WO2005112332A1 - 光信号品質監視装置 - Google Patents

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WO2005112332A1
WO2005112332A1 PCT/JP2004/006809 JP2004006809W WO2005112332A1 WO 2005112332 A1 WO2005112332 A1 WO 2005112332A1 JP 2004006809 W JP2004006809 W JP 2004006809W WO 2005112332 A1 WO2005112332 A1 WO 2005112332A1
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optical
optical signal
signal
quality monitoring
monitoring device
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PCT/JP2004/006809
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Kazuyuki Ishida
Jun'ichi Abe
Katsuhiro Shimizu
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • H04L1/20—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector
    • H04L1/205—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector jitter monitoring

Definitions

  • the present invention relates to an optical signal quality monitoring device that monitors the quality of an optical signal.
  • quality monitoring by monitoring the number of errors in the FEC (Forward Error Collectio n) processing at the receiving end, and SDH (Synchronous Digitalhierarchy) Quality monitoring is performed by monitoring quality monitoring bits in a signal frame of a signal.
  • FEC Forward Error Collectio n
  • SDH Synchronous Digitalhierarchy
  • Patent Document 1 the method of evaluating the optical signal quality by evaluating the histogram of the electric signal waveform in synchronization with the signal transmission speed (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1), and asynchronous sampling without depending on the signal transmission speed
  • Patent Document 2 the method of estimating optical signal quality by performing histogram analysis at a frequency
  • Patent Document 2
  • Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 described above have certain limitations on the signal transmission speed, and have the disadvantage that the configuration of the device becomes complicated.
  • an object of the present invention is to provide an optical signal quality monitoring device capable of outputting accurate signal quality information with a simple configuration and independent of a signal transmission speed. Disclosure of the invention
  • An optical signal quality monitoring device is an optical signal quality monitoring device for monitoring the signal quality of a predetermined optical signal transmitted through a communication line of an optical network system, wherein adjacent bits of the predetermined optical signal are adjacent to each other.
  • An interferometer for outputting phase difference data between the first and second optical receivers; a first and a second optical receiver for converting an output optical signal output from the interferometer into an electrical signal; and the first and second optical receivers Calculating means for performing a predetermined operation on the electric signal converted by the above; a clock generating means for generating and outputting a peak signal having a predetermined frequency; and A discriminator for discriminating at the timing of the clock signal, a counter for calculating an integrated result within a predetermined time in which the discrimination output of the discriminator is counted for each logical level, and the predetermined light based on the integrated result of the power counter.
  • a quality information calculation unit for outputting and outputting the identification information, wherein the classifier outputs an identification output identified for each of two or more different identification voltages, and the quality information calculation unit calculates for each of the amplitude identification voltages.
  • the quality information is calculated based on the obtained integration result.
  • identification outputs identified for each of two or more different amplitude identification voltages are integrated, and quality information is calculated based on the integration result calculated for each identification voltage.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical signal quality monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a probability density distribution of an input optical signal. The figure shows the relationship between the electrical waveform of an NRZ (No Return Return Zero) OOK signal, the identification voltage when the NRZ- ⁇ ⁇ signal is input, and the error rate of the identification result.
  • FIG. 4 is a diagram showing signal waveforms of main parts of the optical signal quality monitoring apparatus according to the first embodiment to which an optical DP SK signal is input, and FIG. 4B is a timing chart of each of them.
  • FIG. 4C is a diagram showing a distribution of a mismatch rate (error rate) with respect to an identification voltage, and FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is an optical signal product according to the second embodiment in which an optical DPSK signal is input.
  • FIG. 6B is a diagram showing a signal waveform of a main part of the monitoring device,
  • FIG. 6B is a diagram showing each timing chart, and
  • FIG. 6C is a diagram showing a distribution of a mismatch rate (error rate) with respect to the identification voltage.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is an embodiment in which an optical NRZ (NRZ-OOK) signal is input.
  • FIG. 8B is a diagram showing a signal waveform of a main part of the optical signal quality monitoring device according to mode 3
  • FIG. 8B is a diagram showing each timing chart
  • FIG. 8C is a diagram showing a discrepancy rate (error)
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring device according to the fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 1 OA is a diagram showing an optical RZ-DP SK Optical signal according to the fourth embodiment in which a signal is input Main components of the quality monitoring device
  • FIG. 10B is a diagram showing each timing chart
  • FIG. 10C is a diagram showing a distribution of a mismatch rate (error rate) with respect to the identification voltage.
  • FIG. 10B is a diagram showing a mismatch rate (error rate) with respect to the identification voltage.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an optical signal quality monitoring device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the configuration.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the match rate of the determination result and the error rate of the input signal.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
  • the optical signal quality monitoring device shown in FIG. 1 includes, for example, an interferometer 2 that outputs phase difference data between adjacent bits of an optical DPSK signal input from an optical fiber 1 and an optical signal that converts an optical signal into an electric signal.
  • Optical receivers 3 and 4 as first and second light receivers, an adder 5 as an example of an arithmetic unit for performing a predetermined operation, a clock signal generator 6 for generating a clock signal, A discriminator 7 for discriminating the logic level (logic "1" or logic "0") of the input data based on a clock signal or a control signal; a counter 8 as counting means for counting the discrimination output of the discriminator 7; A quality information calculator 9 that calculates and outputs quality information necessary for monitoring the quality of an optical signal based on the output of the counter 8 and a controller 10 that controls predetermined components of the quality monitoring device are provided. .
  • an optical DPSK (DifferentTialPhaseSeShiftKeyyng) signal is input to the interferometer 2.
  • the interferometer 2 is provided with, for example, a 1-bit delay line (not shown), and generates an interference signal generated based on the optical signal that has passed through the 1-bit delay line and the optical signal that has not passed. Output is output.
  • interferometer 2 has two output ports, and receives light according to the phase difference of the interference result. Output to one of optical devices 3 and 4. For example, when the phase difference of the interference result is "0", the signal is output to one optical receiver (for example, optical receiver 3). When the phase difference of the interference result is "1", the other optical receiver ( For example, it is output to the optical receiver 4).
  • the optical receivers 3 and 4 convert the input optical signal into an electric signal.
  • the electric signals converted by the optical receivers 3 and 4 are added by the adder 5 and output to the discriminator 7.
  • the identification green 7 outputs, to the counter 8, the identification result (logic level determination result) identified at the timing of the clock (external clock) generated by the clock signal generation unit 6. Output.
  • the counter 8 counts the identification result for each logic level (logic “1” or logic “0”), and outputs the integration result within a predetermined time to the quality information calculation unit 9.
  • the quality information calculation unit 9 generates and outputs predetermined quality information based on information such as the count value of the identification result and the identification voltage.
  • the control unit 10 controls a predetermined component of the optical signal quality monitoring device. For example, the interferometer 2 is stably controlled with respect to the optical signal wavelength.
  • the control of the identification voltage of the classifier 7 and the output control of the quality information calculation unit 9 are also performed based on the control of the control unit 10.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a probability density distribution of an input optical signal.
  • waveform 1 is a probability density distribution (noise distribution) corresponding to logic "1”
  • waveform 2 is a probability density distribution (noise distribution) corresponding to logic "0”.
  • ⁇ indicates the standard deviation in the probability density distribution corresponding to the logic “1”
  • ⁇ Indicates the standard deviation in the probability density distribution corresponding to logic "0".
  • FIG. 3 shows the relationship between the electrical waveform of the NRZ (No Return Return Zero) OK signal, the identification voltage when the NRZ-OOK signal is input, and the error rate of the identification result.
  • FIG. Returning to FIG. 2, consider the case where the distribution of the logic "1" and the logic "0" is as shown in FIG. At this time, the data in the area A1 indicated by the horizontal line is determined to be logical "1". Therefore, the area A1 The probability that data of logic "0" will be judged as logic "1".
  • the identification voltage is V 2 (Vi> V 2 ).
