JP3995986B2 - 通信回線切替システム及び通信回線切替方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル通信における通信回線の切替システム又は通信回路の切替方法に関する。より詳細には、冗長系を有する通信システムにおいて正常な通信回線を選択する切替システム又は切替方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の通信回線切替システムの構成を図１０に示す。図１０において、３１は送信側に設けられた光送信回路、３２は送信側に設けられた光分岐回路、３３−１、３３−２は光ファイバ、３４は受信側に設けられた光スイッチ、３５は受信側に設けられた光受信回路である。
【０００３】
図１０において、光送信回路３１から送信された光信号は、光分岐回路３２で２系統の光ファイバ３３−１、３３−２に分岐され、それぞれ、光ファイバ３３−１、３３−２を伝搬する。光スイッチ３４はいずれかの光ファイバ３３−１又は３３−２を選択し、選択された光ファイバからの光信号が光受信回路３５で受信される。図１０では、光スイッチ３４は光ファイバ３３−１を選択しているため、光受信回路３５は光ファイバ３３−１からの光信号を受信する。光ファイバ３３−１が何らかの理由で破断した場合は、光受信回路３５で光信号が消失するため、光スイッチ３４が光ファイバ３３−２を選択するように制御する。光ファイバ３３−２が選択されると、光受信回路３５は光ファイバ３３−２から光信号を受信して、通信回線が復旧する。
【０００４】
しかし、従来の通信回線切替システムでは、光スイッチ３４が故障すると、両系統の光ファイバとも選択できなくなり、光信号を受信できなくなる。従って、光スイッチには非常に高い信頼性が要求されるが、光スイッチはアクティブ光素子であるため信頼性にも限界がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解決するために、パッシブ部品である信頼性の高い光合流回路による通信回線切替システム及び通信回線切替方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本願第一発明は、送信側と受信側とを接続する２系統以上の通信回線から１系統の通信回線を選択する通信回線切替システムにおいて、前記送信側は通信信号を送信する手段と、該送信した通信信号を前記２系統以上の通信回線のそれぞれに分岐する手段とを有し、前記送信側、前記受信側、及び、又は前記通信回線は前記分岐した通信信号に強度比を予め与える手段を有し、前記受信側は前記２系統以上の通信回線のそれぞれからの前記分岐した通信信号を合流する手段と、該合流した通信信号を受信する受信手段と、前記受信手段の受信した通信信号が一定の強度となるよう前記受信手段の増幅度を制御するＡＧＣ手段とを有する通信回線切替システムであって、前記強度比は、前記合流される通信信号の中で最も強度の大きい信号が前記受信手段で検出できるような比であることを特徴とする通信回線切替システムである。
【０００７】
本願第二発明は、本願第一発明において、前記送信側は分岐する比率、及び、又は前記受信側は合流する比率により、前記分岐した通信信号が異なる強度で受信されるように前記通信信号に強度比を与えることを特徴とする通信回線切替システムである。
【０００８】
本願第三発明は、本願第一発明において、前記送信側、前記受信側、及び、又は前記通信回線は損失要素、又は増幅要素により、受信信号が異なる強度で受信されるように前記通信信号に強度比を与えることを特徴とする通信回線切替システムである。
【０００９】
本願第四発明は、本願第一発明乃至第三発明において、前記通信信号が光による通信信号であることを特徴とする通信回線切替システムである。
【００１０】
