JP3771830B2 - 自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送劣化を要因となる伝送路の波長分散を自動的に補償する機能を備えた光波長多重伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、波長多重技術を用いた大容量光伝送システム（ＷＤＭ伝送システム）の開発が進められている。これは、昨今のデータトラヒックの増大に対応し、１心の光ファイバで大容量のデータを伝送する必要性が生じてきたためである。現在市販されているＷＤＭ伝送システムの１波長当たりのビットレートは最大で10Ｇbit/s となっている。この４倍のビットレート40Ｇbit/s を１波長で伝送するＷＤＭ伝送システムは、イニシャルコスト、ランニングコストの点から従来の10Ｇbit/s ベースのＷＤＭ伝送システムと比較して、高いコストパフォーマンスを発揮する可能性があり、研究が進められている。例えば、Optical Fiber Communication Conference 2001 のポストデットラインペーパでは、40Ｇbit/s ベースのＷＤＭ伝送実験の報告が５件なされている。
【０００３】
光伝送システムの伝送距離は、多くの制限要因で限定されているが、その制限要因のうちの大きなものは、信号のＳＮ劣化と伝送路である光ファイバの群速度分散の２つである。
【０００４】
信号のＳＮ劣化は、光アンプを用いることで解決が図られてきた。一方の群速度分散による制限は、分散補償器を用いることや許容分散値が拡大する変調符号化方式の適用などの工夫で解決が図られてきた。なお、分散補償器としては、分散補償ファイバ（特開平７−２０２７９８号公報）やファイバグレーティング型補償器（B.Malo et al.,ECOC'94, PD, p.23)などが知られている。また、許容分散値が拡大する変調符号化方式としては、デュオバイナリ変調符号 (Yonenaga et al.,"Dispersion-tolelant optical transmission system using duobinary transmitter and binary receiver", J.Lightwave Technol., 1997, LT-15, pp.1530-1537) やＣＳ−ＲＺ変調符号などが知られている。
【０００５】
しかし、ＳＮ劣化による最小受光レベル（規定のビット誤り率以下で信号を受信できる光レベル）がビットレートに反比例して劣化するのに対して、許容分散値（規定のビット誤り率以下で信号を受信できる伝送路の分散値の範囲）は、ビットレートの二乗に反比例して劣化する。したがって、１チャネル当たりの信号が10Ｇbit/s を越えるようなＷＤＭ伝送システムでは、ＳＮ劣化対策よりも分散値対策を精緻に行う必要がある。例えば、伝送符号がＮＲＺの場合、10Ｇbit/s では約800ps/nmであった分散耐力が、40Ｇbit/s では１／16の約50ps/nm となり、 100Ｇbit/s では１／100 の約８ps/nm と厳しくなる。
【０００６】
現在、伝送路に使用する光ファイバの群速度分散を測定した後に、伝送路と分散補償器の総分散量が許容分散値以下になるように、適切な分散値をもつ分散補償器を選択して使用するのが一般的になっている。なお、この分散補償器は、固定的な分散値をもつものが用いられてきた。一方、分散値を自動的に補償しようとする検討も進められている（特開平９−３２６７５５号公報「自動等化システム」）。しかし、固定的な分散値をもつ分散補償器により分散補償する場合には、システム運用直前に分散補償作業を行うことになるので、自動分散補償を行うことによる作業コスト削減効果は小さい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
40Ｇbit/s ベースのＷＤＭ伝送システムでは、許容分散値が10Ｇbit/s ベースのものに比べて１／16であるため、伝送路の温度変化を原因として許容分散値の範囲を越える分散量の変動が発生するケースが想定される。例えば、単一モード光ファイバ（ＳＭＦ）320 ｋｍ伝送で、年間を通じて伝送路に０〜40℃の温度変化がある場合の伝送路分散の変化量は次のように見積もられる。
【０００８】
（伝送路零分散波長の温度依存性）×（温度変化）×（分散スロープ）×（伝送距離）＝0.03(nm/℃) ×40 (℃) ×0.07(ps/nm2/km) ×320(km) ＝27(ps/nm)
【０００９】
これは、上記の分散耐力（50ps/nm ）と比較しても無視できない値である。したがって、40Ｇbit/s 以上の大容量伝送では、伝送路分散を常時監視し、総分散値を許容値の範囲に収める必要がある。その点については、1.55μｍ帯における波長分散の小さい分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を用いた場合でも同じである。
【００１０】
このように、伝送路に温度変動に起因する分散値変動があり、その影響が伝送システムの特性上無視できない場合には、システム運用後も常に分散の変動を監視し、リアルタイムで分散補償を行う必要がある。これに対応する分散補償器として、制御信号により分散値を連続的に変化させることができるものがいくつか報告されている。それは、ファイバグレーティングに応力（文献ａ）や温度傾斜（文献ｂ）を与える方法、ＰＬＣ(Planer Lightwave Circuit)に温度変化による位相変化を与える方法（文献ｃ）などで分散補償量を変化させることが試みられている。
【００１１】
文献ａは、「M.M.Ohm et al.,"Tunablegrating dispersion using a piezoelectric stack",OFC'97 Technical Digest, WJ3, pp.155-156 」である。文献ｂは、「Sergio Barcelos et al.,"Characteristics ofchirped fiber gratings for dispersion compensation",OFC'96 Technical Digest, WK12, pp.161-162 」である。文献ｃは、「K.Takiguchi et al.,"Variable Group-Delay Dispersion Equalizer Using Lattice-Form Programmable Optical Filter on Planer Lightwave Circuit", IEEE J.Selected Topics in Quantum Electronics, 2, 1996, pp.270-276 」である。
【００１２】
また、分散の変動をリアルタイムに観測する方法としては、▲１▼主信号光と監視制御光に低周波信号パルスを重畳しその位相を比較する方法（特開平１０−１６３９６２号公報「自動分散補償式光伝送システム」）、▲２▼光信号から特定の周波数成分の強度を検出し、検出された特定周波数成分の強度が極小になるように伝送路の総分散量を制御する方法（特開平１１−６８６５７号公報「波長分散制御のための方法と装置及び分散量検出方法」）、▲３▼光電気変換した後のＲＦスペクトルを解析する方法（F.Heismann et al.,"Automatic Compensation of First Order Polarization Mode Dispersion in a 10 Gbit/s Transmission System, ECOC'98, pp.529-530, 1998)などがある。
