JP2008153887A - Optical switch device and optical signal transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現在普及が進んでいるFTTH(Fiber To The Home)などのアクセス網に適用可能な、光ネットワークに使用して好適な光スイッチ装置及び光信号送信装置に関する。 The present invention relates to an optical switch device and an optical signal transmission device suitable for use in an optical network, which can be applied to an access network such as FTTH (Fiber To The Home) which is now widely used.
現在、FTTH網は、PON(Passive Optical Network)と呼ばれるネットワーク形態となっている。PONは、光ファイバ網の途中にスターカプラ(光スプリッタ)と呼ばれる分岐装置を挿入することで、1本の光ファイバを複数の加入者宅に引き込んでいる。この方式は、電気装置を必要としないため設置が簡単であり、ユーザ毎に収容局から光ファイバを敷設する必要がないため経済的にFTTHを構築できると言う特徴がある。 At present, the FTTH network has a network form called PON (Passive Optical Network). The PON draws one optical fiber into a plurality of subscriber homes by inserting a branching device called a star coupler (optical splitter) in the middle of the optical fiber network. This method is characterized in that it does not require an electrical device and is easy to install, and since it is not necessary to lay an optical fiber from the accommodation station for each user, an FTTH can be constructed economically.
図16は、従来の光ネットワークの構成概要を示す図である。光ネットワークは、光ネットワーク端末(ONT)10、スターカップラー200、及び光ライン端末(OLT)からなる。スターカップラー200は、光ネットワーク端末10からの光信号を分岐して、n個の光ライン端末30に転送する。
FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional optical network. The optical network includes an optical network terminal (ONT) 10, a star coupler 200, and an optical line terminal (OLT). The star coupler 200 branches the optical signal from the
しかし、PONは、分岐のたびに分岐数に比例して光信号パワーが減衰するため、分岐が増加すると信号の誤り率が増加するという問題がある。また、PONは、すべての情報が分岐され、加入者に届き、加入者側で自身の情報だけを取捨選択するため、他ユーザの情報が物理的には届いていることになり、セキュリティ上の問題がある。 However, since the optical signal power attenuates in proportion to the number of branches at each branch, the PON has a problem that the signal error rate increases as the number of branches increases. In addition, since all information is branched and delivered to the subscriber, and only the user's own information is selected on the subscriber side, the information of other users is physically delivered. There's a problem.
そこで、本発明者らは、PCからの光信号を、1つの光スイッチにおいて、外部からの制御信号により事前に設定した時間間隔で切り替え、複数の出力ポート先のPCへ転送することを提案している(非特許文献1参照。)。
しかし、光ネットワークを構築するうえで、数多く使われる高速の光スイッチ装置の切り替えをすべて外部から制御するとなると、その制御のための通信系の負荷が大きくなってしまう。 However, if all of the switching of high-speed optical switch devices that are frequently used in the construction of an optical network is controlled from the outside, the load on the communication system for the control will increase.
本発明は、上記問題点に鑑み、光ネットワークを構築する光スイッチ装置の切替え制御のための通信系の負荷が小さい光スイッチ装置及び光信号送信装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical switch device and an optical signal transmission device having a small communication system load for switching control of an optical switch device that constructs an optical network.
本発明の光スイッチ装置は、所定時間であるスロットを単位として、1つの入力光通信路からの信号を複数の出力光通信路に切り替えて出力する光スイッチと、入力される制御信号を記憶する制御メモリと、該制御メモリから該制御信号を読み出して、スロット単位で前記光スイッチを所定の出力光通信路に切り替えさせる制御部とを備えることを特徴とする。 The optical switch device of the present invention stores an optical switch that outputs a signal from one input optical communication path by switching to a plurality of output optical communication paths in units of a slot that is a predetermined time, and an input control signal. A control memory; and a control unit that reads the control signal from the control memory and switches the optical switch to a predetermined output optical communication path in units of slots.
また、前記制御メモリは、時分割多重チャネル数のスロットからなるフレームに対して、複数のフレームに相当する記憶領域を有することで、光スイッチの新しい切り替えパターンにシームレスに切り替えることができる。 In addition, the control memory has a storage area corresponding to a plurality of frames with respect to a frame composed of slots of the number of time division multiplexed channels, so that it can be seamlessly switched to a new switching pattern of the optical switch.
