I do.
[0070]
FIG. 13 shows an internal configuration example of the optical transmission / reception terminal station 504 of FIG. Here, components having functions similar to those of the first embodiment in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. An optical signal accommodated in the optical layer in the optical transmitter 604 of a certain optical signal transmission terminal station 602 is transmitted to the transmission path 212 via the path switching unit 606. Then, the optical signal monitoring unit 220 performs optical signal monitoring using a part of the optical signal input at the optical signal receiving terminal station 216. The optical signal monitoring unit 220 includes a signal-to-noise ratio coefficient measurement unit 222, an initial state storage unit 224, and an optical signal quality evaluation unit 226, and identifies a fault section in the procedure shown in FIG.
[0071]
FIG. 14 shows an internal configuration example of the optical amplification repeater system 506 of FIG. The optical amplification repeater 506 monitors the branched optical signal, an optical amplifier 716 that amplifies the optical signal transmitted through the transmission line 212, an optical branching device 718 that extracts a part of the amplified optical signal, and the like. The optical signal monitoring unit 720 and the monitoring information control unit 728 that transmits the monitoring information from the optical signal monitoring unit 720 to the optical signal transmission terminal station 602 side via the control channel 212. Monitoring information is obtained by processing the optical signal branched by the optical branching device 718 after optical amplification by the optical signal monitoring unit 720. Here, the optical branching device 712 may be used before the optical amplifier 716.
[0072]
Similar to the optical signal monitoring unit 720 of the optical signal receiving terminal 216, the optical signal monitoring unit 720 includes a signal-to-noise ratio coefficient measurement unit 722, an initial state storage unit 724, and an optical signal quality evaluation unit 726, which will be described later. The failure section is identified by the procedure as shown in FIG.
[0073]
Next, an operation procedure in the second embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the same step numbers are assigned to the procedures having the same contents as in the first embodiment of FIG.
[0074]
Step S1: In the optical signal receiving terminal station 216 and the optical amplifying relay system 506, the signal-to-noise ratio coefficient measuring units 222 and 722 measure the signal-to-noise ratio coefficient when the system without fault is introduced.
[0075]
Step S2: The signal-to-noise ratio coefficient measured in step S1 is stored in the respective initial state storage units 224 and 724.
[0076]
Step S3: After the system operation is started, the signal-to-noise ratio coefficient measurement units 222 and 722 measure the signal-to-noise ratio coefficient at fixed time intervals in the optical signal receiving terminal station 216 and the optical amplification relay system 506.
[0077]
Step S4: Each time the signal-to-noise ratio coefficient is measured, the respective optical signal quality evaluation units 226 and 726 compare the value of the signal-to-noise ratio coefficient with the value of the initial state storage units 224 and 724.
[0078]
Step S5: The optical signal quality evaluation units 226 and 726 transmit the change in the signal-to-noise ratio coefficient value from the initial state to the respective monitoring information control units 228 and 728 as monitoring information. Here, when it is recognized from the degree of change in the signal-to-noise ratio coefficient value that a failure has occurred, alarm information indicating that route switching is necessary is also transmitted as monitoring information.
[0079]
Step S6: Each of the monitoring information control units 228 and 728 transmits the monitoring information to the monitoring information control unit 610 on the optical signal transmission terminal station 602 side using the control channel 214.
[0080]
Step S71: The monitoring information control unit 610 of the optical signal transmitting terminal station 602 receives the monitoring information transmitted from the optical signal receiving terminal station 216 and the monitoring information control units 228 and 728 of the optical amplification relay system 506 as the fault section identifying unit 612. To tell.
[0081]
Step S72: The fault section identification unit 612 of the optical signal transmission terminal station 602 recognizes in which section signal degradation has occurred from the monitoring information sent from each optical amplification relay system 506 and the optical signal reception terminal station 216.
[0082]
In this case as well, path switching can be performed simultaneously as in the first embodiment of the present invention. In that case,
Step S73: The monitoring information control unit 610 of the optical signal transmitting terminal station 602 indicates that the path switching is performed as necessary based on the monitoring information transmitted from each optical amplification relay system 506 and the optical signal receiving terminal station 216. Tell the route switching unit 606.
[0083]
Step S8: The path switching unit 606 performs path switching of the transmission path 212 according to the instruction of the monitoring information control unit 610.
[0084]
For the signal-to-noise ratio coefficient measuring units 222 and 722 of FIGS. 13 and 14, the optical signal quality monitor of the reference [1] can be used. The configuration of the signal-to-noise ratio coefficient unit using the optical signal quality monitor, the measurement algorithm, and the like are as shown in FIGS. 4 to 9 in the first embodiment of the present invention.
