JP3589974B2 - Oadmノード及びそれを用いた波長多重ネットワーク - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波長でルーティングを行う波長分割多重(WDM:wavelength division multiplexing)リングネットワーク及びそこで用いられるOADM(optical add/drop multiplexer)ノードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、光波長でルーティングを行う波長分割多重ネットワークとして、図13に示すようなリングネットワークが提案されている(参考文献[1])。図13において、センタノード(CN)は主に空間スイッチ回路と波長変換回路からなり、各リモートノード(RN)からの光信号を集中的にスイッチングする。
リモートノードは、図14に示すように光カップラ3と、波長多重回路4a、波長分離回路4bと、光受信回路(Rx)12と、光送信回路(Tx)11とからなり、光ファイバ伝送路から光カップラ3を用いて信号光パワーの一部を分岐し、所定の波長の光信号をドロップ(受信)し、一方光カップラ3の他の入力端から所定の波長の光信号をアド(送信)するOADM機能を有する。
【0003】
各リモートノード(RN)には送信用/受信用の波長が割当てられており、ノード間の通信は以下のように行われる。例えばリモートノード(RNn)からリモートノード(RNi)に向けて光信号を送信する場合、リモートノード(RNn)は割当てられた送信波長の光信号を、経路R1を介してセンタノード(CN)に送信する。センタノード(CN)では、この光信号をリモートノード(RNi)に割当てられた受信波長の光信号に変換し、経路R2を介してリモートノード(RNi)に送信する。リモートノード(RNi)では、光カップラにより光信号パワーの一部を分岐し、波長分離回路内の受信波長に対応する光フィルタを用いて光信号を選択、受信する。
【0004】
センタノード(CN)から各リモートノード(RN)への受信用信号は光カップラを介してセンタノード(CN)に戻るため、各リモートノード(RN)からセンタノード(CN)への送信用帯域とセンタノード(CN)から各リモートノード(RN)への受信用帯域とは別帯域にして互いに重ならないように割り当てる。光カップラの代わりに、光フィルタや光合分波器を用いて所定波長の光信号のアド/ドロップを行うことにより、送信用帯域と受信用帯域を同帯域にして使用帯域を効率化することも可能である(参考文献[2]、[3]参照)が、各リモートノードへの収容波長が固定される、トラヒック状況に応じた容量の再配分が困難となる、等の要因により、光ファイバ伝送路上に波長選択素子を配置しない本構成の方がネットワーク運用上の柔軟性が高い。
【0005】
上記構成に代表される従来技術を用いて同一県内あるいは他県間の転送ネットワークを実現する場合、要求されるリング長は数百km以上になり、光ファイバやリモートノードの損失を光増幅器により補償しながらWDM信号を中継伝送することになる。各リモートノードにおいては、センタノードから割当てられた受信用波長を取り出(ドロップ)してセンタノードへの送信用信号を送出(アド)するために、WDM信号光のチャネル数はリモートノード入力時と出力時で異なる(図13参照)と共に、運用上の容量再配分や障害等の理由で動的に変動することが考えられる。
【0006】
また、光ファイバ長、ファイバ特性/融着損失、光部品損失、等のばらつきや経年変化により、光ファイバ損失は必ずしも一定でなく、リモートノード入力端におけるチャネル当りの信号光パワーは光ファイバ毎に一定とはならない。
チャネル数及び入力パワーの変動を共に吸収して、且つWDM信号の所定の平坦性を保ちながら、チャネル当りの信号光パワーの出力レベルを一定に保つ方法としては、従来、図15に示す利得制御された光増幅器が提案されている(参考文献[4])。
【0007】
図15に示すように、基本構成は利得特性が平坦でかつ利得一定制御(AGC:automatic gain control)されたAGC光増幅器20、21と、可変アッテネータ22を用いたフィードバック回路とからなる。 AGC光増幅器20(AGC光増幅器21も同一構成)は、エルビウム添加ファイバ(EDF: Erbium−doped fiber)202、合波器203、励起光源206で構成される光増幅器(EDFA: Erbium−doped fiber amplifier)と、光カップラ200、201と、受光器204、205と、対数演算器207と、差動増幅器208とから構成されている。AGC光増幅器20は、光増幅器の入力/出力パワーを光カップラ200、201、及び受光器204、205でモニタし、対数演算器207と差動増幅器208によってその比(すなわち利得)を一定に保つことで利得一定動作している。
【0008】
また、光カップラ23、バンドパスフィルタ(BPF)24を用いて所定の波長の制御光を取り出して受光器25でモニタし、差動増幅器26と光アッテネータ22を用いてその値を常に一定値に保つことでチャネル当りの出力を一定制御(ALC:automatic level control)する。尚、光カップラ23は後段のAGC光増幅器21の出力部に配置しても良い。
【0009】
上記以外のALC制御法として、図16に示すように、AWG(arrayed waveguide grating)27等を用いて信号光全チャネルのパワーをモニタしてその最大値を制御する方法(参考文献[5]参照)、図17に示すように、受光器25と光スペクトルアナライザ(OSA:optical spectrum analyzer)27とを用いて信号光のトータルパワーとチャネル数とを検出した後、除算器28を用いてチャネル当りのパワーを割り出して一定制御する方法(参考文献[6]参照)、等が提案されている。
【0010】
