JP3614320B2 - 波長多重合分波伝送システム及び波長多重伝送装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重を利用して光通信を行う波長多重合分波伝送システム及びこれに用いられる波長多重伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長多重を利用する光伝送システム（ＷＤＭシステム）が大規模化するに従って波長の有効利用が重要な問題となってきている。例えば、全ユーザーに１波長ずつ割振り、その波長をアドレスとしてルーティングするのは容易な方法であるが、波長資源が有限であるために現実的ではない。そのため、通常は波長によるアドレス以外にディジタル信号によるアドレスを持ち、ユーザー数が少ない場合には波長アドレスのみで、ユーザー数が多い場合にはディジタル信号によるアドレスを読取って光信号の送信先を決定する。
【０００３】
図８は従来例を説明する図である。簡単のため、８波の波長多重と８入力８出力のアレイ導波路格子を光合分波器として用いる場合を考える。波長として例えばλ１ ＝１５５１ｎｍ、λ２ ＝１５５２ｎｍ、λ３ ＝１５５３ｎｍ、λ４ ＝１５５４ｎｍ、λ５ ＝１５５５ｎｍ、λ６ ＝１５５６ｎｍ、λ７ ＝１５５７ｎｍ、λ８ ＝１５５８ｎｍの８波長を用い、アレイ導波路格子の波長間隔を１ｎｍとする。図８は波長多重合分波伝送システムの基本単位、即ち波長多重伝送装置の一つであり、実際のシステムではこの波長多重伝送装置が複数個存在する。
【０００４】
図８（ａ） において、８０１ は８入力８出力のアレイ導波路格子で、入力ポートを１〜８、出力ポートを１１〜１８とし、波長多重伝送装置内のユーザー数を６とする。ここで、８０２ 〜８０７ は各ユーザーの送信ポート、８０８ 〜８１３ は各ユーザーの送信ポート８０２ 〜８０７ とアレイ導波路格子の入力ポート２〜７とを接続する光ファイバ、８１４ 〜８１９ は各ユーザーの受信ポート、８２０ 〜８２５ は各ユーザーの受信ポート８１４ 〜８１９ とアレイ導波路格子の出力ポート１２〜１７とを接続する光ファイバ、８２６ 、８２７ は波長多重伝送装置が外部に送信する時の外部送信用モジュール、８２８ 、８２９ はアレイ導波路格子の出力ポート１１、１８と外部送信用モジュール８２６、８２７ の入力ポートとを接続する光ファイバ、８３０ 、８３１ は波長多重伝送装置の外部から受信するための外部受信モジュールである。実際には、各ユーザーの送信ポート８０２ 〜８０７ と受信ポート８１４ 〜８１９ とは近接した位置にあり、例えば、８０２ と８１４ とを対にして一ユーザーが使用する。
【０００５】
上記の構成では、波長多重伝送装置内での通信は信号の波長をアドレスとして行き先を決める。図８（ｂ） はアレイ導波路格子の入出力特性を示す。例えば、入力ポート２に接続された送信ポート８０２ から出力ポート１５に接続された受信ポート８１７ に送信するためには、λ４ の波長で光信号を送信すればよいことがわかる。また、別の波長多重伝送装置に信号を送出する場合には、先ず外部送信用モジュール８２６ 又は８２７ に光信号を送るが、例えば、入力ポート４に接続された送信ポート８０４ が出力ポート１８に接続された外部送信用モジュール８２７ に送信するためにはλ５ の波長を用いればよいことがわかる。
【０００６】
送信する光信号は図９に示すようなパケット信号９０１ であり、例えば、５３バイトのＡＴＭ信号を仮定すると、ヘッダーとして、送信先の波長多重伝送装置のアドレスを記述する波長多重伝送装置選択アドレス９０２ 及び送信先の波長多重伝送装置で用いる波長を記述する波長選択アドレス９０３ のアドレス信号を持つ。９０４ はデータ信号である。ビットレートとしては、例えば１０Ｇｂｉｔｓ／ｓｅｃ とする。
【０００７】
図１０は外部送信用モジュールの詳細を示す図である。図中、１００１は入力光信号、１００２は受光器、１００３は同期検出装置、１００４はヘッダー信号とデータ信号とを分離する信号情報分離手段、１００５は電気バッファ、１００６は制御装置、１００７は可変波長光源、１００８は変調器、１００９は一入力多出力の光スイッチである。
【０００８】
入力光信号１００１は、受光器１００２で電気信号に変換され、同期検出装置１００３においてビット同期及びフレーム同期がとられ、そのタイミングにより、信号情報分離手段１００４でデータ信号とヘッダー信号とに分離される。データ信号は、電気バッファ１００５に移され、ここで一時保存される。一方、ヘッダー信号は更に波長多重伝送装置選択アドレスと波長選択アドレスとに分離され、制御装置１００６に送られる。制御装置１００６は、波長選択アドレスにより送出する波長を決定し、可変波長光源１００７を制御することによって所望の信号波長を得る。
【０００９】
可変波長光源１００７から出力された連続光は、次に変調器１００８によって変調される。このときの変調信号は電気バッファ１００５に一時保存されていたデータ信号である。また、電気バッファ１００５に新たなヘッダー情報を入力しておくことにより光信号に新たなヘッダー信号を付与することもできる。変調された光信号は光スイッチ１００９に入力される。光スイッチ１００９は一入力多出力の光スイッチであり、制御装置１００６からの制御信号によって光信号の送り先の波長多重伝送装置を決定する。即ち、制御装置１００６は、波長多重伝送装置選択アドレスに基づいて制御を行い、光スイッチ１００９の出力ポート１０１０〜１０１３のいずれかを選択する。
【００１０】
このようにして波長多重伝送装置外へ送出された光信号は他の波長多重伝送装置の受信モジュール、例えば、図８における外部受信モジュール８３０ 又は８３１ へ送られる。外部受信モジュールは、図１１に示すように、多入力一出力のスターカプラーであり、外部から送られてきた光信号を各ユーザーに転送することができる。
【００１１】
しかしながら、上記の方法では、例えば１０Ｇｂｉｔｓ／ｓｅｃ の高速信号に対してヘッダー信号とデータ信号とを分離することが難しいという問題点がある。更に、ヘッダー信号がデータ信号と同様に高速の１０Ｇｂｉｔｓ／ｓｅｃ のレートであるという問題点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み、ヘッダー信号とデータ信号との分離を容易に行うことができ、ヘッダー信号をデータ信号に比べて低速にすることができる波長多重合分波伝送システム及びこれに用いられる波長多重伝送装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の波長多重合分波伝送システムは、上記の目的を達成するため、複数の波長多重伝送装置を含み、該波長多重伝送装置は複数の入力ポートを持ち該入力ポートに入力される光信号の波長によって該光信号の出力ポートが決まる第一光合分波器を具え、該波長多重伝送装置によって複数のノードを収容する波長多重合分波伝送システムにおいて、該光信号はデータ信号とは別にアドレス信号を持ち、該データ信号と該アドレス信号とは合波されており、該データ信号の波長と該アドレス信号の波長とが該第一光合分波器の自由スペクトルレンジの整数倍だけ離れていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の波長多重伝送装置は、ユーザーの送信ポート及び外部受信モジュールを収容する複数の入力ポート並びにユーザーの受信ポート及び外部送信モジュールを収容する複数の出力ポートを有し、入力ポートに入力される光信号の波長によって該光信号が出力される出力ポートを決める第一光合分波器を具え、更に、前記第一光合分波器に、光信号を波長多重伝送装置外に送信する際に各送信ポート共通で用いられる外部送信用専用送信ノードを具え、前記第一光合分波器の出力ポートと前記外部送信モジュールとの間に、前記第一光合分波器の整数倍の自由スペクトルレンジを有する第二光合分波器を具え、光信号を波長多重伝送装置外に送信する場合、該第二光合分波器が、該外部送信用専用送信ノードから送信されるデータ信号とアドレス信号とを分波し、それぞれを前記外部送信モジュールに転送し、外部送信モジュールが、該アドレス信号のアドレス情報に基づいて送信先に送信する構成を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の波長多重伝送装置は、更に、前記第一光合分波器の出力ポートと前記第二光合分波器との間に、前記第二光合分波器と同一の自由スペクトルレンジを有する第三光合分波器を具え、光信号を波長多重伝送装置外に送信する場合、該第三光合分波器が、複数の該光信号のデータ信号とアドレス信号とを分波し、且つ複数のデータ信号と複数のアドレス信号とをそれぞれ別個に合波し、該データ信号のみを光増幅器を介し、両者を前記第二光合分波器に転送する構成を有することが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１７】
