JP4533135B2 - 光通信ネットワークにおけるパワーの最適化 - Google Patents

Description

本発明は、光通信ネットワークに関し、詳細には、光通信ネットワーク上に信号を出射するのに利用可能なパワーの最適化に関する。

フォトニクスシステムの設計では、最悪の条件下で「ＯＳＮＲ」（光信号対ノイズ比）が最長経路に亘って所定の最大値を超えることが要求される。
波長分割多重（ＷＤＭ）システムのような光通信システムは、一般的に、信号経路内に光増幅器を使用する。光増幅器を制限するものは、利用可能なパワーである。これは、安全上の制約又はコストによる場合がある。光増幅器の最大出力パワーは、従来的には、送信される全ての光チャンネル間で等分される。

しかし、１０ギガビット／秒のような高いビットレートのチャンネルは、２．５ギガビットチャンネルのような低いビットレート／秒のチャンネルよりも良好な「ＯＳＮＲ」を要求する。
使用時に送信経路に沿って光パワーを測定することにより個々のチャンネルの光パワーを調節することが提案されている（ＥＰ−Ａ−０９２４８８８）。しかし、このための処理の過負荷は比較的大きい。
また、歪みのないチャンネルの「ＯＳＮＲ」を測定することによって得られた値で「ＷＤＭ」の個々のチャンネルをプリエンファシスすることにより、波長に依存する取得及びノイズプロフィールを補正することも提案されている（ＷＯ ０２／０９２９９）。

ＥＰ−Ａ−０９２４８８８ ＷＯ０２／０９２９９

本発明の目的は、より広い帯域幅及び／又はより大きな経路長を要求する光信号に対して利用可能なパワーを最大にすることである。一般的に、これは、光チャンネル間で利用可能な出力パワーをそれらの個々の帯域幅／距離要件に従って分割することによって達成される。
より具体的には、光信号を変調するのに使用される変調信号の帯域幅の既知の値に従って光信号の出射パワーを予め変形させる段階を含む、光通信ネットワークにおける少なくとも１つの光信号の信号出射パワーを制御する方法が提供される。

本発明はまた、ネットワーク上に光信号を出射するための出射装置と、光信号を変調するのに使用される変調信号の帯域幅の既知の値に従って光信号の出射パワーを予め変形させるための手段とを含む、光通信ネットワークにおける少なくとも１つの光信号の信号出射パワーを制御するための装置を提供する。
これには、測定を行うことによる処理の過負荷を招くことなく、第１の光信号の出射パワーを保存し、第１の光信号に関連する変調信号よりも広い帯域幅を関連の変調信号が有する第２の光信号に出力先を変更することができるという利点がある。

好ましくは、光通信ネットワークは、ｎチャンネル信号マルチプレックスを伝達し、ネットワークノードから複数の光信号が出射される。
好ましい実施形態には、追加／分岐ノードで利用可能な所定の出射パワーに対して、パワーを各チャンネルの要件に従ってチャンネル間に分配することができるという利点がある。ここでもまた、これは、送信される帯域幅を増大し、達成可能な送信距離を増加することができる。

ノイズは、光増幅器で発生し、予想されるノイズは、光信号の経路、すなわち、光信号がネットワーク内で通過することになる光増幅器の数及び種類を知ることによって判断することができる。これは「ＯＳＮＲ」を示すことになる。既知の値は、光通信システムの菅理システムにより、例えば、ネットワークマネージャ又はシェルフマネージャにより提供することができる。同様に、既知の値は、監視用チャンネルに沿って通過するデータによって提供されてもよい。

好ましい実施形態では、予め変形された光信号は光増幅器を通過し、出射パワーは、比較器を使用して予め変形される。光マルチプレックスの各チャンネルに対して別々の比較器が設けられ、光増幅器の出力において適切なデマルチプレクサが設けられる。比較器に対する一方の入力は、任意の特定の光チャンネルに対する光増幅器の出力から得られた好ましくは電気的な信号であり、同時に、他方の入力は、その光信号に関連する変調信号の帯域幅の既知の値を表す。比較器の出力は、そのチャンネルに対する光信号の光増幅器内への出射パワーを、例えば通過チャンネルの可変光減衰器又は追加したチャンネルに対するトランスポンダの手段によって制御する。
ここで、本発明の実施形態を添付図面を参照して単に例示的に以下に説明する。

