JP2013021556A

JP2013021556A - 光パケット交換装置

Info

Publication number: JP2013021556A
Application number: JP2011154091A
Authority: JP
Inventors: Reiko Sato; 玲子佐藤
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-01-31
Also published as: US20130016967A1

Abstract

【課題】光信号対雑音比を改善できる光パケット交換装置を提供する。
【解決手段】光パケット交換装置１０は、光パケット信号の経路を切り替える光スイッチ部１２と、光パケット信号の光信号対雑音比情報を取得するＯＳＮＲ取得部と、光パケット信号を再生中継する再生中継部１８とを備える。光スイッチ部１２は、光パケット信号の光信号対雑音比が所定の基準値未満の場合、該光パケット信号を再生中継部１８に出力する。再生中継部１８は、再生した光パケット信号を本来光パケット信号が送出されるべき経路に戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、光パケット単位でのパケット交換を可能とする光パケット交換装置に関する。

波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）を用いた光伝送システムにおいて、波長選択スイッチ（ＷＳＳ：wavelength selective switch）等を用いることで、波長単位のパス切替を行う技術が実用化されている。その次の技術として、切替を行う単位を例えばＩＰパケット（１０ＧＥｔｈｅｒ（10 Gigabit Ethernet（登録商標））信号等）一つ一つという細かい単位とし、各々を光パケットという形式に変換して、超高速の光スイッチで方路切り替えを行う光パケット交換方式が検討されている（例えば、特許文献１参照）。

ＩＰパケットはデータが存在しない間は有意な情報が転送されておらず、その分だけ帯域が無駄になっているが、光パケット交換方式が実現すれば、データが存在しない時間帯を別のパケットが占有できることになる。従って、光パケット交換方式は、伝送路の帯域利用効率を飛躍的に高める可能性があり、将来の技術として有望視されている。

特開２００８−２３５９８６号公報

光パケット交換方式においては、光パケット毎に宛先が付与され、光パケットはその宛先に従って複数の光パケット交換装置によりスイッチングされながら転送される。従って、ある光パケット交換装置に到着した光パケットは、いろいろな送信局から異なる経路を通ってきているので、それぞれ異なる光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio）を持つことになる。光信号対雑音比が劣化した光パケットは、宛先の検出ができないために、適切にスイッチングできないおそれがある。また、送信先の受信局においてビット誤り率が劣化するおそれもある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光信号対雑音比を改善できる光パケット交換装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の光パケット交換装置は、光パケット信号の経路を切り替える光スイッチ部と、光パケット信号の光信号対雑音比情報を取得するＯＳＮＲ取得部と、光パケット信号を再生中継する再生中継部とを備える。光スイッチ部は、光パケット信号の光信号対雑音比が所定の基準値未満の場合、該光パケット信号を再生中継部に出力する。

再生中継部は、入力された光パケット信号を電気信号に変換し、電気信号に対して等化増幅、タイミング抽出および識別再生を行い、再生された電気信号を再び光パケット信号に変換して出力してもよい。

再生中継部は、再生した光パケット信号を本来光パケット信号が送出されるべき経路に戻してもよい。

再生中継部は、再生した光パケット信号を光スイッチ部の入力に戻してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システム、プログラム、プログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、光信号対雑音比を改善できる光パケット交換装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る光パケット交換装置を示す図である。本発明の別の実施形態に係る光パケット交換装置を示す図である。光スイッチ部の構成を説明するための図である。光スイッチ部の処理フローを説明するための図である。光スイッチ部の別の処理フローを説明するための図である。再生中継部の構成を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る光パケット交換装置を示す。図１に示すように、光パケット交換装置１０は、光スイッチ部１２と、光パケット送信部１４と、光パケット受信部１６と、再生中継部１８と、光カプラ２０と、光増幅器２２とを備える。

ＯＳＮＲ取得部３２は、クライアント側からクライアント信号を受信する。そして、ＯＳＮＲ取得部３２は、クライアント信号に宛先情報やパケット長情報などを付与することにより光パケット信号を生成し、光スイッチ部１２に送信する。

