JP4755457B2 - 光ネットワーク装置及び光ネットワーク - Google Patents

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Description

本発明は、光信号をスイッチングすることにより光ネットワークを構成する光ネットワーク装置に係り、特に、光信号を電気信号に変換することなく中継する光ネットワーク装置及び、そのスイッチング動作により確立される光通信路に対して光信号の品質を補償する光ネットワークシステムに関する。
光通信路を用いて通信を行なう際に用いる、光ファイバや光アンプ、光分波器、光合波器、光スイッチなどのデバイスは、光学的な特有な伝播特性を有し、伝送される光信号の品質に影響を与える。このような伝播特性を自動的に補償する技術として、例えば特許文献１及び特許文献２に、受信端での信号監視結果に基づいて分散補償器をフィードバック制御する方法が開示されている。
特開２００５−６４９０５号公報 特開２００２−２０８８９２号公報
光通信路を構成する光ファイバや光アンプ、光分波器、光合波器、光スイッチなどのデバイスは、光学的な伝播特性が光波長に依存した振舞いを示し、且つ光パワーに対して非線形な振舞いを示す。これらの光デバイスを光信号が通過するにつれ、次第に信号が劣化し、結果的に通信データに伝送誤りが発生する。
光学的な伝播特性は、Ｓ／Ｎ比、光伝播群遅延の分散、偏波分散、分散モード遅延、光パワー、Ｑファクタなどの指標で表現され、これらを一定値以内に保つことが、通信データを正しく伝送するために必要である。
その為には劣化した光信号を補償する必要があり、その目的のために、分散補償器、光アンプ、光2R（Reshaping and Re-amplification）型或いは光3R（2R and Retiming）型の光信号再生器（Regenerator）などが用いられる。
従来の起点と終点を結ぶだけの光伝送システムは、ポイントツーポイントのデータ伝送を対象としており、伝送先や伝送経路を変更することはできない。データを所望の宛先に転送したり、その経路を変更するためには、電気的に転送方路を切り替える装置を別途組み合わせることが必要であった。方路を切り替える装置として、IP（Internet Protocol）ルータやMPLS（Multi-Protocol Label Switching）スイッチ、ATM（Asynchronous Transfer Mode）スイッチ、TDM-DXC（Time-Division Multiplexing Digital Cross Connect）装置などが使われる。
このような通信ネットワークにおいては、光伝送路の端点とその経路が固定されているため、補償器の設定は比較的容易であった。しかしながら、電気的手段によって方路を切り替える方法では、通信速度が大きくなるにつれて、装置が複雑となり高価になる。そのため、１個の光伝送路を複数の波長で構成し、それによって波長毎に個別に通信路が構成されるようにし、その上で光の波長単位で方路を切り替える、OXC（Optical Cross Connect）やPXC（Photonic Cross Connect）、OADM（Optical Add-Drop Multiplexer）などの光ネットワーク装置の開発が進められている。
光ネットワーク装置を用いて光ネットワークを構成するには、光ネットワークにおいて光信号を中継する毎に、一旦電気信号に変換した上で信号を再生する、光−電気−光（O-E-O）変換を行なう方式と、電気信号に変換せず、光信号のまま光信号再生を行なう方式とがある。光−電気−光変換を行なわない光ネットワークは、全光(All Optical)ネットワークと呼ばれる。光−電気−光変換を行なう場合は、光伝送区間の端点とその経路は固定されているのに対し、光−電気−光変換を行なわない全光ネットワークにおいては、光伝送区間の端点やその経路、経路長が変化する。
また、光ネットワークにおいて方路を設定する制御技術として、GMPLS（Generalized MPLS）やASON（Automatic Switched Optical Network）などが採用されるようになってきている。これらを用いたネットワークでは、光信号が電気信号に変換されずに通過する経路やその距離は、通信路確立中であっても、トラフィックの最適化や、パス障害からの回復などにより動的に変化する。
このように、光信号が電気信号に変換されずに通過する経路やその距離が動的に変化する場合に、変化した通信路毎に光伝播特性を補償することが課題となる。更に、複数の波長を用い、波長毎に光通路を構成するWDM（Wavelength Division Multiplex）を中継区間に用いた光ネットワークにおいては、同一光ファイバや光デバイスを通過する、複数の光通信路相互の偏差を考慮した補償が必要となる。
例えば、光パワーを光アンプにより補償する場合において、同一の光アンプに入射する複数の波長間のレベルの偏差が大きくなると、レベルが低い波長に関してはＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が劣化し、レベルが大きい波長に関しては歪が発生し、結果的に通信データ中に伝送誤りが生ずる。また、光ファイバや光アンプに歪が発生すると、歪に伴う非線形効果によって不要スペクトルが発生し、その影響で伝送誤りを生ずることもある。特許文献１及び特許文献２は、このような課題やその解決手段について言及していない。
WDMを採用した光ネットワークにおいて、光ファイバを介して相互に接続される光ネットワーク装置は、一般に、光ファイバに接続されるインタフェース部、通信路を切り替えるスイッチ部、スイッチ部の動作を制御する制御部を含んで構成される。更に、インタフェース部は、光アンプや、分波器、合波器などの光デバイスを含んで構成される。
このような光ネットワークで補償を行なう場合、一旦波長を分離して波長毎に補償器で補償を行なうことにより、同一の光デバイスに偏差を伴う複数の波長が入射することが回避される。しかし、一般に補償器は高価であり、通信路に配置される全ての光ネットワーク装置において波長毎の補償を行なうのではネットワーク全体のコストが上昇する。
