WO2020194879A1

WO2020194879A1 - 光伝送路スペクトラム測定装置、光伝送路システム、光伝送路スペクトラム測定方法及びコンピュータ可読媒体

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Publication number: WO2020194879A1
Application number: PCT/JP2019/046899
Authority: WO
Inventors: 雄大中野
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-10-01
Also published as: JP7264234B2; JPWO2020194879A1; EP3951345A4; EP3951345A1; US20220187163A1; CN113631906A

Abstract

光伝送路内のスペクトラム情報を詳細に取得することができる光伝送路スペクトラム測定装置、光伝送路システム、光伝送路スペクトラム測定方法及び非一時的なコンピュータ可読媒体を提供する。一実施の形態によれば、光伝送路スペクトラム測定装置（１）は、第１光伝送路に伝送される測定光の波長を可変して生成するとともに、第１光伝送路に接続された中継器によって、中継器に接続された第２光伝送路を介して測定光が戻された戻り光を測定する波長可変ＯＴＤＲ測定部（２０）と、波長可変ＯＴＤＲ測定部（２０）によって生成された測定光の波長を選択して第１光伝送路へ出力する光信号合波部（１１）と、波長可変ＯＴＤＲ測定部（２０）が生成する測定光の波長及び光信号合波部（１１）が選択する測定光の波長を制御する制御部（３０）と、波長可変ＯＴＤＲ測定部（２０）が測定した戻り光の測定データを処理する測定データ処理部（４０）と、を備える。

Description

光伝送路スペクトラム測定装置、光伝送路システム、光伝送路スペクトラム測定方法及びコンピュータ可読媒体

　本発明は、光伝送路スペクトラム測定装置、光伝送路システム、光伝送路スペクトラム測定方法及び非一時的なコンピュータ可読媒体に関し、例えば、海底光ケーブルにおける光伝送路スペクトラム測定装置、光伝送路システム、光伝送路スペクトラム測定方法及び非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。

　海底光ケーブルシステムにおけるオープン化が進み、システム所有者は、その増設容量の最大化のために、伝送路のパフォーマンスを把握することが重要視されている。

特開２０１８－００６９０７号公報

　海底光ケーブルシステムにおいては、光伝送路やそれを構成する中継器、ケーブルなどが海底に敷設されるため、光伝送路内におけるスペクトラム取得が難しい。光伝送路内でさまざまな要因により発生するスペクトラム傾斜や偏差は、光伝送路の波長帯域の各波長における主信号伝送品質に影響を与える。しかしながら、光伝送路の受信部におけるスペクトラム測定のみでは、光伝送路内のスペクトラムを解析することは困難である。

　本開示の目的は、上述した課題を鑑み、光伝送路内のスペクトラム情報を詳細に取得することができる光伝送路スペクトラム測定装置、光伝送路システム及び光伝送路スペクトラム測定方法を提供することにある。

　一実施の形態に係る光伝送路スペクトラム測定装置は、第１光伝送路に伝送される測定光の波長を可変して生成するとともに、前記第１光伝送路に接続された中継器によって、前記中継器に接続された第２光伝送路を介して前記測定光が戻された戻り光を測定する波長可変ＯＴＤＲ測定部と、前記波長可変ＯＴＤＲ測定部によって生成された前記測定光の前記波長を選択して前記第１光伝送路へ出力する光信号合波部と、前記波長可変ＯＴＤＲ測定部が生成する前記測定光の前記波長及び前記光信号合波部が選択する前記測定光の前記波長を制御する制御部と、前記波長可変ＯＴＤＲ測定部が測定した前記戻り光の測定データを処理する測定データ処理部と、を備える。

　一実施の形態によれば、光伝送路内のスペクトラム情報を詳細に取得することができる光伝送路スペクトラム測定装置、光伝送路システム及び光伝送路スペクトラム測定方法を提供することができる。

比較例に係る光伝送路スペクトラム測定装置を含む光伝送路システムの構成を例示した図である。比較例に係る光伝送路スペクトラム測定装置が受信したケーブルロストレースを例示したグラフであり、横軸は受信時間を示し、縦軸は信号レベルを示す。実施形態１に係る光伝送路スペクトラム測定装置を含む光伝送路システムを例示した構成図である。実施形態１に係る光伝送路スペクトラム測定装置の通常時の動作を例示した図である。実施形態１に係る光伝送路スペクトラム測定装置の測定時の動作を例示した図である。実施形態１に係る測定する光伝送路を例示した図である。実施形態１の基本測定動作により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、短波側の信号レベルを示す。実施形態１の基本測定動作により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、中心波長の信号レベルを示す。実施形態１の基本測定動作により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、長波側の信号レベルを示す。実施形態１の基本測定動作により取得したケーブルトレースのピークレベルをプロットすることで得られる各中継器の出力スペクトラムを３次元化した図である。図５の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、光伝送路入力部の場合を示す。図５の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ４の場合を示す。図５の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ５の場合を示す。図５の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ１０の場合を示す。実施形態１に係る測定する光伝送路を例示した図である。実施形態１の基本測定動作により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、短波側の信号レベルを示す。実施形態１の基本測定動作により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、中心波長の信号レベルを示す。実施形態１の基本測定動作により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、長波側の信号レベルを示す。実施形態１の基本測定動作により取得したケーブルトレースのピークレベルをプロットすることで得られる各中継器の出力スペクトラムを３次元化した図である。図８の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、光伝送路入力部の場合を示す。図８の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ４の場合を示す。図８の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ５～ＲＥＰ９の場合を示す。図８の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ１０の場合を示す。実施形態１に係る測定する光伝送路を例示した図である。実施形態１の基本測定動作により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、短波側の信号レベルを示す。実施形態１の基本測定動作により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、中心波長の信号レベルを示す。実施形態１の基本測定動作により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、長波側の信号レベルを示す。実施形態１の基本測定動作により取得したケーブルトレースのピークレベルをプロットすることで得られる各中継器の出力スペクトラムを３次元化した図である。図１１の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、光伝送路入力部の場合を示す。図１１の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ４の場合を示す。図１１の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ５の場合を示す。図１１の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ６～ＲＥＰ１０の場合を示す。実施形態１に係る測定する光伝送路を例示した図である。実施形態１の基本測定動作により取得したケーブルトレースのピークレベルをプロットすることで得られる各中継器の出力スペクトラムを３次元化した図である。図１４の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、光伝送路入力部の場合を示す。図１４の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ４の場合を示す。図１４の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ５の場合を示す。図１４の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、中継器ＲＥＰ１０の場合を示す。実施形態２に係る伝送路スペクトラム測定装置を含む光伝送路システムを例示した構成図である。

