JP3768110B2 - 光増幅器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラマン増幅を用いた光増幅器及びこれを適用する光多重伝送中継システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、光増幅器を有する光中継システムを示す。光中継器としての中継器１と中継器２間が光伝送路３で繋がれている。中継器１と中継器２の各々において、光多重された主信号光を光増幅器１０、２０によって光増幅し、光伝送路３に入射する。
【０００３】
光伝送路３を通して送られた主信号は、中継器１と中継器２の各々において、光増幅器１１，２１で光増幅される。
【０００４】
この時、中継器１から中継器２への信号伝送を考えると、光監視（Optical Supervisory Channel：ＯＳＣ）信号を主信号に波長多重又は重畳して中継器２に対し通信を行う。中継器２側では光増幅器２１を用いて、光伝送路３から入力される波長多重信号光を十分な光レベルまで増幅を行い、これにより通信の確立をはかっている。
【０００５】
光多重通信は多くの信号光を波長多重している。このために多重された主信号の光パワーは非常に大きいものとなる。何らかの要因により発生した光伝送路３での障害(光コネクタ外れ、光ファイバ破断等の要因)により、その光パワーが光伝送路３より外側に漏れ、人体に直接照射された場合、人的被害の発生が予想される。
【０００６】
一方、昨今の通信インフラの発達により、大容量化、長距離化のニーズが高まり、長距離伝送の実現のために、ファイバ増幅と同様の原理に基づく光伝送路ファイバにおけるラマン効果を利用した増幅システムの導入が増えつつある。
【０００７】
かかるラマン増幅を用いた光伝送システムの例を図２に示す。ラマン増幅は伝送路ファイバそのものにラマン励起光源２２、１２により発生される励起光 (ラマン光)を照射し、ラマン効果を得るシステムである。ラマン利得を十分に得るためには、ラマン光を十分なレベルまで上げて光伝送路３に入射する必要がある。
【０００８】
したがって、ラマン増幅を用いた光多重伝送は、伝送路３において通常の光多重通信よりも更にその光パワーが及ぼす人的被害は大きいものとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のことから、光伝送路３でのファイバ障害発生時には光出力の制御が必要である。
【００１０】
本発明の目的は、従って、ファイバ障害発生時には光出力の制御を可能とする光増幅器及び、これを用いる光多重伝送中継システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成するラマン増幅を用いた光増幅器は、ラマン光を発生するラマン励起光源と、光伝送信号とともに送られる監視（ＯＳＣ）信号の誤りを検出する検出回路を有し、前記検出回路により、前記監視（ＯＳＣ）信号のビット誤りの発生が検出される時、前記ビット誤りの状態に応じて前記ラマン励起光源のラマン光出力パワーを制御することを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の目的を達成するラマン増幅を用いた光増幅器の好ましい一態様として、前記検出回路により検出される監視（ＯＳＣ）信号のビット誤りが所定状態となった場合、下流の光増幅器に対し、監視（ＯＳＣ）信号に監視（ＯＳＣ）回線の状態を通知するフラグを重畳し、伝送路障害の通知を行う回路を有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、上記本発明の目的を達成するラマン増幅を用いた光増幅器の好ましい一態様として、上流、及び対向回線上流側からの監視（ＯＳＣ）信号内にある監視（ＯＳＣ）回線の状態を通知するフラグを監視することを特徴とする。
【００１４】
また、上記本発明の目的を達成するラマン増幅を用いた光増幅器の好ましい一態様として、前記検出回路は、前記監視（ＯＳＣ）信号の信号エラーを監視して、前記信号エラーが一定の条件になった時に、前記ラマン励起光源に対する光出力制御を解除することを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、上記本発明の目的を達成するラマン増幅を用いた光増幅器の好ましい一態様として、前記検出回路は、前記ラマン励起光源のラマン光出力制御解除時に、前記監視（ＯＳＣ）信号の帯域に対応するラマン利得の発生するラマン光を前記伝送路ファイバに出力し、監視（ＯＳＣ）回線の回復を待ち、その後前記監視（ＯＳＣ）信号が正常動作した後に、前記監視（ＯＳＣ）回線で通知される波長情報を基にシステムに必要なラマン利得が得られる波長のラマン光を出力することを特徴とする。
【００１６】
本発明の更なる特徴は、以下の発明の実施の形態の説明から明らかになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例におけるラマン光出力の制御は以下の通りである。
【００１８】
伝送路の下流側アンプ（図２において、中継器２における光増幅器２１）で入力コネクタの外れ、およびファイバ破断等の光伝送路３の伝送路障害が発生した場合、中継器２の光増幅器２１において主信号光の断を検出する。
【００１９】
これにより中継器２において、自回線のラマン励起光源２２からのラマン光出力の制御(シャットダウン)を行う。さらに上流側である中継器１に対し、光増幅器２０からの主信号の送出を断にすることで、中継器１側の装置のシャットダウン制御を行う。
【００２０】