本発明の目的は、光ネットワークにおいて光信号特性の補償を行なう箇所を選択することを可能にする光ネットワーク装置及びそれを用いた光ネットワークを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の光ネットワーク装置は、光ファイバに接続されるインタフェース部と、上記インタフェース部の入出力光信号に対して接続切替を行なうことにより、通信路を設定するスイッチ部と、上記光信号の特性を計測する光信号計測器と、上記通信路を確立するための制御メッセージを他の光ネットワーク装置とやり取りする通信路確立制御プロトコルを用いて上記スイッチ部の動作を制御する制御部とを具備して成り、上記光信号計測器によって得られた計測値が上記通信路確立制御プロトコルによって他の光ネットワーク装置との間で交換されることを特徴とする。計測値が光ネットワーク装置との間で交換されることにより、個々の光ネットワーク装置のそれぞれが独立して補償するのではなく、光ネットワークで確立された光パスの全体を見て補償を設定することが可能になり、光ネットワークにおいて補償を行なう箇所を選択することが可能になる。従って、コストに影響する光信号再生器の数を適切に定めることができ、光ネットワークを低コスト化することが可能になる。
本発明によれば、複数の光ネットワーク装置によって構成される光ネットワークにおいて、光信号特性の補償を行なう光信号再生器を全ての光ネットワーク装置に具備するのではなく、光信号特性の補償を行なう光ネットワーク装置を選択することが可能になる。
以下、本発明に係る光ネットワーク装置及びそれを用いた光ネットワークを図面に示した実施形態を参照して更に詳細に説明する。なお、本実施形態の説明に用いる各図において、同一物又は類似物に同一の符号を付すこととする。
本実施形態では、通信路確立制御信号として、インターネットの国際組織であるIETF（Internet Engineering Task Force）が作成したプロトコルIETF RFC3473であるGMPLS（Generalized Multi-Protocol Label Switching）拡張RSVP-TE（Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering）を用いた場合を例に説明するが、本発明は、プロトコルIETF RFC3472であるCR-LDP（Constraint-based Routed Label Distribution Protocol）や、電気通信の国際標準化部門であるITU-T（International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector）が制定したプロトコルITU-T G.7713/Y.1704であるASON等の他のプロトコルにも適用可能である。
始めに、本実施形態の光ネットワーク装置を用いた光ネットワークの構成例を図１を用いて説明する。図１において、光ネットワーク(4)は、光ネットワーク装置(1-1)〜光ネットワーク装置(1-6)が伝送媒体である光ファイバ(3-01a〜3-11b)により相互に接続されて構成される。光ネットワーク(4)にはインターネットにおける中継器となるルータ(6-1)〜ルータ(6-6)が接続されている。本実施形態は、６台の光ネットワーク装置と２４本の光ファイバによって構成されているが、これらの台数及びトポロジは任意である。光ファイバは、例えば光ファイバ(3-01a)と光ファイバ(3-01b)の組のように、上り／下り方向が対で用いられる。
光ネットワーク装置(1-1)〜光ネットワーク装置(1-6)が制御情報転送ネットワーク(5)を介して相互にGMPLS拡張RSVP-TEメッセージをやり取りすることにより、光波長パスが確立される。確立された光波長パスはルータ(6-1)〜ルータ(6-6)によって使用される。
制御情報転送ネットワーク(5)は、制御情報転送装置(2-1)及び制御情報転送装置(2-2)により構成される。制御情報転送装置(2-1)及び制御情報転送装置(2-2)として、IPルータやLayer-2スイッチなどの通信装置を用いることができる。本実施形態においては、制御情報転送ネットワーク(5)は２台の制御情報転送装置(2)により構成されているが、その台数及びトポロジは任意である。
なお、光ネットワーク装置(1-1)〜光ネットワーク装置(1-6)には、それぞれを識別するための識別子が与えられており、その識別子は順に192.168.1.1〜192.168.1.6である。
光ネットワーク装置(1-1)〜光ネットワーク装置(1-6)の構成を図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。光ネットワーク装置(1-1)〜光ネットワーク装置(1-6)には、ルータ(6)又は／及び他の光ネットワーク装置(1)の間で光信号の送受信を行なうエッジスイッチタイプと、他の光ネットワーク装置(1)のみの間で光信号の送受信を行なうコアスイッチタイプとがある。光ネットワーク装置(1-1)，(1-3)〜(1-6)はエッジスイッチタイプであり、光ネットワーク装置(1-2)はコアスイッチタイプである。
エッジスイッチタイプの光ネットワーク装置(1)の構成例を図２Ａに示す。図２Ａにおいて、エッジスイッチタイプの光ネットワーク装置(1)は、少なくとも１個のエッジインタフェース部1〜m(103-1〜103-m)と、少なくとも１個のコアインタフェース部1〜n(104-1〜104-n)と、スイッチ部(102)と、制御部(101)とを含んで構成される。光ファイバ(3)はインタフェース部(103)，(104)に接続され、スイッチ部(102)がインタフェース部(103)，(104)の入出力光信号に対して交換（接続切替）を行なうことにより、通信路が設定される。スイッチ部(102)の動作（交換）は制御部(101)により制御される。GMPLS拡張RSVP-TEメッセージは、制御部(101)により解釈される。
コアスイッチタイプの光ネットワーク装置(1)の構成例を図２Ｂに示す。図２Ｂにおいて、コアスイッチタイプの光ネットワーク装置(1)は、エッジインタフェース部を持たず、少なくとも１個のコアインタフェース部1〜n(104-1〜104-n)とスイッチ部(102)と制御部(101)とを含んで構成される。光ファイバ(3)はインタフェース部(103)，(104)に接続され、スイッチ部(102)がインタフェース部(103)，(104)の入出力光信号に対して交換（接続切替）を行なうことにより、通信路が設定される。スイッチ部(102)の動作（交換）は制御部(101)により制御される。GMPLS拡張RSVP-TEメッセージは、制御部(101)により解釈される。
ここで、本実施形態では、３２波長多重としている。なお、本発明はそれに制約されるものではなく、多重数は使用する波長多重方式に依存する。また、多重数はリンク毎に異なっても良い。
