JP4709567B2 - ドロップ・アンド・コンティニュー装置 - Google Patents

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Description

本発明はDmux/Mux型波長分割多重(WDM)装置に、映像・音声・エンターテインメント配信に最適な機能と追加付加価値を容易にアドオンできるドロップ・アンド・コンティニュー装置に関する。
図1は多数のケーブルテレビ局を運営するMSO(Multi Service operator)や、ケーブルテレビ会社などが提供する映像・音声・エンターテイメントサービスを実現するケーブルテレビ、ビデオ配信ネットワークの概要を説明する図である。同図において、1はテレビ放送局のアンテナ、12はヘッドエンド局、13〜15はディストリビュート局、16はIPネットワーク、17はテールエンド局である。ヘッドエンド局12は、アンテナ1からの電波を受けて、配下のディストリビュート局13〜15にテレビジョン信号を送信するCATV配信サーバ121及びIPネットワーク16にビデオ信号を送信するビデオ配信サーバ122を備えている。ヘッドエンド局12には、MSO(Multi Service operator)や、ケーブルテレビ会社などがある。テールエンド局17はこの配信ネットワークの最終段に位置する。
各ディストリビュート局、例えば、ディストリビュート局13は、入力信号を次段のディストリビュート局14又はテールエンド局に引き渡すとともに、そのディストリビュート局13の配下のエンドユーザ133にも入力信号を引き渡すための伝送装置131と、伝送装置131から出力された信号やデータをエンドユーザが使用可能な信号やデータに変換する信号変換機、例えば、直交振幅変調器(QAM)132とを備えている。テールエンド局17も伝送装置171と直交振幅変調器(QAM)172とを備えている。
エンドユーザに提供される媒体(例えば、テレビプログラムなど)は、ヘッドエンド局12内のCATV配信サーバ121から各ディストリビュート局を経由してエンドユーザへと送信される。各エンドユーザが受け取るテレビプログラム等の媒体は同一のものである。従って、一度の配信で、同時に、各エンドユーザに効率よく、また均一のサービスの質を提供することが、MSO(Multi Service operator)や、ケーブルテレビ会社にとって非常に、重要なことである。
図2は上記のサービスを提供するために各ディストリビュート局が持つべきドロップ・アンド・コンティニュー機能の説明図である。同図において、ディストリビュート局13は、受け取ったデータAを、エンドユーザ側にドロップし、且つ同じデータAを次のノードへと転送するドロップ・アンド・コンティニュー機能を有することが強く要望される。
また、このようなアプリケーションでは、エンドユーザからヘッドエンド局やディストリビュート局への配信はありえず(最近開始されたオン・デマンド・サービス以外の通常サービスでは全く不要である。)一方通行のネットワークともいえる。従って、高価なバックボーン設備は、サービスの提供用としてのみ使い、エンドユーザからの配信はIPネットワーク16などが使われ設備投資を節減することが多い。
図3は図2に示したドロップ・アンド・コンティニュー機能の実現のために、最近主流となってきたメトロWDMを使ったケーブルテレビ、ビデオ配信ネットワークリングネットワークの概略構成を示すブロック図である。同図において、31はWDM311とサーバ312を備えるヘッドエンド局、32はWDM311からのWDM多重信号を例えばギガビットイーサネット(登録商標)(GbE)で直交振幅変調器(QAM)322に引き渡すWDMである。ディストリビュート局33ディストリビュート局32と同じ構成を有する。ディストリビュート局33の出力は、いくつかのディストリビュート局を経由してヘッドエンド局のWDM311に戻る。
図3に示した従来のシステムは、データの中身を気にせず、光レベルで多重し、転送できるというWDMの透過性を利用して、このバックボーンネットワークを、音声(電話)や、データサービスなどの複数アプリケーションに共有することを可能とし、MSOやケーブル会社が提供できるサービスを効率的に増やすことを目的としている。
