(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置であって、
前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器と、
前記光信号に関する測定を行なう測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて、前記光増幅器から出力される前記光信号の変調振幅が所定値になるように、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なう制御部とを備え、
前記測定部は、前記光増幅器が出力する前記光信号のクロスポイントおよび前記光増幅器が受ける前記光信号のクロスポイントの少なくともいずれか一方を取得し、
前記制御部は、前記測定部によって取得された前記クロスポイントに基づいて、前記駆動制御による調整内容を補正する、光信号中継装置。
【請求項２】
送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置であって、
前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器と、
前記光信号に関する測定を行なう測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて、前記光増幅器における前記光信号の変調振幅の利得が所定値になるように、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なう制御部とを備え、
前記測定部は、前記光増幅器が出力する前記光信号のクロスポイントおよび前記光増幅器が受ける前記光信号のクロスポイントの少なくともいずれか一方を取得し、
前記制御部は、前記測定部によって取得された前記クロスポイントに基づいて、前記駆動制御による調整内容を補正する、光信号中継装置。
【請求項３】
送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置であって、
前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器と、
前記光信号に関する測定を行なう測定部とを備え、
前記測定部は、前記光増幅器が受ける前記光信号の消光比を取得し、
前記光信号中継装置は、さらに、
前記測定部によって取得された前記消光比に基づいて、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なう制御部を備える、光信号中継装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記光増幅器が出力する前記光信号のクロスポイントおよび前記光増幅器が受ける前記光信号のクロスポイントの少なくともいずれか一方を取得し、
前記制御部は、前記測定部によって取得された前記クロスポイントに基づいて、前記駆動制御による調整内容を補正する、請求項３に記載の光信号中継装置。
【請求項５】
前記測定部は、前記光信号のハイレベルおよび前記光信号のローレベルを測定するか、前記光信号のハイレベルもしくはローレベルと前記光信号の所定時間あたりの平均レベルとを測定するか、または、前記光信号のハイレベル、前記光信号のローレベル、および前記光信号の所定時間あたりの平均レベルを測定する、請求項１、請求項２および請求項４のいずれか１項に記載の光信号中継装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記駆動制御を行なう前に、前記測定部の測定結果に基づいて、前記光増幅器から出力される前記光信号の所定時間あたりの平均レベルが所定値になるように、または前記光増幅器における前記平均レベルの利得が所定値になるように、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整するプレ駆動制御を行なう、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光信号中継装置。
【請求項７】
前記測定部は、前記光増幅器が受ける前記光信号のクロスポイントまたは消光比を取得し、
前記制御部は、前記測定部によって取得された前記クロスポイントまたは前記消光比に基づいて異常を検知する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光信号中継装置。
【請求項８】
送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置を制御する通信制御方法であって、
前記光信号中継装置は、前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器を備え、
前記通信制御方法は、
前記光信号に関する測定を行なうステップと、
前記測定の結果に基づいて、前記光増幅器から出力される前記光信号の変調振幅が所定値になるように、または、前記光増幅器における前記光信号の変調振幅の利得が所定値になるように、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なうステップと、
前記光増幅器が出力する前記光信号のクロスポイントおよび前記光増幅器が受ける前記光信号のクロスポイントの少なくともいずれか一方を取得するステップと、
取得した前記クロスポイントに基づいて、前記駆動制御による調整内容を補正するステップとを含む、通信制御方法。
【請求項９】
送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置を制御する通信制御方法であって、
前記光信号中継装置は、前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器を備え、
前記通信制御方法は、
前記光信号に関する測定を行なうステップと、
前記測定によって得られた前記光増幅器が受ける前記光信号の消光比に基づいて、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なうステップとを含む、通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号中継装置および通信制御方法に関し、特に、光増幅器を用いる光信号中継装置および通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットが広く普及しており、利用者は世界各地で運営されているサイトの様々な情報にアクセスし、その情報を入手することが可能である。これに伴って、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）およびＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）等のブロードバンドアクセスが可能な装置も急速に普及してきている。
【０００３】
ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．３ａｈ（登録商標）−２００４（非特許文献１）には、複数のＯＮＵ（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）が光通信回線を共有して局側装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）とのデータ伝送を行なう媒体共有形通信である受動的光ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の１つの方式が開示されている。すなわち、ＰＯＮを通過するユーザ情報およびＰＯＮを管理運用するための制御情報を含め、すべての情報がイーサネット（登録商標）フレームの形式で通信されるＥＰＯＮ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）  ＰＯＮ）と、ＥＰＯＮのアクセス制御プロトコル（ＭＰＣＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ））およびＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）プロトコルとが規定されている。局側装置とＯＮＵとの間でＭＰＣＰフレームをやり取りすることによって、ＯＮＵの加入、離脱、および上りアクセス多重制御などが行なわれる。また、非特許文献１では、ＭＰＣＰメッセージによる、新規ＯＮＵの登録方法、帯域割り当て要求を示すレポート、および送信指示を示すゲートについて記載されている。
【０００４】
なお、１ギガビット／秒の通信速度を実現するＥＰＯＮであるＧＥ−ＰＯＮの次世代の技術として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ（登録商標）−２００９として標準化が行なわれた１０Ｇ−ＥＰＯＮすなわち通信速度が１０ギガビット／秒相当のＥＰＯＮにおいても、アクセス制御プロトコルはＭＰＣＰが前提となっている。
【０００５】
光通信システムにおいて用いられる光増幅器の一例として、たとえば、特許第４９７３５５９号公報（特許文献１）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、光信号を増幅する光増幅器は、光増幅用の活性物質をドープした増幅媒体を励起して光増幅を行なう光増幅部と、前記光増幅部の後段に設置される半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器の入力光レベルを調節する入力光レベル調節部と、前記半導体光増幅器へ駆動電流を供給する駆動部とを備える。前記入力光レベル調節部は、供給された前記駆動電流で増幅される前記半導体光増幅器の増幅特性に対して、利得の非飽和領域と飽和領域との境界近傍に前記半導体光増幅器の動作点が位置するように前記入力光レベルを設定する。前記半導体光増幅器は、前記入力光レベルが設定されて前記動作点で作動することで、前記光増幅部で発生した光サージが入力した場合、出力光レベルを一定レベル以上に上げない利得飽和状態になって前記光サージを抑圧する。
【０００６】
また、光通信システムにおいて、局側装置と光回線終端装置との距離が長くなる場合、光信号の伝送特性を維持するために、光信号の中継装置が設置される場合がある。このような光信号中継装置の一例として、たとえば、特許第４９１９０６７号公報（特許文献２）には、以下のような構成が開示されている。すなわち、光バースト信号の中継をする光バースト信号中継装置であって、上り光バースト信号を電気の中継信号に変換する光／電気変換器と、前記光／電気変換器により変換された中継信号を再生する上り信号再生部と、この光バースト信号中継装置を１つの光回線終端装置として識別させるため、ＰＯＮのプロトコルに準拠したフレームを作成する通信・切替制御部と、エラー情報を監視し、エラー情報が発生すれば、エラー情報パターンを前記通信・切替制御部に出力するエラー情報監視部と、前記光／電気変換器と前記上り信号再生部との間に設置され、前記通信・切替制御部の制御に応じて、前記通信・切替制御部から得られる監視情報信号と前記光／電気変換器から得られる中継信号とを切り替えて、前記上り信号再生部に供給するための第１の切替部とを備える。前記通信・切替制御部は、前記エラー情報監視部から取得されたエラー情報パターンを含む監視情報信号を作成して、光バースト区間の空きスロットに前記監視情報信号を供給する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．３ａｈ（登録商標）−２００４
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４９７３５５９号公報
【特許文献２】特許第４９１９０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光信号中継装置における処理の一例として、光送信器から受信した光信号を、電気信号に変換することなく光増幅器を用いて増幅し、光受信器へ送信する構成が考えられる。
【００１０】
ここで、光送信器から光信号中継装置までの距離、および光信号中継装置から光受信器までの距離は、光通信システムの設置場所等により異なる。このため、光信号中継装置は、様々な強度の光信号を受信することになる。
【００１１】
光信号中継装置の受信する光信号の強度が大きい場合、光増幅器の出力が飽和して光信号の伝送品質が低下し、光通信システム、具体的には、光信号中継装置から光受信器までの通信限界距離が小さくなってしまう。
【００１２】
たとえば特許文献１に記載の光増幅器を光信号中継装置に適用した場合、光増幅器の飽和を避けるために光増幅器への入力光の強度を小さくする制御が行なわれる。そうすると、所望の通信限界距離を得るために、光増幅器に供給する駆動電流等を大きくして利得を上げ、光増幅器の出力光の強度を大きくする必要が生じ、消費電力が増大してしまう。
【００１３】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することが可能な光信号中継装置および通信制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる光信号中継装置は、送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置であって、前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器と、前記光信号に関する測定を行なう測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて、前記光増幅器から出力される前記光信号の変調振幅が所定値になるように、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なう制御部とを備える。
【００１５】
またこの発明の別の局面に係わる光信号中継装置は、送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置であって、前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器と、前記光信号に関する測定を行なう測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて、前記光増幅器における前記光信号の変調振幅の利得が所定値になるように、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なう制御部とを備える。
