WO2022044285A1 - 光通信システム、制御回路、記憶媒体および光通信方法 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to an optical communication system, a control circuit, a storage medium, and an optical communication method for transmitting signals in the optical region.
- an optical switch device as described in Patent Document 1, it is composed of N wavelength group generators having M fixed wavelength light sources, M branch / selection units, and MN variable filters. There is something to be done.
- the optical switch device described in Patent Document 1 selects M ways of routes for data input from MN input ports at the branch / selection unit, and selects N ways of wavelengths with a variable filter. , The data can be output by switching the route to the desired output port.
- the configuration of the optical switch device described in Patent Document 1 has the advantage that the optical switch device can be realized with smaller hardware as compared with the MNxMN scale spatial matrix switch using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) or the like. be.
- the branch / selection unit included in the optical switch device described in Patent Document 1 is realized by a DC (Delivery and Coupling) switch or a multicast switch, and is composed of a 1 ⁇ M optical coupler and an M ⁇ 1 optical switch. ..
- the optical switch is an active component, there is a problem that the failure rate is higher and the reliability of the entire system is lowered as compared with the passive component such as an optical coupler.
- the present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain an optical communication system capable of improving reliability.
- each of the optical communication systems of the present disclosure converts a first data signal, which is an electric signal, into a packet signal of an optical signal and transmits the plurality of optical transmissions.
- the device the first optical coupler that combines the packet signals of a plurality of optical signals and outputs the transmission signal of the optical signal to the transmission line, and the first optical coupler are combined and acquired via the transmission line.
- a second optical coupler that branches and outputs the transmission signal of the optical signal into a plurality of optical signal transmission signals of the same information, and each receives the transmission signal of the optical signal branched by the second optical coupler.
- a plurality of optical receiving devices that are converted into a second data signal which is an electric signal and output, and a control unit that controls the operation of the plurality of optical transmitting devices and the plurality of optical receiving devices are provided.
- the optical transmitter Based on the first control signal acquired from the control unit, the optical transmitter allocates communication resources so as not to collide with the packet signal of the optical signal transmitted from another optical transmitter, and transmits the packet signal of the optical signal. do.
- the optical receiver converts the transmission signal of the optical signal into the transmission signal of the electric signal, selects the signal portion specified from the transmission signal of the electric signal based on the second control signal acquired from the control unit, and selects the second control signal. It is characterized in that it is output as a data signal of 2.
- the optical communication system according to the present disclosure has the effect of improving reliability.
- the figure which shows an example of the signal transmitted in the optical communication system which concerns on Embodiment 1. A flowchart showing the operation of the optical communication system according to the first embodiment.
- the figure which shows the structural example of the processing circuit when the processing circuit provided in the optical communication system which concerns on Embodiment 1 is realized by a processor and a memory.
- FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the optical communication system 200 according to the first embodiment.
- the optical communication system 200 shown in FIG. 1 includes N input ports and N output ports (not shown), and performs non-blocking switching between the input N ports and the output N ports by a TDM (Time Division Multiplexing) method. It is a system.
- N is an integer of 2 or more.
- the optical communication system 200 includes signal generation units 21-1 to 21-N, optical transmitters 23-1 to 23-N, an optical coupler 30, a transmission line 40, an optical coupler 50, and an optical receiver 81-. It includes 1 to 81-N, signal selection units 82-1 to 82-N, and a control unit 100.
- the optical transmitter 20-1 is configured by the signal generator 21-1 and the optical transmitter 23-1
- the optical transmitter 20-2 is configured by the signal generator 21-2 and the optical transmitter 23-2.
- the optical transmitter 20-N is configured by the signal generator 21-N and the optical transmitter 23-N.
- the optical receiver 81-1 and the signal selection unit 82-1 configure the optical receiver 80-1
- the optical receiver 81-2 and the signal selection unit 82-2 configure the optical receiver 80-2.
- the optical receiver 80-N is configured by the optical receiver 81-N and the signal selection unit 82-N.
- the optical coupler 30 and the optical coupler 50 are, for example, power splitters.
- the optical coupler 30 and the optical coupler 50 may be integrated together with the transmission line 40 to have an NxN configuration.
- optical transmitters 20-1 to 20-N when the optical transmitters 20-1 to 20-N are not distinguished, they are referred to as an optical transmitter 20, and when the signal generators 21-1 to 21-N are not distinguished, they are referred to as a signal generator 21.
- the transmitters 23-1 to 23-N When the transmitters 23-1 to 23-N are not distinguished, they may be referred to as an optical transmitter 23.
- the optical receivers 80-1 to 80-N are not distinguished, they are referred to as an optical receiver 80, and when the optical receivers 81-1 to 81-N are not distinguished, they are referred to as an optical receiver 81, and the signal selection unit 82 is used.
- -1 to 82-N are not distinguished, it may be referred to as a signal selection unit 82.
- the optical coupler 30 may be referred to as a first optical coupler
- the optical coupler 50 may be referred to as a second optical coupler.
- the signal generation units 21-1 to 21-N acquire the first data signal, which is an electric signal with a transfer request, from the above-mentioned input port. Further, the signal generation units 21-1 to 21-N are first control signals including a reference clock generated by the control unit 100 from the control unit 100 and a transmission timing signal which is a communication resource allocation in the transmission line 40. To get.
- the reference clock defines the transmission / reception transmission rate of the packet signal of the optical signal.
- the communication resource allocation is determined by the control unit 100 based on the communication request of the first data signal acquired at the input port of the optical communication system 200. In the first embodiment, a time slot is assumed as a communication resource.
- the signal generation units 21-1 to 21-N buffer the first data signal once, allocate communication resource allocation based on the transmission timing signal included in the first control signal, determine the bit rate, and perform electricity. Generates and sends a packet signal of the signal.
- the control unit 100 of each signal generation unit 21 so that the packet signal of the electric signal is not transmitted from the other signal generation unit 21 while the packet signal of the electric signal is transmitted from the certain signal generation unit 21. Control the transmission timing signal. Further, the control unit 100 determines the bit rate of the packet signal of the electric signal transmitted from each signal generation unit 21 by the reference clock.
- the signal generation unit 21-1 is controlled by the control unit 100 during the time slot 1.
- the packet signal of the electric signal is transmitted to, and the other signal generation units 21-2 to 21-N do not transmit the packet signal of the electric signal during the time slot 1 under the control of the control unit 100.
- the signal generation unit 21-2 transmits a packet signal of an electric signal during the next time slot 2 under the control of the control unit 100, and the other signal generation units 21-1, 21-3 to 21-N , The packet signal of the electric signal is not transmitted between the time slots 2 under the control of the control unit 100.
- the signal generation unit 21-N transmits a packet signal of an electric signal between the time slots N under the control of the control unit 100, and the other signal generation units 21-1 to 21- (N-1). ) Does not transmit the packet signal of the electric signal during the time slot N under the control of the control unit 100.
- the control unit 100 may control the total number of time slots in a certain time interval to be reduced according to the number of transmission requests. Further, the control unit 100 may or may not be the same for each time slot width in which the signal generation units 21-1 to 21-N transmit the packet signal of the electric signal.
- the control unit 100 further receives a first data signal acquired from a certain input port as a first control signal from which output port. Generates routing information indicating whether to output as a data signal of. That is, the routing information indicates from which optical receiving device 80 the first data signal acquired by which optical transmitting device 20 is output as the second data signal.
- the control unit 100 transmits data # 1 as routing information, for example, as a packet signal of an electric signal from the signal generation unit 21-1 in the time slot 1, and a packet of the electric signal from the signal generation unit 21-2 in the time slot 2.
- Data # 2 is transmitted as a signal, and ... In the time slot N, data # N is transmitted as a packet signal of an electric signal from the signal generation unit 21-N, and the source information is recorded for each time slot.
- the control unit 100 uses the reference clock, the transmission timing signal for allocating communication resources, and the routing information as the signal generation units 21-1 to 21-N, and the optical transmitters 23-1 to 23-. Distribute to N. Further, the control unit 100 distributes the transmission timing signal, which is the communication resource allocation, and the routing information as the second control signal to the signal selection units 82-1 to 82-N. The control unit 100 may also distribute the first control signal to the signal selection units 82-1 to 82-N and unify the control signals to be distributed to each configuration into one type, or for each configuration to be distributed. The information included in the control signal may be changed.
- the signal generation units 21-1 to 21-N use the acquired first data signal as a packet signal of an electric signal at the transmission timing determined by the control unit 100, and correspond to the optical transmitters 23-1 to 23-N. Send to.
- the corresponding optical transmitter 23 is a connected optical transmitter 23.
- the corresponding optical transmitter 23 is the optical transmitter 23-1. The same shall apply thereafter.
- the optical transmitters 23-1 to 23-N convert the packet signal of the electric signal acquired from the corresponding signal generation units 21-1 to 21-N into the packet signal of the optical signal.
- the optical transmitters 23-1 to 23-N transmit the packet signal of the converted optical signal to the optical coupler 30.
- the signal generation unit 21 and the optical transmitter 23 are described as separate blocks, but the function of the signal generation unit 21 may be incorporated in the optical transmitter 23.
- the optical coupler 30 combines the packet signals of a plurality of optical signals acquired from the optical transmitters 23-1 to 23-N.
- the optical coupler 30 outputs an optical signal transmission signal obtained by combining packet signals of a plurality of optical signals to the optical coupler 50 via a transmission line 40 which is an optical fiber.
- the optical coupler 50 branches the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission line 40 into the transmission signals of a plurality of optical signals.
- the optical coupler 50 outputs the transmission signal of each branched optical signal to the optical receivers 81-1 to 81-N.
- the signal selection units 82-1 to 82-N are electric signals acquired from the corresponding optical receivers 81-1 to 81-N based on the routing information included in the second control signal acquired from the control unit 100. Selects the signal of the specified time slot from the transmission signal.
- the signal selection units 82-1 to 82-N output the signal of the selected time slot as a second data signal which is an electric signal. Thereby, the optical communication system 200 can switch between the input N port and the output N port by the TDM method.
- the optical communication system 200 may transfer the second data signal as an intermittent packet signal.
- the bit rate may be reduced to convert it into a continuous signal for transfer.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of a signal transmitted in the optical communication system 200 according to the first embodiment.
- FIG. 2 also shows the flow of operation of the optical communication system 200 according to the first embodiment.
- N 4
- the first data signal which is the input signal to the signal generation units 21-1 to 21-4 and the input signal to the optical transmitters 23-1 to 23-4.
- FIG. 1 the first data signal which is the input signal to the signal generation units 21-1 to 21-4 and the input signal to the optical transmitters 23-1 to 23-4.
- the first data signal of the data # 1 is input to the signal generation unit 21-1, and the first data signal of the data # 2 is input to the signal generation unit 21-2.
- the first data signal of the data # 3 is input to the generation unit 21-3, and the first data signal of the data # 4 is input to the signal generation unit 21-4.
- the signal generation units 21-1 to 21-4 have the same bit rate of the packet signal of the electric signal output from each signal generation unit 21 based on the reference clock included in the first control signal acquired from the control unit 100. To. Further, the signal generation units 21-1 to 21-4 determine the transmission timing of the packet signal of the electric signal based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the signal generation unit 21 is between the first time slots 1. -1 transmits the packet signal of the electric signal, and the signal generation units 21-2 to 21-4 do not transmit the packet signal of the electric signal. Between the second time slots 2, the signal generation unit 21-2 transmits the packet signal of the electric signal, and the signal generation unit 21-1,21-3,21-4 does not transmit the packet signal of the electric signal. Between the third time slots 3, the signal generation unit 21-3 transmits the packet signal of the electric signal, and the signal generation unit 21-1,21-2,21-4 does not transmit the packet signal of the electric signal.
- the signal generation unit 21-4 transmits the packet signal of the electric signal, and the signal generation units 21-1 to 21-3 do not transmit the packet signal of the electric signal. In this way, the signal generation units 21-1 to 21-4 adjust the transmission timing of the packet signal of the electric signal based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the optical receivers 81-1 to 81-4 convert the transmitted signal of the received optical signal into a transmission signal of an electric signal and output it to the corresponding signal selection units 82-1 to 82-4.
- the signal selection units 82-1 to 82-4 select the signal of the specified time slot from the packet signal of the received electric signal based on the routing information included in the second control signal acquired from the control unit 100. , The signal of the selected time slot is output as a second data signal which is an electric signal.
- FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the optical communication system 200 according to the first embodiment.
- Each of the optical transmission devices 20-1 to 20-N converts the first data signal, which is an electric signal, into a packet signal of an optical signal and transmits the first data signal, which is an electric signal, based on the control of the control unit 100 (step S1).
- each optical transmission device 20 allocates communication resources based on the first control signal acquired from the control unit 100 so as not to collide with the packet signal of the optical signal transmitted from the other optical transmission device 20. Sends a packet signal of an optical signal.
- the optical coupler 30 combines the packet signals of a plurality of optical signals received from the optical transmission devices 20-1 to 20-N, and outputs the transmission signal of the optical signal to the transmission line 40 (step S2).
- the optical coupler 50 is coupled by the optical coupler 30, and the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission path 40 is branched into transmission signals of a plurality of optical signals of the same information and output (step S3).
- Each of the optical receivers 80-1 to 80-N receives the transmission signal of the optical signal branched by the optical coupler 50 and converts it into a second data signal which is an electric signal, based on the control of the control unit 100. And output (step S4).
- each optical receiving device 80 converts the transmission signal of the optical signal into the transmission signal of the electric signal, and based on the second control signal acquired from the control unit 100, the signal designated from the transmission signal of the electric signal. The part is selected and output as a second data signal.
- the control unit 100 controls the operations of the optical transmitting devices 20-1 to 20-N and the optical receiving devices 80-1 to 80-N.
- the optical transmission devices 20-1 to 20-N do not collide with the packet signal of the optical signal transmitted from the other optical transmission device 20 based on the first control signal. Allocate time slots and transmit optical packet signals. Further, the optical receivers 80-1 to 80-N select a signal in the designated time slot from the transmission signal of the electric signal based on the second control signal, and output the signal as the second data signal.
- the optical transmitter 23 and the optical receiver 81 are photoelectric conversion circuits.
- the optical coupler 30 and the optical coupler 50 are power splitters as described above.
- the transmission line 40 is an optical fiber as described above.
- the signal generation unit 21, the signal selection unit 82, and the control unit 100 are realized by a processing circuit.
- the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
- the processing circuit is also called a control circuit.
- FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a processing circuit 300 in the case where the processing circuit included in the optical communication system 200 according to the first embodiment is realized by a processor and a memory.
- the processing circuit 300 shown in FIG. 4 is a control circuit and includes a processor 301 and a memory 302.
- each function of the processing circuit 300 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
- the software or firmware is written as a program and stored in memory 302.
- each function is realized by the processor 301 reading and executing the program stored in the memory 302. That is, the processing circuit 300 includes a memory 302 for storing a program in which the processing of the optical communication system 200 is eventually executed. It can be said that this program is a program for causing the optical communication system 200 to execute each function realized by the processing circuit 300.
- This program may be provided by a storage medium in which the program is stored, or may be provided by other means such as a communication medium.
- the above program prevents the control unit 100 from colliding with the optical transmission device 20 from the packet signal of the optical signal transmitted from the other optical transmission device 20 based on the first control signal acquired from the control unit 100. Communication resources are allocated, the packet signal of the optical signal is transmitted, the optical receiver 80 converts the transmission signal of the optical signal into the transmission signal of the electric signal, and then based on the second control signal acquired from the control unit 100, It can be said that it is a program that selects a designated signal portion from the transmission signal of the electric signal and outputs it as a second data signal.
- the processor 301 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
- the memory 302 is, for example, non-volatile or volatile such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM). This includes semiconductor memory, magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, DVD (Digital Versatile Disc), and the like.
- the optical communication system 200 controls the transmission timing of the signal generation unit 21 of each optical transmission device 20 by using the TDM method to control the optical switch in the optical region. Since the matrix switch connection can be configured only by the passive components of the optical couplers 30 and 50 without using them, it is possible to improve the reliability.
- Embodiment 2 the optical communication system 200 divides N first data signals acquired from N input ports into NK first data signals and transmits them, and N output ports. Is output as N second data signals.
- K is an integer of 2 or more. A part different from the first embodiment will be described.
- FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the optical communication system 200 according to the second embodiment.
- the optical communication system 200 shown in FIG. 6 is a system having N input ports and N output ports (not shown), and switching between the input N port and the output N port by the TDM method.
- the optical communication system 200 includes signal dividing units 10-1 to 10-N, signal generating units 21-1 to 21-NK, optical transmitters 23-1 to 23-NK, and optical couplers 30-1 to 30-. K, transmission lines 40-1 to 40-K, optical couplers 50-1 to 50-K, optical receivers 81-1 to 81-NK, signal selection units 82-1 to 82-NK, and signals.
- a synthesis unit 90-1 to 90-N and a control unit 100 are provided.
- the optical transmitter 20-1 is configured by the signal generator 21-1 and the optical transmitter 23-1
- the optical transmitter 20-2 is configured by the signal generator 21-2 and the optical transmitter 23-2.
- the optical transmitter 20-NK is configured by the signal generator 21-NK and the optical transmitter 23-NK.
- the optical receiver 81-1 and the signal selection unit 82-1 configure the optical receiver 80-1
- the optical receiver 81-2 and the signal selection unit 82-2 configure the optical receiver 80-2.
- the optical receiver 80-NK is configured by the optical receiver 81-NK and the signal selection unit 82-NK.
- the optical couplers 30-1 to 30-K and the optical couplers 50-1 to 50-K are, for example, power splitters.
- the optical coupler 30-1 and the optical coupler 50-1 may be paired and integrated with the transmission line 40-1 to form an NxN configuration, or the optical coupler 30-2 and the optical coupler 50- may be configured. 2 may be paired and integrated with the transmission line 40-2 to form an NxN configuration, ..., The optical coupler 30-K and the optical coupler 50-K are paired, and the transmission line It may be integrated with 40-K to have an NxN configuration.
- the signal dividing units 10-1 to 10-N are not distinguished, they are referred to as a signal dividing unit 10, and when the optical transmitting devices 20-1 to 20-NK are not distinguished, they are referred to as an optical transmitting device 20.
- the generation units 21-1 to 21-NK are not distinguished, it may be referred to as a signal generation unit 21, and when the optical transmitters 23-1 to 23-NK are not distinguished, it may be referred to as an optical transmitter 23.
- optical couplers 30-1 to 30-K are not distinguished, they are referred to as optical couplers 30, and when the transmission lines 40-1 to 40-K are not distinguished, they are referred to as transmission lines 40, and the optical couplers 50-1 to 50- When K is not distinguished, it may be referred to as an optical coupler 50.
- optical receivers 80-1 to 80-NK are not distinguished, they are referred to as an optical receiver 80, and when the optical receivers 81-1 to 81-NK are not distinguished, they are referred to as an optical receiver 81, and the signal selection unit 82 is used.
- the optical coupler 30 may be referred to as a first optical coupler
- the optical coupler 50 may be referred to as a second optical coupler.
- the signal dividing units 10-1 to 10-N acquire the first data signal, which is an electric signal with a transfer request, from the above-mentioned input port. Further, the signal dividing units 10-1 to 10-N acquire the first control information from the control unit 100. The signal dividing units 10-1 to 10-N may acquire only the routing information among the first control information from the control unit 100. The signal dividing units 10-1 to 10-N divide the first data signal based on the routing information or the routing information included in the first control signal, respectively, and are connected to different optical couplers 30. It is output to the above optical transmission device 20. For example, the signal division unit 10-1 K-divides the acquired first data signal based on the routing information, and the first first data of the 1 / K first data signals obtained by K-division.
- the signal is output to the signal generation unit 21-1 of the optical transmission device 20-1, the second first data signal is output to the signal generation unit 21-N + 1 of the optical transmission device 20-N + 1, and ...
- the first data signal is output to the signal generation unit 21- (N (K-1) +1) of the optical transmitter 20- (N (K-1) +1).
- the signal generation units 21-1 to 21-NK acquire the K-divided first data signal from the signal division units 10-1 to 10-N. Further, the signal generation units 21-1 to 21-NK acquire the first control signal from the control unit 100. The signal generation units 21-1 to 21-NK buffer the first data signal once, allocate communication resource allocation based on the transmission timing signal included in the first control signal, determine the bit rate, and perform electricity. Generates and sends a packet signal of the signal. In the second embodiment, a time slot is assumed as a communication resource.
- the control unit 100 is a signal generation unit 21 of another optical transmission device 20 connected to the same optical coupler 30 while a packet signal of an electric signal is transmitted from the signal generation unit 21 of one optical transmission device 20. The transmission timing signal of each signal generation unit 21 is controlled so that the packet signal of the electric signal is not transmitted from. Further, the control unit 100 determines the bit rate of the packet signal of the electric signal transmitted from each signal generation unit 21 by the reference clock.
- the other signal generation unit 21 does not transmit the packet signal of the electric signal during the time slot 2 under the control of the control unit 100.
- the signal generation units 21-N, 21-N2, ..., 21-NK transmit a packet signal of an electric signal between the time slots N under the control of the control unit 100, and other signal generation units. 21 does not transmit an electric packet signal during the time slot N under the control of the control unit 100.
- the control unit 100 may control to reduce the total number of time slots in a certain time interval according to the number of transmission requests. Further, the control unit 100 may or may not be the same for each time slot width in which the signal generation units 21-1 to 21-NK transmit the packet signal of the electric signal.
