JP2007124422A

JP2007124422A - 光リングネットワーク装置

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Publication number: JP2007124422A
Application number: JP2005315507A
Authority: JP
Inventors: Kunitetsu Makino; 州哲牧野; Takuya Iwagami; 卓哉岩上; Hiroyuki Kasai; 宏之河西; Hiromi Ueda; 裕巳上田; Toshinori Tsuboi; 利憲坪井; Hiroaki Kurokawa; 弘章黒川; Takumi Nomura; 拓望野村
Original assignee: PYXISWAY NETWORKS Inc; NEC Communication Systems Ltd
Current assignee: PYXISWAY NETWORKS Inc; NEC Communication Systems Ltd
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】ネットワーク構成の自由度が大きく信頼性が高い新規な光リングネットワーク装置を提供する。
【解決手段】センタノードから、現用ルート光スイッチ回路と予備ルート光スイッチ回路をそれぞれ備えたｎ個の光スイッチノードN１、N２・・・ＮｎのNｎまでを、１本の光ファイバでこの順に接続して現用ルートを構成し、センタノードから、ｎ個の光スイッチノードNｎ、・・・Ｎ２、Ｎ１のＮ１までを、１本の光ファイバでこの順に接続して予備ルートを構成し、現用ルートと予備ルートの双方により全体として１つの光リングネットワークを構成し、現用ルート上の1箇所における光信号の障害を最初に検出した光スイッチノードおよびそれ以降のすべての光スイッチノードにおいて光信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えることにより、センタノードとすべての光終端装置の間の通信を維持できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は光リングネットワーク装置に関する。更に詳しくは、従来の受動的光ネットワーク（ＰＯＮ：ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）、特に広帯域パケット伝送を行うギガビット・イーサネットPON（ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔＰＯＮ：ＧＥ−ＰＯＮ）の欠点を解決するとともに、光ネットワークにおける伝送路である光ファイバの切断事故や光ネットワークを構成する光ノード装置の故障などによる通信障害が生じても回復することが可能、柔軟なネットワーク構成が可能、ネットワーク構成および光ノード装置構成が簡単でコスト低減が可能などの特長を有する、光スイッチを用いた光リングネットワーク装置に関する。

近年、インターネットを用いて音声・画像・映像を含むあらゆる情報をエンドユーザに提供するサービスが普及するにつれ、一般家庭ユーザを含むインターネットのエンドユーザ数が急激に増加している。このようなインターネットサービスをすべてのエンドユーザに円滑に提供するためには、サービス提供者（サービスプロバイダ）が提供する大容量の情報を、エンドユーザに高速で送達できるいわゆる広帯域通信網（ブロードバンドネットワーク）が不可欠であり、特にエンドユーザが直接収容される加入者網（アクセスネットワーク）において、広帯域かつ低価格なパケットデータ伝送ネットワークが求められる。

このような要求に応えることを目的とする代表的なアクセスネットワークとして、米国電気電子工学会（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：ＩＥＥＥ）の規格であるＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されているギガビット・イーサネットＰＯＮ（ＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ：ＧＥ−ＰＯＮ）がある（非特許文献１参照）。

ＧＥ−ＰＯＮは図２に示すように、センタノード２００に置かれる局側光終端装置（ＯｐｔｉｃａｌＬｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ：ＯＬＴ）２０１とエンドユーザ（加入者）側に置かれる複数の加入者側光終端装置（ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ：ＯＮＵ）２０２の間を光ファイバでツリー状に接続した形態の光ネットワークであり、図２の破線２０３で囲まれた部分により示される。ＯＬＴ２０１に接続された１本の光ファイバ２０４は、ＯＬＴ２０１とＯＮＵ２０２の中間地点に設置されるスプリッタ２０５によって複数の光ファイバ２０６に接続分岐され、分岐されたそれぞれの光ファイバ２０６はＯＮＵ２０２によってそれぞれ終端される。ＯＬＴ２０１は、上位ネットワーク２０７を通じて、たとえばインターネット２０８等のネットワークサービスに接続されており、それぞれのＯＮＵ２０２に接続された各ユーザ端末２０９（たとえばパーソナルコンピュータ：ＰＣ）は、このＧＥ−ＰＯＮ２０３を介してインターネット等のサービスに接続される。

ＧＥ−ＰＯＮにおいては、ＯＬＴ２０１とスプリッタ２０５の間、およびスプリッタ２０５と各ＯＮＵ２０２の間がそれぞれ１本の光ファイバで接続されるので、ＯＬＴ２０１（あるいはセンタノード２００）から各ＯＮＵ２０２に向かう方向（下り方向）の通信と、各ＯＮＵからＯＬＴ２０１（あるいはセンタノード２００）に向かう方向（上り方向）の通信の間の衝突を避けるため、上り方向と下り方向で異なる波長の光信号を使用する。またGE-PONでは、マルチポイント制御プロトコル（Ｍｕｌｔｉ−Pｏｉｎｔ Control Protocol： MPCP）によって複数のＯＮＵからの上りバースト光信号同士の衝突を回避することにより、ＯＬＴとそれぞれのＯＮＵの間でポイント−ポイント・エミュレーション・サービスを実現している。ＧＥ−ＰＯＮでは、ギガビット・イーサネットのパケットフレームを有するバースト光信号を用い、最大通信速度１Ｇｂｐｓの双方向データ通信が可能である。

上述のようにGE-PONは光ファイバによるネットワークであるため本質的に広帯域であり、またOLT２０１、スプリッタ２０５、およびOLT２０１とスプリッタ２０５の間の光ファイバ２０４（フィーダ区間）を複数のエンドユーザが共通に使用するので、経済的な光アクセスネットワークとして構成することができる。またギガビット・イーサネットのフレーム構成を使用するので上位のIPネットワークとの整合が容易であり、更にLANなどで広く使用されている既存のギガビット・イーサネット用コンポーネントをOLT、ONUの電子回路に使用することができ、装置コストを低減できる。

その反面GE-PONには、OLT２０１と各ONU２０２の間が光ファイバと受動素子であるスプリッタ２０５のみによって接続されているため、スプリッタに接続されるONUの数が増えると光信号の分岐損失が増大して光信号が減衰し、OLTとONU間の距離を十分大きく取れなくなる、という第１の問題点がある（逆に、長い伝達距離を可能にするためには１つのOLTに収容するONU数を少なくする必要がありコストが増加する）。

GE-PONの第２の問題点はセキュリティである。すなわち、GE-PONでは図２に示すネットワーク構造のため、OLTからある特定エンドユーザONUに向けての下り方向光信号が、他のすべてのエンドユーザONUにも同時に送達される。このため、他のエンドユーザの故意または事故などにより、特定エンドユーザへの通信内容が他のエンドユーザに盗聴または傍受される恐れがある。この危険を避けるため、一般にPONでは下り信号を暗号化しているが、暗号化は常に解読される危険を伴い、かつ装置コストの上昇を招く。

GE-PONの第３の問題点は、或るONUから、他のONUあるいはGE-PON全体の通信を阻害できるという点である。すなわち、通常それぞれのONUは、OLTがMPCPによって指定した時刻および時間長さでのみ上り光信号を光ファイバ上に送出できるが、エンドユーザの故意あるいはONUの故障などにより、或るONUが自身に許されていない時刻や時間長さで上り光信号を光ファイバ上に送出すると、他のONUからの上り信号と衝突してその通信を阻害する恐れがある。もしこの光信号の送出が連続的に行なわれれば、GE-PON全体の通信が阻害される恐れもある。またONUの光送信部の故障などにより所定の時刻および時間長さ以外で何らかの光信号が送出される場合も、それが光ファイバ上の雑音信号となってシステム全体の通信に悪影響を及ぼす恐れがある。

またGE-PONでは、図２に示すようにＯＬＴ２０１とスプリッタ２０５を結ぶ1本の光ファイバ２０４（フィーダ区間）をこのＧＥ−ＰＯＮに収容されるすべてのＯＮＵが共通に使用するので、もしこの光ファイバに切断などの障害が発生すると、このＧＥ−ＰＯＮ内のすべての通信が遮断されてしまう、という信頼性上の問題がある。これがＧＥ−ＰＯＮの第４の問題点である。

GE-PONは図２のようなツリー（或いはスターとも言う）状の光ネットワークなので、比較的狭いサービスエリア内（センタノードから１０〜２０Km以内程度）に比較的少数（最大１６〜３２程度）のエンドユーザが点在するような場合、いわゆるファイバー・ツー・ザ・ホーム（ＦｉｂｅｒＴｏＴｈｅＨｏｍｅ：ＦＴＴＨ）を経済的に実現するブロードバンド光アクセスネットワークとして最適である。しかしネットワークの物理的形状がツリー状に固定されているので、サービスエリア内に比較的多数のエンドユーザが散在する場合や、サービスエリア自体が広い場合や、エンドユーザが例えば鉄道や道路沿いのように比較的長距離にわたって分布する場合などでは、ＧＥ−ＰＯＮシステムの数自体を増やす必要が生じたり、光ファイバの総敷設長が大きくなったりして必ずしも経済的ではなくなる。このようにＧＥ−ＰＯＮの適用が最適となるのは比較的規模の小さなアクセスネットワークであり、ネットワークの用途や物理的形状（トポロジ）に対する自由度が小さいのがＧＥ−ＰＯＮの第５の問題点である。

以上述べたＧＥ−ＰＯＮの問題点のうち、第１、第２、および第３の問題点を改善すべくなされたのが、特許文献１記載の先行出願発明「光アクセスネットワーク方法及び光アクセスネットワーク並びに光アクセス用スイッチ」であり（本明細書中ではこの先行出願発明を便宜上「先願１」と称する）。図３（ａ）および（ｂ）に先願１による光アクセスネットワークの構成例を示す。図３（ａ）および(ｂ)に示す先願１の光アクセスネットワークは、センタ装置３０１（図２のＯＬＴ２０１に相当）と複数のリモート装置３０２（図２のＯＮＵ２０２に相当）を1個（図３（ａ）の３０３）または複数の光スイッチ（図３（ｂ）の３１１および複数の３１０）を用いてツリー状に構成し、これらの光スイッチ（図３（ａ）の３０３、または図３（ｂ）の３１１および複数の３１０）は、センタ装置３０１からリモート装置３０２に送信される下り信号を下り信号の情報に基づいてセンタ装置３０１が定めた1台のリモート装置に到達させ、その後下り信号の情報に基づいてセンタ装置３０１が定めた１台のリモート装置がセンタ装置３０１に送信する上り信号をセンタ装置３０１に到達させるようにしている。図３（ｂ）の構成は、図３（ａ）のスイッチ３０３の部分を２段に分割して、１段目のスイッチ３１１と２段目の複数のスイッチ３１０の間をそれぞれ１本の光ファイバで接続してツリー状ネットワーク３１２としたもので、図３（ａ）の構成に比べ多数のリモート装置３０２を接続することができる。

