(57)【要約】  光伝送システムの中継局に備えられて信号光を増幅すると共に、ＶＯＡ４により出力パワーのＡＬＣを実行する光増幅装置として、上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、ＡＬＣのためにＶＯＡ４に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、ＶＯＡ４に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新を、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、そして、自身の出力目標値及び出力測定値の差分を下流への制御予定量とすることを特徴とした光増幅装置を提案する。これにより、各局でＡＬＣを実行する光伝送システムにおいて、波長増減設及び信号立ち上げ時にかかるＡＬＣの安定化待ち時間を短縮し、ＡＧＣからＡＬＣへ遷移するときの信号光パワーのレベル変動を抑制する。
2009016695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送システムの中継局に備えられて信号光を増幅すると共に、可変光減衰器により出力パワーのＡＬＣ（Automatic Level Control）を実行する光増幅装置において、
上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新を、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、
そして、前記自身の出力目標値及び出力測定値の差分を下流への制御予定量とすることを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
光伝送システムの送信局に備えられて信号光を増幅すると共に、可変光減衰器により出力パワーのＡＬＣ（Automatic Level Control）を実行する光増幅装置において、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、
そして、前記自身の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として下流へ送信することを特徴とする光増幅装置。
【請求項３】
光伝送システムの受信局に備えられて信号光を増幅すると共に、可変光減衰器により出力パワーのＡＬＣ（Automatic Level Control）を実行する光増幅装置において、
上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行することを特徴とする光増幅装置。
【請求項４】
信号断が発生した後の立ち上げ時に、前記減衰量目標値の初期値として、当該光増幅装置の入力ダイナミックレンジの上限パワーで信号光が入力されたときの減衰量目標値を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【請求項５】
当該光増幅装置の出力が停止したときに、その出力停止直前の前記減衰量目標値を保持し、該停止していた出力の再開時に、前記保持している減衰量目標値を初期値とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【請求項６】
前記減衰量目標値が前記可変光減衰器の制御限界に到達している場合に、前記制御予定量を変化無しの値とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光増幅装置。
【請求項７】
信号光を増幅すると共に、可変光減衰器により出力パワーのＡＬＣ（Automatic Level Control）を実行する光増幅装置を送信局、中継局、及び受信局に備えた光伝送システムにおいて、
前記送信局の光増幅装置は、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、
そして、前記自身の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として下流へ送信し、
前記中継局の光増幅装置は、
上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新を、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、
そして、前記自身の出力目標値及び出力測定値の差分を下流への制御予定量とし、
前記受信局の光増幅装置は、
上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項８】
信号断が発生した後の立ち上げ時に、前記減衰量目標値の初期値として、自局の前記光増幅装置の入力ダイナミックレンジの上限パワーで信号光が入力されたときの減衰量目標値を設定することを特徴とする請求項７記載の光伝送システム。
【請求項９】
自局の前記光増幅装置の出力が停止したときに、その出力停止直前の前記減衰量目標値を保持し、該停止していた出力の再開時に、前記保持している減衰量目標値を初期値とすることを特徴とする請求項７記載の光伝送システム。
【請求項１０】
前記減衰量目標値が前記可変光減衰器の制御限界に到達している場合に、前記制御予定量を変化無しの値とすることを特徴とする請求項７記載の光伝送システム。
【請求項１１】
前記中継局及び前記受信局の入力段にラマン光増幅式の光増幅装置が備えられ、
該光増幅装置は、
上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、
ラマン励起光量を決定している現在の伝送路損失目標値と、自局の入力目標値及び入力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、前記ラマン励起光量を決定するための伝送路損失目標値を更新するようになっていると共に、該伝送路損失目標値の更新を、自局の前記光増幅装置における減衰量目標値の更新間隔で実行し、
そして、前記自局の入力目標値及び入力測定値の差分を下流への制御予定量とする
ことを特徴とする請求項７記載の光伝送システム。
【請求項１２】
信号断が発生した後の立ち上げ時に、前記伝送路損失目標値の初期値として、最小設定値のラマン励起光量を決定する伝送路損失目標値を設定することを特徴とする請求項１１記載の光伝送システム。
【請求項１３】
自局の前記光増幅装置の出力が停止したときに、その出力停止直前の前記伝送路損失目標値を保持し、該停止していた出力の再開時に、前記保持している伝送路損失目標値を初期値とすることを特徴とする請求項１１記載の光伝送システム。
【請求項１４】
いずれかの局に損失変動デバイスが含まれている場合に、該損失変動デバイスに対して可変光減衰器を縦列接続し、これら損失変動デバイス及び可変光減衰器を経た後の信号光パワーが一定となるように該可変光減衰器のＡＬＣを実行することを特徴とする請求項７記載の光伝送システム。
【請求項１５】
前記損失変動デバイスと縦列接続した可変光減衰器のＡＬＣにおける減衰量目標値の算出に、上流の光増幅装置の制御予定量を適用することを特徴とする請求項１４記載の光伝送システム。
【請求項１６】
