JP2001103009A

JP2001103009A - 通信システム

Info

Publication number: JP2001103009A
Application number: JP2000250336A
Authority: JP
Inventors: Robert Charles Goodfellow; チャールズグッドフェロウロバート; David Owen Lewis; オーウェンルイスディヴィッド
Original assignee: Marconi Communications Ltd; Marconi Co Ltd
Current assignee: Marconi Communications Ltd; BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2001-04-13
Also published as: CN1299458C; EP1069720A2; CN1284804A; GB2352104A; US6486988B1; GB9916577D0; RU2000118729A; GB2352104B; EP1069720A3; NO20003610L; NO20003610D0; AU4862000A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】光通信システムにおいて、大きな混乱を回避し
つつ、トラヒクック処理容量を漸進的に増加させる。【解決手段】光路によりリンクされたノードの各々は、
信号を追加・削除する追加／削除多重化(ＡＤＭ)手段２
０，２１と、光路との送受信のためにＡＤＭ手段の入出
力信号を電気−光形式で変換する変換手段とを含む光通
信システムにおいてアップグレードする方法であって、
システムは、ＡＤＭ手段への入力のために波長に応じて
光路１１からの信号を選択する光デマルチプレックス手
段３０と、ＡＤＭ手段からの出力を相互に異なる波長の
複数の安定した狭波長帯域光信号に変換し、光路１０へ
多重送信する光多重化手段３１とを含み、必要に応じて
追加のＡＤＭ手段をノードに加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムの
分野に係り、特にそのようなシステムをアップグレード
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】光通信システムは、通信ネットワークにお
ける重要な且つその急成長を支える要素である。本明細
書で用いられる"光通信システム"という表現は、光信号
を使用して、光媒体を通じて情報を運ぶ全てのシステム
を意味する。このような光システムには、これらに限定
されることはないが、遠距離通信システム、ローカル・
エリア・ネットワーク、大都市圏ネットワーク、広域ネ
ットワーク(LAN、MAN、WAN)等がある。光システムにつ
いては、Gower, Ed. の「光通信システム」(Prentice H
all, N.Y.)に記載されている。現在、大多数の光通信シ
ステムは、単一の光チャンネルを持つよう構成されてい
る。この光チャンネルに信号を送るため、中心波長が正
確には定められていないスペクトルの光(いわゆる"灰色
光")を放射する適切に変調されたレーザが使用される。
結果として、チャンネルは、比較的広いスペクトル帯域
を割り付けられる。光導路は、受信機での信号対雑音比
の基準を確実に満たすために、この比較的幅広いスペク
トル帯域にわたって低い減衰を有するように設定され
る。本明細書での「光導路」という用語は、光ファイバ
ーや光導波路を含む好適な光伝送媒体を表すために用い
られる。

【０００３】個々のメッセージが正しい送り先に経路付
けられるように、例えばリング、相互接続リング又はメ
ッシュで構成された通信システムの各ノードにおいて、
この光導路内を運ばれる情報にアクセスする必要があ
る。このため、各ノードには切り換え回路が備えられる
ことになる。このようなノード用切り換え回路の経済的
なものとして、追加・削除用マルチプレクサ(ＡＤＭ)が
ある。ＡＤＭによれば、光導路のような通信回線を流れ
るデータストリームを形成する時分割多重送信(ＴＤＭ)
トラヒックの全て或いは一部に低コストでアクセスする
ことができる。ＡＤＭを通過するトラヒックは、運搬体
に接続する「回線ポート」を通じて取込まれる。遠距離
通信の運搬体を流れるデータ或いはメッセージは、ＡＤ
Ｍ内の切り換え回路により選択的に時分割デマルチプレ
ックス化されて、選択されたメッセージ或いはメッセー
ジ部分が所謂支流ポートを通じて送り先に渡される。同
様に、遠距離通信の運搬体に加えられるデータ或いはメ
ッセージは、支流ポートを通じＡＤＭに送られ、ＡＤＭ
切り換え回路によってメッセージストリームに時分割多
重化される。この切り換え及び多重化機能は、電気的領
域において行われる。光通信リンクに接続するため、ノ
ードには、光・電気変換器(即ち、光検出器)及び電気・
光変換器(即ち、レーザ信号発生器)が設けられる。

【０００４】遠距離通信オペレータにより運搬されるデ
ータトラヒック量の継続的且つ急速な伸びにより、既存
のネットワークのデータ運搬能力をアップグレードさせ
る必要性が増している。従来のＴＤＭ通信システムは、
リンクに関係する構成要素であるＴＤＭデータ率を増加
することによりアップグレードすることができる。これ
には、電子装置を変更する必要はあるにしても、設置さ
れているファイバーリンクはそのまま使用することがで
きるので、ファイバーを追加設置するコストを省くこと
ができる(これは膨大な額になると考えられる)。現在の
技術では、受信機の光感度に関する制約、使用可能な送
出パワー量を制限する備作業者等の保護に関する安全上
の制約、受信機においてディジタル信号に「アイクロー
ジャー」を引き起こす色分散、及びＴＤＭ信号速度に依
存した他の伝搬欠陥により、ＴＤＭデータ率を増加する
ことから得られる利得は厳しく制限されている。

【０００５】光通信リンクは、一般的に光ファイバーか
ら構成される。２重ファイバー回線システム(その１つ
のファイバーは、各々の方向にトラヒックを運搬するた
めの使用される)容量は、「単一ファイバーの動作」を
各ファイバーに持たせることにより増加することができ
る。従来、トラヒックは、ファイバー内を一方向にしか
流れない。ファイバーの各端部部において方向性光カプ
ラ、例えば融合された撚り合わせ対の光ファイバーカプ
ラを用いることにより、一つのファイバーで双方向の信
号送信を行うことができる。従って、これまで２つのフ
ァイバー上を送信されていたトラヒックを１つのファイ
バーに押し込むことができ、従って、第２のファイバー
は、他の回線として使用することができる。このシステ
ムは、送出用の構成要素やファイバー自身内における後
方散乱、及び２つの送信レーザ(各端部部に１つ)からの
信号間のビーティング（beating）によって正常に機能
しないことがあるが、異なる波長を有するレーザを選択
することにより改良することができる。また、受信機を
「他の」波長の対し鈍感に設計するように信号送信波長
が選択される場合、改良された性能は更にアップグレー
ドする。この後者の方法は、ファーバーシステムの容量
増のために波長選択を用いるという起点であり、これに
より以下に論じる波長分割多重方式が導き出された。

