JP5904320B2 - 光通信装置、光通信システム、および経路制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトニックネットワーク技術に関し、詳しくは、ノード間の光信号が通る物理的及び波長的な伝送経路を切り替える光通信装置、光通信システム、および通信経路制御方法に関する。

昨今、フォトニックネットワークに関する様々な技術開発が成されている。

フォトニックネットワーク技術は、例えば、特許文献１ないし特許文献２、及び非特許文献１に記載されている。

特許文献１には、光分岐挿入多重化器（ＲＯＡＤＭ装置：Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）に使用されるドロップ（ｄｒｏｐ）回路とアド（ａｄｄ）回路が記載されている。また、特許文献１には、波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）を用いたカラーレス機能が説明されている。また、波長クロスコネクト装置（ＷＸＣ：Wavelength Cross Connect）を用いた異なる方路に切り替える（ディレクション機能）について説明されている。

同様に、特許文献２にも、カラーレス機能や、ディレクション機能、波長クロスコネクト装置、波長選択スイッチなどについて説明されている。

また、デジタル光送受信技術については、位相変調技術とコヒーレント受信技術により、40Gb/s や、100Gb/s の高速な通信が可能となっている。このような関連技術は、例えば、非特許文献１に記載されている。

関連技術のうち、カラーレス機能およびディレクションレス機能を有さないＲＯＡＤＭ装置を用いて、例えば４台のノード（Ｎｄ＝４）で図１６のように接続した場合を考える。

このネットワーク上で現在接続しているチャネルλ１の経路を、チャネルλ２を用いて異なる経路（ＲＯＡＤＭ１→４→３）に切り替えるとする（図１７参照）。

この場合、図１７のＲＯＡＤＭ１では、新しいトランスポンダであるＴＰＮＤ１−２を準備し、λ２にてパスを開通させ、最後にクライアント側を差し替える作業を行う必要がある。これは、ＲＯＡＤＭ装置が、カラーレスに対応していない場合、トランスポンダの接続口に送出できる波長が決まっているためである。

また、カラーレス機能に対応しているＲＯＡＤＭ装置の場合でも、ディレクションレス機能に対応していない場合、異なる方路（ディレクション）に接続されているアド・ドロップ部に接続する必要がある。

特開２０１０−０９８５４５号公報 特開２００９−２１２５８４号公報

論文 "Performance of Dual-Polarization QPSK for Optical transport sytems", Kim Roberts, Maurice O'Sullivan, Kuang-Tsan Wu, Han Sun, Ahmed Awadalla, David J. Krause, and Charles Laperle, Journal of Lightwave technology, vol. 27. No. 6, 2009

カラーレスに対応していない光通信装置においては、光伝送経路およびチャネル（＝光波長）の切り替えを実施するためには、ＲＯＡＤＭのトランスポンダ接続端子へのチャネルが決まっていてリモートによる作業ができないので、ノードの設置場所まで作業者を派遣して、作業者が直接的に切替後の波長の接続端子へと光ファイバを差し替える必要が生じていた。この際、場合によっては代替のトランスポンダを準備する必要がある。このような作業では、作業者の派遣費用や、人件費や設備費用、作業計画の作成費用等、様々の費用が発生する課題を生じていた。また、断時間も作業時間に応じて長くなるという様々な課題があった。

カラーレスに対応しているＲＯＡＤＭ装置であっても、ＲＯＡＤＭ装置の切替時間の間、信号断の時間を生じている。換言すれば、ＲＯＡＤＭの経路切り替え作業を実施している間は、主信号を伝送できない時間（信号断時間）が生じており、伝送効率が低下する問題が生じる。

また、経路を切り替える際には、新経路上にすでに同一チャネル（波長）を使用した信号を通っている場合など、必ずしも現在のチャネルのまま切り替えることができない場合がある。このような場合、伝送経路だけでなくチャネル変更により新経路の確保をおこなう必要がある。

また、本発明に係る技術分野では、将来的に様々な機能に対応できることが望まれる。

例えば、今後さまざまの社会活動（スポーツや音楽のイベント、事件や事故など）に付随して光ネットワークに通す通信データの流れが一日毎や数時間毎などで大きく変化する可能性がある。この対策として、光通信装置における経路の切替作業を一日単位や更に短時間で実施することもありうるものと考えられる。

そこで、本発明の目的は、上記した課題の少なくとも一つを改善できる光通信装置、光通信システム、及び経路制御方法を提供することにある。

本発明の一態様の光通信装置は、複数波長チューナブルトランシーバ、無瞬断切替部、当該無瞬断切替部を制御する無瞬断切替制御部、及び当該無瞬断切替制御部との連携動作するチャネル制御部を有するトランスポンダと、前記トランスポンダとの連携動作が可能なカラーレス、ディレクションレスに対応した装備を有するＲＯＡＤＭを備え、前記複数波長チューナブルトランシーバは、前記ＲＯＡＤＭへの送信信号について複数波長で光信号を送信可能に構成された複数の送信機と、前記ＲＯＡＤＭからの受信信号について複数波長で光信号を受信可能に構成された複数の受信機と、を含み、前記チャネル制御部と無瞬断切替制御部は連動して、ネットワークパスを定める制御信号に基づき前記複数波長チューナブルトランシーバ及び前記無瞬断切替部を制御することで、前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネルを管理すると共に、前記ＲＯＡＤＭを介して任意のネットワークパスで接続された任意のノードへの接続方路を別の任意のネットワークパスの接続に変更した際に、方路切替に連動させて自律的に受信信号系統の切り替えを実行することを特徴とする。
また、本発明の一態様の光通信システムは、個々のノードとして上記光通信装置を具備すると共に、該個々のノードに対して各々にネットワークパスを定める制御信号を通知するネットワークパス制御器を具備して構築されたことを特徴とする。