いずれかの局に損失変動デバイスが含まれている場合に、該損失変動デバイスの動作に伴う損失量を予め測定して記憶し、該損失変動デバイスの動作時に、前記記憶した損失量から、予測される前記損失量の変化分を計算し、該変化分を制御予定量として下流の光増幅装置へ送信することを特徴とする請求項７記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重（Wavelength Division Multiplex：WDM）光伝送における光増幅の技術に関し、特に、自動レベル制御（Automatic Level Control：ALC）方式を採用した光増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムにおいては、光伝送路で発生する損失の変動を吸収するために、送信局、中継局、受信局に備えられる光増幅装置の出力パワーを一定に制御するＡＬＣが採用される。このＡＬＣは、光増幅装置の出力パワーを監視し、その測定値が、目標とする所定値となるように、フィードバック制御を行う制御方式である。ＡＬＣを用いることにより、一度運用を開始した後の光伝送システムにおいて、光ファイバの曲げ損やコネクタ損失等の変動で光伝送路の損失が変動した場合でも光出力を一定値に戻すことができ、品質を維持することができる。【０００３】
現在主流の光伝送システムはＷＤＭ方式を用いたもので、当該システムに広く用いられている光増幅装置は、エルビウム添加光ファイバ増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifier：EDFA）を採用している。このＥＤＦＡは、増幅利得を変化させると利得の波長特性が変化するという特質をもっているので、上記のＡＬＣをＥＤＦＡの利得調整で実行する仕組みにすると、ＷＤＭ信号光の全波長領域にわたって均一な利得特性を維持することができなくなる。そこで、最近の光増幅装置においては、ＥＤＦＡの利得は自動利得制御（Automatic Gain Control：AGC）で波長特性が均一となるような一定値に保つようにし、可変光減衰器（Variable Optical Attenuator：VOA）によって損失を調節することでＡＬＣを実行する技術が採用されている（特許文献１）。【０００４】
ＡＬＣの実施に際して、異なる波長の信号光を多重化したＷＤＭ信号光では、その全波長が均一のパワーになっていないと、波長毎の出力パワーを一定に制御することにならない。したがって、ＷＤＭ光伝送システムで波長の増減設、すなわち、未使用の波長の光信号の追加、又は、使用中の波長の光信号の削除があって、波長毎のレベル調整を行わなければならない間は、ＡＬＣを実行することができず、全波長のパワーが均一に調整されるまで待つ必要がある。このために、波長数が確定している通常状態においてはＶＯＡによるＡＬＣを実行する一方、波長増減設に際してはＶＯＡを停止させてＥＤＦＡのＡＧＣのみとし、そして、波長増減設後に全波長のパワーが均一に調整された後にＶＯＡによるＡＬＣを再開するという制御方式が提案されている（特許文献２）。【０００５】
このようなＡＬＣを採用した光増幅装置を中継局として備えた、長距離伝送を行う光伝送システムにおいて、波長増減設を行う際には、光パワー及び光ＳＮ比などの特性に極力変化が起きないことが必要とされる。この点について、ＶＯＡの減衰量制御の視点から考察してみると、まず、波長増減設の開始時に、ＡＬＣの状態にある光増幅装置をＡＧＣの状態へ切り換える際には、光増幅装置においてＶＯＡの減衰量目標値を、その切り換え直前の値で固定するだけでよいから、各波長のパワーに変動は起きず、大きな問題はない。【０００６】
一方、波長増減設の完了でＡＧＣの状態からＡＬＣを再開する際には、注意が必要である。すなわち、増減設後の波長数におけるＶＯＡの減衰量目標値が、増減設前の減衰量目標値と異なる値になる可能性があり、この場合には減衰量を変化させることになるため、波長パワーが変動する要因となり得るからである。【０００７】
光増幅装置においてＥＤＦＡの利得はＡＧＣにより一定に制御されており、ＶＯＡの減衰量以外に変動要因がないので、入力パワーが一定であれば、出力パワーからフィードバック制御をかければよい。しかし、入力パワーに変動があると、その影響を受けて出力パワーも変動してしまうため、制御が不安定になってしまう。したがって、ＶＯＡの減衰量制御にあたっては、光増幅装置の入力パワーが安定しているということを担保する必要がある。この入力パワーの安定を担保するということから、多数の中継局に配置された光増幅装置においてＶＯＡの減衰量を変更する場合、つまりＡＬＣを実行する場合、光伝送の上流から順にＡＬＣを実施して、上流局の出力パワーが出力目標値に収束して安定するまで待ってから、次局のＡＬＣに移るという順序制御を実行していかなければならない。【０００８】
この順序制御は、波長増減設時に限ったことではなく、信号断からの立ち上げ（復旧）時にも同じ事が言える。すなわち、信号断からの立ち上げ時にも、上流局から順にＡＬＣによる光出力を立ち上げていかなければならない。下流局では、上流局から信号光が出力されると自局の入力断が回復することになるが、このときに、上流局の光増幅装置においてＶＯＡによるＡＬＣが安定していないと、出力パワー変動の要因となる。ＡＬＣによって出力パワーが出力目標値に安定するまでには時間がかかるので、上流局の光出力開始で直ちに下流局でもＡＬＣが再開されてしまうと、上流局の出力パワー、つまり下流局の入力パワーがまだ不安定な中での起動ということになり、波長パワーが変動する原因となる。そこで、波長増減設時と同じように、上流局におけるＡＬＣが安定するまで下流局の立ち上げを待つという順序制御が必要である。
【特許文献１】特許第３５５１４１８号公報
【特許文献２】特開２０００−１９６１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光増幅装置のＶＯＡによるＡＬＣについて、制御速度の点を考えてみると、ＶＯＡの制御速度が速ければ速いほど、光伝送システム全体のパワー安定化までにかかる所要時間が短くなることは当然である。しかし、次の理由があって、ＡＬＣによるリアルタイム制御の高速化には限度がある。【００１０】
前述のように、利得の波長特性を一定にするため、ＥＤＦＡにはＡＧＣを実行する。ＥＤＦＡは、その物理特性で決まる応答時間がｍｓ（ミリ秒）オーダーと比較的遅いため、ＡＧＣの制御速度は、その応答時間に制限される。ＥＤＦＡのＡＧＣとＶＯＡのＡＬＣとは二重ループとして動作させており、これら二つの制御速度が近くなると発振する可能性があるので、ＡＬＣの制御速度は、ＡＧＣの制御速度の１００倍以上としなければならず、つまり０．１ｓオーダーより速くすることができない。【００１１】
また、信号断発生時のレベル変動も、ＡＬＣ高速化の制限要因となる。波長チャンネルに対応した光源の故障や、波長多重部に接続する光ファイバの断発生などで信号断が発生すると、これは突発事故なので、光増幅装置でＡＬＣ実行中に波長増減が生じてしまうことになる。たとえば、１０波長で運用している光伝送システムにおいて、９波長が信号断により消失してしまった場合、ＷＤＭ信号光のパワーが１０分の１に減少するという急激な変動が発生する。この場合、信号断が発生した局において電気回路による断検出が行われ、これをトリガとして、信号断が発生した局より下流の光増幅装置に対し、ＡＧＣへの遷移要求が通知される。しかし、伝送中の信号光は光速で伝わっているので、信号断は、ＡＧＣ遷移要求の通知よりも速く下流局へ届き、このタイムラグの間は、下流局の光増幅装置においてＡＬＣの実行が維持される。すなわち、当該タイムラグの間において下流局の光増幅装置は、信号断により波長数が変動したことがわからないため、入力パワーが下がったと判断して、出力パワーを１０倍に高めるＶＯＡの開放制御を実行してしまう。当該下流局の光増幅装置は、後にＡＧＣ遷移要求の通知を受信した時点でＶＯＡの開放制御を停止するけれども、ＡＬＣの制御速度が速いと、信号光に素早く反応する分、タイムラグの間の開放制御時間が長くなるので、断にならずに残っている波長のパワーに余計なレベル変動が発生する。【００１２】
