JP3664507B2 - データ通信装置及びその動作方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、概括的に云えば、データ通信に関するものであり、更に詳しく云えば、光学的波長分割マルチプレクサ(WDM)を使用するデータ通信装置及び方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光学的波長分割マルチプレクシングは、種々な波長を持った複数の光学的信号を結合してそれら波長を単一の光ファイバに挿入するための公知の技術である。その複数の波長の信号はその光ファイバを介して受信端へ送信され、その受信端においてそれら波長は分離され、従って、デマルチプレクスされる。典型的には、それら波長は、回折回折格子又は薄膜干渉フィルタを使用することによってマルチプレクス又はデマルチプレクスされる。これらの装置は、使用される波長に従って決定されるスペクトル選択度を与える。
【0003】
波長分割マルチプレクシングを使用することに起因した1つの利点は、単一の光ファイバが複数のデータ信号を2つの方向に同時に搬送できるということである。
【0004】
次の特許、即ち、米国特許第4,792,999号、第5,040,169号、及び第5,157,530号は、すべて、光学的又はWDM通信技術に関するものである。更に、この技術に関連するものとして、ヨーロッパ特許出願A0279932号がある。
【0005】
他の関連ある米国特許としては、第4,343,532号、第4,430,700号、第4,673,270号、第4,824,193号、第4,941,208号、及び第5,064,263号がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
通常のマルチプレクシング装置を使用する場合、種々のタイプの複数の高速度全二重データ・ストリームを送信及び受信したい時に問題が生じる。即ち、ユーザは、第1のビット速度で且つ第1の通信プロトコルでもってデータ・ストリームを発生する第1のタイプの装置と、第2のビット速度で且つ第1の通信プロトコルとは異なる第2の通信プロトコルでもって第2のビット・ストリームを発生する第2のタイプの装置とを持つことがある。典型的には、ユーザは、ファイバ提供者から全二重データ・ストリームの各々に対して1対の光ファイバ導体をかなりのコストで借りる必要があるであろう。異なるタイプのデータ通信装置の数が増加するので、追加のファイバ対を借りることに関連する費用が禁止的なものになることは明らかである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、本発明に従って構成された波長分割マルチプレクス通信装置及びそれを動作させる方法によって克服される。その方法は、複数の第1のデータ通信装置から複数の入力信号を受信する第1ステップを含む。なお、その第1のデータ通信装置のうちの少なくとも2つは、相異なるビット速度で又は相異なるプロトコルでもって動作する。それらデータ通信装置のうちの少なくとも2つは、銅線又は光ファイバのような種々な媒体を通して情報を送信及び受信することが可能である。その方法の第2ステップは、その受信された入力の各々を光学的信号に変換する。その光学的信号は、他の変換された受信入力の波長とは異なる波長を有する。第3ステップは、それら光学的信号を波長分割マルチプレクスし、その結果の波長分割マルチプレクスされた信号を、光学的導体を通して遠隔サイトに送信する。
【0008】
遠隔サイトでは、その波長分割マルチプレクスされた信号が受信され、複数の受信光学信号にデマルチプレクスされる。その光学的受信信号の各々は、対応する電気的信号に変換される。次のステップは複数の出力を複数の第2のデータ通信装置に与える。その第2のデータ通信装置のうちの少なくとも2つは、第1のデータ通信装置のうちの少なくとも2つのビット速度及びプロトコルに対応した相異なるビット速度及び相異なるプロトコルでもって動作する。
【0009】
更に詳しく云えば、本発明は、複数の入出力カード(IOC)を含む波長分割マルチプレクサ(WDM)を提供する。各IOCは、I/O特殊媒体(ファイバ又は銅)及び2つの同軸ケーブルに双方向的に結合される。それら同軸ケーブルには、複数のレーザ/レシーバ・カード(LRC)も双方向的に結合される。IOCとLRCとの間のインターフェースは、同軸ケーブルを介して伝送されるエミッタ結合論理回路(ECL)の電気的インターフェースである。各LRCは、回折格子内に組み込まれた光学的マルチプレクサ及びデマルチプレクサに、2つの単一モード・ファイバによって双方向的に結合される。その回折格子の入出力ポートは、約75キロメートルまでの距離で第2のWDMと双方向の全二重データ通信を行うことを可能にするファイバ・リンクに結合される。各WDMは診断プロセッサ・カードも有し、その診断プロセッサ・カードは、IOC及びLRCからステータス信号を受信し、それらステータス信号を外部プロセッサに送り、そしてIOC及びLRCに対するコントロール情報及びタイミング情報を発生する。
【0010】
各IOCは複数の通信チャネルの1つと関連付けられ、適当な送信機(Tx)及び受信機(Rx)に接続されたI/O特殊媒体コネクタを含む。I/O特殊媒体コネクタ、Tx及びRxは、WDMの関連チャネルに入力され及びそこから出力される特殊なデータ・ストリーム・タイプに従って構成され、動作させられる。例えば、第1のデータ・ストリームは、ESCONプロトコルに従い光学的(ファイバ)導体を通して200Mb/sの速度で搬送可能であり、第2のデータ・ストリームは、非特殊プロトコルに従い電気的(銅)導体を通して622Mb/sまでの速度で搬送可能である。
【0011】
本発明の好適な実施例では、所与のチャネルに対してIOC及びLRCが対で与えられ、各WDMに1つの対が配置される。IOC/LRCの各対は2つの一定の光学的波長に対応する。即ち、データ転送の各方向に対して1つの波長が与えられる。
【0012】
複数の診断ステータス信号は、IOCによって発生されるポート・ステータス信号、及びLRCによって発生される3つのステータス信号、即ち、レーザ・ステータス信号、レーザ・コントロール・ステータス信号、および受信データ・ステータス信号を含む。DPCは各LRCにパルス許可入力及びCLK信号を与える。CLK信号はポートステータス信号と共に使用されて、その接続された光学的又は電気的ネットワークからそのチャネルへの入力データ信号の脱落の発生時にそのレーザ送信機を既知の送信状態に置く。