【００１６】
またこの発明の別の局面に係わる光信号中継装置は、送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置であって、前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器と、前記光信号に関する測定を行う測定部とを備え、前記測定部は、前記光増幅器が受ける前記光信号の消光比を取得し、前記光信号中継装置は、さらに、前記測定部によって取得された前記消光比に基づいて、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行う制御部を備える。
【００１７】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる通信制御方法は、送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置を制御する通信制御方法であって、前記光信号中継装置は、前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器を備え、前記通信制御方法は、前記光信号に関する測定を行うステップと、前記測定の結果に基づいて、前記光増幅器から出力される前記光信号の変調振幅が所定値になるように、前記光増幅器における前記光信号の変調振幅の利得が所定値になるように、または、前記測定によって得られた前記光増幅器が受ける前記光信号の消光比に基づいて、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行うステップとを含む。
【００１８】
本発明は、このような特徴的な処理部を備える光信号中継装置として実現できるだけでなく、かかる特徴的な処理のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することができる。また、本発明は、光信号中継装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現したり、光信号中継装置を含むシステムとして実現したりすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光通信システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、光増幅器における入力光の強度と利得との関係の一例を示す図である。
【図４】図４は、非飽和領域における光増幅器から出力される光信号のアイパターンの一例を示す図である。
【図５】図５は、飽和領域における光増幅器から出力される光信号のアイパターンの一例を示す図である。
【図６】図６は、ＡＳＥの有無によるアイパターンの相違の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置における下り信号中継部の構成を示す図である。
【図８】図８は、光受信器における受信レベルと受信感度との関係の一例を示す図である。
【図９】図９は、光受信器における変調振幅と受信感度との関係の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置における光信号の変調振幅の設定例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例における下り信号中継部の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【図１４】図１４は、非飽和領域における光増幅器から出力される光信号のアイパターンの一例を示す図である。
【図１５】図１５は、非飽和領域における光増幅器から出力される光信号のアイパターンの一例を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例における光信号の変調振幅の設定例を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【図１８】図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置における光信号の変調振幅の利得の設定例を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【図２０】図２０は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例における下り信号中継部の構成を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【図２２】図２２は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例における光信号の変調振幅の利得の設定例を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【図２４】図２４は、光受信器における受信レベルと受信感度との関係の一例を示す図である。
【図２５】図２５は、経年変化の無い状態において光増幅器が受ける光信号のアイパターンの一例を示す図である。
【図２６】図２６は、光増幅器が受ける経年変化した光信号のアイパターンの一例を示す図である。
【図２７】図２７は、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置において、入力光信号の消光比が比較的小さい場合における光信号の時間平均出力レベルの設定例を示す図である。
【図２８】図２８は、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置において、入力光信号の消光比が比較的大きい場合における光信号の時間平均出力レベルの設定例を示す図である。
【図２９】図２９は、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【図３０】図３０は、経年変化の無い状態において光増幅器が受ける光信号のアイパターンの一例を示す図である。
【図３１】図３１は、光増幅器が受ける経年変化した光信号のアイパターンの一例を示す図である。
【図３２】図３２は、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００２２】
（１）本発明の実施の形態に係る光信号中継装置は、送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置であって、前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器と、前記光信号に関する測定を行なう測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて、前記光増幅器から出力される前記光信号の変調振幅が所定値になるように、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なう制御部とを備える。
【００２３】
このように、光信号中継装置では、光信号の時間平均出力レベルと比べて、光信号の変調振幅が光信号中継装置の特性を示す指標として適している点、および光受信器が受信する光信号の変調振幅が同じ場合、当該光信号の時間平均出力レベルが異なるときでも光受信器の受信感度は同じ値となる点に着目し、光信号の受信強度によらず、光増幅器から出力される光信号の変調振幅が所定値になるように光増幅器への駆動電流または駆動電圧を制御する。このような構成により、光信号の受信強度によらず、たとえば光増幅器の飽和領域においても、伝送品質の低下を防ぎ、光信号中継装置から光受信器までの通信限界距離を延ばすことができる。また、特許文献１に記載の技術のように光増幅器への入力光の強度を大幅に小さくする必要がなくなり、光増幅器の利得を上げることに伴う光増幅器における消費電力の増大を防ぐことができる。したがって、本発明の実施の形態に係る光信号中継装置では、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【００２４】
（２）本発明の実施の形態に係る光信号中継装置は、送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置であって、前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器と、前記光信号に関する測定を行なう測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて、前記光増幅器における前記光信号の変調振幅の利得が所定値になるように、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なう制御部とを備える。
【００２５】
このように、光信号中継装置では、光信号の時間平均出力レベルと比べて、光信号の変調振幅が光信号中継装置の特性を示す指標として適している点、および光受信器が受信する光信号の変調振幅が同じ場合、当該光信号の時間平均出力レベルが異なるときでも光受信器の受信感度は同じ値となる点に着目し、光信号の受信強度によらず、光増幅器における光信号の変調振幅の利得が所定値になるように光増幅器への駆動電流または駆動電圧を制御する。このような構成により、光信号の受信強度によらず、たとえば光増幅器の飽和領域においても、伝送品質の低下を防ぎ、光信号中継装置から光受信器までの通信限界距離を延ばすことができる。また、特許文献１に記載の技術のように光増幅器への入力光の強度を大幅に小さくする必要がなくなり、光増幅器の利得を上げることに伴う光増幅器における消費電力の増大を防ぐことができる。したがって、本発明の実施の形態に係る光信号中継装置では、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【００２６】
（３）本発明の実施の形態に係る光信号中継装置は、送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置であって、前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器と、前記光信号に関する測定を行なう測定部とを備え、前記測定部は、前記光増幅器が受ける前記光信号の消光比を取得し、前記光信号中継装置は、さらに、前記測定部によって取得された前記消光比に基づいて、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なう制御部を備える。
【００２７】
このように、光送信器からの光信号の経年変化等による消光比の変化に着目して、光増幅器が受ける光信号の消光比を監視し、当該消光比に基づいて光増幅器への駆動電流または駆動電圧を制御する構成により、光信号の受信強度によらず、たとえば光増幅器の飽和領域においても、伝送品質の低下を防ぎ、光信号中継装置から光受信器までの通信限界距離を延ばすことができる。また、特許文献１に記載の技術のように光増幅器への入力光の強度を大幅に小さくする必要がなくなり、光増幅器の利得を上げることに伴う光増幅器における消費電力の増大を防ぐことができる。したがって、本発明の実施の形態に係る光信号中継装置では、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【００２８】
（４）好ましくは、前記測定部は、前記光増幅器が出力する前記光信号のクロスポイントおよび前記光増幅器が受ける前記光信号のクロスポイントの少なくともいずれか一方を取得し、前記制御部は、前記測定部によって取得された前記クロスポイントに基づいて、前記駆動制御による調整内容を補正する。
【００２９】
このように、光信号のクロスポイントを監視する構成により、たとえば、クロスポイントから光信号の波形の歪みを検知した場合、当該光信号の変調振幅を小さくすることができるため、通信品質の劣化を抑えることができる。
【００３０】
（５）より好ましくは、前記測定部は、前記光信号のハイレベルおよび前記光信号のローレベルを測定するか、前記光信号のハイレベルもしくはローレベルと前記光信号の所定時間あたりの平均レベルとを測定するか、または、前記光信号のハイレベル、前記光信号のローレベル、および前記光信号の所定時間あたりの平均レベルを測定する。
【００３１】
このような構成により、光信号のハイレベル、ローレベルおよび平均レベルから、光信号中継装置の変調振幅、クロスポイントおよび消光比等の各種特性を容易に取得することができる。
【００３２】
（６）好ましくは、前記光信号中継装置は、さらに、前記光信号からクロックを抽出するリカバリ回路を備え、前記測定部は、前記リカバリ回路によって抽出された前記クロックを用いて前記測定を行なう。
【００３３】
このような構成により、光信号の変調速度が速い場合でも、光信号の各種測定値を取得するための十分な動作速度を得ることができる。
【００３４】
（７）好ましくは、前記制御部は、前記駆動制御を行なう前に、前記測定部の測定結果に基づいて、前記光増幅器から出力される前記光信号の所定時間あたりの平均レベルが所定値になるように、または前記光増幅器における前記平均レベルの利得が所定値になるように、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整するプレ駆動制御を行なう。
【００３５】
このような構成により、測定部において正確な測定結果が得られるまでに時間を要する場合でも、先に、ある程度の精度で光増幅器の時間平均出力レベルが所定値になるようにする制御を行い、光信号中継装置と光受信器との通信を早期に開始することができる。
【００３６】
（８）好ましくは、前記測定部は、前記光増幅器が受ける前記光信号のクロスポイントまたは消光比を取得し、前記制御部は、前記測定部によって取得された前記クロスポイントまたは前記消光比に基づいて異常を検知する。
【００３７】
このように、光信号のクロスポイントまたは消光比を監視し、異常を検知する構成により、たとえば光送信器の保守交換を早期に行なうことができるため、光通信システムにおける予期しない通信障害を回避することができる。
【００３８】
（９）本発明の実施の形態に係る通信制御方法は、送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置を制御する通信制御方法であって、前記光信号中継装置は、前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器を備え、前記通信制御方法は、前記光信号に関する測定を行なうステップと、前記測定の結果に基づいて、前記光増幅器から出力される前記光信号の変調振幅が所定値になるように、前記光増幅器における前記光信号の変調振幅の利得が所定値になるように、または、前記測定によって得られた前記光増幅器が受ける前記光信号の消光比に基づいて、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行うステップとを含む。
