JP2019195124A - Optical communication node, optical communication system, and method of controlling optical communication node - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信システムおよび光通信システムに含まれる光通信ノードに関する。 The present invention relates to an optical communication system and an optical communication node included in the optical communication system.
現在の光通信ネットワークでは、一本の光ファイバーケーブルに複数の異なる波長の光信号を同時に乗せる波長分割多重通信(WDM:Wavelength Division Multiplexing)技術を用いることで、大容量化が実現されている。WDM技術を用いた光通信ネットワークは、ノード間を異なる波長によって接続して、仮想的に任意の接続の光通信パスを設定する(以下、光通信パスをパスと呼ぶ)。これらのパスに使用する波長の構成は、ほぼ固定的に運用されていた。 In current optical communication networks, a large capacity is realized by using wavelength division multiplexing (WDM) technology in which optical signals of a plurality of different wavelengths are simultaneously placed on a single optical fiber cable. An optical communication network using the WDM technology connects nodes with different wavelengths and virtually sets an optical communication path of an arbitrary connection (hereinafter, the optical communication path is referred to as a path). The wavelength configuration used for these paths was almost fixed.
一方で、近年のビデオオンデマンドやソーシャルメディアの発達により、インターネット上のトラフィック要求量は時々刻々と変動するようになっている。光通信ネットワークに対しても、このような時間的に変動するトラフィックを効率的に柔軟に処理することが求められている。例えば、トラフィック需要の変化に対応してノード間のパスの容量およびパスを形成する波長構成などを柔軟に変更できるのが好ましい。しかしながら、新規にパスを構成したり、既設のパスにおける通信容量を変更したりすることは、既設のパスの構成によって影響を受ける。例えば、既設のパスの起点ノードおよび終点ノード、使用波長、波長帯域幅などによって影響を受ける。このため、光通信の通信帯域における波長資源を必ずしも効率的に利用できておらず、ネットワークのトラフィック収容効率を最大化することはできなかった。 On the other hand, due to the recent development of video on demand and social media, the traffic demand on the Internet is changing every moment. An optical communication network is also required to efficiently and flexibly process such time-varying traffic. For example, it is preferable that the capacity of a path between nodes and the wavelength configuration forming the path can be flexibly changed in response to a change in traffic demand. However, newly configuring a path or changing the communication capacity of an existing path is affected by the configuration of the existing path. For example, it is affected by the start and end nodes of the existing path, the wavelength used, the wavelength bandwidth, and the like. For this reason, wavelength resources in the communication band of optical communication cannot always be efficiently used, and the traffic accommodation efficiency of the network cannot be maximized.
図1は、従来技術の光通信ネットワークにおけるトラフィック時間変化の例を説明する図である。図1の(a)は光通信ネットワークのノード構成を示し、図1の(b)は各ノードまたはパス上における信号を波長軸上で概念的に示している。図1の(a)では、ノードA、ノードB、ノードCおよびノードDの4つのノードからなる光通信ネットワークにおいて、ノードAからノードCへのトラフィックを考える。ここで、次のようにパスが設定された状況を考える。図1の(b)も参照すると、まずノードAにおいて信号1〜6がAdd部1からアドされ(A:Add)、ノードB方向へ伝送される。ノードBでは、信号1〜6の内の信号2および信号4がノードBのDrop部2からドロップされる(B:Drop)。さらに残りの信号1、3、5、6が、ノードCのDrop部3からドロップ(C:Drop)される。このような状況で、さらに新しいトラフィック需要が発生し、ノードBからノードCへ信号7のパスを設定する必要が生じたとする。ノードBからノードCへのWDM波長帯域には、全体としてみれば十分な余裕がある。しかしながら、信号7の波長帯域7が、信号3の全帯域5および信号5の帯域6の一部の重なるため、ノードBで信号7を収容することができない。結局、波長帯域全体としては空きがあり余裕があっても、新規のトラフィックのためのパスの態様によっては、そのトラフィックを受け入れることができない。このような問題を解決するため、例えば非特許文献1では、波長デフラグメンテーションが提案されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a change in traffic time in a conventional optical communication network. 1A shows a node configuration of the optical communication network, and FIG. 1B conceptually shows a signal on each node or path on the wavelength axis. In FIG. 1A, traffic from node A to node C is considered in an optical communication network composed of four nodes, node A, node B, node C, and node D. Here, consider a situation where a path is set as follows. Referring also to (b) of FIG. 1, first,
図2は、非特許文献1における波長デフラグメンテーションの概念を説明する図である。非特許文献1では、図2に示すようなノードA〜ノードDからなる直線状のネットワークにおいて、3つのStepによる波長デフラグメンテーションが開示されている。初期状態のStep1では、Signal1〜Signal4がノードA〜ノードD間で伝送されている。各Stepにおいて縦方向は波長λを表しており、横軸方向はノード位置(伝送方向)を表している。帯域幅の広いSignal1(広帯域信号)がノードA〜ノードC間で、帯域幅の狭いSignal4(狭帯域信号)がノードA〜B間でそれぞれ伝送されている。Step2の状態は、初期状態のStep1においてノードCからノードDへパスが設定されていたSignal3が廃止された状態である。ここで、Signal2(10a)およびSignal1(9a)の波長を徐々に下方(例えば短波長側)に変化させることができる。これによって、Step3で、元々Signal1が占めていた波長帯に空きの波長帯域8を設け、波長資源におけるトラフィック収容効率を最大化することができる。非特許文献1では、100Gの2重偏波4位相偏移変調(DP―QPSK)信号の伝送に成功した例が開示されている。
FIG. 2 is a diagram for explaining the concept of wavelength defragmentation in
しかしながら、非特許文献1に開示された波長デフラグメンテーションでは、実施するための制御が複雑で面倒な問題があった。非特許文献1の方法によれば、送信ノード側の光信号の波長と、受信ノード側の受信器のための局部発振光の波長を、遠隔地にあるこれらノード間で同期させて変化させる必要がある。さらに、その光信号が通過するノードにおける波長選択スイッチで使用する透過帯域の波長も同期させて変化させる必要がある。
However, the wavelength defragmentation disclosed in
図3は、従来技術の波長デフラグメンテーションにおける各ノードで必要な制御動作の概要を説明する図である。図3では、ノードA11、ノードB12、ノードC13の間で、同期させて光信号の波長を切替える場合の制御を示している。ノードA11のアド回路14から信号を入力して波長λ1の光信号を伝送し、ノードB12を経由して、ノードC13のドロップ回路15から信号を出力していたものとする。ここで使用していた波長をλ1からλ2へ切替え、波長を再配置する場合を考える。このとき、ノードA11における信号のための送信器16のTx周波数(波長)、ノードA〜Cの複数の波長選択スイッチの透過波長、並びに、ノードC13の受信器のための局部発振器の周波数(波長)を同期して制御する必要がある。したがって、波長をλ1からλ2へ再配置する際には、遠隔地にある3つのノードに渡って光伝送機器の複雑な制御が要求される。
FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of the control operation required at each node in the wavelength defragmentation of the prior art. FIG. 3 shows control when switching the wavelength of the optical signal in synchronization between the node A11, the node B12, and the node C13. It is assumed that a signal is input from the
加えて、その波長帯域幅の違いから波長が交錯するような波長再配置、たとえば図2においてSignal1とSignal4との関係を入れ替えるような波長再配置もできなかった。ノードに配置される光伝送機器は、多くの場合レーザ光源を用いている。レーザ光源の波長を変更する際には、デジタル式に瞬時に波長変更ができるわけではなく、レーザの共振長などをアナログ的に変化させて発振光を安定化させる必要がある。
In addition, due to the difference in wavelength bandwidth, wavelength rearrangement in which wavelengths cross each other, for example, wavelength rearrangement in which the relationship between
多くの光伝送機器では、通信のための波長を実際に使用可能な状態に変更するためには一定の時間が掛かる。ユーザから見れば、切り替え時に光信号を完全に停止させてしまうことになり、通信が途絶えてしまうことになる。切替える2つの波長の間の帯域内にある他の信号に使用中の波長が含まれていれば、波長が切り替わる間にその使用中の信号への妨害や通信の途絶も生じさせてしまう。結局、実際の光通信ネットワーク運用中に波長を変更するのは面倒で複雑な制御が必須で、変更できる範囲にも制限があり、サービスの中断や通信品質の低下なしに波長切り替えを行うのは難しかった。 In many optical transmission devices, it takes a certain time to change the wavelength for communication to a state where it can actually be used. From the viewpoint of the user, the optical signal is completely stopped at the time of switching, and communication is interrupted. If a wavelength in use is included in another signal in a band between two wavelengths to be switched, the signal in use may be disturbed or communication may be interrupted while the wavelength is switched. In the end, changing the wavelength during actual optical communication network operation requires cumbersome and complicated control, and there is a limit to the range that can be changed, and wavelength switching without service interruption or communication quality degradation was difficult.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、従来技術より柔軟かつ簡単な波長デフラグメンテーションの仕組みを提供する。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a mechanism of wavelength defragmentation that is more flexible and simpler than the prior art.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、異なる波長の光信号を多重化して、情報データを伝送する光通信システムにおいて、異なる入力方路からの波長分割多重信号を分波する複数の分波用波長選択スイッチ、前記複数の分波用波長選択スイッチの各々からの分波された信号光を含む波長分割多重信号を合波する複数の合波用波長選択スイッチ、並びに、前記複数の分波用波長選択スイッチの各々と、前記複数の合波用波長選択スイッチとの各々との間を相互に接続する複数の経路を備え、前記複数の合波用波長選択スイッチへ接続される経路の内の少なくとも1つの経路に対して、波長変換手段が設置された第1の光通信ノードと、前記第1の光通信ノードにおいて波長変換される前の第1の光信号と、当該第1の光信号が波長変換された第2の光信号を、波長分波する波長分波手段、並びに、前記第1の光信号および前記第2の光信号の間の情報データのタイミングを推定するタイミング推定部、および、前記第1の光信号および前記第2の光信号の間の情報データのタイミング差を減少させるタイミング調整部を含む波長切り替え処理手段を備え、前記情報データを運ぶ前記第2の光信号をドロップする第2の光通信ノードとを備えたことを特徴とする光通信システムである。上述の第1の光通信ノードは、波長変換を実施する光通信ノードであり、上述の第2の光通信ノードは、受信端の光通信ノードである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an optical communication system that multiplexes optical signals of different wavelengths and transmits information data, and uses wavelengths from different input paths. A plurality of demultiplexing wavelength selective switches for demultiplexing the division multiplexed signal, and a plurality of multiplexing for multiplexing wavelength division multiplexed signals including the demultiplexed signal light from each of the plurality of demultiplexing wavelength selective switches A plurality of paths for mutually connecting a wavelength selective switch and each of the plurality of demultiplexing wavelength selective switches and each of the plurality of multiplexing wavelength selective switches; A first optical communication node in which wavelength conversion means is installed for at least one of the paths connected to the wavelength selective switch, and the first optical communication node before wavelength conversion in the first
請求項2に記載の発明は、請求項1の光通信システムであって、前記タイミング推定部は、前記第1の光信号および前記第2の光信号をそれぞれコヒーレント検波して、デコードされた2つの前記情報データに対してタイミング推定を行い、前記タイミング調整部は、前記2つの前記情報データを最大比合成して、合成出力を最大化するように前記2つの前記情報データのタイミングを調整する最大比合成部であることを特徴とする。上述の最大比合成部は、一例を挙げれば、コヒーレント検波された前記第1の光信号および前記第2の光信号が入力され、通信技術に使用される適応MIMO等化部とすることができる。 A second aspect of the present invention is the optical communication system according to the first aspect, wherein the timing estimation unit decodes the first optical signal and the second optical signal by performing coherent detection on each of them. Timing estimation is performed on the two pieces of information data, and the timing adjustment unit adjusts the timing of the two pieces of information data so as to maximize the combined output by combining the two pieces of information data in a maximum ratio. It is a maximum ratio combining unit. For example, the maximum ratio combining unit described above may be an adaptive MIMO equalization unit that is used for communication technology by inputting the first optical signal and the second optical signal that are coherently detected. .
請求項3に記載の発明は、請求項1または2の光通信システムであって、前記第1の光通信ノードの前記少なくとも1つの経路は、前記分波用波長選択スイッチおよび前記合波用波長選択スイッチの少なくとも1つの組み合わせの経路、または前記複数の合波用波長選択スイッチへ接続されるAddポートからの経路を含むことを特徴とする。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3いずれかの光通信システムであって、前記波長変換手段に励起光を供給する励起光発生手段をさらに備え、前記波長変換手段は、波長変換が光レイヤのみで実施される全光的波長変換手段であることを特徴とする。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項4の光通信システムであって、前記励起光発生手段は、CW光から周波数コム光を発生する励起光生成部と、前記励起光生成部で発生した前記周波数コム光を、コム周波数毎に単一のCW光へ空間的に分波するコム分離手段と、前記分波された単一のCW光の周波数をシフトする複数の周波数シフト部と、前記複数の周波数シフト部の各々からの前記周波数をシフトされたCW光を合波し、空間的に分波する励起光選択分配手段とを含むことを特徴とする。
Invention of Claim 5 is the optical communication system of
請求項6に記載の発明は、請求項5の光通信システムであって、前記励起光選択分配手段は、多入力多出力の波長選択スイッチであることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the optical communication system according to the fifth aspect, wherein the pumping light selective distribution means is a multi-input multi-output wavelength selective switch.
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6いずれかに記載の光通信システムにおいて、前記第1の光通信ノードで、波長λ1の前記第1の光信号に対して波長変換を実施し、波長λ2の前記第2の光信号を生成するステップと、前記第2の光通信ノードで、前記タイミング推定部によって前記第1の光信号および前記第2の光信号のタイミングを推定するステップと、前記第2の光通信ノードで、前記第1の光信号および前記第2の光信号のタイミング差が減少するように前記タイミング調整部を動作させるステップと、前記第2の光通信ノードで、前記第1の光信号から、前記第2の光信号へ受信方路を切り替え、前記第2の光信号から前記情報データを取得するステップと、前記第1の光通信ノードおよび前記第2の光通信ノードで、λ1に関わる光パスを削除するステップとを含む位相同期手順を実施することを特徴とする光通信ノードの制御方法である。 According to a seventh aspect of the present invention, in the optical communication system according to any one of the first to sixth aspects, the first optical communication node performs wavelength conversion on the first optical signal having the wavelength λ1. Generating the second optical signal having the wavelength λ2, and estimating the timing of the first optical signal and the second optical signal by the timing estimation unit at the second optical communication node; Operating the timing adjustment unit so that a timing difference between the first optical signal and the second optical signal is reduced in the second optical communication node; and in the second optical communication node, Switching the reception path from the first optical signal to the second optical signal and acquiring the information data from the second optical signal; and the first optical communication node and the second optical At the communication node, λ1 A control method of the optical communication nodes, characterized by carrying out the phase locking procedure including the step of deleting an optical path involved.