また、光ネットワーク装置(1)のエッジインタフェース部（エッジＩ／Ｆ部）、コアインタフェース部（コアＩ／Ｆ部）にそれぞれ識別子が与えられる。光ネットワーク装置(1-1)では、１個のエッジＩ／Ｆ部1に(1001)が、３個のコアＩ／Ｆ部1〜3にそれぞれ(2001)〜(2003)が与えられる。光ネットワーク装置(1-2)では、４個のコアＩ／Ｆ部1〜4にそれぞれ(2001)〜(2004)が与えられる。光ネットワーク装置(1-3)，(1-6)では、２個のエッジＩ／Ｆ部1，2にそれぞれ(1001)，(1002)が、２個のコアＩ／Ｆ部1，2にそれぞれ(2001)，(2002)が与えられる。
続いて、エッジインタフェース部1〜m(103-1〜103-m)のハードウェア構成を、図３を用いて説明する。各エッジインタフェース部(103)は、分波器(33)、光信号再生器(34-01〜34-64)、光信号計測器(35-01〜35-64)、波長変換器(36-01〜36-32)、合波器(38)とを含んで構成される。
分波器(33)は、光ファイバ(3)を介してルータ(6)からの光信号を受信し、受信した光信号を波長毎に分離して光信号再生器(34-01〜34-32)に送信する。光信号再生器(34-01〜34-32)は、波形整形と増幅とを行なう2Rによって、或いは、波形整形と増幅とタイミング生成とを行なう3Rによって光信号を再生し、スイッチ部(102)に送信する。スイッチ部(102)は、確立した光波長パスに対応するコアインタフェース部(104)又は他のエッジインタフェース部(103)に対して光信号を送信する。光信号計測器(35-01〜35-32)は、光信号再生器(34-01〜34-32)によって再生された光信号の光信号特性を計測し、計測値を制御部(101)に送信する。光信号再生器(34-01〜34-32)は、制御部(101)により光信号特性の補償値を設定するように制御される。
波長変換器(36-01〜36-32)は、コアインタフェース部(104)又は他のエッジインタフェース部(103)からの光信号をスイッチ部(102)を介して受信し、受信した光信号を、制御部(101)からの指示に基づいて確立した光波長パスに対応する波長に変換し、光信号再生器(34-33〜34-64)に送信する。光信号再生器(34-33〜34-64)は、2R或いは3Rにて信号を再生し、合波器(38)に送信する。合波器(38)は、受信した複数の光信号を波長多重して光ファイバ(3)を介してルータ(6)に送信する。光信号計測器(35-33〜35-64)は、再生された光信号の光信号特性を計測し、計測値を制御部(101)に送信する。
本実施形態では、エッジインタフェース部(103)において、光信号が分波器(33)によって波長毎に分離された後に、３２波長のそれぞれが光信号再生器(34-01〜34-32)に供給されるため、波長単位での光信号特性補償が行なわれる。また、補償対象は光信号の光パワーであり、制御パラメータは、光信号再生器(34)が有する光アンプのゲインとなる。
次に、コアインタフェース部1〜m(104-1〜104-m)のハードウェア構成を、図４を用いて説明する。各コアインタフェース部(104)は、光アンプ(amp)(41)、分波器(42)、光信号計測器(43-01〜43-64)、波長変換器(44-01〜44-32)、合波器(45)を含んで構成される。
光アンプ(41)は、光ファイバ(3)を介して他の光ネットワーク装置(1)のコアインタフェース部(104)から光信号を受信して増幅し、増幅された光信号を分波器(42)に送信する。光アンプ(41)の利得は、前段の光ファイバ(3)やスイッチ部(102)等の減衰を打ち消す量に設定される。分波器(42)は光信号を波長毎に分離してスイッチ部(102)に送信する。スイッチ部(102)は、確立した光波長パスに対応するエッジインタフェース部(103)又は他のコアインタフェース部(104)に対して光信号を送信する。光信号計測器(43-01〜43-32)は、波長分離光信号の光信号特性を計測し、計測値を制御部(101)に送信する。
波長変換器(44-01〜44-32)は、コアインタフェース部(104)又はエッジインタフェース部(103)からの光信号をスイッチ部(102)を介して受信し、制御部(101)からの指示に基づいて確立した光波長パスに対応する波長に変換し、合波器(45)に送信する。光信号計測器(43-33〜43-64)は、波長変換された光信号の光信号特性を計測し、計測値を制御部(101)に送信する。合波器(38)は、受信した複数の光信号を波長多重して光ファイバ(3)を介して他の光ネットワーク装置(1)のコアインタフェース部(104)に送信する。
上記のように、本実施形態では、分波器(42)が光信号を波長毎に分離する前に光アンプ(41)が配置されるため、コアインタフェース部(104)では、エッジインタフェース部(103)で行なわれる波長単位での光信号特性補償は行なわれない。
次に、エッジインタフェース部(103)及びコアインタフェース部(104)の制御部(101)のハードウェア構成を、図５を用いて説明する。制御部(101)は、CPU(111)、メモリ(112)、バス等の内部通信線(113)、通信インタフェース(114)、装置制御インタフェース(115)を含んで構成される。
通信インタフェース(114)は、制御情報転送装置(2)に接続され、他の光ネットワーク装置(1)との間でGMPLS拡張RSVP-TEメッセージをやり取りする。装置制御インタフェース(115)は、スイッチ部(102)、エッジインタフェース部(103)及びコアインタフェース部(104)と接続され、これらを制御或いは光信号特性計測値を受信する。また、メモリ(112)には、プログラム(1121)及びデータ(1122)が格納される。CPU(111)は、プログラム(1121)に記述されている手順に従って、通信インタフェース(114)及び装置制御インタフェース(115)を制御する。
次に、本実施形態における図１に示した光ネットワーク(5)において確立された光波長パスの例を図６を用いて説明する。図６においては、光波長パス(7-1)〜(7-3)が確立されている。なお、図６においては、光波長パス(7-1)〜(7-3)を示すために、光ネットワーク(5)における図１に示した文字、符号の図示を省略した。
光波長パス(7-1)は、ルータ(6-1)とルータ(6-2)の間に、光ネットワーク装置(1-1)、光ネットワーク装置(1-2)、光ネットワーク装置(1-3)を介して確立されている。経路上における光パワーは、光ネットワーク装置(1-2)のコアインタフェース部1(104-1)において＋５．３ｄＢｍ、光ネットワーク装置(1-3)のコアインタフェース部1(104-1)において＋４．６ｄＢｍとなっている。