【００３９】
このように、光信号の時間平均出力レベルと比べて、光信号の変調振幅が光信号中継装置の特性を示す指標として適している点、および光受信器が受信する光信号の変調振幅が同じ場合、当該光信号の時間平均出力レベルが異なるときでも光受信器の受信感度は同じ値となる点に着目し、光信号の受信強度によらず、光増幅器から出力される光信号の変調振幅または当該変調振幅の利得が所定値になるように光増幅器への駆動電流または駆動電圧を制御する。あるいは、光送信器からの光信号の経年変化等による消光比の変化に着目して、光増幅器が受ける光信号の消光比を監視し、当該消光比に基づいて光増幅器への駆動電流または駆動電圧を制御する。
【００４０】
これにより、光信号の受信強度によらず、たとえば光増幅器の飽和領域においても、伝送品質の低下を防ぎ、光信号中継装置から光受信器までの通信限界距離を延ばすことができる。また、特許文献１に記載の技術のように光増幅器への入力光の強度を大幅に小さくする必要がなくなり、光増幅器の利得を上げることに伴う光増幅器における消費電力の増大を防ぐことができる。したがって、本発明の実施の形態に係る通信制御方法では、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００４２】
＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光通信システムの構成を示す図である。
【００４３】
図１を参照して、光通信システム３０１は、たとえばＧＥ−ＰＯＮであり、上位ネットワークに接続された局側装置２０１と、光信号中継装置１０１と、１または複数のＯＮＵ２０２と、光カプラ２１１，２１２とを備える。なお、光通信システム３０１は、１０Ｇ−ＥＰＯＮであってもよいし、他の種類の光通信システムであってもよい。
【００４４】
局側装置２０１は、ＰＯＮの上位側に位置する光終端装置であり、電話局および変電所等に設置され、複数のＯＮＵ２０２と通信を行なう。また、ＯＮＵ２０２は、ＰＯＮの下位側に位置する光終端装置であり、加入者側の建物、および屋外の電柱上等に設置され、１つの局側装置２０１と通信を行なう。
【００４５】
光通信システム３０１において、各ＯＮＵ２０２は、光カプラ２１１から分岐された複数の光ファイバに接続されている。光カプラ２１１および光信号中継装置１０１は、１つの光ファイバを介して接続されている。光カプラ２１２および光信号中継装置１０１は、１つの光ファイバを介して接続されている。光カプラ２１２から分岐された光ファイバには、１または複数のＯＮＵ２０２も接続されている。また、光カプラ２１２および局側装置２０１は、１つの光ファイバを介して接続されている。
【００４６】
このように、光通信システム３０１では、複数の光カプラを用いる構成により、局側装置２０１または光信号中継装置１０１と任意の数のＯＮＵ２０２とを接続することができる。
【００４７】
各ＯＮＵ２０２と局側装置２０１とは、光ファイバおよび光カプラを介して、また、ＯＮＵ２０２の接続位置に応じて光信号中継装置１０１を介して接続され、互いに光信号を送受信する。光通信システム３０１では、各ＯＮＵ２０２は、共通の通信回線すなわちＰＯＮ回線を介して上り光信号を局側装置２０１へ送信し、また、各ＯＮＵ２０２から局側装置２０１への光信号が時分割多重される。また、光通信システム３０１では、局側装置２０１から各ＯＮＵ２０２へ連続的な光信号が送信される。
【００４８】
局側装置２０１は、自己とＯＮＵ２０２との間に接続される光信号中継装置１０１を介してＯＮＵ２０２との間で光信号を送受信可能である。
【００４９】
光信号中継装置１０１は、局側装置２０１から送信された光信号のＯＮＵ２０２への中継、およびＯＮＵ２０２から送信された光信号の局側装置２０１への中継を行なう。
【００５０】
以下、ＯＮＵから上位ネットワークへの方向を上り方向と称し、上位ネットワークからＯＮＵへの方向を下り方向と称する。
【００５１】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置の構成を示す図である。
【００５２】
図２を参照して、光信号中継装置１０１は、電気／光変換器１１と、下り信号中継部１２と、光／電気変換器１３と、上り信号再生部１４とを備える。
【００５３】
光／電気変換器１３は、ＯＮＵ２０２から送信される上り光信号を受信して電気信号に変換し、上り信号再生部１４へ出力する。
【００５４】
上り信号再生部１４は、たとえば、光／電気変換器１３から受けた電気信号からクロックを抽出し、抽出したクロックを用いて当該電気信号の波形整形を行なうとともに当該電気信号を電気／光変換器１１へ出力する。
【００５５】
電気／光変換器１１は、上り信号再生部１４から受けた電気信号を上り光信号に変換して局側装置２０１へ送信する。
【００５６】
下り信号中継部１２は、局側装置２０１から送信される下り光信号を受信し、受信した下り光信号を増幅してＯＮＵ２０２へ送信する。上り光信号および下り光信号は、送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する。また、上り光信号および下り光信号のデューティ比は、たとえば５０％である。
【００５７】
［課題］
前述のように、光送信器から光信号中継装置までの距離、および光信号中継装置から光受信器までの距離は、光通信システムの設置場所等により異なる場合が多い。このため、光信号中継装置は、様々な強度の光信号を受信することになる。
【００５８】
図３は、光増幅器における入力光の強度と利得との関係の一例を示す図である。図３において、横軸は、光増幅器の時間平均入力レベルすなわち所定時間あたりの入力光の平均レベルを示し、単位は［ｄＢｍ］である。縦軸は、光増幅器の利得を示し、単位は［ｄＢ］である。グラフＧ１〜Ｇ４は、光増幅器に供給される駆動電流がそれぞれ３９９ｍＡ、２９９ｍＡ、１９９ｍＡおよび９９ｍＡの場合を示す。
【００５９】
図３を参照して、光増幅器は、駆動電流が大きくなるにつれて利得が大きくなる特性を有する。
【００６０】
また、光信号中継装置では、受信する光信号の強度が大きい場合、光増幅器の出力が飽和する。すなわち、光増幅器の利得が飽和する。ここでは、飽和領域とは、非飽和領域における利得から０．２ｄＢ以上利得が低下する時間平均入力レベルの領域であると定義する。この例では、光増幅器に供給される駆動電流が１９９ｍＡの場合、概ね、時間平均入力レベルが−２０ｄＢｍ未満の領域が非飽和領域であり、−２０ｄＢｍ以上の領域が飽和領域である。
【００６１】
光増幅器の出力が飽和すると、光信号の伝送品質が低下し、光通信システム、具体的には光信号中継装置から光受信器までの通信限界距離が小さくなってしまう。
【００６２】
たとえば特許文献１に記載の光増幅器を光信号中継装置に適用した場合、光増幅器の飽和を避けるために光増幅器への入力光の強度を小さくする、すなわち光増幅器の動作点を非飽和領域と飽和領域との境界近傍に設定する制御が行なわれる。
【００６３】
しかしながら、図３に示すように、非飽和領域となる時間平均入力レベルは−２０ｄＢｍ未満と小さい。このため、所望の通信限界距離を得るために、光増幅器に供給する駆動電流を大きくして光増幅器の出力光の強度を大きくする必要が生じ、消費電力が増大してしまう。
【００６４】
また、出力光が所望の強度となるような光増幅器の利得が得られない場合もある。たとえば、出力光の強度を±１０ｄＢｍ程度の範囲にしたい場合、一般的な光増幅器の特性を考慮すると、時間平均入力レベルを非飽和領域ではなく飽和領域に設定する必要がある。
【００６５】
また、特許文献１に記載の技術では、光増幅器への入力光の強度を調整するための部品等を追加する必要があり、製造コストが増加してしまう。
【００６６】
ここで、光通信を利用したデジタル通信システムでは、たとえば、光のオンおよびオフの２通りでデジタル信号を伝送するＯＯＫ（オンオフキーイング）と呼ばれる変調方法が採用されている。
【００６７】
このようなシステムにおける光送信器の特性の指標としては、たとえば、光のオンに対応する光出力のハイレベル、および光のオフに対応する光出力のローレベルを有する光信号のレベルの所定時間あたりの平均値である時間平均レベルが使用されている。また、たとえば、光出力のハイレベルおよび光出力のローレベルの比である消光比、たとえば光出力のハイレベルおよび光出力のローレベルの差である変調振幅、ならびに光出力のハイレベルの立ち上がり遷移時間および光出力のローレベルの立ち下がり遷移時間とデューティ比とから求められる波形品質を示すクロスポイントが使用されている。
【００６８】
また、光信号中継装置における光信号伝送に関する制御としては、たとえば、時間平均出力レベルを一定に制御するＡＬＣ（オートレベルコントロール）、ならびに時間平均入力レベルおよび時間平均出力レベルの利得を一定に制御するＡＧＣ（オートゲインコントロール）が使用されている。
【００６９】
ここで、光の強度を変動させることにより光信号の振幅変調が行なわれる。光信号中継装置が受信する光信号の強度が大きくなるにつれて、当該光信号中継装置における光増幅器が飽和する。この飽和により、光増幅器において、光出力のローレベルの増幅率および光出力のハイレベルの増幅率が、入力光信号の強度、具体的には入力光信号のローレベルとハイレベルとの差によって異なる値となる。このため、光信号中継装置では、光信号の時間平均出力レベルを一定に制御しても、光送信器と異なり、変調振幅が一定とはならず、光信号中継装置から光受信器までの通信距離に差異が生じる。
【００７０】
図４は、非飽和領域における光増幅器から出力される光信号のアイパターンの一例を示す図である。図５は、飽和領域における光増幅器から出力される光信号のアイパターンの一例を示す図である。図４および図５において、横軸は時間を示し、縦軸は光増幅器の光出力レベルを示す。Ｗ１は、非飽和領域におけるアイパターンを示し、Ｗ２は、飽和領域におけるアイパターンを示す。
【００７１】
図４および図５を参照して、光信号中継装置の光信号の時間平均出力レベルを一定に制御しても、光増幅器が非飽和領域にあるか、または飽和領域にあるかにより、各種特性が変化するため、光信号中継装置から光受信器までの通信限界距離に差異が生じる。
【００７２】
具体的には、飽和領域におけるアイパターンＷ２は、非飽和領域におけるアイパターンＷ１と比べて波形に歪みが生じている。このため、光増幅器が飽和領域にある場合、光出力のハイレベルが小さくなる。すなわち、非飽和領域における光出力のハイレベルＰ１よりも飽和領域における光出力のハイレベルＰ１ｄの方が小さくなる。
【００７３】
より詳細には、非飽和領域と飽和領域とで、光出力のハイレベルＰ１および光出力のローレベルＰ０の比である消光比がＰ１／Ｐ０またはＰ１ｄ／Ｐ０ｄと異なり、時間平均出力レベルが（Ｐ１−Ｐ０）／２または（Ｐ１ｄ−Ｐ０ｄ）／２と異なり、光出力のハイレベルおよび光出力のローレベルの差である変調振幅が（Ｐ１−Ｐ０）または（Ｐ１ｄ−Ｐ０ｄ）と異なり、クロスポイントがＸｐまたはＸｐｄと異なる。
【００７４】
図６は、ＡＳＥの有無によるアイパターンの相違の一例を示す図である。
【００７５】
光増幅器の一例である半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）およびエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）は、光信号を受けていない状態でも自然放出光（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を発生する。
【００７６】
図６において、縦軸は光増幅器の光出力レベルを示す。Ｗ１１は、ＡＳＥの無い場合のアイパターンを示し、Ｗ１２は、ＡＳＥの有る場合のアイパターンを示す。
【００７７】
図６を参照して、光信号の消光比は、ＡＳＥの有無により異なる。すなわち、Ｐ１／Ｐ０≠Ｐ１ｄ／Ｐ０ｄである。一方、光信号の変調振幅は、ＡＳＥの有無に関わらず同じである。すなわち、（Ｐ１−Ｐ０）＝（Ｐ１ｄ−Ｐ０ｄ）である。
【００７８】
本願発明者らは、光信号の変調振幅がＡＳＥの有無により変化せず、光信号の時間平均出力レベルと比べて光信号中継装置の特性を示す指標として適している点に着目し、前述のような問題点を解決する方法を発見した。すなわち、本発明の実施の形態に係る光信号中継装置では、以下のような構成および動作により、前述のような問題点を解決する。
【００７９】
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置における下り信号中継部の構成を示す図である。
【００８０】
図７を参照して、下り信号中継部１２は、光増幅器２１と、光カプラ２２，２３と、電流供給部２４と、入力検知部２５と、制御部２６と、出力検知部２７と、測定部２８とを含む。
【００８１】
光カプラ２２は、局側装置２０１から受信した下り光信号を分岐して光増幅器２１および入力検知部２５へ出力する。
【００８２】
光増幅器２１は、たとえば半導体光増幅器であり、光カプラ２２から受けた下り光信号を増幅して光カプラ２３へ出力する。光増幅器２１の利得は、電流供給部２４から供給される駆動電流に応じて変化する。具体的には、たとえば、大まかな特性の傾向として、駆動電流が大きくなると光増幅器２１の利得が大きくなり、駆動電流が小さくなると光増幅器２１の利得が小さくなる。
【００８３】
光カプラ２３は、光増幅器２１から受けた下り光信号を分岐してＯＮＵ２０２および出力検知部２７へ出力する。
【００８４】
入力検知部２５は、フォトダイオード等の受光素子３１を含む。入力検知部２５において、受光素子３１は、光カプラ２２から受けた下り光信号の強度に応じた大きさの電流、すなわち光増幅器２１の入力光の強度に応じた大きさの電流を測定部２８へ出力する。
【００８５】
出力検知部２７は、フォトダイオード等の受光素子３２を含む。出力検知部２７において、受光素子３２は、光カプラ２３から受けた下り光信号の強度に応じた大きさの電流、すなわち光増幅器２１の出力光の強度に応じた大きさの電流を測定部２８へ出力する。
【００８６】
測定部２８は、たとえば、図示しない電流電圧変換回路およびＡ／Ｄコンバータを２組含む。１組目の電流電圧変換回路は、入力検知部２５から受けた受光素子３１の出力電流を電圧に変換して出力する。Ａ／Ｄコンバータは、電流電圧変換回路から受けた電圧のレベルを示すデジタル信号を生成する。また、２組目の電流電圧変換回路は、出力検知部２７から受けた受光素子３２の出力電流を電圧に変換して出力する。Ａ／Ｄコンバータは、電流電圧変換回路から受けた電圧のレベルを示すデジタル信号を生成する。