本願第五発明は、送信側と受信側とを接続する２系統以上の通信回線から１系統の通信回線を選択する通信回線切替方法において、前記送信側は通信信号を送信して、該送信した通信信号を前記２系統以上の通信回線のそれぞれに分岐し、前記送信側、前記受信側、及び、又は前記通信回線は前記分岐した通信信号に強度比を予め与え、前記受信側は前記２系統以上の通信回線のそれぞれからの前記分岐した通信信号を合流させ、該合流した通信信号を受信し、受信した通信信号が一定の強度となるように受信側の増幅度を制御する通信回線切替方法であって、前記強度比は、前記合流される通信信号の中で最も強度の大きい信号が前記受信側で検出できるような比であることを特徴とする通信回線切替方法である。なお、これらの各構成は、可能な限り組み合わせることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。以下の実施の形態では、通信回線として光通信回線、通信信号として光信号で説明するが、通信回線としての無線通信回線、通信信号として無線信号でもよいし、通信回線としてのメタル通信回線、通信信号としての電気信号でも同様の作用効果が得られる。
【００１２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、２系統の通信回線で接続された通信回線切替システムにおいて、１系統の通信回線を選択する通信回線切替システムについて説明する。通信回線切替システムの構成を図１、図２に示す。図１、図２において、１１は送信側に設けられた光送信回路、１２−１は送信側に設けられた光分岐回路、１３−１、１３−２は通信回線としての光ファイバ、１４−１は受信側に設けられた光合流回路、１５は受信側に設けられた光受信回路、１６−１、１６−２は通信回線の一部をなす増幅要素としての光中継器である。光送信回路１１は通信信号としての光信号を送信し、光受信回路１５は通信信号としての光信号を受信する。
【００１３】
図１において、光送信回路１１から送信された光信号は、光分岐回路１２−１で２系統の光ファイバ１３−１、１３−２に分岐される。それぞれ、光ファイバ１３−１、１３−２を伝搬した光信号は、光合流回路１４−１で合流され、光受信回路１５で受信される。例えば、光分岐回路１２−１は光ファイバ１３−１と１３−２への光信号を１：１に分岐し、光ファイバ１３−１と１３−２で同じ光損失であれば、光合流回路１４−１が光ファイバ１３−１と光ファイバ１３−２からの光信号の合流比を９：１で合流すると、光受信回路１５は強度比が９：１の２つの光信号を受信する。２つの光信号を受信した光受信回路１５は、強度の強い光ファイバ１３−１からの光信号を検出して、通信を実現する。あるいは、光合流回路１４−１は光ファイバ１３−１と１３−２からの光信号を１：１に合流し、光ファイバ１３−１と１３−２で同じ光損失であれば、光分岐回路１２−１が光ファイバ１３−１と光ファイバ１３−２への光信号の分岐比を９：１に分岐しても、光受信回路１５は強度比が９：１の２つの光信号を受信する。２つの光信号を受信した光受信回路１５は、強度の強い光ファイバ１３−１からの光信号を検出して、通信を実現する。あるいは、光ファイバ１３−１と１３−２で同じ光損失であれば、光分岐回路１２−１で光ファイバ１３−１と光ファイバ１３−２への光信号の分岐比を３：１に分岐し、光合流回路１４−１も光ファイバ１３−１と光ファイバ１３−２からの光信号を３：１に合流しても、光受信回路１５は強度比が９：１の２つの光信号を受信することになる。要は、光分岐回路１２−１の分岐比と光合流回路１４−１との合流比の合計で決定される強度比で光受信回路が光信号を受信する。２つの光信号を受信した光受信回路１５は、強度の強い光ファイバ１３−１からの光信号を検出して、通信を実現する。
【００１４】
通信回線に光中継器が設置されている場合も同様である。図２において、光中継器１６−１と１６−２が、通信回線としての光ファイバ１３−１又は１３−２に挿入されている。送信側と受信側が長距離になると、途中で光信号を増幅又は再生する必要があるからである。中継器の機能としては、等化増幅だけの機能でもよいし、等化増幅して振幅軸で識別再生する機能でもよいし、等化増幅、振幅軸での識別再生と時間軸で識別再生する機能を持たせてもよい。図２でも、同様に、例えば強度比が９：１の２つの光信号を光受信回路１５が受信するように設定する。但し、光分岐回路１２−１の分岐比を非等分に設定しても、光中継器１６−１と１６−２がほぼ同じ強度になるように光信号を再生する場合は、光合流回路１４−１で合流比を例えば９：１に設定することが好適である。