- the control unit 100 uses the reference clock, the transmission timing signal for allocating communication resources, and the routing information as the first control signal in the signal division units 10-1 to 10-N and the signal generation units 21-1 to 21-NK. , And the optical transmitters 23-1 to 23-NK. Further, the control unit 100 uses the transmission timing signal and the routing information, which are communication resource allocations, as the second control signal in the signal selection units 82-1 to 82-NK and the signal synthesis units 90-1 to 90-N. Distribute to. The control unit 100 also distributes the first control signal to the signal selection units 82-1 to 82-NK and the signal synthesis units 90-1 to 90-N, and distributes one type of control signal to each configuration. The information to be included in the control signal may be changed for each configuration to be distributed.
- the signal generation units 21-1 to 21-NK transmit the first data signal as an electric signal packet signal to the corresponding optical transmitters 23-1 to 23-NK at the transmission timing determined by the control unit 100. do.
- the optical transmitters 23-1 to 23-NK convert the packet signal of the electric signal acquired from the corresponding signal generation units 21-1 to 21-NK into the packet signal of the optical signal.
- the optical transmitters 23-1 to 23-NK transmit the packet signal of the converted optical signal to the optical couplers 30-1 to 30-K.
- the optical transmitters 23-1 to 23-N transmit the packet signal of the converted optical signal to the optical coupler 30-1, and the optical transmitters 23-N + 1 to 23-N2 are the packets of the converted optical signal.
- the signal is transmitted to the optical coupler 30-2, and the optical transmitters 23- (N (K-1) +1) to 23-NK transmit the packet signal of the converted optical signal to the optical coupler 30-K.
- the signal generation unit 21 and the optical transmitter 23 are described as separate blocks, but the function of the signal generation unit 21 may be incorporated in the optical transmitter 23.
- the optical couplers 30-1 to 30-K combine the packet signals of a plurality of optical signals acquired from the optical transmitters 23-1 to 23-NK.
- the optical couplers 30-1 to 30-K transmit the transmission signal of the optical signal obtained by combining the packet signals of a plurality of optical signals to the optical coupler 50-1 via the transmission lines 40-1 to 40-K which are optical fibers. Output to ⁇ 50-K.
- the optical coupler 30-1 combines the packet signals of a plurality of optical signals acquired from the optical transmitters 23-1 to 23-N into the optical coupler 50-1 via the transmission line 40-1. Output.
- the optical coupler 30-2 combines the packet signals of a plurality of optical signals acquired from the optical transmitters 23-N + 1 to 23-N2 and outputs them to the optical coupler 50-2 via the transmission line 40-2.
- the optical coupler 30-K combines the packet signals of a plurality of optical signals acquired from the optical transmitters 23- (N (K-1) + 1) to 23-NK to form a transmission line 40-K. It is output to the optical coupler 50-K via.
- the optical couplers 50-1 to 50-K branch the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission lines 40-1 to 40-K into the transmission signals of a plurality of optical signals.
- the optical couplers 50-1 to 50-K output the transmission signal of each branched optical signal to the optical receivers 81-1 to 81-NK.
- the optical coupler 50-1 branches the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission line 40-1 into the transmission signals of a plurality of optical signals, and the optical receivers 81-1 and 81-K + 1, ..., Output to 81-((N-1) K + 1).
- the optical coupler 50-2 branches the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission line 40-2 into the transmission signals of a plurality of optical signals, and the optical receivers 81-2, 81-K + 2, ..., 81. -Output to ((N-1) K + 2).
- the optical coupler 50-K branches the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission line 40-K into the transmission signals of a plurality of optical signals, and the optical receivers 81-K, 81-2K, ..., Output to 81-NK.
- the optical receivers 81-1 to 81-NK convert the transmission signal of the optical signal received from the optical couplers 50-1 to 50-K into the transmission signal of the electric signal.
- the optical receivers 81-1 to 81-NK output the transmitted signal of the converted electric signal to the corresponding signal selection units 82-1 to 82-NK.
- the signal selection units 82-1 to 82-NK are electric signals acquired from the corresponding optical receivers 81-1 to 81-NK based on the routing information included in the second control signal acquired from the control unit 100. Selects the signal of the specified time slot from the transmission signal. At this time, in the signal selection units 82-1 to 82-NK, the signal selection unit 82 connected to the same signal synthesis unit 90 selects the same type of data based on the routing information.
- the signal selection units 82-1 to 82-NK output the signal of the selected time slot to the signal synthesis unit 90-1 to 90-N as a second data signal which is an electric signal.
- Each of the signal synthesizers 90-1 to 90-N is a second output from two or more optical receivers 80 connected to different optical couplers 50 based on the routing information included in the second control signal. Synthesize the data signal. Thereby, the optical communication system 200 can switch between the input N port and the output N port by the TDM method.
- the signal selection unit 82 of the optical receiver 80 is set in the time slot so that the second data signal selected by the signal selection unit 82 connected to the same signal synthesis unit 90 is not in the same slot.
- the exchange may be performed, or the signal generation unit 21 of the optical transmission device 20 may adjust the transmission timing so that the time slots of the first data signal of the same type do not overlap.
- the optical communication system 200 may transfer the second data signal as an intermittent packet signal.
- the bit rate may be reduced to convert it into a continuous signal for transfer.
- FIG. 7 is a diagram showing an example of a signal transmitted in the optical communication system 200 according to the second embodiment.
- FIG. 7 also shows the flow of operation of the optical communication system 200 according to the second embodiment.
- the first data signal which is an input signal to the signal dividing units 10-1 to 10-3, to the signal generation units 21-1 to 21-9.
- First data signal after division which is an input signal of, an electric signal packet which is an input signal to optical transmitters 23-1 to 23-9, and optical which is a passing signal of transmission paths 40-1 to 40-3.
- the second data signal after synthesis which is the output signal from the signal synthesis unit 90-1 to 90-3 is shown.
- the first data signal of the data # 1 is input to the signal dividing unit 10-1
- the first data signal of the data # 2 is input to the signal dividing unit 10-2.
- the first data signal of the data # 3 is input to the division unit 10-3.
- the signal dividing units 10-1 to 10-3 divide the input first data signal into three.
- the signal dividing unit 10-1 outputs the first first data signal obtained by dividing the first data signal of the data # 1 into three to the signal generation unit 21-1, and the second first data signal. Is output to the signal generation unit 21-2, and the third first data signal is output to the signal generation unit 21-3.
- the signal generation units 21-1 to 21-9 have the same bit rate of the packet signal of the electric signal output from each signal generation unit 21 based on the reference clock included in the first control signal acquired from the control unit 100. To. Further, the signal generation units 21-1 to 21-9 generate signals of the optical transmission device 20 connected to the same optical coupler 30 based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100. The transmission timing of the packet signal of the electric signal is determined so that the unit 21 does not transmit the packet signal of the electric signal in the same time slot.
- the signal generation unit 21 when all of the signal generation units 21-1 to 21-9 are requested to transmit a packet signal of the same size, the signal generation unit 21 is located between the first time slots 1. -1,21-6,21-8 transmit the packet signal of the electric signal, and the other signal generation unit 21 does not transmit the packet signal of the electric signal. Between the second time slots 2, the signal generation units 21-2, 21-4, 21-9 transmit the packet signal of the electric signal, and the other signal generation units 21 do not transmit the packet signal of the electric signal. Between the third time slots 3, the signal generation units 21-3, 21-5, 21-7 transmit the packet signal of the electric signal, and the other signal generation units 21 do not transmit the packet signal of the electric signal. In this way, the signal generation units 21-1 to 21-9 adjust the transmission timing of the packet signal of the electric signal based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the optical transmitters 23-1 to 23-9 convert the packet signal of the electric signal transmitted after the transmission timing is determined by the signal generation units 21-1 to 21-9 into the electric signal of the optical signal.
- the optical couplers 30-1 to 30-3 combine the packet signals of the optical signals transmitted from the optical transmitters 23-1 to 23-9, and the transmission lines 40-1 to 40-3 are used as the transmission signals of the optical signals. Is output to the optical couplers 50-1 to 50-3 via.
- the optical couplers 50-1 to 50-3 branch the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission lines 40-1 to 40-3 and output the transmission signal to the optical receivers 81-1 to 81-9. As shown in FIG.
- the transmission signals of the optical signals received by the optical receivers 81-1, 81-4, 81-7 from the optical coupler 50-1 are the same, and the optical receivers 81-2, 81-5 are the same.
- 81-8 have the same transmission signal of the optical signal received from the optical coupler 50-2, and the optical receivers 81-3, 81-6, 81-9 transmit the optical signal received from the optical coupler 50-3. The signals are the same.
- the optical receivers 81-1 to 81-9 convert the transmitted signal of the received optical signal into a transmission signal of an electric signal and output it to the corresponding signal selection units 82-1 to 82-9.
- the signal selection units 82-1 to 82-9 select the signal of the specified time slot from the packet signal of the received electric signal based on the routing information included in the second control signal acquired from the control unit 100. , The signal of the selected time slot is output as a second data signal which is an electric signal.
- the signal synthesis units 90-1 to 90-3 synthesize and output the second data signals output from the signal selection units 82-1 to 82-9.
- the optical transmission devices 20-1 to 20-NK acquire the first data signal from the signal dividing units 10-1 to 10-N, and are based on the first control signal. , Allocate a time slot so as not to collide with the packet signal of the optical signal transmitted from another optical transmission device 20 connected to the same optical coupler 30, and transmit the packet signal of the optical signal. Further, the optical receivers 80-1 to 80-NK select a signal in the designated time slot from the transmission signal of the electric signal based on the second control signal, and the signal synthesizer 90 is used as the second data signal. Output to -1 to 90-N.
- the signal dividing units 10-1 to 10-N and the signal combining units 90-1 to 90-N are realized by a processing circuit.
- the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
- the optical communication system 200 controls the transmission timing of the signal generation unit 21 of each optical transmission device 20 by using the TDM method to control the optical switch in the optical region. Since the matrix switch connection can be configured only by the passive components of the optical couplers 30 and 50 without using them, it is possible to improve the reliability. Further, since the optical communication system 200 does not use an optical switch, it is possible to realize low power consumption, space saving, weight reduction, cost reduction, and shortening of route switching time.
- optical communication system 200 of the second embodiment has an increased number of transmission lines 40 as compared with the optical communication system 200 of the first embodiment, transmission / reception at a low bit rate becomes possible, and the load of system processing becomes large. Can be reduced.
- the optical communication system 200 switches the first data signals of the MNs acquired from the input ports of the MNs by using the TDM method and the WDM (Wavelength Division Multiplexing) method, and the MNs are switched. Output MN second data signals from the output port.
- M is an integer of 2 or more. A part different from the first embodiment will be described.
- FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the optical communication system 200 according to the third embodiment.
- the optical communication system 200 shown in FIG. 8 is a system having MN input ports and MN output ports (not shown), and switching between the input MN port and the output MN port by the TDM method and the WDM method.
- the optical communication system 200 includes signal generation units 21-1 to 21-MN, optical transmitters 23-1 to 23-MN, an optical coupler 30, a transmission line 40, an optical coupler 50, and a wavelength variable filter 60-. It includes 1 to 60-M, optical couplers 70-1 to 70-M, optical receivers 81-1 to 81-MN, signal selection units 82-1 to 82-MN, and a control unit 100.
- the optical transmitter 20-1 is configured by the signal generator 21-1 and the optical transmitter 23-1
- the optical transmitter 20-2 is configured by the signal generator 21-2 and the optical transmitter 23-2.
- the optical transmitter 20-MN is configured by the signal generator 21-MN and the optical transmitter 23-MN.
- the optical receiver 81-1 and the signal selection unit 82-1 configure the optical receiver 80-1
- the optical receiver 81-2 and the signal selection unit 82-2 configure the optical receiver 80-2.
- the optical receiver 80-MN is configured by the optical receiver 81-MN and the signal selection unit 82-MN.
- the optical coupler 30, the optical coupler 50, and the optical couplers 70-1 to 70-M are, for example, power splitters.
- the optical coupler 30 and the optical coupler 50 may be integrated together with the transmission line 40 to form an MNxM configuration.
- optical transmission devices 20-1 to 20-MN when the optical transmission devices 20-1 to 20-MN are not distinguished, they are referred to as an optical transmission device 20, and when the signal generation units 21-1 to 21-MN are not distinguished, they are referred to as a signal generation unit 21.
- the transmitters 23-1 to 23-MN when the transmitters 23-1 to 23-MN are not distinguished, they may be referred to as an optical transmitter 23.
- the wavelength tunable filters 60-1 to 60-M are not distinguished, the wavelength tunable filter 60 may be referred to, and when the optical couplers 70-1 to 70-M are not distinguished, the optical coupler 70 may be referred to.
- optical receivers 80-1 to 80-MN are not distinguished, it is referred to as an optical receiver 80, and when the optical receivers 81-1 to 81-MN are not distinguished, it is referred to as an optical receiver 81, and the signal selection unit 82 is used. When -1 to 82-MN are not distinguished, it may be referred to as a signal selection unit 82.
- the optical coupler 30 may be referred to as a first optical coupler
- the optical coupler 50 may be referred to as a second optical coupler
- the optical coupler 70 may be referred to as a third optical coupler.
- the optical communication system 200 includes MN signal generation units 21. This is because N packet signals per wavelength are transmitted to the output wavelengths ⁇ 1 to ⁇ M of the optical transmitter 23.
- the packet signal of the electric signal generated by the signal generation units 21-1 to 21-N is input to the optical transmitters 23-1 to 23-N having the output wavelength ⁇ 1 and is input to the signal generation units 21-N + 1 to 21.
- the packet signal of the electric signal generated by -2N is input to the optical transmitters 23-N + 1 to 23-2N having an output wavelength of ⁇ 2, and ... It is shown that the generated data is input to the optical transmitters 23-((M-1) N + 1) to 23-MN having an output wavelength of ⁇ M.
- the signal generation units 21-1 to 21-MN acquire the first data signal, which is an electric signal with a transfer request, from the above-mentioned input port. Further, the signal generation units 21-1 to 21-MN acquire the first control information from the control unit 100. The signal generation units 21-1 to 21-MN once buffer the first data signal, allocate communication resource allocation based on the transmission timing signal included in the first control signal, determine the bit rate, and perform electricity. Generates and sends a packet signal of the signal. In the third embodiment, a time slot and a wavelength are assumed as communication resources.
- the control unit 100 is from the signal generation unit 21 of another optical transmission device 20 that uses the same output wavelength ⁇ while the signal packet signal of the electric signal is transmitted from the signal generation unit 21 of one optical transmission device 20. The transmission timing signal of each signal generation unit 21 is controlled so that the packet signal of the electric signal is not transmitted. Further, the control unit 100 determines the bit rate of the packet signal of the electric signal transmitted from each signal generation unit 21 by the reference clock.
- N + 1) transmits a packet signal of an electric signal during the time slot 1 under the control of the control unit 100
- the other signal generation unit 21 controls the packet signal of the electric signal during the time slot 1 under the control of the control unit 100.
- the signal generation units 21-2, 21-N + 2, ..., 21-((M-1) N + 2) transmit a packet signal of an electric signal between the next time slots 2 under the control of the control unit 100.
- the other signal generation unit 21 does not transmit the packet signal of the electric signal during the time slot 2 under the control of the control unit 100.
- the signal generation units 21-N, 21-2N, ..., 21-MN transmit a packet signal of an electric signal between the time slots N under the control of the control unit 100, and other signal generation units. 21 does not transmit an electric packet signal during the time slot N under the control of the control unit 100.
- the control unit 100 may control to reduce the total number of time slots in a certain time section according to the number of transmission requests. Further, the control unit 100 may or may not be the same for each time slot width in which the signal generation units 21-1 to 21-MN transmit the packet signal of the electric signal.
- the control unit 100 uses the reference clock, the transmission timing signal for allocating communication resources, and the routing information as the signal generation units 21-1 to 21-MN, and the optical transmitters 23-1 to 23-. Distribute to MN. Further, the control unit 100 uses the transmission timing signal, which is the allocation of communication resources, and the routing information as the second control signal, the wavelength tunable filters 60-1 to 60-M, and the signal selection units 82-1 to 82-MN. Distribute to. The control unit 100 also distributes the first control signal to the wavelength tunable filters 60-1 to 60-M and the signal selection units 82-1 to 82-MN to distribute one type of control signal to each configuration. The information to be included in the control signal may be changed for each configuration to be distributed.
- the signal generation units 21-1 to 21-MN transmit the first data signal as a packet signal of an electric signal to the corresponding optical transmitters 23-1 to 23-MN at the transmission timing determined by the control unit 100. do.
- the optical transmitters 23-1 to 23-MN convert the packet signal of the electric signal acquired from the corresponding signal generation units 21-1 to 21-MN into the packet signal of the optical signal.
- the optical transmitters 23-1 to 23-MN transmit the packet signal of the converted optical signal to the optical coupler 30.
- the optical transmitters 23-1 to 23-N convert the packet signal of the electric signal into the packet signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 1
- the optical transmitters 23-N + 1 to 23-2N are the packets of the electric signal.
- the signal is converted into a packet signal of an optical signal having an output wavelength of ⁇ 2, and ... Convert to.
- the signal generation unit 21 and the optical transmitter 23 are described as separate blocks, but the function of the signal generation unit 21 may be incorporated in the optical transmitter 23.
- the optical coupler 30 combines the packet signals of a plurality of optical signals acquired from the optical transmitters 23-1 to 23-MN.
- the optical coupler 30 outputs an optical signal transmission signal obtained by combining packet signals of a plurality of optical signals to the optical coupler 50 via a transmission line 40 which is an optical fiber.
- the optical coupler 50 branches the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission line 40 into the transmission signals of a plurality of optical signals.
- the optical coupler 50 outputs the transmission signal of each branched optical signal to the wavelength variable filters 60-1 to 60-M.
- the tunable filters 60-1 to 60-M can transmit only optical signals of a specific wavelength. Further, the transmission wavelength of the wavelength tunable filters 60-1 to 60-M can be switched.
- the wavelength variable filters 60-1 to 60-M each set the transmission wavelength of the transmission signal of the optical signal based on the routing information included in the second control information acquired from the control unit 100. Then, the optical signal of the specified wavelength is demultiplexed and output.
- the wavelength variable filters 60-1 to 60-M output the transmission signal of the optical signal demultiplexed based on the designated transmission wavelength to the corresponding optical couplers 70-1 to 70-M.
- the wavelength variable filter 60-1 outputs the transmission signal of the optical signal of the output wavelength ⁇ 1 to the optical coupler 70-1
- the wavelength variable filter 60-2 outputs the transmission signal of the optical signal of the output wavelength ⁇ 2 to the optical coupler.
- the wavelength variable filter 60-M outputs the transmission signal of the optical signal of the output wavelength ⁇ M to the optical coupler 70-M.
- the optical couplers 70-1 to 70-M branch the transmission signal of the optical signal acquired from the corresponding wavelength variable filters 60-1 to 60-M into the transmission signals of a plurality of optical signals of the same information, respectively.
- the optical couplers 70-1 to 70-M output the transmission signal of each branched optical signal to the optical receivers 81-1 to 81-MN.
- the optical coupler 70-1 branches the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 1 and outputs the transmission signal to the optical receivers 81-1 to 81-N.
- the optical coupler 70-2 branches the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 2 and outputs the transmission signal to the optical receivers 81-N + 1 to 81-2N.
- the optical coupler 70-M branches the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ M and outputs the transmission signal to the optical receivers 81-((M-1) N + 1) to 81-MN.
- the optical receivers 81-1 to 81-MN convert the transmission signal of the optical signal received from the optical couplers 70-1 to 70-M into the transmission signal of the electric signal.
- the optical receivers 81-1 to 81-MN output the transmitted signal of the converted electric signal to the corresponding signal selection units 82-1 to 82-MN.
- the signal selection units 82-1 to 82-MN are electric signals acquired from the corresponding optical receivers 81-1 to 81-MN based on the routing information included in the second control signal acquired from the control unit 100. Selects the signal of the specified time slot from the transmission signal. Thereby, the optical communication system 200 can switch between the input MN port and the output MN port by the TDM method and the WDM method.
- FIG. 9 is a diagram showing an example of a signal transmitted in the optical communication system 200 according to the third embodiment.
- FIG. 9 also shows the flow of operation of the optical communication system 200 according to the third embodiment.
- the first data signal which is an input signal to the signal generation units 21-1 to 21-4, to the optical transmitters 23-1 to 23-4.
- An electric signal packet that is an input signal of the above, an optical signal transmission signal that is a passing signal of the transmission path 40, an optical signal transmission signal that is an input signal to the optical receivers 81-1 to 81-4, and a signal selection unit.
- the second data signal which is an output signal from 82-1 to 82-4 is shown. As shown in FIG.
- the first data signal of the data # 1 is input to the signal generation unit 21-1, and the first data signal of the data # 2 is input to the signal generation unit 21-2.
- the first data signal of the data # 3 is input to the generation unit 21-3, and the first data signal of the data # 4 is input to the signal generation unit 21-4.
- the signal generation units 21-1 to 21-4 have the same bit rate of the packet signal of the electric signal output from each signal generation unit 21 based on the reference clock included in the first control signal acquired from the control unit 100. To. Further, when the signal generation units 21-1 to 21-4 change the packet signal of the electric signal into the packet signal of the optical signal based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100. The transmission timing of the packet signal of the electric signal is determined so that the signal generation unit 21 of the optical transmission device 20 using the same wavelength does not transmit the packet signal of the electric signal in the same time slot.
