JP5450274B2 - 光経路制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長多重伝送システムにおける光経路制御方法に関するものであり、より詳細には、光経路の開通・廃止、経路変更あるいは光波長の変更等の光経路の制御を行う際に、予備系を利用することにより、他の開通済みの光経路に対して影響を与えずに制御を行う光経路制御方法に関するものである。

再構成可能な光分岐・挿入多重（ＲＯＡＤＭ：Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍａｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）システムを始めとした波長多重（ＷＤＭ）伝送技術をベースとした光ネットワークにおいて、光経路の開通・廃止、切り替えに関わる制御の遠隔自動化は運用コスト削減、ネットワーク信頼性の向上に寄与する重要な技術である。

以前は、ＷＤＭされた光信号を波長ごとに合波、分波する手段としてアレイ導波路格子（ＡＷＧ）、薄膜フィルタなどによる波長合分波フィルタが用いられていたが、波長ごとに対応づけられるポートが固定的となるため、波長管理の柔軟性に乏しく、光経路の開通・廃止や経路変更、波長変更の際には対象ノードの設置場所における現地作業が必要など、伝送容量の増大、管理する波長数の増大に伴って、運用コストも増大する要因となっていた。

そこで、ＷＤＭされて入力される光信号を波長ごとに切り替え、任意のポートに１波長あるいは複数波長を多重した状態で出力することが可能な、波長選択光スイッチ（ＷＳＳ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ）が開発され、動的な波長選択、切り替えが可能となり、これを動的な波長合分波機能部（光合波スイッチ機能部あるいは光分波スイッチ機能部）として使用することにより、光送受信器の波長を自由に設定することが可能な、いわゆるカラーレス機能を実現することが可能となっている。

特開２０１０−８１３７４号公報

Y. Ishii, et.al, "MEMS-based 1x43 Wavelength-Selective Switch with Flat Passband",35th European Conference on Optical communication proceeding", PD1-9, September, 2009

しかしながら、これまでに実用化されたＷＳＳはいずれも１入力９出力（もしくは９入力１出力）程度の規模にとどまり、ＷＤＭシステムで扱われる光信号の波長数が８０波を超える現在のシステムにおいては、ポート数が圧倒的に不足している状態である。

他方、多数の光信号を交換する機能デバイスとして開発されているものに微小機械加工技術（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を応用し、３次元（３Ｄ）の可動軸を持つマイクロミラーを多数集積したデバイスによってポート選択を行う３Ｄ−ＭＥＭＳスイッチがある。しかし、光経路の開通・廃止や経路変更動作時に、他の開通済みの光経路にクロストークを発生させてしまうという課題がある。すなわち、他の光経路に影響を与えず切り替えを行うヒットレス動作を行うことができないという課題がある。同様に、２０ポート以上の大規模なＷＳＳが報告されているが（非特許文献１）、ヒットレス動作を実現したデバイスはいまだ報告されていない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、波長多重された光信号を伝送する光ネットワークにおいて、光経路を開通・廃止、経路変更あるいは光波長の変更する等の光経路制御を行う際に、他の開通済みの光経路に対して影響を与えずに制御を行う光経路制御方法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、波長多重された光信号を伝送する光ネットワークを構成し、波長単位で光信号の分岐及び挿入を行う光合分波スイッチ機能部を備えた光ノードにおける光経路制御方法であって、前記光ネットワークにおいて、波長単位で設定される光経路のそれぞれに対して現用系と１以上の予備系が備えられており、光経路の開通、廃止、及び、変更を含む光経路の制御を行う際に、制御対象の光経路以外の光経路で既に開通済みの光経路の全て、又はその一部を予備系に切り替えて運用し、前記制御対象の光経路に対する制御を行った後に、前記予備系に切り替えた光経路を現用系に復帰させるか、又は前記予備系を新たな現用系として運用することを特徴とする光経路制御方法として構成される。

前記光ノードとして、波長多重された光信号を一方の方路から受信し、波長ごとに転送、分岐、又は挿入を選択し、転送する光信号を他方の方路に送出する２ｄｅｇｒｅｅ−ＲＯＡＤＭノードや、波長多重された光信号を３以上の複数の方路から受信し、方路ごとかつ波長ごとに交換、分岐、又は挿入を選択し、交換する光信号を他の３以上の複数の方路のいずれかへ伝送する波長クロスコネクトノードを使用することができる。

また、前記光ノードにおいて、分岐又は挿入に係る光信号の送受信を行う光送受信機能部として、複数の光送受信器と、固定もしくは任意の複数波長を多重する光合分波器とを用いることができる。

また、前記光ノードにおいて、収容されたクライアント信号に対応させる光送受信機能部を選択するためのポート選択機能部として、ＩＰルータ装置、ＯＤＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）クロスコネクト装置、もしくは光マトリクススイッチを使用することができる。

前記光ネットワークにおいて、現用系と予備系の配置関係を、１＋１もしくはＭ：Ｎ（Ｍ，Ｎは１以上の自然数）としてよい。また、前記光ノードにおいて、開通済みの光経路を予備系に切り替える、もしくは、予備系に切り替えた光経路を現用系に切り戻す際に、提供中のサービスおよびアプリケーションがクライアント側で中断されないように、切り替え及び切り戻しを無瞬断で行うようにしてもよい。

本発明によれば、光経路を開通・廃止あるいは光波長の変更を行う等の光経路制御を行う際に、制御対象経路以外のすべてあるいはその一部の光信号を予備系に切り替え、制御対象光経路に対する制御動作を行った後に予備系の光信号を現用に復帰する制御を行うこととしたので、ヒットレス動作が不可能である光スイッチ（３Ｄ−ＭＥＭＳスイッチあるいはＷＳＳなど）を用いた光合分波スイッチ機能部を採用した場合においても、他の開通済みの光経路に影響を及ぼすことなく、光経路の制御が可能となる。

