JP2007067758A - 光分岐挿入スイッチの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 波長分割多重通信システムにおける光分岐挿入スイッチにおいて、遷移動作中の光サージの発生を防止し、誤判定を防ぐ。
【解決手段】 ノードから出力される波長多重信号光に含まれる個々の波長パスの光パワーが、シャットダウンレベル以下となり、シャットダウンレベル以下の状態が第１の時間間隔Ｔｓ以上継続した後に、光分岐挿入スイッチの可変光減衰器の減衰量を所定の値に固定するシャットダウンモードに遷移し、波長パスの光パワーが、アクティベイトレベル以上となり、アクティベイトレベル以上の状態が第２の時間間隔Ｔａ以上継続した後に、可変光減衰器の減衰量をアクティブモードに遷移する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光分岐挿入スイッチの制御方法に関し、より詳細には、波長分割多重通信システムにおけるノードにおいて、任意の波長パスのスイッチングを行うための光分岐挿入スイッチの制御方法に関する。

波長分割多重（ＷＤＭ）を用いた光ファイバ伝送路を介して、複数のノードをリング状またはバス状に接続した波長分割多重通信システムが知られている。各ノードには、波長毎に接続を切り替える光スイッチが装備されており、波長パスの構成を容易に変更することができることから、再構成可能光アドドロップ多重（ＲＯＡＤＭ）システムと呼ばれている。各々のノードのスイッチング動作は、一方の光ファイバ伝送路から入力された任意の波長の光信号を、他方の光ファイバ伝送路に出力するスルーモードと、光ファイバ伝送路から入力された任意の波長の光信号をノードに接続された端局装置に出力し（ドロップ動作）、端局装置から入力された任意の波長の光信号を光ファイバ伝送路に出力する（アド動作）アド／ドロップモードとを有している。このようなスイッチング動作によって、波長パスを、任意のノード間で任意の数だけ設定することができる。従って、波長分割多重通信システムは、トラヒック変動に対して、波長パスの構成を変更することにより柔軟に対応でき、伝送路や端局装置の障害に対して容易に対処できるという特徴がある。

図１に、従来のＲＯＡＤＭシステムのノードの構成を示す。ここでは隣接して接続されている２つのノードを、便宜的にそれぞれ西側ノードおよび東側ノードいい、西側ノードから東側ノードへの信号光の流れを右回り、東側ノードから西側ノードへの信号光の流れを左回りと規定する。右回りの波長多重信号光は、光ファイバ１０５Ｒから前置光増幅器１０４Ｒを介して、光分波器１０２Ｒに入力される。光分波器１０２Ｒは、入力された波長多重信号光を、波長ごとにｎ個の信号光に分離する。光分岐挿入スイッチ１０１Ｒ−１〜ｎは、ｎ個に分離された信号光それぞれに対して、スルーモードまたはアド／ドロップモードで動作する。光合波器１０３Ｒは、光分岐挿入スイッチ１０１Ｒ−１〜ｎからの光信号を波長多重信号光に多重する。波長多重信号光は、後置光増幅器１０６Ｒを介して光ファイバ１０７Ｒから東側ノードへ出力される。左回りの波長多重信号光は、図の符号をＲからＬに変えて、同様に説明することができる（例えば、特許文献１参照）。

図２に、従来の光分岐挿入スイッチの機能を示す。光分岐挿入スイッチ１０１Ｒ−１〜ｎ，１０１Ｌ−１〜ｎ（以下、Ｒ，Ｌを省略し１０１−１〜ｎまたは添字を省略し１０１と記載する）は、２入力２出力光スイッチであり、２つの入力ポート（Ｉｎ，Ａｄｄ）と２つの出力ポート（Ｏｕｔ，Ｄｒｏｐ）とを有する。スルーモードでは、ＩｎポートとＯｕｔポートが接続され、アド／ドロップモードではＩｎポートとＤｒｏｐポートとが接続され、ＡｄｄポートとＯｕｔポートとがそれぞれ接続される。

