JP4937941B2 - 波長多重光通信ネットワークおよびノードおよび波長多重光通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＢＷＰＳＲ(Bi-directional Wavelength-Path
Switched Ring)ネットワークのリング切り換え技術に関する。

インターネットやマルチメディア通信の普及に伴うトラヒックの増加により、コアネットワークの大容量化の需要が高まっている。その需要に応える技術として一本の光ファイバに複数の波長信号を多重して伝送するＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)技術が広く普及している。

メトロエリアなどに適用されている従来のＷＤＭリングネットワークの概略図を図１０に示す。リングネットワークのリング切り換え方式には、ＵＰＳＲ(Uni-directional Path Switched Ring)、ＢＬＳＲ(Bi-directional Line
Switched Ring)、ＢＷＰＳＲ（例えば特許文献１参照）などがある。

これらのうち、ＢＷＰＳＲはＢＬＳＲと比べてリング全長を長く取ることができる利点があり、ＵＰＳＲに比べて同じ波長リソース内でより多数の光パス形成ができる利点がある。故障発生時のＢＷＰＳＲプロテクション動作（切換動作）を図１１に示す。ＢＷＰＳＲでは故障が発生して初めて予備パスを構築するのが特徴である。

特開２０００−２９５２６２号公報

しかし、従来のＢＷＰＳＲネットワークでは現用パスの波長と予備パスの波長とが一対一で対応しているため、リングネットワーク上で使用可能な波長リソースの半分は常に予備リソースに割当てられていた。

そのため、リングネットワークが正常に動作しているときは、リング上で利用可能な全波長の半分しか活用できなかった。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、ＢＷＰＳＲネットワークにおいて使用可能な波長リソースを増加させるために、故障要因（故障箇所）に応じて割り当てる波長を変えることができる波長多重光通信ネットワークおよびノードおよび波長多重光通信方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の観点は、複数のノードが複数の光ファイバでリング状に接続されたリングネットワークであって、前記光ファイバを介して通信を行うノード間に論理通信路として設定されるパスにより前記ノード間で双方向の波長多重光通信を行う波長多重光通信ネットワークである。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記ノード数は偶数であり、前記パスは、時計回り方向および反時計回りの方向のいずれの方向にも選択してパスが形成できるように設定され、隣接するノードを接続するリンクに設定されるパス数はリングネットワークに設定されるパスの本数より１本少なく設定され、予備パスには、現用パスに設定される方向とは反対方向で異なる波長が割り当てられ、前記ノードは、前記パスを伝送する波長多重された光信号から所望の波長の光信号を分岐する波長選択分岐手段と、この波長選択分岐手段により分岐された光信号の波長を所望の波長に変換して前記ノードに接続されるクライアントに出力する波長変換出力手段と、クライアントが送信し、前記波長変換出力手段が所望の波長に変換した光信号を前記パスを伝送する波長多重された光信号に挿入する波長選択挿入手段とを備え、前記パスで使用可能な波長にそれぞれ波長番号が付与され、前記波長多重光通信ネットワークに前記パスに波長割当てを行うサーバを備え、このサーバは、前記ノード間の現用パスにおける光通信に故障が発生したときに、この現用パスに対応する予備パスにおいて使用される波長を前記リングネットワーク上で現用パスとして使用されていない波長の中から波長番号が若い順に選択して割り当てる手段を備えたところにある。

これによれば、ＢＷＰＳＲネットワークにおいて使用可能な波長リソースを増加させるために、故障要因（故障箇所）に応じて割り当てる波長を変えることができる。

このときに、前記ノードは、クライアント毎に備えた現用系および予備系の２系統の前記波長変換出力手段と、クライアントに対し、前記２系統の前記波長変換出力手段のいずれかを選択して接続するスイッチ手段とを備えることができる。

これによれば、複数のクライアントに対し、自在に波長変換出力手段を接続することができ、現用パスまたは予備パスを所定のクライアントに対して自在に接続することができる。

あるいは、前記ノードは、現用パスおよび予備パスのそれぞれについて備えられた２系統の前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段と、クライアント毎に備えられた前記波長変換出力手段と、前記波長変換出力手段に対し、２系統の前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段のいずれかを選択して接続するスイッチ手段とを備えることもできる。

これによれば、現用系および予備系対応に波長変換出力手段を備えることなく、クライアント対応に波長変換出力手段を備えることができる。一般的に、波長変換出力手段は、安価ではない波長可変トランスポンダなどを用いるため、波長変換出力手段の数は少ない方がコスト的に有利である。例えば、クライアントが一つ接続されたノードにおいては、波長変換出力手段は一つ備えればよい。これに対し、クライアント毎に、現用系および予備系の２系統の波長変換出力手段を備えた場合には、クライアントが一つ接続されたノードであっても二つの波長変換出力手段を備える必要がありコストが高くなる。

このとき、前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段は、所望する波長を限定的に透過するフィルタ手段を備えることができる。

これによれば、簡単かつ安価なフィルタを利用して波長選択挿入手段および波長選択分岐手段を実現することができる。

本発明の第二の観点は、本発明の波長多重光通信ネットワークに適用されるノードであって、本発明の特徴とするところは、前記パスを伝送する波長多重された光信号から所望の波長の光信号を分岐する波長選択分岐手段と、この波長選択分岐手段により分岐された光信号の波長を所望の波長に変換してクライアントに出力する波長変換出力手段と、クライアントが送信し、前記波長変換出力手段が所望の波長に変換した光信号を前記パスを伝送する波長多重された光信号に挿入する波長選択挿入手段とを備えたところにある。

このときに、クライアント毎に備えた現用系および予備系の２系統の前記波長変換出力手段と、クライアントに対し、前記２系統の前記波長変換出力手段のいずれかを選択して接続するスイッチ手段とを備えることができる。

あるいは、現用パスおよび予備パスのそれぞれについて備えられた２系統の前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段と、クライアント毎に備えられた前記波長変換出力手段と、前記波長変換出力手段に対し、２系統の前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段のいずれかを選択して接続するスイッチ手段とを備えることができる。

