JP4985762B2

JP4985762B2 - Ｗｄｍ伝送装置

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Publication number: JP4985762B2
Application number: JP2009501029A
Authority: JP
Inventors: 良浩清水
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-02-27
Also published as: WO2008105027A1; US8331778B2; JPWO2008105027A1; US20090317076A1

Description

本発明は、ＷＤＭ伝送装置およびＷＤＭ伝送システムにおけるプリエンファシス方法に係わる。

波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送システムでは、互いに異なる複数の波長を利用して１本の光ファイバを介して複数の光信号が並列に伝送される。このため、ＷＤＭは、伝送路の大容量化を図るための重要な技術の１つである。

光信号を伝送する光ファイバおよび光信号を増幅する光アンプの特性は、一般に、波長依存性を有している。このため、ＷＤＭ伝送システムの送信装置からＷＤＭ光を送信するときに、各波長の送信パワーを均一にすると、そのＷＤＭ光を受信する受信装置においては、波長ごとにノイズ量が異なってしまう。すなわち、この場合、ＷＤＭ光により伝送される複数のチャネルのうちの一部のチャネルの品質が劣化してしまう。このため、従来より、受信装置においてＷＤＭ光の各チャネルのノイズが均一になるように、送信装置において各波長の送信パワーを調整するプリエンファシス（或いは、「等化」とも言う。）が提案されている。

図１は、プリエンファシス機能を備えたＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。図１において、送信局１は、光送信機（ＴＸＰ１〜ＴＸＰ４０）、可変光減衰器（ＶＯＡ：Variable Optical Attenuator）、光マルチプレクサを備える。光送信機（ＴＸＰ１〜ＴＸＰ４０）は、互いに異なる波長を持った光信号を出力する。可変光減衰器（ＶＯＡ）は、対応する光送信機から出力される光信号のパワーを調整する。光マルチプレクサは、複数の光信号を多重化してＷＤＭ光を生成する。一方、受信局２は、光デマルチプレクサ、光受信機（ＲＸＰ１〜ＲＸＰ４０）、光スペクトルアナライザを備える。光デマルチプレクサは、ＷＤＭ光に含まれている複数の光信号を波長ごとに分離する。光受信機（ＲＸＰ１〜ＲＸＰ４０）は、対応する光信号を受信する。光スペクトルアナライザは、受信したＷＤＭ光の光スペクトルを測定する。

なお、送信局１と受信局２との間は、光ファイバで接続されている。また、送信局１と受信局２との間には、１または複数の光中継局（ＲＥＰ１〜ＲＥＰ３）を設けるようにしてもよい。

上記構成のＷＤＭ伝送システムにおいて、受信局２は、光スペクトルアナライザを用いて測定した光スペクトルに基づいて各チャネルについてノイズ情報を生成する。ノイズ情報は、例えば、各チャネルの光Ｓ／Ｎ比（信号の光レベルと雑音レベルとの比）である。このノイズ情報は、送信局１へ送られる。そして、送信局１は、そのノイズ情報を利用して可変光減衰器（ＶＯＡ）を調整する。これにより、受信局２においてＷＤＭ光の各チャネルのノイズを均一にするためのプリエンファシス制御が実現される。なお、このようなプリエンファシス技術は、たとえば、特許文献１に記載されている。

図２は、ＷＤＭ光の光スペクトルを示す図である。図２においては、伝送される信号のビットレートがそれぞれ１０Gbit/s、２０Gbit/sである。また、各チャネルは、１００GHz間隔で配置されている。そして、光Ｓ／Ｎ比は、光信号のピークレベル（Ｐsig）および雑音レベル（Ｐase）を測定することにより得られる。

ところが、信号のビットレートが高くなると、よく知られているように、光スペクトルの側波帯が広がる。一般に、ビットレートが２倍になると、その側波帯の幅も２倍になる。このため、ビットレートが高くなると（図２では、２０Gbit/s）、雑音レベルを正確に測定できなくなる。すなわち、光Ｓ／Ｎ比を正確に測定できなくなってしまう。

この問題を解決するための技術は、例えば、特許文献２に記載されている。以下、図３を参照しながら特許文献２に記載の技術を説明する。ここでは、チャネルｃｈ１〜ｃｈ８が互いに隣接して配置されているものとする。

各チャネルの光Ｓ／Ｎ比を得るためには、各チャネルの光信号レベルおよび各チャネルの近傍波長における雑音レベル（ＡＳＥレベル）を測定する必要がある。ところが、信号のビットレートが高く、各チャネルの光スペクトルの側波帯が広くなると、各チャネルの近傍波長における雑音レベルを測定できなくなってしまう。そこで、特許文献２に記載の方法においては、まず、チャネルｃｈ２、ｃｈ４、ｃｈ６、ｃｈ８を停止してチャネルｃｈ１、ｃｈ３、ｃｈ５、ｃｈ７についての光Ｓ／Ｎ比を測定する。その後、チャネルｃｈ１、ｃｈ３、ｃｈ５、ｃｈ７を停止してチャネルｃｈ２、ｃｈ４、ｃｈ６、ｃｈ８についての光Ｓ／Ｎ比を測定する。

