(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-19
(45)【発行日】2023-12-27
(54)【発明の名称】伝送路監視装置及び伝送路監視方法
(51)【国際特許分類】
H04B 10/079 20130101AFI20231220BHJP
H04B 10/61 20130101ALN20231220BHJP
【ＦＩ】
H04B10/079 150
H04B10/61
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020058441
(22)【出願日】2020-03-27
(65)【公開番号】P2021158582
(43)【公開日】2021-10-07
【審査請求日】2022-10-06
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人情報通信研究機構、「高度通信・放送研究開発委託研究／高スループット・高稼動な通信を提供する順応型光ネットワーク技術の研究開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】吉田 節生
(72)【発明者】
【氏名】谷村 崇仁
【審査官】後澤 瑞征
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１３３７２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／１２４４１５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－２０１７２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】Takahito Tanimura et al.，Experimental Demonstration of a Coherent Receiver that Visualizes Longitudinal Signal Power Profile over Multiple Spans out of Its Incoming Signal，45th European Conference on Optical Communication (ECOC 2019)，2019年09月
【文献】Takeo Sasai et al.，Simultaneous Detection of Anomaly Points and Fiber types in Multi-span Transmission Links Only by Receiver-side Digital Signal Processing，2020 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC)，2020年03月
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ １０／０７ － １０／０７９
Ｈ０４Ｂ １０／６１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
伝送路から入力された光信号の光電界成分を示す電界信号に対し、前記伝送路を分割する仮想的な複数の区間の各々で前記光信号に生ずる波長分散及び非線形歪みを交互に補償する補償部と、前記補償部により前記波長分散及び前記非線形歪みを補償された前記電界信号の品質を評価する評価部と、
前記複数の区間の各々の長さに応じて前記波長分散の第１補償量を前記補償部に設定し、前記品質が所定の条件を満たすときの前記複数の区間の各々の前記非線形歪みの第２補償量を探索する探索部と、
前記第１補償量及び前記第２補償量の関係に基づき前記伝送路上の前記光信号のパワー分布を監視する監視部とを有し、
前記探索部は、
前記複数の区間の各々を順次に選択し、
前記第１補償量を前記補償部に設定し、
前記選択中の区間以外の各区間では前記非線形歪みが生じないと仮定し、前記品質が前記所定の条件を満たすときの前記選択中の区間の前記非線形歪みの第３補償量を探索し、
前記複数の区間の各々の前記第３補償量を初期値として前記第２補償量を探索することを特徴とする伝送路監視装置。
【請求項2】
前記探索部は、前記品質の前記所定の条件として、前記電界信号のＱ値が最大値であることを条件とすることを特徴とする請求項１に記載の伝送路監視装置。
【請求項3】
前記探索部は、前記複数の区間の各々の前記第３補償量の探索を並列処理することを特徴とする請求項１または２に記載の伝送路監視装置。
【請求項4】
前記探索部は、前記第１補償量を、前記選択中の区間内の位置を境界とする上流側の区間及び下流側の区間に分けて前記補償部に設定して、前記第３補償量を探索することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の伝送路監視装置。
【請求項5】
前記探索部は、前記複数の区間の前記非線形歪みの補償量を変動させることにより前記第２補償量を探索し、
前記非線形歪みの補償量を変動させるたびに前記品質の増減を判定し、前記品質の増加量が所定回数だけ連続して下限値を下回ったとき、前記第２補償量の探索を終了することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の伝送路監視装置。
【請求項6】
前記探索部は、前記選択中の区間の前記非線形歪みの補償量を最小値から最大値まで所定量ずつ増加させ、前記非線形歪みの補償量を増加させるたびに前記品質の増減を判定することにより、前記選択中の区間の前記第３補償量を探索することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の伝送路監視装置。
【請求項7】
伝送路から入力された光信号の光電界成分を示す電界信号に対し、前記伝送路を分割する仮想的な複数の区間の各々で前記光信号に生ずる波長分散及び非線形歪みを交互に補償し、前記波長分散及び前記非線形歪みを補償された前記電界信号の品質を評価し、
前記複数の区間の各々の長さに応じて前記波長分散の第１補償量を設定し、前記品質が所定の条件を満たすときの前記複数の区間の各々の前記非線形歪みの第２補償量を探索し、
前記第１補償量及び前記第２補償量の関係に基づき前記伝送路上の前記光信号のパワー分布を監視し、
前記第２補償量の探索において、
前記複数の区間の各々を順次に選択し、
前記第１補償量を設定し、
前記選択中の区間以外の各区間では前記非線形歪みが生じないと仮定し、前記品質が前記所定の条件を満たすときの前記選択中の区間の前記非線形歪みの第３補償量を探索し、
前記複数の区間の各々の前記第３補償量を初期値として前記第２補償量を探索することを特徴とする伝送路監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本件は、伝送路監視装置及び伝送路監視方法に関する。
【背景技術】
【0002】
大容量のデータ伝送の需要の増加に応じ、例えば１つの波長光で１００（Ｇｂｐｓ）以上の伝送を可能とするデジタルコヒーレント光伝送方式の研究開発が行われている。デジタルコヒーレント光伝送方式では信号の変調に光の強度及び位相が用いられる。このような変調方式としては、例えば６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）が挙げられる。
【0003】
デジタルコヒーレント光伝送方式の受信装置は、伝送路から光信号をデジタルコヒーレント受信し、光信号の偏波成分ごとの電界信号に変換し、各電界信号に対し、例えば、伝送路の波長分散と非線形歪み（伝送路の非線形光学効果による劣化）を補償する。
【0004】
送信装置と受信装置の間には、光信号の伝送路として、例えば数十ｋｍから数千ｋｍの光ファイバが延びている。ネットワーク内で光信号を適切にルーティングするため、例えば伝送路上の光信号のパワー分布の監視結果が用いられる。パワー分布の監視手段としては、例えば波長分散及び非線形歪みの各々の補償量を用いる手法が提案されている（例えば特許文献１を参照）。また、非特許文献１には、伝送路のセクションごとに波長分散及び非線形歪みの各々の補償量を調整する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１８－１３３７２５号公報
【非特許文献】
【0006】
【文献】T.Tanimura et al., “Semi-blind Nonlinear Equalization in Coherent Multi-Span Transmission System with Inhomogeneous Span Parameters”,OFC2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
