JP4900481B2 - 波長分割多重装置及び光信号の入力断の検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長分割多重システムで用いられる波長分割多重装置及び光信号の入力断の検出方法に関する。

図１は、波長分割多重（ＷＤＭ：Wave length Division Multiplexing）システムの構成を示す図である。
送信側の波長分割多重装置１１は、各種のクライアント（Client）信号（ＳＯＮＥＴ、ＧｂＥ、１０ＧｂＥ等）を複数の波長の光信号に変換する複数のトランスポンダ（transponder)１２ａ〜１２ｎと、波長の異なる複数の光信号を合波する合波器１３と、ＷＤＭPost増幅器１４からなる。

送信側の波長分割多重装置１１で多重された光信号は光伝送路１５を介して受信側の波長分割多重装置１６に伝送される。受信側の波長分割多重装置１６は、ＷＤＭPre増幅器１７と、波長多重された光信号を分波する分波器１８と、各波長の光信号を元のクライアント信号に変換する複数のトランスポンダ１９ａ〜１９ｎとからなる。

波長分割多重システムにおける伝送容量を増やすために伝送速度が増大し、その結果、伝送路における光信号は分散の影響が無視できなくなってきている。そのため全波長に対して一括して分散補償を行うだけではなく、波長毎に個別に分散補償を行うことが必要となっている。

図２は、波長毎に分散補償を行うための可変分散補償器を有するトランスポンダの受信部２１の回路図である。
トランスポンダの受信部２１は、光信号を増幅する光増幅器２２と、光増幅器２２の出力信号の分散を補償する可変分散補償器２３と、光信号を電気信号に変換する光／電気変換（Ｏ／Ｅ）部２４と、電気信号をクライアント信号に変換する信号処理部２５と、制御部２６を有する。

制御部２６は、信号処理部２５の出力に基づいて可変分散補償器２３の分散補償量を最適値に調整する機能と、光信号の入力断を検出する機能及び光信号の入力断を検出したときに、光増幅器２２及び可変分散補償器２３の動作を停止させる機能を有する。制御部２６は、一定レベル以上の光信号を受信できないとき光入力の断と判断する。

図３は、信号光と光増幅器２２で発生する雑音であるＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光と、ＬＯＬ（Light Of Loss）閾値のレベルを示す図である。
トランスポンダが正常な光信号を受信できる条件は、入力される光信号のパワーとＯＳＮＲ（光ＳＮ比）によって決定され、それらの条件により光信号の入力断を検出するためのＬＯＬ閾値が設定される。

図３において、ＣＨ＿ｎ１の信号光１は光のパワーも十分にあり、ＯＳＮＲの基準も満たしている。ＣＨ＿ｎ２の信号光２は、光のパワーは低いが、ＬＯＬ閾値より大きく最小受信パワーを超えている。ＣＨ＿ｍのＡＳＥ光は、光増幅器２２で発生する雑音であるが、この場合、ＬＯＬ閾値より大きくなっている。

ＡＳＥ光のレベルがＬＯＬ閾値より大きい場合には、光信号が入力断となっても、ＡＳＥ光が存在するために光信号の入力断を検出できないことになる。
受信側のトランスポンダ１９ａ〜１９ｎにおける分散補償量の調整は、光信号の品質を監視しながら最適点を探索する方法がとられている。トランスポンダ１９ａ〜１９ｎに光信号が入力しない状態では信号品質の監視が行えないために、最適点を探索する処理方法では判別がつかず、誤った分散補償量が設定され、あるいは最適点が見つけられないために分散補償の最適点を探すための処理が永遠に繰り返されてしまう可能性がある。

誤った分散補償量が設定された場合には、光信号が再度入力したときに、大幅に分散補償量がずれてしまっているために、分散を補償するための最適点を探すための処理に過度の時間がかかってしまうという問題点があった。また、光信号が入力していない状態で最適点を探索するために可変分散補償器が動作し続けた場合には、可変分散補償器の寿命が短くなってしまう。

特許文献１には、異なる周波数の低周波信号を発生する複数の低周波信号源を有し、各光源の波長毎に異なる低周波信号で波調λ１、λ２・・・の光信号を振幅変調し、その振幅変調した光信号を波長多重して光伝送路に送出することが記載されている。

特許文献２には、波長分割多重された光信号を合波する場合に、信号光の伝送されていないチャネルを検出し、信号光が伝送されていない経路を遮断するスイッチを設けることが記載されている。