本発明の一態様の光通信システムの通信経路制御方法は、個々のノードに対して各々にネットワークパスを定める制御信号を通知するネットワークパス制御器と、光通信ネットワークの各ノードとなる複数の光通信装置とを含む光通信システムの通信経路制御方法であって、光通信システムを構築する各ノードの光通信装置に設けられた、複数波長で光信号を送受信可能に構成された複数の送信機及び複数の受信機を含む複数波長チューナブルトランシーバ、無瞬断切替部、当該無瞬断切替部を制御する無瞬断切替制御部、及び当該無瞬断切替制御部との連携動作するチャネル制御部を具備するトランスポンダと、前記トランスポンダとの連携動作が可能なカラーレス及びディレクションレスに対応した装備を有するＲＯＡＤＭとを用いて、ネットワークパスを定める制御信号に基づき任意のノード間で接続されている任意ネットワークパスを別の接続方路のネットワークパスに変更する際に、各々の光通信装置に含まれている前記トランスポンダは、前記チャネル制御部と無瞬断切替制御部が、ネットワークパスを定める制御信号に基づき、連動して前記複数波長チューナブルトランシーバ及び前記無瞬断切替部を制御し、前記複数波長チューナブルトランシーバ及び前記無瞬断切替部は、前記チャネル制御部と前記無瞬断切替制御部の制御下で、自装置の前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネル及び受信信号系統切り替えを管理することで、前記任意のノード間の通信経路及びチャネルを各々自律的に切り替えることを特徴とする。
また、本発明の一態様の光通信システム用の光通信装置の通信経路制御方法は、トランスポンダと、前記トランスポンダとの連携動作が可能なカラーレス及びディレクションレスに対応した装備を有するＲＯＡＤＭとを具備する光通信システム用の光通信装置の通信経路制御方法であって、前記トランスポンダは、複数波長で光信号を送受信可能に構成された複数の送信機及び複数の受信機と信号系統を切り替える切替部を含み 且つ 光信号の送受信チャネル及び信号系統を切り替え可能に構成され、前記トランスポンダは更に、チャネル切り替え及び信号系統切り替えを制御する制御部を具備し、任意のノードとの間で接続されている任意ネットワークパスを別の接続方路のネットワークパスに変更する際に、前記トランスポンダは、前記制御部が通信ネットワークを介して受け付けたネットワークパスを定める制御信号に基づき、前記複数の送信機及び前記複数の受信機のチャネル切り替え及び信号系統切り替えを制御し、前記複数の送信機及び前記複数の受信機は、前記制御部の制御下で、自装置の前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネルを制御し、前記切替部は、前記制御部のネットワークパスを定める制御信号に基づいた切り替え指示の入力を受けたタイミングで、切り替えを実行する各々の系統の受信信号について 一方の経路の受信信号に対して他方の経路の受信信号の一致図った後に、受信信号系統の切り替えを自律的に実行し、且つ前記制御部に切り替え結果を通知し、更に、前記制御部は、ネットワークパスの切り替え終えた通知を示した制御信号を通信ネットワークに送信することを特徴とする。

本発明によれば、信号の経路切替作業において、簡単に光信号の切替作業を行うことができ、光通信システム内で扱われるデータ通信効率を高める光通信装置を提供できる。

本発明に係るノード装置を含むネットワークの構成例を示すブロック図である。 図１に示されたノード装置に含まれるＲＯＡＤＭ及びトランスポンダ（ＴＰＮＤ）の構成例を示すブロック図である。 本発明に係るノード装置を接続したネットワークの構成例を示すブロック図である。 本発明に係るノード装置を接続したネットワークの他の構成例を示すブロック図である。 本発明に係るノード装置を接続したネットワークの更に他の構成例を示すブロック図である。 トランスポンダ（ＴＰＮＤ）の構成を説明するためのブロック図である。 本発明に係る初期状態におけるノードの状態を説明するブロック図である。 図７の状態におけるノード間の動作を説明するブロック図である。 動作時におけるトランスポンダ（ＴＰＮＤ）の状態を説明するブロック図である。 本発明に係るノード装置における他の動作状態を説明するブロック図である。 ノード装置間の遷移状態における動作を説明するブロック図である。 ノード装置におけるトランスポンダ（ＴＰＮＤ）の動作状態を説明するブロック図である。 ノード装置間の他の状態における動作を説明するブロック図である。 ノード装置における光通信装置の動作を説明する図である。 ノード装置におけるトランスポンダ（ＴＰＮＤ）の動作状態を説明するブロック図である。 関連技術おけるノード間の動作を説明する図である。 関連技術における切替動作を説明する図である。

本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明と直接関係のない各部の説明については説明を省略又は簡略化する。