他の方法として、中継器１からの光監視（Optical Supervisory Channel：ＯＳＣ）信号の光入力を中継器２で監視する。ＯＳＣ信号が断であることを検知すると、光伝送路３のファイバ障害と判断する。そして中継器２の対向側のＯＳＣ信号を用いて、光増幅器２０から信号経路の上流側にある中継器１に対し、出力制御の信号を送信する。これにより光増幅器１０の出力制御を行うことによりシステム上で光自動出力制御(以下:ＡＰＳＤ)を実現している。
【００２１】
ここで、光自動出力制御(以下:ＡＰＳＤ)に付いて、更に説明する。図２において、中継器１の光増幅器１０からの主信号、もしくはＯＳＣ信号の受信状態を下流側中継器２の光増幅器２１で監視する。そして主信号もしくはＯＳＣ信号の光断検出時に、光増幅器２１により、ＡＰＳＤフラグを生成して、光増幅器２１の信号断状態を対向側光増幅器２０に通知する。
【００２２】
対向側光増幅器２０では、ＯＳＣ信号のフレーム内にＡＰＳＤフラグ(APSD-LB)を立て、対向側中継器１の光増幅器１１に送信する。
【００２３】
対向側光増幅器１１において、受信したＯＳＣ信号フレーム内のＡＰＳＤフラグ(APSD-LB)を監視する。ＯＳＣ信号のＡＰＳＤフラグを検出した場合、自局光増幅器１０に対し、ＡＰＳＤフラグ(APSD-LD)受信を通知する。自局下流からのＡＰＳＤフラグを受信した光増幅器１０は、光増幅器１０の出力信号光をシャットダウン、もしくは安全光レベルに光出力制御を行う。
【００２４】
このように、自局の光出力が下流側で正常受信されていることを監視でき、さらに、伝送路障害などによって自局光増幅器の信号が下流に届いていない場合に、自局光増幅器に対して、光出力のシャットダウン、あるいは安全光レベルに出力制御することが可能となる。
【００２５】
この時、光増幅器２１は自局のＯＳＣ信号にＡＰＳＤフラグを立て、ＯＳＣフレームに乗せて送信すると同時に、光増幅器２１の光出力の出力制御を行う。
【００２６】
上記のＡＰＳＤフラグについて更に説明する。ＡＰＳＤフラグは、それを発出した光増幅器２１の上流光増幅器１０のＩＤ情報を含み、どの時点で信号及びＯＳＣ信号光の断が発生したかを判別できる情報である。この情報はＯＳＣ信号のフレーム内に図３に示されるように割当てられる。
【００２７】
図３において、ＯＳＣ信号は一例として２４バイトのフレームからなり、装置の監視信号で、波長情報、ソフト制御信号等の制御信号が各バイトに割当てられる。この例では、7バイト目をＡＰＳＤフラグに割り当てた例である。
【００２８】
また、回線異常の発生しているのが自回線か対向回線かの判別は、ＡＰＳＤフラグにＡＰＳＤ及びAPSD-LBというビットを割り当てることにより可能となる。ＡＰＳＤフラグが立っている場合、自回線側の回線が異常となっており、APSD-LBビットが立っていることにより対向回線側の回線異常であると判別が可能である。
【００２９】
図２に戻ると、上流側の光増幅器１０近傍に光破断等の伝送路障害が生じた場合には、上流側である中継器１において伝送路ファイバの破断面からの反射光を検出し、これにより人体に危険なレベルの光出力の放出を防いでいる。
【００３０】
このようにラマン増幅を用いた光中継システムは、中継器の入力側の光増幅器側のコネクタ外れあるいは、伝送路の光ファイバ破断が起こった場合には信号光の断を検出する。
【００３１】
そして、光増幅器およびラマン光アンプ（ラマン励起光源）に対し、光増幅器下流の対向光増幅器、或いは中継器中で伝送路を折り返して上流の光増幅器に対して出力制御信号を送信することにより光出力制御を行う。
【００３２】
図４は、このように、下流側で主信号断を検出し、上流側の光出力制御を行うために、ラマン励起光源１２，２２に対し出力制御を行った場合を説明する図である。
【００３３】
図４において、図２との関係で、中継器１の光増幅器１０及び、中継器２の光増幅器２１及びラマン励起光源２２が示されている。今、障害により伝送路３の損失が増大すると（ステップ▲１▼）、光増幅器２１に入力する主信号の断を検出し、中継器２における光増幅器２１及び、ラマン励起光源２２をシャットダウンする（ステップ▲２▼）。これにより、中継器２では、中継器１からの主信号もＯＳＣ信号も受信出来ない状態になる。
【００３４】
かかる状態で伝送路３の損失が正常に復帰する場合（ステップ▲３▼）、中継器１の光増幅器１０は、主信号を送出するが、ラマン励起光源２２が駆動していないために、光増幅器２１側では光入力断の検出レベル閾値を超える信号光入力が得られない。このためにラマン励起光源２２の出力制御の解除に至らない。したがって、システムの自動復帰は不可能となる。
【００３５】
さらに、この方法では、伝送路障害有無の判断をするために、ＯＳＣ信号出力を一定に維持する必要が生じる。この場合、ＯＳＣ信号のフレーム検出レベルまでしか断検出閾値を下げられない。
【００３６】
また、ＯＳＣ信号光の断を検出する方法では、ＯＳＣ信号光とその波長帯域にもれ込むラマン光によるＡＳＳ雑音（Amplified Spontaneous Scattering）との区別をつけることが不可能であり、ＡＰＳＤ機能が誤作動する可能性が高い。
【００３７】
また、ＡＰＳＤ制御を行う伝送装置では、対向中継器側の通信回線がシャットダウンすることにより、自回線もシャットダウンさせる必要がある。これは、障害区間の対向回線側の通信が不通になっていることによって、自中継器側に障害が発生した場合、ＡＰＳＤによるアンプの出力制御は不可能になる。このために人体への安全を考慮して双方向の通信を停止させる。
【００３８】
