JP5254070B2 - 省電力光送受信装置、方法および光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、省電力光送受信装置、方法および光伝送システムに関する。より詳細には、省電力化およびリンク接続性の高信頼化がなされた光送受信装置、その方法および該光送受信装置を有する光伝送システムに関する。

現状の光ネットワークでは、トラフィック量に関わらずインタフェースは常時フルパワーで使用されている。例えば、１０Ｇｂｐｓのトランスポンダにおいて、実際のデータは１Ｇｂｐｓ程度しか流れていないにもかかわらず、トランスポンダはフルパワーで動作している。また、一日の内、昼のビジネスアワーではトラフィックが多く、深夜には少ないにもかかわらず、一日中フルパワーで使用されている。そのため、トラフィック量が少ないインタフェースでは、電力が無駄に消費されるという問題がある。この問題を解決する試みとして、非特許文献１では、トラフィック量に応じて、ポートの電力を最適化することで消費電力を削減する検討が進められている。ただし、現在、非特許文献１は規格化検討中の段階であるため、正式な文書はリリースされていない。また、非特許文献２では、トラフィック量に応じてインタフェースをスリープさせることで、消費電力を低減させる手法が検討されている。

IEEE802.1az, "Energy Efficient Ethernet" M. Gupta and S. Singh, "Greening ofthe Internet," Proc. ACM SIGCOMM'03, August 2003.

しかしながら、非特許文献１では、電気信号通信に関する検討しか進められておらず、光信号に関する検討はなされていない。また、非特許文献２では、ネットワークのエッジ領域への適用、例えば、学内ネットワーク、企業内ネットワーク等の小規模なネットワークへの適用を想定しており、コア・メトロネットワークへ適用は考慮されていない。

コア・メトロネットワークの光伝送システムにおいても、非特許文献２のような方式を適用してトラフィックが流れない時間には、インタフェースの電源を切ることで、無駄な消費電力を抑えることが可能である。しかしながら、その場合、光送信機から光信号が送信されなくなるため、対向装置とのリンク接続性を確認する手段がなくなり、ネットワークの信頼性が低下してしまう。例えば、インタフェースの電源を切っている間に、対向装置とのリンクに障害が発生してリンクの接続性が失われてしまった場合に、その接続性を確認することができなくなってしまう。リンクが接続されているものとして、インタフェースの電源を入れた場合、実際にはリンクの接続性が失われているため通信断となってしまい、サービスが提供不可能になってしまう。

監視光やＡＳＥ（Amplitude Spontaneous Noise）を用いて、未使用リンクの接続性を確認する方法が特開２００６‐１９６９３８号公報で提案されているが、この方法では、ダミー光を用いて監視を行っており、実際に使用する波長やポートを監視するものではないため、ネットワークの信頼性確保が十分とは言えない。

従って、本発明はネットワークのリンク接続性を確保しつつ、省電力化を可能とする光送受信装置、方法および光伝送システムを実現することを目的とする。

上記目的を実現するため本発明による光送受信装置は、送信機および受信機を有する光送受信装置において、前記送信機の出力光を、変調がなされていない連続光にする出力手段と、前記受信機の警報マスクを設定する設定手段と、前記受信機の入力光の光パワーを監視する監視手段とを備えている。

また、前記出力手段は、前記送信機の変調器ドライバおよびデータ処理部の電源を落とす手段であり、前記監視手段は、前記受信機のクロック抽出部およびデータ処理部の電源を落とし、前記連続光の光パワーに基づいてリンク障害発生を判断する手段であることも好ましい。

また、前記出力手段は、前記送信機にトラフィックが流れていないときに実行され、前記設定手段および前記監視手段は、対向装置の送信機が前記出力手段を実行したときに実行されることも好ましい。

上記目的を実現するため本発明による光送受信装置を省電力化させる方法は、送信機および受信機を有する光送受信装置を省電力化させる方法であって、前記送信機の出力光を、変調がなされていない連続光にする出力ステップと、前記受信機の警報マスクを設定する設定ステップと、前記受信機の入力光の光パワーを監視する監視ステップとを含む。

上記目的を実現するため本発明による光伝送システムは、送信機および受信機を有する光送受信装置と、該装置間をつなぐ光伝送路とから構成される光伝送システムにおいて、送信機が、対向装置の受信機にスリープモードの通知を行う手段と、前記送信機の出力光を、変調がなされていない連続光にする出力手段と、前記対向装置の受信機の警報マスクを設定する設定手段と、前記対向装置の受信機の入力光の光パワーを監視する監視手段と、前記対向装置の受信機が、前記送信機に設定完了通知を行う手段とを備えているスリープモード設定手段と、送信機の出力光を、変調がなされた変調光にする出力手段と、前記送信機が、対向装置の受信機にスリープモード復旧の通知を行う手段と、前記対向装置の受信機の警報マスクを解除する設定手段と、前記対向装置の受信機の入力光の光パワーの監視を終了させる終了手段と、前記対向装置の受信機が、前記送信機に設定完了通知を行う手段とを備えているスリープモード復旧手段と、を備えている。

