JP4915449B2 - 光伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、波長多重（ＷＤＭ）通信システムにおける光増幅器の利得波長特性を補償する光伝送装置および利得波長特性補償方法に関する。

一般に、波長多重通信システムにおける各局舎（ノード）では、波長ごとの増減設機能と利得波長特性の制御機能を持つＯＡＤＭ (Optical Add Drop Multiplexer）、またはＯＡＤＭ間を中継する光増幅器であるインラインアンプ（ＩＬＡ）が用いられる。

図１は、従来の分岐・挿入伝送装置の構成例を示している。この分岐・挿入伝送装置は、光カプラ５１、５４、６１、プリアンプ５２、光分波器５３、光スイッチ５５、可変光減衰器（ＶＯＡ）５６、ビームスプリッタ５７、光検出器５８、光合波器５９、ポストアンプ６０、光監視チャネル（ＯＳＣ）送受信器６２、６５、およびトランスポンダ６３、６４を備える。このうち、光カプラ５４、光スイッチ５５、ＶＯＡ５６、ビームスプリッタ５７、および光検出器５８は、波長ごとに１組ずつ設けられる。

各波長の光信号は、光カプラ５４により分岐されて、トランスポンダ６３により電気信号に変換される。また、送信される電気信号は、トランスポンダ６４により各波長の光信号に変換され、光スイッチ５５により光パスに挿入される。

このような分岐・挿入伝送装置における波長間の光パワーばらつきの補償方法として、装置内のＶＯＡ５６で自動的にばらつきを制御する光信号レベル制御方法が提案されている (例えば、下記の特許文献１を参照)。この方法では、光検出器５８により各波長の光パワーレベルを検出し、そのレベルが一定になるように、ＶＯＡ５６の減衰量が調整される。

図２は、従来の中継伝送装置の構成例を示している。この中継伝送装置は、光カプラ７１、７３、インラインアンプ７２、およびＯＳＣ送受信器７４、７５を備える。
しかしながら、従来の波長多重通信システムには、次のような問題がある。

波長多重通信システムのためのネットワーク設計を行う際、一般に、コスト最小の設計が要求される。コスト低減のためには、Ａｄｄ／ｄｒｏｐ要求のあるノードのみにＯＡＤＭを用い、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ要求のないノードではＩＬＡを用いるのが望ましい。

しかし、中継伝送装置では、光増幅器の利得波長特性に由来する利得偏差を補償する機能がないため、ネットワーク上で多数の中継伝送装置がカスケード接続されると、光増幅器の利得偏差が累積する。このため、下流の分岐・挿入伝送装置では累積した利得偏差を補償しきれず、装置内のレベルダイア設計が破綻する。そこで、ネットワーク設計において、カスケード接続される中継伝送装置の数に制限を設ける必要がある。

このように、ネットワーク設計におけるコスト低減を実現するためには、中継伝送装置の多段接続による利得偏差の累積を低減し、接続可能な中継伝送装置の数を増加させることが重要な課題となる。

中継伝送装置による利得偏差の累積を低減するためには、送信側の分岐・挿入伝送装置において、下流で生じる光パワーレベルのばらつきをあらかじめ補償する方法が考えられる。例えば、受信局（受信側分岐・挿入伝送装置）におけるＯＳＮＲ（Optical Signal to Noise Ratio ）を一定にするために、受信局でＳＡＵ（Spectrum Analyzer Unit）を用いて取得した測定データを、ＯＳＣ経由で送信側にフィードバックする方法が考えられる。ただし、この場合、高価なＳＡＵをすべての分岐・挿入伝送装置に用意する必要がある。
特開２００４−００７０５８号公報

本発明の課題は、波長多重通信システムにおいて累積される光増幅器の利得偏差を、比較的低コストで補償することである。
本発明の第１の光伝送装置は、光増幅器を有する複数の光伝送装置を含む波長多重通信システムに用いられる光伝送装置であって、受信部および制御部を備える。受信部は、下流に存在する光伝送装置から、それぞれの光伝送装置が有する光増幅器の利得波長特性情報を、対向する伝送路を通じて受信する。制御部は、受信した利得波長特性情報に基づいて第１の光伝送装置の利得波長特性を制御する。

