JP2011151513A - 光通信カード及び通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
多重化技術による大容量伝送では、多種類のインタフェースカードの導入が必要である。また、データ通信が切断しないようにするための冗長構成のサポートには、装置やカードを運用系の倍以上保持することが必要となる。
【解決手段】
光通信カード内に複数の光信号送受信部と、光信号送受信部に対応した多重化システムに必要な主信号処理部、そして複数の光伝送路を切り替えることのできる接続選択部を有し、主信号処理部には複数の機能部と機能選択部とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、複数の機能を備えた光通信カード及び通信装置に関するものである。
近年、インターネットや光電話等の様々な分野における光通信技術の普及に伴い、光伝送システムにおいては伝送経路の拡大、長距離化、大容量伝送が必須となっている。これらを実現させるため多種多様な光通信カードが要求されている。
伝送路については、大容量の光信号のまま経路切り替えが可能な光スイッチ機能が一般的に有効とされる。長距離伝送システムにおいては、伝搬距離が長くなるにつれ信号伝搬中のデータ誤りが顕著になるため、FEC(Forward error correction)機能と呼ばれるエラー訂正機能を備えることで、データ誤りが発生してもデータの再送信をすることなく受信側でのデータ訂正を可能とし、長距離間通信での光伝送を実現している。
伝送容量の拡大においては、時分割多重化装置や波長分割多重化装置といった多重化技術により実現されており、現在では40Gbpsや100Gbpsといった伝送容量を備えた光伝送システムが開発されてきている。しかし、これまでは、時分割多重装置と波長分割多重装置それぞれ独立に導入されていたが、設備投資の抑制のため、多種多様な機能を備えたレイヤ統合装置のニーズが高まっている。
前述のレイヤ統合装置においては、一般に、対向装置と接続する機能、波長変換機能、及びFEC機能を有したトランスポンダカードと、波長多重機能を有した波長多重カードを備え、また、時分割多重装置に必要な、多重分離機能を有したスイッチカード、及びスイッチカードに接続しかつ対向装置と接続するインタフェースカードを備える。従来の構成においては、インタフェースカードで収容した信号をスイッチカードに送信し、スイッチカードで分離され、クロスコネクトされた後に、再度多重し、別のインタフェースカードに送信される構成となっていたため、多種類の通信カードが必要とされてきた。例えば特許文献1には、光送受信機と複数トランスポンダとの間に光スイッチ回路が入り、スイッチ方式の違いに応じて複数カードが必要となる構成が記載されている。
また、通信キャリアにおいてはデータ通信の切断を避けるため、冗長構成の要求がある。そのため、装置の2重化や、例えば特許文献2に示されるカード構成の2重化により、クライアント側(利用者側)とライン側(提供者側)両方の冗長構成を実現している。
特開2006-166037 特開2006−41921
従来のレイヤ統合装置においては、トランスポンダカードとインタフェースカードで処理される機能は、類似しているが、両方のカードを用意する必要がある。仮に共通化する場合、装置内にバックプレーンを搭載し、そのバックプレーンを経由した構成となるため、構成が複雑となっている。
また、システムの冗長構成については、現状、装置の2重化やカードの2重化により実現していたため、通信キャリアは2倍の設備投資をする必要がある。
以上より、レイヤ統合装置において、多種多様なサービスに対し、保守者からの設定または収容する信号を自動で認識し、単独のカードで複数の機能を提供しつつ、冗長性、拡張性を備えることが課題となる。
上記課題を解決するために、通信カードに、光信号の送信機能及び受信機能を備えた複数の信号送受信部(主信号送受信部)と、トランスポンダ機能とインタフェース機能などの機能の選択が可能な主信号処理部を搭載する。複数の信号処理部間は任意にカード内で接続可能としてもよく、また、他のカードの信号処理部に接続可能な構成としてもよい。
