JP2013187701A - 光ノード装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ノード装置において、運用中の光信号に影響を与えることなく新たに光信号を追加することを可能とする。
【解決手段】光ノード装置は、第１の伝送路から入力された光信号から波長毎に選択された光信号、及び、光送信器が送信した光信号を出力する方路選択手段と、方路選択手段から出力される光信号を第２の伝送路に出力するとともに方路選択手段から出力される光信号の波長の情報を出力する波長モニタ手段と、波長の情報に基づいて、方路選択手段から出力される光信号の波長と異なる波長を、追加して送信する光信号の波長とする光送信器と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、波長分割多重光通信システムで用いられる光ノード装置及び光ノード装置の制御方法に関する。

インターネットの普及に伴って、光通信システムの大容量化が進められている。例えば、幹線系では、ＷＤＭ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、波長分割多重）技術により、波長が異なる比較的低速の光信号を多重することで、光ファイバ１本あたりの伝送容量を高めた光通信システムが実用化されている。

ＷＤＭを用いた光通信システムの一形態としてＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システムがある。ＯＡＤＭシステムは、光伝送路上に配置された光ノード装置において、任意の波長の光信号の通過（スルー）、分岐（ドロップ）あるいは追加（アド）を行う。光ノード装置においてスルーされる光信号は、光ノード装置が備えるトランスポンダによって受信されることなく、他の光ノード装置へ転送される。ドロップされる信号は、光ノード装置が備えるトランスポンダによって受信され、他の光ノード装置へはスルーされない。アドされる信号は、光ノード装置が備えるトランスポンダの光送信器によって送信され、スルーされる光信号とともに他の光ノード装置と接続された光伝送路へ送信される。

このように、ＯＡＤＭシステムにおいては、光伝送路から光ノード装置に入力されドロップされた光信号は他の光伝送路へは転送されない。従って、ある波長の光信号をドロップした光ノード装置のトランスポンダは、ドロップした光信号と同一の波長の光信号を他の光伝送路への光信号の送信に利用することができる。また、ＯＡＤＭシステムで許容される波長のうち、光ノード装置をスルーする波長以外の波長の光信号をトランスポンダによってアドすることもできる。なお、トランスポンダには、波長可変光源を内部に備え、外部から指定された波長を送信可能なトランスポンダが用いられることもある。

本発明に関連して、特許文献１は、波長可変フィルタを用いてドロップする波長を選択するＯＡＤＭノード装置の構成を開示している。また、特許文献２は、障害が発生した光源への入力信号を予備光源に入力するように切り替えるＷＤＭ送信装置の構成を開示している。

特開２００４−２３５７４１号公報 特開平１０−３２２２８７号公報

一般的に、上位システムは、送信波長を外部から制御可能なトランスポンダに対して送信波長を指定する制御コマンドを発行することで、トランスポンダの出力波長を制御する。光ノード装置においてスルーされる波長とアドされる波長とに同一波長が設定されてしまうと、光ノード装置から送出される同一の波長の光信号で内容が異なる信号が伝送される結果、正常な伝送が行えない。従って、上位システムは、光ノード装置において追加される光信号が運用中の光信号へ影響を与えないようにトランスポンダの発光波長を制御する必要がある。すなわち、アドされる光信号の発光波長は、光ノード装置においてトランスポンダで受信されずにスルーされる波長と重複しないように制御される必要がある。しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、ＯＡＤＭシステムにおいて、光ノード装置をスルーされた波長と光ノード装置でアドされた波長とが重複することを防ぐための技術を開示していない。
（発明の目的）
本発明の目的は、光ノード装置において、運用中の光信号に影響を与えることなく新たに光信号を追加することを可能とするための技術を提供することにある。

