JP4523588B2 - Optical signal quality monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光信号の品質を監視する光信号品質監視装置に関するものである。 The present invention relates to an optical signal quality monitoring apparatus for monitoring the quality of an optical signal.
従来、2地点間を結ぶ光伝送システムにおいては、受信端にてFEC(Forward Error Collection)処理の誤り訂正数をモニタすることによる品質監視や、SDH(Synchronous Digital hierarchy)信号の信号フレーム中の品質監視ビットをモニタすることによる品質監視などが行われている。 Conventionally, in an optical transmission system that connects two points, quality monitoring by monitoring the number of error corrections in FEC (Forward Error Collection) processing at the receiving end, and quality in the signal frame of an SDH (Synchronous Digital Hierarchy) signal Quality monitoring is performed by monitoring the monitoring bit.
一方、近時、光通信のネットワーク化の進展に伴って、ネットワーク化された光通信線路中において、光信号に対する品質監視の要求が高まっている。 On the other hand, recently, with the progress of networking of optical communication, there is an increasing demand for quality monitoring for optical signals in networked optical communication lines.
かかる要求に応える形で、光信号の品質を監視する新たな技術が開示されている。例えば、信号伝送速度に同期して電気信号波形のヒストグラム評価を行い、光信号品質を推定する手法(例えば、特許文献1および非特許文献1)や、信号伝送速度に依存することなく非同期のサンプリング周波数にてヒストグラム解析を行って光信号品質を推定する手法(例えば、特許文献2)などが存在する。
A new technique for monitoring the quality of an optical signal in response to such a request has been disclosed. For example, a method for estimating a histogram of an electric signal waveform in synchronization with a signal transmission rate and estimating an optical signal quality (for example,
しかしながら、上述の特許文献1および非特許文献1に示された手法では、信号伝送速度に一定の制限があり、また、装置の構成が複雑になるという欠点があった。
However, the methods disclosed in
また、上述の特許文献2に示された手法では、正確な信号品質が得られないという欠点があった。
Further, the technique disclosed in
このような状況に鑑み、本発明は、簡易な構成で、信号伝送速度に依存せず、正確な信号品質情報を出力できる光信号品質監視装置を提供することを目的とする。 In view of such a situation, an object of the present invention is to provide an optical signal quality monitoring device that can output accurate signal quality information with a simple configuration and not depending on a signal transmission rate.
この発明にかかる光信号品質監視装置にあっては、光ネットワークシステムの通信線路を伝送する所定の光信号の信号品質を監視する光信号品質監視装置であって、前記所定の光信号の隣接ビット間の位相差データを出力する干渉計と、前記干渉計から出力された出力光信号を電気信号に変換する第1,第2の光受光器と、前記第1,第2の光受光器にて変換された電気信号に対して所定の演算を行う演算手段と、所定の周波数のクロック信号を発生して出力するクロック発生手段と、前記演算手段の出力を前記クロック信号のタイミングで識別する識別器と、前記識別器の識別出力を論理レベルごとにカウントした所定時間内の積算結果を算出するカウンタと、前記カウンタの積算結果に基づいて前記所定の光信号の品質情報を算出して出力する品質情報算出部と、を備え、前記識別器は、異なる2以上の識別電圧ごとに識別された識別出力を出力し、前記品質情報算出部は、前記振幅識別電圧ごとに算出された積算結果に基づいて前記品質情報を算出することを特徴とする。 The optical signal quality monitoring apparatus according to the present invention is an optical signal quality monitoring apparatus that monitors the signal quality of a predetermined optical signal transmitted through a communication line of an optical network system, and is an adjacent bit of the predetermined optical signal. An interferometer that outputs phase difference data between the interferometer, first and second optical receivers that convert the output optical signal output from the interferometer into an electrical signal, and the first and second optical receivers. A means for performing a predetermined operation on the converted electric signal, a clock generating means for generating and outputting a clock signal of a predetermined frequency, and an identification for identifying the output of the operation means at the timing of the clock signal A counter for calculating an integration result within a predetermined time obtained by counting the discrimination output of the discriminator for each logic level, and calculating and outputting quality information of the predetermined optical signal based on the integration result of the counter. A quality information calculation unit that outputs an identification output identified for each of two or more different identification voltages, and the quality information calculation unit calculates an integration result calculated for each amplitude identification voltage. The quality information is calculated based on the above.
この発明によれば、異なる2以上の振幅識別電圧ごとに識別された識別出力が積算され、識別電圧ごとに算出された当該積算結果に基づいて品質情報が算出される。 According to this invention, the identification outputs identified for each of two or more different amplitude identification voltages are integrated, and quality information is calculated based on the integration result calculated for each identification voltage.
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる光信号品質監視装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of an optical signal quality monitoring apparatus according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
実施の形態1.