本発明の第２の光伝送装置は、光増幅器を有する複数の光伝送装置を含むリング構成の波長多重通信システムに用いられる光伝送装置であって、受信部および制御部を備える。受信部は、下流に存在する光伝送装置から、それぞれの光伝送装置が有する光増幅器の利得波長特性情報を、上流側の伝送路を通じて受信する。制御部は、受信した利得波長特性情報に基づいて第２の光伝送装置の利得波長特性を制御する。

第１または第２の光伝送装置によれば、下流に存在する光伝送装置における利得波長特性をまとめて補償することができる。したがって、中継伝送装置のカスケード接続による利得偏差の累積を低減でき、中継伝送装置の数を増加させて、低コストのネットワーク設計を実現することができる。また、高価なＳＡＵ等を用いることなく、安価な構成で利得偏差を補償することが可能になる。

第１の光伝送装置は、例えば、後述する図３または図１４の分岐・挿入伝送装置２０１−１に対応し、第２の光伝送装置は、例えば、後述する図１４の分岐・挿入伝送装置２０１−１に対応する。受信部は、例えば、ＯＳＣ送受信器２２５−１または２２０−１に対応する。制御部は、例えば、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部２１５−１または後述する図７のＷＳＳ７０４に対応する。

本発明の第３の光伝送装置は、光増幅器、格納部、および送信部を備え、上流の光伝送装置から受信した波長多重光を増幅して下流の光伝送装置に送信する。光増幅器は、波長多重光を増幅する。格納部は、光増幅器の利得波長特性情報を格納し、送信部は、その利得波長特性情報を、対向する伝送路を通じて上流に存在する光伝送装置に送信する。

第３の光伝送装置によれば、下流に存在する光伝送装置から、それぞれの光増幅器の利得波長特性を上流に存在する光伝送装置に送信することができ、その光伝送装置においてそれらの利得波長特性をまとめて補償することができる。したがって、第１および第２の光伝送装置と同様の効果が得られる。

第３の光伝送装置は、例えば、後述する図３または図１４の中継伝送装置２０２−１〜２０２−３または分岐・挿入伝送装置２０１−２に対応し、光増幅器は、例えば、インラインアンプ２４３−１〜２４３−３またはプリアンプ２１３−２に対応する。格納部は、例えば、制御部２４５−１〜２４５−３または２１９−２に対応し、送信部は、ＯＳＣ送受信器２４８−１〜２４８−３、２２４−２、２４７−１〜２４７−３、または２２３−２に対応する。

従来の分岐・挿入伝送装置の構成図である。 従来の中継伝送装置の構成図である。 第１の波長多重通信システムの構成図である。 合成利得プロファイルを示す図である。 第１の利得偏差補償処理のフローチャートである。 スパン当たりのＯＳＮＲと光パストータルの受信ＯＳＮＲを示す図である。 ＷＳＳを用いた分岐・挿入伝送装置の構成図である。 第２の利得偏差補償処理のフローチャートである。 異なる使用条件の利得プロファイルを示す図である。 第３の利得偏差補償処理のフローチャートである。 ＳＲＳの距離依存性を示す図である。 ＷＤＬの距離依存性を示す図である。 第４の利得偏差補償処理のフローチャートである。 第２の波長多重通信システムの構成図である。

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を詳細に説明する。
第１の波長多重通信システムでは、中継伝送装置による利得偏差の累積を低減するために、中継伝送装置が多段接続されて光信号が中継される場合に、各中継伝送装置における光増幅器の利得波長特性の情報を、対向する伝送路のＯＳＣを用いて上流側に伝達し、上流の分岐・挿入伝送装置で、この情報に基づいて利得波長特性を制御する。

図３は、このような第１の波長多重通信システムの構成例を示している。この波長多重通信システムは、分岐・挿入伝送装置２０１−１、２０１−２、および中継伝送装置２０２−１〜２０２−３からなる。

分岐・挿入伝送装置２０１−１と中継伝送装置２０２−１は、伝送路２６１および２６５により接続され、中継伝送装置２０２−１と中継伝送装置２０２−２は、伝送路２６２および２６６により接続されている。中継伝送装置２０２−２と中継伝送装置２０２−３は、伝送路２６３および２６７により接続され、中継伝送装置２０２−３と分岐・挿入伝送装置２０１−２は、伝送路２６４および２６８により接続されている。このうち、伝送路２６１〜２６４は順方向の伝送に用いられ、伝送路２６５〜２６８は逆方向の伝送に用いられる。

