JP3993580B2 - 波長分割多重方式の自己回復双方向環状光通信網 - Google Patents

Description

本発明は波長分割多重（wavelength division multiplexing）技術に基づいた光通信網に関するもので、より詳しくは双方向に光信号を伝送し、自己回復（self-healing）が可能な環状光通信網（optical ring network）と、障害発生の際に伝送信号を効率的に保護切替えすることが可能である方法に関するものである。

最近、１本の光ファイバを通じて多数の波長を伝送する波長分割多重技術が実用化するにしたがって、多数の超高速大容量光信号の伝送が可能なようになった。それだけでなく、素子技術の発達により光階層で光信号の経路設定、スイッチング及びアッド／ドロップが可能になり、波長分割多重技術に基づいた光通信網の構築が可能になった。

波長分割多重方式の光通信網は、光アッド／ドロップマルチプレクサ（Optical Add／Drop multiplexer：以下、“ＯＡＤＭ”とする）を使用する環状網と、光回線分配器を使用するメッシュ型網に一般化することができる。このような光通信網では、障害の発生に対して効率的に対処することができる光通信網の設計及び具現が必然的に要求される。メッシュ型網の場合、各光通信網のノードが多数の光ファイバで連結されているので、障害に対する保護切替えが複雑で、保護切替えの速度も遅い。一方、環状網は、網ノードのＯＡＤＭに２本の光ファイバまたは４本の光ファイバが連結されているだけなので、障害に対する保護切替えが容易で、それにより現在一番広く使用されている光通信網である。

波長分割多重方式の環状光通信網のノードは、光信号のドロップ（drop）またはアッド（add）のためのスイッチング装置が備えられるＯＡＤＭと、網の保護切替えのためのスイッチング装置で構成されうる。このような環状網は、保護切替え方法に従って、経路（path）保護切替えとリンク（link）保護切替えを使用した網に分けられ、入出力光ファイバの数では２本または４本を使用し、そして、データの伝送方向に従って、一方向伝送網と双方向伝送網に分けられる。

図１に、従来のリンク保護切替え方式を使用する双方向光通信網の構成と保護切替え方式を示す。同図に示すように、環状網の各ノードは、内側リングと外側リングを通じて光信号をドロップ／アッドさせるＯＡＤＭ１０ａ〜４０ａ，１０ｂ〜４０ｂと、保護切替えのための２×２スイッチング装置１１０〜１８０とから構成されている。外側リング４の場合は波長がλ１,λ２,λ３,…,λＮの光信号を伝送し、内側リング２の場合は波長がλＮ＋１, λＮ＋２，λＮ＋３,…,λ２Ｎの光信号を処理し、外側リング４は時計方向に、内側リング２は反時計方向に光信号を伝送する。

光ファイバリンクに障害が発生した場合、光通信網は障害が発生したリンクの両側端に位置した２つの２×２光スイッチング装置を使用し、光信号をループバックして反対方向に伝送することにより、保護切替えを遂行する。例えば、図１の（ｂ）を参照すれば、ＯＡＤＭ１ａ（１０ａ）とＯＡＤＭ２ａ（２０ａ）を連結する光ファイバリンクに障害が発生した場合、ＯＡＤＭ１ａ（１０ａ）からＯＡＤＭ２ａ（２０ａ）に伝送される光信号λ１, λ２, λ３,…,λＮはスイッチング装置１２（１２０）を通じてＯＡＤＭ１ｂ（１０ｂ）にループバックされ、内側リング２を通じて反時計方向に伝送される。内側リング２を通じて伝送された光信号λ１, λ２, λ３,…,λＮはスイッチング装置２１（１３０）を通じてＯＡＤＭ２ｂ（２０ｂ）からＯＡＤＭ２ａ（２０ａ）に伝達されて保護切替えが行われる。

環状網が正常動作する場合、２×２光スイッチング装置１１０〜１８０は平行状態（bar）にあるので、入力端ｉ１に印加された信号は出力端ｏ１へ伝達され、入力端ｉ２に印加された信号は出力端ｏ２へ伝達される。しかし、障害が発生した場合、光スイッチング装置１１０〜１８０は交差状態（cross）となって、入力端ｉ１に印加された信号は出力端ｏ２へ伝達され、入力端ｉ２に印加された信号は出力端ｏ１へ伝達される。図１（ｂ）で、スイッチング装置２１（１３０）を交差状態にすることにより、障害の発生したリンクを通る信号だけでなく、ＯＡＤＭ２ｂ（２０ｂ）からＯＡＤＭ１ｂ（１０ｂ）へ反時計方向に伝送されべき波長がλＮ＋１, λＮ＋２, λＮ＋３,…, λ２Ｎの光信号も共にループバックされて、外側リング４を通じて時計方向に伝送された後、ＯＡＤＭ１ａ（１０ａ）で光スイッチング装置１２（１２０）を通じてＯＡＤＭ１ｂ（１０ｂ）へ伝達される。障害の発生したリンクと隣接しないノードの光スイッチング装置は状態の変更なくそのまま平行状態に置かれている。

