JP4657306B2 - 光ネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、光ネットワークシステムに関し、特に複数のノード間で光伝送を行う光ネットワークシステムに関する。

近年、情報通信ネットワークの進展とともに、ネットワーク上の多数のノードを論理的または物理的に同時に接続したいとの要求が増大している。例えば、メトロアクセスネットワークと呼ばれる都市間の比較的近接したノード間を接続する通信システムでは、ネットワーク上の各ノード間を論理的にメッシュ状に組み合わせ、自在に通信できるようにしたいとの要求がある。

複数のノードが互いに同時通信可能なネットワークは、フルメッシュネットワークと呼ばれ、従来から事業所間ネットワークやグリッドコンピューティングなどにおいて、ノード間で自在に通信できる低コストで小規模なネットワークとして注目されている。

一方、光ネットワークにおいては、波長の異なる光を多重化して、１本の光ファイバで複数の信号を同時に伝送するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）方式が進展しており、また、光ネットワーク上の各ノードでは、波長多重された信号光から特定波長の信号光を分離（Ｄｒｏｐ）・挿入（Ａｄｄ）するＯＡＤＭ（Optical Add/Drop Multiplexer）機能の重要性が増してきている。

従来の光ネットワークとしては、ノードの分岐部、挿入部のフィルタ部分に誘電体多層膜フィルタを使用し、分岐部と挿入部の間の分岐光の漏れ遮断部にファイバブラッググレーティングを使用した技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−２１４４７３号公報（段落番号〔００１４〕〜〔００１７〕，第１図）

光信号を電気信号に変換せずに、ＯＡＤＭ機能を利用して光信号のままルーティングを行う場合、ノードから出力された光信号は、ルーティングされて複数の経路上を流れることになるが、このとき、異なる経路を流れてきた同じ光信号を、あるノードで同じタイミングで受信すると、そのノードでは全く同じ光信号を異なる経路を通じて重複して受信することになるため、正常な光伝送を行うことができなくなる。

図１５は光信号の重複受信の様子を示す図である。ノード１０１〜ノード１０４は、図のようなメッシュ状に接続されている。ノード１０１は、所定の情報（情報ａとする）が重畳された波長λａの光信号を生成する（ＯＡＤＭによって波長λａの光信号が波長多重（ＷＤＭ）信号にＡｄｄされる）。そして、波長λａが波長多重された信号は、各ノードによって電気信号に変換されずに光のままルーティングされて、経路Ｌ１、Ｌ２を通じて流れるとする。

すると、ノード１０３では、経路Ｌ１を流れてきた波長多重信号と、経路Ｌ２を流れてきた波長多重信号とを同じタイミングで受信することになるが、これらの波長多重信号はどちらもノード１０１で生成された情報ａを含む波長λａの光信号を含むものであるから、全く同じ光信号を異なる経路から重複して受信することになり、ノード１０３では干渉が生じてしまい、通信不可になってしまうといった問題があった。

このため、光信号のままルーティングを行う場合は、各ノードで生成された光信号はすべてのノードに行き渡るが、上記のように、異なる経路を流れてきた同一の光信号が、同一タイミングで重複して受信されるようなノードが存在しないといった条件が満たされるように、光ネットワーク上をルーティングさせなければならない。

この場合、複数のノードをリング状に接続した１次元のリングネットワークのような単純なネットワークトポロジにおいては、ＷＤＭの光信号が時計回りまたは反時計回りの一方向で流れるために、各ノードにおいて、異なる経路から同じ光信号を重複して受信するといったことは生じないので、光のままのルーティングが可能であるが、ネットワークトポロジが複雑になってくると、上記の条件を満たすルーティングを行うことが難しくなってくる。

例えば、都市部におけるメッシュネットワークを、光ファイバを用いて光ネットワークで構築し、その光ネットワーク上で光信号のままでルーティングしようとしても、１台のノードに光信号が縦横に流れるメッシュ状のようなトポロジでは、すべてのノードに対して、同じ光信号を重複受信させないといった条件を満たすことは難しく、結局、光信号のままルーティングを行う光ネットワークでは、複雑なネットワークトポロジを構築することができないといった問題があった。

また、ある程度複雑なトポロジを持つ従来の光ネットワーク上で、すべてのノードに対して、信号が行き渡りかつ同じ光信号を重複受信させないようにしようとすると、今度は光信号のままのルーティングができなくなり、この場合、光信号から電気信号に一旦変換し、電気信号の情報から宛先検索等を行って再び光信号に変換するといった電気的なルーティング制御を各ノードで行う必要が生じ、光信号本来の伝送特性が制限されるといった問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、同じ光信号を重複受信させずに、かつ光信号のままルーティングが可能なｎ次元トーラス（torus）のトポロジを持つ光ネットワークを構築して、光通信の運用性を高めた光ネットワークシステムを提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、複数のノード間で光伝送を行う光ネットワークシステム１において、すべてのノードに異なる波長が割り当てられ、自ノードに割り当てられた設定波長を出力する設定波長出力部１３、他ノードから出力されて、Ｎ₁軸方向のリングを流れてきたＮ₁軸光信号を受信し、Ｎ₁軸光信号から設定波長と同一波長の除去及び設定波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＮ₁軸光信号を生成するＮ₁軸フィルタ１１−１、Ｎ₁軸フィルタ１１−１で生成されたＮ₁軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＮ₁軸光信号を、Ｎ₁軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＮ₁軸光信号を、自ノード内のＮ₂軸方向のリングを流れるＮ₂軸光信号との合流点へ向けて出力するＮ₁軸分岐部１２−１、を含むＮ₁軸処理部１０−１と、Ｎ_k（ｋ＝２、３、・・・、ｎ）軸方向のリングを流れるＮ_k軸光信号と、Ｎ_k-1軸方向のリングを流れるＮ_k-1軸光信号との合流点となり、他ノードから出力されて、Ｎ_k軸方向のリングを流れてきたＮ_k軸光信号と、自ノード内で分岐出力されたＮ_k-1軸光信号とを受信し、Ｎ_k軸光信号からＮ_k-1軸光信号と同一波長の除去及びＮ_k-1軸光信号の波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＮ_k軸光信号を生成するＮ_k軸フィルタ１１−ｋ、Ｎ_k軸フィルタ１１−ｋで生成されたＮ_k軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＮ_k軸光信号を、Ｎ_k軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＮ_k軸光信号を、ｋ＜ｎの場合は、自ノード内のＮ_k+1軸方向のリングを流れるＮ_k+1軸光信号との合流点へ向けて出力し、ｋ＝ｎの場合は、波長分離先へ出力するＮ_k軸分岐部１２−ｋ、を含むＮ_k軸処理部１０−ｋと、Ｎ_k軸分岐部１２−ｋで波長分離先へ出力されたＮ_k軸光信号を受信して任意の波長を分離する波長分離フィルタ１４と、から構成される光伝送ノード１０と、複数の互いに異なるＮ_m（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）軸方向のリングを形成し、複数の光伝送ノード１０をｎ次元のトーラス状のネットワークとなるように接続する光伝送媒体２０と、を有することを特徴とする光ネットワークシステム１が提供される。

