(57)【要約】  波長分割多重（ＷＤＭ）通信用に、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）の影響をより受けにくいトーンベースの光チャネル監視を実施するための装置および方法が提供される。ＷＤＭチャネルが１つまたは複数のトーンによって変調される、トーンベースの光チャネル監視では、トーンパワーの検出および測定が、各チャネル中の信号パワーの尺度として一般に使用される。しかし、ファイバスパンが長く信号パワーが高いＷＤＭシステム中では、ＳＲＳがエネルギーをより短い波長からより長い波長に移行する傾向があり、それにより、トーンはもはや個々の波長チャネルの信号パワーを正確に示さない。監視されたＷＤＭ信号をサブ帯域にフィルタリングして各サブ帯域を独立して検出することによって、ＳＲＳの影響を低減する、装置および方法が提供される。
2011527141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光波長分割多重（ＷＤＭ）信号の複数の波長チャネルを監視する方法であって、各波長チャネルが少なくとも１つのトーンによって変調され、
光ＷＤＭ信号を、長波長帯域および短波長帯域を含む少なくとも２つの帯域にフィルタリングすること、
フィルタリングされた光ＷＤＭ信号の少なくとも２つの帯域のそれぞれを個別に電気信号に変換すること、
電気信号のうちの少なくとも１つの中でトーンを検出すること、ならびに、
検出されたトーンから波長チャネルのパワーを決定することを含む、方法。
【請求項２】
フィルタリングされた光ＷＤＭ信号の少なくとも２つの帯域のそれぞれが、それぞれの光検出器を使用して変換される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フィルタリングするステップが、長波長帯域および短波長帯域のそれぞれを少なくとも２つのサブ帯域にさらに分割することを含み、サブ帯域が個別に変換される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
フィルタリングされた光ＷＤＭ信号の少なくとも２つの帯域のそれぞれが、時分割光検出器を使用して変換される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
中間波長チャネルのパワーを決定することを含み、中間波長チャネルが少なくとも２つの帯域間の中間帯域にある、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
中間波長チャネルの少なくとも１つのトーンが各電気信号中で検出され、中間波長チャネルのパワーを決定することが、電気信号中で検出された少なくとも１つのトーンのパワーを合計することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
光波長分割多重（ＷＤＭ）信号の複数の波長チャネルを監視するための装置であって、各波長チャネルが少なくとも１つのトーンによって変調され、
光ＷＤＭ信号を、長波長帯域および短波長帯域を含む少なくとも２つの帯域にフィルタリングするためのフィルタと、
フィルタリングされた光ＷＤＭ信号の少なくとも２つの帯域のそれぞれを個別に電気信号に変換するための変換器と、
電気信号のうちの少なくとも１つの中でトーンを検出するためのトーン検出器と
検出されたトーンから波長チャネルのパワーを決定するためのプロセッサとを備える、装置。
【請求項８】
変換器が、フィルタリングされた光ＷＤＭ信号の少なくとも２つの帯域のそれぞれを変換するためのそれぞれの光検出器を備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
フィルタが、
光ＷＤＭ信号を長波長帯域と短波長帯域とに分割するための第１のフィルタと、
長波長帯域を少なくとも２つのサブ帯域に分割するための第２のフィルタと、
短波長帯域を少なくとも２つのサブ帯域に分割するための第３のフィルタとを備え、
変換器が各サブ帯域を個別に変換する、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
フィルタが、
１×Ｎフィルタと、
１×Ｎ光スイッチとを備え、
１×Ｎ光スイッチが少なくとも２つの帯域のうちの１つを変換器に選択的に接続する、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