いずれの方法も制御光を用いずにALC制御が可能であるものの、部品点数が増大する、信号光全チャネルのパワーモニタが必要であるためチャネル数変動/増設に対応しづらい(図16)、波長数検出に光スペクトルアナライザ等の掃引手段を要するため制御時定数が長くなる(図17)、等の特徴がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術を用いてリングネットワークの中継を行う場合、以下の技術課題を解決する必要がある。リモートノード(RN)の前段に利得制御された光増幅器を配置するのみでは、アド光(センタノード(CN)への送信用信号)の出力を制御することができず、またリモートノード(RN)の後段に利得制御された光増幅器を配置するのみでは、ドロップ光(センタノード(CN)からの受信用信号)の出力を制御することができない。このためリモートノード(RN)の前段及び後段に利得制御された光増幅器を配置して出力レベルを制御する必要が生じ、装置点数の多いネットワーク構成になってしまう。
【0012】
また、センタノード(CN)への送信用信号を送出する時に、送信信号光のパワーを前段の光ファイバより入力してきた信号光のパワーと同じ値に等化して出力する必要があるが、これに対応するには、光増幅器の利得制御のみでは対応しきれず、リモートノード(RN)中における送信器(送信回路)の出力レベルの制御が必要である。
以上説明したように、リングネットワーク中の光ファイバやリモートノード(RN)の損失を補償してWDM信号を光中継する場合には、損失のばらつき、リモートノード(RN)への入力チャネル数変動、リモートノード(RN)におけるアド/ドロップ(送信/受信)によるチャネル数変動、及びアド光の光等化、等を考慮して、光増幅器単体の利得制御のみでなくノード全体で総合的に出力一定動作を行う必要がある。
【0013】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決したOADMノード及びそれを用いた波長多重ネットワークを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、所定波長の光信号を取り出して受信、あるいは所定波長の送信用光信号を挿入することにより、波長分割多重信号の分岐挿入を行うOADMを有するOADMノードにおいて、各々利得一定制御される、ノード入力段及び出力段に配置される光増幅器と、前記OADMの前段もしくは後段もしくは内部に配置される光減衰手段と、前記ノード出力段に配置される光増幅器の出力部で、あらかじめ光信号と共に入力された所定波長を有する制御光のパワーレベルをモニタし、チャネル当りの光出力をあらかじめ定められた所定値に保つように前記光減衰手段を制御する第1の帰還手段と、前記ノード出力段に配置される光増幅器の出力部で、前記挿入光信号を分岐してパワーレベルをモニタし、当該挿入光信号のチャネル当りの光出力を前記ノード出力段に配置される光増幅器出力の他の光信号のチャネル当りの光出力に等化されたあらかじめ定められた所定値に保つ第2の帰還手段とを有することを特徴とする。
【0015】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のOADMノードにおいて、前記OADMは、受動光部品を用いて光信号のパワーの一部を分岐し、分波器により所定波長の光信号を取り出して受信、あるいは合波器により送信器からの所定波長の光信号を挿入することにより、波長分割多重信号の分岐挿入を行うことを特徴とする。
【0016】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または2のいずれかに記載のOADMノードにおいて、前記第1の帰還手段は、チャネル当りの光出力一定制御の際に、光分波器と受光手段により当該全チャネルのパワーレベルをモニタし、当該モニタ値の中で最大のものをあらかじめ定められた所定値に保つことを特徴とする。
【0017】
また、請求項4に記載の発明は、請求項1または2のいずれかに記載のOADMノードにおいて、前記第1の帰還手段は、チャネル当りの光出力一定制御の際に、光スペクトルアナライザと受光手段により当該信号光のチャネル数とトータルのパワーレベルをモニタし、当該パワーレベルとチャネル数の商、すなわちチャネル当りの光出力をあらかじめ定められた所定値に保つことを特徴とする。
【0018】
また、請求項5に記載の発明は、請求項1または2のいずれかに記載のOADMノードにおいて、前記第2の帰還手段は、当該挿入光信号のチャネル当りの出力等化の際に、当該制御光とは別波長を有する第2の制御光のパワーレベルを前記ノード出力段に配置される光増幅器の出力部でモニタし、これを参照値として帰還制御を行うことを特徴とする。
【0019】
また、請求項6に記載の発明は、請求項2乃至5のいずれかに記載のOADMノードにおいて、前記第2の帰還手段は、当該挿入光信号のチャネル当りの出力等化の際に、当該光送信器の出力パワーレベルを当該合波用光部品への挿入点よりも前段でモニタし、あらかじめ定められた所定値に保つ帰還制御を行うことを特徴とする。
【0020】
また、請求項7に記載の発明は、請求項2乃至5のいずれかに記載のOADMノードにおいて、前記第2の帰還手段は、当該各挿入光信号のチャネル当りの出力等化の際に、前記分波器により取り出された所定の受信光信号のパワーレベルをモニタし、これを参照値として当該光送信器の出力パワーレベルの帰還制御を行うことを特徴とする。
【0021】
また、請求項8に記載の発明は、請求項2乃至5のいずれかに記載のOADMノードにおいて、前記第2の帰還手段は、当該挿入光信号のチャネル当りの出力等化の際に、当該分波器により当該挿入光信号と所定の受信光信号とを取り出してパワーレベルをモニタし、両者が同じ値をとる様当該光送信器の出力パワーレベルの帰還制御を行うことを特徴とする。
【0022】
また、請求項9に記載の発明は、少なくとも1つのセンタノードと2つ以上のリモートノードを有し、それらが1本の光ファイバで結ばれたリングを構成し、前記センタノードと前記各リモートノードは各々異なる波長の光を用いて直接、通信経路を設定し、前記センタノードにおいては、前記各リモートノードへの光信号と所定波長を有する制御光とを送出すると共に前記各リモートノードからの光信号を受信し、当該各リモートノードにおいては、受動光部品を用いて、光信号のパワーの一部を分岐し光合分波器により所定波長の光信号を取り出して受信し、あるいは送信器からの所定波長の光信号を挿入することにより、前記センタノードとの送受信を行う波長多重ネットワークにおいて、 前記各リモートノードとして請求項2乃至8のいずれかに記載のOADMノード用いて、各光信号の出力を所要値以内とすることを特徴とする。
【0023】
