JP2000232433A - 波長多重光通信システム及び光増幅装置 - Google Patents
波長多重光通信システム及び光増幅装置Info
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Abstract
1波長あたりの信号光パワーの減少を防止して、WDM
信号光の伝送特性を向上させたWDM光通信システムを
提供する。 【解決手段】本発明のWDM光通信システムは、送信端
局1及び受信端局2の間を結ぶ光ファイバ伝送路3の途
中に設けられた複数の光増幅装置41〜4nのそれぞれに
ついて、入力光パワーを測定する入力光測定部5Aと、
該入力光パワー等の情報を基にASE光パワーを求め、
ALCの出力設定レベルをASE光パワーだけ増加させ
る出力補正値を算出する補正値算出部5Bと、その出力
補正値に従って光増幅装置の出力設定レベルに対する補
正を実施する補正実施部5Cを備えて構成される。かか
る構成により、各光増幅装置の出力光に含まれる1波長
あたりの信号光パワーが波長数に拘わらず一定に保たれ
るようになる。
Description
の光信号を含んだ波長多重信号光を光増幅装置を用いて
増幅しながら伝送する波長多重光通信システム及び光増
幅装置に関し、特に、光増幅装置から出力される1波長
あたりの信号光パワーが一定に保たれるようにした波長
多重光通信システム及び光増幅装置に関する。
及に伴って光通信システムの大容量化が望まれている。
これに対応するために波長多重(WDM)光通信システ
ムが実用化され、さらに、波長多重数の増大等の開発が
進められている。
括増幅して多中継伝送を行うWDM光通信システムの一
般的な構成を示すブロック図である。図21のシステム
は、送信側の端局1と、受信側の端局2と、それら送受
信端局の間を結ぶ光ファイバ伝送路3と、該光ファイバ
伝送路3の途中に設けられる複数(図では2つ)の光増
幅装置4(光中継局)とから構成される。
信号をそれぞれ出力する複数の光送信器(E/O)1A
と、複数の光信号を波長多重してWDM信号光とし光フ
ァイバ伝送路3に出力する合波器1Bと、WDM信号光
を所要のレベルに増幅するポストアンプ1Cとを有す
る。受信側の端局2は、光ファイバ伝送路3により伝送
されたWDM信号光を所要のレベルに増幅するプリアン
プ2Aと、プリアンプ2Aからの出力光を波長に応じて
複数の光信号に分ける分波器2Bと、複数の光信号をそ
れぞれ受信処理する複数の光受信器(O/E)2Cとを
有する。
により伝送されたWDM信号光が一括して増幅される。
また、各光増幅装置4では、出力光のトータルパワーが
モニタされ、該モニタ値が一定となるように動作を制御
する自動レベル制御(ALC)が行われる。このように
光増幅装置4の出力制御方式をALCとすることで、中
継利得が各スパンごとに独立となるため、システム設計
がしやすいという利点がある。
WDM光通信システムを構築する場合、一般に、各光増
幅装置4の利得の波長依存性(利得偏差)によってWD
M信号光の伝送距離が制限される。この利得の波長依存
性を抑圧するのに有効な光増幅装置として、本出願人
は、例えばOAA’98,WA2,pp173−176
や、OAA’98,MD1,pp54−57等において
開示したような構成を提案している。
な光増幅装置は、前段光増幅部および後段光増幅部を有
する2段構成とし、中段に可変光減衰器を挿入した基本
構成を採用する。かかる光増幅装置では、前段および後
段の各光増幅部を利得一定制御(AGC)で動作させる
ことで利得偏差を抑圧すると同時に、後段の光増幅部の
出力光レベルに応じて中段の可変光減衰器の光減衰量を
制御することで出力光のALCを実現している。また、
上記光増幅装置におけるALCの出力設定レベルは、使
用波長数が変化したときにでも、1波長あたりの出力光
パワーが一定値となるように制御される。具体的には、
使用波長数をmとし、1波長あたりの出力光パワーをP
oとしたとき、ALCの出力設定レベルがm×Poに設
定される。なお、使用波長数mについては、例えば監視
系から送られる監視制御信号等によって得られる。この
ように出力設定レベルの制御を行うことで、WDM光通
信システムは、使用波長が1波から最大波長数まで変化
してもシステムとして動作可能なものとなる。
から光ファイバ伝送路に送出できる1波長あたりの出力
光パワーには上限値が存在する。この上限値は、光ファ
イバ伝送路の非線形効果(自己位相変調(SPM)、相
互位相変調(XPM)など)に起因して定まるものであ
る。従来のWDM光通信システムでは、光増幅装置の1
波長あたりの出力光パワーPoが、この上限値に近い値
となるように設計されてきた。
いて詳しく説明する。一般的な光増幅装置では、入力さ
れた信号光の増幅に伴って自然放出光(ASE光)が発
生し、該ASE光が信号光に加算されて出力される。1
波長あたりの出力光パワーが所定値Po[W]となるよ
うに光増幅装置がALC動作している場合、光増幅装置
から出力されるトータル出力光パワーPTout[W]は、
次の(1)式で与えられる。
[W]、Gは光増幅装置の利得、nspは光増幅装置の自
然放出係数、hνは光子エネルギー[J]、Δfは光増
幅装置の帯域幅[Hz]である。
成分を示し(ただし、入力光が前段の光増幅装置等にお
けるASE光を含む場合には、そのASE光の増幅成分
を含む)、第2項は当該光増幅装置で発生するASE光
成分を示している。ALC動作する光増幅装置では、ト
ータル出力光パワーPToutが一定に制御されるため、1
波長あたりの出力光パワーPoを信号光成分およびAS
E光成分に分けて考えると、前述の上限値に応じた一定
のレベルに制御すべき信号光成分に対して、ASE光成
分(上記(1)式の第2項)が誤差成分となる。すなわ
ち、1波長あたりの出力光パワーPoは、(1)式より
次の(2)式で表される。
[W]とする。
は、所定の出力光レベルPoよりΔPo減少することに
なる。したがって、前述したようなWDM光通信システ
ムでは、WDM信号光が光増幅装置で中継増幅されるご
とに、次段の光増幅装置への入力信号光パワーが減少し
て、受信側端局における光SN比が劣化してしまうとい
う問題がある。この光SN比は信号光と雑音光(ASE
光)との比を示すものであって、一般に、光受信器で所
要の符号誤り率を達成するにはある値以上の光SN比が
必要となる。次の(3)式は、n段の光増幅装置で中継
増幅を行ったときの光SN比を与えるものである。
N比、OSNRiはi番目の光増幅装置を単独で使用し
たときの光SN比、Pinsig(i)はi番目の光増幅装置へ
の入力信号光パワー、nsp(i)はi番目の光増幅装置の
自然放出係数である。
量ΔPoは、上記(2)式からも判るように、波長数m
が少ないほど多く、伝送特性に与える影響も大きい。一
例を挙げると、5段中継の場合において、32波使用時
は信号光パワーが0.5dB減少するが,1波使用時に
は12.3dBも減少するというデータが得られてい
る。一般に、WDM光通信システムに用いられる光増幅
装置は広帯域特性であるため、1波で使用するとそのA
SE光による信号光パワーの減少量は大きなものとな
る。
光パワーの減少に対処するためには、例えば、少数波長
動作時の光SN比の劣化をあらかじめ見込んで、システ
ム設計を行う方法が考えられる。しかしながら、この場
合にはシステムゲインが減少して伝送可能距離が減少し
てしまうという問題が生じる。
で、ALC動作する光増幅装置を用いてWDM信号光を
中継伝送するときにおける1波長あたりの信号光パワー
の減少を防止して伝送特性の向上を図ったWDM光通信
システム及び光増幅装置を提供することを目的とする。
め、本発明のWDM光通信システムは、波長多重信号光
を一括して増幅可能な少なくとも1つの光増幅装置を有
するWDM光通信システムにおいて、出力光が所定の出
力設定レベルに制御された光増幅装置の前記出力光に含
まれる1波長あたりの信号光パワーが、信号光の波長数
に拘わらず一定に保たれるように、前記光増幅装置の動
作を制御する出力信号光パワー制御手段を備えて構成さ
れるものである。
ALC動作する光増幅装置の出力光に含まれる1波長あ
たりの信号光パワーが、出力信号光パワー制御手段によ
って信号光の波長数に拘わらず一定に保たれることによ
り、WDM信号光を光増幅装置を介して増幅中継しても
各波長の信号光パワーが減少するようなことがなくなる
ため、優れた伝送特性が得られるようになる。
しては、出力信号光パワー制御手段が、光増幅装置の入
力光パワーを測定する入力光測定部と、該入力光測定部
で測定された入力光パワー、その入力光パワーに対応し
た光増幅装置の雑音指数、光増幅装置の帯域幅及び信号
光の波長数に基づいて、当該光増幅装置で発生する雑音
光パワーを求め、その光増幅装置の出力設定レベルを前
記雑音光パワーだけ増加させるための出力補正値を算出
する補正値算出部と、該補正値算出部で算出された出力
補正値に従って、光増幅装置の出力設定レベルに対する
補正を実施する補正実施部と、を備えるようにしてもよ
い。
光増幅装置への入力光パワー、光増幅装置の諸特性及び
信号光の波長数を基に、補正値算出部において、光増幅
装置で発生する雑音光パワーが計算により求められ、光
増幅装置の出力設定レベルを雑音光パワーだけ増加させ
る出力補正値が算出される。そして、計算により得られ
