光伝送装置、及び光伝送ネットワークシステム
【課題】光伝送装置において、チャネル個別に、伝送路入力光パワーを設定する。
【解決手段】光伝送ネットワークを構成する光伝送装置において、波長選択スイッチと、前記波長選択スイッチの第１の出力ポートに接続された第１の光増幅手段と、前記波長選択スイッチの第２の出力ポートに接続された第２の光増幅手段とを含む多種光レベル増幅手段と、前記第１の光増幅手段から出力される信号光と、前記第２の光増幅手段から出力される信号光とを波長多重し、波長多重した信号光を前記光伝送ネットワークの光伝送路に送出する波長多重手段と、を備え、前記第１の光増幅手段は、前記第１の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を第１の光レベルに増幅し、前記第２の光増幅手段は、前記第２の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を、前記第１の光レベルより高い第２の光レベルに増幅するように構成する。
【解決手段】光伝送ネットワークを構成する光伝送装置において、波長選択スイッチと、前記波長選択スイッチの第１の出力ポートに接続された第１の光増幅手段と、前記波長選択スイッチの第２の出力ポートに接続された第２の光増幅手段とを含む多種光レベル増幅手段と、前記第１の光増幅手段から出力される信号光と、前記第２の光増幅手段から出力される信号光とを波長多重し、波長多重した信号光を前記光伝送ネットワークの光伝送路に送出する波長多重手段と、を備え、前記第１の光増幅手段は、前記第１の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を第１の光レベルに増幅し、前記第２の光増幅手段は、前記第２の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を、前記第１の光レベルより高い第２の光レベルに増幅するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送ネットワークの各ノードにおいて各パス毎に適切な送信光パワーで信号光を送出するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
データ通信需要の増大に伴い、大容量のトラフィックを伝送できる波長分割多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。そのような光伝送ネットワークでは、光伝送装置として、パス（特定の波長の信号光）の方路を切り替える光クロスコネクト装置(OXC : Optical cross Connect )、リングネットワークからパスを分岐したり、パスを挿入したりする光アドドロップ多重装置、リング間を接続するリング間接続装置等が用いられる。
【０００３】
例えば、アクセス系のトラフィックを収容し、都市内でのトラフィック転送やコアネットワークとの間の橋渡しをするメトロネットワークは、図１に示すように、リングネットワークを構成し、これらが互いに接続された構成をとるのが一般的である。また、光伝送ネットワークにおける光伝送装置（図１における各ノード）においては、経済的にネットワークを構築する観点から、光信号をできるだけ光信号のまま受け渡すことが望まれている。
【非特許文献１】E. Bert Basch, et.al, "Architectural Tradeoffs for Reconfigurable Dense Wavelength-Division Multiplexing Systems", IEEE journal of selected topics in quantum electronics, VOL.12, NO.4, JULY/AUGUST. 2006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１には、一例として、リング１内に設定されるパスAと、リング１とリング２を跨って設定されるパスBが示されている。パスA、パスBで例示するように、リングネットワーク等の光伝送ネットワークでは長短様々なパスが設定され、パス毎の伝送距離のばらつきが大きい。従って、ある光伝送装置が収容する全パスの中には短い伝送距離のパスと長い伝送距離のパスが混在する。
【０００５】
さて、光伝送ネットワークでは、パスの伝送距離に比例して光信号対雑音比（OSNR）が低下するため、パスの着信側でのOSNRを改善するために、光伝送ネットワークを構成する光伝送装置において光信号の伝送路入力光パワー（送信光パワー）を増大させることが一般に行われている。そして、従来は、パスの長短に関わらず、例えば長いパスに合わせて全てのパスで同一の伝送路入力光パワーを設定して光信号を出力している。
【０００６】
つまり、パスの伝送距離が短かければ、パスの伝送距離が長い場合より光信号パワーは低くてよいにも関わらず、一律に伝送路入力光パワーを設定している。このため、無駄に高いパワーのパスが存在することになり、全パスの入力光パワーの合計が必要以上に高くなってしまう。これにより、従来技術では、非線形歪みが増大してしまうという問題がある。また、非線形歪みを抑えようとして伝送路入力光パワーを低くした場合、長い伝送距離のパスの光信号対雑音比（OSNR）が増大してしまう。なお、以下、"パス"のことを各光伝送装置において"チャネル"と呼ぶ。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光伝送ネットワークにおける光伝送装置において、チャネル個別に、伝送路入力光パワーを設定するための技術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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、光伝送ネットワークを構成するための光伝送装置であって、前記光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートと、２つ以上の複数の出力ポートとを備え、前記信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、前記波長選択スイッチの第１の出力ポートに接続された第１の光増幅手段と、前記波長選択スイッチの第２の出力ポートに接続された第２の光増幅手段とを含む多種光レベル増幅手段と、前記第１の光増幅手段から出力される信号光と、前記第２の光増幅手段から出力される信号光とを波長多重し、波長多重した信号光を前記光伝送ネットワークの光伝送路に送出する波長多重手段と、を備え、前記第１の光増幅手段は、前記第１の出力ポートから出力された１又は複数の波長の信号光の各々を第１の光レベルに増幅し、前記第２の光増幅手段は、前記第２の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を、前記第１の光レベルより高い第２の光レベルに増幅することを特徴とする光伝送装置として構成される。
【０００９】
上記光伝送装置において、前記第１の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第１のスペクトル整形器を備え、前記第２の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第２のスペクトル整形器を備えることとしてもよい。
【００１０】
また、本発明は、光伝送ネットワークを構成するための光伝送装置であって、第１の光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートと、第２の光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートとを含む２つ以上の複数の入力ポートと、２つ以上の複数の出力ポートとを備え、各信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、前記波長選択スイッチの第１の出力ポートに接続された第１の光増幅手段と、前記波長選択スイッチの第２の出力ポートに接続された第２の光増幅手段とを含む多種光レベル増幅手段と、前記第１の光増幅手段から出力される信号光と、前記第２の光増幅手段から出力される信号光を受信し、これらの信号光に含まれる波長のうち、前記第１の光伝送ネットワークの光伝送路に送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第１の光伝送ネットワークの光伝送路に送出し、前記第２の光伝送ネットワークの光伝送路に送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第２の光伝送ネットワークの光伝送路に送出する波長多重手段と、を備え、前記第１の光増幅手段は、前記第１の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を第１の光レベルに増幅し、前記第２の光増幅手段は、前記第２の出力ポートから出力された１又は複数の波長の信号光の各々を、前記第１の光レベルより高い第２の光レベルに増幅することを特徴とする光伝送装置として構成することもできる。
【００１１】
