JP2012199629A

JP2012199629A - 光伝送装置

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Publication number: JP2012199629A
Application number: JP2011060805A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Shimada; 達也島田; Noriko Iiyama; 法子飯山
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: JP5452531B2

Abstract

【課題】本発明は、共通電気バッファ２２３を経由しない増幅機能を共通電気バッファ２２３の前段に設けることにより、共通電気バッファ２２３のバッファ量設計値の削減と、共通電気バッファ２２３にて生じる待ち行列遅延を削減することを目的とする。
【解決手段】本願発明の光伝送装置は、共通電気バッファ１０３を経由しない増幅機能を有する判定器１０２_１〜１０２_Ｎを共通電気バッファ１０３の前段に設け、共通電気バッファ１０３の利用状況等に応じて、共通電気バッファ１０３経由と判定器１０２_１〜１０２_Ｎ経由の２通りに信号を分散させたことである。
【選択図】図１

Description

本発明は光伝送装置の構成に関する。

将来の光アクセス網においては、将来の高速広帯域化の実現に加え、多様化する幅広いサービスに応じた伝送帯域や品質を有する回線を効率よく提供することが重要である。現在のネットワークの構成は、光アクセス回線を複数束ね集線し、それを高速なメトロネットワーク網の回線に乗せかえ、メトロネットワーク網の回線を更に束ねて集線し高速な中継網の回線に乗せかえることが可能な階層構造となっている。本階層構造とすることにより、１ユーザあたりに提供される光アクセス回線の伝送帯域が一律であることや利用されるサービスから、実際に使用される伝送帯域を推定し、トラフィックの効率的な収容が実現されてきた。しかし本収容設計では、利用される伝送帯域が推測可能であること、すなわち利用される伝送帯域の変動が小さいことが前提となる。そのため、このままの設計では、より複雑かつ幅広いトラフィック変動が予想される将来の多様なサービスを収容するのは難しいものと考えられる。

図１０に、従来のネットワーク構成例を示す。本ネットワークは、光伝送装置２０_１〜２０_Ｎと、波長合分波器２１と、光伝送装置２２と、光伝送装置２３で構成される。光伝送装置２０_１〜２０_Ｎは、それぞれ、波長λ_１〜λ_Ｎの光信号を送信する。波長合分波器２１は、波長λ_１〜λ_Ｎの光信号を合波する。光伝送装置２２は、波長λ_１〜λ_Ｎの光信号を伝送する。光伝送装置２２は、波長λ_１〜λ_Ｎの光信号を分波する波長合分波器２２１と、波長合分波器２２１からの各波長の光信号を受信する光受信器２２２_１〜２２２_Ｎと、光受信器２２２_１〜２２２_Ｎで共通して利用する共通電気バッファ２２３と、共通電気バッファ２２３からの電気信号を読み出して光信号を送信する光送信器２２４から構成される。

ここで、例えば共通電気バッファ２２３から電気信号を読み出す方法としては、非特許文献１にあるような信号を到着した順に読み出すＦＩＦＯ（ｆｉｒｓｔ−ｉｎｆｉｒｓｔ−ｏｕｔ）方式などが挙げられる。ＦＩＦＯ方式では、光受信器２２２_１〜２２２_Ｎから共通電気バッファ２２３に先着した信号から順に読み出される。そのため、他の光受信器の信号が先に到着し、読み出し処理が行われている場合には、共通電気バッファ２２３で読み出し処理が行われるまで待つことになる。その結果、各光受信器２２２_１〜２２２_Ｎからの信号が増大すると共通電気バッファ２２３での待ち時間が長くなる。すなわち待ち行列遅延が大きくなる。また、共通電気バッファ２２３から信号が溢れるのを防ぐために、共通電気バッファ２２３を大きく設計しておく必要が生じる。

一方で、各光受信器２２２_１〜２２２_Ｎからの信号が多いことを想定し、共通電気バッファ２２３を大きく設計しておくと、トラフィック変動により各光受信器２２２_１〜２２２_Ｎからの信号が減少すると、共通電気バッファ２２３の利用効率が悪くなってしまう。とりわけ将来の複雑かつ幅広いトラフィック変動下においては、本問題は顕著となる。

高橋敬隆、山本尚生、吉野秀明、戸田彰、"わかりやすい待ち行列システム"、電子情報通信学会、２００３年

本発明は以上のような背景で行われたもので、共通電気バッファ２２３を経由しない光信号再生機能を共通電気バッファ２２３の前段に設けることにより、共通電気バッファ２２３のバッファ量設計値の削減と、共通電気バッファ２２３にて生じる待ち行列遅延を削減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明の光伝送装置は、共通電気バッファを経由しない光信号再生機能を共通電気バッファの前段に設け、共通電気バッファの利用状況等に応じて、共通電気バッファ経由と光信号再生機能経由の２通りに信号を分散させたことである。

