JP5303248B2 - 光バースト信号収容光挿入分離装置および光バースト信号収容光挿入分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存の光パススイッチングリングネットワークに光バーストスイッチング信号を収容するための光波長挿入分離装置および光挿入分離方法に関する。

図１は、既存の光パススイッチングリングネットワークで用いられる光挿入分離装置（ＲＯＡＤＭ、Reconfigurable
Optical Add/Drop Multiplexer）を示す。ＲＯＡＤＭは、リング形態の光ネットワークに用いられ、波長多重された光信号から任意の波長の光信号を取り出し、逆に任意の波長の光信号を挿入することができる装置である。このため、電気信号に変換することなく、波長パスのフレームを取り出すこと、および挿入することができる。

図１ａは、波長選択スイッチ１１、１２（ＷＳＳ、Wavelength selective switch）と光アンプ１３を備えているＲＯＡＤＭの構成である。ＷＳＳ１１、１２は波長で光をスイッチングする装置である。光アンプ１３は、光を電気に変換することなく、光を直接増幅させることができる装置である。ＷＳＳ１１、１２により、波長パスの取り出し（Ｄｒｏｐ）、および挿入（Ａｄｄ）を行っている。また、図１ｂは、さらに光アンプ１４、波長ブロッカー１５（ＷＢ）、および光カプラ１６、１７（ＣＰＬ）を備えているＲＯＡＤＭの構成である。波長ブロッカー１５は、光ファイバ中の任意の選択した波長あるいは全波長をパススルーまたはブロックする装置である。光カプラ１６、１７は光をコピーすることにより分岐させる、および光ファイバに波長を挿入させる装置である。本構成では、光カプラ１７により光を分岐し、波長ブロッカー１５でドロップする波長をブロックし、ＷＳＳ１１でドロップする波長を取り出し、ＷＳＳ１２と光カプラ１６により挿入する波長を光ファイバに挿入している。また、図１ｃは、図１ａの構成に光カプラ１６を追加したＲＯＡＤＭの構成である。本構成では、光カプラ１６により挿入する波長を光ファイバに挿入している。

既存の光パススイッチングリングネットワークは、光ファイバを提供し、光の波長を多重化させた信号（光波長多重信号）を用いており、帯域は固定で、しかも大きな粒度のみである。一方、光バーストスイッチング信号（以下、光バースト信号）は、細かな帯域（５０Ｍｂｐｓ）から大きな帯域（例えば１０Ｇｂｐｓ）まで光のレベルでサービスの粒度を変更することが可能な信号である。さらに、ＴＤＭを用いて多重化することにより波長を対地間で共有することが可能である。

図２は、光波長多重信号と光バースト信号の概要を示す。本図では、縦軸が波長、横軸が時間を示している。図２ａは光波長多重信号を示しており、１つの光ファイバの中に複数の波長があり、それぞれ、時間に対して連続な信号が送信されている。図２ｂは光バースト信号を示しており、１つの光ファイバの中に複数の波長が互いに衝突しないように、断続的に流れている。光バースト信号は、時間軸上で重ならないようにスケジューリングされ、高速（数１００μ秒）でスイッチングしている。光バースト信号の場合、光信号の送受信装置は１台で済み、対地間の帯域を動的に変更可能であるという利点がある。

このような既存の光ネットワークの光波長多重信号と光バースト信号の特性の違いにより、既存の光パススイッチングリングネットワークに光バーストスイッチング信号を収容するために、以下のような方法が行われてきた。

第１の方法は、ＲＯＡＤＭ内の光アンプを置き換えることである。光バースト信号を光アンプに収容するには、光のＯＮ−ＯＦＦに対する過渡応答（Transient response）の要求条件が厳しい。そのため、既存のＲＯＡＤＭに入っている光アンプでは、光バースト信号のＯＮ−ＯＦＦに対して、信号特性を維持するための十分な立ち上がり時間、立ち下がり時間が得られない。このため、光バースト信号を既存の光アンプで増幅した場合、特性が劣化してしまう。これを解決するため、既存のＲＯＡＤＭ内蔵の光アンプを光バースト信号対応のアンプと置換することが考えられた（非特許文献１）。

