JPH11331224A - 各ノードにおける受動パススルーを備えた波長分割多重化光通信網 - Google Patents

各ノードにおける受動パススルーを備えた波長分割多重化光通信網

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JPH11331224A
JPH11331224A JP10280401A JP28040198A JPH11331224A JP H11331224 A JPH11331224 A JP H11331224A JP 10280401 A JP10280401 A JP 10280401A JP 28040198 A JP28040198 A JP 28040198A JP H11331224 A JPH11331224 A JP H11331224A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 通信網は、光伝送媒体によって相互に接続さ
れた複数のノードを含む。この伝送媒体は、複数の帯域
に分割された複数の波長を搬送することができる。各ノ
ードのフィルタは、それに関連する一の帯域を分波し、
他の帯域を伝送媒体を介して受動的に転送する。各ノー
ドには、伝送媒体に一の帯域を合波する装置が設けられ
る。 【効果】 共通の帯域を共用する通信網上の一対のノー
ドの間で、いかなる介在ノードの能動的な介入もなし
に、直接に通信を確立することができる。これにより、
通信網はプロトコルに依存しないものとなることができ
る。また、受動フィルタによる低損失のため、光増幅を
行うことなく比較的長い経路を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、波長分割多重化
を用いて光通信網中において通信接続を形成する方法及
び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】帯域幅に対する増加し続ける要求によ
り、高速伝送網の成長に拍車がかかっている。現在、こ
うした伝送網において用いられる基本的な規格はＳＯＮ
ＥＴであり、これは同期光通信網の略語である。ＳＯＮ
ＥＴ規格は、二地点間及びリングネットワークトポロジ
ー中の光伝送速度の階層を規定している。例えば、ＳＯ
ＮＥＴ規格の光キャリアーレベル３（ＯＣ−３）は、１
５５Ｍｂ／ｓで伝送を行い、ＯＣ−１２では、６２２Ｍ
ｂ／ｓで伝送を行う。ＳＯＮＥＴは、ある範囲の異なる
ペイロードプロトコル及びペイロードビットレートを伝
送することができるダウンしにくい伝送設備を提供する
ために開発された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】障害に耐える能力は、
ＳＯＮＥＴにおいて、故障発生時における通信の回復を
調整するためのＳＯＮＥＴに規定された標準プロトコル
を備えたリングトポロジーを用いて達成される。リング
では、常に、リング上の二つのノード間の相互接続に用
いることができる二つの別のルートが存在する。これら
のルートの一つに故障が生じた場合、他のルートの予備
容量は、故障によって影響されたトラヒックの回復に用
いられる。ＳＯＮＥＴにおいては、すべてのノードは光
信号全体を終端させて、すべてのペイロードへアクセス
できるようにしなければならない。これは、一般に、ペ
イロードの小さなサブセットにアクセスするのみで、残
りのペイロードを下流側の他のノードに通過させる場合
であっても同様である。故障中にノードが予備容量へア
クセスするのを調整する自動保護交換（ＡＰＳ）プロト
コルに各ノードをアクセスさせるためにも、すべての光
信号の終端は必要となる。残念ながら、すべてのノード
においてすべての光信号を終端させるというＳＯＮＥＴ
における要求のため、リングネットワークの能力をアッ
プグレードするプロセスは、時間もコストもかかるもの
となる。ただ一つのノードのみが容量の追加を必要とし
ている場合であっても、全てのノードをアップグレード
しなければならないからである。
【０００４】様々なペイロード及びペイロードビットレ
ートを伝送するために、ＳＯＮＥＴ規格は、全てのペイ
ロードをマップする必要があるペイロードのエンベロー
プ構造を規定する。このエンベロープは、時分割多重化
されたＳＯＮＥＴ信号内の一つのタイムスロットにより
伝送される。これにより種々のペイロードの伝送能力が
ＳＯＮＥＴネットワークに与えられるが、新たなペイロ
ードについては、マッピングが規定され、インターフェ
イス回路が開発、配備されるまで伝送することが出来な
い。さらに、ネットワーク中の余剰の容量が新たなペイ
ロードのビットレートを処理するために不十分な場合に
は、ネットワーク全体をアップグレードしなければなら
ないこともある。従って、ＳＯＮＥＴネットワークは、
より大きな容量を必要とし、広範囲のプロトコルが導入
される今日のサービスのニーズに応えることは出来な
い。
【０００５】今日の通信事業者のネットワークは、一般
に、エンドユーザをその事業者のネットワークに接続す
るアクセス部と、アクセスネットワーク間を相互接続す
る伝送部（バックボーン又はコアネットワークとも呼ば
れる）とによって構成される。ネットワークのアクセス
部は、新たに生じる多様なサービスを行うために、非同
期転送モード（ＡＴＭ）、非同期ディジタル加入者ルー
プ（ＡＤＳＬ）及びＳＯＮＥＴ等のより多くの種類の信
号タイプに対応する必要に迫られている。これらの新た
なペイロードは、潜在的なサービスをサポートするため
に、より高いビットレートを要求しがちである。伝送ネ
ットワークは、エンドユーザの数の増加を反映するアク
セスネットワークの数及びサイズの増加とともに、アク
セスネットワークから生じる高ビットレートのサービス
を必要とするために、より大きな容量を設ける必要に迫
られている。そこで、本発明の目的は、ＳＯＮＥＴに基
