JP2013232841A

JP2013232841A - 光伝送装置、及び光伝送方法

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Publication number: JP2013232841A
Application number: JP2012104824A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Nonaka; 歩野中
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2012-05-01
Filing date: 2012-05-01
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2032-05-01
Also published as: US9287970B2; US20130294762A1; JP5970943B2

Abstract

【課題】伝送路の切替え後も迅速に、安定した光伝送を行うことである。
【解決手段】トランスポンダ装置１０は、入力される光の伝送路を、第１伝送路から第２伝送路に切替え可能である。トランスポンダ装置１０は、切替時算出部１５とＯＳＷ１１とＶＯＡ１６とを少なくとも有する。切替時算出部１５は、第１伝送路における第１光レベルと第２伝送路における第２光レベルとの差に基づき、該第２光レベルに対する制御量を算出する。ＯＳＷ１１は、第１伝送路から第２伝送路に伝送路を切り替える。ＶＯＡ１６は、上記伝送路の切替えに伴い、切替時算出部１５により算出された上記制御量に従い、上記第２光レベルを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光伝送装置、及び光伝送方法に関する。

従来、光伝送ネットワークにおいて、光伝送装置を接続する伝送路を二重化し、一方の伝送路（運用系）で障害が発生した場合に、他方の伝送路（予備系）に切り替えて、光伝送を継続する光プロテクション方式が利用されている。光プロテクション方式の内、送信側のトランスポンダ装置が、運用系と予備系の双方に同一の光信号を送信し、受信側のトランスポンダ装置が、光スイッチ等を用いて運用系と予備系の切替えを行う方式は、特にＯＵＰＳＲ（Optical Unidirectional Path−Switched Ring）方式と呼ばれる。受信側のトランスポンダ装置は、更に、後段のクライアント装置に光信号を転送するが、トランスポンダ装置の光受信特性は、光伝送ネットワークから受信する光信号のレベル（以下、「光レベル」と記す。）によって異なる。入力光のレベル変動がトランスポンダ装置の受信特性に与える影響は、１０Ｇｂｐｓ程度の光伝送速度において特に顕著となる。

トランスポンダ装置に入力される光のレベルとトランスポンダ装置内のネットワーク側光モジュールに入力される光のレベルとには、許容範囲に差異があり、通常、トランスポンダ装置内のネットワーク側光モジュールにおける光レベルの許容範囲は、トランスポンダ装置における光レベルの許容範囲と比較して狭い。このため、受信側のトランスポンダ装置は、トランスポンダ装置内のネットワーク側光モジュールへの入力光のレベルがその許容範囲内に収まる様に、光可変減衰器（ＶＯＡ：Variable Optical Attenuator）による調整を行う。このとき、トランスポンダ装置は、ＶＯＡへの入力光のレベルに拘らず、トランスポンダ装置内のネットワーク側光モジュールへの入力光のレベルが一定となる様に、ＶＯＡからの出力光のレベルを監視し、その結果をＶＯＡへの入力光に反映させる制御（フィードバック制御）を併せて行う。このフィードバック制御は、光スイッチによる伝送路の切替えの有無に拘らず、常に実行される。

国際公開第２００６／０３５４８１号特開２００５−１２６８９号公報

ところが、上述のフィードバック制御を行う光伝送ネットワークにおいても、伝送路の切替えに起因して、以下に説明する問題が生じることがある。すなわち、各伝送路からトランスポンダ装置に入力される光のレベルは、時間変化が激しいため、運用系と予備系との光レベルの差や切替えタイミングによっては、切替え直後の光レベルが、フィードバック制御後も直ちに、トランスポンダ装置内のネットワーク側光モジュールの許容範囲内に収まらない可能性がある。例えば、切替先の系の光レベルが大きい場合、ＶＯＡによるフィードバック制御が追い付かず、一時的に、許容範囲を超えたレベルの光信号がトランスポンダ装置内のネットワーク側光モジュールに入力されることとなる。また、切替先の系の光レベルが小さい場合にも、同様の理由により、一時的に、許容範囲を下回るレベルの光信号がトランスポンダ装置内のネットワーク側光モジュールに入力されることとなる。

ＶＯＡから出力される光のレベルが許容範囲内に収まらないと、トランスポンダ装置内のネットワーク側光モジュールにおいて光波形が劣化し、ビットエラーの要因となる。特に、光レベルが大きい系への切替えでは、クライアント装置の光モジュールが耐性を超えて内部部品が劣化し、破壊に至る可能性もある。また、光レベルが小さい系への切替えでは、クライアント装置への入力光のレベルが所定の値に達さず、光入力断（ＬＯＳ：Loss Of Signal）が発生することがある。これらのことが、ネットワークが、伝送路の切替え後も引き続き、ビットエラーの少ない正常な光伝送を継続することを阻害する要因となっていた。ひいては、障害からの復旧に掛かる時間を増加させる要因となっていた。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、伝送路の切替え後も迅速に、安定した光伝送を行うことのできる光伝送装置、及び光伝送方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願の開示する光伝送装置は、一つの態様において、入力される光の伝送路を、第１伝送路から第２伝送路に切替え可能な光伝送装置である。前記光伝送装置は、第１算出部と切替え部と制御部とを有する。前記第１算出部は、前記第１伝送路における第１光レベルと前記第２伝送路における第２光レベルとの差に基づき、前記第２光レベルに対する制御量を算出する。前記切替え部は、前記第１伝送路から前記第２伝送路に伝送路を切り替える。前記制御部は、前記伝送路の切替えに伴い、前記第１算出部により算出された制御量に従い、前記第２光レベルを減少または増加させる制御を行う。

