JP2022073033A - 中継装置および中継システム - Google Patents

Abstract

【課題】少ない数の光ファイバで複数のネットワーク間の双方向通信可能な光通信システムを低コストに構築できるようにする。
【解決手段】光回線（１０１）の信号を中継する中継装置（１３）は、光信号の入力および出力を行う第１ポート（１７）と、電気信号の入力および出力を行う第２ポート（１９）と、第１ポートから入力された光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部（２７）と、Ｏ／Ｅ変換部で変換された電気信号の第２ポートへの出力を制御する制御部（２５）と、第２ポートから入力された電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部（２９）と、第１ポートから入力された光信号をＯ／Ｅ変換部に導き、Ｅ／Ｏ変換部から入力された光信号を第１ポートに導く光サーキュレータ（２３）とを備える。
【選択図】図２

Description

本開示は、中継装置および中継システムに関する。

従来より、通信需要の増加に伴い、通信回線としてＰＯＮ（Passive Optical Network）などの光回線を用いた双方向通信可能な光通信システムが普及している。光通信システムは、従来のメタル回線を用いた通信システムに比べて、光ファイバの特徴である低損失および広帯域という利点を活かし、長距離および大容量な通信に好適である。

既設の光回線に対して新たに通信回線を増設するには、光通信システムの終端に設置される光回線装置などの既存設備を入れ替えて光ファイバを敷設し直す必要がある。また、イーサネット（登録商標）に準拠した通信においては、１つの物理回線の中に複数の論理回線を多重化させるＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）タグを用いた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－１０４７０８号公報

しかし、光回線の既存設備を入れ替えて光ファイバを敷設し直すとなると、多大な労力と時間を要する上、通信回線の増設にかかるコストが高くつく。さらに、物理回線を増やすことになり、光ファイバの数が多くなるため、光通信システムの保守および管理が煩雑になる。

また、ＶＬＡＮタグを用いた多重化の技術では、論理回線ごとに通信帯域が割り当てられるため、個々の論理回線の通信帯域が制限され、多重化するほど１つのＶＬＡＮで使用できる通信帯域が減ることになる。通信帯域を増やすためには、設備を増設または更新する必要があり、コストが嵩む。

本開示の技術の目的は、少ない数の光ファイバで複数のネットワーク間の双方向通信可能な光通信システムを低コストに構築できるようにすることにある。

本開示の第１の態様は、光回線の信号を中継する中継装置を対象とする。第１の態様の中継装置は、光信号の入力および出力を行う第１ポートと、前記第１ポートから入力された光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部と、前記Ｏ／Ｅ変換部で変換された電気信号を処理する信号処理部と、前記信号処理部で処理された電気信号または該電気信号に対応する光信号の出力、および光信号または電気信号の入力を行う第２ポートと、前記第２ポートから入力された電気信号または光信号に対応する電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部と、前記第１ポートから入力された光信号を前記Ｏ／Ｅ変換部に導き、前記Ｅ／Ｏ変換部から入力された光信号を前記第１ポートに導く光サーキュレータとを備える。

第１の態様では、光サーキュレータが第１ポートから入力された光信号をＯ／Ｅ変換部に導き、Ｅ／Ｏ変換部から出力された光信号を第１ポートに出力するので、第１ポートで光信号の入力および出力を行える。すなわち、中継装置に対する光信号の入出力を共通のポートで行うことができる。したがって、当該中継装置を使用すれば、光信号の合波および分波を行う光合波分波器などと組み合わせて、少ない数の光ファイバで複数のネットワーク間の双方向通信可能な光通信システムを低コストに構築できる。

本開示の第２の態様は、第１の態様の中継装置において、前記制御部が、前記光サーキュレータの前記第１ポートに対して光信号を入出力する入出力ポートが開放端となったことを検知する開放端検知部を有する、中継装置である。

第２の態様では、開放端検知部が光サーキュレータの入出力ポートが開放端となったことを検知するので、入出力ポートが開放端となったときに、入出力ポートが開放端となったことをユーザや管理者に報知したり、第２ポートからの光信号または電気信号の出力をしないようにしたりできる。

本開示の第３の態様は、第２の態様の中継装置において、前記制御部が、前記開放端検知部により前記光サーキュレータの入出力ポートが開放端になったことを検知した場合に、前記第２ポートからの光信号または電気信号の出力をしないようにする、中継装置である。

第３の態様では、光サーキュレータの入出力ポートが開放端になったことを検知した場合に、第２ポートからの光信号または電気信号の出力をしないようにするので、中継装置の第２ポート側に接続されるネットワークへの通信のループバックを抑制できる。

本開示の第４の態様は、光回線の信号を中継する中継システムを対象とする。第４の態様の中継システムは、少なくとも１つの中継装置と、前記中継装置に接続された光合波分波器とを備える。前記中継装置は、光信号の入力および出力を行う第１ポートと、光信号または電気信号の入力および出力を行う第２ポートとを備える。この中継装置は、前記第１ポートから入力された光信号または該光信号に対応する電気信号を前記第２ポートから出力し、前記第２ポートから入力された光信号または電気信号に対応する光信号を前記第１ポートから出力するように構成される。前記光合波分波器は、光ファイバが接続される第３ポートと、前記中継装置の第１ポートが少なくとも１つに接続される複数の第４ポートとを備える。この光合波分波器は、前記光ファイバから前記第３ポートに入力された、互いに異なる波長を有する複数の光信号が合波されてなる合波光信号を複数の光信号に分波して、該光信号を波長ごとに所定の前記第４ポートから出力し、複数の前記第４ポートに入力された光信号を合波して合波光信号を生成し、該合波光信号を前記第３ポートから出力する。

第４の態様では、中継装置が第１ポートで光信号の入力および出力を行うので、中継装置に対する光信号の入出力を共通のポートで行うことができる。光合波分波器が複数の第４ポートに入力された光信号からなる合波光信号を第３ポートから出力し、第３端子から入力された合波光信号を分波した複数の光信号を波長ごとに所定の第４ポートから出力するので、第４ポートに接続される中継装置やその他の光回線装置が第３ポートに接続される光ファイバを通じて光波長多重通信を行うことができる。これにより、少ない数の光ファイバで複数のネットワーク間の双方向通信可能な光通信システムを低コストに構築できる。

本開示の技術によれば、少ない数の光ファイバで複数のネットワーク間の双方向通信可能な光通信システムを低コストに構築できるようになる。

図１は、既設の光回線による光通信システムの概略図である。 図２は、中継システムを使用して１つの通信回線を増設した光通信システムの概略図である。 図３は、中継装置の概略構成を示すブロック図である。 図４は、中継装置での正常時の検出用フレームの流れを説明する概念図である。 図５は、中継装置での光サーキュレータの入出力ポートが開放端となったときの検出用フレームの流れを説明する概念図である。 図６は、中継システムを用いて複数の通信回線を増設した光通信システムの概略図である。 図７は、既設の光回線によるスター型トポロジの光通信システムの概略図である。 図８は、中継システムを使用して既設の光回線を集約した光通信システムの概略図である。 図９は、複合型中継装置の概略構成を例示するブロック図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《実施形態１》
この実施形態１では、本開示の技術に係る中継装置およびそれを備える中継システムについて、既設の光回線に対して通信回線を増設する場合を例に挙げて説明する。

図１は、既設の光回線１０１による光通信システム１００の概略図である。図１に示すように、本例における既設の光通信システム１００は、光回線装置１０３と光回線装置１０５とが１つの光回線１０１で一方向に通信可能に接続された態様に構成されている。この光通信システム１００は、例えば、ＣＡＴＶシステムの映像配信サービスを提供する加入者系のネットワークなどに用いられる。

光回線装置１０３は、例えば、回線事業者の局舎に設置される、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）と呼ばれる光回線の終端装置である。この光回線装置１０３は、図示しないが、基幹系のネットワークに接続される。光回線装置１０５は、例えば、加入者宅側に設置される、ＯＮＵ（Optical Network Unit）と呼ばれる光回線の終端装置である。