　（比較例）
　まず、実施形態に係る光伝送路スペクトラム測定装置及び光伝送路システムを説明する前に、比較例に係る光伝送路スペクトラム測定装置及び光伝送路システムを説明する。これにより、本実施形態をより明確にする。

　図１Ａは、比較例に係る光伝送路スペクトラム測定装置を含む光伝送路システムの構成を例示した図であり、図１Ｂは、比較例に係る光伝送路スペクトラム測定装置が受信したケーブルロストレースを例示したグラフであり、横軸は受信時間を示し、縦軸は信号レベルを示す。図１Ａに示すように、比較例に係る光伝送路システム１１００は、ＣＯＴＤＲ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）測定部１０２０を含んでいる。ＣＯＴＤＲ測定部１０２０は、海底に敷設された光伝送路システム１１００におけるケーブルロストレースの測定に使用される。光伝送路システム１１００は、送受双方向の光伝送路ファイバ１０５１及び１０５２、並びに、中継器１０５３を有する光伝送路１０５０と、その両端の陸上局に接続される光送受信装置１０６０と、により構成されている。

　比較例において、ＣＯＴＤＲ測定部１０２０の送信部及び受信部は、光送受信装置１０６０の監視測定用ポートに接続される。ＣＯＴＤＲ測定部１０２０から光送受信装置１０６０を介して、ＣＯＴＤＲ測定光が光伝送路ファイバ１０５１に送信され、ＣＯＴＤＲ測定光の一部が光伝送路ファイバ１０５１中で、レイリー散乱等により送信方向と逆方向に戻される。送信ファイバを逆行するＣＯＴＤＲ測定光は、中継器１０５３に実装されるループバックパスによって、逆方向の伝送路ファイバ１０５２に戻され、ＣＯＴＤＲ測定部１０２０はこれを受信する。そして、図１Ｂに示すケーブルロストレースを取得する。

　ＣＯＴＤＲ測定部１０２０から出力される測定光は通常、光パルスとなっており、戻り光の受信時間から、受信パワーレベルと距離の関係をケーブルロストレースとして得ることができる。得られたケーブルロストレースは通常、中継器１０５３出力端で最もレベルが高く、中継スパンの遠端に行くほど低くなる。光伝送路システム１１００では、このケーブルロストレースによって、ケーブル障害時の破断位置を特定するなどの用途で、当ＣＯＴＤＲ測定が活用される。

　（実施形態１）
　＜光伝送路スペクトラム測定装置の構成＞
　次に、実施形態１に係る光伝送路スペクトラム測定装置を含む光伝送路システムを説明する。図２は、実施形態１に係る光伝送路スペクトラム測定装置を含む光伝送路システムを例示した構成図である。図２に示すように、光伝送路システム１００は、光送受信装置６０及び光伝送路スペクトラム測定装置１を備えている。光送受信装置６０は、波長多重信号を光伝送路５１に送信するとともに、光伝送路５２から波長多重信号を受信する。なお、光伝送路５１及び光伝送路５２は、複数の中継器によって中継されている。光伝送路スペクトラム測定装置１は、光伝送路インターフェース部１０、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０、制御部３０、測定データ処理部４０を備えている。光伝送路スペクトラム測定装置１は、ケーブルロストレースを取得する装置である。

　光伝送路インターフェース部１０は、光信号合波部１１、光信号分岐部１２、ダミー光生成部１３、折り返し回路部１４を有する。光伝送路インターフェース部１０は、波長多重信号を光伝送路５１及び５２に送受信するインターフェースを有する。光伝送路インターフェース部１０は、インターフェースによって、光伝送路５１及び５２に接続される。また、光伝送路インターフェース部１０は、波長多重信号を光送受信装置６０に送受信するインターフェースを有する。なお、当インターフェースは、複数有していても良いものとする。光伝送路インターフェース部１０は、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０の測定光の送受信ポートを有する。送信ポート及び受信ポートは、それぞれ光伝送路インターフェース部１０内の光信号合波部１１、光信号分岐部１２に接続される。

