JP4574947B2 - フレキシブルなｗｄｍリングネットワーク - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、２００１年３月９日出願のスウェーデン国特許出願番号０１００８０８−６、及び２００１年５月４日出願の米国予備出願番号６０／２８８，４３２に基づく優先権及びその利益を主張するものであり、それらの全ての記載は本願に参照によって組み込まれる。

技術分野
本発明は、ネットワークのノードへ接続されたクライアント装置間における選択的な接続が可能な、フレキシブルなＷＤＭリングネットワークに関する。

背景
情報通信のための光ファイバネットワークにおいて、周波数分割多重方式（ＷＤＭ）は、一つの光ファイバー上で複数の独立した光信号を同時に伝送するのに用いられる方法である。ＷＤＭはポイントツーポイント通信やマルチポイントツーマルチポイント通信に用いられる。ポイントツーポイント通信では、２つのノードが、各々ファイバーの各端部に接続されることにより互いに接続される。また、マルチポイントツーマルチポイント通信では、１つ又は１対のファイバー上の伝送容量を複数のノードが共有する。一般に、マルチポイントツーマルチポイント通信の場合、各ファイバは閉ループ、即ち連続的なリングを形成する。これは、ファイバあるいはその他の設備の故障の場合に、１組のノード間に２つの異なるルートを提供するためである。終端ノードが異なる場所に位置するバスネットワークも可能である。そのようなリングあるいはバス型のＷＤＭネットワークにおけるアド−ドロップノード（add-drop node）の例は、欧州特許出願公開第０９０５９３６Ａ２号（特許文献１）に開示されている。

図１に、典型的なＷＤＭリングネットワークの概略図を示す。２本のファイバ内の情報を搬送する信号、即ちトラフィックは、互いに異なる方向へ伝搬する。一般に、ネットワーク階層における上位（コアリング）における伝送パターンはメッシュ型である。メッシュ型では、各ノードは、当該リングに接続されている他の大部分のノードの各々と専用の波長チャンネルを介して直接的にアクセスする。また、ネットワーク階層の下位、エンドユーザにより近い部分（アクセスリング）における伝送パターンは、一般にハブ型である。ハブ型では、一つの中央ノード、ハブノードあるいはメインノードが、サテライトノードとも称される他の小ノードの各々と、各サテライトノードに専用の波長チャンネルを通じて直接的に接続される。サテライトノードに波長チャンネルを割当て、サテライトノード間で直接に信号を伝送するようなことはしない。ハブ型のＷＤＭリングの例を図２に示す。図２では、説明を簡潔にするために、１つのファイバリングを示す。通常は反対方向に信号を伝搬する２つのファイバリングが設けられ、これら２つのファイバリングに含まれるファイバリングの破損時に備えるための冗長性を提供している。

ハブノード内の複数の発光素子は、一般には半導体レーザであるが、各々特定の波長チャンネルで光を伝送する。図２の例では、ハブ内の７つのトランスミッタが波長チャンネル番号１〜７で光を送信する。これらの全ての信号は、ハブノードのマルチプレクサにおいてリングファイバ上に光学的に多重化され、そのリングファイバをノードＡに向かって伝搬するコンポジット光信号（composite light signal）を生成する。ノードＡにおいて、チャンネル番号１の信号が導かれると、そこでドロップフィルタＮｏ．１によりドロップされる。ドロップフィルタＮｏ．１は、当該ノードのＷＤＭレシーバ（Ｒｘ）に接続された短いファイバ長或いはドロップファイバと通信する。ドロップフィルタＮｏ．１はコンポジット信号からチャンネル１をデマルチプレクスし、それを低光損失でドロップファイバへ提供するとともに、チャンネル番号１の光がリングファイバ内をそれより先へ伝搬することを阻止する。一方、その他の全ての波長チャンネルの信号は、ドロップフィルタＮｏ．１を低光損失で通過し、リングファイバを進む。ノードＡからハブノードへの応答は、例えばノードＡ内のレーザのような、ＷＤＭトランスミッタ（Ｔｘ）によって、波長チャンネル番号１と同じ波長の光信号で送られる。この波長チャンネル番号１の信号は、アドフィルタＮｏ．１において、リングファイバを伝搬するコンポジット光信号に低光損失で加えられる。チャンネル番号１以外の全チャンネルの信号は、アドフィルタを低光損失で通過し、リングファイバを進む。

同様にして、チャンネル番号２、３の信号はそれぞれノードＢのドロップフィルタＮｏ．２、３によってドロップされ、ノードＢからの応答信号はそれらのチャンネルと同じ波長で送信され、アドフィルタＮｏ．２、３においてリングファイバ内のトラフィックにアドされる。

ノードＣでは、チャンネル番号４〜７の信号に対して、基本的に同様の機能が実行される。しかしながら、この場合では、チャンネル番号４〜７の波長範囲をカバーする単一のバンドドロップフィルタＮｏ．４−７が用いられ、リングファイバ内のトラフィックより４つのチャンネル全てを同時にドロップする。これら４つのチャンネルは、続いてデマルチプレクサ内で個々の波長チャンネルへとデマルチプレクスされ、その後ＷＤＭレシーバによって受信される。同様に、ＷＤＭトランスミッタから伝送された波長チャンネル番号４〜７の信号は、まず、第１のコンポジット信号を形成するべく多重化され、この第１のコンポジット信号はバンドアドフィルタＮｏ．４−７によってリングファイバ内を伝搬するコンポジット信号へ加えられる。

複数の波長チャンネルを用いるノードにおいて、バンドドロップ及びバンドアドフィルタを用いることの利点は、当該ノードをそのまま通り抜けるチャンネルの信号、即ちエクスプレスチャンネル（express channels）に対する光学的損失が最小化されることである。このことは、上記引用した欧州特許出願公開第０９０５９３６号（特許文献１）に記載されている。