まず、図１は本発明の一実施形態に係るノード装置を含むネットワークの構成例を示している。図１では、光ファイバにより、ノードＡとノードＢが少なくとも２通りの経路で接続されている。ここで、各ノードに設けられたノード装置は、本発明で提供する二チャネル（＝波長）を同時使用することによる無瞬断切り替え接続が可能な機能を持つトランシーバを内蔵したトランスポンダ（例えば、ＴＰＮＤＡ−１、ＴＰＮＤＢ−１）と、カラーレス及びディレクションレス、もしくは、カラーレス、ディレクションレス及びコンテンションレス機能を有し、上記トランスポンダと連係動作が可能な光分岐挿入多重化器（例えば、ＲＯＡＤＭ Ａ−１，Ｂ−１）とを含んでいる。尚、図１は、各ノードの接続方路数が４の場合を示している。また、図１で、ノード間を接続する線は１本で表しているが、通常光ファイバの通信方向毎に１本、計２本使用するため、接続線１本で２本分を表しているが、一芯双方向通信を行う場合は１本のみの使用でよい。更に、ノードＡ、Ｂに含まれるトランスポンダ（ＴＰＮＤ）と、光分岐挿入多重化器（ＲＯＡＤＭ）は、波長分割多重化（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）装置を構成している。

次に、図２を参照して、図１に示された本発明に係るＲＯＡＤＭの構成を説明する。

本発明に係るＲＯＡＤＭ装置は、方路数がＮｄ（Ｎｄ＞１の整数）の場合、伝送路と接続可能な受信モジュールＲ＿１、Ｒ＿Ｎ、及び送信モジュールＴ＿１、Ｔ＿Ｎ、その間で波長選択スイッチ（ＷＳＳ）等で構成されて光信号の入れ替えを実現するＷＸＣモジュール（波長クロスコネクトモジュール）部、ＷＸＣモジュール部と信号を送受し自局のトランスポンダ（ＴＰＮＤ）と信号を授受する、アド部（Ａｄｄ部）、ドロップ部(Ｄｒｏｐ部)で構成されている。

図示されたアド部（Ａｄｄ部）、ドロップ部（Ｄｒｏｐ部）は、Ｎｔｐ台のトランスポンダを接続することが可能であるものとする。このシステムで用いるＣＨ数をＮｃｈとすると、Ｎｔｐの最大数は、Ｎｔｐの最大値 ＝ Ｎｄ ｘ Ｎｃｈ となる。実際に準備されるＮｔｐの接続口の数のＮｔｐの最大値に対する比率を信号アドドロップ率とする。

アドドロップ率（％） ＝ １００ ｘ （ＲＯＡＤＭで準備したＮｔｐ数）／（Ｎｄ ｘ Ｎｃｈ）

ドロップ率は、１００％が望ましいが、チャネル数や方路数が増えると１００％を維持することがコストやサイズの面で難しくなるため、５０％程度に低減することで、低コストの設計が容易になる。

図示されたＲＯＡＤＭを用いたネットワークは、例えば、Ｎd＝２の場合の接続例の一つとして、図３のように構成できる。この場合、ノード装置の間が少なくとも２通りの経路で接続されていることになる。

一方、図４を参照すると、例えば、Ｎｄ＝４の場合におけるＲＯＡＤＭを用いたネットワークが示されている。この場合でもノード装置の間が少なくとも２通りの経路で接続されていることを特徴とする接続となっている。

図５を参照すると、互いに異なる方路数Ｎｄを有するノードＡとノードＢを組み合わせた場合におけるＲＯＡＤＭを用いたネットワークが示されている。この場合においても該当ノード装置の間が少なくとも２通りの経路で接続されていることを特徴とする接続となっている。

図３〜５に示されたように、本ＲＯＡＤＭ装置は、このように、様々の２通り以上の経路で接続された光ネットワーク網に適用することが可能である。

図６を参照して、本発明の一実施形態に係るトランスポンダ（ＴＰＮＤ）の構成の一例を説明する。図示されているように、ＲＯＡＤＭに接続されたトランスポンダ（ＴＰＦＤ）は、ＷＤＭ側送受信部、ＦＥＣ信号処理部、無瞬断切替処理部、クライアント側Ｉ／Ｆ送受信部を含んでいる。

図示されたＷＤＭ側送受信部の送信機（Ｔｘ1，Ｔｘ２）は、波長可変レーザ技術を基盤とするチャネル二重化された送信機によって構成されている。

ＷＤＭ側送受信部の受信機は、チャネル二重化されたデジタルコヒーレント受信機（Ｒｘ１，Ｒｘ２）によって構成されている。この構成によれば、少なくとも同時に異なる二波長の信号を受信し、電気信号を出力できる。

ＦＥＣ信号処理部は、ＷＤＭ側送信部の送受信機に接続されている。信号が二重化されているため、ラインも二重化されている。

無瞬断切替処理部は、ＦＥＣ信号処理部と、クライアント側Ｉ／Ｆ送受信部の間に配置される。無瞬断切替処理部は、信号多重化（ＭＵＸ）を行う送信側、信号分離（ＤＥＭＵＸ）を行う受信側、及び、信号比較／遅延調整／ＳＷ処理を行う部分を有している。信号比較／遅延調整／ＳＷ処理を行う部分には、位相検出用のデータが入力され、受信されたデータをメモリに格納して、遅延量を調整することができる。

