JP5423810B2 - 光伝送システムおよび光伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、筐体間あるいはボード間の短距離光伝送方式に係り、特に光伝送路を冗長化して信頼性を高める光伝送システムおよび光伝送方法に関するものである。

近年、コンピュータ等の情報処理装置に求められる性能は飛躍的に伸びており、例えば、コンピュータシステムにおいては、ＣＰＵ性能の急成長と共に、演算量は飛躍的に伸びてきており、コンピュータシステムの計算量増大にともなうコンピュータ間の通信容量の増大も顕在化しつつある。

コンピュータシステムの一例としては、１つあるいは複数のＣＰＵカードを筐体に搭載し複数のＣＰＵに連携して情報処理させるブレードサーバという形態がある。図１１に一般的なブレードサーバの構成を示す。ブレードサーバは、従来のパーソナルコンピュータをボード状にした形態の装置である。ブレードサーバは、ＣＰＵ１００３、チップセット１００４、メモリ１００５およびハードディスク装置１００６等を搭載するＣＰＵカード１０００と、メモリ１００７およびスイッチ１００８等を搭載し、任意のＣＰＵカード間の通信を行うために通信経路を切り替えるスイッチカード１００１とから主に構成されている。また、これらＣＰＵカード１０００とスイッチカード１００１とを搭載する筐体（図示せず）には、カード間を接続する配線１００９が施されたバックプレーン１００２が搭載されている。各ＣＰＵカード１０００とスイッチカード１００１との間は、バックプレーン１００２経由で接続されている。

ＣＰＵカード１０００とスイッチカード１００１との間の通信は、例えば、ＰＣＩ―Ｅｘｐｒｅｓｓ(Peripheral Component Interconnect-Express) や、ＬＡＮ（Local Area Network）で広く用いられるイーサネット（登録商標）等の通信用プロトコルを用いてなされる。また、プロトコルを伝送する媒体に関しては、伝送データ量の増大と共に伝送媒体の光化が進みつつあり、筐体間伝送など１００ｍ程度までの距離を伝送する必要の有る領域から光伝送が採り入れられている。現状、上記ブレードサーバ筐体内の通信では、通信距離が１ｍ程度と短距離であるため、電気伝送が主流である。しかし、伝送速度がチャネルあたり１０Ｇｂｐｓクラスとなりつつあり、より大容量伝送が可能な光伝送の利用が想定されている。

このような１００ｍ以下程度の短距離光伝送おいては、発光素子として安価なＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を使用し、受光素子としてＧａＡｓ系のＰｉｎ−ＰＤ（Photo Diode）を使用した光送受信器が一般的に用いられる。しかし、このような光送受信器には、ＶＣＳＥＬの突然死などの問題があり、信頼性の面で課題がある。

これに対して、光送受信器を冗長化して、レーザの劣化を監視し、レーザの故障前に光送受信器を切り替えることで信頼性を高めるという手法がある。ただし、この冗長化構成においては、システムの運用を停止せずに、光送受信器および伝送路の切り替えを完了する必要がある。ネットワークの機能階層構造を規定したモデルでは、光送受信器と通信用プロトコル層との間には、物理層が規定されている。物理層は、受信データからのクロック抽出および同期動作、送信データを送受信器や伝送路等の伝送媒体に適したビット列に変換する等の処理を行う。光送受信器および伝送路の切り替え時にデータが途切れると、光送受信器と通信用プロトコル層との間にある物理層が最初にエラーを認識し、上位層へエラー通知を行う構成が多い。

そこで、物理層の例としてＸＡＵＩ（10 Gigabit Attachment Unit Interface）の同期方式およびエラー通知について記載する。ＸＡＵＩは、２．５Ｇｂｐｓ−４レーンパラレル伝送で１０Ｇｂｐｓを実現するインターフェースである。ＸＡＵＩのビット伝送は、図１２に示すように、Ｋ（同期）／Ａ（アライン）／Ｒ（スキップ）等の制御ビットと、Ｄ（データ）とで行われる。

各レーン間では、配線長差等によりデータがずれている可能性がある。そこで、Ａビットを目印にデータずれを認識して、時間が早い方のレーンにＲビットを挿入して遅らせることにより、データずれの補正を行う。受信側では、Ｋビットを用いてクロックを抽出し、データの再生を行う。ＸＡＵＩの仕様では、ＫビットあるいはＡビットの制御ビットが欠落すると、データずれの補正やクロック再生ができなくなるので、上位層にエラー通知を行う。すなわち、システムの運用を停止せずに伝送路の切り替えを行うには、クロック再生が途切れないことが最低限要求される。

次に、信号伝送における代表的な冗長構成方式である、１＋１冗長構成、１：１冗長構成、Ｎ：Ｍ冗長構成について図１３Ａ〜図１３Ｃを用いて説明する。
図１３Ａに示すように、１＋１冗長構成は、送信装置２０００において、送信データを２系統にコピーした後、送信データをそれぞれ２系統の伝送路２００２，２００３に同時に送出し、受信装置２００１側の選択部２００４で品質の良い方のデータを選択する構成である。

図１３Ｂに示す１：１冗長構成では、送信装置２００５は、１系統の伝送路２００７をデータを送信する現用系の伝送路として使用し、受信装置２００６側のスイッチ２００９は、現用系の伝送路２００７を選択する。他方の伝送路２００８は、データを送信していない予備系の伝送路となっている。伝送路を切り替える際には、送信装置２００５は、予備系のレーザが安定した後、現用系の伝送路２００７から予備系の伝送路２００８への切り替えを行い、この伝送路２００８にデータを送出するようにし、同時に受信装置２００６側のスイッチ２００９は、伝送路２００８を選択する。

図１３Ｃに示すＮ：Ｍ冗長構成は、Ｎ系統の現用系に対して、それより少ないＭ系統（Ｎ＞Ｍ）の予備系伝送路を現用系が共有する構成である。この場合、１：１冗長構成と同様に、Ｎ系統の現用系の伝送路２０１２にはデータが送出され、予備系の伝送路２０１３にはデータは送出されていない。伝送路を切り替える際には、送信装置２０１０は、予備系の伝送路２０１３のうち未使用な伝送路を探索した後、予備系のレーザを安定化させ、送信を停止したい現用系の伝送路２０１２から探索で見つけ出した未使用の予備系の伝送路２０１３への切り替えを行い、この伝送路２０１３にデータを送出するようにし、同時に受信装置２０１１側のスイッチ２０１４は、送信装置２０１０がデータを送出する伝送路２０１３を選択する。

上記の３方式を比較すると、回路規模は１系統換算でＮ：Ｍ冗長構成が最も小さく、１：１冗長構成、１＋１冗長構成の順番で大きくなる。一方、障害発生からの復旧時間に関しては、１＋１冗長構成が最も早く、１：１冗長構成、Ｎ：Ｍ冗長構成の順番で遅くなる。基幹系の通信網においては、極めて高い信頼性が求められるため、復旧の早い１＋１冗長構成が用いられることが多いが、コンピュータ系においては、構成簡素化および低コスト化ため、Ｎ：Ｍ冗長構成が用いられることが多い。

上記冗長構成おける無瞬断切り替え方式として、例えば特開平１１−２２５０９５号公報に１＋１冗長構成における方式が開示されている。図１４は特開平１１−２２５０９５号公報に開示された無瞬断切り替え方式の構成を示すブロック図である。
伝送装置の送信側の低速光インタフェース部３０３０は、他の伝送路３１００ｃ等から入力される多重光信号を、電気変換部及び分離部３０３１により電気信号に変換すると共にパス単位に分離し、パス単位に分離した信号のパスオーバヘッド部にマルチフレーム識別子挿入部３０３２によりマルチフレーム識別子を挿入し、分配部３０３３により現用系および予備系の２つの伝送経路に分配する。

送信側の伝送路３１００ａ，３１００ｂの高速光インタフェース部３０４０ａ，３０４０ｂは、低速光インタフェース部３０３０からのパス単位の電気信号を、光変換部及び多重部３０４１により光信号に変換すると共に多重し、それぞれ送信側の伝送路３１００ａ，３１００ｂに送出する。この送信側の伝送路３１００ａ，３１００ｂにより現用系および予備系の伝送経路が構成される。

伝送装置の受信側の高速光インタフェース部３０２０ａ，３０２０ｂは、現用系および予備系の伝送経路を構成する伝送路３１００ａ，３１００ｂを介して、対向する伝送装置の送信部から入力される多重光信号を、それぞれ電気変換部及び分離部３０２１により電気信号に変換すると共にパス単位に分離し、受信側の低速光インタフェース部３０１０に送出する。

受信側の低速光インタフェース部３０１０は、高速光インタフェース部３０２０ａ，３０２０ｂからのパス単位の信号を、それぞれマルチフレーム同期部３００１ａ，３００１ｂに入力し、マルチフレーム同期部３００１ａ，３００１ｂによりマルチフレーム識別子を検出して同期をとり、遅延調整部３００３ａ，３００３ｂにより伝送路３１００ａ，３１００ｂのデータ信号の遅延差を取り除き、その出力信号を誤り検出部３００２ａ，３００２ｂおよび遅延部３００７ａ，３００７ｂに送出する。

