JP3934513B2 - 非線形劣化を考慮したプリエンファシス制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重通信システムにおけるプリエンファシス制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信回線として光通信ネットワークが実用化されている。特に、高速大容量の通信を行うために、波長分割多重(WDM:Wavelength Division Multiplexing)通信システムが光通信の主流をなしている。今後、通信回線の大容量化と高速化はますます加速し、このような通信容量を許容できるシステムの開発が望まれている。
【0003】
このような中で、WDM通信システムの波長多重数を更に多くし、より高速で通信を行うためのシステムが開発されている。このようなWDM通信システムとして、DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)通信システムが考えられている。従来のWDM通信システムでは、波長多重数が32波程度であったものを、DWDM通信システムでは、100波以上にしようと言う試みがなされている。
【0004】
このような光通信システムにおいて、送信側で送信した光信号を受信側で正しく受信する必要があるが、これを阻害する要因が光ファイバを利用することに本質的に起因して、生じる。これらは、例えば、波長分散、非線形効果などである。受信側で受信信号を正しく受信するためには、受信信号のQ値が大きい必要があるが、波長分散や非線形効果により、受信波形が劣化し、Q値が思いの外小さくなってしまうことが生じる。
【0005】
従って、充分なQ値を確保するために、従来においては、送信局の光出力を各チャネル毎に調整することによって受信局でのQ値を均一にする方法が取られていた。特に、従来技術においては、Q値の改善は単純に光出力を上げることによって調整する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年の信号帯域拡大(13nm→30nm以上)と信号波長数の増大(32波長→100波長以上)によって受信端局におけるQ値の偏差が拡大している。これに伴い、いくつかのチャネルでは非線形による劣化が生じるようになった。このようなシステムにおいて従来のような方法によるプリエンファシス(光出力を上げることによってQ値改善を図る)では、非線形劣化を起こしているチャネルは逆にQ値が劣化してしまう。
【0007】
また、信号波長数の増大により人間によるマニュアル調整は困難になってきており、
(1)各チャネルが非線形劣化を受けているかどうか。
(2)劣化している場合は、どのような方法でプリエンファシスをすればよいか。
を規格化して自動制御することが望まれる。
【0008】
本発明の課題は、波長分割多重通信システムにおいて、各波長のプリエンファシスを自動で適切に行うことのできるプリエンファシス制御方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、波長多重光通信システムにおいて、波長多重光信号に含まれる各チャネルの光信号の光パワーを所定の量だけ上下させ、各チャネルが線形領域のチャネルか非線形領域のチャネルかを判断する非線形領域チャネル判断ステップと、各チャネルの光信号の受信端でのQ値を改善する場合、Q値を改善すべきチャネルが線形領域にあるチャネルの場合には、送信側の送信光パワーを増加し、該チャネルが非線形領域にあるチャネルの場合には、送信側の送信光パワーを減少するプリエンファシスステップとを備えることを特徴とする。
【0010】
本発明によれば、プリエンファシスを行う場合、各チャネルの光信号が非線形領域にあるか線形領域にあるかを自動的に判断し、これに基づいて、適切にプリエンファシスを行うので、多数の波長チャネルが多重された波長多重光信号を送受信するシステムにおいて、自動的にかつ適切にプリエンファシスを行うことができる。
【0011】
特に、あるチャネルが線形領域のチャネルか非線形領域のチャネルかを判断する方法は、システムがインサービス状態であっても実行可能なので、インサービスのまま自動的にかつ適切にプリエンファシスの制御をすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、送信光出力と受信局でのQ値の関係を模式的に示した図である。
長距離DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)通信システムにおいて、受信局でのQ値が一様になるように送信局で1チャネルごとの光出力を調整するプリエンファシスは必要不可欠である。すべてのチャネルが図1の線形領域のみで扱われている従来のシステムでは受信局でのQ値を参照しながら改善させたいときは送信光出力を上げ、劣化させたいときは光出力を下げることで調整が可能であった。
