JP4584257B2

JP4584257B2 - 光パフォーマンス監視方法及びシステム

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Publication number: JP4584257B2
Application number: JP2006532519A
Authority: JP
Inventors: 剛司星田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2010-11-17
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Description

本発明は一般に光通信ステムに関連し、特に光パフォーマンス監視方法及びシステムに関連する。

遠距離通信システム、ケーブルテレビジョンシステム及びデータ通信ネットワークは遠隔地点間で大量の情報を速やかに伝送するために光ネットワークを使用する。光ネットワークでは情報は光ファイバを通じて光信号の形式で伝送される。光ファイバは信号を長距離にわたって非常に低損失で伝送することができる細いガラス線である。

光ネットワークではディジタルデータを表現するためにレーザ光は変調される。強度変調位相シフトキーイング（ＩＭ−ｍＰＳＫ）変調は変調の一形式であり、出力波形の位相を固定された状態数の１つにシフトすることを含む。一般的な３つの形式は強度変調された２値のもの即ちＢＰＳＫ、４値のもの即ちＱＰＳＫ及び８φ−ＰＳＫであり、それぞれ２状態、４状態及び８状態に関連する。ＩＭ−ｍＰＳＫは以下の非特許文献１乃至４に記載されている。

T.Miyano, M.Fukutoku, K.Hattori, and H.Ono, "Suppression of degradation induced bySMP/XMP+GVD in WDM transmission using bit-synchronous intensity modulated DPSK", Proceedings of OECC ’00, 14D3, 2000 A.H. Gnauch et al., "2.5 Tb/s (64x42.7 Gb/s) transmission over 40x100km NZDSF usingRZ-DPSK format and all-Raman amplified spans", Proceedings of OFC ’02, FC2-1, 2002 O.Vassilieva et al., "Numerical comparison of NRZ, CS-RZ and IM-DPSK formats in 43 Gbit/sWDM transmission", Proceedingsof LEOS 2001, ThC2, pp.673-674, 2001 C.Wree et al., Proceedings of ECOC 2002, paper 9.6.6, 2002

光ネットワークは伝送容量を増やすために波長分割多重化（ＷＤＭ）や高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）をしばしば使用する。ＷＤＭ及びＤＷＤＭネットワークでは、多数の光チャネルが各ファイバの中で別々の波長で伝搬される。ネットワーク容量は各ファイバ中の波長数即ちチャネル数の倍数に応じて増える。

ＷＤＭ又は他の光ネットワークで信号が増幅なしに伝搬可能な最大距離はその光ファイバに伴う吸収、散乱又は他の関連する損失によって制限される。長距離にわたって信号を伝送するために、一般に光ネットワークは各ファイバ経路に沿って隔てられた多数個の増幅器を含む。個々の増幅器は受信信号を増進させ、そのファイバでの伝搬損失を補償する。

ファイバ切断、信号減衰、ファイバの劣化、過剰な雑音、ファイバのばらつきによる一時的な偏移又は他の原因に起因して光信号は劣化を被るかもしれない。光ネットワークで高信頼性の通信を行うには信号品質を維持する必要があり、信号品質はしばしばビットエラーレート（ＢＥＲ）で測定される。従って光信号のＢＥＲ又はその近似値は光信号の品質を測定するのに有用である。

本発明は光パフォーマンス監視方法及びシステムを提供する。本発明の一形態では、強度変調位相シフトキーイング光信号のパフォーマンス特性を監視するシステムは、スプリッタ、第１検出器及び第２検出器を有する。スプリッタは、光ネットワークから強度変調位相シフトキーイング光信号を受信し、該信号の少なくとも一部を第１検出器に伝送する。第１検出器は受信した光信号に基づいて光信号を復調せずに電気信号を生成する。第２検出器は濾波された信号を示す信号に基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号のパフォーマンス特性を測定する。

本発明による技術的利点は、強度変調位相シフトキーイング光信号のパフォーマンス特性を監視するための改善された方法及びシステムをもたらすことを含む。特定の形態では強度変調された位相シフトキーイング信号が取り出され、その光信号を復調せずに信号のＲＦスペクトル周波数成分が判定される。かくて光信号を復調せずに光信号品質が評価される。この方法では光遅延干渉計、クロック復元回路、判定回路のようなＰＳＫ信号を復調する複雑な装置は必要とされないので監視するコストは削減される。

本発明による他の技術的利点は光信号の復調を要しない強度変調位相シフトキーイング光信号のための改善された方法及びシステムをもたらすことを含む。一形態ではチューナブル光バンドパスフィルタは波長分割多重（ＷＤＭ）信号を受信し、信号品質分析用の選択されたチャネル以外の全てを濾波する。この方法では光信号の復調や複数のパフォーマンス監視を必要とせずにＷＤＭ信号の各チャネルは信号品質について評価される。

本発明による更に別の技術的な利点は、複数の通過帯域を有するＲＦ電気フィルタを利用する強度変調位相シフトキーイング光信号のための改善された方法及びシステムをもたらすことを含む。通過帯域−複数−は複数のクロック信号周波数に中心をおく。この方法ではＩＭ−ｍＰＳＫ信号のパフォーマンス特性及び信号品質が監視され、その信号のクロックレートは通過帯域周波数の１つに対応する。