本願の開示する光伝送装置の一つの態様によれば、伝送路の切替え後も迅速に、安定した光伝送を行うことができる。

図１は、光伝送システムの構成を示す図である。図２は、トランスポンダ装置の構成を示す図である。図３は、トランスポンダ装置の切替時算出部の構成を示す図である。図４は、トランスポンダ装置の動作を説明するためのフローチャートである。図５は、トランスポンダ装置に入力される光レベルと光モジュールの許容する光レベルとの関係を説明するための図である。図６Ａは、切替先の光レベルが高い場合における光レベルの従来の時間変化を説明するための図である。図６Ｂは、切替先の光レベルが高い場合における光レベルの本実施例に係る時間変化を説明するための図である。図７Ａは、切替先の光レベルが低い場合における光レベルの従来の時間変化を説明するための図である。図７Ｂは、切替先の光レベルが低い場合における光レベルの本実施例に係る時間変化を説明するための図である。図８は、運用系から予備系への切替え時における、光レベル差とＶＯＡ制御量との関係を説明するための図である。図９は、予備系から運用系への切替え時における、光レベル差とＶＯＡ制御量との関係を説明するための図である。図１０は、ＶＯＡの駆動電圧とＶＯＡ減衰量との関係を示す図である。

以下に、本願の開示する光伝送装置、及び光伝送方法の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する光伝送装置、及び光伝送方法が限定されるものではない。

まず、本願の開示する一実施例に係る光伝送システムの構成を説明する。図１は、光伝送システム１の構成を示す図である。図１に示す様に、光伝送システム１は、トランスポンダ装置１０、２０と光伝送装置３０、４０とを有し、ＯＴＮ−ＷＤＭ（Optical Transport Network−Wavelength Division Multiplexing）方式のリング型ネットワークを構成している。光伝送システム１は、トランスポンダ装置１０、２０間に、運用系（Ｗｏｒｋ）と予備系（Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）の伝送路Ｒ１−１〜４、Ｒ２−１〜４を設けることで、伝送路を二重化している。これにより、運用系の伝送路Ｒ１−１〜４で障害が発生した場合でも、予備系の伝送路Ｒ２−１〜４で、クライアント５０、６０間の光通信が維持される。

詳細については後述するが、受信局となるトランスポンダ装置１０は、クライアントからのデータを、ネットワーク側のデジタルラッパ（Digital Wrapper）信号に変換、または逆変換する。トランスポンダ装置１０は、運用系の回線障害を、光レイヤ及びＯＴＮレイヤで検出すると、ＯＳＷ（Optical SWitch）１１を用いて、伝送路を運用系から予備系に切り替える。伝送路を切り替える本機能は、光プロテクション機能と呼ばれる。また、光伝送システム１の様に、送信側のトランスポンダ装置２０が、運用系、予備系の光伝送装置３０、４０に対して同一の信号を送信すると共に、受信側のトランスポンダ装置１０が、運用系、予備系の切替えを行う方式は、ＯＵＰＳＲと呼ばれる。

次に、本願の開示する一実施例に係るトランスポンダ装置の構成を説明する。図２は、トランスポンダ装置１０の構成を示す図である。図２に示す様に、トランスポンダ装置１０は、ＯＳＷ１１と、ＰＤ（Photo Diode）１２ａ、１２ｂと、ＡＤ（Analog to Digital）変換部１３と、切替部１４と、切替時算出部１５と、ＶＯＡ１６とを有する。また、トランスポンダ装置１０は、ネットワーク側光モジュール１７と、ＡＤ変換部１８と、ＶＯＡ算出部１９と、フレーマ１１０と、クライアント側モジュール１１１と、カプラ１１２とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、光信号やデータの入出力が可能な様に接続されている。

ＯＳＷ１１は、入力される光信号の経由する伝送路を、運用系と予備系との何れかに切り替える。ＰＤ１２ａ、１２ｂはそれぞれ、運用系と予備系の伝送路を経て到達した光信号を電圧に変換することで、光レベルを検出する光レベルモニタ部である。ＡＤ変換部１３は、各ＰＤ１２ａ、１２ｂにより検出された光レベルを、レベルに応じたアナログ値からデジタル値に変換する。切替部１４は、光レベルの監視結果をＡＤ変換部１３から入力すると共に、フレーム同期外れ等の警報をフレーマ１１０から入力する。切替部１４は、これらの入力データを基に、ＯＳＷ１１に対して系の切替えを指示すると共に、切替時算出部１５に対して、切替え指示の完了を通知する。切替時算出部１５は、切替部１４から切替え指示完了の通知を受けると、通常のフィードバック制御ループＰ１によるＶＯＡ制御を中断し、ＯＳＷ切替時の制御パスＰ２によるＶＯＡ制御を開始する。

