図1は、本発明の第1の実施の形態の波長多重光通信ネットワークのブロック構成図である。図1において、105〜109は光通信ネットワーク・ノードである。これらのノードは、リング・トポロジを構成するようにファイバを接続することにより、4個のファイバ・リングを構成している。
101、103は現用リング、102,104は予備リングを表す。図中の矢印のように現用リング101と103は互いに逆回りに光信号を伝送し、現用リング101と予備リング102は互いに逆回りに光信号を伝送し、現用リング103と予備リング104では互いに逆回りに光信号を伝送する。
ノード107からは、分離信号111、112が波長多重分離されて出力される。分離信号111は、現用リング101から波長多重分離された光信号であり、分離信号112は、現用リング103から波長多重分離された光信号である(障害の発生していない時)。また、ノード107には、挿入信号121、122が光信号として挿入される。挿入信号121は、現用リング101に挿入する光信号であり、挿入信号122は、現用リング103に挿入する光信号である(障害の発生していない時)。
リング中でデータの伝送を行う主信号光として、波長1.5μm帯の2波λ1,λ2を用いるとすると、例えば、挿入信号121、122は互いに逆回りの現用リング101、103に挿入されるので、λ1の波長の光信号を割り当てることが可能である。主信号光の他、隣接ノード間で制御信号をやりとりするために1.3μm帯の制御信号光(波長:λs)も主信号光と波長多重して伝送する。尚、制御信号光として1.3μm帯を用いなくても、主信号光で用いてなく、且つ、主信号光との分離が可能であれば、他の波長(例えば、1.51μm(現状では、主信号光に用いる光アンプの帯域外なので主信号光として用いることができず、制御信号光として使用することが可能))でも良い。上記説明では、ノード107についてしか説明しなかったが、他のノードも同様な機能を持つ。
図2は、図1に示す本発明波長多重光通信ネットワークで用いられるノード105〜109の構成を示すブロック図である。図2において、ノード200は、外部信号光入力端202、204、214、216と、外部信号光出力端201,203,213,215を有し、それぞれ光ファイバを用いて他ノードと接続される。
以下では、説明の便宜上ノード200を、図1のノード107の位置に当てはめて他ノードとの接続関係について説明する。
現用リング101の光ファイバは、ノード109の方から外部入力端204に接続され、外部出力端213からノード108の方へ接続される。予備リング102の光ファイバは、ノード108の方から外部入力端214に接続され、外部出力端203からノード109の方へ接続される。現用リング103の光ファイバは、ノード108の方から外部入力端216に接続され、外部出力端201からノード109の方へ接続される。予備リング104の光ファイバは、ノード109の方から外部入力端202に接続され、外部出力端215からノード108の方へ接続される。
230,231は光スイッチ部であり、障害回復や保守のための切り替えを行う。217〜220は光ADM部であり、入力された1.5μm帯の波長多重信号光を波長多重分離して分岐出力端の方へ光信号を出力させたり、外部入力端から入力された波長多重信号光の内の一部の波長をそのまま通過させ、挿入端の方からの光信号との多重を行って出力端201へ出力させる。
242、244、246、248は制御信号分離器で外部入力端から入力された光信号を分離して、1.5μm帯の波長多重された主信号光をそれぞれ光ADM部217〜220に送出し、1.3μmの制御信号光(λs)を監視制御装置221に入力させる。制御信号分離器としては、1.3μm帯の波長と1.5μm帯の波長を分離するWDMカップラを用いることが可能である。
205、208は波長多重分離された光信号(λ1)を出力する分離出力端であり、209、212は1波の光信号(λ1)を入力する分離入力端であり、それぞれ、SONET終端装置、ATMスイッチ(例えば、非特許文献2参照)等、他のネットワーク機器が接続される。ここでは、説明を簡単にするため、1波(λ1)のみの分離出力、分離入力する例が示されているが、分離出力、分離入力する数は1波でなくても良い。分離、挿入する数が複数ある場合は、光スイッチ部を複数並列に並べてそれぞれを光ADM部に接続すればよい。
222〜225は光分岐器であり、光ADM部から波長多重分離されて出力された光信号の一部をタップ(例えば10%の光パワー分)して、監視制御器221に接続し、残りの大部分の光信号(例えば90%の光パワー分)を光スイッチ部230、231の方へ出力する。
221は監視制御器であり、222〜225でタップした光信号の監視を行い、光ADM部217〜220、光スイッチ部230,231に切り替え制御信号を送出する。監視制御器221は、光信号と電気信号とのインターフェース、メモリ、CPU等を備えている。図2に於いて、ノード内の制御に関係する電気信号は破線で示してある。
監視制御器221の入力端に光受信器を設置することにより、入力された光信号のビット誤り率を監視して光信号の伝送品質を監視する(例えば、光信号としてSONETフレームを用い、そのB1バイトを監視することによりビット誤り率の監視を行うことが可能である。;非特許文献2を参照)。また、監視制御器221は、光スイッチ部230、231、光ADM部217〜220に接続されており、監視制御部の情報に基づいてそれらの切り替え制御を行う。
外部出力端201,203、213、215の前段にはそれぞれ制御信号合波器241,243、245,247が接続されており、監視制御器221から送出される他ノードへの制御信号光(1.3μm帯)と主信号光(1.5μm帯)とを波長多重する。制御信号合波器としては、制御信号分離器と同様にWDMカップラを用いることが可能である。
制御信号分離器、制御信号合波器を用いて制御信号光の主信号光への重畳、分離を行うことにより、他ノードとの制御信号のやり取りを行うことが可能である。監視制御器221には他ノードからの制御信号光が入力され、又、自ノードの光信号監視結果も得られるので、他ノードからの制御情報に基づく切り替え、及び、自ノードの光信号の監視結果に基づく切り替えの両方が可能となる。
制御信号光には、情報として、宛先ノード、光パス名、及び制御内容をのせることが可能である。例えば、SONETのセクションオーバヘッドのようにフレーミングされたビットの位置と値に情報を割り当てる場合には、フレーミングされたビット列の最初の8ビットを宛先ノード名に割り当て、次の8ビットを障害回復制御メッセージに割り当てることが可能である。この計16ビットのビット列を波長数だけ時分割多重により連結したフレーム構成を用いると、波長数分の光パスの切り替え要求メッセージを一括して送ることができる。このメッセージの中にETパスの切り離し命令や切り離しの確認メッセージを含める。
図2のノード構成中に示したように、これらのメッセージは、ノード間毎に必ず終端するので、ノード毎に情報を転送することが可能である。現用リング101に関するメッセージと予備リング104に関するメッセージは同一方向の伝送なので、それらを更に時分間多重することにより、現用リング101上を転送する情報と予備リング104上を転送する情報の両方をそれぞれのリング上で転送することができる。同様に、現用リング103上を転送するメッセージと予備リング102上を転送するメッセージの両方をそれぞれのリング上で転送することができる。
制御信号光は、隣接ノード間毎に電気終端するが、制御メッセージに宛先ノードが含まれており、通信相手ノードを特定することができるので、この制御メッセージにより、2ノード間の制御メッセージ用の通信路を構成することが可能である。
次に、ノード200中の各ブロックについて説明する。図3は、図2中で用いられる光スイッチ部(230、又は231)のブロック図である。図3において、光スイッチ部300は、入出力端301、304〜308、1×2の光カップラ314、315及び1×3光スイッチ309、312によって構成される。入出力端301、304〜308は、例えば光スイッチ部230として用いる場合には、301、304は出力端、305〜308は入力端として用い、光スイッチ部231として用いる場合は、301、304は入力端、305〜308は出力端として用いる。
光スイッチ部300を図2の光スイッチ部231として用いる場合には、挿入端209が入出力端301に、挿入端212が入出力端304にそれぞれ接続され、入出力端308が光ADM部220に、入出力端307が光ADM部219に、入出力端306が光ADM部218に、入出力端305が光ADM部217に、それぞれ接続される。