第２の方法は、ＲＯＡＤＭ内の光スイッチング装置を置き換えることである。従来のＲＯＡＤＭの構成では、挿入側に低速の光スイッチング装置が実装されているため、光ノードを通過する光バースト信号の空き時間に、同一波長の光バースト信号を挿入することは事実上困難であった。これを解決するため、バーストスイッチング対応の高速のスイッチング装置に置換することが考えられた（非特許文献２）。

"Mitigation of Transient Response ofErbium-Doped Fiber Amplifier for Burst Traffic of High Speed Optical Packets",Lasers and Electro-Optics, 2007. CLEO 2007, JTuA133. "ＰＬＺＴ薄膜光導波路による超高速スイッチの開発（フォトニックネットワーク用デバイス技術，及びその応用，一般）"， Vol.104, No.372(20041015) pp. 19-24 , PN2004-52

しかしながら、第１の方法では、光バースト信号対応光アンプの増幅帯域が狭く、従来の光波長多重信号の帯域を増幅できないという問題があり、従来のサービスの維持が難しい。また、光アンプを置き換えるため、サービスを停止しなければならないという課題がある。また、第２の方法では、バーストスイッチング対応の高速のスイッチング装置は高価であり、安定に動作するデバイスがないことから、解決することが難しい。また、第１の方法と同様に光スイッチング装置を置き換えるため、サービスを停止しなければならないという課題がある。

したがって、本発明は、光バースト信号を特性劣化させることなく光増幅を可能とし、かつ既存の光波長多重信号を従来どおり増幅可能なノード構成、および光信号挿入部分に低速な光スイッチングデバイスが使用されていても、光バースト信号を収容可能なノード構成を実現する光バースト信号収容光挿入分離装置および光バースト信号収容光挿入分離方法を提供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バースト信号収容光挿入分離装置は、光ネットワークに対して光波長多重信号および光バースト信号の挿入および分離を行う光バースト信号収容光挿入分離装置であって、前記光ネットワークから前記光バースト信号を分離する分離手段と、前記光波長多重信号を光増幅する第１の増幅手段と、前記光波長多重信号から第１の波長を取り出す手段と、前記光波長多重信号に第２の波長を挿入する手段と、前記分離した光バースト信号を光増幅する第２の増幅手段と、前記分離した光バースト信号から第３の波長を取り出す手段と、前記第３の波長が取り出された光バースト信号の波長と光バースト信号の第４の波長とを重ね合わせる手段と、前記重ね合わされた光バースト信号を前記光ネットワークに挿入する手段とを備える。

また、前記分離手段は、前記光ネットワークの光波長多重信号および光バースト信号を分岐する手段と、前記分岐された一方の光波長多重信号をブロックし、前記分岐された他方の光バースト信号をブロックする手段とを備えていることも好ましい。

上記目的を実現するため本発明による光バースト信号収容光挿入分離方法は、光ネットワークに対して光波長多重信号および光バースト信号の挿入および分離を行う光バースト信号収容光挿入分離方法であって、前記光ネットワークから前記光バースト信号を分離する分離ステップと、前記光波長多重信号を光増幅する第１の増幅ステップと、前記光波長多重信号から第１の波長を取り出すステップと、前記光波長多重信号に第２の波長を挿入するステップと、前記分離した光バースト信号を光増幅する第２の増幅ステップと、前記分離した光バースト信号から第３の波長を取り出すステップと、前記第３の波長が取り出された光バースト信号の波長と光バースト信号の第４の波長とを重ね合わせるステップと、前記重ね合わされた光バースト信号を前記光ネットワークに挿入するステップと、を含む。