まず、この発明の実施の形態1にかかる光信号品質監視装置の構成について説明する。第1図は、この発明の実施の形態1にかかる光信号品質監視装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光信号品質監視装置は、例えば、光ファイバ1から入力された光DPSK信号の隣接ビット間の位相差データを出力する干渉計2と、光信号を電気信号に変換するそれぞれ第1,第2の受光器である光受光器3,4と、所定の演算を行う演算手段の一例である加算器5と、クロック信号を生成するクロック信号生成部6と、クロック信号や、制御信号に基づいて入力データの論理レベル(論理“1”または論理“0”)を識別する識別器7と、識別器7の識別出力をカウントする計数手段としてカウンタ8と、カウンタ8の出力に基づいて光信号の品質監視に必要な品質情報を算出して出力する品質情報算出部9と、品質監視装置の所定の構成部の制御を行う制御部10とを備えている。
First, the configuration of the optical signal quality monitoring apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the optical signal quality monitoring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. 1 includes, for example, an
つぎに、同図に示す光信号品質監視装置の動作について説明する。同図において、例えば、光DPSK(Differential Phase Shift Keying)信号が干渉計2に入力される。干渉計2には、例えば図示を省略した1ビットのディレイラインなどが備えられ、1ビットのディレイラインを通過した光信号と、通過していない光信号とに基づいて生成された干渉出力が出力される。
Next, the operation of the optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. In the figure, for example, an optical DPSK (Differential Phase Shift Keying) signal is input to the
ここで、干渉計2は2つの出力ポートを有し、干渉結果の位相差に応じて光受光器3,4のいずれかに出力される。例えば、干渉結果の位相差が“0”のときには、一方の光受光器(例えば光受光器3)に出力され、干渉結果の位相差が“1”のときには、他方の光受光器(例えば光受光器4)に出力される。なお、光受光器3,4は、入力された光信号を電気信号に変換する。
Here, the
光受光器3,4にて変換された電気信号は加算器5で加算され識別器7に出力される。識別器7は、制御部10から出力された識別電圧に基づき、クロック信号生成部6が生成したクロック(外部クロック)のタイミングで識別した識別結果(論理レベルの判定結果)をカウンタ8に出力する。カウンタ8は、識別結果を論理レベル(論理“1”または論理“0”)ごとにカウントし、所定時間内の積算結果を品質情報算出部9に出力する。品質情報算出部9は、識別結果のカウント値や、識別電圧などの情報に基づいて所定の品質情報を生成して出力する。
The electrical signals converted by the
なお、制御部10は、光信号品質監視装置の所定の構成部の制御を行う。例えば、干渉計2は、光信号波長に対して安定化制御される。また、識別器7の識別電圧の制御や、品質情報算出部9の出力制御なども、制御部10の制御に基づいて行われる。
The
第2図は、入力光信号の確率密度分布の一例を示す図である。同図において、波形K1は、論理“1”に対応した確率密度分布(雑音分布)であり、波形K2は、論理“0”に対応した確率密度分布(雑音分布)である。また、σ1は論理“1”に対応する確率密度分布での標準偏差を示し、σ0は論理“0”に対応する確率密度分布での標準偏差を示している。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a probability density distribution of an input optical signal. In the figure, a waveform K1 is a probability density distribution (noise distribution) corresponding to logic “1”, and a waveform K2 is a probability density distribution (noise distribution) corresponding to logic “0”. Also, σ 1 indicates the standard deviation in the probability density distribution corresponding to logic “1”, and σ 0 indicates the standard deviation in the probability density distribution corresponding to logic “0”.
つぎに、第1図に示した識別器7の識別電圧を可変した場合の動作について、第2図および第3図を用いて説明する。なお、第3図は、NRZ(Non Return to Zero)−OOK信号の電気波形と、当該NRZ−OOK信号が入力された場合の識別電圧と識別結果の誤り率との関係を示す図である。 Next, the operation when the discrimination voltage of the discriminator 7 shown in FIG. 1 is varied will be described with reference to FIG. 2 and FIG. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the electrical waveform of an NRZ (Non Return to Zero) -OOK signal, the identification voltage when the NRZ-OOK signal is input, and the error rate of the identification result.
第2図に戻って、論理“1”および論理“0”の分布が同図に示すような分布のとき、識別電圧がV1の場合を考える。このとき、横線で示したエリアA1の部分のデータは論理“1”と判定される。したがって、エリアA1の部分は、論理“0”のデータが論理“1”と判定される確率となる。 Returning to FIG. 2, let us consider a case where the identification voltage is V 1 when the distribution of logic “1” and logic “0” is as shown in FIG. At this time, the data in the area A1 indicated by the horizontal line is determined to be logic “1”. Accordingly, the area A1 has a probability that data of logic “0” is determined to be logic “1”.
つぎに、識別電圧がV2(V1>V2)の場合を考える。このとき、横線で示したエリアA1の部分に斜線で示したエリアA2の部分を加えた両エリアのデータが論理“1”と判定される。したがって、エリアA1,A2の部分は、論理“0”のデータが論理“1”と判定される確率となる。 Next, consider the case where the identification voltage is V 2 (V 1 > V 2 ). At this time, the data of both areas obtained by adding the portion of area A2 indicated by diagonal lines to the portion of area A1 indicated by horizontal lines is determined to be logic “1”. Therefore, the areas A1 and A2 have a probability that data of logic “0” is determined to be logic “1”.
いま、所定の識別電圧のときに論理“0”のデータが論理“1”と判定される確率、あるいは論理“1”のデータが論理“0”と判定される確率を、当該識別電圧における“不一致率”として定義する。 Now, the probability that the data of logic “0” is determined to be logic “1” at the predetermined identification voltage, or the probability that the data of logic “1” is determined to be logic “0” is represented by “ It is defined as “mismatch rate”.
なお、このように定義された不一致率は、識別電圧を可変したときの伝送データの論理レベルと、判定された論理レベルとが一致していない割合を意味するものであり、当該識別電圧における伝送データの誤り率と同視することができる。したがって、この不一致率を用いることで光信号品質の監視に利用することができる。 The discrepancy rate defined in this way means the rate at which the logical level of the transmission data when the identification voltage is varied does not match the determined logical level. It can be equated with the data error rate. Therefore, this mismatch rate can be used for monitoring the optical signal quality.
第3図の破線K3,K4で示した部分は、この不一致率をプロットしたものである。両者のうち、破線K4で示した部分は、識別電圧を論理“0”側に可変させたときに、識別器7が論理“1”と識別した数をカウンタ8がカウントし、このカウント数に基づいて品質情報算出部9が算出した不一致率をプロットしたものである。同図中、識別電圧V1のときの不一致率をP1とし、識別電圧V2のときの不一致率をP2とおけば、上述の内容から明らかなようにP1<P2(ただしV1>V2)の関係がある。したがって、破線K4の部分は右肩下がりの曲線(ヒストグラム)となる。
The portions indicated by broken lines K3 and K4 in FIG. 3 are plots of this mismatch rate. Of these, the portion indicated by the broken line K4 indicates that the
同様に、論理“1”の分布側に識別電圧が設定される場合についても、破線K3で示されるような結果が得られる。ただし、不一致率を表す曲線の傾きは右肩上がりの曲線(ヒストグラム)となり、破線K4に示す曲線とは対称形になる。 Similarly, when the identification voltage is set on the distribution side of logic “1”, the result as shown by the broken line K3 is obtained. However, the slope of the curve representing the mismatch rate is an upward curve (histogram), which is symmetrical with the curve shown by the broken line K4.
