JP2008113373A

JP2008113373A - マルチリング光ネットワークシステム

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Publication number: JP2008113373A
Application number: JP2006296498A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Tsuritani; 剛宏釣谷; Tomohiro Otani; 朋広大谷
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-15

Abstract

【課題】リング構成光ネットワーク間に跨って伝送される光信号を高品質に維持して伝送可能であり、しかも波長の管理運用が容易なマルチリング光ネットワークシステムを提供すること。
【解決手段】光ネットワーク1,2は、WSSで構成されたWXC装置を含むノード1-1〜1-5,2-1〜2-5をリング状に接続することにより構成される。光ネットワーク1,2間を結合する伝送路3の途中にノード4を配置する。ノード4は、信号品質管理・改善機能を有し、伝送されてきた光信号の品質劣化を補償する。ノード4に波長変換機能も持たせ、伝送されてきた光信号の波長を宛先ノードまでで使用し得る波長に変換するようにすることもできる。ノード4を配置せずに、あるいはノード4に加えてノード1-1,2-1に信号品質管理・改善機能を持たせることもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチリング光ネットワークシステムに関し、特に、リング構成光ネットワーク間に跨って長距離伝送される光信号の品質を高品質に維持できるマルチリング光ネットワークシステム関する。

ROADM(Reconfiguable Optical Drop Multiplexer)などの光スイッチングノード技術の発展により、比較的伝送距離が短くて済む大都市エリア内などでは、リング構成光ネットワークが展開されている。リング構成光ネットワークを複数接続してマルチリング光ネットワークシステムを構成することにより、大都市間を接続する長距離での光信号の伝送が可能になる。マルチリング光ネットワークシステムでは、リング構成光ネットワーク間にDWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)装置を介在させるのが一般的である。

図６は、従来のマルチリング光ネットワークシステムを示すブロック図である。ここでは、リング構成光ネットワーク1-2間を、DWDM装置 51-1,51-2および光ファイバなどの伝送路3を介して接続して構成したマルチリング光ネットワークシステムの例を示している。光ネットワーク1,2はそれぞれ、大阪、東京などといった大都市エリアに展開され、伝送路3は、長距離を接続するものとなる。

光ネットワーク1,2の各ノード1-1〜1-5,2-1〜2-5は、OEO変換により光信号をアド(Add)/ドロップ(Drop)するROADMで構成される。例えば、光ネットワーク1側から光ネットワーク2側にトラフィックを渡す場合、光信号をROADM1-1でドロップし、ROADM2-1でアドする。

ROADMは、固定１波長の光信号だけをアド/ドロップすることが可能であるので、ノード(ROADM)1-1は、光ネットワーク1から光ネットワーク2に渡すべき光信号を１波長ずつ光的にドロップしてDWDM装置51-1に入力する。DWDM装置51-1は、OEO変換機能を有し、入力された光信号を波長分割多重(WDM)して伝送路3に送出する。光ネットワーク2側のDWDM装置51-2は、伝送路3により伝送されてきたDWM光信号を波長分離し、ノード(ROADM)2-1は、波長分離された光信号を１波長ずつ光ネットワーク2にアドする。

しかしながら、WSS(Wavelength Selective Switch)の発展により、WSSで構成されたWXC(Wavelength Crossconnect:波長クロスコネクト)装置を含むノード構成とすることにより、波長分割多重(WDM)光信号をそのまま任意のポートに出力することが可能となり、スルーの波長については、リング構成光ネットワーク間でWDM光信号のままトラフィック交換が可能になろうとしている。すなわち、WSSという、波長分割多重光信号をそのまま任意のポートに出力可能な光素子を用いて、波長多重信号を波長多重したまま他のリング構成光ネットワークへ渡すことが考えられている。

WSSという光素子を用いて波長分割多重光信号を多重したまま他のリング構成光ネットワークへ渡すことを考えた場合、光信号は、全光型(all-optical)でリング構成光ネットワーク間を跨って長距離伝送されることになるため、伝送品質の低下により高品質の確保が困難になるという課題が生じる。