  • the data of both areas obtained by adding the area A1 indicated by the oblique lines to the area A1 indicated by the horizontal lines is determined to be logic "1". Therefore, the area Al, A2 has a probability that data of logic "0" is determined to be logic "1".
  • the probability that data of logic "0" is determined to be logic "1” at a predetermined identification voltage or the probability that data of logic "1" is determined to be logic "0” is determined by the identification voltage. Is defined as the "mismatch rate.”
  • the inconsistency rate defined in this way means the ratio between the logic level of the transmission data when the identification voltage is varied and the determined logic level do not match. It can be equated with the error rate of the transmission data. Therefore, by using this mismatch rate, it can be used for monitoring the optical signal quality.
  • the portion indicated by the broken lines K3 and K4 in FIG. 3 is a plot of this mismatch rate.
  • the portion indicated by the broken line K4 in both cases is that the counter 8 counts the number that the discriminator 7 has discriminated as logic "1" when the discrimination voltage is changed to the logic "0" side.
  • This is a plot of the mismatch rate calculated by the quality information calculation unit 9 based on the count number.
  • the identification voltage V the mismatch factor when the Pi
  • P 2 if put identification voltage V 2 Kino Noto mismatch index and P 2
  • P i as is clear from the content of the above ⁇ P 2 (provided that V ,> V 2 ). Therefore, the portion of the broken line K 4 becomes a curve (histogram) falling downward.
  • the identification voltage is set on the distribution side of the logic "1"
  • the result shown by the broken line 3 is obtained.
  • the slope of the curve representing the mismatch rate is a curve (histogram) that rises to the right and is symmetric to the curve shown by the broken line 4.
  • FIG. 4 is a diagram showing a signal waveform of a main part of the optical signal quality monitoring apparatus according to the first embodiment to which the optical DPSK signal is input
  • FIG. 4B is a diagram showing respective timing charts.
  • Yes, Fig. 4C shows the distribution of the mismatch rate (error rate) with respect to the identification voltage.
  • the optical DP SK signal waveform (A) input to the interferometer 2 has a constant intensity and has binary phase difference information (0, ⁇ ).
  • the waveforms ( ⁇ ) and (C) obtained by photoelectrically converting the outputs of the interferometer 2 by the optical receivers 3 and 4 become NRZ signals of opposite polarities (different polarities). Therefore, the added signal obtained by adding these two signals is a signal obtained by adding both of FIGS. 4 (I) and 4 (C), and is a logical "1" as shown in FIG. 4 (D). Is obtained.
  • the discriminator 7 to which such an addition signal has been input outputs the discrimination result, which is discriminated at the timing of the external clock, to the counter 8 based on the discrimination voltage output from the control unit 10.
  • the counter 8 counts the identification result and outputs the result to the quality information calculation unit 9.
  • the quality information calculation unit 9 estimates the average value of the probability density distribution and the standard deviation ⁇ based on the histogram obtained in the above processing, and generates optical signal quality information based on the equation (1). Output.
  • the discrimination voltage is applied to the logic "0" level side as described above. Need not be changed. That is, although only the upper half distribution (histogram) as shown in Fig. 4C is obtained, it is assumed that the probability density distributions of logic "1" and logic "0" follow a Gaussian distribution. The distribution in the lower half can be treated as symmetric to the distribution in the upper half.
  • Equation (1) the Q value of the optical signal quality monitoring device according to the present embodiment is calculated using equation (1).
  • ⁇ i ⁇ .
  • Two ⁇ . Toke can be simplified as follows.
  • the optical signal quality monitoring apparatus of the present embodiment two or more different amplitude discrimination voltages are applied to the DPSK modulation optical signal.
  • the identification output identified for each identification voltage is integrated, and the quality information is calculated based on the integration result calculated for each identification voltage, so that the quality of the optical signal can be easily estimated and evaluated independent of the transmission speed be able to.
  • the DPSK signal input to the interferometer 2 is an NRZ-DPSK signal.
  • the present invention is not limited to the NRZ-DPSK signal. It does not matter.
  • the average value ⁇ i of the probability density distribution and the standard deviation ⁇ ⁇ only need to calculate a mismatch rate based on at least two or more different identification voltages. Because if we have at least 2 points of data, we can estimate the mean ⁇ of Gaussian distribution and standard deviation ⁇ .
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • the optical signal quality monitoring device shown in the figure is the same as the optical signal quality monitoring device shown in FIG. 1, except that the polarities of the optical receivers 4 are inverted, and the photoelectrically converted signals at each optical receiver are subtracted. Input to 1 and 2 to generate a difference signal.
  • the other configuration is the same as or equivalent to that of the first embodiment, and these components are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 6 is a diagram showing the signal waveform of the main part of the optical signal quality monitoring device according to the second embodiment to which the optical DPSK signal is input, and FIG. 6B is a timing chart for each.
  • FIG. 6C is a diagram showing the distribution of the mismatch rate (error rate) with respect to the identification voltage.
  • the optical DPSK signal waveform input to interferometer 2 (A) has constant intensity and binary phase difference information (0, ⁇ ).
  • the waveforms (C) and ( ⁇ ) obtained by photoelectrically converting the outputs of the interferometer 2 by the optical receivers 3 and 4 have the same logic, and the waveform ( ⁇ ) is the same as the negative potential NRZ signal.
  • the output of the optical receiver 4 shown in FIG. 6 is inverted as compared with the output in FIG. 4A. Therefore, the signals obtained by subtracting the two signals (B) and (C) by the subtraction circuit 12 are all signals having a logic “1” as shown in FIG. 6B (D).
  • the subsequent processing is the same as the processing of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the discriminator 7 and counter 8 in Fig. 5 are replaced with a soft decision discriminator having M (M ⁇ 2) discriminators and a D / A converter, so that As in the first embodiment, the number of bits can be detected in parallel, and the quality of the optical signal can be estimated and evaluated with high accuracy in real time.
  • the interferometer 2 has a small effect on the transmission speed difference due to the error correction redundancy, and when the transmission speed is N times (N 2), the interferometer 2 is an N-bit interferometer. Since it can be operated, an optical signal quality monitoring device independent of the signal transmission speed can be provided by using an interferometer corresponding to the minimum transmission speed existing on the optical network.
  • the identification output identified for each of the two or more different amplitude identification voltages is integrated with the optical signal of the DP SK modulation method, Since the quality information is calculated based on the integration result calculated for each identification voltage, the quality of the optical signal can be easily estimated and evaluated without depending on the transmission speed.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of an optical signal quality monitoring device according to a third embodiment of the present invention.
  • the optical signal quality monitoring device shown in the figure is configured so that the interferometer 2 is replaced with an optical splitter 28 in the optical signal quality monitoring device shown in FIG. are doing.
  • Other configurations are the same as in the second embodiment. They are the same or equivalent, and these portions are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 8A is a diagram showing a signal waveform of a main part of the optical signal quality monitoring device according to the third embodiment to which an optical NRZ (NRZ-OOK) signal is input
  • FIG. 8C is a diagram showing a timing chart
  • FIG. 8C is a diagram showing a distribution of a mismatch rate (error rate) with respect to the identification voltage.
  • the optical NRZ signal waveform input to the optical splitter 28 has binary intensity information.
  • the waveforms (c) and (b) obtained by photoelectrically converting the outputs of the optical splitter 28 by the optical receivers 3 and 4 are of the same polarity, and the waveform (B) is a negative potential NRZ signal. It becomes. Accordingly, a signal obtained by subtracting the two signals (B) and (C) in the subtraction circuit 12 is a signal having all logic "1" as shown in FIG. 8B (D).
  • the optical signal processed in this embodiment is an OOK signal
  • the probability density distributions of logic "1" and logic "0" are different, so that the signal of In the probability density distribution, the probability density distribution of the logic "1" of the original optical OOK signal is dominant, ⁇ 10 ⁇ , ⁇ ⁇ . Is established.
  • the average value of the logic "1” and the logic "0” are different, the average value of the signal obtained by adding both is the sum of the average values of the logic "1” and the logic "0" of the original optical OOK signal. Therefore ⁇ . / ⁇ +. Is established.
