JP2000332730A

JP2000332730A - 通信ネットワークにおける波長制御方式、および波長多重通信ネットワーク

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Publication number: JP2000332730A
Application number: JP13507299A
Authority: JP
Inventors: Masao Majima; 正男真島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】波長制御情報に波長シフト量、波長シフトの有
無等の情報を載せ、波長制御の所要時間を短くし、光ノ
ードでの波長制御情報の処理を簡易にする通信ネットワ
ークにおける波長制御方式である。【解決手段】波長多重通信系とその通信制御を行なう制
御通信系を備え、複数の光ノード及び光ノードの発光手
段からの光信号の波長配置を検出する手段と制御通信系
で通信を行なう通信手段を備える光センターノードで構
成され、光センターノードが制御通信系で光ノードに送
信する波長制御情報をもとに光ノードが自分の光信号の
波長を制御する通信ネットワークにおいて、波長制御情
報に波長シフト方向と波長シフト量を含ませる。波長制
御情報のデータ形式が波長シフトの有無を示す特定のビ
ットを含んでもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重通信ネッ
トワークにおける各チャンネルの波長制御方式および該
波長制御方式を用いる波長多重通信ネットワークに関す
る。

【０００２】

【従来技術】波長多重通信は、１つの伝送路内に独立し
た異なる波長の多数のチャンネルを持つことができる。
従って、波長多重通信は、時分割多重通信の如くフレー
ム同期等の時間軸上での多重化が不要なため、各チャン
ネルの伝送速度を一致させる必要がなく、ネットワーク
の柔軟性が求められるマルチメディア通信にも適してい
る。波長多重通信ネットワークの１つとして、分配選択
型ネットワークがある。これは、各光ノードからの異な
る波長の光信号をスターカプラで各光ノードに分配す
る。ここで、各光ノードの送信側の送信波長は、固定あ
るいは可変である。一方、受信側は受信波長が可変であ
り、光受信器に組み込まれた波長可変フィルタの選択波
長を、受信する光信号の波長に合わせることで、受信が
行なわれる。

【０００３】本発明者は、上記分配選択型波長多重通信
ネットワークの１つとして、光センターノードを用いた
送信波長が可変なネットワークを提案している（特開平
１０−８４３３２号公報）。このネットワークは波長多
重通信系とパケット通信系を備える。光センターノード
は、波長多重通信系の各チャンネルの発光波長の波長配
置を検出し、波長補正情報を波長制御パケットとしてパ
ケット通信系でネットワーク内の光ノードに送信する。
光ノードは波長制御パケットの波長補正情報を基に自ノ
ードの発光波長を補正する。

【０００４】図８は、その波長配置制御方式の動作を説
明するための図である。図８では、ａ）：発光開始、ｂ）：発光波長のズレの補正、ｃ）：
空き波長の解消の３つの動作例を示している。図８中、
横軸は波長を示し、波長軸の方向は、後述の実施例の図
面との関係から比較し易い様に左側を長波長側とする
（特開平１０−８４３３２では、長波長側を、発光波長
が隣接波長と所定の間隔で並ぶ際に詰め寄る詰め寄り側
としている）。図８では、波長配置とその時に光センタ
ーノードが送出する波長制御パケットのデータ部分と
を、各状態ａ）、ｂ）、ｃ）について示している。各状
態ａ）、ｂ）、ｃ）で一連の動作を示している。

【０００５】波長配置図において、縦の実線は光ノード
の実際の発光波長を示し、破線は各発光波長の所定（制
御目標）の波長を示している。ＯＴ１、ＯＴ２、・・・
は各光ノードｎの光送信器ＯＴｎ（Ｏｐｔｉｃａ１Ｔ
ｒａｎｓｍｉｔｔｅｒＮｏ．ｎ）を意味し、波長配置
では発光波長を示し、波長制御パケットのデータ部分で
は各光ノードに割当てられたビット位置を示している。
波長制御パケットのデータ部分は、左側が先頭である。
“００”はそのビットが光ノードに割当てられていない
ことを示し、“０１”は割当てられた光ノードの発光波
長の長波長側へのシフトの指示を示し、“１０”は該発
光波長の短波長側へのシフトの指示を示し、“１１”は
発光波長の保持の指示を示す。

【０００６】この例では、波長制御パケットのデータ部
分のビットは、先頭ビットから２ビットづつ、光ノード
の発光開始時に割当てられ、発光停止時に解放される。
或る光ノードに割当てられたビットの解放に伴い、その
ビットより後（右側）にあるビットの割当ては、２ビッ
トづつ先頭側にシフトされる。図８では、ｂ）：ズレの
補正の下段の図とｃ）：空き波長の解消の最上段の図の
間で、このビットの割当ての変更が行われている。
ｂ）：ズレの補正の下段の図ではＯＴ３、ＯＴ７、ＯＴ
６、ＯＴ１、ＯＴ２、ＯＴ５の順になっているが、
ｃ）：空き波長の解消の最上段の図では、ＯＴ６の発光
停止に伴ない、ＯＴ１以降が先頭側（左側）にシフト
し、ＯＴ３、ＯＴ７、ＯＴ１、ＯＴ２、ＯＴ５の順にな
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の波長配置制御方
式では、波長シフトに関する情報について、波長制御パ
ケットに波長シフト方向の情報しか載せておらず、発光
開始の波長から所定の波長位置に波長を制御するために
時間がかかった。

