JP4625284B2

JP4625284B2 - 光伝送装置

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Publication number: JP4625284B2
Application number: JP2004211518A
Authority: JP
Inventors: 賢郎関根; 淳也小坂; 正松岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-20
Also published as: US20060018659A1; JP2006033581A; CN1725674A; US7526199B2

Description

本発明は光伝送装置に係り、特に送受信器間での障害情報の通信に伴う誤動作を防止する光伝送装置に関する。

従来、光伝送システムは、電話回線を大量に多重した幹線系における音声伝送を前提に設計され、超高信頼かつ超長距離な高品位な性能を実現することが求められていた。その一方で、近年、企業の拠点間通信やＬＡＮ（Local Area Network）間接続をターゲットとした、低コストなデータ伝送の要望がある。低コストなデータ伝送用の光伝送システムは、また、積極的に導入が進められている。これらのデータ伝送は、主にイーサネット（登録商標：Ethernet）技術をベースとしており、光送受信器の装置仕様、特性仕様を公開することによって、複数の異なる光送受信器製造業者間での相互接続を実現している。また、複数のベンダからデバイス、モジュール、装置が提供されることによって、システムの低コスト化をもたらしている。光送受信器メーカの中には、独自の仕様を光送受信器に適用するものもある。

本発明の背景技術を、図１ないし図５を用いて説明する。ここで、図１は、従来の双方向光伝送システムの構成を説明するブロック図である。図２は、障害発生時の、従来の双方向光伝送システム動作を説明する図である。図３は、従来の光送受信器の障害通知機能を説明する状態遷移図である。図４は、従来の光送受信器の障害通知機能を説明するシーケンス図である。図５は、従来の光送受信器の他の障害通知機能を説明する状態遷移図である。

図１は、２芯ファイバを用いた双方向光伝送システムの構成である。光送受信器１１０には、光送信器１１１と光受信器１１２が設置され、また、光送受信器１２０には、光送信器１２１と光受信器１２２が設置されている。光送受信器１１０と光送受信器１２０を２芯の光ファイバ１３１、１３２で接続することにより、２地点間の光伝送を実現している。

ここで、図１の双方向光伝送システムにおける一方の通信路において障害が発生した場合を考える。光ファイバ１３１が断線した場合、あるいは光ファイバ１３１と光受信器１２２の間に誤接続が生じた場合、光受信器１２２には光信号が入力しなくなる。しかしながら、光ファイバ１３２側の通信路は維持される為、光受信器１１２側での受信に問題は生じない。よって、障害が発生しているにもかかわらず、光送受信器１１０側では障害が発生していることに気づかないことになってしまう。

そこで、一般に、光送受信器間では、伝送すべきデータの他に、障害が発生した場合に特殊な信号を送出するように設計されている。図２を用いて、障害が発生した場合の信号のやりとりを説明する。図２（ａ）で、例えば、光ファイバ１３１で障害が発生すると、光受信器１２２は、障害を検出する。光送信器１２１は、光受信器１１２に向けて、障害を検出したことを知らせる信号（以降、障害検出信号と称する）を送出し始める。この信号検出信号を光受信器１１２が検出することによって、光送受信器１１０側においても、障害が発生したことを認知することが可能となる。さらに、信号断を検出した送受信器１２０は、相手側の送信器１１１と自側の受信器１２２の間で障害が検出したことを判断でき、また、障害検出信号を検出した送受信器１１０は、自側の送信器１１１と相手側の受信器１２２の間で障害が検出したことを判断できる。こうして、光送受信器１１０および１２０は、障害の発生箇所をも判定することが可能となる。

また、障害検出信号を受信した光送受信器１１０側にとっては、自側の光送信器１１１の下流で障害が発生しているので、データの転送を中断する必要がある。その一方で、光送信器１１１と光受信器１２２の間の障害が復旧して通信が可能となった直後に、その障害が復旧した旨を判断する為には、光送信器１１１は何らかの信号を継続して送出する必要がある。そこで、上記の障害検出信号とはまた別の、第２の障害通知用の信号として、障害検出信号を検出したことによりデータ転送を中断して待機中にあることを知らせる信号（以降、待機信号と称する）を用いる方式が広く導入されている。図２（ｂ）で、光受信器１１２が障害検出信号を検出すると、光送信器１１１はデータの転送を中止し、その代りに待機信号を送出する。

図２（ｃ）に、障害が復旧した直後の状態を示す。障害が復旧したことにより、光受信器１２２が、待機信号を検出する。待機信号の検出を受けて、光送信器１２１はデータの送信を再開している。図２（ｄ）では、光受信器１１２が、受信信号が障害検出信号からデータに変わったことを受けて、光送信器１１１もデータの送信を再開する。
以上のようにして、対向する光送受信器１１０と光送受信器１２０は、障害の発生とその発生箇所を互いに判定し、また、障害の復旧を判定して、再び双方向のデータ通信を再開する。