[0085]
Further, as in the second embodiment of the present invention, when analog monitoring is used for the optical amplifying and relaying system 506, an optical signal that has not been subjected to dispersion compensation is monitored, so that waveform distortion due to wavelength dispersion is large. However, as shown in the data example of FIG. 11, it can be understood that the signal-to-noise ratio coefficient obtained by the optical signal quality monitor can be used sufficiently. Therefore, the signal-to-noise ratio coefficient obtained by the optical signal quality monitor can be used for identifying the faulty section.
[0086]
(Third embodiment)
Next, FIGS. 16 to 19 show other examples of signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithms in the signal-to-noise ratio coefficient measuring units 222 and 722 that perform optical signal quality monitoring as a third embodiment of the present invention. Show.
[0087]
FIG. 16A: First, optical sampling with an optical sampling oscilloscope 414 using the configuration shown in FIG. 5 or electrical sampling with an electrical sampling oscilloscope 404 using the configuration shown in FIG. Find the intensity distribution.
[0088]
FIG. 16B: An amplitude histogram is obtained from the obtained intensity distribution.
[0089]
FIG. 17A: The first maximum value when the amplitude histogram is examined from the larger intensity level is defined as the threshold value A.
[0090]
FIG. 17B: The first maximum value when the amplitude histogram is examined from the smaller intensity level is defined as the threshold value B.
[0091]
(A) in FIG. 18: A portion having an intensity level equal to or greater than the threshold A in the amplitude histogram is assumed to be a normal distribution g1, and fitting (approximation) is performed by the least square method or the like, and the average value m1 of level 1 and the standard The deviation s1 is obtained.
[0092]
FIG. 18B: As in FIG. 18A, assuming that the portion of the amplitude histogram whose intensity level is equal to or lower than the threshold value B is a normal distribution g0, fitting is performed by the method of least squares, etc. An average value m0 of 0 and a standard deviation s0 are obtained.
[0093]
FIG. 19: From the average values m1, m0 and standard deviations s1, s0 obtained in FIG. 18 (A) and FIG. 18 (B).
[0094]
[Formula 6]
Q = | m1-m0 | / (s1 + s0) (6)
Is used as an optical signal quality evaluation parameter as a signal-to-noise coefficient.
[0095]
Chi-square distribution can also be assumed as the above distribution functions g0 and g1 (reference [3]: D. Marcuse, “Derivation of Analytical Expressions for the Bit-Error Probability in Lightwave Systems with Optical Amplifiers,” IEEE J. Lightwave Technol., Vol. 8, No. 12, pp 1816-1823, 1990).
[0096]
(Fourth embodiment)
20 to 23 show still other examples of signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithms in the signal-to-noise ratio coefficient measurement units 222 and 722 that perform optical signal quality monitoring as the fourth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the above-described third embodiment of the present invention in that the threshold values A and B are obtained in the algorithm.
[0097]
FIG. 20A: First, within an average time by optical sampling by the optical sampling oscilloscope 414 using the configuration shown in FIG. 5 or by electrical sampling by the electrical sampling oscilloscope 404 using the configuration shown in FIG. Find the intensity distribution.
[0098]
(B) in FIG. 20: An amplitude histogram is obtained from the obtained intensity distribution.
[0099]
(A) in FIG. 21: The first maximum value when the amplitude histogram is examined from the smaller intensity level is defined as the threshold value B.
[0100]
(B) of FIG. 21: integrating the number of sampling points from the sampling point with the maximum intensity level toward the smaller intensity level,
[0101]
[Expression 7]
N (middle) = N (total) x D x M (7)
(However, N (total) is the total number of sampling points,
D is the duty ratio of the optical signal (ratio of pulse width to time slot),
M is the mark rate (probability of occurrence of level 1 in digital transmission))
Let m (middle) be the minimum level of the integrated sampling points when the integrated value is equal to the number of sampling points N (middle) obtained in (1).
[0102]
FIG. 22A:
[0103]
[Equation 8]
Threshold A = 2 × {m (middle) −Threshold B} (8)
The threshold value A is obtained by
[0104]
(B) of FIG. 22: In the amplitude histogram, a portion where the intensity level is equal to or greater than the threshold A is assumed to be a part of the normal distribution g1, and a portion where the intensity level is equal to or less than the threshold B is a part of the normal distribution g0. And the average values m1 and m0 of level 1 and level 0 and standard deviations s1 and s0 are obtained by fitting using the least square method or the like.
