JP5473529B2 - ノード装置および光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、光信号を再生して中継するノード装置および光伝送システムに関する。

光ネットワークでは、光ファイバを通る光信号の劣化に応じて光信号を再生して中継する再生中継処理を行うことにより、長距離光伝送を実現している。一般的な再生中継処理では、劣化した光信号を一旦電気信号に変換して信号の再生処理を行い、その後、再生処理後の信号を再び光信号に変換して中継している。このような再生中継処理には、光電気変換を実現するためのコストが高くなるという課題がある。

一方、光ネットワーク全体の構築コストを考慮すると、光電気変換を伴う再生中継処理をできるだけ減らすことが必要である。したがって、再生中継が必要な光信号に対してのみ再生中継処理を行うことが望ましい。

そのため、たとえば、下記特許文献１では、波長選択スイッチを用いて、波長分割多重光信号から信号品質が劣化している光信号（波長）のみを選択して、選択信号に対して再生中継処理を行っている。また、下記特許文献２では、光パスクロスコネクトの光スイッチを用いて、信号品質が劣化している光信号（波長）のみを選択して、選択した信号に対して再生中継処理を行っている。

特開２００８−１１３３７３号公報 特開２００３−２４９９０３号公報

光ネットワークのトポロジは、リニアトポロジからリングトポロジ、メッシュトポロジへと変遷しており、ネットワーク形態が複雑化している。その結果、より効率的な再生中継処理の実現が求められている。

たとえば、メッシュトポロジの光ネットワークでは、多くの方路が接続されたノード（マルチディグリノード）が、任意方路から受信した光信号を再生処理した後に、任意方路へ送信する必要がある。

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、２つのリング光ネットワークを１つの伝送路で接続し、その伝送路の途中に再生中継処理を行う新たなノードを設置している。そのため、リング光ネットワーク外にノードを設置する必要があり、機器コストおよびノードを管理するための運用コストが大きくなる、という課題がある。

一方、上記特許文献２に記載の技術では、光パスクロスコネクトが備える再生中継機能部を用いて再生中継処理を実現している。光パスクロスコネクトは、波長多重された光信号を光分波器および光合波器で多重、分離しつつ、再生中継が必要な光信号のみ再生中継機能部と接続するようにしている。そのため、波長多重数、方路数に応じた大規模な光スイッチが必要になり、上記のような複雑なネットワーク形態に対応するためには機器コストが高くなる、という課題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多方路対応の再生中継機能を低コストで実現し、柔軟なネットワーク形態を構築することができるノード装置および光伝送システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、３つ以上の方路に接続し、前記方路から受信した光信号を、その光信号を受信した方路以外の方路である他方路へ中継するノード装置であって、入力された光信号に対して所定の再生中継処理を実施する再生中継手段と、を備え、前記方路から受信した光信号を２つに分配し、分配した光信号のうち一方を第１の分配信号とし、他方を第２の分配信号として出力する光分配手段と、前記第１の分配信号を波長分離して波長分離信号を生成する波長分離手段と、入力された光信号を多重化し、前記他方路へ中継する多重化信号を生成する波長多重手段と、を、接続する前記方路ごとに備え、前記波長分離手段は、前記波長分離信号のうち再生中継処理の対象となる信号を前記再生中継手段へ入力し、再生中継対象でない前記波長分離信号をその信号の中継先の前記他方路への前記多重化信号を生成する前記波長多重手段へ入力し、前記再生中継手段は、前記再生中継処理後の光信号を前記波長多重手段へ入力し、前記波長多重手段は、前記第２の分配信号と前記他方路に対応する前記波長多重手段から入力される前記波長分離信号と前記再生中継処理後の光信号とを多重化することを特徴とする。

本発明によれば、波長分離手段が、自身が接続する方路から受信した光信号を波長分離して再生中継が必要な波長の光信号を選択して再生中継手段へ出力し、再生中継手段が、入力された光信号に対して再生中継処理を実施し、再生中継処理後の信号を送信先の方路への多重化信号を生成する波長多重手段へ出力するようにしたので、多方路対応の再生中継機能を低コストで実現し、柔軟なネットワーク形態を構築することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１の光伝送システムの構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１のノード装置の機能構成例を示す図である。 図３は、実施の形態１のノード装置３のうち、方路６−１から受信した信号に関する処理を行うための構成要素を示す図である。 図４は、実施の形態２のノード装置の機能構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかるノード装置および光伝送システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる光伝送システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の光伝送システムは、リング型光伝送ネットワーク１と、リング型光伝送ネットワーク２と、リング型光伝送ネットワーク１とリング型光伝送ネットワーク２の間を相互接続するノード装置３と、で構成される。また、ノード装置４−１，４−２は、リング型光伝送ネットワーク１に接続されるノード装置であり、ノード装置５−１，５−２はリング型光伝送ネットワーク２に接続されるノード装置である。