本発明の別の側面によれば、異なる波長の光信号を多重化して、情報データを伝送する光通信システムにおいて、前記情報データを運ぶ光信号をドロップする光通信ノードであって、異なる光通信ノードにおいて波長変換される前の第1の光信号と、当該異なる光通信ノードにおいて前記第1の光信号が波長変換された第2の光信号を、波長分波する波長分波手段と、前記第1の光信号および前記第2の光信号の間の前記情報データのタイミングを推定するタイミング推定部、および、前記第1の光信号および前記第2の光信号の間の前記情報データのタイミング差を減少させるタイミング調整部を含む波長切り替え処理手段とを備え前記異なるノードは、異なる入力方路からの波長分割多重信号を分波する複数の分波用波長選択スイッチ、前記複数の分波用波長選択スイッチの各々からの分波された信号光を含む波長分割多重信号を合波する複数の合波用波長選択スイッチ、並びに、前記複数の分波用波長選択スイッチの各々と、前記複数の合波用波長選択スイッチとの各々との間を相互に接続する複数の経路を有し、前記複数の合波用波長選択スイッチへ接続される経路の内の少なくとも1つの経路に対して、前記第1の光信号からの前記第2の光信号へ波長変換する波長変換手段が設置されていることを特徴とする光通信ノードとしても実施できる。ここで、上記光通信ノードは受信端光通信ノードであり、上記異なる光通信ノードは波長変換を実施する光通信ノードである。 According to another aspect of the present invention, in an optical communication system that multiplexes optical signals of different wavelengths and transmits information data, the optical communication node drops the optical signal carrying the information data, and the optical communication nodes are different from each other. Wavelength demultiplexing means for demultiplexing the first optical signal before wavelength conversion at the node, and the second optical signal obtained by wavelength-converting the first optical signal at the different optical communication node; A timing estimator for estimating a timing of the information data between the first optical signal and the second optical signal; and a timing of the information data between the first optical signal and the second optical signal A plurality of demultiplexing wavelength selective switches for demultiplexing wavelength division multiplexed signals from different input paths, the wavelength switching processing means including a timing adjustment unit including a timing adjustment unit for reducing the difference, A plurality of multiplexing wavelength selective switches for multiplexing wavelength division multiplexed signals including the demultiplexed signal light from each of the plurality of demultiplexing wavelength selective switches, and a plurality of demultiplexing wavelength selective switches A plurality of paths mutually connecting each of the plurality of multiplexing wavelength selective switches and at least one of paths connected to the plurality of multiplexing wavelength selective switches It can also be implemented as an optical communication node characterized in that wavelength conversion means for converting the wavelength from the first optical signal to the second optical signal is installed on the path. Here, the optical communication node is a receiving-end optical communication node, and the different optical communication node is an optical communication node that performs wavelength conversion.
以上説明したように、本発明によって、従来技術より柔軟かつ簡単な波長デフラグメンテーションの仕組みが提供される。 As described above, the present invention provides a wavelength defragmentation mechanism that is more flexible and simpler than the prior art.
本発明の光通信ノードは、波長デフラグメンテーションのための新規な構成を提供する。通信ノード内における、入力ポート(経路切り替えのための分波用WSSおよびAddポート)および出力ポート(合波用WSS)間のパスの途中に、少なくとも1つの波長変換手段を設ける。ある入力ポートから複数の方路へ向けた出力ポートまでのパスの内で、一部のパスは直接接続であり、残りの一部のパス上に波長変換手段が設けられる。すべてのパスに波長変換手段を備えても良い。波長変換手段に対しては、ポンプ光発生手段から、波長変換のために使用するポンプ光が供給される。波長変換手段へポンプ光を供給するための効率的で集積化に適したな構成も開示される。 The optical communication node of the present invention provides a novel configuration for wavelength defragmentation. In the communication node, at least one wavelength conversion means is provided in the middle of the path between the input port (demultiplexing WSS and Add port for path switching) and the output port (multiplexing WSS). Among paths from an input port to an output port directed to a plurality of routes, some paths are directly connected, and wavelength conversion means is provided on the remaining part of the paths. All paths may be provided with wavelength conversion means. Pump light used for wavelength conversion is supplied from the pump light generation means to the wavelength conversion means. An efficient and suitable configuration for supplying pump light to the wavelength converting means is also disclosed.
さらに波長切り替えを行う光通信ノードにおける波長デフラグメンテーション動作と、情報データをDropする受信端ノードにおける波長の異なる2つの光信号の位相同期手順を連動させた光通信システム、これら光通信ノードの制御方法も開示される。以下、図面を参照しながら、本発明の光通信ノードの全体構成、その動作および各構成要素の具体的な構成について詳細に説明する。
[光通信ノードの構成]
図4は、本発明の光通信サブシステムの概略構成を示す図である。図4の光通信サブシステム20は、図1における方路数N=3のノードBやノードDに対応している。典型的には、光通信サブシステム20は、例えばROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer)システムにおける光通信ノードに対応する。以下、簡単のため図4の光通信サブシステム20を光通信ノードと呼ぶ。図4の光通信ノードは、従来技術の一般的な光通信ノードの構成に加えて、本発明による波長デフラグメンテーションに必要な機能ブロックを追加した構成を持つ。図4の光通信ノード20は、方路数N=3の光ネットワークノードの構成を例に示すが、方路数Nは3だけに限られず、異なる方路数Nに適合させスケーラブルに構成できる。
Further, an optical communication system in which a wavelength defragmentation operation in an optical communication node that performs wavelength switching and a phase synchronization procedure of two optical signals having different wavelengths in a receiving end node that drops information data are linked, and a control method for these optical communication nodes Is also disclosed. Hereinafter, the overall configuration, operation, and specific configuration of each component of the optical communication node according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Configuration of optical communication node]
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the optical communication subsystem of the present invention. The
図4において異なる方路の入力(In1、In2、In3)からの波長分割多重信号(以下WDM信号)が、それぞれ分波用波長選択スイッチ21−1〜21−3(WSS:Wavelength Selective Switch)(Ingress1〜Ingress3)に入力される。入力されたWDM信号は、分波用WSS21−1〜21−3の各々によって波長分波され、波長毎にいずれかの所望の方路(Out1〜Out3)に向かってルーティングされる。ルーティングされた光信号は、それぞれの方路(Out1〜Out3)の対応する合波用WSS29−1〜29−3(Egress1〜Egress3)により波長合波される。合波用WSS29−1〜29−3で波長合波された光信号は、WDM信号としてWSS29−1〜29−3の各々の出力(Out1〜Out3)より出力される。
In FIG. 4, wavelength division multiplexed signals (hereinafter referred to as WDM signals) from inputs (In1, In2, In3) of different routes are respectively wavelength division selective switches 21-1 to 21-3 (WSS: Wavelength Selective Switch) (
上述の光通信ノード20におけるルーティングにおいて、入力側の分波用WSS21−1〜21−3と出力側の合波用WSS29−1〜29−3は、それぞれ図4の点線で示されたパスおよび実線で示されたパスによって接続される。ここで、例えばIn1とOut1との間などの同一方路のWSS間のパスでは、同じ方路に信号をルーティングして光信号を返すことになるので意味が無い。したがって、光通信ノード20内において、同一方路の分波用WSSおよび合波用WSS間は接続されない。
In the routing in the
図4において点線で示されたパス23−1〜23−3は、入力側の分波用WSSおよび出力側の合波用WSSを直接接続するパスである。これに対し、実線で示された経路(パス)22−1〜22−3は、本発明の光通信ノードにおいて新たに加えられるパスであって、各々のパス上に波長変換手段が挿入される。従来技術の光通信ノードでは、方路In1から入力したWDM信号は、分波用WSS21−1を経由して波長分波され、点線のパス23−1を経由して合波用WSS29−2、29−3へと直接接続される。光通信ノード20において、分波用WSS21−1を経由して波長分波され実線のパス22−1を経由する場合、波長変換手段24a〜24dをそれぞれ経由して、合波用WSS29−2、29−3に接続される。分波用WSS21−1で分波された光信号は、波長変換手段24a〜24dにおいて波長変換された後に、合波用WSS29−2〜29−3を経て所望の方路へルーティングされる。分波用WSS22−2から合波用WSS29−1、29−3へのパス22−2、分波用WSS22−3から合波用WSS29−1、29−2へのパス22−3に対しても、同様の波長変換手段が設置される。
In FIG. 4, paths 23-1 to 23-3 indicated by dotted lines are paths that directly connect the input-side demultiplexing WSS and the output-side demultiplexing WSS. On the other hand, paths (paths) 22-1 to 22-3 indicated by solid lines are paths newly added in the optical communication node of the present invention, and wavelength conversion means is inserted on each path. . In the conventional optical communication node, the WDM signal input from the route In1 is wavelength-demultiplexed via the demultiplexing WSS 21-1, and is multiplexed via the dotted path 23-1. Directly connected to 29-3. In the
したがって本発明の光通信ノードは、異なる入力方路からの波長多重信号を分波する複数の分波用波長選択スイッチ21−1〜21−3と、前記複数の分波用波長選択スイッチの各々からの分波された光信号を含む波長多重信号を合波する複数の合波用波長選択スイッチ29−1〜29−3と、前記複数の分波用波長選択スイッチの各々と、前記複数の合波用波長選択スイッチとの各々との間を相互に接続する複数の経路とを備え、前記複数の合波用波長選択スイッチへ接続される経路22−1〜22−3の内の少なくとも1つの経路に対して、波長変換手段が設置されたものとして実施できる。この少なくとも1つの経路は、分波用波長選択スイッチおよび合波用波長選択スイッチの少なくとも1つの組み合わせの経路である。 Therefore, the optical communication node of the present invention includes a plurality of demultiplexing wavelength selective switches 21-1 to 21-3 that demultiplex wavelength multiplexed signals from different input paths, and each of the demultiplexing wavelength selective switches. A plurality of multiplexing wavelength selective switches 29-1 to 29-3 that multiplex wavelength multiplexed signals including the demultiplexed optical signals from each of the plurality of demultiplexing wavelength selective switches, A plurality of paths mutually connecting with each of the wavelength selection switches for multiplexing, and at least one of paths 22-1 to 22-3 connected to the plurality of wavelength selection switches for multiplexing This can be implemented as if wavelength conversion means are installed for one path. The at least one path is a path of at least one combination of the demultiplexing wavelength selective switch and the multiplexing wavelength selective switch.
特定の接続パス(たとえば、In1→Out2)において、波長変換手段はq台設置される。したがって、qは、特定の接続パスにおいて波長変換手段を含むパスの数となる。図4の光通信ノードの構成例ではq=2であり、qの値は1でも3でも構わないが、qが多いほうが光通信ノードで波長デフラグメンテーションを行う際の自由度は高い。光通信ノード20において、1つの方路の分波用WSSについて、qの値は接続パス(ルーティングする方路)毎に異なっていても良い。また何らかの他の理由によって、光通信ノード20の一部で、q=0すなわち波長変換手段が設置されない方路が含まれていても良い。
In a specific connection path (for example, In1 → Out2), q wavelength converting means are installed. Therefore, q is the number of paths including wavelength conversion means in a specific connection path. In the configuration example of the optical communication node in FIG. 4, q = 2, and the value of q may be 1 or 3. However, the larger q is, the higher the degree of freedom when performing wavelength defragmentation in the optical communication node. In the
最も簡単な構成は、図4に示したように、異なる方路間の分波用WSSおよび合波用WSSを接続するすべての接続パスにおいて、波長変換手段が設置された同じ数の経路を含めば良い。以下の説明では、図4の構成を前提として、本発明の光通信ノードで使用される波長変換手段の構成について説明する。 As shown in FIG. 4, the simplest configuration includes the same number of paths in which wavelength conversion means are installed in all connection paths connecting the demultiplexing WSS and the multiplexing WSS between different paths. It ’s fine. In the following description, the configuration of wavelength conversion means used in the optical communication node of the present invention will be described on the premise of the configuration of FIG.
[波長変換手段の構成]
図4の光通信ノードにおける波長変換手段24a〜24dとして、全光的波長変換手段を用いることができる。ここで全光的波長変換手段とは、光―電気―光変換(O/E/O変換)を実施せずに、全て光レイヤだけで波長変換を実施するものである。後述するように、本発明の光通信ノードにおける波長変換手段24a〜24dでは、光レイヤの非線形光学現象を利用して波長変換を行う。全光的波長変換手段は、電気レイヤを介在させないため、配備コスト、消費電力、部品の故障率、運用の煩雑さなどあらゆる面でメリットを持つ。
[Configuration of wavelength conversion means]
As the wavelength conversion means 24a to 24d in the optical communication node of FIG. 4, all-optical wavelength conversion means can be used. Here, the all-optical wavelength conversion means performs wavelength conversion only in the optical layer without performing optical-electrical-optical conversion (O / E / O conversion). As will be described later, the wavelength conversion means 24a to 24d in the optical communication node according to the present invention performs wavelength conversion using the nonlinear optical phenomenon of the optical layer. Since the all-optical wavelength converting means does not intervene an electric layer, it has advantages in all aspects such as deployment cost, power consumption, component failure rate, and operational complexity.
