JP6965985B2

JP6965985B2 - 等化装置、通信システムおよび等化方法

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Publication number: JP6965985B2
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Description

本発明は、光信号の伝送特性を等化する等化装置、通信システムおよび等化方法に関する。特に、本発明は、海底ケーブルシステムに用いられる光信号の傾斜レベルを等化する等化装置、通信システムおよび等化方法に関する。

海底ケーブルシステムにおいては、長距離を伝送される光信号の伝送品質を確保することが求められる。そのためには、ＢＯＬ（Beginning of Life）からＥＯＬ（End of Life）まで、伝送される光信号の光プロファイルの傾斜レベルをフラット（０ｄＢ）にすることが望ましい。しかしながら、海底ケーブルシステムの修理や経年劣化に伴って損失が増加するため、光プロファイルの傾斜レベルが変化する。光プロファイルの傾斜レベルをフラットに保つためには、傾斜レベルを補償できる傾斜等化装置が用いられる。

特許文献１には、入力ファイバ伝送路と出力ファイバ伝送路との間の光利得プロファイルを適正な状態に調整できる光増幅中継伝送システムについて開示されている。特許文献１のシステムは、送信端局と受信端局との間に設置された光ファイバ伝送路内に所要間隔をおいて該光ファイバ伝送路で伝送される光信号の各スペクトルの傾斜レベルを調整するための光伝送系を有する。

図８は、関連技術の傾斜等化装置１００の構成を示す模式図である。傾斜等化装置１００は、第１光スイッチ１０１、第２光スイッチ１０２、イコライザ群１０３、および制御部１０５を備える。イコライザ群１０３は、傾斜レベルの異なる複数のイコライザ１０４−１〜９によって構成される。図８の例では、イコライザ群１０３は、傾斜レベルが−４ｄＢ〜＋４ｄＢの９個のイコライザ１０４−１〜９によって構成される。

第１光スイッチ１０１は、光入力信号が入力されるＣＯＭ端子と、ＣＯＭ端子との接続が切り替えられる複数の出力端子とを有する。第１光スイッチ１０１の複数の出力端子のそれぞれは、イコライザ１０４−１〜９のいずれかに接続される。第２光スイッチ１０２は、光出力信号が出力されるＣＯＭ端子と、ＣＯＭ端子との接続が切り替えられる複数の入力端子とを有する。第２光スイッチ１０２の複数の入力端子のそれぞれは、イコライザ１０４−１〜９のいずれかに接続される。制御部１０５は、光プロファイルの傾斜レベルに応じて、第１光スイッチ１０１および第２光スイッチ１０２の接続状態を切り替える。

図９は、光プロファイルの傾斜レベルを−４ｄＢ〜＋４ｄＢの範囲で補償するためのスイッチの接続設定をまとめたスイッチ設定表１１０である。図９の接続設定の欄の括弧内は、補償する傾斜レベルごとの、ＣＯＭ端子と、入力端子１〜９および出力端子１〜９との組合せを示す。図９に示すように、傾斜等化装置１００は、−４ｄＢ〜＋４ｄＢの範囲において１ｄＢ単位で光プロファイルの傾斜レベルを補償できる。

例えば、光プロファイルの傾斜レベルを−４ｄＢ補償する場合、制御部１０５は、（ＣＯＭ、１）を閉じるための制御信号を第１光スイッチ１０１および第２光スイッチ１０２に出力する。その結果、第１光スイッチ１０１ではＣＯＭ端子と出力端子１とが接続され、第２光スイッチでは入力端子１とＣＯＭ端子とが接続される。第１光スイッチ１０１のＣＯＭ端子から入力された光入力信号は、第１光スイッチ１０１の出力端子１からイコライザ１０４−１に入力されて傾斜レベルが−４ｄＢ補償され、第２光スイッチ１０２の入力端子１に出力される。第２光スイッチ１０２の入力端子１に入力された光信号は、ＣＯＭ端子から光出力信号として出力される。

特開２００１−２３７７７６号公報

図８の関連技術によれば、傾斜レベルの異なる複数のイコライザによってイコライザ群を構成することによって、光プロファイルの傾斜レベルを可変制御できる。しかしながら、図１の関連技術では、傾斜レベルの調整範囲を拡大したり、調整単位を細かくしたりすると、イコライザの数が増加してしまう。一つの信号線に使用する光デバイスの数量が増えると、１台の傾斜等化装置で傾斜レベルを調整できる信号線の数が少なくなる。多くの信号線を要する多芯システムでは、イコライザの数が増加すると、システム価格が増加してしまう。

また、光プロファイルの傾斜レベルを複数のイコライザで可変制御する際に、各イコライザの損失量が異なると傾斜等化装置の光出力信号の信号強度が変化し、後段の中継器に入力される光信号の信号強度にばらつきが発生する。中継器の光入力信号の信号強度が最適値から変化し、海底ケーブルシステム全体で信号強度の偏差が累積されると、伝送品質の確保が困難となる。そのため、傾斜等化装置は各イコライザを切り替えても損失量の変化が小さくなるように設計される。従って、海底ケーブルシステムに挿入される傾斜等化装置の損失量が異なる場合は、損失量に応じた異なるスペックの傾斜等化装置の予備品（スペア品とも呼ぶ）を準備することが必要になる。

本発明の目的は、上述した課題を解決するために、傾斜レベルの設定数を維持しつつ、光デバイスの数を削減するとともに、信号強度が一定の光信号を出力できる等化装置を提供することにある。

本発明の一態様の等化装置は、少なくとも二つの第１端子を含む第１端子群と、少なくとも二つの第２端子を含む第２端子群とを有する光マトリックススイッチと、第２端子群に含まれるいずれかの第２端子に入力端が接続されるとともに、第１端子群に含まれるいずれかの第１端子に出力端が接続される等化器を少なくとも二つ含む等化器群と、第２端子群に含まれるいずれかの第２端子に接続され、入力される光信号を減衰させる可変減衰器と、第１端子と第２端子との接続状態を切り替えるとともに、可変減衰器における減衰量を設定する制御手段とを備える。

