JP2023047992A - 光通信ネットワークの管理装置、通信装置及び光ノード - Google Patents

Abstract

【課題】光通信ネットワークにおいて信号光の経路を判定する技術を提供する。【解決手段】光通信ネットワークにおいて、管理装置１は、第１通信装置（光ノード３）から第２通信装置（他の光ノード３）に至る信号光の経路それぞれについて、第２通信装置が受信する信号光に与えられる群遅延を示す経路情報を保持する保持手段と、第２通信装置から第２通信装置が受信する信号光に与えられている群遅延を示す群遅延情報を取得する取得手段と、群遅延情報が示す群遅延と、経路情報と、に基づき信号光の経路を判定する判定手段と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、光通信ネットワークにおいて信号光の経路を判定する技術に関する。

図１は、光通信ネットワークの一例を示している。端局装置５－１及び５－２は、所定のデータを送受信するために信号光を送受信する光通信装置である。また、光ノード３は、端局装置５－１と端局装置５－２との間で送受信される信号光を中継する光通信装置である。光ノード３は、例えば、光クロスコネクト（ОＸＣ）や、光アドドロップ多重化装置（ОＡＤＭ）であり、入力された所定波長の信号光を出力するインタフェースを設定可能に構成される。なお、以下の説明において、４つの光ノード３を区別する場合、光ノード＃１～光ノード＃４と表記する。図１において、光ノード＃１と光ノード＃２は光リンク１２により接続され、光ノード＃２と光ノード＃４は光リンク２４により接続され、光ノード＃１と光ノード＃３は光リンク１３により接続され、光ノード＃３と光ノード＃４は光リンク３４により接続されている。さらに、図１において、端局装置５－１は、光リンクにより光ノード＃１に接続され、端局装置５－２は、光リンクにより光ノード＃４に接続されている。なお、各光リンクは、１つ以上の光増幅器を含み得る。図１には、各光リンクが接続される光ノード３のインタフェース（ＩＦ）も示している。例えば、光リンク１２は、光ノード＃１のＩＦ＃３と、光ノード＃２のＩＦ＃１とに接続されている。

図１の構成において、端局装置５－１から端局装置５－２に至る信号光の経路には、光ノード＃２を経由する経路と、光ノード＃３を経由する経路と、の２つの経路が存在する。光ノード＃２を経由する経路を使用する場合、光ノード＃１は、端局装置５－１からの信号光をＩＦ＃３に出力する様に設定され、光ノード３を経由する経路を使用する場合、光ノード＃１は、端局装置５－１からの信号光をＩＦ＃４に出力する様に設定される。なお、この設定は、図示しない管理装置から入力される。

特許文献１は、光リンクに障害が発生した場合、光ノードの設定を変えることで、障害となった光リンクに収容されている信号光の経路を切り替える構成を開示している。

特許３９７２６６４号公報

光ノード３による信号光の経路の切り替えは、保守上の理由により光リンクを計画的に断とする場合にも使用される。例えば、図１の構成において、端局装置５－１から端局装置５－２に至る所定波長の信号光（以下、端局装置５－１から端局装置５－２に至る所定波長の信号光を第１信号光と表記する）の経路として、光ノード２を経由する経路が使用されているものとする。この場合において、保守作業のために光リンク２４を所定期間だけ切断する必要が生じると、光通信ネットワークの保守者は、管理装置を介して、光ノード＃１、＃３及び＃４それぞれに、第１信号光の経路を光ノード＃３を経由する経路に切り替えるための制御信号を送信する。光ノード＃１への制御信号は、ＩＦ＃１に入力される第１信号光の出力先をＩＦ＃４に設定するためのコマンドを含む。光ノード＃３への制御信号は、ＩＦ＃２に入力される第１信号光の出力先をＩＦ＃３に設定するためのコマンドを含む。光ノード＃４への制御信号は、ＩＦ＃１に入力される第１信号光の出力先をＩＦ＃３に設定するためのコマンドを含む。

しかしながら、何らかの理由により制御信号が光ノード＃１、＃３及び＃４に届かないことによって、第１信号光の経路が切り替わらず、元の経路のままとなることが生じ得る。この場合、事前の経路切替により光リンク２４には第１信号光が収容されていないと認識している保守者が光リンク２４を切断すると、思わぬ障害が発生することになる。

