JP3745767B2 - Ｗｄｍ通信システムにおける端局装置及び監視制御方法 - Google Patents

Description

ＷＤＭ通信システムにおける端局装置及び監視制御方法に関する。

近年の光伝送通信において、ＷＤＭ（Ｗavelength Ｄivision Ｍultiplexing：波長多重）技術を用いた光伝送が実用化されつつある。図１は、そのシステム構成例である。（Ａ）単純な場合、（Ｂ）ＡＤＭ（Ａdd Ｄrop Ｍultiplexer）が混在する場合、（Ｃ）リング構成をとる場合である。
（Ａ）単純な場合は、送信側端局１０１で送信信号を多重化（ＷＤＭ）し、それを光ケーブルに送信し、これを中継装置１０２〜１０４が中継し、受信側端局１０５に伝送する。
（Ｂ）ＡＤＭが混在する場合は、（ａ）系のＷＤＭ通信システムと（ｂ）系のＷＤＭ通信システムが、ＡＤＭ１０８、１１３により、相互に連絡されている。ＡＤＭ１０８では、送信側端局１０６からの一部の信号をＡＤＭ１１３に、またＡＤＭ１１３からの信号を受信側端局１１０に分岐又は挿入する。ＡＤＭ１１３では、送信側端局１１１からの信号をＡＤＭ１０８に、またＡＤＭ１０８からの一部の信号を受信側端局１１５に分岐又は挿入する。これにより、（ａ）系のＷＤＭ通信システムと（ｂ）系のＷＤＭ通信システム間の相互通信が可能となる。
（Ｃ）リング構成をとる場合は、リング状に、端末装置を接続できるノード１１６〜１１９及びＡＤＭ１２０、ＡＤＭ１２１、ＡＤＭ１２３、１２４とにより構成されている。

なお、端局装置として、送信端局装置と受信端局装置とを示したが、一の端局装置は、送信端局装置と受信端局装置の機能を有する送受端局装置であってもよい。図２は、ＷＤＭ通信システムの端局装置の構成例である。端局装置１１９は、ＳＤＨ（Ｓynchronous Ｄigital Ｈierarchy）又はＳＯＮＥＴ（ＳynchronousＯptical ＮＥＴwork）端局多重装置等の装置１２０〜１２２からの信号をＷＤＭして、伝送路１３５に送信し、伝送路１３６の信号を波長分離して、装置１２０〜１２２へ伝送する。端局装置１１９においては、波長λ1 〜λn が可変光減衰装置１２４を介して、送信側波長多重装置１２５で波長多重され、更に、送信側多波長アンプ１２７で増幅されて、送信伝送路１３５に出力される。受信伝送路１３６のＷＤＭ信号は、受信側多波長アンプ１３３で増幅され、受信側波長分離装置１３１により、各波長に分離され、装置１２０〜１２２へ伝送される。なお、分散補償ファイバモジュール１２６、１３４は、光ケーブルの分散を補償するためのモジュールであり、ブースタ１２８、１３２は、増設用励起光源のブースタユニットである。アナライザ１２９は、スペクトルアナライザユニットである。

図３は、ＡＤＭのない、中継装置の構成例である。上流からの信号は、伝送路１５２で伝送され、多波長アンプ１４３で増幅されて、伝送路１５３により下流に伝送される。また、同じように、伝送路１５４により伝送された信号は、多波長アンプ１４６で増幅されて、伝送路１５５により下流に伝送される。多波長アンプ１４３、１４６には、監視制御装置１５１が接続され、これにより、ＷＤＭ通信システムの監視制御を行う。

図４は、ＡＤＭを有する中継装置の構成例である。上流からの信号は、伝送路１５２で伝送され、多波長アンプ１５９、ＡＤＭ１５８、多波長アンプ１６１によって増幅され、伝送路１５３により下流に伝送される。また、同じように、伝送路１５４により伝送された信号は、多波長アンプ１６２、ＡＤＭ１５８、多波長アンプ１６０によって増幅され、伝送路１５５により下流に伝送される。ＡＤＭ１５８により、伝送路１５６の波長λa が加えられ、伝送路１５７から波長λd が引き出される。

図５にスイッチ回路のない（パッシブな）ＡＤＭの構成例を示す。伝送路１６３上の波長多重された信号は、波長分離装置１６４で波長分離される。分離された波長のうち、波長λd が、引き出される（ＤＲＯＰ）。また、波長多重装置１６５に波長λa が新たに加えられる（ＡＤＤ）。波長λa を含めて、各波長が波長多重装置１６５で波長多重されて、伝送路１６６に出力される。

図６は、スイッチ回路を設けた（アクティブな）ＡＤＭの構成例である。光ゲートスイッチ１７２〜１７７を用いて、ドロップする波長を選択する外は、図５と同じである。図７に、監視制御装置の構成例を示す。１〜ｎチャネルの監視制御信号が伝送路１８１を介して、光・電気変換器１８３により、電気に変換される。その受信データは、フレーム終端部１８６を介して、直列・並列変換回路１８７により直列・並列変換され、１〜ｎチャネルの監視制御信号１９３を得る。１〜ｎチャネルの監視制御信号１９４は、並列・直列変換回路１８９により直列信号に変換され、フレーム生成部１８８により同期用のフレームが付加されて、電気・光変換器１８４を介して、光信号として伝送路１８２により伝送される。

なお、光・電気変換器１８３からの受信クロックは、フレーム同期回路１８５に印加され、フレーム同期回路１８５からのフレームパルスはフレーム終端部１８６に印加される。また、光・電気変換器１８３からの受信クロックは、送信側のセレクタ１９２にも印加される。光・電気変換器１８３からの受信クロック、発振器１９１の出力又は受信クロック１９５の一つが、セレクタ１９２により選択されて、パルス生成部１９０に印加され、パルス生成部１９０の出力は、並列・直列変換回路１８９及びフレーム生成部１８８に印加される。

