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JP2007518365A - Method and apparatus for monitoring a local optical submarine optical transmission device in operation using COTDR - Google Patents

Method and apparatus for monitoring a local optical submarine optical transmission device in operation using COTDR Download PDF

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JP2007518365A
JP2007518365A JP2006549419A JP2006549419A JP2007518365A JP 2007518365 A JP2007518365 A JP 2007518365A JP 2006549419 A JP2006549419 A JP 2006549419A JP 2006549419 A JP2006549419 A JP 2006549419A JP 2007518365 A JP2007518365 A JP 2007518365A
Authority
JP
Japan
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cotdr
optical
signal
path
survey
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006549419A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
デイビッド コーンウェル,ウィリアム
ジー.ジュニア. エヴァンゲリデス,ステファン
エー. ナーゲル,ジョナサン
ハント タイラー,ニーゲル
アーサー ヒューズ スミス,ステファン
Original Assignee
レッド スカイ システムズ,インコーポレイテッド
エドワーズ,ヘンリー オーウェン
アヘーン,グレン ジョン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by レッド スカイ システムズ,インコーポレイテッド, エドワーズ,ヘンリー オーウェン, アヘーン,グレン ジョン filed Critical レッド スカイ システムズ,インコーポレイテッド
Publication of JP2007518365A publication Critical patent/JP2007518365A/en
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/071Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using a reflected signal, e.g. using optical time domain reflectometers [OTDR]

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

光学伝動経路に関して状態情報を得る方法および装置が提供される。方法は、規定された波長を有しているCOTDR調査信号を生成し、局所の海底の需要の適用において使用されるものに対応する長さを有する光学伝動経路(306)上に光学トラフィック信号およびCOTDR調査信号を伝達することから始める。COTDR調査信号の規定された波長は、光学交通信号が少なくとも所定の保護周波数帯に等しい距離に位置する波長から分離される。光学経路に関する状態情報が具体化されるCOTDR調査信号の後方散乱および/または反射された部分は、光学経路を通じて受け取られる。COTDR調査信号の後方散乱および/または反射された部分は、状態情報を得るために検出される。
Methods and apparatus are provided for obtaining status information regarding optical transmission paths. The method generates a COTDR survey signal having a defined wavelength, an optical traffic signal on an optical transmission path (306) having a length corresponding to that used in a local seabed demand application, and Begin by communicating the COTDR survey signal. The defined wavelength of the COTDR survey signal is separated from the wavelength at which the optical traffic signal is located at a distance at least equal to a predetermined guard frequency band. The backscattered and / or reflected portion of the COTDR survey signal in which state information about the optical path is embodied is received through the optical path. The backscattered and / or reflected portion of the COTDR survey signal is detected to obtain state information.

Description

関連出願の記載Description of related applications

本出願は、2004年1月7日に出願され、「ライン障害位置アルゴリズム」と名称を与えられた米国暫定特許出願No.60/535,135に優先権の利点を請求する。   This application was filed on Jan. 7, 2004, and is assigned to US Provisional Patent Application No. 60 / 535,135 claims priority benefits.

本出願は、「稼動中の光学伝送線に関して状態情報を得るための方法と装置」と名称を与えられ、2004年3月5日に出願された米国特許出願No.10/794,178に関連する。   This application is entitled “Method and Apparatus for Obtaining Status Information on an Active Optical Transmission Line” and is filed on March 5, 2004. Related to 10 / 794,178.

本出願はまた、「統一設計の光増幅器を持つ海底光学伝送」と名称を与えられ、2004年6月17日に出願された米国特許出願No.10/870,327にも関連する。
This application is also named “Submarine Optical Transmission with Unified Design Optical Amplifiers” and is filed on June 17, 2004, in US patent application no. Also related to 10 / 870,327.

本発明は光学伝達装置に概して関連があり、特にファイバおよび光増幅器の多数のスパンから構成される光学動力伝達装置の光学伝動経路において障害を検出するために用いる干渉性光学時間領域反射率計法(COTDR)を可能にする配置の使用に関する。
The present invention relates generally to optical transmission devices, and in particular to coherent optical time domain reflectometry used to detect faults in the optical transmission path of an optical power transmission device comprised of multiple spans of fiber and optical amplifier It relates to the use of an arrangement that allows (COTDR).

代表的な長距離光学伝達装置は、反対方向において進行している光信号を支持する一対の一方向性光ファイバを含む。光学信号は、長距離にわたって減衰される。それゆえに、光学伝送線は、一般的にファイバ減衰のために失われた信号の力を復元し、互いに適切な距離で伝送線に沿って間隔を置かれた自動中継装置を含む。自動中継装置は、光増幅器を含む。自動中継装置もまた、単一の方向に光学信号の伝播を制限する光アイソレ−タを含む。   A typical long-range optical transmission device includes a pair of unidirectional optical fibers that support optical signals traveling in opposite directions. The optical signal is attenuated over a long distance. Therefore, optical transmission lines typically include automatic repeaters spaced along the transmission lines at appropriate distances from each other to restore signal power lost due to fiber attenuation. The automatic repeater includes an optical amplifier. The automatic repeater also includes an optical isolator that limits the propagation of the optical signal in a single direction.