これにより、例えば、1つの信号処理部が収容信号処理機能を実現し、別の信号処理部がFEC処理機能を実現し、接続選択部により2つの主信号処理部間を接続可能とする場合、単独通信カードでトランスポンダを構成できる。さらに、例えば、1つの主信号処理部が収容信号処理機能を実現し、別の2つの主信号処理部がFEC処理機能を実現し、接続選択部により3つの主信号処理部を接続する場合、単独通信カードにおいて、FEC処理機能の冗長が実現できる。また装置内に複数の通信カードを搭載する場合には、通信カード間を跨るインタフェース構成が実現可能となる。
本発明による通信カードは一例として、外部から受信する信号に光・電気信号変換を行い、第1信号とする第1信号送受信部と、第2信号に光・電気信号変換を行い、外部へ送信する第2信号送受信部と、複数種類の機能部と、前記複数種類の機能部から稼動させる機能部を選択する機能選択部とを備え、前記第1信号送受信部と接続して前記第1信号を処理する第1信号処理部と、複数種類の機能部と、前記複数種類の機能部から稼動させる機能部を選択する機能選択部とを備え、前記第2信号送受信部と接続して前記第2信号を処理する第2信号処理部と、前記第1信号処理部と前記第2信号処理部との接続を管理する接続選択部とを有する。
また、本発明による通信装置は一例として、通信カードと、前記通信カードを制御する制御部とを有する通信装置であって、前記通信カードは、外部から受信する信号に光・電気信号変換を行い、第1信号とする第1信号送受信部と、第2信号に光・電気信号変換を行い、外部へ送信する第2信号送受信部と、複数種類の機能部と、前記複数種類の機能部から稼動させる機能部を選択する機能選択部とを備え、前記第1信号送受信部と接続して前記第1信号を処理する第1信号処理部と、複数種類の機能部と、前記複数種類の機能部から稼動させる機能部を選択する機能選択部とを備え、前記第2信号送受信部と接続して前記第2信号を処理する第2信号処理部と、バックプレーンへ前記第1信号を送信するコネクタと、前記第2信号処理部と前記コネクタとのいずれかと、前記第1信号処理部との接続を管理する接続選択部とを有し、前記制御部は、前記接続選択部へ前記接続についての制御情報を送信することを特徴とする。ここで、前記通信カードを複数有し、かつ複数の前記通信カードの間の接続を制御するスイッチをさらに有してもよい。
レイヤ統合について、単独のカードによって、複数の機能を提供しつつ、冗長性、拡張性を実現できる。これにより、レイヤ統合装置を安価にすることも可能である。また、様々なニーズに対応する信号処理機能を、外部端末の設定装置から保守管理方法を選択することや、収容する信号を自動判定することで、単独カードで任意に設定もできる。保守者が保守を行う場合には、設定装置からトランスポンダやインタフェース構成を選択することで、単独カードで任意な構成に設定可能となる。また、冗長構成が必要な場合には、単独カード内において、クライアント側を複数の主信号送受信部の任意の箇所を選択し、ライン側をクライアント側で選択した主信号送受信部とは別の任意の箇所を選択し、各々の主信号送受信部に対応した主信号処理部の中で、クライアント側とライン側に各々対応する主信号処理部を接続選択部により任意に接続することで、冗長構成が実現できる。通信キャリアが導入する必要のあるカード種類は減少し、加えて単独カードでの冗長構成も実現しうるため、通信キャリアの設備投資を大幅に減少させることを可能とする。
光通信カード構成の例を示す図である。 光通信カードに搭載される、主信号処理部の機能ブロックの例を示す図である。 レイヤ統合装置を適用したネットワーク全体構成の例を示す図である。 レイヤ統合装置全体の構成の例を示す図である。 レイヤ統合装置の手動制御シーケンスの例を示す図である。 レイヤ統合装置の自動制御シーケンスの例を示す図である。 単独の光通信カードのみで構成されるレイヤ統合装置の例を示す図である。 2枚以上の光通信カード及びスイッチカードで構成されるレイヤ統合装置の例を示す図である。
以下では、本発明による光通信カードを用いた光伝送システムについて説明する。尚、下記実施形態により本発明が限定されるものではない。
図3に、本実施例のレイヤ統合装置を適用した光通信ネットワーク構成例を示す。光通信カードを備えたレイヤ統合装置301(301-a, 301-b)を、光ネットワークファイバ302と光伝送装置303で構成される光通信ネットワークに導入することで、ルータ304やSDH装置305といったレイヤの異なる通信ネットワークを、従来の光通信ネットワークに介在させることを可能とする。