前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段は、所望する波長を限定的に透過するフィルタ手段を備えることができる。

本発明の第三の観点は、本発明の波長多重光通信ネットワークに備えるサーバであって、本発明の特徴とするところは、ノード間の現用パスにおける光通信に障害が発生したときに、この現用パスに対応する予備パスにおいて使用される波長を未使用波長の中から割り当てる手段を備えたところにある。

本発明の第四の観点は、複数のノードが複数の光ファイバでリング状に接続されたリングネットワークであって、前記光ファイバを介して通信を行うノード間に論理通信路として設定されるパスにより前記ノード間で双方向の波長多重光通信を行う波長多重光通信ネットワークにおける波長多重光通信方法である。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記ノード数は複数であり、前記パスは、時計回り方向および反時計回りの方向のいずれの方向にも選択してパスが形成できるように設定され、隣接するノードを接続するリンクに設定されるパス数はリングネットワークに設定されるパスの本数より１本少なく設定され、予備パスには、現用パスに設定された方向とは反対方向で異なる波長が割り当てられ、前記ノードの波長選択分岐手段が、前記パスを伝送する波長多重された光信号から所望の波長の光信号を分岐し、前記ノードの波長変換出力手段が、前記波長選択分岐手段により分岐された光信号の波長を所望の波長に変換して前記ノードに接続されるクライアントに出力し、前記ノードの波長選択挿入手段が、前記クライアントが送信し、前記波長変換出力手段が所望の波長に変換した光信号を前記パスを伝送する波長多重された光信号に挿入し、前記パスで使用可能な波長に波長番号を付与し、波長多重光通信ネットワークが備えられ、前記パスに波長割当てを行うサーバが、前記ノード間の現用パスにおける光通信に故障が発生したときに、この現用パスに対応する予備パスにおいて使用される波長を前記リングネットワーク上で現用パスとして使用されていない波長の中から波長番号が若い順に選択して割り当てるところにある。

本発明によれば、予備パスに対して任意の波長を割当てられるようになり、予備系として現用系と同数の波長リソースを確保しておく必要が無くなる。結果として予備リソースは、例えば、故障区間の光パスの本数だけあればよくなり、予備リソースを効果的に低減できる。

本発明の実施形態のＢＷＰＳＲネットワークの一例を図１に示す。ノード♯１〜♯４は光分岐挿入装置（以下ではＯＡＤＭと記す）である。パス♯１２、♯２４、♯３１はそれぞれ異なる波長を用いた現用パスである。ノードの間は２本の光ファイバで接続されている。このリングネットワークでは使用可能な波長は６波長（λ１〜λ６）とする。また、このリングネットワークでは上り下り信号に同じ波長を用いる。

パス＃１２は、波長λ１が割当られ、ノード＃１とノード＃２とをつないでいる。パス＃２４は、波長λ２が割当られ、ノード＃２とノード＃４とをつないでいる。パス＃３１は、波長λ３が割当られ、ノード＃３とノード＃１とをつないでいる。

従来のリングネットワークでは、現用パスが３つあれば、それらの予備パスとして現用パスと同数の波長リソースが必要であった。図１の例では、３つの現用パスに波長λ１、λ２、λ３を割り振っているので、予備パスの波長として３つの波長λ４、λ５、λ６を準備しておかなければならない。

しかし、本発明のリング切り換え方式を適用すると、故障区間を通る光パスの本数分だけ、リング上で使用可能な波長の中から、未使用の波長を任意に選び、予備パスに割り当てることができ、予備リソースを低減することができる。

図１において、リング上にある各ノード間のリンクでは、最大２本のパスが通っている。従って、リング上のどのリンクで故障が起こったとしてもせいぜい２波長を予備波長として用意すれば、故障復旧が可能となる。

図２（ａ）および（ｂ）は、図１のリングネットワークにおいて、故障区間に対して現用パスの予備パスにどの波長が使われるかを、従来方式と本発明方式とのそれぞれにおいて示したものである。

図２（ａ）に示す従来方式では、予備に用いる波長を現用パスの波長と対応して使用する。従って、故障復旧のために現用パスと同数の予備リソース（λ４、λ５、λ６）が準備されている。

しかし、図２（ｂ）に示す本発明方式においては、故障リンクを通る現用パスに、動的にリング上で未使用の波長を割当てているので、故障復旧はせいぜい２波長（λ４、λ５）で可能となる。

または、６ノードのＢＷＰＳＲネットワークをフルメッシュ化する場合には、必要な波長数は６波長であるが、ノード間の各リンクには５波長分のパスしか通過しない。この場合は、従来方式であれば予備として６波長必要だが、本発明方式では５波長で故障復旧が可能である。

（本発明の実施形態における前提条件）
・ノード数がＮの場合には、Ｎが奇数か偶数かで本提案の効果の有無が分かれる。

ノード数Ｎ：偶数（効果あり）
（理由）
１．Ｈｏｐ数がＮ／２となるパス（Ｒｉｎｇの半分を覆うパス）に着目し、このようなパスを設定することができる上限数まで設定した状況（合計Ｎ／２本まで張れる）を想定する。
２．上述のパスを設定するとき、ノードから見てＥａｓｔまたはＷｅｓｔのどちらの方向にパスを形成するか選ぶことができる（どちらの方向にパスを形成しても、最短経路になりうる）。
３．パスの設定のし方を調節すると、各ノード間リンクにおける光パスの本数が、Ｒｉｎｇ上の光パスの本数（Ｎ／２本）より１本少なくできる。
４．従って、本発明の提案方式を用いることにより、上記の状況では従来方式に比べて予備リソースを１波長分だけ削減できる。

ノード数Ｎ：奇数（効果無し）
（理由）
１．ノード数が奇数の場合には、Ｈｏｐ数がＮ／２となるパスを設定することができない。つまり、パスは常にＲｉｎｇ上の最短経路で設定されるので、ノードから見てＥａｓｔまたはＷｅｓｔのどちらにパスを設定するのかを選ぶことができない。
２．リンク毎のパス本数を調節できないので、従来方式との差分は無い。

