図面 (/)

技術 誤り率特性測定方法および誤り率特性測定システム

出願人 横河電機株式会社
発明者 梶正憲
出願日 2005年12月28日 (14年11ヶ月経過) 出願番号 2005-378143
公開日 2007年7月12日 (13年5ヶ月経過) 公開番号 2007-178304
状態 特許登録済
技術分野 光学装置、光ファイバーの試験 光通信システム
主要キーワード ジョンソン雑音 測定ポイント数 信頼度係数 解析関数 各測定ポイント 信用レベル パルスパターンジェネレータ 絶対強度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年7月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

誤り率特性測定において効率よく誤り率特性を求める。

解決手段

N番目誤り率測定結果を基準にして第N+1番目の誤り率を予測する誤り率予測部117と、誤り率予測部により予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出する測定時間算出部118と、測定時間算出部により算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行うよう誤り検出部116を制御する制御部111と、を備える。

概要

背景

ビットエラーレートテスターを使用して、光デバイス光伝送路光伝送システムなどの被試験対象誤り率受光パワー特性(誤り率特性)を測定する従来のシステムを図6に示す。

ここで、光源1の光出力端子光変調器2の光入力端子に接続されている。光変調器2には光源1の光出力端子とパルスパターンジェネレータ(Pulse Pattern Generator:PPG)62の出力端子が接続され、光変調器2の出力端子には被試験対象3の入力端が接続されている。

被試験対象3は入力端が光変調器2の出力端子に接続され、出力端光可変減衰装置4の入力端子に接続されている。光可変減衰装置4は入力端子が被試験対象の出力端が接続され、出力端子には受光器5が接続されている。

ここで、光可変減衰装置4は、被試験対象の出力端が入力端子に接続された光可変減衰器41と、光可変減衰器41の出力端子が入力端子に接続された光分岐器42と、光分岐器42の一方の出力端子が入力端子に接続された光パワーメータ43とを有している。

受光器5には光可変減衰装置4で分岐された光の一方が接続されており、出力端子はBERT6内の誤り検出部63の入力端子に接続されている。
BERT6は、各部を制御する制御部61と、テストパターンの信号を発生するPPG62と、誤り検出を行う誤り検出部63とを有している。そして、制御部61の出力ポートにはPPG62が接続され、制御部61の入力ポートには誤り検出部63の出力端子が接続されている。

以上のような構成のシステムにおいて、光源1から放射された光は光変調器2の光入力端子に入力される。PPG62からの信号に応じて光変調器2で変調された変調光が、光変調器2の出力端子から被試験対象3に出力される。ここで、被試験対象3を透過した光信号は、光可変減衰器41に入力される。光可変減衰器41により所望の減衰をうけた変調光は、さらに、一定の分岐比で光分岐器42により分岐される。分岐された変調光の一方は、光パワーメータ43で、その平均光パワーモニタされる。分岐された他方の変調光は、受光器5で受光される。光分岐器42の既知の分岐比から換算することで、光パワーメータ43のモニタ値から、光可変減衰装置4より出力される平均光パワーを知ることができる。

つまり、受光器5に入力される変調光の平均光パワー(以後、受光パワーと呼ぶ)を測定することができる。受光器5により光・電気変換された電気信号が、誤り検出部63に入力される。誤り検出部63は、PPG62が送信したテストパターンとビット比較を行い、下記で定義される誤り率(Bit Error Rate:BER)を測定する。

BER=(一定の測定時間に検出した総誤りビット数)/(一定の測定時間に受信した総ビット数) …(1),
ここで、光可変減衰装置4から出力される変調光の絶対強度が所望の値になるように、光可変減衰器41に対して設定を行なうことを、単に、“光可変減衰器にパワー設定を行なう”と表現する。

そして、この設定値に対して、光パワーメータ43のモニタ値から、光分岐器42の分岐比を用いて換算することで計測した受光器5に入力される変調光の平均光パワーを、“受光器の受光パワー”と呼ぶことにする。