本発明の目的は、上記課題を解決し、リング構成光ネットワーク間に跨って伝送される光信号を高品質に維持して伝送可能であり、しかも波長の管理運用が容易なマルチリング光ネットワークシステムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、WSSで構成されたWXC装置を含む複数のノードをリング状に接続することにより構成された第１および第２のリング構成光ネットーワークと、前記第１のリング構成光ネットワークの第１のノードと第２のリング構成光ネットワークの第２のノードを接続し、前記第１および第２のリング構成光ネットワーク間での光信号の伝送を可能にする伝送路と、前記伝送路の途中に配置され、伝送されてきた光信号の品質を管理しその低下を補償する信号品質管理・改善機能を有する第３のノードとを備えることを第１の特徴としている。

また、本発明は、前記第１および第２のノードの少なくとも一方も、伝送されてきた光信号の品質を管理しその低下を補償する信号品質管理・改善機能を有することを第２の特徴としている。

また、本発明は、WSSで構成されたWXC装置を含む複数のノードをリング状に接続することにより構成された第１および第２のリング構成光ネットーワークと、前記第１のリング構成光ネットワークの第１のノードと第２のリング構成光ネットワークの第２のノードを接続し、前記第１および第２のリング構成光ネットワーク間での光信号の伝送を可能にする伝送路とを備え、前記第１および第２のノードの少なくとも一方は、伝送されてきた光信号の品質を管理しその低下を補償する信号品質管理・改善機能を有することを第３の特徴としている。

また、本発明は、前記信号品質管理・改善機能を有するノードが、伝送されてきた波長分割多重光信号のうち信号品質が劣化している光信号を各波長ごとに選択または分離し、信号品質が劣化していない光信号を波長群として選択または分離する第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置と、前記第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置により選択または分離された信号品質が劣化している各波長の光信号の品質を管理しその低下を補償するデジタル再生装置と、前記デジタル再生装置により信号品質の低下が補償された光信号および前記波長選択スイッチまたは波長分離装置により選択または分離された信号品質が劣化していない光信号を多重化して送出する波長選択スイッチまたは波長合波装置を備えることを第４の特徴としている。

また、本発明は、前記信号品質管理・改善機能を有するノードが、伝送されてきた波長分割多重光信号を各波長ごとに選択または分離する第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置と、前記第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置により選択または分離された各波長の光信号の品質を管理しその低下を補償するデジタル再生装置と、前記デジタル再生装置により信号品質の低下が補償された光信号を多重して送出する波長選択スイッチまたは波長合波装置を備えることを第５の特徴としている。

また、本発明は、前記デジタル再生装置が、伝送されてきた光信号の波長をそれと異なる波長に変換する波長変換機能も有することを第６の特徴としている。また、本発明は、前記デジタル再生装置が、入力される光信号の波長をそれと異なる波長に変換するための、固定波長の光を送出する複数のレーザまたは波長可変のレーザを備えることを第７の特徴としている。

さらに、本発明は、前記信号品質管理・改善機能を有するノードが、光信号の伝送途中で障害が発生した場合および信号品質が低下した場合にはその旨の警報を上位システムに通知することを第８の特徴としている。

本発明によれば、第１および第２のリング構成光ネットワーク間での光信号の伝送を可能にする伝送路の途中の第３のノードや、第１および第２のリング構成光ネットワーク間を接続する、第１および第２のリング構成光ネットワークに含まれる第１および第２のノードが、光信号の品質を管理しその低下を補償する信号品質管理・改善機能を有するので、WSSを用いつつ、リング構成光ネットワーク間に跨って高品質の光信号を伝送することができる。

また、信号品質管理・改善機能を有するノードにさらに波長変換機能をもたせることにより、各光ネットワー内において独自に適当な波長を用いて光パスを設定できるので、光ネットワークごとの境界が明確となり、波長の管理運用を容易にすることができる。