  • the Q value of the present embodiment obtained from the histogram shown in FIG. 8C can be simplified as in the following equation.
  • the subsequent processing is the same as in the second embodiment, and a description thereof will not be repeated.
  • the identification output identified for each of the two or more different amplitude identification voltages is added to the optical signal of the OOK modulation method, and Since the quality information is calculated based on the integration result calculated in (1), the quality of the optical signal can be easily estimated and evaluated without depending on the transmission speed.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the optical signal quality monitoring device shown in the figure is the same as the optical signal quality monitoring device shown in FIG. 1, except that the clock signal (electric signal) applied to the discriminator 7 is transmitted by the transmitted optical RZ-DP SK signal ( And a delay adjuster 15 that adjusts the phase (timing) of the clock signal applied to the discriminator 7.
  • Other configurations are the same as or equivalent to those in Embodiment 1, and these portions are denoted by the same reference numerals.
  • FIG. 1A is a diagram showing signal waveforms of main parts of the optical signal quality monitoring apparatus according to the fourth embodiment to which an optical RZ-DP SK signal is input
  • FIG. 10C is a diagram illustrating an timing chart
  • FIG. 10C is a diagram illustrating a distribution of a mismatch rate (error rate) with respect to the identification voltage.
  • the optical RZ-DP SK signal waveform (A) input to interferometer 2 is an optical pulse train whose repetition frequency is the bit rate frequency. It consists of phase difference information (0, ⁇ ).
  • the waveforms ( ⁇ ) and (C) obtained by photoelectrically converting the outputs of the interferometer 2 with the optical receivers 3 and 4 are the opposite polar RZ signals. By adding these two signals, an RZ signal showing logic "1" can be obtained.
  • the subsequent processes are the same as those of the first and second embodiments except that the logic level is determined based on the identification voltage that is changed based on the clock signal separately reproduced in the identifier 7. Therefore, the description is omitted.
  • the repetition frequency of the input optical RZ-DP SK signal is a pulse train of the bit rate frequency, and no special port extraction circuit is required.
  • the structure of the extraction circuit itself does not depend on the transmission speed.
  • interferometer 2 has a small effect on the transmission rate difference due to the error correction redundancy, and when the transmission rate is N times (N 2), N bit Since it can be operated as an interferometer, an optical signal quality monitoring device that does not depend on the signal transmission speed can be realized by using an interferometer corresponding to the minimum transmission speed existing on the optical network.
  • the optical signal quality monitoring device of the present embodiment since the clock signal is generated based on the electric signal converted by the optical receiver, it does not depend on the transmission speed. It is possible to easily estimate and evaluate the quality of an optical signal.
  • Embodiment 5 since the clock signal is generated based on the electric signal converted by the optical receiver, it does not depend on the transmission speed. It is possible to easily estimate and evaluate the quality of an optical signal. Embodiment 5.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the optical signal quality monitoring device shown in the figure is the same as the optical signal quality monitoring device of the fourth embodiment shown in FIG. 9 except that the clock signal (electric signal) applied to the discriminator 7 is converted into the branch output ( (Electrical signal).
  • the other configurations are the same as or similar to those of the fourth embodiment, and these components are denoted by the same reference numerals.
  • the operation of the optical signal quality monitoring device shown in FIG. 11 will be described.
  • the output signal (electric signal) of the adder 5 itself is a mouth signal whose repetition frequency is a bit rate frequency.
  • this signal can be branched and used as a clock signal to be applied to the discriminator 7.
  • optical signal quality monitoring device configured as shown in FIG. 11 can have the same or equivalent functions as in the fourth embodiment.
  • the clock signal is generated based on the sum output of the respective electric signals converted by the optical receiver, so that the transmission It is possible to easily estimate and evaluate the quality of optical signals regardless of speed.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the optical signal quality monitoring device shown in the figure is composed of an optical variable attenuator 16 that adjusts the optical signal power of the optical NRZ-DPSK signal or the RZ-DPSK signal input from the optical fiber 1, and the optical signal attenuator adjacent to the input optical signal.
  • An interferometer 2 that outputs phase difference data between bits, optical receivers 3 and 4 that are first and second optical receivers that convert optical signals into electrical signals, and optical receivers 3 and 4 respectively.
  • Clock extractors 17 and 18 for generating respective clock signals based on the outputs; discriminators 19 and 20 for discriminating the logic level of each input data based on the clock signals;
  • An exclusive OR circuit 21 for performing an exclusive OR operation on each of the outputs 9 and 20;
  • a counter 8 as a counting means for counting the output of the exclusive OR circuit 21;
  • an output of the counter 8 Product that calculates and outputs quality information required for optical signal quality monitoring based on An information calculation unit 9, and a control unit 1 0 for controlling the predetermined configuration of the quality monitoring apparatus.
  • an optical NRZ-DPSK signal or The RZ-DP SK signal is input, and the optical signals at the two output ports of the interferometer are photoelectrically converted by the optical receivers 3 and 4, respectively.
  • the optical signal input to the interferometer 2 is adjusted to a desired value by the optical variable attenuator 16.
  • Each of the electrical signals photoelectrically converted by the optical receivers 3 and 4 shows a different logic level (logic “1” or logic “0") with respect to the logic level of the input optical signal.
  • Each electric signal is branched independently and input to the classifiers 19 and 20 and the clock extractors 17 and 18.
  • Each of the clock signals extracted independently by the clock extractors 17 and 18 is input to the classifiers 19 and 20 after performing phase adjustment.
  • the discrimination voltage applied to the two discriminators 19 and 20 is given a constant value that minimizes the number of errors.
  • the discrimination results determined by the discriminators 17 and 18 are input to the exclusive OR circuit 21, respectively, and a match or mismatch between the two discrimination results is determined.
  • the result of the integration within the time is output to the calculation unit 9.
  • the quality information calculating unit 9 generates and outputs predetermined quality information based on information such as a force value of the identification result.
  • the control unit 10 controls predetermined components of the optical signal quality monitoring device. For example, the variable attenuator 16 is controlled so that the level of the input optical signal is optimized, and the interferometer 2 is stably controlled according to the optical signal wavelength.
  • the output control of the quality information calculating unit 9 is also performed based on the control of the control unit 10.
  • the optical signals output from the two output ports of the interferometer 2 are obtained from different components on the optical frequency axis, their probability density distributions have no correlation with each other. Therefore, when the discriminators 19 and 20 have each discrimination voltage set on each distribution of the input signal, the discrimination results discriminated by the discriminators 19 and 20 are erroneous at almost the same rate. On the other hand, there is no correlation between them.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the match rate of the determination result and the error rate of the input signal.
  • the rate at which the two discrimination results determined by the discriminators 19 and 20 match is regarded as being proportional to the error rate of the input signal. be able to. In this way, by calculating the ratio of the coincidence of the discrimination results, the quality of the input optical signal can be estimated and evaluated.
  • the discrimination voltage of each discriminator is set to a fixed value in advance, it is not necessary to change (search) the discrimination voltage, and the quality of an optical signal excellent in real time can be monitored. Can be.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of an optical signal quality monitoring apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the embodiment 7 shown in the figure shows an example in which the optical signal quality monitoring apparatus shown in the above-described Embodiments 1 to 5 is arranged on a transmission line on which an optical wavelength multiplexed signal is transmitted. .
  • an optical wavelength multiplexed signal transmitted on an optical transmission line 22 is connected to an optical cross-connect 24 via a branching power 23.
  • the output of the branching power splitter for monitoring the optical signal quality is output to the optical signal quality monitoring device 26 while extracting the desired optical signal in the variable optical filter 25.
  • the optical signal quality monitoring device 26 outputs predetermined quality information relating to the optical signals described in the first to fifth embodiments to the control unit 27.
  • the extracted signal extracted by the variable optical filter 25 and the quality information of the extracted signal output by the optical signal quality monitoring device 26 are notified to the optical cross-connect 24 via the control unit 27.