上述したように、ＷＤＭリングネットワークには、通常は２つのリングファイバが提供され、それぞれが伝搬方向を有する。よって、通常は、サテライトノードからの信号は、ハブノードからの信号が受信されるファイバと同じファイバには加えられず、サテライトノードからの信号は他のリングファイバ上をハブノードへ向かって送り返される。すなわち、その信号は、サテライトノードで受信した信号のパスに並行するパスに沿って伝搬する。他のパスは、応答パスでもあり、ハブからの信号が受信されるリングファイバ上をたどり続ける。このパスは、図２を参照して説明したように、通常は、保護目的にのみ用いられる。こうして、何らかの理由によって並行なリターン経路を用いることができない場合にそれが用いられる。

現在のところ、ＷＤＭネットワークにおける光接続は固定されている。すなわち、一度あるトランスミッタレーザが用いられると、そのレシーバの位置も決定される。

ルーティングが必要な場合、現状では、信号が伝送素子に到達する前のクロス接続（closs connect）により実現されている。フレキシブルな接続を有するそのようなネットワークの例を図３に示す。ここで、ハブ内のＮ個のクライアント装置（client equipment）が、異なるサテライトノードに接続されたＮ個の他のクライアント装置と通信できるものとする。図３では、Ｎ＝７である。ネットワークにおいて、全てのＷＤＭトランスミッタ／レシーバ対に対して１つのクライアント装置が存在するべきであるが、簡潔化のためにいくつかのみを示してある。

Ｎ×Ｎサイズのクロス接続要素（closs-connect element）、すなわちＮ個の入力ポートとＮ個の出力ポートを有するクロス接続要素がクライアントのトランスミッタとＷＤＭトランスミッタとの間、あるいはクライアントのトランスミッタと最終送信トランスポンダＴＥＴ（transmit end transponder）との間に接続される場合、全てのクライアントトランスミッタはあらゆるＷＤＭトランスミッタに接続可能であり、従って、ＷＤＭリングにおける固定された波長ルーティング機能を介して、それぞれのクライアントレシーバが接続されるネットワーク内のいずれのＷＤＭレシーバにも接続される。

サテライトノードにおける各トランスミッタからの信号は、ＷＤＭリングネットワークを経てハブノードのそれぞれのＷＤＭレシーバあるいはシーブエンド中継器ＲＥＴへと、波長によりルート付けされる。ＷＤＭレシーバもしくはレシーブエンド中継器と、ハブノード内のクライアントレシーバとの間に、Ｎ×Ｎサイズのクロス接続要素が接続されている場合、ハブ内のあらゆるＷＤＭレシーバによって受信される信号はハブノード内のいずれのクライアントレシーバへも送信され得る。これにより、サテライトノード内のあらゆるＷＤＭトランスミッタからの信号を、ハブノード内のあらゆるクライアントレシーバへ到達させることができる。

このようにして、ハブ内のクロス接続要素によって、ハブノード内の全てのクライアント装置からサテライトノード内の全てのクライアント装置へのフレキシブルな双方向接続が可能となる。

クライアント装置の位置は、ハブノード内である必要はない。そのようなクライアント装置はさらに遠くに配置でき、他のネットワーク例えば光ネットワークを経由して、ハブと通信する信号を持つことができる。

クロス接続要素は全てが光学的なものでもよいし、電気的なスイッチコアを含んでいてもよい。

ルーセントテクノロジー社（Lucent Technologies）による、欧州特許出願公開第１０６５８２０号（特許文献２）（発明者：コロトキー（Korotky）及びヴェゼルカ（Veselka））、には、アド／ドロップ機能を有するネットワーク要素を含み、特別なあるいはハブとして動作するネットワークエレメントが存在しないＷＤＭリングネットワークが開示されている。特に、アド／ドロップ要素は波長チャンネルをドロップしたりアドしたりするためのファイバリングにおいて直接に接続されるブロードバンドカプラを有することができる。

国際公開第００／７６１０５号（特許文献３）、出願人：アストラルポイントコミュニケーションズ（Astral Point Communications）、発明者：ハチソン、ミラー（Hutchison、Miller）、においては、例えばリングを形成するべく、光ファイバによって相互接続された複数のノードを有するＷＤＭ光通信システムが開示されている。しかし、このシステムにおいては、ハブとして動作する特別なノードがない。ノードにおいて、一つ以上の隣接する波長バンド内の波長をドロップするのにバンドドロップフィルタが用いられる。ここで、各々の波長バンドはチャンネルに割当てられた複数の個別の波長を有している。

欧州特許出願公開第１００９１２０号（特許文献４）、出願人：ノーテルネットワークス（Nortel Networks）、発明者：ダナガー（Danagher）、ソルヘイム（Solheim）、ソマニ（Somani）において、リングタイプを形成し得るオプティカルＷＤＭネットワークにおいて使用されるマルチチャンネルオプティカルアド／ドロップマルチプレクサ／デマルチプレクサＯＡＤＭが開示されている。ＯＡＤＭは、バンドドロップフィルタとして動作するデマルチプレクサを備える。バンドドロップフィルタは、隣接する複数の波長チャンネルをフィルタリングして除去し、残りの波長チャンネルをデマルチプレクサを通過させる。
欧州特許出願公開第０９０５９３６号明細書 欧州特許出願公開第１０６５８２０号明細書 国際公開第００／７６１０５号パンフレット 欧州特許出願公開第１００９１２０号明細書

［要約］
本発明の目的は、メインノードに接続されたクライアント装置とネットワークのサテライドノードに接続されたクライアント装置のいずれかとの間の接続が要望通りに或いは選択された通りに確立され得る、フレキシブルなＷＤＭリングネットワークを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、メッシュドネットワーク（meshed network）に組み込まれ得るハブノードを有したフレキシブルなＷＤＭリングネットワークを提供することにある。