【０００８】本発明の目的は、波長制御情報に波長シフ
ト量、波長シフトの有無等の情報を載せ、波長制御の所
要時間を短くし、また、光ノードでの波長制御情報の処
理を簡易にする通信ネットワークにおける波長制御方式
および該波長制御方式を用いた波長多重通信ネットワー
クを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の波長制御方式は、波長多重通信系と該波長多
重通信系の通信制御を行なう制御通信系（典型的には、
波長多重通信系の通信制御も行うパケット通信系）を備
え、発光波長が可変な発光手段を備えて該波長多重通信
系で通信を行なう複数の光ノードと、該光ノードの該発
光手段からの光信号の波長配置を検出する手段、該制御
通信系で通信を行なう通信手段を備える光センターノー
ドとで構成され、該光センターノードが該制御通信系で
該光ノードに送信する該波長配置検出に基づく波長制御
情報をもとに該光ノードが自分の光信号の波長を制御す
る通信ネットワークにおいて、該波長制御情報に波長シ
フト方向と波長シフト量を含ませることを特徴とする。
これにより、一回の制御サイクルでの波長シフト量を変
えることができる。

【００１０】上記目的を達成する本発明の第２の波長制
御方式は、上記の通信ネットワークにおいて、波長制御
情報のデータ形式が波長シフトの有無を示す特定のビッ
トを含むことを特徴とする。これにより、そのビットの
みを監視することにより、その制御サイクルでの波長シ
フトの有無を知ることができ、光ノードでの波長制御情
報ないしパケットの処理が簡易になる。

【００１１】光センターノードは、典型的には、光ノー
ドの発光手段からの光信号の波長配置を検出する手段、
光ノードの発光手段からの光信号を導入する手段、導入
された光信号をネットワーク全体に分配する分配手段
（例えば、スターカプラ）、波長配置検出に基づいて該
分配の可否を制御する手段（例えば、各光信号のスター
カプラヘの接続を制御する光スイッチ）、制御通信系で
通信を行なう通信手段（例えば、パケット通信系用のイ
ンターフェイス）を備え、光センターノードがパケット
通信系で光ノードに送信する波長制御情報を含んだ波長
制御パケットの情報を基に光ノードが自分の光信号の波
長を制御する。

【００１２】以下の如き形態も可能である。上記第１の
波長制御方式において、波長制御情報に更に波長シフト
の有無を示す情報を含ませることもできる（後述の第３
実施例参照）。

【００１３】波長制御情報に含まれる波長シフト量の絶
対値に３以上の多値ある様にもできる。これにより、よ
り微妙な波長制御ができる（後述の第２実施例等参
照）。

【００１４】波長シフトの有無を示す特定のビットが各
光ノードに割当てられたビット列の先頭にある様にすれ
ば、光ノードでの波長制御情報の処理がより簡易になる
（後述の第３実施例参照）。

【００１５】波長制御情報のデータ形式が各光ノードに
３ビット以上を割当てる。これにより、無理なく本発明
の波長制御方式が実現できる。

【００１６】波長配置制御方式としては、光信号の波長
を発光開始時に波長多重通信系の波長範囲の予め決めら
れた一方の端付近（例えば、短波長側）に設定し、光セ
ンターノードによる波長配置制御が、光信号の波長を波
長範囲の逆側の端付近（例えば、長波長側）から配置す
る方式で行なわれてもよい。これにより、光ノードの発
光波長を可変にし、隣接波長との波長間隔を狭く（例え
ば、０．１ｎｍ以下）することができる。

【００１７】発光手段の発光開始後、波長範囲の逆側に
向かって発光手段の光信号の波長をシフトさせる場合に
おいて、その光ノードに対する波長制御情報の波長シフ
ト量をその他の場合より大きくする。これにより、発光
開始から所定の波長に制御するための所要時間を短縮で
きる。

【００１８】波長制御情報の波長シフト量を光ノードの
発光手段及びその波長制御系の固体差の補正に用いる。
これにより、光ノード側での処理を必要とすることな
く、この固体差を低減することができる（後述の第２実
施例参照）。

【００１９】光ノードの波長可変光源の波長可変制御は
温度により行なわれ得る。これにより、通常のＬＤを波
長可変光源として用いることができ、コストの低減を図
ることができる。波長可変光源の波長可変制御を、注入
電流、印加電圧、外部アクチュエータの駆動信号などに
より行なってもよい。

【００２０】また、制御通信系は、波長多重通信系とは
別個のパケット通信系などであったり、波長多重通信系
と同一の伝送路を用いて光信号多重とは別に波長多重さ
れた通信系であったりする。

【００２１】更に、上記目的を達成するための本発明の
波長多重通信ネットワークは上記の波長制御方式を用い
ることを特徴とする。これにより、光ノードの発光波長
が可変で、波長間隔が狭く、柔軟で、多チャンネルであ
る波長多重ネットワークを実現することができる。

【００２２】

【作用】本発明の第１の形態によれば、一回の制御サイ
クルでの波長シフト量を２段階以上にでき、場合に応じ
て波長シフト量の絶対値を選択して波長制御ができる。
従って、発光開始から、所定の波長に制御するまでの間
の波長シフト量を通常より大きく設定し、その所要時間
を短縮することができる。また、光ノードの波長可変特
性に応じて波長シフト量を設定することで、その補正を
光センターノード側で行うことができる。

【００２３】また、本発明の第２の形態によれば、波長
シフトの有無を示すビットにより、波長制御パケットな
どのデータ長が増加した場合でも、光ノードでの波長制
御パケットなどの処理を簡易にすることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の上記原理に基づい
た実施の形態を図を参照しつつ説明する。

【００２５】［第１実施例］図１は本発明の波長制御方
式の第１実施例で用いる波長制御パケットのデータ部分
を示す図である。波長制御パケットのデータ部分の各ビ
ットは３ビットずつ、各光ノードに割当てられる。波長
制御パケットのデータ部分は左側が先頭になっている。
ＯＴ１、ＯＴ２、・・・は光ノードｉの光送信器ＯＴｉ
（ＯｐｔｉｃａｌＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒＮｏ．
ｉ）を示している。ノード数がＮのシステムではそのデ
ータ長は３×Ｎビットになる。各光ノードに割当てられ
たビットパターンは以下の制御を意味する。

【００２６】０００・・・発光停止状態、００１・・・長波長側へ基本ステップ分シフト（基本ス
テップについては後述）、０１０・・・短波長側へ基本ステップ分シフト、０１１・・・波長保持、１０１・・・長波長側へ基本ステップの２倍分シフト、１１０・・・短波長側へ基本ステップの２倍分シフト。

