JP2010063009A - Optical network system, optical router, fault recovery method of optical network, and program - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical network system, an optical router, a fault recovery method of an optical network, and a program. <P>SOLUTION: The optical network system 100 includes a data distribution apparatus 110 for sending a wavelength multiplexed optical signal to a subscriber terminal via an optical waveguide, and a remote router 140 for routing the wavelength multiplexed optical signal from the data distribution apparatus 110 to a subscriber terminal 150. The data distribution apparatus 110 includes a network control unit 120 that uses a wavelength transfer matrix of an AWG to compute network configuration data describing the parameters of network elements configuring an optical network and stores the network configuration data on a recording medium so as to look up the network configuration data. A strength of the wavelength multiplexed optical signal returned to the data distribution apparatus 110 is detected and another network route detouring a network element with a fault is generated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光を媒体として使用する情報伝送技術に関し、より詳細には、波長多重通信に使用した光ネットワークシステム、光ルータ、および光ネットワークの障害修復方法、およびプログラムに関する。   The present invention relates to an information transmission technique using light as a medium, and more particularly to an optical network system, an optical router, an optical network fault repair method, and a program used for wavelength division multiplexing communication.

近年、ネットワークなどを通して伝送される情報が多種多様化し、また大容量化するに伴って光を媒体として使用する通信が普及している。光通信では、情報伝送媒体としてマルチモードまたはシングルモードといった特性を有する無機・有機材料から形成された光ファイバが用いられる。   2. Description of the Related Art In recent years, communication using light as a medium has become widespread as information transmitted through a network or the like is diversified and has a large capacity. In optical communication, an optical fiber formed of an inorganic / organic material having characteristics such as multimode or single mode is used as an information transmission medium.

また、光通信では、通信基地局に配置された局側装置からユーザの自宅、会社などに配置されたユーザ端末へと、光通信リンクを形成する光ファイバを介して情報が伝送される。この際、光ファイバは、電気パルスとは異なり光学的にカップリングさせることが必要とされ、多数のユーザに対し、効率的に情報を光伝送するためには、従来のルーティング技術とは異なるルーティング基盤が必要とされる。   In optical communication, information is transmitted from a station-side device arranged in a communication base station to a user terminal arranged in a user's home, company, or the like via an optical fiber that forms an optical communication link. At this time, the optical fiber is required to be optically coupled unlike the electric pulse, and in order to efficiently transmit information to a large number of users, the routing is different from the conventional routing technology. A foundation is needed.

これまで、種々の光ルーティング方法が提案されている。従来の受動型波長多重は、局側装置に、半導体レーザ、発光ダイオードなどの光源が配置し、波長多重化された光線が光ファイバへと入射されて、波長多重化光が複数のユーザ端末へと伝送されている。局側装置では、情報コンテンツまたは宛先などに対応して光線の波長・振幅などを制御しており、波長多重化光信号が波長分波装置へと送られている。また、波長分波装置には、さらに光ファイバがカップリングされていて、光ファイバは、より下流側のユーザ装置へと、所望する情報に対応する波長に多重化された情報が伝送される。   Until now, various optical routing methods have been proposed. In conventional passive wavelength multiplexing, a light source such as a semiconductor laser or a light emitting diode is arranged in a station side device, and the wavelength multiplexed light is incident on an optical fiber, and the wavelength multiplexed light is transmitted to a plurality of user terminals. And transmitted. The station side device controls the wavelength / amplitude of the light beam corresponding to the information content or the destination, and the wavelength multiplexed optical signal is sent to the wavelength demultiplexing device. In addition, an optical fiber is further coupled to the wavelength demultiplexing device, and the optical fiber transmits information multiplexed at a wavelength corresponding to desired information to a user device further downstream.

従来の光ネットワークの伝送経路トポロジーは、スター型またはメッシュ型の接続トポロジーを提供することができることが示される（非特許文献１：Chang-Joon Chae,
Milan Kahnal, and Rodney S. Tucker, ”WDM passive optical network for broadband access and
flexible customer networking”, 5^th Chitose
International Forum Technical Digest, pp.30-31, Chitose Institute of Science and Technology, October 19-20
(2004））。 It is shown that the transmission path topology of a conventional optical network can provide a star-type or mesh-type connection topology (Non-Patent Document 1: Chang-Joon Chae,
Milan Kahnal, and Rodney S. Tucker, ”WDM passive optical network for broadband access and
flexible customer networking ", 5 ^th Chitose
International Forum Technical Digest, pp.30-31, Chitose Institute of Science and Technology, October 19-20
(2004)).

しかしながら、従来のトポロジーでは、ネットワークノード中で接続できないノードが発生してしなうという問題点があった。本発明者らは、これまで、光波長多重通信において周回性ＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating）の特性を使用した波長分割装置またはデバイスについて検討を行ってきた（非特許文献２：Verification
of wavelength routing function in a loop-back type passive network using
wavelength transfer matrix, Tenth OptoElectronics and
Communications Conference (OECC 2005) Technical
Digest July, 2005, COEX Convention Center, Seoul,
Korea, 2005, pp.24-25.)。この結果、ループバックを使用する場合の波長伝達行列に対応するマトリックスが、マトリックスの対角要素に関連して上側三角マトリックスと下側三角マトリックスとが鏡像関係となること、すなわち、ループバックに対応する波長伝達行列の要素をe_i,jとした場合、e_i,j=e_j,i (when e_i,j=!0)となること見出している。 However, the conventional topology has a problem that a node that cannot be connected occurs in the network node. The present inventors have so far examined a wavelength division apparatus or device that uses the characteristics of circular AWG (Arrayed Waveguide Grating) in optical wavelength division multiplexing (Non-Patent Document 2: Verification).
of wavelength routing function in a loop-back type passive network using
wavelength transfer matrix, Tenth OptoElectronics and
Communications Conference (OECC 2005) Technical
Digest July, 2005, COEX Convention Center, Seoul,
Korea, 2005, pp.24-25.). As a result, the matrix corresponding to the wavelength transfer matrix when loopback is used is a mirror image relationship between the upper triangular matrix and the lower triangular matrix in relation to the diagonal elements of the matrix, that is, corresponding to the loopback. If the elements of the wavelength transfer matrix which was _{e i, j, e i,} j = e j, i (when e i, j =! 0) is found to become possible.

また、特定の構造を使用した周回性ＡＷＧを使用することで、接続できないネットワークノードを無くし、さらに、波長多重度に対応するＶＰＮ(Virtual Private Network)を形成することができることを見出し、スーパーノードを利用した新規な効率的な光ネットワークシステム、ＷＤＭ−ＰＯＮ(Wavelength
Division Multiplexing Passive Optical Network)を提案している（特許文献３、特許文献４）。
Chang-Joon Chae, Milan Kahnal, and Rodney S.Tucker, ”WDM passive optical network for broadbandaccess and flexible customer networking”, 5th ChitoseInternational Forum Technical Digest, pp.30-31, Chitose Institute of Science and Technology, October 19-20,2004. Verification of wavelength routingfunction in a loop-back type passive network using wavelength transfer matrix,Tenth OptoElectronics and Communications Conference (OECC 2005) Technical Digest July, 2005, COEXConvention Center, Seoul, Korea, 2005, pp.24-25. 特開２００７−７９４６０号公報 特願２００７−１５１５４７号明細書 In addition, by using a recursive AWG using a specific structure, it is found that a network node that cannot be connected can be eliminated, and further, a VPN (Virtual Private Network) corresponding to the wavelength multiplicity can be formed. New efficient optical network system, WDM-PON (Wavelength
Division Multiplexing Passive Optical Network) has been proposed (Patent Document 3 and Patent Document 4).
Chang-Joon Chae, Milan Kahnal, and Rodney S. Tucker, `` WDM passive optical network for broadbandaccess and flexible customer networking '', 5th Chitose International Forum Technical Digest, pp.30-31, Chitose Institute of Science and Technology, October 19-20 , 2004. Verification of wavelength routing function in a loop-back type passive network using wavelength transfer matrix, Tenth Opto Electronics and Communications Conference (OECC 2005) Technical Digest July, 2005, COEXConvention Center, Seoul, Korea, 2005, pp.24-25. JP 2007-79460 A Japanese Patent Application No. 2007-151547

上述した特許文献３および特許文献４に記載されるように、２Ｎ＋１（Ｎは、正の整数である。）のポートを有する周回性ＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating）を使用することで、光ネットワークの加入者端末であるＯＮＵ間にフルメッシュのネットワークを、特定のポートをスーパーノードとして形成することができる。しかしながら、ネットワークは、データ配信局から加入者端末までの間で広域ネットワークを宛てる光ファイバなどの光導波路を必要とする。この点では、物理層として物理アドレスを使用する電気的ネットワークでも同様であり、自然現象やネットワーク機器の障害により障害が発生することがある。   As described in Patent Document 3 and Patent Document 4 described above, by using a circular AWG (Arrayed Waveguide Grating) having a port of 2N + 1 (N is a positive integer), it is possible to join an optical network. It is possible to form a full mesh network between ONUs that are user terminals with a specific port as a super node. However, the network requires an optical waveguide such as an optical fiber addressing the wide area network between the data distribution station and the subscriber terminal. In this respect, the same applies to an electric network using a physical address as a physical layer, and a failure may occur due to a natural phenomenon or a failure of a network device.

