(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ伝送路を通じて相互に接続された複数の光通信ノードと、前記複数の光通信ノードを制御する制御プレーンとを備えた光ファイバ通信システムであって、
送信側の光通信ノードは、
入力信号をフレーム化するとともに誤り訂正符号化する第１の誤り訂正回路と、
前記制御プレーンから通知された分散量を記憶するメモリと、
分散量の最適値を検出する最適化手段と、
前記メモリに記憶した分散量及び前記最適化手段からの分散量をプリコード値に変換する変換テーブルと、
前記プリコード値に基づいて前記光ファイバ伝送路の分散を補償する可変分散補償手段と、
前記可変分散補償手段からの電気信号を光信号に変換して前記光ファイバ伝送路に出力する電気／光変換器とを少なくとも含み、
受信側の光通信ノードは、
前記光ファイバ伝送路を伝搬した光信号を電気信号に変換する光／電気変換器と、
前記光／電気変換器からの信号のビット誤りを訂正するとともにデフレーム化して出力信号を出力する第２の誤り訂正回路とを少なくとも含み、
前記最適化手段は、前記第２の誤り訂正回路で観測されたビット誤り訂正数を前記光ファイバ伝送路及び前記第１の誤り訂正回路を介して取得し、前記ビット誤り訂正数が最小になるように分散量を掃引し、前記ビット誤り訂正数が最小である分散量の最適値を検出し、前記最適値に応じて前記メモリに元々記憶されていた分散量を書き換えるとともに、真の分散量として前記制御プレーンに通知する
ことを特徴とする光ファイバ通信システム。
【請求項２】
前記可変分散補償手段は、前記プリコード値に基づいて前記光ファイバ伝送路の分散と逆関数の畳み込みを行うプリコーダである
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ通信システム。
【請求項３】
光ファイバ伝送路を通じて相互に接続された複数の光通信ノードと、前記複数の光通信ノードを制御する制御プレーンとを備えた光ファイバ通信システムであって、
送信側の光通信ノードは、
入力信号をフレーム化するとともに誤り訂正符号化する第１の誤り訂正回路と、
前記第１の誤り訂正回路からの電気信号を光信号に変換して前記光ファイバ伝送路に出力する電気／光変換器とを少なくとも含み、
受信側の光通信ノードは、
設定値に基づいて前記光ファイバ伝送路を伝搬した光信号の分散を補償する可変分散補償手段と、
前記可変分散補償手段からの光信号を電気信号に変換する光／電気変換器と、
前記光／電気変換器からの信号のビット誤りを訂正するとともにデフレーム化して出力信号を出力する第２の誤り訂正回路と、
前記制御プレーンから通知された分散量を記憶するメモリと、
分散量の最適値を検出する最適化手段と、
前記メモリに記憶した分散量及び前記最適化手段からの分散量を設定値に変換する変換テーブルとを少なくとも含み、
前記最適化手段は、前記第２の誤り訂正回路で観測されたビット誤り訂正数を取得し、前記ビット誤り訂正数が最小になるように分散量を掃引し、前記ビット誤り訂正数が最小である分散量の最適値を検出し、前記最適値に応じて前記メモリに元々記憶されていた分散量を書き換えるとともに、真の分散量として前記制御プレーンに通知する
ことを特徴とする光ファイバ通信システム。
【請求項４】
前記可変分散補償手段は、前記設定値に基づいて前記光ファイバ伝送路を伝搬した光信号の分散を補償する光学式の分散補償器である
ことを特徴とする請求項３記載の光ファイバ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、全光ネットワークにおいて、光ファイバ伝送路の分散を高速かつ精密に補償し、プロビジョニングやプロテクション、レストレーションを容易にする光ファイバ通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムでは、光ファイバ伝送路が有する波長分散による信号波形の歪みを補償する必要がある。分散補償の方法として、光ファイバ伝送路と逆符号の分散を有する分散補償ファイバを用いる方法が広く行われている。近年の４０Ｇｂ／ｓ以上の高速光ファイバ通信システムでは、温度やファイバ割りいれなどによるわずかな分散量の変化で波形が容易に歪んでしまうため、分散量固定の分散補償ファイバではなく、分散量を可変できる分散補償器の導入が始まっている。あるいは、１０Ｇｂ／ｓであっても、動的に光パス（あるいは、Label Switch Path：ＬＳＰ）を張り替える全光ネットワークでは、光パス毎に分散量が異なるため、可変分散補償器が必要となる。
【０００３】
