JPH03222535A - 光ネットワーク - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、各ノードが１組の光−電気変換器。

電気−光変換器および電気信号処理部を持ち、リング型
アクセスを行う光ネットワークを対象とし、ケーブル故
障によるリング再構成時において光損失が小さい光ネッ
トワークの故障対策法に係り、低コストで高信頼な光ネ
ットワークに関するものである。

Ｕ従来の技術］ 第６図（ａ）は、従来の光ネットワークを示す該略図で
、１〜８はノード、Ｐ、Ｓはそれぞれ現用ファイバ、予
備ファイバである。ファイバＰＳは、２つのノード間を
つなぐ１本のケーブルＣＡに収容されている。以後、ケ
ーブルについては、適宜図示を省略する。ケーブルＰに
付した矢印は情報の流れを示している。本ネットワーク
は、通常、第１図（ａ）のように、ノード１−ノード２
−ノード３→・・・→ノード８→ノードｌという順序に
信号を送って通信を行っている（リング型通信）。

第１図（ｂ）はノード３が故障した状態を示す概略図で
ある。ノード３においては内蔵の光スイッチ（後述）が
切り替わることにより光信号がバイパスされ、通信シス
テム全体には影響が及ばない構成となっている。

第１図（ｃ）はノード２，３間のケーブルが切断故障を
起こした状態を示す概略図である。この場合、各ノード
内の光スイッチが切り替わることにより、ノード２．ノ
ード３においては、光信号の折り返しが、他のノードに
おいては予備ファイバを通る光信号がバイパスされてい
る（以下、ループバックとよぶ）。

次に、従来の光ネットワークを実現する２つのノードの
構成例を詳細に説明する。

第７図は、従来の光ネットワークにおける第１のノード
内部構成例を示す概略図である。図で、ＰＩ、ＰＯ，Ｓ
ｌ、Ｓｏは、それぞれ第１入力端、第１出力側、第２入
力端、第２出力側光フアイバであり、ＭＡＣは電気信号
処理部、ＯＥ、ＥＯは、それぞれ光−電気変換器、電気
−光変換器、ＳＷｌ、ＳＷ２は２×２光スイツチ、Ｆは
ＳＷＩ、ＳＷ２を接続する光ファイバである。

通常時は、光スイッチＳＷＩ、ＳＷ２は第７図（ａ）の
ように平行方向に光が通過するよう（平行モード）にな
っている。ＰＩから入力された光信号はＳＷｔ→ＯＥ−
４ＭＡＣ−８Ｗ２→ＰＯと伝達される。

第７図（ｂ）はＭＡＣが故障したときのノード状態を示
す概略図である。ＭＡＣの異常を検知したとき、光スイ
ッチＳＷＩ、ＳＷ２はどちらも、第７図（ｂ）のように
平行モードから光が交差方向に通過する交差モードに切
り替わる。この結果、ＰＩから入力された光信号は５Ｗ
Ｉ−Ｆ−９Ｗ２−ＰＯと伝達される。すなわち、故障し
たＭＡＣはバイパスされ、故障の影響はシステム全体へ
は及ばない構成となっている。以上の動作はＯＥ。

ＥＯの故障に対しても同様である。実際には、故障の検
知及び先スイッチへの切り替え指示を行う制御系が存在
するが、これは本発明の要旨からはずれるので、ここで
は図示および説明を省略する。

第７図（ｃ）はケーブル故障により右側のＰＯＳ１が切
断されたときのノード状態を示す概略図である。このと
き、図のようにＳＷＩは平行モード、ＳＷ２は交差モー
ドとなって、ＰＩから入力された光信号はＳＷＩ→ＯＥ
−ＭＡＣ−４ＥＯ−４−ＳＷ２−Ｓｏと折り返して伝達
される。故障ケーブルに接続されないその他のノードは
第７図（ａ）に示した通常状態を維持し、前記折り返え
された信号は、経路５ｌ−ＳＷ１４Ｆ→ＳＷ２→ＳＯを
通って伝送される。左側のＰＩ　　Ｓｏが切断されたノ
ード（図示省略）はＳＷＩが交差モード、ＳＷ２が平行
モードとなり、同様に信号が折り返される。上記の結果
、第６図（ｃ）で説明したようなループバック状態が実
現される。

