JP2004040341A

JP2004040341A - 光経路切替装置

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Publication number: JP2004040341A
Application number: JP2002192797A
Authority: JP
Inventors: Shinji Iio; 飯尾　晋司
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP3757417B2

Abstract

【課題】故障の検出を行うことができる光経路切替装置を実現することを目的にする。
【解決手段】本発明は、ネットワークから光信号のパケットが入力され、経路制御部がパケットの送信先アドレスによって、出力先のネットワークを選択し、経路の切り替え制御を行う光経路切替装置に改良を加えたものである。本装置は、経路制御部から電流または電圧が入力されると経路を切り替えて、出力先のネットワークに光信号を出力し、経路制御部から電流または電圧が入力されないと異常時の経路に切り替える光スイッチと、この光スイッチの異常時の経路からの光信号が入力され、入力された光信号の光パワーレベルに基づいて経路制御部の故障を検出する故障検出部とを備えたことを特徴とするものである。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なるネットワーク同士を相互接続し、光信号のパケットを所望のネットワークに中継、転送する光経路切替装置に関し、詳しくは、故障の検出を行うことができる光経路切替装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの発展により、音声データのみならずテキストデータ、画像データ等が日常的に通信されるようになり、データ通信量が飛躍的に増大している。これにより従来の電気信号による通信から、光信号による通信に置き換わりつつある。そして、この光信号の大部分は、ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）で代表されるパケット化されたデータで通信が行われる。そして、光信号のパケットを、パケットのヘッダー部分に含まれる送信先のアドレスに応じて、所望のネットワークに中継、転送するものが光経路切替装置であり、例えば、光ルータや光スイッチングハブ等がある。例えば、特開２００１−２５５５６７号公報等に記載されている。
【０００３】
このような光ルータを図３を用いて説明する。図３において、光信号のパケット１００は、データ１０１とアドレス情報１０２からなる。アドレス情報１０２は、送信元、送信先のアドレス等が格納されている。
【０００４】
光ルータＲ１は、複数のネットワークに接続され、光信号のパケット１００が入力され、このパケット１００を所望のネットワークに中継、転送する。また、光ルータＲ１は、入力ポートＩＮ１、出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４、経路制御部１０、光スイッチ２０を有する。
【０００５】
入力ポートＩＮ１、出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４のそれぞれは、ネットワーク（別々の光ファイバ）に接続される。経路制御部１０は、経路選択手段１１、光スイッチドライバ１２を有し、入力ポートＩＮ１からパケット１００が入力され、このパケット１００のアドレス情報１０２から、パケット１００を出力する出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４を選択し、光スイッチ２０の経路の切り替え制御を行う。
【０００６】
経路選択手段１１は、入力ポートＩＮ１と接続され、パケット１００が入力され、このパケット１００のアドレス情報１０２によって、パケット１００を出力する出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４の選択をする。光スイッチドライバ１２は、経路選択手段１１の選択結果に従って、光スイッチ２０の経路の切り替え制御を行う。
【０００７】
光スイッチ２０は、例えば、１入力４出力の光導波路型の光スイッチであり、入力端が入力ポートＩＮ１と接続され、出力端のそれぞれが出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４に接続され、パケット１００を伝送する。また、光スイッチドライバ１２から電圧が印加されることによって経路が切り替わる。