また、請求項10に記載の発明は、少なくとも2つの階層化した構造を持つ光ネットワークにおいて、最も上位に位置するネットワークは、少なくともひとつのセンタノードと2つ以上のリモートノードを有し、それらが4本の光ファイバによって結ばれたリングネットワークであり、
最も下位のネットワークを除く中間のネットワークは、その上位のネットワークに属するノードをセンタノードとするリング構成であり、当該中間のリングネットワークに属する各ノードあるいは収容局間がそれぞれ4本の光ファイバによって結ばれ、当該下位のリングネットワークに属する当該収容局間を結ぶ2本のループ状の光ファイバの一方がそれぞれ開放されており、
前記最下位のネットワークは、光サービスユニットからのトラフィックを集約する収容局を中心としたスター構成で、当該各光サービスユニットと当該収容局の間をそれぞれ光ファイバで直接結ぶスターネットワークであり、
前記最上位のネットワークに属する前記センタノードと前記各光サービスユニットが、それぞれ波長の異なる光を用いて、上り用と下り用で異なる2本の光ファイバにより双方向伝送を行うことで直接通信経路を設定し、この両者の間に介在する収容局あるいはノードにおいては、電気的処理を一切行わず光信号のまま増幅と分岐あるいはルーティングのみを行う波長多重ネットワークにおいて、
前記最上位のネットワークに属する前記センタノードと前記各光サービスユニットの間に介在するリング状に接続された前記収容局あるいは前記ノードが、入力部および出力部に配置された利得一定制御された光増幅器、受動光部品、光減衰手段、とから構成され、前記センタノードより送出された第1の所定波長を有する制御光は、前記最上位のリングネットワーク中の下り用光ファイバを伝搬すると共に各リモートノードで分岐されて当該下位のリングネットワーク中の下り用光ファイバを伝搬し、当該開放点において折り返され、当該下位のリングネットワーク中の上り用光ファイバを伝搬して前記最上位のリングネットワーク中リモートノードの上り用光ファイバに配置された受動光部品へと挿入された後、前記リモートノードの出力段で光フィルタにより除去され、当該センタノードより送出された第2の所定波長を有する制御光は、前記最上位のリングネットワーク中の上り用光ファイバを伝搬し、
前記最上位のリングネットワーク中の下り用光ファイバ、当該下位のリングネットワーク中の下り用及び上り用光ファイバ、が接続された当該各収容局あるいは当該各ノードにおいては、当該ノードの出力段に配置された光増幅器の出力部で当該第1の所定波長を有する制御光のパワーレベルをでモニタし、当該光減衰手段に帰還して当該収容局あるいは当該ノードのチャネル当りの光出力をあらかじめ定められた所定値に保つ帰還手段を有し、
前記最上位のネットワークに属するリモートノードにおける、当該下位のリングネットワーク中の上り用光ファイバと当該最上位のリングネットワーク中の上り用光ファイバとの接続点では、前記第2の所定波長を有する制御光のパワーレベルを当該後段の光増幅器出力段でモニタし、当該光減衰手段に帰還してリモートノードのチャネル当りの光出力をあらかじめ定められた所定値に保つ帰還手段を有すると共に、当該下位のリングネットワークからの信号挿入点直前に利得一定制御された光増幅器と第2の光減衰手段とを配置され、当該第1の所定波長を有する制御光のパワーレベルをモニタし、当該第2の光減衰手段に帰還して当該ノードヘ挿入される光信号のチャネル当りの光出力をあらかじめ定められた所定値に保つ帰還手段を有し、
当該各光サービスユニットは、当該収容局中の光合分波器の入力部に光減衰手段が配置され、当該直上位のノードに具備された当該ノードの出力段に配置された光増幅器出力段で当該挿入光信号を分岐して光スペクトルアナライザ(OSA)で各パワーレベルをモニタし、当該挿入光信号のチャネル当りの光出力を、当該直上位のノード出力の他の光信号のチャネル当りの光出力に等化されたあらかじめ定められた所定値に保つ帰還手段を有し、各光信号の出力を所要値以内とすることを特徴とする。
【0024】
また、請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の波長多重ネットワークにおいて、前記各収容局と前記各光サービスユニット間に引き落とし点を設け、該引き落とし点には光合分波器が収容されており、前記各光サービスユニットから前記各収容局への挿入光信号のチャネル当りの出力等化を行う際に、光スペクトルアナライザでモニタした各チャネルのパワーレベルをあらかじめ定められた所定値に保つ制御用信号を、監視用信号に重畳して前記引き落とし点中の光減衰手段に帰還することにより各光信号の出力を所要値以内になるように制御することを特徴とする。
【0025】
また、請求項12に記載の発明は、請求項10または11のいずれかに記載の波長多重ネットワークにおいて、前記最上位とその直下位のネットワークがリングである2重リング構造であり、前記直下位のリングネットワークに属するノードが単一あるいは複数であり、前記直下位のリングネットワークに属するノードが収容局となっており、前記光サービスユニットが当該収容局に対してスター状に接続されていることを特徴とする。
【0026】
また、請求項13に記載の発明は、請求項10乃至12のいずれかに記載の光波長多重ネットワークにおいて、前記光サービスユニットからの光信号が集約される当該収容局には、光増幅器、光スイッチ、光合分器を用いて上位局との間で波長多重信号を送受し、当該収容局より上位に位置するノードあるいは収容局においては、光増幅器と受動光部品を用いて当該最上位のネットワークに属する当該センタノードと当該光サービスユニットとの間の通信を行うことを特徴とする。
【0027】
また、請求項14に記載の発明は、請求項10または11のいずれかに記載の波長多重ネットワークにおいて、当該収容局が含まれる下位のリングネットワークとその上位のリングネットワークとの両方に属する収容局またはノードにおいて、当該下位のリングネットワークに属する当該収容局間を結ぶ2本のループ状の光ファイバの一方がそれぞれ開放されており、