づくネットワークの制限を緩和することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
ノードと、前記ノード間を相互接続するとともに、複数
の帯域に整理された複数の波長を搬送する光伝送媒体
と、各ノードにおいてそれと関連する帯域を分波し、他
のノードへのトラヒックを搬送する帯域を合波し、他の
帯域を受動的に送出するインターフェイスとを備えた波
長分割多重化を用いた通信網であって、それにより、介
在するノードの能動的介入なしに、一つの共通帯域を共
用する前記通信網上の一対のノード間に直接通信を確立
することができる波長分割多重化通信網が提供される。
【０００７】本発明による通信網は、プロトコル及びビ
ットレートに依存せず、従って電気通信事業者のアクセ
ス及び伝送通信網における要求に対して、ＳＯＮＥＴよ
りも迅速に反応することが出来る。各ペイロードは、別
々の光の波長によって搬送され、ペイロードは、波長分
割多重化技術を用いて多重化される。
【０００８】一つの帯域は、狭い間隔で隔てられた波長
の群によって構成される。通常、帯域間には保護帯域が
設けられ、全体のスペクトルから一つの帯域を簡単に濾
波することが出来るようにしている。例えば、一の帯域
は、１．６ｎｍの間隔を持つ四つの波長で構成され、帯
域の合計帯域幅は、４ｘ１．６＝６．４ｎｍとなる。さ
らに、３．２ｎｍの保護帯域が設けられているので、全
体の帯域幅は、６．４＋３．２＝９．６ｎｍとなる。
【０００９】一の帯域は二つのノード間の接続に関連づ
けられており、例えばノードＡを、中間に介在するノー
ドＢを経由してノードＣに接続しようとする場合、両ノ
ードＡ、Ｃは、同一の帯域、例えば帯域Ｘにアクセス
（合波／分波）しなければならない。ノードＡは、ノー
ドＣに帯域Ｘで送信を行い、この帯域は、介在するノー
ドによって受動的に転送される。
【００１０】各ノードにはカスケード接続されたフィル
タが含まれているので、離散した波長とは別の帯域を使
用することによって、フィルタの仕様を側帯波のロール
オフスロープの領域において緩和させることが出来る。
主（または帯域）フィルタは、波長の帯域を識別する。
さらに、帯域フィルタの後段に設けられる狭い帯域幅の
フィルタを用いて特定のチャンネルに細分化する。
【００１１】多段フィルタリングの方法を用いることに
よって、リングネットワークの他の構成に比べてエネル
ギ効率が向上する。これは、帯域フィルタがリング周り
で反復される主フィルタ要素である事実によるものであ
る。ノードにおいて個別の波長を濾波する一方残りの帯
域を通過させる場合ほど早く、ノードがリングに追加さ
れると、帯域フィルタ要素による減衰損失は生じない。
【００１２】インターフェイスは、通常フィルタの形態
をとり、分波されるべき波長を分離し、他の帯域は反射
により転送される。フィルタは、伝送媒体からのノード
に関連づけられらた波長を分波及び合波するマルチプレ
クサ／デマルチプレクサとして作用する。
【００１３】フィルタは、最小損失の干渉フィルタであ
ることが好ましく、損失が１ｄＢ未満であることが好ま
しく、代表的には０．５ｄＢとする。波長スペクトルの
それぞれノードに関連づけられた帯域への分割は、受動
フィルタにおける損失を減少させるための重要な因子で
ある。個別の波長を用いた場合には、損失は、３乃至６
ｄＢ程度となることが予想され、通信網の最大サイズが
大幅に制限されることとなる。
【００１４】本発明の重要な利点は、各波長によって、
一対のノード間にプロトコルに依存しない高速ビットパ
イプが最小損失で形成されることである。一実施例によ
るノードは、波長を変更するためのクロス接続スイッチ
を含んでいる。例えば、帯域ＣでノードＡ、Ｃ間にパス
が形成され、帯域ｆでノードＣ、Ｆ間にパスが形成さ
れ、そしてノードＡ及びＦの間にはパスが存在しない場
合、ノードＡは、ノードＦへのトラヒックを帯域Ｃを分
波するノードＣに最初に送出し、トラヒックがノードＦ
に対するものであることを検出してクロス接続を介して
トラヒックを帯域ｆで送出し、それはノードＦにおいて
分波される。
【００１５】したがって、通信網の光パスは、波長が合
波／分波されるノードを除き、受動的である。周長３０
ｋｍのリングを達成するのに光増幅器を用いる必要がな
いように、システムはまた、すべての波長パスにおいて
低い総合損失を有している。全パワーロスの予測値は、
３０ｄＢ程度であると予測される。代表的な最大限の構
成を有するシステムにおいて、光学的損失の約１／３は
ファイバにおいて（〜９ｄＢ）、約１／３の損失は光学
的合波／分波フィルタ（１６の帯域フィルタ一つあたり
０．５ｄＢ＝８ｄＢ）において生じる。残りの３０ｄＢ
の光学的パワーの予測値は、接続損失、スプライス及び
部品の経年変化のために確保されている。
【００１６】本発明の他の構成によれば、波長分割多重
化を用い、複数の帯域に整理された複数の波長を搬送可
能な光伝送媒体によって相互接続された複数のノードを
有する光通信網において通信を確立する方法であって、
あるリモートノードに向けて、そのリモートノードに関
連づけられた帯域でトラヒックを送出し、中間に介在す
るノードにおいて前記帯域を受動的に送出し、前記リモ
ートノードにおいて前記帯域を分波して、これに向けら
れたトラヒックを抽出するステップを備えた、通信を確
立する方法が提供される。
【００１７】本発明のさらにもう一つの構成は、あるノ
ードにおいて所定の帯域を分波するデマルチプレクサ
と、前記デマルチプレクサからの光入力信号を電気出力
信号に変換する手段と、電気入力信号から光出力信号を
発生する手段と、所定帯域の前記光出力信号を前記通信
網に合波するマルチプレクサとを備え、前記デマルチプ
レクサ及びマルチプレクサは、前記分波される帯域以外
の帯域の光信号を受動的に送出するように構成されてい
る、波長分割多重化を用いた光通信網に利用されるイン
ターフェイス装置を提供する。
【００１８】本発明のさらにもう一つの構成は、複数の