分岐・挿入伝送装置２０１−ｉ（ｉ＝１，２）は、光減衰器２１１−ｉ、２３３−ｉ、光カプラ２１２−ｉ、２１８−ｉ、２２６−ｉ、２３２−ｉ、プリアンプ２１３−ｉ、２３１−ｉ、ポストアンプ２１７−ｉ、２２７−ｉ、光分波器２１４−ｉ、２３０−ｉ、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部２１５−ｉ、２２９−ｉ、光合波器２１６−ｉ、２２８−ｉ、制御部２１９−ｉ、２３４−ｉ、ＯＳＣ送受信器２２０−ｉ、２２３−ｉ、２２４−ｉ、２２５−ｉ、およびトランスポンダ２２１−ｉ、２２２−ｉ、２３５−ｉ、２３６−ｉを備える。

このうち、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部２１５−ｉおよび２２９−ｉには、図１の分岐・挿入伝送装置と同様に、光カプラ、光スイッチ、ＶＯＡ、ビームスプリッタ、および光検出器が波長ごとに設けられる。また、光分波器２１４−ｉ、２３０−ｉ、および光合波器２１６−ｉ、２２８−ｉとしては、例えば、ＡＷＧ（Array Waveguide Grating ）が用いられる。

中継伝送装置２０２−ｊ（ｊ＝１，２，３）は、光減衰器２４１−ｊ、２５３−ｊ、光カプラ２４２−ｊ、２４４−ｊ、２５０−ｊ、２５２−ｊ、インラインアンプ２４３−ｊ、２５１−ｊ、制御部２４５−ｊ、２５４−ｊ、およびＯＳＣ送受信器２４６−ｊ、２４７−ｊ、２４８−ｊ、２４９−ｊを備える。

各アンプモジュールについて、あらかじめ光増幅器の利得波長特性の試験が行われ、取得された測定データは、利得プロファイルとして、中継局ごとに制御部のデータベースに格納される。

例えば、プリアンプ２１３−ｉ、ポストアンプ２１７−ｉ、およびインラインアンプ２４３−ｊについては、それぞれ利得プロファイル２７１−ｉ、２７２−ｉ、および２７３−ｊが取得され、利得プロファイル２７１−ｉおよび２７２−ｉは制御部２１９−ｉに保持され、利得プロファイル２７３−ｊは制御部２４５−ｊに保持される。

このうち、下流の分岐・挿入伝送装置２０１−２の利得プロファイル２７１−２は、制御部２１９−２からＯＳＣ送受信器２２０−２および２２４−２を経由して、対向する伝送路に送出される。そして、伝送路２６５〜２６８を経由して、上流の分岐・挿入伝送装置２０１−１に転送され、ＯＳＣ送受信器２２５−１および２２３−１を経由して、制御部２１９−１に転送される。

また、中継伝送装置２０２−ｊの利得プロファイル２７３−ｊは、制御部２４５−ｊからＯＳＣ送受信器２４６−ｊおよび２４８−ｊを経由して、対向する伝送路に送出される。そして、伝送路２６５〜２６７を経由して、分岐・挿入伝送装置２０１−１に転送され、ＯＳＣ送受信器２２５−１および２２３−１を経由して、制御部２１９−１に転送される。

制御部２１９−１は、受け取った利得プロファイルを基に利得波長特性を制御し、下流の光増幅器で発生する利得偏差を事前に補償する。この場合、分岐・挿入伝送装置２０１−１において利得偏差の補償対象となる光増幅器は、ポストアンプ２１７−１、インラインアンプ２４３−１〜２４３−３、およびプリアンプ２１３−２である。

そこで、制御部２１９−１は、これらの光増幅器の利得プロファイル２７２−１、２７３−１〜２７３−３、および２７１−２を合計して、図４に示すような合成利得プロファイルを生成する。そして、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部２１５−１のＶＯＡを制御して、この合成利得プロファイルを打ち消すような利得偏差補償を行う。

この利得偏差補償は、主に以下の２点を補償することを目的としている。１点は、分岐・挿入伝送装置間の光増幅器や伝送路で発生する利得偏差の補償であり、もう１点は、分岐・挿入伝送装置内で用いられる光カプラ、ＶＯＡ、ＡＷＧ等の光部品における損失の製造ばらつきや波長偏差の補償である。

前者については、上述した方法で事前に補償することが可能である。ただし、伝送路で発生する偏差は対象外となる。後者については、分岐・挿入伝送装置内の波長ごとのパワーレベル測定によるフィードバック制御が必要となる。