当該収容局または当該ノードの一方または双方には波長選択性を有する光合分波器をもたず、前記光サービスユニット自身が波長分波機能を有していることを特徴とする。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る波長多重ネットワークにおけるリモートノード(OADMノード)の基本構成を図1に示す。同図において、リモートノードは、入力部と出力部に配置されたAGC光増幅器1a,1bと、可変アッテネータ2と、光カップラ3aと、波長多重回路(AWG)4aと、波長分離回路(AWG)4bと、受信器Rx及び送信機Txと、波長測定手段6a,6b及び負帰還制御手段7a,7bを具備して可変アッテネータ2の減衰量を調整することによるALC制御と光等化を行うフィードバック回路とからなる。
【0029】
リモートノード入力部及び出力部のAGC光増幅器で利得一定制御を行いつつ、可変アッテネータ、波長測定手段1、負帰還制御手段1を用いてフィードバック回路を構成して、損失のばらつきやリモートノードへの入力チャネル数変動に加えて、リモートノードにおけるアド/ドロップによるチャネル数変動に対応したチャネル当りの出力一定制御(ALC)を行う。また、波長測定手段2、負帰還制御手段2を用いてアド光のパワーをモニタし、Tx出力を制御することにより光等化を行う。
【0030】
図2は本発明に係るOADMノード(リモートノード(RN))の一実施形態の構成を示したものである。同図に示すように、AGC光増幅器1a,1bは利得が平坦かつ一定制御されたEDFA、2は可変アッテネータ、3a〜3cは光カップラ、4a〜4bは合分波用アレイ導波路格子(AWG)、8a〜8bはバンドパスフイルタ(BPF)、9a〜9bは受光器、10a〜10bは着動増幅器、11は送信器(Tx)、12は受信器(Rx)である。
リモートノード(RN)に入射したWDM信号はAGC光増幅器1aにより増幅され、可変アッテネータ2、光カップラ3aとAWG4bを介してセンタノードからの受信用信号が取り出(ドロップ)され、各受信器(Rx)12により受信される。
【0031】
一方、センタノードへの送信用信号は、各送信器(Tx)11よりAWG4aと光カップラ3aを介して送出(アド)され、リモートノード(RN)をそのまま通過する信号と共にAGC光増幅器1b、光カップラ3bを通過する。この時、あらかじめ所定の波長(λcont)を割当てられた制御光を光カップラ3b、バンドパスフイルタ8a、受光器9aでパワーモニタし、差動増幅器10aと可変アッテネータ2を用いてALC制御を行う。
【0032】
同時に、アド光(波長λadd)を光カップラ3c、バンドパスフイルタ8b、受光器9bでパワーモニタし、上記ALC制御の基準値をもとに光カップラ3b、3cの損失を加味して出力を制御し、光等化を行っている。上記リモートノード(RN)中においては、AGC光増幅器1a,1bの利得一定制御、可変アッテネータ2を用いたALC制御、及びアド光の光等化の3穫類のフィードバック制御を行っており、各々の時定数の大きさに留意して制御が収束するよう帰還制御を行う。
【0033】
本実施の形態に係るリモートノード(OADMノード)では、制御光パワーをモニタして可変アッテネータ2を調節しALC制御を行うように構成したが、[従来の技術]の項で説明したように、信号光全チャネルのパワーをモニタしてその最大値を一定制御する方法、信号光のトータルパワーとチャネル数とからチャネル当りのパワーを割り出して一定制御する方法、を用いてALC制御を行ってもよい。上記ALC制御法を用いた実施形態を図3、図4に示す。図3は、信号光全チャネルのパワーをモニタしてその最大値を一定制御することによりALC制御を行うリモートノード(RN)の構成を示し、図4は信号光のトータルパワーとチャネル数とからチャネル当りのパワーを割り出して一定制御する方法によりALC制御を行うリモートノード(RN)の構成を示している。
【0034】
また、上記各実施形態に係るリモートノード(RN)では、AGC光増幅器としてEDFAを用いているが、所望の利得制御が可能な他の希土類添加ファイバ増幅器やラマン増幅器等を用いても良い。AWG4a、4bを用いて合分波を行っているが、パワースプリッタと複数の光フィルタを組み合わせて合分波を行うことも可能である。光等化用の光カップラ3cはAGC光増幅器1bの後段に配置しても良い。上記の方法が適用できるのは、特に断りがない場合、以下に説明する他の実施の形態についても同様である。
【0035】
図5は本発明に係るリモートノード(RN)の、さらに他の実施形態の構成を示したものである。本実施の形態は、基本構成は図2に示した実施の形態と同じであるが、図5では、図2におけるバンドパスフィルタ8bの代わりにAWG4cのような分波器を用いて、アド光と共に(ALC制御用とは異なる)制御光1波ないしは複数波のパワーを取り出してモニタする点が異なる。図5に示す実施の形態では、ALC制御用制御光の波長をλcont1、光等化用制御光の波長をλcont2とした。制御光(λcont2)の光パワー(複数光モニタした場合はその最大値)を差動増幅器10bへの基準値とすることで、同様にアド光出力の等化を行うことができる。
【0036】
図6は本発明に係るリモートノード(RN)の、さらに他の実施形態の構成を示したものである。
本実施の形態は、基本構成は図2に示した実施形態と同じであるが、図6に示す実施形態では、図2に示す実施の形態において、光カップラ3c、バンドパスフィルタ8b、受光器9bを用いてアド光パワーをモニタする代わりに、AWG4aへの挿入点直前に光カップラ3c、受光器9bを配置してアド光のパワーをモニタし、差動増幅器10bを用いて所定の基準値になるよう光等化を行う点が異なる。ただしこの基準値は、通過する光ファイバ長やAWG4a、光カップラ3a等の光受動部品の損失(及びその波長依存性)を考慮して、アド光パワーとリモートノード(RN)をそのまま通過する信号光のパワーとが一致するよう設定する必要がある。
【0037】
図7は本発明に係るリモートノード(RN)の、さらに他の実施形態の構成を示したものである。
本実施の形態は、基本構成は図6に示す実施形態と同じであるが、図7に示す実施形態では、図6における実施形態において、AWG4aへの挿入点直前に光カップラ3c、受光器9bを配置してアド光のパワーをモニタする代わりに、あらかじめ送信器(Tx)11内に出力パワーモニタ/調節手段を設け、受信器(Rx)12で受信したドロップ光(波長λdrop)のパワーを基準値として差動増幅器10bを用いて送信器(Tx)11のアド光出力を調節し、光等化を行う点が異なる。本実施の形態においても、通過する光ファイバ長やAWG4a、4b、光カップラ3a等の光受動部品の損失(及びその波長依存性)を考慮して送信器(Tx)11のアド光出力を調節する必要がある。
