光传输特性估计装置、光传输特性估计方法及程序与流程

本发明涉及一种光传输特性估计装置、光传输特性估计方法及程序。

背景技术：

1、在运用光传输系统时，构成光传输路径的光纤的基本特性在很大程度上左右传输性能。在此，光纤的基本特性是指光功率、损耗或色散的分布、故障点的位置等。例如，如果光功率过大，则光纤中的非线性的光学效应的影响变大，因此信噪比(以下称为“snr(signal-to-noise ratio)”)降低。如果损耗过大，则光功率的衰减随之变大，因此snr降低。

2、因此，了解光纤的特性在光传输系统的运用、维护、监视中是重要的。光传输路径除了光纤以外，还由各种各样的器件(例如光放大器、光滤波器等)构成，了解这些器件的特性在光传输系统的运用、维护、监视中也是重要的。

3、光纤、光放大器、光滤波器等器件的特性一般能够通过otdr(optical timedomain reflectometer，光时域反射计)或光谱分析仪等模拟测定器来测定。但是，使用模拟测定器的测定需要按每个光节点或每个光纤直接测定，存在设备成本、运用成本变大的问题。

4、为了解决该问题，近年来，提出了dlm(digital longitudinal monitoring，数字纵向监视)，其是一种技术，代替基于模拟测定器的测定，通过光传输系统的接收侧的数字信号处理，检测光传输系统内的各种器件的特性(例如，参照专利文献1、2及非专利文献1～4)。dlm以数字相干光传输系统为前提，通过对接收信号进行数字信号处理来监视作为光传输路径的特性的光功率等，所述接收信号是对光传输路径传输的光信号进行相干检波而得到的。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：国际公开第2021/124415号；

8、专利文献2：国际公开第2021/199317号。

9、非专利文献

10、非专利文献1：t.sasai,et al.,“simultaneous detection of anomaly pointsand fiber types in multi-span transmission links only by receiver-sidedigital signal processing”,ieee,2020optical fiber communications conferenceand exhibition(ofc),paper th1f.1,march 2020；

11、非专利文献2：t.sasai,et al.,“physics-oriented learning of nonlinearschrodinger equation:optical fiber loss and dispersion profileidentification”,arxiv:2104.05890,apr 2021；

12、非专利文献3：t.sasai,et al.,“digital backpropagation for optical pathmonitoring:loss profile and passband narrowing estimation”,ieee,2020europeanconference on optical communications(ecoc),paper tu2d.1,dec 2020；

13、非专利文献4：t.sasai,et al.,“revealing raman-amplified power profileand raman gain spectra with digital backpropagation”,ieee,2021optical fibercommunications conference and exhibition(ofc),paper m3i.5,june 2021。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、dlm与模拟测定器相比，不需要前往现场直接测定，因此能够简易地测定。然而，dlm中存在器件特性的估计精度比模拟测定器差的问题。更详细而言，在使用dlm来估计光传输路径传输的光信号的光功率的传播方向分布时，如果在光传输路径中存在不连续的功率的变动(例如，光放大器的集中放大、光纤的异常损耗等)，则可以看到对该不连续点附近的光功率分布进行估计的精度比模拟测定器的精度低的现象。

3、例如，假设将图16(a)所示的具备多个光纤201-1～201-5和插入到多个光纤201-1～201-5之间的多个光放大器202-1、202-2、202-3、202-4的光传输路径200作为对象，进行基于otdr的测定和基于dlm的测定。图16(b)是示出基于otdr的测定和基于dlm的测定的测定结果的图形。纵轴示出光功率的大小，横轴是以单位[km]示出的距离。在图16(b)的图形中，虚线示出基于otdr的测定结果，实线示出基于dlm的测定结果。另外，光纤201-2～201-5各自的长度为70km，图16(b)的图形的0km的位置是图16(a)中的光纤201-1与光放大器202-1的连接点，即，光放大器202-1中的光纤输入的位置。

4、从图16(b)的图形可知，基于dlm的测定结果在符号301所示的70km附近的区间、符号302所示的140km附近的区间、符号303所示的210km附近的区间中，精度比基于otdr的测定结果差。符号301、302、303所示的区间的共同点在于，在作为光放大器202-2～202-4附近的光传输跨度的开始和结束的附近。这样看来，在dlm中，在作为光放大器202-2～202-4附近的光传输跨度的开始和结束，存在估计精度降低的测定的死区。为了提高光放大器202-2～202-4附近的光功率分布的估计精度，考虑在测定中使用比通常运用时大的光功率的光信号的方案，但由于会导致因非线性光学效应所造成的光信号的质量劣化，而使通信质量劣化，因此存在避免增大光功率的情况。

5、鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种技术，即使在利用dlm来估计光传输路径的特性时，使用如通常运用时使用的那样的低输出的光功率的光信号，也能够在测定的死区中得到适当的精度的估计结果。

6、用于解决问题的方案

7、本发明的一个方式是一种光传输特性估计装置，利用非线性薛定谔方程式对光传输路径的光学效应进行建模，将所述光传输路径分割为n个(n为2以上的整数)区间，通过将分割后的n个区间的区间长度的每一个作为步长的n个步骤的运算，求出所述非线性薛定谔方程式的解，估计所述光传输路径的传输特性，其中，所述光传输特性估计装置具备步长更新部，所述步长更新部基于由所述传输特性示出的估计光功率分布和估计色散分布来更新n个所述步长的每一个。

8、本发明的一个方式是一种光传输特性估计方法，利用非线性薛定谔方程式对光传输路径的光学效应进行建模，将所述光传输路径分割为n个(n为2以上的整数)区间，通过将分割后的n个区间的区间长度的每一个作为步长的n个步骤的运算，求出所述非线性薛定谔方程式的解，估计所述光传输路径的传输特性，其中，在所述光传输特性估计方法中，基于由所述传输特性示出的估计光功率分布和估计色散分布来更新n个所述步长的每一个。

9、本发明的一个方式是一种程序，其中，用于使计算机执行如下的作业顺序：利用非线性薛定谔方程式对光传输路径的光学效应进行建模，将所述光传输路径分割为n个(n为2以上的整数)区间的作业顺序；通过将分割后的n个区间的区间长度的每一个作为步长的n个步骤的运算，求出所述非线性薛定谔方程式的解，估计所述光传输路径的传输特性的作业顺序；以及基于由所述传输特性示出的估计光功率分布和估计色散分布来更新n个所述步长的每一个的作业顺序。

10、发明效果

11、根据本发明，即使在利用dlm来估计光传输路径的特性时，使用如通常运用时使用的那样的低输出的光功率的光信号，也能够在测定的死区中得到适当的精度的估计结果。