その後、遅延量測定部で位相検出用データを検知して位相ずれを制御し、信号の位相ずれを抑えると共に、外部信号をトリガにスイッチしてチャネルを切り替えることが出来る。

信号比較／遅延調整／ＳＷ処理を行う部分からの出力信号は、クライアント側Ｉ／Ｆ送受信部を介して一つもしくは複数のクライアント・インタフェースに出力される。

更に、図示されたトランスポンダ（ＴＰＮＤ）には、ネットワークパス制御器に接続されたチャネル制御器及び無瞬断切替制御器が設けられている。尚、ネットワークパス制御器は、所定のネットワークパス制御プログラムにしたがって、チャネル制御器を制御している。

以下、図７〜９を参照して、図１に示されたネットワークの動作を説明する。

（初期状態： λ１による接続）
図７で示すように、クライアントから入力されたデータは、図６のトランスポンダ（ＴＰＮＤ）に与えられ、多重化された後、ＷＤＭ側送受信部の送信機Ｔｘ１に入力される。送信機Ｔｘ１は、当該データをチャネルλ１の信号に乗せ、ＲＯＡＤＭ１のアド部（ａｄｄ部）に入力し、Ｔ１より伝送路に出力する。

ここで、図８をも参照すると、ＲＯＡＤＭ１からの信号は、ネットワーク中において、ＲＯＡＤＭ２、ＲＯＡＤＭ３へと伝送され、ＴＰＮＤ３−１に伝送される。

ＲＯＡＤＭ３では、図７に示されているように、ＲＯＡＤＭ１からの信号をＲ１でλ１を受信し、ＷＸＣ部はｄｒｏｐ部へ出力し、更に、ｄｒｏｐ部はトランスポンダ（ＴＰＮＤ）に出力する。

図６に示されているように、トランスポンダ部（ＴＰＮＤ）は、ＲＸ１で受信した信号を、遅延調整した後、ＳＷで選択し、クライアント側Ｉ／送受信部に入力し、そこから接続先のクライアント側送信機に接続する。

同様に逆方向の信号は、トランスポンダ（ＴＰＮＤ）のクライアント信号端子より入力され、図９で示されたように、クライアント側Ｉ／Ｆ送受信部→無瞬断切替部→ＦＥＣ部→ＴＸ１→２ｘ１を通してＲＯＡＤＭに出力され、図１０で示すように、ＲＯＡＤＭは、ａｄｄ → ＷＸＣ → Ｔ１を通して、信号を伝送路に出力する。尚、２×１カップラーは２入力１出力カップラーである。

更に、図８で示すように、上記した逆方向の信号は、ＲＯＡＭＤ３から、伝送路→ＲＯＤＭ２→伝送路を通してＲＯＡＤＭ１に出力される。ＲＯＡＤＭ１は、図１０で示すように、Ｒ１→ＷＸＣ→ｄｒｏｐ →を通して、上記信号をトランスポンダ（ＴＰＮＤ）に出力する。

トランスポンダ（ＴＰＮＤ）は、図９で示されているように、１ｘ２→ＲＸ１→ＦＥＣ部→無瞬断切替器→クライアント側送受信部の経路で、クライアントに接続される。尚、１×２カップラーは、一入力２出力カップラーである。

（遷移状態）
本発明の一実施形態に係るノードは、光信号の経路及びチャネル変更を無瞬断、もしくは非常に短い時間の断時間で実施できる。このため、送受信の両側のトランスポンダはλ２のチャネルにて相手トランスポンダと二重接続し、受信側にて遅延量をそろえて電気スイッチにて切り替え、切り替え成功後、λ１のチャネルのパスは削除する動作が行われる。

（１） λ２の接続
ネットワーク上、図１１のように、新規にλ２のパスを開通させる。トランスポンダ（ＴＰＮＤ）にて、図１２で示されたＴＸ２の送信出力をＯＮにする。すると、ＴＸ２の信号は、ＲＯＡＤＭ中、図１０で説明するところの、λ１と同じパスを通ってａｄｄ部に入力され、さらにＷＸＣにてＴ２に出力される。

本ＲＯＡＤＭでは、カラーレスに対応しているため、ａｄｄ部に同時に異なる波長で接続可能である。また、本ＲＯＡＤＭではディレクションレスに対応しているため、ａｄｄ部から任意の送信方向（方路）に対して接続可能である。

ＲＯＡＤＭより伝送路に出力された信号は、図１１で示されたＲＯＡＤＭ４を通じてＲＯＡＤＭ１に伝送される。

ＲＯＡＤＭ１では、図１０で示されたように、ＲＯＡＤＭ４からの信号をＲ２部で受信し、ＷＸＣ部でｄｒｏｐ部に接続し、その後λ１と同じパスを通じてトランスポンダ（ＴＰＮＤ）に入力する。

本発明に係るＲＯＡＤＭでは、カラーレスに対応しているため、λ１とλ２を同じパスでトランスポンダ（ＴＰＮＤ）に転送可能である。

トランスポンダ（ＴＰＮＤ）は、図１２に示すように、λ２信号を、１ｘ２→ＲＸ２→Ｂ２を介してスイッチ（ＳＷ）に出力する。この時点では、まだスイッチはＢ１を選択しており、Ｂ２からの信号は廃棄されている。

