JP4900704B2 - 光信号監視システム及び光信号監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、光通信回線における光信号の状態を監視する技術に関する。本発明は特に、通信速度の速い波長多重分割システムの光信号を監視する技術に関する。

従来の波長分割多重伝送（ＷＤＭ）システムにおける光監視について、図５を参照して説明する。光監視システムが設置されるノードにおいて、上流ノードから送出されたＷＤＭ光信号Ｓ１に含まれる一部の波長の光信号Ｓ３が光分波器２によって分波され、トランスポンダ６を介してドロップされる。また、このノードにおいてアドされる光信号Ｓ４がトランスポンダ８を介して光信号Ｓ１のうちドロップされたものを除く光信号Ｓ２にアドされ、光合波器４において合波された光信号Ｓ６となる。光信号Ｓ６は光増幅器１０で増幅され、その一部が光分岐デバイス１２において監視用の光信号Ｓ５として抽出され、他は下流側に伝送される。光モニタリングモジュール２０は光信号Ｓ５を監視する。光モニタリングモジュール２０は信号光のピーク値を検出し、各種パラメータを測定する。

従来、伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓ程度の帯域幅の信号を検出して監視する光監視機能デバイスが用いられていた。この程度の伝送速度では、光監視機能デバイス内部の光モニタリングモジュールの波長分解能が粗くても光信号を誤差なく検出することができた。

以下に、光通信システムの光監視技術に関連する文献を挙げる。
特開２００６−１８９４６５号公報 特開２００６−０７４６９８号公報 特開平９−２５２２８３号公報

しかしながら近年伝送速度４０Ｇｂｉｔ／ｓのようなブロードな信号光を検出する必要性がでてきたため、従来の光モニタリングモジュールに比べ、分解能を細かくしなければならなくなった。ところが分解能を細かくすると、ＡＳＥ雑音と４０Ｇｂｉｔ／ｓの信号は場合により類似のスペクトルを描くため、モジュールでは識別困難な状況が生じていた。

また、ブロードな信号光の測定においては分解能を小さくする必要が生じ、異なるビットレートの信号どうしはその識別を行わなければならず、識別子のない状態では各種パラメータの正確な補正ができない。

そこで本発明の目的は、伝送速度が速い信号光を正確に監視することを可能とする光信号監視システム及び光信号監視方法を提供することである。
本発明の他の目的は、異なるビットレートの信号パワーを精度良く検出することを可能にする光信号監視システム及び光信号監視方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、信号光とＡＳＥ雑音（自然放出光）との識別を正確に行うことを可能にする光信号監視システム及び光信号監視方法を提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による光信号監視システムは、光通信路を通る光信号のビットレートを示すビットレート情報（Ｓ７）を取得するビットレート情報取得部（１６）と、光通信路を通る光信号から監視用光信号（Ｓ５）を抽出し、監視用光信号から抽出されるパラメータをビットレート情報に基づいて補正する監視部（２０）とを備える。

本発明による光信号監視システムは、ビットレート情報（Ｓ７）として４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のビットレートが設定可能である。

本発明による光信号監視システムは、ビットレート情報取得部（１６）がビットレート情報を取得できなかったとき、あるいは光通信路を光信号が通らないことを示す信号を受信したとき、監視部（２０）は監視用光信号がノイズであると判定する。

本発明による光信号監視システムにおいて、パラメータは光信号のパワーを表すパラメータを含む。

本発明による光信号監視システムにおいて、パラメータは光信号の波長を表すパラメータを含む。

本発明による光信号監視システムにおいて、パラメータは光信号のＳ／Ｎ比を表すパラメータを含む。

本発明による光信号監視システムは、複数の光通信路を通る光信号（Ｓ１−１、Ｓ１−２、Ｓ６−１、Ｓ６−２）のそれぞれのビットレートを示すビットレート情報を取得するビットレート情報取得部（１６）と、複数の光通信路を通る光信号を監視用光信号として順次、抽出し、監視用光信号から抽出されるパラメータを、対応する光通信路のビットレートを示すビットレート情報に基づいて補正する監視部（２０、２１）とを備える。

本発明による光信号監視方法は、光通信路を通る光信号のビットレートを示すビットレート情報を所定の情報処理ノードから信号線を介して取得する取得動作を行う取得ステップ（Ｔ２）と、光通信路を通る光信号から監視用光信号を抽出するステップ（Ｔ１）と、監視用光信号から抽出されるパラメータをビットレート情報に基づいて補正するステップ（Ｔ５）とを備える。

本発明による光信号監視方法は、ビットレート情報として４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のビットレートが設定可能である。

本発明による光信号監視方法は、光通信路を光信号が通らないことを示す信号を受信したとき、あるいは取得ステップと異なるタイミングで取得動作を行った結果ビットレート情報を取得できなかったとき、監視用光信号がノイズであると判定するステップを備える。

