JP4707542B2 - 伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は伝送装置に関し、特に信号光を多重化し送信する伝送装置に関する。

光通信システムの大容量化を実現する方式の１つとして、波長分割多重通信方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）がある。ＷＤＭは、運用波長数（システムに入力される信号光の数）の変動や光パスの切り替えといった動的なネットワーク構築への対応が求められており、運用時におけるシステムの柔軟性および回線品質の信頼性が期待される。

ＷＤＭに使用される光増幅器には、利得一定制御（ＡＧＣ：Automatic Gain Control）と出力一定制御（ＡＬＣ：Automatic Level Control）との動作モードを備えたものがある。ＡＧＣは、任意の入力波長の信号光に対して一定の利得が補償されるように制御を行う。これに対し、ＡＬＣは、運用波長数に応じて光増幅器の出力パワーが一定となるように制御を行う。光増幅器は、通常ＡＬＣを行い、運用波長数に変化が生じたとき、ＡＧＣを行うことによって、波長数の変化があっても安定した光通信を可能とする（例えば、特許文献１，２参照）。

図８は、従来の光通信システムのブロック図である。光通信システムは、例えば、図に示すように送信局１１０、中継機１２０、および受信局１３０で構成される。送信局１１０は、光送信機（図中ではＯＳ：Optical Sender）１０１〜１０３から出力される信号光を波長多重して増幅し、中継機１２０へ出力する。中継機１２０は、伝送路で減衰した送信局１１０からの信号光を増幅し、受信局１３０へ出力する。受信局１３０は、伝送路で減衰した中継機１２０からの信号光を増幅して波長分割し、光受信機（図中ではＯＲ：Optical Receiver）１４１〜１４３へ出力する。

送信局１１０は、光合波器１１１、カプラ１１２，１１６、スペクトルアナライザ１１３、光増幅器１１４、および監視制御部１１５を有している。光送信機１０１〜１０３から出力される信号光は、光合波器１１１に入力される。光合波器１１１は、入力される信号光を波長多重し、カプラ１１２を介してスペクトルアナライザ１１３および光増幅器１１４に出力する。

スペクトルアナライザ１１３は、光合波器１１１から出力される波長多重された信号光を波長ごとに分割し、波長ごとの光パワーを算出する。そして、スペクトルアナライザ１１３は、分割した波長およびそのパワーに基づいて、運用波長数（送信局１１０に入力されている信号光の数）を算出する。スペクトルアナライザ１１３は、算出した運用波長数を光増幅器１１４および監視制御部１１５に出力する。

光増幅器１１４は、スペクトルアナライザ１１３から出力される運用波長数に応じて、信号光のＡＧＣおよびＡＬＣを行う。光増幅器１１４は、通常、運用波長数に応じた一定の光パワーの信号光を出力するようにＡＬＣを行い、光送信機１０１〜１０３の追加や削除により運用波長数に変化があるとＡＧＣを行う。また、光増幅器１１４は、光合波器１１１の障害によって、光合波器１１１から出力される多重化された信号光の運用波長数に変化があるとＡＧＣを行う。

監視制御部１１５は、スペクトルアナライザ１１３からの運用波長数を監視制御信号ＯＳＣに含めて中継機１２０および受信局１３０に送信する。中継機１２０および受信局１３０は、スペクトルアナライザを具備していないため、運用波長数を通知する必要があるからである。また、監視制御部１１５は、光増幅器１１４と情報のやり取りをし、光増幅器１１４の動作を監視、制御する。

中継機１２０は、カプラ１２１，１２４、光増幅器１２２、および監視制御部１２３を有している。送信局１１０から出力される信号光は、カプラ１２１を介して光増幅器１２２に入力される。また、送信局１１０から出力される監視制御信号ＯＳＣは、カプラ１２１を介して監視制御部１２３に入力される。監視制御部１２３は、監視制御信号ＯＳＣから運用波長数を抽出し、光増幅器１２２およびカプラ１２４に出力する。光増幅器１２２は、監視制御部１２３から出力される運用波長数に応じて、信号光のＡＧＣおよびＡＬＣを行う。なお、光増幅器１２２のＡＧＣおよびＡＬＣの切り替えは、光増幅器１１４と同様であり、その詳細な説明は省略する。

受信局１３０は、カプラ１３１、光増幅器１３２、監視制御部１３３、および光分波器１３４を有している。中継機１２０から出力された信号光は、カプラ１３１を介して光増幅器１３２に入力される。また、中継機１２０から出力された監視制御信号ＯＳＣは、カプラ１３１を介して監視制御部１３３に入力される。監視制御部１３３は、監視制御信号ＯＳＣから運用波長数を抽出し、光増幅器１３２に出力する。光増幅器１３２は、監視制御部１３３から出力される運用波長数に応じて、信号光のＡＧＣおよびＡＬＣを行う。なお、光増幅器１３２のＡＧＣおよびＡＬＣの切り替えは、光増幅器１１４と同様であり、その詳細な説明は省略する。光分波器１３４は、光増幅器１３２から出力される信号光を波長ごとに分離し、光受信機１４１〜１４３に出力する。

ところで、メトロ向けの光通信システム等では、コストが非常に重要である。そこで、コストの高いスペクトルアナライザ１１３を用いずに光通信を行う光通信システムがある。

図９は、スペクトルアナライザを用いない従来の光通信システムのブロック図である。図９に示す送信局１５０は、図８の送信局１１０に対し、カプラ１１２およびスペクトルアナライザ１１３が省略され、カプラ１５１〜１５３およびパワーモニタ部１５４が設けられている。図９において図８と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。

