WO2018142907A1 - 光パスネットワーク - Google Patents

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WO2018142907A1
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optical
wavelength
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optical fiber
path network
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並木　周
松浦　裕之
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国立研究開発法人産業技術総合研究所
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/03—WDM arrangements
    • H04J14/0307—Multiplexers; Demultiplexers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking

Definitions

  • the present invention relates to an optical path network, specifically, to an optical path network that connects at least three or more connection points in two directions with optical fibers, and more specifically, to a plurality of connection points separated from each other.
  • the present invention relates to a relatively small dynamic optical path network that connects two arbitrary connection points in both directions with an optical path.
  • ultra-high-capacity information such as ultra-high-definition video with low delay on the network.
  • ultra-high-definition video can be shared in real time between any remote locations without compression, enabling a video conferencing service with a much higher sense of realism than conventional video conferencing systems via IP networks. It becomes.
  • a dynamic optical path network has N input ports and N output ports, that is, It is conceivable to adopt a small-scale configuration using an N ⁇ N matrix optical switch.
  • N ⁇ N matrix optical switch With such a small-scale dynamic optical path network, in order to conduct an ultra-high resolution video conference in which ultra-high-definition video is transmitted between any two points between N connection points without compression and with low delay, information Therefore, it is desirable to use independent optical fibers for uplink and downlink.
  • WDM wavelength division multiplexing
  • an N ⁇ N matrix optical switch is used as a common optical switch without using a plurality of independent optical switches, the cost of the system is reduced. Will lead to a common optical switch.
  • an optical path is erroneously established between different user groups, and there is a risk of leakage of confidential information such as video information.
  • a method of using optical signals having different wavelengths for each user group can be considered. For example, as disclosed in Patent Document 1, a different specific wavelength is assigned to each user group, and an optical fiber connecting each connection point is provided with a bandpass filter that transmits only the assigned wavelength. Even if an optical signal other than a specific wavelength enters by mistake, it can be physically blocked.
  • An object of the present invention is to reduce the operation cost of an optical path network by reducing the number of optical fiber cores, or reducing the equipment cost such as an optical switch and the rack space for installing the optical switch.
  • An optical path network is an optical path network that connects at least three or more connection points in two directions with an optical fiber, and (a) a wavelength transmitted from each of the connection points via the optical fiber.
  • a wavelength multiplexer that multiplexes optical signals having different wavelengths and outputs them as a wavelength multiplexed signal to a single-core optical fiber, and (b) demultiplexes the wavelength multiplexed signals from the wavelength multiplexer into optical signals having different wavelengths.
  • An optical path network is an optical path network that connects at least three or more connection points bi-directionally with optical fibers, and (a) transmission is performed from each of the connection points via the optical fiber.
  • a first wavelength multiplexer that multiplexes the optical signals having different wavelengths and outputs them as a first wavelength multiplexed signal to a first optical fiber having a single core; and (b) from the first wavelength multiplexer.
  • a first wavelength demultiplexer for demultiplexing the first wavelength multiplexed signal into optical signals having different wavelengths and outputting the optical signal; and (c) an output port of the first wavelength demultiplexer, A wavelength converter for converting the wavelengths of the different optical signals; and (d) combining the optical signals from each of the wavelength converters and outputting them as a second wavelength multiplexed signal to the one-core second optical fiber.
  • a second wavelength multiplexer and (e) a second wave received via the second optical fiber.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical path network including an optical-electrical-optical converter according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the structure of the optical path network containing the WDM add / drop filter of one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the structure of the optical path network containing the WDM add / drop filter of one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the structure of the optical path network containing the wavelength group filter of one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the structure of the optical path network containing the wavelength group filter of one Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical path network according to an embodiment of the present invention.
  • wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 ,..., ⁇ N are assigned to 1 to N of N connection points 5 in order.
  • the connection point 5 can include any form (facility) such as a business office (office), a hospital, a home, etc. of the same or different company in different locations, which constitutes a relatively small network.
  • the small scale means that the number of connection points is, for example, about 10 to 100, but the number is not limited to this range.
  • connection points 5 are connected to a wavelength multiplexer (WDM multiplexer) 6 in the nearest relay station 4A by a two-core optical fiber OF-1 to OF-N.
  • the wavelength multiplexer 6 is connected to the wavelength demultiplexer 7 in the intermediate repeater station 4B by a single-core inter-station repeater optical fiber OF-A.
  • the relay station 4B includes at least one optical switch 3.
  • the optical switch 3 can be composed of, for example, an N ⁇ N matrix switch.
  • N can be determined according to the number of connection points to be connected to each other via the optical switch 3, in other words, the number of input / output ports.
  • the input / output ports of the optical switch 3 have the number N of connection points 5, that is, the number of wavelengths ( ⁇ 1 , ⁇ 2 ,..., ⁇ N ) demultiplexed by the wavelength demultiplexer 7. Corresponds to N.
  • Each of the output ports of the optical switch 3 is connected to a corresponding connection point via a wavelength multiplexer 6 in the relay station 4A by N (core) optical fibers OF-B1 to BN.
  • the optical signals having the wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 ,..., ⁇ N respectively transmitted from the lower left connection points 1 to N are the nearest ones.
  • the wavelength multiplexer 6 in the relay station 4A is efficiently WDM-multiplexed to the single-core inter-station optical fiber OF-A and output as wavelength multiplexed light (hereinafter also referred to as WDM multiplexed light or WDM signal). Is done.