【０００８】
このような装置の動作を説明する。光信号のパケット１００が入力ポートＩＮ１を介して、経路制御部１０と光スイッチ２０に入力される。経路制御部１０の経路選択手段１１が、パケット１００からアドレス情報１０２を抽出し、図示しない保持手段が保持しているネットワークの経路情報を読み出す。そして、抽出したアドレス情報１０２の送信先アドレスと読み出した経路情報から、パケット１００を中継、転送するネットワークを選択する。例えば、出力ポートＯＵＴ２に接続されるネットワークを選択する。ここで、経路選択手段１１は、特開２００１−２５５５６７号公報に示されるように、光信号を電気信号に変換せずに、パケット１００からアドレス情報１２を抽出してもよく、または図示しないフォトダイオードによって光信号を電気信号に変換し、電気信号に変換されたパケット１００からアドレス情報１２を抽出してもよい。
【０００９】
そして、光スイッチドライバ１２が、経路選択手段１１の選択結果に従って、光スイッチ２０に電圧を印加する。これにより、光スイッチ２０の入力端と出力ポートＯＵＴ２が接続され、入力ポートＩＮ１からのパケット１００が、出力ポートＯＵＴ２に伝送される。ここで、入力ポートＩＮ１と光スイッチ２０間の経路を長くとっておき、経路制御部１０が光スイッチ２０の経路の切り替えが終わるまで、光スイッチ２０に入力されるパケット１００を遅延させるとよい。
【００１０】
このように、経路選択手段１１がパケット１００のアドレス情報１０２に含まれる送信先アドレスから、パケット１００を中継、転送する経路を選択し、光スイッチドライバ１２が、この選択結果に従って光スイッチ２０に電圧を印加して、経路を切り替え、所望のネットワークにパケット１００を出力する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す装置において、光スイッチ２０は、入力ポートＩＮ１、出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４のポート数に合わせて１入力４出力の例を挙げたが、実際のシステムでは入力ポートＩＮ１、出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４共に複数設けられ、光スイッチ２０も複数の入出力を有する。これにより、光スイッチ２０の切り替え制御を行う経路制御部１０の光スイッチドライバ１２も複雑になる。
【００１２】
また、近年、光信号の変調速度が高速になり、光スイッチドライバ１２の応答速度も高速化が要求され、負荷が非常に大きくなり、故障を起こしやすくなっている。そして、光スイッチドライバ１２は、一部でも故障すると、光スイッチ２０に経路を制御する電圧が全く出力されなくなることが多い。
【００１３】
しかし、光スイッチ２０は、電圧が全く印加されなくとも、入力端と出力端のいずれかが選択されることがあり、例えば、（１）入力端と全ての出力端が選択される場合、（２）最後に選択された経路のままになる場合、（３）特定の経路に選択される場合等がある。
【００１４】
これにより、経路制御部１０の光スイッチドライバ１２が故障しているにも拘わらず、パケット１００がネットワークに出力され、このパケット１００が最適な経路とは異なる経路で送信先に伝送されるので、故障という状態が分からないという問題があった。
【００１５】
そこで本発明の目的は、故障の検出を行うことができる光経路切替装置を実現することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
ネットワークから光信号のパケットが入力され、経路制御部がパケットの送信先アドレスによって、出力先のネットワークを選択し、経路の切り替え制御を行う光経路切替装置において、
前記経路制御部から電流または電圧が入力されると経路を切り替えて、前記出力先のネットワークに前記光信号を出力し、前記経路制御部から電流または電圧が入力されないと異常時の経路に切り替える光スイッチと、
この光スイッチの異常時の経路からの光信号が入力され、入力された光信号の光パワーレベルに基づいて経路制御部の故障を検出する故障検出部と
を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
光スイッチは、異常時の経路からネットワークに光信号を出力することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、
光スイッチは、
