JP2012160938A - パス切替制御システム、パス切替制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化と小型化が可能なパス切替制御システムを提供する。
【解決手段】
本発明に関するパス切替制御システムは、少なくとも現用パスと予備パスとで構成される冗長パスと、冗長パスに設けられた再生中継用伝送装置と、冗長パスのそれぞれに設けられた光受信レベルモニタと、冗長パスに共通して設けられた警報受信モニタとを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光信号の伝送を行う光伝送システムのパス切替制御システムとパス切替制御方法に関する。

近年、異なる波長の光を多重化して、１本の光ファイバで同時に複数の信号伝送を行う開発が、光通信の中心技術として急速に進んでいる。

障害によってシステムが本来の機能を失うと、人命や財産が失われたり、また企業活動が大きな打撃を受けるような重要なシステムには、冗長性を備えた設計が用いられている。

冗長化とは、システムの一部に何らかの障害が発生した場合に備えて、障害発生後でもシステム全体の機能を維持し続けられるように予備装置を平常時からバックアップとして配置し運用しておくことをいう。

そこで上記のようなシステムにおける光の伝送方式では、一方の経路（現用パス）に障害が発生した場合、他方の経路（予備パス）へ切り替えられるよう、ノード間を複数（例えば２本）の光ファイバケーブルで接続して構成している。

特許文献１には、一方の経路で障害が発生したときに、物理的な光信号レベルの低下状態と、ＡＩＳ（alarm indication signal）信号に基づいて、２系統の信号線路から選択を行う制御回路が記載されている。詳細に説明すると、物理的な光信号レベルの低下状態とＡＩＳ信号とから各経路の状態を検出することで、２系統の信号線路の切替を行う。

特開平５−２６８１９６

予備のパスに切り替えを行う場合、切替先のパスにおける光受信レベルが高い必要がある。そのため、特許文献１では、切替先のパスの状態を把握するために、現用パスと予備パスのそれぞれにＡＩＳ信号のモニタを設ける必要がありコスト面・小型化で問題があった。

本発明に関するパス切替制御システムは、少なくとも現用パスと予備パスとで構成される冗長パスと、冗長パスに設けられた再生中継用伝送装置と、冗長パスのそれぞれに設けられた光受信レベルモニタと、冗長パスに共通して設けられた警報受信モニタとを備えたことを特徴とする。

本発明におけるパス切替制御システムは、低コスト化と小型化を実現することができる。

障害発生時におけるパス切替制御システムを示す構成図である。 障害復旧時におけるパス切替制御システムを示す構成図である。 障害発生時におけるパス切替制御方法の手順を示すフローチャートである。 障害復旧時におけるパス切替制御方法の手順を示すフローチャートである。 双方向から送受信を行うパス切替制御システムを示す構成図である。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。

〔第１の実施形態〕次に、本実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態におけるパス切替制御システム１を示す図である。

〔構成の説明〕図１に示すように、本実施形態におけるパス切替制御システム１は、現用パス２と、予備パス３と、再生中継用光伝送装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ａ´、４ｂ´、４ｃ´と、波長送受信端光伝送装置５、５´とを備えている。なお波長送受信端光伝送装置とは、一般的にはライン冗長トランスポンダのことを示し、本実施形態では現用パス２と予備パス３の２つのパスを、１つのライン冗長トランスポンダで運用することができる。

パス切替制御システム１において、現用パス２と予備パス３とは冗長パスを構成しており、波長受信端光伝送装置５、５´間で光接続をしている。冗長パスとは、一方のパス（現用パス２）に障害が発生したとき、他方のパス（予備パス３）に切り替え可能な、自動パス切り替え機能を有する構成である。

再生中継用光伝送装置４は、現用パス２と予備パス３にそれぞれ少なくとも１つ接続して設けられている。なお本実施形態では図１に示すように、上流から下流に向けて現用パス２と予備パス３にそれぞれ３つの再生中継用光伝送装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ａ´、４ｂ´、４ｃ´を設けている。

図１に×で示すように、現用パス２の所定箇所（ここでは４ａと４ｂの間）において障害が発生した場合、障害発生箇所に隣接した下流の再生中継用光伝送装置４ｂは、光入力信号障害を検出する。ここで、再生中継用光伝送装置４ａと４ｂの間における障害とは、両者をつなぐ光伝送路の抜去等により光を物理的に受信することができなくなる障害だけでなく、再生中継用光伝送装置４ａの信号送出機能障害等で伝送される光に含まれる信号フレームに異常がある障害なども含む。