しかしながら、この方法では、ＷＤＭ光のノイズを測定するために、各チャネルを一時的に停止する必要がある。したがって、ＷＤＭ伝送システムの運用中にプリエンファシス制御を行うことができない。

また、ＷＤＭ伝送システムにおいては、ビットレートの異なる信号を並列に伝送することがある。この場合、ＷＤＭ伝送システムを運用しながら各チャネルの光Ｓ／Ｎ比を精度よく測定することはさらに難しくなる。

なお、チャネルを配置する間隔を広くすれば、上述の問題は発生しない。しかし、チャネルを配置する間隔を広くすると、必然的に、１本の光ファイバ当たりの通信容量は小さくなる。
特開２００２−５７６２４号公報特開２００２−３１９７２５号公報

本発明の目的は、通信容量を下げることなく、ＷＤＭ伝送システムの運用中に精度のよいプリエンファシス制御を行うことである。
本発明のＷＤＭ伝送装置は、ＷＤＭ伝送システムにおいてＷＤＭ光を受信または中継する装置であって、ＷＤＭ光により伝送される各チャネルの光レベルを測定する測定手段と、前記測定手段の分解能を調整する調整手段と、各チャネルについてそれぞれ伝送信号のビットレートに対応する分解能で測定した光レベルを表す光レベル情報を求める処理手段と、を有する。

光信号の光スペクトルの側波帯の幅は、その光信号のビットレートに依存する。よって、各チャネルの光レベルは、そのビットレートに対応する分解能で測定することにより、各チャネルの配置間隔を必要以上に広げなくても、適正な値が得られる。すなわち、通信容量を下げることなく、各チャネルの光レベルを精度よく測定できる。また、測定手段の分解能を調整する調整手段を備えるので、ＷＤＭ伝送システムの運用中に各チャネルを停止することなく、各チャネルの光レベルを測定できる。

本発明のプリエンファシス方法は、ＷＤＭ伝送システムにおいてＷＤＭ光により伝送される各チャネルの品質を調整する方法であって、送信局から送信されるＷＤＭ光を中継または受信する各ＷＤＭ伝送装置において第１の分解能で各チャネルの光レベルを測定し、前記ＷＤＭ伝送装置において第２の分解能で各チャネルの光レベルを測定し、各チャネルについてそれぞれ伝送信号のビットレートに対応する分解能で測定した光レベルを表す光レベル情報を選択し、前記ＷＤＭ伝送装置により得られる光レベル情報に基づいて各チャネルの品質を算出し、算出した品質に基づいて各チャネルの送信レベルを調整する。

この方法によれば、精度よく測定された光レベルに基づいて各チャネルの送信レベルが調整されるので、通信品質の向上を図ることができる。

プリエンファシス機能を備えたＷＤＭ伝送システムの構成を示す図である。ＷＤＭ光の光スペクトルを示す図である。特許文献２に記載の測定方法を説明する図である。実施形態のＷＤＭ伝送システムにおいて観測されるＷＤＭ光の光スペクトルを示す図である。観測される光レベルと分解能との関係を示す図である。実施形態のＷＤＭ伝送装置が備える光スペクトルアナライザの構成を示す図である。モノクロメータの構成および動作原理を説明する図である。回折格子の入射光および回折光の関係を示す図である。スリット幅と分解能の関係を示す図である。各チャネルの光レベルを判定する方法を示す図である。制御部の動作を示すフローチャートである。プリエンファシス制御のフローチャートである。チルト定数について示す表である。ＰＤアレーを備える分光器の構成を示す図である。ＰＤアレーを用いた測定方法を説明する図である。ＰＤアレーを備える分光器を利用して光レベルを測定する方法を示すフローチャートである。

本発明に係わるＷＤＭ伝送システムでは、ビットレートの異なる光信号が並列に伝送される。すなわち、ビットレートが互いに異なるチャネル（１０Gbit/s、２０Gbit/s）が混在するシステムを想定する。また、本発明に係わるＷＤＭ伝送システムでは、ＷＤＭ光により伝送される各チャネルの品質を均一にするために、プリエンファシス制御が行われる。なお、制御される品質は、例えば、光Ｓ／Ｎ比である。

図４は、実施形態のＷＤＭ伝送システムにおいて観測されるＷＤＭ光の光スペクトルを示す図である。この光スペクトルは、例えば、図１に示す受信局２または光中継局（ＲＥＰ１〜ＲＥＰ３）が備える光スペクトルアナライザにより得られる。