本発明の光ノード装置は、第１の伝送路から入力された光信号から波長毎に選択された光信号、及び、光送信器が送信した光信号を出力する方路選択手段と、方路選択手段から出力される光信号を第２の伝送路に出力するとともに方路選択手段から出力される光信号の波長の情報を出力する波長モニタ手段と、波長の情報に基づいて、方路選択手段から出力される光信号の波長と異なる波長を、追加して送信する光信号の波長とする光送信器と、を備える。

本発明の光ノード装置の制御方法は、波長の異なる複数の光信号から光信号を選択し、選択された光信号及び光送信器が送信した光信号を出力し、出力される光信号の波長の情報を出力し、波長の情報に基づいて、出力される光信号の波長と異なる波長を、光送信器が追加して送信する光信号の波長とする。

本発明は、光ノード装置において、運用中の光信号に影響を与えることなく新たに光信号を追加することが可能となるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態の光ノード装置の構成を示す図である。 第１の実施形態の光ノード装置における波長制御の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態の光ノード装置の構成を示す図である。

（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態の光ノード装置１００の構成を示す。光ノード装置１００は、ＯＡＤＭシステムを構成するノード装置である。光ノード装置１００は、波長分離部１、方路選択部２、波長多重部３、光分岐部４、ｍ台のトランスポンダ５−１〜５−ｍ（ｍは自然数）、波長モニタ部６、波長制御部７及び方路制御部８を備える。

このような構成を備える光ノード装置１００は、伝送路１０１から入力された波長λ１〜λｎ（ｎは自然数）の最大ｎ波長のＷＤＭ信号をドロップして受信し、あるいはスルーさせて他の光ノード装置へ転送する。また、光ノード装置１００は、トランスポンダ５−１〜５−ｍから送信された光信号を、光ノード装置１００をスルーさせた光信号とともに伝送路１０２へ出力する。伝送路１０２は、他のノードと接続されている。

波長分離部１は、伝送路１０１から光ノード装置１００に入力される波長λ１〜λｎのＷＤＭ信号を波長ごとに分離して方路選択部２へ出力する。波長分離部１は、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ、アレイ導波路形回折格子）で構成されてもよい。

方路選択部２は、波長分離部１及び波長多重部３と接続するそれぞれｎ個ずつのポートと、トランスポンダ５−１〜５−ｍと接続するｍ個のポートを備える。方路選択部２は、波長分離部１において波長ごとに分離された光信号およびトランスポンダ５−１〜５−ｍが送信する光信号が入力される。方路選択部２は、入力された光信号の方路の切り替え制御を行い、光信号を波長多重部３またはトランスポンダ５−１〜５−ｍへ出力する。方路選択部２は、光ノード装置１００においてドロップされる波長の光信号をそれぞれトランスポンダ５−１〜５−ｍのいずれかへ出力する。また、方路選択部２は、トランスポンダ５−１〜５−ｍが送信した光信号を波長多重部３へ出力する。方路選択部２は、ｍ×ｎ形の光スイッチで構成されてもよい。

トランスポンダ５−１〜５−ｍは、光送信器及び光受信器を備える。トランスポンダ５−１〜５−ｍが備える光受信器は、光ノード装置１００でドロップされた光信号を方路選択部２から受信して電気信号に変換する。トランスポンダ５−１〜５−ｍが受信できる光信号の波長はλ１〜λｎのいずれかに固定されていなくともよい。また、トランスポンダ５−１〜５−ｍが備える光送信器は、送信波長を可変できる光送信器であり、トランスポンダに入力された電気信号を波長制御部から指示された波長の光信号に変換して方路選択部２へ出力する。すなわち、トランスポンダ５−１〜５−ｍは、波長λ１〜λｎのいずれの波長の光信号であっても受信でき、送信波長を波長λ１〜λｎのいずれの波長にも設定可能な波長可変トランスポンダであってもよい。