【００１３】
しかし、▲１▼の方法では主信号に制御信号を重畳するので、主信号光に波形劣化を与える問題がある。▲２▼および▲３▼は、直接的に群速度分散を測定する方法ではない間接検出法であるので、送信回路の経年劣化などにより発生する波形ひずみによる検出精度の低下などが課題となる。すなわち、従来の方法では、伝送システムの運用中に主信号光に影響を与えず、しかも群速度分散を直接測定する方法はなかった。
【００１４】
本発明は、伝送路の波長分散を主信号光に影響を与えることなく運用中に常時測定し、測定した分散値をもとに分散補償器を用いた補償を行うことができる自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
まず、一般的な分散測定方法について説明する。長さＬの光ファイバを伝搬するのに要する時間τは、
τ＝ｎ 0 Ｌ／ｃ …(1)
と表される。ここで、ｎ 0 は光ファイバの実効屈折率、ｃは真空中の光速を示すが、実効屈折率ｎ 0 は波長により変化するので伝搬時間τは波長の関数となる。波長分散Ｄは、伝搬時間τを波長λで微分したもので、
Ｄ＝ｄτ／ｄλ …(2)
となる。
【００１６】
ここで、光ファイバの分散を測定する方法としては、位相差法やパルス伝搬法が知られている。位相差法は、光周波数ｃ／λと変調周波数ｆm を用いる方法である。変調周波数ｆm で変調した光信号を測定対象の光ファイバに入射し、伝搬後の光信号を電気信号に変換して変調周波数ｆm の位相を光信号の波長を変えながら測定する。詳細は、特開平１０−３６７３７４号公報「波長分散測定装置」にある。
【００１７】
パルス法は、位相差法と基本的には同様の原理である。パルス光源の波長を変えてパルス伝搬の時間を直接測定し、波長分散を測定する方法である。
【００１８】
いずれの方法でも得られた変調周波数の位相φ(λ)あるいは伝搬遅延τ(λ)から波長分散Ｄ＝ｄτ(λ)／ｄλを求める。波長を離散的に変化させる場合には、屈折率に関するセルマイヤの近似式（ｎ 0 (λ) ＝Ａλ2＋Ｂ＋Ｃλ-2、ｎ 0 (λ) ＝Ａλ2＋Ｂλ＋Ｃ＋Ｄλ-1＋Ｅλ-2）や、単純な２次方程式（ｎ 0 (λ)＝Ａλ2＋Ｂλ＋Ｃ）に最小自乗法等でフィッティングさせて求める。
【００１９】
本発明では、光波長多重伝送システムが複数の波長を同時に使用する点に着目し、各波長チャネルのデータ信号が有するフレームを常時検出し、あるいは短い繰り返し時間で検出し、そのフレーム位相を相対的に比較することにより、伝送路である光ファイバの伝送遅延の波長依存性を測定する。この伝送遅延の波長依存性から光ファイバの群速度分散を計算し、分散補償に用いる。
【００２０】
伝送路長Ｌの光ファイバの伝搬遅延τ(λ)は、フレーム（繰り返し周期１／Ｔ）の立ち上がり時間ｔを複数の波長で測定する。光波長多重伝送システムでは各チャネルの波長は既知であるので、各チャネルのフレームの立ち上がり時間ｔ（λ）を測定し、近似式にフィッティングさせことで、(2) 式の波長分散が求められる。このとき、波長多重送信回路の出力端では、各波長のフレームが一致していなくてはならないので、送信回路にフレームを一致させるためのリセット回路を設ける。あるいは、リセット回路を設ける代わりに波長多重送信回路でも被測定チャネルの出力信号のフレーム位相を測定し、受信回路側に伝達して受信側のフレーム位相の補正に用いる。
【００２１】
本発明では、光信号のもつフレーム位置を検出する方法をとるので、上記の位相差法と本質的には同様の方法である。ただし、主信号光がもともと有するフレームを検出することから、主信号光に波形歪みなどの影響を与えずに、運用中に伝送路の波長分散を常時測定し、測定した分散値をもとに分散補償器を用いた補償を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を示す。図において、本実施形態の光波長多重伝送システムは、一方の波長多重伝送装置１−１の波長多重送信回路１０と、他方の波長多重伝送装置１−２の波長多重受信回路２０が、光ファイバおよび光増幅器から構成される光伝送路２を介して接続される構成である。ただし、光伝送路３を構成する光増幅器は必須のものではない。なお、波長多重送信回路１０および波長多重受信回路２０は、各波長多重伝送装置にそれぞれ備えられるものであるが、ここではその一方を示している。
【００２３】
波長多重送信回路１０は、波長λ１〜λＮの光信号を出力する光送信回路１１−１〜１１−Ｎと、各波長チャネルの光信号を波長多重する光合波器１２と、Ｎチャネルの波長多重光信号を増幅して光伝送路３に送出する光増幅器１３と、所定の光送信回路を同期制御するリセット回路１４により構成される。なお、各光送信回路では、ＳＤＨやＡＴＭ、ＯＴＮなどの周期的なフレーム構造を有するデータ信号（電気信号）を光信号に変換するので、光信号も周期的なフレーム構造を有する。
【００２４】
リセット回路１４は、Ｎ個のうちの所定のｎ個（ｎ＝Ｎを含む）の光送信回路から送信される光信号のフレーム位相が、波長多重伝送装置１−１と光伝送路２との接続点Ａで同一位相となるように同期制御する。なお、各チャネルのデータ信号のビットレートは同一である（同期している）必要がある。
【００２５】
波長多重受信回路２０は、受信した波長多重光信号を増幅する光増幅器２１と、波長多重光信号を２分岐する光分岐器２２と、その一方の波長多重光信号を各波長チャネルの光信号に分波する光分波器２３と、各波長チャネルの光信号を受信する光受信回路２４−１〜２４−Ｎと、光分波器２３の前段に挿入された分散補償器２５−０と、光受信回路２４−１〜２４−Ｎの前段に挿入された分散補償器２５−１〜２５−Ｎと、光分岐器２２で分岐した他方の波長多重光信号から送信側で同期制御された所定のｎチャネルの光信号を分波する波長選択手段２６と、ｎチャネルの光信号のフレーム位相を検出する位相検出回路２７−１〜２７−ｎと、各フレーム位相を比較する位相比較回路３１と、その比較結果から光伝送路３の分散値を算出する分散算出回路３２と、得られた分散値に基づいて各分散補償器２５−０〜２５−Ｎを制御する制御回路３３により構成される。この位相比較回路３１、分散算出回路３２および制御回路３３により、群速度分散測定回路３０が構成される。
【００２６】
ここで、本発明による自動分散補償回路は、光分岐器２２、分散補償器２５−０〜２５−Ｎ、波長選択手段２６、位相検出回路２７−１〜２７−ｎ、群速度分散測定回路３０により構成される。
【００２７】
以下、図１および図２を参照して第１の実施形態における分散値の測定方法の概要について説明する。一方の波長多重伝送装置１−１の波長多重送信回路１０では、リセット回路１４によりＮチャネルのうちのｎチャネルの光信号のフレーム位相が同期制御される。ここでは、チャネル１，チャネル３，チャネル７，…，チャネルｍのフレーム位相が一致する。
【００２８】