この異常時のレベル変動量を小さく抑えるためにも、ＡＬＣを高速化することができない。たとえば、信号断検出から監視制御用光制御チャンネル（Optical Supervisory Channel：OSC）の送信部にてＡＧＣ遷移要求を発信するまでの時間が３０ｍｓ、ＯＳＣにより下流局へ届いた通知信号を光電変換してそのペイロードからＡＧＣ遷移要求を取り出し、そして次の局へ向け再送信するまでの時間が１区間あたり１ｍｓであるとし、中継区間数が１０区間であるとすると、受信局までＡＧＣ遷移要求が到達するまでには、４０ｍｓの時間を要する。この間のレベル変動を０．０５ｄＢ以下にするためには、ＡＬＣの制御速度ｃｓ［ｄＢ／ｓ］は、ｃｓ［ｄＢ／ｓ］×４０ｍｓ≦０．０５ｄＢ、つまりｃｓ≦１．２５［ｄＢ／ｓ］とする必要がある。【００１３】
以上のような条件に従って、ＡＬＣによるＶＯＡのリアルタイム制御の速度は、１ｄＢ／ｓ程度に設定される。実際には、出力目標値との差分が大きいときには制御速度を速くし、出力目標値に近づいたところで制御速度を遅くするといった工夫が行われるが、そのようなＡＬＣの制御速度の制限によって、ＶＯＡの減衰量制御が安定化するまでの出力収束時間には、１０〜２０ｓを要することになっている。【００１４】
さらに、ＷＤＭ光伝送システムにおいては、光伝送路における波長分散を補償するために分散補償ファイバ（Dispersion Compensating Fiber：DCF）を間に配置してその前後にＥＤＦＡを配置した二段構成の光増幅装置が多用される。この場合、その二段のそれぞれにＶＯＡを内蔵してあると、一局あたり二個のＶＯＡのＡＬＣが実行されるので、二倍の時間を要することになる。また、光ＳＮ比を改善したり、中継局の間隔を拡大するために、光伝送路内における誘導ラマン散乱効果を利用したラマン光増幅方式の光増幅装置を、ＥＤＦＡを利用した光増幅装置に併用する技術も用いられている。この場合、ラマン励起光を強くするとＥＤＦＡに対する入力パワーが高くなるという関係があるため、ラマン光増幅装置においてもＡＬＣが実行される。したがって、ラマン光増幅装置を含んだ光伝送システムの場合には、ラマン光増幅装置分のＡＬＣに関する制御時間がプラスされ、余計に時間がかかる。【００１５】
このように、光増幅装置にＤＣＦが採用され、且つラマン光増幅装置を併用した光伝送システムにおいて、ＡＬＣを上流から順に行う順次制御を実行すると、一中継局あたり３０ｓ〜数分の出力収束時間を要し、これに中継スパン数をかけただけの安定化待ち時間がかかることになる。たとえば、一局あたりＡＬＣによる出力収束時間が最大２分として、１０中継である場合には、システム全体で２０分もの安定化待ち時間がかかり得る。【００１６】
波長増減設の作業や、波長チャンネル故障交換の作業では、作業完了指示を出した後にＡＬＣが完了することで信号光の品質が保証されるので、この後に、回線品質確認試験を実施する。このときに、ＡＬＣの安定化待ち時間に何十分も要していたのでは、作業効率が悪い。さらに、大容量伝送の可能なＷＤＭ光伝送システムでは、回線の安定性や、停電などの障害からの迅速な復旧が重要であり、信号断の時間は極力短いことが強く要求される。つまり、多数の局を備えた光伝送システムにおいては、上記のように制御速度に制限のあるＡＬＣを局数分順に実施していくことによりかかる、合計の安定化待ち時間について、改善が望まれる。【００１７】
以上のＡＬＣ安定化待ち時間の他、信号光のレベル変動についても改善点がある。これについて、図４Ａを参照して説明する。図示の例においては、送信局と受信局との間に設けられた三つの中継局が示されており、各中継局は、ＥＤＦＡ及びＶＯＡを含んで構成されて上記のようなＡＬＣを実行するものとする。そして、ＡＬＣによる全局の波長出力パワーの出力目標値は０ｄＢｍ／ｃｈに設定されている。【００１８】
立ち上げ時等で各局ともＡＧＣの状態にあるときに、各出力測定値が、第１中継局＝１ｄＢｍ／ｃｈ、第２中継局＝−１ｄＢｍ／ｃｈ、第３中継局＝０ｄＢｍ／ｃｈであり、この状況からＡＬＣを実行すると仮定する。上述のように、ＡＬＣに際しては上流局から順に制御を開始していくので、まず最初に第１中継局のＡＬＣが実行される。第１中継局では、ＡＧＣ中の出力測定値が出力目標値よりも１ｄＢ高いので、ＶＯＡの減衰量目標値を１ｄＢ増やしたＡＬＣが実行される。このときの各下流中継局においては、ＶＯＡの減衰量目標値が固定されている。継いで第１中継局の出力収束時間の後、第２中継局のＡＬＣが実行されるが、このときには、第２中継局の出力測定値が第１中継局のＡＬＣの影響で−２ｄＢｍ／ｃｈになるので、第２中継局では、ＶＯＡの減衰量目標値を２ｄＢ減らしたＡＬＣが実行される。これに続いて、第２中継局の出力収束時間の後、第３中継局のＡＬＣが実行されるが、このときの第３中継局の出力測定値は第２中継局のＡＬＣの影響で１ｄＢｍ／ｃｈになるので、第３中継局ではＶＯＡの減衰量目標値を１ｄＢ増やすことになる。【００１９】
このような中継局の順次ＡＬＣ実行時に、受信局に到達する各波長のパワーは、１ｄＢ減った後に２ｄＢ増え、そしてまた１ｄＢ減るというように、変動することになる。当該レベル変動によって、特性に余裕のない受信局であると、エラーを発生する可能性が出てくるので、なるべくレベル変動を抑制することが望まれる。【００２０】
本発明は、上記のような技術背景に基づいたもので、各局でＡＬＣを実行する光伝送システムにおいて、波長増減設及び信号立ち上げ時にかかるＡＬＣの安定化待ち時間を短縮することを目的とする。さらには、ＡＧＣからＡＬＣへ遷移するときの信号光パワーのレベル変動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の第１の態様による光増幅装置は、光伝送システムの中継局に備えられて信号光を増幅すると共に、ＶＯＡ（可変光減衰器）により出力パワーのＡＬＣを実行する光増幅装置であり、上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、ＡＬＣのためにＶＯＡに対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、ＶＯＡに対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新を、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、そして、自身の出力目標値及び出力測定値の差分を下流への制御予定量とすることを特徴とする。【００２２】
本発明の第２の態様による光増幅装置は、光伝送システムの送信局に備えられて信号光を増幅すると共に、ＶＯＡにより出力パワーのＡＬＣを実行する光増幅装置であり、ＡＬＣのためにＶＯＡに対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、に基づいて、ＶＯＡに対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、そして、自身の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として下流へ送信することを特徴とする。【００２３】
本発明の第３の態様による光増幅装置は、光伝送システムの受信局に備えられて信号光を増幅すると共に、ＶＯＡにより出力パワーのＡＬＣを実行する光増幅装置であり、上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、ＡＬＣのためにＶＯＡに対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、ＶＯＡに対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行することを特徴とする。【００２４】