ＶＯＡ１６は、駆動電圧値と減衰量との対応関係を事前に認識しており、切替時算出部１５から入力される駆動パルスに応じて、光レベルの減衰量を決定し、減衰された光信号をネットワーク側光モジュール１７に出力する。すなわち、トランスポンダ装置１０に入力される光レベルと、装置内の光モジュール１７、１１１の許容する光レベルとには差異がある（光モジュール入力許容光レベル値＜装置入力光レベル値）ため、ＶＯＡ１６は、光モジュール１７、１１１に入力される光レベルが許容値内に収まる様に調整する。ネットワーク側光モジュール１７は、ＶＯＡ１６から入力された光信号を電気信号に変換し、変換後の信号をフレーマ１１０に出力する。

ＡＤ変換部１８は、ネットワーク側光モジュール１７のＰＤ１７ａにより検出された光レベルを、レベルに応じたアナログ値からデジタル値に変換する。ＶＯＡ算出部１９は、通常フィードバック制御ループＰ１を形成し、ＶＯＡ１６に入力される信号の光レベルに拘らず、光モジュール１７に入力される信号の光レベルが一定となる様に、ＶＯＡ１６を制御する。フレーマ１１０は、検出された光レベルが閾値以下の場合、ＯＴＮレイヤでの回線障害（例えば、フレーム同期外れの警報）を検知する。クライアント側モジュール１１１は、フレーマ１１０から入力された光信号を電気信号に変換し、変換後の信号をクライアント６０に出力する。カプラ１１２は、光モジュール１７から入力された光信号を分岐して、伝送路Ｒ１−３、Ｒ２−３に送出する。

次に、切替時算出部１５の構成について、より詳細に説明する。図３は、トランスポンダ装置１０の切替時算出部１５の構成を示す図である。図３に示す様に、切替時算出部１５は、ＰＤ入力レベル演算部１５１ａ、１５１ｂと、ＰＤ差分演算部１５２と、ＶＯＡ制御量演算テーブル１５３と、駆動パルス生成部１５４と、ＶＯＡ制御選択部１５５とを有する。ＰＤ入力レベル演算部１５１ａは、運用系の光入力レベルを算出する。ＰＤ入力レベル演算部１５１ｂは、予備系の光入力レベルを算出する。ＰＤ差分演算部１５２は、各ＰＤ入力レベル演算部１５１ａ、１５１ｂから入力された算出結果を基に、運用系、予備系間の光レベル差を算出する。

ＶＯＡ制御量演算テーブル１５３は、運用系、予備系の光レベルと上記光レベル差とに基づいて算出された、ＯＳＷ切替時にＶＯＡ１６の減衰すべき減衰量を格納する。ここで、ＶＯＡ制御量は、光レベルが高過ぎる場合にその値を下げるための制御量である減衰量と、反対に、光レベルが低過ぎる場合にその値を上げるための制御量である開放量との双方を含む。駆動パルス生成部１５４は、ＶＯＡ制御量演算テーブル１５３を参照して、ＶＯＡ１６を電気的に駆動するための駆動パルスを生成する。ＶＯＡ制御選択部１５５は、切替えの有無に応じて、ＶＯＡ１６への制御として、通常フィードバック制御ループＰ１とＯＳＷ切替時の制御パスＰ２との内、何れかを選択する。

次に、動作を説明する。図４は、トランスポンダ装置１０の動作を説明するためのフローチャートである。まず、ＶＯＡ算出部１９は、ネットワーク側光モジュール１７に入力される光信号の光レベルを基に、ＶＯＡ１６を制御する（Ｓ１）。Ｓ２では、切替時算出部１５は、ＡＤ変換部１３から入力されるデジタル値から、運用系、予備系の各系毎に光入力レベルを算出する。更にＳ３では、切替時算出部１５は、Ｓ２で算出された２つの光入力レベルの差分値を算出する。なお、光入力レベルの差分値は、運用系、予備系の運用状態に拘らず、切替時算出部１５によって常時算出される。

Ｓ４では、切替時算出部１５は、Ｓ２で算出された光入力レベルと、Ｓ３で算出された光入力レベル差分とから、切替時におけるＶＯＡ制御量を算出する。すなわち、切替時算出部１５は、伝送路が運用系から予備系に切り替えられた際、従前よりも高いレベル、あるいは低いレベルの光が、光モジュール１７、１１１に入力されることのない様な適正なＶＯＡ制御量を算出する。ＶＯＡ制御量の算出は、光レベルの変化に即時に追従してタイムラグを低減する観点から、切替え通知の有無に拘らず、常時実行しておくことが望ましいが、これに限らず、運用系から予備系への切替え、または予備系から運用系への切替えを契機として、実行されるものとしてもよい。