本発明の他の技術的利点は以下の説明、図面及び特許請求の範囲から当業者には更に明白になるであろう。更に、具体的な利点が上記に列挙されたが、様々な形態は列挙された利点の全部又は一部を有してもよいし、全くなくてもよい。

本発明及びその利点の理解を更に完全にするため、添付図面に関連する以下の説明が参照される。図中同様な番号は同様な部分を示す。

本発明の一実施例による光通信システム１０を示す。本実施例では光通信システム１０は波長分割多重化（ＷＤＭ）システムであり、そのシステムでは多数の光チャネルが共通の経路で別々の波長で伝搬する。光通信システム１０は高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）又は他の適切なマルチチャネルの若しくは双方向の伝送システムから構成されてもよいことが理解されるべきである。

図１を参照するにＷＤＭシステム１０はソース端部にＷＤＭ送信機１２を宛先端部にＷＤＭ受信機１４を含み、各端部は光ファイバ−即ちリンク１６−によって互に結合される。光ファイバは光学的に共に結合された１以上の物理ファイバ又はキャリアでもよい。ＷＤＭ送信機１２は複数の光信号又はチャネル中のデータを光リンク１６を通じて遠隔的に位置するＷＤＭ受信機１４に送信する。

ＷＤＭ送信機１２は複数の光送信部２０及びＷＤＭマルチプレクサ２２を含む。光送信部２０の各々はあるチャネル間隔の個々の一群の波長λ_１，λ_２，．．．，λ_ｎの内の１つで光情報信号２４を生成する。光情報信号２４は音声の、映像の、テキストの、リアルタイムの、非リアルタイムの又は適切なその他のデータをエンコードするために変調された少なくとも１つの特性を有する光信号より成る。光情報信号２４は光リンク１６で送信するためにＷＤＭマルチプレクサ２２によって１つのＷＤＭ信号２６に多重化される。光情報信号２４は別の方法でＷＤＭ信号２６に合成されもよいことが理解されるであろう。ＷＤＭ信号は強度変調された−位相シフトキーイング（ＩＭ−ｍＰＳＫ）信号として送信される。ＷＤＭシステムでは様々な波長チャネルが異なるビットレートの信号を搬送してもよい。例えば第１チャネルは２．４Ｇｂｉｔ／ｓのデータを搬送し、第２チャネルは４０Ｇｂｉｔ／ｓのデータを搬送してよい。本発明による教示内容は、ＩＭ−ｍＰＳＫフォーマットにて強度波形が変調データシーケンスによらず巡回的（サイクリック）であることを許容する。この周期性に関連して、直接検出後のＲＦスペクトルは所与のどのチャネルのクロック周波数ででも単一のトーンを有する。光雑音、色分散、偏光モード分散又は非線形効果の加入によって波形が歪むと、変調深さ及び強度波形の規則性が少なくなる。従って信号品質はそのクロック周波数でＲＦスペクトル強度を監視することで評価できる。

ＷＤＭ受信機１４は包含されているデータを復元するために光情報信号２４を受信し、分離し及びでコードする。一実施例ではＷＤＭ受信機１４はＷＤＭデマルチプレクサ３０及び複数の光受信機３２を含む。ＷＤＭデマルチプレクサ３０は単独のＷＤＭ信号２６から光情報信号２４を分離し、各々の光情報信号２４を対応する光受信機３２に送る。各光受信機３２は関連する信号２４からエンコードされたデータを光学的に又は電気的に復元する。ここで使用されるように、「各」なる語は確認された項目の少なくとも部分集合の１つ１つ全てを意味する。

光リンク１６は光ファイバ又は他の適切な媒体より成り、その媒体中で光信号は低損失で伝送され、伝送中に増幅されてもよい。光リンク１６に沿って介在しているものは１以上の光増幅器４０である。光増幅器４０は光−電変換の必要なしに１以上の光情報信号２４そしてＷＤＭ信号２６の強度を増やし或いは増進させる。１以上の分散補償ファイバ（ＤＣＦ）も光リンク１６に沿って介在してよい。

一実施例では光増幅器４０は個別的な増幅器及び分散した増幅器を有する。個別的な増幅器はエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）のような希土類ドープファイバ増幅器や、光リンク１６内の地点でＷＤＭ信号２６を増幅するのに適した他の増幅器から構成されてもよい。分散的な増幅器は光リンク１６の伸びた長さに沿ってＷＤＭ信号２６を増幅する。一実施例では分散的な増幅器は双方向分散ラマン増幅器（ＤＲＡ）より成る。他の適切な増幅器が使用されてもよい。フォワードポンピングラマン増幅に起因する光情報信号２４のゲイン変調及び／又は信号歪を制限又は最小化するように、光通信システム１０は設計され、実現され、用意され及び／又は運用されてもよい。

光情報信号は強度的に又はそれ以外に適切に変調される。強度変調については、キャリア信号はデータ信号に基づいて高い値及び低い値の２つの状態に変調される。ここで使用されるように、高い値は（１）ビットを表す変調状態を意味し、低い値はゼロ（ビット）を表す変調状態を意味する。低い値は一般的には名目的なゼロでない振幅に等しく、「漏れ光(leakage light)」としてしばしば言及される。高い値と低い値の間の比率は「消光率(extinction ratio)」としてしばしば言及される。光情報信号のゲイン変調は、シンボル間干渉（ＩＳＩ）、チャネル間のクロストーク及び（信号のビットエラーレート（ＢＥＲ）の増加やシステムのパフォーマンス減少を招く）劣化を引き起こすかもしれない。