た出力補正値に従って、補正実施部が出力設定レベルの
補正を実施することで、光増幅装置の出力光に含まれる
1波長あたりの信号光パワーが波長数に拘わらず一定に
保たれるようになる。
入力光測定部及び補正実施部が、複数の光増幅装置ごと
にそれぞれ設けられ、補正値算出部が、複数の光増幅装
置に対して少なくとも1つ設けられ、各光増幅装置から
それぞれ伝達される入力光パワー、雑音指数及び帯域
幅、並びに信号光の波長数に基づいて、各々の光増幅装
置についての前記出力補正値を一括して算出し、該算出
した各出力補正値を対応する光増幅装置の補正実施部に
通知するようにしてもよい。
ての出力補正値が、中央局等の補正値算出部で一括して
算出されるようになる。また、上記第1の態様の他の具
体的な構成としては、出力信号光パワー制御手段が、複
数の光増幅装置ごとにそれぞれ設けられるとともに、該
各出力信号光パワー制御手段の補正値算出部が、前段の
光増幅装置についての出力補正値、並びに自局の光増幅
装置についての、入力光測定部で測定された入力光パワ
ー、該入力光パワーに対応した雑音指数及び帯域幅、並
びに信号光の波長数に基づいて、自局の光増幅装置につ
いての出力補正値を算出し、該算出した出力補正値を補
正実施部に通知すると同時に、後段の光増幅装置の補正
値算出部に伝達する構成として、光送信局側の光増幅装
置から光受信局側の光増幅装置に向けて出力補正値が順
次設定されるようにしてもよい。かかる構成では、複数
の光増幅装置について出力補正値が、光送信局側の光増
幅装置から順に、各々の補正値算出部において算出され
るようになる。
な構成として、出力信号光パワー制御手段が、システム
に想定される信号光の波長数と光増幅装置の光送信局側
からの段数との組合せに対応させて予め算出した出力補
正値を記憶させる補正値記憶部と、光増幅装置に対し
て、現在の信号光の波長数と自局の光送信局側からの段
数とに関する情報を通知する設定通知部と、該設定通知
部からの情報に該当する出力補正値を補正値記憶部から
読み出し、該出力補正値に従って光増幅装置の出力設定
レベルに対する補正を実施する補正実施部と、を備える
ようにしてもよい。
が、システムに想定される信号光の波長数と光増幅装置
の光送信局側からの段数との組合せに対応させて予め算
出され、例えば、2次元の補正値テーブルとして補正値
記憶部に記憶される。そして、現在の信号光の波長数と
自局の光送信局側からの段数とに関する情報が設定通知
部から通知され、その情報に該当する出力補正値が補正
実施部によって補正値記憶部から読み出されて、出力補
正が実施されるようになる。これにより出力補正値の算
出処理の簡略化が図られる。
2の態様としては、出力信号光パワー制御手段が、光増
幅装置から出力される1波長あたりの信号光パワー及び
光増幅装置で発生する雑音光パワーの少なくとも一方を
測定可能な光測定部と、該光測定部の測定結果に基づい
て、前記光増幅装置の出力設定レベルの補正を実施する
補正実施部と、を備えるようにしてもよい。
る1波長あたりの信号光パワーまたは光増幅装置で発生
する雑音光パワーが、光測定部によって実際に測定さ
れ、その実測結果を基に光増幅装置の出力設定レベルが
補正されて、光増幅装置の出力光にに含まれる1波長あ
たりの信号光パワーが波長数に拘わらず一定に保たれる
ようになる。
光測定部が光増幅装置で発生する雑音光パワーを検出
し、補正実施部が光増幅装置の出力設定レベルを検出し
た雑音光パワーだけ増加させる補正を実施するようにし
てもよい。または、光測定部が光増幅装置の出力光のス
ペクトルを測定して出力光に含まれる1波長あたりの平
均信号光パワーを検出し、該信号光パワーが一定値とな
るように、補正実施部が光増幅装置の出力設定レベルを
補正するようにしてもよい。
号光を一括して増幅可能であり、出力光が所定の出力設
定レベルに制御された光増幅装置において、前記出力光
に含まれる1波長あたりの信号光パワーが、信号光の波
長数に拘わらず一定に保たれるように、光増幅動作を制
御する出力信号光パワー制御手段を備えて構成されるも
のである。
下の出力光に含まれる1波長あたりの信号光パワーが、
出力信号光パワー制御手段によって信号光の波長数に拘
わらず一定に保たれるようになる。このような光増幅装
置をWDM光通信システムに適用すれば、WDM信号光
を増幅中継しても各波長の信号光パワーが減少するよう
なことがなくなるため、優れた伝送特性が得られるよう
になる。
に基づいて説明する。なお、全図を通して実質的に同一
の部分には同一の符号が付してある。
ムの第1の基本構成を示すブロック図である。図1にお
いて、本WDM光通信システムは、上述の図21に示し
た従来のシステムと同様に、送信側及び受信側の各端局
1,2と、各端局の間を結ぶ光ファイバ伝送路3と、該
光ファイバ伝送路3の途中に設けられた複数の光増幅装
置41〜4n(光中継局)とを有する。本システムの特徴
は、各光増幅装置41〜4nにおいて、ASE光成分に対
応し出力光の設定レベルを増加させる出力補正が計算に
基づいて行われる点にある。なお、図1では、光増幅装
置4kについてのみ出力補正の概容が示してあるが、他
の光増幅装置についても光増幅装置4kと同様に出力補
正が行われる。
るための基本構成は、入力光測定部(MON)5A、補
正値算出部(CAL)5B及び補正実施部(EXE)5
Cを含んでなる。入力光測定部5Aは、光増幅装置4k
に入力される入力光のトータルパワーを測定して、その
結果を補正値算出部5Bに伝える。補正値算出部5B
は、光増幅装置4k-1(前段の中継局)における出力補
正値、並びに、光増幅装置4kにおける入力光パワー、
雑音指数、帯域幅及び使用波長数を用いて後述する出力
補正値を算出する。補正値算出部5Bに入力される前段
の出力補正値は、例えば、監視系から送られる監視制御
(OSC)信号などによって提供される。また、自局の
雑音指数及び帯域幅は、図示しないがメモリ等にあらか
じめ設定されているものとし、使用波長数は、上記監視
制御信号等によって提供されるか、あるいは自局でモニ
タするようにしてもよい。算出された出力補正値は、補
正実施部5Cに送られて光増幅装置4kについての出力
設定レベルの補正が実施されるとともに、後段の光増幅
装置に監視制御信号を介して伝達される。
力補正値の算出方法について詳しく説明する。まず、初
段の光増幅装置41での出力補正値について考えると、
補正前のトータル出力光パワー(信号光+ASE光)P
Tout(1)[W]及び補正後のトータル出力光パワー(信
号光+ASE光)PTout(1)’[W]は、次の(4)式
及び(5)式で与えられる。
パワー[W]、G1は1段目の光増幅装置の出力補正前
の利得、G1’は1段目の光増幅装置の出力補正後の利
得、nsp(1)は1段目の光増幅装置の自然放出係数、h
νは光子エネルギー[J]、Δfは光増幅装置の帯域幅
[Hz]である。また、ΔPout(1)は1段目の光増幅装
置における出力補正値とする。
たりの出力信号光パワーが所定値Poになるように、す
なわち、PTout(1)=m・Po=m・Pinsig(1)・G1’に
なるように、出力補正前の出力値に補正値ΔPout(1)を
足すのであるから、(5)式より、補正値ΔPout(1)は
次の(6)式で表すことができる。
値ΔPout(1)の比(以下、補正比率とする)Δ1を求め
ると、次の数5に示す(7)式となる。
おける出力補正値を考える。2段目の光増幅装置では、
たとえ自局がASE光を発生しなくても、前段の光増幅
装置の補正値分だけ、出力レベルを増加させる必要があ
る。現実には、2段目の光増幅装置でもASE光が発生
し、それに対応した補正値分も加わることになる。した
がって、2段目の光増幅装置42について補正比率Δ2を
求めると、次の数6に示す(8)式となる。
の光増幅装置4kについて補正比率Δkを求めると、次の
数7に示す(9)式となる。
sp(k)及び入力信号光パワーPinsig( k)は、一般に、次
の数8に示す(10)式及び(11)式で与えられるこ
とが知られている。
音指数NF[dB]、PTin(k)はk段目の光増幅装置の
トータル入力光パワーである。また、δk-1は入力光パ
ワーを測定した時の前段光増幅装置4k-1の出力補正値
(実施されている値)を示す。
増幅装置の出力補正を実施した後に、自局の出力補正値
を算出する場合には、δk-1=Δk-1となる。一方、前段
の出力補正を実施する前に、各々の光増幅装置について
の出力補正値を算出し、すべての光増幅装置での出力補
正値を算出した後に、各光増幅装置の出力レベルを設定
する場合には、δk-1=0となる。この詳細については
後述する。
形すると、光増幅装置4kにおける補正比率Δkは、次の
数9に示す(12)式となる。
装置の実際の使用状態を想定した1つの具体例を以下に
示しておく。伝送されるWDM信号光の波長帯として、
例えば1.55μmを想定した場合には、光子エネルギ
ーhνは、プランク定数h=6.63×10-34[J
s]を用いて、hν=1.28×10-19[J]とな
る。また、光増幅装置への入力光パワーは通常dBm単
位でモニタされることが多いことから、トータル入力光
パワーPTin(k)をW単位からdBm単位に変換すると次
の関係が成立する。
力光パワー[dBm]である。さらに、光増幅装置の帯
域幅Δfは、Hz単位からnm単位に変換すると、1.