次に、上記説明を実現するリング構成を述べる。上記動作はＷＳＳとＴＰＤの波長可変機能により実現可能である。

（第一実施例）
図３はノード間を２本の光ファイバ（光ファイバＡ、Ｂ）で接続し、４つのノード♯１〜♯４で構成されたＢＷＰＳＲネットワークの通常時における概略図である。図３のＢＷＰＳＲネットワークには、現用パス（パス♯１２、パス♯２４、パス♯３１）の３つが設定されている。リング上での使用可能な波長数は６つ（λ１〜λ６）とする。ここで、通常パスとは現用パスと予備パスとで冗長化されたパスのことを指す。

第一実施例の説明は、以下の手順で行う。
１．リング構成（（１．１）光ファイバ（１．２）ノード構成（１．３）パス構成）
２．リング動作（（２．１）パス開通時の動作（２．２）故障時動作）

１．リング構成
（１．１）光ファイバ
光ファイバＡには時計回りの波長多重光、光ファイバＢには反時計回りの波長多重光が収容される。

（１．２）ノード構成
図３において、ＷＳＳはWavelength Selective Switch(波長選択スイッチ)、ＴＰＤは波長可変トランスポンダ、ＳＷは２×１スイッチまたは１×２スイッチ、Ｃｌｉｅｎｔはクライアントを意味する。

ＷＳＳは、任意波長を任意ポートから出力（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐポートをカラーレス化）できる光スイッチである。ＷＳＳは、各入力ポートからＷＤＭ信号を入力し、波長毎に出力ポートを設定し、各出力ポートからＷＤＭ信号を出力する。

図３のノード♯１において、ノードにおける光波長のＤｒｏｐ機能を実現するＷＳＳ２および３は、図４に示す１×Ｎ
ＷＳＳによって実現される。Ａｄｄ機能を実現するＷＳＳ１および４は、図５に示すＮ×１ ＷＳＳによって実現される。

ＷＳＳ２の出力の１ポートはＷＳＳ１につなぎ（以後、Through用ポートとする）、残りのポートをＤｒｏｐ用として使う。ＷＳＳ１は入力の１ポート（以後、Through用ポートとする）をＷＳＳ２の出力ポートの１つにつなぎ、残りのポートをＡｄｄ用として使う。逆方向についても、ＷＳＳ３および４をＷＳＳ１および２と同様に、Ｄｒｏｐ用およびＡｄｄ用として使う。

図３のノード♯１のＷＳＳ１および４は光の挿入を行い、ＷＳＳ２および３は光の分岐を行う。このノード構成では、１つの光パスに対してトランスポンダ（以下では、ＴＰＤと記す）を２個使用し、それらすべてが波長可変機能を持っている。ここで、ＴＰＤ２１および２２、ＳＷ４１および４２、Ｃｌｉｅｎｔ６１はパス♯１２を構成するために使用する。

また、ＴＰＤ２９および３０、ＳＷ４９および５０、Ｃｌｉｅｎｔ６５はパス♯３１を構成するために使用する。ＴＰＤ２１および２２は一方が現用系でもう一方が予備系の送受信を行う。

ノードから見て、Ｅａｓｔ側に現用パスを形成する場合は、ＴＰＤ２２を現用系、ＴＰＤ２１を予備系のトランスポンダとして使用する。逆に、Ｗｅｓｔ側に現用パスを形成するときは、ＴＰＤ２１を現用系、ＴＰＤ２２を予備系のトランスポンダとする。現用系と予備系とはＳＷ４１の出力とＳＷ４２の入力とをそれぞれスイッチすることで切り替わる。ＴＰＤ２１はＣｌｉｅｎｔ６１へＳＷ４１および４２を介して繋がっている。

（１．３）パス構成
リング上のパスの管理は、ＯＳＳ(Operation Service Server)２０などのリング上の全ノード♯１〜♯４を一元管理するサーバが行う。リング上でどのパスにどの波長を割当てるかはＯＳＳ２０が決定し、各ノード♯１〜♯４に指示する。故障時にどの波長を予備パスに用いるかもＯＳＳ２０が決定し、各ノード♯１〜♯４に指示する。

現用パス、予備パスそれぞれには任意にＯＳＳ２０が波長を割当てる。図３のリングでは、パス♯１２にλ１、パス♯２４にλ２、パス♯３１にλ３を割当てるとする。

２．リング動作
（２．１）パス開通時の動作
（２．１ａ）パス♯１２（２．１ｂ）パス♯２４、（２．１ｃ）パス♯３１の順に説明する。説明は、パス開通時における、各光パスに含まれるノードの設定（ＷＳＳ、ＴＰＤ、ＳＷ、Ｃｌｉｅｎｔ）について行う。また、ノード設定の説明は、ＷＳＳ→ＴＰＤ→ＳＷ→Ｃｌｉｅｎｔの順に行う。

（２．１ａ）パス♯１２
（１）ノード♯１
ノード♯１においては、ＴＰＤ２１、ＴＰＤ２２、ＳＷ４１、ＳＷ４２、Ｃｌｉｅｎｔ６１をパス♯１２の構成に使い、ＴＰＤ２９、ＴＰＤ３０、ＳＷ４９、ＳＷ５０、Ｃｌｉｅｎｔ６５をパス♯３１の構成に使う。

パス♯１２はノード♯１のＷｅｓｔ側に形成されるので、ＴＰＤ２１をパス♯１２の現用系、ＴＰＤ２２をパス♯１２の予備系に割当てる。

パス♯１２には波長λ１がＯＳＳ２０により割当てられているので、ＷＳＳ３は光ファイバＢを通ってノード♯１に入ってくる光波長多重光から波長λ１の信号を取り出し、ＴＰＤ２１の入力ポートに接続されたＷＳＳ３の出力ポートに信号を出力するように設定する。ＷＳＳ３は図４に示す構造であり、１×ＮスイッチによってＴＰＤ２１の入力ポートに波長λ１の信号が向かうように設定する。