他方の波長多重伝送装置１−２の波長多重受信回路２０の波長選択手段２６は、光分岐器２２で分岐したＮチャネルの波長多重光信号を入力し、送信側でフレーム位相を一致させて送信したｎチャネルの光信号を選択する。位相検出回路２７−１〜２７−ｎは、このｎチャネルのフレーム位相を検出する。その構成は送信する信号形態に依存する。例えば、送信信号がＳＤＨ信号である場合には、位相検出回路２７−１〜２７−ｎはＳＤＨフレーム同期回路で構成される。一般的な市販のフレーム同期回路は、図２に示すように、検出したフレームに対応するフレーム同期パルスを出力する機能を有する。位相比較回路３１は、各位相検出回路２７−１〜２７−ｎから出力されるフレーム同期パルスを入力し、所定の１チャネルのフレーム同期パルスの位相を基準に他のチャネルのフレーム同期パルスの位相を比較し、相対遅延差を算出する。分散算出回路３２は、位相比較回路３１の出力をもとに最小二乗法等により、セルマイヤの近似式や多項式近似にカーブフィットさせて相対遅延の波長依存性を求め、得られた多項式の微分値から分散値を算出する。
【００２９】
なお、近似式を求めるために必要十分なフレーム位相検出を行えばよいので、必ずしも全Ｎチャネルのフレーム位相同期およびフレーム位相検出を行う必要はなく、上記のように例えばチャネル１，チャネル３，チャネル７，…，チャネルｍなどのｎチャネルで十分である。
【００３０】
制御回路３３は、分散算出回路３２で算出された分散値をもとに、分散補償器２５−０または分散補償器２５−１〜２５−Ｎ、あるいはその両方の分散値を含むトータルの分散値がシステムの許容分散値以下、すなわち分散による信号の品質劣化が許容値以下になるように設定する。なお、分散補償器は市販のものを用いることができる。ただし、制御回路３３から出力される制御信号は、分散補償器の構成に依存する。
【００３１】
また、光分波器２３の前段に挿入した分散補償器２５−０を、図３に示すように光分岐器２２の前段に挿入することも可能である。この場合には、測定された分散値がシステムの許容分散値以下、すなわち分散による信号の品質劣化が許容値以下になるように制御する。この構成では、図１に示す光受信回路２４−１〜２４−Ｎの前段に挿入された分散補償器２５−１〜２５−Ｎは必ずしも必要ない。
【００３２】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態において、波長多重受信回路２０に配置した本発明による自動分散補償回路（光分岐器２２、分散補償器２５、波長選択手段２６、位相検出回路２７−１〜２７−ｎ、群速度分散測定回路３０（位相比較回路３１、分散算出回路３２、制御回路３３））を光伝送路２の光増幅器３内に配置したことを特徴とする。
【００３３】
ここで、光増幅器３ａでは、光分岐器２２の後段に分散補償器２５を配置し、測定された分散値をもとに、分散補償器２５の含むトータルの分散値がシステムの許容分散値以下、すなわち分散による信号の品質劣化が許容値以下になるように設定する。
【００３４】
光増幅器３ｂでは、光分岐器２２の前段に分散補償器２５を配置し、測定された分散値がシステムの許容分散値以下、すなわち分散による信号の品質劣化が許容値以下になるように制御する。
【００３５】
いずれの構成でも、複数の分散補償機能を有する光増幅器を縦続接続することが可能である。このように、分散補償機能を光伝送路２の複数箇所に分散配置することにより、１箇所当たりの分散制御量を相対的に小さくできるので、分散補償器の選択範囲を広げることができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
第１の実施形態および第２の実施形態の自動分散補償回路における位相比較回路３１は、所定の１チャネルのフレーム同期パルスの位相を基準に他のチャネルのフレーム同期パルスの位相を比較して相対遅延差を算出していたが、第３の実施形態では、基準となる所定の１チャネル（参照チャネル）のフレーム同期パルスの位相を検出し、他のチャネルを１チャネルずつ順番に選択してそのフレーム同期パルスの位相と比較する構成としたものである。
【００３７】
図５は、本発明の第３の実施形態を示す。図において、自動分散補償回路は、光分岐器２２−１，２２−２、分散補償器２５、波長選択手段２６−１，２６−２、位相検出回路２７−１，２７−２、群速度分散測定回路３０（位相比較回路３１、分散算出回路３２、制御回路３３）と、波長選択手段２６−２の出力の１つを選択して位相検出回路２７−２に接続する光スイッチ２８を備える。
【００３８】
光分岐器２２−２は、光分岐器２２−１で分岐された波長多重光信号をさらに２分岐し、その一方を波長選択手段２６−１に入力し、他方を波長選択手段２６−２に入力する。波長選択手段２６−１は、参照チャネルの光信号を分波して位相検出回路２７−１に入力し、位相検出回路２７−１は参照チャネルのフレーム位相を検出し、フレーム同期パルスを出力する。波長選択手段２６−２は、送信側で同期制御された所定のｎチャネルの光信号を分波し、光スイッチ２８でその１チャネルが順番に選択されて位相検出回路２７−２に入力される。位相検出回路２７−２は、ｎチャネルの光信号のフレーム位相を順番に検出してフレーム同期パルスを出力する。位相比較回路３１は、参照チャネルのフレーム同期パルスの位相と、所定のｎチャネルのフレーム同期パルスの位相を順番に比較し、相対遅延差を算出する。以下同様である。
【００３９】
本実施形態では、位相検出回路が２つになるのでコスト低減を図ることができる。ただし、各チャネルの測定は周期的に行うことになるので、厳密な意味での常時監視ではないが、伝送路の温度変動に起因する分散値の変動周期は例えば１日周期のように極めてゆっくりした変動であるので、各チャネルの測定周期を想定される分散値の変動周期に対して十分に短くしてやれば問題ない。
【００４０】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態において、波長多重受信回路２０に配置した本発明による自動分散補償回路（光分岐器２２、分散補償器２５、波長選択手段２６、位相検出回路２７−１〜２７−ｎ、群速度分散測定回路３０（位相比較回路３１、分散算出回路３２、制御回路３３））のうち、位相比較を行う所定のｎチャネルに対応する位相検出回路２７−１〜２７−ｎを光受信回路２４−１〜２４−Ｎの対応するところに配置し、光分岐器２２および波長選択手段２６を不要としたことを特徴とする。
【００４１】
なお、すべての光受信回路２４−１〜２４−Ｎに位相検出回路を配置し、位相比較回路３１側で所定のｎチャネルのフレーム同期パルスの相対位相を検出するようにしてもよい。
【００４２】
（第５の実施形態）
以上示した各実施形態は、波長多重送信回路１０のリセット回路１４で、位相比較を行う所定のｎチャネルのフレーム位相を同期制御する構成になっていたが、第５の実施形態では所定のｎチャネルのフレーム位相を比較し、その相対位相情報を所定のチャネルを用いて波長多重受信回路２０に伝送し、波長多重受信回路２０の位相比較回路３１における位相比較に供することを特徴とする。
【００４３】