55μm帯では次の数10に示す関係が成立する。
長[m]、ΔF’はm単位で表した光増幅装置の帯域
幅、ΔFはnm単位で表した光増幅装置の帯域幅であ
る。これらの関係を用いて(12)式を整理すると、光
増幅装置4kにおける補正比率Δkは、次の数11に示す
(13)式で具体的に表すことができる。
力設定レベルをdBm単位で与えている場合には、出力
設定レベルを10log(1+Δk)増加させることによっ
て、出力補正を実施できる。また、光増幅装置4kにつ
いての入力光パワー、雑音指数または帯域幅がほぼ決ま
っている場合には、それぞれに対応する値を固定値とし
て、(12)式あるいは(13)式に与えて補正比率を計
算してもよい。
の実施方法について説明する。WDM光通信システムに
おいて複数の光増幅装置の出力補正を実施する方法は、
基本的に、システム立ち上げ時の方法と、WDM信号光
を中継伝送しているインサービス状態で、使用波長数の
変化に応じて補正値を再計算しそれを反映させる場合の
方法と、に分けて考えることができる。また、それぞれ
の場合について、少なくとも2通りの実施パターンが考
えられる。すなわち、各光増幅装置の出力補正値を計算
した後に、すべての光増幅装置について一斉に出力補正
を実施するパターン(以下、一斉出力補正実施パターン
とする)と、出力補正値の計算及びその実施を上流(送
信側)から下流(受信側)の光増幅装置に向けて逐次実
行していくパターン(以下、逐次出力補正実施パターン
とする)と、である。ここでは、各々の実施パターンに
おける基本動作について説明する。
ターンにおいては、まず、出力補正を実施しないで各光
増幅装置41〜4nを動作させておく。その状態で上流の
光増幅装置から順に出力補正値の計算のみを実行し、計
算された各補正値を記憶しておく。そして、すべての光
増幅装置の補正値が計算し終わったら、各々の補正値に
従って各光増幅装置の出力設定レベルを一斉に補正す
る。
ターンにおいては、まず、1段目の光増幅装置41が、
出力補正値の計算を行いその計算結果に従って出力設定
レベルを補正する。光増幅装置41の出力補正が完了す
ると、2段目の光増幅装置42が補正値の計算及び出力
設定レベルの補正を行い、以降、下流の光増幅装置に向
けて同様の処理を逐次実行する。
ーンにおいては、各光増幅装置41〜4nを現状の出力補
正値に従って動作させておく。その状態で上流の光増幅
装置から順に出力補正値の再計算のみを実行し、計算さ
れた各補正値を記憶しておく。そして、すべての光増幅
装置の補正値が計算し終わったら、新規に計算した補正
値に従って各光増幅装置の出力設定レベルを一斉に補正
する。
ーンにおいては、1段目の光増幅装置41が、出力補正
値の再計算を行いその計算結果に従って出力設定レベル
を補正する。光増幅装置41の出力補正が完了すると、
2段目の光増幅装置42が補正値の再計算及び出力設定
レベルの補正を行い、以降、下流の光増幅装置に向けて
同様の処理を逐次実行する。
として、インサービス状態で使用波長数に変化があった
場合を想定した。しかし、この場合以外にも、例えば、
光ファイバ伝送路3が空中などに敷設されたりする場合
は、季節により温度変動等の影響を受けて光ファイバ伝
送路3の損失が変動したりするため、一定時間(期間)
ごとにそのときの入力光パワーに対応した出力補正値を
再計算して再設定することが望まれる。また、各光増幅
装置の入力光パワーが出力補正値を算出した時の値から
一定値以上ずれた場合にも、そのときの入力光パワーに
対応した出力補正値を再計算して再設定するようにして
もよい。
についての出力補正を実施することにより、それぞれの
光増幅装置41〜4nの出力光に含まれる1波長あたりの
信号光パワーが一定に制御されるようになる。
レベルが0dBm/ch、雑音指数が7dB、帯域幅が
30nmである光増幅装置を、伝送路損失が25dBの
光ファイバ伝送路を介して6段接続したWDM光通信シ
ステムの伝送特性を以下に示す。
偏差や光ファイバ伝送路のチルト等は無いものと仮定し
て、説明の簡単化を図るものとする。実際には、光増幅
装置の利得偏差等のために各波長間に信号光パワー偏差
が生じるが、このような場合でも各波長ごとの信号光パ
ワーの平均値を考えることにより、上記の仮定を適用し
た場合と同様に扱うことが可能である。
長あたりの光パワーの変化を出力補正の有無に応じて示
したレベル図である。横軸は光増幅装置の中継数を示
し、縦軸は1波長あたりの出力光パワー[dBm/c
h]を示している。
信号光及びASE光を加算した出力光パワー(図中の×
印)は、中継数の増加に伴って大きくなる。しかし、出
力光に含まれる信号光のみのパワー(図中の黒三角印)
に着目すると、各光増幅装置の出力において一定レベル
(0dBm/ch)に制御されていることがわかる。こ
れと比較して、従来システムと同様の補正なしの場合に
は、出力光に含まれる信号光パワー(図中の黒菱形印)
は、中継数の増加に伴って小さくなっていく。これは信
号光及びASE光を加算した出力光パワーが、一定に制
御されているためである。
化を示した図である。横軸は光増幅装置の中継数を示
し、縦軸は光SN比[dB]を示している。ここでは、
出力補正をしない場合の出力光パワーを0dBm/c
h、伝送路損失を25dB、光増幅装置の雑音指数を7
dB、帯域幅を30nm、1波伝送の条件で計算を行っ
た。
出力において約26dBであった光SN比が、6段目の
光増幅装置の出力において、出力補正なしの場合(図中
の黒菱形印)に約10dBまで劣化するのに対し、出力
補正ありの場合(図中の黒四角印)には約18dBとな
っている。
M光通信システムでは、各光増幅装置41〜4nについて
出力補正を実施することで、各々の光増幅装置から出力
される信号光パワーが、使用波長数に拘わらず一定の所
要値に保持されるようになるため、WDM信号光の伝送
特性の向上を図ることができる。これにより、受信側端
局2において優れた受信感度を得ることが可能となる。
DM光通信システムの具体的な実施形態について説明す
る。図4は、第1の基本構成を適用した実施形態(1−
1)の構成を示すブロック図である。
ムは、各光増幅装置の出力補正値を一括して計算し、そ
の結果を各々の光増幅装置に伝達する方式を採ることを
特徴とする。具体的には図4において、複数の光増幅装
置41〜4nに対して1つの中央局10が設けられる。こ
の中央局10内には、例えばワークステーション(W
S)等の情報処理装置が備えられていて、該ワークステ
ーションと各光増幅装置41〜4nとの間で双方向の情報
伝達が行われる。ここでは中央局10が、図1の基本構
成における補正値算出部5Bとしての機能を備える。な
お、光増幅装置4 1〜4nをグループ化して、各グループ
ごとに中央局を配置することも可能である。
述のOAA’98,WA2,pp173−176や、O
AA’98,MD1,pp54−57等で開示した構成
等を、それぞれに対して用いるのが好適である。その具
体的な構成の一例を図5のブロック図に示す。ただし、
本発明に用いられる各光増幅装置の構成はこれに限られ
るものではない。
0および後段光アンプ41を有する2段構成であって、
各アンプの間に可変光減衰器(ATT)42を備えてい
る。前段アンプ40及び後段アンプ41としては、例え
ば、希土類元素ドープファイバを用いた光ファイバ増幅
器などの公知の光増幅器を使用でき、それぞれの動作
は、各AGC回路40A,41Aによって利得が一定と
なるように制御されている。
り光減衰量を変化させることのできる公知の光減衰器と
する。この可変光減衰器42の光減衰量は、ALC回路
42Aから出力される信号によって制御される。ALC
回路42Aは、後段アンプ41の出力光を光カプラ42
Bで分岐し受光素子(PD)42Cで光電変換した信号
に基づいて、後段アンプ41の出力光パワーが出力設定
レベルで一定となるように可変光減衰器42の光減衰量
を制御する信号を発生する。このとき基準とされる出力
設定レベルは、監視系(SV)43からの信号によって
制御され、中央局10で算出された出力補正値を反映し
たものとされる。具体的には、1波長あたりの出力光パ
ワーをPo、使用波長数をmとしたとき、ALCレベル
をm×Poに出力補正値を加えたレベルに設定する。
る信号に従って、ALCの出力設定レベルを制御する信
号をALC回路42Aに送るとともに、入力光モニタ
(MON)44で測定された入力光パワー及びメモリ
(MEM)45に記憶された情報を中央局10に送る。
の入力光の一部を光カプラ44Aで分岐し、その分岐光
をモニタすることでトータル入力光パワーを測定する。
メモリ45には、本光増幅装置についての、入力光パワ
ーに対応したNF値及び帯域幅があらかじめ記憶されて
いる。なお、光増幅装置において使用波長数をモニタす
る場合には、図示しないが、例えば波長数モニタ等を別
途設け、その結果を監視系43を介して中央局に送るよ
うにする。
本構成における入力光測定部5Aに相当し、また、AL
C回路42Aが補正実施部としての機能を有することに
