JP4036687B2 - 複数のノード装置がリング状に接続された光リングネットワークシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のノード装置がリング状に接続された光リングネットワークシステム及び、これに用いるノード装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットトラフィックを中心とするデータ通信需要の爆発的な増大に伴い、バックボーンネットワークの大容量化、超長距離化が求められている。また、ユーザの利用するサービスも多種多様となることから高信頼で柔軟性に富み、経済的なネットワークを実現することが求められている。
【０００３】
現状技術では、波長多重（ＷＤＭ：Wave Division Multiplexing）伝送技術と光増幅技術により大容量化、超長距離化が飛躍的に進み、伝送路コストの低減も可能としている。
【０００４】
しかし、伝送路の大容量化、低コスト化の進捗に比べ、伝送装置両端に配置されるノード装置のスループットの増大及び、コストの低減に対する対応が遅れている。
【０００５】
ユーザに伝送信号を振り分ける機能を有するノード装置の信号処理能力増大や低コスト化は、効率的なネットワークの運用、構築のために必須である。従来の光電気変換、電気スイッチ方式でノード装置の情報処理能力を増大させる場合、ノードコストは増大し大規模化してしまう。
【０００６】
このような背景からノード装置の処理能力増大、経済化、小型化のため、大規模な電子回路を光部品に置き換え、光波長領域の光パスの単位で様々な処理を行う光分岐挿入(ＯＡＤＭ：Optical Add Drop Multiplexing)、光クロスコネクト(ＯＸＣ：Optical Cross Connecting)装置の開発がなされている。
【０００７】
ＯＡＤＭ機能を有するノード装置は幹線系より小さい都市圏を結ぶ４０〜１００Ｋｍスパンのネットワーク（Metroと呼ばれている）や、これより小さいネットワーク（Access網と呼ばれている）で多く適用される。
【０００８】
各ノード装置では光波長領域で光信号を透過し、あるいは所望の光波長を分岐挿入する。これによりノード装置間で光パスを張り、所望のユーザ間での信号接続を行うことが可能である。
【０００９】
さらに、前記のMetroやAccess網のネットワークアーキテクチャとしてはリング構成が通常適用される。MetroやAccess網で数１０kmのリング網では伝送路コストを下げるために、伝送路リング内のインラインアンプ(波長多重光増幅器)の導入をオプションとし、高価なインラインアンプを削除した構成や、使用しても数台に抑える構成が提案されている。
【００１０】
この場合、各ノード装置は光増幅器を介さずに接続される区間が発生する。各ノード装置間に光増幅器がある場合、伝送信号は減衰、増幅を繰り返し、ノード装置にはほぼ同じ光パワーで光信号が到達する。
【００１１】
反対に、各ノード装置間に光増幅器が無い場合は、各ノードを通過して所望のノード装置に到達してくる光信号は、各ノード装置における通過損及び、伝送路損を受け、減衰しながら伝送される。
【００１２】
したがって、遠いノード装置に到達する場合、近いノード装置に到達する場合、あるいは異なるルートから通過してくる場合等、各々の条件における光信号は所望のノード装置に到達した時点で光パワーに大きなばらつきが生じる。
【００１３】
このような場合、ＯＳＮＲ（光信号／ノイズの比）による限界以外の理由でも受信が不可能になる。また、装置コストの増大が生じるという問題がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、リング状光ネットワークにおいて、各ノード装置間で任意の光パスを接続した場合でも受信光パワーをほぼ同一とすることを可能とする光ネットワーク及び、これに用いるノード装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第１の態様として、それぞれ波長多重した光信号を送出する複数のノード装置と、
前記複数のノード装置をリング状に接続する光伝送路と、前記光伝送路上に置かれた光増幅器を有し、前記光増幅器に入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定することを特徴とする。
【００１６】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第２の態様として、それぞれ波長多重した光信号を送出する複数のノード装置と、前記複数のノード装置をリング状に接続する光伝送路と、前記複数のノード装置のいずれかのノード装置に、前記光伝送路に接続される光増幅器を有し、前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定することを特徴とする。
【００１７】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第３の態様として、第２の態様において、前記複数のノード装置の各々は、パス接続された対応するノード装置から通知される前記対応するノード装置の受信光信号のレベルと、送出した光信号の送出レベルとの偏差を算出し、前記算出された偏差を零とする様に前記光信号の送出パワーを制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００１８】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第４の態様として、複数のノード装置を光伝送路によりリング状に接続し、隣接するノード装置区間に置かれた光中継増幅器を有して構成される光リングネットワークにおける前記ノード装置であって、前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する手段を有することを特徴とするノード装置。