本発明の一態様の通信システムは、少なくとも二つの第１端子を含む第１端子群と、少なくとも二つの第２端子を含む第２端子群とを有する光マトリックススイッチと、第２端子群に含まれるいずれかの第２端子に入力端が接続されるとともに、第１端子群に含まれるいずれかの第１端子に出力端が接続される等化器を少なくとも二つ含む等化器群と、第２端子群に含まれるいずれかの第２端子に接続され、入力される光信号を減衰させる可変減衰器と、第１端子と第２端子との接続状態を切り替えるとともに、可変減衰器による減衰量を設定する制御手段とを備える等化装置と、少なくとも二つの中継器と、中継器と等化装置との間を接続する光ケーブルとを備える。

本発明の一態様の等化方法では、少なくとも二つの第１端子を含む第１端子群と、少なくとも二つの第２端子を含む第２端子群とを有する光マトリックススイッチと、第２端子群に含まれるいずれかの第２端子に入力端が接続されるとともに、第１端子群に含まれるいずれかの第１端子に出力端が接続される等化器を少なくとも二つ含む等化器群と、第２端子群に含まれるいずれかの第２端子に接続され、光マトリックススイッチに入力された光信号の損失量に応じて光信号を減衰させる可変減衰器とを備える等化装置において、第１端子と第２端子との接続状態を切り替えるとともに、光マトリックススイッチに入力された光信号の損失量に応じて可変減衰器による減衰量を設定することによって、外部から入力される光信号の傾斜レベルを補償し、傾斜レベルが補償された光信号を光出力信号として出力する。

本発明によれば、傾斜レベルの設定数を維持しつつ、光デバイスの数を削減するとともに、信号強度が一定の光信号を出力できる等化装置を提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る傾斜等化装置の構成の一例を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る傾斜等化装置が設置される海底ケーブルシステムの一例について説明するための模式図である。本発明の第２の実施形態に係る傾斜等化装置の構成の一例を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る傾斜等化装置が備えるマトリクススイッチの接続設定の一例を示すスイッチ設定表である。本発明の第３の実施形態に係る傾斜等化装置の構成の一例を示す模式図である。本発明の第３の実施形態に係る傾斜等化装置が備えるマトリクススイッチの接続設定の一例を示すスイッチ設定表である。本発明の第４実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す模式図である。関連技術の傾斜等化装置の構成の一例を示す模式図である。関連技術の傾斜等化装置が備えるスイッチの接続設定の一例を示すスイッチ設定表である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る傾斜等化装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の傾斜等化装置（等化装置とも呼ぶ）は、海底ケーブルシステムを構成する複数の中継器の間の少なくともいずれかに挿入される。本実施形態の傾斜等化装置は、前段の中継器からの光信号を入力とし、入力された光信号の傾斜レベルを補償し、傾斜レベルが補償された光信号を後段の中継器に出力する。

図１は、本実施形態の傾斜等化装置１の構成の一例を示す模式図である。図１のように、傾斜等化装置１は、マトリクススイッチ１１、イコライザ群１３、制御部１５、および可変減衰器１７を備える。イコライザ群１３は、複数のイコライザ１３０（等化器とも呼ぶ）によって構成される。図１には、イコライザ１３０−１、イコライザ１３０−２、イコライザ１３０−３、・・・、イコライザ１３０−ｍによってイコライザ群１３が構成される例を示す（ｍは、自然数）。

マトリクススイッチ１１は、多入力多出力の光マトリクススイッチである。マトリクススイッチ１１は、複数の入力端子ＩＮ（第１端子とも呼ぶ）を含む入力端子群（第１端子群とも呼ぶ）と、複数の出力端子ＯＵＴ（第２端子とも呼ぶ）を含む出力端子群（第２端子群とも呼ぶ）とを有する。図１には、ｎ個の入力端子ＩＮ−１〜ｎと、ｎ個の出力端子ＯＵＴ−１〜ｎとを含むマトリクススイッチ１１を示す（ｎは、ｍよりも大きい自然数）。なお、マトリクススイッチ１１の形態については、特に限定しない。

複数の入力端子ＩＮのうち一つには、外部から光入力信号が入力される。図１には、入力端子ＩＮ−１に光入力信号が入力される例を示す。例えば、入力端子ＩＮ−１には、前段の中継器からの光入力信号が入力される。これ以降、外部から光入力信号が入力される入力端子ＩＮのことを外部入力端子とも呼ぶ。

複数の入力端子ＩＮのそれぞれは、制御部１５からの制御信号に応じて、複数の出力端子ＯＵＴのいずれかに接続される。図１には、入力端子ＩＮ−１が出力端子ＯＵＴ−１に、入力端子ＩＮ−２が出力端子ＯＵＴ−３に、入力端子ＩＮ−ｍが出力端子ＯＵＴ−ｎにそれぞれ接続される例を示す。

複数の出力端子ＯＵＴのうち一つからは、可変減衰器１７に向けて光出力信号が出力される。図１には、出力端子ＯＵＴ−ｎから光出力信号が出力される例を示す。例えば、出力端子ＯＵＴ−ｎから出力される光出力信号は、可変減衰器１７において減衰されてから後段の中継器に向けて出力される。これ以降、光信号が出力される出力端子ＯＵＴのことを外部出力端子とも呼ぶ。

外部出力端子以外の出力端子ＯＵＴは、イコライザ群１３を構成する複数のイコライザ１３０のいずれかに接続される。図１には、出力端子ＯＵＴ−１がイコライザ１３０−１に、出力端子ＯＵＴ−２がイコライザ１３０−２に、出力端子ＯＵＴ−３がイコライザ１３０−３に、・・・、出力端子ＯＵＴ−ｍがイコライザ１３０−ｍにそれぞれ接続される例を示す。

イコライザ群１３（等化器群とも呼ぶ）は、複数のイコライザ１３０によって構成される。図１には、イコライザ群１３は、イコライザ１３０−１、イコライザ１３０−２、イコライザ１３０−３、・・・、イコライザ１３０−ｍによって構成される例を示す。例えば、イコライザ群１３を構成する複数のイコライザ１３０は、入力された光信号を互いに異なる傾斜レベルに調整する。また、例えば、イコライザ群１３を構成する複数のイコライザ１３０のうち少なくとも一組は、入力された光信号を互いに同じ傾斜レベルに調整する。イコライザ群１３によって調整される傾斜レベルは、光入力信号の傾斜レベルに応じて任意に設定される。

