JP5681394B2 - 光電気ハイブリッドノード - Google Patents

Description

本発明は、光波長多重伝送システムのノード装置に関し、特に光分岐挿入装置に関する。

近年、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）を始めとするブロードバンド回線の普及と共に、インターネットトラフィックが急増してきている。このような背景の下、そのトラフィックの増加を支える大容量な光波長多重伝送システムが導入されてきている。

最近は光波長多重伝送システムの経済化が強く求められてきており、ノードでのＯ／Ｅ／Ｏ(光／電気／光)の再生中継を行なわないトランスペアレントなシステムであるＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）が幅広く導入されてきている。その中でも、ネットワークの拡張性に富む多方路を有するマルチディグリーＲＯＡＤＭが注目されてきている。このマルチディグリーＲＯＡＤＭを用いると、初期に１つのみのリング構成であった場合も、需要の増加やエリアの拡大に伴いリングを連結し、マルチリングやメッシュなどのトポロジーにスケーラブルに拡張することができる（非特許文献１）。このようなネットワーク運用面からマルチディグリーＲＯＡＤＭが高く望まれている。

このマルチディグリーＲＯＡＤＭにおいて、従来はアレイ型回折格子ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いて、自ノードに分岐及び挿入する光パスを波長多重信号から波長毎に合波及び分波していた。アレイ型回折格子はポートと波長が対応しており、そのため光パスの波長を変更する必要が出た場合に、ポートを物理的に変更する必要がある。この物理的なポート変更には人手による作業など現地作業が必要となってしまっていた。

また、インターネットトラフィックの急増とともに、高速なインタフェースが望まれてきている。ＩＥＥＥでは４０ＧｂＥ及び１００ＧｂＥのインターフェースの標準化を８０２．３ｂａ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅにおいて進めてきており、２０１０年６月にも標準化が完了される。それに合わせて、ＩＴＵ−Ｔ ＳｔｕｄｙＧｒｏｕｐ１５においてもそれらの高速インターフェースを収容するＯＴＮ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の標準化が進められ、Ｇ．７０９ Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ ３として標準化完了が予定されている。これらの標準化の状況を受けて、キャリアも顧客への高速な回線の提供のために、リンク伝送速度を高速化していく必要がある。このため、１波長当たりの伝送速度が１００Ｇｂｉｔ／ｓ程度の高速なインターフェースを持った光波長多重伝送システムが望まれる。

ただし、１００Ｇｂｉｔ／ｓ関連の標準化が完了した後にも当面の間は、１００Ｇｂｉｔ／ｓより低いビットレートのＧｂＥ，１０ＧｂＥ，ＳＴＭ−１６，ＳＴＭ−６４などの従来のクライアント信号が利用されることが想定される。そのため、１波長当たりのリンク速度が１００Ｇｂｉｔ／ｓとなっても、そのリンクの中にはより低速のクライアント信号が利用されることが想定される。この波長より粒度の高い単位の信号をサブλ（ラムダ）信号と呼ぶ。サブλ信号を多重化して１波長当たり１００Ｇｂｉｔ／ｓの帯域を効率的に利用する処理が重要となってくる。これにはクライアント毎に方路を選択する電気スイッチとそれらクライアント信号を多重する電気多重を用いてサブλ信号を無駄なく効率的に１００Ｇｂｉｔ／ｓの光パスに詰め込む処理が求められるようになってくる。

また、ノード構成として、これまでにも光スイッチと電気スイッチを合わせたものは提案されているが（非特許文献２）、電気スイッチの出力波長が固定で、かつ波長選択性のない合波器を用いていたため、遠隔操作で任意波長の光パスを収容できず、これも現地作業が必要となってしまっていた。

"Architectural Tradeoffs for Reconfigurable Dense Wavelength-Division Multiplexing Systems", IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol.12, No.4, pp.615-626, 2006 Mechels, et.al., "1D MEMS-Based Wavelength Switching Subsystem", IEEE Communications Magazine, pp.88-94, March 2003 Ishii, et.al., "MEMS-based １×43 Wavelength-Selective Switch with Flat Passband", 35th European Conference on Optical Communication 2009, Post Deadline Paper PD1.9, 2009 カラーレスＡＷＧ、ＮＴＴエレクトロニクス株式会社、インターネット＜http://www.ntt-electronics.com/product/photonics/colorless_awg.html＞

多方路を有するマルチディグリーＲＯＡＤＭが導入され始めているが、従来のマルチディグリーＲＯＡＤＭは１波長当たりの伝送速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓまでのものが多く、クライアント信号の速度と同程度であった。１００Ｇｂｉｔ／ｓ関連の標準化が完了に近づき、今後は高速な１００Ｇｂｉｔ／ｓのリンクに高効率にクライアント信号を収容するサブλ（ラムダ）の処理が可能なノードが求められる。

また、マルチディグリーＲＯＡＤＭにおいて、従来はアレイ型回折格子ＡＷＧを用いて、自ノードにアッド及びドロップする光パスを波長多重信号から波長毎に合波及び分波していた。アレイ型回折格子はポートと波長が対応しており、そのため光パスの波長を変更する必要が出た場合に、ポートを物理的に変更する必要がある。この物理的なポート変更には現地作業が必要となってしまっていた。運用面からは、ポートと波長の対応を気にせず遠隔制御などの外部制御で任意の波長を設定する機能が求められる。

