(57)【要約】【課題】  光増幅器の入力レベルがスパンロス変動によって不適切になったことを検知し報告する機能において、その検知閾値を容易に設定できるようにして、結果として最良の伝送性能を引き出すことが可能な光伝送システムにおける監視方式を得る。【解決手段】  光中継増幅器１ａ〜１ｅの入力レベルを監視するために設定する上限閾値、下限閾値は、工場出荷時固定ではなく、現地設置後に変更可能な仕組みを設けている。図３では、伝送スパン３ａ〜３ｅの損失の大小に応じて、各中継増幅器１ａ〜１ｅの入力レベルが多様であることを示しており、そこで、閾値更新コマンドを送信し、入力レベルに応じて、監視閾値が適切なレベルに設定された様子を示す。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光増幅器の入力レベルを監視して、この入力レベルが所定範囲を外れた場合に、警報を発出するようにした光伝送システムにおける監視システムであって、
前記所定範囲を定める警報発出のための閾値を外部から設定自在としたことを特徴とする監視システム。
【請求項２】
前記光増幅器の入力は波長多重信号であり、前記入力レベルは前記波長多重信号の一波あたりのものであることを特徴とする請求項１記載の監視システム。
【請求項３】
前記閾値は、前記光増幅器の入力側に接続されている光伝送路のロスに応じて決定されることを特徴とする請求項１または２記載の監視システム。
【請求項４】
前記閾値は監視センタより設定されることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の監視システム。
【請求項５】
前記閾値は予め定められた複数の閾値パターンのなかから決定されることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の監視システム。
【請求項６】
外部指令に応答して、その時点での前記光増幅器の入力レベルを基準値として記憶する手段を設け、前記基準値に対する上下の許容幅を用いて前記閾値を設定することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の監視システム。
【請求項７】
前記所定幅は、少なくとも前記光増幅器の入力側に接続されている伝送路の距離、敷設条件、コネクタ接続点の数に依存して決定されるものであることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の監視システム。
【請求項８】
前記入力レベルの変化を検出する際に、該入力レベルの経時観測信号から所定周波数以下の周波数成分のみを抽出するフィルタ処理を行い、その出力を閾値判定して前記警報を発出することを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の監視システム。
【請求項９】
前記入力レベルの変化を検出する際に、該入力レベルの経時観測信号から所定周波数以下の周波数成分を除去するフィルタ処理を行い、その出力を閾値判定して前記警報を発出することを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の監視システム。
【請求項１０】
前記所定範囲を定める閾値のうち下限閾値として、前記光増幅器の入力側に接続されている光伝送路のロスとして、将来増加するであろう所定マージンを見込んで設定することを特徴とする請求項１〜１１いずれか記載の監視システム。
【請求項１１】
光増幅器と、この光増幅器の入力レベルを監視して、この入力レベルが所定範囲を外れた場合に、警報を発出する警報発出手段とを含む光伝送装置であって、
前記所定範囲を定める警報発出のための閾値を、外部からの制御に応答して記憶する記憶手段を有することを特徴とする光伝送装置。
【請求項１２】
前記光増幅器の入力は波長多重信号であり、前記入力レベルは前記波長多重信号の一波あたりのものであることを特徴とする請求項１１記載の光伝送装置。
【請求項１３】
前記閾値は前記光増幅器の入力側に接続されている光伝送路のロスに応じて決定されたものであることを特徴とする請求項１１または１２記載の光伝送装置。
【請求項１４】
前記閾値は監視センタより設定されることを特徴とする請求項１１〜１３いずれか記載の光伝送装置。
【請求項１５】
前記閾値は予め定められた複数の閾値パターンのなかから決定されたものであることを特徴とする請求項１１〜１４いずれか記載の光伝送装置。
【請求項１６】
外部指令に応答して、その時点での前記光増幅器の入力レベルを基準値として前記記憶手段へ記憶し、前記基準値に対する上下の許容幅を用いて前記閾値を設定することを特徴とする請求項１１〜１５いずれか記載の光伝送装置。
【請求項１７】
前記所定範囲は、少なくとも前記伝送路の距離、敷設条件、コネクタ接続点の数に依存して決定されたものであることを特徴とする請求項１１〜１６いずれか記載の光伝送装置。
【請求項１８】
前記入力レベルの変化を検出する際に、所定時間に渡ってレベル変化が認められた場合に、前記警報を発出することを特徴とする請求項１１〜１７いずれか記載の光伝送装置。
【請求項１９】
前記入力レベルの変化を検出する際に、所定時間以下で設定量以上の変化が認められた場合に、前記警報を発出することを特徴とする請求項１１〜１７いずれか記載の光伝送装置。
【請求項２０】
前記所定範囲を定める閾値のうち下限閾値として、前記光増幅器の入力側に接続されている光伝送路のロスとして、将来増加するであろう所定マージンを見込んで設定されたものであることを特徴とする請求項１１〜１９いずれか記載の光伝送装置。
【請求項２１】
請求項１〜１０いずれか記載の監視システムを含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２２】
請求項１１〜２０いずれか記載の光伝送装置を含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２３】
光増幅器の入力レベルを監視して、この入力レベルが所定範囲を外れた場合に、警報を発出するようにした光伝送システムにおける監視レベル設定方法であって、