長距離の光学伝送線において、システムの健康をモニタすることは重要である。例えば、モニタは、光ファイバーケーブルの障害または遮断、ケーブルの鋭利な曲がり角による減衰の局所的な増加、または光学部品の性能低下を検出することができる。増幅器性能もまた、モニタされなければならない。長距離海底のケーブルのため、稼動中のモニタのための2つの基本アプローチが存在する:遠隔測定チャネルを経て陸地ステーションに送信される結果を有して自動中継装置によって実行されるモニタ、および、特別信号がラインを送信され、受容され、性能データのために分析される陸地ベースのモニタ。干渉性光学時間領域反射率測定(COTDR)は、遠隔で光学伝達装置の障害を検出するために用いる一つの陸地ベースの技術である。COTDRにおいて、光パルスは光学ファイバに放たれ、発射端部に戻る後方散乱信号はモニタされる。ファイバの障害または接着のような不連続がある場合、後方散乱の量は概して変化し、このような変化はモニタされた信号において検出される。後方散乱および反射もカプラのような不連続な要素から発生し、それは独特な署名を作成する。リンクの健康または性能は、モニタされたCOTDRを参照記録と比較することによって決定される。モニタされた信号レベルの新規なピークおよび他の変化は、通常障害を示すファイバ経路における変化を表す。   It is important to monitor the health of the system over long distance optical transmission lines. For example, the monitor can detect optical fiber cable faults or interruptions, local increases in attenuation due to sharp bends in the cable, or degradation of optical components. Amplifier performance must also be monitored. For long-range submarine cables, there are two basic approaches for active monitoring: monitoring performed by an automatic repeater with results transmitted to a land station via a telemetry channel, and A land-based monitor in which special signals are sent over the line, accepted and analyzed for performance data. Coherent optical time domain reflectometry (COTDR) is one land-based technique used to detect optical transmission device failures remotely. In COTDR, a light pulse is emitted into the optical fiber and the backscatter signal returning to the launch end is monitored. In the presence of discontinuities such as fiber obstructions or adhesions, the amount of backscatter generally changes, and such changes are detected in the monitored signal. Backscatter and reflection also arise from discrete elements such as couplers, which create a unique signature. The health or performance of the link is determined by comparing the monitored COTDR with a reference record. New peaks and other changes in the monitored signal level represent changes in the fiber path that usually indicate a failure.

個別のスパンが自動中継装置によって連結される複数のスパン伝送線においてCOTDRが使われる場合、各々の自動中継装置の下流に位置する光アイソレ−タは、後方散乱信号が光パルスにより最初に放たれる同じファイバに沿って戻されるのを妨げるという複雑化の要因が発生する。この問題を解決するため、各々の自動中継装置は、その自動中継装置を反対側に延長しているファイバにおいて類似したカプラに連結している双方向性カプラを含み、したがって、後方散乱光のために光学経路を提供するので、COTDRユニットに戻されることができる。このような復路を使う大部分のDWDMリンクにおいて、そのカプラのすぐ後にフィルタがまた存在するので、COTDR信号だけが戻り経路に連結され、したがって、一方のファイバからの信号が戻り経路ファイバ上へ連結された場合、発生する干渉を避ける。このように、後方散乱によって生成される信号および一方のファイバに放たれるCOTDRパルスの反射は、分析のためにCOTDRユニットに戻される反対側に延長しているファイバ上へ連結される。   When COTDR is used in a plurality of span transmission lines in which individual spans are connected by an automatic repeater, an optical isolator located downstream of each automatic repeater first emits a backscatter signal by an optical pulse. Complicating factors occur that prevent them from being returned along the same fiber. To solve this problem, each auto repeater includes a bi-directional coupler that couples the auto repeater to a similar coupler in the fiber extending to the opposite side, and thus for backscattered light. Provides an optical path to the COTDR unit. In most DWDM links that use such a return path, there is also a filter immediately after the coupler, so only the COTDR signal is connected to the return path, so the signal from one fiber is connected onto the return path fiber. If so, avoid the interference that occurs. In this way, the signal generated by backscattering and the reflection of the COTDR pulse emitted to one fiber are coupled onto the oppositely extending fiber returned to the COTDR unit for analysis.

パルス発射および後方散乱信号の受容の間の時間は、後方散乱の供給源へファイバに沿った距離と比例し、したがって障害の配置を可能にする。それに応じて、明白なリターン信号を得るため、パルスの負荷サイクルは、伝送線の個別の往復の移動時間のそれらより大きくなければならない。高い空間分解能を得るために、良好なSN比を得るようにパルスは一般的に継続時間が短く(例えば、数マイクロおよび数十マイクロ秒の間)、輝度は高い(例えば、数十ミリワットの最大出力)。   The time between pulse firing and reception of the backscatter signal is proportional to the distance along the fiber to the source of backscatter, thus allowing placement of the obstacle. Accordingly, in order to obtain an unambiguous return signal, the duty cycle of the pulses must be greater than those of the individual round trip travel times of the transmission line. In order to obtain a high spatial resolution, pulses are typically short in duration (eg, between a few microseconds and tens of microseconds) and bright (eg, a maximum of tens of milliwatts) to obtain a good signal-to-noise ratio. output).