同様に、開通済みの光経路に対するＯＳＮＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の要求が厳しく、いわゆるヒットレス動作が可能である光スイッチデバイスによる光合分波スイッチ機能部を用いても、クロストーク制限が厳しく光経路の開通・廃止、もしくは経路の変更、波長の変更が難しい場合にも、本発明の光制御方法を適用することにより、光経路の開通・廃止、経路変更あるいは光波長の変更等の光経路の制御を、他の開通済みの光経路に影響を及ぼすことなく実施することが可能である。

実施例１における光ネットワークの構成例を示す図である。 図１に示す光ネットワークを構成する光ノード１００の構成例を示す図である。 ノード制御機能部１８０の接続構成を示す図である。 実施例１に係る光経路制御方法を説明するための図である。 実施例１に係る光経路制御方法を説明するための図である。 実施例１に係る光経路制御方法を説明するための図である。 予備光経路の例を示す図である。 光経路制御手順を示すフローチャートである。 実施例２における光ネットワークの構成例を示す図である。 実施例２における光ノード２００の主要機能構成を示す図である。 実施例３における光ノード２００の主要機能構成を示す図である。 実施例４における光ノード２００の主要機能構成を示す図である。 実施例４において、光合分波スイッチ機能部としてマトリクススイッチとＡＷＧを用いた例を示す図である。 実施例５における光合分波機能部分を示す図である。 実施例６におけるポート選択機能部を説明するための図である。 実施例７におけるポート選択機能部を説明するための図である。 実施例８におけるポート選択機能部を説明するための図である。 光ネットワークの構成例を示す図である。 光ネットワークの構成例を示す図である。 光ネットワークの構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
図１に、実施例１における光ネットワークの構成例を示す。図１に示すように、本実施例における光ネットワークは、複数の光ノード（図１の場合、８個の光ノード）が、光ファイバによって接続され、リング状のネットワークを構成したものである。なお、それぞれの光ノード間は平均して数十ｋｍ程度の光ファイバによって接続されている。また、本実施例では、伝送される光信号は、１０Ｇｂ／ｓでＲＺ強度変調信号である。また、伝送波長帯はＣ帯（１５３０〜１５６５ｎｍ）、波長間隔は１００ＧＨｚ間隔、波長数は４０波長である。もちろん、これらは一例であり、本発明はこのような伝送方式に限定されるわけではない。

図１の示す光ネットワークを構成する各光ノードは、２つの方向の伝送路（２方路；通常、Ｅａｓt，Ｗｅｓｔと表現される）を接続する２−ｄｅｇｒｅｅ ＲＯＡＤＭノードである。図２Ａに、図１に示す光ネットワークを構成する各光ノードである光ノード１００の構成例を示す。

図２Ａに示すように、本実施例に係る光ノード１００は、ＷＤＭ信号の波長ごとに次ノードへ転送、クライアント側へ分岐、クライアント側から挿入を選択する方路選択機能部１１０と、分岐を行うための光分波スイッチ機能部１２０と、挿入を行うための光合波スイッチ機能部１３０と、分岐、挿入される光信号の受信、送信を行う光送受信機能部１４０と、ノード毎に扱う（分岐、挿入される）波長数に応じて設置される光送受信機能１４０のいずれを使用、接続するかを選択するためのポート選択機能部１５０と、隣接ノードに送信する、又は、隣接ノードから受信したＷＤＭ信号を増幅する光増幅器１６０を備える。

ここで、光合波スイッチ機能部１３０は、１つ以上の入力ポートのそれぞれに１つの任意の波長の光信号が入力され、１つ以上の出力ポートへそれぞれ波長多重して出力する機能を有し、光分波スイッチ機能部１２０は、１つ以上の入力ポートのそれぞれに波長多重された光信号が入力され、１つ以上の出力ポートのそれぞれに１つの任意の波長の光信号が出力される機能を有する。また、光送受信機能部１４０は、光合波スイッチ機能部１３０の入力ポートと光分波スイッチ機能部１２０の出力ポートに接続される。なお、光合波スイッチ機能部と光分波スイッチ機能部とを総称して光合分波スイッチ機能部と呼ぶことができる。ポート選択機能部１５０は、収容されたクライアント信号に対応させる光送受信機能部１４０を選択する機能を有する。
また、光ノード１００には、ポート選択機能部１５０に加えて、クライアント信号を収容し、伝送される光信号を適切なフォーマットへ変換するクライアントインタフェース１７０が搭載され、さまざまなサービス、アプリケーションが接続可能となる。更に、光ノード１００には、ノード制御機能部１８０が備えられる。図２Ｂに示すように、ノード制御機能部１８０により、各機能部に対する制御が行われる。

図２Ａに示す光ノード１００からなる図１の光ネットワークにおいては、設定される光経路は１＋１プロテクション方式により経路が保護され、障害や工事発生時に現用から予備系へと切り替えて運用する。また、後述するように、当該プロテクション方式を用いた予備系への切り替えは、本実施例における光経路制御に用いられる。現用、予備の切り替えは上記のポート選択機能部１５０によって行うこととする。

本実施例では、光分波スイッチ機能部１２０および光合波スイッチ機能部１３０として、１ｘ４０（および４０ｘ１）ＷＳＳを使用している。ただし、本ＷＳＳはデバイスの構造上、ヒットレス動作が備わっていないものであり、従来の制御方法を用いた場合、光経路の開通・廃止および波長変更時には他の開通済み光経路に光信号と同程度のクロストークを発生させてしまうものである。ここで、図２Ａではそれぞれのスイッチ機能を簡略化して図示したため、上記ＷＳＳを用いた場合の実際のポート数（４０ポート）とは異なって表現されている。簡略化した点は他の実施例でも同様である。