【0013】
しかしながら、近年の波長多重数の増加と帯域拡大によって、チャネルによっては非線形領域(光信号が非線形効果などを大きく受ける波長帯域)で扱わざるを得なくなっている。このとき問題となるのが、従来の技術では、受信された光信号が非線形劣化しているかどうかは前もって分からないこと、及び、非線形劣化しているチャネル(波長)を従来の方法でプリエンファシスを行った場合、Q値を改善しようと光出力を上げると逆に劣化してしまうことである。
【0014】
図2は、従来のプリエンファシス制御方法を説明する図である。
図2(a)のように、3波の光信号を多重されて受信されているとする。図2(a)では、3波の内、真ん中の波長(チャネル)の光パワーが小さくなっており、Q値が劣化している。そこで、従来では、図2(b)のように、真ん中の波長の光パワーを増加して、受信局で、他の波長の光パワーと同じ光パワーで受信されるようにプリエンファシスをおこなう。しかし、上述したように、長距離DWDM通信システムでは、いくつかのチャネルは非線形領域で使用せざるをえないので、上記のようなプリエンファシスを非線形領域にある光信号に施すと、かえってQ値が劣化してしまう。
【0015】
そこで本発明の実施形態では、まずインサービス中でも、そのチャネルが非線形劣化しているかどうかを見極め、非線形劣化している場合は、従来とは違う方法でプリエンファシスを行う。
【0016】
まず、本実施形態の方法では、問題の光信号が非線形領域にあるか否か(非線形劣化を受けているか否か)を判断する。この判断の方法は次の通り。
(1)現在のQ値、光パワーを、それぞれ、Q0、P0とする。
(2)Q値が大幅に変動しない程度に光パワーを上げる(例えば0.5dB程度)。そのときのQ値をQ(+)とする。
(3)光パワーをP0から(2)と同じ量だけ下げる。そのときのQ値をQ(−)とする。
(4)Q(+)、Q(−)を比較して線形、非線形を以下のように判定する。
Q(+)−Q(−)>0:非線形劣化は受けていない。
Q(+)−Q(−)≦0:非線形劣化を受けている。
【0017】
本実施形態では、上記判断に基づいて、以下のようにプリエンファシスを行う。
・非線形劣化していないチャネル:従来通りにQ値改善を図るときは送信光パワーを上げる。
・非線形劣化しているチャネル:従来とは逆にQ値改善を図るときは送信光パワーを下げる。
【0018】
図3は、本発明の実施形態のプリエンファシスを行う装置の構成例を示す図である。
図3において、TXFは、Transmitter with Super-FECの略であり、RXFは、Receiver with Super-FEC、TPAは、Transmit Pre-emphasis Amplifier、AWGは、Arrayed Waveguide Gratingの略である。図3においては、AWGは、光合波器及び光分波器として使用されている。
【0019】
図3の通信システムは、プリエンファシス制御側端局10、海底伝送区間12、及び対向局11からなっている。プリエンファシス制御側端局10と対向局11の構成は、基本的には同じであるが、プリエンファシス制御側端局10には、プリエンファシス制御部13が設けられている。
【0020】
送信機14は、波長多重する数の分だけ設けられ、TXF(m)(m=1〜n)とTPA(m)(m=1〜n)からなっている。TXF(m)は、所定の波長の光信号を生成し、送出する装置であり、特に、この場合には、光信号のフレームに誤り訂正符号であるFECのオーバヘッドを取り付けて送信するものである。TPA(m)は、プリエンファシスを行う増幅器であり、各波長の光送信パワーを調整する装置である。TXF(m)とTPA(m)からなる送信機14から送信された、各波長の光信号は、波長合波器として機能するAWG16−1によって合波され、プリアンプ17−1に入力される。プリアンプ17−1は、海底伝送区間を光信号が伝搬することによる光パワーの減衰を考慮に入れて、受信側で受信可能な程度まで波長多重光信号の光パワーを増幅する。
【0021】
プリアンプ17−1によって増幅された波長多重光信号は、海底伝送区間において、光ファイバを伝搬し、光ファイバ伝送路の途中に設けられている中継器18−1によって中継され、対向局11まで送り届けられる。対向局11では、受信した波長多重光信号をポストアンプ19−1で増幅し、波長分波器として機能するAWG20−1に入力する。AWG20−1では、波長多重された光信号を各波長の光信号に分波し、受信機23であるRXF(m)(m=1〜n)で各波長の光信号毎に受信する。RXF(m)は、誤り訂正符号FECを抽出する機能を持っており、光信号に誤りがある場合には、誤りの検出や訂正を行って光信号の受信を行う。
【0022】