【００１９】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第５の態様として、複数のノード装置を光伝送路によりリング状に接続し、前記複数のノード装置の少なくとも１個のノード装置に、前記光伝送路に接続される光増幅器を有して構成される光リングネットワークにおける前記ノード装置であって、前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する手段を有することを特徴とする。
【００２０】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第６の態様として、前記第４又は第５の態様において、前記光信号の波長多重された波長が固定されていることを特徴とする。
【００２１】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、７態様として、前記第４又は第５の態様において前記光信号の波長多重された波長が適応的に可変であることを特徴とする。
【００２２】
更に、上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第８の態様として、前記は第５の態様において、パス接続された対応するノード装置から通知される前記対応するノード装置の受信光信号のレベルと、送出した光信号の送出レベルとの偏差を算出し、前記算出された偏差を零とする様に前記光信号の送出パワーを制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の特徴は、以下に図面に従い説明される実施の形態例から更に明らかになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。なお、図示される実施の形態例は本発明の理解のために示されるものであり、本発明の適用がこれに限定されるものではない。
【００２５】
なお、ここで、本発明の実施の形態例の説明に先だって、本発明の理解のために、光信号が所望のノード装置に到達した時点で光パワーに大きなばらつきが生じ、これによりＯＳＮＲによる限界以外の理由で受信が不可能になる場合について説明しておく。
【００２６】
図１は、光リングネットワークを模式的に示す図である。光伝送路１上に複数のノード装置（＃１〜＃８）が配置される。それぞれのノード装置の構成は、全て同様であるのでノード装置＃４を代表として図に示す。
【００２７】
各ノード装置では、受信されたノード装置（＃１〜＃８）で挿入された波長多重光信号グループ＃１〜＃８の光信号を分岐装置２により分岐する。分岐装置２により分岐された波長多重光信号はＷＤＭプリアンプ３を通して増幅され、次いで光フィルタ４に入力され、所望の波長信号のみが抽出される。
【００２８】
ここで、光伝送路１により伝送される波長多重された光信号は、光伝送路１及び経由するノード装置において損失を生じる。したがって、ノード隣接区間での光伝送路１による損失を１．２５ｄＢ、一つのノード装置での挿入損失を３．０ｄＢとすると、波長多重光信号グループ＃１〜＃８の光信号は、図１Ａに示すスペクトラムを有する。
【００２９】
図１Ａに示す波長多重光信号のスペクトラムにおいて、各ノード装置において挿入される波長多重光信号グループ＃１〜＃８を、それぞれ複数の波長信号（図では４波長が示されている）としている。
【００３０】
さらに、ノード装置＃４で受信される図１Ａに示すスペクトラムの光信号において、ノード装置＃５で挿入された波長多重光信号の入力レベルが最も小さく、最大入力レベル（ノード装置＃３で挿入される光信号レベル）との偏差が２５．５ｄＢとなるようなチルトを生じる。
【００３１】
すなわち、各ノード装置で挿入される波長多重光信号グループは、到達ノード装置までの経由する伝送路区間数及び、経由するノード装置数により入力レベルが異なったものとなる。
【００３２】
ここで、受信される波長多重光信号から所望の１波を切り出す光フィルタ４を図１Ｂに示すようなフィルタリング特性とする。かかるフィルタリングの減衰特性は、中心周波数の透過チャネルに対し隣接チャネルでは２５ｄＢ、更に外側のチャネルでは４７ｄＢの減衰量である。当該所望の１波に隣接するチャネル及び非隣接チャネルに対する抑圧比は有限である。
【００３３】
したがって、図１Ａに示すような入力光信号スペクトラムに対し、図１Ｂに示す特性の光フィルタ４を通過させた時、光フィルタ４の出力側に接続される図示しない受信器の入力部の光信号スペクトラムは、図１Ｃに示すようになる。
【００３４】
図１Ｃにおいて、所望の波長の光信号（太線）のレベルは、図１Ｂのフィルタ特性から隣接チャネルの光信号のレベルとは２５ｄＢの差がある。しかし、ノード装置＃５から挿入される所望の波長の光信号（太線）のレベルは、ノード装置＃３から挿入されるグループの光信号のレベルに対しプリアンプ３の入力部においては２５．５ｄＢ小さいレベルである。したがって、フィルタ４の出力においては、図１Ｃに示すように差分は２１．５ｄＢとなる。
【００３５】
ここで、抽出すべき信号のパワーと、他のチャネルのパワーの総和とのパワー比をリニアストロークと呼び、抽出信号を他の信号と区別して劣化なく通信するためには、通常２０ｄＢ以上のレベル差が必要である。しかし、図１Ｃの例ではリニアストロークは１３．０ｄＢであり、劣化なく所望波長の光信号（太線）を受信することができない。
【００３６】
実際的には隣接チャネル２５ｄＢ、その他のチャネル４７ｄＢのフィルタリング特性は実現困難であり、リニアストロークもこの値より更に高くなる。また、受信光パワーの偏差（チルト）が大きい場合、最も小さな光信号に対しても受信可能とするために、光フィルタ４の前に置かれる波長多重光信号を増幅するプリアンプ３のトータル出力パワーを大きくする必要がある。しかし、この場合は高価な光増幅器が必要になる。また、光増幅器の最大出力パワーでも受信器の入力ダイナミックレンジを外れる場合には受信不可能となる。