図３に、従来の光分岐挿入スイッチの詳細な構成を示す。光分岐挿入スイッチ１０１は、Ｉｎポートから入力された信号光を、Ｄｒｏｐポートまたは可変光減衰器（ＶＯＡ）１２２に分岐する光スイッチ１２１と、ＶＯＡ１２２の出力とＡｄｄポートに接続されているＶＯＡ１２３の出力とを選択する光スイッチ１２４とを含む。さらに、光分岐挿入スイッチ１０１は、ＶＯＡ１２２，１２３の減衰量を制御する制御回路（ＣＯＮＴ）１２５と、光スイッチ１２４の出力を分岐する分岐回路１２６と、分岐された出力光をモニタして制御回路１２５にフィードバックする光検出器１２７とを備えている。

光分岐挿入スイッチ１０１は、１枚の石英系光導波路基板により集積されており、光スイッチおよびＶＯＡをマッハツェンダ型干渉計により構成する。この光分岐挿入スイッチ１０１を、右回り（Ｒ）と左回り（Ｌ）にそれぞれｎ個実装することにより、図１に示したノードを構成することができる。

マッハツェンダ型干渉計は、２本の入力導波路に接続された３ｄＢカプラと、２本の出力導波路に接続された３ｄＢカプラとの間を、２本のアーム導波路で接続した構成を有している。一方のアーム導波路上には位相調整用の薄膜ヒータが配置されている。導波路を構成している石英系ガラスの屈折率は、熱光学効果によって、温度により変化するので、薄膜ヒータの通電加熱により、２本のアーム導波路の光路差を任意に制御することができる。このように、光路長差、すなわちマッハツェンダ型干渉計の干渉位相条件を変えることにより、一方の入力導波路より入力された信号光を、いずれかの出力先導波路から出力させたり、任意の分岐比で２本の出力導波路に分岐させたりすることができる。従って、光スイッチとしても、可変光減衰器としても動作させることができる。

特開２００４−３７９６８号公報（第５，６図）

図１に示したように、波長分割多重通信システムのノードでは、光分岐挿入スイッチ１０１から出力された個々の波長パスが、光合波器１０３，２０３で合波されて波長多重信号光となる。この波長多重信号光に含まれる個々の波長パスの光パワーを、所定のレベルに設定することが、システム設計上重要となる。そこで、光分岐挿入スイッチは、スルーモードまたはアド／ドロップモードのいずれの場合であっても、波長多重信号光に含まれる個々の波長パスの光パワーが、所定のレベルになるように、ＶＯＡを制御する必要がある。

このようなフィードバック制御では、光分岐挿入スイッチ１０１の入力が断となった場合、ＶＯＡの減衰量を０、すなわちオープン状態に設定してしまう。しかしながら、その後入力が復旧した場合、信号光が入力された瞬間に大きな光出力が後置光増幅器１０６に入力され、後置光増幅器１０６からは非常に大きな光サージが次段のノードに出力される。次段のノードでは、この光サージにより前置光増幅器１０４が破壊されてしまうという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、遷移動作中の光サージの発生を防止し、誤判定を防ぐことができる光分岐挿入スイッチの制御方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、波長分割多重通信システムにおけるノードに配置され、前記ノードから出力される波長多重信号光に含まれる個々の波長パスの光パワーが、第１のレベルになるように、可変光減衰器の減衰量を制御するアクティブモードで動作し、任意の１波長の両方向の波長パスをスイッチングする光分岐挿入スイッチの制御方法において、前記波長パスの光パワーが、第２のレベル以下となり、該第２のレベル以下の状態が第１の時間間隔以上継続した後に、前記可変光減衰器の減衰量を所定の値に固定するシャットダウンモードに遷移し、前記波長パスの光パワーが、第３のレベル以上となり、該第３のレベル以上の状態が第２の時間間隔以上継続した後に、前記可変光減衰器の減衰量を前記アクティブモードに遷移することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、波長分割多重通信システムにおけるノードに配置され、前記ノードから出力される波長多重信号光に含まれる個々の波長パスの光パワーが、第１のレベルになるように、可変光減衰器の減衰量を制御するアクティブモードで動作し、任意の１波長の両方向の波長パスをスイッチングする光分岐挿入スイッチの制御方法において、前記波長パスの光パワーが、前記第１のレベルから低下して第２のレベル以下となった場合に、前記可変光減衰器の減衰量を所定の値に固定するシャットダウンモードに遷移し、前記波長パスの光パワーが、前記第２のレベルを経過して第３のレベル以上となった場合に、前記可変光減衰器の減衰量を前記アクティブモードに遷移することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、遷移動作中の遷移条件を設定することにより、遷移動作中の光サージの発生を防止し、誤判定を防ぐことが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、光分岐挿入スイッチは、波長多重信号光に含まれる個々の波長パスの光パワーが、所定のレベル（以下、オペレーションレベル（第１のレベル）という）になるように、ＶＯＡを制御するアクティブモードと、光分岐挿入スイッチの入力が断となった場合に、ＶＯＡの減衰量を所定の値に、強制的に設定するシャットダウンモードという２つのモードで動作する。