互いに交差する複数の光導波路と、
この光導波路の交差部分ごとに設けられ、電流または電圧の入力によって光信号を反射または透過する反射障壁部と
を有することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
光スイッチは、プラズマ効果を用いた全反射型光スイッチであることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、
故障検出部は、
光信号を電気信号に変換するＯＥ変換器と、
このＯＥ変換器からの電気信号の信号レベルによって故障を検出する検出手段と
を有することを特徴とするするものである。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、
故障検出部は、検出手段が故障を検出することにより、ＯＥ変換器からのパケットを記憶する記憶手段を有することを特徴とするするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施例を示した構成図である。ここで、図３と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、光ルータＲ２は、光ルータＲ１と比較して、１入力３出力（出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ３）であり、光スイッチ２０の代わりに光スイッチ３０、新たに故障検出部４０が設けられる。
【００２３】
光スイッチ３０は、例えば、１入力４出力の光導波路型の光スイッチであり、入力端が入力ポートＩＮ１と接続され、４つの出力端のうち１つの出力端が故障検出部４０と接続され、残りのそれぞれが出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ３に接続される。また、光スイッチドライバ１２から電圧が印加されることによって経路が切り替わる。
【００２４】
そして、光スイッチ３０の詳細な構成を、図２を用いて説明する。図２は、光スイッチ３０の詳細な構成を示した図である。図２（ａ）は、光スイッチ３０の基本となる２入力２出力のＸ型光スイッチの構成を示し、図２（ｂ）は、このＸ型光スイッチ３１〜３３を組み合わせた光スイッチ３０の構成を示している。このようなＸ型光スイッチは、例えば特開平６−３３２０１７号公報等に記載されている。
【００２５】
図２（ａ）において、光導波路３０ａ、３０ｂは、ほぼ直線状に形成され、交差角５〜１０°でＸ型に交差する。反射障壁部３０ｃは、光導波路３０ａ、３０ｂの交差部分に設けられ、光導波路３０ａ、３０ｂとほぼ同じ屈折率だが、光スイッチドライバ１２から電圧が印加されると屈折率が低下する。基板３０ｄは、化合物半導体であり、光導波路３０ａ、３０ｂ、反射障壁部３０ｃが形成される。
【００２６】
図２（ｂ）において、Ｘ型光スイッチ３１は、光導波路３０ａの入力端が入力ポートＩＮ１と接続される。Ｘ型光スイッチ３２は、光導波路３０ｂの入力端がＸ型光スイッチ３１の光導波路３０ｂの出力端と接続され、光導波路３０ｂ、３０ａの出力端のそれぞれが出力ポートＯＵＴ１、ＯＵＴ２と接続される。
【００２７】
Ｘ型光スイッチ３３は、光導波路３０ａの入力端がＸ型光スイッチ３１の光導波路３０ａの出力端と接続され、光導波路３０ｂ、３０ａの出力端のそれぞれが出力ポートＯＵＴ３、故障検出部４０と接続される。
【００２８】
また、Ｘ型光スイッチ３１の光導波路３０ｂ、Ｘ型光スイッチ３２の光導波路３０ａ、Ｘ型光スイッチ３３の光導波路３０ｂの入力端のそれぞれは、光終端処理がされている。このように、Ｘ型光スイッチ３１〜３３を組み合わせ、１入力４出力の光スイッチ３０が形成される。
【００２９】
再び、図１において、故障検出部４０は、ＯＥ変換器４１、検出手段４２を有し、光スイッチ３０からの光信号のパケット１００が入力され、経路制御部１０の故障の検出を行う。ＯＥ変換器４１は、電流／電圧変換機能を有するフォトダイオードであり、光スイッチ３０からの光信号を電気信号に変換し、出力する。検出手段４２は、ＯＥ変換器４１からの電気信号の信号レベルによって経路制御部１０の故障の検出を行う。
【００３０】
このような装置の動作を説明する。まず、図２に示すＸ型光スイッチ３１〜３３の動作を説明する。光信号が、光導波路３０ａ、３０ｂの入力端から入力される。そして、経路制御部１０の光スイッチドライバ１２から図示しない電極を介して反射障壁部３０ｃに電圧が印加されると、反射障壁部３０ｃにキャリアが注入され、プラズマ効果により反射障壁部３０ｃの屈折率が低下し、光信号がほぼ全反射される。つまり、光導波路３０ａの入力端からの光信号が、反射障壁部３０ｃで反射され、光導波路３０ｂの出力端から出力される。同様に、光導波路３０ｂの入力端からの光信号が、反射障壁部３０ｃで反射され、光導波路３０ａの出力端から出力される。
