JP2005260403A - 光トランシーバ装置及び光送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な機構をもって、安定な通信経路の切り替えを実現することにある。
【解決手段】 複数の光波長λ１，λ２を発振できる光送信手段６と、複数の光波長λ３，λ４を受信できる光受信手段７と、光受信手段７の入力レベルを検出するモニタ手段８と、モニタ手段８の信号により光送信手段６の発振波長を制御する制御手段９を有し、光送信手段６及び光受信手段７は複数の光ファイバ線路５ａ，５ｂに受動素子１１を介して接続され、受動素子１１は光ファイバ線路５ａと波長λ１，λ３を対応させると共にファイバ線路５ｂと波長λ２，λ４を対応させる機能を有し、光送信手段６で波長λ１（λ２）の光を出力する一方、光受信手段７で受信される波長λ３（λ４）の受光レベルが低下したことがモニタ手段８により検出されたときに、制御手段９は、一且、光送信手段６からの光出力を一定時間停止した後、光送信手段６の発振波長を波長λ１（λ２）から他の波長λ２（λ１）へ変更することにより、受動素子１１が変更された波長λ２，λ４に対応した光ファイバ線路５ｂへ通信経路を切り替える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光トランシーバ装置及び光送受信装置に関する。例えば、光ファイバ伝送に関連し、特に伝送信頼性向上のためにファイバ線路を二重化するための装置及び方法に利用できるものである。

近年、光ファイバ伝送システムが普及し、通信事業者の有する基幹伝送網のみならず通常のコンピュータ・ネットワークまでもがデータ伝送のリンクとして光ファイバ伝送を用いるようになっている。
一般に、光ファイバを用いるようなリンクは大容量のトラヒックを担うものであるので情報の疎通確保に対する信頼性を要求される。

信頼性を達成する手段として、光ファイバ線路の破断に対して経路を二重化することにより通信の途絶を避ける方法がある。
一例として、図５に示すような構成が挙げられる。
ネットワークノード装置１には光トランシーバ２ａ，２ｂを挿入するポート３ａ，３ｂがある。
光トランシーバ２ａ，２ｂの動作は、ネットワークノード装置１中のスイッチ４にて操作されている。

また、光トランシーバ２ａ，２ｂにはそれぞれ光ファイバ線路５ａ，５ｂが接続されている。
通常は、光トランシーバ２ａが稼動中の状態にあり、光ファイバ線路５ａを用いて通信を行っている。
ネットワークノード装置１が光ファイバ線路５ａを介する通信において異常を検知したときには光ファイバ線路５ａ上に異常が発生したとみなし、スイッチ４を用いて動作させる光トランシーバを２ａから２ｂに切り替える。

これにより、使用する光ファイバ線路が５ａから５ｂに切り替えられる。
ここで、ネットワークノード装置１が検知できる異常には、光入力レベルの低下、クロック抽出の失敗、フレーム構造の異常、対向装置からの警報などがある。
また、特許文献１に示されるような光クロスコネクトと複数の光トランシーバを有する装置とを用いる方法がある。

これは、各ネットワークノード装置が記憶しているリング型通信網の構成と、装置が検出した現状の光ファイバリングの通信状態とを対比して、通信が断となったときに使用する光トランシーバ（トリビュタリＩＦ）を変更することで通信経路や使用する光波長の切り替えを行うものである。
特開２００３−１４３１７１

しかしながら、これらの方法は装置の構成が複雑であり、また、光ファイバ通信経路の切り替えに関してネットワークノード装置にて複雑な処理を行う必要があるという問題があった。
例えば、図５に示すような構成では、光トランシーバを２つ必要とする。

また、特許文献１に示されるような方法では、加えて光クロスコネクト等の複雑な機構を必要としている。
また、いずれの方法においても切り替え制御はネットワークノード装置が行うこととなる。