【0038】
図8は本発明に係るリモートノード(RN)の、さらに他の実施形態の構成を示したものである。
本実施の形態は、基本構成は図7に示す実施形態と同じであるが、図8に示す実施形態では、図7に示す実施形態において、送信器(Tx)11内で出力パワーをモニタする代わりに、AWG4bと受光器9bとを用いてアド光パワーをモニタして、光等化を行う点が異なる。AWG4bは、リモートノード(RN)で受信するドロップ光のみならず、リモートノード(RN)より送信するアド光も分波可能なものを用いている。
本実施の形態では、アド光/ドロップ光とも同一の光ファイバ/光受動部品を通過するため、損失の波長依存性のみを考慮すれはよい。
【0039】
以下で示すネットワークの構成例では、リモートノード(RN)の下位に複数の収容局が支線ループの形で収容されている場合や、収容局と光サービスユニット(ONU:optical network unit)もしくは引き落とし点が離れている場合のネットワーク実現法について例示してある。支線ループを有するリングネットワーク及び各ノードに必要とされる制御機能を図9に示す。以下のネットワーク構成に関しては、参考文献[7](特願2000−240232)に詳細な記述がある。
【0040】
図10は本発明に係るOADMノードを用いた波長多重ネットワークの実施形態を示したものである。本実施の形態は、現用/予備の4本のファイバで、センタノード(CN)から光サービスユニット(ONU)への信号と光サービスユニット(ONU)からセンタノード(CN)への信号の伝搬方向が逆方向となる双方向リングの場合について示した。簡単のため予備系の2本のファイバは省略してある。本実施の形態では、リモートノード(RN)に接続される収容局が複数であり、それらがリング状に接続されて支線ループを構成している。収容局は4本の光ファイバとの接続を記述してある。収容局の構成は光カップラを用いた場合について示したが、参考文献[7]に示したように光サーキュレータを用いてもよい。
【0041】
本実施の形態に係る波長多重ネットワークの特徴は、リモートノード(RN)において収容局をリング状に接続している光ファイバの一端が開放され、そのループ内で信号の周回を防止している点と、リモートノード(RN)と収容局では波長選択性を有する光合分波器を用いない点である。送信および受信における波長選択性は光サービスユニットが具備する。
本発明において提案するネットワークは、最も上位のリモートノード(RN)に属するセンタノード(CN)以外のノードあるいは収容局においては、主信号に対する電気的処理すなわちトラフィック集約に伴う伝送速度変換等の処理を一切行わないように構成されている。
【0042】
図10において、リング1に属するリモートノード(RN#2)には、AGC光増幅器(AGC−amp)、光カップラ等の光受動部品、及び可変アッテネータのみを配置する。また収容局には、AGC光増幅器(AGC−amp)と光カップラ等の光受動部品、可変アッテネータ(att)、ファイバ断等に対処するための光スイッチ、光合分波器であるAWG及び光増幅器が配置される。AWGの波長入出力の循環性を用いることにより波長多重信号の分波と合波が同時に可能となる。
【0043】
センタノード(CN)は、ネットワーク内の光サービスユニット(ONU)に向けて、ファイバ1を用いて信号を送出している。省略してあるが、予備系では、2本の予備ファイバのうち1本を用いて、現用とは逆周りでセンタノード(CN)からの光サービスユニット(ONU)に向けて信号を送出する。したがって、収容局の光スイッチには、2つの経路を伝送されてきた同じ信号が入射することになる。図10に示した光スイッチは現用ファイバを伝播してきた主信号を選択するよう設定されている。光スイッチによって、現用ファイバからの光信号のみが選択され、光合分波器に入射される。光合分波器には、センタノード(CN)からすべての光サービスユニット(ONU)に向けてセンタノード(CN)より送出された波長多重光信号のすべてが入射し、光合分波器によって対応した波長のみが選択されて光サービスユニット(ONU)に送られる。
【0044】
各光サービスユニット(ONU)からの信号は光合分波器によって合波され、続いて光カップラ等の光分岐を用いて現用/予備両方の光伝送線路に結合され、それぞれ光増幅器で増幅された後、リモートノード(RN#2)へと送出される。リモートノード(RN)では電気的処理を行わないため、光サービスユニット(ONU)からの信号は、センタノード(CN)において通常は光ファイバ2と予備系ファイバの1本(現用とは逆周り)の2経路から受信される。
センタノード(CN)には各光サービスユニット(ONU)から送られてきた信号(光ファイバ2を伝搬)と自分自身が送出した信号(光ファイバ1を伝搬)の両方が入力するが、光サービスユニット(ONU)からの信号のみを光分波器によって取り出し、受信する。
【0045】
図中、各光サービスユニット(ONU)からセンタノード(CN)へ向けて送出される光信号には、センタノードで使用されていない波長を用いているが、本実施例では上り用と下り用に別ファイバを用いており、同一波長によるセンタノード(CN)−光サービスユニット(ONU)間の通信も可能である。光分波器によって分波された各光サービスユニット(ONU)からの信号はそれぞれ光受信器(OR)によって電気信号に変換される。変換された電気信号はセレクタによって現用ファイバに対応した電気信号が選択され、電気的処理が行われ、ネットワーク内へ送出される信号とより上位のネットワークヘ送出される信号とに振り分けられる。
【0046】
本実施の形態では、リモートノード(RN)を、AGC光増幅器(AGC−amp)、光カップラ等の光受動部品、可変アッテネータ(att)のみで構成しているが、リモートノード(RN)にトランスポンダを用いて、波長毎に受信、等化、識別再生を行ってリング1とリング2で独立に制御することも可能である。
また、収容局と光サービスユニット(ONU)の間を無線通信を用いて2重化を行っても良い(参考文献[7]参照)。これらの方法が適用できるのは、特に断りがない場合以下に説明する他のネットワーク構成例についても同様である。
【0047】