  • the wavelength demultiplexer 7 installed before being input to the optical switch 3 is divided so that the optical signal (wavelength multiplexed light) arriving from each connection point is incident again on the individual optical fibers. The light enters the port of the optical switch 3 to be operated.
  • the optical signal from each connection point is connected to a desired connection point by the optical switch 3.
  • Each optical signal from the output port of the optical switch 3 is transmitted to each corresponding connection point 1 to N through a separate optical fiber OF-B1 to BN.
  • the conventional optical path network as illustrated in FIG. 11 requires a 2N-core optical fiber, but in an embodiment of the present invention, it can be operated with an (N + 1) -core relay fiber.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical path network according to another embodiment of the present invention.
  • optical-electrical-optical converters 8 to 12 are newly provided at the output ports of the optical switch 3 in the relay station 4B in addition to the configuration of FIG.
  • the other configuration is basically the same as the configuration of FIG.
  • the flow of the optical signal from the connection points 1 to N until the optical signal having the wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 ,..., ⁇ N enters the respective ports of the optical switch 3 in the relay station 4B has already been described above. This is the same as the case of 1.
  • the optical-electrical-optical converters 8 to 12 convert an arbitrary wavelength emitted from the output port of the optical switch 3 into a wavelength assigned to each port.
  • the converted wavelength light is WDM multiplexed by the wavelength multiplexer 6B into the single-core optical fiber OF-C.
  • the WDM multiplexed light transmitted to the relay station 4A by the optical fiber OF-C is demultiplexed into a plurality of wavelength lights by the wavelength demultiplexer 7A in the relay station 4A and transmitted to the corresponding connection points.
  • the optical fiber that conventionally required 2N cores is only two cores.
  • the cost of borrowing the core of the optical fiber (N-1) It is necessary to judge whether it is cheap.
  • the optical path network of another embodiment of FIG. 3 there are a plurality of relay stations 4C to 4N between two relay stations 4A and 4B, and there is a connection point 4 in the pipe of the relay station 4C.
  • a configuration is shown in which there is one connection point 4,..., N in the jurisdiction of each relay station leading to the relay station 4N.
  • an optical drop filter 13 that extracts an optical signal having a wavelength ⁇ 4 from a WDM signal from the relay station 4B, and an optical add filter that adds an optical signal having a wavelength ⁇ 4 to the WDM signal from the relay station 4A. 14 is provided.
  • an optical drop filter 15 that extracts an optical signal having a wavelength ⁇ N from a WDM signal from the relay station 4B, and an optical signal having a wavelength ⁇ N are added to the WDM signal from the relay station 4A.
  • An optical add filter 16 is provided.
  • the optical path network there is one relay station 4D between two relay stations 4A and 4B, and another relay station 4E connected to the relay station 4D via an optical fiber.
  • the structure of is shown.
  • a wavelength multiplexer 6C for multiplexing WDM optical signals having wavelengths ⁇ 4 to ⁇ N transmitted from the connection points 4 to N, and a WDM from the relay station 4D
  • There is a wavelength demultiplexer 7C that demultiplexes the signal.
  • an optical drop filter 17 for extracting an optical signal from the WDM signal from the relay station 4B to wavelengths ⁇ 4 to ⁇ N and a WDM signal from the relay station 4A to the wavelengths ⁇ 4 to ⁇ N are extracted.
  • an optical add filter 18 for adding an optical signal is extracted.
  • the configuration of the third embodiment is based on the configuration of the second embodiment (FIG. 2).
  • the optical-electrical-optical converters 8 to 12 of the second embodiment are provided only at the output port of the optical switch connected to the connection point existing far from the relay station where the optical switch is installed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an optical path network when wavelength group filters 19 and 20 are provided in the first embodiment (FIG. 1) as the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an optical path network when the wavelength group filters 19 and 20 are provided in the second embodiment (FIG. 2).
  • the wavelengths assigned to the three connection points 1 to 3 belonging to the user group A are ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 , respectively, and wavelengths that transmit only these three wavelengths.
  • the group filter 19 is disposed at the three output ports of the optical switch 3 connected to the three connection points 1 to 3.
  • the wavelengths assigned to the plurality of connection points 4 to N belonging to the user group B are ⁇ 4 , ⁇ 5 ,..., ⁇ N respectively, and the wavelength group filter 20 that transmits only the plurality of wavelengths is provided.
  • the optical switch 3 connected to the plurality of connection points 4 to N is arranged at a plurality of corresponding output ports.
  • the optical signal that can reach the three connection points 1 to 3 belonging to the user group A is only one of the wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 , and the plurality of connection points 4 to 4 belonging to the user group B optical signal reachable N, the wavelength ⁇ 4, ⁇ 5, ⁇ , becomes only one of the lambda N.
  • the optical switch 3 is shared with other user groups, the optical signal of the other user group is not transmitted to the terminal at the connection point of the user group A or B due to the malfunction of the optical switch 3. . That is, information leakage due to malfunction of a common optical switch can be physically prevented.
  • the first to fourth embodiments described above can be applied to a system in which a larger number of user groups are accommodated by a plurality of optical switches.
  • a system in which a larger number of user groups are accommodated by a plurality of optical switches For example, as illustrated in FIG. 7, if the number of optical switches to be used is m and the number of ports of each of the optical switches 3a to 3m is N, the total number of ports is m ⁇ N. By using all of these in a single-core optical fiber by WDM multiplexing, the required number of optical fiber cores can be further reduced.