光回線装置１０３は、所定の波長λ１を有する光信号を、光回線１０１を介して光回線装置１０５に送信する。光回線１０１は、光ファイバ１０７を含む光ケーブルによって構成される。古くから敷設されていた光回線１０１の光ファイバ１０７には、一芯から数ペアの芯線しか入っていないことが多い。本例の光ファイバ１０７は、一芯のシングルモード光ファイバである。なお、光ファイバ１０７は、その他の伝送方式および種類のものであってもよい。

図２は、中継システム１１を使用して１つの通信回線を増設した光通信システム１０の概略図である。中継システム１１を使用すれば、図２に示すように、上述した既設の光回線１０１に対して通信回線を増設し、２つのネットワークＡ間で双方向通信可能な光通信システム１０を構築することが可能である。

この光通信システム１０では、光波長多重通信の技術を用いて通信回線が増設される。増設回線で使用される光信号の波長は、既存の光回線装置１０３，１０５での通信に使用されている光信号の波長λ１とは異なる波長λ２に設定される。例えば、波長λ１が１．３１μｍである場合には、波長λ２は１．５５μｍや１．４９μｍに設定される。

中継システム１１は、光回線１０１の信号を中継するシステムであって、２つ１組で使用される。２つの中継システム１１は、事業者側と加入者側とに分けて設置される。２つの中継システム１１はそれぞれ、既設の光回線１０１を構成する光ケーブルの接点部に介在するように設けられる。

中継システム１１を介して相互に通信可能なネットワークＡ間でやり取りされる信号のフレームフォーマットとしては、例えばイーサネットフォーマットが挙げられる。イーサネットフレームフォーマットの信号には、送信元の機器のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを含む送信元情報と、送信先の機器のＭＡＣアドレスを含む宛先情報とが含まれる。

２つの中継システム１１は、互いに同じ構成である。これら中継システム１１は、中継装置１３と、中継装置１３に接続された光合波分波器１５とを備える。

図３は、中継装置１３の概略構成を示すブロック図である。図３に示すように、中継装置１３は、少なくとも１つの第１ポート１７と、複数の第２ポート１９と、光コンバータ２１と、光サーキュレータ２３と、制御部２５とを備える。

第１ポート１７は、光信号の入力および出力を行う物理ポートである。第１ポート１７は、光コネクタによって構成される。複数の第２ポート１９はそれぞれ、電気信号の入力および出力を行う物理ポートである。各第２ポート１９は、ＬＡＮコネクタによって構成される。各第２ポート１９は、ＬＡＮケーブルを介してネットワークＡに含まれる機器に接続される。個々の第２ポート１９には、互いに識別するためのポート番号が付与される。

中継装置１３は、第１ポート１７から入力された光信号に対応する電気信号を少なくとも１つの第２ポート１９から出力し、且ついずれかの第２ポート１９から入力された電気信号に対応する光信号を第１ポート１７から出力するように構成される。このような中継装置１３の機能は、光コンバータ２１、光サーキュレータ２３および制御部２５の組合せにより実現される。光コンバータ２１は、Ｏ／Ｅ変換部２７と、Ｅ／Ｏ変換部２９とを含む。

Ｏ／Ｅ変換部２７は、第１ポート１７から入力された光信号を電気信号に変換する。そして、Ｏ／Ｅ変換部２７は、変換した電気信号を制御部２５に出力する。Ｅ／Ｏ変換部２９には、第２ポート１９から入力された電気信号が制御部２５を介して入力される。Ｅ／Ｏ変換部２９は、入力された電気信号を波長λ２の光信号に変換する。そして、Ｅ／Ｏ変換部２９は、変換した光信号を第１ポート１７に出力する。

光サーキュレータ２３は、第１ポート１７と光コンバータ２１との間に設けられる。光サーキュレータ２３としては、例えば３ポートタイプのものが用いられる。光サーキュレータ２３には、第１ポート１７と、Ｏ／Ｅ変換部２７と、Ｅ／Ｏ変換部２９とが接続される。光サーキュレータ２３は、第１ポート１７から入力された光信号をＯ／Ｅ変換部２７に導き、Ｅ／Ｏ変換部２９から入力された光信号を第１ポート１７に導く。このように光サーキュレータ２３が設けられていることで、中継装置１３は、第１ポート１７で光信号の入力および出力を行える。

制御部２５は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラである。制御部２５は、プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵ上で実行される各種のプログラムおよびデータを記憶するメモリとを有する。制御部２５は、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、第２ポート１９から入力された電気信号のＥ／Ｏ変換部２９への出力と、Ｏ／Ｅ変換部２７で変換された電気信号の第２ポート１９への出力とを制御する。

制御部２５は、アドレステーブルを記憶したテーブルメモリ３１を有する。アドレステーブルは、ネットワークＡを構成する機器のＭＡＣアドレスと当該機器と通信可能な第２ポート１９のポート番号との対応関係を保持する表形式のデータである。制御部２５は、アドレステーブルに対する学習処理と、アドレステーブルに基づく転送処理とを行う。

学習処理では、複数の第２ポート１９のうちいずれかのポートで受信したフレームとしての電気信号を解析することにより、その電気信号に含まれる送信元の機器のＭＡＣアドレスを取得する。そして、当該電気信号に含まれる送信元の機器のＭＡＣアドレスを、当該電気信号を受信した第２ポート１９のポート番号と対応付けて、アドレステーブルに保持する。

転送処理では、第１ポート１７で受信したフレームとしての光信号に対応する電気信号、つまりＯ／Ｅ変換部２７で変換された電気信号を解析することにより、当該電気信号に含まれる送信元の機器のＭＡＣアドレスと、送信先のＭＡＣアドレスとを取得する。そして、当該電気信号の中継内容、つまりどの第２ポート１９に転送するかを決定し、当該電気信号を中継内容に応じて該当する第２ポート１９に転送する。

このとき、電気信号の中継内容に従い、予め学習したアドレステーブルに基づき、送信先の機器のＭＡＣアドレスに対応するポート番号の第２ポート１９に電気信号を転送する。例えば、宛先情報のＭＡＣアドレスがネットワークＡに含まれる機器を示す場合には、その機器が接続された第２ポート１９に出力される。

制御部２５は、反射光検知部３３を有する。反射光検知部３３は、光サーキュレータ２３の光信号を入出力する入出力ポート２３ｐが開放端となったことを検知する機能部である。反射光検知部３３は、開放端検知部の一例である。図４は、中継装置１３での正常時の検出用フレームＣＦの流れを説明する概念図である。図５は、中継装置１３での光サーキュレータ２３の入出力ポート２３ｐが開放端となったときの検出用フレームＣＦの流れを説明する概念図である。

図４に示すように、反射光検知部３３は、光コンバータ２１に向けて検出用フレームＣＦを周期的に出力する。検出用フレームＣＦは、制御部２５（ＣＰＵ）で解析できるフレームであればよく、例えばＢＰＤＵ（Bridge Protocol Data Unit）といったマルチキャストフレームでもよい。光サーキュレータ２３が光合波分波器１５と正常に接続されている場合、反射光検知部３３から出力された検出用フレームＣＦは、Ｅ／Ｏ変換部２９および光サーキュレータ２３を経由して中継装置１３の第１ポート１７から出力される（図４に二点鎖線で示す）。

一方で、図５に示すように、中継装置１３と光合波分波器１５との間が不具合で切断されるなどして、光サーキュレータ２３の入出力ポート２３ｐが開放端となった場合、反射光検知部３３から出力された検出用フレームＣＦは、Ｅ／Ｏ変換部２９から光サーキュレータ２３に送られると、開放端となった入出力ポート２３ｐで反射され、Ｏ／Ｅ変換部２９を経由して制御部２５に戻る。制御部２５は、Ｏ／Ｅ変換部２７から入力されたフレームを解析する（図５に二点鎖線で示す）。

反射光検知部３３は、制御部２５で解析したフレームが検出用フレームＣＦであるか否かを判別する。反射光検知部３３は、当該フレームが検出用フレームＣＦである場合には、自身が出力した検出用フレームＣＦが戻ってきたことを検知する。そして、反射光検知部３３は、検出用フレームＣＦが戻ってきたことを検知したときに、光コンバータ２１がつながる制御部２５内部の入出力ポートを閉塞する。そうして、第２ポート１９から電気信号の出力をしないようにする。このことで、中継装置１３は、ネットワークＡへの通信のループバックを抑制する。

