JP6406818B2 - 光伝送システム及び光伝送方法 - Google Patents

Description

この発明は、可変分散補償機能を有する光伝送システム及び光伝送方法に関するものである。

従来より、波長多重伝送方式の光伝送システムが用いられている。送信装置は、所定の中心波長を含む異なる複数の波長の光にデータ信号をそれぞれ重畳した光信号を出力する。
出力された光信号は、光ファイバで構成された伝送路を介して受信装置に伝送される。

一般に、光ファイバは伝搬する光の波長により伝搬速度が異なるという特性を有している。すなわち、波長の短い光は光ファイバ内の伝搬速度が速くなり、波長の長い光は光ファイバ内の伝搬速度が遅くなる。したがって、送信装置から同時に出力された光信号は、その波長に応じて受信装置に到達する時間にずれが生ずる。このように、波長によって伝送路で生じた光信号の遅延差を「波長分散」という。光伝送システムにおいては、波長分散によって信号波形が劣化する。

通信速度が低速な光伝送システムは、波長分散に対する分散耐力が高く、波長分散によって生じる信号波形の劣化の影響は小さい。これに対し、通信速度が高速な光伝送システムは、分散耐性が低く、信号波形の劣化の影響が大きくなる。

近年、通信データの大容量化にともない、光伝送システムの伝送容量の大容量化が求められている。光伝送システムの伝送容量は、光信号の１波長当たりの伝送速度に依存する。
この１波長当たりの伝送速度は、１ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）、１０Ｇｂｐｓから４０Ｇｂｐｓ、１００Ｇｂｐｓへと高速化している。特に、４０Ｇｂｐｓ以上の伝送速度では分散耐力が低くなることから、分散補償機能が必須となっている。

分散補償機能には、分散補償ファイバなどを用いて固定量の分散補償量で補償を行うものと、可変分散補償器などを用いて分散補償量を可変しながら補償を行うものがある。伝送速度が４０Ｇｂｐｓ以上の通信装置では、より精度の高い分散補償が求められるため、一般に可変分散補償機能が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

また、１波長当たりの伝送速度の高速化にともない、伝送装置の故障や伝送路の異常によって受ける影響も大きくなっている。そのため、完全な回線断となる前に故障や異常を検出して予防保全を実施し、大規模な回線障害の発生を未然に防止する手段が必要とされている。予防保全の手段として、従来より、データ信号のビット誤り率（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ，ＢＥＲ）の値を監視し、伝送性能が劣化してＢＥＲの値が大きくなった場合に外部に通知するものが用いられている。

特開２０１０−２７８５６２号公報

可変分散補償機能を有する光伝送システムは、波長分散量に応じて補償量を可変しながら分散補償を行う。そのため、伝送装置の故障や伝送路の異常が発生して波長分散量が増減した場合であっても、データ信号のＢＥＲの値は変動しない場合がある。その結果、伝送装置の故障や伝送路の異常を通知せずに動作を継続し、突然の回線断による大規模な回線障害を引き起こすという課題があった。

この発明の光伝送システムは、伝送路で生じた光信号の遅延差を補償する可変分散補償部と、光信号から得たデータ信号の誤り訂正値に応じて可変分散補償部の光信号に対する補償量を設定する分散補償量設定部と、前記補償量を外部に通知する分散補償量通知部とを設けた複数のインタフェース基板であって、波長分離部によって分離された波長ごとのインタフェース基板を具備する光伝送装置と、それぞれの分散補償量通知部から通知された補償量を用いてそれぞれのインタフェース基板の故障を検出する監視制御装置と、を具備するものである。

この発明の光伝送装置は、伝送路で生じた光信号の遅延差を補償する可変分散補償部と、光信号から得たデータ信号の誤り訂正値に応じて可変分散補償部の光信号に対する補償量を設定する分散補償量設定部と、補償量を用いて光伝送装置本体の故障又は伝送路の異常を検出するとともに、故障又は異常の発生を外部に通知する分散補償量監視部と、を具備するものである。

