(57)【要約】【課題】  サービスあたりの通信容量が大きく、多様な信号形式、信号ビットレートを有するマルチメディアサービスを収容できるような経済的で信頼性の高い光ネットワークを実現するのに寄与する光信号品質劣化要因監視方法および装置を提供する。【解決手段】  波形劣化パラメータ評価工程によって得られた波形劣化パラメータの測定値と光信号対雑音比パラメータ評価工程によって得られた光信号対雑音比パラメータの測定値とを利用して光信号品質劣化要因を評価する。波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか波形劣化なのかを判別する。【選択図】        図１６
2005214984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある平均時間内の光信号強度分布から得られる振幅ヒストグラムのうち、あらかじめ定めた強度しきい値よりも高い振幅ヒストグラム部分から想定した「レベル１」に相当する振幅ヒストグラム分布関数をｇ１とし、該「レベル１」の振幅ヒストグラム分布関数ｇ１の標準偏差ｓ１を波形劣化パラメータとし、光信号強度と光雑音強度の比を光信号対雑音パラメータとして、
被測定光信号を分岐する光分岐工程と、
前記光分岐工程により分岐された一方の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得る光信号振幅ヒストグラム測定工程と、
前記光分岐工程により分岐された他方の被測定光信号から光信号・光雑音強度の測定を行う光信号・光雑音強度測定工程と、
前記光信号振幅ヒストグラム測定工程によって得られる前記光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである前記波形劣化パラメータを得る波形劣化パラメータ評価工程と、
前記光信号・光雑音強度測定工程によって得られる前記光信号・光雑音強度から光信号品質パラメータである前記光信号対雑音比パラメータを得る光信号対雑音比パラメータ評価工程と、
前記波形劣化パラメータ評価工程によって得られた前記波形劣化パラメータの測定値と前記光信号対雑音比パラメータ評価工程によって得られた前記光信号対雑音比パラメータの測定値とを利用して光信号品質劣化要因を評価する光信号品質評価工程であって、該波形劣化パラメータと該光信号対雑音比パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか波形劣化なのかを判別する光信号品質評価工程と
を有することを特徴とする光信号品質劣化要因監視方法。
【請求項２】
ある平均時間内の光信号強度分布から得られる振幅ヒストグラムのうち、あらかじめ定めた強度しきい値よりも高い振幅ヒストグラム部分から想定した「レベル１」に相当する振幅ヒストグラム分布関数をｇ１とし、該「レベル１」の振幅ヒストグラム分布関数ｇ１の標準偏差ｓ１を波形劣化パラメータとし、光信号強度と光雑音強度の比を光信号対雑音パラメータとして、
被測定光信号を分岐する光分岐工程と、
前記光分岐工程により分岐された一方の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得る光信号振幅ヒストグラム測定工程と、
前記光分岐工程により分岐された他方の被測定光信号から光信号・光雑音強度の測定を行う光信号・光雑音強度測定工程と、
前記光信号振幅ヒストグラム測定工程によって得られる前記光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである前記波形劣化パラメータを得る波形劣化パラメータ評価工程と、
前記光信号・光雑音強度測定工程によって得られる前記光信号・光雑音強度から光信号品質パラメータである前記光信号対雑音比パラメータを得る光信号対雑音比パラメータ評価工程と、
前記波形劣化パラメータ評価工程および前記光信号対雑音比パラメータ評価工程を利用して得られる、光信号品質劣化がないシステム導入時の該波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性を記憶媒体に記憶する初期状態記憶工程と、
前記波形劣化パラメータ評価工程で得られた前記波形劣化パラメータの測定値と前記光信号対雑音比パラメータ評価工程で得られた前記光信号対雑音比パラメータの測定値と、前記初期状態記憶工程で前記記憶媒体に記憶されている光信号品質劣化がないシステム導入時の該波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性とを利用して光信号品質劣化要因を評価する光信号品質評価工程であって、該波形劣化パラメータと該光信号対雑音比パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか波形劣化なのかを判別する光信号品質評価工程と
を有することを特徴とする光信号品質劣化要因監視方法。
【請求項３】
前記光信号振幅ヒストグラム測定工程が、
ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換工程と、
前記光電変換工程によって得られる前記電気強度変調信号を、繰り返し周波数がｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）のサンプリングクロックでサンプリングする電気サンプリング工程と、
前記電気サンプリング工程によって得られるサンプリング信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価工程と
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光信号品質劣化要因監視方法。
【請求項４】
前記光信号振幅ヒストグラム測定工程が、
ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を、繰り返し周波数がｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）でパルス幅がビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）のタイムスロットよりも十分狭いサンプリング光パルス列と合波する光合波工程と、
前記光合波工程により合波された合波光を、前記被測定光信号と前記サンプリング光パルス列の非線形相互作用を誘起するための非線形光学媒質に入射させることによって相互相関光信号を得る相互相関光信号発生工程と、
前記相互相関光信号発生工程により得られる前記相互相関光信号を前記被測定光信号および前記サンプリング光パルス列から分波する光分波工程と、
前記光分波工程により分波された前記相互相関光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換工程と、
前記光電変換工程によって得られる前記電気強度変調信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価工程と
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光信号品質劣化要因監視方法。
【請求項５】
前記光信号振幅ヒストグラム測定工程が、
ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を、サンプリングクロック発生工程から発生する繰り返し周波数が、ｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）のサンプリングクロックでサンプリングする光ゲート工程と、
前記光ゲート工程によって得られるサンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換する光電変換工程と、
前記光電変換工程によって得られる前記サンプリング電気信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価工程と
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光信号品質劣化要因監視方法。
【請求項６】
ある平均時間内の光信号強度分布から得られる振幅ヒストグラムのうち、あらかじめ定めた強度しきい値よりも高い振幅ヒストグラム部分から想定した「レベル１」に相当する振幅ヒストグラム分布関数をｇ１とし、該「レベル１」の振幅ヒストグラム分布関数ｇ１の標準偏差ｓ１を波形劣化パラメータとし、光信号強度と光雑音強度の比を光信号対雑音パラメータとして、
被測定光信号を分岐する光分岐手段と、
前記光分岐手段により分岐された一方の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得る光信号振幅ヒストグラム測定手段と、
前記光分岐手段により分岐された他方の被測定光信号から光信号・光雑音強度の測定を行う光信号・光雑音強度測定手段と、
前記光信号振幅ヒストグラム測定手段によって得られる前記光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである前記波形劣化パラメータを得る波形劣化パラメータ評価手段と、
前記光信号・光雑音強度測定手段によって得られる前記光信号・光雑音強度から光信号品質パラメータである前記光信号対雑音比パラメータを得る光信号対雑音比パラメータ評価手段と、
前記波形劣化パラメータ評価手段によって得られた前記波形劣化パラメータの測定値と前記光信号対雑音比パラメータ評価手段によって得られた前記光信号対雑音比パラメータの測定値とを利用して光信号品質劣化要因を評価する光信号品質評価手段であって、該波形劣化パラメータと該光信号対雑音比パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか波形劣化なのかを判別する光信号品質評価手段と
を有することを特徴とする光信号品質劣化要因監視装置。
【請求項７】