例えばハブタイプのネットワークのような、メインノードを有するＷＤＭリングネットワークにおいて、メインノードに接続されたクライアント装置はサテライトノードに接続されたクライアント装置と通信することができる。ここで、波長チャンネルの数はサテライトノード側のクライアント装置の数と等しく、チューナブル光トランスミッタ或いは通信に用いる波長チャンネルを選択する単一チャンネルバンドパスフィルタによって用いられる波長チャンネルが選択される。

こうして、そのようなネットワークにおいて、クロス接続要素を用いることなく、ＷＤＭネットワークにおけるフレキシブルな接続が達成される。

更なる本発明の目的及び利点は、後述の記載において述べられ、その説明から明らかであり、或いは本発明の実施により確認される。本発明の目的や利点は、特に添付の請求の範囲で示される方法、プロセス、期間及び組み合わせの手段によって実現され、取得される。

実施形態
図１に、典型的なＷＤＭリングネットワークの全体的な構成を示す。２つの平行なオプティカルファイバーによるリングパス１ａ、１ｂがあり、それぞれ異なる方向へ光信号が進行する。各ファイバリングにおいて、信号を含む光はパス中においてトラフィックと称される。各ファイバリングにおいて、信号は複数の異なる波長バンド或いは波長チャンネルで伝送される。リングパスにおいて、複数のノード３が接続される。それらのノードはアド／ドロップノードとも呼ばれる。これらのノードの各々において、少なくとも１つのリングパスのトラフィックから信号が取り出され或いはドロップされる。そして、少なくとも一つのリングパスにおけるトラフィックへ信号が提供或いはアドされる。図示の場合、ノード間の双方向通信を可能とするために、２つの平行なリングパスが反対方向へトラフィックを伝送し、冗長性或いは保護が得られる。このように、送信側ノードから受信側ノードへの伝送に関して、２つのパスが利用できる。すなわち、これらファイバリングのうちの１番目のファイバリングの部分である第１パスと、第２ファイバリングの部分である第２パスである。第２パスは、第１リングの第１パスに用いられない部分に対応する。通常、第１及び第２パスのうちの一つのみが用いられ、他方は保護のために用いられる。すなわち、第１パスが故障した場合にのみ用いられる。

ＷＤＭネットワークにおけるノードの一つはメインノードとすることができ、これを以下ではハブノードと称する。そして、他のノードは互いに直接に通信をすることはなく、ハブノードとのみ通信をする。こうして、ハブノードにおいては、ネットワークにおけるフレキシブルな接続に用いられる全ての波長バンドの信号がドロップされたりアドされたりする。この様子は、図２において、平行なリングパスの一方について図示されている。ハブノード３ｈにおいて、オプティカルマルチプレクサ５とオプティカルデマルチプレクサ７が各ファイバリングにおいて接続される。デマルチプレクサはマルチプレクサの下流に接続されている。ファイバリングはデマルチプレクサとマルチプレクサの間で切断可能である。なぜなら、ネットワーク内の信号が単にハブされるように提供されたハブノードにおいて、これを通過する間には信号を運ぶための有用なトラフィックは存在しないからである。所望のネットワークがメッシュドトラフィックパターンを用いたような、より大規模なネットワークの一部である場合、デマルチプレクサ７とマルチプレクサ５の間のファイバを切断することはできない。マルチプレクサにおいて、ファイバリングのためのトラフィックが注入され、デマルチプレクサにおいてファイバの全てのトラフィックがドロップされる。スモールノード或いはサテライトノードと呼ばれる他のノード３Ａ、３Ｂ、…の各々が、２つの平行なファイバリングを用いる２つの識別可能なパスを介してハブと通信することができるため、さらに冗長性が存在する。図２では、それらのうちの一方が示されている。

ノードにおいて、光放出素子或いは光トランスミッタ９、通常は半導体レーザが、トラフィックへアドされるべき或いは夫々のファイバパスへ注入されるための光信号を生成するために用いられる。光トランスミッタはＷＤＭトランスミッタであり、各々個別の波長チャンネルで送信する。ハブ内のトランスミッタ９は全てマルチプレクサ５に接続される。マルチプレクサ５はリングファイバにイニシャルトラフィックを形成するコンポジット光信号を提供するためにトランスミッタから受信した信号を加える。サテライトノードにおいて、ドロップフィルタ１１、１３は、それぞれ、特定の波長チャンネルの信号或いは複数の隣接する波長チャンネルの全信号をドロップするのに用いられる。前者のタイプのドロップフィルタ１１は単チャンネルドロップフィルタとも呼ばれる。また、後者のタイプのドロップフィルタ１３は、バンドドロップフィルタとも呼ばれる。ドロップフィルタ１１、１３は、例えば、薄膜干渉フィルタ或いは光循環器と結合したファイバ−ブラッグ−グレイティング（fiber-Bragg-grating）とすることができる。各ドロップフィルタにおいて、１つ又は複数のチャンネルは、こうして、適切な半導体ダイオードのような光受信素子１５によって検出或いは受信されるように偏向され、各受光素子は、特定の周波数チャンネルの光のみを受信する。

サテライトノード３Ａ，３Ｂ…からハブノード３ｈへの信号は、サテライトノードの発光素子９から発生し、光アド素子１７、１９を通してリングパス内のトラフィックに加えられる。光アド素子１７、１９は、アドカプラ、アドフィルタとも呼ばれ、アドフィルタ１７は単一のチャンネルの信号のみをアドし、他方のアドフィルタ１９は、数個の隣接する波長チャンネルの信号をアドする。サテライトノードにおいては、通常、同一の波長チャンネルがドロップされたりアドされたりする。ノードにおいてドロップされたりアドされる１つ又は複数のチャンネルの信号は、ノード内のドロップフィルタ及び／またはアドフィルタにより、リングパス内のノードを通過するコンポジット信号に封じ込められる。