前記所定範囲を定める警報発出のための閾値を外部から設定するステップを含むことを特徴とする監視レベル設定方法。
【請求項２４】
前記光増幅器の入力は波長多重信号であり、前記入力レベルは前記波長多重信号の一波あたりのものであることを特徴とする請求項２３記載の監視レベル設定方法。
【請求項２５】
前記閾値は前記光増幅器の入力側に接続された光伝送路のロスに応じて決定されることを特徴とする請求項２３または２４記載の監視レベル設定方法。
【請求項２６】
前記閾値を監視センタより設定するステップを、更に含むことを特徴とする請求項２３〜２５いずれか記載の監視レベル設定方法。
【請求項２７】
前記閾値を予め定められた複数の閾値パターンのなかから決定するステップを、更に含むことを特徴とする請求項２３〜２６いずれか記載の監視レベル設定方法。
【請求項２８】
外部指令に応答して、その時点での前記光増幅器の入力レベルを記憶手段に基準値として記憶するステップと、前記基準値に対する上下の許容幅を用いて前記閾値を設定するステップとを更に含むことを特徴とする請求項２３〜２７いずれか記載の監視レベル設定方法。
【請求項２９】
前記所定範囲は、少なくとも前記伝送路の距離、敷設条件、コネクタ接続点の数に依存して決定されるものであることを特徴とする請求項２３〜２８いずれか記載の監視レベル設定方法。
【請求項３０】
前記入力レベルの変化を検出する際に、該入力レベルの経時観測信号から所定周波数以下の周波数成分のみを抽出するフィルタ処理を行い、その出力を閾値判定して前記警報を発出するステップを更に含むことを特徴とする請求項２３〜２９いずれか記載の監視レベル設定方法。
【請求項３１】
前記入力レベルの変化を検出する際に、該入力レベルの経時観測信号から所定周波数以下の周波数成分を除去するフィルタ処理を行い、その出力を閾値判定して前記警報を発出するステップを更に含むことを特徴とする請求項２３〜２９いずれか記載の監視レベル設定方法。
【請求項３２】
前記所定範囲を定める閾値のうち下限閾値として、前記光増幅器への光伝送路のロスとして、将来増加するであろう所定マージンを見込んで設定することを特徴とする請求項２３〜３１いずれか記載の監視レベル設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は監視システム、光伝送装置、光伝送システム及び監視レベル設定方法に関し、特に光増幅器を用いた光伝送システムにおける伝送区間損失であるスパンロスの監視方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ほとんどの光通信装置には、光入力信号断を検知し、警報発出する機能が備わっている。更に、昨今においては、光入力信号断だけでなく、より詳細な状態変化の検知機能が求められるようになってきている。すなわち、光ファイバの断線や伝送路ロス（スパンロス）の増加など、伝送路ファイバに起きる障害を、その伝送路ファイバと接続され通信路として使用している伝送装置が検出し、自動報告する機能が必要とされている。その目的は、伝送線路の保守と信号の迂回作業、すなわち変動要因を推定し、障害点を見極め、修繕工事を手配することや、重要回線の迂回ルートへの振替え作業を始めることである。
【０００３】
これらの目的のために、伝送路ロスを監視して、一定量の増加を検知したら警報発出する技術が考案されている。例えば、特許文献１に開示の技術はその代表的なものである。この技術では、伝送路ロスの増加を複数の閾値で判別することで、完全な断になる前の劣化状態をも検知する手段を提供している。しかしながら、伝送路ロスは局間毎まちまちであるために、このような微妙な閾値を適切に動作するように設定するためには、それを各々の伝送路区間のロスに適合するように設定する必要があり、運用上、手間が掛かりすぎるという問題がある。
【０００４】
逆に言えば、断検出機能がほとんどの光伝送装置に具備できているのは、断の検出は容易だからである。断の手前の微妙な変化をうまく検知するための閾値設定は容易ではない。下手をすると誤警報発出を繰り返して、監視者が誤警報に慣れてしまい、本当の警報時に正しい処置が取られなくなる恐れがある。
【０００５】
光増幅中継システムの普及以前は、伝送路ファイバの異変とは、断線か、それにほぼ等しい極端な劣化状態を意味していた。伝送路ファイバの多少の損失変動などは、伝送品質に深刻な影響を与えるものではなかったのである。ところが、今日、広く普及した波長多重方式の光増幅中継システムでは、伝送路の満たすべき条件がやや厳しくなり、より厳密な管理が必要となっている。その経緯を次に説明する。
【０００６】
先ず、光アンプの入力範囲に限界がある。それには２つほどの要因がある。一つはモニタ範囲の限界である。光アンプ内には、各点のレベルをモニタする回路が備わっているが、これらはある有限な範囲でのみ、正しく機能するものである。もう一つは、特に波長多重用光アンプにおいて重要なことであるが、平坦な利得を得ることができる利得の範囲が限られるという性質がある。光増幅中継器の一波あたりの出力は、入力によらず一定値にするのが一般的であるので、入力レベルが設計範囲外になるということは利得が設計範囲外になるということであり、利得傾斜が発生するなどの問題が生じてしまう。
【０００７】
次に、光ＳＮ比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio ）を一定以上に保てるように設計されたシステムにおいて、その設計を破らないようするための限界がある。光増幅中継器では、増幅に伴って一定のノイズ光を出力光に重畳するので、増幅器への入力パワーが小さくなると信号とノイズのパワー比であるＯＳＮＲが減少する。信号の品質を直接に表す符号誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）とＯＳＮＲとは、ほぼ一対一の強い相関関係があり、ＯＳＮＲの減少はほぼ直接にＢＥＲの劣化となる。
【０００８】