【００２７】図２は本発明の波長制御方式の第１実施例
の動作を説明するための模式図である。図２では、
ａ）：発光開始、ｂ）：ズレの補正、ｃ）：空き波長の
解消の３つの動作例を示している。図２中、横軸は波長
である（波長軸の方向は前述の従来例の図８とは逆にな
っている）。各光ノードからの光信号の波長配置図とそ
の時に光センターノードが送出する波長制御パケットの
データ部分（光ノード８つ分）を、ａ）、ｂ）、ｃ）の
各状態について記載している。波長配置図において、横
軸は波長を示し、縦の実線は光ノードの発光波長を示
し、破線は各発光波長の所定（制御目標）の波長を示し
ている。ＯＴ１、ＯＴ２、・・・、ＯＴ８は、波長配置
図においては発光波長を示し、波長制御パケットのデー
タ部分においては割当てられたビット位置を示してい
る。

【００２８】図３は本実施例の波長制御方式を用いる波
長多重通信ネットワークの構成図であり、これは図３
（Ａ）の波長多重通信系と図３（Ｂ）のパケット通信系
を有する。パケット通信系では通常の通信のほか、波長
多重通信系の通信制御のための通信も行われる。

【００２９】波長多重通信系は、光センターノード３０
１、光ノード３１１、３１２、通信装置３２１、３２２
から構成される。各光ノード３１１、３１２は後述する
様に波長可変光送信器と波長可変光受信器を備え、各通
信装置３２１、３２２を波長多重通信系に接続する。こ
うして、各光ノード３１１、３１２は、波長多重通信系
での送信信号、受信信号、光ノード制御信号を、各通信
装置３２１、３２２との間でやり取りする。各通信装置
３２１、３２２は、光ノード用（波長多重通信系用）と
パケット通信系用の両方のインターフェイスを備える。
光センターノード３０１と各光ノード３１１、３１２を
結ぶ光ファイバ３３１、３３２は２芯の光ファイバであ
り、１つは送信用の伝送路に、他方は受信用の伝送路に
用いられる。光ファイバ３３１、３３２としては、シン
グルモードファイバを用いることができる。

【００３０】図３（Ｂ）のパケット通信系は、ルーティ
ングを行なうスイッチ３４１、ハブ３５１、３５２、光
センターノード３０１、端末ないし通信装置３２１、３
２２から構成される。スイッチ３４１、ハブ３５１、３
５２は、パケット通信用のネットワーク装置である。一
例としてはイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）やＡＴＭ
（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏ
ｄｅ）用のものがある。光センターノード３０１等は伝
送路３６１、３６２、３６３、３７１、３７２により図
３（Ｂ）に示す様に結ばれている。

【００３１】各通信系に含まれる光センターノード３０
１と光ノード３１１、３１２は夫々図４及び図５に示す
構成を有する。

【００３２】図４に示す本実施例の波長制御方式を用い
る通信ネットワークの光センターノード３０１は、光セ
ンターノード制御回路４０１、ＦｉｂｅｒＦａｂｒｙ
−Ｐｅｒｏｔ型波長可変フィルタ（ＦＦＰとも呼ぶ）４
０２、ＦＦＰ駆動回路４０３、受光回路４０４、識別回
路４０５、Ｎ×Ｎ光カプラ４０６、Ｎ×１光カプラ４０
７、１×２光カプラ４１１、４１２、ＯＮ／ＯＦＦ光ス
イッチ４２１、４２２から構成される。図４中の灰色の
太線は光信号の流れを示し、細い実線は電気信号の流れ
を示している。

【００３３】光センターノード制御回路４０１は、光セ
ンターノード３０１の機能を制御するもので、ＦＦＰ４
０２、ＦＦＰ駆動回路４０３、受光回路４０４、識別回
路４０５を用いて各光ノードからの光信号の波長配置検
出、ＯＮ／ＯＦＦ光スイッチ４２１、４２２を用いて各
光ノードからの光信号の経路の切替え、パケット通信系
による通信（波長多重通信系の通信制御、波長制御パケ
ットの送信）を行なう。その為に、マイクロプロセッ
サ、メモリ、デジタル入力、デジタル出力、アナログ出
力、パケット通信インターフェースを備える。

【００３４】ＦＦＰ４０２は、透過スペクトルのピーク
波長（単にＦＦＰの波長とも呼ぶ）がＦＦＰ駆動回路４
０３からの駆動電圧により可変にできる。半値全幅１Ｇ
Ｈｚ（０．００８ｎｍ）、ＦＳＲ（ＦｒｅｅＳｐｅｃ
ｔｒａｌＲａｎｇｅ）２．４ｎｍ程度のものがある。
この半値全幅の設計例としては、波長多重の波長間隔の
１／１０程度が挙げられる。これにより、チャンネル間
波長間隔〜１０ＧＨｚ（０．０８ｎｍ）、全波長範囲〜
２ｎｍの波長多重通信システムが実現可能である。

【００３５】ＦＦＰ駆動回路４０３は、ＦＦＰ４０２の
波長を可変に制御するための電圧制御型電圧源である。
光センターノード制御回路４０１からの電圧信号（アナ
ログ出力）により、出力であるＦＦＰ駆動電圧を変化さ
せる。

【００３６】受光回路４０４は光信号を電気信号に変換
するもので、フォトダイオードなどの受光素子、受光素
子にバイアスを印加する為のバイアス回路、増幅器で構
成される。識別回路４０５は、予め設定されたしきい値
電圧を基準に、入力される電気信号の有無を検出し、そ
の結果をデジタル信号で出力する。しきい値電圧は、全
ての光ノードの送信波長が検出できるように設定され
る。詳しく述べると、ＦＦＰ４０２の波長が最も強度の
小さい光ノードの発光波長と一致した時の受光回路４０
４の出力電圧値に対してデジタル出力が“１”になり、
ＦＦＰ４０２の波長がどの発光波長とも一致していない
時のデジタル出力が“０”になるように設定する。