光通信システム１０はパフォーマンス監視モジュール５０も含む。以下に更に詳細に説明されるように、パフォーマンス監視モジュール５０は光情報信号の少なくとも一部を取り出し、その光情報信号を１以上の電気信号に変換し、その１以上の電気信号に基づいてパフォーマンス特性を判定するよう機能する。パフォーマンス監視モジュール５０は、復調せずに光情報信号のＲＦパワーを測定し、そして光情報信号に関連するビットエラーレートの近似値を判定するよう機能する。一実施例ではパフォーマンス監視モジュール５０は光結合器（光カプラ）、光検出器（フォトディテクタ）、電気フィルタ及びＲＦパワー検出器を含む。判定されたパフォーマンス特性に基づいて、送信機１２、インラインノード４０又は目下のノード５０の中の調整可能な光学素子（例えば、可変色分散補償器、偏光モード分散補償器、偏光コントローラ又は可変光アッテネータ等）は適切に調整されてもよい。或いはパフォーマンス監視モジュール５０及びチューナブル光学素子の双方は受信機１４内に設けられてもよい。再生成を要するチャネルがドロップされ、特別に再生成され、ＯＡＤＭノードでネットワークに加えなおされるように、再構築可能な又は動的な光分岐挿入多重化（ＯＡＤＭ）ノード及び再生プールを含む場合には、所定の場所ではなくパフォーマンス特性に基づいて光信号の再生成が実行されてもよい。この構成及び機能はネットワークにインストールされる再生器の総数を減らし、コスト削減効果をもたらす。更に、許容可能な程度を超えて信号が劣化したリンク１６中の場所がより容易に判定されてもよい。

図２は本発明の一実施例による図１のパフォーマンス監視モジュール５０を示す。特にパフォーマンス監視モジュール５０は光カプラ６０、フォトディテクタ６２、電気フィルタ及びＲＦパワー検出器６８を含む。光カプラ６０は光リンク６３を通じてフォトディテクタ６２に結合される。フォトディテクタ６２、電気フィルタ６４及びＲＦパワー検出器６８は電気的リンク６５によって互に結合される。

本実施例ではパフォーマンス監視モジュール５０は取り出された光情報信号のＲＦパワーを判定するよう機能する。ＲＦパワーは光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）及び波形歪の分析を可能にする。Ｑ係数はＯＳＮＲ及び波形歪に基づいて計算されてよい。Ｑ係数は理論的にはＢＥＲに１対１形式で直接的に関連しているので、Ｑ係数は近似的なビットエラーレート（ＢＥＲ）を判定するのに使用されてもよい。光パフォーマンス監視モジュール５０は強度変調への復調、クロック復元及びレベル閾値処理を必要とせずにＢＥＲの伝送途中における概算を可能にし、メリットを強調する基礎になっている。

図示されるように光カプラ６０(スプリッタとも呼称される)は、光信号を受信してその光信号を個々の信号に分ける、或いはそれ以外に受信信号に基づいて個々の信号を受動的に生成するよう機能する如何なる装置でもよい。個々の信号は形式及び／又はプロセスの点で同一でもよいし、或いは適切に異なっていてもよい。一実施例では光カプラ６０は光情報信号を取り出すよう機能するカプラであり、取り出された信号の内１−５％の光信号を光リンク６３沿いのフォトディテクタ６２に与える。

光リンク６３はソースから宛先へ光信号を伝送する如何なるリンクその他の経路でもよい。光リンク６３はファイバリンク、プレーナウエーブガイド又は他の適切な装置から構成されてよい。

フォトディテクタ６２は用意される光信号を受信及び測定し、光信号に基づいて電気信号を生成するよう機能する何らかの装置である。電気信号は光情報信号のパワーを示す。フォトディテクタ６２は更に電気信号を電気リンク６５に沿って電気フィルタ６４に送信するよう機能する。

電気リンク６５はソースから宛先へ電気信号を伝送可能なリンク、ワイヤその他の経路等のどれでもよい。電気リンク６５は銅線の束、組み込まれた電気的経路を備えたシリコンチップ又は他の適切なデバイスから構成されてもよい。

電気フィルタ６４はフォトディテクタ６２から電気信号を受信し、電気信号に基づいて選別された信号を生成し、選別された信号を電気経路６５に沿ってＲＦパワー検出器６８に送信するよう機能する如何なるデバイスでもよい。例えば電気フィルタ６４は所望の周波数又は周波数範囲だけがそのフィルタを通過できるように構築されたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）でもよい。一実施例では電気フィルタ６４は光通信システム１０のクロック周波数で通過帯域周波数を有するＢＰＦであり、そのシステムではパフォーマンス監視モジュール５０が使用されている。適切な他の周波数又は周波数範囲も使用されてよい。

ＲＦパワー検出器６８は電気フィルタ６４から選別された信号を受信し、選別された信号に基づいてＲＦパワーを判定するように機能する。ＲＦパワー検出器６８は判定したＲＦパワーを表示する、送信する、或いはそれ以外の方法でユーザに通知するよう機能してもよい。例えば、ＲＦパワー検出器６８は半導体ダイオード、熱量計又は他の適切な検出器から構成されてもよい。