プロセッサが中間波長チャネルのパワーを決定し、中間波長チャネルが少なくとも２つの帯域間の中間帯域にある、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
中間波長チャネルの少なくとも１つのトーンが各電気信号中で検出され、プロセッサが、電気信号中で検出された少なくとも１つのトーンのパワーを合計することによって中間波長チャネルのパワーを決定する、請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信の分野に関し、より詳細には、トーンベースの光チャネル監視に関係する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重（ＷＤＭ）通信システムにおけるトーンベースのチャネル監視では、各波長が、波長に特有の１つまたは複数のトーンによって変調される。Ｗａｎ他に譲渡された米国特許第７，０５４，５５６号には、どの時点でも各チャネルが少なくとも１つのディザトーンによって変調されるように、光ＷＤＭシステムにおけるチャネルが２つ以上の交番するディザトーンによってそれぞれ変調される方式が記載されている。この米国特許に記載されているように、ディザトーンを検出することによるチャネル監視は、ＷＤＭチャネル上で符号化されたディザトーンを復号および測定することのできる高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プロセスを利用する。
【０００３】
このような非侵入的なリアルタイムのチャネル監視を実施する際、トーン復号サブシステム（波長トラッカとも呼ばれる）が使用される。波長トラッカ中で、光ＷＤＭ信号は通常、フォトダイオードを使用して電気信号に変換される。変換された電気信号中のトーン、およびトーンそれぞれのレベルは、どの波長チャネルがＷＤＭ信号中に存在するか、ならびに、存在するチャネルの光パワーレベルに関する情報を提供する。この情報は、ＷＤＭシステムにとって、チャネル監視およびパワー管理のためにクリティカルである。例えば、全てのチャネルの良好な伝送性能を達成するために、パワーレベルが所望のレベルよりも低い（高い）として監視された波長チャネルは、例えば光増幅段における利得等化を介して、ブースト（減衰）させることができる。
【０００４】
ＷＤＭシステム中で波長チャネルのパワーを監視するために、従来の波長トラッカ検出器の動作は、異なるＷＤＭチャネルに割り当てられた異なる周波数トーンのパワーを同時に測定することに基づく。しかし、光ファイバ伝送中の誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）は、これらのチャネルのパワーが高いときおよび／または伝送距離が長いときは特に、エネルギーをより短い波長のチャネルからより長い波長のチャネルに移行させる効果を有する。このようなエネルギー移行は、ＳＲＳ誘発型チャネルクロストークとも呼ばれ、これは、所与の波長チャネルに元々割り当てられていた周波数トーンのかなりの部分を、他のＷＤＭチャネルに移行させる。これにより、従来の波長トラッカは、各チャネルのパワーレベルを報告する際に不正確になり、その後、パワー傾斜、および光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）の劣化が引き起こされ、したがってシステム性能に悪影響が及ぶ。場合によっては、この不正確さが非常に大きくなるため、波長トラッカが波長チャネルの有無を誤って報告することになることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７０５４，５５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、信号パワーおよびシステムリーチが高くても、正確な光チャネル監視を達成できるように、ＳＲＳに対するトーンベースの波長追跡の耐性を改善することが望ましい。
【０００７】
前述の問題に対する、知られている解決法はない。この問題の修復に向けた考えられるアプローチは、各ファイバスパン中のＷＤＭチャネル間のトーン移行を推定し、トーン周波数が割り当てられた波長チャネルの実際のパワーを反映するように周波数トーンごとに測定パワーを較正することである。しかしこのアプローチは、チャネルの位置および入力パワー、各チャネル中で現在搬送されているトーン成分、ファイバ非線形係数および損失係数など、各ファイバスパン中で伝送されるチャネルの知識を必要とする。次いで、ファイバスパン中のトーン移行を計算する必要があり、これは計算集約的である。