（２）無瞬断もしくは短時間断の切り替え
λ２信号が接続された段階で、図１２に示された遅延制御切替部は、Ｂ１、Ｂ２の遅延量を操作し、二つのチャネル（λ１、λ２）の信号の遅延量をそろえる。遅延量をそろえたのち、スイッチにてパスをＢ２に高速に切り替える。この動作により、無瞬断でλ２のパスに切り替え可能である。

無瞬断切替部は、送信側では、遅延量識別信号を付加し、受信側では遅延量識別信号を認識及び除去を行う動作を行う。

測定された遅延量に基づき、二つのチャネル間の遅延量を制御し、一致させてから切替を実施することで無瞬断切替を提供できる。

また、遅延量が一致しない場合でも、可能な限り調整したうえで切り替えることで、信号の損失を最小限に抑えることが出来る。

ここで、二つの信号の経路長の差異が200 km 程度ある場合でも、遅延量の差異は、1 ms 程度である。二つの信号の経路長の差異が1000 km 程度ある場合でも、遅延量の差異は、5 ms 程度である。

従って、遅延量を一致させられなくても、信号断時間は、 5ms 程度しか生じない。

また、遅延量が小さいほうから大きいほうの経路に切り替えた場合のみ信号断が生じる。これは、ＲＯＡＤＭのパス切り替え時間である、0.1 〜 10 sec に比較すると非常に高速なパス切替に相当する。

ＲＯＡＤＭのパス切り替え時間は、ａｄｄ部、伝送経路上及びｄｒｏｐ部にて通過するデバイスのスイッチング速度に依存している。

経路上にある、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）は多くの場合 0.１秒から１０秒のオーダーのスイッチング時間を有している。

さらに、これらＷＳＳへのスイッチング切り替え命令の伝達時間差が加わるため、ネットワーク全体でみると、パス切り替え時間は、やはり 0.１〜１０秒のオーダーの時間が必要と考えてよい。

（終状態）
新経路のλ２のパスのみ占有し、通信を行う。

ネットワーク上、図１３のようにλ２を用いて新しいパス（経路）により、ＲＯＡＤＭ１からでたλ２の信号は、ＲＯＡＤＭ４→ＲＯＡＤＭ３へと伝送される。

ＲＯＡＤＭ１、及び３では、図１４に示すように、Ｒ２（新しいパスが接続された方路）から受信し、ＷＸＣ部→Ｄｒｏｐ部→ＴＰＮＤへと転送される。

送信側は、ＴＰＮＤから受けた信号をａｄｄ部→ＷＸＣ部→Ｔ２（新しい方路の送信部）に伝達されて伝送路に送出される。

ＴＰＮＤは、図１５に示すように、１ｘ２→ＲＸ２→Ｂ２→ＳＷ→クライアント送受信部の順に信号を伝達してクライアントへ信号を送信する。

ＴＰＮＤ部の送信部では、図１５の送信側のように、ＭＵＸを出た信号は１ｘ２→ＴＸ２→２ｘ１の順に伝達されてＲＯＡＤＭに送られる。

本発明のＷＤＭ伝送装置を用いると、次の効果が得られる。

伝送経路及び伝送チャネルを切り替える経路切替を実施するに当たって、ＲＯＡＤＭ装置の切替時間分まで接続断時間が低減でき、電気的スイッチング速度に制限される速さまで高速に経路切替が可能となる。

経路間の遅延量を補正でき、無瞬断で経路切替が可能な場合には、任意のタイミングにて経路切替を開始することが出来る。

伝送経路及びチャネル変更を含むパス切替を実施するに当たって、手動によるファイバの配線代えがなく、ファイバ差し替えで要していた人件費や作業計画費用を低減でき、かつ作業時間を短縮可能である。

伝送経路の最適化を実施するに当たって、遠隔操作により伝送経路及びチャネルの変更が光通信装置間で可能になったため、経路の優先順位を計算し、この優先順位に基づいて経路の変更を制御するネットワークパス制御プログラムと各光通信装置が連係することが可能になる。これにより、光通信システムは、ある経路が削除もしくは変更された際に、既存の他の通信経路に対して、最適な経路での再接続を自動的に実施することが可能である。

以下、本発明の特徴となる事項を付記しておく。

本実施の一形態に係るＷＤＭ伝送装置は、ＣＤＣ−ＲＯＡＤＭとトランスポンダ（ＴＰＮＤ）とを有している。

ＲＯＡＤＭは、カラーレス機能およびディレクションレス機能を備えている。

一方、トランスポンダは、クライアント側ＩＦ送受信部、無瞬断切替部、ＦＥＣ部、およびＷＤＭ側送受信部を含むように構成されている。また、トランスポンダには、各部を統括的に管理する制御部が設けられている。

クライアント側ＩＦ送受信部は、接続されている複数のクライアントから送られてくる信号を受信して、一つの信号に多重してＷＤＭ側に渡すと共に、ＷＤＭ側から受けた多重化されている信号を複数のクライアント信号に分離するように構成されている。