ところが、その結果、原点である配信サービスにとって重要なドロップ・アンド・コンティニュー機能の実現が容易ではなくなった。新世代WDMと呼ばれるリコンフィギュラブル・スイッチ(reconfigurable SW)を内臓した高価なWDMでは実現可能であるが、既に既設・採用されているMux/Dmux型のWDM装置を高価なWDMに置き換えることは価格の観点から現実的ではない。従って、既存のMux/Dmux型のWDMを流用しながら、配信サービスを効率よく提供することが、強く求められている。
図4は従来のMux/Dmux型のWDMを使ったドロップ・アンド・コンティニュー機能の1実現例を示すシステムのブロック図である。同図において、41は多重光信号をチャネル毎に波長分割する波長分割装置(分波器又はDMUXとも呼ぶ)、42はDMUX41からの一つのチャンネルの出力光信号をエンドユーザ側と次段WDMに分離して引き渡すスプリッタ、43はスプリッタ43からの出力を増幅するアンプ、44はアンプ43の出力光信号を他のアンプ(図示省略)からの光信号とともに多重する多重装置(合波器又はMUXとも呼ぶ)、45はスプリッタ42からエンドユーザ側に分岐された光信号を中継するトランスポンダ、46はトランスポンダ45からの出力を直交振幅変調してエンドユーザに引き渡すQAMである。
図4に示した従来のシステムによれば、DMUX41とMUX44の間に、光スプリッタ42を挿入し、波長λXの光信号をドロップし、かつ、同じ波長λXを次ノードへ送信することが可能である。
図5は従来のMux/Dmux型のWDMを使った従来のドロップ・アンド・コンティニュー機能の他の実現例を示すシステムのブロック図である。同図において、51は多重光信号をチャネル毎に波長分割する波長分割装置(分波器又はDMUXとも呼ぶ)、52はDMUX51からエンドユーザ側に出力された光信号を中継するトランスポンダ、53はトランスポンダ52からの出力を直交振幅変調してエンドユーザに引き渡すとQAM、54はQAM内又はQAMの入力側で折り返された光信号をトランスポンダ52を経由して受け取り、他のトランスポンダからの光信号とともに多重する波長多重装置(合波器又はMUXとも呼ぶ)である。
図5において、例(1)のケースでは、DMUX51から出力されてトランスポンダ52を経由した信号はエンドユーザに引き渡されると共に、QAM53内で折り返されてトランスポンダ52を経由してMUX54にて多重される。
図5において、例(2)のケースでは、トランスポンダ52から出力されたデータ(GbE)はQAM53に入力される前で折り返されて、トランスポンダ52を経由してMUX54にて多重される。
図6は図5に示した従来のシステムの例(2)の場合を更に詳細に示すブロック図である。同図において、図5における要素と同一物には同一の参照番号を付してある。61はネットワーク・コントローラ、62はヘッドエンド局のWDM装置、63はディストリビュート局における既存のWDM装置である。トランスポンダ52は、DMUX51からの例えば10ギガビットの光信号を受信して電気信号に変換する光受信機521と、この電気信号を最大8ポートの1ギガビットの信号に分岐するギガビットイーサネット(登録商標)分岐器522と、分岐された最大8個のデータを光信号に変換してQAM53に送信するGbE送信機523と、QAM53で折り返された光信号を受信して電気信号に変換するGbE受信機524と、GbE受信機524からの最大8個のデータを多重するGbE多重器525と、多重されたデータを受信して光信号に変換する光受信機526とを備えている。図示のように、QAM53内でファイバーループバックが行われている。
特開2004−056685 特開平04−167634号公報 特開平09−036834号公報
