JP5747629B2

JP5747629B2 - 光伝送装置および光スイッチ装置

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Publication number: JP5747629B2
Application number: JP2011092369A
Authority: JP
Inventors: 崇豊巻
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2031-04-18
Also published as: US8805194B2; US20120263463A1; JP2012227662A

Description

本発明は、光ネットワークにおいて光通信の経路を切り替え可能な光伝送装置および光スイッチ装置に関する。

現在の光波長多重伝送（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光ネットワークは、メッシュ状で複雑に入り組んだ構成になっているため、目的地にたどり着くための経路が複数にわたって存在することが多い。そのため、現用回線に障害が発生した場合の迂回経路（予備回線）の候補も複数存在することになる。このように、現在のＷＤＭ光ネットワークは、たとえば、２次，３次といった障害に対して対応できる面で非常に有利なネットワーク構成といえる。

一方で、光ファイバーには、波長分散（以後、分散と呼ぶ）と呼ばれる伝送信号を劣化させる要因がある。このような伝送信号の劣化を回避するため、たとえば、多スパンの長距離伝送時においては、各中継サイトで全波長に対し一括で分散補償を行うことが一般的である。なお、上記中継サイトとしては、ＯＡＤＭ（Optical add-drop multiplexer：光分岐挿入装置）ノード，ＩＬＡ（In-Line Amplifier：インライン増幅器）ノード等がある。

大黒將弘「敷設光伝送路における超高速光信号の偏波モード分散抑圧技術」２００８年２月

しかしながら、４０Ｇ位相変調等の分散に対する耐力が悪い信号種の場合には、上記一括分散補償だけでは分散を補償しきれず、ネットワークを通ってきた後の総分散量（以後、残留分散）に応じて波長ごとにさらに個別に補償を行っている。そのため、ネットワークにて障害が発生し迂回経路に切り替えた場合には、残留分散も当然変わるため、個別の分散補償量も変わることになり、この個別補償が最適になるまでは信号が疎通せず、エラーが発生した状態となる、という問題があった。

一方で、障害発生時の迂回経路において残留分散の値が事前にわかっていれば、迂回経路に切り替わった瞬間に個別の分散補償量を最適値に設定することが可能である。すなわち、たとえば、迂回経路が１つの場合は、予め現用経路と迂回経路のそれぞれの残留分散値を用意しておき、瞬時に個別分散補償量を設定することが可能である。しかしながら、メッシュネットワークの場合は、迂回経路が複数または無数に存在するため、すべての経路において残留分散値を用意しておくことは現実的ではない。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、メッシュ型の光ネットワークのように迂回経路が複数または無数に存在する場合であっても、簡易な回路で光受信器に残留分散量を通知可能な光伝送装置および光スイッチ装置を提供することを目的とする。

本願の開示する光伝送装置は、光信号を通過させる処理や、光信号を分岐および挿入する処理を行う光伝送装置であって、上流の装置から自装置までの区間における残留分散に応じた低周波信号を発生する低周波発生部と、上流からの光信号に前記低周波信号を重畳して下流に伝送する重畳部と、を有する。

本願の開示する光伝送装置の一つの態様によれば、メッシュ型の光ネットワークのように迂回経路が複数または無数に存在する場合であっても、簡易な回路で光受信器に残留分散量を通知することができる、という効果を奏する。

図１は、ＯＡＤＭノードの構成例を示す図である。図２は、メッシュ型の光ネットワークの一例を示す図である。図３は、メッシュ型の光ネットワークの一例を示す図である。図４−１は、光ネットワークにおける光信号の経路の一例を示す図である。図４−２は、実施例１のＷＳＳの構成例を示す図である。図４−３は、実施例１のＷＳＳの構成例を示す図である。図５は、実施例１のＷＳＳの動作を示すフローチャートである。図６−１は、実施例２のＷＳＳの構成例を示す図である。図６−２は、実施例２のＷＳＳの構成例を示す図である。図７は、２の補数に変換した後の残留分散値と周波数との関係を示す図である。図８は、実施例２のＷＳＳの動作を示すフローチャートである。図９は、実施例３のＷＳＳの構成例を示す図である。図１０は、実施例３のＷＳＳの構成例を示す図である。図１１−１は、残留分散値と周波数の関係を示す図である。図１１−２は、残留分散値と周波数の関係を示す図である。