【００３７】
したがって、本発明は、かかる不都合を解決するものである。図２は、本発明の実施の形態例を説明する図である。
【００３８】
ここでは、特徴として（１）光伝送路１がリング状に結ばれて構成される伝送リング内に光増幅器１００が配置される。さらに（２）各ノード装置からの挿入光信号パワーを上記光増幅器１００の入力部Ａでほぼ同一となるように設定される。
【００３９】
そして、各ノード装置のコストを下げるために、全てのノード装置は伝送路中の全光信号を増幅するための光増幅器を設けることは必要でない。
【００４０】
図３は、各ノード装置から挿入される光信号パワーを上記光増幅器１００の入力部Ａでほぼ同一とするための説明図である。
【００４１】
図３において、横軸に伝送路距離に応じた各ノード装置における、他のノード装置から送出される光信号の受信パワーを示している。縦軸の最小パワーレベルが光増幅器１００の入力光信号パワーを示し、各ノード装置で挿入される光信号のパワーの設定により光増幅器１００の入力光信号パワーが同一にされている。
【００４２】
したがって、図３において、光増幅器１００の出力パワーＢに示されるようにいずれのノード装置で挿入し、送られた光信号に対しても縦軸の最大パワーに増幅されて出力される。
【００４３】
さらに、図２に示す例では、伝送路１の途中で、ノード装置＃３と＃４との間に上記光増幅器１００が置かれている。したがって、図３において、横軸の伝送距離はノード装置＃３が最小であり、ノード装置＃４が最大であり、その他のノード装置からの挿入光も光増幅器１００の入力端において同じレベルになるように設定されていることが理解できる。
【００４４】
したがって、抽出すべき光信号に対し、通常のフィルタを用いてもリニアクロストーク２０ｄＢ以上を満足でき、抽出すべき光信号を受信することができる。
【００４５】
図４は、図２に示す実施例の変形例であり、光伝送路１の途中に置かれる光増幅器１００に相当する光増幅器１０１を何れかのノード装置内に備える構成である。
【００４６】
かかる構成においては、ノード装置内の光増幅器１０１の入力端において、図３において説明したように各ノード装置から挿入した光信号のレベルが等しくなる様に設定される。
【００４７】
なお、図４に示すノード装置＃４を代表として示すノード装置の構成において、レーザダイオード５０により生成され、挿入される光信号は光増幅器５１により所定レベルに増幅される。光増幅器５１の出力は更に可変光減衰器５２において、挿入すべき波長の光信号を減衰して光結合器５３に入力される。
【００４８】
光結合器５において挿入すべき波長の光信号が結合されて次段のノード装置に送られる。
【００４９】
ここで、ノード装置において挿入される光信号の波長はレーザダイオード５０を波長可変レーザダイオードにすることで任意の波長に設定することも可能となる。
【００５０】
なお、図４において、プリアンプ３と光フィルタ４との間にある光結合器４１は、受信光パワーを、４波長対応に４分割して光フィルタ４に入力している。
【００５１】
ここで、先に図３により説明したように、本発明においては、光伝送路１上に置かれる光増幅器１００あるいは、ノード装置内に置かれる光増幅器１０１の入力レベルに関し、各ノード装置から挿入される光信号のレベルが同じになるようにすることが必要である。
【００５２】
このための各ノード装置において挿入される光信号の入力パワーレベルの設定は、ネットワーク構築時に各ノード装置において設定することが可能である。
【００５３】
あるいは、監視制御信号ＳＶを用いて適応的に設定することが可能である。図５は、各ノード装置において挿入される光信号の入力パワーレベルを監視制御信号ＳＶにより制御するノード装置の構成例を示す図である。
【００５４】
図５において、ノード装置の基本的構成は、図４に示したノード構成と同様である。特徴とする構成として、入力側に前段のノード装置から送られた光制御信号（ＯＳＣ）を多重分離する分離回路１３と、分離回路１３で抽出された光制御信号（ＯＳＣ）を処理する監視信号（ＳＶ）処理回路１５を有している。
【００５５】
さらに、光結合器５の出力側に、監視信号（ＳＶ）処理回路１５から出力される光制御信号（ＯＳＣ）を光結合器５により波長多重された光信号に結合するＯＳＣ挿入部１４を設けている。
【００５６】
光制御信号（ＯＳＣ）を多重分離する分離回路１３により入力する波長多重光信号から光制御信号（ＯＳＣ）が分離され、分離された光制御信号（ＯＳＣ）は、ＳＶ処理回路１５に導かれる。
【００５７】
ＳＶ処理回路１５は、入力される光制御信号（ＯＳＣ）によりパスが設定されたノード装置からの光信号の受信パワーレベル通知を検知し、当該ノード装置において挿入する光信号の送信レベルと、前記通知された受信パワーレベルとの偏差を計算し、光可変減衰器５２において光信号の送信レベルを調整するためのＳＶ信号を生成する。
【００５８】
また、ＳＶ処理回路１５は、前段から転送される光制御信号（ＯＳＣ）をＯＳＣ挿入部１４で、光結合器５の出力と多重化して次段以降のノード装置に向けて送出する。
【００５９】
なお、図５において、受信増幅器１０１と、出力増幅器１０２を必要により備えている。
【００６０】
図６は、図５に示すノード装置におけるＳＶ処理回路１５により生成されるＳＶ信号により出力可変光増幅器５１と可変光減衰器５２の両方あるいはどちらかで、挿入される各チャネル波長の光信号に対する送出パワーレベルの調整を説明する図である。
【００６１】
すなわち、レーザダイオード５０により生成され挿入される各波長に対応して、出力可変増幅器５１、又は可変減衰器５２を設け、ＳＶ処理回路１５により生成されるＳＶ信号により前記出力可変増幅器５１及び可変減衰器５２の出力パワーを設定する。