上述したような光サージの発生を防ぐために、光分岐挿入スイッチの入力が断となった場合に、ＶＯＡの減衰量を最大にしておくことも考えられる。しかしながら、その後入力が復旧した場合でも、光合波器からの出力が小さく、復旧を検出することができない。そこで、シャットダウンモードに遷移して、ＶＯＡの減衰量を所定の値に強制的に設定する。

また、ノードの出力として波長多重信号光の光パワーを測定しようとすると、光合波器の出力は、光分岐挿入スイッチの入力（Ｉｎポート，Ａｄｄポート）に対して、ＶＯＡ、光スイッチ、光合波器、分岐回路を経て検出されるので、光パワーが小さい。従って、シャットダウンモードに遷移するレベルと、アクティブモードに遷移するレベルの設定によっては、十分なＳ／Ｎを確保することができず、誤動作を生ずる場合がある。そこで、本実施形態にかかる光分岐挿入スイッチの制御方法においては、遷移動作中の遷移条件を設定することにより誤判定を防ぐ。

説明の便宜上、以下に示すＶＯＡの制御回路を例に説明する。図４に、本発明の一実施形態にかかるＶＯＡの制御回路の構成を示す。マッハツェンダ型干渉計により構成されたＶＯＡ１２２，１２３の出力導波路には、信号光の一部を分岐するための分岐回路２１１が接続され、分岐された信号光をフォトダイオード（ＰＤ）２１２により電気信号に変換する。ここでは、便宜的にＶＯＡの出力導波路に分岐回路を接続したが、上述したように、光合波器１０３，２０３の出力に接続して、波長多重信号光の光パワーを測定したり、光分岐挿入スイッチ１０１のＯｕｔポートに接続して光パワーを測定してもよい。変換された電気信号を増幅器２１３により増幅した後、フィルタ２１４を介して、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）２１５に入力する。

分岐回路２１１の分岐比、増幅器２１３の増幅度、フィルタ２１４の損失を適切に設定することにより、信号光の強度に応じた出力レベルの測定値が、ＡＤＣ２１５からデジタル値として信号処理装置（ＤＳＰ）２２０に出力される。

ＤＳＰ２２０は、出力レベルの目標値、すなわちオペレーションレベルを入力し、出力レベルの測定値と合わせて、ＶＯＡ１２２，１２３のアーム導波路上の薄膜ヒータを制御するための駆動電流値を計算して、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）２２１に出力する。デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）２２１は、駆動電流値をアナログ信号に変換して駆動回路２２２に入力する。駆動回路２２２は、アナログ信号に応じた駆動電流を、位相調整用の薄膜ヒータに流す。このようなフィードバック制御を行い、マッハツェンダ型干渉計のアレイ導波路の位相を調整することにより、一方の出力導波路から出力される信号光の強度を調整することができる。

図５に、実施例１にかかるモード遷移条件を示す。シャットダウンモードに遷移する条件は、ＶＯＡ１２２，１２３の減衰量がＡｄＢ以下であって、信号処理装置（ＤＳＰ）２２０に入力される出力レベルの測定値が、シャットダウンレベル（第２のレベル）ＸｄＢ以下となり、かつＸｄＢ以下の状態がＴｓｍｓ（第１の時間間隔）以上継続した場合とする。ＸｄＢ以下の状態が一定時間継続した場合に、シャットダウンモードに遷移するので、図に示したように、ノイズ等の影響を受けても、誤判定をすることはない。