本実施の形態における光中継を、図10に示すように、光信号の流れに沿って説明する。同図において、リモートノード(RN)は、リモートノード(RN#2)に代表されるように、各光ファイバについて見ると、光カップラの入出力段にAGC光増幅器(AGC−amp)2台と可変アッテネータ(att)を配置した構成をとる。センタノード(CN)中で発生した光サービスユニット(ONU)への信号光とALC制御用の制御光(波長λcont1)は、光ファイバ1へ入力されてリング1内を伝搬すると共に、各リモートノード(RN)において分岐され、支線ループであるリング2へと導かれる。その際、光ファイバ1内のスパンロス変動を吸収するために、後段のAGC光増幅器(AGC−amp)の出力段で波長λcont1の制御光を抜き出してパワーをモニタし、可変アッテネータ(att)にフィードバックしてALC制御を行っている(ALC−1、ALC−2)。
【0048】
支線ループであるリング2(光ファイバ1)を伝搬する信号光は、各収容局において、収容局2に代表されるように所定の波長のチャネルが取り出(ドロップ)され、光サービスユニット(ONU)で受信される。
一方、光サービスユニット(ONU)からセンタノード(CN)へと所定波長を割当てられた信号光はリング2(光ファイバ2)ヘ送出(アド)され、他の収容局から同様に送出(アド)されて伝播する信号光群と共に、リモートノード(RN#2)でリング1(光ファイバ2)ヘ送出(アド)され、リング1内を伝搬してセンタノード(CN)へ到着する。ここで、リング2内では、光ファイバ1内のスパンロス変動及び光ファイバ2内のスパンロス変動と、アド光挿入によるチャネル数変動、に対するALC制御と共に、光サービスユニットから収容局へ挿入されるアド光の光等化が必要である。
【0049】
本実施の形態では、上記リング1内ファイバ1のALC制御と同様に、リモートノード(RN#2)で分岐されてリング2を伝搬する波長λcont1の制御光を用いてALC制御を行っている(ALC−3、ALC−4)。波長λcont1の制御光を有効利用するために、収容局1において波長λcont1の制御光のみを折り返して光ファイバ2内を伝搬させている。アド光の光等化は、収容局2において、光ファイバ2内における後段のAGC光増幅器(AGC−amp)の出力段で光スペクトルアナライザ(OSA)を用いてアド光のパワーを各々モニタし、光合分波器としてAWG入力段に配置された可変アッテネータ(att)にフィードバックすることにより行っている。
【0050】
リモートノード(RN#2)の光ファイバ2におけるカップラを用いたアド光群挿入部に関しては、リング2内の収容局から送出された光等化されたアド光群をリング1に挿入すると共に、リング1(光ファイバ2)内のスパンロス変動に対応する必要がある。本構成例では、収容局1で折り返されてリモートノード(RN#2)に再び到着した波長λセンタノードnt1の制御光を用いてALC制御(ALC−5)を行うことにより、リング2からリング1へ挿入するアド光群のパワーを制御している。
一方、リング1(光ファイバ2)内のスパンロス変動に対しては、センタノード(CN)から信号光とは逆方向に、第2の波長である波長λcont2を有する制御光を送出し、このパワーをモニタしてALC制御(ALC−6)を行うことで対応している。
【0051】
制御を所望の時間内に収束させるように制御ALC−5と制御ALC−6の時定数を設計する必要がある。
また、波長λcont1の制御光がリング1(光ファイバ2)を伝搬して後段のリモートノード(RN)におけるALC制御に影響を及ぼさないよう、フィルタを用いて波長λcont1の制御光をリジェクトする。光サーキュレータとファイバブラッググレーティング(FBG)フィルタにより上記フィルタを実現しているが、WDMカップラの波長等化特性を利用することもできる。制御光波長λcont1は、容易に帯域制限できるように、例えば使用波長帯域の最も短波側もしくは長波側に配置する。
【0052】
本実施の形態では、制御ALC−4、ALC−5、ALC−6を行う際にAGC光増幅器(AGC−amp)の出力段でパワーをモニタしているが、実装上の理由等から、光カップラのもう一方の出力段でパワーモニタしてもよい。
また本実施の形態では、波長λcont1、λcont2を有する制御光を用いて各リモートノード及び収容局におけるALC制御を行っているが、ノード数や波長チャネル数が多くない場合には、図3、図4に示す実施形態で説明したように信号光全チャネルのパワーをモニタしてその最大値を一定制御する方法、信号光のトータルパワーとチャネル数とからチャネル当りのパワーを割り出して一定制御する方法、を用いてALC制御を行ってもよい。これらは以下に説明する波長多重ネットワークの他の実施形態についても同様である。
【0053】
図12は本発明に係る波長多重ネットワークの他の実施形態の構成を示したものである。
本実施の形態は、基本構成は図10に示す実施形態と同じであるが、図12に示す実施形態では、光号分波器がユーザ近傍の引落し点に配置されている点が異なる。本実施の形態では、差動増幅器の電気出力を監視用信号(sv)に重畳して収容局から引き落とし点へと伝送し、光合分波器の入力段に配置されている可変アッテネータ(att)を制御して光等化を行っている。
【0054】
(参考文献)
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[2]M.Fukui, et al., ECOC ’96, ThC.3.2, Tech.Digest, pp.5.33−5.36(1996)
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[5]H.Suzuki,et al.,IEEE Photon. Technol.Lett.,10,pp.734−736(1998)
[6]吉田他、1996年電子情報通信学会ソサイエティ大会 B−1096
[7]高知尾他、特願2000−240232
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバ損失のばらつき、リモートノード(RN)や収容局への入力チャネル数変動、アド/ドロップによるチャネル数変動、及びアド光の光等化、等を考慮して、OADMノード全体で総合的に出カ一定制御してWDM信号を光中継することができ、大容量WDMリングネットワークの実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の波長多重ネットワークを構成するリモートノードの基本的構成を示すブロック図。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るリモートノードの構成を示すブロック図。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係るリモートノードの構成を示すブロック図。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係るリモートノードの構成を示すブロック図。