本発明は、光通信ネットワークにおいて信号光の経路を判定する技術を提供するものである。

本発明の一態様によると、光通信ネットワークの管理装置は、第１通信装置から第２通信装置に至る信号光の経路それぞれについて、前記第２通信装置が受信する前記信号光に与えられる群遅延を示す経路情報を保持する保持手段と、前記第２通信装置から前記第２通信装置が受信する前記信号光に与えられている群遅延を示す群遅延情報を取得する取得手段と、前記群遅延情報が示す群遅延と、前記経路情報と、に基づき前記信号光の経路を判定する判定手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明によると、光通信ネットワークにおいて信号光の経路を判定することができる。

光通信ネットワークの構成例を示す図。 一実施形態による光通信ネットワークの構成図。 群遅延フィルタが与える群遅延と、信号光に与えられた群遅延の例を示す図。 一実施形態による端局装置の構成図。 一実施形態による信号光に与えられた群遅延の判定方法の説明図。 一実施形態による端局装置の構成図。 一実施形態による管理装置の構成図。 一実施形態による光ノードの構成図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴うち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第一実施形態＞
図２は、本実施形態による光通信ネットワークの構成図である。なお、図１で説明したのと同じ構成要素については、同じ参照符号を付与してその説明については省略する。本実施形態では、各光ノード３の各インタフェースに群遅延フィルタを設ける。図１において、光ノード＃Ｎ（Ｎは、１から４までの整数）のＩＦ＃Ｍ（Ｍは、１から４までの整数）には、群遅延フィルタＮ－Ｍが設けられている。また、管理装置１００は、端局装置５－１及び５－２と、各光ノード３と、を制御する。なお、図２では、図の簡略化のため、管理装置１００と端局装置５－２が制御信号を送受信するための信号線のみを点線で示しているが、管理装置１００は、端局装置５－１及び５－２、並びに、各光ノード３と制御信号の送受信が可能な様に構成される。

群遅延フィルタは、通過する信号光に群遅延を与えるフィルタである。なお、信号光が複数の群遅延フィルタを通過する場合、当該信号光に与えられる群遅延は、通過した各群遅延フィルタによって与えられる群遅延を足し合わせたものとなる。例えば、第１群遅延フィルタが図３（Ａ）に示す群遅延６０を与え、第２群遅延フィルタが図３（Ｂ）に示す群遅延６１を与えるものとする。この場合、第１群遅延フィルタ及び第２群遅延フィルタの両方を通過した信号光には、図３（Ｃ）に示す群遅延６２が与えられる。

本実施形態においては、送信側の端局装置から受信側の端局装置までの間に信号光に与えられる群遅延の合計が当該信号光の取り得る経路毎に異なる様に、各群遅延フィルタＮ－Ｍが信号光に与える群遅延を決定する。例えば、図２に示す構成において、端局装置５－１から端局装置５－２への第１信号光が取り得る経路は、光ノード２を経由する第１経路と、光ノード３を経由する第２経路の２つである。したがって、第１信号光が第１経路を通過した場合に端局装置５－２が受信する第１信号光に与えられている群遅延と、第１信号光が第２経路を通過した場合に端局装置５－２が受信する第１信号光に与えられている群遅延とが異なる様に、各群遅延フィルタＮ－Ｍが通過する信号光に与える群遅延は決定される。なお、その他の信号光についても同様である。

なお、信号光には、群遅延フィルタに加えて、経路固有の群遅延が与えられる。経路固有の群遅延は、例えば、光リンクや、光ノード内の光スイッチ等の構成要素を信号光が通過する際に信号光に与えられる。したがって、第１信号光が第１経路を通過する場合、第１信号光には、群遅延フィルタを設けない場合に与えられる第１経路固有の群遅延に加えて、群遅延フィルタ１－１、１－３、２－１、２－４、４－２、４－３による群遅延が与えられる。

本実施形態では、信号光に与えられる群遅延を、当該信号光の取り得る経路毎に判定し、経路と信号光に与えられる群遅延との関係を経路毎に示す経路情報を管理装置１００に格納しておく。経路毎の群遅延は、例えば、サービス開始前に実際に測定を行うことで取得することができる。或いは、光リンク、光ノードの光学的なパラメータと、群遅延フィルタの特性と、に基づき計算により判定することができる。