なる。
ステムでは、監視系43を通じて、各光増幅装置41〜
4nについての情報(入力光パワーPTin、雑音指数N
F、帯域幅ΔF、使用波長数m)が、中央局10のワー
クステーションに集められる。中央局10では、上述し
た(9)式より(13)式を求めたのと同様にして得ら
れる、次の数12に示す(14a)式及び(14b)式
を使用して、各光増幅装置41〜4nについての補正比率
Δ1〜Δnが計算される。
際、まだ出力補正が実施されていない場合に適用され、
(14b)式は、既に出力補正が実施されている場合に
適用される。
力光パワーPTin、雑音指数NFまたは帯域幅ΔFの値
がほぼ決まっている場合には、それぞれの値を固定値と
して各式に与えて、各々の補正比率Δ1〜Δnを計算して
もよい。また、入力光パワーに対応したNF値について
は、各光増幅装置の種類ごとに入力光パワーに対するデ
ータベースの形式でメモリ45にあらかじめ用意してお
くか、あるいは、次の(15)式で示す一次近似式を用
いて算出することも可能である。
である。このように一次近似式を用いて入力光パワーに
対応したNF値を求めるようにすれば、メモリ45の記
憶容量を少なくすることができる。
41〜4nの補正比率Δ1〜Δnは、中央局10から対応す
る光増幅装置41〜4nの監視系43に送られる。各光増
幅装置41〜4nでは、中央局10からの補正比率Δ1〜
Δnに従って、ALCの出力設定レベルが補正される。
具体的な出力補正の実施方法を、システム立ち上げ時及
びインサービス時に分けて説明する。システム立ち上げ
時において、実施パターンとして上述の一斉出力補正実
施パターンを適用する場合には、図6のフローチャート
に示すような実施手順となる。
1で示し、以下同様とする)において、出力補正を実施
しない状態で各光増幅装置41〜4nを動作させる。ステ
ップ102では、各光増幅装置41〜4nにおいて、トー
タル入力光パワーPTinがモニタされるとともに、各光
増幅装置41〜4nで使用波長数mを検出する場合には、
波長数mのモニタも行われる。そして、モニタしたトー
タル入力光パワーPTi n、それに対応した雑音指数N
F、帯域幅ΔF及び使用波長数mが、各光増幅装置41
〜4nから中央局10に伝達される。なお、雑音指数N
F、帯域幅ΔFのデータは中央局10で用意しておいて
もよい。
て、各光増幅装置41〜4nからの情報を基に、(14
a)式に従って(あるいは(12)式を用いてもよ
い)、上流(送信)側の光増幅装置41から順に、各補
正比率Δ1〜Δnが算出される。この際、δ1,δ2,…δ
k-1…δn-1の値はいずれも0とされる。そして、ステッ
プ104で、算出された各補正比率Δ1〜Δnが、対応す
る光増幅装置41〜4nに伝達され、各々のメモリ45に
記憶される。
テップ105において、中央局10から各光増幅装置4
1〜4nに対して、出力補正の実施を合図するコマンドが
発信される。そして、ステップ106では、各光増幅装
置41〜4nにおいて、メモリ45に記憶した補正比率Δ
1〜Δnに従い、ALCの出力設定レベルの補正が実施さ
れる。例えば、出力設定レベルがdBm単位で与えられ
ているならば、出力設定レベルを10log(1+Δ
1〜n)増加させる。上記ステップ101〜106の一連
の処理により、システム立ち上げ時の一斉出力補正実施
パターンが完了する。
出力補正実施パターンを適用する場合には、図7のフロ
ーチャートに示すような実施手順となる。まず、図7の
ステップ201において、出力補正を実施しない状態で
各光増幅装置41〜4nを動作させる。そして、次のステ
ップ202〜ステップ207の一連の処理が、上流側の
光増幅装置から順次実行される。以下ではi段目の光増
幅装置4iとして説明を行う。
ーPTin(i)がモニタされるとともに、光増幅装置4iで
使用波長数mを検出する場合には、波長数mのモニタも
行われる。そして、モニタしたトータル入力光パワーP
Tin(i)、それに対応した雑音指数NFi、帯域幅ΔF及
び使用波長数mが光増幅装置4iから中央局10に伝達
される。
て、光増幅装置4iからの情報を基に、(14a)式に
従って(あるいは(12)式を用いてもよい)、δi-1
=Δi-1として補正比率Δiが算出される。ステップ20
4では、算出された補正比率Δiが光増幅装置4iに伝達
されメモリ45に記憶される。そして、ステップ205
では、中央局10から光増幅装置4iに対して、出力補
正の実施を合図するコマンドが発信され、ステップ20
6では、光増幅装置4iにおいて、メモリ45に記憶し
た補正比率Δiに従い、ALCの出力設定レベルの補正
が実施される。例えば、出力設定レベルがdBm単位で
与えられているならば、出力設定レベルを10log(1
+Δi)増加させる。
終段の光増幅装置4nまで実施されたか否かが判定され
る。光増幅装置4nまで実施されていない場合には、ス
テップ202に戻って次段の光増幅装置についての処理
を繰り返し、出力補正の実施が光増幅装置4nまで終わ
ると、システム立ち上げ時の逐次出力補正実施パターン
が完了する。
04で補正比率を光増幅装置に伝達した後にステップ2
05で出力補正実施コマンドを発信するようにしたが、
ステップ205を省略して補正比率の通知と同時に出力
補正を実施しても構わない。
力補正実施パターンを適用する場合には、図8のフロー
チャートに示すような実施手順となる。図8のステップ
301において、インサービス状態の各光増幅装置41
〜4nは、既に算出された出力補正比率(この値をδ1〜
δnとして表している)に従って動作している。このよ
うな状態にあって、出力補正値の見直し要求が生じた場
合、次のステップ302以降の処理が実行される。
4nにおいてトータル入力光パワーP Tin等がモニタさ
れ、各々の光増幅装置41〜4nから中央局10に、トー
タル入力光パワーPTin、雑音指数NF、帯域幅ΔF及
び波長数mが伝達される。
て、各光増幅装置41〜4nからの情報を基に、(14
b)式に従って(あるいは(12)式を用いてもよ
い)、上流(送信)側の光増幅装置41から順に、各補
正比率Δ1〜Δnが算出される。この際、補正比率δ1〜
δn-1の値としては、前回の設定時にメモリ45に記憶
させた、現在各光増幅装置41〜4n-1に設定されている
値を用いる。そして、ステップ304では、新たに算出
された各補正比率Δ1〜Δnが、対応する光増幅装置41
〜4nに伝達され、各々のメモリ45の記憶データか更
新される。
テップ305において、中央局10から各光増幅装置4
1〜4nに対して、出力補正の実施を合図するコマンドが
発信される。そして、ステップ306では、各光増幅装
置41〜4nにおいて、メモリ45に記憶した補正比率Δ
1〜Δnに従い、ALCの出力設定レベルの再補正が実施
され、各光増幅装置41〜4nのALCが再開される。こ
れら一連の動作によりインサービス状態の一斉出力補正
実施パターンが完了する。
力補正実施パターンを適用する場合には、図9のフロー
チャートに示すような実施手順となる。図9のステップ
401において、インサービス状態の各光増幅装置41
〜4nは、既に算出された出力補正比率δ1〜δnに従っ
て動作している。そして、出力補正値の見直し要求があ
った場合には、次のステップ402〜ステップ407の
一連の処理が、上流側の光増幅装置から順次実行され
る。以下ではi段目の光増幅装置4iとして説明を行
う。
ーPTin(i)等がモニタされる。そして、トータル入力光
パワーPTin(i)、雑音指数NF1、帯域幅ΔF及び使用
波長数mが光増幅装置4iから中央局10に伝達され
る。
て、光増幅装置4iからの情報を基に、(14b)式に
従って(あるいは(12)式を用いてもよい)、補正比
率Δiが算出される。この際、δi-1の値としては、今回
計算したΔi-1を用いる。ステップ404では、新たに
算出された補正比率Δiが光増幅装置4iに伝達され、メ
モリ45の記憶データが更新される。そして、ステップ
405では、中央局10から光増幅装置4iに対して、
出力補正の実施を合図するコマンドが発信され、ステッ
プ406では、光増幅装置4iにおいて、メモリ45に
記憶した補正比率Δiに従い、ALCの出力設定レベル
の再補正が実施される。
ルの再補正が下流側(最終段)の光増幅装置4nまで実
施されたか否かが判定される。光増幅装置4nまで実施
されていない場合には、ステップ202に戻って次段の
光増幅装置についての処理を繰り返し、出力補正の実施
が光増幅装置4nまで終わると、インサービス状態の逐
次出力補正実施パターンが完了する。なお、ここでもス
テップ205を省略して補正比率の通知と同時に出力補
正を実施しても構わない。
各光増幅装置41〜4nの出力補正値を中央局10で一括
して算出するようにしても、各々の光増幅装置から出力
される信号光パワーが、使用波長数に拘わらず一定の所
要値に保持されるようになるため、WDM信号光の伝送
特性の向上を図ることができる。
形態(1−2)について説明する。図10は、実施形態