図1に、本実施例の光通信カードの構成図及び機能ブロック図を示す。また、図2に、主信号処理部機能ブロック図を示す。図1に示す光通信カード101は、複数の光信号送受信部102(102-1〜102-N)を有し、前記光信号送受信部102は光信号と電気信号の変換機能を具備し、各々の光信号送受信部102は送信部と受信部を備えている。また、光通信カード101は光信号送受信部102(102-1〜102-N)の各々に1対1に対応した、主信号処理部103(103-1〜103-N)を備える。図2に示すように、前記主信号処理部103は収容信号のモニタや監視を行う収容信号処理機能部201、受信信号を異なるプロトコルの信号へ変換し複数種類のプロトコルへの変換が可能なマッピング機能部202、インタフェース機能を有するインタフェース機能部203、及びデータ誤りを訂正するForward Error Correctionを処理するFEC処理機能部204を備え、内部でその機能を選択可能な選択機能部205を具備する。なお、これらの機能部は全て備えてもよく、また一部を備えるように構成することもできる。そして、保守者からの設定、あるいは収容信号に基づく自動の判断により、各機能部での機能の稼動を実現可能としている。加えてカード内において自由に経路選択可能な接続選択部104とカード外との通信を行うためのバックプレーン(以下BP)インタフェースコネクタ106を備えている。各機能部間においては主信号伝送路107、108、及び109を備え、主信号は前記主信号伝送路を伝搬する。さらに後述する制御情報に基づく各主信号送受信部の使用状況の情報や、主信号処理部間の接続構成情報などのカード内接続設定情報を管理し、光通信カード内の各素子(主信号送受信部、主信号処理部など)と制御情報を送受信したり、各素子において異常が発生した場合に、外部へ警報を送信したりする制御部105と、制御信号を伝搬するための制御信号伝送路110、111、112、及び113を備えている。
図4に、本実施例のレイヤ統合装置構成図を示す。レイヤ統合装置301は、多種多様なカード間の通信を可能とする装置内BP401を有しており、制御カード402、スイッチカード405、及び本実施例の光通信カード101(101-1〜101-N)が搭載可能となっている。装置内BP401は、制御カード402と各カードの制御信号の伝搬を行うための制御信号BP伝送路404と、光通信カード101とスイッチカード405の主信号の伝搬を行うための主信号BP伝送路407を具備する。制御カード402及びスイッチカード405はそれぞれ、装置内BP401へ信号を送受信するための制御カードBPインタフェースコネクタ403、及びスイッチカードBPインタフェースコネクタ406を有している。保守者は、外部端末408から、外部端末用制御信号伝送路409を介して制御カード402に、ポート設定やトランスポンダ機能、あるいはスイッチカード405を介したインタフェース機能等を選択して実行させるための制御情報を送信する。制御情報は、どの主信号送受信部をクライアント側及びライン側のポートに割り当てるか、また、そのポート間においての接続構成についての情報が与えられている。これにより、レイヤ統合装置301内で稼動される構成を保守者が自由に選択することができる。
図5に、保守者によるレイヤ統合装置の手動制御シーケンスの例を示す。外部端末408から制御情報501を制御カード402に送信されると、制御カード402は制御情報501に基づいて必要な光通信カード101に対し制御情報502を送信する。制御情報502を受信した光通信カード101内の制御部105が、任意の主信号処理部103間、あるいは主信号処理部103とBPインタフェースコネクタ106間の接続構成を確立する。これにより、接続命令503を接続選択部104に送信し、接続結果504を制御部105が確認する。制御部105の確認に基づき、次に主信号処理部103に信号処理機能選択命令505を送信する。その後、主信号処理部103は処理機能選択結果506を制御部105へ返送し、主信号処理機能を確認した制御部105は、光信号送受信部102を使用可能にするためのポート設定命令507を光信号送受信部102に送信する。