可変分散補償器の分散量の最適値制御の方法として、受信側の光伝送装置に具備される誤り訂正回路が訂正するビット誤りの数が最小になるように制御する方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法によって残留分散をゼロにするには、ビット誤り数を最小にするためのフィードバックが必要であり、必然的に一定の制御時間を要する。
【０００４】
一方で、可変分散補償器の制御時間を短縮する方法として、ＧＭＰＬＳのＲＳＶＰ−ＴＥメッセージを使用する方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。光ファイバ通信ネットワーク上の各光通信ノードをそれぞれ起点とする各リンクを構成する光ファイバの分散値を、予めデータベースとして各光通信ノードに設定しておく。実際に光パスの設定を要求するメッセージが発出された時に、光パスを構成するリンクの波長分散値の累積値を取っていくことにより、最終的に受信端における残留分散値が求められる。
【０００５】
上記方式に適した可変分散補償器として、プリディストーション方式がある（例えば、非特許文献２参照）。光ファイバの伝達関数と逆の伝達関数を時間軸上の畳み込みとして実現するもので、入力データ系列を電気的に演算する。演算方法には、あらかじめ大規模メモリに変換表を持つルックアップテーブル方式や、ＦＩＲフィルタで逐次演算する方式、アナログのトランスバーサルフィルタで演算する方式などがある。それらいずれかで発生させた予変調信号で光の直交変調を行うことで、光ファイバ伝送後に分散による群遅延が補償されるような複素電界を持つ光波形を発生させるものである。
【０００６】
なお、予め分散量を測定する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。信号光と別の測定波長の伝搬遅延時間差などにより、各光パスの分散値を測定する方法である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２０８８９２号公報
【特許文献２】特開２００３−１２１３０３号公報
【非特許文献１】笠史郎、八木幹雄、里見秀一、浅野正一郎共著“超高速波長パスネットワークにおける波長分散補償”２００４年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、ＢＳＣ−１−１
【非特許文献２】M． M． El Said， J． Sitch and M． I． Elmasry， “An Electrically Pre-equalized 10-Gb/s Duobinary Transmission System” IEEE J． Lightwave Technol．， vol． 23， no． 1， pp． 388-400， Jan． 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来方式を用いれば、分散補償の最適化制御の時間が短縮できると期待されるものの、測定波長での分散測定に、ある程度の誤差が発生するだけでなく、接続される光パスの分だけ誤差が累積し、予め用意したデータベースの分散値を可変分散補償器に与えるだけでは、瞬時に残留分散ゼロの所望の動作を開始することが困難であるという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、光ファイバ伝送路の分散を高速かつ精密に補償することができる光ファイバ通信システムを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る光ファイバ通信システムは、光ファイバ伝送路を通じて相互に接続された複数の光通信ノードと、前記複数の光通信ノードを制御する制御プレーンとを備えた光ファイバ通信システムであって、送信側の光通信ノードは、入力信号をフレーム化するとともに誤り訂正符号化する第１の誤り訂正回路と、前記制御プレーンから通知された分散量を記憶するメモリと、分散量の最適値を検出する最適化手段と、前記メモリに記憶した分散量及び前記最適化手段からの分散量をプリコード値に変換する変換テーブルと、前記プリコード値に基づいて前記光ファイバ伝送路の分散を補償する可変分散補償手段と、前記可変分散補償手段からの電気信号を光信号に変換して前記光ファイバ伝送路に出力する電気／光変換器とを少なくとも含み、受信側の光通信ノードは、前記光ファイバ伝送路を伝搬した光信号を電気信号に変換する光／電気変換器と、前記光／電気変換器からの信号のビット誤りを訂正するとともにデフレーム化して出力信号を出力する第２の誤り訂正回路とを少なくとも含み、前記最適化手段は、前記第２の誤り訂正回路で観測されたビット誤り訂正数を前記光ファイバ伝送路及び前記第１の誤り訂正回路を介して取得し、前記ビット誤り訂正数が最小になるように分散量を掃引し、前記ビット誤り訂正数が最小である分散量の最適値を検出し、前記最適値に応じて前記メモリに元々記憶されていた分散量を書き換えるとともに、真の分散量として前記制御プレーンに通知するものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る光ファイバ通信システムは、光ファイバ伝送路の分散を高速かつ精密に補償することができ、高速のプロビジョニング、プロテクション、レストレーションを可能とするという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムについて図１から図６までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１３】
