JP2006060734A - 光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 光損失が少なく、構成を簡単にして高速通信が可能で信頼性が高い冗長光伝送装置を得る。
【解決手段】 光伝送路に光信号を出力する送信端、前記送信端からの光信号を中継する光中継部、前記光中継部で中継された光信号を受信する受信端、前記光伝送路を監視して監視結果を出力する監視モニタ部を備えた光伝送システムであって、前記光伝送路は、前記送信端と前記光中継部とに接続して光信号を伝送する複数の前半光伝送路と、前記光中継部と前記受信端とに接続して光信号を伝送する２以上の後半光伝送路とを有して前半／後半でそれぞれ冗長化されており、前記送信端は、前記監視結果に応じて前記複数の前半光伝送路のうち該当する前半光伝送路に該当する波長の光信号を出力し、前記光中継部は、前記複数の前半光伝送路毎に伝送されてきた光信号の波長に応じてその光信号の出力先の前記後半光伝送路が予め決められていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光信号を送信する局から中継地点を経由して、複数の受信地点へ信号を接続する光ネットワークにおいて、障害を回避するために複数の経路で光送信地点と光受信地点を接続する光信号切替装置に関するものである。

各種の障害による通信への影響を緩和することができる従来のポイント−マルチポイント光伝送システムの一例として、特許文献１「多段光分岐ポイント−マルチポイント光伝送システム」があり、この構成を図９に示す。
この図で示される従来技術は、センタ装置の光送受信機１０１とユーザ装置１０６とを光分岐素子１０４ａ，１０４ｂ及び光ファイバ伝送路１０３ａ，１０３ｂ，１０５で接続する構成である。そして、光分岐素子１０４ａのセンタ装置側に複数のポートを設け、センタ装置と光分岐素子１０４ａとの間に複数の光ファイバ伝送路１０３ａ，１０３ｂを設け、センタ装置に複数の光ファイバ伝送路の内、使用する光ファイバ伝送路を選択する経路選択手段１０２を備えている。

光分岐素子１０４ａ，１０４ｂとセンタ装置の間を接続する光ファイバ伝送路１０３ａに障害が発生した場合は、センタ装置に配置した経路選択手段１０２が使用するファイバを障害の発生していない光ファイバ伝送路１０３ｂへ切り替え、障害を回避することができる。
特開平８−２４２２０７号公報「多段光分岐ポイント―マルチポイント光伝送システム」

従来の技術は、光ファイバ伝送路の障害に対して冗長経路を持ち障害切替を行うことはできたが、センタ装置とユーザ装置の間が光分岐素子で接続されているためにセンタ装置から出力された光信号は全てのユーザ装置へ分配されてしまい、ユーザ装置毎に異なる信号を送受することができない。このため、ユーザ装置毎に異なる通信を行うためには、時分割多重によってユーザ装置毎の信号を束ねて送受する必要があり、ユーザ装置毎の通信速度が限定されるという課題がある。
また、光分岐素子を用いて信号を分配しているため、光分岐時及び光合流時に大きな光損失が発生し、分岐数を増大すると信号強度が弱まるために信号速度が制限されるという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、各ユーザ装置とセンタ装置の間を時分割処理ではなく、波長多重技術を用いて接続して、時分割処理に要する複雑な処理を軽減すること、また、波長の占有と中継地点での光分岐損失の抑圧によって通信速度を高速化すること、及び、中継地点では外部からの制御を必要としない単純な構成で伝送路の冗長化を実現し、信頼性の高いネットワークを形成する光伝送システムを得ることを目的とする。