特許文献３には、光ファイバ増幅器の信号光出力レベルが一定になるように光源の励起光出力レベルを制御すると共に、光源を制御する信号に基づいて波長可変光フィルタの通過波長帯域を制御することが記載されている。

特許文献４には、送信側で、波長多重された光信号を低周波の信号で変調し、受信側で、低周波の信号を検出し、検出結果に基づいてファブリ・ペローフィルタの通過帯域を制御することが記載されている。

上記の従来技術には、波長分割多重された光信号を低周波の信号で変調することは開示されているが、ＡＳＥ光のレベルが大きい場合に光信号の入力断をどのように検出するかについては開示されていない。
特開２０００−２０１１０６号公報 特開２００４−２４７７８０号公報 特開平１１−３１７７０９号公報 特開平６−２２２２３７号公報

本発明の課題は、ＡＳＥ光のレベルが大きい場合にも光信号の入力断を正確に検出できるようにすることである。
本発明の光分割多重装置は、周波数の異なる複数の光信号の分散を個別に補償するための複数の分散補償器を有する波長分割多重装置であって、低周波の信号で変調された周波数の異なる複数の光信号の内の１つの光信号を増幅する光増幅器と、前記光増幅器から出力される光信号の分散を補償する前記複数の分散補償器の内の１つの分散補償器と、前記光信号から前記低周波の信号を検出する検出部と、前記検出部において、前記光信号から低周波の信号が検出されたときには、前記光信号が入力しているものと判断して前記分散補償器に補償動作を行わせ、前記光信号から低周波の信号が検出されないときには、前記光信号の入力断と判断して前記分散補償器の補償動作を停止させる制御を行う制御部とを備える。

この発明によれば、ＡＳＥ光のレベルが大きいときにも、光信号が入力断となったことを正確に検出して分散補償器の補償動作を制御することができる。
上記の発明の波長分割多重装置において、前記検出部は、前記光信号を電気信号に変換する光／電気変換器と、前記光／電気変換器の出力信号の内の前記低周波の信号を通過させるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力信号から前記低周波の信号を検出できたか否かを示す信号を出力する信号判定回路とからなる。

このように構成することで、光信号から低周波の信号を検出できるか否かにより、光信号の入力断を正確に検出することができる。
上記の発明の波長分割多重装置において、前記制御部は、分散補償量の調整が行われたか否かを示す情報を記憶する記憶手段を有し、前記検出部において低周波の信号が検出され、かつ前記記憶手段に分散補償量の調整が行われたことを示す情報が記憶されているときには、前回の分散補償量を初期値として前記分散補償器に出力する。

このように構成することで、一度光信号を受信して分散補償量の調整が行われた後には、光信号が入力断となって、再度光信号が入力したときに、前回の分散補償量を用いて分散補償器を制御することで調整時間を短縮できる。

従来の波長分割多重システムの構成を示す図である。 トランスポンダの受信部の構成を示す図である。 光信号とＡＳＥ光を示す図である。 実施の形態のトランスポンダの送信部の構成を示す図である。 実施の形態のトランスポンダの受信部の構成を示す図である。 光信号のレベルと入力断検出信号の関係を示す図である。 第１の実施の形態の光信号の入力断を検出する処理のフローチャートである。 第２の実施の形態の光信号の入力断を検出する処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。実施の形態の波長分割多重システムは、図１の従来の波長分割多重システムと同様に送信側と受信側にそれぞれ波長分割多重装置を有する。そして、送信側の波長分割多重装置で多重した光信号を光伝送路を介して受信側の波長分割多重装置に送信し、受信側の波長分割多重装置が、多重された光信号を元のクライアント信号に変換する。

図４は、実施の形態の波長分割多重システムの送信側のトランスポンダの送信部３１の構成を示す図である。
送信側の波長分割多重装置は、クライアント信号を複数の周波数（例えば、数百ＴＨｚの周波数）の光信号に変換するために複数のトランスポンダを有する。

各トランスポンダは、図４に示す送信部３１を有し、送信部３１は、信号処理部３２と電気／光変換部３３と変調部３４とからなる。
信号処理部３２は、クライアント信号を特定の周波数の電気信号に変換し、電気／光変換部（Ｅ／Ｏ部）３３は、信号処理部３２で変換された電気信号を特定の周波数の光信号に変換する。変調部３４は、光信号を低周波（例えば、ＫＨｚオーダの周波数）の信号で振幅変調して、変調した光信号を図示しない合波器に出力する。

