JP4903571B2 - 光通信網用のノード - Google Patents

Description

本発明は、光通信網のノードに関する。本発明において、いくつかのノードは、光信号が波長分割多重方式で送信される伝送路により接続される。

そのような波長分割多重方式では、波長の異なる搬送波信号上に複数の情報信号が変調されている。複数の情報信号は異なる信号源（ソース）から発生されたものであってもよいし、また異なる受信装置（シンク）へ送信されるものであってもよい。そのため、複数の情報信号はノードにおいて互いに独立して切り換えられる必要がある。

そのような光通信網のノードは、一般にスイッチ（交換機）を含む。交換機は、１つ以上の光スイッチ構造から構成されてもよく、入力チャネル及び出力チャネルに対してそれぞれ複数のポートを有する。各チャネルにおいては、１つの光情報信号が送信される。光交換機と各伝送路との間に光インタフェースが存在する。光インタフェースは、各々が交換機の入力ポートに供給される複数の入力チャネルに伝送路から到着する多重信号を分離するデマルチプレクサと、各々が交換機の出力ポートから出力される複数の出力チャネルを出力多重信号へと組み立てるマルチプレクサとを含む。送信対象の情報信号をネットワークに挿入しかつネットワークの情報信号を分岐するために、トランスポンダが提供される。トランスポンダは、ソースにより供給された情報信号を光ネットワークで送信するのに適切な形式へと処理する。あるいは逆に、ネットワークで送信された情報信号をトランスポンダに接続されたシンクにより処理されるのに適切な形式へと処理する。

そのようなネットワークにおいて可能な限り高い信頼性を達成するために、ネットワークにおける全ての構成要素が冗長化されるべきである。すなわち、いわゆる動作パスにおいて、ネットワークの開始ノードと目標ノードとの間を伝送される情報信号に対して、少なくとも１つの保護パスが存在する必要がある。メインパスが障害を起こした場合に保護パスで送信されるコピーが目標ノードにおいて入手可能でありかつ使用されるように、情報信号のコピーが保護パスで送信される。すなわち、必要な場合にそのようなコピーを送信する保護パスが利用可能な状態で維持される。また、動作パスの障害が検出された場合は、最小限の時間損失でもって、伝送が保護パスへと引き継がれることになろう。

動作パス及び保護パスは異なる伝送路をたどる必要があり、また、可能であれば、それら伝送路はそれぞれ異なる中間ノードをたどる必要がある。その結果、一つの伝送路の遮断又は一つの中間ノードの障害によっては、動作パス及び保護パスが同時に障害を起こすことがなくなる。

開始ノード及び目標ノードは、双方のパスに対して必ず同一である。そのため、そのようなノードの部分的な障害が同時に双方のパスに影響を与えることを回避するために、ノードにおいて特別な対策が取られる必要がある。

この問題に対する周知の解決策について、図１に基づいて簡単に概要を説明する。図１は、従来のノードの構成を概略的に示す。

ノードは複数のインタフェースユニット１を含む。そのうち２つのインタフェースユニット１が図に示される。インタフェースユニット１は、インタフェースユニット１に接続される双方向光伝送路３にノードの中央交換機２を接続する。各インタフェースユニット１はデマルチプレクサ４を含む。デマルチプレクサ４は、伝送路に接続される入力と、伝送路３で送信される多重送信の波長の数に応じた数の出力とを有する。デマルチプレクサ４は多重信号を種々の変調搬送波に分離し、それらを出力ポートの１つに出力する。また、各搬送波は１つの情報信号に対応する。各出力ポートは交換機２の入力ポートに接続され、交換機２は該情報信号を少なくとも１つの出力ポートへと切り換える。出力ポートは、それぞれ、マルチプレクサ５の入力ポート又はトランスポンダ６に接続される。マルチプレクサ５は、入力ポートに存在する情報信号を出力多重信号へと組み立てる。各トランスポンダ６は、接続されるソースやシンクがネットワークにデータを入力したり、ネットワークからデータを受信したりすることを可能にするための光電変換器や電気 光変換器を含む。ソース及びシンクは、以下において端末と呼ばれる。トランスポンダ６の障害から端末を保護するために、動作信号を搬送する動作トランスポンダ、及び保護信号を搬送するか又は必要な場合に搬送するように適応される保護トランスポンダがトランスポンダ６に割り当てられる必要がある。交換機２の障害に対する保護は、直接的には不可能である。障害が起こった場合、光情報信号は伝送路３とトランスポンダ６との間でそれ以上伝送されない。