光波長パス(7-2)は、ルータ(6-5)とルータ(6-3)の間に、光ネットワーク装置(1-4)、光ネットワーク装置(1-1)、光ネットワーク装置(1-2)、光ネットワーク装置(1-3)、光ネットワーク装置(1-6)を介して確立されている。経路上における光パワーは、光ネットワーク装置(1-1)のコアインタフェース部2(104-2)において＋４．６ｄＢｍ、光ネットワーク装置(1-2)のコアインタフェース部1(104-1)において＋４．５ｄＢｍ、光ネットワーク装置(1-3)のコアインタフェース部1(104-1)において＋５．４ｄＢｍ、光ネットワーク装置(1-6)のコアインタフェース部1(104-1)において＋７．２ｄＢｍとなっている。
光波長パス(7-3)は、ルータ(6-6)とルータ(6-4)の間に、光ネットワーク装置(1-5)、光ネットワーク装置(1-2)、光ネットワーク装置(1-3)、光ネットワーク装置(1-4)を介して確立されている。経路上における光パワーは、光ネットワーク装置(1-5)のコアインタフェース部2において＋４．６ｄＢｍ、光ネットワーク装置(1-2)のコアインタフェース部1(104-1)において＋０．６ｄＢｍ、光ネットワーク装置(1-3)のコアインタフェース部1(104-1)において＋０．２ｄＢｍとなっている。
ここで、光ネットワーク装置(1-2)のコアインタフェース部1(104-1)には、光波長パス(7-1)と光波長パス(7-2)が通過しているが、その光パワーは各々＋５．３ｄＢｍ，＋４．５ｄＢｍと異なっている。同様に、光ネットワーク装置(1-3)のコアインタフェース部1(104-1)には、光波長パス(7-1)と光波長パス(7-2)と光波長パス(7-3)が通過しているが、その光パワーは各々＋４．６ｄＢｍ，＋５．４ｄＢｍ，＋０．６ｄＢｍと異なっている。更に、光ネットワーク装置(1-6)のコアインタフェース部1(104-1)には、光波長パス(7-2)と光波長パス(7-3)が通過しているが、その光パワーは各々＋７．２ｄＢｍ，＋０．２ｄＢｍと異なっている。コアインタフェース部(104)の光アンプ(41)にて、直前のリンクやスイッチ(102)での減衰を打ち消すように調整しているにもかかわらず、波長間のレベル偏差が生ずるのは、光ファイバ(3)や光アンプ(41)、分波器(42)等の光デバイスの通過特性が波長依存性を有している為である。
各光ネットワーク装置(1)のコアインタフェース部(104)に、波長毎にゲインを制御可能な光アンプ(41)や光信号再生器(34)を設けるならば、波長間のレベル偏差を圧縮可能であるが、光ネットワーク装置(1)が大型化し高コストになる。
本実施形態においては、次に詳述するように、波長毎にゲインを制御可能な光信号再生器(34)をエッジインタフェース部(103)のみに限定して設置することが可能になるようにゲイン調整の制御が行なわれる。これにより、光信号再生器(34)の数量が低減され、光ネットワーク装置(1)の小型化及び低コスト化が達成される。なお、ネットワークの規模が大きくなるなどの場合、コアインタフェース部(104)の一部に光信号再生器(34)が設置される場合がある。この場合にも、光信号再生器(34)を設置するコアインタフェース部(104)が限定されるので、ネットワーク全体としては光信号再生器(34)の数量は低減されることになる。また、以下では、図６に示す光波長パスが確定されている場合を対象に説明するが、光信号再生器(34)の数量を限定して行なう波長間レベル偏差の圧縮は、予約型パス確立、トラフィックエンジニアリング、パス障害回復などでパスが動的に変化した場合にも適用可能である。
図６において、光波長パス(7-3)における、光ネットワーク装置(1-3)のコアインタフェース部1(104)と、光ネットワーク装置(1-6)のコアインタフェース部1(104)とにおける波長間レベル偏差を圧縮する動作例を図７を用いて説明する。
本実施形態における、波長間レベル偏差を圧縮するための制御情報は、GMPLS拡張RSVP-TEの基本的なパス確立後のリフレッシュシーケンスにおいて、PATHメッセージとRESV(Reserve)メッセージに、新たなオブジェクトを載せることにより、光ネットワーク装置(1)間で交換される。PATHメッセージは、送信側から受信側に向けて通信路の割当を要求するメッセージであり、RESVメッセージは、これに応えて設定される通信路を受信側から送信側へ通知するメッセージである。
RESVメッセージには、本発明による拡張経路記録オブジェクト（以下「EX_RRO; Extended Record Route Object」という）が搭載される。EX_RROは、光波長パスの「光信号計測再生関連情報」を表現する。光信号計測再生関連情報とは、光波長パスが通過する、光信号計測器の計測点、光信号再生器と、インタフェースの識別子と、経路上における順序関係、光信号計測器の計測値、補償値の変更要否と判断するための条件を示す「制御要否判断閾値」、計測結果が本来取るべき最適値である「目標値」、光信号再生器の設定可能範囲と現在の設定値の組にした情報である。
EX_RROには、GMPLS拡張RSVP-TEにおける通過インタフェースの識別情報を付加する通常のRRO(Record Route Object)と同様に、光信号計測器の識別情報と制御要否判断閾値と計測値とが追記され、更に、光信号再生器の識別情報と設定可能範囲と現在の設定値とが追記される。このように追記されたEX_RROは、受信側から上流の送信側の光ネットワーク装置(1)に転送される。
光波長パス(7-3)において、下流に向けて、通信路の割当を要求するために、光ネットワーク装置(1-5)（識別子：192.168.1.5）から光ネットワーク装置(1-2)（識別子：192.168.1.2）へシーケンス1001のPATHメッセージが送られる。続いて、光ネットワーク装置(1-2)から光ネットワーク装置(1-3)（192.168.1.3）へシーケンス1002のPATHメッセージが送られる。更に、光ネットワーク装置(1-3)から光ネットワーク装置(1-6)（192.168.1.6）へシーケンス1003のPATHメッセージが送られる。