図４は、本実施形態による端局装置５の受信側の構成図である。なお、端局装置５とは、図２の端局装置５－１及び５－２の総称である。受信部５１は、信号光を、例えば、コヒーレント受信し、アナログの電気信号をアナログデジタル（ＡＤ）変換部５２に出力する。ＡＤ変換部５２は、アナログの電気信号をデジタルデータに変換して補償復調部５３に出力する。

補償復調部５３は、プロセッサを有し、デジタルデータに対して各種の補償処理を行い、補償後のデータに基づき復調を行う。ここで、通常、補償処理は、信号光に与えられた群遅延を補償する処理を含む。言い換えると、端局装置５は、信号光の復調のために、当該信号光に与えられた群遅延を判定する。補償復調部５３は、群遅延を補償するために判定した、信号光に与えられた群遅延を示す群遅延情報を、管理装置１００からの要求に応答して管理装置１００に送信する。或いは、補償復調部５３は、所定周期毎や、信号光が断となり、その後、信号光を再度検出した等の所定条件が満たされる度に、群遅延情報を管理装置１００に送信する。

管理装置１００は、経路情報に基づき端局装置５が受信した信号光の経路を判定することができる。例えば、管理装置１００は、端局装置５－２から受信した群遅延情報が示す第１信号光に与えられた群遅延と、経路情報が示す第１信号光が取り得る経路それぞれの群遅延との誤差を判定し、第１信号光が取り得る経路の内、第１信号光に与えられた群遅延との誤差が最小の群遅延に対応する経路を第１信号光の経路であると判定することができる。なお、誤差は、最小二乗誤差を使用することできる。つまり、例えば、図３に示す様な群遅延を波形と見做し、２つの群遅延の同じ周波数における遅延時間の差の二乗を周波数領域において積算した値を誤差とすることができる。したがって、例えば、管理装置１００が第１信号光を第１経路から第２経路に切り替える制御信号を各光ノード３に送信した場合、端局装置５－２から受信する第１信号光に与えられている群遅延に基づき、第１信号光の経路が第１経路から第２経路に切り替わったか否かを判定することができる。

なお、経路の判定には、フーリエ解析を使用することができる。例えば、図３（Ｃ）は、実際には、周波数と遅延量との関係を示すものであるが、図３（Ｃ）に示す波形を時間軸上の波形と見做してフーリエ変換を行う。当該フーリエ変換により、図５に示す様に、図３（Ａ）に示す群遅延６０に対応する信号成分と、図３（Ｂ）に示す群遅延６１に対応する信号成分とが得られる。フーリエ変換後の信号成分を比較することで、経路を判定することができる。なお、この場合、経路情報は、例えば、フーリエ変換後の信号成分と、経路との関係を示すものとすることができる。

なお、群遅延フィルタには、任意のものを使用することができる。一例として、群遅延フィルタには、リング共振器型フィルタ、多層薄膜フィルタ、多段マハツェンダ干渉計型光導波路フィルタ等を使用することができる。リング共振器型フィルタを使用する場合、リング共振器の共振器長や、リング共振器と入出力導波路の結合量を調整することで、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す様な、周波数軸上で正弦波状に変動する群遅延を信号光に与えることができる。この様な特性の群遅延は、上述したフーリエ解析を使用する場合に有利である。

また、群遅延フィルタを光ノードのインタフェースに設けるのではなく、光ノードの光スイッチ部に設ける構成とすることもできる。なお、光スイッチ部は、光ノードのインタフェースに対応するポートを有している。例えば、光スイッチ部には、光信号の位相特性を制御する液晶シリコン（ＬＣｏＳ）デバイスを利用しているものがある。この様な光スイッチ部においては、信号光の周波数毎に異なる位相遅延を与えることができ、よって、群遅延フィルタとして機能させることができる。

以上、本実施形態によると、信号光に与えられた群遅延に基づき、信号光の経路を判定する。なお、本実施形態では、経路情報と、群遅延情報と、に基づき管理装置１００が信号光の経路を判定していたが、経路情報を端局装置５に格納し、端局装置５において経路を判定する構成とすることもできる。

＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、図６に示す様に、端局装置の受信部５１の上流側に、信号光に群遅延を与えるフィルタ部５４を設ける。フィルタ部５４は、上述した液晶シリコン（ＬＣｏＳ）デバイス等、信号光に与える群遅延を動的に構成可能なものを使用する。管理装置１００は、端局装置５に制御信号を送信することで、フィルタ部５４が信号光に与える群遅延を制御する。