- the signal generation unit 21 is between the first time slots 1. -1,21-3 transmits the packet signal of the electric signal, and the other signal generation units 21-2, 21-4 do not transmit the packet signal of the electric signal. Between the second time slots 2, the signal generation units 21-2 and 21-4 transmit the packet signal of the electric signal, and the other signal generation units 21-1, 21-3 transmit the packet signal of the electric signal. do not do. In this way, the signal generation units 21-1 to 21-4 adjust the transmission timing of the packet signal of the electric signal based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the optical transmitters 23-1 to 23-4 convert the packet signal of the electric signal transmitted after the transmission timing is determined by the signal generation units 21-1 to 21-4 into the electric signal of the optical signal.
- the optical coupler 30 combines the packet signals of the optical signals transmitted from the optical transmitters 23-1 to 23-4 and outputs them to the optical coupler 50 as transmission signals of the optical signals via the transmission line 40.
- the optical coupler 50 branches the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission path 40 and outputs it to the wavelength tunable filters 60-1 and 60-2.
- the wavelength variable filter 60-1 transmits the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 2, and outputs the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 2 to the optical coupler 70-1.
- the wavelength variable filter 60-2 transmits the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 1 and outputs the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 1 to the optical coupler 70-2.
- the optical coupler 70-1 branches the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 2 and outputs the transmission signal to the optical receivers 81-1 and 81-2.
- the optical coupler 70-2 branches the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 1 and outputs the transmission signal to the optical receivers 81-3 and 81-4.
- the transmission signals of the optical signals received by the optical receivers 81-1 and 81-2 from the optical coupler 70-1 are the same, and the optical receivers 81-3 and 81-4 are the optical coupler 70.
- the transmission signal of the optical signal received from -2 is the same.
- the optical receivers 81-1 to 81-4 convert the transmitted signal of the received optical signal into a transmission signal of an electric signal and output it to the corresponding signal selection units 82-1 to 82-4.
- the signal selection units 82-1 to 82-4 select the signal of the specified time slot from the packet signal of the received electric signal based on the routing information included in the second control signal acquired from the control unit 100. , The signal of the selected time slot is output as a second data signal which is an electric signal.
- the optical transmitters 20-1 to 20-MN are packets of optical signals transmitted from another optical transmitter 20 using the same wavelength based on the first control signal. Allocate a time slot so as not to collide with the signal, and transmit the packet signal of the optical signal. Further, the optical receivers 80-1 to 80-MN select a signal in the designated time slot from the transmission signal of the electric signal based on the second control signal, and output the signal as the second data signal.
- the optical couplers 70-1 to 70-M are power splitters as described above.
- the tunable filters 60-1 to 60-M are realized by a processing circuit.
- the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
- the optical communication system 200 uses the TDM method and the WDM method, that is, the TWDM (Time Wavelength Division Multiplexing) method to transmit the signal generation unit 21 of each optical transmission device 20.
- the matrix switch connection can be configured only by the passive components of the optical couplers 30, 50, and 70 without using the optical switch in the optical region, so that the reliability can be improved.
- the optical communication system 200 does not use an optical switch, it is possible to realize low power consumption, space saving, weight reduction, and cost reduction.
- the optical communication system 200 of the third embodiment since the optical communication system 200 of the third embodiment requires about several tens of us to switch the wavelength of the tunable filter 60, a switching speed similar to that of the optical switch is required. However, the optical communication system 200 of the third embodiment can reduce the load of system processing because the data compression rate is only one fraction of the wavelength.
- the optical communication system 200 uses the TDM method and the WDM method for MN first data signals acquired from the MN input ports by a configuration different from the configuration in the third embodiment. Switching is performed, and MN second data signals are output from the MN output ports. A part different from the third embodiment will be described.
- FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the optical communication system 200 according to the fourth embodiment.
- the optical communication system 200 shown in FIG. 10 is a system having MN input ports and MN output ports (not shown), and switching between the input MN port and the output MN port by the TDM method and the WDM method.
- the optical communication system 200 includes signal generation units 21-1 to 21-MN, time division multiplexing units 22-1 to 22-M, optical transmitters 23-1 to 23-M, an optical coupler 30, and a transmission line. 40, optical coupler 50, wavelength variable filters 60-1 to 60-M, optical couplers 70-1 to 70-M, optical receivers 81-1 to 81-MN, and signal selection units 82-1 to It includes 82-MN and a control unit 100.
- the optical transmission device 20-1 is configured by the signal generation units 21-1 to 21-N, the time division multiplexing unit 22-1, and the optical transmitter 23-1, and the signal generation units 21-N + 1 to
- the optical transmitter 20-2 is configured by 21-2N, the time division multiplexing unit 22-2, and the optical transmitter 23-2, ..., Signal generation unit 21-((M-1) N + 1) to 21-MN
- the optical transmitter 20-M is configured by the time division multiplexing unit 22-M and the optical transmitter 23-M.
- the optical receiver 81-1 and the signal selection unit 82-1 configure the optical receiver 80-1
- the optical receiver 81-2 and the signal selection unit 82-2 configure the optical receiver 80-2.
- the optical receiver 80-MN is configured by the optical receiver 81-MN and the signal selection unit 82-MN.
- the optical coupler 30, the optical coupler 50, and the optical couplers 70-1 to 70-M are, for example, power splitters.
- the optical coupler 30 and the optical coupler 50 may be integrated together with the transmission line 40 to form an MxM.
- optical transmitters 20-1 to 20-M when the optical transmitters 20-1 to 20-M are not distinguished, they are referred to as optical transmitters 20, and when the signal generators 21-1 to 21-MN are not distinguished, they are referred to as signal generators 21.
- the division multiplexing units 22-1 to 22-M are not distinguished, the time division multiplexing unit 22 may be referred to, and when the optical transmitters 23-1 to 23-M are not distinguished, the optical transmitter 23 may be referred to.
- the wavelength tunable filters 60-1 to 60-M when the wavelength tunable filter 60 may be referred to, and when the optical couplers 70-1 to 70-M are not distinguished, the optical coupler 70 may be referred to.
- optical receivers 80-1 to 80-MN are not distinguished, it is referred to as an optical receiver 80, and when the optical receivers 81-1 to 81-MN are not distinguished, it is referred to as an optical receiver 81, and the signal selection unit 82 is used. When -1 to 82-MN are not distinguished, it may be referred to as a signal selection unit 82.
- the optical coupler 30 may be referred to as a first optical coupler
- the optical coupler 50 may be referred to as a second optical coupler
- the optical coupler 70 may be referred to as a third optical coupler.
- the optical communication system 200 includes MN signal generation units 21. This is because N packet signals per wavelength are transmitted to the output wavelengths ⁇ 1 to ⁇ M of the optical transmitter 23.
- the packet signals of the electric signals generated by the signal generation units 21-1 to 21-N are combined by the time division multiplexing unit 22-1, and the optical transmitter has an output wavelength of ⁇ 1. It is input to 23-1.
- the packet signals of the electric signals generated by the signal generation units 21-N + 1 to 21-2N are combined by the time division multiplexing unit 22-2, and the optical transmitter 23- with an output wavelength ⁇ 2. It is input to 2.
- the packet signals of the electric signals generated by the signal generation units 21-((M-1) N + 1) to 21-MN are synthesized by the time division multiplexing unit 22-M. Is input to the optical transmitter 23-M2 having an output wavelength of ⁇ M.
- the signal generation units 21-1 to 21-MN acquire the first data signal, which is an electric signal with a transfer request, from the above-mentioned input port. Further, the signal generation units 21-1 to 21-MN acquire the first control information from the control unit 100. The signal generation units 21-1 to 21-MN once buffer the first data signal, allocate communication resource allocation based on the transmission timing signal included in the first control signal, determine the bit rate, and perform electricity. Generates and sends a packet signal of the signal. In the fourth embodiment, a time slot and a wavelength are assumed as communication resources.
- the control unit 100 prevents the packet signal of the electric signal from being transmitted from another signal generation unit 21 of the same optical transmission device 20 while the packet signal of the electric signal is transmitted from a certain signal generation unit 21. The transmission timing signal of each signal generation unit 21 is controlled. Further, the control unit 100 determines the bit rate of the packet signal of the electric signal transmitted from each signal generation unit 21 by the reference clock.
- N + 1) transmits a packet signal of an electric signal during the time slot 1 under the control of the control unit 100
- the other signal generation unit 21 controls the packet signal of the electric signal during the time slot 1 under the control of the control unit 100.
- the signal generation units 21-2, 21-N + 2, ..., 21-((M-1) N + 2) transmit a packet signal of an electric signal between the next time slots 2 under the control of the control unit 100.
- the other signal generation unit 21 does not transmit the packet signal of the electric signal during the time slot 2 under the control of the control unit 100.
- the signal generation units 21-N, 21-2N, ..., 21-MN transmit a packet signal of an electric signal between the time slots N under the control of the control unit 100, and other signal generation units. 21 does not transmit an electric packet signal during the time slot N under the control of the control unit 100.
- the control unit 100 may control to reduce the total number of time slots in a certain time section according to the number of transmission requests. Further, the control unit 100 may or may not be the same for each time slot width in which the signal generation units 21-1 to 21-MN transmit the packet signal of the electric signal.
- the control unit 100 uses the reference clock, the transmission timing signal for allocating communication resources, and the routing information as the first control signal in the signal generation units 21-1 to 21-MN and the time division multiplexing units 22-1 to 22-. Distribute to M and optical transmitters 23-1 to 23-M. Further, the control unit 100 uses the transmission timing signal, which is the allocation of communication resources, and the routing information as the second control signal, the wavelength tunable filters 60-1 to 60-M, and the signal selection units 82-1 to 82-MN. Distribute to. The control unit 100 also distributes the first control signal to the wavelength tunable filters 60-1 to 60-M and the signal selection units 82-1 to 82-MN to distribute one type of control signal to each configuration. The information to be included in the control signal may be changed for each configuration to be distributed.
- the signal generation units 21-1 to 21-MN use the first data signal as a packet signal of an electric signal at the transmission timing determined by the control unit 100, and send the first data signal to the corresponding time division multiplexing units 22-1 to 22-M. Send.
- the time-division multiplexing units 22-1 to 22-M are each acquired from N signal generation units 21 of the same optical transmission device 20 based on the routing information included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the packet signals of the N electric signals are multiplexed and output to the optical transmitter 23 of the same optical transmitter 20.
- the optical transmitters 23-1 to 23-M convert the packet signal of the electric signal acquired from the corresponding time division multiplexing units 22-1 to 22-M into the packet signal of the optical signal.
- the optical transmitters 23-1 to 23-M transmit the packet signal of the converted optical signal to the optical coupler 30.
- the optical transmitter 23-1 converts the packet signal of the electric signal into the packet signal of the optical signal of the output wavelength ⁇ 1
- the optical transmitter 23-2 converts the packet signal of the electric signal into the optical signal of the output wavelength ⁇ 2.
- the optical transmitter 23-M converts the packet signal of the electric signal into the packet signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ M.
- the signal generation unit 21, the time division multiplexing unit 22, and the optical transmitter 23 are described as separate blocks, but the signal generation unit 21 and the time are described in the optical transmitter 23.
- the function of the division multiplexing unit 22 may be incorporated.
- optical coupler 30 Subsequent optical coupler 30, optical coupler 50, wavelength variable filters 60-1 to 60-M, optical couplers 70-1 to 70-M, optical receivers 81-1 to 81-MN, and signal selection units 82-1 to The operation of 82-MN is the same as that of the third embodiment.
- FIG. 11 is a diagram showing an example of a signal transmitted in the optical communication system 200 according to the fourth embodiment.
- FIG. 11 also shows the flow of operation of the optical communication system 200 according to the fourth embodiment.
- the first data signal which is an input signal to the signal generation units 21-1 to 21-4, to the optical transmitters 23-1 and 23-2.
- An electric signal packet that is an input signal of the above, an optical signal transmission signal that is a passing signal of the transmission path 40, an optical signal transmission signal that is an input signal to the optical receivers 81-1 to 81-4, and a signal selection unit.
- the second data signal which is an output signal from 82-1 to 82-4 is shown. As shown in FIG.
- the first data signal of the data # 1 is input to the signal generation unit 21-1, and the first data signal of the data # 2 is input to the signal generation unit 21-2.
- the first data signal of the data # 3 is input to the generation unit 21-3, and the first data signal of the data # 4 is input to the signal generation unit 21-4.
- the signal generation units 21-1 to 21-4 have the same bit rate of the packet signal of the electric signal output from each signal generation unit 21 based on the reference clock included in the first control signal acquired from the control unit 100. To. Further, in the signal generation units 21-1 to 21-4, the signal generation units 21 of the same optical transmission device 20 have the same time slot based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100. The transmission timing of the packet signal of the electric signal is determined so as not to transmit the packet signal of the electric signal.
- the signal generation unit 21 when there is a request for transmission of a packet signal of the same size in all of the signal generation units 21-1 to 21-4 as shown in FIG. 11, the signal generation unit 21 is between the first time slots 1. -1,21-3 transmits the packet signal of the electric signal, and the other signal generation units 21-2, 21-4 do not transmit the packet signal of the electric signal. Between the second time slots 2, the signal generation units 21-2 and 21-4 transmit the packet signal of the electric signal, and the other signal generation units 21-1, 21-3 transmit the packet signal of the electric signal. do not do. In this way, the signal generation units 21-1 to 21-4 adjust the transmission timing of the packet signal of the electric signal based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the time division multiplexing unit 22-1 is acquired from the signal generation units 21-1, 21-2 of the same optical transmitter 20-1 based on the routing information included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the packet signal of the electric signal is multiplexed and output to the optical transmitter 23-1 of the same optical transmitter 20-1.
- the time division multiplexing unit 22-2 is acquired from the signal generation units 21-3 and 21-4 of the same optical transmitter 20-2 based on the routing information included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the packet signal of the electric signal is multiplexed and output to the optical transmitter 23-2 of the same optical transmitter 20-2.
- optical transmitters 23-1, 23-2, optical coupler 30, optical coupler 50, tunable filter 60-1, 60-2, optical coupler 70-1, 70-2, optical receivers 81-1 to 81 The operation of -4 and the signal selection units 82-1 to 82-4 are the same as those of the third embodiment.
- the optical transmitters 20-1 to 20-M include a plurality of signal generation units 21, a time division multiplexing unit 22, and an optical transmitter 23.
- Each of the plurality of signal generation units 21 buffers the first data signal, allocates a time slot based on the first control signal, determines the bit rate, and generates a packet signal of an electric signal.
- the time division multiplexing unit 22 multiplexes the packet signals of a plurality of electric signals acquired from the plurality of signal generation units 21 of the same optical transmission device 20.
- the optical transmitter 23 converts the packet signal of the electric signal multiplexed by the time division multiplexing unit 22 of the same optical transmitter 20 into the packet signal of the optical signal by using a different wavelength for each of the plurality of optical transmitters 20. do.
- the optical receivers 80-1 to 80-MN select a signal in the designated time slot from the transmission signal of the electric signal based on the second control signal, and output the signal as the second data signal.
- the time division multiplexing units 22-1 to 22-M are realized by a processing circuit.
- the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
- the optical communication system 200 controls the transmission timing of the signal generation unit 21 of each optical transmission device 20 by using the TDM method and the WDM method, that is, the TWDM method. Since the matrix switch connection can be configured only by the passive components of the optical couplers 30, 50, and 70 without using the optical switch in the optical region, it is possible to improve the reliability. Further, since the optical communication system 200 does not use an optical switch, it is possible to realize low power consumption, space saving, weight reduction, and cost reduction.
- the optical communication system 200 of the fourth embodiment requires about several tens of us to switch the wavelength of the tunable filter 60, a switching speed similar to that of the optical switch is required.
- the data compression rate may be one-third of the wavelength, so that the load of system processing can be reduced.
- optical communication system 200 of the fourth embodiment is lower than the optical communication system 200 of the third embodiment because the number of optical transmitters 23 can be reduced when the total number of input ports is fixed. It is possible to realize power consumption, space saving, weight reduction, and cost reduction.
- Embodiment 5 the optical communication system 200 controls the output wavelength ⁇ of the transmission signal of the transmitted optical signal by using the wavelength tunable filters 60-1 to 60-M.
- the optical transmission device 20 controls the output wavelength ⁇ of the transmission signal of the optical signal to be transmitted. A part different from the third embodiment will be described.
- FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the optical communication system 200 according to the fifth embodiment.
- the optical communication system 200 shown in FIG. 12 is a system having MN input ports and MN output ports (not shown), and switching between the input MN port and the output MN port by the TDM method and the WDM method.
- the optical communication system 200 includes signal generation units 21-1 to 21-MN, optical transmitters 23-1 to 23-MN, an optical coupler 30, a transmission line 40, an optical coupler 50, and a fixed wavelength filter 61-. It includes 1 to 61-M, optical couplers 70-1 to 70-M, optical receivers 81-1 to 81-MN, signal selection units 82-1 to 82-MN, and a control unit 100.
- the optical transmitter 20-1 is configured by the signal generator 21-1 and the optical transmitter 23-1
- the optical transmitter 20-2 is configured by the signal generator 21-2 and the optical transmitter 23-2.
- the optical transmitter 20-MN is configured by the signal generator 21-MN and the optical transmitter 23-MN.
- the optical receiver 81-1 and the signal selection unit 82-1 configure the optical receiver 80-1
- the optical receiver 81-2 and the signal selection unit 82-2 configure the optical receiver 80-2.
- the optical receiver 80-MN is configured by the optical receiver 81-MN and the signal selection unit 82-MN.
- the optical coupler 30, the optical coupler 50, and the optical couplers 70-1 to 70-M are, for example, power splitters.
- the optical coupler 30 and the optical coupler 50 may be integrated together with the transmission line 40 to form an MNxM configuration.
- optical transmission devices 20-1 to 20-MN when the optical transmission devices 20-1 to 20-MN are not distinguished, they are referred to as an optical transmission device 20, and when the signal generation units 21-1 to 21-MN are not distinguished, they are referred to as a signal generation unit 21.
- the transmitters 23-1 to 23-MN when the transmitters 23-1 to 23-MN are not distinguished, they may be referred to as an optical transmitter 23.
- the wavelength fixed filters 61-1 to 61-M are not distinguished, the wavelength fixed filter 61 may be referred to, and when the optical couplers 70-1 to 70-M are not distinguished, the optical coupler 70 may be referred to.
- optical receivers 80-1 to 80-MN are not distinguished, it is referred to as an optical receiver 80, and when the optical receivers 81-1 to 81-MN are not distinguished, it is referred to as an optical receiver 81, and the signal selection unit 82 is used. When -1 to 82-MN are not distinguished, it may be referred to as a signal selection unit 82.
- the optical coupler 30 may be referred to as a first optical coupler
- the optical coupler 50 may be referred to as a second optical coupler
- the optical coupler 70 may be referred to as a third optical coupler.
- the optical communication system 200 includes MN signal generation units 21. This is because N packet signals per wavelength are transmitted to the output wavelengths ⁇ 1 to ⁇ M of the optical transmitter 23.
- the packet signal of the electric signal generated by the signal generation units 21-1 to 21-N is input to the optical transmitters 23-1 to 23-N having the output wavelength ⁇ 1 and is input to the signal generation units 21-N + 1 to 21.
- the packet signal of the electric signal generated by -2N is input to the optical transmitters 23-N + 1 to 23-2N having an output wavelength of ⁇ 2, and ... It is shown that the generated data is input to the optical transmitters 23-((M-1) N + 1) to 23-MN having an output wavelength of ⁇ M.
- N + 1) transmits a packet signal of an electric signal during the time slot 1 under the control of the control unit 100
- the other signal generation unit 21 controls the packet signal of the electric signal during the time slot 1 under the control of the control unit 100.
- the signal generation units 21-2, 21-N + 2, ..., 21-((M-1) N + 2) transmit a packet signal of an electric signal between the next time slots 2 under the control of the control unit 100.
- the other signal generation unit 21 does not transmit the packet signal of the electric signal during the time slot 2 under the control of the control unit 100.
- the signal generation units 21-N, 21-2N, ..., 21-MN transmit a packet signal of an electric signal between the time slots N under the control of the control unit 100, and other signal generation units. 21 does not transmit an electric packet signal during the time slot N under the control of the control unit 100.
- the control unit 100 may control to reduce the total number of time slots in a certain time section according to the number of transmission requests. Further, the control unit 100 may or may not be the same for each time slot width in which the signal generation units 21-1 to 21-MN transmit the packet signal of the electric signal.
- the control unit 100 uses the reference clock, the transmission timing signal for allocating communication resources, and the routing information as the signal generation units 21-1 to 21-MN, and the optical transmitters 23-1 to 23-. Distribute to MN. Further, the control unit 100 distributes the transmission timing signal, which is the communication resource allocation, and the routing information as the second control signal to the signal selection units 82-1 to 82-MN. The control unit 100 may also distribute the first control signal to the signal selection units 82-1 to 82-MN and unify the control signals to be distributed to each configuration into one type, or for each configuration to be distributed. The information included in the control signal may be changed.
- the signal generation units 21-1 to 21-MN transmit the first data signal as a packet signal of an electric signal to the corresponding optical transmitters 23-1 to 23-MN at the transmission timing determined by the control unit 100. do.
- the optical transmitters 23-1 to 23-MN convert the packet signal of the electric signal acquired from the corresponding signal generation units 21-1 to 21-MN into the packet signal of the optical signal.
- the optical transmitters 23-1 to 23-MN have a designated output wavelength ⁇ , specifically, an output based on the routing information included in the first control information acquired from the control unit 100.
- An optical signal can be generated by setting the output wavelength ⁇ to any one of the wavelengths ⁇ 1 to ⁇ M.
- the optical transmitters 23-1 to 23-MN transmit the packet signal of the converted optical signal to the optical coupler 30.