以下、実施例１における光経路の開通・廃止および経路変更、波長変更に係る光経路制御の手順について、光ノード１００内の波長設定状態を示した図３〜図５を参照して説明する。

図３Ａに示す通り、Ｅａｓｔ側に開通済みの光経路として波長λ_１、λ_２、λ_３、λ_４が設定され、Ｗｅｓt側に開通済みの光経路として波長λ_６が設定されている。なおλ_ｘとは、本実施例の４０波長のうち任意の波長を表し、添え字である数値が必ずしもＩＴＵグリッド上の特定の波長やその順番を示すものではない。ここで開通済みの光経路とは、図３Ａに示す光ノード内で、Ｅａｓｔ、Ｗｅｓt各方路から伝送されてきたＷＤＭ信号を光送受信機能部１４０へ分岐、挿入している光経路のことを指す。なお、図３Ａ〜３Ｃには図示されていないが、それぞれの経路は１＋１プロテクションに対応する予備経路が設定されており、具体的にはＥａｓt側設定の光経路はＷｅｓt側に、Ｗｅｓt側設定経路はＥａｓt側にそれぞれ予備系がある。予備系の一例として、図４には、ノード５からノード３への光経路Ａの予備系である予備光経路Ｂが示されている。

まず、波長変更の例として、λ_３の波長をλ_５へ変更する場合の手順を図３Ａを参照して説明する。光合分波スイッチ機能部分（１２０、１３０）で使用しているＷＳＳにヒットレス動作がないために、本発明に係る光経路制御方法を用いない場合、すでに開通済みのλ_１、λ_２、λ_４の光経路は、λ_３が波長を変更する際に光信号と同程度のレベルのクロストークの影響を受けてしまう
そこで、本実施例においては、図５のフローチャートに沿った手順で、以下のように制御を行う。

ステップ１）まず、変更対象の光経路の変更により、クロストークの影響を受けてしまう開通済みの光経路を予備系に切り替える。すなわち、本実施例では、図３Ｂに示すとおり、λ_１、λ_２、λ_４の光経路を予備系に切り替える。

ステップ２）変更対象の光経路の波長を、目的の波長に変更する。すなわち、本実施例では、図３Ｂに示すとおり、λ_３をλ_５に変更する。

ステップ３）ステップ１で予備系に切り替えた光経路を現用系に戻す。すなわち、本実施例では、図３Ｃに示すとおり、図３Ｂで予備系に切り替えたλ_１、λ_２、λ_４を現用系に復帰させる。

上記の手順では、開通済みの光経路を予備系に切り替えるので、変更対象の光経路の波長変更を行っても、開通済みの光経路への影響を避けることが可能である。

図５の手順のステップ２において、波長の変更の代わりに、新たに光経路を開通することとしてもよい。これは、例えば、図３Ｃの状態から新たにλ_７の光経路をＥａｓｔ側に開通する場合に相当し、その手順を以下で説明する。

本発明に係る制御方法を用いない場合、開通済みのλ_１、λ_２、λ_４、λ_５の光経路はλ_７開通の際に光合分波スイッチ機能部分でクロストークの影響を受ける。そこで、上記の例と同様にして、開通済みのλ_１、λ_２、λ_４、λ_５の光経路を予備系に切り替えた後、λ_７を開通し、予備系へ切り替えた光経路を現用系に復帰させる。この手順により、既設経路への影響を避けることが可能である。またこの際、１＋１プロテクションに対応する予備経路は上記手順完了後に開通動作を行うことにより、既設経路への影響を避けることが可能である。

なお、予備経路における開通動作を行う際には、本実施例においては既設のλ_６に対する影響を考慮し、必要に応じてλ_６の経路を予備系に切り替えて行う必要がある。ただし、開通、波長変更等の制御の対象以外の開通済みの光経路を予備系に切り替える際に、制御対象以外の全ての開通済みの光経路を予備系に切り替えることは必ずしも必要でない場合がある。例えば、ポートの位置等により、クロストークの影響を受けない開通済みの光経路に関しては、予備系に切り替える必要はない。

また、上記手順のように、光経路の開通や波長変更の動作を行う前に他の波長の光経路を予備系へ切り替え、予備系へ切り替えた光経路を現用系へ復帰するという制御以外の制御方法を採用することも可能である。例えば、本実施例においてλ_７の光経路を開通する際に、あらかじめ予備系においてλ_７の開通動作を行い、開通済みのλ_１、λ_２、λ_４、λ_５の光経路を現用系から予備系に切り替えた後に、これらを新たに現用系として使用することとし、かつ旧現用系を新たな予備系として使用することとして、最後に新予備系におけるλ_７開通動作を行うことも可能である。

（実施例２）
次に、実施例２について説明する。図６に、実施例２における光ネットワークの構成例を示す。図６に示すように、本実施例における光ネットワークは、２−ｄｅｇｒｅｅ ＲＯＡＤＭノードが７ノード分配置されたリングネットワークＲ１と、５ノード分配置されたリングネットワークＲ２と、これらを接続するクロスコネクトノード２００を備えた複数リング接続ネットワークである。なお、それぞれのノード間は平均して数十ｋｍ程度の光ファイバによって接続される。また、本実施例では、伝送される光信号は、４０Ｇｂ／ｓであり、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号である。また、伝送波長帯はＬ帯（１５７０〜１６１０ｎｍ）、波長間隔は１００ＧＨｚ間隔、波長数は４０波長である。もちろん、これらは一例であり、本発明はこのような伝送方式に限定されるわけではない。

クロスコネクトノード２００（光ノード２００）は、４方路（実施例１にならい、Ｅａｓt，Ｗｅｓt，Ｎｏｒｔｈ，Ｓｏｕｔｈと表現する）を接続する光ノードであり、一般的には複数方路を接続するためＭｕｌｔｉ−ｄｅｇｒｅｅ ＲＯＡＤＭノードと呼ばれ、２−ｄｅｇｒｅｅ ＲＯＡＤＭノードの機能に加え、複数の方路同士のＷＤＭ信号を交換、分岐、挿入する機能を持つ。

