(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の発光スペクトルや伝送条件などを入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力された発光スペクトルと、伝送距離、分散値および伝送速度を含む伝送条件とに基づいて、前記発光スペクトルの各波長の伝送後の信号レベルを時系列に解析し、その解析結果から伝送後のパルス値を時系列に算出する処理手段と、
を備えることを特徴とする光回路設計支援装置。
【請求項２】
前記処理手段は、算出した前記伝送後のパルス値を図形化することを特徴とする請求項１に記載の光回路設計支援装置。
【請求項３】
前記処理手段は、前記入力手段によって入力された許容パルス値と算出した前記伝送後のパルス値とに基づいて、前記許容パルス値外である前記伝送後のパルス値の割合を示す誤り率を算出することを特徴とする請求項１に記載の光回路設計支援装置。
【請求項４】
前記処理手段は、算出した前記誤り率が前記入力手段によって入力された最大許容誤り率になる伝送距離である最大許容伝送距離を算出することを特徴とする請求項３に記載の光回路設計支援装置。
【請求項５】
コンピュータに、
入力された光源の発光スペクトルと、伝送距離、分散値および伝送速度を含む伝送条件とに基づいて、前記発光スペクトルの各波長の伝送後の信号レベルを時系列に解析する第１のステップと、
前記第１のステップによる解析結果から伝送後のパルス値を時系列に算出する第２のステップと、
を実行させるための光回路設計支援プログラム。
【請求項６】
光源の発光スペクトルと、伝送距離、分散値および伝送速度を含む伝送条件とに基づいて、前記発光スペクトルの各波長の伝送後の信号レベルを時系列に解析する第１のステップと、
前記第１のステップによる解析結果から伝送後のパルス値を時系列に算出する第２のステップと、
を備えることを特徴とする光回路設計支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ファイバを介して伝送可能な距離を算出するなどの光回路設計を支援する光回路設計支援装置、光回路設計支援プログラムおよび光回路設計支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光回路設計において、例えば光ファイバを介して伝送可能な距離を算出する場合、光源（発光素子）の波長分散による影響を考慮する必要がある。そして、光ファイバがＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ）で光源の波長幅が広い場合には、従来、発光スペクトル（スペクトラム）の半値幅を用いて、例えば次のような式によって伝送可能な距離を算出していた。ここで、発光スペクトルとは、波長による光の強度分布のことであり、半値幅とは、発光スペクトルのピーク値に対して半分の強度になる２つの波長の幅のことである。
第１式：Ｌ≦１０３／（４×ρ×δλ×Ｂ）
第２式：Ｌ≦３１０／（ρ×δλ×Ｂ）×１／０．７
≒（４．４５×１０２）／（ρ×δλ×Ｂ）
Ｌ：伝送距離（ｋｍ）
Ｂ：伝送速度（＝周波数：Ｇｂ／ｓ）
ρ：光源の光波長における分散値（ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ））
δλ：スペクトル半値幅（ｎｍ）
また、設計経験者に頼ることなく、光通信回路の一連の設計作業をシステムと対話する形態で実行できるようにする情報処理システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００７−１１４９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、異なる発光スペクトル同士であっても、半値幅は一致する場合があり、このような場合、上記のように半値幅を用いた算出では、異なる発光スペクトルであっても伝送可能な距離が同一となってしまう。つまり、半値幅だけでは発光スペクトルの特性を厳密（正確）に表したことにはならず、上記のように半値幅を用いた算出では、発光スペクトルの特性に適合した正確な伝送可能距離を算出することができない。特に、伝送速度が高速になると、半値幅だけでは表せない発光スペクトルの微妙な特性の違いが伝送品質に影響を与えるため、半値幅を用いた算出では、発光スペクトルに適合した詳細な（適正な）設計を行うことができない。一方、このような問題を考慮して、半値幅を用いた算出結果に十分なマージン（安全性）を考慮した設計を行うと、高価で高品質の発光素子を使用したり、伝送距離を短くしたりする必要があり、非経済的な回路設計となってしまう。
【０００４】