【図5】本発明の第4の実施の形態に係るリモートノードの構成を示すブロック図。
【図6】本発明の第5の実施の形態に係るリモートノードの構成を示すブロック図。
【図7】本発明の第6の実施の形態に係るリモートノードの構成を示すブロック図。
【図8】本発明の第7の実施の形態に係るリモートノードの構成を示すブロック図。
【図9】本発明が適用される波長多重ネットワークの基本的構成を示すブロック図。
【図10】本発明の実施の形態に係る波長多重ネットワークの具体的構成を示すブロック図。
【図11】図10に示す波長多重ネットワークにおける光ファイバ内におけるALC制御の制御状態を示す説明図。
【図12】本発明の他の実施の形態に係る波長多重ネットワークの具体的構成を示すブロック図。
【図13】従来の波長多重リングネットワークの構成を示すブロック図。
【図14】図13に示す波長多重リングネットワークにおけるリモートノードの構成を示すブロック図。
【図15】利得制御された光増幅器の具体的構成の一例を示すブロック図。
【図16】利得制御された光増幅器の具体的構成の他の例を示すブロック図。
【図17】利得制御された光増幅器の具体的構成の、さらに他の例を示すブロック図。
【符号の説明】
1a,1b AGC光増幅器
2 可変アッテネータ
3a〜3d 光カップラ
4,4a〜4c 合分波用アレイ導波路格子(AWG)
6a,6b 波長測定手段
7a,7b 負帰還制御手段
8,8a,8b バンドパスフィルタ(BPF)
9,9a〜9d 受光器
10a,10b 差動増幅器
11 送信器(Tx)
12 受信器(Rx)
13 光スペクトルアナライザ(OSA)
14 除算器
Claims (14)
- 所定波長の光信号を取り出して受信、あるいは所定波長の送信用光信号を挿入することにより、波長分割多重信号の分岐挿入を行うOADMを有するOADMノードにおいて、
各々利得一定制御される、ノード入力段及び出力段に配置される光増幅器と、
前記OADMの前段もしくは後段もしくは内部に配置される光減衰手段と、
前記ノード出力段に配置される光増幅器の出力部で、あらかじめ光信号と共に入力された所定波長を有する制御光のパワーレベルをモニタし、チャネル当りの光出力をあらかじめ定められた所定値に保つように前記光減衰手段を制御する第1の帰還手段と、
前記ノード出力段に配置される光増幅器の出力部で、前記挿入光信号を分岐してパワーレベルをモニタし、当該挿入光信号のチャネル当りの光出力を前記ノード出力段に配置される光増幅器出力の他の光信号のチャネル当りの光出力に等化されたあらかじめ定められた所定値に保つ第2の帰還手段と、
を有することを特徴とするOADMノード。 - 前記OADMは、受動光部品を用いて光信号のパワーの一部を分岐し、分波器により所定波長の光信号を取り出して受信、あるいは合波器により送信器からの所定波長の光信号を挿入することにより、波長分割多重信号の分岐挿入を行うことを特徴とする請求項1に記載のOADMノード。
- 前記第1の帰還手段は、チャネル当りの光出力一定制御の際に、光分波器と受光手段により当該全チャネルのパワーレベルをモニタし、当該モニタ値の中で最大のものをあらかじめ定められた所定値に保つことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のOADMノード。
- 前記第1の帰還手段は、チャネル当りの光出力一定制御の際に、光スペクトルアナライザと受光手段により当該信号光のチャネル数とトータルのパワーレベルをモニタし、当該パワーレベルとチャネル数の商、すなわちチャネル当りの光出力をあらかじめ定められた所定値に保つことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のOADMノード。
- 前記第2の帰還手段は、当該挿入光信号のチャネル当りの出力等化の際に、当該制御光とは別波長を有する第2の制御光のパワーレベルを前記ノード出力段に配置される光増幅器の出力部でモニタし、これを参照値として帰還制御を行うことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のOADMノード。
- 前記第2の帰還手段は、当該挿入光信号のチャネル当りの出力等化の際に、当該光送信器の出力パワーレベルを当該合波用光部品への挿入点よりも前段でモニタし、あらかじめ定められた所定値に保つ帰還制御を行うことを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載のOADMノード。
- 前記第2の帰還手段は、当該各挿入光信号のチャネル当りの出力等化の際に、前記分波器により取り出された所定の受信光信号のパワーレベルをモニタし、これを参照値として当該光送信器の出力パワーレベルの帰還制御を行うことを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載のOADMノード。
- 前記第2の帰還手段は、当該挿入光信号のチャネル当りの出力等化の際に、当該分波器により当該挿入光信号と所定の受信光信号とを取り出してパワーレベルをモニタし、両者が同じ値をとる様当該光送信器の出力パワーレベルの帰還制御を行うことを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載のOADMノード。
- 少なくとも1つのセンタノードと2つ以上のリモートノードを有し、それらが1本の光ファイバで結ばれたリングを構成し、前記センタノードと前記各リモートノードは各々異なる波長の光を用いて直接、通信経路を設定し、前記センタノードにおいては、前記各リモートノードへの光信号と所定波長を有する制御光とを送出すると共に前記各リモートノードからの光信号を受信し、当該各リモートノードにおいては、受動光部品を用いて、光信号のパワーの一部を分岐し光合分波器により所定波長の光信号を取り出して受信し、あるいは送信器からの所定波長の光信号を挿入することにより、前記センタノードとの送受信を行う波長多重ネットワークにおいて、