また、前記制御メモリは、所定の出力光通信路を連続して選択するスロット数を記憶するものであり、前記制御部は、該制御メモリから読み出した該スロット数の分だけ連続して所定の出力光通信路を選択してから、切り替えるものであることで、1つのスロット毎に通信の終了及び開始を実行する必要がなくなり、DVD等の大規模コンテンツを高効率に分配することができる。 In addition, the control memory stores the number of slots for continuously selecting a predetermined output optical communication path, and the control unit continuously outputs a predetermined number of slots corresponding to the number of slots read from the control memory. By switching after selecting the output optical communication path, it is not necessary to end and start communication for each slot, and large-scale content such as a DVD can be distributed with high efficiency.
また、前記制御メモリは、前記光スイッチの入力光通信路から前記制御信号を入力することで、光スイッチ装置に対して特別の制御線を設ける必要がない。 The control memory does not need to provide a special control line for the optical switch device by inputting the control signal from the input optical communication path of the optical switch.
また、本発明の光スイッチ装置は、所定時間であるスロットを単位として、1つの入力光通信路からの信号を複数の出力光通信路に切り替えて出力する光スイッチと、前記入力光通信路から入力される周波数多重信号の内の1又は複数の所定の波長の信号を制御信号として前記光スイッチを切り替える制御部とを備えることを特徴とする。これにより、光スイッチ装置に直列並列変換器などが必要なくなり、光スイッチ装置の構成を簡単化することができる。 The optical switch device according to the present invention includes an optical switch that switches a signal from one input optical communication path to a plurality of output optical communication paths in units of a slot that is a predetermined time, and outputs the signal from the input optical communication path. And a control unit that switches the optical switch using a signal having one or a plurality of predetermined wavelengths of the input frequency multiplexed signals as a control signal. This eliminates the need for a serial-parallel converter or the like in the optical switch device, thereby simplifying the configuration of the optical switch device.
本発明の光信号送信装置は、入力されるパケットを宛先毎に記憶して、上記光スイッチ装置の、選択される所定の宛先のスロットにおいて当該宛先の前記パケットが集中的に読み出されるキューを備え、該キューから読み出されるパケットを該光スイッチ装置に送信することを特徴とする。 The optical signal transmitting apparatus of the present invention includes a queue that stores input packets for each destination and from which the packets of the destination are intensively read in a slot of a predetermined destination selected in the optical switch device. The packet read from the queue is transmitted to the optical switch device.
本発明によれば、予め切替えパターンを光スイッチ装置内のメモリに制御信号として記憶しておき、その制御信号に従って、光スイッチを切り替えるので、切替えに同期して外部から光スイッチ装置を制御する必要がなく、制御するためのシステムの負担が小さい。このため、光スイッチ装置を数多く使用する光ネットワークの実現が可能となる。 According to the present invention, since the switching pattern is stored in advance in the memory in the optical switch device as a control signal and the optical switch is switched in accordance with the control signal, it is necessary to control the optical switch device from the outside in synchronization with the switching. And there is little burden on the system for control. Therefore, it is possible to realize an optical network using many optical switch devices.
また、光スイッチの入力光通信路から制御信号を入力することで、特別の制御線が必要なくなり、やはり、制御するためのシステムの負担が小さくなる。 Further, by inputting a control signal from the input optical communication path of the optical switch, a special control line is not necessary, and the burden on the system for control is also reduced.
