JP5821182B2 - 光波長多重伝送装置 - Google Patents

Description

この発明は、プロテクション機能を有する光波長多重伝送装置に関する。

今般の通信システムの基幹網には主に光ファイバを用いた波長多重伝送システムが用いられている。一本の光ファイバ中に波長の異なる複数の光信号を多重して情報伝送を行う波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光伝送方式は光ファイバ通信の大容量化に極めて有効な手法である。

この種のシステムは、光伝送路に現用系および予備系を備えて冗長構成をとり、障害の際には冗長切り替えを行って大規模な通信断を避けるようにしていることがある。この動作をプロテクション動作という。プロテクション方式には１＋１プロテクション方式等がある。

１＋１プロテクション方式は、一般的に現用伝送路（運用側）と予備伝送路（非運用側）を一対設け、送信側で現用と予備に同じ信号を伝送し、受信側で二入力のいずれか一方を選択する技術である。

関連する技術である波長多重伝送装置でのプロテクション方式例としての構成を図２に示す。図２において、光波長変換部Ｂ１６およびＣ１６にて障害を検出した場合、障害の発生した波長毎に光波長変換部Ｂ１６と光波長変換部Ｃ１６との切替を行っている。例えばＷＤＭ区間Ｄ１１で障害があった場合には光多重されている波長全てに障害が発生する場合が多い。その為、光波長変換部Ｂ１６に於いては全ての波長（λa、λb、、、λn）にて障害を検知する。

従って光波長変換部Ｂ１６と光波長変換部Ｃ１６との間で全ての波長の信号が光波長変換部Ｂ１６側から光波長変換部Ｃ１６側に切替られる。この様な場合には、ＷＤＭ区間Ｄ１１で発生している障害を光波長分離部Ｂ１５でも検知することになるので、光波長分離部Ｂ１５に対応している光信号変換多重部Ｂ１７にて光出力を停止する。その一方、非運用側であった光信号変換多重部Ｃ１７の出力はプロテクション切替制御により光出力が開始される。この様にして波長多重伝送装置１ Ｅ１で入力されたクライアント信号は、障害の発生していない経路２経由のＷＤＭ区間Ｃ１４側の出力に切替えられる。全ての波長が切り換えられているので、経路が異なる信号を多重しようとする場合に発生する恐れのある時間遅延等の問題は発生しない。

一方、障害が波長多重伝送装置２ Ｅ２内の光波長分離部Ｂ１５の出力Ｄ１２で発生した場合は、障害を検知するのはλａの波長の信号が入力される光波長変換部Ｂ１６のみである。この場合、λａに対応する光波長変換部Ｂ１６のみが非運用側の光波長変換部Ｃ１６に切り換えられる。従って、光信号変換多重部Ｂ１７の入力の内の一部（λa）の信号のみが光波長変換部Ｃ１６側へ移ることにより経路２経由の信号に切り替わることになる。しかし他の信号（λb等）は経路１経由の信号を選択したままとなってしまい、光信号変換多重部Ｂ１７にて低速信号から高速信号に束ねた際に経路１と経路２の伝送時間の違い等により、正常な高速信号が生成できなくなる恐れがある。

関連する技術として特許文献１には波長多重伝送路における迅速かつ確実なプロテクション方式を実現できるとしている技術が開示されている。これは波長多重伝送路に於ける１＋１プロテクション方式であり、波長毎に障害検出手段を設けている。受信側ノードでは、一つの現用伝送路のある波長の信号に障害検出手段が障害を検出した場合、現用伝送路を共有する全ての波長の信号を予備伝送路に移すことにより、予備伝送路への切り替えを完了できる。一つの波長の信号に障害が発生した場合でも全ての波長の信号を予備伝送路に移すので迅速なプロテクション動作を実現できるとされている。

特開平８−１２５６３６号公報

上述した関連技術である波長多重伝送装置でのプロテクションは、前述の通り、光波長変換部Ｂ１６およびＣ１６にて障害を検知し、運用系から非運用系に信号を切替ることにより実現していた。高速信号を低速信号に時分割で分離しその後波長多重伝送するシステムの場合、低速信号の一部（例えば図２ではλa）のみが切り替わることとなる。従って経路１（Ｂ１４）と経路２（Ｃ１４）との伝送時間が異なる場合、多重する信号に時間差が生じ、光信号変換多重部Ｂ１７（またはＣ１７）にて正常に低速信号から高速信号に多重できないという課題があった。

