JP5068233B2 - 光中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の光伝送ネットワーク間、もしくは単一の光伝送ネットワーク内において、光信号の中継を行う光中継技術に関するものである。

データ通信需要の増大に伴い、大容量のトラフィックを伝送できる波長分割多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。そのような光伝送ネットワークの中で、アクセス系のトラフィックを収容し、都市内でのトラフィック転送やコアネットワークとの間の橋渡しをするメトロネットワークは、図１に示すように、リングネットワークを構成し、これらが互いに接続された構成をとるのが一般的である。

図１に示すようなリング間を接続する光中継装置においては、経済的にネットワークを構築する観点から、光信号をできるだけ光信号のままリング間で受け渡すことが望まれている。

従って、リング内に閉じた光パスでは１リング長以下の伝送距離があればよかったが、リング間を渡る光パスには１つのリング長の数倍程度の伝送距離を要求される。つまり、長距離の光パスと、短距離の光パスが混在するようになり、その伝送距離の差が大きくなる傾向にあった。

また、リング内に閉じた光パスであっても、その端点間の距離によって光パスの伝送距離が異なっており、リング長が長いネットワークを構築する際には、長距離の光パスと、短距離の光パスが混在し、その伝送距離の差が大きくなる傾向があった。
E. Bert Basch, et.al, "Architectural Tradeoffs for Reconfigurable Dense Wavelength-Division Multiplexing Systems", IEEE journal of selected topics in quantum electronics, VOL.12, NO.4, JULY/AUGUST. 2006

しかし、波長分散、フィルタリング、PMD（Polarization Mode Dispersion：偏波モード分散）、非線形等の伝送ペナルティは光伝送距離の増大に伴って増大するので、光ファイバ上での光伝送距離には限界がある。また、光増幅中継器を繰り返し通過することで光雑音が累積し、光信号対雑音電力比（ＯＳＮＲ）が伝送距離に応じて低下し、信号品質を低下させる。従って、リング間接続を行って、複数のリングに跨ってパスを設定すると光伝送距離の限界を超えることがある。また、リング内に閉じた光パスであっても、リング長が長い場合には、光伝送距離の限界を超えることがある。その場合、電気段での処理を含む信号品質回復処理が必要となる。

図２に、リング間接続を行う光中継装置の構成の一例を示す。図２は、リング１上を伝送される信号光をリング２にアドすることによりリング１からリング２へのリング間接続を行うための構成例を示している。

図２に示すように、この光中継装置１０は、光カプラー１１、分波器（AWG等）１２、信号品質回復機能部１３、合波器（AWG等）１４、光カプラー１５を備えている。分波器１２は、波長多重された信号光を波長分離し、各波長の信号光を各出力ポートから出力する機能を有する。分波器１２において、各波長の信号光は、それぞれ予め決められた出力ポートから出力される。合波器１４は、各入力ポートから入力される各波長の信号光を波長多重して出力する機能を有する。また、信号品質回復機能部１３は、分波器１２における対応する出力ポートから出力された信号光に対する信号品質回復処理を行う機能部であり、光を一旦電気に変換し、再び光に変換して出力する。信号品質回復処理を行う機能部としては、例えば、「信号対雑音パワー比回復」、「リタイミング機能」、「波形整形機能」、「増幅機能」などの機能を有する光再生中継器（トランシーバ）が用いられる。図２に示す例では、リング１からリング２に送られるそれぞれの波長の信号光に対して信号品質回復機能部１３が備えられている。

図２に示す構成において、リング１を伝送される波長多重された信号光が光カプラー１１により分岐され、分波器１２に入力される。分波器１２において信号光が波長分離され、リング２に挿入される波長の信号光がそれぞれ信号品質回復機能部１３に入力される。そして、各信号品質回復機能部１３は、信号品質回復処理を行って、各波長の信号光を合波器１４に出力し、合波器１４は各波長の信号光を波長合成し、リング２に出力する。

リング１からリング２に跨るパスであっても、パスの長さによっては信号品質回復機能部１３を要しない場合もありえる。しかし、パスに対する波長の割り当ては随時変更される可能性があるため、各ポートと波長との関係が固定されている図２に示す構成では、全ての波長の信号光に対して信号品質回復機能部１３を光中継装置１０に備えておく必要がある。信号品質回復機能部１３は一般に高価なデバイスであるため、図２に示すような従来型の光中継装置１０を導入するにはコストが高くなるという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の光伝送ネットワーク間、もしくは単一の光伝送ネットワーク内で光信号の中継を行う光中継装置において、信号品質回復機能部にかかるコストを低減させるための技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、光伝送ネットワークにおいて信号光の分岐多重を行う光中継装置であって、第１の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートと、複数の出力ポートとを備え、前記信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、信号光を受信する複数の入力ポートを備え、当該複数の入力ポートのそれぞれに入力された信号光を波長多重した信号光を第２の光伝送ネットワークに出力する波長多重手段と、前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長多重手段の入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して信号品質回復処理を施し、信号品質回復処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する少なくとも１つの信号品質回復手段と、前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長多重手段の入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して信号品質回復処理を施し、信号品質回復処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する信号品質回復多重手段と、を備え、前記波長選択スイッチの少なくとも１つの出力ポートは、前記波長多重手段の少なくとも１つの入力ポートに直結されており、前記信号品質回復多重手段は、前記波長選択スイッチの出力ポートから出力された信号光を入力する入力ポートと、複数の出力ポートとを備え、当該信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた信号品質回復多重手段用の波長選択スイッチと、信号光を受信する複数の入力ポートと、当該複数の入力ポートのそれぞれに入力された信号光を波長多重して前記波長多重手段の入力ポートに出力する信号品質回復多重手段用の波長多重手段と、前記信号品質回復多重手段用の波長選択スイッチの出力ポートと前記信号品質回復多重手段用の波長多重手段の入力ポートとの間に接続される複数の信号品質回復手段と、を備えたことを特徴とする光中継装置として構成できる。