誤り検出部３００２ａ，３００２ｂは、パスフレーム単位のパリティ演算等により誤り検出を行い、その結果を選択判定部３００５に送出する。選択判定部３００５は、誤り検出部３００２ａ，３００２ｂの検出結果をもとに誤りの無い伝送経路からの信号が選択されるように選択部３００４を制御し、選択部３００４は選択判定部３００５の制御により、遅延部３００７ａ，３００７ｂからの信号のうちの一方を選択して光変換部及び多重部３００６に出力する。

遅延部３００７ａ，３００７ｂは、誤り検出部３００２ａ，３００２ｂにおける誤り検出に要する時間だけ遅延調整部３００３ａ，３００３ｂから出力されるデータ信号を遅延させている。光変換部及び多重部３００６は、選択部３００４から出力されるパス単位の電気信号を光信号に変換すると共に多重し、受信側の伝送路３１００ｄに送出する。

以上のように、特開平１１−２２５０９５号公報に開示された方式は、伝送装置の送信側で同期用のマルチフレームを内包するデータをコピーして伝送路３１００ａ，３１００ｂに送信し、一方、伝送装置の受信側では、マルチフレームを目印にして遅延調整部３００３ａ，３００３ｂにより伝送路３１００ａ，３１００ｂのデータ同期をとると共に、誤り検出部３００２ａ，３００２ｂを用いて信号品質の良い伝送路３１００ａまたは３１００ｂを選択する方式である。特開平１１−２２５０９５号公報に開示された方式では、伝送路３１００ａ，３１００ｂを流れるデータの同期が確立されているため、伝送路３１００ａ，３１００ｂを無瞬断で切り替えることが可能である。

また、特開平０８−０８８６２２号公報には、１＋１冗長構成における別の無瞬断切り替え方式が開示されている。図１５は特開平０８−０８８６２２号公報に開示された無瞬断切り替え方式の構成を示すブロック図である。送信装置４０００では、フレーム同期用のタイミング発生部４０３０から出力される一定周期のタイミングパルスを、特定パターン発生用のタイミング発生部４００４へ渡す。タイミング発生部４００４は、タイミング発生部４０３０の出力のタイミングパルスを分周して、特定パターン発生部４００３で必要なタイミングパルスを作る。特定パターン発生部４００３は、タイミングパルスを用いて、特定パターンを作り、信号切替部４００２へ渡す。

信号切替部４００２は、入力の送信データと特定パターンとの切替（選択）を行い、二つの伝送路４１００Ａ，４１００Ｂの遅延差を調整する場合は、特定パターンを選択する。信号切替部４００２で選択された特定パターンの信号は、フレームパターン挿入部４０１０へ送出される。フレームパターン挿入部４０１０は、フレームパターン発生部４０２０からのフレームパターンを、信号切替部４００２から入力された信号に挿入する。フレームパターン挿入部４０１０からの信号は、信号分配部４０４０で、２つの伝送路４１００Ａ，４１００Ｂに分配される。

受信装置４００１では、伝送路４１００Ａ，４１００Ｂを通過した信号を受信するが、その受信信号ＲＡ，ＲＢは、それぞれ遅延時間が相違してフレーム同期部４０５０Ａ，４０５０Ｂへ入力される。フレーム同期部４０５０Ａ，４０５０Ｂは、受信信号ＲＡ，ＲＢのフレーム同期を取り、フレーム同期時に、受信信号ＲＡ，ＲＢ中の特定パターンのみを抽出して出力する。特定パターンビット幅操作部４００５は、受信信号ＲＡから抽出された特定パターンを分周してビット幅を引き延ばして、特定パターン比較部４００６へ出力する。特定パターン比較部４００６は、特定パターンビット幅操作部４００５からの出力と受信信号ＲＢから抽出された特定パターンとの時刻比較を行い、伝送路４１００Ａ，４１００Ｂの遅延差の検出を行う。

遅延調整部４０６０Ａ，４０６０Ｂは、特定パターン比較部４００６から入力される遅延差情報に応じて、受信信号ＲＡ，ＲＢの遅延調整を行う。そして、遅延が合った後、信号選択部４０７０は、入力信号の切り替えを行う。
以上のように、特開平０８−０８８６２２号公報に開示された方式は、送信装置４０００において特定パターンをデータに挿入して、特定パターン挿入後のデータを伝送路４１００Ａ，４１００Ｂに送出し、受信装置４００１では、特定パターンを目印にして遅延調整部４０６０Ａ，４０６０Ｂにより伝送路４１００Ａ，４１００Ｂのデータ同期をとる方式である。特開平０８−０８８６２２号公報に開示された方式では、伝送路４１００Ａ，４１００Ｂを流れるデータの同期が確立されているため、伝送路４１００Ａ，４１００Ｂを無瞬断で切り替えることが可能である。

このように、１＋１冗長構成では、無瞬断切り替え方式が提案されている。しかしながら、Ｎ：Ｍ冗長構成では、予備系の伝送路を複数の現用系が共有しているため、１＋１冗長構成の如く２系統同時運用ができない。図１６Ａ、図１６ＢにＮ：Ｍ冗長構成における伝送路切り替え時の動作の様子を示す。図１６Ａに示すように、送信装置５０００では、上位層部５００２からのデータは物理層部５００３を介してスイッチ部５００４に渡される。スイッチ部５００４は、現用系の伝送路５０１０を選択している。データは、スイッチ部５００４および送信部５００５を介して現用系の伝送路５０１０に送出される。

受信装置５００１では、伝送路５０１０から受信したデータは、受信部５００６およびスイッチ部５００７を介して物理層部５００８に渡され、さらに物理層部５００８から上位層部５００９に渡される。
ここで、図１６Ｂに示すように、現用系の伝送路５０１０から予備系の伝送路５０１１へ切り替えようとすると、切り替え時にデータの流れが一時中断することで、例えばＸＡＵＩの場合で説明したように制御ビットの欠落が発生し、物理層部５００８から上位層部５００９にエラー通知がなされることとなる。

筐体間伝送あるいはボード間伝送などの短距離光伝送においては、以下のような問題点があった。
第１の問題点は、例えばＣＰＵカード等の複数の機能カードと、機能カード間を接続するスイッチカードとを筐体に搭載し、機能カードとスイッチカード間の通信を光伝送で行うシステムをＮ：Ｍ冗長構成にすると、レーザ劣化等に伴う光伝送路切り替え時に、復旧に時間がかかることである。
その理由は、Ｎ：Ｍ冗長構成では送信側と受信側での伝送路切り替え時にデータ伝送が中断したときに、物理層においてクロック再生不可のエラーが検知され、一旦停止状態となった後に復旧するためである。

第２の問題点は、例えばＣＰＵカード等の複数の機能カードと、機能カード間を接続するスイッチカードとを筐体に搭載し、機能カードとスイッチカード間の通信を光伝送で行うシステムをＮ：Ｍ冗長構成にすると、回路規模が増大することである。
その理由は、Ｎ：Ｍ冗長構成にすると光伝送路切り替え時の復旧に時間がかかるので、切り替え時にデータを一時蓄積するメモリが必要となり、かつそのメモリ容量が増大するためである。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、現用系光伝送路と予備系光伝送路とがＮ：Ｍ構成で冗長化された光伝送システムの無瞬断切り替えを実現することを目的とする。