また特許文献１の発明では、一つの波長の信号に障害が発生した場合でも全ての波長の信号を予備伝送路に移す、とされているが、この「全ての波長」の中には、複数のクライアントの信号が含まれている場合がある。例えば、波長がλa、λb、λc、λd、λw、λx、λy、λzと８波長有った場合にλaの信号に障害があったとする。この場合、λa、λb、λc、λdとλw、λx、λy、λzとが異なるクライアント（図２のＡ１１入力の高速シリアル信号）である場合には、λaとは異なるクライアントであるλw、λx、λy、λzの信号まで切り換えてしまうことになる。そうすると、本来切り換える必要のない信号まで切り替えてしまうことになり、障害の発生していなかったλw、λx、λy、λzを使用していたクライアント信号にまで不測の不具合が発生する恐れがあり、好ましくない。

本発明の目的は、上記課題を解決すべく、次のような目的を有する。即ち、運用系と非運用系の経路が異なる場合でも、クライアントの信号毎に正常に低速信号から高速信号に多重することの出来るプロテクション機能を提供することを目的とする。

本発明の光波長多重伝送受信装置は、
通常はクライアント毎に同一の信号を複数の異なる経路にて伝送されたそれぞれのＷＤＭ信号より波長分離された各信号を前記クライアントの信号毎に選択して受信して時分割多重し、前記ＷＤＭ信号より波長分離された信号のいずれかに障害が発生した場合に、前記障害が発生した前記波長分離された信号とは異なる経路にて伝送されたＷＤＭ信号より波長分離された信号を前記クライアントの信号毎に受信して時分割多重する。

本発明の光多重伝送受信装置のプロテクション方式は、
通常はクライアント毎に同一の信号を複数の異なる経路にて伝送されたそれぞれのＷＤＭ信号より波長分離された各信号を前記クライアントの信号毎に選択して受信して時分割多重し、前記ＷＤＭ信号より波長分離された信号のいずれかに障害が発生した場合に前記障害が発生した前記波長分離された信号とは異なる経路にて伝送されたＷＤＭ信号より波長分離された信号を前記クライアントの信号毎に受信して時分割多重する。

以上説明したように、本発明においては、上述の構成により、以下に記載するような効果を奏する。即ち、運用系と非運用系の経路が異なる場合でも、クライアントの信号毎に正常に低速信号から高速信号に多重できるプロテクション機能を提供できる、という効果が得られる。

第１の実施形態を説明する図である。 関連する技術のプロテクション方式を説明する図である。 その他の変形例を説明する図である。 第２の実施形態を説明する図である。

（第１の実施形態）
次に本実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、高速シリアル信号が２クライアント存在するとし、以下「自クライアント」と、自クライアントとは異なる別のクライアントを「他クライアント」と記して区別する。またクライアントの高速シリアル信号の伝送レートをＲ、低速信号の伝送レートをＲ／ｎとすると、Ｒ及び分割数ｎについては任意であるが、本実施の形態ではｎ＝４としている。Ｒ＝４０Ｇｂｐｓであれば低速信号の伝送レートは１０Ｇｂｐｓということになる。

図１は本発明の第１の実施形態の構成の説明図である。Ａ１及びＡ２は自クライアント用のカプラ、Ｂ１及びＣ１は自クライアント用の光信号変換分離部である。Ｂ２及びＣ２は自クライアント用の光波長変換部（ｎ＝４：λa、λb、λc、λdの４波長）、Ｂ３及びＣ３は自クライアント他クライアント共用の光波長多重部、Ｂ４及びＣ４は自クライアント他クライアント共用のＷＤＭ区間である。Ａ１０１及びＡ１０２は他クライアント用のカプラ、Ｂ１０１及びＣ１０１は他クライアント用の光信号変換分離部、Ｂ１０２及びＣ１０２は他クライアント用の光波長変換部（ｎ＝４：λw、λx、λy、λzの４波長）である。更に、Ｂ５及びＣ５は自クライアント他クライアント共用の光波長分離部、Ｂ６及びＣ６は自クライアント用の光波長変換部、Ｂ７及びＣ７は自クライアント用の光信号変換多重部である。更に、Ｂ１０６及びＣ１０６は他クライアント用の光波長変換部、Ｂ１０７及びＣ１０７は他クライアント用の光信号変換多重部である。また、Ｅ１は波長多重伝送装置１、Ｅ２は波長多重伝送装置２である。

