JP3851619B2 - 中継システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信回線における各ネットワークを冗長機能をもって中継する中継システムに関する。特に、本発明は、例えば、イーサーネット(登録商標)等において、光分岐手段を用いてあらかじめ現用中継装置への光路と予備用中継装置への光路を構成しておいて、現用中継装置と予備用中継装置とが動作状態を通知しあいながら、本来、中継装置として動作する資源を利用して現用と予備を切り換えることによって冗長性、つまり回線の品質を確保する技術に係る。
【0002】
【従来の技術】
従来は、図3に示すように、一方のネットワークに在る双方向の光伝送路からの光信号を他方のネットワークに在る他の双方向の光伝送路に中継する場合に、通常運用される現用中継装置11と非常時に運用される予備用中継装置12とを備えるとともに、各伝送線路は、光切換器10及び光切換器14を通して、現用中継装置11及び予備用中継装置12の双方に並列に、かつ切り換えて接続されていた。
【0003】
このような構成で、冗長管理手段13が、現用中継装置11の動作状態を確認し、現用中継装置11に異常が発生したときは、光切換器10及び光切換器14によって各伝送路を切換えることによって、現用中継装置11への光路を遮断し、予備用中継装置12への光路を接続する。そして、予備用中継装置12を起動させることによって、各伝送路で接続されるネットワークへ光信号を中継する。
【0004】
図3の光切換器10及び光切換器14は、同じもので構成されるが、内部は、接続される伝送路(或いはネットワーク)の数に応じた光インターフェースをもつスイッチで構成される。冗長管理手段13は、これらの光切換器10、光切換器14、現用中継装置11及び予備用中継装置12を制御・管理することとなる。
【0005】
光スプリッタを中継経路に用いたものとしては、例えば、ネットワークの伝送路と他方の端末装置の経路を構成するために用いられているのが在る(例えば、特許文献1及び特許文献2を参照)。特許文献1の記載によれば、現用及び予備の各装置には、端末装置へ接続されるスプリッタへの伝送を切り換えるための選択回路を備え、現用及び予備の各装置は、それぞれ現用時は主信号を及び非常時は信号を前記選択回路で選択して端末装置と交信することにより、現用時は本来の通信を行い、非常時は保守の正常性を確認する。したがって、現用の装置は本来の通信を行うため、予備の装置は、保守のため端末装置と常時接続されているものと認められ、装置が現用か、又は予備かの切り換えの判断方法、切り換え方法等は明示されていない。
【0006】
一方、特許文献2についても、同様に、装置を現用と予備に切り換える判断、及び切り換え手法については、明示されていない。
【特許文献1】
特開平8−65208(段落[0007]〜[0010]、図1)
【特許文献2】
特開2001−177551(段落[0036]〜[0037]、図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図3のような従来技術においては、次のような欠点があった。
(1)光切換器10及び光切換器14の信頼性が要求される。
(2)光切換器10及び光切換器14、並びに現用中継装置及び予備用中継装置を管理する冗長管理手段13が、別途必要になる。
(3)上記(1)及び(2)の理由から高価になる。
【0008】
特許文献1及び特許文献2には、上記欠点の解決を示唆するものは開示されていない。例えば、光スプリッタを転用しても光路は切り換えられないので信号同士の衝突が問題となる。また現用、予備の切換の判断をどうするかが問題となる。
【0009】
本発明の目的は、信頼性を確保して、安価な、冗長性を有する中継システムの提供にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、本来の通信を中継する内部の資源を有効に利用して冗長機能を達成する構成とした。つまり、光伝送路は、光分岐手段で形成することによって切り換えないようにし、切り換える代わりに光信号のオン・オフで行う。その光信号のオン・オフは、本来中継するときに用いている内部で行えばよい。好適な例としては、中継に用いる光源である発光部の光出力を制御する。
【0011】