　光信号合波部１１は、波長多重信号の入力ポート、ダミー光生成部１３からのダミー光の入力ポート、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０からのＯＴＤＲ測定光の入力ポートを有する。光信号合波部１１は、ＷＳＳ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｓｅｌｅｃｔａｂｌｅ　Ｓｗｉｔｃｈ）に代表される波長選択性スイッチを有してもよい。波長選択制スイッチは、例えば、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０によって生成された測定光の波長を選択する。光信号合波部１１は、これら入力ポートからの入力光を波長選択、合波して光伝送路５１へ出力することができる。具体的には、例えば、光信号合波部１１は、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０によって生成された測定光の波長を選択して光伝送路５１へ出力する。

　ダミー光生成部１３は、波長多重信号の代わりに配置されるダミー光を供給する。ダミー光生成部１３は、波長多重信号の配置または波長数や主信号伝送特性に応じて不要としてもよい。

　折り返し回路部１４は、ＯＴＤＲ測定において、光伝送路の第一中継区間の送信ファイバのケーブルトレースを取得する際に適用する。ＯＴＤＲ測定信号の同中継区間のレイリー散乱光を受信側経路に折り返す機能を有する。同区間の必要がない場合は不要としてもよい。なお、「中継区間」とは、ある中継器の出力端から次の中継器の入力端までの間を指す。

　光信号分岐部１２は、光伝送路５２からの波長多重信号を光送受信装置６０側と、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０側と、に分岐する機能を有する。分岐方法は波長分岐、パワー分岐など、ここでは分岐方法は問わない。

　波長可変ＯＴＤＲ測定部２０は、光伝送路５１の波長帯域全体に渡り、測定光の波長を可変して光伝送路５１をＯＴＤＲ測定できる機能を有する。具体的には、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０は、光伝送路５１に伝送される測定光の波長を可変して生成する。それとともに、光伝送路５１に接続された中継器によって測定光が戻された戻り光を測定する。これにより、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０は、光伝送路５１における波長帯域に渡ってケーブルトレースを取得する。波長可変ＯＴＤＲ測定部２０は、ＯＴＤＲ測定信号の送受信ポートを有する。また、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０は、ＯＴＤＲ測定結果を外部出力することができる。

　制御部３０は、制御信号により、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０の測定波長、及び、光信号合波部１１における出力波長を、選択及び制御する機能を有する。すなわち、制御部３０は、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０が生成する測定光の波長及び光信号合波部１１が選択する測定光の波長を制御する。具体的には、例えば、制御部３０は、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０が生成させる測定光の波長を切り替えながら、光伝送路５１の波長帯域に渡って掃引するように、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０を制御する。また、制御部３０は、光伝送路５１に送信された波長多重信号における測定光の波長の近傍の部分をブロックさせるように、光信号合波部１１を制御する。

　測定データ処理部４０は、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０が測定したＯＴＤＲ測定データのデータ処理を行う機能を有する。また、測定データ処理部４０は、光伝送路５１の位置ごとに、測定光の各波長における受信レベルを抽出する。そして、測定データ処理部４０は、光伝送路５１内の所定の位置のスペクトラムを取得する。さらに、測定データ処理部４０は、取得したスペクトラムを元に、光伝送路５１の位置方向、及び、測定光の波長方向を軸にした測定光のレベル偏差の３次元データを生成する。

　＜光伝送路スペクトラム測定装置の動作＞
　次に、光伝送路スペクトラム測定装置１の動作を説明する。図３Ａは、実施形態１に係る光伝送路スペクトラム測定装置の通常時の動作を例示した図であり、図３Ｂは、実施形態１に係る光伝送路スペクトラム測定装置の測定時の動作を例示した図である。

　本実施形態の波長可変ＯＴＤＲ測定部２０は、比較例と同様に、ケーブルトレースが取得できるものとする。図３Ａに示すように、本実施形態では、光伝送路インターフェース部１０より光伝送路５１に送信される光信号の波長は、光信号合波部１１によって、制御されている。例えば、送信側からの波長多重信号光またはダミー光生成部１３からのダミー信号光の波長は、光伝送路５１への送信信号として、光伝送路５１の波長帯域に渡っている。

　図３Ｂに示すように、本実施形態における光伝送路５１の測定時における波長配置状態は、制御部３０によって、制御されている。制御部３０は、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０が生成した測定光の波長及び光信号合波部１１が出力する測定光の波長を、以下に示すように制御しながら、測定波長を掃引しつつ測定を行う。

　すなわち、制御としては、ＯＴＤＲ測定は、ＯＴＤＲ信号の測定光の波長を切り替えながら、光伝送路５１の波長帯域全体を掃引して実施する。また、光信号合波部１１は、波長多重信号(もしくはダミー信号)において、測定するＯＴＤＲ測定光の波長周辺の部分を光信号合波部１１によってブロックする。このような動作により、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０は、光伝送路５１の波長帯域全体におけるケーブルトレースを取得する。そして、測定データ処理部４０において、光伝送路５１内の距離ごとに、各測定光の波長におけるＯＴＤＲ測定レベルを抽出する。そして、光伝送路５１内の任意の距離位置のスペクトラムを取得する。また、測定データ処理部４０は、処理したスペクトラム情報を元に、光伝送路の距離方向、波長方向におけるレベル偏差を３次元データ／グラフ情報を生成し、外部に提供することができる。