以上の接続関係を採用することにより、光スイッチ部231を用いて以下のような切り替え機能を持つ2×4のスイッチ機能が実現される。すなわち、挿入端209に入力された光信号は、現用リング101、予備リング102の他に、予備リング104にも送出可能となる。同様に、挿入端212に入力された光信号は、現用リング103、予備リング104の他に、予備リング102に送出可能となる。
光スイッチ部300を図2の光スイッチ部230として用いる場合には、光分岐器222が入出力端308に、光分岐器223が入出力端307に、光分岐器224が入出力端306に、光分岐器225が入出力端305に、それぞれ接続され、以下のような切り替え機能を持つ4×2のスイッチ機能を実現している。すなわち、現用リング101、予備リング102、予備リング104のいづれのリングからの光信号も分離出力端205に出力することが可能となり、同様に、現用リング103、予備リング104、予備リング102のいづれのリングからの光信号も分離出力端208に出力することが可能となる。
図4は、図3の1×3光スイッチ309、312の構成例を示すブロック図である。図4において、1×3光スイッチ400は、入出力端401〜404、光ゲート型光スイッチ405〜407及び光カップラ408によって構成されている。ゲート型光スイッチ405〜407としては、機械式光スイッチを用いることが可能である。また、光カップラ408としては、ファイバ融着型の光カップラを用いることが可能である。
図5は、図2中で用いられる光ADM部217〜220の構成例を示すブロック図である。図5の光ADM部500において、501は波長多重された信号光を入力する多重信号入力端であり、506は波長多重された光信号を出力する多重信号出力端である。502、503は多重信号入力端501に入力された光信号を波長多重分離して出力する分離信号出力端である。504,505は挿入信号入力端であり、それぞれ対応する波長の光信号をこの光ADM部に入力する。
514は波長多重分離器、507は波長多重合波器で、AWG(Arrayed-Waveguide Grating:例えば、非特許文献3参照)を用いることが可能である。波長多重器、波長多重分離器としては、波長を多重したり波長多重分離する機能を持つものであれば、必ずしもAWGを用いる必要はない。例えば、回折格子を用いたり、ファイバ・ブラッグ・グレーティング(ファイバの中に周期構造を持たせてフィルタを構成したもの)を組み合わせたもの等は、波長を多重したり波長多重分離する機能を持つので適用可能である。
510,511は光ゲートスイッチであり、機械式光スイッチや、半導体光アンプを用いたゲートスイッチを用いることが可能である。512、513は入力された光のパワーを2分岐して、一方をそれぞれ分離出力端502,503へ出力し、他方をそれぞれ光ゲート510、511の方へ出力する光分岐器である。508、509は光カップラであり、挿入信号入力端504、505からの信号光と光ゲート510,511からの出力をそれぞれ結合したものを出力する。
波長多重分離器507は、光カップラ508、509からの出力を合波した波長多重光を出力する。光カップラ508、509は、光ゲート510、光ゲート511をOn状態にしたり、Off状態にすることにより、波長多重合波器507に入力させる信号を、光分岐器512,513の出力からのものにするか、挿入信号入力端504,505からのものにするか選択することが可能である(挿入信号入力端側は、光スイッチ部231の動作によりOn/Off状態の切り替えは可能である)。図5の構成では、光分岐器512,513により分岐しているので、分岐信号出力端には常に光信号が出力される。
光ADM部500を、図2で光ADM部220として用いた場合、制御信号分離器244が多重信号入力端501に接続され、多重信号出力端506が制御信号合波器245に接続され、光スイッチ部231は、挿入信号端504に接続され、分離信号出力端503が光分岐器225に接続される。他の光ADM部も同様な接続を行う。
以上説明したような図2のノード構成を図1の各ノードに用いることにより、各ノードは、挿入端209から光信号を挿入した場合、現用リング101、予備リング102、及び予備リング104のいづれにも光信号を送出することが可能となる。同様に、挿入端212に光信号を挿入した場合、現用リング103、予備リング104,及び予備リング102のいづれにも光信号を送出することが可能となる。
又、分岐出力端205には、現用リング101、予備リング102、及び予備リング104のいづれかの光信号を出力させることが可能となる。同様に、分岐出力端208には、現用リング103、予備リング104、及び予備リング102からのうちのいづれかからの光信号を出力させることが可能となる。従って、各ノードの光スイッチ部230、231、光ADM部217〜220を切り替えることにより、ある現用リング上の現用光パスの障害に対し、右回りの予備リング上、左回りの予備リング上のどちらにでもに迂回光パスを構成することが可能となる。
次に、図2のノード構成を用いて図1のネットワークを構成した場合の障害回復動作について、図6〜図9を参照して説明する。
リング上でのパスの割り当て方として、右回りのパスを割り当てる方法と、左回りのパスを割り当てる方法がある。それらの光パスのホップ数はどちらかの方が小さいか、又は等しい。以下、ホップ数の小さい方をショート・パスと呼び、ホップ数の大きい方をロング・パスと呼ぶ。ホップ数が等しい場合は、現用光パスと同一方向に伝送する方をショート・パス、現用光パスと逆方向に伝送するパスをロング・パスと呼ぶ。
図2の構成のノードからなるリングの障害に対しその回復を行う場合、挿入信号、分離信号は右回り、左回りいずれの予備リングに対しても接続が可能であるので、ショート・パスを構成して障害回復を行う方法を用いるか、ロング・パスを構成して障害回復を行う方法を用いるかを選択することができる。
具体的には、図6に於いて、現用リング101上でノード106→ノード109→ノード107の経路の現用光パス601の障害に対して、予備リング104(左回り伝送)を用いてノード106→ノード109→ノード107の経路の迂回パス(予備光パス602:ショート・パス)を形成して障害回復を行う方法と、予備リング102(右回り伝送)を用いてノード106→ノード105→ノード108→ノード107の経路の迂回パス(予備光パス603:ロング・パス)を構成する方法がある。
予備リング上にETパスを構成している場合は、可能であれば、ショート・パスを構成して障害回復を行う方が、ETパスを切り離す数が少なくて済む。例えば、予備リング上で、ホップ数が1ホップである光パス全てを波長をλ1とし、ホップ数1の全てのパスをETパスとして用いていた場合、予備光パス602(ショート・パス)を構成して障害回復を行う場合は、2個のETパスを切り離す必要があるが、予備光パス603(ロング・パス)を構成して障害回復を行う場合は、3個のETパスを切り離す必要がある。
従って、図2のノード構成からなるリング・ネットワークに於いて、障害時でのETパスの使用効率を考え、障害回復の優先順位を、ショート・パスへの迂回による障害回復、ロング・パスへの迂回による障害回復とすると、障害回復時のETパスへの影響(ETパスの切り離し数)を小さくすることができる。
以下、図2のノード構成からなるリング・ネットワークを用い、ETパスへの影響が小さくなる障害回復方法について説明する。
図6は、図1のネットワークにおいて、障害発生後にショートパスへの迂回が行われる場合の制御信号及び各ノードでの動作ステップを表している。
601は現用主信号光を転送する現用光パス(波長:λ1)であり、ノード106(ソースノード(送信ノード):以下Sノードと略)からノード109を経由してノード107(デスティネーション・ノード(受信ノード):以下、Dノードと略)で終端される。通常は、予備リングは使用されておらず、障害の発生した時のみ予備リングに光パスが設定され、使用される。現用リング、予備リングでの光パスの設定は、光スイッチ部230、231の切り替え状態を切り替えたり、図5の光ゲート510,511の切り替え状態(On状態/Off状態)を切り替えることにより実現する。
今、予備リング104上では、ノード109からノード107へ波長λ1のETパスが構成されている状態とする。このような状態において、ノード106とノード109の間の現用リング101の光ファイバのみに破断障害が発生した時の障害回復動作について具体的に説明する。