そして再生中継用光伝送装置４ｂは、光入力信号障害警報を発出し、下流の再生中継用光伝送装置４ｃへ、伝送障害の警報情報であるＡＩＳ信号を送信する。またＡＩＳ信号を受信した再生中継用光伝送装置４ｃは、さらに下流の波長パス送受信端光伝送装置５へＡＩＳ信号を転送する。このとき再生中継用光伝送装置４ｃは、ＡＩＳ信号に対して処理を行わず、波長パス送受信端光伝送装置５に受信したＡＩＳ信号をそのまま転送する。

詳細に説明すると、再生中継用光伝送装置４は、上流側で障害が発生することにより光入力信号障害を検出すると、作成したＡＩＳ信号、または受信したＡＩＳ信号を下流側に接続している再生中継用光伝送装置４もしくは波長パス送受信端光伝送装置５へ送信する。

波長パス送受信端光伝送装置５は、Ｏ／Ｅコンバータ６と光スイッチ７とを設けている。Ｏ／Ｅコンバータ６は、警報受信モニタ８を有しており、さらに光信号を電気信号に変換する機能を有する。光スイッチ７は、光受信レベルモニタ９、９´を設けており、現用パス２と予備パス３とを切り替える機能を有する。現用パス２と予備パス３は、波長パス送受信端光伝送装置５に接続すると、光スイッチ７の光受信レベルモニタ９、９´を介して、Ｏ／Ｅコンバータ６の警報受信モニタ８と接続している。

光受信レベルモニタ９、９´は、現用バス２用と予備パス３用にそれぞれ設けられており、常に両者の光受信レベルをモニタリングしている。一方、警報受信モニタ８は、現用パス２と予備パス３との両方に共通して接続しており、両者から送信されるＡＩＳ信号をモニタリングする。つまり警報受信モニタ８は、ＡＩＳ信号を受信した場合、現用パス２と予備パス３のどちらから送信されたかは判断することができない。

波長パス送受信端光伝送装置５´は、再生中継用光伝送装置４から転送されたＡＩＳ信号をＯ／Ｅコンバータ６が有している警報受信モニタ８で受信を行う。

Ｏ／Ｅコンバータ６が、警報受信モニタ８においてＡＩＳ信号を認識すると、光スイッチ７は現在運用中のパス（現用パス２）から、もう一方のパス（予備パス３）へ切り替えを行う。但し、パスの切り替えを行う際に、光受信レベルモニタ９における切替先のパス（予備パス３）が通常運用時の光入力レベル（通常値）に達していない場合、つまり光レベルが低い場合は切り替えを行わない。

詳細に説明すると、波長パス送受信端光伝送装置５´は再生中継用光伝送装置４から転送されＡＩＳ信号を警報受信モニタ８で受信すると、光受信レベルモニタ９における予備パス３の光入力レベルの解析を行う。そして光受信レベルモニタ９´が検知した予備パス３の光レベル値が回線運用上問題のない場合、光スイッチ７は現用パス２から予備パス３へ自動的にパス切替を行う。しかし、予備パス３の光入力レベルが通常運用時の光入力レベルに達していない場合は、予備パス３にも障害が発生していると判断して、パスの切替を行わない。

なおＡＩＳ信号を検出した再生中継用光伝送装置４は、波長パス送受信端光伝送装置５´へＡＩＳ信号を一定時間転送する。そして再生中継用光伝送装置４はＡＩＳ信号を一定時間転送し続けた後、光出力シャットダウンを実施し、再生中継用光伝送装置４の光信号出力部からの光信号出力を停止する。

なお一定時間とは波長送受信端光伝送装置５´が、現用パス２から予備パス３への切替を完了する時間である。つまりＡＩＳ信号を受信した後に、光受信レベルモニタ９が予備パス３の光入力レベルが通常運用時の光レベルであると認識し、光スイッチ７が現用パス２から予備パス３に切替を行うまでの時間である。そのため、例えば波長パス送受信端光伝送装置５´が高性能であり上記のパス切替を瞬時に行うのが可能であれば、ＡＩＳ信号が送信を行う一定時間を短くすることができる。

上記構成のようにパス切替を行うトリガをＡＩＳ信号にすると、パス切替に要する時間は波長送受信端光伝送装置５´の能力に依存して決まる。そのため、再生中継用光伝送装置４ｂは、ＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）制御等を用いて光出力制御の速度を遅くすることができ、光レベル変動速度を光アンプの出力制御の許容範囲に収めることができる。つまり、再生中継用光伝送装置４ｂは、光出力をゆっくりシャットダウンしても運用上に問題はない。

