(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分割多重方式（ＷＤＭ）通信システムのための出力制御ネットワーク要素（１０）であって、
システム内を伝搬する放射光が複数の周波数帯に分割され、各々の周波数帯が光チャンネルと関連づけられており、前記要素は、前記要素を介して伝達される１つ又はそれ以上の光チャンネルの出力を制御すると共に、前記要素において加算される１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルの出力を制御するようになっている出力制御ネットワーク要素（１０）において、
（ａ）受信される光チャンネルの放射出力を測定するための測定手段（３０）と、
（ｂ）（ｉ）生成手段（６０）において前記システムから受信される入力放射光の少なくとも幾つかの光チャンネルを前記測定手段（３０）へ送信し、（ii）加算される１つ又はそれ以上の光チャンネルを前記要素において生成し、前記１つ又はそれ以上の光チャンネルを前記測定手段（３０）へ放出するための生成手段（７０、８０、９０、９２、９４）と、
（ｃ）前記測定手段（３０）で受信される前記光チャンネルの放射出力を示すことができる前記測定手段（３０）からデータを受信して、各々の光チャンネルの放射出力を制御するための制御手段（４０）と、
を備え、
前記制御手段（４０）により、前記１つ又はそれ以上の光チャンネルは、段階的に増分される前記放射出力によって生成され、前記測定手段（３０）によって測定される、前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルの出力オーバーシュートを減少させるよう制御されることを特徴とする要素（１０）。
【請求項２】
前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルは、最初に、前記要素（１０）によって、既存の光チャンネルを妨害するレベル未満であり、かつ、測定手段（３０）によってそれらを検出するために必要なレベル以上の出力レベルで加算されることにより、制御手段（４０）は、前記1つ又はそれ以上の新しい光チャンネルが調整不良（ｍｉｓｔｕｎｅｄ）であるか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の要素（１０）。
【請求項３】
前記制御手段（４０）は、前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルの放射出力を、最初の増分出力ステップに対し、前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルの放射出力レベルが所定の出力レベル（ＰＴ）に近づくにつれて漸次小さくなるような出力ステップによって増大させるように、前記生成手段（６０、７０、８０、９０、９２、９４）に指示するように制御可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の要素（１０）。
【請求項４】
前記制御手段（４０）は、前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルを所定の出力レベルを含む誤差帯内に維持するように、前記生成手段（６０、７０、８０、９０、９２、９４）に指示するように制御可能であることを特徴とする請求項３に記載の要素（１０）。
【請求項５】
前記制御手段（４０）は、前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルの放射出力を前記誤差帯以上に漸増的に変更するように前記生成手段（６０、７０、８０、９０、９２、９４）に指示する必要があると判断した場合に、アラーム信号を生成するように制御可能であることを特徴とする請求項４に記載の要素（１０）。
【請求項６】
前記測定手段（３０）で受信される放射光は、前記要素（１０）から前記通信システムに出力される放射光の一部分であることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の要素（１０）。
【請求項７】
前記要素（１０）から出力される放射光をもたらすために、前記生成手段（６０、７０、８０、９０、９２、９４）から出力される放射光を増幅するための光増幅手段（２０）を含み、前記増幅手段（２０）は、前記測定手段（３０）に対して前記放射光の一部分を供給するための補助出力（Ｏ1）を含むことを特徴とする請求項６に記載の要素（１０）。
【請求項８】
前記制御手段（４０）は、前記生成手段（６０、７０、８０、９０、９２、９４）に反復的に指示を出力するよう制御可能であり、前記指示は、新しい命令が出されると増分される識別手段を含むことを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の要素（１０）。
【請求項９】
前記制御手段（４０）は、
（ａ）前記測定手段（３０）で受信される放射光を監視し、