この発明の光伝送装置、光伝送システム及び光伝送方法によれば、伝送装置の故障や伝送路の異常の発生を早期に発見して予防保全を実施することで、大規模な回線障害の発生を抑制することができる。

この発明の実施の形態１の光伝送システムの構成図である。 この発明の実施の形態１の光伝送システムの動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２の光伝送システムの構成図である。 この発明の実施の形態３の光伝送システムの構成図である。

実施の形態１．
図１を参照して、実施の形態１の光伝送システムについて説明する。
図中、２０１は送信データ生成部である。送信データ生成部２０１は、送信装置（光伝送装置）２のインタフェース基板２１に設けられている。送信データ生成部２０１は、所定の中心波長を含む異なる複数の波長の光にデータ信号をそれぞれ重畳した光信号を生成するものである。また、送信データ生成部２０１は、生成した光信号を、光ファイバで構成された伝送路３を介して受信装置（光伝送装置）１の装置内ファイバ１２に出力するようになっている。

装置内ファイバ１２は、伝送路３を構成する光ファイバの波長分散特性と逆の波長分散特性を有する分散補償ファイバで構成されている。これにより、波長によって伝送路３で生じた光信号の遅延差（以下「波長分散」と記載）を補償することで、この波長分散による信号波形の劣化を補償している。装置内ファイバ１２を通過した光信号は、可変分散補償部１０３に出力される。

可変分散補償部１０３は、可変分散補償器又は可変分散補償機能を有する大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ＬＳＩ）で構成されている。装置内ファイバ１２を通過した光信号の波長分散は、理想的には０になることが望ましいが、実際にはある程度の分散量が残ることが多い（以下「残留分散」と記載）。可変分散補償部１０３は、この残留分散を設定された分散補償量で補償することで、残留分散による信号波形の劣化を補償するものである。可変分散補償部１０３は、残留分散を補償した光信号を受信データ抽出部１０２に出力するようになっている。

受信データ抽出部１０２は、光信号からデータ信号を取り出すとともに、光信号から得たデータ信号を誤り訂正部１０１に出力するようになっている。

誤り訂正部１０１は、データ信号の誤り訂正処理を実行し、訂正したデータ信号の誤り数の値又はデータ信号のビット誤り率（ＢＥＲ）の値（以下「誤り訂正値」と記載）を分散補償量設定部１０４に出力するようになっている。

分散補償量設定部１０４は、誤り訂正値の値がより小さくなるように、可変分散補償部１０３の分散補償量の値を適切な値に設定するものである。設定された分散補償量（修正補償量）の値は、分散補償量監視部１０５に出力される。

分散補償量監視部１０５は、設定された分散補償量（修正補償量）の値を用いて、受信装置１の故障、送信装置２の故障及び伝送路３の異常の発生を検出するとともに、故障及び異常の発生を監視制御装置４に通知するようになっている。

ここで、誤り訂正部１０１、受信データ抽出部１０２、可変分散補償部１０３、分散補償量設定部１０４及び分散補償量監視部１０５は、受信装置１のインタフェース基板１１に設けられている。

受信装置１と同様の構成を有する予備受信装置（予備光伝送装置）５が、伝送路３に接続自在に設けられている。送信装置２と同様の構成を有する予備送信装置（予備光伝送装置）６が、伝送路３に接続自在に設けられている。

監視制御装置４は、図示しない液晶ディスプレイなどの表示出力部を有しており、分散補償量監視部１０５からの通知を表示するものである。
また、監視制御装置４は、図示しないタッチパネルなどの操作入力部を有している。これにより、故障した受信装置１から予備受信装置５への切替処理及び故障した送信装置２から予備送信装置６への切替処理の実行可否と、故障した受信装置１及び送信装置２の自動復旧処理の実行可否とを設定するものである。また、自動復旧処理の実行時刻を設定するものである。

このように構成された受信装置１、送信装置２、伝送路３、監視制御装置４、予備受信装置５及び予備送信装置６によって、冗長構成の光伝送システム３００が構成されている。

次に、光伝送システム３００の動作について説明する。
まず、分散補償量監視部１０５は、以下に示す３通りの検出方法のうちの少なくとも１つの検出方法を用いて、受信装置１の故障、送信装置２の故障及び伝送路３の異常の発生を検出する。