図１において波長多重伝送装置１ Ｅ１は自クライアント側からの高速シリアル信号（伝送レートＲ）を受信する。高速信号はカプラＡ１にて２分岐され、光信号変換分離部Ｂ１およびＣ１に送られる。光信号変換分離部Ｂ１及びＣ１は高速シリアル信号（伝送レートＲ）をｎ＝４本の低速信号（伝送レートＲ／４）に分割し、光波長変換部Ｂ２及びＣ２にそれぞれ送る。この部分までは自クライアント信号の処理である。

なお、Ａ１、Ａ２、Ａ１０１及びＡ１０２のカプラとしては空間型（バルク型）や光ファイバ型カプラ等が用いられる。Ｂ１、Ｃ１、Ｂ１０１及びＣ１０１の光信号変換分離部では光信号であるクライアントの高速シリアル信号を一旦電気信号に変換した後、スイッチで時分割分離を行い複数の低速信号に変換し、その後、光信号に再度変換している。またＢ２、Ｃ２、Ｂ１０２及びＣ１０２の光波長変換部では、複数の低速の光信号を一旦電気信号に変換した後、複数の低速の信号のそれぞれを互いに異なった波長の光信号に変換して出力している。Ｂ３及びＣ３の光波長多重部としてはアレイ導波路格子型光合波器等が用いられる。Ｂ５及びＣ５の光波長分離部としてもアレイ導波路格子型光分波器等が用いることが出来る。Ｂ７、Ｃ７、Ｂ１０７及びＣ１０７の光信号変換多重部では光信号である複数の低速信号を一旦電気信号に変換した後、スイッチで時分割多重を行いクライアントの高速シリアル信号に変換し、その後、光信号に再度変換している。また、Ｂ７、Ｃ７ 、Ｂ１０７及びＣ１０７の光信号変換多重部では、入力信号の障害を複数の低速信号毎に独立して検出している。Ｂ７等の光信号変換多重部で障害を検出するとしているのは、光波長分離部（Ｂ５等）〜光波長変換部（Ｂ６等）間のみならず、光波長変換部（Ｂ６等）〜光信号変換多重部（Ｂ７等）の障害も検出する為である。

また、Ｂ７等の光信号変換多重部の入力に於いて、一つの入力（例えばλa）のみで障害が検出された場合は、障害は光波長分離部（Ｂ５等）〜光信号変換多重部（Ｂ７等）にて障害が発生したと推定出来る。その一方、Ｂ７等の光信号変換多重部の全ての入力にて障害が検出された場合は、全ての波長を束ねている区間即ちＷＤＭ区間（Ｂ４等）で障害が発生したと推定することが出来る。

障害の検出方法としては、例えば元の信号でゼロが一定数以上は連続しないような符号化を予め行っておき、受信側では、一定数以上連続したゼロが検出された場合には障害発生と判断する、とすることが出来る。

分割された４本の低速信号は光波長変換部Ｂ２およびＣ２にて複数の相異なる波長の信号（λa、λb、λc、λd）に変換される。変換された信号は光波長多重部Ｂ３およびＣ３において波長多重され、ＷＤＭ区間Ｂ４およびＣ４を経由し、波長多重伝送装置２ Ｅ２に伝送される。

ＷＤＭ区間を伝送された信号は波長多重伝送装置２ Ｅ２内の光波長分離部Ｂ５およびＣ５にて受信され、各波長（λa、λb、λc、λd）毎に分離され、光波長変換部Ｂ６およびＣ６に伝送される。この部分まではＷＤＭ信号での処理である。

