JP6561445B2 - 光増幅装置、光伝送装置、及び、光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、光増幅装置、光伝送装置、及び、光伝送システムに関する。

光通信技術分野においては、通信容量や伝送距離の拡大化が図られている。通信容量の拡大化には、例示的に、波長多重（ＷＤＭ）伝送技術が用いられる。伝送距離の拡大化には、例示的に、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）等の光増幅器が用いられる。

特開２００１−８６０７１号公報 国際公開第２０１０／１０７０６１号 特開２０１０−１２４２６６号公報

光増幅器は、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光等の雑音光が発生し易いため、信号光が光増幅器で増幅されると、信号光のＯＳＮＲ（Optical Signal Noise Ratio）が劣化し易い。

そのため、光伝送システムに、例えば、複数の光増幅器を適用して、信号光を多段増幅中継すると、信号光のＯＳＮＲが累積的に劣化し、光伝送システムの途中の伝送区間（「スパン」と称してもよい。）で許容値を下回ってしまうことがある。

ＯＳＮＲが許容値を下回ると、信号光の光そのものは受信できても、光受信器において、正しく復調、識別することができない。したがって、光増幅器を用いた伝送距離の拡大には限界がある。

更なる伝送距離の拡大のために、光伝送システムに再生中継器を用いることがある。再生中継器は、受信した信号光をいったん電気信号に変換し、電気信号にて信号波形の整形等の信号再生処理を行なってから、再度、信号光に変換して送信（中継）する。これにより、信号光のＯＳＮＲを改善することができ、信号光の伝送距離拡大を図ることができる。

しかし、再生中継器を光伝送システムに適用すると、光伝送システムのコストアップにつながる。例えば、１００Ｇｂｐｓ以上の信号光を再生中継可能な再生中継器は高価であり、光伝送システムへの導入はコストインパクトが大きい。

一方、信号光のＯＳＮＲは、光増幅器の利得を高めて信号光の送信光パワーを高めることでも改善できる。しかし、ＷＤＭ光伝送システムでは、波長多重数が増加するにつれて、１波長あたりの信号光の送信光パワーが低下する傾向にある。

そのため、ＷＤＭ光の伝送距離を、再生中継器を用いずに光増幅器の利得増加によって拡大するためには、ＷＤＭ光の波長多重数に応じて光増幅器の励起光パワーを増加できればよい。

励起光パワーの増加は、励起光源（例えば、半導体レーザダイオード、ＬＤ）の数を増やしたり、高性能な高出力励起光源を適用したりすることで実現できるが、光増幅器のコストアップ、ひいては、光伝送システムのコストアップにつながる。

１つの側面において、本発明の目的の１つは、波長多重光の伝送距離拡大を安価に実現できるようにすることにある。

１つの側面において、光増幅装置は、複数の波長の光を含む波長多重光が入力され、前記波長多重光を増幅する光増幅装置であって、励起光を出力する励起光部と、前記励起光のパワーレベルに応じて、前記波長多重光を増幅する光増幅部と、を備える。ここで、前記光増幅装置に入力される波長多重光の波長数は、前記光増幅装置に入力される可能性のある最大の波長数として設定された最大波長数以下の波長数であり、前記励起光のパワーレベルを前記最大波長数に基づいて決定することで前記波長多重光の一波長あたりの増幅利得を増加させる。

また、１つの側面において、上記の光増幅装置は、光伝送装置に備えられてよい。更に、１つの側面において、上記の光増幅装置を備えた光伝送装置は、光伝送システムにおける複数の光伝送装置のいずれかであってよい。

１つの側面として、波長多重光の伝送距離拡大を安価に実現できる。

一実施形態に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図である。 図１に例示する光伝送装置の第１構成例（ＯＡＤＭ）を示すブロック図である。 図１に例示する光伝送システムにおける、波長多重数に対する１波長あたりの出力光パワーの変化の一例を示す図である。 図１に例示する光伝送装置の第２構成例（ＩＬＡ）を示すブロック図である。 図１に例示する光伝送装置の第３構成例（ＯＡＤＭ）を示すブロック図である。 図１に例示する光伝送装置の第４構成例（ＯＡＤＭ）を示すブロック図である。 図１に例示する光伝送装置の第５構成例（ＯＡＤＭ）を示すブロック図である。 図１に例示する光伝送装置の第６構成例（ＯＡＤＭ）を示すブロック図である。 図６に例示する光伝送装置における運用波長数監視処理の一例を示すフローチャートである。 図１に例示した複数ノードを経由する光経路に着目した光伝送システムの構成例を示すブロック図である。 図１に例示する光伝送システムにおける、波長数制限前後の伝送距離に応じた光パワーの変化（レベルダイヤグラム）の一例を示す図である。 図１に例示する光伝送システムにおける、波長数制限前後の伝送距離に応じたＯＳＮＲの変化の一例を示す図である。 図１０において制限波長数に応じた送信光パワーの増加制御がノード単位で個別的に実施されてよいことを説明するための図である。 図１３に例示する制限波長数に応じた送信光パワーの増加制御の一例を示すフローチャートである。 図１３に例示した光伝送システムの変形例を示すブロック図である。 図１３に例示した光伝送システムにおいて、波長数制限スパンでは、ＷＤＭ光における波長間隔を、波長数制限前の波長間隔よりも広げてよいことを説明するための図である。 図１６に例示する波長間隔制御の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。また、以下に説明する各種の例示的態様は、適宜に組み合わせて実施しても構わない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一符号を付した部分は、特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を表す。

図１は、一実施形態に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図である。図１に示す光伝送システム（「光ネットワーク」と称してもよい。）１は、例示的に、複数の光伝送装置２−１〜２−ｎ（＃１〜＃ｎ）（ｎは自然数であり、図１の例ではｎ＝７である。）を備える。「光伝送装置」は、「ノード」あるいは「局」と称してもよい。ノード２−１〜２−ｎを区別しなくてよい場合は、単に「ノード２」と表記することがある。