(1−2)におけるWDM光通信システムの構成を示す
ブロック図である。
ムは、各光増幅装置が自局の出力補正値を算出すること
ができ、前段の光増幅装置で算出された補正値を後段の
光増幅装置に転送していく方式を採ることを特徴とす
る。具体的には図10において、複数の光増幅装置41
〜4nそれぞれに補正値算出部(CAL)としての機能
が備えられる。
な構成の一例を示すブロック図である。図11の光増幅
装置の構成は、上述の図5に示した光増幅装置の構成に
ついて基本的に補正値算出のための要素を付加したもの
である。具体的には、図5の監視系43に代えて、WD
Mカプラ46A、OSC用光受信器(OSC O/E)
46B、信号処理回路46、OSC用光送信器(OSC
E/O)46C及びWDMカプラ46Eが設けられ
る。なお、ここでは前段で算出された補正値や波長数等
の転送が、監視制御(OSC)信号により行われるもの
とする。この監視制御信号は、中継伝送されるWDM信
号光の主信号波長とは別の波長を有する光信号であっ
て、主信号光とともに波長多重されて各光増幅装置41
〜4n間を伝送される。
3を通って光増幅装置に入力されたWDM光から監視制
御信号成分を抽出する光デバイスであって、ここでは光
カプラ44Aの前段に配置される。OSC用光受信器4
6Bは、WDMカプラ46Aで抽出された光信号を受光
して監視制御信号を再生し信号処理回路46に出力す
る。信号処理回路46は、OSC用光受信器46Bから
の監視制御信号、入力光モニタ44からのトータル入力
光パワー及びメモリ45に記憶された雑音指数及び帯域
幅を用いて(12)式に従い補正比率を算出した後に、
ALCの出力設定レベルを補正する信号をALC回路4
2Aに送る。算出された補正比率は、メモリ45に記憶
されるとともに、後段の光増幅装置への監視制御信号と
してOSC用光送信器46Cに送られる。OSC用光送
信器46Cは、信号処理回路46からの監視制御信号を
光信号に変換してWDMカプラ46Eに出力する。WD
Mカプラ46Eは、OSC用光送信器46Cからの出力
光を主信号光に合波する光デバイスであって、ここでは
光カプラ44Aの後段に配置される。
具体的な出力補正の実施方法を、システム立ち上げ時及
びインサービス時に分けて説明する。システム立ち上げ
時において、一斉出力補正実施パターンを適用する場合
には、図12のフローチャートに示すような実施手順と
なる。
出力補正を実施しない状態で各光増幅装置41〜4nを動
作させる。そして、次のステップ502〜ステップ50
7の一連の処理が、上流側の光増幅装置から順次実行さ
れる。以下ではi段目の光増幅装置4iとして説明を行
う。
i-1から送られてくる監視制御信号を受信して、使用波
長数m及び前段で算出された補正比率Δi-1を得る。た
だし、初段(i=1)の光増幅装置の場合には使用波長
数mのみを得るものとする。そして、ステップ503で
は、光増幅装置4iへのトータル入力光パワーPTin(i )
等がモニタされる。
おいて、ステップ502,503で得られたデータ並び
にメモリ45に記憶された対応する雑音指数NFi及び
帯域幅ΔFを用い(12)式に従って、δi-1=0とし
て補正比率Δiが算出される。ステップ505では、算
出された補正比率Δiがメモリ45に記憶される。ステ
ップ506では、光増幅装置4iにおける補正比率Δi及
び使用波長数mの情報が、監視制御信号として次段の光
増幅装置4i+1に送信される。
算出が最終段の光増幅装置4nまで終わったか否かが判
定される。光増幅装置4nまで終わっていない場合に
は、ステップ502に戻って次段の光増幅装置について
の処理を繰り返し、光増幅装置4nまで終わると、次の
ステップ508に進む。
4nに対して、出力補正の実施を合図するコマンドが発
信される。このコマンドは、例えば監視制御信号などを
介して各光増幅装置41〜4nに瞬時に通知されるように
する。そして、ステップ509では、各光増幅装置41
〜4nにおいて、メモリ45に記憶した補正比率Δ1〜Δ
nに従い、ALCの出力設定レベルの補正が実施され
る。この際、出力設定レベルがdBm単位で与えられて
いるならば、出力設定レベルを10log(1+Δ1〜n)
増加させる。このようにしてシステム立ち上げ時の一斉
出力補正実施パターンが完了する。
出力補正実施パターンを適用する場合には、図13のフ
ローチャートに示すような実施手順となる。図13にお
いて、ステップ601〜ステップ603の各処理は、上
記の一斉出力補正実施パターンを適用した場合のステッ
プ501〜ステップ503の各処理と同様である。
6において、ステップ502,503で得られたデータ
並びにメモリ45に記憶された対応する雑音指数NFi
及び帯域幅ΔFを用い(12)式に従って、補正比率Δ
iが算出される。この際、δi -1=Δi-1として計算が行
われる。ステップ605では、算出された補正比率Δi
がメモリ45に記憶されるとともに、その補正比率Δi
に従ってALCの出力設定レベルの補正が実施される。
さらに、ステップ606では、メモリに記憶させた補正
比率Δi及び使用波長数mの情報が、監視制御信号とし
て次段の光増幅装置4i+1に送信される。
出及び出力補正の実施が最終段の光増幅装置4nまで終
わったか否かが判定される。光増幅装置4nまで終わっ
ていない場合には、ステップ602に戻って次段の光増
幅装置についての処理を繰り返し、光増幅装置4nまで
終わると、システム立ち上げ時の逐次出力補正実施パタ
ーンが完了する。
したシステム立ち上げ時の実施手順と比較したとき、最
初のステップ501,601での各光増幅装置41〜4n
の動作が、既に算出された出力補正比率δ1〜δnに従っ
ている点が異なるとともに、一斉出力補正実施パターン
を適用する場合には、上述のステップ504での補正比
率Δiの算出において、δi-1として用いる値は、前回の
設定時に前段の光増幅装置4i-1のメモリ45に記憶さ
せたものを転送してもらうか、あるいは、前回の設定時
に光増幅装置4iで受信しメモリ45に記憶させた前段
の補正比率を用いる点が異なる。上記の点以外のインサ
ービス状態における実施手順は、システム立ち上げ時の
実施手順と同様であるため、ここでの説明は省略する。
各光増幅装置41〜4nにおいてそれぞれ出力補正値を算
出するようにしても、実施形態(1−1)の場合と同様
の効果を得ることができる。
の実施形態(1−3)について説明する。実施形態(1
−3)のWDM光通信システムは、例えば実施形態(1
−2)について、インサービス状態における使用波長数
の変化に対して速やかに出力補正値を設定できるよう
に、出力補正値の算出方法に改良を施したことを特徴と
する。システムの構成自体は、上述の図10に示した実
施形態(1−2)の場合と同様であるため説明を省略す
る。
される最大波長数mmaxまでの補正値を事前に各光増幅
装置41〜4nで算出し、各光増幅装置41〜4n内のメモ
リ45に記憶させておき、インサービス状態で使用波長
数が変化したとき、それに対応する波長数の補正値が出
力設定レベルに反映されるようにする。各光増幅装置4
1〜4nで最大波長数mmaxまでの補正値が事前に算出で
きるのは、上述の(12)式における{NFk−10log
(PTin(k)/m)+10log(1+δk-1)}の値が使用
波長数によらずに一定となるためである。ある波長数に
おける上記の値が得られれば、その値を固定として(1
2)式で波長数mを1波から最大波長数mmaxまで順次
代入して、それぞれの波長数に対応した補正比率Δkを
算出することができる。
おける補正比率の基本的な算出方法を図14のフローチ
ャートを用いて説明する。図14において、ステップ7
01では、前段の光増幅装置4i-1で算出された、最大
波長数mmaxまでの各波長数m(=1〜mmax)に対応し
た補正比率Δi-1(m)と、現在動作中の波長数m0と、
光増幅装置4i-1で現在実施されている補正比率δ
i-1(m0)とが、例えば監視制御信号などによって、前
段の光増幅装置4i-1からi段目の光増幅装置4iに伝達
される。ただし、前段の光増幅装置4i- 1が、新規に算
出した補正比率Δi-1(m0)に従って出力補正を実施し
ている場合には、δi-1(m0)=Δi-1(m0)となる。
このような場合には、光増幅装置間の転送情報量を減ら
すことが可能である。
前段からの監視制御信号を受信して、光増幅装置4i-1
における上記の各情報を得るとともに、光増幅装置4i
へのトータル入力光パワーPTin(i)がモニタされる。そ
して、ステップ703では、トータル入力光パワーP
Tin(i)、それに対応した雑音指数NFi、帯域幅ΔF及
び前段の光増幅装置4i-1から得た各情報を用い、上述
の(12)式に従って、現在の波長数m0における補正
比率Δi(m0)だけでなく、最大波長数mmaxまでの各
波長数mに対応した補正比率Δi(1)〜Δi(mmax)
をそれぞれ算出する。そして、ステップ704では、算
出された各補正比率Δi(1)〜Δi(mmax)の値が、