このために、伝送システムの設計時には、スパンロス情報から各増幅中継器への入力レベルを予測し、それを元に受信端でのＯＳＮＲを予測して、所要ＢＥＲを得るために要するＯＳＮＲと比較して、増幅中継伝送の可否を判断している。もし、必要なＯＳＮＲを確保できない場合には、中間に再生中継器（一度電気信号に戻して、再度光信号にする中継器）を挿入して、増幅中継区間を分割することで所要ＯＳＮＲを確保する。ちなみに、波長多重通信システムでは、再生中継器のコストは増幅中継器の何十倍も高いので、なるべく使用しなくてすむように設計することが望まれる。
【０００９】
このように、光増幅中継システムでは、各増幅中継器の入力レベルには回線設計時に下限が想定されているので、この下限を下回ることがないように運用する必要がある。補足説明すると、それぞれ異なる各スパンロスを、それらを含むある一定値に落とし込んで考えるＯＳＮＲ回線設計方法もある。例えば、１２ｄＢ，２４ｄＢ，１５ｄＢ，２７ｄＢ，１４ｄＢの５スパンからなる伝送システムを、全て３０ｄＢのスパンロスと考えて設計するものである。こうすると、下限警報閾値の設定と監視は簡単になるが、一方で、実際に必要なスパンロス以上のロスを見込んで設計しているため、伝送可能距離が極端に短くなってしまうことが多く、望ましくないのである。
【００１０】
更に、参考までに補足すると、このようにケアすべきことが増えるにも関わらず、なぜ波長多重光増幅中継方式が広く普及したかというと、経済的なメリットが極めて大きいためである。光増幅中継と波長多重方式は、相性がとても良い。光増幅器は波長多重光を、一括で、余計な歪みなども生じさせずに増幅できるため、従来、波長チャネル毎に必要であった中継器を、小型で安価な１個の光増幅器に置き換えることができ、劇的な伝送コスト低減を実現したのである。
【００１１】
波長多重方式の光増幅中継システムの劇的な普及の結果、伝送路のロス条件は、従来よりもある程度は厳密になったが、さりとて非実用的なほどの制約ではなく、十分対応できるものである。
【００１２】
以上をまとめると、線路保守や信号ルート迂回作業の検討開始の引き金となる、スパンロス変動の監視は、その監視すべき要件として、大きく以下の３つがある。
１．断などの重大事故の予知のため、スパンロスに異変がないことの監視。
２．光アンプの正規の性能を発揮するための、物理的な入力上限、下限の範囲内にあることの監視。
３．ＯＳＮＲ回線設計で決められたスパンロスを越えていないこと（入力レベル下限値を下回っていないこと）の監視。
【００１３】
一般に、波長多重光伝送システムでは、波長多重光のレベルダイヤが一波あたりのレベルダイヤの線形重ね合わせになるように作られるのが通例である。具体的に説明すると、例えば、ある光アンプの入力レベルが一波あたり−２３ｄＢｍ、出力レベルが＋１ｄＢｍであるとき、波長数１０波の時のトータルの入出力レベルは、一波あたりのレベルの10倍（１０ｄＢ増）となって、それぞれ−１３ｄＢｍ／＋１１ｄＢｍとなる。波長数４０波の時のトータルの入出力レベルは、一波あたりのレベルの４０倍（１６ｄＢ増）となって、それぞれ−７ｄＢｍ／＋１７ｄＢｍとなる。
【００１４】
一方で、光増幅器は、波長多重光の中に波長がいくつ入っているかには関係なく、波長多重光を一つの光として増幅し出力する。そのため、波長多重信号数が動的に変化するシステムで用いる光増幅器は、その時の波長数の情報を何らかの方法で得て、波長数が変わっても一波あたりの出力レベルを所定値に維持するような制御メカニズムを搭載するのが通例である。
【００１５】
現在の波長数を増幅器が知る手段の開示技術としては、例えば、特許文献２には、送信端局で波長数をカウントする技術が開示されている。また、特許文献１では、端局で多重した波長数を各中継器に伝送し、各中継器は指示された波長数に応じた出力レベルに調整する技術が開示されている。昨今では、簡易的な光スペクトルアナライザモジュールも市販されるようになってきており、それを光増幅器の内部もしくは近くに配置し、スペクトルアナライザで波長数をカウントし、それを光増幅器に伝えるという形態も実現されはじめた。
【００１６】
このような波長多重光増幅器において、波長数情報を得て一波あたりの出力パワーを一定に維持する技術は既に提案されているが、伝送路ロスを監視するために用いる従来技術はない。
【００１７】
【特許文献１】特許第１６８９１４９号公報
【特許文献２】特許第３１６６６９５号公報
【特許文献３】特開平６−０６９８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記において詳述したように、伝送区間ロスが異常になったり、不適切になったりしたことを、光増幅器の入力レベルのモニタ機能を使って検知し、報告する機能において、その検知閾値を、各々の伝送区間ロスに応じて適切に個別設定することは、従来においては容易ではないという問題がある。
【００１９】
本発明の目的は、光増幅器の入力レベルがスパンロス変動によって不適切になったことを検知し報告する機能において、その検知閾値を容易に設定できるようにして、結果として最良の伝送性能を引き出すことが可能な監視システム、光伝送装置、光伝送システム及び監視レベル設定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明による監視システムは、光増幅器の入力レベルを監視して、この入力レベルが所定範囲を外れた場合に、警報を発出するようにした光伝送システムにおける監視システムであって、前記所定範囲を定める警報発出のための閾値を外部から設定自在としたことを特徴とする。
【００２１】
本発明による光伝送装置は、光増幅器と、この光増幅器の入力レベルを監視して、この入力レベルが所定範囲を外れた場合に、警報を発出する警報発出手段とを含む光伝送装置であって、前記所定範囲を定める警報発出のための閾値を、外部からの制御に応答して記憶する記憶手段を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明による光伝送システムは、上記の光監視システムまたは光伝送装置を用いたことを特徴とする。
【００２３】