スイッチングノードと、リング上で複数の帯域に整理さ
れた複数の波長を発生する手段と、前記波長の少なくと
も一つで保守チャンネルデータをパイロットトーンとし
て送信する手段とを有する光ファイバによる波長分割多
重化リングを提供する。保守チャンネルは、波長を発生
する装置のバイアス電流の変調すること、通常はレーザ
により、簡便に注入される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を添付図
面を参照しながら詳細に説明する。図１を参照すると、
参照符号１で示される波長分割多重化（ＷＤＭ）リング
型ネットワークは、多数のノード４，５，６，７，８を
含む二つの逆方向に伝送するリング２，３で構成され、
これらのノードは、リング２，３に対するインターフェ
イスを形成する。図１は、ネットワークの物理的レイア
ウトを示していることが分かるであろう。リング２，３
は、これらノードのレーザによって発生される多重波長
を伝送することができる光ファイバによって物理的に構
成される。ノード間の交互接続性は、以下に説明するよ
うにして、ＷＤＭ接続によって与えられる。
【００２０】例えば、各リングは、各ノード間に相互接
続性を与える八つの帯域に分割された１６又は３２の波
長を伝送することができる。一般に、各帯域には２つ又
は４つの波長が含まれる。８つの帯域であれば、各帯域
に２つの波長が含まれる場合には、合計１６の波長が存
在し、各帯域に４つの波長が含まれる場合には、合計３
２の波長が存在し、例えば、各帯域毎に９．６ｎｍの合
計間隔に関して、３．２ｎｍの保護帯域とともに１．６
ｎｍの間隔が与えられる。図２は、一般的な帯域及び波
長の分布を示している。一般に、８つの帯域と仮定した
場合、ノードの最大数は８つになる。
【００２１】各ノード４，５，６，７，８は、各ノード
に特定の波長である所定の帯域を合波／分波させる。例
えば、ノード６は、１．５２４１１，１．５２２５６，
１．５２１０２及び１．５１９４８μｍの波長を含む
１．５２４１１から１．５１９４８μｍ帯域を分波す
る。ノード４とノード６との間の経路を形成するため
に、ノード４は、ノード６に対して、逆回りの両リング
２，３を介してこの帯域で送信を行う。この帯域は、ノ
ード５，７，８によって受動的に反射され、当該帯域を
分波してそのトラヒックを抽出するノード６に送られ
る。本発明の原理によれば、これらの波長の帯域によ
り、リング上のいずれのノード間においても、中間ノー
ドを介することなく、直接にプロトコルとは無関係に接
続が可能となっている。リング上のノードは、所望の対
のノード間において波長接続をすることにより、例えば
スター型接続又はメッシュ型接続等のいずれの在来の態
様によっても相互接続することが可能である。
【００２２】波長変換機能を備えた代表的なノードにつ
いて、図３を参照しながらさらに詳細に説明する。デマ
ルチプレクサ１０及びマルチプレクサ１１は、光ファイ
バのリング２，３に接続した状態で示されている。デマ
ルチプレクサ１０は、そのノードに関連づけられた特定
の波長帯域を分波し、マルチプレクサ１１は、ノードに
関連づけられたその特定の波長帯域を合波する。物理的
に、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０，１１は、それぞれ、分波
／合波されるべき選択された帯域を送信し、残りの帯域
を受動的に反射する単一の高性能光学インターフェイス
フィルタにより構成される。フィルタは、例えば、二色
性フィルタ、サーキュレータベースのブラッググレーテ
ィングフィルタ、溶融双円錐テーパベースのブラッググ
レーティングで構成することが出来る。好適なフィルタ
は、カナダ国、オタワのＪＤＳ Ｆｉｔｅｌによって作
成される。こうしたフィルタにより、低通過損失（＜１
ｄＢ）及び適度な（＜２ｄＢ）合波／分波ロスが得られ
る。デマルチプレクサ１０により分波されない帯域１３
は、ノードを通って受動的に送られる。物理的な条件と
して、特定のノードに割り当てられていない波長の帯域
１３は、次のノード等に向かって、上述のように当該帯
域１３が分波される目的ノードに到達するまで受動的に
反射される。
【００２３】各リング２，３から分波された帯域１２
は、分波した帯域を個別の波長に分離する第二の微細な
光学フィルタ１９を通過される。細分された波長は、光
入力から電気信号を発生する電気光学変換器１４を通過
する。電気信号は、ネットワークにアクセスするペイロ
ードインターフェイス装置１６に接続されたディジタル
クロス接続スイッチを通過する。逆に、クロス接続１５
は、異なる波長又は帯域間でのスイッチングを可能とす
る。後者の場合、クロス接続１５は、同一のリング又は
異なるリング上の異なる帯域を合波／分波するために同
一ノードに設けられた他のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸフィルタ
（図示せず）に接続される。
【００２４】帯域の合波は、帯域を分波する方法とは逆
の要領で同様に行われる。電気信号は、電気光学変換器
１４によって光学信号に変換され、合波されるべき特定
の波長の帯域を結合する微細チャンネルフィルタ１８に
通される。それらのフィルタ１８の出力はＭＵＸ１１に
通され、送られた帯域１３と組み合わされる。物理的な
条件において、合波された帯域は、光学フィルタを通し
て伝送され、受動的に反射された、送信された帯域１３
と結合される。
【００２５】ノードフィルタの「最適な」構成は、入力
ポート、出力ポート、１，２，又は４の「分波」ポート
及び１，２又は４の「合波」ポートを有する４，６，又
は１０ポートの装置である。８つの帯域があるので、各
帯域につき一つで、８種類の装置が存在する。帯域を合
波／分波する場合には、こうした装置の一つが使用され
る。各ポートは、特定の波長に対応している。
【００２６】フィルタは、受動光学装置に高度に一体化