先願１によれば、図１のＧＥ−ＰＯＮのスプリッタ２０５の代わりに光スイッチ（図３（ａ）の３０３、または図３（ｂ）の３１１および複数の３１０）を用い、この光スイッチで下り光信号を下り信号の情報に基づいてパケット単位で切替えて目的のリモート装置（ＯＮＵ）のみに送達し、上り光信号を下り信号の情報に基づいてパケット単位で切り替えてセンタ装置（ＯＬＴ）に送達するようにするので、スプリッタによって光信号の電力をリモート装置の数だけ分岐しなければならないＧＥ−ＰＯＮに比べ、光信号の電力損失をはるかに小さくすることができ、ＧＥ−ＰＯＮの前記第１の問題点を実用上解決できる。

また先願１によれば、図１のＧＥ−ＰＯＮのスプリッタ２０５の代わりに光スイッチ（図３（ａ）の３０３、または図３（ｂ）の３１１および複数の３１０）を用い、この光スイッチで下り光信号を下り信号の情報に基づいてパケット単位で切替えて目的のリモート装置のみに送達するので、センタ装置が特定のリモート装置に送出する下り光パケット信号は光スイッチによりその特定リモート装置にのみ送出され、他のリモート装置に送出されることはない。従って下り光信号のセキュリティに関するＧＥ−ＰＯＮの前記第２の問題点を解決できる。

また先願１によれば、図１のＧＥ−ＰＯＮのスプリッタ２０５の代わりに、図３に示すように光スイッチ（図３（ａ）の３０３、または図３（ｂ）の３１１および複数の３１０）を用い、この光スイッチを下り信号の情報に基づいてパケット単位で切替えてセンタ装置３０１が定めた１台のリモート装置だけがセンタ装置３０１に送信する上り信号をセンタ装置３０１に到達させるようにしているので、他のリモート装置が故意または故障等により、許可されていない時刻・時間長さで光信号をそのリモート装置が接続されている光ファイバ上に送出しても、その光信号は光スイッチ（図３（ａ）の３０３、または図３（ｂ）の３１１および複数の３１０）によって遮断されて、光ファイバのフィーダ区間（図３（ａ）の３０４、または図３（ｂ）の３０４および複数の３１３）に送出されることはない。従って上り光信号に関するＧＥ−ＰＯＮの前記第３の問題点を解決できる。

上述のように、先願１によればＧＥ−ＰＯＮの第１、第２、および第３の問題点を解決できるが、前記第４および第５の問題点は解決されない。そこでＧＥ−ＰＯＮの第１、第２、第３の問題点を解決するとともに、フィーダ区間の信頼性に関する前記第４の問題点を解決すべくなされたのが特許文献２記載の先行出願発明「光スイッチ装置及びそれを用いた光アクセスネットワーク方法」であり（本明細書中ではこの先行出願発明を便宜上「先願２」と称する）、図４（ａ）および（ｂ）に先願２による光アクセスネットワークの構成例を示す。図４（ａ）および（ｂ）に示す先願２の光アクセスネットワークは、図３（ａ）および（ｂ）の先願１の光アクセスネットワークと同様、センタ装置４０１と複数のリモート装置４０２を１個（図４（ａ）の４０３）または複数の光スイッチ（図４（ｂ）の２個の４１１および複数の４１０）を用いてツリー状に構成するが、図３（ａ）の光スイッチ３０３のセンタ装置側の端子数が１であるのに対し、図４（ａ）の光スイッチ４０３はセンタ装置４０１側に２つの端子を有し、それぞれの端子にフィーダ区間の現用光ファイバ４０４およびフィーダ区間の予備光ファイバ４０５が接続される。またセンタ装置４０１は現用ネットワークインターフェース４０６および予備ネットワークインターフェース４０７を有し、それぞれがフィーダ区間の現用光ファイバ４０４およびフィーダ区間の予備光ファイバ４０５に接続される。図４（ｂ）の構成例では、１段目の２個の光スイッチ４１１のうちの一方は現用光スイッチとして現用光ファイバ４０４に接続され、他方は予備光スイッチとして予備光ファイバ４０５に接続される。また図４（ｂ）の２段目の複数の光スイッチ（複数の４１０）は１段目の光スイッチ側にそれぞれ２つの端子を有し、それぞれの端子に１段目光スイッチと２段目光スイッチを結ぶフィーダ区間の現用光ファイバ４１３、および１段目光スイッチと２段目光スイッチを結ぶフィーダ区間の予備光ファイバ４１４が接続され、これらによって構成されるツリー状ネットワーク４１２は、図３のツリー状ネットワーク３１２を、光スイッチを含めて２重化した構成になる。このような構成により、フィーダ区間の光通信路が（図４（ｂ）の場合は光スイッチも含め）２重化されるので、現用のフィーダ区間の光通信路に障害が生じても予備のフィーダ区間の光通信路に切替えて通信を維持でき、ＧＥ−ＰＯＮの前記第１、第２、および第３の問題点の解決に加え、前記第４の問題点も解決できる。

しかしながら先願２の光アクセスネットワークは、センタ装置４０１と複数のリモート装置４０２の間を１つまたは複数の光スイッチを用いてツリー状に構成するというネットワークの形状は基本的に先願１と同じなので、先願２の光アクセスネットワークによっても、ネットワークの用途やトポロジに対する自由度が小さく場合によってはファイバ総敷設長が増大する、というGE-PONの前記第５の問題点の解決はできない。

一方、ネットワークの用途やトポロジに対して広い自由度を有しかつ信頼性に優れた光ネットワークとして、光リングネットワークが知られている。光リングネットワークの代表例としてはたとえば北米の同期多重光ネットワーク（ＳｙｎｃｒｏｎｏｕｓＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ：ＳＯＮＥＴ）で使用されるＵｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＰａｔｈＳｗｉｔｃｈｅｄＲｉｎｇ：ＵＰＳＲ）があり、都市内の中・広帯域光伝送路（メトロリング）として広く商用に供されている。ＵＰＳＲは非特許文献２により標準化されており、図５のように複数のリングノード（図５の例では５００、５０１、５０２、５０３の４個）を２本の光ファイバ５１０、５１１によりそれぞれリング状に接続し、光ファイバ５１０上の光信号の伝達方向と光ファイバ５１１上の光信号の伝達方向を互いに逆向きに設定する。すべてのリングノードからの送出信号は常にこの２本の光ファイバ上に同時に送出され、宛先のリングノードではこの２本の光ファイバから受け取る光信号を常時比較し、正常と判断された方を受信信号として、そのリングノードに接続されている下位の装置に伝達する。たとえば図５においてリングノード５０１と５０３の間で通信が行なわれる場合、リングの正常動作時、ノード５０３はノード５０１からの信号としてたとえば光ファイバ５１０上を実線５１３で示すルートで流れる信号を正常な信号として受信するが、たとえばリング上の地点５１２において光ファイバの切断などの障害が生じると、実線５１３のルートからの光信号が遮断されるため、ノード５０３は光ファイバ５１１上を破線５１４で示すルートで流れる信号のほうを正常な信号と判断して受信する。このＵＰＳＲのメカニズムにより信頼度の高い光リングネットワークが構築でき、さらにリングノードを設置する場所を地理的状況やサービス上の要求に応じて柔軟に決定した上で各リングノードに下位の各種通信装置を接続することにより、自由度の高い通信ネットワークが実現される。

しかしながらＳＯＮＥＴＵＰＳＲは、時分割同期多重方式に基づく伝送階梯であるＳＯＮＥＴの１システムであるため、パケットベースのデータ通信に適したイーサネット信号を収容するには各リングノードにおいて別途プロトコル変換が必要となって効率が著しく悪くなり、ノード装置が複雑・高価になってしまうという問題がある。このためギガビット・イーサネットのフレームをベースにした先願１や先願２の光アクセスネットワークと異なり、高速の光データパケットを直接エンドユーザまで伝送するための光ネットワークには適さない。

これに対して、高速の光データパケットを直接光リング上で分岐・挿入する光パケット転送リングネットワークも提案されている（特許文献３参照）。特許文献３のリングネットワークでは、「光ファイバ伝送路を通して到着する光パケットが自光挿入分岐型多重分離ノード装置宛のパケットで無ければ、光信号のまま当該ノード装置を通過させ、前記光パケットが自ノード装置宛のパケットであれば、分岐して取り込むパケット転送制御を行なう。その為、前記各光ノード装置は、光パケットの前記光ファイバ伝送路への挿入時に、その光パケットの宛先ノード装置のアドレスまたは宛先ノード装置までの経路を含む情報を示したラベルを作成し、このラベルを波長多重または偏波多重して前記光ファイバ伝送路に対応する光パケットより所定時間早く送出しておき、このラベルを各光ノード装置で受信して、対応するパケットが自ノード装置宛のパケットか否かを判定する」ようにしている。

この特許文献３の光リングネットワークによれば、光パケット信号をリング上で直接分岐・挿入するのでＳＯＮＥＴＵＰＳＲに比べ高速光パケットを効率よく収容できるが、そのためには各光ノード装置において光パケットの宛先・経路情報を示すラベルを作成し、光パケット信号とは異なる波長または偏波を用いてそのラベルを他のノードに転送しなければならず、光ノード装置の構成が複雑・高価になってしまうという問題点がある。またＳＯＮＥＴＵＰＳＲのように障害に対する自律的復帰を可能とする機能が無いので、この光リングネットワークはネットワークの信頼性上の問題を解決するものではない。

SONET UPSRは２本の光ファイバによってそれぞれリングを構成することにより障害からの自律的復旧を可能にしているが、１本の光ファイバによってリングを構成し上り光信号と下り光信号に異なる２つの波長を使用する方法も提案されている（特許文献４参照）。この特許文献４の光リングネットワークによれば、「センタ光ノード装置１および複数のリモート光ノード装置２−１〜２−Ｎを１本の光ファイバ７によってリング状に接続し、センタ光ノード装置１は、各リモート光ノード装置２−１〜２−Ｎ宛ての下り光信号Ｓｉｇ１を左右両方向に送信し、リモート光ノード装置２−１〜２−Ｎは、障害が発生していない方向から下り光信号Ｓｉｇ１を受信し、受信した方向に向けて上り光信号Ｓｉｇ２−１〜Ｓｉｇ２−Ｎを送信する」ことにより、１本の光ファイバによるリングにおいて障害からの自律的復旧を実現できる、としている。しかし1本の光ファイバを用いてセンタ光ノードと各リモート光ノードの間の双方向光信号伝送を常時維持しつつ、リングの障害時には光信号の伝送方向と信号送出タイミングを切換えて通信を維持する方法として開示されている、センタ光ノードおよび各リモート光ノードにおける光信号障害検出方法、光信号送信タイミング制御方法および伝送路切替え方法が、ＳＯＮＥＴ UPSRなどの公知の方法に比べ極めて複雑なため、センタ光ノード装置および各リモート光ノード装置の構成が複雑・高価なものとなって実用性に乏しい。

特許文献５では、各光ノードに互いに異なる光送信用波長を予め割り当てて、光波長分割多重により各光ノード間の通信を行なう１方向光リングネットワークが提案されている。このリングネットワークによれば光波長分割多重を使用するので高速・広帯域の通信が可能であり、光信号の形式を特に規定していないのでSONET UPSRに比べ適用範囲は広いが、光ノードの数だけの異なる波長の光信号を各光ノード装置がそれぞれ発生・処理する必要があるため、各光ノード装置の構成は複雑になり、コストも高くなる。さらに特許文献５には障害に対する自律的復帰を可能とする機能の記載がなく、この光リングネットワークはネットワークの信頼性上の問題を解決するものではない。