光合波分波器１５は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）カプラによって構成される。光合波分波器１５は、少なくとも１つの第３ポート３５と、複数の第４ポート３７とを備える。光合波分波器１５は、第４ポート３７から入力された互いに異なる波長の光信号を重畳して第３ポート３５から出力する合波機能と、第３ポート３５から入力された光信号を複数の波長に分割して波長ごとに異なる所定の第４ポート３７から出力する分波機能とを有する。

第３ポート３５および複数の第４ポート３７それぞれは、光信号の入力および出力を行う物理ポートである。第３ポート３５および複数の第４ポート３７それぞれは、光コネクタによって構成される。第３ポート３５には、既設の光回線１０１の光ファイバ１０７が接続される。すなわち、事業者側の光合波分波器１５の第３ポート３５と加入者側の光合波分波器１５の第３ポート３５とは、既設の光回線１０１を介して互いに接続される。

事業者側の光合波分波器１５において、複数の第４ポート３７のうち波長λ１に対応するポートには、既設の光回線１０１を介して事業者側の光回線装置１０３が接続される。さらに、事業者側の光合波分波器１５において、複数の第４ポート３７のうち波長λ２に対応するポートには、事業者側の中継装置１３の第１ポート１７が光通信可能に接続される。

また、加入者側の光合波分波器１５において、複数の第４ポート３７のうち波長λ１に対応するポートには、既設の光回線１０１を介して加入者側の光回線装置１０５が接続される。さらに、加入者側の光合波分波器１５において、複数の第４ポート３７のうち波長λ２に対応するポートには、加入者側の中継装置１３の第１ポート１７が光通信可能に接続される。

事業者側の光合波分波器１５は、光回線装置１０３から送られて第４ポート３７に入力される波長λ１の光信号と、事業者側のネットワークＡから中継装置１３を介して第４ポート３７に入力される波長λ２の光信号とを合波して、合波光信号を生成する。そして、事業者側の光合波分波器１５は、その合波光信号を第３ポート３５から既設の光回線１０１の光ファイバ１０７に出力する。

２つの中継システム１１の間、つまり光合波分波器１５の第３ポート３５同士を繋ぐように敷設された光ファイバ１０７は、事業者側の光合波分波器１５から加入者側の光合波分波器１５に向けて、互いに異なる波長λ１，λ２を有する２つの光信号が合波されてなる合波光信号を伝送する。加入者側の光合波分波器１５の第３ポート３５には、光ファイバ１０７により伝送される合波光信号が入力される。

加入者側の光合波分波器１５は、第３ポート３５から入力された合波光信号を互いに異なる波長λ１，λ２の２つの光信号に分波して、それら２つの光信号をそれぞれ所定の第４ポート３７に出力する。波長λ１の光信号は、所定の第４ポート３７から既設の光配線１０１の光ファイバ１０７を通じて加入者側の光回線装置１０５に伝送される。波長λ２の光信号は、所定の第４ポート３７から加入者側の中継装置１３を通じて電気信号に変換され、ネットワークＡに伝送される。

加入者側の光合波分波器１５は、加入者側のネットワークＡから送られて中継装置１３により電気信号から変換された、第４ポート３７に入力される波長λ２の光信号を、第３ポート３５から既設の光回線１０１の光ファイバ１０７に出力する。当該光ファイバ１０７は、加入者側の光合波分波器１５から事業者側の光合波分波器１５に向けて、波長λ２の光信号を伝送する。

事業者側の光合波分波器１５の第３ポート３５には、光ファイバ１０７により伝送される波長λ２の光信号が入力される。事業者側の光合波分波器１５は、波長λ２の光信号を所定の第４ポート３７に出力する。波長λ２の光信号は、所定の第４ポート３７から事業者側の中継装置１３を通じて電気信号に変換され、ネットワークＡに伝送される。

上記構成の光通信システム１０では、２つの中継システム１１を付加することで、既設の光回線１０１に対して１つの通信回線が増設される。そして、当該光通信システム１０では、既設の光回線１０１を利用した光波長多重通信により事業者側のネットワークＡと加入者側のネットワークＡとの間で双方向通信が可能である。

図６は、中継システム１１を使用して複数の通信回線を増設した光通信システム１０の概略図である。中継システム１１を使用すれば、図６に示すように、上述した既設の光回線１０１に対して通信回線を増設し、複数のネットワークＡ，Ｂ，…，Ｘ間で双方向通信可能な光通信システム１０を構築することが可能である。

この場合に使用される２つの中継システム１１はそれぞれ、増設する通信回線の数に応じた中継装置１３を備える。複数のネットワークＡ，Ｂ，…，Ｘ間の増設回線で使用される光信号の波長は、既存の光回線装置１０３，１０５での通信に使用されている光信号の波長λ１とは異なり、且つ互いに異なる波長λ２，λ３，…，λｎ（ｎは正の整数）に設定される。

この光通信システム１０において、中継装置１３は、双方方向通信を可能とするネットワークＡ，Ｂ，…，Ｘごとに設けられる。複数の中継装置１３において、Ｅ／Ｏ変換部２９が電気信号から変換する光信号の波長λ２，λ３，…，λｎは互いに異なる。各中継装置１３の第１ポート１７は、光合波分波器１５にある複数の第４ポート３７のうち当該中継装置１３が取り扱う光信号の波長λ２，λ３，…，λｎに対応するポートに光通信可能に接続される。

そのように、光通信システム１０では、複数の中継装置１３が含まれる２つの中継システム１１を付加することで、既設の光回線１０１に対して複数の通信回線が増設される。そして、当該光通信システム１０では、既設の光回線１０１を利用した光波長多重通信により事業者側のネットワークＡ，Ｂ，…，Ｘと加入者側のネットワークＡ，Ｂ，…，Ｘとの間で双方向通信が可能である。

－実施形態１の特徴－
この実施形態１の中継装置１３によると、光サーキュレータ２３が第１ポート１７から入力された光信号をＯ／Ｅ変換部２７に導き、Ｅ／Ｏ変換部２９から出力された光信号を第１ポート１７に出力するので、第１ポート１７で光信号の入力および出力を行える。すなわち、中継装置１３に対する光信号の入出力を共通のポートで行うことができる。そして、中継システム１１では、光合波分波器１５が複数の第４ポート３７に入力された光信号からなる合波光信号を第３ポート３５から出力し、第３ポート３５から入力された合波光信号を分波した複数の光信号を波長ごとに所定の第４ポート３７から出力するので、第３ポート３５に接続される光ファイバ１０７を通じて光波長多重通信を行うことができる。これにより、既設の光回線１０１に対して複数の通信回線が増設し、少ない数の光ファイバ１０７で複数のネットワーク間の双方向通信が可能な光通信システム１０を低コストに構築できる。また、各通信回線を構成する中継装置１３が既存の光回線装置２０３，２０５から独立しているので、同一装置内での通信方式であるＶＬＡＮタグを用いた多重化の技術を用いる場合に比べて、通信チャンネル間の高いセキュリティを確保できる。

《実施形態２》
この実施形態２では、本開示の技術に係る中継装置およびそれを備える中継システムについて、複数敷設されている既設の光回線を集約して光ファイバの芯線数を削減する場合を例に挙げて説明する。なお、以下では、上記実施形態１と同一の構成箇所は、上記実施形態１に説明を譲ることにして、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図７は、既設の光回線を用いたスター型トポロジの光通信システムの概略図である。図７に示すように、本例における既設の光通信システム２００は、光回線集線装置２０３と複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ…，Ｘとがそれぞれ光回線２０１で双方向通信可能に接続された態様に構成されている。この光通信システム２００は、例えば、光通信によるインターネット接続サービスを提供する加入者系のネットワークなどに用いられる。