【０００８】
さらに、ＳＲＳのせいで所与のチャネルに与えられる周波数トーンのパワーを記録する必要があり、この情報を、次の波長トラッカにおいてさらに計算するためにチャネルと共に渡す必要がある。これは、波長チャネルをオンデマンドで追加、ドロップ、または再ルーティングすることのできる再構成可能光アド／ドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）を使用するトランスペアレントなＷＤＭシステム中で実施するには非実際的になる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＳＲＳ誘発型クロストークがある場合のトーンベースの光チャネル監視の精度を大幅に高める装置および方法を対象とする。ＳＲＳ誘発型クロストークの大部分は遠く離れたチャネル間で発生するということの理解に基づき、本発明の例示的な一実施形態は、ＷＤＭフィルタを使用して、ＷＤＭチャネルを少なくとも２つのグループ、例えば短波長グループと長波長グループに分割し、各チャネルグループのトーンパワーを個別に測定する。各チャネルグループ中の波長範囲がかなり縮小され、最悪の場合のＳＲＳ誘発型クロストークが波長範囲に対して大まかに２次比例するので、ＳＲＳ誘発型クロストークに対する波長トラッカの耐性はずっと改善される。
【００１０】
したがって本発明は、リーチが拡張され信号パワーが増大したＷＤＭシステムに使用することのできる、コスト効果の高い波長トラッカ技術を提供する。
【００１１】
本発明の前述のおよび他の特徴および態様について、以下により詳細に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】タップされた光ＷＤＭ信号の全てのチャネルが、単一のフォトダイオードを使用して電気的に変換される、例示的な波長トラッカシステムのブロック図である。
【図２Ａ】タップされた光ＷＤＭ信号が赤帯域および青帯域にフィルタリングされ、各帯域がそれぞれのフォトダイオードによって電気的に変換される、波長トラッカシステムの例示的な一実施形態のブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ａの例示的なシステム中で使用される赤／青フィルタデバイスの透過率特性を示す図である。
【図３】タップされた光ＷＤＭ信号が４つの帯域にフィルタリングされ、各帯域がそれぞれのフォトダイオードによって電気的に変換される、波長トラッカシステムの別の例示的な一実施形態のブロック図である。
【図４】タップされた光ＷＤＭ信号が複数の帯域にフィルタリングされ、各帯域が時分割フォトダイオードによって電気的に変換される、波長トラッカシステムのさらに別の例示的な一実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、例示的な波長トラッカシステム１００のブロック図である。このシステムは、監視される光経路１０上の光ＷＤＭ信号のごく一部（例えば、パワーで１０％以下）をタップする光タップ１０１を備える。タップされた光信号は、フォトダイオードやＰＩＮ検出器などの光検出器１０２によって電気信号に変換される。例示的な一実施形態では、比較的低速の（１ＭＨｚまでの）フォトダイオードをこの目的に使用することができる。
【００１４】
電気信号は、トーン検出器１２０に提供される。トーン検出器１２０中で、電気信号は可変利得増幅器（ＶＧＡ）１２１に提供されるが、ＶＧＡ１２１の利得は、以下でより詳細に述べるディジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニット１１０によって制御される。ＶＧＡ１２１の出力は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２２およびハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１２３に結合される。ＨＰＦ１２３の出力は増幅器１２５に結合され、増幅器１２５の出力は高速アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）１２７に結合される。ＬＰＦ１２２の出力は低速ＡＤＣ１２８に結合される。ＡＤＣ１２７および１２８の出力は、ＤＳＰユニット１１０によって監視される。