光増幅装置4iのメモリ45に記憶される。
ける最大波長数mmaxまでの各波長数m(=1〜mmax)
に対応した補正比率Δi(m)と、現在の波長数m0と、
現在実施されている補正比率δi(m0)とが、次段の光
増幅装置4i+1に送信される。この場合にも、次段への
送信を行う前に、新規に算出した補正比率Δi(m0)に
従った出力設定レベルの補正を実施しているときには、
δi(m0)=Δi(m0)となる。
連の処理を、上流側の光増幅装置から順次実行すること
により、各光増幅装置41〜4nの各々のメモリ45内に
は、1波から最大波長数mmaxまでの各波長数に対応し
た補正比率がそれぞれ記憶されるようになる。これによ
り、インサービス状態において使用波長数の変更が生じ
たときには、各光増幅装置41〜4nのそれぞれが、変更
後の波長数に対応した補正比率をメモリ45から読み出
し、その読み出した補正比率に従って出力補正値をそれ
ぞれ変更することで、速やかな出力補正の実施が可能と
なる。
までの各波長数に対応した複数の補正比率が各光増幅装
置41〜4n間で転送されるため、最大波長数mmaxが多
くなると転送されるデータ量も非常に多くなる。このよ
うな場合には、次のようにして転送データ量を削減する
ことが可能である。
すると、(12)式は次の数13に示す(16)式に変
形できる。
入力光パワーと雑音指数とで決まり、波長数には依存し
ない。よって、dk及びckの値も波長数に依らない値で
ある。したがって、波長数mのときの補正比率は、dk
を用いて次の(17)式で与えられる。
の使用波長数m0に対応したdkの値を転送し、各光増幅
装置は、得られたdkを最大波長数mmaxまでの各波長数
でそれぞれ割って、各波長数に対応する補正比率Δ
k(1)〜Δk(m max)を算出しメモリ45に記憶させ
ればよい。
の間においては、現在の使用波長数m0と、出力補正値
に関する量dk-1と、光増幅装置4k-1で現在実施されて
いる補正比率δk-1とを転送すれば、光増幅装置4kにお
いて各波長数に対応した補正比率を算出できる。また、
光増幅装置4k-1で新規に算出した補正比率に従って既
に出力補正が実施されている場合、すなわち、δk-1=
Δk-1のときには、δk- 1=dk-1/m0で与えられるの
で、現在の使用波長数m0及びdk-1のみを光増幅装置4
kに転送すればよい。
k-1を用いることで、光増幅装置間の転送データ量を大
幅に削減することができるようになる。上記のように転
送データの簡略化を図った場合における具体的な出力補
正の実施方法を、一斉出力補正実施パターンを適用した
場合と、逐次出力補正実施パターンを適用した場合とに
分けて説明する。
用した場合のフローチャートである。まず、図15のス
テップ801では、システム立ち上げ時などのインサー
ビス状態になる前に、出力補正を実施しない状態で各光
増幅装置41〜4nを動作させる。そして、次のステップ
802〜ステップ808の一連の処理が、上流側の光増
幅装置から順次実行される。以下ではi段目の光増幅装
置4iとして説明を行う。
前段の光増幅装置4i-1から送られてくる監視制御信号
を受信して、現在の使用波長数m0と、光増幅装置4i-1
の出力補正値に関する量di-1とを得る。そして、ステ
ップ803では、光増幅装置4iへのトータル入力光パ
ワーPTin(i)がモニタされる。
ル入力光パワーPTin(i)に対応する雑音指数NFi、帯
域幅ΔF、波長数m0及び光増幅装置4i-1の出力補正値
に関する量di-1を用い、(16)式に従って、光増幅
装置4iの出力補正値に関する量diを算出する。この
際、δi-1の値は0とする。次に、ステップ805で
は、算出したdiを用い、(17)式の関係に従って、
最大波長数mmaxまでの各波長数m(=1〜mmax)に対
応する補正比率Δi(m)がそれぞれ計算される。そし
て、ステップ806では、各々の補正比率Δi(m)が
光増幅装置4iのメモリ45に記憶される。ステップ8
07では、光増幅装置4iの出力補正値に関する量di及
び現在の波長数m0が次段の光増幅装置4i+1に送信され
る。
算出が最終段の光増幅装置4nまで終わったか否かが判
定される。光増幅装置4nまで終わっていない場合に
は、ステップ802に戻って次段の光増幅装置について
の処理を繰り返し、光増幅装置4nまで終わると、次の
ステップ809に進む。
4nに対して、出力補正の実施を合図するコマンドが発
信される。そして、ステップ810では、各光増幅装置
41〜4nにおいて、メモリ45に記憶された各補正比率
のうちの、現在の波長数m0に対応した補正比率Δ1(m
0)〜Δn(m0)に従い、ALCの出力設定レベルの補
正が実施される。
用波長数に変更が発生すると、ステップ811におい
て、各光増幅装置41〜4nで変更後の波長数に対応した
補正比率がメモリ45から読み出され、その補正比率の
設定変更が行われて、再びステップ809に戻り出力補
正実施コマンドの発信等が行われる。
用した場合のフローチャートである。図16において、
ステップ901〜ステップ903の各処理は、上記の一
斉出力補正実施パターンを適用した場合のステップ80
1〜ステップ803の各処理と同様である。次のステッ
プ904では、δi-1=di-1/m0=Δi-1(m0)とし
て、上記ステップ804の場合と同様に(16)式に従
って、光増幅装置4i- 1の出力補正値に関する量diを算
出する。そして、ステップ905では、算出したdiを
用い、(17)式の関係に従って、最大波長数mmaxま
での各波長数m(=1〜mmax)に対応する補正比率Δi
(m)がそれぞれ計算され、ステップ906で光増幅装
置4iのメモリ45に記憶される。
m0に対応する補正比率Δi(m0)に従って、光増幅装
置4iの出力設定レベルの補正が実施される。そして、
ステップ908では、光増幅装置4iの出力補正値に関
する量di及び現在の波長数m 0が次段の光増幅装置4
i+1に送信される。
終段の光増幅装置4nまで終わったか否かが判定され
る。光増幅装置4nまで終わっていない場合には、ステ
ップ902に戻って次段の光増幅装置についての処理を
繰り返し、光増幅装置4nまで終わると、インサービス
状態に移る。
ステップ910において、各光増幅装置41〜4nで変更
後の波長数に対応した補正比率がメモリ45から読み出
され、その補正比率に従って出力設定レベルの再補正が
逐次行われる。
法では、インサービス状態となる以前に、各光増幅装置
41〜4nについて1波から最大波長数mmaxに対応する
補正比率を設定するようにしたが、このような処理をイ
ンサービス状態となった後に行うことも可能である。こ
の場合には、上記ステップ801,901での各光増幅
装置41〜4nの動作が、既に算出された出力補正比率δ
1〜δnに従っている点が異なるとともに、一斉出力補正
実施パターンを適用する場合には、上記のステップ80
4でのdiの算出において、δi-1として用いる値は、前
回の設定時に前段の光増幅装置4i-1のメモリ45に記
憶させた旧di-1を転送してもらうか、あるいは、前回
の設定時に光増幅装置4iで受信しメモリ45に記憶さ
せた前段の旧di-1を用い、δi-1=旧di-1/m0とする
点が異なる。上記の点以外のインサービス状態における
実施手順は、システム立ち上げ時の実施手順と同様であ
るため説明を省略する。
ば、インサービス状態における波長数の変更に対して速
やかな出力補正の実施が可能となる。また、(16)式
で表される出力補正値に関する量dを適用することによ
り、各光増幅装置間で転送されるデータ量の低減を図る
ことが可能である。
の実施形態(1−4)について説明する。実施形態(1
−4)のWDM光通信システムは、複数の光増幅装置4
1〜4nの雑音指数や帯域幅等に関する特性がほぼ揃って
いて、かつ、各光増幅装置41〜4nへの入力光パワーが
大きく変化しないようなシステムに対して、出力補正値
を2次元テーブルの形式で各光増幅装置41〜4nのメモ
リに用意しておくことを特徴とするものである。システ
ムの構成自体は、上述の図1に示した実施形態(1−
1)の場合や、図10に示した実施形態(1−2)の場
合と同様である。
光増幅装置を用いるなどして、比較的特性の揃った複数
の光増幅装置41〜4nが実現される。このような光増幅
装置41〜4nを用い、また、各光増幅装置41〜4nへの
入力光パワーが大きく変化しないようなシステム条件下
にあっては、各光増幅装置41〜4nにおける出力補正値
を、光増幅装置の中継段数と波長数とによる2次元のテ
ーブルの形式で与えることが可能となる。したがって、
上記のような出力補正値の2次元テーブルを各光増幅装
置41〜4nのメモリ45にそれぞれ記憶させておき、そ
れぞれの光増幅装置が何段目に配置されているかと使用
波長数とを、監視系などを介して各光増幅装置41〜4n
に通知してやることで、各光増幅装置41〜4nは、メモ
リ45に記憶された補正値テーブルから、通知された情
報に該当するデータを読み出して、出力補正値を設定で