  • FIG. 7 shows a configuration example in the case where a plurality of optical switches are used in the configuration of the fourth embodiment in FIG. 6, but in the other embodiments (FIGS. 1 to 5), a plurality of optical switches are similarly used. Can be used.
  • the access optical fibers for optical subscribers connected to each connection point and the nearest relay station are each set as one-core bidirectional, and immediately before the receiving side.
  • an optical notch filter or wavelength blocker for blocking a wavelength assigned to a connection point is arranged.
  • an optical circulator or an optical coupler 21 is provided in the middle of the optical fiber connecting the input / output ports of the optical switch 3 and in the vicinity of the connection points 1 to N.
  • Each of the two optical circulators or optical couplers 21 is connected by a single-core bidirectional optical fiber.
  • an optical notch filter or wavelength blocker 22 that blocks the wavelength assigned to each connection point 1 to N is disposed immediately before the reception side.
  • FIG. 9 shows a configuration example when used in combination with the first embodiment (FIG. 1).
  • an optical circulator or optical coupler 21 is provided near each port on the connection point side of the wavelength multiplexer 6 in the relay station 4A and each of the connection points 1 to N, and two corresponding optical circulators or optical couplers 21 are provided.
  • an optical notch filter or wavelength blocker 22 that blocks the wavelength assigned to each connection point 1 to N is disposed immediately before the reception side.
  • the basic configuration (arrangement) is the same when used in combination with other second to fourth embodiments.
  • an optical notch filter that excludes its own optical signal immediately before the receiver at each connection point. Or even if a wavelength blocker is installed, it is possible to satisfactorily receive an optical signal from a multi-connection point. Furthermore, it is possible to suppress the adverse effect on the receiver due to the reflected return light and Rayleigh backscattering of the optical signal emitted from the own transmitter that occurs due to the single-core bidirectional, and the light while maintaining the signal quality. It becomes possible to make the access optical fiber for subscribers one core instead of two, so that the optical fiber borrowing cost can be reduced.
  • ⁇ Sixth Embodiment> The above-described five embodiments can be flexibly combined in view of various situations such as relay stations, usable optical fiber laying conditions, user requests, and operator-side systems.
  • a plurality of optical switches 3 are installed and integrated in one relay station 4m, and the inter-station relay fiber uses WDM multiplexed light to reduce the number of cores, and to each connection point.
