JP5373500B2 - 分散補償装置 - Google Patents

Description

本発明は、光信号の波形劣化を可変分散補償器により補償して、長距離、大容量伝送を可能とする分散補償装置に関する。

近年の増大する通信トラフィックに対応するために、波長分割多重装置に収容する信号速度が、１０Ｇｂｐｓから４０Ｇｂｐｓへとより高速化している。多重する光信号が高速化するほど、伝送路中の光信号パルスに生じる波形の歪み(分散)の影響を受けやすくなり、分散の影響をキャンセルする高精度の分散補償技術が必須となる。

これまでの１０Ｇｂｐｓの信号速度であれば、波長分割多重装置で波長を多重した信号に対して分散補償ファイバを用いて一括で分散補償を行えば受信可能であったが、４０Ｇｂｐｓへと信号速度が高速化することで、受信側の分散耐力が極端に狭くなっている。そのため、波長多重した信号を一括して分散補償するだけでなく、波長分割した個別の波長ごとの信号に対しても可変分散補償器を用いて分散補償を実施することが必要となってきている。可変分散補償器の制御方法としては、受信データ信号の符号誤り率をモニタし、符号誤り率が最小となるように可変分散補償器の分散補償値を設定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２０８８９２号公報

しかしながら、上述の特許文献１のように符号誤り率に基づいて分散補償値を設定する場合、最適な分散補償値を設定するまでに非常に時間がかかるという問題がある。すなわち、可変分散補償器の分散補償範囲の全てにおいて分散補償値を変化させていき、符号誤り率が最小となる分散補償値を探索する作業には、長時間を要する。特に４０Ｇｂｐｓ等の高速な光信号においては、光信号の受信側での分散耐力特性は悪化する。従って、符号誤り率が最小となる最適な分散補償値を求めるためには分散補償値を変化させる際のステップ幅を非常に小さく設定しなければならないため、分散補償値の制御には膨大な時間を要する。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、分散補償値の制御を高速化できる分散補償装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の分散補償装置は、入力される光信号に対し分散補償を行う可変分散補償器と、分散補償された光信号を電気信号に変換し、該電気信号からクロック信号および受信データ信号を取り出す光受信部であって、電気信号にクロック信号がロックしているか否かを示すクロックロック情報を出力する光受信部と、受信データ信号の符号誤り率情報を出力する信号処理部と、符号誤り率情報およびクロックロック情報に基づいて可変分散補償器の分散補償値を可変制御する制御部とを備える。

この態様によると、符号誤り率情報およびクロックロック情報に基づいて可変分散補償器の分散補償値を可変制御することにより、符号誤り測定を行う測定ポイントを大幅に減らすことができるので、分散補償値の制御を高速化できる。

制御部は、所定の第１ステップ幅で可変分散補償器の分散補償値を順次変化させてクロック信号がロックする第１分散補償値を探索した後、該第１分散補償値の近傍で符号誤り率情報に基づく分散補償値の可変制御を行ってもよい。

制御部は、第１分散補償値を探索した後、所定の探索停止条件を満足するまで第１ステップ幅よりも小さい第２ステップ幅で第１分散補償値から分散補償値を順次変化させていき、符号誤り率情報を取得できる分散補償値の範囲を探索してもよい。

所定の探索停止条件は、クロック信号のロック外れの発生を含んでもよい。また、所定の探索停止条件は、符号誤り率が測定できる状態から符号誤り率が測定できない状態への変化を含んでもよい。また、所定の探索停止条件は、信号処理部からのロス・オブ・フレーム信号の発出を含んでもよい。

第１ステップ幅は、クロック信号がロックする範囲内で最大の設定幅としてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システム、プログラム、プログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、最適な分散補償値の設定を高速に行うことができる分散補償装置を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる分散補償装置の構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る分散補償装置における分散補償制御処理のフローチャートである。 本実施の形態に係る分散補償装置における分散補償制御の具体例を説明するための図である。

図１は、本発明の実施の形態にかかる分散補償装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、分散補償装置１０は、入力される光信号に対し分散補償を行う可変分散補償器１２と、分散補償された光信号を電気信号に変換し、該電気信号からクロック信号および受信データ信号を取り出す光受信部１４と、受信データ信号に対し符号誤り訂正などの所定の信号処理を施す信号処理部１６と、可変分散補償器１２の分散補償値を可変制御する制御部１８とを備える。