（第１検出方法）
伝送路３で生じる光信号の波長分散の分散量、及び装置内ファイバ１２を通過した後の光信号の残留分散の分散量が予め分かっている場合は、正常と判断する閾値と、故障及び異常が発生したと判断する閾値とを予め設定しておく。分散補償量監視部１０５は、可変分散補償部１０３の分散補償量の値を設定された閾値と比較することで、故障及び異常の発生を検出する。

（第２検出方法）
伝送路３で生じる光信号の波長分散の分散量、及び装置内ファイバ１２を通過した後の光信号の残留分散の分散量が不明である場合は、分散補償量の変動を用いる。分散補償量監視部１０５は、可変分散補償部１０３の分散補償量の変動がなくなるか、または一定の変動以下となった際の分散補償量の値を正常値として保持する。分散補償量の値が正常値から一定範囲以上変動した場合、故障及び異常の発生を検出する。

（第３検出方法）
分散補償量の変動に加えて、データ信号のＢＥＲの値の変動、及び光信号の受信レベルの値の変動を用いる。分散補償量監視部１０５は、ＢＥＲ及び受信レベルの変動について第２検出方法と同様の正常値を保持し、正常値から一定範囲以上変動した場合、故障及び異常の発生を検出する。

図２は、分散補償量監視部１０５が故障及び異常の発生を検出した場合の光伝送システム３００の動作を示すフローチャートである。
分散補償量監視部１０５は、第１検出方法〜第３検出方法のうちのいずれかを用いて受信装置１の故障、送信装置２の故障及び伝送路３の異常の発生を検出すると、故障及び異常の発生を監視制御装置４に通知する（ステップＳＴ１）。

監視制御装置４は、分散補償量監視部１０５からの通知を表示する（ステップＳＴ２）。
次いで、自動復旧処理の実行可否を確認する（ステップＳＴ３）。自動復旧処理の実行を拒否する場合（ステップＳＴ３でＮＯ）、監視制御装置４は処理を終了する。一方、自動復旧処理の実行を許可する場合（ステップＳＴ３でＹＥＳ）、監視制御装置４は現在時刻が予め設定された自動復旧処理の実行時刻であるか否かを確認する（ステップＳＴ４）。

現在時刻が自動復旧処理の実行時刻である場合（ステップＳＴ４でＹＥＳ）、監視制御装置４は切替処理の実行可否を確認する（ステップＳＴ５）。一方、現在時刻が自動復旧処理の実行時刻と異なる場合（ステップＳＴ４でＮＯ）、監視制御装置４は自動復旧処理の実行時刻になるまで待機する。
このとき、自動復旧処理の実行時刻を通信量（トラフィック）の少ない夜間の時間帯の時刻などに設定しておくことで、復旧処理にともなう回線断の影響を最小限に抑えることができる。

光伝送システム３００が予備受信装置５及び予備送信装置６を有する冗長化した構成となっており、かつ切替処理の実行を許可する場合（ステップＳＴ５でＹＥＳ）、監視制御装置４は故障した受信装置１を予備受信装置５に切り替える切替処理、及び故障した送信装置２を予備送信装置６に切り替える切替処理のうちの少なくとも一方を実行する（ステップＳＴ６）。
このように、冗長化した構成として切替処理を行うことで、復旧処理にともなう回線断時間を最短にすることができる。

一方、光伝送システム３００が冗長化した構成となっていないか、又は切替処理の実行を拒否する場合（ステップＳＴ５でＮＯ）、監視制御装置４は切替処理をスキップする。

次いで、監視制御装置４は、受信装置１及び送信装置２の自動復旧処理を実行する（ステップＳＴ７）。受信装置１及び送信装置２は、一部機能をリセットするか、一部機能を再設定するか、又は装置全体をリセットすることで、自律的に復旧を試みる。