上述の実施形態は、個々の帯域幅要件に従ってチャンネル間に利用可能な出力パワーを分割する。ビットレートが速くなるほど、そのチャンネルに割り当てられたパワーレベルは高くなり、全てのチャンネルが適切な「ＯＳＮＲ」で受信されるように出射されることを保証する。
所定のチャンネルに対するパワー出力はまた、信号が通過することになるネットワーク要素の数及び種類によって制御することができる。

図１を参照すると、光増幅器１０は、ファイバ１１上の「ＷＤＭ」光信号を増幅する。出力は、カプラ１２で分割され、出力信号経路１３とフィードバック制御経路１５を提供する。フィードバック制御経路は、デマルチプレクサ１４によって分離され、その出力の各々は、個々のチャンネル信号を電気信号に変換するために取り付けられたピンダイオード１６を有する。単純にするために、１つだけが図１に示されている。電気信号は、増幅器１８によって増幅され、次にコントローラ２２まで通され、その出力は、チャンネルが追加されているか又は通過されているかによって、トランスポンダ２０又は「ＣＣＵ」２３（可変光減衰器アレイ）に接続される。実際には、増幅器は、多くのチャンネル、例えば３２個までを増幅することになるが、各チャンネルに対して別々のコントローラ２２がある。各コントローラは、増幅器１８の出力を比較する比較器として作用し、この増幅器出力は、基準レベルと共に光増幅器の出力におけるチャンネルのパワー振幅を表し、この基準レベルは、「ＣＣＵ」又はトランスポンダに供給される比較器の出力が、そのチャンネルに対する目標とするパワーの出射信号を光増幅器の入力として生成するように選択される。

本発明によると、各チャンネルの出射パワーは、各チャンネルの既知の帯域幅に従って（そのビットレート）、及びその経路指定の結果として各信号に追加されることが予想されるノイズに従って予め変形される。
コントローラ２２は、ネットワークマネージャ９の全体的制御の下でシェルフ管理ユニット２４から帯域幅及び経路指定を評価するために必要なネットワーク及び接続性情報８を受信し、チャンネルのパワー、その帯域幅、及び経路の「ＯＳＮＲ」を知って比較器入力での基準を変更し、チャンネルの出射パワーを制御してそれを最適化する。すなわち、例えば、より高いビットレートのチャンネルに向けることができるパワーリソースを浪費すると考えられるので、大きすぎるパワーで信号が出射されないように保証することができる。

各チャンネルは、異なる帯域幅と、従って異なる出射パワー要件とを有する異なる信号を伝えることができる。システムマネージャは、各信号のパワー要件をその既知の帯域幅と経路指定に関して評価することができる。次に、システムマネージャは、出射パワーレベルを設定するためにコントローラに対する目標パワーレベルを形成することができる。すなわち、利用可能な出射パワーは、チャンネルに亘って簡単に等分することはできないが、通過する光増幅段階の数に関する及び通過する光増幅器の種類に関する信号帯域幅及び加えられることが予想されるノイズのようなチャンネルパワー要件の尺度に従って分配される。
出射パワーは、ビットレート及び信号経路指定を考慮するように調節されるが、出射パワーがそれらの１つだけを考慮することが可能であろう。

ここで図２に移ると、表示された回路は、接続経路を判断する方法を概略的に示す。図は、追加／分岐ノードのネットワーク上に信号を追加する部分を示す。
従って、追加／分岐ノードの追加側は、通過トラフィックを制御するためのチャンネル制御ユニット３０と、ネットワークに信号を追加するための加算カプラ３２とを有する。追加される信号は、別々のチャンネル上に多くの信号、例えば３２個までを出力するノードトランスポンダ３４の送信機からもたらされる。これらの信号は、光マルチプレクサ３６によってと共に多重化され、信号マルチプレックスは、カプラ３２によってネットワーク上に追加される。