これまで説明した、光送受信器の状態の変化を整理すると、図３の状態遷移図で表すことができる。通常の状態は状態０であり、データを送信している。この状態で、光送受信器が障害を検出すると状態１に移行し、障害検出信号を送信するようになる。状態１あるいは状態０において、障害検出信号を受信すると状態２に移行して、待機信号を送信するようになる。状態１あるいは状態０において、データないし待機信号を受信すると、状態０に戻り、データの送信を再開する。

この状態遷移図を参照しながら、光送受信器間の、障害発生時の手順と障害復旧時の手順とを、図４に示すシーケンス図で説明する。図４（ａ)で、障害が発生すると、光送受信器１２０が障害を検出して、状態０から状態１に移行し、障害検出信号を送信する。次に、光送受信器１１０は障害検出信号を検出して、状態０から状態２に移行、待機信号を送信する。
図４（ｂ）で、障害が復旧すると、光送受信器１２０は待機信号を検出して、状態１から状態０に移行し、データの送信を再開する。そして、光送受信器１１０がデータを検出して、状態２から状態０に移行し、データの送信を再開する。

この障害検出と障害復旧の機能の例としては、例えば、１０ギガビットイーサネットにおける、障害通知機能があげられる。１０ギガビットイーサネットの障害通知機能は、米国の標準化団体IEEE802.3aeによって仕様がまとめられている。非特許文献１には、図３の「障害検出」を「Local Faultの検出」、「障害検出信号の送信」を「Remote Fault信号の送信」、「障害検出信号の受信」を「Remote Fault信号の受信」、「待機信号の送信」を「idle信号の送信」、「データor待機信号の受信」を「data or idle信号の受信」として、同様の仕組みにより、障害の発生箇所および障害の復旧を実現していることが記載されている。

ここまで障害検出信号と待機信号の２種類の信号を用いた障害検出機能について説明してきたが、これらの障害検出機能での安全性向上に関しても多くの検討がされている。図２（ｂ）を参照すると、障害が復旧されるまで光送信器１１１は待機信号を送信し続けている。この時の障害の原因としては、光送信器１１１あるいは光受信器１２２の故障、光ファイバ１３１の断線あるいは接続ミスが考えられる。光送信器１１１の故障の場合を除くと、障害が発生している期間、および障害を復旧するための作業をしている期間は、待機信号が光信号として装置外の空間に放出されている可能性がある。そこで、光信号が装置外の空間に放出された場合の影響を抑制する為の手法として、待機信号の光パワーを抑制する手法が提案されている。

例えば、非特許文献２には、１０ギガビットイーサネットにおいて、待機信号を断続的に送信することによって平均光パワーを抑制する手法が記載されている。この場合における状態遷移図を、図５に示す。障害検出信号を受信すると状態２に移行して、待機信号を送信する。ここで、一定期間（Ｔ１）データあるいは待機信号を受信しない場合には、まだ障害が回復していないと判断し、状態３に遷移する。状態３は、下流のファイバから装置外の空間に光が放出されている可能性があるとして、待機信号の送信を中断する（光出力を遮断する）。但し、状態３のままでは、障害が回復した場合に対向の送受信器が待機信号を受信できず、通信を回復できないので、一定期間（Ｔ２）の後に再び状態２に戻り、待機信号を送信する。障害が回復しない限り、光送受信器は、状態２と状態３との間で状態が変化し続けることになる。光パワーは、光がＯＮの期間（Ｔ１）とＯＦＦの期間（Ｔ２）で平均化され、例えばＴ１とＴ２が等しい場合には、平均光パワーは半分に、Ｔ２がＴ１の９倍であれば、平均光パワーは１０分の１に抑制することが可能である。

なお、図５において、状態３でデータ信号または待機信号を受信しても、状態０に遷移しないのは、状態２で待機信号を送信した後、一定期間（Ｔ１）のうちに返信が戻ってこないので、状態３に遷移したと同時にネゴシエーションをリセットしているものと推定される。

また、特許文献１には、待機信号をデューティー比の小さい信号(短パルス列）を用いる方式、あるいは信号レベルそのものが低パワーの信号を用いることにより、待機信号自体のパワーを抑制する手法が記載されている。これは、図３の状態遷移図で、状態２の待機信号に、データ信号や障害検出信号とは信号パワーそのものが異なる特殊な信号を用いた場合である。

