JPH11503584A - 光学的マルチチャネルシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 通信回線網はフレキシブルな双方向母線（ＦＢＤＮＡ）を有し、リング構造として配置される。回線網の各ノードは少なくとも一つのオン／オフノードスイッチ、すなわち、さもなければリングであるもののまわりの伝送を許可したりブロックしたりするスイッチを有する。もし回線網がノード当たり一つのスイッチを有すれば、一つのノードスイッチは最初にオフにセットされて、リング構造に通常結びつく循環する増幅自発放出（ＡＳＥ）に伴う問題を回避する。もし、ファイバのブレイクが起きれば、ブレイクに隣接しブレイクとノードの同じ側にあるノード（または複数のノード）はオフへスイッチし、ブレイク以前にオフであったスイッチはオンになって、回線網がほぼ以前のように作動するのを可能にする。もし回路がノード当たりに二つのノードスイッチを有すれば、隣接したノード間で互いの次にある二つのノードスイッチは、最初にオフにセットされ、ケーブルのブレイクが起きればブレイクのまわりの両方のノードスイッチがオフにスイッチし、最初にオフであったノードスイッチがオンにスイッチする。回線網はトラフィックの保護的スイッチングを提供し、循環ＡＳＥの問題を単純で経済的な方法により、解決する。回線網はまた必要な波長の数を減少させるための波長再構成を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 光学的マルチチャネルシステム 背景 出願人の発明は、光ファイバを使用する電気通信網に関係する。 光学的システムおよび回路は、データ通信システムにとってますます重要なも のになってきた。光ファイバ網は、電磁気的干渉とグラウンドループの問題無し に、大送信容量を有するので、電気通信システム内で、とりわけ有用である。 通信容量への需要が増大するにつれて、例えば広帯域マルチメディア電気通信 でのように、光学的マルチチャネルシステムへの需要が存在する。これから数年 間に、マルチチャネルシステムは、おそらく通信網の設計戦略を変えるであろう 。マルチチャネル技法の使用により、伝送容量と柔軟性の増加が、既存のファイ バケーブル上で実現させることが、変調速度の増加や、より複雑な制御機能の付 加無しに、可能になる。 リングアーキテクチャは、電気通信網に一般的であり、光ファイバを使用する ときは、リングには、一方向に通常のトラフィックを運ぶ一つのファイバと、フ ァイバのブレイク（ｂｒｅａｋ）によるトラヒックへの損害に対する保護のため に他の方向に同一トラフィックを運ぶもう一つのファイバとを有する。この方法 において、通信網上の核ノードには、唯一の光ファイバケーブルにより、二つの 独立した方法で到達できるので、もし一方向にファイバの断線が起こっても、ト ラヒックは他のファイバ上を他の方向へ転送され得る。 光ファイバ増幅器は、信号減衰を補償するために、通常提供される。エルビウ ム・ドープ・ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が最も一般的で、今のところ最良であ るが、他にも候補がある。そうした増幅器は信号の減衰を補償するが、それらは また、それら自身の自発的な信号をも拡大して、リングアーキテクチュア内の問 題になることもあり得る。特に、特別の防止措置を講じない場合は、光増幅器か らの増幅された自発的放射（ＡＳＥ）がループ内を循環することがある。このＡ ＳＥ循環は、飽和、より高いノイズレベル、発振へ導く。この問題は、光学フィ ルタで容易に処理できないように見える。 望ましい信号保護を供給する一つの方法が、Ａ．Ｆ．エルレファイほか、「４ ファイバマルチ波長オフィス間リング回線網におけるファイバ増幅器カスケード 」、ＩＥＥＥ ＬＥＯＳ １９９４会報、光学回線網およびその有効化技術、３ １頁−３２頁、に記載されている。このシステムの一つの限界は、循環ＡＳＥ問 題である。 循環ＡＳＥおよびそれに対応する技法は、Ｋ．バラ他、「波長経路光学回線網 における周期」、同上、７頁−８頁に記載されている。このシステムは、発振周 期をブレークすることによりＡＳＥ問題を解決するが、双方向バス回線網の望ま しい保護を提供しない。 スケーラブルな、マルチ波長の、多重反射（ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ）光学回線網 および光学的マルチチャネルシステムの種々の面が、Ｃ．Ａ．ブラケットほか、 「スケーラブルなマルチ波長多重反射光学的回路網」、ＩＥＥＥ Ｊ．光波技術 、ＬＴ−１１巻、７３６頁−７５３頁（１９９３年５月／６月）に記載されてい る。このシステムは、チャネル波長の数のスケーリングと複数の波長の再構成に 考えを集中しているが、循環するＡＳＥの問題を解決しない。 光学的マルチチャネルシステムの他の面と、そうしたシステムに有用な構成部 品については、Ｃ．Ｍ．ミラーほか、「透明光学回線網のための受動的同調可能 なファブリペローフィルタ」、フォトニクス回線網、構成部品、および応用につ いての第３回ＩＥＥＥ国際ワークショップ会報 、ジョージア州、アトランタ、（ １９９３年）；Ｖ．