本発明の光伝送システムは、送信装置と、受信装置と、前記送信装置と前記受信装置との間でデータの伝送を行う複数の光伝送路とを有し、前記送信装置は、送信装置の上位層のデータ処理手段と前記複数の光伝送路との間を選択的に接続する第１のスイッチ手段と、この第１のスイッチ手段を制御する第１の制御手段とを備え、前記受信装置は、前記複数の光伝送路と受信装置の上位層のデータ処理手段との間を選択的に接続する第２のスイッチ手段と、前記複数の光伝送路によって伝送されるデータと同期する複数の疑似パターンを生成する擬似パターン生成手段と、前記光伝送路の切り替え時に、切り替え先の光伝送路からのデータを受信するまでの間、前記複数の疑似パターンのうち切り替え元の光伝送路によって伝送されていたデータと同期する疑似パターンを選択し、この擬似パターンが前記切り替え元の光伝送路と接続されていた上位層のデータ処理手段に送信されるように前記第２のスイッチ手段を制御する第２の制御手段とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の光伝送システムは、筐体に搭載された複数のカードと、複数のカード間でデータの伝送を行う光伝送路とを有し、前記光伝送路は、Ｎ系統の現用系光伝送路とＭ系統の予備系光伝送路とからなるＮ：Ｍ冗長構成であり、送信側カードは、上位層からのデータを受信して一時的に蓄積するメモリと、このメモリからのデータを受信して出力先を切り替える第１のスイッチ手段と、この第１のスイッチ手段からの電気信号を光信号に変換して前記現用系光伝送路へ送出するＮ個の現用系レーザ素子と、前記第１のスイッチ手段からの電気信号を光信号に変換して前記予備系光伝送路へ送出するＭ個の予備系レーザ素子と、前記現用系レーザ素子および前記予備系レーザ素子の状態を監視するレーザ状態監視手段と、このレーザ状態監視手段から通知されるレーザ状態に応じて前記現用系光伝送路および前記予備系光伝送路を選択し、選択結果を示すポート設定情報を出力する第１の制御手段と、この第１の制御手段からのポート設定情報に応じて前記第１のスイッチ手段を制御する第１のスイッチ設定手段と、前記第１制御手段の選択結果に応じて、切り替え元の現用系光伝送路の情報と切り替え先の予備系光伝送路の情報とを含むポート切り替え情報を受信側カードへ送信する切り替え情報通知手段とを備え、受信側カードは、前記現用系光伝送路からの光信号を受信して電気信号に変換するＮ個の現用系受光素子と、前記予備系光伝送路からの光信号を受信して電気信号に変換するＭ個の予備系受光素子と、前記現用系受光素子から出力される電気信号を増幅するＮ個の現用系増幅手段と、前記予備系受光素子から出力される電気信号を増幅するＮ個の予備系増幅手段と、この予備系増幅手段から出力されるデータを一時蓄積する予備系メモリと、この予備系メモリに蓄積されるデータの特定パターンを認識する特定パターン認識手段と、受信側カードの物理層のデータ処理手段で抽出した現用系データクロックを受信して、このデータクロックに同期する同期用ビットパターンと空データとを有するＮ個の疑似パターンを生成する擬似パターン生成手段と、前記現用系増幅手段からのデータ、前記予備系メモリからのデータ、前記擬似パターン生成手段からの擬似パターンを前記物理層のデータ処理手段へ選択的に出力する第２のスイッチ手段と、前記ポート切り替え情報に基づいて、前記Ｎ個の擬似パターンのうち切り替え元の現用系光伝送路によって伝送されていたデータと同期する擬似パターンを選択し、この擬似パターンが前記切り替え元の現用系光伝送路と接続されていた物理層のデータ処理手段に送信されるようにポート設定情報を出力する第２の制御手段と、この第２の制御手段からのポート設定情報に応じて前記第２のスイッチ手段を制御する第２のスイッチ設定手段とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の光伝送方法は、受信装置が、送信装置と受信装置とを接続する複数の光伝送路によって伝送されるデータと同期する複数の疑似パターンを生成する擬似パターン生成ステップと、前記受信装置が、前記複数の光伝送路と受信装置の上位層のデータ処理手段との間に設けられたスイッチ手段によって前記光伝送路を切り替える際に、切り替え先の光伝送路からのデータを受信するまでの間、前記複数の疑似パターンのうち切り替え元の光伝送路によって伝送されていたデータと同期する疑似パターンを選択する擬似パターン選択ステップと、前記受信装置が、前記選択した擬似パターンが前記切り替え元の光伝送路と接続されていた上位層のデータ処理手段に送信されるように前記スイッチ手段を制御する制御ステップとを備えることを特徴とするものである。

以上説明したように、本発明によれば、受信装置は、複数の光伝送路によって伝送されるデータと同期する複数の疑似パターンを生成する擬似パターン生成手段と、光伝送路の切り替え時に、切り替え先の光伝送路からのデータを受信するまでの間、複数の疑似パターンのうち切り替え元の光伝送路によって伝送されていたデータと同期する疑似パターンを選択し、この擬似パターンが切り替え元の光伝送路と接続されていた上位層のデータ処理手段に送信されるように第２のスイッチ手段を制御する第２の制御手段とを備える。これにより、本発明では、Ｎ：Ｍ冗長構成において、現用系から予備系への光伝送路の切り替え時に一時的に途絶えるデータの代わりに疑似パターンを上位層のデータ処理手段に受信させることにより、光伝送路の切り替え時に、上位層のデータ処理手段でのクロック同期エラーを防ぐことができるので、無瞬断な切り替えを実現することができる。また、本発明では、Ｎ：Ｍ冗長構成において、現用系から予備系への光伝送路の切り替え時においてもクロック同期エラーが発生せず、システムが停止状態とならないため、データ伝送再開までの復旧時間を短縮することができる。また、本発明では、Ｎ：Ｍ冗長構成において、現用系から予備系への光伝送路の切り替え時に、切り替え後のデータ伝送再開までの復旧時間が短くなるため、送信装置の上位層のデータ処理手段と第１のスイッチ手段との間に、データ送信停止中のデータ落ちを防止するためのメモリを設ける場合に、このメモリ容量を削減することができる。

図１は、本発明の第１実施例に係る筐体内光伝送システムの構成を示す図である。 図２は、本発明の第２実施例に係る筐体内光伝送システムの構成を示す図である。 図３は、本発明の第２実施例に係る筐体内光伝送システムの筐体内部を透視した側面図である。 図４は、本発明の第２実施例に係る筐体内光伝送システムの光バックプレーンおよび電気バックプレーンの正面図である。 図５は、本発明の第２実施例に係る筐体内光伝送システムの構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の第２実施例に係る筐体内光伝送システムのＣＰＵカードのＩ／Ｏ部の構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の第２実施例の無瞬断切り替え方式を説明するための図である。 図８は、本発明の第２実施例の無瞬断切り替え方式の動作を示すフローチャートである。 図９は、本発明の第３実施例の無瞬断切り替え方式を説明するための図である。 図１０は、本発明の第４実施例の無瞬断切り替え方式を説明するための図である。 図１１は、ブレードサーバの構成図である。 図１２は、ＸＡＵＩ規格のビット伝送を示す図である。 図１３Ａ−図１３Ｃは、信号伝送における代表的な冗長構成を示すブロック図である。 図１４は、従来の無瞬断切り替え方式の構成を示すブロック図である。 図１５は、従来の他の無瞬断切り替え方式の構成を示すブロック図である。 図１６Ａ−図１６Ｂは、Ｎ：Ｍ冗長構成における伝送路切り替え時の動作を示す図である。

［第１実施例］
次に、本発明の第１実施例について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１実施例に係る筐体内光伝送システムの構成を示す図である。筐体内光伝送システムは、筐体に搭載された複数のカード間のデータ伝送に光伝送を用いるものである。図１では、送信装置である送信側カード２のＩ／Ｏ（Input/Output）部、および受信装置である受信側カード３のＩ／Ｏ部のみについて記載している。送信側カード２と受信側カード３との間は、Ｎ本の現用系光伝送路５１とＭ本の予備系光伝送路５２によって接続されている（Ｎ，ＭはＮ＞Ｍを満たす自然数）。

各カードのＩ／Ｏ部は、プロトコル処理部４１と、物理層部４２と、光送信部４３と、光受信部４４とを有する。プロトコル処理部４１と物理層部４２とは、物理層以上の上位層のデータ処理手段を構成している。プロトコル処理部４１は、上位の構成要素（不図示）から受け取った信号を所望の伝送フォーマットに変換して物理層部４２に渡す。また、プロトコル処理部４１は、物理層部４２から受け取った信号を変換して上位の構成要素に渡す。

物理層部４２は、プロトコル処理部４１によって伝送フォーマットが変換された信号を符号化し、さらに伝送媒体に適したビット列信号に変換する。また、物理層部４２は、光受信部４２から受け取ったビット列信号を復号してプロトコル処理部４１に渡す。光送信部４３は、物理層部４２によって変換されたビット列信号を伝送路に送出する。光受信部４４は、伝送路から受信したビット列信号を物理層部４２に渡す。

送信側カード２のＩ／Ｏ部内の光送信部４３は、送信側カード２の物理層部４２からのデータを現用系光伝送路５１あるいは予備系光伝送路５２に選択的に出力するスイッチ部４３２と、スイッチ部４３２を制御する制御部４３８とから構成される。

受信側カード３のＩ／Ｏ部内の光受信部４４は、現用系光伝送路５１からのデータ、予備系光伝送路５２からのデータ、後述する疑似パターン生成部４４８から出力される擬似パターンを受信側カード３の物理層部４２へ選択的に出力するスイッチ部４４６と、複数の現用系光伝送路５１によって伝送されるデータと同期する複数の疑似パターンを生成する疑似パターン生成部４４８と、光伝送路の切り替え時に、切り替え先の光伝送路からのデータを受信するまでの間、複数の疑似パターンのうち切り替え元の光伝送路によって伝送されていたデータと同期する疑似パターンを選択し、この擬似パターンが切り替え元の光伝送路と接続されていた物理層部４２に送信されるようにスイッチ部４４６を制御する制御部４４９とから構成される。

次に、本実施例の動作について説明する。送信側カード２の制御部４３８は、例えば現用系光伝送路５１に障害が発生したと判断したとき、障害が発生した現用系光伝送路５１へのデータ送出を停止するようスイッチ部４３２を制御する。

