JP5191959B2 - 光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、光信号切替装置が多段に接続される伝送システムにおいて、光信号切替装置の経路切替に伴って光伝送路の光増幅器で発生する過渡応答を抑圧する光伝送システムに関する。

光伝送システムでは、複数の光信号の経路を自在に設定し、切り替えを行うために光信号切替装置が用いられる。光信号切替装置は、複数の入出力ポート間で光信号の切替接続を行うスイッチ部を基本構成とし、スイッチ部の制御によって任意の入出力ポート間を一意に接続し、さらに要求に応じてこれらの接続組み合わせの変更を可能とする。この光信号切替装置のスイッチ部には、構成の簡易さ、コスト、信頼性の観点から光信号を電気信号に変換せずにそのまま切り替えを行う光スイッチを用いることが多い。

図６は、光信号切替装置を含む光伝送システムの構成例を示す。ここでは、簡単のために光信号切替装置１０−１〜１０−４のそれぞれの入出力ポート数を２本とし、光信号切替装置１０−１と光信号切替装置１０−２，１０−３がそれぞれ光ファイバ伝送路１，２を介して接続され、光信号切替装置１０−２，１０−３と光信号切替装置１０−４がそれぞれ光ファイバ伝送路３，４を介して接続される構成を示す。

一般に入出力ポート数をＭとすると（Ｍは２以上の整数）、１つの光信号切替装置１０には入出力ポートにＭ本の光ファイバ伝送路が接続される。また、波長多重伝送を行う場合に波長多重数をＮとすると（Ｎは２以上の整数）、Ｍ本の光ファイバ伝送路の光信号は、分波器１１を介してそれぞれＮ本の光信号に分離され、光スイッチ１２の（Ｎ×Ｍ）本の入力ポートに接続される。さらに、光信号切替装置１０でクライアント信号が入出力される場合、Ｋ本のＡddポートから入力するクライアント信号が光スイッチ１２のＫ本の入力ポートに接続される（Ｋは１以上の整数）。光スイッチ１２は、これら（Ｎ×Ｍ＋Ｋ）本の光信号をクロスコネクトして（Ｎ×Ｍ＋Ｋ）本の出力ポートに出力する。このうち、（Ｎ×Ｍ）本の光信号は合波器１３でそれぞれＮ本の光信号が波長多重され、Ｍ本の光ファイバ伝送路にそれぞれ出力されるとともに、Ｋ本のクライアント信号はDropポートに出力される。

また、各光信号切替装置の経路設定は、経路設定情報を各光信号切替装置に送信し、各光信号切替装置が受信した経路設定情報に応じて切替処理を行う手順になっていた（特許文献１）。

特開２０００−４４６０号公報

ところで、光信号切替装置で光信号の経路切替を行う場合に、光ファイバ伝送路中の総和光電力は波長多重数に応じて変化することになるが、光ファイバ伝送路中を伝搬する各波長の光信号レベルは一定に保たれる必要がある。それは、光信号レベルの低下は光信号対雑音比の低下を招く一方で、光信号レベルの増加は光ファイバの非線形光学効果による劣化を招く可能性があるためである。したがって、光ファイバ伝送路で用いられる光増幅器は、各波長の光信号レベルを一定に保つための自動利得制御回路を備えることが一般的である。ただし、このような自動利得制御回路を備えた光増幅器は、入力光信号強度が急速に変動した場合に過渡応答を生ずることが知られている。

ここで、光信号が伝送されていない光増幅器は、安全性や消費電力の観点から励起光源の出力を下げた待機状態にすることが一般的である。この待機状態にある光増幅器に光信号が入力されると、自動利得制御回路の機能により励起光源を制御して待機状態から動作状態に状態遷移する。ただし、待機状態の光増幅器では、自動利得制御機能も停止していることから、状態遷移の際に非常に大きな過渡応答が発生する可能性がある。

さらに、図７に示すように、複数の光信号切替装置１０−１〜１０−４が光ファイバ伝送路を介して多段に接続される光伝送システムでは、各光信号切替装置の経路切替に伴って発生する光増幅器の過渡応答が後続の光増幅器で増幅され、許容レベルを超えると後段の受信装置や伝送路内の光素子を破損するおそれがあった。

光信号切替装置１０−１〜１０−４の経路切替タイミングと、過渡応答を含む光信号の関係を図８に示す。ここでは、各光信号切替装置の経路切替を同時に行ったときに、光信号切替装置１０−１の経路切替に伴う過渡応答を含む光信号の伝搬の様子を示す。各光信号切替装置間の伝搬遅延時間をＴd とする。

光信号切替装置１０−１の経路切替に伴う過渡応答を含む光信号は、伝搬遅延時間Ｔd 後に次の光信号切替装置１０−２に到達する。このとき、光信号切替装置１０−２ではすでに経路切替を終了しており、光増幅器は光信号切替装置１０−１から到着した過渡応答を含む光信号を単純に増幅する。後続する光信号切替装置でも同様であるので、過渡応答を含む光信号の増幅は累積され、最終的には後段の光素子を破損するレベルに達する。