図４に示す例では、チャネルｃｈ１〜ｃｈ３を利用してそれぞれ２０Gbit/sの信号が伝送され、チャネルｃｈ４〜ｃｈ８を利用してそれぞれ１０Gbit/sの信号が伝送される。ここで、信号のビットレートが高くなると、光スペクトルの側波帯が広がる。このため、チャネルｃｈ４〜ｃｈ８は５０GHz間隔（約０．４nm間隔）で配置されるが、チャネルｃｈ１〜ｃｈ３は１００GHz間隔（約０．８nm間隔）で配置されている。

各チャネルの光Ｓ／Ｎ比を得るためには、例えば、光スペクトルアナライザを利用して光信号のピークレベルおよび雑音レベルを測定する。このとき、光スペクトルアナライザの分解能を高くすると、一般に、フォトダイオード等の光検出デバイスに入射される光の量は小さくなる。このため、光スペクトルアナライザにより観測される光信号のピークレベルは、図５に示すように、その光スペクトルアナライザの分解能に応じて変わってしまう。図５は、分解能が１nmの場合、および分解能が０．１nmの場合についての測定結果を示している。ただし、１０Gbit/sの信号は、図２に示したように、光スペクトルの幅が狭い（すなわち、側波帯が狭い）。このため、１０Gbit/sの信号については、分解能を変えたときの光信号のピークレベルの変化は小さい。一方、２０Gbit/sの信号は、光スペクトルの幅が広くなる（すなわち、側波帯が広くなる）。このため、２０Gbit/sの信号については、分解能を変えると、光信号のピークレベルの変化（ΔＰ）は大きくなる。

よって、光スペクトルアナライザの分解能を高くすると（図４において、分解能＝０．１nm）、２０Gbit/sの信号（ｃｈ１〜ｃｈ３）について観測されるピークレベルが低くなる。この結果、光Ｓ／Ｎ比の検出精度が低下してしまう。一方、１０Gbit/sの信号（ｃｈ４〜ｃｈ８）は、狭い波長間隔で配置されているので、その分解能を低くすると（分解能＝１nm）、各チャネルのピークレベルを正確に測定することができない。

このように、ビットレートが互いに異なるチャネルが混在するＷＤＭ伝送システムにおいては、光スペクトルアナライザの分解能を高くすると、１０Gbit/sの信号を伝送するチャネルのピークレベルは正確に測定できるが、２０Gbit/sの信号を伝送するチャネルのピークレベルは正確に測定できない。反対に、その分解能を低くすると、２０Gbit/sの信号を伝送するチャネルのピークレベルは正確に測定できるが、１０Gbit/sの信号を伝送するチャネルのピークレベルは正確に測定できない。そこで、本発明の実施形態のＷＤＭ伝送装置においは、ＷＤＭ光により伝送される各チャネルのビットレートに応じて、光レベルを測定する際の分解能を切り替える構成を導入している。

図６は、実施形態のＷＤＭ伝送装置が備える光スペクトルアナライザの構成を示す図である。なお、ＷＤＭ伝送装置は、図１に示す光中継局（ＲＥＰ１〜ＲＥＰ３）、または受信局２に相当する。

実施形態に係わる光スペクトルアナライザは、分光器１１、受光素子１２、増幅器１３、Ａ／Ｄ変換器１４、制御部１５、切替え制御部１６を備える。分光器１１は、この実施例では、モノクロメータである。なお、モノクロメータ２１は、回折格子を備え、角度制御部２２は、その回折格子の角度を調整する。

図７は、モノクロメータ２１の構成および動作原理を説明する図である。モノクロメータ２１は、この実施例では、入射スリットＳ、放物面ミラーＭ１、Ｍ２、回折格子Ｇ、出射スリットＳ１、Ｓ２を備える。そして、このモノクロメータ２１にＷＤＭ光が入射される。なお、ＷＤＭ光は、図１に示す送信局１により生成され、光ファイバを介して伝送される。光伝送路上には、図１に示すように、光中継局（ＲＥＰ１〜ＲＥＰ３）が設けられていてもよい。

ＷＤＭ光は、入射スリットＳを介して放物面ミラーＭ１に導かれる。放物面ミラーＭ１により反射されるＷＤＭ光は、回折格子Ｇに導かれる。放物面ミラーＭ１の反射光は、平行ビームである。回折格子Ｇにより得られる回折光は、放物面ミラーＭ２に導かれる。そして、放物面ミラーＭ２による反射光は、出射スリットを通過して受光素子（ＰＤ）１２に導かれる。ここで、回折格子Ｇに入射される光は、その波長に応じて異なる角度に反射される。したがって、回折格子Ｇの角度を調節することにより、ＷＤＭ光に含まれている所望の波長の光を受光素子１２に導くことができる。すなわち、ＷＤＭ光により伝送される所望のチャネルの光レベルを測定することができる。なお、回折格子Ｇの角度は、制御部１５からの指示に従い、角度制御部２２によって制御される。