そこでこの発明は、光源の発光スペクトルにより適合した光回路設計を行うことを支援する光回路設計支援装置、光回路設計支援プログラムおよび光回路設計支援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】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、光源の発光スペクトルや伝送条件などを入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された発光スペクトルと、伝送距離、分散値および伝送速度を含む伝送条件とに基づいて、前記発光スペクトルの各波長の伝送後の信号レベルを時系列に解析し、その解析結果から伝送後のパルス値を時系列に算出する処理手段と、を備えることを特徴とする光回路設計支援装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光回路設計支援装置において、前記処理手段は、算出した前記伝送後のパルス値を図形化することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光回路設計支援装置において、前記処理手段は、前記入力手段によって入力された許容パルス値と算出した前記伝送後のパルス値とに基づいて、前記許容パルス値外である前記伝送後のパルス値の割合を示す誤り率を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光回路設計支援装置において、前記処理手段は、算出した前記誤り率が前記入力手段によって入力された最大許容誤り率になる伝送距離である最大許容伝送距離を算出することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、コンピュータに、入力された光源の発光スペクトルと、伝送距離、分散値および伝送速度を含む伝送条件とに基づいて、前記発光スペクトルの各波長の伝送後の信号レベルを時系列に解析する第１のステップと、前記第１のステップによる解析結果から伝送後のパルス値を時系列に算出する第２のステップと、を実行させるための光回路設計支援プログラムである。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、光源の発光スペクトルと、伝送距離、分散値および伝送速度を含む伝送条件とに基づいて、前記発光スペクトルの各波長の伝送後の信号レベルを時系列に解析する第１のステップと、前記第１のステップによる解析結果から伝送後のパルス値を時系列に算出する第２のステップと、を備えることを特徴とする光回路設計支援方法である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、５および６に記載の発明によれば、光源の発光スペクトルと伝送条件とに基づいて、発光スペクトルの各波長の伝送後の信号レベルが時系列に解析され、その解析結果から伝送後のパルス値が時系列に算出される。つまり、発光スペクトルの半値幅ではなく、発光スペクトルそのものの特性に基づいて伝送後のパルス値が算出される。このため、この伝送後のパルス値に基づいて、光源の発光スペクトルにより適合した光回路設計を行うこと、例えば、より正確な伝送可能な距離を算出することなどが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、算出した伝送後のパルス値が図形化されるため、目視でかつ容易に伝送後のパルス（波形）を確認することができ、より適正な光回路設計を行うことを可能にする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、許容パルス値外である伝送後のパルス値の割合を示す誤り率が算出されるため、この誤り率に基づいて光源の発光スペクトルにより適合した光回路設計を行うことが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、誤り率が最大許容誤り率になる最大許容伝送距離が算出されるため、最大許容誤り率を所望値（最適値）に設定することで、光源の発光スペクトルにより適合し、かつ所望の設計許容値（設計思想）に適合した伝送可能な距離を取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、この実施の形態に係る光回路設計支援装置１の概略構成ブロック図である。この光回路設計支援装置１は、光ファイバを介して伝送可能な距離を算出するなどの光回路設計を支援する装置であり、主として、入力部（入力手段）１１と、表示部１２と、第１のタスク（処理手段）１３と、第２のタスク（処理手段）１４と、これらを制御などするＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１５とを備えている。
【００１７】