  • WDM add drops 13 to 16 are used to connect via a plurality of intermediate relay stations.
  • the access optical fiber for the optical subscriber is assumed to be one-core bidirectional.
  • wavelength group filters 17, 18 that transmit only the wavelength group assigned to each user loop are provided as output ports of the optical switch 3 connected to each user group. By disposing, information leakage to other groups due to malfunctions can be prevented.
  • the optical path network of the present invention is used for a small-scale network or the like that realizes an enterprise dedicated line that requires stable bandwidth and low delay, an ultra-high-definition high-presence video conference system that safely connects the inside and outside of the company, and the like. be able to.
  • Optical transmitter 2 Optical receiver 3, 3a, 3b, 3m
  • Optical-electrical-optical converter for converting an optical signal having an arbitrary wavelength into an optical signal having a wavelength of ⁇ 1
  • Optical-electrical-optical converting an optical signal having an arbitrary wavelength into an optical signal having a wavelength of ⁇ 2 light
  • converting the optical signal of the transducer 10 arbitrary wavelength optical signal having a wavelength of lambda 3 - electrical - electric - light converts the optical signal of the optical converter 11 arbitrary wavelength optical signal having a wavelength of lambda 4 - light converts the optical signal of the optical converter 12 arbitrary wavelength optical signal having a wavelength of lambda N

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Abstract

光ファイバの芯数を削減する、あるいは光スイッチなど設備コストおよびこれを設置するラックスペースを削減することにより、光パスネットワークの運営コストを削減する。本発明の少なくとも３つ以上の接続地点間１～Ｎを光ファイバによって双方向に結ぶ光パスネットワークであって、（ａ）接続地点１～Ｎの各々から光ファイバＯＦ－１～ＯＦ－Ｎを介して送られる波長の異なる光信号を合波して１芯の光ファイバＯＦ－Ａに波長多重信号として出力する波長合波器６と、（ｂ）波長合波器からの波長多重信号を波長の異なる光信号に分波して出力する波長分波器７と、（ｃ）波長分波器からの波長の異なる光信号の各々を、対応する波長が割り当てられている接続地点の各々に送る光スイッチであって、接続地点の各々にそれぞれ独立した光ファイバＯＦ－Ｂ１～ＢＮによって接続する光スイッチ３と、を含む。

Description

光パスネットワーク
　本発明は、光パスネットワークに関し、具体的には、少なくとも３つ以上の接続地点間を光ファイバによって双方向に結ぶ光パスネットワークに関し、さらにより具体的には、互いに離れた複数の接続地点のうち任意の２接続地点間を光パスで双方向に結ぶ比較的小規模なダイナミック光パスネットワークに関する。
　近年、超高精細映像などの超大容量情報をネットワーク上で低遅延に共有する需要が増えている。その需要に答える技術として、複数の地点間を光スイッチにより任意の光パスで結ぶダイナミック光パスネットワークがある。これにより、例えば、超高精細映像を非圧縮のまま任意の遠隔地間でリアルタイムに共有できるので、従来のＩＰネットワークを介するビデオ会議システムに比べて飛躍的に臨場感の高いビデオ会議サービスが可能となる。
　このようなサービスを、小規模な閉じたユーザグループに対して提供する場合、例えば非特許文献１に開示されるように、ダイナミック光パスネットワークは、その入力と出力のポート数がそれぞれＮ、すなわちＮ×Ｎマトリックスの光スイッチを用いる小規模な構成を取ることが考えられる。このような小規模ダイナミック光パスネットワークによって、Ｎ箇所の接続地点間の任意の２点間で超高精細映像を非圧縮及び低遅延で伝送し合う超高臨場ビデオ会議を行うためには、情報の伝送が双方向であり、また、伝送品質を確保する必要があることから、上りと下りで独立な光ファイバを用いることが望ましい。