ＷＳＳ１は、ＴＰＤ２１の出力ポートと接続されているＡｄｄポートに入力されてくる波長λ１の信号を、出力ポートに出力するように設定する。ＷＳＳ１は図５に示す構造であり、Ｎ×１スイッチによって、ＴＰＤ２１の出力ポートから入力される波長λ１の信号を、ＷＳＳ２を通過してきた波長多重光と合波し、ＷＳＳ１の出力ポートから光ファイバＡに出力するように設定する。

ＴＰＤ２１は、ＷＳＳ３からの入力信号光をクライアント信号に変換し、ＳＷ４１の入力ポートに出力する。また、ＳＷ４２を介してＴＰＤ２１に入力されるクライアント信号を波長λ１の光信号に変換し、ＷＳＳ１のＡｄｄポートに入力されるように出力する。

ＳＷ４１は２×１スイッチであり、ＴＰＤ２１からの入力信号をＣｌｉｅｎｔ６１の入力ポートに出力するよう設定する。ＳＷ４２はＣｌｉｅｎｔ６１から入力されたクライアント信号をＴＰＤ２１の入力ポートに出力するように設定する。Ｃｌｉｅｎｔ６１はクライアント信号をＳＷ４２に出力し、ＳＷ４１からクライアント信号を入力する。

（２）ノード♯２
ノード♯２ではＴＰＤ３１、ＴＰＤ３２、ＳＷ５１、ＳＷ５２、Ｃｌｉｅｎｔ６６をパス♯１２の構成に使用し、ＴＰＤ２３、ＴＰＤ２４、ＳＷ４３、ＳＷ４４、Ｃｌｉｅｎｔ６２をパス♯２４の構成に使用する。パス♯１２はノード♯２のＥａｓｔ側に形成されるので、ＴＰＤ３２をパス♯１２の現用系、ＴＰＤ３１をパス♯１２の予備系に割当てる。

パス♯１２には波長λ１がＯＳＳ２０より割当てられているので、ＷＳＳ６は光ファイバＡを通ってノード♯２に入ってくる光波長多重光から波長λ１の信号を取り出し、ＴＰＤ３２の入力ポートに接続されたＷＳＳ６の出力ポートに信号を出力するように設定する。ＷＳＳ６は、図４に示す構造であり、１×ＮスイッチによってＴＰＤ３２の入力ポートに波長λ１の信号が向かうように設定する。

ＷＳＳ８は、ＴＰＤ３２の出力ポートが接続されたＡｄｄポートに入力される波長λ１の信号を、ＷＳＳ８の出力ポートに出力するように設定する。ＷＳＳ８は、図５に示す構造であり、Ｎ×１スイッチによって、ＴＰＤ３２の出力ポートから入力される波長λ１の信号をＷＳＳ７を通過してきた波長多重光と合波し、ＷＳＳ８の出力ポートから光ファイバＢに出力するように設定する。

ＴＰＤ３２は、ＷＳＳ６からの入力信号光をクライアント信号に変換し、ＳＷ５１の入力ポートに出力する。また、ＳＷ５２を介してＴＰＤ３２に入力されるクライアント信号を波長λ１の光信号に変換し、ＷＳＳ８のＡｄｄポートに入力されるように出力する。

ＳＷ５１は２×１スイッチであり、ＴＰＤ３２からの入力信号をＣｌｉｅｎｔ６６に出力するように設定する。ＳＷ５２はＣｌｉｅｎｔ６６から入力されたクライアント信号をＴＰＤ３２の入力ポートに出力するように設定する。

Ｃｌｉｅｎｔ６６はクライアント信号をＳＷ５２に出力し、ＳＷ５１からクライアント信号を入力する。

（２．１ｂ）パス♯２４
（１）ノード♯２
ノード♯２ではＴＰＤ２３、ＴＰＤ２４、ＳＷ４３、ＳＷ４４、Ｃｌｉｅｎｔ６２をパス♯２４の構成に使用する。パス♯２４はノード♯２のＷｅｓｔ側に形成されるので、ＴＰＤ２３をパス♯２４の現用系、ＴＰＤ２４をパス♯２４の予備系にそれぞれ割当てる。

パス♯２４には波長λ２がＯＳＳより割当てられているので、ＷＳＳ７は光ファイバＢを通ってノード♯２に入ってくる光波長多重光から波長λ２の信号を取り出し、ＴＰＤ２３の入力ポートに接続されたＷＳＳ７の出力ポートに信号を出力するように設定する。ＷＳＳ７は図４に示す構造であり、１×ＮスイッチによってＴＰＤ２３の入力ポートに波長λ２の信号が向かうように設定する。

ＷＳＳ５は、ＴＰＤ２３の出力ポートが接続されたＡｄｄポートに入力される波長λ２の信号を、ＷＳＳ５の出力ポートに出力するように設定する。ＷＳＳ５は図５に示す構造であり、Ｎ×１スイッチによって、ＴＰＤ２３の出力ポートから入力される波長λ２の信号を、ＷＳＳ６を通過してきた波長多重光と合波し、ＷＳＳ５の出力ポートから光ファイバＡに出力するように設定する。

ＴＰＤ２３は、ＷＳＳ７からの入力信号光をクライアント信号に変換し、ＳＷ４３の入力ポートに出力する。また、ＳＷ４４を介してＴＰＤ２３に入力されるクライアント信号を波長λ２の光信号に変換し、ＷＳＳ５のＡｄｄポートに入力されるように出力する。

ＳＷ４３は２×１スイッチであり、ＴＰＤ２３からの入力信号をＣｌｉｅｎｔ６２に出力するように設定する。ＳＷ４４はＣｌｉｅｎｔ６２から入力されたクライアント信号をＴＰＤ２３の入力ポートに出力するように設定する。

Ｃｌｉｅｎｔ６２はクライアント信号をＳＷ４４に出力し、ＳＷ４３からクライアント信号を入力する。

（２）ノード♯３
ノード♯３では、パス♯２４の光信号をＤｒｏｐしない。従って、ＷＳＳ１０および１１の入力ポートに入ってきた波長λ２の信号をそれぞれのＴｈｒｏｕｇｈポートに出力するよう設定する（通過）。