前記光中継装置は、前記第１の光伝送ネットワークに接続される光カプラーを更に備え、
前記第１の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートを備える前記波長選択スイッチの当該入力ポートは、当該光カプラーから前記信号光を受信するように構成してもよい。

また、本発明は、光伝送ネットワークにおいて信号光の分岐多重を行う光中継装置であって、第１の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートと、第２の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートとを含む複数の入力ポートと、複数の出力ポートとを備え、各信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、信号光を受信する複数の入力ポートと、当該複数の入力ポートのそれぞれに入力された信号光に含まれる波長のうち、前記第１の光伝送ネットワークに送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第１の光伝送ネットワークに送出し、前記第２の光伝送ネットワークに送出すべき波長の信号光を波長多重して当該第２の光伝送ネットワークに送出する波長多重手段と、前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長多重手段の入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して信号品質回復処理を施し、信号品質回復処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する少なくとも１つの信号品質回復手段と、を備え、前記波長選択スイッチの少なくとも１つの出力ポートは、前記波長多重手段の少なくとも１つの入力ポートに直結されていることを特徴とする光中継装置として構成することもできる。

上記光中継装置において、前記波長多重手段は、複数の入力ポートと、前記第１の光伝送ネットワークに接続される出力ポート及び前記第２の光伝送ネットワークに接続される出力ポートを含む複数の出力ポートとを備えた波長選択スイッチであることとしてもよい。

また、前記波長多重手段は、前記第１の光伝送ネットワークに接続される出力ポートを備えた第１の波長選択スイッチと、前記第２の光伝送ネットワークに接続される出力ポートを備えた第２の波長選択スイッチとを備え、少なくとも１つの信号品質回復手段が、前記波長選択スイッチの出力ポートと前記第１の波長選択スイッチの入力ポートとの間に接続され、少なくとも１つの信号品質回復手段が、前記波長選択スイッチの出力ポートと前記第２の波長選択スイッチの入力ポートとの間に接続され、前記波長選択スイッチの少なくとも１つの出力ポートは、前記第１の波長選択スイッチの入力ポートに直結され、前記波長選択スイッチの少なくとも１つの出力ポートは、前記第２の波長選択スイッチの入力ポートに直結されていることとしてもよい。

また、本発明は、光伝送ネットワークにおいて信号光の分岐多重を行う光中継装置であって、第１の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポート及び第２の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートを含む複数の入力ポートと、前記第１の光伝送ネットワークに信号光を出力する出力ポート及び前記第２の光伝送ネットワークに信号光を出力する出力ポートを含む複数の出力ポートとを備え、各入力ポートから入力された信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長選択スイッチの入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して信号品質回復処理を施し、信号品質回復処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する少なくとも１つの信号品質回復手段と、を備えることを特徴とする光中継装置として構成してもよい。

上記の各光中継装置において、信号対雑音パワー比回復機能、リタイミング機能、波形整形機能、増幅機能、前方誤り訂正機能、分散補償機能、及び偏波モード分散補償機能のうちのいずれか１つ又は複数を含むこととしてもよい。また、前記信号品質回復手段は、波長変換機能を更に含むこととしてもよい。

本発明によれば、複数の光伝送ネットワーク間、もしくは単一の光伝送ネットワーク内で光信号の中継を行う光中継装置装置において、信号品質回復機能部を種々の波長で共用することが可能になるので、信号品質回復機能部にかかるコストを低減させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書において、同一の機能を有する構成部には同一の参照符号を付与するものとする。

また、以下で説明する各実施の形態では、主にリングネットワーク間の接続を対象としているが、本発明はリングネットワーク間の接続に限らず、各種ネットワーク間の接続や、単一リング内での光パス処理に適用できる。

（第１の実施の形態）
図３に、本発明の第１の実施の形態に係る光中継装置２０の構成を示す。図３に示すように、この光中継装置２０は、リング１からリング２へ信号光をアドするものであり、１×N（１入力N出力、Ｎは２以上の整数）波長選択スイッチ（WSS：Wavelength Selective Switch）２１、所定数の信号品質回復機能部２２、及びN×１（N入力１出力）波長選択スイッチ２３を有する。なお、信号品質回復機能部２２として、図３の例では信号品質回復機能部２２−１〜２２−４の４つが備えられる。以下、各信号品質回復機能部を区別しない場合、信号品質回復機能部２２−１〜２２−４のそれぞれを信号品質回復機能部２２と記述する。また、リング１、リング２は物理的にはそれぞれ光ファイバーからなり、これらを第１の光伝送ネットワーク、第２の光伝送ネットワークと称してもよい。

１×Ｎ波長選択スイッチ２１は、入力ポートから信号光を入力し、Ｎ個の出力ポートのうちの任意の出力ポートから任意の波長の信号光を出力する機能を備えている。Ｎ×１波長選択スイッチ２３は、Ｎ個の入力ポートから入力されたそれぞれの信号光から任意の波長を選択し、波長多重して出力ポートから出力する機能を備えている。なお、「任意の」とは、遠隔操作等で適宜設定できるという意味である。また、Ｎ×１波長選択スイッチ２３は、１×Ｎ波長選択スイッチ２１の入力と出力を逆にしたものに相当する。