  • the optical signal quality monitoring device 26 does not depend on the transmission speed for the optical signals of the DPSK modulation method and the OOK modulation method, and furthermore, Since it is a device that can easily perform quality evaluation, for example, an optical signal transmitted through the transmission path 22 is an optical signal in which optical signals with different transmission speeds are multiplexed. Even if it is a wavelength multiplexed signal, it has the ability to support optical signals of any transmission speed, so it can be applied uniformly to any optical signal, and the signal quality of each optical signal can be easily reduced. Can be estimated and evaluated.
  • the quality of an optical signal transmitted through an optical network system can be controlled independently of the transmission speed by using the optical signal quality monitoring device shown in the first to fifth embodiments. It can be easily estimated and evaluated. Industrial applicability
  • the optical signal quality monitoring apparatus is useful for evaluating the signal quality of an optical signal, and is particularly useful when evaluating the quality of an optical signal in a networked optical communication line. It is suitable.

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Abstract

所定の光信号の隣接ビット間の位相差データを出力する干渉計（２）と、干渉計（２）から出力された出力光信号を電気信号に変換する第１，第２の光受光器（３，４）と、第１，第２の光受光器（３，４）にて変換された電気信号に対して所定の演算を行う演算手段（５）と、所定の周波数のクロック信号を発生して出力するクロック発生手段（６）と、演算手段（５）の出力をクロック信号のタイミングで識別する識別器（７）と、識別器（７）の識別出力を論理レベルごとにカウントした所定時間内の積算結果を算出するカウンタ（８）と、カウンタ（８）の積算結果に基づいて所定の光信号の品質情報を算出して出力する品質情報算出部（９）とを備え、識別器（７）は、異なる２以上の識別電圧ごとに識別された識別出力を出力し、品質情報算出部（９）は、振幅識別電圧ごとに算出された積算結果に基づいて品質情報を算出する。

Description

光信号品質監視装置
技術分野
この発明は、 光信号の品質を監視する光信号品質監視装置に関するものである。
背景技術 明
1
従来、 2地点間を結ぶ光伝送システム糸においては、 受信端にて F EC (F o r wa r d E r r o r Co l l e c t i o書n) 処理の誤り言丁正数をモニタする ことによる品質監視や、 S DH (S yn c h r o n o u s D i g i t a l h i e r a r c h y) 信号の信号フレーム中の品質監視ビットをモニタすることに よる品質監視などが行われている。
一方、 近時、 光通信のネットワーク化の進展に伴って、 ネットワーク化された 光通信線路中において、 光信号に対する品質監視の要求が高まっている。
力かる要求に応える形で、 光信号の品質を監視する新たな技術が開示されてい る。 例えば、 信号伝送速度に同期して電気信号波形のヒストグラム評価を行い、 光信号品質を推定する手法 （例えば、 特許文献 1および非特許文献 1) や、 信号 伝送速度に依存することなく非同期のサンプリング周波数にてヒストグラム解析 を行って光信号品質を推定する手法 （例えば、 特許文献 2) などが存在する。 . 特許文献 1
特許第 3221401号明細書
特許文献 2
特開 2003— 90766号公報
非特許文献 1
. W i e s m a n n , O. B l e c k, H. He p p n e r, し o s t e f f e c t i v e pe r f o rma n c e mo n i t o r i n g i n WDM s y s t ems" OFC 2000, p a p e r,
しかしながら、 上述の特許文献 1および非特許文献 1に示された手法では、 信 号伝送速度に 定の制限があり、 また、 装置の構成が複雑になるという欠点があ つた。
また、 上述の特許文献 2に示された手法では、 正確な信号品質が得られないと レヽう.欠点があった。
このような状況に鑑み、 本発明は、 簡易な構成で、 信号伝送速度に依存せず、 正確な信号品質情報を出力できる光信号品質監視装置を提供することを目的とす る。 発明の開示
この発明にかかる光信号品質監視装置にあっては、 光ネットワークシステムの 通信線路を伝送する所定の光信号の信号品質を監視する光信号品質監視装置であ つて、 前記所定の光信号の隣接ビット間の位相差データを出力する干渉計と、 前 記干渉計から出力された出力光信号を電気信号に変換する第 1 , 第 2の光受光器 と、 前記第 1， 第 2の光受光器にて変換された電気信号に対して所定の演算を行 う演算手段と、 所定の周波数のク口ック信号を発生して出力するクロック発生手 段と、 前記演算手段の出力を前記ク口ック信号のタイミングで識別する識別器と、 前記識別器の識別出力を論理レベルごとにカウントした所定時間内の積算結果を 算出するカウンタと、 前記力ゥンタの積算結果に基づいて前記所定の光信号の品 質情報を算出して出力する品質情報算出部と、 を備え、 前記識別器は、 異なる 2 以上の識別電圧ごとに識別された識別出力を出力し、 前記品質情報算出部は、 前 記振幅識別電圧ごとに算出された積算結果に基づいて前記品質情報を算出するこ とを特 ί敷とする。
この発明によれば、 異なる 2以上の振幅識別電圧ごとに識別された識別出力が 積算され、 識別電圧ごとに算出された当該積算結果に基づいて品質情報が算出さ れる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明の実施の形態 1にかかる光信号品質監視装置の構成を示す ブロック図であり、 第 2図は、 入力光信号の確率密度分布の一例を示す図であり、 第 3図は、 NRZ (No n Re t u r n t o Z e r o) 一 OOK信号の電 気波形と、 当該 NRZ— ΟΟ Κ信号が入力された場合の識別電圧と識別結果の誤 り率との関係を示す図であり、 第 4 Α図は、 光 DP SK信号が入力された実施の 形態 1にかかる光信号品質監視装置の主要部の信号波形を示す図であり、 第 4 B 図は、 それぞれのタイミングチャートを示す図であり、 第 4C図は、 識別電圧に 対する不一致率 （誤り率） の分布を示す図であり、 第 5図は、 この発明の実施の 形態 2にかかる光信号品質監視装置の構成を示すプロック図であり、 第 6 A図は、 光 D P S K信号が入力された実施の形態 2にかかる光信号品質監視装置の主要部 の信号波形を示す図であり、 第 6B図は、 それぞれのタイミングチャートを示す 図であり、 第 6C図は、 識別電圧に対する不一致率 （誤り率） の分布を示す図で あり、 第 7図は、 この発明の実施の形態 3にかかる光信号品質監視装置の構成を 示すブロック図であり、 第 8 A図は、 光 NRZ (NRZ-OOK) 信号が入力さ れた実施の形態 3にかかる光信号品質監視装置の主要部の信号波形を示す図であ り、 第 8 B図は、 それぞれのタイミングチャートを示す図であり、 第 8C図は、 識別電圧に対する不一致率 （誤り率） の分布を示す図であり、 第 9図は、 この発 明の実施の形態 4にかかる光信号品質監視装置の構成を示すプロック図であり、 第 1 OA図は、 光 RZ— DP SK信号が入力された実施の形態 4にかかる光信号 品質監視装置の主要部の信号波形を示す図であり、 第 10 B図は、 それぞれのタ イミングチャートを示す図であり、 第 10 C図は、 識別電圧に対する不一致率 （ 誤り率） の分布を示す図であり、 第 1 1図は、 この発明の実施の形態 5にかかる 光信号品質監視装置の構成を示すブロック図であり、 第 12図は、 この発明の実 施の形態 6にかかる光信号品質監視装置の構成を示すブロック図であり、 第 1 3 図は、 判別結果の一致率と入力信号の誤り率との関係を示す図であり、 第 14図 は、 この発明の実施の形態 7にかかる光信号品質監視装置の構成を示すプロック 図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に添付図面を参照して、 本発明にかかる光信号品質監視装置の好適な実施 の形態を詳細に説明する。 なお、 この実施の形態により本発明が限定されるもの ではない。
実施の形態 1.