図１は本発明の第一実施例を説明する図であり、この図自体は基本的に図８と等しい。図１（ａ） は波長多重伝送装置の構成を説明する図であり、図中、１０１ は８入力８出力の光合分波器であり、実施例ではアレイ導波路格子を用いる。１〜８は入力ポート、１１〜１８は出力ポートであり、波長多重伝送装置内のユーザー数を６とする。ここで、１０２ 〜１０７ は各ユーザーの送信ポート、１０８ 〜１１３ は各ユーザーの送信ポート１０２ 〜１０７ とアレイ導波路格子１０１ の入力ポート２〜７とを接続する光ファイバ、１１４ 〜１１９ は各ユーザーの受信ポート、１２０ 〜１２５ は各ユーザーの受信ポート１１４ 〜１１９ とアレイ導波路格子１０１ の出力ポート１２〜１７とを接続する光ファイバ、１２６ 、１２７ は波長多重伝送装置の外部に送信するときの外部送信用モジュール、１２８ 、１２９ はアレイ導波路格子１０１ の出力ポート１１、１８と外部送信用モジュール１２６ 、１２７ の入力ポートとを接続する光ファイバ、１３０ 、１３１ は波長多重伝送装置の外部から受信するための外部受信モジュールである。また、図１（ｂ） はアレイ導波路格子の入出力特性を示す。
【００１８】
アレイ導波路格子１０１ には周期性を持たせる。例えば、λ１（１５５１ｎｍ） とλ９（１５５９ｎｍ） とが同様の特性を持つように作製する。このとき、λ９ −λ１ ＝８ｎｍがこのアレイ格子の自由スペクトルレンジＦＳＲである。図１において、アレイ導波路格子１０１ の自由スペクトルレンジを８ｎｍとする。即ち、λ１ ＝１５５１ｎｍとλ９ ＝１５５９ｎｍ、λ２ ＝１５５２ｎｍとλ１０＝１５６０ｎｍ、λ３ ＝１５５３ｎｍとλ１１＝１５６１ｎｍ、λ４ ＝１５５４ｎｍとλ１２＝１５６２ｎｍ、λ５ ＝１５５５ｎｍとλ１３＝１５６３ｎｍ、λ６ ＝１５５６ｎｍとλ１４＝１５６４ｎｍ、λ７ ＝１５５７ｎｍとλ１５＝１５６５ｎｍ、λ８ ＝１５５８ｎｍとλ１６＝１５６６ｎｍが、それぞれ全く同等の入出力特性を持つ。
【００１９】
本発明においては、図２に示すように、光パケットを波長多重伝送装置選択アドレス２２及び波長選択アドレス２３を含むヘッダー信号２１とデータ信号２４とに分け、２波長を用いて、例えばλ９ でヘッダー信号２１を、λ１ でデータ信号２４をそれぞれ送る。このようにしても、上記のアレイ導波路格子の周期性により、同一の出力ポートに送られる。
【００２０】
図３は本発明の第一実施例の外部送信用モジュール１２６ 及び１２７ を説明する図であり、３０１ は入力信号、３０２ はＷＤＭカプラー、３０３ 、３０４ は受光器、３０５ 、３０６ は同期検出装置、３０７ は電気バッファ、３０８ は制御装置、３０９ 、３１６ は可変波長光源、３１０ 、３１７ は変調器、３１１ は一入力多出力光スイッチ、３１２ 〜３１５ は一入力多出力光スイッチ３１１ の出力ポートである。
【００２１】
上記のようにデータ信号２４とヘッダー信号２１とは異なる波長を用いているので、ＷＤＭカプラー３０２ によって分離することができる。分離されたデータ信号は、受光器３０３ によって受光され、同期検出装置３０５ によって同期がとられた後、電気バッファ３０７ に一時保存される。一方、ヘッダー信号は、受光器３０４ によって受光され、同期検出装置３０６ によって同期がとられた後、制御装置３０８ に送られる。制御装置３０８ は、ヘッダー信号中の波長選択アドレス２３に基づいて光パケットを送信する波長を決定し、可変波長光源３０９ を制御して所望の信号波長を得る。可変波長光源３０９ から出力された連続光は、次に変調器３１０ によって変調される。このときの変調信号は、電気バッファ３０７ に一時保存されていたデータ信号である。
【００２２】
他方、ヘッダー信号を送信する波長は可変波長光源３０９ と１自由スペクトルレンジだけ波長がずれている波長であり、その連続光を可変波長光源３１６ から出力し、変調器３１７ により、送信先の波長多重伝送装置の内部のアドレスに用いられる波長選択アドレス信号２３で変調してヘッダー信号とする。
【００２３】
変調器３１０ からのデータ信号及び変調器３１７ からのヘッダー信号は、合波されて一入力多出力光スイッチ３１１ に入力される。光スイッチ３１１ は、制御装置３０８からの制御信号によって光信号の送信先波長多重伝送装置を決め、その波長多重伝送装置に対応する出力ポート３１２ 〜３１５ のいずれかに出力する。
【００２４】
このようにして波長多重伝送装置外へ送出された光信号は、他の波長多重伝送装置の受信モジュールへ送られる。例えば、図１における受信モジュール１３０ 又は１３１ に送られる。受信モジュールは、多入力一出力のスターカプラーであり、外部から送られてきた光信号を各ユーザーに転送する。
【００２５】
以上述べたように、第一実施例の特徴は、ＷＤＭカプラー３０２ によってヘッダー信号とデータ信号とを分離できることにある。しかし、実際にはＷＤＭカプラー３０２ には種々の波長（データ信号λ１ 〜λ８ 及びヘッダー信号λ９ 〜λ１６）が入ってくるため、これら全てに対してヘッダー信号とデータ信号とを分離することは必ずしも容易ではない。更に、複数の外部送信用モジュールがある場合、それぞれにＷＤＭカプラー３０２ が必要であるという問題もある。次の第二実施例はそのような問題を解決するものである。
【００２６】
図４は本発明の第二実施例を説明する図であり、本発明の波長多重伝送装置の構成例を示す図である。この実施例においては、ユーザー数を５とする。図中、４０１ は８入力８出力のアレイ導波路格子で、入力ポートを１〜８、出力ポートを１１〜１８とし、４０２ 〜４０６ は各ユーザーの送信ポート、４０８ 〜４１２ は各ユーザーの送信ポート４０２ 〜４０６ とアレイ導波路格子４０１ の入力ポート２〜６とを接続する光ファイバ、４１４ 〜４１８ は各ユーザーの受信ポート、４２０ 〜４２４ は各ユーザーの受信ポート４１４ 〜４１８ とアレイ導波路格子４０１ の出力ポート１２〜１６とを接続する光ファイバ、４２６ 、４２７ は波長多重伝送装置の外部に送信するときの外部送信用モジュール、４２８ 、４２９ はアレイ導波路格子４０１ の出力ポート１１、１８と外部送信用モジュール４２６ 、４２７ の入力ポートとを接続する光ファイバ、４３０ 、４３１ は波長多重伝送装置の外部から受信するための外部受信モジュール、４３３ 、４３４ は光増幅器、４３５ は他の光合波器、ここではアレイ導波路格子である。
【００２７】
図４の構成の特徴は、外部送信用専用送信ノード４０７ 及び外部送信用専用受信ノード４１９ を具え、これら両者を光学的又は電気的な接続手段４３２ で接続すること、光増幅器４３３ 及び４３４ を具えること、第二のアレイ導波路格子として、２入力４出力でアレイ導波路格子４０１ の倍の自由スペクトルレンジ１６ｎｍを持つ第二アレイ導波路格子４３５ を具えること、及び、第二アレイ導波路格子４３５ の出力ポートと外部送信用モジュール４２６ 、４２７ の入力ポートとを光ファイバ４３６ 〜４３９で接続する点ことである。
【００２８】
第一実施例と同様に、波長多重伝送装置の内部では送信する波長のみを利用して送り先を決定する。第一実施例と異なるのは波長多重伝送装置の外部へ送信する場合である。ユーザーの送信ポート４０２ 〜４０６ のユーザーがこの波長多重伝送装置の外部に送信する場合には、外部送信用専用受信ノード４１９ に、ヘッダー信号及びデータ信号を送る。受信ノード４１９ は、接続手段４３２ を通して外部送信用専用送信ノード４０７ にヘッダー信号及びデータ信号を転送する。即ち、波長多重伝送装置の外部に信号を送るユーザーは必ず専用送信ノード４０７ を経由する。