【0013】
種々のシリアル・データ・ストリームのプロトコルに対して特定のIOCを選択する機能及びIOCを任意に加え、削除し、及び変更する機能は、本発明の重要な特徴である。新しいチャネルを加えるプロセス、又は新しいシリアル・データ・ストリームのプロトコルを使用するように既存のチャネルを変換するプロセスは、ファイバ・リンクの両端において同じタイプのIOCを2つのWDMに導入すること及び各IOCの媒体特有のコネクタに適当なシリアル・データ・ストリームを接続させることを含む。
【0014】
【実施例】
図1は、本発明に従って構成され、動作するデータ通信システム10を示す。そのシステム10は、少なくとも2つの空間的に分離した波長分割マルチプレクサ(WDM)装置12を含む。ここで使用されるように、第1のWDM装置は12aとして参照され、その第1のWDM装置のすべてのコンポーネント部分は文字「a」を付加された数字によって指定される。同様に、第2のWDM装置は12bとして参照され、それのすべてのコンポーネント部分は文字「b」を付加された数字によって指定される。WDM装置12a及び12bは、相補的な波長の使用(即ち、λ1 がWDM12aによって送信され、WDM12bによって受信される。一方、λ 2がWDM12bによって送信され、WDM12aによって受信される)を行うように、同様に構成される。このように、本願では、それらWDM装置及びそれらのコンポーネント部分を一般的に参照する時には、参照番号の後の「a」及び「b」という添字は省略される。明らかなように、各WDM12は、複数の受信した波長をデマルチプレクスする機能を持っている。
【0015】
本願では、光学的信号は、一般的には、約300ナノメートル乃至約2000ナノメートルの範囲の波長(紫外線から赤外線まで)を包含するように意図されている。この波長の範囲は、典型的には、約800ナノメートル乃至約1600ナノメートルの範囲で動作する好適なタイプの光伝導体(光ファイバ)によって適応される。
【0016】
本願では、プロトコルは、一般的には、通信のフォーマットにおける2つの同位エンティティ相互間の規定を意味するように意図されている。プロトコルは、典型的には、例えば、ビット伝送速度、変調フォーマット(例えば、AM又はFM)、コーディング、フレーミング(例えば、データ単位の定義)における規定を含む。
【0017】
各WDM装置12は、図2に示されるタイプの複数の入出力カード(IOC)14を含む。各IOC14はI/O特殊媒体16(ファイバ又は銅)及び同軸ケーブル18に双方向的に接続される。各信号が差動的であり、従って、それら2つの導体によって搬送される場合、各IOCに対して合計4つの同軸ケーブル18が使用される。その同軸ケーブル18には、図3に示されるタイプの複数のレーザ/レシーバ・カード(LRC)20が双方向的に接続される。IOC14とLRC20との間のインターフェースは、同軸ケーブル18を介して処理されるエミッタ結合論理回路(ECL)の電気的インターフェースである。各LRC20は2つの単一モード・ファイバ22によって光学的マルチプレクサ及びデマルチプレクサに双方向的に接続される。本発明の好適な実施例では、光学的マルチプレクサ及びデマルチプレクサは市販の回折格子24において実施される。回折格子24の入出力ポートは、約75キロメートルまでの距離における第2のWDM12との双方向マルチチャネル・データ通信を可能にするファイバ・リンク28に接続される。各WDM12は、IOC14及びLRC20からステータス信号を受信し且つそれに対するコントロール及びタイミング情報を発生する診断プロセッサ・カード(DPC)26を含む。
【0018】
図2に示されるように、各IOC14は、複数の通信チャネル(1−8)の1つと関連付けられ、適当な送信機(Tx)32及び受信機(Rx)34に接続されたI/O特殊媒体コネクタ30を含む。それらコンポーネント30、32、及び34は、WDM12の関連チャネルに入力され及びそこから出力される特殊なデータ・ストリームのタイプに従って構成されそして動作させらる。
【0019】
WDM12は多くの種類のシリアル・データ・ストリーム・タイプをサポートすることができる。特に関連する例示的な光学的及び非光学的データ・ストリームのタイプは次のもの、即ち、
200Mb/sの速度の13ミクロンLEDを使用するESCON/Tahoe(IBM光ファイバ・ホスト・チャネル);
200Mb/sの速度の1.3ミクロン・レーザ・ダイオードを使用するESCON/ECSL(延長距離);
125Mb/sの速度のFDDI(ファイバ・ディジタル・データ・インターフェース);
125Mb/sの速度のCDDI(FDDIの電気的導体ベースの変形);
FCS(ファイバ・チャネル標準);
T1(1.5Mb/s)又はT3(45Mb/s);
シリアル又はパラレルHIPPI(125Gb/s);
汎用(TTL、CMOS、ECL)インターフェース(622Mb/sまでの速度);
を含む。
【0020】
上記リストされた例示的通信タイプは、WDM12において任意の組合せで使用可能である。即ち、各チャネルは他のすべてのチャネルから独立しており、単一ファイバ・リンク28を利用して、WDM12aと遠隔のWDM12bとの間で全二重通信を行う機能を与える。WDM12a及び12bは、対応するチャネルが同じタイプのI/O特殊コンポーネント30、32、及び34を使用するように構成される。
【0021】
汎用インターフェースの設置は、オープンな(非プロトコル依存の)機能を与え、例えば、選択されたビット速度の圧縮又は非圧縮テレビジョン信号をサポートするために使用可能である。例えば、アナログ・ディジタル・コンバータの出力も送信可能である。これに関して、その汎用インターフェースは、送信端においてパラレル・シリアル・コンバータを有し、受信端において相補的なシリアル・パラレル・コンバータを有することも可能である。適当なパラレル・シリアル・コンバータ及びシリアル・パラレル・コンバータの利用は、パラレルHIPPIチャネルにインターフェースする時にも使われる。アナログ信号に従って変調された光の送信もサポート可能である。
【0022】