されている。フィルタのデザイン及び構成は、一つの波
長（約１ｎｍの帯域幅）が分波ポートから分波でき、一
つの波長（約１ｎｍの帯域幅）が合波ポートに合波する
ことができるようになっている。リング上の二つの点に
おける同一の帯域フィルタを用いて、１，２または４つ
の波長を、それらの点間における双方向「通信」パイプ
を実現するために用いることが出来る。これらのパイプ
は、同一の帯域フィルタを他のノードが使用しない限
り、光ファイバのリング上の全ての他の波長から独立し
ている。実際にシステムにおいて使用される各波長は、
透明のディジタル「ビットパイプ」として機能する。一
つの波長におけるデータの全てのデータのフォーマット
化も内在する装置によって行われる。このシステムは、
プロトコルに依存しない。本発明は、物理的リング上の
ノード間を、プロトコルに依存せずに直接接続する帯域
を採用しており、物理的な意味で隣接していることを要
しない。
【００２７】図４は、電気光学変換器が省略され、クロ
ス接続スイッチ１１５が光学的スイッチングを行い、光
学インターフェイス１１６に光学的出力を与える光学ス
イッチング装置であることを除けば、図３に示された装
置と同様の装置である。光学的スイッチングにより、波
長変換が光学的に実現される。電気吸収装置及び／又は
半導体光増幅器（ＳＯＡｓ）を、この変換を行うために
用いることが出来る。
【００２８】一般に、各ノードは、少なくとも一つの帯
域フィルタと、少なくとも一つのレーザダイオードと、
ドライバ及びＭＴＣＥ（保守チャンネル変調器）と、少
なくとも一つのＰＩＮダイオードレシーバと、トランス
インピーダンス増幅器と、制限増幅器と、ＭＴＣＥ復調
器と、微細光学フィルタと、イーサネットポート及びノ
ード制御ＨＷを備えた保守チャンネル制御プロセッサ
と、内在する装置又は試験データ発生器（オプションモ
ジュール）に対する波長毎のインターフェイスとを有し
ている。オプションとして、ＰＬＬデータ再生器及びク
ロス接続マトリックスを設けることができる。低周波数
帯域通過フィルタは、保守チャンネルデータを取り出
し、ＰＬＬ型ＦＳＫ復調器により復調される。そのデー
タストリームは、ついで、保守プロセッサに送られる。
【００２９】各波長は、ＤＦＢ（分布帰還型）レーザ又
はブラッググレーティング反射型レーザによって、フィ
ルタの特性に合致するように選択された波長で駆動され
る。レーザの出力は、−３ｄｂｍから高くとも＋６ｄｂ
ｍの範囲である。レーザの構成部材には、熱安定性が要
求される（また、特定波長への微調整手段を設けること
も必要となる）。レーザは、監視ダイオード及び装置の
バイアス要求を組み合わせた単一チップの制御回路によ
って駆動される。一般に、これらの装置は、ＰＥＣＬ差
動入力を有している。
【００３０】図５は、本発明により動作する通信網の接
続性ダイアグラムの一例を示している。ノードは、図１
を参照して説明したように、ノードは、逆回りの光ファ
イバによるリングによって、リング上で物理的に相互接
続される。波長の帯域は、非隣接リング間のＷＤＭプロ
トコルに依存しない直接接続を可能とする。図５におい
て、帯域Ｘは、ノード５をノード８に双方向で接続す
る。これは、ノード５及び８において帯域Ｘが合波及び
分波されること、すなわち帯域Ｘがノード４において干
渉フィルタにより受動的に反射されることを意味してい
る。
【００３１】本発明はさらに、ノード間の直接接続とし
て作用する帯域によって、保護スイッチングを可能とし
ている。図６は保護スイッチングの一例である。図６で
は、帯域Ｘがリング１の両側の円弧部４０，４１上の二
つの異なるパスを経由して、二つのノードを接続してい
る。これらの円弧部の一方は、他方のパスに障害が生じ
た場合に、その帯域中の全ての波長に対する復旧パスと
して使用される。図６において、一つの帯域がノードＡ
とＣとを接続している。ノードＢを通る円弧部４０が通
常使用され、ノードＤないしＺを通る円弧部４１は、予
備のパスとなる。ノードＡ及びＣは、接続の各終端にお
いてこの帯域から分波された信号の品質を監視する。ノ
ードＢを経由する接続に障害が生じた場合には、ノード
Ａ及びＣは、ノードＤ−Ｚを経由して接続を回復する。
【００３２】分波するノードは、品質の基準として、各
波長における光パワーの測定値を用いることができる。
光パワーが予め設定された閾値より低下すると、保護ス
イッチングが起動される。この測定値は、プロトコル又
は波長により搬送される情報のビットレートに依存しな
い。
【００３３】プロトコル又はビットレートに依存しない
他の品質の尺度は、ビットレート一致モニタである。分
波するノードは、所定の単位時間（予測される最も低い
ビットレートのビット時間に比べて長い）内に受信され
るビット数をカウントし、そのカウント値を記録する。
このカウント値が、ある基準値を越えて変化すると、そ
のチャンネルにノイズが乗っており、従って故障してい
ることを示している。
【００３４】ビットレート一致モニタの一例が図１０に
示されている。到来する直列データ５０はエッジカウン
タ５１に送られ、Ｍビットカウントをレジスタ５３に入
力する。基準クロックは最小直列データレートに比較し
て低い反復速度を持ち、レジスタ５３，５４に入力され
て、カウントされたサンプル値ｎ及びｎ−１をラッチす
るとともに、カウンタに入力されて、サンプル間におい
てカウンタをリセットする。レジスタ５３からのサンプ
ル値ｎ及びレジスタ５４からのサンプル値ｎ−１が、比
較器５５によって比較され、到来するビットレートの一
致性に依存して真の／出力を発生する。
【００３５】トラヒックのスイッチングを調整するため
に、接続の各端部のノードは直接通信行う必要がある。
例えば、図６において、接続の障害がノードＣのみにお
いて観察されると、ノードＣはノードＡと通信して、ノ
ードＢを経由してその帯域にわたって送出されていた波
長を、ノードＤ−Ｚを経由する帯域にわたって受け取る