同時に、ＷＳＳ１０および１１のＴｈｒｏｕｇｈポートから出力された波長λ２の信号が、それぞれＷＳＳ９および１２に入力されると、ＷＳＳ９および１２では波長λ２の信号をそのまま出力するように設定する（通過）。ノード♯３に光ファイバＡを通って入ってくる波長多重光のうち、波長λ２の光信号は、ＷＳＳ１０および１１を順に通過し、再び光ファイバＡに収容され、ノード♯４へと向かう。光ファイバＢからノード♯３に入ってくる波長多重光についても同様に、波長λ２の光信号はノード♯３を通過し、光ファイバＢを通ってノード♯２に向かう。

（３）ノード♯４
ノード♯４ではＴＰＤ２７、ＴＰＤ２８、ＳＷ４７、ＳＷ４８、Ｃｌｉｅｎｔ６４をパス♯２４の構成に使用する。パス♯２４はノード♯４のＥａｓｔ側に形成されるので、ＴＰＤ２８をパス♯２４の現用系、ＴＰＤ２７をパス♯２４の予備系に割当てる。

パス♯２４には波長λ２がＯＳＳ２０より割当てられているので、ＷＳＳ４は光ファイバＡを通ってノード♯４に入ってくる光波長多重光から波長λ２の信号を取り出し、ＴＰＤ２８の入力ポートに接続されたＷＳＳ１４の出力ポートに信号を出力するように設定する。ＷＳＳ１４は図４に示す構造であり、１×ＮスイッチによってＴＰＤ２８の入力ポートに波長λ２の信号が向かうように設定する。

ＷＳＳ１６は、ＴＰＤ２８の出力ポートが接続されたＡｄｄポートに入力される波長λ２の信号を、ＷＳＳ１６の出力ポートに出力するように設定する。ＷＳＳ１６は図５に示す構造であり、Ｎ×１スイッチによって、ＴＰＤ２８の出力ポートから入力される波長λ２の信号を、ＷＳＳ１５を通過してきた波長多重光と合波し、ＷＳＳ５の出力ポートから光ファイバＢに出力するように設定する。

ＴＰＤ２８は、ＷＳＳ１４からの入力信号光をクライアント信号に変換し、ＳＷ４７の入力ポートに出力する。また、ＳＷ４８を介してＴＰＤ２８に入力されるクライアント信号を波長λ２の光信号に変換し、ＷＳＳ１６のＡｄｄポートに入力されるように出力する。

ＳＷ４７は２×１スイッチであり、ＴＰＤ２８からの入力信号をＣｌｉｅｎｔ６４に出力するように設定する。ＳＷ４８はＣｌｉｅｎｔ６４から入力されたクライアント信号をＴＰＤ２８の入力ポートに出力するように設定する。

Ｃｌｉｅｎｔ６４はクライアント信号をＳＷ４８に出力し、ＳＷ４７からクライアント信号を入力する。

（２）パス♯３１
パス♯２４と同様の方法で、ノード♯３とノード♯１との間の波長λ３で設定する。

（２．２）リング故障時の動作
故障復旧動作は、以下の手順で行われる。
（１）故障したリンク端ノードで故障検知し、リンク端ノードはＯＳＳ２０に故障発生を報告する。
（２）ＯＳＳ２０による、故障パスに対する予備波長の割当て

このときの予備波長の割当て方法は二つある。
(ｉ)ＯＳＳ２０は故障発生の報告を受けた順に、故障区間の光パスの予備系に予備波長を割り振る。予備波長は、リング上で未使用の波長の内、波長番号が若い順に選ぶ。
(ii)ＯＳＳ２０には、予め図２（ｂ）のように、故障区間毎に現用パスに割当てる波長を決めて、リストとして保持してある。故障発生時にはリストの波長割当てに従い、予備波長を決定する。

（３）ＯＳＳ２０はリング上の全ノード♯１〜♯４に対して故障発生のアラームを送信する。
アラームには以下の情報が含まれる。
・故障リンクを通過している現用パスの波長と現用パスの経路
・予備パスに割り振る波長と予備パスの経路

（４）リング上の各ノード♯１〜♯４はＯＳＳ２０から故障アラームを受け取ると、アラームに含まれる情報を基にノード♯１〜♯４のデバイスの設定を変更する。
・パス端ノード→ＴＰＤにおいて現用パスで使用している波長を、ＯＳＳ２０から指示された予備パスの波長に変更する。
・故障した現用パスの中継ノード→現用パスで使用していた波長を通過可能としていた設定を解除する。
・予備パスの中継ノード→予備パスに割り振られた波長を通過するように設定する。

（５）故障したパス端のノードにおいて予備パスに切り換える（光スイッチによってトラヒックの流れる向きを、現用パスの反対方向に切り換える）。

図３に示すＢＷＰＳＲネットワークにおいて、ノード♯３とノード♯４との間で故障が起きた場合（図６に示す）を例にして、上述した手順によるＢＷＰＳＲの故障復旧動作を説明する。なお、図６のＢＷＰＳＲで上述した予備波長の割当て方法(ii)を行う場合には、ＯＳＳ２０が保持しているリストは図２（ｂ）を使用する。

（１）ノード♯３とノード♯４との間で故障が発生
故障リンク端ノードである、ノード♯３とノード♯４とが故障を検知する。故障リンクにはパス♯２４、パス♯３１が存在し、パス♯２４、パス♯３１の順に故障を検知してＯＳＳ２０に報告した。

（２）故障区間の現用光パスに対する予備波長の決定
・予備波長割当て方法（i）の場合
ＯＳＳ２０は故障発生の報告を受け、未使用波長の中から、パス♯２４の予備（パス♯２４ｐ）にλ４を、パス♯３１の予備（パス♯３１ｐ）にλ５を割当てる。割当てる波長は未使用波長の中から任意に選別した。
・予備波長割当て方法（ii）の場合
図２（ｂ）に従って、パス♯２４の予備（パス♯２４ｐ）にλ４を、パス♯３１の予備（パス♯３１ｐ）にλ５を割当てる。

