JP4373397B2 - 光伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＷＤＭシステム、特には、光伝送装置に関する。

近年トラフィックの増大により、光波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）システム装置が多く採用されてきており、基本的な構成として数スパンの中継アンプ（ＡＭＰ）を含むポイント・ツー・ポイント（Ｐ ｔｏ Ｐ）の波長分割多重システムが使用されている。

従来の構成に加え、新たな機能要求として長距離伝送化、光アド・ドロップ機能、光クロスコネクト機能が求められているが、これらの要求を実現するために、複数のＰ ｔｏ Ｐの波長多重システムにおける分離部と多重部を対向させた補償ノード（ＣＮ：Compensation Node）を用いる構成がとられる。

図１は、従来のポイント・ツー・ポイントのＷＤＭシステムを示す図である。
図中において、ＶＡＴは、可変アッテネータ、ＳＡＵは、スペクトルアナライザ、ＴＡは、送信側アンプ、ＬＡは、インラインアンプ、ＲＡは、受信側アンプ、ＯＳＣは、光監視チャネル、ＭＵＸは、マルチプレクサ、ＤＭＵＸは、デマルチプレクサ、Ｅ／Ｏは、電気光変換器、Ｏ／Ｅは、光電気変換器、ＴＥＲＭは、端局、ＩＬＡは、インラインアンプである。

送信側端局ＴＥＲＭ１から説明する。波長１〜ｎの光信号がＥ／Ｏからそれぞれ出力されると、各波長の光信号は、可変アッテネータＶＡＴによって光レベルが調整され、マルチプレクサＭＵＸ１に入力される。マルチプレクサＭＵＸ１では、各波長の光信号を合波し、波長分割多重光を生成して、送信側アンプＴＡ１に波長分割多重光を入力する。送信側アンプＴＡ１で増幅された波長分割多重光は、伝送路に送出されるが、一部は分岐され、スペクトルアナライザＳＡＵに入力される。そして、スペクトルアナライザで、各波長の光信号の光レベルの検出を行った結果に基づいて、可変アッテネータＶＡＴにフィードバック制御をかけ、各波長の光信号が同じ光レベルで送出されるようにする。

伝送路には、所定間隔毎に、インラインアンプＩＬＡ１、２、３などが設けられ、伝送路を伝送することによって減衰した波長分割多重光を増幅し、長距離伝送を可能にする。
受信側端局ＴＥＲＭ２では、受信した波長分割多重光を受信側アンプＲＡ１１で増幅して、デマルチプレクサで各波長の光信号に分波し、光電気変換器Ｏ／Ｅで電気信号に直して受信する。また、受信側アンプＲＡ１１で増幅された波長分割多重光は、スペクトルアナライザＳＡＵによって分析され、その結果が光監視チャネルＯＳＣに載せされて、送信側に送られる。

図１の下側の構成では、送信側と受信側が、図１の上側の構成と逆になっているだけであり、説明を省略する。
各端局のＥ／ＯはＷＤＭシステムで使用可能な波長１〜Ｎを持つ。これらのＥ／Ｏの信号光はＴＥＲＭ１の波長毎に用意されたＶＡＴを経由し、ＭＵＸ１部にて波長多重される。多重された光信号は送信ＡＭＰ（ＴＡ１１）において増幅される。ＴＡ１１の出力光はＳＡＵにてモニタされており、各波長のピークレベルを目標レベルに合わせるため、ＳＡＵからＶＡＴに制御信号が出ている。これによりＶＡＴは各波長のピークパワーの制御を行う。

ＩＬＡ１、ＩＬＡ２、ＩＬＡ３の中継ＡＭＰ（ＬＡ１１、ＬＡ１２、ＬＡ１３）では、伝送路により劣化した信号光を増幅する。
受信部であるＴＥＲＭ２では、伝送路にて劣化した信号光を受信ＡＭＰ（ＲＡ１１）にて増幅する。増幅された信号光はＤＭＵＸ１にて波長分離され、各端局のＯ／Ｅに入力される。ＴＥＲＭ２におけるＳＡＵは受信ＡＭＰ（ＲＡ１１）の出力光をモニタする機能を持つ。

図１のＷＤＭシステムにおける各ＷＤＭ局間の制御信号としてＯＳＣ（Optical Supervisory Channel）が使用される。この制御信号は多重される信号とは別の波長を持ち、カプラにより波長多重された信号光と多重、分離される。送信ＡＭＰ（ＴＡ１１）ではＷＤＭ信号と多重され、下流に送信される。各中継ＡＭＰ（ＬＡ１１、ＬＡ１２、ＬＡ１３）では、ＷＤＭ信号と分離され、終端される。ＯＳＣ信号は、必要情報を追加した状態でＷＤＭ信号に多重され、下流に送信される。受信ＡＭＰ（ＲＡ１１）では、ＷＤＭ信号から分離され、終端される。

ＯＳＣにて各ＷＤＭ局間に送受信されるシステム制御データとしては、ＴＥＲＭ１の各波長の設定情報、ステータス情報、障害情報及び各ＡＭＰのステータス情報、障害情報、ＯＳＣのステータス情報がある。これらの情報を基に、装置立ち上げ、波長増減設、障害時の装置制御を行っている。

長距離伝送を実現するにあたり、図１の構成でインラインアンプを増やすことによりスパン数増加を目指す場合、多段に接続されたＡＭＰにて発生するＡＳＥ光（自然雑音光）累積及び波長間のチルト（ロス特性における波長依存）累積等により伝送劣化が発生する。これらの伴う伝送劣化を回避する方法として、Ｐ ｔｏ Ｐ ＷＤＭシステムにてＤＭＵＸされた各波長光を再生器（ＲＥＧ）ユニットにて波形再生させる方法がある。

図２は、ＲＥＧユニットを用いたＷＤＭシステムの構成を示す図である。
同図においては、図１と異なる点のみ説明する。
ＲＥＧユニットを追加することによりＡＳＥ光累積及びチルト累積等の劣化分が全てキャンセルされるため、特性の劣化なく、長距離伝送が可能となる。しかしながら、ＲＥＧユニットを各々の波長毎に用意する必要があるため、コスト高となる。

