JP4809803B2

JP4809803B2 - 光クロスコネクト装置及び光クロスコネクト装置における信号制御方法

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Publication number: JP4809803B2
Application number: JP2007101975A
Authority: JP
Inventors: 章平野; 篤高田; 秀彦高良; 亙今宿; 明夫佐原
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2027-04-09
Also published as: JP2008259135A

Description

本発明は、波長多重伝送システムにおける光クロスコネクト装置及び光クロスコネクト装置における信号制御方法に係り、特に、各波長をあるまとまりに編集し、生成した波長群毎に、方路設定等の信号処理を行うための波長多重信号光から特定の波長の信号を選択して取り出す波長選択スイッチを用いた光クロスコネクト装置及び光クロスコネクト装置における信号制御方法に関する。

光通信システムでは、１本の光ファイバに異なる波長光を複数伝搬させることができる波長多重通信技術（WDM：Wavelength Division Multiplexing）を用いることによって伝送容量を増大させている。このＷＤＭにおいて、波長多重信号光から特定の波長信号を取り出す波長選択スイッチを利用した光クロスコネクト装置が利用されている。

従来の光クロスコネクト装置について説明する。

図５は、従来の光クロスコネクト装置の構成を示す。

同図に示す光クロスコネクト装置は、波長を管理し、波長編集信号及び方路切替信号を出力する制御部２と、入力側、出力側とも４個ずつの波長選択スイッチ１を有する。入力側の波長選択スイッチ１に波長が入力されると、制御部２からの波長編集信号及び方路切替信号に基づいて選択された波長が出力側の波長選択スイッチ１のいずれかに出力される（例えば、非特許文献１参照）。

図５の構成における波長選択スイッチの構成を図６に示す。

図６に示す波長選択スイッチ１は、１入力Ｎ出力（１×Ｎ）であり、１つの分波器１０、分波器１０に接続された複数の光スイッチ２０、光スイッチ２０に接続された複数の合波器３０から構成される。

同図に示す分波器１０は、１つの入力ポートから入力されたλ_１，λ_２，…，λ_ｎのｎチャネルからなる波長多重信号光を波長編集信号に基づいてｎ個に分波し、ｎ個の光スイッチ２０に出力し、合波器３０において個々の光スイッチ２０から出力された波長光を合波して出力する。つまり、波長多重信号光のチャネル数と同数の光スイッチが必要となる。同図の例では、λ_１，λ_２，…，λ_１１の波長多重信号光を１１に分波し、１１個の光スイッチ２０に出力している。

それぞれの光スイッチ２０は、１つの入力ポートとＭ（Ｍは合波器の数）個の出力ポートを持ち、入力された何れかのＷＤＭ入力光を方路切替信号に基づいて切り替えて何れかの合波器３０に出力する。

合波器３０は、光スイッチ２０から入力された波長を合波して出力する。図６の例では、４つの合波器が設けられており、合波された波長λ_１〜λ_３、波長λ_４〜λ_６、波長λ_７〜λ_８、波長λ_９〜λ_１１が出力される。
Lei Zong, Philip Ji, Ting Wang, Osamu Matsuda, Milorad Cvijetic, "Study on Wave length Cross-Connect Realized with Wavelength Selective Switches", Optical Fiber Communications 2006.

しかしながら、従来の波長多重信号光のチャネル数と同数の光スイッチを内蔵する波長選択スイッチを用いた光クロスコネクト装置は、波長選択スイッチの数が増加するに伴い、光スイッチの数と比例して増加するため、波長選択スイッチの挿入損失は非常に大きなものとなる。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、光スイッチのみならず、波長選択スイッチの数をも削減し、低コスト化が可能な光クロスコネクト装置及び光クロスコネクト装置における信号制御方法を提供することを目的とする。