上記光伝送装置において、前記第１の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第１のスペクトル整形器を備え、前記第２の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第２のスペクトル整形器を備えることとしてもよい。
【００１２】
前記光伝送装置は、例えば、光クロスコネクト装置、リング間接続装置、又は光アドドロップ多重装置である。また、前記光伝送装置を複数用意し、これらの光伝送装置を光伝送路を介して接続した光伝送ネットワークシステムを提供することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、伝送距離の異なるチャネル個別に、伝送路入力光パワーを設定することが可能な光伝送装置を提供でき、この光伝送装置を用いることにより、各パスの着信側光信号対雑音比を改善しながら、非線形ペナルティをできるだけ小さくした光伝送ネットワークを構築することが可能となる。
【００１４】
また、光増幅手段そのものが非線形性を有しているため、従来の構成では、光増幅手段の内部での四光波混合などの非線形波形劣化が問題となっていた。例えば、四光波混合光の大きさは、隣接周囲のチャネルの光パワーレベルによって決まり、対象チャネルの光パワーが小さいと、その分だけ相対的なクロストーク量が大きくなる。そのため、異種レベルが混在したまま光増幅すると、光パワーレベルが小さいチャネルでは非線形波形歪みが大きくなる。そこで、本発明のように、設定する光レベルによって、光増幅手段を分離することで、光増幅手段内での光レベル差が縮小され、非線形クロストークを小さくする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書において、同一の機能を有する構成部には同一の参照符号を付与するものとする。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図２に本発明の第１の実施の形態における光伝送装置３０の構成図を示す。図２に示すように、この光伝送装置３０は、光スイッチ機能部１０と、チャネル毎光増幅部２０を有する。この光伝送装置３０は、リングネットワーク間を接続するリング間接続装置、メッシュネットワークにおける光クロスコネクト装置、クライアントネットワークとリングネットワーク間で信号光の挿入・分岐（アド／ドロップ）を行う光アドドロップ多重装置のいずれにも適用可能である。
【００１７】
図２に示すように、光スイッチ機能部１０は、Ｔ（Ｔは１以上の整数）本の光伝送路（光ファイバー）から信号光（１つ又は複数の波長が多重されたもの、以下同様）を受信し、各信号光における各波長（チャネル）を適宜選択して方路変換（クロスコネクト）や挿入・分岐（アド／ドロップ）を行い、Ｔ本の光伝送路の各々に信号光を出力する機能部である。
【００１８】
このような機能を実現するために、光スイッチ機能部１０は、波長分離部１１、クロスコネクト／挿入分岐部１２、及び波長多重部１３を含む。なお、クロスコネクト／挿入分岐部１２は、クロスコネクトと挿入分岐のいずれか一方を行う機能部であることとしてもよいし、両方を行う機能部であるとしてもよい。
【００１９】
図３に、チャネル毎光増幅部２０の機能構成図を示す。なお、図２の構成では複数のチャネル毎光増幅部が存在するが、それらは基本的に同様の構成である（ただし、具体的な光増幅レベルの数やその値は、個々のチャネル毎光増幅部により相違し得る）。
【００２０】
図３に示すように、チャネル毎光増幅部２０は、１×N（１入力N出力、Ｎは２以上の整数）波長選択スイッチ（WSS：Wavelength Selective Switch）２１と、高い出力レベルLH用の光増幅部２２と、低い出力レベルLL用の光増幅部２３と、波長多重部２４とを有する。
【００２１】
１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、入力ポートから信号光を入力し、Ｎ個の出力ポートのうちの任意の出力ポートから任意の波長の信号光を出力する機能を備えている。なお、「任意の」とは、遠隔操作等で適宜設定できるという意味である。本実施の形態では、１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、入力された信号光に多重された複数の波長のうち、出力レベルLHで出力するべきものとして予め定めた波長を多重した信号光を、光増幅部２２が接続された出力ポートから出力し、入力された信号光に多重された複数の波長のうち、出力レベルLLで出力するべきものとして予め定めた波長を多重した信号光を光増幅部２３が接続された出力ポートから出力する。
【００２２】
１×Ｎ波長選択スイッチ２１として、波長分離部、波長選択部、波長多重部からなる構成が知られている。この波長分離部は例えばＭＥＭＳや液晶などにより構成され、各々の波長毎のパワーを光分岐などによりタップして直接モニタすることが可能である。この機能を用いることにより、パワーのモニタ値と所定の値とを比較し、その大小関係に応じて、出力レベルLHと出力レベルLLのうちのどちらのポートで出力するかを選択するようにしてもよい。
【００２３】
高い出力レベルLH用の光増幅部２２は、入力された信号光に含まれる各波長の信号光を同じレベルLHに増幅して出力する機能部である。また、低い出力レベルLL用の光増幅部２３は、入力された信号光に含まれる各波長の信号光を同じレベルLLに増幅して出力する機能部である。この光増幅の様子が図３に示されている。
【００２４】
波長多重部２４は、光増幅部２２、２３により増幅され、入力された信号光を多重し、出力（伝送路に入力）する機能部であり、例えば、光カプラー、N×１波長選択スイッチ等である。
【００２５】
図２に示した光伝送装置３０では、各光伝送路から入力される信号光に対し、光スイッチ機能部１０において適宜波長分離、方路変換、及び波長多重がなされ、各光伝送路向けに出力される信号光が各チャネル毎光増幅部２０に入力され、各チャネル毎光増幅部２０において、予めなされた設定に基づき高いレベルLHで出力を要する波長の信号光は光増幅部２２でレベル増幅がなされ、低いレベルLLで出力を要する波長の信号光は光増幅部２３でレベル増幅がなされ、これらが波長多重されて光伝送路に送出される。
【００２６】
例えば、本光伝送装置３０が、図１に示すリング１の中のノードCとして用いられる場合を考える。この場合、光伝送装置３０は光アドドロップ装置として用いられ、光伝送装置におけるTは１であるものとする。つまり、光伝送装置３０は、図１におけるリング１の逆時計回り方向の信号光を入力し、リング１の逆時計回り方向に向けて、アド光が挿入された信号光を出力するものとする。
【００２７】
この光伝送装置３０の１つのチャネル毎光増幅部２０において、パスAを含む伝送距離が比較的短いパスの信号光が、１×Ｎ波長選択スイッチ２１により低い出力レベルLL用の光増幅部２２に出力されて、そのレベルの光増幅がなされ、パスBを含む伝送距離が比較的長いパスの信号光が、高い出力レベルLH用の光増幅部２３に出力されて、そのレベルの光増幅がなされる。そして、これらの信号光が波長多重部２４で波長多重されて出力される。
【００２８】
なお、上記の例では、チャネル毎光増幅部２０における増幅レベルの種類をLHとLLの２種類としたが、２種類より多くの種類のレベルに対応する個数の光増幅部を１×Ｎ波長選択スイッチ２１と波長多重部２４の間に備えてよいことはいうまでもない。
【００２９】
図４に、チャネル毎光増幅部２０の他の構成例を示す。図４に示すように、このチャネル毎光増幅部２０は、光増幅部２２、２３の後段にスペクトル整形器１０１、１０４を備えている。また、スペクトル整形器１０１から出力される光を一部タップして、各チャネルの光パワーをモニタするモニタ部１０２と、各チャネルの光レベルが目標値になるようにフィードバック制御を行うための制御回路１０３を備えている。スペクトル整形器１０４に対しても同様に、モニタ部１０５及び制御回路１０６が備えられている。なお、波長多重後の光の一部をタップし、タップした光をモニタ部１０２、１０５に提供することとしてもよい。
【００３０】
図４に示すように、スペクトル整形器１０１、１０４を光増幅部２２、２３の後段に設置することにより、光ファイバへの送出光の各チャネルの光レベルを高精度に調整することが可能となる。一般に、光増幅部には利得波長依存性があり、それを補償するために利得等化器が組み込まれている。しかし、その精度には限界があり、複数の光増幅部を多段通過すると、この波長による利得偏差が増幅される。また、時間変化にも対応できない。
【００３１】
そこで、本例では、この利得偏差による光パワーの波長依存性を吸収するために、光増幅部２２、２３の後に動的に制御可能なスペクトル整形器１０１、１０４を挿入している。更に、各チャネルの光パワーをモニタするモニタ部１０２、１０５を備えるとともに、各チャネルの光レベルが目標値になるようにフィードバック制御を行う制御回路１０３、１０６を備えることにより、より高精度に光パワーを制御することが可能になる。
【００３２】
モニタ部１０２、１０５では、各チャネル毎に光パワーをモニタする必要があるため、波長分離した上でそれぞれの波長の光パワーを測定する機能を有している。また、制御回路１０３、１０６は、各チャネルのレベルの測定値と、予め設定した目標値とを比較して、その差分が小さくなるように、スペクトル整形器１０１、１０４の各チャネル、もしくは、各波長の損失値を調整する。
【００３３】