例えば、WDM12aにおけるチャネル1はビット・シリアルHIPPIチャネルに(HIPPI特殊媒体16aを介して)双方向的に接続可能であり、WDM12bにおけるチャネル1もビット・シリアルHIPPIチャネルに(HIPPI特殊媒体16bを介して)双方向的に接続可能である。又、例えば、WDM12aにおけるチャネル2もビット・シリアルFDDI光学的チャネルに(FDDI特殊媒体16aを介して)双方向的に接続可能であり、WDM12bにおけるチャネル2もビット・シリアルFDDI光学的チャネルに(FDDI特殊媒体16bを介して)双方向的に接続可能である。これら2つのケースに対して、基礎的なデータ通信プロトコルと関連ネットワークにおける伝送の性質とが異なっているので、チャネル1及びチャネル2の間のビット速度が大きく異なっていることは明らかである。しかし、WDM12a及び12bは、6つまでの他の通信プロトコル又はビット速度と組み合わせて、ビット・シリアルのデータ・ストリームが単一のファイバ・リンク28を介して送信及び受信されることを可能にする。
【0023】
622Mb/sの最大ビット速度は、本発明の基本的な限定ではなく、むしろ、WDM12を現在実施する場合に、エレクトロニクスによりサポート可能な最大データ速度である。
【0024】
Rx34は、I/O特殊媒体接続の保全性を表すために「ポート・ステータス」出力を発生する。例えば、光学的チャネルに対しては、「ポート・ステータス」出力は、Rx34がI/O特殊媒体コネクタ30を介して入力ファイバから光を受けようとしていることを表す。
【0025】
Tx32がレーザである場合、IOC14は、更に、安全回路36を含むようにしてもよい。
【0026】
IOC14は、ECL入力バッファ38及びECL出力バッファ40を含む。それらバッファ38及び40は、同軸ケーブル18を介して関連のLRC20にインターフェースするための適当なコネクタ42及び44でもってそれぞれ終端とされる。
【0027】
図3は1つのLRC20の構成を示す。各LRC20は、好ましくは、単一モード・ファイバ22を介して回折格子24に印加するための光学的信号を所定の波長で発生する分布帰還型(DFB)半導体ダイオード・レーザ46を含む。そのDFBレーザ46は、好ましくは、減衰がわずか0.2乃至0.3dB/キロメートルである1.5ミクロン帯域において動作する。各LRC20のDFBレーザ46相互間の波長間隔は、名目上は1ナノメートルである。この波長間隔は、波長に従って多数の光学的信号を回折格子24によりマルチプレクシング及びデマルチプレクシングを可能にする。回折格子24の性質及び一般的な光通信のため、本質的には、種々な波長の光学的信号の間に相互作用はない。これは、複数の種々なタイプの通信装置から発生した信号及びその装置を宛先とする信号によるその共通のファイバ・リンク28の共用を可能にする。更に、光学的回折格子24は、そのファイバ・リンク28がマルチチャネル全二重データ転送をサポートすることを可能にする双方向性の装置である。
【0028】
DFBレーザ46は、そのDFBによって発生された光学的放射を検出するように位置付けられた内部的な光検出器からの「レーザ・ステータス」出力を与える。その「レーザ・ステータス」出力はDFBレーザ保全性を表す。
【0029】
DFBレーザ46はレーザ・コントローラ48によってコントロールされる。そのコントローラ48は、関連するIOC14のECL出力バッファ40からECL−MUX50及びコネクタ52を介して入力を受ける。この入力はI/O特殊媒体コンポーネントであるコネクタ30及びRx34から受けた信号を表す。レーザ・コントローラ48は、受け取ったECL信号に従ってDFBレーザ46動作させ、ファイバ・リンク28通して伝送するために、コネクタ53及び単一モード・ファイバ22を介して回折格子24に印加するための変調された光学的信号を生成する。
【0030】
レーザ・コントローラ48は、レーザ・コントロール信号線の状態を表す「レーザ・コントロール・ステータス」出力を発生する。そのレーザ・コントロール信号線は、DFBレーザ46を動作させるために使用される。このコントロール信号線の大きさは、DFBレーザ46から所望のパワー出力を得るようにコントローラ48によって変更される。このように、そのコントロール信号線はDFBレーザ46の保全性も表す。
【0031】
LRC20は、コネクタ54を介して回折格子24からのデマルチプレクスされた光学的信号を受ける。この光学的信号は、それを電気的信号に変換するアバランシェ検出器又はPINFET検出器のような適当な光学的検出器56に印加される。その検出器56から出力された信号は、更に、増幅器58によって増幅され、LRC安全回路60に及びECL比較器62及びコネクタ64を介して関連のIOC14のECL入力バッファ38に印加される。IOC14における入力信号は、接続された通信リンクに与えるために、特殊媒体送信機32及びコネクタ30に印加される。
【0032】
レーザ・コントローラ48は、「パルス信号」線にも応答してDFBレーザ46を周期的に作動する。後述するように、その「パルス信号」線はDPC26によって発生される。
【0033】
図5はWDM12のパッケージングを示す。標準的な19インチのラック装着可能な「サブラック」エンクロージャ66は2列のカードを含み、そして上部には、光学的回折格子24a又は図7を参照して後述する光学的回折格子24a及び25aを収納する領域70(部分的に破断して示される)を含む。各回折格子は17個のファイバ・ピグテールをそれに接続される。少なくとも1つの入出力光ファイバ・リンク28aに接続するために、I/Oファイバ・コネクタが前面パネルに設けられる。DPC26を外部データ・プロセッサにインターフェースするためのコネクタ72も設けられる。例えば、コネクタ72は標準的なRS−232Cコンパチブル通信リンクを提供する。種々の前面パネル・ケーブルをエンクロージャ66の中に導くためのスロット66aが設けられる。図5では、設置された6つ対のIOC/LRCカードしか図示されてないが、この数が単なる例示的なものであることは勿論である。
【0034】
本発明の好適な実施例では、WDM12は、前面パネル上に8個までのプラグ可能なモジュールが2列に構成され、それら列のうち、下の列はLRC20を含み、上の列はIOC14を含む。2つの列は8個のカラムに分割され、各カラムはマルチプレクスされた全二重チャネルを表す。各全二重チャネルは2つの一定の光学的波長に対応する。即ち、データ転送の各方向に対して1つの波長が対応する。チャネルの位置は、そのチャネルに対する光学的回折格子24に接続された光学的波長に関連するので、それらチャネルは番号付けされるか、又は別の方法で識別される。
【0035】