図３に示すように、１×Ｎ波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの１つはリング１に接続され、また、１×Ｎ波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの少なくとも１つはN×１波長選択スイッチ２３の入力ポートに直結される。つまり、１×Ｎ波長選択スイッチ２１の出力ポートとN×１波長選択スイッチ２３の入力ポートとの間に信号品質回復機能部等の機能部を備えずに、直接に接続される。

信号品質回復機能部２２は、例えば、リング１からリング２に接続される複数のパス（波長）のうち、信号品質回復が必要になる可能性があるとして予め定めたパスの数だけ備えられ、各信号品質回復機能部２２の入力側は１×Ｎ波長選択スイッチ２１の出力ポートに接続され、出力側はＮ×１波長選択スイッチ２３の入力ポートに接続される。

信号品質回復機能部２２は、信号品質回復機能を備え、どの波長でも使用できるもの（波長無依存型）であればどのようなデバイスでもよいが、光−電気−光（O/E/O)型のものが一般的である。信号品質回復機能は、具体的には、光の信号対雑音パワー比の改善を行うための機能である。

信号品質回復機能部２２としては、「信号対雑音パワー比回復」、「リタイミング機能」、「波形整形機能」、「増幅機能」などの機能を有する光再生中継器（トランシーバ）が用いられる。その実現手段としては、光電気変換機 ⇒ 識別 ⇒ 電気光変換 と一旦電気信号に変換する手法が一般的である。そこでは、光受信器（フォトダイオード）で一旦電気信号に変換し、電気信号を増幅して、デジタル識別を行う。このデジタル信号で、再びレーザ光を変調して、光信号に再度変換する。この場合、光信号を一旦電気信号に変換するので、光伝送の過程で累積した波長分散、偏波モード分散などの光伝送波形劣化は、解消することができる。

また、現状の光トランシーバでは誤り訂正機能がないので、再生中継器において発生した誤りはそのまま伝播する。したがって、再生中継を繰り返すとビット誤りが累積し、信号の到着点における誤り訂正機能が補償できる誤り率以上になってしまう場合がある。従って、光再生中継器に誤り訂正機能を持たせることで、誤り累積がないので、伝送距離をさらに長延化できる。また、光レベルで波長分散補償、偏波分散補償を実現する手段も開発されており、それを用いれば、光伝送による波形歪みを補償できる。例えば、分散補償器として、薄板の両面に反射膜をコーティングしたエタロン型の波長分散素子および反射ミラーにより構成されるものがある。また、ファイバブラッググレーティングを用いた方法もある。また、偏波分散は、偏波によって群速度が異なることで発生する。従って、その逆の偏波による遅延差を与えることで、原理的に補償できる。信号品質回復機能２２において、入力波長に依存せずに動作し、出力波長を任意に設定できるものであれば、この構成を適用することが可能である。

なお、以降の実施の形態でも本実施の形態と同様の信号品質回復機能部２２を用いている。

また、リング間でのパス設計を容易にするために、信号品質回復機能部２２は波長変換機能を更に備えていることが望ましい。つまり、O/E/O型の信号品質回復機能部２２におけるE/O側（送信側）に波長可変レーザを備えていることが望ましい。そのような信号品質回復機能部２２として、例えば波長可変光トランシーバ等がある。次に、光中継装置２０の動作を説明する。なお、図中には信号光の経路の一例が示されている。他の図でも同様である。

図３に示す構成において、リング１を図示する方向に伝送される信号光が１×Ｎ波長選択スイッチ２１の入力ポートから入力される。１×Ｎ波長選択スイッチ２１では、予めなされた設定により、リング２にアドする波長のうちの一部の波長の信号光をN×１波長選択スイッチ２３に直結された出力ポートから出力するとともに、リング２にアドする波長のうち、信号品質回復を要するものとして予め定めた波長の信号光を、信号品質回復機能部２２が接続された出力ポートから出力する。

そして、Ｎ×１波長選択スイッチ２３は、１×Ｎ波長選択スイッチ２１又は信号品質回復機能部２２と接続された各入力ポートを含む全ての入力ポートから入力された信号光の波長のうちの全部又は一部の波長を波長多重し、出力ポートから出力し、リング２に送出する。

例えば、リング１を伝送される信号光に含まれる波長のうち、λ１〜λ１０の１０の波長の信号光をリング２にアドする場合において、例えば、１×Ｎ波長選択スイッチ２１からN×１波長選択スイッチ２３に直結される出力ポートからはλ１、λ２、λ５、λ６、λ８、λ９、λ１０を多重した信号光が出力され、信号品質回復機能部２２−１に接続される出力ポートからはλ３の信号光が出力され、信号品質回復機能部２２−２に接続される出力ポートからはλ４の信号光が出力され、信号品質回復機能部２２−３に接続される出力ポートからはλ７の信号光が出力される、といったことが考えられる。

また、例えば、リング１の信号光に含まれる波長のうち、λ２の波長をリング２に収容したい状況になったとする。このとき、リング２では、λ２が既に占有されていた場合、そのままλ２の波長の信号光をリング２に収容することができない。そこで、例えば信号品質回復機能部２２−４として波長変換機能を有したものを設置しておけば、リング２で空いている波長、例えばλ１０の波長に、信号光の波長を変換して送り出すことができる。