本例で使用するスペクトル整形器としては、入力された光に対し、各チャネルごとに波長分離を行い、各波長の光を、それぞれの波長に対応して備えられる光可変減衰器に入力する構成や、波長分散媒質を用いて空間的に波長多重信号光を分離して、空間変調器を用いて波長依存の減衰量を与え、再び波長合成する構成がある。
【００３４】
また、図４では、光増幅部２２、２３の後段にスペクトル整形器１０１、１０４を備えているが、光増幅部２２、２３の前段にスペクトル整形器１０１、１０４を配置しても、同様の効果が得られる。
【００３５】
本実施の形態における光伝送装置３０では、チャネル毎に出力レベルを変えて光増幅することを可能としたため、短いパスの信号光の出力レベルよりも長いパスの信号光の出力レベルを大きくするように出力レベルの設定を行うことができる。従って、従来のように長いパスに合わせて全体を同じ出力レベルに設定する必要がなくなり、各パスの着信側光信号対雑音比を改善しながら、非線形ペナルティをできるだけ小さくした光伝送ネットワークを構築することが可能となる。
【００３６】
また、光増幅部そのものが非線形性を有しているため、従来の構成では、光増幅部の内部での四光波混合などの非線形波形劣化が問題となっていた。例えば、四光波混合光の大きさは、隣接周囲のチャネルの光パワーレベルによって決まり、対象チャネルの光パワーが小さいと、その分だけ相対的なクロストーク量が大きくなる。そのため、異種レベルが混在したまま光増幅すると、光パワーレベルが小さいチャネルでは非線形波形歪みが大きくなる。そこで、本実施の形態のように、設定する光レベルによって、光増幅部を分離することで、光増幅部内での光レベル差が縮小され、非線形クロストークを小さくする効果がある。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図５に、本発明の第２の実施の形態における光伝送装置４０の構成図を示す。この光伝送装置４０は、ネットワーク１とネットワーク２間のネットワーク間接続装置、もしくは光クロスコネクト装置として使用されるものである。
【００３８】
図５に示すように、この光伝送装置４０は、N×M（N入力M出力、Ｎ、Ｍは２以上の整数）の波長選択スイッチ４１と、M×N（M入力N出力）の波長選択スイッチ４４とを備え、N×M波長選択スイッチ４１とM×N波長選択スイッチ４４との間に高い出力レベルLH用の光増幅部４２と低い出力レベルLL用の光増幅部４３を備えた構成を有する。これらの光増幅部の機能は、第１の実施の形態における各チャネル毎光増幅部２０の中の光増幅部２２、２３と同様である。
【００３９】
N×M波長選択スイッチ４１とM×N波長選択スイッチ４４はそれぞれ、任意の波長（１又は複数）を任意の入力ポートから入力し、任意の波長（１又は複数）を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチである。また、M×N波長選択スイッチ４４は、N×M波長選択スイッチ４１の入力と出力を逆にしたものに相当する。
【００４０】
図５の構成において、N×M波長選択スイッチ４１の入力ポート、及びM×N波長選択スイッチ４４の出力ポートは、それぞれネットワーク１とネットワーク２に接続され、N×M波長選択スイッチ４１の２つ出力ポートが、光増幅部４２と光増幅部４３に接続され、これらはM×N波長選択スイッチ４４の２つの入力ポートに接続される。
【００４１】
次に、図５に示す光伝送装置４０の動作例を説明する。
【００４２】
ネットワーク１からN×M波長選択スイッチ４１の入力ポートに信号光が入力されるとともに、ネットワーク２からN×M波長選択スイッチ４１の別の入力ポートに信号光が入力される。そして、N×M波長選択スイッチ４１は、両信号光の波長の中で、高い出力レベルLHで出力するべき波長の信号光（一般に、ネットワーク間を跨る信号光、ネットワーク間を跨らないネットワーク１上の信号光、ネットワーク間を跨らないネットワーク２上の信号光を含む）を、光増幅部４２が接続された出力ポートから出力し、また、低い出力レベルLLで出力するべき波長の信号光（一般に、ネットワーク間を跨る信号光、ネットワーク間を跨らないネットワーク１上の信号光、ネットワーク間を跨らないネットワーク２上の信号光を含む）を、光増幅部４３が接続された出力ポートから出力する。
【００４３】
そして、各光増幅部４２、４３において、各波長の光増幅が行われ、光増幅された信号光が各光増幅部４２、４３から出力され、対応するM×N波長選択スイッチ４４の入力ポートに入力される。
【００４４】
そして、M×N波長選択スイッチ４４は、各入力ポートに入力された信号光の波長のうち、ネットワーク１に送出すべき波長を多重した信号光をネットワーク１に出力し、ネットワーク２に送出すべき波長を多重した信号光をネットワーク２に出力する。
【００４５】
図６に、光伝送装置４０の他の構成例を示す。図６に示すように、この光伝送装置４０は、光増幅部４２、４３の後段にスペクトル整形器１１１、１１４を備えている。また、スペクトル整形器１１１から出力される光を一部タップして、各チャネルの光パワーをモニタするモニタ部１１２と、各チャネルの光レベルが目標値になるようにフィードバック制御を行うための制御回路１１３を備えている。スペクトル整形器１１４に対しても同様に、モニタ部１１５及び制御回路１１６が備えられている。なお、波長多重後の光の一部をタップし、タップした光をモニタ部１１２、１１５に提供することとしてもよい。
【００４６】
図６に示すように、スペクトル整形器１１１、１１４を光増幅部４２、４３の後段に設置することにより、光ファイバへの送出光の各チャネルの光レベルを高精度に調整することが可能となる。一般に、光増幅部には利得波長依存性があり、それを補償するために利得等化器が組み込まれている。しかし、その精度には限界があり、複数の光増幅部を多段通過すると、この波長による利得偏差が増幅される。また、時間変化にも対応できない。
【００４７】
そこで、本例では、この利得偏差による光パワーの波長依存性を吸収するために、光増幅部４２、４３の後に動的に制御可能なスペクトル整形器１１１、１１４を挿入している。更に、各チャネルの光パワーをモニタするモニタ部１１２、１１５を備えるとともに、各チャネルの光レベルが目標値になるようにフィードバック制御を行う制御回路１１３、１１６を備えることにより、より高精度に光パワーを制御することが可能になる。
【００４８】
モニタ部１１２、１１５では、各チャネル毎に光パワーをモニタする必要があるため、波長分離した上でそれぞれの波長の光パワーを測定する機能を有している。また、制御回路１１３、１１６は、各チャネルのレベルの測定値と、予め設定した目標値とを比較して、その差分が小さくなるように、スペクトル整形器１１１、１１４の各チャネル、もしくは、各波長の損失値を調整する。
【００４９】
本例で使用するスペクトル整形器としては、入力された光に対し、各チャネルごとに波長分離を行い、各波長の光を、それぞれの波長に対応して備えられる光可変減衰器に入力する構成や、波長分散媒質を用いて空間的に波長多重信号光を分離して、空間変調器を用いて波長依存の減衰量を与え、再び波長合成する構成がある。
【００５０】
また、図６では、光増幅部４２、４３の後段にスペクトル整形器１１１、１１４を備えているが、光増幅部４２、４３の前段にスペクトル整形器１１１、１１４を配置しても、同様の効果が得られる。
【００５１】
本実施の形態に示した構成においても、非線形ペナルティを考慮して、パスの伝送距離に応じた出力レベルをチャネル毎に適切に設定できる。また、本実施の形態に示す構成では、ネットワーク間で光増幅部を共用できるという利点もある。
【００５２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に説明する。図７に、第３の実施の形態における光伝送装置５０の構成図を示す。この光伝送装置５０は、第１の実施の形態におけるチャネル毎光増幅部２０を備えた光アドドロップ多重装置（ROADM:Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）である。
【００５３】
図７に示すように、この光伝送装置５０は、光カプラー５１、１×Ｎ波長選択スイッチ５２、及びＮ×１波長選択スイッチ５３、及びチャネル毎光増幅部２０を備えている。図７に示す光伝送装置５０では、入力された信号光が光カプラー５１でカプラ分岐され、分岐された信号光のうちの一方は１×Ｎ波長選択スイッチ５２に入力され、１×Ｎ波長選択スイッチ５２において特定の波長の信号光がドロップ信号光としてドロップされる。光カプラー５１で分岐された他方の信号光はＮ×１波長選択スイッチ５３に入力され、ドロップした波長の信号光がブロックされるとともに、クライアントネットワーク側から別の信号光が挿入され、これらが多重された信号光が出力され、チャネル毎光増幅部２０に入力される。
【００５４】
チャネル毎光増幅部２０は、第１の実施の形態における各チャネル毎光増幅部と同じ構成を有する。チャネル毎光増幅部２０における１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、入力された信号光に多重された複数の波長のうち、出力レベルLHで出力するべきものとして予め定められた波長を多重した信号光を、光増幅部２２が接続された出力ポートから出力し、入力された信号光に多重された複数の波長のうち、出力レベルLLで出力するべきものとして予め定められた波長を多重した信号光を光増幅部２３が接続された出力ポートから出力する。そして、各光増幅部２２、２３において光レベルの増幅が行われ、波長多重部２４は、増幅された各信号光を多重し、出力する。