【００１５】
ＬＰＦ１２２および低速ＡＤＣ１２８は、ＷＤＭ信号のＤＣレベルの表現をＤＳＰユニット１１０に提供し、ＨＰＦ１２３、増幅器１２５、および高速ＡＤＣ１２７は、ＷＤＭ信号のチャネルに課されたかもしれない任意のディザトーンの周波数帯域内の任意の信号の表現を提供する。ＤＣレベルを使用して、ＷＤＭ信号の平均総パワーを推定することができる。例示的な一実施形態では、トーンは、７８２ｋＨｚから８１４ｋＨｚまでの周波数の帯域内とすることができる。したがって、ＨＰＦ１２３および高速ＡＤＣ１２７は、この帯域中の信号を通過させて変換するように設計される。例として、ＬＰＦ１２２およびＨＰＦ１２３のカットオフ周波数は、それぞれ約１ｋＨｚおよび２ｋＨｚとすることができる。
【００１６】
ＤＳＰユニット１１０は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）データを含むメモリ１１２に結合されたプロセッサ１１１を備える。プロセッサ１１１は、例えばマイクロプロセッサやディジタル信号プロセッサなどによって実現してもよい。
【００１７】
動作時、プロセッサ１１１は、高速ＡＤＣ１２７および低速ＡＤＣ１２８の入力における信号パワーレベルがＡＤＣのダイナミックレンジに対して最適化されるように、ＡＤＣ１２８によって提供される低周波数信号に従って増幅器１２１の利得を制御する。プロセッサ１１１は、知られている方式で動作し、メモリ１１２を使用して、ＡＤＣ１２７および１２８によって提供されたディジタル信号のＦＦＴ処理を実施し、光経路１０上の光ＷＤＭ信号のディザトーン変調があればそれを検出する。これは、それぞれのディザトーン、したがって光ＷＤＭチャネル識別を決定し、それにより、どのチャネルが光経路１０中に存在するかの指示を提供する。加えて、ＤＳＰユニット１１０は、検出されたトーンのレベルを測定することができ、それにより、光経路１０上のＷＤＭ信号中の各チャネルのそれぞれの光信号パワーレベルの指示を提供することができる。
【００１８】
図２Ａは、ＷＤＭ信号を監視するための本発明による波長トラッカシステムの例示的な一実施形態２００のブロック図である。このシステムは、監視されるＷＤＭ信号のごく一部をタップする光タップ２０１を備える。この実施形態では、ＷＤＭ信号は、１５２９ｎｍから１５６２ｎｍまでの波長の範囲のＣ帯域にあるが、本発明はどんな特定の帯域にも限定されず、また、複数の帯域を伴う適用例で使用されてもよい。
【００１９】
赤−青ＷＤＭフィルタ２２０が、タップされた信号を２つのグループ、すなわち１５２９ｎｍから１５４３ｎｍまでの範囲の青帯域グループと、１５４７ｎｍから１５６２ｎｍまでの範囲の赤帯域グループとに分割する。次いで２つのグループは、前述と同様の、それぞれの検出器２２１および２２２と、それに続くそれぞれのトーン検出器２２３および２２４によって同時に検出される。
【００２０】
トーン検出器２２３および２２４の出力に基づいて、ディジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニット２１０が、青帯域グループ中に存在する各ＷＤＭチャネル、および赤帯域グループ中に存在する各ＷＤＭチャネルのパワーを計算する。
【００２１】
ＷＤＭチャネルを赤帯域グループと青帯域グループとに分割してグループを別々に検出することにより、波長トラッカ２００は、誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）に対する耐性が、前述の波長トラッカ１００に対して約６ｄＢ改善されることが予想される。ＳＲＳに対する耐性の６ｄＢの改善は、同じ監視精度で、４倍大きい信号パワーまたは４倍長い伝送距離を可能にできることを意味する。
【００２２】