　例えば図１１に示すように、Ｎ×Ｎマトリックスの光スイッチ３を用いた場合、最大Ｎ個の接続地点５を結ぶ構成が必要となる。この時、光スイッチ３と各接続地点５（より正確には光送信器１と光受信器２）を結ぶ光ファイバは２Ｎ芯必要となる。また、このネットワークを敷設し運営するには、既設の光ファイバと、光スイッチを設置するための中継局４のラックスペースを借入する必要がある。さらに、小規模ダイナミック光パスネットワークを複数運営する場合には、できるだけ複数の光スイッチを一か所の中継局に設置することが運営コスト上望ましい。
　一方、複数の伝送路を１芯の光ファイバで構築するには、波長分割多重技術（ＷＤＭ）を用いるのが効果的である。すなわち各接続地点にそれぞれ異なる波長を割り当て、各接続地点からの光信号をＷＤＭで合波し、１芯の光ファイバで光スイッチの設置される中継局まで伝送する。光スイッチの直前で分波し、各波長をそれぞれ対応する光スイッチポートへ入力する。しかし、この構成では、光パスの要求が変われば、光スイッチの出力ポートからは異なる波長が出射されることになり、出力ポートを固定的にＷＤＭ合波することができないという問題がある。
　また、独立な複数の光スイッチを用いずに、Ｎ×Ｎマトリックスの光スイッチを共通の一つの光スイッチとして使用した場合、システムのコストは下がることになるが、本来独立であるべき複数ユーザグループが共通の光スイッチにつながることになる。その結果、光スイッチの誤動作や故障などによって、誤って異なるユーザグループ間で光パスが張られてしまい、映像情報などの機密情報が漏えいする危険がある。この危険を避けるために、ユーザグループ毎に異なる波長の光信号を使用する方法が考えられる。例えば、特許文献１に開示されるように、それぞれのユーザグループに異なる特定の波長を割り当て、各接続地点を繋ぐ光ファイバにはそれぞれに割り当てられた波長のみを透過する帯域通過フィルタを設けることで、特定の波長以外の光信号が誤って侵入しても、これを物理的にブロックすることができる。
　しかし、ユーザグループ内の信号をすべて１波長だけに割り当ててしまうと、ユーザグループ内の異なる光パスがすべて同一の波長となり、ファイバ芯数を減らすためにＷＤＭを活用することができなくなってしまう。以上より、ダイナミック光パスネットワークが地理的に広範囲にわたって敷設される場合、複数の光パスを同じ波長で張るためには、中継局どうしを繋ぐ光ファイバの芯数が増えてしまい、システム全体のコストが増大してしまう。
特開平１０－４１９２０号公報
Shioda, S. & Namiki, S.,Photon Netw Commun (2010) 19:32-41, DOI 10.1007/s11107-009-0208-8
　本発明は、光ファイバの芯数を削減する、あるいは光スイッチなど設備コストおよびこれを設置するラックスペースを削減することにより、光パスネットワークの運営コストを削減することを目的とする。
　本発明の一態様の光パスネットワークは、少なくとも３つ以上の接続地点間を光ファイバによって双方向に結ぶ光パスネットワークであって、（ａ）接続地点の各々から光ファイバを介して送られる波長の異なる光信号を合波して１芯の光ファイバに波長多重信号として出力する波長合波器と、（ｂ）波長合波器からの波長多重信号を波長の異なる光信号に分波して出力する波長分波器と、（ｃ）波長分波器からの波長の異なる光信号の各々を、対応する波長が割り当てられている接続地点の各々に送る光スイッチであって、接続地点の各々にそれぞれ独立した光ファイバによって接続する光スイッチと、を含む。
　本発明の他の一態様の光パスネットワークは、少なくとも３つ以上の接続地点間を光ファイバによって双方向に結ぶ光パスネットワークであって、（ａ）接続地点の各々から光ファイバを介して送られる波長の異なる光信号を合波して１芯の第１の光ファイバに第１の波長多重信号として出力する第１の波長合波器と、（ｂ）第１の波長合波器からの第１の波長多重信号を波長の異なる光信号に分波して出力する第１の波長分波器と、（ｃ）第１の波長分波器の出力ポートの各々に設けられた、波長の異なる光信号の各々の波長を変換する波長変換器と、（ｄ）波長変換器の各々からの光信号を合波して１芯の第２の光ファイバに第２の波長多重信号として出力する第２の波長合波器と、（ｅ）第２の光ファイバを介して受信する第２の波長多重信号を分波して接続地点の各々に送る第２の波長分波器と、を含む。
本発明の一実施形態の光パスネットワークの構成を示す図である。 本発明の一実施形態の光－電気－光変換器を含む光パスネットワークの構成を示す図である。 本発明の一実施形態のＷＤＭアドドロップフィルタを含む光パスネットワークの構成を示す図である。 本発明の一実施形態のＷＤＭアドドロップフィルタを含む光パスネットワークの構成を示す図である。 本発明の一実施形態の波長群フィルタを含む光パスネットワークの構成を示す図である。 本発明の一実施形態の波長群フィルタを含む光パスネットワークの構成を示す図である。 本発明の一実施形態の複数の光スイッチを含む光パスネットワークの中継局の構成を示す図である。 本発明の一実施形態の光サーキュレータ／光カプラと光ノッチフィルタ／波長ブロッカを含む光パスネットワークの構成を示す図である。 本発明の一実施形態の光サーキュレータ／光カプラと光ノッチフィルタ／波長ブロッカを含む光パスネットワークの構成を示す図である。 本発明の一実施形態の光パスネットワークの構成を示す図である。 従来の小規模ダイナミック光パスネットワークの基本構成を示す図である。
　図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下の各実施形態では、光パスネットワークの設備及び運用コストを削減するために、各接続地点に異なる波長を割り当て、各接続地点に設置される送信器からは割り当てられた波長の光信号が送信されるようにする。これにより、各接続地点の光送信器から光スイッチが設置される中継局までの伝送路（光パス）にＷＤＭを適用することが可能となり、借入する光ファイバの芯数を削減することができる。なお、各実施形態の図（説明）では、図１１に例示した光送信器１と光受信器２の記載は省略しているが、実際には各接続地点が備える光送信器１と光受信器２により光信号が送受信される。
＜第１実施形態＞
　図１は、本発明の一実施形態の光パスネットワークの構成を示す図である。図１では、Ｎ個の接続地点５の１～Ｎに順番に波長λ１、λ２、・・・、λＮが割り当てられている。接続地点５は、比較的小規模のネットワークを構成する、異なる場所にある同一のあるいは異なる会社の事業所（オフィス）、病院、家庭などの任意の形態（施設）を含むことができる。ここで小規模とは、接続地点の数が例えば１０～１００程度の規模を意味するが、その数はこの範囲に限定されるものではない。