【０００６】単一ファイバー回線システムの容量は、波
長分割多重方式により増大させることができる。波長分
割多重(ＷＤＭ)システム内には、複数の光信号が存在
し、これら信号の各々は、中心波長が狭いスペクトル帯
域内に集約されるとともにファーバーの許容通過帯域が
このような多くの狭いスペクトル帯域に分割されたスペ
クトルを有する。単一チャンネルシステムを２チャンネ
ルＷＤＭシステムにアップグレードする、即ち単一の"
灰色"チャンネルを２つの狭い帯域チャンネルに置き換
えることにより、その容量を増大することができる。Ｔ
ＤＭにおけるアップグレードの可能性は厳しく制限され
ているが、多チャンネルＷＤＭの使用は、提案されてい
る８、１６、３２やそれ以上のチャネルのＷＤＭシステ
ムにおいて、データ率を増大するより大きな可能性を持
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単一チ
ャンネルの光通信システムを多くの異なるチャンネルを
サポートするＷＤＭシステムで置き換えるには、各ノー
ドにおける多量の設備を新しいＷＤＭ設備で置き換える
必要がある。これは、高価であるとともに、特定のアッ
プグレードでは通常２倍の容量とすることを考えると、
相当大きな容量を準備することが必要となる可能性があ
る。従って、光通信システムのトラヒック処理容量を漸
進的にアップグレードする方法が必要とされる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、光通信システ
ムをアップグレードする方法を提供するもので、複数の
ノードを含み、前記ノードの２つが、単一の光チャンネ
ルを含むトラヒックの通信のための単一の光路によって
前記光路の第１端部におけるノードから前記光路の他の
端部におけるノードにリンクされるとともに、前記ノー
ドの各々は、電気的形式で信号を追加及び削除する追加
／削除多重化(ＡＤＭ)手段を含み、前記光路の第１端部
におけるノードは、前記光路を通じた送信のために前記
ＡＤＭ手段によって出力される信号を電気形式から光形
式に変換する単一の光源を含み、更に、前記光路の他端
部におけるノードは、前記ＡＤＭ手段への入力のために
光路を通じて受信された信号を変換する光検出器を含む
光通信システムにおいて、前記光路の第１端部における
単一光源を、相互に異なる波長を有する複数の安定した
狭帯域光源に置き換える段階、前記複数の安定した狭帯
域光源の出力を前記光路に多重送信するための光多重化
手段を前記光路の第１端部に設置する段階、前記光路の
他端部における前記単一光検出器を複数の単一光検出器
に置き換える段階、及び同種の複数の受信光チャンネル
をデマルチプレックス化する光デマルチプレックス手段
を前記光路の他端部に設置する段階を含み、前記複数の
光チャンネルの各々が電気信号に変換されて前記ＡＤＭ
手段に印加されるようにした方法が提供される。

【０００９】また、本発明は、光通信システムをアップ
グレードする方法を提供するもので、１つ又はそれ以上
の光路によりリンクされた複数のノードを含み、トラフ
ィックの通信のための前記光路の各々は単一の光チャン
ネルを含み、更に、前記ノードの各々は、電気的形式の
信号を追加及び削除する追加／削除多重化(ＡＤＭ)手
段、及び第１の１つの光路を通じた送信のために前記Ａ
ＤＭ手段によって出力された信号を電気形式及び光形式
の間で変換するとともに前記ＡＤＭ手段への入力のため
に第２の１つの光路を通じて受信された信号を変換する
変換手段を含む光通信システムにおいて、前記ＡＤＭ手
段への入力のために波長に応じて前記第２の１つの光路
を通じて受信された信号を選択する光デマルチプレック
ス手段を設置する段階、前記ＡＤＭ手段により出力され
た信号を第１の安定した狭波長帯域光信号に変換する手
段を設置する段階、及び前記第１信号を前記第１光路に
導くとともに、前記第１信号とは異なる波長を有する１
つ又はそれ以上の他の安定した狭波長帯域光信号が、前
記第１信号とともに前記第１光路内に追加され組み合わ
されるようにする手段を有する光多重化手段を設置する
段階を含む方法が提供される。

【００１０】好ましい実施形態によれば、本発明は、光
通信システムの各波長多重チャンネル間で個々の時分割
多重メッセージを切り換える段階を含む方法を提供し、
波長多重チャンネル当り１つの、複数の追加・削除多重
(ＡＤＭ)手段を有する切り換え手段を設ける段階を含
み、各ＡＤＭ手段は、支流手段を有しており、更に支流
手段を通じＡＤＭ手段を相互接続する段階を含む方法が
提供される。好ましい実施形態によれば、本発明は、個
々の時分割多重メッセージを複数の時分割多重データス
トリーム間で切り換える段階を含む方法を提供し、時分
割多重データストリームの各々は、波長多重光通信シス
テムのチャンネル内に含まれ、ＷＤＭ信号当たり１つ
の、複数の追加・削除多重(ＡＤＭ)手段を、１つ又はそ
れ以上のノードに設ける段階、各ＡＤＭ手段に支流手段
を設ける段階、及び支流手段を通じＡＤＭ手段を相互接
続する段階を含む方法が提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】ここで本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。図１は、光通信ネットワークのノ
ードを示し、このノードは、東に向くポート２及び西に
向かうポート３から成る２つの回線ポートを有する従来
の電気的追加／削除マルチプレクサ(ＡＤＭ)１を含む。
簡易化するために各回線ポートは(トラフィックが東か
ら西に流れる状態の)単一方向性のものとして示される
が、通常それらは個別もファイバーに設定された各方向
を持つ双方向性である。更に、ＡＤＭ１は、支流ポート
６に接続された複数の支流接続線５を有する。また、Ａ
ＤＭは、ＡＤＭを通過するデータストリームの選択され
た一部を追加或いは削除する切り換え手段(図示せず)を
含む。西ポート６からの出力は、電気・光インターフェ
イス８(例えばレーザ)を通過する。東ポート５への入力
回線は、光・電気変換器９(例えば光検出器)を通過す
る。ＡＤＭ１が接続される通信ネットワークは、図１中
に２つ(１０、１１)が示されている光リンク(例えば光
ファイバー)に沿って連続するノード間で光学領域の信
号を運ぶ。代替実施形態において(図示せず)、ネットワ
ークの各ノード間での直接的な双方向通信が有利に行わ
れるようにするため、光ファイバーはリンク毎に１対使
用される。また、ノードが環状の構成で配列される場
合、これらファイバー対を使用することにより、ファイ
バーの１つが損傷した際の保護経路が提供される。