特許文献６では、特許文献５と同様に各光ノードに互いに異なる光送信用波長を予め割り当てて、光波長分割多重により各光ノード間の通信を行なう、１方向光リングネットワークが提案されている。光ノードの数だけの異なる波長の光信号を各光ノード装置がそれぞれ発生・処理する方法が、特許文献５とは異なるが、やはり各光ノード装置の構成は複雑になりコストも高くなる。なお特許文献６には、光リングの障害に対する保護のため更に別のファイバを設ける実施例が記載されてはいるものの、障害時の復帰を可能とする具体的方法が記載されていないので、このネットワークがネットワークの信頼性の問題を解決するものとは言えない。

特許文献７では、ＳＯＮＥＴあるいはＳＤＨ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＤｉｇｉｔａｌＨｉｅｒａｒｋｙ：北米のＳＯＮＥＴをもとに国際電気通信連合・電気通信標準化セクタ（ITU-TS）で標準化された同期多重デジタルハイアラーキ）の２ファイバ光リングにおける障害復旧の機能を一層高めてネットワークの信頼度を上げる方法として、通常信号伝送用の第１および第２の光ファイバリングに障害復旧用の第３の光ファイバリングを追加し、各光ノード装置において、第１、第２リング上における障害の発生状況に応じて各光ノード装置入出力ユニット間の接続状態を切替えて、障害区間を第３リングに迂回させる方法が提案されている。この提案方法によれば、リングネットワークとしての信頼性は向上するが、２ファイバリングに比べ必要な光ファイバが１本増加すると同時に、障害時の切替えがＳＯＮＥＴＵＰＳＲリングに比べて複雑になり、装置コストが増加する。更に、障害時の切替えの制御にＳＯＮＥＴ（あるいはＳＤＨ）で規定されている切替え制御プロトコルを拡張して利用するので、光パケットリングネットワークに適用することはできない。

メトロ領域の比較的大規模な光ネットワークにおいて、SONET（あるいはＳＤＨ）のような帯域完全保証型のトラヒックと、イーサネットなどのベスト・エフォート型のパケット・トラヒックの両方を、サービス要求に応じて効率良く収容でき、かつ障害時の復旧速度がSONET(あるいはＳＤＨ)リングネットワーク並みに速い光リングネットワークとして、ＩＥＥＥ８０２．１７レジリアント・パケットリング（ＲｅｓｉｌｉｅｎｔＰａｃｋｅｔＲｉｎｇ）が標準化されている（非特許文献３参照）。しかしレジリアント・パケットリングの各ノード装置は、ＳＯＮＥＴ（あるいはＳＤＨ）物理層インターフェースとパケット物理層インターフェースの双方をサポートする必要があるため、パケット・トラヒックのみをサポートすればよい光パケットリングに比べ必然的に構成が大幅に複雑となり、装置コストがきわめて高くなるという欠点がある。
特願２００４−３２９３７８号「光アクセスネットワーク方法及び光アクセスネットワーク並びに光アクセス用スイッチ」特願２００５−１４４４２３号「光スイッチ装置及びそれを用いた光アクセスネットワーク方法」特開２００１−２４４９８０号「超高速光パケット転送リングネットワーク、光挿入分岐型多重分離ノード装置及び光挿入分岐型多重分離ノード装置の動作方法」特開２００２−１８５４８５号「光リングネットワークシステム、光ノード装置および光リングネットワークシステム冗長化方法」信号処理方法」特開２００１−２５７６９８号「波長分割多重光リングネットワークおよび信号処理方法」特表２００２−５２７９９０号「光リングネットワーク」特開２００１−１６２４０号「光リングネットワーク」ＩＥＥＥ８０２．３ａｈＤｒａｆｔＡｍｅｎｄｍｅｎｔｔｏＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓｗｉｔｈＣｏｌｌｉｓｉｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＣＳＭＡ／ＣＤ）ＡｃｃｅｓｓＭｅｔｈｏｄａｎｄＰｈｙｓｉｃａｌＬａｙｅｒＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｏｃｔｏｂｅｒ，７，２００３．ＧＲ−１４００−ＣＯＲＥ，"ＳＯＮＥＴＤｕａｌ−ＦＥＤＵｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＰａｔｈＳｗｉｔｃｈｉｎｇＲｉｎｇ（ＵＰＳＲ）ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＧｅｎｅｒｉｃＣｒｉｔｅｒｉａ"，Ｉｓｓｕｅ２，（Ｂｅｌｌｃｏｒｅ，Ｊａｎｕａｒｙ，１９９９）． "ＩＥＥＥ８０２．１７ＲｅｓｉｌｉｅｎｔＰａｃｋｅｔＲｉｎｇＴｕｔｏｒｉａｌ"，ＩＥＥＥＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＭａｇａｚｉｎｅ，Ｍａｒｃｈ２００４，ＰＰ１１２−１１８．

先願１の発明は、光アクセスネットワークにおいて広帯域かつ低価格なパケット通信サービスを実現する目的で標準化されたGE-PONの特長を生かしつつ、GE-PONにおける伝送距離制限の問題、下り信号のセキュリティの問題、および上り信号による通信阻害の問題を解決すべくなされたものであり、先願２の発明は先願１の発明による光アクセスネットワークの信頼性を向上させるためになされたものであるが、いずれの発明もGE-PONと同様にツリー状の光ネットワーク構造を前提にしているため、ＧＥ−ＰＯＮと同様に、ネットワークの用途や物理的形状（トポロジ）に対する自由度が小さい、という問題点を解決できなかった。

一方、ネットワークの用途やトポロジに対する自由度が大きくかつ信頼性に優れた光ネットワークとして、背景技術の説明で述べたような種々の光リングネットワークが提案されているが、前述のようにこれらの光リングネットワークはいずれも、パケットベースの高速光信号の伝達を行なうためにはリングノードの構成・制御が複雑になり、装置が複雑・高価なものになってしまう、という問題点があった。

従って、本発明により解決しようとする課題は、GE−PONの持つ広帯域・低価格という特長を維持しつつGE-PONの問題点の一部を解決した先願１の特長をそのまま保持しながら、ネットワークの用途やトポロジに対する自由度が大きく、ノード装置の構成が簡単・低価格で信頼性が高いという特長も備えた、先願１、先願２、および従来の光リングネットワークでは実現できなかった新規な光リングネットワーク装置を提供することである。

この課題を解決するための手段として、本発明の光リングネットワーク装置は、現用ルートと予備ルートによって全体として１つの光リングネットワークを構成し、先願１と同様の制御により各光リングノードに備えたｍｘ１光スイッチで光信号をパケット単位で切替えてセンタノードと各端末間の通信を行なうとともに、現用ルート上で光信号の障害が生じた場合各光リングノードにおいて光信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えるように構成する。

さらに具体的には、この課題を解決するための手段としての本発明の光リングネットワーク装置は、現用光インターフェースと予備光インターフェースを備えたセンタノードと、現用ルート光スイッチ回路、予備ルート光スイッチ回路、および現用/予備ルート切替え光スイッチ回路をそれぞれ備えたｎ個（nは２または２以上の任意の整数）の光スイッチノードN１、Ｎ２、・・・Ｎｉ、・・・Ｎｎ（ｉは２からｎまでの任意の自然数）の間で、センタノードの現用光インターフェースから光スイッチノードＮｎの現用ルート光スイッチ回路に至るまで、途中光スイッチノードＮ１、Ｎ２、・・・Ｎｉ、・・・Ｎｎ−１のそれぞれの現用ルート光スイッチ回路をこの順に経由するように１本の光ファイバで接続することにより現用ルートを構成し、センタノードの予備光インターフェースから光スイッチノードＮ１の予備ルート光スイッチ回路に至るまで、途中光スイッチノードＮｎ、Ｎｎ−１、・・・Ｎｎ−ｉ＋１、・・・Ｎ２のそれぞれの予備ルート光スイッチ回路をこの順に経由するように１本の光ファイバで接続することにより予備ルートを構成し、
現用ルートと予備ルートの双方により全体として１つの光リングネットワークを構成し、
現用ルート上の1箇所で光信号の障害が生じた場合、その光信号の障害を最初に検出した現用ルート光スイッチ回路の属する光スイッチノードおよびそれ以降のすべての光スイッチノードにおいて、それぞれの現用/予備ルート切替え光スイッチ回路によって光信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えることにより、センタノードとすべての光終端装置の間の通信を維持できるようにした光リングネットワーク装置として実現される。

本発明の光リングネットワーク構成方法および光リングネットワーク装置において、先願１の特長をそのまま保持しながら高い信頼性を実現する手段として、ｎ個の光スイッチノードはそれぞれ現用ルート光スイッチ回路と、予備ルート光スイッチ回路と、現用／予備ルート切替え光スイッチ回路とを備え、ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路は、センタノードが現用光インターフェースにより現用ルート光ファイバに送出した波長λ１の下り光パケット信号をそれぞれ受信し、現用ルート上の下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの現用ルート光スイッチ回路を光パケット単位で切替えることにより現用ルート上の下り光パケット信号をセンタノードが定めた１台の光終端装置に到達させると共に、現用ルート上の下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの現用ルート光スイッチ回路をパケット単位で切替えることにより、センタノードが定めた前記１台の光終端装置からのλ１と異なる波長λ２の上り信号を、現用ルート光ファイバを介してセンタノードの現用光インターフェースに到達させるように構成し、ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの予備ルート光スイッチ回路は、センタノードが予備光インターフェースによって予備ルート光ファイバに送出した波長λ１の下り光パケット信号をそれぞれ受信し、予備ルート上の下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの予備ルート光スイッチ回路を光パケット単位で切替えることにより予備ルート上の下り光パケット信号をセンタノードが定めた１台の光終端装置に到達させると共に、予備ルート上の下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの予備ルート光スイッチ回路をパケット単位で切替えることにより、センタノードが定めた前記１台の光終端装置からのλ１と異なる波長λ２の上り信号を、予備ルート光ファイバを介してセンタノードの予備光インターフェースに到達させるように構成し、現用ルート上の1箇所で光信号の障害が生じた場合、その光信号の障害を最初に検出した光スイッチノードおよびそれ以降のすべての光スイッチノードにおいて、それぞれの現用／予備ルート切替え光スイッチ回路によってセンタノードとそれぞれの光終端装置の間の光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えることにより、センタノードとすべての光終端装置との間の通信を維持できるようにする。

本発明の光リングネットワーク装置において、現用ルート上の１箇所で異常が生じたことを検出し、現用／予備ルート切替え光スイッチ回路によってセンタノードとそれぞれの光終端装置の間の光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替える手段として、ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路を、センタノードが現用光インターフェースにより現用ルート光ファイバに送出した波長λ１の下り光パケット信号をそれぞれ受信してその光パケット信号に異常があるか否かを検出し、異常があればそれぞれの現用／予備ルート切替え光スイッチ回路を切替えて光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えるように構成する。