この場合、光ファイバの破断障害なので、光パス601は終端ノード107に到着しなくなり、まず、ノード107の中にある監視制御器221は光分岐器225から分岐された光信号が来ないことを検出して光パス601の障害を認識する(ステップ1)。
監視制御器221が現用光パス601の障害を検出すると、その障害回復を行おうとするが、その際上記のように、まずショート・パスへの迂回による障害回復を行おうとするので、予備リング104上のショート・パス(予備パス602)の切り離しを行うために、関係ノードにメッセージングを行う。
今、予備光パス602を構成する上で関係するETパスとして、ノード109からノード107の間でλ1の波長のETパスを使用しているので、まず、ノード107でETパスを受信しないように切り替え、ノード109へETパスの送信を停止する旨の命令を1.3μm帯の制御信号光を用いて転送する(ステップ2)。具体的には、制御信号光を受信後、ノード109やノード107中の光スイッチ部230や231中のゲートスイッチを切り替えることによりETパスの切り離しが実現できる。
ETパスの切り離しをDノードであるノード107が確認すると、Sノードであるノード106に予備リング104に主信号光を送出して欲しいという要求を転送する(ステップ3)。この要求メッセージは先ずノード109に到着するが、ノード109では、到着したメッセージの要求先がノード106に対してであり、自ノード宛でないことを認識すると、何も情報の加工をせずに次のノードへそのまま転送する。
ノード106では、現用パス601を構成するために現用リング101に対してのみ信号光を送出している状態で、前記自ノードへの切り替え要求を受信すると、その要求に従って、予備リング104にも光を送出するように光スイッチを切り替える(ステップ4)。具体的には、図3の入出力端301に光信号が入力されており、入出力端308が現用光リング101の方に接続されており、入出力端306の方に予備リング104が接続されており、光スイッチ309が図4のような構成になっている場合、障害の発生してない場合はゲート型光スイッチ407のみOn状態となっていたのを、ゲート型スイッチ405もOn状態となるように切り替える。
ノード106は、ステップ4の動作が完了すると、1.3μm帯の制御信号光を用いてDノード(ノード107)へその旨を転送する(ステップ5)。その途中のノード109に於ける光ADM部では、予備光パス602を構成するようなスイッチ状態になっていなければ、そのような状態となるような切り替えを行う。具体的には途中のノードの光ADM部500の光ゲートのOn/Offの切り替えを行う。
ノード107では、ステップ5の内容を受信するとノード107で予備リング104からの光信号を受信するように切り替える(ステップ6)。具体的には、図2の光スイッチ部230が図3の構成になっているとすると、現用リング101からの光信号を受信している状態(図4でゲート型光スイッチ407のみOn状態)から予備リング104からの光信号を受信する状態(図4でゲート型光スイッチ405のみOn状態)へ切り替えることにより実現可能である。ステップ6によりDノード107では障害光パスの回復を認識する。
ステップ6の終了後、その旨を制御信号光を用いてSノード106に転送する(ステップ7)。Sノード106でステップ6で行った動作を確認すると、Sノードで障害回復完了を認識する(ステップ8)。
以上の動作例では、現用光リング101のみに障害が発生した場合を示したが、この場合には、予備リング上に構成したショートパスへの切り替えにより障害回復を行っているので、切り離すETパスの数が少なくて済む。
次に、現用リング101と予備リング104の両方のファイバに破断障害が発生した場合の動作について、図7を参照して説明する。
この場合、ステップ5までは、図6の場合と同様な動作を行う。しかし、予備リング104にファイバの破断障害が発生しているので、ステップ3で転送しようとした内容はDノード107へ転送されない。従って、ノード107で図6で説明したような動作を起こすことができず、図6のステップ8での障害回復完了を確認することができない。各ノードは図6でのステップ8までに要する時間を予め保持しておき、その時間内に図6でのステップ8での障害回復確認を行うことができなかった場合、ショート・パスへの迂回による障害回復は不可能であったと判断し、ロング・パスへの迂回による障害回復動作を開始する。
ロング・パスへの迂回による障害回復を行うために、まず、ロング・パスを構成する予備リング102上で用いられているλ1を用いているETパスを切り離す(ステップB6)。その後、予備リング102へ光信号を送出する(ステップB7)。具体的には、ノード106は、図2のノード200と同じ構成なので、図2、図3、図4を用いて説明する。障害発生前は、ゲート型光スイッチ407のみOn状態であった。ショート・パスへの迂回をやろうと試みた時(ステップ4)は、ゲート型光スイッチ407とゲート型光スイッチ405がOn状態とした。ステップB7では、ロング・パスへの迂回を試みているので、ゲート型光スイッチ407と406をOn状態としている。
ステップB7の動作が完了すると、その旨を制御信号光を用いてDノードへ転送する(ステップB8)。ショート・パス方向への迂回による切り替えはできなかったので、制御信号光による制御情報の転送もロング・パス方向に沿って行われる。メッセージングの途中のノードの光ADM部は予備光パス603を構成するようになっていない場合は、予備光パス603を構成するように切り替える。具体的には、図5の光ゲート510の切り替えにより予備光リング102でλ1が通る光ゲートをOn状態にする。
ステップB8のメッセージを受信したDノード107で、予備リング102からの光信号を受信するように切り替え、ロング・パスによる迂回パスを構成する(ステップB9)。具体的には、図2、図3、図4をノード107に置き換えて考えると、図4でゲート型光スイッチ406のみOn状態となるように切り替えることにより実現可能である。最後に、Sノード(ノード106)へ障害回復が完了した旨を通知し(ステップB10)、Sノードが障害回復完了を認識し、障害回復動作が終了する(ステップB11)。
図8は、ショート・パスへの迂回による障害回復の場合(図6)のノード間通信とノードでの動作のシーケンスチャートを示すものである。縦軸は時間軸であり、下に行く程時間が後であることを表す。また、図9は、ロング・パスへの迂回による障害回復の場合(図7)のノード間通信とノードでの動作のシーケンスチャートを示すものである。
以上の説明により、図2のノード構成からなるリング・ネットワークに於いて、障害の種類に応じ、ショート・パスへの迂回が可能な場合はショート・パスへの迂回による障害回復を行い、ショート・パスへの迂回が不可能な場合はロング・パスへの迂回を行う動作を示した。従って、障害回復時に切り離されるETパスの数を少なくすることが可能になり、ETパスの使用効率の高いリング・ネットワークを構成することが可能となる。
又、保守の時にも、ロング・パスへの迂回を行わないで済み、ショート・パスへの迂回により保守を行うことが可能であるので、保守時のETパスの切り離しが少なくて済み、保守時の使用効率が増大するという効果もある。保守時には高速性が求められないので、プロテクション用のシグナリングを用いないで行うことが可能である。
又、ショート・パスは現用パスと同一経路を通るので、ショート・パスへ迂回を行うことにより、遅延差が少なく、切り替え時の瞬断時間が少ない。遅延差が少ないことにより、無瞬断切り替えに必要なメモリ容量も少なくて済む。
又、障害回復時に必ずロング・パスへの迂回を行うのではないので、ショート・パスへの迂回により障害回復可能である場合には、切り替えに関与するノード数が減少するので障害回復時間が短縮される。これは、特に超長距離リングに於いて、効果が大きい。
又、障害時に迂回候補が、ショート・パスとロング・パスの2つのパスがあるので、信頼性が向上する。特に、同一方向に信号を伝送するリングのファイバを別のファイバ管路に敷設すると信頼性が向上する。例えば、高速道路にファイバを敷設する場合、同一方向に信号を伝送するファイバを、高速道路の両側に分散させると、片側のファイバが切れても、もう片方が切れてない可能性が高くなるので、ショート・パスへ切り替えられる可能性は高くなる。
以上の説明では、同一地点で現用リング101、103に障害が発生した場合について説明したが、同一地点で全てのリングの光ファイバに障害が発生した場合等においても、同様の方法で障害回復は可能である。但し、障害の箇所により制御メッセージを伝達する方向がショート・パスに沿って行われるか、ロング・パスに沿って行われるかが異なる。