（３）アラームの送信
・予備波長割当て方法(i)の場合
ＯＳＳ２０は、リング上の全ノード♯１〜♯４に以下の情報を含む故障発生アラームを、パスの故障が報告された順に送信する。

（ａ）パス♯２４の故障アラーム
（ア）故障リンク：ノード♯３〜ノード♯４
（イ）故障リンクを通過しているパス：パス♯２４、パス♯３１
（ウ）故障しているパスの経路と波長：パス♯２４→ノード♯２−♯３−♯４、波長λ２
（エ）予備パスに割り振る経路と波長：パス♯２４ｐ→ノード♯４−♯１−♯２、波長λ４

（ｂ）パス♯３１の故障アラーム
（ア）故障リンク：ノード♯３〜ノード♯４
（イ）故障リンクを通過しているパス：パス♯２４、パス３１
（ウ）故障しているパスの経路と波長：パス♯３１→ノード♯３−♯４−♯１、波長λ３
（エ）予備パスに割り振る経路と波長：パス♯３１ｐ→ノード♯１−♯２−♯３、波長λ５

・予備波長割当て方法(ii)の場合
ＯＳＳは故障の報告を受けると、図２（ｂ）から、故障箇所（リンク）に対応する予備波長を決定し、一括してアラームを送信する。

（ア）故障リンク：ノード♯３〜ノード♯４
（イ）故障リンクを通過しているパス：パス♯２４、パス♯３１
（ウ）故障しているパスの経路と波長：
（１）パス♯２４→ノード♯２−♯３−♯４、波長λ２
（２）パス♯３１→ノード♯３−♯４−♯１、波長λ３
（エ）予備パスに割り振る経路と波長
（３）パス♯２４ｐ→ノード♯４−♯１−♯２、波長λ４
（４）パス♯３１ｐ→ノード♯１−♯２−♯３、波長λ５

（４）ＯＳＳ２０からの故障発生アラームを受け取った後の、各ノード♯１〜♯４のデバイス設定は（１）パス♯２４、（２）パス♯３１に分けて説明する。

（１）パス♯２４
ノード♯１：
ノード♯１はパス♯２４の予備であるパス♯２４ｐが通過するノードである。従って、パス♯２４ｐで使用する波長λ４がノード♯１を通過するように設定する。

ＷＳＳ２、ＷＳＳ３の入力ポートに入ってきた波長λ４の信号光は、それぞれのＴｈｒｏｕｇｈポートに出力するように設定する（通過）。同時に、ＷＳＳ２、ＷＳＳ３のＴｈｒｏｕｇｈポートから出力された波長λ４の信号光が、それぞれＷＳＳ１、ＷＳＳ４に入力されると、ＷＳＳ１、ＷＳＳ４ではそのままＴｈｒｏｕｇｈポートから出力するように設定する（通過）。

ノード♯２：
ノード♯２はパス♯２４のパス端であるため、パス♯２４で使用していた波長を、予備パスのパス♯２４ｐで使用する波長λ４に変更するようにノードのデバイスを設定する。

ＴＰＤ２３の波長λ２の出力をＯＦＦにし、ＴＰＤ２４から出力する波長をλ４に設定する。同時に、ＷＳＳ５、ＷＳＳ７において波長λ２の信号光をＡｄｄ／Ｄｒｏｐする設定を解除し、ＷＳＳ６、ＷＳＳ８において波長λ４の信号光をＡｄｄ／Ｄｒｏｐするように設定する。

ノード♯３：
ノード♯３はパス♯２４が通過するノードである。従って、パス♯２４が使用していた波長λ２がノード♯３を通過する設定を解除する。

ノード♯４：
ノード♯４はパス♯２４のパス端であるため、パス♯２４で使用していた波長を、予備パスのパス♯２４ｐで使用する波長λ４に変更するようにノードのデバイスを設定する。

ＴＰＤ２８の波長λ２の出力をＯＦＦにし、ＴＰＤ２７から出力する波長をλ４に設定する。同時に、ＷＳＳ１４、ＷＳＳ１５において波長λ２の信号光をＡｄｄ／Ｄｒｏｐする設定を解除し、ＷＳＳ１３、ＷＳＳ１５において波長λ４の信号光をＡｄｄ／Ｄｒｏｐするように設定する。

（２）パス♯３１
パス♯２４と同様に、予備パス♯３１ｐの使用波長をλ５として各ノードのデバイスを設定する。

（５）パス端で、現用パスから予備パスに切り換える。
（１）パス♯２４→パス♯２４ｐ

ノード♯２：
ＳＷ４３の入力をＴＰＤ２３の出力ポートからＴＰＤ２４の出力ポートにスイッチし、ＳＷ４４の出力ポートをＴＰＤ２３の入力ポートからＴＰＤ２４の入力ポートにスイッチすることで、現用のパス♯２４で使用していたＴＰＤ２３から、波長λ４を出力するように設定したＴＰＤ２４に切り換える。

ノード♯４：
ＳＷ４７の入力をＴＰＤ２８の出力ポートからＴＰＤ２７の出力ポートにスイッチし、ＳＷ４８の出力ポートをＴＰＤ２８の入力ポートからＴＰＤ２７の入力ポートにスイッチすることで、現用のパス♯２４で使用していたＴＰＤ２８から、波長λ４を出力するように設定したＴＰＤ２７に切り換える。

（２）パス♯３１→パス♯３１ｐ
パス♯２４の場合と同様に、予備パスに切り換える。

（第一実施例の変形）
第一実施例で用いた図３のノード構成の変形例を図７に示す。なお、ノード♯１の例を示す。

図３のノード構成では、故障時にパスを反対方向に切替えるために、現用系および予備系にそれぞれトランスポンダを一つずつ割り振っていた。故障が発生すると、トランスポンダ毎スイッチで切り替えていた。

図７に示す変形例では、トランスポンダは一つでよい（使用するトランスポンダは波長可変である）。現用系と予備系との切替えは、上り波長の現用・予備をＳＷ４２、ＳＷ５０で制御し、下り波長の現用・予備をＳＷ４１、ＳＷ４９で制御している。予備系に切替える際は、ＴＰＤ２１、ＴＰＤ３０の入力・出力の方向をスイッチする。同時に、ＴＰＤ２１、ＴＰＤ３０は使用波長を現用波長から予備波長のものに切替える。