光分岐回路１２−１は光ファイバ１３−１と光ファイバ１３−２への光信号の分岐比を１：１に分岐し、光ファイバ１３−１と１３−２で同じ光損失で、光合流回路１４−１は光ファイバ１３−１と１３−２からの光信号を１：１に合流する場合は、光中継器１６−１と１６−２で光出力強度が９：１になるように設定すれば、光受信回路１５は強度比が９：１の２つの光信号を受信する。２つの光信号を受信した光受信回路１５は、強度の強い光ファイバ１３−１からの光信号を検出して、通信を実現する。
【００１５】
次に、２つの光信号を受信した光受信回路１５が、強度の強い光ファイバ１３−１からの光信号を検出して、通信を実現する通信回線の選択方法を図３、図４で説明する。図３（ａ）は、強度の異なる２つの光信号を受信した場合のアイパタンである。図３（ａ）のように、強度の異なる２つの光信号を受信すると、受信回路は受信した光信号のピーク値あるいは、平均値を検出するＡＧＣにより、一定の強度の光信号となるように受信回路の増幅度を制御する。さらに、図３（ａ）の識別点（＋印）で受信した光信号の振幅軸と時間軸を識別再生すると、強度の大きい光信号のみを検出する。この状態から、光信号の強度の小さい通信回線が破断すると、受信する光信号の強度は例えば９０％になるが、図３（ｂ）のように、ＡＧＣにより一定の強度の光信号とするだけで、通信を継続することができる。
【００１６】
光信号の強度の大きい通信回線が破断する場合について、図４で説明する。図４（ａ）は、強度の異なる２つの光信号を受信した場合のアイパタンである。図４（ａ）のように、強度の異なる２つの光信号を受信すると、受信回路では受信した光信号のピーク値あるいは、平均値を検出するＡＧＣにより、一定の強度の光信号となるように受信回路の増幅度を制御する。さらに、受信した光信号の振幅軸と時間軸を図４（ａ）の識別点（＋印）で識別再生すると、強度の大きい光信号のみを検出することができる。この状態から、光信号の強度の大きい通信回線が破断すると、受信する光信号の強度は例えば１０％になり、受信した光信号の振幅軸と時間軸を図４（ｂ）に示す識別点（＋印）で識別再生すると、通信を継続することができない。ＡＧＣにより、再び一定の強度の光信号となるように制御して、受信した光信号の振幅軸と時間軸を図４（ｃ）に示す識別点（＋印）で識別再生すると、強度の小さい光信号のみを検出することができる。この結果、２系統の通信回線で接続される通信回線切替システムにおいて、いずれかの系統の通信回線に障害が生じても、通信回線を維持又は切替えることによって、通信を継続することができる。
【００１７】
光受信回路ではＡＧＣを利用しなくても、受信した光信号の識別点だけを移動することでも同様の効果が得られる。ここでは、光信号の強度を１０：１に設定する場合を説明したが、光受信回路で２つの光信号を受信して、強度の大きい光信号を検出できるだけの強度比があればよい。
【００１８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、高信頼性を要求される光スイッチを不要とし、パッシブ光部品である光合流回路を利用することにより、信頼性の高い通信回線切替システムを構築することができた。
【００１９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、３系統の通信回線で接続された通信回線切替システムにおいて、１系統の通信回線を選択する通信回線切替システムについて説明する。通信回線切替システムの構成を図５、図６に示す。図５、図６において、１１は送信側に設けられた光送信回路、１２−１、１２−２、１２−３は送信側に設けられた光分岐回路、１３−１、１３−２、１３−３は通信回線としての光ファイバ、１４−１、１４−２、１４−３は受信側に設けられた光合流回路、１５は受信側に設けられた光受信回路である。光送信回路１１は通信信号としての光信号を送信し、光受信回路１５は通信信号としての光信号を受信する。
【００２０】