制御メッセージの伝達が可能であれば、どちら周りに制御情報が伝達されても良いが、両方向に制御メッセージを転送した場合、ショート・パスに沿っての制御メッセージの伝達が可能であればその制御メッセージが先に伝達先のノードに到着するので、ショート・パスが有効になるが、障害によりショート・パス方向の制御メッセージの転送が不可能であれば、ロング・パスに沿っての制御メッセージの伝達が有効となる。
本実施の形態では、λ1の光信号の障害回復方法について述べたが、本発明構成、方法を用いれば、波長多重されている系に於いて任意の一重障害に対し、障害部を通っている全ての光パス(ソースノード、終端ノードの異なっているものを含む)の障害回復を行うことが可能である。以下、これについて説明する。
ファイバやノードの一重障害が発生すると、波長多重数分の光パスに障害が起こることになる。予備リングは現用リングの現用信号により共有されているので、障害が発生していない時は、予備リングは用いられていない。従って、予備リングに現用光パスと同じ波長を割り当てれば、波長衝突(1本の光ファイバ中で同じ波長が光パスに割り当てられて分離できなくなること)無く予備光パスを割り当てることが可能である。
従って、任意の1重障害に対して、そこを通っている全ての光パスの障害を回復できる。又、多重障害が発生した場合でも、ショート・パスかロング・パスのどちらか一方の構成が可能であれば、対応可能である。
以上、現用リング101の現用光パスの障害回復を共有予備資源である予備リング102、又は、予備リング104を用いて障害回復を行う方法、そのノード構成について説明したが、現用リング103(現用リング101と逆向きの信号伝送)と予備リング104、予備リング102に関しても同様のノード構成、障害回復方法を適用することが可能である。尚、障害回復動作後、光ファイバの障害点を確認し、光ファイバの融着接続により現用リング101の修理を完了した場合は、予備資源を共有しているので次の障害に備えるため、現用光パス601は現用リング101を使用して伝送されるように元に戻しておくと、予備資源を有効に使える。
次に、第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態では4ファイバリングの構成、方法について説明したが、第2の実施の形態では、2ファイバリングの場合について説明する。2ファイバリングでは右回りのリングと左回りのリングが存在する。λ1〜λ4の4波が波長多重されているとし、両リング中で、λ1、λ2を現用光パスの波長、λ3,λ4を予備光パスの波長に割り当てる。右回りのリング中のλ1、λ2を用いて構成された現用光パスに対応する予備資源を左回りのリングのλ3、λ4に割り当てることが可能であり、左回りのリング中のλ1、λ2を用いて構成された現用光パスに対応する予備資源を右回りのリングのλ3、λ4に割り当てることが可能である。
従って、2ファイバリングでも4ファイバリングと同様に考えることが可能である。右回りリングのλ1、λ2の資源を図1の現用リング101に対応させ、左回りリングのλ3、λ4を図1の予備リング102に対応させ、左回りリングλ1、λ2を図1の現用リング103に対応させ、右回りリングのλ3、λ4を図1の予備リングに対応させると、論理的には第1の実施の形態で説明した4ファイバリングと同様の動作が可能であることがわかる。
ノード構成は現用光パスにλ1,λ2を用いており、予備光パスにλ3、λ4を用いているので、図2の4ファイバのノード構成に比べて、出力端201、入力端202、入力端216,出力端215、光ADM部217,218を用いず、光スイッチ部231の出力端を全て、光ADM部219、220に接続する。光スイッチ部231と光ADM部219、220の間及び、光スイッチ部230と光ADM部219,220の間に、波長変換器を設ける。
現用系λ1のパスを予備系に入力する時には、λ1→λ3の波長変換器に通して波長変換を行い、現用系と予備系の波長の整合を取る。波長変換器としては、光信号をフォトダイオードを用いて一旦電気信号に変換してから、その電気信号を用いて所望の波長のレーザ光に変調をかけて別の波長に変換する方法を用いることが可能である。
第2の実施の形態を用いることにより、第1の実施の形態での効果と同様な効果がある。第1の実施の形態と異なる部分としては、用いるファイバ数(リング数)が半分なので、光ファイバ敷設費がコストの中で大部分を占める場合、どうしても2ファイバリングしか構成できない場合に特に効果が大きくなる、という点が上げられる。
第2の実施の形態では、固定波長出力の波長変換器を図2のノード構成に挿入したが、可変波長出力の波長変換器を適用しても本発明が適用可能なことは自明である。その場合、予備光パスの割り当て方を柔軟に変更できるので多重障害に対応する場合に、固定波長変換器を用いた場合よりも効果がある。
第2の実施の形態では、波長変換器として光信号を電気信号に変換してから再び光信号に変換する方法を用いたが、光のままの波長変換器(例えば、半導体光アンプの相互利得変調の効果や、相互位相変調の効果を用いた波長変換器)を用いても本発明が実施可能であることは自明である。
次に、本発明適用方式として第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態は、第2の実施の形態と同様に、2ファイバリングの場合であり、第1のリングと第2のリングは逆向き回りに光信号を伝送する。第1のリングの現用信号を伝送する波長としてλ1、λ2を用いる。その予備資源として、第1のリングの波長λ1の現用光パスに対して第2のリングの波長λ1、第1のリングの波長λ2の現用光パスに対して第2のリングのλ2を用いる。第2のリングの現用信号を伝送する波長としてλ3、λ4を用いる。その予備資源として、第2のリングの波長λ3の現用光パスに対して第1のリングのλ3、第2のリングの波長λ4の現用光パスに対して第1のリングのλ4を用いる。
このように2ファイバリングに現用用、予備用の波長として、互いに逆回りに伝送するリングに同じ波長を割り当てると、第2の実施の形態で用いていた波長変換器を用いる必要が無くなる。第2の実施の形態では、あるソースノードに於いて現用光パスλ1と予備光パスλ3とを切り替えて送出する必要があったが、第3の実施の形態を用いると現用光パスに用いる波長と予備光パスに用いる波長が同一であるため波長変換の必要が無いからである。
第3の実施の形態を用いると、波長変換器が不要になるという以外には、第2の実施の形態で説明した効果と同様の効果がある。
本発明の実施の形態では、光スイッチ部230、231として、図3の構成を用いて説明したが、光スイッチ部は、図3の構成以外にも種々の構成が考えられる。
図10は、光スイッチ部の他の構成例を示すものであり、1×3光スイッチ309、312の障害に備えたものである。図10において、1010、1011は光カップラ、1001〜1008は入出力端、309、312は1×3光スイッチ、310、311は1×2光スイッチである。この構成では、光カップラ1010、1011により光信号を2分岐して、1×2光スイッチ310、311とも接続し、1×3光スイッチ309、312の障害に対応した。
この光スイッチ部1000を光スイッチ部231として用いた場合、入出力端1005には現用リング101に現用光パスを構成する現用光信号、入出力端1008には1005とは逆方向に伝送し、現用リング103に現用光パスを構成する現用光信号、入出力端1007には1008に入力される現用光信号が挿入される。
もし、光スイッチ309に障害が発生したら、光スイッチ310を代わりに用いる。但し、2重障害の場合(光スイッチ309の障害とロング・パスの障害)は、光スイッチ310がショート・パス方向に接続されてないので、ショート・パス切り替えには対応できない。
図11は、前記2重障害の場合にも対応可能に構成した光スイッチ部の他の構成例を示すものである。図11においては、図3の構成に於いて1×3光スイッチ309、312の障害に備えてそれらを二重化したものであり、図10の構成に対して更に、光スイッチ310と光カップラ314、光スイッチ311と光カップラ315が接続されているので、光スイッチ309、311に障害が発生しても、光スイッチ310、311はそれぞれの代役を完全に務めることができる(即ち、光スイッチ310、311は、それぞれ光スイッチ309、312と同一切り替え機能を持つ)。従って、リング上のファイバの障害等の他、光スイッチの障害に対しても対応できる。