図4を再び参照すると、例えば1つの波長変換手段24aに対しては、信号光78が入力されるとともに、波長変換を生じるためのポンプ光77が入力される。ポンプ光77は、複数のポンプ光の1つとして、ポンプ光発生手段25−1により発生され、M×p構成のWSS26−1を介して、波長変換手段24a〜24dへと入力される。ポンプ光は、励起光とも呼ばれ、ポンプ光発生手段は励起光発生手段に対応する。以下、入力ポート数がMで出力ポート数がp構成のWSSをM×p WSSと呼ぶ。M×p WSS26−1における出力ポート数pは、p=(N−1)×qとなる。ここでNを光通信ノードにおける方路数、qを1つの方路から他の1つの方路への接続パスにおける波長変換手段を含む経路の最大数とする。
Referring to FIG. 4 again, for example, the
図4においてはqの値はすべての接続パスで同じであって、N=3、q=2であるから、ポンプ光発生手段におけるM×p WSS26−1における出力ポート数pは2×2=4となる。図4の光通信ノードのようにすべての接続パスでqの数が同じであれば、M×p WSSのすべてのポートを過不足なく利用できる。M×p WSS26−1における入力ポート数Mについては、後述する。図4の本発明の光通信ノードにおいては1つの分波用WSSからの接続パスに対して、1つのポンプ光発生手段からポンプ光が供給される構成とした。図14では、別の構成でポンプ光を供給する光通信ノードが説明される。 In FIG. 4, the value of q is the same for all connection paths, and N = 3 and q = 2. Therefore, the number p of output ports in the M × p WSS 26-1 in the pump light generation means is 2 × 2 = 4. If the number of q is the same in all connection paths as in the optical communication node of FIG. 4, all the ports of M × p WSS can be used without excess or deficiency. The number of input ports M in the M × p WSS 26-1 will be described later. The optical communication node of the present invention shown in FIG. 4 has a configuration in which pump light is supplied from one pump light generation means to a connection path from one demultiplexing WSS. FIG. 14 illustrates an optical communication node that supplies pump light with another configuration.
全光的波長変換手段としては、光ファイバや非線形結晶における四光波混合を用いた波長変換を用いることができる。加えて、半導体光増幅器の相互利得変調を用いても構わない。波長変換を行う手段としては、電気レイヤを介在させるため消費電力が増える欠点はあるが、全光的波長変換手段を用いないで、OE変換およびEO変換を伴うものであっても良い。この場合は、ポンプ光発生手段25−1〜25−3およびM×p WSSは不要となる。次に、波長変換手段とともに使用されるポンプ光発生手段のより具体的な構成について説明する。 As the all-optical wavelength conversion means, wavelength conversion using four-wave mixing in an optical fiber or a nonlinear crystal can be used. In addition, mutual gain modulation of a semiconductor optical amplifier may be used. As a means for performing wavelength conversion, there is a disadvantage that power consumption increases because an electric layer is interposed, but OE conversion and EO conversion may be used without using an all-optical wavelength conversion means. In this case, the pump light generating means 25-1 to 25-3 and M × p WSS are not necessary. Next, a more specific configuration of the pump light generating means used with the wavelength converting means will be described.
[ポンプ光発生手段の構成]
図5は、本発明の光通信ノードにおけるポンプ光発生手段のより具体的な構成を示す図である。図5に示したポンプ光発生手段(励起光発生手段)は、励起光生成部25aおよび励起光周波数シフト部25bからなる。図5に示したポンプ光発生手段には、図4におけるM×p WSS26−1〜26−3が、励起光選択分配部26として含まれている。図5の励起光生成部25aでは、まずレーザダイオード光源LD41により出力された連続光(CW光)は、ガスセル42を経由してフォトディテクタPD43へと入力される。PD43により受光された光信号は、電気信号に変換されて、制御回路44に入力される。制御回路44は、LD41への注入電流を制御する機構を持っている。したがって、LD41、ガスセル42、PD43および制御回路44は、LD41からの出力波長を制御するフィードバックループを形成する。本ループにおいてLD41への注入電流に微弱な変調を加えることによって、ガスセル42の吸収線にLD41の発振波長をロックする制御ループが構成される。結果として、点60において、LD41から出力光の発振波長は非常に精密に所望の波長へとロックされる。
[Configuration of pump light generation means]
FIG. 5 is a diagram showing a more specific configuration of the pump light generation means in the optical communication node of the present invention. The pump light generation means (excitation light generation means) shown in FIG. 5 includes an excitation
LD41から出力されたCW光の一部は強度変調器45により、周波数fで強度変調され、点61においてパルスが生成される。生成されたパルス光は、エルビウムドープ光ファイバ増幅器(EDFA: Erbium Dopedoptical Fiber Amplifier)46で増幅された後に、高非線形ファイバHNLF47へと入力される。HNLF47では、点62において、自己位相変調によってスーパコンティニュウム光(周波数コム)が生成される。ここで周波数コムの周波数間隔は、周波数fである。
Part of the CW light output from the
HNLF47で発生した周波数コムは、1×M WSS48によって、周波数コム光の中から所望のポンプ周波数の1つのCW光が選択される。点63において、選択されたCW光がSSB(Single Side Band)変調器49へ入力される。したがって、1×M WSS48は、周波数コム光をコム周波数毎に単一のCW光へ空間的に分波するコム分離手段として機能する。1×M WSS48の出力においては、最大M個のSSB変調器が並列に備えられる。変調周波数Δfで駆動されたSSB変調器49では、入力されたCW光の周波数を微調整する。微調整されたCW光は、EDFA50で増幅された後に、周波数シフト部25bから出力される。並列に備えられた最大M個のSSB変調器における変調周波数Δfは、それぞれ異なって良い。
For the frequency comb generated by the
周波数シフト部25bからの最大M個の微調整されたCW光は、励起光選択分配部26において、まずM×1 WSS52によって合波される。さらに、1×p WSS53によって分波されて、所定の出力ポート54a〜54dに希望の波長のCW光である励起光として出力される。出力ポート54a〜54dの何れかに出力された所望の波長のCW光は、図4におけるポンプ光発生手段からのポンプ光として、波長選択手段に供給される。出力ポート54a〜54dは、図4の波長変換手段24a〜24dに接続される接続端子であり、前述のCW光は、波長変換手段24a〜24dにそれぞれ入力される。周波数シフト部25bのEDFA50から出力されたCW光は、励起光選択分配部26を経由せずに、その一部を分岐して、分岐光51をポンプ光発生手段25−1〜25−3のポンプ光としても良い。
The maximum M finely-tuned CW lights from the
したがって、ポンプ光発生手段すなわち励起光発生手段は、CW光から周波数コム光を発生する励起光生成部25aと、前記励起光生成部で発生した前記周波数コム光を、コム周波数毎に単一のCW光へ空間的に分波するコム分離手段48と、前記分波された単一のCW光の周波数をシフトする複数の周波数シフト部(SSB変調器)49と、前記複数の周波数シフト部の各々からの前記周波数をシフトされたCW光を合波し、空間的に分波する励起光選択分配手段52、53とを含むものとして実施できる。
Therefore, the pump light generation means, that is, the excitation light generation means, uses a single
図6は、ポンプ光発生手段におけるポンプ光発生過程をスペクトルで示した図である。以下の説明における各点は、図5のポンプ光発生手段の点60〜66dに対応する。波長制御ループの出力である点60において、ガスセルの吸収スペクトルの1つに、LD41の発振波長がロックされ、CW光として出力される。強度変調器45の出力である点61では、CW光が強度変調されることによって側帯波を発生する。強度変調された光波がEDFA46で増幅された後、高非線形ファイバ中の自己位相変調により、スーパコンティニュウム(Supercontinuum)光を生成する。その結果、HNLF47の出力である点62では、スペクトルは非常に広い帯域に渡る周波数コム光67となる。ここで周波数コム光の間隔は、強度変調周波数fである。
FIG. 6 is a spectrum diagram showing the pump light generation process in the pump light generation means. Each point in the following description corresponds to points 60 to 66d of the pump light generating means in FIG. At the
周波数シフト部25bの1×M WSS48出力である点63において、周波数コム光67のうち所望のスペクトルを、1×M WSS48の各出力ポートに一波ずつ出力する。点63では、CW光68のまま出力される。このCW光はSSB変調器49の出力である点64において、周波数がΔfだけシフトされ、微調整されたものとなる。さらにM×1 WSS52の合波出力である点65において、異なるSSB変調器からの複数のCW光が合波される。図6では、3波が合波された状態を示している。最終的に1×p WSS53の出力ポートの各点66a〜66dにおいて、周波数シフトされた、所望の波長のCW光であるポンプ光が1つずつ分配される。1×p WSS53の各出力ポートには異なるSSB変調器からのCW光が一波ずつ分配、出力されるが、図6に示したように、同一の波長のポンプ光69−1、69−2を複数の出力ポートに分配しても構わない。図6では、1×p WSS53の2つの出力ポート54b、54dに同一の波長のCW光69−1、69−2を出力する例を示した。分配出力の方法は、後述の実施例で詳細に説明する。
At the
図5に示したポンプ光発生手段では、励起光選択分配部26におけるM×1 WSS52の波長フィルタ機能により、必要とする波長のポンプ光をCW光として抜き出すことができる。したがって、図5における周波数シフト部25bのSSB変調器49は、両側帯波を発生する位相変調器または強度変調器に置き換えても良い。すなわち、SSB変調器49の代替変調器において発生した不要側帯波および搬送波は、M×1 WSSのフィルタ機能により除去することもできる。次に、図4の光通信ノードにおける波長変換手段24a〜24dの具体的な構成について説明する。
In the pump light generating means shown in FIG. 5, the pump light having the required wavelength can be extracted as CW light by the wavelength filter function of the M × 1
[波長変換手段の構成]
図7は、本発明の光通信ノードにおける波長変換手段の構成例を示す図である。波長変換手段24は、ポンプ光77および信号光78を合流する光合流器70と、信号光の波長を変換する非線形光学媒質72とからなる。光合流器70で合流されたポンプ光および信号光の強度が非線形現象を発生するのに不十分な場合は、EDFA71により光増幅した後に非線形光学媒質72に入力することができる。
[Configuration of wavelength conversion means]
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of wavelength conversion means in the optical communication node of the present invention. The
光合流器70としては、光方向性結合器や波長選択スイッチを用いることができる。また非線形光学媒質72としては、高非線形光ファイバや周期分極反転LiNbO3導波路または半導体光アンプ等を用いることができる。さらに、本発明の光通信ノードの各要素においてEDFAとして説明した光増幅器は、代わりに半導体光アンプを用いても良い。
As the
図8は、本発明の光通信ノードの波長変換手段における各部のスペクトルを説明する図である。以下の説明の各点は、図7の波長変換手段24の点73〜76に対応する。波長変換手段の2つの入力である点73、74において、相異なる波長のポンプ光81および信号光82がそれぞれ入力される。光合流器70の出力である点75において、上述の2波が合波される。次いで、点76において、非線形光学媒質72により縮退四光波混合によりアイドラ光84を発生する。ポンプ光81の光周波数をfp、信号光82の光周波数をfsとすると、アイドラ光84の光周波数fiは次式で表される。
fi=2fp−fs 式(1)
また非線形光学媒質72では、fiの発生と同時に信号光をポンプ光とし、ポンプ光をプローブ光として生じたアイドラ光83も同時に発生する。
FIG. 8 is a diagram for explaining the spectrum of each part in the wavelength conversion means of the optical communication node of the present invention. Each point in the following explanation corresponds to points 73 to 76 of the wavelength conversion means 24 in FIG. At
fi = 2fp-fs Equation (1)
In the nonlinear
図4の光通信ノードにおける波長変換手段24c、24dは、図4の光通信ノードにおける合波用WSS29−2(Egress2)に接続される。合波用WSS29−2のフィルタリング機能により、図8に示した元のポンプ光81、信号光82および不要なアイドラ光83は除去され、波長変換された後の光信号84(アイドラ光)だけが合波用WSS29−2の出力ポートである点80−2へと出力される。図8では波長変換動作の説明のためにアイドラ光84のみのスペクトルを示したが、図4の点80−2では波長変換されずに伝送される光信号や、他の波長に変換された光信号が合波されて出力される。
The
[複数の波長の光信号の波長変換のための構成]
前述の図8のスペクトルの説明では、ポンプ光を光通信ノードの特定の1つの波長の光信号の波長変換だけに用いる例を示した。しかし図5に示したポンプ光発生手段を用いると、本発明の光通信ノード20において複数の波長の光信号の波長変換を同時に行うのに用いることも可能である。図5のポンプ光発生手段では、周波数コム光67から1つのCW光を1×M WSS48で選択し、複数のSSB変調器を並列して独立して動作させ、同時に異なる波長のポンプ光を出力できるからである。これは異なる2つの光信号の波長を相互に入れ替える場合に効果的である。すなわち、fs2の光周波数を持つ光信号がfs4に変換され、fs4の光周波数を持つ光信号がfs2に変換されるような場合に適用できる。
[Configuration for wavelength conversion of optical signals of multiple wavelengths]
In the spectrum description of FIG. 8 described above, an example in which pump light is used only for wavelength conversion of an optical signal having a specific wavelength of an optical communication node is shown. However, if the pump light generation means shown in FIG. 5 is used, it can also be used to simultaneously perform wavelength conversion of optical signals having a plurality of wavelengths in the
図9は、2つの光信号の波長変換を一括で行う場合と、図5に示したポンプ光発生手段で波長変換を分割して行う場合の動作を比較して説明した図である。図9の(a)は、図7の波長変換手段の非線形光学媒質72へ、周波数fs2の光信号およびfs4の光信号を一括して導入して波長変換を行う場合の動作を説明する。光合流器70の出力である点75では、周波数fpのポンプ光を含めて3つの波長が存在する。非線形光学媒質72の出力である点76における光スペクトルは、fs2の信号光の残留成分および変換後のfi4が混合している。同様に、fs4の信号光の残留成分および変換後のfi2が混合している。これらの混合した信号は、それぞれ同一波長であるため、光通信ノード20の例えば合波用WSS29−2の出力ポートである点80−2で、WSS29−2のフィルタリング機能では分離できない。
FIG. 9 is a diagram illustrating a comparison between operations when the wavelength conversion of two optical signals is performed collectively and when wavelength conversion is performed by dividing the pump light generation unit shown in FIG. FIG. 9A illustrates the operation when wavelength conversion is performed by introducing the optical signal of the frequency fs2 and the optical signal of fs4 into the nonlinear
図9の(b)は、図5に示したポンプ光発生手段において、同一波長のCW光69−1、69−2で波長変換を行う動作を説明する図である。図9の(b)に示すように、fs2→fi2(=fs4)の変換およびfs4→fi4(=fs2)の変換を、同一波長のCW光69−1、69−2を使い、別個の波長変換手段で行う。この場合は、図9の(a)で説明した一方の信号光の残留成分と他方の信号光の変換光成分の混合を避けることができる。すなわち、fpの光周波数をもつポンプ光69−1、69−2を、1×p WSS53の出力ポート54b、54dにそれぞれ分配し、波長変換手段24d、24bで個別に行う。
FIG. 9B is a diagram for explaining the operation of performing wavelength conversion with the CW lights 69-1 and 69-2 having the same wavelength in the pump light generating means shown in FIG. As shown in FIG. 9 (b), the conversion from fs2 to fi2 (= fs4) and the conversion from fs4 to fi4 (= fs2) are performed using the CW lights 69-1 and 69-2 having the same wavelength, and are separated from each other. Performed by conversion means. In this case, mixing of the residual component of one signal light and the converted light component of the other signal light described in FIG. 9A can be avoided. That is, pump lights 69-1 and 69-2 having an optical frequency of fp are distributed to the
図9の(b)の上側の図には、波長変換手段24dにおいて信号光fs2をfs4に変換する場合を示す。ポンプ光fpおよび元の信号光fs2の残留成分の不要信号85は合波用WSS29−2でフィルタリングされ、点80−2において波長変換後の信号光fs4のみが抽出される。図9の(b)の下側の図には、波長変換手段24bにおいて信号光fs4をfs2に変換する場合を示す。波長変換手段24dの場合と同様に、不要信号86は合波用WSS29−3でフィルタリングされ、点80−3において波長変換後の信号光fs4のみが抽出される。このように、本発明の光通信ノード20では、2つの信号光の波長を入れ替えることも簡単にできる。ここでは2波に対する波長入れ替えの例を示したが、3つ以上の信号光の相互の波長変換に対して同一波長の3つのポンプ光を用いることも可能である。ここで説明した1×p WSS53の2つの出力ポートの点66b、66dで同一波長のCW光を出力することは、実施例2で後述する波長選択スイッチのブロードキャスト機能を用いて実現される。
The upper diagram in FIG. 9B shows a case where the
図4に示した本発明の光通信ノードにより、従来技術と比べて、より柔軟で簡単な波長デフラグメンテーションが実現できる。送信ノードにおける送信器の周波数を変えずに、光通信ノード内の経路上で波長変換を行うことで、複数の通信ノード間に渡って必要であった面倒で複雑な制御が大幅に簡略化される。波長変更についての情報が受信ノードで知られていれば、予め受信ノードの受信器側で変更後の周波数(波長)に局部発振器の周波数を変更しておくことができる。ポンプ光発生手段でも、波長変更の実施の前に予め所定の周波数のポンプ光を準備しておけば良い。入力側WSSおよび出力側WSSの透過波長の設定を変更すれば、即座に光信号の波長変更を実施できる。受信ノード側では、変更前の波長による受信と、変更後の波長による受信を並行して行うこともできる。したがって、通信の中断を生じなくとも波長変更ができる。 The optical communication node of the present invention shown in FIG. 4 can realize wavelength defragmentation that is more flexible and simpler than the prior art. By performing wavelength conversion on the path in the optical communication node without changing the frequency of the transmitter in the transmission node, the troublesome and complicated control required between multiple communication nodes is greatly simplified. The If the information about the wavelength change is known at the receiving node, the frequency of the local oscillator can be changed in advance to the frequency (wavelength) after the change at the receiver side of the receiving node. Even in the pump light generation means, it is sufficient to prepare pump light having a predetermined frequency in advance before the wavelength change. If the setting of the transmission wavelength of the input side WSS and the output side WSS is changed, the wavelength of the optical signal can be changed immediately. On the receiving node side, reception by the wavelength before the change and reception by the wavelength after the change can be performed in parallel. Therefore, the wavelength can be changed without interrupting communication.