本発明により、伝送速度が速い信号光を正確に監視することを可能とする光信号監視システム及び光信号監視方法が提供される。
更に本発明により、異なるビットレートの信号パワーを精度良く検出することを可能にする光信号監視システム及び光信号監視方法が提供される。
更に本発明により、信号光とＡＳＥ雑音（自然放出光）との識別を正確に行うことを可能にする光信号監視システム及び光信号監視方法が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、光監視システムの構成を示す。光監視システムが設置されるノードの上流側から光信号Ｓ２が伝送される。光合波器４は、光信号Ｓ２と光監視システムが設置されるノードにおいてアドされる光信号Ｓ４とを合成して光信号Ｓ６を生成する。光信号Ｓ６は光増幅器１０により増幅される。光分岐デバイス１２は、増幅された光信号Ｓ６の一部を抽出して光信号監視システムに導く。抽出されなかった光信号Ｓ６は下流側に伝送される。

光信号監視システムは、光監視機能デバイス１４とシステム制御部２２とを備える。光監視機能デバイス１４は、光分岐デバイス１２により抽出された光信号Ｓ５を受信して波長単位で監視する。光監視機能デバイス１４としては、光スペクトラムアナライザ及び光チャネルモニタに例示されるＷＤＭ信号を波長単位で監視できるデバイスが用いられる。

システム制御部２２は、光監視機能デバイス１４に対し、光監視システムが設置されているノードを伝送している光信号のビットレートに関する情報を担う電気信号である信号光情報（ビットレート情報）Ｓ７を送出している。光監視機能デバイス１４は、システム制御部２２から受信する信号光情報（ビットレート情報）Ｓ７とに基づいて、監視対象の光信号Ｓ５から抽出されたパワーや波長などの各種パラメータに対して適切な補正を行う。

光信号Ｓ６に情報を搬送するための光信号が含まれず、ＡＳＥ雑音である場合、システム制御部２２は、光監視機能デバイス１４に対して信号光情報Ｓ７を送信しないか、又は光信号が送信されていないことを示す送信停止信号を信号光情報Ｓ７として送信する。光監視機能デバイス１４は、信号光情報Ｓ７を受信しないと、又は送信停止信号を受信すると、監視対象の光信号Ｓ５がＡＳＥ雑音であることを認識する。そのため、ＡＳＥ雑音を、情報を担う光信号、特に、場合によりＡＳＥ信号と類似のスペクトルを描く４０Ｇｂｉｔ／ｓ程度、あるいはそれ以上の高速の光信号と間違えることなく識別することができる。

本実施の形態のように、光監視機能デバイス１４に対しシステム制御部２２から信号光情報(ビットレート情報)Ｓ７を送ることで、ＡＳＥ雑音と信号との区別が可能になり、検出した光信号Ｓ５からビットレートによる測定値の補正を行うことができる。これによりＡＳＥ雑音を信号光として誤検出してしまう恐れや、ピークの検出のみによる測定値の誤差を小さく抑えることができる。

図２は、本発明の実施例１に係る光監視システムの構成を示す。光監視システムが設置されるノードにおいて、上流ノードから送出されたＷＤＭ光信号Ｓ１の一部の波長の光信号Ｓ３は光分波器２によって分波され、トランスポンダ６を介してドロップされる。また、トランスポンダ８を介して光信号Ｓ４が光信号Ｓ１のうちドロップされなかった光信号Ｓ２にアドされ、光合波器４において合波された光信号Ｓ６となる。光信号Ｓ６は光増幅器１０で増幅され、その一部が光分岐デバイス１２において分岐され、他は下流側に伝送される。光信号Ｓ１、Ｓ４の波長、ＳＮ比、伝送媒体である光ファイバの本数等の各種パラメータは任意とする。

光監視機能デバイス１４は、メインＣＰＵ１６、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）１８及び光モニタリングモジュール２０を備える。システム制御部２２は、光信号を受信するＩ／Ｏインターフェイス等から、受信する信号光のビットレートを示す情報を含む入力信号光情報を取得する。メインＣＰＵ１６は、システム制御部２２からＬＡＮなどの通信インターフェイスを介して、当該ノードを伝送する信号光のビットレートを示す情報などを搬送する電気信号である信号光情報Ｓ７を受信する。メインＣＰＵ１６は受信した信号光情報Ｓ７を信号光情報Ｓ８としてＦＰＧＡ１８に送信する。ＦＰＧＡ１８は受信した信号光情報Ｓ８を信号光情報Ｓ９として光モニタリングモジュール２０に送信する。光モニタリングモジュール２０は、受信した信号光情報Ｓ９に基づいて、監視している光信号Ｓ５から抽出された特徴量である各種パラメータ（パワー、波長及びＳ／Ｎ比（シグナル／ノイズ比）を含む）を補正する。こうしたビットレートを用いたパラメータの補正方法は広く知られており、説明は省略する。