本発明により、光送受信装置の省電力化を実現しつつ、対向装置とのリンク接続性を監視することが可能になり、省電力化かつ高信頼なネットワークが実現される。

本発明による光送受信装置から構成される光伝送システムの概要を示す。 本発明による光送受信装置の構成を示す。 片方向のインタフェースのスリープ、およびスリープ状態からの復旧手順を示す。 双方向のインタフェースのスリープ、およびスリープ状態からの復旧手順を示す。

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明による光送受信装置から構成される光伝送システムの概要を示す。図１ａは、対向装置同士の情報の通信に監視光が用いられる光伝送システムを示す。図１ｂは、制御・管理網に接続されたネットワーク管理システムにより、光送受信装置が制御される光伝送システムを示す。

光伝送システムは、光送受信装置、光伝送路および光増幅器から構成され、図１ｂの形態ではさらに制御・管理網およびネットワーク管理システムを備えている。光送受信装置間は光伝送路を用いて通信が行われ、光伝送路内には、光を増幅する光増幅器が備えられている。ネットワーク管理システムは制御・管理網を介して、光送受信装置間のリンクを監視している。

光送受信装置は、複数の光送受信機および光合波分波部を備え、図１ａの形態ではさらに監視光を送受信する部分を備えている。監視光は光送受信装置間の通信を行うためのものであり、図１ａのように制御・管理網を備えていない場合に用いられる。光送受信機は電気信号を光に変調する、また逆に変調された光を電気信号に復元する。光合波分波部は光送受信機からの光を合波し光伝送路に送り、また光伝送路からの光を分波して光送受信機に送る。

図２は本発明による光送受信機の構成を示す。図２ａおよび図２ｂは送信機を示す。図２は変調器が１つ使用されている例である。図２ｂは変調器が複数用いられた場合の例を示す。図２ｂは、長距離伝送のためデータ変調に加えて位相変調を行い、２つの変調器を備えている。図２ｃは、受信機を示す。

光送受信機の送信機は、光源１、データ変調器２、変調器ドライバ３、データ処理部４、バイアス電源５およびクライアント側トランスポンダ６から構成される。また、位相変調器７およびこれを駆動する変調器ドライバ３をさらに備えることもできる。光送受信機の受信機は、光−電気変換部８、クロック抽出部９、データ処理部４およびクライアント側トランスポンダ６から構成される。

光源１は信号用の光源であり、データ変調器２は電気データ信号を光信号に変調する部分であり、変調器ドライバ３はデータ変調器２を駆動するための電気信号増幅器である。データ処理部４はクライアント信号をデジタルラッパー（例えばＯＴＮ信号）にてカプセリング処理、およびカプセリング除去処理を行う部分である。クライアント側トランスポンダ６はクライアント信号を光−電気変換する部分である。位相変調器７は長距離伝送の場合などに用いられる変調器である。クロック抽出部９は受信した光信号からクロックを抽出する部分である。なお、ＯＴＮ（Optical Transport Network）信号はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７０９"Interfaces for the Optical Transport Network"に基づいた信号の規格を示す。

以上のような光送受信装置において、トラフィックが流れていないインタフェース（送信機または受信機）をスリープさせる。その場合に、消費電力が高いインタフェースの変調部、およびデータ処理部４の電源を落とすことで省電力化を実現する。なお、インタフェースの変調部は、変調器ドライバ３および変調器のバイアス電源５を含む。複数の変調器が具備された光送受信機の場合は、それらの変調器に接続された全ての変調器ドライバ３および変調バイアス電源５を含む。例えば、図２ｂの構成ではデータ変調器２と、位相変調器７に接続された変調器ドライバ３と、バイアス電源５を含む。また、インタフェースの変調器ドライバ３の電源を切ることにより光送信機からの出力が変調がなされていない連続光になるが、その連続光を利用してノード間のリンク接続状態を監視することで、ネットワークの信頼性を確保する。そのため、連続光を送受信するために必要な光源１の電源は落とさない。

図３は、片方向のインタフェースのスリープ、およびスリープ状態からの復旧手順を示す。図３では、図１ａのように、送信機−受信機間の命令の通信に監視光を用い、片方向のインタフェースをスリープさせる場合を示している。なお、図１ｂのように、命令の通信に制御・管理網を用いる場合では、監視光ではなくネットワーク管理システムにより、命令の受け取りがなされることになるが、手順自体は、図３と同様になる。