- the optical transmitters 23-1 to 23-N convert the packet signal of the electric signal into the packet signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 1, and the optical transmitters 23-N + 1 to 23-2N are the packets of the electric signal.
- the signal is converted into a packet signal of an optical signal having an output wavelength of ⁇ 2, and ... Convert to.
- the signal generation unit 21 and the optical transmitter 23 are described as separate blocks, but the function of the signal generation unit 21 may be incorporated in the optical transmitter 23.
- the optical coupler 30 combines the packet signals of a plurality of optical signals acquired from the optical transmitters 23-1 to 23-MN.
- the optical coupler 30 outputs an optical signal transmission signal obtained by combining packet signals of a plurality of optical signals to the optical coupler 50 via a transmission line 40 which is an optical fiber.
- the optical coupler 50 branches the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission line 40 into the transmission signals of a plurality of optical signals.
- the optical coupler 50 outputs the transmission signal of each branched optical signal to the wavelength fixing filters 61-1 to 61-M.
- the fixed wavelength filters 61-1 to 61-M can transmit only an optical signal having a specific set wavelength, that is, a transmission wavelength.
- the fixed wavelength filters 61-1 to 61-M output the transmission signal of the demultiplexed optical signal to the corresponding optical couplers 70-1 to 70-M based on the set transmission wavelength.
- the fixed wavelength filter 61-1 outputs the transmission signal of the optical signal of the output wavelength ⁇ 1 to the optical coupler 70-1
- the fixed wavelength filter 61-2 outputs the transmission signal of the optical signal of the output wavelength ⁇ 2 to the optical coupler.
- the fixed wavelength filter 61-M outputs the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ M to the optical coupler 70-M.
- optical communication system 200 can switch between the input MN port and the output MN port by the TDM method and the WDM method.
- the optical communication system 200 may transfer the second data signal as an intermittent packet signal.
- the bit rate may be reduced to convert it into a continuous signal for transfer.
- FIG. 13 is a diagram showing an example of a signal transmitted in the optical communication system 200 according to the fifth embodiment.
- FIG. 13 also shows the flow of operation of the optical communication system 200 according to the fifth embodiment.
- the first data signal which is an input signal to the signal generation units 21-1 to 21-4, to the optical transmitters 23-1 to 23-4.
- An electric signal packet that is an input signal of the above, an optical signal transmission signal that is a passing signal of the transmission path 40, an optical signal transmission signal that is an input signal to the optical receivers 81-1 to 81-4, and a signal selection unit.
- the second data signal which is an output signal from 82-1 to 82-4 is shown. As shown in FIG.
- the first data signal of the data # 1 is input to the signal generation unit 21-1, and the first data signal of the data # 2 is input to the signal generation unit 21-2.
- the first data signal of the data # 3 is input to the generation unit 21-3, and the first data signal of the data # 4 is input to the signal generation unit 21-4.
- the signal generation units 21-1 to 21-4 have the same bit rate of the packet signal of the electric signal output from each signal generation unit 21 based on the reference clock included in the first control signal acquired from the control unit 100. To. Further, when the signal generation units 21-1 to 21-4 change the packet signal of the electric signal into the packet signal of the optical signal based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100. The transmission timing of the packet signal of the electric signal is determined so that the signal generation unit 21 of the optical transmission device 20 using the same wavelength does not transmit the packet signal of the electric signal in the same time slot.
- the signal generation unit 21 when there is a request for transmission of a packet signal of the same size in all of the signal generation units 21-1 to 21-4 as shown in FIG. 13, the signal generation unit 21 is between the first time slots 1. -1,21-3 transmits the packet signal of the electric signal, and the other signal generation units 21-2, 21-4 do not transmit the packet signal of the electric signal. Between the second time slots 2, the signal generation units 21-2 and 21-4 transmit the packet signal of the electric signal, and the other signal generation units 21-1, 21-3 transmit the packet signal of the electric signal. do not do. In this way, the signal generation units 21-1 to 21-4 adjust the transmission timing of the packet signal of the electric signal based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the transmission timing is determined by the signal generation units 21-1 to 21-4 based on the routing information included in the first control information acquired from the control unit 100, and the optical transmitters 23-1 to 23-4 transmit.
- the packet signal of the generated electric signal is converted into the electric signal of the optical signal having the specified output wavelength ⁇ .
- the optical coupler 30 combines the packet signals of the optical signals transmitted from the optical transmitters 23-1 to 23-4 and outputs them to the optical coupler 50 as transmission signals of the optical signals via the transmission line 40.
- the optical coupler 50 branches the transmission signal of the optical signal acquired via the transmission path 40 and outputs the transmission signal to the wavelength fixing filters 61-1 and 61-2.
- the fixed wavelength filter 61-1 transmits the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 1 and outputs the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 1 to the optical coupler 70-1.
- the fixed wavelength filter 61-2 transmits the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 2, and outputs the transmission signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ 2 to the optical coupler 70-2.
- the optical transmission devices 20-1 to 20-MN convert the first data signal into the packet signal of the optical signal based on the routing information included in the first control signal.
- the wavelength of the variable wavelength light source used at the time is set, a time slot is assigned so as not to collide with the packet signal of the optical signal transmitted from another optical transmission device 20 using the same wavelength, and the packet signal of the optical signal is assigned.
- the optical receivers 80-1 to 80-MN select a signal in the designated time slot from the transmission signal of the electric signal based on the second control signal, and output the signal as the second data signal.
- the fixed wavelength filters 61-1 to 61-M are realized by a processing circuit.
- the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
- the optical communication system 200 controls the transmission timing of the signal generation unit 21 of each optical transmission device 20 by using the TDM method and the WDM method, that is, the TWDM method. Since the matrix switch connection can be configured only by the passive components of the optical couplers 30, 50, and 70 without using the optical switch in the optical region, it is possible to improve the reliability. Further, since the optical communication system 200 does not use an optical switch, it is possible to realize low power consumption, space saving, weight reduction, and cost reduction.
- the optical communication system 200 of the fifth embodiment requires several tens of uss to switch the wavelength of the variable wavelength light source included in the optical transmitter 23 of the optical transmitter 20, so that a switching speed similar to that of the optical switch is required. Become.
- the optical communication system 200 of the fifth embodiment can reduce the load of system processing because the data compression rate is only one fraction of the wavelength.
- the optical communication system 200 uses the TDM method and the WDM method for MN first data signals acquired from the MN input ports by a configuration different from the configuration in the fifth embodiment. Switching is performed, and MN second data signals are output from the MN output ports. The parts different from the embodiments 4 and 5 will be described.
- FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of the optical communication system 200 according to the sixth embodiment.
- the optical communication system 200 shown in FIG. 14 is a system having MN input ports and MN output ports (not shown), and switching between the input MN port and the output MN port by the TDM method and the WDM method.
- the optical communication system 200 includes signal generation units 21-1 to 21-MN, time division multiplexing units 22-1 to 22-M, optical transmitters 23-1 to 23-M, an optical coupler 30, and a transmission line. 40, optical coupler 50, fixed wavelength filters 61-1 to 61-M, optical couplers 70-1 to 70-M, optical receivers 81-1 to 81-MN, and signal selection units 82-1 to It includes 82-MN and a control unit 100.
- the optical receiver 80-MN is configured by the optical receiver 81-MN and the signal selection unit 82-MN.
- the optical coupler 30, the optical coupler 50, and the optical couplers 70-1 to 70-M are, for example, power splitters.
- the optical coupler 30 and the optical coupler 50 may be integrated together with the transmission line 40 to form an MxM.
- optical transmitters 20-1 to 20-M when the optical transmitters 20-1 to 20-M are not distinguished, they are referred to as optical transmitters 20, and when the signal generators 21-1 to 21-MN are not distinguished, they are referred to as signal generators 21.
- the division multiplexing units 22-1 to 22-M are not distinguished, the time division multiplexing unit 22 may be referred to, and when the optical transmitters 23-1 to 23-M are not distinguished, the optical transmitter 23 may be referred to.
- the wavelength fixed filters 61-1 to 61-M when the wavelength fixed filter 61 may be referred to, and when the optical couplers 70-1 to 70-M are not distinguished, the optical coupler 70 may be referred to.
- the optical communication system 200 includes MN signal generation units 21. This is because N packet signals per wavelength are transmitted to the output wavelengths ⁇ 1 to ⁇ M of the optical transmitter 23.
- the packet signals of the electric signals generated by the signal generation units 21-1 to 21-N are combined by the time division multiplexing unit 22-1, and the optical transmitter has an output wavelength of ⁇ 1. It is input to 23-1.
- the packet signals of the electric signals generated by the signal generation units 21-N + 1 to 21-2N are combined by the time division multiplexing unit 22-2, and the optical transmitter 23- with an output wavelength ⁇ 2. It is input to 2.
- the packet signals of the electric signals generated by the signal generation units 21-((M-1) N + 1) to 21-MN are synthesized by the time division multiplexing unit 22-M. Is input to the optical transmitter 23-M having an output wavelength of ⁇ M.
- the signal generation units 21-1 to 21-MN acquire the first data signal, which is an electric signal with a transfer request, from the above-mentioned input port. Further, the signal generation units 21-1 to 21-MN acquire the first control information from the control unit 100. The signal generation units 21-1 to 21-MN buffer the first data signal once, allocate communication resource allocation based on the transmission timing signal included in the first control signal, determine the bit rate, and perform electricity. Generates and sends a packet signal of the signal. In the sixth embodiment, a time slot and a wavelength are assumed as communication resources.
- the control unit 100 prevents the packet signal of the electric signal from being transmitted from another signal generation unit 21 of the same optical transmission device 20 while the packet signal of the electric signal is transmitted from a certain signal generation unit 21. The transmission timing signal of each signal generation unit 21 is controlled. Further, the control unit 100 determines the bit rate of the packet signal of the electric signal transmitted from each signal generation unit 21 by the reference clock.
- N + 1) transmits a packet signal of an electric signal during the time slot 1 under the control of the control unit 100
- the other signal generation unit 21 controls the packet signal of the electric signal during the time slot 1 under the control of the control unit 100.
- the signal generation units 21-2, 21-N + 2, ..., 21-((M-1) N + 2) transmit a packet signal of an electric signal between the next time slots 2 under the control of the control unit 100.
- the other signal generation unit 21 does not transmit the packet signal of the electric signal during the time slot 2 under the control of the control unit 100.
- the signal generation units 21-N, 21-2N, ..., 21-MN transmit a packet signal of an electric signal between the time slots N under the control of the control unit 100, and other signal generation units. 21 does not transmit an electric packet signal during the time slot N under the control of the control unit 100.
- the control unit 100 may control to reduce the total number of time slots in a certain time section according to the number of transmission requests. Further, the control unit 100 may or may not be the same for each time slot width in which the signal generation units 21-1 to 21-MN transmit the packet signal of the electric signal.
- the signal generation units 21-1 to 21-MN use the first data signal as a packet signal of an electric signal at the transmission timing determined by the control unit 100, and send the first data signal to the corresponding time division multiplexing units 22-1 to 22-M. Send.
- the time-division multiplexing units 22-1 to 22-M are each acquired from N signal generation units 21 of the same optical transmission device 20 based on the routing information included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the packet signals of the N electric signals are multiplexed and output to the optical transmitter 23 of the same optical transmitter 20.
- the optical transmitter 23-1 converts the packet signal of the electric signal into the packet signal of the optical signal of the output wavelength ⁇ 1
- the optical transmitter 23-2 converts the packet signal of the electric signal into the optical signal of the output wavelength ⁇ 2.
- the optical transmitter 23-M converts the packet signal of the electric signal into the packet signal of the optical signal having the output wavelength ⁇ M.
- the signal generation unit 21, the time division multiplexing unit 22, and the optical transmitter 23 are described as separate blocks, but the signal generation unit 21 and the time are described in the optical transmitter 23.
- the function of the division multiplexing unit 22 may be incorporated.
- FIG. 15 is a diagram showing an example of a signal transmitted in the optical communication system 200 according to the sixth embodiment.
- FIG. 15 also shows the flow of operation of the optical communication system 200 according to the sixth embodiment.
- the first data signal which is an input signal to the signal generation units 21-1 to 21-4, to the optical transmitters 23-1 and 23-2.
- An electric signal packet that is an input signal of the above, an optical signal transmission signal that is a passing signal of the transmission path 40, an optical signal transmission signal that is an input signal to the optical receivers 81-1 to 81-4, and a signal selection unit.
- the second data signal which is an output signal from 82-1 to 82-4 is shown. As shown in FIG.
- the first data signal of the data # 1 is input to the signal generation unit 21-1, and the first data signal of the data # 2 is input to the signal generation unit 21-2.
- the first data signal of the data # 3 is input to the generation unit 21-3, and the first data signal of the data # 4 is input to the signal generation unit 21-4.
- the signal generation units 21-1 to 21-4 have the same bit rate of the packet signal of the electric signal output from each signal generation unit 21 based on the reference clock included in the first control signal acquired from the control unit 100. To. Further, in the signal generation units 21-1 to 21-4, the signal generation units 21 of the same optical transmission device 20 have the same time slot based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100. The transmission timing of the packet signal of the electric signal is determined so as not to transmit the packet signal of the electric signal.
- the signal generation unit 21 when there is a request for transmission of a packet signal of the same size in all of the signal generation units 21-1 to 21-4 as shown in FIG. 15, the signal generation unit 21 is between the first time slots 1. -1,21-3 transmits the packet signal of the electric signal, and the other signal generation units 21-2, 21-4 do not transmit the packet signal of the electric signal. Between the second time slots 2, the signal generation units 21-2 and 21-4 transmit the packet signal of the electric signal, and the other signal generation units 21-1, 21-3 transmit the packet signal of the electric signal. do not do. In this way, the signal generation units 21-1 to 21-4 adjust the transmission timing of the packet signal of the electric signal based on the transmission timing signal included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the time division multiplexing unit 22-1 is acquired from the signal generation units 21-1, 21-2 of the same optical transmitter 20-1 based on the routing information included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the packet signal of the electric signal is multiplexed and output to the optical transmitter 23-1 of the same optical transmitter 20-1.
- the time division multiplexing unit 22-2 is acquired from the signal generation units 21-3 and 21-4 of the same optical transmitter 20-2 based on the routing information included in the first control signal acquired from the control unit 100.
- the packet signal of the electric signal is multiplexed and output to the optical transmitter 23-2 of the same optical transmitter 20-2.
- optical transmitters 23-1, 23-2, optical coupler 30, optical coupler 50, fixed wavelength filters 61-1, 61-2, optical couplers 70-1, 70-2, optical receivers 81-1 to 81 The operation of -4 and the signal selection units 82-1 to 82-4 are the same as those of the fifth embodiment.
- the optical transmitters 20-1 to 20-M include a plurality of signal generation units 21, a time division multiplexing unit 22, and an optical transmitter 23.
- Each of the plurality of signal generation units 21 buffers the first data signal, allocates a time slot based on the first control signal, determines the bit rate, and generates a packet signal of an electric signal.
- the time division multiplexing unit 22 multiplexes the packet signals of a plurality of electric signals.
- the optical transmitter 23 sets the wavelength of the wavelength variable light source used when converting the packet signal of the electric signal into the packet signal of the optical signal based on the routing information included in the first control signal, and sets a plurality of wavelengths.
- the packet signal of the electric signal multiplexed by the time division multiplexing unit 22 is converted into the packet signal of the optical signal by using a different wavelength for each optical transmission device 20. Further, the plurality of optical receiving devices 80 select a signal in the designated time slot from the transmission signal of the electric signal based on the second control signal, and output the signal as the second data signal.
- the optical communication system 200 controls the transmission timing of the signal generation unit 21 of each optical transmission device 20 by using the TDM method and the WDM method, that is, the TWDM method. Since the matrix switch connection can be configured only by the passive components of the optical couplers 30, 50, and 70 without using the optical switch in the optical region, it is possible to improve the reliability. Further, since the optical communication system 200 does not use an optical switch, it is possible to realize low power consumption, space saving, weight reduction, and cost reduction.
- the optical communication system 200 of the sixth embodiment requires several tens of uss to switch the wavelength of the variable wavelength light source included in the optical transmitter 23 of the optical transmitter 20, so that a switching speed similar to that of the optical switch is required. Become.
- the optical communication system 200 of the sixth embodiment can reduce the load of system processing because the data compression rate is only one fraction of the wavelength.
- optical communication system 200 of the sixth embodiment is lower than the optical communication system 200 of the fifth embodiment because the number of optical transmitters 23 can be reduced when the total number of input ports is fixed. It is possible to realize power consumption, space saving, weight reduction, and cost reduction.
- the configuration shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, can be combined with each other, and does not deviate from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration.
- 10-1 to 10-N signal divider 20-1 to 20-NK or 20-MN optical transmitter, 21-1 to 21-NK or 21-MN signal generator, 22-1 to 22-M time division Multiplex section, 23-1 to 23-NK or 23-MN optical transmitter, 30,30-1 to 30-K, 50,50-1 to 50-K, 70-1 to 70-M optical coupler, 40, 40-1 to 40-K transmission line, 60-1 to 60-M variable wavelength filter, 61-1 to 61-M fixed wavelength filter, 80-1 to 80-NK or 80-MN optical receiver, 81-1 ⁇ 81-NK or 81-MN optical receiver, 82-1 ⁇ 82-NK or 82-MN signal selection unit, 90-1 ⁇ 90-N signal synthesis unit, 100 control unit, 200 optical communication system.