カプラの出力は、光増幅器３８によって増幅され、信号は、分割カプラ４０によって主ネットワーク経路から分割され、フィードバック信号を導出する。カプラ４０は、主ネットワーク経路である通過出力４２及びフィードバック信号が得られる分岐経路４４である２つの出力を有する。分岐経路４４は、分岐信号マルチプレックスをデマルチプレクサ４６へ伝達し、そこで、それはその構成チャンネルに分割される。フィードバック信号は、これらのチャンネルのそれぞれに対して得られ、その１つだけが図２に示されている。デマルチプレクサ４６からのチャンネルの光出力は、フォトダイオード４８によって電気信号に変換され、増幅器５０によって増幅されてコントローラブロック２２にフィードバックされ、そこで、フィードバック信号は、基準信号及びトランスポンダを調節するために生成された制御出力と比較される。基準信号は、図１のブロック８、２４、及び９と同様であるが図２には示されていないブロックに保存された信号帯域幅及び経路指定情報から得られ、上述のようにコントローラ２２で使用される。

通過経路上の信号は、その宛先に到達するまでネットワーク周辺を継続し、その後、信号は受信機に分岐する。チャンネルがノードを通過する点で、レベリング制御ブロックは、現在の受信相対振幅に対してチャンネルの振幅を制御することになる。信号は、それがどの位長くネットワーク上に留まるかにより、処理の様々な段階を通過することになる。これらの各々は、信号上に何らかの量のノイズを導入することになる。図２の例では、信号は、一例として３つの増幅段階５２、５４、及び５６を通過するものとして示されている。これらの各々は、信号にノイズ要素Ｎを追加する。従って、全信号ノイズは、信号がその宛先まで取る経路に依存することになる。

この信号は、最終的にスプリットカプラ５８によって受信ノードに分岐され、帯域通過フィルタ６０によって濾過されて信号チャンネルを分離し、受信機Ｒｘ６２に通され、そこで、それはユーザのための電気信号に変換される。コントローラブロック２２は、受信機における信号上のノイズと信号の帯域幅とを図１のブロック８、２４、及び９と同様のブロックから知っており、それに従って信号の出射パワーを調節することができる。
トランスポンダは、最小「ＯＳＮＲ」を超えるちょうど十分なパワーで信号を送り、それによってパワーの利用を最適化しようとする。図１の上述の例と同様に、コントローラ２２は、信号の帯域幅及び経路に対してパワーを最適化するように出射パワーを分配しようとする。

図３は、これらのノードと他のノード７１との間のトラフィックの流れを菅理するために、ネットワークマネージャをゲートウェイノード７０を通じて環状ネットワーク６０に取り付ける方法を概略的に示す。増幅器５２、５４、及び５６のようなノード間の様々な増幅器は、一定の利得で作動する。従って、ネットワークマネージャが各増幅器のノイズの寄与を判断することができ、信号経路を判断することができる。すなわち、ネットワークマネージャは、信号上で起こりそうなノイズの指示を有する信号を出射する追加／分岐ノードトランスポンダを設けることができる。ネットワークマネージャは、例えば、信号が２つのファイバ環状ネットワーク上の２つの経路の短い方の経路上の構成要素の故障などのために長い方を回って送信される場合を含む、信号経路を常に知っていることになる。

上述の内容から、本発明の実施形態には、信号に対する出射パワーが帯域幅や信号経路のような信号パラメータに従って選択されることを可能にするという利点があることが認められるであろう。これは、利用可能な出射パワーをチャンネル要件に従って賢く分配することを可能にする。更に、それは、他のチャンネルを他の方法で可能と考えられるよりも広い帯域幅又は長い距離で使用することを可能にする。

本発明の範囲から逸脱することなく、上述の実施形態に対して様々な変更が可能であり、また、当業者はそれを考えるであろう。例えば、ブロック８への予想される経路をもたらすために、ネットワーク及びシェルフマネージャを使用する代わりに、この情報は、チャンネルが通過した光増幅器の数及び種類を記録することができる監視用チャンネルによって与えることができるであろう。図３の場合は、ゲートウェイノード７０からノード７１に伝播する信号が通過する増幅器の種類の知識は、ノード内の各方向に対する光増幅器が多くの場合に同一になるので、ノード７０に向かう経路と反対方向にノード７１を通過した信号から抽出することができると考えられる。