一方、現用中継装置には、少なくとも自己内部の信号経路あるいは制御経路に異常があるかどうか検知する手段を準備し、その検知結果を基に直接に予備用中継装置と会話して切り換える構成とした。
【0012】
具体的には、請求項1に記載の発明は、双方向の光伝送路に接続され、2つの第1の往路を収斂する光スプリッタと2つの第1の復路に分岐する光スプリッタとを有する第1の光分岐手段(200a)と、
双方向の他の光伝送路に接続され、2つの第2の往路を収斂する光スプリッタと2つの第2の復路に分岐する光スプリッタとを有する第2の光分岐手段(200b)と、
それぞれが、第1の往路の一方と第2の復路の一方との間で信号を中継するとともに、第1の復路の他方と第2の往路の他方との間で信号を中継するための現用中継装置(100a)及び予備用中継装置(100b)とを備え、さらに
前記現用中継装置と前記予備用中継装置のそれぞれは、
前記第1の往路の一つに光信号を出力するとともに、該出力を停止可能な第1の発光部(4a、4b)と、
前記第2の往路の一つに光信号を出力するとともに、該出力を停止可能な第2の発光部(4aa、4bb)と、
自己の中継の動作の異常を検知する検知手段(5a,5aa、5b、5bb)と、
所定時間間隔で前記第1の発光部及び第2の発光部に対する発光指示を出力するとともに該検知手段が異常を検出したときは、該発光指示の出力を停止させる管理手段(1a、1b)と、
該発光指示を前記所定時間間隔で受けているときは前記第1の発光部及び第2の発光部に対して発光を維持する制御を行うとともに、該発光指示を前記所定時間間隔で受けなかったときは前記第1の発光部及び第2の発光部に対して発光を停止する制御を行うソフトウェア状態検知手段(6a、6b)と、
自己の動作状態について、前記現用中継装置と前記予備用中継装置の間で通信する通信手段(7a、7b)と、を備え、
少なくとも前記予備用中継装置の前記管理手段は、該通信手段による通信の結果、前記現用中継装置が異常と判断したときに、前記中継の動作を開始する構成とした。
【0013】
請求項2記載の発明は、請求項1において、前記現用中継装置及び予備用中継装置は、双方の前記検知手段で検知した動作状態を前記通信手段で交信し、交信した結果、相手方の前記動作状態に異常があった場合は、それぞれの前記管理手段が、前記ソフトウェア状態検知手段を介して、それぞれの前記第1の発光部及び第2の発光部に指示して、前記中継の停止又は中継停止の解除を行う構成とした。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の中継システムの機能ブロック例を図1に示す。本発明を用いることができる中継システムとしては、或いは中継システム内に用いる中継装置としては、光ネットワーク(伝送路)における中継装置であって、一般に、ルータ、スイッチ、ブリッジ、或いは帯域制御装置等の名称で呼ばれるものが含まれる。なお、帯域制御装置とは、ネットワークの途中に介在して、重要なトラフィックを優先して伝送したり、光信号に含まれるパケット(データ)を所定手順で並べ直して送出タイミングを揃えて伝送する等を行う装置である。
【0020】
図1において、各ブロックをその名称と符号(符号は「数字」「アルファベット」で示している。)で特定できるように記載しているが、名称及び符号の数字が同じものは同一機能・動作を行う。図1の例は、現用中継装置100aと予備用中継装置100bは、同一機能・動作を行うものであって、現用、予備の区別は、各通信手段7a及び7b同士の会話で決定する構成としている。図1において各ブロック間を接続する実線は光信号の経路を示し、一点鎖線は制御系の経路を示している。
以下、図1を基に、光路に沿って構成を説明する。
【0021】
図1の第1の光分岐手段200aは、一方のネットワークに接続される双方向の光伝送路を2つのスプリッタを用いて、収斂される二つの第1往路の一方の光路を現用中継装置の送信ポート4aに他方の光路を予備用中継装置100bの送信ポート4bに接続している。同様に第1復路も二つに分岐して現用中継装置の受信ポート5aに、及び予備用中継装置100bの受信ポート5bに接続している。
【0022】