なお、波長可変トランスポンダで用いられる光送信器として、波長可変レーザを用いることができる。波長可変レーザの発振波長を変化させるための構成としては、半導体集積形レーザや外部共振器形レーザが知られている。半導体集積形レーザは、半導体レーザに設けられた波長制御用の電極に流す電流によって半導体レーザの活性層の屈折率を変化させることで発振波長を変化させる。外部共振器形レーザは、半導体レーザの外部に配置した回折格子を回転させることで半導体レーザの共振波長を変化させる。

波長多重部３は、方路選択部２から入力された波長λ１〜λｎの光信号を多重してＷＤＭ信号として光分岐部４へ出力する。波長多重部３に入力される光信号は、光ノード装置１００をスルーする光信号と、トランスポンダ５−１〜５−ｍからアドされた光信号とを含んでいる。波長多重部３は、ＡＷＧあるいはｎ×１形光カプラで構成されてもよい。

光分岐部４は、波長多重部３から入力されたＷＤＭ信号を２分岐する。光分岐部４において分岐された光信号は、いずれも波長多重部３が出力するＷＤＭ信号の全ての波長を含んでいる。２分岐された一方の光信号は伝送路１０２へ送出される。２分岐された他方の光信号は波長モニタ部６へ出力される。

なお、光分岐部４は、光方向性結合器（光カプラ）で構成されてもよい。さらに、波長多重部３としてｎ×２形光カプラを用い、ｎ×２形光カプラの２分岐側の一方を伝送路１０２へ接続し、２分岐側の他方を波長モニタ部６へ接続してもよい。また、以下で説明する波長モニタ部６は、光分岐部４を含んで構成されていてもよい。

波長モニタ部６は、光分岐部４から出力されたＷＤＭ信号の波長を監視する。具体的には、波長モニタ部６は、光分岐部４から分岐されたＷＤＭ信号を受信し、それに含まれる波長を識別し、波長情報信号を波長制御部７へ出力する。波長モニタ部６は、例えば回折格子と光検出器とを用いて、入力されたＷＤＭ信号の波長毎の強度を検出するように構成されていてもよい。波長モニタ部６は、入力された光を回折格子で反射させ、反射された入力光を光検出器で検出するように構成されていてもよい。このような構成により、波長モニタ部６は、ＷＤＭ信号の回折格子への入射角を変化させることで光検出器から波長毎の強度に応じた電気信号を取り出すことができる。波長モニタ部６は、取り出された電気信号の強度と波長との関係からＷＤＭ信号に含まれる波長の情報を含む波長情報信号を生成し、生成した波長情報信号を波長制御部７へ出力する。

波長制御部７は、波長モニタ部６から入力された波長情報信号に基づいて、トランスポンダ５−１〜５−ｍへ波長制御信号を出力するとともに、方路制御部８へ方路制御信号を出力する。方路制御部８は、方路制御信号に基づいて、方路選択部２の方路制御を行う。

図１において、方路選択部２は、光ノード装置１００においてドロップする波長とスルーする波長とを、それぞれ方路制御部８からの制御により、トランスポンダ５−１〜５−ｍまたは波長多重部３へ出力する。

波長制御部７は、光ノード装置１００から出力可能な波長のうち、使用されていない波長を特定する。すなわち、波長制御部７は、波長情報信号をもとに波長多重部３において多重されて伝送路に出力されていない波長を特定する。そして、波長制御部７は、特定された波長の情報を含む信号を波長制御信号としてトランスポンダ５−１〜５−ｍに対して出力する。波長制御信号は、トランスポンダ毎に、異なる波長で光信号を送信しあるいは光信号の送信を停止する指示を含んでいてもよい。トランスポンダ５−１〜５−ｍは、波長制御信号に含まれる波長の情報をもとに、送信する光信号の波長を制御する。

また、波長制御部７は、特定された波長の情報を含む信号を方路制御信号として方路制御部８に対して出力する。特定された波長は、波長情報信号が生成された時点における光ノード装置１００から伝送路１０２へ出力される光信号に含まれていない波長である。従って、特定された波長のうちいずれの波長でトランスポンダ５−１〜５−ｍが新たに光信号の送信を開始しても、新しく送信された光信号は他の光信号と波長が重複しない。