ノード２間は、例示的に、光伝送路３によって光通信可能に接続されてよい。図１に例示する光ネットワーク１は、複数のノード２がメッシュ状に接続された光メッシュネットワークの一例である。ただし、光ネットワーク１は、リングネットワーク等の他の形態（「トポロジー」と称してもよい。）のネットワークであってもよい。

ノード２間を接続する光伝送路３には、光ファイバを用いてよい。光伝送路３に用いる光ファイバは、ＳＳＭＦ（Standard Single Mode Fiber）、ＮＺ−ＤＳＦ（Non Zero Dispersion Sifted Fiber）、ＤＳＦ（Dispersion Sifted Fiber）等のシングルモードファイバであってよい。

ノード２間の光通信は、双方向の光通信であってよい。双方向の光通信では、光伝送路３は、双方向のそれぞれに対応する光ファイバのペアを含んでよい。光伝送路３を伝送される光は、例示的に、複数の波長（「チャネル」と称してもよい。）の光が波長多重された波長多重光（ＷＤＭ光）であってよい。

ノード２のそれぞれは、図１中に点線で例示するように、ＮＭＳ（Network Management System）４と通信可能に接続されてよい。ＮＭＳ４は、例示的に、いずれかのノード２との間で保守、運用、管理（ＯＡＭ：Operation Administration and Maintenance）に関わる通信を行なってよい。当該通信は、ＯＡＭ通信と称してよい。

ＯＡＭ通信には、いずれかのノード２に対する、ＷＤＭ光に含まれる波長数（別言すると、波長多重数）の設定や制御に関わる通信が含まれてよい。

ノード２の一部又は全部は、受信したＷＤＭ光を増幅する光増幅器を備えてよい。光増幅器は、例示的に、ＥＤＦＡ等の希土類添加光ファイバ増幅器であってよい。

光増幅器は、当該光増幅器に入力される励起光によってＷＤＭ光を増幅する。励起光のパワーレベルに応じて光増幅器の増幅利得が変化し、ＷＤＭ光の送信光パワー（レベル）が変化する。

励起光のパワーレベル（以下、単に「励起光パワー」と称する。）は、光増幅器に入力されるＷＤＭ信号の波長多重数に基づいて決定されてよい。決定した励起光パワーに応じた送信光パワーでＷＤＭ光がノード２から光伝送路３へ送信される。

ここで、ＷＤＭ光の波長多重数は、光増幅器に入力される可能性のある最大波長多重数以下に設定（「制限」と称してもよい。）されることがある。最大波長多重数以下に設定（制限）された波長多重数は、「設定波長数」あるいは「制限波長数」と称してもよい。

したがって、励起光のパワーレベルは、制限波長数に基づいて決定されてよい。制限波長数では、最大波長多重数時と同じか少ない励起光パワーであっても、１波長あたりの増幅利得を増やすことが可能である。

したがって、ノード２の１波長あたりの送信光パワーを、最大波長多重数時の送信光パワーよりも高く設定することができ、ＷＤＭ光の受信ＯＳＮＲを改善することができる。

受信ＯＳＮＲの改善によって、ＷＤＭ光の伝送距離を拡大することができ、光ネットワーク１に必要とされる再生中継器の数を減らすことができる。よって、光ネットワーク１の低コスト化を図ることができる。

また、１波長あたりの送信光パワーを最大波長多重数時の送信光パワーよりも高く設定できるので、ノード２が本来は対応できない大きな伝送路損失に対応することも可能になる。

（ノード２の第１構成例）
図２は、上述したノード２の第１構成例を示すブロック図である。図２に示すノード２は、例示的に、光挿入分岐装置（ＯＡＤＭ：Optical Add-Drop Multiplexer）であり、光増幅部２１、励起光源２２、分岐部（ドロップ部）２３、合波部（アド部）２４、光増幅部２５、励起光源２６、及び、制御部２７を備える。なお、「光増幅部」を備えたノード２は、「光増幅装置」に相当すると捉えてもよい（以下、同様。）。

光増幅部２１は、「受信アンプ２１」あるいは「プリアンプ２１」と称してよく、例示的に、ＥＤＦＡ等の希土類光ファイバ増幅器が適用されてよい。受信アンプ２１は、光伝送路３から受信されるＷＤＭ光を、励起光源２２から入力される励起光によって増幅する。励起光パワーに応じて受信アンプ２１の増幅利得が変化し、受信アンプ２１の出力光パワーが変化する。なお、受信アンプ２１は、光伝送路３からＷＤＭ光を受信する受信部に相当すると捉えてもよい。

分岐部２３は、光増幅部２１で増幅された受信ＷＤＭ光に含まれるいずれか１又は複数の波長の光を、光受信器５へ分岐し、また、残りの波長の光を合波部２４へ通過させる。

光受信器５へ分岐される光は「ドロップ光」と称してよい。「ドロップ光」の波長は「ドロップ波長」又は「受信波長」と称してよい。また、合波部２４を通過する光は「スルー光」と称してよい。分岐部２３は、例示的に、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）や光分岐カプラ等を用いて構成してよい。

光受信器５は、ドロップ光である光を受信、復調する。光受信器５には、複数波長の光が入力されても、希望する波長（チャネル）の光を選択的に受信、復調することが可能な「コヒーレント光受信器」を用いてよい。

光受信器５で受信、復調された信号は、例示的に、トリビュータリネットワークのエレメントである伝送装置や通信機器に送信される。トリビュータリネットワークの一例は、ＳＤＨ又はＳＯＮＥＴに準拠した同期デジタルネットワークや、イーサネット（登録商標）等である。「ＳＤＨ」は、「Synchronous Digital Hierarchy」の略称であり、「ＳＯＮＥＴ」は、「Synchronous Optical NETwork」の略称である。