具体的には、本願発明の光伝送装置は、Ｎ個の波長λ_１〜λ_Ｎ（ただし、Ｎは整数。）を有する光信号を波長ごとに分波する分波器と、前記分波器の分波した光信号が入力され、入力された光信号を出力するか又は入力された光信号を受信して電気信号を出力するＮ台の判定器と、前記Ｎ台の判定器の出力する電気信号を一時的に保存する共通電気バッファと、前記Ｎ個の波長とは異なる波長の光を前記共通電気バッファからの電気信号で変調した光信号を送信する光送信器と、前記Ｎ台の判定器からの各波長の光信号及び前記光送信器からの光信号を波長ごとに合波する合波器と、を備える光伝送装置であって、前記各判定器は、前記分波器からの光信号を２分岐する光スプリッタと、前記光スプリッタからの一方の光信号を受信する光受信器と、前記光受信器からの電気信号を蓄える個別電気バッファと、前記光受信器からの電気信号を前記共通電気バッファへ送るか否かを判定し、判定結果に応じた制御を行う判定制御回路と、前記光スプリッタからの他方の光信号を透過する光遅延線と、前記光遅延線からの光信号を増幅する光増幅器と、を有し、前記判定制御回路は、前記共通電気バッファの負荷を監視し、負荷がかかる所定の条件の場合には前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄し、負荷がかからない前記所定の条件以外の場合には前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させないとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を前記共通電気バッファに出力する。

本願発明の光伝送装置は、分波器と、Ｎ台の判定器と、共通電気バッファと、光送信器と、合波器と、を備える。そして、共通電気バッファの前段に設けられた各判定器は、光スプリッタと、光受信器と、個別電気バッファと、判定制御回路と、光遅延線と、光増幅器と、を備えるため、判定制御回路の判定結果に応じて共通電気バッファ経由と光信号再生機能経由の２通りに信号を分散させることができる。

ここで、各判定器は、共通電気バッファに負荷がかかる場合には光信号再生機能経由で光信号を出力し、共通電気バッファに負荷がかからない場合には共通電気バッファに電気信号を出力するため、共通電気バッファのバッファ量設計値の削減と、共通電気バッファにて生じる待ち行列遅延を削減することができる。したがって、本願発明の光伝送装置は、共通電気バッファを経由しない光信号再生機能を共通電気バッファの前段に設けることにより、共通電気バッファのバッファ量設計値の削減と、共通電気バッファにて生じる待ち行列遅延を削減することができる。

本願発明の光伝送装置では、前記判定制御回路は、前記共通電気バッファのバッファ使用量を監視し、前記バッファ使用量が予め定められたバッファ量閾値以上の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄し、前記バッファ使用量が前記バッファ量閾値未満の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させないとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を前記共通電気バッファに出力してもよい。
本願発明の各判定器は、バッファ使用量が閾値以上の場合には光信号再生機能経由で光信号を出力し、バッファ使用量が閾値未満の場合には共通電気バッファに電気信号を出力する。このため、本願発明の光伝送装置は、共通電気バッファのバッファ量設計値の削減と、共通電気バッファにて生じる待ち行列遅延を削減することができる。

本願発明の光伝送装置では、前記判定制御回路は、前記バッファ使用量が前記バッファ量閾値以上の場合には、前記光スプリッタからの光信号を一定時間、前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄してもよい。
一定時間の間は、判定制御回路は、共通電気バッファのバッファ使用量がバッファ量閾値以上であるか否かの判定を休止することができる。このため、本願発明の光伝送装置は、判定処理の簡易化を図ることができる。

本願発明の光伝送装置では、前記判定制御回路は、前記光受信器の受信した信号のヘッダ情報を読み取り、前記ヘッダ情報をもとに低遅延で伝送するよう予め定められた信号であるか否かを判定し、低遅延で伝送するよう予め定められた信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄し、低遅延で伝送するよう予め定められた信号以外の信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させないとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を前記共通電気バッファに出力してもよい。
本願発明の各判定器は、低遅延で伝送するよう予め定められた信号の場合には光信号再生機能経由で光信号を出力し、低遅延で伝送するよう予め定められた信号以外の場合には共通電気バッファに電気信号を出力する。このため、本願発明の光伝送装置は、共通電気バッファのバッファ量設計値の削減と、共通電気バッファにて生じる待ち行列遅延を削減することができる。

本願発明の光伝送装置では、前記判定制御回路は、前記低遅延で伝送するよう予め定められた信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を一定時間、前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄してもよい。
一定時間の間は、判定制御回路は、低遅延で伝送するよう予め定められた信号であるか否かの判定を休止することができる。このため、本願発明の光伝送装置は、判定処理の簡易化を図ることができる。