特許文献２には、受信信号のレベルをモニタして、双方向で主信号がないとき発光素子を動作させないことで、発光素子の寿命を長くする光送受信器が記載されている。
特許文献３には、トランスポンダ間でのデッドロックを防止する波長多重伝送装置が記載されている。

特許文献４には、イーサネットの終端装置間の伝送路障害が発生したことを、終端装置が検出し、終端装置と端末との接続を切った場合にも、対向する終端装置に通知しないイーサネット終端装置が記載されている。
特許文献５には、上流からの光信号に含まれる障害通知信号を受信すると、対応する下流への光出力を遮断する光信号監視装置が記載されている。

特開２００１−２１７７７８号公報特開平０５−２０６９４５号公報特開２００４−０１５０８４号公報特開２００３−１１０５８５号公報特開２００２−０５７６３５号公報 Osamu Ishida、他４６名、"Link Signaling Sublayer Proposal"、[online]、2000年９月、IEEE 802.3ae 10Gb/s Task Force Interim Meeting、[平成１６年６月１１日検索]、インターネット＜URL:http://www.ieee802.org/3/ae/public/sep00/ishida_1_0900.pdf＞ Ken Herrity、"Evaluating Open Fiber Control"、[online]、2000年９月、IEEE 802.3ae 10Gb/s Task Force Plenary Meeting、[平成１６年６月１１日検索]、インターネット＜URL:http://www.ieee802.org/3/ae/public/mar00/herrity_1_0300.pdf＞

発明が解決しようとする課題について、図６ないし図８を用いて説明する。ここで、図６は、光送受信器と波長多重伝送装置とを接続した波長多重システムのブロック図である。図７および図８は、光送受信器の障害通知機能を説明するシーケンス図である。

上述したイーサネット光送受信器を用いて、より大容量の伝送を実現しようとした場合には、波長多重伝送（ＷＤＭ: Wavelength-Division Multiplexing）装置と併用することが有効である。ＷＤＭは、複数の波長の光信号を多重して１本のファイバに入射して一括伝送させる方式である。ＷＤＭでは、波長多重数を上げることにより、総伝送容量が比例して増加し、大容量化が可能となる。

波長多重伝送装置と光送受信器とを接続する場合、光送受信器の送信光波長に以下の制限が加わる。まず、波長多重伝送装置では、その伝送帯域が光ファイバの伝送帯域や長距離伝送用の光アンプの増幅帯域によって制限される。また、多重数を増やして隣接波長間の波長間隔が狭くなってくると信号間のクロストーク（漏話）が発生する為、各信号の波長についてナノメートルオーダーで厳密に管理する必要がある。各信号の波長は、一般にグリッドと称される特定の設定波長を用いる。一方、一般的なイーサネット光送受信器のように、波長多重伝送に対応していない光送受信器の送信波長は、仕様の段階で数十ナノメートル以上の誤差を持っている。したがって、イーサネット送受信器を、直接波長多重伝送装置に接続すると、クロストークの増大や帯域利用効率の低下はおろか、受信すら困難になってしまう。

そこで、波長多重伝送に対応していない（波長をナノメートルオーダーで管理していない）光送受信器を波長多重伝送装置に接続する場合には、トランスポンダと呼ばれる装置をその間に接続し、図６のような構成とするのが一般的である。波長多重伝送装置１４１は、複数の波長を多重する合波器１４２と、波長多重された信号を個々の波長に分波する分波器１４３から構成されている。波長多重伝送装置１４１は、同様の構成である波長多重伝送装置１５１と光ファイバ１３１および１３２を介して対向接続されている。光送受信器１１０と波長多重伝送装置１４１との間には、トランスポンダ１１３が設置されている。トランスポンダ１１３は、光送信器１１１からの信号を波長多重用の信号に変換する送信側トランスポンダ１１４と、波長多重伝送装置１４１からの信号を光送受信器用の信号に変換する受信側トランスポンダ１１５とから構成されている。

ここで、光送受信器１１０中の光送信器１１１から送出された光信号は、トランスポンダ１１３の送信側トランスポンダ１１４に入力し、波長多重伝送装置向けの（ナノメートルオーダーで管理された）グリッド上の波長に変換される。波長を変換された光信号は、波長多重伝送装置１４１の合波器１４２に入射し、他の光信号と合波されて、波長多重信号が形成される。波長多重信号は、光ファイバ１３１中を伝搬した後に、波長多重伝送装置１５１の分波器１５３に達し、個々の波長毎に分波される。分波された光信号は、トランスポンダ１２３の受信側トランスポンダ１２５に入力され、ここで光送受信器用の信号に変換された後に、光受信器１２２で受信される。

