JP2022132859A - 光伝送装置および光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】冗長構成の光通信システムにおいて、障害からの復旧時間を短縮する。
【解決手段】光伝送装置は、第１の受信回路、第２の受信回路、スイッチ回路、終端回路、パケットバッファ、クロック生成器、および信号生成部を備える。第１の受信回路は、第１の経路を介して受信する光信号を第１の電気信号に変換する。第２の受信回路は、第２の経路を介して受信する光信号を第２の電気信号に変換する。スイッチ回路は、第１の電気信号または第２の電気信号を選択する。終端回路は、スイッチ回路により選択された電気信号からパケットを抽出する。パケットバッファは、終端回路により抽出されたパケットを保存する。クロック生成器は、クロック信号を生成する。信号生成部は、クロック生成器により生成されるクロック信号を利用して、パケットバッファに保存されているパケットを含む連続信号を生成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、光伝送装置および光伝送システムに係わる。

通信の信頼性を高めるために、光通信システムが冗長的に構成されることがある。例えば、送信ノードと受信ノードとの間に２つのパス（現用パスおよび予備パス）が設定される。送信ノードは、２つのパスを介して同じパケットを送信する。すなわち、受信ノードには、２つのパスを介して同じパケットが到着する。そして、受信ノードは、現用パスを介して到着したパケットを受信する。現用パスに障害が発生したときは、受信ノードは、現用パスから予備パスへの切替えを行い、その後、予備パスを介して到着したパケットを受信する。この構成により、所定の切替え時間（例えば、５０ｍ秒）以内に通信が復旧する。

なお、経路切替え時におけるリンクダウンの発生を抑止できる通信装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２－０３４０３０号公報

大容量の光通信システムを実現するために、１シンボルで伝送されるビット数を増やす方式が実用化されている。例えば、既存の多くの光通信システムにおいては、データは、ＮＲＺ（Non-Return to Zero）で伝送されている。ＮＲＺは、各シンボルが１ビットを伝送する。これに対して近年では、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）４でのデータ伝送が実用化されつつある。ＰＡＭ４は、各シンボルが２ビットを伝送する。

ただし、１シンボルで伝送されるビット数が増加すると、障害からの復旧時間が長くなることがある。例えば、上述した冗長構成においてパス切替えを行う場合、障害からの復旧時間は、ＮＲＺでは１０ｍ秒以下であるが、ＰＡＭ４では数１００秒～数秒かかることがある。

本発明の１つの側面に係わる目的は、冗長構成の光通信システムにおいて、障害からの復旧時間を短縮することである。

本発明の１つの態様に係わる光伝送装置は、第１の経路を介して受信する光信号を第１の電気信号に変換する第１の受信回路と、第２の経路を介して受信する光信号を第２の電気信号に変換する第２の受信回路と、前記第１の電気信号または前記第２の電気信号を選択するスイッチ回路と、前記スイッチ回路により選択された電気信号からパケットを抽出する終端回路と、前記終端回路により抽出されたパケットを保存するパケットバッファと、クロック信号を生成するクロック生成器と、前記クロック信号を利用して、前記パケットバッファに保存されているパケットを含む連続信号を生成する信号生成部、を備える。

上述の態様によれば、冗長構成の光通信システムにおいて、障害からの復旧時間を短縮できる。

本発明の実施形態に係わる光伝送システムの一例を示す図である。 光伝送装置の構成の一例を示す図である。 光モジュールの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる光伝送装置の一例を示す図である。 ＯＳＩ参照モデルの一部を示す図である。 パケットの抽出について説明する図である。 経路切替え時のスイッチブレードの信号処理の一例を示す図（比較例）である。 経路切替え時のスイッチブレードの信号処理の一例を示す図（本発明の実施形態）である。 光伝送システムのクロック系を示す図（比較例）である。 光伝送システムのクロック系を示す図（本発明の実施形態）である。 本発明の実施形態のバリエーションに係わる光伝送システムおよびプロテクション回路の一例を示す図である。 本発明の実施形態のバリエーションにおいて使用されるプロテクション回路の他の例を示す図である。 図１２に示すプロテクション回路の動作の一例を示すタイムチャートである。

図１は、本発明の実施形態に係わる光伝送システムの一例を示す。この例では、光伝送システム１は、光伝送装置２および光伝送装置３を備える。光伝送装置２および光伝送装置３は、双方向に光信号を伝送することができる。ただし、以下の記載では、光伝送装置２から光伝送装置３に光信号が伝送されるものとする。

光伝送装置２は、ルータ４からパケットを受信すると、そのパケットを光伝送装置３に転送する。このとき、光伝送装置２は、パケットを伝送する光信号を生成する。また、光伝送装置２は、光インタフェース回路２ａ、２ｂを備える。そして、光インタフェース回路２ａ、２ｂは、同じ光信号を光伝送装置３に送信する。光インタフェース回路２ａから送信される光信号は、光ネットワーク６ａを介して光伝送装置３に到着する。光インタフェース回路２ｂから送信される光信号は、光ネットワーク６ｂを介して光伝送装置３に到着する。