図９の光通信システムでは、光合波器１１１の入力段の各信号光が、カプラ１５１〜１５３を介しＰＤ（Photo Diode）等で構成されるパワーモニタ部１５４に入力される。パワーモニタ部１５４は、一定値以上の光パワーを持つ信号光の数を検出し、運用波長数を検出する。光増幅器１１４は、パワーモニタ部１５４によって検出された運用波長数によって、ＡＧＣおよびＡＬＣの切り替えを行う。これによって、スペクトルアナライザ１１３が不要になり、構成が簡易となって、コストの低減を図ることができる。
特開２０００−２３６３０１号公報 特開平８−１９５７３３号公報

しかし、光合波器の入力段で運用波長数を取得する構成では、光合波器の入力段から光増幅器の入力段の間で発生する障害に対しては非監視である。そのため、障害に対して動作モードの切り替えが適切に行われないという問題点があった。

例えば、図９において、光送信機１０１〜１０３から信号光が出力され、パワーモニタ部１５４によって検出される運用波長数が３であるとする。ところが、光合波器１１１の光送信機１０１に対する信号線に断線が発生し、光合波器１１１から、波長数２の多重化された信号光が出力されたとする。この場合、波長数が３から２に変化したので、光増幅器１１４はＡＧＣを行わなければならない。

スペクトルアナライザ１１３では、光増幅器１１４の入力段の信号光を波長ごとに分割して運用波長数を取得するので、光合波器１１１の障害による波長数の変化を認識できる。しかし、パワーモニタ部１５４では、光合波器１１１の障害による波長数の変化を認識できず、光増幅器１１４は、動作モードの切り替えを行うことができない。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、スペクトルアナライザを用いることなく光合波器の入力段と光増幅器の入力段との間の障害を監視し、適切に利得一定制御および出力一定制御を切り替えることができる伝送装置を提供することを目的とする。

本発明の１実施形態によれば、上記問題を解決するために、図１に示すような信号光を多重化し送信する伝送装置１において、複数の信号光を波長多重する光合波手段１ｄと、光合波手段１ｄの後段に接続され、波長多重された信号光の利得を一定に制御する利得一定制御および出力を一定に制御する出力一定制御を行う光増幅手段１ｅと、光合波手段１ｄに入力される複数の信号光の光パワーの合計値と、波長多重された信号光の光パワーとに基づいて、光増幅手段１ｅの利得一定制御および出力一定制御の実行を判定する制御判定手段１ｆと、を有することを特徴とする伝送装置１が提供される。

このような伝送装置１によれば、光合波手段１ｄに入力される複数の信号光の光パワーの合計値と、多重化された信号光の光パワーとに基づいて、光増幅手段１ｅの利得一定制御および出力一定制御の実行を判定する。これにより、スペクトルアナライザを用いることなく光合波手段１ｄの入力段と光増幅手段１ｅの入力段との間の障害を監視できる。

本発明の伝送装置では、光合波手段に入力される複数の信号光の光パワーの合計値と、多重化された信号光の光パワーとに基づいて、光増幅手段の利得一定制御および出力一定制御の実行を判定するようにした。これによって、スペクトルアナライザを用いることなく光合波手段の入力段と光増幅手段の入力段との間の障害を監視でき、適切に利得一定制御および出力一定制御を切り替えることができる。

以下、本発明の原理を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、伝送装置の概要を示した図である。図に示すように伝送装置１は、カプラ１ａ〜１ｃ、光合波手段１ｄ、光増幅手段１ｅ、および制御判定手段１ｆを有している。伝送装置１には、光送信機２ａ〜２ｃが接続され、信号光が入力される。伝送装置１の後段には、図示していないが、信号光を中継する中継機、信号光を受信して波長分割する受信局が接続され、光送信機２ａ〜２ｃの信号光は、受信局に接続される光受信機に伝送される。

光合波手段１ｄは、光送信機２ａ〜２ｃから出力される複数の信号光を波長多重する。
光増幅手段１ｅは、光合波手段１ｄの後段に接続され、波長多重された信号光の利得を一定に制御する利得一定制御を行う。また、波長多重された信号光の出力を一定に制御する出力一定制御を行う。

制御判定手段１ｆは、カプラ１ａ〜１ｃを介して、光合波手段１ｄに入力される複数の信号光を受信し、その信号光の光パワーの合計値を算出する。光増幅手段１ｅは、入力段に、波長多重された信号光の光パワーを取得するモニタを有しており、制御判定手段１ｆは、このモニタから波長多重された信号光の光パワーを取得する。なお、光増幅手段１ｅが入力段にモニタを有していない場合、光増幅手段１ｅの前段に波長多重された信号光の光パワーを取得するモニタを設けてもよい。

制御判定手段１ｆは、光合波手段１ｄに入力される信号光の光パワーの合計値と、波長多重された信号光の光パワーとに基づいて、光増幅手段１ｅの行う利得一定制御および出力一定制御を判定する。例えば、光合波手段１ｄに障害が発生した場合、光合波手段１ｄに入力される信号光の光パワーの合計値と、光増幅手段１ｅに入力される波長多重された信号光の光パワーとに所定の差が生じる。これによって、制御判定手段１ｆは利得一定制御を判定できる。

このように、光合波手段１ｄに入力される複数の信号光の光パワーの合計値と、光増幅手段１ｅに入力される多重化された信号光の光パワーとに基づいて、光増幅手段１ｅの利得一定制御および出力一定制御の実行を判定するようにした。これによって、スペクトルアナライザを用いることなく光合波手段１ｄの入力段と光増幅手段１ｅの入力段との間の障害を監視でき、適切に利得一定制御および出力一定制御を切り替えることができる。

次に、第１の実施の形態を、図面を参照して、詳細に説明する。
図２は、第１の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。光通信システムは、例えば、図に示すように送信局２０、中継機３０、および受信局４０で構成される。送信局２０は、光送信機１１〜１３から出力される信号光を波長多重して増幅し、中継機３０へ出力する。中継機３０は、伝送路で減衰した送信局２０からの信号光を増幅し、受信局４０へ出力する。受信局４０は、伝送路で減衰した中継機３０からの信号光を増幅して波長分割し、光受信機５１〜５３へ出力する。なお、中継機３０は、送信局２０と受信局４０との間に複数存在していてもよい。

