JP2008278182A - 信号光を転送するノードの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サージが生じた場合でも光信号を光雑音と誤認識することを防止した技術を提供する。
【解決手段】信号光を転送するノードの制御装置が、入力光をモニタし、前記モニタの結果、入力光のパワーがモニタ部の飽和レベルに達していた場合には該入力光を信号光と判定し、飽和レベルに達していない場合には該入力光のスペクトル形状に基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定し、前記ＡＳＥ光と判定された場合、当該ＡＳＥ光の転送を停止させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、光伝送ネットワークにおける光信号をモニタする技術に関する。

通信トラヒックの増大に伴い、波長多重技術をベースとした光伝送ネットワークの構築が、ロングホール領域、メトロ領域、アクセス領域でそれぞれ進んでいる。

光伝送ネットワークではより柔軟なネットワークを構築するために、光の波長単位で信号を中継（スルー）、送出（アッド）または終端（ドロップ）することのできる光分岐挿入装置（ＯＡＤＭ：Optical Add Drop Multiplexer）が求められている。

このＯＡＤＭ装置や、端局装置、中継装置などでは、より長距離を伝送させるためにＷＤＭ信号をモニタし、各波長のレベル調整を行っている。

図１に、ＯＡＤＭを用いたリングネットワークの例を示す。
ＯＡＤＭ装置９１は、ＷＤＭ信号が入力され、該ＷＤＭ信号のうちの所望の波長をドロップ、アッド及びスルーすることができる。

例えば、信号をドロップする場合、ＯＡＤＭ装置９１は、光カプラで分岐した信号を分波して、所望のチャネル（波長）を受信する。また、ＷＤＭ信号を波長ごとにＤＥＭＵＸ（波長分離）して光スイッチの一方の入力に入力する。そして、光スイッチの他方の入力にはアッド信号を入力する。そして、光スイッチでスルー信号を通過させて次のＯＡＤＭ装置に送るか、アッド信号を通過させて次のＯＡＤＭ装置に送るかを波長毎に選択して出力する。

そして、光可変減衰器（ＶＯＡ）の通過後、各チャネルの信号をＭＵＸで波長多重し、ＷＤＭ信号として後段のノードへ転送する。このとき、ＯＡＤＭ装置９１は、波長多重した信号を光チャネルモニタ（ＯＣＭ）でモニタし、各波長が目標レベルになるようにＶＯＡを制御する。

また、各ＯＡＤＭ装置９１の前後段には、それぞれ光増幅器９２が適宜設けられて、ＯＡＤＭ装置９１間の信号光レベルの損失やＯＡＤＭ装置の構成光部品の挿入損失等を補償して伝送距離の長距離化が図られている。

さらに、このように任意のＯＡＤＭ装置９１で信号光をアド／ドロップするネットワークＲＮでは、ネットワーク中を伝送する信号波長数が動的に変化するため、この波長数変動に対して、各波長の出力光パワーを一定に保持するように、前記光増幅器９２が利得一定制御（ＡＧＣ）を行う。

このため、ＷＤＭ信号が、光増幅器９２を何段も通過した場合に、使用していないチャネルで光増幅自然放出光（ＡＳＥ光：Amplified Spontaneous Emission light）に基く光雑音が累積され、光増幅器９２での利得制御に影響を与えることがある。

そこで、ＯＡＤＭ装置９１や、端局装置内の可変光減衰器では、それぞれのチャネル（波長）をＯＣＭ（光チャネルモニタ）でモニタし、モニタした光が、信号光でなく、ＡＳＥ光であれば、チャネル単位の可変減衰器でシャットダウン（減衰量を大きくする）して、下流ノードにＡＳＥ光を伝送させないように制御する。

このとき、信号光かＡＳＥ光かの判定は、スペクトル形状の違いによって行う。例えば、図２に示すように、信号光であれば、特定の周波数で狭い幅の高いピークを有した形状となり、ＡＳＥ光であれば、フィルタデバイスの透過帯域と同じ広い幅の形状となる。

