JP4418252B2 - リング型光ネットワークにおける信号送受信方法及び同ネットワークに用いられる光伝送ノード - Google Patents

Description

本発明は、リング型光ネットワークにおける信号送受信方法及び同ネットワークに用いられる光伝送ノードに関し、特に、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）の光信号の伝送を行なうリング型ネットワークに用いて好適な技術に関する。

近年のインターネット・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も同時に実現することが求められている。
特に、光通信ネットワークは、情報通信ネットワークの基盤形成の核となるもので、一層のサービスの高度化、広域化が望まれており、情報化社会に向けて急速に開発が進んでいる。ここで、光伝送システムの中心技術としては、ＷＤＭ技術が広く用いられている。ＷＤＭは、波長の異なる光を多重して、１本の光ファイバで複数の信号を同時に伝送する方式である。

ＷＤＭ伝送を行なう光伝送ノードでは、光波長領域の光パス単位で様々な処理を行なうために、光信号を電気信号に変換せずに、特定の波長の光信号を分岐（ドロップ）したり、挿入（アド）したりするＯＡＤＭ（Optical Add Drop Multiplex）の制御が行なわれることもある。
このＯＡＤＭを実現するためには、波長多重されているＷＤＭ信号の中から所望の波長を可変に選択できる波長可変フィルタが必要である。波長可変フィルタとしては、ＡＯＴＦ(Acousto-Optic Tunable Filter：音響光学フィルタ)が広く使用されている。

このＡＯＴＦは、音響光学効果（物質中または物質表面に励起された音波によって光が回折を受ける効果）によって光導波路に屈折率変化を誘起して、光導波路を伝播する光の偏波状態を回転させてスペクトル成分を分離・選択することで、所望の波長のフィルタリングを行なうものである。ＡＯＴＦは、印加される音波周波数（ＲＦ：Radio Frequency）の値を可変することで、広い範囲でチューニングができるため、ＯＡＤＭを構築するための有力なデバイスとなっている。

従来のリング型光波長多重（ＷＤＭ）ネットワークの全体構成を図１６（Ａ）に、このネットワークに配置される光分岐挿入（ＯＡＤＭ）ノードの構成を図１６（Ｂ）にそれぞれ示す。図１６（Ａ）に示すネットワークは、４台のＯＡＤＭノード（光伝送ノード）１００，２００，３００，４００がリング状に光伝送路を介して接続されて構成されており、例えば、各ＯＡＤＭノード１００，２００，３００，４００において波長（挿入波長）λ１，λ２，λ３，λ４の光信号（アド光）がそれぞれリング型ＷＤＭネットワーク（以下、単にリングネットワークという）に挿入され、各ＯＡＤＭノード１００，２００，３００，４００においてＡＯＴＦ５００により自ノードの挿入波長以外の任意の波長λｉ（ｉ＝１〜４）の光信号（ドロップ光）が分岐されるようになっている。

そして、図１６（Ｂ）に示すように、各ノード１００〜４００において、アド光の挿入にはリジェクション・アド・フィルタ６００を使用し、ドロップ光の分岐には光カプラ（ＣＰＬ）７００を使用してＷＤＭ信号の全ての波長のパワーを分岐し、その光をＡＯＴＦ５００に通すことによって所望の波長を選択する。例えば図１７（Ａ）に示すように、ノード１００でアドされた波長λ１の光はノード２００→ノード３００→ノード４００の順に伝送されてゆき、どのノード２００，３００，４００も当該波長λ１の光をドロップすることが可能となる。なお、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示すように、ノード１００でアドした波長λ１の光はリングネットワークを１周して自ノード１００のリジェクション・アド・フィルタ６００で終端（除去）されるため、アド光の多重周回は避けられる。

このようにして、リングネットワークでは任意のノード間で通信が可能になる。即ち、送信波長をノード毎に予め割り当てておき、ノード受信部の波長可変フィルタ５００で受信すべき波長を選択することによって、通信相手を設定している。この方式を用いると、時間単位や分単位での接続パスの設定が容易となり、通信パスの時間貸し（波長貸し）などのサービスに適したネットワークを提供できると考えられる。

また、各ノードの受信波長を同一に設定することにより、１つの送信信号を複数の拠点で受信するマルチキャスト通信や全ノードで受信するブロードキャスト通信が可能となり〔図１７（Ａ）参照〕、今後拡大すると考えられる画像（動画及び静止画の双方を含む）配信や放送型のサービスに適したネットワークを提供できると考えられる。
なお、上述したリングネットワークに関する技術として、例えば下記特許文献１及び２により提案されているものがある。特許文献１には、ＷＤＭ光リングネットワークの複数の光分岐挿入ノードに、それぞれ、予め設定された光波長を割り当てられた挿入ポートと、任意の光波長を選択できる分岐ポートとを設けた構成が開示されており、特許文献２には、ＷＤＭリングネットワークのリングライン上に所定の光波長を除去する周回阻止のためのフィルタが開示されている。
特開昭５５−１６５０４８号公報 特開平１０−１１２７００号公報

しかしながら、従来のリングネットワークでのマルチキャスト通信やブロードキャスト通信においては、図１７（Ａ）に示したように、信号の流れが片方向だけになるという課題がある。一部の伝送プロトコルに対しては、図１７（Ａ）に示す構成でのマルチキャスト通信は可能であるが、近年拡大化するインターネットプロトコル（ＩＰ）に対しては、図１７（Ａ）に示す構成のマルチキャスト通信は不可能である。

即ち、ＩＰではマルチキャスト通信のデータを受け取った旨の確認（ACK）信号を受け取らなくてはならないが、図１７（Ａ）に示す構成では送信ノードによって波長や時間がまちまちになり、マルチキャストを行なったノードでは同じポートでACK信号を正しく受け取ることができないため、ＩＰでのマルチキャスト通信やブロードキャスト通信が行なえないのである。例えば図１７（Ａ）を用いて説明すると、ノード１００から波長λ１で送信された信号はノード２００，３００，４００においてＡＯＴＦ５００で波長λ１を選択することにより同一ポートで受信することは可能であるが、逆にノード２００，３００，４００からそれぞれ異なる波長λ２，λ３，λ４で送信された信号をノード１００において同一ポートで受信することはできない。