次に、本発明の光通信ノードにおいて、各構成要素を集積化したWSSを用いて実現したより具体的な実施例を説明する。 Next, in the optical communication node of the present invention, a more specific embodiment realized by using WSS in which each component is integrated will be described.
図4に示した本発明の光通信ノードにおけるM×p WSS26−1〜26−3は、図5に示したM×1 WSS52および1×p WSS53を縦続接続することで実現される。一般に多入力多出力のWSSでは、入力ポートへの波長がすべて異なる場合、図5のように2つのWSSの共通ポート(合波側のポート)を接続できる。入力ポートへの波長がすべて異なれば波長衝突は起こらず、スイッチとして内部閉塞しない。図5における励起光生成部25aおよび周波数シフト部25bでは、周波数シフト部25bのM×1 WSS52への入力は原理的にすべて異なるので、内部閉塞は発生しない。M×p WSS26−1〜26−3と同様の機能のWSSは、1つの合波ポートを有する通常の1×(M+p−1)構成のWSSを用いても実現可能である。
The M × p WSSs 26-1 to 26-3 in the optical communication node of the present invention illustrated in FIG. 4 are realized by cascading the M × 1
図10は、本発明の光通信ノードにおける励起光の選択配分のためのM×p WSSの構成例を示した図である。単一の1×(M+p−1)構成のWSSを、図4に示したM×p構成のWSSとして用いる例を示している。図10の1×(M+p−1)構成のWSSは、(M+p)個の入出力ポート101、回折格子102、シリンドリカルレンズ103、104および偏向素子105から構成される。図10は、光の進行方向であるz方向を図面の横方向として、入出力ポート101の配列面(x−z面)を見た図と、これに直交する側面(y-z面)を見た図からなる。(M+p)個の入出力ポート101の内、M個を入力ポート101aとして、p個を出力ポート101bとして用いる。M個の入力ポート101aには、それぞれ異なる波長のCW光が入力される。たとえば、入力ポート101−2より入力されたCW光は、一点鎖線の光路に沿って伝搬する。このCW光は、まず回折格子102によって波長分波され、y−z平面内でCW光の波長に対応した方向に分散される。CW光は、さらにシリンドリカルレンズ103によりx−z平面内に屈折され、続いてシリンドリカルレンズ104によりy−z平面内で屈折され、最終的に偏向素子105に到達する。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of M × p WSS for selective distribution of pumping light in the optical communication node of the present invention. The example which uses WSS of a single 1 * (M + p-1) structure as WSS of the M * p structure shown in FIG. The WSS having a 1 × (M + p−1) configuration in FIG. 10 includes (M + p) input /
M個の入力ポートの内の他の入力ポート、例えば入力ポート101−3より入力されたCW光は、点線の光路に沿って伝搬する。このCW光は、入力ポート101−2に入力されたCW光とは異なる波長を持つため、回折格子102で異なる方向に分散される。入力ポート101−4より入力されたCW光も同様に回折格子102によって、上述の2つのCW光とは異なる方向に分散される。異なる入力ポートから入力されたCW光はすべて異なる波長を有するため、各CW光は、最終的に偏向素子105上でy方向の異なる位置に着弾する。偏向素子105は、p個の出力ポート101bのうち所望のポートに出力するように各CW光を偏向する。偏向された各CW光は、シリンドリカルレンズ104、103および回折格子102を通過し、p個の出力ポート101bのいずれかに出力される。
CW light input from another input port of the M input ports, for example, the input port 101-3, propagates along the dotted optical path. Since the CW light has a wavelength different from that of the CW light input to the input port 101-2, the CW light is dispersed in different directions by the
上述のように、図5に示したM×1 WSS52および1×p WSS53を構成する多入力多出力のM×p WSSは、1つの合波ポートを有する、単一の1×(M+p−1)構成のWSSを図10のように構成することで実現できる。
As described above, the multi-input multi-output M × p WSS constituting the M × 1
図5に示したポンプ光発生手段では、1×p WSS53の2つの2つの出力ポート(点66b、66d)へ同一波長のCW光を出力の方法について言及した。本実施例では、偏向素子のブロードキャスト機能を使ってM×p WSSの異なる出力ポートから同一波長のCW光を出力する構成が説明される。本実施例におけるWSSの偏向素子としては、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)を用いる。LCOSは、各々が個別に制御可能なピクセル状の位相変調素子を、2次元に配置した空間位相変調素子である。
In the pump light generating means shown in FIG. 5, the method of outputting CW light of the same wavelength to two two output ports (
図11は、本実施例の励起光の選択配分のためのM×p WSSで使用されるLCOSの構成を説明する図である。図10に示したLCOS105において、2次元に配置された位相変調素子(ピクセル)により表示される位相パターンと、LCOS105へ入射するCW光のビームとの関係を示している。図11の左側にはLCOS上に2次元に配置されたピクセルを見ており、3つのCW光が入射し、各々のCW光のビーム面106a、106b、106cが描かれている。このとき各CW光は、x方向についてはその中心位置105aに、y方向についてはそれぞれ異なる位置に着弾する。
FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration of the LCOS used in the M × p WSS for selective distribution of the excitation light according to the present embodiment. In the
それぞれのCW光がLCOS上で占める領域にあるピクセルによって、異なる位相変調パターンを表示することができる。例えば、一点鎖線で示したCW光のビーム面106aがカバーする領域106−2には位相パターン107−2を表示する。同様に、点線で示したビーム面106bがカバーする領域106−3には位相パターン107−3を、実線で示したビーム面106cがカバーする領域106−4には位相パターン107−4を、表示する。 Different phase modulation patterns can be displayed depending on the pixels in the area occupied by each CW light on the LCOS. For example, the phase pattern 107-2 is displayed in the area 106-2 covered by the beam surface 106a of the CW light indicated by the one-dot chain line. Similarly, the phase pattern 107-3 is displayed in the area 106-3 covered by the beam surface 106b indicated by the dotted line, and the phase pattern 107-4 is displayed in the area 106-4 covered by the beam surface 106c indicated by the solid line. To do.
各位相パターンは、位相値が2πで折り返される、のこぎり状のパターンであり、そのパターン周期によって入射光の偏光方向が調整される。例えば、位相パターン107−2は一定のパターン周期Λ1を有しており、ビーム面106aのCW光はすべて同一の方向に偏向される。位相パターン107−3は、中心線105aを境としてパターン周期Λ2およびΛ3の位相パターンからなる。このとき、パターン周期Λ2の領域に入射したCW光106bの成分と、パターン周期Λ3の領域に入射したCW光106bの成分はそれぞれ異なる方向に偏向される。位相パターン107−4は、パターン周期がΛ4、Λ5、Λ6の3つの成分からなっており、それぞれの領域に入射したCW光106cの成分はそれぞれ異なる方向に偏向される。
Each phase pattern is a sawtooth pattern with a phase value turned back at 2π, and the polarization direction of incident light is adjusted by the pattern period. For example, the phase pattern 107-2 has a constant pattern period Λ1, and all the CW lights on the beam surface 106a are deflected in the same direction. The phase pattern 107-3 includes phase patterns having pattern periods Λ2 and Λ3 with the
上述のように、LCOS105に入射するCW光のビーム面がLCOS上の領域で分割されるようCW光を入射させ、各領域の異なる位相パターンにより偏向することで、1つのCW光を、図10のM×p WSSの異なる出力ポートに導くことができる。すなわち、図5における1×p WSS53の異なる2つの出力ポートに同一波長のCW光を出力し、2つの波長変換手段に導入することが可能になる。
As described above, the CW light is incident so that the beam surface of the CW light incident on the
本実施例では、図5におけるポンプ光発生部における各波長合分波器の具体的な構成例について説明する。図5に示したポンプ光発生部では、波長合分波機能を備えたWSSとして、1×M WSS48、M×1 WSS52および1×p WSS53の三台が必要とされる。先の実施例2では、励起光選択配分のためのM×1 WSS52および1×p WSS53を単一の光学系で実現する構成を説明した。本実施例では、さらに1×M WSS48を加えて、3台のWSSを単一の光学系に集積する構成を説明する。
In this embodiment, a specific configuration example of each wavelength multiplexer / demultiplexer in the pump light generation unit in FIG. 5 will be described. In the pump light generation unit shown in FIG. 5, three units of 1 ×
WSSの集積化の詳細を説明する前に、空間ビーム変換器(SBT:Spatial Beam Transformer)について説明する。SBTは光導波路素子に形成される回路要素であり、WSSの集積化を進めるための重要な構成要素である。 Before describing the details of WSS integration, a spatial beam transformer (SBT) will be described. The SBT is a circuit element formed in the optical waveguide element, and is an important component for promoting the integration of WSS.