システムの自動復帰を可能とし、ＡＰＳＤ機能の誤動作を防止するラマン増幅を用いた光増幅器及びこれを適用する光中継システムの実施例を以下に述べる。
【００３９】
本発明においては、図２に示したラマン励起光源２２の出力制御は主信号ではなく、ＯＳＣ信号光のレベル検出を用いる。
【００４０】
ＯＳＣ信号通信のための光受信モジュール(Ｏ／Ｅ：光／電気変換モジュール)で、光受信状態の符号誤り、フレーム検出を監視する。その監視の際のビット誤りの状態により、システム全体のラマン励起光源、及び光増幅器へのＡＰＳＤ制御を行う。
【００４１】
ここで、光増幅器（ＥＤＦＡ）の利得帯域に対応して図５に示す波長帯域に分割されているＳ＋、Ｓ、Ｃ、Ｌ、Ｌ＋バンドがある。ＯＳＣ信号は各光増幅器の帯域により個別又は複数のバンドで共用して設けられている。収容チャンネル数により、バンドも増加し、従ってＯＳＣ信号そのもの自体のチャンネル数を増やすことになり、ＯＳＣ信号自体の波長多重を行っている。
【００４２】
ここで、ラマン増幅について説明する。図６はラマン増幅における波長と利得の関係を模式的に表したものである。
【００４３】
信号光は、Cバンド帯▲１▼と呼ばれる1525〜1560nm帯域にある。一方ＯＳＣ信号▲２▼は、現在一般的な波長である1510nmとして表記する。ラマン増幅は、伝送路に入射されるラマン励起光源▲３▼の波長に対し、約１００nm長波長方向にシフトしたところに、最大利得が得られる図中▲４▼のような利得特性をもつ。
【００４４】
通常ラマン増幅システムは、所望の利得波長を補うため、複数個のラマン励起光源▲３▼'を用いる。この場合のラマン利得はそれぞれの波長λ1〜λnに対し、１００nmほど長波長側に利得帯域▲４▼'がある。
【００４５】
図６に示す例では、1510nm〜1560nmの帯域での利得が必要であるため、ラマン光源は1410〜1460nmまでの光源を、ある間隔で配置(配置間隔はシステムの所望利得曲線が得られるように考慮)する。このλ1〜λnまでのラマン利得の和が、この1510〜1610nmの帯域のラマン利得となる。
【００４６】
さらにこのように複数個のラマン励起光源を配置することにより、ある特定の波長近傍における利得を入射ラマン励起光源の光出力で制御が可能となる。
【００４７】
実施例として、伝送路ファイバ障害復旧時(ＯＳＣ信号がエラー発出からLOF（loss of failure）時)のラマン起動は、まず、1510nmのラマン励起光を伝送路ファイバに放出する。このラマン励起光は、ＯＳＣ信号光を増幅し、受信ＯＳＣモジュールでダイナミックレンジ内の光レベルとなるような利得を得られる光パワーを出力する。
【００４８】
これにより、ＯＳＣ信号の正常受信が行われ、以降システムの正常立上げの手順を行う。この立ち上げ手順では、信号光帯域の利得をもつラマン励起光が伝送路ファイバに放出され、受信信号レベルが正常の値となる。
【００４９】
光／電気変換モジュールの受光レベルに対する制御の状態を図7に示す。図7において、領域Ａは、光／電気変換モジュールのダイナミックレンジ内であり、この領域内ではエラーは発出しない。
【００５０】
領域Ｂではデータのエラーが発生する状態即ち、ＬＯＦ(Loss Of Frame)の状態であって、クロックは再生出来るが正しく同期がとれない。このために信号が正確に識別再生されず、エラーを発生する。また、領域Ｃは光入力を認識し得ない範囲である。
【００５１】
このような各状態において、本発明に従い下記のようにシステムが制御される。
【００５２】
領域Ａ：通常運用状態にある（ラマン励起光源、光増幅器とも動作中である）。
【００５３】
領域Ｂ：ラマン励起光源は通常動作、光増幅器は出力が停止又は、出力低下するように制御される。
【００５４】
領域Ｃ：ラマン励起光源、光増幅器ともに出力が停止又は、低下するように制御される。
【００５５】
これにより、コネクタ外れ、および光ファイバ破断の場合は領域Ｃとなり、ラマン励起光源、光増幅器ともに出力停止又は低下制御される状態となり、人体への危険な光の照射を回避することが可能となる。
【００５６】
図８はＯＳＣ信号断によるラマン励起光源のシャットダウンを説明する図であり、コネクタ外れ（開放）、および光ファイバ破断の場合は伝送路３の損失が増大する（ステップ▲１▼）。これにより、光増幅器２１前段側におかれる光／電気変換モジュールによりＯＳＣ信号の断を検出し、光増幅器２１及びラマン励起光源２２をシャットダウンする（ステップ▲２▼）。
【００５７】
ついで、コネクタ開放、および光ファイバ破断が復帰したとき（ステップ▲３▼）には、光／電気変換モジュールにＯＳＣ信号が入力される。しかし、この時は未だラマン励起光源２２の出力制御が解除されておらず領域Ｂとなる。
【００５８】
つぎに、光増幅器２１側でＯＳＣ信号のエラー発出、及びフレーム外れを検出し、ＯＳＣ信号帯域のラマン光帯域のシャットダウンが解除される（ステップ▲４▼）。すなわち、ＯＳＣ信号帯域のラマン光帯域を出力するように、ラマン励起光源２２の出力（図６の▲３▼）が制御される。
【００５９】
したがって、ラマン光が伝送路３に出力され、ＯＳＣ帯域のラマン増幅によりＯＳＣ信号が領域Ａとなり、正常レベルまで上がり、ＯＳＣ回線が復帰する（ステップ▲５▼）。
【００６０】
ＯＳＣ回線の復帰の後は、ＯＳＣ信号に含まれる信号波長情報(ＷＣＳ)、波長異常情報(ＷＣＦ)を基に、ラマン励起光源２２から光増幅器の利得がある帯域のラマン励起光の出力制御が解除される（ステップ▲６▼）。これにより、ラマン増幅が行われ、主信号光が正常なレベルまで復帰する（ステップ▲７▼）。これによりシステムが自動復帰する。
【００６１】