従来の光ネットワークの第１のノード内部構成例は以上
のような構成であったので、ノード故障、ケーブル故障
に対してそれぞれバイパス、ループバックで対処し、シ
ステムダウンを避けられる。

したがって、高信頼なシステムを構成できる利点があっ
た。しかし、このノード内部構成では、ループバック状
態において切り替えされた光信号が、複数のノード内の
光スイッチＳＷＩ、ＳＷ２を連続してバイパスしながら
伝達されるため、光スイッチの光損失が蓄積される問題
があった。このことから、従来のこの種のノードを用い
た光ネットワークはノード数が＋側前後という適用上の
制限があった。

第８図は、上記の光損失の問題を解決した従来の光ネッ
トワークにおける第２のノード内部構成例を示す概略図
である。なお、共通要素については同一記号を用いてい
る。図において、ＲＰは、減衰した光信号を一定パワー
レベルにまで増幅する光中継器である。

さて、通常時は、光スイッチＳＷＩ、ＳＷ２は第８図（
ａ）のように平行モードになっている。

ＰＩから入力された光信号はＳＷＩ→ＯＥ−ＭＡＣ−４
ＥＯ−４−８Ｗ２→ＰＯと第１構成例と同様に伝達され
る。

バイパス時は、光スイッチＳＷＩ、ＳＷ２はどちらにも
、第８図（ｂ）のように平行モードから交差モードに切
り替わり、ＰＩから入力された光信号はＳＷＩ→ＲＰ→
ＳＷ２→ＰＯと中継されながら伝達される。

ケーブル故障時は、第８図（Ｃ）のようにＳＷｌは平行
モード、ＳＷ２は交差モードとなって、ＰＩから入力さ
れた光信号はＳＷＩ→ＯＥ−４ＭＡＣ−ＥＯ−９Ｗ２−
Ｓ　Ｏと折り返し伝達される。

故障ケーブルに接続されないその他のノードは第８図（
ａ）に示した通常状態を維持し、前記折り返された信号
は、経路５ｒ４ＳＷＩ→ＲＰ→５Ｗ２−Ｓｏと中継され
ながら伝送され、第６図（ｃ）で説明したようなルーフ
バック状態が実現される。

従来この種の光ネットワークは、上記のようにバイパス
時にノード内で光信号が中継されるため、光損失の問題
は解決されている。よって、ノード数が多いシステムに
対してもノード故障、ケーブル故障に対して対処でき、
大規模で高信頼なシステムを構成できる利点があった。

しかし、従来のこの種のノードを用いた光ネットワーク
は、各ノードが光中継器ＲＰを持っているため、ネット
ワークのコストが大きくなる問題があった。特に、シン
グルモードファイバを用いた数１００Ｍｂ　ｐＳから数
Ｇｂｐｓクラスの超高速伝送系を構成する場合、光中継
器は極めて高価なものになるのでこの問題は一層深刻で
ある。また、第２の構成例は第１の構成例に比べ、光中
継器ＲＰが挿入された分だけネットワークの信頼性が低
下する。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上説明したように、従来の光ネットワークは、ノード
故障、ケーブル故障に対してそれぞれバイパス、ループ
バックで対処し、これにより、システムダウンが避けら
れるため、高信頼なシステムを構成できる利点があるが
、この反面以下の問題があった。