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施例1による光スイッチ装置を使う光ネットワークの構成概要を示す図である。本発明による光ネットワークは、光ネットワーク端末(ONT)10、光スイッチ装置20、及び光ライン端末(OLT)30からなり、光ネットワーク端末10と光スイッチ装置20との間はなんらかの制御ライン40で接続される。この制御ライン40については後述する。光ネットワーク端末10からの光信号は、光スイッチ装置20において、選択的に所定の光ライン端末30に転送される。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical network using an optical switch device according to a first embodiment of the present invention. The optical network according to the present invention comprises an optical network terminal (ONT) 10, an
図2は、実施例1による光スイッチ装置20の動作を説明するタイムチャートである。ここでは、#0〜#7の8つの出力ポートに対して1フレームを4スロットとして、フレーム単位で繰り返し光スイッチ装置20を切り替える例を示す。フレームはスロット#0〜#3からなり、スロット#0では、出力ポート#0のユーザAを選択し、スロット#1では、出力ポート#3のユーザCを選択し、スロット#2では、出力ポート#5のユーザEを選択し、スロット#3では、出力ポート#6のユーザFを選択して、これらの出力ポートに光信号を転送する。例えば、スロット#0で、出力ポート#0のユーザAが選択されている間は、光ネットワーク端末10からの光信号は、専ら出力ポート#0のユーザAに転送され、他の出力ポート#1〜#7には一切の光信号が転送されない。
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the
図3は、実施例1による光スイッチ装置の構成を示す図である。実施例1による光スイッチ装置は、光スイッチ21、制御メモリ22、及び制御部23からなる。光スイッチ21は、例えば1×NのPLZT(鉛(Pb)、ランタン(La)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)の酸化化合物)光スイッチを使うことができる(例えば、非特許文献2参照。)。制御メモリ22は、外部から入力される制御信号として各スロットにおいて選択する出力ポートを記憶する。制御部23は、制御メモリ22から制御信号を繰り返し読み出して、スロット毎に光スイッチ21を切り替える。制御信号は、100スロット毎など定期的にすべての光ライン端末30をポーリングして新たな通信要求を受け付け、それら新たな通信要求と現在の通信状況とからデータ量などを勘案して、新たな切替えパターンを決めることで作成することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the optical switch device according to the first embodiment. The optical switch device according to the first embodiment includes an
図4は、実施例1と従来技術の損失を比較する図である。図4は、縦軸を損失(dB)、横軸をユーザ数Nとして、光スプリッタを使う従来技術と1×8のPLZT光スイッチを使う実施例1(本発明と表記)における損失を示す。従来技術は、ユーザ数Nの増加と共に著しく損失が大きくなるのに対して、実施例1では、1つの光スイッチ装置の損失が6dB以下であり(非特許文献2参照。)、8を超えるユーザ数に対して光スイッチ装置をツリー状に接続配置するとして、ユーザ数の増加に対する拡張性が大きいことがわかる。 FIG. 4 is a diagram comparing the loss of Example 1 and the prior art. FIG. 4 shows the loss in the prior art using an optical splitter and the first embodiment using the 1 × 8 PLZT optical switch (denoted as the present invention), where the vertical axis represents loss (dB) and the horizontal axis represents the number of users N. In the prior art, the loss increases remarkably as the number of users N increases. In the first embodiment, the loss of one optical switch device is 6 dB or less (see Non-Patent Document 2), and the number of users exceeds 8. When the optical switch devices are connected and arranged in a tree shape with respect to the number, it can be seen that the expandability to the increase in the number of users is great.
図5は、実施例2による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートであり、図6は、実施例2による光スイッチ装置の構成を示す図である。実施例2の光スイッチ装置20は、制御メモリ22が各フレームの記憶領域を有する。そして、制御部23は、制御信号を読出して光スイッチ21を切り替えている間に、新しい切り替えパターンの制御信号を別の記憶領域に書き込む。図5において、フレーム番号0、1の記憶領域では、スロット#0〜#3でユーザE、A、F、Dに光信号を転送するものであって、フレーム番号0、1においてこの切り替えが実行されているとして、この間にユーザCが3スロット分の通信要求をして、ユーザFの通信量がフレーム番号1で通信が終了するものであると、フレーム番号1が終了する前にフレーム番号2の記憶領域にユーザE、A、C、Dに光信号を転送するように制御信号を書き込んでおく。こうすることによって、光スイッチ21の新しい切り替えパターンにシームレスに切り替えることができる。すなわち、新しい切り替えパターンに切り替える際に通信を休止する必要がない。さらに、この間にユーザBが2スロット分の通信要求をして、ユーザAの通信量がフレーム番号2で通信が終了するものであるとすると、フレーム番号2が終了する前にフレーム番号3の記憶領域にユーザE、B、C、Dに光信号を転送するように制御信号を書き込んでおく。なお、ここでは説明を単純にするために制御メモリが各フレームに相当する記憶領域を有するとしたが、それでは記憶領域が無限に必要となってしまうので、実際には複数のフレームに相当する記憶領域があれば、これを繰り返し使うことができることは言うまでもない。したがって、最低2つのフレームに相当する記憶領域があれば、これらを書込みと読出しとに交互に使うことによって同様の動作を実現することができる。