この場合、波長多重通信を使用する光ネットワークは、ＩＰアドレスなどといった特定のアドレスを使用した通信ではないことから、障害発生箇所のトレースおよび障害対応について、ＩＰアドレスを使用する従来ネットワークとは異なるネットワーク障害検出を行うことが必要となる。またネットワーク障害が発生した場合、迅速にネットワーク障害を復旧させるためのリカバリ技術が必要となっていた。   In this case, since the optical network using the wavelength division multiplexing communication is not communication using a specific address such as an IP address, a network different from the conventional network using the IP address is used for tracing the fault location and handling the fault. It is necessary to perform fault detection. Further, when a network failure occurs, a recovery technique for quickly recovering from the network failure is necessary.

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、波長分波手段を使用して構築された光ネットワークにおいて、光ファイバといった光導波路に障害が発生した場合、波長分波手段の特性を有効に利用し、その時点で障害を発生した光ファイバを特定し、当該障害の発生した光ファイバを迂回するようにネットワークルートを生成することができることに着目してなされたものである。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the present invention provides an optical network constructed using wavelength demultiplexing means when a failure occurs in an optical waveguide such as an optical fiber. Focusing on the fact that it is possible to effectively utilize the characteristics of wavelength demultiplexing means, identify the optical fiber that has failed at that time, and generate a network route to bypass the optical fiber that has failed. It is a thing.

すなわち、本発明の光ネットワークシステムは、波長分波手段を含み、光導波路を介して波長多重化光信号を加入者端末に送付するデータ配信装置と、データ配信装置からの波長多重化光信号を前記加入者端末にルーティングするリモートルータとを含んで構成する。データ配信装置は、波長分波手段の波長伝達マトリックスを使用して光ネットワークを構成するネットワーク要素のパラメータを記述するネットワーク構成データを計算し、ルックアップ可能に記録媒体に格納するネットワーク制御部と、ネットワークルートを生成するため、波長多重度に対応する複数の光スイッチと波長分波手段とを含むルートスイッチとを含んで構成されている。   That is, an optical network system according to the present invention includes a wavelength demultiplexing unit, a data distribution device that sends a wavelength multiplexed optical signal to a subscriber terminal via an optical waveguide, and a wavelength multiplexed optical signal from the data distribution device. And a remote router for routing to the subscriber terminal. A data distribution device calculates network configuration data describing parameters of network elements constituting an optical network using a wavelength transmission matrix of wavelength demultiplexing means, and stores the data in a recording medium so that it can be looked up; In order to generate a network route, the network route includes a plurality of optical switches corresponding to the wavelength multiplicity and a route switch including wavelength demultiplexing means.

さらに、本発明の光ネットワークシステムは、データ配信装置に戻される波長多重化光信号の強度を検出してネットワーク構成データを参照することにより、障害の発生したネットワーク要素を特定する。障害を発生したネットワーク要素が特定されると、ネットワーク制御部は、ネットワーク要素を迂回する別のネットワークルートを生成するように前波長多重化光信号の経路を制御する。   Furthermore, the optical network system of the present invention identifies the network element in which the failure has occurred by detecting the intensity of the wavelength multiplexed optical signal returned to the data distribution apparatus and referring to the network configuration data. When the network element in which the failure has occurred is specified, the network control unit controls the path of the pre-wavelength multiplexed optical signal so as to generate another network route that bypasses the network element.

ネットワーク制御部でのネットワークルートの生成は、別途生成させるべきネットワークルートを、事前計算したネットワーク構成データから選択して設定するか、または障害の発生したネットワーク要素を迂回するネットワークルートをオンザフライで計算することにより実行される。   The network route is generated by the network control unit by selecting and setting a network route to be generated separately from pre-calculated network configuration data, or calculating a network route that bypasses the failed network element on the fly. Is executed.

また、ネットワーク要素は、データ配信装置とリモートルータとの間の接続する広域ネットワークを生成する光導波路とすることが好ましい。   The network element is preferably an optical waveguide that generates a wide area network connecting the data distribution device and the remote router.

そして、上述したネットワーク制御部は、ネットワークルートを生成するため、光スイッチの転送モードを切換えてネットワークルートを生成している。   The network control unit described above generates the network route by switching the transfer mode of the optical switch in order to generate the network route.

本発明によれば、ＷＤＭ−ＰＯＮ基盤を使用した光ネットワークシステムで効率的な障害対応を可能とし、光ネットワークの稼働率を、長期間に渡り保証することができる。さらに、本実施形態では、特定のネットワーク要素が障害を発生した場合でも、加入者サイドに設置されたスイッチングハブに対応するレベルよりも上位レベルで発生したネットワーク障害を効率的に迂回するネットワークルートを生成することにより、効率的なデータ配信を可能とする。   According to the present invention, it is possible to efficiently cope with a failure in an optical network system using a WDM-PON base, and to guarantee the operation rate of the optical network for a long period of time. Furthermore, in this embodiment, even when a specific network element has a failure, a network route that efficiently bypasses a network failure that has occurred at a higher level than the level corresponding to the switching hub installed on the subscriber side. By generating, efficient data distribution is enabled.

以下、本発明を実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。図１は、本実施形態の光ネットワークシステム１００（以下単にシステム１００として参照する。）の実施形態を示す。図１に示したシステム１００は、データ配信装置１１０と、リモートルータ１４０と、ユーザが管理するパーソナルコンピュータ、ＩＰ電話などから構成され、加入者端末である複数のＯＮＵ(optical Network Unit)１５０とを含んで構成される。図１に示した実施形態では、ＯＮＵ１５０は、２グループとして構成されており、各グループは複数のＯＮＵから構成されていて、レベル２ネットワーク機器の機能を有する周回性ＡＷＧ（図示せず）により、相互接続されている。   Hereinafter, although this invention is demonstrated with embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned later. FIG. 1 shows an embodiment of an optical network system 100 according to this embodiment (hereinafter simply referred to as the system 100). A system 100 shown in FIG. 1 includes a data distribution device 110, a remote router 140, a personal computer managed by a user, an IP phone, and the like, and a plurality of ONUs (optical network units) 150 as subscriber terminals. Consists of including. In the embodiment shown in FIG. 1, the ONU 150 is configured as two groups, and each group includes a plurality of ONUs, and a cyclic AWG (not shown) having the function of a level 2 network device Interconnected.

また、リモートルータ１４０は、ＯＳＩ基本参照モデルにおいてレベル３ネットワーク機器としての機能を有する波長分波手段を含んで構成されている。なお、本実施形態の波長ルーティングは、物理レイヤの制御を行うことで、情報のルーティングを行うものである。さらに、本実施形態では、ＡＷＧの分波特性を有効に利用し、ループバック接続を制御することで、ＡＷＧに対し、ＯＳＩ基本参照モデルの物理レイヤ（レベル１）、データリンクレイヤ（レベル２）、ネットワークレイヤ（レベル３）に相当する機能を提供することができる。以上の理由から、以下、ＡＷＧの特性を、インターネットプロトコルアドレス（ＩＰアドレス）を使用するネットワーク基盤での機能に対応付けて説明するために、各ＡＷＧの機能につき、便宜的にＯＳＩ基本参照モデルにおける機能を引用して説明する。また、上述したＯＮＵ１５０の各グループは、ＯＳＩ基本参照モデルを使用して説明すると、レベル２ネットワーク機器として機能する波長分波手段を含んで構成されている。   The remote router 140 includes wavelength demultiplexing means having a function as a level 3 network device in the OSI basic reference model. Note that the wavelength routing of this embodiment performs information routing by controlling the physical layer. Furthermore, in the present embodiment, the physical layer (level 1) and the data link layer (level 2) of the OSI basic reference model are used for the AWG by effectively using the demultiplexing characteristics of the AWG and controlling the loopback connection. ), A function corresponding to the network layer (level 3) can be provided. For the above reasons, in order to describe the characteristics of the AWG in association with the functions in the network infrastructure using the Internet protocol address (IP address), the functions of each AWG are described in the OSI basic reference model for convenience. Explain the function by quoting. In addition, each group of the ONU 150 described above is configured to include wavelength demultiplexing means that functions as a level 2 network device when described using the OSI basic reference model.

以下、波長分波手段として、本実施形態では、ＡＷＧまたは周回性ＡＷＧを使用して実装するものとして説明する。しかしながら、他の実施形態では、これまで知られたいかなる波長分波手段、例えば、ファイバブラックグレーティング（ＦＢＧ）、光サーキュレータなどをＡＷＧに代えて使用することができる。しかしながら、特定の光ファイバに限定されず、光スイッチ、リモートルータ、およびハブなどのネットワーク機能上の要求特性を柔軟に提供することができる観点では、ＡＷＧを使用することが好ましい。   Hereinafter, the wavelength demultiplexing means will be described as being implemented using AWG or circular AWG in this embodiment. However, in other embodiments, any known wavelength demultiplexing means such as fiber black grating (FBG), optical circulator, etc. can be used in place of AWG. However, the present invention is not limited to a specific optical fiber, and it is preferable to use AWG from the viewpoint of flexibly providing required characteristics on network functions such as an optical switch, a remote router, and a hub.