【００５５】
図８に示すとおり、第１の実施の形態における図４に示した構成と同様に、スペクトル整形器１２１、１２４、モニタ部１２２、１２５、制御回路１２３、１２６を備える構成としてもよい。
【００５６】
（チャネルの出力レベルの設計方法例）
次に、本発明に係る光伝送装置から構成される光伝送ネットワークにおいて、各光伝送装置が収容する各パス（チャネル）の出力レベルの設計方法の例を説明する。
【００５７】
図９に示すように、本発明に係る光伝送装置である各ノードにより構成される光伝送ネットワークシステム６０の制御のためにネットワーク制御装置６１が備えられ、各ノードとネットワーク制御装置６１がネットワーク（例えば、制御対象とする光伝送ネットワークとは別のIPネットワーク等）を介して接続される。
【００５８】
図９に示すように、ネットワーク制御装置６１は、指示情報入力部６２、演算部６３、レベルダイヤ記憶部６４、情報変換部６５、制御情報出力部６６を有する。また、図１０に示すように、レベルダイヤ記憶部６４は、各チャネル毎、ノード間のスパン毎のレベルダイヤ（光伝送装置の伝送路入力光パワー）を記憶している。なお、レベルダイヤ記憶部６４は、各チャネル（パス）の着信OSNR、各種伝送ペナルティを記憶することとしてもよい。このネットワーク制御装置６１の動作は次のとおりである。
【００５９】
指示情報入力部６２は、始点及び終点を含む光パスの設定要求を受信する。演算部６３は、レベルダイヤ記憶部６４に記憶された情報に基づき、設定しようとする光パスにおける着信OSNRの計算、及び光伝送路の非線形ペナルティの計算を行うことにより、設定しようとする光パスの各スパンにおける出力レベルを決定する。つまり、演算部６３は、レベルダイヤ記憶部６４に記憶された情報に基づき、設定しようとする光パスにおける信号光の伝送に必要な着信OSNRを確保しつつ、既に設定された光パスを含む全ての光パスにおいて非線形ペナルティが予め定めた許容値の範囲内になるように、設定しようとする光パスの各スパンにおける出力レベルを決定する。
【００６０】
例えば、図１０に示すベルダイヤ記憶部６４に格納された情報において、チャネルN（Ch-N）以外は既に設定されたチャネル（パス）であり、Ch-Nを設定対象のパスであると想定する。その場合、演算部６３は、例えば、設定しようとしているCh-Nのパスは伝送距離が長いため、着信OSNRを適切な値にするために各スパンを高出力レベルLHに仮に設定し、更に、各スパンにおいて各チャネルの光パワーの合計に基づき非線形ペナルティーを算出し、許容値を超える場合には、該当ノードでのCh-Nの出力レベルを低く（LL）する（図１０の例では、スパン２−３、３−４）といった演算を行う。このようにして、演算部６３は、設定しようとするパスのスパン毎の出力レベルを決定し、レベルダイヤ記憶部６４に記憶する。
【００６１】
そして、情報変換部６５は、演算部６３により演算され、レベルダイヤ記憶部６４に記憶された情報を、ノードを制御するためのノード制御情報（各ノードのWSSにおける該当チャネルの出力ポート、各光増幅部の動作波長数等）に変換し、制御情報出力部６６がノード制御情報を、パス上の各ノードに送信する。これにより、各ノードにおいて波長選択スイッチ２１、光増幅部２１、２２等における設定がなされ、前述したような各パスに応じた光増幅の動作が可能となる。
【００６２】
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。例えば、上述した実施の形態では、チャネル毎光増幅部を方路変換等が行われた後の信号光を増幅する位置に配置する構成（第１の実施の形態等）や、チャネル毎光増幅部に相当する光レベル増幅のための構成を、方路変換等を行う波長変換スイッチの間に配置する構成を示したが、チャネル毎光増幅部を配置する位置は上記の位置に限定されるものではなく、上記以外の種々の位置に配置することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】リングネットワークの例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における光伝送装置３０の構成図である。
【図３】チャネル毎光増幅部２０の構成図である。
【図４】チャネル毎光増幅部２０の他の例の構成図である。
【図５】第２の実施の形態における光伝送装置４０の構成図である。
【図６】第２の実施の形態における光伝送装置４０の他の例の構成図である。
【図７】第３の実施の形態における光伝送装置５０の構成図である。
【図８】第３の実施の形態における光伝送装置５０の他の例の構成図である。
【図９】各チャネルの出力レベルの設計方法の例を説明するための図である。
【図１０】レベルダイヤ記憶部６４に記憶される情報の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 光スイッチ機能部
１１ 波長分離部
１２ クロスコネクト／挿入分岐部
１３ 波長多重部
２０ チャネル毎光増幅部
２１ １×N波長選択スイッチ
２２、２３ 光増幅部
２４ 波長多重部
３０、４０、５０ 光伝送装置
４１ N×M波長選択スイッチ
４４ M×N波長選択スイッチ
５１ 光カプラー
５２ １×Ｎ波長選択スイッチ
５３ Ｎ×１波長選択スイッチ
６１ ネットワーク制御装置
６２ 指示情報入力部
６３ 演算部
６４ レベルダイヤ記憶部
６５ 情報変換部
６６ 制御情報出力部
１０１、１０４、１１１、１１４、１２１、１２４ スペクトル整形器
１０２、１０５、１１２、１１５、１２２、１２５ モニタ部
１０３、１０６、１１３、１１６、１２３、１２６ 制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送ネットワークの各ノードにおいて各パス毎に適切な送信光パワーで信号光を送出するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
データ通信需要の増大に伴い、大容量のトラフィックを伝送できる波長分割多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。そのような光伝送ネットワークでは、光伝送装置として、パス（特定の波長の信号光）の方路を切り替える光クロスコネクト装置(OXC : Optical cross Connect )、リングネットワークからパスを分岐したり、パスを挿入したりする光アドドロップ多重装置、リング間を接続するリング間接続装置等が用いられる。
【０００３】
例えば、アクセス系のトラフィックを収容し、都市内でのトラフィック転送やコアネットワークとの間の橋渡しをするメトロネットワークは、図１に示すように、リングネットワークを構成し、これらが互いに接続された構成をとるのが一般的である。また、光伝送ネットワークにおける光伝送装置（図１における各ノード）においては、経済的にネットワークを構築する観点から、光信号をできるだけ光信号のまま受け渡すことが望まれている。
【非特許文献１】E. Bert Basch, et.al, "Architectural Tradeoffs for Reconfigurable Dense Wavelength-Division Multiplexing Systems", IEEE journal of selected topics in quantum electronics, VOL.12, NO.4, JULY/AUGUST. 2006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１には、一例として、リング１内に設定されるパスAと、リング１とリング２を跨って設定されるパスBが示されている。パスA、パスBで例示するように、リングネットワーク等の光伝送ネットワークでは長短様々なパスが設定され、パス毎の伝送距離のばらつきが大きい。従って、ある光伝送装置が収容する全パスの中には短い伝送距離のパスと長い伝送距離のパスが混在する。
【０００５】
さて、光伝送ネットワークでは、パスの伝送距離に比例して光信号対雑音比（OSNR）が低下するため、パスの着信側でのOSNRを改善するために、光伝送ネットワークを構成する光伝送装置において光信号の伝送路入力光パワー（送信光パワー）を増大させることが一般に行われている。そして、従来は、パスの長短に関わらず、例えば長いパスに合わせて全てのパスで同一の伝送路入力光パワーを設定して光信号を出力している。
【０００６】