また、前記分離ステップは、前記光ネットワークの光波長多重信号および光バースト信号を分岐するステップと、前記分岐された一方の光波長多重信号をブロックし、前記分岐された他方の光バースト信号をブロックするステップとを含むことも好ましい。

本発明によれば、最小限のノード構成変更によって、既存の光パススイッチングリングネットワークに光バーストスイッチング信号を収容することが可能になり、光バースト信号を使用するユーザを収容することが可能になる。

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３は、本実施形態における光挿入分離装置の構成を示す。従来の３方式の構成に対応して、本実施形態も３方式の構成がある。

本実施形態では、既存の光挿入分離装置内に、光バースト信号を光増幅可能な光アンプ３１と、スルーする光バースト信号と挿入される光バースト信号とを重ね合わせる光カプラ３３と、光バースト信号の特定波長のみをドロップし他の波長をスルーする光フィルタ３２とを新たに挿入することにより、既存の光パススイッチングリングネットワークに光バースト信号を収容することを実現する。

図１ａの構成に上記の機器を挿入した構成が図３ａであり、図１ｂの構成に上記の機器を挿入した構成が図３ｂであり、図１ｃの構成に上記の機器を挿入した構成が図３ｃである。

本実施形態における光挿入分離装置では、最初に光信号を光波長多重信号と光バースト信号に分離する。図３ａおよび図３ｃの構成では、ＷＳＳ１１により分離が行われる。図３ｂの構成では、光カプラ１７で光信号をコピーして分岐させた後、波長ブロッカー１５で光バースト信号をブロックし、ＷＳＳ１１で光波長多重信号をドロップおよびブロックすることにより分離が行われる。なお、図３において、光波長多重信号は実線で、光バースト信号は点線で描かれている。これにより、図３の光アンプ１３には、光波長多重信号のみが流れる。

光バースト信号を分離することにより、光バースト信号は、光バースト信号対応光アンプ３１で増幅することができ、光波長多重信号を光バースト信号対応光アンプ３１で増幅する必要がなくなる。

光バースト信号は、図３の（Ｂ）のように、光フィルタ３２を用いることでドロップされる。また、光波長多重信号は、図３の（Ａ）のように、従来通りＷＳＳ１１によりドロップされる。

従来の光挿入分離装置の構成では、スルーした波長と挿入した波長を重ね合わせることができない。つまり、波長をスルーするまたは波長を挿入するというAdd-or-continueの機能のみであった。光バースト信号の場合、スルーした波長と挿入した波長を重ね合わせる必要があるため、波長をスルーするさらに波長を挿入するというAdd-and-continueの機能が必要となってくる。このため、本実施形態では、光カプラ３３を用いることにより、Add-and-continueの機能を実現する。光カプラ３３でスルーした波長と挿入した波長を混在させ、光バースト信号を光ネットワークに挿入できるようにする。

本実施形態では、光フィルタ３２を通過したスルーする波長と挿入する光バースト信号の波長（Ｃ）は光カプラ３３で重ね合わされる。その後、ＷＳＳ１２で挿入される光波長多重信号信号（Ｄ）とあわせて、光ネットワークに挿入される。なお、図３ｂおよび図３ｃでは、光バースト信号および光波長多重信号をともに光ネットワークに挿入することが可能な光カプラ１６を経由して、光ネットワークに挿入される。

一般に、光バースト信号はＯＢＳネットワークで用いられる。ＯＢＳネットワークは、送信すべきデータがある場合、このデータ伝送に必要な時間だけ、ある波長を割当て、送信すべきデータを、割り当てられた波長の光バースト信号として伝送するネットワークである。

図４は、本実施形態の光挿入分離装置により実現されるネットワークモデルである。既存の全光ネットワークのＲＯＡＤＭに対して、図３のように光バースト信号対応光アンプ３１、光フィルタ３２、光カプラ３３を追加することにより、光バースト信号対応のＲＯＡＤＭに変更し、既存の全光ネットワークを光バースト信号対応のネットワークにしたものである。