ところで、予め、光信号の分布が既知の場合や、光信号のヒストグラムが得られている場合には、信号品質を一般的によく知られている次式を用いて評価することができる。 By the way, when the distribution of the optical signal is known in advance or when the histogram of the optical signal is obtained, the signal quality can be evaluated using the following well-known expression.
Q=(μ1−μ0)/(σ1−σ0) …(1) Q = (μ 1 −μ 0 ) / (σ 1 −σ 0 ) (1)
ここで、μ1,μ0は、それぞれ論理“1”、論理“0”の各分布の平均値であり、σ1,σ0は、それぞれ論理“1”、論理“0”の各分布の標準偏差である。 Here, μ 1 and μ 0 are average values of the respective distributions of logic “1” and logic “0”, and σ 1 and σ 0 are the respective distributions of logic “1” and logic “0”, respectively. Standard deviation.
このとき、上記μ1,μ0およびσ1,σ0は、第3図に示すような不一致率のヒストグラムから算出することができる。また、これらの値は、品質情報算出部9にて算出される。
At this time, the above μ 1 , μ 0 and σ 1 , σ 0 can be calculated from the histogram of the mismatch rate as shown in FIG. These values are calculated by the quality
ここまでは、識別電圧を可変した場合の識別器7の処理を中心に説明してきたが、これ以降の説明は、実施の形態1にかかる光信号品質監視装置の処理について説明する。 Up to this point, the processing of the discriminator 7 in the case where the discrimination voltage is varied has been mainly described, but in the following description, the processing of the optical signal quality monitoring apparatus according to the first embodiment will be described.
第4A図は、光DPSK信号が入力された実施の形態1にかかる光信号品質監視装置の主要部の信号波形を示す図であり、第4B図は、それぞれのタイミングチャートを示す図であり、第4C図は、識別電圧に対する不一致率(誤り率)の分布を示す図である。 4A is a diagram showing signal waveforms of main parts of the optical signal quality monitoring apparatus according to the first embodiment to which an optical DPSK signal is inputted, and FIG. 4B is a diagram showing respective timing charts. FIG. 4C is a diagram showing the distribution of the mismatch rate (error rate) with respect to the identification voltage.
第4A図,第4B図に示すように、干渉計2に入力される光DPSK信号波形(A)は強度一定で2値の位相差情報(0,π)を有している。また、干渉計2の各出力を光受光器3,4にて光電気変換された波形(B),(C)は、それぞれ相反した極性(異極性)のNRZ信号となる。したがって、これらの2つの信号が加算された加算信号は、第4B図(B),(C)の両者を加算した信号として第4B図(D)に示すような全て論理“1”となる信号が得られる。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the optical DPSK signal waveform (A) input to the
ところで、光DPSK信号では論理“1”と論理“0”とは同じ確率密度分布持つことが知られており、両者を加算した信号の確率密度分布は元の光DPSK信号の論理“1”と論理“0”の確率密度分布を加算したものとなる。なお、特に、論理“1”および論理“0”の確率密度分布がガウス分布に従う場合には、σ1=σ0(=σ10)の関係が成立する。また、論理“1”と論理“0”では零電位に対して同じ平均値を持つことが知られており、両者を加算した信号の平均値は元のDPSK信号の論理“1”と論理“0”の平均値を平均したものとなる。したがって、μ1 =−μ0(=μ10)の関係が成立する。 Incidentally, it is known that the logic “1” and the logic “0” have the same probability density distribution in the optical DPSK signal, and the probability density distribution of the signal obtained by adding both is the same as the logic “1” of the original optical DPSK signal. A probability density distribution of logic “0” is added. In particular, when the probability density distributions of logic “1” and logic “0” follow a Gaussian distribution, the relationship of σ 1 = σ 0 (= σ 10 ) is established. Further, it is known that the logic “1” and the logic “0” have the same average value with respect to the zero potential, and the average value of the signal obtained by adding both is the logic “1” and the logic “1” of the original DPSK signal. The average value of 0 ”is averaged. Therefore, the relationship of μ 1 = −μ 0 (= μ 10 ) is established.
このような加算信号が入力された識別器7は、制御部10から出力された識別電圧に基づき、外部クロックのタイミングで識別した識別結果をカウンタ8に出力する。カウンタ8は、識別結果をカウントし、結果を品質情報算出部9に出力する。品質情報算出部9は、上述の処理で得られたヒストグラムに基づいて確率密度分布の平均値μ1と、標準偏差σ1を推定し、式(1)に基づいて光信号品質情報を生成して出力する。
The discriminator 7 to which such an addition signal is input outputs the discrimination result identified at the timing of the external clock to the
なお、この実施の形態で処理される信号は、第4B図(D)に示すような全てが論理“1”レベルの信号なので、上述したような論理“0”レベル側に対して識別電圧を可変する必要はない。すなわち、第4C図に示すような上半分の分布(ヒストグラム)のみが得られるが、論理“1”および論理“0”の確率密度分布がガウス分布に従うものと仮定しているので、下半分の分布が上半分の分布と対称形をなすものとして取り扱うことができる。 The signals processed in this embodiment are all signals having a logic “1” level as shown in FIG. 4B (D), so that an identification voltage is applied to the logic “0” level side as described above. There is no need to change it. That is, only the upper half distribution (histogram) as shown in FIG. 4C is obtained, but it is assumed that the probability density distributions of logic “1” and logic “0” follow a Gaussian distribution. The distribution can be treated as being symmetrical with the upper half of the distribution.
つぎに、この実施の形態の光信号品質監視装置のQ値を式(1)を用いて計算する。いま、式(1)において、μ1=−μ0=μ10、σ1=σ0=σ10とおけば、次式のように簡単化することができる。 Next, the Q value of the optical signal quality monitoring apparatus of this embodiment is calculated using equation (1). Now, in Equation (1), if μ 1 = −μ 0 = μ 10 and σ 1 = σ 0 = σ 10, it can be simplified as the following equation.