光回線集線装置２０３は、例えば光通信サービスの提供者の局舎に設置される、スイッチングハブなどのネットワーク機器である。この光回線集線装置２０３は、図示しないが、基幹系のネットワークに接続される。複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘそれぞれと光回線集線装置２０３との通信に使用される光信号の波長は、互いに異なっていてもよく、同じであってもよい。

図８は、中継システム５１を使用して既設の光回線２０１を集約した光通信システム５０の概略図である。中継システム５１を使用すれば、図８に示すように、上述した既設の光通信システム２００での光回線２０１を集約し、複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘそれぞれと光回線集線装置２０３との間で双方向通信可能な光通信システム５０を構築することが可能である。

この光通信システム５０では、光波長多重通信の技術を用いて光回線が集約される。光通信システム５０において、複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘそれぞれと光回線集線装置２０３との間の通信に使用される光信号の波長は、互いに異なる波長λ１，λ２，λ３，…，λｎ（ｎは正の整数）に設定される。

中継システム５１は、光回線２０１の信号を中継するシステムであって、２つ１組で使用される。２つの中継システム５１は、光回線集線装置２０３側とネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘ群側とに分けて設置される。２つの中継システム５１はそれぞれ、既設の各光回線２０１を構成する光ケーブルの接点部に介在するように設けられる。

２つの中継システム５１は、互いに同じ構成である。これら中継システム５１は、複合型中継装置５３と、複合型中継装置５３と接続された光合波分波器１５とを備える。

図９は、複合型中継装置５３の概略構成を例示するブロック図である。図９に示すように、複合型中継装置５３は、上記実施形態１での中継装置１３を複数組み合わせたものである。複合型中継装置５３は、複数の第１ポート１７と、複数の第２ポート１９と、複数の光コンバータ２１（Ｏ／Ｅ変換部２７およびＥ／Ｏ変換部２９）と、複数のサーキュレータ２３と、複数の制御部２５とを備える。

第２ポート１９は、１つの第１ポート１７に対して１つまたは複数設けられる。光コンバータ２１、光サーキュレータ２３および制御部２５は、第１ポート１７ごとに設けられる。複数の光コンバータ２１において、Ｅ／Ｏ変換部２９で電気信号から変換される光信号の波長は、互いに異なる波長λ１，λ２，λ３，…，λｎに設定される。各制御部２５は、テーブルメモリ３１および反射光検知部３３を有する。

複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘは、ネットワーク群側の複合型中継装置５３の互いに異なる第２ポート１９に光通信可能に接続される。ネットワーク群側の複合型中継装置５３の各第１ポート１７は、ネットワーク群側の光合波分波器１５にある複数の第４ポート３７のうち当該第１ポート１７が取り扱う光信号の波長λ２，λ３，…，λｎに対応するポートに光通信可能に接続される。

ネットワーク群側の光合波分波器１５の第３ポート３５には、既設されている１つの光回線２０１の光ファイバ２０７の一端が接続される。光回線集線装置２０３側の光合波分波器１５の第３ポート３５には、その既設の光回線２０１の光ファイバ２０７の他端が接続される。これら両方の光合波分波器１５の第３ポート３５は、既設の光回線２０１を介して互いに光通信可能に接続される。

光回線集線装置２０３側の複合型中継装置５３の各第１ポート１７は、同装置２０３側の光合波分波器１５にある複数の第４ポート３７のうち当該第１ポート１７が取り扱う光信号の波長に対応するポートに光通信可能に接続される。そして、当該複合型中継装置５３にある複数の第２ポート１９のうちネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘとの光通信に用いられる各ポートは、光回線集線装置２０３に光通信可能に接続される。

そのように、光通信システム５０では、複合型中継装置５３が含まれる２つの中継システム５１を付加することで、複数敷設されている既設の光回線２０１を集約して光ファイバ２０７の芯線数が削減される。そして、当該光通信システム５０では、既設の光回線２０１を利用した光波長多重通信により複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘそれぞれと光回線集線装置２０３との間で双方向通信が可能である。

－実施形態２の特徴－
この実施形態２の複合型中継装置５３によると、光サーキュレータ２３が第１ポート１７から入力された光信号をＯ／Ｅ変換部２７に導き、Ｅ／Ｏ変換部２９から出力された光信号を第１ポート１７に出力するので、第１ポート１７で光信号の入力および出力を行える。すなわち、複合型中継装置５３に対する光信号の入出力を共通のポートで行うことができる。そして、中継システム５１では、光合波分波器１５が複数の第４ポート３７に入力された光信号からなる合波光信号を第３ポート３５から出力し、第３ポート３５から入力された合波光信号を分波した複数の光信号を波長ごとに所定の第４ポート３７から出力するので、第３ポート３５に接続される光ファイバ１０７を通じて光波長多重通信を行うことができる。これにより、複数敷設されている既設の光回線２０１を集約して光ファイバ２０７の芯線数を削減し、少ない数の光ファイバ２０７で複数のネットワーク間の双方向通信が可能な光通信システム１０を低コストに構築できる。

《その他の実施形態》
上記実施形態１では、中継装置１３の各第２ポート１９が、ＬＡＮコネクタによって構成され、電気信号の入力および出力を行うとしたが、これに限らない。これら各第２ポート１９は、光コネクタによって構成されてもよい。光コネクタには、光ケーブルが接続される。そのことで、各第２ポート１９は、光信号の入力および出力を行うようになっていてもよい。この場合、中継装置１３は、第２ポート１９から入力される光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部と、第２ポート１９に出力される電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部とをさらに有していればよい。このことは、上記実施形態２においても同様である。

上記実施形態１では、中継装置１３の開放端検知部として、制御部２５が反射光検知部３３を有するとしたが、これに限らない。反射光検知部３３は、開放端検知部の一例に過ぎず、光サーキュレータ２３の第１ポート１７に対して光信号を入出力する入出力ポート２３ｐが開放端となったことを検知可能なものであれば、任意の構成を開放端検知部として採用できる。このことは、上記実施形態２においても同様である。

上記実施形態１では、光サーキュレータ２３の入出力ポート２３ｐが開放端になったことを検知した場合に、光コンバータ２１がつながる制御部２５内部の入出力ポートを閉塞するとしたが、これに限らない。例えば、上記の場合には、光コンバータ２３からの光信号の出力を禁止してもよく、要は、第２ポート１９からの光信号または電気信号の出力をしないようにすればよい。このことは、上記実施形態２においても同様である。

以上のように、本開示の技術の例示として、好ましい実施形態について説明した。しかし、本開示の技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須でない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることを以て、直ちにそれらの必須でない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

以上説明したように、本開示の技術は、光通信システムにおいて光回線の信号を中継する中継装置および中継システムについて有用である。

ＣＦ 検査用フレーム
１０ 光通信システム
１１ 中継システム
１３ 中継装置
１５ 光合波分波器
１７ 第１ポート
１９ 第２ポート
２１ 光コンバータ
２３ 光サーキュレータ
２３ｐ 入出力ポート
２５ 制御部
２７ Ｏ／Ｅ変換部
２９ Ｅ／Ｏ変換部
３１ テーブルメモリ
３３ 反射光検知部（開放端検知部）
３５ 第３ポート
３７ 第４ポート
５１ 中継システム
５３ 複合型中継装置
１００ 光通信システム
１０１ 光回線
１０３ 光回線装置
１０５ 光回線装置
１０７ 光ファイバ
２００ 光通信システム
２０１ 光回線
２０３ 光回線集線装置
２０７ 光ファイバ

本開示は、中継装置および中継システムに関する。

従来より、通信需要の増加に伴い、通信回線としてＰＯＮ（Passive Optical Network
）などの光回線を用いた双方向通信可能な光通信システムが普及している。光通信システムは、従来のメタル回線を用いた通信システムに比べて、光ファイバの特徴である低損失および広帯域という利点を活かし、長距離および大容量な通信に好適である。

既設の光回線に対して新たに通信回線を増設するには、光通信システムの終端に設置される光回線装置などの既存設備を入れ替えて光ファイバを敷設し直す必要がある。また、イーサネット（登録商標）に準拠した通信においては、１つの物理回線の中に複数の論理回線を多重化させるＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）タグを用いた技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－１０４７０８号公報