本発明によればさらに、上記のような光増幅装置を各局に備えた光伝送システムが提案される。すなわち、信号光を増幅すると共に、ＶＯＡにより出力パワーのＡＬＣを実行する光増幅装置を送信局、中継局、及び受信局に備えた光伝送システムにおいて、送信局の光増幅装置は、ＡＬＣのためにＶＯＡに対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、に基づいて、ＶＯＡに対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、そして、自身の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として下流へ送信することを特徴とする。また、中継局の光増幅装置は、上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、ＡＬＣのためにＶＯＡに対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、ＶＯＡに対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新を、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、そして、自身の出力目標値及び出力測定値の差分を下流への制御予定量とすることを特徴とする。さらに、受信局の光増幅装置は、上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、ＡＬＣのためにＶＯＡに対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、ＶＯＡに対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る光増幅装置は、各局におけるＶＯＡの減衰量目標値の更新間隔を、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔とすることにより、上流局の出力パワー変動＝自局の入力パワー変動によるＡＬＣへの影響を抑制している。すなわち、前述のような理由からＡＬＣによる出力収束時間には各局で十数秒〜数分を要するけれども、その間は目標値の更新が止められており、出力パワーの変動が減衰量目標値に反映されないので、自局の入力パワーに変動があってもＡＬＣへの影響は抑止され、一定の出力目標値へ収束させることができる。【００２６】
また、上流局における出力目標値と出力測定値との差分を制御予定量として下流局に通知しているが、これは、減衰量目標値の次の更新時までの間に生じ得る上流局の出力パワー変化予定量、つまり下流局の入力パワー変化予定量を表している。したがって、この制御予定量を下流局において受信し、次の更新時までの減衰量目標値に予め反映させておけば、全体的に見ると各局のＶＯＡが互いに変動を打ち消す方へ動作することになり、信号光パワーのレベル変動が抑制される。すなわち、上流局から下流局へ、次の更新時の信号光パワー変化量を通知する言わばフィードフォワードが実施され、自局において、入力パワーの変化予定量を加味した減衰量目標値が設定されるので、大きなレベル変動が信号光に起きない構成が提供される。【００２７】
したがって、各局で一斉にＡＬＣをスタートさせても、出力収束時間相当の間は上流局のＡＬＣによる出力変動の影響を受けずに済むので、上流から順に信号光パワーの安定化を待ってＡＬＣを開始していく必要はない。全局一斉にＡＬＣをスタートさせることができるため、安定化待ち時間は出力収束時間相当で済むことになり、且つ制御予定量の下流局通知によって、波長パワーのレベル変動も抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る光増幅装置の構成例を示す図。
【図２】減衰量目標値の更新間隔を説明する図。
【図３】本発明に係る光伝送システムの安定化待ち時間について、従来技術と比較して説明する図。分図Ａが従来、分図Ｂが本発明を示す。
【図４】本発明に係る光伝送システムのレベル変動抑制について、従来技術と比較して説明する図。分図Ａが従来、分図Ｂが本発明を示す。
【図５】本発明に係るＷＤＭ光伝送システムの構成例を示す図。
【図６】ＯＳＣ信号のフォーマット例。
【図７】損失変動デバイスに対してＡＬＣを実行する構成例を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１，１０  光増幅装置
２，３  ＥＤＦＡ
４  ＶＯＡ（可変光減衰器）
５  出力パワーモニタ
６  利得制御部（ＡＧＣ用制御部）
７  出力制御部（ＡＬＣ用制御部）
２０  光増幅装置（ラマン光増幅装置）
２１  入力パワーモニタ
２２  励起光量制御部（ＡＬＣ用制御部）
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１に、ＷＤＭ光伝送システムに用いられる光増幅装置の一例を示している。この例の光増幅装置１は、ＥＤＦＡを使用したもので、縦続とした二段のＥＤＦＡ２，３の間にＶＯＡ４を介在させた構成を有し、ＥＤＦＡ３の出力パワーを、出力パワーモニタ５で監視して出力測定値を得ている。【００３１】
上述のように、ＥＤＦＡは増幅利得を変化させると利得の波長特性が変化する性質をもっているので、ＥＤＦＡ２，３の利得に関しては、利得制御部６によってＡＧＣを実行し、ＷＤＭ信号光の波長特性が均一となるような一定値に保っている。一方、ＶＯＡ４に対しては、出力制御部７によって減衰量を調整することで出力パワーを一定に保つＡＬＣが実行される。この出力制御部７により実行されるＡＬＣについて説明する。【００３２】
まず初めに、当該光増幅装置１における出力目標値の算定方式について例示する。出力目標値は、すなわちＷＤＭ信号光全体での出力パワーであり、“出力目標値（ｄＢｍ）＝１波長あたりの出力パワー（ｄＢｍ／ｃｈ）＋１０ＬＯＧ［波長数］（ｄＢ）＋ＡＳＥ発生量（ｄＢ）”によって算出可能である。式中、波長数は、信号光に多重化してある波長の数で、たとえば多重化を行う送信局で管理している。１波長あたりの出力パワーは、レベルを上げた方が光ＳＮ比としては有利であるが、あまり高くすると光ファイバ伝送路の非線形応答によって信号光の波形にひずみが生じ、必要な特性が得られなくなる、という要因があるため、ファイバ種別毎に設定される固定パラメータである。ＡＳＥ発生量は、ＥＤＦＡ等の光増幅器内で発生するノイズ光のパワーが累積したものを信号光に対する比としてｄＢ換算した値で、光増幅器の特性に左右されるため、個別に測定した雑音量を基に換算される。【００３３】
一例として、１波長あたりの出力パワーが０ｄＢｍ／ｃｈ、波長数が２０波、ＡＳＥ発生量が０．５ｄＢとすると、出力目標値＝０＋１０ＬＯＧ［２０］＋０．５＝１３．５ｄＢｍになる。【００３４】
出力制御部７は、このように算出される出力目標値を記憶しており、出力パワーモニタ５から得られる出力測定値との差分を算出する。そして、この差分に基づいて、ＶＯＡ４に対し設定している現在の減衰量目標値を修正することで、減衰量目標値を決定する。ただし、送信局、中継局、受信局のそれぞれで、その算出式が異なる。【００３５】