本発明の光リングネットワーク構成方法および光リングネットワーク装置において、下り信号および上り信号の制御に先願１の制御方法を適用することによって光リングノード装置の構成を簡単・低コストにする手段として、センタノードが現用光インターフェースにより現用ルート光ファイバに送出する波長λ１の下り光パケット信号およびセンタノードが予備光インターフェースにより予備ルート光ファイバに送出する波長λ１の下り光パケット信号がＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるフレーム構成を有し、下り光パケット信号の特定の情報として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier、ロジカルリンク・アイデンティファイヤ）と、フレーム長と、センタノードからの制御メッセージとを含むように構成する。

さらに本発明の光リングネットワーク構成方法および光リングネットワーク装置において、下り信号および上り信号の制御に先願１の制御方法を適用することによって光リングノード装置の構成を簡単・低コストにする手段として、下り光パケット信号の特定の情報である、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるＬＬＩＤおよびフレーム長に基づいて下り光パケット信号をパケット単位で切替え、下り光パケット信号の特定の情報であるセンタノードからの制御メッセージに基づいて上り光パケット信号をパケット単位で切替えるように構成する。

以上説明した本発明の光リングネットワークの構成により、広帯域・低価格というGE-PONの特長を維持しつつGE-PONの問題点を解決した先願１の特長をそのまま保持しながら、ネットワークの用途やトポロジに対する自由度が大きいというリングネットワークの特長をも兼ね備えた光ネットワークの実現が可能になる。さらに光フアィバの不具合等による通信障害を防ぐことの可能な信頼性の高い光ネットワークの実現が可能となる。すなわち本発明によれば、先願１、先願２および従来の光リングネットワークでは実現が困難な、簡単・低価格で高信頼度、かつ接続できる光終端装置の数に制限が無く、地理的に広い範囲に敷設可能でネットワーク構成の自由度の大きい、広帯域パケット通信光ネットワークの実現が可能となる。

以下図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。

図１に本発明の光リングネットワーク構成方法およびそれを具現する光リングネットワーク装置の実施例（実施例１）を示す。図１の実施例１は、現用光インターフェース１と予備光インターフェース２を備えたセンタノード３と、１個の現用ルート光スイッチ回路４と1個の予備ルート光スイッチ回路５と1個の現用／予備ルート切替えスイッチ回路８をそれぞれ備えたｎ個（nは２または２以上の任意の整数）の光スイッチノードN１、Ｎ２、・・・Ｎｉ、・・・Ｎｎ（ｉは２からｎまでの任意の自然数）９を有する光ネットワーク１４において、センタノード３の現用光インターフェース１から光スイッチノードＮｎの現用ルート光スイッチ回路４に至るまで、途中光スイッチノードＮ１、Ｎ２、・・・Ｎｉ、・・・Ｎｎ−１のそれぞれの現用ルート光スイッチ回路４をこの順に経由するように１本の光ファイバ１０で接続して現用ルート１１を構成し、センタノード３の予備光インターフェース２から光スイッチノードＮ１の予備ルート光スイッチ回路５に至るまで、途中光スイッチノードＮｎ、Ｎｎ−１、・・・Ｎｎ−ｉ＋１、・・・Ｎ２のそれぞれの予備ルート光スイッチ回路５をこの順に経由するように１本の光ファイバ１２で接続して予備ルート１３を構成することにより全体として１つの光リングネットワーク１４を構成し、現用ルート上の1箇所で光信号の障害が生じた場合、その光信号の障害を最初に検出した光スイッチノードおよびそれ以降のすべての光スイッチノードにおいて、それぞれの現用／予備ルート切替え光スイッチ回路８によって光信号の経路を現用ルート１１から予備ルート１３に切替えることにより、センタノード３とすべての光終端装置６との間の通信を維持できるようにしたものである。ここでそれぞれの光スイッチノードの現用／予備ルート切替スイッチ回路８はそのスイッチノードに収容される任意数の光終端装置６と同数の光信号切替え回路１５を備え、それぞれの光終端装置６とそれぞれの光信号切替え回路１５は1本の光ファイバ７を介して互いに接続される。なお図１の実施例１では、現用ルート１１をリングの左回り（反時計回り）方向、予備ルート１３をリングの右回り（時計回り）方向としたが、逆に現用ルートを右回り、予備ルートを左回りと定めてもよい。

図１の実施例１において、先願１の特長をそのまま保持しながら高い信頼性を実現する手段として、ｎ個の光スイッチノード９はそれぞれ現用ルート光スイッチ回路４と、予備ルート光スイッチ回路５と、現用／予備ルート切替え光スイッチ回路８を備え、ｎ個の光スイッチノード９のそれぞれの現用ルート光スイッチ回路４は、センタノード３が現用光インターフェース１により現用ルート光ファイバ１０に送出した波長λ１の下り光パケット信号をそれぞれ受信し、現用ルート上の下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの現用ルート光スイッチ回路４を光パケット単位で切替えることにより現用ルート上の下り光パケット信号をセンタノード１が定めた１台の光終端装置６に到達させると共に、現用ルート上の下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの現用ルート光スイッチ回路４をパケット単位で切替えることにより、センタノード３が定めた前記１台の光終端装置６からのλ１と異なる波長λ２の上り信号を、現用ルート光ファイバ１０を介してセンタノード３の現用光インターフェース１に到達させるように構成し、ｎ個の光スイッチノード９のそれぞれの予備ルート光スイッチ回路５は、センタノード３が予備光インターフェース２によって予備ルート光ファイバ１２に送出した波長λ１の下り光信号
パケットをそれぞれ受信し、予備ルート上の下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの予備ルート光スイッチ回路５を光パケット単位で切替えることにより予備ルート上の下り光パケット信号をセンタノード３が定めた１台の光終端装置６に到達させると共に、予備ルート上の下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの予備ルート光スイッチ回路５をパケット単位で切替えることにより、センタノード３が定めた前記１台の光終端装置６からのλ１と異なる波長λ２の上り信号を、予備ルート光ファイバ１２を介してセンタノード３の予備光インターフェース２に到達させるように構成し、現用ルート上の1箇所で光信号の障害が生じた場合、その光信号の障害を最初に検出した光スイッチノードおよびそれ以降のすべての光スイッチノードにおいて、それぞれの現用／予備ルート切替え光スイッチ回路８によってセンタノードとそれぞれの光終端装置の間の光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えることにより、センタノードとすべての光終端装置との間の通信を維持できるようにする。

図１の実施例１において、現用ルート上の１箇所で異常が生じたことを検出し、現用／予備ルート切替え光スイッチ回路によってセンタノードとそれぞれの光終端装置の間の光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替える手段として、図１の実施例におけるｎ個の光スイッチノード９のそれぞれの現用ルート光スイッチ回路４を、センタノード３が現用光インターフェース１により現用ルート光ファイバ１０に送出した波長λ１の下り光パケット信号をそれぞれ受信してその光パケット信号に異常があるか否かを検出し、異常があればそれぞれの現用／予備ルート切替え光スイッチ回路８を切替えて光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えるように構成する。

図１の実施例１において、下り信号および上り信号の制御に先願１の制御方法を適用することによって光リングノード装置の構成を簡単・低コストにする手段として、センタノード３が現用光インターフェース１により現用ルート光ファイバ１０に送出する波長λ１の下り光パケット信号およびセンタノード３が予備光インターフェース２により予備ルート光ファイバに送出する波長λ１の下り光パケット信号がＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるフレーム構成を有し、下り光パケット信号の特定の情報として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるＬＬＩＤと、フレーム長と、センタノードからの制御メッセージとを含むように構成する。

さらに図１の実施例１において、下り信号および上り信号の制御に先願１の制御方法を適用することによって光リングノード装置の構成を簡単・低コストにする手段として、下り光パケット信号の特定の情報である、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるＬＬＩＤおよびフレーム長に基づいて下り光パケット信号をパケット単位で切替え、下り光パケット信号の特定の情報であるセンタノードからの制御メッセージに基づいて上り光パケット信号をパケット単位で切替えるように構成する。

なお、それぞれの光スイッチノードにおける現用／予備の切替えは、そのスイッチノードに収容される各光終端装置６について、波長λ１の下り光信号と波長λ２の上り光信号のそれぞれに対して行なう必要がある。このため図１の現用／予備ルート切替え光スイッチ回路８は、同図に示すようにその光スイッチノードに収容される光終端装置６の数と同数の光信号切替え回路１５を必要とし、各光信号切替え回路１５は、それぞれ1個の下り信号切替え２ｘ１光スイッチと、1個の上り信号切替え２ｘ１光スイッチと、1個の光分波／合波器とによって構成される。この構成は図７の説明の際に詳述する。

以上、図１の実施例１により、本発明の光リングネットワーク装置の実施例を説明したが、図１を簡単化したモデルである図６によって、本発明の光リングネットワーク装置の動作をさらに具体的に説明する。

図６に、図１の実施例１における光スイッチノード９の数がノードＮ１（６０９−１）からノードＮ４（６０９−４）までの４台、各光スイッチノードに接続される光終端装置６の数がそれぞれの光スイッチノードにつき1台（６０６−１、６０６−２、６０６−３、６０６−４）の場合を例示する。この例の場合、各光スイッチノードの現用／予備ルート切替え光スイッチ回路（図１の８）は、１個の光信号切替え回路（図１の１５）そのものとなる（６０８−１、６０８−２、６０８−３、６０８−４）。また図６では、伝送路の障害が障害発生点６２０において生じる場合を例示する。なお以上の仮定はあくまでも説明上の簡単のためであって、光スイッチノードの数ｎおよび各光スイッチノードに接続される光終端装置の数がそれぞれ任意である実施例１の一般性は、これらの仮定により失われないことに留意されたい。

図６においてさらに簡単のため、センタノード６０３の現用光インターフェース６０１は現用ルート光ファイバ６１１上に、光スイッチノードＮ１（６０９−１）に接続された光終端装置６０６−１宛の、波長λ１の下り光パケット信号Ａ（６２１）、光スイッチノードＮ２（６０９−２）に接続された光終端装置６０６−２宛の波長λ１の下り光パケット信号Ｂ（６２２）、光スイッチノードＮ３（６０９−３）に接続された光終端装置６０６−３宛の波長λ１の下り光パケット信号Ｃ（６２３）、および光スイッチノードＮ４（６０９−４）に接続された光終端装置６０６−４宛の波長λ１の下り光パケット信号Ｄ（６２４）を送出するものとする。また各光終端装置６０６−１、６０６−２、６０６−３、６０６−４は、センタノード６０３の現用光インターフェース６０１宛の、波長λ２の上り光パケット信号ａ（６２５）、波長λ２の上り光パケット信号ｂ（６２６）、波長λ２の上り光パケット信号ｃ（６２７）、および波長λ２の上り光パケット信号ｄ（６２８）を、各光スイッチノードの現用／予備ルート切替え光スイッチ回路６０８−１、６０８−２、６０８−３、６０８−４に向けてそれぞれ送出するものとする。