方路制御部８は、波長分離部１から入力される波長λ１〜λ８の光信号が入力される方路選択部２の各ポートの情報を保持している。また、方路制御部８は、方路選択部２とトランスポンダ５−１〜５−ｍが接続される各ポートの情報を保持している。そして、方路制御部８は、トランスポンダ５−１〜５−ｍが送信する光信号及び光ノード装置１００をスルーさせる光信号がいずれも波長多重部３へ出力されるように、方路選択部２の各ポート間の光信号の経路を制御する。その結果、方路選択部２から波長多重部３へは、光ノード装置１００をスルーされる光信号とは異なる波長の光信号を、トランスポンダ５−１〜５−ｍのいずれかからアドすることができる。

従って、第１の実施形態の光ノード装置１００は、光ノード装置において、運用中の光信号に影響を与えることなく新たに光信号を追加することが可能となるという効果を奏する。

なお、運用中のトランスポンダ５−１〜５−ｍの故障、あるいは隣接する光ノード装置の故障等により、光信号をアドする前の時点で、ＯＡＤＭシステムの本来の設定とは異なる波長の光信号によって光ノード装置１００が運用されている場合も考えられる。このような場合でも、光ノード装置１００は、運用中の光信号に影響を与えることなく、新たな光信号の送信を開始することができる。なぜならば、第１の実施形態の光ノード装置１００は、波長多重部３から実際に出力されるＷＤＭ信号の波長を波長モニタ部で検出した結果に基づいて、現在使用されている波長とは異なる波長をアドする光信号の波長として設定することができるからである。

図２は、第１の実施形態の光ノード装置１００における波長制御の例を示す図である。図２は、ｎ＝４０、すなわちＯＡＤＭシステムの最大波長多重数が４０波長（λ１〜λ４０）である場合を示している。図２において、図１と同様の機能を備える要素には同一の参照符号を付して、それぞれの重複する説明は省略する。図２では、方路選択部２においてアドあるいはドロップされる光信号と接続されるトランスポンダはトランスポンダ５−１〜５−４の４台（ｍ＝４）とする。また、図２において、波長分離部１へ入力されるＷＤＭ信号の波長は、４０波長（λ１〜λ４０）中のλ１〜λ７の７波長であるとする。

方路選択部２は、方路制御部８からの制御により、λ１〜λ４およびλ８〜λ４０がスルー、波長λ５〜λ７の信号がアド及びドロップされるよう光信号の方路が選択されている。４台のトランスポンダ５−１〜５−４のうち、トランスポンダ５−１〜５−３が既に運用状態にある。この状態において、更にトランスポンダ５−４を増設し、トランスポンダ５−４を用いて新たな光信号をアドするケースを想定する。

増設されたトランスポンダ５−４が運用を開始するよりも前の時点で、波長多重部３には、光ノード装置１００をスルーするように設定された波長λ１〜λ４の光信号とトランスポンダ５−１〜５−３からアドされた波長λ５〜λ７の信号とが入力されている。従って、トランスポンダ５−４の運用開始前には、波長多重部３から出力されるＷＤＭ信号には波長λ１〜λ７の光信号のみが多重されている。波長多重部３から出力されるＷＤＭ信号は、光分岐部４において伝送路１０２及び波長モニタ部６へ分岐される。

ここで、トランスポンダ５−１〜５−３はそれぞれ波長λ５〜λ７の光信号を方路選択部２へ送信している。一方、新規に増設されるトランスポンダ５−４の光出力は停止している。従って、波長モニタ部６はＷＤＭ信号に波長λ１〜λ７が多重されていることを検出し、波長制御部７にその情報を含む波長情報信号を出力する。