次に、通信路の割当を要求するPATHメッセージを受けた受信側から上流に向けて、光信号計測再生関連情報が搭載されたRESVメッセージが返される。例えば、光ネットワーク装置(1-6)から光ネットワーク装置(1-3)へのシーケンス1004のRESVメッセージに、光ネットワーク装置(1-6)である自ノード内の値が格納される。即ち、使用される第１のコアインタフェース部(104)が（inf,(192.168.1.6,2001)）で表される。また、このコアインタフェース部で選択された第１波長の、制御要否判断閾値が＋３〜＋９ｄＢｍで目標値が＋６ｄＢｍであるべき光パワーの実測値が＋０．２ｄＢｍになっていることが（power_meter,(192.168.1.6,2001,1),(3,6,9),+0.2）で表される。使用されるエッジインタフェース部103)における第１波長用の、設定可能範囲が−６〜２０ｄＢの光信号再生器のアンプゲインの現在値が３ｄＢであることが（regen,(192.168.1.6,1002,1),(-6,20),3）で表される。続いて、光ネットワーク装置(1-3)から光ネットワーク装置(1-2)へのシーケンス1005のRESVメッセージに、光ネットワーク装置(1-3)である自ノード内の値が上記に追記される。即ち、使用される第１のコアインタフェース部(104)が（inf,(192.168.1.3,2001)）で表される。また、このコアインタフェース部で選択された第１波長の光パワーの実測値が＋０．６ｄＢｍであることが（power_meter,(192.168.1.6,2001,1),(3,6,9),+0.6）で表される。更に、光ネットワーク装置(1-2)から光ネットワーク装置(1-5)へのシーケンス1006のRESVメッセージに、光ネットワーク装置(1-2)である自ノード内の値が更に追記される。即ち、使用される第２のコアインタフェース部(104)が（inf,(192.168.1.2,2002)）で表される。また、このコアインタフェース部で選択された第１波長の光パワーの実測値が＋４．６ｄＢｍになっていることが（power_meter,(192.168.1.2,2002,1),(3,6,9),+4.6）で表される。
追記する際には、各々の接続関係を保持するようにする。結果的に、光ネットワーク装置(1-5)は、パスのEnd-to-Endの区間におけるこれらの値と接続関係を入手する。
光波長パスの起点であるところの光ネットワーク装置(1-5)は、光波長パス経路上の補償値を決定し(1011)、自ノード内での設定変更が必要であると判断したならば変更を行なう(1012)。例えば、３ｄＢであった光信号再生器のアンプゲインを６ｄＢに変更する。この変更に伴って、下流ノードでの設定変更が必要と判断したならば、光信号補償制御情報を作成し、それをEX_EROに格納して、PATHメッセージを送信する。例えば、光ネットワーク装置(1-5)から光ネットワーク装置(1-2)へのシーケンス1021のPATHメッセージに光ネットワーク装置(1-2)，(1-3)，(1-6)の各コアインタフェース部（inf,(192.168.1.2,2002)），（inf,(192.168.3,2001)），（inf,(192.168.1.6,2001)）が格納され、光ネットワーク装置(1-6)の３ｄＢの光信号再生器のアンプゲインを０ｄＢにする制御情報（regen,(192.168.1.6,1002,1),0）が格納される。
EX_EROオブジェクトを受信した光ネットワーク装置は、自ノード内の制御が必要と記録されているならばそれに基づき補償の設定値を変更し、自ノードのサブオブジェクトを削除して、下流にEX_EROオブジェクトを転送する(1022〜1023)。EX_EROは、光波長パスが通過する各光ネットワーク装置にて新たに設定すべき補償値を表現する。ここで、光信号補償制御情報とは、設定を変更する補償器の識別子と新たな補償値の組である。
本図の例では、regenサブオブジェクトは、光ネットワーク装置(1-6)に対するもののみが格納されているため、光ネットワーク装置(1-6)のみが光信号再生器(34)のアンプゲイン設定値を３ｄＢから０ｄＢに変更している(1031)。上流（光ネットワーク装置(1-5)）においてアンプゲインが３ｄＢ高まったことから、光ネットワーク装置(1-6)から上流へ向けてのシーケンス1041〜1043のRESVメッセージにおいて光パワーの値がシーケンス1004〜1006の場合よりも３ｄＢ高く表示される。即ち、光ネットワーク装置(1-6)，(1-3)，(1-2)における光パワーがそれぞれ、＋３．２ｄＢｍ，＋３．６ｄＢｍ，＋７．６ｄＢｍと表示される。以後、以上の動作が繰り返される。
図６のネットワーク構成では、エッジインタフェース部(103)にのみ波長単位の光信号再生器(34)が具備されているため、光ネットワーク装置(1-6)のみがEX_EROオブジェクトにregenサブオブジェクトを格納しているが、中間ノードが波長単位の光信号再生器(34)を具備する場合には、そのノードが追記しても良い。例えば、光ネットワーク装置(1-3)がregenサブオブジェクト追記しても良い。その場合、これに対する補償値を、例えば起点ノードがEX_EROオブジェクトにて指定する。或いは、End-to-Endの区間ではなく、光ネットワーク装置(1-3)の判断により、光ネットワーク装置(1-3)と光波長パス終点までの区間で補償値を制御しても良い。
次に、本発明の信号補償制御情報を生成して補償制御を行なう制御部(101)のソフトウェア構成を、図８を用いて説明する。同ソフトウェアは、図５におけるCPU(111)の動作手順を定めたプログラム(1121)及びデータ(1122)によって形成される。制御部(101)のソフトウェアは、インタフェース構成テーブル(1201)、光アンプ仕様テーブル(1202)、光計測器仕様及び監視条件テーブル(1203)、計測値取得部(1204)、シグナリング処理部(1205)、補償制御内容決定部(1206)、補償制御部(1207)を含んで構成される。
インタフェース構成テーブル(1201)は、自らの装置内のインタフェース部(103)，(104)、光信号再生器(34)及び光信号計測器(35)，(43)の接続関係を保持する。光アンプ仕様テーブル(1202)は、自らの装置内の光アンプ(41)と光信号再生器(43)に関する情報として、設定可能なパラメータや設定可能な範囲などを保持する。光計測器仕様及び監視条件テーブル(1203)は、自らの装置内の光信号計測器(35)，(43)に関する情報として、本来計測値がとるべき目標値、パラメータ変更による制御を行なうことの要否を判断するための閾値などを保持する。なお、インタフェース構成テーブル(1201)、光アンプ仕様テーブル(1202)、光計測器仕様及び監視条件テーブル(1203)の例を後で図１０〜図１２を用いて説明する。