また、本発明により上記したようなＡＰＳＤ機能と共に、光出力の反射検出機能をもたせることにより、対向回線の障害により対向回線側の通信が停止した場合においても、反射光検出による光出力制御ができる。このため自回線の通常運用が可能であり、ある区間の片側の回線が停止することによる双方向の通信の停止を回避することが可能となる。
【００６２】
図９は、上記特徴を有する本発明の光増幅器を適用する光中継器のブロック構成例を示す図である。
【００６３】
図９において、光中継器は、Ａ回線(上り回線)側システムIとＢ回線（下り回線）側システムIIを１対で有して1つの装置を構成する。
【００６４】
伝送路光ファイバ３０，３１により、図９においては示されない複数の光中継器が接続されている。各中継器ともに図９に示されると同様の構成である。また、隣接する光中継器間を繋ぐ伝送路ファイバ３０，３１の長さは、現在使用されているファイバでは１００〜２００数十Ｋｍ程度の距離を有する。
【００６５】
入力される信号光は、ＯＳＣ分離カプラ１０１，２０１に入力する。ＯＳＣ分離カプラ１０１，２０１において、伝送路ファイバ３０，３１からの信号光のうち、ＯＳＣ帯域の信号成分のみ分離し、ＯＳＣ信号として受信ＯＳＣモジュール１０２，２０２に渡す。
【００６６】
受信ＯＳＣモジュール１０２、２０２は、光信号のＯＳＣ信号を対応する電気信号に変換しデータＤＡＴＡ及びクロックＣＬＫを出力する。
【００６７】
受信ＯＳＣモジュール１０２、２０２の出力はそれぞれラマン光合波カプラ１０３，２０３を通過して光増幅ユニット１０４，２０４に入力される。
【００６８】
ラマン光合波カプラ１０３，２０３は、ラマン増幅用励起光源１０５，２０５により発生される、ラマン増幅のためのラマン光を伝送路ファイバ３０，３１へ重畳して送出して後方励起を行う。
【００６９】
光増幅ユニット１０４，２０４は、信号光をシステムの所望パワーに増幅し、それぞれ下流側の伝送路３０−１，３１−１へ出力する。
【００７０】
ＯＳＣ終端部１０６，２０６は、受信したＯＳＣ信号のデータＤＡＴＡを処理した後、送信ＯＳＣ モジュール１０７，２０７に対しＯＳＣ信号を生成し出力する。
【００７１】
この時、ＯＳＣ信号の符号誤りを検出して、ＯＳＣ信号の中にＡＰＳＤフラグを生成し、自側ＡＰＳＤ制御部１０８（２０８）、対向側のＡＰＳＤ制御部２０８（１０８）、及び対向側ＯＳＣ終端部２０８（１０８）へＡＰＳＤ情報を出力する。
【００７２】
また、対向側ＯＳＣ終端部からの対向回線ＡＰＳＤ状態を監視し、その情報を自回線の下流側へのＯＳＣ信号に載せる機能をもつ。このＡＰＳＤフラグはＯＳＣ符号誤り、ＯＳＣ信号断の状態、及びＡＰＳＤ発生中継器を認識する信号により構成される。
【００７３】
ＡＰＳＤ制御部１０８，２０８は、自回線、及び対向側回線のＡＰＳＤフラグを監視し、フラグの状態により、ラマン増幅用励起光源１０５，２０５、光増幅ユニット１０４，２０４の出力制御を行う。
【００７４】
送信ＯＳＣモジュール１０７，２０７は、ＯＳＣ制御部１０６で生成されたＯＳＣ信号に対し電気-光変換を行い、ＯＳＣ信号光を出力する。
【００７５】
ＯＳＣ合波カプラ１０９，２０９は、光増幅ユニット１０４，２０４から出力される主信号光にＯＳＣ信号光を合波して、下流方向の伝送路光ファイバ３０−１，３１−１に対して出力する。
【００７６】
次に上記図９に示す光中継器における各状態時における具体的動作を説明する。
［光ファイバ障害時の動作］
図１０は、伝送路光ファイバが障害の時のＡＰＳＤ制御を説明する簡略図である。この図は図９に示した光中継器を中継器１、中継器２として、対向システムを実現したもので、図９の各機能ブロックの内、説明に必要な部分のみ簡略化して表記してある。
【００７７】
中継器１、中継器２は、それぞれ光増幅ユニット１０４−１、２０４−１、１０４−２，２０４−２と、ラマン励起光源１０５，２０５とで構成され、伝送路間に配置されている。
【００７８】
伝送路光ファイバ３０に光コネクタ抜けが生じた場合や伝送路光ファイバ３０が破断した場合、中継器１は光増幅ユニット１０４−１側で伝送路光ファイバ３０からの反射光の検出を行う。そして、中継器１の光増幅ユニット１０４−２からの出力光を人体に影響のない安全なレベルに制御する。
【００７９】
このとき、下流に当たる中継器２のラマン励起光源１０５からのラマン励起光を、中継器１の出力の反射光と誤認識しないように、ラマン励起光の帯域を分離する必要がある。一方、中継器２側では主信号及び監視（ＯＳＣ）信号共に光断の状態になる。
【００８０】
図１０中のＯＳＣブロックａ，ｂ，ｃ，ｄは、図９の受信ＯＳＣ モジュール１０２，２０２、ＯＳＣ終端部１０６，２０６及びＡＰＳＤ制御部１０８，２０８により構成され、ＯＳＣ信号の光断を検出してＡＰＳＤフラグを立てる。
【００８１】
中継器２内のＯＳＣブロックａでは、このＡＰＳＤフラグを元に中継器２内のラマン励起光源１０５、光増幅ユニット１０４−１に対し、光制御(シャットダウン)を行う（ステップ▲２▼）。
【００８２】
次に対向回線３１−１を利用して、中継器１に対し中継器２のＯＳＣ信号断検出のＡＰＳＤフラグを通知し（ステップ▲３▼）、中継器１の光増幅ユニット１０４−２に対してシャットダウン制御を行う（ステップ▲４▼）。この時、中継器１側から伝送路障害を復帰させるために、通常動作のままＯＳＣ信号が送出される。
［光ファイバ障害復帰時の動作］
図１１、図１２に伝送路ファイバ３０のコネクタ抜け、及びファイバ破断が復帰した場合の制御動作を示す。これらの図においても図９に示した光中継器を中継器１、中継器２として対向システムを実現したもので、図１０と同様に図９の各ブロックを簡略化して表記してある。