以上のように、この実施の形態１の受信装置１は、可変分散補償部１０３の分散補償量の値を用いて受信装置１の故障、送信装置２の故障及び伝送路３の異常の発生を検出するとともに、故障及び異常の発生を監視制御装置４に通知する。また、監視制御装置４は、受信装置１からの通知を表示するとともに、受信装置１を予備受信装置５に切り替える切替処理、送信装置２を予備送信装置６に切り替える切替処理、並びに受信装置１及び送信装置２の自動復旧処理を実行する。
このようにして、伝送装置の故障や伝送路の異常の発生を早期に発見して予防保全を実施することで、大規模な回線障害の発生を抑制することができる。

なお、可変分散補償部１０３は、適切な分散補償量の値を自律的に推定する機能を有するＬＳＩで構成されたものでも良い。分散補償量監視部１０５は、分散補償量設定部１０４が設定した分散補償量の値に代えて、ＬＳＩが推定した推定分散補償量の値を用いて受信装置１の故障、送信装置２の故障及び伝送路３の異常の発生を検出するものとしても良い。

また、分散補償量監視部１０５は、受信装置１の故障、送信装置２の故障又は伝送路３の異常のうちの少なくとも１つを検出する構成としても良い。また、監視制御装置４は、受信装置１を予備受信装置５に切り替える切替処理、送信装置２を予備送信装置６に切り替える切替処理、受信装置１の自動復旧処理、又は送信装置２の自動復旧処理のうちの少なくとも１つを実行する構成としても良い。

また、監視制御装置４の表示出力部の構成は、液晶ディスプレイに限定されるものではない。ブラウン管ディスプレイを備えたものでも良く、スピーカを備えて通知を音声出力するものでも良い。さらに、操作入力部の構成はタッチパネルに限定されるものではなく、タッチキーや操作レバーを備えたものでも良い。

実施の形態２．
図３を参照して、送信装置に監視制御装置を接続した光伝送システムについて説明する。なお、図１に示す実施の形態１の光伝送システム３００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

図中、１０６は補償用データ通知部である。補償用データ通知部１０６は、受信装置１のインタフェース基板１１に設けられている。また、補償用データ通知部１０６は、分散補償量設定部１０４が設定した分散補償量の値を取得して、この取得した値を送信装置２のインタフェース基板２１に設けた可変分散補償部２０２に通知するようになっている。

可変分散補償部２０２は、送信データ生成部２０１と伝送路３の間に介在されている。
可変分散補償部２０２は、実施の形態１の可変分散補償部１０３と同様の構成を有しており、受信装置１の装置内ファイバ１２で補償しきれない残留分散を、補償用データ通知部１０６から通知された分散補償量で補償するものである。可変分散補償部２０２に、インタフェース基板２１に設けた分散補償量監視部２０３が接続されている。

分散補償量監視部２０３は、実施の形態１の分散補償量監視部１０５と同様の構成を有しており、可変分散補償部２０２の分散補償量の値を用いて受信装置１の故障、送信装置２の故障及び伝送路３の異常の発生を検出するようになっている。また、分散補償量監視部２０３に、監視制御装置４が接続されている。

このように構成された光伝送システム３０１は、以下のように実施の形態１の光伝送システム３００と同様に動作する。
すなわち、送信装置２は、第１検出方法〜第３検出方法のうちのいずれかを用いて受信装置１の故障、送信装置２の故障及び伝送路３の異常の発生を検出するとともに、故障及び異常の発生を監視制御装置４に通知する。また、監視制御装置４は、送信装置２からの通知を表示するとともに、受信装置１を予備受信装置５に切り替える切替処理、送信装置２を予備送信装置６に切り替える切替処理、並びに受信装置１及び送信装置２の自動復旧処理を実行する。
このようにして、伝送装置の故障や伝送路の異常の発生を早期に発見して予防保全を実施することで、大規模な回線障害の発生を抑制することができる。

実施の形態３．
図４を参照して、受信装置に複数のインタフェース基盤を設けた光伝送システムについて説明する。なお、図１に示す実施の形態１の光伝送システム３００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。