本発明による監視レベル設定方法は、光増幅器の入力レベルを監視して、この入力レベルが所定範囲を外れた場合に、警報を発出するようにした光伝送システムにおける監視レベル設定方法であって、前記所定範囲を定める警報発出のための閾値を外部から設定するステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光通信網の中に存在するそれぞれの伝送路区間のスパンロスに対して個別に最適な閾値を設定することができ、よって的確に伝送路の異常を検知するすることが可能になるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
＜第一の実施の形態＞
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態による光増幅中継器の機能ブロック図である。図１を参照すると、本実施の形態による光増幅中継器１は、光アンプ１１と、カプラ１２と、光パワー検出器１３と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１４と、ＣＰＵ（制御部）１５と、メモリ１６とを含んで構成されている。
【００２６】
光アンプ１１は伝送路である光ファイバ（図示せず）からの入力光信号を増幅する機能を有しており、カプラ１２は当該入力光信号の光分岐機能を有する。光パワー検出器１３はこのカプラ１２からの光分岐信号を用いて光パワーの検出を行ってＡ／Ｄ変換器１４へ供給する機能を有する。Ａ／Ｄ変換器１４は検出された光パワーをデジタル情報に変換してＣＰＵ１５へ供給し、制御部であるＣＰＵ１５はこの光パワーのデジタル情報を、予めメモリ１６に記憶されている所定閾値と比較して、この比較結果に従って警報を発出する機能を有する。メモリ１６は、警報発出のための所定閾値などを記憶する機能を有する。
【００２７】
かかる構成において、入力光信号の一部はカプラ１２により分岐され、光パワー検出器１３にて光パワーに応じた電圧出力が得られる。そして、この電圧出力はＡ／Ｄ変換器１４にてデジタル化されてＣＰＵ１５に取り込まれる。一方、警報閾値が光増幅中継器１の外部からの制御信号の形でＣＰＵ１５に伝達されており、メモリ１６に記憶されているものとする。ＣＰＵ１５では、この閾値と入力光パワーとの大小関係が比較され、入力光パワーが上限もしくは下限の閾値を超過している場合には、それらの警報の元となる信号が発出されることになる。
【００２８】
図２を参照して、本実施の形態の警報機能を搭載した製品の動作を、機能確認実験した内容について説明する。送受信端装置２から送信された光信号は、光ファイバ３（長さ８０ｋｍ（スパンロス１９ｄＢ）と、可変光減衰器４（ロス設定値６ｄＢ）からなる模擬伝送区間を通過し、本実施の形態による光増幅中継装置１に入る。この模擬伝送区間のロスは当初２５ｄＢに設定した。送信レベルは＋６ｄＢｍ、光増幅中継装置１の入力レベルは−１９ｄＢｍとなる。
【００２９】
本増幅中継装置１の入力レベルの変動警報閾値は、−３０ｄＢｍから＋６ｄＢｍまでの範囲に、遠隔からコマンドで設定可能となっている。その閾値を、上昇側は−１７ｄＢｍ（上限閾値）、低下側は−２２ｄＢｍ（下限閾値）にそれぞれ設定した。これはスパンロスがそれぞれ２ｄＢ減少、３ｄＢ増加した所に閾値を設定したことに相当する。
【００３０】
そして、光可変減衰器４のロス量を増減したところ、レベル上昇警報が−１７ｄＢｍ、レベル低下警報が−２２ｄＢｍをそれぞれ超過した際に発出され、本機能が正しく動作していることが確認された。
【００３１】
ここで、設定した上限閾値−１７ｄＢｍ（スパンロス１７ｄＢ）、下限閾値−２２ｄＢｍ（スパンロス２２ｄＢ）は、背景技術の部分で説明したような、ＯＳＮＲ回線設計に使用したスパンロス上限値（入力レベル下限値）に基づくものである。この警報閾値設定により、ＯＳＮＲ回線設計を破るようなスパンロス増加が発生した場合、即時にその状況を把握することができるようになる。
【００３２】
この機能および設定がどのように有効なのかを簡単に説明する。例えば、図３に示すような中継伝送システムを考える。図３においては、送受信端装置２ａから送受信端装置２ｂの間の伝送路として、光ファイバ３ａ〜３ｅ及び光増幅中継器１ａ〜１ｅからなるものとする。この伝送路の各スパン毎に距離や敷設条件などが異なるために、各スパンロスがまちまちであるのが一般的であり、ＯＳＮＲ回線設計を行う際には、それらまちまちのスパンロスの組み合わせで設計するのが一般的である。
【００３３】
このようにして回線設計された伝送システムでは、各スパン毎にスパンロス増大の限界、すなわち光アンプの入力下限値は、別々になる。たとえ使用する光アンプ用品は全て同じものでも、それが適用される場所によって、監視レベルが異なるのである。このような理由で、アンプ入力レベルは個別の設定や監視が必要となり、それを実現するために本発明が有効となるのである。
【００３４】
図３では、各スパンを構成する光ファイバ３ａ〜３ｅを経て各光増幅中継器１ａ〜１ｅ、送受信端装置２ｂへ入力される光信号レベル（アンプ入力レベル）に対して、それぞれに個別の上限閾値及び下限閾値が設定されて監視されるようになっていることを示している。
【００３５】
図１においては、光アンプ１１の入力光パワーモニタのための手段として、カプラ１２による分岐、光パワー検出器１３による電圧変換などを用いたが、本発明はこの構成を必須とするものではなく、光アンプ１１の入力光パワーと相関を持つ信号を取得できる手段ならどのようなものでも構わない。例えば、光スペクトルアナライザのようなものでモニタしても良いものである。
【００３６】
また、警報閾値を設定する際、一般には、ＯＳＮＲ回線設計時に用いた個々のスパンロスに基づいて閾値を決め、設定する、ということを説明したが、このように各スパン毎に異なる設定をする際には、網監視センタに設定値のテーブルを持ち、監視センタから各アンプにまとめて順に遠隔設定する方法を用いることができる。このような方法が効率的であり、かつ手違いを防止できることになって効果的となることは明白である。
【００３７】
本実施の形態による効果を説明する。入力レベル変動の原因としては、伝送路のロスが変化した可能性が最も高いので、この入力レベル監視機能は、伝送路ロスの監視機能として利用できる。従って、この入力レベル変動警報を伝送路の異常の兆しと捉えて、予防措置を取るなどの行動が可能となる。しかも、従来は工場出荷時点で固定されていた、入力レベル変動の警報閾値が可変となり、かつ遠隔からコマンドで設定可能であるので、通信網の中にあるそれぞれの伝送区間ロスに対して個別に最適な閾値を遠隔設定することが可能となり、格段に的確に伝送路の異常を検知できるようになる。