図８は、図１の（Ａ）簡単な場合のＷＤＭシステムを、更に、簡単化し、波長の観点で表したものである。変調された複数の波長光（λ1 〜λ4 ）は、送信側端局装置１で一本の光ファイバー４に多重化されて伝送される。光ファイバー伝送路４には、中継装置が設置され、そこには光アンプ（光増幅器）２が設けられている。光アンプ２では、複数の波長光（λ1 〜λ4 ）を一括して増幅し、受信側の端局装置３に伝送する。受信側の端局装置３で、多重化された信号は各波長（λ1 〜λ4 ）毎に分配され、受信される。

しかし、この多波長光アンプ２は、光をそのまま増幅するものであるため、通常は、ＡＬＣ（Ａutomatic Ｌevel Ｃontrol：自動レベル制御）により、出力レベルが一定になるように制御される。ところで、λ2 が断になると、ＡＬＣがあるために、全体の出力レベルを一定にしようと動作し、それ以外の波長λ1 、λ3 、λ4 をより強く増幅することとなる。その結果、波長λ1 、λ3 、λ4 が、必要以上に増幅され、各波長間における干渉が強まったり、受信部における受信レベルが急激な変化を起こすことによって、伝送情報が誤って受信される。特に、前者の波長間の干渉は、継続して生じるため、干渉がひどい場合は通信が困難となる。

従来技術には、このようなＡＬＣ技術を使用した制御における問題を解決するために、各波長毎に光アンプにモニタＰＤ（Ｐhoto Ｄiode：光ダイオード）を設けて、波長の断を検出する方法もある。しかし、この方法は、波長多重数分のモニタを設ける必要があるために、将来の増設を見込み、設計段階で最終段階の波長多重数分のモニタを予め設ける必要があるという問題と、波長多重数が大きくなると不経済になるという問題がある。

また、各波長毎に監視用の信号を乗せる方法もある。つまり、波長毎に信号による変調とは別の周波数変調を印加し、その周波数変調の周波数は、各波長毎に異なる周波数を割り当てる。光アンプにおいては、一つのＰＤを設けて、これにより全波長を受光し、印加された周波数をフィルタで分解し、周波数変調波を復調して各波長の断を検出する方法もある。この場合においても、フィルタ回路は、予め収容波長数を想定して設計しなければならないという問題がある。

このような状況を背景に、ＷＤＭ通信において、光アンプの利得制御方法として、光監視回線を用いる方法がとられるようになった。つまり、監視制御用の光波長を信号伝送路とは別に設けて、この監視回線に監視制御信号伝送し、各光アンプにその時に入力されている信号情報を通知し、各光アンプはこの情報に基づいて利得制御を行う。

この場合、運用の途中で、増設を行い光波長収容数を変更したとしても、監視回線によりその情報が各光アンプに通知され、各光アンプは、その情報に基づいて、新たな光波長収容数に対応した利得制御状態に遷移することができる。また、運用の途中で、ある波長が断になれば、送信側の端末装置がそれをモニタし、断を検出する。該端末装置は、この旨を監視回線を介して、光アンプに通知する。各光アンプはこの情報に基づいて利得制御をすることとなる。

また、図４〜６に示すように、光波長選択性を利用した光ＡＤＭ機能を光アンプに持たせることが可能となり、リング状ネットワーク等において使用されている。図９は、光アンプにＡＤＭ機能を付加した光アンプＡ１５を光アンプＢ１６の前段に挿入した例である。光アンプＡ１５では、光伝送路１７からの一部の波長５を引き込み（ＤＲＯＰ）、更に、新たな光波長６を追加する（ＡＤＤ）。従って、光アンプＢにおける波長数は、光アンプＡでのＡＤＤ数６と送信側端局装置Ａからの送信波長のスルー波長数７の和となる。

ところで、監視回線上に光アンプの監視制御信号を伝送して、利得制御を行う従来技術の場合、次のような問題点がある。
（１）増設を行い光波長収容数を変更したときは、監視回線を介して、その情報が各光アンプに通知される。各光アンプは、その情報に基づいて、新たな光波長収容数に対応した利得制御状態に遷移する。しかし、このとき、増設されたという情報が各光アンプに通知する以前に、増設された光波長が光アンプに到達すると、各光波長のパワーは、ＡＬＣ制御の影響で低下することになる。この期間は一瞬であるが、バーストエラーが生じる原因となる。
（２）ある波長が断になれば、送信側の端局装置が、この旨を監視回線を介して、光アンプに通知する。各光アンプは、この情報に基づいて利得制御をする。しかし、波長が断になってから、端局装置がこの断を検出し、監視回線を介して光アンプに通知するまでに一定の時間を要する。そして、この期間、各光アンプは、ある波長の断に気づいていないから、光波長のパワーは、ＡＬＣ制御の影響で高くなる。この期間も一瞬であるが、バーストエラーが生じる原因となる。
（３）光波長選択性を利用した光ＡＤＭ機能を光アンプに持たせた場合、光アンプに入力される光波長数は、必ずしも端局装置から送信される波長数に一致しているとは限らない。このため、各ネットワークの要所、要所で、波長数を管理し、監視回線を介して、各光アンプに入力される波長数等の情報を通知することが行われている。図９の場合、例えば、光アンプＡ１５からのＡＤＤ波長が断になれば、当然光アンプＢに入力される波長数は変化する。しかし、送信側端局装置Ａでは、自分の送信波長数しか管理していないので、光アンプＡにおけるＡＤＤ波長の断を伝えることができない。このために、光アンプＢにおける光波長のパワーは、ＡＬＣ制御の影響で高くなり、伝送エラーが発生することとなる。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ＷＤＭ通信システムにおいて、光パワーの変動による信号のエラーを回避することを目的とする。