対向局11からプリエンファシス制御側端局10に光信号を送る場合も同様であって、送信機24から各波長の光信号を送信し、光合波器として機能するAWG20−2によって各波長の光信号を合波し、プリアンプ19−2によって増幅して、海底伝送区間12に光信号を送出する。海底伝送区間12では、波長多重された光信号は、中継器18−2によって中継されながら、プリエンファシス制御側端局10に送り届けられる。プリエンファシス制御側端局10では、ポストアンプ17−2で、波長多重光信号を増幅し、光分波器として機能するAWG16−2によって波長多重光信号を分波し、各波長用の受信機15によって受信される。
【0023】
プリエンファシス制御側端局10から対向局11へ、光主信号(送信機14から送信される光信号)のプリエンファシスする場合、プリエンファシス制御部13はTPA(m)に対しては、光パワーの制御を、RXF(n)に対してはQ値の情報の取得を行うよう指示する。RXF(n)とのQ値情報の要求、応答はTXF(n)またはTXF”(n)によって光主信号のFECのオーバヘッド部分に情報を載せて反対局まで伝達する。
【0024】
従って、プリエンファシス制御部13の指示により、所定の光パワーで各送信機14が送信された場合、対向局11の受信機23では、各波長の光信号のQ値を測定し、結果を対向局11の送信機24に通知する。送信機24は、測定されたQ値を各波長の光信号のFECのオーバヘッド部分に設定し、光信号をプリエンファシス制御側端局10に送信する。
【0025】
プリエンファシス制御側端局10では、受信機15がFECのオーバヘッド部分から取り出した、各波長の光信号の受信側でのQ値を取り出し、プリエンファシス制御部13に通知する。プリエンファシス制御部13は、このQ値を基に、本発明の実施形態に従ったプリエンファシス制御を行う。
【0026】
図4は、本発明の実施形態に従ったプリエンファシス制御方法を説明するフローチャートである。
まず、プリエンファシス制御を開始すると、ステップS10において、全チャネルのQ値を測定する。次に、ステップS11において、測定したQ値の平均値を計算する。
【0027】
次に、ステップS12において、全チャネルの状態を確認する。すなわち、ステップS12−1においては、あるチャネルの光パワーを、例えば、0.5dB上げ、ステップS12−2において、当該チャネルのQ値すなわち、この場合前述のQ(+)を測定し、ステップS12−3において、当該チャネルの光パワーを元に戻す。同様に、ステップS12−4において、あるチャネルについて、光パワーを0.5dB下げ、そのチャネルのQ値、すなわち、前述のQ(−)を測定し、当該チャネルの光パワーを元に戻す。
【0028】
そして、ステップS12−1〜S12−6までを全チャネルについて行い、ステップS12−7において、各チャネル毎に、Q(+)−Q(−)が0より大きいか、あるいは、0以下かを判断する。Q(+)−Q(−)が0より大きいチャネルは、線形領域にあるチャネルであると判断する。また、Q(+)−Q(−)が0以下であるチャネルは、非線形領域にあるチャネルであると判断する。
【0029】
次に、ステップS13において、各チャネルについて、測定されたQ値がQ値の平均値に対して高いか、低いかを判断する。平均値よりも高いと判断された場合には(ステップS14)、線形領域にあるチャネルの場合には、光パワーを下げて、当該チャネルのQ値をQ値の平均値に近づけ、非線形領域にあるチャネルの場合には、当該チャネルの光パワーを、線形領域にあるチャネルの光パワーに近づける処理を行う。
【0030】
ステップS13において、あるチャネルのQ値が平均値よりも低いと判断された場合には(ステップS15)、ステップS16において、当該チャネルの状態を判断する。当該チャネルが線形領域にあるチャネルである場合には、当該チャネルの光パワーを上げて、Q値の改善を図る。また、当該チャネルが非線形領域にあり、非線形劣化を受けていると判断された場合には、当該チャネルの光パワーを下げて、Q値の改善を図る。
【0031】
ここで、あるチャネルのQ値が平均値よりも高い場合、線形領域のチャネルであろうと、非線形領域のチャネルであろうと、光パワーを平均値に近づけるようにしている。これは、Q値が良くなるように、次々と制御していくと、波長多重光信号全体としては、光パワーがだんだん増加する方向に変化していくので、際限なく光パワーが大きくなるのを防ぐために行うものである。
【0032】
図5は、本発明の実施形態に従ったプリエンファシス制御方法のシーケンスを示す図である。
なお、このシーケンスにおいては、チャネル1(ch1)が線形領域のチャネル、チャネル2(ch2)が非線形領域のチャネルであるとする。
【0033】
まず、プリエンファシス制御部は、対向局の受信機(RXF(m))に対し、各チャネルのQ値の取得を要求する。これにより、全てのチャネル1〜nのQ値であるQ1〜Q(n)を得る。
【0034】