なお、このように測定を行う誤り率特性測定システムについては、以下の非特許文献1や非特許文献2などに関連技術が記載されている。
光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光パワーと誤り率:BERの測定結果の関係をグラフ化したものが、図7に示す誤り率特性である。ここで、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーは、最小受光感度と呼ばれ、被測定対象の性能を示す重要な指標となる。
横河技報 Vol.49 No.2(2005),第67頁〜第70頁、「小型10Gbit/sビット誤り率測定器
ANDO技報 Vol.71(2001),第95頁〜第102頁、「AP9943 11G BERTモジュールの開発」

概要

誤り率特性測定において効率よく誤り率特性を求める。第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の誤り率を予測する誤り率予測部117と、誤り率予測部により予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出する測定時間算出部118と、測定時間算出部により算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行うよう誤り検出部116を制御する制御部111と、を備える。

目的

なお、測定中には、各測定点においてBERを求めている途中であるので、測定時間を決定することができないため、図7の例のように、10分間×9ポイント=90分間の測定時間を要してしまうことになる。このように、要求する誤り率が低い場合(つまり、まれにしかBit Errorが発生しない場合)、要求する信用レベルが高い場合、ビットレートが低い場合、さらに上記の測定時間の問題が深刻となる。すなわち、以上に述べたように、最小受光感度の測定は重要な試験項目であり、このために、図7に示した誤り率特性を効率よく測定することが望まれている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

被試験対象からの光信号光可変減衰器により設定したパワー受光部で受光し、受光部での受光パワー誤り率測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定方法であって、第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の誤り率を予測し、この予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行う、ことを特徴とする誤り率特性測定方法。

請求項2

第N+1番目の測定に用いる前記光信号のパワーに応じて前記誤り率の予測を行う、ことを特徴とする請求項1記載の誤り率特性測定方法。

請求項3

前記測定時間の算出を、設定された信頼度に応じて行う、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の誤り率特性測定方法。

請求項4

被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り検出部による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定システムであって、第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の誤り率を予測する誤り率予測部と、前記誤り率予測部により予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出する測定時間算出部と、前記測定時間算出部により算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行うよう前記誤り検出部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする誤り率特性測定システム。

請求項5

前記誤り率予測部は、第N+1番目の測定に用いる前記光信号のパワーに応じて前記誤り率の予測を行う、ことを特徴とする請求項4記載の誤り率特性測定システム。

請求項6

前記測定時間算出部は、設定された信頼度に応じて前記測定時間の算出を行う、ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の誤り率特性測定システム。

技術分野

0001

本発明は、ビットエラーレートテスター(Bit Error Rate Tester:BERT)を使用して、光デバイス光伝送路光伝送システムなどの被試験対象誤り率受光パワー特性(誤り率特性)の測定において、最小受光感度自動測定する手法または自動測定するシステムに関する。

背景技術

0002

ビットエラーレートテスターを使用して、光デバイス、光伝送路、光伝送システムなどの被試験対象の誤り率対受光パワー特性(誤り率特性)を測定する従来のシステムを図6に示す。

0003

ここで、光源1の光出力端子光変調器2の光入力端子に接続されている。光変調器2には光源1の光出力端子とパルスパターンジェネレータ(Pulse Pattern Generator:PPG)62の出力端子が接続され、光変調器2の出力端子には被試験対象3の入力端が接続されている。

0004

被試験対象3は入力端が光変調器2の出力端子に接続され、出力端光可変減衰装置4の入力端子に接続されている。光可変減衰装置4は入力端子が被試験対象の出力端が接続され、出力端子には受光器5が接続されている。

0005

ここで、光可変減衰装置4は、被試験対象の出力端が入力端子に接続された光可変減衰器41と、光可変減衰器41の出力端子が入力端子に接続された光分岐器42と、光分岐器42の一方の出力端子が入力端子に接続された光パワーメータ43とを有している。

0006

受光器5には光可変減衰装置4で分岐された光の一方が接続されており、出力端子はBERT6内の誤り検出部63の入力端子に接続されている。
BERT6は、各部を制御する制御部61と、テストパターンの信号を発生するPPG62と、誤り検出を行う誤り検出部63とを有している。そして、制御部61の出力ポートにはPPG62が接続され、制御部61の入力ポートには誤り検出部63の出力端子が接続されている。