ここで、設定波長出力部１３は、すべてのノードに異なる波長が割り当てられ、自ノードに割り当てられた設定波長を出力する。Ｎ₁軸フィルタ１１−１は、他ノードから出力されて、Ｎ₁軸方向のリングを流れてきたＮ₁軸光信号を受信し、Ｎ₁軸光信号から設定波長と同一波長の除去及び設定波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＮ₁軸光信号を生成する。Ｎ₁軸分岐部１２−１は、Ｎ₁軸フィルタ１１−１で生成されたＮ₁軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＮ₁軸光信号を、Ｎ₁軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＮ₁軸光信号を、自ノード内のＮ₂軸方向のリングを流れるＮ₂軸光信号との合流点へ向けて出力する。Ｎ_k軸フィルタ１１−ｋは、Ｎ_k（ｋ＝２、３、・・・、ｎ）軸方向のリングを流れるＮ_k軸光信号と、Ｎ_k-1軸方向のリングを流れるＮ_k-1軸光信号との合流点となり、他ノードから出力されて、Ｎ_k軸方向のリングを流れてきたＮ_k軸光信号と、自ノード内で分岐出力されたＮ_k-1軸光信号とを受信し、Ｎ_k軸光信号からＮ_k-1軸光信号と同一波長の除去及びＮ_k-1軸光信号の波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＮ_k軸光信号を生成する。Ｎ_k軸分岐部１２−ｋは、Ｎ_k軸フィルタ１１−ｋで生成されたＮ_k軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＮ_k軸光信号を、Ｎ_k軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＮ_k軸光信号を、ｋ＜ｎの場合は、自ノード内のＮ_k+1軸方向のリングを流れるＮ_k+1軸光信号との合流点へ向けて出力し、ｋ＝ｎの場合は、波長分離先へ出力する。波長分離フィルタ１４は、Ｎ_k軸分岐部１２−ｋで波長分離先へ出力されたＮ_k軸光信号を受信して任意の波長を分離する。光伝送媒体２０は、複数の互いに異なるＮ_m（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）軸方向のリングを形成し、複数の光伝送ノード１０をｎ次元のトーラス状のネットワークとなるように接続する。

本発明の光伝送システムは、複数の互いに異なる方向のリングによって、ｎ次元トーラスネットワークを構築し、光伝送ノードは、リングを流れてきた光信号から、各ノードに割り当てられた設定波長と同一の波長の除去及び挿入のフィルタ処理を行い、または、リングを流れてきた光信号から、他方向のリングを流れる光信号と同一の波長の除去及び挿入のフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の光信号を分岐して、一方をリングを通じて外部へ出力し、他方を異なる方向のリングを流れる光信号と合流させて、再びフィルタ処理を行う構成とした。これにより、同じ光信号を重複受信することなく、かつ光信号のままルーティングが可能な光ネットワークを構築することができ、光通信の運用性の向上を図ることが可能になる。

本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。

光ネットワークシステムの原理図である。 トーラスネットワークの構造を説明するための図である。 トーラスネットワークの構造を説明するための図である。 トーラスネットワークの構造を説明するための図である。 ２次元トーラスネットワークの構成例を示す図である。 光信号経路設定テーブルを示す図である。 ２次元トーラスネットワークの光伝送ノードの構成を示す図である。 光信号の流れを示す図である。 ３次元トーラスネットワークの構成例を示す図である。 光信号経路設定テーブルを示す図である。 ３次元トーラスネットワークの光伝送ノードの構成を示す図である。 ３次元トーラスネットワークの波長割り当てを示す図である。 冗長構成を有する光ネットワークシステムの構成例を示す図である。 冗長系を有する光伝送ノードの構成を示す図である。 光信号の重複受信の様子を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光ネットワークシステムの原理図である。光ネットワークシステム１は、複数の光伝送ノード１０で構成されたネットワークシステムであり、メッシュ状に近いｎ次元のトーラス（torus：円環）型のネットワークトポロジを有する。

例えば、図１では、複数の光伝送ノードＮＤ₁₁〜ＮＤ_ijが光伝送媒体（光ファイバケーブル）２０によって、２次元のトーラスネットワークを構築する様子を示している（トーラスネットワークの構造については図２〜図４で後述する）。

光伝送ノード１０は、Ｎ₁軸処理部１０−１、Ｎ_k軸処理部１０−ｋ、波長分離フィルタ１４から構成される。なお、複数の光伝送ノード１０をつなぐ各リングを流れる光信号の伝送方向をＮ_m軸（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）と表している（図２〜図４で後述する）。

Ｎ₁軸処理部１０−１は、設定波長出力部１３、Ｎ₁軸フィルタ１１−１、Ｎ₁軸分岐部１２−１から構成される。設定波長出力部１３は、すべての光伝送ノード１０に異なる波長が割り当てられた際に、自ノードに割り当てられた設定波長を出力する（この波長信号は、サービス情報が重畳されているものである）。

例えば、４台の光伝送ノード１０があるならば、それぞれ互いに異なる波長λ１〜λ４が割り当てられ、波長λ１が割り当てられた光伝送ノード１０の設定波長出力部１３では、波長λ１を出力することになり、波長λ２が割り当てられた光伝送ノード１０の設定波長出力部１３では、波長λ２を出力することになる。

Ｎ₁軸フィルタ１１−１は、他光伝送ノードから出力されて、Ｎ₁軸方向のリングを流れてきたＮ₁軸光信号を受信する（なお、リングを流れる光信号は、１波または複数波長が多重された波長多重（ＷＤＭ）信号である）。そして、Ｎ₁軸光信号から設定波長と同一波長の除去及び設定波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＮ₁軸光信号を生成する（ＯＡＤＭのＡｄｄ機能に該当）。

例えば、Ｎ₁軸方向のリングを流れてきたＮ₁軸光信号に波長λ１（説明をわかりやすくするため旧波長λ１とする）が多重されており、設定波長出力部１３が波長λ１（説明をわかりやすくするため新波長λ１とする）を出力するならば、Ｎ₁軸フィルタ１１−１は、Ｎ₁軸光信号から旧波長λ１を除去し、自ノード内に設定されている新波長λ１をＮ₁軸光信号に挿入して、あらたなＮ₁軸光信号を生成する。すなわち、旧サービス情報が重畳されている波長λ１を、新サービス情報が重畳されている波長λ１に置き換えていることになる。

Ｎ₁軸分岐部（光カプラ）１２−１は、Ｎ₁軸フィルタ１１−１で生成されたＮ₁軸光信号を２方向に分岐する。そして、分岐した一方のＮ₁軸光信号を、Ｎ₁軸方向のリングを通じて外部へ出力する。すなわち、Ｎ₁軸方向のリングを通じて、他の光伝送ノードへ分岐後のＮ₁軸光信号を送信する。

また、分岐した他方のＮ₁軸光信号は、自ノード内のＮ₂軸方向のリングを流れるＮ₂軸光信号との合流点へ向けて出力する（ここの合流点とは、Ｎ₂軸フィルタに該当する）。
Ｎ_k軸処理部１０−ｋは、Ｎ_k軸フィルタ１１−ｋとＮ_k軸分岐部１２−ｋから構成される。Ｎ_k軸フィルタ１１−ｋは、Ｎ_k（ｋ＝２、３、・・・、ｎ）軸方向のリングを流れるＮ_k軸光信号と、Ｎ_k-1軸方向のリングを流れるＮ_k-1軸光信号との合流点となり、他ノードから出力されて、Ｎ_k軸方向のリングを流れてきたＮ_k軸光信号と、自ノード内で分岐出力されたＮ_k-1軸光信号とを受信し、Ｎ_k軸光信号からＮ_k-1軸光信号と同一波長の除去及びＮ_k-1軸光信号の波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＮ_k軸光信号を生成する（Ｎ₁軸フィルタ１１−１と基本動作は同じ）。