次に、図２に示された構成を備えた光監視システムの動作について図３を参照して説明する。光モニタリングモジュール２０は、光信号Ｓ５を抽出することによって、光監視システムが設置されているノードを通過する光信号Ｓ６の状態を監視する（Ｔ１）。システム制御部２２は、光監視システムが設置されているノードの信号種別を示す情報（４０Ｇｂｉｔ／ｓ送受信機を実装しているか否か等のビットレート情報を含む）Ｓ１１をオンラインで収集する（Ｔ２）。システム制御部２２は、収集した信号種別情報を示す情報Ｓ１１を含む信号光情報Ｓ７を生成して光監視機能デバイス１４に送信する（Ｔ３）。信号光情報Ｓ７は、メインＣＰＵ１６が受信し、ＦＰＧＡ１８を介して信号光情報Ｓ９として光モニタリングモジュール２０に送信される。光モニタリングモジュール２０は、受信した信号光情報（ビットレート情報）Ｓ９を認識する（Ｔ４）。

光モニタリングモジュール２０は、予め記憶装置に登録されたアルゴリズムに従って、信号光情報Ｓ９に基づいて光信号Ｓ５から抽出された各種パラメータを必要に応じて補正して光信号パラメータ補正値（ビットレートに応じて測定値を補正して得られたパワー、波長など）を生成する。信号光情報Ｓ９が無いとき、または光信号がそのノードに伝送されていないことを示す信号光情報Ｓ９を受信したとき、光モニタリングモジュール２０は信号光が無いと判定する（Ｔ５）。光監視機能デバイス１４は、生成された光信号パラメータ補正値Ｓ１０をシステム制御部２２に送信する。

光モニタリングモジュール２０は、ビットレートの異なる光信号に対して、同様の方法で測定を行う。測定の解像度もビットレートに係わりなく同じである。その後、測定値から得られたパワー密度を、システム制御部２２から受信したビットレート情報に基づいた積分範囲で積分して、パワーを算出する。例えば光信号のビットレートが４０Ｇｂｉｔ／ｓであることを示すビットレート情報を受信した場合、そのビットレートに対応する信号の波長の範囲（１０Ｇｂｉｔ／ｓよりも広い範囲）で積分することにより、パワー値を導き出す。

このような処理により、ビットレートの異なる光信号が混在するＯＡＤＭ等のノードにおいて、共通のハードウエア構成で、ビットレートの信号スペクトラム特性に対応した光パワーの測定が可能である。

本実施例の光監視システムは、以下に記載するような効果を奏する。第１の効果は、信号光情報(ビットレート情報)Ｓ７を光監視機能デバイス１４が受け取っているので、異なるビットレートの信号に対し、必要に応じ適切な補正を加えて精度の高い信号光の測定ができることである。なお、ここでいう測定項目はパワーや波長など、信号光情報に関わる全てのパラメータを指す。第２の効果は、第１の効果と同じく信号光情報（ビットレート情報）Ｓ7を光監視機能デバイス１４が受け取っているので、信号光とＡＳＥ雑音との区別をつけることができ、従ってＡＳＥ雑音を信号光と誤検出することがないようにできることである。

図４は、本発明の実施例２における光監視システムの構成を示す。この光監視システムは、複数の箇所のＷＤＭ信号光を監視することができる。本実施例における光監視機能デバイス１４ａは、光スイッチングモジュール２１を備える。光スイッチングモジュール２１は、複数の監視点をタイムシェアリングして交互に監視するための、ポートの切替を自動的に行うモジュールである。

本実施例における光監視システムが監視する対象は、複数の位置から収集される信号光である。第１の上流側ノードから伝送されたＷＤＭ光信号Ｓ１−１は、光増幅器１０−１により増幅され、その一部が光分岐デバイス１２−１において監視用の光信号Ｓ５−１として抽出される。光増幅器１０−１により増幅された光信号Ｓ１−１の他の部分は、光分波器２−１においてその一部がトランスポンダ６−１を介してドロップされ、光合波器４−１においてトランスポンダ８−１を介して新たな光信号がアドされて光信号Ｓ６−１として出力される。光信号Ｓ６−１は、光増幅器１０−２により増幅され、その一部が光分岐デバイス１２−２により監視用の光信号Ｓ５−２として抽出される。