非特許文献１の技術によると、伝送路のセクションごとに波長分散及び非線形歪みの各々の補償量が得られるため、波長分散の補償量と非線形歪みの補償量の関係に基づき光信号のパワー分布を監視することが可能である。しかし、非線形歪みの補償量は、不正確な値を初期値とし、最急降下法に従って、信号品質が最大となるようにセクションごとの最適な値が探索される。
【0008】
この探索は、セクション数分の変数の最適化問題を解くことにより行われ、多くの局所的な最適解が存在する。このため、真の最適値から離れた不正確な初期値が用いられると、光信号のパワー分布を高精度に監視することは難しい。
【0009】
本発明は、伝送路上の光信号のパワーを高精度に監視することができる伝送路監視装置及び伝送路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】
【0010】
１つの態様では、伝送路監視装置は、伝送路から入力された光信号の光電界成分を示す電界信号に対し、前記伝送路を分割する仮想的な複数の区間の各々で前記光信号に生ずる波長分散及び非線形歪みを交互に補償する補償部と、前記補償部により前記波長分散及び前記非線形歪みを補償された前記電界信号の品質を評価する評価部と、前記複数の区間の各々の長さに応じて前記波長分散の第１補償量を前記補償部に設定し、前記品質が所定の条件を満たすときの前記複数の区間の各々の前記非線形歪みの第２補償量を探索する探索部と、前記第１補償量及び前記第２補償量の関係に基づき前記伝送路上の前記光信号のパワー分布を監視する監視部とを有し、前記探索部は、前記複数の区間の各々を順次に選択し、前記第１補償量を前記補償部に設定し、前記選択中の区間以外の各区間では前記非線形歪みが生じないと仮定し、前記品質が前記所定の条件を満たすときの前記選択中の区間の前記非線形歪みの第３補償量を探索し、前記複数の区間の各々の前記第３補償量を初期値として前記第２補償量を探索する。
【0011】
１つの態様では、伝送路監視方法は、伝送路から入力された光信号の光電界成分を示す電界信号に対し、前記伝送路を分割する仮想的な複数の区間の各々で前記光信号に生ずる波長分散及び非線形歪みを交互に補償し、前記波長分散及び前記非線形歪みを補償された前記電界信号の品質を評価し、前記複数の区間の各々の長さに応じて前記波長分散の第１補償量を設定し、前記品質が所定の条件を満たすときの前記複数の区間の各々の前記非線形歪みの第２補償量を探索し、前記第１補償量及び前記第２補償量の関係に基づき前記伝送路上の前記光信号のパワー分布を監視し、前記第２補償量の探索において、前記複数の区間の各々を順次に選択し、前記第１補償量を設定し、前記選択中の区間以外の各区間では前記非線形歪みが生じないと仮定し、前記品質が前記所定の条件を満たすときの前記選択中の区間の前記非線形歪みの第３補償量を探索し、前記複数の区間の各々の前記第３補償量を初期値として前記第２補償量を探索する方法である。
【発明の効果】
【0012】
１つの側面として、伝送路上の光信号のパワーを高精度に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】デジタルコヒーレント光伝送方式の伝送システムの一例を示す構成図である。
【図2】伝送路監視装置の一例を示す構成図である。
【図3】伝送特性解析部の一例を示す構成図である。
【図4】伝送路の区間ごとの分散補償量及び非線形補償量の一例を示す図である。
【図5】伝送路の区間ごとの非線形補償量の初期値の探索方法の一例を示す図である。
【図6】伝送路監視処理の一例を示すフローチャートである。
【図7】非線形補償量の初期値の決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図8】非線形補償量の決定処理の一例を示すフローチャートである。
【図9】伝送特性解析部の他の例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
（伝送システムの構成例）
図１は、デジタルコヒーレント光伝送方式の伝送システムの一例を示す構成図である。伝送システムは、伝送路９に光信号Ｓｏを送信する送信装置１と、伝送路９を介して光信号Ｓｏを受信する受信装置２と、伝送路上の光信号Ｓｏのパワー分布を監視する伝送路監視装置３とを有する。
図１は、デジタルコヒーレント光伝送方式の伝送システムの一例を示す構成図である。伝送システムは、伝送路９に光信号Ｓｏを送信する送信装置１と、伝送路９を介して光信号Ｓｏを受信する受信装置２と、伝送路上の光信号Ｓｏのパワー分布を監視する伝送路監視装置３とを有する。
【0015】
送信装置１は、送信処理回路１０と、光源１１と、デジタルアナログ変換器（Digital-to-Analog Converter）１２ａ～１２ｄとを有する。また、送信装置１は、位相変調器（PM: Phase Modulator）１３ａ～１３ｄと、偏波ビームスプリッタ（PBS: Polarization Beam Splitter）１４と、偏波ビームコンバイナ（PBC: Polarization Beam Combiner）１５とを有する。送信装置１は、イーサネット（登録商標）信号などのデータ信号Ｓから、互いに直交するＸ偏波及びＹ偏波が合成された光信号Ｓｏを生成する。
【0016】
送信処理回路１０は、他装置から入力されたデータ信号Ｓを６４ＱＡＭなどの多値変調方式により変調することにより電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑを生成してＤＡＣ１２ａ～１２ｄにそれぞれ出力する。電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑは光信号Ｓｏの光電界成分を示す。電界信号Ｘｉ，Ｘｑは光信号ＳｏのＸ偏波のＩ成分及びＱ成分であり、電界信号Ｙｉ，Ｙｑは光信号ＳｏのＹ偏波のＩ成分及びＱ成分である。なお、送信処理回路１０としては、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）が挙げられるが、これに限定されず、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）であってもよい。
【0017】
ＤＡＣ１２ａ～１２ｄは、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑをそれぞれデジタル信号からアナログ信号に変換する。電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，ＹｑはＰＭ１３ａ～１３ｄにそれぞれ入力される。なお、ＤＡＣ１２ａ～１２ｄは送信処理回路１０内に構成されてもよい。
【0018】
光源１１は、例えばＬＤ（Laser Diode）であり、所定の周波数の光ＳをＰＢＳ１４に出力する。ＰＢＳ１４は光ＳをＸ軸及びＹ軸（偏光軸）の偏波成分に分離する。光ＳのＸ偏波成分はＰＭ１３ａ，１３ｂにそれぞれ入力され、光ＳのＹ偏波成分はＰＭ１３ｃ，１３ｄにそれぞれ入力される。
【0019】
ＰＭ１３ａ～１３ｄは、アナログ信号に変換された電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑにより光Ｓをそれぞれ光変調する。より具体的には、ＰＭ１３ａ，１３ｂは、光ＳのＸ偏波を電界信号Ｘｉ，Ｘｑに基づきそれぞれ位相変調し、ＰＭ１３ｃ，１３ｄは、光ＳのＹ偏波を電界信号Ｙｉ，Ｙｑに基づきそれぞれ位相変調する。位相変調された光ＳのＸ偏波成分及びＹ偏波成分はＰＢＣ１５に入力される。ＰＢＣ１５は、光ＳのＸ偏波成分及びＹ偏波成分を偏波合成して、光信号Ｓｏとして伝送路９に出力する。
【0020】
受信装置２は、受信処理回路２０と、フロントエンド部２９と、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Convertor）２２ａ～２２ｄとを有する。フロントエンド部２９は、光源２１と、ＰＤ（PhotoDiode）２３ａ～２３ｄと、９０度光ハイブリッド回路２４０，２４１と、ＰＢＳ２５，２６とを有し、伝送路９から光信号Ｓｏをデジタルコヒーレント受信する。ＰＢＳ２６は、送信装置１から伝送路９を介して入力された光信号ＳｏをＸ偏波成分及びＹ偏波成分に分離して９０度光ハイブリッド回路２４０，２４１にそれぞれ出力する。
【0021】
また、光源２１は、送信装置１の局発光ＬＯｒをＰＢＳ２５に入力する。ＰＢＳ２５は、局発光ＬＯｒをＸ偏波成分及びＹ偏波成分に分離して９０度光ハイブリッド回路２４０，２４１にそれぞれ出力する。
【0022】
９０度光ハイブリッド回路２４０は、光信号ＳｏのＸ偏波成分及び局発光ＬＯｒのＸ偏波成分を干渉させる導波路により光信号ＳｏのＸ偏波成分を検波する。９０度光ハイブリッド回路２４０は、検波結果として、Ｉチャネル及びＱチャネルの振幅及び位相に応じた光電界成分をＰＤ２３ａ，２３ｂにそれぞれ出力する。
【0023】