交換機２の障害から保護するためには、交換機２が冗長化されるだろう。しかし、この解決策は非常に費用がかかる。

冗長化を少ない費用で提供できる可能性があるとすれば、交換機２を単一のスイッチ構造として構成するのではなく、複数のスイッチ構造から構成することであろう。単一のスイッチ構造において、入力ポートは全てのデマルチプレクサ４及びトランスポンダ６に接続され、出力ポートは全てのマルチプレクサ５及びトランスポンダ６に接続される。複数のスイッチ構造においては、各スイッチ構造が割り当てられた特定の搬送波長のみを各デマルチプレクサから受信し、それをマルチプレクサへと切り換える。同一端末の動作トランスポンダ及び保護トランスポンダがそれら波長選択スイッチ構造のうち異なる構造に接続される場合、それらスイッチ構造のうち、単一の構造の障害が動作信号及び保護信号に同時に影響を与えることはない。しかし、この解決策は、動作信号及び保護信号が異なる伝送路によりノードに到達するだけでなく異なる搬送波長でノードに到達することが保証される場合にのみ機能する。

個々のスイッチ構造が１つの搬送波長だけでなくいくつかの搬送波長を切り換える場合、制約はさらに厳しくなる。これは、保護信号が動作信号とは別のスイッチ構造により搬送されることを確実にするために、動作信号を搬送するスイッチ構造により切り換えられるいくつかの搬送波のうち、保護信号は、いずれの搬送波も有してはならないからである。

本発明の目的は、動作信号及び関連する保護信号双方が通過するような構成要素であって、障害が起きた場合に双方の信号を遮断してしまうような構成要素を排除することで、簡単で安価に製造できる光通信網用のノードを提供することである。

第２のノードからノードに到着する情報信号を当該ノードに接続された受信機へと再送信することに関して、本目的は、請求項１の特徴を有するノードにより達成される。また、ノードに接続される信号源から到着する情報信号を第２のノードへと再送信することに関して、本目的は、請求項４の特徴を有するノードにより達成される。インタフェースユニットとスイッチユニットとの間に配置される入力分岐手段は、インタフェースユニットに到着する情報信号、特に動作信号及びそれに関連する保護信号を、スイッチユニットを回避して光受信機に供給することを可能にする。また、動作信号及びそれに関連する保護信号は異なるインタフェースユニットに必ず到着する。スイッチユニットの障害は、インタフェースユニットの相互通信に対してノードを通過する情報信号のみを遮断する。上述したように、動作信号及び保護信号が同一のノードを通過することはないため、そのような障害が関連する保護信号及び動作信号に影響を与えることはない。ノードの場所で分岐される情報信号はスイッチユニットを通過しないため、スイッチユニットの障害による影響を受けない。

ノードにおいて信号源からネットワークに情報信号を供給する場合にも、これは同様に適用できる。そのような端末の動作信号及び保護信号を供給するために、出力分岐手段が各インタフェースユニットとスイッチユニットとの間に提供され、スイッチユニットから又はトランスポンダの光送信機からインタフェースユニットに出力チャネルを供給するように適応される。情報信号をネットワークへと供給するノードにおいて、動作信号及び保護信号は同一のスイッチユニットを通過することはない。

最も単純な場合、分岐手段は信号分割器により構成されてもよい。信号分割器は、デマルチプレクサからの情報信号を比例配分してかつ同時並行的にスイッチユニットの入力及びトランスポンダへ送信する。あるいは、信号分割器は、スイッチユニット及びトランスポンダの出力信号を重畳する。その結果生じる電力損失を回避するために、分岐手段は、ある瞬間にスイッチユニット又はトランスポンダのみに情報信号を送るスイッチか、あるいはスイッチユニット又は信号変換装置からのみ情報信号を受信するスイッチとして構成されることが好ましい。