動力伝達装置が稼動中である場合(すなわち、それがカスタマー・トラフィックを担持している場合)、強力かつ低い負荷サイクルであるCOTDRパルスの前に言及された2つの特徴は、概してCOTDRの使用を容認できないようにする。この理由は、強力なCOTDRパルスは、4波混合(FWM)またはクロス位相変調(XPM)を経たトラフィックを支えているチャネルと相互作用することができるからである。さらに、カスタマー・トラフィック・チャネルからのXPMは、元々の信号帯域幅からそのエネルギの有意な量を除去するのに十分なCOTDRパルス幅を広げることができる。COTDR受信器が相当な狭帯域幅を有するので、それが受信器を横切るとCOTDR信号のいくつかの力は失われ、このことによりその光学SN比(OSNR)を下げ、かなりCOTDR感度を損なう。FWMおよびXPMによって生じる問題は、最も近い信号波長から十分に遠くにある波長にCOTDRの位置を決めることによって軽減されることができる。適切な分離は、概して分散マップ、システム長およびカスタマー交通信号レベルの詳細次第である。   The two features mentioned before the COTDR pulse, which is a powerful and low duty cycle, is generally the use of COTDR when the power transmission is in operation (ie when it carries customer traffic). Make it unacceptable. This is because strong COTDR pulses can interact with channels that support traffic that has undergone four-wave mixing (FWM) or cross-phase modulation (XPM). Furthermore, XPM from the customer traffic channel can widen the COTDR pulse width sufficient to remove a significant amount of its energy from the original signal bandwidth. Since the COTDR receiver has a fairly narrow bandwidth, some power of the COTDR signal is lost when it crosses the receiver, thereby lowering its optical signal-to-noise ratio (OSNR) and significantly compromising COTDR sensitivity. The problems caused by FWM and XPM can be mitigated by positioning the COTDR at a wavelength that is sufficiently far from the nearest signal wavelength. Proper separation will generally depend on details of the distribution map, system length and customer traffic signal level.

稼動中のCOTDRの使用に問題を含む他の理由は、COTDRパルスが、光学増幅器の一時的な挙動を生じるゲイン変動を引き起こすことである。これは、交替で信号担持チャネルを生じる。この効果は、一般にクロスゲイン連結として公知である。光学増幅器は、ゲインを供給する能動素子として概してエルビウムを使用する。COTDRパルスの負荷サイクル(現実的な長さのいかなる伝送スパンの)は、増幅器の特性応答時間を定義する励起状態においてエルビウム・イオンの寿命より長いので、光学増幅器は一時的現象としてCOTDRパルスを処理する。(ラマン光増幅器または半導体光増幅器が使われる場合、それらがそれぞれフェムト秒およびナノ秒の特性寿命を有するので、このような一時的な挙動はまた発生する。)例えば、500kmの伝送スパンのCOTDRパルスの往復の走時は、ほぼ5ミリ秒であり、一方、エルビウムの寿命はほぼ300マイクロ秒である。COTDRパルス間の時間は、光学増幅器の応答時間より非常に大きいので、トラフィックと一緒のCOTDRパルスの存在によって増幅器の一時的な挙動が生じる。COTDRパルスによって生じる光学増幅器の一時的な挙動は、システム効率に悪影響を与えるゲインの低減およびゲイン傾斜の変化としてそれ自体を表す。   Another reason, including problems with the use of COTDR in operation, is that COTDR pulses cause gain fluctuations that cause temporary behavior of the optical amplifier. This in turn creates a signal bearing channel. This effect is generally known as cross gain coupling. Optical amplifiers generally use erbium as an active element that provides gain. Since the duty cycle of the COTDR pulse (for any transmission span of realistic length) is longer than the lifetime of the erbium ion in the excited state that defines the amplifier's characteristic response time, the optical amplifier treats the COTDR pulse as a transient phenomenon To do. (If Raman optical amplifiers or semiconductor optical amplifiers are used, such temporary behavior also occurs because they have characteristic lifetimes of femtoseconds and nanoseconds, respectively.) For example, a COTDR pulse with a transmission span of 500 km The round trip travel time is approximately 5 milliseconds, while the lifetime of erbium is approximately 300 microseconds. Since the time between COTDR pulses is much greater than the response time of the optical amplifier, the presence of the COTDR pulse along with the traffic causes the amplifier to behave temporarily. The temporal behavior of the optical amplifier caused by the COTDR pulse represents itself as a gain reduction and gain tilt change that adversely affects system efficiency.

本発明によれば、光学伝動経路に関して状態情報を得るために方法と装置は提供される。方法は、規定された波長を有し、光学交通信号を伝達するCOTDR調査信号、および、局所の海底における需要での適用において使用されるものに対応する長さを有する光学伝動経路の上のCOTDR調査信号を生成することから始める。COTDR調査信号の規定された波長は、光学交通信号が少なくとも所定の保護周波数帯に等しい距離によって位置する波長から分離される。光学経路に関する状態情報が具体化したCOTDR調査信号の後方散乱および/または反映された部分は、光学経路を通じて受容される。COTDR調査信号の後方散乱および/または反映された部分は、状態情報を得るために検出される。   In accordance with the present invention, a method and apparatus is provided for obtaining status information regarding an optical transmission path. The method includes a COTDR survey signal having a defined wavelength and carrying an optical traffic signal, and a COTDR over an optical transmission path having a length corresponding to that used in local seabed demand applications Start by generating a survey signal. The defined wavelength of the COTDR survey signal is separated from the wavelength at which the optical traffic signal is located by a distance equal to at least a predetermined guard frequency band. The backscattered and / or reflected portion of the COTDR survey signal that materializes state information about the optical path is received through the optical path. The backscattered and / or reflected portion of the COTDR survey signal is detected to obtain state information.

本発明の一態様によれば、光学伝動経路の長さは、約5,000kmより少ない。   According to one aspect of the invention, the length of the optical transmission path is less than about 5,000 km.

本発明の別の態様によれば、所定の保護周波数帯は、約200GHzに等しい、またはそれ以上である。   According to another aspect of the invention, the predetermined guard frequency band is equal to or greater than about 200 GHz.