【００３８】
＜第二の実施の形態＞
上記の第一の実施の形態では、波長多重光伝送システムについて言及していないが、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式の波長多重伝送システムでは、動的に伝送波長数が変化するが、かかる場合、光増幅器の入力レベルも変化する。従って、伝送路ロスの異常を検知して警報を発出する機能においては、波長数の変化に対して誤検知や検知漏れが生じないことが求められる。
【００３９】
そこで、この第二の実施の形態では、警報発出の際において、入力光パワーモニタ値を波長数情報で除して、一波あたりのパワーレベルを閾値と比較処理するように構成する。これにより、波長数の変化に対して誤警報や検知漏れが生じる恐れのない入力レベル変動監視機能が実現できることになる。すなわち、ＣＰＵ１５において、入力光パワーモニタ値を波長数情報で除して、一波あたりのパワーレベルに換算するのである。
【００４０】
本実施の形態の警報機能を搭載した製品の動作を、機能確認実験した内容について説明する。伝送システムは波長多重システムであり、複数の信号が波長多重されて伝送されている。伝送波長数は送信端局（上流の装置）でカウントされて装置監視制御回線を通じて下流の各増幅器に通知されていることは周知である。
【００４１】
図４は波長多重伝送システムの概略図であり、図１〜図３と同等部分は同一符号により示している。図４において、送受信端装置２は、複数のトランスポンダ２１と、これらトランスポンダ２１の各出力を合波する合波器２２と、この合波器２２による波長多重信号を増幅する光アンプ２３とを含んでおり、この光アンプ２３の出力が送受信端装置２からの送信出力となって、光ファイバ３の伝送路へ送信される。
【００４２】
送受信端装置２から送信された光信号は、光ファイバ３（長さ８０ｋｍ、ロス１９ｄＢ）と、可変光減衰器４（ロス設定値６ｄＢ）とからなる模擬伝送区間を通過し、光増幅中継装置１に入る。この模擬伝送区間のロスは当初２５ｄＢに設定している。送信波長数は４波であるとし、送信レベルは一波あたり０ｄＢｍ（以下では、０ｄＢｍ／ｃｈと表記）とすると、一波あたりの光増幅中継装置１の受信増幅器の入力レベルは−２５ｄＢｍ／ｃｈとなる。なお、波長多重光トータルのパワーは、送信パワーが＋６ｄＢｍ、光アンプ入力パワーが−１９ｄＢｍとなる。
【００４３】
光増幅中継装置１の受信増幅器の入力レベルの変動警報閾値（一波あたり）は、−３６ｄＢｍ／ｃｈから０ｄＢｍ／ｃｈまでの範囲に遠隔からコマンドで設定可能となっており、本例では、その閾値を、上昇側（上限閾値）は−２３ｄＢｍ／ｃｈ、低下側（下限閾値）は−２８ｄＢｍ／ｃｈに設定した。これはスパンロスがそれぞれ２ｄＢ減少、３ｄＢ増加した所に閾値を設定したことに相当する。
【００４４】
以上の状態から、光可変減衰器４のロス量を４ｄＢまで徐々に減らしたところ、２ｄＢを越えた付近でレベル上昇警報が発出され、またロス量を４ｄＢまで徐々に増やしたところ、３ｄＢを越えた付近でレベル低下警報が発出された。
【００４５】
次に、送信波長数を４波から１６波に増やしたところ、全体の光パワーは６ｄＢ（４倍）上昇し、全受信パワーも６ｄＢ上昇して−１３ｄＢｍとなったが、波長数情報が受信光増幅器に適切に伝達されて、一波あたりのレベルで比較しているため、レベル上昇警報は発出しなかった。次に、送信波長数を１波に減らしたところ、全体の光パワーは最初の値から６ｄＢ低下して−２５ｄＢｍとなったが、レベル低下警報は発出しなかった。以上から、本機能が正しく動作していることが確認された。
【００４６】
本例では、上流の装置（ノード）から波長数情報を得ているが、これに限らず、例えば、各ノードに光スペクトルアナライザのような機能を持つモニタを備えて、それにより波長数情報を得るようにしても良いものである。
【００４７】
伝送路ロスを正確に知るためには、伝送路への送信パワーと、伝送路からの受信パワーの差を取る必要がある。しかしこのためには離れた地点からの情報を収集しなければならず、機能の実現が複雑となり、また遠地点からの情報が無くなった場合、誤警報や警報発出漏れをしてしまう怖れがある。これに対して、伝送路から光増幅器に入るパワーだけを監視して警報発出する仕組みとすれば、遠地点での送信パワー情報が不要なので実現が容易となる。ただし送出パワーが分からないので波長数の変化に対して誤動作しないようにする必要がある
【００４８】
しかしながら、この第二の実施の形態によれば、伝送路上流の送出パワーの情報を収集することなく、受信レベルだけで伝送路ロスの変動を検知することができ、また、波長数の変化に対して誤警報発出や警報発出漏れを起こさない警報機能を提供できる。
【００４９】
＜第三の実施の形態＞
次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。図３に示したように、通信網の中に光増幅装置などで接続された伝送区間が多数含まれている場合、それら伝送区間のロスはバラエティに富んでいるのが通例である。この様な場合に、上記の第一の実施の形態で述べた警報閾値を適切に設定しようとすれば、個々の伝送路に対して手作業で設定する必要が生じ、規模が大きくなると管理が困難になる。そこで、本実施の形態では、それらバラエティに富んでいる伝送路ロスを類型化し、用意されたパターンから選択設定することで、設定を容易にする手段を提供する。
【００５０】
実際には、既に回線設計作業の時点において、バラエティに富んでいる伝送区間ロスに対して、それを予め用意したロスパターンのどれかに当てはめる（類型化する）ことが日常的に行われている。従って、その類型化したパターンの一つ一つに合わせて伝送路ロス異常の警報閾値を決めておけばよいことになる。
【００５１】