これらの背景から、今後は高速な１００Ｇｂｉｔ／ｓの光パスを転送する光スイッチと、サブλ信号をきめ細かく効率的に光パスの土管に詰め込む電気スイッチを融合した、光処理と電気処理の双方の長所を生かした光電気ハイブリッドノードが望まれる。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、複数の方路から受信した各波長多重信号を波長単位で前記複数の方路に切り替え、及び／又は前記受信した各波長多重信号に対して分岐及び挿入を行う光電気ハイブリッドノード装置であって、前記複数の方路から各波長多重信号を受信する受信側方路選択部と、前記受信側方路選択部から受信した各波長多重信号を前記複数の方路毎に任意に設定可能な波長の光信号に分波する受信側カラーレス機能部と、前記受信側カラーレス機能部により分波された各光信号を電気信号に変換し、前記電気信号に対して当該ノード装置への分岐及び／又は挿入を行い、処理された電気信号を任意波長の光信号に変換する電気スイッチ処理部と、前記電気スイッチ処理部から受信した各光信号を合波する送信側カラーレス機能部と、前記受信側方路選択部と前記送信側カラーレス機能部とから受信した各光信号を波長多重信号として前記複数の方路に送信する送信側方路選択部と、を有する光電気ハイブリッドノード装置に関する。

本発明によると、大容量な光パスを転送する光スイッチと、サブλ信号をきめ細かく効率的に光パスの土管に詰め込む電気スイッチを融合することで、光処理と電気処理の双方の長所を生かした光電気ハイブリッドノードを提供することができる。

また、サブλの粒度を有するパスを任意波長かつ任意方路の光パスに収容することができるため、任意の地点間でサブλパス需要が発生しても遠隔操作によりサブλパスを収容することができる。

また、電気処理と光処理を融合することにより、電気処理単体及び光処理単体でノードを構築するときよりもノード規模を小さくすることができる。

図１は、本発明の一実施例による光波長多重伝送システムを示す図である。 図２は、本発明による光電気ハイブリッドノードの基本構成の一つを示す図である。 図３は、本発明による光電気ハイブリッドノードの基本構成の一つを示す図である。 図４は、本発明の第１実施形態の一例となる構成を示す図である。 図５は、本発明の第２実施形態の一例となる構成を示す図である。 図６は、本発明の第３実施形態の一例となる構成を示す図である。 図７は、本発明の第３実施形態の他の例となる構成を示す図である。 図８は、本発明の第４実施形態の一例となる構成を示す図である。 図９は、本発明の第４実施形態の他の例となる構成を示す図である。 図１０は、本発明の第５実施形態の一例となる構成を示す図である。 図１１は、本発明の第６実施形態の一例となる構成を示す図である。 図１２は、本発明の第６実施形態の他の例となる構成を示す図である。 図１３は、本発明の第６実施形態の他の例となる構成を示す図である。 図１４は、本発明の第７実施形態の一例となる構成を示す図である。 図１５は、本発明の第８実施形態の一例となる構成を示す図である。 図１６は、本発明の第９実施形態の一例となる構成を示す図である。 図１７は、本発明の第１０実施形態の一例となる構成を示す図である。 図１８は、本発明の第１１実施形態の一例となる構成を示す図である。 図１９は、本発明の第１２実施形態の一例となる構成を示す図である。 図２０は、本発明の第１３実施形態の一例となる構成を示す図である。 図２１は、本発明の第１４実施形態の一例となる構成を示す図である。 図２２は、本発明の第１５実施形態の一例となる構成を示す図である。 図２３は、本発明の第１６実施形態の一例となる構成を示す図である。 図２４は、本発明の第１７実施形態の一例となる構成を示す図である。 図２５は、本発明の第１８実施形態の一例となる構成を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１を参照して、本発明の一実施例による光波長多重伝送システムを説明する。図１は、本発明の一実施例による光波長多重伝送システムを概略的に示す。

図１に示されるように、本実施例による光波長多重伝送システムは、リング、メッシュなど何れかのネットワークトポロジーにより接続された複数の光ハイブリッドノード１００から構成される。光電気ハイブリッドノード１００は、オペレーションシステム２００により情報転送網ＤＣＮ（Ｄａｔａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介し遠隔制御される。図示された実施例では、オペレーションシステム２００と繋がっている光電気ハイブリッドノード１００は２つのみであるが、ノード間において制御信号を転送するＯＳＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）回線を通して、直接繋がっていない他の光電気ハイブリッドノード１００も遠隔制御可能である。

次に、図２を参照して、本発明による光電気ハイブリッドノードを説明する。図２は、本発明による光電気ハイブリッドノードの基本構成を示す。

図２に示されるように、光電気ハイブリッドノード１００は、受信側方路選択部１１０と、送信側方路選択部１２０と、受信側カラーレス機能部１３０と、送信側カラーレス機能部１４０と、電気スイッチ処理部１５０とを有する。

受信側方路選択部１１０は、複数の方路から光波長多重信号を受信し、受信した光波長多重信号を送信側方路選択部１２０と受信側カラーレス機能部１３０とに選択的に送信する。具体的には、受信側方路選択部１１０は、他のノードへの転送のため、受信した光波長多重信号を送信側方路選択部１２０に送信すると共に、自ノードへの分岐及び挿入のため、受信した光波長多重信号を受信側カラーレス機能部１３０に送信する。