そのような信号品質回復機能部２２−４としては、例えば、信号品質回復機能を持つ波長可変レーザを搭載した光再生中継器（トランシーバ）を使用でき、これによれば、出力波長を自由に選択することが可能である。また、光信号品質回復が必要ない場合には、光のまま波長を変換するデバイスもある。例えば、周期反転構造を施した擬似位相整合ニオブ酸リチウム導波路などの二次光非線形、高非線形光ファイバなどの三次光非線形を利用したパラメトリック波長変換を用いたデバイスを使用できる。

また、ある時点でパス設定の変更があり、λ１、λ２は信号品質回復が必要になり、λ７は信号品質回復の必要がなくなった場合においては、１×Ｎ波長選択スイッチ２１からN×１波長選択スイッチ２３に直結される出力ポートからλ５、λ６、λ７、λ８、λ９、λ１０を多重した信号光を出力し、信号品質回復機能部２２−１に接続される出力ポートからはλ３の信号光を出力し、信号品質回復機能部２２−２に接続される出力ポートからはλ４の信号光を出力し、信号品質回復機能部２２−３に接続される出力ポートからはλ１の信号光を出力し、信号品質回復機能部２２−４に接続される出力ポートからはλ２の信号光を出力することができる。

上記のように、リング間接続においては、λ１〜λ１０のうちどの波長に対して信号品質回復処理が必要になるか予め固定的に決めることができないのが一般的である。このような状況の下において、分波器の出力ポートと、そこから出力される信号光の波長とが固定されている図２に示したような従来型の構成では、どの波長が信号品質回復処理を要するようになってもすぐに対応できるように、リング２に送出することになる全ての波長のそれぞれに対して信号品質回復機能部を備えることが必要である。つまり、リング１からリング２に接続されるパスのうち、明らかに信号品質回復を要さないパスが含まれることがわかっている場合であっても、リング１からリング２に接続される全てのパス（波長）に対して信号品質回復機能部を備えることが必要である。

一方、本実施の形態の構成によれば、リング１からリング２に送出する信号光を抽出する１×N波長選択スイッチ２１が、任意の波長の信号光を任意の出力ポートから出力することができるため、信号品質回復処理を要する波長の信号光のみを、信号品質回復機能部２２が接続された出力ポートから出力することができる。従って、本実施の形態によれば、ネットワークの構成等から信号品質回復処理を要さないパスが含まれることがわかっている場合には、リング２に送出することになる全ての波長の数の信号品質回復機能部を備える必要がなくなり、従来型の構成に比べてコストを削減できる。

また、各信号品質回復機能部２２の出力パワーにばらつきがある場合、そのままでは信号光を波長選択スイッチによって多重して、リング２に入力する際に、光パワーレベルのばらつきが残る。この点に関し、波長選択スイッチに各波長ごとに透過損失を調整する機能を持たせることが可能であり、これを使えばリング２に入力する際の光パワーレベルのばらつきを抑えることができる。

また、光パワーレベルのばらつきを抑えるための構成として、図４に示すように、波長選択スイッチ２１と２３を直接接続する経路に、光増幅器２４を備えた構成を用いることができる。リング１からリング２に直接入力される波長の信号光と、信号品質回復機能部２２を通過して信号光では、光パワーレベルが異なる場合がある。光再生中継器から出力される信号光レベルが、リング１からリング２へ光のまま入力される信号光レベルよりも大きい場合には、光のまま通過する信号光を光増幅器２４を用いて光増幅することで、レベル差を解消する。

また、図５に示すように、リング１から波長選択スイッチ２１を介して信号品質回復機能部２２に入力される信号光に、可変減衰器２５、もしくは固定減衰器２５を用いて損失を与え、信号品質回復機能部２２の入力パワー許容範囲内に設定する構成を採用することもできる。この構成は、リング１からドロップされる信号光を一括で増幅しておく場合など、信号品質回復機能部２２への入力パワーが高い場合に好適な構成である。

図６は、本実施の形態に係る光中継装置の変形例１を示す図である。図６に示すように、この光中継装置３０は、リング１上に光カプラー３１を備え、１×N波長選択スイッチ２１の入力ポートが、光カプラー３１から分岐された信号光を入力する点が図３に示す構成と異なる。このような構成でも、上述した効果と同じ効果を得ることができる。

図７は、本実施の形態に係る光中継装置の変形例２を示す図である。図７に示すように、この光中継装置４０は、図３に示す構成におけるN×１波長選択スイッチ２３を合波器（光カプラー、AWG等）４１に置き換えた構成に相当する。この構成においても、備えるべき信号品質回復機能部２２の数を少なく出来るという効果を奏する。ただし、光カプラー等を用いるので、合波側の損失が図３に示す構成より大きくなる。

図８は、本実施の形態に係る光中継装置の変形例３を示す図である。図８に示すように、この光中継装置５０は、リング１に接続される１×N波長選択スイッチ２１、リング２に接続されるN×１波長選択スイッチ２３に加えて、リング３に接続されるN×１波長選択スイッチ５１を有する。１×N波長選択スイッチ２１とN×１波長選択スイッチ２３間は、図３に示す構成と同様に接続される。つまり、１×N波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの少なくとも１つの出力ポートがN×１波長選択スイッチ５１に直結されるとともに、１×N波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの１又は複数の出力ポートが信号品質回復機能部２２を介してN×１波長選択スイッチ２３と接続される。