光送信器６は、光伝送路３を伝送されるＷＤＭ光に挿入する波長（「アド波長」間又は「送信波長」と称してよい。）の光を生成して出力する。アド波長の光は、例示的に、トリビュータリネットワークのエレメントから受信した信号によってアド波長の光を光変調器（図示省略）にて変調することで生成できる。アド波長の光は、例示的に、ＬＤを用いた送信光源によって生成できる。送信光源に用いるＬＤは、波長可変のＬＤ（チューナブルＬＤ）であってよい。

光送信器６及び光受信器５は、それぞれ、アド波長数及びドロップ波長数に応じて複数設けられてよい。また、光送信器６及び光受信器５は、それぞれ、１つのトランスポンダのエレメントであってよい。トランスポンダは、ノード２のエレメントとして位置付けられて構わない。

合波部２４は、分岐部２３からのスルー光に、光送信器６から送信されたアド波長の光を合波して、光増幅部２５へ出力する。アド波長の光は、「アド光」と称してよい。合波部２４は、例示的に、ＷＳＳや光合波カプラ等を用いて構成してよい。

光増幅部２５は、「送信アンプ２５」あるいは「ポストアンプ２５」と称してよく、例示的に、ＥＤＦＡ等の希土類光ファイバ増幅器が適用されてよい。送信アンプ２５は、合波部２４から入力されるＷＤＭ光を、励起光源２６から入力される励起光によって増幅する。励起光パワーに応じて送信アンプ２５の増幅利得が変化し、送信アンプ２５の出力光パワー、別言すると、光伝送路３へのＷＤＭ光の送信光パワーが変化する。なお、送信アンプ２５は、光伝送路３へＷＤＭ光を送信する送信部に相当すると捉えてもよい。

励起光を出力する励起光部の一例である励起光源２２及び２６には、それぞれ例示的に、半導体レーザダイオード（ＬＤ）を用いてよい。そのため、「励起光源」は、「励起ＬＤ」と称してもよい。

制御部２７は、例示的に、励起ＬＤ２２及び２６の出力光パワー、すなわち、励起光パワーを、ＷＤＭ光の波長多重数（例えば、制限波長数）に応じたパワーに設定、制御する。制御部２７は、図２に例示するように、励起ＬＤ２２及び２６に対して共用であってもよいし個別であってもよい。

励起ＬＤ２２及び２６の励起光パワーは、例示的に、ＷＤＭ光の受信光パワー、送信光パワー、及び、受信波長数等に基づいて決定され、最大波長多重数での運用時にも所定の送信光パワーが得られるように設計される。

ここで、図３に例示するように、光増幅部２１及び２５（別言すると、ノード２）の１波長あたりの出力可能な送信光パワーは、励起光パワーが同じであれば、ＷＤＭ光の波長多重数が減少するにつれて増加する傾向にある。

例えば、ＷＤＭ光の波長多重数が４０波長の場合と８０波長の場合とを比較すると、同じ励起光パワーでは、４０波長多重時の方が８０波長多重時に比べて送信光パワーを３ｄＢｍ程度増加することができる。

別言すると、ＷＤＭ光の波長多重数が８０波長よりも少ない４０波長に設定（制限）されている状況では、８０波長多重時と同じかあるいは少ない励起光パワーであっても、１波長あたりの送信光パワーを増加できる。

したがって、制御部２７は、ノード２に入力されるＷＤＭ光に対して設定されている波長多重数の情報を基に、励起光パワーを決定、制御することで、１波長あたりの送信光パワーを増加できる。

別言すると、ノード２に入力されるＷＤＭ光の最大波長多重数は、ノード２の単位、別言すると、ノード２間の伝送区間（スパン）の単位で設定を変えてよい。ノード２単位で設定された最大波長多重の情報を、「最大波長数情報」あるいは「設定波長数情報」と称してよい。

最大波長数情報に基づく励起光パワーの決定、制御によって、１波長あたりの送信光パワーを増加できるから、励起ＬＤ数を増やしたり高性能な高出力励起ＬＤを用いたりしなくても、ＷＤＭ光のＯＳＮＲを改善することができる。結果として、既存の励起光パワーを効率的に利用でき、安価にＯＳＮＲの改善を図ることができる。

ＯＳＮＲの改善によって、ＷＤＭ光の伝送距離の拡大が可能になるので、光ネットワーク１への再生中継器の導入数を削減でき、長距離伝送可能な光ネットワーク１を安価に実現できる。

（第１構成例の変形例）
なお、図２において、励起光パワーの制御対象は、励起ＬＤ２２及び２６の双方又は一方でもよい。ノード２において、光伝送路３へ送信されるＷＤＭ光の１波長あたりの送信光パワーが増加できれば、送信光パワーの制御手法や制御対象は特に問わない（以下、同様。）。

また、ＷＤＭ光の設定波長数情報は、例示的に、ＮＭＳ４からＯＡＭ通信によってノード２の制御部２７に与えられてよい。制御部２７は、設定波長数情報の受信に応じて、上述した励起光パワーの設定、制御が実施可能である。

制御部２７に与えられる情報は、「設定波長数情報」に代えて、例えばＮＭＳ４が設定波長数情報を基に求めた、対象ノード２の「送信光パワーの設定情報」や「励起光パワーの設定情報」であってもよい。「設定情報」は、「制御情報」と称してもよい。

別言すると、制御部２７に与えられる情報は、ノード２が、光伝送路３へ送信するＷＤＭ光の１波長あたりの送信光パワーを制御可能な情報であれば足りる。

また、制御部２７に与えられる情報は、ＯＡＭ通信に限らず、ＳＶ（Supervisory）光やＯＳＣ（Optical Supervisory Channel）光等と称される光によってノード２間を伝達されてよい。したがって、ＮＭＳ４によるＯＡＭ通信の対象は、光ネットワーク１における全てのノード２でなくても構わない。