情報信号が多重送信の任意の波長で分岐又は挿入されることを保証するために、トランスポンダは、入力チャネル及び出力チャネルの数に対応する数だけ提供される必要がある。ここで、デマルチプレクサの１つの出力ポート又はマルチプレクサの１つの入力ポートが割り当てられた各トランスポンダは、入力分岐手段又は出力分岐手段に接続される。

選択可能な搬送波長で情報信号を出力チャネルに供給するように適応されたトランスポンダは、出力分岐手段により複数の出力チャネルに接続されてもよい。

双方向データトラフィックを考慮するために、各トランスポンダは出力チャネルに対する送信機を含み、また、入力チャネルに対する受信機を含むことが好ましい。送信機及び受信機は、同一インタフェースにおける分岐手段に接続される必要がある。

分岐手段が分岐装置又は１つのトランスポンダに選択的に入力情報信号を供給するか、あるいはスイッチユニット又は１つのトランスポンダから選択的に出力情報信号を受信するのに加え、トランスポンダからの情報信号をスイッチユニットに供給するか、あるいはスイッチユニットからの情報信号をトランスポンダに供給することもできる場合、さらなる利点が達成される。例えば、まず情報信号を抽出して、トランスポンダにおいてそれを再生し、同一のトランスポンダからネットワークに再度供給することが可能になる。また、トランスポンダが調整可能である場合、情報信号が送信される搬送波長を変更することが可能になる。

本発明のさらなる特徴及び実施形態は、添付の図面を参照して以下の実施形態の説明を読むことにより明らかとなる。

図１は、既に説明したが、従来のノードを示す図である。図２は、本発明によるノードの基本的な構成を示す図である。図３は、ノードにおいて使用される分岐手段に関する第１の単純な実施形態を示す図である。図４及び図５は、分岐手段が改良された実施形態を示す図である。

図２のブロック図に示される本発明のノードは、以下の点において図１の従来のノードと区別される。図２において、ノードの各インタフェースユニット１はそれに関連する分岐手段７を有する。分岐手段７は、入力チャネル８及び出力チャネル１１において該インタフェースユニット１とそれに関連するスイッチユニット２の入力ポート及び出力ポートとの間に配置される。また、分岐手段７はそれに接続される多数のトランスポンダ６を有する。

図３に、分岐手段７の第１の例が概略的に示されている。搬送波長ｌ１，．．．，ｌＮを有するＮ個の情報チャネル８は、インタフェースユニット１のデマルチプレクサ４の出力ポートからスイッチユニット２に至る。各情報チャネル８は、１つの情報信号に対するものである。それら入力チャネル８の各々において、可動ミラー９等のスイッチが配置される。スイッチは、その位置に応じて、情報信号をスイッチユニット２に渡すか又はいずれか１つのトランスポンダ６の受信機１０に向けて情報信号を偏向する。対応するミラー群９は、搬送波長ｌ１，．．．，ｌＮに対する出力チャネルｌ１に配置される。搬送波長ｌ１，．．．，ｌＮは、スイッチユニット２の出力ポートからインタフェースユニット１のマルチプレクサ５の入力ポートに至る。図示される構成において、搬送波長ｌ１の情報信号を誘導する入力チャネル８は、スイッチユニット２へ送信される。一方で、波長ｌＮの情報信号は１つのトランスポンダ６に到達する。トランスポンダ６において、その情報信号は電気信号に変換され、端末１２に供給される。このように抽出された情報信号は、端末１２の動作信号である。端末１２は図示しない別のトランスポンダに接続され、そのトランスポンダは分岐手段７に接続される。その分岐手段７は図３に示されるものとは異なり、別のインタフェースユニット１により保護信号を受信する。