送信局２０は、光合波器２１、光増幅器２２、監視制御部２３、およびカプラ２４を有している。光送信機１１〜１３から出力される信号光は、光合波器２１に入力される。光合波器２１は、入力される信号光を波長多重し、光増幅器２２に出力する。

光増幅器２２は、監視制御部２３から出力される制御判定結果に基づいて、信号光のＡＧＣおよびＡＬＣを行う。ここで、光増幅器２２の詳細について説明する。
図３は、光増幅器のブロック構成図である。図に示すように光増幅器２２は、カプラ２２ａ，２２ｃ，２２ｆ，２２ｉ、パワー監視部２２ｂ，２２ｇ，２２ｊ、励起レーザ２２ｄ、ＥＤＦ（Erbium Doped Fiber）２２ｅ、およびＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）２２ｈを有している。

パワー監視部２２ｂは、カプラ２２ａを介して、光合波器２１から出力される信号光の光パワーを監視する。励起レーザ２２ｄは、カプラ２２ｃを介して、ＥＤＦ２２ｅに励起光を出力する。

ＥＤＦ２２ｅは、励起レーザ２２ｄからの励起光によって信号光を増幅する。ＥＤＦ２２ｅは、信号光の帯域に共鳴を持つ物質（Ｅｒ³⁺）が添加された光ファイバである。ＥＤＦ２２ｅは、信号光とは波長が異なる励起光が注入されることにより、反転分布を生成し、誘導放射により多重化された信号光を一括で増幅する。

パワー監視部２２ｇは、カプラ２２ｆを介して、ＶＯＡ２２ｈに入力される信号光の光パワーを監視する。ＶＯＡ２２ｈは、ＥＤＦ２２ｅから出力される信号光を減衰する。パワー監視部２２ｊは、カプラ２２ｉを介して、ＶＯＡ２２ｈから出力される信号光の光パワーを監視する。

ＷＤＭでは、受端の光受信機５１〜５３におけるＳＮ比が一定以上であることおよび光パワーが所定の範囲内であることが信号品質確保のため重要である。また、伝送路への光パワーが大きくなりすぎると、様々な非線形効果により信号劣化が起こるため、１ｃｈあたりの伝送路への光パワーを所定値内に抑える必要がある。このため、光増幅器２２は、信号光の光パワーが一定となるように、通常時は、ＡＬＣを行い、運用波長数の増減など、光パワーが過渡的に変動するような場合、ＡＧＣを行う。

光増幅器２２は、励起レーザ２２ｄの励起光およびＶＯＡ２２ｈを制御してＡＧＣおよびＡＬＣを行う。光増幅器２２は、パワー監視部２２ｂ，２２ｇによって信号光の利得を監視し、さらに、パワー監視部２２ｊによって、出力する信号光の光パワーを監視する。また、光増幅器２２は、パワー監視部２２ｇ，２２ｊによって、ＶＯＡ２２ｈの減衰量を監視し、ＶＯＡ２２ｈを制御する。

図２の説明に戻る。監視制御部２３は、光増幅器２２のモード切り替え（ＡＬＣおよびＡＧＣの切り替え）を制御する。図２の光通信システムでは、運用波長数が予め決まっている。監視制御部２３は、予め決まっている運用波長数を基に、光合波器２１に入力される信号光の光パワーの合計値を算出する。そして、光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワーと比較し、ＡＬＣを行うべきかＡＧＣを行うべきか判定する。

光増幅器２２がＡＧＣを行う条件は、次の式（１）によって示される。
｜１０Ｌｏｇ（ｐ_exp）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）−１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）｜≧Ｍ
…（１）
また、光増幅器２２のＡＬＣを行う条件は、次の式（２）によって示される。

｜１０Ｌｏｇ（ｐ_exp）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）−１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）｜＜Ｍ−α
…（２）
ここで、ｐ_expは、光合波器２１に入力される１ｃｈあたりの光パワーの期待値を示す。ｋは、光通信システムに設定された運用波長数である。Ｐ_inは、光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワーを示す。Ｍは、運用波長数の変化を検出するためのシステムマージンを示す。αは、ヒステリシスを示す。なお、ｐ_exp，ｋ，Ｍ，およびαは、記憶装置に予め記憶されている。また、Ｐ_inは、光増幅器２２のパワー監視部２２ｂより取得することができる。

波長数ｋにおいて期待される光合波器２１に入力される信号光の光パワーの合計値は、式（１），（２）の左辺第１項、第２項に示すように、１０Ｌｏｇ（ｐ_exp）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）［Ｗ］で示される。これと、式（１），（２）の左辺第３項に示す光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワー１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）とを比較することにより、光合波器２１の入力段と光増幅器２２の入力段との間の波長数の変化を監視できる。

この２値の差の絶対値がＭ以上であれば（式（１）を満たせば）、設定されている運用波長数と光増幅器２２に入力される信号光の波長数とが異なっていると判断できる。または、想定以上または想定以下の光パワーを持つ信号光が存在すると判断できる。これにより、光増幅器２２は、ＡＧＣを行うことになる。これに対し、２値の差の絶対値がＭ−αより小さければ（式（２）を満たせば）、光増幅器２２は、ＡＬＣを行うことになる。

このように、式（１），（２）に従ってＡＬＣおよびＡＧＣを切り替えることにより、適切なＳＮ比を維持した通信が可能となる。なお、式（２）のαは、光パワーの差がＭより小さくなっても、直ちに、ＡＬＣの制御に遷移するのを防止し、ＡＧＣとＡＬＣの制御の遷移を頻繁に行わないようにするために設けられる。