上述した「第１構成例の変形例」は、以下に例示するノード２の第２〜第６構成例に対しても適用可能である。

（ノード２の第２構成例）
なお、図２に例示したノード２は、受信アンプ２１及び送信アンプ２５の双方を備えるが、いずれか一方が備えられない構成であってもよい。別言すると、上述した設定波長数情報に応じた励起光パワーの設定、制御は、受信アンプ２１及び送信アンプ２５の一方しか備えられないノード２にも適用可能である。

また、例えば図４に示すように、上述した設定波長数情報に応じた励起光パワーの設定、制御は、図２に例示したアドドロップ機能を具備しない中継ノード２に適用してもよい。中継ノード２は、インラインアンプ（ＩＬＡ）ノード２と称してもよい。

ＩＬＡノード２は、例示的に、光増幅部２１ａと、励起光源（励起ＬＤ）２２ａと、制御部２７ａと、を備える。

光増幅部２１ａは、入力側の光伝送路３から受信したＷＤＭ光を、励起ＬＤ２２ａから入力される励起光によって増幅する。

制御部２７ａは、既述の設定波長数情報を基に、励起ＬＤ２２ａの出力光パワーを、光増幅部２１ａで増幅されるＷＤＭ光の設定波長数に応じたパワーに設定、制御する。

これにより、ＷＤＭ光の１波長あたりの送信光パワーを最大波長多重数での運用時よりも増加できる。したがって、ＷＤＭ光のＯＳＮＲを改善でき、安価にＷＤＭ光の伝送距離拡大を図ることができる。

（ノード２の第３構成例）
図２の第１構成例において、設定波長数情報は、例えば図５に示すように、光増幅部２１及び２５の一方又は双方に与えられてもよい。光増幅部２１及び２５は、それぞれ、設定波長数情報を基に、励起ＬＤ２２及び２６の励起光パワーを設定波長数に応じたパワーに設定、制御することが可能である。

別言すると、図５の第３構成例は、図１に例示した制御部２７としての機能が、光増幅部２１及び２５の一方又は双方に備えられた構成に相当する、と捉えてよい。

（ノード２の第４構成例）
図２に例示した合波部２４には、波長のクロスコネクト（ＸＣ）情報が設定されることがある。クロスコネクト情報には、ＷＤＭ光に含まれ得る波長のうち、どの波長のアド光をＷＤＭ光にアドするかを識別可能な情報が含まれてよい。

合波部２４は、設定されたクロスコネクト情報を基に、設定に応じたアド波長の光をＷＤＭ光に対して適切にアドすることができる。クロスコネクト情報は、例示的に、合波部２４に備えられたメモリ等の記憶装置や記憶媒体に記憶されてよい。

ここで、クロスコネクト情報には、増幅対象のＷＤＭ光に含まれ得る波長の情報が示されるから、当該クロスコネクト情報から、ＷＤＭ光の設定波長数情報を識別することが可能である。

したがって、図６に例示する制御部２７ｂは、合波部２４に設定されているクロスコネクト情報を取得することで、取得した設定波長数情報を基に、励起光パワーを設定波長数に応じたパワーに設定、制御することが可能である。

なお、クロスコネクト情報は、ＷＤＭ光の設定波長数情報を識別可能な情報の一例であり、ノード２の装置設定情報（「プロビジョニング情報」と称してもよい。）の１つに相当すると捉えてよい。別言すると、制御部２７ｂは、クロスコネクト情報に限らず、装置設定情報からＷＤＭ光の設定波長数情報を識別してもよい。

（ノード２の第５構成例）
図２に例示した合波部２４の後段には、例えば図７に示すように、光チャネルモニタ（ＯＣＭ）２８が備えられることがある。ＯＣＭ２８は、ＷＤＭ光に含まれる波長毎に光パワーレベル等をモニタすることが可能である。なお、ＯＣＭ２８は、合波部２４に内蔵されていてもよい。

ＯＣＭ２８によってモニタされた情報（「モニタ情報」と称してよい。）は、例えば、合波部２４での各波長の光パワーレベルを波長単位で制御するための情報として用いられてよい。

例えば、合波部２４に、波長単位に光減衰量を可変できるＶＯＡ（Variable Optical Attenuation）機能付きのＷＳＳが適用されることがある。この場合、ＯＣＭ２８のモニタ情報を基に、ＷＳＳの光減衰量（「ＶＯＡロス」と称してもよい。）を波長単位に制御することで、ＷＤＭ光の波長単位に光パワーレベルを調整することが可能である。

ＶＯＡ機能付きのＷＳＳの一例は、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）技術やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた空間光変調素子である。空間光変調素子は、入力された光（ビーム）の反射方向を空間的に可変して内部的な光経路を変えることで、波長選択（光スイッチ）機能と、ＶＯＡ機能と、を実現できる。

ノード２に、ＯＣＭ２８が備えられている場合、ＯＣＭ２８のモニタ情報から、光増幅部２５で増幅されるＷＤＭ光の設定波長数情報を識別することができる。したがって、図７に例示する制御部２７ｃは、識別した設定波長数情報を基に、励起光パワーを設定波長数に応じたパワーに設定、制御することが可能である。

（ノード２の第６構成例）
図７に例示したＯＣＭ２８は、例えば図８に示すように、光増幅部２５の後段（あるいは内部でもよい。）に備えられることもある。ただし、ＯＣＭ２８は、合波部２４の後段（あるいは内部）と、光増幅部２５の後段（あるいは内部）と、のそれぞれに備えられても構わない。

図８に例示するＯＣＭ２８は、光増幅部２５の出力光パワーレベル、別言すると、光伝送路３への送信光パワーレベルを、ＷＤＭ光の波長単位でモニタすることが可能である。当該ＯＣＭ２８のモニタ情報は、光増幅部２５の増幅利得をフィードバック制御するための情報として用いられてよい。