本発明の原理を示す概略図である。 接続経路に従って出射パワーを調節することができる方法を示す概略図である。 光環状ネットワークに応用された本発明を示す図である。

符号の説明

１０ 光増幅器
１２ カプラ
１４ デマルチプレクサ
１６ ピンダイオード
１８ 増幅器
２０ トランスポンダ
２２ コントローラ
２３ 可変光減衰器アレイ

Claims (17)

1. 光通信ネットワークのアド／ドロップノードにおける少なくとも１つの光信号の信号出射パワーを制御する方法であって、
   光信号の出射パワーを、該光信号を変調するのに使用される変調信号の帯域幅の既知の値に従って予め変形する段階を含み、
   予め変形することは、予め変形された光信号が前記アド／ドロップノードの光増幅器に通過し、前記光増幅器の出力から得られた信号を、前記光信号を変調するのに使用される変調信号の帯域幅の既知の値に基づく基準信号と比較することによって決定されることを特徴とする方法。
2. 前記既知の値は、前記光通信ネットワークの管理システムによって与えられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記既知の値は、ネットワーク及び接続性情報ユニットによって与えられることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記既知の値は、監視用チャンネルによって供給されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 光信号の前記信号出射パワーは、比較器を使用して予め変形されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 光信号の信号経路上で予想されるノイズに対する既知の値は、光信号が前記光通信ネットワークにおいて通過することになる光増幅器の数及び種類の知識から得られることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記光通信ネットワークは、ｎチャンネルのマルチプレックスを伝達し、
   前記光信号の少なくとも１つの出射パワーは、光増幅器によって予め変形される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. より広い帯域幅の関連変調信号を有する光信号の出射パワーは、より狭い帯域幅の関連変調信号を有する光信号と比較して該光信号の信号レベルを上げるために予め変形されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法。
9. 光信号の前記出射パワーは、前記ネットワークに亘る該光信号の信号経路上で予想されたノイズレベルが、該ネットワークに亘るその信号経路上で予想されるよりも低いノイズを有する光信号と比較して高い時に、該光信号の信号レベルを上げるために予め変形されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. 光通信ネットワークにおける少なくとも１つの光信号の信号出射パワーを制御するための装置を備えたアド／ドロップノードであって、
    ネットワーク上に光信号を出射するための出射装置と、
    前記光信号の出射パワーを、該光信号を変調するのに使用される変調信号の帯域幅の既知の値に従って予め変形するための手段とを含み、さらに、
    予め変形された光信号が使用時に通過する光増幅器と、
    前記光増幅器の出力から得られる信号を、前記光信号を変調するのに使用される変調信号の帯域幅の既知の値に基づく基準信号と比較することによって予め行う変形を決定するように構成された比較器とを含むことを特徴とする装置を備えたアド／ドロップノード。
11. 前記既知の値は、前記光通信ネットワークの管理システムによって使用時に与えられることを特徴とする請求項１０に記載のアド／ドロップノード。
12. 前記既知の値は、ネットワーク及び接続性情報ユニットによって与えられることを特徴とする請求項１１に記載のアド／ドロップノード。
13. 前記既知の値は、監視用チャンネルによって供給されることを特徴とする請求項１１に記載のアド／ドロップノード。
14. 光信号が前記光通信ネットワークにおいて通過することになる光増幅器の数及び種類は、信号経路上の前記予想されるノイズを得るために使用されることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載のアド／ドロップノード。
15. 前記光通信ネットワークは、ｎチャンネルのマルチプレックスを伝達するようになっており、
    前記光信号の少なくとも１つの出射パワーは、使用時に光増幅器によって予め変形される、
    ことを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載のアド／ドロップノード。
16. 前記予め変形するための手段は、より広い帯域幅の関連変調信号を有する光信号の信号レベルを、より狭い帯域幅の関連変調信号を有する光信号と比較して上げるように構成されることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載のアド／ドロップノード。
17. 前記予め変形するための手段は、前記ネットワークに亘る信号経路上で予想されたよりも高いノイズを有する光信号の信号レベルを、該ネットワークに亘る信号経路上で予想されたよりも低いノイズを有する光信号と比較して上げるように構成されることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか１項に記載のアド／ドロップノード。

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