【００８３】
図１１において、伝送路障害が復帰した場合（ステップ▲１▼）、中継器１から送信されるＯＳＣ信号は、中継器２のＯＳＣ部ａに入力される。しかし、この時ラマン励起光源１０５が起動していないため、ラマン光を使用して伝送を実現する程に伝送距離があるシステムでは受信ＯＳＣモジュールのダイナミックレンジ内にＯＳＣ信号光が入らない。
【００８４】
この場合は、通常、ＯＳＣ信号のレベルは図７に示す領域Ａ以下であって、ダイナミックレンジ外となり、図１１内のＯＳＣ部ａにある受信ＯＳＣモジュール１０２（図９参照）で符号誤りの発生が検出される。
【００８５】
受信ＯＳＣモジュール１０２で符号誤りを認識した場合、図１１内のＯＳＣ部ａにあるＯＳＣ終端部１０６（図９参照）は、ＯＳＣ符号誤りのＡＰＳＤフラグを立てる。このＡＰＳＤフラグを図１１内のＯＳＣ部ｂにより中継器１に対して伝送路３１−１を通して送信する（ステップ▲２▼）。
【００８６】
さらに、中継器２の受信ＯＳＣ部ａからのＡＰＳＤフラグを受け、ラマン励起光源１０５はＯＳＣ信号帯域の利得を持った波長の光を送出する（ステップ▲３▼）。
【００８７】
ここで、中継器１側の光増幅ユニット１０４−２は、光出力を断し続けるが、ＯＳＣ回線の復帰を待つスタンバイ状態へと推移する（ステップ▲４▼）。
【００８８】
上記ステップ▲３▼の動作で図７の領域Ａに戻り、ＯＳＣ信号に十分なラマン利得が発生し、ＯＳＣ信号が正常動作する。これにより図１２に示すように、中継器２のＯＳＣ受信部ａは、ＯＳＣ信号を正常受信し（ステップ▲５▼）、ＡＰＳＤフラグを中継器２のＯＳＣ部ｂを通して、中継器１のＯＳＣ部ｃに対して送信する（ステップ▲６▼）。
【００８９】
ＯＳＣ回線が正常動作となると、ラマン励起光源１０５は、システムに設定されている多重波長の情報を基に、システムの必要としているラマン利得の発生する波長のラマン光を出力する（ステップ▲７▼）。
【００９０】
さらに、中継器２の光増幅ユニット１０４−１はＯＳＣ信号を正常受信し、ＡＰＳＤフラグが確認された後、正常起動状態となり、入力スタンバイ状態となる（ステップ▲８▼）。
【００９１】
中継器１側の受信ＯＳＣ部ｃは、中継器２からＯＳＣ正常受信によるＡＰＳＤフラグを受信後、光増幅ユニット１０４−２の出力制御を解除する正常立上げ動作のシーケンスに入る（ステップ▲９▼）。
【００９２】
以上の動作により、伝送路ファイバ３０の復帰により、システムの自動再立上げ動作に移行して、正常動作状態を回復する。
［回線障害時の対向回線の通信の確保］
ここで、先に図１０で示したような伝送路障害が発生したときに、ＡＰＳＤ機能のみによる光アンプ出力の制御では、中継器２の光増幅ユニット２０４−２の出力をシャットダウンする必要が生じる。
【００９３】
理由として、中継器１から中継器２に向かう回線３０が伝送路障害などでＯＳＣ回線が断している場合、更にその後に中継器２から中継器１に向かう伝送路３１−１に障害が発生した時に、光増幅ユニット２０４−２に対して、自中継器２の障害を示すＡＰＳＤ信号が伝達されない。
【００９４】
この時、障害復旧作業などで、中継器２の光増幅ユニット２０４−２に繋がる光コネクタを抜いた場合、コネクタ端面から光増幅ユニット２０４−２の出力光がそのまま放出され、人体への被害が懸念される。
【００９５】
この人的被害を防止するために、光増幅ユニット２０４−２側に光出力の反射検出機能をもたせる。このようにＡＰＳＤ、及び反射光検出の２つの機能を持たせることにより、中継器２から中継器１に向かう通信は確立されたままにすることが可能となる。
【００９６】
図１０において、受信ＯＳＣ部ａにおいて、符号誤り、フレーム誤り、ＯＳＣ信号断を監視し、ビット誤り及びフレーム誤りの間は、ラマン励起光源１０５の出力パワーを設計規定値まで上げ、光入力断の時は、光出力をシャットダウンする。これにより、伝送路３０の障害が復帰したときには、自動立上げが可能となる。
［ＡＰＳＤフラグ］
上記したＡＰＳＤフラグについて更に説明する。ＡＰＳＤフラグは、図９の受信ＯＳＣモジュール１０２，２０２で受信した光ＯＳＣ信号を光-電気変換した後、ＯＳＣ終端部１０６，２０６で生成される。
【００９７】
ＯＳＣ終端部１０６，２０６において、受信ＯＳＣモジュール１０２，２０２で識別再生されたデータＤＡＴＡ,クロックＣＬＫに基づき、符号誤り、フレーム誤り及びＯＳＣ信号断を監視する。ＡＰＳＤフラグは、この監視により検出された符号誤り、フレーム誤り及びＯＳＣ信号断の発生を通知するためのフラグ信号である。
【００９８】
ＡＰＳＤフラグのデータは、ＯＳＣ信号に乗りシステムを構成する各装置部位に通知される。ＯＳＣ信号はＡＰＳＤ発生装置の識別情報ＩＤもしくは、その他の方法を用いて、いずれの中継地点で回線が断になっているかの判別を可能とする。
［コネクタ外れ検出(ＬＤ SAFETY)］
また、上記したコネクタ外れ検出(ＬＤ SAFETY)の方法の例を図１３に示す。図１３において、中継器１の光増幅ユニット１０４−２に対応する光増幅部(ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier)で光増幅された光信号は、光カプラ１０４−３を通して伝送路３０に出力される。
【００９９】
光増幅ユニット１０４−２の出力側に、光反射検出用のフォトダイオード(ＰＤ)１０４−４と光カプラ１０４−３が備えられる。
【０１００】
光アンプ１０４と伝送路３とを接続するコネクタの抜けが発生した場合、光アンプ１０４から出された光信号の反射成分が、反射検出用フォトダイオード１０４−４で検出される。これにより、光コネクタの外れを検出することが可能となる。