典型的には、受信側方路選択部１１０は、Ｍ個(Ｍ≧２)の方路のそれぞれに対応して１×Ｍ型波長選択スイッチＷＳＳ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ）を有し、一方では、各方路から送信されてくる光波長多重信号を１×Ｍ型波長選択スイッチＷＳＳにより任意の方路に選択し、送信側方路選択部１２０のＭ×１型波長選択スイッチＷＳＳに送信する。他方、自ノードへの分岐及び挿入のための光信号については、受信側方路選択部１１０は、各１×Ｍ型波長選択スイッチの出力ポートの１つから出力される光波長多重信号を受信側カラーレス機能部１３０の１×Ｎ型(Ｎ≧２)波長選択スイッチに送信する。

受信側カラーレス機能部１３０は、受信した光波長多重信号を波長毎の光信号に分波する。受信側カラーレス機能部１３０は、後述されるような、各波長の光信号を出力するための複数の出力ポートを有する波長選択スイッチを有し、受信した光波長多重信号を任意にポートを割当可能な波長毎の光信号に分波し、波長選択スイッチの対応する出力ポートから出力する。波長選択スイッチにおいて設定される各波長は、任意のポートを割当て可能であり、例えば、遠隔操作により設定することも可能である。従来はこの分波部分にアレイ型回折格子ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）が用いられ、光パスの波長を変更する必要が生じた場合に、ポートを物理的に変更する必要があった。この物理的なポート変更には現地作業が必要となってしまう。しかし、上述した波長選択スイッチを用いると、外部から設定可能な任意の波長を任意のポートに出力することができるため、光パスの波長を変更する場合もポートを変更する必要がない。このため現地作業等の人手による作業が不要となり、光スイッチの遠隔操作による波長設定が実施可能となる。この波長選択スイッチにより任意波長の光信号を任意のポートに割り当てる機能をカラーレス機能と呼ぶ。

電気スイッチ処理部１５０は、分波された各光信号を受信し、これらを電気信号に変換する。電気スイッチ処理部１５０は、変換された各電気信号に対してクライアントへの分岐及びクライアントからの挿入等の各種処理を実行する。電気スイッチ処理部１５０では、各電気信号に対してサブλ単位にＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）制御を加えることにより、波長レベルでは実現できないより粒度の高い精細な処理が可能となる。電気スイッチ処理部１５０は、処理された各電気信号を光信号に変換し、送信側カラーレス機能部１４０に送信する。

より詳細には、波長毎に分波された各光信号は、電気スイッチ処理部１５０の信号受信部（ＲＸ ＯＣｈ−ｔｅｒｍ部）で電気信号に変換される。この際、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９勧告に規定されるＯＣｈ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）の信号フォーマットから、同勧告に規定されるＯＤＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）に変換される。

当該ＯＤＵ信号は、電気スイッチ処理部１５０のＯＤＵ−ＤＥＭＵＸ部において、より低いビットレートのＯＤＵに時分割分離される。当該ＯＤＵ信号は、電気スイッチ処理部１５０のＯＤＵ−ＸＣ部において、任意の出力ポートに方路切替される。また、クライアント信号もＯＤＵ−ｔｅｒｍ部においてＯＤＵにマッピングされ、このＯＤＵ信号もＯＤＵ−ＸＣ部に入力され、任意のポートに方路切替されることで、自ノードにおけるクライアント信号の分岐及び挿入を行なうことができる。このＯＤＵ信号を任意の方路へ切替する機能をディレクションレス機能と呼ぶ。ここで、ＯＤＵ−ＸＣ部には、（１）同一クロックで動作しクロスコネクトされるビットレートの単位が同一の同期スイッチ、（２）任意のビットレートにおけるクロスコネクトが可能な非同期スイッチ、（３）ＴＤＭ信号をパケットにマッピングしてパケット単位でクロスコネクトされるパケットスイッチのいずれを用いてもよい。電気スイッチ処理部１５０では、サブλ単位にＱｏＳ制御を加えることにより、波長レベルでは実現できない精細な処理が可能となる。

このＯＤＵ−ＸＣ部から出力されるＯＤＵ信号は、電気スイッチ処理部１５０のＯＤＵ−ＭＵＸ部にて多重化され、より高速なＯＤＵ信号に変換される。この多重化されたＯＤＵ信号は、電気スイッチ処理部１５０の信号送信部（Ｔｘ ＯＣｈ−ｔｅｒｍ部）にて光信号であるＯＣｈ信号に変換される。ここで、信号送信部に波長可変ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を用いることにより、任意の波長の光信号を送信することができる。

送信側カラーレス機能部１４０は、受信した各光信号を合波し、生成された光波長多重信号を送信側方路選択部１２０に送信する。具体的には、送信側カラーレス機能部１４０は、任意波長のＯＣｈ信号をＮ×１型波長選択スイッチを用いて合波する。この部分にアレイ型回折格子を用いて合波することも可能であるが、波長選択スイッチを用いることにより、カラーレス機能を持ったオペレーションが可能となる。Ｎ×１型波長選択スイッチを方路毎に設ける構成とすると、機能が方路毎に独立できるため、ある方路に障害があった場合にも他の方路への影響を回避でき、信頼性を向上させることができる。

