JP2004530363A - 光ｃｗｄｍシステム - Google Patents

Abstract

この発明は、複数のノードを含み、そのうちの少なくとも１つがマスタノードである多重化論理リング構造によって情報を光伝送するためのシステムに関する。上記リング構造は、同じ物理ファイバリング上の複数の論理光リングの組合せである。

Description

【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信システムおよびこのようなシステムにおける方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）と称される技術に基づく。ＷＤＭシステムには２つの異なる種類がある。第１の種類は、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）と称される。ＤＷＤＭシステムでは、送信機のレーザダイオードにおけるレーザチップは、ペルティエ素子によって冷却されて、レーザ光源をある波長で安定させる。ＤＷＤＭシステムの送信機における異なる光源の異なる波長は、互いに僅かに間隔を空けて配置され、典型的には５０ＧＨｚ〜２００ＧＨｚである。ＤＷＤＭシステムは、通常、光増幅器と組合せて用いられる。
【０００３】
既存する第２のＷＤＭシステムは、粗波長分割多重（ＣＷＤＭ）である。ＣＷＤＭは、異なるチャネルを生成するための、冷却されないレーザダイオードを用いる技術である。このようなダイオードの波長は温度とともにドリフトすることが可能であり、より安価な広帯域フィルタの使用に対して互換性がある。レーザダイオードの機械構造は、ＤＷＤＭシステムで用いられるレーザダイオードほど複雑ではない。
【０００４】
光伝送システムに対する１つの可能な構造は、少なくとも１つのファイバペアリングである。上記リングは複数のノードを含む。いくつかのノードは異なるリングを互いに接続する。上記ノードはマスタノードと称される。他のノードは、ユーザまたは加入者を含む異なるエンドポイントを光伝送システムに接続する。上記ノードは、このシステムのアクセスリングに接続される。
【０００５】
ファイバは都市のコアネットワークにおいて稀少な材料であり、１つのノードから別のノードに情報を伝送するための２つの技術、というよりむしろシステムが用いられる。一方のシステムは、電気的時分割多重方式（ＴＤＭ）アド／ドロップマルチプレクサを含むリング構造であり、他方のシステムは、ハブ型のアド／ドロップ構造を備えるＤＷＤＭリングである。
【０００６】
ＴＤＭアド／ドロップマルチプレクサリング構造では、アクセスリングにおけるすべてのノードは、マスタノードにより提供される容量を共有している。最大容量がノードのラインインターフェイスにより規定され、すべてのノードは同じラインインターフェイスを有する必要がある。リング上で移送されるすべてのトラフィックは各ノードにおいて終端され、こうして、各ノードはそれに直接隣り合うノードと通信する。論理および物理トラフィック構造はリングである。このリング構造のために、２ファイバリングインフラストラクチャを用いてトランスポートプロトコルにおけるシステムを保護することが可能である。この種類の構造は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ、ＤＴＭ、ＤＰＴおよびＲＰＲ規格において実現される。
【０００７】
ＤＷＤＭアド／ドロップマルチプレクサリング構造では、各アクセスノードは、それ自体の波長で、リングにおけるマスタに接続される。したがって、トラフィックパターンは、マスタをハブとして備えるスター型である。ＤＷＤＭシステムは移送システムとして用いられるが、このスター型トポロジは、イーサネット（Ｒ）スター型構造に大抵適合する。リングにおいてノードの数を増やす場合、光アド／ドロップフィルタにおける損失を補うのに増幅器を用いなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＥＰ １ ０６３ ８０３ Ａ１から、ＣＷＤＭ光リングネットワークは既に公知である。二重リング双方向光ファイバ伝送システムは、一連のアド／ドロップノードをハブと相互接続し、これにより、広く間隔をあけられた複数のＣＷＤＭチャネルが各リングに設定される。各ノードでは、光アド／ドロップモジュール（ＯＡＤＭ）は、誘電性薄膜フィルタ等の広帯域フィルタを含む。
【０００９】