光伝送装置３は、光インタフェース回路３ａ、３ｂ、スイッチ３ｃ、および光インタフェース回路３ｄを備える。光インタフェース回路３ａは、光インタフェース回路２ａから送信される光信号を、光ネットワーク６ａを介して受信する。光インタフェース回路３ｂは、光インタフェース回路２ｂから送信される光信号を、光ネットワーク６ｂを介して受信する。このとき、光伝送装置３は、２つの経路を介して同じ信号を受信する。そして、光インタフェース回路３ａ、３ｂは、それぞれ、受信した光信号を電気信号に変換する。なお、以下の記載では、光インタフェース回路２ａ、３ａ間の経路（すなわち、光ネットワーク６ａ）を「経路Ａ」と呼ぶことがある。同様に、光インタフェース回路２ｂ、３ｂ間の経路（すなわち、光ネットワーク６ｂ）を「経路Ｂ」と呼ぶことがある。

スイッチ３ｃは、経路Ａを介して受信する信号または経路Ｂを介して受信する信号の一方を選択する。例えば、経路Ａが現用系として指定されているときは、スイッチ３ｃは、経路Ａを介して受信する信号を選択する。光インタフェース回路３ｄは、スイッチ３ｃにより選択された電気信号を光信号に変換してルータ５に送信する。

上記構成の光伝送システム１において、障害が発生すると、現用系から予備系への切替えが実行される。例えば、光伝送装置３が経路Ａの障害を検出すると、スイッチ３ｃは、経路Ｂを介して受信する信号を選択する。そして、この信号がルータ５に転送される。これにより、通信が復旧する。

図２は、光伝送装置の構成の一例を示す。なお、図２に示す光伝送装置１０は、図１に示す光伝送装置３に相当する。よって、光伝送装置１０は、経路Ａおよび経路Ｂを介して同じ光信号を受信する。

光伝送装置１０は、トランスポンダ（ＴＲＰＮ）１１ａ、１１ｂ、スイッチブレード１３を備える。トランスポンダ１１ａ、１１ｂは、それぞれ、図１に示す光インタフェース回路３ａ、３ｂに相当する。すなわち、トランスポンダ１１ａは、経路Ａを介して受信する光信号を電気信号に変換する。トランスポンダ１１ｂは、経路Ｂを介して受信する光信号を電気信号に変換する。そして、各トランスポンダ１１ａ、１１ｂにより生成される電気信号は、電気インタフェースを介してスイッチブレード１３に導かれる。なお、図２に示す「Ｅ」は、電気インタフェースを表す。

トランスポンダ１１ａ、１１ｂは、それぞれ、障害検出部１２ａ、１２ｂを備える。各障害検出部１２ａ、１２ｂは、光伝送路の障害を検出することができる。たとえば、ＬＯＳ（Loss of Signal）及び／又はＬＯＦＡ（Loss of Frame Alignment）が検出される。光信号の受信レベルが所定の閾値より低いときは、ＬＯＳが検出される。また、受信信号から所定のフォーマットのフレームを検出できないときには、ＬＯＦＡが検出される。そして、障害を検出すると、障害検出部１２ａ、１２ｂは、警報信号を生成する。警報信号は、スイッチブレード１３に送られる。なお、障害検出部１２ａ、１２ｂは、スイッチブレード１３内に実装されるようにしてもよい。

スイッチブレード１３は、電気スイッチ（ＳＷ）１３ａを備える。また、スイッチブレード１３には、光モジュール１４が接続される。なお、電気スイッチ１３ａおよび光モジュール１４は、それぞれ、図１に示すスイッチ３ｃおよび光インタフェース回路３ｄに対応する。

電気スイッチ１３ａは、経路Ａを介して受信する信号または経路Ｂを介して受信する信号の一方を選択する。例えば、経路Ａが現用系として指定されているときは、電気スイッチ１３ａは、経路Ａを介して受信する信号を選択する。そして、電気スイッチ１３ａにより選択される信号は、光モジュール１４に導かれる。

図３（ａ）は、スイッチブレード１３に接続される光モジュール１４の一例を示す。光モジュール１４は、Ｓｅｒ／Ｄｅｓ（Serialize/De-serialize）２１、Ｓｅｒ／Ｄｅｓ２２、およびＥ／Ｏ回路２３を備える。なお、この例では、光モジュール１４に８個の５０Ｇ電気信号が並列に入力される。また、Ｓｅｒ／Ｄｅｓ２１およびＳｅｒ／Ｄｅｓ２２は、ギアボックスとして動作する。

Ｓｅｒ／Ｄｅｓ２１は、シリアルデータをパラレルデータに変換する。一例としては、１０２４ビット幅のパラレル信号が生成される。また、Ｓｅｒ／Ｄｅｓ２１は、クロック再生器２１ａを備える。クロック再生器２１ａは、入力信号からクロック信号ＣＬＫを再生する。再生されたクロック信号ＣＬＫは、Ｓｅｒ／Ｄｅｓ２１からＳｅｒ／Ｄｅｓ２２に送られる。Ｓｅｒ／Ｄｅｓ２２は、クロック信号ＣＬＫを利用して、パラレルデータをシリアルデータに変換する。この例では、４個の１００Ｇ電気信号が出力される。Ｅ／Ｏ回路２３は、各１００Ｇ電気信号を光信号に変換する。なお、各光信号の波長は、互いに異なる。そして、光モジュール１４により生成される光信号は、図２に示すように、ルータ５に送信される。