ミツライほか、「４チャネルファイバ格子デマルチプレクサ 、」、エレクトロニクスレター、第３０巻、第１０号、（１９９４年）；Ｊ．Ｅ ．バランほか、「アポダイズした（ａｐｏｄｉｚｅｄ）音響光学スイッチのマル チ波長性能」ＯＦＣ’９４論文番号ＴｕＭ５、に記述されている。これらの刊行 物は、波長分割マルチプレクシング（ＷＤＭ）すなわち、複数の異なった波長の チャネルを選択するための光学回線網のノード内で使用できる種々なフィルタリ ング装置を、詳細に記述している。 島岡ほかへの米国特許第４９７３９５３号は、リング形式でリンクされたノー ドの間のデータを伝送する伝送システムを開示する。各ノードは、反対方向にデ ータとフレームの信号を同時的に送信するための二つの送信回路と、データ転送 の故障を検出し、システム内の故障の位置に従ってデータ転送を監視するための 制御回路を有する。それでもやはり、島岡のシステムは光学システムではなく、 全く電気的なシステムであり、またこの島岡のシステムは、マルチチャネルシス テムではなく、シングルチャネルの（電気的）システムに過ぎない。また、島岡 のシステムは、各ノード内で電気信号を終結し、加工し、再転送する。こうして 、島岡のシステムは、ノードからノードへの直接の通信を提供しない。 ハラーほかへの米国特許第４７０４７１３号は、リング内のノードの一つが故 障しても作動できる光ファイバリングを開示する。各ノードは、その固有の主要 受信機または上流ノードに直接隣接した送信機の故障を診断できる。いずれの場 合も、その主要受信機から代替受信機へノードがスイッチして上流のノードをバ イパスし、同時にリングの他の部分が機能し続けるように作動させる。ハラーの システムにおいて、１ノードまたは２ノード下流のトラフィックを送るために、 ２波長が使用される。こうして、ハラーの特許は、広く理解されている用語の意 味での光学的マルチチャネルシステムを記述していない。その上、このハラーの 特許は、ノードの故障の処理に向けられていて、ケーブルのブレイクには向けら れていない。 デギュエンヌへのヨーロッパ特許公告番号ＥＰ ０４８７３９２号は、一つの 光ファイバループの周りを双方向に送信するために、異なった波長を使用する双 方向光学マルチプレクシングシステムを開示している。このノードは、同一ファ イバを通じて４波長により双方向に通信する。それでもやはり、これらのチャネ ルは各ノード内で終結する。 要約 出願人の発明によれば、双方向母線アーキテクチャを有する通信回線網が提供 され、その中で各ノードは少なくとも一つのオン／オフノードスイッチを、すな わち、さもなければリングであろうもののまわりの伝送を許可したりブロックし たりするスイッチを有する。任意の与えられた時に、少なくとも一つのスイッチ はオフであり、これにより、増幅された自発的な放射が循環する問題を回避して いる。もしファイバのブレイクが起これば、このブレイクと隣接するノード内に あり、ブレイクとノード同じ側にあるノードスイッチ（または複数のノードスイ ッチ）はオフに切り替わり、ブレイクの前にオフに切り替わったノードスイッチ （または複数のノードスイッチ）はオンに切り替わる。これにより、回線網は、 ほぼ以前と同様に作動できる。こうして、出願人の発明は、保護ケーブルが最短 距離に引かれて、リング構造に導く双方向母線を提供する。 出願人の発明の一つの面において、波長チャネル上で情報を伝送するための光 ファイバ通信回路網は、二つの光ファイバを有するケーブルと、ケーブルにより 接続された多数のノードと、各ノードごとに一つずつの多数のノードスイッチと を含んでなる。複数のノードはリングに配列され、ノードとケーブルは双方向の 母線を形成する。一つ以外の全てのノードスイッチは情報伝送可能なオン位置に あり、一つのノードスイッチは情報をブロックするオフ位置にある。回線網は更 に、ケーブル中のブレイクを検出する装置と、ブレイクの検出に応答して、オフ 位置にあるノードスイッチをオン位置に切り換え、ブレイクに隣接しオフ位置へ のブレイクとノードの同じ側にあるノードスイッチをオン位置に切り換える装置 を含む。 出願人の発明のもう一つの面において、波長チャネル上に情報を伝送するため の光ファイバ通信網が、二つの光ファイバを有するケーブルを含んでなり；この ケーブルに接続された複数のノードは、一つのリング内に配列され、ノードとケ ーブルが一つの双方向母線を形成し；複数のノードスイッチが、各ノードの各側 に一つずつ有り、第１のノードは片側にオフ位置にある第１のスイッチを有し、 第１のスイッチと同じ側で第１のノードに隣接する第２のノードはその同じ側に オフ位置にある第２のスイッチを有し、第１および第２のスイッチは伝送をブロ ックし、他の全てのスイッチは情報の伝送を許す位置にある。回線網は更に、ケ ーブル内のブレイクを検出する装置および、ブレイクの検出に応答して、オフ位 置にある第１および第２のノードスイッチをオン位置へ切り換え、ブレイクの両 側でブレイクに隣接するノードスイッチをオフ位置へ切り換える装置を含んでな る。 こうした通信網において、各ノードは、それぞれの波長のために少なくとも二 つの受信機と一つの送信機を有し、光前置増幅器を有する。