赤／青ＷＤＭフィルタ２２０は、様々な従来の既製の光フィルタリングデバイスを使用して実現することができる。例えば、ＷＤＭ信号を取り込む１つの入力ポートと、２つの出力ポート（１５２９ｎｍと１５４３ｎｍとの間の１ｄＢ通過帯域を伴ういわゆる「青」帯域を出力する「青」出力、および１５４７ｎｍと１５６２ｎｍとの間の１ｄＢ通過帯域を伴ういわゆる「赤」帯域を出力する「赤」出力）とを備えるデバイスなどである。このようなデバイスの透過率特性を図２Ｂに示すが、２５０は青出力の透過率を表し、２６０は赤出力の透過率を表す。青出力の１ｄＢ通過帯域２５５は、透過率２５０がピーク透過率から１ｄＢ以内である領域として定義され、同様に、赤出力の１ｄＢ通過帯域２６５は、透過率２６０がピーク透過率から１ｄＢ以内である領域として定義される。この結果、赤帯域と青帯域との間に、赤および青の出力ポートによって種々の程度に部分的に減衰され通される「中間」帯域２７５、すなわち１５４３−１５４７ｎｍが残る。中間帯域２７５もまたＷＤＭチャネルを搬送することができ、これらのチャネルのパワーもまた監視されることが望ましい。一般的な赤／青ＷＤＭフィルタ中では、赤通過帯域の透過率と青通過帯域の透過率とは相補的である（エネルギー保存により）。したがって、１５４３ｎｍ−１５４７ｎｍ範囲の中間帯域におけるＷＤＭチャネルのチャネルパワーは、ＷＤＭチャネルに対応するトーン周波数について赤帯域出力および青帯域出力から測定されたパワーを合計することによって得ることができる。この合計は、ＤＳＰユニット２１０によって実施することができる。
【００２３】
図３は、波長トラッカシステムの別の例示的な一実施形態３００のブロック図であり、赤帯域および青帯域がさらに、それぞれのＷＤＭフィルタ３２１および３２２によって４つの波長サブ帯域に分離される。フィルタ３２１および３２２は、波長非跳躍フィルタであることが好ましい。
【００２４】
この例示的な実施形態では、４つの波長サブ帯域は、１５２９ｎｍから１５３６ｎｍ、１５３６ｎｍから１５４３ｎｍ、１５４７ｎｍから１５５４．５ｎｍ、および１５５４．５ｎｍから１５６２ｎｍである。次いで４つの波長グループは、前述と同様の、それぞれのＰＩＮ検出器３２３−３２６と、それに続くそれぞれのトーン検出回路３２７−３３０によって同時に検出される。
【００２５】
この実施形態では、ＷＤＭフィルタ３２１および３２２は、赤および青の各帯域内のサブ帯域間に間隙を設けないように、従来の既製の光フィルタリングデバイスによって実現できることに留意されたい。これは、サブ帯域の帯域幅がより狭いせいである。赤帯域と青帯域との間の中間帯域、すなわち１５４３ｎｍ−１５４７ｎｍは、前述のように対処することができる。
【００２６】
ディジタル信号処理（ＤＳＰ）ユニット３１０が、前述のＤＳＰユニット２１０と同様にして、各波長サブ帯域中の各波長チャネルのパワーを計算し、トーン検出器３２７−３３０の利得を制御する。前述の波長トラッカ１００に対する、波長トラッカ３００のＳＲＳ耐性の予想される改善は、約１２ｄＢである。
【００２７】
他の例示的な実施形態（図示せず）では、図３の実施形態の４つの波長サブ帯域をさらに８つのサブ帯域に細分することができ、この８つのサブ帯域はさらに１６個のサブ帯域に細分することができ、以下同様にして、一層よいＳＲＳ耐性をもたらすことができる。
【００２８】
図４は、波長トラッカシステムのさらに別の例示的な一実施形態４００のブロック図であり、複数のＰＩＮ検出器および複数のトーン検出器を使用する代わりに、１つのＰＩＮ検出器４２２および１つのトーン検出器４２３を使用して、１×Ｎ  ＷＤＭフィルタ４２０によって分離された複数Ｎ（≧２）個の波長サブ帯域のそれぞれが順次処理される。１×Ｎ光スイッチ４２１を使用して、所与の時点でＮ個の波長サブ帯域のうちの１つがＰＩＮ検出器４２２に接続される。これは、ＤＳＰユニット４１０の制御下で行うことができる。ＤＳＰユニット４１０は、前述のように動作して、１×Ｎ光スイッチ４２１によって現在選択されている波長サブ帯域のチャネルパワーを決定する。これが行われると、ＤＳＰユニット４１０は、Ｎ個の波長サブ帯域のそれぞれが処理されるまで、１×Ｎ光スイッチ４２１を制御して別の波長サブ帯域を選択し、以下同様にすることができる。
【００２９】
前述の実施形態は、本発明の適用例を表すことのできる考えられる特定の実施形態の少数のみを例示するものであることを理解されたい。本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、当業者によって多くの様々な他の構成を行うことができる。
【図１】
2011527141.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2011527141.tif 000008
2011527141.tif 000009
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