したがって、従来構成では光レイヤでのＩＰ信号による画像配信や放送のサービスを行なうことが不可能であるという課題を抱えていた。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、リング型光ネットワークにおいて、ＩＰ等におけるACK信号をマルチキャストあるいはブロードキャスト配信元の光伝送ノードで正しく受信できるようにして、マルチキャスト通信やブロードキャスト通信の拠点となる送信ノード（サーバノード）と、その他の受信ノード（クライアントノード）との間での双方向通信を可能にすることを目的とする。

本発明に関連する技術のリング型光ネットワークにおける信号送受信方法は、複数のアド波長ポート及びドロップ波長ポートを有する光伝送ノードを複数そなえて成るリング型光ネットワークにおいて、複数のクライアントノードとしての光伝送ノードが、それぞれ、一のドロップ波長ポートで同一波長の光を選択して同一の下り信号を受信する一方、一のアド波長ポートから特定波長の光にて上り信号を該リング型光ネットワークに送信し、サーバノードとしての単一の光伝送ノードが、該特定波長の光にて送信された各上り信号を同一のドロップ波長ポートで時分割に受信することを特徴としている。

ここで、該クライアントノードは、該特定波長として該リング型光ネットワーク上の全光伝送ノードに共通の波長の光にて該上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信し、該サーバノードが、前記共通波長の光を選択受信して該タイムスロットの該上り信号を同一の該ドロップ波長ポートで時分割に受信するのが好ましい。また、該サーバノードでは、前記共通波長の光の伝送を遮断するのが好ましい。

さらに、該クライアントノードは、該特定波長として自ノードに固有のアド波長の光にて該上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信し、該サーバノードは、該タイムスロットに同期して一のドロップ波長ポートで受信する波長を切り替えることにより、該クライアントノードから該固有のアド波長の光で送信された各上り信号を同一の該ドロップ波長ポートで時分割に受信してもよい。

また、本発明のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノードは、複数のアド波長ポート及びドロップ波長ポートを有する光伝送ノードであって、一のアド波長ポートから自ノードに固有のアド波長の光にて下り信号を該リング型光ネットワークに送信する送信手段と、自ノード以外の複数のクライアントノードとしての光伝送ノードが特定波長の光にて送信した各上り信号を同一のドロップ波長ポートで時分割に受信する受信手段とをそなえたことを特徴としている。

ここで、該受信手段は、該ドロップ波長ポートで受信する波長の光を選択する波長選択部と、該特定波長として該リング型光ネットワーク上の全光伝送ノードに割り当てられた共通波長の光にて該クライアントノードから予め割り当てられたタイムスロットで送信された各上り信号を、前記共通波長の光を該波長選択部で選択することにより、同一の該ドロップ波長ポートで時分割に受信する共通アド波長時分割受信部とをそなえて構成されてもよい。

また、該受信手段は、該ドロップ波長ポートで受信する波長の光を選択する波長選択部と、該特定波長として該クライアントノードに固有のアド波長の光にて該クライアントノードから予め割り当てられたタイムスロットで送信された各上り信号を、該タイムスロットに同期して該波長選択部での選択波長を切り替えることにより、同一の該ドロップ波長ポートで時分割に受信する選択波長時分割切替受信部とをそなえて構成してもよい。

さらに、本発明のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノードは、複数のアド波長ポート及びドロップ波長ポートを有する光伝送ノードであって、一のドロップ波長ポートで任意の波長の光を選択して下り信号を受信する受信手段と、一のアド波長ポートから特定波長の光にて上り信号を自ノードに予め割り当てられたタイムスロットで該リング型光ネットワークに送信する送信手段とをそなえたことを特徴としている。

ここで、該送信手段は、該アド波長ポートから該リング型光ネットワーク上の全光伝送ノードに共通の波長の光にて該上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信する共通アド波長時分割送信部をそなえて構成してもよいし、該アド波長ポートから自ノードに固有のアド波長の光にて該上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信する固有アド波長時分割送信部をそなえて構成してもよい。

上記の本発明によれば、サーバノードにおいて、同一ドロップポートで複数のクライアントノードからの上り信号を時分割に正しく受信することができるため、ＩＰ等におけるACK信号をマルチキャストあるいはブロードキャスト配信元のサーバノードで正しく受信でき、マルチキャスト通信やブロードキャスト通信の起点となるサーバノードと、その他の複数のクライアントノードとの間での双方向通信が可能となる。

また、サーバノードにおいては、クライアントノードからの上り信号の伝送に用いる共通波長の光を遮断するので、当該共通波長の光のリング型光ネットワークにおける多重周回を防止することができる。

〔Ａ〕第１実施形態の説明
図１は本発明の第１実施形態としてのＷＤＭリングネットワーク（リング型光ネットワーク）の構成を示すブロック図で、この図１に示すＷＤＭリングネットワークは、４台の光伝送ノードとしてのＯＡＤＭノード１−１，１−２，１−３，１−４が光伝送路１０を介してリング状に接続されて構成されており、各ノード１−ｉ（ｉ＝１〜４）には、それぞれ、波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）５及び共通アド波長（λ０）ブロッカスイッチ１１−ｉが設けられている。なお、この図１ではＡＯＴＦ５及び共通アド波長ブロッカスイッチ１１−ｉはいずれも説明の便宜上ノード１−ｉ外に設けられているように示されているが、実際はノード１−ｉ内に実装されるのが通常である。