Q=μ10/σ10 …(2) Q = μ 10 / σ 10 (2)
以上説明したように、この実施の形態の光信号品質監視装置によれば、DPSK変調方式の光信号に対して、異なる2以上の振幅識別電圧ごとに識別された識別出力が積算され、識別電圧ごとに算出された当該積算結果に基づいて品質情報が算出されるので、伝送速度に依存せず、簡易に光信号の品質を推定評価することができる。 As described above, according to the optical signal quality monitoring apparatus of this embodiment, the identification output identified for each of two or more different amplitude identification voltages is integrated with respect to the optical signal of the DPSK modulation method, and the identification voltage is integrated. Since the quality information is calculated based on the integration result calculated every time, it is possible to easily estimate and evaluate the quality of the optical signal without depending on the transmission speed.
なお、上述の説明において、干渉計2に入力するDPSK信号がNRZ−DPSK信号の場合について説明したが、NRZ−DPSK信号に限定されるものではなく、例えば、RZ−DPSK信号であっても構わない。
In the above description, the case where the DPSK signal input to the
また、第1図に示すこの実施の形態の構成では、クロック抽出回路のような信号伝送速度に依存する部分がほとんどない。強いて挙げるとすれば、干渉計2の構成を挙げることができるが、誤り訂正冗長度による伝送速度差が与える影響は小さい。また、伝送速度がN倍(N≧2)の場合に、干渉計2がNビット干渉計として動作することから,光ネットワーク上に存在する最小伝送速度に対応した干渉計を用いることで、信号伝送速度に依存しない光信号品質監視装置を得ることができる。
Further, in the configuration of this embodiment shown in FIG. 1, there is almost no portion depending on the signal transmission speed as in the clock extraction circuit. For example, the configuration of the
また、確率密度分布の平均値μ1と、標準偏差σ1とは、少なくとも2以上の異なる識別電圧に基づいて不一致率が算出されていればよい。なぜなら、少なくとも2ポイントのデータがあれば、ガウス分布の平均値μ1と、標準偏差σ1を推定することができるからである。 In addition, the average value μ 1 of the probability density distribution and the standard deviation σ 1 only need to have a mismatch rate calculated based on at least two different identification voltages. This is because the average value μ 1 of the Gaussian distribution and the standard deviation σ 1 can be estimated if there are at least two points of data.
さらに、第1図中の識別器7とカウンタ8とを、M個(M≧2)の識別電圧を有する軟判定識別器とD/Aコンバータとに置き換えることで,各識別電圧に対するビット数検出を並行して行うことができ、リアルタイムに高精度な光信号の品質を推定評価することができる。
Further, the number of bits for each discrimination voltage is detected by replacing the discriminator 7 and the
実施の形態2.
第5図は、この発明の実施の形態2にかかる光信号品質監視装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光信号品質監視装置は、第1図に示した光信号品質監視装置において、光受光器4の極性を反転し、各光受光器において光電気変換された信号を減算器12に入力して差分信号を生成するようにしている。なお、その他の構成については実施の形態1と同一、あるいは同等であり、これらの部分については同一符号を付して示している。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the optical signal quality monitoring apparatus according to the second embodiment of the present invention. The optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. 1 is the same as the optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. 1 except that the polarity of the optical receiver 4 is inverted and the signal photoelectrically converted by each optical receiver is sent to the
つぎに、第5図に示した光信号品質監視装置の動作について説明する。なお、第6A図は、光DPSK信号が入力された実施の形態2にかかる光信号品質監視装置の主要部の信号波形を示す図であり、第6B図は、それぞれのタイミングチャートを示す図であり、第6C図は、識別電圧に対する不一致率(誤り率)の分布を示す図である。 Next, the operation of the optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. 5 will be described. FIG. 6A is a diagram showing signal waveforms of the main part of the optical signal quality monitoring apparatus according to the second embodiment to which an optical DPSK signal is inputted, and FIG. 6B is a diagram showing respective timing charts. FIG. 6C is a diagram showing the distribution of the mismatch rate (error rate) with respect to the identification voltage.
第6A図,第6B図に示すように、干渉計2に入力される光DPSK信号波形(A)は強度一定で2値の位相差情報(0,π)を有している。また、干渉計2の各出力を光受光器3,4にて光電気変換した波形(C),(B)は、同論理であり、かつ、波形(B)は負の電位のNRZ信号となる。ただし、第6A図に示す光受光器4の出力は、第4A図の当該出力と比較して反転している。したがって、(B),(C)の2つの信号が減算回路12にて減算された信号は、第6B図(D)に示すような全て論理“1”となる信号が得られる。なお、その後の処理は、実施の形態1の処理と同一であるので説明を省略する。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the optical DPSK signal waveform (A) input to the
なお、第5図中の識別器7とカウンタ8とを、M個(M≧2)の識別電圧を有する軟判定識別器とD/Aコンバータとに置き換えることで,各識別電圧に対するビット数検出を並行して行うことができ、リアルタイムに高精度な光信号の品質を推定評価することができることは、実施の形態1と同様である。
The number of bits for each identification voltage is detected by replacing the classifier 7 and the
また、実施の形態1の場合と同様に、干渉計2は、誤り訂正冗長度による伝送速度差が与える影響は小さく、伝送速度がN倍(N≧2)の場合には、Nビット干渉計として動作させることができるので、光ネットワーク上に存在する最小伝送速度に対応した干渉計を用いることで、信号伝送速度に依存しない光信号品質監視装置とすることができる。
Similarly to the case of the first embodiment, the
以上説明したように、この実施の形態の光信号品質監視装置によれば、DPSK変調方式の光信号に対して、異なる2以上の振幅識別電圧ごとに識別された識別出力が積算され、識別電圧ごとに算出された当該積算結果に基づいて品質情報が算出されるので、伝送速度に依存せず、簡易に光信号の品質を推定評価することができる。 As described above, according to the optical signal quality monitoring apparatus of this embodiment, the identification output identified for each of two or more different amplitude identification voltages is integrated with respect to the optical signal of the DPSK modulation method, and the identification voltage is integrated. Since the quality information is calculated based on the integration result calculated every time, it is possible to easily estimate and evaluate the quality of the optical signal without depending on the transmission speed.