図12は、光スイッチ部の他の構成例を示すものであり、図10の光スイッチに於いて挿入あるいは分岐側の入出力端を2個ではなく、4個としたものである。すなわち、図10では、入出力端子1001に入力した光信号を光カップラ1010により分岐して予備系を作っていたが、その機能を光スイッチ部の外側に持っている系に適用可能な構成である。入出力端子1202に入力される光信号は、入出力端子1201と同一であり入出力端子1201の予備系の光信号である。同様に、入出力端子1203に入力される光信号は入出力端子1204と同一であり入出力端子1204の予備系の光信号である。
図13は、光スイッチ部の他の構成例を示すものであり、図11の光スイッチに於いて挿入あるいは分岐側の入出力端を2個ではなく、4個としたものである。すなわち、図11では、入出力端子1101に入力した光信号を光カップラ1010により分岐して予備系を作っていたが、その機能を光スイッチ部の外側に持っている系に適用可能な構成である。入出力端子1302に入力される光信号は、入出力端子1301と同一であり入出力端子1301の予備系の光信号である。同様に、入出力端子1303に入力される光信号は入出力端子1304と同一であり入出力端子1304の予備系の光信号である。
図14は、光スイッチ部の更に他の構成例を示すものである。図14に於いて、1401〜1408は入出力端、1411〜1414は1×4の光カップラ、1415〜1418は1×4光スイッチである。このスイッチ構成によれば、4×4の非閉塞スイッチが構成されるので、切り替える先が限定されている図12、図13のスイッチ構成と比べて切り替えの自由度が増大する。更に、2×4光スイッチを用いて構成すれば、切り替えの自由度を一層増大させることができる。
また、1×3光スイッチの形態についても、図4の構成以外に種々の構成が考えられる。
図15は、1×3光スイッチの他の構成例を示すものである。図15において、1×3光スイッチ1500は、入出力端1501〜1504、1×2光スイッチ1507、1508によって構成される。この構成例においては、1×2スイッチを組み合わせることにより、1×3スイッチ機能を実現しているので、コストの低減を図ることができる。一般に、1×1スイッチは、1×2スイッチの1個の入出力端を使用しない構成(例:機械式光スイッチ)となっており、1×2スイッチと1×1スイッチの1個あたりのコストは同程度であるので、図4と比べて1×3スイッチのコストが低減するという効果がある。
図16は、1×3光スイッチの他の構成例を示すものである。この1×3光スイッチ1600は、図4の1×3光スイッチにおいて、ゲート型光スイッチ405を省略した構成となっている。この1×3光スイッチ1600を例えば図4の1×3光スイッチ400と組み合わせて使用することにより、本発明に適用することができる。
すなわち、Sノードの光スイッチ部中の1×3スイッチに図16の構成を用い、障害回復時にSノードで現用リングに光信号を送出したままでも、Dノードで迂回先の予備リングからの光信号を選択すれば問題はない。逆にDノードの光スイッチ部中の1×3スイッチに図16の構成を用い、Sノードで図4の構成を用い、Dノードで常に現用リングと接続される構成であっても、Sノードで現用リングに光信号を送出しないようにできるので、本発明に適用可能である。
従って、図16の構成をSノード側、図4の構成をDノード側に用いる方法、図16の構成をDノード側、図4のノードをSノード側に用いる方法、いずれの構成を用いても本発明が実施可能である。図16の構成を用いると、図4の構成に比べて、用いるゲートスイッチの数が少なくて済むという利点がある。
尚、図16の構成をSノードに用いた場合に障害時に、現用光信号をその終端ノードに到着しないようにするためには、途中のノードで障害の起こった光信号の波長のみを遮断する方法を用いることが可能である。
図17は、1×3光スイッチの他の構成例を示すものである。図17において、1700は1×3光スイッチ、1701〜1704は入出力端、1711はゲート型光スイッチ、1712は1×2光スイッチ、408は光カップラを示す。この構成例も、図4の光スイッチと比べてスイッチの数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。
図18は、1×3光スイッチの更に他の構成例を示すものである。図18において、1800は1×3光スイッチ、1801〜1804は入出力端、1812は1×2光スイッチ、408は光カップラを示す。この1×3光スイッチ1800は、図16の1×3光スイッチに対応するものであり、図16における2個のゲートスイッチを1個の1×2スイッチに置き換えているので、より低コスト化を図ることができる。
また、光ADM部の構成についても、図5の構成以外にも、例えば図19あるいは図20の構成を用いることが可能である。
図19における光ADM部1900は、波長多重分離器514と波長多重合波器507の間に2×2の光スイッチ1908、1909を挿入し、挿入信号入力端1902、1903や、分離信号出力端1904、1905へ切り替えるようにしたものである。図5の構成では、常に分離信号出力端に光信号が出力されていたが、この構成では2×2光スイッチとして分配選択型(マルチキャスト型)を用いていない場合は、2×2光スイッチをクロス状態にした時のみ分離信号出力端に出力される。
図20における光ADM部2000では、波長多重分離器514の出力の内一部を波長多重合波器507に直結し、又、他の一部を分離信号出力端2002へ直結するものである。
例えば、図2のノード中で、現用リングに接続されている光ADM部の構成として図20の構成を用い、予備リングに接続されている光ADM部として図5の構成を用いると、現用光パスの構成を固定にした構成となるが、予備系は図5の構成を用いているので、構成を変えるころができ、障害回復、保守を行うことは可能である。この構成によれば、現用系の光ADM部に光スイッチ及びそれに伴い必要となる光カップラを用いてないので、その分コストが低減する。
また、現用リングに接続されている光ADM部内の接続が全て固定接続とせずに、光ADM部内の一部の接続のみを図20のように固定接続とし、他の接続は図5のように光スイッチ510を用いて可変にした構成とすることもでき、その場合にも固定接続の部分に関しては光スイッチ等の数が低減するという効果を奏する。
図22に示すように、図2の光スイッチ部230と光スイッチ部231を一つにまとめたものを単位とする装置(一体型光スイッチ部)を構成し、光ADM部に接続しても本発明は支障無く実現可能である。図22で2201、2202は外部出力端、2203、2204は外部入力端であり、他のネットワーク装置が接続される。2205〜2208は多重装置へと接続される出力端である。2209〜2212は多重分離装置から接続される入力端である。2217〜2220は光カップラであり、2213〜2216は1×3の光スイッチである。2212、2208を右回り現用リングに接続し、2211、2207を右回り予備用リングに接続し、2210,2206を左回り予備用リングに接続し、2209、2205を左回り現用リングに接続することにより、本発明の障害回復を実施することが可能である。
図25を用いて図22と別の構成を説明する。図22は、図2で光ADM部から入力された信号を分岐出力端側へ出力せずに、他の光ADM部へ出力することができないが、図25はそれを可能とする構成(信号がそのまま通過するような設定が可能な構成)である。図25で2501、2502は外部出力端、2503、2504は外部入力端であり、他のネットワーク装置が接続される。2505〜2508は多重装置へと接続される出力端である。2509〜2512は多重分離装置から接続される入力端である。2500は6×6の光スイッチであり、非閉塞光スイッチを用いる。n×n非閉塞スイッチは、例えば非特許文献4の図1に示されるようにn個のn分岐光スプリッタを入出力端に接続し、光スプリッタを介し、各入力端と全ての出力端が接続され、各出力端と全ての入力端が接続され、入力側の光スプリッタと出力側の光スプリッタとの間にゲート光スイッチを配置する構成を用いることにより実現可能である。2512、2508を右回り現用リングに接続し、2511、2507を右回り予備用リングに接続し、2510,2506を左回り予備用リングに接続し、2509、2505を左回り現用リングに接続することにより、本発明の障害回復を実施することが可能である。図25の構成を用いて、例えば入力端2512、出力端2508を接続する事により、入力端2512へ入力された信号をそのまま次のノードへ通過させる事が可能である。