送信側方路選択部１２０は、受信側方路選択部１１０と送信側カラーレス機能部１４０とから受信した光波長多重信号を、対応する方路を介し他のノードに送信する。具体的には、送信側方路選択部１２０は、受信側方路選択部１１０と送信側カラーレス機能部１４０とからの出力を方路毎に設けた送信側のＭ×１型波長選択スイッチＷＳＳに入力することで、光電気ハイブリッドノード１００から方路毎に光波長多重信号を送信することができる。

また、図３に示すように、多ポートの受信側方路選択部１１０を用いて、受信側カラーレス機能部を用いず直接に受信側方路選択部１１０と電気スイッチ処理部１５０を接続する構成としても良い。

これまでは、方路選択に用いる波長選択スイッチは１×９型WSSのような９程度のポート数が一般的であった。しかし、最近開発されてきている１×４３型WSS（非特許文献３）のような多ポートWSSを用いることで、一部を方路選択ポート、残りをカラーレスポートとして用いることができる。具体的には、多ポートの受信側方路選択部１１０は、一部の光信号を他のノードへの転送のため、受信した光波長多重信号を送信側方路選択部１２０に送信すると共に、自ノードへの分岐及び挿入のため、受信した光波長多重信号を受信側方路選択部において波長毎に分波して電気スイッチ処理部１５０の任意のポートに送信する。この方法によりカラーレス機能部のWSSを用いずにノードを構成することができる。つまり、方路選択部のWSSで、光信号を波長毎に任意のポートに出力するカラーレス機能部の機能を代用することができる。

送信側方路選択部においても同様にカラーレス機能を有することで、送信側カラーレス機能部のWSSを用いずに、直接に電気スイッチ処理部１５０と送信側方路選択部１２０を接続する構成とすることができる。

以下において、上述した基本構成を有する光電気ハイブリッドノード１００の各実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図４は、本発明の第１実施形態の一例となる構成を示す。図４に示されるように、第１実施形態の光電気ハイブリッドノード１００では、受信側方路選択部１１０は、Ｍ個（Ｍ≧２)の方路に対応したＭ個の１×Ｍ型ＷＳＳを有し、送信側方路選択部１２０は、Ｍ個のＭ×１型ＷＳＳを有する。また、受信側カラーレス機能部１３０は、Ｍ個の１×Ｎ型（Ｎ≧２)ＷＳＳを有し、送信側カラーレス機能部１４０は、Ｍ個のＮ×１型ＷＳＳを有する。

本実施形態では、光電気ハイブリッドノード１００は、２つ以上の方路を有し、１波長当たり１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度を持つ４０波長の光波長多重伝送装置であってもよい。この光波長多重伝送装置において、各方路から送信されてくる光波長多重信号を方路毎に備えた受信側方路選択部１１０の１×Ｍ型ＷＳＳにより任意の方路に切り替え、送信側方路選択部１２０のＭ×１型ＷＳＳに入力し、方路毎に光波長多重信号を送信する。

一方、自ノードへドロップする光信号は、この１×Ｍ型ＷＳＳの出力ポートの１つから出力される光波長多重信号を、カラーレス機能部１３０の１×Ｎ型ＷＳＳに入力し、波長毎の光信号に分波する。１×Ｎ型ＷＳＳは、多数の波長を分波するために多ポートのＷＳＳが望まれ、例えば、１×４３型ＷＳＳが用いられる（非特許文献３）。この波長多重信号を波長毎に分波する部分にカラーレス機能を有する光スイッチＷＳＳを用いることで、任意の波長を任意のポートに出力することができる。このため、光パスの波長を変更する場合であってもポートを変更する必要がない。このため現地作業が不要で、ＷＳＳの遠隔操作により波長設定が実施可能となる。

この波長毎に分波された光信号は、電気スイッチ処理部１５０の信号受信部（Ｒｘ ＯＣｈ−ｔｅｒｍ部）で電気信号に変換される。この際、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７０９勧告に規定されるＯＣｈ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）の信号フォーマットから、同勧告に規定されるＯＤＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）に変換する。

この１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度のＯＤＵ４信号は、ＯＤＵ−ＤＥＭＵＸ部において、より低いビットレートのＯＤＵ１，ＯＤＵ２，ＯＤＵ３等に分離される。

電気スイッチ処理部１５０の非同期型電気スイッチであるＯＤＵ−ＸＣ部において、低ビットレートのＯＤＵ信号は任意の出力ポートに方路切替される。また、ＧｂＥ，１０ＧｂＥ，４０ＧｂＥ，ＳＴＭ−１６，ＳＴＭ−６４，ＳＴＭ−２５６などのクライアント信号もまた、ＯＤＵ−ｔｅｒｍ部においてＯＤＵにマッピングされ、このＯＤＵ信号もまたＯＤＵ−ＸＣ部に入力され、任意のポートに方路切替される。これにより自ノードにおけるクライアント信号の分岐及び挿入を行なうことができる。