前記各リモートノードとして請求項2乃至8のいずれかに記載のOADMノード用いて、各光信号の出力を所要値以内とすることを特徴とする波長多重ネットワーク。 - 少なくとも2つの階層化した構造を持つ光ネットワークにおいて、最も上位に位置するネットワークは、少なくともひとつのセンタノードと2つ以上のリモートノードを有し、それらが4本の光ファイバによって結ばれたリングネットワークであり、
最も下位のネットワークを除く中間のネットワークは、その上位のネットワークに属するノードをセンタノードとするリング構成であり、当該中間のリングネットワークに属する各ノードあるいは収容局間がそれぞれ4本の光ファイバによって結ばれ、当該下位のリングネットワークに属する当該収容局間を結ぶ2本のループ状の光ファイバの一方がそれぞれ開放されており、
前記最下位のネットワークは、光サービスユニットからのトラフィックを集約する収容局を中心としたスター構成で、当該各光サービスユニットと当該収容局の間をそれぞれ光ファイバで直接結ぶスターネットワークであり、
前記最上位のネットワークに属する前記センタノードと前記各光サービスユニットが、それぞれ波長の異なる光を用いて、上り用と下り用で異なる2本の光ファイバにより双方向伝送を行うことで直接通信経路を設定し、この両者の間に介在する収容局あるいはノードにおいては、電気的処理を一切行わず光信号のまま増幅と分岐あるいはルーティングのみを行う波長多重ネットワークにおいて、
前記最上位のネットワークに属する前記センタノードと前記各光サービスユニットの間に介在するリング状に接続された前記収容局あるいは前記ノードが、入力部および出力部に配置された利得一定制御された光増幅器、受動光部品、光減衰手段、とから構成され、前記センタノードより送出された第1の所定波長を有する制御光は、前記最上位のリングネットワーク中の下り用光ファイバを伝搬すると共に各リモートノードで分岐されて当該下位のリングネットワーク中の下り用光ファイバを伝搬し、当該開放点において折り返され、当該下位のリングネットワーク中の上り用光ファイバを伝搬して前記最上位のリングネットワーク中リモートノードの上り用光ファイバに配置された受動光部品へと挿入された後、前記リモートノードの出力段で光フィルタにより除去され、当該センタノードより送出された第2の所定波長を有する制御光は、前記最上位のリングネットワーク中の上り用光ファイバを伝搬し、
前記最上位のリングネットワーク中の下り用光ファイバ、当該下位のリングネットワーク中の下り用及び上り用光ファイバ、が接続された当該各収容局あるいは当該各ノードにおいては、当該ノードの出力段に配置された光増幅器の出力部で当該第1の所定波長を有する制御光のパワーレベルをでモニタし、当該光減衰手段に帰還して当該収容局あるいは当該ノードのチャネル当りの光出力をあらかじめ定められた所定値に保つ帰還手段を有し、
前記最上位のネットワークに属するリモートノードにおける、当該下位のリングネットワーク中の上り用光ファイバと当該最上位のリングネットワーク中の上り用光ファイバとの接続点では、前記第2の所定波長を有する制御光のパワーレベルを当該後段の光増幅器出力段でモニタし、当該光減衰手段に帰還してリモートノードのチャネル当りの光出力をあらかじめ定められた所定値に保つ帰還手段を有すると共に、当該下位のリングネットワークからの信号挿入点直前に利得一定制御された光増幅器と第2の光減衰手段とを配置され、当該第1の所定波長を有する制御光のパワーレベルをモニタし、当該第2の光減衰手段に帰還して当該ノードヘ挿入される光信号のチャネル当りの光出力をあらかじめ定められた所定値に保つ帰還手段を有し、
当該各光サービスユニットは、当該収容局中の光合分波器の入力部に光減衰手段が配置され、当該直上位のノードに具備された当該ノードの出力段に配置された光増幅器出力段で当該挿入光信号を分岐して光スペクトルアナライザで各パワーレベルをモニタし、当該挿入光信号のチャネル当りの光出力を、当該直上位のノード出力の他の光信号のチャネル当りの光出力に等化されたあらかじめ定められた所定値に保つ帰還手段を有し、各光信号の出力を所要値以内とすることを特徴とする波長多重ネットワーク。 - 前記各収容局と前記各光サービスユニット間に引き落とし点を設け、該引き落とし点には光合分波器が収容されており、前記各光サービスユニットから前記各収容局への挿入光信号のチャネル当りの出力等化を行う際に、光スペクトルアナライザでモニタした各チャネルのパワーレベルをあらかじめ定められた所定値に保つ制御用信号を、監視用信号に重畳して前記引き落とし点中の光減衰手段に帰還することにより各光信号の出力を所要値以内になるように制御することを特徴とする請求項10に記載の波長多重ネットワーク。
- 前記最上位とその直下位のネットワークがリングである2重リング構造であり、前記直下位のリングネットワークに属するノードが単一あるいは複数であり、前記直下位のリングネットワークに属するノードが収容局となっており、前記光サービスユニットが当該収容局に対してスター状に接続されていることを特徴とする請求項10または11のいずれかに記載の波長多重ネットワーク。
- 前記光サービスユニットからの光信号が集約される当該収容局には、光増幅器、光スイッチ、光合分器を用いて上位局との間で波長多重信号を送受し、当該収容局より上位に位置するノードあるいは収容局においては、光増幅器と受動光部品を用いて当該最上位のネットワークに属する当該センタノードと当該光サービスユニットとの間の通信を行うことを特徴とする請求項10乃至12のいずれかに記載の光波長多重ネットワーク。
- 当該収容局が含まれる下位のリングネットワークとその上位のリングネットワークとの両方に属する収容局またはノードにおいて、当該下位のリングネットワークに属する当該収容局間を結ぶ2本のループ状の光ファイバの一方がそれぞれ開放されており、
当該収容局または当該ノードの一方または双方には波長選択性を有する光合分波器をもたず、前記光サービスユニット自身が波長分波機能を有していることを特徴とする請求項10または11のいずれかに記載の波長多重ネットワーク。
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