本願発明の光伝送装置では、前記判定制御回路は、前記共通電気バッファのバッファ量を監視するとともに、前記光受信器の受信した信号のヘッダ情報を読み取り、ヘッダ情報をもとに低遅延で伝送するよう予め定められた信号であるか否かを判定し、前記バッファ使用量が予め定められたバッファ量閾値以上の場合、もしくは低遅延で伝送するよう予め定められた信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄し、前記バッファ使用量が前記バッファ量閾値未満でかつ低遅延で伝送するよう予め定められた信号以外の信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させないとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を前記共通電気バッファに出力してもよい。
本願発明の各判定器は、バッファ使用量が量閾値以上であるか低遅延で伝送するよう予め定められた信号の場合には光信号再生機能経由で光信号を出力し、バッファ使用量が量閾値未満であるか低遅延で伝送するよう予め定められた信号以外の場合には共通電気バッファに電気信号を出力する。このため、本願発明の光伝送装置は、共通電気バッファのバッファ量設計値の削減と、共通電気バッファにて生じる待ち行列遅延を削減することができる。

本願発明の光伝送装置では、前記判定制御回路は、前記共通電気バッファのバッファ使用量が前記バッファ量閾値以上の場合、又は前記光信号が低遅延で伝送するよう予め定められた信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を一定時間、前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄してもよい。
一定時間の間は、判定制御回路は、共通電気バッファのバッファ使用量がバッファ量閾値以上であるか否かの判定及び低遅延で伝送するよう予め定められた信号であるか否かの判定を休止することができる。このため、本願発明の光伝送装置は、判定処理の簡易化を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、共通電気バッファを経由しない光信号再生機能を共通電気バッファの前段に設けることにより、共通電気バッファのバッファ量設計値の削減と、共通電気バッファにて生じる待ち行列遅延を削減することができる。

本実施形態に係る光伝送装置を示す図である。第１の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。第２の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。第３の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。第４の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。第５の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。第６の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。第２の判定制御回路のフローチャートを実施した場合の、光信号再生機能が利用される割合の第１の例を示す図である。第２の判定制御回路のフローチャートを実施した場合の、光信号再生機能が利用される割合の第２の例を示す図である。従来のネットワーク構成例を示す。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る光伝送装置を示す図である。本実施形態に係る光伝送装置１０は、分波器としての波長合分波器１０１と、Ｎ台の判定器１０２_１〜１０２_Ｎと、共通電気バッファ１０３と、光送信器１０４と、合波器としての波長合分波器１０５と、を備える。

波長合分波器１０１は、Ｎ個の波長λ_１〜λ_Ｎ（ただし、Ｎは整数。）を有する光信号を波長ごとに分波する。Ｎ台の判定器１０２_１〜１０２_Ｎは、波長合分波器１０１の分波した光信号が入力され、入力された光信号を出力するか、又は入力された光信号を受信して電気信号を出力する。共通電気バッファ１０３は、Ｎ台の判定器１０２_１〜１０２_Ｎの出力する電気信号を一時的に保存する。共通電気バッファ１０３は、Ｎ台の判定器１０２_１〜１０２_Ｎで共有して利用する。光送信器１０４は、波長λ_１〜λ_Ｎとは異なる波長λ_ａの光を共通電気バッファ１０３からの電気信号で変調した光信号を送信する。これにより、光送信器１０４からは、波長λ_１〜λ_Ｎの光信号を束ねた波長λ_ａの光信号が送信される。波長合分波器１０５は、Ｎ台の判定器１０２_１〜１０２_Ｎからの各波長の光信号及び光送信器１０４からの光信号を波長ごとに合波する。これにより、波長λ_ａの光信号とともに、共通電気バッファ１０３の利用状況に応じて、波長λ_１〜λ_Ｎの光信号も波長多重して送信する。

波長合分波器１０５からの光信号は波長λ_１〜λ_Ｎと波長λ_ａのＮ＋１波長となる。このため、光伝送装置１０が送信した光信号を受信する対向の光伝送装置（図１０に示す符号２３に相当する装置）では、Ｎ＋１波長の光信号を分波する分波器が必要となる。

Ｎ台の判定器１０２_１〜１０２_ＮうちのＪ番目（Ｊは１以上Ｎ以下の整数。）の判定器１０２_Ｊは、光スプリッタ１０２Ｊ１と、光受信器１０２Ｊ２と、個別電気バッファ１０２Ｊ３と、判定制御回路１０２Ｊ４と、光遅延線１０２Ｊ５と、光増幅器１０２Ｊ６と、を備える。光スプリッタ１０２Ｊ１は、波長合分波器１０１からの光信号を２分岐する。光受信器１０２Ｊ２は、光スプリッタ１０２Ｊ１からの一方の光信号を受信する。個別電気バッファ１０２Ｊ３は、光受信器１０２Ｊ２からの電気信号を蓄える。判定制御回路１０２Ｊ４は、光受信器１０２Ｊ２からの電気信号を共通電気バッファ１０３へ送るか否かを判定する。光遅延線１０２Ｊ５は、光スプリッタ１０２Ｊ１からの他方の光信号を透過する。光増幅器１０２Ｊ６は、光遅延線１０２Ｊ５からの光信号を再生するように増幅する。例えば、光信号に含まれる雑音を除去して信号成分を選択的に増幅する。