図７は、本発明の第５の実施形態を示す。図において、波長多重送信回路１０は、光送信回路１１−１〜１１−Ｎ、光合波器１２、光増幅器１３に加えて、送信される波長多重光信号の一部を分岐する光分岐器１５と、分岐した波長多重光信号から所定のｎチャネルの光信号を分波する波長選択手段１６と、ｎチャネルの光信号のフレーム位相を検出する位相検出回路１７−１〜１７−ｎと、各フレーム位相を比較する位相比較回路１８を備える。ｎチャネルの光信号の相対位相情報はここでは光送信回路１１−Ｎに入力され、チャネルＮに重畳して波長多重受信回路２０に伝送される。この相対位相情報の伝送では、例えばフレームが有するオーバヘッドに含まれるコミュニケーションチャネルを利用することができる。あるいは、監視制御用の別チャネルを用いるか、別途設けられる監視制御用光送信回路から送信してもよい。
【００４４】
波長多重受信回路２０の構成は、基本的には第１の実施形態と同様である。ここでは、光受信回路２４−Ｎでｎチャネルの光信号の相対位相情報が抽出され、位相比較回路３１に与えられる。位相比較回路３１では、ｎチャネルの光信号の位相比較を行う際に、送信側から通知された相対位相情報をもとに補正することにより、伝送路で生じる相対遅延を算出することができる。
【００４５】
本実施形態の構成ではリセット回路が不要となるので、既存の送受信回路を有する光波長多重伝送システムに、送信側および受信側の波長分散値測定用の上記機器を追加することにより対応可能となる。
【００４６】
（他の実施形態）
以上示した各実施形態において、データ信号はＳＤＨ／ＳＯＮＥＴフレームあるいはＯＴＮフレーム（ＩＴＵ−Ｔで2001年２月に承認された新たなディジタルフレーム（ITU-T G.709 Recommendation) ）の形態をとることができる。この場合の位相検出方法は、フレームのオーバヘッドに含まれるフレーム同期用のＡ１Ａ２バイトを検出し、検出と同時にフレーム同期パルスを生成する。これにより、フレーム位相を検出することができる。
【００４７】
また、他の位相検出方法として、フレーム周期に対応する周波数成分を狭帯域フィルタで抽出するようにしてもよい。この場合の位相検出回路１７，２７の構成例を図８に示す。図において、位相検出回路は、光電気変換回路７１、狭帯域フィルタ７２および増幅回路７３により構成される。狭帯域フィルタ７２の中心周波数は、検出する信号の有するフレームのフレーム周期の逆数であるフレーム周波数と同一である。この構成により、フレーム周波数成分のみを抽出することにより、位相比較回路で位相比較することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、光伝送路の重要なパラメータである波長分散値を、主信号光に影響を与えることなく運用中に常時測定し、測定した分散値をもとに分散補償器を用いた補償を行うことができる。これにより、光伝送路の温度変動によって生じる分散変動を自動的に補償することができ、40Ｇbit/s を越えるような高速光伝送システムにおいても安定に稼働させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における分散値の測定方法の概要を説明する図。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例を示すブロック図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示すブロック図。
【図５】本発明の第３の実施形態を示すブロック図。
【図６】本発明の第４の実施形態を示すブロック図。
【図７】本発明の第５の実施形態を示すブロック図。
【図８】位相検出回路１７，２７の構成例を示す図。
【符号の説明】
１ 波長多重伝送装置
２ 光伝送路
３ 光増幅器
１０ 波長多重送信回路
１１ 光送信回路
１２ 光合波器
１３ 光増幅器
１４ リセット回路
１５ 光分岐器
１６ 波長選択手段
１７ 位相検出回路
１８ 位相比較回路
２０ 波長多重受信回路
２１ 光増幅器
２２ 光分岐器
２３ 光分波器
２４ 光受信回路
２５ 分散補償器
２６ 波長選択手段
２７ 位相検出回路
３０ 群速度分散測定回路
３１ 位相比較回路
３２ 分散算出回路
３３ 制御回路
７１ 光電気変換回路
７２ 狭帯域フィルタ
７３ 増幅回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送劣化を要因となる伝送路の波長分散を自動的に補償する機能を備えた光波長多重伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、波長多重技術を用いた大容量光伝送システム（ＷＤＭ伝送システム）の開発が進められている。これは、昨今のデータトラヒックの増大に対応し、１心の光ファイバで大容量のデータを伝送する必要性が生じてきたためである。現在市販されているＷＤＭ伝送システムの１波長当たりのビットレートは最大で10Ｇbit/s となっている。この４倍のビットレート40Ｇbit/s を１波長で伝送するＷＤＭ伝送システムは、イニシャルコスト、ランニングコストの点から従来の10Ｇbit/s ベースのＷＤＭ伝送システムと比較して、高いコストパフォーマンスを発揮する可能性があり、研究が進められている。例えば、Optical Fiber Communication Conference 2001 のポストデットラインペーパでは、40Ｇbit/s ベースのＷＤＭ伝送実験の報告が５件なされている。
【０００３】
光伝送システムの伝送距離は、多くの制限要因で限定されているが、その制限要因のうちの大きなものは、信号のＳＮ劣化と伝送路である光ファイバの群速度分散の２つである。
【０００４】
信号のＳＮ劣化は、光アンプを用いることで解決が図られてきた。一方の群速度分散による制限は、分散補償器を用いることや許容分散値が拡大する変調符号化方式の適用などの工夫で解決が図られてきた。なお、分散補償器としては、分散補償ファイバ（特開平７−２０２７９８号公報）やファイバグレーティング型補償器（B.Malo et al.,ECOC'94, PD, p.23)などが知られている。また、許容分散値が拡大する変調符号化方式としては、デュオバイナリ変調符号 (Yonenaga et al.,"Dispersion-tolelant optical transmission system using duobinary transmitter and binary receiver", J.Lightwave Technol., 1997, LT-15, pp.1530-1537) やＣＳ−ＲＺ変調符号などが知られている。
【０００５】
しかし、ＳＮ劣化による最小受光レベル（規定のビット誤り率以下で信号を受信できる光レベル）がビットレートに反比例して劣化するのに対して、許容分散値（規定のビット誤り率以下で信号を受信できる伝送路の分散値の範囲）は、ビットレートの二乗に反比例して劣化する。したがって、１チャネル当たりの信号が10Ｇbit/s を越えるようなＷＤＭ伝送システムでは、ＳＮ劣化対策よりも分散値対策を精緻に行う必要がある。例えば、伝送符号がＮＲＺの場合、10Ｇbit/s では約800ps/nmであった分散耐力が、40Ｇbit/s では１／16の約50ps/nm となり、 100Ｇbit/s では１／100 の約８ps/nm と厳しくなる。
【０００６】