実施の形態3.
第7図は、この発明の実施の形態3にかかる光信号品質監視装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光信号品質監視装置は、第2図に示した光信号品質監視装置において、干渉計2を光分岐器28に置換して、入力される光信号を等分岐するように構成している。なお、その他の構成については実施の形態2と同一、あるいは同等であり、これらの部分については同一符号を付して示している。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the optical signal quality monitoring apparatus according to the third embodiment of the present invention. The optical signal quality monitoring apparatus shown in the figure is configured to replace the
つぎに、第7図に示した光信号監視装置の動作について説明する。なお、第8A図は、光NRZ(NRZ−OOK)信号が入力された実施の形態3にかかる光信号品質監視装置の主要部の信号波形を示す図であり、第8B図は、それぞれのタイミングチャートを示す図であり、第8C図は、識別電圧に対する不一致率(誤り率)の分布を示す図である。 Next, the operation of the optical signal monitoring apparatus shown in FIG. 7 will be described. FIG. 8A is a diagram illustrating signal waveforms of main parts of the optical signal quality monitoring apparatus according to the third embodiment to which an optical NRZ (NRZ-OOK) signal is input, and FIG. 8B is a timing chart of each. FIG. 8C is a diagram showing a distribution of a mismatch rate (error rate) with respect to an identification voltage.
第8A図,第8B図に示すように、光分岐器28に入力される光NRZ信号波形は2値の強度情報を有している。また、光分岐器28の各出力を光受光器3,4にて光電気変換した波形(c),(b)は、同極性であり、かつ、波形(B)は負の電位のNRZ信号となる。したがって、(B),(C)の2つの信号が減算回路12にて減算された信号は、第8B図(D)に示すような全て論理“1””となる信号が得られる。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the optical NRZ signal waveform input to the
なお、この実施の形態で処理される光信号は、実施の形態2と異なり、OOK信号であるため、論理“1”と論理“0”の確率密度分布は異なるため、両者を加算した信号の確率密度分布は元の光OOK信号の論理“1”の確率密度分布が支配的であり、σ10 ≒σ1 > σ0 の関係が成立する。また、論理“1”と論理“0”の平均値は異なるものの、両者を加算した信号の平均値は元の光OOK信号の論理“1”と論理“0”の平均値の和となる。したがって、μ10=μ1+μ0 の関係が成立する。 Since the optical signal processed in this embodiment is an OOK signal, unlike the second embodiment, the probability density distributions of logic “1” and logic “0” are different. The probability density distribution is dominated by the logic “1” probability density distribution of the original optical OOK signal, and the relationship of σ 10 ≈σ 1 > σ 0 is established. In addition, although the average values of logic “1” and logic “0” are different, the average value of the signal obtained by adding both is the sum of the average values of logic “1” and logic “0” of the original optical OOK signal. Therefore, the relationship of μ 10 = μ 1 + μ 0 is established.
その結果、第8C図に示すヒストグラムから得られる本実施の形態のQ値は、次式のように簡単化することができる。 As a result, the Q value of the present embodiment obtained from the histogram shown in FIG. 8C can be simplified as the following equation.
Q=μ10/σ10 …(3) Q = μ 10 / σ 10 (3)
なお、上述の説明において、光分岐器28に入力するOOK信号がNRZ−OOK信号の場合について説明したが、NRZ−OOK信号に限定されるものではなく、例えば、RZ−OOK信号であっても構わない。
In the above description, the case where the OOK signal input to the optical branching
また、その後の処理は実施の形態2と同様であるので説明を省略する。 Further, since the subsequent processing is the same as that of the second embodiment, description thereof is omitted.
以上説明したように、この実施の形態の光信号品質装置によれば、OOK変調方式の光信号に対して、異なる2以上の振幅識別電圧ごとに識別された識別出力が積算され、識別電圧ごとに算出された当該積算結果に基づいて品質情報が算出されるので、伝送速度に依存せず、簡易に光信号の品質を推定評価することができる。 As described above, according to the optical signal quality device of this embodiment, the identification output identified for each of two or more different amplitude identification voltages is integrated with respect to the optical signal of the OOK modulation method, and each identification voltage is integrated. Since the quality information is calculated based on the calculated integration result, the quality of the optical signal can be estimated and evaluated easily without depending on the transmission speed.
実施の形態4.
第9図は、この発明の実施の形態4にかかる光信号品質監視装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光信号品質監視装置は、第1図に示した光信号品質監視装置において、識別器7に印加するクロック信号(電気信号)を、伝送された光RZ−DPSK信号(に基づいて生成するための第3の受光器である光受光器14と、識別器7に印加するクロック信号の位相(タイミング)を調整する遅延調整器15とを備えるように構成されている。なお、その他の構成については実施の形態1と同一、あるいは同等であり、これらの部分については同一符号を付して示している。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the optical signal quality monitoring apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. 1 is based on the transmitted optical RZ-DPSK signal (electric signal) applied to the discriminator 7 in the optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. The optical receiver 14 that is a third receiver for generation and a
つぎに、第9図に示した光信号品質監視装置の動作について説明する。なお、第10A図は、光RZ−DPSK信号が入力された実施の形態4にかかる光信号品質監視装置の主要部の信号波形を示す図であり、第10B図は、それぞれのタイミングチャートを示す図であり、第10C図は、識別電圧に対する不一致率(誤り率)の分布を示す図である。 Next, the operation of the optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. 9 will be described. FIG. 10A is a diagram showing signal waveforms of main parts of the optical signal quality monitoring apparatus according to the fourth embodiment to which an optical RZ-DPSK signal is inputted, and FIG. 10B shows respective timing charts. FIG. 10C is a diagram showing the distribution of the mismatch rate (error rate) with respect to the identification voltage.
