JP5274797B2 - 波長分割多重信号監視装置およびそれを具備する波長分割多重伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）信号の各チャネルのパワーレベルおよび波長を監視するＷＤＭ信号監視装置、いわゆる光チャネルモニタ（ＯＣＭ）と、それを具備するＷＤＭ伝送装置に関する。

ＷＤＭ伝送装置では、ＯＣＭにより、ＷＤＭ信号のパワーレベルや波長を測定している。ＯＣＭの構成の例を図１および図２に示す。図１の例では、ＷＤＭ信号をＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）分波器１０で分波し、フォトダイオード（ＰＤ）アレイ１２で受光する。また、図２の例では回折格子１４を用いて空間的に分光してＰＤアレイ１６で受光する。

ＯＣＭにおいては、コストを下げるために、ＰＤの数を少なくする要求がある。図１の例では、図１の右側の拡大図に示すように各チャネルあたり４個のＰＤが使用されている。そして、各ＰＤの受光レベルをもとにガウス近似などの近似計算をしてスペクトル波形を求め、信号のパワーレベルや波長を決定している。この近似法を図３に示す。図３において、４つのＰＤからの測定値を黒丸１８で示し、近似信号を曲線２０で示す。図に示すように近似することにより、そのチャネルのパワーレベルＰおよび波長λが決定される。

例として、ＮＲＺの場合の１０Ｇｂｐｓ信号と４０Ｇｂｐｓの信号の波形をそれぞれ図４と図５に示す。このように、信号のビットレートが違えば信号の波形は異なる。

そのため、ＯＣＭの近似計算の精度が悪くなり、測定されるパワーレベルや波長が実際の値からずれるという問題がある。また、図６に概略図として例示するように、変調方式によってもスペクトル形状が異なるため同じ問題がある。そのため、間違ったパワーレベル情報を基に、ＷＤＭ信号のパワーレベルを制御するため、チルト補償を十分にできないという問題がある。

上記の問題に加えて、受信される光信号のパスがそれまでに通ってきたルートによっても、通過したフィルタ数や非線形効果が異なるため、スペクトル波形が変形する問題がある。
特開２００３−３３２９８３号公報

本発明は上記の問題点を解決し、ＷＤＭ信号のパワーレベルや波長を正確に測定する方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、波長分割多重信号について、予め定められた複数の波長帯（あるいは波長）におけるパワーレベルを測定する測定部と、波長分割多重信号を構成する複数のチャネルの各々のビットレートと変調方式から各チャネルの近似波形を決定する波形決定部と、測定部が測定した複数の波長帯におけるパワーレベルに、波形決定部が決定した各チャネルの近似波形を近似させることによって、各チャネルのパワーレベル及び波長を決定する近似部とを具備する波長分割多重信号監視装置が提供される。

本発明によれば、波長分割多重信号について、予め定められた複数の波長帯におけるパワーレベルを測定する測定部と、波長分割多重信号を構成する複数のチャネルの各々のビットレートと変調方式から各チャネルの近似波形を決定する波形決定部と、測定部が測定した複数の波長帯におけるパワーレベルに、波形決定部が決定した各チャネルの近似波形を近似させることによって、各チャネルのパワーレベル及び波長を決定する近似部を具備する波長分割多重伝送装置が提供される。

本発明によれば、入力側波長分割多重信号を個々のチャネルに分波する分波器と、
分波器で分波された個々のチャネルについて、アッドおよびドロップの処理を行うアッドドロップ処理部と、アッドドロップ処理後の個々のチャネルについて光信号のパワーレベルを制御する複数の可変光減衰器と、パワーレベル制御後の光信号を合波して出力側波長分割多重信号を生成する合波器と、出力側波長分割多重信号について、予め定められた複数の波長帯におけるパワーレベルを測定する測定部と、出力側波長分割多重信号を構成する複数のチャネルの各々のビットレートと変調方式から各チャネルの近似波形を決定する波形決定部と、測定部が測定した複数の波長帯におけるパワーレベルに、波形決定部が決定した各チャネルの近似波形を近似させることによって、各チャネルのパワーレベル及び波長を決定する近似部と、近似部が決定した各チャネルのパワーレベルに基づいて前記複数の可変光減衰器を制御する制御部とを具備する波長分割多重伝送装置もまた提供される。

本発明によれば、近似部が決定した各チャネルのパワーレベルに基づいて分布ラマン増幅器のポンプパワーを制御する制御部とを具備する波長分割多重伝送装置が提供される。

本発明によれば、各チャネルのビットレートと変調方式と、さらにはそれまでに通ったルート情報を波形決定部に通知する装置制御部とを具備する波長分割多重伝送装置が提供される。