また、センタノード６０３の予備光インターフェース６０２は予備ルート光ファイバ６１３上に、光スイッチノードＮ１（６０９−１）に接続された光終端装置６０６−１宛の、波長λ１の下り光パケット信号Ａ（６２９）、光スイッチノードＮ２（６０９−２）に接続された光終端装置６０６−２宛の波長λ１の下り光パケット信号Ｂ（６３０）、光スイッチノードＮ３（６０９−３）に接続された光終端装置６０６−３宛の波長λ１の下り光パケット信号Ｃ（６３１）、および光スイッチノードＮ４（６０９−４）に接続された光終端装置６０６−４宛の波長λ１の下り光パケット信号Ｄ（６３２）を送出するものとする。

ここでセンタノード６０３の現用光インターフェース６０１から現用ルート光ファイバ６１１に送出される各下り光パケット信号Ａ（６２１）、Ｂ（６２２）、Ｃ（６２３）、Ｄ（６２４）と、予備光インターフェース６０２から予備ルート光ファイバ６１３に送出される各下り光パケット信号Ａ（６２９）、Ｂ（６３０）、Ｃ（６３１）、Ｄ（６３２）は、それぞれ（６２１と６２９、６２２と６３０、６２３と６３１、６２４と６３２）が全く同一の情報を持つ光パケット信号である。

いま図６のリングネットワークが正常に動作している場合、光スイッチノードＮ１（６０９−１）の現用ルート光スイッチ回路６０４−１は、現用ルート光ファイバ６１１から下り光パケット信号Ａ（６２１）を受信すると、その光パケット信号中の特定の情報（ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるＬＬＩＤおよびフレーム長）に基づいてこの光パケット信号Ａが光終端装置１宛の信号であると判定し、光パケット信号Ａが継続する時間だけ現用ルート光スイッチ回路６０４−１の出力を現用／予備切替え光スイッチ６０８−１に送る。リングネットワークが正常に動作しているので現用／予備切替え光スイッチ６０８−１は現用側に接続されており、光パケット信号Aは光終端装置１に伝達される。光スイッチノードＮ１（６０９−１）の現用ルート光スイッチ回路６０４−１は引き続き現用ルート光ファイバ６１１から光パケット信号Ｂ（６２２）、Ｃ（６２３）、Ｄ（６２４）を受信するが、現用ルート光スイッチ回路６０４−１はこれら各光パケット信号中の特定の情報（ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるＬＬＩＤおよびフレーム長）によりこれらの光パケット信号は光スイッチノードＮ１に接続されている光終端装置１（６０６−１）宛の光信号ではないと判定し、それぞれの光パケット信号が継続する時間だけ、光スイッチ回路６０４−１の出力光パケット信号を、次段の光スイッチノードＮ２（６０９−２）の現用ルート光スイッチ回路６０４−２に接続されている現用ルート光ファイバ６３３に送出する。

リングネットワークが正常に動作している場合は同様の動作が光スイッチノードＮ２、Ｎ３、Ｎ４のそれぞれの現用ルート光スイッチ回路６０４−２、６０４−３、６０４−４において実行され、光パケット信号Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ光終端装置２（６０６−２）、光終端装置３（６０６−３）、光終端装置４（６０６−４）に送達される。

センタノード６０３の現用光インターフェース６０１は、各光終端装置が送信する波長λ２の上り光パケット信号が現用ルート光ファイバ６１１上で互いに衝突しないように制御するため、特定の情報としての制御メッセージを含む下り光パケット信号（図６には示していない）を定期的に各光終端装置宛に送信しており、光スイッチノードＮ１（６０９−１）の現用ルート光スイッチ回路６０４−１は、光終端装置１（６０６−１）宛の制御メッセージを含む光パケット信号を光ファイバ６１１から受信すると、その制御メッセ-ジに基づいて、光終端装置１（６０６−１）に割り当てられた時刻から光終端装置１（６０６−１）に割り当てられた継続時間だけ、現用／予備切替え光スイッチ６０８−１の出力信号を受け入れる。現用／予備切替え光スイッチ６０８−１は現用側に接続されているので、これにより光終端装置６０６−１が送信する波長λ２の上り光パケット信号ａ（６２５）は、他の光終端装置（６０６−２、６０６−３、６０６−４）からの上り光パケット信号と衝突することなく、現用／予備切替え光スイッチ６０８−１、現用ルート光スイッチ回路６０４−１を介して現用ルート光ファイバ６１１上に送出されて、センタノード６０３の現用光インターフェース６０１に送達される。

リングネットワークが正常に動作している場合は同様の動作が光スイッチノードＮ２、Ｎ３、Ｎ４のそれぞれの現用ルート光スイッチ回路６０４−２、６０４−３、６０４−４において実行され、光終端装置２（６０６−２）からの光パケット信号ｂ（６２６）、光終端装置３（６０６−３）からの光パケット信号ｃ（６２７）、光終端装置４（６０６−４）からの光パケット信号ｄ（６２８）は、それぞれに割り当てられた時刻からそれぞれに割り当てられた継続時間の間で、前段スイッチノードの現用ルート光スイッチ回路に向けて現用ルート光ファイバ上に送出される。こうしてすべての上り光パケット信号ａ、ｂ、ｃ、ｄは互いに衝突することなく、現用ルート光ファイバ６１１上をセンタノード６０３の現用光インターフェース６０１に向けて送達される。

予備ルートに接続されている予備ルート光スイッチ回路（６０５−１、６０５−２、６０５−３、６０５−４）の動作は、現用ルートに接続されている現用ルート光スイッチ回路（６０４−１、６０４−２、６０４−３、６０４−４）について説明した上記の動作と全く同様に行なわれる。すなわち、リングネットワークが正常に動作している場合、センタノード６０３の予備光インターフェース６０２から予備ルート光ファイバ６１３上に波長λ１の下り光パケット信号Ａ（６２９）、Ｂ(６３０)、Ｃ（６３１）、Ｄ（６３２）が送出されると、光スイッチノードＮ１（６０９−１）の予備ルート光スイッチ回路６０５−１は下り光パケット信号Ａを現用／予備切替え光スイッチ６０８−１に送り、光スイッチノードＮ２（６０９−２）の予備ルート光スイッチ回路６０５−２は下り光パケット信号Ｂを現用／予備切替え光スイッチ６０８−２に送り、光スイッチノードＮ３（６０９−３）の予備ルート光スイッチ回路６０５−３は下り光パケット信号Ｃを現用／予備切替え光スイッチ６０８−３に送り、光スイッチノードＮ４（６０９−４）の予備ルート光スイッチ回路６０５−４は下り光パケット信号Ａを現用／予備切替え光スイッチ６０８−４に送る。しかしそれぞれの現用／予備ルート切替え光スイッチ回路（６０８−１、６０８−２、６０８−３、６０８−４）がいずれも現用側に接続されているので、これらの下り光パケット信号が各光終端装置（６０６−１、６０６−２、６０６−３、６０６−４）に伝達されることはない。また各光終端装置からの波長λ２の上り光パケット信号ａ（６２５）、ｂ（６２６）、ｃ（６２７）、ｄ（６２８）は、それぞれ現用側に接続されている現用／予備ルート切替え光スイッチ回路により遮断されるので、いずれも予備ルート光ファイバ６１３上に送出されることはない。

次に、図６の光リングネットワーク上の参照番号６２０で示す地点において、障害（たとえば現用および予備光ファイバの切断）が生じた場合を考える。このとき現用ルートは光スイッチノードＮ１（６０９−１）および光スイッチノードＮ２（６０９−２）には支障なく接続されているので、これらの光スイッチノードの現用ルート光スイッチ回路（６０４−１、６０４−２）は光ファイバリング全体の正常動作時と全く同様に動作し、現用／予備ルート切替え光スイッチ回路は現用側に接続されたままである。したがって下り光パケット信号Ａ（６２１）およびＢ（６２２）は、図６に太線で示した現用ルートを経由してそれぞれの光終端装置（６０６−１、６０６−２）に送られ、それぞれの光終端装置（６０６−１、６０６−２）からの上り光パケット信号ａ（６２５）およびｂ（６２６）は、それぞれ太線で示した現用ルートを経由してセンタノード６０３の現用光インターフェース６０１に送られる。

光スイッチノードＮ３（６０９−３）の現用ルート光スイッチ回路６０４−３は障害点６２０における障害により下り光パケット信号が到達しなくなるので異常を検出し、現用／予備切替え光スイッチ６０８−３を予備側に切替える。また光スイッチノードＮ４（６０９−４）の現用ルート光スイッチ回路６０４−４も、光スイッチノードＮ３（６０９−３）からの下り光パケット信号が到達しなくなるので異常を検出し、現用／予備切替え光スイッチ６０８−４を予備側に切替える。この結果、センタノード６０３の予備光インターフェース６０２から予備ルート光ファイバ６１３上に送出された下り光パケット信号Ｃ（６３１）およびＤ（６３２）が、図６に太線で示した予備ルートを経由してそれぞれの光終端装置（６０６−３、６０６−４）に送られ、それぞれの光終端装置（６０６−３、６０６−４）からの上り光パケット信号ｃ（６２７）およびｄ（６２８）は、それぞれ太線で示した予備ルートを経由してセンタノード６０３の予備光インターフェース６０２に送られる。

以上説明した構成および動作により、現用ルート上の1箇所（６２０）で光信号の障害が生じた場合、その光信号の障害を最初に検出した光スイッチノード（Ｎ３、６０９−３）およびそれ以降のすべての光スイッチノード（Ｎ４、６０９−４）において、それぞれの現用／予備ルート切替え光スイッチ回路（６０８−３、６０８−４）によってセンタノード（６０３）とそれぞれの光終端装置（６０６−３、６０６−４）の間の光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えることにより、センタノード（６０３）とすべての光終端装置（６０６−１、６０６−２、６０６−３、６０６−４）との間の通信を維持することが可能になる。

次に、本発明の光リングネットワーク装置における光スイッチノードの構成と各部分の動作を、図７に示す光スイッチノードの構成例により詳細に説明する。なお、図７では１つの光スイッチノードに接続される任意の光終端装置数（ｍ−１）を３としたが、これは単に説明および図面の簡単のためであってこの値に限定されるものではない。また、同図の構成例は図１の本発明の光リングネットワークにおけるｉ番目の光スイッチノードＮｉに対するものとして描いてありリング上のどの位置にある光スイッチノードに対しても適用されるが、光スイッチノードNｎの現用ルート光スイッチ回路７０１における第２の光分波／合波器７０５および光スイッチノードN１の予備ルート光スイッチ回路７０２における第２の光分波／合波器７１６は、どちらも接続すべき次段の光スイッチノードが存在しないので、実装する必要がない。