IOC14が上側の列におけるスロットにプラグ連結されるように及びLRC20が下側の列におけるスロットにプラグ連結されるように、そのプラグ可能なモジュールは見出しを付けられる。その見出し付けは、チャネルnに対するDFBレーザ20を持ったLRC20がカラムn(n=1...N)におけるスロットにプラグ連結されるように、更に拡張される。LRC20は前面パネルにおける接続を持たない。LRC20へのすべての接続は、そのLRCがそれの指定されたスロットに挿入された時に連結されるバックパネル・コネクタによって行われる。これらの接続は、その関連のIOC14からのシリアルECL入力、その関連のIOC14へのシリアルECL出力、回折格子24からの光学的入力、回折格子24への光学的出力、電源、及び診断信号を含む。それら診断信号は、関連のIOC14からの後述の「ポート・ステータス」入力、DPC26への「レーザ・ステータス」出力、DPC26への「レーザ・コントロール・ステータス」出力、DPC14への「受信データ」出力、DPC26からの「パルス」入力、及びDPC26からの「CLK」信号も含む。
【0036】
図5において明らかなように、IOC14は、I/O特殊媒体コネクタ30として一般的に示された前面パネル上の接続部を有する。それら接続部は、例えば、ESCON、FDDI、HIPPI等の各IOC14によってサポートされた特定の伝送媒体及びプロトコルに特有のものである。IOC14がスロットに挿入された時に結合されるバックプレーン・コネクタを介して他の接続が行われる。これら接続は、関連のLRC20からのシリアルECL入力、関連のLRC20へのシリアルECL出力、電源、関連のLRC20及びDPC26への「ポート・ステータス」出力を含む。
【0037】
種々のシリアル又はパラレル・データ・プロトコルに対する特定のIOC14を選択する機能、及びIOCを任意に追加、削除、及び変更する機能は本発明の重要な特徴である。新しいデータ・プロトコルを使用するために新しいチャネルを追加し又は既存のチャネルを変換するプロセスは、ファイバ・リンク28の両端において2つのWDMにおける同じ番号のスロットに同じタイプのIOC14a及び14bを単にプラグ接続すること、及び導入されたIOC14の前面にコネクタ30への適当なデータ接続部を設けることに関連する。構成、書込、スイッチ設定、又は他の複雑な操作は必要ない。ユーザは、2つのIOC14a及び14bが同じタイプ(FDDI、HIPPI等)であること及び関連のLRC20a及び20bが設けられ、同じ波長で動作することを確実にする必要があるだけである。
【0038】
欠陥あるモジュールの再構成又は再配置を可能にするために、IOC14及びLRC20の両方とも常時交換可能性を持つように設計される。即ち、IOC14及びLRC20は、WDM12を最初に電源遮断する必要なく及び他のチャネルの動作を邪魔することなく、WDM12のバックプレーン・コネクタにプラグ接続すること又はプラグ接続から外すことが可能にされる。これは、所定の順序でバックプレーン接続を行い及びそれを外す電気的コネクタを設けることによって、及びIOC及びLRCに各々において低速のターン・オン・ローカル電力調整器を使用することによって達成される。バックプレーン・コネクタの最後のピンが接続した時にのみIOC14又はLRC20を活動化させる論理回路を設けることも本発明の範囲である。
【0039】
診断コネクタ72は、遠隔ネットワーク装置管理及び問題分離を可能にするために設けられる。本発明の好適な実施例では、コネクタ72は、RS−232C互換信号を外部プロセッサに送り、少なくとも次のような表示、即ち、操作可能/非操作可能に関するチャネル単位の表示及びレーザ安全遮断に関するチャネル単位の表示を与える。
【0040】
図7に示される本発明のもう1つの実施例では、第2のファイバ・リンク28b及び第2の回折格子25a、25bが使用される。本発明のこの実施例では、送信のための1つの回折格子/ファイバ・リンクの組合せが使用され、受信のための第2の回折格子/ファイバ・リンクの組合せが使用される。この実施例は、各方向における波長再使用を可能にし、更に、光増幅器(典型的には、単方向性のもの)が必要に応じて使用されることを可能にする。
【0041】
図6はDPC26を示す。DPC26はプロセッサ76を含み、そのプロセッサは記憶されたプログラムのコントロールの下で動作して種々のステータス信号をステータス・マルチプレクサ76から受け取る。プロセッサ74は、8つのチャネル(チャネル1乃至チャネル8)の1つから、4つのステータス信号線のグループを選択するために、複数の「マルチプレクサ・コントロール」信号線の状態を周期的に変更する。プロセッサ74はステータス信号をローカル的に解釈することが可能であり、或いは、評価のために、そのステータス信号の表示を単に外部のネットワーク・プロセッサに送信することも可能である。
【0042】
例えば、1つの起こり得る障害モードは、回折格子24の関連通過域からの、送信DFBレーザ46の波長のドリフトに関するものである。これは、真である「レーザ・ステータス出力」ステータス線によって表されるレーザ光発生の存在、偽である「受信データ出力」ステータス線によって表されるそのチャネル上の検出器56の出力の存在、及び真であるそれらの「受信データ出力」ステータス線によって表される他のすべての設置されたチャネル上の検出器56の出力の存在によって示される。
【0043】
パルス発生器80は、「パルス・チャネルn」線の1つを介して、LRC20のうちの関連する1つにパルスを周期的に出力する。そのパルスはクロック回路78から得られ、例えば、10秒ごとに1回、各LRC20に印加される。そのパルスの印加は、DFBレーザ46が未だオンになっていない場合、LRC20にそのDFBレーザを簡単にオンにさせる。これは、応答として光パルスを送るファイバ・リンク28の他端において、DFBレーザ46の動作がWDMによって検証されることを可能にする。そのパルスはそのチャネルに対する受信回路によって受信され、「受信データ・ステータス」信号がその受信回路によって発生される。
【0044】
それらパルスは、一時に複数のDFBレーザをオンにしないように、逐次に且つ非オーバラップ態様でLRCに印加される。これは、ファイバ・リンク28が破壊された場合、その破壊された端部から送出されたレーザの強度を小さくするという安全性を考慮したものである。又、LRC20は、少なくとも1つのパルスがDPC26から受信されるまで、その関連のDFBレーザ46が付勢されることがないように設計される。このように、DPC26が動作できないか又はそれが導入されてない場合、DFBレーザ46のうちの何れも動作することができない。