このＯＤＵ−ＸＣ部から出力されるＯＤＵ信号は、電気スイッチ処理部１５０のＯＤＵ−ＭＵＸ部にて多重化され、１００Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度のＯＤＵ４信号に変換される。この多重化されたＯＤＵ信号は、電気スイッチ処理部１５０の信号送信部（Ｔｘ ＯＣｈ−ｔｅｒｍ部）にて光信号であるＯＣｈ信号に変換される。電気スイッチ処理部１５０では、サブλ単位にＱｏＳ制御を加えることにより、波長レベルでは実現できないより粒度の高い精細な処理が可能となる。

信号送信部のＬＤに波長可変ＬＤを用いることにより、任意の波長の光信号を送信する構成とする。この任意波長のＯＣｈ信号を、送信側カラーレス機能部１４０のＮ×１型ＷＳＳ（例えば、４３×１型ＷＳＳなど）を用いて合波する。この部分にアレイ型回折格子を用いて分波も可能であるが、ＷＳＳを用いることにより、カラーレス機能を持ったオペレーションが可能となる。Ｎ×１型ＷＳＳを方路毎に設ける構成とすることにより、機能が方路毎に独立できるため、ある方路に障害があった場合にも他の方路への影響を回避でき、信頼性を向上させることができる。

Ｎ×１型ＷＳＳの出力を、方路毎に設けた送信側方路選択部１３０のＭ×１型ＷＳＳ（例えば、９×１型ＷＳＳなど）に入力することで、光電気ハイブリッドノード１００から方路毎に光波長多重信号を他のノードに送信する。
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態では、図５に示されるように、受信側方路選択部１１０は、送信側方路選択部１２０に接続する方路選択ポートと電気スイッチ処理部１５０に接続するカラーレスポートを有する波長選択スイッチを用いる。受信側カラーレス機能部を用いず直接に受信側方路選択部１１０と電気スイッチ処理部１５０を接続する構成である。

これまでは、波長選択スイッチは１×９型WSSのような９程度のポート数が一般的であった。しかし、最近開発されてきている１×４３型WSS（非特許文献３）のような多ポートWSSを用いることで、一部を方路選択ポート（例えば、８方路分）、残りをカラーレスポート（例えば、３５波長分）として用いることができる。この方法によりカラーレス機能部のWSSを用いずにノードを構成することができる。つまり、方路選択部のWSSでカラーレス機能部の機能を代用することができる。
（第３実施形態）
図６〜７は、本発明の第３実施形態を示す。第３実施形態では、図６に示されるように、受信側方路選択部１１０は、１×Ｍ型光カプラＯＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｕｐｌｅｒ）から構成される。この場合、各１×Ｍ型光カプラＯＣから全ての方路に光波長多重信号が送信されるが、光カプラＯＣからの出力光が入力される受信側カラーレス機能部１３０の波長選択スイッチＷＳＳにおいて、光カプラＯＣから受信した光波長多重信号から所望の光信号が選択される。これにより低コストな光カプラを用いて方路選択をすることができる。

更に、１×Ｍ型光カプラＯＣに代えて、１×２型光カプラを多段接続して光カプラの出力側にＭ個の方路を持たせるようにしてもよい。

また逆に、図７のように、送信側方路選択部１２０が、受信側方路選択部１１０と同様に、Ｍ×１型光カプラや２×１型光カプラを多段接続したものから構成されてもよい。

さらに、受信側方路選択部１１０と送信側方路選択部１２０との双方が、１×Ｍ型光カプラ、１×２型光カプラの多段接続、Ｍ×１型光カプラ、２×１型光カプラの多段接続から構成されてもよい。
（第４実施形態）
図８〜９は、本発明の第４実施形態を示す。第４実施形態では、図８に示されるように、受信側カラーレス機能部１３０に、１×４３型ＷＳＳのような多ポートのＷＳＳでなく、各１×Ｎ型ＷＳＳに等価となる経済的な１×９型ＷＳＳを複数並列した構成とする。

また、チャネル間隔５０ＧＨｚで８０波長の光電気ハイブリッドノード１００に、チャネル間隔１００ＧＨｚの１×４３型ＷＳＳを適用する場合、図９に示されるように、受信側カラーレス機能部１３０の各１×Ｎ型ＷＳＳについて、偶数チャネルと奇数チャネルの１×４３型ＷＳＳをそれぞれ用意する。併せてチャネル間隔５０ＧＨｚのＷＳＳ（例えば、１×２型ＷＳＳなど）を用いることで、この場合にもカラーレス機能を持つ光電気ハイブリッドノードとすることができる。
（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態を示す。第５実施形態では、図１０に示されるように、送信側カラーレス機能部１４０は、ＷＳＳの代わりに経済的な周回性アレイ型回折格子ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）から構成される。この周回性アレイ型回折格子は、アレイ型回折格子の周期性を利用したデバイスであり、１つのポートに複数の波長を対応させることができる（非特許文献４）。図１０の例では、１つのポートにλ_１，λ_５，λ_９，・・・と４波長毎の周期性をもった波長を合波することができる。このため、対応する波長の中では、物理的なポート変更をせずに、波長を変更することができる。
（第６実施形態）
図１１〜１３は、本発明の第６実施形態を示す。第６実施形態では、図１１に示されるように、光電気ハイブリッドノード１００は、波長ブロッカーＷＢ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｂｌｏｃｋｅｒ）を有する。この場合、受信側方路選択部１１０は、各方路からの光波長多重信号を分岐するための１×２型光カプラＯＣを有する。各光カプラＯＣは、分岐した一方の信号を波長ブロッカーＷＢに入力し、もう一方を１×Ｍ型波長選択スイッチＷＳＳに入力する構成とする。