管理装置１００は、信号光に与えられた群遅延を相殺する様に、フィルタ部５４が信号光に与える群遅延を制御する。具体的には、第一実施形態と同様に、信号光が取り得る経路それぞれについて、信号光に与えられる群遅延を予め求める。そして、信号光が取り得る経路それぞれについて、信号光に与えられる群遅延を相殺する様に、当該信号光に与える群遅延を示す情報を、補償情報として管理装置１００に格納しておく。なお、本実施形態における補償情報は、第一実施形態における経路情報と実質的には同じである。

管理装置１００は、例えば、第１信号光が第１経路を通過している場合、補償情報において第１経路に関連付けられている群遅延を端局装置５－２のフィルタ部５４が信号光に与える様に、端局装置５－２のフィルタ部５４を構成する。また、補償復調部５３は、正常に復調できなくなった場合、警報を管理装置１００に通知する。例えば、信号光が搬送するデータは、通常、誤り訂正符号や誤り検出符号により保護される。補償復調部５３は、誤り訂正符号や誤り検出符号により、エラーの発生頻度を検出し、閾値と比較することで、正常に復調できているか否かを判定することができる。

例えば、第１信号光が第１経路を通過し、端局装置５－２のフィルタ部５４が第１信号光に与えられた群遅延を相殺している場合、補償復調部５３で検出する群遅延は、略フラットな特性となる。また、補償復調部５３は、通常、第１信号光を正常に復調することができ警報を発出しない。

管理装置１００は、第１信号光の経路を第１経路から第２経路に切り替える場合、各光ノード３に経路切替のための第１制御信号を送信すると共に、補償情報において第２経路に関連付けられている群遅延を端局装置５－２のフィルタ部５４が第１信号光に与える様に、端局装置５－２に第２制御信号を送信する。第１信号光の経路が第１経路から第２経路に切り替わらないと、フィルタ部５４は、第１信号光に与えられた群遅延を補償できなくなる。この場合、補償復調部５３で検出する群遅延は、略フラットな特性から大きく変動し、補償復調部５３がこの大きな変動に追随して群遅延を補償するまで、補償復調部５３は警報を発出することになる。一方、第１信号光の経路が第１経路から第２経路に切り替わると、補償復調部５３で検出する群遅延は、略フラットな特性となる。この場合でも、補償復調部５３は、瞬間的に警報を発出し得るが、警報を発出する期間は、第１信号光の経路が第１経路から第２経路に切り替わらない場合と比較して大変短くなる。したがって、管理装置１００は、第１制御信号及び第２制御信号を送信した後の端局装置５－２の状態、例えば、警報の持続時間により経路が正常に切り替わったか否かを判定することができる。

なお、本実施形態では、光リンクの障害により信号光の経路を切り替える場合にも、管理装置１００は、経路切替後の信号光に与えられる群遅延を相殺する様に、端局装置５のフィルタ部５４を構成する。

図７は、本実施形態による管理装置１００の構成図である。保持部１０は、第一実施形態においては経路情報を保持し、第二実施形態においては補償情報を保持する。通信部１４は、各端局装置５及び各光ノード３と制御信号の送受信を行い、かつ、各端局装置５及び各光ノード３から警報を受信する。取得部１１は、第一実施形態の場合に設けられ、通信部１４を介して、端局装置５が受信する信号光に与えられている群遅延を示す群遅延情報を当該端局装置５から取得する。判定部１２は、第一実施形態の場合に設けられ、各端局装置５から取得する群遅延情報が示す各信号光に与えられている群遅延と、経路情報と、に基づき、各信号光の経路を判定する。制御部１３は、各信号光の経路の設定・経路切替を行う際、通信部１４を介して、各光ノード３に制御信号を送信する。なお、第二実施形態の場合、制御部１３は、各光ノード３に制御信号を送信して信号光の経路設定・経路切替を行う際、補償情報に基づき、当該信号光を受信する端局装置５のフィルタ部５４が当該信号光に与えられる群遅延を補償する様に当該フィルタ部５４を構成するための制御信号を当該端局装置５に送信する。