そして、本実施形態では、全てのノード１−ｉで共通のアド波長（ここでは波長λ０）がそなえられており、各ノード１−ｉの共通アド波長ポートでは、各ノード１−ｉに割り当てられたタイムスロットで時分割多重によりデータ（ＩＰのACK信号等）を送信し、マルチキャスト通信やブロードキャスト通信を行なうノード（例えば、ノード１−１）の受信ポートでは上記タイムスロット毎に時分割多重により他の各ノード１−ｊ（ｊ≠ｉ）から送信されてくるデータを受信する構成になっている（図２参照）。これにより、マルチキャスト通信やブロードキャスト通信を行なうノードで両方向の通信を行なうことが可能になる。

以下、この方式について詳述する。なお、以下において、マルチキャストあるいはブロードキャストしているノードを「親ノード（サーバノード）」、ブロードキャスト信号を受信しているノードを「子ノード（クライアントノード）」、親ノードから子ノードへの信号の流れを「下り」、その逆を「上り」と呼ぶことにする。
下りは従来と同様に全ての子ノードに同じ信号を自ノードに設定されている送信波長（例えば図２に示すように、ノード１−１を親ノードとすると波長λ１）で送信し、子ノード１−２，１−３，１−４側で当該送信波長λ１の信号をＡＯＴＦ（波長選択部）５により選択受信する。上りは信号同士の衝突を避けるためにＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式でのアクセス制御を行なう。即ち、図２に示すように、共通アド波長λ０での各上り信号光が特定のタイムスロット２０−２，２０−３，２０−４に入るように各子ノード１−２，１−３，１−４の送信タイミング制御を行なう。なお、
このアクセス制御は、例えば、ＮＭＳ（Network Management System）等の上位装置が集中的に管理することにより行なってもよいし、各子ノードからの上り信号光がリングネットワーク上で多重される際、互いに衝突しないように親ノード側終端回路が子ノード側終端回路に対して伝送遅延を考慮した送信タイミングを下り回線を用いて送出することにより行なってもよい。

ここで、本実施形態では、各ノード１−ｉは共通アド波長λ０の光をアドすることが可能になっているので、共通アド波長λ０がリングネットワーク上を多重周回することを防ぐ仕組みが必要となる。これを実現するのが上記の共通アド波長ブロッカスイッチ１１−ｉである。即ち、共通アド波長λ０の光のみをブロックしたり共通アド波長λ０を含む全ての波長の光をスルーしたりすることが可能な共通アド波長ブロッカスイッチ（以下、単に「波長ブロッカ」という）１１−ｉを全てのノード１−ｉにそなえることにより、共通アド波長λ０の多重周回を防ぐことが可能となる。

例えば図２に示すように、ノード１−１が親ノードの場合は波長ブロッカ１１−１を共通アド波長λ０の光のみを遮断するブロック設定とし、他の子ノード１−２，１−３，１−４の波長ブロッカ１１−２，１１−３，１１−４はそれぞれ共通アド波長λ０を含む全波長の光を通過させるスルー設定とすることにより、共通アド波長λ０の上り信号光は親ノード１−１の波長ブロッカ１１−１でブロック（他の波長の光はスルー）されてリングネットワーク上の多重周回が防止される。他のノード１−２，１−３又は１−４が親ノードとなる場合も、親ノード１−ｉの波長ブロッカ１１−ｉを共通アド波長λ０のブロック設定とし、他の子ノード１−ｊの波長ブロッカ１１−ｊをスルー設定とすればよい。

このような波長ブロッカ１１−ｉとしては、例えば図３に示すように２つの１×２チャンネルスイッチ１１１，１１２と共通アド波長λ０のみを遮断する薄膜フィルタ１１３とを組み合わせたものを用いることができる。
ここで、１×２チャンネルスイッチ（第１の１×２光スイッチ）１１１は、リング型光ネットワーク上を伝送される光を受けて２つの出力ポートのいずれかに選択的に出力するものであり、薄膜フィルタ（波長フィルタ）１１３は、このスイッチ１１１の一方の出力から共通波長λ０の光のみを遮断するものであり、１×２チャンネルスイッチ（第２の１×２光スイッチ）１１２は、この薄膜フィルタ１１３の出力と１×２チャンネルスイッチ１１１の他方の出力とを選択的に出力するもので、各スイッチ１１１，１１２は同時に同一方向に切り替えられるように構成される。他には、ＡＯＴＦを用いたリジェクションフィルタを用いることもできる。

なお、図１及び図２では、説明を分かり易くするために、送信（アド）ポート数が“２”、受信（ドロップ）ポート数が“１”のノード１−ｉを例示しているが、例えば、送受信ともに４ポートのノード１−ｉの場合は図４に示すような構成を採ればよい。
即ち、共通アド波長を含む４波長分のアド光を合波する送信側１×４光カプラ１２と、この光カプラ１２からの出力光を光伝送路１０にアドする一方、リングネットワークを周回してきた自ノード１−ｉのアド光（共通アド波長を除く）をリジェクトするためのリジェクション・アド・フィルタ１４と、このリジェクション・アド・フィルタ１４の出力光の一部を分岐する光カプラ１５と、この光カプラ１５からの分岐光を４ポート分に分岐する受信側１×４光カプラ１３と、この光カプラ１３の出力光（ドロップポート）毎に設けられた波長選択フィルタ（ＡＯＴＦ）５とをそなえて構成する。

これにより、ＡＯＴＦ５のいずれかにおいて共通アド波長λ０の光を選択すれば、上述したように時分割多重されて送信されてくる子ノード１−ｉからの信号を時分割に受信することが可能となる。
つまり、送信側１×４光カプラ１２及びリジェクション・アド・フィルタ１４は、自ノードが親ノードの場合は、一のアド波長ポートから自ノードに固有のアド波長の光にて下り信号をリング型光ネットワークに送信する送信手段として機能し、自ノードが子ノードの場合は、一のアド波長ポートから共通波長λ０の光にて上り信号を自ノードに予め割り当てられたタイムスロットでリング型光ネットワークに送信する送信手段（共通アド波長時分割送信部）として機能するのである。