【００２９】
この実施例において、専用送信ノード４０７ は外部送信用モジュール４２６ 又は４２７ のいずれかを選択する。例えば、外部送信用モジュール４２６ を選択した場合はデータ信号をλ２ で、ヘッダー信号をλ１０で送信し、外部送信用モジュール４２７を選択した場合はデータ信号をλ１ で、ヘッダー信号をλ９ で、それぞれ送信する。これを第二アレイ導波路格子４３５ に入力すると、その自由スペクトルレンジは１６ｎｍあるので、データ信号λ１ 、データ信号λ２ 、ヘッダー信号λ９ 及びヘッダー信号λ１０の四つの波長全てを分岐することができる。なお、第二アレイ導波路格子４３５ による光強度の損失を補償するために光増幅器４３３ 及び４３４ を設ける。
【００３０】
図５は本発明の第二実施例の外部送信用モジュール４２６ 及び４２７ を説明する図であり、５０１ はデータ信号が乗っている光信号、５０２ はヘッダー信号が乗っている光信号、５０３ 、５０４ は受光器、５０５ 、５０６ は同期検出装置、５０７ は電気バッファ、５０８ は制御装置、５０９ 、５１６ は可変波長光源、５１０ 、５１７ は変調器、５１１ は一入力多出力光スイッチ、５１２ 〜５１５ は一入力多出力光スイッチ５１１ の出力ポートである。
【００３１】
データ信号とヘッダー信号とは、既に第二アレイ導波路格子４３５ によって分離されているので、データ信号は受光器５０３ によって受光され、同期検出装置５０５によって同期がとられた後、電気バッファ５０７ に一時保存される。一方、ヘッダー信号は、受光器５０４ によって受光され、同期検出装置５０６ によって同期がとられた後、制御装置５０８ に送られる。制御装置５０８ は、波長選択アドレスに基づいて光パケットを送る波長を決定し、可変波長光源５０９ を制御して所望の信号波長を得る。可変波長光源５０９ から出力された連続光は、次に変調器５１０ によって変調される。このときの変調信号は、電気バッファ５０７ に一時保存されていたデータ信号である。
【００３２】
他方、ヘッダー信号を送信する波長は可変波長光源５０９ と１自由スペクトルレンジだけ波長がずれている波長であり、その連続光を可変波長光源５１６ から出力し、変調器５１７ により、送信先の波長多重伝送装置の内部のアドレスに用いられる波長選択アドレス信号２３で変調してヘッダー信号とする。
【００３３】
変調器５１０ からのデータ信号及び変調器５１７ からのヘッダー信号は、合波されて一入力多出力光スイッチ５１１ に入力される。光スイッチ５１１ は、制御装置５０８からの制御信号によって光信号の送信先波長多重伝送装置を決め、その波長多重伝送装置に対応する出力ポート５１２ 〜５１５ のいずれかに出力する。
【００３４】
このようにして波長多重伝送装置外へ送出された光信号は、他の波長多重伝送装置の受信モジュールへ送られる。例えば、図４における受信モジュール４３０ 又は４３１ に送られる。受信モジュールは、多入力一出力のスターカプラーであり、外部から送られてきた光信号を各ユーザーに転送する。
【００３５】
以上述べたように、第二実施例の特徴は、第二アレイ導波路格子４３５ によってヘッダー信号とデータ信号とを分離できることにある。また、外部送信用モジュールの数が増加しても第二アレイ導波路格子４３５ は１個でよい。しかしながら、反面、外部送信用モジュールの数と同数の光増幅器４３３ 及び４３４ が必要であるという問題がある。将来のシステム規模の増大により、例えばアレイ導波路格子４０１ が６４入力６４出力となり、外部送信用モジュールが８〜１６個になるような構成が考えられる。このような場合、高価な光増幅器を８〜１６個使用すると、システム全体のコストが上昇するという問題がある。次の第三実施例はそのような問題を解決するものである。
【００３６】
図６は本発明の第三実施例を説明する図であり、図４の第二実施例の構成を改良したものである。図６に示す第三実施例においては、ユーザー数は５である。図中、６０１ は８入力８出力のアレイ導波路格子で、入力ポートを１〜８、出力ポートを１１〜１８とし、６０２ 〜６０６ は各ユーザーの送信ポート、６０７ は外部送信用専用送信ノード、６０８ 〜６１２ は各ユーザーの送信ポート６０２ 〜６０６ とアレイ導波路格子６０１ の入力ポート２〜６とを接続する光ファイバ、６１４ 〜６１８ は各ユーザーの受信ポート、６１９ は外部送信用専用受信ノード、６２０ 〜６２４ は各ユーザーの受信ポート６１４ 〜６１８ とアレイ導波路格子６０１ の出力ポート１２〜１６とを接続する光ファイバ、６２６ 、６２７ は波長多重伝送装置の外部に送信するときの外部送信用モジュール、６２８ 、６２９ はアレイ導波路格子６０１ の出力ポート１１、１８と外部送信用モジュール６２６ 、６２７ の入力ポートとを接続する光ファイバ、６３０ 、６３１ は波長多重伝送装置の外部から受信するための外部受信モジュール、６３２ は外部送信用専用送信ノード６０７ と外部送信用専用受信ノード６１９ とを光学的又は電気的に接続する接続手段である。
【００３７】
また、第二のアレイ導波路格子として、２入力４出力でアレイ導波路格子６０１の倍の自由スペクトルレンジ１６ｎｍを持つ第二アレイ導波路格子６３５ を具え、第二アレイ導波路格子６３５ の出力ポートと外部送信用モジュール６２６ 、６２７ の入力ポートとを、光ファイバ６３６ 〜６３９ で接続している。
【００３８】
図６と図４との異なる点は、アレイ導波路格子６０１ と第二アレイ導波路格子６３５ との間に２入力２出力で自由スペクトルレンジ１６ｎｍを持つ第三アレイ導波路格子６４０ を具え、第二アレイ導波路格子６３５ と第三アレイ導波路格子６４０ とを、光ファイバ６４１ 、６４３ で接続する点、及び光増幅器６４２ を一個のみ具える点である。一方、波長多重伝送装置の内部では送信する波長のみを利用して送り先を決定する点、及び、波長多重伝送装置の外部に信号を送るユーザーは必ず専用送信ノード６０７ を経由する点は、第二実施例と同様である。
【００３９】
この実施例において、専用送信ノード６０７ は外部送信用モジュール６２６ 又は６２７ のいずれかを選択する。例えば、外部送信用モジュール６２６ を選択した場合はデータ信号をλ２ で、ヘッダー信号をλ１０で送信し、外部送信用モジュール６２７を選択した場合はデータ信号をλ１ で、ヘッダー信号をλ９ で、それぞれ送信する。これを第三アレイ導波路格子６４０ においてλ１ のデータ信号とλ２ のデータ信号とを合波して光ファイバ６４１ に出力し、λ９ のヘッダー信号とλ１０のヘッダー信号とを合波して光ファイバ６４３ に出力する。これを更に第二アレイ導波路格子６３５ において、データ信号λ１ 、データ信号λ２ 、ヘッダー信号λ９ 及びヘッダー信号λ１０の四つの波長全てを分岐する。
【００４０】
ここで重要な点は、第二アレイ導波路格子６３５ による光強度の損失を補償するために、データ信号のみを合波して光増幅器６４２ で増幅する点である。一方、ヘッダー信号は増幅しない。これは、データ信号は送信するビット数が多く、高速のビットレートで送信しなければならないのに対し、ヘッダー信号は低ビットレートでの送信が可能であることによる。例えば図２において、データ信号を５１バイト送る間にヘッダー信号を２バイト送信すればよい。そのため、ヘッダー信号はデータ信号の１／２５のビットレートで送ることができる。これは、１ビット当たり送信される光子数が２５倍になることに等しく、それだけ光強度の損失に対して強くなる。そのため、ヘッダー信号は光増幅器を通さなくてもよい。また、外部送信用モジュール６２６ 、６２７ は、図５の構成と同一の構成とすることができる。
【００４１】
このようにして波長多重伝送装置外へ送出された光信号は、他の波長多重伝送装置の受信モジュールへ送られる。例えば、図６における受信モジュール６３０ 又は６３１ に送られる。受信モジュールは、多入力一出力のスターカプラーであり、外部から送られてきた光信号を各ユーザーに転送する。
【００４２】