【００３７】ＦＦＰ４０２、ＦＦＰ駆動回路４０３、受
光回路４０４、識別回路４０５は、光センターノード制
御回路４０１の一部を合わせて、波長配置検出系を成
す。Ｎ×Ｎ光カプラ４０６は、入力ポート数Ｎ、出力ポ
ート数Ｎのスターカプラである。入力ポートからの光信
号を均等に出力ポートに分配する分配系を成す。ここ
で、Ｎは光センターノードに接続可能な光ノード数であ
る。ファイバ融着型の２×２光カプラを多段接続したも
の（１段目に並べた２×２光カプラに対して、次の段に
２×２光カプラを、その２つの入力ポートを１段目の異
なる２×２光カプラの出力に夫々接続して並べ、更に段
があるならこれを繰り返す接続構造を持つもの）、多数
のファイバを融着したもの、導波路を用いたもの等があ
る。

【００３８】Ｎ×１光カプラ４０７は、入力ポート数
Ｎ、出力ポート数１のツリーカプラである。各入力ポー
トからの光信号を均等に出力ポートに合流する。構成方
法はスターカプラと同様である。

【００３９】１×２光カプラ４１１、４１２は、入力ポ
ート数１、出力ポート数２の光カプラである。ファイバ
融着型のものがある（実際には２×２光カプラの入力ポ
ートの１つにコネクタを取り付けず、その端面を低反射
処理したものになる）。本実施例では、出力ポートの一
方は分配系（Ｎ×Ｎ光カプラ４０６側）に、他方は波長
配置検出系（Ｎ×１光カプラ４０７側）に用いるため、
分岐比は分配系の出力ポートを大きくする（例えば、分
配系側９、波長配置検出系側１の割合）。これは、波長
配置検出は、伝送信号（分配系は信号伝送に用いられ
る）の受信に比べて、帯域が大幅に低いため、受信感度
を高くすることが可能だからである。

【００４０】ＯＮ／ＯＦＦ光スイッチ４２１、４２２
は、光ノードからの光信号のＮ×Ｎ光カプラ４０６への
入力をＯＮ／ＯＦＦさせるためのものである。光センタ
ーノード制御回路４０１からのデジタル信号により、Ｏ
Ｎ／ＯＦＦが制御される。１×２光カプラ４１１、４１
２およびＯＮ／ＯＦＦ光スイッチ４２１、４２２は図面
の煩雑さを防ぐため２組のみ示したが、実際にはＮ組備
えられる。

【００４１】図５は本実施例の波長制御方式を用いる通
信ネットワークの光ノードの構成図である。光ノード制
御回路５０１、変調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ（Ｄｉｓｔｒｉ
ｂｕｔｅｄＦｅｅｄＢａｃｋＬａｓｅｒＤｉｏｄ
ｅ）５０２、温度制御回路５０３、ＬＤ駆動回路５０
４、ＦＦＰ５０５、ＦＦＰ制御回路５０６、１×２光カ
プラ５０７、光受信モジュール５０８から構成される。
変調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５０２、温度制御回路５０３、
ＬＤ駆動回路５０４で波長可変光送信器を成し、ＦＦＰ
５０５、ＦＦＰ制御回路５０６、１×２光カプラ５０
７、光受信モジュール５０８で波長可変光受信器を成
す。

【００４２】光ノード制御回路５０１は、通信装置から
の光ノード制御信号に基づき、光ノードの機能を制御す
るもので、発光波長（変調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５０２の
波長）の制御、受信波長（ＦＦＰ５０５の波長）の制御
等を行なう。この為に、マイクロプロセッサ、メモリ、
入出力Ｉ／Ｆ（アナログ、デジタル）を備える。

【００４３】変調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５０２は、電界吸
収型変調器とＤＦＢ−ＬＤを同一基板上に集積化した発
光素子であり、低チャープな光強度変調信号を出力する
ことができる。光量モニタ用ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏ
ｄｅ）、サーミスタ、ペルチェ、光アイソレータ、光フ
ァイバ結合系、光ファイバと共にモジュール化されてい
る。

【００４４】温度制御回路５０３は、サーミスタ端子間
電圧から変調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５０２の温度を検出
し、ペルチェ駆動電流を制御し、ＤＦＢ−ＬＤ部の温度
を設定値にする。温度制御回路５０３は、光ノード制御
回路５０１との間の温度制御回路制御信号のインターフ
ェイスを備え、光ノード制御回路５０１により、温度設
定、制御のＯＮ／ＯＦＦ、制御状態のモニタ等が行われ
る。変調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５０２の波長可変制御は温
度制御回路５０３による温度制御で実現する。１℃の温
度上昇で波長を約１０ＧＨｚ長波長側にシフトできる。
波長可変範囲は３ｎｍ以上を実現できる。

【００４５】ＬＤ駆動回路５０４は、ＬＤ駆動電流を変
調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５０２のＤＦＢ−ＬＤ部に注入
し、変調信号（電圧）を変調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５０２
の変調器部に印加し、送信信号に対応した強度変調光信
号を変調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５０２から発生させる。Ｌ
Ｄ駆動回路５０４は、光量モニタ用ＰＤの検出結果を用
いたＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）
機能を備える。この為に、ＬＤ駆動回路５０４は、光ノ
ード制御回路５０１との間のＬＤ駆動回路制御信号のイ
ンターフェイスを備え、光ノード制御回路５０１によ
り、ＬＤの光量設定（光量モニタ用ＰＤの電流値で設
定）、ＬＤの発光のＯＮ／ＯＦＦ、制御状態のモニタ等
が行われる。