ある平均時間内の光信号強度分布から得られる振幅ヒストグラムのうち、あらかじめ定めた強度しきい値よりも高い振幅ヒストグラム部分から想定した「レベル１」に相当する振幅ヒストグラム分布関数をｇ１とし、該「レベル１」の振幅ヒストグラム分布関数ｇ１の標準偏差ｓ１を波形劣化パラメータとし、光信号強度と光雑音強度の比を光信号対雑音パラメータとして、
被測定光信号を分岐する光分岐手段と、
前記光分岐手段により分岐された一方の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得る光信号振幅ヒストグラム測定手段と、
前記光分岐手段により分岐された他方の被測定光信号から光信号・光雑音強度の測定を行う光信号・光雑音強度測定手段と、
前記光信号振幅ヒストグラム測定手段によって得られる前記光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである前記波形劣化パラメータを得る波形劣化パラメータ評価手段と、
前記光信号・光雑音強度測定手段によって得られる前記光信号・光雑音強度から光信号品質パラメータである前記光信号対雑音比パラメータを得る光信号対雑音比パラメータ評価手段と、
前記波形劣化パラメータ評価手段および前記光信号対雑音比パラメータ評価手段を利用して得られる、光信号品質劣化がないシステム導入時の該波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性を記憶媒体に記憶する初期状態記憶手段と、
前記波形劣化パラメータ評価手段で得られた前記波形劣化パラメータの測定値と前記光信号対雑音比パラメータ評価手段で得られた前記光信号対雑音比パラメータの測定値と、前記初期状態記憶手段で前記記憶媒体に記憶されている光信号品質劣化がないシステム導入時の該波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性とを利用して光信号品質劣化要因を評価する光信号品質評価手段であって、該波形劣化パラメータと該光信号対雑音比パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか波形劣化なのかを判別する光信号品質評価手段と
を有することを特徴とする光信号品質劣化要因監視装置。
【請求項８】
前記光信号振幅ヒストグラム測定手段が、
ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段によって得られる前記電気強度変調信号を、繰り返し周波数がｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）のサンプリングクロックでサンプリングする電気サンプリング手段と、
前記電気サンプリング手段によって得られるサンプリング信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価手段と
を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の光信号品質劣化要因監視装置。
【請求項９】
前記光信号振幅ヒストグラム測定手段が、
ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を、繰り返し周波数がｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）でパルス幅がビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）のタイムスロットよりも十分狭いサンプリング光パルス列と合波する光合波手段と、
前記光合波手段により合波された合波光を、前記被測定光信号と前記サンプリング光パルス列の非線形相互作用を誘起するための非線形光学媒質に入射させることによって相互相関光信号を得る相互相関光信号発生手段と、
前記相互相関光信号発生手段により得られる前記相互相関光信号を前記被測定光信号および前記サンプリング光パルス列から分波する光分波手段と、
前記光分波手段により分波された前記相互相関光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段によって得られる前記電気強度変調信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価手段と
を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の光信号品質劣化要因監視装置。
【請求項１０】
前記光信号振幅ヒストグラム測定手段が、
ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を、サンプリングクロック発生手段から発生する繰り返し周波数が、ｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）のサンプリングクロックでサンプリングする光ゲート手段と、
前記光ゲート手段から出力されるサンプリング光信号を受光してサンプリング電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段によって得られる前記サンプリング電気信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価手段と
を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の光信号品質劣化要因監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信における光信号品質劣化の要因を監視する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信におけるこれまでの地点間通信では、同期網が提供するフレームに光時分割多重（ＯＴＤＭ：Optical Time Division Multiplexing）を用いて信号を束ねている。
【０００３】
このような光時分割多重では、同期光通信網（Synchronous Optical Network(ＳＯＮＥＴ）)／同期デジタルハイアライキー（Synchronous Digital Hierarchy(ＳＤＨ）)伝送方式等が用いられているが、このＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ伝送方式では効率的な信号伝送を行うためにオーバーヘッドが定められており（非特許文献１）、そのオーバーヘッドを用いてビット・インタリーブド・パリティ（Bit Interleaved Parity）とよばれるパリティ検査を、中継器間や多重化端局相互間でそれぞれ実施することで、故障区間の同定と切替起動信号を得ている。
【０００４】
ところが、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ伝送方式などの信号品質監視系では、対象とする信号のビットレートや信号形式や変調形式（ＮＲＺ（Non Return to Zero：非ゼロ復帰）またはＲＺ（Return to Zero：ゼロ復帰）に応じた受信系（クロック抽出回路、受信回路、フレーム検出回路、パリティ検査回路または照合回路からなる誤り検出回路）が必要となる。そのため、単一の受信系では任意のビットレートや信号形式や変調形式の信号には対応できないという点がある。また、この従来の光信号監視系では、光信号を電気信号に置換した後に電気信号処理を行う必要があったため、経済性を考慮すると、光増幅中継系に適用することが難しく、例えばネットワーク障害が検知されたときに、光増幅中継系間のどの区間で障害が発生したか、までを同定することができない。
【０００５】
以上のことから、サービスあたりの通信容量が大きく、多様な信号形式、信号ビットレートに対応した、経済的なサービス転送網を構築することが不可欠である。ここで光ネットワークは、光時分割多重や波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）を用いることにより通信容量を拡大でき、信号ビットレート、信号形式および変調形式に対して透明性がある点において極めて有望である。
【０００６】
そこで、このような光ネットワークに適した光信号品質監視法として、振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータを評価する方法が提案されている（特許文献１）。図１７にこの従来例の構成を示す。この従来例の光信号品質監視部１７０１は、光信号振幅ヒストグラム測定部１７０３と平均Ｑ値パラメータ評価部１７０５と光信号品質評価部１７０７とから構成され、光信号振幅ヒストグラム測定部１７０３において、ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得て、平均Ｑ値パラメータ評価部１７０５において、その光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである平均Ｑ値パラメータを評価し、光信号品質評価部１７０７において、その平均Ｑ値パラメータを解析することにより光信号品質監視を実現している。
【０００７】
【特許文献１】ＥＰＣ公開番号  EP0920250A2、米国出願（未公開）ＵＳＰ  Application 09/204,001
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｔ  Recommendation G707
【非特許文献２】H. Takara, S, Kawanishi, A. Yokoo, S.Tomaru, T. Kitoh, and M. Saruwatari, “100 Gbit/s optical signal eye-diagram measurement with optical sampling using organic nonlinear optical crystal”, Electron, Lett., 24, pp. 2256-2258, 1996.