しかし、光回線の既存設備を入れ替えて光ファイバを敷設し直すとなると、多大な労力と時間を要する上、通信回線の増設にかかるコストが高くつく。さらに、物理回線を増やすことになり、光ファイバの数が多くなるため、光通信システムの保守および管理が煩雑になる。

また、ＶＬＡＮタグを用いた多重化の技術では、論理回線ごとに通信帯域が割り当てられるため、個々の論理回線の通信帯域が制限され、多重化するほど１つのＶＬＡＮで使用できる通信帯域が減ることになる。通信帯域を増やすためには、設備を増設または更新する必要があり、コストが嵩む。

本開示の技術の目的は、少ない数の光ファイバで複数のネットワーク間の双方向通信可能な光通信システムを低コストに構築できるようにすることにある。

本開示の第１の態様は、光回線の信号を中継する中継装置を対象とする。第１の態様の中継装置は、光信号の入力および出力を行う第１ポートと、前記第１ポートから入力された光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部と、前記Ｏ／Ｅ変換部で変換された電気信号を処理する信号処理部と、前記信号処理部で処理された電気信号または該電気信号に対応する光信号の出力、および光信号または電気信号の入力を行う第２ポートと、前記第２ポートから入力された電気信号または光信号に対応する電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部と、前記第１ポートから入力された光信号を前記Ｏ／Ｅ変換部に導き、前記Ｅ／Ｏ変換部から入力された光信号を前記第１ポートに導く光サーキュレータとを備える。

第１の態様では、光サーキュレータが第１ポートから入力された光信号をＯ／Ｅ変換部に導き、Ｅ／Ｏ変換部から出力された光信号を第１ポートに出力するので、第１ポートで光信号の入力および出力を行える。すなわち、中継装置に対する光信号の入出力を共通のポートで行うことができる。したがって、当該中継装置を使用すれば、光信号の合波および分波を行う光合波分波器などと組み合わせて、少ない数の光ファイバで複数のネットワーク間の双方向通信可能な光通信システムを低コストに構築できる。

本開示の第２の態様は、第１の態様の中継装置において、前記制御部が、前記光サーキュレータの前記第１ポートに対して光信号を入出力する入出力ポートが開放端となったことを検知する開放端検知部を有する、中継装置である。

第２の態様では、開放端検知部が光サーキュレータの入出力ポートが開放端となったことを検知するので、入出力ポートが開放端となったときに、入出力ポートが開放端となったことをユーザや管理者に報知したり、第２ポートからの光信号または電気信号の出力をしないようにしたりできる。

本開示の第３の態様は、第２の態様の中継装置において、前記制御部が、前記開放端検知部により前記光サーキュレータの入出力ポートが開放端になったことを検知した場合に、前記第２ポートからの光信号または電気信号の出力をしないようにする、中継装置である。

第３の態様では、光サーキュレータの入出力ポートが開放端になったことを検知した場合に、第２ポートからの光信号または電気信号の出力をしないようにするので、中継装置の第２ポート側に接続されるネットワークへの通信のループバックを抑制できる。

本開示の第４の態様は、光回線の信号を中継する中継システムを対象とする。第４の態様の中継システムは、少なくとも１つの中継装置と、前記中継装置に接続された光合波分波器とを備える。前記中継装置は、光信号の入力および出力を行う第１ポートと、光信号または電気信号の入力および出力を行う第２ポートとを備える。この中継装置は、前記第１ポートから入力された光信号または該光信号に対応する電気信号を前記第２ポートから出力し、前記第２ポートから入力された光信号または電気信号に対応する光信号を前記第１ポートから出力するように構成される。前記光合波分波器は、光ファイバが接続される第３ポートと、前記中継装置の第１ポートが少なくとも１つに接続される複数の第４ポートとを備える。この光合波分波器は、前記光ファイバから前記第３ポートに入力された、互いに異なる波長を有する複数の光信号が合波されてなる合波光信号を複数の光信号に分波して、該光信号を波長ごとに所定の前記第４ポートから出力し、複数の前記第４ポートに入力された光信号を合波して合波光信号を生成し、該合波光信号を前記第３ポートから出力する。

第４の態様では、中継装置が第１ポートで光信号の入力および出力を行うので、中継装置に対する光信号の入出力を共通のポートで行うことができる。光合波分波器が複数の第４ポートに入力された光信号からなる合波光信号を第３ポートから出力し、第３端子から入力された合波光信号を分波した複数の光信号を波長ごとに所定の第４ポートから出力するので、第４ポートに接続される中継装置やその他の光回線装置が第３ポートに接続される光ファイバを通じて光波長多重通信を行うことができる。これにより、少ない数の光ファイバで複数のネットワーク間の双方向通信可能な光通信システムを低コストに構築できる。

本開示の技術によれば、少ない数の光ファイバで複数のネットワーク間の双方向通信可能な光通信システムを低コストに構築できるようになる。

図１は、既設の光回線による光通信システムの概略図である。 図２は、中継システムを使用して１つの通信回線を増設した光通信システムの概略図である。 図３は、中継装置の概略構成を示すブロック図である。 図４は、中継システムを用いて複数の通信回線を増設した光通信システムの概略図である。 図５は、中継装置での正常時の検出用フレームの流れを説明する概念図である。 図６は、中継装置での光サーキュレータの入出力ポートが開放端となったときの検出用フレームの流れを説明する概念図である。 図７は、既設の光回線によるスター型トポロジの光通信システムの概略図である。 図８は、中継システムを使用して既設の光回線を集約した光通信システムの概略図である。 図９は、複合型中継装置の概略構成を例示するブロック図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《実施形態１》
この実施形態１では、本開示の技術に係る中継装置およびそれを備える中継システムについて、既設の光回線に対して通信回線を増設する場合を例に挙げて説明する。

図１は、既設の光回線１０１による光通信システム１００の概略図である。図１に示すように、本例における既設の光通信システム１００は、光回線装置１０３と光回線装置１０５とが１つの光回線１０１で一方向に通信可能に接続された態様に構成されている。この光通信システム１００は、例えば、ＣＡＴＶシステムの映像配信サービスを提供する加入者系のネットワークなどに用いられる。

光回線装置１０３は、例えば、回線事業者の局舎に設置される、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）と呼ばれる光回線の終端装置である。この光回線装置１０３は、図示しないが、基幹系のネットワークに接続される。光回線装置１０５は、例えば、加入者宅側に設置される、ＯＮＵ（Optical Network Unit）と呼ばれる光回線の終端装置である。

光回線装置１０３は、所定の波長λ１を有する光信号を、光回線１０１を介して光回線装置１０５に送信する。光回線１０１は、光ファイバ１０７を含む光ケーブルによって構成される。古くから敷設されていた光回線１０１の光ファイバ１０７には、一芯から数ペアの芯線しか入っていないことが多い。本例の光ファイバ１０７は、一芯のシングルモード光ファイバである。なお、光ファイバ１０７は、その他の伝送方式および種類のものであってもよい。

図２は、中継システム１１を使用して１つの通信回線を増設した光通信システム１０の概略図である。中継システム１１を使用すれば、図２に示すように、上述した既設の光回線１０１に対して通信回線を増設し、２つのネットワークＡ間で双方向通信可能な光通信システム１０を構築することが可能である。

この光通信システム１０では、光波長多重通信の技術を用いて通信回線が増設される。増設回線で使用される光信号の波長は、既存の光回線装置１０３，１０５での通信に使用されている光信号の波長λ１とは異なる波長λ２に設定される。例えば、波長λ１が１．３１μｍである場合には、波長λ２は１．５５μｍや１．４９μｍに設定される。

中継システム１１は、光回線１０１の信号を中継するシステムであって、２つ１組で使用される。２つの中継システム１１は、事業者側と加入者側とに分けて設置される。２つの中継システム１１はそれぞれ、既設の光回線１０１を構成する光ケーブルの接点部に介在するように設けられる。

中継システム１１を介して相互に通信可能なネットワークＡ間でやり取りされる信号のフレームフォーマットとしては、例えばイーサネットフォーマットが挙げられる。イーサネットフレームフォーマットの信号には、送信元の機器のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスを含む送信元情報と、送信先の機器のＭＡＣアドレスを含む宛先情報とが含まれる。