図３は本発明の別の実施例による図１の光パフォーマンスモニタを示す。特に、パフォーマンス監視モジュール５０’は光カプラ７０、フォトディテクタ７２、電気フィルタ７４、ＲＦパワー検出器７８、ＤＣ電流センサ７６及びディバイダ８０を含む。光カプラ７０は光リンク７３を通じてフォトディテクタに結合される。フォトディテクタ７２、電気フィルタ７４、ＲＦパワー検出器７８、ＤＣ電流センサ７６及びディバイダ８０は電気リンク７５を通じて互に結合される。

本実施例ではパフォーマンス監視モジュール５０’は、取り出された光情報信号のＲＦパワー及び取り出された光情報信号のＤＣ電流を判定するよう機能する。上述したようにＲＦパワーは光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）及び波形歪を分析可能にする。取り出された光情報信号のＤＣ電流測定値はＲＦパワーの測定値を規格化可能にする。パフォーマンス監視モジュール５０は、フォトディテクタ７２により引き起こされる測定値の変動及び／又はモジュール５０に対する入力光パワーの揺らぎに対して更に強い耐性がある。更に光パフォーマンス監視モジュール５０は基礎の光情報信号の復調を必要とせずに一気にビットエラーレート（ＢＥＲ）を概算することを可能にする。

ＤＣ電流センサ７６はフォトディテクタ７２からの電気信号を受信し、受信した電気信号に基づいてＤＣ電流信号を生成するよう機能する。ＤＣ電流センサ７６は電気信号の電流成分を測定し、受信信号のＤＣ電流に基づいてＤＣ電流信号を生成する如何なる装置でもよい。

ダイオード８０はＤＣ電流センサ７６からのＤＣ電流信号及びＲＦパワー検出器７８からのＲＦパワー信号を受信するよう機能する。ディバイダ８０は受信したＤＣ電流信号及びＲＦパワー信号に基づいて信号品質信号を生成するように更に機能する。一実施例ではディバイダ８０はＲＦパワー信号とＤＣ電流信号との比率に基づいて信号品質信号を生成するよう機能する。ディバイダ８０により生成される信号品質信号は、以下に図４に関連して更に詳細に説明されるように、光信号対雑音比及び光波形歪のような光信号劣化の係数を判定するために使用されてよい。光カプラ７０、フォトディテクタ７２、電気フィルタ７４及びＲＦパワー検出器７８は上述した光カプラ６０、フォトディテクタ６２、電気フィルタ６４及びＲＦパワー検出器６８と実質的に同様であってもよい。

図４は本発明の一実施例による様々な強度変調位相シフトキーイング信号のＲＦスペクトルを示すチャートである。図示されるように、ブロック９０は歪も雑音もないＩＭ−ＰＳＫ信号のＲＦスペクトルを示す。ブロック９０の信号品質が描かれているだけであり、何らかの特定のＩＭ−ＰＳＫ信号の実際のパワーや周波数を表現するようには描かれてはいないこと；図３のディバイダ８０で生成された信号品質信号の使用例を示すための参照点としてしか意図されていないことは理解されるべきである。

ブロック９２は波形歪を有し光雑音を含まないＩＭ−ＰＳＫ信号のＲＦスペクトル例を示す。波形歪は例えば色分散、偏光モード分散、非線形効果、光クロストーク及び／又は光信号劣化に関連する他の何らかの一般的な原因によって引き起こされるかもしれない。図示されるように、ブロック９２は、波形歪も光雑音もないＲＦスペクトルのブロック９０に示されている光信号よりもいくらか低い光信号パワーを示す。

ブロック９４は光雑音を有するが波形歪を有しないＩＭ−ＰＳＫ信号のＲＦスペクトル例を示す。図示されるようにＩＭ−ＰＳＫ信号のＲＦ信号パワーは光雑音も波形歪もないＩＭ−ＰＳＫ信号のものと実質的に同じである。しかしながら図示されるようにゼロからフォトディテクタのカットオフ周波数までの周波数範囲から雑音のパワーも検出される。ブロック９６は波形歪及び光雑音を伴うＩＭ−ＰＳＫ信号のＲＦスペクトル例を示す。ＩＭ−ＰＳＫ信号のＲＦパワーは実質的には波形歪のないＩＭ−ＰＳＫ信号のＲＦパワーである。また、ブロック９６に示されているものは、テストされるＩＭ−ＰＳＫ信号中に存在する光雑音を示す雑音成分である。

図５は本発明の一実施例による図１のパフォーマンス監視モジュールを示す。特にパフォーマンス監視モジュール５０”は光カプラ１００、フォトディテクタ１０２、第１電気フィルタ１０４、第２電気フィルタ１０６、ＤＣ電流センサ１０８、第１ＲＦパワー検出器１１０、第２ＲＦパワー検出器１１２、第１ディバイダ１１４及び第２ディバイダ１１６を含む。光カプラ１００は光リンク１０１を通じてフォトディテクタに結合される。パフォーマンス監視モジュール５０”の残りの要素は電気リンク１０３を通じて互に結合される。パフォーマンス監視モジュール５０”の要素は上述のパフォーマンス監視モジュール５０，５０’の関連する要素と同様であってもよい。