なお、往路、復路とは、現用中継装置100a及び予備用中継装置100bから中継対象であるネットワーク側を見た光路であって出力側光路、入力側光路である。また、分岐、収斂とは、一つの伝送路が複数(例えば、ここでは二つ)へ分かれることを分岐、複数(例えば、二つ)の伝送路が一つになることを収斂という。それらの具体的実施手段は光スプリッタ(一般名称)であるが、それを機能的に上記のように分岐、収斂と言い分けたものである。また収斂という用語は、合成という意味合いでもある。
【0023】
同様に、第2の光分岐手段200bは、二つのスプリッタにより、他方のネットワークに接続される双方向光伝送路を二つの第2往路を収斂し及び二つの第2復路に分岐し、第2往路を送信ポート4aa及び送信ポート4bbへ、第2復路を受信ポート5aa及び受信ポート5bbへ接続している。
【0024】
第1の光分岐手段200a及び第2の光分岐手段200bは、いずれも受動的な光学素材で形成され、切り換え等のアクティブな動作もしないので、分岐・収斂光路を構成するうえでは、信頼性が高く、かつコストが安いというメリットがある。
【0025】
受信ポート5aは、第1の光分岐手段から光信号を受信し、電気信号に変換した上で、後記する管理手段1a、伝送フォーマット制御部2a及びポート制御部3aに送るとともに、これらにより決定される中継先のアドレスのネットワークに接続される送信ポートに接続される。図1の例では、その送信ポートが送信ポート4aaである。
【0026】
なお、図1は、発明の理解を助けるため、2つのネットワーク(伝送路)を中継するための2対のポート(送信ポート及び受信ポートで一対)しか記載していないが、実製品は、多くのネットワークを対象としているため、多くのポートを有し、受信した光信号に含まれる送信先のアドレス等を解析して、そのアドレスに結ばれる光伝送路が接続されるポートを選択している。
【0027】
受信ポート5aには、第1復路経由の光路の異常を検出するための接続検知手段が備えられている。接続検知手段は、例えば、電気信号に変換した後のレベルを検出してそのレベルが基準値以上のレベルであれば正常、以下であれば異常と判断する比較判断手段で構成することができる。または、受信ポートの接続部分に設けられ、第1の光分岐手段からの光ファイバが受信ポートのコネクタに接続されているかどうかを機械的、或いは電気的に検出してもよい。検知した接続状態の結果を後記する通信手段7aに送信する。
【0028】
受信ポート5aから出力される電気信号は、中継に必要な処理をされたうえで通信方式のプロトコルにしたがった所定のフォーマットで、送信ポート4aaに入力される。送信ポート4aaは、例えば、電源で駆動されるレーザー光源からなる発光部を有し、この発光部からの光で入力された電気信号を光信号に変換して、第2往路及び第2の光分岐手段200bを経由して、他の双方向伝送路へ中継する。
【0029】
送信ポート4aaの発光部は、上記のようなレーザ光源と共に、現用中継装置100aが異常の場合は、後記する管理手段1aからの指示により、レーザ光源の発光の出力を停止する(光信号のオフ)、又はその停止を解除する(光信号のオン)停止手段を有する。停止手段としては、レーザ光源を駆動する電源部を制御して、発光を停止またはそのパワーをダウンさせるなり、或いは発光部(レーザ光源)の出力端を機械的に遮蔽するなどの一般的方法がある。この停止手段による光信号の停止により、予備用中継装置100bが動作したときに、送信ポート4bbからの光信号と送信ポート4aaからの光信号とが衝突することを避けることができる。また、レーザ光源及びその電源等を含む発光部は、本来、中継装置(中継システム)としてもっている資源であり、本発明は、それを現用、予備の切り換えに利用している。
【0030】
上記受信ポート5a及び送信ポート4aaの構成並びに光信号の流れを説明したが、受信ポート5b及び送信ポート4bbの構成、そしてそれらによる第1の光分岐手段200aから第2の分岐手段200bまでの光信号の流れも同一である。また、受信ポート5bb及び送信ポート4bの構成とそれらを経由する信号の流れも、受信ポート5aa及び送信ポート4aの構成とそれらを経由する光信号の流れも、同一である。
【0031】
ただし、現用中継装置100aに在る、受信ポート5a及び送信ポート4aa経由の光信号、並びに受信ポート5aa及び送信ポート4a経由の光信号は、現用中継装置100aが正常の場合に伝送され、異常の場合は、現用中継装置100aの送信ポート4aa及び送信ポート4aの各発光部の光出力は停止手段により停止されるので、光信号は遮断される。