イコライザ群１３を構成する複数のイコライザ１３０のそれぞれの入力端は、マトリクススイッチ１１のいずれかの出力端子ＯＵＴに接続される。図１には、イコライザ１３０−１が出力端子ＯＵＴ−１に、イコライザ１３０−２が出力端子ＯＵＴ−２に、イコライザ１３０−３が出力端子ＯＵＴ−３に、・・・、イコライザ１３０−ｍが出力端子ＯＵＴ−ｍにそれぞれ接続される例を示す。

また、イコライザ群１３を構成する複数のイコライザ１３０のそれぞれの出力端は、マトリクススイッチ１１のいずれかの入力端子ＩＮに接続される。図１には、イコライザ１３０−１が入力端子ＩＮ−２に、イコライザ１３０−２が入力端子ＩＮ−３に、・・・、イコライザ１３０−ｍが入力端子ＩＮ−ｎにそれぞれ接続される例を示す。すなわち、図１の例では、イコライザ１３０−１とイコライザ１３０−３が直列に接続される。

イコライザ１３０に入力された光入力信号は、それぞれのイコライザ１３０によって調整される傾斜レベルを合計した分の傾斜レベルを補償される。傾斜レベルが補償された光信号は、マトリクススイッチ１１を介して別のイコライザ１３０によって再び傾斜レベルを調整されるか、光出力信号として出力される。すなわち、イコライザ１３０に入力された光入力信号は、マトリクススイッチ１１の入力端子ＩＮに接続されている出力端子ＯＵＴに接続されたイコライザ１３０によって調整される傾斜レベルを合計した分の傾斜レベルを補償される。図１の例では、光入力信号は、マトリクススイッチ１１の接続状態に応じて、イコライザ１３０−１およびイコライザ１３０−３のそれぞれによって調整される傾斜レベルを合計した分の傾斜レベルが補償される。

制御部１５（制御手段とも呼ぶ）は、光入力信号の傾斜レベルに合わせて、マトリクススイッチ１１の接続状態を切り替えるための制御信号をマトリクススイッチ１１に送信する。マトリクススイッチ１１の接続状態は、予め設定されていてもよいし、光入力信号の傾斜レベルに応じて自動的に設定されてもよいし、外部のシステムから設定されるように構成してもよい。また、制御部１５は、光入力信号の損失量に応じて、可変減衰器１７の減衰量を設定する。例えば、制御部１５は、コンピュータやマイクロコンピュータなどの情報処理装置によって実現される。例えば、制御部１５は、陸上局から送信される光入力信号に含まれる指令（コマンドとも呼ぶ）を図示しない受信部で受信し、受信した指令に基づいてマトリクススイッチ１１の接続状態を設定する。

すなわち、傾斜等化装置１に入力された光入力信号は、制御部１５の制御信号に応じて設定されるマトリクススイッチ１１の接続状態に基づいて、複数のイコライザ１３０によって多段階で傾斜レベルを調整される。また、傾斜等化装置１から出力される光出力信号は、制御部１５の制御信号に応じて設定される可変減衰器１７の減衰量に基づいて減衰されてから出力される。なお、光入力信号の傾斜レベルを補償したり、光出力信号を減衰させたりする必要がない場合、傾斜等化装置１は、外部入力端子を外部出力端子に接続させ、可変減衰器１７で光入力信号を減衰させずにそのまま光出力信号として出力すればよい。

可変減衰器１７（可変減衰手段とも呼ぶ）は、出力端子ＯＵＴ−ｎ（外部出力端子とも呼ぶ）に接続される。可変減衰器１７は、光入力信号の損失量に応じて設定される減衰設定に基づいて減衰量が設定される。可変減衰器１７による減衰量は、制御部１５によって設定するようにしてもよいし、外部の上位システムによって設定するようにしてもよい。可変減衰器１７は、出力端子ＯＵＴ−ｎから出力された光出力信号を減衰設定に基づいた減衰量で減衰させ、減衰させた光出力信号を外部に出力する。

可変減衰器１７の減衰設定は、光入力信号を傾斜等化する際に通過するイコライザ１３０の平均的な損失量に合わせて設定される。例えば、可変減衰器１７の減衰設定値は、光入力信号が通過するイコライザ１３０の数に基づいて設定される。また、可変減衰器１７は、波長ごとの減衰率の違いや、伝送路損失の波長特性などの光路の特性に合わせて光出力信号を減衰させるように設定されてもよい。

また、可変減衰器１７は、マトリクススイッチ１１を通過する際の損失ばらつきや、マトリクススイッチ１１とイコライザ１３０との接続損失ばらつき、イコライザ１３０の損失ばらつきを用いて減衰設定を補正してもよい。光マトリクススイッチの接続設定を変えても光入力信号と光出力信号とのレベル差が一定になるように減衰量を設定すれば、傾斜等化装置１の後段の中継器に入力される光信号の信号強度が一定となり、海底ケーブルシステムの伝送特性の悪化を防止できる。

例えば、可変減衰器１７は、平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）によって実現される。また、可変減衰器１７は、機械的な方式のものや、磁気制御式のものによって実現してもよい。可変減衰器１７を実現する形態には、特に限定を加えない。

ここで、図２を用いて、傾斜等化装置１が設置される海底ケーブルシステムの一例について説明する。図２の例では、傾斜等化装置１−Ｂを中心とし、一つ前の傾斜等化装置１−Ａとの間の区間１と、一つ後の傾斜等化装置１−Ｃとの間の区間２とに複数の中継器１９が配置される。