【００４６】ＦＦＰ５０５は受信波長選択用の波長可変
フィルタである。光センターノードの構成要素のＦＦＰ
４０２とは透過スペクトルの半値全幅が異なる。設計指
針の一例を挙げるならば、下限は伝送信号の伝送速度
（ｂ／ｓ）を周波数（Ｈｚ）に換算した値（例えば、
２．５Ｇｂ／ｓならば２．５ＧＨｚ）、上限は波長多重
の波長間隔の１／６である。

【００４７】ＦＦＰ制御回路５０６は、ＦＦＰ５０５の
波長を制御し、発光波長の検出、受信波長（発光波長の
中から選択）へのロック制御を行なう。光センターノー
ドの構成要素のＦＦＰ駆動回路４０３に加えて、受光回
路、識別器、ロック制御回路、光ノード制御回路５０１
との間のＦＦＰ制御回路制御信号のインターフェースを
備える。光ノード制御回路５０１により、ＦＦＰ駆動電
圧の掃引、発光波長の波長配置検出、受信波長への波長
設定、ロックのＯＮ／ＯＦＦ制御等が行われる。

【００４８】１×２光カプラ５０７は、光センターノー
ドの構成要素の１×２光カプラ４１１、４１２と同様な
ものである。ＦＦＰ５０５の波長の受信波長へのロック
動作用に、ＦＦＰ５０５の透過光の一部をＦＦＰ制御回
路５０６に入射するのに用いる。分岐比の一例は、光受
信モジュール５０８側９、ＦＦＰ制御回路５０６側１で
ある。

【００４９】光受信モジュール５０８は、ＦＦＰ５０５
によって選択された発光波長の光強度信号を電気信号に
変換する。

【００５０】本実施例を適用する通信ネットワークで
は、波長多重通信系の上記構成の光ノード３１１、３１
２の発光波長の波長配置を上記構成の光センターノード
３０１が検出し、パケット通信系での波長制御パケット
により、波長補正のための制御情報を送り、波長多重通
信系で発光している（送信している）各光ノードはそれ
を基に自分の光源（図５での変調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５
０２）の波長を補正する。波長の補正は波長多重通信系
の光ノード３１１、３１２の波長可変光受信器が追従可
能な変化量で徐々に行われる。言い換えると、光センタ
ーノード３０１での波長配置検出、波長制御パケット送
出、各光ノード３１１、３１２での波長制御パケット受
信、発光波長の補正を一連の制御サイクルとして、その
制御サイクルの繰り返しにより、波長配置の制御が徐々
に行われる。波長の制御は温度制御回路５０３による温
度により行なう。

【００５１】また、光センターノード３０１の各光ノー
ドの接続ポートのＯＮ／ＯＦＦ光スイッチ４２１、４２
２、・・・は、接続された光ノードの発光波長が他の発
光波長と混信しない波長になっている時のみ、ＯＮ（光
透過）状態となり、その発光波長をＮ×Ｎ光カプラ４０
６に接続して他の光ノードに分配する。

【００５２】光ノードからの送信光の波長配置は、図３
（Ａ）の波長多重通信系の波長範囲の短波長側から、発
光を開始した順番に所定の波長間隔△λで並ぶように制
御される（図２参照）。波長多重通信系での送信終了等
による発光停止により空き波長が発生した場合は（波長
間隔が△λの２倍になるところが発生する）、その長波
長側の発光波長は短波長側に徐々にシフトし、発光波長
は短波長側から所定の波長間隔△λで並ぶように制御さ
れる。この制御により、波長多重通信系の波長範囲の短
波長側に発光波長が集まり、空き波長がある場合は空き
波長は長波長側にできる。そして、発光開始時は、波長
多重通信系の波長範囲の長波長端で発光する。

【００５３】図４の波長配置検出系の精度、図５の温度
制御回路５０３、ＬＤ駆動回路５０４の精度、ＬＤ５０
２の素子間格差により、△λおよび発光開始波長に或る
程度の許容値を設けることが必要になるが、ともかく、
実用システムを作ることが可能である。

【００５４】本実施例では、図１に示すように波長制御
パケットのデータ部分の連続する３ビットを各ノードに
波長制御情報用に割当てる。各ノードに２ビット割当て
る上記従来例に対して、新たに付加した１ビットは、一
回の制御サイクルでの波長シフト量を状態に応じて２段
階にするために用いる。図２のズレの補正、空き波長の
解消での波長シフト量を基本ステップとして、このビッ
トが“０”の場合の波長シフト量を基本ステップとし、
“１”の場合はその２倍にする。そして、発光開始から
所定の波長の付近になるまでの間（例えば、所定の波長
との間隔が△λの半分になるまで）、このビットを
“１”とし、より少ない制御サイクルで所定の波長に到
達させる。基本ステップは、例えば、△λの数十分の１
程度である。

【００５５】本実施例では、波長制御パケットのビット
の割当ては、光ノードをネットワークに物理的に接続し
た後（且つ、その発光開始前）に行われる。一度割当て
られたビットは、光ノードがネットワークから切り離さ
れるまで、その光ノードの波長制御情報用に使われる。
ビットの割当て／解放は光ノード３１１、３１２が接続
された通信装置３２１、３２２と光センターノード３０
１間のパケット通信系での通信により行われる。

【００５６】波長制御情報用のビットを各ノードに割当
てるため、システムに接続可能な光ノードの数とパケッ
トのデータ長との関係が問題となるので、ここでその見
積りを行っておく。現在、主流な規格の中でパケットの
データ長が最も短いのはＡＴＭであり、そのビット数は
３８４（４８バイト）である。１つの光ノードに３ビッ
ト割当てるとして１２８台のシステムまで対応可能であ
る。これで或る程度の規模のシステムに適用可能である
ことがわかる。これ以上の光ノードのシステムでは、波
長制御情報を複数のＡＴＭセルに分けることで適用可能
である。尚、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ等の可変長パケット（最
大１５００バイト）に対しては、かなり多数のシステム
まで適用可能である。