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Abstract
電気信号である第1のデータ信号を光信号のパケット信号に変換する複数の光送信装置(20-1~20-N)と、複数の光信号のパケット信号を合波する光カプラ(30)と、合波された光信号の送信信号を分岐する光カプラ(50)と、分岐された光信号の送信信号を電気信号である第2のデータ信号に変換する複数の光受信装置(80-1~80-N)と、光送信装置(20-1~20-N)および光受信装置(80-1~80-N)の動作を制御する制御部(100)と、を備え、光送信装置(20-1~20-N)は、他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突しないように通信リソースを割り当て、光信号のパケット信号を送信し、光受信装置(80-1~80-N)は、光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換し、電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、第2のデータ信号として出力する。
Description
本開示は、光領域で信号を伝送する光通信システム、制御回路、記憶媒体および光通信方法に関する。
従来、光スイッチ装置として、特許文献1に記載されているように、M個の固定波長光源を有するN個の波長群発生器、M個の分岐/選択部、およびMN個の可変フィルタから構成されるものがある。特許文献1に記載の光スイッチ装置は、MN個の入力ポートから入力されたデータに対して、分岐/選択部でM通りの経路選択を行い、可変フィルタでN通りの波長選択を行うことによって、所望の出力ポートに経路切り替えを行ってデータを出力することができる。特許文献1に記載の光スイッチ装置の構成は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)などを使用したMNxMN規模の空間マトリクススイッチと比較して、より小規模のハードウェアで光スイッチ装置を実現できる利点がある。
特許文献1に記載の光スイッチ装置が備える分岐/選択部は、DC(Delivery and Coupling)スイッチ、またはマルチキャストスイッチによって実現され、1×Mの光カプラ、およびM×1の光スイッチで構成される。しかしながら、光スイッチは、アクティブ部品のため、光カプラなどのパッシブ部品と比較して、故障率が高くなりシステム全体の信頼性が低下する、という問題があった。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、信頼性を向上可能な光通信システムを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の光通信システムは、各々が、電気信号である第1のデータ信号を光信号のパケット信号に変換して送信する複数の光送信装置と、複数の光信号のパケット信号を合波し、光信号の送信信号を伝送路に出力する第1の光カプラと、第1の光カプラで合波され、伝送路を介して取得した光信号の送信信号を、同一情報の複数の光信号の送信信号に分岐して出力する第2の光カプラと、各々が、第2の光カプラで分岐された光信号の送信信号を受信し、電気信号である第2のデータ信号に変換して出力する複数の光受信装置と、複数の光送信装置および複数の光受信装置の動作を制御する制御部と、を備える。光送信装置は、制御部から取得した第1の制御信号に基づいて、他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突しないように通信リソースを割り当て、光信号のパケット信号を送信する。光受信装置は、光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換し、制御部から取得した第2の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、第2のデータ信号として出力することを特徴とする。
本開示に係る光通信システムは、信頼性を向上できる、という効果を奏する。
以下に、本開示の実施の形態に係る光通信システム、制御回路、記憶媒体および光通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る光通信システム200の構成例を示す図である。図1に示す光通信システム200は、図示しないN個の入力ポートおよびN個の出力ポートを備え、入力Nポートおよび出力Nポートの間を、TDM(Time Division Multiplexing)方式によってノンブロッキングでスイッチングを行うシステムである。なお、Nは2以上の整数とする。光通信システム200は、信号生成部21-1~21-Nと、光送信器23-1~23-Nと、光カプラ30と、伝送路40と、光カプラ50と、光受信器81-1~81-Nと、信号選択部82-1~82-Nと、制御部100と、を備える。
図1は、実施の形態1に係る光通信システム200の構成例を示す図である。図1に示す光通信システム200は、図示しないN個の入力ポートおよびN個の出力ポートを備え、入力Nポートおよび出力Nポートの間を、TDM(Time Division Multiplexing)方式によってノンブロッキングでスイッチングを行うシステムである。なお、Nは2以上の整数とする。光通信システム200は、信号生成部21-1~21-Nと、光送信器23-1~23-Nと、光カプラ30と、伝送路40と、光カプラ50と、光受信器81-1~81-Nと、信号選択部82-1~82-Nと、制御部100と、を備える。
光通信システム200では、信号生成部21-1および光送信器23-1によって光送信装置20-1が構成され、信号生成部21-2および光送信器23-2によって光送信装置20-2が構成され、…、信号生成部21-Nおよび光送信器23-Nによって光送信装置20-Nが構成される。また、光受信器81-1および信号選択部82-1によって光受信装置80-1が構成され、光受信器81-2および信号選択部82-2によって光受信装置80-2が構成され、…、光受信器81-Nおよび信号選択部82-Nによって光受信装置80-Nが構成される。光カプラ30および光カプラ50は、例えば、パワースプリッタである。なお、光カプラ30および光カプラ50は、伝送路40とともに一体化し、NxNの構成となっていてもよい。
以降の説明において、光送信装置20-1~20-Nを区別しない場合は光送信装置20と称し、信号生成部21-1~21-Nを区別しない場合は信号生成部21と称し、光送信器23-1~23-Nを区別しない場合は光送信器23と称することがある。また、光受信装置80-1~80-Nを区別しない場合は光受信装置80と称し、光受信器81-1~81-Nを区別しない場合は光受信器81と称し、信号選択部82-1~82-Nを区別しない場合は信号選択部82と称することがある。また、光カプラ30を第1の光カプラと称し、光カプラ50を第2の光カプラと称することがある。
信号生成部21-1~21-Nは、前述の入力ポートから、転送要求のある電気信号である第1のデータ信号を取得する。また、信号生成部21-1~21-Nは、制御部100から、制御部100によって生成された基準クロック、および伝送路40での通信リソース割当である送信タイミング信号を含む第1の制御信号を取得する。基準クロックは、光信号のパケット信号の送受信伝送レートを規定するものである。通信リソース割当は、光通信システム200の入力ポートで取得された第1のデータ信号の通信要求に基づいて制御部100が決定するものである。実施の形態1では、通信リソースとして、タイムスロットを想定している。
信号生成部21-1~21-Nは、第1のデータ信号を一度バッファし、第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、通信リソース割当を割り当て、ビットレートを決定し、電気信号のパケット信号を生成して送信する。ここで、制御部100は、ある信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されている間は他の信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されないように、各信号生成部21の送信タイミング信号を制御する。また、制御部100は、各信号生成部21から送信される電気信号のパケット信号のビットレートを、基準クロックによって決定する。
例えば、信号生成部21-1~21-Nの全てにおいて同サイズの電気信号のパケット信号の送信要求があった場合、信号生成部21-1は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-2~21-Nは、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信しない。また、信号生成部21-2は、制御部100の制御によって次のタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-1,21-3~21-Nは、制御部100の制御によってタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信しない。以降も同様であり、信号生成部21-Nは、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-1~21-(N-1)は、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信しない。なお、制御部100は、N個の信号生成部21から同時に信号送信要求が無い場合、ある時間区間における合計タイムスロット数を送信要求数に応じて減らすように制御してもよい。また、制御部100は、信号生成部21-1~21-Nが電気信号のパケット信号を送信する各タイムスロット幅について、同一であってもよいし、同一でなくてもよい。
制御部100は、前述の基準クロック、および通信リソース割当である送信タイミング信号の他に、第1の制御信号として、さらに、ある入力ポートから取得した第1のデータ信号をどの出力ポートから第2のデータ信号として出力するのかを示すルーティング情報を生成する。すなわち、ルーティング情報は、どの光送信装置20で取得された第1のデータ信号をどの光受信装置80から第2のデータ信号として出力するのかを示すものである。制御部100は、ルーティング情報として、例えば、タイムスロット1では信号生成部21-1から電気信号のパケット信号としてデータ#1が送信され、タイムスロット2では信号生成部21-2から電気信号のパケット信号としてデータ#2が送信され、…、タイムスロットNでは信号生成部21-Nから電気信号のパケット信号としてデータ#Nが送信されるというように、タイムスロットごとに送信元情報を記録する。
制御部100は、第1の制御信号として、基準クロック、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、信号生成部21-1~21-N、および光送信器23-1~23-Nに分配する。また、制御部100は、第2の制御信号として、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、信号選択部82-1~82-Nに分配する。なお、制御部100は、信号選択部82-1~82-Nにも第1の制御信号を分配して各構成に分配する制御信号を1種類に統一してもよいし、分配する構成ごとに制御信号に含める情報を変えてもよい。
信号生成部21-1~21-Nは、制御部100によって決定された送信タイミングで、取得した第1のデータ信号を電気信号のパケット信号として、対応する光送信器23-1~23-Nに送信する。対応する光送信器23とは、接続されている光送信器23のことである。例えば、信号生成部21-1の場合、対応する光送信器23は光送信器23-1となる。以降についても同様とする。
光送信器23-1~23-Nは、対応する信号生成部21-1~21-Nから取得した電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変換する。光送信器23-1~23-Nは、変換した光信号のパケット信号を光カプラ30に送信する。なお、図1の例では、光送信装置20において、信号生成部21および光送信器23を別ブロックとして記載したが、光送信器23内に信号生成部21の機能を取り入れてもよい。
光カプラ30は、光送信器23-1~23-Nから取得した複数の光信号のパケット信号を合波する。光カプラ30は、複数の光信号のパケット信号を合波した光信号の送信信号を、光ファイバである伝送路40を介して光カプラ50に出力する。
光カプラ50は、伝送路40を介して取得した光信号の送信信号を複数の光信号の送信信号に分岐する。光カプラ50は、分岐した各光信号の送信信号を光受信器81-1~81-Nに出力する。
光受信器81-1~81-Nは、光カプラ50から受信した光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換する。光受信器81-1~81-Nは、変換後の電気信号の送信信号を、対応する信号選択部82-1~82-Nに出力する。
信号選択部82-1~82-Nは、制御部100から取得した第2の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、対応する光受信器81-1~81-Nから取得した電気信号の送信信号から、指定されたタイムスロットの信号を選択する。信号選択部82-1~82-Nは、選択したタイムスロットの信号を電気信号である第2のデータ信号として出力する。これにより、光通信システム200は、入力Nポートと出力Nポートとの間を、TDM方式によってスイッチングすることができる。
なお、光通信システム200は、信号選択部82-1~82-Nで選択された第2のデータ信号をさらに後段の構成に転送する場合、間欠的なパケット信号として転送してもよいし、ビットレートを落として連続的な信号に変換して転送してもよい。
図2は、実施の形態1に係る光通信システム200内で伝送される信号の一例を示す図である。図2は、実施の形態1に係る光通信システム200の動作の流れも示すものでもある。図2では、一例としてN=4の場合において、信号生成部21-1~21-4への入力信号である第1のデータ信号、光送信器23-1~23-4への入力信号である電気信号のパケット、光受信器81-1~81-4への入力信号である光信号の送信信号、および信号選択部82-1~82-4からの出力信号である第2のデータ信号を示している。図2に示すように、信号生成部21-1にはデータ#1の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-2にはデータ#2の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-3にはデータ#3の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-4にはデータ#4の第1のデータ信号が入力される。
信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる基準クロックに基づいて、各信号生成部21から出力する電気信号のパケット信号のビットレートを同一にする。また、信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、電気信号のパケット信号の送信タイミングを決定する。
具体的には、図2のように信号生成部21-1~21-4の全てにおいて同サイズのパケット信号の送信要求があった場合、1番目のタイムスロット1の間では、信号生成部21-1が電気信号のパケット信号を送信し、信号生成部21-2~21-4は電気信号のパケット信号を送信しない。2番目のタイムスロット2の間では、信号生成部21-2が電気信号のパケット信号を送信し、信号生成部21-1,21-3,21-4は電気信号のパケット信号を送信しない。3番目のタイムスロット3の間では、信号生成部21-3が電気信号のパケット信号を送信し、信号生成部21-1,21-2,21-4は電気信号のパケット信号を送信しない。4番目のタイムスロット4の間では、信号生成部21-4が電気信号のパケット信号を送信し、信号生成部21-1~21-3は電気信号のパケット信号を送信しない。このように、信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、電気信号のパケット信号の送信タイミングを調整する。
光送信器23-1~23-4は、信号生成部21-1~21-4で送信タイミングが決定されて送信された電気信号のパケット信号を、光信号の電気信号に変換する。光カプラ30は、光送信器23-1~23-4から送信された光信号のパケット信号を合波し、光信号の送信信号として伝送路40を介して光カプラ50に出力する。光カプラ50は、伝送路40を介して取得した光信号の送信信号を分岐し、光受信器81-1~81-4に出力する。図2に示すように、光受信器81-1~81-4が光カプラ50から受信する光信号の送信信号は全て同じである。
光受信器81-1~81-4は、受信した光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換し、対応する信号選択部82-1~82-4に出力する。信号選択部82-1~82-4は、制御部100から取得した第2の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、受信した電気信号のパケット信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、選択したタイムスロットの信号を電気信号である第2のデータ信号として出力する。
光通信システム200の動作を、フローチャートを用いて説明する。図3は、実施の形態1に係る光通信システム200の動作を示すフローチャートである。光送信装置20-1~20-Nは、各々、制御部100の制御に基づいて、電気信号である第1のデータ信号を光信号のパケット信号に変換して送信する(ステップS1)。このとき、各光送信装置20は、制御部100から取得した第1の制御信号に基づいて、他の光送信装置20から送信される光信号のパケット信号に衝突しないように通信リソースを割り当て、光信号のパケット信号を送信する。光カプラ30は、光送信装置20-1~20-Nから受信した複数の光信号のパケット信号を合波し、光信号の送信信号を伝送路40に出力する(ステップS2)。光カプラ50は、光カプラ30で合波され、伝送路40を介して取得した光信号の送信信号を、同一情報の複数の光信号の送信信号に分岐して出力する(ステップS3)。光受信装置80-1~80-Nは、各々、制御部100の制御に基づいて、光カプラ50で分岐された光信号の送信信号を受信し、電気信号である第2のデータ信号に変換して出力する(ステップS4)。このとき、各光受信装置80は、光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換し、制御部100から取得した第2の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、第2のデータ信号として出力する。光通信システム200において、制御部100は、光送信装置20-1~20-Nおよび光受信装置80-1~80-Nの動作を制御する。
本実施の形態では、具体的には、光送信装置20-1~20-Nは、第1の制御信号に基づいて、他の光送信装置20から送信される光信号のパケット信号に衝突しないようにタイムスロットを割り当て、光信号のパケット信号を送信する。また、光受信装置80-1~80-Nは、第2の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、第2のデータ信号として出力する。
つづいて、光通信システム200のハードウェア構成について説明する。光通信システム200において、光送信器23および光受信器81は光電変換回路である。光カプラ30および光カプラ50は、前述のようにパワースプリッタである。伝送路40は、前述のように光ファイバである。信号生成部21、信号選択部82、および制御部100は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。
図4は、実施の形態1に係る光通信システム200が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路300の構成例を示す図である。図4に示す処理回路300は制御回路であり、プロセッサ301およびメモリ302を備える。処理回路300がプロセッサ301およびメモリ302で構成される場合、処理回路300の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ302に格納される。処理回路300では、メモリ302に記憶されたプログラムをプロセッサ301が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路300は、光通信システム200の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ302を備える。このプログラムは、処理回路300により実現される各機能を光通信システム200に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。
上記プログラムは、制御部100が、光送信装置20に、制御部100から取得した第1の制御信号に基づいて、他の光送信装置20から送信される光信号のパケット信号に衝突しないように通信リソースを割り当て、光信号のパケット信号を送信させ、光受信装置80に、光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換後、制御部100から取得した第2の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択させ、第2のデータ信号として出力させるプログラムであるとも言える。
ここで、プロセッサ301は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはDSP(Digital Signal Processor)などである。また、メモリ302は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはDVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。
図5は、実施の形態1に係る光通信システム200が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路303の例を示す図である。図5に示す処理回路303は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、光通信システム200は、TDM方式を用いて各光送信装置20の信号生成部21の送信タイミングを制御することによって、光領域において光スイッチを使用せず、光カプラ30,50のパッシブ部品のみでマトリクススイッチ接続が構成できるので、信頼性を向上させることが可能である。
また、光スイッチは、例えば、マッハツェンダ干渉計が例示されるが、ASICなどで構成される電気スイッチと比較して、スイッチポート当たりの消費電力、コスト、サイズ、および重量が大きく、経路切替情報が確定してから切替までに必要なスイッチング時間が数10usと長い。これに対して、光通信システム200は、光スイッチを使用しないため、低消費電力化、省スペース化、軽量化、低コスト化、および経路切替時間短縮化を実現することができる。
実施の形態2.
実施の形態2では、光通信システム200が、N個の入力ポートから取得したN個の第1のデータ信号を、NK個の第1のデータ信号に分割して伝送し、N個の出力ポートからN個の第2のデータ信号として出力する。なお、Kは2以上の整数とする。実施の形態1と異なる部分について説明する。
実施の形態2では、光通信システム200が、N個の入力ポートから取得したN個の第1のデータ信号を、NK個の第1のデータ信号に分割して伝送し、N個の出力ポートからN個の第2のデータ信号として出力する。なお、Kは2以上の整数とする。実施の形態1と異なる部分について説明する。
図6は、実施の形態2に係る光通信システム200の構成例を示す図である。図6に示す光通信システム200は、図示しないN個の入力ポートおよびN個の出力ポートを備え、入力Nポートおよび出力Nポートの間を、TDM方式によってスイッチングを行うシステムである。光通信システム200は、信号分割部10-1~10-Nと、信号生成部21-1~21-NKと、光送信器23-1~23-NKと、光カプラ30-1~30-Kと、伝送路40-1~40-Kと、光カプラ50-1~50-Kと、光受信器81-1~81-NKと、信号選択部82-1~82-NKと、信号合成部90-1~90-Nと、制御部100と、を備える。
光通信システム200では、信号生成部21-1および光送信器23-1によって光送信装置20-1が構成され、信号生成部21-2および光送信器23-2によって光送信装置20-2が構成され、…、信号生成部21-NKおよび光送信器23-NKによって光送信装置20-NKが構成される。また、光受信器81-1および信号選択部82-1によって光受信装置80-1が構成され、光受信器81-2および信号選択部82-2によって光受信装置80-2が構成され、…、光受信器81-NKおよび信号選択部82-NKによって光受信装置80-NKが構成される。光カプラ30-1~30-Kおよび光カプラ50-1~50-Kは、例えば、パワースプリッタである。なお、光カプラ30-1および光カプラ50-1は対になっており、伝送路40-1とともに一体化し、NxNの構成となっていてもよいし、光カプラ30-2および光カプラ50-2は対になっており、伝送路40-2とともに一体化し、NxNの構成となっていてもよいし、…、光カプラ30-Kおよび光カプラ50-Kは対になっており、伝送路40-Kとともに一体化し、NxNの構成となっていてもよい。
以降の説明において、信号分割部10-1~10-Nを区別しない場合は信号分割部10と称し、光送信装置20-1~20-NKを区別しない場合は光送信装置20と称し、信号生成部21-1~21-NKを区別しない場合は信号生成部21と称し、光送信器23-1~23-NKを区別しない場合は光送信器23と称することがある。また、光カプラ30-1~30-Kを区別しない場合は光カプラ30と称し、伝送路40-1~40-Kを区別しない場合は伝送路40と称し、光カプラ50-1~50-Kを区別しない場合は光カプラ50と称することがある。また、光受信装置80-1~80-NKを区別しない場合は光受信装置80と称し、光受信器81-1~81-NKを区別しない場合は光受信器81と称し、信号選択部82-1~82-NKを区別しない場合は信号選択部82と称し、信号合成部90-1~90-Nを区別しない場合は信号合成部90と称することがある。また、光カプラ30を第1の光カプラと称し、光カプラ50を第2の光カプラと称することがある。
信号分割部10-1~10-Nは、前述の入力ポートから、転送要求のある電気信号である第1のデータ信号を取得する。また、信号分割部10-1~10-Nは、制御部100から、第1の制御情報を取得する。なお、信号分割部10-1~10-Nは、制御部100から、第1の制御情報のうちルーティング情報のみを取得してもよい。信号分割部10-1~10-Nは、各々、ルーティング情報、または第1の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、第1のデータ信号を分割し、異なる光カプラ30に接続される2以上の光送信装置20に出力する。例えば、信号分割部10-1は、ルーティング情報に基づいて、取得した第1のデータ信号をK分割し、K分割した1/Kの第1のデータ信号のうち、1番目の第1のデータ信号を光送信装置20-1の信号生成部21-1に出力し、2番目の第1のデータ信号を光送信装置20-N+1の信号生成部21-N+1に出力し、…、K番目の第1のデータ信号を光送信装置20-(N(K-1)+1)の信号生成部21-(N(K-1)+1)に出力する。
信号生成部21-1~21-NKは、信号分割部10-1~10-Nから、K分割された第1のデータ信号を取得する。また、信号生成部21-1~21-NKは、制御部100から、第1の制御信号を取得する。信号生成部21-1~21-NKは、第1のデータ信号を一度バッファし、第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、通信リソース割当を割り当て、ビットレートを決定し、電気信号のパケット信号を生成して送信する。実施の形態2では、通信リソースとして、タイムスロットを想定している。ここで、制御部100は、ある光送信装置20の信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されている間、同じ光カプラ30に接続される他の光送信装置20の信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されないように、各信号生成部21の送信タイミング信号を制御する。また、制御部100は、各信号生成部21から送信される電気信号のパケット信号のビットレートを、基準クロックによって決定する。
例えば、信号生成部21-1~21-NKの全てにおいて同サイズの電気信号のパケット信号送信要求があった場合、信号生成部21-1,21-N+1,…,21-(N(K-1)+1)は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信しない。また、信号生成部21-2,21-N+2,…,21-(N(K-1)+2)は、制御部100の制御によって次のタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信しない。以降も同様であり、信号生成部21-N,21-N2,…,21-NKは、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信しない。なお、制御部100は、NK個の信号生成部21から同時に信号送信要求が無い場合、ある時間区間における合計タイムスロット数を送信要求数に応じて減らすように制御してもよい。また、制御部100は、信号生成部21-1~21-NKが電気信号のパケット信号を送信する各タイムスロット幅について、同一であってもよいし、同一でなくてもよい。
制御部100は、第1の制御信号として、基準クロック、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、信号分割部10-1~10-N、信号生成部21-1~21-NK、および光送信器23-1~23-NKに分配する。また、制御部100は、第2の制御信号として、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、信号選択部82-1~82-NK、および信号合成部90-1~90-Nに分配する。なお、制御部100は、信号選択部82-1~82-NK、および信号合成部90-1~90-Nにも第1の制御信号を分配して各構成に分配する制御信号を1種類に統一してもよいし、分配する構成ごとに制御信号に含める情報を変えてもよい。
信号生成部21-1~21-NKは、制御部100によって決定された送信タイミングで、第1のデータ信号を電気信号のパケット信号として、対応する光送信器23-1~23-NKに送信する。
光送信器23-1~23-NKは、対応する信号生成部21-1~21-NKから取得した電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変換する。光送信器23-1~23-NKは、変換した光信号のパケット信号を光カプラ30-1~30-Kに送信する。具体的には、光送信器23-1~23-Nは変換した光信号のパケット信号を光カプラ30-1に送信し、光送信器23-N+1~23-N2は変換した光信号のパケット信号を光カプラ30-2に送信し、…、光送信器23-(N(K-1)+1)~23-NKは変換した光信号のパケット信号を光カプラ30-Kに送信する。なお、図6の例では、光送信装置20において、信号生成部21および光送信器23を別ブロックとして記載したが、光送信器23内に信号生成部21の機能を取り入れてもよい。
光カプラ30-1~30-Kは、光送信器23-1~23-NKから取得した複数の光信号のパケット信号を合波する。光カプラ30-1~30-Kは、複数の光信号のパケット信号を合波した光信号の送信信号を、光ファイバである伝送路40-1~40-Kを介して光カプラ50-1~50-Kに出力する。具体的には、光カプラ30-1は光送信器23-1~23-Nから取得した複数の光信号のパケット信号を合波し、伝送路40-1を介して光カプラ50-1に出力する。また、光カプラ30-2は光送信器23-N+1~23-N2から取得した複数の光信号のパケット信号を合波し、伝送路40-2を介して光カプラ50-2に出力する。以降も同様に、光カプラ30-Kは光送信器23-(N(K-1)+1)~23-NKから取得した複数の光信号のパケット信号を合波し、伝送路40-Kを介して光カプラ50-Kに出力する。
光カプラ50-1~50-Kは、伝送路40-1~40-Kを介して取得した光信号の送信信号を複数の光信号の送信信号に分岐する。光カプラ50-1~50-Kは、分岐した各光信号の送信信号を光受信器81-1~81-NKに出力する。具体的には、光カプラ50-1は、伝送路40-1を介して取得した光信号の送信信号を複数の光信号の送信信号に分岐し、光受信器81-1,81-K+1,…,81-((N-1)K+1)に出力する。また、光カプラ50-2は、伝送路40-2を介して取得した光信号の送信信号を複数の光信号の送信信号に分岐し、光受信器81-2,81-K+2,…,81-((N-1)K+2)に出力する。以降も同様に、光カプラ50-Kは、伝送路40-Kを介して取得した光信号の送信信号を複数の光信号の送信信号に分岐し、光受信器81-K,81-2K,…,81-NKに出力する。
光受信器81-1~81-NKは、光カプラ50-1~50-Kから受信した光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換する。光受信器81-1~81-NKは、変換後の電気信号の送信信号を、対応する信号選択部82-1~82-NKに出力する。
信号選択部82-1~82-NKは、制御部100から取得した第2の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、対応する光受信器81-1~81-NKから取得した電気信号の送信信号から、指定されたタイムスロットの信号を選択する。このとき、信号選択部82-1~82-NKでは、ルーティング情報に基づいて、同じ信号合成部90に接続される信号選択部82は、同じ種類のデータを選択する。信号選択部82-1~82-NKは、選択したタイムスロットの信号を電気信号である第2のデータ信号として、信号合成部90-1~90-Nに出力する。
信号合成部90-1~90-Nは、各々、第2の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、異なる光カプラ50に接続される2以上の光受信装置80から出力される第2のデータ信号を合成する。これにより、光通信システム200は、入力Nポートと出力Nポートとの間を、TDM方式によってスイッチングすることができる。
光通信システム200では、同じ信号合成部90に接続される信号選択部82で選択される第2のデータ信号が同じスロットにならないように、光受信装置80の信号選択部82が、タイムスロットの入れ替えを行ってもよいし、光送信装置20の信号生成部21が、同じ種類の第1のデータ信号のタイムスロットが重複しないように送信タイミングを調整してもよい。
なお、光通信システム200は、信号合成部90-1~90-Nで合成された第2のデータ信号をさらに後段の構成に転送する場合、間欠的なパケット信号として転送してもよいし、ビットレートを落として連続的な信号に変換して転送してもよい。
図7は、実施の形態2に係る光通信システム200内で伝送される信号の一例を示す図である。図7は、実施の形態2に係る光通信システム200の動作の流れも示すものでもある。図7では、一例としてN=3、K=3の場合において、信号分割部10-1~10-3への入力信号である第1のデータ信号、信号生成部21-1~21-9への入力信号である分割後の第1のデータ信号、光送信器23-1~23-9への入力信号である電気信号のパケット、伝送路40-1~40-3の通過信号である光信号の送信信号、光受信器81-1~81-9への入力信号である光信号の送信信号、信号選択部82-1~82-9からの出力信号である第2のデータ信号、および信号合成部90-1~90-3からの出力信号である合成後の第2のデータ信号を示している。図7に示すように、信号分割部10-1にはデータ#1の第1のデータ信号が入力され、信号分割部10-2にはデータ#2の第1のデータ信号が入力され、信号分割部10-3にはデータ#3の第1のデータ信号が入力される。信号分割部10-1~10-3は、入力された第1のデータ信号を3分割する。例えば、信号分割部10-1は、データ#1の第1のデータ信号を3分割した1番目の第1のデータ信号を信号生成部21-1に出力し、2番目の第1のデータ信号を信号生成部21-2に出力し、3番目の第1のデータ信号を信号生成部21-3に出力する。
信号生成部21-1~21-9は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる基準クロックに基づいて、各信号生成部21から出力する電気信号のパケット信号のビットレートを同一にする。また、信号生成部21-1~21-9は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、同じ光カプラ30に接続される光送信装置20の信号生成部21が同じタイムスロットで電気信号のパケット信号を送信しないように、電気信号のパケット信号の送信タイミングを決定する。
具体的には、図7のように信号生成部21-1~21-9の全てにおいて同サイズのパケット信号の送信要求があった場合、1番目のタイムスロット1の間では、信号生成部21-1,21-6,21-8が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は電気信号のパケット信号を送信しない。2番目のタイムスロット2の間では、信号生成部21-2,21-4,21-9が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は電気信号のパケット信号を送信しない。3番目のタイムスロット3の間では、信号生成部21-3,21-5,21-7が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は電気信号のパケット信号を送信しない。このように、信号生成部21-1~21-9は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、電気信号のパケット信号の送信タイミングを調整する。
光送信器23-1~23-9は、信号生成部21-1~21-9で送信タイミングが決定されて送信された電気信号のパケット信号を、光信号の電気信号に変換する。光カプラ30-1~30-3は、光送信器23-1~23-9から送信された光信号のパケット信号を合波し、光信号の送信信号として伝送路40-1~40-3を介して光カプラ50-1~50-3に出力する。光カプラ50-1~50-3は、伝送路40-1~40-3を介して取得した光信号の送信信号を分岐し、光受信器81-1~81-9に出力する。図7に示すように、光受信器81-1,81-4,81-7が光カプラ50-1から受信する光信号の送信信号は同じであり、光受信器81-2,81-5,81-8が光カプラ50-2から受信する光信号の送信信号は同じであり、光受信器81-3,81-6,81-9が光カプラ50-3から受信する光信号の送信信号は同じである。
光受信器81-1~81-9は、受信した光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換し、対応する信号選択部82-1~82-9に出力する。信号選択部82-1~82-9は、制御部100から取得した第2の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、受信した電気信号のパケット信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、選択したタイムスロットの信号を電気信号である第2のデータ信号として出力する。信号合成部90-1~90-3は、信号選択部82-1~82-9から出力された第2のデータ信号を合成して出力する。
このように、本実施の形態において、光送信装置20-1~20-NKは、信号分割部10-1~10-Nから第1のデータ信号を取得し、第1の制御信号に基づいて、同じ光カプラ30に接続される他の光送信装置20から送信される光信号のパケット信号に衝突しないようにタイムスロットを割り当て、光信号のパケット信号を送信する。また、光受信装置80-1~80-NKは、第2の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、第2のデータ信号として信号合成部90-1~90-Nに出力する。
光通信システム200のハードウェア構成について説明する。光通信システム200において、信号分割部10-1~10-N、および信号合成部90-1~90-Nは、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、光通信システム200は、TDM方式を用いて各光送信装置20の信号生成部21の送信タイミングを制御することによって、光領域において光スイッチを使用せず、光カプラ30,50のパッシブ部品のみでマトリクススイッチ接続が構成できるので、信頼性を向上させることが可能である。また、光通信システム200は、光スイッチを使用しないため、低消費電力化、省スペース化、軽量化、低コスト化、および経路切替時間短縮化を実現することができる。
また、実施の形態2の光通信システム200は、実施の形態1の光通信システム200と比較して、伝送路40の本数が増えるため、低ビットレートでの送受信が可能となり、システム処理の負荷を低減することができる。
実施の形態3.