一方、１×４光カプラ１３，光カプラ１５及びＡＯＴＦ５は、自ノードが親ノードの場合は、複数の子ノードが共通波長λ０の光にて送信した各上り信号をＡＯＴＦ５で当該波長λ０を選択することにより同一のドロップ波長ポートで時分割に受信する受信手段（共通アド波長時分割受信部）として機能し、自ノードが子ノードの場合は、一のドロップ波長ポートで任意の波長の光を選択して下り信号を受信する受信手段として機能することになる。

（Ａ１）第１変形例の説明
図５は上述したＷＤＭリングネットワークの第１変形例を示すブロック図で、この図５に示すリングネットワークは、ノード１−１，１−２，１−３，１−４間がそれぞれ２芯ファイバ等の２本の光伝送路１０Ａ，１０Ｂを介して接続されるとともに、各ノード１−１，１−２，１−３，１−４に、それぞれ、光伝送路１０Ａ，１０Ｂ毎に設けられたネットワークスイッチ１６Ａ−１，１６Ｂ−１，１６Ａ−２，１６Ｂ−２，１６Ａ−３，１６Ｂ−３，１６Ａ−４，１６Ｂ−４が備えられて構成されている。なお、各ノード１−ｉにそれぞれ共通アド波長λ０（共通アド波長ポート）及び波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）５が備えられている点は上述した実施形態と同様である。

そして、各ノード１−ｉは、それぞれ、自ノード１−ｉに割り当てられているアド波長λｉ及び共通アド波長λ０の光を光カプラにより合波して各光伝送路１０Ａ及び１０Ｂにそれぞれ逆方向へ光カプラによりアドする一方、両光伝送路１０Ａ及び１０Ｂから光カプラによりそれぞれ全波長の光をＡＯＴＦ５に入力して任意の波長の光をドロップできる構成とする。

つまり、この場合、前記の共通アド波長時分割送信部を、アド波長ポートから同一信号を２分岐して前記共通波長の光にてリング型光ネットワークの両方向へ送信するように構成し、前記の共通アド波長時分割受信部を、リング型光ネットワークの両方からの前記共通波長の光を合波して選択受信するように構成するのである。
例えば、アドポート数及びドロップポート数がそれぞれ“４”の場合、各ノード１−ｉは、それぞれ、図８に示すように、共通アド波長λ０を含む４波長の光を２×４光カプラ１２Ａにより合波して光カプラ１４Ａ，１４Ｂにより両光伝送路１０Ａ，１０Ｂへそれぞれ逆方向にアドし、両光伝送路１０Ａ及び１０ＢからＷＤＭ信号を光カプラ１５Ａ，１５Ｂによりそれぞれドロップして２×４光カプラ１２Ｂに入力し、この２×４光カプラ１２で受信ＷＤＭ信号を４分岐してそれぞれＡＯＴＦ５に入力する構成とする。

このような構成を採ることにより、例えば図６に模式的に示すような信号経路で双方向のマルチキャスト通信あるいはブロードキャスト通信が可能になる。ただし、この場合、子ノード１−４の光伝送路１０Ａ側のネットワークスイッチ１６Ａ−４と、親ノード１−１の光伝送路１０Ｂ側のネットワークスイッチ１６Ｂ−１はそれぞれオフ設定（全波長遮断）（他は全てオン設定）になっている（つまり、ノード１−１，１−４間の接続は切断されている）。

即ち、親ノード１−１からは一方の光伝送路１０Ａを通じてアド波長λ１にて下り信号が反時計周りに伝送され（実線矢印参照）、各子ノード１−２，１−３，１−４において、当該波長λ１の信号光をＡＯＴＦ５にて選択受信する。なお、このとき親ノード１−１は、他方の光伝送路１０Ｂにも波長λ１の同じ下り信号をアドするが、ネットワークスイッチ１６Ｂ−１がオフ設定になっているので、子ノード１−４側へは伝送されない。

これに対し、各ノード１−２，１−３，１−４からは、上り信号が共通アド波長λ０の所定のタイムスロット２０−２，２０−３，２０−４で他方の光伝送路１０Ｂを通じて時計回りに伝送され（点線矢印参照）、親ノード１−１において、ＡＯＴＦ５により共通アド波長λ０の光を選択受信することにより、共通アド波長λ０にて所定のタイムスロット２０−２，２０−３，２０−４に時分割多重されて伝送されてくる各子ノード１−２，１−３，１−４の上り信号を時分割に受信する。

なお、各子ノード１−２，１−３，１−４は、それぞれ、光伝送路１０Ａにも共通アド波長λ０の光をアドして逆方向へ伝送するが、子ノード１−４のネットワークスイッチ１６Ａ−４がオフ設定になっているため、親ノード１−１が光伝送路１０Ａを通じて逆方向からも同じ共通アド波長λ０の光を受信することはない。
つまり、子ノード１−４の光伝送路１０Ａ側のネットワークスイッチ１６Ａ−４と、親ノード１−１の光伝送路１０Ｂ側のネットワークスイッチ１６Ｂ−１とをそれぞれオフ設定にすることは、下り信号波長λ１及び上り信号波長（共通アド波長）λ０の光の多重周回防止と両光伝送路１０Ａ及び１０Ｂからの同じ信号の重複受信防止とが同時に実現されることを意味する。これは、各ノード１−ｉには、同じ信号の多重周回及び重複受信を防止するのに図４により前述したようなリジェクション・アド・フィルタ１４を用いる必要がなく、必要なネットワークスイッチ１６Ａ−ｉ，１６Ｂ−ｉのオン／オフ設定のみで対応することができることを意味している。