各回線網は更に波長 の再利用のための波長再構成装置を有し、この波長再構成装置は回線網中で使用 される波長の数をＭ（Ｍ−１）／２から（Ｍ²−１）／４へ減少させるが、ここ でＭはノードの数である。波長再構成装置は、光サーキュレータとファブリペロ ーエタロンであるアドドロップ（ａｄｄ−ｄｒｏｐ）フィルタ、光サーキュレー タとファイバ格子、音響光学伝送フィルタを含み得る。 他の面では、出願人の発明は、多数のノードと二つの光ファイバを含む一つの ケーブルを有する光ファイバ通信回線網内の波長チャネル上の情報の伝送方法を 提供し、これらノードはリングに配列され、ノードとケーブルは双方向母線を形 成し、各ノードは一つのノードスイッチを含む。この方法は、情報の伝送を許可 する位置にある一つを除いて全てのノードスイッチを設定するステップと；一つ のノードスイッチを情報の伝送をブロックするオフ位置にセットするステップと ；ケーブル中のブレイクを検出するステップと；ブレイクが検出されたときに、 オフ位置にあるノードスイッチをオン位置へセットし、ブレイクに隣接しブレイ クとノードの同じ側にあるノードスイッチをオフ位置へセットするステップを含 んでなる。 他の面では、出願人の発明は、多数のノードと二つの光ファイバを含むケーブ ルを有する光ファイバ通信回線網内の波長チャネル上の情報の伝送方法を提供し 、これらノードはリングに配列され、ノードとケーブルは双方向母線を形成し、 各ノードは一つのスイッチを含む。この方法は、第一ノードの片側にある第１ス イッチをオフ位置にセットし、第１スイッチと同じ側にある第１ノードに隣接し た第２ノード内の第２スイッチをオフ位置にセットして、第１および第２スイッ チはデータの伝送をブロックするステップと；全ての他のノードスイッチを情報 の伝送を許可する位置にセットするステップと；ケーブル内のブレイクを検出す るステップと；ブレイクが検出されると、オフ位置にある第１および第２のノー ドスイッチをオン位置へセットし、ブレイクの両側でブレイクに隣接したノード スイッチをセットするステップを含んでなる。 各々の方法は更に、ネットワーク内の波長を再構成して、一つの波長の再使用 を可能にし、ネットワーク内の波長の数をＭ（Ｍ−１）／２から（Ｍ²−１）４ へ減少するステップを含む。この再構成のステップは、光サーキュレータとファ ブリペローエタロン、光サーキュレータとファイバ格子、二つの３ポートファブ リペローエタロン、音響光学伝送フィルタのうち一つにより遂行されるアドドロ ップフィルタリングのステップを含み得る。 図面の簡単な説明 出願人の発明は、以下に好ましい実施例に関して一層詳細に説明されるが、そ れは例示および添付図面の図解によってのみ与えられる。すなわち、 図１ａは、出願人の発明による回線網の線図である。 図１ｂは、出願人の発明による波長の再利用が可能な回線網の線図である。 図２ａないし２ｄは、出願人の発明による他の回線網を描く。 図３は、波長チャネルが存在するか否かを決定するための装置を図解する。 図４ａないし４ｆは、一つの回線網のためのアドドロップフィルタの複数の例 を図解する。 図５ａないし５ｂは、３ポートのファブリペローエタロンフィルタのための代 わりの装置を描く。 詳細な説明 出願人の回線網は、リング構造を維持すると同時に循環ＡＳＥの問題を解決す るフレキシブル双方向回線網アーキテクチュア（ＦＢＤＮＡ）を反映している。 それはまた、一方向リングと比較してファイバまたは波長の数を全く浪費するこ となく、ケーブルのブレイクによる伝送損失に対する望ましい保護を提供する。 （双方向母線は、一方向リングよりも、より少ない波長しか必要としない。）そ れはまた、他の解決法に比べて比較的少ない、それほど先進的でない構成部品し か必要としないので、経済的な解決である。 図１ａ、１ｂは、二本の光ファイバ５、６のループとして構築された回線網構 造１０を図示し、各光ファイバのループ５、６は、ノードからノードへの波長チ ャネルλ１−λ６を伝送するための一つの双方向母線を光学的に構成する。図１ ａ、１ｂは、各四つのノード１、２、３、４を示すが、より多いノードまたはよ り少ないノードが使用可能であることを理解すべきである。ノード１、２、３、 ４の各々はオン／オフスイッチング装置２０を含み、これらのスイッチのうち、 一つを除く全ては、伝送中（オン）の位置にある。図１ａ、１ｂは、ノード１の 拡大図を示し、これは一つのスイッチ２０を含む。この母線は、一つのブロッキ ング（オフ）スイッチにおいて出発および停止し、こうして循環ＡＳＥの問題は 何も発生しない。スイッチング装置２０は、オンおよびオフに切り替えできる従 来の光スイッチまたは一対の光増幅器であり得る。 各ノードはまた、希望する波長チャネルを選択する手段を含んでいる。セレク タ、またはフィルタは、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）または通常の光ファ イバカプラと光ファイバの組み合わせであり得る。（後者は、波長の再使用を除 外する）。 各ノードはまた典型的に、各波長チャネルについて、各ファイバ５、６のため のそれぞれの受信器Ｒを含む。