さらに、光信号の伝送途中で障害が発生した場合および信号品質が低下した場合にその旨の警報を上位システムに通知するようにすることにより、光信号の伝送途中での障害発生や信号品質の低下を上位システムで把握でき、それに対して適切な処置を施すことが可能になる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明に係るマルチリング光ネットワークシステムの構成例を示すブロック図である。ここでは、図６と同様に、リング構成光ネットワーク1,2を接続して構成されたマルチリング光ネットワークシステムを示している。

光ネットワーク1,2は、WSSで構成されたWXC装置を含むノード1-1〜1-5,2-1〜2-5をリング状に接続することにより構成される。WSSは、任意の多波長が多重された光信号を光のまま分離してリング構成からドロップ(抽出)することができ、また、多波長が多重された光信号を光のままリング構成にアド(注入)することができる。しかし、光ネットワーク1,2間で光信号を光のままを長距離伝送することを考えた場合、信号品質の劣化が起こる。

そこで、本発明の一実施形態では、光ネットワーク1,2を接続する伝送路3の途中に、詳しくは後述する構成のノードを新たに配置する。すなわち、ノード1-1,2-1間を光ファイバなどの伝送路3で接続する場合、伝送路3の途中に、入力される光信号の品質を管理しその低下を補償する信号品質管理・改善機能を有するノード4を配置する。これにより、長距離伝送の場合でもWSSを利用したマルチリング接続を可能としつつ、信号品質を高品質に維持可能にする。なお、信号品質管理・改善機能を有するノード4は、伝送路3の中間の１箇所に限らず、適宜の複数箇所に配置してもよい。

図２は、ノード4の第１実施形態を示すブロック構成図である。ノード4は、第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置4-1、3R(reshaping,retiming,regenerating)機能を有するデジタル再生装置4-2および第２の波長選択スイッチまたは波長合波装置4-3を備える。

第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置4-1は、伝送されてきた波長分割多重光信号のうち信号品質が劣化している光信号を各波長ごとに選択または分離し、信号品質が劣化していない光信号を波長群として選択または分離して各ポートから出力する。

デジタル再生装置4-2は、第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置4-1により選択または分離された信号品質が劣化している各波長の光信号の品質を管理しその低下を補償する。デジタル再生装置4-2での信号品質の管理やその低下の補償は、デジタル再生装置4-2が自律的に行うようにすることができ、あるいは上位システム5からユーザ操作または自律的に送出される指示に基づいて行うようにすることもできる。

第２の波長選択スイッチまたは波長合波装置4-3は、デジタル再生装置4-2により信号品質の低下が補償された光信号と第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置4-1により選択または分離された信号品質が劣化していない光信号を多重(WDM)化して送出する

各波長の光信号品質の劣化は、伝送路途中で適宜モニタしたり、エンドエンドのトランスポンダで監視することにより判定できる。第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置4-1および第２の波長選択スイッチまたは波長合波装置4-3は、この判定結果に従って制御される。これにより、信号品質が劣化している各波長の光信号はそれぞれデジタル再生装置4-2に通され、信号品質が劣化していない光信号は波長群として直接、第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置4-1と第２の波長選択スイッチまたは波長合波装置4-3間を伝送される。

通信サービス中に伝送路途中のモニタ装置やエンドエンドのトランスポンダでの信号品質を監視し、その結果に従って第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置4-1および第２の波長選択スイッチまたは波長合波装置4-3を制御することができるが、通信サービス中でないネットワーク建設時などに、試験的に通信を行って信号品質を監視し、信号品質が劣化している各波長の光信号がそれぞれデジタル再生装置4-2を通るように制御することもできる。

ノード4が備えるデジタル再生装置4-2の数は、予想される信号品質の劣化を考慮して定めることができる。例えば、試験的な通信で劣化する光信号が予め分かっていればその波長数分だけのデジタル再生装置4-2を備えればよい。また、劣化が予想される光信号に対処するのに十分な数のデジタル再生装置4-2を備えれば、光信号品質の劣化に十分に対処できる。さらに、一定数のジタル再生装置4-2を備え、劣化の大きい光信号の方から一定数の波長の信号品質を改善するようにしてもよい。
図３は、ノード4の第２実施形態を示すブロック構成図である。図３において図２と同一あるいは同等部分には同じ符号を付してある。第２実施形態は、第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置4-1が、波長分割多重光信号の全ての波長を各波長ごとに選択または分離する点、各波長ごとの光信号経路全てにデジタル再生装置4-2を備えている点で第１実施形態と異なる。