まず、送信局では、上流局が存在しないので、自局のＡＬＣだけを考えていればよい。すなわち、減衰量目標値の決定式は、“減衰量目標値（ｄＢ）＝現在の減衰量目標値−［出力目標値−出力測定値］”である。一方、中継局では、上流局の影響を受けるので、上流局における［出力目標値−出力測定値］を制御予定量として受信し、これを加味して減衰量目標値を決定する。すなわち、決定式は、“減衰量目標値（ｄＢ）＝現在の減衰量目標値＋制御予定量−［出力目標値−出力測定値］”である。また、受信局も、同じく上流局の影響を受けるので、決定式は、“減衰量目標値（ｄＢ）＝現在の減衰量目標値＋制御予定量−［出力目標値−出力測定値］”である。ただし、受信局の場合は、自局の制御予定量を下流へ流す必要はない。【００３６】
つまり、上流局において、今後、制御予定量だけ出力パワーの変更が予定されているので、その分を加味して自局の減衰量目標値を決定し、結果として自局出力パワーを一定に保とうとするものである。このとき、中継局が下流局へ送信する制御予定量は、自局の［出力目標値−出力測定値］だけである。送信局の［出力目標値−出力測定値］をＡ１、その次の中継局の［出力目標値−出力測定値］をＡ２として説明すると、送信局でＡ１だけ出力パワーを上げた場合、これを制御予定量として受信する中継局では、［Ａ２−Ａ１］だけ出力パワーを上げるようにするので、結果として当中継局は、Ａ１＋Ａ２−Ａ１＝Ａ２だけ出力を上げることが予定される。したがって、このＡ２を制御予定量として下流局へ送信するということになる。【００３７】
しかし、このように上流局の制御予定量を加味して自局の減衰量目標値を決定したとしても、上流局の出力パワーが安定しないうちは自局の入力パワーが不安定であることに変わりないため、上流局におけるＡＬＣによる出力収束時間を待つという不具合が解消されない。そこで、出力制御部７は、ＶＯＡ４に対する減衰量目標値の更新を、出力収束時間以上の間隔で実行する。これにより、上流局のＡＬＣの影響で入力パワーが不安定であっても、減衰量目標値には反映されず、ＶＯＡ４の制御が不安定にならずに済む。【００３８】
たとえば、ＡＬＣの制御速度が１ｄＢ／ｓのオーダーである場合、出力収束時間の見込みを１０ｓと考えると、その間には１０ｄＢ分の調整が実行されるので、十分に出力パワーが安定化すると考えられる。したがって、想定される出力収束時間以上の間隔で減衰量目標値を更新することにより、各局でＶＯＡ４の減衰量が目標値に達した頃合いに減衰量目標値が更新され、更新と更新の間は出力測定値を無視してＡＬＣが実行されるので、入力パワーの変動の影響を受けずに、出力目標値への収束が実行される。なお、このように出力収束時間は、実際に出力が目標値に収束する（実際に出力パワーが安定する）時間を厳密に採用する必要はなく、見込みの出力収束時間（収束すると考えられる時間）でよい。【００３９】
この更新間隔について、図２に示している。減衰量目標値の更新間隔を上記のように１０ｓとすることで、減衰量目標値は１０ｓごとに、上記の決定式に従い更新される。この１０ｓの更新間隔の間は、出力パワーモニタ５による出力測定値を無視してＶＯＡ４の減衰量を目標値へ一致させるＡＬＣが出力制御部７により実行されるので（図中実線のＶＯＡ減衰量）、入力パワーの変動の影響を受けることがない。【００４０】
この減衰量目標値の更新間隔については、次にあげる方式での設定が可能である。
１．各局で、たとえば共通のクロックからそれぞれ更新間隔を計時する方式。
２．送信局をマスタ、中継局及び受信局をスレーブとし、マスタの送信局から更新間隔ごとにスレーブ局へ指令を出して更新させる方式。
３．マスタは作らず、各局が隣の局と交信して更新を通知する方式。
４．上記Ａ１について上流局から受信される値の変化を検出して記憶するようにし、各局において、更新間隔でＡ１及びＡ２を更新する方式。【００４１】
四つの中継局と送信局及び受信局とに、図１の光増幅装置１を備えて構成したＷＤＭ光伝送システムにおける安定化待ち時間の短縮効果について、図３に、従来の場合と比較して示している。図３Ａが従来、図３Ｂが本発明の場合を説明している。図３Ａでは、送信局に各波長の信号光を合波するマルチプレクサＭＵＸ及び従来型の光増幅装置ＯＡ、受信局に従来型の光増幅装置ＯＡ及びＷＤＭ信号光を分波するデマルチプレクサＤＥＭＵＸ、そして各中継局に、従来型の光増幅装置ＯＡを備えている。一方、図３Ｂでは、送信局にマルチプレクサＭＵＸ及び光増幅装置１を備え、受信局に光増幅装置１及びデマルチプレクサＤＥＭＵＸを備えている。そして、各中継局で、光増幅装置１によりＷＤＭ信号光を増幅中継する。【００４２】
図３Ａに示す従来技術の場合、上述したように、各局の光増幅装置ＯＡにおいて減衰量目標値がリアルタイム制御される。したがって、波長増減設や信号断後の立ち上げ時に、上流局のＡＬＣ収束、つまり出力パワーの安定化を待って、下流局でＡＬＣを開始する順序制御が必要である。これにより、各局で要する十数秒から数分の安定化待ち時間が累積されるので、最大で数十分もの安定化待ち時間が必要となる。【００４３】
一方、図３Ｂに示す本発明の場合、各局において、光増幅装置１のＶＯＡ４に関する減衰量目標値の更新間隔を、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔としているので、全局で一斉にＡＬＣを開始することができる。すなわち、ＡＬＣによる出力収束時間には各局で十数秒〜数分を要するけれども、その間は減衰量目標値の更新が止められており、出力パワーの変動が減衰量目標値に反映されないので、自局の入力パワー（上流局の出力パワー）に変動があってもＡＬＣへの影響は抑止され、一定の出力目標値へ収束させることができる。このように、全局一斉にＡＬＣをスタートさせることができるため、安定化待ち時間は出力収束時間相当の十数秒〜数分で済むことになる。【００４４】
次に、信号光のレベル変動抑制効果について、図４に、同じく従来の場合と比較して示している。図４Ａに従来、図４Ｂに本発明の場合を説明してある。図示の例においては、送信局と受信局との間に設けられた三つの中継局が示されており、各中継局は、ＥＤＦＡ及びＶＯＡを含んで構成されてＡＬＣを実行する。そして、ＡＬＣによる全局の波長パワーの出力目標値は０ｄＢｍ／ｃｈに設定されている。【００４５】
図４Ａの従来技術の場合、上述したように、上流局から順にＡＬＣを開始していき、第１中継局では出力測定値が出力目標値よりも１ｄＢ高いので、ＶＯＡの減衰量目標値を１ｄＢ増やしたＡＬＣが実行される。継いで第１中継局の出力収束時間の後、第２中継局のＡＬＣが実行され、このときには第２中継局の出力測定値が第１中継局のＡＬＣの影響で−２ｄＢｍ／ｃｈになるので、第２中継局ではＶＯＡの減衰量目標値を２ｄＢ減らしたＡＬＣが実行される。これに続いて第２中継局の出力収束時間の後、第３中継局のＡＬＣが実行され、このときの第３中継局の出力測定値は第２中継局のＡＬＣの影響で１ｄＢｍ／ｃｈになるので、第３中継局ではＶＯＡの減衰量目標値を１ｄＢ増やすことになる。このような中継局の順次ＡＬＣにより、受信局に到達する各波長のパワーは、１ｄＢ減った後に２ｄＢ増え、そしてまた１ｄＢ減るというように、変動することになる（Power3の波形参照）。【００４６】
一方、図４Ｂの本発明の場合、上流局から制御予定量を受信して減衰量目標値を算出し、全局一斉にＡＬＣを開始するので、第１中継局のＶＯＡ４は１ｄＢ減衰量を増やし、第２中継局のＶＯＡ４は２ｄＢ減衰量を減らし、第３中継局のＶＯＡ４は１ｄＢ増やす、というＡＬＣが一斉に行われることになる。その結果、各局のＶＯＡ４が互いに変動を相殺する方へ動作することになり且つＶＯＡ４の制御速度は全局同じなので、信号光パワーの変動が抑制される。つまり、各局が、自身の制御予定量（次更新時までに生じ得る上流局の出力パワーの変化予定量）を下流局へ通知する仕組みを導入したことで、自局において、入力パワーの変化予定量を加減算した減衰量目標値が設定され、大きな出力パワー変化が起きない構成が提供されている（Power3の波形参照）。【００４７】