ルータ５には、光モジュール１５が接続される。光モジュール１５は、光伝送装置３から受信する光信号を電気信号に変換する。そして、ルータ５は、受信信号を処理する。そして、ルータ５は、受信信号を宛先に転送する。

図３（ｂ）は、ルータ５に接続される光モジュール１５の一例を示す。光モジュール１５は、Ｏ／Ｅ回路３１、Ｓｅｒ／Ｄｅｓ３２、Ｓｅｒ／Ｄｅｓ３３を備える。なお、この例では、光モジュール１５には、４個の１００Ｇ光信号が並列に入力される。また、Ｓｅｒ／Ｄｅｓ３２およびＳｅｒ／Ｄｅｓ３３は、ギアボックスとして動作する。

Ｏ／Ｅ回路３１は、図３（ａ）に示す光モジュール１４から受信する光信号を電気信号に変換する。Ｓｅｒ／Ｄｅｓ３２は、シリアルデータをパラレルデータに変換する。例えば、１０２４ビット幅のパラレル信号が生成される。また、Ｓｅｒ／Ｄｅｓ３２は、クロック再生器３２ａを備える。クロック再生器３２ａは、入力信号からクロック信号ＣＬＫを再生する。再生されたクロック信号ＣＬＫは、Ｓｅｒ／Ｄｅｓ３２からＳｅｒ／Ｄｅｓ３３に送られる。Ｓｅｒ／Ｄｅｓ３３は、クロック信号ＣＬＫを利用して、パラレルデータをシリアルデータに変換する。この例では、８個の５０Ｇ電気信号が出力される。

光モジュール１４、１５は、例えば、ＱＳＦＰ－ＤＤ（クアッドスモールフォームファクタープラガブル－ダブルデンシティ）により実現される。なお、光伝送装置１００とルータ５との間は、光インタフェースで接続されてもよいし、電気インタフェースで接続されてもよい。

上記構成の光伝送装置１０において、電気スイッチ１３ａは、障害検出部１２ａ、１２ｂにより生成される警報信号に基づいて経路を切り替えることができる。例えば、経路Ａが現用系であるときに障害検出部１２ａにより警報信号が生成されると、電気スイッチ１３ａは、経路Ｂを介して受信する信号を選択する。この経路切替えにより、通信が復旧する。

ただし、図２に示す構成では、障害に起因して電気スイッチ１３ａが経路を切り替えるときに、電気スイッチ１３ａの出力信号が一時的に損失する。すなわち、光モジュール１４の入力ポートが一時的に無信号状態（即ち、ＬＯＳ）になる。そうすると、図３に示すＳｅｒ／Ｄｅｓ２１は、一時的に、クロック信号を再生できなくなる。この後、電気スイッチ１３ａにおいて経路切替えが完了すると、電気スイッチ１３ａの出力信号がＳｅｒ／Ｄｅｓ２１に導かれる。そして、クロック再生器２１ａは、クロック信号ＣＬＫの再生を再開する。

ここで、入力信号がＮＲＺ信号であれば、クロック再生器２１ａは、短い時間内にクロック信号ＣＬＫを再生できる。例えば、数ｍ秒でクロック同期が確立する。ところが、１シンボルで伝送されるビット数が増加すると、クロック再生器２１ａにおいてクロック信号ＣＬＫを再生できるようになるまでに要する時間が長くなる。たとえば、入力信号がＰＡＭ４信号である場合は、クロック同期が確立するまでに数秒を要することがある。そして、クロック信号ＣＬＫが再生されない期間は、光モジュール１４は、異常な信号を送出してしまう。この場合、ルータ５は、異常な信号を受信することになる。そして、ルータ５に実装される光モジュール１５も入力信号からクロックを再生できない。したがって、ルータ５は、正常なデータを取得できない。

このように、伝送路において障害が発生すると、電気スイッチ１３ａは経路の切替えを行う。このとき、電気スイッチ１３ａの出力が一時的に無信号状態になるので、クロック同期も一時的に外れることになる。すなわち、光伝送装置１０に接続される光モジュール１４およびルータ５に接続される光モジュール１５は、経路切替え後にクロック同期を確立する必要がある。ところが、伝送信号がＰＡＭ４信号である場合、クロック同期を確立するために長い時間を要する。したがって、伝送信号がＰＡＭ４信号である場合、通信の復旧に長い時間を要することがある。そこで、本発明の実施形態に係わる光伝送装置は、障害に起因して経路が切り替えられたときに、短時間で通信の復旧を可能にする構成を備える。

図４は、本発明の実施形態に係わる光伝送装置の一例を示す。本発明の実施形態に係わる光伝送装置１００は、トランスポンダ１１ａ、１１ｂ、およびスイッチブレード４０を備える。なお、光伝送装置１００は、図４に示していない他の回路または機能を備えてもよい。また、トランスポンダ１１ａ、１１ｂは、図２および図４において実質的に同じである。すなわち、トランスポンダ１１ａ、１１ｂは、それぞれ、障害検出部１２ａ、１２ｂを備える。各障害検出部１２ａ、１２ｂは、例えば、ＬＯＳ及び／又はＬＯＦＡを検出できる。ただし、障害検出部１２ａ、１２ｂは、スイッチブレード４０に実装されてもよい。