２つの中継システム１１は、互いに同じ構成である。これら中継システム１１は、中継装置１３と、中継装置１３に接続された光合波分波器１５とを備える。

図３は、中継装置１３の概略構成を示すブロック図である。図３に示すように、中継装置１３は、少なくとも１つの第１ポート１７と、複数の第２ポート１９と、光コンバータ２１と、光サーキュレータ２３と、制御部２５とを備える。

第１ポート１７は、光信号の入力および出力を行う物理ポートである。第１ポート１７は、光コネクタによって構成される。複数の第２ポート１９はそれぞれ、電気信号の入力および出力を行う物理ポートである。各第２ポート１９は、ＬＡＮコネクタによって構成される。各第２ポート１９は、ＬＡＮケーブルを介してネットワークＡに含まれる機器に接続される。個々の第２ポート１９には、互いに識別するためのポート番号が付与される。

中継装置１３は、第１ポート１７から入力された光信号に対応する電気信号を少なくとも１つの第２ポート１９から出力し、且ついずれかの第２ポート１９から入力された電気信号に対応する光信号を第１ポート１７から出力するように構成される。このような中継装置１３の機能は、光コンバータ２１、光サーキュレータ２３および制御部２５の組合せにより実現される。光コンバータ２１は、Ｏ／Ｅ変換部２７と、Ｅ／Ｏ変換部２９とを含む。

Ｏ／Ｅ変換部２７は、第１ポート１７から入力された光信号を電気信号に変換する。そして、Ｏ／Ｅ変換部２７は、変換した電気信号を制御部２５に出力する。Ｅ／Ｏ変換部２９には、第２ポート１９から入力された電気信号が制御部２５を介して入力される。Ｅ／Ｏ変換部２９は、入力された電気信号を波長λ２の光信号に変換する。そして、Ｅ／Ｏ変換部２９は、変換した光信号を第１ポート１７に出力する。

光サーキュレータ２３は、第１ポート１７と光コンバータ２１との間に設けられる。光サーキュレータ２３としては、例えば３ポートタイプのものが用いられる。光サーキュレータ２３には、第１ポート１７と、Ｏ／Ｅ変換部２７と、Ｅ／Ｏ変換部２９とが接続される。光サーキュレータ２３は、第１ポート１７から入力された光信号をＯ／Ｅ変換部２７に導き、Ｅ／Ｏ変換部２９から入力された光信号を第１ポート１７に導く。このように光サーキュレータ２３が設けられていることで、中継装置１３は、第１ポート１７で光信号の入力および出力を行える。

制御部２５は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラである。制御部２５は、プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵ上で実行される各種のプログラムおよびデータを記憶するメモリとを有する。制御部２５は、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、第２ポート１９から入力された電気信号のＥ／Ｏ変換部２９への出力と、Ｏ／Ｅ変換部２７で変換された電気信号の第２ポート１９への出力とを制御する。

制御部２５は、アドレステーブルを記憶したテーブルメモリ３１を有する。アドレステーブルは、ネットワークＡを構成する機器のＭＡＣアドレスと当該機器と通信可能な第２ポート１９のポート番号との対応関係を保持する表形式のデータである。制御部２５は、アドレステーブルに対する学習処理と、アドレステーブルに基づく転送処理とを行う。

学習処理では、複数の第２ポート１９のうちいずれかのポートで受信したフレームとしての電気信号を解析することにより、その電気信号に含まれる送信元の機器のＭＡＣアドレスを取得する。そして、当該電気信号に含まれる送信元の機器のＭＡＣアドレスを、当該電気信号を受信した第２ポート１９のポート番号と対応付けて、アドレステーブルに保持する。

転送処理では、第１ポート１７で受信したフレームとしての光信号に対応する電気信号、つまりＯ／Ｅ変換部２７で変換された電気信号を解析することにより、当該電気信号に含まれる送信元の機器のＭＡＣアドレスと、送信先のＭＡＣアドレスとを取得する。そして、当該電気信号の中継内容、つまりどの第２ポート１９に転送するかを決定し、当該電気信号を中継内容に応じて該当する第２ポート１９に転送する。

このとき、電気信号の中継内容に従い、予め学習したアドレステーブルに基づき、送信先の機器のＭＡＣアドレスに対応するポート番号の第２ポート１９に電気信号を転送する。例えば、宛先情報のＭＡＣアドレスがネットワークＡに含まれる機器を示す場合には、その機器が接続された第２ポート１９に出力される。

制御部２５は、反射光検知部３３を有する。反射光検知部３３は、光サーキュレータ２３の光信号を入出力する入出力ポート２３ｐが開放端となったことを検知する機能部である。反射光検知部３３は、開放端検知部の一例である。図５は、中継装置１３での正常時の検出用フレームＣＦの流れを説明する概念図である。図６は、中継装置１３での光サーキュレータ２３の入出力ポート２３ｐが開放端となったときの検出用フレームＣＦの流れを説明する概念図である。

図５に示すように、反射光検知部３３は、光コンバータ２１に向けて検出用フレームＣＦを周期的に出力する。検出用フレームＣＦは、制御部２５（ＣＰＵ）で解析できるフレームであればよく、例えばＢＰＤＵ（Bridge Protocol Data Unit）といったマルチキャストフレームでもよい。光サーキュレータ２３が光合波分波器１５と正常に接続されている場合、反射光検知部３３から出力された検出用フレームＣＦは、Ｅ／Ｏ変換部２９および光サーキュレータ２３を経由して中継装置１３の第１ポート１７から出力される（図５に二点鎖線で示す）。

一方で、図６に示すように、中継装置１３と光合波分波器１５との間が不具合で切断されるなどして、光サーキュレータ２３の入出力ポート２３ｐが開放端となった場合、反射光検知部３３から出力された検出用フレームＣＦは、Ｅ／Ｏ変換部２９から光サーキュレータ２３に送られると、開放端となった入出力ポート２３ｐで反射され、Ｏ／Ｅ変換部２９を経由して制御部２５に戻る（図６に二点鎖線で示す）。制御部２５は、Ｏ／Ｅ変換部２７から入力されたフレームを解析する。

反射光検知部３３は、制御部２５で解析したフレームが検出用フレームＣＦであるか否かを判別する。反射光検知部３３は、当該フレームが検出用フレームＣＦである場合には、自身が出力した検出用フレームＣＦが戻ってきたことを検知する。そして、反射光検知部３３は、検出用フレームＣＦが戻ってきたことを検知したときに、光コンバータ２１がつながる制御部２５内部の入出力ポートを閉塞する。そうして、第２ポート１９から電気信号の出力をしないようにする。このことで、中継装置１３は、ネットワークＡへの通信のループバックを抑制する。

光合波分波器１５は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）カプラによって構成される。光合波分波器１５は、少なくとも１つの第３ポート３５と、複数の第４ポート３７とを備える。光合波分波器１５は、第４ポート３７から入力された互いに異なる波長の光信号を重畳して第３ポート３５から出力する合波機能と、第３ポート３５から入力された光信号を複数の波長に分割して波長ごとに異なる所定の第４ポート３７から出力する分波機能とを有する。

第３ポート３５および複数の第４ポート３７それぞれは、光信号の入力および出力を行う物理ポートである。第３ポート３５および複数の第４ポート３７それぞれは、光コネクタによって構成される。第３ポート３５には、既設の光回線１０１の光ファイバ１０７が接続される。すなわち、事業者側の光合波分波器１５の第３ポート３５と加入者側の光合波分波器１５の第３ポート３５とは、既設の光回線１０１を介して互いに接続される。

事業者側の光合波分波器１５において、複数の第４ポート３７のうち波長λ１に対応するポートには、既設の光回線１０１を介して事業者側の光回線装置１０３が接続される。さらに、事業者側の光合波分波器１５において、複数の第４ポート３７のうち波長λ２に対応するポートには、事業者側の中継装置１３の第１ポート１７が光通信可能に接続される。