図７に、光ノード２００の主要機能構成を示す。図７に示す通り、方路選択機能部２１０とともに、方路ごとに光合分波スイッチ機能部２２０、２３０を備える。また、図示を省略するが、これらに加えて実施例１と同様のポート選択機能部２５０、クライアントインタフェース２７０、光送受信機能部２４０も搭載される。

図６、図７に示す光ノード２００を有する光ネットワークにおいては、設定される光経路は１＋１プロテクション方式により経路が保護され、障害や工事発生時に現用から予備系へと切り替えて運用する。また、後述するように、当該プロテクション方式を用いた予備系への切り替えは、本実施例における光経路制御に用いられる。現用、予備の切り替えは上記のポート選択機能部２５０によって行うこととする。
また、本実施例では、光分波および合波スイッチ機能部２２０、２３０として、１ｘ４０（および４０ｘ１）ＷＳＳを使用している。実施例１と同様に、本スイッチはデバイスの構造上、ヒットレス動作が備わっていないものであり、本発明を適用しなければ、光経路の開通・廃止および波長変更時には他の開通済み光経路に光信号と同程度のクロストークを発生させてしまう。

本実施例における光経路の開通・廃止および波長変更等の制御方法は、以下で説明するように、実施例１と同様である。

実施例１と同様に、例えば、Ｅａｓｔ側に開通済みの光経路として波長λ_１、λ_２、λ_３、λ_４が設定され、残るＷｅｓt，Ｎｏｒｔｈ，Ｓｏｕｔｈ側にもそれぞれ開通済みの光経路が存在するものとする。また、それぞれの経路は１＋１プロテクションに対応する予備経路が設定されており、それぞれ自方路以外の経路を通過する予備系が存在する。

このような状態で、λ_３の波長をλ_５へ変更する場合、下記のとおり、図５に示した手順で制御が行われる。

ステップ１）まず、λ_１、λ_２、λ_４の経路を予備系に切り替える。

ステップ２）λ_３をλ_５に変更する。

ステップ３）ステップ１で予備系に切り替えたλ_１、λ_２、λ_４を現用系に復帰させる。

実施例１と同様に、上記手順で波長変更を行うことにより既設経路への影響を避けることが可能となる。

次に、新たにλ_７の光経路をＥａｓｔ側に開通する場合、本発明に係る制御方法を用いない場合、開通済みのλ_１、λ_２、λ_４、λ_５の光経路はλ_７開通の際に光合分波スイッチ機能部分でクロストークの影響を受ける。そこで、本実施例では、開通済みのλ_１、λ_２、λ_４、λ_５の光経路を予備系に切り替えた後、λ_７を開通し、予備系へ切り替えた光経路を現用系に復帰させる手順により、既設経路への影響を避けることが可能となる。またこの際、１＋１プロテクションに対応する予備経路は上記手順完了後に開通動作を行うことにより、既設経路への影響を避けることが可能となる。

更に、制御の一例として、本実施例においてλ_４の光経路の予備系をＷｅｓｔ側に設定していることとし、ネットワークのトラフィック状況の変遷に伴って、現用系をＮｏｒｔｈ側へ変更する場合を説明する。この場合も上記手順と同様に、Ｎｏｒｔｈ側で経路変更動作の際に影響を受けることになる、他の開通済みの光経路をまず予備系へと切り替えた後、λ_４をＮｏｒｔｈ側に開通させ、Ｅａｓt側のλ_４を廃止し、予備系へ切り替えた光経路を現用へ復帰させる。この手順により、既設経路への影響を避けることが可能となる。

また、光経路の制御手順や信号品質の要求条件等により、Ｅａｓｔ側のλ_４の廃止動作を行う際にもＥａｓt側で開通済みの光経路に影響が及ぶ場合には、同様にそれらの経路も予備系へ切り替えて廃止動作を行うことにより、既設経路への影響を避けることが可能となる。

また、本実施例において、サービスの要求条件により上記開通および切り替え動作のいずれの操作においても、クライアント端末において信号が断絶することが許可されない場合、ポート選択機能部２５０として無瞬断で動作する機能を搭載した装置を使用して、無瞬断での切り替え、及び復帰（切り戻し）を行えばよい。また、他の実施例でも無瞬断で切り替えを行うよう構成することが可能である。
（実施例３）
次に、実施例３を説明する。実施例３の光ネットワーク構成は実施例２と同じであり、図６に示したとおりであるが、制御対象となる光ノード２００の構成が実施例２における構成と異なる部分がある。

実施例３では、光ノード２００における光分波スイッチ機能部２２０と光合波スイッチ機能部２３０のそれぞれが４つの方路を一括で処理する構成を備えている。すなわち、本実施例では、図８に示すとおり、光合波スイッチ機能部２３０は、４０ｘ１ＷＳＳ２３１と１ｘ４０ＷＳＳ２３２とを従属に接続した構成を有し、光分波スイッチ機能部２２０は、４（方路）×１光カップラ２２１と１ｘ４０ＷＳＳ２２２とを従属に接続した構成を有する。

ただし、本実施例でも、ＷＳＳはデバイスの構造上、ヒットレス動作が備わっていないものであり、本発明に係る制御方法を用いなければ、光経路の開通・廃止および波長変更時には他の開通済み光経路に光信号と同程度のクロストークを発生させてしまうものである。