データ配信装置１１０は、交換局やインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）などの配置されていて、デジタルデータを波長多重化光信号に変換し、ルートスイッチ１３４から広域ネットワーク１６０を提供する光ネットワークを介してユーザサイトまたはユーザサイトと接続された中継施設に配設されたリモートルータ１４０にデータ配信を行っている。ルートスイッチ１３４は、ＡＷＧを含んで構成されていて、ＬＤドライバ／検出器アレイ１３２のＬＤアレイからの波長多重化光信号を受領して、リモートルータ１４０に宛ててルーティングするレベル３ネットワーク機器の機能を含んでいる。   The data distribution apparatus 110 is arranged such as an exchange or an Internet service provider (ISP), converts digital data into wavelength multiplexed optical signals, and provides users via an optical network that provides a wide area network 160 from a route switch 134. Data is distributed to a remote router 140 disposed in a relay facility connected to a site or a user site. The route switch 134 includes an AWG, and functions as a level 3 network device that receives a wavelength multiplexed optical signal from the LD array of the LD driver / detector array 132 and routes it to the remote router 140. Is included.

リモートルータ１４０は、本実施形態においては、ＡＷＧ１３８を使用してＯＮＵ間に仮想プライベートネットワーク（以下、単にＶＰＮとして参照する。）を構成している。ＡＷＧ１３８は、グループ単位で配置され、ＡＷＧ１３８がグループ１に対し、ＶＰＮ接続を提供し、さらに別に設置された周回性ＡＷＧを介してグループ１内のＯＮＵ相互間でＬＡＮ１７０を構成し、Ｐ２Ｐ接続を可能とする。   In this embodiment, the remote router 140 configures a virtual private network (hereinafter simply referred to as VPN) between the ONUs using the AWG 138. The AWG 138 is arranged in units of groups. The AWG 138 provides a VPN connection to the group 1, and further configures a LAN 170 between ONUs in the group 1 via a separately installed AWG and enables a P2P connection. And

なお、本実施形態で用語「フルメッシュ接続」とは、特定のＶＰＮに帰属されるＯＮＵが接続できず、また光信号を受信することができない他のＯＮＵが存在しない接続のことを意味する。   In the present embodiment, the term “full mesh connection” means a connection in which an ONU belonging to a specific VPN cannot be connected and no other ONU that cannot receive an optical signal exists.

また、グループ２についても別のＡＷＧを介してＶＰＮおよびＬＡＮが構成されていて、グループ２内でＶＰＮが形成され、さらに周回性ＡＷＧを介してグループ２内でＯＮＵそれぞれについてフルメッシュ接続が提供されている。説明している実施形態では、説明の便宜上、ＶＰＮは、さらに異なる波長帯域を使用することで、セキュリティが向上されている。ＶＰＮごとの波長帯域は、グループ１は、波長Ｂを使用して通信を行い、グループＢは、波長Ｒを使用してＶＰＮを構成するものとして説明する。上述した観点からリモートルータ１４０は、ＯＳＩ基本参照モデルにおけるレベル３ネットワーク機器の機能を含む。   In addition, VPN and LAN are configured for Group 2 via another AWG, VPN is formed within Group 2, and a full mesh connection is provided for each ONU within Group 2 via Cyclic AWG. ing. In the described embodiment, for convenience of description, the VPN uses a different wavelength band to improve security. The wavelength band for each VPN will be described assuming that group 1 performs communication using wavelength B, and group B configures VPN using wavelength R. From the viewpoint described above, the remote router 140 includes the function of the level 3 network device in the OSI basic reference model.

データ配信装置１１０の各機能ブロックについてより詳細に説明する。データ配信装置１１０は、制御装置１１２と、ＬＤドライバ／検出器アレイ１３２と、ルートスイッチ１３４とを含んで構成されている。制御装置１１２は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバ、またはメインフレームから構成することができる。制御装置１１２は、ＣＰＵ１１４と、ＲＡＭ１１６と、ＲＯＭ１１８とを含んで構成されている。ＣＰＵ１１４としては、ＰＥＮＴＩＵＭ（登録商標）シリーズ、ＡＴＨＬＯＮ（登録商標）、ＸＥＯＮ（登録商標）などのＣＩＳＣアーキテクチャを使用するプロセッサを使用することができ、シングルコアでもマルチコアでもかまわない。ＲＡＭ１１６は、本実施形態の障害修復方法を実行するためのプログラムやデータをハードディスク装置といった記憶装置から読込んで実行する実行空間を与えている。   Each functional block of the data distribution apparatus 110 will be described in more detail. The data distribution device 110 includes a control device 112, an LD driver / detector array 132, and a route switch 134. The control device 112 can be configured from a personal computer, a workstation, a server, or a mainframe. The control device 112 includes a CPU 114, a RAM 116, and a ROM 118. As the CPU 114, a processor using a CISC architecture such as PENTIUM (registered trademark) series, ATHLON (registered trademark), XEON (registered trademark) or the like can be used, and it may be a single core or a multi-core. The RAM 116 provides an execution space in which a program and data for executing the fault repair method of the present embodiment are read from a storage device such as a hard disk device and executed.

また、制御装置１１２は、ＣＰＵ１１４およびＲＡＭ１１６に各種オペレーティングシステム（ＯＳ）を読込んでＣ、Ｃ＋＋、ＪＡＶＡ（登録商標）といったプログラムを実行させており、ＯＳは特に限定されるものではなく、例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）シリーズ、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、ＡＩＸ（登録商標）、ＦｒｅｅＢＳＤ、ＭａｃＯＳ（商標）、その他制御装置１１２に対して専用に設計されたＯＳを使用することができる。   The control device 112 reads various operating systems (OS) into the CPU 114 and the RAM 116 and executes programs such as C, C ++, JAVA (registered trademark), and the OS is not particularly limited. For example, Windows (Registered trademark) series, UNIX (registered trademark), LINUX (registered trademark), AIX (registered trademark), FreeBSD, MacOS (trademark), and other OSs designed specifically for the control device 112 can be used. .

ＲＯＭ１１８は、例えばＢＩＯＳ(Basic
Input／Output System)や、ブートコードなど、制御装置１１２を起動し初期設定するためのコードイメージや、各種制御に必要となる制御データなどを格納し、ＣＰＵ１１４による初期設定などを可能としている。 The ROM 118 is, for example, a BIOS (Basic
A code image for starting and initializing the control device 112, such as an input / output system) and a boot code, control data necessary for various controls, and the like are stored, and initial setting by the CPU 114 is possible.

さらに制御装置１１２は、ネットワーク制御部１２０と、ドライバ制御部１２２と記憶装置Ｉ／Ｆ１２４とを含んで構成されている。ネットワーク制御部１２０は、本実施形態で提供される光ネットワークのルーティング情報を計算し、例えばデータベースなどにルーティング情報を登録する。ルーティング情報としては、正常時のネットワーク構成データの他、障害が発生した場合、障害の内容に応じて障害が発生したネットワーク経路をリカバリするためのネットワーク構成データを予め登録することができる。本実施形態で、用語「ネットワーク構成データ」とは、ルートスイッチが含むＡＷＧの識別値および入力・出力ポート、広域ネットワークを構成する基幹ファイバ識別子、リモートルータのＡＷＧの識別子および入力・出力ポート、ＶＰＮ識別子を含む構成とされる。   Further, the control device 112 includes a network control unit 120, a driver control unit 122, and a storage device I / F 124. The network control unit 120 calculates the routing information of the optical network provided in the present embodiment, and registers the routing information in, for example, a database. As the routing information, in addition to the normal network configuration data, when a failure occurs, network configuration data for recovering the network path where the failure has occurred can be registered in advance according to the content of the failure. In this embodiment, the term “network configuration data” refers to the identification value and input / output port of the AWG included in the root switch, the backbone fiber identifier constituting the wide area network, the AWG identifier and input / output port of the remote router, VPN An identifier is included.

さらに、本実施形態では、データ配信装置１００のモジュールとしてではなく、ルートスイッチを含む機能部を、光ルータとして機能分離させて、独立した装置を提供することもできる。説明する当該実施形態では、光ルータは、ルートスイッチ１３４に対して上述したネットワーク制御部１２０と、ノード情報ＤＢ１２６と、ファイバ情報ＤＢ１２８と、デバイス情報ＤＢ１３０とを含む構成とされ、制御装置１１２およびＬＤドライバ／検出器アレイ１３２から分離した構成とされる。   Furthermore, in this embodiment, it is possible to provide an independent device by separating a function unit including a route switch as an optical router instead of as a module of the data distribution device 100. In the embodiment to be described, the optical router is configured to include the network control unit 120, the node information DB 126, the fiber information DB 128, and the device information DB 130 described above with respect to the route switch 134, and the control device 112 and the LD. The configuration is separated from the driver / detector array 132.