スイッチブレード４０は、電気スイッチ１３ａ、物理層処理部４１、パケットバッファ４２、クロック生成器４３、および物理層処理部４４を備える。また、スイッチブレード４０には、光モジュール１４が接続される。なお、スイッチブレード４０は、図４に示していない他の回路または機能を備えてもよい。また、電気スイッチ１３ａおよび光モジュール１４は、図２および図４において実質的に同じである。すなわち、電気スイッチ１３ａは、経路Ａまたは経路Ｂを介して受信する信号を選択する。光モジュール１４は、例えば、図３（ａ）に示す構成を備える。

物理層処理部４１および物理層処理部４４は、物理層の信号処理を行う。物理層は、例えば、ＯＳＩ参照モデルのレイヤ１に相当する。

図５は、ＯＳＩ参照モデルの一部を示す。ＯＳＩ参照モデルにおいては、レイヤ１が物理層であり、レイヤ２がデータリンク層（ＭＡＣ層）であり、レイヤ３がネットワーク層である。物理層は、物理符号化副層（ＰＣＳ）、物理媒体接続部（ＰＭＡ）、および物理媒体依存部（ＰＭＤ）から構成される。

物理媒体依存部は、入力信号に対してデジタル識別を行ってデジタル信号を生成する。このとき、伝送信号がＰＡＭ４信号である場合、１シンボルから２ビットが得られる。物理媒体接続部は、シリアルデータをパラレルデータに変換する。物理符号化副層は、入力信号からフレームを抽出する。そして、抽出されたフレームは、データリンク層に渡される。

物理符号化副層は、データリンク層から受け取るフレームを固定長ブロックに分割し、各固定長ブロックを符号化する。符号化方式は、特に限定されるものではないが、たとえば、６４Ｂ／６６Ｂ符号である。また、フレームが存在しない時間領域（すなわち、ＩＦＧ：Inter Frame Gap）には、「アイドル」と呼ばれる特殊な符号ブロックが挿入される。物理媒体接続部は、パラレルデータをシリアルデータに変換する。そして、物理媒体依存部は、シリアルデータの各シンボルについて波形変換を行う。伝送信号がＰＡＭ４信号である場合、２ビットの論理値が４つの異なる信号レベルに割り当てられる。

図６は、パケットの抽出について説明する図である。図６に示す例では、ＩＰパケット等のクライアントデータにヘッダおよびトレイラを付加することによりフレームが作成される。ヘッダは、制御情報を含む。トレイラは、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）を含む。なお、図６では、Ｈは、ヘッダを表し、Ｔは、トレイラを表す。

物理符号化副層は、上述したように、データリンク層から受け取るフレームを固定長ブロックに分割し、各固定長ブロックを符号化する。このとき、各フレームの先頭に特殊なビットパターンが挿入される。また、フレームが存在しない時間領域（即ち、ＩＦＧ）には、アイドル信号が挿入される。よって、無信号状態を含まない連続する信号が生成される。以下の記載では、無信号状態を含まない連続する信号を「連続信号」と呼ぶことがある。

この連続信号を受信したときは、物理符号化副層は、上述した特殊なビットパターンを検出することでフレームを抽出する。このとき、アイドル信号は廃棄される。そして、フレームからヘッダおよびトレイラを除去することによりＩＰパケットが得られる。

図４の説明に戻る。物理層処理部４１および物理層処理部４４は、主に、物理符号化副層（ＰＣＳ）の処理を行う。すなわち、物理層処理部４１は、受信信号からフレームを抽出する。具体的には、物理層処理部４１は、受信信号において上述した特殊なビットパターンを検出することでフレームを抽出する。したがって、物理層処理部４１は、電気スイッチ１３ａにより選択された電気信号からパケットを抽出する終端回路の一例である。このとき、物理層処理部４１は、各符号ブロックを復号してもよい。そして、抽出されたフレームは、パケットバッファ４２に保存される。あるいは、スイッチブレード４０は、図６に示すように各フレームからＩＰパケットを抽出し、ＩＰパケットをパケットバッファ４２に保存してもよい。なお、以下の記載では、説明を簡単にするために、物理層処理部４１により抽出されるフレームおよびそのフレームから抽出されるＩＰパケットを区別することなく「パケット」と呼ぶことがある。パケットバッファ４２は、たとえば、ＦＩＦＯ（First-in First-out）メモリであり、所定量のパケットを保存できる。

クロック生成器４３は、常時、クロック信号を生成する。すなわち、クロック生成器４３は、電気スイッチ１３ａから信号が出力されているか否かにかかわらず、クロック信号を生成する。そして、このクロック信号は、物理層処理部４４に与えられる。なお、クロック生成器４３は、光伝送装置１００とルータ５との間のインタフェースに対して予め決められている周波数のクロック信号を生成する。

物理層処理部４４は、クロック生成器４３により生成されるクロック信号に同期して信号を処理する。具体的には、物理層処理部４４は、パケットバッファ４２にパケットが保存されているときは、パケットバッファ４２からパケットを読み出して固定長ブロックに分割する。そして、物理層処理部４４は、各固定長ブロックを符号化する。また、パケットバッファ４２にパケットが保存されていないときは、物理層処理部４４は、アイドル信号を出力する。アイドル信号は、予め決められたビットパターンを有する１または複数の符号ブロックにより実現される。したがって、物理層処理部４４は、クロック生成器４３により生成されるクロック信号を利用して、パケットバッファ４２に保存されているパケットを含む連続信号を生成する信号生成部の一例である。