【０１０１】
この光コネクタの外れ時の反射光を検出することにより、図示しない制御回路により光増幅ユニット１０４−２は、人体に危険の及ばない光出力パワー(安全光レベル)へ出力制御されることが可能であり、ＬＤ SAFETY機能が実現される。
【０１０２】
一方、上記のコネクタ抜け検出システムにおいて、光自動出力制御（ＡＰＳＤ）のみでは対向回線が伝送路ファイバの障害等により、ＯＳＣ回線が不通となった場合、自回線で下流のコネクタ抜けを検出することができない。これにより人体に危険なレベルの光出力を出力し続けることになる。これは、非常に危険である。かかる点からも、上記したＬＤ SAFETY機能は、自回線の反射検出により実現することが望ましい。
【０１０３】
図１４乃至図１７に示すように、通信システムは端局装置(局（Ａ）１、局（Ｃ）４)と、中継器２から構成される場合は、中継器２における光増幅ユニット１０４は、インラインアンプ１０４−５が使用される。そして、中継器２において、主信号光の光増幅、およびＯＳＣ信号光の再生中継を行う。また、システム構成はＯＳＣ回線の終端方法により、横割、と縦割の方法がある。
【０１０４】
図１４に本発明の適用例として、ＯＳＣ横割多中継システム構成を示す。図１５は、図１４の障害時の動作を説明する図である。
【０１０５】
中継器２の受信側ＯＳＣ部ａで終端されるＯＳＣ信号から抽出される上流からの情報に自中継器の情報を付加した後に、下流に対して送信側ＯＳＣ部ｄから送信する方法が横割方法である。
【０１０６】
図１５は、障害時の動作を説明する図であり、中継器２の受信ＯＳＣ部ａでＯＳＣ信号のエラーを監視する（ステップ▲１▼）。ついで、エラー発生時にＡＰＳＤフラグを立て、送信側ＯＳＣ部ｄから下流にＯＳＣ信号によりＡＰＳＤフラグを通知する。
【０１０７】
この場合、図１５に示すように中継器２から上流にある局（Ａ）１に対しては、ＯＳＣ信号の送信は行わない。
【０１０８】
したがって、中継器２のＯＳＣ信号処理を簡潔にすることができる。しかし、近年の光信号のままで処理するいわゆるフォトニックネットワークのニーズの高まりに対して、光信号でＡＤＤ/ＤＲＯＰを行う場合を考慮した時に図１１の構成はシステム構成の柔軟性にかけるものである。
【０１０９】
一方、縦割り方法を適用する図１６の通信システム構成では、上流からのＯＳＣ信号をいずれの中継器２においても終端が可能である。したがって、下流の光多重伝送装置を介することなく、自装置内で終端折返しをして上流の装置に自中継器情報の付加されたＯＳＣ信号を送信することができる。
【０１１０】
図１７は、図１５の障害時の動作を説明する図である。中継器２の受信ＯＳＣ部ａでＯＳＣ信号のエラーを監視する（ステップ▲１▼）。ついで、エラー発生時にＡＰＳＤフラグを立て、送信側ＯＳＣ部ｄから下流にＯＳＣ信号によりＡＰＳＤフラグを通知する（ステップ▲２▼）。
【０１１１】
同時に、中継器２の対向側回線の送信ＯＳＣ部ｂから上位側の中継器１に、ＯＳＣ信号により同じＡＰＳＤフラグを通知する（ステップ▲３▼）。したがって、中継器１において、ＡＰＳＤフラグに基づきポストアンプ１０４−２の出力制御が可能である。
【０１１２】
かかる縦割り方法を適用する通信システムでは、他地点での障害発生時などによりＯＳＣ回線の断によるシステムの停止を最小限に押えることが可能である。さらに、障害発生個所の特定、障害状況の把握、復旧を容易とすることが出来る。
［伝送波長Ｃバンド、Ｌバンド分離ＯＳＣ通信方法］
図１８に本発明の別の適用例として、Ｃバンド、Ｌバンド分離の光増幅器のブロック構成を示す。
【０１１３】
現在の光増幅器即ち、ＥＤＦＡは、は、Ｃバンド帯域(1530nm〜1550 nm帯の波長)、Ｌバンド(1570nm〜1610帯の波長)に利得をそれぞれ有している。通信トラフィックが爆発的な増大を続ける現在、Ｃバンド、Ｌバンドとも各８０波を超える波長多重が必要となり、更に１波あたりの伝送速度も１０Ｇbpsを超え、更に複雑かつ柔軟なシステム構成が望まれる。
【０１１４】
ＯＳＣ信号は光多重通信装置の各波長数、送受信状態などの各装置間情報を通信しているため、これらのニーズに対応するためには、ＯＳＣ信号そのものの情報量を増やす必要がある。
【０１１５】
しかし、現在の光多重伝送に望まれる、光アンプを介さずに長距離伝送を行うシステムにおいてＯＳＣ回線の通信を行うには、広いダイナミックレンジが要求される。そして、かかる広いダイナミックレンジを有し、且つ光送受信モジュールに要求される伝送速度の速い通信を行うことは困難である。
【０１１６】
そこで、本発明の一特徴として、多波長ＯＳＣ信号を用いて、高密度、且つ高速の光多重伝送におけるＯＳＣ回線の実現を図るものである。図１８は、かかる特徴を有する光多重伝送装置として、図９に示す光多重伝送装置のＡ回線側システムIの部分を取り出して示したものである。
【０１１７】
図９の同等部分との差異は、ＯＳＣ受信モジュール１−２がＣバンドＯＳＣ受信モジュール１０２−１、ＬバンドＯＳＣ受信モジュール１０２−２に置き換え、またＯＳＣ受信モジュール１０７がＣバンドＯＳＣ送信モジュール１０７−１、ＬバンドＯＳＣ送信モジュール１０７−２に置き換えて２系統により構成されている。
【０１１８】
さらに、ＯＳＣ終端部１０６は、Ｃ、Ｌバンド２系統の処理が可能な回路構成とする。さらに、ＯＳＣ分離カプラ１０１の後側及び、合波カプラ１０９の前側に、それぞれＣ、Ｌバンドの光を分離し、合波をおこなうＣＬ分離カプラ１１２及び、ＣＬ合波カプラ１１７が付加されている。
【０１１９】