また、本願発明に関連する先行技術として、例えば、下記の特許文献１に開示される技術がある。
特開平８−１５０１２号公報

波長多重光伝送ネットワークでは、光ファイバの破断などで波長数の高速な変動があると、サージ（光レベル変動）が発生することがある。例えば、図１に示すように、ノードＡから３９波、更にノードＢから１波を、右回り（ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順）に伝送しているときに、ノードＡ−Ｂ間で障害が発生した場合、ノードＢ−Ｄ間では、伝送している波長数が４０波から１波（ｃｈ１）に急激に変動する。これは、伝送される光レベル（光パワー）が概略４０分の１となることを示している。

この場合、伝送路のＳＲＳ（Stimulated Raman Scattering：ラマン散乱）やＷＤＬ（Wavelength Dependent Loss：波長依存損失）により、ｃｈ１のパワーレベルが通常レベルよりも大きくなり、サージが発生する。

即ち、このサージの発生によって、各ノード内の光チャネルモニタに、通常レベルよりも大きな光パワーが入力される。ここで、光チャネルモニタとして、分光した光の各波長毎に受光素子、たとえばＰＤ（photo diode）を配置した構成を考える。ここでサージが
発生すると、通常レベルよりも大きな光パワーの信号光が入力し、チャネルモニタのＰＤの飽和レベルを超えると、図３に示すようにスペクトル形状の尖鋭な部分（点線部）が無視され、隣接波長を検出する隣接ＰＤ間とのモニタレベル差が小さくなるので、フィルタデバイスの透過帯域に似た形状となり、信号光をＡＳＥ光と誤認識してしまう問題があった。

つまり、ＰＤが飽和するような信号が入ってくると信号光をＡＳＥ光と誤認識してシャットダウンしてしまう可能性があった。

そこで本発明は、サージが生じた場合でも光信号を光雑音と誤認識することを防止する技術を提供する。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の構成を採用した。
即ち、本発明の制御装置は、
信号光を転送するノードの制御装置であって、
入力光をモニタするモニタ部と、
前記モニタの結果、入力光のパワーがモニタ部の飽和レベルに達していた場合には該入力光を信号光と判定し、飽和レベルに達していない場合には該入力光のスペクトル形状に基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定する判定部と、
前記ＡＳＥ光と判定された場合、当該ＡＳＥ光の転送を停止させる停止部と、を備えた。
また、本発明のノードは、ネットワークを介して信号光を転送する転送部と、該転送部による信号光の転送を制御する前記制御装置とを備えた。

前記モニタ部は、複数の受光素子を有する受光素子アレイと、前記入力光を波長に応じて分波し、該波長に応じた前記受光素子へ導光する分波部とを備えても良い。

前記入力光が波長の異なる複数チャネルの信号光からなる場合、前記判定部は、異なるチャネルの境界にあたる所定波長に対応した受光素子の検知結果を除外して前記判定を行っても良い。

前記制御装置は、前記判定部で信号光と判定された場合に、該信号光を所定パワーに調整させる調整部を備えても良い。

また、本発明の制御方法は、
信号光を転送するノードの制御装置が、
入力光をモニタするステップと、
前記モニタの結果、入力光のパワーがモニタ部の飽和レベルに達していた場合には該入力光を信号光と判定し、飽和レベルに達していない場合には該入力光のスペクトル形状に基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定するステップと、
前記ＡＳＥ光と判定された場合、当該ＡＳＥ光の転送を停止させるステップとを行う。

本発明によれば、サージが生じた場合でも光信号を光雑音と誤認識することを防止した技術を提供できる。

〈実施形態１〉
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。以下の実施の形態の構成は例示であり、本発明は実施の形態の構成に限定されない。

図４は、本発明に係るノードの概略構成を示す図である。
本例では、複数のノード１０がリング型のネットワーク（通信システム）ＲＮを構成しており、各ノード１０が、ＷＤＭ信号（信号光）をモニタし、各波長のレベル調整を行って後段のノードへ伝送している。本発明はリングトポロジに限らず、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔや、メッシュのネットワークにも適用可能である。即ち、分岐挿入装置（ＡＤＭ）だけでなく、端局装置（Terminal）や、中継装置（ＩＬＡ: Inline Amplifier、）、光増幅装置等にも適用できる。