0007

以上のような構成のシステムにおいて、光源1から放射された光は光変調器2の光入力端子に入力される。PPG62からの信号に応じて光変調器2で変調された変調光が、光変調器2の出力端子から被試験対象3に出力される。ここで、被試験対象3を透過した光信号は、光可変減衰器41に入力される。光可変減衰器41により所望の減衰をうけた変調光は、さらに、一定の分岐比で光分岐器42により分岐される。分岐された変調光の一方は、光パワーメータ43で、その平均光パワーモニタされる。分岐された他方の変調光は、受光器5で受光される。光分岐器42の既知の分岐比から換算することで、光パワーメータ43のモニタ値から、光可変減衰装置4より出力される平均光パワーを知ることができる。

0008

つまり、受光器5に入力される変調光の平均光パワー(以後、受光パワーと呼ぶ)を測定することができる。受光器5により光・電気変換された電気信号が、誤り検出部63に入力される。誤り検出部63は、PPG62が送信したテストパターンとビット比較を行い、下記で定義される誤り率(Bit Error Rate:BER)を測定する。

0009

BER=(一定の測定時間に検出した総誤りビット数)/(一定の測定時間に受信した総ビット数) …(1),
ここで、光可変減衰装置4から出力される変調光の絶対強度が所望の値になるように、光可変減衰器41に対して設定を行なうことを、単に、“光可変減衰器にパワー設定を行なう”と表現する。

0010

そして、この設定値に対して、光パワーメータ43のモニタ値から、光分岐器42の分岐比を用いて換算することで計測した受光器5に入力される変調光の平均光パワーを、“受光器の受光パワー”と呼ぶことにする。

0011

なお、このように測定を行う誤り率特性測定システムについては、以下の非特許文献1や非特許文献2などに関連技術が記載されている。
光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光パワーと誤り率:BERの測定結果の関係をグラフ化したものが、図7に示す誤り率特性である。ここで、要求された誤り率以下となる最大の受光パワーは、最小受光感度と呼ばれ、被測定対象の性能を示す重要な指標となる。
横河技報 Vol.49 No.2(2005),第67頁〜第70頁、「小型10Gbit/sビット誤り率測定器
ANDO技報 Vol.71(2001),第95頁〜第102頁、「AP9943 11G BERTモジュールの開発」

発明が解決しようとする課題

0012

光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光パワーと誤り率:BERの測定結果の関係をグラフ化したものが、図7に示す誤り率特性である。ここでは、設定パワーを約0.5dBづつ増加させながら、誤り率をN=1,2,3,4‥,9と測定した場合の例である。

0013

ただし、縦軸はBER→ -log( Q(BER) )なる軸変換を施すことが一般的である。ここで、log( )は常用対数である。上記のQ(BER)は解析関数とはならないので、以下のような近似例が知られている。[岩波数公式III:森口、宇田川、一著:岩波書店1995.4発行、p.81.]
Q(BER) = A−( c + d×A )/( 1 + a×A + b×A^2 ) …(2),
A = √( −2×ln(BER) ) ,ln( )は自然対数…(3),
a=0.99229, b=0.04481, c=2.30753, d=0.27061 …(4),
図7において、BER<1×10^-12となる受光パワーは、約-15.4dBmと読める。このように、要求された誤り率以下となる受光パワーを、最小受光感度と呼ぶ。被試験対象がないときの最小受光感度[dBm]と、あるときの最小受光感度[dBm]の差[dB]を、被試験対象のペナルティ量[dB]として評価される。

0014

よって、いかに効率良く短時間で、この例では、BER<1×10^-12となる測定ポイントを見つけられるかが、最小受光感度またはペナルティ量を測定する上で重要である。
このような装置において、測定しようとする誤り率をBERとするとき、信頼レベル:CL[%]で、これを保証するために、ビットエラーが発生しないこと(以後、エラーフリーと呼ぶ)を確認すべき必要な試験ビット数:N[bit]は、文献[J.Redd, "Calculating Statistical Confidence Levels for Error-Probability Estimates, "Lightwave Magazine, pp.110-114, April 2000.]より、
N×BER = ‐ln(1‐CL/100) ,ln( )は自然対数…(5),
ビットレートがBR[bps]のとき、上記試験に必要な時間:Tmes[sec]は、
Tmes = N / BR = ‐ln(1‐CL/100) / BR / BER …(6),
ここで、信頼度係数:Kを以下で定義すると、
K=‐ln(1‐CL/100) …(7),
具体的な数値例として、信頼度係数K、と誤り率の信頼レベルCLの関係を、図8に示す。ここでは、信頼レベルCLに応じて、以上の式(7)で算出されるKについて、数値例を示している。