【００１２】図２においては、図１の電気／光インター
フェイス８及び９と共にされた従来の電気的ＡＤＭ１
が、単一の有色光インターフェイス追加／削除マルチプ
レクサ(ＣＯＩＡＤＭ)ブロック２０として示されてい
る。従って、ＣＯＩＡＤＭ２０への回線入力及び回線出
力は光学領域のものである。ＣＯＩＡＤＭ中の全ての切
り換えが、従来のＡＤＭ１の場合のように実際に電気的
領域において起こることに留意することは重要である。
図２の構成と図１の構成との間の主な違いは、光／電気
インターフェイスにある。図１の電気・光変換器では、
低価格の“灰色”レーザ、即ち、ファイバーの低損失域
が比較的広いスペクトル範囲内にあるよう設定された中
心波長を有する出力を発生するレーザが使用されるのに
対し、ＣＯＩＡＤＭ２０の光・電気変換器は、比較的狭
いスペクトル範囲内にあるように制限された中心波長を
有する光を発する精密レーザを含む。このような精密レ
ーザは、よく“有色”と言われる。このように、図２の
ＣＯＩＡＤＭは、光リンク１０及び１１にわたって単一
光チャンネルを通じて通信する上で、図１の構成と同じ
方法で機能する。トラフィックの増加はこの段階では達
成できないが、ここではＣＯＩＡＤＭが利用可能なスペ
クトル、即ち光リンク１０及び１１の容量のほんの一部
しか使用していることに留意すべきである。

【００１３】図３は、光デマルチプレクサ３０及びマル
チプレクサ３１(例えば、チャンネル当り３dBの挿入損
失を有する１６又は３２ポートの回折格子型マルチプレ
クサ)を通じて光リンク１０及び１１に接続されている
図２のＣＯＩＡＤＭを示す。光デマルチプレクサ３０
は、リンク１１から受信される光信号をその波長に応じ
て分割し、適切な波長の信号、即ちＣＯＩＡＤＭ２０に
おける精密レーザの特定伝送帯域に整合する信号をＣＯ
ＩＡＤＭ２０に送るように作用する。光マルチプレクサ
３１は、その入力部で受信された種々の波長の信号を、
その出力部において単一の光リンク１０に組み合せるよ
うに作用する。従って、波長₁を中心とする光を生成す
るようＣＯＩＡＤＭ２０のレーザが選択される場合、光
デマルチプレクサ３０は、₁付近を中心とするスペクト
ルを有する放射を光リンク１１からＣＯＩＡＤＭ２０
の光検出器に送り、他の波長チャンネルは送らないよう
に設定される。このように、ＣＯＩＡＤＭ２０は、₁の
ＷＤＭチャンネルのみ受信及び送信する。図３の構成
は、第１のＣＯＩＡＤＭ２０に加え、ＣＯＩＡＤＭ２０
に並列に光デマルチプレクサ３０と光マルチプレクサ３
１間で接続される第２のＣＯＩＡＤＭを有する。第２の
ＣＯＩＡＤＭ２１は、ＣＯＩＡＤＭ２１において、与え
られた精密狭帯域レーザがスペクトルの異なる波長部
(例えば、₂)で放射される点を除き、ＣＯＩＡＤＭ２０
と同一である。ＣＯＩＡＤＭ２１は、その入力部が光デ
マルチプレクサ３０からの第２の出力に接続され、この
光デマルチプレクサ３０は、光リンク１１から受信され
る光のスペクトルの₂部を送信し、他の色は送信しな
い。両ＣＯＩＡＤＭには、複数の支流５が設けられてい
る。従って、支流５を通じてＣＯＩＡＤＭ２０に入力さ
れたメッセージは、第１のＷＤＭチャンネル(即ち₁チャ
ンネル)上で通信ネットワークによって送信され、一
方、支流５を通じてＣＯＩＡＤＭ２１に入力されたメッ
セージは、前述した単一チャンネル用に(図１及び図２
の構成において)使用されたと同じファイバーリンク１
０、１１を通じ、異なるＷＤＭチャンネル(即ち₂チャン
ネル)上で光通信ネットワークによって送信される。こ
のように、光通信ネットワークの容量を運ぶトラフィッ
クは、最小限のハードウェアーを追加することにより倍
化された。

【００１４】上記のように保護経路が利用できる場合に
は、図３を参照して説明されたように、ネットワークの
アップグレードを、以下のようにトラフィックの大きな
混乱を避けつつ実現するので有利である。ネットワーク
をアップグレードするために、上記の如く、まず保護
(即ち使われていない)経路がアップグレードされ、次に
トラフィックの混乱を最小限とするように、トラフィッ
クが迅速にその保護回路に切り換えられる。次に、本来
動作している経路が順次アップグレードされる。