本発明のまた別の態様によれば、COTDR調査信号は、パルス信号である。   According to yet another aspect of the invention, the COTDR survey signal is a pulse signal.

本発明のさらに別の態様によれば、COTDR調査信号は、ゲイン調整を減らすために飽和信号を含む。   According to yet another aspect of the invention, the COTDR survey signal includes a saturation signal to reduce gain adjustment.

本発明の発明者は、COTDR技術は、動力伝達装置がいわゆる局所の海底の需要に導かれるタイプである場合、システムが稼動中である一方、海底の光学動力伝達装置において使われる可能性があることを認識した。局所の海底の需要は、「自動中継装置のない」近距離(別名「フェストゥーン」マーケットとして知られる)および長距離海外の中継装置のある需要の間でほぼ位置する。近距離または自動中継装置のないシステムは、電力を供給されたインライン増幅のないリンクを使う(それゆえに、中継器に「ない」という用語が使われる)。近距離のリンクは一般的に、ラインのいかなる固有の損失をも克服するために陸地からの高い光学信号発射動力に依存する。自動中継装置のないシステムは、概して長さ約250kmのリンクに限られている。400−450 kmの最大上限は、距離に比例するライン損失が利用できるライン・ゲイン、より多くの動力をラインに放つ能力、および受容された光信号を分解するシステムの能力を追い越すので実際に観察される。比べると、約5,000km以上のシステム長を含む長距離海底の需要の取引部分は、帯域幅容量およびシステム領域を最大にするため、きわめて精巧な透過法を使う。   The inventor of the present invention found that COTDR technology could be used in submarine optical power transmission devices while the system is in operation when the power transmission device is of a type that leads to so-called local seabed demand. I realized that. Local seabed demand lies approximately between certain demands of short-range (also known as “Festoon” markets) “without automatic repeaters” and long-range overseas repeaters. Systems that are short range or have no automatic repeater use a link that is powered and without in-line amplification (hence the term "not" in the repeater is used). Short range links generally rely on high optical signal launch power from land to overcome any inherent loss of the line. Systems without automatic repeaters are generally limited to links about 250 km long. The maximum upper limit of 400-450 km is actually observed because it overtakes the line gain where line loss proportional to distance is available, the ability to release more power to the line, and the system's ability to resolve the received optical signal. Is done. By comparison, the trading portion of long-range submarine demand, including system lengths of about 5,000 km or more, uses extremely sophisticated transmission methods to maximize bandwidth capacity and system area.

本発明は、稼動中のCOTDRモニタが実行される状態が特に局所の海底の需要において使用されるものに対応するシステム長と互換性を持つと認識することによって従来のCOTDR配置の上述した問題および制限を克服する。稼動中のCOTDRを使う場合に通常生じる主要な問題点は、克服されることができる。上記したように、これらの問題は、スペクトル拡幅およびコヒーレンスの必然的な損失を与える非線形効果の結果として、トラフィック担持信号によるCOTDR信号の低下を含む。加えて、COTDR信号の存在は、光学信号対雑音比および/またはゲイン調整効果による損害によりトラフィック担持信号を弱める。   The present invention recognizes the above-mentioned problems of conventional COTDR deployments by recognizing that the state in which an in-service COTDR monitor is implemented is compatible with the system length, particularly for those used in local submarine demand. Overcome the limitations. The major problems that normally occur when using a COTDR in operation can be overcome. As noted above, these problems include the degradation of the COTDR signal due to traffic-carrying signals as a result of nonlinear effects that give rise to spectral broadening and the inevitable loss of coherence. In addition, the presence of the COTDR signal weakens the traffic-carrying signal due to damage due to optical signal-to-noise ratio and / or gain adjustment effects.

本発明のCOTDRモニタが稼動中に使用されることができるので、ケーブル切断および自動中継装置障害のように送達の損失において生じる障害と同様に、ポンプ低下、ケーブルにおいて増加する局所化されたファイバ損失、ファイバ老化およびループ後部破損のような障害の位置を決めることができる。通常のモニタを通じて、伝動経路におけるファイバおよび自動中継装置の両方の性能をモニタすることが可能でなければならない。また通常のモニタを通じて、それらが発生する前に潜在性障害を識別または予測する目的のため、傾向を観察することもまた可能でなければならない。自動中継装置遠隔測定がポンプ破損の位置決めおよび増幅器性能をモニタするために必要とされないので、海底の設備の複雑さは減少される。さらに、発明のCOTDRモニタ技術は、自動中継装置遠隔測定から得られないファイバ性能について、追加的な情報を提供することという利点を有する。   Since the COTDR monitor of the present invention can be used in operation, pump drop, increased localized fiber loss in the cable, as well as failures that occur in loss of delivery, such as cable disconnection and auto repeater failures Faults such as fiber aging and loop back breakage can be located. Through normal monitoring, it should be possible to monitor the performance of both the fiber and the automatic repeater in the transmission path. It should also be possible to observe trends through normal monitors for the purpose of identifying or predicting potential failures before they occur. Since automatic repeater telemetry is not required to monitor pump fault positioning and amplifier performance, the complexity of the submarine facility is reduced. Furthermore, the inventive COTDR monitoring technology has the advantage of providing additional information about fiber performance not available from automatic repeater telemetry.