波長ブロッカーＷＢは、波長多重信号の波長毎に光信号の通過及びブロックを設定するデバイスであり、自ノードをスルーさせる光信号は通過させ、自ノードでドロップする光信号はブロックして、光カプラＯＣからの当該光信号をドロップさせる。

ドロップされた波長多重信号は、ＷＳＳの場合と同様に、電気スイッチ部１５０での精細な制御とカラーレス機能部１３０，１４０での任意の波長に対応する処理とが適用可能である。

また、図１２のように、受信側方路選択部１１０に１×Ｍ型光カプラＯＣを用いてもよい。更に、１×２型光カプラＯＣを多段接続して光カプラの出力側にＭ個の方路を持たせることもできる。

また逆に、図１３のように、送信側方路選択部１２０にＭ×１型光カプラＯＣや２×１型光カプラＯＣを多段接続したものを用いることもできる。

さらに、受信側方路選択部１１０と送信側方路選択部１２０との双方が、１×Ｍ型光カプラ、１×２型光カプラの多段接続、Ｍ×１型光カプラ、２×１型光カプラの多段接続から構成されてもよい。
（第７実施形態）
図１４は、本発明の第７実施形態を示す。第７実施形態では、図１４に示されるように、電気スイッチ部１５０は、ＯＳＩ階層モデルによるＯＤＵ−ＸＣやＡＴＭスイッチなどのレイヤ１でスイッチングを行なうＬ１スイッチ部から構成されてもよい。
（第８実施形態）
図１５は、本発明の第８実施形態を示す。第８実施形態では、図１５に示されるように、電気スイッチ部１５０は、ＯＤＵ−ＸＣ部を用いる構成として、（１）同一クロックで動作しクロスコネクトされるビットレートの単位が同一の同期スイッチＳＷ、（２）任意のビットレートにおけるクロスコネクトが可能な非同期スイッチＳＷ、（３）ＴＤＭ信号をパケットにマッピングしてパケット単位でクロスコネクトされるパケットスイッチＳＷのいずれかを用いてもよい。

また、電気スイッチ１５０は、同期スイッチＳＷ、非同期スイッチＳＷ及びパケットスイッチＳＷの１以上を有し、外部からの選択制御や電気スイッチ１５０内での選択制御などによって適宜何れかのスイッチを使用するようにしてもよい。
（第９実施形態）
図１６は、本発明の第９実施形態を示す。第９実施形態では、図１６に示されるように、電気スイッチ部１５０は、ＯＳＩ階層モデルによるイーサネット（登録商標）スイッチなどレイヤ２でスイッチングを行なうＬ２スイッチ部から構成されてもよい。
（第１０実施形態）
図１７は、本発明の第１０実施形態を示す。第１０実施形態では、図１７に示されるように、電気スイッチ部１５０は、ＯＳＩ階層モデルによるＩＰルータなどレイヤ３でスイッチングを行なうＬ３スイッチ部から構成されてもよい。