ここで、ポート設定とは、稼働させたい構成に応じて、利用可能なポートを選択することである。例えば、空きポートに対し、クライアントポートとラインポートに割り当てを行う。一方、ポート設定結果508を受けた制御部105は、最終的な光通信カード101の設定結果509を制御部105から制御カード402へ、さらに制御カード402が全カードの設定情報510を外部端末408へ送信する。これにより、保守者はレイヤ統合装置301の稼動構成が確認できる。上記シーケンスにより、外部端末からのレイヤ統合装置301の構成の設定が可能となる。
また、図6に自動認識によるレイヤ統合装置の自動制御シーケンスを示す。光通信カード101内の、任意の1つの光信号送受信部102−Kが光信号を受信すると、制御部105にポート使用情報601−Kを送信する。制御部105がポート設定命令507−Kを返信し、ポート設定が行われる。ここで、ここでのポート設定においては、接続される信号系のプロトコルに応じ、ポート選択を行う。ポート設定結果508−Kを受けた制御部105は、光信号から電気信号への変換命令602−Kを光信号送受信部102−Kへ送信し、光信号送受信部102−Kは光信号を電気信号603−Kへの変換を行い、主信号処理部103−Kへ送信する。主信号処理部103−Kは電気信号603−K内に含まれている主信号情報604−Kを制御部105に送信する。制御部は、主信号情報604−Kに基づいて、最適な稼動構成方法を決定する。ここで、最適な稼動構成とは、制御情報に基づいて設定されるライン側とクライアント側のポートについて、ライン側ポートとクライアント側ポートとの各々のプロトコルに対応して相互を接続するための構成をいう。例えば、ライン側とクライアント側のポートの信号がOC-192同士、あるいはGbit Ether同士を接続したり、信号が無い場合は空きポートを選択したりすることで、接続ポートを決定し、その間においてトランスポンダを構成する。最適な構成方法を制御部105が決定した後、接続命令503を接続選択部104に送信する。接続結果504を制御部105が確認すると、接続されるもう1つの主信号処理部103−Lに信号処理機能選択命令505−Lを送信する。制御部105が主信号処理部103−Lの処理機能選択結果506−Lを確認すると、光信号送受信部102−Lへポート設定命令507−Lを送信する。そして、ポート設定結果508−Lを制御部105へ返信することで、自動的に接続構成が確立される。また、最終的な光通信カード101の設定結果509を制御部105から制御カード402へ、さらに制御カード402が全カードの設定情報510を外部端末408へ送信する場合には、保守者はレイヤ統合装置301の稼動構成を認識できる。
本実施例では、任意に主信号処理部103の機能を主信号処理部内の複数の機能部から機能選択部により選択して稼動させることにより、処理内容を任意に変更することが可能である。図7は、本実施例による光通信カード101を一枚用いて構成されたレイヤ統合装置301を示す。仮にクライアント側を光信号送受信部102−1へ、ライン側を光信号送受信部102−2へと割り当てた場合、主信号処理部103−1の機能はインタフェース機能部203、主信号処理部103−2の機能はFEC処理機能部204を、それぞれ手動、または自動で選択し、前記主信号処理部間を接続選択部104により接続することで、単独カード内でトランスポンダ構成が実現可能となる。
本実施例ではさらに、単独の光通信カード101をレイヤ統合装置に搭載する場合であっても、入出力の冗長を可能としている。図7において、仮にライン側の冗長を構成したい場合、光信号送受信部102−Nをライン側の予備系へ割り当て、主信号処理部103−NはFEC処理機能部204を選択して稼動させ、接続選択部104による主信号処理部間の接続を102−2から102−Nへと変更するだけで、運用系と予備系を切り替えることが可能となる。本手法により、クライアント側、ライン側それぞれ冗長構成を実現できる。さらに、光通信カードを単独でレイヤ統合装置に搭載する場合であっても、クライアント側とライン側のポート及び接続構成を運用系と予備系で分離させることで、切り替え可能な冗長構成を実現することが可能となる。