【非特許文献３】D. Marcuse, 泥erivation of Analytical Expressions for the Bit-Error Probability in Lightwave Systems with Optical Amplifiers,祢EEE J. Lightwave Technol., Vol.8, No. 12, pp1816-1823, 1990.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年のマルチメディアサービスの需要が急速に高まり、個々のサービスの通信容量を拡大する必要が生じてきた上に、映像、音声、データ等、多様な信号ビットレート・信号形式に効率的に対応するネットワークが切望されてくると、それに伴って監視すべき光信号の劣化要因も多様化し、特に伝送光ファイバの損失や伝送端局内の損失、光源劣化などによる光信号対雑音比劣化や、伝送光ファイバ中の波長分散による波形劣化などに個々に対応した監視が必要になる。
【０００９】
しかしながら、上述した従来例における平均Ｑ値パラメータは光信号対雑音比劣化や波長分散による波形劣化に対して感度があるが、それぞれの原因を判別することはできない。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、サービスあたりの通信容量が大きく、多様な信号形式、信号ビットレートを有するマルチメディアサービスを収容できるような経済的で信頼性の高い光ネットワークを実現するのに寄与する光信号品質劣化要因監視方法および光信号品質劣化要因監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１の光信号品質劣化要因監視方法は、ある平均時間内の光信号強度分布から得られる振幅ヒストグラムのうち、あらかじめ定めた強度しきい値よりも高い振幅ヒストグラム部分から想定した「レベル１」に相当する振幅ヒストグラム分布関数をｇ１とし、該「レベル１」の振幅ヒストグラム分布関数ｇ１の標準偏差ｓ１を波形劣化パラメータとし、光信号強度と光雑音強度の比を光信号対雑音パラメータとして、被測定光信号を分岐する光分岐工程と、前記光分岐工程により分岐された一方の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得る光信号振幅ヒストグラム測定工程と、前記光分岐工程により分岐された他方の被測定光信号から光信号・光雑音強度の測定を行う光信号・光雑音強度測定工程と、前記光信号振幅ヒストグラム測定工程によって得られる前記光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである前記波形劣化パラメータを得る波形劣化パラメータ評価工程と、前記光信号・光雑音強度測定工程によって得られる前記光信号・光雑音強度から光信号品質パラメータである前記光信号対雑音比パラメータを得る光信号対雑音比パラメータ評価工程と、前記波形劣化パラメータ評価工程によって得られた前記波形劣化パラメータの測定値と前記光信号対雑音比パラメータ評価工程によって得られた前記光信号対雑音比パラメータの測定値とを利用して光信号品質劣化要因を評価する光信号品質評価工程であって、該波形劣化パラメータと該光信号対雑音比パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか波形劣化なのかを判別する光信号品質評価工程と有することを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の請求項２の光信号品質劣化要因監視方法は、ある平均時間内の光信号強度分布から得られる振幅ヒストグラムのうち、あらかじめ定めた強度しきい値よりも高い振幅ヒストグラム部分から想定した「レベル１」に相当する振幅ヒストグラム分布関数をｇ１とし、該「レベル１」の振幅ヒストグラム分布関数ｇ１の標準偏差ｓ１を波形劣化パラメータとし、光信号強度と光雑音強度の比を光信号対雑音パラメータとして、被測定光信号を分岐する光分岐工程と、前記光分岐工程により分岐された一方の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得る光信号振幅ヒストグラム測定工程と、前記光分岐工程により分岐された他方の被測定光信号から光信号・光雑音強度の測定を行う光信号・光雑音強度測定工程と、前記光信号振幅ヒストグラム測定工程によって得られる前記光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである前記波形劣化パラメータを得る波形劣化パラメータ評価工程と、前記光信号・光雑音強度測定工程によって得られる前記光信号・光雑音強度から光信号品質パラメータである前記光信号対雑音比パラメータを得る光信号対雑音比パラメータ評価工程と、前記波形劣化パラメータ評価工程および前記光信号対雑音比パラメータ評価工程を利用して得られる、光信号品質劣化がないシステム導入時の該波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性を記憶媒体に記憶する初期状態記憶工程と、前記波形劣化パラメータ評価工程で得られた前記波形劣化パラメータの測定値と前記光信号対雑音比パラメータ評価工程で得られた前記光信号対雑音比パラメータの測定値と、前記初期状態記憶工程で前記記憶媒体に記憶されている光信号品質劣化がないシステム導入時の該波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性とを利用して光信号品質劣化要因を評価する光信号品質評価工程であって、該波形劣化パラメータと該光信号対雑音比パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか波形劣化なのかを判別する光信号品質評価工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、好ましくは、前記光信号振幅ヒストグラム測定工程が、ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換工程と、前記光電変換工程によって得られる前記電気強度変調信号を、繰り返し周波数がｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）のサンプリングクロックでサンプリングする電気サンプリング工程と、前記電気サンプリング工程によって得られるサンプリング信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価工程とを含む。
【００１４】
また、好ましくは、前記光信号振幅ヒストグラム測定工程が、ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を、繰り返し周波数がｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）でパルス幅がビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）のタイムスロットよりも十分狭いサンプリング光パルス列と合波する光合波工程と、前記光合波工程により合波された合波光を、前記被測定光信号と前記サンプリング光パルス列の非線形相互作用を誘起するための非線形光学媒質に入射させることによって相互相関光信号を得る相互相関光信号発生工程と、前記相互相関光信号発生工程により得られる前記相互相関光信号を前記被測定光信号および前記サンプリング光パルス列から分波する光分波工程と、前記光分波工程により分波された前記相互相関光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換工程と、前記光電変換工程によって得られる前記電気強度変調信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価工程とを含む。