実施の形態3では、光通信システム200が、MN個の入力ポートから取得したMN個の第1のデータ信号を、TDM方式およびWDM(Wavelength Division Multiplexing)方式を用いてスイッチングを行い、MN個の出力ポートからMN個の第2のデータ信号を出力する。なお、Mは2以上の整数とする。実施の形態1と異なる部分について説明する。
実施の形態3では、光通信システム200が、MN個の入力ポートから取得したMN個の第1のデータ信号を、TDM方式およびWDM(Wavelength Division Multiplexing)方式を用いてスイッチングを行い、MN個の出力ポートからMN個の第2のデータ信号を出力する。なお、Mは2以上の整数とする。実施の形態1と異なる部分について説明する。
図8は、実施の形態3に係る光通信システム200の構成例を示す図である。図8に示す光通信システム200は、図示しないMN個の入力ポートおよびMN個の出力ポートを備え、入力MNポートおよび出力MNポートの間を、TDM方式およびWDM方式によってスイッチングを行うシステムである。光通信システム200は、信号生成部21-1~21-MNと、光送信器23-1~23-MNと、光カプラ30と、伝送路40と、光カプラ50と、波長可変フィルタ60-1~60-Mと、光カプラ70-1~70-Mと、光受信器81-1~81-MNと、信号選択部82-1~82-MNと、制御部100と、を備える。
光通信システム200では、信号生成部21-1および光送信器23-1によって光送信装置20-1が構成され、信号生成部21-2および光送信器23-2によって光送信装置20-2が構成され、…、信号生成部21-MNおよび光送信器23-MNによって光送信装置20-MNが構成される。また、光受信器81-1および信号選択部82-1によって光受信装置80-1が構成され、光受信器81-2および信号選択部82-2によって光受信装置80-2が構成され、…、光受信器81-MNおよび信号選択部82-MNによって光受信装置80-MNが構成される。光カプラ30、光カプラ50、および光カプラ70-1~70-Mは、例えば、パワースプリッタである。なお、光カプラ30および光カプラ50は、伝送路40とともに一体化し、MNxMの構成となっていてもよい。
以降の説明において、光送信装置20-1~20-MNを区別しない場合は光送信装置20と称し、信号生成部21-1~21-MNを区別しない場合は信号生成部21と称し、光送信器23-1~23-MNを区別しない場合は光送信器23と称することがある。また、波長可変フィルタ60-1~60-Mを区別しない場合は波長可変フィルタ60と称し、光カプラ70-1~70-Mを区別しない場合は光カプラ70と称することがある。また、光受信装置80-1~80-MNを区別しない場合は光受信装置80と称し、光受信器81-1~81-MNを区別しない場合は光受信器81と称し、信号選択部82-1~82-MNを区別しない場合は信号選択部82と称することがある。また、光カプラ30を第1の光カプラと称し、光カプラ50を第2の光カプラと称し、光カプラ70を第3の光カプラと称することがある。
光通信システム200は、図8に示すように、信号生成部21をMN個備えている。これは、光送信器23の出力波長λ1~λMに対して、1波長当たりN個のパケット信号を送信するためである。図8では、信号生成部21-1~21-Nで生成された電気信号のパケット信号は出力波長λ1の光送信器23-1~23-Nに入力され、信号生成部21-N+1~21-2Nで生成された電気信号のパケット信号は出力波長λ2の光送信器23-N+1~23-2Nに入力され、…、信号生成部21-((M-1)N+1)~21-MNで生成されたデータは出力波長λMの光送信器23-((M-1)N+1)~23-MNに入力されることを示している。
信号生成部21-1~21-MNは、前述の入力ポートから、転送要求のある電気信号である第1のデータ信号を取得する。また、信号生成部21-1~21-MNは、制御部100から、第1の制御情報を取得する。信号生成部21-1~21-MNは、第1のデータ信号を一度バッファし、第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、通信リソース割当を割り当て、ビットレートを決定し、電気信号のパケット信号を生成して送信する。実施の形態3では、通信リソースとして、タイムスロットおよび波長を想定している。ここで、制御部100は、ある光送信装置20の信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されている間、同じ出力波長λを使用する他の光送信装置20の信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されないように、各信号生成部21の送信タイミング信号を制御する。また、制御部100は、各信号生成部21から送信される電気信号のパケット信号のビットレートを、基準クロックによって決定する。
例えば、信号生成部21-1~21-MNの全てにおいて同サイズの電気信号のパケット信号の送信要求があった場合、信号生成部21-1,21-N+1,21-((M-1)N+1)は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信しない。また、信号生成部21-2,21-N+2,…,21-((M-1)N+2)は、制御部100の制御によって次のタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信しない。以降も同様であり、信号生成部21-N,21-2N,…,21-MNは、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信しない。なお、制御部100は、MN個の信号生成部21から同時に信号送信要求が無い場合、ある時間区間における合計タイムスロット数を送信要求数に応じて減らすように制御してもよい。また、制御部100は、信号生成部21-1~21-MNが電気信号のパケット信号を送信する各タイムスロット幅について、同一であってもよいし、同一でなくてもよい。
制御部100は、第1の制御信号として、基準クロック、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、信号生成部21-1~21-MN、および光送信器23-1~23-MNに分配する。また、制御部100は、第2の制御信号として、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、波長可変フィルタ60-1~60-M、および信号選択部82-1~82-MNに分配する。なお、制御部100は、波長可変フィルタ60-1~60-M、および信号選択部82-1~82-MNにも第1の制御信号を分配して各構成に分配する制御信号を1種類に統一してもよいし、分配する構成ごとに制御信号に含める情報を変えてもよい。
信号生成部21-1~21-MNは、制御部100によって決定された送信タイミングで、第1のデータ信号を電気信号のパケット信号として、対応する光送信器23-1~23-MNに送信する。
光送信器23-1~23-MNは、対応する信号生成部21-1~21-MNから取得した電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変換する。光送信器23-1~23-MNは、変換した光信号のパケット信号を光カプラ30に送信する。具体的には、光送信器23-1~23-Nは電気信号のパケット信号を出力波長λ1の光信号のパケット信号に変換し、光送信器23-N+1~23-2Nは電気信号のパケット信号を出力波長λ2の光信号のパケット信号に変換し、…、光送信器23-((M-1)N+1)~23-MNは電気信号のパケット信号を出力波長λMの光信号のパケット信号に変換する。なお、図8の例では、光送信装置20において、信号生成部21および光送信器23を別ブロックとして記載したが、光送信器23内に信号生成部21の機能を取り入れてもよい。
光カプラ30は、光送信器23-1~23-MNから取得した複数の光信号のパケット信号を合波する。光カプラ30は、複数の光信号のパケット信号を合波した光信号の送信信号を、光ファイバである伝送路40を介して光カプラ50に出力する。
光カプラ50は、伝送路40を介して取得した光信号の送信信号を複数の光信号の送信信号に分岐する。光カプラ50は、分岐した各光信号の送信信号を波長可変フィルタ60-1~60-Mに出力する。
波長可変フィルタ60-1~60-Mは、特定の波長の光信号のみを透過させることが可能である。また、波長可変フィルタ60-1~60-Mの透過波長は切り替え可能である。本実施の形態において、波長可変フィルタ60-1~60-Mは、各々、制御部100から取得した第2の制御情報に含まれるルーティング情報に基づいて、光信号の送信信号の透過波長を設定し、指定された波長の光信号を分波して出力する。波長可変フィルタ60-1~60-Mは、指定された透過波長に基づいて分波した光信号の送信信号を、対応する光カプラ70-1~70-Mに出力する。具体的には、波長可変フィルタ60-1は出力波長λ1の光信号の送信信号を光カプラ70-1に出力し、波長可変フィルタ60-2は出力波長λ2の光信号の送信信号を光カプラ70-2に出力し、…、波長可変フィルタ60-Mは出力波長λMの光信号の送信信号を光カプラ70-Mに出力する。
光カプラ70-1~70-Mは、各々、対応する波長可変フィルタ60-1~60-Mから取得した光信号の送信信号を、同一情報の複数の光信号の送信信号に分岐する。光カプラ70-1~70-Mは、分岐した各光信号の送信信号を光受信器81-1~81-MNに出力する。具体的には、光カプラ70-1は、出力波長λ1の光信号の送信信号を分岐し、光受信器81-1~81-Nに出力する。また、光カプラ70-2は、出力波長λ2の光信号の送信信号を分岐し、光受信器81-N+1~81-2Nに出力する。以降も同様に、光カプラ70-Mは、出力波長λMの光信号の送信信号を分岐し、光受信器81-((M-1)N+1)~81-MNに出力する。
光受信器81-1~81-MNは、光カプラ70-1~70-Mから受信した光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換する。光受信器81-1~81-MNは、変換後の電気信号の送信信号を、対応する信号選択部82-1~82-MNに出力する。
信号選択部82-1~82-MNは、制御部100から取得した第2の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、対応する光受信器81-1~81-MNから取得した電気信号の送信信号から、指定されたタイムスロットの信号を選択する。これにより、光通信システム200は、入力MNポートと出力MNポートとの間を、TDM方式およびWDM方式によってスイッチングすることができる。
なお、光通信システム200は、信号選択部82-1~82-MNで選択された第2のデータ信号をさらに後段の構成に転送する場合、間欠的なパケット信号として転送してもよいし、ビットレートを落として連続的な信号に変換して転送してもよい。
図9は、実施の形態3に係る光通信システム200内で伝送される信号の一例を示す図である。図9は、実施の形態3に係る光通信システム200の動作の流れも示すものでもある。図9では、一例としてM=2、N=2の場合において、信号生成部21-1~21-4への入力信号である第1のデータ信号、光送信器23-1~23-4への入力信号である電気信号のパケット、伝送路40の通過信号である光信号の送信信号、光受信器81-1~81-4への入力信号である光信号の送信信号、および信号選択部82-1~82-4からの出力信号である第2のデータ信号を示している。図9に示すように、信号生成部21-1にはデータ#1の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-2にはデータ#2の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-3にはデータ#3の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-4にはデータ#4の第1のデータ信号が入力される。
信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる基準クロックに基づいて、各信号生成部21から出力する電気信号のパケット信号のビットレートを同一にする。また、信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変化する際に同じ波長を使用する光送信装置20の信号生成部21が同じタイムスロットで電気信号のパケット信号を送信しないように、電気信号のパケット信号の送信タイミングを決定する。
具体的には、図9のように信号生成部21-1~21-4の全てにおいて同サイズのパケット信号の送信要求があった場合、1番目のタイムスロット1の間では、信号生成部21-1,21-3が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-2,21-4は電気信号のパケット信号を送信しない。2番目のタイムスロット2の間では、信号生成部21-2,21-4が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-1,21-3は電気信号のパケット信号を送信しない。このように、信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、電気信号のパケット信号の送信タイミングを調整する。
光送信器23-1~23-4は、信号生成部21-1~21-4で送信タイミングが決定されて送信された電気信号のパケット信号を、光信号の電気信号に変換する。光カプラ30は、光送信器23-1~23-4から送信された光信号のパケット信号を合波し、光信号の送信信号として伝送路40を介して光カプラ50に出力する。光カプラ50は、伝送路40を介して取得した光信号の送信信号を分岐し、波長可変フィルタ60-1,60-2に出力する。波長可変フィルタ60-1は、出力波長λ2の光信号の送信信号を透過させ、出力波長λ2の光信号の送信信号を光カプラ70-1に出力する。波長可変フィルタ60-2は、出力波長λ1の光信号の送信信号を透過させ、出力波長λ1の光信号の送信信号を光カプラ70-2に出力する。光カプラ70-1は、出力波長λ2の光信号の送信信号を分岐し、光受信器81-1,81-2に出力する。光カプラ70-2は、出力波長λ1の光信号の送信信号を分岐し、光受信器81-3,81-4に出力する。図9に示すように、光受信器81-1,81-2が光カプラ70-1から受信する光信号の送信信号は同じであり、光受信器81-3,81-4が光カプラ70-2から受信する光信号の送信信号は同じである。
光受信器81-1~81-4は、受信した光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換し、対応する信号選択部82-1~82-4に出力する。信号選択部82-1~82-4は、制御部100から取得した第2の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、受信した電気信号のパケット信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、選択したタイムスロットの信号を電気信号である第2のデータ信号として出力する。
このように、本実施の形態において、光送信装置20-1~20-MNは、第1の制御信号に基づいて、同じ波長を使用する他の光送信装置20から送信される光信号のパケット信号に衝突しないようにタイムスロットを割り当て、光信号のパケット信号を送信する。また、光受信装置80-1~80-MNは、第2の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、第2のデータ信号として出力する。
光通信システム200のハードウェア構成について説明する。光通信システム200において、光カプラ70-1~70-Mは、前述のようにパワースプリッタである。波長可変フィルタ60-1~60-Mは、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、光通信システム200は、TDM方式およびWDM方式、すなわちTWDM(Time Wavelength Division Multiplexing)方式を用いて各光送信装置20の信号生成部21の送信タイミングを制御することによって、光領域において光スイッチを使用せず、光カプラ30,50,70のパッシブ部品のみでマトリクススイッチ接続が構成できるので、信頼性を向上させることが可能である。また、光通信システム200は、光スイッチを使用しないため、低消費電力化、省スペース化、軽量化、および低コスト化を実現することができる。
一方で、実施の形態3の光通信システム200は、波長可変フィルタ60の波長切り替えに数10us程度必要なため、光スイッチと同程度のスイッチング速度が必要となる。しかしながら、実施の形態3の光通信システム200は、データの圧縮率が波長数分の1で済むため、システム処理の負荷を低減可能である。
実施の形態4.