0015

また、誤り率測定に必要な最適な測定時間:Tmes[sec]は、式(6)と式(7)より以下となる。
Tmes = K / BR /BER…(8),
また、BR=10[Gbps]、K=6 (CL=99.76[%])の場合について、保証したい誤り率と測定時間の関係を図9に示す。

0016

図9の例において、ビットレート:BRが10[Gbps]の場合、BER<1×10^-12となる最小受光感度を信頼レベル99.76[%]で保証するためには、10分間エラーフリーとなる測定点を少なくても一つ見つけなければならない。なお、本願明細書において「^」は「べき乗」を意味する。

0017

なお、測定中には、各測定点においてBERを求めている途中であるので、測定時間を決定することができないため、図7の例のように、10分間×9ポイント=90分間の測定時間を要してしまうことになる。このように、要求する誤り率が低い場合(つまり、まれにしかBit Errorが発生しない場合)、要求する信用レベルが高い場合、ビットレートが低い場合、さらに上記の測定時間の問題が深刻となる。すなわち、以上に述べたように、最小受光感度の測定は重要な試験項目であり、このために、図7に示した誤り率特性を効率よく測定することが望まれている。

0018

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであって、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定方法および誤り率特性測定システム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

0019

以上の課題を解決する本発明は、以下に記載するようなものである。
(1)請求項1に記載の発明は、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定方法であって、第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の誤り率を予測し、この予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行う、ことを特徴とする誤り率特性測定方法である。

0020

(2)請求項2記載の発明は、第N+1番目の測定に用いる前記光信号のパワーに応じて前記誤り率の予測を行う、ことを特徴とする請求項1記載の誤り率特性測定方法である。

0021

(3)請求項3記載の発明は、前記測定時間の算出を、設定された信頼度に応じて行う、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の誤り率特性測定方法である。
(4)請求項4記載の発明は、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、受光部での受光パワーと誤り検出部による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する誤り率特性測定システムであって、第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の誤り率を予測する誤り率予測部と、前記誤り率予測部により予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出する測定時間算出部と、前記測定時間算出部により算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行うよう前記誤り検出部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする誤り率特性測定システムである。

0022

(5)請求項5記載の発明は、前記誤り率予測部は、第N+1番目の測定に用いる前記光信号のパワーに応じて前記誤り率の予測を行う、ことを特徴とする請求項4記載の誤り率特性測定システムである。

0023

(6)請求項6記載の発明は、前記測定時間算出部は、設定された信頼度に応じて前記測定時間の算出を行う、ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の誤り率特性測定システムである。

発明の効果

0024

以上の発明では、以下のような効果が得られる。
(1)請求項1記載の誤り率特性測定方法の発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、受光部での受光パワーと誤り検出部による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する際に、第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の誤り率を予測し、この予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行う。

0025

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントの誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定方法を実現できる。

0026

(2)請求項2記載の誤り率特性測定方法の発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、受光部での受光パワーと誤り検出部による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する際に、第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の測定に用いる光信号のパワーに応じて第N+1番目の誤り率を予測し、この予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行う。

0027

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントでの光信号のパワーに応じて誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定方法を実現できる。

0028

(3)請求項3記載の誤り率特性測定方法の発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、受光部での受光パワーと誤り検出部による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する際に、第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の誤り率を予測し、この予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を、設定された信頼度に応じて算出し、この算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行う。

0029

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントの誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から信頼度に応じて測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定方法を実現できる。

0030

(4)請求項4記載の誤り率特性測定システムの発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、受光部での受光パワーと誤り検出部による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する際に、第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の誤り率を予測し、この予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行う。