図５は、受信側のトランスポンダの受信部４１の構成を示す図である。図５において、受信部４１は、光カプラ（ＣＰＬ）４２と、光検出器（ＰＤ：Photo Detector）４３と、ローパスフィルタ４４とクロックデータリカバリ（ＣＤＲ）回路４５を有する。

受信部４１に入力する光信号は、光カプラ４２で２方向に分岐され、一方が光増幅器４７に出力され、他方が光検出器４３に出力される。
光検出器４３は、光信号を電気信号に変換してローパスフィルタ４４に出力する。ローパスフィルタ４４は、送信側で光信号を変調している低周波の信号を通過させ、それより高い周波数の信号を阻止する特性を持ったフィルタである。クロックデータリカバリ回路（信号判定回路に対応する）４５は、ローパスフィルタ４４から出力される低周波の信号の同期が取れたとき（ロック状態のとき）、ロック（ＬＯＣＫ）信号を制御部４６に出力し、低周波の信号の同期が取れないとき（アンロック状態のとき）、アンロック（ＵＮＬＯＣＫ）信号を制御部４６に出力する。ロックまたはアンロック信号は、例えば、「１」のときロック状態を示すロック信号で、「０」のときアンロック状態を示すアンロック信号である。

受信部４１は、その他に、制御部４６と、光増幅器４７と、可変分散補償器４８と、光／電気変換（Ｏ／Ｅ）部４９と、信号処理部５０を有する。
光増幅器４７は、光カプラ４２から出力される光信号を増幅して可変分散補償器４８に出力する。可変分散補償器４８は、制御部４６から指示される分散補償量に基づいて光信号の波長分散の補償を行い、分散を補償した光信号を光／電気変換部４９に出力する。

光／電気変換部４９は、光信号を電気信号に変換して信号処理部５０に出力する。信号処理部５０は、光／電気変換部４９から出力される電気信号に対して周波数変換等の処理を施して元のクライアント信号に変換する。また、信号処理部５０は、変換した信号を制御部４６に出力する。

制御部４６は、光増幅器４７に入力する光信号のパワーがトランスポンダの最小受信パワー以上か否か（あるいは最大受信パワーを超えているか否か）を示す光入力断検出信号により光信号の入力断か否かを判定する。

図６は、トランスポンダに入力する光信号の受信信号パワーと、光信号入力断検出の関係を示す図である。
図６に示すようにトランスポンダ（ＴＲＰＮ）の受信信号パワー（ＰＷＲ）が最小受信パワー未満のときには、光入力断検出信号が出力される。また、光信号が最大受信パワー以上のときにも、光入力断検出信号が出力される。制御部４６は、光入力断検出信号を検出したとき、光増幅器４７の動作を停止させると共に、可変分散補償器４８の補償動作を停止させる。なお、光増幅器４７の内部に光入力断を検出する回路を設けても良いし、制御部４６にその回路を設けても良い。

図５に戻り、制御部４６は、光入力断検出信号が入力しているか否か、クロックデータリカバリ回路４５からロック信号が出力されているか、それともアンロック信号が出力されているかにより、光信号の入力断か否かを判定する。

制御部４６は、光信号が正常に入力していると判断したときには、信号処理部５０から出力される信号が最適値となるように可変分散補償器４８に出力する分散補償量を可変する。可変分散補償器４８（または制御部４６）は、分散補償の結果が最適値となったとき、そのときの分散補償量をレジスタ（保持回路）に記憶しておく。

制御部４６は、分散補償量の最適値が決まったとき、光信号が疎通状態になったことを示す情報（分散補償量の調整が行われたか否かを示す情報）を図示しない記憶部に記憶する。この記憶部には、光信号が未入力のときには、信号が未疎通であることを示す情報が格納される。

このように信号が未疎通の状態か、それとも光信号が一度入力した疎通状態の何れの状態であるかを示す情報を記憶しておくことで、光信号が入力断となって、再度光信号が入力した場合に、上記のレジスタに記憶されている分散補償量を初期値として分散補償量の制御を行うことができる。これにより、分散補償量の最適値を決めるまでの調整時間を短くできる。

ここで、受信側の光分割多重装置において、光信号の入力断を検出する処理について、図７及び図８のフローチャートを参照して説明する。以下の処理は、制御部４６により実行される。

図７は、第１の実施の形態の光信号の入力断を検出する処理のフローチャートである。この第１の実施の形態は、光信号の入力断を検出したときに、可変分散補償器４８の補償動作を停止させるものである。