また対向側も同様に、光送信器１２１から送出された光信号はトランスポンダ１２４、合波器１５２、光ファイバ１３２、分波器１４３、そしてトランスポンダ１１５を経て光受信器１１２で受信される。このようにして、イーサネット送受信器のように波長が管理されていない光送受信器と、波長多重伝送装置の間に、波長多重伝送向けに波長が管理されているトランスポンダを接続することによって、安価な大容量伝送（イーサネットベースの波長多重伝送）が実現される。

また、トランスポンダは、誤り検出や誤り訂正を目的とした符号化処理や、トランスポンダ間の制御信号の為の信号付加処理、波形の整形や再生処理等の負荷機能を有することもある。この様なトランスポンダでは、受信信号と送信信号との間に一定量の遅延時間が生ずる。

図６の構成において、光送受信器１１０と光送受信器１２０が互いに異なる状態遷移図に基づいて障害通知を行なう場合、具体的には光送受信器１２０が図３の状態遷移図に基づき、一方で光送受信器１１０が図５の状態遷移図に基づき、障害通知を行なう場合には、光送受信器１１０の立ち上げに誤動作が発生する可能性がある。これについて以下に説明する。

図７は、図６の構成で光送受信器を対向接続して運用している場合に、一方の光送受信器１１０をリブート（再起動）したときの、復旧シーケンスである。なお、図７には光送信器１１１に接続された送信側トランスポンダ１１４の状態を併記してある。受信側トランスポンダ１２５、対向側の送信側トランスポンダ１２４、対向側の受信側トランスポンダ１１５の動作は、説明の簡略の為に省略する。

光送受信器１１０をリブートすると、対向する光送受信器１２０が障害を検出して、状態０から状態１に移行し、障害検出信号を光送受信器１１０側に送出する。光送受信器１１０でリブートが完了すると、対向の送信器から転送されてきた前記障害検出信号を受信し、状態２となって、待機信号を光送受信器１２０側に送出する。

ここで送信側トランスポンダ１１４において、待機信号を受信してから待機信号を送出するまでに遅延が発生した場合を考える。送信側トランスポンダ１１４において待機信号送出に遅延が発生すると、遅延時間分だけ光送受信器１２０側で待機信号を検出して状態０に戻るのが遅れる。その結果として、光送受信器１１０がデータ信号を受信するのが遅れる。この時、このデータ信号が光送受信器１１０に到達する前に、光送受信器１１０が状態２となってから、図５の状態遷移図で説明した一定期間Ｔ１を経過してしまった場合には、光送受信器１１０は状態３に移行してしまう。この結果、待機信号の送信を中断し、復旧作業そのものが中断されてしまう。光送受信器１１０は、一定期間Ｔ２の間、出力を中断した後、再び、状態２に復帰し、待機信号を送出するが、送信側トランスポンダ１１４において同様に遅延が発生したことにより、期間Ｔ１の間にデータ信号を受信できなかった場合には、再び状態３に移行して、待機信号の送信が中断される。以降、同動作を繰り返して状態２と状態３の間でループ状態となり、光送受信器１１０は、リブート以降、復旧することが不可能になってしまう。

トランスポンダによる遅延は、１つにはトランスポンダのスタートアップ時間によっても発生する。トランスポンダは、それまで信号入力が無かった状態から信号入力が発生しはじめると、信号出力を開始できるように内部回路を立ち上げる必要があるので、それにより遅延が発生する。また、無信号上状態から復旧する場合において、人為的なマニュアル動作を必要とする場合には、当然ながら作業者が自発的に復旧作業を行なうまでの遅延時間が発生する。あるいは急激に大出力な信号を送信せずに少しずつパワーを増大させていくスロースタート機能を設けている場合には、受信器側での信号識別レベルまでパワーが復帰するまでの期間の分だけ遅延が発生する。

従来の、WDMシステムでは、光送受信器、トランスポンダ、波長多重伝送装置、および対向局の各装置は、同一のメーカ製であることが多かった。しかし、イーサネットベースの波長多重伝送では、トランスポンダと波長多重伝送装置とは、同一メーカ製であっても、光送受信器は、多数のメーカの多様な光送受信器を接続することが、波長多重伝送装置メーカに求められている。