ＡＳＥ光累積及びチルト累積のキャンセルとＲＥＧユニットの削除を同時に実現する方法として、Ｐ ｔｏ Ｐ ＷＤＭシステムのＭＵＸ側とＤＥＭＵＸ側を対向に直接接続させる補償ノード方式が取られている。

図３は、補償ノード方式の構成を示す図である。
図３においては、補償ノードは、ＣＮ−Ｔ１とＣＮ−Ｒ２、ＣＮ−Ｔ２、ＣＮ−Ｒ１からなる。

図３の補償ノード構成における長距離ＷＤＭ伝送方式は、図１における中継ＡＭＰ（インラインＡＭＰ）の数を増やす構成と比較した場合に次の利点がある。
一つは、図３におけるＣＮ−Ｒ１にあるＤＭＵＸ１の持つフィルタ特性により、フィルタ帯域幅外のＡＳＥ光がカットされることにより、補償ノードの左側での各ＡＭＰにて累積されたＡＳＥ光が下流の補償ノードの右側に伝達しないことである。

また、図３のＣＮ−Ｔ１のＶＡＴ部の制御により、ＣＮ−Ｔ１の送信ＡＭＰ（ＴＡ２１）の出力部における各波長毎の出力レベルは一定に制御される。これにより、補償ノードの左側のＷＤＭシステムにおける各ＡＭＰで発生したチルト累積をキャンセルすることができる。

装置制御の観点から見ると図３のＣＮ−Ｒ１とＣＮ−Ｔ１ではＯＳＣ制御情報のやりとりではなく、補償ノードの左側区間と補償ノードの右側区間の連携した制御はない。
補償ノードを用いた長距離ＷＤＭ伝送に、補償ノードをまたぐ装置間の装置管理制御情報及び光特性情報のやり取りがないことによりいくつかの問題点が発生する。

一つ目の問題点は、複数のＰ ｔｏ Ｐ ＷＤＭシステムを補償ノードにより接続する場合、直接上流側のＤＭＵＸ部の各チャネルが下流側のＭＵＸ部の各チャネルに直接つながっているため、装置立ち上げ時及び波長増設における上流部のレベル変動が下流部に伝達することである。上流部からの装置立ち上げ時及び波長増設時には、上流部の光レベルが徐々に上がっている段階で、下流部が立ち上げ動作を開始する不安定な状態が発生する場合がある。

二つ目の問題点は、ＷＤＭ伝送路における伝送路劣化の判断材料となる光特性であるＯＳＮＲ値は、補償ノードを通過する毎に、装置内のスペクトラムアナライザ（ＳＡＵ）にてモニタされる時に、真のＯＳＮＲ値から誤差を含んだものとなることである。

図４は、補償ノードをまたぐことによりモニタされるＯＳＮＲ値が真のＯＳＮＲ値よりずれることを説明する図である。
図４のＣＮ−Ｒ１のＲＡ１３にて測定した場合のＯＳＮＲをＳ１３、補償ノードの左側におけるＴＡ１１、ＬＡ１２、ＲＡ１３のＡＳＥ光ノイズのトータルをＮ１３とする。ＯＳＮＲを規定する場合の線幅をΔλ１とすると、この帯域幅外のＡＳＥ光は除去されるが、信号光直下のＡＳＥ光はそのままＤＥＭＵＸ１を通過し、補償ノードの右側のシステムの波長にそのまま累積される。補償ノードの右側のＲＡ２３におけるＯＳＮＲをＳＡＵにて測定した場合のＯＳＮＲ読み値をＳ２３、補償ノード右側のＴＡ２１、ＬＡ２１、ＲＡ２１に発生するＡＳＥ光のトータル値をＮ２３とする。ＲＡ２３で読み出す見かけ上のＯＳＮＲ値はＳ２３であるが、実際には、補償ノードの左側システムで累積したＡＳＥ光Ｎ１３も信号光内に含まれる。このため、ＲＡ２３における真のＯＳＮＲ値はＳ２３とＮ１３を考慮する必要がある。

三つ目の問題点は、複数のＰ ｔｏ Ｐ ＷＤＭシステムを補償ノードにより接続する場合、上流側ＷＤＭ部と下流側ＷＤＭ部で独立にＡＳＥ補正を実施しているが、上流部のＤＭＵＸ部のフィルタ通過後にフィルタ帯域内のＡＳＥがそのまま通過することにより、下流におけるＷＤＭ部のＡＳＥ補正量に誤差が生じてくることが挙げられる。

図５は、補償ノードにおけるＡＳＥ漏れの概要を説明する図である。
図５のＣＮ−Ｒ１のＲＡ１３にて測定した場合のＯＳＮＲをＳ１３、補償ノードの左側におけるＴＡ１１、ＬＡ１２、ＲＡ１３のＡＳＥ光ノイズのトータルをＮ１３とする。ＯＳＮＲを規定する場合の線幅をΔλ１、ＣＮ−Ｒ１のＤＭＵＸ１のフィルタ帯域幅をΔλ２とする。ＣＮ−Ｒ１のＤＭＵＸ１にて分離される波長は、ＤＭＵＸ１のフィルタによりΔλ２の帯域外のＡＳＥ光についてはカットするが、帯域幅内のＡＳＥ光はカットできず、そのまま補償ノードの右側のシステムのＭＵＸ２側に伝達される。

補償ノードの左側及び右側のそれぞれのＷＤＭ区間では、各ＡＭＰの出力光に含まれる１波長当たりの信号光パワーが波長数に関わらず一定に保つために、ＡＳＥ補正を実行している。ＡＳＥ補正の詳細な原理については、特許文献１を参照されたい。

図３における従来の補償ノード構成による長距離ＷＤＭシステムでは、各ＷＤＭ区間毎にＡＳＥ補正が完了していると考えられるが、実際には、ＣＮ−Ｒ１を経由して漏れ出すＡＳＥ光については補正がされておらず、ＡＳＥ補正が不足な状態となっている。