【００１５】少し後の段階において、データトラフィッ
クの増加により、光通信ネットワークのトラフィック処
理能力を更にアップグレードする必要がある場合には、
その間においてトラフィック処理能力の増大が必要とさ
れる光通信ネットワークの各ノードにＣＯＩＡＤＭを追
加することにより、それを簡単且つ経済的に実現するこ
とができる。この第３のＣＯＩＡＤＭ(図示せず)は、デ
マルチプレクサ３０の第３出力部及び光マルチプレクサ
３１の対応する入力部に対し単に接続されることにな
る。光デマルチプレクサ３０の各出力部は、スペクトル
の異なる部分から光を選択する際、第３のＣＯＩＡＤＭ
において見られる信号は、第１の２つのＣＯＩＡＤＭ２
０及び２１により使用される"₁"及び "₂"ＷＤＭチャン
ネルとは識別可能な他のＷＤＭチャンネルを含むことに
なる。第３のＣＯＩＡＤＭには、ＣＯＩＡＤＭ２０及び
２１のものとは異なるスペクトル部において狭帯域の放
射を出す精密レーザが設けられ、この狭帯域は、光デマ
ルチプレクサ３０の第３出力ポートにおいて光デマルチ
プレクサ３０により選択された帯域に対応する。

【００１６】本来の通信ネットワークが、光デマルチプ
レクサ３０及び光マルチプレクサ３１を含むようアップ
グレードされると、システムの更なるアップグレード
が、トラフィックの大きな混乱なしに簡単且つ経済的に
実現するので有利である。要求されることは、適切な精
密レーザを有する新しいＣＯＩＡＤＭを、増加されたト
ラフィックがそれらの間で運ばれる各切り換えノードに
設けること、及び新しいＣＯＩＡＤＭをデマルチプレク
サ３０とマルチプレクサ３１の各々に設けられた適切な
予備ポートに接続することである。デマルチプレクサ３
１及びマルチプレクサ３０は、初期の光学的アップグレ
ード段階に設置することができるので、３１まで及びそ
れを越える数の接続の追加が、ＣＯＩＡＤＭと追加する
ことによって可能となる。初期アップグレード段階にお
いてある程度の支出が発生するが、これによる利益は、
追加したＣＯＩＡＤＭがトラフィック需要の増加に調和
するにつれやがて増加して行くであろう。

【００１７】図４(a)及び(b)は、図３中に示される構成
の代替案であり、デマルチプレクサ／マルチプレクサ３
０、３１は削除されている。図４(a)及び(b)の実施形態
によれば、「デイジーチェーン」アップグレードシーケ
ンスが設けられ、そのシーケンスによって付加的容量が
要求される場合のみ付加的構成要素を加えることができ
る。図４のシステムは図３のように東から西へ流れる情
報を有する単一方向性の動作をサポートする。図４(a)
を参照すると、狭帯域選択機能を有するデマルチプレク
サ／マルチプレクサ３０、３１は、低コスト３ポート受
動的光構成要素４０、４１(例えば薄膜誘電フィルター)
で置き換えられる。フィルター４０は、第１ポートにお
いて光導路１１から光入力信号を受信する。フィルター
４０は、ＣＯＩＡＤＭ２０の東回線入力ポートに送信す
る第２ポートにおける出力のために、入力信号から狭ス
ペクトル帯域の信号を選択し、その狭スペクトル帯域外
の入力信号を将来のアップグレードのために設けられた
光導路１３に送信する第３ポートに送る。光導路１３
は、図４において「行き止まり」つまり尾部として示さ
れ、フィルター４０によりそこに送られた信号は事実上
放棄される。ここで光フィルター４１を参照すると、こ
れはフィルター４０に類似しているが、異なる構成を有
する。フィルター４１への入力は、フィルター４１の西
回線ポートにおいてＣＯＩＡＤＭ２０により出力された
狭帯域光信号を含む。この信号は、フィルター４１によ
り第２出力ポートを通じ光導路１０に送られる。フィル
ター４０と同様に、フィルター４１は、将来のアップグ
レードのための設けられた光導路尾部１２に接続された
第３ポートを有する。フィルター４１の第３ポートは、
光導路１２から受信された光信号がＣＯＩＡＤＭ２０か
らの狭帯域信号と組み合わされ、この組み合わされた信
号が第２出力ポートから光導路１０に出力されるよう設
定される。

【００１８】上記したように保護経路を利用可能な場合
は、図４を参照して説明されたように、ネットワークの
アップグレードが以下のように大きなトラフィックの混
乱を回避しつつ実現することができるので有利である。
ネットワークをアップグレードするために、上記された
ように、まず保護(即ち、使われていない)経路がアップ
グレードされ、次にトラフィックがトラフィックの混乱
が最小限となるように迅速に保護回路に切り換えられ
る。次に、本来動作している経路が順次アップグレード
される。

【００１９】図４(b)を参照すると、第２のＣＯＩＡＤ
Ｍ２１を追加することによりアップグレードされたシス
テムが図４(a)に示されている。このアップグレード
は、以下のように光導路１０及び１１のトラフィックを
混乱させることなく実現できるので有利である。新しい
ＣＯＩＡＤＭ２１は、上記したフィルター４０、４１と
同様に機能する光フィルター４２、４３間に各々接続さ
れる。それら機能の唯一の違いは、フィルター４０及び
４１の各々が第１波長帯域、例えば第１ＷＤＭチャンネ
ルに対応する₁の信号を選択して組み合せるのに対し、
フィルター４２及び４３の各々は第２波長帯域、例えば
第２ＷＤＭチャンネルに対応する₂の信号を選択して組
み合せる。図４(a)のフィルター４０及び４１のよう
に、フィルター４２及び４３は、その第３ポートにおい
て将来のアップグレードのために設けられた光導路尾部
１５及び１４に各々接続する。伝送トラフィック容量に
対する更なる需要により追加ＣＯＩＡＤＭ装置が必要と
される場合、追加のフィルター対をこの追加ＣＯＩＡＤ
Ｍとともに設けることができ、それらのフィルター対
は、トラフィックを更に混乱させることなく設置するこ
とができる。