ネットワーク制御部１２０が管理するネットワーク構成データとしては、より詳細には後述するように、ネットワークが含む周回性ＡＷＧを含むＡＷＧの各ノードに関するノード情報、ノード間を接続するために利用する光ファイバといった光導波路の接続情報、およびＡＷＧのポート数や、波長伝達マトリックス（ＷＴＭ：Wavelength Transfer Matrix)など、いわゆるネットワーク要素に関するデータを挙げることができるが、これらに制限されるわけではない。また、ネットワーク制御部１２０は、ＬＤドライバ／検出器アレイ１３２のうち、検出器アレイからの出力をモニタしており、特定経路の断線などの障害発生を判断し、特定経路の障害をリカバリする処理を実行する。   As network configuration data managed by the network control unit 120, as will be described in detail later, node information regarding each node of the AWG including the recurring AWG included in the network, an optical fiber used for connecting the nodes, and the like Data relating to so-called network elements, such as optical waveguide connection information, the number of AWG ports, and a wavelength transfer matrix (WTM), can be mentioned, but are not limited thereto. Further, the network control unit 120 monitors the output from the detector array of the LD driver / detector array 132, determines the occurrence of a failure such as disconnection of a specific route, and recovers the failure of the specific route. Execute.

ドライバ制御部１２２は、ＬＤドライバに対し、設定された波長領域で波長多重化した光信号を生成させており、生成した波長多重化光線をルートスイッチ１３４に送付する。説明する実施形態では、発生する波長領域は、Ｂ波長およびＲ波長に対応する２波長であるが、単一の波長領域や２波長以上の波長領域の波長多重化信号を生成することができる。なお、制御装置１１２の各機能部は、システムバス／Ｉ／Ｏバスなど各種バス１３６により相互接続されており、適宜、バスブリッジなどを利用してＩ／Ｏ拡張性が高められている。   The driver control unit 122 causes the LD driver to generate an optical signal that is wavelength-multiplexed in the set wavelength region, and sends the generated wavelength-multiplexed light beam to the root switch 134. In the embodiment to be described, the generated wavelength regions are two wavelengths corresponding to the B wavelength and the R wavelength, but a wavelength multiplexed signal in a single wavelength region or a wavelength region of two or more wavelengths can be generated. Note that the functional units of the control device 112 are interconnected by various buses 136 such as a system bus / I / O bus, and I / O expandability is appropriately enhanced by using a bus bridge or the like.

ルートスイッチ１３４は、より詳細には後述するように、ＡＷＧを含んで構成されており、ＬＤドライバから生成された波長多重化光線を光カップラによりカップリングしてＡＷＧに導入し、その出力を広域ネットワークを構成するネットワーク１６０の伝送媒体、より具体的には光ファイバに出力させている。広域ネットワーク１６０は、リモートルータ１４０に含まれるＡＷＧの数に対応する数の光ファイバにより構成されていて、各ＯＮＵに対してデータ配信を可能としている。ＬＤドライバ／検出器アレイ１３２は、ＯＳＩ基本参照モデルにおける物理層の機能を提供し、ルートスイッチ１３４は、ＯＳＩ基本参照モデルにおけるレイヤ３ネットワーク機器として機能する。   As will be described in detail later, the root switch 134 includes an AWG, and couples the wavelength multiplexed light generated from the LD driver to the AWG by coupling it with an optical coupler, and outputs the output to a wide area. The data is output to a transmission medium of the network 160 constituting the network, more specifically, to an optical fiber. The wide area network 160 is configured by the number of optical fibers corresponding to the number of AWGs included in the remote router 140, and enables data distribution to each ONU. The LD driver / detector array 132 provides a physical layer function in the OSI basic reference model, and the root switch 134 functions as a layer 3 network device in the OSI basic reference model.

また、制御装置１１２は、ネットワーク制御部１２０が使用する各種データを管理するデータベースを含んで構成されている。データベース（以下単にＤＢとして参照する。）としては、ノード情報を登録するノード情報ＤＢ１２６、ファイバ情報ＤＢ１２８、デバイス情報ＤＢ１３０などを例示的に示しているが、さらにネットワーク構成ＤＢなどを含んで構成することができる。   The control device 112 includes a database that manages various data used by the network control unit 120. As a database (hereinafter simply referred to as a DB), a node information DB 126 for registering node information, a fiber information DB 128, a device information DB 130, and the like are shown as examples, but a network configuration DB and the like are further included. Can do.

なお、他の実施形態では、上述したルートスイッチ１３４を含むネットワーク構成機能を、データ配信装置１１０から光ルータ１８０として分離させ、光ルータとして独立したモジュールとすることができる。光ルータ１８０を、データ配信装置１１０から分離させて構成する場合、光ルータ１８０は、図１に示した機能手段のうち、破線で示すように、ネットワーク制御部１２０と、ルートスイッチ１３４と、記憶装置Ｉ／Ｆ１２４と、ノード情報ＤＢ１２６と、ファイバ情報ＤＢ１２８と、デバイス情報ＤＢ１３０とを含む構成として実装することができる。   In another embodiment, the network configuration function including the route switch 134 described above can be separated from the data distribution apparatus 110 as the optical router 180 and can be an independent module as an optical router. When the optical router 180 is configured separately from the data distribution device 110, the optical router 180 includes the network control unit 120, the route switch 134, and the storage as indicated by the broken line in the functional units illustrated in FIG. The device I / F 124, the node information DB 126, the fiber information DB 128, and the device information DB 130 can be implemented.

図２は、本実施形態で使用することができるＡＷＧ２００の概略的な構成を示す。図２に示すように、ＡＷＧ２００は、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを含んで構成される。図示した実施形態では、入力ポート数＝６、出力ポート数＝６の複数の入出力ポートを含むものとされている。各入出力ポートは、ネットワーク上の機能、例えばファイバ接続やループバックなどの機能分担に関連してノード識別子が付されており、これらが、Node_Info、Port_infoとして管理される。   FIG. 2 shows a schematic configuration of an AWG 200 that can be used in the present embodiment. As shown in FIG. 2, the AWG 200 includes a plurality of input ports and a plurality of output ports. In the illustrated embodiment, a plurality of input / output ports with the number of input ports = 6 and the number of output ports = 6 are included. Each input / output port is assigned a node identifier in association with functions on the network, for example, function sharing such as fiber connection and loopback, and these are managed as Node_Info and Port_info.

また、ＡＷＧ２００のノードからポートまでの間には、ループバック接続される属性を有するノードもあり、またさらに下流側の例えば基幹ファイバへの出力を担当するポートも存在し、この属性を、ファイバ属性として、Fiber_Infoとして管理する。さらに、ＡＷＧが周回性であるか否か、そのポート数、およびネットワーク経路上でのネットワーク機能（レベル３か、レベル２かなど）を指定するためのＡＷＧ識別子などのＡＷＧデバイス属性を、Device_Infoとして管理する。   In addition, there is a node having a loopback connection attribute between the nodes of the AWG 200 and a port, and there is also a port in charge of output to, for example, a downstream fiber on the downstream side. Manage as Fiber_Info. Furthermore, an AWG device attribute such as an AWG identifier for designating whether or not the AWG is circular, the number of ports, and the network function (level 3 or level 2) on the network path is Device_Info. to manage.

ＡＷＧ２００は、特にループバック接続を有しない場合の接続態様を示す。さらに図２では、本実施形態を例示する目的のため、７ポートを有するＡＷＧに対してループバック接続を提供し、周回性ＡＷＧを用いてフルメッシュ接続を構成する場合のポート接続構造２５０を示す。   The AWG 200 shows a connection mode particularly when the loopback connection is not provided. Further, in FIG. 2, for the purpose of illustrating the present embodiment, a port connection structure 250 in the case where a loopback connection is provided for an AWG having 7 ports and a full mesh connection is configured using a recurring AWG is shown. .

周回性ＡＷＧ２６０は、７つの入力ポートと７つの出力ポート（Ｎ＝３）を含み、出力ポートと入力ポートとの間は、リソグラフィーにより形成された導波路などによって連結されていて、いわゆるループバック接続が形成されている。ＡＷＧ２６０を特徴付けるパラメータは、ネットワーク上で上述したように、ノードの機能を記述するNode_info、ファイバ接続を指定するFiber_Info、周回性ＡＷＧの光伝達マトリックスなどを含むDevice_Infoおよび各ポートに対する入出力情報を記述するSignal_Infoである。   The circular AWG 260 includes seven input ports and seven output ports (N = 3). The output port and the input port are connected by a waveguide formed by lithography or the like, so-called loopback connection. Is formed. As described above on the network, the parameters that characterize the AWG 260 describe Node_info that describes the function of the node, Fiber_Info that specifies the fiber connection, Device_Info that includes the optical transmission matrix of the circular AWG, and input / output information for each port. Signal_Info.