[0105]
FIG. 23: From the average values m1 and m0 and the standard deviations s1 and s0 obtained in FIG.
[0106]
[Equation 9]
Q = | m1-m0 | / (s1 + s0) (9)
Is used as an optical signal quality evaluation parameter as a signal-to-noise coefficient.
[0107]
A chi-square distribution can be assumed as the distribution functions g0 and g1 (reference document [3]).
[0108]
The third embodiment of the present invention described above has the advantage of being the simplest method, but the range of application is limited to NRZ signals. On the other hand, the fourth embodiment is more complicated than the third embodiment, but has an advantage that it can be applied not only to the NRZ signal but also to the RZ signal. However, as shown in the above equation (7), it is necessary to know in advance the duty ratio D and the mark rate M of the signal pulse.
[0109]
(Fifth embodiment)
24 to 27 show still another example of an algorithm for signal-to-noise ratio coefficient measurement in the signal-to-noise ratio coefficient measurement units 222 and 722 that performs optical signal quality monitoring as a fifth embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the third and fourth embodiments of the present invention described above in that the threshold values A and B are determined in the algorithm.
[0110]
FIG. 24A: First, within an average time by optical sampling by the optical sampling oscilloscope 414 using the configuration shown in FIG. 5 or by electrical sampling by the electrical sampling oscilloscope 404 using the configuration shown in FIG. Find the intensity distribution.
[0111]
(B) of FIG. 24: An amplitude histogram is obtained from the obtained intensity distribution.
[0112]
(A) in FIG. 25: The first maximum value when the amplitude histogram is examined from the smaller intensity level is defined as the threshold value B.
[0113]
(B) in FIG. 25: A portion of the amplitude histogram whose intensity level is equal to or less than the threshold value B is assumed to be a part of the normal distribution g0, and fitting is performed by the least square method or the like to obtain the average value m0 of level 0 and the standard Deviation s0 is obtained.
[0114]
26A: A distribution g1x obtained by subtracting the function g0 obtained in FIG. 25B from the entire amplitude histogram is obtained, and an initial maximum value when the distribution g1x is examined from the larger intensity level is obtained. Threshold A is defined. g1x is considered to be a superposition of the level 1 distribution function g1 and the cross point distribution function gx.
[0115]
(B) in FIG. 26: A portion of the distribution g1x where the intensity level is equal to or higher than the threshold A is assumed to be a part of the normal distribution g1, and fitting is performed by the least square method or the like, and the average value m1 of the level 1 and the standard Deviation s1 is obtained.
[0116]
FIG. 27: From the average values m1 and m0 and the standard deviations s1 and s0 obtained in (B) of FIG. 26 and (B) of FIG.
[0117]
[Expression 10]
Q = | m1-m0 | / (s1 + s0) (10)
Is used as an optical signal quality evaluation parameter as a signal-to-noise coefficient.
[0118]
A chi-square distribution can be assumed as the distribution functions g0 and g1 (reference document [3]).
[0119]
The fifth embodiment is more complicated than the fourth embodiment described above, but can be applied to the RZ signal, and there is an advantage that it is not necessary to know the duty ratio and mark ratio of the signal pulse in advance. .
[0120]
(Other embodiments)
An object of the present invention is to supply a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the above-described embodiments to a system or apparatus, and a computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus. Needless to say, this can also be achieved by reading and executing the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiment, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention. As a storage medium for storing the program code and for storing variable data such as a table, for example, a floppy disk or a hard disk can be used.
[0121]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, electrical signals having various modulation formats, formats, and bit rates such as SONET / SDH frames, ATM cells, and IP packets are accommodated by converting them into optical signals having appropriate carrier wavelengths. In an optical network including an optical layer, Since analog monitoring is performed using the optical layer, It enables failure and quality monitoring that does not depend on the signal modulation method, signal format, or signal bit rate. Furthermore, according to the present invention, it is possible to economically identify faulty sections and switch paths in the optical layer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical network according to a first embodiment of the present invention, in which (A) is an optical network having a ring configuration including a protection line, and (B) is an optical network having a mesh configuration. .
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example in an optical transmission / reception terminal station 104 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a path control operation procedure in the optical signal monitoring system according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a signal-to-noise ratio coefficient measurement unit when an electrical sampling oscilloscope is used in each embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of a signal-to-noise ratio coefficient measurement unit when an optical sampling oscilloscope is used in each embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing an initial stage of a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the first embodiment of the present invention following FIG. 6;
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the first embodiment of the present invention following FIG. 7;
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the first embodiment of the present invention continued from FIG. 8;
FIG. 10 is a graph showing an example of signal-to-noise ratio coefficient experimental data obtained by the procedure shown in FIGS. 6 to 9, wherein the horizontal axis represents the Q value converted from the measured bit error rate, and the vertical axis Is a signal-to-noise ratio coefficient obtained by the algorithm of FIGS.