つまり、パスの伝送距離が短かければ、パスの伝送距離が長い場合より光信号パワーは低くてよいにも関わらず、一律に伝送路入力光パワーを設定している。このため、無駄に高いパワーのパスが存在することになり、全パスの入力光パワーの合計が必要以上に高くなってしまう。これにより、従来技術では、非線形歪みが増大してしまうという問題がある。また、非線形歪みを抑えようとして伝送路入力光パワーを低くした場合、長い伝送距離のパスの光信号対雑音比（OSNR）が増大してしまう。なお、以下、"パス"のことを各光伝送装置において"チャネル"と呼ぶ。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光伝送ネットワークにおける光伝送装置において、チャネル個別に、伝送路入力光パワーを設定するための技術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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、光伝送ネットワークを構成するための光伝送装置であって、前記光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートと、２つ以上の複数の出力ポートとを備え、前記信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、前記波長選択スイッチの第１の出力ポートに接続された第１の光増幅手段と、前記波長選択スイッチの第２の出力ポートに接続された第２の光増幅手段とを含む多種光レベル増幅手段と、前記第１の光増幅手段から出力される信号光と、前記第２の光増幅手段から出力される信号光とを波長多重し、波長多重した信号光を前記光伝送ネットワークの光伝送路に送出する波長多重手段と、を備え、前記第１の光増幅手段は、前記第１の出力ポートから出力された１又は複数の波長の信号光の各々を第１の光レベルに増幅し、前記第２の光増幅手段は、前記第２の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を、前記第１の光レベルより高い第２の光レベルに増幅することを特徴とする光伝送装置として構成される。
【０００９】
上記光伝送装置において、前記第１の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第１のスペクトル整形器を備え、前記第２の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第２のスペクトル整形器を備えることとしてもよい。
【００１０】
また、本発明は、光伝送ネットワークを構成するための光伝送装置であって、第１の光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートと、第２の光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートとを含む２つ以上の複数の入力ポートと、２つ以上の複数の出力ポートとを備え、各信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、前記波長選択スイッチの第１の出力ポートに接続された第１の光増幅手段と、前記波長選択スイッチの第２の出力ポートに接続された第２の光増幅手段とを含む多種光レベル増幅手段と、前記第１の光増幅手段から出力される信号光と、前記第２の光増幅手段から出力される信号光を受信し、これらの信号光に含まれる波長のうち、前記第１の光伝送ネットワークの光伝送路に送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第１の光伝送ネットワークの光伝送路に送出し、前記第２の光伝送ネットワークの光伝送路に送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第２の光伝送ネットワークの光伝送路に送出する波長多重手段と、を備え、前記第１の光増幅手段は、前記第１の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を第１の光レベルに増幅し、前記第２の光増幅手段は、前記第２の出力ポートから出力された１又は複数の波長の信号光の各々を、前記第１の光レベルより高い第２の光レベルに増幅することを特徴とする光伝送装置として構成することもできる。
【００１１】
上記光伝送装置において、前記第１の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第１のスペクトル整形器を備え、前記第２の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第２のスペクトル整形器を備えることとしてもよい。
【００１２】
前記光伝送装置は、例えば、光クロスコネクト装置、リング間接続装置、又は光アドドロップ多重装置である。また、前記光伝送装置を複数用意し、これらの光伝送装置を光伝送路を介して接続した光伝送ネットワークシステムを提供することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、伝送距離の異なるチャネル個別に、伝送路入力光パワーを設定することが可能な光伝送装置を提供でき、この光伝送装置を用いることにより、各パスの着信側光信号対雑音比を改善しながら、非線形ペナルティをできるだけ小さくした光伝送ネットワークを構築することが可能となる。
【００１４】
また、光増幅手段そのものが非線形性を有しているため、従来の構成では、光増幅手段の内部での四光波混合などの非線形波形劣化が問題となっていた。例えば、四光波混合光の大きさは、隣接周囲のチャネルの光パワーレベルによって決まり、対象チャネルの光パワーが小さいと、その分だけ相対的なクロストーク量が大きくなる。そのため、異種レベルが混在したまま光増幅すると、光パワーレベルが小さいチャネルでは非線形波形歪みが大きくなる。そこで、本発明のように、設定する光レベルによって、光増幅手段を分離することで、光増幅手段内での光レベル差が縮小され、非線形クロストークを小さくする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書において、同一の機能を有する構成部には同一の参照符号を付与するものとする。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図２に本発明の第１の実施の形態における光伝送装置３０の構成図を示す。図２に示すように、この光伝送装置３０は、光スイッチ機能部１０と、チャネル毎光増幅部２０を有する。この光伝送装置３０は、リングネットワーク間を接続するリング間接続装置、メッシュネットワークにおける光クロスコネクト装置、クライアントネットワークとリングネットワーク間で信号光の挿入・分岐（アド／ドロップ）を行う光アドドロップ多重装置のいずれにも適用可能である。
【００１７】
図２に示すように、光スイッチ機能部１０は、Ｔ（Ｔは１以上の整数）本の光伝送路（光ファイバー）から信号光（１つ又は複数の波長が多重されたもの、以下同様）を受信し、各信号光における各波長（チャネル）を適宜選択して方路変換（クロスコネクト）や挿入・分岐（アド／ドロップ）を行い、Ｔ本の光伝送路の各々に信号光を出力する機能部である。
【００１８】
このような機能を実現するために、光スイッチ機能部１０は、波長分離部１１、クロスコネクト／挿入分岐部１２、及び波長多重部１３を含む。なお、クロスコネクト／挿入分岐部１２は、クロスコネクトと挿入分岐のいずれか一方を行う機能部であることとしてもよいし、両方を行う機能部であるとしてもよい。
【００１９】
図３に、チャネル毎光増幅部２０の機能構成図を示す。なお、図２の構成では複数のチャネル毎光増幅部が存在するが、それらは基本的に同様の構成である（ただし、具体的な光増幅レベルの数やその値は、個々のチャネル毎光増幅部により相違し得る）。
【００２０】
図３に示すように、チャネル毎光増幅部２０は、１×N（１入力N出力、Ｎは２以上の整数）波長選択スイッチ（WSS：Wavelength Selective Switch）２１と、高い出力レベルLH用の光増幅部２２と、低い出力レベルLL用の光増幅部２３と、波長多重部２４とを有する。
【００２１】
１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、入力ポートから信号光を入力し、Ｎ個の出力ポートのうちの任意の出力ポートから任意の波長の信号光を出力する機能を備えている。なお、「任意の」とは、遠隔操作等で適宜設定できるという意味である。本実施の形態では、１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、入力された信号光に多重された複数の波長のうち、出力レベルLHで出力するべきものとして予め定めた波長を多重した信号光を、光増幅部２２が接続された出力ポートから出力し、入力された信号光に多重された複数の波長のうち、出力レベルLLで出力するべきものとして予め定めた波長を多重した信号光を光増幅部２３が接続された出力ポートから出力する。
【００２２】
１×Ｎ波長選択スイッチ２１として、波長分離部、波長選択部、波長多重部からなる構成が知られている。この波長分離部は例えばＭＥＭＳや液晶などにより構成され、各々の波長毎のパワーを光分岐などによりタップして直接モニタすることが可能である。この機能を用いることにより、パワーのモニタ値と所定の値とを比較し、その大小関係に応じて、出力レベルLHと出力レベルLLのうちのどちらのポートで出力するかを選択するようにしてもよい。
【００２３】
高い出力レベルLH用の光増幅部２２は、入力された信号光に含まれる各波長の信号光を同じレベルLHに増幅して出力する機能部である。また、低い出力レベルLL用の光増幅部２３は、入力された信号光に含まれる各波長の信号光を同じレベルLLに増幅して出力する機能部である。この光増幅の様子が図３に示されている。
【００２４】
波長多重部２４は、光増幅部２２、２３により増幅され、入力された信号光を多重し、出力（伝送路に入力）する機能部であり、例えば、光カプラー、N×１波長選択スイッチ等である。
【００２５】