上記フィルタは、１つまたは２つ以上のチャネルにおける情報を（ａ）受信機の目的で抽出するか、または（ｂ）送信機の目的で挿入するよう構成される。１つまたは２つ以上のチャネルにおける信号は、変調および復調を実行する標準の光送受信機により、ＯＡＤＭの信号に結合される。ネットワークの物理トポロジまたは構造がリングトポロジであるとしても、仮想トポロジとも称される論理トポロジはスター型である。これは、各ノードにおけるエンドポイントが、ハブに接続される他のエンドポイントと通信することを意味する。所望の場合、この公知のシステムにおけるハブは、選択されたＣＷＤＭチャネルの光バイパスが可能となるよう構成され、これにより、リング上の１対のアド／ドロップノード間での直接接続が可能となる。この接続はポイントツーポイントリンクとして特徴付けられる。これは、ネットワークシステムにおいて一度につき用いられる各波長に対して、互いに２つのポイントしか直接接続できないことを意味する。これにより、ノードの数およびこの公知のネットワークの容量を増す可能性が制限される。
【００１０】
発明の簡潔な説明
広帯域アクセスシステムの一般的な問題は、アクセスノードの数を増すことである。ＴＤＭリングのノードは利用可能な帯域幅を共有する。１ノードにつき最低限の帯域幅を保証しなければならない場合、１リングあたりのノード数の上限値が制限される。ポイントツーポイントＷＤＭシステムは高価であり、ハブ型のＷＤＭシステムはＴＤＭプロトコルに対しては最適化されない。これらは、代わりに、パケット交換網に最適化される。言い換えれば、今日多くのオペレータが直面する問題は、既存のインフラストラクチャを最新のネットワークに更新または移行することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
基本的な概念は、１つのファイバ上の異なる波長の光チャネルを組合せることにより、１ファイバ当りの伝送容量を増すことである。論理ＴＤＭリングトポロジに対して最適化される粗ＷＤＭ光アド／ドロップネットワーク構造が提案される。
【００１２】
さらに詳細には、この発明は、独立クレーム１に述べられるように、複数のノードを含む多重化論理リング構造によって情報を光伝送するためのシステムに関する。上記リング構造は、同じ物理ファイバリング上の、各々が特定の波長である複数の論理光リングの組合せである。可能な実施例が従属クレームに開示される。たとえば、１つのノードまたは複数のノードがマスタノードであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の１つの利点は、プロトコル透過ソリューションを提供することであり、これにより既存のシステムに適用しやすくなる。仮想ファイバペアのような波長チャネルは、既存のトラフィックへの割込なしに次々と追加することができる。
【００１４】
さらにまた、この発明の１つの利点は、異なる波長チャネルが、隣接するチャネルに干渉せず、このため情報を交換しないことである。
【００１５】
さらに１つの利点は、提案されるシステムによって、ＤＷＤＭシステムと比べて費用が大いに削減されることである。
【００１６】
さらに別の利点は、波長がもはや特定のアクセスノード専用ではないことである。同じ波長が、論理波長リングを生成するネットワーク全体にわたって数回追加および省かれる。
【００１７】
別の利点は、論理リングが、より多くのアクセスノードを接続するのにより少ない波長しか必要としないことである。たとえば、５つのアクセスコロケーションを接続するのにわずかに２つの波長だけでよい。
【００１８】
別の利点は、マスタノードにある高価なルータインターフェイスの数を減じ、これによりソリューションの総費用を減ずることである。
【００１９】
最後に、論理波長リングを展開することによりマルチキャスト機能が十分に活用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
発明の詳細な説明
図１は、情報を光伝送するためのシステムを示す概略図であり、上記システムは光ファイバネットワーク１０を含む。上記ネットワーク１０は、２つの地理的位置１２および１４、たとえばイェテボリとストックホルムとの間に配置される。システムのこの長距離部分はコアネットワーク１６と称され、ときにはバックボーンとも称される。コアネットワーク１６は、情報を伝送するための光ファイバの中継線を含む。このコアネットワーク１６から都市圏アクセスネットワーク（ＭＡＮ）リング１８に情報を伝える。少なくとも１つのマスタノード２０は上記ＭＡＮに接続される。マスタノードはＭＡＮおよびアクセスリング２２のための共通ノードである。アクセスリングは光ファイバペア（図示せず）を含む。一連のＯＡＤＭノード２４は上記ファイバペアに接続される。情報の受信および／または伝送のための加入者／クライアント装置は、加入者／クライアント接続２６を介して各ＯＡＤＭノードに接続される。
【００２１】