（ｂ）前記生成手段（６０、７０、８０、９０、９２、９４）が送信又は生成するように指示されていない光チャンネルに対応する放射光波長での放射光が存在するか否かを判断し、
（ｃ）前記（ｂ）における放射光に対応する放射光波長において、放射光を放出又は送信しないよう前記生成手段（６０、７０、８０、９０、９２、９４）に指示を行う、
ように制御することを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の要素（１０）。
【請求項１０】
前記生成手段（６０、７０、８０、９０、９２、９４）は、チャンネル制御ユニット（ＣＣＵ）（６０）を含み、前記ユニット（６０）においてシステムから受信する１つ又はそれ以上の光チャンネルを選択的に送信することを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の要素（１０）。
【請求項１１】
前記制御手段（４０）は、フィールド・プログラマブル・ゲートアレー（ＦＰＧＡ）（４０）として実装されることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の要素（１０）。
【請求項１２】
請求項１に記載の要素（１０）内に１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルを加算する方法であって、
（ａ）要素（１０）の既存の光チャンネルを妨害するレベル未満であり、かつ、測定手段（３０）によって前記1つ又はそれ以上の新しい光チャンネルを検出するために必要なレベル以上の出力レベルで、前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルを送信又は生成するよう前記生成手段（６０、７０、８０、９０、９２、９４）に指示する段階と、
（ｂ）前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルが調整不良であるか否かを判断するために、前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルを測定手段（３０）及び制御手段（４０）において監視する段階と、
（ｃ）前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルが調整不良でない場合は、前記１つ又はそれ以上の新しい光チャンネルの放射出力を、放射出力が所定に出力範囲（ＰＴ）の周りに集中した誤差帯内になるまで段階的に増分するように前記生成手段（６０、７０、８０、９０、９２、９４）に指示する段階と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は光通信システム用の出力制御ネットワーク要素に関する。また、本発明は、そのような要素に対してチャンネルを加算する方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
従来の光通信システムは、通常、システム中を伝搬する放射光が複数の周波数帯に分割される波長分割多重（ＷＤＭ）を使用するが、各々の周波数帯は、システムの光チャンネルに関連している。光通信システムの将来設計としては、例えば０．８ナノメートルの波長間隔で間隔をあけた３２チャンネルを挙げることができ、その間隔は、公称１．５ミクロンの波長の放射光に対して約１００ＧＨｚのチャンネル周波数分離に対応する。
【０００３】
放射光がシステム内を伝搬する際に、放射光は、他の各チャンネルに対して特定のチャンネルに関連する放射出力を強調する傾向にある、非均一のスペクトル応答性を有する幾つかの光学部品を通って伝搬する。そのような強調は、例えばシステム内の中継ノードにおいて従来システムの放射光レベルを高めるために使用されるエルビウム添加ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）において問題を引き起こす。
【０００４】
通信システムに生じる別の問題は、既存の確立チャンネルに対する中断を引き起こすことなく、又はＥＤＦＡ中で増幅される既存のチャンネルを妨害する場合がある放射出力のサージを引き起こすことなくチャンネルを加算すること及び減算することである。
【０００５】
ＥＤＦＡは、本質的に非線形素子であり、成分の１つが他の成分よりも非常に大きな振幅を有する、ＥＤＦＡに入力される幾つかの放射光成分をもつ複合放射光は、ＥＤＦＡが主にそのポンピング入力エネルギーを使用して、他のチャンネルに悪影響を及ぼして大きな振幅の成分を増幅するので、他のチャンネルにはデータエラーが生じる。
【０００６】
これらの問題を解決するために、本発明者は、ネットワーク要素から放射光を受信するＥＤＦＡ等の光学装置に過負荷作用を引き起こすことなく、チャンネル放射光の振幅を制御すること、並びに制御可能な方法でチャンネルの加算及び減算を行うことができる出力制御ネットワーク要素を考え出した。
【０００７】
（発明の開示）
本発明の第１の態様によれば、通信システムのための出力制御ネットワーク要素が提供され、この要素は
（ａ）受信した放射光成分の放射出力を測定するための測定手段と、