以下に、本願の開示する光伝送装置および光スイッチ装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、光スイッチ装置の一例としてＷＳＳ（Wavelength Selective Switch：光波長選択スイッチ）を用いることとするが、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施例のＷＳＳを有するＯＡＤＭノードの構成例を示す図である。図１において、ＯＡＤＭノード１は、ＷＤＭ光ネットワークで使用される中継装置として動作し、前ノードから次ノードへ光信号を中継する機能および波長単位で経路を切り替える機能を有する。このＯＡＤＭノード１は、１×ＮポートのＷＳＳ１１，入出力段の光アンプ１２等を有し、ＷＳＳ１１が、光ファイバー内の光信号を通過させる処理や、光信号を波長単位に分岐（Ｄｒｏｐ）する処理および挿入（Ａｄｄ）する処理を行う。

ここで、本実施例のＷＳＳの動作を説明する前に、その前提となるメッシュ型の光ネットワークについて説明する。図２は、メッシュ型の光ネットワークの一例を示す図である。Ｓｉｔｅ＃１〜＃９は、それぞれＯＡＤＭノードである。図２に示す光ネットワークは、たとえば、定常運用時にはＳｉｔｅ＃１，＃４，＃７，＃８，＃９の経路で光信号が伝送され、障害時の迂回経路としてＳｉｔｅ＃１，＃２，＃３，＃６，＃９が設定されていることとする。この状態において、たとえば、定常運用時の経路と障害時の迂回経路の両方において障害が発生した場合であっても、図２のメッシュ型の光ネットワークにおいては、Ｓｉｔｅ＃１，＃２，＃５，＃８，＃９等の複数の迂回経路が存在する（図３参照）。このように、メッシュ型の光ネットワークは、たとえば、２次，３次といった障害に対して対応できる面で非常に有利なネットワーク構成といえる。

つづいて、本実施例のＷＳＳの動作について説明する。図４−１は、光ネットワークにおける光信号の経路の一例を示す図であり、Ｓｉｔｅ＃１，Ｓｉｔｅ＃２，Ｓｉｔｅ＃３，Ｓｉｔｅ＃４の順に光信号が中継されているものとする。なお、本実施例では、一例として、Ｓｉｔｅ＃１とＳｉｔｅ＃２の間の残留分散値を５０ｐｓとし、Ｓｉｔｅ＃２とＳｉｔｅ＃３の間の残留分散値を３０ｐｓとし、Ｓｉｔｅ＃３とＳｉｔｅ＃４の間の残留分散値を２０ｐｓとする。

また、図４−２は、Ｓｉｔｅ＃１〜＃３のＯＡＤＭノード内のＷＳＳの構成例を示す図であり、図４−３は、Ｓｉｔｅ＃４のＯＡＤＭノード内のＷＳＳの構成例を示す図である。図４−２において、Ｓｉｔｅ＃１〜＃３のＷＳＳは、重畳信号抽出器２１とアナログ乗算器２２と低周波発生器２３とメモリ２４とＨＰＦ（High Pass Filter）２５を有する。また、図４−３において、Ｓｉｔｅ＃４のＷＳＳは、上記の構成に加えさらに、Spectrum Analyzer２６を有する。