可変分散補償器１２に入力される光信号は、光伝送路２０を介して入力されるものであって、光伝送路２０の分散特性に起因して波形劣化が生じるような、例えば４０Ｇｂｐｓ等の高速ビットレートの光信号である。可変分散補償器１２は、入力光の波長分散を可変に補償することが可能な公知の光デバイスである。具体的には、例えば、ＶＩＰＡ（Virtually-Imaged-Phased-Array）デバイスや、ＦＢＧ（Fiber-Bragg-Grating）を利用した光デバイスなどを用いることが可能である。

光受信部１４は、可変分散補償器１２から出力される光信号を受光して電気信号に変換する受光素子、電気信号からクロック信号を抽出するタイミング抽出回路、クロック信号を用いて電気信号を識別再生する識別再生回路などを有する。識別再生された受信データ信号は、信号処理部１６に出力される。また、光受信部１４は、電気信号にクロック信号がロックしているか否かを示すクロックロック情報を制御部１８に出力する。クロックロック情報は、クロック信号が電気信号に同期しているか否かを示す情報である。

信号処理部１６は、光受信部１４からの受信データ信号に含まれる誤り訂正符号を用いて誤り訂正を行い、符号誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）を測定して符号誤り率情報として制御部１８に出力する。符号誤り率を測定する具体的な方法としては、例えば、受信データ信号のパリティチェックを行って符号誤りを判断する方法や、ＳＯＮＥＴ或いはＳＨＤに準拠した信号のＢ１またはＢ２バイトを使用する方法などの公知の測定方法を適用することが可能である。その他にも、信号処理部１６は、光受信部１４においてクロック信号がロックしているにもかかわらず、フレーム同期がとれない場合に、ロス・オブ・フレーム（ＬＯＦ：Loss of Frame）信号を制御部１８に出力する。

制御部１８は、信号処理部１６から送られてくる符号誤り率情報、および光受信部１４から送られてくるクロックロック情報に基づいて、可変分散補償器１２から出力される光信号の符号誤りが低減されるように、可変分散補償器１２における分散補償値を自動制御する。

一般的に、可変分散補償器の可変範囲内において分散補償値を掃引した場合、符号誤り率情報を取得できる信号疎通範囲よりも、クロック信号がロックする範囲の方が広い。また、信号が疎通する範囲は、クロック信号がロックする範囲に含まれる。本実施の形態においては、これらの関係を利用して、まずクロック信号がロックする分散補償値を探索し、その後、クロック信号がロックしたときの分散補償値の近傍で符号誤り率情報に基づいて分散補償値の最適値を探索する。すなわち、まずクロックロック情報を利用して粗い分散補償値の探索を行い、その後、粗い探索により求められた分散補償値の近傍で、符号誤り率情報を利用して詳細な分散補償値の探索を行うのである。これにより、最初から符号誤り率情報を用いて分散補償値の探索を行う場合よりも符号誤り率の測定ポイントを減らすことができるので、分散補償値の制御を高速化できる。

但し、クロック信号がロックする範囲と符号誤り率情報を取得できる信号疎通範囲の差分が大きい場合には、クロック信号がロックしたときの分散補償値の近傍から順に符号誤り率情報に基づく探索を行っても、すぐに信号疎通を見つけられない場合がある。そこで、本実施の形態においては、クロック信号がロックする分散補償値を検出した後、所定の探索停止条件を満足するまで符号誤り率をモニタしながら所定のステップ幅で分散補償値を順次変化させていき、信号疎通範囲を探索する。そして、探索された信号疎通範囲で分散補償値を掃引し、符号誤り率が最小となる分散補償値を探索することで、さらに高速且つ最適な分散補償値の制御を行うことができる。なお、所定の探索停止条件については後述する。

図２は、本実施の形態に係る分散補償装置１０における分散補償制御処理のフローチャートである。

まず、制御部１８は、可変分散補償器１２に光信号が入力されているか否か判断する（Ｓ１０）。光信号入力の有無は、クロックロック情報や符号誤り率情報を参照することにより判断できる。光信号入力がない場合（Ｓ１０のＮ）、制御部１８は光信号が入力されるまで待機する。