　接続地点５の各々は、２芯の光ファイバＯＦ－１～ＯＦ－Ｎによって最寄りの中継局４Ａ内の波長合波器（ＷＤＭ合波器）６に接続する。波長合波器６は、１芯の局間中継光ファイバＯＦ－Ａによって中間の中継局４Ｂ内の波長分波器７に接続する。中継局４Ｂは、少なくとも１つの光スイッチ３を含む。光スイッチ３は、例えばＮ×Ｎのマトリックススイッチで構成することができる。ここでＮは、光スイッチ３を介して相互に接続したい接続地点数、言い換えれば入出力ポート数に応じて決めることができる。図１の例では、光スイッチ３の入出力ポートは、接続地点５の数Ｎ、すなわち波長分波器７で分波される波長（λ１、λ２、・・・、λＮ）の数Ｎに対応している。光スイッチ３の出力ポートの各々は、Ｎ本（芯）の光ファイバＯＦ－Ｂ１～ＢＮによって中継局４Ａ内の波長合波器６を介して対応する各接続地点に接続する。
　図１の一実施形態の光パスネットワークでは、左下の各接続地点１～Ｎから送信されるそれぞれに割り当てられた波長λ１、λ２、・・・、λＮを有する光信号は、最寄りの中継局４Ａ内の波長合波器６によって効率良く１芯の局間中継光ファイバＯＦ－ＡにＷＤＭ合波されて波長多重光（以下、同じ意味でＷＤＭ合波光あるいはＷＤＭ信号とも呼ぶ）として出力される。光スイッチ３に入力される前に設置された波長分波器７によって、各接続地点から到達した光信号（波長多重光）が再び個別の複数の光ファイバに入射するように分けられ、それぞれ対応する光スイッチ３のポートに入射する。各接続地点からの光信号は光スイッチ３によって、所望の接続地点に繋がる。光スイッチ３の出力ポートからの各光信号は、それぞれ別の光ファイバＯＦ－Ｂ１～ＢＮによって対応する各接続地点１～Ｎに送信される。
　図１の一実施形態の光パスネットワークでは、２つの中継局間は１芯の局間中継光ファイバで接続し、中間の中継局内の光スイッチから各接続地点までの光ファイバはそのまま複数（Ｎ芯）の光ファイバを用いて接続する。これによって、図１１で例示されるような従来の光パスネットワークでは２Ｎ芯の光ファイバが必要であったものが、本発明の一実施形態では（Ｎ＋１）芯の中継ファイバで運用できることになる。
＜第２実施形態＞
　図２は、本発明の他の一実施形態の光パスネットワークの構成を示す図である。図２では、図１の構成に対して、新たに中継局４Ｂ内の光スイッチ３の出力ポートにそれぞれ光－電気－光変換器８～１２を設け、さらに、光－電気－光変換器８～１２の各出力に接続する波長合波器６Ｂと、中継局４Ａと中継局４Ｂを繋ぐ１芯の光ファイバＯＦ－Ｃと、中継局４Ａ内の波長分波器７Ａとを新たに設けている。他の構成は基本的に図１の構成と同様である。
　各接続地点１～Ｎから波長λ１、λ２、・・・、λＮを有する光信号が中継局４Ｂ内の光スイッチ３の各ポートに入射するまでの光信号の流れは既に上述した図１の場合と同様である。光－電気－光変換器８～１２によって、光スイッチ３の出力ポートから出射する任意の波長を、各ポートに割り当てられた波長に変換する。変換された各波長光は、波長合波器６Ｂによって１芯の光ファイバＯＦ－ＣにＷＤＭ合波する。光ファイバＯＦ－Ｃによって中継局４Ａに送信されたＷＤＭ合波光は、中継局４Ａ内の波長分波器７Ａによって複数の波長光に分波されてそれぞれが対応する各接続地点に送信される。
　図２の一実施形態の光パスネットワークでは、従来２Ｎ芯必要であった光ファイバは２芯で済むことになる。ただし、そのために光－電気－光変換器をＮポート分設置し、さらに波長合波器と波長分波器を追加する必要があるため、光ファイバ（Ｎ－１）芯分の借入コストとどちらが安価であるか判断する必要がある。
＜第３実施形態＞
　図２の一実施形態において、複数の接続地点があたかも同一の中継局の管内に収容される場合を想定してきたが、一般には、各接続地点は地理的に離れており、異なる中継局の管内に収容されることが考えられる。その場合、各接続地点から光スイッチが設置される中継局まで光ファイバで接続されるまでに経由する中継局においてＷＤＭによる合分波機能を分散配置させることになる。すなわち、図３や図４に示すように、波長アドドロップ機能を途中の中継局に配置することで、地理的に離れた各接続地点をその管内に収容しながら局間中継光ファイバはＷＤＭ伝送を行い、全体として必要な光ファイバの芯数を削減する構成を実現できる。
　具体的には、図３の他の一実施形態の光パスネットワークでは、２つの中継局４Ａ、４Ｂの間に複数の中継局４Ｃ～４Ｎがあり、中継局４Ｃの管内に接続地点４があり、さらに中継局４Ｎに至る各中継局の管内にそれぞれ１つの接続地点４、・・・、Ｎがある場合の構成を示している。中継局４Ｃ内には、中継局４ＢからのＷＤＭ信号から波長λ4の光信号を抽出する光ドロップフィルタ１３と、中継局４ＡからのＷＤＭ信号に波長λ4の光信号を追加する光アドフィルタ１４が設けられている。同様に、中継局４Ｎ内には、中継局４ＢからのＷＤＭ信号から波長λＮの光信号を抽出する光ドロップフィルタ１５と、中継局４ＡからのＷＤＭ信号に波長λＮの光信号を追加する光アドフィルタ１６が設けられている。
　図４の他の一実施形態の光パスネットワークでは、２つの中継局４Ａ、４Ｂの間に１つの中継局４Ｄがあり、さらに中継局４Ｄに光ファイバで接続する別の中継局４Ｅがある場合の構成を示している。中継局４Ｅの管内に複数の接続地点４～Ｎがある。中継局４Ｅ内には中継局４Ａと同様に、接続地点４～Ｎから送信される波長λ４～λＮを有する光信号をＷＤＭ合波する波長合波器６Ｃと、中継局４ＤからのＷＤＭ信号を分波する波長分波器７Ｃがある。中継局４Ｄ内には、中継局４ＢからのＷＤＭ信号から波長λ４～λＮまでの光信号を抽出する光ドロップフィルタ１７と、中継局４ＡからのＷＤＭ信号に波長λ4～λＮまでの光信号を追加する光アドフィルタ１８がある。
　なお、上記した第３実施形態（図３と図４）の構成は、第２実施形態（図２）の構成をベースにしているが、第１実施形態（図１）の構成において、局間中継光ファイバＯＦ－Ａの途中に他の中継局を接続して、その管内の接続地点からの光信号を中継局内に設けた光アドフィルタ（図３、図４の光アドフィルタ１４、１６、１８と同様）によって光ファイバＯＦ－Ａに追加するように構成することもできる。