波長分割多重信号を構成する複数のチャネルの各々のビットレートと変調方式と、さらには、それまでに通ったルートを、ＯＳＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）またはネットワーク監視システムにより他の波長多重伝送装置に通知し、装置内の波長分割多重信号のデータベースを作成する装置制御部とを具備する波長分割多重伝送装置が提供される。

各波長分割多重伝送装置において、チャネルごとに適した近似波形を用いることで、測定部中のＰＤの数が少なくても、信号のパワーレベルや波長を正確に得ることができる。そのデータを用いることにより、チルト補償を正確に行うことができる。それにより、ＷＤＭ信号の伝送距離を伸ばすことができる。

図７−１および７−２は、本発明の一実施例に係るＷＤＭ伝送装置３０の構成の例を示す。図７−２では伝送路３２に分布ラマン増幅器５５があり、この分布ラマン増幅器５５は、励起光生成部と励起光制御部とを含み、励起光制御部によって励起光強度（ポンプパワー）を制御することによってＷＤＭ信号が増幅される。伝送路３２を経て前段のＷＤＭ伝送装置から送られた信号の中からＯＳＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）カプラ３４において各チャネルの信号の種別情報（ビットレート、変調方式など）を含むＯＳＣが分離されて、ＯＳＣ部３６へ送られる。その他のＷＤＭ信号は光増幅器３８および５４で増幅され、ＯＳＣカプラ５６でＯＳＣ部５８からのＯＳＣと合波され、伝送路６０へ送出される。

図７−３および７‐４は本発明の一実施例に係るＷＤＭ伝送装置３０の構成の他の例を示す。図７‐４では伝送路３２に分布ラマン増幅器５５があり、ＷＤＭ信号は増幅される。伝送路３２を経て前段のＷＤＭ伝送装置から送られた信号の中からＯＳＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）カプラ３４において各チャネルの信号の種別情報（ビットレート、変調方式など）を含むＯＳＣが分離されて、ＯＳＣ部３６へ送られる。その他のＷＤＭ信号は光増幅器３８で増幅され、分波器４０で各チャネルに分離され、ドロップ用の光スイッチ４２とアッド用の光スイッチ４４からなるアッドドロップ部４６へ入力される。ドロップ用の光スイッチ４２は、チャネルごとに、このＷＤＭ伝送装置をスルーするか下位装置（図示せず）へドロップするかの切り替えを行い、アッド用の光スイッチ４４は、チャネルごとに光スイッチ４２からの光信号もしくは下位装置（図示せず）からの光信号を選択する。アッドドロップ部４６を出た光信号は可変減衰器４８でチャネルごとにパワーレベルが調節された後、合波器５０で合波される。合波器５０を出たＷＤＭ信号は光カプラ５２でその一部が測定用に分離され、光増幅器５４で増幅され、ＯＳＣカプラでＯＳＣ部５８からのＯＳＣと合波され、伝送路６０へ送出される。

装置制御部６２は、ＯＳＣ部３６からの情報に基づいてアッドドロップ部４６内の各光スイッチを制御し、ＯＳＣ部５８を制御する。そして、ＯＳＣ部５８を経てチャネル名、ビットレート、変調方式などの情報を次のＷＤＭ伝送装置へ伝送路６０を通して送る。装置制御部６２については後に詳述する。

ＯＣＭ部６４は、光カプラ５２で分離されたＷＤＭ信号について、各チャネルのパワーレベルおよび波長を測定する。さらに、その結果に基づいて、可変減衰器４８または分布ラマン増幅器５５を制御して各チャネルのパワーレベルが目標レベルになるように制御してチルト補償を行う場合もある。また、各チャネルのパワーレベルおよび波長の測定結果を可変減衰器４８または分布ラマン増幅器５５に渡し、可変減衰器４８または分布ラマン増幅器５５側で各チャネルのパワーレベルを目標レベルになるように制御してチルト補償を行う場合もある。ＯＣＭ部６４についても後に詳述する。