光波長変換部Ｂ６およびＣ６に伝送された信号は、さらに光波長変換部Ｂ６およびＣ６にてそれぞれ相等しい波長の複数の低速信号（伝送レートＲ／４）に変換され、光信号変換多重部Ｂ７およびＣ７にて高速信号（伝送レートＲ）に束ねられる。異なる経路であるＷＤＭ区間Ｂ４およびＣ４では自クライアント信号からそれぞれ同一の信号が伝送されており、光信号変換多重部Ｂ７およびＣ７では、２経路の内の運用系のみ光出力され、非運用系の出力は停止している。運用系の信号はカプラＡ２を介して自クライアント側へ信号が出力されている。

他クライアントの高速シリアル信号は波長多重伝送装置１ Ｅ１にてＡ１のカプラとは別のカプラＡ１０１に入力される。その後、図１に於いて、他クライアント用の光信号変換分離部Ｂ１０１、光波長変換部Ｂ１０２を経由し、光波長多重部Ｂ３に入力され自クライアント用の信号と共にＷＤＭ信号として束ねられる。受信側の波長多重伝送装置２ Ｅ２では、受信したＷＤＭ信号は光波長分離部Ｂ５にて相異なる波長（λw、λx、λy、λz）に分離される。その後、他クライアント側の光波長変換部Ｂ１０６にて互いに相等しい波長の複数の信号に変換され、自クライアントとは異なる光信号変換多重部Ｂ１０７に入力される。光信号変換多重部Ｂ１０７からは他クライアント用のカプラＡ１０２に入力され、他クライアントの高速シリアル信号としてカプラ（Ａ１０２）より出力される。

本実施の形態では１＋１プロテクションであるので、Ａ１０１に入力された他クライアント信号は運用系と非運用系とに分岐されて、光信号変換分離部Ｃ１０１に入力される。運用系と非運用系とに分岐されて入力された信号は、受信側の波長多重伝送装置２（Ｅ２）の光信号変換多重部Ｃ１０７まで運用系の光信号変換多重部Ｂ１０７まで、それぞれ同じ信号が伝送されている。

なお、図１は波長多重伝送装置における片方向（Ａ１からＡ２方向）の構成を記載しているが、反対方向（Ａ２、Ａ１０２からＡ１、Ａ１０１方向）に伝送される信号についても同様である。
（動作の説明）
次に、第１の実施形態の１＋１プロテクション動作について説明する。

１＋１プロテクションであるので、図１においてＡ１のカプラの入力であるクライアントの高速シリアル信号から光信号多重部Ｂ７およびＣ７までは運用系及び非運用系とも同一の信号が伝送されている。光信号変換多重部Ｂ７を運用系、光信号変換多重部Ｃ７を非運用系とした場合の動作について以下に述べる。運用系、非運用系が逆の場合も同様の動作となる。

前記の通り光信号変換多重部では、入力信号の障害を検出している。従って、波長多重伝送装置２ Ｅ２内の光波長分離部Ｂ５の出力Ｄ２の波長λaにて障害が発生した場合、この障害は光信号変換多重部Ｂ７の波長λaの信号を低速信号にした入力にて障害を検知することになる。光信号変換多重部Ｂ７は予定している切替先である光信号変換多重部Ｃ７の自クライアントの全波長（λa、λb、λc、λd）にて障害が検出されない状態であるか確認する。光信号変換多重部Ｃ７にて障害状態が検出されない場合は、この時点で運用側である光信号変換多重部Ｂ７の出力を停止するとともに非運用側の光信号変換多重部Ｃ７から光信号が出力されるよう制御される。これにより自クライアントの信号について、経路１経由で伝送された信号から経路２経由で伝送された信号に切替えられる。

一方、前記と同様に波長多重伝送装置２ Ｅ２内の光波長分離部Ｂ５の出力Ｄ２の波長λaにて障害が発生した場合の他クライアント側の動作について説明する。この場合、この障害は他クライアント側の光信号変換多重部である光信号変換多重部Ｂ１０７のいずれの波長（λw、λx、λy、λz）でも検出されない。従って、現時点で非運用側である光信号変換多重部Ｃ１０７からの出力は停止されたままであり光信号変換多重部Ｂ１０７から光信号が出力され続ける。即ち、他クライアントの信号について、経路１経由で伝送された信号から経路２経由で伝送された信号に切替えられることは無い。