信号未疎通（光信号が未入力の状態）のときには（図６，Ｓ１１）、ステップＳ１２において、光信号の入力レベルを検出して、入力レベルが所定の閾値（ＬＯＬ閾値）以上か否かを判定する。光信号の入力レベルが所定の閾値未満のときには、ステップＳ１３に進み、光信号が入力していない状態（入力断の状態）と判断して、ステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１２において、光入力レベルが所定の閾値以上のときには（Ｓ１２，ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、クロックデータリカバリ回路４５からロック信号またはアンロック信号が出力されたか否かを判別する。ステップＳ１２とＳ１４の処理は、信号断を判定するフローである。

クロックデータリカバリ回路４５からアンロック信号が出力されている場合には（Ｓ１４，ＵＮＬＯＣＫ）、すなわち、光信号から低周波の信号が検出されなかった場合には、ステップＳ１３に進み、信号断の状態と判断してステップＳ１１に戻る。

クロックデータリカバリ回路４５からロック信号が出力されている場合には（Ｓ１４，ＬＯＣＫ）、すなわち光信号から低周波の信号が検出された場合には、ステップＳ１５に進み、新たに光信号を受信したか、または信号断が復旧したものと判断する、そして、次のステップＳ１６において、可変分散補償器４８の補償動作の制御を開始する。分散補償の開始時には、例えば、分散補償量の初期値として０を出力する。

次のステップＳ１７において、信号処理部４９から出力される信号に基づいて分散補償の最適点となったか否かを判断する。最適点でなければ、分散補償量を変化させて最適点を探す。

分散補償量の最適点となったなら、信号疎通ＯＫと判断し、制御部４６から可変分散補償器４８に出力する分散補償量をそのときの値に固定する。
上述した第１の実施の形態の光信号の入力断の検出方法によれば、光増幅器４７から出力される光信号のレベルがＡＳＥ光の影響によりＬＯＬ閾値以上となっている場合でも、送信側で変調を加えている低周波の信号が光信号に含まれているか否かを検出することで、ＡＳＥ光の影響を排除して光信号が入力断の状態か否かを正確に判定することができる。これにより、可変分散補償器４８が入力断の状態で無駄に分散補償動作が行われるのを防止できる。

次に、図８は、第２の実施の形態の光信号の入力断を検出する処理のフローチャートである。第２の実施の形態は、信号断を検出すると共に、光信号が復旧したときに、前回調整済の分散補償量用いて可変分散補償器４８の分散補償量を制御できるようにしたものである。

図８のステップＳ２１において、信号未疎通（光信号が未入力で分散の補償が行われていない状態）であれば、フラグＦＬＡＧに「０」を設定する。
ステップＳ２２において、信号疎通ＯＫ（光信号が入力して、分散の補償が完了した状態）であれば、フラグＦＬＡＧに「１」を設定する。

ステップＳ２３において、可変分散補償器４８の光入力レベルがＬＯＬ閾値以上か否かを判別する。光入力レベルがＬＯＬ閾値未満のときには（Ｓ２３，光入力なし）、ステップＳ２４に進み、信号断と判断して、次のステップＳ２５で、可変分散補償器４８に対する分散補償制御を停止する。

ステップＳ２３において、可変分散補償器４８の光入力レベルがＬＯＬ閾値以上と判別されたときには（Ｓ２３、光入力あり）、ステップＳ２６に進み、光信号から低周波の信号を検出できたことを示すロック信号が検出されたか、それとも低周波の信号を検出できなかったことを示すアンロック信号が検出されたかを判別する。ステップＳ２３及びＳ２６の処理は、光信号の入力断を判定する処理である。

ステップＳ２６において、アンロック信号が検出された場合には（Ｓ２６，ＵＮＬＯＣＫ）、ステップＳ２４に進み、光信号の入力断と判定し、次のステップＳ２５で、可変分散補償器４８に対する分散補償制御を停止する。

他方、ステップＳ２６において、ロック信号が検出された場合には（Ｓ２６，ＬＯＣＫ）には、ステップＳ２７に進み、新たに光信号が入力した、あるいは信号断が復旧したものと判断する。

例えば、クロックデータリカバリ回路４５は、ローパスフィルタ４４から抽出される低周波の信号の同期が取れた場合にはロック信号を出力し、低周波の信号の同期が取れなかった場合にはアンロック信号を出力する。制御部４６は、クロックデータリカバリ回路４５からアンロック信号が出力された場合には、光信号が入力断の状態と判断し、可変分散補償器４８の分散補償動作を停止させる。他方、クロックデータリカバリ回路４５からロック信号が出力された場合には、光信号が新たに入力した、または入力断の状態から光信号が復旧したものと判断して、可変分散補償器４８の分散補償動作を開始させる。