以上のようにして、本変形例においても、親ノード１−１と子ノード１−２，１−３，１−４との間の双方向のマルチキャスト通信やブロードキャスト通信を実現することが可能となる。なお、他のノード１−２，１−３，１−４が親ノードとなる場合も、適宜、必要なネットワークスイッチ１６Ａ−ｉ，１６Ｂ−ｉのオン／オフ設定を行なえばよい。
また、このようなネットワーク構成の場合には、例えば図７に示すように、ネットワークの一部が破損（ファイバ切断）等により通信不能になった場合（ノード１−２，１−３間の光伝送路１０Ａ，１０Ｂが切断した場合）にも、ノード１−２のネットワークスイッチ１６Ａ−２及びノード１−３のネットワークスイッチ１６Ｂ−３をオフ設定に切り替える（他はオン設定）ことにより、図７中に示すような信号経路でプロテクションラインへの切り替えを可能にしつつ、双方向のマルチキャスト通信やブロードキャスト通信を実現することができる。

即ち、親ノード１−１からの下り信号（マルチキャスト信号あるいはブローキャスト信号）はアド波長λ１の光にて各光伝送路１０Ａ及び１０Ｂ経由で子ノード１−２及び１−４側の両方向へ伝送され（実線矢印参照）、各子ノード１−２，１−３，１−４において、それぞれＡＯＴＦ５により選択受信され、各子ノード１−２，１−３，１−４からの上り信号は、順次、共通アド波長λ０の光にて時分割多重されて光伝送路１０Ｂを時計回りに伝送されてゆき（点線矢印参照）、親ノード１−１において、ＡＯＴＦ５により共通アド波長λ０の光がドロップされて時分割に受信される。なお、他のノード間の通信が不通になった場合も、同様に、不通となった光伝送路１０Ａ，１０Ｂのネットワークスイッチ１６Ａ−ｉ，１６Ｂ−ｉをオフ設定とし他をオン設定にすればよい。

以上のように、上述した実施形態及びその変形例によれば、以下のことを低コストで小型に実現することが可能となる。
(1)共通アド波長λ０とＴＤＭＡ方式とを用いた子ノード１−ｊのアクセス制御により、親ノード１−ｉは、同一ドロップポートで子ノード１−ｊからの上り信号を正しく受信することができるため、ＩＰ等におけるACK信号の必要な信号を光レイヤでマルチキャストあるいはブロードキャスト配信することが可能となる。即ち、ＩＰ等におけるACK信号をマルチキャストあるいはブロードキャスト配信元の親ノードで正しく受信でき、マルチキャスト通信やブロードキャスト通信の起点となる親ノード（送信ノード）と、その他の子ノード（受信ノード）との間での双方向通信が可能となる。したがって、ＩＰ等における画像（動画及び静止画の双方を含む）配信や放送型のサービスに適したネットワークを提供することが可能となる。

(2)任意のノード１−ｉが親ノードとしてマルチキャストやブロードキャストすることが可能となる。即ち、図２，図６，図７ではノード１−１が親ノードとしてマルチキャスト信号（又はブロードキャスト信号）を共通アド波長λ０で送信し、その他の子ノード１−１，１−２，１−３で受信する場合について説明したが、ブロック設定にする波長ブロッカ１１−ｉやオフ設定にするネットワークスイッチ１６Ａ−ｉ，１６Ｂ−ｉの位置を適宜変更することにより、どのノード１−ｉからでもマルチキャスト通信あるいはブロードキャスト通信を行なうことが可能となる。

（Ａ２）第２変形例の説明
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は上述した実施形態の第２変形例を示すブロック図で、図９（Ａ）は現用（ワーク）リングネットワークの構成、図９（Ｂ）は予備（プロテクション）リングネットワークの構成をそれぞれ示している。これらの図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、ワークリングネットワーク１Ｗ及びプロテクションリングネットワーク１Ｐは、それぞれ、ＷＤＭ信号の伝送方向が互いに逆方向に設定されることを除いて図１に示すリングネットワークと同一の構成を有しており、例えば図１０に示すように、各ノード１−ｉにおいて、共通アド波長λ０及び予め設定されているアド波長λ１，λ２，λ３又はλ４の光をそれぞれ光カプラ６により２分岐して一方をワークリングネットワーク１Ｗの光伝送路１０、他方をプロテクションリングネットワーク１Ｐの光伝送路１０にそれぞれアドする一方、両リングネットワーク１Ｗ及び１Ｐを互いに逆方向に伝送されるＷＤＭ信号から任意の同じ波長λｉの光をＡＯＴＦ５によりそれぞれ選択受信し、これら２系統のドロップ波長λｉの光のいずれか一方をワーク／プロテクション切換スイッチ７により選択する構成とする。

これにより、ＯＵＰＳＲ（Optical Unidirectional Path Switched Ring）が構成される。即ち、例えば図１１（Ａ）に模式的に示すように、通常運用時には、送信端であるノード１−１から各リングネットワーク１Ｗ及び１Ｐ経由で双方向にＷＤＭ信号を伝送し、受信端であるノード１−３において、各リングネットワーク１Ｗ及び１Ｐ経由で両方向から受信される同一波長λｉの光のいずれか一方（例えば、信号品質の良い方）をワーク／プロテクション切換スイッチ７によって選択する設定としておく。

そして、例えば図１１（Ｂ）に模式的に示すように、ノード１−１，１−２間で障害が発生して通信が不通になった場合は、ノード１−３において、ワーク／プロテクション切換スイッチ７が切り替えられてそれまでとは異なる方向からの波長λｉの光を選択受信する。なお、かかる伝送路切替は、例えば５０ｍｓ（ミリ秒）以下の短時間で実行される。また、他のノード間で障害が発生した場合も、受信端であるノード１−ｉにおいて、ワーク／プロテクション切換スイッチ７を切り替えることで対応可能である。