光遅延線１０２Ｊ５は、光受信器１０２Ｊ２による信号受信処理と判定制御回路１０２Ｊ４における信号判定処理に要する時間相当の光遅延線である。判定制御回路１０２Ｊ４は、光受信器１０２Ｊ２からの光信号をもとにクロック信号を生成する機能を有する。例えば、判定制御回路１０２Ｊ４は、クロック信号、設計された光遅延線１０２Ｊ５の距離、光受信器１０２Ｊ２による信号受信処理、判定制御回路１０２Ｊ４における信号判定処理に要する時間を考慮し、光遅延線１０２Ｊ５を透過した光信号が光増幅器１０２Ｊ６を通過するタイミングと、光増幅器１０２Ｊ６の制御タイミングを一致させる。

判定制御回路１０２Ｊ４は、共通電気バッファ１０３の負荷を監視する。
そして、負荷がかかる所定条件の場合には、判定制御回路１０２Ｊ４は、光スプリッタ１０２Ｊ１からの光信号を光増幅器１０２Ｊ６に増幅させる。これにより、光増幅器１０２Ｊ６から波長λ_Ｊの光信号が再生されて出力される。この結果、光伝送装置１０は、光信号再生機能経由で光信号を出力する。この場合、判定制御回路１０２Ｊ４は、個別電気バッファ１０２Ｊ３に蓄積された電気信号を廃棄する。

一方、負荷がかからない前記所定の条件以外の場合には、判定制御回路１０２Ｊ４は、個別電気バッファ１０２Ｊ３に蓄積された電気信号を共通電気バッファ１０３に出力する。この結果、光伝送装置１０は、共通電気バッファ１０３経由で光信号を出力する。この場合、判定制御回路１０２Ｊ４は、光スプリッタ１０２Ｊ１からの光信号を光増幅器１０２Ｊ６に増幅させない。このため、光増幅器１０２Ｊ６から波長λ_Ｊの光信号は無視できるレベルにまで出力パワーが減衰する。

以上説明したように、本実施形態に係る光伝送装置１０は、共通電気バッファ１０３の負荷がかかる場合には、共通電気バッファ１０３を利用せずに伝送することができる。このため、想定以上のトラフィックが伝送されてきた場合でも、共通電気バッファ１０３を利用せずに伝送することができるため、共通電気バッファ１０３の設計値を削減することが可能となる。また、各判定器１０２_１〜１０２_Ｎから出力される光信号は、共通電気バッファ１０３を経由せずに直接光信号を再生されていることから、共通電気バッファ１０３に入力する他の判定器からの信号の影響を受けない。このため、共通電気バッファ１０３にて生じる待ち行列遅延を削減することができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る光伝送装置は、共通電気バッファ１０３のバッファ使用量を監視することによって、共通電気バッファ１０３の負荷を監視する第１又は第２の判定制御回路１０２Ｊ４を備える。第１及び第２の判定制御回路１０２Ｊ４は、共通電気バッファ１０３のバッファ使用量が予め定められたバッファ量閾値以上か否かを判定する。予め定められたバッファ量閾値は、全体のトラフィック量、共通電気バッファ量、電気信号が共通電気バッファ１０３から溢れてしまう割合などから予め設定しておく値である。

バッファ使用量がバッファ量閾値以上である場合には、第１及び第２の判定制御回路１０２Ｊ４は、光スプリッタ１０２Ｊ１からの光信号を光増幅器１０２Ｊ６にて増幅するように動作するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３の信号を廃棄する。一方、バッファ使用量がバッファ量閾値未満の場合には、第１及び第２の判定制御回路１０２Ｊ４は、光スプリッタ１０２Ｊ１からの光信号を光増幅器１０２Ｊ６にて増幅しないように動作するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３の信号を共通電気バッファ１０３に読み出す。これにより、光伝送装置１０は、共通電気バッファ１０３のバッファ量設計値の削減を可能とする機能を具備している。

図２に、第１の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。
判定制御回路１０２Ｊ４は、常時、共通電気バッファ１０３のバッファ使用量を監視し、判定器１０２_Ｊの光受信器１０２Ｊ２に信号が到着すると、バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値以上か否かを判定する（Ｓ１０１）。
バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値以上である場合（Ｓ１０１でＹｅｓの場合）、到着した光信号を光増幅器１０２Ｊ６にて増幅して伝送するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３から該当信号を廃棄する（Ｓ１０２）。
一方、バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値未満である場合（Ｓ１０１でＮｏの場合）、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅しないように動作するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３の電気信号を共通電気バッファ１０３に読み出す（Ｓ１０３）。
手順Ｓ１０２あるいは手順Ｓ１０３の処理を行った後、再度手順Ｓ１０１の処理を行う。