受信側カード３の疑似パターン生成部４４８は、複数の現用系光伝送路５１によって伝送されるデータと同期する複数の疑似パターンを生成している。
受信側カード３の制御部４４９は、現用系光伝送路５１に障害が発生して現用系光伝送路５１から予備系光伝送路５２への切り替えが行われるとき、複数の疑似パターンのうち、切り替え元の現用系光伝送路５１によって伝送されていたデータと同期する疑似パターンを選択する。そして、制御部４４９は、選択した擬似パターンが、切り替え元の現用系光伝送路５１と接続されていた物理層部４２に送信されるようにスイッチ部４４６を制御する。

こうして、切り替え元の現用系光伝送路５１からのデータを受信していた受信側カード３の物理層部４２は、擬似パターンを受信する。物理層部４２は、擬似パターンからクロックを抽出することが可能である。したがって、同期確立失敗とはならないので、スイッチ部４４６の切り替えによって現用系光伝送路５１からのデータが途切れても、物理層部４２は、リンクがあたかも通じているように認識する。

次に、送信側カード２の制御部４３８は、切り替え元の現用系光伝送路５１へ送出されていたデータが、切り替え先の予備系光伝送路５２へ送出されるようにスイッチ部４３２を制御する。
受信側カード３の制御部４４９は、切り替え先の予備系光伝送路５２からのデータを受信すると、先に選択した疑似パターンの生成ポートと物理層部４２とを切り離し、疑似パターン生成ポートに接続されていた物理層部４２が切り替え先の予備系光伝送路５２と接続されるようにスイッチ部４４６を制御する。こうして、予備系光伝送路５２からのデータ受信が開始される。

以上のように、本実施例では、現用系光伝送路５１から予備系光伝送路５２への切り替え時に一時的に途絶えるデータの代わりに疑似パターンを物理層部４２に受信させることにより、Ｎ：Ｍ冗長構成において、現用系光伝送路５１から予備系光伝送路５２への切り替え時に、物理層部４２でのクロック同期エラーを防ぐことができるので、無瞬断な切り替えを実現することができる。本実施例では、現用系光伝送路５１から予備系光伝送路５２への切り替え時においてもクロック同期エラーが発生せず、システムが停止状態とならないため、データ伝送再開までの復旧時間を短縮することができる。また、本実施例では、現用系光伝送路５１から予備系光伝送路５２への切り替え時に、切り替え後のデータ伝送再開までの復旧時間が短くなるため、送信側カード２の物理層部４２とスイッチ部４３２との間に、データ送信停止中のデータ落ちを防止するためのメモリを設ける場合に、このメモリ容量を削減することができる。

［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例について図面を参照して詳細に説明する。本実施例は、第１実施例をより具体的に説明するものである。図２は本発明の第２実施例に係る筐体内光伝送システムの構成を示す図である。筐体内光伝送システムは、筐体１と、複数のＣＰＵカード１１と、１つあるいは複数のスイッチカード１２から構成される。本実施例のシステム構成例では、ＣＰＵカード１１およびスイッチカード１２における大容量・高速の主信号データ転送用には光伝送を用い、管理系等における小容量・低速の伝送用には電気伝送を用いている。

次に、図３、図４を用いて筐体１の内部構造を説明する。図３は筐体内部を横方向から透視した側面図である。ＣＰＵカード１１およびスイッチカード１２には、１つあるいは複数の光コネクタ２１１と、１つあるいは複数の電源コネクタ２１２と、１つあるいは複数の電気コネクタ２１３とが搭載されている。

筐体１には、光バックプレーン２２および電気バックプレーン２３が搭載されている。光バックプレーン２２上には、１つあるいは複数の光コネクタ２２１が、ＣＰＵカード１１上の光コネクタ２１１あるいはスイッチカード１２上の光コネクタ２１１と対向するように搭載されている。同様に、電気バックプレーン２３上には、１つあるいは複数の電源コネクタ２３１が、ＣＰＵカード１１上の電源コネクタ２１２あるいはスイッチカード１２上の電源コネクタ２１２と対向するように搭載され、さらに１つあるいは複数の電気コネクタ２３２が、ＣＰＵカード１１上の電気コネクタ２１３あるいはスイッチカード１２上の電気コネクタ２１３と対向するように搭載されている。

ＣＰＵカード１１あるいはスイッチカード１２が筐体１の前面に設けられたスロットに挿入されると、光コネクタ２１１と光コネクタ２２１とが嵌合し、電源コネクタ２１２と電源コネクタ２３１とが嵌合し、電気コネクタ２１３と電気コネクタ２３２とが嵌合する構造となっている。各スロットに挿入されたカード間の光接続は、光バックプレーン２２に搭載された光コネクタ２２１に接続されている光ファイバ２２２を通して行われる。また、電気バックプレーン２３上には、各スロットに挿入されたカード間の電気的接続を行うパターン配線（不図示）が形成されている。

図４は光バックプレーン２２および電気バックプレーン２３の正面図である。ＣＰＵカード１１はＣＰＵカードスロット３１へ挿入され、スイッチカード１２はスイッチカードスロット３２へそれぞれ挿入されることにより、上記のコネクタ嵌合がなされる。

次に、筐体内光伝送システムの機能構成について説明する。図５は筐体内光伝送システムの構成を示すブロック図である。筐体内光伝送システム内のＣＰＵカード１１は、演算処理や命令処理を行うＣＰＵ部１１１と、メモリ部１１２と、高速バスを持つメモリ部１１２等のデバイスとＣＰＵ部１１１とを接続するノースブリッジ部１１３と、カード外部とデータのやり取りを行うＩ／Ｏ部１１４と、低速バスを持つＩ／Ｏ部１１４等のデバイスとＣＰＵ部１１１とをノースブリッジ部１１３経由で接続するサウスブリッジ部１１５とを有する。

また、筐体内光伝送システム内のスイッチカード１２は、ＣＰＵカード１１とデータのやり取りを行うＩ／Ｏ部１２１と、所望のＣＰＵカード１１がどのスイッチポートに接続されているかの情報が保存されている経路テーブル部１２２と、Ｉ／Ｏ部１２１と接続され、経路テーブル部１２２を参照してポート接続を行うスイッチ部１２３とを有する。ＣＰＵカード１１間の接続は、スイッチカード１２経由で実現される。

図６はＣＰＵカード１１のＩ／Ｏ部１１４の構成を示すブロック図である。Ｉ／Ｏ部１１４は、プロトコル処理部４１と、物理層部４２と、光送信部４３と、光受信部４４とを有する。プロトコル処理部４１は、サウスブリッジ部１１５から受けた信号を所望の伝送フォーマットに変換する。このときの伝送フォーマットとしては、イーサネットやＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ等がある。

物理層部４２は、プロトコル処理部４１によって伝送フォーマットが変換された信号を符号化し、さらに伝送媒体に適したビット列信号に変換する。符号化手法としては、例えばイーサネットの場合、８Ｂ／１０Ｂや６４Ｂ／６６Ｂ等の符号化手法がある。光送信部４３は、物理層部４２によって変換されたビット列信号を伝送路に送出する。光受信部４４は、伝送路から受信したビット列信号を物理層部４２に渡す。物理層部４２は、ビット列信号を復号してプロトコル処理部４１に渡す。こうして、ＣＰＵカード１１とスイッチカード１２との間の信号伝送が行われる。スイッチカード１２のＩ／Ｏ部１２１も、Ｉ／Ｏ部１１４と同様の構成を有している。

次に、本実施例のＮ：Ｍ冗長構成（Ｎ，ＭはＮ＞Ｍを満たす自然数）における無瞬断切り替え方式について、特に本実施例に関わる光送信部および光受信部の構成について詳しく説明する。図７は本実施例の無瞬断切り替え方式を説明するための図である。図７において、送信側カード２ａがＣＰＵカード１１であれば、受信側カード３ａはスイッチカード１２であり、送信側カード２ａがスイッチカード１２であれば、受信側カード３ａはＣＰＵカード１１である。

送信側カード２ａのＩ／Ｏ部内の光送信部４３は、主に物理層部４２からの電気信号を光信号に変換して伝送路へ出力する伝送系と、送信用レーザの状態を監視して出力ポートを切り替える障害管理系とに大別される。光送信部４３の伝送系は、物理層部４２からのデータを受信して一時的に蓄積するメモリ部４３１と、メモリ部４３１からのデータを受信して現用系あるいは予備系に出力するスイッチ部４３２と、スイッチ部４３２からの電気信号を光信号に変換してＮ本の現用系光伝送路５１へ送出するＮ個の現用系ＬＤ（Laser Diode：ＶＣＳＥＬ等のレーザ素子）４３３と、現用系ＬＤ４３３を駆動するＮ個の現用系ＬＤＤ（Laser Diode Driver：レーザ素子駆動回路）４３４と、スイッチ部４３２からの電気信号を光信号に変換してＭ本の予備系光伝送路５２へ送出するＭ個の予備系ＬＤ４３５と、予備系ＬＤ４３５を駆動するＭ個の予備系ＬＤＤ４３６とから構成される。