【００２０】図５及び６は、単一ファイバー(「単一フ
ァイバー動作」)による双方向通信のための構成を示
す。図５を参照すると、これは図４を参照して説明され
た「デイジーチェーン」アップグレード方法を使用した
単一ファイバー構成を示す。図４(b)と共通の構成には
同じ参照番号を付与し、ここでは更に説明しない。光路
１０、１１上を異なる方向に移動するトラフィックを分
離するために、受動的光構成要素３３及び３４に少なく
とも３ポートが設けられる。これらポートは、第１スペ
クトル帯域の光を一方向に送るとともに、異なるスペク
トル帯域の光を反対の方向に送る動作する帯域識別素子
である。実際、第１帯域は、複数のＷＤＭチャンネルを
運ぶために使用される１.３ナノメーター(ｎｍ)周波数
帯から成り、第２帯域は更なる複数のＷＤＭチャンネル
を運ぶために使用される１.５ｎｍ帯域から成る。光方
向性カプラ(例えば、薄膜誘電フィルター)はこの機能を
果たす。ここで、図５のシステムの動作を、まず単一方
向性システムとして説明する。前述したように、西から
東に(即ち矢印３６の方向へ)送られる第１トラフィック
を想定すると、帯域識別器３４は、第１入力ポートにお
いて光導路１１から光入力信号を受信する。帯域識別器
３４は、フィルター４０、４２の入力ポートに送る第２
ポートにおける出力のために、入力から第１広スペクト
ル帯域(例えば１.３ｎｍ帯域)の信号を選択する。帯域
識別器３４は、第２広スペクトル帯域(例えば１.５ｎｍ
帯域)の信号を入力ポートと光導路１７に接続された第
３ポート間で受け渡すようにされている。光導路１７は
尾部として示され、単一方向性モードにおいて、フィル
ター４０により光導路１７に送られる信号は事実上放棄
される。ここで帯域識別器３３を参照すると、これは帯
域識別器３４に類似しているが、異なる構成を有する。
帯域識別器３３の東入力ポートは、フィルター４１、４
３の西出力ポートに接続される。帯域識別器３３は、そ
の第１ポート及び光導路１０に接続するその第２出力ポ
ート間で、第１の広スペクトル帯域に含まれる信号が受
け渡されるように構成されている。帯域識別器３４と同
様に、帯域識別器３３は、双方向性動作のために設けら
れた光導路尾部１６に接続された第３ポートを有する。
帯域識別器３３の第３ポートは、第２の広スペクトルに
含まれる信号をその第２と第３ポート間で、即ち光導路
１０と１６間で受け渡すように構成される。

【００２１】ここで、図５のシステムの動作を双方向シ
ステムとして説明する。上記した単一方向動作モードの
説明から明らかなように、帯域識別器３３の第３西ポー
ト、即ち矢印３５方向に届く第２の広スペクトル帯域の
信号は、帯域識別器３３の第２ポートから出るようにそ
こを通過し、光導路１６に送られる。同様に、光導路１
７から帯域識別器３４の第２ポートに届く第２の広スペ
クトル帯域の信号は、帯域識別器３４の第１東ポートか
ら出るようにそこを通過し、光導路１１に送られる。双
方向動作を実現するために、(図示しないが、例えば図
４(b)中のような)第２リンクＡＤＭ構成が図５のシステ
ムの光導路１６と１７間に追加される。この第２リンク
ＡＤＭ配列は、図５の帯域識別器３３と３４との間に接
続され示されているものとは信号が反対方向、即ち西か
ら東に流れるという点で異なる。上記図４のシステムと
同様に、必要であれば更なるＣＯＩＡＤＭを、デイジー
チェーン＠のいずれかに加えることができるので有利で
ある。このように、全双方向多チャンネル単一ファイバ
ー動作ＡＤＭシステムを創出し、トラフィックの混乱を
最小限にした状態で、基本的な単一チャンネル単一方向
システムから漸次アップグレードすることができる。本
発明の他の実施形態によれば、補助的ＷＤＭチャンネル
を２つの「櫛（コーム）」(即ち一連の間隔を空けたＷ
ＤＭチャンネル)に分離するために、薄膜或いは多層誘
電フィルターを使用することができる。第１の櫛が東ト
ラフィックを運び、他の櫛が西トラフィックを運ぶよう
に割り付けることができる。

【００２２】図６は、本発明の更なる実施形態による双
方向多チャンネル単一ファイバー動作ＡＤＭシステムを
示す。図５と共通の構成には同じ参照番号を付与し、こ
こで更に説明しない。しかしながら、前図と比較して異
なる図６の構成要素についてある追加説明を以下で行
う。前図が通信リンクの東及び西光導路に接続する１つ
或いはそれ以上のＣＯＩＡＤＭを含む単一ノードを示し
たのに対し、図６は、２つの論理上隣接する２つのノー
ド間に接続される光通信リンク１０を示し、一方のノー
ドは、帯域識別器３４、及びＣＯＩＡＤＭ５０を含み、
他方のノードは、帯域識別器３３とＣＯＩＡＤＭ５５を
含む。前述したＣＯＩＡＤＭの表現とは異なり、ＣＯＩ
ＡＤＭ５０及び５５は双方向性であり、各々が、回線ポ
ート(１つのポートが図示されている)毎に、電気・光イ
ンターフェイス８(例えばレーザ)と光・電気変換器９(例
えばフォトダイオード)とを有する。このように双方向
接続は、帯域識別器３４を経由するＣＯＩＡＤＭ５０の
東回線ポート、単一光導路１０、及びＣＯＩＡＤＭ５５
の西回線ポートに対する帯域識別器３３の間に示され
る。また、ＡＤＭ５０、５５の各々は、前述したように
支流ポート(図示せず)に接続された複数の支流接続線
(図示せず)及びＡＤＭを通過するデータストリームの選
択された部分を追加或いは削除する切り換え手段(図示
せず)を含む。

【００２３】図４及び５のシステムとは対照的に、図６
のシステムでは、(必要に応じ)ＣＯＩＡＤＭ５０或いは
５５と、(必要に応じ)リンク５２或いは５４を介した複
数の更なるＣＯＩＡＤＭ(図示せず) との間の(帯域識別
器３４及び３３を介した)光リンク１０から受信される
複合的スペクトル分離光信号を分配する光デマルチプレ
クサ３０が使用される。同様に、図６のシステムでは、
(帯域識別器３４及び３３の１つを介した)光リンク１０
に、(必要に応じ)ＣＯＩＡＤＭ５０或いは５５、及び
(必要に応じ)リンク５１或いは５３を介した複数の更な
るＣＯＩＡＤＭ(図示せず)から受信された複合的スペク
トル分離光信号を集中させる光マルチプレクサ３１が使
用される。光デマルチプレクサ３０及び光マルチプレク
サ３１は、ＣＯＩＡＤＭの１つに配列することができ
る。複数のＣＯＩＡＤＭをスペース上の制限及び／或い
はユーザーの地理的分布に応じ、同じ場所に設置したり
物理的に分離することができる。