図4に示した従来のシステムでは、DMUX41とMUX44の間にスプリッタ42を挿入する必要があり、そのスプリッタ42により光信号の出力レベルが低下するので、この出力レベルの調整のためにアンプ43をスプリッタ42とMUX44の間に挿入しなければならない。WDMの場合は、多重される波長の最悪波長が性能を決定する為、そのレベルの低減を解消する為に、その波長にアンプの挿入による調整が必要となる。アンプを挿入することにより、OSNR(Optical Signal Noise Ratio)の劣化が見られること、また波長ごと(チャンネルごと)にアンプが必要となる為、装置コストが非常に高くなるという大きな課題がある。この結果、図4に示したシステムは、実際にはほとんど採用不可能となっているのが実情である。
図5のケース(1)の場合は、信号はQAM53内での折り返しとなる為、QAMの機器構成が高価であるという課題がある。また、トランスポンダ52にも双方向の回路がフルに必要となる。この結果、故障率もあがり、障害発生率も高くなる。さらに、この機能の実現のためにチャンネル毎にトランスポンダ52とQAM53の間に光ファイバーやケーブルを人手を介して敷設しなければならず、煩雑であるという課題がある。
図5のケース(2)の場合は、トランスポンダ52の出力データ(例えば、GbE)の折り返しを実施するが、それは、QAM53内での折り返し機能を割愛できるという効果が期待されるだけである。この場合、データ(例えば、GbE)を終端し新たに送信するプロトコルを、トランスポンダ52でハンドルせねばならず、トランスポンダ52に追加機能が必要となるというデメリットがある。また、ケーブルでの折り返しとなる為、工事やマネージが複雑となるという課題がある。
図には示してはいないが、ドロップ・アンド・コンティニュー機能を全く使わないとなると、同じデータをディストリビュート局の数だけのルートを介して同時配信することになり、この結果、設備(波長やデータ)を非効率に使うことになる。即ち、同じデータが複数の波長や複数のデータを占有してしまう。一方、逆に、同じ設備(波長やデータ)を流用しようとすると、時間差で送信することも考えられるが、そのためには、各局でのシグナルのルート変更などの作業が増えること(もしくはDADMなどの高機能機器が必要となること)と、各エンドユーザに対して、サービスの提供に時間差(質の不均一)が出るなどの課題がある。
図7は図4〜図6に示した従来のシステムにおける従来の更に別の課題を説明するための図である。同図において、71〜74はヘッドエンド局の配下のディストリビュート局に接続されている端末である。例えば、同図の(2)に示すように、端末71と72の間ではチャンネルCh1が使用されており、端末71と73の間ではチャンネルCh2が使用されており、端末局73と74の間ではチャンネルCh3が使用されているとする。この状態で、例えばチャンネルCh3のデータをドロップ・アンド・コンティニュー機能で実現しようとすると、端末73ではチャンネルCh3が使用されているので、この使用中のチャンネルCh3から例えばチャンネルCh2に変更してチャンネルCh3をドロップ・アンド・コンンティニュー機能の実現のために空けなければならない。したがって、端末73及び74にとってはこのチャンネル再配置をする必要性があるので、サービスの断が生じたり、チャンネル再配置の工事に誤りが生じる可能性があるので信頼性が悪く、且つチャンネル再配置のための保守コストが高くなるという課題がある。
また、同図の(1)に示すように新たなチャンネルCh4を使用すればドロップ・アンド・コンティニュー機能を実現できるが、使用するチャンネル数が増大するので波長効率が悪く、設備コストが高くなるという課題がある。
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様により提供されるものは、波長分割多重装置とエンドユーザにデータ及び信号を供給する信号変換器との間に設けられたドロップ・アンド・コンティニュー装置であって、分波器により分岐された光信号を電気信号に変換する光受信機と、エンドユーザの要求に応じて前記電気信号又は該電気信号を変換した光信号を、前記信号変換器を介して該エンドユーザに伝送する送信機と、合波器に、前記電気信号を変換した光信号を供給する光送信機と、光受信機から出力された前記電気信号を前記波長変換手段にループバックさせるループバック処理部とを備えていることを特徴とするドロップ・アンド・コンティニュー装置である。