以上述べたように、第三実施例の特徴は、第三アレイ導波路格子６４０ によってヘッダー信号とデータ信号とをそれぞれ別に合波し、合波されたデータ信号のみを光増幅器６４２ で増幅する点にある。この特徴により、外部送信用モジュールの数が増加しても光増幅器１個具えれば足りる。
【００４３】
以上の説明においては、光合波器としてアレイ導波路格子を用いて説明したが、アレイ導波路格子の代わりに自由スペクトルレンジを持つ波長分波器及び合波器として、非対称マッハツェンダー型フィルタをカスケード接続することによっても同様の特性を得ることができる。非対称マッハツェンダー型フィルタは、図７（ａ） に示すように、入力導波路７０１ 、光カプラー７０２ 、長さが異なる２本の分岐導波路７０３ 、光カプラー７０４ 、２本の出力用導波路７０５ からなる。ここで２本の分岐導波路７０３ の長さの差を所望の値にすることにより、入力導波路７０１ から入力される波長多重光を所望の波長間隔で２本の出力用導波路７０５ に割振ることができる。
【００４４】
ここで、図７（ｂ） に示すように、透過波長間隔が異なる非対称マッハツェンダー型フィルタをカスケード接続し、第１段で１ｎｍ間隔に、第２段で２ｎｍ間隔に、第３段で４ｎｍ間隔に、それぞれ波長を分波する構成をとると、１ｎｍ間隔の８波長を低損失で分波及び合波することができる。この構成は本質的に波長分波器及び波長合波器用のアレイ導波路格子と同等の特性を持つ（Ｃｈｉ−ｈｕｎｇ Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ．，”Ｕｌｔｒａ−ｌｏｗ ｌｏｓｓ， ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ １６−ｃｈａｎｎｅｌ １００−ＧＨｚ ｄｅｎｓｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｓｃａｄｅｄ ａｌｌ−ｆｉｂｅｒ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”， ＯＦＣ／ＩＯＯＣ ９９， ＴｕＨ２−２， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ参照） ため、図１、図４、図６におけるアレイ導波路格子の代わりに用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、例えば１０Ｇｂｉｔｓ／ｓｅｃ の高速信号に対して、ヘッダー信号とデータ信号とを容易に分離することができ、効率的な光通信を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を説明する図である。
【図２】本発明に用いる光パケットのフォーマットを示す図である。
【図３】本発明の第一実施例における外部送信用モジュールの動作を説明する図である。
【図４】本発明の第二実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明の第二実施例における外部送信用モジュールの構成を示す図である。
【図６】本発明の第三実施例の構成を示す図である。
【図７】非対称マッハツェンダー型フィルタを用いる光合分波器の構成を説明する図である。
【図８】従来の光伝送装置の構成を示す図である。
【図９】従来の装置に用いる光パケットのフォーマットを示す図である。
【図１０】従来の装置の外部送信用モジュールの構成を示す図である。
【図１１】外部受信用モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
１〜８ 入力ポート
１１〜１８ 出力ポート
２１ ヘッダー信号
２２ 波長多重伝送装置選択アドレス
２３ 波長選択アドレス
２４ データ信号
１０１ 光合分波器（アレイ導波路格子）
１０２〜１０７ 送信ポート
１０８〜１１３、１２０〜１２５、１２８、１２９ 光ファイバ
１１４〜１１９ 受信ポート
１２６、１２７ 外部送信用モジュール
１３０、１３１ 外部受信モジュール
３０１ 入力信号
３０２ ＷＤＭカプラー
３０３、３０４ 受光器
３０５、３０６ 同期検出装置
３０７ 電気バッファ
３０８ 制御装置
３０９、３１６ 可変波長光源
３１０、３１７ 変調器
３１１ 光スイッチ
３１２〜３１５ 出力ポート
４０１ 光合分波器（アレイ導波路格子）
４０２〜１０６ 送信ポート
４０７ 専用送信ノード
４０８〜４１３、４２０〜４２５、４２８、４２９ 光ファイバ
４１４〜４１８ 受信ポート
４１９ 専用受信ノード
４２６、４２７ 外部送信用モジュール
４３０、４３１ 外部受信モジュール
４３２ 接続手段
５０１ データ信号が乗っている光信号
５０２ ヘッダー信号が乗っている光信号
５０３、５０４ 受光器
５０５、５０６ 同期検出装置
５０７ 電気バッファ
５０８ 制御装置
５０９、５１６ 可変波長光源
５１０、５１７ 変調器
５１１ 光スイッチ
５１２〜５１５ 出力ポート
６０１ 光合分波器（アレイ導波路格子）
６０２〜６０６ 送信ポート
６０７ 専用送信ノード
６０８〜６１３、６２０〜６２５、６２８、６２９、６３６〜６３９、６４１、６４３ 光ファイバ
６１４〜６１８ 受信ポート
６１９ 専用受信ノード
６２６、６２７ 外部送信用モジュール
６３０、６３１ 外部受信モジュール
６３２ 接続手段
７０１ 入力導波路
７０２ 光カプラー
７０３ 分岐導波路
７０４ 光カプラー
７０５ 出力用導波路
８０１ 光合分波器（アレイ導波路格子）
８０２〜８０７ 送信ポート
８０８〜８１３、８２０〜８２５、８２８、８２９ 光ファイバ
８１４〜８１９ 受信ポート
８２６、８２７ 外部送信用モジュール
８３０、８３１ 外部受信モジュール
９０１ パケット信号
９０２ 波長多重伝送装置選択アドレス
９０３ 波長選択アドレス
９０４ データ信号
１００１ 入力光信号
１００２ 受光器
１００３ 同期検出装置
１００４ 信号情報分離手段
１００５ 電気バッファ
１００６ 制御装置
１００７ 可変波長光源
１００８ 変調器
１００９ 光スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重を利用して光通信を行う波長多重合分波伝送システム及びこれに用いられる波長多重伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長多重を利用する光伝送システム（ＷＤＭシステム）が大規模化するに従って波長の有効利用が重要な問題となってきている。例えば、全ユーザーに１波長ずつ割振り、その波長をアドレスとしてルーティングするのは容易な方法であるが、波長資源が有限であるために現実的ではない。そのため、通常は波長によるアドレス以外にディジタル信号によるアドレスを持ち、ユーザー数が少ない場合には波長アドレスのみで、ユーザー数が多い場合にはディジタル信号によるアドレスを読取って光信号の送信先を決定する。
【０００３】
図８は従来例を説明する図である。簡単のため、８波の波長多重と８入力８出力のアレイ導波路格子を光合分波器として用いる場合を考える。波長として例えばλ１ ＝１５５１ｎｍ、λ２ ＝１５５２ｎｍ、λ３ ＝１５５３ｎｍ、λ４ ＝１５５４ｎｍ、λ５ ＝１５５５ｎｍ、λ６ ＝１５５６ｎｍ、λ７ ＝１５５７ｎｍ、λ８ ＝１５５８ｎｍの８波長を用い、アレイ導波路格子の波長間隔を１ｎｍとする。図８は波長多重合分波伝送システムの基本単位、即ち波長多重伝送装置の一つであり、実際のシステムではこの波長多重伝送装置が複数個存在する。
【０００４】
図８（ａ） において、８０１ は８入力８出力のアレイ導波路格子で、入力ポートを１〜８、出力ポートを１１〜１８とし、波長多重伝送装置内のユーザー数を６とする。ここで、８０２ 〜８０７ は各ユーザーの送信ポート、８０８ 〜８１３ は各ユーザーの送信ポート８０２ 〜８０７ とアレイ導波路格子の入力ポート２〜７とを接続する光ファイバ、８１４ 〜８１９ は各ユーザーの受信ポート、８２０ 〜８２５ は各ユーザーの受信ポート８１４ 〜８１９ とアレイ導波路格子の出力ポート１２〜１７とを接続する光ファイバ、８２６ 、８２７ は波長多重伝送装置が外部に送信する時の外部送信用モジュール、８２８ 、８２９ はアレイ導波路格子の出力ポート１１、１８と外部送信用モジュール８２６、８２７ の入力ポートとを接続する光ファイバ、８３０ 、８３１ は波長多重伝送装置の外部から受信するための外部受信モジュールである。実際には、各ユーザーの送信ポート８０２ 〜８０７ と受信ポート８１４ 〜８１９ とは近接した位置にあり、例えば、８０２ と８１４ とを対にして一ユーザーが使用する。