本実施形態の光バースト信号収容光挿入分離装置により、波長リソース共有型光バーストスイッチネットワーク（ＯＢＳネットワーク）を既存の全光ネットワーク上に仮想的に構築することができ、既存のネットワークのサービスを行ったまま、波長リソース共有型の新規のサービスを実施することが可能になる。

以上のように、本実施形態の光バースト信号収容光挿入分離装置は、既存のＲＯＡＤＭに光アンプと、光カプラと、光フィルタとを挿入する構成であるため、既存のサービスを停止することなく、更新が可能であり、既存の光ネットワークに上記の利点を有するＯＢＳネットワークを構築することが可能になる。

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。

既存の光パススイッチングリングネットワークで用いられる光挿入分離装置を示す。 光波長多重信号と光バースト信号の概要を示す。 本実施形態における光挿入分離装置の構成を示す。 本実施形態の光挿入分離装置により実現されるネットワークモデルである。

符号の説明

１１、１２ 波長選択スイッチ
１３、１４ 光アンプ
１５ 波長ブロッカー
１６、１７ 光カプラ
３１ 光バースト信号対応光アンプ
３２ 光フィルタ
３３ 光カプラ

Claims (4)

1. 光ネットワークに対して光波長多重信号および光バースト信号の挿入および分離を行う光バースト信号収容光挿入分離装置であって、
   前記光ネットワークの光波長多重信号から第１の波長を取り出す手段と、
   前記第１の波長が取り出された光ネットワークから、前記光バースト信号と前記光波長多重信号とを分離する分離手段と、
   前記分離した光波長多重信号を光増幅する第１の増幅手段と、
   前記分離した光バースト信号を光増幅する第２の増幅手段と、
   前記光増幅された光バースト信号から第３の波長を取り出す手段と、
   前記第３の波長が取り出された光バースト信号の波長と光バースト信号の第４の波長とを重ね合わせる手段と、
   前記重ね合わされた光バースト信号を前記光増幅された光波長多重信号とともに前記光ネットワークに挿入する手段と、
   前記挿入された光ネットワークの光波長多重信号に第２の波長を挿入する手段と、
   を備えることを特徴とする光バースト信号収容光挿入分離装置。
2. 前記分離手段は、
   前記光ネットワークの光波長多重信号および光バースト信号を分岐する手段と、
   前記分岐された一方の光波長多重信号をブロックし、前記分岐された他方の光バースト信号をブロックする手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光バースト信号収容光挿入分離装置。
3. 光ネットワークに対して光波長多重信号および光バースト信号の挿入および分離を行う光バースト信号収容光挿入分離方法であって、
   前記光ネットワークの光波長多重信号から第１の波長を取り出すステップと、
   前記第１の波長が取り出された光ネットワークから、前記光バースト信号と前記光波長多重信号とを分離する分離ステップと、
   前記分離した光波長多重信号を光増幅する第１の増幅ステップと、
   前記分離した光バースト信号を光増幅する第２の増幅ステップと、
   前記光増幅された光バースト信号から第３の波長を取り出すステップと、
   前記第３の波長が取り出された光バースト信号の波長と光バースト信号の第４の波長とを重ね合わせるステップと、
   前記重ね合わされた光バースト信号を前記光増幅された光波長多重信号とともに前記光ネットワークに挿入するステップと、
   前記挿入された光ネットワークの光波長多重信号に第２の波長を挿入するステップと、
   を含むことを特徴とする光バースト信号収容光挿入分離方法。
4. 前記分離ステップは、
   前記光ネットワークの光波長多重信号および光バースト信号を分岐するステップと、
   前記分岐された一方の光波長多重信号をブロックし、前記分岐された他方の光バースト信号をブロックするステップと、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載の光バースト信号収容光挿入分離方法。

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