図１は、本発明の原理構成図である。

本発明（請求項１）は、波長多重伝送に使用される波長多重信号光から特定の波長の信号を選択して取り出す波長選択スイッチを用いた光クロスコネクト装置であって、
それぞれに入力された波長多重信号光から特定の波長光を選択する、並列に配置された複数の波長選択スイッチ１００と、
波長選択スイッチ１００のそれぞれの前段と後段に配置され、第１のポートから入力された光を非相反部を通過して第２のポートに出力し、該第２のポートから入力された光を該非相反部を通過して第３のポートに出力する複数の光サーキュレータ１２１，１２２と、
波長選択スイッチ１００の後段に配置された第２の光サーキュレータ１２２に接続され、入力された波長光を切り替える光スイッチ３００と、
波長選択スイッチ１００に対して、波長を選択するための波長編集信号を出力し、光スイッチ３００に対して、波長光の方路を切り替えるための方路切替信号を出力する制御手段５０と、
を有し、
波長選択スイッチ１００は、
入力された波長多重信号光の波長帯域毎に分割し、出力ポートから出力するＮ段の帯域分割フィルタを有し、
１〜Ｎ−１段の帯域分割フィルタを、波長帯域毎に分割された１つの波長光は第１の出力ポートからそのまま外部に出力し、それ以外の波長光は次段の帯域分割フィルタに出力するように構成し、Ｎ段の帯域分割フィルタを、波長帯域毎に分割された波長光をそのまま外部に出力するように構成し、選択された波長を任意の波長毎に出力ポートから出力する構成、
または、
入力された波長多重信号光を波長毎にマッピングし、Ｎ個の出力ポートから出力する分波手段と、
分波手段から出力されたマッピングされた複数の波長光が複数の入力ポートから入力されると、該波長光を再結合して、選択された波長を任意の波長毎に出力ポートから出力する複数の合波手段と、からなる構成、
のいずれかを有し、
入力ポートから当該波長選択スイッチ１００の前段に設けられた第１の光サーキュレータ１２１を介して波長多重信号光が入力されると、波長編集信号に基づいて波長光を選択して、当該波長選択スイッチ１００の後段に設けられた第２の光サーキュレータ１２２に出力し、
波長選択スイッチ１００の後段に設けられた第２の光サーキュレータ１２２は、
波長選択スイッチ１００から入力された波長光を光スイッチ３００に出力し、
光スイッチ３００は、
第２の光サーキュレータ１２２から入力された波長光の方路を方路切替信号に基づいて切り替えて、第２の光サーキュレータ１２２に出力し、
第２の光サーキュレータ１２２は、
光スイッチ３００から入力された波長光を波長選択スイッチ１００に出力し、
波長選択スイッチは、
第２の光サーキュレータ１２２から入力された波長光から波長編集信号に基づいて任意の波長光を選択して第１の光サーキュレータ１２１に出力し、
第１の光サーキュレータ１２１は、
波長選択スイッチ１００から入力された波長光を出力ポートに出力する。

本発明（請求項２）は、波長多重伝送に使用される波長多重信号光から特定の波長の信号を選択して取り出す波長選択スイッチを用いた光クロスコネクト装置における信号制御方法であって、
それぞれに入力された波長多重信号光から特定の波長光を選択する、並列に配置された複数の波長選択スイッチと、
波長選択スイッチのそれぞれの前段と後段に配置され、第１のポートから入力された光を非相反部を通過して第２のポートに出力し、該第２のポートから入力された光を該非相反部を通過して第３のポートに出力する複数の光サーキュレータと、
波長選択スイッチの後段に配置された光サーキュレータに接続され、入力された波長光を切り替える光スイッチと、
波長選択スイッチに対して、波長を選択するための波長編集信号を出力し、光スイッチに対して、波長光の方路を切り替えるための方路切替信号を出力する制御手段と、
を有する光クロスコネクト装置において、
波長選択スイッチは、
入力された波長多重信号光の波長帯域毎に分割し、出力ポートから出力するＮ段の帯域分割フィルタを有し、
１〜Ｎ−１段の帯域分割フィルタを、波長帯域毎に分割された１つの波長光は第１の出力ポートからそのまま外部に出力し、それ以外の波長光は次段の帯域分割フィルタに出力するように構成し、Ｎ段の帯域分割フィルタを、波長帯域毎に分割された波長光をそのまま外部に出力するように構成し、選択された波長を任意の波長毎に出力ポートから出力する構成、
または、
入力された波長多重信号光を、波長毎に分波し、Ｎ個の出力ポートから出力する分波手段と、
分波手段から出力された分波された複数の波長光が複数の入力ポートから入力されると、該波長光を合波して、前記波長編集信号に基づいて、選択された波長を任意の波長毎に出力ポートから出力する複数の合波手段と、からなる構成、
のいずれかを有し、
入力ポートから当該波長選択スイッチの前段に設けられた第１の光サーキュレータを介して波長多重信号光が入力されると、波長編集信号に基づいて波長光を選択して、当該波長選択スイッチの後段に設けられた光サーキュレータに出力し、
波長選択スイッチの後段に設けられた第２の光サーキュレータは、
波長選択スイッチから入力された波長光を光スイッチに出力し、
光スイッチは、
第２の光サーキュレータから入力された波長光の方路を方路切替信号に基づいて切り替えて、第２の光サーキュレータに出力し、
第２の光サーキュレータは、
光スイッチから入力された波長光を波長選択スイッチに出力し、
波長選択スイッチは、
第２の光サーキュレータまたは、光スイッチから入力された波長光から波長編集信号に基づいて任意の波長光を選択して第１の光サーキュレータに出力し、
第１の光サーキュレータは、
波長選択スイッチから入力された波長光を出力ポートに出力する。