【００２４】図４を参照して説明した方向性カプラ機能
は、Ｍ．Ｓｍｉｔにより教示されたブラッグ格子型及び
導波路型を活用する場合には、マルチプレクサ／デマル
チプレクサに統合することができる。前記実施形態と同
様に、トラフィックを僅かに中断する状態でアップグレ
ードするために、装置のアップグレードは、現時点でト
ラフィックを運ばない(利用可能な)保護ルート上で行う
ことができる。追加ＷＤＭ経路は、マルチプレクサ及び
デマルチプレクサとともに光路に設けられる。この際、
２重動作(双方向通信)を与える変更を行うことができ
る。

【００２５】図７は本発明の更なる実施形態を示す。前
図と共通の構成には同じ参照番号を付与し、ここでは更
に説明しない。帯域識別器３４、８４、８６、８８(例
えば薄膜誘電フィルター)は、各々が、必要に応じデマ
ルチプレクサ３０或いは光帯域増幅器１１１に送るため
に異なる光スペクトル帯域を選択するという点を除き、
類似するユニットである。帯域識別器３３、８３、８
５、８７(例えば薄膜誘電フィルター)は、各々が、必要
に応じマルチプレクサ３１或いは光帯域増幅器１１１か
ら送られた、異なる光スペクトル帯域を選択するという
点を除き、類似したユニットである。実際に、光チャン
ネル増幅器１１０、デマルチプレクサ３０、マルチプレ
クサ３１、及び３３、８３、８５、８７はすべて双方向
性素子であり、それらの機能はそれらの内的構造よりむ
しろそれらの接続方法に左右される。このように、ＣＯ
ＩＡＤＭ２１は、信号を東から西へ或いは反対方向へ
(或いは両方)送るように構成・配置することができる。
光リンク１０及び１１を通じて受信される幾つかの光ス
ペクトルチャンネルが現在のノードにおいて切り換え
(追加或いは削除)を行わない場合、それらは、マルチプ
レクサ／デマルチプレクサ３１、３０の関連ポート間に
接続される好適な光増幅器１１０(例えば、エルビウム
がドープされたファイバー或いは半導体光増幅器)を通
じてそのノードに送るので有利である。図示されるよう
に、増幅器１１０は、ＷＤＭチャンネルに対し増幅通過
路を提供する。光リンク１０及び１１を通じて受信され
た幾つかの全光スペクトル帯域を現在のノードにおいて
多重化／デマルチプレックス化或いは切り換え(追加或
いは削除)を行わない場合には、それらは帯域識別器３
３、８３、８５、８７、３４、８４、８６、８８の関連
ポート間に接続される適当な光増幅器１１１を通じてそ
のノードに送るので有利である。光増幅器１１１は、増
幅器１１０と同じ型のもの、或いは幾つかのＷＤＭチャ
ンネルに適合するよう特別に設計されたものとすること
ができ、その入力部においてＷＤＭ信号の数に左右され
ない同じような利得を持つように設定される。参照番号
１０４から１０６は光デマルチプレクサとマルチプレク
サとの対である。

【００２６】デマルチプレクサ３０、マルチプレクサ３
１のポート間の(即ちＣＯＩＡＤＭを経由する)接続は、
対応するポートを接続する必要はなく、図示されるよう
にＣＯＩＡＤＭ２１の接続によりずらすので有利であ
る。ＣＯＩＡＤＭの電気・光インターフェイスは、マル
チプレクサ３１に対する関連入力ポートにより受け入れ
られた周波数帯に整合するよう選択する必要があること
になる。このようなずらした接続により、単純で及び柔
軟性のあるチャンネル交換或いは波長変換手段が提供さ
れ、第１ＷＤＭチャンネルに受信された信号を異なるチ
ャンネルに出力することが可能となる。光スペーススイ
ッチ１１３(例えばK.Okamoto Tutorial ECOC=９８２０
Sept Madrid １９９８)温度活性シリカ導波路アレイス
イッチ)は、特定のＣＯＩＡＤＭを選択する能力を与
え、波長(光チャンネル)が次のファイバー・セグメント
に運ばれ吸収されるようにするために、デマルチプレク
サ３１のデマルチプレクサポートに接続される。これに
より、装置の故障に対する保護が追加され、例えばＣＯ
ＩＡＤＭ２３が故障した場合、スペーススイッチ１１３
の出力に接続された補助的ＣＯＩＡＤＭを選択し、トラ
フィックがそれにより経路付けされる。

【００２７】図８は本発明による切り換えノードの一部
を示す。図８では、ノードのＡＤＭ２０、２１、２nが
より詳細に示される。特に、支流接続線５は、２つの副
グループに分けて示される。第１ＡＤＭ２０からの第１
副グループ３１１、３１２、３１３は、次のＡＤＭ２１
に運ばれ、その間でデマルチプレックス化されたメッセ
ージを相互交換することができる。第１ＡＤＭ２０から
の第２副グループ３１０は、前述したようにデマルチプ
レックス化されたメッセージをユーザーに通信するとと
もに、ユーザーからのメッセージを多重化のためのＡＤ
Ｍに入力するよう機能する。