【００１５】
また、好ましくは、前記光信号振幅ヒストグラム測定工程が、ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を、サンプリングクロック発生工程から発生する繰り返し周波数が、ｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）のサンプリングクロックでサンプリングする光ゲート工程と、前記光ゲート工程によって得られるサンプリング光信号をサンプリング電気信号に変換する光電変換工程と、前記光電変換工程によって得られる前記サンプリング電気信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価工程とを含む。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の請求項６の光信号品質劣化要因監視装置は、ある平均時間内の光信号強度分布から得られる振幅ヒストグラムのうち、あらかじめ定めた強度しきい値よりも高い振幅ヒストグラム部分から想定した「レベル１」に相当する振幅ヒストグラム分布関数をｇ１とし、該「レベル１」の振幅ヒストグラム分布関数ｇ１の標準偏差ｓ１を波形劣化パラメータとし、光信号強度と光雑音強度の比を光信号対雑音パラメータとして、被測定光信号を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段により分岐された一方の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得る光信号振幅ヒストグラム測定手段と、前記光分岐手段により分岐された他方の被測定光信号から光信号・光雑音強度の測定を行う光信号・光雑音強度測定手段と、前記光信号振幅ヒストグラム測定手段によって得られる前記光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである前記波形劣化パラメータを得る波形劣化パラメータ評価手段と、前記光信号・光雑音強度測定手段によって得られる前記光信号・光雑音強度から光信号品質パラメータである前記光信号対雑音比パラメータを得る光信号対雑音比パラメータ評価手段と、前記波形劣化パラメータ評価手段によって得られた前記波形劣化パラメータの測定値と前記光信号対雑音比パラメータ評価手段によって得られた前記光信号対雑音比パラメータの測定値とを利用して光信号品質劣化要因を評価する光信号品質評価手段であって、該波形劣化パラメータと該光信号対雑音比パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか波形劣化なのかを判別する光信号品質評価手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の請求項７の光信号品質劣化要因監視装置は、ある平均時間内の光信号強度分布から得られる振幅ヒストグラムのうち、あらかじめ定めた強度しきい値よりも高い振幅ヒストグラム部分から想定した「レベル１」に相当する振幅ヒストグラム分布関数をｇ１とし、該「レベル１」の振幅ヒストグラム分布関数ｇ１の標準偏差ｓ１を波形劣化パラメータとし、光信号強度と光雑音強度の比を光信号対雑音パラメータとして、被測定光信号を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段により分岐された一方の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得る光信号振幅ヒストグラム測定手段と、前記光分岐手段により分岐された他方の被測定光信号から光信号・光雑音強度の測定を行う光信号・光雑音強度測定手段と、前記光信号振幅ヒストグラム測定手段によって得られる前記光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである前記波形劣化パラメータを得る波形劣化パラメータ評価手段と、前記光信号・光雑音強度測定手段によって得られる前記光信号・光雑音強度から光信号品質パラメータである前記光信号対雑音比パラメータを得る光信号対雑音比パラメータ評価手段と、前記波形劣化パラメータ評価手段および前記光信号対雑音比パラメータ評価手段を利用して得られる、光信号品質劣化がないシステム導入時の該波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性を記憶媒体に記憶する初期状態記憶手段と、前記波形劣化パラメータ評価手段で得られた前記波形劣化パラメータの測定値と前記光信号対雑音比パラメータ評価手段で得られた前記光信号対雑音比パラメータの測定値と、前記初期状態記憶手段で前記記憶媒体に記憶されている光信号品質劣化がないシステム導入時の該波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性とを利用して光信号品質劣化要因を評価する光信号品質評価手段であって、該波形劣化パラメータと該光信号対雑音比パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか波形劣化なのかを判別する光信号品質評価手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
ここで、好ましくは、前記光信号振幅ヒストグラム測定手段が、ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段によって得られる前記電気強度変調信号を、繰り返し周波数がｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）のサンプリングクロックでサンプリングする電気サンプリング手段と、前記電気サンプリング手段によって得られるサンプリング信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価手段とを含む。
【００１９】
また、好ましくは、前記光信号振幅ヒストグラム測定手段が、ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を、繰り返し周波数がｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）でパルス幅がビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）のタイムスロットよりも十分狭いサンプリング光パルス列と合波する光合波手段と、前記光合波手段により合波された合波光を、前記被測定光信号と前記サンプリング光パルス列の非線形相互作用を誘起するための非線形光学媒質に入射させることによって相互相関光信号を得る相互相関光信号発生手段と、前記相互相関光信号発生手段により得られる前記相互相関光信号を前記被測定光信号および前記サンプリング光パルス列から分波する光分波手段と、前記光分波手段により分波された前記相互相関光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段によって得られる前記電気強度変調信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価手段とを含む。