重畳信号抽出器２１は、上流からの信号に重畳された重畳信号（低周波信号成分）を抽出する。メモリ２４には、input情報として予め既知の残留分散値（前Ｓｉｔｅと自Ｓｉｔｅの間の残留分散値）が保持されている。低周波発生器２３は、メモリ２４に保持された残留分散値に応じた低周波信号を発生する。アナログ乗算器２２は、重畳信号抽出器２１により抽出された重畳信号と低周波発生器２３により発生された低周波信号とを乗算する。ＨＰＦ２５は、光信号の高周波成分のみを通過させる。Spectrum Analyzer２６は、最終段（Ｓｉｔｅ＃４）のＷＳＳのアナログ乗算器２２の乗算結果から最大周波数を抽出して図４−１に示す経路における残留分散量を判断する。なお、本実施例においては、Ｓｉｔｅ＃１〜＃３のＷＳＳとＳｉｔｅ＃４のＷＳＳとを、説明の便宜上、別々の構成として示しているが、実際のＷＳＳは、両方の機能を有すること（同一構成）とする。また、Ｓｉｔｅ＃１，＃２，＃３，＃４のメモリ２４には、それぞれの残留分散値（input情報）として、予め０ｐｓ，５０ｐｓ，３０Ｐｓ，２０ｐｓが保持されていることを前提とする。

図４−１〜図４−３において、本実施例のＷＳＳでは、光ネットワーク上の光信号に、スパン毎の残留分散値に応じた強度変調信号を重畳する。この際、光信号がＷＳＳ等の光スイッチを備えたＯＡＤＭノードを通過する度に、前段のＯＡＤＭノードにて重畳された低周波信号に対象スパン毎の残留分散値に応じた低周波信号を乗算し、光信号に対する低周波信号（乗算結果）の重畳を繰り返し実行する。そして、上記処理によって重畳された低周波信号成分から最大周波数を抽出することにより、残留分散量を求めることができる。なお、図４−２および図４−３では、ＷＳＳの内部にアナログ乗算器２２，低周波発生器２３，Spectrum Analyzer２６を設ける場合を一例として示したが、光伝送装置としてはＷＳＳの外部に設けてもよい。

つづいて、本実施例のＷＳＳの動作を図面に従い詳細に説明する。図５は、本実施例のＷＳＳの動作を示すフローチャートである。本実施例では、一例として、各ＯＡＤＭノードがメモリ２４に保持している残留分散値（前段のＯＡＤＭノードから自ＯＡＤＭノードの区間における残留分散値）を、所定の周波数（低周波信号）に変換して光信号に重畳する。たとえば、低周波発生器２３は、一例として、残留分散値が１０ｐｓであれば１０Ｈｚの低周波信号を、１００ｐｓであれば１００Ｈｚの低周波信号を発生する。

図５において、まず、各ＳｉｔｅのＷＳＳの重畳信号抽出器２１は、上流からの信号から低周波の重畳信号を抽出する（Ｓ１）。たとえば、ＷＳＳにフィルタを設けて低周波の重畳信号を抽出する。なお、Ｓｉｔｅ１＃１では重畳信号は抽出されない。

一方、低周波発生器２３は、メモリ２４に保持された残留分散値（input情報）に応じて低周波信号を発生する（Ｓ２）。なお、Ｓｉｔｅ＃１では、メモリ２４に保持された残留分散値が０ｐｓなので、低周波信号を発生させない。また、Ｓｉｔｅ＃２〜＃４では、それぞれ５０Ｈｚ，３０Ｈｚ，２０Ｈｚの低周波信号を発生させる。

そして、アナログ乗算器２２は、重畳信号抽出器２１が抽出した重畳信号と低周波発生器２３が発生した低周波信号とを乗算する（Ｓ３）。すなわち、重畳信号抽出器２１により抽出された、自ノードより上流で重畳された低周波信号成分に、低周波発生器２３が発生した低周波を乗算する。たとえば、上流で重畳された低周波信号を「Ａｓｉｎ（ｘ）ｔ（残留分散値：ｘ［ｐｓ］）」とし、自ノードで重畳する低周波信号を「Ａｓｉｎ（ｙ）ｔ（残留分散値：ｙ［ｐｓ］）」とすると、乗算後の周波数信号は、下記（１）のように表すことができる。これにより、「ｘ＋ｙ」の周波数成分（Ｓｉｔｅ＃２では５０Ｈｚ，Ｓｉｔｅ＃３では８０Ｈｚ，Ｓｉｔｅ＃４では１００Ｈｚ）が発生する。なお、下記Ｃは差の周波数成分（差周波）を表す。
Ａｓｉｎ（ｘ）ｔ×Ａｓｉｎ（ｙ）ｔ＝Ｂｃｏｓ（ｘ＋ｙ）ｔ＋Ｃ …（１）