隣接する波長チャンネルをドロップしたりアドしたりする、図２のノード３Ｃのようなサテライトノードにおいて、バンドドロップフィルタ１３がこれら隣接するすべてのチャンネルの信号を含むコンポジット信号を生成するのに用いられる。このコンポジット信号は、デマルチプレクサ２１に伝送される。デマルチプレクサ２１は受信したコンポジット信号を波長チャンネルの各々に分離し、それらの信号を受光部１５に提供する。このノードにおいて、発光素子９からの信号は、隣接する波長チャンネルの信号を含むコンポジット信号を提供するために、マルチプレクサ２３に接続される。それら波長チャンネルはバンドアドフィルタ１９においてリングパス内のトラフィックにアドされる。

最後に、ハブノードのデマルチプレクサ７において、識別された波長チャンネルの光を受光素子或いは受光器１５に提供するために、入ってくるトラフィックがすべての周波数チャンネルへ分離される。

図３において、ルーティングが可能な光ＷＤＭハブネットワークが示される。ここで、光接続は固定されている。すなわち、波長選択素子によって用いられる波長は物理的な設置状態によって規定される。ハブ３ｈに接続されたクライアント装置２５は、異なるサテライトノード３Ａ，３Ｂ…に接続されたクライアント装置と通信する。ハブノードに接続された各クライアント装置は、サテライトノードに接続されたクライアント装置のうちの一つとのみ通信する。クロス接続素子２７、２９はハブノードにおいて、クライアント装置と投光素子９及び受光素子１５の間にそれぞれ接続される。一方のクロス接続素子２７はハブノードからリングパスへの伝送に用いられ、他方はハブノードにおける受信に用いられる。また、発光素子９は、それらが入出力に光信号を用いる場合、トランスミットエンドトランスポンダＴＥＴ（transmit end transponder）とも呼ばれる。光受信機１５は、同様に、それらが入出力に光信号を用いる場合、レシーブエンドトランスポンダＲＥＴ（receive end transponder）とも呼ばれる。クロス接続素子２７，２９は基本的には同数の入出力ポートを有するスイッチであり、制御信号による指示に従って、いずれかの入力ポートといずれかの出力ポートを接続する。

しかしながら、光ＷＤＭリングネットワークにおけるフレキシブルな接続は、図３に示されるようなクロス接続素子を用いることなく達成できる。

図４ａには、そのようなフレキシブルなＷＤＭネットワークの部分が示されている。図４ａでは、反時計方向にトラフィックを搬送するファイバリング及びそれに関連するコンポーネントのみが示されている。上述したように、通常、時計方向にトラフィックを運ぶもう一つのファイバリングが設けられる。また、図４ａには、フレキシブルな接続を可能にする要素のみが示される。図２及び図３に示されるような固定された光接続は、あらゆるノードペアの間のフレキシブルな接続には用いられない波長チャンネルにおいて用いることができる。

フレキシブルなＷＤＭ接続の第１実施形態におけるキー要素は、ハブノードに接続された波長チューニングが可能な（チュ−ナブル）トランスミッタレーザ３１、ハブノード内のバンドアドフィルタ３３及びハブノード内のバンドドロップフィルタ３５である。トランスミッタレーザ３１の例としては、ADC/AltitunのＤＢＲレーザ製品ＮＹＷ−３５が挙げられる。サテライトノードの設計は、固定の光接続のみを有する、図２、図３のネットワークについて説明したものに似ている。

チューナブルトランスミッタレーザ３１は、番号１，２，３の３つの隣接した波長周波数のいずれか一つにおいて信号を送出できる。選択された波長チャンネルに関わりなく、信号はバンドアドフィルタ３３によってリングファイバに低損失で提供される。選択されたチャンネルの信号は、同じ波長チャンネルのドロップフィルタ１１に到達したときにドロップされ、他のすべてのドロップフィルタ或いはアドフィルタを低損失で通過する。図において、チャンネル番号１が選択されている場合はノード３Ａのレシーバ１５に到達し、チャンネル番号２が選択されている場合はノード３Ｂのレシーバ１５に到達し、チャンネル番号３が選択されている場合はノード３Ｃのレシーバ１５に到達するものとする。このようにして、ハブノード内のチューナブルレーザ３１に接続されている、図４ａには不図示のクライアント装置は、これら目的とする装置のいずれにも到達できる。

例えば、ノード３Ｂ内のレシーバ１５が信号を受信した場合、そのＷＤＭトランスミッタ９をオンにし、そのノードからの返信の如き信号が、引き続きチャンネル番号２に送信される。この種のフレキシブルな接続に用いられるサテライトノード内の他のトランスミッタは、それらの対応する或いは関連するレシーバが入力信号を持たないので、オフ状態にあり、アクティブではない。こうして、チャンネル番号２はハブノード内のバンドドロップフィルタ３５においてドロップされ、それに接続されたＷＤＭレシーバ１５或いはＲＥＴに到達する。このようにして、チューナブルレーザ３１に固定的に接続されたクライアント装置、及びハブ内のバンドドロップフィルタ３５に接続されたＷＤＭレシーバは、チューナブルレーザの波長によってアドレスされたサテライトノードから自動的に応答信号を受信する。こうして、クロス接続は不要となる。バンドアドフィルタ３３及びバンドドロップフィルタ３５のバンド幅を変化させることにより、そしてこれに対応するようにレーザ３１のチューニング範囲を変更することにより、可能なチャンネルの数は変更できる。