上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。

請求項１に記載された発明は、ＷＤＭ通信システムにおける監視制御方法において、波長増設の場合、増設予定の波長の光源をＯＦＦにしたままで監視制御信号によって、前記増設波長が通過する全ての光アンプの現在の受信パワー情報と増幅限界値情報を収集し、増設が可能であれば上記光源をＯＮにし、そうでなければ増設を拒絶することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、波長増設の場合、増設予定の波長の光源をＯＦＦにしたままで監視制御信号によって、前記増設波長が通過する全ての光アンプの現在の受信パワー情報と増幅限界値情報を収集し、増設が可能であれば上記光源をＯＮにし、そうでなければ増設を拒絶することにしたので、波長の増設が過度に行われることが防止でき、常時、中継装置が適正にＡＧＣ機能を発揮することが可能となる。

請求項２に記載された発明は、ＷＤＭ通信システムにおける監視制御方法において、端局装置では、増設時に、増設された光波長を徐々に強めて送信し、各中継装置は、当該中継装置の光アンプの増幅限界を小さめに設定しておき、受信されたパワーが、前記増幅限界を越えると自動的に、監視制御信号により全方向に警告を発し、端局装置では、警告を受信した場合には、パワーを速やかに低減させ、増設を中止することを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、端局装置では、増設時に、増設された光波長を徐々に強めて送信し、各中継装置は、当該中継装置の光アンプの増幅限界を小さめに設定しておき、受信されたパワーが、前記増幅限界を越えると自動的に、監視制御信号により全方向に警告を発し、端局装置では、警告を受信した場合には、パワーを速やかに低減させ、増設を中止することにより、増設予定の波長がどの経路を通過するか不明な場合でも、波長の増設が過度に行われることが防止でき、常時、中継装置が適正にＡＧＣ機能を発揮することが可能となる。

請求項３に記載された発明は、ＷＤＭ通信システムの端局装置において、端局装置は、監視制御信号送受信回路を有し、該監視制御信号送受信回路は、波長増設時に増設する予定の光源をＯＦＦにしたままで、監視制御信号によって、前記増設波長が通過する全ての中継装置の光アンプの現在の受信パワー情報と各中継装置に光アンプの増幅限界値情報を収集し、前記監視制御信号送受信回路は、前記受信パワー情報と各中継装置の光アンプの増幅限界値情報から判断して、増設が可能であれば増設された光源をＯＮにし、そうでなければ増設を中止することを特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１の監視制御方法で使用する端局装置を規定したものである。

請求項４に記載された発明は、ＷＤＭ通信システムの端局装置において、ＷＤＭ通信システムの端局装置において、各中継装置からの監視制御信号を受信しながら、増設予定の光源を徐々に強めて送信し、一の中継装置から発せられた増設不可の警告を含む監視制御信号を受信した場合には、増設予定の光源のパワーを速やかに低減させ、増設を中止することを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項２の監視制御方法で使用する端局装置を規定したものである。

本発明によれば、ＷＤＭ通信システムにおいて、光パワーの変動による信号のエラーを回避することができる。

特に、請求項１記載の発明によれば、波長増設の場合、増設予定の波長の光源をＯＦＦにしたままで監視制御信号によって、前記増設波長が通過する全ての光アンプの現在の受信パワー情報と増幅限界値情報を収集し、増設が可能であれば上記光源をＯＮにし、そうでなければ増設を拒絶することにしたので、波長の増設が過度に行われることが防止でき、常時、中継装置が適正にＡＧＣ機能を発揮することが可能となる。

また、請求項２記載の発明によれば、端局装置では、増設時に、増設された光波長を徐々に強めて送信し、各中継装置は、当該中継装置の光アンプの増幅限界を小さめに設定しておき、受信されたパワーが、前記増幅限界を越えると自動的に、監視制御信号により全方向に警告を発し、端局装置では、警告を受信した場合には、パワーを速やかに低減させ、増設を中止することにより、増設予定の波長がどの経路を通過するか不明な場合でも、波長の増設が過度に行われることが防止でき、常時、中継装置が適正にＡＧＣ機能を発揮することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１に本発明の顧客支援システムの例を示す。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
（１）問題解決の原理
光アンプ（光増幅器）でＡＬＣ制御を行う理由は、光中継区間の間隔が等間隔でなく、また、周囲環境による損失の変動があるためである。もし、これらの中継間隔が等しく、且つ損失の変動が無ければ、各光アンプは、ＡＧＣ（Ａutomatic Ｇain Ｃntrol ：自動利得制御）回路で制御することができる。例え、入力波長数が変化しても、各光アンプの利得を一定に制御するため、各波長の出力パワーは変動しない。このように、各光アンプをＡＧＣ回路で制御する構成は、図１０の構成となる。図１０では、光アンプ２２（ＥＤＦＡ：Ｅrbium ＤopedＦiber Ａmplifier )の入力パワーをモニタ３１でモニタし、出力パワーをモニタ３２でモニタする。ＡＧＣ回路２３では、これらのモニタ出力に基づいてアンプ２２を制御し、光アンプ２２の利得を一定とする。

次に、光ファイバーの周囲環境による損失の変動はとりあえず無視して、図１１のような、中継間隔が異なる（Ｌ1 〜Ｌ5 ）伝送路での光アンプによる多段中継を考える。各光アンプは、入力された光パワーを一定レベルになるように増幅する。各光アンプ３２〜３５の利得は、常に、前段の中継間隔の損失（α1 〜α5 ）のみを補償するようにする。つまり、光アンプ３２では、α1 だけ増幅（Ｇ1 ＝α1 ）し、光アンプ３５では、α4 だけ増幅（Ｇ4 ＝α4 ）する。その結果、送信装置３０の出力パワーと光アンプ３５の出力パワーは同じとなる。