【００２０】
また、好ましくは、前記光信号振幅ヒストグラム測定手段が、ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を、サンプリングクロック発生手段から発生する繰り返し周波数が、ｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）のサンプリングクロックでサンプリングする光ゲート手段と、前記光ゲート手段から出力されるサンプリング光信号を受光してサンプリング電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段によって得られる前記サンプリング電気信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価手段とを含む。
【発明の効果】
【００２１】
上記構成により、本発明によれば、光信号品質の劣化要因を監視できるので、サービスあたりの通信容量が大きく、多様な信号形式、信号ビットレートを有するマルチメディアサービスを収容できるような、経済的で信頼性の高い光ネットワークを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１の（Ａ）、（Ｂ）に本発明の第１の実施形態における光信号品質劣化要因監視装置の構成を示す。本実施形態の光信号品質劣化要因監視装置１０１は、光信号振幅ヒストグラム測定部１０３と、平均Ｑ値パラメータ評価部１０５と、波形劣化パラメータ評価部１０７と、初期状態記憶部１０９と、光信号品質評価部１１１とを有する。
【００２３】
光信号振幅ヒストグラム測定部１０３は被測定光信号から光振幅ヒストグラムを得る。平均Ｑ値パラメータ評価部１０５はその光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである平均Ｑ値パラメータを得る。波形劣化パラメータ評価部１０７はその光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである波形劣化パラメータを得る。初期状態記憶部１０９は光信号品質劣化がないシステム導入時の平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータの初期値または初期特性を記憶媒体に記憶する。
【００２４】
光信号品質評価部１１１は平均Ｑ値パラメータの測定値と波形劣化パラメータの測定値と、初期状態記憶部１０９の記憶媒体に記憶されている初期値または初期特性とを利用して、光信号品質劣化要因を評価するが、その際に、平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が被測定光信号の波形劣化なのか、それ以外なのかを判別する。
【００２５】
次に、図２のフローチャートを参照して、本実施形態における光信号品質劣化要因監視の手順を詳述する。  
ステップ２０１：信号劣化がない状態のシステム導入時に、平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータの（ａ）・・・初期値のみ、または（ｂ）・・・光信号対雑音比劣化依存性を評価する。  
ステップ２０３：ステップ２０１の測定結果を初期状態記憶部１０９に記憶する。（以上、図１の（Ａ））。  
ステップ２０５：システム運用開始後は一定の時間間隔で平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータを評価する。  
ステップ２０７：平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータを測定するごとに光信号品質評価部１１１においてそれら測定値と、初期状態記憶部１０９の初期値または光信号対雑音比劣化依存グラフと比較する。  
ステップ２０９：初期値からの平均Ｑ値パラメータの劣化を観測した場合、または平均Ｑ値パラメータが初期状態記憶部の光信号対雑音比劣化依存性グラフのあらかじめ決められたしきい値を下回った場合に、  
（ａ）・・・波形劣化パラメータの変化がないか、もしくは小さいときは、劣化要因は波形劣化以外であると判別する。  
（ｂ）・・・波形劣化パラメータの変化が大きいときは、劣化要因は主に波形劣化であると判別する。（以上、図１の（Ｂ））。
【００２６】
光信号振幅ヒストグラム測定部１０３は、例えば図３に示すように、光電変換部３０３と、電気サンプリングオシロスコープ３０５と、ヒストグラム評価部３０７とで構成される。この構成では、光電変換部３０３において、ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号を電気強度変調信号に変換し、電気サンプリングオシロスコープ３０５において、その電気強度変調信号を繰り返し周波数がｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）のサンプリングクロックでサンプリングし、ヒストグラム評価部３０７において、そのサンプリングオシロスコープ３０５によって得られるサンプリング信号から、図５に示すように、光信号強度分布を求め、ある平均時間内のその光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得る。
【００２７】
また、光信号振幅ヒストグラム測定部１０３の別の例を図４に示す。本例の光信号振幅ヒストグラム測定部１０３は、光サンプリングオシロスコープ４０５とヒストグラム評価部３０７とで構成される。
【００２８】
この光サンプリングオシロスコープ４０５は、公知技術の光サンプリング法（非特許文献２）を利用できる。すなわち、光サンプリングオシロスコープ４０５は、ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の被測定光信号と繰り返し周波数がｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）でパルス幅がビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）のタイムスロットよりも十分狭いサンプリング光パルス列とを合波する光合波部と、その被測定光信号とそのサンプリング光パルス列の非線形相互作用を誘起するための非線形光学媒質に入射させることによって相互相関光信号を得る相互相関光信号発生部と、その相互相関光信号をその被測定光信号およびそのサンプリング光パルス列から分波する光分波部と、この光分波部により分波された相互相関光信号を電気強度変調信号に変換する光電変換と、その電気強度変調信号から図５のように光信号強度分布を求め、ある平均時間内の該光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価部とから構成できる。
【００２９】
また、光サンプリングオシロスコープ４０５は、別の例として、サンプリングクロック発生部と、ビットレートｆ０（ｂｉｔ／ｓ）の光信号をこのサンプリングクロック発生部から発生する繰り返し周波数が、
ｆ１（Ｈｚ）（ｆ１＝（ｎ／ｍ）ｆ０＋ａ：ｎ，ｍは自然数、ａはオフセット周波数）