以上のようなＷＤＭ光伝送システムにおいて、停電等で信号断が発生した後の立ち上げ時には、減衰量目標値として初期値を与えてやる必要がある。波長増減設の場合は、システム運用状態でＡＬＣ→ＡＧＣ→ＡＬＣと制御を移行しつつ作業を行えばよいので、ＡＬＣからＡＧＣへ移行するときの減衰量目標値で固定しておいて、増減設後にＡＧＣからＡＬＣへ移行するときにはその固定値から開始すればよい。しかし、信号断が発生した場合は、立ち上げ時に使用できる値が記憶されているとは限らない。そこで、この場合に備えて、初期値として与えられる値を予め決めておく必要がある。【００４８】
信号断からの立ち上げ時には伝送路損失が未知数であるため、ＶＯＡを収束させる値がどのような値になるか、起動してみないとわからない。そこで、自局の入力パワーがＥＤＦＡ２の入力ダイナミックレンジ内の所定値となったときに、光増幅装置１の出力パワーが出力目標値となるようなＶＯＡ４の減衰量値を、初期値として設定する。ただし、当該初期値で起動した際に出力パワーが高すぎてしまうと、これを受信する光電変換部分でパワー超過となることがあるので、できるだけ低めの出力パワーとなるような初期値を設定するのが無難である。この点に鑑みて、減衰量目標値の初期値としては、光増幅装置１の入力ダイナミックレンジの上限パワーで信号光が入力されたときに適用される減衰量目標値を設定するのがよい。たとえば、入力ダイナミックレンジが−２０〜−１０ｄＢｍ／ｃｈ、出力目標値が０ｄＢｍ／ｃｈ、ＥＤＦＡの利得が固定値で２２ｄＢであるとした場合、入力ダイナミックレンジの上限である−１０ｄＢｍ／ｃｈで出力パワーが０ｄＢｍ／ｃｈとなるような１２ｄＢを、減衰量目標値として設定する。【００４９】
このような減衰量目標値の初期値設定に加えて、ＶＯＡ駆動回路の初期値設定も考えることができる。すなわち、ＶＯＡ４の減衰量は、出力パワーモニタ５による出力測定値を基にフィードバック制御されるが、フィードバックなので、ＥＤＦＡ２，３が稼働して光出力が発生した後でなければ機能しない。そこで、減衰量目標値の初期値相当の値を駆動回路において設定しておいた方が、早期に目標値に到達させられる。ＶＯＡ駆動回路は電流又は電圧によって制御を実行する構成であるので、予め電流又は電圧とＶＯＡの減衰量との関係を測定しておき、減衰量目標値の初期値相当の電流又は電圧値を初期値として決めておくことができる。【００５０】
次に、当該光伝送システムにおいて一度信号光が疎通した後に、いずれかの局の電源断やファイバ断等によって光増幅装置１の出力が停止し、これが復旧して再起動する場合について説明する。この場合も、上記信号断時同様の初期値による立ち上げとすることも可能であるが、一度信号光が疎通した後の緊急停止であるから、その疎通時の値を初期値として記憶しておくことで、迅速に起動できる。【００５１】
すなわち、上流局における電源断やファイバ断等に起因して自局の光増幅装置１の出力が停止した場合、ＶＯＡ４の減衰量目標値として、その出力停止直前の値を保持する。光増幅装置１の出力が停止するとフィードバック制御ができなくなるので、このときにはフィードバックを停止し、ＶＯＡ駆動回路の制御電流又は電圧をその停止直前の値にホールドすればよい。そして、障害が復旧して再起動するときには、当該保持値を適用しておいてＥＤＦＡ２，３の励起光を稼働させ、ＡＧＣを再開すれば、元の出力パワーで復旧することができる。この後、各局で上記のＡＬＣを再開して通常運転状態とすればよい。この場合は、ＥＤＦＡ起動のＡＧＣで立ち上げ速度が決まり、１ｍｓのオーダーで目標値に収束可能である。【００５２】
なお、この出力停止直前値を保持する方式は、入力側の損失条件が出力停止の前後で変化していないことを前提とした処置である。したがって、入力側の伝送路でファイバ交換等があって損失条件が変わる可能性のある場合は、予め決めておいた所定の初期値を使用する上述の方式の方が適している。この初期値選択の損失条件変化を判断するには、上流局から受信されるＯＳＣ（監視制御用光制御チャンネル）信号の断が発生しているか否かを判断基準とすることができる。ＯＳＣ信号断がなければ入力側の伝送路ファイバは変わっておらず、損失条件に変化はないものとして、上記の直前値保持方式で立ち上げを行うことができる。一方、ＯＳＣ信号断が検出された場合は、入力側伝送路でファイバ交換があり、損失条件が変化したものとして、上述のように予め決められた所定の初期値で立ち上げを行うことができる。自局の光増幅装置１に故障があって交換された場合には、当該交換に伴い損失条件が変化している可能性が高いので、上述の予め決められた所定の初期値で立ち上げを行うのが好ましい。【００５３】
次に、間にＤＣＦ（分散補償ファイバ）を介在させてＥＤＦＡによる光増幅段を二段縦続に設けた光増幅装置と、入力段のラマン光増幅式の光増幅装置と、を各局に備えた構成のＷＤＭ光伝送システムを図５に具体例として例示し、説明する。【００５４】
この例のＥＤＦＡによる光増幅装置１０は、第１の光増幅段１１及び第２の光増幅段１２と、これらの間に介装したＤＣＦ１３と、を含んで構成されている。第１及び第２の光増幅段１１，１２はいずれも同じ構成とされ、それぞれ、図１同様縦列接続のＥＤＦＡ２，３及びその間に介在させたＶＯＡ４と、ＥＤＦＡ２，３のＡＧＣを実行する利得制御部６と、光パワーモニタ５による出力測定値を利用してＡＬＣを実行する出力制御部７と、を備えている。その出力制御部７は、上述の更新間隔によるＡＬＣを実行し、算出した制御予定量を下流へ送信する。【００５５】
送信局は、各波長の信号光を合波するマルチプレクサＭＵＸを備え、該マルチプレクサＭＵＸから出力されるＷＤＭ信号光を光増幅装置１０で増幅し、伝送路へ送出する。中継局は、入力段にラマン光増幅式の光増幅装置２０を備えており、該ラマン光増幅装置２０により増幅された信号光が、入力パワーモニタ２１を通して光増幅装置１０に入力される。受信局も同じく入力段にラマン光増幅装置２０を備えており、該ラマン光増幅装置２０により増幅された信号光が、入力パワーモニタ２１を通して光増幅装置１０に入力される。受信局において光増幅装置１０から出力されるＷＤＭ信号光は、デマルチプレクサＤＥＭＵＸへ入力され、各波長の信号光に分波される。【００５６】
中継局及び受信局のラマン光増幅装置２０は、局間を接続する伝送路の光ファイバに対して信号光の伝搬方向とは逆方向にラマン増幅用の励起光を供給して後方励起を実行する。そのラマン励起光量については、入力パワーモニタ２１による入力測定値に基づいて、ラマン増幅されたＷＤＭ信号光のレベルを一定に制御するＡＬＣを実行する励起光量制御部２２によって制御される。ラマン光増幅装置２０によるラマン光増幅部分も、光増幅装置１０のＶＯＡ４と同じく可変損失媒体なので、ＶＯＡ４の減衰量目標値と同様のＡＬＣを実行することができる。【００５７】
ラマン光増幅装置２０の場合は、伝送路の光ファイバにおいてラマン光増幅を行い、信号光の損失を抑制するのが主な目的なので、ＶＯＡの減衰量目標値同等のパラメータとして伝送路損失目標値が使用される。そして、その出力は自局の入力パワーとして入力パワーモニタ２１で測定されるので、“伝送路損失目標値（ｄＢ）＝現在の伝送路損失目標値＋制御予定量−［入力目標値−入力測定値］”によって伝送路損失目標値を決定する。入力目標値は、１波長あたりの入力パワー最適値から、“入力目標値（ｄＢ）＝１波長あたりの入力パワー最適値（ｄＢｍ／ｃｈ）＋１０ＬＯＧ［波長数］（ｄＢ）＋ＡＳＥ発生量（ｄＢ）”で算出される。入力パワー最適値は、ＥＤＦＡの特性で決まるパラメータであり、ＥＤＦＡは入力レベルに依存して光ＳＮ比が変化するという特性をもっているため、その最も良いポイント目指してラマン利得を制御するのが妥当である。ただし、そのポイントにならなくても光ＳＮ比が少し劣化するだけで、急激に信号エラーに至るというものではないので、最適制御のためのパラメータという位置付けとなる。【００５８】