本発明は、上記の問題点を解決するためのものであり、
・補償ノードにおける長距離ＷＤＭシステムにおいて、ＣＮ区間（ＣＮ−ＲとＣＮ−Ｔ間）での装置設定情報の相互通信によりシステム立ち上げ動作の安定化
・補償ノードにおける長距離ＷＤＭシステムにおいて、ＣＮ区間での各波長ごとのＯＳＮＲ情報を伝達させることにより各ＷＤＭ区間におけるＯＳＮＲの真値を表示し、ＷＤＭ装置における波形劣化判定の実施。
・ＣＮ構成における長距離ＷＤＭシステムにおいて、ＣＮ区間での各波長毎のＡＳＥ漏れ光の量を計算し補正することにより、ＡＳＥ補正量の最適化
を行うことにより、ＣＮ構成における長距離ＷＤＭ伝送システムにおいて、システムパフォーマンス向上する。
特開２０００−２３２４３３号公報

本発明の目的は、補償ノードにて接続される複数のポイント・ツー・ポイント型の光波長多重システム間の装置管理制御情報及び光特性情報の相互制御を行うことにより光ネットワークシステム上のパフォーマンスを向上させることである。

本発明のＷＤＭシステムは、複数の波長の光信号を合波する波長多重部と、該波長多重部で多重生成した波長分割多重光を伝搬させる、複数の中継アンプを有する伝送路と、該伝搬された波長分割多重光を分波する波長分離部とを有する光システムを複数直列に接続したＷＤＭシステムにおいて、該波長多重部と該波長分離部を対向させることにより構成される接続部分に設けられ，前段の光システムの監視制御信号の情報を次段の光システムの監視制御情報に載せて光信号の転送を行う補償ノード手段を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、従来監視制御情報がやり取りされなかった光システム間で必要な監視制御情報をやり取りすることにより、装置の立ち上げ時に後段の光システムで生じる不具合を解消でき、また、終端側で正確なＯＳＮＲや漏れＡＳＥ光の量を計算することができるので、中継アンプを含む光アンプのゲインを最適に調整することができる。

第１の問題点については、補償ノードにより接続される複数のＰ ｔｏ Ｐ ＷＤＭシステム内の各ＡＭＰ制御のために使用されている監視制御情報（ＯＳＣ：Optical Supervisory Channel）を、補償ノードを通して、各ＷＤＭシステム間で相互にやりとりすることにより解決することができる。

図６は、本発明の実施形態に従ったＷＤＭシステムの構成図である。
まず、ＷＤＭ区間における装置立ち上げ手順を説明する。
図６において、各波長の光信号１〜ｎがＶＡＴに入力すると、ＶＡＴ入力閾値を超えた光が入ったことをＳＡＵが検出し、ＳＡＵよりＶＡＴにＡＴＴ開放を指示する。このとき送信ＡＭＰでは一定レベルの入力が入ると増幅を開始する。このときの動作はＡＧＣ（ＡＵＴＯ ＧＡＩＮ ＣＯＮＴＲＯＬ）と呼ばれる。送信ＡＭＰ（ＴＡ１１）では波長数に応じた出力目標値まで増幅すると、増幅を停止し、出力レベルを安定させる動作に移行する。この動作はＡＬＣ（ＡＵＴＯ ＬＥＶＥＬ ＣＯＮＴＲＯＬ）と呼ばれる。同様に中継ＡＭＰ（ＬＡ１１〜１３）と受信ＡＭＰ（ＲＡ１１）では入力に一定レベルの信号が入力されると、目標出力まで増幅を行い、ＡＬＣ動作に移行する。

各ＡＭＰでは上流のＡＭＰのＡＧＣ／ＡＬＣの動作情報をＯＳＣを経由して入手している。上流のＡＭＰからのＡＬＣ動作情報を入手すると共に、自分自身のＡＭＰ動作がＡＬＣになった場合に次のＡＭＰにＡＬＣ動作情報を送信する。これにより、最終段の受信ＡＭＰにてＡＬＣ動作となった状態で、ＷＤＭ区間全体のＡＬＣ動作（安定動作）が最終的に確定する。

上記の送信ＡＭＰ、中継ＡＭＰ、受信ＡＭＰの動作及び構造について、図７〜図９を参照して、説明する。
図７は、送信ＡＭＰの構造を示す図である。

入射光がカプラＣＰＬ１４に入射されると、光の一部は、フロントアンプ１０に入力され、他方は、モニタＭＯＮ１７に入力される。モニタＭＯＮ１７で検出された光レベルより、ＡＧＣ制御部１２がフロントアンプ１０を利得一定制御を行う。光レベルが増幅された光は、光アッテネータＶＡＴ２３に入力され，光レベルが調整される。光アッテネータＶＡＴ２３から出力された光は、分散補償ファイバＤＣＭ２４で分散補償された後、リアアンプ１１で増幅される。リアアンプ１１から出力される光は、カプラＣＰＬ１５によって分岐され、一部は、モニタＭＯＮ１８に入力され、光レベルが検出される。この結果は、ＡＧＣ制御部１３とＡＬＣ制御部１４に入力され、ＡＧＣ制御部１３がリアアンプ１１を利得一定制御し、ＡＬＣ制御部１４が光アッテネータＶＡＴを制御する。ＡＬＣ制御部１４は、監視制御部ＳＶＣＯＮＴ１９からの指示によってもＡＬＣ制御を調整する。カプラＣＰＬ１５を通過した光は、カプラＣＰＬ１６に入力される。ここでは、監視制御部ＳＶＣＯＮＴ１９から出力された監視制御信号が電気光変換器ＯＳＣ Ｅ／Ｏ２０によって光信号にされたものが合波される。メモリＭＥＭは、監視制御部ＳＶＣＯＮＴ１９が指示を出す際に必要とされるデータが格納される。カプラＣＰＬ１６の出力は、カプラＣＰＬ２１に入力され、一部はスペクトルアナライザ２２に入力され、他方は伝送路に出力される。

図８は、中継ＡＭＰ（インラインアンプ）の構成を説明する図である。
同図においては、送信ＡＭＰと同様の構成には、同様の参照番号を付し、説明を省略する。

中継ＡＭＰが送信ＡＭＰと異なるところは、入力をカプラＣＰＬ３０で分岐して、監視制御信号ＯＳＣを光電気変換器ＯＳＣ Ｏ／Ｅ３１で受信し、情報を監視制御部ＳＶＣＯＮＴ１９に渡している点である。監視制御部ＳＶＣＯＮＴ１９は、これを基に、ＡＬＣ制御部１４に指示を出し、新たな監視制御信号をＯＳＣ Ｅ／Ｏ２０を介してカプラＣＰＬ１６から出力する点である。また、中継ＡＭＰでは、スペクトルアナライザによる光信号のスペクトルの検出は行わない。