上記のように本発明によれば、光スイッチを含まない波長選択スイッチを用い、当該波長選択スイッチの前段と後段に光サーキュレータを挿入した折り返し構成とすることにより、波長選択スイッチ、及び、光スイッチの数を削減することができるため、低コスト化を図ることができる。

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

［第１の実施の形態］
図２は、本発明の第１の実施の形態における光クロスコネクト装置の構成を示す。

同図に示す光クロスコネクト装置は、制御部５０、複数の並列に設けられた波長選択スイッチ１００、波長選択スイッチ１００の前段・後段に設けられる複数の光サーキュレータ１２１，１２２、光サーキュレータ１２２及び波長選択スイッチ１００と接続される複数の光スイッチ３００から構成される。

制御部５０は、波長の帯域や波長マッピング情報や波長の方路を記憶手段（図示せず）内にテーブルの形式で管理しており、波長選択スイッチ１００に対して入力された波長多重信号光の中から取り出すべき波長を割り当てる波長編集信号を出力し、光スイッチ３００に対して入力された波長の方路を切り替えるための方路切替信号を出力する。

光サーキュレータ１２１，１２２は、光の進行方向によって結合するポートが異なる機能を持つ光デバイスであり、磁気光学効果の非相反性を利用したものである。光サーキュレータ１２１は、波長選択スイッチ１００の前段に設けられる。光サーキュレータ１２２は、波長選択スイッチ１００の後段に設けられる。後段では、光サーキュレータ１２２が波長選択スイッチ１００の数と光スイッチ３００の数の積の数だけ必要となる。図２の例では、波長選択スイッチの前段に３個の光サーキュレータ１２１、後段に６個の光サーキュレータ１２２が設けられている。

同図の光サーキュレータ１２１_１において、ポートａから入射した光は非相反部を通過し、波長選択スイッチ１００_１の入力ポートに出力される。また、波長選択スイッチ１００_１の出力ポートから入射された光は、ポートｂに出力される。波長選択スイッチ１００の前段に接続された他の光サーキュレータ１２１_２〜１２１_４についても同様である。

波長選択スイッチ１００の後段に接続された各光サーキュレータ１２２は、波長選択スイッチ１００から出力された波長光を光スイッチ３００に入力し、当該光スイッチ３００でスイッチングされ、戻された波長を波長選択スイッチ１００に出力する。