（ｂ）（ｉ）生成手段においてシステムから受信される入力放射光の少なくとも幾つかの成分を測定手段へ送信するか、放射光の１つ又はそれ以上の成分を生成し、１つ又はそれ以上の成分を測定手段へ放出するかの、少なくとも一方のための生成手段と、
（ｃ）測定手段で受信される放射光成分の放射出力を示すことができる測定手段からデータを受信して、生成手段から放出又は送信される放射出力を制御するための制御手段と、
を備え、測定手段で受信される放射光成分は、所定の出力範囲に出力調整されることを特徴とする。
【０００８】
この要素は、該要素及び下流に接続されるシステムに過負荷又はオーバーシュートを引き起こすことなく、２つ以上の新しい成分を加算できるという利点をもたらす。
【０００９】
測定手段で受信される放射光は、要素から通信システムに出力される放射光の一部分であることが好ましい。要素から出力される放射光をサンプリングすることによって、要素は、該要素内を伝搬する放射光に影響を及ぼす全ての部分の波長応答性を補正することができる。
【００１０】
要素は、該要素から出力される放射光をもたらすために生成手段から出力される放射光を増幅するための光増幅手段を含み、増幅手段は、測定手段に対して放射光の一部分を供給するための補助出力を含むことが好ましい。増幅手段を含むことで、要素は、システム上流からの要素において受信される放射光を送信している場合に、例えば生成手段において発生する減衰を補償できるようになる。
【００１１】
要素は、生成手段で生成されるか、又は段階的に増分する方法で生成手段から送信される１つ又はそれ以上の新しい放射光成分を加算するよう作動可能であり、それにより測定手段によって測定されるように、１つ又はそれ以上の成分の出力のオーバーシュートを減少させることが好ましい。
【００１２】
１つ又はそれ以上の新しい成分は、最初に、要素によって、既存の放射光成分を妨害するには不十分であるが、それらを検出する測定手段のためには十分な出力レベルで加算され、それにより制御手段は１つ又はそれ以上の新しい成分が調整不良であるか否かを決定できることが好ましい。
【００１３】
制御手段は、１つ又はそれ以上の新しい成分の放射出力を、最初は比較的大きな増分出力ステップで、続いて１つ又はそれ以上の新しい成分の放射出力が所定の出力レベル（ＰＴ）に近づくにつれて漸進的に小さな出力ステップで増大させるように、生成手段に指示するように作動可能であることが好ましい。このように段階的な増分出力ステップを用いることで、要素が１つ又はそれ以上の新しい成分を迅速に加算することが保証できる。
【００１４】
１つ又はそれ以上の新しい成分が加算されると、制御手段は、１つ又はそれ以上の新しい成分を所定の出力レベルを含む誤差帯内に維持するよう生成手段に指示できると有利である。誤差帯内の制御は、放射出力が維持される公知の範囲を制定する。
【００１５】
制御手段は、１つ又はそれ以上の新しい成分の放射出力を誤差帯以上に漸増的に変更するように生成手段に指示する必要がある場合に、アラーム信号を生成するように作動可能であることが好ましい。アラーム信号を生成することで、システムは、必要に応じて補正効果を得ること、例えば、要素が１つ又はそれ以上の成分をスイッチオフするように要求することが可能となる。
【００１６】
誤差帯は、要素内で長期間の経年変化及びドリフトに適合するように変更することが好都合である。経年変化作用に適合することにより、要素の擬似作動を引き起こす要素部分の経年変化がない状態で、要素は何年もの長期間にわたって連続的に作動できる。
【００１７】
制御手段は、生成手段に反復的に指示を出力するよう作動可能であり、この指示は、新しい命令が出されると増分される識別手段を含むことが好ましい。このような作動は、指示の一時的な中断は必ずしも命令が正しく応答されていないことを意味しなので、指示が反復的に送出されるという利点をもたらす。
【００１８】
要素において、１つ又はそれ以上の新しい成分を導入する場合に、確立された成分を妨害しないことが重要である。予防策として、制御手段は、
（ａ）測定手段で受信される放射光を監視し、
（ｂ）生成手段が送信又は生成するように指示されていない放射光成分に対応する放射光波長での、意図されていない放射光が存在する否かを決定し、
（ｃ）意図されていない放射光に対応する放射光波長において、放射光を放出又は送信しないよう生成手段に指示を行う、
ように作動することが望ましい。
【００１９】
通信トラヒックを伝達する確立された成分の妨害は、システムクライアントに対する信頼性の欠如として現れる場合があるので回避することが望ましい。
【００２０】
生成手段は、チャンネル制御ユニット（ＣＣＵ）を含み、ユニットにおいてシステムから受信する１つ又はそれ以上の放射光成分を選択的に送信することが好ましい。このユニットは高度な汎用性があり、要素に組み込まれてかなりの機能性を発揮する。
【００２１】
要素を物理的に小型化するために、制御手段は、フィールド・プログラマブル・ゲートアレー（ＦＰＧＡ）として実装されることが望ましい。ＦＰＧＡを使用すると、要素を必要に応じて再構成して、ハードウエア構成部品を再設計することなく別の方法で作動させることができる。