９０度光ハイブリッド回路２４１は、光信号ＳｏのＹ偏波成分及び局発光ＬＯｒのＹ偏波成分を干渉させる導波路により光信号ＳｏのＹ偏波成分を検波する。９０度光ハイブリッド回路２４１は、検波結果として、Ｉチャネル及びＱチャネルの振幅及び位相に応じた光電界成分をＰＤ２３ｃ，２３ｄにそれぞれ出力する。
【0024】
ＰＤ２３ａ～２３ｄは、入力された光電界成分を電気信号に変換して、電気信号をＡＤＣ２２ａ～２２ｄにそれぞれ出力する。ＡＤＣ２２ａ～２２ｄは、ＰＤ２３ａ～２３ｄから入力された電気信号を電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑにそれぞれ変換する。電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑは受信処理回路２０に入力される。
【0025】
受信処理回路２０は、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑに対して、伝送路９内の偏波モード分散や偏波依存性損失により光信号Ｓｏに生じた波形歪みを動的なパラメータに基づいて補償し、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑからデータ信号Ｓを生成する。なお、受信処理回路２０としては、例えばＤＳＰが挙げられるが、これに限定されず、例えばＦＰＧＡまたはＡＳＩＣであってもよい。
【0026】
また、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑは、受信処理回路２０に向かう伝送線路の途中で分岐して伝送路監視装置３に入力される。
【0027】
伝送路監視装置３は、例えば電気ケーブルや電気コネクタなどを介して受信装置２に接続され、受信装置２から入力された電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑに基づき伝送路９上の光信号Ｓｏのパワー分布を監視する。なお、伝送路監視装置３は、受信装置２の内部に構成されてもよい。
【0028】
（伝送路監視装置３の構成例）
図２は、伝送路監視装置３の一例を示す構成図である。伝送路監視装置３は、制御部３０と、書き込み処理部３１と、メモリ３２と、伝送特性解析部３３と、パワー分布監視部３４とを有する。書き込み処理部３１、制御部３０、伝送特性解析部３３、及びパワー分布監視部３４は、例えば、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどのハードウェア、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを駆動するソフトウェアの機能、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成される。
図２は、伝送路監視装置３の一例を示す構成図である。伝送路監視装置３は、制御部３０と、書き込み処理部３１と、メモリ３２と、伝送特性解析部３３と、パワー分布監視部３４とを有する。書き込み処理部３１、制御部３０、伝送特性解析部３３、及びパワー分布監視部３４は、例えば、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣなどのハードウェア、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを駆動するソフトウェアの機能、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成される。
【0029】
書き込み処理部３１には、ＡＤＣ２２ａ～２２ｄから電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑが入力される。書き込み処理部３１は、光信号Ｓｏのパワー分布の監視に必要な時間分の電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑの信号データをメモリ３２に書き込む。メモリ３２は信号データを保持する。
【0030】
伝送特性解析部３３は、メモリ３２から電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑの信号データを読み出し、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑに対し、伝送路９内で光信号Ｓｏに生ずる波長分散及び非線形光学効果による劣化、つまり非線形歪みを補償することにより伝送路９の特性を解析する。伝送特性解析部３３は、伝送路９を仮想的な複数の区間に離散近似し、区間ごとに波長分散及び非線形歪みを補償する。伝送特性解析部３３は、一例として、伝送路９をｎ個の区間に均等に分割して補償を行う。
【0031】
伝送特性解析部３３は、各区間の長さに応じて波長分散の補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］（ｎ：正の整数）を設定し、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑの品質が所定条件を満たすときの各区間の非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］を探索する。伝送特性解析部２２は、波長分散の補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］及び非線形歪みの補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］をパワー分布監視部３４に出力する。ここで、［１］～［ｎ］は伝送路９の仮想的な区間を識別する。
【0032】
パワー分布監視部３４は、波長分散の補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］及び非線形歪みの補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の関係に基づき伝送路９上の光信号Ｓｏのパワー分布を監視する。パワー分布監視部３４は、パワー分布の監視結果を例えば他装置に出力する。なお、パワー分布監視部３４は監視部の一例である。
【0033】
制御部３０は、書き込み処理部３１、伝送特性解析部３３、及びパワー分布監視部３４に対し、伝送路９の監視処理の制御を行う。例えば、制御部３０は、伝送特性解析部３３、及びパワー分布監視部３４に各種の設定や所定のシーケンスに従った動作指示などを行う。
【0034】
図３は、伝送特性解析部３３の一例を示す構成図である。伝送特性解析部３３は、パラメータ探索処理部４０、読み出し処理部４３、信号品質評価部４４、補償部４５、及びパラメータ記憶部４６を有する。
【0035】
読み出し処理部４３は、メモリ３２から電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑの信号データを読み出す。読み出し処理部４３は、パラメータ探索処理部４０からの読出し制御信号に従って補償部４５にデータを出力する。
【0036】
補償部４５は、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑに対し、伝送路９を分割する仮想的な複数の区間の各々で光信号Ｓｏに生ずる波長分散及び非線形歪みを交互に補償する。補償部４５は、上流側分散補償部（上流ＣＤＣ（Chromatic Dispersion Compensator））４１－Ｕ、目標非線形歪み補償部（目標ＮＬＣ（NonLiner Compensator））４２－Ｋ、及び下流側分散補償部（下流ＣＤＣ）４１－Ｄを有する。また、補償部４５は、複数組の分散補償部（ＣＤＣ＃１～＃ｎ）４１－１～４１－ｎ及び非線形歪み補償部（ＮＬＣ＃１～＃ｎ）４２－１～４２－ｎを有する。
【0037】
上流ＣＤＣ４１－Ｕ、下流ＣＤＣ４１－Ｄ、及びＣＤＣ４１－１～４１－ｎは、伝送路９の各区間で光信号Ｓｏに生ずる波長分散を補償する。上流ＣＤＣ４１－Ｕ、下流ＣＤＣ４１－Ｄ、及びＣＤＣ４１－１～４１－ｎは、信号データを高速フーリエ変換（FFT: Fast Fourier Transform）し、周波数領域フィルタによりフィルタリングした後、逆高速フーリエ変換（IFFT: Inverse FFT）することで波長分散を補償する。
【0038】
目標ＮＬＣ４２－Ｋ及びＮＬＣ４２－１～４２－ｎは、伝送路９の各区間で光信号Ｓｏに生ずる非線形歪みを補償する。非線形歪みとは、例えば自己位相変調などの非線形光学効果により光信号Ｓｏに生ずる歪みである。目標ＮＬＣ４２－Ｋ及びＮＬＣ４２－１～４２－ｎは、信号データから光信号Ｓｏのパワーを検出して、非線形補償係数と乗算した後、乗算で得た値に応じて信号データの位相を調整することにより非線形歪みを補償する。
【0039】