前述の特許文献１に記載されているように、待機信号として、デューティー比の小さい信号(短パルス列）を用いる方式、あるいは信号レベルそのものが低パワーの信号を用いる方式においても、トランスポンダがこれに対応していないと、同様に障害からの回復ができなくなる。図８は、光送受信器をリブートした場合のシーケンス図である。光送受信器１１０をリブートすると、光送受信器１２０が障害を検出して、状態０から状態１に移行し、障害検出信号を光送受信器１１０側に送出する。光送受信器１１０でリブートが完了すると、対向の送信器から転送されてきた前記障害検出信号を受信し、状態２となって、待機信号を光送受信器１２０側に送出する。ここで送信側トランスポンダ１１４において、待機信号を受信したにもかかわらず、送信側トランスポンダ１１４が待機信号を出力せずに、転送を遮断してしまった場合には、データ信号が光送受信器１１０に返信されてこない。この場合も、期間Ｔ１後に状態３に移行して、待機信号の送信を中断してしまう。期間Ｔ２経過後に、状態２に戻り、待機信号の送信を再開しても、やはり送信側トランスポンダ１１４によって待機信号の転送が遮断されると、再び状態３に移行してしまう。以降、同様にして状態３と状態２のループ状態となり、障害から復旧することが不可能となる。

送信側トランスポンダ１１３において待機信号の転送が遮断される現象は、光送受信器１１０の待機信号として、デューティー比の小さい信号(短パルス列）、あるいは信号レベルそのものが低パワーの信号を採用した一方で、送信側トランスポンダ１１４が、これらの特殊な待機信号に対応しておらず、有効な信号が入力したとは認知されなかった場合に発生する。特に待機信号として光送受信器の製造メーカ独自の特殊な信号を用いた場合に、トランスポンダ側でこれらの信号に対応することは困難となる。

以上説明したような、送受信器の障害通知機能と、トランスポンダ内部での信号処理との相互作用に起因する問題を解決する為には、送受信器側で障害通知機能を改良し、トランスポンダ側で信号遅延の改良を施すことが必要である。また、障害通知機能そのものを、一時的に無効に設定することによって解決される。しかしながら、光送受信器が既にルーター装置内部や光伝送装置内部に実装されて光送受信器自体の改良や設定変更が困難な場合がある。また、装置インストール現場など、装置設定環境や装置設定資料に乏しく設定変更が困難な場合がある。これらの場合、光送受信器あるいはトランスポンダで対策を施すことが困難である。

本発明の目的は、障害通知機能を有する送受信器を、接続しても送受信器が障害から復旧することが可能な光伝送装置を提供することにある。

双方向伝送において、第１の伝送路から送られてきた光信号の強度をモニタする受光器と、光送受信器から第２の伝送路へ送られる光信号の経路に設けられた出力調整器とを用いて、受信光信号の強度が予め定められた強度より低下したとき、第２の伝送路への送出される光信号の出力レベルを低下させる。

本発明によれば、障害通知機能を有する送受信器を接続しても、送受信器が障害から復旧することが可能な光伝送装置を得ることができる。

本発明の実施の形態を、以下に実施例を用いて図面を参照ながら説明する。
本発明の実施例を、図９ないし図１２を用いて説明する。ここで、図９は、実施例を説明する波長多重システムのブロック図である。図１０は、実施例を説明する光送受信器の障害通知機能のシーケンス図である。図１１は、実施例を説明する波長多重伝送装置のブロック図である。図１２は、変形実施例を説明する波長多重伝送装置のブロック図である。

図９を参照すると、光送受信器１０中の光送信器１１から送出された光信号は、一旦トランスポンダ１３の送信側トランスポンダ１４に入力される。送信側トランスポンダ１４は、光信号の波長を、波長多重伝送装置向けの（ナノメートルオーダーで管理された）グリッド上の波長に変換して、波長多重伝送装置４１の出力調整器４７を介して、合波器４２に入射し、他の信号と合波されて波長多重信号が形成される。波長多重信号は、光ファイバ３１中を伝搬した後に、波長多重伝送装置５１の分波器５３に達し、個々の波長毎に分波された後に、トランスポンダ２３の受信側トランスポンダ２５に入力され、ここで光送受信器用の信号に変換された後に光送受信器２０中の光受信器２２で受信される。また、分波器５３から分波された信号の一部は光カプラ５４で分岐され、受光器５５に達する。

対向側においては、光送信器２１から送出された光信号は、送信側トランスポンダ２４に入力される。送信側トランスポンダ２４は、光信号の波長を、グリッド上の波長に変換して、波長多重伝送装置５１に入力する。ここで、送信信号は、出力調整器５７を経てから、光合波器５２に達し、他の信号と合波されて波長多重信号が形成される。波長多重信号は、光ファイバ３２中を伝搬した後に、分波器４３に達し、個々の波長毎に分波される。分波された光信号は、受信側トランスポンダ１５に入力され、ここで光送受信器用の信号に変換された後、光受信器１２で受信される。

受光器５５からの電気信号は、入力判定回路５６に入力し、ここで光パワーレベルが一定の値にあるかどうかを判断し、ある基準値以下の場合には、出力調整器５７を制御して、透過すべき光信号を遮断する。上記説明では波長多重伝送装置４１内の、光カプラ４４、受光器４５および入力判定回路４６の説明を省略したが、これらは波長多重伝送装置５１内の、光カプラ５４、受光器５５および入力判定回路５６と同様の動作を行なう。