【００５７】図２を用いて波長制御方式の動作について
具体的に説明する。ａ）発光開始時ＯＴ５が発光を開始する時の動作例である。ＯＴ５の発
光開始前に、ＯＴ３、ＯＴ７、ＯＴ６、ＯＴ１、ＯＴ２
がその記載順に発光を開始し、所定の波長配置になって
いる。ＯＴ３を最も短波長側として、それを基準に△λ
の波長間隔で記載順に波長が配置されている（破線と実
線が一致している）。

【００５８】ａ）の１番目の図（波長配置の模式図と波
長制御パケットのデータ部分のセット）はＯＴ５が発光
開始した直後の制御サイクルでの様子を示している。発
光開始時は波長多重通信系の波長範囲の長波長端付近に
波長が設定されるため、ＯＴ５の波長は所定の波長配置
（図１ａ）中ＯＴ２の右隣の破線）より大きく長波長側
にある。ＯＴ５以外の波長配置は所定の配置になってい
る。波長制御パケットは、波長保持が指示されるＯＴ
１、ＯＴ２、ＯＴ３、ＯＴ６、ＯＴ７のビットが“０１
１”であり、短波長側へのシフトが指示されるＯＴ５の
ビットが“１１０”であり、非発光の状態にあるＯＴ
４、ＯＴ８のビットが“０００”になっている。

【００５９】ａ）の２番目の図は、その後、制御サイク
ルが繰り返され、ＯＴ５の発光波長と制御目標の波長と
の間隔が△λの半分になった時の制御サイクルでの様子
を示している。波長制御パケットのデータ部分は、ＯＴ
５に割当てられたビットが“０１０”になる。これによ
り波長補正量はそれまでの半分になる。

【００６０】ａ）の３番目の図は、その後、何回も制御
サイクルが繰り返された後の制御サイクルでの様子を示
している。ＯＴ５は所定の波長配置になり、波長制御パ
ケットのデータ部分のＯＴ５のビットが“０１０”から
“０１１”に変わっている（他のビットは前の制御サイ
クルと同じ）。

【００６１】ｂ）ズレの補正所定の波長配置になった後、光ノードの状態の変化によ
り発光波長はズレる場合がある。その波長のズレは光セ
ンターノード３０１により検出され、波長制御パケット
により光ノードヘ波長制御情報が送られ、光ノードによ
り波長のズレが補正される。

【００６２】ｂ）の１番目の図は、上述のａ）の状態の
後、波長配置のズレが発生した状態での制御サイクルの
様子を示している。ＯＴ６の波長（実線で示す）が所定
の波長配置（破線で示す）より短波長側にズレており、
また、ＯＴ２の波長（実線で示す）が所定の波長配置
（破線で示す）より長波長側にズレている。この時の波
長制御パケットのデータ部分のＯＴ６のビットは“００
１”であり、ＯＴ２のビットは“０１０”である。

【００６３】ｂ）の２番目の図はその直後の制御サイク
ルでの様子を示している。前の制御サイクルでＯＴ６と
ＯＴ２は波長の補正が行われるため、再び所定の波長配
置になる。そして、波長制御パケットのデータ部分は、
発光しているＯＴ１、ＯＴ２、ＯＴ３、ＯＴ５、ＯＴ
６、ＯＴ７のビットが“０１１”であり、非発光の状態
にあるＯＴ４、ＯＴ８のビットが“０００”になってい
る。

【００６４】ｃ）空き波長の解消本波長制御方式では、発光停止（通信終了による）によ
り空き波長が発生した場合、その長波長側の発光波長を
短波長側にシフトさせる。

【００６５】ｃ）の１番目の図では上述のａ）の状態の
後、ＯＴ６が通信終了により発光を停止した状態での制
御サイクルの様子を示している。尚、ＯＴ６が通信を終
了したことは、パケット通信系により、ＯＴ６が接続さ
れている通信装置から光センターノード３０１ヘ連絡さ
れている。光センターノードは、波長制御パケットのデ
ータ部分を、ＯＴ６の発光停止、ＯＴ１、ＯＴ２、ＯＴ
３の短波長側へのシフトを示すようにする。ＯＴ６のビ
ットを“０００”とし、ＯＴ１、ＯＴ２、ＯＴ５のビッ
トを“０１０”にする。

【００６６】発光開始波長から目標波長への詰め寄りの
際と同じに、初めは、制御目標の波長との間隔が△λの
半分より大きいので、“１１０”にし、制御目標の波長
との間隔が△λの半分より小さくなった時点で、ビット
を“０１０”にする方式にしてもよい。

【００６７】ｃ）の２番目の図は、そのすぐ後の制御サ
イクルでの様子を示している。波長制御パケットのデー
タ部分は同じある。ＯＴ１、ＯＴ２、ＯＴ５の波長は１
つの制御サイクルでの波長シフト量分、短波長側にシフ
トしている。このシフト量は、見やすい様に多めに描い
てある。

【００６８】ｃ）の３番目の図は、その後、何回も制御
サイクルが繰り返され、所定の波長配置になった時の制
御サイクルでの様子を示している。ＯＴ１、ＯＴ２、Ｏ
Ｔ５は所定の波長配置になり、波長制御パケットのデー
タ部分のＯＴ１、ＯＴ２、ＯＴ５のビットが“０１１”
になる。

【００６９】本実施例では、発光開始から所定の波長の
付近になるまでの間、一回の制御サイクルでの波長補正
量を通常の２倍にし、より少ない制御サイクルで所定の
波長に到達させることができる。

【００７０】［第２実施例］以下、本発明の第２実施例
について図面とともに説明する。図６は本発明の波長制
御方式の第２実施例で用いる波長制御パケットのデータ
部分を示す図である。図１とはビットパターンの意味が
異なる。その内容を以下に示す。

【００７１】０００・・・発光停止状態、００１・・・短波長側へ基本ステップの１／２分シフ
ト、０１０・・・短波長側へ基本ステップ分シフト、０１１・・・短波長側へ基本ステップの２倍分シフト、１００・・・波長保持、１０１・・・長波長側へ基本ステップの１／２分シフ
ト、１１０・・・長波長側へ基本ステップ分シフト、１１１・・・長波長側へ基本ステップの２倍分シフト。