Ｎ_k軸分岐部（光カプラ）１２−ｋは、Ｎ_k軸フィルタ１１−ｋで生成されたＮ_k軸光信号を２方向に分岐する。そして、分岐した一方のＮ_k軸光信号を、Ｎ_k軸方向のリングを通じて外部へ出力する。すなわち、Ｎ_k軸方向のリングを通じて、他の光伝送ノードへ分岐後のＮ_k軸光信号を送信する。

また、分岐した他方のＮ_k軸光信号に対し、ｋ＜ｎの場合は、まだ他の方向へ流れる軸（リング）があるということなので、自ノード内の次のＮ_k+1軸方向のリングを流れるＮ_k+1軸光信号との合流点へ向けて出力する。すなわち、Ｎ_k+1軸フィルタへ向けて出力することになる。さらに、ｋ＝ｎの場合は、最終のフィルタ処理を行ったことになり、他の方向へ流れる軸（リング）はないということなので、波長分離先へ（波長分離フィルタ１４へ向けて）出力する。

波長分離フィルタ１４は、Ｎ_k軸分岐部１２−ｋから出力されたＮ_k軸光信号を受信して任意の波長を分離する（ＯＡＤＭのＤｒｏｐ機能に該当）。
光伝送媒体（光ファイバケーブル）２０は、複数の互いに異なるＮ_m（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）軸方向のリングを形成し、複数の光伝送ノード１０をｎ次元のトーラス状のネットワークとなるように接続する。

一方、ここで、Ｎ_m（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）軸方向のリングでｎ次元トーラスネットワークが構築している場合、上記のような光伝送ノード１０の構成によって、ネットワーク上を流れる光信号の経路が以下のように決まる。

ｍ＝１の場合の、Ｎ₁軸方向のリングから入力した光信号は、Ｎ₁軸方向のリングからＮ_n軸の方向のリングまでのｎ方向のすべての方向から出力し、また、２≦ｍ＜ｎの場合の、Ｎ_m軸方向のリングから入力した光信号は、Ｎ₁軸方向のリングからＮ_m軸方向のリングのｍ方向から出力する。さらに、ｍ＝ｎの場合の、Ｎ_n軸から入力した光信号はＮ_n軸方向のリングからのみ出力する。

逆にこのような経路で光信号がトーラスネットワーク上を流れるためには、図１で示した構成を光伝送ノード１０が持つ必要がある（２次元または３次元のトーラスネットワークにおける光信号の具体的な経路は図５、図６及び図９、図１０で後述する）。

次にトーラスネットワークについて説明する。図２〜図４はトーラスネットワークの構造を説明するための図である。図中の細線矢印は光信号の流れを示す。ノード＃１とノード＃３が光ファイバでリニアに接続している状態から、ノード＃１、＃３をリング状に接続すると、１次元のトーラスネットワークとなる。１次元トーラスネットワークは、一般のリングネットワークと同じものである（なお、本発明の光ネットワークシステム１は、２次元以上のトーラスネットワークを対象とする）。

図３は２次元トーラスネットワークを示す図である。ノード＃１〜＃４の４ノードで構成される例を示している。ノード＃１、＃３がリングＲ１で接続し、ノード＃２、＃４はリングＲ２で接続し、またノード＃１、＃２はリングＲ３で接続し、ノード＃３、＃４はリングＲ４で接続する。このようなトポロジを２次元トーラスネットワークと呼ぶ。また、リングＲ１、Ｒ２をＸ軸方向（Ｎ₂軸方向）のリング、リングＲ３、Ｒ４をＹ軸方向（Ｎ₁軸方向）と定義する。

図４は３次元トーラスネットワークを示す図である。ノード＃０００〜＃１１１の８ノードで構成される例を示している。ノード＃０００、＃１００がリングＲ１で接続し、ノード＃０１０、＃１１０がリングＲ２で接続し、ノード＃００１、＃１０１がリングＲ３で接続し、ノード＃０１１、＃１１１がリングＲ４で接続する。

また、ノード＃００１、＃０１１がリングＲ５で接続し、ノード＃０００、＃０１０がリングＲ６で接続し、ノード＃１０１、＃１１１がリングＲ７で接続し、ノード＃１００、＃１１０がリングＲ８で接続する。

さらに、ノード＃００１、＃０００がリングＲ９で接続し、ノード＃０１１、＃０１０がリングＲ１０で接続し、ノード＃１０１、＃１００がリングＲ１１で接続し、ノード＃１１１、＃１１０がリングＲ１２で接続する。

このようなトポロジを３次元トーラスネットワークと呼ぶ。また、リングＲ１〜Ｒ４をＸ軸方向（Ｎ₃軸方向）のリング、リングＲ５〜Ｒ８をＹ軸方向（Ｎ₂軸方向）のリング、リングＲ９〜Ｒ１２をＺ軸方向（Ｎ₁軸方向）のリングと定義する。以降同様にして、ｎ次元のトーラスネットワークが構築される。

次に２次元トーラスネットワークに光ネットワークシステム１を適用した場合のネットワーク構成、光伝送ノード１０の構成及び動作について詳しく説明する。最初に図５、図６を用いて、２次元トーラスネットワークの構成及び２次元トーラスネットワーク上の光信号の経路について説明する。

図５は２次元トーラスネットワークの構成例を示す図であり、図６は光信号経路設定テーブルを示す図である。ここで、以降では、１つのノードに対して、互いに異なる方向のリングがｎ個接続し（ｎ次元の構造であり）、１つのリング方向に対してのポート数をｐ_nとした場合、ｎ次元トーラスネットワークはｐ₁×ｐ₂×・・・×ｐ_nと表記する。

したがって、図５の場合、ノード＃１〜＃４で構成され、２×２型のトーラスネットワークである（１つのノードに対して、Ｘ軸方向のリングとＹ軸方向のリングが接続して２次元なのでｐ₁×ｐ₂となり、１つのリング方向のポート数は入力ポートと出力ポートの計２ポートなので、２×２となる）。なお、図を簡略化して、ノードをつなぐ光ファイバは、リング状には示していない。図中の括弧内の同一符号同士が互いに接続するものとする。

図５のネットワークに対し、各ノードへ入力するラインは２本（入力ポートが２つ）あるため、異なる経路を流れてきた同一の光信号が、同一タイミングで重複して受信される可能性があるので、重複受信するノードが存在しないようにしなければならない。また、すべてのノード＃１〜＃４に光信号が平等に行き渡らなければならない。したがって、各ノードに到達する波長を重複させないように、かつすべてのノード＃１〜＃４に光信号が行き渡るように、光信号の経路を設定する必要がある。

この場合、図５においては、Ｘ軸方向から入力した光信号はＸ軸方向にだけ出力させ、Ｙ軸方向から入力した信号はＸ軸、Ｙ軸の両方向に出力するといったルールを設定することで光信号の重複を防ぐことができる。

このルールを定義した図６の光信号経路設定テーブルＴ１では、Ｘ軸から入力した光信号をＸ軸から出力するので○、Ｘ軸から入力した光信号はＹ軸から出力しないので×、Ｙ軸から入力した光信号をＸ軸から出力するので○、Ｙ軸から入力した光信号をＹ軸から出力するので○となっている。

具体的に例えば、ノード＃１からＡｄｄされる光信号について考えると、ノード＃１のＹ軸方向からＡｄｄされた光信号は、Ｘ軸、Ｙ軸両方向に出力されるため、ノード＃２、＃３それぞれに到達する。その後、経路設定のルールにより、ノード＃２を経由してノード＃４に到達するが、ノード＃３を経由してノード＃４に到達することはないため、光信号が重複することがなく、かつすべてのノードに光信号が行き渡っていることがわかる。トーラスネットワークの構成では、それぞれのノードが対称の関係にあるため、すべてのノードに対してこのルールは成立する。