光信号が入力された場合（Ｓ１０のＹ）、制御部１８は、光受信部１４から出力されるクロックロック信号に基づいて、クロック信号がロックするときの第１分散補償値を探索する（Ｓ１２）。この探索は、まず、可変分散補償器１２を予め定められた初回設定分散補償値（例えば０ｐｓ／ｎｍ）に設定し（Ｓ１２）、クロック信号がロックしたか否かを判定する（Ｓ１４）。この初回設定分散補償値ではクロック信号がロックしない場合（Ｓ１４のＮ）、制御部１８は、所定の第１ステップ幅だけ可変分散補償器１２の分散補償値を増加または減少させ（Ｓ１２）、再びクロック信号がロックしたか否かを判定する（Ｓ１４）。この処理を繰り返し、クロック信号がロックする第１分散補償値を求める。第１ステップ幅は、クロック信号がロックする範囲内で最大の設定幅とすることが好ましい。この場合、短時間でクロック信号がロックする第１分散補償値を求めることができる。

可変分散補償器１２が第１分散補償値のときにクロック信号がロックした場合（Ｓ１４のＹ）、制御部１８は、符号誤り率情報に基づいた分散補償値の探索を開始する（Ｓ１６）。まず、制御部１８は、第１分散補償値から増加する方向へ分散補償値を変化させ、符号誤り率情報を取得する探索を行う（Ｓ１８）。この探索は、正方向探索とも称される。

正方向探索では、まず、第１ステップ幅よりも小さい第２ステップ幅だけ第１分散補償値から分散補償値を増加させ、符号誤り率情報を取得する（Ｓ１８）。次に、制御部１８は、所定の探索停止条件を満足するか否か判断する（Ｓ２０）。本実施の形態において、探索停止条件は、（１）クロック信号のロック外れが生じたこと、（２）符号誤り率が測定できる状態から符号誤り率が測定できない状態へ変化したこと、（３）信号処理部１６からロス・オブ・フレーム（ＬＯＦ：Loss of Frame）信号が発出したこと、である。これらの探索停止条件の少なくとも１つを満足する場合（Ｓ２０のＹ）、制御部１８は、正方向探索を終了する。一方、これらの探索停止条件を全て満足しない場合（Ｓ２０のＮ）、制御部１８は、更に第２ステップ幅だけ分散補償値を増加させて符号誤り率情報を取得し（Ｓ１８）、上記の探索停止条件の少なくとも１つを満足するか否か判断する（Ｓ２０）。この処理を繰り返し、第１分散補償値よりも分散補償値が増加する方向において、符号誤り率情報を取得できる信号疎通範囲が求められる。なお、本実施の形態では、探索停止条件は上記の３つの条件を含んでいるが、探索停止条件は、３つの条件のうちいずれか１つの条件、または３つの条件のうち任意の２つの条件を含むものであってもよい。

正方向探索の終了後、制御部１８は、第１分散補償値から減少する方向へ分散補償値を変化させる探索を行う（Ｓ２２）。この探索は、負方向探索とも称される。負方向探索においては、まず、第２ステップ幅だけ第１分散補償値から分散補償値を減少させ、符号誤り率情報を取得する。次に、制御部１８は、所定の探索停止条件を満足するか否か判断する（Ｓ２４）。探索停止条件は、上述の（１）〜（３）と同様である。これらの探索停止条件の少なくとも１つを満足する場合（Ｓ２４のＹ）、制御部１８は、負方向探索を終了する。一方、これらの探索停止条件を全て満たさない場合（Ｓ２４のＮ）、制御部１８は、更に第２ステップ幅だけ分散補償値を減少させ（Ｓ２２）、上記の探索停止条件の少なくとも１つを満足するか否か判断する（Ｓ２４）。この処理を繰り返し、第１分散補償値よりも分散補償値が減少する方向において、符号誤り率情報を取得できる信号疎通範囲が求められる。

以上の正方向探索および負方向探索により、符号誤り率情報が取得できる信号疎通範囲を高速に求めることができる。制御部１８は、求められた信号疎通範囲で分散補償値を掃引し、符号誤り率が最小となる分散補償値を探索することで、高速かつ最適な分散補償制御を行うことができる（Ｓ２６）。

図３は、本実施の形態に係る分散補償装置１０における分散補償制御の具体例を説明するための図である。図３において、縦軸は符号誤り率（ＢＥＲ）であり、横軸は分散補償値である。ここでは、可変分散補償器１２の分散補償範囲が±８００ｐｓ／ｎｍであり、光受信部１４のクロック信号がロックする範囲が±４００ｐｓ／ｎｍ、符号誤り率を取得可能な範囲（信号疎通範囲）が±１００ｐｓ／ｎｍである場合を想定する。

