(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続光を生成する第１の手段と、
所定周波数の正弦波信号から、該所定周波数の整数倍である第１の周波数及び第２の周波数を含む信号である変調用信号を生成する第２の手段と、
該連続光を、該変調用信号で変調し、光キャリア、該光キャリアから第1の周波数だけ高周波側又は低周波側にある第１の側波帯、及び、該光キャリアから第２の周波数だけ高周波側又は低周波側にある第２の側波体を含む監視用光信号を生成する第３の手段と、
監視用光信号の送信パワーを変化させる第４の手段と、
受信する監視用光信号を光電気変換して、監視用電気信号を出力する第５の手段と、
監視用電気信号から、第１の周波数である第１の電気信号を取り出す第６の手段と、
監視用電気信号から、第２の周波数である第２の電気信号を取り出す第７の手段と、
第１の電気信号を逓倍及び／又は分周して、第２の周波数である第３の電気信号を出力する第８の手段と、
第２の電気信号と第３の電気信号の位相差を測定する第９の手段と、
を備えている監視装置。
【請求項２】
前記第３の手段は、
前記変調用信号を２分岐し、前記第２の周波数において、互いに９０度の位相差を有する第１の変調用信号と、第２の変調用信号とを出力するハイブリッド・カップラと、
前記連続光を２分岐し、第１の変調用信号で一方の連続光を振幅変調し、第２の変調用信号で他方の連続光を振幅変調し、２つの振幅変調された光信号を結合して出力する手段と、
を備えている請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
第２の周波数は、第１の周波数の２倍であり、
前記正弦波信号の周波数は、第１の周波数に等しい、
請求項１又は２に記載の監視装置。
【請求項４】
第２の電気信号と第３の電気信号の位相差を、少なくとも２つの異なる送信パワーの監視用光信号で測定し、測定した各位相差から、監視用光信号の送信パワーが０であるときの位相差を求めることにより、波長分散量を求める手段を備えている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の監視装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項に記載の複数の監視装置と、
管理サーバと、
を備えている監視システムであって、
管理サーバは、
前記第４の手段を制御することで、監視装置が送信する監視用光信号の送信パワーを変化させる手段と、
監視装置が測定する第２の電気信号と第３の電気信号の位相差を取得する手段と、
少なくとも２つの異なる送信パワーの監視用光信号で測定した、第２の電気信号と第３の電気信号の位相差から、監視用光信号の送信パワーが０であるときの位相差を求めることにより、波長分散量を求める手段と、
を備えている監視システム。
【請求項６】
所定周波数の正弦波信号から、該所定周波数の整数倍である第１の周波数及び第２の周波数を含む信号である変調用信号を生成し、連続光を、該変調用信号で変調することで得た、光キャリア、該光キャリアから第1の周波数だけ高周波側又は低周波側にある第１の側波帯、及び、該光キャリアから第２の周波数だけ高周波側又は低周波側にある第２の側波体を含む監視用光信号により光ネットワークのインサービス監視を行う方法であって、
送信側の監視装置が、監視用光信号を、第１の光パワーで送信するステップと、
受信側の監視装置が、第1の光パワーで送信された監視用光信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から第１の周波数の第１の電気信号、及び、第２の周波数の第２の電気信号を取り出し、第１の電気信号を逓倍及び／又は分周して、第２の周波数の第３の電気信号とした後、第２の電気信号と第３の電気信号の位相差である第１の位相差を測定するステップと、
送信側の監視装置が、監視用光信号を、第２の光パワーで送信するステップと、
受信側の監視装置が、第２の光パワーで送信された監視用光信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から第１の周波数の第１の電気信号、及び、第２の周波数の第２の電気信号を取り出し、第１の電気信号を逓倍及び／又は分周して、第２の周波数の第３の電気信号とした後、第２の電気信号と第３の電気信号の位相差である第２の位相差を測定するステップと、