【００２２】
第２の態様において、本発明は、第１の態様による要素に放射光の１つ又はそれ以上の新しい成分を加算するための方法を提供し、この方法は、
（ａ）要素の既存の放射光成分を妨害するには不十分であるが、１つ又はそれ以上の新しい成分を検出するための測定手段に対しては十分な出力レベルで、１つ又はそれ以上の新しい放射光成分を送信又は生成するよう生成手段に指示する段階と、
（ｂ）１つ又はそれ以上の新しい成分が調整不良であるか否かを決定するために、１つ又はそれ以上の新しい成分を測定手段及び制御手段において監視する段階と、
（ｃ）１つ又はそれ以上の新しい成分が調整不良でない場合は、１つ又はそれ以上の新しい成分の放射出力を、放射出力が所定に出力範囲（ＰＴ）の周りに集中した誤差帯内になるまで段階的に増分するように生成手段に指示する段階と、
を含む。
本発明の実施形態を、例示的に以下の図面を参照して説明する。
【００２３】
（発明を実施するための最良の形態）
図１を参照すると、破線１５内に包含される出力制御ネットワーク要素１０が示されている。要素１０は、エルビウム添加光ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）２０、光検出器３０、ＩＥＥＥ１３９４データバス５０に接続されているフィールド・プログラマブル・ゲートアレー（ＦＰＧＡ）４０、チャンネル制御ユニット（ＣＣＵ）６０、拡張シェルフ７０、拡張領域８０、及び３つのトランスポンダ９０、９２、９４を備える。更に、要素１０は、上流の通信装置（図示せず）からＣＣＵ６０の光入力ポートに接続されている第１の光ファイバー導波管１００、下流の通信装置（図示せず）に対して放射光を供給するようＥＤＦＡ２０の光出力ポートに接続されている第２の光ファイバー導波管１１０、及びそれぞれシェルフ７０及び領域８０から、ＣＣＵ６０の光出力ポートからＥＤＦＡ２０の光入力ポートへ接続された第５の光ファイバー導波管に接続されている第３及び第４の光ファイバー導波管１２０、１３０を備える。更に、要素１０は、それぞれトランスポンダ９０、９２、９４の光出力ポートから第５の導波管１３５に接続されている第６、第７、及び第８の光ファイバー導波管１４０、１５０、１６０を備える。最後に、要素１０は、ＥＤＦＡ２０の出力タップ点Ｏ1から検出器２０の光入力ポートＯ2に接続されている第９の光ファイバー導波管１７０を含む。
【００２４】
ＦＰＧＡ４０は、バス５０を介してＣＣＵ６０の制御入力、シェルフ７０のモジュール、及び３つのトランスポンダ９０、９２、９４へ電気的に接続されている。
【００２５】
ＣＣＵ６０は、Ｍａｒｃｏｎｉ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ社が製造するモジュールの登録商標であり、米国の供給メーカが製造するサブシステムを含む。ＣＣＵ６０は、自由経路光学系、光フィルタ、及び、受信及送信される放射光を選択的に減衰するように導くことができる液晶マトリクスのウインドウを有する。フィルタは、ＣＣＵ６０内でファイバー導波管１００から受信した放射光を複数の光線に分離するよう作動可能であり、各々の光線は、要素１０の３２チャンネルの１つに対応する。マトリクスの各々のウインドウは、関連の光線を受信して、結果的に関連チャンネルに対応する放射光をファイバー導波管１３５へ選択的に送信すること及び減衰させることが可能である。ＣＣＵ６０の挿入損失は６ｄＢであり、そこを伝搬する各々のチャンネルの放射光を６から３６ｄＢの範囲で減衰可能である。マトリクスは、バス５０又は直接ファームウエア（図示せず）へ接続する制御電子回路に結合されている。
【００２６】
以下にネットワーク要素１０の作動を概略的に説明する。要素１０は、要素１０によって提供される３２個の通信チャンネルまでの出力平準化制御を行うことができ、各チャンネルは、実質的に１００ＧＨｚの波長間隔である。本明細書の「平準化」は、各々のチャンネルに対応する放射出力を所定範囲に制御することを意味する。要素１０は、ＦＰＧＡ４０を介して又は直接的に、ＣＣＵ６０、トランスポンダ９０、９２、９４、及び拡張シェルフ７０と拡張領域８０の各モジュールの何れかと通信するファームウエア（図１には示されていない）によって制御される。ファームウエアは、それらに対して放射光の出力時にどの通信チャンネルを使用できるかに関する指示を行い、割り当てられた特定チャンネル上の通信トラヒックの送信を何時開始して終了できるかを管理する。ファームウエアは、２つ又はそれ以上のモジュール、トランスポンダ、又はＣＣＵが同一チャンネル上で同時に作動して、ＥＤＦＡ２０における放射光干渉と、その結果生じるそのようなチャンネルに関する情報損失が起こるのを防止するようになっている。
【００２７】
