JPH02246633A - 光通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 従来の技術（第１２図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作用（第２図） 実施例（第３図〜第１１図） 発明の効果 〔概要〕 光通信方式に関し、 光信号の分岐、挿入を光の形態のままで行うことを可能
にすることを目的とし、 光信号入力をデータ光、フレーム周期遅延した出力光を
クロック光として光レベルで閾値特性を持つ光データラ
ッチ素子に与えて光信号入力に重畳されたフレーム光を
抽出する手段と、光信号入力をデータ光、フレーム光を
クロック光として光データラッチ素子に与えてフレーム
光に対応するチャネルのデータをラッチして分岐光信号
を発生する手段と、光信号入力をデータ光、フレーム光
をクロック光として光データラッチ素子に与えてフレー
ム光に対応するチャネルのデータを消去する手段と、挿
入光信号をデータ光、フレーム光をクロック光として光
データランチ素子に与えてフレーム光に対応するチャネ
ルにデータを出力する手段と、光遅延回路とその挿入、
非挿入を切り替える光切替手段とを複数組有し、各光切
替手段を切替側ｊ１１１　Ｌ、てフレーム光に任意の遅
延を与えて次ノードに出力する手段とを備えて構成され
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光通信方式に係り、特に各ノードにおいて光レ
ベルで信号の分岐、挿入を行うようにした光通信方式に
関するものである。

光通信方式においては、伝送すべき多数の信号を光信号
に変換して、複数のノードを経由して送受することによ
って・、各ノード間において通信を行う。

このような光通信方式においては、各ノードにおいて光
信号を一旦電気信号に変換することなく、光の形態のま
まで分岐、挿入等の処理を行い得ることが要望される。

〔従来の技術〕

第１２図は従来の光通信方式において各ノードに設けら
れる光分岐・挿入装置の構成例を示したものである。

第１２図において、多数の信号によって時分割多重化さ
れた光信号入力は、光電気変換部（０／Ｅ）１１におい
て電気信号に変換されて多重分離部１２に加えられる。

多重分離部１２においては、光電気変換部１１の出力電
気信号における制御信号（Ｃ）から同期用信号を抽出し
てチャネル（ＣＨ）識別を行い、これによってデータ信
号（Ｄ）における各チャネルのデータを分離して分岐部
１３に入力する。

分岐部１３では制御部１４の制御に基づいて、一部のチ
ャネルのデータを分岐して電気光変換部（Ｅｌｏ５）１
５に入力するとともに、残りのチャネルの信号を挿入部
１６へ送る。

これによって電気光変換部１５では、分岐部１３で分岐
された各チャネルの電気信号を光信号に変換して、発生
した光信号ＣＨａ−ＣＨｄを端末または加入者へ送出す
る。

一方、端末または加入者からこのノードで挿入すべき各
チャネルの光信号ＣＨＩ−ＣＨＩＶは、光電気変換部（
０／Ｅｓ）１７に加えられて電気信号に変換されて挿入
部１６に入力される。

挿入部１６では制御部１４の制御に基づいて、分岐部１
３から入力された各チャネルのデータに対して、光電気
変換部１７からのデータを指示された位置に挿入して多
重部１８へ送出する。

多重部１８では、挿入部１６から送られた各チャネルの
データを多重化し、データ信号（Ｄ）と制御信号（Ｃ）
とを作成して電気光変換部（Ｅｌｏ）１９に入力する。

電気光変換部１９では人力電気信号を光信号に変換する
ことによって、多重化された光信号出力を生じる。

この際制御部１４は、多重分離部１２において制御信号
（Ｃ）から抽出された同期用信号および制御用情報に基
づいて、分岐部１３および挿入部１４における上述の分
岐、挿入の処、理を制御する。

〔発明が解決しようとする課題〕 このように従来の光通信方式においては光信号の分岐、
挿入を行う場合には、伝送されてきた光信号を一旦電気
信号に変換してから、分岐、挿入の処理を電気信号の状
態で行い、再び光信号に変換して送出することによって
、光信号の分岐、挿入を実現するようにしている。