計測値取得部(1204)は、光信号計測器(35)，(43)から計測値を取得し、シグナリング処理部(1205)からの要求に従い計測値を提供する。又は、閾値を超えて値が変化した際には、シグナリング処理部(1205)からの要求が無くとも、閾値を超えた旨シグナリング処理部(1205)に通知する。
補償制御部(1207)は、シグナリング処理部(1205)からの要求に基づいて、光信号再生器(34)や光アンプ(41)の動作パラメータを更新、又は取得してシグナリング処理部(1205)に提供する。
補償制御内容決定部(1206)は、シグナリング処理部(1205)からの要求に基づき、光信号計測再生関連情報を用いて光信号補償制御情報を導き、シグナリング処理部(1205)に提供する。なお、補償制御内容決定部(1206)の補償量決定処理の詳細について、後で図１３を用いて説明する。
シグナリング処理部(1205)は、GMPLS拡張RSVP-TE標準に基づいてPATH/RESVメッセージをやり取りし、それに基づいてスイッチ部(102)を制御することにより光波長パスを確立/開放する。また、RESVメッセージを送受信する際に、光アンプ仕様テーブル(1202)と光計測器仕様及び監視条件テーブル(1203)を参照し、処理中の光波長パスに関連する光信号再生器(34)と光信号計測器(35)，(43)に関する情報を導き出し、補償制御部(1207)を介して光信号再生器(34)から現在の設定値を、計測値取得部(1204)を介して光信号計測器(35)，(43)から計測値を、夫々取得する。更に、インタフェース構成テーブル(1201)を参照することにより、光信号再生器(34)と光信号計測器(35)，(43)、インタフェース部(103)，(104)の接続関係を導き、その順序で光信号再生器(34)と光信号計測器(35)，(43)に関する情報、現在の設定値、計測値を並べることにより、光信号計測再生関連情報を導く。シグナリング処理部(1205)は、導いた光信号計測再生関連情報を、EX_RROオブジェクトとしてRESVメッセージに載せて光波長パス上流の光ネットワーク装置(1)に転送する。
シグナリング処理部(1205)はまた、EX_RROを受信した際に、補償動作の要否の判断を計測値取得部(1204)に指示する。必要と判断されたなら、計測値取得部(1204)から受け取った光信号計測再生関連情報を基に、自らの装置内の光信号再生器(34)の制御を、補償制御部(1207)に指示すると共に、光信号計測再生関連情報をEX_EROオブジェクトしてPATHメッセージに載せて下流の光ネットワーク装置に転送する。
続いて、図７のシーケンス1006にて、光ネットワーク装置(1-5)が取得する、光波長パスの光信号計測再生関連情報の内容を図９を用いて説明する。
光ネットワーク装置(1-5)は、シーケンス1006のEX_EROから直ちに、下流に、識別子が(192.168.1.2,2002)のインタフェース部(104)(1111)があり、識別子が(192.168.1.2,2002,1)の、第１波長用の光信号計測器(43)であるところの光パワーメータ(1112)の値があり、識別子が(192.168.1.3,2001)のインタフェース部(104) (1121)があり、識別子が(192.168.1.3,2001,1)の、第１波長用の光信号計測器(43)であるところの光パワーメータ(1122)の値があり、識別子が(192.168.1.6,2001)のインタフェース部(104) (1131)があり、識別子が(192.168.1.6,2001,1)の光パワーメータ(1132)があり、識別子が(192.168.1.6,1002,1)の第１波長用の光信号再生器(34)(1133)があり、これらがこの順序で存在することを知ることができる。
また、光ネットワーク装置(1-5)は自らのノードのGMPLS拡張RSVP-TEのセッション情報と、インタフェース構成テーブル(1201)と光アンプ仕様テーブル(1202)を参照することにより、インタフェース部(104)(1111)の上流（この場合は自ノード）に光信号再生器(34)(1101)が存在することを知ることができる。この光信号再生器(34)の識別子は(192.168.1.5,1002,1)である。光信号再生器(1101,1133)に関しては、設定可能範囲（−６ｄＢ〜２０ｄＢ）、現在設定値（３ｄＢ）を知ることができる。
また、光パワーメータ(1112,1122,1132)に関しては、制御要否判断閾値（＋３ｄＢｍ、＋９ｄＢｍ）、目標値（＋６ｄＢｍ）、実測値（それぞれ、＋４．６ｄＢｍ，＋０．６ｄＢｍ，＋０．２ｄＢｍ）を知ることができる。実測値を制御要否判断閾値と比較し、前者が後者の範囲内であるならば制御不要、範囲外の場合には光信号再生器(34)のアンプゲインのパラメータを変更することが必要であると判断することができる。本図の例では、光パワーメータ(1122,1132)の２点において、実測値が制御要否判断閾値の範囲外であり、光信号再生器(34)のパラメータを変更することが必要であると判断される。
これらの実測値を変化させるには、上流側に存在する光信号再生器のパラメータを変更すれば良い。本図の例では、光信号再生器(1101)のパラメータを変更すべきであることを知ることができる。また、光信号再生器(1101)のパラメータを変更すると、光パワーメータ(1112,1122,1132)と、光信号再生器(1133)の更に下流にも影響を及ぼす可能性があることも分かる。以上により、光信号再生器(1133)において、光信号再生器(1101)のパラメータ変更の影響を打ち消すように、光信号再生器(1133)のパラメータを変更すればよいことが分かる。
次に、インタフェース構成テーブル(1201)の構造を、図１０を用いて説明する。インタフェース構成テーブル(1201)は、自らの装置内のインタフェース部(103)，(104)、光信号再生器(34)と光信号計測器(35)，(43)の接続関係を保持する。
インタフェース構成テーブル(1201)は、上流装置(701)と下流装置(702)の各列を有する。上流装置(701)は、更に種別(7011)とローカル識別子(7012)の各列に分けられている。下流装置(702)は、同様に種別(7021)とローカル識別子(7022)の各列に分けられている。