【００６２】
これにより、ノード装置において挿入する光信号の送信レベルと、パスが接続されたノード装置から通知された受信パワーレベルとの偏差をなくすことが可能である。上記の様に、光制御信号（ＯＳＣ）により挿入信号光パワーの調整を制御することにより、ネットワークの導入、ノードの増設時等で柔軟性が増し、運用の簡易化、ひいては低コストのネットワークの構築が可能となる。
【００６３】
（付記１）
それぞれ波長多重した光信号を送出する複数のノード装置と、
前記複数のノード装置をリング状に接続する光伝送路と、
前記光伝送路上に置かれた少なくとも１個の光増幅器を有し、
前記光増幅器に入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する
ことを特徴とする光リングネットワークシステム。
【００６４】
（付記２）
それぞれ波長多重した光信号を送出する複数のノード装置と、
前記複数のノード装置をリング状に接続する光伝送路と、
前記複数のノード装置のいずれかのノード装置に、前記光伝送路に接続される光増幅器を有し、
前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する
ことを特徴とする光リングネットワークシステム。
【００６５】
（付記３）付記２において、
前記複数のノード装置の各々は、パス接続された対応するノード装置から通知される前記対応するノード装置の受信光信号のレベルと、送出した光信号の送出レベルとの偏差を算出し、前記算出された偏差を零とする様に前記光信号の送出パワーを制御する制御手段を有することを特徴とする光リングネットワークシステム。
【００６６】
（付記４）
複数のノード装置を光伝送路によりリング状に接続し、隣接するノード装置区間に置かれた光中継増幅器を有して構成される光リングネットワークにおける前記ノード装置であって、
前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する手段を有することを特徴とするノード装置。
【００６７】
（付記５）
複数のノード装置を光伝送路によりリング状に接続し、前記複数のノード装置の少なくとも１個のノード装置に、前記光伝送路に接続される光増幅器を有して構成される光リングネットワークにおける前記ノード装置であって、
前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する手段を有することを特徴とするノード装置。
【００６８】
（付記６）付記４又は５において、
前記光信号の波長多重したされた波長が固定されていることを特徴とするノード装置。
【００６９】
（付記７）付記４又は５において、
前記光信号の波長多重したされた波長が適応的に可変であることを特徴とするノード装置。
【００７０】
（付記８）付記５において、
パス接続された対応するノード装置から通知される前記対応するノード装置の受信光信号のレベルと、送出した光信号の送出レベルとの偏差を算出し、前記算出された偏差を零とする様に前記光信号の送出パワーを制御する制御手段を有することを特徴とするノード装置。
【００７１】
【発明の効果】
本発明に従い、リング状光ネットワークにおける各ノード間で任意の光パスを接続した場合でも受信光パワーがほぼ同一となる。これにより、安定な受信が可能になること、リング内に導入可能なノード数を増加させることができる。また、ノード装置内の光増幅器の所要光出力パワーの低減が可能となり、低コスト化、小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光リングネットワークを模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態例を説明する図である。
【図３】各ノード装置からの挿入信号パワーを上記光増幅器１００の入力部Ａでほぼ同一とするための説明図である。
【図４】図２に示す実施例の変形例を示す図である。
【図５】各ノード装置において挿入される光信号の入力レベルを監視制御信号ＳＶにより制御するノード装置の構成例を示す図である。
【図６】図５に示すノード装置におけるＳＶ処理回路１５により生成されるＳＶ信号により各チャネル波長の光信号に対する送出レベルの調整を説明する図である。
【符号の説明】
１ 光伝送路
２ 分岐装置
３ ＷＤＭプリアンプ
４ 光フィルタ
５ 光結合器
１００ 光増幅器
１０１ 光増幅器
１１ 多重分離部
１３ 分離回路
１４ 多重化回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のノード装置がリング状に接続された光リングネットワークシステム及び、これに用いるノード装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットトラフィックを中心とするデータ通信需要の爆発的な増大に伴い、バックボーンネットワークの大容量化、超長距離化が求められている。また、ユーザの利用するサービスも多種多様となることから高信頼で柔軟性に富み、経済的なネットワークを実現することが求められている。
【０００３】
現状技術では、波長多重（ＷＤＭ：Wave Division Multiplexing）伝送技術と光増幅技術により大容量化、超長距離化が飛躍的に進み、伝送路コストの低減も可能としている。
【０００４】
しかし、伝送路の大容量化、低コスト化の進捗に比べ、伝送装置両端に配置されるノード装置のスループットの増大及び、コストの低減に対する対応が遅れている。
【０００５】
ユーザに伝送信号を振り分ける機能を有するノード装置の信号処理能力増大や低コスト化は、効率的なネットワークの運用、構築のために必須である。従来の光電気変換、電気スイッチ方式でノード装置の情報処理能力を増大させる場合、ノードコストは増大し大規模化してしまう。
【０００６】