（Ａ３）第３変形例の説明
上記の例では、ワークリングネットワーク１Ｗとプロテクションリングネットワーク１ＰとでＯＵＰＳＲを構成したが、例えば図１２に示すように、ＯＢＬＳＲ（Optical Bi-directional Line Switched Ring）を構成することも可能である。即ち、図１０により上述した光カプラ６に代えて、それぞれ、ワーク／プロテクション切換スイッチ８を設けて、各リングネットワーク１Ｗ及び１Ｐのいずれか一方に選択的に共通アド波長λ０及びアド波長λ１，λ２，λ３又はλ４の光をそれぞれ送信できる構成とする。なお、他の構成要素（既述の符号と同一符号を付した部分）は、いずれも特に断らない限り、既述のものと同一もしくは同様のものである。

これにより、例えば図１３（Ａ）に模式的に示すように、通常運用時には、ノード１−１からワーク／プロテクション切換スイッチ８をワークリングネットワーク１Ｗ側に切り替えて当該リングネットワーク１Ｗ経由で共通アド波長λ０を含むＷＤＭ信号を反時計周りに伝送し、ノード１−３において、ワーク／プロテクション切換スイッチ７によりワークリングネットワーク１Ｗ側からＡＯＴＦ５で選択受信される波長λｉの光を選択する設定としておく。

そして、例えば図１３（Ｂ）に模式的に示すように、ノード１−１，１−２間で障害が発生した場合は、ノード１−１において、ワーク／プロテクション切換スイッチ８を切り替えることにより、プロテクションリングネットワーク１Ｐ経由で共通アド波長λ０を含むＷＤＭ信号をそれまでとは逆方向（時計周り）に伝送し、ノード１−３において、ワーク／プロテクション切換スイッチ７によりプロテクションリングネットワーク１Ｐ側からＡＯＴＦ５で選択受信される波長λｉの光を選択する。なお、各ノード１−１，１−３での上記伝送路切替についても、例えば５０ｍｓ（ミリ秒）以下の短時間で実行される。なお、他のノード間で障害が発生した場合も、送信端及び受信端の各ノードにおいて、ワーク／プロテクション切換スイッチ７，８を切り替えることで対応可能である。

以上のように、上記の第２及び第３変形例によれば、任意のノード１−ｉ間で双方向のマルチキャスト通信やブロードキャスト通信を実現したリングネットワークを冗長化してＯＵＰＳＲやＯＢＬＳＲを構成することにより、当該通信の信頼性をも向上することが可能となる。
〔Ｂ〕第２実施形態の説明
図１４は本発明の第２実施形態としてのＷＤＭリングネットワークの構成を示すブロック図で、この図１４に示すＷＤＭリングネットワークは、共通アド波長λ０を用いることなく、第１実施形態と同様に、任意のノード１−ｉ間で双方向のマルチキャスト通信あるいはブロードキャスト通信を実現するものである。

具体的には、各子ノード１−ｊに固有のアド波長（λｊ）ポートでは、各子ノード１−ｊに割り当てられたタイムスロットで上り信号を時分割多重により送信し、マルチキャストあるいはブロードキャスト配信を行なう親ノード１−ｉの受信（ドロップ波長）ポートでは当該タイムスロットのタイミングと同期してＡＯＴＦ５での選択波長を順次変更することにより、各子ノード１−ｊからそれぞれに固有のアド波長λｊにて送信されてくる上り信号を時分割に受信するようにする。

例えば図１５に模式的に示すように、親ノード１−１からは第１実施形態と同様に、当該ノード１−１に固有のアド波長λ１で下り信号を各子ノード１−２，１−３，１−４に配信する一方、各子ノード１−２，１−３，１−４からは上り信号をそれぞれに固有のアド波長λ２，λ３，λ４にて所定のタイムスロットに挿入して送信する。つまり、この場合、子ノード１−１，１−３，１−４は、それぞれ、一のアド波長ポートから自ノード１−２，１−３，１−４に固有の波長の光にて上り信号を自ノードに予め割り当てられたタイムスロットでリング型光ネットワークに送信する送信手段（固有アド波長時分割送信部）をそなえている。

これに対し、親ノード１−１では、光伝送路１０を伝送されるＷＤＭ信号がＡＯＴＦ５に入力され、このＡＯＴＦ５での選択波長を上記タイムスロットに同期して波長λ４→λ３→λ２と切り替えてゆくことにより、各子ノード１−２，１−３，１−４からの上り信号を正しく受信することができる。つまり、親ノード１−１は、子ノード１−２，１−３，１−４に固有のアド波長の光にてそれぞれから予め割り当てられたタイムスロットで送信された各上り信号を、そのタイムスロットに同期してＡＯＴＦ５での選択波長を切り替えることにより、同一のドロップ波長ポートで時分割に受信する受信手段（選択波長時分割切替受信部）をそなえている。

なお、ノード１−１以外のノード１−２，１−３又は１−４が親ノードの場合も当該親ノードにおいて上述のごとくＡＯＴＦ５の選択波長切替を行なえばよい。
このように、本実施形態によれば、各子ノード１−ｊからは、それぞれに固有のアド波長λｊにて上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信し、マルチキャストあるいはブロードキャスト配信を行なう親ノード１−ｉにおいて、当該タイムスロットのタイミングと同期してＡＯＴＦ５での選択波長を順次変更することにより、各子ノード１−ｊからそれぞれに固有のアド波長λｊにて送信されてくる上り信号を正しく受信できるので、共通アド波長λ０を用いることなくＷＤＭ伝送における波長の有効利用を図りつつ、任意のノード１−ｉ間で双方向のマルチキャスト通信あるいはブロードキャスト通信を実現することができる。

〔Ｃ〕その他
なお、上述した例で示したリング型ネットワークにおけるノード数や波長数はあくまでも一例にすぎず、これらを変更しても上記と同様の作用効果を得ることができることはいうまでもない。
また、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

例えば、共通波長λ０で上り信号を送信する場合には、タイムスロットによるアクセス制御ではなく非同期通信モード（ＡＴＭ）セルによるアクセス制御を行なってもよい。この場合、各ＡＴＭセルに送信元である子ノードの識別情報等をヘッダ等に設定しておけば、親ノードは上り信号の送信元を識別することができるので、上記と同様に、双方向のマルチキャスト通信あるいはブロードキャスト通信を実現できる。