また、電気スイッチ部１５０は、レイヤ１、レイヤ２及びレイヤ３の１以上を有し、外部からの選択制御や電気スイッチ１５０内での選択制御などによって適宜何れかのスイッチを使用するようにしてもよい。
（第１１実施形態）
図１８は、本発明の第１１実施形態を示す。第１１実施形態では、図１８に示されるように、電気スイッチ部１５０の送受信部に、デジタルコヒーレント送受信器を用いてもよい。この場合、受信側カラーレス機能部１３０は、波長多重信号の分波器を用いない構成とすることもできる。デジタルコヒーレント受信器では、局部発振器（Local Oscillator: LO）と主信号光との干渉を利用することによって波長多重信号の中からある波長の主信号を選択的に受信することが可能である。例えば、λ₁ 〜λ_nの波長多重信号の中からλ₂を選択的に受信したい場合、LO光をλ₂に設定する（ホモダイン検波の場合）。干渉光を受光器で受信し、デジタル信号処理（DSP）を用いて信号を復調する。この場合、分波器を用いずに廉価な光カプラOCなどを用いることにより波長多重信号から選択任意の波長を選択的に受信することができる。
（第１２実施形態）
図１９は、本発明の第１２実施形態を示す。第１２実施形態では、図１９に示されるように、電気スイッチ部１５０の送受信部に、着脱可能な小型送受信モジュールを用いてもよい。小型送受信モジュールとしては、ＧＢＩＣ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、ＳＦＦ（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ）、ＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）、ＳＦＰ＋（Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ Ｐｌｕｓ）、ＸＥＮＰＡＫ、Ｘ２、ＸＰＡＫ、ＸＦＰ、３００ｐｉｎ−ＭＳＡ、ＣＦＰなどを用いることができる。着脱可能な送受信モジュールを用いることで、もし送受信モジュールに故障が発生した場合にも、電気スイッチ部全てを交換することなく、送受信モジュールのみを交換することで対応可能となり、故障時の影響を部分的なものとすることができる。
（第１３実施形態）
図２０は、本発明の第１３実施形態を示す。第１３実施形態では、電気スイッチ処理部１５０は、図２０において破線で示されるように、ＯＤＵ−ＸＣ部とＯＤＵ−ｔｅｒｍ部との間に冗長パスを設けてもよい。この場合、１つの電気スイッチ処理部１５０に冗長的な２つのパスを開通し、一方を現用系、もう一方を予備系とする。このように冗長構成を持つことで、信頼性を向上させることができる。
（第１４実施形態）
図２１は、本発明の第１４実施形態を示す。第１４実施形態では、図２１に示されるように、電気スイッチ処理部１５０に設けた冗長パスを用いて、無瞬断切替を行なう構成とすることもできる。ＯＤＵ終端部（ＯＤＵ−ｔｅｒｍ部）にバッファメモリを設け、２つのパス間で位相を調整することで、無瞬断の切替をすることができる。
（第１５実施形態）
図２２は、本発明の第１５実施形態を示す。第１５実施形態では、図２２に示されるように、電気スイッチ処理部１５０の電気スイッチを二重化した構成としてもよい。この２つの電気スイッチの間で冗長パスを構成することで、一方の電気スイッチに故障が発生した場合にもう一方のパスを利用することによって、サービスを継続することができる。これにより、信頼性を向上させることができる。
（第１６実施形態）
図２３は、本発明の第１６実施形態を示す。第１６実施形態では、図２３に示されるように、二重化された電気スイッチ間の冗長パスにおいて、無瞬断切替を行うようにしてもよい。このため、ＯＤＵ終端部（ＯＤＵ−ｔｅｒｍ部）にバッファメモリを設け、２つのパス間で位相を調整することで、無瞬断の切替をすることができる。
（第１７実施形態）
図２４は、本発明の第１７実施形態を示す。第１７実施形態では、図２４に示されるように、例えばパス開通時の制御方法として、電気スイッチ部１５０において、クライアント信号単位の電気パスを方路毎に選択して多重する制御を行ない、送信側カラーレス機能部１４０のＮ×１型ＷＳＳにおいて、多重された電気パスが変換された任意波長の光パスをカラーレスに収容する制御を行ない、送信側方路選択部１２０の設定する方路のＭ×１型ＷＳＳにおいて、光パスを選択する制御を行なうことで、電気スイッチと光スイッチを連携動作させることができる。これにより、光スイッチによるカラーレス機能と電気スイッチによるディレクションレス機能を有する光電気ハイブリッドノード全体の制御をすることができる。
（第１８実施形態）
図２５は、本発明の第１８実施形態を示す。第１８実施形態では、図２５に示されるように、電気スイッチ処理部１５０におけるクライアント信号の挿入により、電気パスが多重化されたパスの容量が増えてきた場合に、最終受信ノードまでの途中のノードにおいて、電気スイッチ処理部１５０とカラーレス機能部１３０，１４０を経由する光パスから、方路選択部１１０，１２０の1×Ｍ型波長選択スイッチとＭ×1型波長選択スイッチを直接繋いだ光パスへの変更を行なう制御方法を有することができる。この変更により、光パスへのクライアント信号の収容効率を向上できるとともに、電気スイッチ処理部１５０を経由せずに、光のままのトランスペアレントな光パスとすることができるため、省エネルギー化、経済化を図ることもできる。

逆に、方路選択部１１０，１２０の1×Ｍ型波長選択スイッチとＭ×1型波長選択スイッチを直接繋いだ光パスから、電気スイッチ処理部１５０とカラーレス機能部１３０，１４０を経由する光パスへの変更も可能である。この変更により、電気スイッチ処理部１５０においてサブλ単位の細やかな処理を行なうことができる。上記の電気スイッチ処理部１５０とカラーレス機能部１３０，１４０を経由する光パスから、方路選択部１１０，１２０の1×Ｍ型波長選択スイッチとＭ×1型波長選択スイッチを直接繋いだトランスペアレントな光パスへの変更を無瞬断に行なうこともできる。例えば、双方の光パスに異なる波長を設定しておき、受信端で位相を調整して光パスを切り替えることにより無瞬断切替を実現することが可能である。

上述した本発明の各実施形態では、サブλの粒度を有するマルチディグリーＲＯＡＤＭにおいて、サブλパスの需要が任意の地点間で発生しても、遠隔操作によりサブλパスを収容できる、光スイッチによるカラーレス機能と電気スイッチによるディレクションレス機能を有した光電気ハイブリッドノードを提供することが可能となる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１００ 光電気ハイブリッドノード
１１０，１２０ 方路選択部
１３０，１４０ カラーレス機能部
１５０ 電気スイッチ処理部

Claims (11)