光スイッチ部１２は、入力された光パケット信号の経路を切り替えるＮ入力×Ｎ出力の光スイッチ装置である。光スイッチ部１２の第１入力ポート１１ａ、第２入力ポート１１ｂには、ＷＤＭネットワークからの光パケット信号が入力される。光スイッチ部１２の第３入力ポート１１ｃには、光パケット送信部１４からの光パケット信号が入力される。

光スイッチ部１２は、入力された光パケット信号の経路を切り替え、第１〜第３出力ポート１３ａ〜１３ｃから出力する。光スイッチ部１２の第１出力ポート１３ａから出力された光パケット信号は、第１光ファイバ２３を介して光増幅器２２に入力される。光増幅器２２は、入力された光パケット信号を増幅した後、ＷＤＭネットワークに送出する。また、光スイッチ部１２の第２出力ポート１３ｂから出力された光パケット信号は、第２光ファイバ２４を介して光パケット受信部１６に入力される。光パケット受信部１６は、受信した光パケット信号を元のクライアント信号に復元し、クライアント側に出力する。また、光スイッチ部１２の第３出力ポート１３ｃから出力された光パケット信号は、第３光ファイバ２５を介して再生中継部１８に入力される。

ここで本実施形態においては、光スイッチ部１２は、光パケット信号の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を測定する機能を有する。そして、光スイッチ部１２は、光パケット信号から抽出した宛先情報に加え、該光パケット信号の光信号対雑音比に基づいて、出力ポートを決定する。

具体的には、光パケット信号の光信号対雑音比が所定の基準値以上の場合、光スイッチ部１２は、宛先情報に従って、第１出力ポート１３ａまたは第２出力ポート１３ｂから光パケット信号を出力する。一方、光パケット信号の光信号対雑音比が基準値未満の場合、光スイッチ部１２は、宛先情報に拘わらず、光パケット信号を第３出力ポート１３ｃから出力する。この基準値は、光パケット信号を受信する受信器（例えば、光パケット受信部１６）が許容できる最小の光信号対雑音比以上の値に設定される。

図１には、説明のために、ＷＤＭネットワークから第１入力ポート１１ａに第１光パケット信号♯１が入力され、続いて第２入力ポート１１ｂに第２光パケット信号♯２が入力される様子が示されている。第１光パケット信号♯１は、基準値以上の光信号対雑音比を有し、第２光パケット信号♯２は、基準値未満の光信号対雑音比を有するものとする。また、第１光パケット信号♯１および第２光パケット信号♯２は、ＷＤＭネットワークに接続された他の光パケット交換装置を宛先としており、宛先情報だけに基づいて経路を判定した場合には第１出力ポート１３ａから出力される光パケット信号であるとする。

この場合、第１光パケット信号♯１は光信号対雑音比が基準値以上であるので、光スイッチ部１２は、宛先情報に基づいて第１光パケット信号♯１を第１出力ポート１３ａから出力する。その後、第１光パケット信号♯１は、第１光ファイバ２３を介して光増幅器２２に入力され、光増幅器２２で増幅された後、ＷＤＭネットワークに送出される。

一方、第２光パケット信号♯２は光信号対雑音比が基準値未満であるので、光スイッチ部１２は、宛先情報に拘わらず、第２光パケット信号♯２を第３出力ポート１３ｃから出力する。すなわち、光スイッチ部１２は、本来であれば宛先情報に基づいて出力すべき経路である第１光ファイバ２３ではなく、再生中継部１８に第２光パケット信号♯２を出力するのである。