図８に例示する制御部２７ｄは、当該ＯＣＭ２８のモニタ情報から、光増幅部２５で増幅されるＷＤＭ光の設定波長数情報を識別することができる。したがって、制御部２７ｄは、識別した設定波長数情報を基に、励起光パワーを設定波長数に応じたパワーに設定、制御することが可能である。

なお、図７及び図８に示した構成例では、ＷＤＭ光の設定波長数情報を取得あるいは識別可能なモニタ２８の一例としてＯＣＭを例示したが、モニタ２８は、光スペクトラムアナライザ等の他の測定機器であってもよい。

（運用波長数監視）
図６〜図８に示した構成例では、クロスコネクト情報やモニタ情報から取得あるいは識別した波長数（以下、便宜的に「運用波長数」と称することがある。）が、所期の設定波長数以下になっているか否かを監視することができる。「所期の設定波長数」は、例示的に、運用可能な最大波長数としてノード２に設定（制限）された波長数を意味する。

監視の結果、運用波長数が所期の設定波長数を超えている場合、ノード２は、アラームを例えばＮＭＳ４や外部機器宛に発出してよい。当該監視及びアラーム発出の機能は、既述の制御部２７ｂ、２７ｃ又は２７ｄに備えられてもよいし、合波部２４に備えられてもよい。

図９に、図６の構成例での運用波長数監視処理の一例を示す。図９に例示するように、ＷＤＭ光の波長多重数を増やす際には、合波部２４に対して波長増設に応じた接続設定が行なわれる（処理Ｐ１１）。当該接続設定は、例えば既述のクロスコネクト情報に反映される。

制御部２７ｂは、当該クロスコネクト情報から、合波部２４において実際に接続設定されている運用波長数を識別できる（処理Ｐ１２）。制御部２７ｂは、識別した運用波長数が所期の設定波長数以下であるか否かをチェックする（処理Ｐ１３）。

チェックの結果、運用波長数が所期の設定波長数以下であれば（処理Ｐ１３でＹｅｓの場合）、制御部２７ｂは、処理Ｐ１１での接続設定を許容して処理を終える。

一方、運用波長数が所期の設定波長数を超えていれば（処理Ｐ１３でＮｏの場合）、制御部２７ｂは、処理Ｐ１１での接続設定を拒否し、アラームを例えばＮＭＳ４や外部機器宛に発出する（処理Ｐ１４）。

このように、制御部２７ｂは、ノード２（例えば、合波部２４）に対して運用波長数が適切に設定されているか否かをチェックすることができるので、所期の設定波長数を超過してしまうような誤設定を防止することができる。したがって、誤設定によってＷＤＭ光の伝送性能が劣化することを防止できる。

なお、図７及び図８に示した構成例では、ＯＣＭ２８のモニタ情報から運用波長数を識別可能である。したがって、例えば、制御部２７ｃ又は２７ｄが、識別した運用波長数を基に、上述した監視処理（接続設定拒否やアラーム発出）を実施可能である。

（光伝送システム１への第１適用例）
図１０は、図１に例示したノード２−１〜２−５をそれぞれ経由する光経路に着目した光伝送システム１の構成例を示すブロック図である。ノード２−１〜２−５は、それぞれ、ＯＡＤＭノード、ＩＬＡノード、及び、ＨＵＢノードのいずれであっても構わない。

図１０の例において、ノード２−１からノード２−５に向けて伝送されるＷＤＭ光の運用波長数が８０波長から４０波長に制限されると仮定する。

図１１に、波長数制限前後の伝送距離に応じた光パワーの変化（レベルダイヤグラム）の一例を示し、図１２に、波長数制限前後の伝送距離に応じたＯＳＮＲの変化の一例を示す。なお、図１１及び図１２において、点線で示す変化（特性）が波長数制限前の変化を示し、実線で示す変化（特性）が波長数制限後の変化を示す。

図１０及び図１１に例示するように、各ノード２は、それぞれ、既述のとおりに励起光パワーを制限波長数（４０波長）に応じたパワーに設定、制御するので、各ノード２の１波長あたりの送信光パワーが８０波長の場合よりも増加する。

したがって、図１２に例示するように、ＷＤＭ光のＯＳＮＲも８０波長の場合よりも改善され、受信ＯＳＮＲが所定の許容レンジの下限値を下回らずに到達可能なノード数を増やすことができる。なお、「下限値」は、受信した信号光を例えばシンボル単位で正しく復調、識別することが可能な「識別基準（あるは判定基準）」と称してもよい。

例えば図１２において、８０波長多重時には、ノード２−１からノード２−３までは受信ＯＳＮＲが識別基準を下回らないため、受信した信号光を正しく復調、識別できる。しかし、ノード２−３よりも下流のノード２−４及び２−５では、受信ＯＳＮＲが識別基準を下回ってしまうため、受信した信号光を正しく復調、識別できない。そのため、例えばノード２−３を、再生中継機能を搭載した再生中継ノードとする必要がある。

これに対し、４０波長多重時には、受信ＯＳＮＲが改善されているため、例えば、ノード２−４及び２−５でも、受信ＯＳＮＲが識別基準を下回らなくなり、受信した信号光を正しく復調、識別できる。

したがって、ノード２−１からノード２−５まで、再生中継無しに、ＷＤＭ光を伝送できる。よって、安価に長距離伝送が可能な光ネットワーク１を構築できる。

なお、上述した制限波長数に応じた送信光パワーの増加制御は、ノード２単位で個別的に実施してもよい。図１３に、その一例を示す。図１３には、ノード２−１〜２−５のうち、ノード２−２とノード２−３との間（スパン＃２）の伝送路損失が、他のスパン＃１、＃３及び＃４に比べて大きい場合を例示している。