図１ａ、１ｂ内で示すように、ノード１は、６個 の受信器Ｒと６個のＷＤＭ２２、２４、２６、２８、３０、３２を有し、ファイ バ５、６のそれぞれは、３個の受信器Ｒと３個のＷＤＭを有しているので、ノー ド１は、６つの波長チャネルλ１−λ６のうちの３つを受信できることが理解さ れよう。二本のファイバ５、６のうちの一本にしか信号が存在しないので、希望 する信号は、同一波長におけるノードの二つの受信器のうちの一つにしか達しな いであろう。 適切な受信器を選択するために、標準的なソフトウェアまたはスイッチを使用 できるが、その詳細はこの発明に必須ではないので、ここで更には説明しない。 各ノードは更に、一つまたはそれ以上の送信機Ｔを含んでいて、これはＷＤＭ または通常のカプラによって、光ファイバ５、６の両方に結合されて、送信機Ｔ が双方向に送信できるようにしている。図１ａに示すように、ノード１は３個の 送信機Ｔを有し、それらは二つのカプラ３４、３６によりファイバ５、６に結合 されている。図１ｂは、カプラ３４、３６によりファイバ５、６に結合された６ 個の送信機Ｔを有する波長再使用可能な回線網を示す。 送信機Ｔは、半導体ダイオードレーザまたは他の適当な光源であり得る。発光 ダイオード（ＬＥＤ）は、広い複数の波長スペクトルを有し、従って、それらは 互いに他から分離するのが困難なので、一般に送信機に適していない。もしＬＥ Ｄを使用すれば、ＬＥＤがファイバの使用可能なスペクトルを満たしてしまうの で、僅かなチャネルしか送信できず、特別なタイプのフィルタを使用しなければ ならない。送信機に適当な半導体レーザには、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ、分 布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）レーザが含まれる。狭いチャネル間隔のためには、 レーザは殆どチャープ無しでなければならない。チャープを防止するのによい一 つの方法は、レーザによる集積電気光学変調器を使用する事である。 受信器と送信機は、標準的な構成部品または前述の文献に記述されているコー ヒレントトランシーバのような、より進歩した装置であり得る。コーヒレントシ ステムの利点の一つは、電気的なフィルタリングである。 図２ａないし２ｄは、回線網１０’を示し、その中の複数のノード、例えばノ ード１’は、光ファイバ中の信号の減衰を補償するための、光前置増幅器ＯＡを 含む。（光前置増幅器の利得は、典型的に波長と共に変化するので、チャネルの 間に小さな分離があるのが望ましい。これにより、各チャネルについて、ほぼ一 様な利得が確保される。）図２ａの回線図において、例えば、各受信器Ｒ内の支 配的なノイズは、熱のノイズではなく、光信号とＡＳＥの間のビーティング（ｂ ｅａｔｉｎｇ）によるノイズである。そうした条件の下では、受信された信号の パワーを減少させることはは、枢要ではない。波長チャネルセレクタの各ペア（ 例えば、ＷＤＭ２２と２８）から導かれる出力ファイバは、二つの別々の受信器 へではなく、各チャネルについてそれぞれ単一の受信器Ｒへ結合される。この実 施例は、適切な受信器を選択するために、スイッチおよび／またはソフトウェア を何も必要としない。 各ノードは更に、ケーブルのブレイクを検出する手段を含む。二つのノードの 間のケーブルのブレイクは、一つの方向からノードへはいるＡＳＥの損失、また は一つの方向からの全波長チャネルの損失として検出できる。ケーブルのブレイ クのこれら二つの主要な検出方法は、その上、ノード制御が集中かされているか 、ローカルであるかによって、回線網を制御するのに使用される。図１ａ、１ｂ 、１ｃ、１ｄは、集中的に制御されている回線網を描く。集中的に制御される回 線網では、ノードの間で信号を送ることは、回線網管理回路４０により制御され る。図２ｃと２ｄは、ローカル的に制御される回線網を描く。ローカル的に制御 される回線網では、ノードの間で信号を送ることは、各ノード内の電子装置によ り制御される。 集中化したノード制御を有する回線網については、どのチャネルが損失してい るかが最初に検出され、それからどこでブレイクが起きたかが決定される。次に 、ブロッキング（オフ）ノードスイッチが解放され（オンに切り換えられ）、ま たケーブルのブレイクと同じ側にあるノードスイッチは閉鎖（オフに切り換え） される。図１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂに描くように、集中化したノード制御の回線 網は、各ノード内に２方向のスイッチを含まなければならない。 チャネルが存在するか否かを検出する一つの方法は、チャネル上にパイロット トーン（ｐｉｌｏｔ ｔｏｎｅ）を重ね合わせる事である。図３に図解するよう に、それからノードは、チャネルを識別するパイロットトーンを、単純な電子回 路を含む簡単なカプラと検出器により、容易に抽出できる。図３の検出器は、光 パワーの不在またはパイロットトーンの存在を、ファイバ中の光パワーの小部分 、例えば５％にのみ基づいて、チャネルを変調して、検出する。パイロットトー ン検出の技法は、Ｇ．Ｒ．ヒル他「光回路素子に基づく転送ネットワーク層」、ＩＥＥＥ Ｊ．光波技術 、ＬＴ．１１巻、６６７頁−６７６頁、（１９９３年５ ／６月）、本書の参考文献に組込まれている、に開示されている。 