このように、物理層処理部４４は、クロック生成器４３により生成されるクロック信号を利用して連続的に信号を生成できる。すなわち、電気スイッチ１３ａの出力が一時的に途切れる場合であっても、所定の周波数のクロックに同期した連続信号が物理層処理部４４から出力される。具体的には、例えば、電気スイッチ１３ａが経路切替えを行うときにおいても、所定の周波数のクロックに同期した連続信号が物理層処理部４４から出力される。したがって、光モジュール１４には、所定の周波数のクロックに同期した信号が連続して入力される。

光モジュール１４は、図３（ａ）に示すように、入力信号から抽出するクロック信号を利用して信号を処理する。したがって、所定の周波数のクロックに同期した連続信号が物理層処理部４４から出力される場合、光モジュール１４は、継続して信号処理を行うことができる。すなわち、電気スイッチ１３ａが経路切替えを行うときであっても、光伝送装置１００からルータ５に送信される信号が途切れることはない。

ルータ５において、光モジュール１５は、図３（ｂ）に示すように、光伝送装置１００から受信する信号からクロック信号を抽出し、そのクロック信号を利用して受信信号を処理する。このとき、光伝送装置１００からルータ５に送信される信号が途切れることはない。よって、電気スイッチ１３ａが経路切替えを行うときであっても、光モジュール１５は、クロック同期を再確立する処理を行うことなく継続的に信号を受信できる。

図７～図８は、経路切替え時のスイッチブレードの信号処理の一例を示す。図７は、比較例として、図２に示すスイッチブレード１３の信号処理を示す。図８は、図４に示す本発明の実施形態に係わるスイッチブレード４０の信号処理を示す。なお、図７～図８において、ＰＡは、経路Ａを介して光伝送装置１０、１００に到着するパケットを表す。ＰＢは、経路Ｂを介して光伝送装置１０、１００に到着するパケットを表す。Ｉは、ＩＦＧに挿入されるアイドル信号を表す。

いずれのケースでも、光伝送路が正常であるときは、経路Ａおよび経路Ｂを介して電気スイッチ１３ａに同じ信号が入力される。ただし、経路Ａおよび経路Ｂの遅延時間は、一般に、互いに同じではない。そして、電気スイッチ１３ａは、経路Ａを介して受信する信号または経路Ｂを介して受信する信号を選択する。

ここで、図７～図８に示すケースにおいて、電気スイッチ１３ａが経路Ａを介して受信する信号を選択しているときに、経路Ａに障害が発生するものとする。この場合、電気スイッチ１３ａは、トランスポンダ１１ａに実装されている障害検出部１２ａから与えられる警報信号に応じて経路切替えを行う。すなわち、電気スイッチ１３ａは、経路Ａを介して受信する信号を選択する状態から、経路Ｂを介して受信する信号を選択する状態に遷移する。このとき、電気スイッチ１３ａの出力は、一時的に、無信号状態（即ち、ＬＯＳ）になる。

図２に示すスイッチブレード１３においては、電気スイッチ１３ａの出力信号が光モジュール１４に導かれる。このため、電気スイッチ１３ａの出力がＬＯＳ状態になると、光モジュール１４において、図３（ａ）に示すクロック再生器２１ａはクロックを再生できない。この場合、光モジュール１４は、異常な信号（または、意味のない信号）を出力することになる。なお、図７に示す斜線領域は、異常な信号を表す。加えて、伝送信号がＰＡＭ４信号である場合、伝送信号がＮＲＺ信号である場合と比較して、クロックの再生が困難になる。このため、電気スイッチ１３ａの出力が一時的にＬＯＳ状態になっただけでも、クロック再生器２１ａにおいてクロック同期が再確立されるまでの時間が長くなる。この結果、数１００秒～数秒にわたって通信が切断されることがある。

これに対して、図４に示す本発明の実施形態に係わる構成においては、スイッチブレード４０は、クロック生成器４３および物理層処理部４４を備える。そして、物理層処理部４４は、電気スイッチ１３ａの出力がＬＯＳ状態であっても、クロック生成器４３により生成されるクロック信号を利用して連続的に信号を出力する。図８に示す例では、パケットバッファ４２に送信すべきパケットが保存されていないときは、物理層処理部４４は、例えば、アイドル信号を出力する。よって、光モジュール１４の入力がＬＯＳ状態になることはなく、光モジュール１４において同期はずれが発生しない。この結果、光モジュール１４は、連続的に信号が送信されるので、ルータ５に実装される光モジュール１５においても同期はずれが発生しない。

図９～図１０は、光伝送システムのクロック系を示す。図９は、比較例として、図２に示す光伝送装置１０が実装される光伝送システムを示す。図１０は、図４に示す本発明の実施形態に係わる光伝送装置１００が実装される光伝送システムを示す。なお、図９～図１０に示す例では、ルータ４からルータ５にパケットが送信される。