ＣＣＵ６０を通って送信されるチャンネル放射光と、トランスポンダ９０、９２、９４及び拡張シェルフ７０と拡張領域８０とのモジュールからの放射光の出力とは、合成放射光としてファイバー１３５内で結合され、ＥＤＦＡ２０に伝搬する。ＥＤＦＡ２０は、合成放射光を増幅して、増幅された合成放射光を出力ポートからファイバー導波管１１０へ出力する。増幅された合成放射光の一部は、出力タップ点Ｏ1に結合され、そこからファイバー導波管１７０を通って検出器３０の光入力ポートＯ2に伝搬する。検出器３０は、ポートＯ2での放射光入力の放射出力を測定して、チャンネルの各々の放射出力を表すデータをＦＰＧＡ４０へ出力するように作動可能である。ファームウエアの管理下で、ＦＰＧＡ４０は、ＣＣＵ６０、トランスポンダ９０、９２、９４、及び拡張シェルフ７０と拡張領域８０の各モジュールに、放射光を送信又は発することができる放射光波長及び出力レベルに関する命令を出すが、ＦＰＧＡ４０はバス５０を介してその命令を送出する。
【００２８】
従って、ＦＰＧＡ４０は、ＥＤＦＡ２０内で放射光クラッシュが発生しないこと、及び使用時にチャンネルが相互に同一の放射出力の放射光と関連付けされることを保証する出力制御を行うので、ＥＤＦＡ４０及びファイバー導波管１１０の下流に接続されている同一のＥＤＦＡは過負荷にならない。また、ＦＰＧＡ４０は、ＦＰＧＡ４０によって指示される任意のチャンネルの波長で伝搬を開始する場合に、トランスポンダ９０、９２、９４及びモジュールが調整不良（ｍｉｓｔｕｎｅ）であるか否かをチェックするように作動可能である。
【００２９】
平準化機能を実行する場合、ＦＰＧＡ４０は、ＣＣＵ６０、トランスポンダ９０、９２、９４、及びモジュールと１ｍｓ毎に通信する。ＦＰＧＡ４０は、表１に示すような３２バイトのデータ命令ストリームを反復して送る。即ち、チャンネル１のデータはストリームの最初に送られ、その後チャンネル２のデータが送られ、以下同様であるがチャンネル３２のデータはストリームの最後に送られる。
【００３０】
【表１】
表１
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【００３１】
つまり、ストリームは全部で３２バイトであり１ｍｓ毎に反復される。各々のバイトは表２に示すように構成され、ビット０からビット７までを含み、ビット７は、各々のバイトの先頭ビットであり、ビット０は、各々のバイトの最終ビットである。
【００３２】
各々のバイトはイソクロナウス（ｉｓｏｃｒｏｎｏｕｓ）データパケットを利用してＦＰＧＡ４０から送られるので、バイトが意図した宛先に到着したという確認はＦＰＧＡ４０には戻らない。例えば、バス５０が何らかの理由でリセットされると、ＦＰＧＡ４０から送られたデータの損失が生じる場合がある。
【００３３】
最終ビット０及びビット１は、ＣＣＵ６０、トランスポンダ９０、９２、９４、及びモジュールにおいてデータ命令が実行されることを保証する目的で使用される。ビット０、１は２進値のＩＤを形成するが、ビット１はビット０よりも有意である。ＦＰＧＡ４０から新しい命令が送られる度に、ＩＤ値は１カウントだけ増分される。ＩＤ値が２進値の１１になると、次の命令により２進値の００に増分される、即ちＩＤ値はモジュロー４の形態で増分される。つまり、ストリームは、ＦＰＧＡ４０がＩＤの値を増分する際に新しい命令に対してストリームを更新するまで、同じＩＤ値で１ｍｓ毎に反復される。新しい命令に対応するそのような更新はＦＰＧＡ４０に由来し、１ｍｓから１秒の範囲の時間間隔で実行される。反復ストリームは、新しい命令がＦＰＧＡ４０から出される場合にストリームを監視及び識別し、命令を格納して適切に処理できる、ＣＣＵ６０、トランスポンダ９０、９２、９４、及びモジュールで受信される。
【００３４】
従って、ＣＣＵ６０、トランスポンダ９０、９２、９４、及びモジュールは、バス５０の割込み時に幾つかのストリーム、例えば１０個の連続ストリームを取り損なった場合、新しいＩＤビットを受信できない。割込みが終了すると、ＣＣＵ６０、トランスポンダ９０、９２、９４、及びモジュールは、再度新しいＩＤ値を受信して、新しい命令に対して適切に応答する。
【００３５】
ストリーム中のバイトがトランスポンダ９０、９２、９４、又はＣＣＵ６０に関連するか否かを表すために、ＦＰＧＡはビット２を利用するが、ビット２の値０はＣＣＵ６０に対応し、値１は、トランスポンダ９０、９２、９４又は前述のモジュールに対応する。
【００３６】
ビット３から６は、命令自体を決定し、放出される放射出力、又は「チャンネルオフ」等の絶対放射出力設定に関与する。データストリームに伝達される増分変化は、サイズでもって相対的にランク付けされる。即ち、第１の小さなサイズの範囲にある「極小」ステップと、第２の大きなサイズの範囲にある「極大」ステップとにランク付けされる。「小」、「中」、「大」、「特大」（大のＸ倍）は、順に第１の範囲から第２の範囲までの中間ステップサイズである。ゼロ、即ちそれぞれ００００であるビット６−３は、放出又は送信される放射出力に対する補正が必要ない場合に送信される。しかし、「チャンネルオフ」命令、即ちそれぞれ０００１であるビット６−３は、チャンネルがオフされる場合に送信される。「ゼロ」及び「チャンネルオフ」命令が出されると、ビット７は０値に設定され、命令が「絶対出力」命令と判断されることを回避するようになっている。
【００３７】