本実施例ではさらに、複数の光通信カードを用いる場合、複数のカード間においても構成を自由に選択可能である。図8はスイッチカード及び複数の光通信カードを搭載したレイヤ統合装置を示す。スイッチカード401は、大容量接続選択部801及び前記大容量選択部801を制御する制御部802を有し、主信号を伝搬するための主信号伝送路803と、制御信号を伝搬するための制御信号伝送路804及び805を備える。本実施形態において、図8に示すように、仮にクライアント側を光通信カード101−1の光信号送受信部102−1−1へ、ライン側を光通信カード101−Mの光信号送受信部102−M−1と割り当てた場合を以下説明する。主信号処理部103−1−1はインタフェース機能を選択し、接続選択部104−1によりBPへと接続され、スイッチカード405にて光通信カード101−Mへと接続され、主信号処理部103−M−1においてFEC機能を付加され光信号送受信部102−M−1へ送出されるトランスポンダ構成が実現する。これにより、仮にカード単位で交換が必要な場合も、空きポートを自由に活用でき、カード単位における冗長構成の実現を可能とする。
本実施例ではさらに、単独カード内でインタフェース機能とトランスポンダ機能を実現することも可能である。図8に示すように、光通信カード101−1内において、主信号処理部103−1−1はインタフェース機能を実現し、主信号処理部103−1−2と103−1−Nにおいてトランスポンダ構成を設定することで、従来複数枚のカードが必要であった複数機能を実現する構成を単独カードで実現可能とする。
101 光通信カード
102−1〜102−N 光信号送受信部
103−1〜103−N 主信号処理部
104 接続選択部
105 光通信カード制御部
106 光通信カードBPインタフェースコネクタ
107−1〜107−N,108−1〜108−N,109 光通信カード主信号伝送路
110,111,112,113 光通信カード制御信号伝送路
201 収容信号処理機能部
202 マッピング機能部
203 インタフェース機能部
204 FEC処理機能部
205 選択機能部
301−a、301−b 本発明のレイヤ統合装置
302 光ネットワークファイバ
303−a〜303−h 光伝送装置
304−a〜303−c ルータ
305−a、305−b SDH装置
401 装置内BP
402 制御カード
403 制御カードBPインタフェースコネクタ
404 制御信号BP伝送路
405 スイッチカード
406 スイッチカードBPインタフェースコネクタ
407 主信号BP伝送路
408 外部端末
409 外部端末用制御信号伝送路
501 制御情報
502 カード単位制御情報
503 接続命令
504 接続結果
505 処理機能選択命令
506 処理機能選択結果
507 ポート設定命令
508 ポート設定結果
509 カード単位設定結果
510 全カード設定情報
601−K ポート使用情報
602−K 電気信号変換命令
603−K 電気信号
604−K 主信号情報
801 大容量接続選択部
802 スイッチカード制御部
803 スイッチカード主信号伝送路
804、805 スイッチカード制御信号伝送路

Claims (16)

  1. 外部から受信する信号に光・電気信号変換を行い、第1信号とする第1信号送受信部と、
    第2信号に光・電気信号変換を行い、外部へ送信する第2信号送受信部と、
    複数種類の機能部と、前記複数種類の機能部から稼動させる機能部を選択する機能選択部とを備え、前記第1信号送受信部と接続して前記第1信号を処理する第1信号処理部と、
    複数種類の機能部と、前記複数種類の機能部から稼動させる機能部を選択する機能選択部とを備え、前記第2信号送受信部と接続して前記第2信号を処理する第2信号処理部と、
    前記第1信号処理部と前記第2信号処理部との接続を管理する接続選択部とを有する光通信カード。
  2. 外部と信号を送受信しかつ前記信号の光・電気信号変換を行う第3信号送受信部と、
    前記第3信号送受信部と接続して前記第3信号送受信部からの信号を処理する第3信号処理部とをさらに有し、
    前記接続選択部は、前記第2信号処理部と前記第3信号処理部とのいずれかを選択して前記第1信号処理部と接続することを特徴とする請求項1に記載の光通信カード。