信号を分岐挿入せずに次のノードへと伝送するような接続が可能であることにより、現用信号の構成に柔軟性を持たせることが可能である。図22の構成では、信号を分岐挿入せずに通過させる場合、図2の光ADM部を通過状態にさせることにより実現する必要があった。従って、光ADM部と図22の協調動作が必要であったが、図25の構成を用いると、それだけで信号の通過状態を構成できるので、協調動作を必要とせず、制御が簡単になる。この構成の他の利点としては、光スイッチ2500として非閉塞スイッチを用いているので、入力された信号をそのまま入力信号の方向へ戻すような切替設定をすることが可能である。例えば入力端2512と出力端2509が同一のネットワークノードに接続されているとすると、6×6スイッチ部2500を切り替え、入力端2512と出力端2509を接続する事により、入力された信号をそのまま入力信号の方向へ戻すような設定とする事が可能となる。これが可能であることにより、保守時に自分の送った信号そのものが隣のノードまで届いているかどうか遠隔確認することが可能である。
又、図23に示すように、一体型光スイッチ部に於いて、分岐信号出力端と挿入信号入力端とがそれぞれ二重化されていても本発明は実施可能である。図23で2301〜2304は外部出力端、2305〜2308は外部入力端であり、他のネットワーク装置が接続される。図22の構成では、外部入力端、外部出力端にそれぞれ2個のネットワーク装置が接続された時に予備の光伝送路が存在しなかった。図23の構成では、外部出力端、外部入力端の個数が図22の構成と比べて2倍あり、半分を予備用に用いることが可能である。2205〜2208は多重装置へと接続される出力端である。2309〜2312は多重分離装置から接続される入力端である。2325〜2332は光カップラであり、2317〜2324は1×3の光スイッチである。2316、2312を右回り現用リングに接続し、2315、2311を右回り予備用リングに接続し、2314,2310を左回り予備用リングに接続し、2313、2309を左回り現用リングに接続することにより、本発明を実施することが可能である。
図26を用いて図23と別の構成を説明する。図23は、図2で光ADM部から入力された信号を分岐出力端側へ出力せずに、他の光ADM部へ出力することができないが、図26はそれを可能とする構成(信号がそのまま通過するような設定が可能な構成)である。図26で2601〜2504は外部出力端、2605〜2608は外部入力端であり、他のネットワーク装置が接続される。2609〜2612は多重装置へと接続される出力端である。2613〜2616は多重分離装置から接続される入力端である。2600は8×8の光スイッチであり、非閉塞光スイッチを用いる。2616、2612を右回り現用リングに接続し、2615,2611を右回り予備用リングに接続し、2614、2610を左回り予備用リングに接続し、2613,2609を左回り現用リングに接続することにより、本発明の障害回復を実施することが可能である。
信号を分岐挿入せずに次のノードへと伝送するような接続が可能であることにより、現用信号の構成に柔軟性を持たせることが可能である。図23の構成では、信号を分岐挿入せずに通過させる場合、図2の光ADM部を通過状態にさせることにより実現する必要があった。従って、光ADM部と図22の協調動作が必要であったが、図26の構成を用いると、それだけで信号の通過状態を構成できるので、協調動作を必要とせず、制御が簡単になる。又、図26の構成では、2600として非閉塞スイッチを用いているので、入力された信号をそのまま入力信号の方向へ戻すような切替設定をすることが可能である。これが可能であることにより、保守時に自分の送った信号そのものが隣のノードまで届いているかどうか遠隔確認することが可能である。
又、分岐出力端側、挿入端側に、優先度の低い信号を予備リングに収容できるように優先度の低い信号の入出力端を設けて、優先度の低い信号を予備リングに収容する機能を付加した一体型光スイッチを用いても、本発明は実施可能である。図24はETパスを現用信号や予備信号とは異なる入出力端で収容できるようにした構成例である。図24で2401〜2404、及び2433、2434は外部出力端、2405〜2408、及び、2435,2436は外部入力端であり、他のネットワーク装置が接続される。図22の構成では、外部入力端、外部出力端にそれぞれ2個のネットワーク装置が接続された時に予備の光伝送路が存在しなかった。図24の構成では、1個の右回り又は左回りの現用信号に対し、他のネットワーク装置の現用、予備用の入出力端に接続できる。例えば、2401に現用信号を出力し、2402にはその予備用の信号を出力する。そのような現用・予備用のペアを2403と2404、2405と2406、2407と2408にも組むことができる。更に、2433〜2436は優先度の低い信号の入出力に用いることができる。2409〜2412は多重装置へと接続される出力端である。2413〜2416は多重分離装置から接続される入力端である。2425〜2432は光カップラであり、2417〜2424は1×3の光スイッチである。2416、2412を右回り現用リングに接続し、2415、2411を右回り予備用リングに接続し、2414,2410を左回り予備用リングに接続し、2413、2409を左回り現用リングに接続することにより、本発明の障害回復を実施することが可能である。
図27を用いて別の構成を説明する。図24は、図2で光ADM部から入力された信号を分岐出力端側へ出力せずに、他の光ADM部へ出力することができないが、図27はそれを可能とする構成(信号がそのまま通過するような設定が可能な構成)である。図27で2701〜2706は外部出力端、2707〜2712は外部入力端であり、他のネットワーク装置が接続される。図27の構成では、1個の右回り又は左回りの現用信号に対し、他のネットワーク装置の現用、予備用の入出力端に接続できる。例えば、2702に現用信号を出力し、2703にはその予備用の信号を出力する。そのような現用・予備用のペアを2704と2705、2708と2709、2710と2711にも組むことができる。更に、2701、2706、2707、2712は優先度の低い信号の入出力に用いることができる。2713〜2716は多重装置へと接続される出力端である。2717〜2720は多重分離装置から接続される入力端である。2700は10×10の光スイッチであり、非閉塞光スイッチを用いる。2720、2716を右回り現用リングに接続し、2719,2715を右回り予備用リングに接続し、2718、2714を左回り予備用リングに接続し、2717,2713を左回り現用リングに接続することにより、本発明の障害回復を実施することが可能である。
信号を分岐挿入せずに次のノードへと伝送するような接続が可能であることにより、現用信号の構成に柔軟性を持たせることが可能である。図24の構成では、信号を分岐挿入せずに通過させる場合、図2の光ADM部を通過状態にさせることにより実現する必要があった。従って、光ADM部と図22の協調動作が必要であったが、図27の構成を用いると、それだけで信号の通過状態を構成できるので、協調動作を必要とせず、制御が簡単になる。又、図27の構成では、2700として非閉塞スイッチを用いているので、入力された信号をそのまま入力信号の方向へ戻すような切替設定をすることが可能である。これが可能であることにより、保守時に自分の送った信号そのものが隣のノードまで届いているかどうか確認することが可能である。
又、それらの入出力端に信号監視装置を付加しても本発明は実施可能である。常時、信号の監視をスイッチ部の入力側、出力側で行うことによって、障害時の切替が高速化される。信号の監視としては、信号のビット誤り率や、信号に付与された識別子が所定のものか(誤接続がないか)を監視する。
又、他ノードと制御・監視情報を授受する手段を付加し、信号の監視手段から得られた情報と、他ノードとの制御・監視情報の授受により得られた情報に基づき、スイッチ部の制御を行うことによっても本発明は実施可能である。これにより障害回復は自動化される。
本発明の実施の形態の説明では、リング上で、光パスが全体としてどのように構成されているかについて言及しなかったが、別波長による制御信号の転送がループを形成さえすれば、ある波長に関する現用光パス自身はループを構成しなくても良い。例えば、λ1の波長の現用光パスが1個のみリング存在している場合でも、別波長で制御信号を別波長で隣接ノード間毎に転送しており、ノード間シグナリングを行うことが可能であるので、本発明の実施が可能である。
本発明の実施の形態として、図6、図7において、1本、又は、2本の光ファイバに破断障害が発生した場合について説明したが、同一地点でそれ以上の本数の光ファイバに障害が発生した場合であっても、本発明を実施することができる。