図1は、本発明の高密度波長分割多重方式(DWDM)を使う例示的な局所の海底の光学動力伝達装置の簡略化されたブロック図を示す。動力伝達装置は、互いに関して遠隔に位置する端末310および320間で一対の一方向性光ファイバ306および308上で複数の光学チャネルを伝達するのに役立つ。端末310および320は各々送受信ユニット(図示せず)を含む。伝達ユニットは概して、波長分割マルチプレクサに連結される一連の符号器およびデジタル送信器を含む。各々のDWDMチャネルのために、符号器は、交替で波長分割マルチプレクサに連結される光学供給源に連結される。同様に、受信ユニットは、一連の復号器、デジタル受信器および波長分割デマルチプレクサを含む。各々の端末310および320は、それぞれCOTDRユニット305および307を含む。   FIG. 1 shows a simplified block diagram of an exemplary local submarine optical power transmission using the Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) of the present invention. The power transmission device serves to transmit a plurality of optical channels over a pair of unidirectional optical fibers 306 and 308 between terminals 310 and 320 located remotely with respect to each other. Terminals 310 and 320 each include a transceiver unit (not shown). The transmission unit generally includes a series of encoders and digital transmitters coupled to a wavelength division multiplexer. For each DWDM channel, the encoder is alternately coupled to an optical source that is coupled to the wavelength division multiplexer. Similarly, the receiving unit includes a series of decoders, a digital receiver and a wavelength division demultiplexer. Each terminal 310 and 320 includes a COTDR unit 305 and 307, respectively.

光増幅器312は、それらが伝動経路に沿って伝播すると光学信号を増幅するようにファイバ306および308に沿って位置する。光学増幅器は、例えばゲイン媒体としてエルビウムを使用するエルビウムがドープされたファイバ増幅器のように、希土類がドープされた光学増幅器である。図1で示されたように、対向して移動する信号を支持する希土類がドープされた光学増幅器の対は、自動中継装置314として公知である単一のユニットにおいてしばしば収容される。光ファイバ306‐308からなる伝動経路は、自動中継装置314によって連結される伝送スパン330 ‐330 に分割される。3つの自動中継装置314だけが議論の明瞭さのために図1において表される一方、本発明は、このような自動中継装置の多くの追加的な(またはより少ない)集合を有するすべての長さの伝動経路の適用を発見することは当業者によりよく理解されなければならない。光アイソレ−タ315は、後方の伝播している光を取り除き、多数の経路干渉を取り除くために光学増幅器220の下流に位置する。 The optical amplifiers 312 are positioned along the fibers 306 and 308 so as to amplify the optical signals as they propagate along the transmission path. An optical amplifier is an optical amplifier doped with rare earths, such as an erbium doped fiber amplifier using erbium as a gain medium. As shown in FIG. 1, a pair of rare earth-doped optical amplifiers that support signals traveling in opposition are often housed in a single unit known as an automatic repeater 314. Transmission path consisting of optical fiber 306-308 is divided into transmission span 330 1 -330 4 which is connected by an automatic repeater 314. While only three automatic repeaters 314 are represented in FIG. 1 for clarity of discussion, the present invention covers all lengths with many additional (or fewer) sets of such automatic repeaters. It should be well understood by those skilled in the art to discover the application of this transmission path. The optical isolator 315 is located downstream of the optical amplifier 220 to remove the backward propagating light and to remove multiple path interferences.

各々の自動中継装置314は、COTDR用に光学経路を提供しているカプラ配置を含む。特に、隣接した自動中継装置の間でファイバ306上の調査信号の反射および散乱によって生成される信号は、カプラ318に入り、カプラ322を経た反対側に延長しているファイバ308上へ連結される。COTDR信号は、それから光ファイバ308に関するデータとともに進行する。COTDR 307は、ファイバ上に反射および散乱されるCOTDR信号を生成するために同様の方法で機能するので、それらは、光ファイバ306に沿ってCOTDR 307に戻される。COTDRに戻った信号は、それから各々のスパンの損失特性についての情報を提供するために用いられる。   Each automatic repeater 314 includes a coupler arrangement that provides an optical path for COTDR. In particular, the signal generated by reflection and scattering of the interrogation signal on fiber 306 between adjacent automatic repeaters enters coupler 318 and is coupled onto fiber 308 that extends to the opposite side via coupler 322. . The COTDR signal then travels with data about the optical fiber 308. Since COTDR 307 functions in a similar manner to generate COTDR signals that are reflected and scattered onto the fiber, they are returned back to COTDR 307 along optical fiber 306. The signal returned to COTDR is then used to provide information about the loss characteristics of each span.

図2は、COTDRユニット305および307の一実施例を示す。示されるように、COTDRユニット400は、COTDR調査信号ジェネレータ402、光ホモダイン検出タイプ光レシーバ404および信号処理器406を含む。光ホモダイン検出タイプ光レシーバ404は、光学ファイバーカプラ410、光学受信器412、電気増幅器414およびローパスフィルタ416を含む。光学ファイバーカプラ410のブランチポートおよび光学ファイバーカプラ418のブランチポートは、互いに連結される。   FIG. 2 shows one embodiment of COTDR units 305 and 307. As shown, the COTDR unit 400 includes a COTDR survey signal generator 402, an optical homodyne detection type optical receiver 404, and a signal processor 406. The optical homodyne detection type optical receiver 404 includes an optical fiber coupler 410, an optical receiver 412, an electric amplifier 414, and a low-pass filter 416. The branch port of the optical fiber coupler 410 and the branch port of the optical fiber coupler 418 are connected to each other.