ノード装置３は、方路６−１〜６−４の４つの方路に接続されている。方路６−１，６−２はリング型光伝送ネットワーク１の方路であり、方路６−３，６−４はリング型光伝送ネットワーク２の方路である。ノード装置３は、同一リング型光伝送ネットワーク内のノード装置間（たとえば、ノード装置４−１とノード装置４−２間）の通信データについての中継を行う（たとえば、方路６−１から受信した光信号を方路６−２へ出力する）。さらに、ノード装置３は、異なるリング型光伝送システムに属するノード装置間（たとえば、ノード装置４−１とノード装置５−１）の通信の中継を行う（たとえば、方路６−１から受信した光信号を方路６−４へ出力する）。また、ノード装置３は、方路６−１〜６−４から受信した光信号を、必要に応じて再生中継し、方路６−１〜６−４へ出力する。

図２は、本実施の形態のノード装置３の機能構成例を示す図である。図２に示すように、本実施の形態のノード装置３は、方路６−１から受信した光信号を２つに分配する光カプラ２１と、方路６−２から受信した光信号を２つに分配する光カプラ２２と、方路６−３から受信した光信号を２つに分配する光カプラ２３と、方路６−４から受信した光信号を２つに分配する光カプラ２４と、を備える。

また、ノード装置３は、光カプラ２１が分配した光信号のうちの１つを分波する１×Ｎ（Ｎは正の整数）スイッチ（１入力Ｎ出力のスイッチ）である波長分離用波長選択スイッチ（１×Ｎ ＷＳＳ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ））２５と、光カプラ２２が分配した光信号のうちの１つを分波する波長分離用波長選択スイッチ２６と、光カプラ２３が分配した光信号のうちの１つを分波する波長分離用波長選択スイッチ２７と、光カプラ２４が分配した光信号のうちの１つを分波する波長分離用波長選択スイッチ２８と、を備える。

また、ノード装置３は、方路６−１へ送信する光信号を合波するためのＮ×１スイッチ（Ｎ入力１出力のスイッチ）である波長多重用波長選択スイッチ（Ｎ×１ ＷＳＳ）３１と、方路６−２へ送信する光信号を合波するためのＮ×１スイッチである波長多重用波長選択スイッチ３２と、方路６−３へ送信する光信号を合波するためのＮ×１スイッチである波長多重用波長選択スイッチ３３と、方路６−４へ送信する光信号を合波するためのＮ×１スイッチである波長多重用波長選択スイッチ３４と、を備える。

さらに、ノード装置３は、再生中継が必要な光信号を電気信号に変換して、光信号の再生を行った後、電気信号を光信号に変換して、中継先の方路を選択する再生中継部４５、を備える。

再生中継部４５は、光信号を電気信号に変換する光受信部（ＲＸ）４８と、電気信号を光信号に変換する光送信部（ＴＸ）４７と、光送信部４７が変換した光信号の中継先の方路を選択する光スイッチ（ＳＷ）４６と、で構成される。光スイッチ４６は、選択した光信号を光ファイバ群４９のうち、その光信号の中継先の方路へ送信する合波信号（多重化信号）を生成する波長多重用波長選択スイッチ（波長多重用波長選択スイッチ３２〜３４のいずれか）へ出力する。

つぎに、本実施の形態の動作を説明する。図３は、本実施の形態のノード装置３のうち、方路６−１から受信した信号に関する処理を行うための構成要素を示す図である。光カプラ２１は、方路６−１から受信した光信号を２つに分配し、分配後の１方の信号を波長分離用波長選択スイッチ２５へ出力し、分配後の他方の信号を波長多重用波長選択スイッチ３２へ出力する。

波長分離用波長選択スイッチ２５は、波長分離手段であり、入力された信号（方路６−１から受信した光信号）を波長分離し、波長分離後の任意波長の信号を任意ポートへ送信することができる。たとえば、波長分離用波長選択スイッチ２５は、方路６−４へ中継する波長に対応する波長分離後の光信号（方路６−１から受信した光信号を波長分離した信号）を選択し、選択した光信号を光ファイバ４１経由で波長多重用波長選択スイッチ３４に出力する。同様に、波長分離用波長選択スイッチ２５は、方路６−３へ中継する波長に対応する波長分離後の光信号を選択し、選択した光信号を光ファイバ４２経由で波長多重用波長選択スイッチ３３に出力する。また、波長分離用波長選択スイッチ２５は、再生中継が必要な波長分離後の光信号を選択し、選択した光信号を光ファイバ４３経由で再生中継部４５に出力する。