受信側の監視装置、又は、受信側の監視装置から第１の位相差及び第２の位相差を取得した管理サーバが、第１の位相差と第２の位相差から、波長分散量を求めるステップと、
を備えている方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ネットワークにおけるインサービス（Ｉｎ−Ｓｅｒｖｉｃｅ）監視技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、通信ネットワークは、通信局舎間を波長多重伝送路により接続し、通信局舎に設置した光クロスコネクト装置又は光ＡＤＭ（Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ  Ｍｕｔｉｐｌｅｘｅｒ）装置を用いて、電気信号に変換することなく、光信号のまま、各波長多重伝送路の波長パスの接続を行う構成、つまり、オール光ネットワークに向かいつつあり、波長パスの柔軟な設定等について各種提案が行われている。
【０００３】
通信ネットワークにおいて、提供しているパス／回線の伝送品質を監視することは必須であり、例えば、特許文献１には、２つのレーザダイオードにより、異なる波長の２つの光信号を生成し、この２つの光信号により波長分散量を監視する方法が記載されている。また、非特許文献１には、正弦波で連続光を変調することにより生じる上下側波帯の位相差に基づき波長分散量を監視する方法が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４５５１０１９号明細書
【非特許文献１】Ｑｉａｎ  Ｙｕ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓｉｄｅｂａｎｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｌｏｃｋ  Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ”，ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１２，２００２年１２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、２つのレーザダイオードと２つの光電気変換器が必要であり、非特許文献１に記載の方法では、狭帯域光フィルタと２つの光電気変換器が必要であり、いずれも高コストとなる。
【０００６】
したがって、本発明は、上述した問題を解決し、従来技術より低コストで、波長分散量の監視が可能な、オール光ネットワークに対する監視装置と、インサービス監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による監視装置は、
連続光を生成する第１の手段と、所定周波数の正弦波信号から、該所定周波数の整数倍である第１の周波数及び第２の周波数を含む信号である変調用信号を生成する第２の手段と、該連続光を、該変調用信号で変調し、光キャリア、該光キャリアから第1の周波数だけ高周波側又は低周波側にある第１の側波帯、及び、該光キャリアから第２の周波数だけ高周波側又は低周波側にある第２の側波体を含む監視用光信号を生成する第３の手段と、監視用光信号の送信パワーを変化させる第４の手段と、受信する監視用光信号を光電気変換して、監視用電気信号を出力する第５の手段と、監視用電気信号から、第１の周波数である第１の電気信号を取り出す第６の手段と、監視用電気信号から、第２の周波数である第２の電気信号を取り出す第７の手段と、第１の電気信号を逓倍及び／又は分周して、第２の周波数である第３の電気信号を出力する第８の手段と、第２の電気信号と第３の電気信号の位相差を測定する第９の手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明による監視装置の他の実施形態によると、
前記第３の手段は、前記変調用信号を２分岐し、前記第２の周波数において、互いに９０度の位相差を有する第１の変調用信号と、第２の変調用信号とを出力するハイブリッド・カップラと、前記連続光を２分岐し、第１の変調用信号で一方の連続光を振幅変調し、第２の変調用信号で他方の連続光を振幅変調し、２つの振幅変調された光信号を結合して出力する手段とを備えていることも好ましい。
【０００９】
また、本発明による監視装置の他の実施形態によると、
第２の周波数は、第１の周波数の２倍であり、前記正弦波信号の周波数は、第１の周波数に等しいことも好ましい。