図８は、回折格子Ｇの入射光および回折光の関係を示す図である。回折格子Ｇの入射光および回折光の関係は、下式で表される。
ｎλ＝ｄ（sin α＋sin β）
ｎ：回折次数
ｄ：グレーティングの溝の間隔
λ：回折格子Ｇにより得られる回折光
このように、回折格子Ｇにより得られる回折光の角度βは、その波長に応じて異なっている。したがって、回折格子Ｇの角度を調節することにより、ＷＤＭ光に含まれている所望の波長の光を、放物面ミラーＭ２を介して受光素子１２に導くことができる。

実施形態のモノクロメータ２１は、１組の出射スリットＳ１、Ｓ２を備えている。１組の出射スリットＳ１、Ｓ２は、互いに異なるスリット幅を持っており、選択的に使用される。すなわち、出射スリットＳ１、Ｓ２の一方が選択的に放物面ミラーＭ２から受光素子１２へ至る光路上に配置される。ここで、モノクロメータ２１の分解能は、出射スリットのスリット幅に依存する。したがって、使用すべき出射スリットＳ１、Ｓ２を切替えることにより、モノクロメータ２１の分解能を変えることができる。出射スリットのスリット幅Δｘと分解能Δλの関係は下式で表される。
Δλ＝ｄ・cos β／（ｎ・ｆ）・Δｘ
＝Ｄ・Δｘ
ｆ：モノクロメータ２１の焦点距離
Ｄ：モノクロメータ２１の逆線分散値
このように、出射スリットのスリット幅Δｘが狭くなると、それに応じてモノクロメータ２１の分解能Δλは向上する。ただし、図９に示すように、スリット幅Δｘが非常に小さい領域では（図９において、領域Ａ）、上記関係式は成立しない。すなわち、この領域では、波長λにおける分解能Δλは、下式で表される。
λ／Δλ＝ｎ・Ｎ
Ｎ：グレーティングの総刻線数
上記構成のモノクロメータ２１において、この実施例では、出射スリットＳ１が選択されたときの分解能は「０．１nm」であり、出射スリットＳ２が選択されたときの分解能は「１．０nm」である。すなわち、上記構成のモノクロメータ２１を備える光スペクトルアナライザは、その分解能を切り替えることができる。

なお、入射スリットＳ、放物面ミラーＭ１、回折格子Ｇ、放物面ミラーM２から構成される光学系は、公知の技術により実現される。また、各出射スリットＳ１、Ｓ２は、それぞれ公知の技術により実現することができる。

図６に戻る。分光器１１から出力される光は、受光素子１２により、その光パワーに応じて電流に変換される。受光素子１２は、特に限定されるものではないが、例えば、フォトダイオードである。増幅器１３は、受光素子１２の出力信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器１４は、増幅器１３により増幅された信号をデジタルデータに変換する。そして、制御部１５は、そのデジタルデータに従って光レベル情報を生成する。光レベル情報は、分光器１１から出力される光のパワーを表す。

制御部１５は、ＷＤＭ光により伝送される各チャネルについての光レベル情報を得るために、角度制御部２２を介してモノクロメータ２１の回折格子Ｇの角度をスイープする。この制御により、ＷＤＭ光の信号波長領域（例えば、Ｌバンド）の全体に渡って光パワーが測定される。すなわち、ＷＤＭ光の信号波長領域の光スペクトルが得られる。そして、制御部１５は、後で詳しく説明するが、この光スペクトルに基づいて各チャネルの光レベルを求める。

また、制御部１５は、出射スリットＳ１を使用してＷＤＭ光の光スペクトルを測定すると共に、出射スリットＳ２を使用して同じＷＤＭ光について光スペクトルを測定する。すなわち、制御部１５は、「分解能：０．１nm」で各チャネルの光レベルを観測すると共に、「分解能：１．０nm」で各チャネルの光レベルを観測する。なお、出射スリットＳ１、Ｓ２の切替えは、制御部１５からの指示に基づいて行われる。一例としては、切替え制御部１６によって、出射スリットＳ１、Ｓ２の位置が移動される。

さらに、制御部１５は、チャネル毎に、ビットレートに基づいて、いずれの分解能で測定された光レベルが適切であるかを決定する。この実施例では、図１０に示すように、２０Gbit/sの信号を伝送するチャネルについては、「分解能：１．０nm」で測定した光レベル情報が選択される。また、１０Gbit/sの信号を伝送するチャネルについては、「分解能：０．１nm」で測定した光レベル情報が選択される。なお、各チャネルのビットレートを表す情報は、基本的に、予め決められており、各ＷＤＭ伝送装置により保持されている。