また、監視制御部２３は、ＡＬＣおよびＡＧＣの制御判定結果を監視制御信号ＯＳＣに含めて、中継機３０および受信局４０に送信する。
中継機３０は、カプラ３１，３４、光増幅器３２、および監視制御部３３を有している。送信局２０から出力される信号光は、カプラ３１を介して光増幅器３２に入力される。また、送信局２０から出力される監視制御信号ＯＳＣは、カプラ３１を介して監視制御部３３に入力される。監視制御部３３は、監視制御信号ＯＳＣから制御判定結果を抽出し、光増幅器３２およびカプラ３４に出力する。光増幅器３２は、監視制御部３３から出力される制御判定結果に基づいて、信号光のＡＧＣおよびＡＬＣを行う。

受信局４０は、カプラ４１、光増幅器４２、監視制御部４３、および光分波器４４を有している。中継機３０から出力された信号光は、カプラ４１を介して光増幅器４２に入力される。また、中継機３０から出力された監視制御信号ＯＳＣは、カプラ４１を介して監視制御部４３に入力される。監視制御部４３は、監視制御信号ＯＳＣから制御判定結果を抽出し、光増幅器４２に出力する。光増幅器４２は、監視制御部４３から出力される制御判定結果に基づいて、信号光のＡＧＣおよびＡＬＣを行う。光分波器４４は、光増幅器４２から出力される信号光を波長分割し、光受信機５１〜５３に出力する。このように、監視制御信号ＯＳＣを中継機３０および受信局４０に送信することにより、中継機３０および受信局４０においてもＡＧＣおよびＡＬＣの切り替えを行うことができる。

以上説明したように、予め決まっている運用波長数と、光合波器２１に入力される信号光の光パワーの期待値とによって、光合波器２１に入力される信号光の光パワーの合計値を算出する。そして、この光パワーの合計値と、光増幅器２２に入力される光合波器２１によって多重化された信号光の光パワーとを比較するようにした。これによって、スペクトルアナライザを用いることなく光合波器２１の入力段と光増幅器２２の入力段との間の障害を監視でき、適切にＡＧＣおよびＡＬＣを切り替えることができる。

次に、第２の実施の形態を、図面を参照して、詳細に説明する。第１の実施の形態では、運用波長数が固定であり、固定の運用波長数を用いてＡＧＣを行うべきかＡＬＣを行うべきか判定するようにしていた。これに対し、第２の実施の形態では、光合波器に入力される信号光の波長数を取得するようにして、任意の波長数に基づいてＡＧＣを行うべきかＡＬＣを行うべきかの判定をできるようにする。

図４は、第２の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。図４の光通信システムは、図２の光通信システムに対し、カプラ６１〜６３およびパワーモニタ部６４を有しているところが異なる。また、監視制御部６５の機能が図２の監視制御部２３と一部異なる。なお、図４において、図２と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。

パワーモニタ部６４には、カプラ６１〜６３を介して、光送信機１１〜１３から出力される信号光が入力される。パワーモニタ部６４は、光送信機１１〜１３から出力される信号光に基づいて、光合波器２１に入力される運用波長数を検出する。具体的には、パワーモニタ部６４は、一定値以上の光パワーを持つ信号光の数を検出し、運用波長数を検出する。

監視制御部６５は、パワーモニタ部６４で検出された運用波長数を基に、光合波器２１に入力される信号光の光パワーの合計値を算出する。監視制御部６５は、光合波器２１に入力される各信号光の光パワーの期待値に、パワーモニタ部６４によって検出された運用波長数を乗算することによって、光合波器２１に入力される信号光の光パワーの合計値を算出する。そして、光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワーと比較し、ＡＬＣを行うべきかＡＧＣを行うべきか判定する。

光増幅器２２のＡＧＣを行う条件は、次の式（３）によって示される。
｜１０Ｌｏｇ（ｐ_exp）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）−１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）｜≧Ｌ＋Ｍ
…（３）
また、光増幅器２２のＡＬＣを行う条件は、次の式（４）によって示される。

｜１０Ｌｏｇ（ｐ_exp）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）−１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）｜＜Ｌ＋Ｍ−α
…（４）
ここで、ｐ_expは、光合波器２１に入力される１ｃｈあたりの光パワーの期待値を示す。ｋは、パワーモニタ部６４によって検出された運用波長数を示す。Ｐ_inは、光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワーを示す。Ｌは、パワーモニタ部６４によって信号光の光パワーがモニタされるポイントと、光増幅器２２の入力段との間の経路損失を示す。Ｍは、運用波長数の変化を検出するためのシステムマージンを示す。αは、ヒステリシスを示す。なお、ｐ_exp，Ｌ，Ｍおよびαは、記憶装置に予め記憶されている。また、Ｐ_inは、光増幅器２２のパワー監視部２２ｂより取得することができる。

波長数ｋにおいて期待される光合波器２１に入力される信号光の光パワーの合計値は、式（３），（４）の左辺第１項、第２項に示すように、１０Ｌｏｇ（ｐ_exp）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）で示される。これと、式（３），（４）の左辺第３項に示す光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワー１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）とを比較することにより、光合波器２１の入力段と光増幅器２２の入力段との間の波長数の変化を監視できる。

この２値の差の絶対値がＬ＋Ｍ以上であれば（式（３）を満たせば）、運用波長数と光増幅器２２に入力される信号光の波長数とが異なると判断できる。または、想定以上または想定以下の光パワーを持つ信号光が存在すると判断できる。これにより、光増幅器２２は、ＡＧＣを行うことになる。これに対し、２値の差の絶対値がＬ＋Ｍ−αより小さければ（式（４）を満たせば）、光増幅器２２は、ＡＬＣを行うことになる。なお、予め経路損失を考慮してｐ_expを決めている場合には、式（３），（４）の右辺のＬは不要となる。