図３に、第２の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。第２の判定制御回路１０２Ｊ４は、バッファ使用量がバッファ量閾値以上の場合には、光スプリッタ１０２Ｊ１からの光信号を一定時間、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅する。判定制御回路１０２Ｊ４は、バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値以上か否かを判定する（Ｓ２０１）。

バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値以上である場合（Ｓ２０１でＹｅｓの場合）、到着した信号を一定時間光増幅器１０２Ｊ６にて増幅して伝送するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３から該当信号を廃棄する（Ｓ２０２）。
一方、バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値未満である場合（Ｓ２０１でＮｏの場合）、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅しないように動作するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３の電気信号を共通電気バッファ１０３に読み出す（Ｓ２０３）。

手順Ｓ２０２の処理を一定時間行った後、あるいは手順Ｓ２０３の処理を行った後、再度手順Ｓ２０１の処理を行う。なお、上記一定時間は、例えば、トラフィックに変動が少ない時間である。

図２に示す第１の判定制御回路１０２Ｊ４では、光受信器１０２Ｊ２に光信号が到着する度に、判定制御回路１０２Ｊ４が手順Ｓ１０１を実行する。すなわち、光受信器１０２Ｊ２に光信号が到着する度に、バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値以上か否かを判定する処理を実施する。一方、図３に示す第２の判定制御回路１０２Ｊ４では、一旦バッファ量閾値以上と判定した後は、一定時間手順Ｓ２０２を実行して光信号再生処理を継続する。このように、第２の判定制御回路１０２Ｊ４は、手順Ｓ２０１において、判定処理を光受信器１０２Ｊ２に信号が到着する度に実施する必要がないため、判定処理の簡易化を図ることができる。そのため、図３に示す第２の判定制御回路１０２Ｊ４は、時間に対してトラフィック変動が緩やかな場合等に有用である。

なお、第２の判定制御回路１０２Ｊ４は、手順Ｓ２０３において説明した、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅しないように動作するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３の信号を共通電気バッファ１０３に読み出す処理についても一定時間処理を継続し、更に判定処理の簡易化を図ることも可能である。

以上説明したように、実施形態２に係る光伝送装置は、バッファ使用量を監視することで共通電気バッファ１０３のバッファ量設計値の削減を実現することができる。

（実施形態３）
実施形態３に係る光伝送装置は、低遅延で伝送すべきか否かを監視することによって、共通電気バッファ１０３の負荷を監視する第３又は第４の判定制御回路１０２Ｊ４を備える。第３及び第４の判定制御回路１０２Ｊ４は、光受信器１０２Ｊ２から光信号のヘッダ情報を読み取り、ヘッダ情報をもとに低遅延で伝送するよう予め定められた信号であるか否かを監視する。ここで、低遅延で伝送するよう予め定められた信号は、例えば、通常の伝送クラス、低遅延伝送クラス及び超低遅延伝送クラスの３段階の伝送クラスがヘッダ情報に含まれ、超低遅延伝送クラスの信号を低遅延で伝送するよう光伝送装置１０に予め定められている場合、超低遅延伝送クラスの信号であるか否かを監視する。

光信号が超低遅延伝送クラスの信号の場合には、第３及び第４の判定制御回路１０２Ｊ４は、光スプリッタ１０２Ｊ１からの光信号を光増幅器１０２Ｊ６にて光信号の再生をするように動作するとともに個別電気バッファ１０２Ｊ３の信号を廃棄する。一方、光信号が超低遅延伝送クラス以外の信号の場合には、第３及び第４の判定制御回路１０２Ｊ４は、光スプリッタ１０２Ｊ１からの光信号を光増幅器１０２Ｊ６にて増幅しないように動作するとともに個別電気バッファ１０２Ｊ３の信号を共通電気バッファ１０３に読み出す。これにより、光伝送装置１０は、共通電気バッファ１０３のバッファ量設計値の削減を可能とする機能を具備している。

図４に、第３の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。
判定制御回路１０２Ｊ４は、光受信器１０２Ｊ２に到着した光信号のヘッダ情報をもとに、超低遅延伝送クラスの光信号であるか否かを判定する（Ｓ３０１）。
超低遅延伝送クラスの光信号の場合（Ｓ３０１でＹｅｓの場合）、到着した信号を光増幅器１０２Ｊ６にて増幅して伝送するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３から該当信号を廃棄する（Ｓ３０２）。
一方、超低遅延伝送クラス以外の信号の場合（Ｓ３０１でＮｏの場合）、例えば通常の伝送クラスの場合、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅しないように動作するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３の電気信号を共通電気バッファ１０３に読み出す（Ｓ３０３）。
手順Ｓ３０２又は手順Ｓ３０３の処理を行った後、再度手順Ｓ３０１の処理を行う。

図５に、第４の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。第４の判定制御回路１０２Ｊ４は、超低遅延伝送クラスの信号の場合には、光スプリッタ１０２Ｊ１からの光信号を一定時間、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅するように動作するとともに個別電気バッファ１０２Ｊ３に蓄積された電気信号を廃棄する。