ここで、図１で上述した、ｎ次元トーラスネットワークに対する光信号の経路設定の概念を図５の２次元トーラスネットワークに対応させると、Ｎ_m（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）軸方向のリングでｎ次元トーラスネットワークが構築している場合、すなわちここでは、ｎ＝２で、ｍ＝１、２であるから、Ｎ₁軸（Ｙ軸）、Ｎ₂軸（Ｘ軸）方向のリングで２次元トーラスネットワークが構築している場合となって、ｍ＝１の場合の、Ｎ₁軸（Ｙ軸）方向のリングから入力した光信号は、Ｎ₁軸（Ｙ軸）方向のリングからＮ₂軸（Ｘ軸）の方向のリングまでの２方向から出力し、ｍ＝２の場合の、Ｎ₂軸（Ｘ軸）から入力した光信号は、Ｎ₂軸（Ｘ軸）方向のリングからのみ出力する、といったように対応する。

次に図５の２次元トーラスネットワークを構築する光伝送ノード１０の構成について説明する。図７は２次元トーラスネットワークの光伝送ノードの構成を示す図である。ノード＃１〜＃４は、光伝送ノード１０ａと同じ構成を持つ。ただし、ノード＃１〜＃４には、互いに異なる波長λ１〜λ４が割り当てられるので、各ノード内の設定波長出力部１３では、自ノードに割り当てられた波長を出力する。図７の光伝送ノード１０ａは、波長λ１が割り当てられたノード＃１であるとして以降説明する。

光伝送ノード１０ａは、Ｙ軸（Ｎ₁軸）処理部１０ａ−１、Ｘ軸（Ｎ₂軸）処理部１０ａ−２、波長分離フィルタ１４ａ、受信器１５ａから構成される。
なお、Ｎ_k軸のｋは２、３、・・・、ｎであり、ここでは２次元なのでｎ＝２、よってｋ＝２となる。したがって、Ｎ_k軸はＮ₂軸となり、Ｎ₂軸は図３で示したようにＸ軸となる。Ｎ₁軸は図３で示したようにＹ軸となる。

Ｙ軸処理部１０ａ−１は、設定波長出力部１３ａ、リジェクションアドフィルタ（Rejection & Add filter）１１ａ−１（Ｙ軸フィルタに該当）、Ｙ軸分岐部１２ａ−１から構成される。Ｘ軸処理部１０ａ−２は、リジェクションアドフィルタ１１ａ−２（Ｘ軸フィルタに該当）、Ｘ軸分岐部１２ａ−２から構成される。

設定波長出力部１３ａは、自ノードに割り当てられた設定波長λ１を出力する。リジェクションアドフィルタ１１ａ−１は、他ノード（ノード＃２になる）から出力されて、Ｙ軸方向のリングを流れ、波長λ１、λ２が多重しているＹ軸光信号を受信し、Ｙ軸光信号から設定波長λ１と同一波長の除去及び設定波長の挿入のフィルタ処理を行う。

すなわち、リジェクションアドフィルタ１１ａ−１は、Ｙ軸方向のリングを流れてきたＹ軸光信号の波長λ１を除去し、設定波長出力部１３ａが出力した波長λ１をＹ軸光信号に挿入して、あらたなＹ軸光信号を生成する。

Ｙ軸分岐部１２ａ−１は、リジェクションアドフィルタ１１ａ−１で生成されたＹ軸光信号を２分岐し、分岐した一方のＹ軸光信号を、Ｙ軸方向のリングを通じて外部へ出力する（ノード＃２へ出力することになる）。また、Ｙ軸分岐部１２ａ−１は、分岐した他方のＹ軸光信号を、Ｘ軸方向のリングを流れるＸ軸光信号との合流点であるＸ軸処理部１０ａ−２内のリジェクションアドフィルタ１１ａ−２へ向けて出力する。

リジェクションアドフィルタ１１ａ−２は、Ｘ軸方向のリングを流れるＸ軸光信号と、Ｙ軸方向のリングを流れるＹ軸光信号との合流点となり、他ノード（ノード＃３である）から出力されて、Ｘ軸方向のリングを流れ、波長λ１〜λ４が多重しているＸ軸光信号と、自ノード内で分岐出力され、波長λ１、λ２が多重しているＹ軸光信号とを受信し、Ｘ軸光信号からＹ軸光信号と同一波長の除去及びＹ軸光信号の波長の挿入のフィルタ処理を行う。

すなわち、Ｘ軸方向のリングを流れてきたＸ軸光信号の波長λ１、λ２を除去し、Ｙ軸分岐部１２ａ−１が出力した波長λ１、λ２をＸ軸光信号に挿入して、あらたに波長λ１〜λ４が多重されたＸ軸光信号を生成する。

Ｘ軸分岐部１２ａ−２は、リジェクションアドフィルタ１１ａ−２で生成されたＸ軸光信号（波長λ１〜λ４）を２分岐し、分岐した一方のＸ軸光信号を、Ｘ軸方向のリングを通じて外部へ出力する（ノード＃３へ出力する）。また、Ｘ軸分岐部１２ａ−２は、分岐した他方のＸ軸光信号を、波長分離フィルタ１４ａへ出力する。

波長分離フィルタ１４ａは、Ｘ軸分岐部１２ａ−２から出力されたＸ軸光信号を受信して任意の波長を分離する。Ｘ軸光信号は波長λ１〜λ４が多重されているので、波長分離フィルタ１４ａは、波長λ１〜λ４の中から所定の波長を抽出、分離して出力することが可能である。受信器１５ａは、分離後の波長の受信処理を行い、また、ノード＃１に接続するトリビュタリ側へ向けて、波長分離フィルタ１４ａからの出力を送信したりする。

次に光信号の流れについて説明する。図８は光信号の流れを示す図である。ノード＃１〜＃４でＯＡＤＭされて生成した波長多重信号（ＷＤＭ信号）の波長グループの流れを示している。

ノード＃１は、図７で上述したように、ノード＃２から送信された波長グループ（λ１、λ２）ｇｙ₁を受信し、波長グループ（λ１、λ２）ｇｙ₁の中の波長λ１を自ノード＃１の設定波長λ１と置き換えて、波長グループ（λ１、λ２）ｇｙ₂を生成してノード＃２へ出力する。

また、ノード＃１は、図７で上述したように、ノード＃３から送信された波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₁を受信し、波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₁中の波長λ１、λ２を波長グループｇｙ₂のλ１、λ２と置き換えて、波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₂を生成してノード＃３へ出力する。

ノード＃２は、ノード＃１から送信された波長グループ（λ１、λ２）ｇｙ₂を受信し、波長グループ（λ１、λ２）ｇｙ₂の中の波長λ２を自ノード＃２の設定波長λ２と置き換えて、波長グループ（λ１、λ２）ｇｙ₁を生成してノード＃１へ出力する。

また、ノード＃２は、ノード＃４から送信された波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₃を受信し、波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₃中の波長λ１、λ２を波長グループｇｙ₁のλ１、λ２と置き換えて、波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₄を生成してノード＃４へ出力する。

ノード＃３は、ノード＃４から送信された波長グループ（λ３、λ４）ｇｙ₃を受信し、波長グループ（λ３、λ４）ｇｙ₃の中の波長λ３を自ノード＃３の設定波長λ３と置き換えて、波長グループ（λ３、λ４）ｇｙ₄を生成してノード＃４へ出力する。