図12は、空間ビーム変換器の構成の概略を示す図である。SBT200は、基板上に形成された複数の入力導波路201、スラブ導波路202、およびアレイ導波路203からなる。入力導波路201に入力された光信号は、スラブ導波路202において基板面に平行な面内で広がりながら、アレイ導波路203に到達する。アレイ導波路203は、隣合う導波路間でそれぞれの光路長が等しくなるように構成されている。アレイ導波路203に到達した光信号は、その波面を保ったまま、チップ端204から自由空間に出力される。ここで、入力導波路201の内のいずれの導波路から光信号を入力するかによって、チップ端204から出力される光信号の自由空間での波面の向きが決定される。例えば、入力導波路201aから入力された光信号は光線205aの向きへ、入力導波路202bから入力された光信号は光線205bの向きへと出力される。
FIG. 12 is a diagram showing an outline of the configuration of the spatial beam converter. The
図13は、本発明の光通信ノードで用いられるポンプ光発生手段における3つのWSSを集積した光学系の光路図である。図13に示した光学系では、図5における1×M WSS48、M×1 WSS52および1×p WSS53の3つのWSSを集積する。以下の説明では、図13の光路図は、光の進行方向z方向を図面の横方向として、M+p個の入出力ポートの配列面(x−z面)を見た図と、これに直交する側面(y-z面)を見た図からなる。本実施例の集積化したWSSでは、入出力ポートとして、SBT回路要素を少なくともM+p個含んだ光導波路チップ301を用いる。
FIG. 13 is an optical path diagram of an optical system in which three WSSs are integrated in the pump light generating means used in the optical communication node of the present invention. In the optical system shown in FIG. 13, three WSSs of 1 ×
まず、複数のCW光を分離するコム分離手段である1×M WSS48としての動作を説明する。入力ポート301bから入力されたCW光300bは、SBT回路要素302bを経由して、点線303bの光路方向に自由空間へ出力される。このCW光は、回折格子102で波長分波された後、シリンドリカルレンズ103、104を介して偏向素子105へと到達する。偏向素子105は実施例2と同じく、LCOS素子を用いるのが好ましい。前述のようにCW光300bは、x軸方向には光線303bの方向に傾いて自由空間に出力されている。このため、LCOS素子上でも光軸との交点105aからx方向にオフセットした位置105bに着弾する。
First, the operation as 1 ×
偏向素子105は、SBT回路要素群305の内で、CW光の波長毎に所望の出力ポートを構成するいずれか1つ(SBT回路要素305b)の方向へ、CW光を偏向して、点線304bの光路を進む。図13に示した集積化したWSSでは、基本的には1つのSBT回路要素において、1つの波長のCW光が出力される。図5における、周波数シフトのためのSSB変調器49による周波数調整量Δfが同じである信号は、まとめて同一の出力ポートに出力しても構わない。図13の光路図の例では、偏向素子(LCOS)105により偏向されたCW光のうち、点線で示される波長の光信号は光線304bの方向への伝搬し、SBT回路要素305bを介して出力ポート306bより出力される。
The deflecting
励起光選択分配部であるM×p WSS(M×1 WSS52および1×p WSS53)としての動作は、以下のとおりである。SBT回路要素群305に接続された入力導波路のうち、1×M WSS48の出力ポートとして用いない導波路に、例えばSBT回路要素305bにCW光が入力される。このCW光は、図5における周波数シフト部25bの複数のSSB変調器の内の1つからのCW光となる。入力されたCW光300cは、SBT回路要素305bの端部から実線303c方向に自由空間へ出力される。CW光300cは、回折格子102、シリンドリカルレンズ103、104を介して、LCOS105上の点105cに着弾する。ここで着弾位置105cは、上述のCW光300bの場合と同様の理由により、光軸とLCOS105の交点105aとは異なる。空間への出射方向である光線303bおよび光線303cは異なる方向であるため、2つの着弾位置の点105bおよび点105cも異なる点となる。したがって、LCOS105で、x方向について点105bおよび点105cの近傍でそれぞれ異なる位相パターンを表示することで、1×M WSS48およびM×p WSSを、1つの光学系に集積することが可能となる。CW光300cは、最終的にSBT回路要素群307のいずれか1つに接続された出力導波路に出力される。図13では、出力ポート307cから出力される。
The operation as the M × p WSS (M × 1
上述のように、本実施例の構成により、図5に示したポンプ光生成手段において必要な3つのWSS(1×M WSS48、M×1 WSS52および1×p WSS53)を、単一の光学系に集積することができる。すなわち、コム分離手段である波長選択スイッチ1×M WSS48を、多入力多出力の波長選択スイッチ(M×1 WSS52および1×p WSS53)と同一の光学系を共有することができる。本発明の光通信ノードにおいて追加されるポンプ光生成手段における構成要素を効率的に集積化して、光通信ノードにおけるノード装置の小型化を実現することができる。
As described above, according to the configuration of this embodiment, three WSSs (1 × M WSS48, M × 1 WSS52, and 1 × p WSS53) necessary for the pump light generation unit illustrated in FIG. Can be accumulated. That is, the wavelength
図4に示した本発明の光通信ノードでは、入力方路毎に波長変換手段および対応するポンプ光発生手段を有する構成を説明した。すなわち、入力方路In1の分波用WSS22−1からの経路(パス)22−1に対して、ポンプ光発生手段25−1およびM×p WSS26−1を備えていた。同様に、入力方路In2の分波用WSS22−2からの経路22−2に対して、ポンプ光発生手段25−2およびM×p WSS26−2を備えていた。入力方路In3の分波用WSS22−3からの経路22−3でも同様である。しかしながら、ポンプ光の強度が十分であれば、異なる方路間に渡って1つのポンプ光発生手段からポンプ光を供給することもできる。 In the optical communication node of the present invention shown in FIG. 4, the configuration having the wavelength converting means and the corresponding pump light generating means for each input route has been described. That is, the pump light generating means 25-1 and the M × p WSS 26-1 are provided for the path 22-1 from the demultiplexing WSS 22-1 of the input path In1. Similarly, the pump light generating means 25-2 and the M × p WSS 26-2 are provided for the path 22-2 from the demultiplexing WSS 22-2 in the input path In2. The same applies to the route 22-3 from the demultiplexing WSS 22-3 of the input route In3. However, if the intensity of the pump light is sufficient, the pump light can be supplied from one pump light generating means across different paths.
図14は、本発明の光通信ノードの別の構成例を示す図である。図14の光通信ノード400では、1つのポンプ光発生手段25からM×p WSS401を介してポンプ光が3つの方路(In1〜In3)すべての波長変換手段に供給される。方路In1における波長変換手段24a〜24dだけでなく、方路In2、In3のすべての他の波長変換手段へ、M×p WSS401の出力ポートが接続される。したがって、M×p WSS401におけるポート数pはこの光通信ノードにおける波長変換手段の総数と等しい。
FIG. 14 is a diagram showing another configuration example of the optical communication node of the present invention. In the
本実施例の光通信ノードでは、pと波長変換手段の数が等しい例を示したが、pの数値はこの例に限定されない。複数の方路に対応する波長変換手段に対して単一のポンプ光発生手段でポンプ光を供給することで、光通信ノードにおける装置の小型化、低コスト化を実現できる。 In the optical communication node of the present embodiment, an example in which p and the number of wavelength conversion means are equal is shown, but the numerical value of p is not limited to this example. By supplying pump light to the wavelength conversion means corresponding to a plurality of paths by a single pump light generation means, it is possible to realize downsizing and cost reduction of the device in the optical communication node.
上述の各実施例の光通信ノードでは、波長変換手段は複数の分波用波長選択スイッチの各々と、複数の合波用波長選択スイッチとの各々との間を相互に接続する複数の経路の少なくとも1つに設置されている。この構成では、間に中継するノードが存在しない隣接する2つのノード間には適用できない。しかしながら、光通信ノードのAddポートからの光信号に対して、直ちに波長変換を行いたい場合もあり得る。本実施例では、Addされる光信号における波長断片化が激しい場合などに好適な光通信ノードの構成を提示する。 In the optical communication node of each of the embodiments described above, the wavelength converting means includes a plurality of paths that mutually connect between each of the plurality of demultiplexing wavelength selective switches and each of the plurality of multiplexing wavelength selective switches. At least one is installed. In this configuration, it cannot be applied between two adjacent nodes where no relay node exists. However, there may be a case where it is desired to immediately perform wavelength conversion on the optical signal from the Add port of the optical communication node. In the present embodiment, a configuration of an optical communication node suitable for a case where wavelength fragmentation in an added optical signal is severe is presented.
図15は、本発明の光通信ノードのさらに他の構成を示した図である。図15の光通信ノード500は、図14に示した光通信ノード400に対して、さらにAddポート28からの経路上に波長変換手段を追加している。他の構成は図14と同じであるので、相違点についてのみ説明する。図15の光通信ノードは、Addポート28から3つの合波用波長選択スイッチ29−1〜29−3の各々へ、それぞれ2つの経路503が構成されている。各経路503上には、波長変換手段24e〜24jが設置される。入力方路および出力方路間の経路、並びに、Addポート28からの経路503上のすべての波長変換手段に対して、1つのポンプ光発生手段25からM×p WSS501を介してポンプ光が供給される。図15では、M×p WSS501の出力502から波長変換手段24e〜24jへポンプ光が供給される。
FIG. 15 is a diagram showing still another configuration of the optical communication node of the present invention. The
本実施例の光通信ノードでは、方路In1、In2、In3だけでなく、Out1、Out2、Out3に接続される経路上に存在するすべての波長変換手段へ、M×p WSS401の出力ポートが接続される。したがって図15の構成の場合は、M×p WSS501におけるポート数pはこの光通信ノードにおける波長変換手段の総数と等しく、出力ポート数pは、p=N×qとなる。尚、本実施例の光通信ノードでは、励起光選択分配部26のポート数pと波長変換手段の数が等しい例を示したが、pの数値はこの例に限定されない。励起光選択分配部26における空きポートを許容すれば、どのようなポンプ光発生手段の数や組み合わせ方法で、各波長変換手段へポンプ光を供給しても良い。
In the optical communication node of this embodiment, the output port of the M ×
Addポートを含む複数の方路に対応する波長変換手段に対して単一のポンプ光発生手段でポンプ光を供給することで、光通信ノードにおける装置の小型化、低コスト化を実現できる。すなわち、複数の合波用波長選択スイッチへ接続される経路の内の少なくとも1つの経路であって、前記複数の合波用波長選択スイッチへ接続されるAddポートからの経路に波長変換手段が設置されている。 By supplying the pump light with a single pump light generation means to the wavelength conversion means corresponding to a plurality of routes including the Add port, it is possible to reduce the size and cost of the apparatus in the optical communication node. That is, the wavelength conversion means is installed in at least one of the paths connected to the plurality of multiplexing wavelength selective switches, and the path from the Add port connected to the plurality of multiplexing wavelength selective switches. Has been.
Addポート28上の経路に対しても波長変換手段を備えることで、送信器の直後で波長変換することになるが、光通信システム全体でより柔軟に波長を入れ替えることが可能となる。In1、In2、In3などを通過した光信号における波長断片化の状態より、Addされる光信号の波長断片化が激しい場合など、Addされる光信号の波長変換を実施して波長デフラグメンテーションを行う方が変換される波長数が少なくて済む場合がある。このため、図14に示した実施例の構成に加え、本実施例のようにAddポートの経路上で波長変換を可能とすることで、さらに柔軟な波長デフラグメンテーションが実現できる。本実施例のAddポートに対しても波長変換手段を備える構成は、当然に、最初に説明した図4の光通信ノードの構成にも適用できる。
By providing wavelength conversion means for the path on the
本発明により、従来技術と比べて、より柔軟かつ簡単な波長デフラグメンテーションが実現できる。送信ノードにおける送信器の周波数を変えずに、光通信ノード内の経路上で波長変換を行うことで、複数の通信ノード間で面倒で複雑な制御が大幅に簡略化される。波長変更についての情報が受信ノードで知られていれば、予め受信ノードの受信器側で変更後の周波数(波長)に局部発振器の周波数変更を行っておけば良い。ポンプ光発生手段でも、波長変更の実施の前に予め所定の周波数のポンプ光を準備しておけば良い。入力側WSSおよび出力側WSSの透過波長の設定を変更すれば、即座に光信号の波長変更を実施できる。受信ノード側では、変更前の波長による受信と、変更後の波長による受信を並行して行うこともできる。したがって、通信の中断を生じなくとも波長変更ができる。本発明により追加となるポンプ光発生手段およびポンプ光の選択分配手段などの構成要素は、光平面回路で集積化したWSSを利用することで関連する装置を小型で低コストに実現できる。 According to the present invention, more flexible and simple wavelength defragmentation can be realized as compared with the prior art. By performing wavelength conversion on the path in the optical communication node without changing the frequency of the transmitter in the transmission node, troublesome and complicated control among a plurality of communication nodes is greatly simplified. If the information about wavelength change is known at the receiving node, the frequency of the local oscillator may be changed in advance to the frequency (wavelength) after the change at the receiver side of the receiving node. Even in the pump light generation means, it is sufficient to prepare pump light having a predetermined frequency in advance before the wavelength change. If the setting of the transmission wavelength of the input side WSS and the output side WSS is changed, the wavelength of the optical signal can be changed immediately. On the receiving node side, reception by the wavelength before the change and reception by the wavelength after the change can be performed in parallel. Therefore, the wavelength can be changed without interrupting communication. The components such as the pump light generation means and the pump light selection / distribution means added according to the present invention can realize a related apparatus in a small size and at low cost by using WSS integrated in an optical planar circuit.
上述の実施例1〜5では、柔軟で簡単な波長デフラグメンテーションを実施する光通信ノードの構成について説明した。実際に光通信システムが運用状態にある中で波長デフラグメンテーションを実施するためには、各光通信ノードにおける各デバイスの運用手順が重要となる。したがって本発明は、波長デフラグメンテーションを実施する光通信ノードと、情報データをDropする受信端の光通信ノードから成る光通信システムの側面を持っている。また、以下の実施例では、実施例1〜5の光通信ノードを利用した光通信システムにおいて、通信の信号断を生じさせない光通信ノードの構成および運用手順についても説明する。したがって本発明は、光通信システムにおける光通信ノードの制御方法としての側面も持っている。また、光通信システムにおける光通信ノード間の制御方法を実施する受信端光通信ノードとしての側面も持っている。
In the above-described first to fifth embodiments, the configuration of the optical communication node that performs flexible and simple wavelength defragmentation has been described. In order to implement wavelength defragmentation while the optical communication system is actually in operation, the operation procedure of each device in each optical communication node is important. Accordingly, the present invention has an aspect of an optical communication system including an optical communication node that performs wavelength defragmentation and an optical communication node at a receiving end that drops information data. Further, in the following embodiments, the configuration and operation procedure of an optical communication node that does not cause communication signal interruption in the optical communication system using the optical communication nodes of
図6のポンプ光発生手段や、図8の波長変換手段のスペクトルで説明したように、波長デフラグメンテーションは、非線形光学効果に基づいた全光的波長変換手段である波長変換手段を利用する。非線形光学効果による波長変換では、最終的な変換後の信号光の他に不要な光も発生する。具体的には図8に示したように、信号光82、ポンプ光81、およびこれらをプローブ光としたアイドラ光83、所望の波長変換光であるアイドラ光(信号光)84が同時に発生する。波長変換を実施するノードにおいては、これらの光の内で、波長変換後の波長のアイドラ光である信号光84のみを利用して、光通信システムを運用する必要がある。波長変換前の信号光82を含め、不要な波長のポンプ光81、非線形光学効果によって生じたアイドラ光83は、例えば図4の合波用WSS29−1〜29−3によってブロックされる。
As described with reference to the spectrum of the pump light generation means in FIG. 6 and the wavelength conversion means in FIG. 8, wavelength defragmentation uses a wavelength conversion means that is an all-optical wavelength conversion means based on the nonlinear optical effect. In the wavelength conversion by the nonlinear optical effect, unnecessary light is generated in addition to the final converted signal light. Specifically, as shown in FIG. 8, signal light 82, pump light 81, idler light 83 using these as probe light, and idler light (signal light) 84 as desired wavelength converted light are generated simultaneously. In the node that performs wavelength conversion, it is necessary to operate the optical communication system by using only the
しかしながら、光通信システムが運用状態にある中で光信号の波長を切り替えようとする場合、切り替えの瞬間に通信の途絶が生じてしまう問題があった。ここで、波長変換前の光信号の波長をλ1、波長変換後の光信号の波長をλ2とする。波長変換を実施する光通信ノードおよび光信号をDropする受信端の光通信ノードにおいて、WSSや他のフィルタなどの各装置に対し、λ1からλ2への波長変更設定を実施すると、再設定に必要な時間の間に通信途絶が発生する。以下、情報データを伝送している光信号をDropする光通信ノードのことを受信端ノードと言う。 However, when switching the wavelength of an optical signal while the optical communication system is in an operational state, there is a problem that communication is interrupted at the moment of switching. Here, the wavelength of the optical signal before wavelength conversion is λ1, and the wavelength of the optical signal after wavelength conversion is λ2. Necessary for resetting if wavelength change setting from λ1 to λ2 is performed for each device such as WSS and other filters in the optical communication node that performs wavelength conversion and the optical communication node at the receiving end that drops optical signals Communication disruption occurs during a long period of time. Hereinafter, an optical communication node that drops an optical signal transmitting information data is referred to as a receiving end node.