本実施例ではフォトディテクタ７２は、ＩＭ−ｍＰＳＫ信号を監視できるように、ＩＭ−ｍＰＳＫ信号クロック周波数に比較して充分速い周波数応答を有する。一実施例では第１電気フィルタ１０４は光情報信号のクロック周波数近辺に通過帯域の中心があるバンドパスフィルタである。第１電気フィルタ１０４は、高速フォトディテクタ１０２からの電気信号を受信し、電気信号を選別して濾波された電気信号を生成し、その信号を第１ＲＦパワー検出器１１０に送信するよう機能する。

第２電気フィルタ１０６は高速フォトディテクタ１０２に結合され、高速フォトディテクタ１０２からから電気信号を受信し、電気信号の所定のカットオフフィルタリング特性に基づいて電気信号を選別するよう機能する。一実施例では第２電気フィルタ１０６はローパスフィルタであり、そのローパスフィルタは電気信号の最大周波数に対応する電気信号の一部分を通過可能にするよう機能する。第２電気フィルタ１０６は受信した電気信号を選別し、選別した電気信号を生成し、選別した電気信号を第２ＲＦパワー検出器１１２に送信するよう機能する。

第１ディバイダ１１４はＤＣ電流センサ１０８からのＤＣ電流信号及び第１ＲＦパワー検出器１１０からの第１ＲＦパワー信号を受信し、受信したＤＣ電流信号及び第１ＲＦパワー信号に基づいて第１信号品質信号を生成するよう機能する。一実施例では第１ディバイダ１１４はＤＣ電流信号に対する第１ＲＦパワー信号の比率に基づいて信号品質を生成するよう機能する。

第２ディバイダ１１６はＤＣセンサ１０８からのＤＣ電流信号及び第２ＲＦパワー検出器１１２からの第２ＲＦパワー信号を受信し、受信したＤＣ電流信号及び第２ＲＦパワー信号に基づいて第２信号品質信号を生成する。一実施例では第２ＲＦパワー信号に対するＤＣ電流信号の比率に基づいて第２ディバイダ１１６は第２信号品質信号を生成するよう機能する。このようにして第２ディバイダ１１６は、取り出された光情報信号の光信号対雑音比に関連する信号品質信号を送信するよう機能する。このようにして第１ディバイダ１１４は取り出された光情報信号の波形に関連する信号品質信号を生成するよう機能する。

図６は本発明の別の実施例による図１のパフォーマンスモニタモジュールを示す。本実施例ではパフォーマンス監視モジュール５０’’’は光カプラ１２０、光フィルタ１２２、フォトディテクタ１２４、電気フィルタ１２６、ＤＣ電流センサ１２８、ＲＦパワー検出器１３０及びディバイダ１３２を含む。フォトディテクタ１２４は光リンク１３４を通じて光フィルタ１２２に結合される。パフォーマンス監視モジュール５０の残りの要素は電気リンク１３６を通じて互に結合される。パフォーマンス監視モジュール５０’’’の要素は、上述のパフォーマンス監視モジュール５０，５０’，５０’’の対応する要素と同様である。

本実施例ではフォトディテクタ１２４が高速フォトディテクタである。光フィルタ１２２はチューナブル光バンドパスフィルタ又は光デマルチプレクサであり、光信号を受信し、受信した光信号に基づいて濾波された光信号を生成するよう機能する。一実施例では光フィルタ１２２は多重化された信号のチャネル又は波長に基づいて濾波された光信号を生成するよう機能する。

本実施例では電気フィルタ１２６はＲＦバンドパスフィルタであり、そのフィルタは多重化された光情報信号のチャネルのクロック周波数近辺に実質的に中心のある通過帯域を有する。別の実施例では電気フィルタ１２６はＲＦフィルタでもよく、そのＲＦフィルタは光カプラ１２０によって取り出された多重化されている光情報信号に関連する複数のクロック周波数で複数の通過帯域を有する。

図７は本発明の別の実施例による図１のパフォーマンスモニタモジュールを示す。特にパフォーマンス監視モジュール５０””は複数のチャネルを異なるクロックレートで含むＩＭ−ｍＰＳＫ信号を収容するよう設計され、そのクロックレートは監視される通過帯域の周波数の１つに対応する。パフォーマンス監視モジュール５０””は光カプラ１４０、チューナブル光フィルタ１４２、フォトディテクタ１４４、第１電気フィルタ１４６、第２電気フィルタ１４８、第３電気フィルタ１５０、ＤＣ電流センサ１５８、第１ＲＦパワー検出器１５２、第２ＲＦパワー検出器１５４、第３ＲＦパワー検出器１５６、ディバイダ１６２及び最大値発見器１６０を含む。光カプラ１４０は光リンク１４１を通じてチューナブル光フィルタ１４５に結合され、チューナブル光フィルタ１４５は光リンク１４１を通じてフォトディテクタ１４２に結合される。パフォーマンス監視モジュール５０””の残りの要素は電気リンク１４３を通じて互に結合される。パフォーマンス監視モジュール５０””の要素は上述のパフォーマンス監視モジュール５０，５０’，５０”，５０’’’の対応する要素と同様でもよい。