まず、 この発明の実施の形態 1にかかる光信号品質監視装置の構成について説 明する。 第 1図は、 この発明の実施の形態 1にかかる光信号品質監視装置の構成 を示すブロック図である。 同図に示す光信号品質監視装置は、 例えば、 光フアイ バ 1から入力された光 D P S K信号の隣接ビット間の位相差データを出力する干 渉計 2と、 光信号を電気信号に変換するそれぞれ第 1, 第 2の受光器である光受 光器 3， 4と、 所定の演算を行う演算手段の一例である加算器 5と、 クロ ック信 号を生成するクロック信号生成部 6と、 クロック信号や、 制御信号に基づいて入 力データの論理レベル （論理 "1" または論理 "0" ) を識別する識別器 7と、 識別器 7の識別出力をカウントする計数手段としてカウンタ 8と、 カウンタ 8の 出力に基づいて光信号の品質監視に必要な品質情報を算出して出力する品質情報 算出部 9と、 品質監視装置の所定の構成部の制御を行う制御部 10とを備えてい る。
つぎに、 同図に示す光信号品質監視装置の動作について説明する。 同図におい て、 例えば、 光 DPSK (D i f f e r e n t i a l Ph a s e Sh i f t Ke y i n g) 信号が干渉計 2に入力される。 干渉計 2には、 例えば図示を省略 した 1ビッ トのディレイラインなどが備えられ、 1ビッ 卜のディレイラインを通 過した光信号と、 通過していない光信号とに基づいて生成された干渉出力が出力 される。
ここで、 干渉計 2は 2つの出力ポートを有し、 干渉結果の位相差に応じて光受 光器 3， 4のいずれかに出力される。 例えば、 干渉結果の位相差が "0" のとき には、 一方の光受光器 （例えば光受光器 3) に出力され、 干渉結果の位相差が " 1" のときには、 他方の光受光器 （例えば光受光器 4) に出力される。 なお、 光 受光器 3, 4は、 入力された光信号を電気信号に変換する。
光受光器 3, 4にて変換された電気信号は加算器 5で加算され識別器 7に出力 される。 識別翠 7は、 制御部 10から出力された識別電圧に基づき、 クロック信 号生成部 6が生成したクロック （外部クロック） のタイミングで識別した識別結 果 （論理レベルの判定結果） をカウンタ 8に出力する。 カウンタ 8は、 識別結果 を論理レベル （論理 "1" または論理 "0" ) ごとにカウントし、 所定時間内の 積算結果を品質情報算出部 9に出力する。 品質情報算出部 9は、 識別結果のカウ ント値や、 識別電圧などの情報に基づいて所定の品質情報を生成して出力する。 なお、 制御部 10は、 光信号品質監視装置の所定の構成部の制御を行う。 例え ば、 干渉計 2は、 光信号波長に対して安定ィヒ制御される。 また、 識別器 7の識別 電圧の制御や、 品質情報算出部 9の出力制御なども、 制御部 10の制御に基づい て われる。
第 2図は、 入力光信号の確率密度分布の一例を示す図である。 同図において、 波形 1は、 論理 " 1 " に対応した確率密度分布 （雑音分布） であり、 波形 2 は、 論理 "0" に对応した確率密度分布 （雑音分布） である。 また、 σ ιは論理 "1" に対応する確率密度分布での標準偏差を示し、 σ。は論理 "0" に対応す る確率密度分布での標準偏差を示している。
つぎに、 第 1図に示した識別器 7の識別電圧を可変した場合の動作について、 第 2図および第 3図を用いて説明する。 なお、 第 3図は、 NRZ (No n Re t u r n t o Z e r o) 一〇 O K信号の電気波形と、 当該 NRZ— OOK信 号が入力された場合の識別電圧と識別結果の誤り率との関係を示す図である。 第 2図に戻って、 論理 "1" および論理 "0" の分布が同図に示すような分布 のとき、 識別電圧が の場合を考える。 このとき、 横線で示したエリア A 1の 部分のデータは論理 " 1" と判定される。 したがって、 エリア A1の部分は、 論 理 "0" のデータが論理 "1" と判定される確率となる。
つぎに、 識別電圧が V2 (Vi〉V2) の場合を考える。 このとき、 横線で示し たエリア A 1の部分に斜線で示したェリア A 2の部分を加えた両ェリァのデータ が論理 "1" と判定される。 したがって、 エリア Al， A 2の部分は、 論理 "0 " のデータが論理 "1" と判定される確率となる。
レ、ま、 所定の識別電圧のときに論理 "0" のデータが論理 "1" と判定される 確率、 あるいは論理 "1" のデータが論理 "0" と判定される確率を、 当該識別 電圧における "不一致率" として定義する。
なお、 このように定義された不一致率は、 識別電圧を可変したときの伝送デー タの論理レベルと、 判定された論理レベルとがー致していない割合を意味するも のであり、 当該識別電圧における伝送データの誤り率と同視することができる。 したがって、 この不一致率を用いることで光信号品質の監視に利用することがで きる。
第 3図の破線 K 3, K 4で示した部分は、 この不一致率をプロットしたもので ある。 両者のうち、 破線 K 4で示した部分は、 識別電圧を論理 "0" 側に可変さ せたときに、 識別器 7が論理 "1" と識別した数をカウンタ 8がカウントし、 こ のカウント数に基づいて品質情報算出部 9が算出した不一致率をプロットしたも のである。 同図中、 識別電圧 V,のときの不一致率を Piとし、 識別電圧 V2のと きの不一致率を P2とおけば、 上述の内容から明らかなように P i<P2 (ただし V, > V2) の関係がある。 したがって、 破線 K 4の部分は右肩下がりの曲線 （ ヒストグラム） となる。
同様に、 論理 "1" の分布側に識別電圧が設定される場合についても、 破線 3で示されるような結果が得られる。 ただし、 不一致率を表す曲線の傾きは右肩 上がりの曲線 （ヒストグラム） となり、 破線 4に示す曲線とは対称形になる。 ところで、 予め、 光信号の分布が既知の場合や、 光信号のヒストグラムが得ら れている場合には、 信号品質を一般的によく知られている次式を用いて評価する ことができる。 β = ( , - +σ0) · · · (1) ここで、 β い μ。は、 それぞれ論理 "1" 、 論理 "0" の各分布の平均値で あり、 σ , , σ。は、 それぞれ論理 "1" 、 論理 "0" の各分布の標準偏差であ る。
このとき、 上記 い 。およびひ い σ。は、 第 3図に示すような不一致率の ヒストグラムから算出することができる。 また、 これらの値は、 品質情報算出部 9にて算出される。
ここまでは、 識別電圧を可変した場合の識別器 7の処理を中心に説明してきた 力 これ以降の説明は、 実施の形態 1にかかる光信号品質監視装置の処理につい て説明する。
第 4 Α図は、 光 D P S K信号が入力された実施の形態 1にかかる光信号品質監 視装置の主要部の信号波形を示す図であり、 第 4B図は、 それぞれのタイミング チャートを示す図であり、 第 4C図は、 識別電圧に対する不一致率 （誤り率） の 分布を示す図である。
第 4 A図， 第 4 B図に示すように、 干渉計 2に入力される光 DP SK信号波形 (A) は強度一定で 2値の位相差情報 （0, π) を有している。 また、 干渉計 2 の各出力を光受光器 3, 4にて光電気変換された波形 （Β) , (C) は、 それぞ れ相反した極性 （異極性） の NRZ信号となる。 したがって、 これらの 2つの信 号が加算された加算信号は、 第 4Β図 （Β) ， (C) の両者を加算した信号とし て第 4 Β図 （D) に示すような全て論理 " 1" となる信号が得られる。
ところで、 光 D P S Κ信号では論理 "1" と論理 " 0 " とは同じ確率密度分布 持つことが知られており、 両者を加算した信号の確率密度分布は元の光 DP SK 信号の論理 "1" と論理 "0" の確率密度分布を加算したものとなる。 なお、 特 に、 論理 "1" および論理 "0" の確率密度分布がガウス分布に従う場合には、 σ ι= σ。 （=σ 10) の関係が成立する。 また、 論理 "1" と論理 "0" では零 電位に対して同じ平均値を持つことが知られており、 両者を加算した信号の平均 値は元の DP SK信号の論理 "1" と論理 "0" の平均値を平均したものとなる。 したがって、 i = _ μ。 の関係が成立する。