本図の格納値の例は、図１における光ネットワーク装置(1-4)が保持するインタフェース構成テーブル(1201)を示しており、光ネットワーク装置(1-4)内の全てのエッジインタフェース部(103)及びコアインタフェース部(104)の光信号計測器(35)，(43)、光信号再生器(34)の接続関係を表している。即ち、接続関係(703)では、第１(1001)のエッジインタフェース部(103-1)の波長１〜３２（λ1〜λ32）のそれぞれに対応する光信号計測器(3501〜3532)の接続関係が示される。接続関係(704)では、第１(1001)のエッジインタフェース部(103-1)の波長１〜３２（λ1〜λ32）のそれぞれに対応する光信号計測器(3533〜3564)の接続関係が示される。接続関係(705)では、光信号再生器(34-01〜34-32)のそれぞれに対応する光信号計測器(3533〜3564)の接続関係が示される。接続関係(706)では、第１(2001)のコアインタフェース部(104-1)の波長１〜３２（λ1〜λ32）のそれぞれに対応する光信号計測器(4301〜4332)の接続関係が示される。接続関係(707)では、第１(2001)のコアインタフェース部(104-1)の波長１〜３２（λ1〜λ32）のそれぞれに対応する光信号計測器(4333〜4364)の接続関係が示される。
続いて、光アンプ仕様テーブル(1202)の構造を、図１１を用いて説明する。光アンプ仕様テーブル(1202)は、自らの装置内の光アンプ(41)と光信号再生器(34)が有する光アンプに関する情報として、設定可能なパラメータや設定可能な範囲などを保持する。
光アンプ仕様テーブル(1202)は、どの光アンプかを表すアンプ識別子(801)、増幅するのが光ファイバ(fiber)からの光信号か、波長（lambda）毎の光信号かを表す増幅単位(802)、制御対象パラメータ及び制御可能範囲(803)の各列を有する。アンプ識別子(801)の欄では、上から順に、第１(2001)のコアインタフェース(104-1)の光アンプ(41)、第１(1001)の光信号再生器(34-01〜34-64)の光アンプが示される。
次に、光計測器仕様及び監視条件テーブル(1203)の構造を、図１２を用いて説明する。光計測器仕様及び監視条件テーブル(1203)は、自らの装置内の光信号計測器に関する情報として、本来計測値がとるべき目標値、パラメータ変更による制御を行なうことの要否を判断するための閾値などを保持する。
光計測器仕様及び監視条件テーブル(1203)は、計測する種別を表す計測器種別(901)、光信号計測器(35)，(43)のそれぞれの区別を表す計測器識別子(902)、計測単位(903)、目標値(904)、制御要否判断閾値(905)、異常判断閾値(906)の各列を有する。
続いて、補償制御内容決定部(1206)が図７のシーケンス1011にて実行する、補償量決定処理を図１３を用いて説明する。本処理は、シグナリング処理部(1205)がRESVメッセージを受信した際に、受信メッセージにEX_RROが含まれていると起動される。
シグナリング処理部(1205)から光信号計測再生関連情報を受け取り(1301)、制御要否判断閾値を超えている計測点が含まれているか否かを判断する(1302)。含まれていないなら終了、含まれているなら、判断閾値を超えている計測値を補償可能な光信号再生器を自装置内は持つかを、光アンプ仕様テーブル(1202)を用いて判定する(1303)。持たないなら終了、持つなら(経路上の全ノードのパワーが警戒値範囲に入る)且つ(目標値との偏差の合計が最小)となるように、制御パラメータを決定し、光信号補償制御情報を生成する(1304)。光信号補償制御情報を、シグナリング処理部(1205)に渡す。
本実施形態においては、補償対象が光パワーであり、従って制御パラメータがアンプゲインであったが、本発明は、その他に、Ｓ／Ｎ比、光伝播群遅延の分散、偏波分散、分散モード遅延、Ｑファクタなどを補償対象にすることが可能である。その場合、それぞれに対応した制御パラメータが設定される。
以上、本実施形態により、波長毎に光信号特性補償を行なう補償器、例えば光信号再生器を全てのネットワーク装置に具備することなく、波長間の光信号特性偏差を解消することが可能となる。また、予約型パス確立、トラフィックエンジニアリング、パス障害回復などでパスが動的に変化した場合であっても、波長間の光信号特性偏差を解消することが可能となる。
本発明に係る光ネットワーク装置及びそれを用いたネットワークの実施形態を説明するための構成図。 本実施形態の光ネットワーク装置を説明するための構成図。 本実施形態の別の光ネットワーク装置を説明するための構成図。 本実施形態の光ネットワーク装置に用いられるエッジインタフェース部を説明するための構成図。 本実施形態の光ネットワーク装置に用いられるコアインタフェース部を説明するための構成図。 本実施形態の光ネットワーク装置に用いられる制御部を説明するための構成図。 本実施形態の光ネットワークにおいて確立される光波長パスの例を説明するための構成図。 本実施形態の光ネットワークにおける補償制御シーケンスを説明するための図。 本実施形態の光ネットワーク装置に用いられる制御部のソフトウェア構成を説明するための図。 光信号再生器、光計測部、インタフェースの接続関係を説明するための図。 インタフェース構成テーブルの構造を説明するための図。 光アンプ仕様テーブルの構造を説明するための図。 光計測部仕様及び監視条件テーブルの構造を説明するための図。 補償量決定処理を説明するためのフローチャート。
符号の説明
1…光ネットワーク装置、2…制御情報転送装置、3…光ファイバ、4…光ネットワーク、5…制御情報転送ネットワーク、6…ルータ、33，42…分波器、34…光信号再生器、35，43…光信号計測器、36，44…波長変換器、38，45…合波器、41…光アンプ、101…制御部、102…スイッチ部、103…エッジインタフェース部、104…コアインタフェース部、111…CPU、112…メモリ、113…内部通信線、114…通信インタフェース、115…装置制御インタフェース、1121…プログラム、1122…データ。

Claims (14)

  1. 光ファイバと、
    上記光ファイバに接続され、光信号の通信路を設定する複数の光ネットワーク装置とを具備して成り、
    上記複数の光ネットワーク装置のうちの少なくとも１個は、
    上記光ファイバに接続されるインタフェース部と、
    上記インタフェース部の入出力光信号に対して接続切替を行なうことにより、通信路を設定するスイッチ部と、
    上記光信号の特性を計測する光信号計測器と、
    上記通信路を確立するための制御メッセージを他の光ネットワーク装置とやり取りする通信路確立制御プロトコルを用いて上記スイッチ部の動作を制御する制御部と
    を具備して成り、
    上記複数の光ネットワーク装置のうちの他の少なくとも１個は、
    上記光ファイバに接続されるインタフェース部と、