ところで、従来の技術を使用して２本の光ファイバで構成された双方向の自己回復環状光通信網を具現する場合、３つの問題点が生じる。第１に、伝送光信号のチャンネル間隔が細くなるとき、光ファイバの非線形特性により信号の品質劣化をもたらす。第２に、ＯＡＤＭを構成する要素のうちの一つのマルチプレクサとデマルチプレクサの処理容量が実際に伝送のために必要な容量の２倍必要となる。その理由は、従来の技術では障害発生の際に、保護切替えのためにループバックした信号と本来の伝送信号を同時に多重化し、逆多重化するためである。

図２には、従来の光回線分配器の構造を示す。上側ＯＡＤＭは外側リング４のノードで動作し、下側ＯＡＤＭは内側リング２のノードで動作すると仮定すれば、それぞれの処理波長は上側がλ１, λ２, λ３,…, λＮで、下側がλＮ＋１, λＮ＋２, λＮ＋３,…,λ２Ｎである。しかし、上側ＯＡＤＭ１０ａの場合、マルチプレクサ１４とデマルチプレクサ１２の容量は伝送信号がループバックされる場合を考慮してλＮ＋１, λＮ＋２, λＮ＋３,…, λ２Ｎ波長の信号も通過するように多重化及び逆多重化が行われなければならない。同様に、下側ＯＡＤＭ１０ｂの場合もλ１,λ２,λ３,…,λＮ波長の信号のための多重化及び逆多重化が行われるべきである。したがって、Ｎ個の光信号を伝達するためのＯＡＤＭのマルチプレクサ及びデマルチプレクサの容量は１×２Ｎにならなくてはならない。

そして第３に、障害の発生しないリンクを通る信号も共にループバックされるとの問題である。図１を参照すれば、内側リング２で障害が発生しないリンクを通るλＮ＋１，λＮ＋２，λＮ＋３,…, λ２Ｎの光信号もループバックされて外側リング４の時計方向に伝送するようになる。このとき、伝送信号の中断及びデータの損失を引き起こす問題が発生する。

したがって本発明の目的は、従来技術の問題点であるＯＡＤＭのマルチプレクサ及びデマルチプレクサの容量を半分に減少させ、ループバックが必要でない信号の場合、ループバックされずにそのまま伝送が可能とされ、経済的で効率的な波長分割多重方式の双方向自己回復環状光通信網を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、保護切替えのために第１環状網及び第２環状網を有する双方向環状光通信網において、複数のノードがそれぞれ、第１環状網に対して備えられ、１×Ｎの容量をそれぞれ有するデマルチプレクサとマルチプレクサをもつ第１の光アッド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）と、第２環状網に対して備えられ、１×Ｎの容量をそれぞれ有するデマルチプレクサとマルチプレクサをもつ第２の光アッド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）と、第１環状網及び第２環状網にかけて備えられ、第１のＯＡＤＭ及び第２のＯＡＤＭと、他のノードに連結する光ファイバリンクとの間に結合され、平行状態では、第１環状網に対して備えられた第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を第１環状網に伝達し、第２環状網に対して備えられた第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を第２環状網に伝達するとともに、交差状態では、第１環状網に対して備えられた第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を第２環状網にループバックするとともに、第２環状網に対して備えられた第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を第１環状網にループバックする１対のスイッチング装置と、第１のＯＡＤＭの両端に備えられ、スイッチング装置から入力された全帯域の波長を有する光信号をチャンネル間隔が２倍の一組の第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とに分波するとともに、第１のＯＡＤＭ及び第２のＯＡＤＭから入力されたチャンネル間隔が２倍の一組の前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とを全帯域の波長を有する光信号に合波し、スイッチング装置に連結された全帯域の波長が通過できるポート１と、第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート２と、第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート３とを各々有し、ポート２は、第１のＯＡＤＭに接続しており、ポート３は互いに接続した第１の一対の波長インタリーバと、第２のＯＡＤＭの両端に備えられ、スイッチング装置から入力された全帯域の波長を有する光信号をチャンネル間隔が２倍の一組の前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とに分波するとともに、第１のＯＡＤＭ及び第２のＯＡＤＭから入力されたチャンネル間隔が２倍の一組の第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とを全帯域の波長を有する光信号に合波し、スイッチング装置に連結された全帯域の波長が通過できるポート１と、第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート２と、第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート３とを各々有し、ポート３は、第２のＯＡＤＭにしており、ポート２は互いに接続した第２の一対の波長インタリーバとを備える特徴とする。