前段の中継間隔の損失（α1 〜α5 ）は、各光アンプ３２〜３５の前段の中継装置の送信パワーの情報と自分の入力パワーの情報から割り出せる。従って、この損失分を補償するように各光アンプの利得を決めてやればよい。この場合、送信装置で新たに波長を追加しても、また撤去しても、各光アンプの出力は一定に保たれ、受信側でのパワー変動は起こらない。
（２）本発明のＡＧＣ制御部の構成（その１）
図１２に、上記原理に基づく、本発明のＷＤＭ通信システムにおけるＡＧＣ制御部の構成例を示す。伝送路２０上のＷＤＭの光波長は、光波長分離装置４４、モニタ３１、ＥＤＦＡ２２、モニタ３２、光波長多重装置４５を介して、下流に伝送される。光波長分離装置４４では、受信されたＷＤＭの光波長から、監視制御信号の乗っている波長λs を分離し、監視制御信号送受信回路４９に印加する。モニタ３１は、受信された信号であって、且つ光アンプで増幅される前信号でもある信号のレベルを検出するためのモニタである。ＥＤＦＡ２２は、光アンプである。モニタ３２は、光アンプの増幅後の信号であって、且つ送信信号でもある信号のレベルを検出するためのモニタである。光波長多重装置４５は、監視制御信号送受信回路４９からの、自局送信パワー情報を波長λs 等に乗せるために光波長多重を行う装置である。

図１２の動作を説明する。ＡＧＣ回路４３が、監視制御信号送受信回路４９の出力４２（上流送信パワー情報）、モニタ３１の出力２７（受信された信号のレベル、増幅前の信号レベル）及びモニタ３２の出力２８（送信信号のレベル、増幅後の信号レベル）に基づいてアンプ２２を制御し、光アンプ２２の利得を一定とする。

上流からの、前段の送信出力パワー情報は、監視・制御用の波長λs に乗せられている。この波長λs を光波長分離装置４４で分岐し、監視制御信号送受信回路４９に印加する。監視制御信号送受信回路４９では、波長λs に乗せられているデジタル情報８から、前段の送信出力パワー値を得て、その情報４２をＡＧＣ回路４３に伝える。一方、モニタ３１の出力（受信された信号レベル）２７が、ＡＧＣ回路４３に印加されている。そこで、ＡＧＣ回路３３では、両者の値から、前段での伝送路の損失αを求める。

また、ＥＤＦＡの利得は、モニタ３１の出力２７（増幅前の信号レベル）及びモニタ３２の出力２８（増幅後の信号レベル）から、ＡＧＣ回路３３において、求めることができる。ＡＧＣ回路３３は、損失値＝光アンプの利得となるように制御４６する。これにより、上記損失分だけ光アンプ２２が補償することとなり、その出力は一定となる。また、光アンプ２２の出力パワー値のディジタル値は、ＡＧＣ回路４３から監視制御信号送受信回路４９に伝えられる。監視制御信号送受信回路４９は、波長λs に、出力パワー値のディジタル値を乗せ９、光波長多重装置４５を介して、下流に通知される。

元来、ＡＧＣ制御には、送信パワーモニタと受信パワーモニタは必須であり、、この発明の方式を採用したとしても、新たにモニタを追加せずに実現できるために低コストになる。また、伝送路光ファイバーの周囲環境による損失の変動がある場合でも、上流の送信パワーと受信パワーの差により光アンプの利得を決定するので、この変動分は吸収されることになる。
（３）本発明のＡＧＣ制御部の構成（その２）（以下の説明において、先に説明した部分と説明が重複する部分は、省略する。）
各波長は、変調信号が「Ｈ」か「Ｌ」かで、その波長のパワーが異なる。従って、送信パワーと受信パワーのレベルは一定で無く、変調信号に応じて変動している。一方、光ファイバーの周囲環境の変動周波数が高くなり、変調信号による変動程度のものになると、環境変化に基づく、正確な送信パワーと受信パワーのレベル変動の測定が不可能となる。

そこで、図１３に示すように、光ファイバー損失計測用（波長λk ）の直流光源５０を設けて、これを下流で検出することにより、この問題を解決する。即ち、送信パワー（ｐ）が既知の測定用直流光源５０を信号に重畳して送信し、これを下流で検出する。既知の送信レベル値（ｐ）と波長λk の受信レベル値とから、伝送路での減衰を計算し、この減衰を補償するように、光アンプの利得を決定する。この場合は、監視制御信号により、送信パワーを通知する必要は無い。既知の測定用直流光源５０は、各中継区間で共通に利用するのでなく、各中継区間毎に独立に設ける。測定用直流光源５０を各中継区間で共通に利用すると、実施の送信レベルと既知にレベル値のずれが生じると、その誤差が累積され、問題が生ずる。各中継区間毎に独立に設けることより、その問題を解決している。また、測定用光源出力パワーに「ばらつき」がある場合は、測定用光源のパワーをモニタして、その送信レベル値を下流に監視制御信号によって通知しても良い。