再生中継部４５では、光受信部４８が、入力された光信号を電気信号に変換し、光送信部４７が、電気信号を光信号に変換することにより再生中継処理を実施する。光スイッチ４６は、再生中継処理後の光信号の中継先の方路（送信する方路）を選択し、光ファイバ群４９のうち選択した光信号の中継先の方路に対応する光ファイバ経由で、中継先の方路に対応した波長多重用波長選択スイッチ３２〜３４に出力する。たとえば、光スイッチ４６は、中継先が方路６−２である光信号を、光ファイバ群４９のうち波長多重用波長選択スイッチ３２に接続する光ファイバ経由で、波長多重用波長選択スイッチ３２へ出力する。

波長多重用波長選択スイッチ３２は、波長多重手段であり、各方路からの光信号と、再生中継された光信号と、を多重して合波信号（多重化信号）を生成し、合波信号を方路６−２へ出力する。具体的には、光カプラ２１より受け取った方路６−１から受信した光信号、波長分離用波長選択スイッチ２７より受け取った方路６−３から受信した光信号（波長分離後の信号）、波長分離用波長選択スイッチ２８より受け取った６−４から受信した光信号（波長分離後の信号）、および再生中継部４５から受け取った光信号のうち、方路６−２へ送信する光信号を合波し、合波信号を方路６−２へ送信する。同様に、波長多重用波長選択スイッチ３１，３３，３４は、各方路からの光信号、および再生中継された光信号に基づいて合波信号を生成し、合波信号を方路６−１，６−３，６−４へそれぞれ出力する。

つぎに、方路６−１から受信し方路６−４へ中継される光信号を再生中継する場合について説明する。方路６−１から受信した光信号は、光カプラ２１により分配され、波長分離用波長選択スイッチ２５に入力される。波長分離用波長選択スイッチ２５は、波長分離後の光信号のうち再生中継が必要な波長の光信号を選択し、選択した光信号を光ファイバ４３経由で再生中継部４５へ出力する。再生中継部４５では、光受信部４８および光送信部４７が、入力された光信号に対して再生中継処理を行い、光スイッチ４６が、生成中継処理後の信号をその信号の中継先である方路６−４に対応する波長多重用波長選択スイッチ３４へ出力する。波長多重用波長選択スイッチ３４は、再生中継された光信号を、他の方路６−４へ送信する光信号と合波して方路６−４へ送信する。

なお、以上の説明では、方路６−１から受信し方路６−４へ中継する光信号について説明したが、方路６−１から受信し方路６−２へ中継される信号、方路６−１から受信し方路６−３へ中継される光信号についても、同様に中継を行うことができる。なお、その場合、光スイッチ４６からの出力先は、中継先の方路に対応した波長多重用波長選択スイッチ３２または波長多重用波長選択スイッチ３３となる。

また、方路６−２，６−３，６−４から受信し他方路へ中継する光信号についても、波長分離用波長選択スイッチ２６〜２８の出力先の１つに再生中継部４５を備え、再生中継部４５の出力を光ファイバにより波長多重用波長選択スイッチ３１〜３４と接続するようにすれば、方路６−１から受信した光信号と同様の再生中継処理を実施することができる。

なお、本実施の形態では、１つの波長が再生中継される場合について記述したが、図３に示すように、あらかじめ複数の再生中継部を備えておき、必要に応じて再生中継を行う波長を１つ以上選択して再生中継を行うこともできる。

なお、波長分離用波長選択スイッチ２５〜２８がどの信号を選択するかについては、あらかじめ各波長分離用波長選択スイッチ２５〜２８および各波長多重用波長選択スイッチ３１〜３４に設定されていることとする。なお、各方路から入力された各波長の光信号について再生中継処理を行う光信号の選択方法は、どのような基準で選択してもよいが、たとえば、信号品質が劣化している光信号に対して再生中継を行うようにする。この場合、たとえば、図３に示すように複数の再生中継部を備える場合に、図示しない全体の制御部等が、光信号の品質を監視し、品質に応じて再生中継処理対象とする光信号を選択して、波長分離用波長選択スイッチ２５〜２８に設定するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、ノード装置３が接続する方路が４方路の場合について説明したが、５方路以上に接続する場合も、方路ごとに本実施の形態と同様の構成要素を備えることにより、同様の再生中継を行うことができる。