光送信部４３の障害管理系は、光送信部４３内の現用系ＬＤ４３３および予備系ＬＤ４３５の状態を監視するレーザ状態監視部４３７と、レーザ状態監視部４３７から通知されるレーザ状態に応じて現用系光伝送路５１および予備系光伝送路５２を選択し、選択結果を示すポート設定情報を出力する制御部４３８と、制御部４３８からのポート設定情報に応じてスイッチ部４３２を制御するスイッチ設定部４３９と、制御部４３８の選択結果に応じて、切り替え元の現用系光伝送路５１の情報と切り替え先の予備系光伝送路５２の情報とを含むポート切り替え情報を受信側カード３ａへ送信する切り替え情報通知部４３ａとから構成される。レーザ状態監視部４３７は、光伝送路の状態を監視する光伝送路状態監視手段を構成している。

受信側カード３ａの光受信部４４は、主に伝送路からの光信号を電気信号に変換して物理層部４２へ出力する伝送系と、伝送路の切り替え時に一時的にデータが途切れることによる上位層への障害波及を防止するための疑似パターン発生系とに大別される。光受信部４４の伝送系は、Ｎ本の現用系光伝送路５１からの光信号を受信して電気信号に変換するＮ個の現用系ＰＤ４４１と、現用系ＰＤ４４１から出力される電気信号（電流）を電圧に変換して増幅するＮ個の現用系ＬＡ／ＴＩＡ（Limitting AMP／Trans Impedancee Amp）４４２と、Ｍ本の予備系光伝送路５２からの光信号を受信して電気信号に変換するＭ個の予備系ＰＤ４４３と、予備系ＰＤ４４３から出力される電気信号（電流）を電圧に変換して増幅するＭ個の予備系ＬＡ／ＴＩＡ４４４と、Ｍ個の予備系ＬＡ／ＴＩＡ４４４から出力されるデータを一時蓄積するＭ個の予備系メモリ部４４５と、現用系ＬＡ／ＴＩＡ４４２からのデータ、予備系メモリ部４４５からのデータ、後述する疑似パターン生成部４４８から出力される擬似パターンを物理層部４２へ選択的に出力するスイッチ部４４６とから構成される。

光受信部４４の疑似パターン発生系は、予備系メモリ部４４５に蓄積されるデータの特定パターンを認識して制御部４４９へ通知する特定パターン認識部４４７と、受信側カード３ａのＮ個の物理層部４２で抽出したＮ個の現用系データクロックＣＫを受信して、この現用系データクロックＣＫに同期する同期用ビットパターンと空データとを有するＮ個の疑似パターンを生成する疑似パターン生成部４４８と、送信側カード２ａから通知されたポート切り替え情報と特定パターン認識部４４８から通知された特定パターンとを受けてスイッチ部４４６の入力側と出力側の接続関係を示すポート設定情報を出力する制御部４４９と、制御部４４９からのポート設定情報に応じてスイッチ部４４６を制御するスイッチ設定部４４ａとから構成される。

次に、図７、図８を用いて本実施例の動作の説明を行う。図８は本実施例の無瞬断切り替え方式の動作を示すフローチャートである。なお、本発明は、物理層部４２以下の層に係わる発明のため、物理層より上位層の動作については説明を省略する。

送信側カード２ａのレーザ状態監視部４３７は、一定の周期で現用系ＬＤＤ４３４および予備系ＬＤＤ４３６の状態を監視し、現用系ＬＤ４３３および予備系ＬＤ４３５の劣化状態を判定すると共に、現用系ＬＤ４３３あるいは予備系ＬＤ４３５が劣化したと判断したときに制御部４３８に通知する（図８ステップＳ１）。レーザ状態監視部４３７は、例えば現用系ＬＤＤ４３４、予備系ＬＤＤ４３６からそれぞれ現用系ＬＤ４３３、予備系ＬＤ４３５へ印加される電圧等に基づいてＬＤ内部でのリーク電流等の値を監視し、この値が一定の閾値を超えたときにレーザに劣化が生じたと判定する。

送信側カード２ａの制御部４３８は、現用系ＬＤ４３３が劣化したと判定されたとき（ステップＳ２においてＹＥＳ）、この現用系ＬＤ４３３を障害ポートと認識し、レーザ状態監視部４３７の判定結果に基づいて全ての予備系ＬＤ４３５の状態を判断して、正常かつ未使用の予備系ＬＤ４３５を切り替え先ポートとして決定すると共に（ステップＳ３，Ｓ４）、障害ポートを停止するようスイッチ設定部４３９にポート設定情報を設定する（ステップＳ５）。スイッチ設定部４３９は、ポート設定情報に応じてスイッチ部４３２を制御し、スイッチ部４３２は、メモリ部４３１の出力と障害ポートの入力とを切り離す。こうして、障害ポートが停止する（ステップＳ６）。このとき、停止させた障害ポートに送出される予定だったデータは、メモリ部４３１に蓄積されており、データ送信停止中のデータ落ちは防止されている。

なお、制御部４３８は、正常な予備系ＬＤ４３５がないか（ステップＳ３においてＮＯ）、あるいは正常な予備系ＬＤ４３５があってもこの予備系ＬＤ４３５が使用中の場合（ステップＳ４においてＮＯ）、正常かつ未使用の切り替え先ポートがないと判断して、光送信器故障として上位層に通知する（ステップＳ７）

次に、制御部４３８は、切り替え元の障害ポートと繋がっている現用系光伝送路５１の情報と切り替え先ポートと繋がっている予備系光伝送路５２の情報とを含むポート切り替え情報を受信側カード３ａへ送るよう切り替え情報通知部４３ａに指示する。切り替え情報通知部４３ａは、ポート切り替え情報を受信側カード３ａへ送信する。受信側カード３ａの制御部４４９は、ポート切り替え情報を受信する（ステップＳ８）。

受信側カード３ａの疑似パターン生成部４４８は、受信側カード３ａのＮ個の物理層部４２で抽出されたＮ個の現用系データクロックＣＫを受信して、この現用系データクロックＣＫに同期する同期用ビットパターンと空データとを有するＮ個の疑似パターンを生成する（ステップＳ９）。

送信側カード２ａからのポート切り替え情報を受信した受信側カード３ａの制御部４４９は、Ｎ個の疑似パターンのうち、切り替え元の現用系光伝送路５１の接続先の物理層部４２から抽出された現用系クロックＣＫと同期している擬似パターンを選択する（ステップＳ１０）。さらに、制御部４４９は、切り替え元の現用系光伝送路５１と繋がっている現用系ＬＡ／ＴＩＡ４４２の出力と物理層部４２とが切り離され、かつこの物理層部４２がステップＳ１０で選択した擬似パターンを出力する疑似パターン生成ポートと接続されるように、スイッチ設定部４４ａにポート設定情報を設定する（ステップＳ１１）。

スイッチ設定部４４ａは、ポート設定情報に応じてスイッチ部４４６を制御し、スイッチ部４４６は、疑似パターン生成ポートと、切り替え元の現用系光伝送路５１に接続されていた物理層部４２とを接続する（ステップＳ１２）。こうして、切り替え元の現用系光伝送路５１からのデータを受信していた物理層部４２は、擬似パターンを受信する（ステップＳ１３）。物理層部４２は、擬似パターンからクロックを抽出することが可能である。したがって、同期確立失敗とはならないので、ステップＳ１１，Ｓ１２の切り替えによって現用系のデータが途切れても、物理層部４２は、リンクがあたかも通じているように認識する。

次に、送信側カード２ａの制御部４３８は、切り替え元の現用系光伝送路５１へ送出されていたデータが、切り替え先ポートと繋がっている予備系光伝送路５２へ送出されるようにスイッチ設定部４３９にポート設定情報を設定する。スイッチ設定部４３９は、ポート設定情報に応じてスイッチ部４３２を制御し、スイッチ部４３２は、障害ポートと繋がっていたメモリ部４３１の出力と切り替え先ポートとを接続する（ステップＳ１４）。こうして、切り替え先ポートと繋がっている予備系光伝送路５２によってデータ転送が再開される（ステップＳ１５）。

次に、受信側カード３ａの特定パターン認識部４４７は、Ｍ個の予備系光伝送路５２からのデータが一時蓄積されている予備系メモリ部４４５を参照し、未使用であった予備系光伝送路５２からのデータに特定パターン、具体的にはデータの先頭ビットが含まれていることを認識すると、制御部４４９に対して特定パターンを受信したことを通知する（ステップＳ１６においてＹＥＳ）。