図４に示すように、ノード（ＯＡＤＭ装置）１０は、ドロップ部１や、波長選択ブロック（スルー／アド部）２、制御装置３等を有している。

ドロップ部１は、前段ノードからの入力光を分岐部１１で分岐させ、分離部１２で分波し、受信機で受信する。

波長選択ブロック２は、ＷＤＭ信号を各チャネルの信号に分離する分離部２１や、スルー／アッドする信号を選択するスイッチ２２、各チャネルの信号出力レベルを調整するＶＯＡ２３、各チャネルの信号を波長多重してＷＤＭ信号とするＭＵＸ２４を備えている。

制御装置３は、ノード内の各部の制御を行う。特に、本実施形態では、波長選択ブロック２からのＷＤＭ信号（入力光）をモニタし、波長選択ブロック２のＶＯＡ２３を制御して各チャネルの信号光を所定レベルとする或はＡＳＥ光をシャットダウンする。

この制御装置３は、分岐部（光カプラ）３０や、モニタ部３１、判定部３２、調整部（
停止部）３３を備えている。

分岐部３０は、波長選択ブロック２からのＷＤＭ信号の一部を分岐させてモニタ部３１へ導光している。
モニタ部３１は、該ＷＤＭ信号（入力光）をモニタし、ＷＤＭ信号の各チャネルの信号光のパワーやスペクトル形状を検知する。

本例のモニタ部３１では、図５に示すように、複数の受光素子（例えばＰＤ：Photo Detector）が一次元配列された受光素子アレイ３１Ａと、前記入力光を波長に応じて分波（分光）し、該波長に応じた前記受光素子へ導光する分波部３１Ｂとを備えている。即ち、分波部３１Ｂが、入力光を空間的に短波長から長波長の光に分光し、該短波長から長波長の並びに対応させて配列した各受光素子が受光する。なお、分波部３１Ｂとしては、回折格子やＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating)が適用できる。

各受光素子は、受光量に応じた（比例した）信号値を出力（光電変換）する。従って、各受光素子の位置、即ち波長と、該波長の光のパワーが得られ（図６Ａ）、これに基づいて近似計算することにより、図６Ｂのようにスペクトル形状を求めることができる。ここで受光素子は、通常の信号光を受けた場合、図７に示す直線領域５１のとおり、受光量に比例した信号値が得られるように設計される。

しかし、サージの発生等により受光量が多くなり過ぎると、図７に示す飽和領域５２のとおり、受光量が増加しても信号値が変化しなくなる。この受光量と信号値との出力関係の直線性が失われるレベルを飽和レベル５３として予め定義しておき、後述のように受光素子から出力された信号値が該飽和レベル５３以上であった場合、当該受光素子が飽和した、即ち、信号光が受光素子（モニタ部３１）の飽和レベルに達したと判断する。

判定部３２は、前記モニタの結果、入力光がモニタ部３１の飽和レベルに達した場合には該入力光を信号光と判定し、飽和レベルに達していない場合には該入力光のスペクトル形状に基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定する。

調整部３３は、ＶＯＡを制御して、チャネル毎の信号光の出力を調整する。本例の調整部は、モニタしたチャネルの光がＡＳＥ光と判定された場合に、ＶＯＡの減衰量が大きくなるように制御して当該ＡＳＥ光の転送を停止（シャットダウン）させる停止部を兼ねている。

これら構成のＯＡＤＭ装置１０において、ＷＤＭ信号をモニタしてＡＳＥ光をシャットダウンする制御方法について、以下に説明する。

図８は、この制御方法の説明図である。
先ず、波長選択ブロック２からのＷＤＭ信号を光カプラ３０で分岐し、モニタ部３１の分波部３１Ｂが該ＷＤＭ信号を周波数に応じて空間的に分波し、受光素子アレイ３１Ａの各受光素子が前記分波した光のパワーを検知する（ステップ１、以下Ｓ１のようにも略記する）。