この例では、上述した光増幅器の利得偏差の事前補償と、波長ごとのパワーレベル測定による分岐・挿入伝送装置内の波長偏差の補償を併用することにする。具体的には、前者については、図４に示したように、光増幅器の利得波長特性の総和を求め、これを打ち消すように逆補償する。後者については、ＶＯＡ後段の光検出器により各波長のパワーレベルをモニタし、それが一定となるようにＶＯＡを調整する。したがって、ＶＯＡの減衰量は、これらの２つの減衰量を合計した値に調整される。

ＶＯＡ後段のポストアンプ２１７−１および下流のインラインアンプ２４３−１〜２４３−３は、入力レベルに応じて動作する。そこで、分岐・挿入伝送装置２０２−１の制御により中継伝送装置２０２−１〜２０２−３の動作に影響を与えるのを防ぐため、各ＶＯＡから出力される各波長のパワーレベルの平均が一定となるように、各ＶＯＡが制御される。

図５は、このような利得偏差補償処理のフローチャートである。まず、分岐・挿入伝送装置２０２−１の利得偏差補償範囲に存在する各伝送装置の制御部は、光増幅器の利得プロファイルを分岐・挿入伝送装置２０２−１に送信する（ステップ５０１）。この場合、分岐・挿入伝送装置２０２−２および中継伝送装置２０２−１〜２０２−３から、利得プロファイル２７１−２および２７３−１〜２７３−３がそれぞれ送信される。

次に、分岐・挿入伝送装置２０２−１の制御部２１９−１は、受信した利得プロファイルと自装置のポストアンプ２１７−１の利得プロファイル２７２−１から、利得偏差補償範囲に存在する光増幅器の利得偏差の合計値Ｇ１（λ）を求める（ステップ５０２）。ここで、Ｇ１（λ）は、利得プロファイルの波長範囲における、波長λに対する利得の合計値（単位：ｄＢ）の分布を表している。

次に、制御部２１９−１は、Ｇ１（λ）の波長間平均値Ｇ１ａｖｅを求め、Ｇ１（λ）を打ち消すための利得偏差補償値Ｇ２（λ）を、次式により求める（ステップ５０３）。

Ｇ２（λ）＝Ｇ１ａｖｅ−Ｇ１（λ）［ｄＢ］ （１）

次に、制御部２１９−１は、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部２１５−１内の各波長の光検出器からモニタ値を取得し（ステップ５０４）、各波長のＶＯＡ出力がＬ１＋Ｌ２（λ）になるようなＶＯＡの減衰量Ｖ１（λ）を求める（ステップ５０５）。ただし、Ｌ１は、波長に依存しないＶＯＡの出力目標値を表し、Ｌ２（λ）は、Ｇ２（λ）をＶＯＡ出力に変換した値を表す。

次に、制御部２１９−１は、各波長のＶＯＡの減衰量をＶ１（λ）に設定し（ステップ５０６）、ステップ５０４以降の動作を繰り返す。
このような利得偏差補償処理によれば、中継伝送装置のカスケード接続による利得偏差の累積を低減することができるため、中継伝送装置の数を増加させて、低コストのネットワーク設計を実現することができる。また、高価なＳＡＵ等を用いることなく、安価な構成で利得偏差を補償することが可能になる。

さらに、上流側の分岐・挿入伝送装置で利得偏差を補償する方法では、同じ利得偏差を下流側の分岐・挿入伝送装置で補償する場合と比べて、伝送装置のＯＳＮＲが改善する効果がある。

通常、プリアンプは、伝送路損失に加えて分散補償モジュール（ＤＣＭ）の損失を補償するために、複数のゲインブロックで構成されており、ポストアンプに比べてノイズの発生量が大きくなる。このため、プリアンプ側のＯＳＮＲとポストアンプ側のＯＳＮＲを比較すると、プリアンプ側のＯＳＮＲの方が悪くなる。

この点を考慮すると、利得偏差はＯＳＮＲの悪いプリアンプ側で補償するのではなく、ＯＳＮＲの良いポストアンプ側で補償する方が、光パストータルの受信ＯＳＮＲ（光パス上のポストアンプおよびプリアンプのＯＳＮＲの合計値）の劣化は少なくて済む。この効果について、以下に計算式を用いて説明する。