【００８７】
測定部２８は、たとえば、１組目のＡ／Ｄコンバータによって生成されたデジタル信号および２組目のＡ／Ｄコンバータによって生成されたデジタル信号の少なくともいずれか一方に基づいて下り光信号に関する測定を行い、測定結果を示す測定情報を制御部２６へ出力する。
【００８８】
制御部２６は、測定部２８から受けた測定情報に基づいて駆動電流の大きさを決定し、決定した駆動電流の大きさを示す制御信号を電流供給部２４へ出力する。
【００８９】
電流供給部２４は、駆動電流を光増幅器２１に供給し、制御部２６から受けた制御信号に従って、光増幅器２１に供給する駆動電流の大きさを変更する。
【００９０】
なお、光信号中継装置１０１は、光増幅器２１として、半導体光増幅器の代わりに、エルビウムドープファイバ増幅器およびラマン増幅等の光ファイバアンプを備える構成であってもよい。
【００９１】
この場合、光カプラ２２および光カプラ２３間に増幅用ファイバが接続され、増幅用ファイバの前段で光信号の伝送路にレーザダイオードを用いてポンプ光が注入され、増幅用ファイバの後段で光信号の伝送路からポンプ光が分離される。このレーザダイオードの駆動電流値を変更することにより、ポンプ光の強度が変化し、光ファイバアンプの利得が制御される。
【００９２】
図８は、光受信器における受信レベルと受信感度との関係の一例を示す図である。図８において、横軸は光受信器の時間平均入力レベルすなわち所定時間あたりの光信号の受信レベルの平均を示し、縦軸は受信感度に相当するＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｉｏ）を示す。グラフＧ１１〜Ｇ１３は、光信号の変調振幅がそれぞれ＋５．５ｄＢｍ、＋６．０ｄＢｍおよび＋６．８ｄＢｍの場合を示す。
【００９３】
図８を参照して、時間平均入力レベルに対する光受信器の受信感度すなわちＢＥＲは、光信号の変調振幅の大小に応じて変動する。すなわち、光受信器における光信号の時間平均入力レベルが同じでも、光信号の変調振幅が異なる場合、光受信器の受信感度は異なる値となる。具体的には、光信号の変調振幅が小さくなると、光受信器の受信感度は劣化する。
【００９４】
図９は、光受信器における変調振幅と受信感度との関係の一例を示す図である。図９において、横軸は光受信器の受信する光信号の変調振幅を示し、縦軸は受信感度に相当するＢＥＲを示す。グラフＧ２１〜Ｇ２３は、光信号の時間平均出力レベルがそれぞれ＋６．０ｄＢｍ、＋６．５ｄＢｍおよび＋７．０ｄＢｍの場合を示す。
【００９５】
図９を参照して、光信号の変調振幅に対する光受信器の受信感度すなわちＢＥＲは、光信号の時間平均出力レベルの大小に関わらず一定である。すなわち、光信号の時間平均出力レベルが異なっても、光受信器が受信する光信号の変調振幅が同じ場合、光受信器の受信感度は同じ値となる。
【００９６】
本願発明者らは、前述のように光信号の変調振幅がＡＳＥの有無により変化せず、光信号の時間平均出力レベルと比べて光信号中継装置の特性を示す指標として適している点に加えて、光受信器が受信する光信号の変調振幅が同じ場合、当該光信号の時間平均出力レベルが異なるときでも光受信器の受信感度は同じ値となる点に着目し、前述のような問題点を解決する方法を発見した。すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置では、光受信器へ送信される光信号の変調振幅が所定値になるように当該光信号の出力レベルを制御する、具体的には光増幅器への駆動電流を制御する。
【００９７】
すなわち、制御部２６は、測定部２８の測定結果に基づいて、光増幅器２１から出力される光信号の変調振幅が所定値になるように、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整する駆動制御を行なう。
【００９８】
より詳細には、測定部２８は、出力検知部２７から受けた受光素子３２の出力電流から、光増幅器２１から出力される光信号のハイレベルおよびローレベルを取得し、当該光信号のハイレベルおよびローレベルの差を光増幅器２１から出力される光信号の変調振幅として算出する。なお、測定部２８は、出力検知部２７から受けた受光素子３２の出力電流から、光増幅器２１から出力される光信号のハイレベルおよび時間平均出力レベルを取得し、当該光信号のハイレベルおよび時間平均出力レベルから当該光信号の変調振幅を算出してもよい。また、測定部２８は、出力検知部２７から受けた受光素子３２の出力電流から、光増幅器２１から出力される光信号のローレベルおよび時間平均出力レベルを取得し、当該光信号のローレベルおよび時間平均出力レベルから当該光信号の変調振幅を算出してもよい。
【００９９】
具体的には、測定部２８は、たとえば、受光素子３２の出力電流のハイレベルおよびローレベルのピークホールド値をそれぞれ算出するか、または受光素子３２の出力電流のハイレベルおよびローレベルの平均値を算出することにより、光信号のハイレベルおよびローレベルを取得する。
【０１００】
図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置における光信号の変調振幅の設定例を示す図である。
【０１０１】
図１０を参照して、ここでは、光受信器の受信する光信号の変調振幅が−２８．５ｄＢｍ以上の場合に光受信器の受信感度が良好となる、具体的には光受信器におけるＢＥＲが１０Ｅ−１２すなわち１０のマイナス１２乗未満になるとする。
【０１０２】
光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が１０ｋｍの場合において光信号が最大で２５ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１から送信する光信号の変調振幅は−３．５ｄＢｍ以上に設定する。また、光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が２０ｋｍの場合において光信号が最大で３０ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１から送信する光信号の変調振幅は＋２．５ｄＢｍ以上に設定する。また、光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が３０ｋｍの場合において光信号が最大で３５ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１から送信する光信号の変調振幅は＋７．５ｄＢｍ以上に設定する。
【０１０３】
［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態に係る光通信システムにおける光信号中継装置の動作について説明する。
【０１０４】
光通信システム３０１における各装置は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下のフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
【０１０５】
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【０１０６】
図１１を参照して、まず、光信号中継装置１０１は、モニタ用受光素子、ここでは受光素子３２の出力電流を測定する（ステップＳ１）。
【０１０７】
次に、光信号中継装置１０１は、測定結果に基づいて、出力光信号、すなわち光増幅器２１から出力される光信号の変調振幅を算出する（ステップＳ２）。
【０１０８】
次に、光信号中継装置１０１は、算出した変調振幅が所定の閾値Ｔｈ１未満である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、光増幅器２１に供給する駆動電流を大きくすることにより、出力光信号の変調振幅を大きくする駆動制御を行なう（ステップＳ４）。
【０１０９】
一方、光信号中継装置１０１は、算出した変調振幅が所定の閾値Ｔｈ１以上である場合（ステップＳ３でＮＯ）、光増幅器２１に供給する駆動電流を小さくすることにより、出力光信号の変調振幅を小さくする駆動制御を行なう（ステップＳ５）。
【０１１０】
光信号中継装置１０１は、受光素子３２の出力電流の測定を定期的または不定期に継続して行なう（ステップＳ１）。
【０１１１】
［変形例１］
光信号の変調速度が遅い場合には、測定部２８による受光素子３２の出力電流の取得速度すなわち光信号のハイレベルおよびローレベルの取得速度を、たとえば測定部２８の一部または全部を実現するＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）の動作速度と同等の速度とすることにより、光信号のレベルの変化に追随することができる。
【０１１２】
一方、光信号の変調速度が速い場合には、上記取得速度を上記動作速度よりも十分に大きくする必要がある。
【０１１３】
図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例における下り信号中継部の構成を示す図である。
【０１１４】
図１２を参照して、下り信号中継部１２は、図７に示す下り信号中継部１２と比べて、さらに、ＣＤＲ（クロック／データ  リカバリ回路：Ｃｌｏｃｋ  ａｎｄ  Ｄａｔａ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）２９を含む。
【０１１５】
ＣＤＲ２９は、出力検知部２７から受けた受光素子３２の出力電流から光信号に含まれるデータおよびクロックを抽出し、抽出したデータおよびクロックを測定部２８へ出力する。
【０１１６】
測定部２８は、ＣＤＲ２９によって抽出されたクロックを用いて光信号に関する測定を行なう。
【０１１７】
より詳細には、測定部２８は、Ａ／Ｄコンバータを含む。このＡ／Ｄコンバータは、ＣＤＲ２９から受けたデータを、ＣＤＲ２９から受けたクロックをトリガに用いてサンプルホールドする。測定部２８は、サンプルホールドされたデータから光信号のハイレベルおよびローレベルを取得する。なお、測定部２８は、ＣＤＲ２９から受けたクロックの位相調整を行なう回路を含み、位相調整後のクロックをトリガに用いて、光信号のハイレベルおよびローレベルを取得してもよい。
【０１１８】
ここで、上記のような測定部２８におけるクロックの位相調整に時間を要する場合、まず、ある程度の精度で光増幅器２１からの光信号の時間平均出力レベルが所定値になるようにする制御を行い、そして、正確な光信号のハイレベルおよびローレベルが得られるような位相調整がなされた後、光信号の変調振幅が所定値になるようにする制御を行なう。これにより、上記位相調整の完了を待たずに光信号中継装置１０１と光受信器との通信を早期に開始することができる。
【０１１９】
図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【０１２０】
制御部２６は、駆動制御を行なう前に、測定部２８の測定結果に基づいて、光増幅器２１から出力される光信号の所定時間あたりの平均レベルが所定値になるように、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整するプレ駆動制御を行なう。測定部２８は、プレ駆動制御が行なわれている状態において光信号に関する測定を行なう。
【０１２１】
具体的には、図１３を参照して、まず、光信号中継装置１０１は、光増幅器２１から出力される光信号の時間平均出力レベルが所定値になるようにするプレ駆動制御を所定タイミングにおいて開始する。これにより、光信号中継装置１０１を介した局側装置２０１およびＯＮＵ２０２間の通信が開始される（ステップＳ１１）。
【０１２２】
次に、光信号中継装置１０１は、上記所定タイミングから所定時間が経過するまで（ステップＳ１２でＮＯ）プレ駆動制御を継続する。プレ駆動制御が行なわれている間に、測定部２８におけるクロックの位相調整が完了する。
【０１２３】
次に、光信号中継装置１０１は、上記所定タイミングから所定時間が経過すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、受光素子３２の出力電流の測定（ステップＳ１３）、光増幅器２１から出力される光信号の変調振幅の算出（ステップＳ１４）、および光増幅器２１に供給する駆動電流の調整を開始する（ステップＳ１５〜Ｓ１７）。
【０１２４】
ステップＳ１３〜Ｓ１７の動作は、図１１に示すステップＳ１〜Ｓ５の動作と同様である。
【０１２５】
［変形例２］
光信号のクロスポイントは、光信号の波形品質を示す指標である。
【０１２６】
光出力のハイレベルを１００％とし、光出力のローレベルを０％とすると、クロスポイントが５０％からずれている場合、光増幅器における飽和の度合いが大きいことを示している。
【０１２７】
図１４は、非飽和領域における光増幅器から出力される光信号のアイパターンの一例を示す図である。図の見方は図４と同様である。
【０１２８】
図１４を参照して、光増幅器が非飽和領域にある場合、光出力のハイレベルＰ１を１００％とし、光出力のローレベルＰ０を０％とすると、クロスポイントＸｐは５０％となる。また、時間平均出力レベルの実測値と変調振幅の中間点の計算値（Ｐ１−Ｐ０）／２とが同等の値となる。
【０１２９】
図１５は、非飽和領域における光増幅器から出力される光信号のアイパターンの一例を示す図である。図の見方は図５と同様である。
【０１３０】
図１５を参照して、光増幅器が飽和領域にある場合、光出力のハイレベルが小さくなる。具体的には、非飽和領域における光出力のハイレベルＰ１よりも飽和領域における光出力のハイレベルＰ１ｄの方が小さくなる。
【０１３１】
時間平均出力レベルは、光出力のハイレベルおよび光出力のローレベルの時間積分値となるため、光出力のハイレベルＰ１ｄを１００％とし、光出力のローレベルＰ０ｄを０％とすると、クロスポイントは５０％とはならない。また、時間平均出力レベルの実測値と変調振幅の中間点の計算値（Ｐ１ｄ−Ｐ０ｄ）／２とが異なる値となる。
【０１３２】
また、光増幅器における飽和の度合いが大きい場合、アイパターンの波形が歪んでクロスポイントが大きくなる。
【０１３３】
本願発明者らは、図１４および図１５に示すように、クロスポイントが、光信号中継装置の特性を示す指標として適している点に着目し、光通信システムの通信をさらに良好にする方法を発見した。
【０１３４】