また、１×N波長選択スイッチ２１とN×１波長選択スイッチ５１間も、１×N波長選択スイッチ２１とN×１波長選択スイッチ２３間と同様に接続される。つまり、１×N波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの少なくとも１つの出力ポートがN×１波長選択スイッチ５１に直結されるとともに、１×N波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの１又は複数の出力ポートが信号品質回復機能部２２を介してN×１波長選択スイッチ５１と接続される。

図８に示す構成では、リング１から複数リング（リング２、３）への接続を行うことができる。なお、リング２、３は、別々の複数のリングであってもよいし、１つのリングネットワークにおける双方向リングを構成するものであってもよい。また、リング２、３は、１つのリングにおける冗長構成（現用リングと予備リング）でもあり得る。

図８に示す構成では、１×N波長選択スイッチ２１に入力される信号光の波長のうち、信号品質回復処理を要せずにリング２にアドされる波長の信号光が、N×１波長選択スイッチ２３の直結される出力ポートから出力され、信号品質回復処理を要する波長の信号光は、信号品質回復機能部２２が接続された出力ポートから出力される。また、１×N波長選択スイッチ２１に入力される信号光の波長のうち、信号品質回復処理を要せずにリング３にアドされる波長の信号光が、N×１波長選択スイッチ５１に直結される出力ポートから出力され、信号品質回復処理を要する波長の信号光は、信号品質回復機能部２２が接続された出力ポートから出力される。

図９は、本実施の形態に係る光中継装置の変形例４を示す図である。図９に示す光中継装置６０の構成は、図６に示す構成の１×N波長選択スイッチ２１におけるある出力ポートとN×１波長選択スイッチ２３におけるある入力ポート間に、１×N波長選択スイッチ６１、信号品質回復機能部６２、及びN×１波長選択スイッチ６３からなる構成（品質回復信号多重機能部６４と呼ぶ）を配置したものである。

図９に示す構成において、光カプラー３１から分岐されたリング１の信号光のうち、信号品質回復処理を要さない波長の信号光は、N×１波長選択スイッチ２３に直結される出力ポートから出力され、信号品質回復処理を要する波長の信号光は、信号品質回復機能部２２が接続された出力ポート、及び品質回復信号多重機能部６４が接続された出力ポートから出力される。なお、信号品質回復機能部２２が接続された出力ポートから出力される信号光はそれぞれ１波長である。

品質回復信号多重機能部６４が接続された出力ポートから出力された信号光は、品質回復信号多重機能部６４における１×N波長選択スイッチ６１において分離され、各波長の信号光は予め設定しておいた出力ポートから出力され、各信号品質回復機能部６２における信号品質回復処理を経て、N×１波長選択スイッチ６３により多重されてN×１波長選択スイッチ２３の入力ポートに入力される。N×１波長選択スイッチ２３からは、リング１からの信号光と、リング２においてN×１波長選択スイッチ２３を通過する信号光とが多重された信号光が出力される。

図９に示した構成においては、N×１波長選択スイッチ２３の入力ポートにおいて、信号品質回復機能部２２からの入力光と、品質回復信号多重機能部６４のN×１波長選択スイッチ６３からの入力光とでは、波長選択スイッチの損失等に差異があり、光パワーレベルが異なる場合がある。従って、この差異を補償するために、図１０に示すように、光増幅器６５を波長選択スイッチ６３の出力ポートと波長選択スイッチ２３の入力ポートの間に挿入する構成を用いてもよい。また、図９、図１０に示す構成において、各波長選択スイッチの損失可変機能を用いることにより、波長選択スイッチ２３から出力される信号光の光パワーを調整してもよい。

図６に示す構成において、リング１からリング２にアドする波長がλ１〜λ２０であり、信号品質回復処理を要する波長数が１５である場合において、１×N波長選択スイッチ２１の、信号品質回復機能部２２を接続するために使用できる出力ポート、及び、N×１波長選択スイッチ２３の、信号品質回復機能部２２を接続するための使用できる入力ポートがそれぞれ１０である場合を想定する。この場合、図６の構成では、信号品質回復処理を要する波長数１５のうち１０しか信号品質回復を施すことができず、他の波長については信号品質回復を行うことができなくなる。

このような場合に、図９に示す構成を採用することにより、全ての波長の信号光について信号品質回復処理を施すことが可能となる。上記の場合であれば、１つの信号品質回復機能部２２に代えて、品質回復信号多重機能部６４を１×N波長選択スイッチ２１におけるある出力ポートとN×１波長選択スイッチ２３におけるある入力ポート間に挿入し、品質回復信号多重機能部６４において６つの信号品質回復機能部６２を備えればよい。また、信号品質回復処理を要する波長数が増加した場合には、増加に応じて品質回復信号多重機能部６４における信号品質回復機能部６２を増設すればよい。また、品質回復信号多重機能部６４に更に別の品質回復信号多重機能部を備えることとしてもよい。この場合、品質回復信号多重機能部が２段になる。品質回復信号多重機能部の段数に特に限定はなく、２段より多くてもよい。

なお、図９は、図６に示す構成をベースとしているが、図３に示す構成でも同様にして品質回復信号多重機能部６４を備えることができる。

（第２の実施の形態）
リング１とリング２を接続する場合、リング１からリング２への信号光のアドに加えて、リング２からリング１への信号光のアドも行われるのが一般的である。