ビット７は、ストリーム内のバイトが、放出される放射出力を増大させる増分命令、又はＣＣＵ６０、トランスポンダ９０、９２、９４、又はモジュールを放出される放射出力の絶対レベルに設定する命令に対応するか否かを決定する。
【００３８】
前述のように、ＦＰＧＡ４０は、ＥＤＦＡ２０から出力されるチャンネル内の放射出力を監視するよう作動可能である。ＦＰＧＡ４０は、バス５０を介して出された最新の命令に対する応答があったか否かを監視することによって機能する。例えば、ＦＰＧＡ４０が、特定のチャンネルに対して１ｄＢだけそこを通る放射出力送信を変更するためにバス５０を介してＣＣＵ６０へ命令を出す場合に、ＦＰＧＡ４０は、最大４回のストリーム反復の間の検出器３０への合成放射光入力の部分を監視して、変更が実行されたことをチェックできるが、４回の反復の間に変更の少なくとも５０％が実行された場合には、命令に対して適切な応答がなされたものと見なす。
【００３９】
また、ＣＣＵ６０、トランスポンダ９０、９２、９４、及びモジュールは、バス５０から受信されるストリームを監視するよう作動可能である。ＩＤ値が変化しない場合、ＣＣＵ６０、トランスポンダ９０、９２、９４、及びモジュールは、そのような変化がないことを、ＦＰＧＡ４０又は関連のバス５０の障害と判断するように機能する。
【００４０】
以下にネットワーク要素１０がチャンネルを加算又は減算する動作について説明する。現在３２チャンネル未満が割り当てられている要素１０に対してチャンネルの加算が起こる場合、前述のように最大許容範囲は３２チャンネルであり、現存の確立チャンネルの崩壊が起きないように要素１０を作動する方法が選ばれる。
【００４１】
新しいチャンネルの加算には、要素１０のどの部分が新しいチャンネルに対応する放射光を出力するかについて、ファームウエアとＦＰＧＡ４０との間の相互作用が必要である。ファームウエアは、バス５０を介して、トランスポンダ９０等の要素１０の該当部分が、現在ＦＰＧＡ４０からのストリーム内の「チャンネルオフ」命令を受信中であることをチェックする。受信中でない場合は、該当部分が現在通信トラヒックを伝達しており、それをリセットすると要素１０を通過する確立された通信トラヒックを妨害する可能性がある。
【００４２】
一度、ＦＰＧＡ４０がファームウエアに新しいチャンネルを加算できることを確認すると、ファームウエアは、要素１０の該当部分にＩＥＥＥ１３９４バスを介して、新しいチャンネルの加算を続けることを命令する一連のメッセージを送る。次に、ＦＰＧＡ４０が新しいチャンネルに対応する放射出力の増分を制御する命令の制御シーケンスが続くが、命令シーケンスは、新しいチャンネルが、出力のオーバーシュートを起こすことなく、又は作動を妨害して現在そこを通って伝搬している通信トラヒックを破損するＥＤＦＡ２０に対する放射出力の突然のバーストをもたらすことなく、出力が所定の範囲まで迅速に高められることを保証する。命令のシーケンスは以下のステップを含む。
【００４３】
ステップ１
ＦＰＧＡ４０は、バス５０を通って伝達されるストリームによって、要素１０の該当部分へ命令を送り、これを絶対レベル（ビット３＝１）に設定する。該当部分は、低放射出力レベルではない、新しいチャンネルに対応する波長の放射光を放出することによって応答し、「低」は、該当部分が調整不良であり新しいチャンネルに対応していない波長での出力放射光を生成する場合に、検出器３０が、非ゼロの出力測定値を検出してＦＰＧＡ４０へ与えるが、確立チャンネルを妨害する程に不適切に強くない、まさに適切な大きさに対応する。「低」は要素１０に照らして−２５ｄＢｍ程度である。
【００４４】
ステップ２
次に、ＦＰＧＡ４０は、該当部分に命令を送ることで結果的に新しいチャンネルに対応する出力が増大することをチェックする。該当部分が調整不良である場合、更なる出力の増大が要素１０の既存の確立チャンネルを妨害することがあるので、このチェックは必要である。
【００４５】
ステップ３
ＦＰＧＡ４０が、該当部分が新しいチャンネルに対応する波長の放射光を放出することを確立した場合は、ＦＰＧＡ４０は、バス５０を介して該当部分へ、最初に、「特大」即ち「大」のＸ倍といった比較的大きなステップサイズで始まり、次に、「小」ステップといった次第に小さくなるステップサイズを使用する命令を出して、新しいチャンネルに対して検出器３０によって検出されるように、該当部分から出力される放射出力を増大させるが、この命令は、新しいチャンネルの放射出力が所定の目標出力レベルに近づくまでＦＰＧＡ４０によって出される。そのような段階的な出力増大は、新しいチャンネルに関する放射出力のオーバーシュートが実質的に回避されるという利点をもたらすが、ＦＰＧＡ４０が「特大」又は「大」ステップを特定する命令のみを送るようになっている場合には、オーバーシュートは必然的に起こる。
【００４６】
ステップ４