光送信器１１から送出される光信号および送信側トランスポンダ１４から送出される光信号は、連続信号光である。したがって、待機状態（アイドル状態）でも何らかの信号が送出されており、信号光が途絶えることは無い。また、他方の光送信器２１から送出される光信号、トランスポンダ２４から送出される光信号も同様である。

図１０に、光送受信器１０が図５に示す状態遷移図に基づいて、一方光送受信器２０が図３に示す状態遷移図に基づいて、それぞれ障害通知を行なうものとした場合の、リブート時のシーケンスを示す。図１０には、送信側トランスポンダ２４と合波器５２との間に設置された出力調整器５７の状態を併記してある。出力調整器４７の動作は、説明の簡略の為に省略する。

光送受信器１０をリブートすると、光送受信器２０が障害を検出して、状態０から状態１に移行し、障害検出信号を光送受信器１０に送出する。また、光送受信器１０がリブートすると、同時に受光器５５への入力も途絶え、入力判定回路５６が入力断を検出することにより、出力調整器５７の状態が出力ＯＦＦとする。これにより、光受信器２０から光送受信器１０へ向けて送信された障害検出信号は、出力調整器５７にて遮断される。

一方、光送受信器１０が、リブートが完了しても、対向の送信器からの信号は検出されないので、光送受信器１０は、状態１となる。この結果、光送受信器１０は、障害検出信号を光送受信器２０に送出する。トランスポンダにおいて遅延が生じた後に、障害検出信号は、光送受信器２０に達する。ここで、まず、受光器５５が障害検出信号を受光し、入力判定回路５６が、入力光が復旧したと判断することにより、出力調整器５７の状態が出力ＯＮとなる。また、障害検出信号が光送受信器２０に達すると、障害検出信号を受信した結果、状態２に移行して、待機信号の送信を開始する。出力調整器５７は、既に出力ＯＮとなっているので、待機信号は出力調整器５７を透過して、光送受信器１０に向う。

この時、光送受信器１０は、状態１にあるので、いずれのトランスポンダにおいて、障害検出信号／待機信号に遅延が発生しても、状態３に移行することはない。光送受信器１０は、光送受信器２０からの待機信号を受信した段階で、状態０に復帰する。復帰した光送受信器１０は、データの転送を再開する。このデータ信号が光送受信器２０に到達すると、光送受信器２０も状態０に復帰し、データの転送を再開する。このようにして、トランスポンダにおいて遅延が発生した場合でも、双方の光送受信器がデータ転送可能な状態に復旧することが可能である。
本実施例では、対向するイーサネット光送受信器との間で障害を検出したとき、対向するイーサネット光送受信器が障害検出信号を送出するよう制御している。

なお、入力判定回路５６の応答時定数（制御時定数）は、リブート直後の光送受信器１０が障害検出信号を受信しないように出力調整器５７の遮断動作が機能することが条件である。信号光がバースト信号ではなく連続光であることを考慮すれば、数１００ｍ秒程度の低速な動作で十分である。

図１１を用いて、図９の入力判定回路と出力調整器とを詳細に説明する。入力判定回路は、２台の比較器６１、６２と、機能マスク回路６５で構成する。また、出力調整器は、光アンプ７０で構成する。ここで、出力調整に光アンプ７０を用いたのは、分波器５２に入力する各波長の信号レベルをそろえる（出力調整）ため、波長多重伝送装置５１の入力段に、波長ごとに小型の光アンプを設けているためである。この、光アンプを出力調整に用いるのである。光アンプ７０は、エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）７１と、ＥＤＦ７１を励起する励起光の励起光源７２と、励起光とトランスポンダ２４からの信号光とを合波するＷＤＭカプラ７３と、励起光源７２に制御電流を供給する光アンプ制御回路７４とで構成する。

ここで、光アンプ７０が、信号出力をＯＦＦにできる理由を説明する。ＥＤＦ７１に十分な励起光パワー（例えば数十ｍＷ）が供給されていれば、光アンプ７０は、信号光を増幅する。しかし、励起光パワーが十分供給されていないときには、ＥＤＦ７１を透過する際の損失が利得を上回り、信号光を減衰する。本実施例では、この特性を利用している。