この伝送路損失目標値は、自局の光増幅装置１０におけるＡＬＣの減衰量目標値と同じ更新間隔で上式により更新され、そのときの制御予定量は、上流の光増幅装置１０から受信される値である。そして、［入力目標値−入力測定値］が制御予定量として下流へ送られる。【００５９】
図示のＷＤＭ光伝送システムにおいて、制御予定量は、送信局の光増幅装置１０における第１の光増幅段１１の出力制御部７から最初に発せられ、これが下流の第２の光増幅段１２の出力制御部７へ送られる。すなわちここでは、第１の光増幅段１１が上流で第２の光増幅段１２が下流となって制御予定量が送られ、上記の式により減衰量目標値が計算される。第２の増幅段１２の出力制御部７から送信される制御予定量は、ＯＳＣ送信部３０から伝送路へ送出され、中継局のＯＳＣ受信部３１に受信される。【００６０】
ＯＳＣ受信部３１に受信された上流の制御予定量は、ラマン光増幅装置２０の励起光量制御部２２に提供され、上記式により算出される伝送路損失目標値に従うＡＬＣによりラマン励起光量が調整される。そして、該励起光量制御部２２の制御予定量は、下流の光増幅装置１０の第１の光増幅段１１における出力制御部７へ提供される。該出力制御部７による制御予定量は下流の第２の光増幅段１２の出力制御部７へ提供され、そして、該出力制御部７による制御予定量は、ＯＳＣ送信部３０を通して受信局へ送出される。【００６１】
受信局のＯＳＣ受信部３１に受信された制御予定量は、ラマン光増幅装置２０の励起光量制御部２２に提供され、上記式の伝送路損失目標値に従うＡＬＣによりラマン励起光量が調整される。そして、該励起光量制御部２２の制御予定量は、下流の光増幅装置１０の第１の光増幅段１１における出力制御部７へ提供され、該出力制御部７による制御予定量は下流の第２の光増幅段１２の出力制御部７へ提供される。【００６２】
このときに、ＯＳＣにより伝送される監視制御信号には、たとえば図６に示すようなフォーマットを使用することができる。ＡＧＣ／ＡＬＣは、ＡＧＣによる運用状態とＡＬＣによる運用状態とを切り換えるためのデータで、送信局から下流局へ送信される。中継局は、当該データを転送することになる。上述のように、波長増減設中等はＡＧＣ、通常でＡＬＣである。ＡＧＣを指示するデータを受信した局は、ＶＯＡ及びラマン励起光のＡＬＣを即時停止する。一方、ＡＬＣを指示するデータが受信されれば、上記のような全局一斉ＡＬＣが開始される。更新トリガは、制御予定量を取り込んで、減衰量目標値及び伝送路損失目標値を更新するトリガである。このデータを入れることで、上流から下流へ更新間隔を指示して同期させることができる。伝送路出力目標値は、伝送路損失目標値の初期値を設定する際に必要で、伝送路出力測定値は、ラマン光増幅装置の制御に必要である。ＡＰＳＤは安全光制御のための自動シャットダウン要求、ＷＤＭ  ＡＩＳ及びＯＳＣ  ＡＩＳは、上流局において発生したＷＤＭ信号光断、ＯＳＣ信号光断を下流へ伝えるためのデータである。【００６３】
以上のようにして、この例のＷＤＭ光伝送システムにおいては、ラマン光増幅装置２０も含めて制御予定量が上流から下流へ送られて、全局一斉にＡＬＣを開始することができるので、上述のような安定化待ち時間の短縮及び信号光のレベル変動抑制といった利点を得ることができる。【００６４】
ラマン光増幅装置２０についても、信号断からの立ち上げにあたってはＶＯＡ４と同様に、伝送路損失目標値の初期値を考える必要がある。一例としてあげられるのは、上流局の出力目標値（ｄＢｍ）−自局の入力目標値（ｄＢｍ）とすることである。ただし、ＶＯＡの場合は、制御電流あるいは電圧に対する減衰量の特性を予め測定しておくことができ、該特性の敷設後の変化も少ないが、ラマン光増幅装置の場合は、敷設後に利得が大きく変わる可能性があることに注意しておく必要がある。すなわち、敷設された光伝送路の損失係数（ｄＢ／ｋｍ）、ラマン励起光が伝送路光ファイバに結合されるまでに通過するコネクタ等で発生する損失などで、ラマン光増幅装置の利得は変化するという特性がある。したがって、同じラマン励起光量で励起したとしてもその利得は、２ｄＢから１０ｄＢ程度まで変化する可能性があり、ラマン励起光量と利得との関係を予め一律に予測しておくことが難しい。そこで、信号光パワーが高くなりすぎることによる光受信器の破損を最優先リスクとして、伝送路損失目標値の初期値は、設定可能な最小のラマン励起光量となる値としておくのが好ましい。【００６５】
また、上流局のトラブルで、ラマン光増幅装置２０の出力が停止した場合、入力測定値が検出されなくなるので、やはりＶＯＡ４の場合と同様に、出力停止直前の伝送路損失目標値を保持するようにする。すなわち、その直前目標値に関するラマン励起光量の制御値をホールドしておき、再起動時にはその値から出発する。その後は、光増幅装置１０のＡＧＣ→ＡＬＣに応じて制御を実行していけばよい。このときに伝送路の光ファイバ交換があったかどうかについては、上記同様、ＯＳＣ信号断を検出することで対応することができる。【００６６】
ＷＤＭ光伝送システムにおいては、上記のような構成要素の他に、分散量を調整することができるＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array）型可変分散補償器、ＷＤＭ信号光の利得均一性を補償する可変利得等化器（Active GEQ）、波長の分岐、挿入を実現するアド・ドロップフィルタなど、動作することで損失が変動してしまうような損失変動デバイスが使用され得る。このような損失変動デバイスに対しても、制御予定量を利用したＡＬＣを実行することができる。以下、ＶＩＰＡデバイスを例にして説明する。【００６７】
図７に、概略回路構成を示している。ＶＩＰＡは、薄板の平行平面に反射膜をコーティングした波長分散素子（ＶＩＰＡ板）及び反射ミラーを含んで構成された分散補償デバイスである（たとえば特開平０９−０４３０５７号公報参照）。このデバイスは分散値を±１０００ｐｓ／ｎｍ程度の範囲で調整することができるが、その分散値を変化させたときに挿入損失が変化してしまうという特性がある。そこで、これに対しＡＬＣを実行するために、図７の例では、ＶＩＰＡデバイス５０の前段にＶＯＡ５１を設け、そして、ＶＯＡ５１の前に入力パワーモニタ５２、ＶＩＰＡデバイス５０の後に出力パワーモニタ５３を設けて入力測定値及び出力測定値を得ている。なお、ＶＯＡ５１の位置は、ＶＩＰＡデバイス５０の後段でもよい。【００６８】
損失制御部５４は、上流から制御予定量を受信し、上述の式“減衰量目標値（ｄＢ）＝現在の減衰量目標値＋制御予定量−［出力目標値−出力測定値］”にて、ＶＯＡ５１に対する減衰量目標値を算出し、ＡＬＣを実行する。そして、自身の［出力目標値−出力測定値］を制御予定量として下流へ送信する。この減衰量目標値の更新間隔は、上記と同じく出力収束時間以上のタイミングにしておくことができる。【００６９】
このような損失一定制御を導入することにより、ＶＩＰＡデバイス５０に関しては、その本来の目的である分散量のみの都合で制御を行うことができ、このときの損失変動については、ＶＩＰＡデバイス５０＋ＶＯＡ５１の合計損失が一定となるようにＶＯＡ５１のＡＬＣを実行することで、吸収することができる。【００７０】