例えば、伝送区間ロスのパターンとして、３ｄＢおきの、“１９ｄＢ”，“２２ｄＢ”，“２５ｄＢ”，“２８ｄＢ”，“３１ｄＢ”，“３４ｄＢ”の６種類を定める。ここで、例えば“２２ｄＢ”に該当する伝送区間ロスは、１９ｄＢよりも大きく２２ｄＢ以内の伝送区間である。同様に、“１９ｄＢ”に該当する区間ロスは１６ｄＢよりも大きく１９ｄＢ以内の伝送区間である。但し、区間ロスが１６ｄＢよりも小さいロスに対しては、ロスを故意に１６ｄＢまで増やすことで対応づけることとする。また、ロスが３４ｄＢよりも大きい伝送区間は存在しないと仮定している。このようにして、あらゆる伝送区間ロスは全てこの６つのいずれかに類型化するのである。
【００５２】
このような６つのロスパターンに対して、それぞれロス変動検出閾値を定める。そして、現地に伝送システムを設置する際に、各々の伝送区間のパターンに応じて６つの設定値セットの中から一つを選択設定する。この設定値セットに“２２ｄＢ”用、“２５ｄＢ”用などと、名前を付けると管理が容易である。この設定値セットは、図１に示した光増幅中継器１のメモリ１６の中に予め記憶させておいても良いし、図せぬ網管理センタからの設定の際に、設定ソフトの中で選択設定できるようにしても良い。
【００５３】
以下、具体的に数値を用いた例で説明する。送信レベルは０ｄＢｍ／ｃｈであるとする。ここで、“２２ｄＢ”に該当する伝送区間ロスは１９ｄＢよりも大きく２２ｄＢ以内の伝送区間であるから、正常な入力レベル範囲は−１９ｄＢｍ／ｃｈから−２２ｄＢｍ／ｃｈである。これらのレベルを“２２ｄＢ”の伝送区間ロスの場合の警報閾値とする。他の伝送区間ロスパターンに対しても同様の警報閾値を定め、それらを設定値セットとする。つまり、図５に示すような設定値セットとなる。
【００５４】
ある伝送リンクのスパンロスを測定したところ、第一スパンから順に、２３．７ｄＢ，１５．４ｄＢ，２９．７ｄＢ，２２．１ｄＢ，３０．３ｄＢであった。これらは先ほどのロスパターンを当てはめると、“２５ｄＢ”，“１９ｄＢ”，“３０ｄＢ”，“２５ｄＢ”，“３１ｄＢ”になる。システム敷設時に、光アンプに対して、これらのパターンから選択設定したところ、自動的に入力レベル警報閾値が適正な値に設定された。
【００５５】
＜第四の実施の形態＞
次に、第四の実施の形態について説明する。上述したように、通信網の中に光増幅装置などで接続された伝送区間が多数含まれている場合、それら伝送区間のロスはバラエティに富んでいるのが通例である。この様な場合に、第一の実施の形態における警報閾値を適切に設定しようとすれば、個々の伝送路に対して手作業で設定する必要があり、規模が大きくなると管理が困難になる。そこで、実施の形態では、それらバラエティに富んでいる伝送路ロスに対して、ロス変動を適切に検出できるような閾値を自動的に設定する手段を提供するものである。
【００５６】
そのために、ロス変動の警報閾値を、下限閾値は基準値から３ｄＢ低下点、上限閾値は基準値から２ｄＢ上昇点というように、「基準値」と「許容幅」の２つのパラメータの組合せで設定するという概念を導入する。更に、入力レベル基準値として、ある時点での光アンプの入力パワーレベルを基準値とするという方法を導入する。
【００５７】
図１を参照しつつ具体的に説明する。入力パワーが−２５ｄＢｍ／ｃｈの時に、光増幅装置に対して入力レベルの基準値を更新する制御信号をＣＰＵ１５に送ったとする。すると、その値が基準値として取り込まれて、電源が切れても値が消失しないメモリ１６に記憶される。更に、基準値の変更に応じて、ロス変動の警報閾値が自動的に更新されることになる。ロス変動の許容幅の既定値が、レベル上昇側２ｄＢ、レベル減少側３ｄＢと、それぞれ光増幅中継器１内のメモリ１６に記憶されているので、ここでは、その既定値が適用されることになる。例えば、警報閾値は、下限閾値が−２８ｄＢｍ／ｃｈ、上限閾値が−２３ｄＢｍ／ｃｈにそれぞれ設定される。なお、これらレベル上昇側２ｄＢ、レベル減少側３ｄＢという許容幅も、コマンドで変更可能である。
【００５８】
かかる設定後に、可変減衰器のロス量を増減させて、入力パワーを変化させたとすると、最初のレベルから３ｄＢ下がった−２８ｄＢｍ／ｃｈレベルで下限超過の警報が、また最初のレベルから２ｄＢ上がった−２３ｄＢｍ／ｃｈレベルで上限超過の警報が正しく発出された。
【００５９】
次に、入力パワーが最初のレベルから２ｄＢ上がった−２３ｄＢｍ／ｃｈの時に、光増幅装置に対して入力レベルの基準値を更新する制御信号を送って基準値を更新すると、これに連動して、ロス変動の警報閾値が自動的に更新される。すなわち、警報閾値は、下限閾値−２６ｄＢｍ／ｃｈ、上限閾値−２１ｄＢｍ／ｃｈとなる。かかる設定後に、可変減衰器のロス量を増減させて、入力パワーを変化させたとすると、−２６ｄＢｍ／ｃｈレベルで下限超過の警報が、また−２１ｄＢｍ／ｃｈレベルで上限超過の警報が、正しく発出された。
【００６０】
この第四の実施の形態を実装した光増幅中継器を用いたシステムの動作の概念図を図６に示す。図６において、図３と同等部分は同一符号により示している。図６では、各スパンを構成する光ファイバ３ａ〜３ｅを経て各光増幅中継器１ａ〜１ｅ、送受信端装置２ｂへ入力される光信号レベル（アンプ入力レベル）に対して、それぞれに個別の上限閾値及び下限閾値が設定されて監視されるようになっていることを示している。なお、図６において、３０ａ〜３０ｅは各各光増幅中継器１ａ〜１ｅ、送受信端装置２ｂへの個別の入力レベル基準値（アンプ入力レベル）を示している。
【００６１】
各スパン毎に、光増幅中継器への入力パワーレベルは異なっているが、そこからロス減少方向に２ｄＢ、ロス増加方向に３ｄＢの所に警報閾値が、人手に頼らず自動的に設定される。スパンロスに応じて自動的に適切な警報閾値が設定されている様子がわかる。
【００６２】
通信網の監視センタなどから、通信網の中にある伝送区間のそれぞれの伝送路ロスに対して個別に最適な閾値を遠隔設定する際、伝送区間の数が多いと管理箇所が多くなりすぎて実施困難となる。本実施の形態を用いれば、ある時点での入力レベル値を基準値として取り込むこと（３０ａ〜３０ｅで示す個別の入力基準レベル）、更にそのレベルからどれほど増加減少したら警報発出するかというポリシーで一律設定できることから、それぞれの伝送路ロスにほぼフィットした適切な閾値を、手間をかけずに設定できることになる。
【００６３】