図１３では、伝送路における減衰量の計算をＡＧＣ回路５３が行っているが、伝送路における減衰量の計算は別の回路が行い、ＡＧＣ回路５３はその結果を利用する構成でも良い。
（４）本発明のＡＧＣ制御部の構成（その３）
しかし、本発明のＡＧＣ制御部の構成（その２）であっても、光アンプ中継装置に別波長の監視制御信号を設けることが必要であり、本発明のＡＧＣ制御部の構成（その２）のように、更に、測定用光源を追加することはコスト高になる。そこで、監視制御信号用の波長を利用する。この場合、監視制御信号用の波長は、各中継区間毎に独立に設けても、各中継区間で共通に利用するようにしても良い。図１４にその構成例を示す。監視制御信号用の波長λs の前段の送信レベルは既知であるとする。ＡＧＣ回路６３のパワー測定回路６３１は、波長λs の既知の送信レベルと実際に受信した伝送路６４１の波長λs のレベルから、中継装置区間の減衰を算定し、この減衰を補償するように、光アンプの利得を決定する。

また、監視制御信号の情報伝送速度は、通常低いため、情報の「Ｈ」、「Ｌ」によるレベルの変動は少ないので、監視制御信号用の波長λs からそのパワーを測定することに、格別の問題はない。しかし、監視制御信号によって、伝送すべき情報量が多くなると、通信速度も高くなり、監視制御信号用の波長λs からそのパワーを測定することに、問題が生じてくる。このような、場合には、監視制御信号を図１５のようにする。監視制御信号を二分し、情報を入れる領域Ａとレベルが一定の領域Ｂとする。この監視制御信号のレベル一定の領域Ｂのレベルを計測することにより、波長λs のレベルを測定する。

また、送信側の監視制御信号用の波長λs 出力のパワーをモニタして、その送信レベル値を下流に監視制御信号によって通知しても良い。
（５）本発明のＡＧＣ制御部の構成（その４）
本発明のＡＧＣ制御部の構成（その３）の変形で、図１５の監視制御信号をＲＺ符号を用いて構成したものであり、図１６は、ＡＧＣ制御部の構成（その４）を説明するための図である。ＲＺ符号は、必ず、「０」を各符号に有するからその「０」のレベルに基づきに、受信レベルを計測すれば、情報に左右されない正確な計測ができる。その監視制御信号を図１７に示す。情報領域Ａとレベルが一定の「０」領域Ｂであ。この場合、受信レベルを計測するために、領域Ａと領域Ｂを区別して扱う必要がある。そのために、区別用の同期信号を作成する必要がある。図１７の下段にその同期信号を示した。Ｔ1 部分が一定のレベルの存在する時間である。監視制御信号送受信回路７９は、この同期信号を生成し、ＡＧＣ回路７３のパワー測定回路７３１に渡す。パワー測定回路７３１では、この同期信号を用いて、一定の「０」領域Ｂを知り、監視制御信号用の波長λsの受信レベルを正確に計測する。なお、Ｔは、光伝送路の損失の変動の最高周波数をＦmax とすると、サンプリング定理から、Ｔ＝１／（２Ｆmax ）
より、短くすれば良い。

また、送信側の監視制御信号用の波長λs の送信パワーをモニタして、その送信レベル値を下流に監視制御信号によって通知しても良い。
（６）本発明のＡＧＣ制御部の構成（その５）
上記のＡＧＣ制御部の構成では、監視制御信号や測定用光源が断になると、光アンプの利得を決定することができなくなり、光アンプが誤動作して、全波長の通信が不可能になる。このために、監視制御信号の送受信部や光源は分割して設計したり、取り替え可能に設計する必要がある。そこで、監視制御信号や測定用光源が断になっても、回線に影響がないようにするために、各光アンプは、監視制御信号や測定用光源が断になったとき、断になる前の状態を保持するようにした。図１８にその構成例を示す。ＡＧＣ回路８３に記憶部８３２を設け、常時、監視制御信号や測定用光源に基づくＡＧＣ制御情報値を更新して、記憶して置き、光信号が断になったり、異常を検出した場合は、監視制御信号送受信回路８９は、監視制御信号異常検出信号８１を受けて下流に送信し、ＡＧＣ回路８３は、記憶部８３２に記憶された情報を基づき、ＡＧＣ回路８３を動作させるようにした。

なお、監視制御信号異常検出信号８１には、監視制御信号送受信回路８９の実装異常情報も含まれる。また、こうすることにより、監視制御信号送受信回路８９が抜き去られても回線への影響を無くすことができる。一方で、監視制御信号送受信回路８９が挿入された場合は、監視制御信号が正常に動作し始めるまでの時間監視制御信号異常検出信号８１が発生される。これにより、監視制御信号送受信回路８９が挿入された場合でも回線に影響を与えない。
（７）ＡＧＣ制御部の具体的構成例（その１）
図１９に本発明のＷＤＭ通信システムにおけるＡＧＣ制御部の具体的構成例を示す。ＷＤＭの光波長は、光波長分離装置２０１、光カップラ２０２、光アイソレータ２０３、ＥＤＦＡ２０４、光カップラ２０５、光波長フィルタ２０６、光カップラ２０７、光波長多重装置２０８を介して、下流に伝送される。監視制御信号光は波長λs であり、波長λs は、監視回線でもある。

光波長分離装置２０１では、光波長λｓを分離し、監視制御装置２０９に印加する。光カップラ２０２では、受信光の一部を分岐し、光検出器２１５に印加する。光アイソレータ２０３は、逆の光波長の流れを防ぎ、受信光のレベルを検出する光検出器２１５にＥＤＦＡの励起光が漏れるのを防ぐ機能を有している。ＥＤＦＡ２０４は、光アンプである。光カップラ２０５は、ＥＤＦＡの励起光源２１６をＥＤＦＡ２０４に結合するものである。光波長フィルタ２０６では、不要波長を除去し、光カップラ２０７では、送信光の一部を分岐し、光検出器２１９に印加する。光波長多重装置２０８は、監視制御信号等を光波長多重して伝送する装置である。