次に、各受光素子で検知したパワーが飽和レベルに達したか否かを判定し、飽和レベルに達した場合、その受光素子に対応するＰＤ飽和フラグを立てる。例えば、図９に示すように、飽和レベルに達していない受光素子を示すビットを０、飽和レベルに達した受光素子を示すビットを１とする（Ｓ２）。なお、この処理をするために例えばＰＤアレイを構成するＰＤの数のビットを有する記憶素子、例えばレジスタを用いることができる。

前記飽和レベルに達した受光素子が存在した場合、受光素子を各チャネルに割り当てる。図１０では、１番目から６番目に位置する受光素子を１チャネル、７番目から１２番目に位置する受光素子を２チャネル、１３番目から１８番目に位置する受光素子を３チャネル・・・のように割り当てている（Ｓ３）。

該チャネルの割り当ては、各チャネルの周波数間隔に応じて受光素子の位置（順番）とチャネルとの対応関係を予め定めてテーブル化しておき、受光時に該テーブルを読み出して、どの受光素子からの信号かによって固定的にチャネルを割り当てる。また、受光した信号のスペクトル形状から各信号の境界部５４を求め、各チャネルの割り当てを動的に変更しても良い。

そして、前記ＰＤ飽和フラグを参照し、図１１に示したように飽和した受光素子の属するチャネルに、ｃｈ飽和フラグを立てる（Ｓ４）。即ち、何れかの受光素子が飽和したチャネルは、飽和したものとする。

調整部３３は、該ｃｈ飽和フラグに応じ、飽和したチャネルを目標レベルとするために、ＶＯＡを制御して信号光を減衰させる（Ｓ５）。

一方、ステップ２で、飽和レベルに達していないと判定した受光素子について、判定部３２は、各受光素子で検知した各波長の光パワーに基づいてチャネル毎にスペクトル形状を近似する（Ｓ６）。

判定部３２は、各チャネルのスペクトル形状に基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定する（Ｓ７）。信号光は、図１３に示すようにスペクトル幅が狭く高い先鋭なピークを有し、ＡＳＥ光は、図１４に示すようにフィルタデバイスの透過帯域に依存してスペクトル幅が広く、信号光と比べ低いピークとなる。

そこで判定部３２は、データベースに該信号光とＡＳＥ光の基準となるデータを登録しておき、この基準データと近似したスペクトル形状とのマッチングを行うことや、近似したスペクトル形状が所定条件を満たすか否かにより信号光とＡＳＥ光の判定を行う。

例えば、１０Ｇの場合、図１３，図１４に示すように近似したスペクトル形状のピーク６１から３ｄＢ下がるまでの波長幅が、０．３ｎｍ以上であればＡＳＥ光、０．３ｎｍ未満であれば信号光と判定する。
従って、図１２において、ｃｈ２はＡＳＥ光、ｃｈ３は信号光と判定される。

ＡＳＥ光と判定した場合には、調整部３３が、当該チャネルのＶＯＡを制御して、ＡＳＥ光の転送をシャットダウンする（Ｓ８）。

また、信号光と判定した場合、判定部３２は、近似したスペクトル形状でピーク値を算出し（Ｓ９）、該当チャネルが飽和レベルに達しているか否かを判定する（Ｓ１０）。

ｃｈ３は受光素子単位では飽和レベルに達していないが、チャネル単位では飽和レベルに達している。この場合、判定部３２は、当該チャネルにｃｈ飽和フラグを立てる（Ｓ１１）。調整部３３は、該ｃｈ飽和フラグが立てられたチャネルを目標レベルとするために、ＶＯＡを制御して信号光を減衰させる（Ｓ５）。

一方、ステップ１０で、飽和レベルに達していないと判定した場合、前記パワーレベルを制御部３に通知し（Ｓ１２）、調整部３３が該パワーレベルに応じてＶＯＡを制御し、当該チャネルの信号光を減衰させて目標レベルに調整する（Ｓ５）。

以上のように、本実施形態によれば、光信号のパワーが通常より大きくなり、受光素子の飽和レベルに達した場合には、近似計算せずに信号光とすることにより、受光素子が飽和して光信号を光雑音と誤認識することを防止できる。