本発明の第2の態様によれば、前記送信機は波長変換手段を含み、該波長変換手段は、前記光受信機が受信した光信号の波長と異なる波長に変換した光信号を前記信号変換器に供給する。
本発明の第3の態様によれば、ドロップ・アンド・コンティニュー装置は、光送信機及びギガビットイーサネット(登録商標)送信機と波長分割多重装置との間での信号の送受信を可能とするCPUインターフェースを具備し、該CPUインターフェースが、ヘッドエンド局側の波長分割多重装置からドロップ・アンド・コンティニュー装置を遠隔制御可能にする。
本発明の第1の態様によれば、光受信機から出力された電気信号を光送信機にループバックさせることにより、チャンネル毎にアンプを設ける必要がなくなり、この結果、OSNRの劣化を防止できると共に装置価格を低減できるので既存のWDM装置に容易にアドオンすることが可能になるという効果が得られる。
本発明の第2の態様によれば、光送信機に波長変換手段を持たせることにより、波長変換を可能とする。その結果、WDM間での波長変換を可能とする付加価値を提供でき、ネットワーク全体の設備の効率化を図ることができる。特に、最近みられるアプリケーション(エンドユーザに提供するサービス)の複数化をひとつのネットワークで求められるWDMネットワークでは、各局間でのデータ容量や波長割り当てが設備の効率化の最大の鍵であり、波長の節約は設備コストを大幅に削減できる。
本発明の第3の態様によれば、CPUインターフェースを具備し、既存WDM装置との間をLANなどで接続させ、OSCやDCCを共有して、遠隔ネットワーク・コントローラからの操作を可能とする。これにより、波長変換手段の波長操作や、アラームの検出などが可能となる。
上記の機能を、スタンドアローンボードとすることにより、どのようなMux/Dmux型WDM装置にもアドオンで、容易に、映像や音声配信に最適な機能を提供することが可能になる。
さらに、このような機能を持つ新型ユニットを、トランスポンダのラインアップに追加させて、Mux/Dmux型装置に一体化することも可能になる。
図8は本発明の実現例によるスタンドアローン型のドロップ・アンド・コンティニュー装置の構成を示すブロック図である。同図において、81はネットワーク・コントローラ、82はヘッドエンド局のWDM装置、83はディストリビュート局における既存のWDM装置(波長分割多重装置とも呼ぶ)、84は本発明の実施例により設けられたドロップ・アンド・コンティニュー装置、85は直交振幅変調器である。
WDM装置83はヘッドエンド82からの光信号を例えば10ギガビットの光信号に分岐するDMUX(分波器とも呼ぶ)831と、ドロップ・アンド・コンティニュー装置84及び他のチャンネルのドロップ・アンド・コンティニュー装置からの光信号を多重するMUX(合波器とも呼ぶ)832と、LANインターフェース833とを備えている。
ドロップ・アンド・コンティニュー装置84は、DMUX831からの例えば10ギガビットの光信号を受信して電気信号に変換する光受信機841と、この電気信号をループバックさせるループバック処理部842と、光受信機841の出力を各ポートで1ギガビットの最大8ポートに分岐するギガビットイーサネット(登録商標)分岐器843と、分岐された最大8個のデータを光信号に変換してQAM85に送信するGbE送信機844と、ループバック処理部842によりループバックされた電気信号のデータを受信して光信号に変換する光受信機845と、LANインターフェース846と、CPUインターフェース847と、FPGA(Field Programmable Gate Array)848とを備えている。
CPUインターフェース847は光受信機841、ループバック処理部842、GbE送信機844、光送信機845、及びLANインターフェース846に接続されている。LANインターフェース846はWDM装置83内のLANインターフェース833と接続されている。
動作において、光受信機841はDMUX831から10ギガビットの光信号λXを受信し、それを電気信号に変換する。その電気信号はGbE分岐器843により最大8個の信号に分岐されるとともに、ループバック処理部842においてループバックされて光送信機845に入力される。