このように、本実施の形態では、波長分離用波長選択スイッチ２５〜２８が、自身が接続する方路から受信した光信号を波長分離して再生中継が必要な波長の光信号を選択して再生中継部４５へ出力し、再生中継部４５が、入力された光信号に対して再生中継処理を実施し、再生中継処理後の光信号を、光スイッチ４６を用いて送信先の方路への合波信号を生成する波長多重用波長選択スイッチ３１〜３４へ出力するようにした。

そのため、本実施の形態では、以下のような効果が得られる。
（１）波長分離用波長選択スイッチ２５〜２８により、任意波長を任意方路へ中継するとともに、再生中継が必要な波長のみ選択して、再生中継部４５へ出力するようにしたため、波長多重数に対応した大規模な光スイッチが不要となり、低コストでノード装置３を実現することができる。
（２）再生中継部４５が光スイッチ４６を備え、光スイッチ４６により再生中継処理後の信号を、任意方路の方向へ出力できるようにしたため、送信する方路ごとに再生中継部４５を配置する必要がない。
（３）波長多重用波長選択スイッチ３１〜３４が、他方路からの光信号、および再生中継された光信号を多重化して合波信号として、自身が接続する方路へ送信するため、波長多重数に対応した大規模な光スイッチが不要となり、低コストでノード装置３を実現することができる。

実施の形態２．
図４は、本実施の形態のノード装置の機能構成例を示す図である。本実施の形態の光伝送システムの構成は、ノード装置３を本実施の形態のノード装置に代える以外は、実施の形態１の光伝送システムと同様である。本実施の形態のノード装置は、実施の形態１のノード装置３の再生中継部４５を再生中継部４５ａに代える以外は実施の形態１のノード装置３と同様である。また、再生中継部４５ａは、実施の形態１の再生中継部４５の光スイッチ４６の代わりに光カプラ（ＣＰＬ）５０を備える以外は、実施の形態１の再生中継部４５と同様である。実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

つぎに、本実施の形態の動作を説明する。実施の形態１と同様に、方路６−１から受信した光信号は、光カプラ２１により分配され、波長分離用波長選択スイッチ２５に入力される。波長分離用波長選択スイッチ２５は、波長分離後の光信号のうち再生中継が必要な波長の光信号を選択し、選択した光信号を光ファイバ４３経由で再生中継部４５ａへ出力する。

再生中継部４５ａでは、光受信部４８および光送信部４７が、実施の形態１と同様に入力された光信号に対して再生中継処理を実施する。そして、光カプラ５０は、再生中継処理後の光信号を、受信した方路以外の方路数に分配し、分配した光信号をそれぞれ波長多重用波長選択スイッチ３２〜３４へ出力する。波長多重用波長選択スイッチ３２〜３４では、再生中継部４５ａから入力された光信号が、自身が中継対象とする信号であるか否かを判断し、自身が中継対象とする信号である場合にはその光信号を、他の方路から受信した信号と合波して自身が接続する方路へ出力する。

たとえば、方路６−１から受信し送信先が方路６−２である光信号を再生中継する場合には、波長多重用波長選択スイッチ３２は再生中継部４５ａから入力された光信号を他の方路から受信した信号と合波して自身が接続する方路６−２へ出力するが、波長多重用波長選択スイッチ３３および波長多重用波長選択スイッチ３４は、再生中継部４５ａから入力された光信号を合波しない。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。

また、方路６−２，６−３，６−４から受信し他方路へ中継する光信号についても、波長分離用波長選択スイッチ２６〜２８の出力先の１つに再生中継部４５ａを備え、再生中継部４５ａの出力を光ファイバにより波長多重用波長選択スイッチ３１〜３４と接続するようにすれば、方路６−１から受信した光信号と同様の再生中継処理を実施することができる。

なお、波長多重用波長選択スイッチ３１〜３４は、入力される光信号（再生中継部４５ａから入力される光信号を含む）のうち自身が合波とすべき光信号をあらかじめ設定されているとする。

以上のように、本実施の形態では、光カプラ５０を用いて、再生中継処理後の信号を、受信した方路以外の方路に対応する波長多重用波長選択スイッチ３１〜３４へ分配して出力し、波長多重用波長選択スイッチ３１〜３４が、自身が再生中継対象とする信号である場合に、再生中継部４５ａの入力された光信号を合波するようにした。そのため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、再生中継部４５ａが光スイッチ４６を備える必要がなく、実施の形態１に比べ低コストで再生中継部４５ａを実現することができる。