このような加算信号が入力された識別器 7は、 制御部 1 0から出力された識別 電圧に基づき、 外部ク口ックのタイミングで識別した識別結果をカウンタ 8に出 力する。 カウンタ 8は、 識別結果をカウントし、 結果を品質情報算出部 9に出力 する。 品質情報算出部 9は、 上述の処理で得られたヒストグラムに基づいて確率 密度分布の平均値 と、 標準偏差 σ ιを推定し、 式 （1 ) に基づいて光信号品 質情報を生成して出力する。
なお、 この実施の形態で処理される信号は、 第 4 Β図 （D) に示すような全て が論理 " 1 " レベルの信号なので、 上述したような論理 " 0" レベル側に対して 識別電圧を可変する必要はない。 すなわち、 第 4 C図に示すような上半分の分布 (ヒス トグラム） のみが得られるが、 論理 " 1 " および論理 " 0 " の確率密度分 布がガウス分布に従うものと仮定しているので、 下半分の分布が上半分の分布と 対称形をなすものとして取り扱うことができる。
つぎに、 この実施の形態の光信号品質監視装置の Q値を式 （1 ) を用いて計算 する。 レ、ま、 式 ( 1 ) におレ、て、 μ J =— ^ 0 = /i J 0 , σ i = σ。二 σ 。とおけは、 次式のように簡単化することができる。
Q = ^ιο / σιο . · . ( 2) 以上説明したように、 この実施の形態の光信号品質監視装置によれば、 D P S K変調方式の光信号に対して、 異なる 2以上の振幅識別電圧ごとに識別された識 別出力が積算され、 識別電圧ごとに算出された当該積算結果に基づいて品質情報 が算出されるので、 伝送速度に依存せず、 簡易に光信号の品質を推定評価するこ とができる。
なお、 上述の説明において、 干渉計 2に入力する D P S K信号が NR Z— D P S K信号の場合について説明したが、 NR Z— D P S K信号に限定されるもので はなく、 例えば、 R Z— D P S K信号であっても構わない。
また、 第 1図に示すこの実施の形態の構成では、 クロック抽出回路のような信 号伝送速度に依存する部分がほとんどない。 強いて挙げるとすれば、 干渉計 2の 構成を挙げることができるが、 誤り訂正冗長度による伝送速度差が与える影響は 小さい。 また、 伝送速度が N倍 （N≥2 ) の場合に、 干渉計 2が Nビット干渉計 として動作することから， 光ネットワーク上に存在する最小伝送速度に対応した 干渉計を用いることで、 信号伝送速度に依存しない光信号品質監視装置を得るこ とができる。
また、 確率密度分布の平均値 μ iと、 標準偏差 σ ιとは、 少なくとも 2以上の 異なる識別電圧に基づいて不一致率が算出されていればよい。 なぜなら、 少なく とも 2ポイントのデータがあれば、 ガウス分布の平均値 μ と、 標準偏差 σ ιを 推定することができるからである。
さらに、 第 1図中の識別器 7とカウンタ 8とを、 Μ個 （Μ 2 ) の識別電圧を 有する軟判定識別器と D/Aコンバータとに置き換えることで， 各識別電圧に対 するビット数検出を並行して行うことができ、 リアルタイムに高精度な光信号の 品質を推定評価することができる。 実施の形態 2 .
第 5図は、 この発明の実施の形態 2にかかる光信号品質監視装置の構成を示す ブロック図である。 同図に示す光信号品質監視装置は、 第 1図に示した光信号品 質監視装置において、 光受光器 4の極性を反転し、 各光受光器において光電気変 換された信号を減算器 1 2に入力して差分信号を生成するようにしている。 なお、 その他の構成については実施の形態 1と同一、 あるいは同等であり、 これらの部 分については同一符号を付して示している。
つぎに、 第 5図に示した光信号品質監視装置の動作について説明する。 なお、 第 6 Α図は、 光 D P S K信号が入力された実施の形態 2にかかる光信号品質監視 装置の主要部の信号波形を示す図であり、 第 6 B図は、 それぞれのタイミングチ ヤートを示す図であり、 第 6 C図は、 識別電圧に対する不一致率 （誤り率） の分 布を示す図である。
第 6 A図， 第 6 B図に示すように、 干渉計 2に入力される光 D P S K信号波形 (A) は強度一定で 2値の位相差情報 （0， π) を有している。 また、 干渉計 2 の各出力を光受光器 3, 4にて光電気変換した波形 （C) ， (Β) は、 同論理で あり、 かつ、 波形 （Β) は負の電位の NRZ信号となる。 ただし、 第 6 Α図に示 す光受光器 4の出力は、 第 4 A図の当該出力と比較して反転している。 したがつ て、 （B) , (C) の 2つの信号が減算回路 1 2にて減算された信号は、 第 6 B 図 （D) に示すような全て論理 "1" となる信号が得られる。 なお、 その後の処 理は、 実施の形態 1の処理と同一であるので説明を省略する。
なお、 第 5図中の識別器 7とカウンタ 8とを、 M個 （M≥ 2) の識別電圧を有 する軟判定識別器と D/Aコンバータとに置き換えることで， 各識別電圧に対す るビット数検出を並行して行うことができ、 リアルタイムに高精度な光信号の品 質を推定評価することができることは、 実施の形態 1と同様である。
また、 実施の形態 1の場合と同様に、 干渉計 2は、 誤り訂正冗長度による伝送 速度差が与える影響は小さく、 伝送速度が N倍 （N 2) の場合には、 Nビット 干渉計として動作させることができるので、 光ネッ 卜ワーク上に存在する最小伝 送速度に対応した干渉計を用いることで、 信号伝送速度に依存しない光信号品質 監視装置とすることができる。
以上説明したように、 この実施の形態の光信号品質監視装置によれば、 DP S K変調方式の光信号に対して、 異なる 2以上の振幅識別電圧ごとに識別された識 別出力が積算され、 識別電圧ごとに算出された当該積算結果に基づいて品質情報 が算出されるので、 伝送速度に依存せず、 簡易に光信号の品質を推定評価するこ とができる。 実施の形態 3.
第 7図は、 この発明の実施の形態 3にかかる光信号品質監視装置の構成を示す ブロック図である。 同図に示す光信号品質監視装置は、 第 2図に示した光信号品 質監視装置において、 干渉計 2を光分岐器 28に置換して、 入力される光信号を 等分岐するように構成している。 なお、 その他の構成については実施の形態 2と 同一、 あるいは同等であり、 これらの部分については同一符号を付して示してい る。
つぎに、 第 7.図に示した光信号監視装置の動作について説明する。 なお、 第 8 A図は、 光 NRZ (NRZ-OOK) 信号が入力された実施の形態 3にかかる光 信号品質監視装置の主要部の信号波形を示す図であり、 第 8B図は、 それぞれの タイミングチャートを示す図であり、 第 8 C図は、 識別電圧に対する不一致率 （ 誤り率） の分布を示す図である。
第 8A図， 第 8 B図に示すように、 光分岐器 28に入力される光 NRZ信号波 形は 2値の強度情報を有している。 また、 光分岐器 28の各出力を光受光器 3, 4にて光電気変換した波形 （c) , (b) は、 同極性であり、 かつ、 波形 （B) は負の電位の NRZ信号となる。 したがって、 （B) ， (C) の 2つの信号が減 算回路 12にて減算された信号は、 第 8 B図 （D) に示すような全て論理 "1" "となる信号が得られる。
なお、 この実施の形態で処理される光信号は、 実施の形態 2と異なり、 OOK 信号であるため、 論理 "1" と論理 "0" の確率密度分布は異なるため、 両者を 加算した信号の確率密度分布は元の光 OOK信号の論理 "1" の確率密度分布が 支配的であり、 σ10 σ, 〉 σ。の関係が成立する。 また、 論理 "1" と論理 " 0" の平均値は異なるものの、 両者を加算した信号の平均値は元の光 OOK信号 の論理 "1" と論理 "0" の平均値の和となる。 したがって、 ^^。 /^+ 。の 関係が成立する。
その結果、 第 8 C図に示すヒストグラムから得られる本実施の形態の Q値は、 次式のように簡単化することができる。
Q = ,ο /σ10 · · · (3) なお、 上述の説明において、 光分岐器 28に入力する ΟΟΚ信号が NRZ—〇 ΟΚ信号の場合について説明したが、 NRZ— ΟΟΚ信号に限定されるものでは なく、 例えば、 RZ— ΟΟΚ信号であっても構わない。
また、 その後の処理は実施の形態 2と同様であるので説明を省略する。 以上説明したように、 この実施の形態の光信号品質装置によれば、 OOK変調 方式の光信号に対して、 異なる 2以上の振幅識別電圧ごとに識別された識別出力 が積算され、 識別電圧ごとに算出された当該積算結果に基づいて品質情報が算出 されるので、 伝送速度に依存せず、 簡易に光信号の品質を推定評価することがで きる。 実施の形態 4.