【００２８】同様に第２ＡＤＭ２１からの副グループ３
２１、３２２、３２３を第３ＡＤＭ(図示せず)に運ぶ。
これは、尾部のＡＤＭ(図示せず)がノードの最後のＡＤ
Ｍ２nに運ばれて支流接続３(n-１)１、３(n-１)２、３
(n-１)３が成立するまで、各ＡＤＭが支流接続線の副グ
ループを通じて次のＡＤＭへ相互接続されるよう反復さ
れる。このいわゆる「デジィーリンク」構成により、各
ＡＤＭは、支流接続線を通じ隣接するＡＤＭから受信さ
れるメッセージを送信するように構成されるが、送り先
ＡＤＭに到達するまでの「デジィーリンク」に沿う他の
ＡＤＭも対象としている。支流接続線を通じ他のＡＤＭ
により処理されたチャンネルを対象としたメッセージを
受信しながら、従来の支流入力を通じてユーザーから受
信されるメッセージと同様の方法で、ＡＤＭは受信メッ
セージをそのチャンネルのメッセージストリームに再多
重化する。

【００２９】このように図８のノードは、第１のＷＤＭ
チャンネルからのメッセージを電気的領域に変換し、従
来のＡＤＭ回路素子を使用してデマルチプレックス化
し、そのスイッチノードのＡＤＭ内の選択された他の１
つのＡＤＭにデマルチプレックス化された電気的状態の
メッセージを受け渡し、そのＡＤＭにおいて、従来のＡ
ＤＭ回路素子を使用して第２のＷＤＭチャンネルのデー
タストリームに多重化し、第２ＷＤＭチャンネルに対し
て適当な周波数帯において光学領域に再変換するので有
利である。ＡＤＭにより処理される粒のようなレベルの
メッセージでもこの方法で切り換えることができる。図
８のイラストはノードのＡＤＭにおける“デイジーリン
ク”相互接続を示しているが、他の相互接続形態を使用
することができ、本発明の好ましい実施形態によれば、
リング、フルメッシュ或いは部分的に「隣接した」メッ
シュとすることができる。この相互接続は、例えば必要
とされる時に追加のＡＤＭをノードに加えることによっ
て増加するトラフィック要求に応えるようにノードの設
置を進めるように、有効な相互接続性を漸進的形態で実
現するような方法でノード内に実施することができる。

【００３０】図９の実施形態によれば、関連する支流
は、要求される切り換え接続及び容量を提供するよう設
計された分離スイッチユニット１８を通じ相互接続する
ことができる。また、スイッチ１８は漸次アップグレー
ド可能である。この新しいスイッチ要素をネットワーク
管理システム内で制御する付加的装置が必要とされるこ
とになる。

【００３１】現在の交換用建物におけるスペースの制約
により、ノードの全ＡＤＭを同じ場所に設置しないよう
にすることが望ましいため、図８又は図９の支流３１
１、３１２、３１３等の相互接続は、比較的遠距離にわ
たるディジタルデータの分配を伴う可能性がある。本発
明の更なる好ましい実施形態によれば、ＷＤＭ原理を使
用した光ファイバー相互接続がＡＤＭ支流の相互接続に
適用される。ＴＤＭ率及び支流相互接続数が増加する
際、スイッチ１８は、更なる実施形態によれば、相互接
続された支流間でメッセージを切り換えるために、光マ
トリクス切り換えを行うようにすることができる。これ
までに単一方向光路を参照して実質的に説明されたが、
本発明は、灰色光を用いる単一光チャンネルが各方向に
使用される双方向リンクをアップグレードする場合にも
同様に適用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】単一チャンネルの光通信ネットワークの一部を
示す。