新たにパスが設定される際には、トランスポンダの指定と波長の設定が行なわれ、ビットレートと変調方式が決定される。新たに設定されるパスが最初に通る（アッドされる）ＷＤＭ伝送装置の装置制御部６２において、このパスについてのチャネル名、ビットレート、変調方式のデータを生成してデータベースに格納するとともに、生成されたデータをＯＳＣを利用して次のＷＤＭ伝送装置へ送る。次のＷＤＭ伝送装置では、送られて来たデータをデータベースに格納し、次のＷＤＭ伝送装置へ転送する。これをパスが最後に通る（ドロップされる）ＷＤＭ伝送装置に到達するまで繰り返す。これによって新たに設定されるパスのチャネル名、ビットレート、変調方式などのデータが、パスが通るＷＤＭ伝送装置の装置制御部６２のデータベースに格納される。このデータは設定されたパスに沿って運ばれるので、ネットワークの構成が図８に示すリニアであっても図９に示すリングであっても図１０に示すメッシュであっても、装置制御部６２のデータベースには、そのＷＤＭ伝送装置が収容しているすべてのチャネルについて表１に例として示すデータが格納される。

表１に示すデータは、図１１に示すように４０波長を収容するＷＤＭ伝送装置５台がリニアに接続されたネットワーク内のＷＤＭ伝送装置５におけるデータを示している。表１中、チャネル１のデータは伝送装置２から伝送されたデータでありチャネル３のデータはＷＤＭ伝送装置４から伝送されたデータである。

表１に示すデータはＯＣＭ部６４において、各チャネルの近似波形を決定するために使用される。

図１２はＯＣＭ部６４の詳細な構成を示す。

従来技術の項で説明したように、分波器６６とＰＤアレイ６８により、予め定められた複数の波長帯（例えば各チャネルあたり４〜６波長）についてパワーレベルが測定される。一方、波形データベース７０には例えば表２に示すように、ビットレートと変調方式のあり得る組み合わせのすべてについて近似波形のデータが格納されている。

表２の近似波形は、実測データかまたは、数値計算等により得られる。図１３および図１４には数値計算により得られた近似波形１および近似波形２を示す。

図１２に戻って、波形検索部７２は、装置制御部６２からの各チャネルのビットレート、変調方式をもとに波形データベース７０を検索して各チャネルの近似波形を決定する。波形近似部７４はＰＤアレイ６８から出力される各チャネルあたりいくつかの波長数におけるパワーレベルの測定値を、波形検索部７２において決定された近似波形で近似し、より正確なパワーレベルと波長を決定する。制御部７６は波形近似部７４が決定した各チャネルのパワーレベルが目標のパワーレベルになるように可変減衰器４８または分布ラマン増幅器５５を制御してチルト補償を行う。また、制御部７６は、ＯＣＭ部６４にはなく、可変減衰器４８または分布ラマン増幅器５５側にある場合もある。

例として、図１１のＷＤＭ伝送装置５において、表１に示す装置制御部６２のデータベース内のＣＨ７について測定する場合を示す。この信号がＯＣＭに入力した場合、ＰＤでは図１３のように測定される。なお、ＰＤの間隔は０．１５ｎｍとしている。そして、表１のＣＨ７の情報を基に、表２の波形データベースより図１４の近似波形２を取得し、これを用いて図１５の測定値を近似する。その結果を図１６に示す。これにより、正確なパワーレベルや波長を測定することができる。

ＷＤＭ伝送装置に設けられたフィルタ等によっても波形が変化するので、各チャネルのビットレートと変調方式に加えて各チャネルのルート情報を加味して波形の選択を行えば、より一層正確な決定が可能となる。表３にはこの場合の装置制御部６２のデータベースの例を示し、表４には波形データベースの例を示す。想定しているＷＤＭ伝送装置は表１、表２と同様に図１１に示すネットワーク内のＷＤＭ伝送装置５である。

ルート情報としては、それまでに通過したＷＤＭ伝送装置の出力番号が用いられる。ルート情報が空欄であるチャネルはそのＷＤＭ伝送装置でアッドされるチャネルであることを示す。

図１７には表３のチャネル７（ビットレート：４０Ｇｂｉｔ／ｓ、ルート情報：１，２，３，４、変調方式：ＮＲＺ）について得られた測定値を示し、図１８には、これを表４の近似波形３（同）を用いて近似した結果を示す。

これまでに説明した例では、ＯＳＣを利用して各ＷＤＭ伝送装置にビットレートなどの情報を伝送し、各ＷＤＭ伝送装置内に表１、表３に示すようなデータベースを保持しているが、その代りに図１９に示すようにネットワーク監視システム８０において情報を一元的に管理するようにしても良い。このように構成することでＯＳＣ部を持たないＷＤＭ伝送装置においてもＷＤＭ信号のパワーレベルや波長を正確に得ることができる。