【００３１】
一方、光スイッチドライバ１２から反射障壁部３０ｃに電圧が印加されないと、反射障壁部３０ｃの屈折率が変化せず、光導波路３０ａ、３０ｂの入力端のそれぞれから入力された光信号が、反射障壁部３０ｃを透過して、入力したのと同じ光導波路３０ａ、３０ｂの出力端から出力される。
【００３２】
ただし、反射障壁部３０ｃは、光信号を完全に反射、または透過せず、クロストークが生じ、僅かだが選択されない光導波路３０ａ、３０ｂの出力端からも光信号が出力されるが、無視できる光パワーレベルである。
【００３３】
続いて、図１に示す装置の動作を説明する。光信号のパケット１００が入力ポートＩＮ１を介して、経路制御部１０と光スイッチ３０に入力される。経路制御部１０の経路選択手段１１が、パケット１００からアドレス情報１０２を抽出し、図示しない保持手段が保持しているネットワークの経路情報を読み出す。そして、抽出したアドレス情報１０２の送信先アドレスと読み出した経路情報から、パケット１００を中継、転送するネットワークを選択する。例えば、出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ３のなかから、出力ポートＯＵＴ２に接続されるネットワークを選択する。
【００３４】
まず、光スイッチドライバ１２が正常に動作する場合の説明をする。光スイッチドライバ１２が、経路選択手段１１の選択結果（出力ポートＯＵＴ２を選択）に従って、光スイッチ３０のＸ型光スイッチ３１、３２に電圧を印加する。これにより、入力ポートＩＮ１から光スイッチ３０に入力された光信号が、Ｘ型光スイッチ３１の光導波路３０ａ、反射障壁部３０ｃで反射、光導波路３０ｂ、Ｘ型光スイッチ３２の光導波路３０ｂ、反射障壁部３０ｃで反射、光導波路３０ａの経路を伝送し、所望の出力ポートＯＵＴ２に出力される。
【００３５】
一方、光スイッチドライバ１２が故障している場合の動作を説明する。光スイッチドライバ１２が、経路選択手段１１の選択結果に拘わらず、光スイッチ３０のＸ型光スイッチ３１〜３３の全てに電圧を印加できず、Ｘ型光スイッチ３１〜３３の反射障壁部３０ｃの屈折率が光導波路３０ａ、３０ｂと同じままである。これにより、光信号が光スイッチ３０の異常時の経路、すなわち入力ポートＩＮ１から光スイッチ３０に入力された光信号が、Ｘ型光スイッチ３１の光導波路３０ａ、反射障壁部３０ｃを透過、光導波路３０ａ、Ｘ型光スイッチ３３の光導波路３０ａ、反射障壁部３０ｃを透過、光導波路３０ａの経路を伝送し、故障検出部４０に出力される。
【００３６】
そして、故障検出部４０のＯＥ変換器４１が、光スイッチ３０からの光信号を電気信号に変換して検出手段４２に出力する。すなわち、光信号の光パワーに応じた電圧を検出手段４２に出力する。そして、クロストークにより生じる電圧の信号レベルよりも著しく高い信号レベルがＯＥ変換器４１から検出手段４２に入力され、検出手段４２が光スイッチドライバ１２の故障を検出する。
【００３７】
そして、検出手段４２がアラームとして、ブザーを鳴らしたり、発光ダイオードやレーザダイオード等を点灯・点滅させる。また、検出手段４２が、無線で外部機器にアラームを出力したり、電気的に接続された外部機器に電気信号でアラームを出力したり、光ファイバで接続された外部機器に光信号でアラームを出力する。このように、検出手段４２が故障を検出すると、外部にアラームを出力するので、外部機器やネットワーク管理者が、ネットワークに複数設けられる光経路切替装置のなかから故障した光経路切替装置を容易に特定することができる。これにより、ネットワークの保守性がよくなる
【００３８】
また、検出手段４２が、外部に出力を行う構成を示したが、検出手段４２が故障を検出すると、図示しない記憶手段に信号を出力する構成としてもよい。そして、この記憶手段が、検出手段４２からの信号が入力されると、ＯＥ変換器４１からの電気信号のパケット１００の記憶を開始する。これにより光スイッチドライバ１２の故障によって、中継、転送できなかったパケット１００の送信履歴の確認、パケット１００の再送信等を行うことができる。
【００３９】
このように、光スイッチドライバ１２が故障し、光スイッチ３０に全く電圧が印加されないと、光スイッチ３０が異常時の経路、すなわち故障検出部４０に光信号のパケット１００を出力し、この光信号によって故障検出部４０が光スイッチドライバ１２の故障を検出するので、故障の検出を行うことができる。