〈実施形態２〉
図１５は、本発明に係る実施形態２の制御方法を示す図である。本実施形態は、前述の実施形態１と比較して異なるチャネルの境界付近に位置した受光素子の検知結果を除外して飽和判定を行う点が異なり、その他の構成は同じである。このため、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略している。

実際のチャネルモニタでは、受光素子を各チャネルに正確に割り当てることは難しく、たとえば図１６の、ｐｉｘｅｌ７、ｐｉｘｅｌ１３のように隣接したチャネルにまたがる場合がある。

また、各チャネルの波長が、ＩＴＵ−Ｇｒｉｄから多少ずれることも想定される。
このため、チャネルの境界付近で受光素子が飽和した場合、どちら側のチャネルが飽和したのかが一意に判定できない。

そこで、本実施形態の判定部３２は、チャネルの境界にあたる所定範囲の波長に対応した受光素子の検知結果を除外して飽和判定を行う。

例えば、図１７に示すように、実際の装置では、波長がＩＴＵ−Ｇｒｉｄからずれる最大値Δが規定されているので、チャネルの境界から該最大値Δまでを前記所定範囲としても良い。

そして、前述と同様に、受光素子アレイ３２Ａの各受光素子が前記分波した光のパワーを検知し（Ｓ１）、各受光素子をチャネルに割り当てる（Ｓ３１）。

判定部３２は、各チャネルに割り当てた受光素子の検知結果のうち、チャネルの境界付近（所定範囲）の受光素子の検知結果を除いて、飽和レベルに達したか否かを判定する（Ｓ３２）。

前記飽和レベルに達した受光素子が存在した場合、ステップ４へ移行し、飽和レベルに達した受光素子が存在しないチャネルについては、ステップ６へ移行し、以後の手順は、前述と同様である。
このように、本実施形態によれば、波長の境界付近の受光素子を各チャネルに割り当てられない場合であっても、光信号を光雑音と誤認識することを防止できる。

〈その他〉
本発明は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、以下に付記した構成であっても上述の実施形態と同様の効果が得られる。また、これらの構成要素は可能な限り組み合わせることができる。

（付記１）
信号光を転送するノードの制御装置であって、
入力光をモニタするモニタ部と、
前記モニタの結果、入力光のパワーがモニタ部の飽和レベルに達していた場合には該入力光を信号光と判定し、飽和レベルに達していない場合には該入力光のスペクトル形状に
基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定する判定部と、
前記ＡＳＥ光と判定された場合、当該ＡＳＥ光の転送を停止させる停止部と、
を備えた制御装置。（１、図４）

（付記２）
前記モニタ部が、複数の受光素子を有する受光素子アレイと、前記入力光を波長に応じて分波し、該波長に応じた前記受光素子へ導光する分波部とを備えた付記１に記載の制御装置。（２、図５）

（付記３）
前記入力光が波長の異なる複数チャネルの信号光からなる場合、前記判定部が、異なるチャネルの境界にあたる所定波長に対応した受光素子の検知結果を除外して前記判定を行う付記２に記載の制御装置。（３、図１６、図１７）

（付記４）
前記判定部で信号光と判定された場合に、該信号光を所定パワーに調整させる調整部を備えた付記１から３の何れかに記載の制御装置。（４、図１）

（付記５）
信号光を転送するノードの制御装置が、
入力光をモニタするステップと、
前記モニタの結果、入力光のパワーがモニタ部の飽和レベルに達していた場合には該入力光を信号光と判定し、飽和レベルに達していない場合には該入力光のスペクトル形状に基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定するステップと、
前記ＡＳＥ光と判定された場合、当該ＡＳＥ光の転送を停止させるステップと、
を行う制御方法。（５、図８）

（付記６）
前記制御装置のモニタ部が、複数の受光素子を有する受光素子アレイと、前記入力光を波長に応じて分波し、該波長に応じた前記受光素子へ導光する分波部とを備えた付記５に記載の制御方法。（図５）