まず、インタフェースをスリープモードにする場合は、以下の手順により行われる。
Ｓ１．送信機は、対向装置に対して、インタフェースをスリープモードにすることを通知する。
Ｓ２．スリープモードの通知を受けた受信機は、データ信号（このデータ信号はＯＴＮ信号によりフレーム化された信号である）が途切れても警報を送出しないように警報マスクを設定する。その後、データ処理部４およびクロック抽出部９の電源を落とす。さらに、受信光パワーの監視を行う。
Ｓ３．受信機は、設定完了の通知を送信機に返す。
Ｓ４．送信機は、対向装置からの設定完了通知を確認後、変調器ドライバ３およびデータ処理部４の電源を落とす。これにより、送信機は、連続光送信状態となる。

次に、インタフェースをスリープモードから解除する場合は、以下の手順により行われる。
Ｓ５．送信機は、スリープモード解除にあたり、変調器ドライバ３およびデータ処理部４の電源を入れる。
Ｓ６．送信機は、対向装置にスリープモード復旧を通知する。
Ｓ７．受信機は、Ｓ６の通知を受信後、データ処理部４およびクロック抽出部９の電源を入れる。
Ｓ８．受信機は、データ信号の受信を確認後、警報マスクの設定を解除する。
Ｓ９．受信機は、設定完了を通知する。なお、この設定完了通知は、サイレント障害を回避するために、必要である。

上記手順において、障害が発生した場合の動作は次のようになる。送信機がＳ３の設定完了の通知またはＳ９の設定完了の通知を確認できない場合は、障害とし、各装置の設定を設定前の状態に戻す。Ｓ３の場合、送信機は、変調器ドライバ３およびデータ処理部４の電源をオンのままにし、Ｓ９の場合、送信機は、変調器ドライバ３およびデータ処理部４の電源を落とす。

Ｓ４またはＳ５が設定不能の場合は、送信機は受信機にその旨を通知する。

また、受信機における光パワー監視において、測定値が設定したしきい値以下になった場合に、リンク障害として警報をあげる。

図４は、双方向のインタフェースのスリープ、およびスリープ状態からの復旧手順を示す。図４でも図１ａのように、送信機−受信機間の命令の通信に監視光を用いる場合を示している。図１ｂのように、命令の通信に制御・管理網を用いる場合では、監視光ではなくネットワーク管理システムにより、命令の受け取りがなされることになるが、手順自体は、図４と同様になる。

まず、インタフェースをスリープモードにする場合は、以下のようになる。
Ｓ１．送受信機（Ａ）は、スリープモードに入る場合に、受信機の警報マスクを設定し、その後、受信機のクロック抽出部９とデータ処理部４の電源を落とす。また、受信機の光パワーを監視する。
Ｓ２．送受信機（Ａ）は、対向装置に対して、インタフェースをスリープモードにすることを通知する。
Ｓ３．スリープモードの通知を受けた送受信機（Ｂ）は、データ信号が途切れても警報を送出しないように受信機の警報マスクを設定する。その後、受信機のクロック抽出部９と受信機のデータ処理部４の電源を落とす。さらに、受信機の受信光パワーの監視を行う。
Ｓ４．送受信機（Ｂ）は、送信機の変調器ドライバ３とデータ処理部４の電源を落とす。これにより、連続光送信状態となる。
Ｓ５．送受信機（Ｂ）は、設定完了の通知を返す。
Ｓ６．送受信機（Ａ）は、対向装置からの設定完了通知を確認後、送信機の変調器ドライバ３とデータ処理部４の電源を落とす。これにより、連続光送信状態となる。

次に、インタフェースをスリープモードから解除する場合は、以下のようになる。
Ｓ７．送受信機（Ａ）は、スリープモード解除にあたり、送信機の変調器ドライバ３とデータ処理部４の電源を入れる。
Ｓ８．送受信機（Ａ）は、対向装置にスリープモード復旧を通知する。
Ｓ９．送受信機（Ｂ）の受信機は、Ｓ８の通知を受信後、受信機のクロック抽出部９とデータ処理部４の電源を入れる。
Ｓ１０．送受信機（Ｂ）の受信機は、データ信号の受信を確認後、警報マスクの設定を解除する。
Ｓ１１．送受信機（Ｂ）の送信機は、送信機の変調器ドライバ３とデータ処理部４の電源を入れる。
Ｓ１２．送受信機（Ｂ）は、対向装置に対して、設定完了を通知する。
Ｓ１３．送受信機（Ａ）は、Ｓ１２の通知を受信後、受信機のクロック抽出部９とデータ処理部４の電源を入れる。
Ｓ１４．送受信機（Ａ）は、データ信号の受信を確認後、警報マスクの設定を解除する。