上流ＣＤＣ４１－Ｕ、目標ＮＬＣ４２－Ｋ、下流ＣＤＣ４１－Ｄは、読み出し処理部４３と信号品質評価部４４の間のデータの伝送線路に直列に接続されている。また、ＣＤＣ４１－１～４１－ｎ及びＮＬＣ４２－１～４２－ｎは、読み出し処理部４３と信号品質評価部４４の間のデータの他の伝送線路に交互かつ直列に接続されている。
【0040】
読み出し処理部４３は、パラメータ探索処理部４０からの読出し制御信号に従って電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑの信号データを伝送線路の最上流の上流ＣＤＣ４１－ＵまたはＣＤＣ４１－１に出力する。なお、上記の補償部４５の接続構成は、補償部４５がソフトウェアの機能として構成される場合、該当機能ブロックの間の連携関係を表す。これは、以降の接続構成の説明についても同様である。
【0041】
上流ＣＤＣ４１－Ｕに入力された信号データは、目標ＮＬＣ４２－Ｋ及び下流ＣＤＣ４１－Ｄを経由して信号品質評価部４４に出力される。信号データは、上流ＣＤＣ４１－Ｕ及び下流ＣＤＣ４１－Ｄにより波長分散を補償され、目標ＮＬＣ４２－Ｋにより非線形歪みを補償される。
【0042】
また、ＣＤＣ４１－１に入力された信号データは、ＣＤＣ４１－２～４１－ｎ及びＮＬＣ４２－１～４２－ｎを交互に経由して信号品質評価部４４に出力される。信号データは、上流ＣＤＣ４１－Ｕ及び下流ＣＤＣ４１－Ｄにより波長分散を補償され、目標ＮＬＣ４２－Ｋにより非線形歪みを補償される。
【0043】
このように、補償部４５は、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑに対し、波長分散及び非線形歪みを交互に補償する。このため、波長分散または非線形歪みが連続して補償される場合より効果的な補償が可能である。
【0044】
最下流の下流ＣＤＣ４１－ＤまたはＮＬＣ４２－ｎから出力された信号データは、信号品質評価部４４に入力される。
【0045】
信号品質評価部４４は、評価部一例であり、補償部４５により波長分散及び非線形歪みを補償された電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑの品質を評価する。信号品質評価部４４は、信号データのエラーレートから電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑの品質の一例としてＱ値を算出する。信号品質評価部４４はＱ値をパラメータ探索処理部４０に出力する。
【0046】
パラメータ探索処理部４０は、探索部の一例であり、伝送路９の各区間の長さに応じて波長分散の補償量（以下、「分散補償量」と表記）を補償部４５に設定し、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑの品質が所定の条件を満たすときの伝送路９の各区間の非線形歪みの補償量（以下、「非線形補償量」）を探索する。
【0047】
パラメータ探索処理部４０は、初期値決定部４００、補償量決定部４０１、及び出力処理部４０２を有する。初期値決定部４００は、ＮＬＣ４２－１～４２－ｎの非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の初期値を決定する。初期値決定部４００は、初期値として、伝送路９の区間ごとにＱ値が最大となる目標ＮＬＣ４２－Ｋの非線形補償量Ｎｓ［ｋ］（ｋ＝１，２，・・・，ｎ）を探索する。このとき、初期値決定部４００は、探索対象の区間内の位置の上流側の分散補償量Ｄｕ［ｋ］を上流ＣＤＣ４１－Ｕに設定し、探索対象の区間内の位置の下流側の分散補償量Ｄｄ［ｋ］を下流ＣＤＣ４１－Ｄに設定する。なお、整数ｋは区間の識別子である。
【0048】
初期値決定部４００は、決定した初期値をパラメータ記憶部４６に記憶させ、決定の完了を補償量決定部４０１に通知する。なお、パラメータ記憶部４６は例えばメモリなどの記憶手段である。
【0049】
補償量決定部４０１は、伝送路９の区間ごとの分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］をＣＤＣ４１－２～４１－ｎに設定し、伝送路９の区間ごとのＮＬＣ４２－１～４２－ｎの非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］を探索してパラメータ記憶部４６に記憶させる。補償量決定部４０１は、探索により非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］を決定すると、決定の完了を出力処理部４０２に通知する。
【0050】
出力処理部４０２は、ＣＤＣ４１－２～４１－ｎの分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］、及びＮＬＣ４２－１～４２－ｎの非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］をパラメータ記憶部４６から読み出してパワー分布監視部３４に出力する。
【0051】
パワー分布監視部３４は、分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］及び非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の関係に基づき伝送路９上の光信号Ｓｏのパワー分布を監視する。
【0052】
次にパラメータ探索処理部４０の処理について述べる。
【0053】
図４は、伝送路９の区間Ｌ１～Ｌｎごとの分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］及び非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の一例を示す図である。図４の紙面最上部には、送信装置１及び受信装置２の間を結ぶ伝送路９が示されており、伝送路９には、光信号Ｓｏを増幅する光増幅器９０が間隔をおいて接続されている。また、受信装置２には、伝送路監視装置３が接続されている。
【0054】
符号Ｇ１は、伝送路９の距離（位置）に応じた光信号Ｓｏのパワー分布の一例を示す。光信号Ｓｏは光増幅器９０に入るとパワーが増幅される。このため、光信号Ｓｏのパワーは、光増幅器９０により増加し、光増幅器９０がない伝送路９では伝送損失により徐々に低下する。
【0055】
符号Ｇ２は、伝送路９の距離（位置）に応じた光信号Ｓｏの累積波長分散量の一例を示す。伝送路９の累積波長分散量は送信装置１からの距離に比例する。
【0056】
符号Ｇ３は、伝送路９の区間Ｌ１～Ｌｎごとの分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］及び非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の一例を示す。伝送路監視装置３は、伝送路９を離散近似することにより仮想的な区間Ｌ１～Ｌｎとして扱う。なお、区間Ｌ１～Ｌｎは光増幅器９０の位置とは無関係に設定される。
【0057】
補償量決定部４０１は、符号Ｇ２で示される累積分散補償量を伝送路９の距離とみなすことにより、各区間Ｌ１～Ｌｎの長さに応じて分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］を決定し、ＣＤＣ４１－１～４１－ｎにそれぞれ設定する。このとき、補償量決定部４０１は、予め各区間Ｌ１～Ｌｎの長さを把握している。また、補償量決定部４０１は、区間Ｌ１～Ｌｎごとの長さに加えて、伝送路９を構成する光ファイバの種類に応じて分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］を決定してもよい。このように、補償量決定部４０１は、実際の伝送路９に関するパラメータに従って高精度に分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］を決定する。
【0058】
また、補償量決定部４０１は、分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］をＣＤＣ４１－１～４１－ｎにそれぞれ設定した後、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，ＹｑのＱ値が最大となるときの各区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］を例えば山登り法により探索する。非線形光学効果は、光信号Ｓｏのパワーの高い位置、つまり光増幅器９０の出力端から所定範囲内で顕著となる。また、補償量決定部４０１は、各区間Ｌ１～Ｌｎの長さに応じて分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］を設定する。
【0059】