また、本発明は、保護切替えのために第１環状網及び第２環状網を有する双方向環状光通信網において、複数のノードのそれぞれが、第１環状網に対して備えられ、１×Ｎの容量をそれぞれ有するデマルチプレクサとマルチプレクサを有する第１の光アッド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）と、第２環状網に対して備えられ、１×Ｎの容量をそれぞれ有するデマルチプレクサとマルチプレクサを有する第２の光アッド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）と、第１環状網及び第２環状網にかけて備えられ、第１のＯＡＤＭ及び第２のＯＡＤＭと、他のノードに連結する光ファイバリンクとの間に結合され、各々隣接ノードに伝送するための入出力端子とループバックするための入出力端子とを有し、第１の状態では、第１環状網に対して備えられた第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を第１環状網に伝達するとともに、第２環状網に対して備えられた第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を第２環状網に伝達し、第２の状態では、第２環状網に対して備えられた第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を第２環状網に伝達するとともに、第１環状網に対して備えられた第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を第２環状網にループバックし、第３の状態では、第１環状網に対して備えられた第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を第１環状網に伝達するとともに、第２環状網に対して備えられた第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を第１環状網にループバックする、１対のスイッチング装置と、第１のＯＡＤＭの両端に備えられ、スイッチング装置から入力された全帯域の波長を有する光信号を、チャンネル間隔が２倍の一組の第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とに分波するとともに、第１のＯＡＤＭ及び第２のＯＡＤＭから入力されたチャンネル間隔が２倍の一組の第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とを全帯域の波長を有する光信号に合波し、スイッチング装置の隣接ノードに伝送するための入出力端子に連結された全帯域の波長が通過できるポート１と、第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート２と、第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート３とを各々有し、ポート２は、第１のＯＡＤＭに接続しており、ポート３は、スイッチング装置のループバックするための入出力端子に接続した第１の一対の波長インタリーバと、第２のＯＡＤＭの両端に備えられ、スイッチング装置から入力された全帯域の波長を有する光信号を、チャンネル間隔が２倍の一組の第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とに分波するとともに、第１のＯＡＤＭ及び第２のＯＡＤＭから入力されたチャンネル間隔が２倍の一組の第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とを全帯域の波長を有する光信号に合波し、スイッチング装置の隣接ノードに伝送するための入出力端子に連結された全帯域の波長が通過できるポート１と、第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート２と、第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート３とを各々有し、ポート３は、第２のＯＡＤＭに接続しており、ポート２は、スイッチング装置のループバックするための入出力端子に接続した第２の一対の波長インタリーバと、を備えることを特徴とする。

本発明は、双方向自己回復環状光通信網で伝送される光信号チャンネルの間隔を従来技術の２倍にすることで伝送性能を向上させ、保護切替えのためにループバック方式を使用しても、障害が発生しないリンクを通過する光信号は従来技術で発生した断絶現象なしに正常的に伝送され、従来技術でＯＡＤＭに要求されたマルチプレクサ及びデマルチプレクサの容量を半分に減少した。したがって、本発明によれば経済的な光通信網の具現と効率的な網の運用が可能な効果がある。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明は伝送光信号のチャンネル間隔を従来の方法に比べて２倍に増加することにより、光ファイバでの非線形現象の影響を最小化し、双方向の自己回復環状光通信網で保護切替えのためにループバック方式を使用しても、従来技術でＯＡＤＭ（Optical Add／Drop Multiplexer）に要求されたマルチプレクサとデマルチプレクサの容量を半分に減少するために、波長インタリーバのみを追加してＯＡＤＭを構成している。また、障害の発生しないリンクを通る光信号はループバックされず正常に伝送されるように光通信網を構成している。

図３は、本発明で使用される波長インタリーバ（Wavelength Interleaver）の機能を示すものである。同図に示すように、波長インタリーバ３００はポート１、ポート２、及びポート３の３つのポートを有する。本発明による波長インタリーバ３００は、ポート１を通過する信号の波長がλ１,λ２，λ３,…,λＮ及びλＮ,λＮ＋１,λＮ＋２,λＮ＋３,…，λ２Ｎとするとき、ポート２を通過する信号の波長はλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の奇数番目のチャンネルになり、ポート３を通過する信号の波長はλ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎの偶数番目のチャンネルになるように具現された受動形素子である。

図４は、本発明の第１実施例により構成されたＯＡＤＭと２×２光スイッチング装置の構成図である。図５は、図４のＯＡＤＭと２×２光スイッチング装置を利用する環状光通信網の構成図である。図５において、（ａ）は伝送リンクの障害がなく正常動作する場合で、（ｂ）は（ａ）の環状光通信網でＯＡＤＭ１ａとＯＡＤＭ２ａを連結する光ファイバ伝送リンクに障害が発生した場合である。