図２に示した光伝送装置３０では、各光伝送路から入力される信号光に対し、光スイッチ機能部１０において適宜波長分離、方路変換、及び波長多重がなされ、各光伝送路向けに出力される信号光が各チャネル毎光増幅部２０に入力され、各チャネル毎光増幅部２０において、予めなされた設定に基づき高いレベルLHで出力を要する波長の信号光は光増幅部２２でレベル増幅がなされ、低いレベルLLで出力を要する波長の信号光は光増幅部２３でレベル増幅がなされ、これらが波長多重されて光伝送路に送出される。
【００２６】
例えば、本光伝送装置３０が、図１に示すリング１の中のノードCとして用いられる場合を考える。この場合、光伝送装置３０は光アドドロップ装置として用いられ、光伝送装置におけるTは１であるものとする。つまり、光伝送装置３０は、図１におけるリング１の逆時計回り方向の信号光を入力し、リング１の逆時計回り方向に向けて、アド光が挿入された信号光を出力するものとする。
【００２７】
この光伝送装置３０の１つのチャネル毎光増幅部２０において、パスAを含む伝送距離が比較的短いパスの信号光が、１×Ｎ波長選択スイッチ２１により低い出力レベルLL用の光増幅部２２に出力されて、そのレベルの光増幅がなされ、パスBを含む伝送距離が比較的長いパスの信号光が、高い出力レベルLH用の光増幅部２３に出力されて、そのレベルの光増幅がなされる。そして、これらの信号光が波長多重部２４で波長多重されて出力される。
【００２８】
なお、上記の例では、チャネル毎光増幅部２０における増幅レベルの種類をLHとLLの２種類としたが、２種類より多くの種類のレベルに対応する個数の光増幅部を１×Ｎ波長選択スイッチ２１と波長多重部２４の間に備えてよいことはいうまでもない。
【００２９】
図４に、チャネル毎光増幅部２０の他の構成例を示す。図４に示すように、このチャネル毎光増幅部２０は、光増幅部２２、２３の後段にスペクトル整形器１０１、１０４を備えている。また、スペクトル整形器１０１から出力される光を一部タップして、各チャネルの光パワーをモニタするモニタ部１０２と、各チャネルの光レベルが目標値になるようにフィードバック制御を行うための制御回路１０３を備えている。スペクトル整形器１０４に対しても同様に、モニタ部１０５及び制御回路１０６が備えられている。なお、波長多重後の光の一部をタップし、タップした光をモニタ部１０２、１０５に提供することとしてもよい。
【００３０】
図４に示すように、スペクトル整形器１０１、１０４を光増幅部２２、２３の後段に設置することにより、光ファイバへの送出光の各チャネルの光レベルを高精度に調整することが可能となる。一般に、光増幅部には利得波長依存性があり、それを補償するために利得等化器が組み込まれている。しかし、その精度には限界があり、複数の光増幅部を多段通過すると、この波長による利得偏差が増幅される。また、時間変化にも対応できない。
【００３１】
そこで、本例では、この利得偏差による光パワーの波長依存性を吸収するために、光増幅部２２、２３の後に動的に制御可能なスペクトル整形器１０１、１０４を挿入している。更に、各チャネルの光パワーをモニタするモニタ部１０２、１０５を備えるとともに、各チャネルの光レベルが目標値になるようにフィードバック制御を行う制御回路１０３、１０６を備えることにより、より高精度に光パワーを制御することが可能になる。
【００３２】
モニタ部１０２、１０５では、各チャネル毎に光パワーをモニタする必要があるため、波長分離した上でそれぞれの波長の光パワーを測定する機能を有している。また、制御回路１０３、１０６は、各チャネルのレベルの測定値と、予め設定した目標値とを比較して、その差分が小さくなるように、スペクトル整形器１０１、１０４の各チャネル、もしくは、各波長の損失値を調整する。
【００３３】
本例で使用するスペクトル整形器としては、入力された光に対し、各チャネルごとに波長分離を行い、各波長の光を、それぞれの波長に対応して備えられる光可変減衰器に入力する構成や、波長分散媒質を用いて空間的に波長多重信号光を分離して、空間変調器を用いて波長依存の減衰量を与え、再び波長合成する構成がある。
【００３４】
また、図４では、光増幅部２２、２３の後段にスペクトル整形器１０１、１０４を備えているが、光増幅部２２、２３の前段にスペクトル整形器１０１、１０４を配置しても、同様の効果が得られる。
【００３５】
本実施の形態における光伝送装置３０では、チャネル毎に出力レベルを変えて光増幅することを可能としたため、短いパスの信号光の出力レベルよりも長いパスの信号光の出力レベルを大きくするように出力レベルの設定を行うことができる。従って、従来のように長いパスに合わせて全体を同じ出力レベルに設定する必要がなくなり、各パスの着信側光信号対雑音比を改善しながら、非線形ペナルティをできるだけ小さくした光伝送ネットワークを構築することが可能となる。
【００３６】
また、光増幅部そのものが非線形性を有しているため、従来の構成では、光増幅部の内部での四光波混合などの非線形波形劣化が問題となっていた。例えば、四光波混合光の大きさは、隣接周囲のチャネルの光パワーレベルによって決まり、対象チャネルの光パワーが小さいと、その分だけ相対的なクロストーク量が大きくなる。そのため、異種レベルが混在したまま光増幅すると、光パワーレベルが小さいチャネルでは非線形波形歪みが大きくなる。そこで、本実施の形態のように、設定する光レベルによって、光増幅部を分離することで、光増幅部内での光レベル差が縮小され、非線形クロストークを小さくする効果がある。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図５に、本発明の第２の実施の形態における光伝送装置４０の構成図を示す。この光伝送装置４０は、ネットワーク１とネットワーク２間のネットワーク間接続装置、もしくは光クロスコネクト装置として使用されるものである。
【００３８】
図５に示すように、この光伝送装置４０は、N×M（N入力M出力、Ｎ、Ｍは２以上の整数）の波長選択スイッチ４１と、M×N（M入力N出力）の波長選択スイッチ４４とを備え、N×M波長選択スイッチ４１とM×N波長選択スイッチ４４との間に高い出力レベルLH用の光増幅部４２と低い出力レベルLL用の光増幅部４３を備えた構成を有する。これらの光増幅部の機能は、第１の実施の形態における各チャネル毎光増幅部２０の中の光増幅部２２、２３と同様である。
【００３９】
N×M波長選択スイッチ４１とM×N波長選択スイッチ４４はそれぞれ、任意の波長（１又は複数）を任意の入力ポートから入力し、任意の波長（１又は複数）を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチである。また、M×N波長選択スイッチ４４は、N×M波長選択スイッチ４１の入力と出力を逆にしたものに相当する。
【００４０】
図５の構成において、N×M波長選択スイッチ４１の入力ポート、及びM×N波長選択スイッチ４４の出力ポートは、それぞれネットワーク１とネットワーク２に接続され、N×M波長選択スイッチ４１の２つ出力ポートが、光増幅部４２と光増幅部４３に接続され、これらはM×N波長選択スイッチ４４の２つの入力ポートに接続される。
【００４１】
次に、図５に示す光伝送装置４０の動作例を説明する。
【００４２】
ネットワーク１からN×M波長選択スイッチ４１の入力ポートに信号光が入力されるとともに、ネットワーク２からN×M波長選択スイッチ４１の別の入力ポートに信号光が入力される。そして、N×M波長選択スイッチ４１は、両信号光の波長の中で、高い出力レベルLHで出力するべき波長の信号光（一般に、ネットワーク間を跨る信号光、ネットワーク間を跨らないネットワーク１上の信号光、ネットワーク間を跨らないネットワーク２上の信号光を含む）を、光増幅部４２が接続された出力ポートから出力し、また、低い出力レベルLLで出力するべき波長の信号光（一般に、ネットワーク間を跨る信号光、ネットワーク間を跨らないネットワーク１上の信号光、ネットワーク間を跨らないネットワーク２上の信号光を含む）を、光増幅部４３が接続された出力ポートから出力する。
【００４３】
そして、各光増幅部４２、４３において、各波長の光増幅が行われ、光増幅された信号光が各光増幅部４２、４３から出力され、対応するM×N波長選択スイッチ４４の入力ポートに入力される。
【００４４】
そして、M×N波長選択スイッチ４４は、各入力ポートに入力された信号光の波長のうち、ネットワーク１に送出すべき波長を多重した信号光をネットワーク１に出力し、ネットワーク２に送出すべき波長を多重した信号光をネットワーク２に出力する。
【００４５】
図６に、光伝送装置４０の他の構成例を示す。図６に示すように、この光伝送装置４０は、光増幅部４２、４３の後段にスペクトル整形器１１１、１１４を備えている。また、スペクトル整形器１１１から出力される光を一部タップして、各チャネルの光パワーをモニタするモニタ部１１２と、各チャネルの光レベルが目標値になるようにフィードバック制御を行うための制御回路１１３を備えている。スペクトル整形器１１４に対しても同様に、モニタ部１１５及び制御回路１１６が備えられている。なお、波長多重後の光の一部をタップし、タップした光をモニタ部１１２、１１５に提供することとしてもよい。
【００４６】
図６に示すように、スペクトル整形器１１１、１１４を光増幅部４２、４３の後段に設置することにより、光ファイバへの送出光の各チャネルの光レベルを高精度に調整することが可能となる。一般に、光増幅部には利得波長依存性があり、それを補償するために利得等化器が組み込まれている。しかし、その精度には限界があり、複数の光増幅部を多段通過すると、この波長による利得偏差が増幅される。また、時間変化にも対応できない。