第10A図,第10B図に示すように、干渉計2に入力される光RZ−DPSK信号波形(A)は繰り返し周波数がビットレート周波数である光パルス列であり、2値の位相差情報(0,π)からなっている。また、干渉計2の各出力を光受光器3,4にて光電気変換された波形(B),(C)は、それぞれ相反した極性のRZ信号となる。これらの2つの信号を加算することで全て論理“1”を示すRZ信号が得られる.
As shown in FIGS. 10A and 10B, the optical RZ-DPSK signal waveform (A) input to the
なお、光RZ−DPSK信号においても、光NRZ−DPSK信号と同様に論理“1”と論理“0”とは同じ確率密度分布持つことが知られており、両者を加算した信号の確率密度分布は元の光RZ−DPSK信号の論理“1”および論理“0”の確率密度分布を加算したものとなる。また、特に、論理“1”および論理“0”の確率密度分布がガウス分布に従う場合には、σ1=σ0(=σ10)の関係が成立することは、実施の形態1と同様である。 In the optical RZ-DPSK signal, it is known that the logic “1” and the logic “0” have the same probability density distribution as in the optical NRZ-DPSK signal, and the probability density distribution of the signal obtained by adding the two together. Is the sum of the probability density distributions of logic “1” and logic “0” of the original optical RZ-DPSK signal. In particular, when the probability density distributions of logic “1” and logic “0” follow a Gaussian distribution, the relationship of σ 1 = σ 0 (= σ 10 ) is established, as in the first embodiment. is there.
なお、その後の処理は、識別器7において別途再生されたクロック信号に基づいて可変された識別電圧に基づいて論理レベルの判定が行われる点を除いて、実施の形態1,2の処理と同一であるので、説明を省略する。 The subsequent processing is the same as the processing in the first and second embodiments except that the determination of the logic level is performed based on the identification voltage varied based on the clock signal separately reproduced in the discriminator 7. Therefore, explanation is omitted.
また、第9図に示す構成では、入力された光RZ−DPSK信号の繰り返し周波数がビットレート周波数のパルス列であり、特別なクロック抽出回路を必要としないため、クロック抽出回路自身が伝送速度に依存する構成とはならない。 In the configuration shown in FIG. 9, since the repetition frequency of the input optical RZ-DPSK signal is a pulse train having a bit rate frequency, and no special clock extraction circuit is required, the clock extraction circuit itself depends on the transmission speed. It is not the structure to do.
また、実施の形態1,2の場合と同様に、干渉計2は、誤り訂正冗長度による伝送速度差が与える影響は小さく、伝送速度がN倍(N≧2)の場合には、Nビット干渉計として動作させることができるので、光ネットワーク上に存在する最小伝送速度に対応した干渉計を用いることで、信号伝送速度に依存しない光信号品質監視装置とすることができる。
Similarly to the first and second embodiments, the
以上説明したように、この実施の形態の光信号品質監視装置によれば、クロック信号が、光受光器にて変換された電気信号に基づいて生成されるので、伝送速度に依存せず、簡易に光信号の品質を推定評価することができる。 As described above, according to the optical signal quality monitoring apparatus of this embodiment, since the clock signal is generated based on the electrical signal converted by the optical receiver, it is not dependent on the transmission speed and is simple. In addition, the quality of the optical signal can be estimated and evaluated.
実施の形態5.
第11図は、この発明の実施の形態5にかかる光信号品質監視装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光信号品質監視装置は、第9図に示した実施の形態4の光信号品質監視装置において、識別器7に印加するクロック信号(電気信号)を、加算器5の分岐出力(電気信号)を用いるように構成している。なお、その他の構成については実施の形態4と同一、あるいは同等であり、これらの部分については同一符号を付して示している。
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the optical signal quality monitoring apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The optical signal quality monitoring apparatus shown in the figure is the same as the optical signal quality monitoring apparatus of the fourth embodiment shown in FIG. (Electrical signal) is used. In addition, about another structure, it is the same as that of Embodiment 4, or is equivalent, and attaches | subjects and shows these parts about the same part.
つぎに、第11図に示した光信号品質監視装置の動作について説明する。同図において、干渉計2に光RZ−DPSK信号が入力された場合には、加算器5の出力信号(電気信号)自身が繰り返し周波数がビットレート周波数であるクロック信号そのものとなるので、この信号を分岐させて識別器7に印加するクロック信号として用いることが可能である。
Next, the operation of the optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. 11 will be described. In this figure, when an optical RZ-DPSK signal is input to the
したがって、第11図のように構成された光信号品質監視装置であっても、実施の形態4と同一、あるいは同等の機能を保持させることができる。 Therefore, even the optical signal quality monitoring apparatus configured as shown in FIG. 11 can retain the same or equivalent function as in the fourth embodiment.
以上説明したように、この実施の形態の光信号品質監視装置によれば、クロック信号が、光受光器にて変換されたそれぞれの電気信号の加算出力に基づいて生成されるので、伝送速度に依存せず、簡易に光信号の品質を推定評価することができる。 As described above, according to the optical signal quality monitoring apparatus of this embodiment, since the clock signal is generated based on the addition output of each electric signal converted by the optical receiver, the transmission speed is increased. It is possible to easily estimate and evaluate the quality of the optical signal without depending on it.
実施の形態6.