また、共通波長λ０はACK信号以外にも、例えば、空き時間等においてユーザ信号や保守監視制御信号等の伝送に用いることもできる。
〔Ｄ〕付記
（付記１）
複数のアド波長ポート及びドロップ波長ポートを有する光伝送ノードを複数そなえて成るリング型光ネットワークにおいて、
複数のクライアントノードとしての光伝送ノードが、それぞれ、一のドロップ波長ポートで同一波長の光を選択して同一の下り信号を受信する一方、一のアド波長ポートから特定波長の光にて上り信号を該リング型光ネットワークに送信し、
サーバノードとしての単一の光伝送ノードが、該特定波長の光にて送信された各上り信号を同一のドロップ波長ポートで時分割に受信することを特徴とする、リング型光ネットワークにおける信号送受信方法。

（付記２）
該クライアントノードが、該特定波長として該リング型光ネットワーク上の全光伝送ノードに共通の波長の光にて該上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信し、
該サーバノードが、前記共通波長の光を選択受信して該タイムスロットの該上り信号を同一の該ドロップ波長ポートで時分割に受信することを特徴とする、付記１記載のリング型光ネットワークにおける信号送受信方法。

（付記３）
該サーバノードにおいて、前記共通波長の光の伝送を遮断することを特徴とする、付記１又は２に記載のリング型光ネットワークにおける信号送受信方法。
（付記４）
該クライアントノードが、該特定波長として自ノードに固有のアド波長の光にて該上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信し、
該サーバノードが、該タイムスロットに同期して一のドロップ波長ポートで受信する波長を切り替えることにより、該クライアントノードから該固有のアド波長の光で送信された各上り信号を同一の該ドロップ波長ポートで時分割に受信することを特徴とする、付記１記載のリング型光ネットワークにおける信号送受信方法。

（付記５）
リング型光ネットワークに用いられる、複数のアド波長ポート及びドロップ波長ポートを有する光伝送ノードであって、
一のアド波長ポートから自ノードに固有のアド波長の光にて下り信号を該リング型光ネットワークに送信する送信手段と、
自ノード以外の複数のクライアントノードとしての光伝送ノードが特定波長の光にて送信した各上り信号を同一のドロップ波長ポートで時分割に受信する受信手段とをそなえたことを特徴とする、リング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

（付記６）
該受信手段が、
該ドロップ波長ポートで受信する波長の光を選択する波長選択部と、
該特定波長として該リング型光ネットワーク上の全光伝送ノードに割り当てられた共通波長の光にて該クライアントノードから予め割り当てられたタイムスロットで送信された各上り信号を、前記共通波長の光を該波長選択部で選択することにより、同一の該ドロップ波長ポートで時分割に受信する共通アド波長時分割受信部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記５記載のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

（付記７）
該受信手段が、
該ドロップ波長ポートで受信する波長の光を選択する波長選択部と、
該特定波長として該クライアントノードに固有のアド波長の光にて該クライアントノードから予め割り当てられたタイムスロットで送信された各上り信号を、該タイムスロットに同期して該波長選択部での選択波長を切り替えることにより、同一の該ドロップ波長ポートで時分割に受信する選択波長時分割切替受信部とをそなえて構成されたことを特徴とする、付記５記載のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

（付記８）
リング型光ネットワークに用いられる、複数のアド波長ポート及びドロップ波長ポートを有する光伝送ノードであって、
一のドロップ波長ポートで任意の波長の光を選択して下り信号を受信する受信手段と、
一のアド波長ポートから特定波長の光にて上り信号を自ノードに予め割り当てられたタイムスロットで該リング型光ネットワークに送信する送信手段とをそなえたことを特徴とする、リング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

（付記９）
該送信手段が、
該アド波長ポートから該リング型光ネットワーク上の全光伝送ノードに共通の波長の光にて該上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信する共通アド波長時分割送信部をそなえて構成されたことを特徴とする、付記８記載のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

（付記１０）
該送信手段が、
該アド波長ポートから自ノードに固有のアド波長の光にて該上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信する固有アド波長時分割送信部をそなえて構成されたことを特徴とする、付記８記載のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

（付記１１）
該リング型光ネットワーク上の他の光伝送ノードからの前記共通波長の光を遮断又は通過させる共通アド波長ブロッカスイッチをさらにそなえたことを特徴とする、付記６又は９に記載のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。
（付記１２）
該共通アド波長ブロッカスイッチが、
該リング型光ネットワーク上を伝送される光を受けて２つの出力のいずれかに選択的に出力する第１の１×２光スイッチと、
該第１の光スイッチの一方の出力から前記共通波長の光のみを遮断する波長フィルタと、
該波長フィルタの出力と該第１の光スイッチの他方の出力とを選択的に出力する第２の１×２光スイッチとをそなえて構成されたことを特徴とする、付記１１記載のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

（付記１３）
該共通アド波長時分割送信部が、
該アド波長ポートから同一信号を２分岐して前記共通波長の光にて該リング型光ネットワークの両方向へ送信するように構成されたことを特徴とする、付記９記載のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

（付記１４）
該共通アド波長時分割受信部が、
該リング型光ネットワークの両方からの前記共通波長の光を合波して選択受信するように構成されたことを特徴とする、付記６記載のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

（付記１５）
該リング型光ネットワーク上を伝送される光を遮断又は通過させるネットワークスイッチをさらにそなえたことを特徴とする、付記１３又は１４に記載のリング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

以上のように、本発明によれば、サーバノードにおいて、同一ドロップポートで複数のクライアントノードからの上り信号を時分割に正しく受信することができるため、ＩＰ等におけるACK信号をマルチキャストあるいはブロードキャスト配信元のサーバノードで正しく受信でき、マルチキャスト通信やブロードキャスト通信の起点となるサーバノードと、その他の複数のクライアントノードとの間での双方向通信が可能となる。したがって、光通信技術分野において画像配信や放送型のサービスに適した光ネットワークを実現するのに極めて有用と考えられる。