上述した各情報は、それぞれノード情報ＤＢ１２６、ファイバ情報ＤＢ１２８、およびデバイス情報ＤＢ１３０に登録されていて、ネットワーク制御部１２０に読み出され、ネットワーク構成データを計算するために提供される。周回性ＡＷＧ２６０は、入力側を光ファイバや導波路によってループバックさせることにより、出力ポート側に接続された複数のＯＮＵに対してフルメッシュ接続を提供し、それぞれのＯＮＵが、どのＯＮＵに対してもＰ２Ｐ接続することができる構成とされている。   Each piece of information described above is registered in the node information DB 126, the fiber information DB 128, and the device information DB 130, read out by the network control unit 120, and provided to calculate network configuration data. The revolving AWG 260 provides a full mesh connection to a plurality of ONUs connected to the output port side by looping back the input side using an optical fiber or a waveguide. Also, the P2P connection is possible.

なお、周回性ＡＷＧ２６０は、加入者側のＬＡＮ１７０を構成するための周回性ＡＷＧの接続の１例であり、図１に示した実施形態では、ＯＮＵ１５０の直上流側に設置される波長分波手段として実装される。データ配信装置ＣＯ(Center Office)１２０は、ＡＷＧの入力ポート＝４に接続されており、他のポートは、適宜適切な出力を生成させるようにループバック接続されている。なお、本実施形態で周回性ＡＷＧを形成するためのポート接続構造については、図２に示した以外のいかなるループバック構成でも、ループバック構成については、特定のルーティング経路に対応して適ポート数やループバックを設定することにより、適宜最適なルーティング経路を提供する用に設定することができる。   The circulating AWG 260 is an example of the connection of the circulating AWG for configuring the subscriber-side LAN 170. In the embodiment shown in FIG. 1, wavelength demultiplexing means installed on the upstream side of the ONU 150 is used. Implemented as The data distribution device CO (Center Office) 120 is connected to the input port = 4 of the AWG, and the other ports are connected in a loopback manner so as to appropriately generate an appropriate output. In addition, regarding the port connection structure for forming the recurring AWG in this embodiment, any loopback configuration other than that shown in FIG. 2 is used, and the loopback configuration has an appropriate number of ports corresponding to a specific routing path. Or loopback can be set to provide an optimal routing route as appropriate.

データ配信装置１１０からＡＷＧ２６０に入力された、λ１〜λ６までの波長成分を含む波長多重化光信号は、出力側ポートから、出力ポート１〜３および出力ポート４〜７について、それぞれλ１〜λ６として出力され、出力ポートの下流側に接続されたＯＮＵ２７０などの波長選択機能を使用して、特定のＯＮＵが自己に必要なデータを取得する。なお、波長λ１〜λ６は、周回性ＡＷＧの導波路および波長により規定されるフリースペクトラルレンジ(Free Spectral Range：ＦＳＲ）の範囲となるように構成されている。   Wavelength multiplexed optical signals including wavelength components from λ1 to λ6 input from the data distribution apparatus 110 to the AWG 260 are set as λ1 to λ6 from the output port to the output ports 1 to 3 and the output ports 4 to 7, respectively. Using a wavelength selection function such as the ONU 270 that is output and connected to the downstream side of the output port, the specific ONU acquires data necessary for itself. The wavelengths λ1 to λ6 are configured to be in a free spectral range (FSR) range defined by the waveguide and wavelength of the circulating AWG.

図３は、本実施形態のネットワーク制御部１２０が実行するネットワーク構成データの計算処理の実施形態を示す。処理は、ステップＳ３００から開始し、ステップＳ３０１で、信号情報をノード情報ＤＢ１２６から読出す。ステップＳ３０２では、読出した信号情報をローカル変数として設定し、ステップＳ３０３でファイバ情報を信号情報とから処理中のファイバを特定する。   FIG. 3 shows an embodiment of network configuration data calculation processing executed by the network control unit 120 of this embodiment. The process starts from step S300, and signal information is read from the node information DB 126 in step S301. In step S302, the read signal information is set as a local variable, and in step S303, the fiber being processed is identified from the fiber information and the signal information.

ステップＳ３０４では、取得したファイバ情報をローカル変数に設定し、ステップＳ３０５でファイバの接続先がＡＷＧか否かを判断する。ＡＷＧである場合（ｙｅｓ）、処理をステップＳ３０６に渡し、デバイス処理関数Device_Character()を起動して、ＡＷＧ特性を使用した分波特性を計算し、ルーティング経路の計算を実行する。   In step S304, the acquired fiber information is set as a local variable, and in step S305, it is determined whether or not the fiber connection destination is an AWG. If it is an AWG (yes), the process is passed to step S306, the device processing function Device_Character () is activated, a demultiplexing characteristic using the AWG characteristic is calculated, and a routing path is calculated.

その後、ステップＳ３０７で、ローカル変数に処理結果を設定し、ステップＳ３０３に処理を分岐させて、反復計算させる。また、ステップＳ３０５で接続先がＡＷＧではないと判断された場合（ｎｏ）、処理をステップＳ３０８に渡し、ローカル変数に処理中の信号情報を設定し、ステップＳ３０９で、ネットワークを構成する信号情報に関連する全要素の計算を終了したか否かを判断する。ステップＳ３０９の判断で、全要素について計算していないと判断した場合（ｎｏ）、処理をステップＳ３０１に戻して全要素について処理を反復させる。   Thereafter, in step S307, the processing result is set in the local variable, and the process is branched to step S303 to be repeatedly calculated. If it is determined in step S305 that the connection destination is not AWG (no), the process is passed to step S308, the signal information being processed is set in the local variable, and the signal information constituting the network is set in step S309. It is determined whether or not calculation of all related elements has been completed. If it is determined in step S309 that calculation has not been performed for all elements (no), the process returns to step S301 to repeat the process for all elements.

一方、ステップＳ３０９で、全要素について計算を終了したと判断した場合（ｙｅｓ）、処理をステップＳ３１０で終了させる。図３の処理によって、全ＡＷＧのノード、ポートおよびファイバなどの導波路特性の関係をローカル変数として登録することができ、これらの計算結果を、特定のネットワーク経路を与えるネットワーク構成データとして、例えばネットワーク識別値などを付して、ネットワーク制御部１２０がアクセス可能に登録する。   On the other hand, if it is determined in step S309 that the calculation has been completed for all elements (yes), the process is terminated in step S310. With the processing of FIG. 3, the relationship of waveguide characteristics such as nodes, ports, and fibers of all AWGs can be registered as local variables, and these calculation results are used as network configuration data giving a specific network path, for example, a network The network control unit 120 registers the identification value and the like so as to be accessible.

図４は、図３の処理に使用するノード情報ＤＢ１２６、ファイバ情報ＤＢ１２８、デバイス情報ＤＢ１３０のデータ構造を示す。ノード情報ＤＢ４００は、ＡＷＧのネットワーク経路上での属性を指定するものであり、ノードＩＤ、ノードのタイプ、使用波長数、および当該ノードが使用する送信波長数を登録する。また、ファイバ情報ＤＢ４１０は、ファイバが接続する接続元および接続先のネットワーク属性を記述するものであり、接続元ノードのタイプ、接続元のノードＩＤ、接続元のポート番号、接続元のポートタイプ、接続先のタイプ、接続先のノード番号、接続先のポート番号、接続先のポートタイプなどを登録する。そして、デバイス情報ＤＢ４２０は、デバイスのタイプ（ＡＷＧなど）、入力ポート数、出力ポート数およびＷＴＭ（波長伝達関数）などを登録する。   FIG. 4 shows the data structure of the node information DB 126, fiber information DB 128, and device information DB 130 used for the processing of FIG. The node information DB 400 is for designating attributes on the network route of the AWG, and registers the node ID, the node type, the number of used wavelengths, and the number of transmission wavelengths used by the node. The fiber information DB 410 describes the network attributes of the connection source and connection destination to which the fiber is connected. The connection source node type, the connection source node ID, the connection source port number, the connection source port type, Register the type of connection destination, node number of connection destination, port number of connection destination, port type of connection destination, etc. The device information DB 420 registers the device type (such as AWG), the number of input ports, the number of output ports, and the WTM (wavelength transfer function).

図３に示した処理は、図４に示す各種データを抽出して、ローカル変数に初期設定を行い、ファイバが接続する接続元および接続先の伝達特性に対応してネットワーク構成データを計算し、ネットワーク構成テーブルなどに登録させる。   The process shown in FIG. 3 extracts the various data shown in FIG. 4, performs initial settings on local variables, calculates network configuration data corresponding to the transmission characteristics of the connection source and connection destination to which the fiber is connected, Register in the network configuration table.

図５は、図３で示したDevice_Character()関数の処理を、示す疑似コードである。Device_Character()は、特定の信号波長を有する出力するＡＷＧのポートを入力パラメータおよびＷＴＭを使用して決定する処理であり、図５の疑似コードでは、ＷＴＭは、function[ｉ][ｊ]で示されている。DeviceParam[n].functionは、デバイスＩＤ＝ｎについて設定されたＷＴＭの第ｉ行および第ｊ列（ポートＩＤに対応する）の要素値に対して波長ベクトルを乗じた場合の出力波長の識別値を返す関数であり、例えば、SignalParam.wavelength=3である場合に、DeviceParam[n].function[i][j]＝３となるiを決定する処理である。なお、処理中のポートＩＤは、疑似コード中、変数＝nextport-1で与えられている。   FIG. 5 is pseudo code showing processing of the Device_Character () function shown in FIG. Device_Character () is a process for determining an AWG port to be output having a specific signal wavelength by using an input parameter and WTM. In the pseudo code of FIG. 5, WTM is indicated by function [i] [j]. Has been. DeviceParam [n] .function is an identification value of the output wavelength when the element value of the i th row and j th column (corresponding to the port ID) of the WTM set for the device ID = n is multiplied by the wavelength vector. For example, when SignalParam.wavelength = 3, i is a process of determining i for which DeviceParam [n] .function [i] [j] = 3. Note that the port ID being processed is given by the variable = nextport-1 in the pseudo code.