1. 複数の方路から受信した各波長多重信号を波長単位で前記複数の方路に切り替え、及び／又は前記受信した各波長多重信号に対して分岐及び挿入を行う光電気ハイブリッドノード装置であって、
   前記複数の方路から各波長多重信号を受信する受信側方路選択部と、
   前記受信側方路選択部から受信した各波長多重信号を前記複数の方路毎に任意に設定可能な波長の光信号に分波する受信側カラーレス機能部と、
   前記受信側カラーレス機能部により分波された各光信号を電気信号に変換し、前記電気信号に対して当該光電気ハイブリッドノード装置への分岐及び／又は挿入を行い、処理された電気信号を任意波長の光信号に変換する電気スイッチ処理部と、
   前記電気スイッチ処理部から受信した各光信号を合波する送信側カラーレス機能部と、
   前記受信側方路選択部と前記送信側カラーレス機能部とから受信した各光信号を波長多重信号として前記複数の方路に送信する送信側方路選択部と、
   を有し、
   前記電気スイッチ処理部は、前記分波された各光信号を電気多重信号に変換し、前記電気多重信号を前記波長より粒度の高いサブλ単位の電気信号に分離し、サブλ単位でクロスコネクト及び当該光電気ハイブリッドノード装置への分岐及び／又は挿入を行い、処理後の各サブλ単位の電気信号を電気多重信号に多重し、前記処理後の電気多重信号を任意波長かつ任意方路に送信する光信号に変換する光電気ハイブリッドノード装置。
2. 前記受信側方路選択部は、前記複数の方路に対応して設けられ、対応する方路から受信した波長多重信号を前記受信側カラーレス機能部と前記送信側方路選択部とに波長毎に選択して送信する複数の波長選択スイッチを有し、
   前記受信側カラーレス機能部は、前記複数の方路に対応して設けられ、対応する波長選択スイッチから受信した波長多重信号を任意の出力ポートに割当可能な波長の光信号に分波する複数の波長選択スイッチを有し、
   前記送信側カラーレス機能部は、前記複数の方路に対応して設けられ、前記電気スイッチ処理部から受信した各光信号を合波する複数の波長選択スイッチを有し、
   前記送信側方路選択部は、前記複数の方路に対応して設けられ、前記受信側方路選択部と前記送信側カラーレス機能部とから受信した各光信号を波長多重信号として対応する方路に送信する複数の波長選択スイッチを有する、請求項１記載の光電気ハイブリッドノード装置。
3. 前記受信側方路選択部は、前記複数の方路から受信した各波長多重信号を前記送信側方路選択部へ送信すると同時に、受信側カラーレス機能部を介さず前記電気スイッチ処理部に直接送信し、
   前記電気スイッチ処理部は、前記受信側方路選択部から送信される各光信号を電気多重信号に変換し、前記電気多重信号を前記波長より粒度の高いサブλ単位の電気信号に分離し、サブλ単位でクロスコネクト及び当該光電気ハイブリッドノード装置への分岐及び／又は挿入を行い、処理後の各サブλ単位の電気信号を電気多重信号に多重し、前記処理後の電気多重信号を任意波長の光信号に変換し、
   前記送信側方路選択部は、前記受信側方路選択部から受信した各波長多重信号と前記電気スイッチ処理部から送信側カラーレス機能部を介さずに直接受信した各光信号を波長多重信号として前記複数の方路に送信することを特徴とする、
   請求項１記載の光電気ハイブリッドノード装置。
4. 前記受信側方路選択部は、前記複数の方路に対応して設けられ、対応する方路から受信した波長多重信号を前記送信側方路選択部と前記電気スイッチ処理部とに波長毎に選択して送信する複数の波長選択スイッチを有し、
   前記波長選択スイッチは、前記送信側方路選択部と前記電気スイッチ処理部とに接続するポートを有し、
   前記送信側方路選択部は、前記複数の方路に対応して設けられ、前記受信側方路選択部と前記電気スイッチ処理部とから受信した各光信号を波長多重信号として対応する方路に送信する複数の波長選択スイッチを有し、
   前記波長選択スイッチは、前記受信側方路選択部と前記電気スイッチ処理部とから接続されるポートを有することを特徴とする、
   請求項３記載の光電気ハイブリッドノード装置。
5. 前記受信側方路選択部及び／又は前記送信側方路選択部は、前記複数の方路に対応して設けられた複数の光カプラを有する、請求項１乃至４何れか一項記載の光電気ハイブリッドノード装置。
6. 前記受信側カラーレス機能部は、前記複数の方路の個数より少ないポートを備えた複数の波長選択スイッチを階層的に接続し、前記複数の方路に対応したポート数を有する多段構成を有する、請求項１乃至４何れか一項記載の光電気ハイブリッドノード装置。
7. 前記送信側カラーレス機能部は、前記複数の方路に対応して設けられ、１つのポートに周期性を有する複数波長の光信号を受信し、前記受信した各光信号を合波する複数の周回性アレイ型回折格子を有する、請求項１乃至４何れか一項記載の光電気ハイブリッドノード装置。
8. 前記複数の方路に対応して設けられ、対応する方路から受信した波長多重信号の波長毎に光信号を通過又はブロックする波長ブロッカーを有する、請求項１乃至４何れか一項記載の光電気ハイブリッドノード装置。
9. 前記電気スイッチ処理部は、ＯＳＩ階層モデルにおけるレイヤ１スイッチ、レイヤ２スイッチ又はレイヤ３スイッチを有する、請求項１乃至４何れか一項記載の光電気ハイブリッドノード装置。
10. 前記電気スイッチ処理部は、無瞬断切替可能な冗長パスを有する、請求項１乃至４何れか一項記載の光電気ハイブリッドノード装置。
11. 前記電気スイッチ処理部は、無瞬断切替可能な二重化された電気スイッチを有する、請求項１乃至４何れか一項記載の光電気ハイブリッドノード装置。

Images