本発明は、上述した背景技術に鑑み、簡易な機構をもって安定な経路切り替えを実現することを目的としている。

上記課題を解決する本発明の請求項１に係る光トランシーバ装置は、複数の光波長を発振できる光送信手段と、複数の光波長を受信できる光受信手段と、前記光受信手段の入力レベルを検出するモニタ手段と、前記モニタ手段の信号により前記光送信手段の発振波長を制御する制御手段を有することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項２に係る光トランシーバ装置は、請求項１記載の光トランシーバ装置において、前記光送信手段は、複数の、それぞれ相異なる波長で発振するレーザ光源を備えることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項３に係る光トランシーバ装置は、請求項１記載の光トランシーバ装置において、前記光受信手段は、複数の受光器及び波長合分岐を行う受動素子を備えることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項４に係る光トランシーバ装置は、請求項１，２又は３記載の光トランシーバ装置において、前記光受信手段で受信される波長の受光レベルが低下したことが前記モニタ手段により検出されたときに、前記制御手段は、一且、前記光送信手段からの光出力を一定時間停止した後、前記光送信手段の発振波長を停止した波長から他の波長へ変更することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項５に係る光送受信装置は、請求項１，２，３又は４記載の光トランシーバ装置において、前記光送信手段及び前記光受信手段は複数の光ファイバ線路に受動素子を介して接続され、当該受動素子は前記光ファイバ線路のそれぞれと複数の波長を対応させる機能を有することを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項６に係る光送受信装置は、請求項５記載の光送受信装置において、前記受動素子は、前記光送信手段が発信波長を変更するに伴い、変更された波長に対応した前記光ファイバ線路へ通信経路を切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、光クロスコネクト等の複雑な装置によらず受動素子を用いて経路の切り替えを行うことが出来る。
また、経路の二重化に際して光トランシーバを複数個使用する必要も無く、一つのみで済むので構成が簡易なものとなる。

更に、通信状態異常の検出手段として受光レベルの判定を用いるため、検出機構も簡易なものとすることができ、また、波長切り替え時に一旦発光を停止することにより安定した切り替え動作が可能となる。
また、対向装置の動作状態などのシステム動作状態を把握することも可能となる。

本発明に係る光トランシーバの機能ブロックを図１に示す。
図１に示すように、光トランシーバ２ｃはネットワークノード装置１の有するポート３に挿入される。
光トランシーバ２ｃは、複数の波長で発信することのできる光送信機６、光受信機７、光受信機７に接続されるモニタ回路８、モニタ回路８の出力を受けて光送信機６を制御するドライバ９及びポート３とのインタフェース回路１０を有する。

インタフェース回路１０は、ポート３を介してネットワークノード装置１から受け取った信号をもとに光送信機６に与える変調信号を生成する。
また、インタフェース回路１０は、光受信機７より出力された信号を整形してポート３を介して装置１に送る機能をもつ。
また、インタフェース回路１０は、ポート３から供給される光トランシーバ駆動のための電力の受電や、光トランシーバ動作状態をネットワークノード装置１に通知したり、ネットワークノード装置１からの光トランシーバ駆動制御信号を受信したりするなどの機能を有してもかまわない。

モニタ回路８は、光受信機７の出力を監視しており、光受光レベルが予め設定されたレベルを閾値とし、閾値よりも小であることを検出した場合にはドライバ９にその旨を通知する機能を有する。
ドライバ９は、インタフェース部１０から供給される変調信号をもとに光送信機６を駆動するとともに、モニタ回路８からもたらされた光受光レベルについての情報を受けて光送信機６の発振波長を変化させる機能、及び内部にタイマを有し、予め設定した時間のあいだ光出力を停止する機能とを有する。

光送信機６及び光受信機７は、光フィルタ１１を介して、光ファイバ線路５ａ，５ｂに接続されている。
光フィルタ１１は、光フィルタに入射若しくは出射した光の波長と出射若しくは入射する光ファイバとを対応づける機能を有する、波長依存性を持つ受動素子である。
このような受動素子として、波長周回性をもつアレイ型導波路格子や、グレーティングミラーを用いた波長分離フィルタや、光バンドパスフィルタと光結合器からなる装置の適用が考えられる。

光ファイバ線路５ａ，５ｂのもう片端にも同様の装置が接続されており、これら対向する装置間で通信が行われる。
以上により光ファイバ線路５ａ，５ｂを用いた経路の二重化が行われている。
光送信機６の発振波長は複数の値を取り得、また、光受信機７は複数の波長に対し感度を有する。
ここでは説明の簡単のため、光送信機６は２つの相異なる波長λ１，λ２で発振できるものとする。