この発明に係る光伝送システムは、光伝送路に光信号を出力する送信端、前記送信端からの光信号を中継する光中継部、前記光中継部で中継された光信号を受信する受信端、前記光伝送路を監視して監視結果を出力する監視モニタ部を備えた光伝送システムであって、
前記光伝送路は、前記送信端と前記光中継部とに接続して光信号を伝送する複数の前半光伝送路と、前記光中継部と前記受信端とに接続して光信号を伝送する２以上の後半光伝送路とを有して前半／後半でそれぞれ冗長化されており、
前記送信端は、前記監視結果に応じて前記複数の前半光伝送路のうち該当する前半光伝送路に該当する波長の光信号を出力し、
前記光中継部は、前記複数の前半光伝送路毎に伝送されてきた光信号の波長に応じてその光信号の出力先の前記後半光伝送路が予め決められている
ことを特徴とする。

以上のようにこの発明によれば、中継地点の中継部に外部からの複雑な切替え制御を要しない単純な受動光素子を用いることができ、波長によって経路を振り分けるので、光伝送損失を小さくし、受信端が受信する光信号強度を比較的大きくできる。また、送信端で波長を切替えるのみで送信端から受信端までの伝送路を少なくとも４つ選択することができ、簡易で低コストな構成で障害切替えを行うことができる。また、受信端に対して波長を占有することで高速通信が可能である。

実施の形態１．
冗長度を持たせ、かつ分岐損を無くして波長多重を用いて回路構成を単純化した冗長光信号伝送装置及びシステムを説明する。
図１は、本実施の形態における冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を示す図である。また図２は、本実施の形態における光合分波部の詳細構成を示す図である。図において、送信端は、波長λ１ないしλ４に波長を切替えられる（光信号用）可変光源１と、これからの光信号入力を波長により異なる出力ポートに分けて出力する分波部２と、監視光源９ａ，９ｂと、その監視モニタ１１ａ，１１ｂと、この監視光源からの信号と分波部２の出力とを入力とし、中継地点（部）へ出力する合分波器１０ａ，１０ｂと、監視モニタ信号で可変光源の波長を切替制御する切替制御部１３とで構成される。そしてそれぞれの出力を、前半光伝送路を構成する複数の単一伝送路である光伝送路３ａ，３ｂ経由で中継地点へ伝送する。
また中継地点は、監視光反射器１２ａ，１２ｂと、例えば波長λ１とλ２のグループと、波長λ３とλ４のグループとを入力とし、波長に応じて所定の出力ポートに出力する合分波器４とで構成される。そしてそれぞれの出力を、後半伝送路を構成する複数の単一伝送路である光伝送路５，６経由で受信端へ伝送する。
また受信端は、複数の光伝送路からの光信号を合わせて合波する合波部７と、光受信器８とで構成される。
なお図１の構成では、動作説明を簡略化するために送信端と受信端とをそれぞれ１台づつの構成として示しているが、それぞれ複数の構成としてもよい。
また更に受信端では、光受信器８は、中継地点からの出力側の光伝送路５，６からの光信号を受信し、これらの光伝送路５、６の障害を送信端の監視モニタに伝える機能を備えている。

即ち、この発明に係る光伝送システムは、複数の波長の光信号を出力する光信号用光源と、
上記複数波長の光信号と監視用信号とを異なる光伝送路に送信する合分波器を複数台と、
上記各光伝送路の障害を監視する上記監視用信号を上記合分波器に出力する監視光源を複数個と、
上記光伝送路から反射して返ってくる上記監視用信号を上記合分波器経由でモニタする監視モニタを複数個と、
複数の上記監視モニタによる監視結果により上記光信号用光源の波長を切替制御する切替制御部、とを備えた光信号伝送装置と、
光中継部と、受信端と、監視モニタ、とで構成される。
または、光伝送路が、送信端と光中継部間に接続されて光信号を伝送する複数の単一伝送路からなる前半光伝送路と、上記光中継部と上記受信端間に接続されて光信号を伝送する複数の単一伝送路からなる後半光伝送路とで構成され、
上記光伝送路に光信号を出力する送信端として、上記前半光伝送路を構成する単一伝送路毎にそれぞれ複数の異なる波長の光信号を出力し、上記監視モニタ部による監視結果に応じて上記光伝送路に出力する光信号の上記波長を制御する光信号伝送装置と、
光中継部と、受信端と、監視モニタ、とで構成される。
この構成による光信号伝送システムの動作を説明する。
送信端側におかれた可変光源１の出力信号は、切替制御部１３からの制御で波長をλ１からλ４まで変化させることができ、分波部２を介して波長がλ１及びλ２の場合は光伝送路３ａへ、波長がλ３及びλ４の場合は光伝送路３ｂへ出力される。光伝送路３ａと３ｂは、それぞれ中継地点へ接続され、片経路に障害が発生したときのために経路冗長されている。