本発明の実施の形態では、同一地点のファイバ障害について説明したが、異なる地点にファイバ障害が発生した場合でも、ショート・パス、又はロング・パスによる迂回路を構成することができ、かつ制御メッセージのやり取りを行うことが可能であれば、本発明を適用することができる。
本発明の実施の形態では、ファイバ障害の場合について説明したが、ノード障害等他の障害の場合、ある波長のみの障害(例えば、ある波長の光送信器の障害)に対しても、同様の方法で障害回復を行うことが可能である。
本発明の実施の形態では、光パスの監視としてビット誤り率を監視する方法を用いたが、光パワーを監視する方法を用いて監視することも可能である。光パワーの監視手段は、例えば、フォトダイオードを入力端に設置し、そのフォトカレントを監視することにより実現可能である。その他、光のS/N(信号対雑音比)を監視する方法を適用することも可能である。光のS/Nを監視する方法としては、例えば、ASE(自然放出光雑音)と信号光の比を求めることにより光のS/Nを求めることによって実現可能である。
本発明の実施の形態では、障害回復手順として、図8、図9に示すようなシーケンス・チャートを用いたが、必ずしもこれと同一のものを用いる必要はない。例えば、ETパスの切り離しを、ETパスのSノード、Dノードともに切り離すという動作を先に行ってから迂回予備光パスを構成したが、ETパスのSノードのみ切り離しても、ETパスの波長の光信号が予備リング上に存在しなくなり波長衝突が起こらないので迂回パスを構成することが可能である。
この場合、ETパスのDノードでは、ETパスを切り離してないので、急に光信号が来なくなったり、違う宛先の光信号を受信するようになりDノードが混乱する恐れがあるが、その旨を制御信号光で通知する等の方法を用いれば、ETパスのDノードにその旨を認識させることが可能である。
本発明の実施の形態では、予め定めた一定時間経過後にショート・パス切り替え完了のメッセージが返って来なかったら、障害回復方法をショート・パス切り替えからロング・パス切り替えに変更したが、必ずしもこれと同じ方法を用いなくても良い。例えば、いずれかのノードがショート・パス切り替えによる障害回復が不可能であることを認識している場合には、そのノードからのメッセージングによりショート・パス切り替えを行わないようにする方法を用いることが可能である。
本実施の形態では、ETパスの存在に関係なく、ショート・パスへの迂回を優先して行ったが、ETパスが存在するか否かによる優先度で障害回復動作を行う方法によっても本発明は支障無く実施可能である。例えば、ショート・パスを構成する予備リング上にETパスが存在し、ロング・パスを構成するリング上にETパスが存在しなければ、ロング・パスへの迂回による障害回復を行うという方法でもよい。
本発明の実施の形態では、ショート・パスに優先して切り替える方法を用いたが、切り替え先の優先度決定方法は、この方法を用いなくても実施できる。例えば、障害回復のために切り離さなければならないETパスの総ホップ数、総伝送距離、通信量等を考慮して優先度を決める方法を用いることも可能である。
本発明の実施の形態では、波長多重システムに於いて光パスを用いるリングについて説明したが、SONET、SDH等のパスが時間多重されているシステムにも本発明を適用することができる。但し、本発明では、ループバックスイッチを行わないことより光信号の伝送距離が少なくて済むので、リング長を大きく取ることが可能であるため、ノードを光信号が光のまま通過する光ネットワークに於いて本発明を適用する方が有効性が増大する(SONETリングでは、各ノード毎に光信号を電気信号に変換して信号の再生を行っている)。
又、光のパスは2.5Gb/sの光信号であろうと10Gb/sの光信号であろうと、一本の光パスであるので、2.5Gb/sの光パスと10Gb/sの光パスが混在したしたシステムに於いても、第1の実施の形態と同様のノード構成、障害回復方法を用いることが可能であり、柔軟性が高い。
各現用光パスの信号速度が異なってもノード間のシグナリングが可能であれば、予備リング中で共有しているのは、予備資源となる予備波長であり、光の信号速度無依存性よりどのような信号速度(伝送可能な範囲)にも対応可能であるからである。
又、光パスの信号はどのような信号フォーマットのものが混在しても、光スイッチで切り替え、ノード間のシグナリングが可能であれば、光スイッチが信号フォーマット無依存なので本発明の実施が可能である。
本発明の実施の形態では、波長多重システムに於いて光パスを用いる方法について説明したが、ATMのVP(Virtual Path)やVC(Virtual Channel)に対しても、リングネットワークであれば、本発明を適用することができる。
本発明の実施の形態では、主信号系に1.5μm帯の波長の光信号、制御信号系に1.3μm帯の波長の光信号を用いたが、主信号系と制御信号系が分離できるものであれば、これらの波長を用いるに限定されるものではなく、任意の波長の光信号に対して実施可能である。
本発明の実施の形態では、他ノードへの制御信号の転送する方式としてフレーム構成を用い、最初の8ビットに宛先ノード名、次の8ビットに制御メッセージを割り当てる例について説明したが、これに限定されるものではなく、パスの障害回復の要求がソースノードに伝われば、どのようなビットの割り当て方でも良い。又、ビットに情報を割り当てる必要も無く、メッセージ指向通信を用いることも可能である。パケット通信やフレーム・リレー、ATMを用いた通信を用いることも可能である。
本発明の実施の形態では、制御信号の転送手段として、主信号と異なる波長の光信号を用いる例について説明したが、これに限定されるものではなく、制御情報を転送できる媒体であれば任意の手段を用いることができる。例えば、無線信号や、サブキャリアを光信号に重畳して伝送する系を用いて制御情報をノード間でやり取りしたり、電話回線を用いて制御信号のやり取りを行ってもよい。
又、時分割多重された主信号光中の制御監視のための領域を用いて、他ノードと制御監視情報の授受を行う方式を用いても本発明の実施は可能である。
本発明の実施の形態では、障害回復動作開始のきっかけとして、自ノード終端信号の障害検出という事象を用いて説明したが、他ノードや他のネットワーク機器からの障害通知によって障害回復動作を開始してもよい。例えば、光パス(波長:λ1)を終端するノードの前段のノードで、λ1の波長の光パスの異常を検出してそれを終端ノードに通知することによって障害回復動作を起こす方法を用いても本発明は支障無く実施できる。
本発明の実施の形態としては、ノード間の通信量が上り方向と下り方向で対称な場合、あるいは、ノード間の通信量が上り方向と下り方向で非対称な場合(例えば、下り方向の通信のみしかないシステム)のいずれの場合であっても、本発明を適用することができる。
本発明の実施の形態では、1つのリングシステムで1つの障害回復方法を用いる方式について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明構成、方法と従来の1+1プロテクション方式等他の方式を組み合わせても実現可能である。例えば、波長毎に、λ1、λ2は1+1方式による障害回復方法、λ3、λ4を本発明による障害回復に用いることもできる。
本発明の実施の形態では、光スイッチ405〜406、510、511として機械式光スイッチを用いたが、クロストークやロス等の性能を満たす光スイッチであれば、電気光学効果を用いた光スイッチや、熱光学効果を用いた光スイッチや、半導体光アンプを用いた光ゲート・スイッチ等任意の光スイッチを採用することができる。
本発明の実施の形態では、例えば光スイッチ230、231として図3の構成を基本にして説明したが、それと異なるサイズ、構成のスイッチを用いて本発明を構成することもできる。即ち、現用信号の共有予備資源を持つ予備リングをn本持つシステムの場合、現用リングと予備リング全てに切り替えることを可能にするためには(n+1)×1の光スイッチを用いる必要がある。このようなスイッチの機能を包含するより大規模なm×nスイッチを用いて本発明を構成することができる。
又、保守点検のために入力された信号をそのまま送信ノードに返す機能を持つスイッチ機能を持っている構成でも本発明は支障無く実現できる。
本発明の実施の形態では、Sノード、Dノードのスイッチとして光スイッチ230、231を用いたが、ここでスイッチングをせずにそのまま直接分離出力端や分離入力端に接続し、光信号を電気信号に変換した後に電気のスイッチによりプロテクションを行ってもよい。又、電気のスイッチとしては、空間的に切り替える電気のスイッチでも、時分割多重された信号を時分割多重分離したものを切り替える電気のスイッチでも、ATMスイッチのようにセルにより確立したコネクションを切り替えるATMスイッチでも、本発明は支障無く実施できる。