無瞬断切替部は、入力された複数系統（図中は２系統）の信号を比較して何れか又は両方の信号の遅延量を調整して信号間の切り替えを無瞬断で行えるように構成されている。

切り替えは、無瞬断切替制御器からの管理下で行われる。なお、切り替えは、同一の信号の入力と切替の際にデータを損失しない遅延量をキーに、既存系統から事後的に設けられた系統に自律的に切り替えることとしてもよい。

ＦＥＣ部（フォワード・エラー・コレクション部）は、多重化されたクライアント信号にＷＤＭ信号用に符号化処理する機能とＷＤＭ側から受信した符号化済みの信号を復号化する機能を有するように構成されている。また、信号の復号化の際に、それぞれの系統毎に復号化を行い、系統毎の誤り訂正量をそれぞれ取得して、その訂正量から受信した系統毎の通信品質を判定する訂正量比較部を含んでいる。この訂正量比較部を設けることによって、事前に両系統の伝送品質を確認でき、その結果として適切な系統切替を行なえる。

ＷＤＭ側送受信部は、ＦＥＣ部で生成したＷＤＭ信号を少なくとも二つのファイバに、それぞれ任意のチャネル（＝波長）で送出できるデジタル光送信部と、それらに対応するデジタル光受信部から構成されている。

また、デジタル送信機は、ＤＰＳＫ、ＱＰＳＫ，８ＰＳＫといった複数の多値位相変調方式に対応しており、ネットワークパス制御器の指示により変調方式を変えて送信するように構成されている。

トランスポンダには、制御部として、チャネル制御器及び無瞬断切替制御器が搭載される。チャネル制御器は、送受信チャネルの変調方式や波長を制御し、無瞬断切替制御器は、受信した複数のＷＤＭ信号の系統からクライアント側へ送る信号系統の選択を管理する。

制御部は、ネットワークパス制御器からの指示のもと、トランスポンダ内の各部を制御して、指示されたチャネル等で光ネットワークを構築すると共に、その結果を通知する。

ＷＤＭ側送受信部の入出力は、それぞれペアとして管理して、二つのトランスポンダの接続端子を占有して用いる。なお、より複数の入出力系統を設けて、Ｎ＋１構成としてもよい。

このようなトランスポンダを、図１に示すネットワークにある、カラーレス・ディレクションレス・コンテンションレス機能を有するＲＯＡＤＭに接続して運用する。

また、本発明のトランスポンダ（ＴＰＮＤ）（例えば、Ａ―１とＢ−１）を用いて、ノードＡとノードＢをパス１にて接続した場合、パス２側も物理的には接続しておき、後々手動によるファイバ接続等の作業が発生しないようにしておくことができ、これによって、パスの張替えを行うことができる。

パス１で接続しているノードが、他の信号接続や、パスの変更等で混み合ってきた場合に、上記のトランスポンダＡ−１とＢ−１とを接続する信号ルートを変更し、ネットワークの稼動率を平準化させることができる。

まず、パス２向けのデジタル光送受信機を起動し、ネットワーク上にＲＯＡＤＭを介してパス２の開通設定を行う。

各トランスポンダ（ＴＰＮＤ）では、パス２のエラー訂正量と遅延量を評価し、切替可能かどうかの判定を行う。指定時間でのエラー訂正量と遅延量が指定値以下であれば切替可能と判断し、遅延量を一致させた上でパスの切替を実施する。

切替に成功したら、パス１を開放する。

これにより、混み合ってきたノードでは、新たなパスを確保できるようになる。

本発明のトランスポンダ（ＴＰＮＤ）Ａ−１とＢ−１を用いて、ノードＡとノードＢをパス１、チャネルλ１にて接続した状態で、チャネルの入れ替えを行うこともできる。

即ち、途中経路のノードにおいて、チャネルλ１を別のパスに開放したい要求があり、現在のチャネルをチャネルλ２に退避することにする。

トランスポンダ（ＴＰＮＤ）の第二のデジタル光送受信機同士をまずチャネルλ２にて接続する。各トランスポンダ（ＴＰＮＤ）では、パス２のエラー訂正量と遅延量を評価し、切替可能かどうかの判定を行う。指定時間でのエラー訂正量と遅延量が指定値以下であれば切替可能と判断し、遅延量を一致させた上でパスの切替を実施する。

切り替えに成功したらパス１のチャネルλ１を開放する。

これにより、同一パス上のチャネル配置の最適化を無瞬断にて実施することが出来る。

また、本発明の具体的な構成は前述の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があってもこの発明に含まれる。

ＲＯＡＤＭ 光分岐挿入多重化器
ＴＰＮＤ トランスポンダ
Ｒ、Ｔ 受信モジュール、送信モジュール
Ａｄｄ，Ｄｒｏｐ アド部、ドロップ部
ＷＸＣ 波長クロスコネクトモジュール
ＭＵＸ 多重化器
ＤＥＭＵＸ 分離器

Claims (14)