パイロットトーン代わりに、独立の波長チャネルを、ケーブルのブレイクの検 出に使用できる。この独立のチャネルは低ビット伝送速度のチャネルで良く、従 って、チャネルの検出に光フィルタは不要である。 ケーブルのブレイクの検出のもう一つの方法は、ＡＳＥの検出、すなわち、一 つのノードに到着する光パワーの検出による。もし、或るノードが全てのチャネ ルを失えば、すなわち、ノードのスイッチが配置されている側へはいるパワーが 失われれば、そのノード内のスイッチはオフに切り替わり、このノードは、一つ またはそれ以上のチャネルへパイロットトーンを送り始め、元々オフになってい たこのノードが、オンへ切り替わる事を知らせる。 図２ｃおよび２ｄに図示するようなローカルで制御する回線網において、決定 は全てのノードで行われ、回線網全体の状態は、行動をとるために知られている 必要はない。図２ｃは、ローカル的に制御されるノードを有する回線網を示し、 全てのノード内に一つのスイッチＳと、各スイッチの前に配置されたパワーまた はパイロットトーンの検出器Ｄを有する。各検出器の検出結果は、電気的接続７ を介して、それぞれのスイッチＳへ送られる。各検出器Ｄは、図３に例示する形 式を取り得る。 ブレイクが起こる前の回線網の状態は、或るノードで、そのスイッチＳがブロ ックの（オフ）位置で、他の全てのスイッチが伝送の（オン）状態にある。もし あるノードが、スイッチがオンであるノードの側に来る全てのチャネルを失えば 、その時は、そのノード内にあるスイッチは閉鎖される。元々閉鎖されていたノ ードは、そのオン側からの全てのチャネル信号をもはや検出しないが、しかし閉 鎖されたノードからそのオフ側へ来るチャネル信号を検出する。従って、元々閉 鎖していたノードが、そのスイッチをオンにする。ノードの間の接続は、こうし て再設定される。 例えば、図２ｃを参照して、ノード１’中のスイッチＳがＡＳＥの循環を防止 するために、最初はオフであると仮定する。もしノード３’と４’の間でケーブ ルのブレイクが起これば、ノード４’内の検出器Ｄがこのブレイクを検出して、 接続７に沿って一つの信号が送られ、ノード４’内のスイッチＳをオフへ切り換 える。ノード１’がノード２’および３’からのチャネルをそのオン側で検出し 、ノード４’から通知された一つのチャネルを、そのオフ側から検出して、ノー ド１’内のスイッチＳをオンに切り換える。 図２ｃ、２ｄに示すようなローカルに制御される回線網は、全てのノード内の スイッチの前に、二方向スイッチＳおよびパワー、またはパイロットトーン、検 出器Ｄを必要とする。そうした回線網は検出器Ｄを有していないファイバのみに おけるブレイクに対してしか保護しない。単一のファイバのブレイク、すなわち ファイバ５またはファイバ６に沿って一方向だけにおけるブレイクに対して保護 するために、ノードは図２ｄに従って構成可能であり、これは各々二つのスイッ チＳと二つのパワー、またはパイロットトーン、検出器Ｄを含み、各検出器はそ れぞれのスイッチの前に接続されている。 一つのブレイクが起きる前に、第１のノードはその右側を閉鎖したスイッチを 有し、第１ノードの右に直接するノードは左側を閉鎖したスイッチを有する。全 ての他のスイッチは伝送の（オン）位置にある。もしあるノードが片側からの全 てのチャネルを失えば、すなわちそのノードの片側から来るパワーが失なわれれ ば、このノードのこの側にあるスイッチは閉鎖する。このスイッチの閉鎖は両方 向をブレイクするので、ブレイクの反対側にあるノード内のスイッチもパワーの 損失を検出して閉鎖する。こうして、もしパワーが消失すればケーブルのブレイ クの両側にあるスイッチが閉鎖して、ただ一つのファイバーにおけるブレイクが 指摘されることを確実にする。 たとえば図２ｄを参照して、最初にノード１’の右側にあるスイッチＳとノー ド２’の左側にあるスイッチＳがオフであって、ＡＳＥの循環を防止していると 仮定する。もしノード３’と４’の間でケーブルのブレイクが発生すれば、ノー ド３’の左側にある検出器ｄとノード４’の右側にある検出器Ｄがこのブレイク を検出する。接続７に沿って信号が送られ、ノード３’の左側にあるスイッチＳ とノード４’の右側にあるスイッチＳをオフに切り換えさせる。それからノード ３’と４’はノード１’と２’に通信し、ノード１’の右側にあるスイッチＳと ノード２’の左側にあるスイッチＳを、一つまたはそれ以上のパイロットトーン または独立の波長チャネルによりオンに切り換えさせる。 出願人の発明によれば、ケーブルのブレイクが起きたときに、もともとはブロ ックの（オフ）スイッチを有するノードがそのスイッチを伝送の（オン）位置に リセットし、ケーブルのブレイクに隣接するノードスイッチ（または複数のスイ ッチ）は閉鎖し、後者は双方向におけるブレイクに備えるためである。この方法 において、ケーブルのブレイクの発生場所により出発点と停止点を偏向できる母 線が提供される。一つの大きな長所はいずれのノードもケイブルのブレイクによ り、絶縁されないということであり、すべての送信機と受信器がブレイクの前と 同一の作動条件のまま残れることである。 回線網の光帯域幅が限られているので、必要とされる波長の数を最小に保つこ とが望ましい。