Ｓ５では、切替部１４は、運用系に対する光回線障害の発生を常時監視しており、障害発生が検知された場合（Ｓ５；Ｙｅｓ）には、ＯＳＷ１１を運用系から予備系に切り替えると共に、Ｓ４で算出されたＶＯＡ制御量に従い、ＶＯＡ１６を制御する（Ｓ６）。かかる制御の実行後は、ネットワーク側光モジュール１７に入力される光レベルを基にしたフィードバック制御が、再び開始される。これにより、ＯＳＷ１１の切替え後も通常のフィードバック制御を行う場合と比較して、光レベルの適正値への収束が早まり、トランスポンダ装置１０は、伝送路の切替え後も迅速に、正常な光伝送に復帰することが可能となる。一方、障害発生が検知されない間（Ｓ５；Ｎｏ）は、切替部１４は、ＯＳＷ１１の切替え及びＶＯＡ１６に対する制御を行うことなく、Ｓ１以降の処理が再び実行される。

ここで、図５を参照し、トランスポンダ装置１０の光入力レベルについて説明する。図５は、トランスポンダ装置１０に入力される光レベルと光モジュール１７の許容する光レベルとの関係を説明するための図である。図５に示す様に、トランスポンダ装置１０に入力される光レベルは、ＭＩＮ１〜ＭＡＸ１間の値をとる。一方、光モジュール１７に入力可能な光レベルとして、規格で定められている許容値は、ＭＩＮ２〜ＭＡＸ２間の値をとる。なお、ＷＤＭネットワークを構成する上で、トランスポンダ装置１０に入力される光レベルと、汎用的な光モジュール１７を使用する場合の光入力レベルとの関係は、ＭＩＮ１〜ＭＡＸ１＞ＭＩＮ２〜ＭＡＸ２を満たす。

上述の関係から、運用系の運用時にはＭＩＮ２〜ＭＡＸ２の範囲にある光レベルは、予備系への切替え直後に、以下に説明する３つのケースＴ１〜Ｔ３に分類されることとなる。ケース１は、予備系への切替え直後Ｔ１である。ケース１では、光レベルは、一時的にＭＡＸ２〜ＭＡＸ１の間にあるため、光モジュール１７の光レベル許容値を超えることとなる。その後のＶＯＡ制御により、光レベルは、モジュールの許容範囲であるＭＩＮ２〜ＭＡＸ２に収束するが、収束するまでの間に、モジュール入力部の光波形劣化によるビットエラーや、光モジュール１７内部の部品劣化が発生する可能性がある。

ケース２は、予備系への切替え直後Ｔ２である。ケース２では、光レベルは、切替え後も、ＭＩＮ２〜ＭＡＸ２の間に収まっており、ＶＯＡ制御の実行を待つことなく、光モジュール１７の入力レベル許容範囲内に維持される。ケース３は、予備系への切替え直後Ｔ３である。ケース３では、光レベルは、ＭＩＮ１〜ＭＩＮ２の間にあり、光モジュール１７の光レベル許容値を下回ることとなる。その後のＶＯＡ制御により、光レベルは、モジュールの許容範囲であるＭＩＮ２〜ＭＡＸ２に収束するが、収束するまでの間に、モジュール入力部の光波形劣化によるビットエラーが発生する可能性がある。特に、汎用的なＶＯＡは、３ｄＢの光レベルを減衰させる迄に１０ｍｓ程度の時間を要することから、減衰制御の対象となる光レベルが大きい程、光モジュールの入力レベル許容範囲を超える時間が長くなる傾向にある。その結果、ビットエラーや部品劣化が起こり易くなり、上記許容範囲外の時間が、伝送路の障害発生から復旧までに要求される時間（許容限界時間、例えば、５０ｍｓ）に近付くこととなる。

そこで、切替時算出部１５は、ＯＳＷ１１の切替え時に、切替先の光レベルが高い場合、ＶＯＡ制御量演算テーブル１５３に事前に格納されている減衰量に応じた駆動パルスをＶＯＡ１６へ入力する。これにより、切替時算出部１５は、ネットワーク側光モジュール１７に高レベルの光が入力されない様に光減衰量を制御する。図６Ａは、切替先の光レベルが高い場合における光レベルの従来の時間変化を説明するための図である。図６Ａでは、ｘ軸に時間が規定され、ｙ軸に光レベルが規定されている。図６Ａに示す様に、光モジュールに入力される光レベルは、初期状態では適正値を維持している。しかしながら、予備系の光レベルは運用系の光レベルよりも高いことから、予備系への切替えを契機として、光モジュール１７への入力光のレベルは、破線Ａ１に示す様に、急激に上昇してしまう。通常のフィードバック制御（図２の制御パスＰ１）により、光レベルは徐々に安定し、所定時間（例えば、５０ｍｓ）の経過に伴って適正値に収束するが、収束までの間に、クライアント６０宛の信号に、比較的長時間（例えば、２０ｍｓ）のビットエラーが発生することとなる。ビットエラーは、ＯＵＰＳＲの切替え完了時間を増加させる要因となる。また、光モジュール１７の規格（適正範囲）を超えて高い光レベルは、モジュールを破損させる要因となることがある。

