JP2010539836A - フェイルセーフ光スプリッタ及び受動光ネットワークにおいて障害を分離する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、波長選択性光電気変換器（ＯＥ）と、ＡＣ／ＤＣスプリッタ（ＡＤ）と、エネルギー貯蔵器（ＥＲ）と、光スイッチ（ＢＳ）とを備えた、光回線終端装置を使用して電気通信信号を送信するための受動光ネットワークのための光スプリッタに関し、スプリッタ（ＳＰ）がデータ送信処理モジュール（ＤＭ）も備えることにより、光回線終端装置（ＯＬＴ）から送信されたデータ信号に基づいて光スイッチ（ＢＳ）を制御することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、波長選択性光電気変換器と、ＡＣ／ＤＣスプリッタと、エネルギー貯蔵回路と、光スイッチとを備えた、光回線終端装置を使用して電気通信信号を送信するための受動光ネットワークのための光スプリッタ、及び光回線をこのような光スプリッタに対して切断及び再接続する方法に関する。

受動光ネットワークは、中央局から光回線終端装置（ＯＬＴ）を介して光ネットワークユニット（ＯＮＵ）近くの加入者へ電気通信信号を配信する手段を提供する低コストアクセスネットワークである。中央局から加入者への方向がダウンストリームと呼ばれるのに対し、この逆方向はアップストリームと呼ばれる。単一のＯＬＴが完全な受動光のインフラ構造を通じていくつかのＯＮＵに接続されるので、ダウンストリーム通信はブロードキャストタイプのものになり、このことは、ＯＬＴに接続された全てのＯＮＵが、ＯＬＴにより配信される同じ信号を受信することを意味する。ＯＮＵからの全ての信号はスプリッタ内でのみ合成されるので、アップストリーム通信はポイントツーポイントタイプのものとなる。この合成はチャネルの共有を必要とし、これは通常、時分割多重メカニズムにより行われる。

通常の状況では、ＯＮＵは、事前に割り当てられたタイムスロット中にデータを送信する。２又はそれ以上の信号がぶつかり、重なってＯＬＴに到来した場合、信号の正しい復号化が危うくなることがある。ＯＮＵに障害があり、割り当てられたタイムスロットの外でデータ送信を開始した場合、このような状況が起こり得る。これにより、光ネットワーク全体が厳しいサービス拒否状態になり得る。

これまで、障害のあるＯＮＵが識別されると、このＯＮＵを物理的に切断するために技術者がその場所に派遣されていた。この手続き中、ネットワークは利用できないままとなり、結果としてネットワークのダウンタイムを引き起こす。

欧州特許第１３７６９１８号Ｂ１には、補助光回線を使用して、主要光回線上の信号に障害がある場合又は光回線が断線した場合に、スプリッタ内の双安定光スイッチがこの補助光回線に接続する受動光ネットワークが開示されている。双安定スイッチを制御するための電子回路は、電気通信信号が使用する範囲外の波長の光信号により作動する。主要光回線上の信号が所定の閾値未満になると、双安定スイッチが作動する。

この文献により構築されるネットワークは数多くの追加の光回線を必要とし、制御システム内で行われる分離戦略に従うことができない。

完全な受動光ネットワークにおけるスプリッタと、追加の光回線又は電気回線を使用せずに障害のあるＯＮＵを分離する方法とを提案することが本発明の目的である。

この目的は、請求項１に記載のスプリッタ及び請求項９に記載の方法により達成される。

本発明の実施形態は従属項に示す。

受動光ネットワークは、複数のＯＮＵが１つのＯＬＴに接続される、ツリー型又はスター型などのいずれの種類のものであってもよい。光信号送信は、異なる波長のアップストリーム及びダウンストリームに分けられ、波長の範囲が電気通信用途のために割り当てられる。ＯＮＵは、１つの波長をアップストリーム方向のために共有し、以前に割り当てられたタイムスロット内で送信を行う。ＯＮＵの１又はそれ以上が、割り当てられていないタイムスロット内で送信を行った場合、厳しいサービス拒否状態が生じる恐れがあり、障害のあるＯＮＵを分離しなければならない。これは、障害のあるＯＮＵが接続された最終スプリッタ内の光スイッチによって障害のあるＯＮＵをネットワークから切断することにより行われる。スプリッタ内のスイッチを制御するために、ＯＬＴからスプリッタへデータ信号が送信され、これらのデータ信号がスプリッタ内のデータ送信処理モジュールにより処理される。