ネットワーク監視システム８０は、ネットワーク全体を監視しており、各ＷＤＭ伝送装置でパス設定がされると、その情報は各ＷＤＭ伝送装置からネットワークシステム８０に通知される。それにより、表５のようなデータベースが作成される。このデータベースを基にして、各ＷＤＭ伝送装置のＯＣＭ６４ではパワーレベルおよび波長の決定を行う。

（付記１）
波長分割多重信号について、予め定められた複数の波長帯におけるパワーレベルを測定する測定部と、
波長分割多重信号を構成する複数のチャネルの各々のビットレートと変調方式から各チャネルの近似波形を決定する波形決定部と、
測定部が測定した複数の波長帯におけるパワーレベルを、波形決定部が決定した各チャネルの近似波形で近似することによって、各チャネルのパワーレベル及び波長を決定する近似部とを具備する波長分割多重信号監視装置。
（付記２）
前記測定部は、
波長分割多重信号を分波する分波器と、
分波器で分波された光のパワーレベルを予め定められた複数の波長帯において検出する複数の光検出器とを含む付記１記載の監視装置。
（付記３）
前記波形決定部は、
ビットレートと変調方式のあり得る組み合わせの各々について近似波形のデータを記憶する波形データベースと、
各チャネルのビットレートと変調方式に基づいて波形データベースを検索することによって各チャネルの近似波形を決定する検索部とを含む付記１または２記載の監視装置。
（付記４）
前記波形データベースは、ビットレートと変調方式と、さらにそれまでに通ったルートとのあり得る組み合わせについて近似波形のデータを記憶し、
前記検索部は、各チャネルのビットレートと変調方式と、さらにそれまでに通ったルートとに基づいて波形データベースを検索する付記３記載の監視装置。
（付記５）
入力側波長分割多重信号を個々のチャネルに分波する分波器と、
分波器で分波された個々のチャネルについて、アッドおよびドロップの処理を行うアッドドロップ処理部と、
アッドドロップ処理後の個々のチャネルについて光信号のパワーレベルを制御する複数の可変光減衰器と、
パワーレベル制御後の光信号を合波して出力側波長分割多重信号を生成する合波器と、
出力側波長分割多重信号について、予め定められた複数の波長帯におけるパワーレベルを測定する測定部と、
出力側波長分割多重信号を構成する複数のチャネルの各々のビットレートと変調方式から各チャネルの近似波形を決定する波形決定部と、
測定部が測定した複数の波長におけるパワーレベルを、波形決定部が決定した各チャネルの近似波形で近似することによって、各チャネルのパワーレベル及び波長を決定する近似部と、
近似部が決定した各チャネルのパワーレベルに基づいて前記複数の可変光減波器を制御する制御部とを具備する波長分割多重伝送装置。
（付記６）
前記波長分割多重伝送装置は、入力された波長分割多重信号と、前記分波器との間に分布ラマン増幅器を有し、
前記近似部において決定した各チャネルのパワーレベルに基づいて分布ラマン増幅器のポンプパワーを制御する制御部とを具備することを特徴とした、付記５記載の波長分割多重伝送装置。
（付記７）
前記測定部は、
波長分割多重信号を分波する分波器と、
分波器で分波された光のパワーレベルを予め定められた複数の波長帯において検出する複数の光検出器とを含む付記５記載の波長分割多重伝送装置。
（付記８）
前記波形決定部は、
ビットレートと変調方式のあり得る組み合わせの各々について近似波形のデータを記憶する波形データベースと、
各チャネルのビットレートと変調方式に基づいて波形データベースを検索することによって各チャネルの近似波形を決定する検索部とを含む付記５記載の波長分割多重伝送装置。
（付記９）
前記波形データベースは、ビットレートと変調方式と、さらにそれまでに通ったルートとのあり得る組み合わせについて近似波形のデータを記憶し、
前記検索部は、各チャネルのビットレートと変調方式と、さらにそれまでに通ったルートとに基づいて波形データベースを検索する付記９記載の波長分割多重伝送装置。
（付記１０）
前記検索部へ、各チャネルのビットレートと変調方式と、さらにはそれまでに通ったルート情報を通知する装置制御部を含む付記８または９記載の波長分割多重伝送装置。
（付記１１）
前記装置制御部では、波長分割多重信号を構成する複数のチャネルの各々のビットレートと変調方式と、さらには、それまでに通ったルートを、ＯＳＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）またはネットワーク監視システムにより他の波長多重伝送装置に通知し、装置内の波長分割多重信号のデータベースを作成する付記１０記載の波長分割多重伝送装置。