また、ノード＃３は、ノード＃１から送信された波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₂を受信し、波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₂中の波長λ３、λ４を波長グループｇｙ₄のλ３、λ４と置き換えて、波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₁を生成してノード＃１へ出力する。

ノード＃４は、ノード＃３から送信された波長グループ（λ３、λ４）ｇｙ₄を受信し、波長グループ（λ３、λ４）ｇｙ₄の中の波長λ４を自ノード＃４の設定波長λ４と置き換えて、波長グループ（λ３、λ４）ｇｙ₃を生成してノード＃３へ出力する。

また、ノード＃４は、ノード＃２から送信された波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₄を受信し、波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₄中の波長λ３、λ４を波長グループｇｙ₃のλ３、λ４と置き換えて、波長グループ（λ１〜λ４）ｇｘ₃を生成してノード＃２へ出力する。

このように、２次元トーラス構成を実現するために、リジェクションアドフィルタを２つ使用し、Ｙ軸上に置かれたリジェクションアドフィルタは、自己のノードでＡｄｄ対象とする波長（上記の例では設定波長を１波としたが、複数の設定波長を各ノードでＡｄｄしてもよい）のみを、Ｙ軸光信号からリジェクトし、そしてＡｄｄするものである。

また、Ｘ軸上に置かれたリジェクションアドフィルタは、自己のノードを通るＹ軸上のすべてのノードからＡｄｄ対象の波長を、Ｘ軸光信号からリジェクトし、そしてＡｄｄするものである。Ｙ軸上を流れる波長多重信号は、各ノードの光カプラで分岐され、Ｘ軸上に置かれたリジェクションアドフィルタを通して、Ｘ軸にＡｄｄされる。逆にＸ軸上を流れる波長多重信号がＹ軸上に流れ込むことはない。このような構成にすることにより、図６で示した光信号経路のルール設定を満たすことが可能になる。

次に３次元トーラスネットワークに光ネットワークシステム１を適用した場合のネットワーク構成、光伝送ノード１０の構成及び動作について詳しく説明する。最初に図９、図１０を用いて、３次元トーラスネットワークの構成及び３次元トーラスネットワーク上の光信号の経路について説明する。

図９は３次元トーラスネットワークの構成例を示す図であり、図１０は光信号経路設定テーブルを示す図である。図９の場合、ノード＃０００〜＃１１１で構成され、２×２×２型のトーラスネットワークである（１つのノードに対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のリングが接続して３次元なのでｐ₁×ｐ₂×ｐ₃となり、１つのリング方向のポート数は入力ポートと出力ポートの計２ポートなので、２×２×２となる）。なお、図を簡略化して、ノードをつなぐ光ファイバは、リング状には示していない。図中の括弧内の同一符号同士が互いに接続するものとする。

図９のネットワークに対し、各ノードへ入力するラインは３本（入力ポートが３つ）あるため、異なる経路を流れてきた同一の光信号が、同一タイミングで重複して受信される可能性があるので、重複受信するノードが存在しないようにしなければならない。また、すべてのノード＃０００〜＃１１１に光信号が平等に行き渡らなければならない。したがって、各ノードに到達する波長を重複させないように、かつすべてのノード＃０００〜＃１１１に光信号が行き渡るように、光信号の経路を設定する必要がある。

この場合、図９においては、Ｘ軸方向から入力した光信号はＸ軸方向にだけ出力させ、Ｙ軸方向から入力した光信号はＸ軸、Ｙ軸の２方向に出力させ、Ｚ軸方向から入力した光信号は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のすべての方向から出力するといったルールを設定することで光信号の重複を防ぐことができる。

このルールを定義した図１０の光信号経路設定テーブルＴ２では、Ｘ軸から入力した光信号をＸ軸から出力するので○、Ｘ軸から入力した光信号はＹ軸、Ｚ軸から出力しないので×、Ｙ軸から入力した光信号をＸ軸とＹ軸から出力するので○、Ｙ軸から入力した光信号は、Ｚ軸から出力しないので×、Ｚ軸から入力した光信号は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸から出力するので○となっている。

具体的に例えば、ノード＃０００からＡｄｄされる光信号について考えると、ノード＃０００のＺ軸方向からＡｄｄされた光信号は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向に出力されるため、ノード＃００１、＃０１０、＃１００それぞれに到達する。

その後、経路設定のルールにより、ノード＃００１を経由してノード＃０１１、＃１０１に到達する。ノード＃０１０を経由して、ノード＃１１０へ到達するがノード＃０１１に到達することはない。ノード＃１００を経由してノード＃１１０、＃１０１に到達することはない。

そして、ノード＃０１１からノード＃１１１へは到達するが、ノード＃１０１、＃１１０からノード＃１１１へは到達することはないので、光信号が重複することがなく、かつすべてのノードに光信号が行き渡っていることがわかる。トーラスネットワークの構成では、それぞれのノードが対称の関係にあるため、すべてのノードに対してこのルールは成立する。

ここで、図１で上述した、ｎ次元トーラスネットワークに対する光信号の経路設定の概念を図９の３次元トーラスネットワークに対応させると、Ｎ_m（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）軸方向のリングでｎ次元トーラスネットワークが構築している場合、すなわちここでは、ｎ＝３で、ｍ＝１、２、３であるから、Ｎ₁軸（Ｚ軸）、Ｎ₂軸（Ｙ軸）、Ｎ₃軸（Ｘ軸）方向のリングで３次元トーラスネットワークが構築している場合となって、ｍ＝１の場合の、Ｎ₁軸（Ｚ軸）方向のリングから入力した光信号は、Ｎ₁軸（Ｚ軸）方向のリングから、Ｎ₂軸（Ｙ軸）とＮ₃軸（Ｘ軸）の方向のリングまでの３方向から出力し、ｍ＝２の場合の、Ｎ₂軸（Ｙ軸）から入力した光信号は、Ｎ₂軸（Ｙ軸）方向のリングから、Ｎ₃軸（Ｘ軸）の方向のリングまでの２方向から出力し、ｍ＝３の場合の、Ｎ₃軸（Ｘ軸）方向から入力した光信号は、Ｎ₃軸（Ｘ軸）方向のリングからのみ出力する、といったように対応する。

次に図９の３次元トーラスネットワークを構築する光伝送ノード１０の構成について説明する。図１１は３次元トーラスネットワークの光伝送ノードの構成を示す図である。ノード＃０００〜＃１１１は、光伝送ノード１０ｂと同じ構成を持つ。ただし、ノード＃０００〜＃１１１には、互いに異なる波長λ１〜λ８が割り当てられるので、各ノード内の設定波長出力部１３ｂでは、自ノードに割り当てられた波長を出力する。図１１の光伝送ノード１０ｂは、波長λ１が割り当てられたノード＃０００であるとして以降説明する。

光伝送ノード１０ｂは、Ｚ軸（Ｎ₁軸）処理部１０ｂ−１、Ｙ軸（Ｎ₂軸）処理部１０ｂ−２、Ｘ軸（Ｎ₃軸）処理部１０ｂ−３、波長分離フィルタ１４ｂ、受信器１５ｂから構成される。

なお、Ｎ_k軸のｋは２、３、・・・、ｎであり、ここでは３次元なのでｎ＝３、よってｋ＝２、３となる。したがって、Ｎ_k軸はＮ₂軸、Ｎ₃軸となり、Ｎ₂軸、Ｎ₃軸は図４で示したようにそれぞれＹ軸、Ｘ軸となる。Ｎ₁軸は図４で示したようにＺ軸となる。