本発明の第１実施形態としてのＷＤＭリングネットワーク（リング型光ネットワーク）の構成を示すブロック図である。 図１に示すネットワークの動作（信号送受信方法）を説明すべくネットワーク上の信号経路を模式的に示す図である。 図１及び図２に示す共通アド波長ブロッカスイッチの構成を示すブロック図である。 図１及び図２に示すＯＡＤＭノードの要部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態のＷＤＭリングネットワークの第１変形例を示すブロック図である。 図５に示すネットワークの動作（信号送受信方法）を説明すべくネットワーク上の信号経路を模式的に示す図である。 図５に示すネットワークの動作（障害発生時）を説明すべくネットワーク上の信号経路を模式的に示す図である。 図５に示すＯＡＤＭノードの要部の構成を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第１実施形態の第２変形例を示すブロック図で、（Ａ）は現用（ワーク）リングネットワークの構成を示すブロック図、（Ｂ）は予備（プロテクション）リングネットワークの構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例に係るＯＵＰＳＲの構成を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図１０に示すＯＵＰＳＲの動作を説明するための図で、（Ａ）は通常運用時、（Ｂ）は障害発生時の動作をそれぞれ示す図である。 本発明の第１実施形態の第３変形例に係るＯＢＬＳＲの構成を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図１２に示すＯＢＬＳＲの動作を説明するための図で、（Ａ）は通常運用時、（Ｂ）は障害発生時の動作をそれぞれ示す図である。 本発明の第２実施形態としてのＷＤＭリングネットワーク（リング型光ネットワーク）の構成を示すブロック図である。 図１４に示すネットワークの動作（信号送受信方法）を説明すべくネットワーク上の信号経路を模式的に示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ従来技術を示すブロック図で、（Ａ）は従来のリング型ＷＤＭネットワークの構成を示すブロック図、（Ｂ）は（Ａ）に示すＯＡＤＭノードの要部の構成を示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ従来のリング型ＷＤＭネットワークにおけるマルチキャスト通信あるいはブロードキャスト通信時の動作を説明するための図である。

符号の説明

１Ｗ ワークリングネットワーク
１Ｐ プロテクションリングネットワーク
１−１，１−２，１−３，１−４ ＯＡＤＭノード（光伝送ノード）
５ ＡＯＴＦ（波長選択部）
６，１４Ａ，１４Ｂ，１５，１５Ａ，１５Ｂ 光カプラ
７，８ ワーク／プロテクション切換スイッチ
１０，１０Ａ，１０Ｂ 光伝送路
１１−１，１１−２，１１−３，１１−４ 共通アド波長ブロッカスイッチ
１１１ １×２チャンネルスイッチ（第１の１×２光スイッチ）
１１２ １×２チャンネルスイッチ（第２の１×２光スイッチ）
１１３ 薄膜フィルタ（波長フィルタ）
１２，１３ １×４光カプラ
１２Ａ，１２Ｂ ２×４光カプラ
１４ リジェクション・アド・フィルタ
１６Ａ−１，１６Ａ−２，１６Ａ−３，１６Ａ−４，１６Ｂ−１，１６Ｂ−２，１６Ｂ−３，１６Ｂ−４ ネットワークスイッチ
２０−２，２０−３，２０−４ タイムスロット

Claims (3)

1. 複数のアド波長ポート及びドロップ波長ポートを有する光伝送ノードを複数そなえて成るリング型光ネットワークにおいて、
   複数のクライアントノードとしての光伝送ノードが、それぞれ、一のドロップ波長ポートで同一波長の光を選択して同一の下り信号を受信する一方、一のアド波長ポートから特定波長の光にて上り信号を該リング型光ネットワークに送信し、
   サーバノードとしての単一の光伝送ノードが、該特定波長の光にて送信された各上り信号を同一のドロップ波長ポートで時分割に受信し、
   該クライアントノードが、該特定波長として自ノードに固有のアド波長の光にて該上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信し、
   該サーバノードが、該タイムスロットに同期して一のドロップ波長ポートで受信する波長を切り替えることにより、該クライアントノードから該固有のアド波長の光で送信された各上り信号を同一の該ドロップ波長ポートで時分割に受信することを特徴とする、リング型光ネットワークにおける信号送受信方法。
2. リング型光ネットワークに用いられる、複数のアド波長ポート及びドロップ波長ポートを有する光伝送ノードであって、
   一のアド波長ポートから自ノードに固有のアド波長の光にて下り信号を該リング型光ネットワークに送信する送信手段と、
   自ノード以外の複数のクライアントノードとしての光伝送ノードが特定波長の光にて送信した各上り信号を同一のドロップ波長ポートで時分割に受信する受信手段とをそなえ、
   該受信手段が、
   該ドロップ波長ポートで受信する波長の光を選択する波長選択部と、
   該特定波長として該クライアントノードに固有のアド波長の光にて予め割り当てられたタイムスロットで該クライアントノードから送信された各上り信号を、該タイムスロットに同期して該波長選択部での選択波長を切り替えることにより、同一の該ドロップ波長ポートで時分割に受信する選択波長時分割切替受信部とをそなえて構成されたことを特徴とする、リング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。
3. リング型光ネットワークに用いられる、複数のアド波長ポート及びドロップ波長ポートを有する光伝送ノードであって、
   一のドロップ波長ポートで任意の波長の光を選択して下り信号を受信する受信手段と、
   一のアド波長ポートから特定波長の光にて上り信号を自ノードに予め割り当てられたタイムスロットで該リング型光ネットワークに送信する送信手段とをそなえ、
   該送信手段が、
   該アド波長ポートから自ノードに固有のアド波長の光にて該上り信号を予め割り当てられたタイムスロットで送信する固有アド波長時分割送信部をそなえて構成されたことを特徴とする、リング型光ネットワークに用いられる光伝送ノード。

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