実施の形態4では、光通信システム200が、実施の形態3のときの構成と異なる構成によって、MN個の入力ポートから取得したMN個の第1のデータ信号を、TDM方式およびWDM方式を用いてスイッチングを行い、MN個の出力ポートからMN個の第2のデータ信号を出力する。実施の形態3と異なる部分について説明する。
実施の形態4では、光通信システム200が、実施の形態3のときの構成と異なる構成によって、MN個の入力ポートから取得したMN個の第1のデータ信号を、TDM方式およびWDM方式を用いてスイッチングを行い、MN個の出力ポートからMN個の第2のデータ信号を出力する。実施の形態3と異なる部分について説明する。
図10は、実施の形態4に係る光通信システム200の構成例を示す図である。図10に示す光通信システム200は、図示しないMN個の入力ポートおよびMN個の出力ポートを備え、入力MNポートおよび出力MNポートの間を、TDM方式およびWDM方式によってスイッチングを行うシステムである。光通信システム200は、信号生成部21-1~21-MNと、時分割多重部22-1~22-Mと、光送信器23-1~23-Mと、光カプラ30と、伝送路40と、光カプラ50と、波長可変フィルタ60-1~60-Mと、光カプラ70-1~70-Mと、光受信器81-1~81-MNと、信号選択部82-1~82-MNと、制御部100と、を備える。
光通信システム200では、信号生成部21-1~21-N、時分割多重部22-1、および光送信器23-1によって光送信装置20-1が構成され、信号生成部21-N+1~21-2N、時分割多重部22-2、および光送信器23-2によって光送信装置20-2が構成され、…、信号生成部21-((M-1)N+1)~21-MN、時分割多重部22-M、および光送信器23-Mによって光送信装置20-Mが構成される。また、光受信器81-1および信号選択部82-1によって光受信装置80-1が構成され、光受信器81-2および信号選択部82-2によって光受信装置80-2が構成され、…、光受信器81-MNおよび信号選択部82-MNによって光受信装置80-MNが構成される。光カプラ30、光カプラ50、および光カプラ70-1~70-Mは、例えば、パワースプリッタである。なお、光カプラ30および光カプラ50は、伝送路40とともに一体化し、MxMの構成となっていてもよい。
以降の説明において、光送信装置20-1~20-Mを区別しない場合は光送信装置20と称し、信号生成部21-1~21-MNを区別しない場合は信号生成部21と称し、時分割多重部22-1~22-Mを区別しない場合は時分割多重部22と称し、光送信器23-1~23-Mを区別しない場合は光送信器23と称することがある。また、波長可変フィルタ60-1~60-Mを区別しない場合は波長可変フィルタ60と称し、光カプラ70-1~70-Mを区別しない場合は光カプラ70と称することがある。また、光受信装置80-1~80-MNを区別しない場合は光受信装置80と称し、光受信器81-1~81-MNを区別しない場合は光受信器81と称し、信号選択部82-1~82-MNを区別しない場合は信号選択部82と称することがある。また、光カプラ30を第1の光カプラと称し、光カプラ50を第2の光カプラと称し、光カプラ70を第3の光カプラと称することがある。
光通信システム200は、図10に示すように、信号生成部21をMN個備えている。これは、光送信器23の出力波長λ1~λMに対して、1波長当たりN個のパケット信号を送信するためである。図10では、光送信装置20-1において、信号生成部21-1~21-Nで生成された電気信号のパケット信号は時分割多重部22-1で合成されて出力波長λ1の光送信器23-1に入力される。また、光送信装置20-2において、信号生成部21-N+1~21-2Nで生成された電気信号のパケット信号は時分割多重部22-2で合成されて出力波長λ2の光送信器23-2に入力される。以降も同様に、光送信装置20-Mにおいて、信号生成部21-((M-1)N+1)~21-MNで生成された電気信号のパケット信号は時分割多重部22-Mで合成されて出力波長λMの光送信器23-M2に入力される。
信号生成部21-1~21-MNは、前述の入力ポートから、転送要求のある電気信号である第1のデータ信号を取得する。また、信号生成部21-1~21-MNは、制御部100から、第1の制御情報を取得する。信号生成部21-1~21-MNは、第1のデータ信号を一度バッファし、第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、通信リソース割当を割り当て、ビットレートを決定し、電気信号のパケット信号を生成して送信する。実施の形態4では、通信リソースとして、タイムスロットおよび波長を想定している。ここで、制御部100は、ある信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されている間、同じ光送信装置20の他の信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されないように、各信号生成部21の送信タイミング信号を制御する。また、制御部100は、各信号生成部21から送信される電気信号のパケット信号のビットレートを、基準クロックによって決定する。
例えば、信号生成部21-1~21-MNの全てにおいて同サイズの電気信号のパケット信号の送信要求があった場合、信号生成部21-1,21-N+1,21-((M-1)N+1)は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信しない。また、信号生成部21-2,21-N+2,…,21-((M-1)N+2)は、制御部100の制御によって次のタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信しない。以降も同様であり、信号生成部21-N,21-2N,…,21-MNは、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信しない。なお、制御部100は、MN個の信号生成部21から同時に信号送信要求が無い場合、ある時間区間における合計タイムスロット数を送信要求数に応じて減らすように制御してもよい。また、制御部100は、信号生成部21-1~21-MNが電気信号のパケット信号を送信する各タイムスロット幅について、同一であってもよいし、同一でなくてもよい。
制御部100は、第1の制御信号として、基準クロック、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、信号生成部21-1~21-MN、時分割多重部22-1~22-M、および光送信器23-1~23-Mに分配する。また、制御部100は、第2の制御信号として、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、波長可変フィルタ60-1~60-M、および信号選択部82-1~82-MNに分配する。なお、制御部100は、波長可変フィルタ60-1~60-M、および信号選択部82-1~82-MNにも第1の制御信号を分配して各構成に分配する制御信号を1種類に統一してもよいし、分配する構成ごとに制御信号に含める情報を変えてもよい。
信号生成部21-1~21-MNは、制御部100によって決定された送信タイミングで、第1のデータ信号を電気信号のパケット信号として、対応する時分割多重部22-1~22-Mに送信する。
時分割多重部22-1~22-Mは、各々、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、同じ光送信装置20のN個の信号生成部21から取得したN個の電気信号のパケット信号を多重化し、同じ光送信装置20の光送信器23に出力する。
光送信器23-1~23-Mは、対応する時分割多重部22-1~22-Mから取得した電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変換する。光送信器23-1~23-Mは、変換した光信号のパケット信号を光カプラ30に送信する。具体的には、光送信器23-1は電気信号のパケット信号を出力波長λ1の光信号のパケット信号に変換し、光送信器23-2は電気信号のパケット信号を出力波長λ2の光信号のパケット信号に変換し、…、光送信器23-Mは電気信号のパケット信号を出力波長λMの光信号のパケット信号に変換する。なお、図10の例では、光送信装置20において、信号生成部21、時分割多重部22、および光送信器23を別ブロックとして記載したが、光送信器23内に信号生成部21および時分割多重部22の機能を取り入れてもよい。
以降の光カプラ30、光カプラ50、波長可変フィルタ60-1~60-M、光カプラ70-1~70-M、光受信器81-1~81-MN、および信号選択部82-1~82-MNの動作は、実施の形態3のときの動作と同様である。
図11は、実施の形態4に係る光通信システム200内で伝送される信号の一例を示す図である。図11は、実施の形態4に係る光通信システム200の動作の流れも示すものでもある。図11では、一例としてM=2、N=2の場合において、信号生成部21-1~21-4への入力信号である第1のデータ信号、光送信器23-1,23-2への入力信号である電気信号のパケット、伝送路40の通過信号である光信号の送信信号、光受信器81-1~81-4への入力信号である光信号の送信信号、および信号選択部82-1~82-4からの出力信号である第2のデータ信号を示している。図11に示すように、信号生成部21-1にはデータ#1の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-2にはデータ#2の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-3にはデータ#3の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-4にはデータ#4の第1のデータ信号が入力される。
信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる基準クロックに基づいて、各信号生成部21から出力する電気信号のパケット信号のビットレートを同一にする。また、信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、同じ光送信装置20の信号生成部21が同じタイムスロットで電気信号のパケット信号を送信しないように、電気信号のパケット信号の送信タイミングを決定する。
具体的には、図11のように信号生成部21-1~21-4の全てにおいて同サイズのパケット信号の送信要求があった場合、1番目のタイムスロット1の間では、信号生成部21-1,21-3が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-2,21-4は電気信号のパケット信号を送信しない。2番目のタイムスロット2の間では、信号生成部21-2,21-4が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-1,21-3は電気信号のパケット信号を送信しない。このように、信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、電気信号のパケット信号の送信タイミングを調整する。
時分割多重部22-1は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、同じ光送信装置20-1の信号生成部21-1,21-2から取得した電気信号のパケット信号を多重し、同じ光送信装置20-1の光送信器23-1に出力する。時分割多重部22-2は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、同じ光送信装置20-2の信号生成部21-3,21-4から取得した電気信号のパケット信号を多重し、同じ光送信装置20-2の光送信器23-2に出力する。
以降の光送信器23-1,23-2、光カプラ30、光カプラ50、波長可変フィルタ60-1,60-2、光カプラ70-1,70-2、光受信器81-1~81-4、および信号選択部82-1~82-4の動作は、実施の形態3のときの動作と同様である。
このように、光送信装置20-1~20-Mは、複数の信号生成部21と、時分割多重部22と、光送信器23と、を備える。複数の信号生成部21は、各々、第1のデータ信号をバッファし、第1の制御信号に基づいて、タイムスロットを割り当て、ビットレートを決定し、電気信号のパケット信号を生成する。時分割多重部22は、同じ光送信装置20の複数の信号生成部21から取得した複数の電気信号のパケット信号を多重化する。光送信器23は、複数の光送信装置20ごとに異なる波長を使用して、同じ光送信装置20の時分割多重部22で多重化された電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変換する。また、光受信装置80-1~80-MNは、第2の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、第2のデータ信号として出力する。
光通信システム200のハードウェア構成について説明する。光通信システム200において、時分割多重部22-1~22-Mは、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、光通信システム200は、TDM方式およびWDM方式、すなわちTWDM方式を用いて各光送信装置20の信号生成部21の送信タイミングを制御することによって、光領域において光スイッチを使用せず、光カプラ30,50,70のパッシブ部品のみでマトリクススイッチ接続が構成できるので、信頼性を向上させることが可能である。また、光通信システム200は、光スイッチを使用しないため、低消費電力化、省スペース化、軽量化、および低コスト化を実現することができる。
一方で、実施の形態4の光通信システム200は、波長可変フィルタ60の波長切り替えに数10us程度必要なため、光スイッチと同程度のスイッチング速度が必要となる。しかしながら、実施の形態4の光通信システム200は、データの圧縮率は波長数分の1でよいため、システム処理の負荷を低減可能である。
また、実施の形態4の光通信システム200は、実施の形態3の光通信システム200と比較すると、全体の入力ポート数が固定の場合、光送信器23の数を減らすことができることから、低消費電力化、省スペース化、軽量化、および低コスト化を実現することができる。
実施の形態5.
実施の形態3では、光通信システム200は、波長可変フィルタ60-1~60-Mを用いて、透過する光信号の送信信号の出力波長λを制御していた。実施の形態5では、光送信装置20が、送信する光信号の送信信号の出力波長λを制御する。実施の形態3と異なる部分について説明する。
実施の形態3では、光通信システム200は、波長可変フィルタ60-1~60-Mを用いて、透過する光信号の送信信号の出力波長λを制御していた。実施の形態5では、光送信装置20が、送信する光信号の送信信号の出力波長λを制御する。実施の形態3と異なる部分について説明する。
図12は、実施の形態5に係る光通信システム200の構成例を示す図である。図12に示す光通信システム200は、図示しないMN個の入力ポートおよびMN個の出力ポートを備え、入力MNポートおよび出力MNポートの間を、TDM方式およびWDM方式によってスイッチングを行うシステムである。光通信システム200は、信号生成部21-1~21-MNと、光送信器23-1~23-MNと、光カプラ30と、伝送路40と、光カプラ50と、波長固定フィルタ61-1~61-Mと、光カプラ70-1~70-Mと、光受信器81-1~81-MNと、信号選択部82-1~82-MNと、制御部100と、を備える。
光通信システム200では、信号生成部21-1および光送信器23-1によって光送信装置20-1が構成され、信号生成部21-2および光送信器23-2によって光送信装置20-2が構成され、…、信号生成部21-MNおよび光送信器23-MNによって光送信装置20-MNが構成される。また、光受信器81-1および信号選択部82-1によって光受信装置80-1が構成され、光受信器81-2および信号選択部82-2によって光受信装置80-2が構成され、…、光受信器81-MNおよび信号選択部82-MNによって光受信装置80-MNが構成される。光カプラ30、光カプラ50、および光カプラ70-1~70-Mは、例えば、パワースプリッタである。なお、光カプラ30および光カプラ50は、伝送路40とともに一体化し、MNxMの構成となっていてもよい。
以降の説明において、光送信装置20-1~20-MNを区別しない場合は光送信装置20と称し、信号生成部21-1~21-MNを区別しない場合は信号生成部21と称し、光送信器23-1~23-MNを区別しない場合は光送信器23と称することがある。また、波長固定フィルタ61-1~61-Mを区別しない場合は波長固定フィルタ61と称し、光カプラ70-1~70-Mを区別しない場合は光カプラ70と称することがある。また、光受信装置80-1~80-MNを区別しない場合は光受信装置80と称し、光受信器81-1~81-MNを区別しない場合は光受信器81と称し、信号選択部82-1~82-MNを区別しない場合は信号選択部82と称することがある。また、光カプラ30を第1の光カプラと称し、光カプラ50を第2の光カプラと称し、光カプラ70を第3の光カプラと称することがある。
光通信システム200は、図12に示すように、信号生成部21をMN個備えている。これは、光送信器23の出力波長λ1~λMに対して、1波長当たりN個のパケット信号を送信するためである。図12では、信号生成部21-1~21-Nで生成された電気信号のパケット信号は出力波長λ1の光送信器23-1~23-Nに入力され、信号生成部21-N+1~21-2Nで生成された電気信号のパケット信号は出力波長λ2の光送信器23-N+1~23-2Nに入力され、…、信号生成部21-((M-1)N+1)~21-MNで生成されたデータは出力波長λMの光送信器23-((M-1)N+1)~23-MNに入力されることを示している。
信号生成部21-1~21-MNは、前述の入力ポートから、転送要求のある電気信号である第1のデータ信号を取得する。また、信号生成部21-1~21-MNは、制御部100から、第1の制御情報を取得する。信号生成部21-1~21-MNは、第1のデータ信号を一度バッファし、第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、通信リソース割当を割り当て、ビットレートを決定し、電気信号のパケット信号を生成して送信する。実施の形態5では、通信リソースとして、タイムスロットおよび波長を想定している。ここで、制御部100は、ある光送信装置20の信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されている間、同じ出力波長λを使用する他の光送信装置20の信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されないように、各信号生成部21の送信タイミング信号を制御する。また、制御部100は、各信号生成部21から送信される電気信号のパケット信号のビットレートを、基準クロックによって決定する。
例えば、信号生成部21-1~21-MNの全てにおいて同サイズの電気信号のパケット信号の送信要求があった場合、信号生成部21-1,21-N+1,21-((M-1)N+1)は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信しない。また、信号生成部21-2,21-N+2,…,21-((M-1)N+2)は、制御部100の制御によって次のタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信しない。以降も同様であり、信号生成部21-N,21-2N,…,21-MNは、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信しない。なお、制御部100は、MN個の信号生成部21から同時に信号送信要求が無い場合、ある時間区間における合計タイムスロット数を送信要求数に応じて減らすように制御してもよい。また、制御部100は、信号生成部21-1~21-MNが電気信号のパケット信号を送信する各タイムスロット幅について、同一であってもよいし、同一でなくてもよい。
制御部100は、第1の制御信号として、基準クロック、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、信号生成部21-1~21-MN、および光送信器23-1~23-MNに分配する。また、制御部100は、第2の制御信号として、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、信号選択部82-1~82-MNに分配する。なお、制御部100は、信号選択部82-1~82-MNにも第1の制御信号を分配して各構成に分配する制御信号を1種類に統一してもよいし、分配する構成ごとに制御信号に含める情報を変えてもよい。
信号生成部21-1~21-MNは、制御部100によって決定された送信タイミングで、第1のデータ信号を電気信号のパケット信号として、対応する光送信器23-1~23-MNに送信する。
光送信器23-1~23-MNは、対応する信号生成部21-1~21-MNから取得した電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変換する。本実施の形態において、光送信器23-1~23-MNは、制御部100から取得した第1の制御情報に含まれるルーティング情報に基づいて、指定された出力波長λ、具体的には出力波長λ1~λMのいずれかの出力波長λに設定して光信号を生成することができる。光送信器23-1~23-MNは、変換した光信号のパケット信号を光カプラ30に送信する。具体的には、光送信器23-1~23-Nは電気信号のパケット信号を出力波長λ1の光信号のパケット信号に変換し、光送信器23-N+1~23-2Nは電気信号のパケット信号を出力波長λ2の光信号のパケット信号に変換し、…、光送信器23-((M-1)N+1)~23-MNは電気信号のパケット信号を出力波長λMの光信号のパケット信号に変換する。なお、図12の例では、光送信装置20において、信号生成部21および光送信器23を別ブロックとして記載したが、光送信器23内に信号生成部21の機能を取り入れてもよい。
光カプラ30は、光送信器23-1~23-MNから取得した複数の光信号のパケット信号を合波する。光カプラ30は、複数の光信号のパケット信号を合波した光信号の送信信号を、光ファイバである伝送路40を介して光カプラ50に出力する。
光カプラ50は、伝送路40を介して取得した光信号の送信信号を複数の光信号の送信信号に分岐する。光カプラ50は、分岐した各光信号の送信信号を波長固定フィルタ61-1~61-Mに出力する。
波長固定フィルタ61-1~61-Mは、設定された特定の波長、すなわち透過波長の光信号のみを透過させることが可能である。波長固定フィルタ61-1~61-Mは、設定された透過波長に基づいて、分波した光信号の送信信号を、対応する光カプラ70-1~70-Mに出力する。具体的には、波長固定フィルタ61-1は出力波長λ1の光信号の送信信号を光カプラ70-1に出力し、波長固定フィルタ61-2は出力波長λ2の光信号の送信信号を光カプラ70-2に出力し、…、波長固定フィルタ61-Mは出力波長λMの光信号の送信信号を光カプラ70-Mに出力する。
以降の光カプラ70-1~70-M、光受信器81-1~81-MN、および信号選択部82-1~82-MNの動作は、実施の形態3のときの動作と同様である。これにより、光通信システム200は、入力MNポートと出力MNポートとの間を、TDM方式およびWDM方式によってスイッチングすることができる。
なお、光通信システム200は、信号選択部82-1~82-MNで選択された第2のデータ信号をさらに後段の構成に転送する場合、間欠的なパケット信号として転送してもよいし、ビットレートを落として連続的な信号に変換して転送してもよい。
図13は、実施の形態5に係る光通信システム200内で伝送される信号の一例を示す図である。図13は、実施の形態5に係る光通信システム200の動作の流れも示すものでもある。図13では、一例としてM=2、N=2の場合において、信号生成部21-1~21-4への入力信号である第1のデータ信号、光送信器23-1~23-4への入力信号である電気信号のパケット、伝送路40の通過信号である光信号の送信信号、光受信器81-1~81-4への入力信号である光信号の送信信号、および信号選択部82-1~82-4からの出力信号である第2のデータ信号を示している。図13に示すように、信号生成部21-1にはデータ#1の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-2にはデータ#2の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-3にはデータ#3の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-4にはデータ#4の第1のデータ信号が入力される。
信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる基準クロックに基づいて、各信号生成部21から出力する電気信号のパケット信号のビットレートを同一にする。また、信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変化する際に同じ波長を使用する光送信装置20の信号生成部21が同じタイムスロットで電気信号のパケット信号を送信しないように、電気信号のパケット信号の送信タイミングを決定する。
具体的には、図13のように信号生成部21-1~21-4の全てにおいて同サイズのパケット信号の送信要求があった場合、1番目のタイムスロット1の間では、信号生成部21-1,21-3が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-2,21-4は電気信号のパケット信号を送信しない。2番目のタイムスロット2の間では、信号生成部21-2,21-4が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-1,21-3は電気信号のパケット信号を送信しない。このように、信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、電気信号のパケット信号の送信タイミングを調整する。
光送信器23-1~23-4は、制御部100から取得した第1の制御情報に含まれるルーティング情報に基づいて、信号生成部21-1~21-4で送信タイミングが決定されて送信された電気信号のパケット信号を、指定された出力波長λの光信号の電気信号に変換する。光カプラ30は、光送信器23-1~23-4から送信された光信号のパケット信号を合波し、光信号の送信信号として伝送路40を介して光カプラ50に出力する。光カプラ50は、伝送路40を介して取得した光信号の送信信号を分岐し、波長固定フィルタ61-1,61-2に出力する。波長固定フィルタ61-1は、出力波長λ1の光信号の送信信号を透過させ、出力波長λ1の光信号の送信信号を光カプラ70-1に出力する。波長固定フィルタ61-2は、出力波長λ2の光信号の送信信号を透過させ、出力波長λ2の光信号の送信信号を光カプラ70-2に出力する。
以降の光カプラ70-1,70-2、光受信器81-1~81-4、および信号選択部82-1~82-4の動作は、実施の形態3のときの動作と同様である。
このように、本実施の形態において、光送信装置20-1~20-MNは、第1の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、第1のデータ信号を光信号のパケット信号に変換する際に使用される波長可変光源の波長を設定し、同じ波長を使用する他の光送信装置20から送信される光信号のパケット信号に衝突しないようにタイムスロットを割り当て、光信号のパケット信号を送信する。また、光受信装置80-1~80-MNは、第2の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、第2のデータ信号として出力する。
光通信システム200のハードウェア構成について説明する。光通信システム200において、波長固定フィルタ61-1~61-Mは、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、光通信システム200は、TDM方式およびWDM方式、すなわちTWDM方式を用いて各光送信装置20の信号生成部21の送信タイミングを制御することによって、光領域において光スイッチを使用せず、光カプラ30,50,70のパッシブ部品のみでマトリクススイッチ接続が構成できるので、信頼性を向上させることが可能である。また、光通信システム200は、光スイッチを使用しないため、低消費電力化、省スペース化、軽量化、および低コスト化を実現することができる。
一方で、実施の形態5の光通信システム200は、光送信装置20の光送信器23が備える可変波長光源の波長切り替えに数10us程度必要なため、光スイッチと同程度のスイッチング速度が必要となる。しかしながら、実施の形態5の光通信システム200は、データの圧縮率が波長数分の1で済むため、システム処理の負荷を低減可能である。
実施の形態6.