データ送信処理モジュールは、制御システムが送信する光パワー信号により励起される電子回路である。この光パワー信号は、電気通信信号の範囲外の波長を使用する。パワー信号は、通常は光ダイオードである波長選択的な光電気変換器により受信される。光電気変換器から生じるエネルギーがエネルギー貯蔵器に蓄えられ、このエネルギー貯蔵器は、キャパシタアレイ、バッテリパック又は充電式バッテリ、或いは遅れて利用するための電荷を蓄えることができるその他のあらゆる電気又は電子装置構成であってもよい。

電気式ＡＣ／ＤＣスプリッタが、受信したパワー信号からＤＣ成分を分離し、これをエネルギー貯蔵器に供給する。パワー信号のＡＣ成分は、データ送信処理モジュールへ送られる。

データ送信処理モジュールには、スイッチ制御回路と、電力レベル制御回路と、データ送信回路とが含まれる。

電力レベル制御回路は、光回線終端装置からのデータをモニタし、データ信号が存在しなければスイッチ制御回路及びデータ送信回路の電源を切る。

光スイッチは、スイッチング処理中にしか電力を消費しない双安定スイッチであることが好ましい。この結果、スプリッタにより使用される電気エネルギーが最小限に抑えられる。

好適なスイッチは、通過する光の極性を変化させる液晶付きスイッチである。

別の好適なスイッチは、光ビームをオン又はオフ状態へ屈折させることができる、ＭＥＭＳ技術で作製されたミラー付きスイッチである。ミラーの代わりに、光信号を減衰させるために高く又は低くされた回折ストリップを使用することもできる。このような装置の双安定機能は、電源オフ後に最後に選択した状態を保つ双安定サスペンション機構により実現される。

ＭＥＭＳ技術の基本的な利点は、全光学部品を組み立てるための適合性である。このような装置は、光スイッチ部分及び電気ドライバインターフェイスで構成される。

光回線を光スプリッタに対して切断及び再接続する方法は、電気通信送信により使用される範囲外の波長のダウンストリームパワー信号を使用する。このパワー信号は、下流方向に全てのスプリッタへ配信される。通常のシステム動作中、各スプリッタのスイッチ部分は非アクティブなままであり、エネルギー貯蔵器内のエネルギーのみを収集する。

ＯＬＴが、アップストリーム信号内の障害状態を検出すると、制御システム内のソフトウェアエージェントが、スプリッタからＯＮＵへの光回線を切断して再接続することにより障害のあるＯＮＵを識別する。これは、データ送信回路により分析することができるデータ信号をパワー信号に含めて送信することにより行われ、このデータ信号がスイッチ回路を動作させることにより光回線を切断して再接続する。ＯＬＴはアップストリーム信号をモニタし、障害のある信号が消失すると、障害のあるＯＮＵが分離されて通常のシステム動作を進めることができる。これで障害のあるＯＮＵを交換することができる。機能的なＯＮＵが組み込まれると、これに光回線を再接続することができる。

通常のシステム動作では、スプリッタ内の電子回路の電源は切られている。スプリッタ内の起動手順を可能にするために、データ信号は長いプリアンブル段階から開始する。これにより、スプリッタが起動してデータ信号を正確に分析するのに必要な時間が与えられる。