図７の光スイッチノードＮｉは現用ルート光スイッチ回路７０１と、予備ルート光スイッチ回路７０２と、現用／予備ルート切替え光スイッチ回路７０３を備え、現用ルート光スイッチ回路７０１は第１および第２の光分波／合波器７０４、７０５と、１個の光分岐器７０６と、1個の光遅延回路７０７と、それぞれ1個の光入出力端子とｍ個（ｍはそれぞれの光スイッチノードに接続される光終端装置の任意の個数＋１で図７の場合４）の光入出力端子を有する第１および第２のｍｘ１光スイッチ７０８、７０９と、1個の光・電気変換回路７１０と、1個のフレーム解析回路７１１と、1個の下り信号スイッチ制御回路７１２と、1個の上り信号スイッチ制御回路７１３と、1個の異常検出回路７１４とを有し、予備ルート光スイッチ回路７０２は、第１および第２の光分波／合波器７１５、７１６と、１個の光分岐器７１７と、1個の光遅延回路７１８と、それぞれ1個の光入出力端子とｍ個の光入出力端子を有する第１および第２のｍｘ１光スイッチ７１９、７２０と、1個の光・電気変換回路７２１と、1個のフレーム解析回路７２２と、1個の下り信号スイッチ制御回路７２３と、1個の上り信号スイッチ制御回路７２４とを有し、現用／予備切換え光スイッチ回路７０３はｍ−１個の下り信号切替え用２ｘ１スイッチ７２５、７２６、７２７と、ｍ−１個の上り信号切替え用２ｘ１スイッチ７２８、７２９、７３０と、ｍ-1個の光終端装置（図示してない）にそれぞれ接続されるｍ−１個の光分波／合波器７３１、７３２、７３３とを有するように構成されている。

なお図７の現用／予備切換え光スイッチ回路７０３において、1個の下り信号切替え２ｘ１光スイッチ７２５、1個の上り信号切替え２ｘ１光スイッチ７３０、１個の光分波／合波器７３３によって１個の光信号切換え回路（図１における光信号切換え回路１５）が構成され、同様に下り信号切替え２ｘ１光スイッチ７２６、上り信号切替え２ｘ１光スイッチ７２９、光分波／合波器７３２によって１個の光信号切換え回路が構成され、下り信号切替え２ｘ１光スイッチ７２７、上り信号切替え２ｘ１光スイッチ７２８、光分波／合波器７３１によって１個の光信号切換え回路が構成される。

図７の光スイッチノードにおいて、現用ルート光スイッチ回路（同図の破線で囲まれる部分７０１）の構成および動作は以下のとおりである。
まず現用ルート光ファイバ７３４上の波長λ１の下り光パケット信号が第１の光分波／合波器７０４によって分波された後、光分岐器７０６によって２つに分岐される。その一方の下り光パケット信号出力が光遅延回路７０７によって所定の時間だけ遅延された後、第１のｍｘ１光スイッチ７０８の１側端子（本特許においては、ｍ個の端子と１個の端子の間の相互接続を切替えるｍｘ１光スイッチにおいて、ｍ個の端子の１つをｍ側端子と呼び、ｍ側端子のいずれか１つと相互接続される１個の端子を１側端子と呼ぶ）に入力される。

光分岐器７０６によって２つに分岐された他方の下り光パケット信号出力が光・電気変換回路７１０によって２つの電気パケット信号に変換され、その一方の電気パケット信号がフレーム解析回路７１１に入力される。

フレーム解析回路７１１に入力された電気パケット信号のフレーム中のＬＬＩＤおよびフレーム長情報が、特定の情報としてフレーム解析回路７１１によって抽出されて下り信号スイッチ制御回路７１２に入力され、フレーム解析回路７１１に入力された電気パケット信号フレーム中のセンタノードからの制御メッセージが特定の情報としてフレーム解析回路７１１によって抽出されて、上り信号スイッチ制御回路７１３に入力される。

第１のｍｘ１光スイッチ７０８の１側端子に入力された波長λ１の下り光パケット信号が、下り信号スイッチ制御回路７１２によりLLIDおよびフレーム長情報に基づいて光パケット単位で切替えられて、第２の光分波／合波器７０５または現用／予備ルート切替え光スイッチ回路７０３のｍ−１個の下り信号切替え用２ｘ１光スイッチ（７２５、７２６、７２７）の２側端子の一方にそれぞれ接続される。

現用ルート光ファイバ７３５上の波長λ２の上り光パケット信号が第２の光分波／合波器７０５によって分波された後第２のｍｘ１光スイッチ７０９のｍ側端子の１つに接続され、ｍ−１個の上り信号切替え用２ｘ１光スイッチ（７２８、７２９、７３０）の２側端子の一方がそれぞれ第２のｍｘ１光スイッチ７０９の残りｍ−１個のｍ側端子に接続され、第２のｍｘ１光スイッチ７０９のｍ個のｍ側端子に入力された波長λ２の上り光パケット信号が上り信号スイッチ制御回路７１３によりセンタノードからの制御メッセージに基づいて光パケット単位で切替えられて第１の光分波／合波器７０４に入力されて合波され、現用ルート光ファイバ７３４上の波長λ２の上り光パケット信号として送出されるように構成される。

波長λ１の下り光パケット信号がそのパケット自身のLLIDおよびフレーム長情報に基づいて第１のｍｘ１光スイッチ７０８により光パケット単位で切替えられるためには、光・電気変換回路７１０、フレーム解析回路７１１および下り信号スイッチ制御回路７１２による信号処理の遅延時間分だけ、第１のｍｘ１光スイッチ７０８に入る波長λ１の下り光パケット信号を遅延させる必要がある。図７の光遅延回路７０７はそのためのもので、たとえば適切な長さの光ファイバにより実現される。

図７の光スイッチノードにおいて、予備ルート光スイッチ回路（同図の破線で囲まれる部分７０２）の構成および動作は以下のとおりである。
予備ルート光ファイバ７３６上の波長λ１の下り光パケット信号が第１の光分波／合波器７１５によって分波された後、光分岐器７１７により２つに分岐される。その一方の下り光パケット信号出力が光遅延回路７１８によって所定の時間だけ遅延された後、第１のｍｘ１光スイッチ７１９の１側端子に入力される。光分岐器７１７により２つに分岐された他方の下り光パケット信号出力が光・電気変換回路７２１によって電気パケット信号に変換された後フレーム解析回路７２２に入力される。フレーム解析回路７２２に入力された電気パケット信号フレーム中のＬＬＩＤおよびフレーム長情報が特定の情報としてフレーム解析回路７２２によって抽出されて、下り信号スイッチ制御回路７２３に入力される。フレーム解析回路７２２に入力された電気パケット信号フレーム中のセンタノードからの制御メッセージが特定の情報としてフレーム解析回路７２２によって抽出されて上り信号スイッチ制御回路７２４に入力され、第１のｍｘ１光スイッチ７１９の１側端子に入力された波長λ１の下り光パケット信号が下り信号スイッチ制御回路７２３によりLLIDおよびフレーム長情報に基づいて光パケット単位で切替えられて、第２の光分波／合波器７１６または現用／予備ルート切替え光スイッチ回路７０３の前記ｍ−１個の下り信号切替え用２ｘ１光スイッチ（７２５、７２６、７２７）の２側端子の他方にそれぞれ接続される。予備ルート光ファイバ７３７上の波長λ２の上り光パケット信号が第２の光分波／合波器７１６によって分波された後第２のｍｘ１光スイッチ７２０のｍ側端子の１つに接続され、ｍ−１個の上り信号切替え用２ｘ１光スイッチ（７２８、７２９、７３０）の２側端子の他方がそれぞれ第２のｍｘ１光スイッチ７２０の残りｍ−１個のｍ側端子に接続され、第２のｍｘ１光スイッチ７２０のｍ個のｍ側端子に入力された波長λ２の上り光パケット信号が上り信号スイッチ制御回路７２４によりセンタノードからの制御メッセージに基づいて光パケット単位で切替えられて第１の光分波／合波器７１５に入力されて合波され、予備ルート光ファイバ７３６上の波長λ２の上り光パケット信号として送出されるように構成される。

現用／予備ルート切換え光スイッチ回路７０３において、ｍ−１個の下り信号切替え用２ｘ１光スイッチ（７２５、７２６、７２７）の１側端子とｍ−１個の上り信号切替え用２ｘ１光スイッチ（７２８、７２９、７３０）の１側端子が、ｍ−１個の光終端装置（図示してない）にそれぞれ接続されるｍ−１個の光分波／合波器（７３１、７３２、７３３）にそれぞれ接続されるように構成される。現用ルート光スイッチ回路７０１の異常検出回路７１４は、現用ルート光スイッチ回路７０１の光・電気変換回路７１０によって電気パケット信号に変換された他方の電気パケット信号を入力して、波長λ１の下り光パケット信号に異常があることを検出した場合、ｍ−１個の下り信号切替え用２ｘ１光スイッチ（７２５、７２６、７２７）の２側端子およびｍ−１個の上り信号切替え用２ｘ１光スイッチ（７２８、７２９、７３０）の２側端子の接続をそれぞれ現用ルート側から予備ルート側に同時に切替えるように構成される。

異常検出回路７１４における異常の検出方法としては種々考えられるが、簡単な方法としては、例えば一定時間入力電気パケット信号の平均電力を測定して、そのレベルが予め定めた閾値より小さくなったら異常と判断すればよい。

以上の構成および動作により、図７の光スイッチノードNiの現用ルート光スイッチ回路７０１が受信した波長λ１の下り光パケット信号に異常があれば、光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えて、センタノードとすべての光終端装置との間の通信を維持することが可能となる。

図７の光スイッチノードにおいて、現用ルート光スイッチ回路７０１の第１および第２のｍｘ１光スイッチ（７０８、７０９）、および予備ルート光スイッチ回路７０２の第１および第２のｍｘ１光スイッチ（７１９、７２０）は、それぞれ１つの光スイッチ素子として構成することもできるが、図８に示すように同一構造の２ｘ１光スイッチを複数段ツリー状に接続することによって構成することもできる。図８は図７に対応してｍ＝４の場合を例として示したもので、同図上側に示した４つのｍ側端子８０２、８０３、８０４、８０５と１つの１側端子８０６を有する４ｘ１光スイッチ８０１は、同図下側に示すように３個の２Ｘ１光スイッチ８０７、８０８、８０９を２段のツリー状に接続して実現してもよい。このような光スイッチ素子としては、既知のたとえばリチウムナイオベートのような強誘電体を用いた光導波路型スイッチを用いることができる。また半導体基板やガラス基板を用いる構造の既知の光スイッチ素子であってもよい。

なおこれらの光スイッチ素子は光パケット信号をパケット単位で切替えるため高速で動作する必要があるが、必ずしもGE-PON光パケット信号のビットレートの速さ（約１ｎｓｅｃ）で動作する必要はない。GE-PONのパケット間の最小間隔（インターフレームギャップ、IFG）は１２バイト（９６ビット）と決められているので、この時間（GE-PONの場合約１００ｎｓｅｃ）内に余裕をもって切替えを完了できればよく、既知の光スイッチ素子で十分対応できる。

以上説明したように、本発明の光リングネットワーク構成方法および光リングネットワーク装置では、各光スイッチノードにおいて先願１の発明と同様にｍｘ１光スイッチで光信号をパケット単位で切替えることによりセンタノードと各光終端装置間の通信を行なうので、センタノードから各光スイッチノードに接続された光終端装置に至る経路での光信号の減衰は、光信号を光スプリッタにより光終端装置数だけ分岐しなければならないGE-PONの場合と比べてきわめて小さく、かつ光終端装置数が増加しても光信号減衰量の増加は僅かである。従って複数の光スイッチノードにそれぞれ任意数の光終端装置を収容して、大規模かつ地理的に広範囲にわたる光ネットワークを柔軟に構成することが可能になる。