本実施例ではフォトディテクタ１４２は図５に関して上述したフォトディテクタと同様である。一実施例では第１電気フィルタ１４６、第２電気フィルタ１４８及び第３電気フィルタ１５０はバンドパスフィルタであり、そのバンドパスフィルタは光情報信号の各自のクロック周波数の近辺に中心のある通過帯域を有する。パフォーマンス監視モジュール５０””はＩＭ−ｍＰＳＫ信号の中で複数の信号についての信号品質を判定するのに特に適しており、その複数の信号の各々は監視される通過帯域周波数の１つに対応するクロックレートを有する。第１、第２及び第３電気フィルタ１４６，１４８，１５０の各々は、高速フォトディテクタ１４４からの各自の電気信号を受信し、電気信号を選別して濾波された電気信号を生成するよう機能し、各フィルタはその信号を各自のＲＦパワー検出器１５２，１５４又は１５６に送信することができる。ＲＦパワー検出器１５２，１５４，１５６の各々は電気フィルタ１４６，１４８，１５０からの出力をそれぞれ受信し、受信した濾波済みの電気信号に基づいてＲＦパワーを生成するよう機能する。測定されたＲＦパワーは最大値発見器１６０に与えられる。最大値発見器１６０はＲＦパワー検出器１５２，１５４，１５６により与えられた３つの中で最大のＲＦパワーを判別し、判別した最大値をディバイダ１６２に与える。第１ディバイダ１６６はＤＣ電流センサ１５８からのＤＣ電流信号及びＲＦパワー検出器１５２からのＲＦパワー信号を受信し、受信したＤＣ電流信号及び受信したＲＦパワー信号に基づいて第１信号品質信号１６８を生成するよう機能する。一実施例では第１ディバイダ１６６は受信したＤＣ電流信号に対する受信したＲＦパワー信号の比率に基づいて信号品質を生成するよう機能する。第１電気フィルタの通過帯域は一実施例ではどのクロック周波数にも一致しないように設定される。第２ディバイダ１６２もＤＣ電流センサ１５８の出力を受信する。最大値発見器１６０により判別された最大パワーは、ＤＣ電流センサ１５８により生成されたＤＣ電流と比較され、１６４で出力される信号品質が決定される。それと同時に最大値発見器１６０は複数のクロック周波数の内のどれが選択されたかを確認することができ、その確認内容はテストされる波長チャネルのクロックレートそしてビットレートを示す。

図８は本発明の一実施例による光通信システムのパフォーマンス監視方法を示す。本方法はステップ２００から始まり、ＩＭ−ＰＳＫ信号が取り出される、即ちその一部が取り出される。次にステップ２０５では取り出された光信号が光学的に選別され、光学的に濾波された信号を生成する。次にステップ２１０では光学的に濾波された信号が、その光学的に濾波された信号を復調せずにＲＦ信号に変換される。

次にステップ２１５ではＲＦ信号はある通過帯域に基づいて電気的に選別され、第１の電気的に濾波された信号を生成する。次にステップ２２０では第１のＲＦパワーが第１の電気的に濾波された信号に基づいて判定される。

次にステップ２２５ではステップ２１０のＲＦ信号はローエンドパスバンドに基づいて電気的に選別され、第２の電気的に濾波された信号を生成する。次にステップ２３０では第２ＲＦパワーが第２の電気的に濾波された信号に基づいて判定される。次にステップ２３５ではＤＣ電流がステップ２１０のＲＦ信号に基づいて判定される。次にステップ２４５では第１の信号品質が、ステップ２３５で判定されたＤＣ電流及びステップ２２０で判定された第１のＲＦパワーに基づいて判定される。次にステップ２５０では第２信号品質が、ステップ２３５で判定されたＤＣ電流及びステップ２３０で判定された第２ＲＦパワーに基づいて判定される。

次にステップ５５では光制御信号が，ステップ２４５で判定された第１信号品質及びステップ２５０で判定された第２信号品質に基づいて生成される。この制御信号は、所望の信号品質を維持するためのフィードバック機構を設けるようにチューナブル光学素子に伝送されてもよい。

図８に示される方法は特定のステップを特定の順序で示しているが、本発明の精神に沿って、適切ならばステップが異なる順序で実行されてもよく、適切ならば他のステップが付加されてよい或いはステップが省略されてよいことが理解されるであろう。

以上本発明が幾つかの実施例に関連して説明されてきたが、様々な変更及び修正が当業者に理解されるであろう。本発明はそのような変更及び修正を添付の特許請求の範囲内に包含することが意図される。例えば光ネットワークを用意する設計段階で、コンピュータを使用して、上記の１以上の実施例の条件に適合するようにプログラム論理に基づいてパラメータを選択し或いは代替物を用意し、信号劣化を制限しつつフォワードポンピングラマン増幅を行うようにしてもよい。従って設計モジュールは媒体に組み込まれた論理（ロジック）から構成されてもよい。ロジックはプログラムされたタスクを実行する機能的命令より成る。媒体は、コンピュータディスク又は他の適切なコンピュータ読取可能な媒体、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルアレイ（ＦＰＧＡ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、他の適切な特別な又は汎用目的のプロセッサ、伝送媒体、又はロジックがエンコードされ使用されるのに適切な他の媒体から構成されてよい。１つ又は複数のコンピュータがパラメータや制限を維持するようにシステム１０の動作で使用されてもよい。