上述の通信途絶を避けるために、受信端ノードへλ1およびλ2の異なる波長の2つの光信号を同時に伝送する運用もできる。この場合も、受信端ノード側で、伝送路における波長分散の影響や、受信端ノード内における局内配線(光ファイバ)の長さの違いなどによって、異なる波長の2つの光信号間で受信タイミングにずれが生じる。受信端ノードでは、Dropした光信号はその波長に対応するトランスポンダー等に接続され、分波用WSSより後段側の波長分波をした後では、波長に対応する経路ごとに異なる遅延を持ち得る。受信端ノード側で、分波した経路ごとに受信タイミングのずれがある状態で2つの波長間で波長切り替え操作を行えば、信号断やデータ損失は避けられない。したがって、受信端ノードにおいてデータ損失をできる限り回避し情報データの受信を成功させるために、波長の異なる2つの光信号を位相同期させる機構、安定に位相同期を実施する手順が重要となる。 In order to avoid the above-described communication interruption, it is possible to simultaneously transmit two optical signals having different wavelengths λ1 and λ2 to the receiving end node. Also in this case, the reception timing between the two optical signals having different wavelengths depends on the influence of the chromatic dispersion in the transmission path and the length of the intra-office wiring (optical fiber) in the reception end node. Deviation occurs. At the receiving end node, the dropped optical signal is connected to a transponder or the like corresponding to the wavelength, and after the wavelength demultiplexing is performed on the downstream side of the demultiplexing WSS, the path corresponding to the wavelength may have a different delay. If a wavelength switching operation is performed between two wavelengths in a state where there is a shift in reception timing for each demultiplexed path on the receiving end node side, signal loss and data loss cannot be avoided. Therefore, in order to avoid data loss as much as possible at the receiving end node and to successfully receive information data, a mechanism for phase-synchronizing two optical signals having different wavelengths and a procedure for stably performing phase synchronization are important.
図16は、本発明の実施例6の光通信システムの構成を示す図である。図16では、ノードB600およびノードC700の2つの光通信ノードを含む光通信ネットワークの一部の構成を示している。2つの光通信ノード600、700間で、データ損失を発生させずに光信号の波長切り替えを実施する。図16に示した2つの光通信ノード600、700は、図1に示した光通信ネットワークのノードの配置状況において、ノードAからノードBを経由してノードCまで情報伝送を行う例を想定している。ノードB600において、実施例1〜5で説明したように光信号の波長を変更する波長デフラグメンテーションを実施する。波長変換後の光信号をノードCへと伝送し、ノードCにおいてこの光信号をDropする。したがって、ノードC700が受信端ノードとなる。各ノードにおける方路設定は、以下のとおりである。
FIG. 16 is a diagram illustrating the configuration of the optical communication system according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 16 illustrates a partial configuration of an optical communication network including two optical communication nodes, that is, a
ノードB600において分波用WSS603−2の入力ポートIn2に入力された波長λ1の光信号は、経路612上にある波長変換手段605において波長λ2に波長変換される。波長変換後のλ2の光信号は、ノードBの合波用WSS604−1の出力ポートOut1から伝送路650へ出力され、受信端ノードCへ伝搬する。注意すべきは、合波用WSS604−1のOut1からは、波長変換後のλ2の光信号に加えて、後述する位相同期手順が完了するまで、波長変換前のλ1の光信号も同時に出力されていることである。したがって、ノードB600の合波用WSS604−1は、位相同期手順が完了するまで、波長変換手段605が挿入された経路612からその出力ポートOut1へ、波長変換前後の異なる波長(λ1、λ2)の2つの光信号を出力するよう設定されることに留意されたい。
The optical signal having the wavelength λ1 input to the input port In2 of the demultiplexing WSS 603-2 at the node B600 is wavelength-converted to the wavelength λ2 by the
図8でも説明したように、先の実施例1〜5の光通信ノードでは、元のポンプ光81、信号光82および不要なアイドラ光83は除去され、波長変換された後の光信号84(アイドラ光)だけが合波用WSS29−2(図4)の出力ポートへと出力されるものとして説明した。本実施例では、後述する位相同期手順が完了するまで、不要としていた波長変換前の波長λ1を持つ元の光信号を利用する。
As described in FIG. 8, in the optical communication nodes of the first to fifth embodiments, the
合波用WSS604−1の出力ポートOut1からの、少なくともλ1およびλ2を含む多重化した光信号は、伝送路650を経由して、ノードC700の分波用WSS703−1の入力ポートIn1へ入力される。In1へ入力された波長λ1およびλ2の2つの光信号を含む多重化光は、分波用WSS703−1の出力ポートの1つから経路710を経て、例えば図16の各光通信ノードに図示していないトランスポンダーで受信される。ノードB600およびノードC700は、それぞれ図14に示した実施例4の光通信ノードの構成を持つものとして説明するが、他の実施例の構成の光通信ノードであっても良い。また、各光通信ノードの方路の数や波長の設定は本実施例のものに限られない。
The multiplexed optical signal including at least λ1 and λ2 from the output port Out1 of the multiplexing WSS 604-1 is input to the input port In1 of the demultiplexing WSS 703-1 of the node C700 via the
本実施例の光通信ノードは、そのDropポート側のトランスポンダーに至る経路に、波長切り替え処理部800を備えている。波長切り替え処理部800によって、実施例1〜5に示した光通信ノードの波長デフラグメンテーションの動作と連動して、データ損失の無い波長切り替えを実現する。波長切り替え処理部800は、異なる波長λ1およびλ2の2つの光信号を分波する波長分波部(DEMUX)801と、各々の波長の光信号に対する位相調整を行う少なくとも2系統のデータ受信パスと、位相同期制御部803と、2系統のデータ受信パスを切り替えて波長切り替えを実施する信号切替部806から構成される。
The optical communication node according to the present exemplary embodiment includes a wavelength
データ受信パスは、それぞれ、DEMUX801から分波された光信号の位相を調整する位相調整部802−1、802−2、各光信号の位相を推定する位相推定部804−1、804−2、各光信号の復号を行う受信部805−1、805−2からなる。次に、受信端ノードよりも上流側にある波長切り替えを行う光の通信のノード(ノードB)の波長デフラグメンテーションの動作と連動した、波長切り替え処理部800のより詳細な動作を説明する。
The data reception paths are respectively phase adjustment units 802-1 and 802-2 that adjust the phase of the optical signal demultiplexed from the
図17は、実施例6の光通信ノードにおける波長デフラグメンテーション動作および位相同期手順のフローを示す図である。フロー1000では、波長切り替えを行うノードB600の動作および受信端ノードC700の波長切り替え処理部800の動作が合わせて説明される。後述するように、波長切り替え処理部800では、2つの光信号の位相を推定し、2つの位相差を調整するよう動作する。ここで、用語「位相」は、光通信システムで伝送される光信号における「情報データのタイミング」を意味する。したがって、「位相推定」、「位相同期」、「位相調整」などの用語は、それぞれ「情報データのタイミング推定」、「情報データのタイミング同期」、「情報データのタイミング調整」に置き換えられることに留意されたい。波長デフラグメンテーションを実施して、光信号の波長を切り替える際には、情報データの中断や消失が生じてはならない。受信端ノードにおいて光信号をDropする経路上にある波長切り替え処理部800は、2つの光信号の情報データのタイミングを一致させるよう動作する。波長変換の前後の2つの光信号は、情報データを運ぶキャリアとしての光の波長(周波数)だけが異なっており、運んでいる情報データの内容は同一である。したがって受信端ノードにおいて、異なる波長の2つの光信号を切り替えるためには、ビットや変調シンボルが同期しているだけでなく、情報データの内容までを考慮して、タイミングを一致させる必要がある。2つの光信号の情報データのタイミングが完全に一致した後で波長を切り替えれば、波長切り替え処理部800より下流においてデータ損失は発生しないか、または、情報データの利用に支障のない程度の消失に抑えることができる。受信端ノードCにおける波長切り替え処理部800を、波長切り替えを行うノードBにおける波長デフラグメンテーションと連動して動作させ、実施例1〜5の光通信ノードを含む光通信システムをさらに安定して運用できる。
FIG. 17 is a diagram illustrating a flow of the wavelength defragmentation operation and the phase synchronization procedure in the optical communication node according to the sixth embodiment. In the
ステップ1001で、ノードBにおいて波長デフラグメンテーションを実施するλ1の光信号に対し、経路612上の波長変換手段605によってλ2の光信号を生成する。上述のように、この段階では、ノードBの合波用WSS604−1の出力ポートOut1からは、λ1およびλ2の両方の光信号が波長多重化されて同時に出力されている点に留意されたい。
In step 1001, an optical signal of λ2 is generated by the
ステップ1002で、波長変換前のλ1および波長変換されたλ2の各光信号は、受信端ノードC700の分波用WSS703−1によって分波され、経路710にDropされてDEMUX801に入力される。DEMUX801としては、例えばアレイ導波路グレーティング(AWG:Arrayed-Waveguide Grating)やWSSが多く用いられる。
In step 1002, the optical signals of λ1 before wavelength conversion and λ2 subjected to wavelength conversion are demultiplexed by the demultiplexing WSS 703-1 of the receiving end node C700, dropped into the
ステップ1003で、DEMUX801の異なるポートから出力されたλ1の光信号とλ2の光信号は、それぞれ、位相推定部804−1、804−2によって光信号の位相が推定される。上述のように、光信号の位相は光信号における情報データのタイミングを意味するので、ここでは2つの光信号の情報データのタイミングがそれぞれ推定される。図16の波長切り替え処理部の構成では、位相推定部804−1、804−2の下流側に受信部805−1、805−2を備えているが、位相推定部において、光信号を分岐して、情報データの少なくとも一部をデコードし、情報データのタイミングを求めても良い。2つの光信号の情報データのタイミングを求める方法としては、様々なものを選択できる。光信号のままで処理したり、一旦電気信号に変換してから処理したりすることできる。また、デコード前の中間周波数における処理や、デコード後の信号における処理、またはこれらの組み合わせによることもできる。後述するように、波長切り替え処理部では位相差分(タイミング差)を求めるため、情報データのタイミングは絶対時間である必要はなく、特定の時間からの相対的タイミングで良い。
In
ステップ1004で、上述の2つの位相推定値からλ1の光信号およびλ2の光信号間の位相差分を算出する。この位相差分が、 λ2の光信号に対する位相調整部802−2で調整可能な位相の可変範囲を超えているかどうかが判定される。上述のように、位相調整部は、タイミング調整部と言い換えることもでき、位相差分に代えてタイミング差を求め、タイミング調整部802−2におけるタイミング調整の可変範囲について判断をしても良い。 In step 1004, a phase difference between the optical signal of λ1 and the optical signal of λ2 is calculated from the above two phase estimation values. It is determined whether or not the phase difference exceeds the variable range of the phase that can be adjusted by the phase adjustment unit 802-2 for the optical signal of λ2. As described above, the phase adjustment unit may be rephrased as a timing adjustment unit. Alternatively, the phase adjustment unit may obtain a timing difference instead of the phase difference and determine the timing adjustment variable range in the timing adjustment unit 802-2.
ステップ1001からの段階で、波長切り替え処理部800における最終段の信号切替部806は、波長変換前のλ1の光信号を選択している。805−1受信部からのλ1の光信号のデコード出力がさらに後段のトランスポンダーなどに供給され、情報データが伝送されていることに留意されたい。以下に述べるステップ1003以降の手順によって、λ1の光信号からλ2の光信号へ、データ損失の無い波長切り替えが準備されることになる。ステップ1004の位相差分が、位相調整部802−2の位相調整の可変範囲を超えていなければ(NO)、フロー1000はステップ1005に進む。
In the stage from step 1001, the last-stage
ステップ1005で、位相同期制御部803によってλ1およびλ2の2つの光信号が位相同期されるように、すなわち情報データのタイミングが一致するように、λ2の光信号に対する位相調整部802−2に与えるべき位相シフト量を求める。求められた位相シフト量を位相調整部802−2へ適用し、ステップ1004で算出された位相差分を解消するように、λ2の光信号の位相シフトを行うフィードバック動作が行われる。位相同期制御部803は、タイミング同期制御部として動作することが可能であり、位相シフトはデータ情報のタイミングシフト(タイミング調整)と言い換えることもできる。ステップ1004における2つの光信号の位相差分が、位相調整部802−2による位相調整の可変範囲を超えていれば(YES)、手順はステップ1008に進む。
In step 1005, the phase
ステップ1008で、位相同期制御部803の制御によって、上記のλ2の光信号に対する位相調整の可変範囲を超えた分(残量相当)の位相差を、位相シフト量としてλ1の光信号に対する位相調整部802−1に与え、λ1の光信号を位相シフトする。その後、手順はステップ1003に戻り、再び位相推定部804−1、804−2によってλ1およびλ2の2つの光信号各々の位相が推定される。ステップ1008から戻った後の段階では、ステップ1008で実施されたλ1の光信号に対する位相調整部802−1による位相調整によって、λ1の光信号およびλ2の光信号間の当初の位相差は減少している。したがって、ステップ1008を経由した後のステップ1004の判断はNOとなり、上述のステップ1005へ進むことになる。
In step 1008, the
ステップ1006で、λ1の光信号およびλ2の光信号間の位相差分が、その許容値以下であるかどうかが判断される。位相差分は、λ1の光信号およびλ2の光信号間のタイミング差に置き換えられることは言うまでもない。ここで、位相差分(タイミング差)が許容値を超えていれば(NO)、ステップ1009に進む。 In step 1006, it is determined whether or not the phase difference between the optical signal of λ1 and the optical signal of λ2 is less than or equal to the allowable value. Needless to say, the phase difference is replaced by a timing difference between the optical signal of λ1 and the optical signal of λ2. Here, if the phase difference (timing difference) exceeds the allowable value (NO), the process proceeds to step 1009.