上述のようにして得られる光レベル情報は、ＷＤＭ伝送システムのプリエンファシス制御を行うＷＤＭ制御装置へ送信される。ＷＤＭ制御装置は、特に限定されるものではないが、例えば、送信局１に設けられる。以下、ＷＤＭ制御装置が送信局１に設けられているものとする。そうすると、送信局１は、後で詳しく説明するが、各ＷＤＭ伝送装置から収集した光レベル情報に応じて、プリエンファシス制御を実行する。

図１１は、制御部１５の動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、所定の時間間隔で繰り返し実行される。あるいは、送信局１からの要求に応じて実行するようにしてもよい。

ステップＳ１では、モノクロメータ２１において出射スリットＳ１を使用するための制御信号を切替え制御部１６に与える。これにより、モノクロメータ２１において出射スリットＳ１が設定される。ステップＳ２では、回折格子Ｇの角度をスイープすることによって、出射スリットＳ１を利用してＷＤＭ光の光スペクトルを測定する。すなわち、高い分解能で光スペクトルを測定する。続いて、得られた光スペクトルから各チャネルの光レベルを検出する。そして、ステップＳ３において、各チャネルの光レベルを表す光レベル情報を保持する。

ステップＳ４〜Ｓ６の動作は、基本的に、ステップＳ１〜Ｓ３と同じである。ただし、ステップＳ４〜Ｓ６では、出射スリットＳ２を利用して（すなわち、低い分解能で）ＷＤＭ光の光スペクトルが測定される。そして、この光スペクトルから各チャネルの光レベルが検出される。

ステップＳ７では、各チャネルのビットレートを表すビットレート情報を取得する。なお、ビットレート情報は、所定の記憶領域に予め書き込まれているものとする。ステップＳ８では、各チャネルについて、ビットレート情報に基づいて、高い分解能での測定により得られた光レベル情報または低い分解能での測定により得られた光レベル情報を選択する。これにより、各チャネルについての適正光レベル情報が得られる。そして、ステップＳ９において、各チャネルについての適正光レベル情報を送信局１へ送信する。

このように、実施形態のＷＤＭ伝送装置においては、ビットレートの高い光信号の光レベルは低い分解能（実施例では、１．０nm）で測定され、ビットレートの低い光信号の光レベルは高い分解能（実施例では、０．１nm）で測定される。したがって、ビットレートの異なるチャネルが混在するＷＤＭ伝送システムにおいて、それらのチャネルを必要以上に広い間隔で配置しなくても、各チャネルの光レベルを高い精度で測定することができる。すなわち、実施形態のＷＤＭ伝送装置によれば、高い通信容量を維持しながら、各チャネルの光レベルを高い精度で測定することができる。

なお、上述の実施例では、２種類のビットレート（１０Gbit/s、２０Gbit/s）が混在するＷＤＭ伝送システムにおいて、２つの分解能（０．１nm、１．０nm）を切り替える構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ＷＤＭ伝送システムは、３以上のビットレートが混在していてもよい。また、分光器は、３以上の分解能を提供できるようにしてもよい。ただし、ＷＤＭ伝送システムにおいて混在するビットレートの数と分光器が提供する分解能の数は、互いに同じである必要はない。

また、上述の実施例では、互いにスリット幅の異なる出射スリットを選択することによって分解能の切替えを実現しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、制御部１５からの制御信号に従ってスリット幅を変えることができる１つの出射スリットを用いて上記機能を実現するようにしてもよい。

さらに、上述の実施例では、出射スリットのスリット幅を変えることで分解能を調整しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、他のパラメータ（たとえば、モノクロメータの焦点距離）を利用して分解能を調整するようにしてもよい。

さらに、上述の実施例では、ＷＤＭ伝送装置において、各チャネルについてビットレートに応じて適正光レベルを決定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、異なる分解能で得られた光レベル情報をＷＤＭ伝送装置から送信局１へ送信し、送信局１において各チャネルについてビットレートに応じて適正光レベルを決定するようにしてもよい。

＜プリエンファシス制御＞
各ＷＤＭ伝送装置は、それぞれ上述のようにして求めた光レベル情報を、ＷＤＭ制御装置へ送信する。ＷＤＭ制御装置は、送信局１内に設けられていてもよいし、送信局１の外部に設けられてもよい。そして、このＷＤＭ制御装置は、各ＷＤＭ伝送装置から収集した光レベル情報を利用してプリエンファシス制御を実行する。プリエンファシスは、送信局１においてチャネル毎に設けられている可変減衰器（ＶＯＡ）の減衰量を調整することにより実現される。