そのため装置構成が複雑化し、装置の高速化あるいは小
型化が妨げられることを免れないという問題があった。

本発明はこのような従来技術の課題を解決しようとする
ものであって、光通信方式における光信号の分岐、挿入
を光の形態のままで行うことによって、装置のより一層
の高速化および小型化を可能にする光通信方式を提供す
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は第１図にその原理的構成を示すように、フレー
ム光抽出手段３１と、分岐手段３５と、光消去手段３７
と、挿入手段３６と、光可変遅延手段４０とを備えて構
成されるものである。

ここでフレーム光抽出手段３１は、光信号入力をデータ
光として出力光をフレーム周期遅延してクロック光とし
て光レベルで閾値特性を有する光データラッチ素子に与
えることによって、光信号入力に重畳されているフレー
ム光を抽出するものである。

分岐手段３５は、データ光にフレーム光が重畳された光
を光信号入力として光データランチ素子に与えることに
よって、フレーム光に対応するチャネルのデータをラン
チして所定期間保持することによって分岐光信号を発生
するものである。

光消去手段３７は、光信号入力をデータ光として該抽出
されたフレーム光をクロック光として光データラッチ素
子に与えることによってフレーム光に対応するチャネル
のデータを消去するものである。

挿入手段３６は、挿入光信号をデータ光として抽出され
たフレーム光をクロック光として光データラッチ素子に
与えることによってフレーム光に対応するチャネルにデ
ータを出力するものである。

光可変遅延手段４０は、単位時間光を遅延する光遅延回
路と入出力間における光遅延回路の挿入。

非挿入を切り替える光切替手段とからなる組を複数個有
し、各光切替手段の切り替えを制御することによって前
記抽出されたフレーム光に任意の遅延を与えて次ノード
に対するフレーム光として出力するものである。

〔作用〕

第２図は従来のおよび本発明が適用されるシステムの全
体構成例を示したものであって、主ノード２１から＃１
ノード２２．．　＃　２ノード２２□、＃３ノード２２
３＋’−’＋　　＃Ｎ　−１ノード２２Ｎ−＋、＃Ｎノ
ード２２Ｎ。

を経て主ノード２１に戻る一巡のループを形成している
。

このようなシステムにおける各ノードへのチャネルアサ
インは次のようにして行われる。

■　分岐を行うべきノードの１つ手前のノードにおいて
、次ノードで分岐すべきチャネルのデータにフレーム光
を重畳する。

■　次ノードでは、伝送されてきたデータを後述する双
安定光半導体レーザ（光双安定ＬＤ）に入力する。これ
によりサンプリングメモリ法によって、フレーム光が重
畳されているデータが分岐される。

そして各ノードは次の各機能を実行する。

（１）　　フレーム光が重畳されたデータのみを取り出
すことによって分岐を行う。この機能は光双安定ＬＤを
用いることによって行われる。

（２）　　フレーム同期を確立する。これは後述するフ
レーム光抽出回路により、データに重畳されたフレーム
光信号から直接同期信号を取り出すことによって行われ
る。

（３）人力信号における分岐されたピントを消去する。

これは光双安定ＬＤを用いた後述する光消去回路によっ
て行われる。この際必要なフレーム光はフレーム光抽出
回路から供給する。

（４）端末または加入者からの光信号を分岐ビット消去
後の空きチャネル位置に挿入する。これはフレーム光抽
出回路より供給されたフレーム光と光双安定ＬＤによっ
て挿入データを作成し、ハイウエイに挿入することによ
って行われる。

（５）次ノードで分岐すべきビット位置にフレーム光を
重畳する。これは各ノードに共通の波長λ。

に乗せられた情報によって後述の光可変遅延回路を制御
して、フレーム光抽出回路から抽出されたフレーム光に
任意の遅延時間（位相）を与え、次ノードで分岐すべき
ビット位置にフレーム光を重畳することによって行われ
る。この場合の制御は低速で差し支えない。