波長制御部７は、波長情報信号に基づいて波長λ８〜λ４０の光信号がさらに多重可能であることを認識する。すなわち、波長λ８〜λ４０が、現在使用されていない波長として特定される。そして、波長制御部７は、トランスポンダ５−４に対してλ８で発光するように波長制御信号を出力するとともに、方路制御部８に対して波長λ８の光信号をアドするよう方路制御信号を出力する。その結果、トランスポンダ５−４は運用を開始し、波長λ８の光信号の送信を開始する。そして、方路制御部８は、方路制御信号に基づいてトランスポンダ５−４との間で波長λ８の光信号をアドするように方路選択部２を制御する。

トランスポンダ５−４が新たに送信する光信号の波長は、トランスポンダ５−４の運用開始の前には使用されていなかった波長である。従って、トランスポンダ５−４は、既に使用されていた他の運用中の波長に影響を与えることなく、新たな光信号の送信を開始することができる。

そして、第１の実施形態の光ノード装置１００は、波長多重部３から実際に出力されるＷＤＭ信号の波長を波長モニタ部で検出した結果に基づいて、現在使用されている波長と異なる波長をトランスポンダ５−４が送信する光信号の波長としている。その結果、設定とは異なる波長のＷＤＭ信号によって光ノード装置１００が運用されている場合でも、光ノード装置１００は、運用中の光信号に影響を与えることなくトランスポンダ５−４によって新たな光信号の送信を開始することができる。

また、波長制御部７は、方路制御部８に対して、波長λ８の光信号をアドするとともに光ノード装置１００が伝送路１０１から受信するＷＤＭ信号のうち波長λ８の光信号をトランスポンダ５−４においてドロップする制御を行ってもよい。波長λ８の光信号をドロップする制御により、伝送路１０１から光ノード装置１００に波長λ８の光信号が入力された場合でも、伝送路１０１から受信した波長λ８の光信号に対して、トランスポンダ５−４が送信する波長λ８の光信号が影響を与えないようにすることができる。

なお、上の説明ではトランスポンダ５−４の送信波長をλ８としたが、送信波長は、トランスポンダ５−４の運用開始前に波長多重部３から出力されていない波長であればよい。すなわち、トランスポンダ５−４の送信波長は、λ８〜λ４０のいずれでもよい。

以上説明したように、第１の実施形態の光ノード装置１００は、光ノード装置において、運用中の光信号に影響を与えることなく新たに光信号を追加することが可能となるという効果を奏する。

なお、第１の実施形態で説明したトランスポンダ５−１〜５−ｍは必ずしも光受信器を備えている必要はない。すなわち、トランスポンダ５−１〜５−ｍに代えて、外部から送信波長の制御が可能な光送信器を用いる構成においても、運用中の光信号への影響を与えることなく、光送信器を用いて光信号をアドすることができる。

また、第１の実施形態においては、伝送路１０１、１０２は光伝送路であり、典型的には光ファイバである。しかし、光伝送路の伝送媒体は光ファイバに限定されず、たとえば自由空間を伝送媒体とする光空間伝送システムに本実施形態の構成を適用してもよい。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態の光ノード装置の構成を示す図である。図３に示される光ノード装置２００は、方路選択部２０１と、光送信器２０２と、波長モニタ部２０３と、を備える。

方路選択部２０１は、第１の伝送路２０４から入力された光信号のうち、そのまま光ノード装置２００から出力する光信号を波長毎に選択する。光送信器２０２は、光信号を送信して、方路選択部２０１に入力する。光送信器２０２が送信する光信号の波長は、外部から入力されるデータあるいは指示によって設定可能である。方路選択部２０１は、第１の伝送路２０４から入力された光信号から選択された光信号と、光送信器２０２から入力された光信号とを出力する。波長モニタ部２０３は、方路選択部２０１から出力される光信号を第２の伝送路２０５に出力するとともに方路選択部２０１から出力される光信号の波長の情報を出力する。