本発明は、光ファイバ伝送路を介して伝送される光信号が光信号切替装置の経路切替によって増減する光伝送システムにおいて、経路切替に伴う光増幅器の過渡応答の累積を抑圧することができる光伝送システムを提供することを目的とする。

本発明は、光ファイバ伝送路および光増幅器を介して伝送される複数の光信号を入出力し、光信号の経路切替を行う複数の光信号切替装置を含む光伝送システムにおいて、複数の光信号切替装置のうち、前段の光信号切替装置と後段の光信号切替装置の経路切替タイミングの間に、その間の伝搬遅延時間Ｔd と経路切替に伴って光増幅器で発生した過渡応答が収束する時間Ｔa を合せた時間以上の遅延時間差を設定する制御手段を備える。

本発明の光伝送システムにおける制御手段は、隣接する光信号切替装置の経路切替タイミングについて遅延時間差を設定する制御する構成である。

本発明の光伝送システムにおける制御手段は、過渡応答の許容レベルの範囲で、２段以上離れた光信号切替装置の経路切替タイミングについて遅延時間差を設定する制御する構成である。

本発明の光伝送システムにおける制御手段は、光信号切替装置の切替経路情報とともに遅延時間差に応じた経路切替タイミング情報を、所定の制御回線を介して複数の光信号切替装置に個別に送信する構成である。

本発明の光伝送システムにおける制御手段は、光信号切替装置の切替経路情報とともに遅延時間差に応じた経路切替タイミング情報を、所定の制御回線を介して特定の光信号切替装置に送信する構成であり、特定の光信号切替装置は、切替経路情報および経路切替タイミング情報を他の光信号切替装置に所定の制御回線を介して転送する構成である。

本発明の光伝送システムは、前後の光信号切替装置の経路切替タイミングとして、伝搬遅延時間Ｔd と過渡応答収束時間Ｔa を合せた時間以上の遅延時間差を設定することにより、前段の光信号切替装置の経路切替に伴う過渡応答を含む光信号は、経路切替が完了していない次段の光信号切替装置に入力することになり消滅する。次段の光信号切替装置では、経路切替に伴う過渡応答が新たに発生するが、各光信号切替装置の経路切替に伴う過渡応答が光増幅器で累積増幅されて許容レベルを超えることはなく、安全な光伝送システムを構築することができる。

本発明の光伝送システムの実施例１の構成例を示す図である。 実施例１における経路切替タイミングの第１例を示すタイムチャートである。 実施例１における経路切替タイミングの第２例を示すタイムチャートである。 本発明の光伝送システムの実施例２の構成例を示す図である。 実施例１，２における経路切替手順を示すフローチャートである。 光信号切替装置を含む光伝送システムの構成例を示す図である。 経路切替に伴う過渡応答の伝搬例を示す図である。 経路切替タイミングと過渡応答を含む光信号の関係を示すタイムチャートである。

図１は、本発明の光伝送システムの実施例１の構成例を示す。
図において、光伝送システムは、複数の光信号切替装置１０−１〜１０−４が光ファイバ伝送路を介して多段に接続される構成である。各光信号切替装置は、入力部または出力部の少なくとも一方に光増幅器を有する。ここでは、各光信号切替装置間の伝搬遅延時間をＴd とし、光信号切替装置の経路切替に伴う光増幅器の過渡応答が収束する時間をＴa とする。切替経路・タイミング制御部２１は、光信号切替装置１０−１〜１０−４の各経路設定情報および各経路切替タイミング情報を、各光信号切替装置１０−１〜１０−４にそれぞれ所定の制御回線を介して個別に送信する。

図２は、実施例１における経路切替タイミングの第１例を示す。
本例では、前後の光信号切替装置の経路切替タイミングの間に、伝搬遅延時間Ｔd と過渡応答収束時間Ｔa を合せた時間以上の遅延時間差を設けることを特徴とする。

切替経路・タイミング制御部２１において、各光信号切替装置の経路切替タイミングとして上記の遅延時間差を設定することにより、光信号切替装置１０−１の経路切替に伴う過渡応答を含む光信号が次の光信号切替装置１０−２に入力するときには、光信号切替装置１０−２の経路切替は完了していない。したがって、光信号切替装置１０−２の経路切替が完了する時点では当該光信号の過渡応答部分は消滅しており、光信号切替装置１０−２の経路切替に伴う過渡応答が新たに発生することになる。すなわち、個々の光信号切替装置の経路切替に伴う過渡応答が隣接する光信号切替装置間で伝搬されるのみとなり、経路切替に伴う過渡応答が光増幅器で累積増幅される事態は生じない。よって、従来の各光信号切替装置の経路切替タイミングを同時に設定したときのように、光信号の過渡応答が増幅を繰り返して許容レベルを超える事態を回避し、安全な光伝送システムを構築することができる。