11 is a graph showing an example of experimental data when there is an influence of chromatic dispersion, in which the horizontal axis is a Q value converted from the measured bit error rate, and the vertical axis is a signal obtained by the algorithm of FIGS. It is a noise-to-noise ratio coefficient.
FIGS. 12A and 12B are block diagrams showing a configuration of an optical network according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 12A is an optical network having a ring configuration including a protection line, and FIG. 12B is an optical network having a mesh configuration; .
FIG. 13 is a block diagram showing an internal configuration of a transmission / reception terminal station according to the second embodiment of the present invention.
14 is a block diagram showing an internal configuration of the optical amplification repeater system in FIG. 13;
FIG. 15 is a flowchart showing an operation procedure of fault section identification and path control in the optical signal monitoring system according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a conceptual diagram showing an initial stage of a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the third embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the third embodiment of the present invention continued from FIG. 16;
FIG. 18 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the third embodiment of the present invention continued from FIG. 17;
FIG. 19 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the third embodiment of the present invention continued from FIG. 18;
FIG. 20 is a conceptual diagram showing an initial stage of a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the fourth embodiment of the present invention continued from FIG. 20;
FIG. 22 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the fourth embodiment of the present invention following FIG. 21;
FIG. 23 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the fourth embodiment of the present invention continued from FIG. 22;
FIG. 24 is a conceptual diagram showing an initial stage of a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the fifth embodiment of the present invention continued from FIG. 24;
FIG. 26 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the fifth embodiment of the present invention continued from FIG. 25;
FIG. 27 is a conceptual diagram showing a signal-to-noise ratio coefficient measurement algorithm in the fifth embodiment of the present invention continued from FIG. 26;
[Explanation of symbols]
102, 502 Optical node
104, 504 Optical signal transmitting / receiving terminal station
108,508 Working line
110, 510 Backup line
112, 512 Optical signal
202, 602 Optical signal transmitting terminal station
204, 604 Optical transmitter
206, 606 Route switching unit
208, 608 switch
210, 610 Monitoring information control unit
212 Transmission path
214 Control channel
216 Optical signal receiving terminal
218, 718 Optical splitter
220, 720 Optical signal monitoring unit
222, 722 Signal-to-noise ratio coefficient measurement unit
224, 724 Initial state storage unit
226, 726 Optical signal quality evaluation unit
228, 728 Monitoring information control unit
230 Optical receiver
402 Photoelectric conversion unit
404 Electric sampling oscilloscope
406, 416 Signal processor
408, 418 Histogram evaluation unit
410, 420 Signal-to-noise ratio coefficient evaluation unit
414 Optical sampling oscilloscope
506 Optical amplification relay system
612 Fault section identification unit
716 Optical amplifier

Claims (13)

光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークにおける光信号監視システムにおいて、
前記光ネットワークを構成する複数の光ノードは、それぞれ1対または複数対の光信号送信端局及び光信号受信端局を備え、
前記光信号受信端局に配置されて、ある光ノードの前記光信号送信端局と他の光ノードの前記光信号受信端局間の光信号経路を伝送した光信号の信号対雑音比係数を測定する信号対雑音比係数測定部と、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に前記信号対雑音比係数測定部で測定した信号対雑音比係数を記憶する初期状態記憶部と、システム運用時において一定の時間間隔で前記信号対雑音比係数測定部で測定して得られる信号対雑音比係数の値を導入時に前記初期状態記憶部に記憶した信号対雑音比係数の値と比較する光信号品質評価部とを有し、光レイヤを用いて光信号変調形式・フォーマット・ビットレートに無依存なアナログ監視をする光信号監視部と、
前記光信号監視部の監視情報を前記光信号送信端局へ伝送する制御チャネルと、
前記光信号品質評価部の光信号品質評価に基づいて、前記光信号経路における障害などに起因する光信号劣化または光信号波形歪みによりネットワーク障害が発生したことを認識し、該認識した情報を含む監視情報を前記制御チャネルを通じて前記光信号送信端局の監視情報制御部へ送る、前記光信号受信端局に配置された監視情報制御部と、
前記光信号送信端局の前記監視情報制御部からの監視情報に基づいて経路切替を行う、前記光信号送信端局に配置された経路切替部と
を具備することを特徴とする光信号監視システム。
In an optical signal monitoring system in an optical network having a hierarchical structure including an optical layer,
Each of the plurality of optical nodes constituting the optical network includes one or more pairs of optical signal transmitting terminal stations and optical signal receiving terminal stations,