　さらに、上述した第１実施形態から第３実施形態までの構成を適宜選択的に混在させることによって、全体のコストを最適化することが可能である。最適な構成は、各接続地点の地理的分布、光ファイバの敷設状況、中継局の配置などの要因によって決まる。例えば、光スイッチが設置される中継局に比較的近い場所に存在する接続地点との接続は、距離が短いために局間中継光ファイバを複数借入しても大きなコスト負担にはならない。そこで、光スイッチが設置される中継局から遠い場所に存在する接続地点に繋がる光スイッチの出力ポートにのみ、第２実施形態（図２）の光－電気－光変換器８～１２を設けてＷＤＭ合波を施すことで、全体のコストを最小化することができる。
＜第４実施形態＞
　次に図５と図６を参照しながら、複数のユーザグループを安全に同一光スイッチに収容するために、各グループに割り当てられた複数の波長（以下、「波長群」とも呼ぶ）のみを透過する光フィルタ（以下、「波長群フィルタ」とも呼ぶ）を各グループに対応する光スイッチ出力ポートに設置する構成（第４実施形態）について説明する。図５は、第４実施形態として、第１実施形態（図１）において波長群フィルタ１９、２０を設けた場合の光パスネットワークの構成例を示す図である。図６は、第２実施形態（図２）において波長群フィルタ１９、２０を設けた場合の光パスネットワークの構成例を示す図である。
　例えば、図５及び図６に示すように、ユーザグループＡに属する３つの接続地点１～３に割り当てられた波長を、それぞれλ１、λ２、λ３とし、この３波長のみを透過する波長群フィルタ１９を、３つの接続地点１～３に接続された光スイッチ３の３つの出力ポートに配置する。同様に、ユーザグループＢに属する複数の接続地点４～Ｎに割り当てられた波長を、それぞれλ４、λ５、・・・、λＮとし、この複数の波長のみを透過する波長群フィルタ２０を、複数の接続地点４～Ｎに接続された光スイッチ３の対応する複数の出力ポートに配置する。
　これによって、ユーザグループＡに属する３つの接続地点１～３に到達可能な光信号は、波長λ１、λ２、λ３のいずれかのみになり、ユーザグループＢに属する複数の接続地点４～Ｎに到達可能な光信号は、波長λ４、λ５、・・・、λＮのいずれかのみになる。その結果、光スイッチ３を他のユーザグループと共有していても、光スイッチ３の誤動作によって、他のユーザグループの光信号がユーザグループＡまたはＢの接続地点の端末に送信されることはなくなる。すなわち、共通の光スイッチの誤動作による情報漏えいを物理的に防ぐことができる。
　上述した第１から第４の実施形態は、より多くのユーザグループを複数の光スイッチで収容するシステムに適用することができる。例えば図７に例示するように、使用する光スイッチの数をｍとし、光スイッチ３ａ～３ｍの各々のポート数をＮとすると、総ポート数はｍ×Ｎとなる。これをすべて１芯の光ファイバにＷＤＭ合波して使用することにより、さらに必要な光ファイバ芯数を削減することが可能となる。なお、図７は図６の第４実施形態の構成において複数の光スイッチを用いる場合の構成例を示しているが、他の実施形態（図１～図５）において同様に複数の光スイッチを用いることができる。
＜第５実施形態＞
　第５実施形態では、上述した４つの実施形態において、各接続地点と最寄りの中継局に接続される光加入者用のアクセス光ファイバをそれぞれ１芯双方向として、かつ受信側の直前に、同接続地点に割り当てられた波長を遮断する光ノッチフィルタまたは波長ブロッカを配置する構成を開示する。具体的には、例えば図８に例示するように、光スイッチ３の入出力ポート間を繋ぐ光ファイバの途中及び各接続地点１～Ｎの近くに光サーキュレータまたは光カプラ２１を設け、対応する２つの光サーキュレータまたは光カプラ２１の間の各々を１芯双方向の光ファイバで接続する。さらに、各接続地点１～Ｎの受信側の直前に、同接続地点に割り当てられた波長を遮断する光ノッチフィルタまたは波長ブロッカ２２を配置する。
　図８に例示される第５実施形態は、第１から第４の実施形態と併用することができる。一例として、第１実施形態（図１）と併用する場合の構成例を図９に示す。図９では、中継局４Ａ内の波長合波器６の接続地点側の各ポート及び各接続地点１～Ｎの近くに光サーキュレータまたは光カプラ２１を設け、対応する２つの光サーキュレータまたは光カプラ２１の間の各々を１芯双方向の光ファイバで接続する。さらに、各接続地点１～Ｎの受信側の直前に、同接続地点に割り当てられた波長を遮断する光ノッチフィルタまたは波長ブロッカ２２を配置する。第２から第４の他の実施形態と併用する場合も基本的な構成（配置）は同様である。
　小規模ダイナミック光パスネットワークでは、自分自身の信号を受信することはないので、第５実施形態として例示されるように、各接続地点の受信器直前に自分自身の光信号を排除する光ノッチフィルタまたは波長ブロッカを設置しても多接続地点からの光信号は良好に受信可能できる。さらに、１芯双方向のために生じる自分自身の送信器から発せられる光信号の反射戻り光やレイリー後方散乱などによる受信器への悪影響を抑制することができ、信号品質を維持しながらも光加入者用のアクセス光ファイバを２芯ではなく１芯とすることが可能となり、光ファイバ借入コストを削減できる。
＜第６実施形態＞
　中継局、使用可能な光ファイバ敷設状態、ユーザからの要求、運営者側の体制など様々な状況を鑑みて、上述した５つの実施形態を柔軟に組み合わせることができる。例えば、図１０に例示するように、複数の光スイッチ３を一か所の中継局４ｍに設置集約し、局間中継ファイバはＷＤＭ合波光を用いることで芯数を減らし、各接続地点へは、ＷＤＭアドドロップ１３～１６を用いて複数の中間中継局を経由して接続していく構成である。さらに、光加入者用アクセス光ファイバは、１芯双方向とする。この時の光信号の反射戻り光の影響による伝送品質の劣化は、波長ノッチフィルタまたは波長ブロッカ２２を受信器直前に設置することで抑制する。さらに、複数のユーザグループが光スイッチ３を共有することから、各ユーザーループに割り当てられた波長群のみを透過する波長群フィルタ１７、１８を各ユーザグループに接続される光スイッチ３の出力ポートに配置することで、誤動作などによる他グループへの情報の漏えいを防ぐことができる。
　本発明の実施形態について、図を参照しながら説明をした。しかし、本発明はこれらの実施形態に限られるものではない。さらに、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できるものである。
　本発明の光パスネットワークは、安定した帯域と低遅延性が要求される企業専用回線や社内外を安全に結ぶ超高精細高臨場ビデオ会議システムなどを実現する、小規模なネットワークなどに利用することができる。