本発明の一実施例によるインライン型光パフォーマンスモニタを用いる光通信システムを示す図である。本発明の一実施例による図１の光パフォーマンスモニタを示す図である。本発明の別の実施例による図１の光パフォーマンスモニタを示す図である。悪化する状態における光信号のスペクトル比較例を示す図である。本発明の別の実施例による図１の光パフォーマンスモニタを示す図である。本発明の別の実施例による図１の光パフォーマンスモニタを示す図である。本発明の別の実施例による図１の光パフォーマンスモニタを示す図である。本発明の一実施例による光通信システムのパフォーマンス監視方法を示すフローチャートである。

Claims

強度変調位相シフトキーイング光信号のＲＦパワーを監視し、スプリッタ、第１光フィルタ、第１光検出器、第２電気フィルタ、第２電気検出器、第３電気検出器、及びディバイダを有するシステムであって、
前記スプリッタは、光ネットワークから強度変調位相シフトキーイング光信号を受信し、該光信号の少なくとも一部を前記第１光フィルタを介して前記第１光検出器に伝送し、
前記第１光検出器は前記スプリッタに光学的に結合され、前記光信号の一部を受信し、受信した光信号に基づいて復調せずに電気信号を生成し、
前記第２電気フィルタは、バンドパスフィルタとして前記第１光検出器に結合され、前記第１光検出器から第１電気信号を受信し、強度変調位相シフトキーイング光信号のクロック周波数近辺に中心のある周波数範囲を許容し、
前記第２電気検出器は前記第１電気信号を受信し、前記第１電気信号に基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の第１ＲＦパワーを測定し、前記測定した第１ＲＦパワーに基づいて第１パフォーマンス信号を生成し、
前記第３電気検出器は第１光検出器に電気的に接続され、前記第１光検出器から第２電気信号を受信し、前記第２電気信号に基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の直流電流を測定し、前記測定した直流電流に基づいて第２パフォーマンス信号を生成し、
前記ディバイダは前記第２電気検出器と前記第３電気検出器に接続され、前記第１パフォーマンス信号と第２パフォーマンス信号とを受信し、前記受信した第１パフォーマンス信号と第２パフォーマンス信号とに基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の前記第１ＲＦパワーと前記直流電流の割合を測定する、
ことを特徴とするシステム。
前記第１ＲＦパワーが、強度変調位相シフトキーイング光信号に関連するＲＦパワーであることを特徴とする請求項１記載のシステム。
当該システムは第４電気フィルタ、第４電気検出器及び第２ディバイダをさらに有し、
前記第４電気フィルタは、前記第１光検出器に結合され、前記第１光検出器から電気信号を受信し、前記電気信号に基づいて第２の濾波された信号を生成し、
前記第４電気検出器は、前記第４電気フィルタに結合され、前記第４電気フィルタから第２の濾波された信号を受信し、強度変調位相シフトキーイング光信号の第２ＲＦパワーを測定し、該第２ＲＦパワーに基づいて第３パフォーマンス信号を生成し、
前記第２ディバイダは、前記第３電気検出器及び前記第４電気検出器に結合され、前記第２及び第３パフォーマンス信号を受信し、前記直流電流及び前記ＲＦパワーに基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の前記直流電流に対する前記ＲＦパワーの割合を測定することを特徴とする請求項２記載のシステム。
前記第２電気フィルタが、所定の周波数より低い周波数を許容するローパスフィルタであることを特徴とする請求項３記載のシステム。
前記所定の周波数が、強度変調位相シフトキーイング光信号のクロック周波数より低いことを特徴とする請求項４記載のシステム。
強度変調位相シフトキーイング光信号のパフォーマンス特性を監視し、スプリッタ、第１光フィルタ、第１光検出器、第２電気フィルタ、第２電気検出器、第３電気検出器及びディバイダを有するシステムであって、
前記第１光フィルタは、前記スプリッタに結合され、光信号を受信し、受信した光信号に基づいて濾波された光信号を生成し、
前記第１光検出器は前記第１光フィルタに結合され、光信号を受信し、受信した光信号に基づいて復調せずに電気信号を生成し、
前記第２電気フィルタは、前記第１光検出器に結合され、前記第１光検出器から電気信号を受信し、濾波された電気信号を生成し、
前記第２電気検出器は、前記第２電気フィルタに結合され、濾波された電気信号を受信し、濾波された電気信号に基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の第１ＲＦパワーを測定し、前記第１ＲＦパワーに基づいて第１パフォーマンス信号を生成し、
前記第３電気検出器は、前記第１光検出器に結合され、前記第１光検出器から電気信号を受信し、前記電気信号に基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の直流電流を測定し、前記直流電流に基づいて第２パフォーマンス信号を生成し、
前記ディバイダは、前記第２電気検出器及び前記第３電気検出器に結合され、前記第１ＲＦパワー及び直流電流を受信し、前記第１及び第２パフォーマンス信号に基づいて強度変調位相シフトキーイングの前記第１ＲＦパワーと前記直流電流の割合を測定する、ことを特徴とするシステム。
前記第１光フィルタが、チューナブル光バンドパスフィルタであり、強度変調位相シフトキーイング光信号のチャネルに関連する波長近辺に中心のある波長範囲を許容することを特徴とする請求項６記載のシステム。
前記第１光フィルタが、光デマルチプレクサであり、強度変調位相シフトキーイング光信号のチャネルに関連する波長近辺に中心のある波長範囲を許容することを特徴とする請求項６記載のシステム。