本実施例における光経路の開通・廃止および波長変更等の制御方法は、以下で説明するように、実施例２（つまり、実施例１）と同様である。

実施例２と同様に、例えば、Ｅａｓｔ側に開通済みの光経路として波長λ_１、λ_２、λ_３、λ_４が設定され、残るＷｅｓt，Ｎｏｒｔｈ，Ｓｏｕｔｈ側にもそれぞれ開通済みの光経路が存在するものとする。ただし、本実施例における光ノード２００は光合分波スイッチ機能部２２０、２３０で扱える波長数が、ＷＤＭ波長数と同じであるため、４方路合計の開通済み光経路の数は４０以下となる。本実施例においてはそれぞれの経路に対し１：１プロテクションに対応する予備経路を設定し、それぞれ自方路以外の経路を通過する予備系が存在する。

このような状態で、λ_３の波長をλ_５へ変更する場合、下記のとおり、図５に示した手順で制御が行われる。

ステップ１）まず、λ_１、λ_２、λ_４の経路を予備系に切り替える。

ステップ２）λ_３をλ_５に変更する。

ステップ３）ステップ１で予備系に切り替えたλ_１、λ_２、λ_４を現用系に復帰させる。

実施例１、２と同様に、上記手順で波長変更を行うことにより既設経路への影響を避けることが可能となる。

次に、新たにλ_７の光経路をＥａｓｔ側に開通する場合、本発明に係る制御方法を用いない場合、開通済みのλ_１、λ_２、λ_４、λ_５の光経路はλ_７開通の際に光合分波スイッチ機能部分でクロストークの影響を受ける。そこで、本実施例では、開通済みのλ_１、λ_２、λ_４、λ_５の光経路を予備系に切り替えた後、λ_７を開通し、予備系へ切り替えた光経路を現用系に復帰させる手順により、既設経路への影響を避けることが可能となる。

更に、制御の一例として、本実施例においてλ_４の光経路の予備系をＮｏｒｔｈ側に設定していることとし、ネットワークのトラフィック状況の変遷に伴って、現用系をＳｏｕｔｈ側へ変更する場合を説明する。この場合も上記手順と同様に、Ｓｏｕｔｈ側で経路変更動作の際に影響を受けることになる、他の開通済みの光経路をまず予備系へと切り替えた後、λ_４をＳｏｕｔｈ側に開通させ、Ｅａｓt側のλ_４を廃止し、予備系へ切り替えた光経路を現用へ復帰させる。この手順により、既設経路への影響を避けることが可能となる。

このように経路の切り替え方向はもちろん、開通する光経路の波長、変更する波長の種類によらず、本発明に係る光経路制御方法を効果的に適用することが可能である。

なお、本実施例の光分波スイッチ機能部２２０は光カップラ２２１とＷＳＳ２２２の組み合わせで構成したが、光合波スイッチ機能部２３０と同様に、２つのＷＳＳの組み合わせで構成してもよく、その場合でも、本発明に係る光経路制御方法を上記と同様に適用できる。あるいは、光分波、光合波スイッチ機能部ともに3つ以上のＷＳＳを組み合わせることにより、任意の整数（Ｎ）の入力ポートと任意の整数（Ｍ）の出力ポートとを備えたＮｘＭ ＷＳＳを用いて構成してもよい（特許文献１参照）。また、近年の光デバイス開発の進展を鑑みて、ＮｘＭ ＷＳＳが１つの光デバイスで構成される場合も考えられ、その場合には光分波、光合波スイッチ機能部は１つの光デバイスによって実現することが可能である。

更に、本実施例においてプロテクション方式を１：１からＭ：１（Ｍは１以上の自然数）に変更し、Ｍ：１プロテクションに対応する予備経路を設定し、同様の光経路制御を行うことも可能である。複数の経路が予備経路を供用するようにパス配置、及び収容設計を行うことにより、上記１：１の場合と同様に既設経路への影響を避けて光経路制御を行うことが可能である。更にプロテクション方式をＭ：Ｎ（Ｎは１以上の自然数）とした場合でも、同様の制御が可能である。

（実施例４）
次に、実施例４を説明する。実施例４の光ネットワーク構成は実施例２と同じであり、図６に示したとおりであるが、制御対象となる光ノード２００の構成が実施例２における構成と異なる部分がある。

すなわち、本実施例では、図９Ａに示すように、光ノード２００における方路選択機能部２１０および光合分波スイッチ機能部２２０、２３０が１台の３Ｄ−ＭＥＭＳスイッチで構成されている。

本実施例における３Ｄ−ＭＥＭＳスイッチは、４方路ごと４０波長のＷＤＭ信号を交換する機能を備えた３２０入力３２０出力のマトリクススイッチである。ただし当該スイッチはデバイスの構造上、ヒットレス動作が備わっていないものであり、本発明に係る光制御方法を用いなければ、光経路の開通・廃止および波長変更時には他の開通済み光経路に光信号と同程度のクロストークを発生させてしまうものである。

本実施例における光経路の開通・廃止および波長変更等の制御方法は、以下で説明するように、実施例２（つまり、実施例１）と同様である。

実施例２と同様に、例えば、Ｅａｓｔ側に開通済みの光経路として波長λ_１、λ_２、λ_３、λ_４が設定され、残るＷｅｓt，Ｎｏｒｔｈ，Ｓｏｕｔｈ側にもそれぞれ開通済みの光経路が存在するものとする。それぞれの経路は１＋１プロテクションに対応する予備経路が設定されており、それぞれ自方路以外の経路を通過する予備系が存在する。