図５において、光送信回路１１から送信された光信号は、光分岐回路１２−１と１２−２で３系統の光ファイバ１３−１、１３−２、１３−３に分岐される。それぞれ、光ファイバ１３−１、１３−２、１３−３を伝搬した光信号は、光合流回路１４−１、１４−２で合流され、光受信回路１５で受信される。例えば、光ファイバ１３−１、１３−２と１３−３で同じ光損失であれば、光分岐回路１２−１、１２−２の分岐比と光合流回路１４−１、１４−２との合流比の合計で決定される強度比で光受信回路が光信号を受信することになる。例えば、光ファイバ１３−１を通って受信する光信号の強度と、光ファイバ１３−２を通って受信する光信号の強度と、光ファイバ１３−３を通って受信する光信号の強度との比が１００：１０：１となるように、光分岐回路１２−１、１２−２の分岐比と光合流回路１４−１、１４−２との合流比を設定する。通信回線の一部として光ファイバの途中に光中継器が設置されている場合についても実施の形態１と同様である。
【００２１】
１つの光分岐回路で光信号を３系統に分岐し、１つの光合流回路で３系統の光信号を合流する形態について説明する。図６において、光送信回路１１から送信された光信号は、光分岐回路１２−３で３系統の光ファイバ１３−１、１３−２、１３−３に分岐される。それぞれ、光ファイバ１３−１、１３−２、１３−３を伝搬した光信号は、光合流回路１４−３で合流され、光受信回路１５で受信される。例えば、光ファイバ１３−１、１３−２と１３−３で同じ光損失であれば、光分岐回路１２−３の分岐比と光合流回路１４−３との合流比の合計で決定される強度比で光受信回路が光信号を受信することになる。例えば、光ファイバ１３−１を通って受信する光信号の強度と、光ファイバ１３−２を通って受信する光信号の強度と、光ファイバ１３−３を通って受信する光信号の強度との比が１００：１０：１となるように、光分岐回路１２−３の分岐比と光合流回路１４−３との合流比を設定する。通信回線の一部として光ファイバの途中に光中継器が設置されている場合についても実施の形態１と同様である。送信側は、１つの光分岐回路で光信号を３系統に分岐し、受信側は、２つの光分岐回路で３系統の光信号を合流してもよい。また、送信側は、２つの光分岐回路で光信号を３系統に分岐し、受信側は、１つの光分岐回路で３系統の光信号を合流してもよい。
【００２２】
次に、３つの光信号を受信した光受信回路１５が、強度の強い光ファイバ１３−１からの光信号を検出して、通信を実現する通信回線の選択方法を説明する。強度の異なる３つの光信号を受信すると、受信回路では受信した光信号のピーク値あるいは、平均値を検出するＡＧＣにより、一定の強度の光信号となる。このときは３つの光信号の合成された光信号の振幅軸と時間軸を識別再生すると、最大強度の光信号のみを検出することができる。この状態で、光信号の強度の小さい他の２つの通信回線のうちいずれか又は両方が破断しても、受信する光信号の和の強度は小さくなるが、ＡＧＣにより一定強度の光信号とするだけで、通信を継続することができる。
【００２３】
光信号の強度の大きい通信回線が破断する場合について説明する。強度の異なる３つの光信号を受信すると、受信回路では３つ光信号を合成した光信号のピーク値あるいは、平均値を検出するＡＧＣにより、一定の強度の光信号となるように制御する。このときは３つの光信号を合成した光信号の振幅軸と時間軸を識別再生すると、最大強度の光信号のみを検出することができる。この状態から、光信号が最大強度の通信回線が破断すると、受信する光信号の和の強度は例えば１０％になり、ＡＧＣにより増幅度を変更しなければ、通信を継続することができない。ＡＧＣにより再び一定の強度の光信号となるように制御して、所定の識別点で２つの光信号を合成した光信号の振幅軸と時間軸を識別再生すると、２番目に強度の大きい光信号のみを検出することができる。さらに、２番目に強度の大きい光信号の通信回線が破断すると、受信する光信号の強度は例えばさらに１０％になり、ＡＧＣにより増幅度を変更しなければ、通信を継続することができない。ＡＧＣにより、再び一定の強度の光信号となるように制御して、受信した光信号の振幅軸と時間軸を所定の識別点で識別再生すると、３番目に強度の大きい光信号を検出することができる。この結果、３系統の通信回線で接続される通信回線切替システムにおいて、いずれかの系統の通信回線に障害が生じても、通信回線を維持又は切替えることによって、通信を継続することができる。