その後、ＷＳＳでは、ＨＰＦ２５出力の信号にアナログ乗算器２２による乗算結果（低周波信号）を重畳し（Ｓ４）、低周波信号が重畳された信号を次のＯＡＤＭノードへ出力する。たとえば、ＷＳＳでは、光パワーを減衰させることができるので、所定の周波数で光パワーを変化させることで、強度変調された低周波信号を重畳することができる。以降、本実施例では、図４−１の経路において、光信号がＯＡＤＭノードを通過する度に上記Ｓ１〜Ｓ４が繰り返し実行され、Ｓｉｔｅ＃４のSpectrum Analyzer２６が、アナログ乗算器２２によって出力される信号の最大周波数を検出する。そして、その最大周波数から残留分散量（残留分散量＝最大周波数）を求める。その後、Spectrum Analyzer２６は、Ｓｉｔｅ＃４のＷＳＳにおいて信号をＤｒｏｐした光受信器に対し、上記で求めた残留分散量を提供する。

上述したように、本実施例では、各ＯＡＤＭノード内のＷＳＳが、光ネットワークの経路上の光信号に、スパン毎の残留分散値に応じた低周波信号（強度変調信号）を重畳する。この際、各ＯＡＤＭノードのＷＳＳでは、前段のＯＡＤＭノードにて重畳された低周波信号に、対象スパン毎の残留分散値に応じた低周波信号を乗算する。そして、光信号がＯＡＤＭノードを通過する度に、その光信号に対して上記乗算結果である低周波信号を重畳する処理を繰り返し実行する。これにより、メッシュ型の光ネットワークのように迂回経路が複数または無数に存在する場合であっても、簡易な回路で光受信器に残留分散量を通知することができる。

前述した実施例１では、ＷＤＭ伝送におけるほとんどの区間で残留分散が「＋」の値になるため、残留分散が「−」の値になることを想定していない。本実施例では、残留分散に関し「＋」，「−」の符号を表現する。

図６−１は、Ｓｉｔｅ＃１〜＃３のＯＡＤＭノード内のＷＳＳの構成例を示す図であり、図６−２は、Ｓｉｔｅ＃４のＯＡＤＭノード内のＷＳＳの構成例を示す図である。なお、図６−１および図６−２において、前述の実施例１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、光信号の経路は、前述した実施例１の図４−１を使用する。本実施例のＷＳＳは、実施例１の構成に加えて、変換部２７およびlimit処理部２８を有する。変換部２７は、メモリ２４から読み出した残留分散値（input情報）を２の補数に変換し、２の補数に変換した後の値を低周波発生器２３に出力する。図７は、２の補数（８ビットの場合）に変換した後の残留分散値と周波数との関係を示す図である。limit処理部２８は、アナログ乗算器２２による乗算結果の桁落ち等に対するlimit処理を行う。

つづいて、本実施例のＷＳＳの動作を図面に従い詳細に説明する。図８は、本実施例のＷＳＳの動作を示すフローチャートである。本実施例では、一例として、メモリ２４内の残留分散値に対して２の補数処理を行った後の値を、所定の周波数（低周波信号）に変換して光信号に重畳する。たとえば、低周波発生器２３は、図７に示すような低周波信号を発生する（８ビットの場合）。