FIG. 5 is a time chart illustrating the operation of the optical switch device according to the second embodiment, and FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the optical switch device according to the second embodiment. In the
図7は、実施例3による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートであり、図8は、実施例3による光スイッチ装置の構成を示す図である。実施例3の光スイッチ装置20は、制御メモリ22が各出力ポートの記憶領域を有し、それぞれの出力ポートに連続して選択するスロット数を記憶する領域を有する。そして、制御部23は、そのスロット数だけ連続してその出力ポートを選択するように光スイッチ21を切り替える。ここでは、出力ポート#0(ユーザA)を連続して2回選択し、出力ポート#1(ユーザB)を連続して5回選択し、出力ポート#2(ユーザC)を連続して2回選択する例を示している。これにより、所定の出力ポートを複数スロット連続して選択する場合に1つのスロット毎に通信の終了及び開始を実行する必要がなくなり、DVD等の大規模コンテンツを高効率に分配することができる。なお、実施例2と実施例3は組み合わせて実現することができる。具体的には、制御メモリ22を、フレーム単位で、各出力ポートについて連続選択スロット数を記憶するものとする。この場合、各出力ポートの連続選択スロット数をフレームについて累積したものがフレームのスロット数となる。
FIG. 7 is a time chart for explaining the operation of the optical switch device according to the third embodiment, and FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the optical switch device according to the third embodiment. In the
図9は、実施例4による光信号送信装置の構成を示す図である。実施例4の光信号送信装置は、振り分け装置11及びキュー12を備える。振り分け装置11は、例えば非同期に送信されるイーサパケットを宛先毎にキュー12に記憶する。キュー12は、宛先毎に設けられ、記憶されたイーサパケットを光スイッチ装置のスロットに同期して宛先毎に読み出して送信する。その際、スロットの切り目では必要に応じてガードタイムを設ける。実施例4のイーサパケットは、一般的なパケットであってもよい。これにより、非同期で送信されるパケットをスロットに集中して送信することができ、効率的な通信を実現することができる。
FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the optical signal transmission device according to the fourth embodiment. The optical signal transmission device according to the fourth embodiment includes a distribution device 11 and a
図10は、実施例5による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートであり、図11は、実施例5による光信号送信装置の構成を示す図である。実施例5の光信号送信装置は、キュー12、RAM13、速度変換器14、及び合波器15を備える。実施例5はスロット毎にプロトコルを異ならせる方式である。キュー12は、実施例4によるキュー12と同じものであり、所定の宛先のイーサパケットを記憶しておき、スロットに同期して読み出して送信する。この場合、スロット毎に速度の異なるイーサパケットを送信することもできる。RAM13は、TDM(Time Division Multiplexing)データを記憶して、記憶より速い速さで読み出して送信するためのものである。速度変換器14は、アナログ信号の速度を速くして送信するためのものである。合波器15は、これらキュー12、RAM13、及び速度変換器14からの信号を合波して送信する。本発明はスロット毎に光通信路を切り替えるものであるので、選択された光通信路においては、他のスロットに拘束されず自由なプロトコルを採用することができる。すなわち、宛先毎に異なるプロトコルを採用することができる。
FIG. 10 is a time chart for explaining the operation of the optical switch device according to the fifth embodiment, and FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the optical signal transmitting device according to the fifth embodiment. The optical signal transmission apparatus according to the fifth embodiment includes a
図12は、実施例6による光スイッチ装置の構成を示す図である。実施例6の光スイッチ装置は、実施例1の光スイッチ装置の構成に、更に分波器25を備え、制御部23は、光電変換器24を備える。分波器25は、波長λoの光と波長λ1〜λnの光を分波する。光電変換器24は、波長λoの光を電気信号に変換して、制御信号とする。実施例6は、光ネットワーク端末(ONT)10から通信用の光ファイバを介して波長多重の1つの波長(この例ではλo)を使って制御信号を光スイッチ装置に送るものである。これにより、光スイッチ装置に対して特別の制御線を設ける必要がない。
FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of the optical switch device according to the sixth embodiment. The optical switch device according to the sixth embodiment further includes a
図13は、実施例7による光スイッチ装置の構成を示す図であり、図14は、実施例7による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートである。実施例7の光スイッチ装置の構成は、基本的に実施例6と同じであるが、制御信号として1波長で1ビットを送信する。図示の例では、8つの方路(すなわち、出力ポート)を選択する3ビットをλo〜λ2を使って送信する。例えば、スロット#1の時、λo=1、λ1=0、λ2=1として方路5を選択し、スロット#2の時、λo=1、λ1=0、λ2=0として方路4を選択するなどとする。これにより、1ビットのために1波長を使用するので、光スイッチ装置に直列並列変換器などが必要なくなり、光スイッチ装置の構成を簡単化することができる。光スイッチ装置をツリー状など多段に構成する場合は、各段について別の波長を割り当てて、1段目λo〜λ2、2段目λ3〜λ5、3段目λ6〜λ8、・・・などというように波長を使うことで実現することができる。
FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the optical switch device according to the seventh embodiment, and FIG. 14 is a time chart illustrating the operation of the optical switch device according to the seventh embodiment. The configuration of the optical switch device of the seventh embodiment is basically the same as that of the sixth embodiment, but transmits one bit at one wavelength as a control signal. In the example shown in the figure, three bits for selecting eight routes (that is, output ports) are transmitted using λo to λ2. For example, when
図15は、実施例8による光スイッチ装置の構成を示す図である。実施例8の光スイッチ装置20は、実施例1の光スイッチ装置の構成に、更に分波器25、光電変換器26、及びバッテリー27を備える。光ネットワーク端末(ONT)10は、レーザ又はLED(Light Emitting Diode)などの電気光変換器16からの特定の波長の強力な光を合波器17で通信用の波長と合波して光スイッチ装置20に送る。光スイッチ装置20は、受信した光を分波器25で電力用の波長と、通信用の波長とに分波して、光電変換器26は、電力用の波長の光を電気信号に変換し、バッテリー27を充電し、バッテリー27は、充電された電力を制御部23に供給する。これにより、光スイッチ装置に対して特別の電力線を設ける必要がない。
FIG. 15 is a diagram illustrating the configuration of the optical switch device according to the eighth embodiment. The
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to the said Example.
本発明は切替えによって光通信路を切り替えるものであるので、通信可能なスロットにおいては、通信は片方向だけでなく双方向に可能である。 Since the present invention switches the optical communication path by switching, communication is possible not only in one direction but in both directions in a communicable slot.
10 光ネットワーク端末
11 振り分け装置
12 キュー
13 RAM
14 速度変換器
15 合波器
16 電気光変換器
17 合波器
20 光スイッチ装置
21 光スイッチ
22 制御メモリ
23 制御部
24 光電変換器
25 分波器
26 光電変換器
27 バッテリー
30 光ライン端末
40 制御ライン
200 スターカップラー
10 Optical network terminal 11
DESCRIPTION OF
Claims (7)
入力される制御信号を記憶する制御メモリと、
該制御メモリから該制御信号を読み出して、スロット単位で前記光スイッチを所定の出力光通信路に切り替えさせる制御部と
を備えることを特徴とする光スイッチ装置。 An optical switch that switches a signal from one input optical communication path to a plurality of output optical communication paths and outputs the signal from a slot that is a predetermined time as a unit;
A control memory for storing input control signals;
An optical switch device comprising: a control unit that reads the control signal from the control memory and switches the optical switch to a predetermined output optical communication path in slot units.
前記制御部は、該制御メモリから読み出した該スロット数の分だけ連続して所定の出力光通信路を選択してから、切り替えるものである
ことを特徴とする請求項1又は2記載の光スイッチ装置。 The control memory stores the number of slots for continuously selecting a predetermined output optical communication path,
3. The optical switch according to claim 1, wherein the control unit selects a predetermined output optical communication path continuously by the number of slots read from the control memory and then switches the optical output path. apparatus.
前記入力光通信路から入力される周波数多重信号の内の1又は複数の所定の波長の信号を制御信号として前記光スイッチを切り替える制御部と
を備えることを特徴とする光スイッチ装置。 An optical switch that switches a signal from one input optical communication path to a plurality of output optical communication paths and outputs the signal from a slot that is a predetermined time as a unit;
An optical switch device comprising: a control unit that switches the optical switch using a signal having one or a plurality of predetermined wavelengths of frequency multiplexed signals input from the input optical communication path as a control signal.
An input packet is stored for each destination, and the optical switch device according to claim 1, 2 or 3, comprising a queue from which the packets of the destination are read in a concentrated manner in a slot of a predetermined destination selected. An optical signal transmission device that transmits a packet read from the queue to the optical switch device.
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