再生中継部１８は、入力された第２光パケット信号♯２を電気信号に変換した後、該電気信号に対して等化増幅（Reshaping）、タイミング抽出（Retiming）および識別再生（Regenerating）を行い、再生された電気信号を再び光パケット信号に変換して出力する。これらの処理は、「３Ｒ再生中継」と呼ばれる。３Ｒ再生中継後の第２光パケット信号♯２の光信号対雑音比は、基準値以上となっている。この再生された第２光パケット信号♯２’は、第４光ファイバ２６を介して第２光パケット信号♯２が本来出力されるべき経路に戻される。すなわち、再生された第２光パケット信号♯２’は、光カプラ２０により第１光ファイバ２３に挿入される。その後、再生された第２光パケット信号♯２’は、光増幅器２２に入力され、光増幅器２２で増幅された後、ＷＤＭネットワークに送出される。

以上のように、本実施形態に係る光パケット交換装置１０によれば、基準値を下回る光信号対雑音比を有する光パケット信号が入力された場合に、経路切替を行うだけでなく、光パケット信号を再生して出力することができる。これにより、光パケット交換装置１０から出力される光パケット信号の光信号対雑音比を基準値以上に維持することができる。

光パケット交換方式においては、通常、光パケット信号は受信局に到達するまでに複数の光パケット交換装置を通過し、その度に光増幅器により光信号対雑音比が劣化する。従って、送信局においては良好な基準値を上回る光信号対雑音比を有していても、何度も光パケット交換装置や光増幅器を持つ中継装置を通過するうちに光信号対雑音比が劣化し、宛先情報が検出できず、適切にスイッチングできないおそれがある。また、送信先の受信局において、ビット誤り率が劣化するおそれがある。しかしながら、本実施形態に係る光パケット交換装置１０によれば、光パケット交換装置を通過するたびに光信号対雑音比が改善されるので、適切にスイッチングを行うことができ、またビット誤り率の劣化を抑制できる。

本実施形態においては、再生中継部１８を経由した光パケット信号は、再生中継部１８での３Ｒ再生中継の処理時間だけ遅延する。この遅延のために、第１光ファイバ２３に戻った光パケット信号と、直接第１光ファイバ２３に出力された後続の光パケット信号との間で輻輳が生じる可能性がある。そこで、第１光ファイバ２３の第１出力ポート１３ａと光カプラ２０との間に光遅延線１５を設け、光パケット信号が第１出力ポート１３ａから光カプラ２０まで到達する時間と、光パケット信号が第３出力ポート１３ｃから再生中継部１８を通って光カプラ２０まで到達する時間とが一致するように調整することが望ましい。

図２は、本発明の別の実施形態に係る光パケット交換装置を示す。本実施形態に係る光パケット交換装置１０において、図１に示す光パケット交換装置と同一または対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図２に示すように、本実施形態に係る光パケット交換装置１０においては、再生中継部１８の出力が第４光ファイバ２６を介して光スイッチ部１２の第４入力ポート１１ｄに接続されている。従って、再生中継部１８にて再生された第２光パケット信号♯２’は、光スイッチ部１２の第４入力ポート１１ｄに入力される。

光スイッチ部１２は、第４入力ポート１１ｄに入力された第２光パケット信号♯２’に対し、第１入力ポート１１ａや第２入力ポート１１ｂに入力された光パケット信号と同様の処理を行う。すなわち、第２光パケット信号♯２’の宛先情報を抽出するとともに、光信号対雑音比を測定する。この第２光パケット信号♯２’は、再生中継部１８にて再生された光パケット信号であるので、光信号対雑音比は基準値を上回っている。従って、第２光パケット信号♯２’は宛先情報に基づいて第１出力ポート１３ａから出力される。

このように、本実施形態に係る光パケット交換装置１０によっても、基準値を下回る光信号対雑音比を有する光パケット信号が入力された場合に、経路切替を行うだけでなく、光パケット信号を再生して出力することができる。これにより、光パケット交換装置１０から出力される光パケット信号の光信号対雑音比を基準値以上に維持することができる。