図中、１３は波長分離部である。波長分離部１３は、送信装置２から伝送路３及び装置内ファイバ１２を介して受信した波長多重された光信号を、波長ごとに分離するようになっている。波長分離部１３によって分離された光信号は、それぞれの波長に応じて第１インタフェース基板１１ａに設けた第１可変分散補償部１０３ａ、第２インタフェース基板１１ｂに設けた第２可変分散補償部１０３ｂ、及び第３インタフェース基板１１ｃに設けた第３可変分散補償部１０３ｃのうちのいずれかに出力される。

第１インタフェース基板１１ａには、実施の形態１の受信データ抽出部１０２と同様の構成を有する第１受信データ抽出部１０２ａが設けられている。同様に、第１誤り訂正部１０１ａ及び第１分散補償量設定部１０４ａが設けられている。

第１分散補償量設定部１０４ａによって設定された第１可変分散補償部１０３ａの分散補償量の値を監視制御装置４ａに通知するように、第１可変分散補償部１０３ａと監視制御装置４ａの間に第１分散補償量通知部１０７ａが介在されている。

第２インタフェース基板１１ｂは、第１インタフェース基板１１ａと同様の構成を有している。第２可変分散補償部１０３ｂの分散補償量の値を監視制御装置４ａに通知するように、第２可変分散補償部１０３ｂと監視制御装置４ａの間に第２分散補償量通知部１０７ｂが介在されている。

第３インタフェース基板１１ｃは、第１インタフェース基板１１ａと同様の構成を有している。第３可変分散補償部１０３ｃの分散補償量の値を監視制御装置４ａに通知するように、第３可変分散補償部１０３ｃと監視制御装置４ａの間に第３分散補償量通知部１０７ｃが介在されている。

監視制御装置４ａは、第１分散補償量通知部１０７ａ〜第３分散補償量通知部１０７ｃからそれぞれ通知された分散補償量の値を用いて、第１インタフェース基板１１ａ〜第３インタフェース基板１１ｃそれぞれの故障を検出するものである。
監視制御装置４ａは、図示しないディスプレイなどの表示出力部を有しており、検出した故障の発生を表示するものである。また、監視制御装置４ａは、図示しないタッチパネルなどの操作入力部を有しており、故障の検出に用いる差分許容値の値を設定するものである。

このように構成された光伝送システム３０２の動作について説明する。
監視制御装置４ａは、第１分散補償量通知部１０７ａ〜第３分散補償量通知部１０７ｃからそれぞれ通知された分散補償量の値の平均値を算出する。次いで、第１分散補償量通知部１０７ａ〜第３分散補償量通知部１０７ｃからそれぞれ通知された値と算出した平均値との差分値を算出して、この差分値と予め設定された差分許容値とを比較する。

このとき、第１インタフェース基板１１ａ〜第３インタフェース基板１１ｃがいずれも同じ伝送路３を介して光信号を受信しているため、正常な状態においては第１可変分散補償部１０３ａ〜第３可変分散補償部１０３ｃの分散補償量の値はいずれも同じ値となる。
そこで、監視制御装置４ａは、算出した差分値が差分許容値よりも大きくなった場合に、対応する第１インタフェース基板１１ａ〜第３インタフェース基板１１ｃの故障の発生を検出する。

以上のように、この実施の形態３の受信装置１は、第１インタフェース基板１１ａ〜第３インタフェース基板１１ｃを有している。また、監視制御装置４ａは、第１分散補償量通知部１０７ａ〜第３分散補償量通知部１０７ｃからそれぞれ通知された分散補償量の値を用いて、第１インタフェース基板１１ａ〜第３インタフェース基板１１ｃそれぞれの故障を検出して表示するようになっている。
このようにして、伝送装置の各インタフェース基板の故障の発生を早期に発見することで、大規模な回線障害の発生を抑制することができる。

なお、図４には受信装置１が第１インタフェース基板１１ａ〜第３インタフェース基板１１ｃを有する構成を示したが、インタフェース基板の数は３つに限定されない。多重化された光の波長に応じて、任意の数のインタフェース基板を用いて良い。