すなわち、光信号中継装置１０１において、測定部２８は、光増幅器２１が出力する光信号のクロスポイントを取得する。たとえば、測定部２８は、光増幅器２１が出力する光信号のハイレベルすなわち光出力のハイレベル、当該光信号のローレベルすなわち光出力のローレベル、および当該光信号の所定時間あたりの平均レベルを測定し、この測定結果を用いてクロスポイントを算出する。
【０１３５】
制御部２６は、測定部２８によって取得されたクロスポイントに基づいて、駆動制御による調整内容を補正する。
【０１３６】
図１６は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例における光信号の変調振幅の設定例を示す図である。
【０１３７】
クロスポイントがたとえば７０％以上となるアイパターンの光信号を光受信器が受信する場合、光受信器の受信感度のペナルティが増加する、具体的には、光受信器における光信号の受信品質が劣化して、たとえば図９に示すグラフが変調振幅の大きい側へ横軸と平行にシフトする。すなわち、同じ変調振幅のときに得られるＢＥＲが大きくなってしまう。
【０１３８】
このため、クロスポイントが７０％以上となった場合に、出力光信号の変調振幅を小さくすることにより、クロスポイントを７０％未満として出力光信号の波形の歪みを抑え、光受信器の受信感度ペナルティを抑制する。これにより、通信品質の劣化を抑えることができる。
【０１３９】
具体的には、図１６を参照して、制御部２６は、たとえば、光受信器の受信感度ペナルティがある程度劣化するクロスポイントの境界値たとえば７０％をクロスポイントの閾値Ｔｈ２とする。
【０１４０】
制御部２６は、光増幅器２１から出力される光信号のクロスポイントが閾値Ｔｈ２すなわち７０％以上である場合には、光受信器の受信感度のペナルティが０．５ｄＢより増加することから、クロスポイントが７０％よりも小さくなるように光信号の変調振幅を小さくする。
【０１４１】
一方、制御部２６は、光増幅器２１から出力される光信号のクロスポイントが閾値Ｔｈ２すなわち７０％未満である場合には、光受信器の受信感度のペナルティの増加は０．５ｄＢ以内にとどまることから、光信号の変調振幅を維持する。なお、制御部２６は、クロスポイントが閾値Ｔｈ２未満である場合、７０％を上限として、クロスポイントが大きくなるように光信号の変調振幅を大きくしてもよい。
【０１４２】
図１７は、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【０１４３】
図１７を参照して、ステップＳ２１〜Ｓ２５の動作は、図１１に示すステップＳ１〜Ｓ５の動作と同様である。
【０１４４】
次に、光信号中継装置１０１は、受光素子３２の出力電流の測定結果に基づいて、出力光信号、すなわち光増幅器２１から出力される光信号のクロスポイントを算出する。具体的には、光信号中継装置１０１は、当該光信号のハイレベルおよびローレベル、ならびに時間平均出力レベルを取得し、変調振幅の中間点を５０％のクロスポイントとして、時間平均出力レベルと変調振幅の中間点との差に基づいてクロスポイントを算出する（ステップＳ２６）。
【０１４５】
次に、光信号中継装置１０１は、算出したクロスポイントが所定の閾値Ｔｈ２より大きい場合（ステップＳ２７でＹＥＳ）、光増幅器２１に供給する駆動電流を小さくすることにより、出力光信号の変調振幅を小さくする（ステップＳ２８）。
【０１４６】
一方、光信号中継装置１０１は、算出したクロスポイントが所定の閾値Ｔｈ２以下である場合、光増幅器２１に供給する駆動電流の値を維持する（ステップＳ２７でＮＯ）。
【０１４７】
光信号中継装置１０１は、受光素子３２の出力電流の測定を定期的または不定期に継続して行なう（ステップＳ２１）。
【０１４８】
ところで、光送信器から光信号中継装置までの距離、および光信号中継装置から光受信器までの距離は、光通信システムの設置場所等により異なる。このため、光信号中継装置は、様々な強度の光信号を受信することになる。
【０１４９】
光送信器から受信した光信号を、電気信号に変換することなく光増幅器を用いて増幅し、光受信器へ送信する光信号中継装置では、受信する光信号の強度が大きい場合、光増幅器の出力が飽和して光信号の伝送品質が低下し、光通信システム、具体的には、光信号中継装置から光受信器までの通信限界距離が小さくなってしまう。
【０１５０】
たとえば特許文献１に記載の光増幅器を光信号中継装置に適用した場合、光増幅器の飽和を避けるために光増幅器への入力光の強度を小さくする制御が行なわれる。そうすると、所望の通信限界距離を得るために、光増幅器に供給する駆動電流等を大きくして利得を上げ、光増幅器の出力光の強度を大きくする必要が生じ、消費電力が増大してしまう。
【０１５１】
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置では、光増幅器２１は、光信号を受けて増幅し、出力する。測定部２８は、光信号に関する測定を行なう。そして、制御部２６は、測定部２８の測定結果に基づいて、光増幅器２１から出力される光信号の変調振幅が所定値になるように、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整する駆動制御を行なう。
【０１５２】
このように、光信号中継装置１０１では、光信号の時間平均出力レベルと比べて、光信号の変調振幅が光信号中継装置の特性を示す指標として適している点、および光受信器が受信する光信号の変調振幅が同じ場合、当該光信号の時間平均出力レベルが異なるときでも光受信器の受信感度は同じ値となる点に着目し、光信号の受信強度によらず、光増幅器２１から出力される光信号の変調振幅が所定値になるように光増幅器２１への駆動電流を制御する。
【０１５３】
このような構成により、光信号の受信強度によらず、たとえば光増幅器２１の飽和領域においても、伝送品質の低下を防ぎ、光信号中継装置１０１から光受信器までの通信限界距離を延ばすことができる。また、特許文献１に記載の技術のように光増幅器への入力光の強度を大幅に小さくする必要がなくなり、光増幅器の利得を上げることに伴う光増幅器における消費電力の増大を防ぐことができる。
【０１５４】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置では、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【０１５５】
また、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置では、測定部２８は、光増幅器２１が出力する光信号のクロスポイントを取得する。そして、制御部２６は、測定部２８によって取得されたクロスポイントに基づいて、駆動制御による調整内容を補正する。
【０１５６】
このように、光増幅器２１から出力される光信号のクロスポイントを監視する構成により、たとえば、クロスポイントから光信号の波形の歪みを検知した場合、当該光信号の変調振幅を小さくすることができるため、通信品質の劣化を抑えることができる。
【０１５７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置では、測定部２８は、出力光信号について、当該光信号のハイレベルおよび当該光信号のローレベルを測定するか、当該光信号のハイレベルもしくはローレベルと当該光信号の所定時間あたりの平均レベルとを測定するか、または、当該光信号のハイレベル、当該光信号のローレベル、および当該光信号の所定時間あたりの平均レベルを測定する。
【０１５８】
このような構成により、光信号のハイレベル、ローレベルおよび平均レベルから、光信号中継装置１０１の変調振幅およびクロスポイント等の各種特性を容易に取得することができる。
【０１５９】
また、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置では、ＣＤＲ２９は、光信号からクロックを抽出する。そして、測定部２８は、ＣＤＲ２９によって抽出されたクロックを用いて光信号に関する測定を行なう。
【０１６０】
このような構成により、光信号の変調速度が速い場合でも、光信号の各種測定値を取得するための十分な動作速度を得ることができる。
【０１６１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る光信号中継装置では、制御部２６は、駆動制御を行なう前に、測定部２８の測定結果に基づいて、光増幅器２１から出力される光信号の所定時間あたりの平均レベルが所定値になるように、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整するプレ駆動制御を行なう。
【０１６２】
このような構成により、測定部２８において正確な測定結果が得られるまでに時間を要する場合でも、先に、ある程度の精度で光増幅器２１の時間平均出力レベルが所定値になるようにする制御を行い、光信号中継装置１０１と光受信器との通信を早期に開始することができる。
【０１６３】
また、本発明の第１の実施の形態に係る通信制御方法では、まず、光信号に関する測定を行なう。次に、当該測定の結果に基づいて、光増幅器２１から出力される光信号の変調振幅が所定値になるように、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整する駆動制御を行なう。
【０１６４】
このように、光信号中継装置１０１では、光信号の時間平均出力レベルと比べて、光信号の変調振幅が光信号中継装置の特性を示す指標として適している点、および光受信器が受信する光信号の変調振幅が同じ場合、当該光信号の時間平均出力レベルが異なるときでも光受信器の受信感度は同じ値となる点に着目し、光信号の受信強度によらず、光増幅器２１から出力される光信号の変調振幅が所定値になるように光増幅器２１への駆動電流を制御する。
【０１６５】
これにより、光信号の受信強度によらず、たとえば光増幅器２１の飽和領域においても、伝送品質の低下を防ぎ、光信号中継装置１０１から光受信器までの通信限界距離を延ばすことができる。また、特許文献１に記載の技術のように光増幅器への入力光の強度を大幅に小さくする必要がなくなり、光増幅器の利得を上げることに伴う光増幅器における消費電力の増大を防ぐことができる。
【０１６６】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る通信制御方法では、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【０１６７】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る光通信システムでは、光信号中継装置１０１が制御部２６および測定部２８を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。光通信システム３０１における光信号中継装置１０１以外の他の装置が制御部２６および測定部２８を備え、光増幅器の出力光の監視、および光増幅器への駆動電流の制御を行なう構成であってもよい。
【０１６８】
また、本発明の第１の実施の形態に係る光通信システムでは、下り方向において、光増幅器の出力光の監視、および光増幅器への駆動電流を行なう構成であるとしたが、これに限定するものではなく、上り方向において、下り方向と同様に、光増幅器の出力光の監視、および光増幅器への駆動電流を行なう構成とすることも可能である。
【０１６９】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１７０】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る光通信システムと比べて光増幅器の制御基準を変更した光通信システムに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る光通信システムと同様である。
【０１７１】
本願発明者らは、前述のように光信号の変調振幅がＡＳＥの有無により変化せず、光信号中継装置の特性を示す指標として適している点に加えて、光受信器が受信する光信号の変調振幅が同じ場合、光受信器の受信感度は同じ値となる点に着目し、上記問題点を解決する方法として、第１の実施の形態とは異なる方法をさらに発見した。すなわち、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置では、光増幅器における光信号の変調振幅の利得が所定値になるように当該光信号の出力レベルを制御する、具体的には光増幅器への駆動電流を制御する。
【０１７２】
すなわち、制御部２６は、測定部２８の測定結果に基づいて、光増幅器２１における光信号の変調振幅の利得が所定値になるように、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整する駆動制御を行なう。
【０１７３】
より詳細には、測定部２８は、入力検知部２５から受けた受光素子３１の出力電流から光増幅器２１が受ける入力光信号のハイレベルおよびローレベルを取得し、当該光信号のハイレベルおよびローレベルの差を入力光信号の変調振幅として算出する。なお、測定部２８は、入力検知部２５から受けた受光素子３１の出力電流から、光増幅器２１が受ける光信号のハイレベルおよび時間平均出力レベルを取得し、当該光信号のハイレベルおよび時間平均出力レベルから当該光信号の変調振幅を算出してもよい。また、測定部２８は、入力検知部２５から受けた受光素子３１の出力電流から、光増幅器２１が受ける光信号のローレベルおよび時間平均出力レベルを取得し、当該光信号のローレベルおよび時間平均出力レベルから当該光信号の変調振幅を算出してもよい。
【０１７４】
また、測定部２８は、出力検知部２７から受けた受光素子３２の出力電流から光増幅器２１から出力される出力光信号のハイレベルおよびローレベルを取得し、当該光信号のハイレベルおよびローレベルの差を出力光信号の変調振幅として算出する。
【０１７５】
具体的には、測定部２８は、たとえば、受光素子３１および受光素子３２の各々の出力電流のハイレベルおよびローレベルのピークホールド値をそれぞれ算出するか、または受光素子３１および受光素子３２の各々の出力電流のハイレベルおよびローレベルの平均値を算出することにより、入力光信号および出力光信号の各々のハイレベルおよびローレベルを取得する。
【０１７６】
そして、測定部２８は、取得した入力光信号および出力光信号の各々のハイレベルおよびローレベルから入力光信号および出力光信号の各々の変調振幅を算出する。なお、測定部２８は、上述のように、光信号のハイレベルおよび時間平均出力レベルから当該光信号の変調振幅を算出してもよいし、光信号のローレベルおよび時間平均出力レベルから当該光信号の変調振幅を算出してもよい。測定部２８は、出力光信号の変調振幅を入力光信号の変調振幅で除算し、得られた商を光増幅器２１における変調振幅の利得とする。