第12図は、この発明の実施の形態6にかかる光信号品質監視装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光信号品質監視装置は、光ファイバ1から入力された光NRZ−DPSK信号またはRZ−DPSK信号の光信号パワーを調整する光可変減衰器16と、入力された光信号の隣接ビット間の位相差データを出力する干渉計2と、光信号を電気信号に変換するそれぞれ第1,第2の受光器である光受光器3,4と、光受光器3,4の各出力に基づいてそれぞれのクロック信号を生成するクロック抽出器17,18と、クロック信号に基づいて各入力データの論理レベルをそれぞれ識別する識別器19,20と、識別器19,20の各出力に対して排他的論理和演算を行う排他的論理和回路21と、排他的論理和回路21の出力をカウントする計数手段としてカウンタ8と、カウンタ8の出力に基づいて光信号の品質監視に必要な品質情報を算出して出力する品質情報算出部9と、品質監視装置の所定の構成部の制御を行う制御部10とを備えている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the optical signal quality monitoring apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. 1 includes an optical
つぎに、同図に示す光信号品質監視装置の動作について説明する。同図において、例えば、光ファイバ1から干渉計2に対して光NRZ−DPSK信号またはRZ−DPSK信号が入力され、干渉計の2つの出力ポートの光信号はそれぞれ光受光器3,4で光電気変換される。このとき、干渉計2に入力される光信号パワーは光可変減衰器16によって所望の値に調整される。
Next, the operation of the optical signal quality monitoring apparatus shown in FIG. In the figure, for example, an optical NRZ-DPSK signal or an RZ-DPSK signal is input from the
受光器3,4で光電気変換された各電気信号は、入力された光信号の論理レベルに対して互いに異なる論理レベル(論理“1”または論理“0”)を示す。各電気信号はそれぞれ独立に分岐され、識別器19,20とクロック抽出器17,18とに入力される。クロック抽出器17,18でそれぞれ独立に抽出された各クロック信号は、位相調整を行った後に、識別器19,20にそれぞれ入力される。ここで,2つの識別器19,20に印加する識別電圧は,それぞれの誤り数が最小となるような一定値を付与する。
Each electrical signal photoelectrically converted by the
識別器17,18において判別された識別結果は、排他的論理和回路21にそれぞれ入力され、2つの判別結果の一致、もしくは不一致が判別され、カウンタ8において所定時間内の積算を行った結果が演算部9に出力される。品質情報算出部9は、識別結果のカウント値などの情報に基づいて所定の品質情報を生成して出力する。
The discrimination results discriminated by the
なお、制御部10は、光信号品質監視装置の所定の構成部の制御を行う。例えば、可変減衰器16は、入力される光信号のレベルが最適となるように制御され、干渉計2は、光信号波長に対して安定化制御される。また、品質情報算出部9の出力制御なども、制御部10の制御に基づいて行われる。
The
ところで、干渉計2の2つの出力ポートから出力される光信号は,光周波数軸上の異なる成分から得られているので、それぞれの確率密度分布は互いに相関性を有さない。そのため、識別器19,20において、各識別電圧が入力信号の各分布上に設定されている場合には、識別器19,20のそれぞれで判別された判別結果は、ほぼ同じ割合で誤る一方で、互いに無相関な関係が保持される。
By the way, since the optical signals output from the two output ports of the
第13図は、判別結果の一致率と入力信号の誤り率との関係を示す図である。上述した関係に鑑みれば、同図に示すように、識別器19,20で判別された2つの判別結果が一致する割合は入力信号の誤り率と比例関係にあるものとみなすことができる。このように、判別結果の一致する割合を算出することで、入力された光信号の品質を推定評価することができる。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the coincidence rate of the discrimination results and the error rate of the input signal. In view of the above-described relationship, as shown in the figure, the proportion of the two discrimination results discriminated by the
なお、この実施の形態では、各識別器の識別電圧を予め固定値と設定しておくので、識別電圧を可変(サーチ)する必要がなく、リアルタイム性に優れた光信号の品質監視を行うことができる。 In this embodiment, since the discrimination voltage of each discriminator is set to a fixed value in advance, there is no need to vary (search) the discrimination voltage, and optical signal quality monitoring excellent in real-time performance is performed. Can do.
以上説明したように、この実施の形態の光信号品質監視装置によれば、クロック信号にて識別した2つの結果が一致する比率に基づいて品質情報を生成するようにしているので、伝送速度に依存せず、簡易に光信号の品質を推定評価することができる。 As described above, according to the optical signal quality monitoring apparatus of this embodiment, the quality information is generated based on the ratio at which the two results identified by the clock signal match. It is possible to easily estimate and evaluate the quality of the optical signal without depending on it.
実施の形態7.
第14図は、この発明の実施の形態7にかかる光信号品質監視装置の構成を示すブロック図である。なお、同図に示す実施の形態7は、光波長多重信号が伝送される伝送路に上述の実施の形態1〜5に示した光信号品質監視装置を配置した場合の一例を示すものである。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the optical signal quality monitoring apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment shown in the figure shows an example of the case where the optical signal quality monitoring apparatus shown in the first to fifth embodiments is arranged on the transmission line on which the optical wavelength division multiplexed signal is transmitted. .
同図において、光伝送路22を伝送する光波長多重信号は、分岐カプラ23を介して光クロスコネクト24に接続される。一方、光信号品質監視用に分岐される分岐カプラの出力は、可変光フィルタ25において所望の光信号を抽出するとともに、光信号品質監視装置26に出力される。光信号品質監視装置26は、実施の形態1〜5に示した光信号にかかる所定の品質情報を制御部27に出力する。なお、可変光フィルタ25が抽出した抽出信号と、光信号品質監視装置26が出力する当該抽出信号にかかる品質情報とが、制御部27を介して光クロスコネクト24に通知される。
In the figure, an optical wavelength multiplexed signal transmitted through an
光信号品質監視装置26は、上述の実施の形態1〜5の項で説明したように、DPSK変調方式およびOOK変調方式の光信号に対して伝送速度に依存せず、しかも、光信号の品質評価を簡易に行うことができる装置であることから、例えば、伝送路22を伝送される光信号が、伝送速度異なる光信号が多重化された光波長多重信号であっても、任意の伝送速度の光信号に対応できる能力を有しているので、任意の光信号に対して一律に適用することができ、各光信号の信号品質を簡易に推定評価することができる。
As described in the first to fifth embodiments, the optical signal
以上説明したように、この実施の形態によれば、実施の形態1〜5に示した光信号品質監視装置を用いて、光ネットワークシステムを伝送する光信号の品質を、伝送速度に依存せず、簡易に推定評価することができる。 As described above, according to this embodiment, the quality of the optical signal transmitted through the optical network system is not dependent on the transmission speed using the optical signal quality monitoring apparatus shown in the first to fifth embodiments. It is possible to easily estimate and evaluate.