波形の再構成により、波長を再使用することが可能になりこうし て回線内に必要とされる波長の数が減少する。もしケーブルのブレイクが起きた ときに波長の再構成が許されれば、必要とされる波長の数はＭ（Ｍ−１）／２か ら（Ｍ²−１）／４へ減少し、ここでＭはノードの数である。（もちろんもしノ ードの数が偶数であれば必要とされる波長の数はＭ（Ｍ−１）／２からＭ²／４ へ減少する）。波長を再構成することにより、必要とされる波長の数を増加する ことなく回線内のノードの数を増加できる。これは回線網の大きな成長のために より多くの数のユーザへのサービスを可能にする。 波長の再構成は、可変波長レーザまたはエキストラレーザー（ｅｘｔｒａ ｌ ａｓｅｒ）をノードの中に使用して実行できる。可変波長レーザは、特定の該当 する情報のためのキャリアとして特定の波長を選択することを可能にし、また後 により詳しく説明するが、アドドロップフィルタのような可変波長フィルタは、 特定の波長を選択するための可変波長レーザ内の波長選択素子として有用である 。受信端において図１ｂのセレクタ２２ないし３２のような可変波長フィルタを 使用することは、フィルタによる希望のチャネルの同時的な選択を提供し、また フィルタに接続された受信器によるチャネルの検出を提供する。 図４ａないし４ｆは、上記のような回線網のためのアドロップフィルタの例を しめす。図４ａないし４ｄおよび図４ｆに描かれたアドロップフィルタは、特定 波長上で運ばれた情報をドロップして、同一波長上で運ばれた異なった情報を加 えることにより、波長の再使用を可能にする。 図４ａは、光サーキュレータ５０と調節可能なファイバのファブリペローエタ ロン（ＦＰＥ）５２を含むアッドドロップフィルタを示す。受信器Ｒと送信機Ｔ が、ファイバＦＰＥ５２へ光スプリッタ５４のような適当な装置により結合され ている。もちろんこのＦＰＥ５２の後に、単一の送信機または受信器を備えるこ とができる。光サーキュレータ５０は、通常の方法でポートからポートへ波長チ ャネルを伝搬し、ＦＰＥはこれら波長チャネルから選ばれた一つを通過させるよ うに調節されている。図４ａにおいて、ノードに到着する情報λ３はＦＰＥ５２ を通過し、ＦＰＥ５２は波長λ３と受信器Ｒに同調されていて、またＦＰＥ５２ を通過する送信機Ｔにより、放射された出発情報λ３により置き換えられる。 適当な光サーキレータはいくつかの製造者から商業的に利用可能であり、その 中にはＪＤＦＪＤＳフィッテルにより製作されたＣＲ１５００型が含まれる。フ ァブリペローエタロンは商業的に利用可能なタイプのもので、ミクロンオプティ クスで製作されるＦＦＰ−ＴＦのようなものである。ファブリペロエタロンフィ ルタ高水準の安定性と性能、与えられた波長へのチューニングとロッキングの容 易さ、また小さな頑丈な包装を示しＷＤＭアプリケーションのために理想的であ る。前に引用したＣ．Ｍ．ミラー他の論文はこれを一層詳細に説明しており、本 書の参考文献に組込まれている。 図４ｂはファイバ格子を使用するアッドドロップフィルタを図解し、その性能 は前に引用したＶ．ミツラフィ他の論文に説明されており、本書の参考文献に組 込まれている。このフィルタは光サーキュレータ５０、受信器Ｒ、送信機Ｔ、お よび図４ａで図解したフィルタに類似した仕方で配置された光スプリッタ５４の ような装置を含んでいる。ＦＰＥ５２のかわりに三つのファイバ格子５６、５８ 、６０は、キャリア波長λ３を通過させるための単純なバンドパス伝送フィルタ として集合的に作用する。格子５６、５８、６０の各々は、一つの波長を拒絶し それらが共にノード内で使用されない全ての波長を拒絶する。希望の波長λ３は 格子のスロップバンドの間を影響されずに通過する。図４ｂにおいて到着する情 報λ３は、ファイバ格子から受信器Ｒへ通過する出発情報ファイバ格子をλ３に よって置き換えられ、チャネル、λ１、λ２、λ４に追加される。ファイバ格子 は単純で、偏りに反応せず、フラットなパスバンドを有し、光ファイバに整合す る。ファイバ格子はまたすぐれたクロストーク性能を有し、典型的に小さなチャ ネル間隔を必要とするＷＤＭ光通信システムに本質的に適している。 図４ｃは、アットドロップフィルタのもう一つの実施例を図解し、これは二つ のサンポートＦＰＥ６２、６４を示し、その各々がエタロンから拒絶された（反 射された）光パワーを捕捉し、これにより第３のポートが可変波長のバンドスト ックまたはノッチフィルタとして作動するようにしている。 サンポートＦＰＥは、図５ａおよび５ｂに例を描いているように、片側に一つ のインポートとアウトポートを有し、他の側に一つのアウトポートまたはインポ ートを有するエタロンである。図４ｃのＦＰＥ６２は、図５ｂでのように二つの インポートを各側に一つずつ有している。図４ｃにおいて、サンポートＦＰＥ６ ２は、チャネルλ３に同調され、送信機Ｔにより放射された出発情報λ３が受信 器Ｒへ通過するのを防止する。 図４ｄは、音響光学的送信フィルタ（ＡＯＴＦ）を含みその一つは前に引用し たＪ．Ｅ．バラン他の論文に説明されていて、本書の参考文献に組込まれている 。このＡＯＴＦは、二つのポートのいずれかに近接したチャネルに同時的かつ独 立 的に指向する。