監視光源９ａと９ｂから出力された監視用波長（λｍｏｎ）の信号は、合分波器１０ａ，１０ｂを介して光伝送路３ａと３ｂで中継地点まで伝送され、監視光反射器で反射されて折返し光として再び送信端まで戻ってきた後に、監視モニタ１１ａ，１１ｂでモニタする。
こうして、監視モニタの出力によって、光伝送路３ａ，３ｂの障害状態を監視することができ、この信号を用いて切替制御部１３は、可変光源１の出力波長をコントロールして障害の発生していない側の光伝送路３へ信号を出力する。図１では、仮に光伝送路３ａに障害が発生した図としているが、この場合は、可変光源１の出力波長はλ３又はλ４に制御され、光伝送路３ｂを通じて信号伝送される。

中継地点に配置された合分波部４は、複数の入力ポートと複数の出力ポートを持ち、各入力ポートに入力された信号の波長に応じて出力ポートを振り分ける特性を持つ。
図２に、合分波部４の一構成例を示す。
光伝送路３ａから入力されたλ１とλ２の信号は、それぞれ光伝送路５と６に出力され、光伝送路３ｂから入力されたλ３とλ４の信号も、それぞれ光伝送路５と６に出力される。光分岐ではなく、分波部１４ａ，１４ｂ（分波手段）と合波部１５ａ，１５ｂ（合波手段）を用いるため、原理的には、光損失が発生しない。図２では、２ポートの合波手段と分波手段を用いる例を示すが、多波長を扱う合分波部を用いてもよいし、１つのデバイスでこれらの機能を実現する周回性導波路型回折格子（周回性ＡＷＧ）などの光素子を適用しても構わない。この合波部は、外部からの複雑な切替制御などは必要としない単純な受動光素子であり、信頼性が高い。

合分波部４を通過した光信号は、波長λによって光伝送路５又は光伝送路６に出力される。仮に光伝送路３ａと６に同時に障害が発生した場合には、可変光源１がλ３を出力することによって光伝送路３ｂと５を通る経路を選択することができ、受信端へ到達することができる。
受信端では、光伝送路５及び６から入力されてきた光信号が合波部７を介して、光受信機で受信される。

図３は、切替制御部１３の動作を示すフロー図である。図１の構成では監視光反射器１２ａ，１２ｂは受信端には置かれていないが、例えば、中継地点より前の光伝送路に障害が発生した場合に、一時的に障害調査用として、光信号用可変光源１の波長を光伝送路５または光伝送路６の波長に変更して、光受信器８で受信の可否を調べれば、受信できなかった方の光伝送路５、６の障害も監視できる。先ず中継地点に置かれた監視反射器から反射されて返ってくる監視用波長の信号を監視モニタで受けて、更に一時的に光信号の波長を変えて受信端の光受信器８でその受信の可否を調べて別途連絡すれば、図３のフローにより、どの波長の光源を可変光源で送信するかを決めることが出来る。即ち受信端は、光伝送路５、６の障害を送信端の監視モニタに伝える機能がある。
この波長切替制御における波長の選択は、図３のフローに示された切替制御部１３が行う、例えばＳ１０１の伝送路の障害検出ステップ、Ｓ１０２の障害の発生が中継地点より前か後かの調査ステップ、Ｓ１０３ないしＳ１０７及びＳ１２１ないしＳ１２５等の光伝送路の障害が中継地点より前か後かの調査ステップ、及びその結果に基づいてＳ１１１ないしＳ１１４とＳ１３１ないしＳ１３４の組合わせに基づいて上記光源の波長を決めるステップ、の各ステップを見れば明らかなので、詳細記述は省略する。