    上記インタフェース部の入出力光信号に対して接続切替を行なうことにより、通信路を設定するスイッチ部と、
    上記光信号の特性を計測する光信号計測器と、
    制御パラメータを変えることによって上記光信号の特性を補償する光信号再生器と、
    上記通信路を確立するための制御メッセージを他の光ネットワーク装置とやり取りする通信路確立制御プロトコルを用いて上記スイッチ部の動作を制御する制御部と
    を具備して成り、
    上記光信号計測器によって得られた計測値が上記通信路確立制御プロトコルによって他の光ネットワーク装置との間で交換され、更に、
    上記制御パラメータが上記通信路確立制御プロトコルを用いて上記光信号再生器に設定される
    ことを特徴とする光ネットワーク。
  2. 請求項１において、
    設定された通信路の下流の光ネットワーク装置は、光信号計測再生関連情報を通信路確立プロトコルで上流の光ネットワーク装置に向けて送信し、上記上流の光ネットワーク装置は、通信路上の光ネットワーク装置で累積的に追加された光信号計測再生関連情報を受信する
    ことを特徴とする光ネットワーク。
  3. 請求項２において、
    上記光信号計測再生関連情報は、設定された通信路上での、光信号計測器の計測点と光信号再生器とインタフェース部とのそれぞれの識別子と、通信路上における順序関係と、
    光信号計測器の計測値と、補償値の変更要否を判断するための条件を示す制御要否判断閾値と、計測結果が本来取るべき最適値である目標値と、光信号再生器の設定可能範囲と現在の設定値とを組にした情報とを表している
    ことを特徴とする光ネットワーク。
  4. 請求項３において、
    上記上流の光ネットワーク装置は、上記受信した光信号計測再生関連情報に含まれる制御要否判断閾値を超えている計測値が含まれている場合、上記制御要否判断閾値を超えている計測値を補償可能な光信号再生器を備えているかを判定し、備えている場合は制御パラメータを決定し、光信号計測再生関連情報を生成し、自装置の設定を変更する
    ことを特徴とする光ネットワーク。
  5. 請求項４において、
    上記上流の光ネットワーク装置は、光信号計測再生関連情報に基づいて自装置の設定を変更した際、下流の光ネットワーク装置の設定変更が必要な場合は通信路確立プロトコルによって光信号計測再生関連情報を上記下流の光ネットワーク装置に送信する
    ことを特徴とする光ネットワーク。
  6. 光ファイバを伝送媒体とする光ネットワークを構成するための光ネットワーク装置であって、
    上記光ファイバに接続されるインタフェース部と、
    上記インタフェース部の入出力光信号に対して接続切替を行なうことにより、通信路を設定するスイッチ部と、
    上記光信号の特性を計測する光信号計測器と、
    上記通信路を確立するための制御メッセージを他の光ネットワーク装置とやり取りする通信路確立制御プロトコルを用いて上記スイッチ部の動作を制御する制御部とを具備して成り、
    上記光信号計測器によって得られた計測値が上記通信路確立制御プロトコルによって他の光ネットワーク装置との間で交換される
    ことを特徴とする光ネットワーク装置。
  7. 請求項６において、
    制御パラメータを変えることによって上記光信号の特性を補償する光信号再生器を具備し、
    上記制御パラメータが上記通信路確立制御プロトコルを用いて上記光信号再生器に設定される
    ことを特徴とする光ネットワーク装置。
  8. 請求項７において、
    上記他の光ネットワーク装置との間で交換された上記計測値に基づいて上記制御パラメータの値が決定される
    ことを特徴とする光ネットワーク装置。
  9. 請求項６において、
    設定された通信路の下流の光ネットワーク装置は、光信号計測再生関連情報を通信路確立プロトコルで上流の光ネットワーク装置に向けて送信し、上記上流の光ネットワーク装置は、通信路上の光ネットワーク装置で累積的に追加された光信号計測再生関連情報を受信する
    ことを特徴とする光ネットワーク装置。
  10. 請求項９において、
    上記光信号計測再生関連情報は、設定された通信路上での、光信号計測器の計測点と光信号再生器とインタフェース部とのそれぞれの識別子と、通信路上における順序関係と、
    光信号計測器の計測値と、補償値の変更要否を判断するための条件を示す制御要否判断閾値と、計測結果が本来取るべき最適値である目標値と、光信号再生器の設定可能範囲と現在の設定値とを組にした情報とを表している
    ことを特徴とする光ネットワーク装置。
  11. 請求項１０において、
    上記上流の光ネットワーク装置は、上記受信した光信号計測再生関連情報に含まれる制御要否判断閾値を超えている計測値が含まれている場合、上記制御要否判断閾値を超えている計測値を補償可能な光信号再生器を備えているかを判定し、備えている場合は制御パラメータを決定し、光信号計測再生関連情報を生成し、自装置の設定を変更する
    ことを特徴とする光ネットワーク装置。
  12. 請求項１１において、
    上記上流の光ネットワーク装置は、光信号計測再生関連情報に基づいて自装置の設定を変更した際、下流の光ネットワーク装置の設定変更が必要な場合は通信路確立プロトコルによって光信号計測再生関連情報を上記下流の光ネットワーク装置に送信する
    ことを特徴とする光ネットワーク装置。
  13. 光ファイバを伝送媒体とする光ネットワークを構成するための光ネットワーク装置であって、
    上記光ファイバに接続されるインタフェース部と、
    上記インタフェース部の入出力光信号に対して接続切替を行なうことにより、通信路を設定するスイッチ部と、
    制御パラメータを変えることによって上記光信号の特性を補償する光信号再生器と、
    上記通信路を確立するための制御メッセージを他の光ネットワーク装置とやり取りする通信路確立制御プロトコルを用いて上記スイッチ部の動作を制御する制御部とを具備して成り、
    上記制御パラメータが上記通信路確立制御プロトコルを用いて上記光信号再生器に設定される
    ことを特徴とする光ネットワーク装置。
  14. 請求項１３において、
    上記光信号の特性を計測する光信号計測器を具備し、
    上記光信号計測器によって得られた計測値が上記通信路確立制御プロトコルによって他の光ネットワーク装置との間で交換される
    ことを特徴とする光ネットワーク装置。
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