必要がある。これは、各波長のパイロットトーンによっ
て搬送される一乃至複数の保守チャンネルを用いること
により達成される。
【００３６】図７は、本発明の原理によってノードを相
互接続することが可能な方法の他の例としての、ハブを
持つ接続パターンを示している。図７において、ノード
Ｃ（５）がハブとして機能し、このノードＣからハブノ
ード５と他のノードとの間に、専用波長を用いて接続が
形成される。
【００３７】図８は、ノードがメッシュパターンの形態
で接続されるメッシュ配置を示している。いずれの場合
においても、波長は、隣接しているかいないかに関わら
ず、ノード間をプロトコルに依存せずに直接高速接続を
形成するビットパイプとして機能する。
【００３８】図９は、本発明に従って作用するリングに
よって搬送する事が出来る信号ペイロードの一例を示し
ている。図９において、帯域３０は、ノード４，７間の
プロトコルに依存しない接続を形成する。この接続は、
ノード間で、ＳＯＮＥＴ ＯＣ−３のトラヒック及びフ
ァイバチャンネルのトラヒックを直接伝送することが出
来る。システムのアーキテクチャは、プロトコルに関し
て何も知る必要がない。帯域７は、ノード７における高
速ビットストリームを単に搬送し、相手方ノードにおい
てＳＯＮＥＴ及びファイバチャンネルストリームに分解
できる。図９はさらに、ノード５及び８間に送出される
ギガビットイーサネット及びＳＯＮＥＴ ＯＣ−４８ト
ラヒックを示している。ここでも、リングは、内包され
るプロトコルとは無関係である。データは、内在するプ
ロトコルを考慮することなくキャリア波長により単に高
速ビットストリームとして搬送される。
【００３９】もちろん、複数のリングを、共通ノードに
相互接続してカスケード接続することは可能である。し
かしながら、多数のリングがカスケード接続される場
合、電気／光学信号に対する分散効果及びジッタ効果が
蓄積されることがある。これを補償するために、選択さ
れた相互接続点においてクロス接続マトリックスに再生
ステージを付加しなければならないことがある。この再
生装置は、ワイドレンジＰＬＬ（位相同期ループ）であ
り、到来するディジタルデータストリームにロックし、
クロックを回復し、そのクロックを使用してディジタル
ストリームを再生する。再生器はストリーム中のデータ
の特定のフォーマットを知る必要はなく、ディジタル遷
移にロックすることが出来、分散及びジッタに関してエ
ッジを整形できるようにすることのみが必要となる。Ｐ
ＬＬが、ロック範囲又は中心周波数の設定を必要とすれ
ば、制御されるべきハードウェアに向けられた保守チャ
ンネルのコンフィギュレーションメッセージによって対
応することが出来る。
【００４０】種々の外部データ源を、各波長のデータパ
スに接続することが出来る。これは、ＯＣ−３、ＯＣ−
１２、Ｎｅｗｂｒｉｄｇｅ ＩＳＬ（Ｉｎｔｅｒ Ｓｈ
ｅｌｆ Ｌｉｎｋｓ）等の所有権付きのインターフェイ
スを含み、さらにギガビットイーサネット源を含むこと
が出来る。上記のように、波長は保守チャンネルを搬送
し、その保守チャンネルは、保守チャンネルデータスト
リームから直接発生されるＦＳＫ変調器によって駆動さ
れる。
【００４１】マルチノードのＷＤＭリングネットワーク
では、装置の基本的動作パラメータ及びこうしたネット
ワークにおいて使用可能な他の光学要素を調整すること
によって、レーザ装置の制御に用いられる情報を交換す
るために相互に通信することが出来る個別のノードによ
って、全体の経済性の最適化を図る機会がある。レーザ
パラメータの局部的最適化の方法は、文献に説明されて
いる。しかしながら、この提案は、ネットワークの動作
パラメータを調整できるという意味で、より完全なエン
ドツーエンド法を用いる。また、例えばこのようなリン
グ構成に存在し得る中心周波数位置からロールオフする
フィルタ及びゲイン要素等の他のネットワーク要素の規
格の許容誤差の減少を考えることが出来る。
【００４２】ＷＤＭリングにおける二点間で動作する各
波長に関して、レーザ源、合波フィルタ（又は、合波／
分波フィルタの一部）、ファイバ伝送媒体、分波フィル
タ（又は、合波／分波フィルタの一部）、光学検出器及
びシステムの他の部分に信号を転送するための経路設定
を行う補助的な受信電子部品がある。
【００４３】レーザ源は、レーザ電流閾値、変調電流レ
ベル及び動作温度を設定することによって制御される。
動作波長は、相手方の検出器に最大信号エネルギを与え
るように（温度制御によって）調整される。この処理
は、個々の構成部品の許容誤差による損失を最小化する
ために、発振された波長を結合されたカスケードフィル
タの応答に合わせる。
【００４４】光パワーのピークと消光比（ＥＲ）は、特
別の電子回路又は埋め込まれたマイクロコントローラに
よって調整、制御される。バイアスレベルとピークレベ
ルのレーザのスロープ効率は、それぞれ非常に小さいス
テップでバイアス電流及びピーク電流を変化させること
によって、測定できる。こうした測定は、レーザＥＲ及
びピークパワーの頻繁な監視及び制御を可能とする。
【００４５】受信ノードにおける受信パワーレベルを監
視している間、レーザの動作波長の調整（例えば、レー
ザの動作温度の調整）により、波長の安定が得られる。
ＷＤＭフィルタモジュールは、各波長チャンネルに関し
て狭い通過帯域（約１ｎｍ）を有し、他の光学特性を持
っているので、通常ベースでレーザの動作波長を精密に
再調整することが出来る。
【００４６】リングの二つの異なる部分において同一の
波長で動作するような場合には、「ビートノイズ」（光
源間のコヒーレントな干渉効果）を最小化するためにわ
ずかに異なる点の動作波長を設定することが必要にな
る。このノイズ要素は、動作波長をごく小さな量（０．
０５ｎｍ乃至０．２ｎｍ）だけ分離することにより克服
される。
【００４７】レーザ動作の他のパラメータ（閾値）及び
変調深さは、受信アイ信号を所定のデータレートに対し