　１　光送信器
　２　光受信器
　３、３ａ、３ｂ、３ｍ　光スイッチ（光マトリックススイッチ）
　４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ　中継局
　５　接続地点
　６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ　波長合波器（ＷＤＭ合波器）
　７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｎ　波長分波器（ＷＤＭ分波器）
　８　任意の波長の光信号をλ１の波長を持つ光信号に変換する光－電気－光変換器
　９　任意の波長の光信号をλ２の波長を持つ光信号に変換する光－電気－光変換器
１０　任意の波長の光信号をλ３の波長を持つ光信号に変換する光－電気－光変換器
１１　任意の波長の光信号をλ４の波長を持つ光信号に変換する光－電気－光変換器
１２　任意の波長の光信号をλＮの波長を持つ光信号に変換する光－電気－光変換器
１３　ＷＤＭ信号から波長λ４の光信号を抽出する光ドロップフィルタ
１４　ＷＤＭ信号に波長λ４の光信号を追加する光アドフィルタ
１５　ＷＤＭ信号から波長λＮの光信号を抽出する光ドロップフィルタ
１６　ＷＤＭ信号に波長λＮの光信号を追加する光アドフィルタ
１７　ＷＤＭ信号から波長λ４からλＮまでの光信号を抽出する光ドロップフィルタ
１８　ＷＤＭ信号に波長λ４からλＮまでの光信号を追加する光アドフィルタ
１９　波長群Ａのみを通過する波長群フィルタ
２０　波長群Ｂのみを通過する波長群フィルタ
２１　光サーキュレータまたは光カプラ
２２　光ノッチフィルタまたは波長ブロッカ

Claims (10)

  1. 　少なくとも３つ以上の接続地点間を光ファイバによって双方向に結ぶ光パスネットワークであって、
    　前記接続地点の各々から光ファイバを介して送られる波長の異なる光信号を合波して１芯の光ファイバに波長多重信号として出力する波長合波器と、
    　前記波長合波器からの前記波長多重信号を前記波長の異なる光信号に分波して出力する波長分波器と、
    　前記波長分波器からの前記波長の異なる光信号の各々を、対応する波長が割り当てられている前記接続地点の各々に送る光スイッチであって、前記接続地点の各々にそれぞれ独立した光ファイバによって接続する光スイッチと、を含む光パスネットワーク。
  2. 　前記光スイッチと前記独立した光ファイバの各々の間に設けられた、所定の波長群の光信号のみを当該光ファイバの各々へ透過させるための少なくとも１つ以上の波長群フィルタをさらに含む、請求項１に記載の光パスネットワーク。
  3. 　前記接続地点の各々と前記波長合波器を繋ぐ前記光ファイバの各々は１芯の光ファイバであり、
    　当該１芯の光ファイバの各々の途中に設けられた、光サーキュレータまたは光カプラのいずれか一方、及び光ノッチフィルタまたは波長ブロッカのいずれか一方をさらに含む、請求項１に記載の光パスネットワーク。
  4. 　前記１芯の光ファイバの途中に設けられた、少なくとも１つ以上の他の接続地点からの所定波長の光信号を前記１芯の光ファイバに加えるための少なくとも１つ以上の光アドフィルタをさらに含む、請求項１に記載の光パスネットワーク。
  5. 　少なくとも３つ以上の接続地点間を光ファイバによって双方向に結ぶ光パスネットワークであって、
    　前記接続地点の各々から光ファイバを介して送られる波長の異なる光信号を合波して１芯の第１の光ファイバに第１の波長多重信号として出力する第１の波長合波器と、
    　前記第１の波長合波器からの前記第１の波長多重信号を前記波長の異なる光信号に分波して出力する第１の波長分波器と、
    　前記第１の波長分波器からの前記波長の異なる光信号の各々を、所定の波長が割り当てられている前記接続地点の各々に送るために、前記接続地点の各々に接続する各出力ポートに出力する光スイッチと、
    　前記光スイッチの各出力ポートに設けられた、前記波長の異なる光信号の各々の波長を前記接続地点の各々に割り当てられている所定の波長に変換する波長変換器と、
    　前記波長変換器の各々からの所定の波長の光信号を合波して１芯の第２の光ファイバに第２の波長多重信号として出力する第２の波長合波器と、
    　前記第２の光ファイバを介して受信する前記第２の波長多重信号を分波して前記接続地点の各々に送る第２の波長分波器と、を含む光パスネットワーク。
  6. 　前記第１の光ファイバの途中に設けられた、少なくとも１つ以上の他の接続地点からの所定波長の光信号を前記第１の光ファイバに加えるための少なくとも１つ以上の光アドフィルタと、
    　前記第２の光ファイバの途中に設けられた、前記他の接続地点へ前記第２の波長多重信号中の所定波長の光信号を送るための少なくとも１つ以上の光ドロップフィルタと、をさらに含む、請求項５に記載の光パスネットワーク。
  7. 　前記光アドフィルタに１芯の第３の光ファイバを介して接続し、前記少なくとも１つ以上の他の接続地点の各々から光ファイバを介して送られる波長の異なる光信号を合波して前記第３の光ファイバに第３の波長多重信号として出力する第３の波長合波器と、
    　前記光ドロップフィルタに１芯の第４の光ファイバを介して接続し、前記第２の波長多重信号中の所定波長群の光信号を分波して前記他の接続地点の各々に送る第３の波長分波器と、をさらに含む、請求項６に記載の光パスネットワーク。
  8. 　前記光スイッチと前記波長変換器の間に設けられた、前記波長の異なる光信号の中から所定の波長群の光信号のみを前記波長変換器へ透過させる少なくとも１つ以上の波長群フィルタをさらに含む、請求項５に記載の光パスネットワーク。
  9. 　前記接続地点の各々と前記第１の波長合波器を繋ぐ前記光ファイバの各々は１芯の光ファイバであり、
    　当該１芯の光ファイバの各々の途中に設けられた、光サーキュレータまたは光カプラのいずれか一方、及び光ノッチフィルタまたは波長ブロッカのいずれか一方をさらに含む、請求項５に記載の光パスネットワーク。
  10. 　前記光スイッチは複数の光スイッチを含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の光パスネットワーク。
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