その場合の構成の参考例を図１１に示す。この構成は、図２に示したリング１からリング２への接続のための構成と同様の構成をリング２からリング１への接続のために加えた構成である。

しかし、前述したように、図１１に示した構成では、信号品質回復機能部を、リング間接続に係る全ての波長に対して備えなければならないという問題がある。図１２に、この問題を解消するための構成を示す。図１２に示す光中継装置７０は、本発明の実施の形態に係るものであり、第１の実施の形態で示したリング１からリング２への接続のための構成（図６に示す変形例１）と同様の構成を、リング２からリング１への接続にも用いたものである。

図１２に示した光中継装置７０により、リング１からリング２への接続ができ、リング２からリング１への接続も行うことができるとともに、第１の実施の形態と同様に、信号品質回復機能部を接続に係る全ての波長に対して備えなければならないという問題が解消される。

ただし、図１２に示す構成では、４つの波長選択スイッチを備えなければならず、装置構成が複雑になるという欠点がある。また、接続するリング数が増加すれば装置構成は更に複雑になる。以下で説明する第２の実施の形態に係る光中継装置は、この欠点を解消するものである。

図１３に、第２の実施の形態に係る光中継装置８０の構成図を示す。図１３に示すように、この光中継装置８０は、N×M（N入力M出力、Ｎ、Ｍは２以上の整数）の波長選択スイッチ８１と、M×N（M入力N出力）の波長選択スイッチ８３とを備え、N×M波長選択スイッチ８１とM×N波長選択スイッチ８３との間に信号品質回復機能部８２−１〜８２−４を接続した構成を有している。以下、各信号品質回復機能部を区別しない場合、信号品質回復機能部８２−１〜８２−４のそれぞれを信号品質回復機能部８２と記述する。

N×M波長選択スイッチ８１とM×N波長選択スイッチ８３はそれぞれ、任意の波長（１又は複数）を任意の入力ポートから入力し、任意の波長（１又は複数）を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチである。また、M×N波長選択スイッチ８１は、N×M波長選択スイッチ８３の入力と出力を逆にしたものに相当する。

図１３の構成において、N×M波長選択スイッチ８１の入力ポート、及びM×N波長選択スイッチ８３の出力ポートは、それぞれリング１、２に接続され、N×M波長選択スイッチ８１の出力ポートのうちの少なくとも１つはM×N波長選択スイッチ８３の入力ポートに直結される。また、予め定められた数の信号品質回復機能部８２がそれぞれN×M波長選択スイッチ８１の出力ポートとM×N波長選択スイッチ８３の入力ポートとの間に接続される。

N×M波長選択スイッチ８１、及びM×N波長選択スイッチ８３におけるNは、入力／出力される波長多重信号光の方路数以上の数であればよい。また、Mは、N×M波長選択スイッチ８１とM×N波長選択スイッチ８３を直結するポートの数である１と、リング１からリング２への接続及びリング２からリング１への接続に関わる波長のうち、信号品質回復処理を行う波長の数とを加えた数以上の数であればよい。

例えば、リング１とリング２間の接続を行う場合において、リング１からドロップされてリング２にアドされる波長がλ１〜λ１０であり、このうち信号品質回復処理を必要とする波長の数が５であり、リング２からドロップされてリング１にアドされる波長がλ１１〜λ２０であり、このうち信号品質回復を必要とする波長の数が７である場合において、Nは２以上、Mは、１（直結ポート）＋５＋７＝１３以上であればよい。

次に、図１３に示す光中継装置８０の動作例を説明する。以下の例では、上記のように波長が使われているものとする。

リング１からN×M波長選択スイッチ８１の入力ポートに信号光が入力されるとともに、リング２からもN×M波長選択スイッチ８１の別の入力ポートに信号光が入力される。そして、両信号光の波長の中で、リング１に送出される波長のうち信号品質回復処理を要しない波長（１又は複数）（光中継装置８０をスルーするリング１の波長を含む）、及び、リング２に送出される波長のうち信号品質回復処理を要しない波長（１又は複数）（光中継装置８０をスルーするリング２の波長を含む）が波長多重された信号光が直結出力ポートから出力され、信号品質回復機能部８２を介さないで直接にM×N波長選択スイッチ８３の入力ポートに入力される。

一方、入力された両信号光の中で、リング１に送出される波長のうち信号品質回復処理を要する各波長の信号光がそれぞれ信号品質回復機能部８２が接続されたN×M波長選択スイッチ８１の出力ポートから出力され、同様に、リング２に送出される波長のうち信号品質回復処理を要する各波長の信号光がそれぞれ信号品質回復機能部８１が接続されたN×M波長選択スイッチ８１の出力ポートから出力され、信号品質回復処理を経て、M×N波長選択スイッチ８３の対応する入力ポートに入力される。

そして、M×N波長選択スイッチ８３は、各入力ポートに入力された信号光の波長のうち、リング１に送出すべき波長を多重した信号光をリング１に出力し、リング２に送出すべき波長を多重した信号光をリング２に出力する。

図１３に示す構成は図１２に示す構成に比べて部品が少なくてすみ、しかも、図１３に示す構成は、リング数が更に増加しても同様の構成でよい。つまり、信号品質回復機能部８２が、任意の波長で共有化できるだけでなく、リングネットワーク間でも共有化できる。

図１４は、第２の実施の形態に係る光中継装置の変形例１を示す図である。図１４に示すように、この光中継装置９０は、図１３に示す光中継装置８０におけるＭ×Ｎ波長選択スイッチ８３を、２つのＮ×１型の波長選択スイッチである、P×１波長選択スイッチ９１と、Q×１波長選択スイッチ９２（P、Qはそれぞれ２以上の整数）に置き換えた構成である。