入力部１１は、光源（発光素子）の発光スペクトルや伝送条件などを入力するものであり、キーボードやマウスなどから構成されている。ここで、発光スペクトルとは、光源の波長による光の強度分布を示すものであり、図２に示すように、中心波長を原点（ゼロ）とし、その光出力レベルを「１」とした場合において、中心波長からの波長偏差（波長差）ｄλごとの光出力レベルＳλを示す。この発光スペクトルの入力は、図２に示すような発光スペクトルグラフ（カーブ）を入力してもよいし、図３、４のＧ１欄に示すように、波長偏差ｄλごとのレベル値（スペクトル特性値）Ｓλを入力してもよい。ここで、図３、４は、後述する第１のタスク１３による解析、算出結果などを示す表計算シートである。また、伝送条件としては、次のようなパラメータが入力される。
伝送距離Ｌ
分散値ρ
伝送速度ｆ＝周波数
最大信号レベルＳｍａｘ
パルス識別レベルＳｃ
ここで、最大信号レベルＳｍａｘとは、信号レベルの最大値を定義（規定）した値であり、パルス識別レベルＳｃとは、後述するように許容パルス値を規定するための値である。つまり、この実施の形態では、パルス識別レベルを入力することで許容パルス値を間接的に入力している。
【００１８】
表示部１２は、後述する第１のタスク１３による解析、算出結果（表計算シート）や、伝送前・後のパルス波形などを表示するディスプレイである。
【００１９】
第１のタスク１３は、入力部１１で入力された発光スペクトルと伝送条件とに基づいて伝送前のパルスと伝送後のパルスとを解析、算出し、両者を比較、解析するタスク（光回路設計支援プログラム）であり、図５、６に示すフローチャートに基づいている。ここで、発光スペクトルとして、図３、４のＧ１欄に示す波長偏差ｄλおよびスペクトル特性値Ｓλ（図２の発光スペクトル）が入力され、伝送条件として次のようなパラメータ値が入力された場合を例にして説明する。また、パルス値算出周期（パルス解像度）δｔを１ｂｉｔ／１５（１／（伝送速度ｆ×１５）＝６６７ｐｓ）とする。
伝送距離Ｌ＝５０ｋｍ
分散値ρ＝１６．４３ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）
伝送速度ｆ＝１００Ｍｂ／ｓ
最大信号レベルＳｍａｘ＝１
パルス識別レベルＳｃ＝５０％
まず、伝送前のパルス値（送信パルス値）Ｐｓを時系列に算出する（ステップＳ１）。すなわち、伝送条件として入力された伝送速度ｆとパルス振幅（最大信号レベル）Ｓｍａｘとに基づいて、「１」、「０」の値を繰り返すＮＲＺ（Ｎｏｎ  Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）矩形波値をパルス値算出周期δｔごとに算出する。具体的には、次式（第１の式）によって算出する。ここで、式中「ｔ」は、経過時間とする。
Ｐｓ＝Ｓｍａｘ×（ｓｉｎ（πｆｔ）＞０のとき「１」、
ｓｉｎ（πｆｔ）≦０のとき「０」）
このようにして算出したパルス値Ｐｓを経過時間ｔごとに図３のＧ３欄に入力する。また、図３のＧ２欄には経過時間ｔが入力される。
【００２０】
次に、発光スペクトルの各成分波長の伝送後の信号レベルＰｒλを時系列に解析する（第１のステップ）。具体的には、まず、最初の成分波長（波長偏差）ｄλの光出力レベルＳλを、入力された発光スペクトルから取得する（ステップＳ２）。ここでは、「−０．２」の波長偏差ｄλを最初の成分波長とし、その光出力レベルＳλを「０．９８７７」として取得する。そして、各経過時間ｔにおける伝送後の信号レベルＰｒλを算出する（ステップＳ３）。具体的には、次式（第２の式）によって算出する。
Ｐｒλ＝Ｓλ×（ｓｉｎ｛２πｆ×（ｔ＋ρ×ｄλ×Ｌ）｝＞０のとき「１」、
ｓｉｎ｛２πｆ×（ｔ＋ρ×ｄλ×Ｌ）｝≦０のとき「０」）
この式によって、光出力レベルＳλをパルス振幅とする矩形波値を算出しており、（ρ×ｄλ×Ｌ）は、中心波長からの遅延時間（パルスの広がり具合）を示す。このようにして算出した伝送後の信号レベルＰｒλを経過時間ｔごとに、図３、４のＧ４欄中の該当する波長偏差ｄλに入力する。
【００２１】
続いて、次の波長偏差ｄλの光出力レベルＳλがある場合（ステップＳ４で「Ｙ」の場合）には、その光出力レベルＳλを取得し（ステップＳ５）、この波長偏差ｄλの各経過時間ｔにおける伝送後の信号レベルＰｒλを算出する（ステップＳ６）。具体的には、上記の第２の式によって信号レベルＰｒλを算出する。このようにして、すべての波長偏差ｄλの伝送後の信号レベルＰｒλを解析、算出する。
【００２２】
次に、第１のステップの解析結果に基づいて、伝送後のパルス値（受信パルス値）Ｐｒを時系列に算出する（第２のステップ）。まず、各経過時間ｔにおける合成パルス値ΣＰｒλを算出する（ステップＳ７）。具体的には、各経過時間ｔにおける各波長偏差ｄλの伝送後の信号レベルＰｒλを合算する。そして、算出した合成パルス値ΣＰｒλを経過時間ｔごとに図３のＧ５欄に入力する。続いて、各経過時間ｔにおける伝送後のパルス値Ｐｒを算出する（ステップＳ８）。この算出は、合成パルス値ΣＰｒλを０〜Ｓｍａｘの値に換算することで行い、具体的には、次式（第３の式）によって算出する。