【0045】
クロック回路は、すべてのLRC20に対するCLK信号線を駆動する10MHz信号も出力する。図4を参照すると、CLK信号は論理素子60bの入力に印加される。論理素子60bは、プログラム可能論理装置(PAL)として導入可能である。論理素子60bに対する他の入力は、関連のIOC14からの「ポート・ステータス」入力、DPC26からの関連の「パルスn」信号、及び閾値検出器60aから出力された「データ/非データ」信号を含む。閾値検出器60aは、検出器増幅器58から線58aを介して入力を受ける。閾値検出器60aの出力は、有効な1又は0の論理状態を表す光学的信号がその接続されたWDMから受信されつつあるかどうかを表す。その論理素子60bは、これらの入力に応答して2つのコントロール信号出力(コントロール1及びコントロール2)を発生する。ECL−MUX50は、関連の論理素子60bによって発生されるコントロール1信号に結合される選択(SEL)入力を有する。
【0046】
そのコントロール1信号は、「ポート・ステータス」信号が真であり且つ少なくとも1つの「パルスn」信号がDPC26から受信されている時、ECL−MUX50の第1の入力信号(コネクタ52から)がそのECL−MUX50を通してレーザ・コントローラ48に結合され、そのレーザ・コントローラ48を介してDFB46を駆動する。真である「ポート・ステータス」信号は、関連の通信媒体がIOC14に入力を供給しつつあること(例えば、通信チャネルが光学的チャネルである場合、光が存在すること)を表す信号をIOC受信機34が受け取りつつあることを表す。
【0047】
IOC20への入力が遮断されるか又は損傷した場合、「ポート・ステータス」信号は偽となり、ECL−MUX50に対する第2の入力をその「コントロール1」信号に選択させる。ECL−MUX50に対する第2の入力は「コントロール2」信号であり、この場合、それは10MHzのCLK信号である。その結果、DFBレーザ46はノイズのないその10MHzの信号でもって駆動され、それによってそのレーザを周知の送信状態にする。これは、WDM12a及び12bを介して通信するそのデータ通信送信装置及び受信装置の間におけるリンク接続の再設定を促進する。
【0048】
少なくとも1つの「パルスn」信号が受信されない場合、「ポート・ステータス」信号の状態に関係なく、「コントロール1」信号が、ECL−MUX50に対する第2の入力を選択するように設定される。ECL−MUX50に対する第2の入力は、再び、「コントロール2」信号となり、この場合、それは論理ゼロ状態のような所定の論理状態にセットされる。強制された論理ゼロ状態は、レーザ・コントローラ48に対して発生される「遮断」信号と共に、レーザ46の出力を低レベル(即ち、論理的0又は論理的1の出力状態と関連した最低のレベルより低いレベル)にさせる。
【0049】
DPC26は、診断コネクタ72を介してRS−232C情報を送信及び受信するに必要な回路を与えるUARTのようなI/O装置82も含む。
【0050】
診断情報がプロセッサ72によってローカルで解釈されるか、又はネットワーク管理アプリケーション(例えば、リンク問題決定アプリケーション−LPDA)を走らせる接続したコンピュータにおいて外部的に解釈されるかは、DPC26の所望の複雑さ部分における関数である。
【0051】
種々な国内的及び国際的なレーザ安全規則に従うためには、各LRC20は、検出器56が入力光を検出しない時、いつもDFBレーザ46の出力を遮断するように動作するレーザ安全回路60を組み込んでいる。この条件は、「受信データ・ステータス」信号の状態においても反映される。レーザ遮断は、破壊されたファイバから放射されるレーザ光線によって眼を損傷することを防ぐ。Tx32のようにレーザ・ダイオードを使用するIOC14にも、同様の安全回路36が設けられる。この場合、Rx34によって検出された受光がないことにより、Tx32レーザは遮断させられる。受光がない結果、前述のように「ポート・ステータス」信号が否定される。
【0052】
本発明をその好適な実施例に関連して説明したけれども、当業者には、この好適な実施例に対する数多くの修正を考え得ることは明らかであろう。例えば、8つよりも多い又は少ないチャネルが単一のWDM12内に収納可能である。更に、例えば、IOC14は、上記のリストしたもの以外のタイプの通信プロトコル及びフォーマットとインターフェースするように設計可能である。更に、ファイバ・リンク28に挿入される前に波長分割マルチプレクスされた出力を有するサイトに非連続波長帯域における複数のWDM12を設けることもできる。又、2つのファイバ・リンク28(即ち、一方は一次リンクであり、他方はバックアップ・リンクである)を設けることも本発明の範囲である。この場合、一次リンク及びバックアップ・リンクを選択するために、回折格子24の出力とファイバ・リンク28の入力との間に双方向性の光学的スイッチが挿入される。スイッチングは、すべてのチャネルに対する受光が存在しないこと(「受信データ・ステータス」信号がすべて否定される)をDPC26が検出することに応答して自動的に生じ得るし、或いは手操作でも生じ得る。更に、伝送の範囲および最大ビット速度を増大させるために、エルビウム・ドープした光ファイバ28を使用することも本発明の範囲である。
【0053】
図8乃至図10に示されるように、回折格子24の代わりに光学的カプラ90を使用することも本発明の範囲である。光学的カプラ90は、λ1乃至λnとして示された複数の光学的信号をマルチプレクス又はデマルチプレクスするために複数の波長選択性フィルタ92a乃至92nと関連して使用可能である。
【0054】
例えば、図8は、マルチプレクサとしてスター・カプラ90を使用したもの示す。図9は、デマルチプレクサとしてスター・カプラ90を使用したもの示す。図10はマルチプレクサ及びデマルチプレクサの両方としてスター・カプラ90を使用したもの示す。
【0055】
典型的には、時分割通信プロトコルが使用される時の場合のように、WDMに対する単一の所与の入力が複数の個々のユーザに又はそれらユーザから実際に情報を搬送し得ることも明らかである。
【0056】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【0057】
(1)相異なるプロトコルでもって動作する少なくとも2つのデータ通信装置を含む複数のデータ通信装置から複数の入力を受信するための手段と、
前記受信された入力の各々を互いに異なる波長を持った光学的信号に変換するための手段と、