第１の実施形態による構成では、前述した関連技術で説明した光波長分離後の信号である低速信号の一部（例えば図２ではλa）毎にＷＤＭ区間での通過経路を切り換える方法と異なり、低速信号を多重した後の高速信号での切替制御を行っている。光信号変換多重部Ｃ７で多重される信号は全て同じ経路である経路２を経由してきた信号である。従って、経路１（Ｂ４）と経路２（Ｃ４）の伝送時間が異なる場合であっても、光信号変換多重部Ｂ７（またはＣ７）にて低速信号から高速信号に正常に多重できる。運用系と非運用系の経路が異なる場合でも、切替後の信号は全て同一の経路を経由した信号である。従って低速信号毎に経路差による時間差があっても低速信号から高速信号に正常に多重できるプロテクション機能を提供することができる。

また第１の実施形態による構成では、光波長分離後の信号である低速信号の一部（上記説明ではλa）に障害が発生した場合でも、波長λa、λb、λc、λdのみを切り換えている。即ちクライアントの信号毎に異なる切替制御を行っている。これは、前述した関連技術で説明した、ＷＤＭ区間に伝送された全ての波長（λa、λb、λc、λd及びλw、λx、λy、λz）の信号を予備伝送路に移す方法とは異なる。従って本来切り換える必要のない信号まで切り替えてしまうことがなく、障害の発生していなかったλw、λx、λy、λzを使用していたクライアント信号に影響が及ぶことはない。これにより、運用系と非運用系の経路が異なる場合でも、クライアントの信号毎に正常に低速信号から高速信号に多重できるプロテクション機能を提供することができる。

本実施形態の変形例として、その基本的構成は上記の通りであるが、図３の構成としてもよい。図３の実施形態では図１の実施形態の様な光波長変換部Ｂ２６、Ｂ３２６、Ｃ２６及びＣ３２６からの出力を経路毎かつクライアントの信号毎に独立した光信号変換多重部を持つ構成にはなっていない。即ち光波長変換部Ｂ２６及びＣ２６（Ｂ３２６及びＣ３２６）からの出力をクライアント信号毎に纏めて、それぞれ１つの光信号変換多重部Ａ２２及びＡ３２２にて合波している。図３の実施形態では、図１に於ける光信号変換多重部とカプラとが一体化されて光信号変換多重部（Ａ２２及びＡ３２２）となっている。しかし、図３の実施形態では光信号変換多重部Ａ２２及びＡ３２２にて障害検知、出力信号の切替を行っていること以外は図１の構成による場合と、動作は同様である。例えば自クライアントのＤ２２のλaにて障害が発生した場合は、Ａ２２にて障害が検出される。その場合、光信号変換多重部では自クライアントの全波長（λa、λb、λc、λd）について、光波長変換部Ｂ２６の出力を選択していたところをＣ３２６の出力に切り換える。それに対し、他クライアントの信号（λw、λx、λy、λz）については、Ａ３２２に於いて選択されている信号の切替は行わない。
（第２の実施形態）
次に、本発明を実施するための第２の実施形態について説明する。

図４は本発明の第２の実施形態のプロテクション機能を有する光波長多重伝送装置である。

第２の実施形態のプロテクション機能を有する光波長多重伝送装置４０１は、
クライアント毎に同一の信号を複数の異なる経路にて伝送されたそれぞれのＷＤＭ信号より波長分離された信号を前記クライアントの信号毎に選択して受信して時分割多重する。

更に、第２の実施形態のプロテクション機能を有する光波長多重伝送装置４０１は、前記ＷＤＭ信号より波長分離された信号のいずれかに障害が発生した場合に、次のような動作を行う。即ち、前記障害が発生した前記波長分離された信号とは異なる経路にて伝送されたＷＤＭ信号より波長分離された信号を前記クライアントの信号毎に受信して時分割多重する。

以上説明した第２の実施形態では、上述の構成により、運用系と非運用系の経路が異なる場合でも、クライアントの信号毎に低速信号から高速信号に正常に多重できるプロテクション機能を提供することができる。