特定パターン認識部４４７からの通知を受けた制御部４４９は、ステップＳ１２で接続した疑似パターン生成ポートと物理層部４２とが切り離され、かつ疑似パターン生成ポートに接続されていた物理層部４２がポート切り替え情報で通知された予備系光伝送路５２のデータを受ける予備系メモリ部４４５の出力と接続されるように、スイッチ設定部４４ａにポート設定情報を設定する（ステップＳ１７）。スイッチ設定部４４ａは、ポート設定情報に応じてスイッチ部４４６を制御し、スイッチ部４４６は、予備系光伝送路５２のデータを受ける予備系メモリ部４４５の出力と疑似パターン生成ポートに接続されていた物理層部４２とを接続する（ステップＳ１８）。こうして、予備系光伝送路５２からのデータ受信が開始される（ステップＳ１９）。

以上のようにして、本実施例では、現用系光伝送路５１から予備系光伝送路５２への切り替え時に、物理層４２はリンク断とならずにデータ受信を再開することができ、第１実施例で説明した効果を得ることができる。

［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例について図面を参照して詳細に説明する。本実施例と第２実施例とは受信側カード３ｂの疑似パターン生成に係わる構成のみが異なるため、第２実施例との差異点のみを説明する。

図９は本実施例の無瞬断切り替え方式を説明するための図である。本実施例では、Ｎ個の現用系ＬＡ／ＴＩＡ４４２からのデータを分岐後、これらのデータからＮ本の現用系データクロックＣＫを再生すると共に、データクロックＣＫを疑似パターン生成部４４８に出力するクロック再生部４４ｂが設けられている。その他の構成は第２実施例と同一であるため、説明は省略する。

本実施例では、第２実施例と疑似パターンを生成する動作のみが異なるため、第２実施例との差異点のみを説明する。受信側カード３ｂのＮ個のクロック再生部４４ｂは、Ｎ個の現用系ＬＡ／ＴＩＡ４４２からのデータを分岐後、Ｎ個のデータからそれぞれ現用系データクロックＣＫを抽出して疑似パターン生成部４４８へ出力する。疑似パターン生成部４４８は、第２実施例と同様に、Ｎ個の現用系データクロックＣＫを受信して、この現用系データクロックＣＫに同期する同期用ビットパターンと空データとを有するＮ個の疑似パターンを生成する。

その他の構成の動作は第２実施例と同一であるため、説明は省略する。こうして、本実施例においても、第２実施例と同様の効果を得ることができる。

［第４実施例］
次に、本発明の第４実施例について図面を参照して詳細に説明する。本実施例と第２実施例とは送信側および受信側の光伝送路監視機能のみが異なるため、第２実施例との差異点のみを説明する。なお、第２実施例では、光伝送路の状態を監視するために、レーザ状態監視部４３７によって送信側カード２ａのＬＤの状態を監視し、ポート切り替え情報を送信側カード２ａから受信側カード３ａへ通知するようにしていた。

図１０は本実施例の無瞬断切り替え方式を説明するための図である。送信側カード２ｃにおいては、第２実施例で現用系ＬＤ４３３および予備系ＬＤ４３５の状態を監視していたレーザ状態監視部４３７を設置せず、代わりに受信側カード３ｃにおいて、現用系ＰＤ４４１および予備系ＰＤ４４３で受信した光信号の光強度を監視する受信状態監視部４４ｃを設けている。受信状態監視部４４ｃは、光伝送路の状態を監視する光伝送路状態監視手段を構成している。

また、光伝送路の状態を監視する主体が受信側カード３ｃとなるため、本実施例では切り替え情報通知部４４ｄを受信側カード３ｃに設け、第２実施例で送信側カード２ａに設けられていた切り替え情報通知部４３ａを省略している。その他の構成は第２実施例と同一であるため、説明は省略する。

本実施例では、第２実施例と光伝送路監視機能が異なるため、第２実施例との差異点のみを説明する。第２実施例においては、送信側カード２ａのＬＤの状態を監視していたが、本実施例では、受信側カード３ｃにおいて伝送されてきた光信号の光強度を監視している。現用系光伝送路５１および予備系光伝送路５２を伝送されてきた光信号は、現用系ＰＤ４４１および予備系ＰＤ４４３で電気信号に変換される。

受信側カード３ｃの受信状態監視部４４ｃは、各ＰＤで受信した光信号の強度を一定の周期で測定し、各ＰＤと繋がる現用系光伝送路５１および予備系光伝送路５２の状態を判定すると共に、現用系光伝送路５１あるいは予備系光伝送路５２の光信号強度が低下したと判断したときに制御部４４９に通知する。受信状態監視部４４ｃは、各ＰＤから出力される電気信号に基づいて光信号の強度値を測定し、この値が一定の閾値を下回ったときに光伝送路の光信号強度が低下したと判定する。

制御部４４９は、現用系光伝送路５１の光信号強度が低下したと判定されたとき、この現用系光伝送路５１を障害伝送路と認識し、受信状態監視部４４ｃの判定結果に基づいて全ての予備系光伝送路５２の状態を判断して、正常かつ未使用の予備系光伝送路５２を切り替え先の光伝送路として決定する。そして、制御部４４９は、切り替え元の現用系光伝送路５１の情報と切り替え先の予備系光伝送５２の情報とを含むポート切り替え情報を送信側カード２ｃへ送るよう切り替え情報通知部４４ｄに指示する。切り替え情報通知部４４ｄは、ポート切り替え情報を送信側カード２ｃへ送信する。送信側カード２ｃの制御部４３８は、ポート切り替え情報を受信する。

また、受信側カード３ｃの制御部４４９は、疑似パターン生成部４４８が生成したＮ個の疑似パターンのうち、切り替え元の現用系光伝送路５１の接続先の物理層部４２から抽出された現用系クロックと同期している擬似パターンを選択する（図８ステップＳ１０）。ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理は、第２実施例と同じである。

一方、ポート切り替え情報を受信した送信側カード２ｃの制御部４３８は、切り替え元の現用系光伝送路５１と繋がっている現用系ＬＤ４３３を障害ポートと認識し、障害ポートを停止するようスイッチ設定部４３９にポート設定情報を設定する（図８ステップＳ５）。スイッチ設定部４３９は、ポート設定情報に応じてスイッチ部４３２を制御し、スイッチ部４３２は、メモリ部４３１の出力と障害ポートの入力とを切り離す。こうして、障害ポートが停止する（ステップＳ６）。

続いて、制御部４３８は、切り替え元の現用系光伝送路５１へ送出されていたデータが、切り替え先の予備系光伝送路５２へ送出されるようにスイッチ設定部４３９にポート設定情報を設定する。スイッチ設定部４３９は、ポート設定情報に応じてスイッチ部４３２を制御し、スイッチ部４３２は、障害ポートと繋がっていたメモリ部４３１の出力と切り替え先ポートとを接続する（ステップＳ１４）。こうして、予備系光伝送路５２によってデータ転送が再開される（ステップＳ１５）。

なお、正常かつ未使用の予備系光伝送路５２がない場合には、その旨を知らせる情報がポート切り替え情報に含まれている。制御部４３８は、正常かつ未使用の予備系光伝送路５２がないことを認識した場合、光送信器故障として上位層に通知する。
受信側カード３ｃにおけるステップＳ１６〜Ｓ１９の処理は、第２実施例と同じである。こうして、本実施例においても、第２実施例と同様の効果を得ることができる。

上記の実施例の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）送信装置と、受信装置と、前記送信装置と前記受信装置との間でデータの伝送を行う複数の光伝送路とを有し、前記送信装置は、送信装置の上位層のデータ処理手段と前記複数の光伝送路との間を選択的に接続する第１のスイッチ手段と、この第１のスイッチ手段を制御する第１の制御手段とを備え、前記受信装置は、前記複数の光伝送路と受信装置の上位層のデータ処理手段との間を選択的に接続する第２のスイッチ手段と、前記複数の光伝送路によって伝送されるデータと同期する複数の疑似パターンを生成する擬似パターン生成手段と、前記光伝送路の切り替え時に、切り替え先の光伝送路からのデータを受信するまでの間、前記複数の疑似パターンのうち切り替え元の光伝送路によって伝送されていたデータと同期する疑似パターンを選択し、この擬似パターンが前記切り替え元の光伝送路と接続されていた上位層のデータ処理手段に送信されるように前記第２のスイッチ手段を制御する第２の制御手段とを備えることを特徴とする光伝送システム。

（付記２）付記１記載の光伝送システムにおいて、前記複数の光伝送路は、複数の現用系光伝送路と複数の予備系光伝送路とから構成され、前記送信装置または前記受信装置は、前記複数の光伝送路の状態を監視する光伝送路状態監視手段を備え、前記第１、第２の制御手段は、前記光伝送路状態監視手段によって判定される光伝送路の障害状態に応じて前記第１、第２のスイッチ手段を制御して、前記現用系光伝送路と前記予備系光伝送路を切り替えることを特徴とする光伝送システム。
（付記３）付記１または付記２記載の光伝送システムにおいて、前記送信装置は、前記光伝送路状態監視手段を備え、この光伝送路状態監視手段は、前記第１のスイッチ手段と前記複数の光伝送路との間に設けられる複数の送信用レーザの状態を監視することにより、前記複数の光伝送路の状態を監視することを特徴とする光伝送システム。