図９に示す光伝送システムにおいては、ルータ４は、クロックＴＸＣＬＫ１に同期して信号を送信する。この信号は、光伝送装置２、および光ネットワーク６ａ、６ｂを介して光伝送装置１０に到着する。光伝送装置１０は、クロックＲＸＣＬＫ１利用して受信信号を処理する。ただし、クロックＲＸＣＬＫ１は、受信信号から抽出される。すなわち、クロックＴＸＣＬＫ１およびクロックＲＸＣＬＫ１は、互いに同期している。光伝送装置１０は、クロックＴＸＣＬＫ２に同期して信号を送信する。ここで、クロックＲＸＣＬＫ１およびクロックＴＸＣＬＫ２は、光伝送装置１０内で互いに同期している。そして、ルータ５は、クロックＲＸＣＬＫ２利用して受信信号を処理する。ただし、クロックＲＸＣＬＫ２は、受信信号から抽出される。すなわち、クロックＴＸＣＬＫ２およびクロックＲＸＣＬＫ２は、互いに同期している。このように、図９に示す光伝送システムにおいては、ＴＸＣＬＫ１、ＲＸＣＬＫ１、ＴＸＣＬＫ２、およびＲＸＣＬＫ２は、互いに同期している。

図９に示すケースと同様に、図１０に示す光伝送システムにおいても、クロックＴＸＣＬＫ１およびクロックＲＸＣＬＫ１は互いに同期し、また、クロックＴＸＣＬＫ２およびクロックＲＸＣＬＫ２は互いに同期する。ただし、光伝送装置１００において、クロックＴＸＣＬＫ２は、図４に示すクロック生成器４３により生成される。すなわち、クロックＴＸＣＬＫ２は、受信信号に依存することなく生成される。よって、入力信号が一時的に損失する場合であっても、スイッチブレード４０は、安定して信号を出力し続けることができる。

＜バリエーション＞
図１～図４に示すケースでは、伝送レートが固定されている。よって、クロック生成器４３は、予め決められた周波数のクロック信号を生成する。これに対して、柔軟なネットワークを構築するためには、様々な伝送レートの通信をサポートできることが好ましい。

図１１は、本発明の実施形態のバリエーションに係わる光伝送システムおよびプロテクション回路の一例を示す。この例では、クライアント５１からクライアント５２にパケットが送信される。トランスポンダ５３ａ、５３ｂは、同じ光信号を光伝送装置２００に送信する。

光伝送装置２００は、トランスポンダ２０１ａ、２０１ｂ、およびプロテクション回路２０２を備える。トランスポンダ２０１ａ、２０１ｂは、それぞれ、トランスポンダ５３ａ、５３ｂから送信される光信号を受信する。また、トランスポンダ２０１ａ、２０１ｂは、受信信号のクロックを表すイネーブル信号を生成する。

プロテクション回路２０２は、ＦＩＦＯメモリ２１１ａ、２１１ｂ、セレクタ２１２、ＦＩＦＯメモリ２１３、デジタルＰＬＬ２１４を備える。ＦＩＦＯメモリ２１１ａ、２１１ｂは、それぞれ、トランスポンダ２０１ａ、２０１ｂから出力されるデータ信号を保存する。セレクタ２１２は、ＦＩＦＯメモリ２１１ａまたはＦＩＦＯメモリ２１１ｂに保存されているデータ信号を選択する。セレクタ２１２により選択されたデータ信号は、ＦＩＦＯメモリ２１３に保存される。デジタルＰＬＬ２１４は、セレクタ２１２により選択されるデータ信号に対応するイネーブル信号に基づいて発振信号を生成する。そして、プロテクション回路２０２は、この発振信号に基づいてＦＩＦＯメモリ２１３からデータ信号を読み出して出力する。

上記構成の光伝送システムにおいて、伝送路の障害が発生すると、セレクタ２１２に警報信号が与えられる。そうすると、セレクタ２１２は、警報信号に応じて経路切替えを行う。このとき、回復時間を短くするためには、クライアント５２の入力信号が正常であることが要求される。すなわち、プロテクション回路２０２の入力においてクロックの同期はずれが発生しないことが好ましい。

ところが、図１１に示すプロテクション回路２０２では、セレクタ２１２が経路切替えを行うときに、デジタルＰＬＬ２１４が再引込みを行う。即ち、デジタルＰＬＬ２１４が一時的に停止する。この結果、プロテクション回路２０２から異常な信号が出力され、プロテクション回路２０２の入力においてクロックの同期はずれが発生するおそれがある。

図１２は、本発明の実施形態のバリエーションにおいて使用されるプロテクション回路の他の例を示す。なお、図１２に示すプロテクション回路２０２は、図１１に示す光伝送装置２００に実装される。よって、トランスポンダ２０１ａ、２０１ｂからプロテクション回路２０２にデータ信号Ａおよびデータ信号Ｂが入力される。データ信号Ａおよびデータ信号Ｂの内容は、互いに同じである。ただし、データ信号Ａおよびデータ信号Ｂのタイミングは、互いに異なることがある。

この実施例では、プロテクション回路２０２は、ＳｅｒＤｅｓ２２１ａ、２２１ｂ、ＦＩＦＯメモリ２２２ａ、２２２ｂ、セレクタ２２３、ＦＩＦＯメモリ２２４、レート抽出部２２５ａ、２２５ｂ、セレクタ２２６、およびデジタルＰＬＬ２２７を備える。