■光中継器を持たない場合・・・・・・ループバック時
に折り返えされた光信号の光損失が光スイッチを通過し
た分だけ蓄積されるので、適用ノード数が制限される。

■光中継器を持つ場合・・・・・・ネットワークのコス
トガ大きく、光中継器挿入分の信頼性が低下する。

本発明の目的は、上記■、■の問題点を解決することに
あり、光中継器を持つことなく、バイパス時の光損失を
小さくしながら、ノード故障、ケーブル故障に対処でき
る通信方法を実現することにより、ノード数に依存せず
、高信頼で低コストな光ネットワークを提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段ｑ 上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明に
あっては、内部に１組の光−電気変換器電気一光変換器
、電気信号処理部（以下、それぞれＯＥ、ＥＯ，ＭＡＣ
という）および光スイッチを含むｎ個の通信用ノード（
以下、ノードという）と、前記ｎ個のノードを該光スイ
ッチを介して２重リング状に接続する互いに伝送方向の
異なる第１光伝送路、第２光伝送路と、前記第１．第２
光伝送路を収容し、隣合う２ノード間を結ぶ光ファイバ
ケーブルとを具備し、通常時は第１光伝送路を用いてノ
ード番号順（１−２〜３・・・・・・−ｎ−１という順
番）にリング型通信を行い、前記ノードのＯＥまたはＥ
ＯまたはＭＡＣが故障した場合、該故障部がバイパスさ
れるように光スイッチが切り替わる手段を有し、 ｉ番目（０＜ｉ＜ｎ）のノードとｉ＋１番目のノード間
を結ぶ前記光ファイバケーブルが故障した場合は、 ａ、ｉ番目のノードは、第１光伝送路から受信して第２
光伝送路へ送信し、 ｂ、１−ｉ−１番目のノードは、第２光伝送路から受信
して第１光伝送路へ送信し、 ｃ　ｉ番目とｉ＋１番目を除くノードについては、第１
光伝送路から受信して第１光伝送路へ送信し、第２光伝
送路を通る信号は光バイパスするものと、 第２光伝送路から受信して第２先伝送路へ送信し、第１
光伝送路を通る信号は光バイパスするものとが、 互いに隣合う構成となるように各光スイッチが切り替わ
り、 ネットワーク全体として１重リングを形成することを特
徴とする。

また、請求項２に記載の発明にあっては、内部に１組の
光−電気変換機、電気−光変換機、電気信号処理部（Ｏ
Ｅ、ＥＯ，ＭＡＣという）および光スイッチを含むｎｆ
ｔ１！ｉｔの通信用ノード（以下、ノードという）と、
前記ｎ（ｉｔのノードを該光スイッチを介して１重リン
グ状に接続する第１光伝送路と、すべてのノードについ
て１つおきに該光スイッチを介してリング状？こ接続す
る第２光伝送路と、前記第１．第２光伝送路を収容し、
隣合う２ノード間を結ぶ光ファイバケーブルとを具備し
、通常時は第１光伝送路を用いてノード番号順にリング
型通信を行い、前記ノードが故障した場合は、第２光伝
送路を用いて該故障ノード光バイパスされる状態となる
ように光スイッチが切り替わる手段を有し、 ｉ番目のノードと７＋１番目のノード間を結ぶ光ファイ
バケーブルが故障した場合は、ａ、ｉ−１番目、ｉ番目
、ｉ＋１番目、ｉ＋２番目のノードについては、第１光
伝送路から受信して第２光伝送路へ送信する状態、また
は第２光伝送路から受信して第１光伝送路へ送信する状
態、ｂ、ｉ−１番目からｉ＋２番目を除くノードについ
ては、第２光伝送路から受信して第２光伝送路へ送信す
る状態、 となるように各光スイッチが切り替わり、ネットワーク
全体として１重リングを形成することを特徴とする。

Ｅ作用Ｊ 請求項１に記載の発明では、各ノードの光スイッチの切
り換りにより、光ケーブルが故障した場合でも、ネット
ワーク全体が１重リンクを形成するので、各ノードにお
いて単純な中継増幅が不要になる。

また、請求項２に記載の発明では、光ケーブルが故障し
た場合でも、第１光伝送路と第２光伝送路を適宜用いて
、ネットワーク全体が１重リンクを形成する。したがっ
て、請求項Ｉの発明における伝送損失の問題をさらに解
決して、効率が一層高まる。

［実施例ｊ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図はこの発明の第１実施例を示す概略図である。図
で、Ｐ（外側リング・時計回り）、Ｓ（内側リング、反
時計回り）は、それぞれ第１伝送路、第２伝送路で、ノ
ード１．５．７は第１伝送路から受信して第１伝送路に
送信し、ノード４，６８は第２伝送路から受信して第２
伝送路に送信している。ノード２は第１伝送路から受信
して第２伝送路に送信し、ノード３は第２伝送路から受
信して第１伝送路に送信している。この結果、ノード２
，３間のケーブルが故障した場合においても、光信号は
ノードＩ→ノード２→ノード８→ノード６→ノード４→
ノード３→ノード５→ノード７−ノード１という順番で
すべてのノードに転送される。

第２図はこの実施例におけるノード内部の状態を示す概
略図である。第２図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本ネッ
トワークの通常状態、バイパス状態を示している。通常
状態、バイパス状態は従来の第１構成例と全く同じであ
る。

第２図（ｃ）〜（ｆ）は第４図のループバック時におけ
る各ノードの状態を示している。各ノードが第２図に（
ｃ）〜（ｆ）に示したように動作すれば第１図のループ
バックが実現できる。