図６に示すように、光パスに含まれるスパンの数をｎ、ｉ番目のスパンをｓｐａｎｉ（ｉ＝１，２，．．．，ｎ）、ｓｐａｎｉのＯＳＮＲをｓｐａｎＯＳＮＲ（ｉ）、光パストータルの受信ＯＳＮＲをｐａｔｈＯＳＮＲとする。そして、ｓｐａｎＯＳＮＲ（１）〜ｓｐａｎＯＳＮＲ（ｎ）からｐａｔｈＯＳＮＲを求める。

プリアンプ側とポストアンプ側の補償点の違いがＯＳＮＲに影響するのは分岐・挿入伝送装置のみであるため、図６では、中継伝送装置を含まない、ｎ＋１個の分岐・挿入伝送装置からなる構成を想定している。分岐・挿入伝送装置６０１−ｉ（ｉ＝１，２，．．．，ｎ＋１）は、プリアンプ６０２−ｉとポストアンプ６０３−ｉを含む。

スパンの上流のポストアンプ側のＯＳＮＲをＯＳＮＲｐｏｓｔとし、下流のプリアンプ側のＯＳＮＲをＯＳＮＲｐｒｅとすると、ｓｐａｎＯＳＮＲの逆数は、ＯＳＮＲｐｏｓｔの逆数とＯＳＮＲｐｒｅの逆数の和で求められる。数値をすべて真数で表すことにすると、一般に、ｓｐａｎＯＳＮＲは、次式により求められる。

また、利得プロファイルにおける利得の平均値および最小値を、それぞれＧａｖｅおよびＧｍｉｎとすると、補償すべき利得偏差Ｔｉｌｔは次式で表される。

Ｔｉｌｔ＝Ｇａｖｅ／Ｇｍｉｎ＞１ （２．２）

ワーストチャネルのＯＳＮＲは、このＴｉｌｔを用いて、ＯＳＮＲ／Ｔｉｌｔで表される。このとき、ポストアンプ側とプリアンプ側で利得偏差を補償する場合のｓｐａｎＯＳＮＲは、それぞれ次のように表される。
Ａ：ポストアンプ側で利得偏差を補償する場合

Ｂ：プリアンプ側で利得偏差を補償する場合

また、上述したように、プリアンプ側のＯＳＮＲは、ポストアンプ側のＯＳＮＲより悪いため、次式が成り立つ。

ＯＳＮＲｐｏｓｔ＞ＯＳＮＲｐｒｅ （２．５）

そして、式（２．２）〜式（２．５）より、次式が成り立つ。

ｓｐａｎＯＳＮＲ_A ＞ｓｐａｎＯＳＮＲ_B （２．６）

したがって、上流の分岐・挿入伝送装置（ポストアンプ側）で補償する方が、下流の分岐・挿入伝送装置（プリアンプ側）で補償する場合に比べて、スパン当たりのＯＳＮＲが良くなることが分かる。

次に、光パストータルの受信ＯＳＮＲは、ｓｐａｎＯＳＮＲ（ｉ）を用いて、次式により求められる。

同様に、ポストアンプ側とプリアンプ側で利得偏差を補償する場合のｐａｔｈＯＳＮＲは、それぞれ次のように表される。
Ａ：ポストアンプ側で利得偏差を補償する場合

Ｂ：プリアンプ側で利得偏差を補償する場合

式（２．６）はすべてのスパンで成り立つため、ｉ番目のスパンにおいて次式が成り立つ。

これより、さらに次式が成り立つ。

そして、式（２．８）、式（２．９）、および式（２．１１）より、次式が成り立つ。

ｐａｔｈＯＳＮＲ_A ＞ｐａｔｈＯＳＮＲ_B （２．１２）

したがって、上流の分岐・挿入伝送装置（ポストアンプ側）で補償する方が、下流の分岐・挿入伝送装置（プリアンプ側）で補償する場合に比べて、光パストータルの受信ＯＳＮＲも良くなることが分かる。

図３に示した波長多重通信システムでは、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部２１５−１内のＶＯＡにより利得偏差を補償しているが、その代わりに波長選択スイッチ（Wavelength Selectable Switch，ＷＳＳ）を用いることも可能である。

ＷＳＳは、ＷＤＭ信号を入出力とするデバイスであり、図１の構成では光分波器５３と光スイッチ５５の組み合わせで実現されている、任意のチャネルの波長分離と光路切り替えを行うことができる。また、図１の構成では光分波器５３とＶＯＡ５６で実現されている、任意の波長への損失付加を行うこともできるため、利得偏差補償のために使用できる。