図４及び図５を参照すれば、本例の外側環状網４及び内側環状網２の各ノードはそれぞれ光信号をアッドあるいはドロップさせるＯＡＤＭ（例えば、２１０ａ，２１０ｂ）を含む。各ＯＡＤＭ２１０ａ，２１０ｂは１×Ｎデマルチプレクサ２１２、１×Ｎマルチプレクサ２１４及びＮ個の２×２光スイッチ２１６-１,２１６-２,…,２１６-Ｎを備える。２×２光スイッチング装置１１０，１２０はＯＡＤＭ２１０ａ，２１０ｂの両側に外側環状網４と内側環状網２にかけて連結されている。外側環状網４は内側環状網２の光ファイバリンクに障害が発生したとき、ループバックを利用して迂回路を提供することにより、保護切替えを遂行するために使用される。また、内側環状網２は外側環状網４の光ファイバリンクに障害が発生したとき、ループバックを利用して迂回路を提供することにより保護切替えを遂行するために使用される。すなわち、外側環状網４は正常動作のための網として機能するだけでなく、内側環状網２に対する保護切替えのための網２として機能する。同様に、内側環状網２は正常動作のための網として機能するだけでなく、外側環状網４に対する保護切替えのための網２として機能する。外側環状網４の場合、波長がλ１,λ３,λ５,…, λ２Ｎ-１の奇数番目の光信号を伝送し、内側環状網２の場合は偶数番目のチャンネルの波長λ２,λ４,λ６,…, λ２Ｎの光信号を処理し、外側環状網４は時計方向に、内側環状網２は反時計方向に光信号を伝送する。

したがって、外側環状網４の各ノードに備えられるＯＡＤＭａ（例えば、２１０ａ）は時計方向（右側）にλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１波長の奇数番目の信号をアッド及びドロップする機能を遂行する。内側環状網２の各ノードに備えられるＯＡＤＭｂ（例えば、２１０ｂ）は反時計方向（左側）にλＮ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎ波長の偶数番目の信号をアッド及びドロップする機能を遂行する。

従来技術の光通信網でチャンネル間隔がΔλ（ Δλ＝λ２−λ１）としたとき、本発明によるチャンネル間隔は２Δλ（２Δλ＝λ３−λ１）となる。もし、チャンネルλ１及びλ２があり、これらの間隔をΔλとするとき、λ１に及ぼすλ２の影響はΔλの関数である。Δλの関数ではＸＰＭ（cross phase modulation）、分散（dispersion）などがある。また、フィルタによる漏話（crosstalk）などがある。このような事項は間隔（spacing）により決められる。したがって、伝送光信号のチャンネル間隔を広くすることにより、本発明は波長分割多重方式の光伝送で発生し得る相互位相変調の影響やフィルタの透過特性による漏話の影響のような隣接チャンネルによる影響を最小化することができる。

また、本例ではＯＡＤＭ２１０ａ，２１０ｂの両端に波長インタリーバ３１０，３１２，３１４，３１６がそれぞれ連結されている。波長インタリーバ３１０，３１２，３１４，３１６は、λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の波長帯域とλ２,λ４, λ６,…,λ２Ｎ-１の波長帯域を多重化または逆多重化する受動素子である。波長インタリーバ３１０，３１２，３１４，３１６はすべての帯域の波長が通過できるポート１、λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の波長帯域の信号のみが通過できるポート２、及びλ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎの波長帯域信号のみが通過できるポート３を有する。波長インタリーバ３１０，３１２，３１４，３１６の一つのポートは光スイッチング装置１１０または１２０に連結され、他のポートは該当環状網２または４のノード上の対応する他の波長インタリーバ３１２，３１０，３１６，３１４に連結されている。また、波長インタリーバ３１０，３１２，３１４，３１６のまた他の一つのポートはＯＡＤＭ２１０ａまたは２１０ｂに連結されている。例えば、波長インタリーバ３１０のポート１は光スイッチング装置１１０に連結され、ポート２はＯＡＤＭａ（２１０ａ）の一端に連結されている。また、波長インタリーバ３１０のポート３は該当環状網４のノード上の対応する他の波長インタリーバ３１２のポート３に連結されている。

本発明の双方向環状光通信網が障害なく正常動作する場合には、外側環状網４のＯＡＤＭａ（２１０ａ）には波長がλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号が入力され、内側環状網２のＯＡＤＭｂ（２１０ｂ）には波長がλ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎの光信号が入力される。