従来のＯＣＭの第１の例を示す図である。 従来のＯＣＭの第２の例を示す図である。 従来のＯＣＭにおける波長およびパワーレベルの決定方法を説明する図である。 １０ＧｂｐｓＮＲＺの波形を示す図である。 ４０ＧｂｐｓＮＲＺの波形を示す図である。 変調方式に応じた波形の違いを示す図である。 本発明の実施例に係るＷＤＭ伝送装置の第１構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るＷＤＭ伝送装置の第２構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るＷＤＭ伝送装置の第３構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るＷＤＭ伝送装置の第４構成を示すブロック図である。 リニア接続のネットワークを示す図である。 リング接続のネットワークを示す図である。 メッシュ接続のネットワークを示す図である。 リニア接続のネットワークの一例を示す図である。 ＯＣＭ部６４の詳細な構成を示すブロック図である。 波形データベースに記憶される波形データの第１の例を示す図である。 波形データベースに記憶される波形データの第２の例を示す図である。 ＰＤによる測定データを示す図である。 測定データをビットレートおよび変調方式から決定された近似波形で近似する例を示す図である。 ＰＤによる測定データを示す図である。 測定データを、さらにルート情報を加味して決定された近似波形で近似する例を示す図である。 ビットレートなどの情報をＯＳＣを使わずネットワーク管理システムで管理する例を示す図である。

Claims (7)

1. 波長分割多重信号について、予め定められた複数の波長帯におけるパワーレベルを測定する測定部と、
   波長分割多重信号を構成する複数のチャネルの各々のビットレートと変調方式さらにそれまでに通ったルートから各チャネルの近似波形を決定する波形決定部と、
   測定部が測定した複数の波長帯におけるパワーレベルを、波形決定部が決定した各チャネルの近似波形で近似することによって、各チャネルのパワーレベル及び波長を決定する近似部とを具備する波長分割多重信号監視装置。
2. 前記測定部は、
   波長分割多重信号を分波する分波器と、
   分波器で分波された光のパワーレベルを予め定められた複数の波長帯において検出する複数の光検出器とを含む請求項１記載の監視装置。
3. 前記波形決定部は、
   ビットレートと変調方式さらにそれまでに通ったルートとのあり得る組み合わせの各々について近似波形のデータを記憶する波形データベースと、
   各チャネルのビットレートと変調方式さらにそれまでに通ったルートに基づいて波形データベースを検索することによって各チャネルの近似波形を決定する検索部とを含む請求項１または２記載の監視装置。
4. 入力側波長分割多重信号を個々のチャネルに分波する分波器と、
   分波器で分波された個々のチャネルについて、アッドおよびドロップの処理を行うアッドドロップ処理部と、
   アッドドロップ処理後の個々のチャネルについて光信号のパワーレベルを制御する複数の可変光減衰器と、
   パワーレベル制御後の光信号を合波して出力側波長分割多重信号を生成する合波器と、
   出力側波長分割多重信号について、予め定められた複数の波長帯におけるパワーレベルを測定する測定部と、
   出力側波長分割多重信号を構成する複数のチャネルの各々のビットレートと変調方式さらにそれまでに通ったルートから各チャネルの近似波形を決定する波形決定部と、
   測定部が測定した複数の波長におけるパワーレベルを、波形決定部が決定した各チャネルの近似波形で近似することによって、各チャネルのパワーレベル及び波長を決定する近似部と、
   近似部が決定した各チャネルのパワーレベルに基づいて前記複数の可変光減衰器を制御する制御部とを具備する波長分割多重伝送装置。
5. 前記波長分割多重伝送装置は、入力された波長分割多重信号と、前記分波器との間に分布ラマン増幅器を有し、
   前記近似部において決定した各チャネルのパワーレベルに基づいて分布ラマン増幅器のポンプパワーを制御する制御部とを具備する請求項４記載の波長分割多重伝送装置。
6. 前記測定部は、
   波長分割多重信号を分波する分波器と、
   分波器で分波された光のパワーレベルを予め定められた複数の波長帯において検出する複数の光検出器とを含む請求項４記載の波長分割多重伝送装置。
7. 前記波形決定部は、
   ビットレートと変調方式さらにそれまでに通ったルートとのあり得る組み合わせの各々について近似波形のデータを記憶する波形データベースと、
   各チャネルのビットレートと変調方式さらにそれまでに通ったルートに基づいて波形データベースを検索することによって各チャネルの近似波形を決定する検索部とを含む請求項４記載の波長分割多重伝送装置。

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