のサンプリングクロックでサンプリングする光ゲート部と、この光ゲート部から出力されるサンプリング光信号を受光してサンプリング電気信号に変換する光電変換部と、そのサンプリング電気信号から光信号強度分布を求め、ある平均時間内の光信号強度分布から光信号振幅ヒストグラムを得るヒストグラム評価部とから構成できる。ここで、サンプリングクロック発生部には、シンセサイズド信号発生器＋コムジェネレータによる電気短パルス発生などを用いることができる。また、必要に応じて、そのコムジェネレータの前段または後段に電気増幅器を用いることもできる。また、必要に応じて、そのコムジェネレータの後段にベースバンドクリッパを用いることもできる。上記光ゲート部には、電界吸収型光変調器によるゲート動作などを用いることができる。
【００３０】
図１の平均Ｑ値パラメータ評価部１０５と波形劣化パラメータ評価部１０７では、例えば、図６から図９に示すような評価方法が利用できる。
【００３１】
図６における平均Ｑ値パラメータおよび波形劣化パラメータ評価アルゴリズムは以下の通りである。  
（１）：  光信号振幅ヒストグラム測定部１０３から得られる光信号振幅ヒストグラム（図６の（Ａ））に対して、  
（２）：  振幅ヒストグラムのうち強度レベルの小さい方から調べたときの極大値をｍ０′と定める（図６の（Ｂ））。  
（３）：  次に、強度レベル最大のサンプリング点（ｍ０′）から強度レベルが小さい方に向かってサンプリング点数を積分して、  
Ｎ（middle）＝Ｎ（total）×Ｄ×Ｍ    
（但し、Ｎ（total）は全サンプリング点数、Ｄは光信号のデューティー比（パルス幅とタイムスロットの比）、Ｍはマーク率（ディジタル伝送におけるレベル１の発生確率））  
で求まるサンプリング点数Ｎ（middle）と、積分値が等しくなったときの積分したサンプリング点の最小レベルをｍ（middle）とする（図６の（Ｃ））。
（４）：        ｍ１′＝２×｛ｍ（middle）−ｍ０′｝  
で求まるｍ１′を定める（図６の（Ｄ））。  
（５）：        ｍ１′−alpha （ｍ１′−ｍ０′）  
で求まる強度レベルをしきい値（ａ）  
ｍ０′＋alpha （ｍ１′−ｍ０′）  
で求まる強度レベルをしきい値（ｂ）  
（但し、alpha は０＜alpha ＜０．５の実数）  
と定め、強度レベルがしきい値（ａ）以上の分布をレベル１の分布ｇ１、しきい値（ｂ）以下の分布をレベル０の分布ｇ０とし、それぞれの分布ｇ１、ｇ０において、平均値ｍ１，ｍ０と標準偏差ｓ１，ｓ０を求める（図６の（Ｅ））。
（６）：  （５）で求めた平均値と標準偏差から    
Ｑａｖｇ＝｜ｍ１−ｍ０｜／（ｓ１＋ｓ０）    
で求まるＱ値を平均Ｑ値パラメータとし、ｓ１を波形劣化パラメータ（ＷＤ）とする。
【００３２】
図７における平均Ｑ値パラメータおよび波形劣化パラメータ評価アルゴリズムは以下の通りである。  
（１）：  光信号振幅ヒストグラム測定部１０３から得られる光信号振幅ヒストグラムに対して（図７の（Ａ））、  
（２）：  振幅ヒストグラムのうち強度レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値をしきい値（ｂ）と定める（図７の（Ｂ））。  
（３）：  強度レベル最大のサンプリング点から強度レベルが小さい方に向かってサンプリング点数を積分して、  
Ｎ（middle）＝Ｎ（total）×Ｄ×Ｍ      
（但し、Ｎ（total）は全サンプリング点数、Ｄは光信号のデューティー比（パルス幅とタイムスロットの比）、Ｍはマーク率（ディジタル伝送におけるレベル１の発生確率））
で求まるサンプリング点数Ｎ（middle）と積分値が等しくなったときの、積分したサンプリング点の最小レベルをｍ（middle）とする（図７の（Ｃ））。  
（４）：    しきい値（ａ）＝２×｛ｍ（middle）−しきい値（ｂ）｝  
でしきい値（ａ）を定める（図７の（Ｄ））。  
（５）：  振幅ヒストグラムのうち、強度レベルがしきい値（ａ）以上の部分を正規分布ｇ１の一部と仮定し、しきい値（ｂ）以下の部分を正規分布ｇ０の一部と仮定し、最小二乗法などによりフィッテングしてレベル１、レベル０の平均値ｍ１、ｍ０と標準偏差ｓ１、ｓ０を求める（図７の（Ｅ））。
（６）：  （５）で求めた平均値と標準偏差から  
Ｑａｖｇ＝｜ｍ１−ｍ０｜／（ｓ１＋ｓ０）  
で求まるＱ値を平均Ｑ値パラメータとし、ｓ１を波形劣化パラメータとする。分布関数ｇ０，ｇ１としてはカイ二乗分布を仮定することもできる（非特許文献３)。 
【００３３】
図８における平均Ｑ値パラメータおよび波形劣化パラメータ評価アルゴリズムは以下の通りである。  
（１）：  光信号振幅ヒストグラム測定部１０３から得られる光信号振幅ヒストグラムに対して（図８の（Ａ））、    
（２）：  振幅ヒストグラムのうち強度レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値をしきい値（ｂ）と定める（図８の（Ｂ））。    
（３）：  振幅ヒストグラムのうち、強度レベルがしきい値（ｂ）以下の部分を正規分布ｇ０の一部と仮定し、最小二乗法などによりフィッテングしてレベル０の平均値ｍ０と標準偏差ｓ０をそれぞれ求める（図８の（Ｃ））。  
（４）：  振幅ヒストグラム全体から（３）で求めた関数ｇ０を差し引いた分布ｇ１ｘを求め、分布ｇ１ｘのうち強度レベルの大きい方から調べたときの最初の極大値をしきい値（ａ）と定める。ｇ１ｘは、レベル１の分布関数ｇ１とクロスポイントの分布関数ｇｘの重ね合わせと考えられる（図８の（Ｄ））。  
（５）：  分布ｇ１ｘのうち強度レベルがしきい値（ａ）以上の部分を正規分布ｇ１の一部と仮定し、最小二乗法などによりフィッテングしてレベル１の平均値ｍ１と標準偏差ｓ１をそれぞれ求める（図８の（Ｅ））。  
（６）：  しきい値（ａ），（ｂ）をそれぞれｍ１，ｍ０とする（図８の（Ｆ））。  
（７）：  （５）で求めた平均値と標準偏差から  
Ｑａｖｇ＝｜ｍ１−ｍ０｜／（ｓ１＋ｓ０）
で求まるＱ値を平均Ｑ値パラメータとし、ｓ１を波形劣化パラメータとする。分布関数ｇ０，ｇ１としてはカイ二乗分布を仮定することもできる（参照文献［４］）。
【００３４】
図９における平均Ｑ値パラメータおよび波形劣化パラメータ評価アルゴリズムは以下の通りである。  
（１）：  光信号振幅ヒストグラム測定部１０３から得られる光信号振幅ヒストグラムに対して（図９の（Ａ））、  
（２）：  振幅ヒストグラムのうち強度レベルの大きい方から調べたときの最初の極大値をしきい値（ａ）、振幅ヒストグラムのうち強度レベルの小さい方から調べたときの最初の極大値をしきい値（ｂ）と定める（図９の（Ｂ））。  
（３）：  振幅ヒストグラムのうち、強度レベルがしきい値（ａ）以上の部分を正規分布ｇ１と仮定し、  
しきい値（ｂ）以下の部分を正規分布ｇ０と仮定し、最小二乗法などによりフィッテングして、  
最小二乗法などによりフィッテングしてレベル１の平均値ｍ１と標準偏差ｓ１、レベル０の平均値ｍ０と標準偏差ｓ０を求める（図９の（Ｃ））。  
（４）：  （３）で求めた平均値と標準偏差から    
Ｑａｖｇ＝｜ｍ１−ｍ０｜／（ｓ１＋ｓ０）  
で求まるＱ値を平均Ｑ値パラメータとし、ｓ１を波形劣化パラメータとする。分布関数ｇ０，ｇ１としてはカイ二乗分布を仮定することもできる（参考文献［４］）。
【００３５】
本実施形態における、実際の測定結果を図１０、および図１１に示す。