２×２光スイッチング装置は環状網が正常動作する場合、平行状態（bar）なので、入力端１（ｉ１）に印加された信号は出力端１（ｏ１）へ伝達され、入力端２（ｉ２）に印加された信号は出力端２（ｏ２）へ伝達される。光スイッチング装置１１０は正常動作する場合、平行状態（bar）にあるので、入力端１（ｉ１）に印加されたλ１,λ３,λ５,…, λ２Ｎ-１の光信号は出力端１（ｏ１）へ伝達されて波長インタリーバ３１０に出力される。λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号が光スイッチング装置１１０を通過して波長インタリーバ３１０のポート１に入力されると、λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の波長帯域の信号のみを通過することができるポート２のみを通過してＯＡＤＭ２１０ａに伝達される。ＯＡＤＭ２１０ａは入力端が波長インタリーバ２１０のポート２に連結されているので、λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の波長帯域の信号のみの入力を受ける。ＯＡＤＭ２１０ａから出力される光信号はその出力端に連結される波長インタリーバ３１２のポート２に入力される。波長インタリーバ３１２のポート２に入力された波長λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号はポート１を通じて光スイッチング装置１２０に伝達されて光スイッチング装置１３０へ進行するようになる。

一方、光ファイバリンクに障害が発生すれば、例えば外側環状網４で光スイッチング装置１２０と光スイッチング装置１３０との間の光ファイバリンクに障害が発生する場合には、外側環状網４のＯＡＤＭａ（２１０ａ）に伝送された波長がλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号は光スイッチング装置１２０を通過して光スイッチング装置１３０に進行しない。このとき、障害が発生したリンクの両端に位置した光スイッチング装置１２０，１３０は所定の制御信号（図示せず）により交差状態（cross）にあるので、入力端１（ｉ１）に印加された信号は出力端２（ｏ２）へ伝達され、入力端２（ｉ２）に印加された信号は出力端１（ｏ１）へ伝達される。光スイッチング装置１２０の入力端１（ｉ１）に伝送された光信号は所定の制御信号（図示せず）により光スイッチング装置１２０を交差状態に設定することにより、出力端２（ｏ２）に出力されて光スイッチング装置１２０の出力端２（ｏ２）に連結された波長インタリーバ３１６のポート１にループバックされる。

光スイッチング装置１２０により波長インタリーバ３１６に入力されたλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号はＯＡＤＭ２１０ｂを通過せず、これを迂回して直ちに対応する波長インタリーバ３１４に伝達される。したがって、本発明によりＯＡＤＭは、自分がアッドまたはドロップすべき信号のみを多重化及び逆多重化する。すなわち、ＯＡＤＭ１ｂ（２１０ｂ）は波長がλ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎの光信号のみを処理する。具体的に、λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号は波長インタリーバ３１６のポート１に入力されると、λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の波長帯域の信号を通過させるポート２を通じて波長インタリーバ３１４に伝達される。ループバックされた波長がλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号は波長インタリーバ３１４のポート２に逆多重化した後、ポート１で更に多重化して波長がλ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎの光信号と共に隣接ノードに伝送される。

障害が発生したリンクと隣接しないノードは光スイッチング装置の状態を正常動作する場合と同様に平行状態に維持する。図５に示すように、ループバックされて戻る信号は波長インタリーバを通じて連結されるので、ＯＡＤＭのマルチプレクサ及びデマルチプレクサの容量はそれぞれ１×Ｎでも十分である。すなわち、本発明によりデマルチプレクサとマルチプレクサの容量はそれぞれ１×Ｎとして、従来技術で要求された１×２Ｎの容量を半分に減少している。

図６は、本発明の第２実施例により構成されるＯＡＤＭと４×４光スイッチング装置の構成図である。図７は図６のＯＡＤＭと４×４スイッチング装置を用いた双方向環状光通信網の構成図である。図７において、（a）は双方向環状光通信網が障害なしに正常動作する場合で、（b）は（a）のＯＡＤＭ１ａとＯＡＤＭ２ａを連結する光ファイバ伝送リンクに障害が発生した場合である。

図６及び図７の（a）を参照すれば、ＯＡＤＭ２１０ａ〜２４０ａ，２１０ｂ〜２４０ｂ及び光スイッチング装置４１０〜４８０は、上述した第１実施例同様に、ループバックされた信号をＯＡＤＭ２１０ａ〜２４０ａ，２１０ｂ〜２４０ｂで多重化及び逆多重化せず、波長インタリーバを使用して連結する。本例による４×４光スイッチング装置４１０〜４８０はループバックされた信号のみを別途にスイッチング可能なように構成されている。

前述した第１実施例は２×２光スイッチング装置２１０〜２８０を使用して障害の発生したリンクを通過する光信号だけでなく、障害の発生しないリンクを通過する光信号をループバックする構成を有する。しかし、第２実施例では４×４光スイッチング装置４１０〜４８０を使用して障害が発生してループバックされた信号のみを別途にスイッチングできるように構成し、障害が発生しないリンクを通る信号はループバックされずにそのまま伝送されるようにする。