図９は、受信ＡＭＰの構成を説明する図である。
同図において、図７及び図８と同じ構成要素には、同じ参照番号を付し、説明を省略する。

受信ＡＭＰでは、受信した光信号をカプラＣＰＬ３０で分離し、監視制御信号ＯＳＣ Ｏ／Ｅ３１で受信した後、その情報を監視制御部ＳＶＣＯＮＴ１９に渡す。また、カプラＣＰＬ１５の出力には、カプラＣＰＬ３４とスペクトルアナライザ３３が設けられ、受信端での光信号の伝送品質を検出する構成となっている。

上記したような問題は、波長増設においても同様である。送信ＡＭＰ側にて波長増設を行うと、送信ＡＭＰはＡＬＣからＡＧＣ動作に移行する。増設後の波長数に応じた出力目標値までＡＧＣ動作を行い、目標値に到達するとＡＬＣ動作に移行する。中継ＡＭＰ及び受信ＡＭＰでは同様にＡＬＣ→ＡＧＣ→ＡＬＣ動作を行う。

波長増設においても同様にＷＤＭ区間でのＡＧＣ／ＡＬＣ情報をＯＳＣを経由して伝達しており、最終的なＡＭＰの安定状態は最終段の受信ＡＭＰで確認することができる。
補償ノードにて複数のＷＤＭシステムを接続する従来の長距離システムにおいては、補償ノード内のＣＮ−ＲとＣＮ−Ｔ間での情報のやり取りがなく、上流側のＷＤＭシステムの立ち上げ途中で下流のＣＮ−Ｔが立ち上がる可能性があり、不安定になる可能性がある。本発明の実施形態では、ＣＮ−ＲとＣＮ−Ｔ間で上流ＷＤＭシステムが正常に立ち上げ完了した情報を渡すことにより、下流の立ち上げを安定させるものである。

図１０は、本発明の実施形態におけるＣＮ−ＲとＣＮ−Ｔ間の回路構成を示した図である。
上流側のＷＤＭシステムの最終段の受信ＡＭＰをＲＡ１１とし、ＤＭＵＸと合わせてＣＮ−Ｒ１とする。下流のＷＤＭの送信ＡＭＰをＴＡ２１とし、ＶＡＴ、ＭＵＸ、ＳＡＵと合わせてＣＮ−Ｔ２とする。

装置立ち上げ完了時には上流からのＡＬＣ状態情報はＯＳＣ Ｏ／Ｅ経由でＳＶＣＯＮＴ１に伝達される。また、ＲＡ１１自身の動作状態はＳＶＣＯＮＴ１に通知される。ＳＶＣＯＮＴ１では上流からのＡＬＣ状態情報ＲＡ１１のＡＬＣ状態情報より、上流のＷＤＭシステム全体のＡＬＣ状態信号を作成する。

ＣＮ−Ｔ２側では、ＣＮ−Ｒ１側のＡＧＣ→ＡＬＣの変化情報を基に、ＣＮ−Ｔ２側の立ち上げを開始する。ＳＶＣＯＮＴ１からＳＶＣＯＮＴ２にＡＧＣ／ＡＬＣ情報を伝達するが、ＡＧＣ→ＡＬＣの変化を基にＣＮ−Ｔ２にあるＶＡＴ４０−１〜４０−ｎへの制御をＳＡＵ経由で行う。

装置立ち上げ時、ＣＮ−Ｒ１側のＡＭＰ状態がＡＧＣ状態であった場合には、ＣＮ−Ｔ２側のＶＡＴの減衰量は前値保持とする。立ち上げ開始直後はＣＮ−Ｔ２側のＶＡＴには光入力がなく、ＶＡＴの全閉となっている。立ち上げ途中でＣＮ−Ｒ１のＲＡ１１に光入力が入ってきた場合には、ＲＡ１１は光り始め、ＣＮ−Ｔ２のＶＡＴには徐々に光が入力される。しかしながら、ＳＶＣＯＮＴ１からはＡＧＣ状態の情報しか来ていないため、ＳＶＣＯＮＴ２はＶＡＴを前値所定値の全閉のままである。ＲＡ１１がＡＬＣ状態に変化し、ＳＶＣＯＮＴ２では初めて、ＳＡＵ経由でＶＡＴ４０−１〜４０−ｎの開放を指示し、ＣＮ−Ｔ２側での立ち上げが開始される。

波長増設時の動作についても同様のシーケンスとなる。
第２の問題点については、補償ノードにより接続される複数のＰ ｔｏ Ｐ ＷＤＭ部の各受信ＡＭＰにて各波長毎のＯＳＮＲ値が計算又はモニタされ、かつ、その情報をＣＮ部（補償ノード部）を介して、下流の受信ＡＭＰまで伝達することにより解決する。

まず、１台の増幅器を光信号が通過した場合のＯＳＮＲの計算式を示す。
図１１（ａ）に示すような増幅器ｎを考える。入力パワーをＰinsig_ｄＢｍ、増幅器ｎの雑音指数をＮＦ_ｄＢ、エネルギーをｈν、規格化帯域幅をＢ_０（＝０．１ｎｍ）とすると、増幅器ｎでのＯＳＮＲ_{ａｍｐ＿ｄＢ}は次式にて表せる。
ＯＳＮＲ_{ａｍｐ＿ｄＢ}＝Ｐinsig_ｄＢｍ−ＮＦ_ｄＢ−１０ｌｏｇ（ｈνＢ_０）
＝Ｐinsig_ｄＢｍ−ＮＦ_ｄＢ−（−５７．９３８_＿ｄＢｍ） （数１）
次に、図１１（ｂ）に示すような連続して接続される２台の増幅器ｎ−１、ｎを考える。