第２の上流側ノードから伝送されたＷＤＭ光信号Ｓ１−２は、光増幅器１０−３により増幅され、その一部が光分岐デバイス１２−３において監視用の光信号Ｓ５−３として抽出される。光増幅器１０−３により増幅された光信号Ｓ１−２の他の部分は、光分波器４−４においてその一部がトランスポンダ８−２を介してドロップされ、光合波器２−２においてトランスポンダ６−２を介して新たな光信号がアドされて光信号Ｓ６−２として出力される。光信号Ｓ６−２は、光増幅器１０−４により増幅され、その一部が光分岐デバイス１２−４により監視用の光信号Ｓ５−４として抽出される。

４箇所の監視点から収集された光信号Ｓ５−１〜Ｓ５−４は、光スイッチングモジュール２１によって順番に選択されて光モニタリングモジュール２１に送られる。システム制御部２２は、光信号Ｓ５−１〜Ｓ５−４を抽出した４箇所のそれぞれのビットレートを示す信号光情報を収集する。収集された信号光情報は光監視機能デバイス１４ａに送信され、メインＣＰＵ１６、ＦＰＧＡ１８を介して光モニタリングモジュール２０に送信される。信号光情報が光モニタリングモジュール２０に送信されるタイミングと、その信号光情報に対応する監視用の光信号（光信号Ｓ５−１〜Ｓ５−４のいずれか）が光スイッチングモジュール２１により選択され光モニタリングモジュール２０により監視されるタイミングとは、光監視機能デバイス１４ａ内の制御によって一致するように制御される。光モニタリングモジュール２０は、同一のタイミングで受信した監視用の光信号と信号光情報とに基づいて、図２、３で説明した光モニタリングモジュール２０と同様の測定及び補正を行う。このように、本実施例では、光スイッチングモジュールでポートの切り替えができるようになっているので、複数の箇所の監視を短時間で、かつ１つの光監視機能デバイスで行うことができるという効果が得られる。

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符号の説明

４ 光合波器
１０ 光増幅器
１２ 光分岐デバイス
１４ 光監視機能デバイス
１６ メインＣＰＵ
１８ ＦＰＧＡ
２０ 光モニタリングモジュール
２１ 光スイッチングモジュール
２２ システム制御部
Ｓ１〜Ｓ６ 光信号
Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９ 信号光情報
Ｓ１０ 光信号パラメータ補正値
Ｓ１１ 信号種別を示す信号

Claims (10)

1. 光通信路を通る光信号のビットレートを示すビットレート情報を前記光通信路以外の通信路から取得するビットレート情報取得部と、
   前記光通信路を通る光信号から監視用光信号を抽出し、前記監視用光信号から抽出されるパラメータを前記ビットレート情報に基づいて補正する監視部
   とを具備する
   光信号監視システム。
2. 請求項１に記載された光信号監視システムであって、
   前記ビットレート情報として４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のビットレートが設定可能である
   光信号監視システム。
3. 請求項２に記載された光信号監視システムであって、
   前記ビットレート情報取得部が前記ビットレート情報を取得できなかったとき、あるいは前記光通信路を光信号が通らないことを示す信号を受信したとき、前記監視部は前記監視用光信号がノイズであると判定する
   光信号監視システム。
4. 請求項１から３のいずれかに記載された光信号監視システムであって、
   前記パラメータは光信号のパワーを表すパラメータを含む
   光信号監視システム。
5. 請求項１から４のいずれかに記載された光信号監視システムであって、
   前記パラメータは光信号の波長を表すパラメータを含む
   光信号監視システム。
6. 請求項１から５のいずれかに記載された光信号監視システムであって、
   前記パラメータは光信号のＳ／Ｎ比を表すパラメータを含む
   光信号監視システム。
7. 複数の光通信路を通る光信号のそれぞれのビットレートを示すビットレート情報を取得するビットレート情報取得部と、
   前記複数の光通信路を通る光信号を監視用光信号として順次、抽出し、前記監視用光信号から抽出されるパラメータを、対応する光通信路のビットレートを示す前記ビットレート情報に基づいて補正する監視部
   とを具備する
   光信号監視システム。
8. 光通信路を通る光信号のビットレートを示すビットレート情報を所定の情報処理ノードから前記光通信路以外の信号線を介して取得する取得動作を行う取得ステップと、
   前記光通信路を通る光信号から監視用光信号を抽出するステップと、
   前記監視用光信号から抽出されるパラメータを前記ビットレート情報に基づいて補正するステップ
   とを具備する
   光信号監視方法。
9. 請求項８に記載された光信号監視方法であって、
   前記ビットレート情報として４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のビットレートが設定可能である
   光信号監視方法。
10. 請求項９に記載された光信号監視方法であって、
    更に、前記光通信路を光信号が通らないことを示す信号を受信したとき、あるいは前記取得ステップと異なるタイミングで前記取得動作を行った結果前記ビットレート情報を取得できなかったとき、前記監視用光信号がノイズであると判定するステップ
    を具備する光信号監視方法。

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