本発明の実施の形態では、光信号の監視のために10:90の分岐比の光カップラを用いた例について説明したが、これに限定されるものではなく、光レベル設計が問題なければ、光パワー分岐比、結合比は任意に設定可能である。
本発明の実施の形態では、4ノード、2波長のリングの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ノード数、波長多重数がこれ以外のシステムに対しても本発明を適用できることは自明である。
本発明の実施の形態では、光ADM部として全ての光信号の挿入、分離が可能である構成を用いたが、全ての波長の挿入分離が可能でない構成であっても本発明が適用できることは明らかである。
本発明の実施の形態では、波長多重された系を前提としているが、波長多重数が1の場合でも、本発明が実施可能であることは明らかである。
本発明の実施の形態では、光多重技術として波長多重技術を適用した場合について説明したが、偏波多重、時間多重、空間多重等他の多重技術が適用された系に対しても本発明を実施することができる。例えば、空間多重システムに本発明を適用するには、光ファイバ複数本を束ねた物を光ファイバ群として扱い、光ファイバ群によりノードをリングトポロジに接続し、光ファイバ群により構成されるリングを1つのリングとして扱うことにより実現可能である。一例として、ファイバ群のリングが4つであれば、第1の実施の形態と同様に障害回復を行うことが可能であり、ファイバ群のリングが2つであれば、第2の実施の形態、第3の実施の形態と同様に取り扱える。
本発明の実施の形態として、2ファイバの場合、4ファイバの場合について示したが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、4ファイバシステムから、共有予備資源となる予備リングを右回り、左回り1本ずつ増やし、障害回復に用いる光スイッチ309,312を1×4スイッチにすれば、6ファイバリングに於いても本発明が適用できる。又、第2の実施の形態、第3の実施の形態で説明したように、帯域資源の一部を現用資源、残りを予備資源として用いさせえすれば、2ファイバリングである必要は無く、3ファイバリング、4ファイバリングにも本発明は適用可能である。
また、光信号を1本のファイバ中で双方向に伝送するシステムを用いれば、物理的には1つのリングしかないが、論理的的には逆向き回りの2つのリングとみなすことができ、本発明構成、方法が適用可能である。この技術を用いると、物理的には、本発明の実施の発明で説明したリングの本数より少ない本数のリングを用いて本発明の適用が可能である。
本発明の実施の形態では、波長多重器、波長多重分離器としてAWGを用いる例について説明したが、回折格子を用いたものや、ファイバ・ブラッグ・グレーティング(ファイバの中に周期構造を持たせてフィルタを構成したもの)を組み合わせたもの等、波長を多重したり波長多重分離する機能を持つものであれば、任意のものを用いることができる。
本発明の実施の形態では、光増幅器を光通信ノードや光伝送路中に用いていないが、それを用いた系でも本発明が支障無く実施できることは自明である。
本発明の実施の形態では、光信号を電気信号に変換することなく、光のまま途中のノードを通過する光通信ネットワークについて説明したが、途中で電気信号に変換して再び光信号に変換する装置が挿入してもよい。このような装置を入れることによりリングの長距離化が可能となったり、分離信号、挿入信号とのインタフェースとして信号を再生したり、光信号の監視を行うことが可能となったりする。又、電気信号に変換してから再び光信号に変換する装置を光パスの中に構成する場合、その装置が光を出すか出さないかを制御することにより、ゲート型スイッチとして動作させることが可能である。例えば、光を出力する状態としない状態の両方を構成可能な光−電気−光変換装置はゲート型スイッチとして動作可能であるので、図4のゲート型光スイッチ405〜407として用いることができる。
光信号を電気信号に変換する部分、電気信号を光信号に変換する部分は、装置中、どこに存在しても本発明の実施が可能であることは自明である。例えば、光スイッチ部の入力端や出力端に存在しても良い。その場合、本発明の実施の形態中の光スイッチの代わりに電気信号を切り替える電気スイッチを用いても本発明の実施が可能であることは自明である。
本発明の実施の形態では、光パスとして途中で波長変換の無いものを用いた場合について説明したが、リングネットワーク中に波長変換器を挿入し、途中で波長変換がなされているものを光パスとして扱ってもよい。波長変換器としては、光信号を一旦電気信号に変換してから所望の波長の光源を用いて再び光信号に変換する方法、相互利得変調、相互位相変調、四光波混合を用いる方法等、どれでも適用できる。
波長変換器を用いた場合には、予備光パスをうまく割り当てることにより、予備リングの中での波長の再利用(同一リングで同じ波長を再び用いること)が可能となるので二重障害等の多重障害への耐性が良くなる。
本発明の実施の形態では、予備リングでは障害の起こっていない時に光を伝送していないが、予備リングを用いた伝送系に障害が発生していないかを確認するために、障害の起こっていない時にも光信号を流す方法を用いたシステムに対しても本発明は適用可能である。例えば、予備リングを周期的に全ての予備パスを構成するように動作させて予備光パスの監視を周期的に行い、障害を検出したり、切り替え要求メッセージを受信すると、監視のための予備パスを構成することをやめて、障害回復のための予備光パスのみを構成する方法を用いれば良い。
本発明の実施の形態では、左回りか右回りの現用パスいづれか1方向の通信の障害に対する障害回復について説明したが、本発明では、それぞれの共有予備資源は独立に割り当てられており、それぞれ独立に迂回路を形成できるので、右回りの通信と左回りの通信の両方の障害が同時に起こる場合であっても本発明の適用が可能である。
但し、片方向(例えば、AノードからBノードへの通信)の障害が発生したら両方向(AノードからBノードへの通信とBノードからAノードへの通信の両方)とも切り替える方式を用いても、本発明の実施が可能であることは自明である。
本発明の実施の形態では、リング・ネットワーク1個からなるネットワークの構成、障害回復方法について説明したが、全体のネットワークが複数リング・ネットワークが連結されたものであっても、本発明の適用は可能である。各リング内に構成される光パスが複数連結されて光パスを構成している時に、第mのリング・ネットワーク中で障害が発生した場合、他のリングとは無関係に、第mのリングの中で閉じた系で、実施の形態で示したような障害回復を行えば良い。尚、全体のネットワークは、必ずしも複数リング・ネットワークのみが連結されたもので無くても良い。例えば、リング・ネットワークとリング・ネットワークとの間が現用系と予備系を持った光伝送路により連結されている構成を、全体のネットワーク中に含んでいても、リング・ネットワーク中の障害に対しては、本発明の適用が可能である。
本発明の実施の形態では、光伝送路がリングトポロジとなっている場合について説明したが、本発明はそれだけに限定されるものではない。例えば、ネットワーク・ノードが複数存在し、それらがランダムに接続されたメッシュ・ネットワークにおいても、波長毎の光信号がリング・トポロジを構成するように接続されていれば、本発明の実施は可能である。それについて、図28を用いて説明する。図28で、2801〜2809はネットワークノードである。各ノードは、波長多重装置、波長多重分離装置を備え、波長毎の光信号の挿入・分岐が可能である。2811〜2815は光リンクである。各光リンク中は波長多重伝送されている。ネットワーク・ノードは複数の光リンク(ノード間の光伝送路)により接続されている。各リンク中で、右回り現用の波長、左回り現用の波長、右回り予備用の波長、左回り予備の用波長を選択し、それらを接続すると、図28の太線で示すように仮想的に波長毎のリングを構成することが可能である。ここで、各リンク中で用いる波長は、各ノードで波長変換機能を持っていれば、必ずしも同一である必要はない。例えば、仮想的な右回り現用のリングを構成するのに、光リンク2811中でλ1の波長、光リンク2812中でλ2の波長、光リンク2813中でλ1の波長光リンク2814でλ2の波長、光リンク2815でλ3の波長の連結によって構成する。そのような仮想的なリングを4つ構成し、それらを現用右回り用、その予備用、現用左回り用、その予備用のリングに割り当てれば、本発明は実施可能である。