A signal-to-noise ratio coefficient of an optical signal, which is disposed in the optical signal receiving terminal station and transmitted through an optical signal path between the optical signal transmitting terminal station of one optical node and the optical signal receiving terminal station of another optical node, A signal-to-noise ratio coefficient measurement unit to be measured, an initial state storage unit that stores the signal-to-noise ratio coefficient measured by the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit in a state in which there are no obstacles at the time of system introduction, and constant during system operation The signal-to-noise ratio coefficient value measured by the signal-to-noise ratio coefficient measuring unit at a time interval is compared with the signal-to-noise ratio coefficient value stored in the initial state storage unit at the time of introduction. An optical signal monitoring unit that performs analog monitoring independent of the optical signal modulation format, format, and bit rate using an optical layer, and
A control channel for transmitting monitoring information of the optical signal monitoring unit to the optical signal transmitting terminal station;
Based on the optical signal quality evaluation of the optical signal quality evaluation unit, it recognizes that a network failure has occurred due to optical signal degradation or optical signal waveform distortion caused by a failure in the optical signal path, and includes the recognized information A monitoring information control unit disposed in the optical signal receiving terminal station for sending monitoring information to the monitoring information control unit of the optical signal transmitting terminal station through the control channel;
An optical signal monitoring system comprising: a path switching unit disposed in the optical signal transmission terminal station, wherein the path switching unit performs path switching based on monitoring information from the monitoring information control unit of the optical signal transmission terminal station. .
光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークにおける光信号監視システムにおいて、
前記光ネットワークを構成する複数の光ノードは、それぞれ1対または複数対の光信号送信端局及び光信号受信端局を備え、
前記光信号受信端局と光信号経路の途中にある前記光ノードと前記光信号送信端局との間にそれぞれ接続した複数の光増幅中継系の全部または一部に配置されて、光信号の信号対雑音比係数を測定する信号対雑音比係数測定部と、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に前記信号対雑音比係数測定部で測定した信号対雑音比係数を記憶する初期状態記憶部と、システム運用時において一定の時間間隔で前記信号対雑音比係数測定部で測定して得られる信号対雑音比係数の値を導入時に前記初期状態記憶部に記憶した信号対雑音比係数の値と比較する光信号品質評価部とを有し、光信号変調形式・フォーマット・ビットレートに無依存なアナログ監視をする光信号監視部と、
前記光信号監視部の監視情報を前記光信号受信端局へ伝送する制御チャネルと、
前記光信号品質評価部における光信号品質評価に基づいて、前記光信号経路における障害などに起因する光信号劣化または光信号波形歪みによりネットワーク障害が発生したことを認識して、該認識情報を含む監視情報を前記制御チャネルを用いて前記光信号送信端局の監視情報制御部へ送る、前記光増幅中継系に配置された監視情報制御部と、
前記光信号送信端局に配置されて、前記光信号送信端局の前記監視情報制御部からの監視情報に基づいて前記ネットワーク障害が生じた光増幅中継区間を同定する障害区間同定部と
を具備することを特徴とする光信号監視システム。
In an optical signal monitoring system in an optical network having a hierarchical structure including an optical layer,
Each of the plurality of optical nodes constituting the optical network includes one or more pairs of optical signal transmitting terminal stations and optical signal receiving terminal stations,
Arranged in all or part of a plurality of optical amplification relay systems respectively connected between the optical signal receiving terminal station and the optical node in the middle of the optical signal path and the optical signal transmitting terminal station. A signal-to-noise ratio coefficient measuring unit for measuring the signal-to-noise ratio coefficient; and an initial state storage unit for storing the signal-to-noise ratio coefficient measured by the signal-to-noise ratio coefficient measuring unit in a state where there is no obstacle in advance when the system is installed; The signal-to-noise ratio coefficient value obtained by measuring the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit at a fixed time interval during system operation and the signal-to-noise ratio coefficient value stored in the initial state storage unit at the time of introduction An optical signal quality evaluation unit for comparison, an optical signal monitoring unit for analog monitoring independent of the optical signal modulation format, format, and bit rate;
A control channel for transmitting the monitoring information of the optical signal monitoring unit to the optical signal receiving terminal station;
Based on the optical signal quality evaluation in the optical signal quality evaluation unit, it recognizes that a network failure has occurred due to optical signal degradation or optical signal waveform distortion caused by a failure in the optical signal path, and includes the recognition information A monitoring information control unit disposed in the optical amplifying relay system for sending monitoring information to the monitoring information control unit of the optical signal transmitting terminal station using the control channel;
A fault section identifying unit that is disposed in the optical signal transmitting terminal station and identifies an optical amplification repeater section in which the network fault has occurred based on monitoring information from the monitoring information control unit of the optical signal transmitting terminal station. An optical signal monitoring system.