Ｚ軸処理部１０ｂ−１は、設定波長出力部１３ｂ、リジェクションアドフィルタ（Rejection & Add filter）１１ｂ−１（Ｚ軸フィルタに該当）、Ｚ軸分岐部１２ｂ−１から構成される。Ｙ軸処理部１０ｂ−２は、リジェクションアドフィルタ１１ｂ２（Ｙ軸フィルタに該当）、Ｙ軸分岐部１２ｂ−２から構成される。Ｘ軸処理部１０ｂ−３は、リジェクションアドフィルタ１１ｂ−３（Ｘ軸フィルタに該当）、Ｘ軸分岐部１２ｂ−３から構成される。

設定波長出力部１３ｂは、自ノードに割り当てられた設定波長λ１を出力する。リジェクションアドフィルタ１１ｂ−１は、他ノード（ノード＃００１になる）から出力されて、Ｚ軸方向のリングを流れ、波長λ１、λ２が多重しているＺ軸光信号を受信し、Ｚ軸光信号から設定波長λ１と同一波長の除去及び設定波長の挿入のフィルタ処理を行う。

すなわち、Ｚ軸方向のリングを流れてきたＺ軸光信号の波長λ１を除去し、設定波長出力部１３ｂが出力した波長λ１をＺ軸光信号に挿入して、あらたなＺ軸光信号を生成する。

Ｚ軸分岐部１２ｂ−１は、リジェクションアドフィルタ１１ｂ−１で生成されたＺ軸光信号を２分岐し、分岐した一方のＺ軸光信号を、Ｚ軸方向のリングを通じて外部へ出力する（ノード＃００１へ出力することになる）。また、Ｚ軸分岐部１２ｂ−１は、分岐した他方のＺ軸光信号を、Ｙ軸方向のリングを流れるＹ軸光信号との合流点であるＹ軸処理部１０ｂ−２内のリジェクションアドフィルタ１１ｂ−２へ向けて出力する。

リジェクションアドフィルタ１１ｂ−２は、Ｚ軸方向のリングを流れるＺ軸光信号と、Ｙ軸方向のリングを流れるＹ軸光信号との合流点となり、他ノード（ノード＃０１０である）から出力されて、Ｙ軸方向のリングを流れ、波長λ１〜λ４が多重しているＹ軸光信号と、自ノード内で分岐出力され、波長λ１、λ２が多重しているＺ軸光信号とを受信し、Ｙ軸光信号からＺ軸光信号と同一波長の除去及びＺ軸光信号の波長の挿入のフィルタ処理を行う。

すなわち、Ｙ軸方向のリングを流れてきたＹ軸光信号の波長λ１、λ２を除去し、Ｚ軸分岐部１２ｂ−１が出力した波長λ１、λ２をＹ軸光信号に挿入して、あらたに波長λ１〜λ４が多重されたＹ軸光信号を生成する。

Ｙ軸分岐部１２ｂ−２は、リジェクションアドフィルタ１１ｂ−２で生成されたＹ軸光信号（波長λ１〜λ４）を２分岐し、分岐した一方のＹ軸光信号を、Ｙ軸方向のリングを通じて外部へ出力する（ノード＃０１０へ出力する）。また、Ｙ軸分岐部１２ｂ−２は、分岐した他方のＹ軸光信号を、Ｘ軸方向のリングを流れるＸ軸光信号との合流点であるＸ軸処理部１０ｂ−３内のリジェクションアドフィルタ１１ｂ−３へ向けて出力する。

リジェクションアドフィルタ１１ｂ−３は、Ｘ軸方向のリングを流れるＸ軸光信号と、Ｙ軸方向のリングを流れるＹ軸光信号との合流点となり、他ノード（ノード＃１００である）から出力されて、Ｘ軸方向のリングを流れ、波長λ１〜λ８が多重しているＸ軸光信号と、自ノード内で分岐出力され、波長λ１〜λ４が多重しているＹ軸光信号とを受信し、Ｘ軸光信号からＹ軸光信号と同一波長の除去及びＹ軸光信号の波長の挿入のフィルタ処理を行う。

すなわち、Ｘ軸方向のリングを流れてきたＸ軸光信号の波長λ１〜λ４を除去し、Ｙ軸分岐部１２ｂ−２が出力した波長λ１〜λ４をＸ軸光信号に挿入して、あらたに波長λ１〜λ８が多重されたＸ軸光信号を生成する。

Ｘ軸分岐部１２ｂ−３は、リジェクションアドフィルタ１１ｂ−３で生成されたＸ軸光信号（波長λ１〜λ８）を２分岐し、分岐した一方のＸ軸光信号を、Ｘ軸方向のリングを通じて外部へ出力する（ノード＃１００へ出力する）。また、Ｘ軸分岐部１２ｂ−３は、分岐した他方のＸ軸光信号を、波長分離フィルタ１４ｂへ出力する。

波長分離フィルタ１４ｂは、Ｘ軸分岐部１２ｂ−３から出力されたＸ軸光信号を受信して任意の波長を分離する。Ｘ軸光信号は波長λ１〜λ８が多重されているので、波長分離フィルタ１４ｂは、波長λ１〜λ８の中から所定の波長を抽出、分離して出力することが可能である。受信器１５ｂは、分離後の波長の受信処理を行い、また、ノード＃０００に接続するトリビュタリ側へ向けて、波長分離フィルタ１４ｂからの出力を送信したりする。

図１２は３次元トーラスネットワークの波長割り当てを示す図である。Ｚ軸上では、ノード＃０００〜＃１１１のそれぞれで波長λ１〜λ８がＡｄｄされる。また、＃００ｘグループのノード＃０００、＃００１においては、Ｙ軸上で波長λ１、λ２がＡｄｄされる。＃０１ｘグループのノード＃０１０、＃０１１においては、Ｙ軸上で波長λ３、λ４がＡｄｄされる。＃１０ｘグループのノード＃１００、＃１０１においては、Ｙ軸上で波長λ５、λ６がＡｄｄされる。＃１１ｘグループのノード＃１１０、＃１１１においては、Ｙ軸上で波長λ７、λ８がＡｄｄされる。

さらに、＃０ｘｘグループのノード＃０００、＃００１、＃０１０、＃０１１においては、Ｘ軸上で波長λ１〜λ４がＡｄｄされる。＃１ｘｘグループのノード＃１００、＃１０１、＃１１０、＃１１１においては、Ｘ軸上で波長λ５〜λ８がＡｄｄされる。

このように、３次元トーラス構成を実現するために、リジェクションアドフィルタを３つ使用し、Ｚ軸上に置かれたリジェクションアドフィルタは、自己のノードでＡｄｄ対象とする設定波長（上記の例では設定波長は１波としたが、複数の設定波長を各ノードでＡｄｄしてもよい）のみをＺ軸光信号からリジェクトして、そしてＡｄｄするものである。

また、Ｙ軸上に置かれたリジェクションアドフィルタは、自己のノードを通るＺ軸上のすべてのノードからＡｄｄ対象の波長グループ、すなわちノード＃０００の場合では、＃００ｘグループの波長すべてを、Ｙ軸光信号からリジェクトして、そしてＡｄｄするものである。

さらに、Ｘ軸上に置かれたリジェクションアドフィルタは、そのノードを通るＹ軸上のすべてのノードからＡｄｄ対象の波長グループ、すなわちノード＃０００の場合では、＃０ｘｘグループの波長すべてを、Ｘ軸光信号からリジェクトし、そしてＡｄｄするものである。