きるようになる。
式から求めることができる。ここでは、例えば、各光増
幅装置41〜4nへの1波長あたりの入力光パワーを−2
5dBmとし、このときの各光増幅装置の雑音指数を7
dB、帯域幅を30nmとした場合に与えられる補正値
テーブルを、次の表1に示しておく。
表した1波長あたりの出力補正値を示し、例えば、2段
目に設置された光増幅装置42であって2波で動作して
いる時には、出力補正値が2.5dBとなる。このた
め、光増幅装置42の出力設定レベルは、例えば基準値
が0dBm/chのときには、その基準値を2.5dB
補正して、2.5dBm/chに設定される。
特性の揃った光増幅装置を用いるとともに、入力光パワ
ーの変化が小さいシステムにあっては、各光増幅装置4
1〜4nに対する出力補正値を2次元テーブルの形式であ
らかじめ用意しておくことができるため、複数の光増幅
装置について個々に出力補正値を算出する必要がなくな
り、WDM光通信システムの構成をより簡略なものにで
きる。
の第2の基本構成について説明する。第2の基本構成を
有するWDM光通信システムでは、複数の光増幅装置の
それぞれにおいて、出力光に含まれる信号光パワーまた
は光増幅装置から得られる光信号に含まれるASE光パ
ワーが実際にモニタされ、そのモニタ値に基づいてAL
Cの出力設定レベルの補正が実施される。
システムに適用される光増幅装置の構成例を示すブロッ
ク図である。この光増幅装置の構成は、上述の図21に
示したWDM光通信システムの各光増幅装置に適用され
る。
増幅部50、光測定部51及び補正実施部52を有す
る。光増幅部50は、例えば希土類元素ドープファイバ
を用いた光ファイバ増幅器などの公知の光増幅器とする
ことができる。光測定部51は、光増幅部50の出力光
を分岐して得た分岐光に含まれる信号光またはASE光
のパワーを測定できる後述するような各種の構成とする
ことが可能である。補正実施部52は、光測定部51の
測定結果に基づいて、光増幅部50における出力設定レ
ベルの補正を実施するものである。
光通信システムの具体的な実施形態について説明する。
図18は、第2の基本構成を適用した実施形態(2−
1)における光増幅装置の構成例を示すブロック図であ
る。
分岐部51A、光フィルタ(FIL)51B、受光素子
(PD)51C及び信号処理部52Aを有する。光分岐
部51Aは、ここでは光増幅部50の後段に挿入され、
光増幅部50からの出力光の一部を分岐して光フィルタ
51Bに送る一般的な光デバイスである。なお、光分岐
部51Aの挿入位置は、光増幅部50の後段に限らず、
光増幅部50の出力端より前方としてもよい。これは、
光増幅部50で発生するASE光が出力端方向だけでな
く任意の方向に伝搬するという事実に基づき可能となる
ものである。
波長帯を除いた光増幅部50の帯域内にあって、その透
過帯域でのASE光成分のみを抽出することが可能であ
る。具体的には、透過帯域の中心波長が信号光波長間ま
たは信号光波長外の波長に位置するような光フィルタを
用いることができる。図19には、中心波長が信号光波
長間に位置する場合の透過特性を模式的に示しておく。
出されたASE光を電気信号に変換し、モニタ値Pomon
として信号処理部52Aに出力する。信号処理部52A
は、受光素子51Cからのモニタ値Pomonと、あらかじ
め記憶された光フィルタ51Bの透過帯域幅ΔfFIL及
び光増幅部50の帯域幅Δfとを用い、次の(18)式
に従って、ASE光パワーPASEを求める。
Aは、光増幅部50におけるALCの出力設定レベルが
出力基準値に前記ASE光パワーPASEを加えた値とな
るように設定するための信号を生成して、光増幅部50
に出力する。ここでの出力基準値は、1波長あたりの出
力信号光パワーの設定値Poutsig1及び使用波長数mを
用いて、m×Poutsig1で与えられる値であって、監視
系(SV)などを介して信号処理部54に伝達される。
通信システムでは、複数の光増幅装置のそれぞれにおい
て、実際にASE光パワーPASEを測定し、光増幅部5
0の出力設定レベルをm×Poutsig1+PASEに設定して
やることにより、各々の光増幅装置から出力される信号
光パワーが、使用波長数に拘わらず一定の所要値に保持
されるようになるため、WDM信号光の伝送特性の向上
を図ることができる。
信システムの他の実施形態(2−2)について説明す
る。図20は、実施形態(2−2)における光増幅装置
の構成例を示すブロック図である。
定部51として光スペクトルアナライザを用い、光増幅
装置の出力光に含まれる1波長あたりの信号光パワーを
測定し、その測定結果をALCの出力設定レベルに反映
させるようにしたものである。図20においては、例え
ば、上述のOAA’98,WA2,pp173−176
や、OAA’98,MD1,pp54−57等で開示さ
れた構成(図5等を参照)について、後段光アンプ41
の出力光の一部を光分岐回路51Dで分岐し、その分岐
光を光スペクトルアナライザ(SP)51Eに入力して
出力光のスペクトルを測定し、1波長あたりの平均信号
光パワーを検出する。そして、その検出結果に応じて、
光アンプ41からの出力光に含まれる1波長あたりの信
号光パワーが所要の一定値となるように、可変光減衰器
42の光減衰量がALC回路42Aからの信号に従って
制御される。
通信システムでは、各光増幅装置において実際に1波長
あたりの信号光パワーを測定し、その値が一定となるよ
うにALCの出力設定レベルを制御してやることによっ
ても、WDM信号光の伝送特性を向上させることができ
る。
信システムについて説明を行ったが、本発明はWDM光
通信システムとしてだけでなく、出力補正機能を備えた
光増幅装置としても有効であることは明らかである。
装置の出力光に含まれる1波長あたりの信号光パワーを
波長数に拘わらず一定に保つ出力補正を実施したことに
よって、WDM光通信システムにおける伝送特性の向上
を図ることができ、受信側の端局において優れた受信感
度を得ることが可能となる。
本構成を示すブロック図である。
の各光増幅装置から出力される1波長あたりの光パワー
の変化を示したレベル図である。
の各光増幅装置ごとの光SN比の変化を示した図であ
る。
構成を示すブロック図である。
置の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
ち上げ時に一斉出力補正実施パターンを適用した場合の
補正実施方法を示すフローチャートである。
ち上げ時に逐次出力補正実施パターンを適用した場合の
補正実施方法を示すフローチャートである。
ス状態で一斉出力補正実施パターンを適用した場合の補
正実施方法を示すフローチャートである。
ス状態で逐次出力補正実施パターンを適用した場合の補
正実施方法を示すフローチャートである。
の構成を示すブロック図である。
装置の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
立ち上げ時に一斉出力補正実施パターンを適用した場合
の補正実施方法を示すフローチャートである。
立ち上げ時に逐次出力補正実施パターンを適用した場合
の補正実施方法を示すフローチャートである。
的な算出方法を示すフローチャートである。
補正実施パターンを適用した場合の補正実施方法を示す
フローチャートである。
補正実施パターンを適用した場合の補正実施方法を示す
フローチャートである。
システムに適用される光増幅装置の構成例を示すブロッ
ク図である。
の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
ルタの特性を説明する図である。
の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
ブロック図である。
Claims (20)
- 【請求項1】波長多重信号光を一括して増幅可能な少な
くとも1つの光増幅装置を有する波長多重光通信システ
ムにおいて、 出力光が所定の出力設定レベルに制御された前記光増幅
装置の前記出力光に含まれる1波長あたりの信号光パワ
ーが、信号光の波長数に拘わらず一定に保たれるよう
に、前記光増幅装置の動作を制御する出力信号光パワー
制御手段を備えて構成されたことを特徴とする波長多重
光通信システム。 - 【請求項2】請求項1に記載の波長多重光通信システム
であって、 前記出力信号光パワー制御手段が、 前記光増幅装置の入力光パワーを測定する入力光測定部
と、 該入力光測定部で測定された入力光パワー、前記光増幅
装置の前記入力光パワーに対応した雑音指数、前記光増
幅装置の帯域幅及び信号光の波長数に基づいて、前記光
増幅装置で発生する雑音光パワーを求め、前記光増幅装
置の出力設定レベルを前記雑音光パワーだけ増加させる
ための出力補正値を算出する補正値算出部と、 該補正値算出部で算出された出力補正値に従って、前記
光増幅装置の出力設定レベルに対する補正を実施する補
正実施部と、 を備えたことを特徴とする波長多重光通信システム。 - 【請求項3】請求項2に記載の波長多重光通信システム