〔実施例〕

第３図は本発明の一実施例を示したものであって、光信
号の分岐、挿入を主ノードからの制御によって行う、第
２図に示された各ノードの構成を例示し、３１はフレー
ム光抽出回路、３３．３４は光固定遅延回路（Ｄ）　、
３５．３６は光デークラッチ、３７は光消去回路、３８
は波長多重分波器（ＷＤＭ）、３９は光電気変換器（０
／Ｅ）　、４０は光可変遅延回路である。

また第４図は第３図の回路における各部信号を示すタイ
ミングチャートであって、主信号■がＣＨ２＝ＣＨ５の
５チヤネルからなる場合を例示している。

いま主ノードから出発して＃１ノードでＣＨ２を分岐す
べきものとすると、主ノードではＣＨ２（Ｄ　位２にフ
レーム光■を重畳する。フレーム光■は主信号と同一波
長の光がらなっている。

フレーム光抽出回路３１は、光信号入力からフレーム光
■を抽出する。光データラッチ３５には主信号■にフレ
ーム光■を重畳した光がデータ光（Ｄ）として入力され
ている。これによって光データラッチ３５はＣＨ２の光
信号をラッチして所定長τ４の出力光（Ｑ）を生じ、出
力光は分岐光信号■として端末または加入者回路へ取り
出される。

一方、主信号■は光消去回路３７に加えられる。

光消去回路３７にはフレーム光抽出回路３１で抽出され
たフレーム光が、適当な遅延を存する光固定遅延回路３
３を経て与えられている。これによって光消去回路３７
は主信号からフレーム光に相当する位置のＣＨ２の信号
を消去した出力信号■を発生する。

光データラッチ３６には、端末または加入者からの挿入
光信号Ｘ■がデータ光（Ｄ）として入力されている。一
方、フレーム光はさらに適当な遅延を有する固定遅延回
路３４を経て、光データラッチ３６のクロック光（Ｃ）
として入力されている。これによって光データラッチ３
６は挿入光信号■をラッチして、ＣＨ２の位置に１チヤ
ネルのパルス幅τ。の出力光（Ｑ）を生じる。この出力
光は挿入光信号■として、光消去回路３７からの光信号
におけるＣＨ２の位置に挿入されて次ノードに対する主
信号■を再構成する。

波長多重分波器３８は、主信号■に波長多重されている
波長λ。の光制御信号を分離する。分離された光制御信
号は、光電気変換器３９によって電気信号に変換される
。光可変遅延回路４０はこの電気信号によってその遅延
量を制御され、フレーム光抽出回路３１の出力光は光可
変遅延回路４０を経て遅延されて次ノードに対するフレ
ーム光出力■を生じ、主信号■り重畳されて次ノードへ
送られる。

この場合の光可変遅延回路４０における遅延量は、次ノ
ードにおいて分岐を行うべきチャネルに対応する位置に
フレーム光を生じるように選ばれており、これによって
次ノードにおいて所望のチャネルにおいて分岐を行うこ
とができる。

主信号に波長多重されている波長λ。の光制御信号には
、各ノードにおいて分岐を行うべきチャネル位置に対応
するフレーム光をそれぞれの前ノードにおいて発生する
ように、それぞれの光可変遅延回路の遅延量を制御する
制御情報が含まれている。

なお固定遅延回路３３．３４は、それぞれ光消去回路３
７．光データラッチ３６においてクロック光とデータ光
との位相を合致させるために設けられるものであって、
例えば光ファイバの長さによってその遅延量を調整する
ものを用いる。

第５図は光データランチの構成例を示したものであって
、４１は光双安定ＬＤ、４２．４３はハーフミラ−１４
４は光アッテネータ（ＡＴＴ）　、４５は光電気変換器
（０／Ｅ）、４６は電流レベルスイッチである。