【００４０】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。光ルータＲ２は、入力ポートＩＮ１、出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ３の１入力３出力の構成を示したが、Ｎ入力Ｍ出力（Ｎ、Ｍ：整数）とし、Ｘ型光スイッチ３１〜３３を複数組み合わせてもよい。
【００４１】
また、光スイッチ３０は、異常時の経路を選択した時、故障検出部４０のみに光信号を出力する構成を示したが、外部のネットワークに出力する構成、例えば、出力ポートＯＵＴ３と同じネットワークに接続する構成にしてもよい。
【００４２】
また、故障検出部４０は、光スイッチ３０と同じ筐体の光ルータＲ２内に設ける構成を示したが、光ルータＲ２の外部に設ける構成としてもよい。すなわち、光ルータＲ２に出力ポートを新たに設け、光スイッチ３０が異常時の経路に切り替えた場合、異常時の経路からの光信号を、新たに設けた出力ポートを介して、故障検出部４０に出力する構成としてもよい。
【００４３】
また、光スイッチドライバ１２が、光スイッチ３０に電圧を印加し、経路を切り替える構成を示したが、電流を出力し、経路を切り替える構成としてもよい。
【００４４】
また、光スイッチドライバ１２が、経路選択手段１１と一定時間ごとに通信を行う構成としてもよい。そして、経路選択手段１１が故障して応答がなくなると、光スイッチドライバ１２が、光スイッチ３０への電圧の印加を止める構成としてもよい。
【００４５】
さらに、光経路切替装置の例として、光ルータを挙げたが、光スイッチングハブに適用してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜６によれば、経路制御部が故障し、光スイッチに電流または電圧が入力されないと、光スイッチが故障検出部に光信号を出力し、この光信号によって故障検出部が経路制御部の故障を検出するので、故障の検出を行うことができる。
【００４７】
請求項６によれば、検出手段が故障を検出すると、記憶手段がＯＥ変換器で電気信号に変換されたパケットを格納する。これにより、中継、転送できなかったパケット１００の送信履歴の確認、パケットの再送信等を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示した構成図である。
【図２】光スイッチ３０の詳細な構成を示した図である。
【図３】従来の光ルータの構成例を示した図である。
【符号の説明】
Ｒ２　光ルータ
１０　経路制御部
３０　光スイッチ
３０ａ、３０ｂ　光導波路
３０ｃ　反射障壁部
３１〜３３　Ｘ型光スイッチ
４０　故障検出部
４１　ＯＥ変換器
４２　検出手段
１００　パケット
１０１　データ
１０２　アドレス情報

Claims

ネットワークから光信号のパケットが入力され、経路制御部がパケットの送信先アドレスによって、出力先のネットワークを選択し、経路の切り替え制御を行う光経路切替装置において、
前記経路制御部から電流または電圧が入力されると経路を切り替えて、前記出力先のネットワークに前記光信号を出力し、前記経路制御部から電流または電圧が入力されないと異常時の経路に切り替える光スイッチと、
この光スイッチの異常時の経路からの光信号が入力され、入力された光信号の光パワーレベルに基づいて経路制御部の故障を検出する故障検出部と
を備えたことを特徴とする光経路切替装置。
光スイッチは、異常時の経路からネットワークに光信号を出力することを特徴とする請求項１記載の光経路切替装置。
光スイッチは、
互いに交差する複数の光導波路と、
この光導波路の交差部分ごとに設けられ、電流または電圧の入力によって光信号を反射または透過する反射障壁部と
を有することを特徴とする請求項１または２記載の光経路切替装置。
光スイッチは、プラズマ効果を用いた全反射型光スイッチであることを特徴とする請求項３記載の光経路切替装置。
故障検出部は、
光信号を電気信号に変換するＯＥ変換器と、
このＯＥ変換器からの電気信号の信号レベルによって故障を検出する検出手段と
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光経路切替装置。
故障検出部は、検出手段が故障を検出することにより、ＯＥ変換器からのパケットを記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項５記載の光経路切替装置。