図１１に戻って、受光器５５に入力した光パワーに比例したモニタ電圧は、比較器６１、６２に入力される。ここで、比較器６１では、トランスポンダ２５の入力の−２０ｄＢｍに相当する第１の基準電圧と、モニタ電圧とを比較する。モニタ電圧が第１の基準電圧未満のとき、比較器６１は、信号断と判断し、光アンプ制御回路７４に、出力遮断信号を送る。光アンプ制御回路７４は、出力遮断信号を受けて、励起光源７２への励起電流を減少する。これによって、トランスポンダ２４からの信号光は、対向する装置で出力断と判断される光パワーにまで、光アンプ７０で減衰される。

比較器６２では、トランスポンダ２５の入力の−１５ｄＢｍに相当する第２の基準電圧と、モニタ電圧とを比較する。モニタ電圧が第２の基準電圧を超えたとき、比較器６２は、信号断が回復したと判断し、光アンプ制御回路７４に、出力復帰信号を送る。光アンプ制御回路７４は、出力復帰信号を受けて、励起光源７２への励起電流を増加する。これによって、トランスポンダ２４からの信号光を、所定の光出力（例えば０ｄＢｍ）となるよう光アンプ７０で出力調整する。

比較器６１、比較器６２と光アンプ制御回路７４の間には、機能マスク回路６５が設置されている。機能マスク回路６５は、出力遮断信号／出力復帰信号を光アンプ制御回路に送らないことができる。これは、本実施例が主に作用する機会が、装置起動時やトラブルシューティング時に限定されている為、正常運用時において入力判定回路の誤動作が悪影響を与える可能性を排除するためである。

本実施例によれば、障害通知機能を有する送受信器を接続しても、送受信器が障害から復旧することが可能な波長多重伝送装置を得ることができた。

本実施例で、２台の比較器を備えたのは、信号断と判断する基準電圧と信号回復と判断する基準電圧とに、差を設け、入力判断回路の動作を安定にするためである。したがって、１台の比較器で、基準電圧を切り替えてもよい。出力調整器として、ファイバアンプを用いたが、半導体増幅器であっても、可変アッテネータであってもよい。各回路ブロックをアナログ回路的に説明してきたが、各回路ブロックの機能を、ディジタル回路やソフトウエア制御によって実現することも可能である。

図１２を用いて、上述した実施例を若干変形した実施例を説明する。本変形実施例では、図１２に示すように、対向装置からの入力の有無を判定する回路として、受信側トランスポンダ２５内部に設置された入力判定回路５８を用いる。
トランスポンダは、簡単にいえば光／電気変換と電気／光変換とを直列接続したものである。したがって、光／電気変換後の電圧レベルを用いれば、信号断と信号回復とを判断できる。トランスポンダ２５に、図１１の比較器６１、６２と必要に応じて機能マスク回路６４とから構成される入力判断回路５８を設け、入力判断回路５８と光アンプ７０とを電気的に接続し、制御信号を転送すればよい。なお、波長多重伝送装置とトランスポンダとは、同じ部屋に置くことが多く、両者を合わせて波長多重伝送装置と呼ぶこともできる。

本実施例では、障害通知機能を有する送受信器を接続しても、送受信器が障害から復旧することが可能な波長多重伝送装置を得ることができた。本波長多重伝送装置は、トランスポンダの光入力パワーを直接モニタしているので、精度よく判定できる。また、前述の実施例で波長多重伝送装置に設けた光カプラと受光器とが不要である。
さらに、この入力判定回路がトランスポンダ２５ではなく、光受信器２２の内部に設置されている場合でも、適用可能である。また、トランスポンダ２５に、入力判断回路５８を設けてもよい。さらに、トランスポンダ２５に、入力判断回路５８と出力調整器５７とを設けてもよい。

なお、受信側トランスポンダの入力判定回路５８を用いて対向装置からの光信号の有無を判定する場合を除いて、図９の受信側トランスポンダ２５、１５の存在は必須ではない。これら受信側トランスポンダ２５、１５が無い場合でも、本発明の動作には問題が無い。

光送受信器１０の待機信号として、デューティー比の小さい信号(短パルス列）、あるいは信号レベルそのものが低パワーの信号を採用したケースを考えよう。送信側トランスポンダ１４がこれらの特殊な待機信号に対応していない為に、これらの信号を遮断した場合も、本発明を適用することによって装置の復旧が可能である。これは、図１０のシーケンス図において、光送受信器１０は、状態２にならないので、待機信号を送出することはないためである。

上述した機能は、常に動作させておく必要はなく、光送受信器の独自障害通知機能やトランスポンダにおける入出力仕様に起因した、復旧障害が発生した場合に、この機能を自動的あるいは、インストール作業者のオペレーションにより本機能を一時的に有効にすることができる。