0031

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントの誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定システムを実現できる。

0032

(5)請求項5記載の誤り率特性測定システムの発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、受光部での受光パワーと誤り検出部による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する際に、第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の測定に用いる光信号のパワーに応じて第N+1番目の誤り率を予測し、この予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を算出し、この算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行う。

0033

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントでの光信号のパワーに応じて誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定システムを実現できる。

0034

(6)請求項6記載の誤り率特性測定システムの発明では、被試験対象からの光信号を光可変減衰器により設定したパワーで受光部で受光し、光可変減衰器に設定するパワーを変えることで、受光部での受光パワーと誤り率の測定結果の関係を求め、受光部での受光パワーと誤り検出部による誤り率の測定結果の関係を誤り率特性として測定する際に、第N番目の誤り率の測定結果を基準にして第N+1番目の誤り率を予測し、この予測された第N+1番目の誤り率を測定するのに必要とされる測定時間を、設定された信頼度に応じて算出し、この算出された測定時間で第N+1番目の誤り率の測定を行う。

0035

このように、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントの誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から信頼度に応じて測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り率特性測定システムを実現できる。

0036

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態)を詳細に説明する。
図1は本発明の第1実施形態として、ビットエラーレートテスターを使用して、光デバイス、光伝送路、光伝送システムなどの被試験対象の誤り率対受光パワー特性(誤り率特性)を測定する誤り率特性測定システム100の測定系を示すブロック図である。

0037

ここでは、誤り率特性測定システム100は、BERT(Bit Error Rate Tester)110を使用して、光デバイス、光伝送路、光伝送システムなどの被試験対象200に依存する誤り率対受光パワー特性(以後、誤り率特性)の測定において、最小受光感度を自動測定するものである。

0038

ここで、光源120の光出力端子は光変調器130の光入力端子に接続されている。光変調器130には、光源120の光出力端子とパルスパターンジェネレータ(Pulse Pattern Generator:PPG)115の出力端子が接続され、出力端子には被試験対象200の入力端が接続されている。

0039

被試験対象200は入力端が光変調器130の出力端子に接続され、出力端が光可変減衰装置140の入力端子に接続されている。光可変減衰装置140は入力端子が被試験対象の出力端が接続され、出力端子には受光器150が接続されている。

0040

ここで、光可変減衰装置140は、被試験対象の出力端が入力端子に接続された光可変減衰器141と、光可変減衰器141の出力端子が入力端子に接続された光分岐器142と、光分岐器142の一方の出力端子が入力端子に接続された光パワーメータ143とを有している。

0041

受光器150には光可変減衰装置140で分岐された光の一方が接続されており、出力端子はBERT110内の誤り検出部116の入力端子に接続されている。
BERT110は、各部の動作を制御する制御部111、各種操作の入力がなされる操作部112、各種表示を行う表示部113、テストパターンを発生するPPG115、誤り検出部116、誤り率予測部117、測定時間算出部118、を有している。

0042

ここで、制御部111の出力ポートには、表示部113の入力端子とPPG115の入力端子とが接続されている。一方、制御部111の入力ポートには、操作部112の出力端子と、誤り検出部116の出力端子と、測定時間算出部118の出力端子とが接続されている。

0043

誤り検出部116の入力端子には受光器150の出力端子が接続されており、一方、出力端子には誤り率予測部117の入力端子と制御部111の入力ポートとが接続されている。また、この誤り検出部116の制御入力端子には制御部111の出力ポートが接続されており、測定時間を変えるたびに、測定時間の設定がなされる。

0044

誤り率予測部117の入力端子には誤り検出部116の出力端子が接続されており、一方、出力端子には測定時間算出部118の入力端子が接続されている。測定時間算出部118の入力端子には誤り率予測部117の出力端子が接続されており、一方、出力端子には制御部111の入力ポートが接続されている。

0045

なお、以上の具体例では、外部光変調方式の構成例である。直接光変調方式の場合は、光源120と光変調器130が一体化したものと考えることができる。よって、変調方式を限定するものではない。また、以上の誤り率特性測定システム100では、光信号の波長、符号、信号のビットレート、信号の試験パターンなどを限定する要因はない。