このために４×４光スイッチング装置４１０〜４８０は、障害が発生する場合にループバックされた信号のみを波長インタリーバを通じて連結するように、第１実施例の２×２スイッチング装置とは異なって、入出力端子２つをさらに備えており、入力端３ａ（ｉ３ａ）は出力端３ａ（ｏ３ａ）に、入力端４ａ（ｉ４ａ）は出力端４ａ（ｏ４ａ）に連結する。すなわち、４×４光スイッチング装置４１０-４８０は環状網のうちいずれか一つの光ファイバリンクに障害が発生すれば、当該一つの環状網で処理する波長帯域の光信号をループバックするための入出力端子と他方の環状網で処理する波長帯域の光信号を伝達するための入出力端子を別途に備える。

双方向環状通信網が障害なしに正常動作する場合、例えば４×４光スイッチング装置４１０の入力端１ａ（ｉ１ａ）に印加された波長がλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号は出力端１ａ（ｏ１ａ）へ伝達され、出力端１ａ（ｏ１ａ）に連結された波長インタリーバ３１０に伝達される。波長インタリーバ３１０はポート２にλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１波長帯域の光信号を逆多重化する。λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１波長帯域の光信号は波長インタリーバ３１０を通った後、各波長別にＯＡＤＭ２１０ａの１×Ｎデマルチプレクサ２１２を経て逆多重化されてアッドまたはドロップされ、再び１×Ｎマルチプレクサ２１４を通じて多重化されて波長インタリーバ３１２に出力される。次に、λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１波長帯域の光信号は波長インタリーバ３１２を経て４×４光スイッチング装置４２０の入力端１ｂ（ｉ１ｂ）を通じて出力端１ｂ（ｏ１ｂ）に伝達され、隣接ノードに伝送される。

同様に、内側環状網２のＯＡＤＭ２１０ｂ〜２４０ｂ及び４×４光スイッチング装置４１０〜４８０は波長がλ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎの光信号に対して同一の過程を遂行する。例えば、４×４光スイッチング装置４２０の入力端２ｂ（ｉ２ｂ）に印加された波長がλ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎの光信号は出力端２ｂ（ｏ２ｂ）に伝達され、この出力端に連結された波長インタリーバ３１６に伝達される。波長インタリーバ３１６はポート３にλ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎ波長帯域の光信号を逆多重化する。λ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎ波長帯域の光信号は波長インタリーバ３１６を通った後、各波長別にＯＡＤＭ２１０ｂの１×Ｎデマルチプレクサを経て逆多重化されてアッドまたはドロップされ、さらに１×Ｎマルチプレクサを通じて多重化されて波長インタリーバ３１４に出力される。次に、λ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎ波長帯域の光信号は波長インタリーバ３１４を経て４×４光スイッチング装置４１０の入力端２ａ（ｉ２ｂ）を通じて出力端２ａ（ｏ２ａ）に伝達され、隣接ノードに伝送される。

一方、光ファイバリンクに障害が発生すれば、例えば図７の（ｂ）に示すように外側環状網４で光スイッチング装置４２０と光スイッチング装置４３０との間の光ファイバリンクに障害が発生する場合には、外側環状網４のＯＡＤＭａ（２１０ａ）に伝送された波長がλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号は、光スイッチング装置４２０を通過して光スイッチング装置４３０に進行しない。λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１波長帯域の光信号が時計方向に伝送されないので、４×４光スイッチング装置ｓｗ１２（４２０）のスイッチング状態を変えて波長がλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号をループバックして反時計方向に伝送する。ＯＡＤＭｂ（２４０ｂ）とＯＡＤＭ３ｂ（２３０ｂ）は障害が発生したリンクと隣接しないので、スイッチング装置の連結を変更することなくそのまま維持する。

こうすれば、ループバックされて伝送される信号はＯＡＤＭでの多重化及び逆多重化過程なしに波長インタリーバを通じて連結される。障害が発生したリンクの他側端の４×４光スイッチング装置ｓｗ２１（４３０）のスイッチ状態は図７の（ｂ）に示すようにループバックされて戻る波長がλ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１の光信号のみをＯＡＤＭ２ａ（２２０ａ）に伝達し、障害の影響を受けない波長がλ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎの光信号はそのまま伝送できるようにする。したがって、本第２実施例によれば、障害の影響を受けない光信号はループバックせず、伝送状態をその通り維持する。

図８は、第２実施例による保護切替えのための双方向環状光通信網ノードの状態を詳細に示すものである。保護切替えのためにはノードの光スイッチング装置は図８Ａ〜Ｃに示すような３つ状態のうちいずれか一つの状態を取るようになる。