第１実施形態では信号品質が劣化していない波長群の光信号経路がデジタル再生装置を備えないのに対し、第２実施形態では各波長ごとの光信号経路全てがデジタル再生装置を備えるが、このデジタル再生装置に波長変換機能をも持たせることにより、各光ネットワー内では他の光ネットワーク内で使用されている波長を考慮することなく、独自に任意の波長を用いて光パスを設定可能にできる。

例えば、光ネットワーク1,2が異なるエリア(例えば東京と大阪)に設けられ、ノード4はエリア間を結合するものとして配置されることが想定される。この場合、各光ネットワーク1,2では独自に任意の波長を用いて波長パスが設定されるので、自ネットワークで用いている波長をそのまま他ネットワークに持ち越すことができない場合が生じる。このような場合でも、波長変換機能を持つノード4で波長変換を行って他ネットワークで用いられていない波長へと変換し、他ネットワークに含まれるノードまでの波長パスを設定できる。ノード4のデジタル再生装置4-2での波長変換は、固定波長の光を送出する複数のレーザまたは波長可変のレーザを備えることにより実現できる。

図４は、ノード4の信号品質管理・改善機能の説明図である。なお、図４において、図１と同一あるいは同等部分には同一符号を付している。図４では、光ネットワーク1内のノード1-2,1-3間に光パスAが設定され、光ネットワーク2内のノード2-4,2-5間に光パスBが設定され、さらに、光ネットワーク1,2を跨ってノード1-3,2-3間に光パスC-1,C-2が設定された状態を示している。

上述したように、光ネットワーク1,2間で光信号を光のまま伝送するには信号品質的に限界がある。ノード4は、デジタル再生装置4-2により信号品質をモニタし、光信号の伝送途中で障害が発生した場合や信号品質が低下した場合にはその旨の警報をマネージメントプレーン(MP)を介してサーバなどの上位システム5に通知する。上位システム5は、障害の発生が通知された場合にはその旨をユーザに通知して適切な対応をとるように促し、信号品質の低下が通知された場合には、ユーザ操作に基づき、または自律的にデジタル再生装置4-2に指示を送出してその低下を補償する。

信号品質のモニタや改善は、OEO変換して行う。信号品質は、OTN(optical transport network)技術やSDH(synchronous digital hierarchy)技術を利用し、リング端点ノード(例えば光ネットワーク1のノード1-3)から伝送されてきたOTNのOTUのオーバヘッド情報(BIP8)やSDHのオーバヘッド情報(BIP)をノード4でモニタすることにより判定できる。これは、従来知られている技術と同様に、リング端点ノード1-3から信号品質モニタのためのビットを伝送し、ノード4でパリティチェックを施し、誤りをカウントすることにより実現できる。また、信号品質の改善は、光信号が電気信号に変換された段階で該電気信号の品質を信号品質モニタの結果に応じて改善することにより実現できる。

以上により、光パスC-1,C-2のような長距離伝送による光信号の品質低下は、伝送路3の途中に配置されたノード4で補償される。また、ノード4は、後述するように、伝送されてきた光信号の波長を必要に応じて異なる波長に変換する。

図５は、ノード4の波長変換機能の説明図である。なお、図５において、図１と同一あるいは同等部分には同一符号を付している。光ネットワーク1側と光ネットワーク2側とで既に使用している波長が異なっている状況がある。このような状況下で、光ネットワーク1,2のノード間に光パスを設定する場合、宛先ノードまで通して単一波長を用いることができない場合が想定される。