伝送路損失が他のスパン＃１、＃３及び＃４よりも大きいスパン＃２では、ＯＳＮＲが他のスパン＃１、＃３及び＃４よりも劣化し易い。受信端ノード（例えば、ノード２−５）での受信ＯＳＮＲの劣化量は、伝送路損失が大きなスパンでの劣化量が支配的となる。

そこで、例えば、伝送路損失が他よりも大きなスパン＃２の送信ノードに相当するノード２−２に限って、既述の制限波長数（例えば、４０波長）に応じた送信光パワーの増加制御を実施してよい。これにより、スパン＃２に再生中継ノードを設置しなくても済むか、あるいは、設置が必要でも、その設置数を削減できる。

一方、ノード＃２−ノード＃３間のスパン＃２以外のスパン＃１、＃３及び＃４では、伝送路損失がスパン＃２よりも小さいため、波長数制限無し（例えば、最大８０波長）でのＷＤＭ光伝送をサポート可能である。

例えば、ノード＃１からノード＃５の間の各スパン＃１〜＃４では、最大４０波長のＷＤＭ光伝送を行ない、スパン＃２を除いたスパン＃１、＃３及び＃４では、更に最大４０波長（合計で最大８０波長）のＷＤＭ光伝送を行なうことが可能となる。

（送信光パワー設定例）
ＮＭＳ４によって各ノード２が集中的に監視されている光ネットワーク１では、ＮＭＳ４において、相対的に他のスパンよりも伝送路損失が大きい（例えば、最大の）スパンを識別可能である。スパンのＯＳＮＲの劣化量は、当該スパンの伝送路損失が支配的であると捉えてよい。

光ネットワーク１の伝送路損失情報には、光ネットワーク１のスパン毎の伝送路損失情報（「スパン損失情報」と称してよい。）が含まれてよい。伝送路損失情報は、光ネットワーク１の伝送性能を示す指標（パラメータ）の一例である。

当該指標（パラメータ）は、「ネットワークパラメータ」と称してよい。ネットワークパラメータには、例示的に、送信アンプ２５の出力光パワーや増幅特性を示す情報、光伝送路３の種別情報（例えば、ＳＳＭＦやＮＺ−ＤＳＦ、ＤＳＦ等）が含まれてよい。受信アンプ２１が備えられるノード２については、当該受信アンプ２１の出力光パワーや増幅特性を示す情報が、ネットワークパラメータに含まれてよい。

ＮＭＳ４は、例示的に、以上のようなネットワークパラメータを記憶、管理している。ＮＭＳ４は、図１４に例示するように、ネットワークパラメータを取得することで（処理Ｐ２１）、伝送路損失が最大のスパン、別言すると、ＯＳＮＲの劣化量が最大のスパンを識別する（処理Ｐ２２）。当該スパンが、既述の波長数制限のターゲットスパンであり、「波長数制限スパン」と称してよい。波長数制限スパンは、図１３に例示したスパン＃２に相当する。

ＮＭＳ４は、図１３に例示したように、識別した波長数制限スパン＃２の送信ノード２−２における送信アンプ２５の出力光パワーを決定し（処理Ｐ２３）、決定した出力光パワーに応じた励起光パワーの設定情報を送信ノード２−２宛に送信する（処理Ｐ２４）。

波長数制限スパン＃２の送信ノード２−２は、ＮＭＳ４から受信した設定情報に従って、励起ＬＤ２６の励起光パワーを設定、制御することで、送信アンプ２５の出力光パワーを制御する（処理Ｐ２５）。

以上のようにして、ＯＳＮＲの劣化量が最大の波長数制限スパンに対する、制限波長数に応じた送信光パワー制御を、光ネットワーク１において自動化することができる。

なお、かかる自動設定によっても、光パスの受信端に相当する受信ノード２−５において、所要の受信ＯＳＮＲが達成できないことがある。この場合、ＮＭＳ４は、例えば、所要ＯＳＮＲが達成されるまで、２番目、３番目、・・・というようにＯＳＮＲの劣化量が大きいスパンを順次に識別して出力光パワー設定情報を送信ノード２宛に送信すればよい。

このようにして、必要最低限の設定で受信ノード２において所要ＯＳＮＲを達成することが可能となる。ＯＳＮＲの劣化量が他よりも相対的に大きいスパンは、スパン損失情報を基に識別可能であるが、既述の他のネットワークパラメータを加味することで、より高精度な識別が可能になる。したがって、波長数制限スパンの選定、送信光パワー制御の最適化精度を向上できる。

（光伝送システム１への第２適用例）
図１５は、図１３に例示した光ネットワーク１の変形例を示すブロック図である。図１５に示す光ネットワーク１は、図１３の構成例に比して、例示的に、ノード２−１とノード２−４との間に、ノード２−２−１、ノード２−２−２、ノード２−３−１、及び、ノード２−３−２を備える点が異なる。

ノード２−２−１（＃２−１）は、図１３に例示したノード２−２（＃２）に相当し、ノード２−３−１（＃３−１）は、図１３に例示したノード２−３（＃３）に相当すると捉えてよい。

ノード２−２−２（＃２−２）は、ノード＃１からノード＃５への方向の光通信に着目すると、例示的に、ノード２−２−１（＃２−１）の分岐部２３（例えば図２及び図５〜図８参照）に、例えば光ファイバにて接続（「ＨＵＢ接続」と称してよい。）される。ノード＃１からノード＃５への方向は便宜的に「ダウンストリーム」と称してよい。

なお、ノード＃５からノード＃１への逆方向の光通信に着目すれば、ノード＃２−２は、例示的に、ノード＃２−１の合波部２４にＨＵＢ接続されてよい。「ダウンストリーム」の逆方向は、便宜的に、「アップストリーム」と称してよい。

一方、ノード２−３−２（＃３−２）は、ダウンストリームの光通信に着目すると、例示的に、ノード２−３−１の合波部２４（例えば図２及び図５〜図８参照）にＨＵＢ接続される。なお、アップストリームの光通信に着目すれば、ノード＃３−２は、例示的に、ノード＃３−１の分岐部２３にＨＵＢ接続されてよい。