前記光信号送信端局に配置されて、前記障害区間同定部の他に、前記監視情報制御部からの監視情報に基づいて経路切替を行う経路切替部をも備えることを特徴とする請求項2に記載の光信号監視システム。3. The apparatus according to claim 2, further comprising: a path switching unit that is disposed in the optical signal transmission terminal station and performs path switching based on monitoring information from the monitoring information control unit in addition to the failure section identification unit. An optical signal monitoring system according to claim 1. 前記光レイヤは、SONET/SDHフレームやATMセルやIPパケットなどの多様な変調形式・フォーマット・ビットレートの電気信号を適当なキャリア波長の光信号に変換することにより収容することができ、
ある光ノードの前記光信号送信端局と他の光ノードの前記光信号受信端局との間で光信号が終端される構成であり、
かつ前記光信号の終端毎に、変調形式・フォーマット・ビットレートに無依存な光信号経路を形成することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の光信号監視システム。
The optical layer can be accommodated by converting electrical signals of various modulation formats, formats, and bit rates such as SONET / SDH frames, ATM cells, and IP packets into optical signals of appropriate carrier wavelengths,
An optical signal is terminated between the optical signal transmitting terminal station of a certain optical node and the optical signal receiving terminal station of another optical node,
4. The optical signal monitoring system according to claim 1, wherein an optical signal path independent of a modulation format, a format, and a bit rate is formed at each end of the optical signal.
前記信号対雑音比係数測定部は、
ビットレートf0(bit/s)を有する光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換手段と、
クロック周波数f1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、N,Mは正数、aはオフセット周波数)で前記電気強度変調信号の強度をサンプリングすることによって、光信号の強度分布を測定する光信号強度分布測定手段と、
ある平均時間内の前記光信号強度分布から得られる振幅ヒストグラムを用いて信号対雑音比係数を評価する信号対雑音比係数評価手段と
を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の光信号監視システム。
The signal-to-noise ratio coefficient measurement unit is
Photoelectric conversion means for converting an optical signal having a bit rate f0 (bit / s) into an electric intensity modulation signal;
The intensity distribution of the optical signal is measured by sampling the intensity of the electric intensity modulation signal at a clock frequency f1 (Hz) (f1 = (N / M) f0 + a, N and M are positive numbers, a is an offset frequency). Optical signal intensity distribution measuring means;
5. A signal-to-noise ratio coefficient evaluation unit that evaluates a signal-to-noise ratio coefficient using an amplitude histogram obtained from the optical signal intensity distribution within a certain average time. The optical signal monitoring system described.
前記信号対雑音比係数測定部は、
ビットレートf0(bit/s)を有する光信号と、繰り返し周波数がf1(Hz)(f1=(N/M)f0+a、N,Mは正数、aはオフセット周波数)で、パルス幅が光信号のタイムスロットよりも十分に狭いサンプリング光パルス列を用いて、これら2つの光と異なる光周波数の相互相関光信号を発生させる相互相関光信号発生手段と、
前記相関光信号を電気信号に変換した後に電気信号処理を行って光信号の強度分布を測定する光信号強度分布測定手段と、
ある平均時間内の前記光信号の強度分布から得られる振幅ヒストグラムを用いて信号対雑音比係数を評価する信号対雑音比係数評価手段と
を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の光信号監視システム。
The signal-to-noise ratio coefficient measurement unit is
An optical signal having a bit rate of f0 (bit / s), a repetition frequency of f1 (Hz) (f1 = (N / M) f0 + a, N and M are positive numbers, a is an offset frequency), and a pulse width is an optical signal Cross-correlation optical signal generating means for generating a cross-correlation optical signal having an optical frequency different from those of the two lights using a sampling optical pulse train sufficiently narrower than the time slot of
Optical signal intensity distribution measuring means for measuring the intensity distribution of the optical signal by performing electric signal processing after converting the correlated optical signal into an electric signal;
5. A signal-to-noise ratio coefficient evaluation unit that evaluates a signal-to-noise ratio coefficient using an amplitude histogram obtained from an intensity distribution of the optical signal within a certain average time. An optical signal monitoring system according to claim 1.