なお、ここまで説明した各実施の形態では、専用の装置を想定したが、次のようなものでもよい。即ち例えば各種データ処理を行うパーソナルコンピュータ装置に、本例に相当する処理を行うボードやカードなどを装着し、各処理を、コンピュータ装置側で実行させる。このようにして、その処理を実行するソフトウェアをパーソナルコンピュータ装置に実装させて実行する構成としても良い。

そのパーソナルコンピュータ装置などのデータ処理装置に実装されるプログラムについては、光ディスク，メモリカードなどの各種記録（記憶）媒体を介して配付しても良く、或いはインターネットなどの通信手段を介して配付しても良い。

Ａ１，Ａ２，Ａ１０１，Ａ１０２ カプラ
Ｂ１，Ｃ１，Ｂ１０１，Ｃ１０１ 光信号変換分離部
Ｂ２，Ｃ２，Ｂ１０２，Ｃ１０２ 光波長変換部
Ｂ３，Ｃ３ 光波長多重部
Ｂ４，Ｃ４ ＷＤＭ区間
Ｂ５，Ｃ５ 光波長分離部
Ｂ６，Ｃ６，Ｂ１０６，Ｃ１０６ 光波長変換部
Ｂ７，Ｃ７，Ｂ１０７，Ｃ１０７ 光信号変換多重部
Ｅ１ 波長多重伝送装置１
Ｅ２ 波長多重伝送装置２

Claims (5)

1. 運用系および非運用系の経路を有する光波長多重伝送受信装置において、
   前記運用系と非運用系の経路にて伝送されてきた同一のＷＤＭ信号を、前記運用系と非運用系の経路毎にそれぞれが相異なる波長の複数の低速光信号に光波長分離する、運用系と非運用系の経路のそれぞれに備えられる光波長分離部と、
   前記それぞれが相異なる波長の複数の低速光信号を、互いに相等しい波長の複数の低速光信号に変換する、運用系と非運用系の経路のそれぞれに備えられる光波長変換部と、
   前記互いに相等しい波長の複数の低速光信号を、前記運用系と非運用系の経路毎に高速光信号に時分割多重する、運用系と非運用系の経路のそれぞれに備えられる光信号変換多重部と、
   前記運用系と非運用系の経路のそれぞれに備えられる光信号変換多重部のいずれか一つから出力される前記高速光信号を受信し、前記高速光信号を外部に出力するカプラと、
   を有し、
   前記運用系の経路の前記光波長分離部から出力される前記それぞれが相異なる波長の複数の低速光信号のいずれかに障害が発生した場合、前記運用系の経路の光信号変換多重部は、前記高速光信号の出力元を自身から前記非運用系の経路の光信号変換多重部に切替えることを特徴とする、プロテクション機能を有する光波長多重伝送受信装置。
2. 前記光波長分離部はアレイ導波路格子型光分波器である請求項１記載のプロテクション機能を有する光波長多重伝送受信装置。
3. 前記カプラは空間型カプラである請求項１又は２に記載のプロテクション機能を有する光波長多重伝送受信装置。
4. 同一のＷＤＭ信号を運用系および非運用系の経路にて伝送する光波長多重伝送送信装置と、
   前記運用系と非運用系の経路にて伝送されてきた同一のＷＤＭ信号を受信する請求項１乃至３のいずれかに記載の光波長多重伝送受信装置と、
   を備えることを特徴とする光波長多重伝送システム。
5. 運用系と非運用系の経路にて伝送されてきた同一のＷＤＭ信号を、前記運用系と非運用系の経路毎にそれぞれが相異なる波長の複数の低速光信号に光波長分離し、
   前記それぞれが相異なる波長の複数の低速光信号を、互いに相等しい波長の複数の低速光信号に変換し、
   前記互いに相等しい波長の複数の低速光信号を、前記運用系と非運用系の経路毎に高速光信号に時分割多重し、
   前記運用系と非運用系の経路のいずれか一つから出力される前記高速光信号を受信し、前記高速光信号を外部に出力し、
   前記運用系の経路から出力される前記それぞれが相異なる波長の複数の低速光信号のいずれかに障害が発生した場合、前記高速光信号の出力元を前記運用系の経路から前記非運用系の経路に切替えることを特徴とする、光波長多重伝送受信装置のプロテクション方法。

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