（付記７）
前記入力光が波長の異なる複数チャネルの信号光からなる場合、異なるチャネルの境界にあたる所定波長に対応した受光素子の検知結果を除外して前記判定を行う付記６に記載の制御方法。（図１５）

（付記８）
前記信号光を所定パワーに調整させるステップを行う付記５から７の何れかに記載の制御方法。（図８、図１５）

（付記９）
ネットワークを介して信号光を転送する転送部と、該転送部による信号光の転送を制御する制御装置とを備えたノードであって、
前記制御装置が、
入力光をモニタするモニタ部と、
前記モニタの結果、入力光のパワーがモニタ部の飽和レベルに達していた場合には該入力光を信号光と判定し、飽和レベルに達していない場合には該入力光のスペクトル形状に基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定する判定部と、
前記ＡＳＥ光と判定された場合、当該ＡＳＥ光の転送を停止させる停止部と、
を備えたノード。（６、図１）

従来のリングネットワークの概略図 信号光とＡＳＥ光のスペクトル形状を示す図 受光素子が飽和した状態を示す図 本発明の通信システムを示す図 モニタ部の概略図 受光素子の検知結果を示す図 スペクトル形状の近似の説明図 飽和レベルの説明図 制御方法の説明図 飽和判定の説明図 飽和判定の説明図 飽和判定の説明図 飽和判定の説明図 信号光のスペクトル形状を示す図 ＡＳＥ光のスペクトル形状を示す図 制御方法の説明図 受光素子が隣接チャネルにまたがる例を示す図 飽和判定除外範囲の説明図

符号の説明

ＲＮ 通信システム（リング型ネットワーク）
１０ ノード（ＯＡＤＭ装置）
１ ドロップ部
２ 波長選択ブロック
３ 制御装置
１１，３０ 分岐部
１２，２１ 分離部
２２ スイッチ
２３ ＶＯＡ
２４ ＭＵＸ
３１ モニタ部
３２ 判定部
３３ 停止部（調整部）

Claims (6)

1. 信号光を転送するノードの制御装置であって、
   入力光をモニタするモニタ部と、
   前記モニタの結果、入力光のパワーがモニタ部の飽和レベルに達していた場合には該入力光を信号光と判定し、飽和レベルに達していない場合には該入力光のスペクトル形状に基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定する判定部と、
   前記ＡＳＥ光と判定された場合、当該ＡＳＥ光の転送を停止させる停止部と、
   を備えた制御装置。
2. 前記モニタ部が、複数の受光素子を有する受光素子アレイと、前記入力光を波長に応じて分波し、該波長に応じた前記受光素子へ導光する分波部とを備えた請求項１に記載の制御装置。
3. 前記入力光が波長の異なる複数チャネルの信号光からなる場合、前記判定部が、異なるチャネルの境界にあたる所定波長に対応した受光素子の検知結果を除外して前記判定を行う請求項２に記載の制御装置。
4. 前記判定部で信号光と判定された場合に、該信号光を所定パワーに調整させる調整部を備えた請求項１から３の何れかに記載の制御装置。
5. 信号光を転送するノードの制御装置が、
   入力光をモニタするステップと、
   前記モニタの結果、入力光のパワーがモニタ部の飽和レベルに達していた場合には該入力光を信号光と判定し、飽和レベルに達していない場合には該入力光のスペクトル形状に基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定するステップと、
   前記ＡＳＥ光と判定された場合、当該ＡＳＥ光の転送を停止させるステップと、
   を行う制御方法。
6. ネットワークを介して信号光を転送する転送部と、該転送部による信号光の転送を制御する制御装置とを備えたノードであって、
   前記制御装置が、
   入力光をモニタするモニタ部と、
   前記モニタの結果、入力光のパワーがモニタ部の飽和レベルに達していた場合には該入力光を信号光と判定し、飽和レベルに達していない場合には該入力光のスペクトル形状に基づいて信号光かＡＳＥ光かを判定する判定部と、
   前記ＡＳＥ光と判定された場合、当該ＡＳＥ光の転送を停止させる停止部と、
   を備えたノード。

Images