1. 複数波長チューナブルトランシーバ、無瞬断切替部、当該無瞬断切替部を制御する無瞬断切替制御部、及び当該無瞬断切替制御部との連携動作するチャネル制御部を有するトランスポンダと、
   前記トランスポンダとの連携動作が可能なカラーレス、ディレクションレスに対応した装備を有するＲＯＡＤＭを備え、
   前記複数波長チューナブルトランシーバは、前記ＲＯＡＤＭへの送信信号について複数波長で光信号を送信可能に構成された複数の送信機と、前記ＲＯＡＤＭからの受信信号について複数波長で光信号を受信可能に構成された複数の受信機と、を含み、
   前記チャネル制御部と無瞬断切替制御部は連動して、ネットワークパスを定める制御信号に基づき前記複数波長チューナブルトランシーバ及び前記無瞬断切替部を制御することで、前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネルを管理すると共に、前記ＲＯＡＤＭを介して任意のネットワークパスで接続された任意のノードへの接続方路を別の任意のネットワークパスの接続に変更した際に、方路切替に連動させて自律的に受信信号系統の切り替えを実行する
   ことを特徴とする光通信装置。
2. 前記ＲＯＡＤＭは、コンテンションレス機能を有することを特徴とする請求項１記載の光通信装置。
3. 前記トランスポンダは、
   前記複数波長チューナブルトランシーバとして波長分割多重（ＷＤＭ）送受信部を備え、
   前記ＷＤＭ送受信部は、対で運用される複数の送信機及び対で運用される複数の受信機を備え、且つ複数の多値位相変調方式に対応しており、前記複数の送信機の出力側には、複数入力単一出力カップラーを具備し、他方、前記複数の受信機の入力側には、単一入力複数出力カップラーを具備し、
   前記チャネル制御部は、ネットワークパスを定める制御信号に基づき前記前記ＷＤＭ送受信部を制御して、前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネルと共に位相変調方式を管理する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光通信装置。
4. 前記トランスポンダは、
   誤り訂正を行う誤り訂正部を、前記複数波長チューナブルトランシーバと前記無瞬断切替部との間に具備し、
   ネットワークパスを定める制御信号に基づき、無瞬断切替を実行する各々の系統の受信信号について 前記誤り訂正部内で各々誤り訂正復号化処理を実行した後に 前記無瞬断切替部内で信号比較及び遅延調整を実行して切り替えることを、前記誤り訂正部でエラー訂正量が所定量以下であれば実行する
   ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の光通信装置。
5. 前記チャネル制御部は、ネットワークパスを定める制御信号に基づき、前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネルを管理すると共に、方路切替に連動させて前記無瞬断切替制御部に切り替え指示を通知し、
   前記無瞬断切替制御部は、前記チャネル制御部からの切り替え指示の入力を受けたタイミングで、前記無瞬断切替部内で受信信号系統の接続を切り替えるように前記無瞬断切替部に切り替え指示を通知し、
   前記無瞬断切替部は、前記無瞬断切替制御部からの切り替え指示の通知を受けて、受信信号に信号比較及び遅延調整を実行して切り替える際に、一方の経路の受信信号に対して他方の経路の受信信号の遅延量が所定量以下であることを条件に受信信号系統の切り替えを実行する
   ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の光通信装置。
6. 前記ＲＯＡＤＭは、所定の方路数の伝送路と接続可能な送受信モジュールと、光信号の入れ替えを実現する波長クロスコネクタモジュール部と、前記波長クロスコネクタモジュール部及び前記トランスポンダに接続されたアド部及びドロップ部を有していることを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の光通信装置。
7. 個々のノードとして請求項１ないし６のいずれか一項に記載された光通信装置を具備すると共に、該個々のノードに対して各々にネットワークパスを定める制御信号を通知するネットワークパス制御器を具備して構築されたことを特徴とする光通信システム。
8. 前記個々のノードは、前記ネットワークパス制御器からの指示に基づいて、任意のネットワークパスで接続された任意のノードへの接続方路を、別の任意のネットワークパスに自律的に切り替えることを特徴とする請求項７記載の光通信システム。
9. 個々のノードに対して各々にネットワークパスを定める制御信号を通知するネットワークパス制御器と、光通信ネットワークの各ノードとなる複数の光通信装置とを含む光通信システムの通信経路制御方法であって、
   光通信システムを構築する各ノードの光通信装置に設けられた、複数波長で光信号を送受信可能に構成された複数の送信機及び複数の受信機を含む複数波長チューナブルトランシーバ、無瞬断切替部、当該無瞬断切替部を制御する無瞬断切替制御部、及び当該無瞬断切替制御部との連携動作するチャネル制御部を具備するトランスポンダと、前記トランスポンダとの連携動作が可能なカラーレス及びディレクションレスに対応した装備を有するＲＯＡＤＭとを用いて、
   ネットワークパスを定める制御信号に基づき任意のノード間で接続されている任意ネットワークパスを別の接続方路のネットワークパスに変更する際に、
   各々の光通信装置に含まれている前記トランスポンダは、
   前記チャネル制御部と無瞬断切替制御部が、ネットワークパスを定める制御信号に基づき、連動して前記複数波長チューナブルトランシーバ及び前記無瞬断切替部を制御し、
   前記複数波長チューナブルトランシーバ及び前記無瞬断切替部は、前記チャネル制御部と前記無瞬断切替制御部の制御下で、自装置の前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネル及び受信信号系統切り替えを管理する