このような状態で、λ_３の波長をλ_５へ変更する場合、下記のとおり、図５に示した手順で制御が行われる。

ステップ１）まず、λ_１、λ_２、λ_４の経路を予備系に切り替える。

ステップ２）λ_３をλ_５に変更する。

ステップ３）ステップ１で予備系に切り替えたλ_１、λ_２、λ_４を現用系に復帰させる。

実施例１、２等と同様に、上記手順で波長変更を行うことにより既設経路への影響を避けることが可能となる。

次に、新たにλ_７の光経路をＥａｓｔ側に開通する場合において、本発明に係る制御方法を用いない場合、開通済みのλ_１、λ_２、λ_４、λ_５の光経路はλ_７開通の際に光合分波スイッチ機能部分でクロストークの影響を受ける。そこで、本実施例では、開通済みのλ_１、λ_２、λ_４、λ_５の光経路を予備系に切り替えた後、λ_７を開通し、予備系へ切り替えた光経路を現用系に復帰させる手順により、既設経路への影響を避けることが可能となる。またこの際、１＋１プロテクションに対応する予備経路は上記手順完了後に開通動作を行うことにより、既設経路への影響を避けることが可能となる。

更に、制御の一例として、本実施例においてλ_４の光経路の予備系をＷｅｓｔ側に設定していることとし、ネットワークのトラフィック状況の変遷に伴って、現用系をＮｏｒｔｈ側へ変更する場合を説明する。この場合も上記手順と同様に、Ｎｏｒｔｈ側で経路変更動作の際に影響を受けることになる、他の開通済みの光経路をまず予備系へと切り替えた後、λ_４をＮｏｒｔｈ側に開通させ、Ｅａｓt側のλ_４を廃止し、予備系へ切り替えた光経路を現用へ復帰させる。この手順により、既設経路への影響を避けることが可能となる。

本実施例に示すように、３Ｄ−ＭＥＭＳスイッチは一般的に多数の入出力ポートを交換するクロスコネクトスイッチであるため、方路選択および光合分波スイッチ機能を１台のデバイスで実現することが可能である。

一方、例えば石英系平面光波回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）技術を用いた導波路型のマトリクススイッチなどは比較的規模が小さいが、図７に示すような実施例２の光ノード構成において、方路ごとに扱う波長数が４０程度である場合には、図９Ｂに示すように、上記マトリクススイッチとＡＷＧからなる構成の光合分波スイッチ機能部２２０、２３０を適用することが可能である。

この場合、上記のように、比較的規模の小さいスイッチにはヒットレス動作が備わっていることが一般的ではあるが、クロストーク条件が厳しく、光経路の開通・廃止、経路変更、波長変更動作時に発生するクロストークが開通済みの光経路に影響を与えてしまう場合などには、本発明に係る光経路制御方法を適用することにより、その影響を回避することが可能である。また、扱う波長数が８０を超える場合には３Ｄ−ＭＥＭＳスイッチを適用する場合もあるが、その場合にはヒットレス機能がないことが一般的であるため、やはり本発明の光経路制御方法を適用することによって、その影響を回避することが可能となる。

（実施例５）
次に、実施例５を説明する。実施例５の光ネットワーク構成は実施例１又は２と同じであり、図１、６に示したとおりである。ただし、制御対象となる光ノード（１００又は２００）の構成において、実施例１、２における構成と異なる部分がある。
すなわち、本実施例では、光ノード（１００又は２００）において、光送受信機能部（１４０又は２４０）が複数の波長を扱う、つまりＷＤＭ機能を持つ構成を有する。具体的には、図１０に示すように、複数の光送受信機能部がＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｇ）などの光合分波フィルタによって波長多重分離接続（ＷＤＭ接続）されることにより、複数波長を光合分波スイッチ機能部の１つのポートに入出力する。

本実施例では、図１０に示す構成の光送受信機能部を実施例１又は実施例２の送受信機能部として用いることにより、光経路の制御を行う。また、本実施例では、光送受信機能部（１４０又は２４０）におけるＷＤＭ波長数は１０とし、光合分波スイッチ機能部で使用するＷＳＳを１ｘ９ＷＳＳとしている。

本実施例で使用するＷＳＳはヒットレス機能を搭載しているが、適用するネットワーク規模が大きく、最大伝送距離が長いためにＯＳＮＲ要求が厳しくかつ同時に複数の波長を切り替える要請があるため、ＷＳＳのヒットレス性能がダイナミッククロストーク（ＷＳＳの波長、ポート選択時に発生する開通済みポートへのクロストーク）のシステム要求レベルに達していない状況である。そこで、以下のとおり、本実施例でも本発明の光経路制御方法を適用して、この問題を解決している。

本実施例における光経路の開通・廃止および波長変更等の制御方法は、実施例１、２と同様でよい。

すなわち、実施例１と同様の光ノード１００に対して、図１０に示す構成を適用した光ノード１００において、実施例１と同様の光経路制御を行うことにより、開通済みの他の光経路に影響を与えることなく光経路制御を行うことが可能である。

同様に、実施例２と同様の光ノード２００に対して、図１０に示す構成を適用した光ノード２００において、実施例２と同様の光経路制御を行うことにより、開通済みの他の光経路に影響を与えることなく光経路制御を行うことが可能である。

図１０に示す構成のような光送受信機能部を適用することによって、比較的小規模のＷＳＳを光合分波スイッチ機能部として用いて、例えば５０ＧＨｚ間隔、９６波のＷＤＭシステムに適用しても、方路ごとのすべてのＷＤＭ信号を波長ごとに扱うことが可能となる。ただし、図１０に示すように８〜１０波程度の固定された波長群にグループされるために、カラーレス機能として運用する自由度の一部が制限される。

そこで、図１０の構成において、光合分波フィルタとして、ＡＷＧの代わりにＷＳＳを用いることにより、任意波長をＷＤＭする光送受信機能部を実現できる。ただし、この場合、デバイスの制御や収容設計が複雑になることもあり、適用されるネットワーク、運用方針、設置／運用コスト等を勘案して、いずれの構成が適用されるかが決定される。

（実施例６）
次に、実施例６について説明する。本実施例における光ネットワーク及び光ノードの基本構成は実施例１と同じである。ただし、本実施例では、図１１に示す構成でもって、光ノード１００においてＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ルータ１５５を備え、光ノード１００におけるポート選択機能部１５０として、ＩＰルータ１５５の経路設定機能を使用している。