ＡＯＴＦは、印加された音響周波数Ｒｆの倍数である光周波数を 有するキャリアの偏波状態をフリップすることによりチャネルを分配する。印加 された音響周波数Ｒｆの倍数である周波数を有する光チャネルは、ＡＯＴＦの一 つのポートへ向けられ、一方他の光チャネルは他のＡＯＴＦの他のポートへ向け られる。図４ｄにおいて、印加された音響周波数Ｒｆは波長λ２に対応する周波 数と波長λ４に対応する周波数とを含み、これにより到着する旧情報λ２および λ４が同一の出力ポートへ向けられ、チャネルλ１、λ３、λ５が他の出力ポー トへ向けられるようにする。同時にＡＯＴＦの他の入力ポートに供給された新し い出発情報λ２，λ４は、他の出力ポートへ向けられるようにする。 ＡＯＴＦは、実質上アトランダムに選択された多くの波長チャネルを同時的に たどることが可能であるので、ＷＤＭアプリケーションに唯一適合している；光 周波数と印加された音響周波数の間の関係以外には、選択される周波数の順序お よび隣接に何の制限もない。集積回路のＡＯＴＦは、まだ商業的に利用できない が離散構成部品としてＡＯＴＦを商業的に作ることができる。 図４ｅと４ｆに示すようにアッドドロップフィルタの実装の他の方法も使用で きる。一つのフィルタにチャネルを追加するもっとも単純な方法は、図４ｅに示 すように通常のカプラ６６、６８を使用することである。図４ｅのアドロップフ ィルタは波長の再使用ができない。波長の再使用を可能にするには、図４ｆに示 すようにファイバ格子５６、５８、６０が、二つのカプラ６６、６８の間に配置 されなければならない。集積回路のマッハツェンテェルフィルタも使用できる。 波長の再使用は高性能のアッドドロップフィルタを必要とする。上記したフィル タのあるものは必要な要件を満たす前に更なる開発を必要とするかもしれない。 出願人のＦＢＤＮＡは、光回路網内のトラフィックの保護スイッチングの問題 を、リング構造と双方向母線構造の長所を組み合わせることによる容易な方法で 解決する。ＦＢＤＮＡは、光学的に双方向母線であるので、それは循環ＡＳＥに 伴う問題も解決する。ＦＢＤＮＡ少数のあまり先進的でない構成部品しか必要と しないので従って通信への便利で経済的なアプローチである。出願人の発明の特 定の実施例を説明し図解してきたが、この発明がこれに限られないことを理解す べきである。この出願は次の請求の範囲に定義される出願人の発明の精神と範囲 内に入るあらゆる修正を想定している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｑ 3/52 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 的スイッチングを提供し、循環ＡＳＥの問題を単純で経 済的な方法により、解決する。回線網はまた必要な波長 の数を減少させるための波長再構成を可能にする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．波長チャネル上に情報を伝送するための光ファイバ通信回線網であって： 二つの光ファイバを有するケーブルと； ケーブルに接続された複数のノードであって、これらのノードはリングに配置 され、これらのノードとケーブルは双方向母線を形成するものと； 各ノードについて情報を転送するための各ノード内の波長チャネルを選択する 手段と； 各ノードについて一つずつの複数のノードスイッチであって、一つ以外の全て のノードスイッチは情報の伝送を可能にする位置にあり、また一つのスイッチは 情報の伝送をブロックするオフ位置にあるものと； ケイブル内のブレイクを検出する手段と； ブレイクの検出に応答してオフ位置にあるスイッチをオン位置へ、またブレイ クの隣のノードにありブレイクとノードの同じ側にあるノードスイッチをオフ位 置へ切り換える手段とを含んでなる、前記光ファイバ通信回線網。 ２．各ノードはそれぞれの波長チャネルのために少なくとも二つの受信器と一 つの送信機を含む請求項１の回線網。 ３．各ノードは各波長チャネルのために少なくとも二つの受信器と一つの送信 機を含む請求項１の回線網。 ４．波長チャネル選択手段は、波長の再使用を可能にする波長再構成手段を含 み、この波長再構成手段は改正網内で使用される波長の数をＭ（Ｍ−１）／２か ら（Ｍ²−１）／４へ減少させ、ここでＭは、ノードの数である、前記請求項１ の回線網。 ５．波長再構成手段は、アドドロップフィルタを含みこのアドドロップフィル タは、光サーキュレータおよびファブリペローエタロン、光サーキュレータおよ びファイバー格子、二つの３ポートファブリペローエタロン、音響光学伝送フィ ルタを含むグループの一つを含んでなる、請求項４の回線網。 ６．多数のノードと二つの光ファイバーを含む一つのケーブルを有する光ファ イバ通信回線網内の波長チャネル上に情報を伝送する方法であって、ノードはリ ングに配列されノードおよびケーブルは双方向母線を形成し、各ノードは一つの ノードスイッチを含み、この方法は： 情報を伝送するために各ノード内の波長チャネルを選択するステップと； 一つ以外の全てのノードスイッチを情報の伝送を可能にするオン位置にセット するステップと； 一つのノードスイッチを情報の伝送をブロックするオフ位置にセットするステ ップと； ケーブル内のブレイクを検出するステップと； ブレイクが検出されたら、オフ位置にあるノードスイッチをオン位置へセット し、ブレイクに隣接するノード内にあり、しかもブレイクとノードの同じ側にあ るノードスイッチをオフ位置へセットするステップを含んでなる、前記方法。 ７．波長チャネルを選択するステップは回線網内の波長を再構成して、回線網 内の波長の数をＭ（Ｍ−１）／２から（Ｍ²−１）／４へ減少させ、ここでＭは 、ノードの数である、ステップを含む請求項６の方法。 ８．再構成ステップは、アドドロップフィルタリングのステップを含み、アド ドロップフィルタリングのステップは、光サーキュレータおよびファブリペロー エタロン、光サーキュレータとファイバ格子、二つの３ポートファブリペローエ タロン、音響光学伝送フィルタを含んでなるグループの一つにより、遂行される 請求項７の方法。 ９．波長チャネル上で情報を伝送するための光ファイバ通信回線網であって； 二つの光ファイバを有するケーブルと； ケーブルにより、接続された多数のノードであって、これらノードはリングに 配列されノードとケーブルは双方向の母線を形成し； 各ノードについて情報の伝送のために各ノード内の波長を選択する手段と； 各ノードの各側に一つずつの多数のノードスイッチであって、第１ノードはオ フ位置にある片側の第１スイッチを有し、第１スイッチと同じ側でこの第１ノー ドに隣接する第２ノードはその同じ側にオフ位置にある第２スイッチを有し、第 １および第２スイッチは伝送をブロックし、全ての他のスイッチは情報の伝送を 可能にするオン位置にある前記多数のノードスイッチと； ケーブル内のブレイクを検出する手段と； ブレイクの検出に応答してオフ位置にある第１および第２ノードスイッチをオ ン位置にスイッチし、ブレイクの両側でブレイクに隣接するノードスイッチをオ フ位置に切り換える手段を含んでなる、前記光ファイバ通信回線網。 １０．各ノードはそれぞれの波長チャネルについて少なくても二つの受信器と 一つの送信機を含む請求項９の回線網。 １１．各ノードは各波長チャネルについて少なくても二つの受信器と一つの送 信機を含む請求項９の回線網。 １２．波長チャネル選択手段は波長チャネルの再使用を可能にする波長チャネ ル再構成手段を含み、波長チャネル再構成手段は回線内で使用される波長の数を Ｍ（Ｍ−１）／２から（Ｍ²−１）／４へ減少させ、ここでＭはノードの数であ る、請求項９の回線網。 １３．波長再構成手段はアドドロップフィルタを含み、このアドドロップフィ ルタは、光サーキュレータおよびファブリペローエタロン、光サーキュレータお よびファイバ格子、二つの３ポートファブリペローエタロン、音響光学伝送フィ ルタを含んでなるグループの一つである、請求項１２の回線網。 １４．多数のノードと、二つの光ファイバを含む一つのケーブルを有する光フ ァイバ通信回路網内の波長チャネル上に情報を伝送する方法であって、ノードは リングに配列され、ノードおよびケーブルは双方向バスを形成し、各ノードはノ ードの各側に一つのノードスイッチを含んでおり、この方法は； 情報を伝送するために各ノード内の波長チャネルを選択するステップと； 第１ノードの片側の第１スイッチをオフ位置にセットし、第１スイッチと同じ 側で第１ノードに隣接する第２ノード内の第２スイッチをオフ位置にセットし、 この第１および第２スイッチは情報の伝送をブロックするステップと； 全ての他のノードスイッチをオン位置にセットして情報の伝送を可能にするス テップと； ケーブル内のブレイクを検出するステップと； ブレイクが検出されたら、オフ位置にある第１および第２ノードスイッチをオ ン位置へセットし、ブレイクの両側でブレイクに隣接するノードスイッチをオフ 位置にセットするステップを含んでなる、前記方法。 １５．波長チャネルを選択するステップは、波長の再使用を可能にするために 回線網内の波長を再構成するステップを含み、回線網内の波長の数をＭ（Ｍ−１ ）／２から（Ｍ²−１）／４へ減少させ、ここでＭは、ノードの数である請求項 １４の方法。 １６．波長再構成のステップは、アドドロップフィルタリングのステップを含 みこのアドドロップフィルタリングのステップは、光サーキュレータおよびファ ブリペローエタロン、光サーキュレータおよびファイバ格子、二つのサンポート ファブリペローエタロン、音響光学伝送フィルタを含んでなるグループの一つに より、遂行される請求項１５の方法。 １７．波長チャネルセレクタ手段は、一つのアドドロップフィルタを含み、こ のアドドロップフィルタは、光カプラーとフィルタを含んでなる請求項１の回線 網。 １８．波長チャネルを選択するステップは、アドドロップフィルタリングのス テップを含み、アドドロップフィルタリングのステップは、光カプラおよびフィ ルタで遂行される請求項６の方法。 １９．波長チャネル選択手段はアドドロップフィルタを含み、アドドロップフ ィルタを光カプラとフィルタを含んでなる請求項９の回線網。 ２０．波長チャネルを選択するステップはアドドロップフィルタリングのステ ップを含み、アドドロップフィルタリングのステップは光カプラおよびフィルタ により、遂行される請求項１４の方法。 ２１．各ノードは光前置増幅器を含む請求項１の回線網。 ２２．各ノードは光前置増幅器を含む請求項９の回線網。