動作において、後方散乱および反射されたCOTDR信号は、光学ファイバ306または308(図1に示す)のいずれかで受信され、COTDR 400に供給され、光ホモダイン検出タイプ光レシーバ410によって受け取られる。光ホモダイン検出タイプ光レシーバ410において、後方に散乱する調査光は、光学ファイバーカプラ418によって、調査信号ジェネレータ402から分岐する発振光と光学ファイバーカプラ410によって混合され、光学受信器412によって正方形原理検出を受けさせられ、調査パルス上の輝度情報を有するベースバンド信号に変換される。調査信号から導かれた光電子的に変換されたベースバンド信号は、電気的な増幅器414によって増幅され、ローパスフィルタ416によってそのノイズ内容が減らされる。それから、信号処理器406はホモダイン検出信号の到着時間から光学ファイバ上の調査信号の反射位置、および、ホモダイン検出信号のレベルから光学ファイバの損失特性を計算する。調査光信号を使用して光学ファイバを測定する方法は、干渉的な方法による光学時間領域反射率計(COTDR)の方法である。   In operation, backscattered and reflected COTDR signals are received on either optical fiber 306 or 308 (shown in FIG. 1), fed to COTDR 400, and received by optical homodyne detection type optical receiver 410. In the optical homodyne detection type optical receiver 410, the search light scattered backward is mixed by the optical fiber coupler 418 with the oscillation light branched from the search signal generator 402, and square principle detection is performed by the optical receiver 412. Received and converted to a baseband signal having luminance information on the survey pulse. The optoelectronically converted baseband signal derived from the survey signal is amplified by an electrical amplifier 414 and its noise content is reduced by a low pass filter 416. Then, the signal processor 406 calculates the loss characteristic of the optical fiber from the arrival position of the homodyne detection signal and the reflection position of the inspection signal on the optical fiber and the level of the homodyne detection signal. The method of measuring an optical fiber using a probe optical signal is an optical time domain reflectometer (COTDR) method by an interferometric method.

次にCOTDR信号への低下を参照すると、COTDR信号が受信器で干渉的に検出され、電気的なフィルタを通過するので、信号チャネルとの非線形相互作用によるスペクトル拡幅(すなわちトラフィック)は、明瞭なCOTDR信号の弱体化を生じさせる。COTDR信号の最も重大な低下は、クロス位相変調(XPM)から起こり、それによって信号チャネルは、COTDR信号上の段階調整を誘導する。ティン‐クワンチャン他による「分散的なファイバのクロス位相変調:調整周波数の影響の理論上のおよび実験的な調査」(IEEE光通信学技術会報6,1994)によると誘発された位相ΔΦXPMは、妨害チャネルのΔλである波長分離に対する依存を明白に示すために書かれることができる。

Figure 2007518365
Referring now to the drop to the COTDR signal, the COTDR signal is detected interferometrically at the receiver and passes through an electrical filter so that the spectral broadening (ie traffic) due to non-linear interaction with the signal channel is clear. Causes weakening of the COTDR signal. The most significant degradation of the COTDR signal arises from cross phase modulation (XPM), which causes the signal channel to induce a step adjustment on the COTDR signal. According to Tin-Kwanchan et al., "Dispersive Fiber Cross-Phase Modulation: Theoretical and Experimental Investigation of the Effect of Tuning Frequency" (IEEE Optical Communications Technical Report 6, 1994), the induced phase ΔΦ XPM is It can be written to clearly show the dependence on the wavelength separation, which is Δλ of the jamming channel.
Figure 2007518365

ここでαはファイバ損失であり、Dは分散であり、Ωは妨害信号の変調速度であり、ΔΦは、妨害チャネルおよびシステム長Lの動力P次第である誘発された位相の成分である。この関係を使用すると、COTDR信号およびDWDM信号の間で必要とされる保護周波数帯が推定されることができる。分散または保護周波数帯(Δλ)を増加させることは、クロス位相変調の不利な条件を減らし、信号動力またはシステム長を増加させることは、不利な条件を増加させることに注意するべきである。 Where α is fiber loss, D is dispersion, Ω is the modulation rate of the jamming signal, and ΔΦ 0 is a component of the induced phase that depends on the jamming channel and the power P of the system length L. Using this relationship, the required protection frequency band between the COTDR signal and the DWDM signal can be estimated. It should be noted that increasing the dispersion or guard frequency band (Δλ) reduces the adverse conditions of cross-phase modulation, and increasing the signal power or system length increases the adverse conditions.

図1は、1400kmのシステムのための最も近いDWDM信号への保護周波数帯の機能として測定されたCOTDR信号の不利な条件を示す。1000‐2000 kmのシステムのために、200GHzの間隔の保護周波数帯は十分であり、より長いシステムのため、より大きい保護周波数帯が必要とされる。   FIG. 1 shows the adverse conditions of the COTDR signal measured as a function of the guard frequency band to the nearest DWDM signal for a 1400 km system. For 1000-2000 km systems, a protection frequency band with a spacing of 200 GHz is sufficient, and for longer systems, a larger protection frequency band is required.

DWDM信号チャネルの低下を参照すると、COTDR信号は、光学信号対雑音比、ゲイン調整効果および非線形相互作用の低減を通じてDWDM信号を弱める。   Referring to the degradation of the DWDM signal channel, the COTDR signal weakens the DWDM signal through reduction of the optical signal-to-noise ratio, gain adjustment effects and non-linear interactions.

COTDR信号の添加はDWDM信号に利用可能な総動力を効果的に減らし、それゆえに、OSNRに不利な条件を生じさせる。測定は、非常にささやかなCOTDR動力が十分であり、この不利な条件はそれゆえに小さいことを示す。   The addition of the COTDR signal effectively reduces the total power available for the DWDM signal, thus creating a disadvantageous condition for OSNR. Measurements show that very modest COTDR power is sufficient and this adverse condition is therefore small.