このように、式（３），（４）に従ってＡＬＣおよびＡＧＣを切り替えることにより、適切なＳＮ比を維持した通信が可能となる。なお、式（４）のαは、光パワーの差がＬ＋Ｍより小さくなっても、直ちにＡＬＣの制御に遷移するのを防止し、ＡＧＣとＡＬＣの制御の遷移を、頻繁に行わないようにするために設けられる。

以上説明したように、パワーモニタ部６４により光合波器２１の入力段で取得した運用波長数と、光合波器２１の入力段における１ｃｈあたりの信号光の光パワーの期待値とから、光合波器２１の入力段における信号光の光パワーの合計値を算出する。そして、この光パワーの合計値と、光増幅器２２に入力される光合波器２１によって多重化された信号光の光パワーとを比較するようにした。これによって、スペクトルアナライザを用いることなく光合波器２１の入力段と光増幅器２２の入力段との間の障害を監視でき、適切にＡＧＣおよびＡＬＣを切り替えることができる。

次に、第３の実施の形態を、図面を参照して、詳細に説明する。第２の実施の形態では、光合波器に入力される信号光の所定値を超える光パワーの数によって波長数を取得し、光合波器に入力される各信号光の光パワーの期待値から、光合波器に入力される信号光の光パワーの合計値を算出して、ＡＧＣを行うべきかＡＬＣを行うべきか判定した。これに対し、第３の実施の形態では、波長数を求めることなくパワーモニタ部によって光合波器に入力される信号光の光パワーの合計値を取得し、この光パワーの合計値と、光増幅器の入力段における多重化された信号光の光パワーとを比較して、ＡＧＣを行うべきかＡＬＣを行うべきかの判定を行う。

図５は、第３の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。図５の光通信システムは、図４の光通信システムに対し、送信局７０のパワーモニタ部７１の機能が図４のパワーモニタ部６４と一部異なる。また、監視制御部７２の機能が監視制御部６５と一部異なる。なお、図５において、図４と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。

パワーモニタ部７１には、カプラ６１〜６３を介して、光送信機１１〜１３から出力される信号光が入力される。パワーモニタ部７１は、光送信機１１〜１３から出力される各信号光の光パワーを取得し、その合計値を算出する。

監視制御部７２は、パワーモニタ部７１で算出された、光送信機１１〜１３の光パワーの合計値と、光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワーと比較し、ＡＬＣを行うべきかＡＧＣを行うべきか判定する。

光増幅器２２のＡＧＣを行う条件は、次の式（５）によって示される。
｜１０Ｌｏｇ（Σｐ_i）−１０ＬｏｇＰ_in｜≧Ｌ＋Ｍ …（５）
また、光増幅器２２のＡＬＣを行う条件は、次の式（６）によって示される。

｜１０Ｌｏｇ（Σｐ_i）−１０ＬｏｇＰ_in｜＜Ｌ＋Ｍ−α …（６）
ここで、ｐ_i（ｉ＝１〜３）は、光合波器２１に入力される各光送信機１１〜１３の光パワーを示す。よって、Σｐ_iは、光合波器２１の入力段における信号光の光パワーの合計値を示す。Ｐ_inは、光増幅器２２に入力される信号光の光パワーを示す。Ｌは、パワーモニタ部７１によって信号光の光パワーがモニタされるポイントと、光増幅器２２の入力段との間の経路損失を示す。Ｍは、運用波長数の変化を検出するためのシステムマージンを示す。αは、ヒステリシスを示す。なお、Ｌ，Ｍ，およびαは、記憶装置に予め記憶されている。また、Ｐ_inは、光増幅器２２のパワー監視部２２ｂより取得することができる。

光合波器２１の入力段における信号光の光パワーの合計値は、式（５），（６）の左辺第１項に示すように、１０Ｌｏｇ（Σｐ_i）で示される。これと、光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワー１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）とを比較することにより、光合波器２１の入力段と光増幅器２２の入力段との間の波長数の変化を監視できる。

この２値の差の絶対値がＬ＋Ｍ以上であれば（式（５）を満たせば）、運用波長数と光増幅器２２に入力される信号光の波長数とが異なると判断できる。または、想定以上または想定以下の光パワーを持つ信号光が存在すると判断できる。これにより、光増幅器２２は、ＡＧＣを行うことになる。これに対し、２値の差の絶対値がＬ＋Ｍ−αより小さければ（式（６）を満たせば）、光増幅器２２は、ＡＬＣを行うことになる。

このように、式（５），（６）に従ってＡＬＣおよびＡＧＣを切り替えることにより、適切なＳＮ比を維持した通信が可能となる。なお、式（６）のαは、光パワーの差がＬ＋Ｍより小さくなっても、直ちにＡＬＣの制御に遷移するのを防止し、ＡＧＣとＡＬＣの制御の遷移を頻繁に行わないようにするために設けられる。

以上説明したように、パワーモニタ部７１によって光合波器２１に入力される信号光の光パワーの合計値を取得し、この光パワーの合計値の値と、光増幅器２２の入力段における多重化された信号光の光パワーとを比較して、ＡＧＣを行うべきかＡＬＣを行うべきかの判定を行うようにした。これによって、スペクトルアナライザを用いることなく光合波器２１の入力段と光増幅器２２の入力段との間の障害を監視でき、適切にＡＧＣおよびＡＬＣを切り替えることができる。

次に、第４の実施の形態を、図面を参照して、詳細に説明する。第４の実施の形態では、光合波器に入力される信号光の光パワーを一定となるように制御する。そして、一定に制御する信号光の光パワーの値を期待値として、ＡＧＣおよびＡＬＣの判定に用いる。