0046

また、PPG115と誤り検出部116が一体化されたBERT110が一般的に使用されるが、一体化の有無は構成を限定するものではない。
また、光可変減衰器141と光分岐器142と光パワーメータ143を一体化した光可変減衰装置140が一般的に使用される。この利点は、変調光にあたえる減衰量[dB]ではなく、光可変減衰装置140から出力される変調光の絶対強度[dBm]を可変設定できることにある。以後は、一体化された光可変減衰装置140を用いて説明するが、一体化の有無は構成を限定するものではない。

0047

また、光可変減衰装置140から出力される変調光の絶対強度が所望の値になるように、光可変減衰器141に対して設定を行なうことを、本実施形態では、単に、「光可変減衰器にパワー設定を行なう」と表現する。この設定値に対して、光パワーメータ143のモニタ値から、光分岐器142の分岐比を用いて換算することで計測した受光器150に入力される変調光の平均光パワーを「受光器の受光パワー」と呼ぶことにする。

0048

以上のような構成の誤り率特性測定システムにおいて、制御部111は、操作部112からの操作に応じて、BERT110および誤り率特性測定システム100としての各種制御を行う。なお、この実施形態では、制御部111は、要求された誤り率以下となる受光パワーを最小受光感度として効率よく測定する働きをする。以下、図2フローチャートも参照して説明を行う。

0049

まず、制御部111は操作部112から入力されたパラメータを参照して、各種測定条件を設定する(図2S1)。すなわち、操作部112での入力に応じて、制御部111が、ビットレート、試験パターンなどの測定条件の設定を行なう。

0050

そして、制御部111の制御に基づき、初期値N=1として(図2S2)、最小受光感度を得る(図2S6でY)まで、Nをインクリメントしつつ(図2S9)、各測定ポイントについて以下に述べる処理を繰り返し実行する。

0051

まず、光源120から出射された光は光変調器130の光入力端子に入力される。ここで、PPG115からのテストパターンに応じて光変調器130で変調された変調光が、光変調器130から被試験対象200に出力される。

0052

光変調器130から被試験対象200に出力された変調済みの光信号は、被試験対象200を透過し、光可変減衰装置140内の光可変減衰器141に入力される。光可変減衰器141は、各測定ポイント毎に制御部111の制御により変調光に所定の減衰を与え、受光器150で所定の光パワーとなるようにする(図2S3)。光可変減衰器141により所望の減衰をうけた変調光は、さらに、一定の分岐比で光分岐器142により分岐される。

0053

分岐された変調光の一方は、光パワーメータ143で、その平均光パワーがモニタされ、モニタされた平均光パワーの結果は制御部111に伝達される。ここで、光分岐器142の既知の分岐比から換算することで、光パワーメータ143のモニタ値から、光可変減衰装置140より出力される平均光パワーを知ることができる。つまり、受光器150に入力される変調光の平均光パワー(以後、受光パワーと呼ぶ)を測定することができる。これにより、制御部111は、N番目の測定ポイントにおける変調光の平均光パワーの値を得る(図2S4)。

0054

一方、分岐された他方の変調光は、受光器150で受光される。受光器150により光・電気変換された電気信号は、誤り検出部116に入力される。誤り検出部116は、受光器150からの電気信号とPPG115が送信したテストパターンとをビット単位で比較することにより、N番目の測定ポイントにおける誤り率(Bit Error Rate:BER)を測定する(図2S5)。なお、誤り率BERについては、上述した(1)式を用いる。

0055

そして、制御部111は、誤り率BERの測定結果が誤り率の下限BER_minとして初期設定された値以下であれば(図2S6でY)、処理を終了する(図2エンド)。一方、誤り率BERの測定結果が誤り率の下限BER_minとして初期設定された値以下でなければ(図2S6でN)、制御部111の指示を受けた誤り率予測部117は、N番目の測定ポイントにおける誤り率BERの測定結果に基づいて次のN+1番目の測定ポイントにおける誤り率を予測する(図2S7)。