ＨＵＢ接続されたノード＃２−２及びノード＃３−２は、それぞれ、便宜的に「ＨＵＢノード＃２−２及び＃３−２」と称してよい。

また、ＨＵＢノード＃２−２及び＃３−２の間（スパン＃５）は、例示的に、光伝送路３にて接続されている。当該光伝送路３の伝送路損失は、例示的に、ノード＃２−１とノード＃３−２との間（スパン＃２）の伝送路損失と同様に、他のスパン＃１、＃３及び＃４よりも大きいと仮定してよい。スパン＃２の伝送路損失と、スパン＃５の伝送路損失とは、同じでもよいし、異なっていてもよい。

なお、ノード＃２−１とノード＃２−２とは、個別のノード２に相当すると捉えても良いし、１つのノード２を成すと捉えてもよい。同様に、ノード＃３−１とノード＃３−２とは、個別のノード２に相当すると捉えてもよいし、１つのノード２を成すと捉えてもよい。

ダウンストリームに着目すると、ノード＃２−１は、分岐部２３にて、ノード＃１から受信したＷＤＭ光（例示的に、８０波長）の一部の波長（例示的に、４０波長）の光を、ＨＵＢ接続を介して、ＨＵＢノード＃２−２へドロップすることが可能である。なお、残りの光は、ノード＃３−１へスルーされる。

ＨＵＢノード＃２−２は、ノード＃２−１でドロップされた光（例示的に、４０波長のＷＤＭ光）を、ＨＵＢ接続を介して受信可能であり、受信した光をＨＵＢノード＃３−２へ光伝送路３を介して送信可能である。

また、ＨＵＢノード＃３−２は、ＨＵＢノード＃２−２から受信した光を、ＨＵＢ接続を介して、ノード＃３−１の合波部２４へ送信可能である。

ノード＃３−１は、ノード＃２−１をスルーしてきた光と、ＨＵＢノード＃３−２から受信される光と、を合波部２４にて合波して下流のノード＃４へ送信することが可能である。

アップストリームについては、ノード＃３−１でＷＤＭ光の一部がノード＃３−２へドロップされ、ノード＃２−２を介してノード＃２−１へ送信される。そして、ノード＃２−１において、ノード＃３−１をスルーしてきた光と、ノード＃２−２から受信される光と、が合波されてノード＃１へ送信される。

図１５に例示するネットワーク構成において、波長数制限スパンは、他よりも伝送路損失が大きいスパン＃２及び＃５となる。

したがって、ダウンストリームについては、スパン＃２の送信ノード＃２−１と、スパン＃５の送信ノード＃２−２とが、制限波長数に応じた送信光パワー制御のターゲットノードに該当する。

アップストリームについては、スパン＃２の送信ノード２はノード＃３−１であり、スパン＃５の送信ノード２はＨＵＢノード＃３−２である。

波長数制限スパンの識別、及び、ターゲットノード２への励起光パワーの設定情報の送信は、図１４に例示したフローチャートと同様の処理によって実現可能である。

以上により、図１５のネットワーク構成例では、スパン＃２及び＃５について、既述の制限波長数（例えば、最大４０波長）に応じた送信光パワーの増加制御が実施される。これにより、スパン＃２及び＃５に再生中継ノードを設置しなくても済むか、あるいは、設置が必要でも、その設置数を削減できる。

一方、スパン＃２及び＃５を除いたスパン＃１、＃３及び＃４では、伝送路損失がスパン＃２及び＃５よりも小さいため、波長数制限無し（例えば、最大８０波長）でのＷＤＭ光伝送をサポート可能である。

例えば、各スパン＃１〜＃５では、最大４０波長のＷＤＭ光伝送を行ない、スパン＃２及び＃５を除いたスパン＃１、＃３及び＃４では、更に最大４０波長（合計で最大８０波長）のＷＤＭ光伝送を行なうことが可能となる。

これにより、全ノード（＃１〜＃５）間で、最大波長多重数（例えば、８０波長）によるＷＤＭ光伝送が可能になる。

（波長間隔変更）
既述の波長数制限スパンでは、ＷＤＭ光における波長間隔（「波長グリッド」と称してもよい。）を、波長数制限前の波長間隔よりも広げることが可能である。

例えば図１６に示すように、スパン＃１〜＃４のうち、波長数制限スパン＃２を除いたスパン＃１、＃３及び＃４では、５０ＧＨｚの波長間隔で配置された最大８０波長のＷＤＭ光を伝送する。

一方、波長数制限スパン＃２では、例示的に、５０ＧＨｚよりも広い１００ＧＨｚの波長間隔で配置された最大４０波長のＷＤＭ光を伝送することが可能である。

このように波長数制限スパン＃２を伝送されるＷＤＭ光の波長間隔を広げることで、既述のＯＳＮＲの改善効果に加えて、ＸＰＭやＦＷＭ等の非線形ペナルティの低減が可能となる。したがって、光伝送性能を更に改善することができる。なお、「ＸＰＭ」は、相互位相変調（cross-phase modulation）の略称であり、「ＦＷＭ」は、四光波混合（four-wave mixing）の略称である。

（波長間隔監視制御）
図１７に、図１６により上述した波長間隔制御の一例を示す。なお、図１７に例示するフローチャートの処理は、例示的に、波長数制限スパン＃２の送信ノード＃２において実施されてよい。

例えば、既述の制御部２７及び制御部２７ｂ〜２７ｄのいずれかによって、図１７のフローチャートが実施されてよい。以下、制御部２７及び制御部２７ｂ〜２７ｄは、便宜的に「制御部２７」と総称する。

図１７に例示するように、ＷＤＭ光の波長多重数を増やす際には、合波部２４に対して波長増設に応じた接続設定が行なわれる（処理Ｐ３１）。当該接続設定は、例えば既述のクロスコネクト情報に反映される。