　このように、本実施形態の光伝送路スペクトラム測定装置１の動作としての光伝送路スペクトラム測定方法は、光伝送路５１に送信される測定光の波長を可変して生成するステップと、生成された測定光の波長を選択して光伝送路５１へ出力するステップと、生成する測定光の波長及び選択する測定光の波長を制御するステップと、光伝送路５１に接続された中継器によって、光伝送路５２を介して測定光が戻された戻り光を測定するステップと、測定した戻り光の測定データを処理するステップと、を備えている。そして、生成された測定光の波長を選択して光伝送路５１へ出力するステップにおいて、生成させる測定光の波長を切り替えながら、光伝送路５１の波長帯域に渡って掃引するとともに、光伝送路５１に送信された波長多重信号における測定光の波長の近傍の部分をブロックする。

　本実施形態においては、伝送路の各中継区間の任意の位置のスペクトラムを取得できるとともに、１波長における平均の測定回数を最小限とし、レベルの高い各中継器のピークレベルのみを測定することで、高速に各中継器出力端のスペクトラムを測定及び抽出することができる。このように、本実施形態の光伝送路スペクトラム測定装置１は、スキャンの時間をかければ、各中継区間の任意の位置のスペクトラムまでスキャンする動作を行う。また、光伝送路スペクトラム測定装置１は、伝送路中の各中継器出力端のスペクトラム取得を高速にスキャンする動作を行う。以下で、光伝送路スペクトラム測定装置１の動作を、＜通常状態におけるスペクトラム取得＞、＜ケーブルロス増加時における取得スペクトラム＞、＜中継器出力低下時における取得スペクトラム＞、＜光伝送利得波長偏差が存在する際の取得スペクトル＞に分けて、具体的に説明する。

　＜通常状態におけるスペクトラム取得＞
　図４Ａは、実施形態１に係る測定する光伝送路を例示した図である。図４Ａでは、簡略化のため、送信側の光伝送路５１のみ示し、例えば、１０個の中継器ＲＥＰ１～ＲＥＰ１０で構成された光伝送路５１を示している。本実施形態では、光伝送路５１を構成する中継器ＲＥＰ１～ＲＥＰ１０は、説明を簡略化するために、出力一定動作をするものして説明をする。また、光伝送路５１は、各中継器ＲＥＰ１～ＲＥＰ１０やケーブルに障害などが無い通常状態であり、各中継区間の利得波長偏差は極めて良い(平坦)であるものとする。

　図４Ｂ～図４Ｄは、実施形態１の基本測定動作（図３Ａ及び図３Ｂ）により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、代表として、図４Ｂは、短波側の信号レベルを示し、図４Ｃは、中心波長の信号レベルを示し、図４Ｄは、長波側の信号レベルを示す。

　図５は、実施形態１の基本測定動作（図３Ａ及び図３Ｂ）により取得したケーブルトレースのピークレベルをプロットすることで得られる各中継器の出力スペクトラムを３次元化した図である。図６Ａ～図６Ｄは、図５の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、図６Ａは、光伝送路入力部の場合を示し、図６Ｂは、中継器ＲＥＰ４の場合を示し、図６Ｃは、中継器ＲＥＰ５の場合を示し、図６Ｄは、中継器ＲＥＰ１０の場合を示す。

　図４Ａ～図４Ｄ、図５、及び、図６Ａ～図６Ｄに示すように、通常状態かつ理想的な平坦度を持つ光伝送路５１においては、ＯＴＤＲ測定光の波長に依らず、全波長帯域において、同様のケーブルトレースが得られる。各中継器端のトレースレベルは、初期レベルと同様に一定である。各中継器の出力端におけるスペクトラムを取得するという動作においては、スパン全域のケーブルトレースを取得する必要がない。このため、高速に各波長のＯＴＤＲ測定を掃引していくことで、比較的短時間でのスペクトラム取得を可能とすることができる。これにより、得られたスペクトラム図５及び図６Ａ～図６Ｄにおいても、光伝送路５１全体で、平坦な出力スペクトラムが得られる。

　＜ケーブルロス増加時における取得スペクトラム＞
　次に、ケーブルロス増加状態における中継器出力端のスペクトラム取得動作を説明する。図７Ａは、実施形態１に係る測定する光伝送路を例示した図である。図７Ａでは、簡略化のため、送信側の光伝送路５１のみ示し、例えば、１０個の中継器ＲＥＰ１～ＲＥＰ１０で構成された光伝送路５１を示している。本実施形態では、光伝送路５１を構成する中継器ＲＥＰ１～ＲＥＰ１０は、説明を簡略化するために、出力一定動作をするものして説明をする。図７Ａにおいては、ケーブルロス増加状態として、中継器ＲＥＰ４～中継器ＲＥＰ５の間のケーブルにおいてロスが増加した状況と仮定する。

　図７Ｂ～図７Ｄは、実施形態１の基本測定動作（図３Ａ及び図３Ｂ）により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、代表として、図７Ｂは、短波側の信号レベルを示し、図７Ｃは、中心波長の信号レベルを示し、図７Ｄは、長波側の信号レベルを示す。

　図８は、実施形態１の基本測定動作（図３Ａ及び図３Ｂ）により取得したケーブルトレースのピークレベルをプロットすることで得られる各中継器の出力スペクトラムを３次元化した図である。図９Ａ～図９Ｄは、図８の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、図９Ａは、光伝送路入力部の場合を示し、図９Ｂは、中継器ＲＥＰ４の場合を示し、図９Ｃは、中継器ＲＥＰ５～ＲＥＰ９の場合を示し、図９Ｄは、中継器ＲＥＰ１０の場合を示す。