GbE分岐器843では、QAM85などによりクライアントが要求する光又は電気のデータ(例では、GbEデータ)にブレークダウンして、変換しGbE送信機844によりQAM84に向けて送信する。ループバック処理部842において折り返された信号は、光送信機845内のFBTL(Full Band Tunable Laser Diode)849によって、CPUインターフェース84からのコントロールに従い、λyに波長変換され送信される。
CPUインターフェース847は、LANインターフェース846を介してWDM装置83とコミュニケートし、DCC(Data Communication Channel), OSC(Optical Superviser Channel)を共有することにより、ネットワーク・コントローラ81から遠隔的にドロップ・アンド・コンティニュー装置84の監視や管理を行うことが可能になる。
CPUインターフェース847は、各種ブロックとインターフェースを持ち、コントロールや監視を実施する。
ドロップ・アンド・コンティニュー装置84は、スタンドアローンとして実現可能である。その場合、どのような既存WDM装置にも、容易にアドオンできる。
また、ドロップ・アンド・コンティニュー装置84は、WDM装置83のトランスポンダのユニットラインアップとして一体化して実現することも可能である。
図9は図8におけるFBTL(Full Band Tunable Laser Diode)849による波長変換が可能になったことにより得られる効果を説明する図である。同図において、ヘッドエンドのWDM装置82の配下にディストリビュート局A,B,C,Dがある。ディストリビュート局Aの配下の端末91とディストリビュート局Bの配下の端末92の間ではチャンネルCh1が使用されており、ディストリビュート局Aの配下の端末91とディストリビュート局Cの配下の端末93の間ではチャンネルCh2が使用されており、ディストリビュート局Aの配下の端末93とディストリビュート局Dの配下の端末94の間ではチャンネルCh3が使用されているとする。この状態で、ドロップ・アンド・コンンティニュー機能をアドオンしようとすると、図6に示したトランスポンダを用いた従来のシステムでは、前述したように、別用途で使用済みのチャンネルを変更してドロップ・アンド・コンンティニュー用のチャンネルを確保するか、使用されていないチャンネルをドロップ・アンド・コンンティニュー用のチャンネルとして用いる必要があった。
これに対し、本発明の実施例によれば、ディストリビュート局AとBの間では別途使用済みではないチャンネル、例えば、Ch3をドロップ・アンド・コンンティニュー用として使用し、ディストリビュート局BとCの間では別途使用済みではないチャンネル、例えば、Ch1をドロップ・アンド・コンンティニュー用として使用し、ディストリビュート局CとDの間では別途使用済みではないチャンネル、例えば、Ch2をドロップ・アンド・コンンティニュー用として使用する。これを実現するために、ドロップ・アンド・コンンティニュー装置84−1では入力光信号のCh3の波長を変換して出力光信号のCh1の波長にしており、ドロップ・アンド・コンンティニュー装置84−2では入力光信号のCh1の波長を変換して出力光信号のCh2の波長にしている。これにより、チャンネルは変更されるが、ループバックされた信号の中身は変更されず、ドロップ・アンド・コンンティニュー機能が実現できる。
このように、本発明の実施例によれば、ケーブルテレビやビデオ配信ネットワークにドロップ・アンド・コンンティニュー機能の追加時に、波長配置設計をディストリビュート局間で実行でき、ネットワーク全体での設計が不要となり、波長を効率よく使用できる。
以上の実施例の説明では、DMUX831から出力される光信号は10ギガビットでGbE分機器843では1ギガビットの光信号に分岐する場合を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、DMUX831から出力される光信号の波長は任意であり、GbE分岐器843から出力される光信号の波長も任意である。また、GbE分岐器843及びGbE送信機に替えて他の形式の分岐器及び送信機であってもよい。さらに、電気信号から光信号への変換はGbE分岐器843で行っても、GbE送信機844で行ってもよい。さらに、QAM85に替えてエンドユーザ端末が受け入れ可能な信号に変換する他の信号変換機、例えば、ソネット多重装置等でもよい。