増幅器ｎ−１、ｎのＯＳＮＲをそれぞれＯＳＮＲ_{（ｎ−１）}、ＯＳＮＲ_（ｎ）とすると、この２台の増幅器を通過した場合のＯＳＮＲ_{（Ｔｏｔａｌ）}は、
（ＯＳＮＲ_{（Ｔｏｔａｌ）}）^−１＝（ＯＳＮＲ_{（ｎ−１）}）^−１＋（ＯＳＮＲ_（ｎ））^−１ （数２）
となり、全体のＯＳＮＲが各増幅器のＯＳＮＲの逆数和で与えられることが分かっている。この結果より図１で示される一般的なＰ ｔｏ Ｐ ＷＤＭシステムのＯＳＮＲは近似的に
ＯＳＮＲ_{（Ｔｏｔａｌ）}＝（Σ_ｉＯＳＮＲ_ｉ ^−１）^−１ （数３）
となる。（ｉはＡＭＰ段数）
複数のＷＤＭ区間をＣＮ構成で接続した場合の最終段のＯＳＮＲ_{Ｔｏｔａｌ＿ＣＮ}を考える。

各ＷＤＭ区間の最終段の受信ＡＭＰでのトータルＯＳＮＲは（数３）で表せるため、同様に、
ＯＳＮＲ_{Ｔｏｔａｌ＿ＣＮ}＝（Σ_ｊＯＳＮＲ_{Ｔｏｔａｌ} ^−１）^−１ （数４）
（数１）から分かるように各増幅器の光入力のシグナルパワーと雑音指数が分かれば、個々のＡＭＰでのＯＳＮＲは計算できる。（数３）よりＷＤＭ区間のトータルＯＳＮＲは、構成する各ＡＭＰのＯＳＮＲ情報が最終段のＡＭＰに送信されれば、最終段で計算可能である。ＷＤＭ区間ではＯＳＣ信号にて情報のやり取りを行っており、各ＡＭＰでのチャネル別のＯＳＮＲ情報をやり取りすることにより最終段のトータルＯＳＮＲ値を計算することができる。

同様に複数のＷＤＭ区間をＣＮ構成で接続する長距離ＷＤＭシステムにおいても、各ＷＤＭ区間の各チャネルのトータルＯＳＮＲ情報をＣＮ部を通して各ＷＤＭ区間同士でやり取りすることができれば、本構成での最終的なＯＳＮＲを計算することができる。

実際のシステムでは、最終的なＯＳＮＲの値は最終段で波長分離した１波端局の受信Ｏ／Ｅ入力での光特性規定を行うために必要であるため、最低でも各ＷＤＭ区間のトータルＯＳＮＲが分かる必要がある。図１のＰ ｔｏ Ｐ ＷＤＭシステムの構成図からも分かるとおり、最終段の受信ＡＭＰの出力をＳＡＵにてモニタしており、ＯＳＮＲを測ることが可能である。このため、各ＷＤＭ区間の最終段の受信ＡＭＰ出力でのＯＳＮＲ測定値を補償ノード区間を通して各ＷＤＭ区間でやり取りすることにより最終段のトータルＯＳＮＲ計算を行うことが出来る。

補償ノード区間におけるＯＳＮＲ情報の伝達方法及びＯＳＣのフォーマットについては後述する。
第３の問題点については、補償ノードのＤＭＵＸ側で透過するＡＳＥ量を見積もることができれば、この透過ＡＳＥにより生じるＡＳＥ補正誤差をＣＮ−Ｔ部の送信ＡＭＰにて補正することが可能となる。

図１２に示すＣＮ部の構成にて、ＣＮ−ＲのＤＭＵＸ部にて発生する漏れＡＳＥ量と送信ＡＭＰ（ＴＡ２）にて発生するＡＳＥ量を考慮した送信ＡＭＰ（ＴＡ２）へのＡＳＥ補正値を求める式を以下に示す。

はじめに、従来技術におけるＡＳＥによる出力信号のレベル低下の補正方法について説明する。
出力パワー一定モード（ＡＬＣ）制御されている光増幅器では、モニタされる出力パワーには、信号光とＡＳＥ光のトータルパワーが含まれ、これが規定値となるように増幅率を制御している。

このため、波長数が少ない場合、全出力パワーに対する信号光パワーの比率が極端に小さくなるため、信号光に対する増幅率が見かけ上、低下することになる。
その結果、信号光レベルが規定値よりも小さくなり、光ＳＮ比（ＯＳＮＲ）が低下するため、伝送品質が劣化する。

この対策として、トータルの出力パワーを規定値から上げることによって、ファイバに入力される信号光レベル（すなわちピークレベル）が一定となるように制御する手法がとられている（特開２０００−２３２４３３号公報）。

以下では、始めに述べた、従来技術によるＡＳＥ補正を行わないときの光増幅器出力Ｐ_{ｔｏｔａｌ}は、信号光パワーＰ_ｓｉｇとＡＳＥ光パワーＰ_ＡＳＥの和となる。これをＡＬＣ制御下における光増幅器出力Ｐ_ＡＬＣと置く。
Ｐ_{ｔｏｔａｌ}＝Ｐ_ｓｉｇ＋Ｐ_ＡＳＥ≡Ｐ_ＡＬＣ （数５）
一方、ＡＳＥ補正したときについても同様に、
Ｐ’_{ｔｏｔａｌ}＝Ｐ’_ｓｉｇ＋Ｐ’_ＡＳＥ （数６）
と置く。

ＡＳＥ補正を行うことによって、信号光レベルＰ’_ｓｉｇが、Ｐ_ＡＬＣに等しくなるので、
Ｐ’_ｓｉｇ＝Ｐ_ＡＬＣ＝Ｐ_ｓｉｇ＋Ｐ_ＡＳＥ （数７）
が成立する。

一方、光増幅器から出力される信号光パワー及び１波長あたりのＡＳＥ光パワーは、信号光に対する増幅率をＧ（真数表示）、アンプノイズ指数をＮＦ（真数表示）、プランク定数をｈ（ｊｓ）、光周波数をν（Ｈｚ）、光増幅器内部のフィルタ帯域で決まるＡＳＥ光帯域をＢ_ＡＳＥ（Ｈｚ）、波長数Ｍと置くと、それぞれ次式で与えられる。

ここに、Ｐ_{ｓｉｇ＿ｉｎ}は、入力信号光パワーである。
同様に、ＡＳＥ補正後についても、このときの光増幅率をＧ’とすると、
Ｐ’_ｓｉｇ＝Ｇ’Ｐ_{ｓｉｇ＿ｉｎ} （数９）
となる。
（数８）、（数９）式を（数７）式に代入すると、