第６図は光双安定ＬＤの特性を説明する図であって、（
ａ）は電流−光出力特性、（ｂ）は光入力−光出力特性
である。

いま第３図における光データラッチ３６の場合について
説明する。光電気変換器４５はクロック光を受けたとき
、クロック光のパルス幅のパルスを発生ずる。電流レベ
ルスイッチ４６は常時は電流Ｉ６を光双安定ＬＤ４１に
出力しているが、光電気変換器４５のパルスをτ。（τ
。は１チヤネルのパルス幅）時間遅延して与えら、れる
ことによって、そのパルス期間中電流Ｉ。ＦＦ　　（Ｉ
Ｉ　＞ｌ０ＦＦ　）を出力する。一方、クロック光はハ
ーフミラ−４２において分岐され、ハーフミラ−４３に
おいてデータ光と重畳される。重畳された光信号は光ア
ッテネータ４４を経て光入力ｐ　ｉｎを生じ、光入力ｐ
　ｉｎは光双安定ＬＤ４１に加えられる。

光双安定ＬＤ４１は第６図（ａ）に示すように、電流を
増加したとき電流Ｉ。Ｎで急激に発光し、電流を減少し
たとき電流Ｉ。ＦＦで急激に消光するヒステリシス特性
を示す。また第６図（ｂ）に示すように電流■。Ｎ＋ｌ
０ＦＦの中間の電流Ｉ、を流した状態で光入力Ｐ１を増
加したとき、光入力レベルＰＬｋで急激に発光し、発光
後は光入力ｐ　ｉｎを零にしても消光しない。

従って第３図において、光データラッチ３６のデータ光
として端末または加入者からの挿入光信号が与えられ、
クロック光として遅延回路３４からのフレーム光が与え
られたとき、光入力Ｐｉｎの光レベルが、フレーム光が
１″のときのみ光レベルＰｔｈ以上となり、フレーム光
がないときは光レベルＰｔｈ以上となるように、光アッ
テネータ４４において光入力Ｐ８，１のレベルを調整す
ることによって、第４図（ｂ）に示すようにフレーム光
に対応して挿入光信号の状態をラッチして、パルス幅τ
。の挿入光信号■を発生することができる。

第３図に示された光データラッチ３５の動作も同様であ
るが、この場合は外部からのクロック光を必要とせず、
データ光の一部を分岐した光が光電気変換器４５に与え
られる。光電気変換器４５は所定レベル以上の光入力の
ときのみパルスを発生するように構成されており、これ
によって光電気変換器４５はフレーム光のパルス幅のパ
ルスを発生する。

電流レベルスイッチ４６は常時は電流Ｉ、を出力してい
るが、光電気変換器４５のパルスを所定時間τ、遅延し
て与えられることによって、そのパルス期間中電流Ｉ。

、Ｆを出力する。光双安定ＬＤ４１はフレｉム光が重畳
されたデータ光入力によって、光入力ｐ　ｉｎが光レベ
ルＰｔｈ以上以上になることによって発光して光出力Ｐ
。ｕＬを生じ、電流ｒ。ＦＦを与えられたとき消光する
。これによって第３図（ａｌに示すように、フレーム光
を重畳したチャネルの光信号の状態をラッチして、パル
ス幅τ４の分岐光信号■を発生することができる。この
場合のパルス幅τ４は、次のフレーム以前にラッチされ
た信号が終了するように選ばれる。

また第３図に示された光消去回路３７も、第５図に示さ
れた光データラッチによって構成される。

この場合は電流レベルスイッチ４６において、クロック
光に対応して電流■。ＦＦを出力し、それ以外のとき電
流１．を出力するように動作する。従って出力として第
４図■に示されるようにフレーム光を供給されたチャネ
ル位置（分岐位置）において、常に０”となる主信号を
生じる。この場合の光信号の信号形式としてはＲＺ倍信
号用いられるので、分岐チャネルの前のビットの影響で
光双安定ＬＤが消光しない恐れはない。

なおこのような方法は光サンプリングメモリ法として知
られるものであり、このような光データ処理装置につい
ては、本出願人による特願昭６３１９３２７４号に詳細
に記載されている。

第７図はフレーム光抽出回路の構成例を示したものであ
って、５１は光閾値（ｔ　ｈ）素子、５２は光遅延回路
である。

また第８図は第７図の回路における入出力信号を示した
ものであって、（ａｌは入力信号、（ｂ）は出力信号で
ある。

光閾値素子５２は入力光信号がある閾値レベル２５以上
のとき出力光を発生するものである。光遅延回路５２は
フレーム周期τ、に等しい遅延時間を有し、出力光は時
間τ、遅れて入力信号に重畳される。