て最適化するように、エンドツーエンドで制御される。
光波長に重畳される保守信号は、ｍｔｃｅチャンネルの
誤り動作（光ビームの主データチャンネルの誤り率に直
接比例する）を測定する手段となる。メッセージのフィ
ードバックによって、受信信号の状態がレーザ送信器に
帰還され、補正動作又は安定化ルーチンが実行される。
この特定の制御ルーチンは、レーザ制御回路に関連づけ
られた内蔵プロセッサで実行されるソフトウェアのアル
ゴリズムである。これらの制御アルゴリズムは、波長安
定ルーチン及び受信アイ信号最適化を含んでいる。
【００４８】ＷＤＭレーザ光源と受信器（分波／合波フ
ィルタを含む）のネットワークでは、受信器において所
望のビット誤り率を達成するのに十分な光エネルギを得
るために、個別の波長又は波長のグループに増幅を加え
ることが必要となる。周知のトポロジー状態において、
多数のＥＤＦＡ要素をシステムに付加して、ファイバ及
びフィルタ損失による伝送損失を解消することが出来
る。リングのトポロジー及びリング構成であるという事
実によって、ＥＤＦＡのゲイン等の固定ゲインブロック
は、特定することが困難であり、システム中のある波長
の性能を損なうおそれがある。
【００４９】電気的にプログラム可能な減衰要素に組み
合わされたＳＯＡ要素という形態に、問題の解決策が存
在する。この技術は、個別の要素の形で得ることがで
き、あるいはシリコン導波構造に集積することができ
る。ＳＯＡは、所要の純粋なゲインを与え、プログラム
可能な減衰器は、一つのノード間レベルでの信号レベル
を、リング中の他のノード間レベルにおいて必要とされ
るレベルに依存しないで最適化することを可能とする。
ＳＯＡと減衰器の組み合わせは、レーザ光源に（後段増
幅器として）適用可能であり、受信器に（前段増幅器と
して）適用可能であり、またその双方に適用可能であ
る。
【００５０】ファイバベースのリングシステムにおける
ゲインブロックとしてＥＤＦＡ要素を使用することが望
まれる場合、プログラム可能な減衰器を、受信器におけ
る受信信号レベルの最適化に用いることが出来る。これ
は、ＳＯＡ／減衰器システムほど柔軟な解決策を与える
ものではないかも知れないが、このような増幅された合
波／分波システムにおいて必要とされる個別のチャンネ
ルのゲインの調整の問題を克服すると考えられる。
【００５１】全ての場合において、システムの最適化に
重要な事項は、システムが光源／受信器間のｍｔｃｅチ
ャンネルと通信可能であることであり、最良の端部間の
性能及びＷＤＭ通信網の管理を得られるように、制御ア
ルゴリズムを介して信号の動作レベルを最適化出来るこ
とである。
【００５２】各ノードの保守及び制御プロセッサは、プ
ロセッサと、ＲＡＭと、プログラム及びアプリケーショ
ンを格納するフラッシュメモリと、いくつかのシリアル
インターフェイス（ＭＴＣＥリンク毎に一つ）を有する
小型コンピュータボードである。プロセッサには、ＴＣ
Ｐ／ＩＰルーチンと制御モジュール（Ｆｌｅｘｃｏｍル
ータ及び制御スイッチ）により増強されたＤＯＳで動作
する。Ｆｌｅｘｃｏｍ社の製品は、内蔵されたＤＯＳと
ともに動作するマルチタスクのＯ／Ｓであるので、レー
ザの動作及び保守に固有のいくつかのモニタ及び制御機
能は、このＳＷに一体化される。ステータス機能及びレ
ポート機能も含められる。
【００５３】このスイッチによって、システム内の全て
のノードは、各プロセッサへのＴｅｌｎｅｔセッション
を操作するリモートＰＣによって、制御、監視すること
ができる。保守トラヒックは、保守プロセッサを介して
他のノード又は内在する装置にルーティングされる。
【００５４】図１１は、保守チャンネルを生成する装置
を示している。レーザ９１のドライバ９０は、入力にお
いて保守チャンネル９５を受けるＦＳＫ変調器９３によ
って変調されるバイアス入力９２を有している。データ
チャンネルは全てディジタルで、ドライバ９０の主入力
に与えられる。
【００５５】図１１に示す装置は、各波長にパイロット
トーンを埋め込むが、それは低ビットレート（＜２５６
ｋｂｐｓ）であってよい。このパイロットトーンは、Ｍ
ＴＣＥチャンネルのデータストリームを連続するトーン
に変調するＦＳＫ変調器９３が行うバイアス電流の変調
によって波長チャンネルに注入される。ＱＡＭ−６４や
ＱＡＭ−２５６もしくはＯＦＤＭ等の他のキャリア変調
システムを用いることも可能である。パイロットトーン
のレベルは、主データパスで約２０ｄＢである。純粋に
ディジタルの主データチャンネルのＢＥＲ上のパイロッ
トトーンの効果は最小となる。これは、そのパイロット
トーンが、高ビットレートデータを搬送する部分を大き
く外れたスペクトル分布曲線の部分で搬送されるためで
ある。
【００５６】ＭＴＣＥチャンネル変調は、ノード間の波
長の一体性を確保し、波長リンクのパワーレベルの予測
を与え、ノードのステータス及びモニタ（ＳＮＭＰ、Ｒ
ＭＯＮタイプのメッセージング）、ネットワークレベル
におけるタイミング同期の分布、ノードプロセッサ及び
内在する装置のためのＳＷ及びＦＷのダウンロードを可
能とする。
【００５７】ＭＴＣＥチャンネルは、通常の「データパ
イプ」に依存せずに変調されるので、ＭＴＣＥは、主チ
ャンネルのデータフォーマットがどのようなものである
かを知る必要がない。これは、エンドユーザのアプリケ
ーション及びアクセスのフォーマットの独立性を可能と
する上で非常に重要である。
【００５８】上述の装置は、ネットワークに３０ｋｍま
での距離においてテラビット／秒の範囲のデータの搬送
を可能とし、リングがカスケード接続されている場合
は、より高速となる。例えば、ＡＴＭ交換機等の高速交
換機の構成部材をキャンパスの広さのネットワークにわ
たって分散することができ、中継線カードやプロセッサ
を大幅に削減することが可能となる。図１３は、そのよ
うな分散スイッチの一例を示す。スイッチ部材１００
は、上述の要領で相互接続されたノード１１０を用いる