以上のように、図１の構成では、送信端から受信端までを接続する経路が中継地点までの２通りと受信端までの２通りの組み合わせ４通りあるのに対して、送信端の可変光源１が出力できる波長は、λ１からλ４の４通りから選択できる。このため、冗長化された光伝送路３ａ，３ｂ及び光伝送路５，６のそれぞれで障害が発生しても、送信端の波長を制御することで受信端までの経路を選択することが可能である。

こうして、送信端と受信端の間で波長を占有することで高速な通信を実現することができる。また、送信端に複数の可変光源を設け波長多重技術を用いて波長多重伝送とした場合は、より多くの情報を伝送することができ、更に送信端と受信端とが一対複数の場合は、送信端と複数の受信端それぞれの間で個別の波長を用い高速な通信を実現することができる。また、中継地点での信号の分配に原理的に光損失のない合分波手段を適用するため、光伝送損失が小さく、ユーザ装置数を増大することができ、光信号強度を大きくできるために高速信号を扱うことが可能である。中継地点の合分波手段は、外部から制御が不要で信頼性が高い受動素子なので、簡易で低コストな構成で切替を行うことができる。

実施の形態２．
他の冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を説明する。
図４は、本実施の形態における冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を示す図である。また、図５は、本実施の形態における光合分波器の詳細構成を示す図である。これらの図において図１の構成と異なることは、可変光源１ａ，１ｂ，１ｃの数を複数にし、複数の光信号を多重化して伝送している。合分波部４ｂは、例えば図４対応では（λ１，λ５，λ９とλ２，λ６，λ１０）及び（λ３，λ７，λ１１とλ４，λ８，λ１２）の２つのグループの入力ポートと、（λ１，λ５，λ９とλ３，λ７，λ１１）及び（λ２，λ６，λ１０とλ４，λ８，λ１２）２つのグループの出力ポートを持つものである。図４対応では（λ１，λ３）と、（λ２，λ４）と、（λ５，λ７）と、（λ６，λ８）と、（λ９，λ１１）と、（λ１０，λ１２）との複数の出力を行う。
図５では、更に一般的な記述をしており、２つの入力ポートからの図示記載の波長多重信号を、その含まれる波長に応じて２つの出力ポートのいずれかに出力している。この機能は、例えば導波路型回折格子（ＡＷＧ）で得られる。

図４の構成図では示されていないが、図１の構成と同様に監視光源９ａ，９ｂと、監視モニタ１１ａ，１１ｂを備え、また中継地点と各受信端の光受信器８を使用して、送信端と中継地点間、及び中継地点と受信端間、の光伝送路の障害発生を監視できる。
この構成により、光伝送路の切替動作としては、各受信端にとっては図１の構成と同様、４通りの伝送路を選択できることになる。
この切替制御の詳細は、実施の形態１と同様なので、詳細記述を省略する。しかしいずれにしても、伝送路の切替を光信号の波長切替と合分波で行うので、分波の際にも光分岐と異なって原理的に光損失が発生しない。また機械的な切替でも無いので、信頼性が高い。こうした受動部品は構成部品として単純で低コストであり、故障率も低い。

実施の形態３．
他の冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を説明する。
図６は、本冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を示す図である。また図７は、本実施の形態における光合分波器の詳細構成を示す図である。これらの図において図１の構成と異なることは、送信端では、可変光源１ｄの必要波長がλ１とλ２の２つでよいことと、この可変光源１ｄからの出力をまとめて、どちらかの合分波器１０ａ，１０ｂに切替える切替部１６としたことである。また中継地点では、合分波部４ｃの動作が後で説明するように少し異なる。なお、図６では、合波部４ｃ以降の経路振り分けが分かりやすいように、光伝送路３ｂ側を伝送した波長λ１’，λ２’と表記しているが、λ１とλ１’は等しく、λ２とλ２’は等しい。