また、本実施形態の場合、再生した第２光パケット信号♯２’を光スイッチ部１２に戻す構成としているので、輻輳処理を光スイッチ部１２に任せることができる。

第４入力ポート１１ｄに入力される光パケット信号は、再生中継部１８にて再生された光パケット信号であるので、光信号対雑音比は確実に基準値を上回っている。従って、光スイッチ部１２は、第４入力ポート１１ｄから入力された光パケット信号については、光信号対雑音比の測定を行わなくてもよい。

図３は、光スイッチ部の構成を説明するための図である。ここでは、４入力×４出力の光スイッチ部について説明する。図３に示すように、光スイッチ部１２は、第１〜第４入力ポートＩＮ１〜ＩＮ４と、第１〜第４出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４と、光スイッチ３６と、光スイッチ制御部３０とを備える。光スイッチ制御部３０は、光カプラ３１と、ＯＳＮＲ取得部３２と、光／電気変換部３３と、ヘッダ解析部３４と、制御信号生成部３５とを備える。なお、光スイッチ制御部は各入力ポート毎に設けられるが、ここでは図示を簡略化するために、第１入力ポートＩＮ１に対応する光スイッチ制御部３０のみ図示している。

第１入力ポートＩＮ１に入力された光パケット信号は、光スイッチ制御部３０の光カプラ３１に入力される。光カプラ３１は、入力された光パケット信号を２つに分岐する。分岐された一方の光パケット信号はＯＳＮＲ取得部３２に送られ、他方の光パケット信号は光スイッチ３６に送られる。

ＯＳＮＲ取得部３２は、入力された光パケット信号の光信号対雑音比を測定する。測定された光信号対雑音比情報は、制御信号生成部３５に送られる。また、ＯＳＮＲ取得部３２は、光パケット信号を光／電気変換部３３に送る。光／電気変換部３３は、入力された光パケット信号を電気のパケット信号に変換し、ヘッダ解析部３４に送る。ヘッダ解析部３４は、パケット信号のヘッダを解析し、宛先情報を抽出する。この宛先情報は、制御信号生成部３５に送られる。

制御信号生成部３５は、光信号対雑音比情報および宛先情報に基づいて光スイッチ３６を制御するための制御信号を生成し、光スイッチ３６に出力する。光スイッチ３６は、例えばＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier）ゲートを用いた光スイッチであってよい。光スイッチ３６は、光スイッチ制御信号に基づいて適切なＳＯＡゲートをオン／オフすることにより、第１〜第４出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４の何れかから光パケット信号を出力する。

図４は、光スイッチ部の処理フローを説明するための図である。まず、光パケット信号が受信されると（Ｓ１０）、ＯＳＮＲ取得部３２およびヘッダ解析部３４により、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）情報および宛先情報が取得される（Ｓ１２）。

次に、制御信号生成部３５は、宛先情報に基づいて、受信した光パケット信号が自局宛てか否か判定する（Ｓ１４）。

光パケット信号が自局宛ての場合（Ｓ１４のＹ）、制御信号生成部３５は、光パケット信号を自局の光パケット受信部１６に切り替える（Ｓ１６）。一方、光パケット信号が自局宛てではない場合（Ｓ１４のＮ）、制御信号生成部３５は、光信号対雑音比が所定の基準値以上であるか否か判定する（Ｓ１８）。

光信号対雑音比が基準値以上の場合（Ｓ１８のＹ）、制御信号生成部３５は、宛先情報に従って光パケット信号を切り替える（Ｓ２０）。一方、光信号対雑音比が基準値未満の場合（Ｓ１８のＮ）、制御信号生成部３５は、光パケット信号を再生中継部１８に切り替える（Ｓ２２）。これにより、光パケット信号の光信号対雑音比が改善される。

図５は、光スイッチ部の別の処理フローを説明するための図である。まず、光パケット信号が受信されると（Ｓ３０）、ＯＳＮＲ取得部３２およびヘッダ解析部３４により、光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）情報および宛先情報が取得される（Ｓ３２）。