ＳｅｒＤｅｓ２２１ａおよびＳｅｒＤｅｓ２２１ｂは、それぞれ、データ信号Ａおよびデータ信号Ｂをパラレルデータに変換する。また、ＳｅｒＤｅｓ２２１ａおよびＳｅｒＤｅｓ２２１ｂは、それぞれ、入力信号からクロック信号（ＣＬＫ＿ＡおよびＣＬＫ＿Ｂ）を抽出する。ＳｅｒＤｅｓ２２１ａおよびＳｅｒＤｅｓ２２１ｂから出力されるパラレルデータは、それぞれ、ＦＩＦＯメモリ２２２ａおよびＦＩＦＯメモリ２２２ｂに保存される。このとき、各パラレルデータは、例えば、クロック信号ＣＬＫ＿Ａおよびクロック信号ＣＬＫ＿Ｂに従ってＦＩＦＯメモリ２２２ａおよびＦＩＦＯメモリ２２２ｂに書き込まれる。

セレクタ２２３は、セレクト信号に基づいて、ＦＩＦＯメモリ２２２ａの出力信号またはＦＩＦＯメモリ２２２ｂの出力信号を選択する。例えば、通常時は、セレクト信号は、経路Ａを指定する。この場合、セレクタ２２３は、ＦＩＦＯメモリ２２２ａの出力信号を選択する。また、データ信号Ａの異常が検知されたときは、セレクト信号は、経路Ｂを指定する。この場合、セレクタ２２３は、ＦＩＦＯメモリ２２２ａの出力信号を選択する状態からＦＩＦＯメモリ２２２ｂの出力信号を選択する状態に遷移する。そして、セレクタ２２３によって選択された信号は、ＦＩＦＯメモリ２２４に保存される。なお、セレクト信号は、例えば、伝送路の障害を検知する回路により生成される。

レート抽出部２２５ａおよびレート抽出部２２５ｂは、それぞれ、システムクロック信号ＳＹＳ＿ＣＬＫでクロック信号ＣＬＫ＿Ａおよびクロック信号ＣＬＫ＿Ｂをサンプリングしてレート信号Ａおよびレート信号Ｂを生成する。システムクロック信号ＳＹＳ＿ＣＬＫは、不図示のシステムクロック生成器により生成される。なお、ＦＩＦＯメモリ２２２ａおよびＦＩＦＯメモリ２２２ｂに保存されているデータは、それぞれ、レート信号Ａおよびレート信号Ｂに従って読み出されるようにしてもよい。

セレクタ２２６は、セレクト信号に基づいて、レート信号Ａまたはレート信号Ｂを選択する。ここで、セレクタ２２６に与えられるセレクト信号は、セレクタ２２３に与えられるセレクト信号と同じである。そして、セレクタ２２３がＦＩＦＯメモリ２２２ａの出力信号を選択するときは、セレクタ２２６はレート信号Ａを選択する。また、セレクタ２２３がＦＩＦＯメモリ２２２ｂの出力信号を選択するときは、セレクタ２２６はレート信号Ｂを選択する。

デジタルＰＬＬ２２７は、セレクタ２２６により選択されるレート信号（図１２では、レート信号Ｓ）が表す周波数の発振信号を生成する。そして、この発振信号に従って、ＦＩＦＯメモリ２２４からデータが出力される。

図１３は、図１２に示すプロテクション回路２０２の動作の一例を示すタイムチャートである。この例では、時刻Ｔ１以前は、セレクト信号は、経路Ａを指定する。

レート信号Ａは、システムクロック信号ＳＹＳ＿ＣＬＫでクロック信号ＣＬＫ＿Ａをサンプリングすることで生成される。よって、レート信号Ａはシステムクロック信号ＳＹＳ＿ＣＬＫに同期し、且つ、レート信号Ａの周波数はクロック信号ＣＬＫ＿Ａの周波数に依存する。また、レート信号Ｂは、システムクロック信号ＳＹＳ＿ＣＬＫでクロック信号ＣＬＫ＿Ｂをサンプリングすることで生成される。よって、レート信号Ｂはシステムクロック信号ＳＹＳ＿ＣＬＫに同期し、且つ、レート信号Ｂの周波数はクロック信号ＣＬＫ＿Ｂの周波数に依存する。ここで、クロック信号ＣＬＫ＿Ａおよびクロック信号ＣＬＫ＿Ｂの周波数は互いに同じである。したがって、レート信号Ａおよびレート信号Ｂの周波数（すなわち、レート信号Ａおよびレート信号Ｂが表すレート）は互いに同じである。ただし、クロック信号ＣＬＫ＿Ａおよびクロック信号ＣＬＫ＿の位相は互いに同じではない。よって、レート信号Ａおよびレート信号Ｂの位相も互いに同じではない。

時刻Ｔ１において障害が検出され、セレクト信号が「経路Ａ」から「経路Ｂ」に変化するものとする。この場合、時刻Ｔ１以前は、セレクタ２２６の出力信号（図１３では、セレクト信号Ｓ）はレート信号Ａであり、時刻Ｔ１後は、セレクタ２２６の出力信号はレート信号Ｂである。ここで、レート信号Ａおよびレート信号Ｂはいずれもシステムクロック信号ＳＹＳ＿ＣＬＫに同期し、また、セレクタ２２６はシステムクロック信号ＳＹＳ＿ＣＬＫに同期して動作する。よって、障害等に起因して経路切替えが行われるときであっても、セレクタ２２６の出力信号は連続的であり、デジタルＰＬＬ２２７は再引込みを行う必要はない。