図３の処理によって、ＡＷＧにより与えられる特定のネットワーク経路を構成するためのネットワーク経路が計算でき、計算結果は、波長属性、ＡＷＧ特性、および対応するＡＷＧに関するポート−ノード属性などとしてネットワーク構成テーブルとして登録される。このとき、ネットワーク構成データは、特定のＯＮＵのグループに対するＶＰＮを形成させる単位として構成され、ネットワークファイバの断線などの障害があった場合にでも代替ネットワークファイバを経由して、特定のＯＮＵのグループに対して同一波長構成でネットワークを提供することが可能なデータセットを予め計算し、ネットワーク構成テーブルに登録しておくことができる。   With the processing in FIG. 3, a network route for configuring a specific network route given by the AWG can be calculated, and the calculation result is displayed as a network configuration table as a wavelength attribute, an AWG characteristic, and a port-node attribute related to the corresponding AWG. be registered. At this time, the network configuration data is configured as a unit for forming a VPN for a specific ONU group, and even if there is a failure such as disconnection of the network fiber, the network configuration data is transferred to the specific ONU group via the alternative network fiber. On the other hand, a data set capable of providing a network with the same wavelength configuration can be calculated in advance and registered in the network configuration table.

図６は、本実施形態で構成される光ネットワーク６００を形成するためのルートスイッチ１３４、リモートルータ１４０およびＯＮＵ１５０の詳細構成を示す。図６では、波長Ｂと、波長Ｒは、それぞれ波長多重化されていて、ＯＮＵグループ６４０には波長Ｂで、ＯＮＵグループ６４２には波長Ｒでそれぞれ独立したＶＰＮが形成されている。図６には、本実施形態で使用する波長多重化された光信号の波長多重化構成６５０を示す。説明する実施形態では、ＦＳＲには、３つのモードが存在し、連続する２つのＦＳＲの３モードをそれぞれ、ＯＮＵから送出する場合の波長である上り波長および光信号を受信するための受信波長である件波長として使用している。波長Ｒについても同様の波長多重化構成を備えている。   FIG. 6 shows a detailed configuration of the route switch 134, the remote router 140, and the ONU 150 for forming the optical network 600 configured in this embodiment. In FIG. 6, the wavelength B and the wavelength R are wavelength-multiplexed, and independent VPNs are formed with the wavelength B in the ONU group 640 and the wavelength R in the ONU group 642, respectively. FIG. 6 shows a wavelength multiplexing configuration 650 of a wavelength multiplexed optical signal used in this embodiment. In the embodiment to be described, there are three modes in the FSR, and each of the three consecutive modes of two FSRs is an upstream wavelength that is a wavelength when transmitted from the ONU and a reception wavelength for receiving an optical signal. It is used as a certain wavelength. The wavelength R has a similar wavelength multiplexing configuration.

図６に示した光ネットワーク６００を形成させるため、ルーティングスイッチ１３４は、複数の光スイッチ６１０を多重化波長に対応する数で備えている。光スイッチ６１０は、例えばミラー、プリズム、または電気光学素子などとして構成され、ルーティング経路を切換えたい場合、ネットワーク制御部１２０からの指令に対応して、クロス接続構成から、パラレル接続構成に、光スイッチの転送モードを機械的または電気光学的に変更される。   In order to form the optical network 600 shown in FIG. 6, the routing switch 134 includes a plurality of optical switches 610 corresponding to the multiplexed wavelength. The optical switch 610 is configured as, for example, a mirror, a prism, or an electro-optical element. When switching a routing path, the optical switch 610 is changed from a cross connection configuration to a parallel connection configuration in response to a command from the network control unit 120. The transfer mode is changed mechanically or electro-optically.

図６に示した光ネットワーク６００の実施形態では、ＬＤ６１２から出力された光信号は、光スイッチでクロス接続された後、Ｂ波長およびＲ波長を分波するためのＢ／Ｒフィルタ６１４を通過し、ＡＷＧ６１６を介して広域ネットワークへと送出されている。   In the embodiment of the optical network 600 shown in FIG. 6, the optical signal output from the LD 612 is cross-connected by the optical switch, and then passes through the B / R filter 614 for demultiplexing the B wavelength and the R wavelength. , And sent to the wide area network via the AWG 616.

一方、リモートルータ１４０は、広域ネットワークを介して光信号を受領し、周回性ＷＧ６２０により光信号を出力ポートへと回折させ、Ｂ／Ｒフィルタ６２４を通してグループ１のＯＮＵのサブセットＯＮＵ＿Ａへと光信号を伝送させている。ここでＯＮＵ＿Ａについてその構成を説明すると、各ＯＮＵは、概ね同一の構成を備えており、入来光信号をカップリングするため信号伝播の上流側および下流側に配設された光カップラ６３０、６３４と、周回性ＡＷＧ６３２とを含んで構成されている。   On the other hand, the remote router 140 receives the optical signal via the wide area network, diffracts the optical signal to the output port by the circulating WG 620, and transmits the optical signal to the ONU subset A of the group 1 ONU through the B / R filter 624. It is transmitting. Here, the configuration of ONU_A will be described. Each ONU has substantially the same configuration, and optical couplers 630 and 634 disposed upstream and downstream of signal propagation for coupling incoming optical signals. And an orbiting AWG 632.

ＯＮＵ＿Ａは、説明する実施形態では、３つのＯＮＵを含んで構成されている。ＯＮＵ＿Ａが含む周回性ＡＷＧ６３２は、説明する実施形態では、レベル２ネットワーク機器として機能し、それぞれのＯＮＵサブセット内で、同一のＦＳＲ内波長多重化光信号を使用して、各周回性ＡＷＧ６３２が管理する３つのＯＢＵ空の光伝送を可能とさせている。図６では、ＬＤ６１２から送出された光信号は、障害の発生していないルーティング経路ＮＲにより、ＯＮＵへと送付されている。   In the embodiment to be described, ONU_A includes three ONUs. In the embodiment to be described, the cyclic AWG 632 included in the ONU_A functions as a level 2 network device, and is managed by each cyclic AWG 632 using the same wavelength multiplexed optical signal in the FSR within each ONU subset. Three OBU sky optical transmissions are made possible. In FIG. 6, the optical signal transmitted from the LD 612 is sent to the ONU through the routing route NR in which no failure has occurred.

図７は、広域ネットワークを形成するファイバ７７０に障害が発生した場合の光ネットワーク７００の実施形態を示す。図７に示す光ネットワーク７００では、例えば光ファイバの断線などにより、光ファイバ７７０を経由する光送信が遮断されている。本実施形態の制御装置１１２は、例えば光ファイバ７７０を経由する上り波長の強度をモニタし、ネットワーク障害の有無を判断する。なお、この目的のために、制御装置１１２のネットワーク制御部１２０は、定期的にＰＩＮＧ／ＩＣＭＰなどのプロトコルを使用するプローブパケットを光ネットワークに送出し、光ファイバ７７０を通して返される信号強度をモニタしてネットワーク障害の発生を判断する。   FIG. 7 shows an embodiment of an optical network 700 when a failure occurs in the fiber 770 forming the wide area network. In the optical network 700 illustrated in FIG. 7, optical transmission via the optical fiber 770 is blocked due to, for example, disconnection of the optical fiber. The control device 112 according to the present embodiment monitors the intensity of the upstream wavelength that passes through the optical fiber 770, for example, and determines whether there is a network failure. For this purpose, the network control unit 120 of the control device 112 periodically sends a probe packet using a protocol such as PING / ICMP to the optical network, and monitors the signal strength returned through the optical fiber 770. Determine whether a network failure has occurred.

制御装置１１２のネットワーク制御部１２０は、ネットワーク障害が発生したと判断すると、光ファイバ７７０を経由した伝送経路を再現するように、事前計算されていたバックアップファイバ７８０を使用するネットワーク構成データをルックアップし、スイッチ７１０〜７６０を制御する。図７に示した実施形態では、光スイッチ７１０、７２０、７３０がパラレル経路に切換えられ、光スイッチ７４０、７５０、７６０がクロス接続のままに維持する経路を使用することで、光ファイバ７８０を使用して、図６に示したネットワーク経路に等価なネットワーク接続を提供している。   When the network control unit 120 of the control device 112 determines that a network failure has occurred, it looks up the network configuration data using the backup fiber 780 that has been pre-calculated so as to reproduce the transmission path via the optical fiber 770. Then, the switches 710 to 760 are controlled. In the embodiment shown in FIG. 7, the optical switch 710, 720, 730 is switched to a parallel path, and the optical fiber 780 is used by using a path that the optical switches 740, 750, 760 remain cross-connected. Thus, a network connection equivalent to the network path shown in FIG. 6 is provided.