このため、補償量決定部４０１は、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑの品質が所定条件を満たすように各区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］を決定することにより、非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］を、それぞれ、伝送路９の区間Ｌ１～Ｌｎごとの光信号Ｓｏのパワーとみなすことを可能とする。これにより、パワー分布監視部３４は、区間Ｌ１～Ｌｎごとの分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］及び非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の関係に基づき伝送路９上の光信号Ｓｏのパワー分布を監視することができる。なお、分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］及び非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］は、それぞれ、第１補償量及び第２補償量の一例である。
【0060】
この探索は、伝送路９の区間Ｌ１～Ｌｎ分の変数の最適化問題を解くことにより行われ、多くの局所的な最適解が存在する。このため、真の最適値から離れた不正確な初期値が用いられると、光信号Ｓｏのパワー分布を高精度に監視することは難しい。
【0061】
そこで、初期値決定部４００は、非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の探索に先立ち、上流ＣＤＣ４１－Ｕ、目標ＮＬＣ４２－Ｋ、及び下流ＣＤＣ４１－Ｄを用いて非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の最適な初期値を探索する。以下に初期値の探索について述べる。
【0062】
【0063】
初期値決定部４００は、各区間Ｌ１～Ｌｎ（ｋ＝１～ｎ）を順次に選択し、選択中の区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を初期値として探索する。初期値決定部４００は、選択中の区間Ｌ１～Ｌｎの上流側及び下流側の各区間Ｌ１～Ｌｎの分散補償量Ｄｕ［ｋ］，Ｄｄ［ｋ］を上流ＣＤＣ４１－Ｕ及び下流ＣＤＣ４１－Ｄにそれぞれ設定する。
【0064】
初期値決定部４００は、例えば区間Ｌ１（ｋ＝１）を選択中、区間Ｌ１の非線形補償量Ｎｓ［１］の位置の上流側の分散補償量Ｄｕ［１］を上流ＣＤＣ４１－Ｕに設定し、区間Ｌ１の非線形補償量Ｎｓ［１］の位置の下流側の分散補償量Ｄｄ［１］を下流ＣＤＣ４１－Ｄに設定する。初期値決定部４００は、符号Ｇ２に示される累積分散補償量から上流側の分散補償量Ｄｕ［１］及び下流側の分散補償量Ｄｄ［１］を算出する。
【0065】
初期値決定部４００は、上流側の分散補償量Ｄｕ［１］及び下流側の分散補償量Ｄｄ［１］の設定後、選択中の区間Ｌ１以外の区間Ｌ２～Ｌｎでは非線形歪みが生じないと仮定し、Ｑ値が最大となるときの区間Ｌ１の非線形補償量Ｎｓ［１］を探索する。
【0066】
また、初期値決定部４００は、例えば区間Ｌ２（ｋ＝２）を選択中、区間Ｌ２の非線形補償量Ｎｓ［２］の位置の上流側の分散補償量Ｄｕ［２］を上流ＣＤＣ４１－Ｕに設定し、区間Ｌ２の非線形補償量Ｎｓ［２］の位置の下流側の分散補償量Ｄｄ［２］を下流ＣＤＣ４１－Ｄに設定する。初期値決定部４００は、符号Ｇ２に示される累積分散補償量から上流側の分散補償量Ｄｕ［２］及び下流側の分散補償量Ｄｄ［２］を算出する。
【0067】
初期値決定部４００は、上流側の分散補償量Ｄｕ［２］及び下流側の分散補償量Ｄｄ［２］の設定後、選択中の区間Ｌ２以外の区間Ｌ１，Ｌ３～Ｌｎでは非線形歪みが生じないと仮定し、Ｑ値が最大となるときの区間Ｌ２の非線形補償量Ｎｓ［２］を山登り法により探索する。
【0068】
また、初期値決定部４００は、例えば区間Ｌｎ（ｋ＝ｎ）を選択中、区間Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［ｎ］の位置の上流側の分散補償量Ｄｕ［ｎ］を上流ＣＤＣ４１－Ｕに設定する。しかし、区間Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［ｎ］の位置の下流側には波長分散が生ずる区間が存在しないため、初期値決定部４００は、分散補償量Ｄｄ［ｎ］を０として下流ＣＤＣ４１－Ｄに設定する。初期値決定部４００は、符号Ｇ２に示される累積分散補償量から上流側の分散補償量Ｄｕ［ｎ］を算出する。
【0069】
初期値決定部４００は、上流側の分散補償量Ｄｕ［ｎ］及び下流側の分散補償量Ｄｄ［ｎ］の設定後、選択中の区間Ｌｎ以外の区間Ｌ１～Ｌｎ－１では非線形歪みが生じないと仮定し、Ｑ値が最大となるときの区間Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［ｎ］を山登り法により探索する。
【0070】
このように、初期値決定部４００は、選択中の区間Ｌｋ以外の各区間Ｌ１～Ｌｎでは非線形歪みが生じないと仮定し、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，Ｙｑの品質が所定の条件を満たすときの選択中の区間の非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を探索する。この探索は、１つの変数のみの最適化問題を解くことにより容易かつ高速に行うことができる。なお、非線形補償量Ｎｓ［ｋ］は第３補償量の一例である。
【0071】
初期値決定部４００は、各区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］を初期値としてＮＬＣ４２－１～４２－ｎの非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］を探索する。非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］は、それぞれ、区間Ｌ１～Ｌｎのごとの個別の非線形歪みを考慮し、容易かつ高速な探索により得られた正確な初期値として用いることが可能である。したがって、補償量決定部４０１は、正確な初期値から高精度な非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］を探索することができる。
【0072】
よって、パワー分布監視部３４は、伝送路９上の光信号Ｓｏのパワーを高精度に監視することができる。
【0073】
また、初期値決定部４００は、分散補償量Ｄｕ［１］～Ｄｕ［ｎ］，Ｄｄ［１］～Ｄｄ［ｎ］を、選択中の区間Ｌｎ内の位置を境界とする上流側の区間Ｌ１～Ｌｎ及び下流側の区間Ｌ１～Ｌｎに分けて上流ＣＤＣ４１－Ｕ及び下流ＣＤＣ４１－Ｄに設定する。このため、初期値決定部４００は、分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］を個別に算出して設定する場合より容易に分散補償量Ｄｕ［１］～Ｄｕ［ｎ］，Ｄｄ［１］～Ｄｄ［ｎ］を算出して設定することができる。なお、分散補償量Ｄｕ［１］～Ｄｕ［ｎ］，Ｄｄ［１］～Ｄｄ［ｎ］は第１補償量の一例である。
【0074】
また、補償量決定部４０１は、例えば、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，ＹｑのＱ値が最大値であることを品質の条件とする。このため、補償量決定部４０１は、各区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］，Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］を、より高精度に探索することができる。なお、補償量決定部４０１は、上記に限定されず、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，ＹｑのＱ値が所定値以上であることを品質の条件としてもよい。
【0075】
（伝送路監視方法の例）
次に伝送路監視装置３による伝送路監視方法を説明する。
次に伝送路監視装置３による伝送路監視方法を説明する。
【0076】
図６は、伝送路監視処理の一例を示すフローチャートである。初期値決定部４００は、上述したように非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］を探索して、非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の初期値として決定する（ステップＳｔ１）。なお、初期値の決定処理の詳細な内容については後述する。
【0077】