このような背景からノード装置の処理能力増大、経済化、小型化のため、大規模な電子回路を光部品に置き換え、光波長領域の光パスの単位で様々な処理を行う光分岐挿入(ＯＡＤＭ：Optical Add Drop Multiplexing)、光クロスコネクト(ＯＸＣ：Optical Cross Connecting)装置の開発がなされている。
【０００７】
ＯＡＤＭ機能を有するノード装置は幹線系より小さい都市圏を結ぶ４０〜１００Ｋｍスパンのネットワーク（Metroと呼ばれている）や、これより小さいネットワーク（Access網と呼ばれている）で多く適用される。
【０００８】
各ノード装置では光波長領域で光信号を透過し、あるいは所望の光波長を分岐挿入する。これによりノード装置間で光パスを張り、所望のユーザ間での信号接続を行うことが可能である。
【０００９】
さらに、前記のMetroやAccess網のネットワークアーキテクチャとしてはリング構成が通常適用される。MetroやAccess網で数１０kmのリング網では伝送路コストを下げるために、伝送路リング内のインラインアンプ(波長多重光増幅器)の導入をオプションとし、高価なインラインアンプを削除した構成や、使用しても数台に抑える構成が提案されている。
【００１０】
この場合、各ノード装置は光増幅器を介さずに接続される区間が発生する。各ノード装置間に光増幅器がある場合、伝送信号は減衰、増幅を繰り返し、ノード装置にはほぼ同じ光パワーで光信号が到達する。
【００１１】
反対に、各ノード装置間に光増幅器が無い場合は、各ノードを通過して所望のノード装置に到達してくる光信号は、各ノード装置における通過損及び、伝送路損を受け、減衰しながら伝送される。
【００１２】
したがって、遠いノード装置に到達する場合、近いノード装置に到達する場合、あるいは異なるルートから通過してくる場合等、各々の条件における光信号は所望のノード装置に到達した時点で光パワーに大きなばらつきが生じる。
【００１３】
このような場合、ＯＳＮＲ（光信号／ノイズの比）による限界以外の理由でも受信が不可能になる。また、装置コストの増大が生じるという問題がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、リング状光ネットワークにおいて、各ノード装置間で任意の光パスを接続した場合でも受信光パワーをほぼ同一とすることを可能とする光ネットワーク及び、これに用いるノード装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第１の態様として、それぞれ波長多重した光信号を送出する複数のノード装置と、
前記複数のノード装置をリング状に接続する光伝送路と、前記光伝送路上に置かれた光増幅器を有し、前記光増幅器に入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定することを特徴とする。
【００１６】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第２の態様として、それぞれ波長多重した光信号を送出する複数のノード装置と、前記複数のノード装置をリング状に接続する光伝送路と、前記複数のノード装置のいずれかのノード装置に、前記光伝送路に接続される光増幅器を有し、前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定することを特徴とする。
【００１７】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第３の態様として、第２の態様において、前記複数のノード装置の各々は、パス接続された対応するノード装置から通知される前記対応するノード装置の受信光信号のレベルと、送出した光信号の送出レベルとの偏差を算出し、前記算出された偏差を零とする様に前記光信号の送出パワーを制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００１８】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第４の態様として、複数のノード装置を光伝送路によりリング状に接続し、隣接するノード装置区間に置かれた光中継増幅器を有して構成される光リングネットワークにおける前記ノード装置であって、前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する手段を有することを特徴とするノード装置。
【００１９】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第５の態様として、複数のノード装置を光伝送路によりリング状に接続し、前記複数のノード装置の少なくとも１個のノード装置に、前記光伝送路に接続される光増幅器を有して構成される光リングネットワークにおける前記ノード装置であって、前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する手段を有することを特徴とする。
【００２０】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第６の態様として、前記第４又は第５の態様において、前記光信号の波長多重された波長が固定されていることを特徴とする。
【００２１】
上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、７態様として、前記第４又は第５の態様において前記光信号の波長多重された波長が適応的に可変であることを特徴とする。
【００２２】