ステップ1009で、位相同期制御部803の制御によって、2つの光信号の位相差分を解消するためにλ2の光信号に対する位相調整部802−2に与えるべき位相シフト量を計算する。再びステップ1005に戻って、位相同期制御部803の制御の下で、位相調整部802−2によってλ2の光信号が位相シフトされフィードバック動作が行われる。ステップ1009の繰り返し回数は、1回の動作のフィードバックループ制御の位相制御量、ループゲインなどのパラメータによって変わり、位相同期制御部803の具体的な制御方法、アルゴリズムに依る。上述の位相差分の許容値は、光通信システムにおける情報伝送のレートや光信号の変調方式に応じて、決定される。情報データの伝送レート(すなわちボーレート)が高い場合や、変調次数が大きい変調方式であれば、位相差分(タイミング差)の許容値を厳しく設定することができる。ステップ1006で、λ1の光信号およびλ2の光信号間の位相差分が、許容値以下であれば(YES)、手順はステップ1007に進む。
In step 1009, a phase shift amount to be given to the phase adjustment unit 802-2 for the optical signal of λ2 is calculated under the control of the phase
ステップ1007で、波長切り替え処理部800における最終段の信号切替部806によって、λ2の光信号を出力するように経路を切り替えて、フロー1000の手順は完了する。
In step 1007, the
上述のステップ1004、1005およびステップ1008における手順では、λ1の光信号およびλ2の光信号間の位相差分を解消するために、波長変換後のλ2の光信号に対する位相調整部802−2を利用した位相調整を優先している。波長変換前の波長λ1の光信号がオリジナルのデータ情報であり、波長切り替え前から現に情報伝送が行われている光信号であるので、λ1の光信号に対しできる限り不用意に操作を加えないのが好ましいからである。したがって、λ1の光信号の位相調整部802−1をできるだけ動作させずに、λ2の光信号の位相調整部802−2を優先して調整することが望ましい。ステップ1008のように、λ1の光信号およびλ2の光信号の位相差分がλ2側の位相変調部802−2の動作範囲を超えた場合にのみ、λ1の光信号の位相調整部位相変調部802−1を動作させることが望ましい。 In the steps 1004, 1005 and 1008 described above, the phase adjustment unit 802-2 for the wavelength-converted λ2 optical signal is used to eliminate the phase difference between the λ1 optical signal and the λ2 optical signal. Priority is given to phase adjustment. Since the optical signal having the wavelength λ1 before the wavelength conversion is the original data information and the optical signal is actually being transmitted before the wavelength switching, the optical signal having the wavelength λ1 is not inadvertently operated as much as possible. This is because it is preferable. Therefore, it is desirable to preferentially adjust the phase adjustment unit 802-2 of the optical signal of λ2 without operating the phase adjustment unit 802-1 of the optical signal of λ1 as much as possible. As in step 1008, only when the phase difference between the optical signal of λ1 and the optical signal of λ2 exceeds the operating range of the phase modulation unit 802-2 on the λ2 side, the phase adjustment unit phase modulation unit 802 of the optical signal of λ1 It is desirable to operate -1.
したがって本発明は、異なる波長の光信号を多重化して、情報データを伝送する光通信システムにおいて、異なる入力方路からの波長分割多重信号を分波する複数の分波用波長選択スイッチ(603−1〜603−3)、前記複数の分波用波長選択スイッチの各々からの分波された信号光を含む波長分割多重信号を合波する複数の合波用波長選択スイッチ(604−1〜604−3)、並びに、前記複数の分波用波長選択スイッチの各々と、前記複数の合波用波長選択スイッチとの各々との間を相互に接続する複数の経路を備え、前記複数の合波用波長選択スイッチへ接続される経路の内の少なくとも1つの経路612に対して、波長変換手段605が設置された第1の光通信ノード600と、前記第1の光通信ノードにおいて波長変換される前の第1の光信号と、当該第1の光信号が波長変換された第2の光信号を、波長分波する波長分波手段703−1、901、並びに、前記第1の光信号および前記第2の光信号の間の情報データのタイミングを推定するタイミング推定部904−1,904−2、および、前記第1の光信号および前記第2の光信号の間の情報データのタイミング差を減少させるタイミング調整部903、904−1、904−2を含む波長切り替え処理手段900を備え、前記情報データを運ぶ前記第2の光信号をドロップする第2の光通信ノード700とを備えた光通信システムとして実施できる。
Therefore, the present invention provides a plurality of demultiplexing wavelength selective switches (603-603) for demultiplexing wavelength division multiplexed signals from different input paths in an optical communication system that multiplexes optical signals of different wavelengths and transmits information data. 1-603-3), a plurality of multiplexing wavelength selective switches (604-1 to 604) for multiplexing wavelength division multiplexed signals including the demultiplexed signal light from each of the plurality of demultiplexing wavelength selective switches. -3), and a plurality of paths that mutually connect between each of the plurality of demultiplexing wavelength selective switches and each of the plurality of multiplexing wavelength selective switches, The first
さらに、上述の光通信システムにおいて、第1の光通信ノードで、波長λ1の前記第1の光信号に対して波長変換を実施し、波長λ2の前記第2の光信号を生成するステップと、前記第2の光通信ノードで、前記タイミング推定部によって前記第1の光信号および前記第2の光信号のタイミングを推定するステップと、前記第2の光通信ノードで、前記第1の光信号および前記第2の光信号のタイミング差が減少するように前記タイミング調整部を動作させるステップと、前記第2の光通信ノードで、前記第1の光信号から、前記第2の光信号へ受信方路を切り替え、前記第2の光信号から前記情報データを取得するステップと、前記第1の光通信ノードおよび前記第2の光通信ノードで、λ1に関わる光パスを削除するステップとを含む位相同期手順を実施する光通信ノードの制御方法としても実施できる。 Further, in the above-described optical communication system, the first optical communication node performs wavelength conversion on the first optical signal having the wavelength λ1, and generates the second optical signal having the wavelength λ2. Estimating the timing of the first optical signal and the second optical signal by the timing estimation unit at the second optical communication node; and the first optical signal at the second optical communication node. And a step of operating the timing adjustment unit so that a timing difference between the second optical signals is reduced, and reception from the first optical signal to the second optical signal at the second optical communication node. Switching a route and acquiring the information data from the second optical signal; and deleting an optical path related to λ1 at the first optical communication node and the second optical communication node. phase Period procedure can also be carried out as a control method of the optical communication nodes implementing.
位相調整部802−1、802−2における位相の調整精度は、一例として現在導入が進められている100GシステムやBeyond 100Gと呼ばれるシステムにおける規格に基づいて時間に換算すると、0.01〜0.1nsec程度になる。現在の光通信における情報伝送速度は、25〜50×109baud程度なので、この伝送速度の逆数相当の位相(タイミング)調整精度が必要となる。また、位相調整の可変範囲は、真空換算で、局内の光ファイバの長さにばらつきがあるとすれば、30nsec程度の調整範囲が必要になる。 The phase adjustment accuracy in the phase adjustment units 802-1 and 802-2 is, for example, 0.01 to 0.00 when converted to time based on a standard in a system called 100G system or Beyond 100G that is currently being introduced. It becomes about 1 nsec. Since the information transmission speed in the current optical communication is about 25 to 50 × 10 9 baud, phase (timing) adjustment accuracy corresponding to the reciprocal of this transmission speed is required. The variable range of phase adjustment requires an adjustment range of about 30 nsec if the length of the optical fiber in the station varies in terms of vacuum.
位相調整部802−1、802−2、位相同期制御部803、位相推定部804−1、804−2、受信部805−1、805−2、信号切替部806の各々については、独立したデバイスである必要はなく、また光信号のまま扱うデバイスであっても、光信号を電気信号に変換して処理を行うデバイスであっても構わない。特に電気信号に変換して処理を行う場合は、長距離大容量通信の装置に広く利用されているデジタル信号プロセッサ(DSP:Digital Signal Processor)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、ASSP(Application Specific Standard Product)などを選択できる。DSPやFPGA等で通信処理用等に既に実装されている位相推定機能などを波長切り替え処理部800の各要素に利用可能であり、上述の位相同期制御処理をコンパクトに実現できる。
The phase adjustment units 802-1 and 802-2, the phase
波長切り替え処理部800の各要素は、図17で説明した位相同期手順と同様の機能が実現できる限り図16に示した順序、接続関係で配置される必要はなく、また必ずしも全ての要素を備えている必要もない。例えば、DEMUX801は、光信号のDropを行って、例えばトランスポンダーへ導くために従来技術の光通信ノードで利用される一般的な分波手段であれば良い。波長の数に拠って分波手段はさまざまに構成可能であって、DEMUX801を省略することもできるし、光スイッチとWSSを組み合わせた構成とすることもできる。波長切り替えの前後のλ1とλ2の2つの光信号を、2系統のデータ受信パスへ供給できれば良い。
The elements of the wavelength
また、図16に示した波長切り替え処理部ではDEMUX801の出力は2系統のデータ受信パスに接続されるよう構成されているが、図17の位相同期手順を別の波長の組に対して同時に行えるよう、4系統のデータ受信パスを構成して、2つの異なる波長切り替え動作(λ1→λ2、λ3→λ4)を同時に行うよう構成することもできる。また、信号切替部806と、受信部805−1、805−2との位置を入れ替えて、受信部を1つにすることもできる。さらに、受信端ノードの波長切り替え処理部800の後にはトランスポンダーだけでなく、Dropした光信号を利用する任意の機能ブロックを接続可能である。したがって、波長切り替え処理部800では、情報データをデコードするための受信部を必ずしも備えている必要はない。また、受信部805−1、805−2でのデコード後のシンボルやデータビットに対して、位相調整(タイミング調整)を行うこともできるので、位相調整部802−1、802−2の前に受信部805−1、805−2を備えても良い。
In the wavelength switching processing unit shown in FIG. 16, the output of the
図17のフロー1000の手順を実施することで、λ1およびλ2の2つの光信号を位相同期させ、情報データのタイミングが一致した状態とした後で、信号切替部806で波長変換後のλ2の光信号に切り替えることで、新たな波長の光信号での通信が達成される。波長切り替え処理部800による位相同期手順を完了した後は、ノードB600およびノードC700において、λ2の光信号を伝送している区間に存在するデバイス例えばWSSなどでは、波長変換前のλ1の光信号は不要となる。順次λ1の光信号のブロック(block)等を実施して、λ1の光信号が存在していた区間の不要な光パス設定を削除することで、光通信システム全体の波長デフラグメンテーションは完了する。
By performing the procedure of the
図16の光通信システムの光通信ノード構成および図17のフローを要約すれば、本実施例の光通信ノードにおいては、データ損失を発生させずに波長デフラグメンテーションを実施するため、以下のステップを順次実施する。受信端ノードでは、λ1の光信号によりデータ情報を受信している状態にある。
(1) 波長切り替えノードにおいて、λ1の光信号に対して波長変換を実施し、λ2の光信号を生成する。
(2) 受信端ノードにおいて、位相推定部によりλ1およびλ2の各光信号の位相(情報データのタイミング)を推定する。
(3) 位相推定部からの情報を基に、位相同期制御部で解析を実施し、各々の位相が揃い、情報データのタイミングが一致するように、位相調整部にフィードバック制御する。
(4) 受信端ノードにおいて、λ1の光信号からλ2の光信号へ受信方路を切り替えて、後続する機能ブロックへ光信号を供給する。
(5) 波長変換前のλ1の光信号に関わる光パスを削除する。
To summarize the optical communication node configuration of the optical communication system of FIG. 16 and the flow of FIG. 17, in the optical communication node of the present embodiment, in order to perform wavelength defragmentation without causing data loss, the following steps are performed. Implement sequentially. At the receiving end node, data information is received by the optical signal of λ1.
(1) At the wavelength switching node, wavelength conversion is performed on the optical signal of λ1, and an optical signal of λ2 is generated.
(2) At the receiving end node, the phase estimation unit estimates the phase of each optical signal of λ1 and λ2 (timing of information data).
(3) Based on the information from the phase estimation unit, analysis is performed by the phase synchronization control unit, and feedback control is performed on the phase adjustment unit so that the respective phases are aligned and the timing of the information data coincides.
(4) At the receiving end node, the reception path is switched from the optical signal of λ1 to the optical signal of λ2, and the optical signal is supplied to the subsequent functional block.
(5) The optical path related to the optical signal of λ1 before wavelength conversion is deleted.
本実施例の光通信ノードを、実施例1〜5として説明した波長デフラグメンテーションを実施する光通信ノードの動作と、受信端ノードにおける位相同期手順を連動させることで、データ損失の無い波長切り替えを実現できる。 By switching the operation of the optical communication node that performs the wavelength defragmentation described as the first to fifth embodiments and the phase synchronization procedure at the receiving end node, the optical communication node according to the present embodiment can perform wavelength switching without data loss. realizable.
先の実施例6の光通信ノードでは、波長切り替え処理部による位相同期手順について述べた。実施例6の波長切り替え処理部による位相同期手順では、光信号の位相同期、位相調整は光信号のデコード前でもデコード後でも可能であって、一般的な構成を示した。本実施例では、受信端ノードにおいてさらに効率的に位相同期が可能な、MIMO等価器を利用したより具体的な構成について説明する。 In the optical communication node of Example 6 described above, the phase synchronization procedure by the wavelength switching processing unit has been described. In the phase synchronization procedure by the wavelength switching processing unit of the sixth embodiment, the phase synchronization and phase adjustment of the optical signal can be performed before and after the decoding of the optical signal, and a general configuration is shown. In the present embodiment, a more specific configuration using a MIMO equalizer that enables more efficient phase synchronization at the receiving end node will be described.