【００４７】
そこで、本例では、この利得偏差による光パワーの波長依存性を吸収するために、光増幅部４２、４３の後に動的に制御可能なスペクトル整形器１１１、１１４を挿入している。更に、各チャネルの光パワーをモニタするモニタ部１１２、１１５を備えるとともに、各チャネルの光レベルが目標値になるようにフィードバック制御を行う制御回路１１３、１１６を備えることにより、より高精度に光パワーを制御することが可能になる。
【００４８】
モニタ部１１２、１１５では、各チャネル毎に光パワーをモニタする必要があるため、波長分離した上でそれぞれの波長の光パワーを測定する機能を有している。また、制御回路１１３、１１６は、各チャネルのレベルの測定値と、予め設定した目標値とを比較して、その差分が小さくなるように、スペクトル整形器１１１、１１４の各チャネル、もしくは、各波長の損失値を調整する。
【００４９】
本例で使用するスペクトル整形器としては、入力された光に対し、各チャネルごとに波長分離を行い、各波長の光を、それぞれの波長に対応して備えられる光可変減衰器に入力する構成や、波長分散媒質を用いて空間的に波長多重信号光を分離して、空間変調器を用いて波長依存の減衰量を与え、再び波長合成する構成がある。
【００５０】
また、図６では、光増幅部４２、４３の後段にスペクトル整形器１１１、１１４を備えているが、光増幅部４２、４３の前段にスペクトル整形器１１１、１１４を配置しても、同様の効果が得られる。
【００５１】
本実施の形態に示した構成においても、非線形ペナルティを考慮して、パスの伝送距離に応じた出力レベルをチャネル毎に適切に設定できる。また、本実施の形態に示す構成では、ネットワーク間で光増幅部を共用できるという利点もある。
【００５２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に説明する。図７に、第３の実施の形態における光伝送装置５０の構成図を示す。この光伝送装置５０は、第１の実施の形態におけるチャネル毎光増幅部２０を備えた光アドドロップ多重装置（ROADM:Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）である。
【００５３】
図７に示すように、この光伝送装置５０は、光カプラー５１、１×Ｎ波長選択スイッチ５２、及びＮ×１波長選択スイッチ５３、及びチャネル毎光増幅部２０を備えている。図７に示す光伝送装置５０では、入力された信号光が光カプラー５１でカプラ分岐され、分岐された信号光のうちの一方は１×Ｎ波長選択スイッチ５２に入力され、１×Ｎ波長選択スイッチ５２において特定の波長の信号光がドロップ信号光としてドロップされる。光カプラー５１で分岐された他方の信号光はＮ×１波長選択スイッチ５３に入力され、ドロップした波長の信号光がブロックされるとともに、クライアントネットワーク側から別の信号光が挿入され、これらが多重された信号光が出力され、チャネル毎光増幅部２０に入力される。
【００５４】
チャネル毎光増幅部２０は、第１の実施の形態における各チャネル毎光増幅部と同じ構成を有する。チャネル毎光増幅部２０における１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、入力された信号光に多重された複数の波長のうち、出力レベルLHで出力するべきものとして予め定められた波長を多重した信号光を、光増幅部２２が接続された出力ポートから出力し、入力された信号光に多重された複数の波長のうち、出力レベルLLで出力するべきものとして予め定められた波長を多重した信号光を光増幅部２３が接続された出力ポートから出力する。そして、各光増幅部２２、２３において光レベルの増幅が行われ、波長多重部２４は、増幅された各信号光を多重し、出力する。
【００５５】
図８に示すとおり、第１の実施の形態における図４に示した構成と同様に、スペクトル整形器１２１、１２４、モニタ部１２２、１２５、制御回路１２３、１２６を備える構成としてもよい。
【００５６】
（チャネルの出力レベルの設計方法例）
次に、本発明に係る光伝送装置から構成される光伝送ネットワークにおいて、各光伝送装置が収容する各パス（チャネル）の出力レベルの設計方法の例を説明する。
【００５７】
図９に示すように、本発明に係る光伝送装置である各ノードにより構成される光伝送ネットワークシステム６０の制御のためにネットワーク制御装置６１が備えられ、各ノードとネットワーク制御装置６１がネットワーク（例えば、制御対象とする光伝送ネットワークとは別のIPネットワーク等）を介して接続される。
【００５８】
図９に示すように、ネットワーク制御装置６１は、指示情報入力部６２、演算部６３、レベルダイヤ記憶部６４、情報変換部６５、制御情報出力部６６を有する。また、図１０に示すように、レベルダイヤ記憶部６４は、各チャネル毎、ノード間のスパン毎のレベルダイヤ（光伝送装置の伝送路入力光パワー）を記憶している。なお、レベルダイヤ記憶部６４は、各チャネル（パス）の着信OSNR、各種伝送ペナルティを記憶することとしてもよい。このネットワーク制御装置６１の動作は次のとおりである。
【００５９】
指示情報入力部６２は、始点及び終点を含む光パスの設定要求を受信する。演算部６３は、レベルダイヤ記憶部６４に記憶された情報に基づき、設定しようとする光パスにおける着信OSNRの計算、及び光伝送路の非線形ペナルティの計算を行うことにより、設定しようとする光パスの各スパンにおける出力レベルを決定する。つまり、演算部６３は、レベルダイヤ記憶部６４に記憶された情報に基づき、設定しようとする光パスにおける信号光の伝送に必要な着信OSNRを確保しつつ、既に設定された光パスを含む全ての光パスにおいて非線形ペナルティが予め定めた許容値の範囲内になるように、設定しようとする光パスの各スパンにおける出力レベルを決定する。
【００６０】
例えば、図１０に示すベルダイヤ記憶部６４に格納された情報において、チャネルN（Ch-N）以外は既に設定されたチャネル（パス）であり、Ch-Nを設定対象のパスであると想定する。その場合、演算部６３は、例えば、設定しようとしているCh-Nのパスは伝送距離が長いため、着信OSNRを適切な値にするために各スパンを高出力レベルLHに仮に設定し、更に、各スパンにおいて各チャネルの光パワーの合計に基づき非線形ペナルティーを算出し、許容値を超える場合には、該当ノードでのCh-Nの出力レベルを低く（LL）する（図１０の例では、スパン２−３、３−４）といった演算を行う。このようにして、演算部６３は、設定しようとするパスのスパン毎の出力レベルを決定し、レベルダイヤ記憶部６４に記憶する。
【００６１】
そして、情報変換部６５は、演算部６３により演算され、レベルダイヤ記憶部６４に記憶された情報を、ノードを制御するためのノード制御情報（各ノードのWSSにおける該当チャネルの出力ポート、各光増幅部の動作波長数等）に変換し、制御情報出力部６６がノード制御情報を、パス上の各ノードに送信する。これにより、各ノードにおいて波長選択スイッチ２１、光増幅部２１、２２等における設定がなされ、前述したような各パスに応じた光増幅の動作が可能となる。
【００６２】
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。例えば、上述した実施の形態では、チャネル毎光増幅部を方路変換等が行われた後の信号光を増幅する位置に配置する構成（第１の実施の形態等）や、チャネル毎光増幅部に相当する光レベル増幅のための構成を、方路変換等を行う波長変換スイッチの間に配置する構成を示したが、チャネル毎光増幅部を配置する位置は上記の位置に限定されるものではなく、上記以外の種々の位置に配置することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】リングネットワークの例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における光伝送装置３０の構成図である。
【図３】チャネル毎光増幅部２０の構成図である。
【図４】チャネル毎光増幅部２０の他の例の構成図である。
【図５】第２の実施の形態における光伝送装置４０の構成図である。
【図６】第２の実施の形態における光伝送装置４０の他の例の構成図である。
【図７】第３の実施の形態における光伝送装置５０の構成図である。
【図８】第３の実施の形態における光伝送装置５０の他の例の構成図である。
【図９】各チャネルの出力レベルの設計方法の例を説明するための図である。
【図１０】レベルダイヤ記憶部６４に記憶される情報の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 光スイッチ機能部
１１ 波長分離部
１２ クロスコネクト／挿入分岐部
１３ 波長多重部
２０ チャネル毎光増幅部
２１ １×N波長選択スイッチ
２２、２３ 光増幅部
２４ 波長多重部
３０、４０、５０ 光伝送装置
４１ N×M波長選択スイッチ
４４ M×N波長選択スイッチ
５１ 光カプラー
５２ １×Ｎ波長選択スイッチ
５３ Ｎ×１波長選択スイッチ
６１ ネットワーク制御装置
６２ 指示情報入力部
６３ 演算部
６４ レベルダイヤ記憶部
６５ 情報変換部
６６ 制御情報出力部
１０１、１０４、１１１、１１４、１２１、１２４ スペクトル整形器