図１２は、プリエンファシス制御の手順を示すフローチャートである。なお、この実施例では、各ＷＤＭ伝送装置は、送信局１からの要求に応じて、「分解能：０．１nm」で測定した光レベル情報および「分解能：１．０nm」で測定した光レベル情報を送信局１へ送信するものとする。

ステップＳ１１〜Ｓ１３は、各ＷＤＭ伝送装置における各チャネルの光レベルを測定／収集する手順である。すなわち、ステップＳ１１では、各ＷＤＭ伝送装置にログオンし、各ＷＤＭ伝送装置において「分解能：０．１nm」で測定した光レベル情報を収集する。ステップS１２では、各ＷＤＭ伝送装置において「分解能：１．０nm」で測定した光レベル情報を収集する。ステップＳ１３では、各チャネルのビットレートを参照し、各ＷＤＭ伝送装置における各チャネルについての適正光レベルを決定する。なお、ステップＳ１３の処理は、実質的に、図１１に示すステップＳ８と同じである。

ステップＳ２１では、下式に従って、各ＷＤＭ伝送装置における各チャネルの光入力パワーＰinを算出する。

ｋ：ＷＤＭ伝送装置の識別番号
ｉ：チャネルの識別番号
ＯＰＲ：光レベル（受信パワー）
TILTVALUE_k：ｋ番目のＷＤＭ伝送装置におけるチルト定数
なお、チルト定数は、図１３に示すように、送信局１からの伝送距離およびＷＤＭ光の波長多重数に応じて決まる値であり、予め実験またはシミュレーションにより求められているものとする。ここで、送信局１から各ＷＤＭ伝送装置までの伝送距離は既知である。また、送信局１は、ＷＤＭ光の波長多重数を認識している。したがって、送信局１は、各ＷＤＭ伝送装置のチルト定数を得ることができる。

ステップＳ２２では、下式に従って、各ＷＤＭ伝送装置における各チャネルの光入力パワーＰinの平均を算出し、さらに各チャネルについて平均値からの差分ΔＰinを算出する。このとき、「ｄB」から「W（ワット）」への変換が行われる。

Ｐin_k,AVG：ｋ番目のＷＤＭ伝送装置における各チャネルの光入力パワーの相乗平均
ΔＰ_k,i：ｋ番目のＷＤＭ伝送装置におけるチャネルｉの光入力パワーについての、平均パワーからの差分
なお、光入力パワーの平均と差分との関係は下式により表される。

Ｐin_AVG：光入力パワーの平均値
ΔＰ_i：チャネルｉの光入力パワーの平均値からのずれ
ステップＳ２３では、下式に従い、各ＷＤＭ伝送装置において発生するノイズを算出する。
Ｃ_k＝ｄ_k−（ｄ_k-1＋ｂ_k）
Ｃ_k：ｋ番目のＷＤＭ伝送装置で発生するノイズ
ｄ_k：ｋ番目のＷＤＭ伝送装置まで発生した累積ノイズ（ｋ番目のＷＤＭ伝送装置における分布ラマン増幅によるノイズを除く）
ｄ_k-1：ｋ−１番目のＷＤＭ伝送装置まで発生した累積ノイズ（ｄ₀＝０）
ｂ_k：ｋ番目のＷＤＭ伝送装置における分布ラマン増幅によるノイズ
なお、これらの値（Ｃ_k、ｄ_k、ｂ_k）は、例えば、実験またはシミュレーションにより求められているものとする。

ステップＳ２４では、下式に従い、受信局２（最終段のＷＤＭ受信装置）における各チャネルについての光Ｓ／Ｎ比の偏差ΔＯＳＮＲ_iを算出する。

ステップS２５では、各チャネルについて、光Ｓ／Ｎ比の偏差が目標値以下に収束したか否かをチェックする。そして、すべてのチャネルの光Ｓ／Ｎ比の偏差が目標値以下に収束していれば、処理を終了する。一方、収束していないチャネルが残っていれば、ステップＳ２６において対応するチャネルの光送信パワーを調整する。ここで、光送信パワーの変化量は、例えば、ΔＯＳＮＲ_iに比例するようにしてもよい。そして、ステップＳ２７において、送信局１にログオンし、対応する可変減衰器（ＶＯＡ）の減衰量を調整してステップＳ１１へ戻る。

このように、実施形態のプリエンファシス制御においては、測定により得られた各チャネルの光レベル情報、および予め用意されているノイズ情報を利用して算出される各チャネルの品質（実施例では、光Ｓ／Ｎ比のばらつき）を評価し、その評価結果に応じて各チャネルの送信パワーが調整される。このとき、各チャネルの光レベルは、ビットレートに応じた分解能で測定されるので、各チャネルについての光レベルの測定精度は高く、プリエンファシス制御の精度も高くなる。よって、良好な通信品質が確保される。