図１１の構成では、クライアントインタフェース１７０を介していずれの光送受信機能部１４０を選択するかの制御をルータの経路設定によって行う。本実施例においても、実施例１で説明した光経路制御の手順を用いることにより、開通済みの光経路にクロストークの影響を与えることなく制御を行うことが可能である。

なお、本実施例に示すように、光送受信機能部１４０のいずれかを選択するポート選択機能は接続されるネットワークの運用形態や提供するサービスによって適切なものを用いればよく、本実施例でのＩＰルータ１５５はその一例に過ぎない。

（実施例７）
次に、実施例７について説明する。本実施例における光ネットワーク及び光ノードの基本構成は実施例２と同じである。ただし、本実施例では、図１２に示すように、ポート選択機能部２５０を含む機能部として、光信号の伝送レートよりも低速なクライアント信号を多重、編集して収容するＯＤＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）クロスコネクト（ＯＤＵ−ＸＣ）２５５を使用する。

本実施例では、実施例２と同様の光ノード２００において図１２に示すようにＯＤＵ−ＸＣ２５５を設置し、いずれの光送受信機能部２４０を選択するかの制御をＯＤＵ−ＸＣ２５０の経路設定によって行う。

本実施例においても、光経路制御方法は、実施例１、２での手順と同じであり、この制御方法を用いることにより、開通済みの光経路にクロストークの影響を与えることなく制御を行うことが可能である。

また、光経路の切り替え動作において、サービスの要求条件により、クライアント端末において信号が断絶することが許可されない場合においても、本実施例によれば、提供中のサービスがクライアント側で全く中断されない無瞬断で行われ、クライアントの要求条件を満たしたまま、上記の光経路制御を行うことが可能である。

（実施例８）
次に、実施例８について説明する。本実施例における光ネットワーク及び光ノードの基本構成は実施例２と同じである。ただし、本実施例では、図１３に示すように、ポート選択機能部２５０として、光マトリクススイッチ２５６を使用する。具体的には、光マトリクススイッチ２５６として、３Ｄ−ＭＥＭＳスイッチを使用している。

また、本実施例では、ポート選択機能部２５０のクライアント側にはＩＰルータ２５７を接続し、ネットワーク側はクライアントインタフェース２７０を介して光送受信機能部２４０に接続され、光マトリクススイッチ２５６により、いずれかの光送受信機能部２４０を選択する。なお、本実施例において、ＩＰルータ２５７では経路選択機能を使用しない。

本実施例においても、実施例１、２での手順と同様の光経路制御方法を適用することにより、開通済みの光経路にクロストークの影響を与えることなく制御を行うことが可能である。

なお、本実施例では、ポート選択機能部２５０に３Ｄ−ＭＥＭＳスイッチによる光マトリクススイッチ２５６を使用したが、ファイバ型スイッチ、導波路型スイッチ等のいずれかを使用しても、同様の光経路制御が可能である。

（その他の実施例）
これまでに説明した実施例１〜８において、光経路の開通・廃止、経路の変更、波長の変更制御はいずれも一波長の信号を対象として説明したが、複数波長に対して制御を行うことももちろん可能である。複数波長に対して制御を行う場合、一括して制御を行ってもよいし、一波長ずつ制御を行うこととしてもよい。

例えば、実施例１において実施例に記載の図５で説明した手順（ステップ１〜３）（図３Ａ〜３Ｃに相当）を実施したのち、同様の制御をλ_２に対してλ_７へ変更する手順として行うということも可能であるが、変更を行わない既設経路のλ_１、λ_４を予備系に切り替えた後、λ_３をλ_５に変更するのと同時にλ_２もλ_７へ変更し、その後λ_１、λ_４を現用に復帰するという、一括の制御も可能である。

また、同様に、光経路の開通・廃止と波長の変更はいずれの場合もそれぞれ独立して行ってもよいし、いくつかの制御を一括して行ってもよい。いずれの場合においても本発明に係る光経路制御方法によれば、開通済みの光経路への影響を与えることなく制御することが可能である。

また、実施例１〜８に示した光経路の開通・廃止動作の説明は主に開通動作について記載したが、廃止動作も開通動作と同じ手順によって進めることが可能である。

また、図２などに示したように、光ノードの前段および後段に光増幅器を挿入することが一般的ではあるが、本発明の内容および効果がこれらの構成に限定されるものではなく、光増幅器を挿入しない構成であっても本発明を同様に適用可能である。

また、実施例１〜８におけるネットワークの光伝送路はシングルモードファイバ、分散シフトファイバあるいはそれらの混在、いずれの場合であっても本発明は同様に適用可能である。

また、実施例１〜８において例示されたネットワークの形態は、リングネットワークを基本とした構成であるが、本発明は、ネットワークの形態に依存するものではなく、例えば他の形態、ポイント・トゥ・ポイントネットワーク（図１４）あるいはメッシュネットワーク（図１５）、スターネットワーク（図１６）のいずれの場合においても、本発明の制御方法を適用して、実施例１〜８で説明した結果と同様の結果を得ることが可能である
また、実施例１〜８においては１０Ｇｂ／ｓのＲＺ強度変調信号あるいは４０Ｇｂ／ｓのＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号を、１００ＧＨｚ間隔、４０波、Ｌ帯の波長多重伝送システムにおいて適用した場合について述べたが、本発明はこれらに限定されるわけではなく、伝送速度、信号変調方式、波長多重間隔、波長多重数、波長帯域のいずれもその種類によらず、適用でき、同様の効果を得ることができる。特に伝送速度が１００Ｇｂ／sあるいはそれ以上の場合や波長多重数が４４もしくは８８、９６など、信号変調方式がＯＯＫ、ＯＤＢ、ＤＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ、ＱＡＭ、光ＯＦＤＭあるいはそれらの偏波多重信号、波長帯域がＣ帯（１５３０〜１５６５ｎｍ）である場合など、いずれの場合でも本発明を同様に適用できる。