従って入力信号において第８図（ａｌに示されるように
、ＣＨＩ−ＣＨ４の信号にフレーム光Ｆが重畳されて入
力されたとき、（ｂｌに示すようにフレーム光Ｆに対応
する出力光が発生するとともに、この出力光が入力側に
帰還されることによって、出力光がτ、の周期で繰り返
し発生し、従ってフレーム光が出力に抽出される。

第９図はフレーム光抽出回路の具体的構成例を示したも
のであって、５４は光合成回路、５５は光双安定ＬＤ、
５６．５７は光分岐回路、５８は電流バイアス回路、５
９．６０は光遅延回路である。

第９図の回路は第５図の回路を一部変形した構成を有す
るものであり、光合成回路５４はハーフミラ−４３に対
応し、光分岐回路５７はハーフミラ−４２に対応し、電
流バイアス回路５８は光電気変換器４５および電流レベ
ルスイッチ４３に対応している。光遅延回路６０はハー
フミラ−４２，４３間の光線路４７に対応しているが遅
延時間τを有するものとする。

第９図の回路においては光双安定ＬＤ５５の出力側にさ
らに光分岐回路５６を有し、分岐された光を遅延時間τ
の光遅延回路５９を経て光分岐回路５９にクロック光と
して帰還するように構成されている。

光遅延回路５９．６０は光ファイバ等によって構成され
る。

電流バイアス回路５８は常時は前述の電流■、を出力し
ている。いま光入力にフレーム光が重畳されて閾値レベ
ルＰいを超えると、光双安定ＬＤ５５がこれをラッチし
た出力状態となる。光双安定しＤ５５の出力光は光分岐
回路５６で分岐され、光遅延回路５９で時間τ遅れて光
分岐回路５７を経て電流バイアス回路５８に与えられ、
電流バイアス回路５８はこれによって電流■。ＦＦを出
力するようになり、光双安定ＬＤ５５の出力状態はもと
の状態に戻る。

−力先分岐回路５６で分岐された光は光分岐回路５７で
分岐され、光遅延回路６０を経てさらにτ遅れて光合流
口路５４において光入力に重畳されて、光双安定ＬＤの
入力レベルをＰい以上にする。

従って第９図の回路において、遅延時間τをフレーム光
のパルス幅と等しく選ぶことによって、生成パルス幅が
τで繰り返し周期が２τのフレーム光を光分岐回路５６
から出力することができる。

第９図の回路は２チヤネルの多重化信号に対するフレー
ム光を発生することができるものであるが、第９図の構
成を修正することによって、さらに多チャネルの場合の
フレーム光抽出を行うこともできる。なおこのような光
同期パルス生成回路については本出願人による特願昭６
３−１９２３６３号に詳細に記載されている。

第１０図は光可変遅延回路の基本構成例を示したもので
あって、６ｔ＋、６ｔｚ＋−・−１６１Ｎは光遅延回路
、６２、．６２□、〜　、６２Ｎは信号切替回路、６３
は制御回路である。

各信号切替回路６２＋　、６２□、・・−１６２Ｎは、
制御回路６３の制御に応じて、それぞれの入力信号を対
応する光遅延回路の側に切り替えて出力するか、または
そのまま次の信号切替回路に出力するかを選択される。

光遅延回路の側に切り替えられたときは、入力信号は光
遅延回路の遅延時間τを経て次の信号切替回路へ出力さ
れる。

従って外部から制御信号を与えて制御回路６３において
各信号切替回路の切り替えを制御することによって、θ
〜Ｎτの間の任意の遅延量を実現することができる。

第１１図は光可変遅延回路の具体的構成例を示したもの
であって、６５　、　、６５□、−・−１６５Ｎは光遅
延回路を構成する光ファイバ、６６　、　、６６□、−
・、６６Ｎは信号切替回路を構成する光スィッチ、６７
は制御回路を構成する電圧供給回路である。