図７は、このようなＷＳＳを用いた分岐・挿入伝送装置の構成例を示している。この分岐・挿入伝送装置は、光カプラ７０１、７０３、７０６、プリアンプ７０２、ＷＳＳ７０４、ポストアンプ７０５、光分波器７０７、光合波器７０８、ＯＳＣ送受信器７０９、７１２、およびトランスポンダ７１０、７１１を備える。

ＷＤＭ信号は、光カプラ７０３により分岐され、光分波器７０７により波長ごとに分離されて、トランスポンダ７１０に入力される。また、トランスポンダ７１１からの光信号は、光合波器７０８により多重化されて、ＷＳＳ７０４により光パスに挿入される。

図１の分岐・挿入伝送装置の代わりに図７の分岐・挿入伝送装置を用いた場合、図５のステップ５０４〜５０６においてＶＯＡの減衰量を調整する代わりに、ＷＳＳにおける損失量が調整される。この場合、ＷＳＳ内のＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）ミラーの角度を変化させることで、各波長の損失量が調整される。

また、分岐・挿入伝送装置のポストアンプモジュールにおいて、利得波長特性に１次傾斜を発生させ、これを利得偏差の補償に利用することも考えられる。通常、アンプモジュールの出力には、固定利得等化器で除去しきれない利得偏差が残っているが、全体として傾きのない平坦な波長特性を持つように制御されている。この状態から光増幅器の利得を変化させて、意図的に１次傾斜を発生させ、これを利得偏差の補償に使用する。ただし、この場合は、利得偏差の１次傾斜成分だけしか補償できないため、補償しきれなかった残差は、受信側の分岐・挿入伝送装置で補償することになる。

図８は、このような利得偏差補償処理のフローチャートである。このうち、ステップ８０１〜８０３の動作は、図５のステップ５０１〜５０３の動作と同様である。分岐・挿入伝送装置２０２−１の制御部２１９−１は、Ｇ２（λ）を求めた後、そのＧ２（λ）から利得偏差の１次傾斜Ｇ２ｓを求める（ステップ８０４）。Ｇ２ｓは、Ｇ２（λ）を直線近似したときの傾きに相当し、最小二乗法等により求められる。

次に、制御部２１９−１は、各波長の光検出器からモニタ値を取得し（ステップ８０５）、各波長のＶＯＡ出力がＬ１になるようなＶＯＡの減衰量Ｖ１（λ）を求める（ステップ８０６）。そして、各波長のＶＯＡの減衰量をＶ１（λ）に設定し（ステップ８０７）、ステップ８０６以降の動作を繰り返す。

さらに、利得プロファイルとして、温度およびアンプ入力レベルの異なる数点のデータを用いることも考えられる。この場合、温度とアンプ入力レベルを様々に変化させながら、アンプモジュールの試験を行い、数点の異なる条件の利得プロファイルを取得して、制御部のデータベースに格納しておく。

そして、運用時には、図９に示すように、使用される条件（温度、アンプ入力レベル）に合わせて利得プロファイルの数値を補間し、得られた利得プロファイルを上流の伝送装置へ送信する。図９の例では、条件の異なる４つの利得プロファイル９０１〜９０４から、使用条件に合わせた利得プロファイル９０５が生成されている。

温度は、アンプモジュール内に設置された温度モニタにより取得され、アンプ入力レベルは、アンプモジュール内の光検出器により取得される。利得プロファイルの補間には、線形補間等が用いられる。この方法により、温度やアンプ入力レベルの条件を考慮した利得偏差補償が可能になる。

図１０は、このような利得偏差補償処理のフローチャートである。まず、各伝送装置の制御部は、現在の温度およびアンプ入力レベルを取得し、その条件に合わせて利得プロファイルの数値を補間して、現在の利得プロファイルを求める（ステップ１００１）。次に、波長多重通信システムは、図５のステップ５０１〜５０６と同様の動作を行う（ステップ１００２〜１００７）。そして、ＶＯＡの減衰量がＶ１（λ）に設定されると、波長多重通信システムは、ステップ１００１以降の動作を繰り返す。