また、N×M波長選択スイッチ８１とP×１波長選択スイッチ９１間は、直結の接続が少なくとも１つあり、リング２からリング１への接続の際に必要となる数の信号品質回復機能部８２が備えられる。同様に、Ｍ×Ｎ波長選択スイッチ８１とQ×１波長選択スイッチ９２間は、直結の接続が少なくとも１つあり、リング１からリング２への接続の際に必要となる数の信号品質回復機能部８２が備えられる。なお、Pは、N×M波長選択スイッチ８１とP×１波長選択スイッチ９１を直結するポートの数である１に、リング１からリング１に光中継装置９０により中継される波長及びリング２からリング１へ接続される波長のうち信号品質回復処理を行う波長の数を加えた数以上の数であればよい。また、Qは、N×M波長選択スイッチ８１とQ×１波長選択スイッチ９２を直結するポートの数である１に、リング２からリング２に光中継装置９０により中継される波長及びリング１からリング２へ接続される波長のうち信号品質回復処理を行う波長の数を加えた数以上の数であればよい。

図１４に示す構成においては、Ｎ×Ｍ波長選択スイッチ８１に入力された両信号光の波長の中で、リング１に送出される波長のうち信号品質回復処理を要しない波長（１又は複数）（光中継装置９０をスルーするリング１の波長を含む）の信号光が、P×１波長選択スイッチ９１に直結される出力ポートから出力され、リング２に送出される波長のうち信号品質回復処理を要しない波長（１又は複数）（光中継装置９０をスルーするリング２の波長を含む）の信号光がQ×１波長選択スイッチ９２に直結される出力ポートから出力され、それぞれ信号品質回復機能部８２を介さないで直接にP×１波長選択スイッチ９１及びQ×１波長選択スイッチ９２に入力される。

また、Ｎ×Ｍ波長選択スイッチ８１に入力された両信号光の中で、リング１に送出される波長のうち信号品質回復処理を要する各波長の信号光がそれぞれ、P×１波長選択スイッチ９１に対応する信号品質回復機能部８２が接続された出力ポートから出力され、リング２に送出される波長のうち信号品質回復処理を要する各波長の信号光がそれぞれ、Q×１波長選択スイッチ９２に対応する信号品質回復機能部８２が接続された出力ポートから出力され、波長選択スイッチ９１、９２の入力ポートに入力される。

そして、P×１波長選択スイッチ９１は、各入力ポートに入力された信号光を多重してリング１に送出し、Q×１波長選択スイッチ９２は、各入力ポートに入力された信号光を多重してリング２に送出する。

図１４に示す変形例１においても、一方のリングから他方のリングに送出する全ての波長に対して信号品質回復機能部８２を用意する必要がないという効果を奏する。

なお、図１３に示す構成は、信号品質回復機能部８２をリング１からリング２への接続と、リング２からリング１への接続に共用し得るので、図１３に示す構成のほうが図１４に示す構成に比べて信号品質回復機能部の削減効果が大きい。

図１５に、第２の実施の形態における変形例２を示す。図１５に示すように、この光中継装置１００は、Ｎ×Ｍ波長選択スイッチ１０１と、所定数の信号品質回復機能部１０２を備える。この構成において、リング１、リング２から入力された両信号光の波長の中で信号品質回復処理を要する各波長の信号光はそれぞれ信号品質回復機能部１０１が接続された出力ポートから出力され、各信号品質回復機能部１０１による処理を経て、各入力ポートに入力される。そして、信号品質回復機能部１０１による処理を経たリング１に向かう波長の信号光と、リング１及びリング２から入力された信号光の波長のうち信号品質回復処理を要せずにリング１に向かう波長の信号光とが波長多重されてリング１に出力される。同様に、信号品質回復機能部１０１による処理を経たリング２に向かう波長の信号光と、リング１及びリング２から入力された信号光の波長のうち信号品質回復処理を要せずにリング２に向かう波長の信号光とが波長多重されてリング２に出力される。

本構成では、図１３に示した構成と同様の信号品質回復機能部の削減効果がある。ただし、図１５に示す構成では波長選択スイッチの数が１つで済み、より簡易な構成を実現できる。

（第３の実施の形態）
これまで、本発明の実施の形態として、複数リング間を接続する光中継装置について説明したが、本発明に係る技術は、複数リング間を接続する光中継装置のみならず、単一リングにおける光中継処理においても適用できるものである。特に、本発明に係る技術は、単一リングの中でも、パスに対する信号品質回復処理が必要になる可能性が高い長距離の単一リングに効果的に適用できる。

図１６に、本発明の第３の実施の形態に係る光中継装置１１０の構成を示す。図１６に示すように、この光中継装置１１０は、図３に示す第１の実施の形態に係る光中継装置２０と同様に、１×N波長選択スイッチ２１、所定数の信号品質回復機能部２２、及びN×１波長選択スイッチ２３を有する。ただし、本実施の形態は、リング間接続を行う第１の実施の形態と異なり、単一のリングであるリング１内での光パス処理を行うものである。