リング１を介して相互接続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 波長分割多重化（ＷＤＭ）双方向リングネッ
トワークの物理的レイアウトを示すブロック図である。
【図２】 本発明による代表的なシステムで使用される
波長の帯域を示す図である。
【図３】 ネットワークノードの機能を示すブロック図
である。
【図４】 光クロス接続スイッチを備えたネットワーク
ノードのブロック図である。
【図５】 波長帯接続を示すリングの図である。
【図６】 保護スイッチングを示すリングの図である。
【図７】 ハブ型接続パターンの一例を示す図である。
【図８】 メッシュ型接続パターンの一例を示す図であ
る。
【図９】 ペイロード信号の例を示すリングの図であ
る。
【図１０】 ビットレート一致モニタを示す図である。
【図１１】 保守チャンネル信号ドライバのブロック図
である。
【図１２】 各波長のスペクトル強度を示すグラフであ
る。
【図１３】 分散ＡＴＭ交換機のブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス ヴァリス カナダ・オンタリオ ケー１エヌ ６ティ ー１・オタワ・オスグツド ストリート 307 (72)発明者 ジーノ トッツイ カナダ・オンタリオ ケー２ケー ２ピー ７・カナタ・ウィンディヤー クレッセン ト 47 (72)発明者 ケシン リウ カナダ・オンタリオ ケー２エイチ ７ビ ー１・ネピアン・モンテレイ ドライブ 263 (72)発明者 ミシェル ピジョン カナダ・オンタリオ ケー２エイチ ９エ ー１・ネピアン・アスペン グローブ 12

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のノードと、 前記ノード間を相互接続するとともに、複数の帯域に整
    理された複数の波長を搬送する光伝送媒体と、 各ノードにおいてそれと関連する帯域を分波し、他のノ
    ードへのトラヒックを搬送する帯域を合波し、他の帯域
    を受動的に送出するインターフェイスとを備えた波長分
    割多重化を用いた通信網であって、それにより、 介在するノードの能動的介入なしに、一つの共通帯域を
    共用する前記通信網上の一対のノード間に直接通信を確
    立することができる波長分割多重化通信網。
  2. 【請求項２】 前記インターフェイスは、ノードにおい
    て分波されるべき一又は複数の帯域以外の帯域を受動的
    に反射するフィルタを含んでいる請求項１に記載の通信
    網。
  3. 【請求項３】 前記フィルタは干渉フィルタである請求
    項２に記載の通信網。
  4. 【請求項４】 各ノードはさらに、前記フィルタにより
    分波された帯域内の波長を細分化するデマルチプレクサ
    として機能する微細フィルタを有している請求項３に記
    載の通信網。
  5. 【請求項５】 前記インターフェイスは、各細分化され
    た波長に関連づけられ、電気信号を発生する受光素子を
    有している請求項４に記載の通信網。
  6. 【請求項６】 前記インターフェイスはさらに、合波さ
    れるべき帯域内の波長を発生するレーザを有し、前記レ
    ーザは、個別の波長を一つの帯域にまとめるマルチプレ
    クサに向けられている請求項５に記載の通信網。
  7. 【請求項７】 前記インターフェイスフィルタはさら
    に、前記インターフェイスユニットを受動的に通過する
    帯域に合波されるべき帯域を多重化するマルチプレクサ
    の機能を果たす請求項６に記載の通信網。
  8. 【請求項８】 少なくともいくつかのノードは、所望の
    波長をペイロード信号に選択的に接続するクロス接続ス
    イッチをさらに有している請求項１乃至７のいずれかに
    記載の通信網。
  9. 【請求項９】 前記クロス接続スイッチは電気スイッチ
    であり、前記スイッチと前記インターフェイスの間に電
    気光学結合器が設けられる請求項８に記載の通信網。
  10. 【請求項１０】 前記クロス接続スイッチは光学スイッ
    チであり、前記ペイロード信号は光信号である請求項８
    に記載の通信網。
  11. 【請求項１１】 一の帯域内の波長は、約１．６ｎｍの
    間隔である請求項８に記載の通信網。
  12. 【請求項１２】 帯域は、保護帯域を含めて約９．６ｎ
    ｍに分割される請求項１１に記載の通信網。
  13. 【請求項１３】 各帯域の通過帯域は約６．４ｎｍであ
    る請求項１１に記載の通信網。
  14. 【請求項１４】 前記ノードは、物理的に一つのリング
    上に配置される請求項１乃至１３のいずれかに記載の通
    信網。
  15. 【請求項１５】 前記リングは双方向リングである請求
    項１４に記載の通信網。
  16. 【請求項１６】 前記ノードは、波長の帯域によって、
    論理的にハブ型に接続される請求項１５に記載の通信
    網。
  17. 【請求項１７】 前記ノードは、波長の帯域によって、
    論理的にメッシュパターンで接続される請求項１５に記
    載の通信網。
  18. 【請求項１８】 前記双方向リングは、単一ストランド
    光ファイバで構成される請求項１５に記載の通信網。
  19. 【請求項１９】 前記ノードは、オープンループ又は二
    点間接続で物理的に配置される請求項１に記載の通信
    網。
  20. 【請求項２０】 前記通信網は双方向性である請求項１
    ９に記載の通信網。
  21. 【請求項２１】 前記通信網は、単一ストランド光ファ
    イバにより構成される請求項１９に記載の通信網。
  22. 【請求項２２】 波長分割多重化を用い、複数の帯域に
    整理された複数の波長を搬送可能な光伝送媒体によって
    相互接続された複数のノードを有する光通信網において