（付記４）付記１または付記２記載の光伝送システムにおいて、前記受信装置は、前記光伝送路状態監視手段を備え、この光伝送路状態監視手段は、前記複数の光伝送路と前記第２のスイッチ手段との間に設けられる複数の受光素子での受信光強度を監視することにより、前記複数の光伝送路の状態を監視することを特徴とする光伝送システム。
（付記５）付記１記載の光伝送システムにおいて、前記擬似パターン生成手段は、前記受信装置の上位層である物理層のデータ処理手段で抽出されるデータクロックに同期する前記擬似パターンを生成することを特徴とする光伝送システム。

（付記６）付記１記載の光伝送システムにおいて、さらに、前記受信装置は、前記複数の光伝送路から前記第２のスイッチ手段に入力されるデータから各光伝送路のデータクロックを抽出する複数のクロック再生手段を備え、前記擬似パターン生成手段は、前記データクロックに同期する前記擬似パターンを生成することを特徴とする光伝送システム。
（付記７）付記１記載の光伝送システムにおいて、前記疑似パターンは、同期用パターンと空データとから構成されることを特徴とする光伝送システム。

（付記８）付記１記載の光伝送システムにおいて、さらに、前記受信装置は、前記切り替え先の光伝送路と前記第２のスイッチ手段との間に設けられ、前記切り替え先の光伝送路から出力されるデータを一時蓄積するメモリと、このメモリに蓄積されるデータの特定パターンを認識する特定パターン認識手段とを備え、前記第２の制御手段は、前記光伝送路の切り替え時に前記特定パターン認識手段が特定パターンを認識したときに、前記切り替え先の光伝送路からのデータを受信したと認識し、前記切り替え先の光伝送路が、前記切り替え元の光伝送路と接続されていた上位層のデータ処理手段と接続されるように前記第２のスイッチ手段を制御することを特徴とする光伝送システム。

（付記９）付記２記載の光伝送システムにおいて、さらに、前記光伝送路状態監視手段を備える前記送信装置または前記受信装置は、切り替え元の現用系光伝送路の情報と切り替え先の予備系光伝送路の情報とを含むポート切り替え情報を相手側の装置に送信する切り替え情報通知手段を備え、前記光伝送路状態監視手段を備えていない前記送信装置または前記受信装置の制御手段は、受信した前記ポート切り替え情報に応じて自装置の前記スイッチ手段を制御して、前記現用系光伝送路と前記予備系光伝送路を切り替えることを特徴とする光伝送システム。

（付記１０）筐体に搭載された複数のカードと、複数のカード間でデータの伝送を行う光伝送路とを有し、前記光伝送路は、Ｎ系統の現用系光伝送路とＭ系統の予備系光伝送路とからなるＮ：Ｍ冗長構成であり、送信側カードは、上位層からのデータを受信して一時的に蓄積するメモリと、このメモリからのデータを受信して出力先を切り替える第１のスイッチ手段と、この第１のスイッチ手段からの電気信号を光信号に変換して前記現用系光伝送路へ送出するＮ個の現用系レーザ素子と、前記第１のスイッチ手段からの電気信号を光信号に変換して前記予備系光伝送路へ送出するＭ個の予備系レーザ素子と、前記現用系レーザ素子および前記予備系レーザ素子の状態を監視するレーザ状態監視手段と、このレーザ状態監視手段から通知されるレーザ状態に応じて前記現用系光伝送路および前記予備系光伝送路を選択し、選択結果を示すポート設定情報を出力する第１の制御手段と、この第１の制御手段からのポート設定情報に応じて前記第１のスイッチ手段を制御する第１のスイッチ設定手段と、前記第１制御手段の選択結果に応じて、切り替え元の現用系光伝送路の情報と切り替え先の予備系光伝送路の情報とを含むポート切り替え情報を受信側カードへ送信する切り替え情報通知手段とを備え、受信側カードは、前記現用系光伝送路からの光信号を受信して電気信号に変換するＮ個の現用系受光素子と、前記予備系光伝送路からの光信号を受信して電気信号に変換するＭ個の予備系受光素子と、前記現用系受光素子から出力される電気信号を増幅するＮ個の現用系増幅手段と、前記予備系受光素子から出力される電気信号を増幅するＮ個の予備系増幅手段と、この予備系増幅手段から出力されるデータを一時蓄積する予備系メモリと、この予備系メモリに蓄積されるデータの特定パターンを認識する特定パターン認識手段と、受信側カードの物理層のデータ処理手段で抽出した現用系データクロックを受信して、このデータクロックに同期する同期用ビットパターンと空データとを有するＮ個の疑似パターンを生成する擬似パターン生成手段と、前記現用系増幅手段からのデータ、前記予備系メモリからのデータ、前記擬似パターン生成手段からの擬似パターンを前記物理層のデータ処理手段へ選択的に出力する第２のスイッチ手段と、前記ポート切り替え情報に基づいて、前記Ｎ個の擬似パターンのうち切り替え元の現用系光伝送路によって伝送されていたデータと同期する擬似パターンを選択し、この擬似パターンが前記切り替え元の現用系光伝送路と接続されていた物理層のデータ処理手段に送信されるようにポート設定情報を出力する第２の制御手段と、この第２の制御手段からのポート設定情報に応じて前記第２のスイッチ手段を制御する第２のスイッチ設定手段とを備えることを特徴とする光伝送システム。

（付記１１）受信装置が、送信装置と受信装置とを接続する複数の光伝送路によって伝送されるデータと同期する複数の疑似パターンを生成する擬似パターン生成ステップと、前記受信装置が、前記複数の光伝送路と受信装置の上位層のデータ処理手段との間に設けられたスイッチ手段によって前記光伝送路を切り替える際に、切り替え先の光伝送路からのデータを受信するまでの間、前記複数の疑似パターンのうち切り替え元の光伝送路によって伝送されていたデータと同期する疑似パターンを選択する擬似パターン選択ステップと、前記受信装置が、前記選択した擬似パターンが前記切り替え元の光伝送路と接続されていた上位層のデータ処理手段に送信されるように前記スイッチ手段を制御する制御ステップとを備えることを特徴とする光伝送方法。

（付記１２）付記１１記載の光伝送方法において、前記複数の光伝送路は、複数の現用系光伝送路と複数の予備系光伝送路とから構成され、さらに、前記送信装置または前記受信装置が、前記複数の光伝送路の状態を監視する光伝送路状態監視ステップと、前記送信装置および前記受信装置が、前記光伝送路状態監視ステップで判定した光伝送路の障害状態に応じて前記送信装置および前記受信装置のスイッチ手段を制御して、前記現用系光伝送路と前記予備系光伝送路を切り替える光伝送路切替ステップとを備えることを特徴とする光伝送方法。
（付記１３）付記１１または付記１２記載の光伝送方法において、前記光伝送路状態監視ステップは、前記送信装置において行われるものであり、前記送信装置のスイッチ手段と前記複数の光伝送路との間に設けられる複数の送信用レーザの状態を監視することにより、前記複数の光伝送路の状態を監視することを特徴とする光伝送方法。

（付記１４）付記１１または付記１２記載の光伝送方法において、前記光伝送路状態監視ステップは、前記受信装置において行われるものであり、前記複数の光伝送路と前記受信装置のスイッチ手段との間に設けられる複数の受光素子での受信光強度を監視することにより、前記複数の光伝送路の状態を監視することを特徴とする光伝送方法。
（付記１５）付記１１記載の光伝送方法において、前記擬似パターン生成ステップは、前記受信装置の上位層である物理層のデータ処理手段で抽出されるデータクロックに同期する前記擬似パターンを生成することを特徴とする光伝送方法。

（付記１６）付記１１記載の光伝送方法において、さらに、前記受信装置が、前記複数の光伝送路から前記受信装置のスイッチ手段に入力されるデータから各光伝送路のデータクロックを抽出するクロック再生ステップを備え、前記擬似パターン生成ステップは、前記データクロックに同期する前記擬似パターンを生成することを特徴とする光伝送方法。
（付記１７）付記１１記載の光伝送方法において、前記疑似パターンは、同期用パターンと空データとから構成されることを特徴とする光伝送方法。

（付記１８）付記１１記載の光伝送方法において、さらに、前記受信装置が、前記切り替え先の光伝送路と前記受信装置のスイッチ手段との間に設けられるメモリに蓄積されるデータの特定パターンを認識する特定パターン認識ステップと、前記受信装置が、前記光伝送路の切り替え時に前記特定パターン認識ステップで特定パターンを認識したときに、前記切り替え先の光伝送路からのデータを受信したと認識し、前記切り替え先の光伝送路が、前記切り替え元の光伝送路と接続されていた上位層のデータ処理手段と接続されるように前記受信装置のスイッチ手段を制御する光伝送路切替ステップとを備えることを特徴とする光伝送方法。