図１６に示す構成において、１×Ｎ波長選択スイッチ２１の出力ポートのうちの少なくとも１つはN×１波長選択スイッチ２３の入力ポートに直結される。また、信号品質回復機能部２２は、リング１上の複数のパス（波長）のうち、信号品質回復が必要になる可能性があるとして予め定めたパスの数だけ備えられ、各信号品質回復機能部２２の入力側は１×Ｎ波長選択スイッチ２１の出力ポートに接続され、出力側はＮ×１波長選択スイッチ２３の入力ポートに接続される。光中継装置１１０の動作は次のとおりである。

図１６に示す構成において、リング１を図示する方向に伝送される信号光が１×Ｎ波長選択スイッチ２１の入力ポートから入力される。１×Ｎ波長選択スイッチ２１では、予めなされた設定により、リング１上の波長のうちの一部の波長の信号光をN×１波長選択スイッチ２３に直結された出力ポートから出力するとともに、リング１上の波長のうち信号品質回復を要するものとして予め定めた波長の信号光を、信号品質回復機能部２２が接続された出力ポートから出力する。

そして、Ｎ×１波長選択スイッチ２３は、１×Ｎ波長選択スイッチ２１又は信号品質回復機能部２２と接続された各入力ポートを含む全ての入力ポートから入力された信号光の波長を波長多重し、出力ポートから出力し、リング１に送出する。

本実施の形態においても、これまでの実施の形態における光中継装置と同様に、光中継装置が扱う全ての波長の数の信号品質回復機能部を備える必要がなくなり、従来型の構成に比べてコストを削減できる。

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。

リングネットワークを説明するための図である。 光中継装置の構成の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係る光中継装置２０の構成図である。 第１の実施の形態に係る光中継装置２０において光増幅器２４を追加した構成を示す図である。 第１の実施の形態に係る光中継装置２０において可変減衰器２５、もしくは固定減衰器２５を追加した構成を示す図である。 第１の実施の形態に係る光中継装置３０の構成図である。 第１の実施の形態に係る光中継装置４０の構成図である。 第１の実施の形態に係る光中継装置５０の構成図である。 第１の実施の形態に係る光中継装置６０の構成図である。 第１の実施の形態に係る光中継装置６０において光増幅器６５を追加した構成を示す図である。 光中継装置の参考例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る光中継装置７０の構成図である。 第２の実施の形態に係る光中継装置８０の構成図である。 第２の実施の形態に係る光中継装置９０の構成図である。 第２の実施の形態に係る光中継装置１００の構成図である。 第３の実施の形態に係る光中継装置１１０の構成図である。

符号の説明

１１、１５、３１、１１１、１１５、１３１ 光カプラー
１２、１１２ 分波器
１３、１１３ 信号品質回復機能部
１４、４１、１１４ 合波器
２１、６１、１２１ １×N波長選択スイッチ
２２、６２、８２、１０２、１２２ 信号品質回復機能部
２３、５１、６３、１２３ N×１波長選択スイッチ
２４、６５ 光増幅器
２５ 可変減衰器、固定減衰器
６４ 品質回復信号多重機能部
８１、１０１ N×M波長選択スイッチ
８３ M×N波長選択スイッチ
９１ P×１波長選択スイッチ
９２ Q×１波長選択スイッチ

Claims (4)

1. 光伝送ネットワークにおいて信号光の分岐多重を行う光中継装置であって、
   第１の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートと、複数の出力ポートとを備え、前記信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた波長選択スイッチと、
   信号光を受信する複数の入力ポートを備え、当該複数の入力ポートのそれぞれに入力された信号光を波長多重した信号光を第２の光伝送ネットワークに出力する波長多重手段と、
   前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長多重手段の入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して信号品質回復処理を施し、信号品質回復処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する少なくとも１つの信号品質回復手段と、
   前記波長選択スイッチの出力ポートと前記波長多重手段の入力ポートとの間に接続され、当該出力ポートから出力される信号光に対して信号品質回復処理を施し、信号品質回復処理を施した信号光を当該入力ポートに入力する信号品質回復多重手段と、を備え、
   前記波長選択スイッチの少なくとも１つの出力ポートは、前記波長多重手段の少なくとも１つの入力ポートに直結されており、
   前記信号品質回復多重手段は、
   前記波長選択スイッチの出力ポートから出力された信号光を入力する入力ポートと、複数の出力ポートとを備え、当該信号光に含まれる複数の波長から任意に選択した波長の信号光を任意の出力ポートから出力する機能を備えた信号品質回復多重手段用の波長選択スイッチと、
   信号光を受信する複数の入力ポートと、当該複数の入力ポートのそれぞれに入力された信号光を波長多重して前記波長多重手段の入力ポートに出力する信号品質回復多重手段用の波長多重手段と、
   前記信号品質回復多重手段用の波長選択スイッチの出力ポートと前記信号品質回復多重手段用の波長多重手段の入力ポートとの間に接続される複数の信号品質回復手段と、を備えた
   ことを特徴とする光中継装置。
2. 前記光中継装置は、前記第１の光伝送ネットワークに接続される光カプラーを更に備え、
   前記第１の光伝送ネットワークから信号光を受信する入力ポートを備える前記波長選択スイッチの当該入力ポートは、当該光カプラーから前記信号光を受信することを特徴とする請求項１に記載の光中継装置。
3. 前記各波長多重手段は、波長選択スイッチであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光中継装置。
4. 前記信号品質回復手段は、信号対雑音パワー比回復機能、リタイミング機能、波形整形機能、増幅機能、前方誤り訂正機能、分散補償機能、及び偏波モード分散補償機能のうちのいずれか１つ又は複数を含むことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の光中継装置。

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