次に、Q1〜Q(n)の平均値Qaveを算出する。次に、プリエンファシス制御部は、プリエンファシス制御部の送信機のTPA(m)に対し、チャネル毎に線形領域のチャネルか非線形領域のチャネルかを判断するためのQ値の取得を指示する。まず、同図のシーケンスにおいては、チャネル1について、プリエンファシス制御部は、TPA1に対し、チャネル1の光パワーを上げるように指示する。TPA1は、この指示に従って、チャネル1の光パワーを0.5dB上げる。どのくらい光パワーを上げるかは、当業者によって適宜決定されるべきものである。
【0035】
プリエンファシス制御部は、TPA1が光パワーを上げた後に、対向局のRXF1に対し、チャネル1のQ値を要求する。この要求に対し、RXF1は、Q値を測定して、プリエンファシス制御部に通知する。これにより、プリエンファシス制御部は、チャネル1のQ(+)であるQ1(+)を得る。
【0036】
次に、プリエンファシス制御部は、チャネル1の光パワーを下げるように指示する。TPA1では、この指示に基づいて、0.5dB×2=1dBだけ、チャネル1の光パワーを下げる。この後、プリエンファシス制御部は、対向局のRXF1に対し、チャネル1のQ値を要求する。これにより、プリエンファシス制御部は、チャネル1に対するQ(−)であるQ1(−)を得る。
【0037】
以上の、各チャネルについてQ(+)とQ(−)を得る処理を繰り返し、全チャネルについて当該情報が得られたら、プリエンファシス制御部は、各チャネル毎に、Q(+)−Q(−)を演算し、これが0より大きいか、0以下かを判断して、各チャネルが線形領域のチャネルか非線形領域のチャネルかを決定する。今の場合、チャネル1が線形領域のチャネル、チャネル2が非線形領域のチャネルであるとしているので、チャネル1のQ1(+)−Q1(−)は0より大きく、チャネル2のQ2(+)−Q2(−)は0以下となる。
【0038】
次に、プリエンファシス制御部は、Qave−Q(m)を演算し、プリエンファシスの指令をTPA(m)に出す。すなわち、Qave−Q1>0である場合には、チャネル1は線形領域のチャネルなので、プリエンファシス制御部は、チャネル1の光パワーを上げる指示をTPA1に出し、Q値の改善を図る。Qave−Q2>0の場合には、チャネル2は非線形領域のチャネルなので、プリエンファシス制御部は、チャネル2の光パワーを下げる指示をTPA2に出し、Q値の改善を図る。このような制御を、全てのチャネル1〜nについて行う。例えば、チャネルmについて、Qave−Q(m)<0であった場合には、TPA(m)に光パワーを下げる指示を出す。これは、チャネルmが線形領域のチャネルの場合には、チャネルmの光パワーを平均値に近づけてQ値を改善する意味があり、チャネルmが非線形領域のチャネルの場合、チャネルmの光パワーを線形領域のチャネルの光パワーに近づけ、現在得られている、高いQ値に対して、必要以上に大きな光パワーを小さくするという意味がある。
【0039】
上記処理において、TPA1〜TPA(n)がそれぞれ、どれだけ光パワーを上げ下げするかは、プリエンファシス制御部が適宜指示できるように、可変としておく。
【0040】
以上の処理は、システムがインサービスである場合にも、サービスを提供しながら実行可能なので、インサービスでのプリエンファシスの最適制御を行うことができる。
【0041】
(付記1)波長多重光通信システムにおいて、
波長多重光信号に含まれる各チャネルの光信号の光パワーを所定の量だけ上下させ、各チャネルが線形領域のチャネルか非線形領域のチャネルかを判断する非線形領域チャネル判断ステップと、
各チャネルの光信号の受信端でのQ値を改善する場合、Q値を改善すべきチャネルが線形領域にあるチャネルの場合には、送信側の送信光パワーを増加し、該チャネルが非線形領域にあるチャネルの場合には、送信側の送信光パワーを減少するプリエンファシスステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【0042】
(付記2)前記非線形領域チャネル判断ステップにおいては、光パワーを増加した際の受信端でのQ値が、光パワーを減少した際の受信端でのQ値より小さい場合、対応するチャネルが非線形領域にあると判断することを特徴とする付記1に記載の方法。
【0043】
(付記3)前記プリエンファシスステップでは、あるチャネルのQ値が、波長多重光信号に含まれる全チャネルのQ値の平均値よりも大きい場合には、該あるチャネルの光パワーを減少することを特徴とする付記1に記載の方法。
【0044】
(付記4)非線形領域チャネル判断ステップにおける前記所定の量は、光パワーを0.5dB変化させるものであることを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記5)波長多重通信システムにおいて、