端末１２は、ネットワークに動作情報信号を供給するために、トランスポンダ６の送信機１３にさらに接続される。送信機１３は固定の波長ｌＮで動作する。この送信機１３からの光信号はミラー９に到達する。ミラー９は、波長ｌＮに対するマルチプレクサ５の入力ポートに向けてその信号を偏向する。図示しない別のトランスポンダは、対応する保護信号を他のインタフェースを介して送信する送信機を有する。端末１２は、スイッチユニット２の支援なしで動作情報信号及び保護情報信号を送信できる。

本実施形態において、分岐手段７に到着する任意の情報信号が搬送波長に関係なく抽出されることを保証するために、あるいは同一の搬送波長を有する情報信号が逆方向に供給されることを保証するためには、Ｎ個の可能な搬送波長の各々に対してトランスポンダ６が分岐手段７に接続される必要がある。

図４の実施形態は、より少ない数のトランスポンダ６を必要とする。それらトランスポンダ６の各々は送信機１３を有する。送信機１３は、複数の搬送波長ｌｉ，．．．，ｌＮに対して、好ましくは多重送信の全ての波長に対して調整（チューニング）可能である。それら搬送波長のうちの１つに対応する各出力チャネル１１において、送信機１３により送信された情報信号を複数の出力チャネル１１のうち１つに供給することを可能にするミラー９又は同様の機能性を有するスイッチが存在する。また、対応する搬送波長を有する各入力チャネル８においては、トランスポンダ６の受信機１０に向かう情報信号を抽出するミラー９が存在する。通常、従来のトランスポンダの受信機が多重送信の全ての波長に対して感知可能であるため、そのようなトランスポンダは必要に応じて入力チャネル８及び出力チャネル１１の任意のペアに接続されてもよい。

図５は、分岐手段７がさらに改良された実施形態である。この分岐手段は、Ｎ×Ｍ個のミラー群を４つ含む。ここで、Ｍはトランスポンダ６の個数である。第１のミラー群９ａは、図４に示されるように、入力チャネル８からの入力情報信号をトランスポンダ６に向けて偏向する。第２のミラー群９ｂは、トランスポンダ６からの情報信号を出力チャネル１１に供給する。第３のミラー群９ｃは、出力チャネル１１からの情報信号を複数のトランスポンダ６のうち１つに向けて偏向する。第４のミラー群９ｄは、トランスポンダ６からの情報信号を入力チャネル８に供給する。

各トランスポンダ６は、２つのスイッチ１４、１５及びインパルス整形回路１６を有する。第１の位置において、スイッチ１４は、受信機１０の電気信号ポート及びトランスポンダの送信機１３を端末に対するポートへ接続する。第２の位置において、スイッチ１４は、受信機１０の電気信号ポート及びトランスポンダの送信機１３をインパルス整形回路１６の入力及び出力へ接続する。これにより、受信機１０により受信されて抽出された情報信号はインパルス整形回路１６において電気的に再生され、光信号として送信機１３により再送信される。そのようなトランスポンダ６を使用して、減衰した情報信号を入力チャネル８において選択的に抽出し、再度増幅し、ミラー９ｄのうち１つのミラーを使用して同一の入力チャネル８に再度供給する。これは、次にその信号をスイッチユニット２で切り換えるために行なわれる。

さらに、例えば、搬送波長ｌｉで入力チャネル８に到着する情報信号を分岐し、トランスポンダ６を使用して別の搬送波長ｌｊに変換し、かつその別の波長に対応する入力チャネル８に情報信号を供給することも可能である。この処理は、情報信号が該ノードから再送信される伝送路３において、搬送波長ｌｉが既に別の信号により占有されている場合に必要となる可能性がある。分岐手段７において利用可能であるが、出力伝送路３においても依然として利用可能である搬送波長が新しい搬送波長ｌｊとして選択されることが好ましい。この条件が満たされない場合、ノードを介して通過する途中で情報信号は双方の分岐手段７において２度にわたり波長変換されてもよい。

図１は、従来のノードを示す図である。 図２は、本発明によるノードの基本的な構成を示す図である。 図３は、ノードにおいて使用される分岐手段の第１の単純な実施形態を示す図である。 、 図４及び図５は、分岐手段が改良された実施形態を示す図である。

Claims (9)