Ｐｒ＝Ｓｍａｘ／ＭＡＸ（ΣＰｒλ）×ΣＰｒλ
ここで、ＭＡＸ（ΣＰｒλ）は、ΣＰｒλの最大値（図３の例では「１２．７１」）を意味する。そして、算出した伝送後のパルス値Ｐｒを経過時間ｔごとに図３のＧ６欄に入力する。
【００２３】
次に、入力された許容パルス値（パルス識別レベルＳｃ）と算出した伝送後のパルス値Ｐｒとに基づいて、許容パルス値外である伝送後のパルス値Ｐｒの割合を示すビット誤り率（誤り率）Ｅを算出する。ここで、許容パルス値とは、光回路設計上（回路品質上）許容される伝送後のパルス値Ｐｒの最大値または最小値を示し、伝送前のパルス値ＰｓがＳｍａｘ（＝１）の場合には、Ｓｍａｘ×Ｓｃ（＝１×５０％＝０．５）が最小の許容パルス値となり、伝送前のパルス値Ｐｓがゼロの場合には、Ｓｍａｘ×Ｓｃ（＝０．５）が最大の許容パルス値となる。そして、まず、各経過時間ｔにおける伝送後のパルス値Ｐｒが許容パルス値外であるか否か（可否）を判定する（ステップＳ９）。すなわち、次のようにして判定する。
伝送前のパルス値ＰｓがＳｍａｘの場合、
Ｐｒ≧Ｓｍａｘ×Ｓｃならば「可」
Ｐｒ＜Ｓｍａｘ×Ｓｃならば「否」
伝送前のパルス値Ｐｓがゼロの場合、
Ｐｒ≧Ｓｍａｘ×Ｓｃならば「否」
Ｐｒ＜Ｓｍａｘ×Ｓｃならば「可」
そして、「否」と判定した場合には、図３のＧ７欄の該当する経過時間ｔに「Ｅｒｒｏｒ」を入力する。
【００２４】
続いて、パルス値（Ｐｓ、Ｐｒ）の総個数に対する「Ｅｒｒｏｒ」の個数の割合をビット誤り率Ｅとして算出する（ステップＳ１０）。そして、ステップＳ１で算出した伝送前のパルス値Ｐｓおよび、ステップＳ８で算出した伝送後のパルス値Ｐｒを図形化（グラフ化）する（ステップＳ１１）。すなわち、図７に示すように、各経過時間ｔにおける伝送前のパルス値Ｐｓを示すパルス波形と、伝送後のパルス値Ｐｒを示すパルス波形とを重ねて図示するものである。
【００２５】
第２のタスク１４は、上記のようにして算出したビット誤り率Ｅが入力部１１で入力された最大許容誤り率ＥＳになる伝送距離である最大許容伝送距離Ｌｍａｘを算出するタスクであり、図８に示すフローチャートに基づいている。ここで、最大許容誤り率ＥＳとは、必要な回線品質を考慮して許容されるビット誤り率Ｅの最大値であり、光ファイバケーブルの回線重要度や、回線を利用するシステムの許容値などに基づいて定められる。
【００２６】
まず、第１のタスク１３におけるステップＳ１〜Ｓ１０を実行し（ステップＳ２１）、入力された発光スペクトルと伝送条件に従ったビット誤り率Ｅを算出する。次に、算出したビット誤り率Ｅが最大許容誤り率ＥＳであるか否かを判断する（ステップＳ２２）。そして、最大許容誤り率ＥＳでなく、最大許容誤り率ＥＳより大きい場合（ステップＳ２３で「Ｙ」の場合）には、伝送距離Ｌを所定距離だけ短縮し（ステップＳ２４）、ステップＳ２１に戻ってビット誤り率Ｅを再算出する。この際、第１のタスク１３におけるステップＳ１、つまり伝送前のパルス値Ｐｓの算出は、伝送距離Ｌに影響されないため、実行しなくてもよい。
【００２７】
一方、算出したビット誤り率Ｅが最大許容誤り率ＥＳより小さい場合（ステップＳ２３で「Ｎ」の場合）には、伝送距離Ｌを所定距離だけ延長し（ステップＳ２５）、ステップＳ２１に戻ってビット誤り率Ｅを再算出する。このような処理を繰り返し、算出したビット誤り率Ｅが最大許容誤り率ＥＳになった場合（ステップＳ２２で「Ｙ」の場合）には、その時点での伝送距離Ｌを最大許容伝送距離Ｌｍａｘとする（ステップＳ２６）ものである。
【００２８】
次に、このような構成の光回路設計支援装置１の作用および光回路設計支援装置１による光回路設計支援方法について、図９に基づいて説明する。
【００２９】
まず、入力部１１から光源の発光スペクトルと伝送条件とを入力（ステップＳ３１、Ｓ３２）し、第１のタスク１３の起動指令を入力すると、第１のタスク１３が起動される（ステップＳ３３）。そして、上記の図３、４に示すような表計算シートが表示部１２に表示されるとともに、上記のようにして算出されたビット誤り率Ｅが表示部１２に表示され（ステップＳ３４）、さらに、上記のようにして図形化された伝送前・後のパルス値Ｐｓ、Ｐｒ（パルス波形）が表示部１２に表示され（ステップＳ３５）。ここで、図２〜４および図７はそれぞれ、ビット誤り率Ｅがゼロの場合の発光スペクトルグラフ（図２）、表計算シート（図３、４）およびパルス波形（図７）の一例を示し、図１０〜１３はそれぞれ、ビット誤り率Ｅが４％の場合の発光スペクトルグラフ（図１０）、表計算シート（図１１、１２）およびパルス波形（図１３）の一例を示す。そして、このように表示されビット誤り率Ｅやパルス波形に基づいて、必要とされる回線品質を満たすか否かを判定し（ステップＳ３６）、満足しない場合には、発光スペクトルや伝送条件を変えて再度第１のタスク１３を起動する。このようにして回線品質を満たすまで発光スペクトルや伝送条件を変更し、必要とされる回線品質を満たす発光スペクトルと伝送条件とを検討、取得するものである。