図６は、第４の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。図６において、図５と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図６に示すように送信局８０の入力段には、ＶＯＡ８１〜８３が設けられている。ＶＯＡ８１〜８３は、パワーモニタ部８４の制御に応じて、光送信機１１〜１３から出力される信号光を減衰し、カプラ６１〜６３を介して光合波器２１に出力する。

パワーモニタ部８４には、カプラ６１〜６３を介して、ＶＯＡ８１〜８３から出力される信号光が入力される。パワーモニタ部８４は、ＶＯＡ８１〜８３から出力される信号光の光パワーを監視し、ＶＯＡ８１〜８３から出力される信号光の光パワーが一定となるようにＶＯＡ８１〜８３を制御する。また、パワーモニタ部８４は、入力される信号光より、運用波長数を取得する。具体的には、一定値以上の光パワーを持つ信号光の数を検出し、運用波長数を検出する。

監視制御部８５は、パワーモニタ部８４で検出された運用波長数を基に、光合波器２１に入力される信号光の光パワーの合計値を算出する。監視制御部８５は、光合波器２１に入力される各信号光の光パワーの期待値に、パワーモニタ部８４によって検出された運用波長数を乗算することによって、光合波器２１に入力される信号光の光パワーの合計値を算出する。そして、光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワーと比較し、ＡＬＣを行うべきかＡＧＣを行うべきか判定する。なお、期待値は、ＶＯＡ８１〜８３によって一定に制御される光パワーの値と同じ値である。

光増幅器２２のＡＧＣを行う条件は、次の式（７）によって示される。
｜１０Ｌｏｇ（ｐ_i）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）−１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）｜≧Ｌ＋Ｍ
…（７）
また、光増幅器２２のＡＬＣを行う条件は、次の式（８）によって示される。

｜１０Ｌｏｇ（ｐ_i）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）−１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）｜＜Ｌ＋Ｍ−α
…（８）
ここで、ｐ_iは、光合波器２１に入力される信号光の光パワーの期待値を示す。ｋは、パワーモニタ部８４によって検出された運用波長数を示す。Ｐ_inは、光増幅器２２に入力される信号光の光パワーを示す。Ｌは、パワーモニタ部８４によって信号光の光パワーがモニタされるポイントと、光増幅器２２の入力段との間の経路損失を示す。Ｍは、運用波長数の変化を検出するためのシステムマージンを示す。αは、ヒステリシスを示す。

なお、ｐ_i，Ｌ，Ｍおよびαは、記憶装置に予め記憶される。Ｐ_inは、光増幅器２２のパワー監視部２２ｂより取得することができる。また、ｐ_iは、光合波器２１の入力段から光増幅器２２の入力段までの経路損失を考慮して決めることもできる。経路損失は、設計時に予め知ることができるからである。ｐ_iを、経路損失を考慮して決めた場合、式（７），（８）の右辺のＬは、不要となる。

波長数ｋにおいて期待される光合波器２１に入力される信号光の光パワーの合計値は、式（７），（８）の左辺第１項、第２項に示すように、１０Ｌｏｇ（ｐ_i）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）で示される。これと、式（７），（８）の左辺第３項に示す光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワー１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）とを比較することにより、光合波器２１の入力段と光増幅器２２の入力段との間の波長数の変化を監視できる。

この２値の差の絶対値がＬ＋Ｍ以上であれば（式（７）を満たせば）、運用波長数と光増幅器２２に入力される信号光の波長数とが異なると判断できる。または、想定以上または想定以下の光パワーを持つ信号光が存在すると判断できる。これにより、光増幅器２２は、ＡＧＣを行うことになる。これに対し、２値の差の絶対値がＬ＋Ｍ−αより小さければ（式（８）を満たせば）、光増幅器２２は、ＡＬＣを行うことになる。

このように、式（７），（８）に従ってＡＬＣおよびＡＧＣを切り替えることにより、適切なＳＮ比を維持した制御が可能となる。なお、式（８）のαは、光パワーの差がＬ＋Ｍより小さくなっても、直ちにＡＬＣの制御に遷移することを防止し、ＡＧＣとＡＬＣの制御の遷移を頻繁に行わないようにするために設けられる。

以上説明したように、光合波器２１に入力される信号光の光パワーをＶＯＡ８１〜８３によって期待値となるように一定制御する。そして、期待値と運用波長数とを乗算して、光合波器２１の入力段における各光パワーの合計値を算出し、この合計値と、光増幅器２２の入力段の光パワーとに基づいて、ＡＧＣおよびＡＬＣの判定を行うようにした。これによって、スペクトルアナライザを用いることなく光合波器２１の入力段と光増幅器２２の入力段との間の障害を監視でき、適切にＡＧＣおよびＡＬＣを切り替えることができる。

次に、第５の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第５の実施の形態では、第４の実施の形態に示す送信局がカスケード接続される。
図７は、第５の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。図７において、図６と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、図７では、図６の中継機３０および受信局４０を省略している。

図７では、図６に対し、光合波器９１が設けられている。光合波器９１には、光合波器２１から出力される多重化された信号光と、他の送信局９０ａの多重化された信号光とが入力される。光合波器９１は、自己の送信局９０で多重化した信号光と、他の送信局９０ａで多重化された信号光とをさらに多重化して、光増幅器２２に出力する。なお、図７では、他の送信局を１つしか示してないが、複数存在していてもよい。この場合、光合波器９１には、複数の他の送信局から多重化された信号光が入力される。

光送信機１１ａ〜１３ａは、信号光を送信局９０ａに出力する。送信局９０ａは送信局９０のＶＯＡ８１〜８３、カプラ６１〜６３、光合波器２１、パワーモニタ部８４と同様のＶＯＡ８１ａ〜８３ａ、カプラ６１ａ〜６３ａ、光合波器２１ａ、およびパワーモニタ部８４ａを有している。送信局９０ａのパワーモニタ部８４ａはパワーモニタ部８４と同様に、光合波器２１ａに入力される信号光の光パワーを監視し、一定となるようにＶＯＡ８１ａ〜８３ａを制御する。また、パワーモニタ部８４ａは、入力される信号光から、運用波長数を取得する。具体的には、一定値以上の光パワーを持つ信号光の数を検出し、運用波長数を検出する。パワーモニタ部８４ａは、取得した運用波長数を送信局９０の監視制御部９２へ出力する。