図７に示すノード構成により、図３に示すノード構成に比べてトランスポンダの数を減らすことが可能となり、安価にノードを構成できる。

（第二実施例）
ＷＳＳを使わずに、リング上の未使用波長を任意に選び、故障リンクを通過する現用パスの予備パスに割当てることができるノード構成を図８に示す。

図８に示すノード構成は、ＷＢ（波長ブロッカー）９０−１および９０−２、光カプラ９１−１〜９１−４、ＴＦ（波長可変（チューナブル）フィルタ）９２−１および９２−２、ＴＰＤ９３−１および９３−１、ＳＷ９４−１および９４−２、Ｃｌｉｅｎｔ９５により構成される。

パス端のノードにおいて、２個のＴＰＤ９３−１および９３−２（現用系、予備系）、２個のスイッチ９４−１および９４−２の構成が一本のパスを構成する際に必要となる。

第二実施例のノード構成では、光ファイバＡに接続された光カプラ９１−１、９１−２、ＷＢ９０−１、ＴＦ９２−１が第一実施例のノード♯１におけるＷＳＳ１、ＷＳＳ２と同等の機能（Ａｄｄ、Ｄｒｏｐ、Ｔｈｒｏｕｇｈ）を実現している。

（１）ＷＳＳ２のような任意波長を光ファイバＡからＤｒｏｐする機能は、図８においてはＷＢ９０−１、光カプラ９１−１、ＴＦ９２−１によって実現している。光ファイバＡを通ってノードに入ってきた波長多重光は、光カプラ９１−１でＷＢ９０−１とＴＦ９２−１とが接続された方向に分岐される。ＴＦ９２−１では、ＴＦ９２−１の入力ポートに入ってきた多重波長光の内、Ｄｒｏｐしたい波長のみを通過させ、ＴＰＤ９３−２の入力ポートに出力されるように設定する。ＷＢ９０−１では、ＴＦ９２−１を通過するように設定した波長をブロックするように設定する。

（２）ＷＳＳ１のような任意波長を光ファイバＡにＡｄｄする機能は、図８においては光カプラ９１−２によって実現されている。光カプラ９１−２は、ＴＰＤ９３−１から入力された信号光を、ＷＢ９０−１をＴｈｒｏｕｇｈしてきた波長多重光に合波し、光カプラ９１−２の出力ポートから光ファイバＡに放出する。

（３）ＷＳＳ２のように、Ｄｒｏｐする波長以外の信号光をＴｈｒｏｕｇｈする機能は、図８においてはＷＢ９０−１によって実現している。ＷＢ９０−１は、光カプラ９１−１で分岐された波長多重光のうち、Ｄｒｏｐする波長のみをブロックし、それ以外の波長光をＷＢ９０−１の出力ポートから光カプラ９１−２が接続されている光ファイバに向けて放出する。

図８の光ファイバＢについても上記と同様に、光カプラ９１−３、光カプラ９１−４、ＷＢ９０−２、ＴＦ９２−２が、第一実施例のノード♯１におけるＷＳＳ３、ＷＳＳ４と同等の機能（Ａｄｄ、Ｄｒｏｐ、Ｔｈｒｏｕｇｈ）を実現している。

故障時の動作は、第一実施例と同様に行う。

また、図９は、ノードのブロック構成を示す図であるが、各ノードは、図９に示すような構成を有する。なお、図９は、ノード♯１の例である。制御部１０３は、ここで説明する各処理を所定の順序に従って実行するための各部の制御を行う。記憶部１０４は、図２（ｂ）に示すテーブルを含む各種経路情報を保持する。故障検出部１００は、ネットワークの故障を検知する。アラーム生成部１０１は、上述したアラームを生成する。ハードウェア制御部１０２は、ハードウェア（すなわち、ＷＳＳ、ＴＰＤ、ＳＷ）の設定を行う。

（発明によって生じる効果）
第一実施例によると、ＷＳＳによって予備パスに対して（リング上で未使用な波長の中から）任意の波長を割当てられるようになり、予備系として現用系と同数の波長リソースを確保しておく必要が無くなる。結果として予備リソースは故障区間の光パスの本数だけあればよくなり、予備リソースを効果的に低減できる。

本発明は、ＢＷＰＳＲネットワークのリング切り換えに利用することにより、故障発生時のＢＷＰＳＲプロテクション動作（切換動作）において、予備系として現用系と同数の波長リソースを確保しておく必要が無くなり、予備リソースを効果的に低減することに利用できる。

本発明の実施形態のＢＷＰＳＲネットワークの一例を示す図である。 リングネットワークにおいて、故障区間に対して現用パスの予備パスにどの波長が使われるかを、従来方式と本発明方式とのそれぞれにおいて示した図である。 ノード間を２本の光ファイバ（光ファイバＡ、Ｂ）で接続し、４つのノード♯１〜♯４で構成されたＢＷＰＳＲネットワークの通常時における概略図である。 ノードにおける光波長のＤｒｏｐ機能を実現するＷＳＳの構成図である。 ノードにおける光波長のＡｄｄ機能を実現するＷＳＳの構成図である。 図３に示すＢＷＰＳＲネットワークにおいて、ノード♯３とノード♯４との間で故障が起きた場合の例を示す図である。 第一実施例で用いた図３のノード構成の変形例を示す図である。 ＷＳＳを使わずに、リング上の未使用波長を任意に選び、故障リンクを通過する現用パスの予備パスに割当てることができるノード構成を示す図である。 ノードのブロック構成を示す図である。 従来のＷＤＭリングネットワークの概略図である。 故障発生時のＢＷＰＳＲプロテクション動作（切換動作）を示す図である。