図４ａのネットワークは以下で示す他のネットワークのように、メッシュ接続を有する大規模ネットワークに組み込まれても、有利に利用することができる。そのような複数のハブネットワークは同時にメッシュドネットワークの一部となりうる。そのような大規模ネットワークにおいて、ファイバパスは、図４ｂのネットワークによって示されるように、ハブノードを介して途切れずに継続しており、真のリングパスを形成する。そこで、ハブノード３ｈもノード３Ａ、３Ｂとそれぞれチャンネル番号４，５で通信し、ノード３Ａはノード３Ｃとチャンネル番号６で通信し、ノード３Ｂはノード３Ｃとチャンネル番号７で通信する。

また、図４ｃのネットワークにおいて、３つのノードＡ，Ｂ及びＣが単一のリングパス１ｂで接続される。すべてのノードＡ，Ｂ及びＣ、３Ａ，３Ｂ及び３Ｃは、ここで、図４ａに示されるような種類のネットワークのハブノードである。結合されたネットワークは、こうしてメッシュドネットワークを形成する。ハブノードとしてノード３Ａを有するネットワークに対して、ハブノードはチューニング可能なＷＤＭトランスミッタ３１からチャンネル番号１或いは２で送信する。トランスミッタ３１からの信号は閉じたファイバパス内のトラフィックにバンドアドフィルタ３３によってアドされ、信号のチャンネル番号が１の場合、レシーバ１５に接続されたドロップフィルタ１１によってノード３Ｂにおいて受信される。信号がチャンネル番号２で搬送された場合は、ドロップフィルタ１１に接続されたレシーバ１５によってノード３Ｃで受信される。反対方向の信号、例えば、ノード３Ｂからハブノードへの信号は、チャンネル番号１にてトランスミッタ９から伝送され、アドフィルタ１７によってリングパス１ｂのトラフィックにアドされ、チャンネル番号１及び２をドロップするバンドドロップフィルタ３５に接続されたレシーバ１５によってハブノード３Ａにおいて受信される。ハブノードとしてノード３Ｂを有するネットワークに関して、ハブノードとノード３Ａとの間のトラフィックはチャンネル番号４で搬送され、ハブノードとノード３Ｂの間のトラフィックはチャンネル番号３で搬送される。ノード３Ｃをハブノードとして有するネットワークに関して、ハブノードとノード３Ａの間のトラフィックはチャンネル番号５で搬送され、ハブノードとノード３Ｂの間のトラフィックはチャンネル番号６で搬送される。

フレキシブルなＷＤＭネットワークの第２実施形態によれば、図５に示されるように、ハブノード内の波長チューニングが可能なレーザは、図２や図３に示されるネットワークと同様な固定波長での出力をするレーザで置き換えられている。また、最後のサテライトノードを除くサテライトノードの固定ドロップフィルタは、遠隔操作が可能な、「ドロップ／非ドロップ」フィルタ３７に置き換えられている。「ドロップ／非ドロップ」フィルタ３７の機能は、それがドロップ位置或いはドロップ状態にあるときは通常のドロップフィルタと同一である。すなわち、１つの波長をドロップし、当該波長をリングファイバに沿って継続させず、他のすべての波長はそのフィルタを低い光損失で通過させる。非ドロップの位置にある場合、あらゆる波長チャンネルはドロップされず、すべての波長がフィルタを低い光損失で通過する。そのようなドロップ／非ドロップフィルタは、例えば、Corning Inc.製のPure Path WMSシリーズであり、可動の誘電性多重干渉フィルタ（movable dielectric multiple interference filter）を備える。これはフィルタの一方が標準のバンドパスフィルタであり、他方が非選択ミラーである。

図からわかるように、ハブノード内のトランスミッタ９からの信号は、常にチャンネル番号１の波長で出力される。こうして、チャンネル番号１はハブノードからの送信のための固定チャンネルとなり、固定アドフィルタ或いはあらゆるタイプの結合器（combiner）或いはマルチプレクサによってリングファイバ内のトラフィックへアドされ、サテライトノード３Ａ内の「ドロップ・非ドロップ」フィルタ３５に到達するまでリングファイタ内を進行する。このフィルタがドロップ位置にある場合、信号はこのノードのＷＤＭレシーバ１５に到達する。そして、ノードに接続された不図示のクライアントノードへ送られる。ノード３Ａの「ドロップ／非ドロップ」フィルタ３７が「非」の位置にあれば、チャンネル番号１及び他のすべての波長がそのノードを通過し、次のサテライトノードへと進む。次のサテライトノードでも同様の選択がなされる。すべての中間の「ドロップ／非ドロップ」フィルタが「非」の位置にある場合、ハブからの信号は最終ノード内の固定ドロップフィルタに到達し、そこでドロップされる。最終のサテライトに固定フィルタを提供するのは、１）コストの削減、ｂ）最終ノードにおいてトランスミッタによって再びチャンネル番号１を用いることができるので波長チャンネルの節約になるといった理由からである。このようにして、ハブ内のトランスミッタ９から送信された信号は、ノード３Ａ，３Ｂ内の「ドロップ／非ドロップ」フィルタ３７の選択された状態により、ノード３Ａ，３Ｂ，３Ｃのいずれかに到達することができる。