現在、伝送路に使用する光ファイバの群速度分散を測定した後に、伝送路と分散補償器の総分散量が許容分散値以下になるように、適切な分散値をもつ分散補償器を選択して使用するのが一般的になっている。なお、この分散補償器は、固定的な分散値をもつものが用いられてきた。一方、分散値を自動的に補償しようとする検討も進められている（特開平９−３２６７５５号公報「自動等化システム」）。しかし、固定的な分散値をもつ分散補償器により分散補償する場合には、システム運用直前に分散補償作業を行うことになるので、自動分散補償を行うことによる作業コスト削減効果は小さい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
40Ｇbit/s ベースのＷＤＭ伝送システムでは、許容分散値が10Ｇbit/s ベースのものに比べて１／16であるため、伝送路の温度変化を原因として許容分散値の範囲を越える分散量の変動が発生するケースが想定される。例えば、単一モード光ファイバ（ＳＭＦ）320 ｋｍ伝送で、年間を通じて伝送路に０〜40℃の温度変化がある場合の伝送路分散の変化量は次のように見積もられる。
【０００８】
（伝送路零分散波長の温度依存性）×（温度変化）×（分散スロープ）×（伝送距離）＝0.03(nm/℃) ×40 (℃) ×0.07(ps/nm2/km) ×320(km) ＝27(ps/nm)
【０００９】
これは、上記の分散耐力（50ps/nm ）と比較しても無視できない値である。したがって、40Ｇbit/s 以上の大容量伝送では、伝送路分散を常時監視し、総分散値を許容値の範囲に収める必要がある。その点については、1.55μｍ帯における波長分散の小さい分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を用いた場合でも同じである。
【００１０】
このように、伝送路に温度変動に起因する分散値変動があり、その影響が伝送システムの特性上無視できない場合には、システム運用後も常に分散の変動を監視し、リアルタイムで分散補償を行う必要がある。これに対応する分散補償器として、制御信号により分散値を連続的に変化させることができるものがいくつか報告されている。それは、ファイバグレーティングに応力（文献ａ）や温度傾斜（文献ｂ）を与える方法、ＰＬＣ(Planer Lightwave Circuit)に温度変化による位相変化を与える方法（文献ｃ）などで分散補償量を変化させることが試みられている。
【００１１】
文献ａは、「M.M.Ohm et al.,"Tunablegrating dispersion using a piezoelectric stack",OFC'97 Technical Digest, WJ3, pp.155-156 」である。文献ｂは、「Sergio Barcelos et al.,"Characteristics ofchirped fiber gratings for dispersion compensation",OFC'96 Technical Digest, WK12, pp.161-162 」である。文献ｃは、「K.Takiguchi et al.,"Variable Group-Delay Dispersion Equalizer Using Lattice-Form Programmable Optical Filter on Planer Lightwave Circuit", IEEE J.Selected Topics in Quantum Electronics, 2, 1996, pp.270-276 」である。
【００１２】
また、分散の変動をリアルタイムに観測する方法としては、▲１▼主信号光と監視制御光に低周波信号パルスを重畳しその位相を比較する方法（特開平１０−１６３９６２号公報「自動分散補償式光伝送システム」）、▲２▼光信号から特定の周波数成分の強度を検出し、検出された特定周波数成分の強度が極小になるように伝送路の総分散量を制御する方法（特開平１１−６８６５７号公報「波長分散制御のための方法と装置及び分散量検出方法」）、▲３▼光電気変換した後のＲＦスペクトルを解析する方法（F.Heismann et al.,"Automatic Compensation of First Order Polarization Mode Dispersion in a 10 Gbit/s Transmission System, ECOC'98, pp.529-530, 1998)などがある。
【００１３】
しかし、▲１▼の方法では主信号に制御信号を重畳するので、主信号光に波形劣化を与える問題がある。▲２▼および▲３▼は、直接的に群速度分散を測定する方法ではない間接検出法であるので、送信回路の経年劣化などにより発生する波形ひずみによる検出精度の低下などが課題となる。すなわち、従来の方法では、伝送システムの運用中に主信号光に影響を与えず、しかも群速度分散を直接測定する方法はなかった。
【００１４】
本発明は、伝送路の波長分散を主信号光に影響を与えることなく運用中に常時測定し、測定した分散値をもとに分散補償器を用いた補償を行うことができる自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
まず、一般的な分散測定方法について説明する。長さＬの光ファイバを伝搬するのに要する時間τは、
τ＝ｎ 0 Ｌ／ｃ …(1)
と表される。ここで、ｎ 0 は光ファイバの実効屈折率、ｃは真空中の光速を示すが、実効屈折率ｎ 0 は波長により変化するので伝搬時間τは波長の関数となる。波長分散Ｄは、伝搬時間τを波長λで微分したもので、
Ｄ＝ｄτ／ｄλ …(2)
となる。
【００１６】
ここで、光ファイバの分散を測定する方法としては、位相差法やパルス伝搬法が知られている。位相差法は、光周波数ｃ／λと変調周波数ｆm を用いる方法である。変調周波数ｆm で変調した光信号を測定対象の光ファイバに入射し、伝搬後の光信号を電気信号に変換して変調周波数ｆm の位相を光信号の波長を変えながら測定する。詳細は、特開平１０−３６７３７４号公報「波長分散測定装置」にある。
【００１７】
パルス法は、位相差法と基本的には同様の原理である。パルス光源の波長を変えてパルス伝搬の時間を直接測定し、波長分散を測定する方法である。
【００１８】
いずれの方法でも得られた変調周波数の位相φ(λ)あるいは伝搬遅延τ(λ)から波長分散Ｄ＝ｄτ(λ)／ｄλを求める。波長を離散的に変化させる場合には、屈折率に関するセルマイヤの近似式（ｎ 0 (λ) ＝Ａλ2＋Ｂ＋Ｃλ-2、ｎ 0 (λ) ＝Ａλ2＋Ｂλ＋Ｃ＋Ｄλ-1＋Ｅλ-2）や、単純な２次方程式（ｎ 0 (λ)＝Ａλ2＋Ｂλ＋Ｃ）に最小自乗法等でフィッティングさせて求める。
【００１９】
本発明では、光波長多重伝送システムが複数の波長を同時に使用する点に着目し、各波長チャネルのデータ信号が有するフレームを常時検出し、あるいは短い繰り返し時間で検出し、そのフレーム位相を相対的に比較することにより、伝送路である光ファイバの伝送遅延の波長依存性を測定する。この伝送遅延の波長依存性から光ファイバの群速度分散を計算し、分散補償に用いる。
【００２０】