以上のように、本発明にかかるノード装置は、光信号を再生して中継するノード装置に有用であり、特に、多方路に接続するノード装置に適している。

１，２ リング型光伝送ネットワーク
３，４−１，４−２，５−１，５−２ ノード装置
６−１，６−２，６−３，６−４ 方路
２１〜２４ 光カプラ
２５〜２８ １×Ｎ ＷＳＳ（波長分離用波長選択スイッチ）
３１〜３４ Ｎ×１ ＷＳＳ（波長多重用波長選択スイッチ）
４１〜４３ 光ファイバ
４５，４５ａ 再生中継部
４６ ＳＷ（光スイッチ）
４７ ＴＸ（光送信部）
４８ ＲＸ（光受信部）
４９ 光ファイバ群
５０ ＣＰＬ（光カプラ）

Claims (7)

1. ３つ以上の方路に接続し、前記方路から受信した光信号を、その光信号を受信した方路以外の方路である他方路へ中継するノード装置であって、
   入力された光信号に対して所定の再生中継処理を実施する再生中継手段と、
   を備え、
   前記方路から受信した光信号を２つに分配し、分配した光信号のうち一方を第１の分配信号とし、他方を第２の分配信号として出力する光分配手段と、
   前記第１の分配信号を波長分離して波長分離信号を生成する波長分離手段と、
   入力された光信号を多重化し、前記他方路へ中継する多重化信号を生成する波長多重手段と、
   を、接続する前記方路ごとに備え、
   前記波長分離手段は、前記波長分離信号のうち再生中継処理の対象となる信号を前記再生中継手段へ入力し、再生中継対象でない前記波長分離信号をその信号の中継先の前記他方路への前記多重化信号を生成する前記波長多重手段へ入力し、
   前記再生中継手段は、前記再生中継処理後の光信号を前記波長多重手段へ入力し、
   前記波長多重手段は、前記第２の分配信号と前記他方路に対応する前記波長多重手段から入力される前記波長分離信号と前記再生中継処理後の光信号とを多重化する
   ことを特徴とするノード装置。
2. 前記再生中継手段は、
   前記再生中継処理後の光信号をその光信号の中継先の前記他方路への前記多重化信号を生成する前記波長多重手段へ出力する光スイッチ、
   を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
3. 前記再生中継手段は、
   前記再生中継処理後の光信号を前記他方路の数に分配し、分配後の光信号を前記波長多重手段へそれぞれ入力する光カプラ、
   を備え、
   前記波長多重手段は、前記再生中継手段から入力された光信号が、自身が生成する多重化信号の中継先の方路へ送信する信号である場合に、前記再生中継手段から入力された光信号を前記多重化の対象とし、自身が生成する多重化信号の中継先の方路へ送信する信号でない場合に、前記再生中継手段から入力された光信号を前記多重化の対象としない、
   ことを特徴とする請求項１に記載のノード装置。
4. 前記再生中継手段を前記波長分離手段ごとに少なくとも１つ備えることとする、
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のノード装置。
5. 前記波長分離手段ごとに前記波長分離信号の入力先の前記再生中継手段を２つ以上備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載のノード装置。
6. 前記方路をリング型光伝送ネットワーク上の方路とする、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のノード装置。
7. ２つ以上のリング型光伝送ネットワークと、
   前記リング型光伝送ネットワーク間を接続し、前記リング型光伝送ネットワーク上の４つ以上の方路から受信した光信号を、その光信号を受信した方路以外の前記リング型光伝送ネットワーク上の方路である他方路へ中継するノード装置と、
   を備え、
   前記ノード装置は、
   入力された光信号に対して所定の再生中継処理を実施する再生中継手段と、
   を備え、
   前記方路から受信した光信号を２つに分配し、分配した光信号のうち一方を第１の分配信号とし、他方を第２の分配信号として出力する光分配手段と、
   前記第１の分配信号を波長分離して波長分離信号を生成する波長分離手段と、
   入力された光信号を多重化し、前記他方路へ中継する多重化信号を生成する波長多重手段と、
   を、接続する前記方路ごとに備え、
   前記波長分離手段は、前記波長分離信号のうち再生中継処理の対象となる信号を前記再生中継手段へ入力し、再生中継対象でない前記波長分離信号をその信号の中継先の前記他方路への前記多重化信号を生成する前記波長多重手段へ入力し、
   前記再生中継手段は、前記再生中継処理後の光信号を前記波長多重手段へ入力し、
   前記波長多重手段は、前記第２の分配信号と前記他方路に対応する前記波長多重手段から入力される前記波長分離信号と前記再生中継処理後の光信号とを多重化する、
   ことを特徴とする光伝送システム。

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