この実施の形態では、基準値からの許容幅の値を予め光増幅中継装置内のメモリに記憶させておいたが、これも制御信号で設定可能としてもよい。また、この実施の形態では、基準入力レベルの記録の更新を、外部からの制御信号で指示したが、タイマを設けて一定周期で更新する方法でも良い。
【００６４】
このように、自動的に警報閾値が設定される場合に、その設定値が、増幅器の正常動作範囲外になってしまうことが考えられる。このために、入力レベルが増幅器の正常動作範囲外になったことを検知し警報発出する機能も併せ持つべきである。このような、本発明と異なる条件で入力レベルを監視する機能を本発明の機能と併せて具備しても、警報検知機能が互いに干渉するなどの支障は生じないことは言うまでもない。また、全体ポリシーで一律設定するほかに、個別設定もできるようにすれば、ロス変動が出やすい区間に対してだけ特別な閾値設定をするなどの対応もできるようになる。全体ポリシーで設定するメリットと、手動個別設定のきめ細やかな対応力の共存が可能であることは言うまでもない。
【００６５】
＜第五の実施の形態＞
上述した第四の実施の形態では、スパンロス変動の基準値が、各伝送路のロスに応じて自動設定されるので、設定の手間は大幅に減るが、許容幅の設定ルールは通信網の中で一律であるとしている。勿論、この許容幅は個別に設定することはできるが、規模が大きくなると管理が困難となる。スパンロス変動の許容幅を伝送区間によって異ならせたいという要望が生じることがあるが、その理由は、スパンロス変動の起きやすさが、伝送区間の距離や敷設環境などによって違うからである。
【００６６】
例えば、距離が５０ｋｍと１００ｋｍの伝送区間があり、それらのロス変動許容値が同一だとしたら、ロス変動が適切に検出できるだろうか、ということである。ある区間は大した伝送路損傷でもないのに頻繁に警報が上がり、ある区間はかなり重大な伝送路損傷が生じ始めているのに警報が上がらない、という不都合が生じる可能性がある。つまり、伝送路の長短や、敷設環境が架空か埋設か、などの条件によってロス変動の起こりやすさが異なるのである。そこで、その違いに応じてロス変動許容幅を自動的に設定する手段を、本実施の形態では提供するものである。
【００６７】
通信網管理センタなどでは、伝送区間の属性情報として、距離や敷設環境の情報も持っているのが通例である。そこで、ロス増減許容幅をそれらに連動させることにより、共通設定ポリシーによる利便性を維持しつつ、伝送区間の多様性に対処することを可能にする。具体的には、単位距離当たりのレベル変動許容量を係数として定めるなどすれば、伝送区間全体のロス変動許容幅を適応設定することができる。
【００６８】
例えば、敷設環境が、埋設の場合には０．０４ｄＢｐ−ｐ／ｋｍ、架空の場合には０．２０ｄＢｐ−ｐ／ｋｍというように係数を定める。また、どのような伝送区間もコネクタ接続などのロス変動分として一律０．５ｄＢｐ−ｐのロス変動をベース分として見込むよう、値を定める。
【００６９】
ある６５ｋｍの伝送区間が、埋設５０ｋｍと架空１５ｋｍの区間とからなる場合、０．０４×５０＋０．２０×１５＋０．５＝５．５ｄＢｐ−ｐまでのロス変動は異常とみなさないとする。このようなロス変動許容幅を、ロス増加側とロス減少側に振り分ける係数を６０％：４０％の割合と定めると、ロス増加側に３．３ｄＢ、ロス減少側に２．２ｄＢの閾値設定となる。
【００７０】
また、ある別の３５ｋｍの伝送区間が、埋設３０ｋｍと架空４ｋｍの区間からなる場合、０．０４×３０＋０．２０×４＋０．５＝２．５ｄＢｐ−ｐのロス変動許容幅となり、ロス増加側に１．５ｄＢ、ロス減少側に１．０ｄＢの閾値設定となる。
【００７１】
このように、個々の伝送区間の様子によってロス変動監視の閾値を、敏感過ぎず、鈍感過ぎず、最適なところに設定することが可能になる。この機能を運用しながら、これら設定ポリシー係数を修正していけば、伝送路損傷などが起きた場合だけに警報発出される、というような理想的な設定にますます近づくことができる。
【００７２】
この第五の実施の形態を実装した光増幅中継器を用いたシステムの動作の概念図を図７に示す。この例では、各光増幅中継器毎のレベル変動許容幅が、監視制御センタ５から各光増幅中継器１ａ〜１ｅ及び光送受信端装置２ｂにそれぞれ設定され、かつ、個別の入力レベル基準値３０ａ〜３０ｅは、実際の入力レベル値をもとに設定されている。「基準値」は実際の入力レベルに応じて自動最適化され、かつ、許容幅は伝送路の長さや敷設状況などに応じて自動最適化されている。ほぼ理想的なロス変動監視閾値の設定が、大きな手間をかけずとも自動設定できるようになっている。
【００７３】
＜第六の実施の形態＞
次に、本発明の第六の実施の形態について説明する。この第六の実施の形態は、これまで述べてきたロス変動現象の要因が複数あって、それらの中のどれかを抽出したいという場合に有効なもので、それらの要因によってロス変動の時間的速さが異なることを利用して分別する、というものである。
【００７４】
ロス変動の要因のうち、時間的に速く変動するものは、局内の作業者などが光ファイバを衣類などに引っかけたり、気づかずにカバーに挟み込んだりした原因が考えられる。一瞬で元のロスに戻ったのであれば、伝送路の保守行動は取れないが、ロスの急増時に伝送信号の符号誤りが瞬時的に発生した可能性は高く、原因箇所の特定が必要とされる。
【００７５】
伝送信号の符号誤りは、光電気変換による再生中継器を含む送受信端では監視されているものの、光増幅器で多段中継されているシステムのどこで異常が起きたかを特定することはできない。それを知る手段としては、各光増幅器で入力レベルの急変を監視するしかない。光増幅器の入力レベル値は装置の稼働ログとして残される場合もあるが、瞬時変動を記録できるほどの記録速度、容量を持つことは困難なため、瞬時変化はログに残すことができない。従って、瞬時変動の発生をリアルタイムに検知し、その時点でイベントを記録する必要がある。必要によっては通知も行う。
【００７６】
ロス変動の要因のうち、時間的にゆっくり変動するものは、伝送路が気温や積雪量などの外的環境の影響を受けた結果生じた可能性が高い。本来、光ケーブルは外的環境の影響を受けにくいように製造されているので、そのような変化が現れているということは、ケーブルが傷んで外的環境に敏感になったと推測される。断線に至らぬうちに別ルートに迂回させ、ケーブルを交換するなどの保守行動をとることが望ましい。