0056

ここで、N番目の誤り率の測定結果をBERとするとき、光可変減衰器141の設定パワーをP_Step[dB]変化させたと仮定するときの誤り率の予測値、つまり、N+1番目の測定結果として予測される誤り率BER_calを以下のように算出する。

0057

図3は、N番目(3番目)の測定結果BERから、N+1番目(4番目)の予測される誤り率BER_calを求める様子を模式的に示した特性図である。そして、誤り率予測部117は、算出された誤り率BER_calを測定時間算出部118に伝達する。

0058

Q0 = Q(BER) …(9),
ΔP = 10^( P_Step / 10 ) …(10),
Q1 = Q0×(ΔP)^(α/2) …(11),
BER_cal = Inv_Q( Q1 ) …(12),
ただし、式(11)において、測定系の雑音要因として、受光器150の熱雑音ジョンソン雑音)が主要な場合はα=2、ショット雑音が支配的な場合はα=1である。ここでは、α=1よりα=2の方がTmesが大きくなるので、つまり測定時間が長いので、α=2に固定したとしても、α=1の誤り率測定の信頼レベルを劣化させることはないと考えられる。

0059

なお、以上の式(9)の計算には、前述の式(2)の近似式が使用できる。また、Inv_Q(Q)は、Q(BER)の逆関数、つまりInv_Q( Q(BER) ) = BERであり、例えば、下記の近似式[“Margin Measurements in Optical Amplifier Systems” ; Neal S.Bergano, F.W.Kerfoot, and C.R.Davidson. : Photonics Technology Letters, Vol.5, No.3, March 1993.]が使用できる。

0060

Inv_Q(Q) = {1/√(2π)}×(1/Q)×exp(−(Q^2)/2) …(13),
そして、制御部111から指示をうけた測定時間算出部118は、以上のようにして予測された次の測定ポイントにおける予測される誤り率BER_calに基づいて、信頼レベルCL[%]または信頼度係数Kの条件で、誤り率BER_calを測定するために必要な誤り率測定時間Tmesを算出する(図2S8)。この場合、Tmesの算出には、上述した式(6)〜(8)を用いることができる。このようにして算出したTmesを、測定時間算出部118は制御部111に伝達する。

0061

そして、制御部111はN=N+1として(図2S9)、測定時間算出部118で算出されたTmesを次の測定ポイントにおける測定時間として、測定時間条件を誤り検出部116に設定する(図2S10)。そして、ステップS3に戻り、制御部111の制御により、光可変減衰器141にて所定の減衰を与え、受光器150で所定の光パワーとなるようにして(図2S3)、変調光の平均光パワーの値を得る(図2S4)。そして、誤り率検出部116は、セットされた測定時間Tmesで誤り率BERを測定する(図2S5)。

0062

そして、制御部111は、誤り率BERの測定結果が誤り率の下限BER_minとして初期設定された値以下(図2S6でY)となるまで、測定された誤り率BERに基づく次の測定ポイントにおける予測される誤り率BER_calの算出(図2S7)、予測される誤り率BER_calに応じた測定時間Tmesの算出(図2S8)、算出された測定時間Tmesでの誤り率BERの測定(図2S5)、を繰り返す。

0063

なお、N=1の誤り率BERの測定時(図2S5)には、予測される誤り率BER_calの算出(図2S7)、予測される誤り率BER_calに応じた測定時間Tmesの算出(図2S8)がなされていないため、誤り率BERの上限BER_maxに対応する測定時間Tmesを初期値として制御部111が定めておけばよい。例えば、BER_max=1×10^-3などとする。

0064

そして、制御部111は、各測定ポイント毎の測定を行って、最小受光感度を得た(図2S6でY)場合には、測定結果としての最小受光感度やその他の必要な項目について表示部113に表示して(図2S11)、必要ならばデータを保存し、一連の処理を終了する。

0065

また、図2のフローチャートと図1における制御線には示していないが、制御部111は、各測定ポイント毎に、予測される誤り率BER_calと実際に測定された誤り率BERとを比較し、大きく異なる場合には、測定異常として処理するようにしてもよい。なお、測定異常とした場合には、所定回数まで誤り率BERの測定を繰り返すようにしてもよい。そして、所定回数以上繰り返しても予測される誤り率BER_calと実際に測定された誤り率BERとの差が一定以上である場合には、表示部113にエラーを表示して処理を停止するようにしてもよい。