図８Ａは障害が発生したリンクの左側（反時計方向）に位置したノードを示すもので、時計方向に伝送すべき光信号λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１が光ファイバリンクの障害により伝送されず、それにより入力端１ｂ（ｉ１ｂ）から出力端４ｂ（ｏ４ｂ）にループバックされる（太い実線）。下側（反時計方向）リンクに障害が発生しない場合に反時計方向に伝送される信号λ２,λ４,λ６,…,λ２Ｎはループバックされず伝送状態をそのまま維持する（太い点線）。ループバックされた光信号は波長インタリーバを用いて反時計方向に伝送される信号と共に多重化されて反時計方向の隣接ノードに伝送される。図８の光スイッチング装置の連結状態で細い実線はいずれの信号も伝達されないことを示す。

図８Ｂは、障害が発生したリンクと隣接しないノードを示すものである。図８Ｂに示すように、ループバックされた信号と障害の影響を受けない信号を波長インタリーバを利用して隣接ノードに伝送する

図８Ｃは、障害が発生したリンクの右側（時計方向）に位置したノードを示すものである。反時計方向にループバックされて伝送された光信号λ１,λ３,λ５,…,λ２Ｎ-１は時計方向に伝送されるべき信号なので、これを光スイッチング装置を利用して元の方向に戻しておく。このとき、スイッチ状態は入力端４ａ（ｉ４ａ）が出力端１ａ（ｏ１ａ）に連結される（太い実線）。障害が発生しない下側（反時計方向）の信号はループバックされず、伝送状態をそのまま維持する（太い点線）。

従来のリンク保護切替え方式を使用する双方向光通信網の構成と保護切替え方式を示す図。 従来の光回線分配器の構造を示す図。 本発明で使用される波長インタリーバの機能を示す図。 本発明の第１実施例により構成されたＯＡＤＭと２×２光スイッチング装置を示す構成図。 図４のＯＡＤＭと２×２光スイッチング装置を利用する環状光通信網を示す構成図。 本発明の第２実施例により構成されたＯＡＤＭと４×４光スイッチング装置を示す構成図。 図６のＯＡＤＭと４×４スイッチング装置を利用する双方向環状光通信網を示す構成図。 本発明の第２実施例による保護切替えのための双方向環状光通信網ノードの状態を細部的に示す図。 本発明の第２実施例による保護切替えのための双方向環状光通信網ノードの状態を細部的に示す図。 本発明の第２実施例による保護切替えのための双方向環状光通信網ノードの状態を細部的に示す図。

Claims (6)