COTDR信号によって生じるDWDM信号チャネルの非線形低下は、近くのDWDM信号の存在により生じるCOTDRのそれより非常に小さい。これは、COTDRによって使われる干渉性の検出は、DWDM信号のために使用される直接的な検出方法より非線形位相の歪みに感受性があるためである。   The non-linear degradation of the DWDM signal channel caused by the COTDR signal is much less than that of COTDR caused by the presence of nearby DWDM signals. This is because the coherent detection used by COTDR is more sensitive to nonlinear phase distortion than the direct detection method used for DWDM signals.

ゲイン調整効果は非常に重大であり、システム長が増加する。外に向かう経路のパルスされたCOTDR信号がEDFA増幅器のゲインを調整するので、これは発生する。COTDR信号レベルを減らすことにより、低下を制御することができる。残念なことに、より少ないCOTDR動力が必要とされるより短いシステム(<1000km)のためだけに、これは作用する。より長いシステムのため、COTDRゲイン調整を取り除く方法を使用する必要がある。   The gain adjustment effect is very serious and the system length increases. This occurs because the pulsed COTDR signal in the outgoing path adjusts the gain of the EDFA amplifier. Reduction can be controlled by reducing the COTDR signal level. Unfortunately, this only works for shorter systems (<1000 km) where less COTDR power is required. For longer systems, it is necessary to use a method that eliminates the COTDR gain adjustment.

図2は、パルスされたCOTDRおよびゲイン調整を取り除く飽和信号を有するCOTDRのためのCOTDR信号によって生じるDWDMチャネルあたりの平均的なQの不利な条件を示す。下で示される結果は、850kmのシステムのものである。   FIG. 2 shows the disadvantageous condition of average Q per DWDM channel caused by COTDR signal for COTDR with pulsed COTDR and saturation signal that removes gain adjustment. The results shown below are for an 850 km system.

これらの結果は、パルスされたCOTDRがDWDM送達チャネルに大きく不利となる条件を引き起こすことを示す。この場合、COTDR動力が下げられない限り、COTDRを使用している稼動中のモニタが使われることができなかった。飽和信号が含まれる場合、パルスされたCOTDRからのゲイン調整効果は去り、稼動中のCOTDR動作のためのシステムにおける不利な条件は無視してよい。   These results indicate that pulsed COTDR causes conditions that are highly detrimental to the DWDM delivery channel. In this case, an active monitor using COTDR could not be used unless COTDR power was reduced. If a saturation signal is included, the gain adjustment effect from the pulsed COTDR is gone and the adverse conditions in the system for active COTDR operation may be ignored.

本発明のCOTDR配置を使う動力伝達装置の簡略化されたブロック図を示す。FIG. 2 shows a simplified block diagram of a power transmission device using the COTDR arrangement of the present invention. 本発明によって構成されるCOTDR配置の一実施例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating one embodiment of a COTDR arrangement configured in accordance with the present invention. 1400kmのシステム長の最も近いデータ・チャネルに対するCOTDRのパフォーマンスに不利な条件を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing adverse conditions for COTDR performance for the closest data channel of 1400 km system length. システムQの不利な条件においてパルスするCOTDRの効果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the effect of COTDR pulsing in adverse conditions of system Q. FIG.

Claims (16)