【０００５】
上記の構成では、波長多重伝送装置内での通信は信号の波長をアドレスとして行き先を決める。図８（ｂ） はアレイ導波路格子の入出力特性を示す。例えば、入力ポート２に接続された送信ポート８０２ から出力ポート１５に接続された受信ポート８１７ に送信するためには、λ４ の波長で光信号を送信すればよいことがわかる。また、別の波長多重伝送装置に信号を送出する場合には、先ず外部送信用モジュール８２６ 又は８２７ に光信号を送るが、例えば、入力ポート４に接続された送信ポート８０４ が出力ポート１８に接続された外部送信用モジュール８２７ に送信するためにはλ５ の波長を用いればよいことがわかる。
【０００６】
送信する光信号は図９に示すようなパケット信号９０１ であり、例えば、５３バイトのＡＴＭ信号を仮定すると、ヘッダーとして、送信先の波長多重伝送装置のアドレスを記述する波長多重伝送装置選択アドレス９０２ 及び送信先の波長多重伝送装置で用いる波長を記述する波長選択アドレス９０３ のアドレス信号を持つ。９０４ はデータ信号である。ビットレートとしては、例えば１０Ｇｂｉｔｓ／ｓｅｃ とする。
【０００７】
図１０は外部送信用モジュールの詳細を示す図である。図中、１００１は入力光信号、１００２は受光器、１００３は同期検出装置、１００４はヘッダー信号とデータ信号とを分離する信号情報分離手段、１００５は電気バッファ、１００６は制御装置、１００７は可変波長光源、１００８は変調器、１００９は一入力多出力の光スイッチである。
【０００８】
入力光信号１００１は、受光器１００２で電気信号に変換され、同期検出装置１００３においてビット同期及びフレーム同期がとられ、そのタイミングにより、信号情報分離手段１００４でデータ信号とヘッダー信号とに分離される。データ信号は、電気バッファ１００５に移され、ここで一時保存される。一方、ヘッダー信号は更に波長多重伝送装置選択アドレスと波長選択アドレスとに分離され、制御装置１００６に送られる。制御装置１００６は、波長選択アドレスにより送出する波長を決定し、可変波長光源１００７を制御することによって所望の信号波長を得る。
【０００９】
可変波長光源１００７から出力された連続光は、次に変調器１００８によって変調される。このときの変調信号は電気バッファ１００５に一時保存されていたデータ信号である。また、電気バッファ１００５に新たなヘッダー情報を入力しておくことにより光信号に新たなヘッダー信号を付与することもできる。変調された光信号は光スイッチ１００９に入力される。光スイッチ１００９は一入力多出力の光スイッチであり、制御装置１００６からの制御信号によって光信号の送り先の波長多重伝送装置を決定する。即ち、制御装置１００６は、波長多重伝送装置選択アドレスに基づいて制御を行い、光スイッチ１００９の出力ポート１０１０〜１０１３のいずれかを選択する。
【００１０】
このようにして波長多重伝送装置外へ送出された光信号は他の波長多重伝送装置の受信モジュール、例えば、図８における外部受信モジュール８３０ 又は８３１ へ送られる。外部受信モジュールは、図１１に示すように、多入力一出力のスターカプラーであり、外部から送られてきた光信号を各ユーザーに転送することができる。
【００１１】
しかしながら、上記の方法では、例えば１０Ｇｂｉｔｓ／ｓｅｃ の高速信号に対してヘッダー信号とデータ信号とを分離することが難しいという問題点がある。更に、ヘッダー信号がデータ信号と同様に高速の１０Ｇｂｉｔｓ／ｓｅｃ のレートであるという問題点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み、ヘッダー信号とデータ信号との分離を容易に行うことができ、ヘッダー信号をデータ信号に比べて低速にすることができる波長多重合分波伝送システム及びこれに用いられる波長多重伝送装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の波長多重合分波伝送システムは、上記の目的を達成するため、複数の波長多重伝送装置を含み、該波長多重伝送装置は複数の入力ポートを持ち該入力ポートに入力される光信号の波長によって該光信号の出力ポートが決まる第一光合分波器を具え、該波長多重伝送装置によって複数のノードを収容する波長多重合分波伝送システムにおいて、該光信号はデータ信号とは別にアドレス信号を持ち、該データ信号と該アドレス信号とは合波されており、該データ信号の波長と該アドレス信号の波長とが該第一光合分波器の自由スペクトルレンジの整数倍だけ離れていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の波長多重伝送装置は、ユーザーの送信ポート及び外部受信モジュールを収容する複数の入力ポート並びにユーザーの受信ポート及び外部送信モジュールを収容する複数の出力ポートを有し、入力ポートに入力される光信号の波長によって該光信号が出力される出力ポートを決める第一光合分波器を具え、更に、前記第一光合分波器に、光信号を波長多重伝送装置外に送信する際に各送信ポート共通で用いられる外部送信用専用送信ノードを具え、前記第一光合分波器の出力ポートと前記外部送信モジュールとの間に、前記第一光合分波器の整数倍の自由スペクトルレンジを有する第二光合分波器を具え、光信号を波長多重伝送装置外に送信する場合、該第二光合分波器が、該外部送信用専用送信ノードから送信されるデータ信号とアドレス信号とを分波し、それぞれを前記外部送信モジュールに転送し、外部送信モジュールが、該アドレス信号のアドレス情報に基づいて送信先に送信する構成を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の波長多重伝送装置は、更に、前記第一光合分波器の出力ポートと前記第二光合分波器との間に、前記第二光合分波器と同一の自由スペクトルレンジを有する第三光合分波器を具え、光信号を波長多重伝送装置外に送信する場合、該第三光合分波器が、複数の該光信号のデータ信号とアドレス信号とを分波し、且つ複数のデータ信号と複数のアドレス信号とをそれぞれ別個に合波し、該データ信号のみを光増幅器を介し、両者を前記第二光合分波器に転送する構成を有することが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１７】
図１は本発明の第一実施例を説明する図であり、この図自体は基本的に図８と等しい。図１（ａ） は波長多重伝送装置の構成を説明する図であり、図中、１０１ は８入力８出力の光合分波器であり、実施例ではアレイ導波路格子を用いる。１〜８は入力ポート、１１〜１８は出力ポートであり、波長多重伝送装置内のユーザー数を６とする。ここで、１０２ 〜１０７ は各ユーザーの送信ポート、１０８ 〜１１３ は各ユーザーの送信ポート１０２ 〜１０７ とアレイ導波路格子１０１ の入力ポート２〜７とを接続する光ファイバ、１１４ 〜１１９ は各ユーザーの受信ポート、１２０ 〜１２５ は各ユーザーの受信ポート１１４ 〜１１９ とアレイ導波路格子１０１ の出力ポート１２〜１７とを接続する光ファイバ、１２６ 、１２７ は波長多重伝送装置の外部に送信するときの外部送信用モジュール、１２８ 、１２９ はアレイ導波路格子１０１ の出力ポート１１、１８と外部送信用モジュール１２６ 、１２７ の入力ポートとを接続する光ファイバ、１３０ 、１３１ は波長多重伝送装置の外部から受信するための外部受信モジュールである。また、図１（ｂ） はアレイ導波路格子の入出力特性を示す。
【００１８】