前記光学的信号を波長分割マルチプレクスし、光学的導体を通して遠隔サイトに前記波長分割マルチプレクスされた信号を送信するための手段と、
より成るデータ通信装置。
【0058】
(2)前記遠隔サイトからの波長分割マルチプレクスされた信号を受信し、前記受信した信号を複数の光学的受信信号にデマルチプレクスするための手段と、
前記光学的受信信号の各々を対応する電気的信号に変換するための手段と、
複数のデータ通信装置の各々に出力を供給するための手段にして、前記出力の各々は前記出力を受信するデータ通信装置のプロトコルに対応するようにしたものと、
より成ることを特徴とする上記(1)に記載のデータ通信装置。
【0059】
(3)前記入力のうちの少なくとも1つは電気的導体から受信されること及び前記入力のうちの少なくとも他の1つは光学的導体から受信されることを特徴とする上記(1)に記載のデータ通信装置。
【0060】
(4)データ通信装置を動作させるための方法にして、
相異なるプロトコルでもって動作する少なくとも2つのデータ通信装置を含む複数の第1のデータ通信装置から複数の入力を受信するステップと、
前記受信された入力の各々を互いに異なる波長を持った光学的信号に変換するステップと、
前記光学的信号を波長分割マルチプレクスし、光学的導体を通して遠隔サイトに前記波長分割マルチプレクスされた信号を送信するステップと、
より成る方法。
【0061】
(5)前記波長分割マルチプレクスされた信号を前記遠隔サイトにおいて受信し、前記受信した信号を複数の光学的受信信号にデマルチプレクスするステップと、
前記光学的受信信号の各々を対応する電気的信号に変換するステップと、
複数の第2のデータ通信装置に複数の出力を供給するステップにして、前記第2のデータ通信装置のうちの少なくとも2つは前記第1のデータ通信装置うちの前記少なくとも2つのデータ通信装置のプロトコルに対応する相異なるプロトコルでもって動作するようにしたステップと、
より成ることを特徴とする上記(4)に記載の方法。
【0062】
(6)前記入力のうちの少なくとも1つは電気的導体から受信されること及び前記入力のうちの少なくとも他の1つは光学的導体から受信されることを特徴とする上記(4)に記載の方法。
【0063】
(7)前記出力のうちの少なくとも1つは電気的導体に供給されること及び前記出力のうちの少なくとも他の1つは光学的導体に供給されることを特徴とする上記(5)に記載の方法。
【0064】
(8)複数の入出力インターフェース装置にして、前記入出力インターフェースの各々が、通信ネットワークから信号を受信し及び前記通信ネットワークに信号を送信するように前記通信ネットワークに接続するための手段と、前記通信ネットワークに送信されるべき情報を表す第1の電気的信号を受信するための入力を有する入力バッファ手段と、前記通信ネットワークから受信した情報を表す第2の電気的信号を供給するための出力を有する出力バッファ手段とを含むようにした入出力インターフェース装置と、
各々が光学的送信手段及び光学的受信手段を含む複数の光学的送受信装置にして、前記光学的送受信装置の各々は前記第1の電気的信号を供給するための及び前記第2の電気的信号を受信するための前記入出力インターフェースのうちの1つに接続され、前記第2の電気的信号は出力を変調するために前記光学的送信手段に供給され、前記第1の電気的信号は前記光学的受信手段から出力され、前記光学的送受信装置の各々は前記光学的送信手段のうちの他のものとは波長が異なる光学的信号を発生する光学的送信手段を有するようにしたものと、
各々が前記光学的送受信装置の1つにおける光学的送信手段の出力に接続された複数の入力と、各々が前記光学的送受信装置の1つにおける光学的受信手段の入力に接続された複数の出力と、光ファイバに双方向的に結合するためのポートにして、前記光ファイバへの印加の前に前記複数の光学的送信手段から前記入力を波長分割マルチプレクスするように及び前記光ファイバから受信した光学的信号を波長分割デマルチプレクスするように動作し及びデマルチプレクスされた光学的信号を前記複数の出力に別々に供給するように動作するためのポートと、
より成り、前記入出力インターフェース装置のうちの少なくとも2つは相異なるネットワーク・プロトコルでもって動作するネットワークに接続されることを特徴とする通信装置。
【0065】
(9)前記入出力インターフェース装置の1つは電気的導体を通して情報信号を搬送するネットワークに接続されること及び前記入出力インターフェース装置のうちの少なくとも他の1つは光学的導体を通して情報信号を搬送するネットワークに接続されることを特徴とする上記(8)に記載の通信装置。
【0066】
(10)前記複数の入出力インターフェース装置の各々は前記受信手段に接続されたネットワークの動作ステータスを表す第1ステータス信号を発生するための手段を含むこと、及び前記複数の光学的送受信装置の各々は前記光学的送信手段の動作ステータスを表す少なくとも1つの第2ステータス信号及び前記光学的受信手段の動作ステータスを表す第3ステータス信号を発生するための手段を含むことを特徴とする上記(8)に記載の通信装置。
【0067】
(11)前記複数の入出力インターフェース装置の各々及び前記複数の光学的送受信装置の各々からの前記第1ステータス信号、第2ステータス信号、及び第3ステータス信号に接続された入力と前記第1ステータス信号、第2ステータス信号、及び第3ステータス信号の状態を表す情報を送信するための出力とを有する診断プロセッサ手段を含むことを特徴とする上記(10)に記載の通信装置。
【0068】
(12)前記複数の光学的送受信装置の各々は前記光学的送信手段と前記入出力インターフェース装置のうちの関連するものから受信した第2の電気的信号との間に置かれた信号マルチプレクシング手段を含むこと、前記信号マルチプレクシング手段は前記第2の電気的信号に結合された第1入力と、周波数信号を搬送する信号線に結合された第2入力と、及び前記入出力インターフェース装置のうちの前記関連するものによって発生された前記第1ステータス信号に結合された選択入力とを含むこと、前記信号マルチプレクシング手段は前記第1ステータス信号の第1状態に応答して前記第2の電気的信号を前記光学的送信手段の入力に結合し及び前記第1ステータス信号の第2状態に応答して前記周波数信号を前記光学的送信手段の前記入力に結合することを特徴とする上記(10)に記載の通信装置。
【0069】