【０１７７】
図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置における光信号の変調振幅の利得の設定例を示す図である。
【０１７８】
図１８を参照して、ここでは、光受信器の受信する光信号の変調振幅が−２８．５ｄＢｍ以上の場合に光受信器の受信感度が良好となる、具体的には光受信器におけるＢＥＲが１０Ｅ−１２すなわち１０のマイナス１２乗未満になるとする。また、光受信器の受信する光信号の時間平均レベルが−２０ｄＢｍ以上であるとする。
【０１７９】
光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が１０ｋｍの場合において光信号が最大で２５ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１における出力光信号の変調振幅の利得は１６．５ｄＢ以上に設定する。また、光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が２０ｋｍの場合において光信号が最大で３０ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１における出力光信号の変調振幅の利得は２１．５ｄＢ以上に設定する。また、光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が３０ｋｍの場合において光信号が最大で３５ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１における出力光信号の変調振幅の利得は２６．５ｄＢ以上に設定する。
【０１８０】
［動作］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る光通信システムにおける光信号中継装置の動作について説明する。
【０１８１】
光通信システム３０１における各装置は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下のフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
【０１８２】
図１９は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【０１８３】
図１９を参照して、まず、光信号中継装置１０１は、モニタ用受光素子、ここでは受光素子３１および受光素子３２の各々の出力電流を測定する（ステップＳ３１）。
【０１８４】
次に、光信号中継装置１０１は、測定結果に基づいて、入力光信号、すなわち光増幅器２１が受ける光信号の変調振幅、および出力光信号、すなわち光増幅器２１から出力される光信号の変調振幅を算出する。そして、光信号中継装置１０１は、出力光信号の変調振幅を入力光信号の変調振幅で除算し、得られた商を変調振幅の利得とする（ステップＳ３２）。
【０１８５】
次に、光信号中継装置１０１は、算出した変調振幅の利得が所定の閾値Ｔｈ１１未満である場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、光増幅器２１に供給する駆動電流を大きくすることにより、光信号の変調振幅の利得を大きくする駆動制御を行なう（ステップＳ３４）。
【０１８６】
一方、光信号中継装置１０１は、算出した変調振幅の利得が所定の閾値Ｔｈ１１以上である場合（ステップＳ３３でＮＯ）、光増幅器２１に供給する駆動電流を小さくすることにより、光信号の変調振幅の利得を小さくする駆動制御を行なう（ステップＳ３５）。
【０１８７】
光信号中継装置１０１は、受光素子３１および受光素子３２の出力電流の測定を定期的または不定期に継続して行なう（ステップＳ３１）。
【０１８８】
［変形例１］
光信号の変調速度が遅い場合には、測定部２８における受光素子３１および受光素子３２の出力電流の取得速度すなわち光信号のハイレベルおよびローレベルの取得速度を、たとえば測定部２８の一部または全部を実現するＭＰＵの動作速度と同等の速度とすることにより、光信号のレベルの変化に追随することができる。
【０１８９】
一方、光信号の変調速度が速い場合には、上記取得速度を上記動作速度よりも十分に大きくする必要がある。
【０１９０】
図２０は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例における下り信号中継部の構成を示す図である。
【０１９１】
図２０を参照して、下り信号中継部１２は、光増幅器２１と、光カプラ２２，２３と、電流供給部２４と、入力検知部２５と、制御部２６と、出力検知部２７と、測定部２８と、ＣＤＲ３０とを含む。
【０１９２】
ＣＤＲ３０は、入力検知部２５から受けた受光素子３１の出力電流から光信号に含まれるデータおよびクロックを抽出し、抽出したデータおよびクロックを測定部２８へ出力する。
【０１９３】
測定部２８は、ＣＤＲ３０によって抽出されたクロックを用いて光信号に関する測定を行なう。
【０１９４】
より詳細には、測定部２８は、Ａ／Ｄコンバータを含む。このＡ／Ｄコンバータは、ＣＤＲ３０から受けたデータを、ＣＤＲ３０から受けたクロックをトリガに用いてサンプルホールドする。測定部２８は、サンプルホールドされたデータから光信号のハイレベルおよびローレベルを取得する。なお、測定部２８は、ＣＤＲ３０から受けたクロックの位相調整を行なう回路を含み、位相調整後のクロックをトリガに用いて、光信号のハイレベルおよびローレベルを取得してもよい。
【０１９５】
また、下り信号中継部１２は、ＣＤＲ３０の代わりに、第１の実施の形態に係る下り信号中継部と同様に、ＣＤＲ２９を備える構成であってもよい。
【０１９６】
ここで、上記のような測定部２８におけるクロックの位相調整に時間を要する場合、まず、ある程度の精度で光増幅器２１における光信号の時間平均出力レベルの利得が所定値になるようにする制御を行い、そして、正確な光信号のハイレベルおよびローレベルが得られるような位相調整がなされた後、光信号の変調振幅が所定値になるようにする制御を行なう。これにより、上記位相調整の完了を待たずに光信号中継装置１０１と光受信器との通信を早期に開始することができる。
【０１９７】
図２１は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【０１９８】
制御部２６は、駆動制御を行なう前に、測定部２８の測定結果に基づいて、光増幅器２１から出力される光信号の所定時間あたりの平均レベルの利得が所定値になるように、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整するプレ駆動制御を行なう。
【０１９９】
具体的には、図２１を参照して、まず、光信号中継装置１０１は、光増幅器２１における光信号の時間平均出力レベルの利得が所定値になるようにするプレ駆動制御を所定タイミングにおいて開始する。これにより、光信号中継装置１０１を介した局側装置２０１およびＯＮＵ２０２間の通信が開始される（ステップＳ４１）。
【０２００】
次に、光信号中継装置１０１は、上記所定タイミングから所定時間が経過するまで（ステップＳ４２でＮＯ）プレ駆動制御を継続する。プレ駆動制御が行なわれている間に、測定部２８におけるクロックの位相調整が完了する。
【０２０１】
次に、光信号中継装置１０１は、上記所定タイミングから所定時間が経過すると（ステップＳ４２でＹＥＳ）、受光素子３１および受光素子３２の出力電流の測定（ステップＳ４３）、光増幅器２１における光信号の変調振幅の利得の算出（ステップＳ４４）、および光増幅器２１に供給する駆動電流の調整を開始する（ステップＳ４５〜Ｓ４７）。
【０２０２】
ステップＳ４３〜Ｓ４７の動作は、図１９に示すステップＳ３１〜Ｓ３５の動作と同様である。
【０２０３】
［変形例２］
本願発明者らは、前述のように、クロスポイントが、光信号中継装置の特性を示す指標として適している点に着目し、光通信システムの通信をさらに良好にする方法を発見した。
【０２０４】
すなわち、光信号中継装置１０１において、測定部２８は、光増幅器２１が出力する光信号のクロスポイントおよび光増幅器２１が受ける光信号のクロスポイントを取得する。たとえば、測定部２８は、光増幅器２１の入力光信号および出力光信号について、ハイレベル、ローレベル、および所定時間あたりの平均レベルを測定し、この測定結果を用いて各クロスポイントを算出する。
【０２０５】
制御部２６は、測定部２８によって取得された各クロスポイントの差に基づいて、駆動制御による調整内容を補正する。
【０２０６】
図２２は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例における光信号の変調振幅の利得の設定例を示す図である。
【０２０７】
入力光信号および出力光信号のクロスポイントの差であるクロスポイント差がたとえば２０％以上となるアイパターンの光信号を光受信器が受信する場合、光受信器の受信感度のペナルティが増加する、具体的には、光受信器における光信号の受信品質が劣化して、たとえば図９に示すグラフが変調振幅の大きい側へ横軸と平行にシフトする。すなわち、同じ変調振幅のときに得られるＢＥＲが大きくなってしまう。
【０２０８】
このため、クロスポイント差が２０％以上となった場合に、出力光信号の変調振幅を小さくすることにより、クロスポイント差を２０％未満として出力光信号の波形の歪みを抑え、光受信器の受信感度ペナルティを抑制する。これにより、通信品質の劣化を抑えることができる。
【０２０９】
具体的には、図２２を参照して、制御部２６は、たとえば、光受信器の受信感度ペナルティがある程度劣化するクロスポイント差の境界値たとえば２０％をクロスポイントの閾値Ｔｈ１２とする。
【０２１０】
制御部２６は、クロスポイント差が閾値Ｔｈ１２すなわち２０％以上である場合には、光受信器の受信感度のペナルティが０．５ｄＢより増加することから、クロスポイント差が２０％よりも小さくなるように光信号の変調振幅を小さくする。
【０２１１】
一方、制御部２６は、クロスポイント差が閾値Ｔｈ１２すなわち２０％未満である場合には、光受信器の受信感度のペナルティの増加は０．５ｄＢ以内にとどまることから、光信号の変調振幅を維持する。なお、制御部２６は、クロスポイント差が閾値Ｔｈ１２未満である場合、２０％を上限として、クロスポイント差が大きくなるように光信号の変調振幅を大きくしてもよい。
【０２１２】
図２３は、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【０２１３】
図２３を参照して、ステップＳ５１〜Ｓ５５の動作は、図１９に示すステップＳ３１〜Ｓ３５の動作と同様である。
【０２１４】
次に、光信号中継装置１０１は、受光素子３１および受光素子３２の各々の出力電流の測定結果に基づいて、入力光信号および出力光信号の各々のクロスポイントを算出する。具体的には、光信号中継装置１０１は、入力光信号および出力光信号の各々について、ハイレベルおよびローレベル、ならびに時間平均出力レベルを取得し、変調振幅の中間点を５０％のクロスポイントとして、時間平均出力レベルと変調振幅の中間点との差に基づいてクロスポイントを算出する。そして、光信号中継装置１０１は、入力光信号のクロスポイントおよび出力光信号のクロスポイントの差を算出する（ステップＳ５６）。
【０２１５】
次に、光信号中継装置１０１は、算出したクロスポイント差が所定の閾値Ｔｈ１２より大きい場合（ステップＳ５７でＹＥＳ）、光増幅器２１に供給する駆動電流を小さくすることにより、出力光信号の変調振幅を小さくする（ステップＳ５８）。
【０２１６】
一方、光信号中継装置１０１は、算出したクロスポイント差が所定の閾値Ｔｈ１２以下である場合、光増幅器２１に供給する駆動電流の値を維持する（ステップＳ５７でＮＯ）。
【０２１７】
光信号中継装置１０１は、受光素子３１および受光素子３２の各々の出力電流の測定を定期的または不定期に継続して行なう（ステップＳ５１）。
【０２１８】
なお、制御部２６は、入力光信号および出力光信号の各々のクロスポイントを取得する構成に限らず、入力光信号のクロスポイントおよび出力光信号のクロスポイントのいずれか一方を取得し、取得したクロスポイントに基づいて駆動制御による調整内容を補正する構成であってもよい。
【０２１９】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置では、光増幅器２１は、光信号を受けて増幅し、出力する。測定部２８は、光信号に関する測定を行なう。そして、制御部２６は、測定部２８の測定結果に基づいて、光増幅器２１における光信号の変調振幅の利得が所定値になるように、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整する駆動制御を行なう。
【０２２０】
このように、光信号中継装置１０１では、光信号の時間平均出力レベルと比べて、光信号の変調振幅が光信号中継装置の特性を示す指標として適している点、および光受信器が受信する光信号の変調振幅が同じ場合、当該光信号の時間平均出力レベルが異なるときでも光受信器の受信感度は同じ値となる点に着目し、光信号の受信強度によらず、光増幅器２１における光信号の変調振幅の利得が所定値になるように光増幅器２１への駆動電流を制御する。
【０２２１】
このような構成により、光信号の受信強度によらず、たとえば光増幅器２１の飽和領域においても、伝送品質の低下を防ぎ、光信号中継装置１０１から光受信器までの通信限界距離を延ばすことができる。また、特許文献１に記載の技術のように光増幅器への入力光の強度を大幅に小さくする必要がなくなり、光増幅器の利得を上げることに伴う光増幅器における消費電力の増大を防ぐことができる。
【０２２２】
したがって、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置では、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【０２２３】
また、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置では、光信号中継装置１０１において、測定部２８は、光増幅器２１が出力する光信号のクロスポイントおよび光増幅器２１が受ける光信号のクロスポイントを取得する。そして、制御部２６は、測定部２８によって取得された各クロスポイントの差に基づいて、駆動制御による調整内容を補正する。
【０２２４】