以上のように、本発明にかかる光信号品質監視装置は、光信号の信号品質の評価に有用であり、特に、ネットワーク化された光通信線路中の光信号の品質評価を行う場合などに好適である。 As described above, the optical signal quality monitoring apparatus according to the present invention is useful for evaluating the signal quality of an optical signal, and is particularly suitable for evaluating the quality of an optical signal in a networked optical communication line. It is.
Claims (14)
前記所定の光信号の隣接ビット間の位相差データを出力する干渉計と、
前記干渉計から出力された出力光信号を電気信号に変換し、相互に異極性の信号をそれぞれ出力する第1,第2の光受光器と、
前記第1の光受光器にて変換された電気信号と前記第2の光受光器にて変換された電気信号との間で加算演算を行う加算手段と、
所定の周波数のクロック信号を発生して出力するクロック発生手段と、
前記加算手段の出力を前記クロック信号のタイミングで識別する識別器と、
前記識別器の識別出力を論理レベルごとにカウントした所定時間内の積算結果を算出するカウンタと、
前記カウンタの積算結果に基づいて前記所定の光信号の品質情報を算出して出力する品質情報算出部と、
を備え、
前記識別器は、異なる2以上の識別電圧ごとに識別された識別出力を出力し、
前記品質情報算出部は、前記識別電圧ごとに算出された積算結果に基づいて前記品質情報を算出することを特徴とする光信号品質監視装置。An optical signal quality monitoring device for monitoring the signal quality of a predetermined optical signal transmitted through a communication line of an optical network system,
An interferometer that outputs phase difference data between adjacent bits of the predetermined optical signal;
First and second optical receivers that convert the output optical signal output from the interferometer into an electrical signal and output mutually different polarity signals;
Adding means for performing an addition operation between the electric signal converted by the first optical receiver and the electric signal converted by the second optical receiver;
Clock generating means for generating and outputting a clock signal of a predetermined frequency;
A discriminator for identifying the output of the adding means at the timing of the clock signal;
A counter for calculating an integration result within a predetermined time obtained by counting the discrimination output of the discriminator for each logic level;
A quality information calculation unit that calculates and outputs quality information of the predetermined optical signal based on an integration result of the counter;
With
The discriminator outputs an identification output identified for each of two or more different discrimination voltages,
The quality information calculating unit, before the optical signal quality monitoring apparatus characterized by calculating the quality information on the basis of the integration result calculated for each Ki識 by voltage.
前記所定の光信号の隣接ビット間の位相差データを出力する干渉計と、
前記干渉計から出力された出力光信号を電気信号に変換し、相互に同極性の信号をそれぞれ出力する第1,第2の光受光器と、
前記第1の光受光器にて変換された電気信号と前記第2の光受光器にて変換された電気信号との間で減算演算を行う減算手段と、
所定の周波数のクロック信号を発生して出力するクロック発生手段と、
前記減算手段の出力を前記クロック信号のタイミングで識別する識別器と、
前記識別器の識別出力を論理レベルごとにカウントした所定時間内の積算結果を算出するカウンタと、
前記カウンタの積算結果に基づいて前記所定の光信号の品質情報を算出して出力する品質情報算出部と、
を備え、
前記識別器は、異なる2以上の識別電圧ごとに識別された識別出力を出力し、
前記品質情報算出部は、前記識別電圧ごとに算出された積算結果に基づいて前記品質情報を算出することを特徴とする光信号品質監視装置。An optical signal quality monitoring device for monitoring the signal quality of a predetermined optical signal transmitted through a communication line of an optical network system,
An interferometer that outputs phase difference data between adjacent bits of the predetermined optical signal;
First and second optical receivers that convert output optical signals output from the interferometer into electrical signals and output signals of the same polarity to each other;
Subtracting means for performing a subtraction operation between the electric signal converted by the first optical receiver and the electric signal converted by the second optical receiver;
Clock generating means for generating and outputting a clock signal of a predetermined frequency;
An identifier for identifying the output of the subtracting means by the timing of the clock signal;
A counter for calculating an integration result within a predetermined time obtained by counting the discrimination output of the discriminator for each logic level;
A quality information calculation unit that calculates and outputs quality information of the predetermined optical signal based on an integration result of the counter;
With
The discriminator outputs an identification output identified for each of two or more different discrimination voltages,
The quality information calculating unit, before the optical signal quality monitoring apparatus characterized by calculating the quality information on the basis of the integration result calculated for each Ki識 by voltage.
前記クロック信号が、前記第3の光受光器にて変換された電気信号に基づいて生成されることを特徴とする請求項1または2に記載の光信号品質監視装置。A third optical receiver for converting the predetermined optical signal into an electrical signal;
It said clock signal, the optical signal quality monitoring system according to claim 1 or 2, characterized in that it is generated based on the converted electric signal in the third optical receiver.
前記クロック信号にて識別した2つの結果が一致する比率に基づいて前記品質情報を生成することを特徴とする請求項1または2に記載の光信号品質監視装置。The quality information calculation unit
3. The optical signal quality monitoring apparatus according to claim 1, wherein the quality information is generated based on a ratio at which two results identified by the clock signal match.
前記波長多重光信号を分岐する分岐用光カプラと、
所定の波長の光信号を抽出する光フィルタと、
請求項1〜13に記載の光信号品質監視装置と、
を備え、
前記光信号品質監視装置は、
前記光フィルタが抽出した光信号の品質を監視することを特徴とする光ネットワークシステム。The predetermined optical signal is a wavelength-multiplexed optical signal;
A branching optical coupler for branching the wavelength multiplexed optical signal;
An optical filter that extracts an optical signal of a predetermined wavelength;
And an optical signal quality monitoring system as claimed in claims 1 to 13,
With
The optical signal quality monitoring device is:
An optical network system for monitoring the quality of an optical signal extracted by the optical filter.
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