アレイ導波路格子１０１ には周期性を持たせる。例えば、λ１（１５５１ｎｍ） とλ９（１５５９ｎｍ） とが同様の特性を持つように作製する。このとき、λ９ −λ１ ＝８ｎｍがこのアレイ格子の自由スペクトルレンジＦＳＲである。図１において、アレイ導波路格子１０１ の自由スペクトルレンジを８ｎｍとする。即ち、λ１ ＝１５５１ｎｍとλ９ ＝１５５９ｎｍ、λ２ ＝１５５２ｎｍとλ１０＝１５６０ｎｍ、λ３ ＝１５５３ｎｍとλ１１＝１５６１ｎｍ、λ４ ＝１５５４ｎｍとλ１２＝１５６２ｎｍ、λ５ ＝１５５５ｎｍとλ１３＝１５６３ｎｍ、λ６ ＝１５５６ｎｍとλ１４＝１５６４ｎｍ、λ７ ＝１５５７ｎｍとλ１５＝１５６５ｎｍ、λ８ ＝１５５８ｎｍとλ１６＝１５６６ｎｍが、それぞれ全く同等の入出力特性を持つ。
【００１９】
本発明においては、図２に示すように、光パケットを波長多重伝送装置選択アドレス２２及び波長選択アドレス２３を含むヘッダー信号２１とデータ信号２４とに分け、２波長を用いて、例えばλ９ でヘッダー信号２１を、λ１ でデータ信号２４をそれぞれ送る。このようにしても、上記のアレイ導波路格子の周期性により、同一の出力ポートに送られる。
【００２０】
図３は本発明の第一実施例の外部送信用モジュール１２６ 及び１２７ を説明する図であり、３０１ は入力信号、３０２ はＷＤＭカプラー、３０３ 、３０４ は受光器、３０５ 、３０６ は同期検出装置、３０７ は電気バッファ、３０８ は制御装置、３０９ 、３１６ は可変波長光源、３１０ 、３１７ は変調器、３１１ は一入力多出力光スイッチ、３１２ 〜３１５ は一入力多出力光スイッチ３１１ の出力ポートである。
【００２１】
上記のようにデータ信号２４とヘッダー信号２１とは異なる波長を用いているので、ＷＤＭカプラー３０２ によって分離することができる。分離されたデータ信号は、受光器３０３ によって受光され、同期検出装置３０５ によって同期がとられた後、電気バッファ３０７ に一時保存される。一方、ヘッダー信号は、受光器３０４ によって受光され、同期検出装置３０６ によって同期がとられた後、制御装置３０８ に送られる。制御装置３０８ は、ヘッダー信号中の波長選択アドレス２３に基づいて光パケットを送信する波長を決定し、可変波長光源３０９ を制御して所望の信号波長を得る。可変波長光源３０９ から出力された連続光は、次に変調器３１０ によって変調される。このときの変調信号は、電気バッファ３０７ に一時保存されていたデータ信号である。
【００２２】
他方、ヘッダー信号を送信する波長は可変波長光源３０９ と１自由スペクトルレンジだけ波長がずれている波長であり、その連続光を可変波長光源３１６ から出力し、変調器３１７ により、送信先の波長多重伝送装置の内部のアドレスに用いられる波長選択アドレス信号２３で変調してヘッダー信号とする。
【００２３】
変調器３１０ からのデータ信号及び変調器３１７ からのヘッダー信号は、合波されて一入力多出力光スイッチ３１１ に入力される。光スイッチ３１１ は、制御装置３０８からの制御信号によって光信号の送信先波長多重伝送装置を決め、その波長多重伝送装置に対応する出力ポート３１２ 〜３１５ のいずれかに出力する。
【００２４】
このようにして波長多重伝送装置外へ送出された光信号は、他の波長多重伝送装置の受信モジュールへ送られる。例えば、図１における受信モジュール１３０ 又は１３１ に送られる。受信モジュールは、多入力一出力のスターカプラーであり、外部から送られてきた光信号を各ユーザーに転送する。
【００２５】
以上述べたように、第一実施例の特徴は、ＷＤＭカプラー３０２ によってヘッダー信号とデータ信号とを分離できることにある。しかし、実際にはＷＤＭカプラー３０２ には種々の波長（データ信号λ１ 〜λ８ 及びヘッダー信号λ９ 〜λ１６）が入ってくるため、これら全てに対してヘッダー信号とデータ信号とを分離することは必ずしも容易ではない。更に、複数の外部送信用モジュールがある場合、それぞれにＷＤＭカプラー３０２ が必要であるという問題もある。次の第二実施例はそのような問題を解決するものである。
【００２６】
図４は本発明の第二実施例を説明する図であり、本発明の波長多重伝送装置の構成例を示す図である。この実施例においては、ユーザー数を５とする。図中、４０１ は８入力８出力のアレイ導波路格子で、入力ポートを１〜８、出力ポートを１１〜１８とし、４０２ 〜４０６ は各ユーザーの送信ポート、４０８ 〜４１２ は各ユーザーの送信ポート４０２ 〜４０６ とアレイ導波路格子４０１ の入力ポート２〜６とを接続する光ファイバ、４１４ 〜４１８ は各ユーザーの受信ポート、４２０ 〜４２４ は各ユーザーの受信ポート４１４ 〜４１８ とアレイ導波路格子４０１ の出力ポート１２〜１６とを接続する光ファイバ、４２６ 、４２７ は波長多重伝送装置の外部に送信するときの外部送信用モジュール、４２８ 、４２９ はアレイ導波路格子４０１ の出力ポート１１、１８と外部送信用モジュール４２６ 、４２７ の入力ポートとを接続する光ファイバ、４３０ 、４３１ は波長多重伝送装置の外部から受信するための外部受信モジュール、４３３ 、４３４ は光増幅器、４３５ は他の光合波器、ここではアレイ導波路格子である。
【００２７】
図４の構成の特徴は、外部送信用専用送信ノード４０７ 及び外部送信用専用受信ノード４１９ を具え、これら両者を光学的又は電気的な接続手段４３２ で接続すること、光増幅器４３３ 及び４３４ を具えること、第二のアレイ導波路格子として、２入力４出力でアレイ導波路格子４０１ の倍の自由スペクトルレンジ１６ｎｍを持つ第二アレイ導波路格子４３５ を具えること、及び、第二アレイ導波路格子４３５ の出力ポートと外部送信用モジュール４２６ 、４２７ の入力ポートとを光ファイバ４３６ 〜４３９で接続する点ことである。
【００２８】
第一実施例と同様に、波長多重伝送装置の内部では送信する波長のみを利用して送り先を決定する。第一実施例と異なるのは波長多重伝送装置の外部へ送信する場合である。ユーザーの送信ポート４０２ 〜４０６ のユーザーがこの波長多重伝送装置の外部に送信する場合には、外部送信用専用受信ノード４１９ に、ヘッダー信号及びデータ信号を送る。受信ノード４１９ は、接続手段４３２ を通して外部送信用専用送信ノード４０７ にヘッダー信号及びデータ信号を転送する。即ち、波長多重伝送装置の外部に信号を送るユーザーは必ず専用送信ノード４０７ を経由する。
【００２９】
この実施例において、専用送信ノード４０７ は外部送信用モジュール４２６ 又は４２７ のいずれかを選択する。例えば、外部送信用モジュール４２６ を選択した場合はデータ信号をλ２ で、ヘッダー信号をλ１０で送信し、外部送信用モジュール４２７を選択した場合はデータ信号をλ１ で、ヘッダー信号をλ９ で、それぞれ送信する。これを第二アレイ導波路格子４３５ に入力すると、その自由スペクトルレンジは１６ｎｍあるので、データ信号λ１ 、データ信号λ２ 、ヘッダー信号λ９ 及びヘッダー信号λ１０の四つの波長全てを分岐することができる。なお、第二アレイ導波路格子４３５ による光強度の損失を補償するために光増幅器４３３ 及び４３４ を設ける。
【００３０】
図５は本発明の第二実施例の外部送信用モジュール４２６ 及び４２７ を説明する図であり、５０１ はデータ信号が乗っている光信号、５０２ はヘッダー信号が乗っている光信号、５０３ 、５０４ は受光器、５０５ 、５０６ は同期検出装置、５０７ は電気バッファ、５０８ は制御装置、５０９ 、５１６ は可変波長光源、５１０ 、５１７ は変調器、５１１ は一入力多出力光スイッチ、５１２ 〜５１５ は一入力多出力光スイッチ５１１ の出力ポートである。
【００３１】
データ信号とヘッダー信号とは、既に第二アレイ導波路格子４３５ によって分離されているので、データ信号は受光器５０３ によって受光され、同期検出装置５０５によって同期がとられた後、電気バッファ５０７ に一時保存される。一方、ヘッダー信号は、受光器５０４ によって受光され、同期検出装置５０６ によって同期がとられた後、制御装置５０８ に送られる。制御装置５０８ は、波長選択アドレスに基づいて光パケットを送る波長を決定し、可変波長光源５０９ を制御して所望の信号波長を得る。可変波長光源５０９ から出力された連続光は、次に変調器５１０ によって変調される。このときの変調信号は、電気バッファ５０７ に一時保存されていたデータ信号である。