第４の判定制御回路１０２Ｊ４は、光受信器１０２Ｊ２に到着した光信号のヘッダ情報をもとに、超低遅延伝送クラスの信号であるか否かを判定する（Ｓ４０１）。
超低遅延伝送クラスの信号の場合（Ｓ４０１でＹｅｓの場合）、到着した信号を一定時間光増幅器１０２Ｊ６にて増幅して伝送するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３から該当信号を廃棄する（Ｓ４０２）。
一方、超低遅延伝送クラス以外の信号の場合（Ｓ４０１でＮｏの場合）、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅しないように動作するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３の信号を共通電気バッファ１０３に読み出す（Ｓ４０３）。

手順Ｓ４０２の処理を一定時間行った後、又は手順Ｓ４０３の処理を行った後、再度手順Ｓ４０１の処理を実施する。なお、上記一定時間は、例えば、超低遅延伝送サービスが利用される継続時間である。

ここで、図４に示す第３の判定制御回路１０２Ｊ４は、光受信器１０２Ｊ２に光信号が到着する度に、判定制御回路１０２Ｊ４が手順Ｓ３０１を実行する。すなわち、超低遅延伝送クラスの信号であるか否かを判定する処理を実施する。一方、図５に示す第４の判定制御回路１０２Ｊ４は、超低遅延伝送サービスの場合に一定時間増幅処理を継続する。このように、第４の判定制御回路１０２Ｊ４は、判定処理を光受信器１０２Ｊ２に信号が到着する度に実施する必要がないため、判定処理の簡易化を図ることができる。そのため、超低遅延伝送サービスが利用される継続時間があらかじめ既知である場合等に有用である。

なお、第４の判定制御回路１０２Ｊ４は、手順Ｓ４０３において説明した、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅しないように動作するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３の信号を共通電気バッファ１０３に読み出す処理についても一定時間処理を継続し、更に判定処理の簡易化を図ることも可能である。

以上説明したように、実施形態３に係る光伝送装置１０は、超低遅延伝送クラスの光信号を増幅機能経由で伝送することにより、共通電気バッファ１０３のバッファ量設計値の削減を実現している。超低遅延伝送クラスの光信号が全くない場合には、バッファ量削減を実現することができないが、超低遅延伝送クラスの光信号のトラフィック量が既知であれば、そのトラフィック量を差し引いたバッファ量の設計をすることが可能となる。

（実施形態４）
実施形態４に係る光伝送装置は、共通電気バッファ１０３のバッファ使用量及び光信号の伝送クラスを監視することによって、共通電気バッファ１０３の負荷を監視する第５又は第６の判定制御回路１０２Ｊ４を備える。

図６に、第５の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。
判定制御回路１０２Ｊ４では常時、共通電気バッファ１０３のバッファ使用量を監視し、光受信器１０２Ｊ２に光信号が到着すると、バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値以上か否かを判定する（Ｓ５０１）。
バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値以上である場合（Ｓ５０１でＹｅｓの場合）、到着した信号を光増幅器１０２Ｊ６にて増幅して伝送するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３から該当信号を廃棄する（Ｓ５０２）。
一方、バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値未満である場合（Ｓ５０１でＮｏの場合）、判定制御回路１０２Ｊ４では、光受信器１０２Ｊ２に到着した信号のヘッダ情報をもとに、超低遅延伝送クラスの信号であるか否かを判定する（Ｓ５０３）。

超低遅延伝送クラスの信号の場合（Ｓ５０３でＹｅｓの場合）、到着した信号を光増幅器１０２Ｊ６にて増幅して伝送するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３から該当信号を廃棄する（Ｓ５０２）。
一方、超低遅延伝送クラス以外の信号の場合（Ｓ５０３でＮｏの場合）、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅しないように動作するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３の信号を共通電気バッファ１０３に読み出す（Ｓ５０４）。
手順Ｓ５０２又は手順Ｓ５０４の処理を行った後、再度手順Ｓ５０１の処理を行う。

図６に、第６の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを示す。
光受信器１０２Ｊ２に光信号が到着すると、バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値以上か否かを判定する（Ｓ６０１）。
バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値以上である場合（Ｓ６０１でＹｅｓの場合）、到着した光信号を一定時間光増幅器１０２Ｊ６にて増幅して伝送するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３から該当信号を廃棄する（Ｓ６０２）。

一方、バッファ使用量が共通電気バッファ１０３のバッファ量閾値未満である場合（Ｓ６０１でＮｏの場合）、判定制御回路１０２Ｊ４では、光受信器１０２Ｊ２に到着した信号のヘッダ情報をもとに、超低遅延伝送クラスの信号であるか否かを判定する（Ｓ６０３）。
超低遅延伝送クラスの信号の場合（Ｓ６０３でＹｅｓの場合）、到着した信号を一定時間光増幅器１０２Ｊ６にて増幅して伝送するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３から該当信号を廃棄する（Ｓ６０２）。
一方、超低遅延伝送クラス以外の信号の場合（Ｓ６０３でＮｏの場合）、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅しないように動作するとともに、個別電気バッファ１０２Ｊ３の信号を共通電気バッファ１０３に読み出す（Ｓ６０４）。