このような利得偏差補償処理によれば、上述した低コストのネットワーク設計の他に、以下のような効果も得られる。
光増幅器は温度により利得特性が変化するため、その動作を安定させるために、アンプモジュール内でヒータ等を用いて温度一定制御を行うことが多い。しかし、図１０の利得偏差補償処理を適用することで、温度の変動による利得偏差の変動に対して、上流の伝送装置で一括して補償が可能になるため、各中継伝送装置では温度制御機能を省略したアンプモジュールを採用してもかまわない。これにより、中継伝送装置のアンプモジュールのコストを低減することができる。

ところで、図５、図８、および図１０に示した利得偏差補償処理によれば、光増幅器で発生する利得偏差を上流の伝送装置において補償することは可能だが、その他の波長間のレベルばらつきの要因である、伝送路で発生する誘導ラマン散乱（Stimulated Raman Scattering ，ＳＲＳ）と波長依存性損失（Wavelength Dependent Loss ，ＷＤＬ）については、補償することができない。

そこで、あらかじめ各伝送路の長さを測定しておき、その値から伝送路で発生するＳＲＳおよびＷＤＬを推測して、これらの特性と各光増幅器の利得偏差を併せて補償することも考えられる。この場合、計算の簡略化を図るために、ＳＲＳとＷＤＬはともに波長に対して１次傾斜とみなし、図１１および図１２に示すように、伝送路のタイプに応じた平均的な伝送路特性を用い、伝送路の距離に対して一意に数値が求まるようにしておく。

図１３は、このような利得偏差補償処理のフローチャートである。このうち、ステップ１３０１〜１３０３の動作は、図５のステップ５０１〜５０３の動作と同様である。分岐・挿入伝送装置２０２−１の制御部２１９−１は、Ｇ２（λ）を求めた後、利得偏差補償範囲に存在するｉ番目のスパンの距離に対応する、ＳＲＳの１次傾斜ＳＲＳ（ｉ）とＷＤＬの１次傾斜ＷＤＬ（ｉ）を求める（ステップ１３０４）。

図２の例では、利得偏差補償範囲には伝送路２６１〜２６４の４つのスパンが存在し、これらのスパンについてＳＲＳ（１）〜ＳＲＳ（４）およびＷＤＬ（１）〜ＷＤＬ（４）が求められる。

次に、制御部２１９−１は、Ｇ１（λ）に加えて、利得偏差補償範囲内のすべてのスパンで発生するＳＲＳとＷＤＬを補償する利得偏差補償値Ｇ３（λ）を、次式により求める（ステップ１３０５）。

ここで、λｃｅｎｔｅｒは、中心波長を表す。図２の例では、ｎ＝４である。
次に、制御部２１９−１は、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ部２１５−１内の各波長の光検出器からモニタ値を取得し（ステップ１３０６）、各波長のＶＯＡ出力がＬ１＋Ｌ３（λ）になるようなＶＯＡの減衰量Ｖ１（λ）を求める（ステップ１３０７）。ただし、Ｌ３（λ）は、Ｇ３（λ）をＶＯＡ出力に変換した値を表す。

次に、制御部２１９−１は、各波長のＶＯＡの減衰量をＶ１（λ）に設定し（ステップ１３０８）、ステップ１３０６以降の動作を繰り返す。
この利得偏差補償処理では、ＳＲＳとＷＤＬの両方を考慮して利得偏差補償値を求めているが、いずれか一方のみを考慮してもかまわない。さらに、図８、図１０、および図１３の利得偏差補償処理の一部または全部を、適宜、組み合わせて実装することも可能である。この場合、図１の分岐・挿入伝送装置の代わりに図７の分岐・挿入伝送装置を用いてもよい。

また、図２の例では、下流の各伝送装置は対向する伝送路のＯＳＣを利用して利得プロファイルを上流の分岐・挿入伝送装置に送信しているが、リング構成のネットワークにおいては、その代わりに順方向のＯＳＣを利用して、下流の方向へ利得プロファイルを送信してもよい。この場合、リング構成のネットワークを経由して、最終的に上流の分岐・挿入伝送装置に利得プロファイルを転送することができる。

図１４は、このような波長多重通信システムの構成例を示している。この波長多重通信システムは、基本的に図３と同様の構成を有するが、分岐・挿入伝送装置２０１−１と分岐・挿入伝送装置２０１−２が伝送路２８１および２８２により接続されている点で、図３の構成とは異なっている。伝送路２６１〜２６４および２８１は順方向（時計回り）の伝送に用いられ、伝送路２６５〜２６８および２８２は逆方向（反時計回り）の伝送に用いられる。