伝送路長Ｌの光ファイバの伝搬遅延τ(λ)は、フレーム（繰り返し周期１／Ｔ）の立ち上がり時間ｔを複数の波長で測定する。光波長多重伝送システムでは各チャネルの波長は既知であるので、各チャネルのフレームの立ち上がり時間ｔ（λ）を測定し、近似式にフィッティングさせことで、(2) 式の波長分散が求められる。このとき、波長多重送信回路の出力端では、各波長のフレームが一致していなくてはならないので、送信回路にフレームを一致させるためのリセット回路を設ける。あるいは、リセット回路を設ける代わりに波長多重送信回路でも被測定チャネルの出力信号のフレーム位相を測定し、受信回路側に伝達して受信側のフレーム位相の補正に用いる。
【００２１】
本発明では、光信号のもつフレーム位置を検出する方法をとるので、上記の位相差法と本質的には同様の方法である。ただし、主信号光がもともと有するフレームを検出することから、主信号光に波形歪みなどの影響を与えずに、運用中に伝送路の波長分散を常時測定し、測定した分散値をもとに分散補償器を用いた補償を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を示す。図において、本実施形態の光波長多重伝送システムは、一方の波長多重伝送装置１−１の波長多重送信回路１０と、他方の波長多重伝送装置１−２の波長多重受信回路２０が、光ファイバおよび光増幅器から構成される光伝送路２を介して接続される構成である。ただし、光伝送路３を構成する光増幅器は必須のものではない。なお、波長多重送信回路１０および波長多重受信回路２０は、各波長多重伝送装置にそれぞれ備えられるものであるが、ここではその一方を示している。
【００２３】
波長多重送信回路１０は、波長λ１〜λＮの光信号を出力する光送信回路１１−１〜１１−Ｎと、各波長チャネルの光信号を波長多重する光合波器１２と、Ｎチャネルの波長多重光信号を増幅して光伝送路３に送出する光増幅器１３と、所定の光送信回路を同期制御するリセット回路１４により構成される。なお、各光送信回路では、ＳＤＨやＡＴＭ、ＯＴＮなどの周期的なフレーム構造を有するデータ信号（電気信号）を光信号に変換するので、光信号も周期的なフレーム構造を有する。
【００２４】
リセット回路１４は、Ｎ個のうちの所定のｎ個（ｎ＝Ｎを含む）の光送信回路から送信される光信号のフレーム位相が、波長多重伝送装置１−１と光伝送路２との接続点Ａで同一位相となるように同期制御する。なお、各チャネルのデータ信号のビットレートは同一である（同期している）必要がある。
【００２５】
波長多重受信回路２０は、受信した波長多重光信号を増幅する光増幅器２１と、波長多重光信号を２分岐する光分岐器２２と、その一方の波長多重光信号を各波長チャネルの光信号に分波する光分波器２３と、各波長チャネルの光信号を受信する光受信回路２４−１〜２４−Ｎと、光分波器２３の前段に挿入された分散補償器２５−０と、光受信回路２４−１〜２４−Ｎの前段に挿入された分散補償器２５−１〜２５−Ｎと、光分岐器２２で分岐した他方の波長多重光信号から送信側で同期制御された所定のｎチャネルの光信号を分波する波長選択手段２６と、ｎチャネルの光信号のフレーム位相を検出する位相検出回路２７−１〜２７−ｎと、各フレーム位相を比較する位相比較回路３１と、その比較結果から光伝送路３の分散値を算出する分散算出回路３２と、得られた分散値に基づいて各分散補償器２５−０〜２５−Ｎを制御する制御回路３３により構成される。この位相比較回路３１、分散算出回路３２および制御回路３３により、群速度分散測定回路３０が構成される。
【００２６】
ここで、本発明による自動分散補償回路は、光分岐器２２、分散補償器２５−０〜２５−Ｎ、波長選択手段２６、位相検出回路２７−１〜２７−ｎ、群速度分散測定回路３０により構成される。
【００２７】
以下、図１および図２を参照して第１の実施形態における分散値の測定方法の概要について説明する。一方の波長多重伝送装置１−１の波長多重送信回路１０では、リセット回路１４によりＮチャネルのうちのｎチャネルの光信号のフレーム位相が同期制御される。ここでは、チャネル１，チャネル３，チャネル７，…，チャネルｍのフレーム位相が一致する。
【００２８】
他方の波長多重伝送装置１−２の波長多重受信回路２０の波長選択手段２６は、光分岐器２２で分岐したＮチャネルの波長多重光信号を入力し、送信側でフレーム位相を一致させて送信したｎチャネルの光信号を選択する。位相検出回路２７−１〜２７−ｎは、このｎチャネルのフレーム位相を検出する。その構成は送信する信号形態に依存する。例えば、送信信号がＳＤＨ信号である場合には、位相検出回路２７−１〜２７−ｎはＳＤＨフレーム同期回路で構成される。一般的な市販のフレーム同期回路は、図２に示すように、検出したフレームに対応するフレーム同期パルスを出力する機能を有する。位相比較回路３１は、各位相検出回路２７−１〜２７−ｎから出力されるフレーム同期パルスを入力し、所定の１チャネルのフレーム同期パルスの位相を基準に他のチャネルのフレーム同期パルスの位相を比較し、相対遅延差を算出する。分散算出回路３２は、位相比較回路３１の出力をもとに最小二乗法等により、セルマイヤの近似式や多項式近似にカーブフィットさせて相対遅延の波長依存性を求め、得られた多項式の微分値から分散値を算出する。
【００２９】
なお、近似式を求めるために必要十分なフレーム位相検出を行えばよいので、必ずしも全Ｎチャネルのフレーム位相同期およびフレーム位相検出を行う必要はなく、上記のように例えばチャネル１，チャネル３，チャネル７，…，チャネルｍなどのｎチャネルで十分である。
【００３０】
制御回路３３は、分散算出回路３２で算出された分散値をもとに、分散補償器２５−０または分散補償器２５−１〜２５−Ｎ、あるいはその両方の分散値を含むトータルの分散値がシステムの許容分散値以下、すなわち分散による信号の品質劣化が許容値以下になるように設定する。なお、分散補償器は市販のものを用いることができる。ただし、制御回路３３から出力される制御信号は、分散補償器の構成に依存する。
【００３１】
また、光分波器２３の前段に挿入した分散補償器２５−０を、図３に示すように光分岐器２２の前段に挿入することも可能である。この場合には、測定された分散値がシステムの許容分散値以下、すなわち分散による信号の品質劣化が許容値以下になるように制御する。この構成では、図１に示す光受信回路２４−１〜２４−Ｎの前段に挿入された分散補償器２５−１〜２５−Ｎは必ずしも必要ない。
【００３２】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態において、波長多重受信回路２０に配置した本発明による自動分散補償回路（光分岐器２２、分散補償器２５、波長選択手段２６、位相検出回路２７−１〜２７−ｎ、群速度分散測定回路３０（位相比較回路３１、分散算出回路３２、制御回路３３））を光伝送路２の光増幅器３内に配置したことを特徴とする。
【００３３】
ここで、光増幅器３ａでは、光分岐器２２の後段に分散補償器２５を配置し、測定された分散値をもとに、分散補償器２５の含むトータルの分散値がシステムの許容分散値以下、すなわち分散による信号の品質劣化が許容値以下になるように設定する。
【００３４】
光増幅器３ｂでは、光分岐器２２の前段に分散補償器２５を配置し、測定された分散値がシステムの許容分散値以下、すなわち分散による信号の品質劣化が許容値以下になるように制御する。
【００３５】