【００１０】
さらに、本発明による監視装置の他の実施形態によると、
第２の電気信号と第３の電気信号の位相差を、少なくとも２つの異なる送信パワーの監視用光信号で測定し、測定した各位相差から、監視用光信号の送信パワーが０であるときの位相差を求めることにより、波長分散量を求める手段を備えていることも好ましい。
【００１１】
本発明によるシステムは、
前記監視装置と、管理サーバとを備えている監視システムであって、管理サーバは、前記第４の手段を制御することで、監視装置が送信する監視用光信号の送信パワーを変化させる手段と、監視装置が測定する第２の電気信号と第３の電気信号の位相差を取得する手段と、少なくとも２つの異なる送信パワーの監視用光信号で測定した、第２の電気信号と第３の電気信号の位相差から、監視用光信号の送信パワーが０であるときの位相差を求めることにより、波長分散量を求める手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明による方法は、
所定周波数の正弦波信号から、該所定周波数の整数倍である第１の周波数及び第２の周波数を含む信号である変調用信号を生成し、連続光を、該変調用信号で変調することで得た、光キャリア、該光キャリアから第1の周波数だけ高周波側又は低周波側にある第１の側波帯、及び、該光キャリアから第２の周波数だけ高周波側又は低周波側にある第２の側波体を含む監視用光信号により光ネットワークのインサービス監視を行う方法であって、送信側の監視装置が、監視用光信号を、第１の光パワーで送信するステップと、受信側の監視装置が、第1の光パワーで送信された監視用光信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から第１の周波数の第１の電気信号、及び、第２の周波数の第２の電気信号を取り出し、第１の電気信号を逓倍及び／又は分周して、第２の周波数の第３の電気信号とした後、第２の電気信号と第３の電気信号の位相差である第１の位相差を測定するステップと、送信側の監視装置が、監視用光信号を、第２の光パワーで送信するステップと、受信側の監視装置が、第２の光パワーで送信された監視用光信号を電気信号に変換し、変換した電気信号から第１の周波数の第１の電気信号、及び、第２の周波数の第２の電気信号を取り出し、第１の電気信号を逓倍及び／又は分周して、第２の周波数の第３の電気信号とした後、第２の電気信号と第３の電気信号の位相差である第２の位相差を測定するステップと、受信側の監視装置、又は、受信側の監視装置から第１の位相差及び第２の位相差を取得した管理サーバが、第１の位相差と第２の位相差から、波長分散量を求めるステップとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、１つの連続光を生成する手段と、１つの監視用光信号を電気信号に変換する手段により、非線形位相シフト量にかかわらず、波長分散量を監視することが可能である。また、監視のために狭帯域光フィルタは必要ない。したがって、安価に監視システムを構築することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明による監視システムの構成図である。図１において、参照符号３は波長多重機能を表し、参照符号４は光信号の増幅機能を表し、参照符号２は、光信号の挿入／分離機能を表している。ここで、挿入／分離機能とは、光信号の挿入／分離、あるいは、結合／分岐を行う機能を意味し、例えば、光ＯＡＤＭ、光クロスコネクト装置に含まれている機能や、光カップラが、その代表的な例である。また、本発明において、増幅機能４の利得は一定である。つまり、本発明の監視システムが監視対象とする光システムにおいて、増幅機能４が出力する光信号のパワーは、入力パワーに応じて変化するものであり、入力パワーに係わらず出力レベルを一定に保つのではない。
【００１６】
図１において参照符号１は、各通信局舎に設置される本発明による監視装置であり、参照符号５は、各通信局舎の監視装置１に対する各種制御を行い、監視装置１から測定結果を受信して、波長分散量及び非線形位相シフト量を監視する管理サーバである。本発明による監視装置１は、図２に示す様に、送信部１１と、受信部１２と、増幅部１３とを備えており、送信部１１は、監視用の光信号を生成し、生成した監視用光信号は、同じ通信局舎に設置されている挿入／分離機能２により監視対象である光伝送路に挿入される。また、受信部１２は、他の通信局舎の監視装置が挿入し、同じ局舎の挿入／分離機能２が抽出した監視用光信号を受信して後述する測定を行い、測定結果を管理サーバ５に送信する。増幅部１３は、送信部１１が出力する監視用光信号の送信パワーを変化させる、つまり、レベルを調整するためのものであり、例えば、光可変増幅器や光可変減衰器である。