波長選択スイッチ１００は、図３に示すように、１入力Ｎ出力（１×Ｎ）のスイッチであり、波長選択機能として複数の帯域分割フィルタ１１０を有する。

波長選択スイッチ１００は、光サーキュレータ１２１を介して波長多重光が入力されると、第１段目の帯域分割フィルタ１１０ａにおいて、入力ポートより入力された波長多重信号光を波長帯域毎に分割し、一方はそのまま出力ポートに出力し、もう一方の波長光は次段の帯域分割フィルタに出力する。また、最後段の帯域分割フィルタ１１０ｂは、分割した波長光を全て出力ポートに出力する。波長選択スイッチ１００において、どの波長を選択し、どの出力ポートから出力するかは制御部５０からの波長編集信号に依る。

図２の例では、波長選択スイッチ１００_１において、図３に示す帯域分割フィルタ１１０によって分割された波長光は光サーキュレータ１２２_１を介して光スイッチ３００_１，３００_２に出力される。

光スイッチ３００_１は、制御部５０から入力される方路切替信号に基づいて、光サーキュレータ１２２を介して入力された波長光を切り替える。例えば、光スイッチ３００_１が、制御部５０から方路を波長選択スイッチ１００_１に接続されている光サーキュレータ１２２_１に切り替える方路切替信号が入力されている場合には、光サーキュレータ１２２_１から入力された波長光を光サーキュレータ１２２_１に出力する。

図２に示す光クロスコネクト装置において、例えば、制御部５０からの波長編集信号が「波長選択スイッチにおいて１段分帯域分割された帯域の波長光を選択する」こととし、また、方路切替信号が「波長光の入力元の光サーキュレータに出力する」という指定であった場合について説明する。

波長選択スイッチ１００_１では、制御部５０から入力された上記の波長編集信号に基づいて、当該波長選択スイッチ１００_１の左側の光サーキュレータ１２１_１から波長多重信号光λ_１〜λ_１１が入力されると、帯域分割フィルタ１１０ａで帯域分割されたλ_１〜λ_３が光サーキュレータ１２２_１に出力される。光サーキュレータ１２２_１では、当該波長光λ_１〜λ_３を光スイッチ３００_１に入力する。光スイッチ３００_１では、制御部５０からの方路切替信号に基づいて、波長光の方路を切り替えて光サーキュレータ１２２_１に出力する。当該光サーキュレータ１２２_１に接続されている波長選択スイッチ１００_１は、制御部５０から入力された波長編集信号に基づいて、入力時とは反対に、帯域分割フィルタは帯域合成フィルタとして機能させることにより、出力ポートから帯域合成された波長光をサーキュレータ１２１_１を介してポートｂに出力する。

光サーキュレータ１２１，１２２を波長選択スイッチ１００の前後に設けない場合には、図５に示すように、波長選択スイッチが図２に示す２倍必要となるが、上記のように、波長多重信号光が入力される波長選択スイッチ１００の前段及び後段に光サーキュレータ１２１，１２２を設けた折り返し構成とすることにより、波長選択スイッチの数を大幅に削減することができる。

［第２の実施の形態］
本実施の形態では、光クロスコネクト装置に、分波手段と合波手段からなる波長選択スイッチを用いた例を説明する。

本実施の形態における光クロスコネクト装置の構成は、第１の実施の形態の図２に示す構成と同様であるが、波長選択スイッチの構成が異なる。

図４は、本発明の第２の実施の形態における波長選択スイッチの構成を示す。以下では、図２の波長選択スイッチ１００を波長選択スイッチ２００として説明する。

図４に示す波長選択スイッチ２００は、１つの分波器２１０とｎ個（図４では３個）の合波器２２０から構成される。

分波器２１０は、１×N分波器であり、波長多重信号光λ_１，λ_２，…，λ_ｎが入力されると、制御部５０からの波長編集信号に基づいて波長毎にマッピングして合波器２２０に出力する。

合波器２２０は、分波器２１０から入力された波長光の波長軸を空間的に再結合してグループ毎に出力する。

具体的に、波長選択スイッチ２００に、波長λ_１〜λ_１４の波長多重信号光が入力され、そのうち、λ_１を第１グループ、λ_２，λ_３を第２グループ、λ_４，λ_５を第３グループ、λ_６，λ_７を第４グループ、λ_８，λ_９を第５グループ、λ_１０，λ_１１を第６グループとして説明する。