サテライトノードがチャンネル番号１で信号を受信した場合は、そのサテライトノードに関連づけられた固定波長のトランスミッタレーザ９がオンされる。チャンネル番号１はリングファイバ内の同じ方向における信号の伝送に再利用することはできない。チャンネル番号１に対するアドフィルタが、ハブから下流に接続された別のサテライトノードへのチャンネル番号１を阻止するからである。こうして、チャンネル番号１は、このチャンネルがブロックされていることを確かめるまで再利用することはできない。これは、最終のサテライトノードのみがその波長をハブノードへの伝送のために利用できることを意味する。こうして最終ノードは、常にチャンネル番号１をブロックし、図中の２番目の最終ノード３Ｂは他の波長、例えばチャンネル番号２をハブノードへの応答の送信に用いなければならない。このことは、ノード３Ｂ内のトランスミッタ９及びアドフィルタ１７は、それぞれチャンネル番号２のみにおいて信号を送信及びアドすることを意味する。さて、チャンネル番号１，２は、これらのチャンネルにおけるすべての信号を、ノード３Ｂの上流のサテライトノードによって利用されることを阻止する。こうして、ノード３Ａは別の波長、例えば波長チャンネル番号３を伝送のために使用しなければならない。好都合なことに、サテライトノードのトランスミッタ９は隣接するチャンネルで送信するので、その後、これらすべてのチャンネルは、図４ａのネットワークのように、単一のバンドドロップフィルタ３５を用いてハブノードにドロップすることができる。１回につき、サテライトノード内のトランスミッタ９のうちの一つのみがスイッチオンされ、或いは動作するので、ハブノード内には一つのバンドドロップフィルタ及び一つのＷＤＭレシーバ１５のみがあればよい。

こうして、ハブノード３ｈとサテライトノード３Ａ，３Ｂの各々との間のフレキシブルな接続が、図５におけるネットワークにおいて実現され得る。

また、最終のサテライトノード、すなわちリングパスにおいて最も下流に接続されているサテライトにおいても、図５の実施形態ではノード３Ｃであるが、固定ドロップフィルタの代わりに、「ドロップ／非ドロップ」フィルタを有することができる。その場合、そのノード（Ｃ）のトランスミッタの波長は、ハブノードからの伝送において「ドロップ／非ドロップ」に用いられる波長と同じであってはならない。そして、ハブ内のバンドドロップフィルタ３５は、従って、最終サテライトノードからの伝送に用いられるチャンネルをもドロップするように変更されなければならない。

或いは、「ドロップ／非ドロップ」フィルタは１つの波長チャンネルよりも大きな範囲をカバーする、広い波長範囲を有することができる。このような「ドロップ／非ドロップ」フィルタには、ノード内の受信側において、図２及び図３において図示したノード３Ｃのようなデマルチプレクサが接続されなければならない。

フレキシブルな光ＷＤＭリングネットワークの第３実施形態によれば、図５に示されたネットワークで用いられる「ドロップ／非ドロップ」フィルタは、図６に示されるように光カプラ及び単一チャンネルのバンドパスフィルタによって置き換えられている。

用いられる光カプラ３９は波長選択可能ではない。典型的なファイバカプラにおいて、全体の光パワーの一部が分岐される。すなわち、全信号の一部ずつが、それぞれのサテライトノードのレシーバ１５へ向かって偏向され、カプラに入る全光出力の他の部分はリングファイバに沿って継続する、すなわち、信号の他の部分はカプラを通過してリングファイバに沿って継続する。さらに、単一チャンネルのバンドパスフィルタ４１はカプラ３９とサテライトノードのＷＤＭレシーバ１５の間に接続され、唯一のチャンネルの信号がそのレシーバを通過することを許可し、他のすべての波長は阻止される。図６に示される例では、チャンネル番号１のみがカプラ３９とサテライトノードのアドフィルタ１７を、低い光損失で通過する。こうして、チャンネル番号１の信号はすべてのサテライトノードで同時に受信される。すなわち、チャンネル番号１の信号はリング内にブロードキャストされる。サテライトノードからハブノードへの通信は、図５に示されるものと同じである。換言すれば、サテライトノード３Ａ，３Ｂ…のいずれも、ハブノードからの信号を受信するために選択することができるが、一度には一つのノードのみがハブノードへ応答したり送信したりでき、特にハブノード内の単一のレシーバ１５を観察できる。

最終のサテライトノード（３Ｃ）において、チャンネル番号１の信号は、ファイバカプラと他のサテライトノードと同様の単一チャンネルバンドパスフィルタとの組み合わせにより、或いは、図２，３のネットワークにおけるノード３Ａ，３Ｂにおいて用いられたタイプの固定波長選択可能なドロップフィルタ１１により、受信され得る。図６に示されるネットワークにおいては、固定波長ドロップフィルタが利用されている様子が示されている。

また、図６に示されるフレキシブルなネットワークにおいて用いられる単一チャンネルバンドパスフィルタ４１がチューナブルであった場合、ハブノードから送信されたいくつかの波長チャンネル信号のいずれもがサテライトノードにおいて選択的に受信され得る。

図４〜６を参照して説明したフレキシブルなＷＤＭネットワークの３つの実施形態のすべて（及び、図７〜８に関連して説明される更なる実施形態）において共通の特徴は、１波長チャンネル以上をカバーするバンドドロップフィルタが、そのバンドドロップフィルタの波長範囲内のサテライトノードのいずれか一つからの信号を受信するために、ハブノードにおいて用いられることである。また、このバンドドロップフィルタからの信号を受信するために、唯一のＷＤＭレシーバがハブノードにおいて接続される。これらのネットワーク構造において、一度には、複数のサテライトノードのうちの一つのみが、ハブノードと直接に通信することができる。しかしながら、以下に説明するようにいくらかの改造を加えれば、ハブノードが同時に複数のサテライトノードのトランスミッタやレシーバと、フレキシブルな様式で、同時に通信できるようになる。

図７において、図４ａと同じタイプのネットワークが示されている。ただし、ハブノードに、２つのチューナブルトランスミッタ３１と２つのレシーバ１５が設けられている点が異なる。

２つのチューナブルトランスミッタ３１の出力は、波長選択性の無い通常の光カプラ４３において結合される。この方法において、２つのトランスミッタによって用いられる波長は、“クロス”することができる。すなわち、２つのトランスミッタの一方が、あるときは例えばチャンネル番号２で送信することができ、あるときは他方のトランスミッタがこの波長で送信することができる。ハブノード内のチューナブルトランスミッタの一つに接続された、図６には不図示のクライアント装置は、このようにしてサテライトノード内のどのクライアントにも到達できる。ハブノード内の２つのチューナブルレーザ３１を用いて、図４ａのネットワークと比較して、また、基本的には図２に示されたものと比較して、サテライトノードに装置を追加したり変更したりすること無く、２つの異なるサテライトノードへ同時に信号を到達させることができる。