【００３２】
他方、ヘッダー信号を送信する波長は可変波長光源５０９ と１自由スペクトルレンジだけ波長がずれている波長であり、その連続光を可変波長光源５１６ から出力し、変調器５１７ により、送信先の波長多重伝送装置の内部のアドレスに用いられる波長選択アドレス信号２３で変調してヘッダー信号とする。
【００３３】
変調器５１０ からのデータ信号及び変調器５１７ からのヘッダー信号は、合波されて一入力多出力光スイッチ５１１ に入力される。光スイッチ５１１ は、制御装置５０８からの制御信号によって光信号の送信先波長多重伝送装置を決め、その波長多重伝送装置に対応する出力ポート５１２ 〜５１５ のいずれかに出力する。
【００３４】
このようにして波長多重伝送装置外へ送出された光信号は、他の波長多重伝送装置の受信モジュールへ送られる。例えば、図４における受信モジュール４３０ 又は４３１ に送られる。受信モジュールは、多入力一出力のスターカプラーであり、外部から送られてきた光信号を各ユーザーに転送する。
【００３５】
以上述べたように、第二実施例の特徴は、第二アレイ導波路格子４３５ によってヘッダー信号とデータ信号とを分離できることにある。また、外部送信用モジュールの数が増加しても第二アレイ導波路格子４３５ は１個でよい。しかしながら、反面、外部送信用モジュールの数と同数の光増幅器４３３ 及び４３４ が必要であるという問題がある。将来のシステム規模の増大により、例えばアレイ導波路格子４０１ が６４入力６４出力となり、外部送信用モジュールが８〜１６個になるような構成が考えられる。このような場合、高価な光増幅器を８〜１６個使用すると、システム全体のコストが上昇するという問題がある。次の第三実施例はそのような問題を解決するものである。
【００３６】
図６は本発明の第三実施例を説明する図であり、図４の第二実施例の構成を改良したものである。図６に示す第三実施例においては、ユーザー数は５である。図中、６０１ は８入力８出力のアレイ導波路格子で、入力ポートを１〜８、出力ポートを１１〜１８とし、６０２ 〜６０６ は各ユーザーの送信ポート、６０７ は外部送信用専用送信ノード、６０８ 〜６１２ は各ユーザーの送信ポート６０２ 〜６０６ とアレイ導波路格子６０１ の入力ポート２〜６とを接続する光ファイバ、６１４ 〜６１８ は各ユーザーの受信ポート、６１９ は外部送信用専用受信ノード、６２０ 〜６２４ は各ユーザーの受信ポート６１４ 〜６１８ とアレイ導波路格子６０１ の出力ポート１２〜１６とを接続する光ファイバ、６２６ 、６２７ は波長多重伝送装置の外部に送信するときの外部送信用モジュール、６２８ 、６２９ はアレイ導波路格子６０１ の出力ポート１１、１８と外部送信用モジュール６２６ 、６２７ の入力ポートとを接続する光ファイバ、６３０ 、６３１ は波長多重伝送装置の外部から受信するための外部受信モジュール、６３２ は外部送信用専用送信ノード６０７ と外部送信用専用受信ノード６１９ とを光学的又は電気的に接続する接続手段である。
【００３７】
また、第二のアレイ導波路格子として、２入力４出力でアレイ導波路格子６０１の倍の自由スペクトルレンジ１６ｎｍを持つ第二アレイ導波路格子６３５ を具え、第二アレイ導波路格子６３５ の出力ポートと外部送信用モジュール６２６ 、６２７ の入力ポートとを、光ファイバ６３６ 〜６３９ で接続している。
【００３８】
図６と図４との異なる点は、アレイ導波路格子６０１ と第二アレイ導波路格子６３５ との間に２入力２出力で自由スペクトルレンジ１６ｎｍを持つ第三アレイ導波路格子６４０ を具え、第二アレイ導波路格子６３５ と第三アレイ導波路格子６４０ とを、光ファイバ６４１ 、６４３ で接続する点、及び光増幅器６４２ を一個のみ具える点である。一方、波長多重伝送装置の内部では送信する波長のみを利用して送り先を決定する点、及び、波長多重伝送装置の外部に信号を送るユーザーは必ず専用送信ノード６０７ を経由する点は、第二実施例と同様である。
【００３９】
この実施例において、専用送信ノード６０７ は外部送信用モジュール６２６ 又は６２７ のいずれかを選択する。例えば、外部送信用モジュール６２６ を選択した場合はデータ信号をλ２ で、ヘッダー信号をλ１０で送信し、外部送信用モジュール６２７を選択した場合はデータ信号をλ１ で、ヘッダー信号をλ９ で、それぞれ送信する。これを第三アレイ導波路格子６４０ においてλ１ のデータ信号とλ２ のデータ信号とを合波して光ファイバ６４１ に出力し、λ９ のヘッダー信号とλ１０のヘッダー信号とを合波して光ファイバ６４３ に出力する。これを更に第二アレイ導波路格子６３５ において、データ信号λ１ 、データ信号λ２ 、ヘッダー信号λ９ 及びヘッダー信号λ１０の四つの波長全てを分岐する。
【００４０】
ここで重要な点は、第二アレイ導波路格子６３５ による光強度の損失を補償するために、データ信号のみを合波して光増幅器６４２ で増幅する点である。一方、ヘッダー信号は増幅しない。これは、データ信号は送信するビット数が多く、高速のビットレートで送信しなければならないのに対し、ヘッダー信号は低ビットレートでの送信が可能であることによる。例えば図２において、データ信号を５１バイト送る間にヘッダー信号を２バイト送信すればよい。そのため、ヘッダー信号はデータ信号の１／２５のビットレートで送ることができる。これは、１ビット当たり送信される光子数が２５倍になることに等しく、それだけ光強度の損失に対して強くなる。そのため、ヘッダー信号は光増幅器を通さなくてもよい。また、外部送信用モジュール６２６ 、６２７ は、図５の構成と同一の構成とすることができる。
【００４１】
このようにして波長多重伝送装置外へ送出された光信号は、他の波長多重伝送装置の受信モジュールへ送られる。例えば、図６における受信モジュール６３０ 又は６３１ に送られる。受信モジュールは、多入力一出力のスターカプラーであり、外部から送られてきた光信号を各ユーザーに転送する。
【００４２】
以上述べたように、第三実施例の特徴は、第三アレイ導波路格子６４０ によってヘッダー信号とデータ信号とをそれぞれ別に合波し、合波されたデータ信号のみを光増幅器６４２ で増幅する点にある。この特徴により、外部送信用モジュールの数が増加しても光増幅器１個具えれば足りる。
【００４３】
以上の説明においては、光合波器としてアレイ導波路格子を用いて説明したが、アレイ導波路格子の代わりに自由スペクトルレンジを持つ波長分波器及び合波器として、非対称マッハツェンダー型フィルタをカスケード接続することによっても同様の特性を得ることができる。非対称マッハツェンダー型フィルタは、図７（ａ） に示すように、入力導波路７０１ 、光カプラー７０２ 、長さが異なる２本の分岐導波路７０３ 、光カプラー７０４ 、２本の出力用導波路７０５ からなる。ここで２本の分岐導波路７０３ の長さの差を所望の値にすることにより、入力導波路７０１ から入力される波長多重光を所望の波長間隔で２本の出力用導波路７０５ に割振ることができる。
【００４４】
ここで、図７（ｂ） に示すように、透過波長間隔が異なる非対称マッハツェンダー型フィルタをカスケード接続し、第１段で１ｎｍ間隔に、第２段で２ｎｍ間隔に、第３段で４ｎｍ間隔に、それぞれ波長を分波する構成をとると、１ｎｍ間隔の８波長を低損失で分波及び合波することができる。この構成は本質的に波長分波器及び波長合波器用のアレイ導波路格子と同等の特性を持つ（Ｃｈｉ−ｈｕｎｇ Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ．，”Ｕｌｔｒａ−ｌｏｗ ｌｏｓｓ， ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ １６−ｃｈａｎｎｅｌ １００−ＧＨｚ ｄｅｎｓｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃａｓｃａｄｅｄ ａｌｌ−ｆｉｂｅｒ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”， ＯＦＣ／ＩＯＯＣ ９９， ＴｕＨ２−２， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ参照） ため、図１、図４、図６におけるアレイ導波路格子の代わりに用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、例えば１０Ｇｂｉｔｓ／ｓｅｃ の高速信号に対して、ヘッダー信号とデータ信号とを容易に分離することができ、効率的な光通信を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を説明する図である。