次に、制御信号生成部３５は、光信号対雑音比が所定の基準値以上であるか否か判定する（Ｓ３４）。

光信号対雑音比が基準値以上の場合（Ｓ３４のＹ）、制御信号生成部３５は、宛先情報に従って光パケット信号を切り替える（Ｓ３６）。一方、光信号対雑音比が基準値未満の場合（Ｓ３４のＮ）、制御信号生成部３５は、宛先情報に基づいて、受信した光パケット信号が自局宛てか否か判定する（Ｓ３８）。

光パケット信号が自局宛ての場合（Ｓ３８のＹ）、制御信号生成部３５は、光パケット信号を自局の光パケット受信部１６に切り替える（Ｓ４０）。一方、光パケット信号が自局宛てではない場合（Ｓ３８のＮ）、光パケット信号を再生中継部１８に切り替える（Ｓ４２）。これにより、光パケット信号の光信号対雑音比が改善される。

図６は、再生中継部の構成を説明するための図である。図６に示すように、再生中継部１８は、モニタ部６１と、光／電気変換部６２と、クロック抽出部６３と、パケット抽出部６４と、ヘッダ解析部６５と、パケット再生部６６と、タイミング調整部６７と、電気／光変換部６８とを備える。

再生中継部１８の入力ポートＩＮに入力された光パケット信号はモニタ部６１に入力される。モニタ部６１は、波長、光パワー、消光比などをモニタし、これらのモニタ情報を電気／光変換部６８に出力する。その後、光パケット信号は光／電気変換部６２に送られる。

光／電気変換部６２は、光パケット信号を電気のパケット信号に変換し、クロック抽出部６３に出力する。クロック抽出部６３は、入力されたパケットからクロック信号を抽出する。パケット信号およびクロック信号は、パケット抽出部６４に入力される。

パケット抽出部６４は、入力されたパケット信号からパケットを抽出し、ヘッダ解析部６５は抽出されたパケットのヘッダを解析する。パケット再生部６６は、パケット信号を識別再生する。タイミング調整部６７は、再生されたパケット信号を電気／光変換部６８に出力するタイミングを調整する。電気／光変換部６８は、パケット信号を光パケット信号に変換する。ここで、電気／光変換部６８は、モニタ部６１からのモニタ情報を基づいて、波長、光パワー、消光比等を調整する。電気／光変換部６８にて変換された光パケット信号は、出力ポートＯＵＴから送出される。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せによりいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、上述の実施形態では、ＯＳＮＲ取得部３２を光スイッチ部１２の内部に設けたが、光スイッチ部１２の外部に設けてもよい。

１０光パケット交換装置、１２光スイッチ部、１４光パケット送信部、１５光遅延線、１６光パケット受信部、１８再生中継部、２０光カプラ、２２光増幅器、３０光スイッチ制御部、３１光カプラ、３２ＯＳＮＲ取得部、３３光／電気変換部、３４ヘッダ解析部、３５制御信号生成部、３６光スイッチ、６１モニタ部、６２光／電気変換部、６３クロック抽出部、６４パケット抽出部、６５ヘッダ解析部、６６パケット再生部、６７タイミング調整部、６８電気／光変換部。

Claims

光パケット信号の経路を切り替える光スイッチ部と、
光パケット信号の光信号対雑音比情報を取得するＯＳＮＲ取得部と、
光パケット信号を再生中継する再生中継部と、
を備え、
前記光スイッチ部は、光パケット信号の光信号対雑音比が所定の基準値未満の場合、該光パケット信号を前記再生中継部に出力することを特徴とする光パケット交換装置。
前記再生中継部は、入力された光パケット信号を電気信号に変換し、電気信号に対して等化増幅、タイミング抽出および識別再生を行い、再生された電気信号を再び光パケット信号に変換して出力することを特徴とする請求項１に記載の光パケット交換装置。
前記再生中継部は、再生した光パケット信号を本来光パケット信号が送出されるべき経路に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載の光パケット交換装置。
前記再生中継部は、再生した光パケット信号を前記光スイッチ部の入力に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載の光パケット交換装置。