本発明により、Dmux/Mux型波長分割多重(WDM)装置に、映像・音声・エンターテインメント配信に最適な機能と追加付加価値(低コスト、波長変換によるネットワーク最適化、遠隔コントロール、マネージなど)を容易にアドオンできるドロップ・アンド・コンティニュー装置が提供される。また、ケーブルテレビやビデオ配信ネットワークにドロップ・アンド・コンンティニュー機能の追加時に、波長配置設計をディストリビュート局間で実行でき、ネットワーク全体での設計が不要となり、波長を効率よく使用できる。
多数のケーブルテレビ局を運営するMSO(Multi Service operator)や、ケーブルテレビ会社などが提供する映像・音声・エンターテイメントサービスを実現するケーブルテレビ、ビデオ配信ネットワークの概要を説明する図である。 各ディストリビュート局が持つべきドロップ・アンド・コンティニュー機能の説明図である。 図2に示したドロップ・アンド・コンティニュー機能の実現のために、最近主流となってきたメトロWDMを使ったケーブルテレビ、ビデオ配信ネットワークリングネットワークの概略構成を示すブロック図である。 従来のMux/Dmux型のWDMを使った従来のドロップ・アンド・コンティニュー機能の1実現例を示すシステムのブロック図である。 従来のMux/Dmux型のWDMを使った従来のドロップ・アンド・コンティニュー機能の他の実現例を示すシステムのブロック図である。 図5に示した従来のシステムの例(2)の場合を更に詳細に示すブロック図である。 図4〜図6に示した従来のシステムにおける従来の更に別の課題を説明するための図である。 本発明の実現例によるスタンドアローン型のドロップ・アンド・コンティニュー装置の構成を示すブロック図である。 図8におけるFBTL(Full Band Tunable Laser Diode)849による波長変換が可能になったことにより得られる効果を説明する図である。
符号の説明
83 WDM装置
831 DMUX
832 MUX
84 ドロップ・アンド・コンンティニュー装置
841 光受信機
842 ループバック処理部
845 光送信機
849 FBTL(Full Band Tunable Laser Diode)
846 LANインターフェース
847 CPUインターフェース

Claims (2)

  1. ヘッドエンド局側の波長分割多重装置からの光信号から所望の波長の光信号を分岐する分波器と次段の波長分割多重装置に光信号を供給する合波器とを備えた波長分割多重装置と、エンドユーザにデータ及び信号を供給する信号変換器との間に設けられたドロップ・アンド・コンティニュー装置であって、
    前記分波器により分岐された光信号を電気信号に変換する光受信機と、
    記電気信号又は該電気信号を変換した光信号を、前記信号変換器を介し、エンドユーザの要求に応じて該エンドユーザに伝送する送信機と、
    前記合波器に、前記電気信号を変換した光信号を供給する光送信機と、
    前記光送信機に含まれ、前記電気信号を変換して前記合波器に供給する前記光信号を、前記光受信機が受信した光信号の波長と異なる波長の光信号に変換する波長変換手段と、
    前記光受信機から出力された前記電気信号を前記波長変換手段にループバックさせるループバック処理部と
    を備えることを特徴とするドロップ・アンド・コンティニュー装置。
  2. 前記ドロップ・アンド・コンティニュー装置は、前記光送信機及び前記送信機と前記波長分割多重装置との間での信号の送受信を可能とするCPUインターフェースを具備し、
    前記CPUインターフェースが、前記ヘッドエンド局側の波長分割多重装置から前記ドロップ・アンド・コンティニュー装置を遠隔制御することを特徴とする請求項1に記載のドロップ・アンド・コンティニュー装置。
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