２つのサテライトノードにおけるＷＤＭトランスミッタからの同時の応答信号はハブノード内のバンドドロップフィルタでドロップされる。光カプラ４５は、ドロップされた信号を分離し、２つの出力ファイバに継続する。出力ファイバの各々において、単一チャンネルバンドパスフィルタ４７が接続され、２つの波長の一つの信号を選択し、それらをファイバの終わりに接続されているＷＤＭレシーバ１５へ継続させる。単一チャンネルのバンドパスフィルタ４７はチューナブルであり、いずれも選択できる。しかし、１回にはバンドドロップフィルタ３５のドロップ範囲内の波長チャンネルのうちの１つのみしか選択できない。チューナブルバンドドロップフィルタの例は、例えば、走査型のファブリー・ペロエタロン（scanning Fabry-Perot etaln）或いは光循環器付に結合されたチューナブルファイバ格子（tunable fiber grating）である。

いくつかの同時のフレキシブルな接続を得る他の方法が、図８に示されるネットワークによって示される。

このネットワークは図６に示されるネットワークと似ている。ただし、ハブノードには２つのレシーバ１５が接続され、図７の実施形態のように、カプラ４５はバンドドロップフィルタ３５の出力に接続され、チューナブルな単一チャンネルのバンドパスフィルタ４７がカプラの出力とそれぞれのレシーバ１５の間に接続される。このようにして、ハブノードの２つのレシーバ１５は、バンドドロップフィルタ３５によってドロップされたチャンネルのいずれの波長チャンネルをも受信することができる。

サテライトノード内の単一チャンネルのバンドパスフィルタ４１は、チューナブルであり、リングファイバ上に存在する波長チャンネルのいずれか一つを選択する。最後のサテライトノード（３Ｃ）は、光出力をセーブし、選択可能なチャンネルがリングファイバに沿ってさらに進行することを阻止するために、固定のバンドドロップフィルタ１１を有する。これは、このサテライトノード内のトランスミッタが、阻止された波長チャンネルを再度使用することを可能にする。

図７及び図８のネットワークにおけるハブノード内の、チューナブルで、単一チャンネルのバンドパスフィルタ４７とそれに接続されるファイバカプラ４５は、リングファイバに直接的に接続されたチューナブルドロップフィルタ（不図示）で置き換えることが可能である。図６及び図８に示されるネットワークにおけるサテライトノード内のファイバカプラ及びチューナブルな単一チャンネルのバンドパスフィルタも、リングファイバパスに接続されたチューナブルで単一チャンネルのドロップフィルタ（不図示）に置き換えることができる。

上述したすべての例において、フレキシブルな接続に使用されていないあらゆる波長チャンネルが他のフレキシブルな接続に、或いは標準の固定のＷＤＭ接続に使用できる。

これまで説明してきたすべてのネットワークは、ハブ式のトラフィックパターンを有していた。明らかに、上述したフレキシブルなネットワークに用いられる通信様式は、メッシュ型の接続を有する大規模なネットワークの一部として利用することができる。これは、リングファイバパスがハブノードを通して中断せずに連続することを要求する。

上記のすべてのケースにおいて、ＷＤＭトランスミッタレーザ９は、クライアント装置自身に組み込まれたＷＤＭトランスミッタでもよいし、或いは、クライアント装置から光により入力信号を受信する送信端ＷＤＭトランスポンダの一部でもよい。

上記のすべてのケースにおいて、ＷＤＭレシーバは、クライアント装置自身に組み込まれたレシーバでもよいし、ＷＤＭネットワークから光信号を受信しそれを光学的にクライアント装置へ送る受信端ＷＤＭトランスポンダの一部であってもよい。

上記のすべてのケースにおいて、バンドドロップ及びアドフィルタの波長幅、レーザのチューニング範囲は、そのノード内のそれぞれのケースに適切な数のクライアント装置に達するように調節され得る。

以上、本発明の特定の実施形態を示し、説明したが、当業者は多くの追加的な利点、改良及び変更に想到するであろう。従って、その広い観点において、本発明は、特定の詳細、代表的なデバイス及びここで示され記述されている図解された例に限定されるものではない。従って、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価によって定義された、総合的な発明のコンセプトの精神或いは範疇から逸脱することなく、種々の改良がなされうる。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真実の精神及び範疇にあるそのような改良や変更のすべてをカバーすることを意図していることが理解されるべきである。

本発明の新規な特徴が添付の特許請求の範囲において詳しく述べられるが、機構と内容の両方に関しての本発明の完全な理解と、それについての上述の及び他の特徴の理解は、そして、本発明のよりよい理解は、添付の図面を参照して、以下に提示される限定されない実施形態の詳細な説明を考慮することにより得られるであろう。
図１はプロテクションを有する、光ＷＤＭリングネットワーク全体を示す図である。 図２はハブ型の光ＷＤＭリングネットワークにおけるリングパスの一つを示す図である。 図３は、クロス接続要素を介してハブノードに接続されたクライアント装置をも示した図２に類似の図である。 図４ａは、ハブノードに接続されたクライアント装置とサテライトノードに接続されたクライアント装置との間のフレキシブルな接続を可能にするためにチューナブルトランスミッタが配された、ハブ型の光ＷＤＭネットワークのリングパスの一つの概要を示す図である。 図４ｂは、図４ａに類似の概要であり、ハブ形のネットワークがメッシュ方のネットワークの一部となっている構成を示す図である。 図４ｃは、図４ａに類似の概要であって、メッシュ型のネットワークを構成する３つのハブ型ネットワークがを備える構成を示す図である。 図５は、図４ａに類似の概要であり、チューナブルトランスミッタの代わりに“ドロップ／非ドロップ”フィルタを設けた構成を示す図である。 図６は、図４ａに類似の構成であり、チューナブルな、単一チャンネルのバンドパスフィルタがチューナブルトランスミッタの代わりに設けられた構成を示す図である。 図７は、図４ａに類似の構成であり、２つのクライアント装置がハブノードに接続された構成を示す図である。 図８は、図７に類似の構成であり、チューナブルな、単一チャンネルのバンドパスフィルタが設けられ、チューナブルトランスミッタが設けられない構成を示す図である。