次に補償量決定部４０１は、非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］を初期値として非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］を探索して決定する（ステップＳｔ２）。なお、非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の決定処理の詳細な内容については後述する。
【0078】
次にパワー分布監視部３４は、分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］及び非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の関係に基づき光信号Ｓｏのパワー分布を監視する（ステップＳｔ３）。パワー分布監視部３４は、分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］を伝送路９上の距離（位置）とみなし、非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］を光信号Ｓｏのパワーとみなすことによりパワー分布を得る。このようにして伝送路監視処理は実行される。
【0079】
図７は、非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の初期値の決定処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記のステップＳｔ１において実行される。また、本処理において、初期値決定部４００は、読み出し処理部４３に対し、信号データを上流ＣＤＣ４１－Ｕに出力するように読出し制御信号を出力する。
【0080】
初期値決定部４００は、伝送路９の各区間Ｌ１～Ｌｎを識別するｋを「１」に設定する（ステップＳｔ１０）。これにより、初期値決定部４００は区間Ｌ１を選択する。
【0081】
次に初期値決定部４００は、選択中の区間Ｌ１～Ｌｎ内の位置の上流側の分散補償量Ｄｕ［ｋ］を区間Ｌ１～Ｌｎの長さに応じて算出し上流ＣＤＣ４１－Ｕに設定する（ステップＳｔ１１）。次に初期値決定部４００は、選択中の区間Ｌ１～Ｌｎ内の位置の下流側の分散補償量Ｄｄ［ｋ］を区間Ｌ１～Ｌｎの長さに応じて算出し下流ＣＤＣ４１－Ｄに設定する（ステップＳｔ１２）。
【0082】
このように、初期値決定部４００は、選択中の区間Ｌ１～Ｌｎ内の位置を境界とする上流側の区間Ｌ１～Ｌｎ及び下流側の区間Ｌ１～Ｌｎに分けて上流ＣＤＣ４１－Ｕ及び下流ＣＤＣ４１－Ｄに設定する。その後、初期値決定部４００は、一例として山登り法により非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］を探索する。例えば初期値決定部４００は、以下に述べる通り、非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を最小値Ｎｍｉｎから最大値Ｎｍａｘまで刻み幅ΔＮｓずつ増加させる。なお、最小値Ｎｍｉｎ、最大値Ｎｍａｘ、及び刻み幅ΔＮｓは伝送システムの特性に応じて適切な値に設定される。
【0083】
初期値決定部４００は、非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を最小値Ｎｍｉｎとして目標ＮＬＣ４２－Ｋに設定する（ステップＳｔ１３）。次に信号品質評価部４４はＱ値を算出する（ステップＳｔ１４）。初期値決定部４００は、Ｑ値を最大値Ｑｍａｘと比較する（ステップＳｔ１５）。最大値Ｑｍａｘは、例えば予め伝送路９のエラー特性などに基づき決定され、パラメータ記憶部４６に記憶されている。
【0084】
初期値決定部４００は、Ｑ値が最大値Ｑｍａｘより大きい場合（ステップＳｔ１５のＹｅｓ）、パラメータ記憶部４６内の最大値ＱｍａｘをＱ値に書き換える（ステップＳｔ１６）。これにより、最大値Ｑｍａｘがより大きなＱ値に更新され、最終的には探索範囲内の最大値がパラメータ記憶部４６に記憶される。
【0085】
次に初期値決定部４００は、非線形補償量Ｎｓ［ｋ］をパラメータ記憶部４６に記憶させる（ステップＳｔ１７）。このため、最終的にＱ値が最大値であるときの非線形補償量Ｎｓ［ｋ］がパラメータ記憶部４６に記憶される。
【0086】
また、初期値決定部４００は、Ｑ値が最大値Ｑｍａｘ以下である場合（ステップＳｔ１５のＮｏ）、ステップＳｔ１６，Ｓｔ１７の各処理を実行しない。このため、最大値Ｑｍａｘは更新されない。
【0087】
次に初期値決定部４００は、非線形補償量Ｎｓ［ｋ］に刻み幅ΔＮｓを加算して（Ｎｓ［ｋ］＝Ｎｓ［ｋ］＋ΔＮｓ）、新たな非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を目標ＮＬＣ４２－Ｋに設定する（ステップＳｔ１８）。次に初期値決定部４００は、設定済みの非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を最大値Ｎｍａｘと比較する（ステップＳｔ１９）。
【0088】
非線形補償量Ｎｓ［ｋ］が最大値Ｎｍａｘ未満である場合（ステップＳｔ１９のＮｏ）、再びステップＳｔ１４以降の各処理が実行される。また、非線形補償量Ｎｓ［ｋ］が最大値Ｎｍａｘ以上である場合（ステップＳｔ１９のＹｅｓ）、初期値決定部４００は、非線形補償量Ｎｓ［ｋ］の探索が終了したと認識する。
【0089】
次に初期値決定部４００は、次の区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を探索するためにｋに１を加算する（ｋ＝ｋ＋１）（ステップＳｔ２１）。これにより、初期値決定部４００は、次の区間Ｌｋの非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を、他の区間Ｌ１～Ｌｎでの非線形歪みがないと仮定して探索することができる。
【0090】
次に初期値決定部４００はｋとｎを比較する（ステップＳｔ２２）。初期値決定部４００は、ｋがｎより大きい場合（ステップＳｔ２２のＹｅｓ）、全ての区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［ｋ］の探索が終了したと認識して、パラメータ記憶部４６に記憶された非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］を初期値として決定する（ステップＳｔ２３）。次に初期値決定部４００は、初期値の決定を補償量決定部４０１に通知する（ステップＳｔ２４）。これにより、補償量決定部４０１は、非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の決定処理を行う。
【0091】
また、初期値決定部４００は、ｋがｎ以下である場合（ステップＳｔ２２のＮｏ）、次の区間Ｌｋの非線形補償量Ｎｓ［ｋ］の探索を行うため、再びステップＳｔ１１以降の各処理を実行する。このようにして初期値決定処理は実行される。
【0092】
このように、初期値決定部４００は、各区間Ｌ１～Ｌｎを順次に選択し、分散補償量Ｄｕ［ｋ］，Ｄｄ［ｋ］を上流ＣＤＣ４１－Ｕ及び下流ＣＤＣ４１－Ｄに設定する。初期値決定部４００は、選択中の区間Ｌ１～Ｌｎ以外の各区間Ｌ１～Ｌｎでは非線形歪みが生じないと仮定し、電界信号Ｘｉ，Ｘｑ，Ｙｉ，ＹｑのＱ値が最大値となるときの選択中の区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］を探索する。
【0093】
このため、非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］は、それぞれ、区間Ｌ１～Ｌｎのごとの個別の非線形歪みを考慮し、容易かつ高速な探索により得られた正確な初期値として用いることが可能である。
【0094】
また、初期値決定部４００は、選択中の区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を最小値Ｎｍｉｎから最大値Ｎｍａｘまで所定量ΔＮｓずつ増加させる。初期値決定部４００は、非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を増加させるたびにＱ値の増減を判定することにより、選択中の区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を探索する。
【0095】
このため、初期値決定部４００は、非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を一方的に増加させることにより、Ｑ値が最大となる非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を容易に決定することができる。
【0096】
図８は、非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の決定処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、初期値決定処理の終了後に実行される。