光波長分離装置２０１によって分離された光波長λｓを受けて、監視制御装置２０９では、監視制御信号中のディジタル情報から上流の送信パワーを求め、ロス計算回路２１０にその値を渡す。ロス計算回路２１０の他方の入力端子には、アナログディジタル変換器２１３の出力が印加されている。アナログディジタル変換器２１３には、光検出器２１５により検出された受信光のレベルに応じた電気信号が、増幅器２１４を介して印加されている。従って、ロス計算回路２１０には、上流の送信パワー値と受信光のレベルに応じたディジタル出力値とが印加されている。ロス計算回路２１０は、その値の差をとり、上流からの信号の損失を求める。

また、光増幅された光信号の一部は、光カップラ２０７によって、光検出器２１９に印加される。光検出器２１９では、光・電気変換して、送信レベルを検出する。この光検出器２１９の出力は、増幅器２１７を介して、差分演算回路２２０に印加される。差分演算回路２２０の他方の入力端子には、受信光のレベルであり光増幅される前の信号のレベルに対応した信号が印加されている。従って、差分演算回路２２０の出力からは、光アンプ２２６のゲインが得られる。

ここでは、上記ロス計算回路の損失値とこの光アンプ２０４のゲインを同じにするように制御を行う。つまり、ロス計算回路の損失に対応した信号と光アンプ２０４のゲインに対応した信号を差分増幅器２１１に印加する。差分増幅器２１１からは、両者の差分値が得られ、この差分値をレーザダイオード駆動回路２２２に印加する。レーザダイオード駆動回路２２２は、ＥＤＦＡの励起光源２１６を上記差分値に対応して、その出力を増加・減少させ、伝送路の損失値と光アンプ２０４のゲインを同じにする。

光検出器２１９で検出された送信レベルに対応した電気信号は、増幅器２１７を介して、アナログディジタル変換器２１８に印加される。アナログディジタル変換器２１８の出力は、監視制御信号装置２２１に印加され、送信レベル情報は、監視制御信号中に挿入されて下流に伝送される。なお、図１９では、ＥＤＦＡの励起光源を後方励起としたが、前方励起、両方励起でも良い。
（８）ＡＧＣ制御部の具体的構成例（その２）
図１９では、励起光源の強度を調整することにより、ロス計算回路の損失値とこの光アンプ２２６のゲインを同じにするように制御したが、図２０に示すように、光アンプ２０４の後方に可変光減衰器２３０を設け、その減衰量を、レーザダイオード駆動回路２２２の出力により制御しても良い。これにより、励起レーザダイオードのパワーの強弱による、ゲインチルトの変化を無くすことができる。
（９）ＡＤＭ機能を有する光アンプのＡＧＣ制御部の構成例（その１）
図２１に示すように、ＡＤＭ機能を有する光アンプのＡＧＣ制御部は、上流の伝送路３０１、３０４、３０６からのＷＤＭ信号を、下流の伝送路３０２、３０３、３０５に伝送する。このとき、ＡＤＭ機能を有する光アンプにより、信号の分岐・挿入が行われて、上流からのＷＤＭ信号と異なるＷＤＭ信号が、下流に流れる。

ＡＤＭ３６０、３９１により、伝送路３０１上の信号と伝送路３０４上の信号が合波器３４４で合波され、伝送路３０５に伝送される。また、ＡＤＭ３６０、３９１により、伝送路３０６上の信号が、分波器３４３で分波され、伝送路３０２上と伝送路３０３上に伝送される。伝送路３０１、３０４、３０６上のＷＤＭの光波長は、光波長分離装置３２５〜３２７、モニタ３５０、３５３、３５６、光アンプ３０８〜３１０、モニタ３５１、３５４、３５５、ＡＤＭ３６０、３９１、モニタ３５２、３５９及び光波長多重装置３４０〜３４２を介して、下流に伝送される。光波長分離装置３２５〜３２７では、受信されたＷＤＭの光波長から、監視制御信号svの乗っている監視光波長λs を分離し、監視制御信号送受信回路３１５〜３１７に印加する。モニタ３５０、３５３、３５６は、受信された信号であって、且つ光アンプで増幅される前の信号でもある信号のレベルを検出するためのモニタである。モニタ３５１、３５４、３５５は、光アンプの増幅後の信号のレベルを検出するためのモニタである。ＡＤＭ３６０、３９１は、図４、５、６の構成を有するもので、波長の分岐・挿入を行う。モニタ３５２、３５９は、ＡＤＭ３６０、３９１により分岐・挿入された後の実際に送信される信号のレベルを検出するためのモニタである。光波長多重装置３４０〜３４３は、監視制御信号送受信回路３１５〜３１７からの監視制御信号sv等を波長多重するための装置である。

基本動作は、図１２の動作と同じである。ＡＧＣ回路３２０〜３２２が、監視制御信号送受信回路３１５〜３１７の出力（上流送信パワー情報）、モニタ３５０、３５３、３５６の出力（受信された信号のレベル、増幅前の信号レベル）及びモニタ３５１、３５４、３５５の出力（増幅後の信号レベル）に基づいてアンプ３０８〜３１０をＡＧＣ制御し、光アンプ３０８〜３１０の利得を一定とする。

上流からの、前段の送信出力パワー情報は、監視制御信号sv中に入れられ監視光波長λs に乗せられている。この監視制御信号svが搬送されている監視光波長λs を光波長分離装置３２５〜３２７で分岐し、監視制御信号送受信回路３１５〜３１７に印加する。監視制御信号送受信回路３１５〜３１７では、監視光波長λs に乗せられている監視制御信号sv中のデジタル情報から、上流の送信出力パワー値を得て、その情報をＡＧＣ回路３２０〜３２２に伝える。一方、モニタ３５０、３５３、３５６の出力（受信された信号レベル）が、ＡＧＣ回路３２０〜３２２に印加されている。そこで、ＡＧＣ回路３２０〜３２２では、両者の値から、前段での伝送路の損失αを求める。