説明するアーキテクチャは、物理層におけるＯＮＵの障害に対して積極的な対策を提供し、ネットワークのダウンタイムを最短化し、障害のあるソースの発見及び分離を容易にして、これらを受動光ネットワーク構造から遠隔切断できるようにする。

これは、真の全光学ネットワーク構造において補助光回線又は電気ケーブルを使用せずに達成される。電源切断機能の適用によりスプリッタ内のワット損が最小化され、スイッチング機能のための電源として光パワー信号を使用できるようになる。パワー信号が電気通信送信信号の範囲外にあるため、システムは既存の受動光ネットワークシステムと互換性を有する。スプリッタ内のスイッチの制御に使用するデータ信号をさらに拡張して将来の拡張をサポートすることができる。既存のネットワークに必要な変更は、ＯＬＴ及びスプリッタに限定される。全てのＯＮＵは同じ状態のままであり、ハードウェアのグレードアップに気付くことはない。

光回線上にパワー信号を供給するために使用される光電源は、ＯＬＴの統合部分であってもよく、又はスタンドアロン型モジュールとして実装してもよく、これにより提案する解決策の下位互換性が高められる。

本発明の好ましい実施形態を図で示す。

ネットワーク構造を示す図である。 スプリッタのブロック図である。

ツリー構成の光ネットワークを図１に示す。加入者の光ネットワークユニットＯＮＵが光回線を介してスプリッタＳＰに接続される。スプリッタは、制御信号ＣＳによって制御システムＣＯから制御される光回線終端装置ＯＬＴに接続される。

スプリッタＳＰからＯＮＵへ向かう光回線がダウンストリーム回線ＤＬであり、ＯＬＴへ向かう方向の逆向きの光回線がアップストリーム回線ＵＬである。

光回線上では、通信がアップストリーム信号とダウンストリーム信号とに分割され、これらはアップストリーム波長λｕ及びダウンストリーム波長λｄにより送信される。

制御システムＣＯはパワー信号も生成し、これが光回線終端装置ＯＬＴにおいて接合部Ｊにより光回線に注入される。このパワー信号は、アップストリーム信号及びダウンストリーム信号の範囲外の波長λｐを有する。したがって、パワー信号はスプリッタによって容易に検出することができる。

図２には、スプリッタＳＰのブロック図を示す。この例では、１つのアップストリーム回線ＵＬが８つのダウンストリーム回線ＤＬに分割される。また、ダウンストリーム回線ＤＬ上のアップストリーム信号は１つのアップストリーム回線ＵＬに合成される。これは、光分割及び合成要素１／２Ｓにより行われ、ここでは３段階にカスケードしている。

個々のダウンストリーム回線ＤＬは双安定スイッチＢＳを備え、これが光回線をスプリッタに対して切断又は再接続することができる。これらの双安定スイッチＢＳは、データ信号処理モジュールＤＭの一部であるスイッチ制御ユニットＳＣにより制御される。

パワー信号は、接合部Ｊによりアップストリーム回線ＵＬから抽出され、光電気変換器ＯＥに渡され、これが受動ＡＣ／ＤＣスプリッタＡＤに電力を供給する。パワー信号のＤＣ成分がエネルギー貯蔵器ＥＲにエネルギーを与える。ＡＣ成分は、電力レベルコントローラＰＣへ送られ、さらにデータ送信回路ＤＴへ送られる。この回路がデータ信号を分析し、ＯＬＴからスイッチ制御回路ＳＣに命令を渡す。

電力レベルコントローラはデータ信号上の活性をモニタし、活性が存在しなければ、データ送信回路及びスイッチ制御回路の電源を切る。双安定スイッチは、切り替えを行わない限り電力を消費しないので、スプリッタの電力消費量全体が最小限に抑えられる。