前記信号対雑音比係数評価手段は、
ある平均時間内の前記光信号の強度分布から振幅ヒストグラムを求めるヒストグラム評価手段と、
あらかじめ定めた強度しきい値(A)よりも高い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル1」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g1を推定し、別途定めた強度しきい値(B)よりも低い前記振幅ヒストグラム部分から「レベル0」に相当する振幅ヒストグラム分布関数g0を推定する分布関数評価手段と、
「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度と標準偏差値を前記振幅ヒストグラム分布関数g1及びg0からそれぞれ求め、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの平均値強度の差と、「レベル1」と「レベル0」のそれぞれの標準偏差値の和の比として得られる信号対雑音比係数を評価する光信号品質評価手段と
を具備することを特徴とする請求項5または6に記載の光信号監視システム。
The signal-to-noise ratio coefficient evaluation means is
Histogram evaluation means for obtaining an amplitude histogram from the intensity distribution of the optical signal within a certain average time;
The amplitude histogram distribution function g1 corresponding to “level 1” is estimated from the amplitude histogram portion higher than the predetermined intensity threshold (A), and the amplitude histogram lower than the separately determined intensity threshold (B). Distribution function evaluation means for estimating an amplitude histogram distribution function g0 corresponding to “level 0” from the portion;
The average value intensity and standard deviation value of “level 1” and “level 0” are obtained from the amplitude histogram distribution functions g1 and g0, respectively, and the difference between the average value intensity of “level 1” and “level 0” 7. An optical signal quality evaluation means for evaluating a signal-to-noise ratio coefficient obtained as a ratio of the sum of standard deviation values of “level 1” and “level 0”. An optical signal monitoring system according to claim 1.
前記分布関数評価手段は、被測定光信号の強度分布から得られる前記振幅ヒストグラムから2つの極大値を求め、振幅強度の高い方を前記強度しきい値(A)とし、低い方を前記強度しきい値(B)とすることを特徴とする請求項7に記載の光信号監視システム。The distribution function evaluation means obtains two maximum values from the amplitude histogram obtained from the intensity distribution of the optical signal to be measured, and sets the intensity threshold (A) as the higher amplitude intensity and the intensity as the lower one. 8. The optical signal monitoring system according to claim 7, wherein the optical signal monitoring system is a threshold value (B). 光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークの光送信器において、
光受信器と光受信器の途中に接続する光増幅中継器および該光受信器からネットワーク障害が発生したとの認識情報を含む監視情報を受けとる監視情報制御部と、
前記監視情報制御部からの前記監視情報に基づいてネットワーク障害が生じた光増幅中継区間を同定する障害区間同定部と
を具備することを特徴とする光送信器。
In an optical transmitter of an optical network having a hierarchical structure including an optical layer,
An optical amplification repeater connected in the middle of the optical receiver and the optical receiver, and a monitoring information control unit that receives monitoring information including recognition information that a network failure has occurred from the optical receiver;
An optical transmitter comprising: a failure section identification unit that identifies an optical amplification repeater section in which a network failure has occurred based on the monitoring information from the monitoring information control unit.
前記監視情報制御部からの監視情報に基づいて伝送路の経路切替を行う経路切替部を更に有することを特徴とする請求項9に記載の光送信器。The optical transmitter according to claim 9, further comprising a path switching unit that performs path switching of a transmission path based on monitoring information from the monitoring information control unit. 光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークの光受信器において、
光ネットワークを通じて伝送された光信号の一部を取り出す光分岐器と、
該光分岐器で取り出された光信号の信号対雑音比係数を測定する信号対雑音比係数測定部と、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に前記信号対雑音比係数測定部で測定した信号対雑音比係数を記憶する初期状態記憶部と、システム運用時において一定の時間間隔で前記信号対雑音比係数測定部で測定して得られる信号対雑音比係数の値を導入時に前記初期状態記憶部に記憶した信号対雑音比係数の値と比較する光信号品質評価部とを備え、光レイヤを用いて光信号変調形式・フォーマット・ビットレートに無依存なアナログ監視をする光信号監視部と、
前記光信号品質評価部の光信号品質評価に基づいて、ネットワーク障害が発生したことを認識して、該認識情報を含む監視情報を光送信器へ送る監視情報制御部と
を具備することを特徴とする光受信器。
In an optical receiver of an optical network having a hierarchical structure including an optical layer,
An optical branching device for extracting a part of the optical signal transmitted through the optical network;
A signal-to-noise ratio coefficient measuring unit for measuring a signal-to-noise ratio coefficient of an optical signal taken out by the optical branching unit; and a signal pair measured by the signal-to-noise ratio coefficient measuring unit in a state where there is no obstacle in advance when the system is introduced. An initial state storage unit for storing a noise ratio coefficient, and the initial state storage unit at the time of introduction of a signal-to-noise ratio coefficient value obtained by measurement by the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit at regular time intervals during system operation An optical signal quality evaluation unit for comparing with the value of the signal-to-noise ratio coefficient stored in the optical signal monitoring unit for performing analog monitoring independent of the optical signal modulation format, format, and bit rate using the optical layer ;
A monitoring information control unit that recognizes that a network failure has occurred based on the optical signal quality evaluation of the optical signal quality evaluation unit, and sends monitoring information including the recognition information to the optical transmitter. And optical receiver.