図８において、まず、各ＳｉｔｅのＷＳＳの重畳信号抽出器２１は、上流からの信号から低周波の重畳信号を抽出する（Ｓ１）。一方、変換部２７では、メモリ２４に保持された残留分散値（input情報）を読み出して、２の補数処理を行う（Ｓ５）。また、低周波発生器２３は、残留分散値に対して２の補数処理を行った後の値に応じて低周波信号を発生する（Ｓ６、図７参照）。そして、アナログ乗算器２２が、重畳信号抽出器２１が抽出した重畳信号と低周波発生器２３が発生した低周波信号とを乗算し（Ｓ３）、さらに、limit処理部２８が、所定のlimit処理を行う（Ｓ７）。その後、ＷＳＳでは、ＨＰＦ２５出力の信号にlimit処理を行った後の低周波信号を重畳し（Ｓ４）、低周波信号が重畳された信号を次のＯＡＤＭノードへ出力する。以降、本実施例では、図４−１の経路において、光信号がＯＡＤＭノードを通過する度に上記Ｓ１〜Ｓ４が繰り返し実行され、Ｓｉｔｅ＃４のSpectrum Analyzer２６が、アナログ乗算器２２によって出力される信号の最大周波数を検出する。そして、その最大周波数から残留分散量（残留分散量＝最大周波数）を求める。その後、Spectrum Analyzer２６は、Ｓｉｔｅ＃４のＷＳＳにおいて信号をＤｒｏｐした光受信器に対し、上記で求めた残留分散量を提供する。

上述したように、本実施例では、さらに残留分散値の符号を表現することとした。これにより、さらに正確な残留分散量を光受信器に提供することが可能となる。

前述した実施例１，２では、任意の周波数の信号を発生可能な低周波発生器２３を使用していたが、実施例３では、単一周波数発生器を使用することで低価格化を実現する。

図９は、本実施例のＷＳＳの構成例を示す図である。なお、図９において、前述の実施例１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例では、前述した実施例と異なる構成および処理について説明する。図９において、実施例３のＷＳＳは、単一周波数発生器２３ａとセレクタ２９とアナログ乗算器２２ａを有する。

単一周波数発生器２３ａは、たとえば、１Ｈｚの信号のみを発生する。セレクタ２９は、メモリ２４の残留分散値に応じて、重畳信号抽出器２１の出力信号とアナログ乗算器２２ａの出力信号とを選択出力する。たとえば、残留分散値が１０ｐｓの場合、セレクタ２９は、重畳信号抽出器２１の出力信号を１度選択出力した後、アナログ乗算器２２ａの出力信号を９回にわたって連続で選択出力する。アナログ乗算器２２ａは、メモリ２４の残留分散値に応じた回数にわたって、セレクタ２９の出力信号と単一周波数発生器２３ａが発生する１Ｈｚの信号を乗算する。たとえば、残留分散値が１０ｐｓの場合、アナログ乗算器２２ａは、１０回にわたってセレクタ２９の出力信号と１Ｈｚの信号を乗算する。この場合、初回は、重畳信号抽出器２１の出力信号と１Ｈｚの信号が乗算され、２回目〜１０回目は、自身のフィードバック信号と１Ｈｚの信号が乗算される。これにより、残留分散値が１０ｐｓの場合には、１０Ｈｚの低周波信号が重畳されることになる。

上述したように、本実施例では、単一周波数発生器を使用することとしたので、ＷＳＳの低価格化を実現しつつ、実施例１と同様の効果を得ることができる。

なお、上記図９の構成および処理は、前述した実施例２に対しても同様に適用可能である。図１０は、図９とは異なるＷＳＳの構成例を示す図である。この場合、変換部２７は、メモリ２４から読み出した残留分散値（input情報）を２の補数に変換し、２の補数に変換した後の値をセレクタ２９およびアナログ乗算器２２ａに出力する。そして、セレクタ２９は、２の補数の値に応じて、重畳信号抽出器２１の出力信号とアナログ乗算器２２ａの出力信号とを選択出力する。また、アナログ乗算器２２ａは、２の補数の値に応じた回数にわたって、セレクタ２９の出力信号と単一周波数発生器２３ａが発生する１Ｈｚの信号とを乗算する。