　ケーブルロス増加状態の光伝送路においては、図７Ａ～図７Ｄのように、各波長のケーブルトレースにおいて、障害位置でのロス増加(レベル低下)が観測される。ＯＴＤＲ測定波長に依らず、全波長帯域において、同様のケーブルトレースが得られる。しかし、当光伝送路５１に使用する中継器が出力一定制御であることから、次段中継器ＲＥＰ５の利得が大きくなり、長波下がりの利得傾斜が発生する。このとき、中継器ＲＥＰ５以降の各中継器のケーブルトレースのピークレベルは、中心波長では変化しないが、短波側では初期レベルから高く、長波側では初期レベルから低くなる。上記にて得られた各中継器出力端のスペクトラム図８、図９Ａ～図９Ｄにおいて、各中継区間におけるレベル偏差の発生が可視化できることがわかる。当例においては、中継器ＲＥＰ５以降の各スパンにて、短波側は主信号の非線形劣化を受けやすく、長波側は主信号のＯＳＮＲ劣化が懸念されることが、可視的に確認できる。

　＜中継器出力低下時における取得スペクトラム＞
　次に、中継器出力低下状態における中継器出力端のスペクトラム取得動作を説明する。図１０Ａは、実施形態１に係る測定する光伝送路を例示した図である。図１０Ａでは、簡略化のため、送信側光伝送路５１のみ示し、例えば、１０個の中継器ＲＥＰ１～ＲＥＰ１０で構成された光伝送路５１を示している。本実施形態では、光伝送路５１を構成する中継器ＲＥＰ５以外の各中継器は、説明を簡略化するために、出力一定動作をするものして説明をする。図１０Ａにおいて、中継器出力低下状態として、中継器ＲＥＰ５の中継器出力のＥＤＦ出力が低下した状況と仮定する。

　図１０Ｂ～図１０Ｄは、実施形態１の基本測定動作（図３Ａ及び図３Ｂ）により光伝送路を測定したケーブルトレースを例示した図であり、代表として、図１０Ｂは、短波側の信号レベルを示し、図１０Ｃは、中心波長の信号レベルを示し、図１０Ｄは、長波側の信号レベルを示す。

　図１１は、実施形態１の基本測定動作（図３Ａ及び図３Ｂ）により取得したケーブルトレースのピークレベルをプロットすることで得られる各中継器の出力スペクトラムを３次元化した図である。図１２Ａ～図１２Ｄは、図１１の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、図１２Ａは、光伝送路入力部の場合を示し、図１２Ｂは、中継器ＲＥＰ４の場合を示し、図１２Ｃは、中継器ＲＥＰ５の場合を示し、図１２Ｄは、中継器ＲＥＰ６～ＲＥＰ１０の場合を示す。

　中継器出力低下状態の光伝送路５１においては、図１０Ａ～図１０Ｄのように、出力低下が発生した中継器において、中継器利得が低下することから、短波下がりの利得傾斜が発生する。このとき、中継器ＲＥＰ５の各中継器のケーブルトレースのピークレベルは、中心波長では変化しないが、短波側では初期レベルから低く、長波側では初期レベルから高くなる。

　その後の中継器ＲＥＰ６においては、中継器ＲＥＰ５の入力トータルパワーは低下するものの、中継器出力一定制御により出力トータルパワーは変化しない。このため、結果として利得が高くなり、長波下がりの利得傾斜が発生する。これが、前段で発生した短波下がりの利得傾斜と相殺し、中継器ＲＥＰ６出力端ではほぼ利得傾斜が発生しないこととなる。

　上記にて得られた各中継器出力端のスペクトラム図１１、図１２Ａ～図１２Ｄによって、当状態における各中継区間におけるレベル偏差の発生を可視化することができる。当例においては、中継器ＲＥＰ５のみ短波下がりの利得傾斜が発生する。中継器ＲＥＰ５～中継器ＲＥＰ６間でのみ長波側主信号は非線形劣化を受けやすい。短波側は主信号のＯＳＮＲ劣化が懸念される。本実施形態では、このようなことを可視的に確認することができる。このような事例の場合には、光伝送後の受信端において測定したスペクトラムでは、ほぼ変化が観測されない。このため、光伝送路５１内のスペクトラムの偏差の状態を観測することができない。しかしながら、本実施形態における光伝送路スペクトラム測定方法によれば、光伝送後の受信端における測定方法とは異なり、各中継区間におけるレベル偏差の発生を測定することができる。

　＜光伝送利得波長偏差が存在する際の取得スペクトル＞
　次に、光伝送路内の各中継器出力に利得波長偏差が存在する状態における中継器出力端のスペクトラム取得動作を説明する。図１３は、実施形態１に係る測定する光伝送路を例示した図である。図１３では、簡略化のため、送信側の光伝送路５１のみを示し、例えば、１０個の中継器ＲＥＰ１～ＲＥＰ１０で構成された光伝送路５１を示している。本実施形態では、光伝送路５１を構成する中継器ＲＥＰ１～ＲＥＰ１０は、説明を簡略化するために、出力一定動作をするものして説明をする。また、中継器ＲＥＰ５に利得等価器５４が取り付けられている。

　図１４は、実施形態１の基本測定動作（図３Ａ及び図３Ｂ）により取得したケーブルトレースのピークレベルをプロットすることで得られる各中継器の出力スペクトラムを３次元化した図である。図１５Ａ～図１５Ｄは、図１４の３次元化したデータより代表中継器における出力スペクトラムを抽出した図であり、図１５Ａは、光伝送路入力部の場合を示し、図１５Ｂは、中継器ＲＥＰ４の場合を示し、図１５Ｃは、中継器ＲＥＰ５の場合を示し、図１５Ｄは、中継器ＲＥＰ１０の場合を示す。