このように、光増幅器２１から出力される光信号のクロスポイントおよび光増幅器２１が受ける光信号のクロスポイントを監視する構成により、たとえば、各クロスポイントから光信号の波形の歪みを検知した場合、当該光信号の変調振幅を小さくすることができるため、通信品質の劣化を抑えることができる。
【０２２５】
また、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置では、たとえば、測定部２８は、入力光信号および出力光信号について、光信号のハイレベルおよび当該光信号のローレベルを測定するか、当該光信号のハイレベルもしくはローレベルと当該光信号の所定時間あたりの平均レベルとを測定するか、または、当該光信号のハイレベル、当該光信号のローレベル、および当該光信号の所定時間あたりの平均レベルを測定する。
【０２２６】
このような構成により、光信号のハイレベル、ローレベルおよび平均レベルから、光信号中継装置１０１の変調振幅およびクロスポイント等の各種特性を容易に取得することができる。
【０２２７】
また、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置では、ＣＤＲ３０は、光信号からクロックを抽出する。そして、測定部２８は、ＣＤＲ３０によって抽出されたクロックを用いて光信号に関する測定を行なう。
【０２２８】
このような構成により、光信号の変調速度が速い場合でも、光信号の各種測定値を取得するための十分な動作速度を得ることができる。
【０２２９】
また、本発明の第２の実施の形態に係る光信号中継装置では、制御部２６は、駆動制御を行なう前に、測定部２８の測定結果に基づいて、光増幅器２１における光信号の時間平均出力レベルの利得が所定値になるように、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整するプレ駆動制御を行なう。
【０２３０】
このような構成により、測定部２８において正確な測定結果が得られるまでに時間を要する場合でも、先に、ある程度の精度で光増幅器２１における時間平均出力レベルの利得が所定値になるようにする制御を行い、光信号中継装置１０１と光受信器との通信を早期に開始することができる。
【０２３１】
また、本発明の第２の実施の形態に係る通信制御方法では、まず、光信号に関する測定を行なう。次に、当該測定の結果に基づいて、光増幅器２１における光信号の変調振幅の利得が所定値になるように、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整する駆動制御を行なう。
【０２３２】
このように、光信号中継装置１０１では、光信号の時間平均出力レベルと比べて、光信号の変調振幅が光信号中継装置の特性を示す指標として適している点、および光受信器が受信する光信号の変調振幅が同じ場合、当該光信号の時間平均出力レベルが異なるときでも光受信器の受信感度は同じ値となる点に着目し、光信号の受信強度によらず、光増幅器２１における光信号の変調振幅の利得が所定値になるように光増幅器２１への駆動電流を制御する。
【０２３３】
これにより、光信号の受信強度によらず、たとえば光増幅器２１の飽和領域においても、伝送品質の低下を防ぎ、光信号中継装置１０１から光受信器までの通信限界距離を延ばすことができる。また、特許文献１に記載の技術のように光増幅器への入力光の強度を大幅に小さくする必要がなくなり、光増幅器の利得を上げることに伴う光増幅器における消費電力の増大を防ぐことができる。
【０２３４】
したがって、本発明の第２の実施の形態に係る通信制御方法では、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【０２３５】
なお、本発明の第２の実施の形態に係る光通信システムでは、光信号中継装置１０１が制御部２６および測定部２８を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。光通信システム３０１における光信号中継装置１０１以外の他の装置が制御部２６および測定部２８を備え、光増幅器の入出力光の監視、および光増幅器への駆動電流の制御を行なう構成であってもよい。
【０２３６】
また、本発明の第２の実施の形態に係る光通信システムでは、下り方向において、光増幅器の入出力光の監視、および光増幅器への駆動電流を行なう構成であるとしたが、これに限定するものではなく、上り方向において、下り方向と同様に、光増幅器の入出力光の監視、および光増幅器への駆動電流を行なう構成とすることも可能である。
【０２３７】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る光通信システムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０２３８】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０２３９】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る光通信システムと比べて光増幅器の制御基準を変更した光通信システムに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る光通信システムと同様である。
【０２４０】
図２４は、光受信器における受信レベルと受信感度との関係の一例を示す図である。図２４において、横軸は光受信器の時間平均入力レベルすなわち所定時間あたりの光信号の受信レベルの平均を示し、縦軸は受信感度に相当するＢＥＲを示す。グラフＧ３１〜Ｇ３２は、光信号の消光比がそれぞれ９ｄＢおよび１２ｄＢの場合を示す。
【０２４１】
図２４を参照して、時間平均入力レベルに対する光受信器の受信感度すなわちＢＥＲは、光信号の消光比の大小に応じて変動する。すなわち、光受信器における光信号の時間平均入力レベルが同じでも、光信号の消光比が異なる場合、光受信器の受信感度は異なる値となる。具体的には、光信号の消光比が小さくなると、光受信器の受信感度は劣化する。
【０２４２】
図２５は、経年変化の無い状態において光増幅器が受ける光信号のアイパターンの一例を示す図である。図２６は、光増幅器が受ける経年変化した光信号のアイパターンの一例を示す図である。図２５および図２６において、横軸は時間を示し、縦軸は光増幅器の光出力レベルを示す。Ｗ１１は、経年変化の無い状態におけるアイパターンを示し、Ｗ１２は、経年変化の有る状態におけるアイパターンを示す。
【０２４３】
図２５および図２６を参照して、経年変化した光信号のアイパターンＷ１２は、経年変化していないアイパターンＷ１１と比べて波形に歪みが生じている。すなわち、光増幅器の受ける光信号が経年変化している場合、光出力のハイレベルが小さくなる。具体的には、経年変化の無い光出力のハイレベルＰ１よりも経年変化の有る光出力のハイレベルＰ１ｄの方が小さくなる。
【０２４４】
より詳細には、経年変化により、光出力のハイレベルおよび光出力のローレベルの比である消光比がＰ１／Ｐ０からＰ１ｄ／Ｐ０ｄへと変化し、時間平均出力レベルが（Ｐ１−Ｐ０）／２から（Ｐ１ｄ−Ｐ０ｄ）／２へと変化し、クロスポイントがＸｐからＸｐｄへと変化する。
【０２４５】
すなわち、光信号の経年変化により、消光比がＰ１／Ｐ０からＰ１ｄ／Ｐ０ｄへと小さくなり、光受信器の受信感度が劣化する。
【０２４６】
光信号中継装置を介して光送信器および光受信器間の通信を行なう光通信システムにおいて、光送信器からの光信号の時間平均出力レベルは、たとえば、ＡＬＣ（オートレベルコントロール）、または時間平均入力レベルに対する時間平均出力レベルの利得を一定に制御するＡＧＣ（オートゲインコントロール）によって制御される。
【０２４７】
このような光通信システムでは、光送信器の消光比はモニタされず、光信号の消光比の変動により、光信号中継装置から光受信器までの通信限界距離が変動するという課題がある。
【０２４８】
本願発明者らは、このような光信号の消光比に関する課題およびその解決方法を見出した。すなわち、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置では、光信号中継装置１０１が受信する光信号の消光比に基づいて、光受信器へ送信される光信号の時間平均出力レベルを制御する、具体的には光増幅器への駆動電流を制御する。
【０２４９】
すなわち、測定部２８は、光増幅器２１が受ける光信号の消光比を取得する。たとえば、測定部２８は、光増幅器２１が受ける光信号のハイレベル、および当該光信号のローレベルを測定し、この測定結果を用いて消光比を算出する。そして、制御部２６は、測定部２８によって取得された消光比に基づいて、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整する駆動制御を行なう。
【０２５０】
図２７は、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置において、入力光信号の消光比が比較的小さい場合における光信号の時間平均出力レベルの設定例を示す図である。
【０２５１】
図２７を参照して、ここでは、光信号中継装置１０１の受信する光信号の消光比が９ｄＢ〜１２ｄＢの間であるとする。このため、光受信器の受信する光信号の時間平均レベルが−３０ｄＢｍの場合に光受信器の受信感度が良好となる、具体的には光受信器におけるＢＥＲが１０Ｅ−１２すなわち１０のマイナス１２乗未満になるとする。
【０２５２】
光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が１０ｋｍの場合において光信号が最大で２５ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１から送信する光信号の時間平均出力レベルは−５ｄＢｍ以上に設定する。また、光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が２０ｋｍの場合において光信号が最大で３０ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１から送信する光信号の時間平均出力レベルは０ｄＢｍ以上に設定する。また、光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が３０ｋｍの場合において光信号が最大で３５ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１から送信する光信号の時間平均出力レベルは＋５ｄＢｍ以上に設定する。
【０２５３】
図２８は、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置において、入力光信号の消光比が比較的大きい場合における光信号の時間平均出力レベルの設定例を示す図である。
【０２５４】
図２８を参照して、ここでは、光信号中継装置１０１の受信する光信号の消光比が１２ｄＢより大きい値であるとする。このため、光受信器の受信する光信号の時間平均レベルが−３１ｄＢｍの場合に光受信器の受信感度が良好となる、具体的には光受信器におけるＢＥＲが１０Ｅ−１２すなわち１０のマイナス１２乗未満になるとする。
【０２５５】
光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が１０ｋｍの場合において光信号が最大で２５ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１から送信する光信号の時間平均出力レベルは−６ｄＢｍ以上に設定する。また、光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が２０ｋｍの場合において光信号が最大で３０ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１から送信する光信号の時間平均出力レベルは−１ｄＢｍ以上に設定する。また、光信号中継装置１０１から光受信器までの距離の上限が３０ｋｍの場合において光信号が最大で３５ｄＢ減衰する場合、光信号中継装置１０１から送信する光信号の時間平均出力レベルは＋４ｄＢｍ以上に設定する。
【０２５６】
このように、入力光信号の消光比に基づいて出力光信号の時間平均出力レベルを制御する構成により、変調振幅を制御する第１の実施の形態に係る光信号中継装置１０１および変調振幅の利得を制御する第２の実施の形態に係る光信号中継装置１０１と同等の効果を得ることができる。
【０２５７】
［動作］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る光通信システムにおける光信号中継装置の動作について説明する。
【０２５８】
光通信システム３０１における各装置は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下のフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、外部からインストールすることができる。これら複数の装置のプログラムは、それぞれ、記録媒体に格納された状態で流通する。
【０２５９】
図２９は、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【０２６０】
図２９を参照して、まず、光信号中継装置１０１は、モニタ用受光素子、ここでは受光素子３１の出力電流を測定する（ステップＳ６１）。
【０２６１】
次に、光信号中継装置１０１は、測定結果に基づいて、入力光信号、すなわち光増幅器２１が受ける光信号の消光比を算出する（ステップＳ６２）。
【０２６２】
次に、光信号中継装置１０１は、算出した消光比が所定の閾値Ｔｈ２１未満である場合（ステップＳ６３でＹＥＳ）、光増幅器２１に供給する駆動電流を大きくすることにより、光信号の時間平均出力レベルを大きくする駆動制御を行なう（ステップＳ６４）。
【０２６３】
一方、光信号中継装置１０１は、算出した消光比が所定の閾値Ｔｈ２１以上である場合（ステップＳ６３でＮＯ）、光増幅器２１に供給する駆動電流を小さくすることにより、光信号の時間平均出力レベルを小さくする駆動制御を行なう（ステップＳ６５）。
【０２６４】
光信号中継装置１０１は、受光素子３１の出力電流の測定を定期的または不定期に継続して行なう（ステップＳ６１）。
【０２６５】
［変形例］
光出力のハイレベルを１００％とし、光出力のローレベルを０％とすると、クロスポイントが５０％からずれている場合、光増幅器の受ける光信号が経年変化したことを示している。
【０２６６】
図３０は、経年変化の無い状態において光増幅器が受ける光信号のアイパターンの一例を示す図である。図の見方は図２５と同様である。
【０２６７】