(13)複数のイネーブル信号を反復的に発生するタイミング手段より成り、前記イネーブル信号の各々は前記光学的送信手段の1つに結合されること、及び前記光学的送信手段の各々に対する前記イネーブル信号は前記光学的送信手段の他の1つに対して発生されたイネーブル信号とオーバラップしないように発生されることを特徴とする上記(8)に記載の通信装置。
【0070】
(14)前記光学的マルチプレクシング及びデマルチプレクシング手段は回折格子手段より成ることを特徴とする上記(8)に記載の通信装置。
【0071】
(15)前記光学的マルチプレクシング及びデマルチプレクシング手段は光カプラ及び複数の波長選択性フィルタ手段より成ることを特徴とする上記(8)に記載の通信装置。
【0072】
(16)複数の入出力インターフェース装置にして、前記入出力インターフェースの各々が、通信ネットワークから信号を受信し及び前記通信ネットワークに信号を送信するように前記通信ネットワークに接続するための手段と、前記通信ネットワークに送信されるべき情報を表す第1の電気的信号を受信するための入力を有する入力バッファ手段と、前記通信ネットワークから受信した情報を表す第2の電気的信号を供給するための出力を有する出力バッファ手段とを含むようにした入出力インターフェース装置と、
各々が光学的送信手段及び光学的受信手段を含む複数の光学的送受信装置にして、前記光学的送受信装置の各々は前記第1の電気的信号を供給するための及び前記第2の電気的信号を受信するための前記入出力インターフェースのうちの1つに接続され、前記第2の電気的信号は出力を変調するために前記光学的送信手段に供給され、前記第1の電気的信号は前記光学的受信手段から出力され、前記光学的送受信装置の各々は前記光学的送信手段のうちの他のものとは波長が異なる光学的信号を発生する光学的送信手段を有するようにしたものと、
各々が前記光学的送受信装置の1つにおける光学的送信手段の出力に接続された複数の入力と、各々が前記光学的送受信装置の1つにおける光学的受信手段の入力に接続された複数の出力と、第1光ファイバに双方向的に結合し、前記第1光ファイバへの印加の前に前記複数の光学的送信手段から前記入力を波長分割マルチプレクスするように動作するための第1ポートと、第2光ファイバに双方向的に結合し、前記第2光ファイバから受信した光学的信号を波長分割デマルチプレクスするように及びデマルチプレクスされた光学的信号を前記複数の出力に別々に供給するように動作するための第2ポートとを有する光学的マルチプレクシング及びデマルチプレクシング手段と、
より成り、
前記入出力インターフェース装置のうちの少なくとも2つは相異なるネットワーク・プロトコルでもって動作するネットワークに結合されることを特徴とする通信装置。
【0073】
(17)前記入出力インターフェース装置の各々は電気的導体を通して情報信号を搬送するネットワークに結合されること、及び前記入出力インターフェース装置のうちの少なくとも1つの他のものは光学的導体を通して情報信号を搬送するネットワークに結合されることを特徴とする上記(16)に記載の通信装置。
【0074】
(18)前記第1ポートは第1回折格子手段に結合されること、及び前記第2ポートは第2回折格子手段に結合されることを特徴とする上記(16)に記載の通信装置。
【0075】
(19)前記第1ポートは第1光カプラ及び複数の波長選択性フィルタ手段に結合されること、及び前記第2ポートは第2光カプラ及び複数の波長選択性フィルタ手段に結合されることを特徴とする上記(16)に記載の通信装置。
【0076】
(20)各々がデータ入力を受信する複数のチャネルを含み、複数のデータ入力を表す波長分割マルチプレクスされた光学的信号を出力するタイプの波長分割マルチプレクサを動作させる方法にして、
前記チャネルの1つによってデータ入力を受信するステップと、
前記受信したデータ入力に従って光源を変調するための第1の電気的信号を供給するステップと、
前記複数のチャネルのうちの他のチャネルの光源の出力でもって前記光源の出力を波長分割マルチプレクスするステップと、
より成り、
前記受信するステップは、
入力データの脱落を検出するステップと、
前記入力データの脱落を表すステータス信号を発生するステップと、
とより成ること、及び
前記第1の電気的信号を供給するステップは、
前記発生されたステータス信号に応答して所定の周波数を持った第2の電気的信号を供給し、前記第2の電気的信号に従って前記光源を変調させるためのステップを含むこと、
を特徴とする方法。
【0077】
(21)前記データ入力の少なくとも1つは電気的導体から受信されること、及び前記データ入力のうちの少なくとも他の1つは光学的導体から受信されることを特徴とする上記(4)に記載の方法。
【0078】
【発明の効果】
本発明によって、通常のマルチプレクシング装置を使用して種々なタイプの高速度全二重データ・ストリームを送信及び受信する時に生じる問題が、容易に克服される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構成された光学的WDMの実施例のブロック図である。
【図2】図1のWDMの特徴である入出力カード(IOC)のブロック図である。
【図3】図1のWDMの特徴であるレーザ/レシーバ・カード(LRC)のブロック図である。
【図4】図3のLRCのコンポーネントである安全回路の一部分を示す図である。
【図5】図2及び図3のIOC及びLRCの配置を示す図1のWDMの単純化した正面図である。
【図6】図1のWDMの特徴である診断プロセッサ・カード(DPC)のブロック図である。
【図7】本発明に従って構成された光学的WDMの第2実施例のブロック図である。
【図8】波長選択フィルタと関連して、光学的マルチプレクサとしての使用を示す図である。
【図9】波長選択フィルタと関連して、光学的デマルチプレクサとしての使用を示す図である。
【図10】波長選択フィルタと関連して、光学的マルチプレクサ及びデマルチプレクサとしての使用を示す図である。
【符号の説明】
10 データ通信システム
12a、12b 波長分割マルチプレクサ(WDM)
14a、14b 入出力カード(IOC)
20a、20b レーザ/レシーバ・カード(LRC)
26a、26b 診断プロセッサ・カード(DPC)
Claims (12)
- カード構成の複数の入出力インターフェース装置であって、前記入出力インターフェース装置は、通信ネットワークから信号を受信し及び前記通信ネットワークに信号を送信するように前記通信ネットワークに接続するための手段と、前記通信ネットワークに送信されるべき情報を表す第1の電気的信号を受信するための入力を有する入力バッファ手段と、前記通信ネットワークから受信した情報を表す第2の電気的信号を供給するための出力を有する出力バッファ手段とを含む入出力インターフェース装置と、