例えば、図５に示すように、波長λ_１がノード2-4,2-5間の光パスBで既に使用されている状況において、光ネットワーク1側のノード1-3からアドされた波長λ_１の光信号を光パスC-1,C-2を通して光ネットワーク2側のノード2-3まで伝送しようとする場合、光ネットワーク2側では波長λ_１をそのまま使用することができない。このように、光ネットワーク1,2を通して単一の波長を用いることができない状況が生じる。

そこで、ノード4に波長変換機能を持たせ、光ネットワークごとの波長リソースを考慮した波長の光パスを設定可能にする。上記例の場合、ノード4は、光ネットワーク1側から波長λ_１の光信号を受け、光ネットワーク2側には波長λ_１以外の波長、例えば波長λ_２に変換して送出する。

これにより、WSSを用いつつ、光ネットワーク1,2間を跨って光パスを設定できる。また、各光ネットワー内では独自に適当な波長を用いて光パスを設定できるので、光ネットワークごとの境界が明確となり、波長の管理運用が容易になる。

ノード4での波長変換機能を実現するためには、まず、各光ネットワークのノード間で使用されている波長の情報を収集する必要がある。光ネットワーク1,2の各ノード1-1〜1-5,2-1〜2-5は、光波長モニタを備え、各ノード間で使用されている波長情報(波長そのもの，または波長番号など)を自律的に広告する。ノード1-1,2-1あるいはノード4は、広告された波長情報を基に光ネットワーク1,2における波長のトポロジー情報を知り、この情報をMPを介して上位システム5に通知する。各ノードが波長情報を広告する機能を持たない場合には、光ネットワーク1,2の各ノード1-1〜1-5,2-1〜2-5に、自己がモニタした光波長を上位システム5に通知する機能を持たせればよい。

上位システム5は、ノード1-1,2-1や4あるいはノード1-1〜1-5,2-1〜2-5から通知された波長情報を受け、宛先ノードまでのノード間で使用されていない適切な波長を選択し、伝送されてきた光信号を、選択した波長の光信号に変換して送出するようノード4に指示する。上位システム5での適切な波長の選択は、波長のトポロジ情報を表示させ、この表示を基にオペレータが選択指示したり、あるいは上位システム5が自律的にトポロジ情報を判断したりすることで可能である。

ノード4は、上位システム5から波長変換の指示を受けると波長変換を実行する。もちろん、波長変換を行う必要がない場合もある。波長変換は、固定波長の光を送出する複数のレーザ(選択切換)や波長可変(チューナブル)のレーザ(制御)を用いて実行できる。

以上、実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、種々に変形することができる。例えば、上記実施形態は、第１および第２のリング構成光ネットワーク1,2間を接続する伝送路3の途中にノード4を配置し、これに信号品質管理・改善機能を持たせたが、このようなノードを配置することなく、第１および第２のリング構成光ネットワーク1,2間を接続する、第１および第２のリング構成光ネットワークに含まれるノード1-1,2-1に信号品質管理・改善機能を持たせてもよく、ノード4に加えてノード1-1,2-1の少なくとも一方に信号品質管理・改善機能を持たせてもよい。

また、上記実施形態では、上位システム5が光ネットワーク1,2で使用されている波長を把握して波長変換の指示をノード4に送出するものとしたが、この機能をノード4のデジタル再生装置4-2に持たせることもできる。この場合には、デジタル再生装置4-2が、光ネットワーク1,2における波長のトポロジ情報またはノード単位の波長利用情報を把握し、この把握に基づいて適切な波長を選択し、波長変換を自動で行う。

また、第１実施形態のデジタル再生装置(図２)4-2に波長変換機能を持たせることもできる。この場合、デジタル再生装置4-2の数は、予想される信号品質の劣化だけでなく波長変換の必要性を考慮して定めればよい。例えば、信号品質改善および波長変換が必要となる最大波長数分のデジタル再生装置4-2を備えて光信号を各デジタル再生装置4-2に割り当てる。また、波長変換を最も多く必要とする場合の波長数分だけのデジタル再生装置4-2を備え、品質改善はその波長数分だけについて行うようにすることもできる。