【図２】本発明に用いる光パケットのフォーマットを示す図である。
【図３】本発明の第一実施例における外部送信用モジュールの動作を説明する図である。
【図４】本発明の第二実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明の第二実施例における外部送信用モジュールの構成を示す図である。
【図６】本発明の第三実施例の構成を示す図である。
【図７】非対称マッハツェンダー型フィルタを用いる光合分波器の構成を説明する図である。
【図８】従来の光伝送装置の構成を示す図である。
【図９】従来の装置に用いる光パケットのフォーマットを示す図である。
【図１０】従来の装置の外部送信用モジュールの構成を示す図である。
【図１１】外部受信用モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
１〜８ 入力ポート
１１〜１８ 出力ポート
２１ ヘッダー信号
２２ 波長多重伝送装置選択アドレス
２３ 波長選択アドレス
２４ データ信号
１０１ 光合分波器（アレイ導波路格子）
１０２〜１０７ 送信ポート
１０８〜１１３、１２０〜１２５、１２８、１２９ 光ファイバ
１１４〜１１９ 受信ポート
１２６、１２７ 外部送信用モジュール
１３０、１３１ 外部受信モジュール
３０１ 入力信号
３０２ ＷＤＭカプラー
３０３、３０４ 受光器
３０５、３０６ 同期検出装置
３０７ 電気バッファ
３０８ 制御装置
３０９、３１６ 可変波長光源
３１０、３１７ 変調器
３１１ 光スイッチ
３１２〜３１５ 出力ポート
４０１ 光合分波器（アレイ導波路格子）
４０２〜１０６ 送信ポート
４０７ 専用送信ノード
４０８〜４１３、４２０〜４２５、４２８、４２９ 光ファイバ
４１４〜４１８ 受信ポート
４１９ 専用受信ノード
４２６、４２７ 外部送信用モジュール
４３０、４３１ 外部受信モジュール
４３２ 接続手段
５０１ データ信号が乗っている光信号
５０２ ヘッダー信号が乗っている光信号
５０３、５０４ 受光器
５０５、５０６ 同期検出装置
５０７ 電気バッファ
５０８ 制御装置
５０９、５１６ 可変波長光源
５１０、５１７ 変調器
５１１ 光スイッチ
５１２〜５１５ 出力ポート
６０１ 光合分波器（アレイ導波路格子）
６０２〜６０６ 送信ポート
６０７ 専用送信ノード
６０８〜６１３、６２０〜６２５、６２８、６２９、６３６〜６３９、６４１、６４３ 光ファイバ
６１４〜６１８ 受信ポート
６１９ 専用受信ノード
６２６、６２７ 外部送信用モジュール
６３０、６３１ 外部受信モジュール
６３２ 接続手段
７０１ 入力導波路
７０２ 光カプラー
７０３ 分岐導波路
７０４ 光カプラー
７０５ 出力用導波路
８０１ 光合分波器（アレイ導波路格子）
８０２〜８０７ 送信ポート
８０８〜８１３、８２０〜８２５、８２８、８２９ 光ファイバ
８１４〜８１９ 受信ポート
８２６、８２７ 外部送信用モジュール
８３０、８３１ 外部受信モジュール
９０１ パケット信号
９０２ 波長多重伝送装置選択アドレス
９０３ 波長選択アドレス
９０４ データ信号
１００１ 入力光信号
１００２ 受光器
１００３ 同期検出装置
１００４ 信号情報分離手段
１００５ 電気バッファ
１００６ 制御装置
１００７ 可変波長光源
１００８ 変調器
１００９ 光スイッチ
Claims (4)
- 複数の波長多重伝送装置を含み、
各波長多重伝送装置は第１光合分波器を有しており、
前記第１光合分波器は、複数の入力ポートと複数の出力ポートを有し、前記複数の入力ポートにはユーザの送信ポート又は外部受信モジュールがそれぞれ接続され、前記複数の出力ポートにはユーザの受信ポート又は外部送信モジュールがそれぞれ接続されており、各入力ポートに入力される光信号の波長によって該光信号が出力される出力ポートが決まる光合分波器であり、
該第１光合分波器のユーザの送信ポートに接続されたユーザ端末が該送信ポートから光信号を他の波長多重伝送装置へ送信する場合、該光信号はデータ信号に加えて、送信先の波長多重伝送装置で用いる波長情報を含むヘッダ信号を有するものとする多重合分波伝送システムにおいて、
前記ユーザ端末は、前記光信号のデータ信号とヘッダ信号として、前記光合分波器の自由スペクトルレンジの整数倍に等しい波長差を持つ互いに波長が異なる光信号を用い、該互いに異なる波長のデータ光信号とヘッダ光信号を合波して前記他の波長多重伝送装置へ送信し、前記外部送信モジュールは前記波長差に基づいて前記光信号からヘッダ信号を分離し、該ヘッダ信号に含まれる波長情報に基づいて該データ信号の波長を変換した後に前記他の波長多重伝送装置に送出することを特徴とする波長多重合分波伝送システム。 - ユーザの送信ポート又は外部受信モジュールをそれぞれ収容する複数の入力ポートとユーザの受信ポート又は外部送信モジュールをそれぞれ収容する複数の出力ポートを持ち、入力ポートに入力される光信号の波長によって該光信号が出力される出力ポートが決まる第１光合分波器を具え、該第１光合分波器に収容されたユーザの送信ポートに接続されたユーザ端末が該送信ポートから光信号を他の波長多重合分波伝送装置へ送信する場合、該光信号はデータ信号に加えて、送信先の波長多重伝送装置で用いる波長情報を含むヘッダ信号を有するものとする波長多重伝送装置において、前記ユーザ端末は、前記光信号のデータ信号とヘッダ信号として、前記光合分波器の自由スペクトルレンジの整数倍に等しい波長差を持つ互いに波長が異なる光信号を用い、該互いに異なる波長のデータ光信号とヘッダ光信号を合波して前記他の波長多重合分波装置へ送信するよう構成され、前記外部送信モジュールは前記波長差に基づいて前記光信号からヘッダ信号を分離し、該ヘッダ信号に含まれる波長情報に基づいて該データ信号の波長を変換した後に前記他の波長多重伝送装置に送出するよう構成されていることを特徴とする波長多重伝送装置。
- 請求項１に記載の波長多重伝送装置において、前記第１光合分波器に、送信ポートから光信号を他の波長多重伝送装置へ送信する際に該光信号を前記外部送信モジュールが接続された出力ポートに転送する外部送信専用送信ノードを設け、
更に、前記外部送信モジュールが接続された前記第１光合分波器の出力ポートと前記外部送信モジュールとの間に、前記第１光合分波器の自由スペクトルレンジの整数倍の自由スペクトルレンジを有する第２光合分波器を設け、
前記第１光合分波器に収容されたユーザ端末が送信ポートから光信号を他の波長多重合分波伝送装置へ送信する場合、該光信号を前記外部送信専用送信ノードに送信するよう構成され、前記第２光合分波器が該外部送信専用送信ノードから転送される光信号をデータ信号とヘッダ信号とに分波して前記外部送信モジュールに送信するよう構成されていることを特徴とする波長多重伝送装置。 - 請求項３記載の波長多重伝送装置において、更に、前記第１光合分波器の出力ポートと前記第２光合分波器との間に、前記第２光合分波器と同一の自由スペクトルレンジを有する第３光合分波器を設け、
前記第１光合分波器に収容されたユーザ端末が送信ポートから複数の光信号を他の波長多重合分波伝送装置へ送信する場合、該複数の光信号を前記外部送信専用送信ノードに送信するよう構成され、前記第３光合分波器が該外部送信専用送信ノードから転送される複数の光信号の各々をデータ信号とヘッダ信号とに分波し、分波した複数のデータ信号とヘッダ信号をそれぞれ別個に合波し、データ信号波のみを増幅した後、両波を前記第２光合分波器に転送するよう構成されていることを特徴とする波長多重伝送装置。
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