図１において、この実施の形態１に係る光ファイバ通信システムは、ネットワーク全体（各光通信ノード）を制御する制御プレーン１００と、光ファイバ伝送路１１、１２により接続された光通信ノードＡと、光通信ノードＢとが設けられている。
【００１４】
光通信ノードＡには、入力信号が入ってくる入力端子２ａと、誤り訂正回路（ＦＥＣ）３ａと、予変調を行うプリコーダ（可変分散補償手段）４ａと、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５ａと、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）６ａと、分散量とプリコード値（設定値）の変換テーブル７ａと、制御プレーン１００から通知された補償すべきおおまかな分散量を記憶したメモリ（ＲＡＭ）８ａと、可変分散量の最適値を検出する最適化手段２０ａと、出力信号が出て行く出力端子９ａとが設けられている。
【００１５】
同一番号でｂを振ったものは、光通信ノードＢにおける同様の機能ブロックであることを示す。
【００１６】
すなわち、光通信ノードＢには、入力信号が入ってくる入力端子２ｂと、誤り訂正回路（ＦＥＣ）３ｂと、予変調を行うプリコーダ４ｂと、電気／光変換器（Ｅ／Ｏ）５ｂと、光／電気変換器（Ｏ／Ｅ）６ｂと、分散量とプリコード値（設定値）の変換テーブル７ｂと、制御プレーン１００から通知された補償すべきおおまかな分散量を記憶したメモリ（ＲＡＭ）８ｂと、可変分散補償の最適値を検出する最適化手段２０ｂと、出力信号が出て行く出力端子９ｂとが設けられている。
【００１７】
図２は、この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの制御プレーン１００と各光通信ノードＡ〜Ｆの関係の一例を示す図である。
【００１８】
図３は、この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムのプリコーダ及び電気／光変換器の具体例を示す図である。
【００１９】
図３において、（ａ）はプリコーダ４として、ルックアップテーブルと高速Ｄ／Ａ変換器を用い、電気／光変換器５として、光直交変調器（Ｉ／Ｑ変調器）を用いた例を示す。
【００２０】
（ｂ）はプリコーダ４として、デジタルＦＩＲフィルタと高速Ｄ／Ａ変換器を用い、電気／光変換器５として、光直交変調器（Ｉ／Ｑ変調器）を用いた例を示す。
【００２１】
（ｃ）はプリコーダ４として、高速アナログトランスバーサルフィルタを用い、電気／光変換器５として、光直交変調器（Ｉ／Ｑ変調器）を用いた例を示す。
【００２２】
分散補償量や回路規模によって、いずれかの方式を選択して用いる。また、ここに挙げた３方式に限るものではない。なお、パラメータは、後述するプリコード値に相当する。
【００２３】
つぎに、この実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
光通信ノードＡにおいて、入力端子２ａから入力された入力信号は、誤り訂正回路３ａでフレーム化と誤り訂正符号化された後、プリコーダ４ａに入力される。一方で、ネットワーク全体を制御する制御プレーン１００から、補償すべきおおまかな分散量が通知されている。
【００２５】
通知された分散量は、メモリ８ａに記憶される。メモリ８ａに記憶した分散量が変換テーブル７ａでプリコード値に変換され、プリコーダ４ａに与えられる。プリコーダ４ａと電気／光変換器５ａによって、光ファイバ伝送路１１の分散と逆関数の畳み込みがなされる。
【００２６】
光ファイバ伝送路１１を伝搬した光信号は、光通信ノードＢにおいて、光／電気変換器６ｂで電気信号に変換され、誤り訂正回路３ｂでビット誤りが訂正されるとともに、デフレーム化され、出力端子９ｂからの出力信号となる。光通信ノードＢから光通信ノードＡへの信号の流れも上記と同様である。
【００２７】
図５は、この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの補償可能な分散量とプリコード値の変換テーブルを示す図である。
【００２８】