第 9図は、 この発明の実施の形態 4にかかる光信号品質監視装置の構成を示す ブロック図である。 同図に示す光信号品質監視装置は、 第 1図に示した光信号品 質監視装置において、 識別器 7に印加するクロック信号 （電気信号） を、 伝送さ れた光 RZ— DP SK信号 （に基づいて生成するための第 3の受光器である光受 光器 14と、 識別器 7に印加するクロック信号の位相 （タイミング） を調整する 遅延調整器 1 5とを備えるように構成されている。 なお、 その他の構成について は実施の形態 1と同一、 あるいは同等であり、 これらの部分については同一符号 を付して示している。
つぎに、 第 9図に示した光信号品質監視装置の動作について説明する。 なお、 第 1 OA図は、 光 RZ— DP SK信号が入力された実施の形態 4にかかる光信号 品質監視装置の主要部の信号波形を示す図であり、 第 10 B図は、 それぞれのタ イミングチャートを示す図であり、 第 10C図は、 識別電圧に対する不一致率 （ 誤り率） の分布を示す図である。
第 10 A図， 第 10 B図に示すように、 干渉計 2に入力される光 RZ— DP S K信号波形 （A) は繰り返し周波数がビットレート周波数である光パルス列であ り、 2値の位相差情報 （0， π) からなつている。 また、 干渉計 2の各出力を光 受光器 3， 4にて光電気変換された波形 （Β) ， (C) は、 それぞれ相反した極 性の RZ信号となる。 これらの 2つの信号を加算することで全て論理 " 1" を示 す RZ信号が得られる.
なお、 光 RZ— DP SK信号においても、 光 NRZ— DP SK信号と同様に論 理 "1" と論理 "0" とは同じ確率密度分布持つことが知られており、 両者を加 算した信号の確率密度分布は元の光 RZ— DP SK信号の論理 "1" および論理 "0" の確率密度分布を加算したものとなる。 また、 特に、 論理 "1" および論 理 "0" の確率密度分布がガウス分布に従う場合には、 σ = σ。 （= σ 10) の 関係が成立することは、 実施の形態 1と同様である。
なお、 その後の処理は、 識別器 7において別途再生されたクロック信号に基づ いて可変された識別電圧に基づいて論理レベルの判定が行われる点を除いて、 実 施の形態 1， 2の処理と同一であるので、 説明を省略する。
また、 第 9図に示す構成では、 入力された光 RZ— DP SK信号の繰り返し周 波数がビットレート周波数のパルス列であり、 特別なク口ック抽出回路を必要と しないため、 ク口ック抽出回路自身が伝送速度に依存する構成とはならない。 また、 実施の形態 1, 2の場合と同様に、 干渉計 2は、 誤り訂正冗長度による 伝送速度差が与える影響は小さく、 伝送速度が N倍 （N 2) の場合には、 Nビ ッ ト干渉計として動作させることができるので'、 光ネットワーク上に存在する最 小伝送速度に対応した干渉計を用いることで、 信号伝送速度に依存しない光信号 品質監視装置とすることができる。
以上説明したように、 この実施の形態の光信号品質監視装置によれば、 クロッ ク信号が、 光受光器にて変換された電気信号に基づいて生成されるので、 伝送速 度に依存せず、 簡易に光信号の品質を推定評価することができる。 実施の形態 5.
第 1 1図は、 この発明の実施の形態 5にかかる光信号品質監視装置の構成を示 すブロック図である。 同図に示す光信号品質監視装置は、 第 9図に示した実施の 形態 4の光信号品質監視装置において、 識別器 7に印加するクロック信号 （電気 信号） を、 加算器 5の分岐出力 （電気信号） を用いるように構成している。 なお、 その他の構成については実施の形態 4と同一、 あるいは同等であり、 これらの部 分については同一符号を付して示している。 つぎに、 第 1 1図に示した光信号品質監視装置の動作について説明する。 同図 において、 干渉計 2に光 R Z— D P S K信号が入力された場合には、 加算器 5の 出力信号 （電気信号） 自身が繰り返し周波数がビットレート周波数であるク口ッ ク信号そのものとなるので、 この信号を分岐させて識別器 7に印加するクロック 信号として用いることが可能である。
したがって、 第 1 1図のように構成された光信号品質監視装置であっても、 実 施の形態 4と同一、 あるいは同等の機能を保持させることができる。
以上説明したように、 この実施の形態の光信号品質監視装置によれば、 クロッ ク信号が、 光受光器にて変換されたそれぞれの電気信号の加算出力に基づいて生 成されるので、 伝送速度に依存せず、 簡易に光信号の品質を推定評価することが できる。 実施の形態 6 .