次のステップＳ２８において、フラグＦＬＡＧが「１」か否かを判定する。フラグＦＬＡＧが「０」のときには（Ｓ２８、ＮＯ）、すなわち、始めて光信号が入力したときには、ステップＳ２９に進み、分散補償量として初期値の「０」を可変分散補償器４８に出力して分散補償動作を開始させる。

他方、フラグＦＬＡＧが「１」のときには（Ｓ２８、ＹＥＳ）、すなわち、光信号が一度入力して分散補償量の最適値が設定済のときには、ステップＳ３０に進み、レジスタに記憶してある前回の分散補償量を初期値として可変分散補償器４８に出力する。これにより、分散補償量を最適値にするまでの調整時間を大幅に短縮できる。

次のステップＳ３１において、分散補償量の最適点になったなら、そのときの分散補償量をレジスタに格納する。そして、次のステップＳ３２において、信号疎通情報となったことを記憶するためにフラグＦＬＡＧに「１」を設定する。

上述した第２の実施の形態によれば、光信号から低周波の信号を検出できるか否かにより、光信号の入力断を正確に判定することができる。さらに、信号が未疎通か、疎通済かを示す情報、つまり分散補償量の調整が終了しているか否かを示す情報を記憶しておき、信号断となり、再度光信号が入力したときには、上記の信号が未疎通か否かを示す情報を参照し、疎通済のときには、前回の分散補償量を初期値として分散補償量の制御を行うことで、分散補償の制御に要する時間を短縮することができる。

上述した実施の形態では、受信側のトランスポンダの受信部４１が低周波の信号を検出する回路を有する例について説明したが、送信側のトランスポンダが送信部３１と受信部４１を有するようにしても良い。

また、トランスポンダの受信部４１の回路構成は、図５に示したものに限らず、公知の他の回路を用いても良い。

Claims (5)

1. 周波数の異なる複数の光信号の分散を個別に補償するための複数の分散補償器を有する波長分割多重装置であって、
   低周波の信号で変調された周波数の異なる複数の光信号の内の１つの光信号を増幅する光増幅器と、
   前記光増幅器から出力される光信号の分散を補償する分散補償器と、
   前記光信号から前記低周波の信号を検出する検出部と、
   前記検出部において、前記光信号から低周波の信号が検出されたときには、前記光信号が入力しているものと判断して前記分散補償器に補償動作を行わせ、前記光信号から低周波の信号が検出されないときには、前記光信号の入力断と判断して前記分散補償器の補償動作を停止させる制御を行う制御部とを備える波長分割多重装置。
2. 前記検出部は、前記光信号を電気信号に変換する光／電気変換器と、前記光／電気変換器の出力信号の内の前記低周波の信号を通過させるローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力信号から前記低周波の信号を検出できたか否かを示す信号を出力する信号判定回路とからなる請求項１記載の波長分割多重装置。
3. 前記制御部は、分散補償量の調整が行われたか否かを示す情報を記憶する記憶手段を有し、前記検出部において低周波の信号が検出され、かつ前記記憶手段に分散補償量の調整が行われたことを示す情報が記憶されているときには、前回の分散補償量を初期値として前記分散補償器に出力する請求項１記載の波長分割多重装置。
4. 周波数の異なる複数の光信号の分散を個別に補償するために複数の分散補償器を有する波長分割多重装置の光信号の入力断の検出方法であって、
   低周波の信号で変調された周波数の異なる複数の光信号の内の１つの光信号を光増幅器で増幅し、
   前記光増幅器から出力される光信号の分散を分散補償器で補償し、
   前記光信号から前記低周波の信号を検出し、前記光信号から低周波の信号が検出されたときには、前記光信号が入力しているものと判断して前記分散補償器に補償動作を行わせ、前記光信号から低周波の信号が検出されないときには、前記光信号の入力断と判断して前記分散補償器の補償動作を停止させる波長分割多重システムにおける光信号の入力断の検出方法。
5. 分散補償量の調整が行われたか否かを示す情報を記憶手段に記憶しておき、前記光信号から前記低周波の信号が検出され、かつ前記記憶手段に分散補償量の調整が行われたことを示す情報が記憶されているときには、前回の分散補償量を初期値として前記分散補償器に出力する請求項４記載の波長分割多重システムにおける光信号の入力断の検出方法。

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