　図４Ａ～図１２Ｄの例においては、説明を簡単にするために各中継器の利得波長依存性がない理想的な例を用いて説明したが、通常の光伝送路システムにおける光伝送路５１内の各中継器における利得波長依存性は、個体バラつきや、温度などの環境バラつきが存在する。そして、中継器ＲＥＰ内のＥＤＦ自体の利得波長依存性から、中継数が多段になるとその偏差が蓄積しやすく、より大きな偏差となる。

　当例では、中継器ＲＥＰ１～中継器ＲＥＰ４までの間に利得波長偏差が発生及び蓄積するものとする。中継器ＲＥＰ５に付属する利得等価器５４によって、蓄積した偏差を平坦に等価する。以降、中継器ＲＥＰ６～中継器ＲＥＰ１０でまた偏差が蓄積する。図１４、図１５Ａ～図１５Ｄは、このような例を示している。当例においても、光伝送後の受信端でのスペクトラム情報だけでは、光伝送路内の各箇所における偏差を詳細に把握することは困難である。本実施形態の光伝送路スペクトラム測定方法によれば、光伝送後の受信端における測定方法とは異なり、光伝送路５１内の各箇所における偏差を可視化して確認することができる。

　次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態では、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０が生成する測定光の波長及び光信号合波部１１が選択する測定光の波長を制御部３０が制御している。これにより、光伝送路５１内のスペクトラム情報を詳細に取得することができる。

　制御部３０は、光伝送路５１に伝送された波長多重信号における測定光の波長の近傍の部分をブロックさせるように、光信号合波部１１を制御する。また、制御部３０は、生成させる測定光の波長を切り替えながら、光伝送路５１の波長帯域に渡って掃引するように、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０を制御する。よって、光伝送路５１の任意の距離におけるスペクトル情報を取得することができる。また、光伝送路５１の各中継器ＲＥＰの出力スペクトルを短時間に取得することができる。

　波長可変ＯＴＤＲ測定部２０は、光伝送路５１の波長帯域に渡って、ケーブルトレースを取得する。ケーブルトレースのピーク部の受信レベルのみを測定することで、短時間に中継器ＲＥＰの出力スペクトルを取得することができる。

　測定データ処理部４０は、光伝送路５１の位置ごとに、測定光の各波長における受信レベルを抽出し、光伝送路５１の所定の位置のスペクトラムを取得する。これにより、光伝送路５１の位置方向、及び、測定光の波長方向を軸にした測定光のレベル偏差の３次元データを取得することができる。よって、光伝送路５１におけるより詳細な主信号伝送性能の設計を可能とすることができる。

　（実施形態２）
　次に、実施形態２を説明する。図１６は、実施形態２に係る光伝送路スペクトラム測定装置を含む光伝送路システムを例示した構成図である。双方向の光伝送路５１及び５２におけるＯＴＤＲ測定においては、測定光が受信方向の光伝送路５２に折り返されるため、取得するスペクトラムは、受信方向の光伝送路５２の状態の影響を受ける場合がある。したがって、図１６に示すように、光伝送路５１及び５２の対向局側にも実施形態１に係る光伝送路スペクトラム測定装置１を設置し、対向局にて測定したスペクトラム情報を入手し、自局で測定したスペクトラム情報を補正する機能を有してもよい。

　具体的には、本実施形態の光伝送路システム２００は、複数の中継器ＲＥＰによって中継された光伝送路５１と、複数の中継器ＲＥＰによって中継された光伝送路５２と、波長多重信号を光伝送路５１に送信する光送受信装置６１と、波長多重信号を光伝送路５２に送信する光送受信装置６２と、光送受信装置６１側に配置された光伝送路スペクトラム測定装置２ａと、光送受信装置６２側に配置された光伝送路スペクトラム測定装置２ｂと、を備えている。光送受信装置６１は、光送受信装置６２に対して光伝送路５１を介して波長多重信号を送信し、光送受信装置６２から光伝送路５２を介して波長多重信号を受信する。一方、光送受信装置６２は、光送受信装置６１に対して光伝送路５２を介して波長多重信号を送信し、光送受信装置６１から光伝送路５１を介して波長多重信号を受信する。

　光伝送路スペクトラム測定装置２ａは、前述の光伝送路スペクトラム測定装置１と同様である。光伝送路スペクトラム測定装置２ｂは、測定光を光伝送路５２に出力し、光伝送路５１を介して戻り光が戻される以外は、光伝送路スペクトラム測定装置２ａの構成と同様である。

　そして、光伝送路スペクトラム測定装置２ａの測定データ処理部４０は、波長可変ＯＴＤＲ測定部２０が測定した戻り光の測定データを処理する際に、光伝送路スペクトラム測定装置２ｂの測定データ処理部４０が処理した測定データを参照する。これにより、光伝送路５２の状態の影響を低減させることができる。光伝送路スペクトラム測定装置２ｂの測定データ処理部４０も、同様に、光伝送路スペクトラム測定装置２ａの測定データ処理部４０が処理した測定データを参照する。

　本実施形態の光伝送路スペクトラム測定装置２ａ及び２ｂ、並びに、光伝送路システム２００によれば、戻り光が経由する光伝送路の影響を低減することができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態１の記載に含まれている。

　（実施形態３）
　図１６において、対向側のＷＤＭ信号が存在する場合には、自局のＯＴＤＲ測定に際し、対向局の制御部３０と通信し、対向局光伝送路インターフェース部１０内の光信号合波部１１を制御して、自局のＯＴＤＲ測定波長周辺波長をブロックする機能を有してもよい。