が得られる。
これにより、ＡＳＥ補正量ＡＳＥＣＯＭＰ、すなわち増幅率の加算量・Ｇ_ｄＢが以下のように計算される。

（数１２）より、送信アンプ（ＴＡ２）に対するＡＳＥ補正値は、次式で与えられる。

ここで、Ｍは送信アンプ（ＴＡ２）におけるチャネル数、Ｐ_ｓｉｇ（ＴＡ２）はチャネル当たりの平均送信ＡＭＰ出力の信号パワー（ｍＷ／ｃｈ）、Ｐ_ＡＳＥ（ｔｏｔａｌ）は出力されるＡＳＥパワー（ｍＷ）である。

Ｐ_ＡＳＥ（ｔｏｔａｌ）としては、従来技術では送信アンプにて発生するＡＳＥパワーのみを考慮していた。これに対して、本発明の実施形態では、補償ノード上流側から流れ込むＡＳＥについても考慮する。すなわち、
Ｐ_ＡＳＥ（ｔｏｔａｌ）＝ｍ・Ｐ_ＡＳＥ（ＲＡ１；Δλ）＋Ｐ_ＡＳＥ（ＴＡ２；Ｂ）
（数１４）
である。

ここで、ｍは補償ノードをスルーするチャネル数、Ｐ_ＡＳＥ（ＲＡ１；Δλ）は補償ノード上流から流れ込み、送信アンプにて増幅された帯域幅Δλ当たりのＡＳＥパワー（ｍＷ）、Δλは補償ノードを構成する光分波器の通過帯域幅（ｎｍ）である。また、Ｐ_ＡＳＥ（ＴＡ２；Ｂ）は送信アンプ（ＴＡ２）において発生した全帯域幅ＢでのＡＳＥパワー（ｍＷ）である。

Ｐ_ＡＳＥ（ＲＡ１；Δλ）、及びＰ_ＡＳＥ（ＴＡ２；Ｂ）はそれぞれ次のようにして計算できる。
受信側アンプ（ＲＡ２）出力におけるＯＳＮＲは、Ｐ_ＡＳＥ（ＲＡ１；０．１ｎｍ）を帯域幅０．１ｎｍあたりのＡＳＥパワー（ｍＷ）とすると、ＯＳＮＲの定義より、

であるので、これを変形して帯域ΔλあたりのＡＳＥパワーは次のようになる。

となる。同様に、Ｐ_ＡＳＥ（ＴＡ２；Ｂ）も

と計算される。
送信ＡＭＰ（ＴＡ２）に対するＡＳＥ補正値は（数１４）より、ＣＮ部のＤＭＵＸから漏れ出すＡＳＥと送信ＡＭＰ（ＴＡ２）にて発生するＡＳＥに分けて考えることができる。

ＤＭＵＸ部からの漏れＡＳＥを算出するには、補償ノードを構成するＭＵＸ／ＤＭＵＸ部のフィルタの通過帯域幅、受信ＡＭＰ（ＲＡ１）出力におけるＯＳＮＲ、送信ＡＭＰ（ＴＡ２）出力の出力パワーが分かれば計算可能である。

また、送信ＡＭＰ（ＴＡ２）にて発生するＡＳＥを算出するには、送信ＡＭＰ出力におけるＯＳＮＲと出力パワー、及び送信ＡＭＰ（ＴＡ２）の帯域幅が分かればよい。図１０に示す通り、ＡＭＰの入出力パワーはモニタを行っており、情報収集可能である。また、ＭＵＸ／ＤＭＵＸ部のフィルタの通過帯域及び送信ＡＭＰの有効帯域幅は既知であるため、図１０にあるとおり、ＳＶＣＯＮＴ部に接続されるメモリＭＥＭにて記憶可能である。

ＯＳＮＲについては、（数１）及び（数３）により計算可能である。ＰinsingはＡＭＰの入出力モニタ機能より測定することができメモリに格納することが可能である。
受信ＡＭＰ（ＲＡ１）側で収集またはメモリしたデータはＯＳＣ ＳＶＣＯＮＴ１よりＯＳＣＳＶＣＯＮＴ２に伝達され、送信ＡＭＰ（ＴＡ２）にて計算が実施される。

（数１４）の式より補償ノードよりスルーするチャネル数の情報が必要であるが、ＣＮ−Ｔ側では自局のチャネルの設定情報しか分からないため、ＣＮ−ＲからＣＮ−Ｔに対し、各波長の設定有無情報、障害情報を渡す必要がある。これらの情報は、ＷＤＭ区間においてＯＳＣ経由で渡されている（設定有無情報：ＷＣＳ、障害情報：ＷＣＦ）。これらの情報は、ＣＮ−ＲのＳＶＣＯＮＴ１で終端されるため、ＳＶＣＯＮＴ１からＳＶＣＯＮＴ２にそれらの情報を渡すことにより、スルーされたチャネルを算出することができる。

問題点１〜３を解決するにあたって、補償ノードにおいて伝達する必要がある情報の処理方法は２通りに分かれる。
一つは補償ノードにおけるＣＮ−ＲとＣＮ−Ｔ間のみでの情報伝達で処理が完結するものであり、上記で述べたＡＧＣ／ＡＬＣ状態情報、各波長の設定有無情報と障害情報、ＣＮ−Ｒの受信ＡＭＰ（ＲＡ１）の入力パワー、補償ノードにおけるＭＵＸ／ＤＭＵＸ部のフィルタ帯域、各ＡＭＰ雑音指数ＮＦ等の情報は、ＳＶＣＯＮＴ１及びＳＶＣＯＮＴ２に収集され処理される。また、各ＷＤＭ区間毎のトータルＯＳＮＲはＣＮ−Ｒの受信ＡＭＰ（ＲＡ１）のＯＳＮＲとして、補償ノードにおける漏れＡＳＥ計算に使用されるため、補償ノード間での伝達となる。

ただし、ＣＮ−Ｒの受信ＡＭＰ（ＲＡ１）で必要なＯＳＮＲは、受信ＡＭＰ（ＲＡ１）が所属するＷＤＭシステム内の全てのＡＭＰで累積されたＯＳＮＲである。この値をＯＳＮＲ＿ｔｏｔとする。これは（数３）により表せる。