更に、上記課題を達成する光ネットワーク及び、これに用いるノード装置の特徴は、第８の態様として、前記は第５の態様において、パス接続された対応するノード装置から通知される前記対応するノード装置の受信光信号のレベルと、送出した光信号の送出レベルとの偏差を算出し、前記算出された偏差を零とする様に前記光信号の送出パワーを制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の特徴は、以下に図面に従い説明される実施の形態例から更に明らかになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。なお、図示される実施の形態例は本発明の理解のために示されるものであり、本発明の適用がこれに限定されるものではない。
【００２５】
なお、ここで、本発明の実施の形態例の説明に先だって、本発明の理解のために、光信号が所望のノード装置に到達した時点で光パワーに大きなばらつきが生じ、これによりＯＳＮＲによる限界以外の理由で受信が不可能になる場合について説明しておく。
【００２６】
図１は、光リングネットワークを模式的に示す図である。光伝送路１上に複数のノード装置（＃１〜＃８）が配置される。それぞれのノード装置の構成は、全て同様であるのでノード装置＃４を代表として図に示す。
【００２７】
各ノード装置では、受信されたノード装置（＃１〜＃８）で挿入された波長多重光信号グループ＃１〜＃８の光信号を分岐装置２により分岐する。分岐装置２により分岐された波長多重光信号はＷＤＭプリアンプ３を通して増幅され、次いで光フィルタ４に入力され、所望の波長信号のみが抽出される。
【００２８】
ここで、光伝送路１により伝送される波長多重された光信号は、光伝送路１及び経由するノード装置において損失を生じる。したがって、ノード隣接区間での光伝送路１による損失を１．２５ｄＢ、一つのノード装置での挿入損失を３．０ｄＢとすると、波長多重光信号グループ＃１〜＃８の光信号は、図１Ａに示すスペクトラムを有する。
【００２９】
図１Ａに示す波長多重光信号のスペクトラムにおいて、各ノード装置において挿入される波長多重光信号グループ＃１〜＃８を、それぞれ複数の波長信号（図では４波長が示されている）としている。
【００３０】
さらに、ノード装置＃４で受信される図１Ａに示すスペクトラムの光信号において、ノード装置＃５で挿入された波長多重光信号の入力レベルが最も小さく、最大入力レベル（ノード装置＃３で挿入される光信号レベル）との偏差が２５．５ｄＢとなるようなチルトを生じる。
【００３１】
すなわち、各ノード装置で挿入される波長多重光信号グループは、到達ノード装置までの経由する伝送路区間数及び、経由するノード装置数により入力レベルが異なったものとなる。
【００３２】
ここで、受信される波長多重光信号から所望の１波を切り出す光フィルタ４を図１Ｂに示すようなフィルタリング特性とする。かかるフィルタリングの減衰特性は、中心周波数の透過チャネルに対し隣接チャネルでは２５ｄＢ、更に外側のチャネルでは４７ｄＢの減衰量である。当該所望の１波に隣接するチャネル及び非隣接チャネルに対する抑圧比は有限である。
【００３３】
したがって、図１Ａに示すような入力光信号スペクトラムに対し、図１Ｂに示す特性の光フィルタ４を通過させた時、光フィルタ４の出力側に接続される図示しない受信器の入力部の光信号スペクトラムは、図１Ｃに示すようになる。
【００３４】
図１Ｃにおいて、所望の波長の光信号（太線）のレベルは、図１Ｂのフィルタ特性から隣接チャネルの光信号のレベルとは２５ｄＢの差がある。しかし、ノード装置＃５から挿入される所望の波長の光信号（太線）のレベルは、ノード装置＃３から挿入されるグループの光信号のレベルに対しプリアンプ３の入力部においては２５．５ｄＢ小さいレベルである。したがって、フィルタ４の出力においては、図１Ｃに示すように差分は２１．５ｄＢとなる。
【００３５】
ここで、抽出すべき信号のパワーと、他のチャネルのパワーの総和とのパワー比をリニアストロークと呼び、抽出信号を他の信号と区別して劣化なく通信するためには、通常２０ｄＢ以上のレベル差が必要である。しかし、図１Ｃの例ではリニアストロークは１３．０ｄＢであり、劣化なく所望波長の光信号（太線）を受信することができない。
【００３６】
実際的には隣接チャネル２５ｄＢ、その他のチャネル４７ｄＢのフィルタリング特性は実現困難であり、リニアストロークもこの値より更に高くなる。また、受信光パワーの偏差（チルト）が大きい場合、最も小さな光信号に対しても受信可能とするために、光フィルタ４の前に置かれる波長多重光信号を増幅するプリアンプ３のトータル出力パワーを大きくする必要がある。しかし、この場合は高価な光増幅器が必要になる。また、光増幅器の最大出力パワーでも受信器の入力ダイナミックレンジを外れる場合には受信不可能となる。
【００３７】
したがって、本発明は、かかる不都合を解決するものである。図２は、本発明の実施の形態例を説明する図である。
【００３８】
ここでは、特徴として（１）光伝送路１がリング状に結ばれて構成される伝送リング内に光増幅器１００が配置される。さらに（２）各ノード装置からの挿入光信号パワーを上記光増幅器１００の入力部Ａでほぼ同一となるように設定される。
【００３９】
そして、各ノード装置のコストを下げるために、全てのノード装置は伝送路中の全光信号を増幅するための光増幅器を設けることは必要でない。
【００４０】
図３は、各ノード装置から挿入される光信号パワーを上記光増幅器１００の入力部Ａでほぼ同一とするための説明図である。
【００４１】
図３において、横軸に伝送路距離に応じた各ノード装置における、他のノード装置から送出される光信号の受信パワーを示している。縦軸の最小パワーレベルが光増幅器１００の入力光信号パワーを示し、各ノード装置で挿入される光信号のパワーの設定により光増幅器１００の入力光信号パワーが同一にされている。
【００４２】
したがって、図３において、光増幅器１００の出力パワーＢに示されるようにいずれのノード装置で挿入し、送られた光信号に対しても縦軸の最大パワーに増幅されて出力される。
【００４３】