また、加入者側の光合波分波器１５において、複数の第４ポート３７のうち波長λ１に対応するポートには、既設の光回線１０１を介して加入者側の光回線装置１０５が接続される。さらに、加入者側の光合波分波器１５において、複数の第４ポート３７のうち波長λ２に対応するポートには、加入者側の中継装置１３の第１ポート１７が光通信可能に接続される。

事業者側の光合波分波器１５は、光回線装置１０３から送られて第４ポート３７に入力される波長λ１の光信号と、事業者側のネットワークＡから中継装置１３を介して第４ポート３７に入力される波長λ２の光信号とを合波して、合波光信号を生成する。そして、事業者側の光合波分波器１５は、その合波光信号を第３ポート３５から既設の光回線１０１の光ファイバ１０７に出力する。

２つの中継システム１１の間、つまり光合波分波器１５の第３ポート３５同士を繋ぐように敷設された光ファイバ１０７は、事業者側の光合波分波器１５から加入者側の光合波分波器１５に向けて、互いに異なる波長λ１，λ２を有する２つの光信号が合波されてなる合波光信号を伝送する。加入者側の光合波分波器１５の第３ポート３５には、光ファイバ１０７により伝送される合波光信号が入力される。

加入者側の光合波分波器１５は、第３ポート３５から入力された合波光信号を互いに異なる波長λ１，λ２の２つの光信号に分波して、それら２つの光信号をそれぞれ所定の第４ポート３７に出力する。波長λ１の光信号は、所定の第４ポート３７から既設の光配線１０１の光ファイバ１０７を通じて加入者側の光回線装置１０５に伝送される。波長λ２の光信号は、所定の第４ポート３７から加入者側の中継装置１３を通じて電気信号に変換され、ネットワークＡに伝送される。

加入者側の光合波分波器１５は、加入者側のネットワークＡから送られて中継装置１３により電気信号から変換された、第４ポート３７に入力される波長λ２の光信号を、第３ポート３５から既設の光回線１０１の光ファイバ１０７に出力する。当該光ファイバ１０７は、加入者側の光合波分波器１５から事業者側の光合波分波器１５に向けて、波長λ２の光信号を伝送する。

事業者側の光合波分波器１５の第３ポート３５には、光ファイバ１０７により伝送される波長λ２の光信号が入力される。事業者側の光合波分波器１５は、波長λ２の光信号を所定の第４ポート３７に出力する。波長λ２の光信号は、所定の第４ポート３７から事業者側の中継装置１３を通じて電気信号に変換され、ネットワークＡに伝送される。

上記構成の光通信システム１０では、２つの中継システム１１を付加することで、既設の光回線１０１に対して１つの通信回線が増設される。そして、当該光通信システム１０では、既設の光回線１０１を利用した光波長多重通信により事業者側のネットワークＡと加入者側のネットワークＡとの間で双方向通信が可能である。

図４は、中継システム１１を使用して複数の通信回線を増設した光通信システム１０の概略図である。中継システム１１を使用すれば、図４に示すように、上述した既設の光回線１０１に対して通信回線を増設し、複数のネットワークＡ，Ｂ，…，Ｘ間で双方向通信可能な光通信システム１０を構築することが可能である。

この場合に使用される２つの中継システム１１はそれぞれ、増設する通信回線の数に応じた中継装置１３を備える。複数のネットワークＡ，Ｂ，…，Ｘ間の増設回線で使用される光信号の波長は、既存の光回線装置１０３，１０５での通信に使用されている光信号の波長λ１とは異なり、且つ互いに異なる波長λ２，λ３，…，λｎ（ｎは正の整数）に設定される。

この光通信システム１０において、中継装置１３は、双方方向通信を可能とするネットワークＡ，Ｂ，…，Ｘごとに設けられる。複数の中継装置１３において、Ｅ／Ｏ変換部２９が電気信号から変換する光信号の波長λ２，λ３，…，λｎは互いに異なる。各中継装置１３の第１ポート１７は、光合波分波器１５にある複数の第４ポート３７のうち当該中継装置１３が取り扱う光信号の波長λ２，λ３，…，λｎに対応するポートに光通信可能に接続される。

そのように、光通信システム１０では、複数の中継装置１３が含まれる２つの中継システム１１を付加することで、既設の光回線１０１に対して複数の通信回線が増設される。そして、当該光通信システム１０では、既設の光回線１０１を利用した光波長多重通信により事業者側のネットワークＡ，Ｂ，…，Ｘと加入者側のネットワークＡ，Ｂ，…，Ｘとの間で双方向通信が可能である。

－実施形態１の特徴－
この実施形態１の中継装置１３によると、光サーキュレータ２３が第１ポート１７から入力された光信号をＯ／Ｅ変換部２７に導き、Ｅ／Ｏ変換部２９から出力された光信号を第１ポート１７に出力するので、第１ポート１７で光信号の入力および出力を行える。すなわち、中継装置１３に対する光信号の入出力を共通のポートで行うことができる。そして、中継システム１１では、光合波分波器１５が複数の第４ポート３７に入力された光信号からなる合波光信号を第３ポート３５から出力し、第３ポート３５から入力された合波光信号を分波した複数の光信号を波長ごとに所定の第４ポート３７から出力するので、第３ポート３５に接続される光ファイバ１０７を通じて光波長多重通信を行うことができる。これにより、既設の光回線１０１に対して複数の通信回線が増設し、少ない数の光ファイバ１０７で複数のネットワーク間の双方向通信が可能な光通信システム１０を低コストに構築できる。また、各通信回線を構成する中継装置１３が既存の光回線装置２０３，２０５から独立しているので、同一装置内での通信方式であるＶＬＡＮタグを用いた多重化の技術を用いる場合に比べて、通信チャンネル間の高いセキュリティを確保できる。

《実施形態２》
この実施形態２では、本開示の技術に係る中継装置およびそれを備える中継システムについて、複数敷設されている既設の光回線を集約して光ファイバの芯線数を削減する場合を例に挙げて説明する。なお、以下では、上記実施形態１と同一の構成箇所は、上記実施形態１に説明を譲ることにして、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図７は、既設の光回線を用いたスター型トポロジの光通信システムの概略図である。図７に示すように、本例における既設の光通信システム２００は、光回線集線装置２０３と複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ…，Ｘとがそれぞれ光回線２０１で双方向通信可能に接続された態様に構成されている。この光通信システム２００は、例えば、光通信によるインターネット接続サービスを提供する加入者系のネットワークなどに用いられる。

光回線集線装置２０３は、例えば光通信サービスの提供者の局舎に設置される、スイッチングハブなどのネットワーク機器である。この光回線集線装置２０３は、図示しないが、基幹系のネットワークに接続される。複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘそれぞれと光回線集線装置２０３との通信に使用される光信号の波長は、互いに異なっていてもよく、同じであってもよい。

図８は、中継システム５１を使用して既設の光回線２０１を集約した光通信システム５０の概略図である。中継システム５１を使用すれば、図８に示すように、上述した既設の光通信システム２００での光回線２０１を集約し、複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘそれぞれと光回線集線装置２０３との間で双方向通信可能な光通信システム５０を構築することが可能である。

この光通信システム５０では、光波長多重通信の技術を用いて光回線が集約される。光通信システム５０において、複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘそれぞれと光回線集線装置２０３との間の通信に使用される光信号の波長は、互いに異なる波長λ１，λ２，λ３，…，λｎ（ｎは正の整数）に設定される。

中継システム５１は、光回線２０１の信号を中継するシステムであって、２つ１組で使用される。２つの中継システム５１は、光回線集線装置２０３側とネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘ群側とに分けて設置される。２つの中継システム５１はそれぞれ、既設の各光回線２０１を構成する光ケーブルの接点部に介在するように設けられる。

２つの中継システム５１は、互いに同じ構成である。これら中継システム５１は、複合型中継装置５３と、複合型中継装置５３と接続された光合波分波器１５とを備える。

図９は、複合型中継装置５３の概略構成を例示するブロック図である。図９に示すように、複合型中継装置５３は、上記実施形態１での中継装置１３を複数組み合わせたものである。複合型中継装置５３は、複数の第１ポート１７と、複数の第２ポート１９と、複数の光コンバータ２１（Ｏ／Ｅ変換部２７およびＥ／Ｏ変換部２９）と、複数のサーキュレータ２３と、複数の制御部２５とを備える。