ＡＤ ＡＣ／ＤＣスプリッタ
ＢＳ 双安定スイッチ
ＣＯ 制御システム
ＤＬ ダウンストリーム回線
ＤＭ データ送信処理モジュール
ＤＳ データ信号
ＤＴ データ送信回路
ＥＲ エネルギー貯蔵器
Ｊ 光接合部
ＯＥ 光電気変換器
ＯＬＴ 光回線終端装置
ＯＮＵ 光ネットワークユニット
ＰＣ 電力レベル制御回路
ＳＣ スイッチ制御回路
ＳＰ 光スプリッタ
ＵＬ アップストリーム回線
１／２Ｓ １対２スプリッタ及びコンバイナ
λｄ 波長ダウンストリーム信号
λｐ 波長パワー信号
λｕ 波長アップストリーム信号

Claims (13)

1. 波長選択性光電気変換器（ＯＥ）と、ＡＣ／ＤＣスプリッタ（ＡＤ）と、エネルギー貯蔵器（ＥＲ）と、光スイッチ（ＢＳ）とを備えた、光回線終端装置を使用して電気通信信号を送信するための受動光ネットワークのための光スプリッタであって、前記スプリッタ（ＳＰ）がデータ送信処理モジュール（ＤＭ）も備えることにより、前記光回線終端装置（ＯＬＴ）から送信されたデータ信号に基づいて前記光スイッチ（ＢＳ）を制御することができる、
   ことを特徴とするスプリッタ。
2. 前記光電気変換器（ＯＥ）及び前記ＡＣ／ＤＣスプリッタ（ＡＤ）が、所定の光パワー信号を電気信号に変換し、これが前記エネルギー貯蔵器（ＥＲ）及び前記データ送信処理モジュール（ＤＭ）にエネルギーを与える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスプリッタ。
3. 前記エネルギー貯蔵器（ＥＲ）がバッテリパック又はキャパシタアレイである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスプリッタ。
4. 前記ＡＣ／ＤＣ変換器（ＡＤ）が、前記データ信号を前記データ送信処理モジュール（ＤＭ）へ送る、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスプリッタ。
5. 前記データ送信処理モジュール（ＤＭ）が、スイッチ制御回路（ＳＣ）及び電力レベル制御回路（ＰＣ）を含み、前記光回線終端装置（ＯＬＴ）からの前記データをモニタして、データ信号が存在しなければ前記スイッチ制御回路（ＳＣ）の電源を切る、
   ことを特徴とする請求項２に記載のスプリッタ。
6. 前記光スイッチ（ＢＳ）が、スイッチング処理中にしかエネルギーを消費しない双安定スイッチである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスプリッタ。
7. 前記光スイッチ（ＢＳ）が液晶である、
   ことを特徴とする請求項６に記載のスプリッタ。
8. 前記光スイッチ（ＢＳ）が、ミラー又は回折ストライプを伴ってＭＥＭＳ技術で作製された、
   ことを特徴とする請求項６に記載のスプリッタ。
9. 光回線を請求項１に記載の光スプリッタ（ＳＰ）に対して切断及び再接続する方法であって、前記電気通信信号送信の範囲外の波長（λｐ）を有する光パワー信号が、前記光回線終端装置（ＯＬＴ）から前記光スプリッタ（ＳＰ）へ配信されて前記光スプリッタ内の前記電子回路にエネルギーを与え、前記光パワー信号が、前記光回線終端装置（ＯＬＴ）から前記光スプリッタ（ＳＰ）へデータ信号を搬送することにより、前記光回線を切断又は再接続するように前記光スイッチ（ＢＳ）を切り替えることができる、
   ことを特徴とする方法。
10. 前記光回線終端装置（ＯＬＴ）が、前記スプリッタ（ＳＰ）からの前記信号をモニタし、この信号の障害状態において、障害のある光回線が検出されている間、前記光回線を前記スプリッタに対して切断及び再接続する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記データ信号が、前記スイッチ制御回路（ＳＣ）を起動するための長いプリアンブル段階から開始する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記パワー信号が８５０ｎｍの波長を有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 前記不良の光ネットワークユニット（ＯＮＵ）が交換される、
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。

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