また、ＥＤＦＡ３０８〜３１０の利得は、モニタ３５０、３５３、３５６の出力（増幅前の信号レベル）及びモニタ３５１、３５４、３５５の出力（増幅後の信号レベル）から、ＡＧＣ回路３２０〜３２２において求めることができる。ＡＧＣ回路３２０〜３２２は、損失値＝光アンプの利得となるように光アンプ３０８〜３１０を制御する。これにより、上流の伝送路の損失分だけ光アンプ３０８〜３１０が補償することとなり、その出力は一定となる。また、モニタ３５２、３５９の送信出力パワーＡ値のディジタル値は、監視制御信号送受信回路３１５、３１６に伝えられる。監視制御信号送受信回路３１５、３１６は、監視制御信号sv中に出力パワー値のディジタル値を含ませて、監視光波長λs に乗せて、光波長多重装置３４０、３４１を介して、下流に通知される。

なお、ＡＤＭ機能を有する光アンプの構成を、Ｔ字型の場合を示したが、これに限らず、スター構成のＡＤＭでも良い。
（１０）ＡＤＭ機能を有する光アンプのＡＧＣ制御部の構成例（その２）
図２２及び図２３は、図２１のＡＧＣ制御部の構成を一部変更したもので、監視制御信号光又は測定用光を用いて伝送区間の損失の補償している。

図２２の構成例は、監視制御信号光波長λs のレベルを用いてＡＧＣを行う例である。監視制御信号svが搬送されている監視制御信号光波λ長s を光波長分離装置３２５〜３２７で分岐し、監視制御信号送受信回路３６６〜３６８に印加する。監視制御信号送受信回路３６６〜３６８では、既知の送信レベルである監視制御信号光波長λs の受信レベルから、伝送区間の損失を計算し、ＡＧＣ回路３６０〜３６２に印加する。ＡＧＣ回路３６０〜３６２では、モニタ３５０、３５３、３５６の出力（増幅前の信号レベル）及びモニタ３５１、３５４、３５５の出力（増幅後の信号レベル）から、光アンプ３０８〜３１０の利得を求める。そして、ＡＧＣ回路３６０〜３６２は、損失値＝光アンプの利得となるように光アンプ３０８〜３１０を制御する。これにより、上流の伝送路の損失分だけ光アンプ３０８〜３１０が補償することとなり、その出力は一定となる。なお、伝送路の損失を、ＡＧＣ回路３６０〜３６２で計算する構成としてもよい。また、ＡＤＭ機能を有する光アンプの構成を、Ｔ字型の場合を示したが、これに限らず、スター構成のＡＤＭでも良い。

図２３の構成例は測定用光波長λk のレベルを用いてＡＧＣを行う例である。図１３の構成を、ＡＤＭ機能を有する光アンプのＡＧＣ制御部に適応した例である。測定用直流光源発生部４００からの測定用光波長λk （その送信レベルは既知）が波長多重装置４０１〜４０３により波長多重されて、下流に伝送される。ＡＧＣ制御の方式は、図１３と同じであり、説明を省略する。また、ＡＤＭ機能を有する光アンプの構成を、Ｔ字型の場合を示したが、これに限らず、スター構成のＡＤＭでも良い。

以上述べたように、本発明では、信号断や波長の増設又は撤去を行っても他の波長に影響が無いＷＤＭ通信システムが構築できる。しかし、増設を限りなく行うと、いつかは、光アンプの利得飽和を引き起こすことになる。そうなると、ＡＧＣ制御により、それ以上に光アンプの利得を上げようとしてもできなくなる。つまり、増設により波長数が増えれば、光アンプにおける各波長あたりの最低の利得が確保できなくなり、そこが、増設の限界となる。従って、光アンプを増設する場合は、その増設によって、中継経路の全ての光アンプが問題なく増設できることを確認してから行う必要がある。その確認のために、端局装置は、監視制御信号により、各光アンプの受信パワーである入力情報と各光アンプの保証できる増幅限界の情報を見る必要がある。

本発明では、各光アンプは、該光アンプにおける増幅を保証できる増幅限界の情報を有すると共に、必ず、自装置の入力信号のパワーを常時モニタしているので、端局装置は、これらの情報を増設時に確認する。つまり、端局装置の送信部で増設を行う場合、その信号を受信する端局装置までの経路において通過する全ての光アンプに、上記現在の光アンプの入力レベル値とその光アンプが補償できる限界の情報を端局装置に通知させる。そして、増設可能か否かは、伝送路の損失を中継装置の光アンプが、各波長あたりの最低の利得を確保できるか否かで決まる。各端局装置は、入力レベルと増設用励起光源数から、各波長あたりの最低の利得を確保できか否かでその増設が可能かどうかを判断する。

図２４にその端局装置の例を示す。端局装置は、監視制御信号送受信回路５１１、光源５０１〜５０４、送信部５１３、受信部５１２、波長多重装置５１０及び波長分離装置５１３から構成されている。送信部５１３は、光源を選択するスイッチ５０５〜５０８及び光合波器５０９より構成されている。監視制御信号送受信回路５１１は、図２５に示すような、マルチフレームを用いて、光アンプの状態を、経路中の光アンプに送信する。ＦＴＯＰは、フレームの開始を示す信号であり、ＴＳ１〜ＴＳ２４にデータが乗せられている。ＴＳ１〜ＴＳ２４の内容を図２６に示す。データの一部を構成するＯＰＣＯＤＥ及びＦＬＧの定義を、図２７及び図２８に示す。なお、ＡＩＳは、監視制御信号異常（上流の異常を通知する）を示すフラグであり、ＡＩＳ−ＬＢは、反対方向の監視制御信号異常（下流の異常を通知する）を示すフラグである。ＩＤは、光アンプを特定する信号である。これにより、各光アンプは、光アンプの入力レベル値、その光アンプが補償できる限界の情報、増設の有無等を端局装置に通知する。