図２に示される図では、横座標が光波長、γであり、縦座標が光効果、Ｐ_optである。ＣＷＤＭ（粗波長分割多重）技術に基づく伝送システムでは、複数の光伝送帯域が光スペクトルの帯域に広がる。図２には、各々が１つのチャネル、λ_n（ｎ＝１、２、３、４、…）を含む４つの光伝送帯域が示される。異なる波長チャネルは互いに干渉しないよう分けられる。典型的なチャネル間隔は（周波数帯域における２４００ＧＨｚに対応する）２０ｎｍである。ＣＷＤＭは、異なるチャネルを生成するための、冷却されないレーザダイオードを用いる技術である。チャネル波長はレーザダイオードの温度とともに変化し得るが、もともとの波長が帯域の中央にあり間隔が十分あるので、レーザダイオードのドリフトはどんな問題も引起こさないだろう。これによりシステムの価格が引き下げられるが、１波長間隔につき可能なチャネルの数も同様に減じられるだろう。
【００２２】
図３は、この発明の実施例である多重化リング構造を示す概略図である。物理アクセスリング３０は、ファイバペアを構成する２つの光ファイバ３２および３４を含む。その中の１つがマスタノード３６である複数のノード３８は、上記リングおよびファイバペアに接続される。マスタノード３６はアクセスリングを都市規模ネットワーク、すなわちＭＡＮに接続する。しかしながら、リングが必ずしもマスタノードを含む必要はない。図１に示されるように、すべてのノードは物理的にファイバペアに接続されるが、論理的にはノード３８は異なる論理波長リング／チャネルλ_n（ｎ＝１、２、３、４、…）に接続される。これは、物理的に隣接するＯＡＤＭノード、すなわち隣接ノード３８が論理的に隣接するノード３８¹；３８²；３８³；３８⁴でなくてもよいことを意味する。ノード３８ⁿは論理ノードであり、同じ論理リングλ_nに属する。マスタノード３６はすべての論理リングに対する共通ポイントとして特徴付けられるので、１つの論理リングから別の論理リングへ情報を転送することが可能となる。マスタノードは、各々が論理リングに対応する複数のマスタノード要素３５ⁿ（ｎ＝１、２、３、４、…）を含む。
【００２３】
図４は、この発明に従った論理リング構造４０を示す図である。この発明は、ファイバペア（図３における３２および３４）を含む同じ物理ファイバリング上の複数の論理光リング４２ⁿ（ｎ＝１、２、３、４、…）を組合せる多重化リング構造４０を提供する。各論理リング４２ⁿは異なる波長帯域λ_nで作動する。各帯域間は、論理リング４２ⁿ間にクロストークがないような間隔にされる。各リングは、一連のＯＡＤＭノード４４、たとえば１つの波長が省略および／または追加されるが他の波長は最低限のクロストークで通過するような論理隣接ノードにより構成される。各ノード４４は、それが属する論理リング４２ⁿを規定する波長λ_nですべてのトラフィックを検索する。状況に応じて、このトラフィックは次いで、終端されるかまたは十分に再生成および／もしくは処理され、論理リングに送り戻され得る。マスタノード４３はすべての論理リングと交わり、波長を変換することにより、１つのリングから他のリングへトラフィックを転送することを可能にする。これは、多重化論理リングと、より大きなコアシステム、たとえば広域ネットワーク（ＷＡＮ）または都市規模ネットワーク（ＭＡＮ）との間でゲートウェイとしても機能する。１つのマスタノードは複数のノード４３ⁿ（ｎ＝１、２、３、４、…）をカスケード接続することにより作成される。この複数のノードの各々はマスタノードと交わるリングのうち１つに属する。各マスタノード要素は、すべての所望の波長が多重化されるまで、次のマスタノード要素に１つの波長を与え、これにより新しい波長を加える。
【００２４】
このネットワーク構造と他のネットワーク構造との間の違いが以下に示される。ＴＤＭリングのみと比べて、最大限のアクセスノード数はここでは、ネットワークで用いられる波長の数の倍数だけ増す。各波長アクセスノードは、物理的／地理的に隣接するノードではなく、波長が同じである隣接ノードと通信している。ＷＤＭハブ型リングに比べて、論理トラフィックパターンフローは依然として存在する。ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ、ＤＴＭ、ＤＰＴおよびＲＰＲのようなリングプロトコルは、論理リングインフラストラクチャが利用可能であるという仮定に基づく。ギガビットイーサネット（Ｒ）ネットワークでさえ、現代のスイッチおよびルータを用いてリングとして構成することができる。「ハブ型の」波長システムは、論理スター型トポロジに相当するのでこの仮定には従わない。
【００２５】
論理リングの概念では、既存の技術と一緒に新しい技術を自由に展開することができ、既存の技術およびインフラストラクチャへの変更は最低限ですむ。たとえば、
−ＤＴＭリング（ＤＴＭはシスコシステム社（Cisco System INC）の商標である）を既存のＳＤＨ／ＳＯＮＥＴメトロネットワークに加える。
【００２６】
−第２のＤＰＴリング（ＤＰＴはダイナーク社（Dynarc INC)の商標である）を既存のＤＰＴリングに加える。
【００２７】
−ギガビットイーサネット（Ｒ）リングを複数のリングに分ける。
【００２８】