0066

以上説明してきたように、誤り特性測定方法あるいは誤り率特性測定システムの実施形態では、ある測定ポイントについて誤り率の測定結果を得る毎に、次の測定ポイントの誤り率を予測し、さらにその予測された誤り率から信頼度に応じて測定時間を算出し、算出された測定時間で次の測定ポイントの測定を行うことで、各測定ポイントで無駄のない測定時間で測定を実行することができるようになり、全体として測定時間を節約できる。この結果、効率よく誤り率特性を求めることが可能な誤り特性測定方法と誤り率特性測定システムとを実現できる。なお、毎回、測定結果に基づいて次のポイントの誤り率の予測と測定時間の算出とを行っているため、誤差成分が累積することはない。

0067

以上の実施形態にて示した手法にて、誤り率特性を実際に測定した具体例を図4図5とに示す。
図4では、各測定ポイントにおける受光パワー測定値、誤り率BERの測定結果、予測される誤り率BER_cal、算出された測定時間Tmes、誤り率BERの測定結果から逆算された必要な測定時間Tmes’を、各測定ポイント毎に示した説明図である。また、図5では図4における誤り率BERの測定結果を○で示し、予測される誤り率BER_calを×で示した特性図である。

0068

ここでは、条件として、BR=9.95328[Gbps]、K=5(CL=99.33[%])、P_Step=0.25[dB]とした場合である。なお、要求する誤り率は、1×10^-12とした。
図4は、受光パワーが -19.25[dBm]のときの誤り率測定結果BER=4.88×10^-4より、次の測定ポイントの受光パワーが -19.00[dBm]のときの誤り率BER_calを2.54×10^-4と予測し、さらに、この予測された誤り率BER_calから測定時間Tmesを2×10^-6[sec]と算出して設定した。そして、その測定時間Tmesによって実際に誤り率BERを測定したら2.79×10^-4であったことを示している。

0069

この誤り率BER=2.79×10^-4を測定するために必要となる測定時間Tmes’を逆算すると1.8×10^-6であり、無駄のない十分な測定時間を算出できていたことが確認された。また、他の各測定ポイントにおいても、無駄のない状態であり、信頼レベルを低下させずに、ほぼ十分な測定時間を算出できていたことが確認された。また、図5の○と×の表示からも、良い一致を示していることがわかる。

0070

また、図4に示した具体例では、本発明の方式を適用した実施例では総測定時間は約1685秒(約28分)であった。一方、従来例の方式を適用して測定した場合では、
従来方式総測定時間Tall_old
= (K / BR /BER)×測定ポイント数
= 5/(9.95328×10^9)/(1×10^-12)×13
=6531[sec]
となるので、約109分となる。

0071

このような結果、本発明方式による総測定時間の短縮化一目瞭然である。なお、BRが小さい場合、Kが大きい場合、Power_Stepが小さい場合、要求する誤り率が小さい場合には、上記の効果はさらに大きくなることは容易に想像される。

図面の簡単な説明

0072

本発明の実施形態の誤り率特性測定システムの構成を示す機能ブロック図である。
本発明の実施形態の誤り率特性測定システムの動作を示すフローチャートである。
本発明の実施形態の誤り率特性測定システムの動作を模式的に示す説明図である。
本発明の誤り率特性を適用した実施例の測定結果を示す特性図である。
本発明の誤り率特性を適用した実施例の測定結果を従来例と対比して示す特性図である。
従来の誤り率特性測定システムの構成を示す機能ブロック図である。
従来の誤り率特性測定システムの測定状態を示す説明図である。
信頼度係数Kと誤り率の信頼レベルCLとの関係を示す説明図である。
保証したい誤り率と測定時間の関係を示す説明図である。

符号の説明

0073

100誤り率特性測定システム
110BERT
111 制御部
112 操作部
113 表示部
115 PPG
116誤り検出部
117誤り率予測部
118 測定時間算出部
120光源
130光変調器
140光可変減衰装置
150受光器
200 被試験対象

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