また、光フィルタ１１は、光ファイバ線路５ａに対し波長λ１，λ３を、光ファイバ線路５ｂに対し波長λ２，λ４を、それぞれ対応づけているとする。
また、対向する光通信装置にあっては、２つの相異なる波長λ３，λ４で発振できるものとする。
なお、ここにおいては説明を簡単にするため光ファイバ線路５ａ，５ｂの２経路のみの切り替えを行うものとしてあらわしてあるが、３経路以上であってもかまわない。

本発明にあっては、光送信機６の扱うことの出来る波長の数や光フィルタ１１に接続できる光ファイバの数に応じて経路数を増やすことが出来る。
以下、これの光送信機の発振波長の切り替え動作の概要について述べる。

まず、本装置の初期状態として、光送信機６は波長λ１で発振を行うものとする。
このとき、対向する光通信装置との通信は、図中実線で示す通り、光ファイバ５ａを用いて行われる。
通常に光ファイバ通信が行われているときには、光受信機７には対向する光通信装置からの光信号が入射しており、その光パワーは通信を安定に行うに足る、予め設定された閾値以上にある。

対向する光通信装置の光送信機が初期状態において、波長λ３で発振しているとすると、通信は、図中実線で示す通り、光ファイバ線路５ａを用いて行われている。
つぎに、光通信に使用している光ファイバ５ａの破断等により通信が正常に行われなくなったときには、先ず光受信機７に入射する波長λ３の光パワーのレベルが低下する。
光レベルを随時に監視しているモニタ８にて、予め設定した閾値より小さくなったことが検出されると、モニタ８はドライバ９に光レベル低下に関する情報をもたらす。

ドライバ９は、もたらされた情報である光レベル低下をトリガとして、光送信機６の発振を予め設定した時間の間停止し、その後に波長λ２にて発振を行うように制御する。
光フィルタ１１は、波長λ２の光は光ファイバ線路５ｂに対応づけているので、爾後の光信号は、図中破線で示す通り、光ファイバ線路５ｂを介して送信されることとなる。

対向する光通信装置においても同様の波長切り替えがおこなわれ、波長λ４の光信号を送信するならば、通信は、図中破線で示す通り、光ファイバ線路５ｂを介して行われることとなり、光通信経路の切り替えが達成される。
ここで、光出力の停止により、更に安定な切り替えを実現することができる理由を述べる。

本光トランシーバを対向して用いているときに、外部雑音等による光レベルの誤認識や、光ファイバ線路の瞬断などの瞬間的な光レベルの変動があった場合に、あい対する本発明に係る光トランシーバのいずれか片側のみが切り替えを開始してしまい、使用する光線路の不整合が発生する可能性がある。
これの対策として波長切り替えを行うときには一旦、光出力を停止することにより、対向する光トランシーバに意図的に光レベル低下を検知させ、対向する光トランシーバにも切り替えを開始させるという方法をとることにより、あい対する光トランシーバ双方ともに切り替えを行うようにすることで安定な切り替えが実現できる。

またドライバ９中に、モニタ８からもたらされる情報をトリガに起動する、予め設定した時間の間、動作するタイマを具備し、そのタイマが満了するまでの間は波長を切り替えないようにすることで、雑音や瞬断に対する過敏な反応を抑えるようにしている。
更に、ドライバ９において光出力を停止している時間を定めるのにもタイマを用いることが可能である。

以上、述べたように本装置にて検出する光通信状態の異常は光レベルの低下という光通信において最も基本的な物理量であり、その検出機構も簡易なものである。
また、光通信経路の切り替えは、光送信機の波長切り替えと受動素子の組み合わせという簡易な構成で行われる。

上記動作のフローを図２に示した。
電源投入ステップＳ１の後、ステップＳ２に示すように先ずλ１にて発光する。
このとき、条件分岐ステップＳ３にあるように受光レベルをモニタし、光レベルが閾値以下でなければ通信確立ステップＳ４とする。
通信確立後も随時条件分岐ステップＳ３にて光レベルを判定しつづける。
また、光レベルが閾値以下ならば、タイマ設定・起動ステップＳ５へ移行し、タイマを起動する。