図８は、ネットワーク制御部１２０が実行する障害修復方法の実施形態を示す。図８に示した処理は、ステップＳ８００から開始し、ステップＳ８０１で、全波長についてプローブ光信号を送出し、特定は長または波長範囲の光強度をモニタする。ステップＳ８０２では、全上り波長の積分強度が閾値以上であるか否かを判断し、しきい値以上である場合（ｙｅｓ）には、再度ステップＳ８０１に処理を戻し、次のプローブパケットの送信タイミングを待機する。   FIG. 8 shows an embodiment of a failure repair method executed by the network control unit 120. The process shown in FIG. 8 starts from step S800, and in step S801, probe light signals are transmitted for all wavelengths, and the light intensity in the long or wavelength range is monitored. In step S802, it is determined whether or not the integrated intensity of all upstream wavelengths is greater than or equal to a threshold value. If the integrated intensity is greater than or equal to the threshold value (yes), the process returns to step S801 again to transmit the next probe packet. Wait.

一方、ステップＳ８０２で、しきい値未満であると判断した場合（ｎｏ）、ステップＳ８０３でしきい値未満の特定波長または波長範囲に関連するするファイバなどのネットワーク要素を事前計算しておいたネットワーク構成データから特定する。ステップＳ８０４では、特定されたネットワーク要素を含まず、かつ同一のデータ伝送品質を有するネットワーク構成データを、事前計算しておいたネットワーク構成テーブルから取得し、光スイッチを制御してバックアップルートを確立する。   On the other hand, if it is determined in step S802 that it is less than the threshold value (no), a network in which network elements such as fibers related to a specific wavelength or wavelength range less than the threshold value are calculated in advance in step S803. Identifies from configuration data. In step S804, network configuration data that does not include the specified network element and has the same data transmission quality is acquired from the pre-calculated network configuration table, and the optical switch is controlled to establish a backup route. .

ステップＳ８０５では、バックアップルートの確立後、ロスしたパケットに対応するデータの先頭データからデータ送信を開始し、データ転送品質を保持させつつ、データ配信を再開し、処理をステップＳ８０６で終了する。   In step S805, after the backup route is established, data transmission is started from the head data of the data corresponding to the lost packet, the data distribution is resumed while maintaining the data transfer quality, and the process ends in step S806.

以下、本実施形態のネットワーク障害修復処理を使用した場合のネットワーク稼働率に対する効果について説明する。ネットワークは通信不可にならないことが、効果値の情報ロスを防ぐ観点から望ましいが、断線や通信機器の故障そのものを無くすのは限界がある。本実施形態では、障害バックアップ用のネットワーク経路を構築する。以下、本実施形態の障害修復処理による稼働率の改善を評価した。   Hereinafter, the effect on the network operation rate when the network failure repair process of this embodiment is used will be described. Although it is desirable from the viewpoint of preventing information loss of effect values that the network does not become incapable of communication, there is a limit to eliminating the disconnection and the communication device failure itself. In this embodiment, a network path for failure backup is constructed. Hereinafter, the improvement of the operation rate by the failure repair process of this embodiment was evaluated.

ネットワーク稼働率は、下記式（１）で定義した。   The network availability was defined by the following formula (1).

上記式中、ＭＴＢＦは、平均故障間隔（Mean Time Between Failures)であり、ＭＴＴＲは、平均修理時間（Mean Time To Repair)である。稼働率は、ＭＴＢＦとＭＴＴＲとの合計値で、ＭＴＢＦを除算した値として定義する。 In the above formula, MTBF is Mean Time Between Failures, and MTTR is Mean Time To Repair. The operating rate is defined as a value obtained by dividing MTBF by the total value of MTBF and MTTR.

上記稼働率の定式化を使用して、本実施形態の稼働率を、一年間に１００個の回線当たりで何回線が断線するかを表す断線率から稼働率を求めた。下記式（２）に従来構成の稼働率および本実施形態の稼働率の計算式を示す。   Using the above-mentioned formulation of the operation rate, the operation rate of the present embodiment was determined from the disconnection rate indicating how many lines are disconnected per 100 lines per year. The following formula (2) shows a calculation formula for the operation rate of the conventional configuration and the operation rate of the present embodiment.

上記式（２）中、χは、断線率、Ｔは、平均断線時間であり、定数８７６０は、異年間の時間数（閏年を除く）である。平均断線時間は、種々の要因により変化するが、従来の光通信におけるファイバ補修時間などのデータを参考に、約１時間とした。また、アクセス系(CO-ONU間)の障害発生率を障害中で２％を占めるものとした。その結果を図９に示す。   In the above formula (2), χ is the disconnection rate, T is the average disconnection time, and the constant 8760 is the number of hours in different years (excluding leap years). Although the average disconnection time varies depending on various factors, it is set to about 1 hour with reference to data such as fiber repair time in conventional optical communication. In addition, the failure occurrence rate of the access system (between CO and ONU) is assumed to account for 2% during failures. The result is shown in FIG.

図９に示すように、従来構成は、従来でも稼働率は、９９．９８４９％稼動しており、本実施形態でも９９．９９９９％稼動する。しかしながら、断線率が高くなればなるほど本実施形態に比較して従来の光ネットワークでは稼働率の低下が顕著である。したがって、例えば経年変化やネットワークの普及によるネットワーク配線施工の多様化などにより、断線率の増加が考えられる場合、本実施形態のネットワーク障害修復処理は、ネットワーク基盤の利用効率を高めることが示された。   As shown in FIG. 9, the operation rate of the conventional configuration is 99.9849% even in the conventional configuration, and 99.9999% is also operated in this embodiment. However, the higher the disconnection rate, the more the operation rate decreases in the conventional optical network compared to the present embodiment. Therefore, for example, when the disconnection rate is expected to increase due to diversification of network wiring construction due to secular change or the spread of the network, the network failure repair processing of the present embodiment is shown to increase the utilization efficiency of the network infrastructure. .

これまで、本実施形態について、広域ネットワークを構成する光ネットワークを例として説明した。しかしながら、本発明は、光ネットワークを使用してデータ転送を実行するデータ転送装置に対しても適用することができ、例えば、コンピュータ装置のシステムバスなどにも適用することができる。さらに、本発明によれば、インターネットプロトコルの枯渇などの問題に制限されることなく、高速・大容量のネットワークインフラ基盤を提供できる。   So far, this embodiment has been described by taking an optical network constituting a wide area network as an example. However, the present invention can also be applied to a data transfer apparatus that performs data transfer using an optical network, and can also be applied to, for example, a system bus of a computer apparatus. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a high-speed and large-capacity network infrastructure platform without being limited by problems such as exhaustion of Internet protocols.

本実施形態の上記機能は、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｊａｖａ（登録商標）などのオブジェクト指向プログラミング言語などで記述された装置実行可能なプログラムにより実現でき、当該プログラムは、ハードディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、フレキシブルディスク、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭなどの装置可読な記録媒体に格納して頒布することができ、また他装置が可能な形式でネットワークを介して伝送することができる。   The functions of the present embodiment can be realized by a device executable program described in an object-oriented programming language such as C ++, Java (registered trademark), Java (registered trademark), and the like. It can be stored and distributed in a device-readable recording medium such as ROM, MO, flexible disk, EEPROM, EPROM, etc., and can be transmitted via a network in a format that other devices can.

これまで本実施形態につき説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   Although the present embodiment has been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other embodiments, additions, changes, deletions, and the like can be conceived by those skilled in the art. It can be changed, and any aspect is within the scope of the present invention as long as the effects and effects of the present invention are exhibited.