各ノードでＺ軸上を流れる波長多重信号は光カプラで分岐され、Ｙ軸上に置かれたリジェクションアドフィルタを通して、Ｙ軸上にＡｄｄされる。さらにＹ軸上を流れる信号も光カプラで分岐され、Ｘ軸上に置かれたリジェクションアドフィルタを通して、Ｘ軸上にＡｄｄされる。逆に、Ｘ軸上を流れる波長多重信号がＹ軸、Ｚ軸上に流れることはなく、Ｙ軸上を流れる波長多重信号がＺ軸上に流れ込むこともない。このようなノード構成によって、図１０で示した信号経路のルール設定を満たすことが可能になる。

次に冗長系を有する光ネットワークシステム１について図１３、図１４を用いて説明する。図１３は冗長構成を有する光ネットワークシステムの構成例を示す図である。２次元トーラス型２ファイバの光ネットワークシステムの構成を示している。

２ファイバは、現用回線（Working）と予備回線（Protection）に分かれていて、現用回線と予備回線で光信号は逆方向に流れている。なお、図を簡略化して、ノードをつなぐ光ファイバは、リング状には示していない。図中の括弧内の同一符号同士が互いに接続するものとする（W：現用、P：予備）。

図１４は冗長系を有する光伝送ノードの構成を示す図である。光伝送ノード１０ｃ（２次元トーラスネットワーク上のノード＃１に該当）は、現用回線側処理部１０ｗ、予備回線側処理部１０ｐ、スイッチＳＷ、スイッチ制御部１６から構成される。

現用回線側処理部１０ｗは、Ｙ軸処理部１０−１ｗ、Ｘ軸処理部１０−２ｗ、波長分離フィルタ１４ｗから構成される。Ｙ軸処理部１０−１ｗは、設定波長出力部１３ｗ、リジェクションアドフィルタ１１−１ｗ、Ｙ軸分岐部１２−１ｗを含み、Ｘ軸処理部１０−２ｗは、リジェクションアドフィルタ１１−２ｗ、Ｘ軸分岐部１２−２ｗを含む。

予備回線側処理部１０ｐは、Ｙ軸処理部１０−１ｐ、Ｘ軸処理部１０−２ｐ、波長分離フィルタ１４ｐから構成される。Ｙ軸処理部１０−１ｐは、設定波長出力部１３ｐ、リジェクションアドフィルタ１１−１ｐ、Ｙ軸分岐部１２−１ｐを含み、Ｘ軸処理部１０−２ｐは、リジェクションアドフィルタ１１−２ｐ、Ｘ軸分岐部１２−２ｐを含む。なお、これらの構成要素の動作は上述したので説明は省略する。

スイッチＳＷは、スイッチ制御部１６のスイッチ切り替え指示にもとづき、現用系または予備系にスイッチングし、運用開始時は、現用系の波長分離フィルタ１４ｗと接続する。

スイッチ制御部１６は、スイッチＳＷを介して波長分離後の光信号を受信して、光パワーを監視する。また、図７、図１１の受信器１５ａ、１５ｂと同様の機能を有し、波長分離後の光信号を受信し、光伝送ノード１０ｃに接続するトリビュタリ側へ向けて、Ｄｒｏｐ送信処理などを行ったりする。

スイッチ制御部１６では、スイッチＳＷを介して波長分離後の光信号を受信している際に、現用回線の光パワー断を検出すると、スイッチＳＷにスイッチ切り替え指示を出す。そして、スイッチＳＷを予備回線側に切り替えて、予備回線側からＤｒｏｐされる光信号を選択してトリビュタリ側へ出力する（（O-UPSR：optical unidirectional path switched ring）の障害回避方式が適用できる）。

現用回線と予備回線で逆方向に信号が流れているため、どこか１箇所で２ファイバが同時に切断されたとしても、現用回線では到達しないノードへも、予備回線が別のルートを通って到達することができ、通信不能になることはない。この冗長構成は、３次元やｎ次元構成にも適用できるため、冗長性の高いｎ次元トーラス型光ネットワークを実現することができる。

以上説明したように、光ネットワークシステム１は、同じ光信号を重複受信することなく、かつ光信号のままルーティングが可能な光ネットワークを構築することができ、光通信の運用性の向上を図ることが可能になる。

なお、近年では、超並列計算機における計算ノード間通信容量の増大を図るため、計算ノード間の通信に光信号の導入が進んでおり、このような場合に、多数のノードを効率よく接続するため、各計算ノードは２次元、または３次元のトーラス構成で物理的に接続されることが多く、このようなネットワークに対して、光ネットワークシステム１を適用することは有効であり、計算ノード間の通信性能の向上を図ることが可能になる。

上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。

符号の説明

１ 光ネットワークシステム
１０、ＮＤ₁₁〜ＮＤ_ij 光伝送ノード
１０−１ Ｎ₁軸処理部
１１−１ Ｎ₁軸フィルタ
１２−１ Ｎ₁軸分岐部
１３ 設定波長出力部
１０−ｋ Ｎ_k軸処理部
１１−ｋ Ｎ_k軸フィルタ
１２−ｋ Ｎ_k軸分岐部
１４ 波長分離フィルタ
２０ 光伝送媒体

Claims (9)