ここで、光増幅ユニット１０４は波長帯域分割カプラ１１０４−１とＣバンド用ＥＤＦＡ１１０４−２とＬバンド用ＥＤＦＡ１１０４−３と波長多重カプラ１１０４−４で構成されている。
【０１２０】
Ｃバンド用ＥＤＦＡ１１０４−２とＬバンド用ＥＤＦＡ１１０４−３は各バンドのＯＳＣ情報にも基付き利得調整制御が行なわれる。
【０１２１】
各バンド用のＯＳＣ信号と伝送を行なう光信号の関係は図１９の（ａ）乃至（ｅ）に示すように光増幅ユニットの利得が発生しない位置に設ける。
【０１２２】
図２０に図１４乃至図１７の端局の具体的な構成例ブロック図を示す。図９と同一部材は同一番号で示す。 追加された機能部としてレーザ９１−１乃至９１−ｎは、光変調器９２−１乃至９２−ｎ、波長多重カプラ９３、受信モジュール８２−１乃至８２−ｎ、及び分波器８３を有している。
【０１２３】
送信側では波長の異なるレーザ９１−１乃至９１−ｎからの出力を光変調器９２−１乃至９２−ｎで変調し、変調された光は波長多重カプラ９３で波長多重された後、光増幅ユニット１０４に入力される。
【０１２４】
受信側では、光増幅ユニット２０４からの出力は分波器８３で波長分離された後受信モジュル８２−１乃至８２−ｎで電気信号に復調される。
【０１２５】
先に示した図９や図２０の光増幅ユニット１０４,２０４の構成は単一の波長帯域の光増幅ユニットに限定されるものでは無く、図１８の光増幅ユニット１０４のように複数の波長帯域に分割して、それぞれの帯域に対応した光増幅器を用いて増幅を行なう光増幅ユニットで有っても良い。
【０１２６】
（付記１）
ラマン増幅を用いた光増幅器において、
ラマン光を発生するラマン励起光源と、
光伝送信号とともに送られる監視（ＯＳＣ）信号の誤りを検出する検出回路を有し、
前記検出回路により、前記監視（ＯＳＣ）信号のビット誤りの発生が検出される時、前記ビット誤りの状態に応じて前記ラマン励起光源のラマン光出力パワーを制御することを特徴とする光増幅器。
【０１２７】
（付記２）付記１において、
前記検出回路により検出される監視（ＯＳＣ）信号のビット誤りが所定状態となった場合、下流の光多重伝送装置に対し、監視（ＯＳＣ）信号に監視（ＯＳＣ）回線の状態を通知するフラグを重畳し、伝送路障害の通知を行う回路を有することを特徴とする光増幅器。
【０１２８】
（付記３）付記１において、
上流、及び対向回線上流側からの、監視（ＯＳＣ）信号内の監視（ＯＳＣ）回線の状態を通知するフラグを監視して、光出力制御を行う回路を
有することを特徴とする光増幅器。
【０１２９】
（付記４）付記３において、
前記光出力制御を行う回路は、光出力を人体に危険のないレベルに出力調整することを特徴とする光増幅器。
【０１３０】
（付記５）付記３において、
前記光出力制御を行う回路は、光出力を完全に断となるように出力調整することを特徴とする光増幅器。
【０１３１】
（付記６）付記３において、
前記光出力制御を行う回路は、前記監視（ＯＳＣ）信号の信号エラーを監視して、前記信号エラーが一定の条件になった時に、前記ラマン励起光源に対する光出力制御を解除することを特徴とする光増幅器。
【０１３２】
（付記７）付記３において、
前記光出力制御を行う回路は、前記監視（ＯＳＣ）信号の前記フラグの状態により、前記光アンプの出力制御を解除することを特徴とする光増幅器。
【０１３３】
（付記８）付記６において、
前記ラマン励起光源のラマン光出力パワーを制限する出力制御を行う回路は、前記ラマン励起光源のラマン光出力制御解除時に、前記監視（ＯＳＣ）信号の帯域に対応するラマン利得の発生するラマン光を前記伝送路ファイバに出力し、監視（ＯＳＣ）回線の回復を待ち、その後前記監視（ＯＳＣ）信号が正常動作した後に、前記監視（ＯＳＣ）回線で通知される波長情報を基にシステムに必要なラマン利得が得られる波長のラマン光を出力すると共に、前記光アンプの出力制御を解除することを特徴とする光増幅器。
【０１３４】
（付記９）付記８において、
自装置で前記ＯＳＣ信号を終端後、対向側ＯＳＣ信号を利用して前記監視（ＯＳＣ）回線の状態を通知するフラグを上流に対して折り返し送信することを特徴とする光増幅器。
【０１３５】
（付記１０）付記９において、
前記監視（ＯＳＣ）信号は、Ｃバンド帯及びＬバンド帯の独立した伝送波長の回線を有する光増幅器。
【０１３６】
（付記１１）
複数の光増幅器を多段に従属した光多重伝送中継システムであって、
前記複数の光増幅器の各々は、
伝送路からの光を増幅する光アンプと、
伝送路を励起する励起光源と、
前記光増幅器の上流から送られる監視（ＯＳＣ）信号の誤りを検出する回路と、
前記検出回路により、前記監視（ＯＳＣ）信号に一定のビット誤りの発生が検出される時、前記ラマン励起光源のラマン光出力パワーを制限する出力制御を行う回路と、
前記監視（ＯＳＣ）信号の状態を通知するフラグを前記光増幅器の下流に送信する回路を有することを特徴とする中継システム。
【０１３７】
（付記１２）付記１１において、
上りと下りの２回線を有し、
前記複数の光増幅器の各々は、
前記監視（ＯＳＣ）信号を自装置で終端し、
監視（ＯＳＣ）回線の状態を通知するフラグを上流に対向回線を用いて折り返して送信する回路を有することを特徴とする中継システム。
【０１３８】
【発明の効果】
上記に図面に従い発明の実施の形態を説明したように、本発明に従いＯＳＣ回線の符号誤り検出をラマン励起光源、及び光増幅器の出力制御に用いた場合、以下の効果がある。
(1)光増幅ユニット等の主信号系でコネクタ抜けなどの伝送路障害が発生した場合、制御信号であるＯＳＣの回線が断となることがなく、システム全体の状態の運用状態が遠隔操作により容易に認識できる。