本実施形態の光ネットワークシステム１００の実施形態を示した図。The figure which showed embodiment of the optical network system 100 of this embodiment. 本実施形態のリモートルータ１４０が含むＡＷＧ２００の概略的な構成を示した図。The figure which showed the schematic structure of AWG200 which the remote router 140 of this embodiment contains. 本実施形態のネットワーク制御部１２０が実行するネットワーク構成データの計算処理の実施形態を示した図。The figure which showed embodiment of the calculation process of the network configuration data which the network control part 120 of this embodiment performs. 図３の処理に使用するノード情報ＤＢ１２６、ファイバ情報ＤＢ１２８、デバイス情報ＤＢ１３０のデータ構造を示した図。The figure which showed the data structure of node information DB126 used for the process of FIG. 3, fiber information DB128, and device information DB130. 図３で示したDevice_Character()関数の処理を、示す疑似コード。Pseudo code showing the processing of the Device_Character () function shown in FIG. 本実施形態で構成される光ネットワーク６００を形成するためのルーティングスイッチ１３４、リモートルータ１４０およびＯＮＵ１５０の詳細構成を示した図。The figure which showed the detailed structure of the routing switch 134, the remote router 140, and ONU150 for forming the optical network 600 comprised by this embodiment. 広域ネットワークを形成するファイバ７７０に障害が発生した場合の光ネットワーク７００の実施形態を示した図。The figure which showed embodiment of the optical network 700 when a failure generate | occur | produces in the fiber 770 which forms a wide area network. ネットワーク制御部１２０が実行する障害修復方法の実施形態のフローチャート。The flowchart of embodiment of the failure repair method which the network control part 120 performs. 本実施形態の障害修復処理による稼働率の改善を評価結果を示した図。The figure which showed the evaluation result about the improvement of the operation rate by the fault repair process of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１００…光ネットワークシステム、１１０…データ配信装置、１１２…制御装置、１１４…ＣＰＵ、１１６…ＲＡＭ、１１８…ＲＯＭ、１２０…ネットワーク制御部、１２２…ドライバ制御部、１２４…記憶装置Ｉ／Ｆ、１２６…ノード情報ＤＢ、１２８…ファイバ情報ＤＢ、１３０…デバイス情報ＤＢ、１３２…ＬＤドライバ／検出器アレイ、１３４…ルートスイッチ、１３６…各種バス、１３８…ＡＷＧ、１４０…リモートルータ、１５０…ＯＮＵ（加入者端末）、１６０…広域ネットワーク、１７０…ＬＡＮ、１８０…光ルータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Optical network system, 110 ... Data delivery apparatus, 112 ... Control apparatus, 114 ... CPU, 116 ... RAM, 118 ... ROM, 120 ... Network control part, 122 ... Driver control part, 124 ... Memory | storage device I / F, 126 ... Node information DB, 128 ... Fiber information DB, 130 ... Device information DB, 132 ... LD driver / detector array, 134 ... Route switch, 136 ... Various buses, 138 ... AWG, 140 ... Remote router, 150 ... ONU (subscription) Terminal), 160 ... wide area network, 170 ... LAN, 180 ... optical router

Claims (10)

波長分波手段を含む光ネットワークシステムであって、前記光ネットワークシステムは、
光導波路を介して波長多重化光信号を加入者端末に送付するデータ配信装置と、
前記データ配信装置からの前記波長多重化光信号を前記加入者端末にルーティングするリモートルータとを含み、
前記データ配信装置は、
前記波長分波手段の波長伝達マトリックスを使用して光ネットワークを構成するネットワーク要素のパラメータを記述するネットワーク構成データを計算し、ルックアップ可能に記録媒体に格納するネットワーク制御部と、
前記ネットワークルートを生成するため、波長多重度に対応する複数の光スイッチと前記波長分波手段とを含むルートスイッチとを含み、
前記ネットワーク制御部は、前記データ配信装置に戻される前記波長多重化光信号の強度を検出して前記ネットワーク構成データを参照することにより、障害の発生した前記ネットワーク要素を特定し、前記ネットワーク要素を迂回する別のネットワークルートを生成するように前記波長多重化光信号の経路を制御する、光ネットワークシステム。 An optical network system including wavelength demultiplexing means, the optical network system comprising:
A data distribution device for sending a wavelength multiplexed optical signal to a subscriber terminal via an optical waveguide;
A remote router for routing the wavelength multiplexed optical signal from the data distribution device to the subscriber terminal,
The data distribution device includes:
A network control unit that calculates network configuration data describing parameters of network elements constituting an optical network using a wavelength transfer matrix of the wavelength demultiplexing means, and stores the data in a recording medium so as to be looked up;
A route switch including a plurality of optical switches corresponding to wavelength multiplicity and the wavelength demultiplexing means for generating the network route;
The network control unit identifies the network element in which a failure has occurred by detecting the intensity of the wavelength-multiplexed optical signal returned to the data distribution device and referring to the network configuration data. An optical network system for controlling a path of the wavelength-multiplexed optical signal so as to generate another network route to be bypassed. 前記ネットワーク制御部は、前記ネットワークルートを事前計算した前記ネットワーク構成データから選択して設定するか、または障害の発生した前記ネットワーク要素を迂回する前記ネットワークルートをオンザフライで計算する、請求項１に記載の光ネットワークシステム。   2. The network control unit according to claim 1, wherein the network control unit selects and sets the network route from the pre-calculated network configuration data, or calculates the network route that bypasses the failed network element on the fly. Optical network system. 前記ネットワーク要素は、前記データ配信装置と前記リモートルータとの間の接続する光導波路である、請求項１または２の記載の光ネットワークシステム。   The optical network system according to claim 1, wherein the network element is an optical waveguide connected between the data distribution device and the remote router. 前記ネットワーク制御部は、前記ネットワークルートを生成するため、前記光スイッチの転送モードを切換えて前記ネットワークルートを生成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ネットワークシステム。   The optical network system according to claim 1, wherein the network control unit generates the network route by switching a transfer mode of the optical switch to generate the network route. 波長分波手段を含む光ネットワークシステムの波長多重化光信号の伝送経路を制御する光ルータであって、前記光ルータは、
複数のポートを有する波長分波手段と、
前記波長分波手段の前記ポートへとポート数と同一の多重度の波長多重化光信号をそれぞれ独立して転送モードを切換える複数の光スイッチと、
前記光ネットワークシステムを介して前記光ルータに戻される光信号の強度が前記光ネットワークシステムにおけるネットワーク要素の障害を示す場合に、前記波長分波手段の波長伝達マトリックスを使用して計算したネットワーク構成データを参照して前記光スイッチの前記転送モードを制御することにより、前記障害を回避するネットワークルートを構成するネットワーク制御部と
を含む、光ルータ。 An optical router for controlling a transmission path of wavelength-multiplexed optical signals in an optical network system including wavelength demultiplexing means,
Wavelength demultiplexing means having a plurality of ports;
A plurality of optical switches for independently switching the wavelength multiplexed optical signals having the same multiplicity as the number of ports to the ports of the wavelength demultiplexing means;
Network configuration data calculated using the wavelength transfer matrix of the wavelength demultiplexing means when the intensity of the optical signal returned to the optical router via the optical network system indicates a failure of the network element in the optical network system An optical router comprising: a network control unit that configures a network route that avoids the failure by controlling the transfer mode of the optical switch with reference to FIG. 前記ネットワーク制御部は、前記ネットワークルートを事前計算した前記ネットワーク構成データから選択して設定するか、または障害の発生した前記ネットワーク要素を迂回する前記ネットワークルートをオンザフライで計算する、請求項５に記載の光ルータ。   6. The network control unit according to claim 5, wherein the network control unit selects and sets the network route from the pre-calculated network configuration data, or calculates the network route that bypasses the failed network element on the fly. Optical router. 情報処理装置が実行する波長分波手段を含む光ネットワークの障害修復方法であって、前記障害修復方法は、
前記波長分波手段を含む前記光ネットワークに対して波長多重化光信号からなるプローブ光信号を送出するステップと、
前記プローブ光に対応する上り波長の強度を検出するステップと、
前記上り波長の強度を設定したしきい値と比較し、前記強度が前記しきい値未満であるか否かを判断して前記光ネットワークに障害が発生したと判断するステップと、
前記光ネットワークに障害が発生したと判断した場合、前記波長分波手段の波長伝達マトリックスを含む前記光ネットワークを構成するネットワーク要素のパラメータを使用して別のネットワークルートを計算するステップと、
前記別のネットワークルートを生成するように、光スイッチの転送モードを制御するステップと
前記別のネットワークルートを使用して波長多重化光信号の伝送を開始するステップと
を含む障害修復方法。 An optical network fault repair method including wavelength demultiplexing means executed by an information processing apparatus, wherein the fault repair method includes:
Sending a probe optical signal comprising a wavelength multiplexed optical signal to the optical network including the wavelength demultiplexing means;
Detecting the intensity of the upstream wavelength corresponding to the probe light;
Comparing the intensity of the upstream wavelength with a set threshold value, determining whether the intensity is less than the threshold value and determining that a failure has occurred in the optical network;
If it is determined that a failure has occurred in the optical network, calculating another network route using parameters of the network elements constituting the optical network including a wavelength transfer matrix of the wavelength demultiplexing means;
A fault repair method comprising: controlling a transfer mode of an optical switch so as to generate the another network route; and starting transmission of a wavelength-multiplexed optical signal using the another network route. 前記別のネットワークルートを生成するステップは、前記別のネットワークルートを、事前記パラメータを使用して事前計算したネットワーク構成データから選択して設定するか、または障害の発生した前記ネットワーク要素を迂回する前記ネットワークルートをオンザフライで計算して設定するステップを含む、請求項７に記載の障害修復方法。   The step of generating another network route is configured by selecting and setting the other network route from network configuration data pre-calculated using the parameters, or bypassing the failed network element. The fault repair method according to claim 7, comprising the step of calculating and setting the network route on the fly. 前記波長多重化光信号の伝送を開始するステップは、前記障害を検出した時点のデータパケットの先頭データから送信を開始するステップを含む、請求項７または８に記載の障害修復方法。   The failure repair method according to claim 7 or 8, wherein the step of starting transmission of the wavelength multiplexed optical signal includes a step of starting transmission from the top data of a data packet at the time when the failure is detected. 情報処理装置が請求項７〜９のいずれか１項に記載のステップを実行するための装置実行可能なプログラム。   An apparatus-executable program for an information processing apparatus to execute the steps according to any one of claims 7 to 9.

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