分波器２１０の入力ポートより上記の波長多重信号光λ_１〜λ_１４が入力されると、分波器２１０は、第１のグループと第２のグループの波長光を合波器２２０_１に、第３のグループと第４グループの波長光を合波器２２０_２に、第５のグループと第６グループの波長光を合波器２２０_３にそれぞれ出力することが可能である。

これにより、それぞれの合波器２２０は、波長編集信号に基づいて、分波器２１０から入力されたグループ毎の波長光を波長別に結合して選択された出力ポートから出力する。第１の合波器２２０_１は第１・第２のグループの波長光を、第２の合波器２２０_２は第３・第４のグループの波長光を、第３の合波器２２０_３は第５・第６のグループの波長光をそれぞれ結合して、当該波長選択スイッチ１００の左側の光サーキュレータ１２１に出力する。

波長多重信号光がポートａから光サーキュレータ１２１を介して入力された場合は、波長選択スイッチ１００は選択された波長光を、当該波長選択スイッチ１００の後段の光サーキュレータ１２２に出力し、当該後段の光サーキュレータ１２２から波長が入力された場合は、当該波長選択スイッチ１００の前段の光サーキュレータ１２１に出力する。このとき、波長選択スイッチ１００において、合波器２２０は分波器として機能し、分波器２１０は合波器として機能するものとする。

光サーキュレータ１２０、光スイッチ３００の動作については前述の第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

上記の第１・第２の実施の形態では、図３、図４に示す波長選択スイッチを図２に示す光クロスコネクト装置に適用したが、図６に示した従来の波長選択スイッチを図２に示す波長選択スイッチとして利用することも可能である。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。

本発明は、波長多重伝送システムにおける光クロスコネクト装置のみならず、OADM(Optical Add/Drop Multiplexer)のポート数拡張やリング間接続に適用可能である。

本発明の原理構成図である。本発明の第１の実施の形態における光クロスコネクト装置の構成図である。本発明の第１の実施の形態に利用される波長選択スイッチの構成例である。本発明の第２の実施の形態における波長選択スイッチの構成図である。従来の光クロスコネクト装置の構成図である。従来の光クロスコネクト装置に用いられる波長選択スイッチの構成図である。

符号の説明

５０制御部
１００波長選択スイッチ
１１０帯域分割フィルタ
１２１，１２２光サーキュレータ
２００波長選択スイッチ
２１０分波器
２２０合波器
３００波長選択スイッチ