このタイマは、光レベルの瞬間的な変動に対する過敏な反応を抑制するために、一定時間の間に光レベルが閾値以下である状態が持続するかどうか観察するためのものである。
観察は、ステップＳ６において行われ、一定時間の間に光レベルが閾値より大きくなれば、通信確立ステップＳ４へ移行する。
一定時間の間、光レベルが閾値以下の状態のまま、ステップＳ７でタイマが満了すると、今度はタイマ設定・起動ステップＳ８へ移行する。

そして、光源発光停止ステップＳ９にて、λ１の光出力は停止され、ステップＳ１０の条件分岐にてタイマ満了が確認されるまで停止は維持される。
タイマ満了後、ステップＳ１１にて別の波長λ２で光源の発光が始まり、再び条件分岐ステップＳ３へ移行する。
ステップＳ３にて受光レベルが閾値を下回っていることが検出されなければ、通信確立ステップＳ４へ移行し、切り替えは完了する。

ここで、上述したステップＳ１〜Ｓ１１を光トランシーバ２ｃ内部に設けたドライバ９により単独で実現するようにすると、ネットワークノード装置１自体は経路切り替えの処理に関係なくなるので構成が簡単になる。
なお、上述したステップＳ１〜Ｓ１１は、ネットワークノード装置１からインターフェース１０を介した指令を受けてドライバ９が実行するようにしても良いし、更に、ハードウェアによって実現するものに限らず、コンピュータソフトウェアで実現しても良い。

本発明の第一の実施例を図３に示す。
図中、８ａは光受信機７にて受光した光のパワーレベルを検出するレベルモニタ、１２ａ，１２ｂは光送信機６中に備え付けられた、それぞれ相異なる波長λ１，λ２で発振するレーザ光源、１３はレーザ光源１２ａ，１２ｂの光を同一光路に導く光結合器である。
レベルモニタ８ａにおいて受光パワーが予め設定したレベル以下であることを検知した場合、これをドライバ９に通知する。

ドライバ９はレーザ光源１２ａ，１２ｂのいずれかを動作させているが、レベルモニタ８ａからの通知を受け取ったときには動作させるレーザ光源１２ａ，１２ｂを切り替える。
受動素子である光フィルタ１１により、波長に応じて光ファイバ線路５ａ，５ｂのいずれかに経路が振りかえられる。
以上の動作により、受光パワーレベルが小さいときには別経路に切り替えを行うことができる。

このように説明したように、本実施例によれば、光クロスコネクト等の複雑な装置によらず、受動素子である光フィルタ１１を用いて、通信経路の切り替え処理を行うことが出来る。
また、経路の二重化に際して、光トランシーバを複数個使用する必要も無く、一つの光トランシーバ２ｃのみで済むので構成が簡易なものとなる。

更に、通信状態異常の検出手段として、光受信機７による受光レベルの判定を用いるため、検出機構も簡易なものとすることができる。
また、光送信機６は、波長切り替え時に一旦発光を停止するので、安定した切り替え動作が可能となる。

本発明の第二の実施例を図４に示す。
図中、１４ａ，１４ｂは光受信機７中に備え付けられた受光素子、８ｂ，８ｃは受光素子１４ａ，１４ｂに接続されたモニタ回路である。
１１ａは、光受信機７中に備え付けられた波長合分岐フィルタであり、相異なる波長λ３，λ４を別々の方向に出射する機能をもつ。
光受光器７中において波長合分岐フィルタ１１ａは、波長λ３の光を受光器１４ａへ、波長λ４の光を受光器１４ｂにそれぞれ導くように設置されている。

通信が正常に行われているときには、図中実線又は破線の矢印で示すように、対向する同様の装置から送信される波長λ３，λ４のいずれかの波長が入射している。
即ち、受光素子１４ａ，１４ｂのいずれかに光が入射している。
受信が行われている受光素子１４ａ，１４ｂを特定することで、二重化した光線路である光ファイバ線路５ａ，５ｂのいずれを使用しているのか判定することが出来る。

また、図示したネットワークノード装置１と対向する装置（図示省略）において切り替えが行われている瞬間や、対向する装置が動作していないとき、或いは二重化した経路のいずれにも支障が発生しているときなどには受光素子１４ａ，１４ｂのいずれにも光は入射していないことになる。
従って、受光素子１４ａ，１４ｂの受信状態を解析することにより、通信システムの動作状態を推定することができる。