【００３６】
図１０の（Ａ）〜（Ｃ）は、１０Ｇｂｉｔ／ｓＮＲＺ光信号から得られる光信号振幅ヒストグラムを示す。図１０の（Ａ）は波長分散値が３４０ｐｓ／ｎｍ、最小受光パワー−３１ｄＢｍの場合であり、図１０の（Ｂ）は波長分散値が１３６０ｐｓ／ｎｍ、最小受光パワー−３１ｄＢｍの場合であり、図１０の（Ｃ）は波長分散値が３４０ｐｓ／ｎｍ、最小受光パワー−３９ｄＢｍの場合である。
【００３７】
すなわち、図１０の（Ａ）と（Ｂ）の比較では、光信号対雑音比劣化がなく波長分散による波形劣化がある場合の振幅ヒストグラムの変化を確認できるが、レベル１（振幅の大きい側のピーク）の分布の標準偏差の増加が見られ、それによる平均Ｑ値の減少が予想できる。
【００３８】
図１０の（Ａ）と（Ｃ）の変化では、波長分散による波形劣化がなく光信号対雑音比劣化がある場合の振幅ヒストグラムの変化を確認できるが、レベル１と０の平均値の差の減少が顕著に見られ、それによる平均Ｑ値の減少が予想される。つまり、波形劣化だけの場合と光信号対雑音比劣化だけの場合とで、平均Ｑ値減少の原因が異なる傾向が確認できる。
【００３９】
図１１の（Ａ）、（Ｂ）のグラフは上記の考察を実験的に確認したものである。左右どちらのグラフも波長分散値が３４０ｐｓ／ｎｍ、最小受光パワー−３１ｄＢｍの場合の値を１として各パラメータの変化をプロットしている。
【００４０】
左側の図１１の（Ａ）に示すグラフは、波長分散値の変化に対する平均Ｑ値パラメータの変化、波形劣化パラメータｓ１の変化、レベル０と１の平均値の差の変化を示しており、波長分散値の増加（波形劣化の増大）に伴って、平均Ｑ値パラメータの減少と波形劣化パラメータｓ１の増加が見られる。
【００４１】
右の図１１の（Ｂ）に示すグラフは、最小受光パワーの変化に対する平均Ｑ値パラメータの変化、波形劣化パラメータｓ１の変化、レベル０と１の平均値の差の変化を示しており、最小受光パワーの減少（光信号対雑音比の減少）に伴って、平均Ｑ値パラメータの減少がみられ、波形劣化パラメータｓ１の変化が小さい。これは左側のグラフの波形劣化の場合と区別できる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図１２に本発明の第２の実施形態における光信号品質劣化要因監視装置の構成を示す。本実施形態の光信号品質劣化要因監視装置１２０１は、光分岐器１２０３と、光信号振幅ヒストグラム測定部１２０５と、光信号・光雑音強度測定部１２０７と、平均Ｑ値パラメータ評価部１２０９と、光信号対雑音比パラメータ評価部１２１１と、初期状態記憶部１２１３と、光信号品質評価部１２１４とを有する。
【００４３】
光分岐器１２０３は被測定光信号を分岐する。光信号振幅ヒストグラム測定部１２０５は分岐された一方の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得る。光信号・光雑音強度測定部１２０７は分岐された他方の被測定光信号から光信号・光雑音強度の測定を行う。平均Ｑ値パラメータ評価部１２０９は光信号振幅ヒストグラム測定部１２０５によって得られる光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである平均Ｑ値パラメータを得る。光信号対雑音比パラメータ評価部１２１１は光信号振幅ヒストグラム測定部１２０５によって得られる光信号・光雑音強度から光信号品質パラメータである光信号対雑音比パラメータを得る。初期状態記憶部１２１３は光信号品質劣化がないシステム導入時の平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性を記憶媒体に記憶する。
【００４４】
光信号品質評価部１２１４は、平均Ｑ値パラメータの測定値と光信号対雑音比パラメータの測定値と、記憶媒体に記憶されている光信号品質劣化がないシステム導入時の平均Ｑ値パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性とを利用して光信号品質劣化要因を評価するが、その際に平均Ｑ値パラメータと光信号対雑音比パラメータの両方を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか、それ以外なのかを判別する。
【００４５】
次に、図１３のフローチャートを参照して、本実施形態における光信号品質劣化要因監視の手順を詳述する。    
ステップ１３０１：  信号劣化がない状態のシステム導入時に、平均Ｑ値パラメータと光信号対雑音比パラメータの（ａ）・・・初期値のみ、または（ｂ）・・・光信号対雑音比劣化依存性を評価する。    
ステップ１３０３：  その測定結果を初期状態記憶部１２１３に記憶する。（以上、図１２の（Ａ））。    
ステップ１３０５：  システム運用開始後は一定の時間間隔で平均Ｑ値パラメータと光信号対雑音比パラメータを評価する。    
ステップ１３０７：  平均Ｑ値パラメータと光信号対雑音比パラメータを測定するごとに、光信号品質評価部１２１４において初期状態記憶部１２１３の初期値または光信号対雑音比劣化依存性グラフと比較する。    
ステップ１３０９：  初期値からの平均Ｑ値パラメータの劣化を観測した場合、または平均Ｑ値パラメータが初期状態記憶部１２１３の光信号対雑音比劣化依存性グラフのあらかじめ決められたしきい値を下回った場合に、
（ａ）・・・光信号対雑音比パラメータの変化がないか、もしくは小さいときは、劣化要因は光信号対雑音比劣化以外であると判別する。
（ｂ）・・・光信号対雑音比パラメータの変化が大きいときは、劣化要因は主に光信号対雑音比劣化であると判別する。（以上、図１２の（Ｂ））。
【００４６】
光信号振幅ヒストグラム測定部１２０５は、図３〜図５に具体例で示すように、電気サンプリングや光サンプリングを用いた方法を利用でき、その詳細は第１の実施形態に述べたとおりである。
【００４７】
平均Ｑ値パラメータ評価部１２０９は、図６〜図９に示すような評価方法が利用できる。その詳細は第１の実施形態に述べたとおりである。
【００４８】
光信号・光雑音強度測定部１２０７には、例えば光スペクトルアナライザを用いることができる。
【００４９】
また、光信号対雑音比パラメータ評価部１２１１では、例えば図１４に示すように、  
光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）＝１０Ｌｏｇ（光信号強度／光雑音強度）    
で光信号対雑音比パラメータを評価できる。
【００５０】
（第３の実施形態）
図１５に本発明の第３の実施形態における光信号品質劣化要因監視装置の構成を示す。なお、図１５において、図１２と同様な構成要素には同一符号を付してある。本実施形態の光信号品質劣化要因監視装置１５０１は、光分岐器１２０３と、光信号振幅ヒストグラム測定部１２０５と、光信号・光雑音強度測定部１２０７と、平均Ｑ値パラメータ評価部１５０３と、波形劣化パラメータ評価部１５０５と、光信号対雑音比パラメータ評価部１２１１と、初期状態記憶部１２１３と、光信号品質評価部１２１４とを有する。
【００５１】
光分岐器１２０３は被測定光信号を分岐する。光信号振幅ヒストグラム測定部１２０５は分岐された一方の被測定光信号から光信号振幅ヒストグラムを得る。