該当部分が、目標レベルの１つの「小」ステップの範囲でＥＤＦＡ２０によって増幅される放射光を放出する場合、ＦＰＧＡ４０は、比較的狭い１ｄＢの範囲が設定され、該当部分の放射出力を減少又は増大するよう指示できる作動制御モードに切り替わる。この制御モードにおいて、新しいチャンネルの放射出力は、目標出力レベルから離れた「小」ステップサイズにすぎない。ネットワーク１０の各々の起動チャンネルは、ＦＰＧＡ４０の内部出力ドリフトレジスタと関連づけられているが、新しいチャンネルのレジスタはゼロ値に設定され、新しいチャンネルは、放射出力レベルに関連してドリフトできる。ネットワーク要素１０の全ての起動チャンネルに対して、ＦＰＧＡ４０は、バス５０を介して自身が出す命令の全てのステップサイズの記録を蓄積するが、例えば、＋０．０２ｄＢ、＋０．０２ｄＢ、＋０．０２ｄＢ、−０．０８ｄＢ、＋０．０４ｄＢ等のステップの命令が出されると、これらの命令を記録するレジスタは、０．０２ｄＢの値を格納することができる。放射出力レベルが新しいチャンネルに対して幾分低く、新しいチャンネルを前述の１ｄＢの範囲に戻すためにステップアップが必要な場合、ＦＰＧＡ４０は、ステップアップが命令として出された場合には新しいチャンネルに関する出力ドリフトレジスタをチェックして、オーバーフローするか否かを明らかにする。オーバーフローが生じた場合には、ステップサイズは、出力ドリフトレジスタが前述の１ｄＢの範囲を超えないようにＦＰＧＡ４０によって選定される。領域外チャンネル制御のアラームは、１つ又はそれ以上の出力ドリフトレジスタが１ｄＢの範囲以上の場合に、ＦＰＧＡ４０によって引き起こされる。この特徴により、ＦＰＧＡ４０が、バス５０を介して、屈曲又は破損したファイバー導波管に起因する一時的な減衰等の一時的な減衰作用を補償するために過度のステップアップ命令を出すことが回避される。しかし、ＦＰＧＡ４０は、要素１０の部品の耐用年数にわたって予期される出力ドリフトを補償できるように設計されており、そのように長期間の補償を実現するために出力ドリフトレジスタは、定期的にチェックされ、０．７５ｄＢ以上の値を有するか否かが判定される。各出力ドリフトレジスタの１つ又はそれ以上がそのような値を有する場合、１つ又はそれ以上のレジスタの値は０．０１だけ低減され、結果的に１つ又はそれ以上のレジスタは、長時間にわたってゼロにドリフトバックされる。このゼロへのドリフトバックにより、ＦＰＧＡ４０は、要素１０及びそれに接続されている通信部部分での任意の遅い減衰又は出力ドリフトに対応できるが、これに関連して、「遅い」は、０．０１ｄＢ／秒未満の速度を意味する。
【００４７】
ステップ５
ＦＰＧＡ４０は、新しいチャンネルだけでなく要素１０の既存の確立チャンネルに対しても各チャンネル単位で放射出力を維持する。ストリームは、バス５０を介して１ｍｓ毎に反復して送信されるが、要素１０の異なる部分は、互いに別々の応答時間をもつ。例えば、トランスポンダ９０、９２、９４は、数十ミリ秒以内に応答可能であるが、ＣＣＵ６０は、マトリックスの不透過率を電子制御に基づいて変更するのに必要な時間がもとで応答に最大２００ｍｓを必要とする。前記のステップ１からステップ５は、シーケンスを説明するものである。
【００４８】
新しいチャンネルが加算され続いてレベルが制御された後に、ＦＰＧＡ４０は、チャンネル及び放射光をもたらす該当部分に関する内容を記録する。この記録は、ＦＰＧＡ４０が長期間にわたって放射出力を１ｄＢ以上漸増的に高めるための指令を出すことを防ぐが、前述のように、ＦＰＧＡ４０は、１ｄＢ以上の長期間のドリフトに対応しており、この記録は、ＥＤＦＡ２０が比較的短期間にわたって過負荷になることを防ぐ。例示的なシナリオを以下に説明する。
【００４９】
新しいチャンネルに関する放射光は、拡張シェルフ７０内のモジュールによってもたらされ、新しいチャンネルは、制御モードで制御される。従って、ファイバー導波管１２０は妨害されて減衰が大きくなる。次に、ＦＰＧＡ４０は、モジュールの放射出力を高めることによって、検出器３０で検出される新しいチャンネルに関する放射光の減少を補正しようとする。２、３分後、導波管１２０は再度妨害され、導波管１２０の減衰は減少し、妨害される前の最初のレベルに戻る。ＥＤＦＡ２０が受信する新しいチャンネルの出力は１ｄＢとなり、このことはＥＤＦＡ２０を通って伝搬する別のチャンネルの増幅をもたらすことが可能であり、これは結果的にＥＤＦＡ２０内の出力ホギングによって低減される。そのような状況において、ＦＰＧＡ４０は、アラームを引き起こし、バス５０を介して、新しいチャンネルの放射光をもたらすモジュールのシャットダウン及び新しいチャンネルに関連する波長での放射光の中断に関する指示を出す。
【００５０】
障害条件下での厳しいホギング作用を回避するために、前述の範囲は短期間のドリフトに対して１ｄＢの値に設定されている。
新しいチャンネルを要素１０から減算する場合、ファームウエアは、モジュールにバス５０を介して「チャンネルオフ」を含むメッセージを送り、それに対してモジュールが応答する。
【００５１】
要素１０に結合されたファイバー１００等のファイバーが断線した場合、安全のために、ＦＰＧＡ４０に対してＡＬＳ命令が出され、ＦＰＧＡ４０は、バス５０を介して、即座に要素１０の全ての該当部分に対して放射光の放出又は放射光の送信を中止する指令を出す。
【００５２】
ＥＤＦＡ２０及び検出器３０は別々に温度制御される。特に、ＥＤＦＡ２０は、動作寿命が短くなる比較的高い温度では動作できないように温度制御される。