さらに、図２に示す例では、伝送路１の途中で、ノード装置＃３と＃４との間に上記光増幅器１００が置かれている。したがって、図３において、横軸の伝送距離はノード装置＃３が最小であり、ノード装置＃４が最大であり、その他のノード装置からの挿入光も光増幅器１００の入力端において同じレベルになるように設定されていることが理解できる。
【００４４】
したがって、抽出すべき光信号に対し、通常のフィルタを用いてもリニアクロストーク２０ｄＢ以上を満足でき、抽出すべき光信号を受信することができる。
【００４５】
図４は、図２に示す実施例の変形例であり、光伝送路１の途中に置かれる光増幅器１００に相当する光増幅器１０１を何れかのノード装置内に備える構成である。
【００４６】
かかる構成においては、ノード装置内の光増幅器１０１の入力端において、図３において説明したように各ノード装置から挿入した光信号のレベルが等しくなる様に設定される。
【００４７】
なお、図４に示すノード装置＃４を代表として示すノード装置の構成において、レーザダイオード５０により生成され、挿入される光信号は光増幅器５１により所定レベルに増幅される。光増幅器５１の出力は更に可変光減衰器５２において、挿入すべき波長の光信号を減衰して光結合器５３に入力される。
【００４８】
光結合器５において挿入すべき波長の光信号が結合されて次段のノード装置に送られる。
【００４９】
ここで、ノード装置において挿入される光信号の波長はレーザダイオード５０を波長可変レーザダイオードにすることで任意の波長に設定することも可能となる。
【００５０】
なお、図４において、プリアンプ３と光フィルタ４との間にある光結合器４１は、受信光パワーを、４波長対応に４分割して光フィルタ４に入力している。
【００５１】
ここで、先に図３により説明したように、本発明においては、光伝送路１上に置かれる光増幅器１００あるいは、ノード装置内に置かれる光増幅器１０１の入力レベルに関し、各ノード装置から挿入される光信号のレベルが同じになるようにすることが必要である。
【００５２】
このための各ノード装置において挿入される光信号の入力パワーレベルの設定は、ネットワーク構築時に各ノード装置において設定することが可能である。
【００５３】
あるいは、監視制御信号ＳＶを用いて適応的に設定することが可能である。図５は、各ノード装置において挿入される光信号の入力パワーレベルを監視制御信号ＳＶにより制御するノード装置の構成例を示す図である。
【００５４】
図５において、ノード装置の基本的構成は、図４に示したノード構成と同様である。特徴とする構成として、入力側に前段のノード装置から送られた光制御信号（ＯＳＣ）を多重分離する分離回路１３と、分離回路１３で抽出された光制御信号（ＯＳＣ）を処理する監視信号（ＳＶ）処理回路１５を有している。
【００５５】
さらに、光結合器５の出力側に、監視信号（ＳＶ）処理回路１５から出力される光制御信号（ＯＳＣ）を光結合器５により波長多重された光信号に結合するＯＳＣ挿入部１４を設けている。
【００５６】
光制御信号（ＯＳＣ）を多重分離する分離回路１３により入力する波長多重光信号から光制御信号（ＯＳＣ）が分離され、分離された光制御信号（ＯＳＣ）は、ＳＶ処理回路１５に導かれる。
【００５７】
ＳＶ処理回路１５は、入力される光制御信号（ＯＳＣ）によりパスが設定されたノード装置からの光信号の受信パワーレベル通知を検知し、当該ノード装置において挿入する光信号の送信レベルと、前記通知された受信パワーレベルとの偏差を計算し、光可変減衰器５２において光信号の送信レベルを調整するためのＳＶ信号を生成する。
【００５８】
また、ＳＶ処理回路１５は、前段から転送される光制御信号（ＯＳＣ）をＯＳＣ挿入部１４で、光結合器５の出力と多重化して次段以降のノード装置に向けて送出する。
【００５９】
なお、図５において、受信増幅器１０１と、出力増幅器１０２を必要により備えている。
【００６０】
図６は、図５に示すノード装置におけるＳＶ処理回路１５により生成されるＳＶ信号により出力可変光増幅器５１と可変光減衰器５２の両方あるいはどちらかで、挿入される各チャネル波長の光信号に対する送出パワーレベルの調整を説明する図である。
【００６１】
すなわち、レーザダイオード５０により生成され挿入される各波長に対応して、出力可変増幅器５１、又は可変減衰器５２を設け、ＳＶ処理回路１５により生成されるＳＶ信号により前記出力可変増幅器５１及び可変減衰器５２の出力パワーを設定する。
【００６２】
これにより、ノード装置において挿入する光信号の送信レベルと、パスが接続されたノード装置から通知された受信パワーレベルとの偏差をなくすことが可能である。上記の様に、光制御信号（ＯＳＣ）により挿入信号光パワーの調整を制御することにより、ネットワークの導入、ノードの増設時等で柔軟性が増し、運用の簡易化、ひいては低コストのネットワークの構築が可能となる。
【００６３】
（付記１）
それぞれ波長多重した光信号を送出する複数のノード装置と、
前記複数のノード装置をリング状に接続する光伝送路と、
前記光伝送路上に置かれた少なくとも１個の光増幅器を有し、
前記光増幅器に入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する
ことを特徴とする光リングネットワークシステム。
【００６４】
（付記２）
それぞれ波長多重した光信号を送出する複数のノード装置と、
前記複数のノード装置をリング状に接続する光伝送路と、
前記複数のノード装置のいずれかのノード装置に、前記光伝送路に接続される光増幅器を有し、
前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する
ことを特徴とする光リングネットワークシステム。
【００６５】
（付記３）付記２において、
前記複数のノード装置の各々は、パス接続された対応するノード装置から通知される前記対応するノード装置の受信光信号のレベルと、送出した光信号の送出レベルとの偏差を算出し、前記算出された偏差を零とする様に前記光信号の送出パワーを制御する制御手段を有することを特徴とする光リングネットワークシステム。