前述した実施例１，２では、低周波発生器２３が、残留分散値に１対１に対応した低周波信号（１ｐｓの場合は１Ｈｚ，１０ｐｓの場合は１０Ｈｚ）を出力していたが、実施例４では、１つの周波数信号で表現可能な残留分散値に幅を持たせることとした。

図１１−１は、残留分散値と周波数の関係を示す図であり、たとえば、実施例１に対応するものである。ここでは、一例として、残留分散値が０〜５０ｐｓの場合に低周波発生器２３が周波数ｆｏ（ｆｏは任意の周波数）の信号を出力し、残留分散値が５１〜１００ｐｓの場合に周波数２×ｆｏの信号を出力する。すなわち、５０ｐｓステップ毎に１つの周波数信号を出力する。これにより、周波数を効率的に使用することが可能となる。

図１１−２は、残留分散値と周波数の関係を示す図であり、たとえば、実施例２に対応するものである。ここでは、一例として、２の補数を４ビットで表現した場合が記載され、残留分散値が０〜５０ｐｓの場合に低周波発生器２３が周波数ｆｏの信号を出力し、残留分散値が−１〜−５０ｐｓの場合に周波数１５×ｆｏの信号を出力する（５０ｐｓステップ）。これにより、実施例２と比較して２の補数のビット数を大幅に低減することができ、周波数を効率的に使用することが可能となる。

このように、本実施例は、１つの周波数信号で表現可能な残留分散値に幅を持たせることにより、周波数を効率的に使用することを可能とした。なお、上記の図１１−１および図１１−２の関係は、実施例３にも適用可能である。本実施例を実施例３に適用した場合には、５０ｐｓ単位毎に、同一回数の乗算が行われることになる。

１ＯＡＤＭノード
１１ＷＳＳ
１２光アンプ
２１重畳信号抽出器
２２アナログ乗算器
２３低周波発生器
２３ａ単一周波数発生器
２４メモリ
２５ＨＰＦ
２６ Spectrum Analyzer
２７変換部
２８ limit処理部
２９セレクタ

Claims

光信号を通過させる処理や、光信号を分岐および挿入する処理を行う光伝送装置において、
上流の装置から自装置までの区間における残留分散の値の大きさに応じた周波数の低周波信号を発生する低周波発生部と、
上流からの光信号に前記低周波信号を重畳して下流に伝送する重畳部と、
を有し、
前記重畳部は、
前記上流の光信号に重畳された重畳信号を抽出し、当該重畳信号と前記低周波信号との乗算結果として得られた信号を、前記上流からの光信号に重畳し、
前記乗算後の信号成分から最大周波数を検出し、当該最大周波数に基づいて光信号が通過してきた経路における残留分散量を求めることを特徴とする光伝送装置。
前記低周波発生部は、前記残留分散の値を２の補数に変換し、当該２の補数の値に応じた周波数の低周波信号を発生する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
前記低周波発生部は、単一の周波数信号を発生し、当該単一の周波数信号を用いて前記残留分散の値の大きさに応じた周波数の低周波信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
前記低周波発生部は、単一の周波数信号を発生し、前記残留分散の値を２の補数に変換し、当該単一の周波数信号を用いて当該２の補数の値に応じた周波数の低周波信号を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
前記残留分散の値を特定の範囲で区切り、当該範囲を処理単位とする、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の光伝送装置。
光信号を通過させる処理や、光信号を分岐および挿入する処理を行う光スイッチ装置において、
上流の装置から自装置までの区間における残留分散の値の大きさに応じた周波数の低周波信号を発生する低周波発生部と、
上流からの光信号に前記低周波信号を重畳して下流に伝送する重畳部と、
を有し、
前記重畳部は、
前記上流の光信号に重畳された重畳信号を抽出し、当該重畳信号と前記低周波信号との乗算結果として得られた信号を、前記上流からの光信号に重畳し、
前記乗算後の信号成分から最大周波数を検出し、当該最大周波数に基づいて光信号が通過してきた経路における残留分散量を求めることを特徴とする光スイッチ装置。