【0032】
予備用中継装置100bに在る、受信ポート5b及び送信ポート4bbの構成、並びに受信ポート5bb及び送信ポート4bの構成を経由する光信号は、現用中継装置100aが異常のとき伝送され、正常のときは遮断される。
【0033】
管理手段1a及び管理手段1bは、プログラムをCPUで実行することで動作する構成にされている。その実行する機能・動作の内容は、上記したように実際は多くの多くの入出力ポートを有し、入力される光信号をその信号に含まれるアドレス(行き先)に応じてポートに接続されるネットワーク(光伝送路)を選択して、選択したネットワークへ転送するために必要な情報、動作を統括的に管理している。また、現用中継装置として動作するか、光信号を遮断して予備用中継装置として動作するかを決定して、各部に指示を出す。
【0034】
また、管理手段1a及び管理手段1bは、予め、識別情報(ID)として、例えば自己に付与されたアドレス番号を記憶しておき、電源投入時(動作開始時)に、通信手段7a及び7bを通して互いにアドレス番号を交換して、自己の番号が大きければ現用中継装置として、小さければ予備用中継装置として働くようにプログラムされていることにより、それぞれが自主的に動作を開始する。
【0035】
また、管理手段1a及び管理手段1bは、各送信ポートに在る発光部に対して、定期的、例えば、0.1秒単位で発光を指示する指令を出力するようにプログラムされるとともに、各受信ポートの接続検知手段が接続状態異常を検出したときは、その異常である旨の信号を受けて、前記発光の指示を停止するようにプログラムされている。これによって、発光部は、発光の指示が継続する場合は、発光し、発光の指示が途切れた場合は停止手段により出力を停止する(例えば、レーザ光源の電源をオフにする。)。なお、発光が停止している場合に、発光の指示を受けた場合は、停止手段が発光の停止を解除する(例えば、レーザ光源の電源をオンにする。)。
【0036】
光出力タイマー6aは、タイマーを有し、管理手段1aとともに、各中継装置全体の時間管理を行っている。特に、上記の管理手段1aから受ける発光指示の到来時間を計り、所定時間、例えば、0.1秒間隔で発光指示を受けていれば、各送信ポート4a及び4aaの各発光部に対して、発光を維持するよう制御する。管理手段1aからの発光指示が前回の指示から0.1秒過ぎても受付できなかったときは、各発光部に対して発光を停止する制御を行う。発光の停止及びその解除は、発光部(光源)の電源を制御してもよい。
【0037】
上記のように光出力タイマー6aは、管理手段1aからの定期的指示をチェックすることになる一方、管理手段1aはプログラムで動作していることから、プログラム及びそれを実行するCPU等を含むソフトウェアの動作状態が正常か異常かをチェックするソフトウェア状態検知手段でもある。例えば、管理手段1aを構成するCPUが何らかの原因で暴走或いは停止することにより、プログラムも正常に実行処理されなくなることにより、管理手段1aからの所定時間毎の発光指示が出力されなくなる。これにより、光出力タイマー6aは、各発光部に対して発光を停止する制御を行う。
【0038】
なお、受信ポート5a等の接続検知手段が光路の接続状態が異常を検知したときは、管理手段1aが、自動的に発光部の発光を停止させるため、発光の指示を止める。この場合、光出力タイマー6aは、管理手段1aの異常ではないが、異常時と同等の動きをして、発光部の発光を停止させる。
【0039】
上記した受信ポート5aにおける接続検知手段及び光出力タイマー6aにおけるソフトウェア検出手段等は、いわゆる自己診断機能の一部でもある。本発明の特徴は、これらの診断機能及び診断結果により発光部の発光を停止することと、通信手段7a及び7bによる正常・異常の状態を交信することによって、現用中継装置100bと予備用中継装置100bを切り換えて、冗長性を維持していることである。さらに言いかえると、自己診断、発光部、管理手段等の本来、中継装置として有すべき資源を改善して、冗長性を維持していることが特徴である。
【0040】
また自己診断機能としては、上記のほかに、各送信ポート側には発光部の出力光の一部を受光器でモニターし、受光した光のレベルが所定値を下回ったことによって異常と判断する発光検知手段を備えてもよい。さらに電源の異常・正常、送信ポート側の光伝送路の接続の正常・異常、その他の各ブロック毎或いは回路毎の正常・異常を検知するようにしてもよい。それらの併合でもよい。