１０２、１０５、１１２、１１５、１２２、１２５ モニタ部
１０３、１０６、１１３、１１６、１２３、１２６ 制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送ネットワークを構成するための光伝送装置であって、
前記光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートと、２つ以上の複数の出力ポートとを備え、前記信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、
前記波長選択スイッチの第１の出力ポートに接続された第１の光増幅手段と、前記波長選択スイッチの第２の出力ポートに接続された第２の光増幅手段とを含む多種光レベル増幅手段と、
前記第１の光増幅手段から出力される信号光と、前記第２の光増幅手段から出力される信号光とを波長多重し、波長多重した信号光を前記光伝送ネットワークの光伝送路に送出する波長多重手段と、を備え、
前記第１の光増幅手段は、前記第１の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を第１の光レベルに増幅し、前記第２の光増幅手段は、前記第２の出力ポートから出力された１又は複数の波長の信号光の各々を、前記第１の光レベルより高い第２の光レベルに増幅することを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
前記第１の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第１のスペクトル整形器を備え、前記第２の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第２のスペクトル整形器を備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
【請求項３】
光伝送ネットワークを構成するための光伝送装置であって、
第１の光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートと、第２の光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートとを含む２つ以上の複数の入力ポートと、２つ以上の複数の出力ポートとを備え、各信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、
前記波長選択スイッチの第１の出力ポートに接続された第１の光増幅手段と、前記波長選択スイッチの第２の出力ポートに接続された第２の光増幅手段とを含む多種光レベル増幅手段と、
前記第１の光増幅手段から出力される信号光と、前記第２の光増幅手段から出力される信号光を受信し、これらの信号光に含まれる波長のうち、前記第１の光伝送ネットワークの光伝送路に送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第１の光伝送ネットワークの光伝送路に送出し、前記第２の光伝送ネットワークの光伝送路に送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第２の光伝送ネットワークの光伝送路に送出する波長多重手段と、を備え、
前記第１の光増幅手段は、前記第１の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を第１の光レベルに増幅し、前記第２の光増幅手段は、前記第２の出力ポートから出力された１又は複数の波長の信号光の各々を、前記第１の光レベルより高い第２の光レベルに増幅することを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】
前記第１の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第１のスペクトル整形器を備え、前記第２の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第２のスペクトル整形器を備えることを特徴とする請求項３に記載の光伝送装置。
【請求項５】
前記光伝送装置は、光クロスコネクト装置、リング間接続装置、又は光アドドロップ多重装置であることを特徴とする請求項１ないし4のうちいずれか1項に記載の光伝送装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の前記光伝送装置を複数用意し、これらの光伝送装置を光伝送路を介して接続した光伝送ネットワークシステム。
【請求項１】
光伝送ネットワークを構成するための光伝送装置であって、
前記光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートと、２つ以上の複数の出力ポートとを備え、前記信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、
前記波長選択スイッチの第１の出力ポートに接続された第１の光増幅手段と、前記波長選択スイッチの第２の出力ポートに接続された第２の光増幅手段とを含む多種光レベル増幅手段と、
前記第１の光増幅手段から出力される信号光と、前記第２の光増幅手段から出力される信号光とを波長多重し、波長多重した信号光を前記光伝送ネットワークの光伝送路に送出する波長多重手段と、を備え、
前記第１の光増幅手段は、前記第１の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を第１の光レベルに増幅し、前記第２の光増幅手段は、前記第２の出力ポートから出力された１又は複数の波長の信号光の各々を、前記第１の光レベルより高い第２の光レベルに増幅することを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
前記第１の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第１のスペクトル整形器を備え、前記第２の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第２のスペクトル整形器を備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
【請求項３】
光伝送ネットワークを構成するための光伝送装置であって、
第１の光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートと、第２の光伝送ネットワークの光伝送路から信号光を受信する入力ポートとを含む２つ以上の複数の入力ポートと、２つ以上の複数の出力ポートとを備え、各信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、
前記波長選択スイッチの第１の出力ポートに接続された第１の光増幅手段と、前記波長選択スイッチの第２の出力ポートに接続された第２の光増幅手段とを含む多種光レベル増幅手段と、
前記第１の光増幅手段から出力される信号光と、前記第２の光増幅手段から出力される信号光を受信し、これらの信号光に含まれる波長のうち、前記第１の光伝送ネットワークの光伝送路に送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第１の光伝送ネットワークの光伝送路に送出し、前記第２の光伝送ネットワークの光伝送路に送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第２の光伝送ネットワークの光伝送路に送出する波長多重手段と、を備え、
前記第１の光増幅手段は、前記第１の出力ポートから出力された１又は２つ以上の複数の波長の信号光の各々を第１の光レベルに増幅し、前記第２の光増幅手段は、前記第２の出力ポートから出力された１又は複数の波長の信号光の各々を、前記第１の光レベルより高い第２の光レベルに増幅することを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】
前記第１の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第１のスペクトル整形器を備え、前記第２の光増幅手段の前段又は後段に、波長毎の光レベルを調整するための第２のスペクトル整形器を備えることを特徴とする請求項３に記載の光伝送装置。
【請求項５】
前記光伝送装置は、光クロスコネクト装置、リング間接続装置、又は光アドドロップ多重装置であることを特徴とする請求項１ないし4のうちいずれか1項に記載の光伝送装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の前記光伝送装置を複数用意し、これらの光伝送装置を光伝送路を介して接続した光伝送ネットワークシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−７４６７８（Ｐ２０１０−７４６７８Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４１７７４（Ｐ２００８−２４１７７４）
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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