また、実施例１〜８における光経路の制御は、ネットワークを管理するオペレーションシステムを通してリモート制御により行うことが望ましいが、本発明は制御方式に依存せず、例えば、リモート制御でない、現場での制御やその他の制御方式を採用する場合にも適用できる。なお、例えば実施例１に記載した制御手順をコマンド制御により、１つの手順ごとにオペレータが行う場合と、統合されたシステム制御により、自動的に制御を行うかは、ネットワークの運用方針や、開発／運用コストによって任意に決定される。

また、例えば実施例２に記載の複数リング接続ネットワークにおいて、二つのリングネットワークを統合的に管理するシステムによって、光経路の制御をおこなうことが望ましいが、リングネットワーク個別に管理システムを設置し、システム間の連携もしくはオペレータの設計により制御を行うこともまた可能である。

また、実施例１〜８に記載の例によれば複数の光スイッチデバイスが連携して動作を行っているが、それらの動作制御を光ノードのオペレーションシステムが統合的に自動制御を行う場合と、サブシステムレベルでデバイス同士が自律的に連携して動作を制御する場合とが考えられ、いずれの場合も本発明のシステムを構成することが可能であり、本発明の方法による光経路制御を行うことが可能である。また、デバイスが連携して動作する場合においては、動作状態確認や故障検知を行うためのモニタ機能が搭載されていることが一般的であり、これらが適切に配置されることにより、実施例１〜８に記載の光経路制御が可能となる。

同様に、ポート選択機能部として、実施例６〜８に記載の構成によるＩＰルータ、ＯＤＵ−ＸＣ、光マトリクススイッチ等とクライアントインタフェース、光送受信機能、光スイッチ機能（方路選択、光合分波を含む）とが互いに連携して動作する際においても、光ノードのオペレーションシステムが統合的に自動制御を行う場合と、サブシステム同士が自律的に連携して動作を制御する場合とが考えられ、いずれの場合も本発明を適用できるシステムを構成することが可能であり、本発明の方法による光経路制御を行うことが可能である。

本発明は、光ネットワークにおいて光経路を開通・廃止あるいは光波長の変更等を行う際の制御動作に適用できる。

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。

１００、２００ 光ノード
１１０、２１０ 方路選択機能部
１２０、２２０ 光分波スイッチ機能部
１３０、２３０ 光合波スイッチ機能部
１４０、２４０ 光送受信機能部
１５０、２５０ ポート選択機能部
１５５、２５７ ＩＰルータ
２５５ ＯＤＵ−ＸＣ
２５６ 光マトリクススイッチ
１６０、２６０ 光増幅器
１７０、２７０ クライアントインターフェース
１８０ ノード制御機能部
１０ 入出力ファイバアレイ
２０ レンズ
３０ グレーティング
４０ ミラーアレイ
Ｒ１、Ｒ２ リングネットワーク

Claims (9)

1. 波長多重された光信号を伝送する光ネットワークを構成し、波長単位で光信号の分岐及び挿入を行う光合分波スイッチ機能部を備えた光ノードにおける光経路制御方法であって、
   前記光ネットワークにおいて、波長単位で設定される光経路のそれぞれに対して現用系と１以上の予備系が備えられており、
   光経路の開通、廃止、及び、変更を含む光経路の制御を行う際に、制御対象の光経路以外の光経路で既に開通済みの光経路の全て、又はその一部を予備系に切り替えて運用し、前記制御対象の光経路に対する制御を行った後に、前記予備系に切り替えた光経路を現用系に復帰させるか、又は前記予備系を新たな現用系として運用する
   ことを特徴とする光経路制御方法。
2. 前記光ノードは、波長多重された光信号を一方の方路から受信し、波長ごとに転送、分岐、又は挿入を選択し、転送する光信号を他方の方路に送出する２ｄｅｇｒｅｅ−ＲＯＡＤＭノードである
   ことを特徴とする請求項１に記載の光経路制御方法。
3. 前記光ノードは、波長多重された光信号を３以上の複数の方路から受信し、方路ごとかつ波長ごとに交換、分岐、又は挿入を選択し、交換する光信号を他の３以上の複数の方路のいずれかへ伝送する波長クロスコネクトノードである
   ことを特徴とする請求項１に記載の光経路制御方法。
4. 前記光ノードは、分岐又は挿入に係る光信号の送受信を行う光送受信機能部を備え、
   前記光送受信機能部は、複数の光送受信器と、固定もしくは任意の複数波長を多重する光合分波器とを有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光経路制御方法。
5. 前記光ノードにおいて、収容されたクライアント信号に対応させる光送受信機能部を選択するためのポート選択機能部として、ＩＰルータ装置を使用する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の光経路制御方法。
6. 前記光ノードにおいて、収容されたクライアント信号に対応させる光送受信機能部を選択するためのポート選択機能部として、ＯＤＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ−ｃｈａｎｎｅｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）クロスコネクト装置を使用する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の光経路制御方法。
7. 前記光ノードにおいて、収容されたクライアント信号に対応させる光送受信機能部を選択するためのポート選択機能部として、光マトリクススイッチを使用する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の光経路制御方法。
8. 前記光ネットワークにおいて、現用系と予備系の配置関係が、１＋１もしくはＭ：Ｎ（Ｍ，Ｎは１以上の自然数）であることを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載の光経路制御方法。
9. 前記光ノードにおいて、開通済みの光経路を予備系に切り替える、もしくは、予備系に切り替えた光経路を現用系に切り戻す際に、提供中のサービスおよびアプリケーションがクライアント側で中断されないように、切り替え及び切り戻しを無瞬断で行う
   ことを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１項に記載の光経路制御方法。

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