カード構成の、光学的送信手段及び光学的受信手段を含む複数の光学的送受信装置であって、1つの前記光学的送受信装置は、1つの前記入出力インターフェース装置に接続され、前記第2の電気的信号は出力を変調するために前記光学的送信手段に供給され、前記第1の電気的信号は前記光学的受信手段から出力され、前記光学的送受信装置のあるものは前記光学的送信手段のうちの他のものとは波長が異なる光学的信号を発生する光学的送信手段を有する光学的送受信装置と、
前記光学的送受信装置の光学的送信手段の出力に接続された入力と、前記光学的送受信装置の光学的受信手段の入力に接続された出力と、光ファイバに双方向的に結合するためのポートであって、前記光ファイバへの印加の前に前記複数の光学的送信手段から前記入力を波長分割マルチプレクスするように及び前記光ファイバから受信した光学的信号を波長分割デマルチプレクスするように動作し及びデマルチプレクスされた光学的信号を前記複数の出力に別々に供給するように動作するためのポートと、を含む光学的マルチプレクシング及びデマルチプレクシング手段と、
より成り、前記入出力インターフェース装置のうちの少なくとも2つは、相異なるネットワーク・プロトコルに対応するものである、通信装置。 - 前記入出力インターフェース装置の1つは電気的導体を通して情報信号を搬送するネットワークに接続されること及び前記入出力インターフェース装置のうちの少なくとも他の1つは光学的導体を通して情報信号を搬送するネットワークに接続される請求項1に記載の通信装置。
- 前記入出力インターフェース装置は前記受信手段に接続されたネットワークの動作ステータスを表す第1ステータス信号を発生するための手段を含むこと、及び前記光学的送受信装置は前記光学的送信手段の動作ステータスを表す第2ステータス信号及び前記光学的受信手段の動作ステータスを表す第3ステータス信号を発生するための手段を含む請求項1に記載の通信装置。
- 前記入出力インターフェース装置及び前記光学的送受信装置からの前記第1ステータス信号、第2ステータス信号、及び第3ステータス信号に接続された入力と前記第1ステータス信号、第2ステータス信号、及び第3ステータス信号の状態を表す情報を送信するための出力とを有する診断プロセッサ手段を含む請求項3に記載の通信装置。
- 前記光学的送受信装置は前記光学的送信手段と前記入出力インターフェース装置のうちの関連するものから受信した第2の電気的信号との間に置かれた信号マルチプレクシング手段を含むこと、前記信号マルチプレクシング手段は前記第2の電気的信号に結合された第1入力と、周波数信号を搬送する信号線に結合された第2入力と、及び前記入出力インターフェース装置のうちの前記関連するものによって発生された前記第1ステータス信号に結合された選択入力とを含むこと、前記信号マルチプレクシング手段は前記第1ステータス信号の第1状態に応答して前記第2の電気的信号を前記光学的送信手段の入力に結合し及び前記第1ステータス信号の第2状態に応答して前記周波数信号を前記光学的送信手段の前記入力に結合する請求項3に記載の通信装置。
- イネーブル信号を反復的に発生するタイミング手段より成り、前記イネーブル信号は前記光学的送信手段の1つに結合されること、及び前記光学的送信手段の各々に対する前記イネーブル信号は前記光学的送信手段の他の1つに対して発生されたイネーブル信号とオーバラップしないように発生される請求項1に記載の通信装置。
- 前記光学的マルチプレクシング及びデマルチプレクシング手段は回折格子手段より成る請求項1に記載の通信装置。
- 前記光学的マルチプレクシング及びデマルチプレクシング手段は光カプラ及び複数の波長選択性フィルタ手段より成る請求項1に記載の通信装置。
- カード構成の複数の入出力インターフェース装置であって、前記入出力インターフェース装置は、通信ネットワークから信号を受信し及び前記通信ネットワークに信号を送信するように前記通信ネットワークに接続するための手段と、前記通信ネットワークに送信されるべき情報を表す第1の電気的信号を受信するための入力を有する入力バッファ手段と、前記通信ネットワークから受信した情報を表す第2の電気的信号を供給するための出力を有する出力バッファ手段とを含む入出力インターフェース装置と、
カード構成の、光学的送信手段及び光学的受信手段を含む複数の光学的送受信装置であって、1つの前記光学的送受信装置は、1つの前記入出力インターフェース装置に接続され、前記第2の電気的信号は出力を変調するために前記光学的送信手段に供給され、前記第1の電気的信号は前記光学的受信手段から出力され、前記光学的送受信装置のあるものは前記光学的送信手段のうちの他のものとは波長が異なる光学的信号を発生する光学的送信手段を有する光学的送受信装置と、
前記光学的送受信装置の1つにおける光学的送信手段の出力に接続された入力と、前記光学的送受信装置の1つにおける光学的受信手段の入力に接続された出力と、第1光ファイバに双方向的に結合し、前記第1光ファイバへの印加の前に前記複数の光学的送信手段から前記入力を波長分割マルチプレクスするように動作するための第1ポートと、第2光ファイバに双方向的に結合し、前記第2光ファイバから受信した光学的信号を波長分割デマルチプレクスするように及びデマルチプレクスされた光学的信号を前記複数の出力に別々に供給するように動作するための第2ポートとを有する光学的マルチプレクシング及びデマルチプレクシング手段と、
より成り、前記入出力インターフェース装置のうちの少なくとも2つは、相異なるネットワーク・プロトコルに対応するものである、通信装置。 - 前記入出力インターフェース装置は電気的導体を通して情報信号を搬送するネットワークに結合されること、及び前記入出力インターフェース装置のうちの少なくとも1つの他のものは光学的導体を通して情報信号を搬送するネットワークに結合される請求項9に記載の通信装置。
- 前記第1ポートは第1回折格子手段に結合されること、及び前記第2ポートは第2回折格子手段に結合される請求項9に記載の通信装置。
- 前記第1ポートは第1光カプラ及び波長選択性フィルタ手段に結合されること、及び前記第2ポートは第2光カプラ及び波長選択性フィルタ手段に結合される請求項9に記載の通信装置。
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