しかし、ＡＤＭを採用した複雑なネットワークでは、その波長がどのような経路を通って、行くかを管理することが難しくなる。例えば、マルチベンダーの光アンプが混在する場合は、光アンプの構成はまちまちである。このような場合、各光アンプの限界値を予め少な目に設定しておき、増設が行われた場合は、光パワーを徐々に上げていくようにする。このとき、各光アンプは、マージンをもった限界値に達すると全端局装置に警告を発する。端局装置では、この警告を受信すると、パワーを下げるようにする。これにより、ＡＤＭを採用した複雑なネットワークにおいても、増設によって各光アンプが飽和することを確実に回避できる。その端局装置を図２９に示す。図２４のスイッチの代わりに減衰器６０５〜６０８を設け、監視制御信号送受信回路６１１の出力により制御される。

ＷＤＭ通信システムの構成を説明するための図である。 ＷＤＭ通信システムの端局装置の構成を説明するための図である。 ＷＤＭ通信システムの中継装置の構成（ＡＤＭ機能なし）を説明するための図である。 ＷＤＭ通信システムの中継装置の構成（ＡＤＭ機能あり）を説明するための図である。 ＷＤＭ通信システムのパッシブなＡＤＭの構成を説明するための図である。 ＷＤＭ通信システムのアクティブなＡＤＭの構成を説明するための図である。 ＷＤＭ通信システムの監視制御装置の構成を説明するための図である。 ＷＤＭ通信システムの一形態を説明するための図である。 ＡＤＭ機能を持つ光アンプを用いたＷＤＭ通信システムの構成例を説明するための図である。 ＡＧＣ制御の光アンプの簡単な構成を説明するための図である。 ＷＤＭ通信システムにおける損失を説明するための図である。 本発明のＡＧＣ制御の光アンプの構成（その１）を説明するための図である。 本発明のＡＧＣ制御の光アンプの構成（その２）を説明するための図である。 本発明のＡＧＣ制御の光アンプの構成（その３）を説明するための図である。 監視制御信号の構成例を説明するための図である。 本発明のＡＧＣ制御の光アンプの構成（その４）を説明するための図である。 同期信号の構成例を説明するための図である。 本発明のＡＧＣ制御の光アンプの構成（その５）を説明するための図である。 ＡＧＣ制御部の構成（その１）を説明するための図である。 ＡＧＣ制御部の構成（その２）を説明するための図である。 ＡＤＭにおける中継装置の構成（その１）（Ｔ字の場合）を説明するための図である。 ＡＤＭにおける中継装置の構成（その２）（Ｔ字の場合）を説明するための図である。 ＡＤＭにおける中継装置の構成（その３）（Ｔ字の場合）を説明するための図である。 ＷＤＭ通信システムにおける端局装置（その１）の構成を説明するための図である。 監視制御信号の例を説明するための図である。 ＴＳの内容を説明するための図である。 ＯＰＣＯＤＥの定義を説明するための図である。 ＦＬＧの定義を説明するための図である。 ＷＤＭ通信システムにおける端局装置（その２）の構成を説明するための図である。

符号の説明

２２、２０４、３０８、３０９、３１０ ＥＤＦＡ（光アンプ）
４３、５３６３、７３、８３、３２０、３２１、３２２、 ＡＧＣ回路
４９、６９、７９、８９、３１５、３１６、３１７ 監視制御信号送受信回路

Claims (4)

1. ＷＤＭ通信システムにおける監視制御方法において、波長増設の場合、増設予定の波長の光源をＯＦＦにしたままで監視制御信号によって、前記増設波長が通過する全ての光アンプの現在の受信パワー情報と増幅限界値情報を収集し、増設が可能であれば上記光源をＯＮにし、そうでなければ増設を拒絶することを特徴とするＷＤＭ通信システムにおける監視制御方法。
2. ＷＤＭ通信システムにおける監視制御方法において、端局装置では、増設時に、増設された光波長を徐々に強めて送信し、各中継装置は、当該中継装置の光アンプの増幅限界を小さめに設定しておき、受信されたパワーが、前記増幅限界を越えると自動的に、監視制御信号により全方向に警告を発し、端局装置では、警告を受信した場合には、パワーを速やかに低減させ、増設を中止することを特徴とするＷＤＭ通信システムにおける監視制御方法。
3. ＷＤＭ通信システムの端局装置において、端局装置は、監視制御信号送受信回路を有し、該監視制御信号送受信回路は、波長増設時に増設する予定の光源をＯＦＦにしたままで、監視制御信号によって、前記増設波長が通過する全ての中継装置の光アンプの現在の受信パワー情報と各中継装置に光アンプの増幅限界値情報を収集し、前記監視制御信号送受信回路は、前記受信パワー情報と各中継装置の光アンプの増幅限界値情報から判断して、増設が可能であれば増設予定の光源をＯＮにし、そうでなければ増設予定の光源をＯＮにしないことを特徴とするＷＤＭ通信システムにおける端局装置。
4. ＷＤＭ通信システムにおける端局装置において、各中継装置からの監視制御信号を受信しながら、増設予定の光源を徐々に強めて送信し、一の中継装置から発せられた増設不可の警告を含む監視制御信号を受信した場合には、増設予定の光源のパワーを速やかに低減させ、増設を中止することを特徴とするＷＤＭ通信システムにおける端局装置。
   

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