　（実施形態４）
　図２において、送信側の波長多重信号が存在しない場合には、ダミー光生成部１３に出力ダミー光の波長選択機能を設けてもよい。これにより、波長多重信号のダミー光切り替えを、ダミー光生成部１３において実現してもよい。

　（実施形態５）
　図２において、光信号合波部１１において、波長多重信号、ダミー光、ＯＴＤＲ測定の各測定レベルを変化させて、ＯＴＤＲを測定する機能を有してもよい。具体的には、以下の機能を実現する。すなわち、波長多重信号またはダミー光の送信ピークレベルをフラットにすることによる、光伝送路５１内のスペクトラムを測定する機能を有してもよい。また、受信ＯＳＮＲ等化、受信信号品質等化などの目的により、波長多重信号またはダミー光の送信ピークレベルに、プリエンファシス(意図的なレベル偏差)を有した状態におけるスペクトラムを測定する機能を有してもよい。さらに、ＯＴＤＲ測定の高速化、高ダイナミックレンジ確保を目的とした、波長多重信号またはダミー光の抑圧制御を行なう機能を有してもよい。具体的には、波長多重信号とＯＴＤＲ測定光のパワー配分を変え、光伝送路５１内におけるＯＴＤＲ測定光レベルを上昇させる制御を行うようにする。

　（実施形態６）
　図２において、光信号合波部１１において、波長多重信号、ダミー光の波長配置を意図的に変更し、ＯＴＤＲを測定する機能を有してもよい。具体的には、以下の機能を実現する。すなわち、波長多重信号またはダミー光の波長配置にて、あらかじめ等間隔に波長帯域をブロックしておき、ブロックした波長において、ＯＴＤＲ測定を実施する。このようにすることで、制御時間の短縮、測定時間の短縮、制御シーケンスの簡素化を実現することができる。

　（実施形態７）
　図２において、光信号分岐部１２にＷＳＳ等による波長選択機能を設けてもよい。また、ＯＴＤＲ測定部２０の出力光における測定光以外のフィルタリング、及び、ＯＴＤＲ測定波長変更に合わせた制御を付加してもよい。

　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施形態１～７の各構成を組み合わせた実施形態も、技術思想の範囲である。また、本実施形態における光伝送路スペクトラム測定方法をコンピュータに実行させる以下の光伝送路スペクトラム測定プログラムも、実施形態の技術的思想の範囲に含まれる。

　第１光伝送路に送信される測定光の波長を可変して生成させ、
　生成させた前記測定光の前記波長を選択して前記第１光伝送路へ出力させ、
　生成させた前記測定光の前記波長及び選択する前記測定光の前記波長を制御させ、
　前記第１光伝送路に接続された中継器によって、前記中継器に接続された第２光伝送路を介して前記測定光が戻された戻り光を測定させ、
　測定させた前記戻り光の測定データを処理させる、
　ことをコンピュータに実行させる、ことを特徴とする光伝送路スペクトラム測定プログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体。

　上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
　また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

　この出願は、２０１９年３月２７日に出願された日本出願特願２０１９－０６０５４８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、２ａ、２ｂ　光伝送路スペクトラム測定装置
１０　光伝送路インターフェース部
１１　光信号合波部
１２　光信号分岐部
１３　ダミー光生成部
１４　折り返し回路部
２０　波長可変ＯＴＤＲ測定部
３０　制御部
４０　測定データ処理部
５１、５２　光伝送路
５４　利得等価器
１００、２００　光伝送路システム
１０２０　ＯＴＤＲ測定部
１０５０　光伝送路
１０５１、１０５２　光伝送路ファイバ
１０５３　中継器
１０６０　光送受信装置
１１００　光伝送路システム
ＲＥＰ１、ＲＥＰ２、ＲＥＰ３、ＲＥＰ４、ＲＥＰ５　中継器
ＲＥＰ６、ＲＥＰ７、ＲＥＰ８、ＲＥＰ９、ＲＥＰ１０　中継器