波長多重光信号に含まれる各チャネルの光信号の光パワーを所定の量だけ上下させ、光パワーが大きいときの受信端でのQ値が光パワーが小さいときの受信端でのQ値より小さいとき、光パワーを変化させたチャネルが非線形領域のチャネルであり、その他の場合は、光パワーを変化させたチャネルが線形領域のチャネルであると判断するステップ
を備えることを特徴とする線形・非線形チャネル判断方法。
【0045】
(付記6)波長多重光通信システムにおいて、
波長多重光信号に含まれる各チャネルの光信号の光パワーを所定の量だけ上下させ、各チャネルが線形領域のチャネルか非線形領域のチャネルかを判断する非線形領域チャネル判断手段と、
各チャネルの光信号の受信端でのQ値を改善する場合、Q値を改善すべきチャネルが線形領域にあるチャネルの場合には、送信側の送信光パワーを増加し、該チャネルが非線形領域にあるチャネルの場合には、送信側の送信光パワーを減少するプリエンファシス手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【0046】
(付記7)前記非線形領域チャネル判断手段においては、光パワーを増加した際の受信端でのQ値が、光パワーを減少した際の受信端でのQ値より小さい場合、対応するチャネルが非線形領域にあると判断することを特徴とする付記6に記載の装置。
【0047】
(付記8)前記プリエンファシス手段では、あるチャネルのQ値が、波長多重光信号に含まれる全チャネルのQ値の平均値よりも大きい場合には、該あるチャネルの光パワーを減少することを特徴とする付記6に記載の装置。
【0048】
(付記9)非線形領域チャネル判断手段における前記所定の量は、光パワーを0.5dB変化させるものであることを特徴とする付記6に記載の装置。
【0049】
【発明の効果】
本発明により、DWDM通信システムにおけるプリエンファシスを、非線形劣化しているチャネルが存在するシステムにおいても障害無く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】送信光出力と受信局でのQ値の関係を模式的に示した図である。
【図2】従来のプリエンファシス制御方法を説明する図である。
【図3】本発明の実施形態のプリエンファシスを行う装置の構成例を示す図である。
【図4】本発明の実施形態に従ったプリエンファシス制御方法を説明するフローチャートである。
【図5】本発明の実施形態に従ったプリエンファシス制御方法のシーケンスを示す図である。
【符号の説明】
10 プリエンファシス制御側端局
11 対向局
12 海底伝送区間
13 プリエンファシス制御部
14、24 送信機
15、23 受信機
16−1、16−2、20−1、20−2 AWG
17−1、19−2 プリアンプ
17−2、19−1 ポストアンプ
18−1、18−2 中継器
Claims (5)
- 波長多重光通信システムにおいて、
波長多重光信号に含まれる各チャネルの光信号の光パワーを所定の量だけ上下させ、各チャネルが線形領域のチャネルか非線形領域のチャネルかを判断する非線形領域チャネル判断ステップと、
各チャネルの光信号の受信端でのQ値を改善する場合、Q値を改善すべきチャネルが線形領域にあるチャネルの場合には、送信側の送信光パワーを増加し、該チャネルが非線形領域にあるチャネルの場合には、送信側の送信光パワーを減少するプリエンファシスステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 前記非線形領域チャネル判断ステップにおいては、光パワーを増加した際の受信端でのQ値が、光パワーを減少した際の受信端でのQ値より小さい場合、対応するチャネルが非線形領域にあると判断することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記プリエンファシスステップでは、あるチャネルのQ値が、波長多重光信号に含まれる全チャネルのQ値の平均値よりも大きい場合には、該あるチャネルの光パワーを減少することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 非線形領域チャネル判断ステップにおける前記所定の量は、光パワーを0.5dB変化させるものであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 波長多重通信システムにおいて、
波長多重光信号に含まれる各チャネルの光信号の光パワーを所定の量だけ上下させ、光パワーが大きいときの受信端でのQ値が光パワーが小さいときの受信端でのQ値より小さいとき、光パワーを変化させたチャネルが非線形領域のチャネルであり、その他の場合は、光パワーを変化させたチャネルが線形領域のチャネルであると判断するステップ
を備えることを特徴とする線形・非線形チャネル判断方法。
Priority Applications (2)
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