光信号・光雑音強度測定部１２０７は分岐された他方の被測定光信号から光信号・光雑音の測定を行う。平均Ｑ値パラメータ評価部１５０３は光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである平均Ｑ値パラメータを得る。波形劣化パラメータ評価部１５０５は光信号振幅ヒストグラムから光信号品質パラメータである波形劣化パラメータを得る。光信号対雑音比パラメータ評価部１２１１は光信号・光雑音強度から光信号品質パラメータである光信号対雑音比パラメータを得る。初期状態記憶部１２１３は光信号品質劣化がないシステム導入時の平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの初期値または初期特性を記憶媒体に記憶する。
【００５２】
光信号品質評価部１２１４は、平均Ｑ値パラメータの測定値と波形劣化パラメータの測定値と光信号対雑音比パラメータの測定値と、記憶媒体に記憶されている光信号品質劣化がないシステム導入時の初期値または初期特性とを利用して光信号品質劣化要因を評価するが、その際に平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの全部を規定し評価することによって、光信号品質劣化の主要因が光信号対雑音比劣化なのか、波形劣化なのか、それ以外なのかを判別する。
【００５３】
次に、図１６のフローチャートを参照して、本実施形態における光信号品質劣化要因監視の手順を詳述する。    
ステップ１６０１：  信号劣化がない状態のシステム導入時に、平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータの  
（ａ）・・・初期値のみ、または（ｂ）・・・光信号対雑音比劣化依存性を評価する。  
ステップ１６０３：  その測定結果を初期状態記憶部１２１３に記憶する。（以上、図１５の（Ａ））。    
ステップ１６０５：  システム運用開始後は一定の時間間隔で平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータを評価する。    
ステップ１６０７：  平均Ｑ値パラメータと波形劣化パラメータと光信号対雑音比パラメータを測定するごとに、光信号品質評価部１２１４において初期状態記憶部１２１３の初期値または光信号対雑音比劣化依存性グラフと比較する。  
ステップ１６０９：  初期値からの平均Ｑ値パラメータの劣化を観測した場合、または平均Ｑ値パラメータが初期状態記憶部１２１３の光信号対雑音比劣化依存性グラフのあらかじめ決められたしきい値を下回った場合に、  
（ａ）・・・波形劣化パラメータの変化がないか、もしくは小さく、かつ、光信号対雑音比パラメータの変化がないか、もしくは小さいときは、劣化要因は波形劣化と光信号対雑音比劣化以外であると判別する。  
（ｂ）・・・光信号対雑音比パラメータの変化が大きいときは、劣化要因は主に光信号対雑音比劣化であると判別する。
（ｃ）・・・波形劣化パラメータの変化が大きいときは、劣化要因は主に波形劣化であると判別する。（以上、図１５の（Ｂ））。
【００５４】
光信号振幅ヒストグラム測定部１２０５は、図３〜図５に具体例で示すように、電気サンプリングや光サンプリングを用いた方法を利用でき、その詳細は第１の実施形態に述べたとおりである。
【００５５】
平均Ｑ値パラメータ評価部１５０３は、図６〜図９に示すような評価方法が利用できる。その詳細は第１の実施形態に述べたとおりである。
【００５６】
光信号・光雑音強度測定部１２０７と光信号対雑音比パラメータ評価部１２１１は、図１４に示すような評価方法が利用できる。その詳細は第２の実施形態に述べたとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態の光信号品質劣化要因監視装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の光信号品質劣化要因監視装置で利用した光信号劣化要因の推測アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図３】図１の光信号振幅ヒストグラム測定部の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１の光信号振幅ヒストグラム測定部の他の構成例を示すブロック図である。
【図５】図１の光信号品質劣化要因監視装置におけるヒストグラム評価の方法を示す特性図である。
【図６】図１の光信号品質劣化要因監視装置における平均Ｑ値パラメータおよび波形劣化パラメータ評価のアルゴリズムの第１の例を示す特性図である。
【図７】図１の光信号品質劣化要因監視装置における平均Ｑ値パラメータおよび波形劣化パラメータ評価のアルゴリズムの第２の例を示す特性図である。
【図８】図１の光信号品質劣化要因監視装置における平均Ｑ値パラメータおよび波形劣化パラメータ評価のアルゴリズムの第３の例を示す特性図である。
【図９】図１の光信号品質劣化要因監視装置における平均Ｑ値パラメータおよび波形劣化パラメータ評価のアルゴリズムの第４の例を示す特性図である。
【図１０】図１の光信号品質劣化要因監視装置において１０Ｇｂｉｔ／ｓＮＲＺ光信号から得られる光信号振幅ヒストグラムを示すグラフである。
【図１１】波形劣化だけの場合と光信号対雑音比劣化だけの場合とで、平均Ｑ値減少の原因が異なる傾向を実験的に確認したグラフである。
【図１２】本発明の第２の実施形態の光信号品質劣化要因監視装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の光信号品質劣化要因監視装置で利用した光信号劣化要因の推測アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１４】図１２の信号対雑音比パラメータ評価部の特性を示す概念図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の光信号品質劣化要因監視装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態の光信号品質劣化要因監視装置で利用した光信号劣化要因の推測アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１７】従来の光信号品質監視部の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０１  光信号品質劣化要因監視装置
１０３  光信号振幅ヒストグラム測定部
１０５  平均Ｑ値パラメータ評価部
１０７  波形状態記憶部
１１１  光信号品質評価部
３０３  光電変換部
３０５  電気サンプリングオシロスコープ
３０７  ヒストグラム評価部
４０５  光サンプリングオシロスコープ
１２０１  光信号品質劣化要因監視装置
１２０３  光分岐器
１２０５  光信号振幅ヒストグラム測定部
１２０７  光信号・光雑音強度測定部
１２０９  平均Ｑ値パラメータ評価部
１２１１  信号対雑音比パラメータ評価部
１２１３  初期状態記憶部
１２１４  光信号品質評価部
１５０１  光信号品質劣化要因監視装置
１５０３  平均Ｑ値パラメータ評価部
１５０５  波形劣化パラメータ評価部
１７０１  光信号品質監視部
１７０３  光信号振幅ヒストグラム測定部
１７０５  平均Ｑ値パラメータ評価部
１７０７  光信号品質評価部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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