このように説明したように、本実施例によれば、光クロスコネクト等の複雑な装置によらず、受動素子である光フィルタ１１を用いて経路の切り替えを行うことが出来る。
また、経路の二重化に際して、光トランシーバを複数個使用する必要も無く、一つの光トランシーバ２ｃのみですむので構成が簡易なものとなる。
更に、異常の検出手段として、光受信機７による受光レベル低下を用いるため、検出機構も簡易なものとすることができる。
また、光送信機６は、波長切り替え時に一旦発光を停止することにより、安定した切り替え動作が可能となる。
更に、受光素子１４ａ，１４ｂの受信状態を解析することにより、二重化した光線路のうち何れを使用しているかを特定し、対向装置の動作状態などのシステム動作状態を把握することも可能となる。

以上、説明したように、本発明によれば、ネットワークノード装置の構成を簡略化できるとともに、安定的な経路の切替を行うことが可能になる。

本発明は、光ファイバ通信経路の切り替え方法及び装置として利用できるものである。

本発明の好適な態様による光ファイバ線路の切り替え装置の機能ブロック図である。 本発明の好適な態様による光ファイバ線路の切り替え方法を示すフローチャートである。 本発明の第一の実施例に係る光ファイバ線路の切り替え装置の機能ブロック図である。 本発明の第二の実施例に係る光ファイバ線路の切り替え装置の機能ブロック図である。 従来の光ファイバ線路の切り替え方法の例を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ ネットワークノード装置
２，２ａ，２ｂ，２ｃ 光トランシーバ
３，３ａ，３ｂ 光トランシーバを挿入するポート
４ 光トランシーバを切り替えるスイッチ
５ａ，５ｂ 光ファイバ線路
６ 光送信機
７ 光受信機
８，８ａ，８ｂ，８ｃ モニタ回路
９ ドライバ
１０ インタフェース
１１，１１ａ 光フィルタ
１２ａ，１２ｂ レーザ光源
１３ 光結合器
１４ａ，１４ｂ 受光素子
Ｓ１ 電源投入ステップ
Ｓ２ λ１にて発光ステップ
Ｓ３ 受光レベル低下検出による条件分岐ステップ
Ｓ４ 通信確立ステップ
Ｓ５ タイマ設定・起動ステップ
Ｓ６ 受光レベル低下検出による条件分岐ステップ
Ｓ７ タイマ満了による条件分岐ステップ
Ｓ８ タイマ設定・起動ステップ
Ｓ９ 光源発光停止ステップ
Ｓ１０ タイマ満了による条件分岐ステップ
Ｓ１１ 波長切り替え・光源発光開始ステップ

Claims (6)

1. 複数の光波長を発振できる光送信手段と、複数の光波長を受信できる光受信手段と、前記光受信手段の入力レベルを検出するモニタ手段と、前記モニタ手段の信号により前記光送信手段の発振波長を制御する制御手段を有することを特徴とする光トランシーバ装置。
2. 請求項１記載の光トランシーバ装置において、前記光送信手段は、複数の、それぞれ相異なる波長で発振するレーザ光源を備えることを特徴とする光トランシーバ装置。
3. 請求項１記載の光トランシーバ装置において、前記光受信手段は、複数の受光器及び波長合分岐を行う受動素子を備えることを特徴とする光トランシーバ装置。
4. 請求項１，２又は３記載の光トランシーバ装置において、前記光受信手段で受信される波長の受光レベルが低下したことが前記モニタ手段により検出されたときに、前記制御手段は、一且、前記光送信手段からの光出力を一定時間停止した後、前記光送信手段の発振波長を停止した波長から他の波長へ変更することを特徴とする光トランシーバ装置。
5. 請求項１，２，３又は４記載の光トランシーバ装置において、前記光送信手段及び前記光受信手段は複数の光ファイバ線路に受動素子を介して接続され、当該受動素子は前記光ファイバ線路のそれぞれと複数の波長を対応させる機能を有することを特徴とする光送受信装置。
6. 請求項５記載の光送受信装置おいて、前記受動素子は、前記光送信手段が発信波長を変更するに伴い、変更された波長に対応した前記光ファイバ線路へ通信経路を切り替えることを特徴とする光送受信装置。

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