符号の説明

１〜１６ ＷＳＳ（波長選択分岐手段、波長選択挿入手段）
２０ ＯＳＳ（サーバ）
２１〜３０ ＴＰＤ（波長変換出力手段）
４１〜５０ ＳＷ（スイッチ手段）
６１〜６５ Ｃｌｉｅｎｔ
７０、８３、Ａ、Ｂ 光ファイバ
７１、８０−１〜８０−Ｎ 分波器
７３−１〜７３−Ｎ、８２ 合波器
１００ 故障検出部
１０１ アラーム生成部
１０２ ハードウェア制御部
１０３ 制御部（決定する手段）
１０４ 記憶部
♯１２〜♯３１、♯２４ｐ、♯３１ｐ パス
♯１〜♯４ ノード

Claims (10)

1. 複数のノードが複数の光ファイバでリング状に接続されたリングネットワークであって、前記光ファイバを介して通信を行うノード間に論理通信路として設定されるパスにより前記ノード間で双方向の波長多重光通信を行う波長多重光通信ネットワークにおいて、
   前記ノード数は偶数であり、前記パスは、時計回り方向および反時計回りの方向のいずれの方向にも選択してパスが形成できるように設定され、隣接するノードを接続するリンクに設定されるパス数はリングネットワークに設定されるパスの本数より１本少なく設定され、予備パスには、現用パスに設定される方向とは反対方向で異なる波長が割り当てられ、
   前記ノードは、
   前記パスを伝送する波長多重された光信号から所望の波長の光信号を分岐する波長選択分岐手段と、
   この波長選択分岐手段により分岐された光信号の波長を所望の波長に変換して前記ノードに接続されるクライアントに出力する波長変換出力手段と、
   クライアントが送信し、前記波長変換出力手段が所望の波長に変換した光信号を前記パスを伝送する波長多重された光信号に挿入する波長選択挿入手段と
   を備え、
   前記パスで使用可能な波長に波長番号が付与され、
   前記波長多重光通信ネットワークに前記パスに波長割当てを行うサーバを備え、
   このサーバは、前記ノード間の現用パスにおける光通信に故障が発生したときに、この現用パスに対応する予備パスにおいて使用される波長を前記リングネットワーク上で現用パスとして使用されていない波長の中から波長番号が若い順に選択して割り当てる手段を備えた
   ことを特徴とする波長多重光通信ネットワーク。
2. 前記ノードは、
   クライアント毎に備えた現用系および予備系の２系統の前記波長変換出力手段と、
   クライアントに対し、前記２系統の前記波長変換出力手段のいずれかを選択して接続するスイッチ手段と
   を備えた請求項１記載の波長多重光通信ネットワーク。
3. 前記ノードは、
   現用パスおよび予備パスのそれぞれについて備えられた２系統の前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段と、
   クライアント毎に備えられた前記波長変換出力手段と、
   前記波長変換出力手段に対し、２系統の前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段のいずれかを選択して接続するスイッチ手段と
   を備えた請求項１記載の波長多重光通信ネットワーク。
4. 前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段は、所望する波長を限定的に透過するフィルタ手段を備えた請求項１記載の波長多重光通信ネットワーク。
5. 請求項１記載の波長多重光通信ネットワークに適用されるノードにおいて、
   前記パスを伝送する波長多重された光信号から所望の波長の光信号を分岐する波長選択分岐手段と、
   この波長選択分岐手段により分岐された光信号の波長を所望の波長に変換してクライアントに出力する波長変換出力手段と、
   クライアントが送信し、前記波長変換出力手段が所望の波長に変換した光信号を前記パスを伝送する波長多重された光信号に挿入する波長選択挿入手段と
   を備えたことを特徴とするノード。
6. クライアント毎に備えた現用系および予備系の２系統の前記波長変換出力手段と、
   クライアントに対し、前記２系統の前記波長変換出力手段のいずれかを選択して接続するスイッチ手段と
   を備えた請求項５記載のノード。
7. 現用パスおよび予備パスのそれぞれについて備えられた２系統の前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段と、
   クライアント毎に備えられた前記波長変換出力手段と、
   前記波長変換出力手段に対し、２系統の前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段のいずれかを選択して接続するスイッチ手段と
   を備えた請求項５記載のノード。
8. 前記波長選択挿入手段および前記波長選択分岐手段は、所望する波長を限定的に透過するフィルタ手段を備えた請求項５記載のノード。
9. 請求項１記載の波長多重光通信ネットワークが備えるサーバにおいて、
   ノード間の現用パスにおける光通信に故障が発生したときに、この現用パスに対応する予備パスにおいて使用される波長を現用パスとして使用されていない波長の中から波長番号が若い順に選択して割り当てる手段を備えた
   ことを特徴とするサーバ。
10. 複数のノードが複数の光ファイバでリング状に接続されたリングネットワークであって、前記光ファイバを介して通信を行うノード間に論理通信路として設定されるパスにより前記ノード間で双方向の波長多重光通信を行う波長多重光通信ネットワークにおける波長多重光通信方法において、
    前記ノード数は複数であり、前記パスは、時計回り方向および反時計回りの方向のいずれの方向にも選択してパスが形成できるように設定され、隣接するノードを接続するリンクに設定されるパス数はリングネットワークに設定されるパスの本数より１本少なく設定され、予備パスには、現用パスに設定された方向とは反対方向で異なる波長が割り当てられ、
    前記ノードの波長選択分岐手段が、前記パスを伝送する波長多重された光信号から所望の波長の光信号を分岐し、
    前記ノードの波長変換出力手段が、前記波長選択分岐手段により分岐された光信号の波長を所望の波長に変換して前記ノードに接続されるクライアントに出力し、
    前記ノードの波長選択挿入手段が、前記クライアントが送信し、前記波長変換出力手段が所望の波長に変換した光信号を前記パスを伝送する波長多重された光信号に挿入し、
    前記パスで使用可能な波長に波長番号を付与し、
    波長多重光通信ネットワークが備えられ、前記パスに波長割当てを行うサーバが、前記ノード間の現用パスにおける光通信に故障が発生したときに、この現用パスに対応する予備パスにおいて使用される波長を前記リングネットワーク上で現用パスとして使用されていない波長の中から波長番号が若い順に選択して割り当てる
    ことを特徴とする波長多重光通信方法。

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