   ことで、
   前記任意のノード間の通信経路及びチャネルを各々自律的に切り替える
   ことを特徴とする光通信システムの通信経路制御方法。
10. 各々のノードの前記トランスポンダは、誤り訂正を行う誤り訂正部を、前記複数波長チューナブルトランシーバと前記無瞬断切替部との間に更に具備し、
    各々のノードの前記トランスポンダは、
    前記チャネル制御部が、ネットワークパスを定める制御信号に基づき、自装置の前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネルを管理すると共に、方路切替に連動させて前記無瞬断切替制御部に切り替え指示を通知し、
    前記無瞬断切替制御部が、前記チャネル制御部からの切り替え指示の入力を受けたタイミングで、前記無瞬断切替部内で受信信号系統の切り替えを実行にするように前記誤り訂正部及び前記無瞬断切替部と通信し合い、
    且つ、
    無瞬断切替を実行する各々の系統の受信信号について 前記誤り訂正部内で各々誤り訂正復号化処理を実行して、その誤り訂正復号化処理でエラー訂正量が所定量以下であれば、前記ＲＯＡＤＭによる通信経路の方路切替に連動させて前記切替部内で自律的に受信信号系統の断切り替えを実行する
    ことを特徴とする請求項９記載の光通信システムの通信経路制御方法。
11. 各々のノードの前記トランスポンダは、
    前記チャネル制御部が、ネットワークパスを定める制御信号に基づき、前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネルを管理すると共に、方路切替に連動させて前記無瞬断切替制御部に切り替え指示を通知し、
    前記無瞬断切替制御部が、前記チャネル制御部からの切り替え指示の入力を受けたタイミングで、前記無瞬断切替部内で受信信号系統の切り替えを実行にするように前記無瞬断切替部に切り替え指示を通知し、
    且つ、
    前記無瞬断切替部が、前記無瞬断切替制御部からの切り替え指示の通知を受けて、無瞬断切替を実行する各々の系統の受信信号について 前記無瞬断切替部内で一方の経路の受信信号に対して他方の経路の受信信号の信号比較及び遅延調整を実行して、一方の経路の受信信号に対して他方の経路の受信信号の遅延量が所定量以下であれば、前記ＲＯＡＤＭによる通信経路の方路切替に連動させて自律的に受信信号系統の無瞬断切り替えを実行する
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の光通信システムの通信経路制御方法。
12. トランスポンダと、前記トランスポンダとの連携動作が可能なカラーレス及びディレクションレスに対応した装備を有するＲＯＡＤＭとを具備する光通信システム用の光通信装置の通信経路制御方法であって、
    前記トランスポンダは、複数波長で光信号を送受信可能に構成された複数の送信機及び複数の受信機と信号系統を切り替える切替部を含み 且つ 光信号の送受信チャネル及び信号系統を切り替え可能に構成され、
    前記トランスポンダは更に、チャネル切り替え及び信号系統切り替えを制御する制御部を具備し、
    任意のノードとの間で接続されている任意ネットワークパスを別の接続方路のネットワークパスに変更する際に、
    前記トランスポンダは、
    前記制御部が通信ネットワークを介して受け付けたネットワークパスを定める制御信号に基づき、前記複数の送信機及び前記複数の受信機のチャネル切り替え及び信号系統切り替えを制御し、
    前記複数の送信機及び前記複数の受信機は、前記制御部の制御下で、自装置の前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネルを制御し、
    前記切替部は、前記制御部のネットワークパスを定める制御信号に基づいた切り替え指示の入力を受けたタイミングで、切り替えを実行する各々の系統の受信信号について 一方の経路の受信信号に対して他方の経路の受信信号の一致図った後に、受信信号系統の切り替えを自律的に実行し、且つ前記制御部に切り替え結果を通知し、
    更に、前記制御部は、切り替え終了を通知する制御信号を通信ネットワークに送信する
    ことを特徴とする光通信装置の通信経路制御方法。
13. 前記トランスポンダは、前記複数の受信機と前記切替部との間に誤り訂正を行う誤り訂正部を備え、
    前記トランスポンダは、
    前記制御部が、ネットワークパスを定める制御信号に基づき、前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネルを管理すると共に、前記切替部内で受信信号系統の切り替えを実行にするように前記誤り訂正部及び前記切替部と通信し合い、
    切り替える各々の系統の受信信号について 前記誤り訂正部内で各々誤り訂正復号化処理を実行して、その誤り訂正復号化処理でエラー訂正量が所定量以下であれば、前記ＲＯＡＤＭによる通信経路の方路切替に連動させて前記切替部内で自律的に受信信号系統の切り替えを実行する
    ことを特徴とする請求項１２記載の光通信装置の通信経路制御方法。
14. 前記トランスポンダは、
    前記制御部が、ネットワークパスを定める制御信号に基づき、前記ＲＯＡＤＭとの間で送受信する光信号のチャネルを管理すると共に、前記切替部内で受信信号系統の切り替えを実行にするように前記切替部に切り替え指示を通知し、
    前記切替部が、前記制御部からの切り替え指示の通知を受けて、切り替えを実行する各々の系統の受信信号について 前記切替部内で一方の経路の受信信号に対して他方の経路の受信信号の信号比較及び遅延調整を実行して、一方の経路の受信信号に対して他方の経路の受信信号の遅延量が所定量以下であれば、前記ＲＯＡＤＭによる通信経路の方路切替に連動させて前記切替部内で自律的に受信信号系統の切り替えを実行する
    ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光通信装置の通信経路制御方法。

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