図３は、実施例１における経路切替タイミングの第２例を示す。
本例では、光信号の過渡応答が例えば１つの光信号切替装置の光増幅器で増幅されるレベルを許容する場合に、光信号切替装置の１つおきに上記の遅延時間差を設定することを特徴とする。

例えば、光信号切替装置１０−１，１０−２は経路切替を同時に行い、光信号切替装置１０−２，１０−３間に伝搬遅延時間Ｔd と過渡応答収束時間Ｔa を合せた時間以上の遅延時間差を設ける。これにより、光信号切替装置１０−１の経路切替に伴って発生した過渡応答が光信号切替装置１０−２の光増幅器で増幅され、その状態で光信号切替装置１０−３に到着しても、光信号切替装置１０−２の経路切替は完了していないので、増幅された過渡応答は消滅することになる。

なお、本例では、隣接する光信号切替装置１０−１，１０−２の経路切替タイミングは必ずしも同時である必要はない。光信号切替装置１０−１の経路切替に伴う過渡応答を含む光信号が、経路切替後の光信号切替装置１０−２を通過し、当該過渡応答が光増幅器で増幅されてもそれが許容レベル以下であれば許容し、次の光信号切替装置１０−３でさらに増幅される事態を回避できればよいとしている。同様に、過渡応答の許容レベルに応じて、遅延時間差を設ける光信号切替装置の配置間隔を含む各光信号切替装置の経路切替タイミングを調整してもよい。

図４は、本発明の光伝送システムの実施例２の構成例を示す。
図において、光伝送システムは、複数の光信号切替装置１０−１〜１０−４が光ファイバ伝送路を介して多段に接続される構成である。切替経路・タイミング制御部２２は、光信号切替装置１０−１〜１０−４の各経路設定情報および各経路切替タイミング情報を、特定の光信号切替装置（ここでは１０−２）に所定の制御回線を介して送信し、特定の光信号切替装置が既存の制御信号伝送手段を用いて他の光信号切替装置に当該情報を転送する構成である。各光信号切替装置における経路切替タイミングの設定については実施例１と同様である。

図５は、実施例１，２における経路切替手順を示す。本経路切替手順は、実施例１および実施例２の構成に共通である。
切替経路・タイミング制御部２１，２２は、各光信号切替装置における経路切替情報を入力する（Ｓ１）。次に、当該経路切替情報に基づき、通過する光信号切替装置と光ファイバ伝送路に応じた経路を特定し、実施例１で説明したように過渡応答による影響を回避するように各光信号切替装置の経路切替タイミングを決定する（Ｓ２）。次に、各光信号切替装置の経路設定情報および経路切替タイミング情報を各光信号切替装置または特定の光信号切替装置に送信する（Ｓ３）。当該情報を通知された各光信号切替装置は、当該情報に基づいて経路設定および経路切替タイミングを制御し、経路切替処理を実行する（Ｓ４）。

１０ 光信号切替装置
２１，２２ 切替経路・タイミング制御部

Claims (5)

1. 光ファイバ伝送路および光増幅器を介して伝送される複数の光信号を入出力し、光信号の経路切替を行う複数の光信号切替装置を含む光伝送システムにおいて、
   前記複数の光信号切替装置のうち、前段の光信号切替装置と後段の光信号切替装置の経路切替タイミングの間に、その間の伝搬遅延時間Ｔd と前記経路切替に伴って前記光増幅器で発生した過渡応答が収束する時間Ｔa を合せた時間以上の遅延時間差を設定する制御手段を備えた
   ことを特徴とする光伝送システム。
2. 請求項１に記載の光伝送システムにおいて、
   前記制御手段は、隣接する光信号切替装置の経路切替タイミングについて前記遅延時間差を設定する制御する構成である
   ことを特徴とする光伝送システム。
3. 請求項１に記載の光伝送システムにおいて、
   前記制御手段は、前記過渡応答の許容レベルの範囲で、２段以上離れた光信号切替装置の経路切替タイミングについて前記遅延時間差を設定する制御する構成である
   ことを特徴とする光伝送システム。
4. 請求項１に記載の光伝送システムにおいて、
   前記制御手段は、前記光信号切替装置の切替経路情報とともに前記遅延時間差に応じた経路切替タイミング情報を、所定の制御回線を介して前記複数の光信号切替装置に個別に送信する構成である
   ことを特徴とする光伝送システム。
5. 請求項１に記載の光伝送システムにおいて、
   前記制御手段は、前記光信号切替装置の切替経路情報とともに前記遅延時間差に応じた経路切替タイミング情報を、所定の制御回線を介して特定の光信号切替装置に送信する構成であり、
   前記特定の光信号切替装置は、前記切替経路情報および前記経路切替タイミング情報を他の光信号切替装置に所定の制御回線を介して転送する構成である
   ことを特徴とする光伝送システム。

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