【００７２】本実施例では、連続する３ビットを用い
て、一回の制御サイクルでの波長シフト量を３段階に設
定できるようにする。３段階の値は基本ステップの１／
２、基本ステップ、基本ステップの２倍とする。波長シ
フト量の段階は、第１実施例と同様に、発光開始から所
定の波長付近になるまで、基本ステップの２倍分に設定
される他、各光ノードの光送信器の波長可変特性の補正
にも用いる。

【００７３】図５に示す光ノードでは変調器内蔵ＤＦＢ
−ＬＤ５０２の波長は温度により可変制御されるが、変
調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５０２、温度制御回路５０３の固
体差により、波長可変制御特性が若干異なる場合があ
る。これにより、波長制御パケットの同じ波長シフト量
指示に対して、各光ノードの実際の波長シフト量が異な
る場合がある。この補正を波長制御パケットでの波長シ
フト量の設定を変えることにより行う。

【００７４】発光開始からの波長シフトにおいて、一回
の制御サイクルでの実際の波長シフト量を光センターノ
ード３０１が波長配置検出手段で監視し、ズレの補正、
空き波長解消での実際の波長シフト量が、予め定められ
た所定の値（基本ステップに対する波長シフト量）ｄλ
に近くなるように、波長制御パケットでのその光ノード
に対する波長シフト量指示を設定する。発光開始からの
波長シフトは基本ステップの２倍に設定されるため、こ
のときの実際の波長シフト量が、１．５ｄλ未満の光ノ
ードに対しては、ズレの補正、空き波長解消での波長制
御パケットでの波長シフト量の設定を基本ステップの２
倍分にする。実際の波長シフト量が、３ｄλ以上の光ノ
ードに対しては基本ステップの１／２倍にする。それ以
外の光ノードに対してはそのままで、基本ステップにす
る。

【００７５】本実施例では、第１実施例の効果に加え、
さらに、光ノードの波長可変特性の固体差による波長シ
フト量のばらつきを、光ノード側での波長制御パケット
の処理を必要とすることなく、低減することができる。

【００７６】［第３実施例］以下、本発明の第３実施例
について図面とともに説明する。図７は本発明の波長制
御方式の第３実施例で用いる波長制御パケットのデータ
部分を示す図である。第２実施例の図６の各光ノードに
対するビット列に、さらに、１ビット加えた形式になっ
ている。新たに加えたビット（各ノードに割当てられた
ビット列の第１ビット）は、その制御サイクルでの波長
シフトの有無を示す。“０”は波長シフト無し（現状保
持）を示し、“１”は波長シフトありを示す。残りの３
ビットの意味は第２実施例の図６と同じである。波長制
御パケットのデータ部分のデータ長は４×Ｎビットにな
る。

【００７７】本実施例では、各光ノードに割当てられた
ビット列の第１ビットのみを監視することで、その制御
サイクルでの波長シフトの有無を確認することができ
る。その第１ビットが“０”の場合は他のビットを読む
必要がなく、その処理が簡易になる。本実施例では、第
２実施例の効果に加え、さらに、光ノードでの波長制御
パケットの処理を簡易にすることができる。

【００７８】［その他の実施例］第１実施例、第２実施
例において、波長シフト方向、波長シフト量、発光停止
状態、波長保持を示すことができるならば、他のビット
形式を取ることも可能である。

【００７９】第３実施例において、波長シフト方向、波
長シフト量、発光停止状態、波長保持、波長シフトの有
無を示すことができるならば、他のビット形式を取るこ
とも可能である。

【００８０】第２実施例、第３実施例において、波長シ
フト量を表すビットを３ビット以上とし、波長シフト量
をさらに多値にすることも可能である。この場合、光ノ
ードの波長可変特性の固体差をより低減することが可能
である。

【００８１】また、全ての実施例において、波長シフト
量を切り替えるポイントを所定（制御目標）の波長から
△λの半分としたが、ゼロ以上の他の値にすることも可
能である。

【００８２】更に、第２実施例、第３実施例において、
波長シフトのステップを基本ステップの１／２、２倍と
したが、他の値にすることも可能である。

【００８３】また、上記実施例では、波長多重通信系の
波長範囲の長波長端付近から発光を開始し、波長範囲の
短波長端付近から波長を配置する例で動作を説明した
が、波長多重通信系の波長範囲の短波長端付近から発光
を開始し、波長範囲の長波長端付近から波長を配置する
動作も可能である。

【００８４】また、光センターノードの波長配置検出用
および光ノードの受信用の波長可変フィルタとしてＦＦ
Ｐを用いたが、他の波長可変フィルタを用いることも可
能である。また、光ノードの発光素子として変調器内蔵
ＤＦＢ−ＬＤを用いたが、ＤＦＢ−ＬＤを用い、変調方
式として直接ＦＳＫ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔ
Ｋｅｙｉｎｇ）、あるいは光強度変調器を用いた外部
強度変調を用いることも可能である。

【００８５】また、光ノードの発光素子の波長可変手段
として温度を用いたが、他の波長可変手段（あるいは波
長可変光源）も利用可能である。例えば、多電極構造の
波長可変ＬＤの場合は電流を用いることができる。ま
た、外部共振器ＬＤの場合は、波長可変手段はアクチュ
エータの駆動信号となる。

【００８６】また、光センターノード、光ノードの構成
は同様な機能を有するものならば他の構成も可能であ
る。また、波長多重通信系の伝送路とパケット通信系の
伝送路の別にした構成を示したが、例えば、波長多重通
信系を１．５μｍ帯としてパケット通信系を１．３μｍ
帯としたＷＤＭ（Ｗａｖｅ１ｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉ
ｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）により１つの伝送路
とすることも可能である。