送信局９０の監視制御部９２には、パワーモニタ部８４，８４ａから運用波長数が入力される。また、監視制御部９２には、光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワーが入力される。光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワーは、図３で示したパワー監視部２２ｂによって取得することができる。

監視制御部９２は、パワーモニタ部８４，８４ａで検出された運用波長数を基に、光合波器２１，２１ａに入力される信号光の光パワーの合計値を算出する。監視制御部９２は、光合波器２１，２１ａに入力される各信号光の光パワーの期待値に、パワーモニタ部８４，８４ａによって検出された運用波長数を乗算することによって、光合波器２１，２１ａに入力される信号光の光パワーの合計値を算出する。そして、光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワーと比較し、ＡＬＣを行うべきかＡＧＣを行うべきか判定する。なお、期待値は、ＶＯＡ８１〜８３，８１ａ〜８３ａによって一定に制御される光パワーの値と同じ値である。

光増幅器２２のＡＧＣを行う条件は、次の式（９）によって示される。
｜１０Ｌｏｇ（ｐ_i）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）−１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）｜≧Ｌ＋Ｍ
…（９）
また、光増幅器２２のＡＬＣを行う条件は、次の式（１０）によって示される。

｜１０Ｌｏｇ（ｐ_i）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）−１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）｜＜Ｌ＋Ｍ−α
…（１０）
ここで、ｐ_iは、光合波器２１，２１ａに入力される信号光の光パワーの期待値を示す。ｋは、パワーモニタ部８４，８４ａによって検出された運用波長数を示す。Ｐ_inは、光増幅器２２に入力される信号光の光パワーを示す。Ｌは、パワーモニタ部８４，８４ａによって信号光の光パワーがモニタされるポイントと、光増幅器２２の入力段との間の経路損失を示す。Ｍは、運用波長数の変化を検出するためのシステムマージンを示す。αは、ヒステリシスを示す。

なお、ｐ_i，Ｌ，Ｍおよびαは、記憶装置に予め記憶される。Ｐ_inは、光増幅器２２のパワー監視部２２ｂより取得することができる。また、ｐ_iは、光合波器２１の入力段から光増幅器２２の入力段までの経路損失を考慮して決めることもできる。経路損失は、設計時に予め知ることができるからである。ｐ_iを、経路損失を考慮して決めた場合、式（９），（１０）の右辺のＬは、不要となる。

波長数ｋにおいて期待される光合波器２１，２１ａに入力される信号光の光パワーの合計値は、式（９），（１０）の左辺第１項，第２項に示すように、１０Ｌｏｇ（ｐ_i）＋１０Ｌｏｇ（ｋ）で示される。これと、式（９），（１０）の左辺第３項に示す光増幅器２２に入力される多重化された信号光の光パワー１０Ｌｏｇ（Ｐ_in）とを比較することにより、光合波器２１，２１ａの入力段と光増幅器２２の入力段との間の波長数の変化を監視できる。

この２値の差の絶対値がＬ＋Ｍ以上であれば（式（９）を満たせば）、運用波長数と光増幅器２２に入力される信号光の波長数とが異なると判断できる。または、想定以上または想定以下の光パワーを持つ信号光が存在すると判断できる。これにより、光増幅器２２は、ＡＧＣを行うことになる。これに対し、２値の差の絶対値がＬ＋Ｍ−αより小さければ（式（１０）を満たせば）、光増幅器２２は、ＡＬＣを行うことになる。

このように、式（９），（１０）に従ってＡＬＣおよびＡＧＣを切り替えることにより、適切なＳＮ比を維持した通信が可能となる。なお、式（８）のαは、光パワーの差がＬ＋Ｍより小さくなっても、直ちに、ＡＬＣの制御に遷移するのを防止し、ＡＧＣとＡＬＣの制御の遷移を頻繁に行わないようにするために設けられる。

以上説明したように、光合波器２１，２１ａに入力される信号光の光パワーをＶＯＡ８１〜８３，８１ａ〜８３ａによって期待値となるように一定制御する。そして、期待値と運用波長数とを乗算して、光合波器２１，２１ａの入力段における各光パワーの合計値を算出し、この合計値と光増幅器２２の入力段の光パワーとに基づいて、ＡＧＣおよびＡＬＣの判定を行うようにした。これによって、スペクトルアナライザを用いることなく光合波器２１，２１ａの入力段と光増幅器２２の入力段との間の障害を監視でき、適切にＡＧＣおよびＡＬＣを切り替えることができる。

（付記１） 信号光を多重化し送信する伝送装置において、
複数の前記信号光を波長多重する光合波手段と、
前記光合波手段の後段に接続され、前記波長多重された前記信号光の利得を一定に制御する利得一定制御および出力を一定に制御する出力一定制御を行う光増幅手段と、
前記光合波手段に入力される複数の前記信号光の光パワーの合計値と、前記波長多重された前記信号光の光パワーとに基づいて、前記光増幅手段の前記利得一定制御および前記出力一定制御の実行を判定する制御判定手段と、
を有することを特徴とする伝送装置。

（付記２） 前記制御判定手段は、予め記憶装置に記憶されている前記光合波手段に入力される前記信号光の数と、前記光合波手段に入力される前記信号光の１チャンネルあたりの光パワーの期待値とを乗算して、前記合計値を算出することを特徴とする付記１記載の伝送装置。