制御部１８は、光信号の入力を確認した後、クロック信号がロックするときの第１分散補償値を探索する。ここでは初期設定分散補償値を０ｐｓ／ｎｍ、第１ステップ幅を５００ｐｓ／ｎｍとする。この場合、初期設定分散補償値がクロック信号がロックする範囲内であるから、第１分散補償値＝０ｐｓ／ｎｍにおいてクロック信号はロックする。

次に、制御部１８は、符号誤り率情報に基づいた分散補償値の探索を開始する。ここでは、第２ステップ幅を１００ｐｓ／ｎｍとする。まず、正方向探索が行われ、１００ｐｓ／ｎｍ刻みで分散補償値を可変させていく。＋１００ｐｓ／ｎｍに分散補償値を設定した場合、符号誤り率はオーバーフロー閾値を超えているため、符号誤り率は取得できないが、クロック信号はロックしたままであるので、上記の探索停止条件を満足せず、正方向探索が継続される。その後、＋３００ｐｓ／ｎｍに分散補償値を設定した場合に、符号誤り率が取得でき、分散補償値の最適値評価が可能となる。このまま正方向に探索を続け、＋５００ｐｓ／ｎｍに分散補償値を設定したときには、符号誤り率はオーバーフロー閾値を超えている。このとき、上記の探索停止条件の（２）符号誤り率が測定できた状態から符号誤り率が測定できない状態への変化を満足するため、正方向探索は終了する。

続いて、制御部１８は、負方向探索に移行するが、−１００ｐｓ／ｎｍに分散補償値を設定した場合、符号誤り率はオーバーフロー閾値を超え、さらにクロック信号のロック外れも生じるため、負方向探索はここで終了する。

そして最後に、有効な符号誤り率が取得できた＋３００〜＋４００ｐｓ／ｎｍの信号疎通範囲で分散補償値を掃引し、符号誤り率が最小となる分散補償値を求めることにより、最適な分散補償値として＋３５０ｐｓ／ｎｍを設定することができる。

仮に、図３に示す条件において、符号誤り率情報のみを用いて最適な分散補償値を設定しようとした場合、可変分散補償器１２の分散補償範囲である±８００ｐｓ／ｎｍの全域にわたって符号誤り率の測定を行う必要がある。一方、本実施の形態に係る分散補償装置１０によれば、符号誤り率情報およびクロックロック情報に基づいて可変分散補償器１２の分散補償値を可変制御することにより、符号誤り測定を行う測定ポイントを大幅に減らすことができるので、分散補償値の制御を高速化できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ 分散補償装置、 １２ 可変分散補償器、 １４ 光受信部、 １６ 信号処理部、 １８ 制御部。

Claims (5)

1. 入力される光信号に対し分散補償を行う可変分散補償器と、
   分散補償された前記光信号を電気信号に変換し、該電気信号からクロック信号および受信データ信号を取り出す光受信部であって、前記電気信号に前記クロック信号がロックしているか否かを示すクロックロック情報を出力する光受信部と、
   前記受信データ信号の符号誤り率情報を出力する信号処理部と、
   前記符号誤り率情報および前記クロックロック情報に基づいて前記可変分散補償器の分散補償値を可変制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、所定の第１ステップ幅で前記可変分散補償器の分散補償値を順次変化させて前記クロック信号がロックする第１分散補償値を探索した後、該第１分散補償値の近傍で前記符号誤り率情報に基づく分散補償値の可変制御を行い、
   前記制御部は、前記第１分散補償値を探索した後、所定の探索停止条件を満足するまで前記第１ステップ幅よりも小さい第２ステップ幅で前記第１分散補償値から分散補償値を順次変化させていき、符号誤り率情報を取得できる分散補償値の範囲を探索することを特徴とする分散補償装置。
2. 前記所定の探索停止条件は、クロック信号のロック外れの発生、を含むことを特徴とする請求項１に記載の分散補償装置。
3. 前記所定の探索停止条件は、符号誤り率が測定できる状態から符号誤り率が測定できない状態への変化、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の分散補償装置。
4. 前記所定の探索停止条件は、前記信号処理部からのロス・オブ・フレーム信号の発出、を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の分散補償装置。
5. 前記第１ステップ幅は、前記クロック信号がロックする範囲内で最大の設定幅とすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の分散補償装置。

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