しかしながら、図１の光リングネットワークにおいて、たとえば現用ルートを介してセンタノードから最遠の光スイッチノードNnに接続されている光終端装置に至る経路を伝送される光信号は、ｎ区間の光ファイバおよびｎ個のリングノードによる減衰を受けることになるので、光リングノードの数ｎが大きくなると（たとえば４以上）、センタノードから遠い光スイッチノードにおいては信号を正しく受信することが困難になる恐れがある。

具体的に図７の実施例１の場合を見ると、１つの光スイッチノードにおける光信号の減衰は、現用ルート上または予備ルート上を伝送される波長λ１の下り信号については、第１および第２の光分波／合波器（７０４、７０５または７１５、７１６）、光分岐器（７０６または７１７）、光遅延回路（７０７または７１８）、および第１のｍｘ１光スイッチ（７０８または７１９）のそれぞれによる減衰量の総和となる。同様に現用ルート上または予備ルート上を伝送される波長λ２の上り信号については、第１および第２の光分波／合波器（７０４、７０５または７１５、７１６）、および第２のｍｘ１光スイッチ（７０９または７２０）のそれぞれによる減衰量の総和となる。従って例えばセンタノードからｎ番目の光スイッチノードにおいては上記のｎ倍の減衰と途中の光ファイバによる減衰を受けた光信号を受け取ることになり、スイッチノードの数ｎが多い場合、信号の正しい受信が困難になる恐れがある。

そこで本発明の第２の実施例（実施例２）は、本発明の光リングネットワーク装置において、光スイッチノード数ｎに対する上述の制限を取り除くための光スイッチノードの構成を提供する。

本発明の光リングネットワーク装置の実施例２では、ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路における第１のｍｘ１光スイッチのm側端子の１つと第２の光分波／合波器の間、およびｎ個の光スイッチノードのそれぞれの予備ルート光スイッチ回路における第１のｍｘ１光スイッチのm側端子の１つと第２の光分波／合波器の間に各1個の波長λ１の光増幅器を設け、ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路における第２のｍｘ１光スイッチの１側端子と第１の光分波／合波器の間、およびｎ個の光スイッチノードのそれぞれの予備ルート光スイッチ回路における第２のｍｘ１光スイッチの１側端子と第１の光分波／合波器の間に各１個の波長λ２の光増幅器を設ける。具体例として図９に、本発明の実施例１における光スイッチノードＮｉの構成例（図７）に対して本発明の実施例２を適用した場合の構成を示す。なおこれらの光増幅器は、エルビウムをドープした非線形光ファイバを用いるファイバ増幅器や、半導体素子による半導体増幅器など、既知の技術で実現することができる。

図９において、光スイッチノードＮｉの現用ルート光スイッチ回路９０１における第１のｍｘ１光スイッチ９０８のm側端子の１つと第２の光分波／合波器９０５の間、および光スイッチノードＮｉの予備ルート光スイッチ回路９０２における第１のｍｘ１光スイッチ９１９のm側端子の１つと第２の光分波／合波器９１６の間に各１個の波長λ１の光増幅器９３０、９３１を設け、光スイッチノードＮｉの現用ルート光スイッチ回路９０１における第２のｍｘ１光スイッチ９０９の１側端子と第１の光分波／合波器９０４の間、および光スイッチノードＮｉの予備ルート光スイッチ回路９０２における第２のｍｘ１光スイッチ９２０の１側端子と第１の光分波／合波器９１５の間に各１個の波長λ２の光増幅器９３２、９３３を設ける。

上記の構成において、光増幅器９３０、９３１、９３２、９３３の光増幅利得を少なくとも光スイッチノードにおける光信号損失を補える程度に十分大きく設定することにより、本発明の光リングネットワーク装置における光スイッチノード数ｎに対する制限を取り除くことができる。これにより、実施例１よりも更に地理的に広い範囲に敷設可能でネットワーク構成の自由度が更に大きい、広帯域パケット通信光ネットワークの実現が可能となる。

なお、これらの光スイッチおよび光増幅器を半導体素子として実現する場合、上記の構成において光スイッチと光増幅器を一体化した素子として実現することにより、装置の一層の簡単化、低コスト化が可能になる。具体的には、現用ルート光スイッチ回路における第１のｍｘ１光スイッチと1個の波長λ１の光増幅器、予備ルート光スイッチ回路における第１のｍｘ１光スイッチと1個の波長λ１の光増幅器、現用ルート光スイッチ回路における第２のｍｘ１光スイッチと1個の波長λ２の光増幅器、予備ルート光スイッチ回路における第２のｍｘ１光スイッチと1個の波長λ２の光増幅器、のうち少なくともいずれか１つの組み合わせを、ｍｘ１光スイッチと光増幅器を一体化した素子を用いて構成する。

本発明の実施例（実施例１）を示す図である。従来のギガビット・イーサネットＰＯＮを示す図である。（ａ）、（ｂ）先願１による光アクセスネットワークの構成例を示す図である。（ａ）、（ｂ）先願２による光アクセスネットワークの構成例を示す図である。従来のＵＰＳＲを示す図である。実施例１を説明する図を示す図である。実施例１の光スイッチノードの構成例を示す図である。ｍｘ１光スイッチの構成例を示す図である。本発明の実施例（実施例２）を示す図である。

符号の説明

１現用光インターフェース
２予備光インターフェース
３センタノード
４現用ルート光スイッチ回路
５予備ルート光スイッチ回路
６光終端装置
７光ファイバ
８現用／予備ルート切替え光スイッチ回路
９光スイッチノード
１０、１２光ファイバ
１１現用ルート
１３予備ルート
１４光ネットワーク
１５光信号切替え回路
２００センタノード
２０１光終端装置（ＯＬＴ）
２０２光終端装置（ＯＮＵ）
２０３ＧＥ−ＰＯＮ
２０４、２０６光ファイバ
２０５スプリッタ
２０７上位ネットワーク
２０８インターネット等
２０９ユーザ端末
３０１センタ装置
３０２リモート装置
３０３光スイッチ
３０４光ファイバ（フィーダ区間）
３１０、３１１光スイッチ
３１２ツリー状ネットワーク
３１３光ファイバ
４０１センタ装置
４０２リモート装置
４０３光スイッチ
４０４現用光ファイバ
４０５予備光ファイバ
４０６現用ネットワークインターフェース
４０７予備ネットワークインターフェース
４１０、４１１光スイッチ
４１２ツリー状ネットワーク
４１３現用光ファイバ
４１４予備光ファイバ
５００、５０１、５０２、５０３リングノード
５１０、５１１光ファイバ
５１２障害地点
５１３、５１４光信号ルート
６０１現用光インターフェース
６０２予備光インターフェース
６０３センタノード
６０４−１、６０４−２、６０４−３、６０４−４現用ルート光スイッチ回路
６０５−１、６０５−２、６０５−３、６０５−４予備ルート光スイッチ回路
６０６−１、６０６−２、６０６−３、６０６−４光終端装置
６０８−１、６０８−２、６０８−３、６０８−４現用／予備ルート切替え光スイッチ回路
６０９−１、６０９−２、６０９−３、６０９−４光スイッチノード
６２０障害発生点
６２１下り光パケット信号Ａ
６２２下り光パケット信号Ｂ
６２３下り光パケット信号Ｃ
６２４下り光パケット信号Ｄ
６２５上り光パケット信号ａ
６２６上り光パケット信号ｂ
６２７上り光パケット信号ｃ
６２８上り光パケット信号ｄ
６２９下り光パケット信号Ａ
６３０下り光パケット信号Ｂ
６３１下り光パケット信号Ｃ
６３２下り光パケット信号Ｄ
６３３現用ルート光ファイバ
７０１現用ルート光スイッチ回路
７０２予備ルート光スイッチ回路
７０３現用／予備ルート切替え光スイッチ回路
７０４第１の光分波／合波器
７０５第２の光分波／合波器
７０６光分岐器
７０７光遅延回路
７０８第１のｍｘ１光スイッチ
７０９第２のｍｘ１光スイッチ
７１０光・電気変換回路
７１１フレーム解析回路
７１２下り信号スイッチ制御回路
７１３上り信号スイッチ制御回路
７１４異常検出回路
７１５第１の光分波／合波器
７１６第２の光分波／合波器
７１７光分岐器
７１８光遅延回路
７１９第１のｍｘ１光スイッチ
７２０第２のｍｘ１光スイッチ
７２１光・電気変換回路
７２２フレーム解析回路
７２３下り信号スイッチ制御回路
７２４上り信号スイッチ制御回路
７２５、７２６、７２７下り信号切換え用２ｘ１スイッチ
７２８７２９、７３０上り信号切換え用２ｘ１スイッチ
７３１、７３２、７３３光分波／合波器
７３４、７３５現用ルート光ファイバ
７３６、７３７予備ルート光ファイバ
８０１４ｘ１光スイッチ
８０２、８０３、８０４、８０５ｍ側端子
８０６１側端子
８０７、８０８、８０９２ｘ１光スイッチ
９０１現用ルート光スイッチ回路
９０２予備ルート光スイッチ回路
９０３現用／予備ルート切替え光スイッチ回路
９０４第１の光分波／合波器
９０５第２の光分波／合波器
９０８第１のｍｘ１光スイッチ
９０９第２のｍｘ１光スイッチ
９１５第１の光分波／合波器
９１６第２の光分波／合波器
９１９第１のｍｘ１光スイッチ
９２０第２のｍｘ１光スイッチ
９３０、９３１波長λ１の光増幅器
９３２、９３３波長λ２の光増幅器