また、アクティブモードに遷移する条件は、信号処理装置（ＤＳＰ）２２０に入力される出力レベルの測定値が、アクティベイトレベル（第３のレベル）ＹｄＢ以上となり、かつＹｄＢ以上の状態がＴａｍｓ（第２の時間間隔）以上継続した場合とする。ＹｄＢ以上の状態が一定時間継続した場合に、アクティベイトモードに遷移するので、図に示したように、ノイズ等の影響を受けても、誤判定をすることはない。

図６に、実施例２にかかるモード遷移条件を示す。シャットダウンモードに遷移する条件は、ＶＯＡ１２２，１２３の減衰量がＡｄＢ以下であって、信号処理装置（ＤＳＰ）２２０に入力される出力レベルの測定値が、オペレーションレベルから低下して、シャットダウンレベルＸｄＢを下方向に横切った場合とする。このとき、フィルタ２１４の時定数を大きくして、ノイズを低減しておくことにより、誤判定をすることはない。

また、アクティブモードに遷移する条件は、信号処理装置（ＤＳＰ）２２０に入力される出力レベルの測定値が、シャットダウンレベルＸｄＢを超えて、アクティベイトレベルＹｄＢを上方向に横切った場合とする。このとき、フィルタ２１４の時定数を大きくして、ノイズを低減しておくことにより、誤判定をすることはない。

従来の従来の波長分割多重通信システムのノードを示す構成図である。 従来の光分岐挿入スイッチの機能を示す図である。 従来の光分岐挿入スイッチの詳細を示す構成図である。 本発明の一実施形態にかかるＶＯＡの制御回路の構成を示す構成図である。 実施例１にかかるモード遷移条件を示す図である。 実施例２にかかるモード遷移条件を示す図である。

符号の説明

１０１，２０１ 光分岐挿入スイッチ
１０２，２０２ 光分波器
１０３，２０３ 光合波器
１０４，２０４ 前置光増幅器
１０５，１０７，２０５，２０７ 光ファイバ
１０６，２０６ 後置光増幅器
１２１，１２４ 光スイッチ
１２２，１２３ ＶＯＡ
１２５ 制御回路（ＣＯＮＴ）
２１１ 分岐回路
２１２ フォトダイオード（ＰＤ）
２１３ 増幅器
２１４ フィルタ
２１５ アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）
２２０ 信号処理装置（ＤＳＰ）
２２１ デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）
２２２ 駆動回路

Claims (2)

1. 波長分割多重通信システムにおけるノードに配置され、前記ノードから出力される波長多重信号光に含まれる個々の波長パスの光パワーが、第１のレベルになるように、可変光減衰器の減衰量を制御するアクティブモードで動作し、任意の１波長の両方向の波長パスをスイッチングする光分岐挿入スイッチの制御方法において、
   前記波長パスの光パワーが、第２のレベル以下となり、該第２のレベル以下の状態が第１の時間間隔以上継続した後に、前記可変光減衰器の減衰量を所定の値に固定するシャットダウンモードに遷移し、
   前記波長パスの光パワーが、第３のレベル以上となり、該第３のレベル以上の状態が第２の時間間隔以上継続した後に、前記可変光減衰器の減衰量を前記アクティブモードに遷移することを特徴とする光分岐挿入スイッチの制御方法。
2. 波長分割多重通信システムにおけるノードに配置され、前記ノードから出力される波長多重信号光に含まれる個々の波長パスの光パワーが、第１のレベルになるように、可変光減衰器の減衰量を制御するアクティブモードで動作し、任意の１波長の両方向の波長パスをスイッチングする光分岐挿入スイッチの制御方法において、
   前記波長パスの光パワーが、前記第１のレベルから低下して第２のレベル以下となった場合に、前記可変光減衰器の減衰量を所定の値に固定するシャットダウンモードに遷移し、
   前記波長パスの光パワーが、前記第２のレベルを経過して第３のレベル以上となった場合に、前記可変光減衰器の減衰量を前記アクティブモードに遷移することを特徴とする光分岐挿入スイッチの制御方法。
   

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