従来の双方向光伝送システムの構成を説明するブロック図である。従来の双方向光伝送システムの障害発生時の動作を説明する図である。従来の光送受信器の障害通知機能を説明する状態遷移図である。従来の光送受信器の障害通知機能を説明するシーケンス図である。従来の光送受信器の他の障害通知機能を説明する状態遷移図である。課題を説明する波長多重システムのブロック図である。課題を説明する光送受信器の障害通知機能のシーケンス図である。課題を説明する光送受信器の障害通知機能のシーケンス図である。実施例を説明する波長多重システムのブロック図である。実施例を説明する光送受信器の障害通知機能のシーケンス図である。実施例を説明する波長多重伝送装置のブロック図である。変形実施例を説明する波長多重伝送装置のブロック図である。

符号の説明

１０、２０、１１０、１２０…光送受信器、１１、２１、１１１、１２１…光送信器、１２、２２、１１２、１２２…光受信器、１３、２３、１１３、１２３…トランスポンダ、１４、２４、１１４、１２４…送信側トランスポンダ、１５、２５、１１５、１２５…受信側トランスポンダ、３１、３２、１３１、１３２…光ファイバ、４１、５１、１４１、１５１…波長多重伝送装置、４２、５２、１４２、１５２…合波器、４３、５３、１４３、１５３…分波器、４４、５４…光カプラ、４５、５５…受光器、４６、５６…入力判定回路、４７、５７…出力調整器、６１、６２…比較器、６５…機能マスク回路、７０…光アンプ、７１…エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）、７２…励起光源、７３…ＷＤＭカプラ、７４…光アンプ制御回路。

Claims

第１の伝送路の一端と接続した分波器と、前記第１の伝送路と逆方向に光信号を伝送する第２の伝送路の一端と接続した合波器と、分波された光の強度をモニタする受光器と、光送受信器の送信波長を変換する送信トランスポンダと、前記送信トランスポンダと前記合波器の間に設けた出力調整器と、を含み、前記光送受信器に前記送信トランスポンダを介して接続される光伝送装置であって、
前記光送受信器は、データ信号または待機信号を受信するときにデータ信号を送信する通常状態、障害を検出するときに障害検出信号を送信する第１状態、および障害検出信号を受信するときに待機信号を送信する第２状態のいずれかに遷移するものであり、
前記第1の伝送路の他端と前記第２の伝送路の他端とに接続された対向光送受信器は、データ信号または待機信号を受信するときにデータ信号を送信する通常状態、障害を検出するときに障害検出信号を送信する第１状態、前記障害検出信号を受信するときに待機信号を送信する第２状態、および一定期間にデータ信号または待機信号を受信しないときに光出力を遮断する第３状態のいずれかに遷移するものであり、
前記出力調整器は、前記受光器が受光する光信号の強度が予め定められた強度より低下したとき、前記送信トランスポンダが送出した信号のレベルを、前記対向光送受信器にて出力断と判断される強度へ低下させることを特徴とする光伝送装置。
第１の伝送路と接続した分波器と、前記第１の伝送路と逆方向に光信号を伝送する第２の伝送路と接続した合波器と、分波された光の強度をモニタする受光器と、光送受信器の送信波長を変換する送信トランスポンダと、前記送信トランスポンダと前記合波器の間に設けた出力調整器と、を含み、前記光送受信器に前記送信トランスポンダを介して接続される光伝送装置であって、
前記光送受信器は、データ信号または待機信号を受信するときにデータ信号を送信する通常状態、障害を検出するときに障害検出信号を送信する第１状態、および障害検出信号を受信するときに待機信号を送信する第２状態のいずれかに遷移するものであり、
前記第1の伝送路の他端と前記第２の伝送路の他端とに接続された対向光送受信器は、データ信号または待機信号を受信するときにデータ信号を送信する通常状態、障害を検出するときに障害検出信号を送信する第１状態、前記障害検出信号を受信するときに待機信号を送信する第２状態、および一定期間にデータ信号または待機信号を受信しないときに光出力を遮断する第３状態のいずれかに遷移するものであり、
前記出力調整器は、前記受光器が受光する光信号の強度が第１の強度より低下したとき、前記送信トランスポンダが送出した信号のレベルを、対向する光送受信器にて出力断と判断される強度へ低下させ、前記第１の強度より低下した前記光信号の強度が、前記第１の強度より高い強度で設定される第２の強度より増加したとき、前記送信トランスポンダが送出した信号のレベルを、前記対向する光送受信器にて出力断と判断される強度よりも高い強度へ増加させることを特徴とする光伝送装置。
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記出力調整器は、光アンプであることを特徴とする光伝送装置。
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記出力調整器は、可変アッテネータであることを特徴とする光伝送装置。
請求項１または請求項２に記載の光伝送装置であって、
前記受光器は、前記分波器に接続する受信トランスポンダに設けられていることを特徴とする光伝送装置。