第２ポート１９は、１つの第１ポート１７に対して１つまたは複数設けられる。光コンバータ２１、光サーキュレータ２３および制御部２５は、第１ポート１７ごとに設けられる。複数の光コンバータ２１において、Ｅ／Ｏ変換部２９で電気信号から変換される光信号の波長は、互いに異なる波長λ１，λ２，λ３，…，λｎに設定される。各制御部２５は、テーブルメモリ３１および反射光検知部３３を有する。

複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘは、ネットワーク群側の複合型中継装置５３の互いに異なる第２ポート１９に光通信可能に接続される。ネットワーク群側の複合型中継装置５３の各第１ポート１７は、ネットワーク群側の光合波分波器１５にある複数の第４ポート３７のうち当該第１ポート１７が取り扱う光信号の波長λ２，λ３，…，λｎに対応するポートに光通信可能に接続される。

ネットワーク群側の光合波分波器１５の第３ポート３５には、既設されている１つの光回線２０１の光ファイバ２０７の一端が接続される。光回線集線装置２０３側の光合波分波器１５の第３ポート３５には、その既設の光回線２０１の光ファイバ２０７の他端が接続される。これら両方の光合波分波器１５の第３ポート３５は、既設の光回線２０１を介して互いに光通信可能に接続される。

光回線集線装置２０３側の複合型中継装置５３の各第１ポート１７は、同装置２０３側の光合波分波器１５にある複数の第４ポート３７のうち当該第１ポート１７が取り扱う光信号の波長に対応するポートに光通信可能に接続される。そして、当該複合型中継装置５３にある複数の第２ポート１９のうちネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘとの光通信に用いられる各ポートは、光回線集線装置２０３に光通信可能に接続される。

そのように、光通信システム５０では、複合型中継装置５３が含まれる２つの中継システム５１を付加することで、複数敷設されている既設の光回線２０１を集約して光ファイバ２０７の芯線数が削減される。そして、当該光通信システム５０では、既設の光回線２０１を利用した光波長多重通信により複数のネットワークＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｘそれぞれと光回線集線装置２０３との間で双方向通信が可能である。

－実施形態２の特徴－
この実施形態２の複合型中継装置５３によると、光サーキュレータ２３が第１ポート１７から入力された光信号をＯ／Ｅ変換部２７に導き、Ｅ／Ｏ変換部２９から出力された光信号を第１ポート１７に出力するので、第１ポート１７で光信号の入力および出力を行える。すなわち、複合型中継装置５３に対する光信号の入出力を共通のポートで行うことができる。そして、中継システム５１では、光合波分波器１５が複数の第４ポート３７に入力された光信号からなる合波光信号を第３ポート３５から出力し、第３ポート３５から入力された合波光信号を分波した複数の光信号を波長ごとに所定の第４ポート３７から出力するので、第３ポート３５に接続される光ファイバ１０７を通じて光波長多重通信を行うことができる。これにより、複数敷設されている既設の光回線２０１を集約して光ファイバ２０７の芯線数を削減し、少ない数の光ファイバ２０７で複数のネットワーク間の双方向通信が可能な光通信システム１０を低コストに構築できる。

《その他の実施形態》
上記実施形態１では、中継装置１３の各第２ポート１９が、ＬＡＮコネクタによって構成され、電気信号の入力および出力を行うとしたが、これに限らない。これら各第２ポート１９は、光コネクタによって構成されてもよい。光コネクタには、光ケーブルが接続される。そのことで、各第２ポート１９は、光信号の入力および出力を行うようになっていてもよい。この場合、中継装置１３は、第２ポート１９から入力される光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部と、第２ポート１９に出力される電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部とをさらに有していればよい。このことは、上記実施形態２においても同様である。

上記実施形態１では、中継装置１３の開放端検知部として、制御部２５が反射光検知部３３を有するとしたが、これに限らない。反射光検知部３３は、開放端検知部の一例に過ぎず、光サーキュレータ２３の第１ポート１７に対して光信号を入出力する入出力ポート２３ｐが開放端となったことを検知可能なものであれば、任意の構成を開放端検知部として採用できる。このことは、上記実施形態２においても同様である。

上記実施形態１では、光サーキュレータ２３の入出力ポート２３ｐが開放端になったことを検知した場合に、光コンバータ２１がつながる制御部２５内部の入出力ポートを閉塞するとしたが、これに限らない。例えば、上記の場合には、光コンバータ２３からの光信号の出力を禁止してもよく、要は、第２ポート１９からの光信号または電気信号の出力をしないようにすればよい。このことは、上記実施形態２においても同様である。

以上のように、本開示の技術の例示として、好ましい実施形態について説明した。しかし、本開示の技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須でない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることを以て、直ちにそれらの必須でない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

以上説明したように、本開示の技術は、光通信システムにおいて光回線の信号を中継する中継装置および中継システムについて有用である。

ＣＦ 検査用フレーム
１０ 光通信システム
１１ 中継システム
１３ 中継装置
１５ 光合波分波器
１７ 第１ポート
１９ 第２ポート
２１ 光コンバータ
２３ 光サーキュレータ
２３ｐ 入出力ポート
２５ 制御部
２７ Ｏ／Ｅ変換部
２９ Ｅ／Ｏ変換部
３１ テーブルメモリ
３３ 反射光検知部（開放端検知部）
３５ 第３ポート
３７ 第４ポート
５０ 光通信システム
５１ 中継システム
５３ 複合型中継装置
１００ 光通信システム
１０１ 光回線
１０３ 光回線装置
１０５ 光回線装置
１０７ 光ファイバ
２００ 光通信システム
２０１ 光回線
２０３ 光回線集線装置
２０７ 光ファイバ

Claims (4)

1. 光回線の信号を中継する中継装置であって、
   光信号の入力および出力を行う第１ポートと、
   光信号または電気信号の入力および出力を行う第２ポートと、
   前記第１ポートから入力された光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換部と、
   前記Ｏ／Ｅ変換部で変換された電気信号または該電気信号に対応する光信号の前記第２ポートへの出力を制御する制御部と、
   前記第２ポートから入力された電気信号または光信号に対応する電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部と、
   前記第１ポートから入力された光信号を前記Ｏ／Ｅ変換部に導き、前記Ｅ／Ｏ変換部から入力された光信号を前記第１ポートに導く光サーキュレータと、を備える
   ことを特徴とする中継装置。
2. 請求項１に記載された中継装置において、
   前記制御部は、前記光サーキュレータの前記第１ポートに対して光信号を入出力する入出力ポートが開放端となったことを検知する開放端検知部を有する
   ことを特徴とする中継装置。
3. 請求項２に記載された中継装置において、
   前記制御部は、前記開放端検知部により前記光サーキュレータの入出力ポートが開放端になったことを検知した場合に、前記第２ポートからの光信号または電気信号の出力をしないようにする
   ことを特徴とする中継装置。
4. 光回線の信号を中継する中継システムであって、
   少なくとも１つの中継装置と、
   前記中継装置に接続された光合波分波器と、を備え、
   前記中継装置は、
   光信号の入力および出力を行う第１ポートと、
   光信号または電気信号の入力および出力を行う第２ポートと、を備え、
   前記第１ポートから入力された光信号または該光信号に対応する電気信号を前記第２ポートから出力し、前記第２ポートから入力された光信号または電気信号に対応する光信号を前記第１ポートから出力するように構成され、
   前記光合波分波器は、
   光ファイバが接続される第３ポートと、
   前記中継装置の第１ポートが少なくとも１つに接続される複数の第４ポートと、を備え、
   前記光ファイバから前記第３ポートに入力された、互いに異なる波長を有する複数の光信号が合波されてなる合波光信号を複数の光信号に分波して、該光信号を波長ごとに所定の前記第４ポートから出力し、
   複数の前記第４ポートに入力された光信号を合波して合波光信号を生成し、該合波光信号を前記第３ポートから出力する
   ことを特徴とする中継システム。

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