−分散型ＨＦＣ同軸ケーブルの島を与える。
【００２９】
図５は、この発明のノードにおける光アド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）５０を示すブロック図である。マルチプレクサは、接点インターフェイスの東５４および西５５を介してアクセスリングのファイバペア５２および５３に接続される。情報はこのペア上でいずれの方向にも移送される。ＯＡＤＭの機能は次のとおりである。このノードは、ドロップフィルタ５１を用いてλ₂−チャネル情報を落とす。ＣＷＤＭ受信機５６を用いて上記情報を受取り、これを低価格の送受信機５７に送る。送受信機は、情報処理装置を含む処理ユニット５８への光接続または電気的インターフェイスである。処理された情報は低価格の送受信機を介してＣＷＤＭ送信機５９へ戻され、このＣＷＤＭ送信機５９により、処理された情報がλ₂チャネルへ伝送される。送信機は、同じファイバに情報を加える追加フィルタ６０に接続される。
【００３０】
図６は、この発明の実施例である、ネットワーク管理チャネルを備えたＣＷＤＭリング要素１００の電気領域におけるデータフローを示す。ネットワーク管理チャネルは、伝送信号チャネル１０１上の電気周波数領域における倍音として変調され得る。こうすることにより、１つのノードからの情報をシステムに分散させることができる。上記ＣＷＤＭリング要素１００は、パイロットトーン／倍音１０２を追加／除去するための装置を含む。分散された情報はたとえば、ノード間のリンク損失、または各ノードで集められる他の装置からの情報であり得る。
【００３１】
利用可能な情報は以下のとおりであり得る。
【００３２】
−ＣＷＤＭ送信機Ｔｘの送信電力
−ＣＷＤＭ受信機Ｒｘの受信電力
−ビットレート
−クライアント送信機Ｔｘの送信電力
−クライアント受信機Ｒｘの受信電力。
【００３３】
さらに、ＣＷＤＭリング要素１００は、ＣＷＤＭネットワークの光領域に要素を接続するインターフェイス１０４と、クライアントに要素を接続するインターフェイス１０６と、ビットレート検出のための装置１０８と、「任意のレート」クロック回復のための装置１１０と、マイクロコントローラ（ＰＩＣ）１１２とを含む。上記装置およびコントローラは、ＴＣＰインターフェイスを含むＮＭＢビルディングブロック１１４に接続され、情報および信号を通信することができる。上記ブロックは、イーサネット（Ｒ）Ｖ２４、Ｖ２８およびＲＳ２３２等の異なるプロトコルをサポートする。
【００３４】
図７は、この発明のさらに進んだ一実施例であるハイブリッドＣＷＤＭ−ＤＷＤＭシステム７０の論理リング構造を示す図である。この構造は図４における論理リング構造に類似しており、このため、用いられる同等の詳細に対する参照番号が対応する。ＣＷＤＭチャネルが約１３ｎｍの帯域幅の波長帯域を用いるという事実により、ハイブリッドシステムを構築することが可能である。チャネル帯域のうち１つが多重チャネルＤＷＤＭシステムのために用いられ、この場合、１６（λ₅〜λ₂₀）である。ＤＷＤＭシステムのアド／ドロップ構成はさらにハブ型の構成であり得、スター型トポロジ／構造とも称され、こうして、広帯域アクセスを特別に必要とするいくつかのノード７３がこのシステムにより提供され得る。ＤＷＤＭシステムには論理リング構造はなく、マスタから各ノード７３へのポイントツーポイント構造として機能する。これは、図８に示されるスペクトル図を有し得るハイブリッドシステムを構成するだろう。
【００３５】
図８は、図１において先に例示されたのと類似のスペクトル図である。横座標は光波長、λであり、縦座標は光効果、Ｐ_optである。ハイブリッドＣＷＤＭ−ＤＷＤＭシステム技術に基づく伝送システムは、光スペクトルの帯域に広がる複数の光伝送帯域を有する。第３のＣＷＤＭチャネルλ₃は、複数のＤＷＤＭチャネルλ₅〜λ₂₀と置換えられる。
【００３６】
図９は、ブロードキャストドロップノード設計９０を示す。このような設計は、ＣＷＤＭリングで実現され得る。たとえば、光信号によりチャネルλ₁−λ₁でケーブルＴＶを放送することは興味深い。この場合、異なるチャネルλ₁〜λ₄上のすべての信号のうち５％の光効果が、ネットワークファイバ９１に接続される光カプラ９２を用いて分けられる。信号のうち残りの９５％の光効果はネットワークファイバ９１を通って継続する。フィルタ９４はファイバ９３を用いて光カプラ９２に接続され、除去された信号が上記フィルタに伝えられる。フィルタは予め定められたＣＡＴＶ信号（この場合λ₃）を抽出し、残りの信号（λ₁〜λ₂およびλ₄）がフィルタの中を通るのを止める。予め定められたＣＡＴＶ信号は、ファイバ９６を介して、接続された受信機Ｒ_x９５に伝えられ、ここで光信号は電気領域に変換され得る。次のブロードキャストノードでは、同様の手順を行なう。唯一の違いは、光効果がどれだけ分けられるか、およびどのチャネル信号を上記フィルタに通過させるかである。