(2)ＯＳＣ モジュールは光アンプに比較して、部品点数、構造の面から信頼性が高いため、光アンプの障害等によって主信号が断した場合にも、システム全体の状態の運用状態が遠隔操作により容易に認識できる。
(3)伝送路障害が復帰した場合に、システムの自動立上げを行うことができる。
(4)ＡＰＳＤ機能、および反射検出機能の両方を持つことにより、対向回線側の伝送路障害時にも自回線の運用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】光多重伝送装置システムの一般的構成例を示す図である。
【図２】ラマン増幅を用いた光伝送システムの例を示す図である。
【図３】ＡＰＳＤフラグを説明する図である。
【図４】主信号断を検出して上流側の光出力制御を行う場合の問題点を説明する図である。
【図５】光増幅器（ＥＤＦＡ）の利得帯域に対応して波長帯域に分割されているＳ＋、Ｓ、Ｃ、Ｌ、Ｌ＋バンドを示す図である。
【図６】ラマン増幅における波長と利得の関係を模式的に表鈴である。
【図７】光／電気変換モジュールの受光レベルに対する制御の状態を示す図である。
【図８】ＯＳＣ信号断によるラマン励起光源のシャットダウンを説明する図である。
【図９】本発明を適用する光多重伝送装置のブロック構成例を示す図である。
【図１０】伝送路光ファイバが障害の時のＡＰＳＤ制御を説明する簡略図である。
【図１１】伝送路ファイバ３０のコネクタ抜け、及びファイバ破断が復帰した場合の制御動作を示す図（その１）である。
【図１２】伝送路ファイバ３０のコネクタ抜け、及びファイバ破断が復帰した場合の制御動作を示す図（その２）である。
【図１３】コネクタ外れ検出(ＬＤ SAFETY)の方法の例を示す図である。
【図１４】本発明の適用例として、ＯＳＣ横割多中継システム構成を示す図である。
【図１５】図１１の障害時の動作を説明する図である。
【図１６】本発明の適用例として、ＯＳＣ横割多中継システム構成を示す図である。
【図１７】図１３の障害時の動作を説明する図である。
【図１８】本発明の別の適用例として、Ｃバンド、Ｌバンド分離の光多重通信装置のブロック構成を示す図である。
【図１９】各バンド用のＯＳＣ信号と伝送を行なう光信号の関係を示す図である。
【図２０】図１４乃至図１７の端局の具体的な構成例ブロック図を示す図である。
【符号の説明】
３０，３１，３０−１，３１−１ 伝送路ファイバー
１０１，２０１ ＯＳＣ分離カプラ
１０３，２０３ ラマン光合波カプラ
１０９，２０９ ＯＳＣ合波カプラ
１０４，２０４ 光アンプ
１０４−１，２０４−１ プリアンプ
１０４−２，２０４−１ ポストアンプ
１０５，２０５ ラマンアンプ（ラマン励起光源）
１０２，２０２ 受信ＯＳＣモジュール
１０７，２０７ 送信ＯＳＣモジュール
１０８，２０８ ＡＰＳＤ制御部

Claims (4)

1. ラマン増幅を用いた光増幅器において，
   ラマン励起光を発生するラマン励起光源と，
   上流側から光伝送信号とともに送られる監視（ＯＳＣ）信号の誤りを検出する検出回路を有し，
   前記検出回路により，前記光伝送信号及び監視（ＯＳＣ）信号が前記上流側から送られる伝送路の障害の発生により，前記監視（ＯＳＣ）信号の断を検出し，
   前記監視（ＯＳＣ）信号の断が検出される時，前記ラマン励起光をシャットダウンし，
   前記伝送路が正常に復帰する際，前記検出回路により，受信される前記監視（ＯＳＣ）信号のビット誤りが検出される時，前記監視（ＯＳＣ）信号の帯域に対応するラマン励起光のシャットダウンを解除し，
   前記監視（ＯＳＣ）信号が正常レベルに復帰した時に，前記光伝送信号の帯域に対応するラマン励起光のシャットダウンを解除する，
   ことを特徴とする光増幅器。
2. 請求項１において，
   前記検出回路により，前記監視（ＯＳＣ）信号の断を検出する時，上流側の増幅器に対し，前記監視（ＯＳＣ）信号の断を通知して，前記上流側の増幅器の出力断を行わせ，
   前記伝送路が正常に復帰し，前記監視（ＯＳＣ）信号が正常レベルに復帰した時に，前記上流側の増幅器に対し，出力断の解除を行わせるように通知制御する
   ことを特徴とする光増幅器。
3. 複数の光増幅器を多段に従属した光多重伝送中継システムであって、
   前記複数の光増幅器の各々は、
   ラマン励起光を発生するラマン励起光源と，
   上流側から光伝送信号とともに送られる監視（ＯＳＣ）信号の誤りを検出する検出回路を有し，
   前記検出回路により，前記光伝送信号及び監視（ＯＳＣ）信号が前記上流側から送られる伝送路の障害の発生により，前記監視（ＯＳＣ）信号の断を検出し，
   前記監視（ＯＳＣ）信号の断が検出される時，前記ラマン励起光をシャットダウンし，
   前記伝送路が正常に復帰する際，前記検出回路により，受信される前記監視（ＯＳＣ）信号のビット誤りが検出される時，前記監視（ＯＳＣ）信号の帯域に対応するラマン励起光のシャットダウンを解除し，
   前記監視（ＯＳＣ）信号が正常レベルに復帰した時に，前記光伝送信号の帯域に対応するラマン励起光のシャットダウンを解除する，
   ことを特徴とする光多重伝送中継システム。
4. 請求項３において，
   前記検出回路により，前記監視（ＯＳＣ）信号の断を検出する時，上流側の増幅器に対し，前記監視（ＯＳＣ）信号の断を通知して，前記上流側の増幅器の出力断を行わせ，
   前記伝送路が正常に復帰し，前記監視（ＯＳＣ）信号が正常レベルに復帰した時に，前記上流側の増幅器に対し，監視（ＯＳＣ）信号の断を通知する
   ことを特徴とする光多重伝送中継システム。

Images