【００２４】
３系統の通信回線を切替える通信回線切替システムについて説明したが、４系統以上でも同様の動作が得られる。また、３つの光信号の強度比を１００：１０：１に設定する場合を説明したが、光受信回路で２つ以上の光信号を受信して、最大強度の光信号を検出できるだけの強度比があればよい。さらに、光受信回路ではＡＧＣを利用しなくても、受信した光信号の識別点だけを移動することでも同様の効果が得られる。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、高信頼性を要求される光スイッチを不要とし、パッシブ光部品である光合流回路を利用することにより、信頼性の高い通信回線切替システムを構築することができた。
【００２６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、２系統又は３系統の通信回線で接続された通信回線切替システムにおいて、１系統の通信回線を選択する通信回線切替システムについて説明する。通信回線切替システムの構成を図７、図８、図９に示す。図７、図８、図９において、１１は送信側に設けられた光送信回路、１２−１、１２−３は送信側に設けられた光分岐回路、１３−１、１３−２、１３−３は通信回線としての光ファイバ、１４−１、１４−３は受信側に設けられた光合流回路、１５は受信側に設けられた光受信回路、１７は損失要素としての光減衰器である。光送信回路１１は通信信号としての光信号を送信し、光受信回路１５は通信信号としての光信号を受信する。
【００２７】
図７において、光送信回路１１から送信された光信号は、光分岐回路１２−１で２系統の光ファイバ１３−１、１３−２に分岐される。それぞれ、光ファイバ１３−１、１３−２を伝搬した光信号は、光合流回路１４−１で合流され、光受信回路１５で受信される。例えば、光分岐回路１２−１は光ファイバ１３−１と１３−２への光信号を１：１に分岐し、光ファイバ１３−１と１３−２で同じ光損失で、光合流回路１４−１は光ファイバ１３−１と光ファイバ１３−２からの光信号を１：１に合流するように設定した場合に、受信側の光合流回路１４−１の前段に光減衰器を配置し、光ファイバ１３−２からの光信号を１／９に減衰して光ファイバ１３−１からの光信号と合流させると、光受信回路１５は強度比が９：１の２つの光信号を受信する。２つの光信号を受信した光受信回路１５は、強度の強い光ファイバ１３−１からの光信号のみを検出することができる。図７では、光減衰器１７は受信側に配置したが、送信側の光分岐回路１２−１と光ファイバ１３−２との間、又は光ファイバ１３−２の途中に配置しても同じ効果が得られる。
【００２８】
次に、光ファイバを損失要素として利用する通信回線切替システムについて説明する。図８において、光送信回路１１から送信された光信号は、光分岐回路１２−１で２系統の光ファイバ１３−１、１３−２に分岐される。それぞれ、光ファイバ１３−１、１３−２を伝搬した光信号は、光合流回路１４−１で合流され、光受信回路１５で受信される。図８に示すように、光ファイバ１３−２が光ファイバ１３−１よりも長く、そのため、光ファイバ１３−２の光損失が大きいときは光ファイバの光損失差を利用しても、２つの光信号に強度比を与えることができる。通信回線が３系統の場合を図９に示す。図９は、光ファイバ１３−３、１３−２、１３−１がこの順で長く、そのため、光ファイバの光損失もこの順に大きい場合である。図９に示すように、それぞれの光ファイバ１３−１乃至１３−３の長さの差に基づく光損失差を利用することができる。多数の光ファイバに分岐する場合でも同じ思想が適用できる。光ファイバの光損失差だけでは所定の強度比を与えることができない場合は、前述した光中継器や光減衰器を併用することもできる。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光合流回路の合流比や光分岐回路の分岐比に代えて、又は併用して通信回線の光損失差を利用し、光信号に強度差を与えることができる。