いずれの構成でも、複数の分散補償機能を有する光増幅器を縦続接続することが可能である。このように、分散補償機能を光伝送路２の複数箇所に分散配置することにより、１箇所当たりの分散制御量を相対的に小さくできるので、分散補償器の選択範囲を広げることができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
第１の実施形態および第２の実施形態の自動分散補償回路における位相比較回路３１は、所定の１チャネルのフレーム同期パルスの位相を基準に他のチャネルのフレーム同期パルスの位相を比較して相対遅延差を算出していたが、第３の実施形態では、基準となる所定の１チャネル（参照チャネル）のフレーム同期パルスの位相を検出し、他のチャネルを１チャネルずつ順番に選択してそのフレーム同期パルスの位相と比較する構成としたものである。
【００３７】
図５は、本発明の第３の実施形態を示す。図において、自動分散補償回路は、光分岐器２２−１，２２−２、分散補償器２５、波長選択手段２６−１，２６−２、位相検出回路２７−１，２７−２、群速度分散測定回路３０（位相比較回路３１、分散算出回路３２、制御回路３３）と、波長選択手段２６−２の出力の１つを選択して位相検出回路２７−２に接続する光スイッチ２８を備える。
【００３８】
光分岐器２２−２は、光分岐器２２−１で分岐された波長多重光信号をさらに２分岐し、その一方を波長選択手段２６−１に入力し、他方を波長選択手段２６−２に入力する。波長選択手段２６−１は、参照チャネルの光信号を分波して位相検出回路２７−１に入力し、位相検出回路２７−１は参照チャネルのフレーム位相を検出し、フレーム同期パルスを出力する。波長選択手段２６−２は、送信側で同期制御された所定のｎチャネルの光信号を分波し、光スイッチ２８でその１チャネルが順番に選択されて位相検出回路２７−２に入力される。位相検出回路２７−２は、ｎチャネルの光信号のフレーム位相を順番に検出してフレーム同期パルスを出力する。位相比較回路３１は、参照チャネルのフレーム同期パルスの位相と、所定のｎチャネルのフレーム同期パルスの位相を順番に比較し、相対遅延差を算出する。以下同様である。
【００３９】
本実施形態では、位相検出回路が２つになるのでコスト低減を図ることができる。ただし、各チャネルの測定は周期的に行うことになるので、厳密な意味での常時監視ではないが、伝送路の温度変動に起因する分散値の変動周期は例えば１日周期のように極めてゆっくりした変動であるので、各チャネルの測定周期を想定される分散値の変動周期に対して十分に短くしてやれば問題ない。
【００４０】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態を示す。本実施形態は、第１の実施形態において、波長多重受信回路２０に配置した本発明による自動分散補償回路（光分岐器２２、分散補償器２５、波長選択手段２６、位相検出回路２７−１〜２７−ｎ、群速度分散測定回路３０（位相比較回路３１、分散算出回路３２、制御回路３３））のうち、位相比較を行う所定のｎチャネルに対応する位相検出回路２７−１〜２７−ｎを光受信回路２４−１〜２４−Ｎの対応するところに配置し、光分岐器２２および波長選択手段２６を不要としたことを特徴とする。
【００４１】
なお、すべての光受信回路２４−１〜２４−Ｎに位相検出回路を配置し、位相比較回路３１側で所定のｎチャネルのフレーム同期パルスの相対位相を検出するようにしてもよい。
【００４２】
（第５の実施形態）
以上示した各実施形態は、波長多重送信回路１０のリセット回路１４で、位相比較を行う所定のｎチャネルのフレーム位相を同期制御する構成になっていたが、第５の実施形態では所定のｎチャネルのフレーム位相を比較し、その相対位相情報を所定のチャネルを用いて波長多重受信回路２０に伝送し、波長多重受信回路２０の位相比較回路３１における位相比較に供することを特徴とする。
【００４３】
図７は、本発明の第５の実施形態を示す。図において、波長多重送信回路１０は、光送信回路１１−１〜１１−Ｎ、光合波器１２、光増幅器１３に加えて、送信される波長多重光信号の一部を分岐する光分岐器１５と、分岐した波長多重光信号から所定のｎチャネルの光信号を分波する波長選択手段１６と、ｎチャネルの光信号のフレーム位相を検出する位相検出回路１７−１〜１７−ｎと、各フレーム位相を比較する位相比較回路１８を備える。ｎチャネルの光信号の相対位相情報はここでは光送信回路１１−Ｎに入力され、チャネルＮに重畳して波長多重受信回路２０に伝送される。この相対位相情報の伝送では、例えばフレームが有するオーバヘッドに含まれるコミュニケーションチャネルを利用することができる。あるいは、監視制御用の別チャネルを用いるか、別途設けられる監視制御用光送信回路から送信してもよい。
【００４４】
波長多重受信回路２０の構成は、基本的には第１の実施形態と同様である。ここでは、光受信回路２４−Ｎでｎチャネルの光信号の相対位相情報が抽出され、位相比較回路３１に与えられる。位相比較回路３１では、ｎチャネルの光信号の位相比較を行う際に、送信側から通知された相対位相情報をもとに補正することにより、伝送路で生じる相対遅延を算出することができる。
【００４５】
本実施形態の構成ではリセット回路が不要となるので、既存の送受信回路を有する光波長多重伝送システムに、送信側および受信側の波長分散値測定用の上記機器を追加することにより対応可能となる。
【００４６】
（他の実施形態）
以上示した各実施形態において、データ信号はＳＤＨ／ＳＯＮＥＴフレームあるいはＯＴＮフレーム（ＩＴＵ−Ｔで2001年２月に承認された新たなディジタルフレーム（ITU-T G.709 Recommendation) ）の形態をとることができる。この場合の位相検出方法は、フレームのオーバヘッドに含まれるフレーム同期用のＡ１Ａ２バイトを検出し、検出と同時にフレーム同期パルスを生成する。これにより、フレーム位相を検出することができる。
【００４７】
また、他の位相検出方法として、フレーム周期に対応する周波数成分を狭帯域フィルタで抽出するようにしてもよい。この場合の位相検出回路１７，２７の構成例を図８に示す。図において、位相検出回路は、光電気変換回路７１、狭帯域フィルタ７２および増幅回路７３により構成される。狭帯域フィルタ７２の中心周波数は、検出する信号の有するフレームのフレーム周期の逆数であるフレーム周波数と同一である。この構成により、フレーム周波数成分のみを抽出することにより、位相比較回路で位相比較することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、光伝送路の重要なパラメータである波長分散値を、主信号光に影響を与えることなく運用中に常時測定し、測定した分散値をもとに分散補償器を用いた補償を行うことができる。これにより、光伝送路の温度変動によって生じる分散変動を自動的に補償することができ、40Ｇbit/s を越えるような高速光伝送システムにおいても安定に稼働させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における分散値の測定方法の概要を説明する図。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例を示すブロック図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示すブロック図。
【図５】本発明の第３の実施形態を示すブロック図。