制御部２７は、当該クロスコネクト情報、あるいは、モニタ２８のモニタ情報から、運用波長数及び波長間隔を識別できる（処理Ｐ３２）。制御部２７は、識別した運用波長数が所期の設定波長数以下であるか否かをチェックする（処理Ｐ３３）。

チェックの結果、識別した運用波長数が所期の設定波長数以下であれば（処理Ｐ３３でＹｅｓの場合）、制御部２７は、更に、識別した波長間隔が所定の間隔（図１６の例では、１００ＧＨｚ間隔）になっているか否かをチェックする（処理Ｐ３４）。

チェックの結果、波長間隔が所定間隔になっていなければ（処理Ｐ３４でＮｏの場合）、制御部２７は、例えば光送信器６に対して所定間隔を示す波長設定情報を通知する（処理Ｐ３５）。

光送信器６は、制御部２７から通知された波長設定情報によって識別される波長間隔となるように送信波長を制御する（処理Ｐ３６）。送信波長の制御は、例示的に、既述のチューナブルＬＤの発光波長の制御によって実現できる。なお、光送信器６に通知する情報は、波長設定情報に代えて、波長設定情報によって識別される波長間隔に応じた送信波長の制御情報であってもよい。

このようにして、波長数制限スパン＃２の送信ノード＃２において、制限波長数での波長間隔の監視及び制御が可能となる。したがって、既述のとおり、ＯＳＮＲの改善と非線形ペナルティの低減とによる光伝送性能の改善が可能になる。

なお、図１７の処理Ｐ３３において、運用波長数が所期の設定波長数を超えていれば（処理Ｐ３３でＮｏの場合）、制御部２７は、処理Ｐ３３での接続設定を拒否してよい。例示的に、制御部２７は、増設波長に対応する送信光源をシャットダウン制御して、アラームを例えばＮＭＳ４や外部機器宛に発出してよい（処理Ｐ３７）。

なお、上述した波長間隔監視制御は、ＮＭＳ４によって実施されてもよい。ＮＭＳ４が波長間隔監視制御を実施することで、波長数制限スパン＃２の送信ノード＃２に限らず、いずれのノード２の送信波長間隔も制御対象にできる。

１ 光伝送システム（光ネットワーク）
２−１〜２−ｎ（＃１〜＃ｎ） 光伝送装置（ノード）
２−２−１，２−２−２，２−３−１，２−３−２ 光伝送装置（ノード）
３ 光伝送路
４ ＮＭＳ
５ 光受信器
６ 光送信器
２１ 光増幅部（受信アンプ、プリアンプ）
２１ａ 光増幅部
２２，２２ａ，２６ 励起光源
２３ 分岐（ドロップ）部
２４ 合波（アド）部
２５ 光増幅部（送信アンプ、ポストアンプ）
２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ 制御部
２８ モニタ（ＯＣＭ）

Claims (12)

1. 複数の波長の光を含む波長多重光が入力され、前記波長多重光を増幅する光増幅装置において、
   励起光を出力する励起光部と、
   前記励起光のパワーレベルに応じて、前記波長多重光を増幅する光増幅部と、を有し、
   前記光増幅装置に入力される波長多重光の波長数は、前記光増幅装置に入力される可能性のある最大の波長数として設定された最大波長数以下の波長数であり、
   前記励起光のパワーレベルを前記最大波長数に基づいて決定することで前記波長多重光の一波長あたりの増幅利得を増加させることを特徴とする光増幅装置。
2. 前記励起光のパワーレベルを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、設定された前記最大波長数に基づいて、前記励起光のパワーレベルを制御する、請求項１に記載の光増幅装置。
3. 前記最大波長数の設定は、前記光増幅装置を含む光ネットワークのマネージメントを行なうネットワークマネージメントシステムから前記制御部に対して行なわれる、請求項２に記載の光増幅装置。
4. 前記最大波長数の設定は、前記光増幅装置に対して設定された、波長数の装置設定情報に基づいて行なわれる、請求項２に記載の光増幅装置。
5. 前記励起光のパワーレベルを制御する制御部と、
   前記波長多重光の波長数をモニタするモニタと、を備え、
   前記制御部は、前記モニタによってモニタされた波長数を基に、前記最大波長数の設定を行なう、請求項１に記載の光増幅装置。
6. 前記制御部は、
   前記モニタによってモニタされた波長数が前記設定した最大波長数を超えると、アラームを出力する、請求項５に記載の光増幅装置。
7. 前記制御部は、
   前記設定された最大波長数以下の波長数に応じて、前記波長多重光の波長間隔を拡大制御する、請求項２に記載の光増幅装置。
8. 複数の波長の光を含む波長多重光が入力され、前記波長多重光を増幅する光増幅装置において、
   励起光を出力する励起光部と、
   前記励起光のパワーレベルに応じて、前記波長多重光を増幅する光増幅部と、を有し、
   前記光増幅装置に入力される波長多重光の波長数は、前記光増幅装置に入力される可能性のある最大の波長数として設定された最大波長数以下の波長数であり、
   前記光増幅部の出力光パワーレベルの設定値は、前記最大波長数に基づいて決定されることを特徴とする光増幅装置。
9. 前記励起光のパワーレベルは、前記光増幅部の出力光パワーレベルの設定値に基づいて決定される、請求項８に記載の光増幅装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の光増幅装置を備えた光伝送装置。
11. 複数の光伝送装置を備えた光伝送システムであって、
    前記光伝送装置のいずれかが、請求項１〜９のいずれか１項に記載の光増幅装置を備えた光伝送装置である、光伝送システム。
12. 前記光増幅装置を備えた光伝送装置は、光伝送損失が他の伝送区間よりも大きい伝送区間の送信側に配置された、請求項１１に記載の光伝送システム。

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