一方、本実施例に係るトランスポンダ装置１０は、光レベルの短時間での安定を実現する。図６Ｂは、切替先の光レベルが高い場合における光レベルの本実施例に係る時間変化を説明するための図である。従来は、ＶＯＡ１６に対する光レベルの制御は、フィードバック制御のみであったが、本実施例では、予備系への切替えを契機として、新たな制御パスＰ２（図２参照）が機能する。このため、運用系、予備系の光レベルとその差分とに応じて、ＶＯＡ１６が強制的に閉じ方向に制御され、その結果として、切替え後も、光レベルの上昇が急速に抑制されることとなる。これにより、ビットエラーの発生時間（例えば、５ｍｓ）は減少し、ＯＵＰＳＲの切替えは、短時間で完了する。制御パスＰ２の実行される時間は、光レベルの上昇を適度に抑え、かつ、光レベルが適正値に収束するのに要する時間が短くなる様に、適宜、設定及び変更が可能であるが、例えば、５〜１０ｍｓ程度が好適である。

これに対して、切替先の光レベルが低い場合、上述の制御とは反対方向の制御が実行される。すなわち、切替時算出部１５は、ＯＳＷ１１の切替え時に、ＶＯＡ制御量演算テーブル１５３に事前に格納されている減衰量に応じた駆動パルスをＶＯＡ１６へ入力する。これにより、切替時算出部１５は、ネットワーク側光モジュール１７に低いレベルの光が入力されない様に光減衰量を制御する。図７Ａは、切替先の光レベルが低い場合における光レベルの従来の時間変化を説明するための図である。図７Ａでは、ｘ軸に時間が規定され、ｙ軸に光レベルが規定されている。図７Ａに示す様に、光モジュールに入力される光レベルは、初期状態では適正値を維持している。しかしながら、予備系の光レベルは運用系の光レベルよりも低いことから、予備系への切替えを契機として、光モジュール１７への入力光のレベルは、破線Ａ２に示す様に急激に減少し、光レベルの不足した状態となる。通常のフィードバック制御（図２の制御パスＰ１）により、光レベルは徐々に回復し、所定時間（例えば、３０ｍｓ）の経過に伴って適正値に収束するが、収束までの間に、クライアント６０宛の信号に、比較的長時間（例えば、２０ｍｓ）のビットエラーが発生することとなる。ビットエラーは、ＯＵＰＳＲの切替え完了時間を増加させる要因となる。

一方、本実施例に係るトランスポンダ装置１０は、光レベルの短時間での安定を実現する。図７Ｂは、切替先の光レベルが低い場合における光レベルの本実施例に係る時間変化を説明するための図である。従来は、ＶＯＡ１６に対する光レベルの制御は、フィードバック制御のみであったが、本実施例では、予備系への切替えを契機として、新たな制御パスＰ２（図２参照）が機能する。このため、運用系、予備系の光レベルとその差分とに応じて、ＶＯＡ１６が強制的に開き方向に制御され、その結果として、切替え後も、光レベルの減少が急速に抑制されることとなる。これにより、ビットエラーの発生時間（例えば、５ｍｓ）は減少し、ＯＵＰＳＲの切替えは、短時間で完了する。制御パスＰ２の実行される時間は、光レベルの上昇を適度に抑え、かつ、光レベルが適正値に収束するのに必要な時間が短くなる様に、適宜、設定及び変更が可能であるが、例えば、５〜１０ｍｓ程度が好適である。

続いて、ＶＯＡ制御量演算テーブル１５３に事前に設定されているＶＯＡ制御量について説明する。図８は、運用系から予備系への切替え時における、光レベル差とＶＯＡ制御量との関係を説明するための図である。図８では、ｘ軸に光レベル差が規定され、ｙ軸にＶＯＡ制御量が規定されている。ｘ軸の光レベル差は、予備系の光レベルから運用系の光レベルを減算した値である。図８では、運用系から予備系への切替えを想定しているため、ｘ軸の正方向は、切替先の光レベルが高くなる方向を表す。反対に、ｘ軸の負方向は、切替先の光レベルが低くなる方向を表す。また、ＶＯＡ制御量に関し、正方向は閉じ方向である。したがって、ＶＯＡ制御量が増加する程、減衰量が増加し、ＶＯＡ制御量が減少する程、開放量が増加する。更に、図８の第１象限（ｘ、ｙが正）は、切替先の光レベルが切替元よりも高い場合の演算範囲を表し、図８の第３象限（ｘ、ｙが負）は、切替先の光レベルが切替元よりも低い場合の演算範囲を表す。

図８に示す様に、ＶＯＡ制御量は、光レベル差が増加するに連れて増加するが、単位レベル差当たりの増加分は、切替元（運用系）の光レベルや光レベル差によって異なる。具体的には、単位レベル差当たりの増加分（上昇率）は、運用系の光レベルＡ〜Ｄ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ）に示す様に、切替元である運用系側の光レベルが高い程大きくなり、光レベルが低い程小さくなる様に、設定されている。また、単位レベル差当たりの増加分（上昇率）は、図８に示す様に、光レベル差の増加に伴って徐々に低下し、光レベル差が所定の値（Ｌ_Ａ、Ｌ_Ｂ、Ｌ_Ｃ、Ｌ_Ｄ）に達した時点で、上昇率は０となり、ＶＯＡ制御量は一定の値に収束する。