第１図、第２図からもわかるように、この実施例によれ
ば、２つのノード間は、いずれの状態においても高々１
つのノード内の光スイッチの損失（２〜３ｃｌＢ程度）
が増えるだけである。５ｄＢ程度の伝送マージンを見込
んでいる通常のシステムからみれば、この光損失が実用
上に及ぼす影響は小さい。また、上記ではノード数が８
の場合を例に説明したが、異なるノード数に対しても全
く同様に実現できる。したがって、この実施例によれば
−、ループバック時に光スイッチの損失が蓄積する従来
の問題は解決され、ノード数に制限がない光ネットワー
クが提供できる。

第３図はこの発明の第２実施例を示す概略図である。ノ
ード１は、ケーブルからみればノード８゜ノード２と接
続されているが、ファイバからみれば、ノード７、ノー
ド８．ノード２．ノード３と接続されている。Ｌｌ、Ｒ
１はそれぞれ、第１伝送路の入力側ファイバ、出力側フ
ァイバ、Ｒ２゜Ｒ２はそれぞれ、第２伝送路の出力側フ
ァイバ入力側ファイバ、Ｍはバイパス用ファイバである
。

第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ通常状態、バ
イパス状態、ケーブル故障状態を表している。

第４図（ａ）〜（ｄ）はこの実施例でのノード内部の状
態を示す概略図である。本ノードはＭＡＣと１組のＯＥ
、ＥＯと２×４の光スイッチから構成される。通常状態
では、同図（ａ）に示すように、信号は太線に示すよう
にＬｌから２ｘ４光スイツチに入り、ＯＥ−＋ＭＡＣ−
ＥＯ→２×４光スイッチを通り、Ｒ１から出て行く。次
ノードが故障している場合は、２×４光スイツチが切り
替わり、同図（ｂ）に示すように信号はＲ２から出力さ
れる。同図（ｂ）のＲ２は、同図（ｃ）のＭと同一のフ
ァイバであり、同図（ｄ）のＲ２とコネクタＣにより接
続されている。同図（ｃ）は故障により、バイパスされ
たノードである。このように、バイパスされるとき、光
信号は光スイッチを通らず直接ファイバを通るので、光
損失は第１実施例よりも小さくなる。同図（ｄ）はバイ
パスされたノードの次のノードである。

第５図（ｅ）〜（Ｄは第３図（Ｃ）のケーブル故障時に
おける各ノードの状態を示している。

ノード２は、右側のケーブルが故障したことを検知する
と、同図（ｅ）のようにＲ２へ出力するようになる。左
側のケーブルが故障したノード３は、同図（ｆ）のよう
にＲ１から入力し、Ｒ２へ出力するようになる。以下、
ノード５．７は同図（ｇ）ノード６．８は同図（ｈ）、
ノードｌは同図（ｉ）、ノード４は同図（ｊ）のように
なる。その結果、第３図（ｃ）に示したリング状の伝送
路が確保されることになる。