分岐・挿入伝送装置２０１−２の利得プロファイル２７１−２は、制御部２１９−２からＯＳＣ送受信器２２３−２を経由して、順方向の光パスに送出される。そして、伝送路２８１を経由して、分岐・挿入伝送装置２０１−１に転送され、ＯＳＣ送受信器２２０−１を経由して、制御部２１９−１に転送される。

また、中継伝送装置２０２−ｊの利得プロファイル２７３−ｊは、制御部２４５−ｊからＯＳＣ送受信器２４７−ｊを経由して、順方向の光パスに送出される。そして、伝送路２６２〜２６４および２８１を経由して、分岐・挿入伝送装置２０１−１に転送され、ＯＳＣ送受信器２２０−１を経由して、制御部２１９−１に転送される。

制御部２１９−１は、受け取った利得プロファイルを基に、上述したいずれかの利得偏差補償処理を行う。
このような転送方法によれば、対向する伝送路がないネットワークにおいても、下流の伝送装置から上流の伝送装置に対して利得プロファイルを送信することができる。また、順方向と逆方向の転送処理が独立して実施できるため、処理の簡略化が期待できる。

以上説明した実施形態においては、利得プロファイルとして、波長に対する光増幅器の利得の分布を用いているが、その代わりに、入力レベルを一定にしたときの光増幅器の出力パワーの分布を用いてもよい。

Claims (9)

1. 光増幅器を有する複数の光伝送装置を含む波長多重通信システムに用いられる光伝送装置であって、
   下流に存在する光伝送装置から、それぞれの光伝送装置が有する光増幅器の利得波長特性情報を、対向する伝送路を通じて受信する受信部と、
   受信した前記利得波長特性情報に基づいて、前記それぞれの光伝送装置が有する光増幅器の利得波長特性の総和を打ち消すように、該光伝送装置の利得波長特性を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする光伝送装置。
2. 光増幅器を有する複数の光伝送装置を含むリング構成の波長多重通信システムに用いられる光伝送装置であって、
   下流に存在する光伝送装置から、それぞれの光伝送装置が有する光増幅器の利得波長特性情報を、上流側の伝送路を通じて受信する受信部と、
   受信した前記利得波長特性情報に基づいて、前記それぞれの光伝送装置が有する光増幅器の利得波長特性の総和を打ち消すように、該光伝送装置の利得波長特性を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする光伝送装置。
3. 前記受信部は、下流に存在し、かつ、利得波長特性を制御する機能を有する次の光伝送装置までの範囲に存在する光伝送装置から、前記光増幅器の利得波長特性情報を受信することを特徴とする請求項１または２記載の光伝送装置。
4. 前記制御部は、前記利得波長特性の総和を打ち消すような利得波長特性の１次傾斜を、前記光伝送装置に発生させることを特徴とする請求項１または２記載の光伝送装置。
5. 前記制御部は、前記それぞれの光伝送装置が有する光増幅器の利得波長特性の総和と、下流の伝送路で発生する誘導ラマン散乱および波長依存性損失のうち少なくとも一方の利得波長特性を、まとめて打ち消すように、前記光伝送装置の利得波長特性を制御することを特徴とする請求項１、２、または４記載の光伝送装置。
6. 前記受信部は、前記それぞれの光伝送装置が有する光増幅器の利得波長特性情報を、光監視チャネル経由で受信することを特徴とする請求項１または２記載の光伝送装置。
7. 前記制御部は、波長多重光を波長ごとに分離する光分波器と、各波長の光信号の減衰量を調整する可変光減衰器を含むことを特徴とする請求項１または２記載の光伝送装置。
8. 前記制御部は、波長多重光を波長ごとに分離し、各波長の光信号の損失を調整する波長選択スイッチを含むことを特徴とする請求項１または２記載の光伝送装置。
9. 光増幅器を有する複数の光伝送装置を含む波長多重通信システムに用いられる利得波長特性補償方法であって、
   下流に存在する光伝送装置から、それぞれの光伝送装置が有する光増幅器の利得波長特性情報を、対向する伝送路を通じて上流の光伝送装置に送信し、
   前記上流の光伝送装置において、受信した利得波長特性情報に基づいて、前記それぞれの光伝送装置が有する光増幅器の利得波長特性の総和を打ち消すように、該上流の光伝送装置の利得波長特性を制御する
   ことを特徴とする利得波長特性補償方法。

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