1. 少なくとも１つのスイッチユニット（２）と、
   ＷＤＭ伝送路（３）に接続する複数の光インタフェース（１）と、
   光通信網から情報信号を抽出する少なくとも１つの受信機（１０）と、
   を含み、前記スイッチユニット（２）の障害から通信を保護する光通信網用のノードであって、
   前記光インタフェース（１）は、前記ＷＤＭ伝送路（３）から到着する多重信号をスイッチユニット（２）の入力ポートに供給される複数の入力チャネル（８）へと分離するデマルチプレクサ（４）と、前記スイッチユニット（２）の出力ポートからの複数の出力チャネル（１１）を出力用の多重信号へと多重化するマルチプレクサ（５）とを備えており、
   前記ノードは、
   前記入力チャネル（８）のパス上において各インタフェース（１）と前記スイッチユニット（２）との間に配置され、入力チャネル（８）を直接的に前記スイッチユニット（２）に供給するか、前記スイッチユニット（２）に障害が発生すると直接的に前記受信機（１０）に供給する入力分岐手段（７）をさらに含むことを特徴とするノード。
2. 前記受信機（１０）は、該受信機に関係付けられた前記デマルチプレクサ（４）における１つの出力ポートへと前記入力分岐手段（７）によって接続可能とされており、かつ、前記受信機（１０）は、前記入力チャネルと同数の数だけ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のノード。
3. 少なくとも１つのスイッチユニット（２）と、
   ＷＤＭ伝送路（３）に接続する複数の光インタフェース（１）と、
   光通信網へ情報信号を供給する少なくとも１つの送信機（１３）と、
   を含み、前記スイッチユニット（２）の障害から通信を保護する光通信網用のノードであって、
   前記光インタフェース（１）は、前記ＷＤＭ伝送路（３）から到着する多重信号をスイッチユニット（２）の入力ポートに供給される複数の入力チャネル（８）へと分離するデマルチプレクサ（４）と、前記スイッチユニット（２）の出力ポートからの複数の出力チャネル（１１）を出力用の多重信号へと多重化するマルチプレクサ（５）とを備えており、
   前記ノードは、
   前記出力チャネル（１１）のパス上において各インタフェース（１）と前記スイッチユニット（２）との間に配置され、前記スイッチユニット（２）から直接的に受信するか、前記スイッチユニット（２）に障害が発生したときは前記送信機（１３）から直接的に受信した出力チャネル（１１）を該インタフェース（１）へ供給する出力分岐手段（７）をさらに含むことを特徴とするノード。
4. 前記送信機（１３）は、前記出力チャネル（１１）と同数の数だけ設けられており、各送信機（１３）は、該送信機に関係付けられた前記マルチプレクサ（５）における１つの入力ポートへと前記出力分岐手段（７）によって接続可能となっていることを特徴とする請求項３に記載のノード。
5. 前記送信機（１３）は、複数の出力チャネル（１１）の１つと接続可能であり、選択可能な波長を有する情報信号を出力チャネル（１１）へと供給するよう適合していることを特徴とする請求項３に記載のノード。
6. 各トランスポンダ（６）は、前記送信機（１３）の１つと前記受信機（１０）の１つとをそれぞれ含み、同一のトランスポンダ（６）に含まれる前記送信機（１３）と前記受信機（１０）とが同一のインタフェース（１）における前記分岐手段（７）に接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のノード。
7. 前記分岐手段（７）は、前記インタフェース（１）からの入力チャネル（８）を前記スイッチユニット（２）へと供給するとともに、前記トランスポンダ（６）の１つからの入力チャネル（８）も前記スイッチユニット（２）へと供給し、かつ、前記スイッチユニット（２）からの出力チャネル（１１）を前記インタフェース（１）と前記トランスポンダ（６）の１つへと供給するよう適合していることを特徴とする請求項６に記載のノード。
8. 各受信機（１０）は、光−電気変換器であり、各送信機（１３）は、電気−光変換器であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のノード。
9. 少なくとも１つのトランスポンダ（６）は信号再生回路（１６）を含むことを特徴とする請求項８に記載のノード。

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