図２に示すように、現用パス２の伝送路障害が復旧した場合、再生中継用光伝送装置４ｂが光入力信号障害警報の解除を認識し、下流の再生中継用光伝送装置４ｃへＡＩＳ信号の解除情報を転送する。

再生中継用光伝送装置４ｃは、転送されたＡＩＳ信号の解除情報を検出すると、波長パス送受信端光伝送装置５へＡＩＳ信号の解除情報を転送する。また再生中継用光伝送装置４ｃはＡＩＳ信号の解除情報を受信すると、光出力シャットダウンを解除し通常運用時の光信号出力の再開を行う。

波長パス送受信端光伝送装置５´は、再生中継用光伝送装置４ｃからＡＩＳ信号の解除情報を受信すると、Ｏ／Ｅコンバータ６が有している警報受信モニタ８で受信を行う。そして波長パス送受信端光伝送装置５´内の光スイッチ７が有する光受信レベルモニタ９は、現用パス２の光受信レベルモニタ値が通常値であることを認識する。

波長パス送受信端光伝送装置５´は、ＡＩＳ信号の解除情報と現用パス２の光受信レベルモニタ９の正常が認識すると、障害発生していた伝送路の正常状態復旧を自動的に感知し、予備パス３から現用パス２へ自動的にパス復旧を行い、伝送路障害前の運用状態に戻す。

〔動作の説明〕次に図３を用いて、伝送路障害が発生した状態における、現用パス２から予備パス３へ自動パス切替を行う場合の、再生中継用光伝送装置４および波長パス送受信端光伝送装置５の動作について説明する。

まずＳ１において、現用パス２で伝送路障害が発生すると、障害発生箇所に隣接した下流の再生中継用光伝送装置４は、光入力信号障害を検出する。次にＳ２に処理をすすめる。

次にＳ２において、再生中継用光伝送装置４は、伝送障害の警報情報であるＡＩＳ信号を下流の波長パス送受信端光伝送装置５へ一定時間転送を行う。次にＳ３に処理を進める。

次にＳ３において、波長パス送受信端光伝送装置５は、上流の再生中継用光伝送装置４から転送されたＡＩＳ信号を警報受信モニタ８で検出する。次にＳ４に処理をすすめる。

次にＳ４において、波長パス送受信端光伝送装置５はＡＩＳ信号を警報受信モニタ８で検出すると、光受信レベルモニタ９において予備パス３が通常運用時の光入力レベルであるか認識を行う。なお、光受信レベルモニタ９は、常に現用パス２と予備パス３の光受信レベルをモニタリングしている。

一方、予備パス３が通常運用時の光入力レベルに達していない場合、ＮＯとしてＳ７に進む。そしてＳ７では現用パス２から予備パス３への切替は行わない。

Ｓ５において、光スイッチ７は、現用パス２から予備パス３へ自動的にパス切替を行う。次に、Ｓ６に処理を進める。

次にＳ６において、再生用中継光伝送装置４は、ＡＩＳ信号の送信を終了する。次に、Ｓ７に処理を進める。

次にＳ７において、再生中継用光伝送装置４は光出力シャットダウンを開始する。このとき、現用パス２から予備パス３へのパスの切替は既に完了しているため、光出力シャットダウン速度は再生中継用光伝送装置４に実装されている光アンプのKeepAlive特性に影響がない程度の速度で行うことができる。

次に図４を用いて、伝送路障害復旧時の状態で、予備パス３から現用パス２へ自動パス復旧を行う場合の、再生中継用光伝送装置４および波長パス送受信端光伝送装置５´の動作について説明する。

まずＳ１１において、現用パス２の伝送路障害が復旧すると、復旧した箇所に隣接した下流の再生中継用光伝送装置４が認識する。次に、Ｓ１２に処理を進める。

次にＳ１２において、再生中継用光伝送装置４は、ＡＩＳ解除情報を下流の波長パス送受信端光伝送装置５´へ転送し、光出力シャットダウンの解除を開始して、通常運用時の光出力レベルに戻す。次にＳ１３に処理を進める。