【0041】
なお、予備用中継装置100b内の管理装置1b及び光出力タイマー6bは、現用中継装置100a内の管理装置1a及び光出力タイマー6aと同一の働きをする。そして、それぞれが、一方が中継の動作するときは、他方が中継の動作を停止し、他方が中継の動作するときは、一方が中継の動作を停止する。
【0042】
現用中継装置100aの通信手段7aは、光出力タイマー6a及び各受信ポートの接続検知手段からの動作状態の正常または異常の状態の通知を受け、これを基に現用中継装置100aが正常または異常であることを予備用中継装置100bの通信手段7bに通知する。通信手段7bが現用中継装置100aが異常と知ったときは、管理手段1bが送信ポート4b及び4bbの発光部の発光停止を解除して、発光を指示して、予備機として光信号を中継させる。
【0043】
また、実際には、通信手段7a及び7bは互いに、所定時間間隔で現用中継装置100aと予備用中継装置100bの各動作状態を通知しあう構成としている。したがって、通信手段7a及び7bに、それぞれタイマーを有し、例えば、予備用中継装置100bの通信手段7bが、所定時間が経過しても、現用中継装置100aの通信手段7aから通知を受け取らなかったときは、現用中継装置100aが異常であると判断して、予備用中継装置100bが中継を開始する構成とすることもできる。
【0044】
伝送フォーマット制御部2aは、例えば、イーサネット(登録商標)の通信方式に従い、受信した光信号をその中に含まれる目的の端末アドレスに向けて伝送するよう次の伝送路、各ポートを選択して所定のプロトコルに従ったフォーマットで通信するためのものである。ポート制御部3aは、伝送フォーマット制御2aからの指示に沿って、各ポート(送信ポート、受信ポート)をハード的に選択する手段である。
【0045】
なお、上記説明で説明されていないブロックは、説明されたブロックと同一の番号を含む符号のブロックの動作は同一でなので、一部説明を省略されている。ただし、動作は同一であっても、現用中継装置100a内と予備用中継装置100b内とでは動作と動作停止のタイミングが反対である。
【0046】
次に上記構成要素を一連の動作フローを図2を基に説明する。
【0047】
ステップS1:図1のように第1の光分岐手段200a及び第2の光分岐手段200bを用いて中継しようとする双方向光伝送路を分岐し且つ収斂して、収斂した一方及び分岐した一方を現用中継継装置100aへ他方を予備用中継装置100bへ接続する。現用中継装置100aと予備用中継装置100bとは、直接に通信手段7a及び7bを介して交信可能に接続される。
【0048】
ステップS2:通信手段7a及び7bを介して、互いのアドレス番号を交わして、管理手段1a及び1bは、自己のアドレス番号が相手方より高いと判断したときは、現用中継装置100aとして、低いと判断したときは予備用中継装置100bとして動作することを決定する。
【0049】
ステップS3:上記決定後、管理手段1aは、光出力タイマー6aに対して発光指示を定期的に出すことによって、各送信ポート4a及び4aaの停止手段による発光の停止を解除し、かつ発光を継続させる。これによって現用中継装置として中継動作させる。
【0050】
ステップS4:上記決定後、管理手段1bは、光出力タイマー6bへの発光指示を止め、光出力タイマー6bは発光指示を受けていないので、各送信ポート4b及び4bbの停止手段による発光の停止を行わせる。これによって予備用中継装置として動作させる。
【0051】
ステップS5,S6:光出力タイマー6aのソフト状態検知手段、並びに受信ポート5a及び5aaの各接続検知手段は、常時、正常であるか異常であるかを検知して、通信手段7a及び管理手段1aに通知する(ステップS5)。正常である場合は、管理手段1aは、光出力タイマー6aに対して発光指示を継続する(ステップS6)。
【0052】
ステップS7:管理手段1aは、異常の通知を受けたときは、光出力タイマー6aに対して発光指示を停止することにより、各送信ポート4a及び4aaの停止手段により発光部の発光を停止させる。
【0053】
ステップS8:通知手段7a及び7bは、定期的に交信している。
【0054】