一方、真のＯＳＮＲを求めるためには補償ノードにより接続される各ＷＤＭ区間にて、累積される値が必要である。この累積される値をＯＳＮＲ＿ｃｕｍとする。これは（数４）により表せる。

本発明の実施形態においては図１３に示す通り、ＯＳＮＲ＿ｔｏｔ及びＯＳＮＲ＿ｃｕｍを各波長毎にＯＳＣフォーマット上に用意する。ＷＤＭ区間におけるＯＳＮＲ＿ｔｏｔの処理方法を図１及び図７〜図９を使用して説明する。

図１に示す通り、ＯＳＣ情報は送信ＡＭＰ（ＴＡ１１）から中継ＡＭＰ（ＬＡ１１、ＬＡ１２、ＬＡ１３）を経由して受信ＡＭＰ（ＲＡ１１）まで伝達される。
送信ＡＭＰ（ＴＡ１１）においては、図７のＳＶＣＯＮＴにおいて収集された送信ＡＭＰの入力パワーと雑音指数ＮＦ_ＴＡ１１より、送信ＡＭＰ（ＴＡ１１）でのＯＳＮＲ値をＯＳＣ情報上のＯＳＮＲ＿ｔｏｔに入力して次の段の中継ＡＭＰ（ＬＡ１１）に送信する。

中継ＡＭＰ（ＬＡ１１）では、中継ＡＭＰ（ＬＡ１１）の入力パワーと雑音指数ＮＦ_ＬＡ１１より中継ＡＭＰ（ＬＡ１１）でのＯＳＮＲ値を計算すると共に、上流の送信ＡＭＰ（ＴＡ１１）から送信されたＯＳＮＲ＿ｔｏｔ_ＴＡ１１との累積ＯＳＮＲ＿ｔｏｔ_ＬＡ１１を（数２）式より計算する。この値を再度ＯＳＣ情報として、下流の中継ＡＭＰに送信する。下流の中継ＡＭＰでは同様の処理を行う。

受信ＡＭＰ（ＲＡ１１）では、中継ＡＭＰ（ＬＡ１ｎ）から送信されたＯＳＮＲ＿ｔｏｔ_ＬＡ１ｎと受信ＡＭＰ（ＲＡ１１）の入力パワーと雑損指数ＮＦ_ＲＡ１１により、このＷＤＭシステムのトータルのＯＳＮＲ＿ｔｏｔ_ＲＡ１１が計算される。

補償ノードを経由して接続される各ＷＤＭシステムデータのＯＳＮＲ＿ｃｕｍの処理方法を説明する。
最上流のＷＤＭ区間では、送信ＡＭＰ及び中継ＡＭＰでは処理されず、スルーされる。受信ＡＭＰでは計算されたＯＳＮＲ＿ｔｏｔ_ＲＡ１１をそのままＯＳＮＲ＿ｃｕｍに入力する。この値は図１０に示されるようにＣＮ−ＲのＳＶＣＯＮＴ１からＣＮ−ＴのＳＶＣＯＮＴ２に渡される。ＳＶＣＯＮＴ２では、ＣＮ−Ｒより渡された値をＯＳＣフォーマットに載せて下流の受信ＡＭＰまで送信する。各補償ノードでは同様の処理を行い、最終段のＷＤＭシステムの受信ＡＭＰまで送信される。ここで計算されたＯＳＮＲ＿ｃｕｍが最終的な真のＯＳＮＲ値となる。

各ＷＤＭ区間の受信ＡＭＰにおいて、ＯＳＮＲの良否判断閾値を用意することにより、各波長毎の伝送路の劣化の判断材料となる。
図１３により、本発明の実施形態では、追加ＯＳＮＲ情報は、ＯＳＣ伝送ビットとしてＯＳＮＲ＿ｃｕｍとＯＳＮＲ＿ｔｏｔを準備しているが、現状１チャネルあたり、１ビットの表示となっている。それぞれのＯＳＮＲ表示範囲として、４０．０ｄＢ〜５．０ｄＢが必要であるが、幅３５．０ｄＢの幅を０．１ステップで表示するための情報が必要である。このため、１チャネルあたり２バイトのデータ領域が必要となる。図１３では、例として、波長数８８波で構成したＯＳＣデータの例を示しているが、本発明の実施形態では３５２バイトが必要である。

ＯＳＣ情報の伝送レートは１．５４４ＭＨｚであり、本発明の実施形態ではそれ以上の伝送レートを準備する必要がある。現在は１５５ＭＨｚのＯＳＣも使用されており拡張は可能である。

実際にシステムを組む場合には、本発明の実施形態に従った場合、図６に示した補償ノードを用いた長距離伝送システムが構成可能である。上流部のＷＤＭシステムにおける装置管理制御情報及び光特性情報は補償ノードにより下流のＷＤＭシステムに引き継がれる。下流のＷＤＭシステムでは、引き継いだデータを基に下流のＷＤＭシステムで安定動作を制御すると共に、光パラメータの正確な把握により、最適な光伝送特性状態を得ることができる。

図１４は、本発明の実施形態を適用した補償ノードを用いた光アド・ドロップ伝送システムの構成を示した図である。
この構成では、補償ノードにおいて、信号のドロップとアドが行われるが、補償ノードにおけるスルーチャネルとアド・ドロップチャネルの区別がつかない。このため、ＣＮ−Ｔ側の各波長の設定情報にスルー／アドの情報が必要となる。

各チャネルのスルー／アドの情報設定をＣＮ−ＴのＳＶＣＯＮＴ２に渡すことにより、スルーされたチャネル数が明確化され、ＣＮ−Ｒでの漏れＡＳＥ光の算出が可能となる。
また、各チャネルのＯＳＮＲを計算するにあたり、アド・ドロップされたチャネルの累積ＯＳＮＲはクリアされるが、スルー／アド設定情報を基に、アドされたチャネルのＯＳＮＲを再度計算することができる。

図１５は、本発明の実施形態を適用した光アド・ドロップ機能を拡張した光クロスコネクト伝送システムの構成を示した図である。
この構成では光スイッチをまたいで、片方の光アド・ドロップ部からドロップされた波長が、他方の光アド・ドロップにアドされる。ＷＤＭ１部分のＣＮ−Ｒ部からドロップされたチャネルがＷＤＭ４部分のＣＮ−Ｔ部にアドされた場合を考える。