1. 複数のノード間で光伝送を行う光ネットワークシステムにおいて、
   すべてのノードに異なる波長が割り当てられ、自ノードに割り当てられた設定波長を出力する設定波長出力部、他ノードから出力されて、Ｎ₁軸方向のリングを流れてきたＮ₁軸光信号を受信し、前記Ｎ₁軸光信号から前記設定波長と同一波長の除去及び前記設定波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＮ₁軸光信号を生成するＮ₁軸フィルタ、前記Ｎ₁軸フィルタで生成されたＮ₁軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＮ₁軸光信号を、前記Ｎ₁軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＮ₁軸光信号を、自ノード内のＮ₂軸方向のリングを流れるＮ₂軸光信号との合流点へ向けて出力するＮ₁軸分岐部、を含むＮ₁軸処理部と、Ｎ_k（ｋ＝２、３、・・・、ｎ）軸方向のリングを流れるＮ_k軸光信号と、Ｎ_k-1軸方向のリングを流れるＮ_k-1軸光信号との合流点となり、他ノードから出力されて、前記Ｎ_k軸方向のリングを流れてきた前記Ｎ_k軸光信号と、自ノード内で分岐出力された前記Ｎ_k-1軸光信号とを受信し、前記Ｎ_k軸光信号から前記Ｎ_k-1軸光信号と同一波長の除去及び前記Ｎ_k-1軸光信号の波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＮ_k軸光信号を生成するＮ_k軸フィルタ、前記Ｎ_k軸フィルタで生成されたＮ_k軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＮ_k軸光信号を、前記Ｎ_k軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＮ_k軸光信号を、ｋ＜ｎの場合は、自ノード内のＮ_k+1軸方向のリングを流れるＮ_k+1軸光信号との合流点へ向けて出力し、ｋ＝ｎの場合は、波長分離先へ出力するＮ_k軸分岐部、を含むＮ_k軸処理部と、前記Ｎ_k軸分岐部で波長分離先へ出力されたＮ_k軸光信号を受信して任意の波長を分離する波長分離フィルタと、から構成される光伝送ノードと、
   複数の互いに異なるＮ_m（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）軸方向のリングを形成し、複数の前記光伝送ノードをｎ次元のトーラス状のネットワークとなるように接続する光伝送媒体と、
   を有することを特徴とする光ネットワークシステム。
2. Ｎ_m（ｍ＝１、２、・・・、ｎ）軸方向のリングでｎ次元トーラスネットワークが構築している場合、前記光伝送ノードに対し、ｍ＝１の場合の、Ｎ₁軸方向のリングから入力した光信号は、Ｎ₁軸方向のリングからＮ_n軸の方向のリングまでのｎ方向から出力し、２≦ｍ＜ｎの場合の、Ｎ_m軸方向のリングから入力した光信号は、Ｎ₁軸方向のリングからＮ_m軸方向のリングのｍ方向から出力し、
   ｍ＝ｎの場合の、Ｎ_n軸から入力した光信号はＮ_n軸方向のリングからのみ出力することを特徴とする請求の範囲第１項記載の光ネットワークシステム。
3. 前記光伝送ノードは、現用系と予備系の冗長構成をとり、現用系、予備系を切り替えるスイッチと、前記スイッチの切り替え制御を行うスイッチ制御部とをさらに有し、前記スイッチ制御部は、現用系の前記波長分離フィルタから出力された光信号のパワーを監視してパワー断を検出すると、現用系から予備系へ前記スイッチを切り替えて、予備系の前記波長分離フィルタからの出力信号を選択することを特徴とする請求の範囲第１項記載の光ネットワークシステム。
4. 複数のノード間で光伝送を行う光ネットワークシステムにおいて、
   すべてのノードに異なる波長が割り当てられ、自ノードに割り当てられた設定波長を出力する設定波長出力部、他ノードから出力されて、Ｙ軸方向のリングを流れてきたＹ軸光信号を受信し、前記Ｙ軸光信号から前記設定波長と同一波長の除去及び前記設定波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＹ軸光信号を生成するＹ軸フィルタ、前記Ｙ軸フィルタで生成されたＹ軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＹ軸光信号を、前記Ｙ軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＹ軸光信号を、自ノード内のＸ軸方向のリングを流れるＸ軸光信号との合流点へ向けて出力するＹ軸分岐部、を含むＹ軸処理部と、Ｘ軸方向のリングを流れるＸ軸光信号と、Ｙ軸方向のリングを流れるＹ軸光信号との合流点となり、他ノードから出力されて、前記Ｘ軸方向のリングを流れてきた前記Ｘ軸光信号と、自ノード内で分岐出力された前記Ｙ軸光信号とを受信し、前記Ｘ軸光信号から前記Ｙ軸光信号と同一波長の除去及び前記Ｙ軸光信号の波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＸ軸光信号を生成するＸ軸フィルタ、前記Ｘ軸フィルタで生成されたＸ軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＸ軸光信号を、前記Ｘ軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＸ軸光信号を、波長分離先へ出力するＸ軸分岐部、を含むＸ軸処理部と、前記Ｘ軸分岐部で波長分離先へ出力されたＸ軸光信号を受信して任意の波長を分離する波長分離フィルタと、から構成される光伝送ノードと、
   Ｘ軸及びＹ軸の互いに異なる方向のリングを形成し、複数の前記光伝送ノードを２次元のトーラス状のネットワークとなるように接続する光伝送媒体と、
   を有することを特徴とする光ネットワークシステム。
5. Ｘ軸及びＹ軸方向のリングで２次元トーラスネットワークが構築している場合、前記光伝送ノードに対し、Ｙ軸方向のリングから入力した光信号は、Ｘ軸方向のリングとＹ軸方向のリングの２方向から出力し，Ｘ軸から入力した光信号は、Ｘ軸方向のリングからのみ出力することを特徴とする請求の範囲第４項記載の光ネットワークシステム。
6. 前記光伝送ノードは、現用系と予備系の冗長構成をとり、現用系、予備系を切り替えるスイッチと、前記スイッチの切り替え制御を行うスイッチ制御部とをさらに有し、前記スイッチ制御部は、現用系の前記波長分離フィルタから出力された光信号のパワーを監視してパワー断を検出すると、現用系から予備系へ前記スイッチを切り替えて、予備系の前記波長分離フィルタからの出力信号を選択することを特徴とする請求の範囲第４項記載の光ネットワークシステム。
7. 複数のノード間で光伝送を行う光ネットワークシステムにおいて、
   すべてのノードに異なる波長が割り当てられ、自ノードに割り当てられた設定波長を出力する設定波長出力部、他ノードから出力されて、Ｚ軸方向のリングを流れてきたＺ軸光信号を受信し、前記Ｚ軸光信号から前記設定波長と同一波長の除去及び前記設定波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＺ軸光信号を生成するＺ軸フィルタ、前記Ｚ軸フィルタで生成されたＺ軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＺ軸光信号を、前記Ｚ軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＺ軸光信号を、自ノード内のＹ軸方向のリングを流れるＹ軸光信号との合流点へ向けて出力するＺ軸分岐部、を含むＺ軸処理部と、Ｙ軸方向のリングを流れるＹ軸光信号と、Ｚ軸方向のリングを流れるＺ軸光信号との合流点となり、他ノードから出力されて、前記Ｙ軸方向のリングを流れてきた前記Ｙ軸光信号と、自ノード内で分岐出力された前記Ｚ軸光信号とを受信し、前記Ｙ軸光信号から前記Ｚ軸光信号と同一波長の除去及び前記Ｚ軸光信号の波長の挿入のフィルタ処理を行って、あらたなＹ軸光信号を生成するＹ軸フィルタ、前記Ｙ軸フィルタで生成されたＹ軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＹ軸光信号を、前記Ｙ軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＹ軸光信号を、自ノード内のＸ軸方向のリングを流れるＸ軸光信号との合流点へ向けて出力するＹ軸分岐部、を含むＹ軸処理部と、Ｘ軸方向のリングを流れるＸ軸光信号と、Ｙ軸方向のリングを流れるＹ軸光信号との合流点となり、他ノードから出力されて、前記Ｘ軸方向のリングを流れてきた前記Ｘ軸光信号と、自ノード内で分岐出力された前記Ｙ軸光信号とを受信し、前記Ｘ軸光信号から前記Ｙ軸光信号と同一波長の除去及び前記Ｙ軸光信号の波長の挿入を行って、あらたなＸ軸光信号を生成するＸ軸フィルタ、前記Ｘ軸フィルタで生成されたＸ軸光信号を２方向に分岐し、分岐した一方のＸ軸光信号を、前記Ｘ軸方向のリングを通じて外部へ出力し、分岐した他方のＸ軸光信号を、波長分離先へ出力するＸ軸分岐部、を含むＸ軸処理部と、前記Ｘ軸分岐部で波長分離先へ出力されたＸ軸光信号を受信して任意の波長を分離する波長分離フィルタと、から構成される光伝送ノードと、
   Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の互いに異なる方向のリングを形成し、複数の前記光伝送ノードを３次元のトーラス状のネットワークとなるように接続する光伝送媒体と、
   を有することを特徴とする光ネットワークシステム。
8. Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のリングで３次元トーラスネットワークが構築している場合、前記光伝送ノードに対し、Ｚ軸方向のリングから入力した光信号は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向のリングの３方向から出力し、Ｙ軸から入力した光信号は、Ｚ軸及びＹ軸方向のリングの２方向から出力し、Ｘ軸方向のリングから入力した光信号は、Ｘ軸方向のリングからのみ出力することを特徴とする請求の範囲第７項記載の光ネットワークシステム。
9. 前記光伝送ノードは、現用系と予備系の冗長構成をとり、現用系、予備系を切り替えるスイッチと、前記スイッチの切り替え制御を行うスイッチ制御部とをさらに有し、前記スイッチ制御部は、現用系の前記波長分離フィルタから出力された光信号のパワーを監視してパワー断を検出すると、現用系から予備系へ前記スイッチを切り替えて、予備系の前記波長分離フィルタからの出力信号を選択することを特徴とする請求の範囲第７項記載の光ネットワークシステム。

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