  3. 前記第1信号処理部は、前記第1信号を前記第1信号送受信部から受け、前記第2信号へと変換することを特徴とする請求項1に記載の光通信カード。
  4. 前記複数種類の機能部は、インタフェース機能を有するインタフェース機能部と、前記第1信号についてデータ訂正を行うデータ訂正処理機能部とを含むことを特徴とする請求項2に記載の光通信カード。
  5. 前記複数種類の機能部は、インタフェース機能を有するインタフェース機能部と、前記第2信号を前記第1信号とは異なるプロトコルへ変換するマッピング機能部と、前記第1信号をモニタする収容信号処理機能部と、前記第1信号についてデータ訂正を行うデータ訂正処理機能部との少なくとも一部であることを特徴とする請求項1に記載の光通信カード。
  6. バックプレーンと信号を送受信するコネクタをさらに有し、前記接続選択部は、前記第1信号が前記第1信号処理部から前記バックプレーンに送られるように接続を管理することを特徴とする請求項1に記載の光通信カード。
  7. 前記機能選択部は、外部からの選択通知入力に基づいて前記複数種類の機能部から稼動させる機能部を選択することを特徴とする請求項1に記載の光通信カード。
  8. 前記機能選択部は、前記第1信号に含まれる情報に基づいて前記複数種類の機能部から稼動させる機能部を選択することを特徴とする請求項1に記載の光通信カード。
  9. 光通信カード内の接続設定情報を管理する制御部をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の光通信カード。
  10. 通信カードと、前記通信カードを制御する制御部とを有する通信装置であって、
    前記通信カードは、
    外部から受信する信号に光・電気信号変換を行い、第1信号とする第1信号送受信部と、
    第2信号に光・電気信号変換を行い、外部へ送信する第2信号送受信部と、
    複数種類の機能部と、前記複数種類の機能部から稼動させる機能部を選択する機能選択部とを備え、前記第1信号送受信部と接続して前記第1信号を処理する第1信号処理部と、
    複数種類の機能部と、前記複数種類の機能部から稼動させる機能部を選択する機能選択部とを備え、前記第2信号送受信部と接続して前記第2信号を処理する第2信号処理部と、
    バックプレーンへ前記第1信号を送信するコネクタと、
    前記第2信号処理部と前記コネクタとのいずれかと、前記第1信号処理部との接続を管理する接続選択部とを有し、
    前記制御部は、
    前記接続選択部へ前記接続についての制御情報を送信することを特徴とする通信装置。
  11. 前記通信カードを複数有し、かつ複数の前記通信カードの間の接続を制御するスイッチをさらに有することを特徴とする請求項10に記載の通信装置。
  12. 前記制御部は、前記通信カードの設定についての情報を外部端末へ送信することを特徴とする請求項10に記載の通信装置。
  13. 前記通信カードは、
    外部と信号を送受信しかつ前記信号の光・電気信号変換を行う第3信号送受信部と、
    前記第3信号送受信部と接続して前記第3信号送受信部からの信号を処理する第3信号処理部とをさらに有し、
    前記接続選択部は、前記第2信号処理部と前記第3信号処理部とのいずれかを選択して前記第1信号処理部と接続することを特徴とする請求項10に記載の通信装置。
  14. 前記第1信号処理部は、前記第1信号を前記第1信号送受信部から受け、前記第2信号へと変換することを特徴とする請求項10に記載の通信装置。
  15. 前記複数種類の機能部は、インタフェース機能を有するインタフェース機能部と、前記第1信号についてデータ訂正を行うデータ訂正処理機能部とを含むことを特徴とする請求項13に記載の通信装置。
  16. 前記複数種類の機能部は、インタフェース機能を有するインタフェース機能部と、前記第2信号を前記第1信号とは異なるプロトコルへ変換するマッピング機能部と、前記第1信号をモニタする収容信号処理機能部と、前記第1信号についてデータ訂正を行うデータ訂正処理機能部との少なくとも一部であることを特徴とする請求項10に記載の通信装置。
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