第 1 2図は、 この発明の実施の形態 6にかかる光信号品質監視装置の構成を示 すブロック図である。 同図に示す光信号品質監視装置は、 光ファイバ 1から入力 された光 N R Z— D P S K信号または R Z— D P S K信号の光信号パワーを調整 する光可変減衰器 1 6と、 入力された光信号の隣接ビット間の位相差データを出 力する干渉計 2と、 光信号を電気信号に変換するそれぞれ第 1 , 第 2の受光器で ある光受光器 3 , 4と、 光受光器 3 , 4の各出力に基づいてそれぞれのクロック 信号を生成するクロック抽出器 1 7， 1 8と、 クロック信号に基づいて各入力デ ータの論理レベルをそれぞれ識別する識別器 1 9 , 2 0と、 識別器 1 9， 2 0の 各出力に対して排他的論理和演算を行う排他的論理和回路 2 1と、 排他的論理和 回路 2 1の出力をカウン卜する計数手段としてカウンタ 8と、 カウンタ 8の出力 に基づいて光信号の品質監視に必要な品質情報を算出して出力する品質情報算出 部 9と、 品質監視装置の所定の構成部の制御を行う制御部 1 0とを備えている。 つぎに、 同図に示す光信号品質監視装置の動作について説明する。 同図におい て、 例えば、 光ファイバ 1から干渉計 2に対して光 N R Z— D P S K信号または RZ— DP SK信号が入力され、 干渉計の 2つの出力ポー卜の光信号はそれぞれ 光受光器 3, 4で光電気変換される。 このとき、 干渉計 2に入力される光信号パ ヮ一は光可変減衰器 16によって所望の値に調整される。
受光器 3 , 4で光電気変換'された各電気信号は、 入力された光信号の論理レべ ルに対して互いに異なる論理レベル （論理 "1" または論理 "0" ) を示す。 各 電気信号はそれぞれ独立に分岐され、 識別器 1 9， 20とクロック抽出器 1 7 , 18とに入力される。 クロック抽出器 1 7, 18でそれぞれ独立に抽出された各 ク口ック信号は、 位相調整を行った後に、 識別器 1 9, 20にそれぞれ入力され る。 ここで， 2つの識別器 19， 20に印加する識別電圧は， それぞれの誤り数 が最小となるような一定値を付与する。
識別器 1 7, 1 8におレ、て判別された識別結果は、 排他的論理和回路 21にそ れぞれ入力され、 2つの判別結果の一致、 もしくは不一致が判別され、 カウンタ 8において所定時間内の積算を行った結果が演算部 9に出力される。 品質情報算 出部 9は、 識別結果の力ゥント値などの情報に基づいて所定の品質情報を生成し て出力する。
なお、 制御部 1 0は、 光信号品質監視装置の所定の構成部の制御を行う。 例え ば、 可変減衰器 16は、 入力される光信号のレベルが最適となるように制御され、 干渉計 2は、 光信号波長に对して安定化制御される。 また、 品質情報算出部 9の 出力制御なども、 制御部 10の制御に基づいて行われる。
ところで、 干渉計 2の 2つの出力ポートから出力される光信号は， 光周波数軸 上の異なる成分から得られているので、 それぞれの確率密度分布は互いに相関性 を有さない。 そのため、 識別器 1 9， 20において、 各識別電圧が入力信号の各 分布上に設定されている場合には、 識別器 19， 20のそれぞれで判別された判 別結果は、 ほぼ同じ割合で誤る一方で、 互いに無相関な関係が保持される。
第 1 3図は、 判別結果の一致率と入力信号の誤り率との関係を示す図である。 上述した関係に鑑みれば、 同図に示すように、 識別器 1 9, 20で判別された 2 つの判別結果が一致する割合は入力信号の誤り率と比例関係にあるものとみなす ことができる。 このように、 判別結果の一致する割合を算出することで、 入力さ れた光信号の品質を推定評価することができる。
なお、 この実施の形態では、 各識別器の識別電圧を予め固定値と設定しておく ので、 識別電圧を可変 （サーチ） する必要がなく、 リアルタイム性に優れた光信 号の品質監視を行うことができる。
以上説明したように、 この実施の形態の光信号品質監視装置によれば、 クロッ ク信号にて識別した 2つの結果が一致する比率に基づいて品質情報を生成するよ うにしているので、 伝送速度に依存せず、 簡易に光信号の品質を推定評価するこ とができる。 実施の形態 7 .
第 1 4図は、 この発明の実施の形態 7にかかる光信号品質監視装置の構成を示 すブロック図である。 なお、 同図に示す実施の形態 7は、 光波長多重信号が伝送 される伝送路に上述の実施の形態 1〜 5に示した光信号品質監視装置を配置した 場合の一例を示すものである。
同図において、 光伝送路 2 2を伝送する光波長多重信号は、 分岐力ブラ 2 3を 介して光クロスコネク ト 2 4に接続される。 一方、 光信号品質監視用に分岐され る分岐力ブラの出力は、 可変光フィルタ 2 5において所望の光信号を抽出すると ともに、 光信号品質監視装置 2 6に出力される。 光信号品質監視装置 2 6は、 実 施の形態 1〜 5に示した光信号にかかる所定の品質情報を制御部 2 7に出力する。 なお、 可変光フィルタ 2 5が抽出した抽出信号と、 光信号品質監視装置 2 6が出 力する当該抽出信号にかかる品質情報とが、 制御部 2 7を介して光クロスコネク ト 2 4に通知される。
光信号品質監視装置 2 6は、 上述の実施の形態 1〜5の項で説明したように、 D P S K変調方式および O O K変調方式の光信号に対して伝送速度に依存せず、 しかも、 光信号の品質評価を簡易に行うことができる装置であることから、 例え ば、 伝送路 2 2を伝送される光信号が、 伝送速度異なる光信号が多重化された光 波長多重信号であつても、 任意の伝送速度の光信号に対応できる能力を有してい るので、 任意の光信号に対して一律に適用することができ、 各光信号の信号品質 を簡易に推定評価することができる。
以上説明したように、 この実施の形態によれば、 実施の形態 1〜 5に示した光 信号品質監視装置を用いて、 光ネットワークシステムを伝送する光信号の品質を、 伝送速度に依存せず、 簡易に推定評価することができる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかる光信号品質監視装置は、 光信号の信号品質の評 価に有用であり、 特に、 ネットワーク化された光通信線路中の光信号の品質評価 を行う場合などに好適である。

Claims

1 . 光ネットワークシステムの通信線路を伝送する所定の光信号の信号品質を 監視する光信号品質監視装置であって、
前記所定の光信号の隣接ビット間の位相差データを.出力する干渉計と、 前記干渉計から出力された出力光信号を電気信号に変換する第 1， 第 2の光受 光器と、
前記第 1 , 第 2の光受光器にて変求換された電気信号に対して所定の演算を行う
1- 8の
演算手段と、
所定の周波数のク口ック信号を発生して出力するク口ック発生手段と、
囲
前記演算手段の出力を前記ク口ック信号のタイミングで識別する識別器と、 前記識別器の識別出力を論理レベルごとにカウントした所定時間内の積算結果 を算出するカウンタと、
前記カウンタの積算結果に基づいて前記所定の光信号の品質情報を算出して出 力する品質情報算出部と、
を備え、
前記識別器は、 異なる 2以上の識別電圧ごとに識別された識別出力を出力し、 前記品質情報算出部は、 前記振幅識別電圧ごとに算出された積算結果に基づい て前記品質情報を算出することを特徴とする光信号品質監視装置。
2 . 前記第 1， 第 2の光受光器が、 相互に異極性の信号を出力する場合に、 前記演算手段が、 加算手段で構成されることを特徴とする請求の範囲第 1項に 記載の光信号品質監視装置。
3 . 前記第 1 , 第 2の光受光器が、 相互に同極性の信号を出力する場合に、 前記演算手段が、 減算手段で構成されることを特徴とする請求の範囲第 1項に 記載の光信号品質監視装置。
4. 前記所定の光信号が、 NR Z— DPS K信号であることを特徴とする請求 の範囲第 1項に記載の光信号品質監視装置。
5. 前記所定の光信号が、 RZ— DP SK信号であることを特徴とする請求の 範囲第 1項に記載の光信号品質監視装置。
6. 前記ク口ック信号として外部からの出力を用いることを特徴とする請求の 範囲第 1項に記載の光信号品質監視装置。
7. 前記識別器が、 軟判定識別器で構成されることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光信号品質監視装置。
8. 前記干渉計に代えて光分岐器が備えられ、 前記所定の光信号が、 NRZ— OOK信号であることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の光信号品質監視装 置。
9. 前記干渉計に代えて光分岐器が備えられ、 前記所定の光信号が、 RZ_0 OK信号であることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の光信号品質監視装置。
10. 前記所定の光信号を電気信号に変換する第 3の光受光器がさら 備えら れ、
前記クロック信号が、 前記第 3の光受光器にて変換された電気信号に基づいて 生成されることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光信号品質監視装置。
1 1. 前記クロック信号が、 前記第 1, 第 2の光受光器にて変換された電気信 号の加算出力に基づいて生成されることを特徴とする請求の範囲第 10項に記載 の光信号品質監視装置。
1 2 . 前記所定の光信号が、 R Z— D P S K信号であることを特徴とする請求 の範囲第 1 0項に記載の光信号品質監視装置。
1 3 . 前記品質情報算出部は、
前記ク口ック信号にて識別した 2つの結果が一致する比率に基づいて前記品質 情報を生成することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の光信号品質監視装置。
1 4 . 前記所定の光信号が波長多重光信号であり、
前記波長多重光信号を分岐する分岐用光力ブラと'、
所定の波長の光信号を抽出する光フィルタと、
請求の範囲第 1項に記載の光信号品質監視装置と、
を備え、
前記光信号品質監視装置は、
前記光フィルタが抽出した光信号の品質を監視することを特徴とする光ネット ワークシステム。
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