図５は、補償可能な分散量と、変換テーブル７ａからプリコーダ４ａに与えるプリコード値との関係の一例を示したものである。あるプリコード値に対して、特定量の分散が補償可能となる。この例では、補償できる上限が２０,０００ｐｓ／ｎｍの場合である。プリコード値は、量子化されたとびとびの値であるため、補償できる分散量も階段状となる。例えば、プリコード値をＸ、Ｙ、Ｚにセットした場合、それぞれ、９,９００ｐｓ／ｎｍ、１０,１００ｐｓ／ｎｍ、１０,０００ｐｓ／ｎｍの分散が補償できる。
【００２９】
図６は、この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの最適化手段の分散量の調整の様子（最適化手順）を示す図である。
【００３０】
予め、制御プレーン１００から、送信側の光通信ノードＡに対して、光ファイバ伝送路１１の分散量が９,９００ｐｓ／ｎｍと通知され、メモリ８ａに記憶されているとする。実際の光ファイバ伝送路１１の真の分散量が１０,０００ｐｓ／ｎｍであるとする。
【００３１】
電源投入時、プリコーダ４ａは、予めメモリ８ａに記憶された分散量を、変換テーブル７ａで変換したプリコード値（図５のＸ）で動作を開始するが、予め与えられたプリコード値で補償できる分散量と実際の光ファイバ伝送路１１が持つ分散量との誤差（１０,０００−９,９００＝１００ｐｓ／ｎｍ）により、受信側の光通信ノードＢの誤り訂正回路３ｂで大量のビット誤りが観測される。
【００３２】
観測したビット誤り数は、ビット誤り訂正数として、光通信ノードＢから光通信ノードＡへの信号に乗せられて、再び光通信ノードＡに通知される。最適化手段２０ａは、図６に示すように、誤り訂正回路３ａを介して通知されたビット誤り訂正数が最小になるように分散量をＸ→Ｙ→Ｚと掃引し、最適値Ｚつまり最適な分散量に調整する。変換テーブル７ａは、最適化手段２０ａからの分散量をプリコード値に変換してプリコーダ４ａに与える。プリコーダ４ａは、電気／光変換器５ａとともに、与えられたプリコード値に基づき光ファイバ伝送路１１の分散と逆関数の畳み込みを行う。最適化手段２０ａは、調整された最適値Ｚに応じてメモリ８ａに元々記憶されていた分散量を書き換えるとともに、真の分散量として制御プレーン１００に通知される。
【００３３】
ここで、分散量の最適方法として、受信側でのビット誤り訂正数が最小になる方法を示したが、本発明はそれに限るものではない。
【００３４】
図４は、この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの動作を示すフローチャートである。
【００３５】
ステップ１０１において、制御プレーン１００は、まず、ＬＳＰ（Label Switch Path）毎のおおまかな分散量を各光通信ノードに通知する。
【００３６】
ステップ２０１において、各光通信ノードは、制御プレーン１００から通知された分散量をメモリ８に書き込んでおく。
【００３７】
次に、ステップ２０２において、各光通信ノードの電源が投入される、あるいはカードが挿入されるなどした際に、光信号が導通しはじめるが、初期値として、メモリ８に記憶された分散量が使われる。
【００３８】
その後、ステップ２０３〜２０５において、受信側の光通信ノードで検出したビット誤り訂正数が最小になる最適化制御を行い、最適化された分散量を、そのＬＳＰにおける真の分散量としてメモリ８の分散量を更新する。メモリ８の更新と同時に、制御プレーン１００にその分散量を通知する。
【００３９】
そして、ステップ１０２において、制御プレーン１００は、全ての光通信ノードに更新後の分散量を通知する。
【００４０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る光ファイバ通信システムについて図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態２に係る光ファイバ通信システムの構成を示す図である。
【００４１】
図７において、光通信ノードＡ、Ｂは、それぞれ光学式の分散補償器（可変分散補償手段）１０ａ、１０ｂが新たに設けられ、その代わりにプリコーダ４ａ、４ｂが削除されている。それ以外の各部で、図１と同一番号のものは、同一機能である。
【００４２】
つぎに、この実施の形態２に係る光ファイバ通信システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
上記の実施の形態１では、分散補償の方式として、送信側のプリコーダ４を用いたが、この実施の形態２では、受信側の光学式の分散補償器１０を用いるものである。光学式の分散補償器１０は、グレーティングを用いたものや、エタロンを用いた方式が一般的である。
【００４４】
光通信ノードＡにおいて、入力信号は、誤り訂正回路３ａでフレーム化と誤り訂正符号化されたのち、電気／光変換器５ａで光信号に変換される。