切替先の光レベルが低い場合も同様の設定が為されている。すなわち、ＶＯＡ制御量は、光レベル差が減少するに連れて減少するが、単位レベル差当たりの減少分は、切替元（運用系）の光レベルや光レベル差によって異なる。具体的には、単位レベル差当たりの減少分（減少率）は、運用系の光レベルＡ〜Ｄ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ）に示す様に、切替元である運用系側の光レベルが低い程小さくなり、光レベルが高い程大きくなる様に、設定されている。また、単位レベル差当たりの減少分（減少率）は、図８に示す様に、光レベル差の減少に伴って徐々に低下し、光レベル差が所定の値（Ｌ_Ａ、Ｌ_Ｂ、Ｌ_Ｃ、Ｌ_Ｄ）に達すると、以降、ＶＯＡ制御量も一定の値に収束する。

以上、運用系から予備系への切替時に参照されるテーブルの設定例を説明したが、予備系から運用系への切替えに際しては、ＶＯＡ制御量演算テーブル１５３内の別の設定内容が参照される。図９は、予備系から運用系への切替え時における、光レベル差とＶＯＡ制御量との関係を説明するための図である。図９は、光レベル差が、運用系の光レベルから予備系の光レベルを減算した値である点、及びＡ〜Ｄが予備系の光レベル値を示す点を除き、図８と同様である。したがって、その詳細な説明は省略する。切替時算出部１５の駆動パルス生成部１５４は、ＶＯＡ制御量演算テーブル１５３を参照して、切替元の光レベル値と切替え前後の光レベル差とに応じたＶＯＡ制御量を特定する。駆動パルス生成部１５４は、特定されたＶＯＡ制御量を用いて駆動パルスを生成し、ＶＯＡ制御選択部１５５に出力する。この様に、切替時算出部１５は、入力される光信号のレベル及びその差分に応じて、ＶＯＡ制御量を変化させることで、ＶＯＡ１６から出力される光信号のレベルを適切な値に調整する。

ＶＯＡ１６は、切替時算出部１５から入力される駆動パルスに従い、光レベルの制御量を決定する。以下、光レベルを減衰させる場合を例にとり、図１０を参照しながら、上記駆動パルスの示す電圧（駆動電圧）とＶＯＡ制御量との関係を説明する。図１０は、ＶＯＡ１６の駆動電圧とＶＯＡ減衰量との関係を示す図である。図１０では、ｘ軸にＶＯＡ１６の駆動電圧（単位はＶ）が規定され、ｙ軸にＶＯＡ減衰量（単位はｄＢ）が規定されている。図１０に示す様に、ＶＯＡ減衰量は、駆動電圧と正の相関関係を有する非線形特性を示す。切替時算出部１５は、駆動パルスにより、ＶＯＡ１６に対して駆動電圧を印加することで、ＶＯＡ１６における光レベルを減衰させる。例えば、切替時算出部１５は、光レベルを１０ｄＢ減衰させる場合、駆動電圧Ｖ_１（例えば、１１．２Ｖ）をＶＯＡ１６に印加することとなる。このため、駆動パルス生成部１５４は、ＶＯＡ制御量演算テーブル１５３に設定されているＶＯＡ制御量（減衰量）を基に、１４ＶにおいてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）Ｄｕｔｙ＝８２．９％の駆動パルスを平滑化させる。これにより、１１．２Ｖの駆動電圧を生成する。

以上説明した様に、トランスポンダ装置１０は、入力される光の伝送路を、第１伝送路としての運用系伝送路Ｒ１−２から、第２伝送路としての予備系伝送路Ｒ２−２に切替え可能である。トランスポンダ装置１０は、切替時算出部１５とＯＳＷ１１とＶＯＡ１６とを少なくとも有する。切替時算出部１５は、運用系伝送路Ｒ１−２における第１光レベルと予備系伝送路Ｒ２−２における第２光レベルとの差に基づき、該第２光レベルに対する制御量を常時算出する。ＯＳＷ１１は、運用系伝送路Ｒ１−２から予備系伝送路Ｒ２−２に、光信号の伝送路を切り替える。ＶＯＡ１６は、上記伝送路の切替えに伴い、切替時算出部１５により算出された制御量に従い、上記第２光レベルを減少または増加させる制御を行う。この制御は、閉じ方向または開き方向への一時的な制御である。

光伝送装置（トランスポンダ装置１０）において、具体的には、第１算出部（例えば、切替時算出部１５）は、例えば、回路（第１算出回路）の形態を有する。あるいは、第１算出部は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）の様な独立したデバイスの形態を有していてもよい。その他の形態として、第１算出部は、プロセッサや、プロセッサにより制御されるソフトウェアの形態を有していてもよい。同様に、切替え部は、例えば、回路、独立したデバイス、プロセッサや、プロセッサにより制御されるソフトウェアの形態を有する。また、制御部は、例えば、回路、独立したデバイス、ＦＰＧＡ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサや、プロセッサにより制御されるソフトウェアの形態を有する。同様に、第２算出部は、例えば、回路（第２算出回路）の形態を有する。あるいは、第２算出部は、例えば、ＦＰＧＡの様な独立したデバイスの形態を有していてもよい。その他の形態として、第２算出部は、プロセッサや、プロセッサにより制御されるソフトウェアの形態を有していてもよい。