手順Ｓ６０２の処理を一定時間行った後又は手順Ｓ６０４の処理を行った後、再度手順Ｓ６０１の処理を行う。なお、上記一定時間は、例えば、トラフィックに変動が少ない時間又は超低遅延伝送サービスが利用される継続時間のいずれか短い方の時間である。

以上説明したように、実施形態４に係る光伝送装置は、バッファ使用量を監視することで共通電気バッファ１０３のバッファ量設計値の削減を実現している。さらに、実施形態４に係る光伝送装置１０は、超低遅延伝送クラスの光信号を光信号再生機能経由で伝送することにより、共通電気バッファ１０３のバッファ量設計値の削減を実現している。

図８は、第２の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを実施した場合の、光信号再生機能が利用される割合の第１の例を示す図である。光伝送装置１０に到着する光信号は、可変長フレーム６４〜１５１８ｂｙｔｅの可変長フレームがランダムに生成されているものとし、ポアソン過程に従って到着するものと仮定した。その他のパラメータは以下のとおりである。なお図に記載の光信号再生機能の利用率とは、光伝送装置１０に到着する光信号のうち、光増幅器１０２Ｊ６にて増幅されて伝送される光信号の割合を表すものである。

（ａ）光伝送装置１０に到着する光信号の最大伝送速度＝１［Ｇｂｉｔ／ｓ］
（ｂ）光伝送装置１０に到着する光信号の伝送帯域Ｂａｎｄ＝１００〜９００［Ｍｂｉｔ／ｓ］
（ｃ）光信号再生機能の継続時間ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅ＝６３２８［ｎｓ］
（ｄ）光伝送装置１０に到着した信号のうち、共通電気バッファ１０３に入り、共通電気バッファ１０３から読み出されるまでの時間ＲｏｕｎｄＲｏｂｉｎＴｉｍｅ＝６３２８、１２６５６、２５３１２［ｎｓ］（待ち行列遅延に相当）
（ｅ）共通電気バッファ１０３のバッファ設計値＝バッファ量閾値Ｂ_ｔｈ＝６３２８［ｂｉｔ］

図８より、伝送帯域が増加するとバッファ量閾値を越える場合が増えるため、光信号再生機能を利用する割合が増えることが理解できる。また、共通電気バッファ１０３から読み出されるまでの時間が増大すると、光信号再生機能を利用する割合が増大することが理解できる。これより、あるバッファ量閾値Ｂ_ｔｈに設計することにより、伝送帯域や共通電気バッファ１０３から読み出される時間が変動しても、光信号再生機能を利用することにより、その変動を許容して収容することが可能となる。

図９は、第２の判定制御回路１０２Ｊ４のフローチャートを実施した場合の、光信号再生機能が利用される割合の第２の例を示す図である。光伝送装置１０に到着する光信号は、可変長フレーム６４〜１５１８ｂｙｔｅの可変長フレームがランダムに生成されているものとし、ポアソン過程に従って到着するものと仮定した。その他のパラメータは以下のとおりである。

（ａ）光伝送装置１０に到着する光信号の最大伝送速度＝１［Ｇｂｉｔ／ｓ］
（ｂ）光伝送装置１０に到着する光信号の伝送帯域Ｂａｎｄ＝２５０、５００、７５０［Ｍｂｉｔ／ｓ］
（ｃ）光信号再生機能の継続時間ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅ＝６３２８［ｎｓ］
（ｄ）光伝送装置１０に到着した光信号のうち、共通電気バッファ１０３に入り、共通電気バッファ１０３から読み出されるまでの時間ＲｏｕｎｄＲｏｂｉｎＴｉｍｅ＝６３２８［ｎｓ］（待ち行列遅延に相当）
（ｅ）共通電気バッファ１０３のバッファ設計値＝バッファ量閾値Ｂ_ｔｈ＝１００〜１００００［Ｋｂｉｔ］

図９より、各伝送帯域においてバッファ量閾値Ｂ_ｔｈを小さくしていくと、光信号再生機能を利用する割合が増大することが理解できる。すなわち光信号再生機能を利用することにより共通電気バッファ１０３のバッファ量設計値の削減を図ることが可能となる。

図８の数値計算に用いたパラメータ、光伝送装置１０に到着した光信号のうち、共通電気バッファ１０３に入り、共通電気バッファ１０３から読み出されるまでの時間ＲｏｕｎｄＲｏｂｉｎＴｉｍｅ＝６３２８［ｎｓ］を用いて、待ち行列遅延について考察する。光信号再生機能を利用することにより、前記待ち行列遅延に相当するＲｏｕｎｄＲｏｂｉｎＴｉｍｅを削減することができる。