Claims

　第１光伝送路に送信される測定光の波長を可変して生成するとともに、前記第１光伝送路に接続された中継器によって、前記中継器に接続された第２光伝送路を介して前記測定光が戻された戻り光を測定する波長可変ＯＴＤＲ測定手段と、
　前記波長可変ＯＴＤＲ測定部によって生成された前記測定光の前記波長を選択して前記第１光伝送路へ出力する光信号合波手段と、
　前記波長可変ＯＴＤＲ測定部が生成する前記測定光の前記波長及び前記光信号合波手段が選択する前記測定光の前記波長を制御する制御手段と、
　前記波長可変ＯＴＤＲ測定部が測定した前記戻り光の測定データを処理する測定データ処理手段と、
　を備えた光伝送路スペクトラム測定装置。
　前記制御手段は、前記第１光伝送路に送信された波長多重信号における前記測定光の前記波長の近傍の部分をブロックさせるように、前記光信号合波手段を制御する、
　請求項１に記載の光伝送路スペクトラム測定装置。
　前記制御手段は、生成させる前記測定光の前記波長を切り替えながら、前記第１光伝送路の波長帯域に渡って掃引するように、前記波長可変ＯＴＤＲ測定手段を制御する、
　請求項１または２に記載の光伝送路スペクトラム測定装置。
　前記波長可変ＯＴＤＲ測定手段は、ケーブルトレースのピーク部の受信レベルのみ測定する、
　請求項１～３のいずれか１項に記載の光伝送路スペクトラム測定装置。
　前記波長可変ＯＴＤＲ測定手段は、各中継区間の所定の位置の前記戻り光のスペクトラムを波長帯域に渡って掃引する、
　請求項１～４のいずれか１項に記載の光伝送路スペクトラム測定装置。
　前記波長可変ＯＴＤＲ測定手段は、前記第１光伝送路の波長帯域に渡って、ケーブルトレースを取得し、
　前記測定データ処理手段は、前記第１光伝送路の位置ごとに、前記測定光の各波長における受信レベルを抽出し、前記第１光伝送路の所定の位置のスペクトラムを取得する、
　請求項１～５のいずれか１項に記載の光伝送路スペクトラム測定装置。
　前記測定データ処理手段は、取得した前記スペクトラムを元に、前記第１光伝送路の位置方向、及び、前記測定光の波長方向を軸にした前記測定光のレベル偏差の３次元データを生成する、
　請求項６に記載の光伝送路スペクトラム測定装置。
　請求項１～７のいずれか１項に記載の光伝送路スペクトラム測定装置と、
　波長多重信号を前記第１光伝送路に送信するとともに、前記第２光伝送路から前記波長多重信号を受信する光送受信装置と、
　を備えた光伝送路システム。
　複数の中継器によって中継された第１光伝送路と、
　前記複数の中継器によって中継された第２光伝送路と、
　波長多重信号を第１光伝送路に送信する第１光送受信装置と、
　前記第１光送受信装置から前記第１光伝送路を介して送信された前記波長多重信号を受信するとともに、前記第１光送受信装置に対して前記第２光伝送路を介して波長多重信号を送信する第２光送受信装置と、
　前記第１光送受信装置側に配置された第１光伝送路スペクトラム測定装置と、
　前記第２光送受信装置側に配置された第２光伝送路スペクトラム測定装置と、
　を備え、
　前記第１光伝送路スペクトラム測定装置は、
　前記第１光伝送路に送信される測定光の波長を可変して生成するとともに、前記中継器によって、前記第２光伝送路を介して前記測定光が戻された戻り光を測定する第１波長可変ＯＴＤＲ測定手段と、
　前記第１波長可変ＯＴＤＲ測定手段によって生成された前記測定光の前記波長を選択して前記第１光伝送路へ出力する第１光信号合波手段と、
　前記第１波長可変ＯＴＤＲ測定手段が生成する前記測定光の前記波長及び前記第１光信号合波手段が選択する前記測定光の前記波長を制御する第１制御手段と、
　前記第１波長可変ＯＴＤＲ測定手段が測定した前記戻り光の測定データを処理する第１測定データ処理手段と、
　を有し、
　前記第２光伝送路スペクトラム測定装置は、
　前記第２光伝送路に送信される測定光の波長を可変して生成するとともに、前記中継器によって、前記第１光伝送路を介して前記測定光が戻された戻り光を測定する第２波長可変ＯＴＤＲ測定手段と、
　前記第２波長可変ＯＴＤＲ測定手段によって生成された前記測定光の前記波長を選択して前記第２光伝送路へ出力する第２光信号合波手段と、
　前記第２波長可変ＯＴＤＲ測定手段が生成する前記測定光の前記波長及び前記第２光信号合波手段が選択する前記測定光の前記波長を制御する第２制御手段と、
　前記第２波長可変ＯＴＤＲ測定手段が測定した前記戻り光の測定データを処理する第２測定データ処理手段と、
　を有し、
　前記第１測定データ処理手段は、前記第２測定データ処理手段が処理した測定データを用いて、前記第１波長可変ＯＴＤＲ測定手段が測定した前記戻り光の測定データを処理する、
　光伝送路システム。
　第１光伝送路に送信される測定光の波長を可変して生成するステップと
　生成された前記測定光の前記波長を選択して前記第１光伝送路へ出力するステップと、
　生成する前記測定光の前記波長及び選択する前記測定光の前記波長を制御するステップと、
　前記第１光伝送路に接続された中継器によって、前記中継器に接続された第２光伝送路を介して前記測定光が戻された戻り光を測定するステップと、
　測定した前記戻り光の測定データを処理するステップと、
　を備えた光伝送路スペクトラム測定方法。
　前記生成された前記測定光の前記波長を選択して前記第１光伝送路へ出力するステップにおいて、
　前記第１光伝送路に送信された波長多重信号における前記測定光の前記波長の近傍の部分をブロックする、
　請求項１０に記載の光伝送路スペクトラム測定方法。
　前記生成された前記測定光の前記波長を選択して前記第１光伝送路へ出力するステップにおいて、
　生成させる前記測定光の前記波長を切り替えながら、前記第１光伝送路の波長帯域に渡って掃引する、
　請求項１０または１１に記載の光伝送路スペクトラム測定方法。
　第１光伝送路に送信される測定光の波長を可変して生成させ、
　生成させた前記測定光の前記波長を選択して前記第１光伝送路へ出力させ、
　生成させた前記測定光の前記波長及び選択する前記測定光の前記波長を制御させ、
　前記第１光伝送路に接続された中継器によって、前記中継器に接続された第２光伝送路を介して前記測定光が戻された戻り光を測定させ、
　測定させた前記戻り光の測定データを処理させる、
　ことをコンピュータに実行させる、ことを特徴とする光伝送路スペクトラム測定プログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体。