したがって、第４図、第５図かられかるように、この実
施例によれば、バイパス時およびループバック時におい
て信号が直接ファイバを通過するため、伝送損失は第１
の実施例より小さくなる利点がある。よって、第２実施
例は第１実施例よりも長距離通信を行うシステムに適し
ている。また、第１伝送路のみの故障、光スイッチの故
障に対しては、従来技術、第１実施例においては、ルー
プバックで対処していたが、第２実施例では、光バイパ
スで対処できるので、安定した通信が提供できる利点が
ある。なお、上記の第２実施例の説明では、ノード数が
８個の場合、光ファイバケーブルが３心の場合について
述べたが、ノード数が異なる場合（奇数も含む）、多心
光ファイバケーブルを用いた場合も全く同様に実現でき
る。多心光ファイバケーブルを用いて複数ノードまで接
続してもよいが、この場合はネットワークおよび光スイ
ッチが複雑になる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、ループバック時の光損
失を小さくしてケーブル故障に対処できるようにし、光
中継器を不要としたことにより、高信頼で、低コストで
、ノード数制限のないリング型光ネットワークを実現で
きる利点がある。したがって、本発明は、光中継器が高
価な数１００Ｍ　ｂ　ｐ　ｓ〜数Ｇｂｐｓクラスの高速
光ＬＡＮシステムに適用すれば、その効果を大きく発揮
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略図、第２図は第
１実施例のノード内部構成を示す概略図、第３図は本発
明の第２実施例を示す概略図、第４図、第５図は各々第
２実施例のノード内部構成を示す概略図、第６図は従来
の光ネットワークを示す概略図、第７図は従来の光ネッ
トワークの第１のノード内部構成例を示す概略図、第８
図は従来の先ネットワークの第２のノード内部構成例を
示す概略図である。 １〜８・・・・・・ノード、Ｐ、Ｓ、ＰＩ、ＰＯ，５Ｉ
Ｓｏ、Ｆ、Ｌｌ、Ｌ２．Ｒ１，Ｒ２，Ｍ・・・・・光伝
送路、ＣＡ・・・・・・ケーブル、ＭＡＣ・・・・・・
信号処理部、ＯＥ・・・・・・光−電気変換器、ＥＯ・
・・・・・電気−光変換器、ＲＰ・・・・・・光中継器
、ＳＷＩ、ＳＷ２，２ｘ４ＳＷ・・・・・・光スイッチ
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に１組の光−電気変換器、電気−光変換器、
   電気信号処理部（以下、それぞれＯＥ、ＥＯ、ＭＡＣと
   いう）および光スイッチを含むｎ個の通信用ノード（以
   下、ノードという）と、前記ｎ個のノードを該光スイッ
   チを介して２重リング状に接続する互いに伝送方向の異
   なる第１光伝送路、第２光伝送路と、前記第１、第２光
   伝送路を収容し、隣合う２ノード間を結ぶ光ファイバケ
   ーブルとを具備し、 通常時は第１光伝送路を用いてノード番号順（１→２→
   ３・・・・・・→ｎ→１という順番）にリング型通信を
   行い、前記ノードのＯＥまたはＥＯまたはＭＡＣが故障
   した場合、該故障部がバイパスされるように光スイッチ
   が切り替わる手段を有し、ｉ番目（０＜ｉ＜ｎ）のノー
   ドとｉ＋１番目のノード間を結ぶ前記光ファイバケーブ
   ルが故障した場合は、ａ、ｉ番目のノードは、第１光伝
   送路から受信して第２光伝送路へ送信し、 ｂ、ｉ＋１番目のノードは、第２光伝送路から受信して
   第１光伝送路へ送信し、 ｃ、ｉ番目とｉ＋１番目を除くノードについては、第１
   光伝送路から受信して第１光伝送路へ送信し、第２光伝
   送路を通る信号は光バイパスするものと、 第２光伝送路から受信して第２光伝送路へ送信し、第１
   光伝送路を通る信号は光バイパスするものとが、 互いに隣合う構成となるように各光スイッチが切り替わ
   り、 ネットワーク全体として１重リングを形成することを特
   徴とする光ネットワーク。
2. （２）内部に１組の光−電気変換機、電気−光変換機、
   電気信号処理部（ＯＥ、ＥＯ、ＭＡＣという）および光
   スイッチを含むｎ個の通信用ノード（以下、ノードとい
   う）と、前記ｎ個のノードを該光スイッチを介して１重
   リング状に接続する第１光伝送路と、すべてのノードに
   ついて１つおきに該光スイッチを介してリング状に接続
   する第２光伝送路と、前記第１、第２光伝送路を収容し
   、隣合う２ノード間を結ぶ光ファイバケーブルとを具備
   し、 通常時は第１光伝送路を用いてノード番号順にリング型
   通信を行い、前記ノードが故障した場合は、第２光伝送
   路を用いて該故障ノード光バイパスされる状態となるよ
   うに光スイッチが切り替わる手段を有し、 ｉ番目のノードとｉ＋１番目のノード間を結ぶ光ファイ
   バケーブルが故障した場合は、 ａ、ｉ−１番目、ｉ番目、ｉ＋１番目、ｉ＋２番目のノ
   ードについては、第１光伝送路から受信して第２光伝送
   路へ送信する状態、または第２光伝送路から受信して第
   １光伝送路へ送信する状態、ｂ、ｉ−１番目からｉ＋２
   番目を除くノードについては、第２光伝送路から受信し
   て第２光伝送路へ送信する状態、 となるように各光スイッチが切り替わり、ネットワーク
   全体として１重リングを形成することを特徴とする光ネ
   ットワーク。