この構成により、先ず送信端と中継地点間の光伝送路３ａ，３ｂの切替は、切替部１６のスイッチ動作で行われる。即ち可変光源１ｄからのλ１，λ２の光信号は、両方ともどちらかの光伝送路３ａまたは光伝送路３ｂに出力される。
中継地点の合分波部４ｃは、動作としては光伝送路３ａから入射したλ１，λ２の光信号をそれぞれ光伝送路５と光伝送路６に出力し、逆に光伝送路３ｂから入射したλ１，λ２の光信号をそれぞれ逆の光伝送路６と光伝送路５に入替えて出力する。
図７に示すように、合分波部４ｃは、光伝送路３ａを伝送した波長λ１の光信号を光伝送路５へ、波長λ２の光信号を光伝送路６へ出力し、光伝送路３ｂを伝送した波長λ１の光信号を光伝送路６へ、波長λ２の光信号を光伝送路５へ出力する。このような機能を持つ合分波部４ｃは、周回性導波路型回折格子（周回性ＡＷＧ）により得られる。
本実施の形態による光伝送システムの場合、送信端側で２つの波長と合分波部４ｃへの２つの入力経路（光伝送路３ａ，３ｂ）を切替えることにより、受信端までの４通りの経路を選択できるので、例えば、図６に示すように、光伝送路３ｂと光伝送路５に障害が発生した場合は、送信端から波長λ２の光信号で光伝送路３ａに出力することで光伝送路３ａ、合分波部４ｃ、光伝送路６を介して受信端まで光信号を伝送できる。更に、合分波部４ｃを特に制御することなく、それ以降の経路を決定できるので、中継地点での故障などの不具合を少なくでき、簡易な構成で信頼性の高い光伝送システムが得られる。

本実施の形態では、可変光源に求められる波長数が減少するため、波長資源を有効に活用でき、通信可能な装置数を倍増することができる。可変光源に求められる波長可変能力を限定できるため、装置コストを低減することができる。また、中継地点の合分波部は、外部からの複雑な切替制御などは必要としない単純で低コストな受動光素子であり、部品の故障率も低く信頼性が高い。

実施の形態４．
他の冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を説明する。
図８は、本冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を示す図である。これらの図において図６の構成と異なるところは、送信端において可変光源に代えて固定波長の（光信号用）光源２１ａと光源２１ｂを用い、これらの出力を波長多重する合波部１７を使用する構成としたことである。
即ちこの図８の構成によれば、複数の固定波長λの光源２１ａ，２１ｂを合波して光伝送路３ａ，３ｂに出力する、冗長構成をとっている。従って装置としては安価な固定波長光源を使用でき、コストを低減できる。

切替部１６以降の動作は図６の構成と同様であるので、詳細記述は省略する。
本実施の形態では、一組の送信端と受信端について構成と動作を説明したが、他の実施の形態と同様に固定光源の数を増やして波長数を増やす構成もとれる。
また上記各実施の形態において、光受信器８と可変光源１や（固定）光源２１等を送信端と受信端に相互に設けることにより、双方向の光ネットワークを構成して、しかも光伝送路の障害が発生しても、通信が続行できる、冗長光信号伝送ネットワークが得られる。

ところで上記構成によれば、可変光源の切替や接続経路の切替を行う送信端において、監視光反射器１２ａを中継点に設けて、送信端から中継地点までの光伝送路の障害を検出できるので、中継地点に複雑な切替処理機能が必要無くなる。また単純な受動素子等で構成でき、信頼性が向上する効果もある。

上記各実施の形態では、切替制御部１３はハードウェアで構成されるとして説明したが、図３の動作フロー機能を持つソフトウェアで構成してもよい。即ち、図３の動作フローの各ステップで示される方法で切替制御をしてもよい。