Claims

波長多重伝送に使用される波長多重信号光から特定の波長の信号を選択して取り出す波長選択スイッチを用いた光クロスコネクト装置であって、
それぞれに入力された波長多重信号光から特定の波長光を選択する、並列に配置された複数の波長選択スイッチと、
前記波長選択スイッチのそれぞれの前段と後段に配置され、第１のポートから入力された光を非相反部を通過して第２のポートに出力し、該第２のポートから入力された光を該非相反部を通過して第３のポートに出力する複数の光サーキュレータと、
前記波長選択スイッチの後段に配置された光サーキュレータに接続され、入力された波長光を切り替える光スイッチと、
前記波長選択スイッチに対して、波長を選択するための波長編集信号を出力し、前記光スイッチに対して、波長光の方路を切り替えるための方路切替信号を出力する制御手段と、
を有し、
前記波長選択スイッチは、
入力された波長多重信号光の波長帯域毎に分割し、出力ポートから出力するＮ段の帯域分割フィルタを有し、
１〜Ｎ−１段の帯域分割フィルタを、波長帯域毎に分割された１つの波長光は第１の出力ポートからそのまま外部に出力し、それ以外の波長光は次段の帯域分割フィルタに出力するように構成し、Ｎ段の帯域分割フィルタを、波長帯域毎に分割された波長光をそのまま外部に出力するように構成し、選択された波長を任意の波長毎に出力ポートから出力する構成、
または、
入力された波長多重信号光を波長毎に分波し、Ｎ個の出力ポートから出力する分波手段と、
前記分波手段から出力された分波された複数の波長光が複数の入力ポートから入力されると、該波長光を合波して、選択された波長を任意の波長毎に出力ポートから出力する複数の合波手段と、からなる構成、
のいずれかを有し、
入力ポートから当該波長選択スイッチの前段に設けられた第１の光サーキュレータを介して波長多重信号光が入力されると、前記波長編集信号に基づいて波長光を選択して、当該波長選択スイッチの後段に設けられた光サーキュレータに出力し、
前記波長選択スイッチの後段に設けられた第２の光サーキュレータは、
前記波長選択スイッチから入力された波長光を前記光スイッチに出力し、
前記光スイッチは、
前記第２の光サーキュレータから入力された波長光の方路を前記方路切替信号に基づいて切り替えて、前記第２の光サーキュレータに出力し、
前記第２の光サーキュレータは、
前記光スイッチから入力された前記波長光を前記波長選択スイッチに出力し、
前記波長選択スイッチは、
前記第２の光サーキュレータまたは、前記光スイッチから入力された波長光から前記波長編集信号に基づいて任意の波長光を選択して前記第１の光サーキュレータに出力し、
前記第１の光サーキュレータは、
前記波長選択スイッチから入力された前記波長光を出力ポートに出力する
ことを特徴とする光クロスコネクト装置。
波長多重伝送に使用される波長多重信号光から特定の波長の信号を選択して取り出す波長選択スイッチを用いた光クロスコネクト装置における信号制御方法であって、
それぞれに入力された波長多重信号光から特定の波長光を選択する、並列に配置された複数の波長選択スイッチと、
前記波長選択スイッチのそれぞれの前段と後段に配置され、第１のポートから入力された光を非相反部を通過して第２のポートに出力し、該第２のポートから入力された光を該非相反部を通過して第３のポートに出力する複数の光サーキュレータと、
前記波長選択スイッチの後段に配置された光サーキュレータに接続され、入力された波長光を切り替える光スイッチと、
前記波長選択スイッチに対して、波長を選択するための波長編集信号を出力し、前記光スイッチに対して、波長光の方路を切り替えるための方路切替信号を出力する制御手段と、
を有する光クロスコネクト装置において、
前記波長選択スイッチは、
入力された波長多重信号光の波長帯域毎に分割し、出力ポートから出力するＮ段の帯域分割フィルタを有し、
１〜Ｎ−１段の帯域分割フィルタを、波長帯域毎に分割された１つの波長光は第１の出力ポートからそのまま外部に出力し、それ以外の波長光は次段の帯域分割フィルタに出力するように構成し、Ｎ段の帯域分割フィルタを、波長帯域毎に分割された波長光をそのまま外部に出力するように構成し、選択された波長を任意の波長毎に出力ポートから出力する構成、
または、
入力された波長多重信号光を波長毎に分波し、Ｎ個の出力ポートから出力する分波手段と、
前記分波手段から出力された分波された複数の波長光が複数の入力ポートから入力されると、該波長光を合波して、選択された波長を任意の波長毎に出力ポートから出力する複数の合波手段と、からなる構成、
のいずれかを有し、
入力ポートから当該波長選択スイッチの前段に設けられた第１の光サーキュレータを介して波長多重信号光が入力されると、前記波長編集信号に基づいて波長光を選択して、当該波長選択スイッチの後段に設けられた光サーキュレータに出力し、
前記波長選択スイッチの後段に設けられた第２の光サーキュレータは、
前記波長選択スイッチから入力された波長光を前記光スイッチに出力し、
前記光スイッチは、
前記第２の光サーキュレータから入力された波長光の方路を前記方路切替信号に基づいて切り替えて、前記第２の光サーキュレータに出力し、
前記第２の光サーキュレータは、
前記光スイッチから入力された前記波長光を前記波長選択スイッチに出力し、
前記波長選択スイッチは、
前記第２の光サーキュレータまたは、前記光スイッチから入力された波長光から前記波長編集信号に基づいて任意の波長光を選択して前記第１の光サーキュレータに出力し、
前記第１の光サーキュレータは、
前記波長選択スイッチから入力された前記波長光を出力ポートに出力する
ことを特徴とする光クロスコネクト装置における信号制御方法。