【００６６】
（付記４）
複数のノード装置を光伝送路によりリング状に接続し、隣接するノード装置区間に置かれた光中継増幅器を有して構成される光リングネットワークにおける前記ノード装置であって、
前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する手段を有することを特徴とするノード装置。
【００６７】
（付記５）
複数のノード装置を光伝送路によりリング状に接続し、前記複数のノード装置の少なくとも１個のノード装置に、前記光伝送路に接続される光増幅器を有して構成される光リングネットワークにおける前記ノード装置であって、
前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、挿入される光信号の送出パワーを設定する手段を有することを特徴とするノード装置。
【００６８】
（付記６）付記４又は５において、
前記光信号の波長多重したされた波長が固定されていることを特徴とするノード装置。
【００６９】
（付記７）付記４又は５において、
前記光信号の波長多重したされた波長が適応的に可変であることを特徴とするノード装置。
【００７０】
（付記８）付記５において、
パス接続された対応するノード装置から通知される前記対応するノード装置の受信光信号のレベルと、送出した光信号の送出レベルとの偏差を算出し、前記算出された偏差を零とする様に前記光信号の送出パワーを制御する制御手段を有することを特徴とするノード装置。
【００７１】
【発明の効果】
本発明に従い、リング状光ネットワークにおける各ノード間で任意の光パスを接続した場合でも受信光パワーがほぼ同一となる。これにより、安定な受信が可能になること、リング内に導入可能なノード数を増加させることができる。また、ノード装置内の光増幅器の所要光出力パワーの低減が可能となり、低コスト化、小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光リングネットワークを模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態例を説明する図である。
【図３】各ノード装置からの挿入信号パワーを上記光増幅器１００の入力部Ａでほぼ同一とするための説明図である。
【図４】図２に示す実施例の変形例を示す図である。
【図５】各ノード装置において挿入される光信号の入力レベルを監視制御信号ＳＶにより制御するノード装置の構成例を示す図である。
【図６】図５に示すノード装置におけるＳＶ処理回路１５により生成されるＳＶ信号により各チャネル波長の光信号に対する送出レベルの調整を説明する図である。
【符号の説明】
１ 光伝送路
２ 分岐装置
３ ＷＤＭプリアンプ
４ 光フィルタ
５ 光結合器
１００ 光増幅器
１０１ 光増幅器
１１ 多重分離部
１３ 分離回路
１４ 多重化回路
Claims (5)
- それぞれ波長多重するための光信号を送出する複数のノード装置と、
前記複数のノード装置をリング状に接続する光伝送路と、
前記光伝送路上に置かれた光増幅器を有し、
前記各ノード装置には、入力された波長多重光信号から所定波長の監視制御信号を分離する分離回路を備え、
前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、前記所定波長の監視制御信号に基づいて、挿入される光信号の送出パワーを設定する
ことを特徴とする光リングネットワークシステム。 - それぞれ波長多重するための光信号を送出する複数のノード装置と、
前記複数のノード装置をリング状に接続する光伝送路と、
前記複数のノード装置のいずれかのノード装置に、前記光伝送路に接続される光増幅器を有し、
前記各ノード装置には、入力された波長多重光信号から所定波長の監視制御信号を分離する分離回路を備え、
前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、前記所定波長の監視制御信号に基づいて、挿入される光信号の送出パワーを設定する
ことを特徴とする光リングネットワークシステム。 - 請求項２において、
前記複数のノード装置の各々は、パス接続された対応するノード装置から通知される前記対応するノード装置の受信光信号のレベルと、送出した光信号の送出レベルとの偏差を算出し、前記算出された偏差を零とする様に前記光信号の送出パワーを制御する制御手段を有することを特徴とする光リングネットワークシステム。 - 複数のノード装置を光伝送路によりリング状に接続し、隣接するノード装置区間に置かれた光中継増幅器を有して構成される光リングネットワークにおける前記ノード装置であって、
入力された波長多重光信号から所定波長の監視制御信号を分離する分離回路と、
前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、前記所定波長の監視制御信号に基づいて、挿入される光信号の送出パワーを設定する手段とを有することを特徴とするノード装置。 - 複数のノード装置を光伝送路によりリング状に接続し、前記複数のノード装置の少なくとも１個のノード装置に、前記光伝送路に接続される光増幅器を有して構成される光リングネットワークにおける前記ノード装置であって、
入力された波長多重光信号から所定波長の監視制御信号を分離する分離回路と、
前記光増幅器の入力端で受信される前記複数のノード装置から送出される光信号の受信レベルが同じになるように、前記複数のノード装置の各々において、前記所定波長の監視制御信号に基づいて、挿入される光信号の送出パワーを設定する手段とを有することを特徴とするノード装置。
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