この発明の実施の形態１における冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を示す図である。 実施の形態１における合分波部の詳細構成を示す図である。 実施の形態１における切替制御部の動作を示すフロー図である。 この発明の実施の形態２における冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を示す図である。 実施の形態２における合分波部の詳細構成を示す図である。 この発明の実施の形態３における冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を示す図である。 実施の形態３における合分波部の詳細構成を示す図である。 実施の形態４における冗長光信号伝送装置及びシステムの構成を示す図である。 従来の光伝送システムの構成を示す図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 可変光源、２ 分波部、３ａ，３ｂ 光伝送路、４，４ｂ，４ｃ 合分波部、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，６，６ａ，６ｂ，６ｃ 光伝送路、７，７ａ，７ｂ，７ｃ 合波部、８，８ａ，８ｂ，８ｃ 光受信器、９ａ，９ｂ 監視光源、１０ａ，１０ｂ 合分波器、１１ａ，１１ｂ 監視モニタ、１２ａ，１２ｂ 監視光反射器、１３ 切替制御部、１４ａ，１４ｂ 分波部、１５ａ，１５ｂ 合波部、１６ 切替部、１７ 合波部、２１ａ，２１ｂ （固定）光源。

Claims (6)

1. 光伝送路に光信号を出力する送信端、前記送信端からの光信号を中継する光中継部、前記光中継部で中継された光信号を受信する受信端、前記光伝送路を監視して監視結果を出力する監視モニタ部を備えた光伝送システムであって、
   前記光伝送路は、前記送信端と前記光中継部とに接続して光信号を伝送する複数の前半光伝送路と、前記光中継部と前記受信端とに接続して光信号を伝送する２以上の後半光伝送路とを有して前半／後半でそれぞれ冗長化されており、
   前記送信端は、前記監視結果に応じて前記複数の前半光伝送路のうち該当する前半光伝送路に該当する波長の光信号を出力し、
   前記光中継部は、前記複数の前半光伝送路毎に伝送されてきた光信号の波長に応じてその光信号の出力先の前記後半光伝送路が予め決められている
   ことを特徴とする光伝送システム。
2. 送信端は、異なる波長の光信号を出力可能な可変光源部、監視結果に応じて前記可変光源部が出力する光信号の波長を切替える切替え制御部、前記可変光源部からの光信号の波長に応じて出力先の前半光伝送路を予め定められた経路選択部を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
3. 送信端は、異なる波長の光信号を出力可能な可変光源部、切替え制御信号に基づき前記可変光源部からの光信号を前半光伝送路に切替え出力する経路選択部、監視結果に応じて前記可変光源部が出力する光信号の波長を切替え、かつ前記切替え制御信号を出力する切替え制御部とを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
4. 送信端は、互いに異なる波長の光信号を出力する複数の光源部、前記複数の光源部からの複数の光信号を多重化しかつ切替え制御信号に基づき多重化した光信号を前半光伝送路に切替え出力する経路選択部、監視結果に応じて前記切替え制御信号を出力する切替え制御部とを有し、
   光中継部は、前記前半光伝送路からの多重化光信号を分離し、前記前半光伝送路及び分離後の光信号の波長に応じて予め定められた後半光伝送路に当該光信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
5. 光中継部は、監視光を折り返して戻り光とする反射器を光伝送路それぞれに対応して設け、
   送信端は、前記監視光を出力する監視光源部、前記監視光を光伝送路に合波するとともに前記戻り光を監視モニタ部に出力する合分波部を有し、
   前記監視モニタ部は、前記戻り光の有無に基づき監視結果を出力する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の光伝送システム。
6. 送信端は、互いに異なる波長の光信号を出力可能な所定数の可変光源部、監視結果に応じて前記所定数の可変光源部が出力する光信号の波長を切替え可能な切替え制御部、予め複数の前半光伝送路毎に出力する波長を定められかつ前記所定数の可変光源部からの所定数の光信号を当該前半光伝送路に多重化して出力する経路選択部を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。

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