ここで、光送信器２０２は、波長モニタ部２０３が出力する波長の情報に基づいて、方路選択部２０１から出力される光信号によって使用されていない波長を新たに送信する光信号の波長とする。その結果、方路選択部２０１においては、光ノード装置２００をスルーされる光信号とは異なる波長の光信号が光送信器２０２によってアドされる。

すなわち、第２の実施形態の光ノード装置２００も、第１の実施形態の光ノード装置１００と同様に、光ノード装置において、運用中の光信号に影響を与えることなく新たに光信号を追加することが可能となるという効果を奏する。

さらに、光ノード装置２００は、設定とは異なる波長のＷＤＭ信号によって光ノード装置２００が運用されている場合でも、運用中の光信号に影響を与えることなく、光送信器２０２によって新たな光信号の送信を開始することができる。なぜならば、光ノード装置２００は、波長モニタ部２０３が出力する波長の情報に基づいて、アドする光信号の波長を運用中の光信号とは異なる波長に設定できるからである。

以上、第１及び第２の実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明の形態は上記の実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１００、２００ 光ノード装置
１ 波長分離部
２、２０１ 方路選択部
３ 波長多重部
４ 光分岐部
５−１〜５−ｍ トランスポンダ
６、２０３ 波長モニタ部
７ 波長制御部
８ 方路制御部
１０１、１０２ 伝送路
２０２ 光送信器
２０４ 第１の伝送路
２０５ 第２の伝送路

Claims (8)

1. 第１の伝送路から入力された光信号から波長毎に選択された光信号、及び、光送信器が送信した光信号を出力する方路選択手段と、
   前記方路選択手段から出力される光信号を第２の伝送路に出力するとともに前記方路選択手段から出力される光信号の波長の情報を出力する波長モニタ手段と、
   前記波長の情報に基づいて、前記方路選択手段から出力される光信号の波長と異なる波長の光信号を追加して送信する前記光送信器と、
   を備える光ノード装置。
2. 第３の伝送路から入力された波長多重信号を波長毎に分離して前記第１の伝送路に出力する波長分離手段をさらに備える、請求項１に記載された光ノード装置。
3. 前記方路選択手段と前記波長モニタ手段との間に、前記方路選択手段から出力される光信号を合波する波長多重手段をさらに備える、請求項１又は２に記載された光ノード装置。
4. 前記波長の情報に基づいて、前記追加して送信される光信号の波長及び前記追加して送信される光信号を送信する前記光送信器をそれぞれ選択し、前記選択された前記光送信器が前記選択された波長で光信号を送信するように制御する波長制御手段をさらに備える、請求項１乃至３のいずれかに記載された光ノード装置。
5. 前記波長制御手段の制御内容に基づいて、前記選択された前記光送信器が送信した光信号を出力するように前記方路選択手段を制御する方路制御手段をさらに備える、請求項４に記載された光ノード装置。
6. 前記光送信器は光受信器を含むトランスポンダであり、前記方路制御手段は、前記第１の伝送路から入力された光信号のうち前記選択された前記光送信器が送信した光信号と同一の波長の光信号を受信するように前記方路選択手段を制御する、請求項１乃至５のいずれかに記載された光ノード装置。
7. 前記波長モニタ手段は、前記方路選択手段から出力される光信号を分岐する光分岐手段を備え、前記光分岐手段で分岐された光信号に含まれる波長に基づいて前記波長の情報を出力する、請求項１乃至６のいずれかに記載された光ノード装置。
8. 第１の伝送路から入力された光信号から波長毎に光信号を選択し、
   前記選択された光信号及び光送信器が送信した光信号を第２の伝送路に出力し、
   前記出力される光信号の波長の情報を出力し、
   前記波長の情報に基づいて、前記第２の伝送路に出力される光信号の波長と異なる波長を、前記光送信器が追加して送信する光信号の波長とする、
   光ノード装置の制御方法。

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