第１０図において光スィッチ６６、．６６２．・−・、
６６Ｎは２×２の光スィッチであって、電圧供給回路６
７の制御に応じて人力信号を対応する光ファイバの側に
切り替えて出力するか、またはそのまま次の光スィッチ
に出力するかを選択される。光ファイバの側に切り替え
られたときは、入力信号はファイバ長に相当する遅延時
間を経て次の信号切替回路へ出力される。

従って光ファイバ６５．．６５ｇ、−・・、６５Ｎの長
さをビット周期τ、に選び、電圧供給回路６７において
各光スィッチ６６　、　、６６□、−，６６、の切り替
えを制御することによって、ビット周期の整数倍で遅延
時間を調整することができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、従続に接続された
複数のノードからなるシステムにおける光信号の分岐・
挿入を行う分岐・挿入ノード装置において、１つ手前の
ノードでフレーム光を重畳することによって、次ノード
において所定ビットで分岐・挿入を行うことができるの
で、光の形態のままで信号の分岐・挿入を行うことがで
きる。

従って本発明によれば装置のより一層の高速化および小
型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は従来の
および本発明が適用されるシステムの全体構成を示す図 第３図は本発明の一実施例を示す図、 第４図は第２図の回路における各部信号を示すタイミン
グチャート、 第５図は光データランチの構成例を示す図、第６図は光
双安定ＬＤの特性を説明する図、第７図はフレーム光抽
出回路の構成例を示す図、第８図は第６図の回路におけ
る入出力信号を示す図、 第９図はフレーム光抽出回路の具体的構成例を示す図、 第１０図は光可変遅延回路の基本構成例を示す図、第１
１図は光可変遅延回路の具体的構成例を示す図・ 第１２図は従来の光通信方式において各ノードに設けら
れる光分岐・挿入装置の構成例を示す図である。 ２１：主ノード ２２、．２２□、−、２２，：　＃　１ノード、＃２ノ
ード、・−＃Ｎノード ３１：フレーム光抽出回路 ３３．３４　　：光固定遅延回路（Ｄ）３５．３６　　
：光データランチ ３７；光消去回路 ３８：波長多重分波器（ＷＤＭ） ３９：光電気変換器（０／Ｅ） ４０：光可変遅延回路 ４１：光双安定ＬＤ ４２．４３　　：ハーフミラー ４４：光アッテネータ（ＡＴＴ） ４５：光電気変換器（０／Ｅ） ４６：電流レベルスイッチ ５１：光閾値素子 ５２：光遅延回路 ６１、．６１□、−・・、６１８　　：遅延回路６２、
．６２□、・・・、６２Ｎ：信号切替回路６３：制御卸
回路 本発明の原理８？１ｍ成を示す図 第　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光信号入力をデータ光として出力光をフレーム周期遅延
   してクロック光として光レベルで閾値特性を有する光デ
   ータラッチ素子に与えることによって光信号入力に重畳
   されているフレーム光を抽出するフレーム光抽出手段（
   ３１）と、 光信号入力をデータ光として該抽出されたフレーム光を
   クロック光として光データラッチ素子に与えることによ
   って該フレーム光に対応するチャネルのデータをラッチ
   して所定期間保持することによって分岐光信号を発生す
   る分岐手段（３５）と、光信号入力をデータ光として該
   抽出されたフレーム光をクロック光として光データラッ
   チ素子に与えることによって該フレーム光に対応するチ
   ャネルのデータを消去する光消去手段（３７）と、挿入
   光信号をデータ光として該抽出されたフレーム光をクロ
   ック光として光データラッチ素子に与えることによって
   該フレーム光に対応するチャネルにデータを出力する挿
   入手段（３６）と、単位時間光を遅延する光遅延回路と
   入出力間における該光遅延回路の挿入、非挿入を切り替
   える光切替手段とからなる組を複数個有し、該各光切替
   手段の切り替えを制御することによって前記抽出された
   フレーム光に任意の遅延を与えて次ノードに対するフレ
   ーム光として出力する光可変遅延手段（４０）とを備え
   てなることを特徴とする光通信方式。