海底ケーブルシステムは光信号の光ケーブルでの減衰と中継器での増幅がバランスするように設計され、長距離の光信号の伝送を実現している。つまり、中継器間の損失が一定になるように構築する。これは傾斜等化装置が挿入される区間も同様であり、光ケーブルと傾斜等化装置で生じる損失を中継器の増幅が補う。通常は、傾斜等化装置１−Ａ、傾斜等化装置１−Ｂ、および傾斜等化装置１−Ｃは同じ損失量で、それらが挿入される区間の光ケーブルも同じ長さを標準とし、傾斜等化装置が挿入される区間の損失量は同じになるように設計する。しかし、地形やルートなどの制約により、光ケーブルの長さを標準値にできない場合は、傾斜等化装置の損失量を標準値から異なる値で設計し、光ケーブルと傾斜等化装置の損失量の合計が同じになるように設計する。その場合、傾斜等化装置１−Ａ、傾斜等化装置１−Ｂ、および傾斜等化装置１−Ｃのそれぞれを異なるスペックにする必要がある。すなわち、傾斜等化装置が挿入される区間の光ケーブルの損失が異なる場合、同じ傾斜等化装置１でありながら、異なるスペックの装置が必要になってしまう。傾斜等化装置１のスペックが異なれば、予備品（スペア品とも呼ぶ）として準備しておく装置のスペックもそれぞれ異なることになる。

本実施形態の傾斜等化装置１は、前区間の中継器群からの光信号の信号強度と、後区間の中継器群への光信号の信号強度が等しくなるように、可変減衰器１７によって光出力信号の減衰量を制御する。そのため、本実施形態によれば、損失の異なる区間に接続される傾斜等化装置１を共通化できる。また、複数の区間の傾斜等化装置１を共通化できれば、それらの傾斜等化装置１のスペア品についても共通化できる。すなわち、本実施形態の傾斜等化装置１を用いれば、損失の異なる区間ごとに異なるスペックの装置のスペア品を準備する必要がないため、海底ケーブルシステムの投資額や維持費を低減できる。

以上のように、本実施形態の傾斜等化装置は、光マトリックススイッチ、等化器群、制御手段、および可変減衰器を備える。光マトリックススイッチは、少なくとも二つの第１端子を含む第１端子群と、少なくとも二つの第２端子を含む第２端子群とを有する。等化器群は、第２端子群に含まれるいずれかの第２端子に入力端が接続されるとともに、第１端子群に含まれるいずれかの第１端子に出力端が接続される等化器を少なくとも二つ含む。制御手段は、第１端子と第２端子との接続状態を切り替える。可変減衰器は、第２端子群に含まれるいずれかの第２端子に接続され、入力される光信号を減衰させる。

例えば、等化器群に含まれる等化器のそれぞれは、入力端から入力される光信号の傾斜レベルを調整して出力端から出力できる。

例えば、制御手段は、外部から光マトリックススイッチに入力された光信号の損失量に応じて可変減衰器における減衰量を設定する。

例えば、制御手段は、外部から入力される光信号の信号強度と、外部に出力する光信号の信号強度との差を等しくする減衰量を可変減衰器に設定する。例えば、制御手段は、光信号を通過させる等化器の数に基づいて、可変減衰器の減衰量を設定する。例えば、制御手段は、光信号を通過させる前記等化器の数が少ないほど可変減衰器の減衰量を大きく設定する。

すなわち、本実施形態の傾斜等化装置によれば、光マトリクススイッチを用いることによって、一般的な光スイッチを使用した可変傾斜装置よりも光デバイス（部品）の数量を減らすことができる。その結果、本実施形態の傾斜等化装置によれば、１台の装置で等化できるシステム数（芯数）を増やせるため、海底ケーブルシステムを多芯化できる。海底ケーブルシステムを多芯化できると、システムの拡張が容易になる。

また、本実施形態の傾斜等化装置によれば、光入力信号の損失量に応じて、光出力信号の減衰量を調整するため、後段の中継器への光出力信号の信号強度が一定となる。そのため、本実施形態の傾斜等化装置によれば、海底ケーブルシステムにおいて伝送される光信号の信号強度が一定となるため、海底ケーブルシステムの伝送特性の悪化を防止できる。

また、本実施形態によれば、傾斜等化装置が挿入される区間の光ケーブル長が異なることによる傾斜等化装置の損失の違いを可変減衰器により制御することにより、複数の区間で傾斜等化装置を共通化できる。そのため、本実施形態によれば、海底ケーブルシステムの投資額や維持費を削減できる。

すなわち、本実施形態の傾斜等化装置によれば、傾斜レベルの設定数を維持しつつ、光デバイスの数を削減するとともに、信号強度が一定の光信号を出力できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る傾斜等化装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、４個のイコライザによってイコライザ群を構成する例を示す。

図３は、本実施形態の傾斜等化装置２（等化装置とも呼ぶ）の構成の一例を示す模式図である。図３のように、傾斜等化装置２は、マトリクススイッチ２１、イコライザ群２３、制御部２５、および可変減衰器２７を備える。イコライザ群２３は、複数のイコライザ２３０によって構成される。図３には、４個のイコライザ２３０−１〜４によってイコライザ群２３が構成される例を示す。

マトリクススイッチ２１は、５個の入力端子ＩＮ−１〜５と、５個の出力端子ＯＵＴ−１〜５とを有する。

複数の入力端子ＩＮのうち一つには、外部から光入力信号が入力される。図３には、入力端子ＩＮ−１に光入力信号が入力される例を示す。例えば、入力端子ＩＮ−１（外部入力端子とも呼ぶ）には、前段の中継器からの光入力信号が入力される。

複数の入力端子ＩＮのそれぞれは、制御部２５からの制御信号に応じて、複数の出力端子ＯＵＴのいずれかに接続される。図３には、入力端子ＩＮ−１が出力端子ＯＵＴ−１に、入力端子ＩＮ−２が出力端子ＯＵＴ−３に、入力端子ＩＮ−４が出力端子ＯＵＴ−５にそれぞれ接続される例を示す。

複数の出力端子ＯＵＴのうち一つからは、光出力信号が出力される。図３には、出力端子ＯＵＴ−５から光出力信号が出力される例を示す。例えば、出力端子ＯＵＴ−５から出力される光出力信号は、可変減衰器２７において減衰されてから後段の中継器に向けて出力される。

外部出力端子以外の出力端子ＯＵＴは、イコライザ群２３を構成する複数のイコライザ２３０のいずれかに接続される。図３には、出力端子ＯＵＴ−１〜４のそれぞれが、イコライザ２３０−１〜４のそれぞれに接続される例を示す。