ＷＤＭ４部分におけるＡＳＥ補正を考える場合にＷＤＭ１部分のＣＮ−Ｒにおける受信ＡＭＰの情報が必要である。このため、図１５に示す通り、ＳＶＣＯＮＴ部１からＳＶＣＯＮＴ部３に必要なデータを渡す必要がある。

また、ＷＤＭ１部分のＣＮ−ＲにてドロップされたチャネルのＯＳＮＲ＿ｃｕｍはＷＤＭ４部分のＣＮ−Ｔ側に、伝達される必要がある。このように、一方のＷＤＭシステムから光ドロップされたチャネルを別経路のＷＤＭシステムにアドする場合には、処理されるチャネルの情報を転送する必要がある。この場合、光クロスコネクト経路を示す必要がある。このため、クロスコネクトを処理するＳＶＣＯＮＴ部２にクロスコネクト設定が必要となる。また、各チャネルの必要な情報がクロスコネクト設定どおりに伝達されるためにＳＶＣＯＮＴ部１、ＳＶＣＯＮＴ部２、ＳＶＣＯＮＴ部３間の情報伝達が必要となる。これにより光クロスコネクト間の設定情報をスムーズに渡すことが出来、最適化できる。

図１６は、補償ノードにおける漏れＡＳＥの補正の効果を示す図である。
図１６ではＣＮ−ＴのＴＡ１のみで発生するＡＳＥに対するＡＳＥ補正量と補償ノードで発生する漏れＡＳＥまで考慮した補正量が示されている。スルーチャネルは１波、ＣＮ−Ｒの受信ＡＭＰ（ＲＡ１）の出力端ＯＳＮＲを１６．０ｄＢ、ＣＮ−Ｒでの合分波器通過帯域幅を１．０ｎｍとした場合、漏れＡＳＥ考慮分が０．８ｄＢもあり、ＡＳＥ補正量が大きく不足していることが言える。（数１６）より、受信ＡＭＰ（ＲＡ１）の出力端ＯＳＮＲが低いほど、また補償ノードにおける合分波器通過帯域幅が広いほど補償ノードにおける漏れＡＳＥ量が大きくなるため、漏れＡＳＥの補正は伝送ＯＳＮＲが悪いシステムやフィルタ帯域の広いシステムに効果があることが分かる。

本発明の実施形態により、補償ノード、アド・ドロップ、光クロスコネクトを含む光伝送システムにおいて、各ノード間の装置管理制御情報及び光特性情報を補償ノードをまたいで伝達することにより、装置の安定した装置立ち上げを可能とすると共に、最上流から最下流までの光特性を最適化することを可能とする。

従来のポイント・ツー・ポイントのＷＤＭシステムを示す図である。 ＲＥＧユニットを用いたＷＤＭシステムの構成を示す図である。 補償ノード方式の構成を示す図である。 補償ノードをまたぐことによりモニタされるＯＳＮＲ値が真のＯＳＮＲ値よりずれることを説明する図である。 補償ノードにおけるＡＳＥ漏れの概要を説明する図である。 本発明の実施形態に従ったＷＤＭシステムの構成図である。 送信ＡＭＰの動作及び構造について説明する図である。 中継ＡＭＰの動作及び構造について説明する図である。 受信ＡＭＰの動作及び構造について説明する図である。 本発明の実施形態におけるＣＮ−ＲとＣＮ−Ｔ間の回路構成を示した図である。 増幅器におけるＯＳＮＲの計算方法を説明する図である。 補償ノードにおける漏れＡＳＥ光の量の計算方法を説明する図である。 本発明の実施形態に従ったＯＳＣデータフォーマットにおいて、新たに加えられたデータを説明する図である。 本発明の実施形態を適用した補償ノードを用いた光アド・ドロップ伝送システムの構成を示した図である。 本発明の実施形態を適用した光アド・ドロップ機能を拡張した光クロスコネクト伝送システムの構成を示した図である。 補償ノードにおける漏れＡＳＥの補正の効果を示す図である。

Claims (8)

1. 第一の光伝送路において伝搬された第一の波長多重光を複数の信号光に多重分離する波長分離部と、
   前記多重分離された複数の信号光のそれぞれを合波した第二の波長多重光を、第二の伝送路に送出する多重部と、
   前記第一の伝送路において前記第一の波長多重光とともに伝送された監視制御信号の情報を、前記第二の波長多重光とともに前記第二の光伝送路に送出される監視制御信号情報に載せる監視制御部と、を備えた光伝送装置。
2. 前記監視制御部が、前記第二の光伝送路に送出する監視制御情報は、前記第一の光伝送路を構成する光システムの装置立ち上げに関する情報データを含むことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
3. 前記監視制御部が、前記第二の光伝送路に送出する監視制御情報は、前記第一の光伝送路を構成する光システムの光ＳＮ比に関する情報データを含むことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
4. 前記監視制御部は、前記第一の光伝送路を構成する光システムの有する複数の伝送区間における中継アンプの光ＳＮ比から、前記第一の光伝送路を構成する光システムの光ＳＮ比を求めることを特徴とする請求項３に記載の光伝送装置。
5. 前記監視制御部は、前記波長分離部より前記多重部に透過するＡＳＥ光の量を、該波長分離部の前段にある受信アンプの出力における各波長の光ＳＮ比と、波長多重部及び波長分離部におけるフィルタの帯域幅と、該波長多重部の送信アンプの出力パワーに基づき算出し、前記第二の光伝送路に送出する監視制御情報に反映させることを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
6. 前記ＡＳＥ光の量は、該ＡＳＥ光の量をＰASE、信号光パワーをＰsig、光ＳＮ比をＯＳＮＲ、前記補償ノード手段の透過帯域幅をΔλとしたとき、
   

   

   で与えられることを特徴とする請求項５に記載の光伝送装置。
7. 前記光伝送装置は、光信号のアド・ドロップ機能を有し、アド・ドロップされる光信号に関する情報を前記第二の光伝送路に送出する監視制御情報に含めることを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
8. 前記光伝送装置は、光信号のクロスコネクト機能を有し、クロスコネクトされる光信号に関する情報を前記第二の光伝送路に送出する監視制御情報に含めることを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。

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