【００４５】
光ファイバ伝送路１１を伝搬した光信号は、光通信ノードＢにおいて、分散補償器１０ｂで分散が補償される。ネットワーク全体を制御する制御プレーン１００から、補償すべきおおまかな分散量が通知されている。通知された分散量は、メモリ８ｂに記憶される。メモリ８ｂに記憶した分散量が変換テーブル７ｂで分散補償器１０ｂの設定値に変換され、分散補償器１０ｂに与えられる。分散補償された光信号は、光／電気変換器６ｂで電気信号に変換され、誤り訂正回路３ｂでビット誤りが訂正されるとともに、デフレーム化され、出力信号となる。光通信ノードＢから光通信ノードＡへの信号の流れも上記と同様である。
【００４６】
この実施の形態２においても、変換テーブル７ｂが用いられる。図５において、「プリコード値」としたものを「分散補償器の設定値」と読み替えれば、動作は同様である。ある分散補償器の設定値に対して、特定量の分散が補償可能となる。図５の例では、補償できる上限が２０,０００ｐｓ／ｎｍの場合である。分散補償器１０の設定値は、量子化されたとびとびの値であるため、補償できる分散量も階段状となる。例えば、分散補償器１０の設定値をＸ、Ｙ、Ｚにセットした場合、それぞれ、９,９００ｐｓ／ｎｍ、１０,１００ｐｓ／ｎｍ、１０,０００ｐｓ／ｎｍの分散が補償できる。
【００４７】
図６は、前述したように最適化手段の分散量の調整の様子を図示したものである。予め、制御プレーン１００から、受信側の光通信ノードＢに対して、光ファイバ伝送路１１の分散量が９,９００ｐｓ／ｎｍと通知され、メモリ８ｂに記憶されているとする。実際の光ファイバ伝送路１１の真の分散量が１０,０００ｐｓ／ｎｍであるとする。
【００４８】
電源投入時、分散補償器１０ｂは、予めメモリ８ｂに記憶された分散量を、変換テーブル７ｂで変換された設定値（図５のＸ）で動作を開始するが、予め与えられた設定値で補償できる分散量と実際の光ファイバ伝送路１１が持つ分散量との誤差（１０,０００−９,９００＝１００ｐｓ／ｎｍ）により、受信側の誤り訂正回路３ｂで大量のビット誤りが観測される。
【００４９】
観測したビット誤り数は、ビット誤り訂正数として、最適化手段２０ｂにフィードバックされる。最適化手段２０ｂは、図６に示すように、ビット誤り訂正数が最小になるように分散量をＸ→Ｙ→Ｚと掃引し、最適値Ｚつまり最適な分散量に調整する。変換テーブル７ｂは、最適化手段２０ｂからの分散量を設定値に変換して分散補償器１０ｂに与える。分散補償器１０ｂは、与えられた設定値に基づき光ファイバ伝送路１１の分散を補償する。最適化手段２０ｂは、調整された最適値Ｚに応じてメモリ８ｂに元々記憶されていた分散量を書き換えるとともに、真の分散量として制御プレーン１００に通知される。
【００５０】
ここで、分散補償器１０として、光学式の分散補償器１０ａ、１０ｂの例を示したが、受信側で使用できる分散補償器であれば、光学式に限るものではなく、ＤＦＥ（Decision Feedback Equalizer）や、ＭＬＳＥ（Maximum Likelihood Sequence Estimation）などの、電気式の適応等化器を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの制御プレーンと各光通信ノードの関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムのプリコーダ及び電気／光変換器の具体例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの補償可能な分散量とプリコード値（設定値）との変換テーブルを示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る光ファイバ通信システムの最適化手段の分散量の調整の様子（最適化手順）を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る光ファイバ通信システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
２ａ、２ｂ  入力端子、３ａ、３ｂ  誤り訂正回路、４、４ａ、４ｂ  プリコーダ、５、５ａ  電気／光変換器、６ｂ  光／電気変換器、７ａ、７ｂ  変換テーブル、８、８ａ、８ｂ  メモリ、９ａ、９ｂ  出力端子、１０、１０ａ、１０ｂ  分散補償器、１１、１２  光ファイバ伝送路、２０ａ、２０ｂ  最適化手段、１００  制御プレーン、Ａ、Ｂ  光通信ノード。
【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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