イコライザ群２３は、傾斜レベルの異なる複数のイコライザ２３０によって構成される。図３には、イコライザ群２３が、４個のイコライザ２３０−１〜４によって構成される例を示す。図３では、イコライザ２３０−１〜４のそれぞれが調整する傾斜レベルは、一例として、−１ｄＢ、＋１ｄＢ、−３ｄＢ、＋３ｄＢであるが、これらの数値に限定されるものではない。これらの傾斜レベルのイコライザ２３０は、周知の光フィルタ等を用いて実現できる。傾斜レベルは、光入力信号の波長範囲における透過率の傾きに相当する。

イコライザ群２３を構成する複数のイコライザ２３０のそれぞれの入力端は、マトリクススイッチ２１のいずれかの出力端子ＯＵＴに接続される。図３の例では、イコライザ２３０−１〜４のそれぞれが、出力端子ＯＵＴ−１〜４のそれぞれに接続される。

また、イコライザ群２３を構成する複数のイコライザ２３０のそれぞれの出力端は、マトリクススイッチ２１のいずれかの入力端子ＩＮに接続される。図３の例では、イコライザ２３０−１〜４のそれぞれが、入力端子ＩＮ−２〜５のそれぞれに接続される。

イコライザ２３０に入力された光入力信号は、それぞれのイコライザ２３０によって傾斜レベルを調整される。傾斜レベルが調整された光信号は、マトリクススイッチ２１を介して別のイコライザ２３０によって再び傾斜レベルを調整されるか、光出力信号として出力される。すなわち、イコライザ２３０に入力された光入力信号は、マトリクススイッチ２１の入力端子ＩＮに接続されている出力端子ＯＵＴに接続されたイコライザ２３０によって調整される傾斜レベルを合計した分の傾斜レベルを補償される。図３の接続状態の例では、光入力信号は、イコライザ２３０−１によって−１ｄＢ、イコライザ２３０−３によって−３ｄＢ、合計−４ｄＢ分の傾斜レベルを調整される。

制御部２５は、光入力信号の傾斜レベルに合わせて、マトリクススイッチ２１の接続状態を切り替えるための制御信号をマトリクススイッチ２１に送信する。マトリクススイッチ２１の接続状態は、予め設定されていてもよいし、光入力信号の傾斜レベルに応じて自動的に設定されてもよいし、外部のシステムから設定されるように構成してもよい。また、制御部２５は、光入力信号の損失量に応じて、可変減衰器２７の減衰量を設定する。

すなわち、傾斜等化装置２に入力された光入力信号は、制御部２５からの制御信号に応じて設定されるマトリクススイッチ２１の接続状態に基づいて、複数のイコライザ２３０によって多段階で傾斜レベルを調整される。また、傾斜等化装置２から出力される光出力信号は、制御部２５の制御信号に応じて設定される可変減衰器２７の減衰量に基づいて減衰されてから出力される。なお、光入力信号の傾斜レベルを補償したり、光出力信号を減衰させたりする必要がない場合、傾斜等化装置２は、入力端子ＩＮ−１を出力端子ＯＵＴ−５に接続させ、可変減衰器２７で光入力信号を減衰させずにそのまま光出力信号として出力すればよい。

可変減衰器２７は、外部出力端子である出力端子ＯＵＴ−５に接続される。可変減衰器２７は、光入力信号の損失量に応じて設定される減衰設定に基づいて減衰量が設定される。可変減衰器２７による減衰量は、制御部２５によって設定するようにしてもよいし、外部の上位システムによって設定するようにしてもよい。可変減衰器２７は、出力端子ＯＵＴ−５から出力された光出力信号を減衰設定に基づいた減衰量で減衰させ、減衰させた光出力信号を外部に出力する。

図４は、光プロファイルの傾斜レベルを−４ｄＢ〜＋４ｄＢの範囲で補償するためのスイッチの接続設定をまとめたスイッチ設定表２５０（設定テーブルとも呼ぶ）である。例えば、スイッチ設定表２５０は、制御部２５の記憶装置（図示しない）に格納される。

スイッチ設定表２５０の接続設定の欄の括弧内は、補償する傾斜レベルごとの、入力端子１〜５と、出力端子１〜５との組合せを示す。スイッチ設定表２５０の例では、入力端子１〜５と、出力端子１〜５との組合せを設定することによって、所望の傾斜レベルを設定できる。また、スイッチ設定表２５０の減衰設定の欄は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴの接続設定ごとに設定する減衰量を示す。スイッチ設定表２５０において、可変減衰器２７に設定される減衰量は、イコライザ２３０の平均的な損失量の０〜２倍に設定される。スイッチ設定表２５０に示すように、傾斜等化装置２は、−４ｄＢ〜＋４ｄＢの範囲において１ｄＢ単位で光プロファイルの傾斜レベルを補償できる。

例えば、光プロファイルの傾斜レベルを−４ｄＢ補償する場合、制御部２５は、（ＩＮ−１、ＯＵＴ−１）、（ＩＮ−２、ＯＵＴ−３）、（ＩＮ−４、ＯＵＴ−５）を閉じるための制御信号をマトリクススイッチ２１に出力する。その結果、入力端子ＩＮ−１と出力端子ＯＵＴ−１との間と、入力端子ＩＮ−２と出力端子ＯＵＴ−３との間と、入力端子ＩＮ−４と出力端子ＯＵＴ−５との間とが接続される。マトリクススイッチ２１の入力端子ＩＮ−１から入力された光入力信号は、イコライザ２３０−１およびイコライザ２３０−３によって傾斜レベルが調整される。その結果、傾斜等化装置２に入力された光入力信号は、傾斜レベルが−４ｄＢ補償され、出力端子ＯＵＴ−５から光出力信号として可変減衰器２７に出力される。光プロファイルの傾斜レベルを−４ｄＢ補償する場合は、減衰設定が０倍であるため、可変減衰器２７に入力された光出力信号は減衰されずにそのまま外部に出力される。例えば、傾斜レベルの調整レベルが０ｄＢの場合、減衰設定は２倍であるので、傾斜等化装置２は、光入力信号の傾斜レベルは補償せず、減衰設定に基づいて光信号強度を減衰させてから光出力信号として出力する。