図８は、第一実施形態による光ノード３の構成図である。光ノード３は、インタフェース部３１と、光スイッチ部３２と、を有する。インタフェース部３１は、複数の光リンクに接続するための複数のインタフェースを有する。複数のインタフェースは、それぞれ、光スイッチ部３２の対応するポートに接続される。光スイッチ部３２は、所謂、波長スイッチ機能を有し、各インタフェース（各ポート）を介して入力される波長多重された複数の信号光それぞれを、別のインタフェース（ポート）から出力する。なお、入力された信号光を出力するインタフェース（ポート）は、管理装置１００からの制御信号に基づき変更可能に構成される。各インタフェースは、様々な特性の群遅延フィルタの内の任意の１つを個別に実装できる様に構成される。なお、群遅延フィルタを、インタフェースに設けるのではなく、光スイッチ部３２の各光インタフェースに対応する光ポートに設ける構成とすることもできる。

なお、本発明による管理装置１００は、コンピュータの１つ以上のプロセッサで実行されると、当該コンピュータを上述した管理装置１００として動作させるプログラムにより実現することができる。これらプログラムは、デバイス可読記憶媒体に格納されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。

上記構成により、光通信ネットワークの各信号光の現在の経路を判定することできる。よって、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１０：保持部、１１：取得部、１２：判定部

Claims (7)

1. 光通信ネットワークの管理装置であって、
   第１通信装置から第２通信装置に至る信号光の経路それぞれについて、前記第２通信装置が受信する前記信号光に与えられる群遅延を示す経路情報を保持する保持手段と、
   前記第２通信装置から前記第２通信装置が受信する前記信号光に与えられている群遅延を示す群遅延情報を取得する取得手段と、
   前記群遅延情報が示す群遅延と、前記経路情報と、に基づき前記信号光の経路を判定する判定手段と、
   を備えていることを特徴とする管理装置。
2. 前記管理装置は、さらに、
   前記第１通信装置から前記第２通信装置に至る前記信号光の経路を第１経路に設定する制御信号を前記光通信ネットワークの装置に送信する制御手段を備え、
   前記判定手段は、前記制御手段が前記制御信号を送信した後、前記第２通信装置から取得する前記群遅延情報と、前記経路情報と、に基づき、前記信号光の経路が前記第１経路となっているかを判定することを特徴とする請求項１に記載の管理装置。
3. 光通信ネットワークの管理装置であって、
   第１通信装置から第２通信装置に至る信号光の経路それぞれについて、前記第２通信装置が受信する前記信号光に与えられる群遅延を補償するための補償情報を保持する保持手段と、
   前記第１通信装置から前記第２通信装置に至る前記信号光の経路を第１経路に設定する際、前記信号光の経路を前記第１経路に設定するための第１制御信号を前記光通信ネットワークの装置に送信し、かつ、前記補償情報に基づき前記第１経路を経由した前記信号光に与えられている群遅延を補償する様に前記第２通信装置に設けられた群遅延フィルタを構成するための第２制御信号を前記第２通信装置に送信する制御手段と、
   前記制御手段が前記第１制御信号及び前記第２制御信号を送信した後の前記第２通信装置の状態に基づき前記信号光の経路が前記第１経路であるか否かを判定する判定手段と、
   を備えていることを特徴とする管理装置。
4. 前記第１通信装置から前記第２通信装置に至る前記信号光の経路それぞれについて、前記第２通信装置が受信する前記信号光に与えられる群遅延は異なることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の管理装置。
5. 光通信ネットワークの通信装置であって、
   別の通信装置から前記通信装置に至る信号光の経路それぞれについて、前記通信装置が受信する前記信号光に与えられる群遅延を示す経路情報を保持する保持手段と、
   受信する前記信号光に与えられている群遅延を判定し、判定した前記群遅延と、前記経路情報と、に基づき前記信号光の経路を判定する判定手段と、
   を備えていることを特徴とする通信装置。
6. 光通信ネットワークの通信装置であって、
   受信する信号光に与えられている群遅延を判定する手段と、
   判定した前記群遅延を示す群遅延情報を、前記光通信ネットワークの管理装置に送信する送信手段と、
   を備えていることを特徴とする通信装置。
7. 光通信ネットワークの光ノードであって、
   複数のインタフェースと、
   前記複数のインタフェースそれぞれに接続された複数のポートを有し、前記複数のポートのいずれかから入力された信号光を、前記複数のポートのいずれかから出力するスイッチ手段であって、前記入力された信号光を出力するポートを変更可能な前記スイッチ手段と、
   を備え、
   前記複数のインタフェース又は前記複数のポートのそれぞれは、通過する信号光に与える群遅延を、複数の群遅延から個別に選択可能に構成されていることを特徴とする光ノード。

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