なお、図１２に示す実施例では、ステップＳ１１〜Ｓ１３において光レベル情報を収集して適正な光レベルを決定しているが、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理は、各ＷＤＭ伝送装置において実行されてもよい。この場合、ＷＤＭ制御装置は、各ＷＤＭ伝送装置から受信した光レベル情報を利用してステップＳ２１〜Ｓ２７を実行することになる。

＜分光器の変形例＞
図１４は、フォトダイオードアレー（以下、ＰＤアレー）を備える分光器の構成を示す図である。図１４において、被測定光としての入力ＷＤＭ光（λa、λbを含む）は、光ファイバを介してコリメーティングレンズ３１に導かれる。コリメーティングレンズ３１は、光ファイバから出射された被測定光を平行ビームにする。偏光解消素子３２は、被測定光の偏光を解消する。回折格子Ｇは、被測定光をＰＤアレー３４に導くように、コリメーティングレンズ３１に対して傾けて設置されている。回折格子Ｇは、被測定光を波長ごとに異なる角度に分光する。フォーカシングレンズ３３は、回折格子Ｇから出射される被測定光をＰＤアレー３４上に収束させる。このとき、被測定光が収束するＰＤアレー３４上の光スポットの位置は、波長に応じて決まる。なお、ＰＤアレーを利用する分光器は、モノクロメータと比較すると、回折格子の角度を変える機構が不要であり、また、光学系のサイズも小さくなる。

図１５は、ＰＤアレー３４を用いて光パワーを測定する方法を説明する図である。ＰＤアレー３４は、多数の受光素子（ＰＤ１〜ＰＤ２９、．．．）を配列することにより構成されている。各受光素子は、被測定光の光パワーに対応する電流（光電流）を生成する。この電流は、電圧信号に変換され、さらにデジタルデータに変換され、演算部４１に与えられる。また、各受光素子（ＰＤ１〜ＰＤ２９）は、それぞれ被測定光の波長（λ１〜λ２９）に対応付けられて配置されている。すなわち、受光素子ＰＤ１の出力信号により、波長λ１の光パワーを検出することができる。したがって、各受光素子により検出される光パワーに基づいて、被測定光の光スペクトルを検出できる。

制御部４１には、ＷＤＭ光により伝送される各チャネルの特性を示すチャネル情報が登録されている。チャネル情報は、図１６に示すように、各チャネルについての中心波長、信号速度（ビットレート）、スペクトル形状、スペクトル幅を示す。ここで、中心波長および信号速度は、新たなチャネルを追加する際に設定される。また、スペクトル形状およびスペクトル幅は、光レベルが決まっているものとすると、中心波長および信号速度に対してシミュレーション等によって求めることができる。

上記構成の分光器を利用して各チャネルの光レベルを測定する方法は、以下の通りである。ステップＳ３１では、チャネル情報を参照し、各チャネルにそれぞれ対応する受光素子を割り当てる。すなわち、各チャネルについて、中心波長データおよびスペクトル幅データに基づいて、対応する受光素子を決定する。たとえば、チャネルＣＨ１に対しては、「中心波長＝λch1」および「スペクトル幅＝Ｗa」に基づいて、受光素子ＰＤ２〜ＰＤ１１が割り当てられる。また、チャネルＣＨ５に対しては、「中心波長＝λch5」および「スペクトル幅＝Ｗb」に基づいて、受光素子ＰＤ２３〜ＰＤ２７が割り当てられる。

ステップＳ３２では、各チャネルについて、ステップＳ３１で決定された受光素子により得られる光パワー情報を収集する。例えば、チャネルＣＨ１については、受光素子ＰＤ２〜ＰＤ１１により得られる光パワー情報を収集する。

ステップＳ３３では、各チャネルについて、ステップＳ３２で得られる光パワー情報に基づいて得られる光スペクトルと予め用意されている光スペクトル（例えば、チャネルCH１に対しては、Ｓa ）とを対比することにより、光レベルを算出する。このとき、上記１組の光スペクトルは、基本的に相似形になるはずである。また、予め用意されている光スペクトル（Ｓa、Ｓb）は、予め決められた光パワーに対応している。よって、上記１組の光スペクトルを対比することにより、被測定光の光レベルを算出することができる。