であって、 前記入力光測定部及び前記補正実施部が、複数の光増幅
装置ごとにそれぞれ設けられ、 前記補正値算出部が、複数の光増幅装置に対して少なく
とも1つ設けられ、各光増幅装置からそれぞれ伝達され
る入力光パワー、雑音指数及び帯域幅、並びに信号光の
波長数に基づいて、各々の光増幅装置についての前記出
力補正値を一括して算出し、該算出した各出力補正値を
対応する光増幅装置の前記補正実施部に通知する構成と
したことを特徴とする波長多重光通信システム。 - 【請求項4】請求項3に記載の波長多重光通信システム
であって、 前記補正値算出部が、前記各々の光増幅装置についての
出力補正値として、補正前の出力光パワーに対する補正
量の比で表される補正比率Δを算出し、k段目の光増幅
装置についての前記補正比率Δkは、入力光パワー測定
時にi段目の光増幅装置に対して実施されていた補正比
率をδi、トータル入力光パワーをPTin (i)、該トータ
ル入力光パワーに対応した雑音指数をNFi、帯域幅を
Δf、信号光の波長数をm、光子エネルギーをhνとし
たとき、 【数1】 で与えられることを特徴とする波長多重光通信システ
ム。 - 【請求項5】請求項3または4に記載の波長多重光通信
システムであって、 前記補正値算出部と前記各光増幅装置との間で行われる
情報の伝達は、前記波長多重信号光に含まれる主信号光
の波長とは異なる波長の光信号によって行われる構成と
したことを特徴とする波長多重光通信システム。 - 【請求項6】請求項2に記載の波長多重光通信システム
であって、 前記出力信号光パワー制御手段が、複数の光増幅装置ご
とにそれぞれ設けられるとともに、 該各出力信号光パワー制御手段の補正値算出部が、前段
の光増幅装置についての出力補正値、並びに自局の光増
幅装置についての、前記入力光測定部で測定された入力
光パワー、該入力光パワーに対応した雑音指数及び帯域
幅、並びに信号光の波長数に基づいて、自局の光増幅装
置についての前記出力補正値を算出し、該算出した出力
補正値を、前記補正実施部に通知すると同時に、後段の
光増幅装置の補正値算出部に伝達する構成として、光送
信局側の光増幅装置から光受信局側の光増幅装置に向け
て出力補正値が順次設定されることを特徴とする波長多
重光通信システム。 - 【請求項7】請求項6に記載の波長多重光通信システム
であって、 前記補正値算出部が、自局の光増幅装置についての出力
補正値として、補正前の出力光パワーに対する補正量の
比で表される補正比率Δを算出し、k段目の光増幅装置
についての前記補正比率Δkは、入力光パワー測定時に
前段の光増幅装置に対して実施されていた補正比率をδ
k-1、トータル入力光パワーをPTin(k)、該トータル入
力光パワーに対応した雑音指数をNFk、帯域幅をΔ
f、信号光の波長数をm、光子エネルギーをhνとした
とき、 【数2】 で与えられることを特徴とする波長多重光通信システ
ム。 - 【請求項8】請求項6に記載の波長多重光通信システム
であって、 前記補正値算出部が、自局の光増幅装置についての出力
補正値として、補正前の出力光パワーに対する補正量の
比である補正比率Δに信号光の波長数を乗算した値dを
算出し、k段目の光増幅装置についての前記値dkは、
入力光パワー測定時に前段の光増幅装置に対して実施さ
れていた補正比率をδk-1、トータル入力光パワーをP
Tin(k)、該トータル入力光パワーに対応した雑音指数を
NFk、帯域幅をΔf、信号光の波長数をm、光子エネ
ルギーをhνとしたとき、 【数3】 で与えられ、かつ、後段の光増幅装置の補正値算出部に
は、1つの波長数について算出した値dのみを自局の出
力補正値として伝達することを特徴とする波長多重光通
信システム。 - 【請求項9】請求項6〜8のいずれか1つに記載の波長
多重光通信システムであって、 複数の光増幅装置にそれぞれ設けられた前記各補正値算
出部の間で行われる情報の伝達は、前記波長多重信号光
に含まれる主信号光の波長とは異なる波長の光信号によ
って行われる構成としたことを特徴とする波長多重光通
信システム。 - 【請求項10】請求項2〜9のいずれか1つに記載の波
長多重光通信システムであって、 前記補正値算出部で用いられる、前記光増幅装置の前記
入力光パワーに対応した雑音指数が、一次近似式に従っ
て与えられることを特徴とする波長多重光通信システ
ム。 - 【請求項11】請求項2〜10のいずれか1つに記載の
波長多重光通信システムであって、 前記補正値算出部が、一定時間ごとに前記出力補正値を
再計算して前記補正実施部に伝える構成としたことを特
徴とする波長多重光通信システム。 - 【請求項12】請求項2〜10のいずれか1つに記載の
波長多重光通信システムであって、 前記補正値算出部は、前記入力光測定部で測定された入
力光パワーが、その直前に出力補正値を算出したときの
値から一定値以上ずれた場合に、前記出力補正値を再計
算して前記補正実施部に伝える構成としたことを特徴と
する波長多重光通信システム。 - 【請求項13】請求項2〜12のいずれか1つに記載の
波長多重光通信システムであって、 前記補正値算出部が、設定可能な最大波長数までの各波
長数に対応した前記出力補正値をそれぞれ算出して記憶
し、波長数に変更が生じた時に、変更後の波長数に該当
する前記出力補正値を読み出して前記補正実施部に伝え
る構成としたことを特徴とする波長多重光通信システ
ム。 - 【請求項14】請求項1に記載の波長多重光通信システ
ムであって、 前記出力信号光パワー制御手段が、 システムに想定される信号光の波長数と光増幅装置の光
送信局側からの段数との組合せに対応させて予め算出し
た出力補正値を記憶させる補正値記憶部と、 前記光増幅装置に対して、現在の信号光の波長数と自局
の光送信局側からの段数とに関する情報を通知する設定
通知部と、 該設定通知部からの情報に該当する出力補正値を前記補
正値記憶部から読み出し、該出力補正値に従って前記光
増幅装置の出力設定レベルに対する補正を実施する補正
実施部と、 を備えたことを特徴とする波長多重光通信システム。 - 【請求項15】請求項14に記載の波長多重光通信シス
テムであって、 前記補正値記憶部が、前記出力補正値として、補正前の
出力光パワーに対する補正量の比で表される補正比率を
記憶し、k段目の光増幅装置についての前記補正比率Δ
kは、予め設定したi段目に対する1波長あたりの平均
入力信号光パワーをPinsig(i)、該平均入力信号光パワ
ーに対応した雑音指数をNFi、帯域幅をΔf、信号光
の波長数をm、光子エネルギーをhνとしたとき、 【数4】 で与えられることを特徴とする波長多重光通信システ
ム。 - 【請求項16】請求項14または15に記載の波長多重
光通信システムであって、 前記設定通知部と前記光増幅装置との間で行われる情報
の伝達は、前記波長多重信号光に含まれる主信号光の波
長とは異なる波長の光信号によって行われる構成とした
ことを特徴とする波長多重光通信システム。 - 【請求項17】請求項1に記載の波長多重光通信システ
ムであって、 前記出力信号光パワー制御手段が、 前記光増幅装置から出力される1波長あたりの信号光パ
ワー及び前記光増幅装置で発生する雑音光パワーの少な
くとも一方を測定可能な光測定部と、 該光測定部の測定結果に基づいて、前記光増幅装置の出
力設定レベルの補正を実施する補正実施部と、 を備えたことを特徴とする波長多重光通信システム。 - 【請求項18】請求項17に記載の波長多重光通信シス
テムであって、 前記光測定部が、信号光の波長帯を除いた前記光増幅装
置の帯域内に透過帯域を有していて前記光増幅装置から
得た分岐光に含まれる雑音光の一部を抽出する光フィル
タと、該光フィルタの透過光を基に、前記光増幅装置で
発生する雑音光パワーを検出する雑音光検出器とを備
え、 前記補正実施部が、前記光増幅装置の出力設定レベルを
前記雑音光検出器で検出された雑音光パワーだけ増加さ
せる補正を実施する構成としたことを特徴とする波長多
重光通信システム。 - 【請求項19】請求項17に記載の波長多重光通信シス
テムであって、 前記光測定部が、前記光増幅装置の出力光のスペクトル
を測定する光スペクトル測定器と、該光スペクトル測定
器の測定結果を基に、前記出力光に含まれる1波長あた
りの平均信号光パワーを検出する信号光検出器とを備
え、 前記補正実施部が、前記信号光検出器で検出された信号
光パワーが一定値となるように、前記光増幅装置の出力
設定レベルを補正する構成としたことを特徴とする波長
多重光通信システム。 - 【請求項20】波長多重信号光を一括して増幅可能であ
り、出力光が所定の出力設定レベルに制御された光増幅
装置において、 前記出力光に含まれる1波長あたりの信号光パワーが、
信号光の波長数に拘わらず一定に保たれるように、光増
幅動作を制御する出力信号光パワー制御手段を備えて構
成されたことを特徴とする光増幅装置。
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