この結果、高信頼性を要求される光スイッチを不要とし、パッシブ光部品である光合流回路を利用することにより、信頼性の高い通信回線切替システムを構築することができた。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本実施の形態によれば、高信頼性を要求される光スイッチを不要とし、パッシブ光部品である光合流回路を利用することにより、信頼性の高い通信回線切替システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施形態を示す通信回線切替システムの構成図である。
【図２】本願発明の実施形態を示す通信回線切替システムの構成図である。
【図３】本願発明の光信号の検出方法を説明する概略図である。
【図４】本願発明の光信号の検出方法を説明する概略図である。
【図５】本願発明の実施形態を示す通信回線切替システムの構成図である。
【図６】本願発明の実施形態を示す通信回線切替システムの構成図である。
【図７】本願発明の実施形態を示す通信回線切替システムの構成図である。
【図８】本願発明の実施形態を示す通信回線切替システムの構成図である。
【図９】本願発明の実施形態を示す通信回線切替システムの構成図である。
【図１０】従来の通信回線切替システムの構成図である。
【符号の説明】
１１：送信側に設けられた光送信回路
１２−１、１２−２、１２−３：送信側に設けられた光分岐回路
１３−１、１３−２、１３−３：通信回線としての光ファイバ
１４−１、１４−２、１４−３：受信側に設けられた光合流回路
１５：受信側に設けられた光受信回路
１６−１、１６−２：光中継器
１７：光減衰器

Claims (5)

1. 送信側と受信側とを接続する２系統以上の通信回線から１系統の通信回線を選択する通信回線切替システムにおいて、前記送信側は通信信号を送信する手段と、該送信した通信信号を前記２系統以上の通信回線のそれぞれに分岐する手段とを有し、前記送信側、前記受信側、及び、又は前記通信回線は前記分岐した通信信号に強度比を予め与える手段を有し、前記受信側は前記２系統以上の通信回線のそれぞれからの前記分岐した通信信号を合流する手段と、該合流した通信信号を受信する受信手段と、前記受信手段の受信した通信信号が一定の強度となるよう前記受信手段の増幅度を制御するＡＧＣ手段とを有する通信回線切替システムであって、
   前記強度比は、前記合流される通信信号の中で最も強度の大きい信号が前記受信手段で検出できるような比であることを特徴とする通信回線切替システム。
2. 請求項１において、前記送信側は分岐する比率、及び、又は前記受信側は合流する比率により、前記分岐した通信信号が異なる強度で受信されるように前記通信信号に強度比を与えることを特徴とする請求項１に記載の通信回線切替システム。
3. 請求項１において、前記送信側、前記受信側、及び、又は前記通信回線は損失要素、又は増幅要素により、受信信号が異なる強度で受信されるように前記通信信号に強度比を与えることを特徴とする請求項１に記載の通信回線切替システム。
4. 前記通信信号が光による通信信号であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の通信回線切替システム。
5. 送信側と受信側とを接続する２系統以上の通信回線から１系統の通信回線を選択する通信回線切替方法において、前記送信側は通信信号を送信して、該送信した通信信号を前記２系統以上の通信回線のそれぞれに分岐し、前記送信側、前記受信側、及び、又は前記通信回線は前記分岐した通信信号に強度比を予め与え、前記受信側は前記２系統以上の通信回線のそれぞれからの前記分岐した通信信号を合流させ、該合流した通信信号を受信し、受信した通信信号が一定の強度となるように受信側の増幅度を制御する通信回線切替方法であって、
   前記強度比は、前記合流される通信信号の中で最も強度の大きい信号が前記受信側で検出できるような比であることを特徴とする通信回線切替方法。

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