一方で、第３の判定制御回路〜第６の判定制御回路のように、判定器１０２_Ｊの光受信器１０２Ｊ２に到着した光信号のヘッダ情報をもとに、超低遅延伝送クラスの信号であるか否かを判定する場合には、その処理時間が増加する。例えば、ヘッダ長が１４ｂｙｔｅ＝１１２ｂｉｔで１１２［ｎｓ］の処理時間がかかる場合には、６３２８−１１２＝６２１６［ｎｓ］の削減効果となる。そのため、ヘッダ情報の処理時間が短いほど、実施形態３及び実施形態４に係る発明の効果は大きくなる。

本発明は、情報通信産業に利用することができる。

１０、２０_１、２０_２、２０_Ｎ、２２、２３：光伝送装置
２１、１０１、１０５、２２１：波長合分波器
１０２_１、１０２_２、１０２_Ｊ、１０２_Ｎ：判定器
１０２Ｊ１：光スプリッタ
１０２Ｊ２、２２２_１、２２２_２、２２２_Ｎ：光受信器
１０２Ｊ３：個別電気バッファ
１０２Ｊ４：判定制御回路
１０２Ｊ５：光遅延線
１０２Ｊ６：光増幅器
１０３、２２３：共通電気バッファ
１０４、２２４：光送信器

Claims

Ｎ個の波長λ_１〜λ_Ｎ（ただし、Ｎは整数。）を有する光信号を波長ごとに分波する分波器と、
前記分波器の分波した光信号が入力され、入力された光信号を出力するか又は入力された光信号を受信して電気信号を出力するＮ台の判定器と、
前記Ｎ台の判定器の出力する電気信号を一時的に保存する共通電気バッファと、
前記Ｎ個の波長とは異なる波長の光を前記共通電気バッファからの電気信号で変調した光信号を送信する光送信器と、
前記Ｎ台の判定器からの各波長の光信号及び前記光送信器からの光信号を波長ごとに合波する合波器と、
を備える光伝送装置であって、
前記各判定器は、
前記分波器からの光信号を２分岐する光スプリッタと、
前記光スプリッタからの一方の光信号を受信する光受信器と、
前記光受信器からの電気信号を蓄える個別電気バッファと、
前記光受信器からの電気信号を前記共通電気バッファへ送るか否かを判定し、判定結果に応じた制御を行う判定制御回路と、
前記光スプリッタからの他方の光信号を透過する光遅延線と、
前記光遅延線からの光信号を増幅する光増幅器と、を有し、
前記判定制御回路は、
前記共通電気バッファの負荷を監視し、
負荷がかかる所定の条件の場合には前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄し、
負荷がかからない前記所定の条件以外の場合には前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させないとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を前記共通電気バッファに出力する
ことを特徴とする光伝送装置。
請求項１の光伝送装置において、
前記判定制御回路は、
前記共通電気バッファのバッファ使用量を監視し、
前記バッファ使用量が予め定められたバッファ量閾値以上の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄し、
前記バッファ使用量が前記バッファ量閾値未満の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させないとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を前記共通電気バッファに出力することを特徴とする光伝送装置。
請求項２の光伝送装置において、
前記判定制御回路は、
前記バッファ使用量が前記バッファ量閾値以上の場合には、前記光スプリッタからの光信号を一定時間、前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄することを特徴とする光伝送装置。
請求項１に記載の光伝送装置において、
前記判定制御回路は、
前記光受信器の受信した信号のヘッダ情報を読み取り、前記ヘッダ情報をもとに低遅延で伝送するよう予め定められた信号であるか否かを判定し、
低遅延で伝送するよう予め定められた信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄し、
低遅延で伝送するよう予め定められた信号以外の信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させないとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を前記共通電気バッファに出力することを特徴とする光伝送装置。
請求項４の光伝送装置において、
前記判定制御回路は、
前記低遅延で伝送するよう予め定められた信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を一定時間、前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄することを特徴とする光伝送装置。
請求項１に記載の光伝送装置において、
前記判定制御回路は、
前記共通電気バッファのバッファ量を監視するとともに、
前記光受信器の受信した信号のヘッダ情報を読み取り、ヘッダ情報をもとに低遅延で伝送するよう予め定められた信号であるか否かを判定し、
前記バッファ使用量が予め定められたバッファ量閾値以上の場合、もしくは低遅延で伝送するよう予め定められた信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄し、
前記バッファ使用量が前記バッファ量閾値未満でかつ低遅延で伝送するよう予め定められた信号以外の信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を前記光増幅器に増幅させないとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を前記共通電気バッファに出力することを特徴とする光伝送装置。
請求項６の光伝送装置において、
前記判定制御回路は、
前記共通電気バッファのバッファ使用量が前記バッファ量閾値以上の場合、又は前記光信号が低遅延で伝送するよう予め定められた信号の場合には、前記光スプリッタからの光信号を一定時間、前記光増幅器に増幅させるとともに前記個別電気バッファに蓄積された電気信号を廃棄することを特徴とする光伝送装置。