従来のトランスポンダ装置は、光スイッチの切替え後に高いレベルの光が光モジュールに入力された場合、ＶＯＡ（光可変減衰器）に対しフィードバック制御をすることで、光入力レベルが光モジュールの許容範囲に収まる様にしている。ところが、汎用的なＶＯＡは、３ｄＢの光レベルを適正値まで減衰させるために約１０ｍｓの時間を要する。この時間は、光モジュールの許容限界を超えていることから、伝送路の切替えが、ビットエラーや部品劣化の要因となることがある。本実施例に係るトランスポンダ装置１０によれば、切替え前後の光レベルに応じたＶＯＡ１６制御を、伝送路の切替えと略同時に行うことができる。このため、切替え後においても、光レベルが、光モジュールの許容値を超えることがない。これにより、ビットエラーや部品劣化の発生が抑制される。その結果、ＯＵＰＳＲ方式による伝送路切替え時間の短縮が可能となる。

更に、トランスポンダ装置１０は、装置運用中に常時、光レベルの差分、ＶＯＡ制御量等の演算や監視制御を実行する。このため、装置運用前のパラメータ設定が不要である。また、運用中における光レベルの変動にも、柔軟かつ容易に対応することができる。トランスポンダ装置等の光伝送装置は、２０年保証が一般的であるが、本実施例に係るトランスポンダ装置１０によれば、装置寿命の短縮、あるいは、装置故障時のメンテナンスによる非運用時間の増加を抑制することができる。その結果、光伝送ネットワークの保守運用性、信頼性が向上する。

また、トランスポンダ装置１０において、切替時算出部１５は、第１光レベルと第２光レベルとの差と、第１光レベル及び第２光レベルとに基づき、第２光レベルに対する制御量を常時算出するものとしてもよい。すなわち、トランスポンダ装置１０は、ＶＯＡ制御量の算出に際して、伝送路間における光レベル差のみならず、切替元の光レベル及び切替先の光レベルを併せて勘案する。これにより、切替え前後の光レベルの相違に応じた、より木目細やかな光レベルの調整が可能となる。このため、切替えに伴う光レベルの変動は、更に抑制される。したがって、光モジュール１７への入力光のレベルは、より短時間で適正値に収束される。その結果、ビットエラー時間は更に短縮される。

更に、トランスポンダ装置１０は、上記伝送路の切替えから所定時間（例えば、５〜１０ｍｓ）経過後に、ＶＯＡ１６から出力される光のレベルに基づき、第２光レベルに対する制御量を算出するＶＯＡ算出部１９を更に有するものとしてもよい。この場合、ＶＯＡ１６は、ＶＯＡ算出部１９により算出された制御量に従い、第２光レベルを調整する。すなわち、トランスポンダ装置１０は、伝送路の切替えから所定時間が経過した後に、ＶＯＡ１６に対する制御を、上述した切替え時に特有の制御から、従前のフィードバック制御に戻す。これにより、光レベルの過度の減衰や上昇を抑制し、光レベルを迅速に適正値に収束させることができる。

なお、上記実施例では、トランスポンダ装置１０の切替時算出部１５は、ＶＯＡ制御量の算出に際して、運用系と予備系との光レベル差、及び各系の光レベル値を用いるものとした。しかしながら、切替時算出部１５は、必ずしも、これら全てのデータを用いる必要はない。例えば、切替時算出部１５は、光レベル自体の値を考慮することなく、運用系と予備系との光レベル差のみをパラメータとして用いることで、ＶＯＡ制御量を算出してもよい。また、例えば、光レベル差と切替元の光レベル、あるいは、光レベル差と切替先の光レベルという様に、切替元、切替先の何れか一方のみを追加的に考慮する態様を採ることもできる。

また、トランスポンダ装置１０は、通常のフィードバック制御Ｐ１と切替時に特有の制御Ｐ２とを切り替えて実行するものとしたが、これら２種類の制御は、同一時間帯に並行して実行されるものとしてもよい。また、上記実施例に係る光伝送システム１では、ネットワーク形態としてリング型を例示したが、これに限らず、本発明は、バス型、スター型、ツリー型、あるいは、これらの複合型等、任意のネットワーク形態に適用可能である。また、ネットワークにおいて光信号を中継する光伝送装置の数についても、１系統当たり１つに限らず、２つ以上であってもよい。更に、送信側のトランスポンダ装置２０から受信側のトランスポンダ装置１０までの伝送距離、あるいは、中継する装置間の距離（装置間隔）についても、任意の値を採ることができる。

更に、上記実施例においては、トランスポンダ装置１０の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的態様は、図示のものに限らず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することもできる。例えば、切替時算出部１５は、ＶＯＡ算出部１９と独立に設ける必要はない。すなわち、切替時算出部１５の機能をＶＯＡ算出部１９に包含させ、ＶＯＡ算出部１９が、切替えの前後によって異なる手法（Ｐ１、Ｐ２）により、ＶＯＡ制御量を算出するものとしてもよい。その他にも、伝送路の切替えを指示する切替部１４と実際に切替えを行うＯＳＷ１１とを、１つの構成要素として統合してもよい。この場合、統合された該構成要素が、切替時算出部１５に対して、切替えの発生を通知することとなる。反対に、切替時算出部１５に関し、各伝送路間の光レベル差を常時算出する部分と、該算出結果に基づき、切替先の光レベルに対する制御量を常時算出する部分とに分散してもよい。更に、ＶＯＡ制御量演算テーブル１５３を格納するメモリを、トランスポンダ装置１０の外部装置としてネットワークやケーブル経由で接続する様にしてもよい。