例えば、本実施形態の傾斜等化装置の制御部は、補償する傾斜レベルに対応させて、第１端子と第２端子群とに設定される接続状態と、外部から入力される光入力信号の損失量に応じて可変減衰器に設定される減衰設定とをまとめた設定テーブルを含む。制御部は、光入力信号に設定する傾斜レベルに応じて、第１端子群に含まれる第１端子と、第２端子群に含まれる第２端子との接続状態を切り替える。また、制御部は、光入力信号に設定する傾斜レベルに対応させて設定された減衰設定に基づいて可変減衰器の減衰量を設定する。

以上のように、本実施形態の傾斜等化装置によれば、多入力多出力の光マトリクススイッチを用いることによって、一般的な光スイッチを使用した可変傾斜装置よりも光デバイス（部品）の数量を減らすことができる。その結果、本実施形態の傾斜等化装置によれば、１台の装置で等化できるシステム数（芯数）を増やせるため、海底ケーブルシステムを多芯化できる。海底ケーブルシステムを多芯化できると、システムの拡張が容易になる。

図８に示す関連技術の傾斜等化装置１００では、傾斜レベルを−４〜＋４ｄＢの調整範囲で１ｄＢ単位で調整するために、１１個の光デバイス（２つの光スイッチ、９個のイコライザ）を必要とした。それに対し、本実施形態の傾斜等化装置２では、同じ調整範囲（−４〜＋４ｄＢ）の傾斜レベルを補償するために、光デバイス（１個の光マトリクススイッチ、４個のイコライザ、１個の可変減衰器）を６個で構成できる。

すなわち、本実施形態の傾斜等化装置は、光マトリクススイッチの入出力端子間に複数のイコライザを接続し、光マトリクススイッチの接続設定を変化させることにより、光デバイスの数を減らしても、傾斜レベルの調整範囲を確保できる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る傾斜等化装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、６個のイコライザによってイコライザ群を構成する例を示す。

図５は、本実施形態の傾斜等化装置３（等化装置とも呼ぶ）の構成の一例を示す模式図である。図５のように、傾斜等化装置３は、マトリクススイッチ３１、イコライザ群３３、制御部３５、および可変減衰器３７を備える。イコライザ群３３は、複数のイコライザ３３０によって構成される。図５には、６個のイコライザ３３０−１〜６によってイコライザ群３３が構成される例を示す。

マトリクススイッチ３１は、７個の入力端子ＩＮ−１〜７と、７個の出力端子ＯＵＴ−１〜７とを有する。

複数の入力端子ＩＮのうち一つには、外部から光入力信号が入力される。図５には、入力端子ＩＮ−１に光入力信号が入力される例を示す。例えば、入力端子ＩＮ−１（外部入力端子とも呼ぶ）には、前段の中継器からの光入力信号が入力される。

複数の入力端子ＩＮのそれぞれは、制御部３５からの制御信号に応じて、複数の出力端子ＯＵＴのいずれかに接続される。図５には、入力端子ＩＮ−１が出力端子ＯＵＴ−１に、入力端子ＩＮ−２が出力端子ＯＵＴ−３に、入力端子ＩＮ−４が出力端子ＯＵＴ−５に、入力端子ＩＮ−６が出力端子ＯＵＴ−７にそれぞれ接続される例を示す。

複数の出力端子ＯＵＴのうち一つからは、光出力信号が出力される。図５には、出力端子ＯＵＴ−７から光出力信号が出力される例を示す。例えば、出力端子ＯＵＴ−７から出力される光出力信号は、可変減衰器３７において減衰されてから後段の中継器に向けて出力される。

外部出力端子以外の出力端子ＯＵＴは、イコライザ群３３を構成する複数のイコライザ３３０のいずれかに接続される。図５には、出力端子ＯＵＴ−１〜６のそれぞれが、イコライザ３３０−１〜６のそれぞれに接続される例を示す。

イコライザ群３３は、複数のイコライザ３３０によって構成される。図５には、イコライザ群３３が、６個のイコライザ３３０−１〜６によって構成される例を示す。図５の例では、イコライザ３３０−１〜６のそれぞれが調整する傾斜レベルは、−１ｄＢ、＋１ｄＢ、−３ｄＢ、＋３ｄＢ、−３ｄＢ、＋３ｄＢである。

イコライザ群３３を構成する複数のイコライザ３３０のそれぞれの入力端は、マトリクススイッチ３１のいずれかの出力端子ＯＵＴに接続される。図５の例では、イコライザ３３０−１〜６のそれぞれが、出力端子ＯＵＴ−１〜６のそれぞれに接続される。

また、イコライザ群３３を構成する複数のイコライザ３３０のそれぞれの出力端は、マトリクススイッチ３１のいずれかの入力端子ＩＮに接続される。図５の例では、イコライザ３３０−１〜６のそれぞれが、入力端子ＩＮ−２〜７のそれぞれに接続される。

イコライザ３３０に入力された光入力信号は、それぞれのイコライザ３３０によって傾斜レベルを調整される。傾斜レベルが調整された光信号は、マトリクススイッチ３１を介して別のイコライザ３３０によって再び傾斜レベルを調整されるか、光出力信号として出力される。すなわち、イコライザ３３０に入力された光入力信号は、マトリクススイッチ３１の入力端子ＩＮに接続されている出力端子ＯＵＴに接続されたイコライザ３３０によって調整される傾斜レベルを合計した分の傾斜レベルを補償される。図５の接続状態の例では、光入力信号は、イコライザ３３０−１によって−１ｄＢ、イコライザ３３０−３によって−３ｄＢ、イコライザ３３０−５によって−３ｄＢ、合計−７ｄＢ分の傾斜レベルを調整される。

制御部３５は、光入力信号の傾斜レベルに合わせて、マトリクススイッチ３１の接続状態を切り替えるための制御信号をマトリクススイッチ３１に送信する。マトリクススイッチ３１の接続状態は、予め設定されていてもよいし、光入力信号の傾斜レベルに応じて自動的に設定されてもよいし、外部のシステムから設定されるように構成してもよい。また、制御部３５は、光入力信号の損失量に応じて、可変減衰器３７の減衰量を設定する。