（付記３） 前記光合波手段に入力される前記信号光の光パワーの大きさから、前記光合波手段に入力される前記信号光の数を取得する信号光取得手段と、をさらに有し、
前記制御判定手段は、前記信号光の数と、前記光合波手段に入力される前記信号光の１チャンネルあたりの光パワーの期待値とを乗算して、前記合計値を算出することを特徴とする付記１記載の伝送装置。

（付記４） 前記制御判定手段は、前記光合波手段に入力される前記信号光の各光パワーを取得して前記合計値を算出することを特徴とする付記１記載の伝送装置。
（付記５） 前記光合波手段に入力される複数の前記信号光の各光パワーを一定にする光パワー一定手段と、
前記光パワー一定手段によって、一定にされる光パワーの値を記憶した光パワー記憶手段と、
前記光合波手段に入力される複数の前記信号光の数を検出する信号光取得手段と、
をさらに有し、
前記制御判定手段は、前記光パワー記憶手段に記憶された前記値と前記信号光取得手段によって検出された前記信号光の数とを乗算して、前記合計値を算出することを特徴とする付記１記載の伝送装置。

（付記６） 前記光合波手段による前記波長多重された前記信号光と、他の伝送装置の前記光合波手段による前記波長多重された前記信号光とを波長多重する多重光合波手段をさらに有することを特徴とする付記１記載の伝送装置。

（付記７） 前記制御判定手段は、前記合計値と前記波長多重された前記信号光の光パワーとの差が所定値より大きい場合、前記光増幅手段の前記利得一定制御の実行を判定することを特徴とする付記１記載の伝送装置。

（付記８） 前記制御判定手段は、前記合計値と前記波長多重された前記信号光の光パワーとの差が所定値より小さい場合、前記光増幅手段の前記出力一定制御の実行を判定することを特徴とする付記１記載の伝送装置。

（付記９） 前記制御判定手段の判定結果を中継機および受信局に送信する判定結果送信手段をさらに有することを特徴とする付記１記載の伝送装置。
（付記１０） 信号光を多重化し送受信する光通信システムにおいて、
複数の前記信号光を波長多重する光合波手段と、前記光合波手段の後段に接続され、前記波長多重された前記信号光の利得を一定に制御する利得一定制御および出力を一定に制御する出力一定制御を行う光増幅手段と、前記光合波手段に入力される複数の前記信号光の光パワーの合計値と、前記波長多重された前記信号光の光パワーとに基づいて、前記光増幅手段の前記利得一定制御および前記出力一定制御の実行を判定する制御判定手段と、前記制御判定手段の判定結果を送信する判定結果送信手段と、を有する送信局と、
前記送信局からの前記判定結果を送受信する判定結果送受信手段と、前記判定結果に基づいて、前記利得一定制御および前記出力一定制御を行う中継光増幅手段と、を有する中継機と、
前記中継機からの前記判定結果を受信する判定結果受信手段と、前記判定結果に基づいて、前記利得一定制御および前記出力一定制御を行う受信光増幅手段と、前記波長多重された前記信号光を分離する光分波手段と、を有する受信局と、
を有することを特徴とする光通信システム。

伝送装置の概要を示した図である。 第１の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。 光増幅器のブロック構成図である。 第２の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。 第３の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。 第４の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。 第５の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。 従来の光通信システムのブロック図である。 スペクトルアナライザを用いない従来の光通信システムのブロック図である。

符号の説明

１ 伝送装置
１ａ〜１ｃ カプラ
１ｄ 光合波手段
１ｅ 光増幅手段
１ｆ 制御判定手段
２ａ〜２ｃ 光送信機

Claims (5)

1. 信号光を多重化し送信する伝送装置において、
   複数の前記信号光を波長多重する光合波手段と、
   前記光合波手段の後段に接続され、前記波長多重された前記信号光の利得を一定に制御する利得一定制御および出力を一定に制御する出力一定制御を行う光増幅手段と、
   前記光合波手段に入力される複数の前記信号光の光パワーの合計値と、前記波長多重された前記信号光の光パワーとの差の絶対値が第１の閾値以上の場合、前記光増幅手段の前記利得一定制御の実行を判定し、前記光合波手段に入力される複数の前記信号光の光パワーの合計値と、前記波長多重された前記信号光の光パワーとの差の絶対値が前記第１の閾値より小さい第２の閾値より小さい場合、前記出力一定制御の実行を判定する制御判定手段と、
   を有することを特徴とする伝送装置。
   
2. 前記制御判定手段は、予め記憶装置に記憶されている前記光合波手段に入力される前記信号光の数と、前記光合波手段に入力される前記信号光の１チャンネルあたりの光パワーの期待値とを乗算して、前記合計値を算出することを特徴とする請求項１記載の伝送装置。
3. 前記光合波手段に入力される前記信号光の光パワーの大きさから、前記光合波手段に入力される前記信号光の数を取得する信号光取得手段と、をさらに有し、
   前記制御判定手段は、前記信号光の数と、前記光合波手段に入力される前記信号光の１チャンネルあたりの光パワーの期待値とを乗算して、前記合計値を算出することを特徴とする請求項１記載の伝送装置。
4. 前記制御判定手段は、前記光合波手段に入力される前記信号光の各光パワーを取得して前記合計値を算出することを特徴とする請求項１記載の伝送装置。
5. 前記光合波手段に入力される複数の前記信号光の各光パワーを一定にする光パワー一定手段と、
   前記光パワー一定手段によって、一定にされる光パワーの値を記憶した光パワー記憶手段と、
   前記光合波手段に入力される複数の前記信号光の数を検出する信号光取得手段と、
   をさらに有し、
   前記制御判定手段は、前記光パワー記憶手段に記憶された前記値と前記信号光取得手段によって検出された前記信号光の数とを乗算して、前記合計値を算出することを特徴とする請求項１記載の伝送装置。
   

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