    通信を確立する方法であって、 あるリモートノードに向けて、そのリモートノードに関
    連づけられた帯域でトラヒックを送出し、 中間に介在するノードにおいて前記帯域を受動的に送出
    し、 前記リモートノードにおいて前記帯域を分波して、これ
    に向けられたトラヒックを抽出する通信を確立する方
    法。
  23. 【請求項２３】 前記ノードは、双方向性リングの形態
    に物理的に配置される請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記帯域を分波するリモートノードに
    対して前記通信網を介して送信を行うノードにおいて、
    波長の前記帯域を合波するステップをさらに含む請求項
    ２２に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 帯域間でデータを転送するノードにお
    いて波長のスイッチングを行うステップをさらに含む請
    求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 あるノードにおいて所定の帯域を分波
    するデマルチプレクサと、前記デマルチプレクサからの
    光入力信号を電気出力信号に変換する手段と、電気入力
    信号から光出力信号を発生する手段と、所定帯域の前記
    光出力信号を前記通信網に合波するマルチプレクサとを
    備え、 前記デマルチプレクサ及びマルチプレクサは、前記分波
    される帯域以外の帯域の光信号を受動的に送出するよう
    に構成されている波長分割多重化を用いた光通信網に利
    用されるインターフェイス装置。
  27. 【請求項２７】 前記マルチプレクサ及びデマルチプレ
    クサは、前記分波された帯域を抽出し、その他の帯域を
    反射する光学フィルタを有している請求項２５に記載の
    インターフェイス装置。
  28. 【請求項２８】 前記光学フィルタは干渉フィルタであ
    る請求項２６に記載のインターフェイス装置。
  29. 【請求項２９】 複数のスイッチングノードと、リング
    上で複数の帯域に整理された複数の波長を発生する手段
    と、前記波長の少なくとも一つで保守チャンネルデータ
    をパイロットトーンとして送信する手段とを有する光フ
    ァイバによる波長分割多重化リング。
  30. 【請求項３０】 保守チャンネルデータを送信する前記
    送信手段は、前記複数の波長を発生する手段のバイアス
    電流を変調する請求項２９に記載の光ファイバによる波
    長分割多重化リング。
  31. 【請求項３１】 前記送信手段は、少なくとも一つの前
    記波長の保守チャンネルデータをＦＳＫ変調する請求項
    ３０に記載の光ファイバによる波長分割多重化リング。
  32. 【請求項３２】 前記送信手段は、少なくとも一つの前
    記波長の保守チャンネルデータをＱＡＭ変調する請求項
    ３１に記載の光ファイバによる波長分割多重化リング。
  33. 【請求項３３】 前記送信手段は、少なくとも一つの前
    記波長の保守チャンネルデータをＯＦＤＭ変調する請求
    項３０に記載の光ファイバによる波長分割多重化リン
    グ。
  34. 【請求項３４】 前記保守チャンネルは、ビット誤り率
    （ＢＥＲ）又はデータチャンネルのウォーターフォール
    カーブ性能に適合する変調深さを有し、保守チャンネル
    データをモニタすることにより、保守チャンネルのペイ
    ロードを見ることなく、システムがデータチャンネルの
    性能を判定することができるようにしている請求項２９
    に記載の光ファイバによる波長分割多重化リング。
  35. 【請求項３５】 ある地理的な地域に分散された複数の
    交換部品と、それら交換部品間を相互接続するとともに
    複数の帯域に整理された複数の波長を搬送する光ファイ
    バによる波長分割多重化リングと、各交換部品において
    その交換部品に関連づけられた一の帯域を合波／分波さ
    せ、他の帯域は受動的に転送する手段とを備えた分散高
    速パケット交換機であって、前記交換機の一部を形成す
    る交換部品の対は、それらに関連づけられた帯域中の波
    長で直接通信を行う分散高速パケット交換機。
  36. 【請求項３６】 前記交換機はＡＴＭ交換機である請求
    項３５に記載の分散高速パケット交換機。
  37. 【請求項３７】 複数のノードと、個別リンクを介して
    それらのノードを相互接続する光伝送媒体とを有する波
    長分割多重化を用いた通信網において、通信網上で通信
    を行ういずれのノード間にあっても、受信信号の品質、
    パワーレベル、ビット誤り率といった個別のリンク性能
    を最適化する方法であって、保守チャンネルリンクを通
    してデータを送信する方法。
  38. 【請求項３８】 複数のノードと、個別リンクを介して
    それらのノードを相互接続する光伝送媒体とを有する波
    長分割多重化を用いた通信網において、データチャンネ
    ルが有効なトラヒックを搬送しているのかノイズを搬送
    しているのかを判定する方法であって、データチャンネ
    ルのビットレートの一致を検証する方法。
  39. 【請求項３９】 複数のノードと、個別リンクを介して
    それらのノードを相互接続する光伝送媒体とを有する波
    長分割多重化を用いた通信網において、パルスのリタイ
    ミングが必要か否かを判定し、周波数機敏クロック回復
    及びジッタフィルタ回路の制御を行う方法であって、デ
    ータチャンネルのビットレートを測定する方法。
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