Claims

現用光インターフェースと予備光インターフェースを備えたセンタノードと、
現用ルート光スイッチ回路、予備ルート光スイッチ回路、および現用/予備ルート切替え光スイッチ回路をそれぞれ備えたｎ個（nは２または２以上の任意の整数）の光スイッチノードN１、Ｎ２、・・・Ｎｉ、・・・Ｎｎ（ｉは２からｎまでの任意の自然数）の間で、
センタノードの現用光インターフェースから光スイッチノードＮｎの現用ルート光スイッチ回路に至るまで、途中光スイッチノードＮ１、Ｎ２、・・・Ｎｉ、・・・Ｎｎ−１のそれぞれの現用ルート光スイッチ回路をこの順に経由するように１本の光ファイバで接続することにより現用ルートを構成し、
センタノードの予備光インターフェースから光スイッチノードＮ１の予備ルート光スイッチ回路に至るまで、途中光スイッチノードＮｎ、Ｎｎ−１、・・・Ｎｎ−ｉ＋１、・・・Ｎ２のそれぞれの予備ルート光スイッチ回路をこの順に経由するように１本の光ファイバで接続することにより予備ルートを構成し、
現用ルートと予備ルートの双方により全体として１つの光リングネットワークを構成し、
現用ルート上の1箇所で光信号の障害が生じた場合、その光信号の障害を最初に検出した現用ルート光スイッチ回路の属する光スイッチノードおよびそれ以降のすべての光スイッチノードにおいて、それぞれの現用/予備ルート切替え光スイッチ回路によって光信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えることにより、センタノードとすべての光終端装置の間の通信を維持できるようにした光リングネットワーク装置。
請求項１記載の光リングネットワーク装置において、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路は、センタノードが現用光インターフェースにより現用ルート光ファイバに送出した波長λ１の下り光パケット信号を受信し、その下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの現用ルート光スイッチ回路を光パケット単位で切替えることにより現用ルート上の下り光パケット信号をセンタノードが定めた１台の光終端装置に到達させると共に、現用ルート上の下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの現用ルート光スイッチ回路をパケット単位で切替えることにより、センタノードが定めた前記１台の光終端装置からのλ１と異なる波長λ２の上り信号を、現用ルート光ファイバを介してセンタノードの現用光インターフェースに到達させるように構成し、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの予備ルート光スイッチ回路は、センタノードが予備光インターフェースによって予備ルート光ファイバに送出した波長λ１の下り光パケット信号を受信し、その下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの予備ルート光スイッチ回路を光パケット単位で切替えることにより予備ルート上の下り光パケット信号をセンタノードが定めた１台の光終端装置に到達させると共に、予備ルート上の下り光パケット信号の特定の情報に基づいてそれぞれの予備ルート光スイッチ回路をパケット単位で切替えることにより、センタノードが定めた前記１台の光終端装置からのλ１と異なる波長λ２の上り信号を、予備ルート光ファイバを介してセンタノードの予備光インターフェースに到達させるように構成し、
現用ルート上の1箇所で光信号の障害が生じた場合、その光信号の障害を最初に検出した光スイッチノードおよびそれ以降のすべての光スイッチノードにおいて、それぞれの現用/予備切替え光スイッチ回路によってセンタノードとそれぞれの光終端装置の間の光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えることにより、センタノードとすべての光終端装置の間の通信を維持できるようにした光リングネットワーク装置。
請求項１または２記載の光リングネットワーク装置において、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路はセンタノードが現用光インターフェースにより現用ルート光ファイバに送出した波長λ１の下り光パケット信号を受信し、その光パケット信号に異常があるか否かを検出して、異常があればそれぞれの現用/予備切替え光スイッチ回路を切替えて光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えるように構成して、センタノードとすべての光終端装置との間の通信を維持できるようにした光リングネットワーク装置。
請求項２または３に記載の光リングネットワーク装置において、
センタノードが現用光インターフェースにより現用ルート光ファイバに送出する波長λ１の下り光パケット信号およびセンタノードが予備光インターフェースにより予備ルート光ファイバに送出する波長λ１の下り光パケット信号がＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるフレーム構成を有し、下り光パケット信号の特定の情報として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるＬＬＩＤ（Logical Link Identifier、ロジカルリンク・アイデンティファイヤ）と、フレーム長と、センタノードからの制御メッセージを含むように構成した光リングネットワーク装置。
請求項４記載の光リングネットワーク装置において、
それぞれの現用ルート光スイッチ回路およびそれぞれの予備ルート光スイッチ回路を、下り光パケット信号の特定の情報である、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈで規定されるＬＬＩＤおよびフレーム長に基づいて下り光パケット信号をパケット単位で切替え、下り光パケット信号の特定の情報であるセンタノードからの制御メッセージに基づいて上り光パケット信号をパケット単位で切替えるように構成した光リングネットワーク装置。
請求項１乃至５の何れか一に記載の光リングネットワーク装置において、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路は、第１および第２の光分波／合波器と、１個の光分岐器と、1個の光遅延回路と、それぞれ1個の光入出力端子とｍ個（mはそれぞれの光スイッチノードに接続される光終端装置の任意の個数＋１）の光入出力端子を有する第１および第２のｍｘ１光スイッチと、1個の光・電気変換回路と、1個のフレーム解析回路と、1個の下り信号スイッチ制御回路と、1個の上り信号スイッチ制御回路と、1個の異常検出回路とを有し、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの予備ルート光スイッチ回路は、第１および第２の光分波／合波器と、１個の光分岐器と、1個の光遅延回路と、それぞれ1個の光入出力端子とｍ個の光入出力端子を有する第１および第２のｍｘ１光スイッチと、1個の光・電気変換回路と、1個のフレーム解析回路と、1個の下り信号スイッチ制御回路と、1個の上り信号スイッチ制御回路とを有し、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用／予備切換え光スイッチ回路は、ｍ−１個の下り信号切替え用２ｘ１スイッチと、ｍ−１個の上り信号切替え用２ｘ１スイッチと、ｍ-1個の光終端装置にそれぞれ接続されるｍ−１個の光分波／合波器とを有する
ように構成された光リングネットワーク装置。
請求項６記載の光リングネットワーク装置において、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路においては、
現用ルート光ファイバ上の波長λ１の下り光パケット信号を第１の光分波／合波器によって分波した後光分岐器により２つに分岐し、その一方の下り光パケット信号出力を光遅延回路によって所定の時間だけ遅延した後第１のｍｘ１光スイッチの１側端子に入力し、他方の下り光パケット信号出力を光・電気変換回路によって２つの電気パケット信号出力に変換した後その一方をフレーム解析回路に入力し、フレーム解析回路によって抽出したＬＬＩＤおよびフレーム長情報を特定の情報として下り信号スイッチ制御回路に入力し、フレーム解析回路によって抽出したセンタノードからの制御メッセージを特定の情報として上り信号スイッチ制御回路に入力し、第１のｍｘ１光スイッチの１側端子に入力した波長λ１の下り光パケット信号を下り信号スイッチ制御回路によりLLIDおよびフレーム長情報に基づいて光パケット単位で切替えて、その出力を第２の光分波／合波器または現用／予備切替えスイッチ回路のｍ−１個の下り信号切替え用２ｘ１光スイッチの２側端子の一方にそれぞれ接続するように構成し、
現用ルート光ファイバ上の波長λ２の上り光パケット信号を第２の光分波／合波器によって分波した後第２のｍｘ１光スイッチのｍ側端子の１つに接続し、ｍ−１個の上り信号切替え用２ｘ１光スイッチの２側端子の一方をそれぞれ第２のｍｘ１光スイッチの残りｍ−１個のｍ側端子に接続し、第２のｍｘ１光スイッチのｍ個のｍ側端子に入力した波長λ２の上り光パケット信号を上り信号スイッチ制御回路によりセンタノードからの制御メッセージに基づいて光パケット単位で切替えて第１の光分波／合波器に入力して合波し、現用ルート光ファイバ上の波長λ２の上り光パケット信号として送出するように構成し、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの予備ルート光スイッチ回路においては、
予備ルート光ファイバ上の波長λ１の下り光パケット信号を第１の光分波／合波器によって分波した後光分岐器により２つに分岐し、その一方の下り光パケット信号出力を光遅延回路によって所定の時間だけ遅延した後第１のｍｘ１光スイッチの１側端子に入力し、他方の下り光パケット信号出力を光・電気変換回路によって２つの電気パケット信号出力に変換した後その一方をフレーム解析回路に入力し、フレーム解析回路によって抽出したＬＬＩＤおよびフレーム長情報を特定の情報として下り信号スイッチ制御回路に入力し、フレーム解析回路によって抽出したセンタノードからの制御メッセージを特定の情報として上り信号スイッチ制御回路に入力し、第１のｍｘ１光スイッチの１側端子に入力した波長λ１の下り光パケット信号を下り信号スイッチ制御回路によりLLIDおよびフレーム長情報に基づいて光パケット単位で切替えて、その出力を第２の光分波／合波器または現用／予備切替えスイッチ回路のｍ−１個の下り信号切替え用２ｘ１光スイッチの２側端子の一方にそれぞれ接続するように構成し、
現用ルート光ファイバ上の波長λ２の上り光パケット信号を第２の光分波／合波器によって分波した後第２のｍｘ１光スイッチのｍ側端子の１つに接続し、ｍ−１個の上り信号切替え用２ｘ１光スイッチの２側端子の一方をそれぞれ第２のｍｘ１光スイッチの残りｍ−１個のｍ側端子に接続し、第２のｍｘ１光スイッチのｍ個のｍ側端子に入力した波長λ２の上り光パケット信号を上り信号スイッチ制御回路によりセンタノードからの制御メッセージに基づいて光パケット単位で切替えて第１の光分波／合波器に入力して合波し、予備ルート光ファイバ上の波長λ２の上り光パケット信号として送出するように構成し、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路の異常検出回路においては、現用ルート光スイッチ回路の前記光・電気変換回路によって電気パケット信号に変換した他方の電気パケット信号出力を入力して、波長λ１の下り光パケット信号に異常があることを検出した場合、ｍ−１個の下り信号切替え用２ｘ１光スイッチの２側端子およびｍ−１個の上り信号切替え用２ｘ１光スイッチの２側端子の接続をそれぞれ現用ルート側から予備ルート側に同時に切替えるように構成することにより、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路が受信した波長λ１の下り光パケット信号に異常があれば光パケット信号の経路を現用ルートから予備ルートに切替えて、センタノードとすべての端末装置との間の通信を維持できるようにした光リングネットワーク装置。
請求項６または７記載の光リングネットワーク装置において、ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路の第１および第２のｍｘ１光スイッチ、およびｎ個の光スイッチノードのそれぞれの予備ルート光スイッチ回路の第１および第２のｍｘ１光スイッチを、それぞれ２ｘ１光スイッチを複数段ツリー状に接続することによって構成する光リングネットワーク装置。
請求項６乃至８の何れか一に記載の光リングネットワーク装置において、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路における第１のｍｘ１光スイッチの１側端子と第１の光分波／合波器の間の１箇所、およびｎ個の光スイッチノードのそれぞれの予備ルート光スイッチ回路における第１のｍｘ１光スイッチの１側端子と第１の光分波／合波器の間の１箇所に各1個の波長λ１の光増幅器を設け、
ｎ個の光スイッチノードのそれぞれの現用ルート光スイッチ回路における第２のｍｘ１光スイッチの１側端子と第１の光分波／合波器の間、およびｎ個の光スイッチノードのそれぞれの予備ルート光スイッチ回路における第２のｍｘ１光スイッチの１側端子と第１の光分波／合波器の間に各１個の波長λ２の光増幅器を設けた光リングネットワーク装置。
請求項９に記載の光リングネットワーク装置において、現用ルート光スイッチ回路における第１のｍｘ１光スイッチと1個の波長λ１の光増幅器、予備ルート光スイッチ回路における第１のｍｘ１光スイッチと1個の波長λ１の光増幅器、現用ルート光スイッチ回路における第２のｍｘ１光スイッチと1個の波長λ２の光増幅器、予備ルート光スイッチ回路における第２のｍｘ１光スイッチと1個の波長λ２の光増幅器、のうち少なくともいずれか１つの組み合わせを、ｍｘ１光スイッチと光増幅器を一体化した素子を用いて構成する光リングネットワーク装置。