【００３７】
この種類のシステムを用いることによる利点は、トラフィック（たとえばケーブルＴＶ）が１つの波長上にあり、双方向トラフィック（たとえば音声、データ、…）が別の波長上にあることである。異なる端末装置を異なる波長とともに用いてもよい。
【００３８】
この発明は上述の好ましい実施例に限定されない。さまざまな代替例、変形例および同等物を用いてもよい。したがって、上述の実施例は、添付の特許請求の範囲により規定されるこの発明の範囲を限定するものとして理解されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】情報を光伝送するためのシステムの概略図である。
【図２】ＣＷＤＭシステムのためのスペクトル図である。
【図３】この発明に従った多重化リング構造の概略図である。
【図４】この発明に従った論理リング構造を示す図である。
【図５】この発明のノードにおける光アド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）を示すブロック図である。
【図６】ネットワーク管理チャネルを備えるＣＷＤＭリング要素の電気領域におけるデータフローを示す図である。
【図７】この発明のさらに進んだ一実施例であるハイブリッドＣＷＤＭ−ＤＷＤＭシステムの論理リング構造を示す図である。
【図８】この発明の別の実施例に従ったハイブリッドＣＷＤＭ−ＤＷＤＭシステム技術に基づく伝送システムのスペクトル図である。
【図９】この発明の実施例に従ったブロードキャストドロップノード設計を示す図である。

Claims (11)

1. 複数のノードを含む多重化論理リング構造によって情報を光伝送するためのシステムであって、
   前記リング構造は、同じ物理ファイバリング上の、各々が特定の波長である複数の論理光リングの組合せであり、各論理リングは複数のノードをリンクすることを特徴とする、システム。
2. 前記物理ファイバリングは、２つのファイバによりファイバペアに構成されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 各論理リングは異なる波長帯域で作動し、各論理リングは少なくとも２つのノードを含みかつサポートし、各ノードは前記論理リング上でそれに直接隣り合うノードと情報を交換することを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。
4. 各隣接するペアの帯域間は、論理リング間にクロストークがないような間隔であることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 各ノードは、それが属する論理リングを規定する波長帯域ですべてのトラフィックを検索することを特徴とする、請求項３または４に記載のシステム。
6. 各論理リングは、前記リングを規定する波長が追加または省かれるが他の波長は最低限のクロストークで通過するような一連のＯＡＤＭノードにより構成されることを特徴とする、請求項３から５のいずれかに記載のシステム。
7. ノードのうち少なくとも１つは、すべての論理リングに対する共通ポイントであるマスタノードであり、各前記マスタノードはすべての論理リングと交わり、波長を変換することにより１つの論理リングから他の論理リングへのトラフィックの転送を可能にすることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記システムは、少なくとも１つのネットワーク管理チャネルを含む少なくとも１つのＣＷＤＭリングを含み、ネットワーク管理チャネルは、ファイバ上で随意に伝送される前に周波数領域において電気的に多重化されることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のシステム。
9. 前記システムはＣＷＤＭシステムであり、チャネル帯域のうち少なくとも１つが多重チャネルＤＷＤＭシステムのために用いられることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載のシステム。
10. 前記システムは、少なくとも１つのブロードキャストドロップノードを有する少なくとも１つのＣＷＤＭリングを含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
11. 複数のノードを含む多重化論理リング構造によって情報を光伝送するための方法であって、
    同じ物理ファイバリング上の、各々が特定の波長である複数の論理光リングを組合せるステップを含み、各論理リングは、前記リング構造を作成するために複数のノードをリンクすることを特徴とする、方法。

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