光学伝動経路に関して状態情報を得る方法であって、前記方法は規定された波長を有しているCOTDR調査信号の生成;局所の海底の需要での適用において使用するものに対応する長さを有している光学伝動経路の上での光学トラフィック信号およびCOTDR調査信号の伝達であって、ここにおいて、前記COTDR調査信号の規定された波長が、光学トラフィック信号が少なくとも所定の保護周波数帯に等しい距離で位置する波長から分離される;前記光学経路に関する状態情報が具体化された前記COTDR調査信号の後方散乱および/または反射された部分の前記光学経路を通じた受容;および、前記状態情報を得るため前記COTDR調査信号の前記後方散乱および/または反射された部分の検出ステップからなる方法。
A method for obtaining status information about an optical transmission path, said method generating a COTDR survey signal having a defined wavelength; having a length corresponding to that used in local submarine demand applications Transmission of an optical traffic signal and a COTDR survey signal over an optical transmission path, wherein a defined wavelength of the COTDR survey signal is such that the optical traffic signal is at least equal to a predetermined guard frequency band To receive backscattered and / or reflected portions of the COTDR survey signal in which the state information about the optical path is embodied; and to obtain the state information; A method comprising the step of detecting the backscattered and / or reflected part of the COTDR survey signal.
請求項1の方法であって、前記光学伝送経路の長さは約5,000km未満である方法。
2. The method of claim 1, wherein the length of the optical transmission path is less than about 5,000 km.
請求項1の方法であって、前記所定の保護周波数帯は約200GHz以上である方法。
2. The method of claim 1, wherein the predetermined guard frequency band is about 200 GHz or higher.
請求項1の方法であって、前記COTDR調査信号はパルス信号である方法。
2. The method of claim 1, wherein the COTDR survey signal is a pulse signal.
請求項1の方法であって、前記COTDR調査信号はゲイン調整を減らすために飽和信号を含む方法。
The method of claim 1, wherein the COTDR search signal includes a saturation signal to reduce gain adjustment.
請求項4の方法であって、前記トラフィック信号が、FWMおよびXPM減らすため、前記cw調査信号によって占められる周波帯から十分に離れた1つまたはそれ以上の波長に位置するので、前記光学トラフィック信号の前記品質およびCOTDR感度の両方は許容可能なレベルに維持される方法。
5. The method of claim 4, wherein the optical traffic signal is located at one or more wavelengths sufficiently away from the frequency band occupied by the cw probe signal to reduce FWM and XPM. In which both the quality and COTDR sensitivity of the are maintained at an acceptable level.
請求項1の方法であって、前記伝送経路はその中に位置する少なくとも1つの光学増幅器を含む方法。
2. The method of claim 1, wherein the transmission path includes at least one optical amplifier located therein.
少なくとも1つの自動中継装置をその中に有している少なくとも第1および第2の一方向性光学伝動経路で相互に連結した第1および第2の端末を含む双方向性光学動力伝達装置を有するCOTDRを使用する方法であって、前記方法は、規定された波長を有しているCOTDR調査信号の生成;前記第1の光学伝動経路の上での光学トラフィック信号および前記COTDR調査信号の伝達であって、前記第1および第2の光学伝動経路は、局所の海底の需要での適用において使用されるそれらに対応する長さを各々有し、ここにおいて、前記光学トラフィック信号が少なくとも所定の保護周波数帯に等しい距離によって位置する波長から前記COTDR調査信号の前記規定された波長は分離される;前記第1の光学経路に関する状態情報が具体化される前記COTDR調査信号の後方散乱および/または反射された部分の前記第2の光学経路を通じた受容;および、前記状態情報を得るために前記COTDR調査信号の前記後方散乱および/または反射された部分の検出ステップからなる方法。
A bidirectional optical power transmission device including first and second terminals interconnected by at least first and second unidirectional optical transmission paths having at least one automatic repeater therein; A method using COTDR, the method comprising: generating a COTDR survey signal having a defined wavelength; transmitting an optical traffic signal on the first optical transmission path and the COTDR survey signal. Wherein the first and second optical transmission paths each have a length corresponding to those used in local submarine demand applications, wherein the optical traffic signal is at least a predetermined protection The defined wavelength of the COTDR search signal is separated from wavelengths located by a distance equal to the frequency band; status information about the first optical path is Receiving backscattered and / or reflected portions of the COTDR survey signal to be embodied through the second optical path; and the backscattering and / or reflection of the COTDR survey signal to obtain the state information. A method comprising the step of detecting a given part.
請求項8の方法であって、前記少なくとも1つの自動中継装置は、前記光学調査信号がそれを通じて伝達される希土類がドープされた光学増幅器を含む方法。
9. The method of claim 8, wherein the at least one automatic repeater includes a rare earth doped optical amplifier through which the optical survey signal is transmitted.
請求項8の方法であって、前記第1の光学経路から光学経路上で前記第2の光学折り返し経路まで前記戻されたCOTDR信号を伝達するステップをさらに備える方法。
9. The method of claim 8, further comprising transmitting the returned COTDR signal from the first optical path over the optical path to the second optical return path.
請求項10の方法であって、前記光学折り返し経路は前記自動中継装置に位置する方法。
11. The method of claim 10, wherein the optical return path is located at the automatic repeater.
請求項8の方法であって、前記状態情報が光学減衰を引き起こす不連続を前記第1の光学経路に含む方法。
9. The method of claim 8, wherein the state information includes a discontinuity in the first optical path that causes optical attenuation.
請求項8の方法であって、前記光学伝送経路の長さは約5,000km未満である方法。
9. The method of claim 8, wherein the length of the optical transmission path is less than about 5,000 km.
請求項8の方法であって、前記所定の保護周波数帯は約200GHz以上である方法。
9. The method of claim 8, wherein the predetermined guard frequency band is about 200 GHz or higher.
請求項8の方法であって、前記COTDR調査信号はパルス信号である方法。
9. The method of claim 8, wherein the COTDR survey signal is a pulse signal.
請求項8の方法であって、前記COTDR調査信号はゲイン調整を減らすための飽和信号を含む方法。
9. The method of claim 8, wherein the COTDR search signal includes a saturation signal to reduce gain adjustment.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020100921A1 (en) 2018-11-16 2020-05-22 日本電気株式会社 Light transmission line monitoring device, monitoring system of light transmission line, and method for monitoring light transmission line
US11920962B2 (en) 2019-04-05 2024-03-05 Nec Corporation Surveying system and surveying method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0803774D0 (en) * 2008-02-29 2008-04-09 Roke Manor Research Modulation scheme
JP7039111B2 (en) * 2019-03-06 2022-03-22 エイチエムエヌ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド Submarine network equipment and submarine cable system
CN112019264A (en) * 2019-05-31 2020-12-01 烽火通信科技股份有限公司 Submarine optical cable line fault detection system and method
CN110492927B (en) * 2019-09-27 2024-02-20 中国电子科技集团公司第三十四研究所 Submarine optical cable disturbance monitoring system with relay based on shore-based detection

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0772264B1 (en) * 1995-10-30 2003-05-07 Nec Corporation Optical surge preventing method and system for use in a rare earth doped fiber circuit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020100921A1 (en) 2018-11-16 2020-05-22 日本電気株式会社 Light transmission line monitoring device, monitoring system of light transmission line, and method for monitoring light transmission line
US11483068B2 (en) 2018-11-16 2022-10-25 Nec Corporation Optical transmission line monitoring apparatus, optical transmission line monitoring system, and optical transmission line monitoring method
US11920962B2 (en) 2019-04-05 2024-03-05 Nec Corporation Surveying system and surveying method

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