【図２】本発明の実施形態による部分的にアップグレー
ドした図１のネットワークを示す。

【図３】本発明の他の実施形態による更にアップグレー
ドした図２の通信ネットワークを示す。

【図４】本発明の他の実施形態による代替構成を示す。

【図５】本発明の他の実施形態による代替構成を示す。

【図６】本発明の他の実施形態による代替構成を示す。

【図７】本発明の他の実施形態による代替構成を示す。

【図８】本発明の他の実施形態による代替構成を示す。

【図９】本発明の他の実施形態による代替構成を示す。

【符号の説明】

１追加／削除マルチプレクサ２、３ポート５支流接続線６支流ポート８電気・光インターフェイス９光・電気インターフェイス１０、１１光リンク１２、１３光導路１４、１５光導路尾部１８スイッチユニット２０、２１、２１、２ｎ、５０、５５有色光インター
フェイス追加／削除マルチプレクサ３０デマルチプレクサ３１マルチプレクサ３３、３４帯域識別器４０、４１、４２、４３フィルター５１、５２、５３、５４リンク３１１、３２１、３（ｎ−１）１、３１２、３２２、
３（ｎ−１）２、３１３，３２３，３（ｎ−１）３支
流接続線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ディヴィッドオーウェンルイスイギリスウォーウィックシャーシーヴィー377エイチエイチストラットフォードアポンエイヴォンマイルストンロード２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノードを含み、前記ノードの２つ
が、単一の光チャンネルを含むトラヒックの通信のため
の単一の光路（１０、１１）によって前記光路の第１端
部におけるノードから前記光路の他の端部におけるノー
ドにリンクされるとともに、前記ノードの各々は、電気
的形式で信号を追加及び削除する追加／削除多重化(Ａ
ＤＭ)手段（１）を含み、前記光路の第１端部における
ノードは、前記光路を通じた送信のために前記ＡＤＭ手
段によって出力される信号を電気形式から光形式に変換
する単一の光源（８）を含み、更に、前記光路の他端部
におけるノードは、前記ＡＤＭ手段への入力のために光
路を通じて受信された信号を変換する光検出器（９）を
含む光通信システムにおける前記光通信システムをアッ
プグレードする方法であって、前記光路の第１端部における単一光源を、相互に異なる
波長を有する複数の安定した狭帯域光源に置き換える段
階、前記複数の安定した狭帯域光源の出力を前記光路に
多重送信するための光多重化手段（３１、４１、４３）
を前記光路の第１端部に設置する段階、前記光路の他端
部における前記単一光検出器を複数の単一光検出器に置
き換える段階、及び同種の複数の受信光チャンネルをデ
マルチプレックス化する光デマルチプレックス手段（３
０、４０、４２）を前記光路の他端部に設置する段階を
含み、前記複数の光チャンネルの各々が電気信号に変換
されて前記ＡＤＭ手段に印加されるようにしたことを特
徴とする方法。
【請求項２】１つ又はそれ以上の光路（１０、１１）
によりリンクされた複数のノードを含み、トラフィック
の通信のための前記光路の各々は単一の光チャンネルを
含み、更に、前記ノードの各々は、電気的形式の信号を
追加及び削除する追加／削除多重化(ＡＤＭ)手段
（１）、及び第１の１つの光路（１０）を通じた送信の
ために前記ＡＤＭ手段によって出力された信号を電気形
式及び光形式の間で変換するとともに前記ＡＤＭ手段へ
の入力のために第２の１つの光路（１１）を通じて受信
された信号を変換する変換手段（９）を含む光通信シス
テムにおける前記光通信システムをアップグレードする
方法であって、前記ＡＤＭ手段への入力のために波長に応じて前記第２
の１つの光路を通じて受信された信号を選択する光デマ
ルチプレックス手段（３０、４０、４２）を設置する段
階、前記ＡＤＭ手段により出力された信号を第１の安定
した狭波長帯域光信号に変換する手段を設置する段階、
及び前記第１信号を前記第１光路に導くとともに、前記
第１信号とは異なる波長を有する１つ又はそれ以上の他
の安定した狭波長帯域光信号が、前記第１信号とともに
前記第１光路内に追加され組み合わされるようにする手
段を有する光多重化手段（３１、４１、４３）を設置す
る段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】追加のＡＤＭ手段を設置する段階、前記
追加のＡＤＭ手段への入力のために、波長に応じて前記
第２の１つの光路を通じて受信された追加の信号を選択
する段階、前記追加のＡＤＭ手段により出力された信号
を前記第１信号とは異なる波長を有する追加の狭波長帯
域光信号に変換する手段を設置する段階、及び前記第１
信号と前記追加の狭波長帯域光信号とを前記第１光路内
に組み合せる段階を含むことを特徴とする請求項２に記
載の方法。
【請求項４】一連の連続した段階において、前記単一
又は第２の光経路を通じて受信された信号をデマルチプ
レックス化する段階を含むことを特徴とする前記請求項
のいずれかに記載の方法。
【請求項５】一連の連続する段階において、前記第１
狭波長帯域光信号を１つ又はそれ以上の前記追加の狭波
長帯域光信号と組み合せる段階を含むことを特徴とする
前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】前記光通信システム内のトラフィックを
更に中断させることなく光通信システムをアップグレー
ドするように、前記光通信システムのセグメントを通じ
１つ又はそれ以上の付加的光路を形成するために、スペ
クトル的に識別可能な多数の狭帯域ポートを各々有する
光マルチプレクサ及び光デマルチプレクサを設置する段
階を含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載
の方法。
【請求項７】前記光デマルチプレックサ及び光デマル
チプレクサの各々は、前記デマルチプレックス化された
信号の１つである第１のデマルチプレックス信号を有す
る狭波長帯域チャンネルの選択のため第１ポートを含
み、前記光マルチプレクサ及び光デマルチプレクサの各
々は、前記通信システム内のトラフィックを更に中断さ
せることなく通信システムをアップグレードするよう
に、複数の追加の波長帯域チャンネルを選択するための
第２ポートを含むことを特徴とする請求項６に記載の方
法。
【請求項８】信号増幅手段を通じて前記マルチプレク
サのポートを前記デマルチプレクサのポートにリンクす
る段階を含むことを特徴とする請求項６及び７のいずれ
か１つに記載の方法。
【請求項９】スペーススイッチ手段を通じマルチプレ
クサポートをデマルチプレクサポートにリンクする段階
を含むことを特徴とする請求項６の方法。
【請求項１０】１つ又はそれ以上の光路にわたる単一
ファイバー動作のために、広帯域光方向性カプラを使用
する段階を含むことを特徴とする前記請求項のいずれか
１つに記載の方法。
【請求項１１】各方向の通信のために異なる波長チャ
ンネルを使用する１つ又はそれ以上の光路にわたる単一
ファイバー動作の使用を伴うことを特徴とする請求項１
乃至９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】補充チャンネルを、光通信システムを
通じて第１方向で通信するための第１セット及び光通信
システムを通じてその反対方向で通信するための第２セ
ットから成る２つのセットに分離するスペクトルコーム
交互配置を使用することを特徴とする前記請求項のいず
れかに記載の方法。
【請求項１３】前記デマルチプレックス化された信号
は、時分割多重(ＴＤＭ)データストリームを含むことを
特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】前記デマルチプレックス化された信号
の異なるものは、異なるレート及び／又はフォーマット
のＴＤＭデータストリームを含むことを特徴とする請求
項１３に記載の方法。
【請求項１５】前記ＡＤＭ手段をネットワーク管理シ
ステムにより制御する段階を含むことを特徴とする前記
請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】保護された光通信ネットワークにおい
て、前記請求項のいずれかに記載された方法により前記
保護経路をアップグレードする段階、その次に、動作経
路から保護経路へトラフィックを切り換える段階、及び
その次に、前記請求項のいずれかに記載された方法によ
り動作経路をアップグレードする段階を含むことを特徴
とする方法。
【請求項１７】第１光路及び第２光路が同じ経路であ
ることを特徴とする請求項２に従属する請求項のいずれ
かに記載の方法。
【請求項１８】各々が波長多重光通信システムのチャ
ンネル内に含まれる複数の時分割多重データストリーム
間で各々の時分割多重メッセージを切り換える段階、Ａ
ＤＭ信号毎に１つ又はそれ以上のノードを複数の追加削
除多重(ＡＤＭ)手段とともに設ける段階、及び支流手段
とともに各ＡＤＭ手段を準備する段階、前記支流手段を
通じて前記ＡＤＭ手段を相互接続する段階を含むことを
特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】前記光通信システムの波長多重チャン
ネル間で各々の時分割多重メッセージを切り換える段
階、各々が支流手段を含む複数の追加削除多重(ＡＤＭ)
手段を有するスイッチ手段を前記波長多重チャンネル当
り１つ配置する段階、及び切り換え手段を通じてＡＤＭ
手段を相互接続する段階を含むことを特徴とする前記請
求項１乃至１７のいずれか１つに記載の方法。