また、監視制御装置４ａは、実施の形態１の分散補償量監視部１０５と同様に、第１検出方法〜第３検出方法のうちのいずれかを用いて、受信装置１の故障、送信装置２の故障及び伝送路３の異常の発生を検出するものとしても良い。

さらに、実施の形態１と同様に、受信装置１と同様の構成を有する予備受信装置、及び送信装置２と同様の構成を有する予備送装置を設けたものとしても良い。監視制御装置４ａは、実施の形態１の監視制御装置４と同様に、送信装置２からの通知を表示するとともに、受信装置１を予備受信装置５に切り替える切替処理、送信装置２を予備送信装置６に切り替える切替処理、並びに受信装置１及び送信装置２の自動復旧処理を実行する。
このようにして、伝送装置の故障、各インタフェース基板の故障及び伝送路の異常の発生を早期に発見して予防保全を実施することで、大規模な回線障害の発生を抑制することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 受信装置（光伝送装置）、２ 送信装置（光伝送装置）、３ 伝送路、４，４ａ 監視制御装置、５ 予備受信装置（予備光伝送装置）、６ 予備送信装置（予備光伝送装置）、１１ インタフェース基板、１１ａ 第１インタフェース基板、１１ｂ 第２インタフェース基板、１１ｃ 第３インタフェース基板、１２ 装置内ファイバ、１３ 波長分離部、２１ インタフェース基板、１０１ 誤り訂正部、１０１ａ 第１誤り訂正部、１０１ｂ 第２誤り訂正部、１０１ｃ 第３誤り訂正部、１０２ 受信データ抽出部、１０２ａ 第１受信データ抽出部、１０２ｂ 第２受信データ抽出部、１０２ｃ 第３受信データ抽出部、１０３ 可変分散補償部、１０３ａ 第１可変分散補償部、１０３ｂ 第２可変分散補償部、１０３ｃ 第３可変分散補償部、１０４ 分散補償量設定部、１０４ａ 第１分散補償量設定部、１０４ｂ 第２分散補償量設定部、１０４ｃ 第３分散補償量設定部、１０５ 分散補償量監視部、１０６ 補償用データ通知部、１０７ａ 第１分散補償量通知部、１０７ｂ 第２分散補償量通知部、１０７ｃ 第３分散補償量通知部、２０１ 送信データ生成部、２０２ 可変分散補償部、２０３ 分散補償量監視部、３００，３０１，３０２ 光伝送システム。

Claims (3)

1. 伝送路で生じた光信号の遅延差を補償する可変分散補償部と、前記光信号から得たデータ信号の誤り訂正値に応じて前記可変分散補償部の前記光信号に対する補償量を設定する分散補償量設定部と、前記補償量を外部に通知する分散補償量通知部とを設けた複数のインタフェース基板であって、波長分離部によって分離された波長ごとの前記複数のインタフェース基板を具備する光伝送装置と、
   それぞれの前記分散補償量通知部から通知された前記補償量を用いてそれぞれの前記インタフェース基板の故障を検出する監視制御装置と、
   を具備することを特徴とする光伝送システム。
2. 前記監視制御装置は、それぞれの前記分散補償量通知部から通知された前記補償量を用いて前記光伝送装置の故障又は前記伝送路の異常を検出するように構成してなることを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
3. 伝送路で生じた光信号の遅延差を補償する補償量を外部に通知する分散補償量通知部を設けた複数のインタフェース基板を具備する光伝送装置において、
   波長分離部が、光信号を波長ごとに分離するステップと、
   それぞれの前記波長に応じて前記複数のインタフェース基板に前記光信号が出力されるステップと、
   分散補償設定部が前記光信号から得たデータ信号の誤り訂正値に応じて前記可変分散補償部の前記光信号に対する補償量を設定するステップと、
   前記分散補償通知部が前記補償量を外部に通知するステップと、
   監視制御装置が、それぞれの前記分散補償量通知部から通知された前記補償量を用いてそれぞれの前記インタフェース基板の故障を検出するステップと、
   を具備することを特徴とする光伝送方法。

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