1. 保護切替えのために第１環状網及び第２環状網を有する双方向環状光通信網において、
   複数のノードがそれぞれ、
   前記第１環状網に対して備えられ、１×Ｎの容量をそれぞれ有するデマルチプレクサとマルチプレクサをもつ第１の光アッド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）と、
   前記第２環状網に対して備えられ、１×Ｎの容量をそれぞれ有するデマルチプレクサとマルチプレクサをもつ第２の光アッド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）と、
   前記第１環状網及び前記第２環状網にかけて備えられ、前記第１のＯＡＤＭ及び前記第２のＯＡＤＭと、他のノードに連結する光ファイバリンクとの間に結合され、
   平行状態では、前記第１環状網に対して備えられた前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を前記第１環状網に伝達し、前記第２環状網に対して備えられた前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を前記第２環状網に伝達するとともに、
   交差状態では、前記第１環状網に対して備えられた前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を前記第２環状網にループバックするとともに、前記第２環状網に対して備えられた前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を前記第１環状網にループバックする１対のスイッチング装置と、
   前記第１のＯＡＤＭの両端に備えられ、前記スイッチング装置から入力された全帯域の波長を有する光信号をチャンネル間隔が２倍の一組の前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とに分波するとともに、前記第１のＯＡＤＭ及び前記第２のＯＡＤＭから入力されたチャンネル間隔が２倍の一組の前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とを全帯域の波長を有する光信号に合波し、
   前記スイッチング装置に連結された全帯域の波長が通過できるポート１と、前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート２と、前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート３とを各々有し、前記ポート２は、前記第１のＯＡＤＭに接続しており、前記ポート３は互いに接続した第１の一対の波長インタリーバと、
   前記第２のＯＡＤＭの両端に備えられ、前記スイッチング装置から入力された全帯域の波長を有する光信号をチャンネル間隔が２倍の一組の前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とに分波するとともに、前記第１のＯＡＤＭ及び前記第２のＯＡＤＭから入力されたチャンネル間隔が２倍の一組の前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とを全帯域の波長を有する光信号に合波し、
   前記スイッチング装置に連結された全帯域の波長が通過できるポート１と、前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート２と、前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート３とを各々有し、前記ポート３は、前記第２のＯＡＤＭに接続しており、前記ポート２は互いに接続した第２の一対の波長インタリーバと、
   を備えることを特徴とする双方向環状光通信網。
2. 前記第１環状網又は前記第２環状網のうちいずれか一つの光ファイバリンクに障害が発生した場合には、前記１対のスイッチング装置のうち、障害が発生した光ファイバリンクの一端に連結されており光信号の進行方向の送信側にあたる前記スイッチング装置は、前記交差状態にスイッチングする請求項１記載の双方向環状光通信網。
3. 前記第１環状網又は前記第２環状網のうちいずれか一つの光ファイバリンクに障害が発生した場合には、前記１対のスイッチング装置のうち、障害が発生した光ファイバリンクの一端に連結されており光信号の進行方向の受信側にあたる前記スイッチング装置は、前記交差状態にスイッチングする請求項１記載の双方向環状光通信網。
4. 保護切替えのために第１環状網及び第２環状網を有する双方向環状光通信網において、
   複数のノードのそれぞれが、
   前記第１環状網に対して備えられ、１×Ｎの容量をそれぞれ有するデマルチプレクサとマルチプレクサを有する第１の光アッド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）と、
   前記第２環状網に対して備えられ、１×Ｎの容量をそれぞれ有するデマルチプレクサとマルチプレクサを有する第２の光アッド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）と、
   前記第１環状網及び前記第２環状網にかけて備えられ、前記第１のＯＡＤＭ及び前記第２のＯＡＤＭと、他のノードに連結する光ファイバリンクとの間に結合され、各々隣接ノードに伝送するための入出力端子とループバックするための入出力端子とを有し、
   第１の状態では、前記第１環状網に対して備えられた前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を前記第１環状網に伝達するとともに、前記第２環状網に対して備えられた前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を前記第２環状網に伝達し、
   第２の状態では、前記第２環状網に対して備えられた前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を前記第２環状網に伝達するとともに、前記第１環状網に対して備えられた前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を前記第２環状網にループバックし、
   第３の状態では、前記第１環状網に対して備えられた前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を前記第１環状網に伝達するとともに、前記第２環状網に対して備えられた前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号を前記第１環状網にループバックする、１対のスイッチング装置と、
   前記第１のＯＡＤＭの両端に備えられ、前記スイッチング装置から入力された全帯域の波長を有する光信号を、チャンネル間隔が２倍の一組の前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とに分波するとともに、前記第１のＯＡＤＭ及び前記第２のＯＡＤＭから入力されたチャンネル間隔が２倍の一組の前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とを全帯域の波長を有する光信号に合波し、
   前記スイッチング装置の隣接ノードに伝送するための入出力端子に連結された全帯域の波長が通過できるポート１と、前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート２と、前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート３とを各々有し、前記ポート２は、前記第１のＯＡＤＭに接続しており、前記ポート３は、前記スイッチング装置のループバックするための入出力端子に接続した第１の一対の波長インタリーバと、
   前記第２のＯＡＤＭの両端に備えられ、前記スイッチング装置から入力された全帯域の波長を有する光信号を、チャンネル間隔が２倍の一組の前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とに分波するとともに、前記第１のＯＡＤＭ及び前記第２のＯＡＤＭから入力されたチャンネル間隔が２倍の一組の前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号と前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号とを全帯域の波長を有する光信号に合波し、
   前記スイッチング装置の隣接ノードに伝送するための入出力端子に連結された全帯域の波長が通過できるポート１と、前記第１のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート２と、前記第２のＯＡＤＭで処理する波長帯域の光信号のみが通過できるポート３とを各々有し、前記ポート３は、前記第２のＯＡＤＭに接続しており、前記ポート２は、前記スイッチング装置のループバックするための入出力端子に接続した第２の一対の波長インタリーバと、
   を備えることを特徴とする双方向環状光通信網。
5. 前記第１環状網の光ファイバリンクに障害が発生した場合には、前記１対のスイッチング装置のうち、障害が発生した光ファイバリンクの一端に連結されており光信号の進行方向の送信側にあたる前記スイッチング装置は、前記第２の状態へスイッチングし、
   前記第２環状網の光ファイバリンクに障害が発生した場合には、前記１対のスイッチング装置のうち、障害が発生した光ファイバリンクの一端に連結されており光信号の進行方向の送信側にあたる前記スイッチング装置は、前記第３の状態へスイッチングする請求項４記載の双方向環状光通信網。
6. 前記第１環状網の光ファイバリンクに障害が発生した場合には、前記１対のスイッチング装置のうち、障害が発生した光ファイバリンクの一端に連結されており光信号の進行方向の受信側にあたる前記スイッチング装置は、前記第２の状態へスイッチングし、
   前記第２環状網の光ファイバリンクに障害が発生した場合には、前記１対のスイッチング装置のうち、障害が発生した光ファイバリンクの一端に連結されており光信号の進行方向の受信側にあたる前記スイッチング装置は、前記第３の状態へスイッチングする請求項４記載の双方向環状光通信網。

Images