Claims (13)

1. メッシュドネットワークに組み込まれる、フレキシブルな接続のための光ＷＤＭネットワークであって、
   少なくとも一つのファイバリングパスと、
   前記リングパスに接続されたメインノードと、
   前記リングパスに接続されたサテライトノードと、ここで該サテライトノードの各々は、個別に固定された波長チャンネルで情報を運ぶ光信号を前記メインノードから受信し、当該サテライトノード内のＷＤＭトランスミッタから前記個別に固定された波長チャンネルで、情報を運ぶ信号を該メインノードのみへ送信するように構成され、ここで、前記個別に固定された波長チャンネルは互いに区別可能であり、
   前記メインノード及び前記サテライトノードに接続されたクライアント装置とを備え、
   前記リングパスはハブノードを通して途切れずに連続したリングパスを形成しており、前記リングパスには、前記個別に固定された波長チャンネルのいずれにおいても情報を運ぶのに使用されていない光信号であって前記リングパスを移動する前記光信号が前記メインノード及び前記サテライトノードを通過できるように、前記メインノードと前記サテライトノードが接続され、
   前記メインノードは、当該メインノードに接続されている前記クライアント装置へ入力されるべき、前記個別に固定された波長チャンネルの全てをドロップするドロップ範囲を有するバンドドロップフィルタを備えることを特徴とする光ＷＤＭネットワーク。
2. 前記メインノードにおいて、前記バンドドロップフィルタから信号を受信するために、単一のＷＤＭレシーバが接続されることを特徴とする請求項１に記載の光ＷＤＭネットワーク。
3. 前記メインノードのクライアント装置がサテライトノードのいずれかに接続されたクライアント装置と通信可能とするためにチューナブル光トランスミッタが該メインノード内に接続され、該チューナブル光トランスミッタは、前記メインノード内の前記クライアント装置から前記サテライトノードの何れかの前記クライアント装置への通信のために、それぞれの前記サテライトノードが前記メインノードから光信号を受信するための、前記個別に固定された波長チャンネルを選択するように制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ＷＤＭネットワーク。
4. 前記個別に固定された波長チャンネルは隣接していることを特徴とする請求項３に記載の光ＷＤＭネットワーク。
5. 前記メインノードに接続されるクライアント装置は、前記クライアント装置からの送信のために、チューナブルトランスミッタを介して接続されていることを特徴とする請求項３に記載の光ＷＤＭネットワーク。
6. 前記サテライトノードは、当該サテライトノードが前記メインノードから光信号を受信する波長チャンネルを取り出す単一チャンネルの光バンドパスフィルタを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ＷＤＭネットワーク。
7. 前記メインノード及び前記サテライトノードは、前記個別に固定された波長チャンネルで光信号を送信及び受信するための送信部及び受信部と、ドロップ要素とアド要素とを備え、該ドロップ要素は前記リングパスに沿って進む光信号から前記個別に固定された波長チャンネルにおける光信号をドロップしてそれを該受信部へ送り、該アド要素は、該リングパスに沿って進む信号に前記個別に固定された波長チャンネルで光信号をアドすることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の光ＷＤＭネットワーク。
8. 前記サテライトノードに接続されているクライアント装置は、前記メインノードに接続されたクライアント装置から受信するために、少なくとも最終のサテライトノードを除く前記複数のサテライトノードにおいて、チューナブルバンドパスフィルタを介して接続されることを特徴とする請求項２に記載の光ＷＤＭネットワーク。
9. 前記メインノードのクライアント装置が、それぞれの前記サテライトノードが前記メインノードから光信号を受信する、個別に固定された波長チャンネルを用いて前記サテライトノードのいずれかに接続されたクライアント装置へ送信可能とするべく「ドロップ／非ドロップ」タイプの光ドロップフィルタが接続され、この「ドロップ／非ドロップ」フィルタは、前記サテライトノードの一つに接続された、前記送信を受信するべきクライアント装置を選択するべく制御されることを特徴とする請求項１に記載の光ＷＤＭネットワーク。
10. 前記「ドロップ／非ドロップ」フィルタは前記複数のサテライトノードにおいてリングパスに接続されることを特徴とする請求項９に記載の光ＷＤＭネットワーク。
11. 複数のクライアント装置が前記メインノードに接続され、該複数のクライアント装置の各々は、それぞれの前記クライアント装置からの送信のために、個別のチューナブルトランスミッタを介して接続され、該チューナブルトランスミッタの出力は光結合器に接続されることを特徴とする請求項１に記載の光ＷＤＭネットワーク。
12. 複数のクライアント装置が前記メインノードに接続され、該複数のクライアント装置の各々は、前記複数のサテライトノードに接続されたクライアント装置からの受信のために、個別のチューナブルバンドパスフィルタを介して接続され、該チューナブルバンドパスフィルタの入力は光スプリッタに接続されることを特徴とする請求項１に記載の光ＷＤＭネットワーク。
13. 複数のノードを有し、それらノード間において実質的にメッシュドトラフィックパターンで信号が通信され、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光ＷＤＭネットワークを含むことを特徴とするメッシュドＷＤＭネットワーク。

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