【0097】
補償量決定部４０１は、各区間Ｌ１～Ｌｎの分散補償量Ｄ［１］～Ｄ［ｎ］を区間Ｌ１～Ｌｎの長さに応じて算出してＣＤＣ４１－１～４１－ｎにそれぞれ設定する（ステップＳｔ３０）。次に補償量決定部４０１は、初期値決定処理で決定された初期値である非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］をパラメータ記憶部４６から読み出して、非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］の初期値としてＮＬＣ４２－１～４２－ｎに設定する（ステップＳｔ３１）。
【0098】
このように、非線形補償量Ｎ［ｋ］の決定処理では、初期値決定処理の場合ように特定の区間Ｌｋの目標ＮＬＣ４２－Ｋだけに非線形補償量Ｎｓ［ｋ］が設定されるのではなく、全ての区間Ｌ１～ＬｎのＮＬＣ４２－１～４２－ｎに非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］が設定される。
【0099】
次に補償量決定部４０１は、区間Ｌ１～Ｌｎの識別子であるｋを１に設定し、Ｑ値の変化量が下限値を下回った回数Ｍを０に設定する（ステップＳｔ３２）。次に補償量決定部４０１は、区間Ｌｋの非線形補償量Ｎ［ｋ］を刻み幅ΔＮ（＞０）だけ増加させてＮＬＣ４２－ｋに設定する（ステップＳｔ３３）。次に信号品質評価部４４は、波長分散及び非線形歪みの補償後の信号データからＱ値を算出する（ステップＳｔ３４）。
【0100】
次に補償量決定部４０１はＱ値と最大値Ｑｍａｘを比較する（ステップＳｔ３５）。補償量決定部４０１は、比較の結果、Ｑ値が最大値Ｑｍａｘ以下である場合（ステップＳｔ３５のＮｏ）、非線形補償量Ｎ［ｋ］を（２×ΔＮ）だけ減少させてＮＬＣ４２－ｋに設定する（ステップＳｔ３６）。次に信号品質評価部４４は、波長分散及び非線形歪みの補償後の信号データからＱ値を算出する（ステップＳｔ３７）。
【0101】
次に補償量決定部４０１はＱ値と最大値Ｑｍａｘを比較する（ステップＳｔ３８）。補償量決定部４０１は、比較の結果、Ｑ値が最大値Ｑｍａｘ以下である場合（ステップＳｔ３８のＮｏ）、非線形補償量Ｎ［ｋ］を刻み幅ΔＮだけ減少させてＮＬＣ４２－ｋに設定する（ステップＳｔ３９）。これにより、非線形補償量Ｎ［ｋ］が初期値に戻る。
【0102】
また、補償量決定部４０１は、比較の結果、Ｑ値が最大値Ｑｍａｘより大きい場合（ステップＳｔ３５のＹｅｓ、ステップＳｔ３８のＹｅｓ）、Ｑ値の増加量（Ｑ値－Ｑｍａｘ）を下限値ＱＬｉｍと比較する（ステップＳｔ４３）。これにより、補償量決定部４０１は、非線形補償量Ｎ［ｋ］の変化によるＱ値の増加が飽和しているか否か、つまりＱ値がピークに近いか否かを判定する。なお、最大値Ｑｍａｘ及び下限値ＱＬｉｍは伝送システムの特性に応じて適切な値が設定されている。
【0103】
補償量決定部４０１は、（Ｑ値－Ｑｍａｘ）が下限値ＱＬｉｍより小さい場合（ステップＳｔ４３のＹｅｓ）、回数Ｍに１を加算する（ステップＳｔ４４）。また、補償量決定部４０１は、（Ｑ値－Ｑｍａｘ）が下限値ＱＬｉｍ以上である場合（ステップＳｔ４３のＮｏ）、回数Ｍを０に戻す（ステップＳｔ４８）。
【0104】
次に補償量決定部４０１は、Ｑ値を最大値Ｑｍａｘとしてパラメータ記憶部４６に記憶させる（ステップＳｔ４５）。これにより、最大値Ｑｍａｘがより大きなＱ値に更新され、最終的には探索範囲内の最大値がパラメータ記憶部４６に記憶される。次に補償量決定部４０１は、Ｑ値が最大値Ｑｍａｘを上回るときの非線形補償量Ｎ［ｋ］をパラメータ記憶部４６に記憶させる（ステップＳｔ４６）。
【0105】
次に補償量決定部４０１は、Ｑ値の増加量が下限値ＱＬｉｍを下回った回数Ｍを最大回数Ｍｍａｘと比較する（ステップＳｔ４７）。補償量決定部４０１は、回数Ｍが最大回数Ｍｍａｘに達した場合（ステップＳｔ４７のＹｅｓ）、光信号Ｓｏのパワー分布を監視するための非線形補償量Ｎ［１］～Ｎ［ｎ］を決定する（ステップＳｔ４９）。また、補償量決定部４０１は、回数Ｍが最大回数Ｍｍａｘに達していない場合（ステップＳｔ４７のＮｏ）、後述するステップＳｔ４０の処理を行う。
【0106】
このように、補償量決定部４０１は、非線形補償量Ｎ［ｋ］を正方向及び負方向に変動させることにより、Ｑ値が最大となる非線形補償量Ｎ［ｋ］を探索する。補償量決定部４０１は、非線形補償量Ｎ［ｋ］を変動させるたびにＱ値の増減を判定し、Ｑ値の増加量が最大回数Ｍｍａｘだけ連続して下限値ＱＬｉｍを下回ったとき、非線形補償量Ｎ［ｋ］の探索を終了する。
【0107】
このため、補償量決定部４０１は、Ｑ値が最大となる非線形補償量Ｎ［ｋ］を高精度に探索することができる。
【0108】
次に補償量決定部４０１は、ｋに１つ加算して（ステップＳｔ４０）、区間Ｌ１～Ｌｎの数であるｎと比較する（ステップＳｔ４１）。補償量決定部４０１は、ｋがｎより大きい場合（ステップＳｔ４１のＮｏ）、ｋを１に戻す（ステップＳｔ４２）。また、補償量決定部４０１は、ｋがｎ以下である場合（ステップＳｔ４１のＹｅｓ）、再びステップＳｔ３３以降の各処理を実行する。このようにして、非線形補償量Ｎ［ｋ］の決定処理は実行される。なお、図７及び図８に示されるフローチャートの各処理は、ハードウェア及びソフトウェアの何れか一方により実行されてもよいし、両方により実行されてもよい。
【0109】
【0110】
伝送特性解析部３３は、伝送路９の各区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎ［ｋ］の初期値の探索を並列処理する。伝送特性解析部３３は、パラメータ探索処理部４０ａ、読み出し処理部４３ａ、信号品質評価部４４ａ、補償部４５ａ、及びパラメータ記憶部４６を有する。
【0111】
パラメータ探索処理部４０ａは、伝送路９の区間Ｌ１～Ｌｎごとの初期値決定部４００－１～４００－ｎ、補償量決定部４０１、及び出力処理部４０２を有する。また、補償部４５ａは、ｎ組のＣＤＣ４１－１～４１－ｎ及びＮＬＣ４２－１～４２－ｎと、伝送路９の区間Ｌ１～Ｌｎと同数の上流ＣＤＣ４１－Ｕ１～４１－Ｕｎ、目標ＮＬＣ４２－Ｋ１～４２－Ｋｎ、及び下流ＣＤＣ４１－Ｄ１～４１－Ｄｎを有する。
【0112】
各区間Ｌｋの初期値決定部４００－ｋは、図７に示される初期値決定処理と同様に上流ＣＤＣ４１－Ｕｋ、目標ＮＬＣ４２－Ｋｋ、及び下流ＣＤＣ４１－Ｄｋを用いて非線形補償量Ｎｓ［ｋ］を決定する。このとき、初期値決定部４００－１～４００－ｎは、同時並行的に初期値決定処理を実行する。このため、各区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］が実質的に不同時に得ることが可能となる。
【0113】
また、読み出し処理部４３ａは、各初期値決定部４００－１～４００－ｎからの読出し制御信号に従って信号データを上流ＣＤＣ４１－Ｕ１～４１－Ｕｎに出力する。また、信号品質評価部４４ａは、区間Ｌ１～Ｌｎごとの上流ＣＤＣ４１－Ｕ１～４１－Ｕｎ、目標ＮＬＣ４２－Ｋ１～４２－Ｋｎ、及び下流ＣＤＣ４１－Ｄ１～４１－Ｄｎから入力された補償済みの信号データからＱ値を算出し、パラメータ探索処理部４０ａに出力する。
【0114】
このように、パラメータ探索処理部４０ａは、各区間Ｌ１～Ｌｎの非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］の探索を並列処理する。このため、初期値決定処理の所要時間が、上記の例のように非線形補償量Ｎｓ［１］～Ｎｓ［ｎ］を１個ずつ探索する場合より短縮される。
【0115】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能である。
【0116】
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） 伝送路から入力された光信号の光電界成分を示す電界信号に対し、前記伝送路を分割する仮想的な複数の区間の各々で前記光信号に生ずる波長分散及び非線形歪みを交互に補償する補償部と、
前記補償部により前記波長分散及び前記非線形歪みを補償された前記電界信号の品質を評価する評価部と、
前記複数の区間の各々の長さに応じて前記波長分散の第１補償量を前記補償部に設定し、前記品質が所定の条件を満たすときの前記複数の区間の各々の前記非線形歪みの第２補償量を探索する探索部と、
前記第１補償量及び前記第２補償量の関係に基づき前記伝送路上の前記光信号のパワー分布を監視する監視部とを有し、
前記探索部は、
前記複数の区間の各々を順次に選択し、
前記第１補償量を前記補償部に設定し、
前記選択中の区間以外の各区間では前記非線形歪みが生じないと仮定し、前記品質が前記所定の条件を満たすときの前記選択中の区間の前記非線形歪みの第３補償量を探索し、
前記複数の区間の各々の前記第３補償量を初期値として前記第２補償量を探索することを特徴とする伝送路監視装置。