また、上記実施例では、トランスポンダ装置１０の切替時算出部１５は、運用系と予備系との間における光レベル差に基づき、切替先の光レベルに対するＶＯＡ制御量を算出するものとした。しかしながら、切替時算出部１５は、ＶＯＡ制御量の算出に、必ずしも光レベルの差分を用いる必要はなく、切替元の光レベル値に対する切替先の光レベル値の比率（増加率、減少率）を用いてもよい。これにより、運用系と予備系双方の光レベルが著しく高い場合や著しく低い場合であっても、光レベル差は、過度に大きい値または過度に小さい値となることなく、所定の範囲に収まることとなる。したがって、本実施例に係る切替時制御を適用可能な光レベルの範囲が広くなる。その結果、切替え時におけるＶＯＡ制御の適応性が向上する。

更に、上記実施例では、ＶＯＡ１６から出力される光のレベルに基づく、切替先の光レベルに対する制御量の算出を再開するタイミングを、伝送路の切替えから所定時間経過後とした。しかしながら、上述したタイミング（切替え完了後に、通常のフィードバック制御を再開するタイミング）は、必ずしも所定時間の経過後に限らない。例えば、上記タイミングは、伝送路の切替えに伴って一旦上昇または下降した光レベル値が再び適正値に戻った時点であってもよい。あるいは、上記タイミングは、一旦上昇または下降した光レベル値が適正値を通過して下降または上昇した後に適正値への収束を開始した時点であってもよい。これにより、通常のフィードバック制御が、光モジュール１７に入力される光のレベルの適正化を待って再開されることとなる。したがって、伝送路切替え後の光レベルが安定した状態となり、その結果、ビットエラーがより確実に抑制される。

また、上記実施例では、運用系から予備系への切替えを想定して説明したが、伝送路の切替え方向はこれに限らず、トランスポンダ装置１０は、予備系から運用系への切替時制御にも適用可能である。

１光伝送システム
１０、２０トランスポンダ装置
１１ＯＳＷ
１２ａ、１２ｂＰＤ
１３ＡＤ変換部
１４切替部
１５切替時算出部
１６ＶＯＡ
１７ネットワーク側光モジュール
１７ａＰＤ
１８ＡＤ変換部
１９ＶＯＡ算出部
３０、４０光伝送装置
５０、６０クライアント
１１０フレーマ
１１１クライアント側光モジュール
１１２カプラ
１５１ａＰＤ１２ａ入力レベル演算部
１５１ｂＰＤ１２ｂ入力レベル演算部
１５２ＰＤ１２ａ、１２ｂ差分演算部
１５３ＶＯＡ制御量演算テーブル
１５４駆動パルス生成部
１５５ＶＯＡ制御選択部
Ａ１、Ａ２従来の切替え直後の光レベル
Ｌ_Ａ、Ｌ_Ｂ、Ｌ_Ｃ、Ｌ_ＤＶＯＡ制御量飽和時の光レベル差
Ｐ１通常時のフィードバック制御ループ
Ｐ２切替時の制御パス
Ｒ１−１、Ｒ１−２、Ｒ１−３、Ｒ１−４運用系伝送路
Ｒ２−１、Ｒ２−２、Ｒ２−３、Ｒ２−４予備系伝送路
Ｖ_１ＶＯＡ減衰量１０ｄＢ時の駆動電圧

Claims

入力される光の伝送路を、第１伝送路から第２伝送路に切替え可能な光伝送装置において、
前記第１伝送路における第１光レベルと前記第２伝送路における第２光レベルとの差に基づき、前記第２光レベルに対する制御量を算出する第１算出部と、
前記第１伝送路から前記第２伝送路に伝送路を切り替える切替え部と、
前記伝送路の切替えに伴い、前記第１算出部により算出された制御量に従い、前記第２光レベルを減少または増加させる制御を行う制御部と
を有することを特徴とする光伝送装置。
前記第１算出部は、前記第１光レベルと前記第２光レベルとの差と、前記第１光レベル及び前記第２光レベルとに基づき、前記第２光レベルに対する制御量を算出することを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
前記伝送路の切替えから所定時間経過後に、前記制御部から出力される光のレベルに基づき、前記第２光レベルに対する制御量を算出する第２算出部を更に有し、
前記制御部は、前記第２算出部により算出された制御量に従い、前記第２光レベルを減少または増加させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
入力される光の伝送路を、第１伝送路から第２伝送路に切替え可能な光伝送装置が、
前記第１伝送路における第１光レベルと前記第２伝送路における第２光レベルとの差に基づき、前記第２光レベルに対する制御量を算出し、
前記第１伝送路から前記第２伝送路に伝送路を切り替え、
前記伝送路の切替えに伴い、算出された前記制御量に従い、前記第２光レベルを減少または増加させる制御を行う
ことを特徴とする光伝送方法。