次にＳ１３において、波長パス送受信端光伝送装置５´は上流の再生中継用光伝送装置４から転送されたＡＩＳ解除情報を認識する。次にＳ１４に処理を進める。

次にＳ１４において、波長パス送受信端光伝送装置５´の光受信レベルモニタ９は、再生中継用光伝送装置４ｂの光出力シャットダウン解除により、現用パス２の光入力レベルが通常運用状態であるか認識する。そして現用パス２の光入力レベルが通常値である場合、ＹＥＳとしてＳ１５に処理を進める。

一方、現用パス２が通常運用時の光入力レベルに達していない場合、ＮＯとしてＳ１６に進む。そしてＳ１６では予備パス３から現用パス２への切替は行わない。

次にＳ１５において、波長パス送受信端光伝送装置５´は、障害が発生していた現用パス２の障害復旧を認識し、予備パス３から現用パス２への切替であるパス復旧を自動的に実行する。

〔効果の説明〕次に本実施形態の効果について説明を行う。

本実施形態におけるパス切替制御システム１は、現用パス２と予備パス３が発生する
障害情報を共通の警報受信モニタ８でモニタリングしている。つまり、現用パス２と予備パス３のそれぞれに、警報受信モニタ８を設けているわけではない。そのため、警報受信モニタ８は、ＡＩＳ信号を受信した場合、現用パス２と予備パス３のどちらで障害が発生しているか判断することが出来ない。

また本実施形態では、現用パス２と予備パス３とにそれぞれ光受信レベルモニタ９、９´を設け、常に光受信レベルが通常値であるかモニタリングしている。そして、一方のパスからＡＩＳ信号を受信したときに、光受信レベルが通常値である場合に、パスの切替を行う。つまり、光受信レベルが通常値に近いほうにパスを切り替える。

上記構成にすることで、現用パス２と予備パス３の一方で障害が発生しＡＩＳ信号を送信した場合に、もし警報受信モニタ８はＡＩＳ信号がどちらから送信されたか判断できないとしても、光受信レベルが通常値に近いパスを選択することで、品質を高いパス切替システムを安価に構成することができる。

つまり警報受信モニタ８は、現用パス２と予備パス３とにそれぞれ設ける必要がなく、現用パス２と予備パス３に共通して設ければよい。そのため、２つのパスに対して１つの警報受信モニタ８でパス切替制御システム１を構成できるため、さらなるコスト削減や小型化を実現することができる。

なお伝送路障害発生時に、ＡＩＳ信号のみを認識してパス切り替えを実施すると、次のような課題がある。ＡＩＳモニタポイントが一つのため、予備パス３の伝送路状態が監視できず、予備パス３の伝送路状態を把握できない。従って、予備パス３にも障害があった場合に、自動パス切替を行っても回線が復旧しないリスクがある。また、予備パス３切替後についても障害が発生した現用パス２の復旧状況が監視できないため、自動復旧できない。

一方、光受信レベルモニタ９のみを認識してパス切り替えを実施すると、再生中継用光伝送装置４の光出力シャットダウンの速度によって、次のような課題がある。

光出力シャットダウンが早い場合は、光出力シャットダウンによる光レベル変動が急速のため、再生中継用光伝送装置４に搭載している光アンプのKeep Alive特性を満足することができない。そのため再生中継用光伝送装置４は、障害検出してシャットダウンする波長とともに多重されている他の生き残り波長へのエラーが発生する可能性がある。

具体例を用いて詳細に説明を行うと、例えば現用パス２が、波長（以下、ｃｈ）の異なる光信号を40ｃｈ分多重した光信号を伝送していた場合を考える。ここで現用パス２において何かしらの障害が発生し、３９ｃｈ分の光出力がシャットダウンしてしまった場合、多重光出力レベルは４０ｃｈ分から１ｃｈ分の光レベルに急に変動する。

しかし光出力シャットダウンが早い場合、障害箇所の下流側に設けられた再生中継用光伝送装置４の光アンプはその速さに対応できず、実際１ｃｈ分の光レベル信号に対し、４０ｃｈ分のレベル調整を行ってしまう。その結果、光アンプは過度の光を出力してしまい、障害と関係のない１ｃｈの光信号に対しても、エラーが発生してしまう。つまり障害発生した３９ｃｈ分に光信号を、予備パス３に切り替えることができたとしても、現用パス２に残った正常な１ｃｈ分の光信号に対して悪影響を与えてしまう。

一方、シャットダウン速度が遅い場合には、光レベルの変動にあわせて光アンプのレベル調整を行うことができる。しかし、パス切り替え実施トリガとなる光レベル閾値まで下がる速度が遅いため、パス切り替えが瞬時に実施できず、パス切り替えにおけるネットワークサービスに影響を与えてしまう。