ただし、経路切替えが行われるときに、セレクタ２２６の出力信号（図１３では、セレクト信号Ｓ）の位相が変化することがある。よって、ＦＩＦＯメモリ２２４は、この位相の変化を吸収できる程度のサイズを有することが好ましい。

１ 光伝送システム
２、３ 光伝送装置
１１ａ、１１ｂ トランスポンダ（ＴＲＰＮ）
１２ａ、１２ｂ 障害検出部
１３ａ 電気スイッチ（ＳＷ）
１４、１５ 光モジュール
２１、２２、３２、３３ ＳｅｒＤｅｓ
２１ａ、３２ａ クロック再生器
２３ Ｅ／Ｏ回路
３１ Ｏ／Ｅ回路
４０ スイッチブレード
４１、４４ 物理層処理部
４２ パケットバッファ
４３ クロック生成器
１００、２００ 光伝送装置
２０２ プロテクション回路
２２１ａ、２２１ｂ ＳｅｒＤｅｓ
２２３、２２６ セレクタ
２２４ ＦＩＦＯメモリ
２２５ａ、２２５ｂ レート抽出部
２２７ デジタルＰＬＬ

Claims (8)

1. 第１の経路を介して受信する光信号を第１の電気信号に変換する第１の受信回路と、
   第２の経路を介して受信する光信号を第２の電気信号に変換する第２の受信回路と、
   前記第１の電気信号または前記第２の電気信号を選択するスイッチ回路と、
   前記スイッチ回路により選択された電気信号からパケットを抽出する終端回路と、
   前記終端回路により抽出されたパケットを保存するパケットバッファと、
   クロック信号を生成するクロック生成器と、
   前記クロック信号を利用して、前記パケットバッファに保存されているパケットを含む連続信号を生成する信号生成部と、
   を備える光伝送装置。
2. 前記第１の経路および前記第２の経路の障害を検出する障害検出部をさらに備え、
   前記スイッチ回路が前記第１の電気信号を選択しているときに、前記障害検出部が前記第１の経路の障害を検出すると、前記スイッチ回路は、前記第１の電気信号を選択する状態から前記第２の電気信号を選択する状態に遷移する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
3. 前記信号生成部により生成される連続信号は、１つのシンボルが２ビットを伝送するＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）４信号である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
4. 前記信号生成部は、前記パケットバッファにパケットが保存されているときは、前記パケットバッファに保存されているパケットを読み出して出力し、前記パケットバッファにパケットが保存されていないときは、予め決められたビットパターンを出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
5. 前記信号生成部により生成される連続信号を光信号に変換する光モジュールをさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
6. 第１の経路を介して受信する光信号を表す第１の電気信号または第２の経路を介して受信する光信号を表す第２の電気信号を選択するスイッチ回路と、
   前記スイッチ回路により選択された電気信号からパケットを抽出する終端回路と、
   前記終端回路により抽出されたパケットを保存するパケットバッファと、
   クロック信号を生成するクロック生成器と、
   前記クロック信号を利用して、前記パケットバッファに保存されているパケットを含む連続信号を生成する信号生成部と、
   を備えるスイッチブレード。
7. 第１の光伝送装置から第１の経路および第２の経路を介して同じ光信号が第２の光伝送装置に伝送される光伝送システムであって、
   前記第２の光伝送装置は、
   第１の経路を介して受信する光信号を第１の電気信号に変換する第１の受信回路と、
   第２の経路を介して受信する光信号を第２の電気信号に変換する第２の受信回路と、
   前記第１の電気信号または前記第２の電気信号を選択するスイッチ回路と、
   前記スイッチ回路により選択された電気信号からパケットを抽出する終端回路と、
   前記終端回路により抽出されたパケットを保存するパケットバッファと、
   クロック信号を生成するクロック生成器と、
   前記クロック信号を利用して、前記パケットバッファに保存されているパケットを含む連続信号を生成する信号生成部と、を備える
   ことを特徴とする光伝送システム。
8. 第１の経路を介して受信する光信号から第１のデータ信号を生成する第１の受信回路と、
   第２の経路を介して受信する光信号から第２のデータ信号を生成する第２の受信回路と、
   前記第１のデータ信号から第１のクロック信号を再生する第１のクロック再生回路と、
   前記第２のデータ信号から第２のクロック信号を再生する第２のクロック再生回路と、
   前記第１のデータ信号または前記第２のデータ信号を選択する第１のセレクタと、
   前記第１のセレクタにより選択されたデータ信号を保存するＦＩＦＯメモリと、
   所定の周波数を有するシステムクロック信号で前記第１のクロック信号をサンプリングすることにより第１のレート信号を生成する第１のレート抽出部と、
   前記システムクロック信号で前記第２のクロック信号をサンプリングすることにより第２のレート信号を生成する第２のレート抽出部と、
   前記第１のレート信号または前記第２のレート信号を選択する第２のセレクタと、
   前記第２のセレクタにより選択されたレート信号に基づいて発振信号を生成するデジタルＰＬＬと、を備え、
   前記発振信号に基づいて前記ＦＩＦＯメモリからデータ信号が読み出される
   ことを特徴とする光伝送装置。

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