非特許文献2に記載の実験系(図1)では、2つの波長それぞれに同一の信号にて変調し、適応MIMO(Multi-Input and Multi-Output)等化器にて最大比合成することで位相同期を実現することが開示されている。より具体的には、非特許文献2の実験系(図1)では、コヒーレント受信器にて2つの波長の光信号(チャネル1、チャネル2)を各々デコードし、デコードされた信号が適応MIMO等化器に接続される。適応MIMO等化器では2つの信号のタップ係数を適切な値に制御し、2つの信号を合成する。このとき2つの信号の位相が適切に調整されると信号品質が最大化され、品質最大の状態に設定した上でオリジナルの光信号(チャネル1)を停止する。本実施例の光通信ノードは、より具体的な構成例として最大比合成部(適応MIMO等化器)を利用する。以下、主に実施例6の構成との相違点について説明する。
In the experimental system described in Non-Patent Document 2 (FIG. 1), modulation is performed with the same signal for each of the two wavelengths, and maximum ratio synthesis is performed by an adaptive MIMO (Multi-Input and Multi-Output) equalizer. Implementing phase synchronization is disclosed. More specifically, in the experimental system (FIG. 1) of
図18は、本発明の実施例7の光通信システムの構成を示す図である。図18でも、2つの光通信ノード600、700間で、データ損失を発生させずに光信号の波長切り替えを実施する。図18の光通信システムに示した2つの光通信ノードB600、光通信ノードC700では、実施例6と同様に、ノードBを経由してノードCへ情報データの伝送が行われる。本実施例では、2つの光信号を生成するのに、実施例1〜5で説明した波長変換手段が用いられ、波長変換前および波長変換後の光信号が、受信端ノードC700の分波用WSS703−1の入力ポートIn1へ入力される。In1へ入力された波長λ1およびλ2の2つの光信号を含む多重化光は、分波用WSS703−1で分波され、2つの光信号は分波用WSSの出力ポートの1つから経路710を経て、トランスポンダーで受信される。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of an optical communication system according to the seventh embodiment of the present invention. Also in FIG. 18, wavelength switching of an optical signal is performed between two
本実施例の光通信ノードは、そのDropポート側のトランスポンダーに至る経路に、波長切り替え処理部900を備えている。波長切り替え処理部900によって、実施例1〜5に示した光通信ノードの波長デフラグメンテーションの動作と連動して、データ損失の無い波長切り替えを実現する。波長切り替え処理部900は、異なる波長λ1およびλ2の2つの光信号を分波する波長分波部(DEMUX)901と、各々の波長の光信号に対する検波および位相推定を行う少なくとも2系統のデータ受信パスと、2つの波長の光信号を最大比合成するための最大比合成部907と、各波長の位相情報を取得し各々の位相を同期するために必要な位相調整量を解析する位相同期制御部903で構成される。各系統のデータ受信パスは、コヒーレント検波を実施するためのコヒーレント検波部906−1、906−2、各々の波長に対して入力された光信号の位相を推定する位相推定部904−1、904−2にて構成される。
The optical communication node according to the present exemplary embodiment includes a wavelength
最大比合成部907では、2つの光信号を最大比合成したときの信号のQ値を算出する。位相推定部904−1、904−2において2つの光信号の位相を推定するとともに、このQ値が最大となるように、最大比合成部907のフィルタタップ他を制御する。最大比合成部907としては、例えば適応MIMO等価器を利用できる。最大比合成部907では、2つのチャネルの一致度が上がるほど、雑音レベルよりも信号レベルが上昇し、信号のQ値が増加する。そして2つの信号の位相が同期し、情報データのタイミングが一致した場合にQ値が最大となる。したがって、最大比合成部907の等化機能を利用して、波長λ1およびλ2の2つの光信号の位相を調整できる。λ2の光信号が波長切り替え処理部900に入力されると、直ちに最大比合成部907によって、最大比合成したときのQ値が最大となるよう動作する。最大比合成の状態となった後で、波長変換前のλ1の2光信号を消光するのは実施例6と同じである。本実施例では、λ1およびλ2の光信号各々に対して、コヒーレント検波部906−1、906−2で電気信号への変換およびデコードを行い、その各々の電気信号を最大比合成部907にて電気的に合成している。したがって、最大比合成部907の出力は、論理合成をした後のデコードされた電気信号910が出力されている。したがって、実施例6のような切替SWが不要である。λ2の光信号への切替は、λ1の信号およびλ2の信号の同期がとれた状態で、λ1の光信号を消光するだけで済む。
The maximum
実施例7の光通信ノードでも、波長デフラグメンテーションを実施する波長変換ノードB600において、波長変換手段605により光信号の波長変換する際に、変換前のλ1の光信号と変換後のλ2の光信号を同時に併存させることができる。通信技術に使用される適応MIMO等化部を利用して、必要最小限の構成でデータ損失のない位相同期手順実現することができる。
Even in the optical communication node according to the seventh embodiment, when the wavelength conversion node B600 that performs wavelength defragmentation converts the wavelength of an optical signal by the
上述の実施例6および実施例7のいずれにおいても、波長切り替え処理部800、900の各ブロックは、例えばDrop側の光信号の波長に対応したトランスポンダー内に構成することができる。また、位相同期制御部803、903は、たとえば、トランスポンダーの共通の制御部の一部として構成することができる。
In any of the sixth embodiment and the seventh embodiment described above, each block of the wavelength
以上詳細に述べたように、本発明の光通信システムは、従来技術と比べてより柔軟かつ簡単な波長デフラグメンテーションが実現できる光通信ノードを含む。波長変換を行うノードの波長デフラグメンテーション動作と、受信端ノードにおける位相同期手順とを連動させることで、データ損失のない波長切り替えによって光通信システムの安定した運用が可能となる。 As described in detail above, the optical communication system of the present invention includes an optical communication node that can realize wavelength defragmentation that is more flexible and simpler than the prior art. By linking the wavelength defragmentation operation of the node that performs wavelength conversion with the phase synchronization procedure at the receiving end node, stable operation of the optical communication system is possible by wavelength switching without data loss.
本発明は、一般的に通信システムに利用することができる。特に、光通信システムの光通信ノードに利用できる。 The present invention is generally applicable to communication systems. In particular, it can be used for an optical communication node of an optical communication system.
11、12、13、20、400、500、600、700 光通信ノード
21−1〜21−3、603−1〜603−3 分波用WSS
24、24a〜24i、605 波長変換手段
25、25−1〜25−3、601 ポンプ光発生手段
25a 励起光生成部
25b 周波数シフト部
26 励起光選択分配部
27 Dropポート
28 Addポート
26−1〜26−3、401、501 M×p WSS
29−1〜29−3 合波用WSS
46、50、71 EDFA
47 HNLF
48 1×M WSS
49 SSB変調器
52 M×1 WSS
53 1×p WSS
70 光合流器
72 非線形光学媒質
102 回折格子
103、104 シリンドリカルレンズ
105 偏向素子(LCOS)
800、900 波長切り替え処理部
801、901 波長分波部
803、903 位相同期制御部
805−1、805−2 受信部
804−1、804−2、904−1、904−2 位相推定部
906−1、906−2 コヒーレント検波部
907 最大比合成部
11, 12, 13, 20, 400, 500, 600, 700 Optical communication nodes 21-1 to 21-3, 603-1 to 603-3 WSS for demultiplexing
24, 24a to 24i, 605 Wavelength conversion means 25, 25-1 to 25-3, 601 Pump light generation means 25a Excitation
29-1 to 29-3 WSS for multiplexing
46, 50, 71 EDFA
47 HNLF
48 1 × M WSS
49 SSB modulator 52 M × 1 WSS
53 1 × p WSS
70
800, 900 Wavelength
Claims (8)
異なる入力方路からの波長分割多重信号を分波する複数の分波用波長選択スイッチ、
前記複数の分波用波長選択スイッチの各々からの分波された信号光を含む波長分割多重信号を合波する複数の合波用波長選択スイッチ、並びに、
前記複数の分波用波長選択スイッチの各々と、前記複数の合波用波長選択スイッチとの各々との間を相互に接続する複数の経路
を備え、
前記複数の合波用波長選択スイッチへ接続される経路の内の少なくとも1つの経路に対して、波長変換手段が設置された第1の光通信ノードと、
前記第1の光通信ノードにおいて波長変換される前の第1の光信号と、当該第1の光信号が波長変換された第2の光信号を、波長分波する波長分波手段、並びに、
前記第1の光信号および前記第2の光信号の間の情報データのタイミングを推定するタイミング推定部、および、前記第1の光信号および前記第2の光信号の間の情報データのタイミング差を減少させるタイミング調整部を含む波長切り替え処理手段
を備え、前記情報データを運ぶ前記第2の光信号をドロップする第2の光通信ノードと
を備えたことを特徴とする光通信システム。 In an optical communication system that multiplexes optical signals of different wavelengths and transmits information data,
A plurality of demultiplexing wavelength selective switches for demultiplexing wavelength division multiplexed signals from different input paths;
A plurality of multiplexing wavelength selective switches for multiplexing wavelength division multiplexed signals including the demultiplexed signal light from each of the plurality of demultiplexing wavelength selective switches; and
A plurality of paths interconnecting each of the plurality of demultiplexing wavelength selective switches and each of the plurality of multiplexing wavelength selective switches;
A first optical communication node in which wavelength conversion means is installed for at least one of the paths connected to the plurality of multiplexing wavelength selective switches;
Wavelength demultiplexing means for demultiplexing the first optical signal before wavelength conversion in the first optical communication node, and the second optical signal obtained by converting the wavelength of the first optical signal; and
A timing estimator for estimating a timing of information data between the first optical signal and the second optical signal, and a timing difference of information data between the first optical signal and the second optical signal; And a second optical communication node for dropping the second optical signal carrying the information data.
前記タイミング調整部は、前記2つの前記情報データを最大比合成して、合成出力を最大化するように前記2つの前記情報データのタイミングを調整する最大比合成部であること
を特徴とする請求項1に記載の光通信システム。 The timing estimation unit performs coherent detection on the first optical signal and the second optical signal, respectively, and performs timing estimation on the two pieces of decoded information data,
The timing adjustment unit is a maximum ratio combining unit that adjusts the timing of the two pieces of information data so as to maximize the combined output by combining the two pieces of information data with a maximum ratio. Item 4. The optical communication system according to Item 1.
前記分波用波長選択スイッチおよび前記合波用波長選択スイッチの少なくとも1つの組み合わせの経路、または
前記複数の合波用波長選択スイッチへ接続されるAddポートからの経路
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の光通信システム。 The at least one path of the first optical communication node is:
A path of at least one combination of the demultiplexing wavelength selective switch and the multiplexing wavelength selective switch, or a path from an Add port connected to the plurality of multiplexing wavelength selective switches. Item 3. The optical communication system according to Item 1 or 2.
前記波長変換手段は、波長変換が光レイヤのみで実施される全光的波長変換手段であることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の光通信システム。 Further comprising excitation light generating means for supplying excitation light to the wavelength converting means,
4. The optical communication system according to claim 1, wherein the wavelength conversion unit is an all-optical wavelength conversion unit in which wavelength conversion is performed only in an optical layer.
CW光から周波数コム光を発生する励起光生成部と、
前記励起光生成部で発生した前記周波数コム光を、コム周波数毎に単一のCW光へ空間的に分波するコム分離手段と、
前記分波された単一のCW光の周波数をシフトする複数の周波数シフト部と、
前記複数の周波数シフト部の各々からの前記周波数をシフトされたCW光を合波し、空間的に分波する励起光選択分配手段と
を含むことを特徴とする請求項4に記載の光通信システム。 The excitation light generating means includes
An excitation light generator that generates frequency comb light from CW light;
Comb separation means for spatially demultiplexing the frequency comb light generated in the pump light generation unit into a single CW light for each comb frequency;
A plurality of frequency shifters for shifting the frequency of the demultiplexed single CW light;
5. The optical communication according to claim 4, further comprising: excitation light selective distribution means for multiplexing and spatially demultiplexing the CW light whose frequency is shifted from each of the plurality of frequency shift units. system.
前記第1の光通信ノードで、波長λ1の前記第1の光信号に対して波長変換を実施し、波長λ2の前記第2の光信号を生成するステップと、
前記第2の光通信ノードで、前記タイミング推定部によって前記第1の光信号および前記第2の光信号のタイミングを推定するステップと、
前記第2の光通信ノードで、前記第1の光信号および前記第2の光信号のタイミング差が減少するように前記タイミング調整部を動作させるステップと、
前記第2の光通信ノードで、前記第1の光信号から、前記第2の光信号へ受信方路を切り替え、前記第2の光信号から前記情報データを取得するステップと、
前記第1の光通信ノードおよび前記第2の光通信ノードで、λ1に関わる光パスを削除するステップと
を含む位相同期手順を実施することを特徴とする光通信ノードの制御方法。 The optical communication system according to any one of claims 1 to 6,
Performing wavelength conversion on the first optical signal of wavelength λ1 at the first optical communication node to generate the second optical signal of wavelength λ2.
Estimating the timing of the first optical signal and the second optical signal by the timing estimation unit in the second optical communication node;
Operating the timing adjustment unit so that a timing difference between the first optical signal and the second optical signal is reduced in the second optical communication node;
Switching the reception path from the first optical signal to the second optical signal at the second optical communication node, and obtaining the information data from the second optical signal;
A method of controlling an optical communication node, comprising: performing a phase synchronization procedure including: deleting an optical path related to λ1 at the first optical communication node and the second optical communication node.
異なる光通信ノードにおいて波長変換される前の第1の光信号と、当該異なる光通信ノードにおいて前記第1の光信号が波長変換された第2の光信号を、波長分波する波長分波手段と、
前記第1の光信号および前記第2の光信号の間の前記情報データのタイミングを推定するタイミング推定部、および、前記第1の光信号および前記第2の光信号の間の前記情報データのタイミング差を減少させるタイミング調整部を含む波長切り替え処理手段と
を備え
前記異なるノードは、異なる入力方路からの波長分割多重信号を分波する複数の分波用波長選択スイッチ、前記複数の分波用波長選択スイッチの各々からの分波された信号光を含む波長分割多重信号を合波する複数の合波用波長選択スイッチ、並びに、前記複数の分波用波長選択スイッチの各々と、前記複数の合波用波長選択スイッチとの各々との間を相互に接続する複数の経路を有し、前記複数の合波用波長選択スイッチへ接続される経路の内の少なくとも1つの経路に対して、前記第1の光信号からの前記第2の光信号へ波長変換する波長変換手段が設置されていること
を特徴とする光通信ノード。 In an optical communication system that multiplexes optical signals of different wavelengths and transmits information data, an optical communication node that drops an optical signal carrying the information data,
Wavelength demultiplexing means for demultiplexing a first optical signal before wavelength conversion in a different optical communication node and a second optical signal in which the wavelength of the first optical signal is converted in the different optical communication node When,
A timing estimator for estimating a timing of the information data between the first optical signal and the second optical signal, and an information data between the first optical signal and the second optical signal. And a wavelength switching processing unit including a timing adjustment unit that reduces a timing difference. The different nodes are a plurality of demultiplexing wavelength selective switches that demultiplex wavelength division multiplexed signals from different input paths, and the plurality of demultiplexing. A plurality of multiplexing wavelength selective switches for multiplexing wavelength division multiplexed signals including the demultiplexed signal light from each of the wavelength selecting switches for use, each of the plurality of wavelength selecting switches for demultiplexing, and the plurality of A plurality of paths mutually connecting to each of the plurality of wavelength selection switches for multiplexing, and at least one path among paths connected to the plurality of wavelength selection switches for multiplexing To the first optical communication node, characterized in that the wavelength conversion means is provided for wavelength conversion to said second optical signal from the optical signal.
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