ステップS9:管理手段1bは通信手段7bからの情報により、現用中継装置100aが異常通知を受けていないかどうか、常時、チェックしている(ステップS9−No)。
【0055】
ステップS10:管理手段1bは、通信手段7bからの情報に異常である旨の通知がある場合は(ステップS9−Yes)、光出力タイマー6bに対して発光指示を定期的に出すことによって、各送信ポート4b及び4bbの停止手段による発光の停止を解除し、かつ発光を継続させる。これによって中継動作をさせる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、光伝送路を光分岐・収斂手段で形成し、従来のように光路を切り換える代わりに光信号のオン・オフで現用の動作と予備の動作の切換を行う。その光信号のオン・オフは、本来中継するときに用いている内部で行う構成とし、さらに中継システムの各中継装置には、少なくとも自己内部の信号経路あるいは制御経路に異常があるかどうか検知する手段を備え、その検知結果を基に直接に現用と予備用中継装置と会話して切り換える構成としたことにより、本来の通信を中継する内部の資源を有効に利用して冗長機能を達成することができ、さらには、信頼性を維持しつつ、安価に構成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の機能ブロックを説明するための図である。
【図2】本発明の動作フローを説明するための図である。
【図3】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
1a、1b 管理手段、
2a、2aa、2b、2bb 伝送フォーマット制御部、
3a、3aa、3b、3bb ポート制御部、
4a、4aa、4b、4bb 送信ポート
5a、5aa、5b、5bb 受信ポート
10 切換器, 11 現用中継装置、12 予備用中継装置
13 冗長管理手段、 14 切換器、 100a 現用中継装置、
100b 予備用中継装置、
200a 第1の光分岐手段、200b 第2の光分岐手段
Claims (2)
- 双方向の光伝送路に接続され、2つの第1の往路を収斂する光スプリッタと2つの第1の復路に分岐する光スプリッタとを有する第1の光分岐手段(200a)と、
双方向の他の光伝送路に接続され、2つの第2の往路を収斂する光スプリッタと2つの第2の復路に分岐する光スプリッタとを有する第2の光分岐手段(200b)と、
それぞれが、第1の往路の一方と第2の復路の一方との間で信号を中継するとともに、第1の復路の他方と第2の往路の他方との間で信号を中継するための現用中継装置(100a)及び予備用中継装置(100b)とを備え、さらに
前記現用中継装置と前記予備用中継装置のそれぞれは、
前記第1の往路の一つに光信号を出力するとともに、該出力を停止可能な第1の発光部(4a、4b)と、
前記第2の往路の一つに光信号を出力するとともに、該出力を停止可能な第2の発光部(4aa、4bb)と、
自己の中継の動作の異常を検知する検知手段(5a,5aa、5b、5bb)と、
所定時間間隔で前記第1の発光部及び第2の発光部に対する発光指示を出力するとともに該検知手段が異常を検出したときは、該発光指示の出力を停止させる管理手段(1a、1b)と、
該発光指示を前記所定時間間隔で受けているときは前記第1の発光部及び第2の発光部に対して発光を維持する制御を行うとともに、該発光指示を前記所定時間間隔で受けなかったときは前記第1の発光部及び第2の発光部に対して発光を停止する制御を行うソフトウェア状態検知手段(6a、6b)と、
自己の動作状態について、前記現用中継装置と前記予備用中継装置の間で通信する通信手段(7a、7b)と、を備え、
少なくとも前記予備用中継装置の前記管理手段は、該通信手段による通信の結果、前記現用中継装置が異常と判断したときに、前記中継の動作を開始することを特徴とする中継システム。 - 前記現用中継装置及び予備用中継装置は、双方の前記検知手段で検知した動作状態を前記通信手段で交信し、交信した結果、相手方の前記動作状態に異常があった場合は、それぞれの前記管理手段が、前記ソフトウェア状態検知手段を介して、それぞれの前記第1の発光部及び第2の発光部に指示して、前記中継の停止又は中継停止の解除を行うことを特徴とする請求項1に記載の中継システム。
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