図３０を参照して、光増幅器の受ける光信号が経年変化していない場合、光出力のハイレベルＰ１を１００％とし、光出力のローレベルＰ０を０％とすると、クロスポイントＸｐは５０％となる。また、時間平均出力レベルの実測値と変調振幅の中間点の計算値（Ｐ１−Ｐ０）／２とが同等の値となる。
【０２６８】
図３１は、光増幅器が受ける経年変化した光信号のアイパターンの一例を示す図である。図の見方は図２６と同様である。
【０２６９】
図３１を参照して、光増幅器の受ける光信号が経年変化している場合、光出力のハイレベルが小さくなる。具体的には、経年変化の無い光出力のハイレベルＰ１よりも経年変化の有る光出力のハイレベルＰ１ｄの方が小さくなる。
【０２７０】
時間平均入力レベルは、光出力のハイレベルおよび光出力のローレベルの時間積分値となるため、光出力のハイレベルＰ１ｄを１００％とし、光出力のローレベルＰ０ｄを０％とすると、クロスポイントは５０％とはならない。また、時間平均出力レベルの実測値と変調振幅の中間点の計算値（Ｐ１ｄ−Ｐ０ｄ）／２とが異なる値となる。
【０２７１】
このように、光増幅器の受ける光信号が経年変化している場合、アイパターンの波形が歪んでクロスポイントが大きくなる。
【０２７２】
本願発明者らは、図３０および図３１に示すように、クロスポイントが、光送信器から送信される光信号の経年変化の特性を示す指標として適している点に着目し、光通信システムの通信をさらに良好にする方法を発見した。
【０２７３】
図１６を用いて説明したように、クロスポイントがたとえば７０％以上となるアイパターンの光信号を光受信器が受信する場合、光受信器の受信感度のペナルティが増加する、具体的には、光受信器における光信号の受信品質が劣化して、たとえば図９に示すグラフが変調振幅の大きい側へ横軸と平行にシフトする。すなわち、同じ変調振幅のときに得られるＢＥＲが大きくなってしまう。
【０２７４】
このため、光信号中継装置１０１は、クロスポイントがたとえば６０％よりも大きくなった場合に、入力光信号の異常と判断して通知する。
【０２７５】
すなわち、測定部２８は、光増幅器２１が受ける光信号のクロスポイントを取得する。たとえば、測定部２８は、光増幅器２１が受ける光信号のハイレベル、当該光信号のローレベル、および当該光信号の所定時間あたりの平均レベルを測定し、この測定結果を用いてクロスポイントを算出する。
【０２７６】
制御部２６は、測定部２８によって取得されたクロスポイントに基づいて異常を検知する。
【０２７７】
また、前述のように、消光比が小さくなると光受信器の受信感度が劣化する。このため、たとえば、光信号中継装置１０１は、光信号の時間平均出力レベルを大きくしても消光比の低下による光受信器の受信感度の劣化を十分に抑制できないような場合、具体的には、消光比がたとえば９ｄＢ未満となった場合、入力光信号の異常と判断して通知する。
【０２７８】
すなわち、測定部２８は、光増幅器２１が受ける光信号の消光比を取得する。そして、制御部２６は、測定部２８によって取得された消光比に基づいて異常を検知する。
【０２７９】
図３２は、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例が光増幅器の制御を行なう際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
【０２８０】
図３２を参照して、ステップＳ７１〜Ｓ７２の動作は、図２９に示すステップＳ６１〜Ｓ６２の動作と同様である。
【０２８１】
次に、光信号中継装置１０１は、算出した消光比が所定の閾値Ｔｈ２２以下である場合（ステップＳ７３でＮＯ）、入力光信号の異常を通知する（ステップＳ７４）。ただし、閾値Ｔｈ２２＜閾値Ｔｈ２１である。
【０２８２】
一方、光信号中継装置１０１は、算出した消光比が所定の閾値Ｔｈ２２より大きい場合であって（ステップＳ７３でＹＥＳ）、所定の閾値Ｔｈ２１未満であるとき（ステップＳ７５でＹＥＳ）、光増幅器２１に供給する駆動電流を大きくすることにより、光信号の時間平均出力レベルを大きくする駆動制御を行なう（ステップＳ７６）。
【０２８３】
他方、光信号中継装置１０１は、算出した消光比が所定の閾値Ｔｈ２２より大きい場合であって（ステップＳ７３でＹＥＳ）、所定の閾値Ｔｈ２１以上であるとき（ステップＳ７５でＮＯ）、光増幅器２１に供給する駆動電流を小さくすることにより、光信号の時間平均出力レベルを小さくする駆動制御を行なう（ステップＳ７７）。
【０２８４】
次に、光信号中継装置１０１は、測定結果に基づいて、入力光信号のクロスポイントを算出する。具体的には、光信号中継装置１０１は、当該光信号のハイレベルおよびローレベル、ならびに時間平均出力レベルを取得し、変調振幅の中間点を５０％のクロスポイントとして、時間平均出力レベルと変調振幅の中間点との差に基づいてクロスポイントを算出する（ステップＳ７８）。
【０２８５】
次に、光信号中継装置１０１は、算出したクロスポイントが所定の閾値Ｔｈ２３より大きい場合（ステップＳ７９でＹＥＳ）、入力光信号の異常を通知する（ステップＳ８０）。
【０２８６】
光信号中継装置１０１は、受光素子３１の出力電流の測定を定期的または不定期に継続して行なう（ステップＳ７１）。
【０２８７】
なお、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置において、本発明の第１の実施の形態または第２の実施の形態に係る光信号中継装置の変形例１および変形例２の構成を採用することも可能である。
【０２８８】
また、本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態に係る光信号中継装置において、第３の実施の形態に係るクロスポイントまたは消光比に基づく異常検知を行なう構成を採用することも可能である。
【０２８９】
以上のように、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置では、光増幅器２１は、光信号を受けて増幅し、出力する。測定部２８は、光信号に関する測定を行なう。測定部２８は、光増幅器２１が受ける光信号の消光比を取得する。そして、制御部２６は、測定部２８によって取得された消光比に基づいて、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整する駆動制御を行なう。
【０２９０】
このように、光送信器からの光信号の経年変化等による消光比の変化に着目して、光増幅器２１が受ける光信号の消光比を監視し、当該消光比に基づいて光増幅器２１への駆動電流を制御する構成により、光信号の受信強度によらず、たとえば光増幅器２１の飽和領域においても、伝送品質の低下を防ぎ、光信号中継装置１０１から光受信器までの通信限界距離を延ばすことができる。また、特許文献１に記載の技術のように光増幅器への入力光の強度を大幅に小さくする必要がなくなり、光増幅器の利得を上げることに伴う光増幅器における消費電力の増大を防ぐことができる。
【０２９１】
したがって、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置では、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【０２９２】
また、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置では、測定部２８は、光増幅器２１が受ける光信号のクロスポイントまたは消光比を取得する。そして、制御部２６は、測定部２８によって取得されたクロスポイントまたは消光比に基づいて異常を検知する。
【０２９３】
このように、光信号のクロスポイントまたは消光比を監視し、異常を検知する構成により、たとえば光送信器の保守交換を早期に行なうことができるため、光通信システムにおける予期しない通信障害を回避することができる。
【０２９４】
また、本発明の第３の実施の形態に係る光信号中継装置では、測定部２８は、入力光信号について、当該光信号のハイレベルおよび当該光信号のローレベルを測定するか、当該光信号のハイレベルもしくはローレベルと当該光信号の所定時間あたりの平均レベルとを測定するか、または、当該光信号のハイレベル、当該光信号のローレベル、および当該光信号の所定時間あたりの平均レベルを測定する。
【０２９５】
このような構成により、光信号のハイレベル、ローレベルおよび平均レベルから、光信号中継装置１０１の変調振幅、クロスポイントおよび消光比等の各種特性を容易に取得することができる。
【０２９６】
また、本発明の第３の実施の形態に係る通信制御方法では、まず、光信号に関する測定を行なう。次に、当該測定によって得られた光増幅器２１が受ける光信号の消光比に基づいて、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整する駆動制御を行なう。
【０２９７】
このように、光送信器からの光信号の経年変化等による消光比の変化に着目して、光増幅器２１が受ける光信号の消光比を監視し、当該消光比に基づいて光増幅器２１への駆動電流を制御することにより、光信号の受信強度によらず、たとえば光増幅器２１の飽和領域においても、伝送品質の低下を防ぎ、光信号中継装置１０１から光受信器までの通信限界距離を延ばすことができる。また、特許文献１に記載の技術のように光増幅器への入力光の強度を大幅に小さくする必要がなくなり、光増幅器の利得を上げることに伴う光増幅器における消費電力の増大を防ぐことができる。
【０２９８】
したがって、本発明の第３の実施の形態に係る通信制御方法では、受信した光信号を増幅して送信する光信号中継装置において、光通信システムの通信限界距離を延ばすとともに、消費電力を抑制することができる。
【０２９９】
なお、本発明の第３の実施の形態に係る光通信システムでは、光信号中継装置１０１が制御部２６および測定部２８を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。光通信システム３０１における光信号中継装置１０１以外の他の装置が制御部２６および測定部２８を備え、光増幅器の入力光の監視、および光増幅器への駆動電流の制御を行なう構成であってもよい。
【０３００】
また、本発明の第３の実施の形態に係る光通信システムでは、下り方向において、光増幅器の入力光の監視、および光増幅器への駆動電流を行なう構成であるとしたが、これに限定するものではなく、上り方向において、下り方向と同様に、光増幅器の入力光の監視、および光増幅器への駆動電流を行なう構成とすることも可能である。
【０３０１】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る光通信システムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０３０２】
なお、本発明の第１の実施の形態〜第３の実施の形態に係る光信号中継装置では、制御部２６は、光増幅器２１に供給される駆動電流の大きさを調整する駆動制御を行なう構成であるとしたが、これに限定するものではない。制御部２６は、光増幅器２１の種類等に応じて、光増幅器２１に供給される駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なう構成であってもよい。
【０３０３】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０３０４】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【０３０５】
［付記１］
送信すべきデータの論理値に応じたレベルを有する光信号を受信して増幅し、増幅した前記光信号を送信する光信号中継装置であって、
前記光信号を受けて増幅し、出力する光増幅器と、
前記光信号に関する測定を行なう測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて、前記光増幅器から出力される前記光信号の変調振幅が所定値になるように、前記光増幅器に供給される駆動電流または駆動電圧の大きさを調整する駆動制御を行なう制御部とを備え、
前記光信号中継装置はＰＯＮにおいて用いられ、
前記光信号は、局側装置から宅側装置へ送信される下り光信号である、光信号中継装置。
【符号の説明】
【０３０６】
１１  電気／光変換器
１２  下り信号中継部
１３  光／電気変換器
１４  上り信号再生部
２１  光増幅器
２２，２３  光カプラ
２４  電流供給部
２５  入力検知部
２６  制御部
２７  出力検知部
２８  測定部
３０  ＣＤＲ
１０１  光信号中継装置
２０１  局側装置
２０２  ＯＮＵ
２１１，２１２  光カプラ
３０１  光通信システム
【図１】
0006280457.tif 000002
【図２】
0006280457.tif 000003
【図３】
0006280457.tif 000004
【図４】
0006280457.tif 000005
【図５】
0006280457.tif 000006
【図６】
0006280457.tif 000007
【図７】
0006280457.tif 000008
【図８】
0006280457.tif 000009
【図９】
0006280457.tif 000010
【図１０】
0006280457.tif 000011
【図１１】
0006280457.tif 000012
【図１２】
0006280457.tif 000013
【図１３】
0006280457.tif 000014
【図１４】
0006280457.tif 000015
【図１５】
0006280457.tif 000016
【図１６】
0006280457.tif 000017
【図１７】
0006280457.tif 000018
【図１８】
0006280457.tif 000019
【図１９】
0006280457.tif 000020
【図２０】
0006280457.tif 000021
【図２１】
0006280457.tif 000022
【図２２】
0006280457.tif 000023
【図２３】
0006280457.tif 000024
【図２４】
0006280457.tif 000025
【図２５】
0006280457.tif 000026
【図２６】
0006280457.tif 000027
【図２７】
0006280457.tif 000028
【図２８】
0006280457.tif 000029
【図２９】
0006280457.tif 000030
【図３０】
0006280457.tif 000031
【図３１】
0006280457.tif 000032
【図３２】
0006280457.tif 000033