【００１７】
図３（ａ）は、本発明による監視装置１の送信部１１のブロック図である。図３（ａ）によると、送信部１１は、チューナブル・レーザ・ダイオード（ＴＬＤ）１１３と、周波数逓倍器（ＦＤ）１１０と、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１１５と、ハイブリッド・カップラ（ＨＣ）１１１と、変調器（ＭＯＤ）１１２とを備えている。ＦＤ１１０は、図示しない発振器から周波数ｆ１の正弦波電気信号を受信し、受信した電気信号の周波数を逓倍、例えば、２倍して、周波数ｆ１のハーモニック成分を含む信号、つまり、ｆ１、２ｆ１、３ｆ１、４ｆ１・・・、という周波数成分を含む信号を出力し、ＬＰＦ１１５は、周波数ｆ１と２ｆ１のみを通過させ、他のハーモニック成分を阻止する。ＨＣ１１１は、ＬＰＦ１１５からの電気信号を２分岐して、それぞれ、電気信号６０、６１として出力する。なお、電気信号６１は、電気信号６０に対して位相が９０度だけ遅れた信号である。
【００１８】
ＭＯＤ１１２は、ＴＬＤ１１３からの連続光を２分岐し、一方を電気信号６０により、他方を電気信号６１で振幅変調し、振幅変調した光信号を結合して出力する。なお、ＴＬＤ１１３が送信する連続光の波長は、監視対象の光伝送路で、サービス提供のために使用されていない値に設定する。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す送信部１１が出力する監視用光信号のスペクトラムの概略図である。ここで、符号７０は、ＴＬＤ１１３が出力する連続光に対応する光キャリアであり、符号７２は、電気信号６０、６１に含まれる２ｆ１の周波数成分に対応する側波帯であり、符号７１は、電気信号６０、６１に含まれるｆ１の周波数成分に対応する側波帯である。図３（ｂ）に示す様に、図３（ａ）の構成により、下側側波帯は相殺され、光キャリア７０と、上側側波帯７１及び７２のみを持つ監視用光信号が出力される。
【００１９】
図４（ａ）は、本発明による監視装置１の他の実施形態における送信部１１のブロック図である。図４（ａ）に示す構成の、図３（ａ）に示す構成との相違点は、電気信号６１を、遅延部（ＤＬ）１１４で１／（２ｆ１）だけ遅延させて、ＭＯＤ１１２に入力することであり、この構成により、図４（ｂ）に示す様に、光キャリア７０を挟んで、周波数ｆ１の側波帯と、周波数２ｆ１の側波帯が反対に配置される監視用光信号を得ることができる。
【００２０】
図５は、本発明による監視装置１の受信部１２のブロック図である。図５によると、受信部１２は、光電気変換部（Ｏ／Ｅ）１２０と、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１２１、１２２及び１２４と、ＦＤ１２３と、比較器（ＣＯＭＰ）１２５とを備えている。Ｏ／Ｅ１２０は、受信した監視用光信号を光電気変換し、ＢＰＦ１２１は、周波数ｆ１の電気信号を通過させ、それ以外のハーモニックを除去し、ＢＰＦ１２２は、周波数２ｆ１の電気信号を通過させ、それ以外のハーモニックを除去する。
【００２１】
ＦＤ１２３は、ＢＰＦ１２１で取り出された周波数ｆ１の電気信号を、周波数２ｆ１の電気信号に逓倍し、ＢＰＦ１２４は、周波数２ｆ１の電気信号を通過させ、ＣＯＭＰ１２５は、ＢＰＦ１２４の出力と、ＢＰＦ１２２の出力との位相差を測定し、測定結果を管理サーバ５に送信する。以下に、管理サーバ５が、各監視装置１から取得する測定結果から、波長分散量及び非線形位相シフト量を得る方法を説明する。
【００２２】
まず、光速をｃ、光キャリア７０の波長をλ、監視対象である波長分散量をＤｒｅｓ（ｐｓ／ｎｍ）、光キャリア７０と側波帯との周波数差をｆとすると、波長分散による位相シフト量は、下側側波帯の場合、
ΦＣＤ−Ｌ（ｆ）＝−（πλ２／ｃ）Ｄｒｅｓｆ２      （１）
であり、上側側波帯の場合、
ΦＣＤ−Ｕ（ｆ）＝（πλ２／ｃ）Ｄｒｅｓｆ２        （２）
である。したがって、図３（ｂ）に示す監視用光信号を使用する場合、位相差ΔΦＣＤは、
ΔΦＣＤ＝ΦＣＤ−Ｕ（２ｆ１）−２ΦＣＤ−Ｕ（ｆ１）＝（２πλ２／ｃ）Ｄｒｅｓｆ１２  （３）