前記第２電気フィルタが、バンドパスフィルタであり、強度変調位相シフトキーイング光信号のクロック周波数近辺に中心のある周波数範囲を許容することを特徴とする請求項６記載のシステム。
前記第２電気フィルタが、バンドパスフィルタであり、強度変調位相シフトキーイング光信号に関連する複数の分散したクロック周波数近辺に中心のある周波数範囲を許容することを特徴とする請求項６記載のシステム。
前記強度変調位相シフトキーイング光信号が、異なるビットレートで機能する複数のチャネルより成ることを特徴とする請求項６記載のシステム。
前記強度変調位相シフトキーイング光信号が、マルチビットレート信号であることを特徴とする請求項６記載のシステム。
スプリッタ、第１光フィルタ、第１光検出器、第２電気フィルタ、第２電気検出器、第３電気検出器、及びディバイダを有するシステムにおける、強度変調位相シフトキーイング光信号のＲＦパワーを監視する方法であって、
前記スプリッタが、光ネットワークから強度変調位相シフトキーイング光信号を受信し、該光信号の少なくとも一部を前記第１光フィルタを介して前記第１光検出器に伝送する段階と、
前記スプリッタに光学的に結合された前記第１光検出器が、前記光信号の一部を受信し、受信した光信号に基づいて復調せずに電気信号を生成する段階と、
バンドパスフィルタとして前記第１光検出器に結合された前記第２電気フィルタが、前記第１光検出器から第１電気信号を受信し、強度変調位相シフトキーイング光信号のクロック周波数近辺に中心のある周波数範囲を許容する段階と、
前記第２電気検出器が、前記第１電気信号を受信し、前記第１電気信号に基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の第１ＲＦパワーを測定し、前記第１ＲＦパワーに基づいて第１パフォーマンス信号を生成する段階と、
第１光検出器に電気的に接続された前記第３電気検出器が、前記第１光検出器から第２電気信号を受信し、前記第２電気信号に基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の直流電流を測定し、前記直流電流に基づいて第２パフォーマンス信号を生成する段階と、
前記第２電気検出器と前記第３電気検出器に接続された前記ディバイダが、前記第１パフォーマンス信号と第２パフォーマンス信号とを受信し、前記第１パフォーマンス信号と第２パフォーマンス信号とに基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の前記第１ＲＦパワーと前記直流電流の割合を測定する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
前記ＲＦパワーが、強度変調位相シフトキーイング光信号に関連するＲＦパワーであることを特徴とする請求項１３記載の方法。
前記システムは第４電気フィルタ、第４電気検出器及び第２ディバイダをさらに有し、
前記第４電気フィルタが、前記第１光検出器に結合され、前記第１光検出器から電気信号を受信し、前記電気信号に基づいて第２の濾波された信号を生成する段階と、
前記第４電気フィルタに結合された前記第４電気検出器が、前記第４電気フィルタから第２の濾波された信号を受信し、強度変調位相シフトキーイング光信号の第２ＲＦパワーを測定し、該第２ＲＦパワーに基づいて第３パフォーマンス信号を生成する段階と、
前記第３電気検出器及び前記第４電気検出器に結合された前記第２ディバイダは、前記第２及び第３パフォーマンス信号を受信し、前記直流電流及び前記ＲＦパワーに基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の前記直流電流に対する前記ＲＦパワーの割合を測定する段階と、を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
スプリッタ、第１光フィルタ、第１光検出器、第２電気フィルタ、第２電気検出器、第３電気検出器及びディバイダを有するシステムにおける、強度変調位相シフトキーイング光信号のパフォーマンス特性を監視する方法であって、
前記スプリッタに結合された前記第１光フィルタが、光信号を受信し、受信した光信号に基づいて濾波された光信号を生成する段階と、
前記第１光フィルタに結合された前記第１光検出器が、光信号を受信し、受信した光信号に基づいて復調せずに電気信号を生成する段階と、
前記第１光検出器に結合された前記第２電気フィルタが、前記第１光検出器から電気信号を受信し、濾波された電気信号を生成する段階と、
前記第２電気フィルタに結合され前記第２電気検出器が、濾波された電気信号を受信し、濾波された電気信号に基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の第１ＲＦパワーを測定し、前記第１ＲＦパワーに基づいて第１パフォーマンス信号を生成する段階と、
前記第１光検出器に結合された前記第３電気検出器が、前記第１光検出器から電気信号を受信し、前記電気信号に基づいて強度変調位相シフトキーイング光信号の直流電流を測定し、前記直流電流に基づいて第２パフォーマンス信号を生成する段階と、
前記第２電気検出器及び前記第３電気検出器に結合された前記ディバイダが、前記第１ＲＦパワー及び直流電流を受信し、前記第１及び第２パフォーマンス信号に基づいて強度変調位相シフトキーイングの前記第１ＲＦパワーと前記直流電流の割合を測定する段階と、を含むことを特徴とする方法。
前記強度変調位相シフトキーイング光信号が、異なるビットレートで機能する複数のチャネルより成ることを特徴とする請求項１６記載の方法。
前記強度変調位相シフトキーイング光信号が、マルチビットレート信号であることを特徴とする請求項１６記載の方法。