【００５３】
検出器３０は、各々のチャンネルに関する、ＥＤＦＡ２０から出力された放射出力を正確に測定できる温度範囲で作動する必要があり、さもないと要素１０が光通信装置の下流で過負荷を引き起こす場合がある。要素１０は、ファームウエアと、温度補正、即ち「温度ロック」状態にあることを通信するよう作動可能である。従って、温度ロック外にドリフトすると、要素１０は、そのチャンネルに対する出力平準化機能をもはや保証できなくなるので、アラームを引き起こす。そのような状況下で、ＦＰＧＡ４０は、チャンネル放射光を生成又は送信が可能な要素１０の全ての該当部分に対して、ストリーム内にゼロ命令を出すことができるが、そのような作動は「フリーラン」モードと呼ばれる。従って、ファームウエア又は作動装置は、要素１０をシャットダウンするか、又は「フリーラン」モードの継続を許すかを決定できる。
【００５４】
ＦＰＧＡ４０は、名目上スイッチオフであると仮定される、ＥＤＦＡ２０において出力されるチャンネルの放射光を監視するよう作動可能である。ＦＰＧＡ４０が検出器３０と協働して１つ又はそれ以上のスイッチオフであるチャンネルに対応する放射光を検出する場合、ＦＰＧＡ４０は、ファームウエアに対してこの１つ又はそれ以上のチャンネルを使用すべきでないというアラームを送る。
【００５５】
また、ＦＰＧＡ４０は、ＥＤＦＡ２０で出力されるチャンネルの放射光を監視するよう作動可能であり、放射出力が所定の出力レベルを超えるスイッチオフ・チャンネルに対して命令を出す。
【００５６】
また、ＦＰＧＡは、ノイズを濾過するためのディジタル平均化と、ＥＤＦＡ２０の出力における放射出力の測定に関連するデータトラヒック出力変動とを行う。ＦＰＧＡが新しいチャンネルを加算する際に、新しいチャンネルが１ｄＢの範囲の平準化制御下にある場合には、このような平均化は、実行された平均化に関連する短時間の時定数と関連づけされる。そのような時定数の変更により、例えば新しいチャンネルが加算される場合にチャンネル放射出力レベルが変更されると仮定すると、要素１０は、より迅速に応答できるようになる。
【００５７】
前述のステップ１からステップ５に関して要素１０の作動を詳細に説明するために、図１に示す要素１０による出力平準化制御のグラフである図２を参照すると、３００で示すグラフは、時間を示す横軸３１０と、ＥＤＦＡ２０の出力部で測定した新しいチャンネルの放射出力を示す縦軸３２０とを含む。軸３１０に沿って４つの時間点、即ちｔ0、ｔ1、ｔ2、ｔ3が示されており、点ｔ0はｔ3よりも前の時間にある。
【００５８】
点ｔ0とｔ1との間の時間間隔において、ファームウエアは、新しいチャンネルに関する放射光をもたらすよう特定された要素１０の部分が、「チャンネルオフ」命令を受信していることをチェックする。該当部分は、点ｔ1とｔ2との間の時間間隔において−２５ｄＢｍのレベルの放射光を出力するようになっており、このレベルは、要素１０の確立チャンネルを中断するには不十分な強さであるが、ＦＰＧＡ４０と協働して検出器３０によって検出されるだけなら十分な強さであり、ＦＰＧＡ４０は、放射光が新しいチャンネルに対応する波長で出力されていることをチェックする。点ｔ2とｔ3との間の時間間隔において、ＦＰＧＡ４０は、オーバーシュートを回避するために、例えば「特大」ステップから開始して漸進的に「大」サイズに、次に「小」サイズまで減少する増分である出力増大命令を該当部分へ出す。時間点ｔ3の後では、要素１０は、平準化制御作動に戻り、ＰＴの目標出力は、１ｄＢの出力範囲に維持される。
【００５９】
本発明の範囲から逸脱することなくネットワーク要素１０に対する変更を行うことができることを理解されたい。例えば、ビット６から３までのビットに対応するステップサイズは、表２に示されるサイズから変更できる。更に、平準化制御に関する１ｄＢの出力範囲は、要素１０が放射出力変動に対して耐性があるよう設計されている場合には、０．５から２ｄＢまでの範囲にあってもよいが、要素１０及びその関連システムが過負荷に対して高度の耐性をもつ場合には、その範囲を更に拡大できる。図１には、３つのトランスポンダ９０、９２、９４のみが示されているが、要素１０には、様々な数のトランスポンダを組み込むことができる。拡張シェルフ７０及び拡張領域８０は、チャンネル放射光を出力するための種々の異なる形式のモジュールを組み込むことができる。更に、要素１０は、２つ以上の新しいチャンネルを同時に追加するように作動可能である。
【００６０】
【表２】
表２
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【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による出力制御ネットワーク要素の概略図である。
【図２】  図１の要素によってもたらされる出力平準化制御線図である。
【図１】
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【図２】
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