【００７７】
以上のように、入力レベルの変化を監視するにしても、その時間的な様子で分類して警報発出することが望まれるケースがある。もし時間的な傾向での分類をせずに警報発出すると、作業者のファイバ扱いミスで起きた瞬時的なロス変動に対しても現地ケーブル調査を手配してしまう。またもしゆっくりした変動の監視しかしていないところで、損傷している架空ケーブルが風圧などで時間的に速いロス変動を起こしていても異常に気が付かず、損傷を進行させてしまうなど、通信網の保守管理の観点で好ましからぬ事態が生じる。
【００７８】
このような時間的な傾向によるロス変動の分別は、ロス変動の観測信号データから所定の周波数成分を抽出するフィルタ処理を行ったのち、閾値判定することによって実現できる。そのようなフィルタ処理の実現方法は数多く知られており、どの実現方法でも構わない。電子回路ハードウェアで実現してもよいし、Ａ／Ｄ変換してからディジタル的に処理してもよい。その実装箇所を図１で言えば、電子回路ハードウェアで実現するならば、光パワー検出器１３とＡ／Ｄ変換器１４の間に配置される。それらの電子回路と結合してもよい。またディジタル信号処理で実装するのであれば、光パワー検出器１３の出力を十分な速度でＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１５に取り込み、ＣＰＵ１５での演算処理によって実現してもよい。
【００７９】
ディジタル信号処理により、ロス変動の早い変動成分や遅い変動成分のみを取り出す方法としては、例えばディジタルフィルタによって実現しても良いし、データをフィルタ処理するのと等価的な処理方法でも構わない。
【００８０】
例えば、早い成分のみを検知する、簡易なアルゴリズムとして、ある短い所定の時間内に、入力レベルにある一定幅を越える変化が現れたら、それを早い変化とみなすという方法もある。その場合、早い変化ではあっても、一定以上の変動幅が生じないと検知しないように閾値設定されることが望ましい。別の実現法として、第四の実施の形態で説明した入力レベル基準値のタイマによる更新を利用する方法もある。タイマによって基準値が自動更新されるのでゆっくりした変化は基準値の変化に吸収されてしまい、早い変化だけを検知できる。
【００８１】
逆に、遅い変化を検知する、簡易なアルゴリズムとして、閾値超過の継続時間で判定する方法がある。ある一定期間以上に渡って閾値超過が継続したら、それを遅い変化とみなす、というものである。別の実現法として、観測データの移動平均をとる方法がある。そのデータに対して閾値処理を行えば、遅い変化のみを検知できる。
【００８２】
＜第七の実施の形態＞
発明の背景の項で説明したように、伝送システムの回線設計においては、伝送区間のロスを次のように見積もった上で回線設計する。
「回線設計上の伝送路ロス」＝「伝送路ロスの測定値もしくは確からしいロス推定値」＋「将来生じる伝送路の経時劣化や損傷の修繕のためのロス増加マージン」
【００８３】
つまり、もし伝送システムの長期の運用期間の中で起こりうる最悪の伝送区間ロス値になっても、伝送システムが破綻しないような余裕を持った設計をしている。回線設計時点で見込んでいたロス増加マージンまではロス増加に耐えられることから、ロス増加の警報閾値を、このロス増加マージンが全て消費された点に設定することが望まれる。
【００８４】
第四の実施の形態を利用すれば、これに近い警報閾値設定を行うことができる。実際に伝送システムを構築して運用開始する時点での伝送区間ロスは、回線設計時点の「伝送路ロスの測定値もしくは確からしいロス推定値」に近いはずであり、ロス増加マージンはまだほとんど消費されていないと考えられる。従って、第四の実施の形態のレベル低下許容幅を、ロス増加マージンにほぼ等しい量に設定し、運用開始時に入力レベルを基準値として記録保持するコマンドを各増幅器に送ればよい。これにより、各伝送区間毎に、ロス増加マージンが全て消費された点の付近を警報閾値に設定することができる。
【００８５】
もし、回線設計時点で、ロス増加マージンを一律の値とせず、伝送区間の長さや、埋設環境などによって、距離あたりの許容変動係数から個別に設定している場合は、第五の実施の形態を利用して、その区間の警報閾値をそれら情報に連動させることにより、やはりロス増加マージンが全て消費された点の付近に警報閾値を設定することができる。
【００８６】
上記の各実施の形態において示したように、本発明は光増幅中継器のみならず、送受信端装置（受信端となる受信端装置）にも適用されることは明らかであり、一般には、光伝送装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態に使用される光増幅中継器の例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態を適用したシステム図である。
【図４】波長多重伝送システムに本発明の実施の形態を適用した場合の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態における警報閾値の設定セットの例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態を適用した他のシステム図である。
【図７】本発明の実施の形態を適用した更に他のシステム図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  光中継増幅器
２  送受信端装置
３  光ファイバ
４  光可変減衰器
１１  光アンプ
１２  カプラ
１３  光パワー検出器
１４  Ａ／Ｄ変換器
１５  ＣＰＵ
１６  メモリ
【図１】
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【図２】
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【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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