すなわち、傾斜等化装置３に入力された光入力信号は、制御部３５からの制御信号に応じて設定されるマトリクススイッチ３１の接続状態に基づいて、複数のイコライザ３３０によって多段階で傾斜レベルを調整される。また、傾斜等化装置３から出力される光出力信号は、制御部３５の制御信号に応じて設定される可変減衰器３７の減衰量に基づいて減衰されてから出力される。なお、光入力信号の傾斜レベルを調整する必要がない場合、傾斜等化装置３は、入力端子ＩＮ−１を出力端子ＯＵＴ−７に接続させ、可変減衰器３７で光入力信号を減衰させずにそのまま光出力信号として出力すればよい。

図６は、光プロファイルの傾斜レベルを−７ｄＢ〜＋７ｄＢの範囲で補償するためのスイッチの接続設定をまとめたスイッチ設定表３５０である（設定テーブルとも呼ぶ）。例えば、スイッチ設定表３５０は、制御部３５の記憶装置（図示しない）に格納される。

スイッチ設定表３５０の接続設定の欄の括弧内は、補償する傾斜レベルごとの、入力端子１〜７と、出力端子１〜７との組合せを示す。スイッチ設定表３５０の例では、入力端子１〜７と、出力端子１〜７との組合せを設定することによって、所望の傾斜レベルを設定できる。また、スイッチ設定表３５０の減衰設定の欄は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴの接続設定ごとに設定する減衰量を示す。スイッチ設定表３５０において、可変減衰器３７に設定される減衰量は、イコライザ３３０の平均的な損失量の０〜３倍に設定される。スイッチ設定表３５０に示すように、傾斜等化装置３は、−７ｄＢ〜＋７ｄＢの範囲において１ｄＢ単位で光プロファイルの傾斜レベルを補償できる。

例えば、光プロファイルの傾斜レベルを−７ｄＢ補償する場合、制御部３５は、（ＩＮ−１、ＯＵＴ−１）、（ＩＮ−２、ＯＵＴ−３）、（ＩＮ−４、ＯＵＴ−５）、（ＩＮ−６、ＯＵＴ−７）を閉じるための制御信号をマトリクススイッチ３１に出力する。その結果、入力端子ＩＮ−１と出力端子ＯＵＴ−１との間と、入力端子ＩＮ−２と出力端子ＯＵＴ−３との間と、入力端子ＩＮ−４と出力端子ＯＵＴ−５との間と、入力端子ＩＮ−６と出力端子ＯＵＴ−７との間とが接続される。マトリクススイッチ３１の入力端子ＩＮ−１から入力された光入力信号は、イコライザ３３０−１、イコライザ３３０−３、およびイコライザ３３０−５によって傾斜レベルが調整される。その結果、傾斜等化装置３に入力された光入力信号は、傾斜レベルが−７ｄＢ調整され、出力端子ＯＵＴ−１０から光出力信号として可変減衰器３７に出力される。光プロファイルの傾斜レベルを−７ｄＢ補償する場合は、減衰設定が０倍であるため、可変減衰器２７に入力された光出力信号は減衰されずにそのまま外部に出力される。例えば、傾斜レベルが０ｄＢの場合、減衰設定は３倍であるので、傾斜等化装置２は、光入力信号の傾斜レベルは補償せず、減衰設定に基づいて光信号強度を減衰させてから光出力信号として出力する。

以上のように、本実施形態の傾斜等化装置によれば、多入力多出力の光マトリクススイッチを用いることによって、第２の実施形態の傾斜等化装置よりも傾斜レベルの調整範囲を拡張できる。その結果、本実施形態の傾斜等化装置によれば、１台の装置で等化できるシステム数（芯数）を増やせるため、海底ケーブルシステムをさらに多芯化できる。

例えば、本実施形態の傾斜等化装置の制御部は、補償する傾斜レベルに対応させて、第１端子と第２端子群とに設定される接続状態と、可変減衰器の減衰設定とをまとめた設定テーブルを含む。制御部は、光入力信号に設定する傾斜レベルに応じて、第１端子群に含まれる第１端子と、第２端子群に含まれる第２端子との接続状態を切り替えるとともに、光出力信号の減衰量を設定する。

図８に示す関連技術の傾斜等化装置１００では、傾斜レベルを−４〜＋４ｄＢの調整範囲で１ｄＢ単位で調整するために、１１個の光デバイス（２つの光スイッチ、９個のイコライザ）を必要とした。本実施形態の傾斜等化装置では、より広い調整範囲（−７〜＋７ｄＢ）の傾斜レベルを補償するために、光デバイス（１個の光マトリクススイッチ、６個のイコライザ、１個の可変減衰器）を８個で構成できる。

すなわち、本実施形態の傾斜等化装置は、光マトリクススイッチの入出力端子間のイコライザ数を増やしても、関連技術の傾斜等化装置と比べて、より少ない光デバイス数で、傾斜レベルの調整範囲をより広くできる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る通信システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の通信システムは、第１〜第３の実施形態の傾斜等化装置（等化装置とも呼ぶ）のいずれかを少なくとも一つ備える。

図７は、本実施形態の通信システム４の構成の一例を示すブロック図である。図７のように、通信システム４は、複数の中継装置４１と、少なくとも一つの傾斜等化装置４０とを備える。図７には、中継装置４１−ｓと中継装置４１−ｔとの間に傾斜等化装置４０を配置する例を示す（ｓは自然数、ｔはｓよりも大きい自然数）。複数の中継装置４１（中継器とも呼ぶ）と、傾斜等化装置４０とは、複数の光ファイバの束を含む海底ケーブル（光ケーブルとも呼ぶ）によって接続される。通信システム４の海底ケーブルの両末端は、図示しない陸揚局に設置される給電設備や監視設備、通信装置などの設備に接続される。なお、傾斜等化装置４０および中継装置４１の数については、特に限定を加えない。