上記手順において、障害が発生した場合の動作は以下のようになる。送受信機（Ａ）がＳ５の設定完了の通知またはＳ１２の設定完了の通知を確認できない場合は、障害とし、各装置の設定を設定前の状態に戻す。Ｓ５の場合、送受信機（Ａ）は、受信機の警報マスクを解除し、受信機のクロック抽出部９とデータ処理部４の電源を入れる。Ｓ１２の場合、送受信機（Ａ）は、送信機の変調器ドライバ３とデータ処理部４の電源を落とす。

Ｓ６またはＳ７が設定不能の場合は、送受信機（Ａ）は送受信機（Ｂ）にその旨を通知する。

また、受信機における光パワー監視において、測定値が設定したしきい値以下になった場合に、リンク障害として警報をあげる。

なお、上記手順はスリープモードを設定した送受信機（Ａ）からスリープモードの解除を行っているが、逆に送受信機（Ｂ）からスリープモードの解除を行うことも可能であり、手順は図４の場合と同じになり、Ｓ７の処理が送受信機（Ｂ）から行われる。

また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１ 光源
２ データ変調器
３ 変調器ドライバ
４ データ処理部
５ バイアス電源
６ クライアント側トランスポンダ
７ 位相変調器
８ 光−電気変換部
９ クロック抽出部

Claims (3)

1. 送信機および該送信機と対向している受信機を有する光送受信装置において、
   前記送信機の出力光を、変調がなされていない連続光にする出力手段と、
   前記受信機で、データ信号が途切れても警報を送出しないように警報マスクを設定する設定手段と、
   前記受信機の入力光の光パワーを監視する監視手段と、
   を備え、
   前記出力手段は、前記送信機の変調器ドライバおよびデータ処理部の電源を落とす手段であり、前記送信機にトラフィックが流れていないときに実行され、
   前記監視手段は、前記受信機のクロック抽出部およびデータ処理部の電源を落とし、前記連続光の光パワーに基づいてリンク障害発生を判断する手段であり、
   前記設定手段および前記監視手段は、対向装置の送信機が前記出力手段を実行したときに実行されることを特徴とする光送受信装置。
2. 送信機および該送信機と対向している受信機を有する光送受信装置を省電力化させる方法であって、
   前記送信機の出力光を、変調がなされていない連続光にする出力ステップと、
   前記受信機で、データ信号が途切れても警報を送出しないように警報マスクを設定する設定ステップと、
   前記受信機の入力光の光パワーを監視する監視ステップと、
   を含み、
   前記出力ステップは、前記送信機の変調器ドライバおよびデータ処理部の電源を落とすステップであり、前記送信機にトラフィックが流れていないときに実行され、
   前記監視ステップは、前記受信機のクロック抽出部およびデータ処理部の電源を落とし、前記連続光の光パワーに基づいてリンク障害発生を判断するステップであり、
   前記設定ステップおよび前記監視ステップは、対向装置の送信機が前記出力ステップを実行したときに実行されることを特徴とする省電力化させる方法。
3. 送信機および該送信機と対向している受信機を有する光送受信装置と、該装置間をつなぐ光伝送路とから構成される光伝送システムにおいて、
   送信機が、対向装置の受信機にスリープモードの通知を行う手段と、
   前記送信機の出力光を、変調がなされていない連続光にする出力手段と、
   前記対向装置の受信機で、データ信号が途切れても警報を送出しないように警報マスクを設定する設定手段と、
   前記対向装置の受信機の入力光の光パワーを監視する監視手段と、
   前記対向装置の受信機が、前記送信機に設定完了通知を行う手段と、
   を備えているスリープモード設定手段と、
   送信機の出力光を、変調がなされた変調光にする出力手段と、
   前記送信機が、対向装置の受信機にスリープモード復旧の通知を行う手段と、
   前記対向装置の受信機の警報マスクを解除する設定手段と、
   前記対向装置の受信機の入力光の光パワーの監視を終了させる終了手段と、
   前記対向装置の受信機が、前記送信機に設定完了通知を行う手段と、
   を備えているスリープモード復旧手段と、
   を備え、
   前記スリープモード設定手段の設定手段は、前記送信機の変調器ドライバおよびデータ処理部の電源を落とす手段であり、前記送信機にトラフィックが流れていないときに実行され、
   前記監視手段は、前記受信機のクロック抽出部およびデータ処理部の電源を落とし、前記連続光の光パワーに基づいてリンク障害発生を判断する手段であり、
   前記スリープモード設定手段の設定手段および前記監視手段は、対向装置の送信機が前記スリープモード設定手段の出力手段を実行したときに実行されることを特徴とする光伝送システム。

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