【００８７】更に、パケット通信系の構成要素としてス
イッチとハブを用いたが、別の構成要素を用いることも
可能である。また、波長多重通信系の通信制御および波
長制御情報の通信にパケット通信系を用いたが、その他
の通信系を用いることも可能である。例えば、時分割多
重通信を用い、その１つのタイムスロットを光センター
ノードから全光ノードヘの波長制御情報用に用い、その
波長制御情報のデータ形式に本発明の波長制御方式を適
用することもできる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
波長制御パケットなどのデータ部分に少なくとも波長シ
フト量及び／或は波長シフト方向の有無を示すビットを
付け加えることにより、波長シフトの所要時間の短縮、
光ノードでの波長制御パケットなどの処理の簡易化が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例の波長制御パケット
を示す図である。

【図２】図２は本発明の第１実施例での波長配置制御の
様子を示す図である。

【図３】図３は本発明を適用する波長多重通信ネットワ
ークの一例の構成図である。

【図４】図４は本発明を適用する通信ネットワークの光
センターノードの一例の構成図である。

【図５】図５は本発明を適用する通信ネットワークの光
ノードの一例の構成図である。

【図６】図６は本発明の第２実施例の波長制御パケット
を示す図である。

【図７】図７は本発明の第３実施例の波長制御パケット
を示す図である。

【図８】図８は従来例の波長制御方式での波長配置制御
の様子を示す図である。

【符号の説明】

３０１光センターノード３１１、３１２光ノード３２１、３２２通信装置３３１、３３２光ファイバ３４１スイッチハブ３５１、３５２ハブ３６１、３６２、３６３、３７１、３７２伝送路４０１光センターノード制御回路４０２ＦＦＰ４０３ＦＦＰ駆動回路４０４受光回路４０５識別回路４０６Ｎ×Ｎ光カプラ４０７Ｎ×１光カプラ４１１、４１２１×２光カプラ４２１、４２２ＯＮ／ＯＦＦ光スイッチ５０１光ノード制御回路５０２変調器内蔵ＤＦＢ−ＬＤ５０３温度コントローラ５０４ＬＤ駆動回路５０５ＦＦＰ５０６ＦＦＰ制御回路５０７１×２光カプラ５０８光受信モジュール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長多重通信系と該波長多重通信系の通信
制御を行なう制御通信系を備え、発光波長が可変な発光手段を備えて該波長多重通信系で
通信を行なう複数の光ノードと、該光ノードの該発光手
段からの光信号の波長配置を検出する手段、該制御通信
系で通信を行なう通信手段を備える光センターノードと
で構成され、該光センターノードが該制御通信系で該光ノードに送信
する該波長配置検出に基づく波長制御情報をもとに該光
ノードが自分の光信号の波長を制御する通信ネットワー
クにおいて、該波長制御情報に波長シフト方向と波長シフト量を含ま
せることを特徴とする波長制御方式。
【請求項２】波長多重通信系と該波長多重通信系の通信
制御を行なう制御通信系を備え、発光波長が可変な発光手段を備えて該波長多重通信系で
通信を行なう複数の光ノードと、該光ノードの該発光手
段からの光信号の波長配置を検出する手段、該制御通信
系で通信を行なう通信手段を備える光センターノードと
で構成され、該光センターノードが該制御通信系で該光ノードに送信
する該波長配置検出に基づく波長制御情報をもとに該光
ノードが自分の光信号の波長を制御する通信ネットワー
クにおいて、該波長制御情報のデータ形式が波長シフトの有無を示す
特定のビットを含むことを特徴とする波長制御方式。
【請求項３】該光センターノードは、該光ノードの該発
光手段からの光信号を導入する手段、該光信号をネット
ワーク全体に分配する手段、該波長配置検出に基づいて
該分配の可否を制御する手段を更に備えることを特徴と
する請求項１または２に記載の波長制御方式。
【請求項４】該波長制御情報に更に波長シフトの有無を
示す情報を含ませることを特徴とする請求項１に記載の
波長制御方式。
【請求項５】該波長制御情報に含まれる該波長シフト量
の絶対値に３以上の多値あることを特徴とする請求項
１、３または４に記載の波長制御方式。
【請求項６】該波長シフトの有無を示す特定のビットが
各光ノードに割当てられたビット列の先頭にあることを
特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の波長制御方
式。
【請求項７】該波長制御情報のデータ形式が各光ノード
に３ビット以上を割当てることを特徴とする請求項１乃
至６の何れかに記載の波長制御方式。
【請求項８】該光ノードの該発光手段の光信号の波長
を、発光開始時に、該波長多重通信系の波長範囲の予め
決められた一方の端付近に設定し、該光センターノード
による波長配置制御を、該波長範囲の逆側の端付近から
該光信号を配置するように行なうことを特徴とする請求
項１乃至７の何れかに記載の波長制御方式。
【請求項９】該発光手段の発光開始後、波長範囲の逆側
に向かって該発光手段の光信号の波長をシフトさせる場
合において、該光ノードの波長制御情報の波長シフト量
をその他の場合より大きくすることを特徴とする請求項
８に記載の波長制御方式。
【請求項１０】該波長制御情報の波長シフト量を該光ノ
ードの発光手段及びその波長制御系の固体差の補正に用
いることを特徴とする請求項１及び３乃至９の何れかに
記載の波長制御方式。
【請求項１１】該光ノードに備えられる該発光手段の波
長可変制御を温度、注入電流、印加電圧、外部アクチュ
エータの駆動信号のうちの少なくとも１つにより行なう
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の波
長制御方式。
【請求項１２】該制御通信系は、該波長多重通信系とは
別個の通信系であることを特徴とする請求項１乃至１１
の何れかに記載の波長制御方式。
【請求項１３】該制御通信系は、該波長多重通信系と同
一の伝送路を用いて波長多重された通信系であることを
特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の波長制御
方式。
【請求項１４】請求項１乃至１３の何れかに記載の波長
制御方式を用いることを特徴とする波長多重通信ネット
ワーク。