そこで本実施形態におけるパス切替システム１は、伝送線路に障害が発生するとＡＩＳ信号を送信し、予備パス３の品質監視しながらパスの切替を行う。そのため、現用パス２の光出力ゆっくり落とすことができ、ネットワークにおける信号品質の確保と、自動切り替え及び自動復旧機能を実現することができる。

上記と同様に具体例を用いて詳細に説明を行う。本実施形態におけるパス切替制御システム１は、波長パス受信端光伝送に光受信レベルモニタ９とＡＩＳモニタの両方を具備している。そのため、もし現用バス２において４０波多重信号のうち１〜３９ｃｈに障害が発生したとしても、ＡＩＳ信号をトリガとして、予備パス３の光入力レベルが問題ない場合は、３９ｃｈ分の光信号を予備パス３に切り替えを行う。

ここで現用パス２を伝送する信号は、４０ｃｈから１ｃｈに光レベルに変動するが、１ｃｈ分の光信号に対して、再生中継用光伝送装置４の光アンプが適切な光レベル制御できるように、光シャットダウン速度を徐々に遅なるように調整する。

つまり本実施形態では、ＡＩＳ信号による切替で、まずは障害の発生した３９ｃｈ分の光信号を予備パス３への切替を実施する。予備パス３へ切替られたことで、３９ｃｈ分に光信号の正常状態を保ちながら、現用パス２の光シャットダウンをゆっくりとすることができる。その結果、光アンプは適切な光レベル制御ができるため、障害が発生しなかった１ｃｈ分の光信号は現用パス２のままで正常に動作することができる。

上記の実施形態では、波長パス送受信端光伝送装置５から波長パス送受信端光伝送装置５´に光信号が伝送される場合を記載した。しかし、これに限定されず図５に示すように、双方向の波長パス送受信端光伝送装置５から光信号の伝送を行う場合においても、本実施形態のパス切替制御システム１を適用することができる。

１ パス切替制御システム
２ 現用パス
３ 予備パス
４ａ〜４ｃ 再生中継用光伝送装置
４ａ´〜４ｃ´ 再生中継用光伝送装置
５、５´ 波長パス送受信端光伝送装置
６ Ｏ／Ｅコンバータ
７ 光スイッチ
８ 警報受信モニタ
９、９´ 光受信レベルモニタ

Claims (9)

1. 少なくとも現用パスと予備パスとで構成される冗長パスと、
   前記冗長パスに設けられた再生中継用伝送装置と、
   前記冗長パスのそれぞれに設けられた光受信レベルモニタと、
   前記冗長パスに共通して設けられた警報受信モニタとを備えたことを特徴とするパス切替制御システム。
2. 前記再生中継用伝送装置は、前記現用パスにおいて障害が発生すると、警報情報を作成することを特徴とする請求項１に記載のパス切替制御システム。
3. 前記警報受信モニタが警報情報を受信すると、
   前記光受信レベルモニタの値に基づいて、前記現用パスを切り替える光スイッチを設けていることを特徴とする請求項２に記載のパス切替制御システム。
4. 前記光スイッチは、前記光受信レベルモニタで受信した光入力レベルが所定の通常値に近いパスに切り替えることを特徴とする請求項３に記載のパス切替制御システム。
5. 前記現用パスの切替が行われると、前記現用パスに接続する前記再生中継用伝送装置は、光信号の出力を停止することを特徴とする請求項４に記載のパス切替制御システム。
6. 前記再生中継用伝送装置は、光信号の出力停止を徐々に行うことを特徴とする請求項５に記載のパス切替制御システム。
7. 前記再生中継用伝送装置は、光アンプを備え、光レベルの変動にあわせて、前記光アンプのレベルを調整することを特徴とする請求項６に記載のパス切替制御システム。
8. 前記再生中継用伝送装置は、前記現用パスにおける障害が復旧すると、
   前記警報情報の解除を送信し、再度光信号の出力を開始することを特徴とする請求項２に記載のパス切替制御システム。
9. 一方のパスにおいて障害が発生すると警報情報を送信し、
   前記警報情報を受信すると前記一方のパスと他方のパスにおける光入力レベルを検出し、
   前記光入力レベルが所定の通常値に近いパスに切替を行い、
   光出力信号の停止を行うことを特徴とするパス切替制御方法。

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