また、当該損失変動デバイスがある場合でも、その動作に伴う損失変化量を予め予測できるときには、次のような制御とすることも考えられる。すなわち、ＶＩＰＡデバイスを例にとると、予め、ＶＩＰＡデバイス単体で分散量対損失量を測定し記憶しておく。そして、ＶＩＰＡデバイスの分散量を変化させるときに、その変化の前後で予測される損失量の差分（変化分）を、記憶している測定済み損失量から計算する。当該差分を、制御予定量として下流へ流せば、下流の光増幅装置のＡＬＣで使用することができる。なお、この場合の損失量は予測値であって測定値ではないので、現実にはずれの発生が考えられるが、分散量の値が確定してしまえばその損失は固定となり、予測値との誤差による影響はなくなるので、制御としては安定する。【００７１】
以上の実施形態では、ＡＬＣの目標値に対して収束可能である場合を説明してきたが、目標値に収束しない場合も生じ得るので、これについて考える。【００７２】
ＶＯＡによるＡＬＣの場合、ＶＯＡの減衰量を最小にしても出力パワーが出力目標値に到達しない場合があり得る。これには、入力パワーが低すぎることに起因する場合と、光増幅装置内の損失増大に起因する場合と、が考えられる。また、ラマン光増幅装置の場合は、伝送路損失が大きくてラマン励起光のパワーを最大にしても目標値に達しない場合と、逆に伝送路損失が小さくてラマン励起光のパワーを最低にしても利得を減らせない場合と、の二通りでＡＬＣ目標値を外れることがあり得る。【００７３】
このように目標値が制御限界に到達してしまっている条件において、上記の制御予定量を当て込んだＡＬＣを実行すると、ある局において実際には既に限界値まで達していて、それ以上のパワー制御を実行することができないにも関わらず、下流に対しては制御予定量を通知し続けることになる。すると、下流の方では、その制御予定量を見込んでＡＬＣを実行し続けるので、信号光パワーがいつまで経っても目標値に到達しなくなる。そこで、どこかで制御限界に達したときには、下流に対して制御予定量を変化無しの値、つまり“０”に設定して送信するとよい。この“０”値の制御予定量を受信する下流局では、制御予定量が“０”となるから、ＶＯＡであれば、“減衰量目標値＝現在の減衰量目標値−［出力目標値−出力測定値］”の式により目標値を定めてＡＬＣを実行すればよいことになる。そして、自局の［出力目標値−出力測定値］を制御予定量として下流へ送信すればよい。【００７４】
この方式によると、ＡＬＣ目標値に到達できない個所では可能な範囲内で最大限の制御が実行され、当該個所で到達できなかった分は、正常な個所でリカバリーされるような運用状態を得ることができる。当該制御でも限界を超えて通信品質に影響するような事態であれば、警報を発することにしておく。
【図１】
2009016695.tif 000003
【図２】
2009016695.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月4日(2009.11.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送システムの中継局に備えられて信号光を増幅すると共に、可変光減衰器により出力パワーのＡＬＣ（Automatic Level Control）を実行する光増幅装置において、
上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新を、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、
そして、前記自身の出力目標値及び出力測定値の差分を下流への制御予定量とすることを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
光伝送システムの送信局に備えられて信号光を増幅すると共に、可変光減衰器により出力パワーのＡＬＣ（Automatic Level Control）を実行する光増幅装置において、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、
そして、前記自身の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として下流へ送信することを特徴とする光増幅装置。
【請求項３】
光伝送システムの受信局に備えられて信号光を増幅すると共に、可変光減衰器により出力パワーのＡＬＣ（Automatic Level Control）を実行する光増幅装置において、
上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行することを特徴とする光増幅装置。
【請求項４】
信号断が発生した後の立ち上げ時に、前記減衰量目標値の初期値として、当該光増幅装置の入力ダイナミックレンジの上限パワーで信号光が入力されたときの減衰量目標値を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【請求項５】
当該光増幅装置の出力が停止したときに、その出力停止直前の前記減衰量目標値を保持し、該停止していた出力の再開時に、前記保持している減衰量目標値を初期値とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光増幅装置。
【請求項６】
信号光を増幅すると共に、可変光減衰器により出力パワーのＡＬＣ（Automatic Level Control）を実行する光増幅装置を送信局、中継局、及び受信局に備えた光伝送システムにおいて、
前記送信局の光増幅装置は、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、
そして、前記自身の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として下流へ送信し、
前記中継局の光増幅装置は、
上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新を、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行し、
そして、前記自身の出力目標値及び出力測定値の差分を下流への制御予定量とし、
前記受信局の光増幅装置は、
上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、
ＡＬＣのために前記可変光減衰器に対し設定している現在の減衰量目標値と、自身の出力目標値及び出力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、前記可変光減衰器に対する減衰量目標値を更新するようになっていると共に、該減衰量目標値の更新は、ＡＬＣによる出力収束時間以上の間隔で実行する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項７】
前記中継局及び前記受信局の入力段にラマン光増幅式の光増幅装置が備えられ、
該光増幅装置は、
上流の光増幅装置の出力目標値及び出力測定値の差分を制御予定量として受信し、
ラマン励起光量を決定している現在の伝送路損失目標値と、自局の入力目標値及び入力測定値の差分と、前記制御予定量と、に基づいて、前記ラマン励起光量を決定するための伝送路損失目標値を更新するようになっていると共に、該伝送路損失目標値の更新を、自局の前記光増幅装置における減衰量目標値の更新間隔で実行し、
そして、前記自局の入力目標値及び入力測定値の差分を下流への制御予定量とする
ことを特徴とする請求項６記載の光伝送システム。
【国際調査報告】
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