光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークの光増幅中継器において、
光ネットワークを通じて伝送された光信号を増幅する光増幅器と、
該光増幅器で増幅された光信号の一部を取り出す光分岐器と、
該光分岐器で取り出された光信号の信号対雑音比係数を測定する信号対雑音比係数測定部と、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に前記信号対雑音比係数測定部で測定した信号対雑音比係数を記憶する初期状態記憶部と、システム運用時において一定の時間間隔で前記信号対雑音比係数測定部で測定して得られる信号対雑音比係数の値を導入時に前記初期状態記憶部に記憶した信号対雑音比係数の値と比較する光信号品質評価部とを備えた光信号監視部と、
前記光信号品質評価部の光信号品質評価に基づいて、ネットワーク障害が発生したことを認識して、該認識情報を含む監視情報を光送信器へ送る監視情報制御部と
を具備することを特徴とする光増幅中継器。
In an optical amplification repeater of an optical network having a hierarchical structure including an optical layer,
An optical amplifier for amplifying an optical signal transmitted through the optical network;
An optical branching device for extracting a part of the optical signal amplified by the optical amplifier;
A signal-to-noise ratio coefficient measuring unit for measuring a signal-to-noise ratio coefficient of an optical signal taken out by the optical branching unit; and a signal pair measured by the signal-to-noise ratio coefficient measuring unit in a state where there is no obstacle in advance when the system is introduced. An initial state storage unit for storing a noise ratio coefficient, and the initial state storage unit at the time of introduction of a signal-to-noise ratio coefficient value obtained by measurement by the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit at regular time intervals during system operation An optical signal monitoring unit comprising an optical signal quality evaluation unit that compares the value of the signal-to-noise ratio coefficient stored in
A monitoring information control unit that recognizes that a network failure has occurred based on the optical signal quality evaluation of the optical signal quality evaluation unit and sends monitoring information including the recognition information to the optical transmitter. An optical amplification repeater.
光レイヤを含む階層構造を備えた光ネットワークの光増幅中継器において、
光ネットワークを通じて伝送された光信号の一部を取り出す光分岐器と、
該光分岐器で取り出された光信号の信号対雑音比係数を測定する信号対雑音比係数測定部と、システム導入時にあらかじめ障害がない状態に前記信号対雑音比係数測定部で測定した信号対雑音比係数を記憶する初期状態記憶部と、システム運用時において一定の時間間隔で前記信号対雑音比係数測定部で測定して得られる信号対雑音比係数の値を導入時に前記初期状態記憶部に記憶した信号対雑音比係数の値と比較する光信号品質評価部とを備えた光信号監視部と、
前記光信号品質評価部の光信号品質評価に基づいて、ネットワーク障害が発生したことを認識して、該認識情報を含む監視情報を光送信器へ送る監視情報制御部と
を具備することを特徴とする光増幅中継器。
In an optical amplification repeater of an optical network having a hierarchical structure including an optical layer,
An optical branching device for extracting a part of the optical signal transmitted through the optical network;
A signal-to-noise ratio coefficient measuring unit for measuring a signal-to-noise ratio coefficient of an optical signal taken out by the optical branching unit; and a signal pair measured by the signal-to-noise ratio coefficient measuring unit in a state where there is no obstacle in advance when the system is introduced. An initial state storage unit for storing a noise ratio coefficient, and the initial state storage unit at the time of introduction of a signal-to-noise ratio coefficient value obtained by measurement by the signal-to-noise ratio coefficient measurement unit at regular time intervals during system operation An optical signal monitoring unit comprising an optical signal quality evaluation unit that compares the value of the signal-to-noise ratio coefficient stored in
A monitoring information control unit that recognizes that a network failure has occurred based on the optical signal quality evaluation of the optical signal quality evaluation unit and sends monitoring information including the recognition information to the optical transmitter. An optical amplification repeater.
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