上記実施形態では、２つの光ネットワーク1,2を接続して構成される単純なマルチリング光ネットワークシステムについて説明したが、本発明は、より多くの光ネットーワークが従属接続されたマルチリング光ネットワークシステムに適用できる。

本発明に係るマルチリング光ネットワークシステムの構成例を示すブロック図である。信号品質管理・改善機能を有するノードの第１実施形態を示すブロック図である。信号品質管理・改善機能を有するノードの第２実施形態を示すブロック図である。ノードの信号品質管理・改善機能の説明図である。ノードの波長変換機能の説明図である。従来のマルチリング光ネットワークシステムを示すブロック図である。

符号の説明

1,2・・・光ネットワーク、1-1〜1-5,2-1〜2-5,4・・・ノード、3・・・伝送路、4-1,4-3・・・波長選択スイッチ、4-2・・・デジタル再生装置、5・・・上位システム、51-1〜51-2・・・DWDM装置

Claims

ＷＳＳで構成されたＷＸＣ装置を含む複数のノードをリング状に接続することにより構成された第１および第２のリング構成光ネットーワークと、
前記第１のリング構成光ネットワークの第１のノードと第２のリング構成光ネットワークの第２のノードを接続し、前記第１および第２のリング構成光ネットワーク間での光信号の伝送を可能にする伝送路と、
前記伝送路の途中に配置され、伝送されてきた光信号の品質を管理しその低下を補償する信号品質管理・改善機能を有する第３のノードとを備えることを特徴とするマルチリング光ネットワークシステム。
前記第１および第２のノードの少なくとも一方も、伝送されてきた光信号の品質を管理しその低下を補償する信号品質管理・改善機能を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチリング光ネットワークシステム。
ＷＳＳで構成されたＷＸＣ装置を含む複数のノードをリング状に接続することにより構成された第１および第２のリング構成光ネットーワークと、
前記第１のリング構成光ネットワークの第１のノードと第２のリング構成光ネットワークの第２のノードを接続し、前記第１および第２のリング構成光ネットワーク間での光信号の伝送を可能にする伝送路とを備え、
前記第１および第２のノードの少なくとも一方は、伝送されてきた光信号の品質を管理しその低下を補償する信号品質管理・改善機能を有することを特徴とするマルチリング光ネットワークシステム。
前記信号品質管理・改善機能を有するノードは、伝送されてきた波長分割多重光信号のうち信号品質が劣化している光信号を各波長ごとに選択または分離し、信号品質が劣化していない光信号を波長群として選択または分離する第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置と、前記第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置により選択または分離された信号品質が劣化している各波長の光信号の品質を管理しその低下を補償するデジタル再生装置と、前記デジタル再生装置により信号品質の低下が補償された光信号および前記波長選択スイッチまたは波長分離装置により選択または分離された信号品質が劣化していない光信号を多重化して送出する波長選択スイッチまたは波長合波装置を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマルチリング光ネットワークシステム。
前記信号品質管理・改善機能を有するノードは、伝送されてきた波長分割多重光信号を各波長ごとに選択または分離する第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置と、前記第１の波長選択スイッチまたは波長分離装置により選択または分離された各波長の光信号の品質を管理しその低下を補償するデジタル再生装置と、前記デジタル再生装置により信号品質の低下が補償された光信号を多重して送出する波長選択スイッチまたは波長合波装置を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマルチリング光ネットワークシステム。
前記デジタル再生装置は、伝送されてきた光信号の波長をそれと異なる波長に変換する波長変換機能も有することを特徴とする請求項４または５に記載のマルチリング光ネットワークシステム。
前記デジタル再生装置は、入力される光信号の波長をそれと異なる波長に変換するための、固定波長の光を送出する複数のレーザまたは波長可変のレーザを備えることを特徴とする請求項６に記載のマルチリング光ネットワークシステム。
前記信号品質管理・改善機能を有するノードは、光信号の伝送途中で障害が発生した場合および信号品質が低下した場合にはその旨の警報を上位システムに通知することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のマルチリング光ネットワークシステム。