【図６】本発明の第４の実施形態を示すブロック図。
【図７】本発明の第５の実施形態を示すブロック図。
【図８】位相検出回路１７，２７の構成例を示す図。
【符号の説明】
１ 波長多重伝送装置
２ 光伝送路
３ 光増幅器
１０ 波長多重送信回路
１１ 光送信回路
１２ 光合波器
１３ 光増幅器
１４ リセット回路
１５ 光分岐器
１６ 波長選択手段
１７ 位相検出回路
１８ 位相比較回路
２０ 波長多重受信回路
２１ 光増幅器
２２ 光分岐器
２３ 光分波器
２４ 光受信回路
２５ 分散補償器
２６ 波長選択手段
２７ 位相検出回路
３０ 群速度分散測定回路
３１ 位相比較回路
３２ 分散算出回路
３３ 制御回路
７１ 光電気変換回路
７２ 狭帯域フィルタ
７３ 増幅回路
Claims (10)
- 光ファイバを用いた光伝送路と、
互いに波長の異なる複数のＮチャネルの光信号を波長多重して前記光伝送路に送信する波長多重送信回路と、
前記光伝送路から受信する波長多重光信号を各チャネルの光信号に分離する波長多重受信回路と
を備えた光波長多重伝送システムにおいて、
前記各チャネルの光信号は、周期的なフレーム構造を有するデータ信号で変調された光信号であり、
前記波長多重送信回路には、前記複数のＮチャネルの光信号のうち、所定のｎチャネル（ただし、ｎは３以上Ｎ未満の整数）の光信号間のフレーム位相を同期制御するリセット回路を備え、
前記波長多重受信回路には、
制御信号により分散値が変化する分散補償器と、
前記波長多重光信号から少なくとも前記所定のｎチャネルの光信号のフレーム位相を検出する位相検出手段と、
前記検出したフレーム位相を比較し、所定のｎチャネルの光信号間の相対的な位相差から前記光伝送路で発生する相対的な遅延を算出して前記光伝送路の群速度分散値を算出し、算出された光伝送路の群速度分散値と前記分散補償器の分散値のトータルの分散による信号の品質劣化が許容値以下となるように、前記制御信号により前記分散補償器の分散値を設定または制御する群速度分散測定回路と
を備え、全Ｎチャネルに対する分散補償を行うことを特徴とする自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム。 - 請求項１に記載の自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムにおいて、
前記光伝送路の途中に挿入される光増幅器に、前記分散補償器と前記位相検出手段と前記群速度分散測定回路を備えた
ことを特徴とする自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム。 - 請求項１または請求項２に記載の自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムにおいて、
前記位相検出手段は、位相比較の基準となる特定の一波長の光信号のフレーム位相を検出する参照用位相検出手段と、前記波長多重光信号から少なくとも前記所定のｎチャネルの光信号を順番に１つずつ選択し、そのフレーム位相を順次検出する測定用位相検出手段により構成され、
前記群速度分散測定回路は、前記特定の一波長の光信号のフレーム位相を基準に、前記所定のｎチャネルの光信号のフレーム位相を順次比較し、前記所定のｎチャネルの光信号間の相対的な位相差を求める手段を含む
ことを特徴とする自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム。 - 請求項１に記載の自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムにおいて、
前記波長多重受信回路が有する分離された各チャネルの光信号を受信する光受信回路のうち、少なくとも前記所定のｎチャネルに対応する光受信回路に前記位相検出手段を備えた
ことを特徴とする自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム。 - 請求項１〜４のいずれかに記載の自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムにおいて、
前記波長多重送信回路は、前記リセット回路に代えて、前記所定のｎチャネルのフレーム位相を検出し、前記所定のｎチャネルの光信号間の相対的な位相差を測定する手段と、その相対的位相情報を前記波長多重受信回路に送信する手段とを備え、
前記波長多重受信回路は、前記所定のｎチャネルの光信号間の相対的位相情報を受信する手段と、その相対的位相情報をもとに前記波長多重送信回路内で前記所定のｎチャネルの光信号間に発生した位相差を補正し、前記光伝送路で生じる相対遅延を算出する手段とを備えた
ことを特徴とする自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム。 - 請求項５に記載の自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムにおいて、
前記波長多重送信回路で測定された相対的位相情報を、信号データのフレームが有するオーバヘッドに含まれるデータコミュニケーションチャネルを利用して前記波長多重受信回路に伝達する構成である
ことを特徴とする自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム。 - 請求項５に記載の自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムにおいて、
前記波長多重送信回路で測定された相対的位相情報を、監視制御用光信号により前記波長多重受信回路に伝達する構成である
ことを特徴とする自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム。 - 請求項１〜７のいずれかに記載の自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムにおいて、
データ信号がＳＤＨ／ＳＯＮＥＴフレームあるいはＯＴＮフレームである
ことを特徴とする自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム。 - 請求項８に記載の自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムにおいて、
前記位相検出手段は、前記ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴフレームあるいはＯＴＮフレームのオーバヘッドに含まれるフレーム同期用のＡ１Ａ２バイトを検出し、検出と同時にフレーム同期パルスを生成してフレーム位相を検出する構成である
ことを特徴とする自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム。 - 請求項１〜７のいずれかに記載の自動分散補償回路付き光波長多重伝送システムにおいて、
前記位相検出手段は、フレーム周期に対応する周波数成分を狭帯域フィルタで抽出する構成である
ことを特徴とする自動分散補償回路付き光波長多重伝送システム。
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