（付記２） 前記探索部は、前記品質の前記所定の条件として、前記電界信号のＱ値が最大値であることを条件とすることを特徴とする付記１に記載の伝送路監視装置。
（付記３） 前記探索部は、前記複数の区間の各々の前記第３補償量の探索を並列処理することを特徴とする付記１または２に記載の伝送路監視装置。
（付記４） 前記探索部は、前記第１補償量を、前記選択中の区間内の位置を境界とする上流側の区間及び下流側の区間に分けて前記補償部に設定して、前記第３補償量を探索することを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載の伝送路監視装置。
（付記５） 前記探索部は、
前記複数の区間の前記非線形歪みの補償量を変動させることにより前記第２補償量を探索し、
前記非線形歪みの補償量を変動させるたびに前記品質の増減を判定し、前記品質の増加量が所定回数だけ連続して下限値を下回ったとき、前記第２補償量の探索を終了することを特徴とする付記１乃至４の何れかに記載の伝送路監視装置。
（付記６） 前記探索部は、前記選択中の区間の前記非線形歪みの補償量を最小値から最大値まで所定量ずつ増加させ、前記非線形歪みの補償量を増加させるたびに前記品質の増減を判定することにより、前記選択中の区間の前記第３補償量を探索することを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載の伝送路監視装置。
（付記７） 伝送路から入力された光信号の光電界成分を示す電界信号に対し、前記伝送路を分割する仮想的な複数の区間の各々で前記光信号に生ずる波長分散及び非線形歪みを交互に補償し、
前記波長分散及び前記非線形歪みを補償された前記電界信号の品質を評価し、
前記複数の区間の各々の長さに応じて前記波長分散の第１補償量を設定し、前記品質が所定の条件を満たすときの前記複数の区間の各々の前記非線形歪みの第２補償量を探索し、
前記第１補償量及び前記第２補償量の関係に基づき前記伝送路上の前記光信号のパワー分布を監視し、
前記第２補償量の探索において、
前記複数の区間の各々を順次に選択し、
前記第１補償量を設定し、
前記選択中の区間以外の各区間では前記非線形歪みが生じないと仮定し、前記品質が前記所定の条件を満たすときの前記選択中の区間の前記非線形歪みの第３補償量を探索し、
前記複数の区間の各々の前記第３補償量を初期値として前記第２補償量を探索することを特徴とする伝送路監視方法。
（付記８） 前記品質の前記所定の条件として、前記電界信号のＱ値が最大値であることを条件とすることを特徴とする付記７に記載の伝送路監視方法。
（付記９） 前記複数の区間の各々の前記第３補償量の探索を並列処理することを特徴とする付記７または８に記載の伝送路監視方法。
（付記１０） 前記第１補償量を、前記選択中の区間内の位置を境界とする上流側の区間及び下流側の区間に分けて前記補償部に設定して、前記第３補償量を探索することを特徴とする付記７乃至９の何れかに記載の伝送路監視方法。
（付記１１） 前記複数の区間の前記非線形歪みの補償量を変動させることにより前記第２補償量を探索し、
前記非線形歪みの補償量を変動させるたびに前記品質の増減を判定し、前記品質の増加量が所定回数だけ連続して下限値を下回ったとき、前記第２補償量の探索を終了することを特徴とする付記７乃至１０の何れかに記載の伝送路監視方法。
（付記１２） 前記選択中の区間の前記非線形歪みの補償量を最小値から最大値まで所定量ずつ増加させ、前記非線形歪みの補償量を増加させるたびに前記品質の増減を判定することにより、前記選択中の区間の前記第３補償量を探索することを特徴とする付記７乃至１１の何れかに記載の伝送路監視方法。
（付記１） 伝送路から入力された光信号の光電界成分を示す電界信号に対し、前記伝送路を分割する仮想的な複数の区間の各々で前記光信号に生ずる波長分散及び非線形歪みを交互に補償する補償部と、
前記補償部により前記波長分散及び前記非線形歪みを補償された前記電界信号の品質を評価する評価部と、
前記複数の区間の各々の長さに応じて前記波長分散の第１補償量を前記補償部に設定し、前記品質が所定の条件を満たすときの前記複数の区間の各々の前記非線形歪みの第２補償量を探索する探索部と、
前記第１補償量及び前記第２補償量の関係に基づき前記伝送路上の前記光信号のパワー分布を監視する監視部とを有し、
前記探索部は、
前記複数の区間の各々を順次に選択し、
前記第１補償量を前記補償部に設定し、
前記選択中の区間以外の各区間では前記非線形歪みが生じないと仮定し、前記品質が前記所定の条件を満たすときの前記選択中の区間の前記非線形歪みの第３補償量を探索し、
前記複数の区間の各々の前記第３補償量を初期値として前記第２補償量を探索することを特徴とする伝送路監視装置。
（付記２） 前記探索部は、前記品質の前記所定の条件として、前記電界信号のＱ値が最大値であることを条件とすることを特徴とする付記１に記載の伝送路監視装置。
（付記３） 前記探索部は、前記複数の区間の各々の前記第３補償量の探索を並列処理することを特徴とする付記１または２に記載の伝送路監視装置。
（付記４） 前記探索部は、前記第１補償量を、前記選択中の区間内の位置を境界とする上流側の区間及び下流側の区間に分けて前記補償部に設定して、前記第３補償量を探索することを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載の伝送路監視装置。
（付記５） 前記探索部は、
前記複数の区間の前記非線形歪みの補償量を変動させることにより前記第２補償量を探索し、
前記非線形歪みの補償量を変動させるたびに前記品質の増減を判定し、前記品質の増加量が所定回数だけ連続して下限値を下回ったとき、前記第２補償量の探索を終了することを特徴とする付記１乃至４の何れかに記載の伝送路監視装置。
（付記６） 前記探索部は、前記選択中の区間の前記非線形歪みの補償量を最小値から最大値まで所定量ずつ増加させ、前記非線形歪みの補償量を増加させるたびに前記品質の増減を判定することにより、前記選択中の区間の前記第３補償量を探索することを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載の伝送路監視装置。
（付記７） 伝送路から入力された光信号の光電界成分を示す電界信号に対し、前記伝送路を分割する仮想的な複数の区間の各々で前記光信号に生ずる波長分散及び非線形歪みを交互に補償し、
前記波長分散及び前記非線形歪みを補償された前記電界信号の品質を評価し、
前記複数の区間の各々の長さに応じて前記波長分散の第１補償量を設定し、前記品質が所定の条件を満たすときの前記複数の区間の各々の前記非線形歪みの第２補償量を探索し、
前記第１補償量及び前記第２補償量の関係に基づき前記伝送路上の前記光信号のパワー分布を監視し、
前記第２補償量の探索において、
前記複数の区間の各々を順次に選択し、
前記第１補償量を設定し、
前記選択中の区間以外の各区間では前記非線形歪みが生じないと仮定し、前記品質が前記所定の条件を満たすときの前記選択中の区間の前記非線形歪みの第３補償量を探索し、
前記複数の区間の各々の前記第３補償量を初期値として前記第２補償量を探索することを特徴とする伝送路監視方法。
（付記８） 前記品質の前記所定の条件として、前記電界信号のＱ値が最大値であることを条件とすることを特徴とする付記７に記載の伝送路監視方法。
（付記９） 前記複数の区間の各々の前記第３補償量の探索を並列処理することを特徴とする付記７または８に記載の伝送路監視方法。
（付記１０） 前記第１補償量を、前記選択中の区間内の位置を境界とする上流側の区間及び下流側の区間に分けて前記補償部に設定して、前記第３補償量を探索することを特徴とする付記７乃至９の何れかに記載の伝送路監視方法。
（付記１１） 前記複数の区間の前記非線形歪みの補償量を変動させることにより前記第２補償量を探索し、
前記非線形歪みの補償量を変動させるたびに前記品質の増減を判定し、前記品質の増加量が所定回数だけ連続して下限値を下回ったとき、前記第２補償量の探索を終了することを特徴とする付記７乃至１０の何れかに記載の伝送路監視方法。
（付記１２） 前記選択中の区間の前記非線形歪みの補償量を最小値から最大値まで所定量ずつ増加させ、前記非線形歪みの補償量を増加させるたびに前記品質の増減を判定することにより、前記選択中の区間の前記第３補償量を探索することを特徴とする付記７乃至１１の何れかに記載の伝送路監視方法。
【符号の説明】
【0117】
１ 送信装置
２ 受信装置
３ 伝送路監視装置
３４ パワー分布監視部
４０，４０ａ パラメータ探索処理部
４４，４４ａ 信号品質評価部
４５，４５ａ 補償部
２ 受信装置
３ 伝送路監視装置
３４ パワー分布監視部
４０，４０ａ パラメータ探索処理部
４４，４４ａ 信号品質評価部
４５，４５ａ 補償部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】