実施の形態6では、光通信システム200が、実施の形態5のときの構成と異なる構成によって、MN個の入力ポートから取得したMN個の第1のデータ信号を、TDM方式およびWDM方式を用いてスイッチングを行い、MN個の出力ポートからMN個の第2のデータ信号を出力する。実施の形態4,5と異なる部分について説明する。
実施の形態6では、光通信システム200が、実施の形態5のときの構成と異なる構成によって、MN個の入力ポートから取得したMN個の第1のデータ信号を、TDM方式およびWDM方式を用いてスイッチングを行い、MN個の出力ポートからMN個の第2のデータ信号を出力する。実施の形態4,5と異なる部分について説明する。
図14は、実施の形態6に係る光通信システム200の構成例を示す図である。図14に示す光通信システム200は、図示しないMN個の入力ポートおよびMN個の出力ポートを備え、入力MNポートおよび出力MNポートの間を、TDM方式およびWDM方式によってスイッチングを行うシステムである。光通信システム200は、信号生成部21-1~21-MNと、時分割多重部22-1~22-Mと、光送信器23-1~23-Mと、光カプラ30と、伝送路40と、光カプラ50と、波長固定フィルタ61-1~61-Mと、光カプラ70-1~70-Mと、光受信器81-1~81-MNと、信号選択部82-1~82-MNと、制御部100と、を備える。
光通信システム200では、信号生成部21-1~21-N、時分割多重部22-1、および光送信器23-1によって光送信装置20-1が構成され、信号生成部21-N+1~21-2N、時分割多重部22-2、および光送信器23-2によって光送信装置20-2が構成され、…、信号生成部21-((M-1)N+1)~21-MN、時分割多重部22-M、および光送信器23-Mによって光送信装置20-Mが構成される。また、光受信器81-1および信号選択部82-1によって光受信装置80-1が構成され、光受信器81-2および信号選択部82-2によって光受信装置80-2が構成され、…、光受信器81-MNおよび信号選択部82-MNによって光受信装置80-MNが構成される。光カプラ30、光カプラ50、および光カプラ70-1~70-Mは、例えば、パワースプリッタである。なお、光カプラ30および光カプラ50は、伝送路40とともに一体化し、MxMの構成となっていてもよい。
以降の説明において、光送信装置20-1~20-Mを区別しない場合は光送信装置20と称し、信号生成部21-1~21-MNを区別しない場合は信号生成部21と称し、時分割多重部22-1~22-Mを区別しない場合は時分割多重部22と称し、光送信器23-1~23-Mを区別しない場合は光送信器23と称することがある。また、波長固定フィルタ61-1~61-Mを区別しない場合は波長固定フィルタ61と称し、光カプラ70-1~70-Mを区別しない場合は光カプラ70と称することがある。また、光受信装置80-1~80-MNを区別しない場合は光受信装置80と称し、光受信器81-1~81-MNを区別しない場合は光受信器81と称し、信号選択部82-1~82-MNを区別しない場合は信号選択部82と称することがある。また、光カプラ30を第1の光カプラと称し、光カプラ50を第2の光カプラと称し、光カプラ70を第3の光カプラと称することがある。
光通信システム200は、図14に示すように、信号生成部21をMN個備えている。これは、光送信器23の出力波長λ1~λMに対して、1波長当たりN個のパケット信号を送信するためである。図14では、光送信装置20-1において、信号生成部21-1~21-Nで生成された電気信号のパケット信号は時分割多重部22-1で合成されて出力波長λ1の光送信器23-1に入力される。また、光送信装置20-2において、信号生成部21-N+1~21-2Nで生成された電気信号のパケット信号は時分割多重部22-2で合成されて出力波長λ2の光送信器23-2に入力される。以降も同様に、光送信装置20-Mにおいて、信号生成部21-((M-1)N+1)~21-MNで生成された電気信号のパケット信号は時分割多重部22-Mで合成されて出力波長λMの光送信器23-Mに入力される。
信号生成部21-1~21-MNは、前述の入力ポートから、転送要求のある電気信号である第1のデータ信号を取得する。また、信号生成部21-1~21-MNは、制御部100から、第1の制御情報を取得する。信号生成部21-1~21-MNは、第1のデータ信号を一度バッファし、第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、通信リソース割当を割り当て、ビットレートを決定し、電気信号のパケット信号を生成して送信する。実施の形態6では、通信リソースとして、タイムスロットおよび波長を想定している。ここで、制御部100は、ある信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されている間、同じ光送信装置20の他の信号生成部21から電気信号のパケット信号が送信されないように、各信号生成部21の送信タイミング信号を制御する。また、制御部100は、各信号生成部21から送信される電気信号のパケット信号のビットレートを、基準クロックによって決定する。
例えば、信号生成部21-1~21-MNの全てにおいて同サイズの電気信号のパケット信号の送信要求があった場合、信号生成部21-1,21-N+1,21-((M-1)N+1)は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロット1の間に電気信号のパケット信号を送信しない。また、信号生成部21-2,21-N+2,…,21-((M-1)N+2)は、制御部100の制御によって次のタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロット2の間に電気信号のパケット信号を送信しない。以降も同様であり、信号生成部21-N,21-2N,…,21-MNは、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21は、制御部100の制御によってタイムスロットNの間に電気信号のパケット信号を送信しない。なお、制御部100は、MN個の信号生成部21から同時に信号送信要求が無い場合、ある時間区間における合計タイムスロット数を送信要求数に応じて減らすように制御してもよい。また、制御部100は、信号生成部21-1~21-MNが電気信号のパケット信号を送信する各タイムスロット幅について、同一であってもよいし、同一でなくてもよい。
制御部100は、第1の制御信号として、基準クロック、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、信号生成部21-1~21-MN、時分割多重部22-1~22-M、および光送信器23-1~23-Mに分配する。また、制御部100は、第2の制御信号として、通信リソース割当である送信タイミング信号、およびルーティング情報を、波長固定フィルタ61-1~61-M、および信号選択部82-1~82-MNに分配する。なお、制御部100は、波長固定フィルタ61-1~61-M、および信号選択部82-1~82-MNにも第1の制御信号を分配して各構成に分配する制御信号を1種類に統一してもよいし、分配する構成ごとに制御信号に含める情報を変えてもよい。
信号生成部21-1~21-MNは、制御部100によって決定された送信タイミングで、第1のデータ信号を電気信号のパケット信号として、対応する時分割多重部22-1~22-Mに送信する。
時分割多重部22-1~22-Mは、各々、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、同じ光送信装置20のN個の信号生成部21から取得したN個の電気信号のパケット信号を多重化し、同じ光送信装置20の光送信器23に出力する。
光送信器23-1~23-Mは、対応する信号生成部21-1~21-MNから取得した電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変換する。本実施の形態において、光送信器23-1~23-Mは、制御部100から取得した第1の制御情報に含まれるルーティング情報に基づいて、指定された出力波長λ、具体的には出力波長λ1~λMのいずれかの出力波長λに設定して光信号を生成することができる。光送信器23-1~23-Mは、変換した光信号のパケット信号を光カプラ30に送信する。具体的には、光送信器23-1は電気信号のパケット信号を出力波長λ1の光信号のパケット信号に変換し、光送信器23-2は電気信号のパケット信号を出力波長λ2の光信号のパケット信号に変換し、…、光送信器23-Mは電気信号のパケット信号を出力波長λMの光信号のパケット信号に変換する。なお、図14の例では、光送信装置20において、信号生成部21、時分割多重部22、および光送信器23を別ブロックとして記載したが、光送信器23内に信号生成部21および時分割多重部22の機能を取り入れてもよい。
以降の光カプラ30、光カプラ50、波長固定フィルタ61-1~61-M、光カプラ70-1~70-M、光受信器81-1~81-MN、および信号選択部82-1~82-MNの動作は、実施の形態5のときの動作と同様である。
図15は、実施の形態6に係る光通信システム200内で伝送される信号の一例を示す図である。図15は、実施の形態6に係る光通信システム200の動作の流れも示すものでもある。図15では、一例としてM=2、N=2の場合において、信号生成部21-1~21-4への入力信号である第1のデータ信号、光送信器23-1,23-2への入力信号である電気信号のパケット、伝送路40の通過信号である光信号の送信信号、光受信器81-1~81-4への入力信号である光信号の送信信号、および信号選択部82-1~82-4からの出力信号である第2のデータ信号を示している。図15に示すように、信号生成部21-1にはデータ#1の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-2にはデータ#2の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-3にはデータ#3の第1のデータ信号が入力され、信号生成部21-4にはデータ#4の第1のデータ信号が入力される。
信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる基準クロックに基づいて、各信号生成部21から出力する電気信号のパケット信号のビットレートを同一にする。また、信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、同じ光送信装置20の信号生成部21が同じタイムスロットで電気信号のパケット信号を送信しないように、電気信号のパケット信号の送信タイミングを決定する。
具体的には、図15のように信号生成部21-1~21-4の全てにおいて同サイズのパケット信号の送信要求があった場合、1番目のタイムスロット1の間では、信号生成部21-1,21-3が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-2,21-4は電気信号のパケット信号を送信しない。2番目のタイムスロット2の間では、信号生成部21-2,21-4が電気信号のパケット信号を送信し、他の信号生成部21-1,21-3は電気信号のパケット信号を送信しない。このように、信号生成部21-1~21-4は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれる送信タイミング信号に基づいて、電気信号のパケット信号の送信タイミングを調整する。
時分割多重部22-1は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、同じ光送信装置20-1の信号生成部21-1,21-2から取得した電気信号のパケット信号を多重し、同じ光送信装置20-1の光送信器23-1に出力する。時分割多重部22-2は、制御部100から取得した第1の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、同じ光送信装置20-2の信号生成部21-3,21-4から取得した電気信号のパケット信号を多重し、同じ光送信装置20-2の光送信器23-2に出力する。
以降の光送信器23-1,23-2、光カプラ30、光カプラ50、波長固定フィルタ61-1,61-2、光カプラ70-1,70-2、光受信器81-1~81-4、および信号選択部82-1~82-4の動作は、実施の形態5のときの動作と同様である。
このように、光送信装置20-1~20-Mは、複数の信号生成部21と、時分割多重部22と、光送信器23と、を備える。複数の信号生成部21は、各々、第1のデータ信号をバッファし、第1の制御信号に基づいて、タイムスロットを割り当て、ビットレートを決定し、電気信号のパケット信号を生成する。時分割多重部22は、複数の電気信号のパケット信号を多重化する。光送信器23は、第1の制御信号に含まれるルーティング情報に基づいて、電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変換する際に使用される波長可変光源の波長を設定し、複数の光送信装置20ごとに異なる波長を使用して、時分割多重部22で多重化された電気信号のパケット信号を光信号のパケット信号に変換する。また、複数の光受信装置80は、第2の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、第2のデータ信号として出力する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、光通信システム200は、TDM方式およびWDM方式、すなわちTWDM方式を用いて各光送信装置20の信号生成部21の送信タイミングを制御することによって、光領域において光スイッチを使用せず、光カプラ30,50,70のパッシブ部品のみでマトリクススイッチ接続が構成できるので、信頼性を向上させることが可能である。また、光通信システム200は、光スイッチを使用しないため、低消費電力化、省スペース化、軽量化、および低コスト化を実現することができる。
一方で、実施の形態6の光通信システム200は、光送信装置20の光送信器23が備える可変波長光源の波長切り替えに数10us程度必要なため、光スイッチと同程度のスイッチング速度が必要となる。しかしながら、実施の形態6の光通信システム200は、データの圧縮率が波長数分の1で済むため、システム処理の負荷を低減可能である。
また、実施の形態6の光通信システム200は、実施の形態5の光通信システム200と比較すると、全体の入力ポート数が固定の場合、光送信器23の数を減らすことができることから、低消費電力化、省スペース化、軽量化、および低コスト化を実現することができる。
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
10-1~10-N 信号分割部、20-1~20-NKまたは20-MN 光送信装置、21-1~21-NKまたは21-MN 信号生成部、22-1~22-M 時分割多重部、23-1~23-NKまたは23-MN 光送信器、30,30-1~30-K,50,50-1~50-K,70-1~70-M 光カプラ、40,40-1~40-K 伝送路、60-1~60-M 波長可変フィルタ、61-1~61-M 波長固定フィルタ、80-1~80-NKまたは80-MN 光受信装置、81-1~81-NKまたは81-MN 光受信器、82-1~82-NKまたは82-MN 信号選択部、90-1~90-N 信号合成部、100 制御部、200 光通信システム。
Claims (13)
- 各々が、電気信号である第1のデータ信号を光信号のパケット信号に変換して送信する複数の光送信装置と、
複数の前記光信号のパケット信号を合波し、光信号の送信信号を伝送路に出力する第1の光カプラと、
前記第1の光カプラで合波され、前記伝送路を介して取得した前記光信号の送信信号を、同一情報の複数の前記光信号の送信信号に分岐して出力する第2の光カプラと、
各々が、前記第2の光カプラで分岐された前記光信号の送信信号を受信し、電気信号である第2のデータ信号に変換して出力する複数の光受信装置と、
前記複数の光送信装置および前記複数の光受信装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記光送信装置は、前記制御部から取得した第1の制御信号に基づいて、他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突しないように通信リソースを割り当て、前記光信号のパケット信号を送信し、
前記光受信装置は、前記光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換し、前記制御部から取得した第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、前記第2のデータ信号として出力する、
ことを特徴とする光通信システム。 - 前記制御部は、前記光信号のパケット信号の送受信伝送レートを規定する基準クロックを生成し、通信要求に基づいて前記伝送路での通信リソース割当を決定し、どの光送信装置で取得された前記第1のデータ信号をどの光受信装置から前記第2のデータ信号として出力するのかを示すルーティング情報を生成し、前記第1の制御信号として、前記基準クロック、前記通信リソース割当、および前記ルーティング情報を前記光送信装置に分配し、前記第2の制御信号として、前記通信リソース割当、および前記ルーティング情報を前記光受信装置に分配する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。 - 前記光送信装置は、
前記第1のデータ信号をバッファし、前記第1の制御信号に基づいて、通信リソース割当を割り当て、ビットレートを決定し、電気信号のパケット信号を生成する信号生成部と、
前記電気信号のパケット信号を前記光信号のパケット信号に変換する光送信器と、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の光通信システム。 - 前記光受信装置は、
前記光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換する光受信器と、
前記第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から、指定されたタイムスロットの信号を選択し、前記第2のデータ信号として出力する信号選択部と、
を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の光通信システム。 - 前記通信リソースとしてタイムスロットを有し、
前記複数の光送信装置は、前記第1の制御信号に基づいて、他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突しないようにタイムスロットを割り当て、前記光信号のパケット信号を送信し、
前記複数の光受信装置は、前記第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、前記第2のデータ信号として出力する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の光通信システム。 - 前記通信リソースとしてタイムスロットを有し、
さらに、
複数の前記第1の光カプラと、
複数の前記第2の光カプラと、
各々が、前記第1の制御信号に基づいて、前記第1のデータ信号を分割し、異なる前記第1の光カプラに接続される2以上の前記光送信装置に出力する複数の信号分割部と、
各々が、前記第2の制御信号に基づいて、異なる前記第2の光カプラに接続される2以上の前記光受信装置から出力される前記第2のデータ信号を合成する複数の信号合成部と、
を備え、
前記複数の光送信装置は、前記信号分割部から前記第1のデータ信号を取得し、前記第1の制御信号に基づいて、同じ前記第1の光カプラに接続される他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突しないようにタイムスロットを割り当て、前記光信号のパケット信号を送信し、
前記複数の光受信装置は、前記第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、前記第2のデータ信号として前記信号合成部に出力する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の光通信システム。 - 前記通信リソースとしてタイムスロットおよび波長を有し、
さらに、
各々が、前記第2の制御信号に基づいて、前記光信号の送信信号の透過波長を設定する複数の波長可変フィルタと、
各々が、前記波長可変フィルタから取得した前記光信号の送信信号を、同一情報の複数の前記光信号の送信信号に分岐して出力する第3の光カプラと、
を備え、
前記複数の光送信装置は、前記第1の制御信号に基づいて、同じ波長を使用する他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突しないようにタイムスロットを割り当て、前記光信号のパケット信号を送信し、
前記複数の光受信装置は、前記第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、前記第2のデータ信号として出力する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の光通信システム。 - 前記通信リソースとしてタイムスロットおよび波長を有し、
さらに、
各々が、前記第2の制御信号に基づいて、前記光信号の送信信号の透過波長を設定する複数の波長可変フィルタと、
各々が、前記波長可変フィルタから出力された前記光信号の送信信号を、同一情報の複数の前記光信号の送信信号に分岐して出力する第3の光カプラと、
を備え、
前記複数の光送信装置は、
各々が、前記第1のデータ信号をバッファし、前記第1の制御信号に基づいて、タイムスロットを割り当て、ビットレートを決定し、前記電気信号のパケット信号を生成する複数の信号生成部と、
複数の前記電気信号のパケット信号を多重化する時分割多重部と、
前記複数の光送信装置ごとに異なる波長を使用して、前記時分割多重部で多重化された前記電気信号のパケット信号を前記光信号のパケット信号に変換する光送信器と、
を備え、
前記複数の光受信装置は、前記第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、前記第2のデータ信号として出力する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の光通信システム。 - 前記通信リソースとしてタイムスロットおよび波長を有し、
さらに、
各々が、設定された透過波長の前記光信号の送信信号を透過させる複数の波長固定フィルタと、
各々が、前記波長固定フィルタから出力された前記光信号の送信信号を、同一情報の複数の前記光信号の送信信号に分岐して出力する第3の光カプラと、
を備え、
前記複数の光送信装置は、前記第1の制御信号に基づいて、前記第1のデータ信号を前記光信号のパケット信号に変換する際に使用される波長可変光源の波長を設定し、同じ波長を使用する他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突しないようにタイムスロットを割り当て、前記光信号のパケット信号を送信し、
前記複数の光受信装置は、前記第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、前記第2のデータ信号として出力する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の光通信システム。 - 前記通信リソースとしてタイムスロットおよび波長を有し、
さらに、
各々が、設定された透過波長の前記光信号の送信信号を透過させる複数の波長固定フィルタと、
各々が、前記波長固定フィルタから出力された前記光信号の送信信号を、同一情報の複数の前記光信号の送信信号に分岐して出力する第3の光カプラと、
を備え、
前記複数の光送信装置は、
各々が、前記第1のデータ信号をバッファし、前記第1の制御信号に基づいて、タイムスロットを割り当て、ビットレートを決定し、前記電気信号のパケット信号を生成する複数の信号生成部と、
複数の前記電気信号のパケット信号を多重化する時分割多重部と、
前記第1の制御信号に基づいて、前記電気信号のパケット信号を前記光信号のパケット信号に変換する際に使用される波長可変光源の波長を設定し、前記複数の光送信装置ごとに異なる波長を使用して、前記時分割多重部で多重化された前記電気信号のパケット信号を前記光信号のパケット信号に変換する光送信器と、
を備え、
前記複数の光受信装置は、前記第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定されたタイムスロットの信号を選択し、前記第2のデータ信号として出力する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の光通信システム。 - 光通信システムを制御する制御回路であって、
前記光通信システムは、
各々が、電気信号である第1のデータ信号を光信号のパケット信号に変換して送信する複数の光送信装置と、
複数の前記光信号のパケット信号を合波し、光信号の送信信号を伝送路に出力する第1の光カプラと、
前記第1の光カプラで合波され、前記伝送路を介して取得した前記光信号の送信信号を、同一情報の複数の前記光信号の送信信号に分岐して出力する第2の光カプラと、
各々が、前記第2の光カプラで分岐された前記光信号の送信信号を受信し、電気信号である第2のデータ信号に変換して出力する複数の光受信装置と、
前記複数の光送信装置および前記複数の光受信装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記光送信装置に、前記制御部から取得した第1の制御信号に基づいて、他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突しないように通信リソースを割り当て、前記光信号のパケット信号を送信、
前記光受信装置に、前記光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換し、前記制御部から取得した第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、前記第2のデータ信号として出力、
を実施させることを特徴とする制御回路。 - 光通信システムを制御するプログラムを記憶した記憶媒体であって、
前記光通信システムは、
各々が、電気信号である第1のデータ信号を光信号のパケット信号に変換して送信する複数の光送信装置と、
複数の前記光信号のパケット信号を合波し、光信号の送信信号を伝送路に出力する第1の光カプラと、
前記第1の光カプラで合波され、前記伝送路を介して取得した前記光信号の送信信号を、同一情報の複数の前記光信号の送信信号に分岐して出力する第2の光カプラと、
各々が、前記第2の光カプラで分岐された前記光信号の送信信号を受信し、電気信号である第2のデータ信号に変換して出力する複数の光受信装置と、
前記複数の光送信装置および前記複数の光受信装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記プログラムは、
前記光送信装置に、前記制御部から取得した第1の制御信号に基づいて、他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突しないように通信リソースを割り当て、前記光信号のパケット信号を送信、
前記光受信装置に、前記光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換し、前記制御部から取得した第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、前記第2のデータ信号として出力、
を実施させることを特徴とする記憶媒体。 - 複数の光送信装置が、各々、制御部の制御に基づいて、電気信号である第1のデータ信号を光信号のパケット信号に変換して送信する第1のステップと、
第1の光カプラが、複数の前記光信号のパケット信号を合波し、光信号の送信信号を伝送路に出力する第2のステップと、
第2の光カプラが、前記第1の光カプラで合波され、前記伝送路を介して取得した前記光信号の送信信号を、同一情報の複数の前記光信号の送信信号に分岐して出力する第3のステップと、
複数の光受信装置が、各々、前記制御部の制御に基づいて、前記第2の光カプラで分岐された前記光信号の送信信号を受信し、電気信号である第2のデータ信号に変換して出力する第4のステップと、
を含み、
前記第1のステップにおいて、前記光送信装置は、前記制御部から取得した第1の制御信号に基づいて、他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突しないように通信リソースを割り当て、前記光信号のパケット信号を送信し、
前記第4のステップにおいて、前記光受信装置は、前記光信号の送信信号を電気信号の送信信号に変換し、前記制御部から取得した第2の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、前記第2のデータ信号として出力する、
ことを特徴とする光通信方法。
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Citations (3)
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WO2001037605A1 (en) * | 1999-11-19 | 2001-05-25 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical communications system |
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2023
- 2023-01-10 US US18/152,333 patent/US20230170995A1/en active Pending
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FILER, M. ET AL.: "Elastic optical networking in the microsoft cloud", IEEE /OSA JOURNAL OF OPTICAL COMMUNICATIONS AND NETWORKING, vol. 8, no. 7, 26 July 2016 (2016-07-26), pages A 45 - A54, XP011617842, DOI: 10.1364/JOCN.8.000A45 * |
Also Published As
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