となり、図４（ｂ）に示す監視用光信号を使用する場合、位相差ΔΦＣＤは、
ΔΦＣＤ＝ΦＣＤ−Ｕ（２ｆ１）−２ΦＣＤ−Ｌ（ｆ１）＝（６πλ２／ｃ）Ｄｒｅｓｆ１２  （４）
となる。
【００２３】
しかしながら、実際にＣＯＭＰ１２５が測定する位相差ΔΦＭＥＳは、ΔΦＣＤと、非線形位相シフト量による位相差ΔΦＮＬとの和、つまり、
ΔΦＭＥＳ＝ΔΦＣＤ＋ΔΦＮＬ          （５）
である。
【００２４】
例えば、ΔΦＮＬが光ファイバへの入力光パワーの増大に伴い減少する場合、光ファイバへの入力パワーと、ＣＯＭＰ１２５が測定する位相差ΔΦＭＥＳの関係は図６に示すグラフとなる。非線形位相シフトは自己位相変調により発生するため、光ファイバへの入力光パワーが０であるとき、当然ΔΦＮＬも０となる。よって、管理サーバ５が、送信側の監視装置１の増幅部１３を制御して、少なくとも２つの光パワー（図６のＰ１及びＰ２）で監視用光信号を送信させ、各光パワーにおける位相差を、受信側の監視装置１から取得し、光ファイバへの入力光パワーが０であるときの位相差を求めることにより、ΔΦＣＤを求めることができ、式（３）又は式（４）から波長分散量Ｄｒｅｓを監視することができる。なお、ΔΦＮＬが光ファイバへの入力光パワーの増大に伴い増大する場合においても同じである。
【００２５】
以上、本発明による監視装置は、１つのレーザダイオード、１つの光電気変換器のみで波長分散量を監視可能である。また、監視のために狭帯域光フィルタは必要ない。したがって、安価に監視システムを構築可能とするものである。
【００２６】
なお、本発明において、監視用光信号は、所定周波数とそのハーモニック成分を含む信号をフィルタ処理して、第１及び第２の周波数成分を含む変調用信号を生成し、変調用信号で連続光を変調することにより得た、光キャリアと、当該光キャリアから第1の周波数だけ高周波側又は低周波側にある第１の側波帯と、当該光キャリアから第２の周波数だけ高周波側又は低周波側にある第２の側波体とを含む光スペクトラムを持つものであればよく、上述した監視用光信号に限定されない。例えば、共に下側側波帯や、周波数ｆ１の上側側波帯と周波数２ｆ１の下側側波帯を有するものであっても良い。さらに、周波数３ｆ１と４ｆ１等の他のハーモニック成分を利用するものであっても良い。
【００２７】
なお、他の監視用光信号を使用する場合において、波長分散により生じる位相差ΔΦＣＤは、式（１）及び（２）から、当業者は計算可能であり、図５におけるＦＤ１２３は、一方の周波数を、他方の周波数に一致させるための逓倍器、分周期、又は逓倍器と分周期の組合せに置換される。
【００２８】
また、監視装置１が位相差を測定して単に管理サーバ５に送信するのではなく、監視装置１が対向する監視装置１の増幅部１３を制御して監視用光信号のレベルを制御し、監視装置１自身が、波長分散量を求める構成であっても良い。この場合、監視装置１は、対向する監視用光信号の制御と、図５に示すＣＯＭＰ１２５から位相差を取得して上述した方法により波長分散量を求める制御部を有することになる。また、この場合、対向する監視装置１に送信する監視用光信号を制御信号として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による監視システムの構成図である。
【図２】本発明による監視装置のブロック図である。
【図３】送信部のブロック図と出力光信号の概略的なスペクトラムを示す図である。
【図４】他の実施形態による送信部のブロック図と出力光信号の概略的なスペクトラムを示す図である。
【図５】受信部のブロック図である。
【図６】本発明による監視システムの動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  監視装置
２  挿入／分離機能
３  波長多重機能
４  光増幅機能
５  管理サーバ
１１  送信部
１２  受信部
１１０、１２３  周波数逓倍器
１１１  ハイブリッド・カップラ
１１２  変調器
１１３  チューナブル・レーザ・ダイオード
１１４  遅延器
１１５  低域通過フィルタ
１２０  光電気変換器
１２１、１２２、１２４  帯域通過フィルタ
１２５  比較器
【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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