【００３０】
また、最大許容伝送距離Ｌｍａｘを取得するには、次のようにする。すなわち、図１４に示すように、入力部１１から光源の発光スペクトルと伝送条件とを入力（ステップＳ４１、４２）し、第２のタスク１４の起動指令を入力すると、第２のタスク１４が起動される（ステップＳ４３）。そして、上記のようにして算出された最大許容伝送距離Ｌｍａｘが表示部１２に表示される（ステップＳ４４）ものである。
【００３１】
以上のように、この光回路設計支援装置１および光回路設計支援方法によれば、入力された発光スペクトルの半値幅ではなく、発光スペクトルそのものの特性に基づいて伝送後のパルス値Ｐｒが算出される。このため、この伝送後のパルス値Ｐｒに基づいて、半値幅では表せない発光スペクトル特性による波長分散の影響を詳細に検討することが可能となる。すなわち、光源の発光スペクトルに適合したより正確な伝送可能な距離を算出することや、より詳細な回路設計や検討が可能となり、経済的な設備構築が可能となる。
【００３２】
しかも、図形化された伝送前・後のパルス値Ｐｓ、Ｐｒが表示部１２に表示されるため、目視でかつ容易に（直感的に）伝送前・後のパルス波形を確認することができる。さらに、ビット誤り率Ｅが算出、表示される。これらの結果、より適正な回路設計を行うこと、例えば上記ステップＳ３６における必要とされる回線品質を満たすか否かの判定をより適正に行うことが可能となる。また、第２のタスク１４を起動することで、ビット誤り率Ｅが最大許容誤り率ＥＳになる最大許容伝送距離Ｌｍａｘが算出されるため、最大許容誤り率ＥＳを所望値（最適値）に設定することで、光源の発光スペクトルに適合し、かつ所望の設計許容値（設計思想）に適した伝送可能距離Ｌｍａｘを取得することが可能となる。
【００３３】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、この実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、伝送条件としてパルス識別レベルＳｃを直接入力しているが、回線重要度などに応じて予めパルス識別レベルＳｃを定め、伝送条件として回線重要度などを入力することでパルス識別レベルＳｃを設定する（間接入力する）ようにしてもよい。これにより、パルス識別レベルＳｃの数値の意味合いを意識せずに、回線重要度などを意識して入力するだけですみ、より容易かつ適正に光回路設計を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施の形態に係る光回路設計支援装置の概略構成ブロック図である。
【図２】図１の光回路設計支援装置で入力される発光スペクトルグラフの第１の例を示す図である。
【図３】図１の光回路設計支援装置によって作成される表計算シートの第１の例を示す図である。
【図４】図３の表計算シートの続きを示す図である。
【図５】図１の光回路設計支援装置の第１のタスクのフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートに続くフローチャートである。
【図７】図５、６の第１のタスクによって作成されるパルス波形の第１の例を示す図である。
【図８】図１の光回路設計支援装置の第２のタスクのフローチャートである。
【図９】図１の光回路設計支援装置の作用などを示すフローチャートである。
【図１０】図１の光回路設計支援装置で入力される発光スペクトルグラフの第２の例を示す図である。
【図１１】図１の光回路設計支援装置によって作成される表計算シートの第２の例を示す図である。
【図１２】図１１の表計算シートの続きを示す図である。
【図１３】図５、６の第１のタスクによって作成されるパルス波形の第２の例を示す図である。
【図１４】図１の光回路設計支援装置によって最大許容伝送距離を取得する場合のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１        光回路設計支援装置
１１      入力部（入力手段）
１２      表示部
１３      第１のタスク（処理手段）
１４      第２のタスク（処理手段）
１５      ＣＰＵ
Ｐｓ      伝送前のパルス値
Ｐｒ      伝送後のパルス値
Ｐｒλ    伝送後の信号レベル
【図１】
0004960199.tif 000002
【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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