（付記１９）付記１２記載の光伝送方法において、さらに、前記光伝送路状態監視ステップを行う前記送信装置または前記受信装置が、切り替え元の現用系光伝送路の情報と切り替え先の予備系光伝送路の情報とを含むポート切り替え情報を相手側の装置に送信する切り替え情報通知ステップと、前記光伝送路状態監視ステップを行わない前記送信装置または前記受信装置が、前記ポート切り替え情報に応じて自装置のスイッチ手段を制御して、前記現用系光伝送路と前記予備系光伝送路を切り替える光伝送路切替ステップとを備えることを特徴とする光伝送方法。

以上、上記実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施例だけに限定されるものではない。本発明の構成や詳細は、上記実施例を適宜組み合わせて用いてもよく、さらに本発明の請求の範囲内において、適宜変更することもできる。
この出願は、２００９年１２月２１日に出願された日本出願特願２００９−２８８９１０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の内容を全てここに取り込む。

本発明は、光伝送路を冗長化して信頼性を高める光伝送システムに適用することができる。

Claims (10)

1. 送信装置と、受信装置と、前記送信装置と前記受信装置との間でデータの伝送を行う複数の光伝送路とを有し、
   前記送信装置は、
   送信装置の上位層のデータ処理手段と前記複数の光伝送路との間を選択的に接続する第１のスイッチ手段と、
   この第１のスイッチ手段を制御する第１の制御手段とを備え、
   前記受信装置は、
   前記複数の光伝送路と受信装置の上位層のデータ処理手段との間を選択的に接続する第２のスイッチ手段と、
   前記複数の光伝送路によって伝送されるデータと同期する複数の疑似パターンを生成する擬似パターン生成手段と、
   前記光伝送路の切り替え時に、切り替え先の光伝送路からのデータを受信するまでの間、前記複数の疑似パターンのうち切り替え元の光伝送路によって伝送されていたデータと同期する疑似パターンを選択し、この擬似パターンが前記切り替え元の光伝送路と接続されていた上位層のデータ処理手段に送信されるように前記第２のスイッチ手段を制御する第２の制御手段とを備えることを特徴とする光伝送システム。
2. 請求項１記載の光伝送システムにおいて、
   前記複数の光伝送路は、複数の現用系光伝送路と複数の予備系光伝送路とから構成され、
   前記送信装置または前記受信装置は、前記複数の光伝送路の状態を監視する光伝送路状態監視手段を備え、
   前記第１、第２の制御手段は、前記光伝送路状態監視手段によって判定される光伝送路の障害状態に応じて前記第１、第２のスイッチ手段を制御して、前記現用系光伝送路と前記予備系光伝送路を切り替えることを特徴とする光伝送システム。
3. 請求項１記載の光伝送システムにおいて、
   前記擬似パターン生成手段は、前記受信装置の上位層である物理層のデータ処理手段で抽出されるデータクロックに同期する前記擬似パターンを生成することを特徴とする光伝送システム。
4. 請求項１記載の光伝送システムにおいて、
   さらに、前記受信装置は、前記複数の光伝送路から前記第２のスイッチ手段に入力されるデータから各光伝送路のデータクロックを抽出する複数のクロック再生手段を備え、
   前記擬似パターン生成手段は、前記データクロックに同期する前記擬似パターンを生成することを特徴とする光伝送システム。
5. 筐体に搭載された複数のカードと、
   複数のカード間でデータの伝送を行う光伝送路とを有し、
   前記光伝送路は、Ｎ系統の現用系光伝送路とＭ系統の予備系光伝送路とからなるＮ：Ｍ冗長構成であり、
   送信側カードは、
   上位層からのデータを受信して一時的に蓄積するメモリと、
   このメモリからのデータを受信して出力先を切り替える第１のスイッチ手段と、
   この第１のスイッチ手段からの電気信号を光信号に変換して前記現用系光伝送路へ送出するＮ個の現用系レーザ素子と、
   前記第１のスイッチ手段からの電気信号を光信号に変換して前記予備系光伝送路へ送出するＭ個の予備系レーザ素子と、
   前記現用系レーザ素子および前記予備系レーザ素子の状態を監視するレーザ状態監視手段と、
   このレーザ状態監視手段から通知されるレーザ状態に応じて前記現用系光伝送路および前記予備系光伝送路を選択し、選択結果を示すポート設定情報を出力する第１の制御手段と、
   この第１の制御手段からのポート設定情報に応じて前記第１のスイッチ手段を制御する第１のスイッチ設定手段と、
   前記第１制御手段の選択結果に応じて、切り替え元の現用系光伝送路の情報と切り替え先の予備系光伝送路の情報とを含むポート切り替え情報を受信側カードへ送信する切り替え情報通知手段とを備え、
   受信側カードは、
   前記現用系光伝送路からの光信号を受信して電気信号に変換するＮ個の現用系受光素子と、
   前記予備系光伝送路からの光信号を受信して電気信号に変換するＭ個の予備系受光素子と、
   前記現用系受光素子から出力される電気信号を増幅するＮ個の現用系増幅手段と、
   前記予備系受光素子から出力される電気信号を増幅するＮ個の予備系増幅手段と、
   この予備系増幅手段から出力されるデータを一時蓄積する予備系メモリと、
   この予備系メモリに蓄積されるデータの特定パターンを認識する特定パターン認識手段と、
   受信側カードの物理層のデータ処理手段で抽出した現用系データクロックを受信して、このデータクロックに同期する同期用ビットパターンと空データとを有するＮ個の疑似パターンを生成する擬似パターン生成手段と、
   前記現用系増幅手段からのデータ、前記予備系メモリからのデータ、前記擬似パターン生成手段からの擬似パターンを前記物理層のデータ処理手段へ選択的に出力する第２のスイッチ手段と、
   前記ポート切り替え情報に基づいて、前記Ｎ個の擬似パターンのうち切り替え元の現用系光伝送路によって伝送されていたデータと同期する擬似パターンを選択し、この擬似パターンが前記切り替え元の現用系光伝送路と接続されていた物理層のデータ処理手段に送信されるようにポート設定情報を出力する第２の制御手段と、
   この第２の制御手段からのポート設定情報に応じて前記第２のスイッチ手段を制御する第２のスイッチ設定手段とを備えることを特徴とする光伝送システム。
6. 受信装置が、送信装置と受信装置とを接続する複数の光伝送路によって伝送されるデータと同期する複数の疑似パターンを生成する擬似パターン生成ステップと、
   前記受信装置が、前記複数の光伝送路と受信装置の上位層のデータ処理手段との間に設けられたスイッチ手段によって前記光伝送路を切り替える際に、切り替え先の光伝送路からのデータを受信するまでの間、前記複数の疑似パターンのうち切り替え元の光伝送路によって伝送されていたデータと同期する疑似パターンを選択する擬似パターン選択ステップと、
   前記受信装置が、前記選択した擬似パターンが前記切り替え元の光伝送路と接続されていた上位層のデータ処理手段に送信されるように前記スイッチ手段を制御する制御ステップとを備えることを特徴とする光伝送方法。
7. 請求項６記載の光伝送方法において、
   前記複数の光伝送路は、複数の現用系光伝送路と複数の予備系光伝送路とから構成され、
   さらに、前記送信装置または前記受信装置が、前記複数の光伝送路の状態を監視する光伝送路状態監視ステップと、
   前記送信装置および前記受信装置が、前記光伝送路状態監視ステップで判定した光伝送路の障害状態に応じて前記送信装置および前記受信装置のスイッチ手段を制御して、前記現用系光伝送路と前記予備系光伝送路を切り替える光伝送路切替ステップとを備えることを特徴とする光伝送方法。
8. 請求項６記載の光伝送方法において、
   前記擬似パターン生成ステップは、前記受信装置の上位層である物理層のデータ処理手段で抽出されるデータクロックに同期する前記擬似パターンを生成することを特徴とする光伝送方法。
9. 請求項６記載の光伝送方法において、
   さらに、前記受信装置が、前記複数の光伝送路から前記受信装置のスイッチ手段に入力されるデータから各光伝送路のデータクロックを抽出するクロック再生ステップを備え、
   前記擬似パターン生成ステップは、前記データクロックに同期する前記擬似パターンを生成することを特徴とする光伝送方法。
10. 請求項６記載の光伝送方法において、
    さらに、前記受信装置が、前記切り替え先の光伝送路と前記受信装置のスイッチ手段との間に設けられるメモリに蓄積されるデータの特定パターンを認識する特定パターン認識ステップと、
    前記受信装置が、前記光伝送路の切り替え時に前記特定パターン認識ステップで特定パターンを認識したときに、前記切り替え先の光伝送路からのデータを受信したと認識し、前記切り替え先の光伝送路が、前記切り替え元の光伝送路と接続されていた上位層のデータ処理手段と接続されるように前記受信装置のスイッチ手段を制御する光伝送路切替ステップとを備えることを特徴とする光伝送方法。

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