上記分光器を用いてプリエンファシス制御を行うためには、例えば、図１２に示すステップＳ１１〜Ｓ１３の代わりに、上述のステップＳ３１〜Ｓ３３で光パワー情報を収集すればよい。
なお、上述の各実施例を含む実施形態に関して、以下の付記を開示する。
（付記１）
ＷＤＭ伝送システムにおいてＷＤＭ光を受信または中継するＷＤＭ伝送装置であって、
ＷＤＭ光により伝送される各チャネルの光レベルを測定する測定手段と、
前記測定手段の分解能を調整する調整手段と、
各チャネルについてそれぞれ伝送信号のビットレートに対応する分解能で測定した光レベルを表す光レベル情報を求める処理手段と、
を有することを特徴とするＷＤＭ伝送装置。
（付記２）
付記１に記載のＷＤＭ伝送装置であって、
前記処理手段により得られる光レベル情報を前記ＷＤＭ伝送システムの送信局へ送信する送信手段をさらに備える
ことを特徴とするＷＤＭ伝送装置。
（付記３）
付記１に記載のＷＤＭ伝送装置であって、
前記測定手段は、モノクロメータであり、
前記調整手段は、前記モノクロメータの出射スリットのスリット幅を調整する
ことを特徴とするＷＤＭ伝送装置。
（付記４）
付記３に記載のＷＤＭ伝送装置であって、
前記モノクロメータは、互いにスリット幅の異なる複数の出射スリットを備え、
前記調整手段は、使用すべき出射スリットを選択する
ことを特徴とするＷＤＭ伝送装置。
（付記５）
ＷＤＭ伝送システムにおいてＷＤＭ光を受信または中継するＷＤＭ伝送装置であって、
フォトダイオードアレーを備える分光器と、
ＷＤＭ光により伝送される各チャネルについての特性を現すチャネル情報を格納する格納手段と、
ＷＤＭ光に対する前記分光器の出力および前記チャネル情報に基づいて各チャネルの光レベルを表す光レベル情報を求める処理手段と、
を有することを特徴とするＷＤＭ伝送装置。
（付記６）
送信局、および付記１〜５のいずれか１つの請求項に記載のＷＤＭ伝送装置を備えるＷＤＭ伝送システムであって、
前記送信局は、
前記ＷＤＭ伝送装置により得られる光レベル情報に基づいて各チャネルの品質を算出する算出手段と、
前記算出手段により得られる品質に基づいて各チャネルの送信レベルを調整する調整手段を備える
ことを特徴とするＷＤＭ伝送システム。
（付記７）
ＷＤＭ伝送システムにおいてＷＤＭ光により伝送される各チャネルの品質を調整するためのプリエンファシス方法であって、
送信局から送信されるＷＤＭ光を中継または受信する各ＷＤＭ伝送装置において、第１の分解能で各チャネルの光レベルを測定し、
前記ＷＤＭ伝送装置において、第２の分解能で各チャネルの光レベルを測定し、
各チャネルについてそれぞれ伝送信号のビットレートに対応する分解能で測定した光レベルを表す光レベル情報を選択し、
前記ＷＤＭ伝送装置により得られる光レベル情報に基づいて各チャネルの品質を算出し、
算出した品質に基づいて各チャネルの送信レベルを調整する
ことを特徴とするプリエンファシス方法。

Claims

ＷＤＭ伝送システムにおいてＷＤＭ光を受信または中継するＷＤＭ伝送装置であって、
ＷＤＭ光により伝送される各チャネルの光レベルを測定する測定手段と、
前記測定手段の分解能を調整する調整手段と、
各チャネルについてそれぞれ伝送信号のビットレートに対応する分解能で測定した光レベルを表す光レベル情報を求める処理手段と、
を有することを特徴とするＷＤＭ伝送装置。
請求項１に記載のＷＤＭ伝送装置であって、
前記処理手段により得られる光レベル情報を前記ＷＤＭ伝送システムの送信局へ送信する送信手段をさらに備える
ことを特徴とするＷＤＭ伝送装置。
請求項１に記載のＷＤＭ伝送装置であって、
前記測定手段は、モノクロメータであり、
前記調整手段は、前記モノクロメータの出射スリットのスリット幅を調整する
ことを特徴とするＷＤＭ伝送装置。
請求項３に記載のＷＤＭ伝送装置であって、
前記モノクロメータは、互いにスリット幅の異なる複数の出射スリットを備え、
前記調整手段は、使用すべき出射スリットを選択する
ことを特徴とするＷＤＭ伝送装置。
ＷＤＭ伝送システムにおいてＷＤＭ光により伝送される各チャネルの品質を調整するためのプリエンファシス方法であって、
送信局から送信されるＷＤＭ光を中継または受信する各ＷＤＭ伝送装置において、第１の分解能で各チャネルの光レベルを測定し、
前記ＷＤＭ伝送装置において、第２の分解能で各チャネルの光レベルを測定し、
各チャネルについてそれぞれ伝送信号のビットレートに対応する分解能で測定した光レベルを表す光レベル情報を選択し、
前記ＷＤＭ伝送装置により得られる光レベル情報に基づいて各チャネルの品質を算出し、
算出した品質に基づいて各チャネルの送信レベルを調整する
ことを特徴とするプリエンファシス方法。