例えば、傾斜等化装置４０は、前段の中継装置４１−ｓからの光入力信号が入力されると、入力された光入力信号の傾斜レベルを設定された条件で補償する。傾斜等化装置４０は、光入力信号の損失量に応じて設定される減衰設定に基づいた減衰量で、傾斜レベルが補償された光信号の信号強度を減衰させる。傾斜等化装置４０は、信号強度が補正された光出力信号を後段の中継装置４１−ｔに出力する。

以上のように、本実施形態の通信装置は、等化装置、中継装置、および光ケーブルを備える。本実施形態の通信装置が備える等化装置は、光マトリックススイッチ、等化器群、制御手段、および可変減衰器を備える。光マトリックススイッチは、少なくとも二つの第１端子を含む第１端子群と、少なくとも二つの第２端子を含む第２端子群とを有する。等化器群は、第２端子群に含まれるいずれかの第２端子に入力端が接続されるとともに、第１端子群に含まれるいずれかの第１端子に出力端が接続される等化器を少なくとも二つ含む。可変減衰器は、第２端子群に含まれるいずれかの第２端子に接続され、入力される光信号を減衰させる。制御手段は、第１端子群に含まれる第１端子と、第２端子群に含まれる第２端子との接続状態を切り替えるとともに、可変減衰器における減衰量を設定する。光ケーブルは、中継器と等化装置との間を接続する。等化装置は、前段の中継器から出力される光信号を光入力信号として入力する。等化装置は、入力された光入力信号の傾斜レベルを補償し、傾斜レベルが補償された光信号の信号強度を光入力信号の信号強度に近づけるように減衰させる。等化装置は、信号強度が減衰された光信号を光出力信号として後段の中継器に出力する。

すなわち、本実施形態の通信システムによれば、傾斜レベルの設定数を維持しつつ、光デバイスの数を削減するとともに、信号強度が一定の光信号を出力できる等化装置を備える通信システムを提供できる。

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１８年２月２７日に出願された日本出願特願２０１８−３３２３２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１、２、３傾斜等化装置
４通信システム
１１、２１、３１マトリクススイッチ
１３、２３、３３イコライザ群
１５、２５、３５制御部
１７、２７、３７可変減衰器
１３０、２３０、３３０イコライザ

Claims

少なくとも二つの第１端子を含む第１端子群と、少なくとも二つの第２端子を含む第２端子群とを有する光マトリックススイッチと、
前記第２端子群に含まれるいずれかの前記第２端子に入力端が接続されるとともに、前記第１端子群に含まれるいずれかの前記第１端子に出力端が接続される等化器を少なくとも二つ含む等化器群と、
前記第２端子群に含まれる最後段の前記第２端子に接続され、入力される光信号を減衰させる可変減衰器と、
前記第１端子と前記第２端子との接続状態を切り替えるとともに、前記可変減衰器における減衰量を設定する制御手段とを備える等化装置。
前記等化器群に含まれる前記等化器のそれぞれは、
前記入力端から入力される光信号の傾斜レベルを調整して前記出力端から出力する請求項１に記載の等化装置。
前記制御手段は、
外部から前記光マトリックススイッチに入力された光信号の損失量に応じて前記可変減衰器における減衰量を設定する請求項１または２に記載の等化装置。
前記制御手段は、
光信号を通過させる前記等化器の数に基づいて、前記可変減衰器の減衰量を設定する請求項３に記載の等化装置。
前記制御手段は、
光信号を通過させる前記等化器の数が少ないほど前記可変減衰器の減衰量を大きく設定する請求項４に記載の等化装置。
前記制御手段は、
補償する傾斜レベルに対応させて、前記第１端子と前記第２端子群とに設定される接続状態と、外部から入力される光入力信号の損失量に応じて前記可変減衰器に設定される減衰設定とをまとめた設定テーブルを含み、
前記光入力信号に設定する傾斜レベルに応じて、前記第１端子群に含まれる前記第１端子と、前記第２端子群に含まれる前記第２端子との接続状態を切り替え、
前記光入力信号に設定する傾斜レベルに対応させて設定された前記減衰設定に基づいて前記可変減衰器の減衰量を設定する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の等化装置。
少なくとも二つの第１端子を含む第１端子群と、少なくとも二つの第２端子を含む第２端子群とを有する光マトリックススイッチと、
前記第２端子群に含まれるいずれかの前記第２端子に入力端が接続されるとともに、前記第１端子群に含まれるいずれかの前記第１端子に出力端が接続される等化器を少なくとも二つ含む等化器群と、
前記第２端子群に含まれるいずれかの前記第２端子に接続され、入力される光信号を減衰させる可変減衰器と、
前記第１端子と前記第２端子との接続状態を切り替えるとともに、前記可変減衰器による減衰量を設定する制御手段とを備える等化装置と、
少なくとも二つの中継器と、
前記中継器と前記等化装置との間を接続する光ケーブルとを備える通信システム。
前記等化装置は、
前段の前記中継器から出力される光信号を光入力信号として入力し、入力された前記光入力信号の傾斜レベルを補償し、傾斜レベルが補償された光信号の信号強度を前記光入力信号の信号強度に近づけるように減衰させ、信号強度が減衰された光信号を光出力信号として後段の前記中継器に出力する請求項７に記載の通信システム。
少なくとも二つの第１端子を含む第１端子群と、少なくとも二つの第２端子を含む第２端子群とを有する光マトリックススイッチと、
前記第２端子群に含まれるいずれかの前記第２端子に入力端が接続されるとともに、前記第１端子群に含まれるいずれかの前記第１端子に出力端が接続される等化器を少なくとも二つ含む等化器群と、
前記第２端子群に含まれるいずれかの前記第２端子に接続され、前記光マトリックススイッチに入力された光信号の損失量に応じて前記光信号を減衰させる可変減衰器とを備える等化装置において、
前記第１端子と前記第２端子との接続状態を切り替えるとともに、前記光マトリックススイッチに入力された光信号の損失量に応じて前記可変減衰器による減衰量を設定することによって、外部から入力される光信号の傾斜レベルを補償し、傾斜レベルが補償された光信号を光出力信号として出力する等化方法。
外部から前記光マトリックススイッチに入力された光信号の損失量に応じて前記可変減衰器における減衰量を設定する請求項９に記載の等化方法。