本発明は光ファイバ通信に用いられる波長ルータ及び光アッドドロップマルチプレクサー(OADM)に関する。また、本発明は光ファイバ通信ネットワーク、特にリング状に光ファイバを設けた光ファイバ通信ネットワークに関する。本発明は波長多重化装置及びその制御ソフトウエアに関する。
IP(インターネットプロトコル)網において用いられるコアルータあるいはコアスイッチと呼ばれる、ネットワークの基幹部分を司るルータあるいはスイッチは二重化が行われる。これは図90に示すようにコアスイッチ1004a、1004bとが二重化して配置されているものである。コアスイッチ1004aと1004bとは伝送路1009を介して接続されており、ルーティング情報などを共有している。片方のコアスイッチが故障した場合は、もう一方の正常なコアスイッチが、故障したスイッチの機能を肩代わりする。
コアスイッチにはエッジスイッチ1005aないし1005dが接続されている。ひとつのエッジスイッチは双方のコアスイッチ1004a、1004b双方に接続されている。2台のコアスイッチ1004a、1004bが稼動している時は、負荷分散が行われ、コアスイッチの片方が故障した場合は稼動しているコアスイッチに全てのトラフィックを送るように制御される。
このような冗長化制御の例としては、VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol for IPv6)と呼ばれる冗長化プロトコルやIEEE802.1Sで定義されているMSTP(Multiple Spanning Tree Protocol)などを挙げることができる。
なお、エッジスイッチ1005には各クライアント局群1006が接続されている。また、コアスイッチ1004a、1004bにはバックボーンネットワーク1008が接続されている。
図90に示したネットワークではコアスイッチ1004a、1004bとエッジスイッチ1005aないし1005dの間に非常に複雑な経路1007が必要となる。この経路1007をこのまま、メトロポリタンエリアネットワークに敷設しようとすると大量の光ファイバが必要となり、非常に高価となる。
また、メトロポリタンエリアネットワークではケーブルの切断事故などに備えて、伝送路そのものも二重化することが行われる。経路1007をさらに二重化した光ファイバ網を用いて構築すればさらに、光ファイバを消費し、ネットワークの構築コストが非常に高価となってしまうという問題点があった。
この発明は、上述の問題点を解決することを目的としている。
この発明によれば、上述の目的を達成するために、特許請求の範囲に記載のとおりの構成を採用している。ここでは、発明を詳細に説明するのに先だって、特許請求の範囲の記載について補充的に説明を行なっておく。
すなわち、上記課題を解決するために、本発明の光通信ネットワークは、一例を挙げるなら、第一及び第二のコアスイッチ、少なくともひとつのエッジスイッチ、ひとつのコア光伝送装置、少なくともひとつのエッジ光伝送装置、及び、該コア伝送装置及び該エッジ光伝送装置とをリング状に接続する単芯の光ファイバを備えた光通信ネットワークであって、該コア光伝送装置は第一及び第二のコアスイッチに接続され、第一のコアスイッチと第二のコアスイッチは互いに接続され、該エッジ光伝送装置は該エッジ光伝送装置に接続され、該エッジスイッチと第一のコアスイッチを結ぶ第一の経路が、該エッジ光伝送装置と第二のコア伝送光伝送装置との間設けられている該リング状単芯光ファイバ上に、波長多重化技術によって、該エッジ光伝送装置から該コア光伝送装置を見て左側に経路が形成され、該エッジスイッチと第二のコアスイッチを結ぶ第二の経路が、該エッジ光伝送装置と第二のコア伝送光伝送装置との間設けられている該リング状単芯光ファイバ上に、波長多重化技術によって、該エッジ光伝送装置から該コア光伝送装置を見て右側に経路が形成されていることを特徴とする。
この構成を有した光通信ネットワークを用いることによって、リング状の単芯の光ファイバネットワーク上に冗長化スタートポロジーのネットワークを構築することができる。この結果、図90の複雑な経路1007を波長ルーティングによって単一のリング状ファイバという単純な物理形状のネットワークに割り付けることができる。しかも、経路の冗長化も実現することができる。
本発明の手段及び作用の詳細については、以下の実施例の説明を通してさらに詳しく解説されるものである。また、本発明の上述の側面及び他の側面は特許請求の範囲に記載され、以下、実施例を用いて記述される。
本発明によれば、リング状の光ファイバ通信ネットワーク上に波長多重を利用して冗長化スター・トポロジーのネットワークを構築することができ、コアスイッチを冗長化し、さらに、伝送路も冗長化したネットワークを少ない光ファイバ敷設量によって実現することができ、大きな経済効果を得ることができる。
実施例1の光通信ネットワークを示す概略図。
伝送経路7を説明する図。
コアスイッチ4a、4bとコア光伝送装置1との接続の詳細を示す図。
エッジ光伝送装置2とエッジスイッチ5との接続の詳細を示す図。
エッジ光伝送装置2の内部構造を示す図。
コア光伝送装置1とエッジ光伝送装置2との間に形成される伝送路を説明する図。
実施例1の光通信ネットワークの信頼性について説明する図。
実施例2の光通信ネットワークを示す概略図。
コアスイッチ4a、4bとコア光伝送装置31との接続の詳細を示す図。
エッジ光伝送装置32の内部構造を示す図。
実施例3の光通信ネットワークを示す図。
コア光伝送装置41とエッジ光伝送装置42との間に形成される二重化経路を示す図。
二重化経路を用いて経路冗長化を行う様子を示す図。
実施例4の光通信ネットワークを示す図。
伝送経路67を説明する図。
コア光伝送装置61とエッジ光伝送装置62間の伝送路を説明する図。
エッジ光伝送装置62の概略の内部構造を示す図。
実施例5の光通信ネットワークを示す図。
実施例6の光通信ネットワークを示す図。
伝送経路117が冗長化されたフルメッシュ接続のトポロジーであることを示す図。
実施例7の光通信ネットワークを示す図。
伝送経路137を説明する図である図。
実施例8の光通信ネットワークを示す図。
図23の光通信ネットワークを接続して構成した大規模なネットワークを示す図。
実施例9である光通信ネットワークを示す図。
伝送路181を示す図。
伝送路182を示す図。
コアスイッチ、エッジスイッチと経路181及び182の関係を示す図。
実施例10の光伝送装置200を示す図。
図29において光(電気)信号の変換及び多重化の様子を示す図。
2R方式のコンバータカード202を示す図。
3R方式のコンバータカード230を示す図。
FEC方式のコンバータ231を示す図。
実施例11の光伝送装置(コンバータカード)230を示す図。
実施例11の変形例240を示す図。
実施例12について説明する図。
実施例13の光伝送装置のブロック図を示す図(図37(a))。CバンドのEDFAもジュールの波長対利得特性を示すグラフ(図37(b))。
図37のブロック図を実際の実装形態に近い状態に整理したブロック図。
実施例13の実装形態を示す概略の図。
実施例14の光伝送装置の概略の構成を示す図。
コンバータカード271bのリモート光トランシーバが故障した場合を示す図。
コンバータカード271gのリモート光トランシーバが故障した場合を示す図。
誘電体薄膜フィルタによって構成した波長多重化器281a及び281bを示す図。
ワイルドカード波長を設けたアッドドロップマルチプレクサー285を示す図。
実施例15の分散補償器300を示す図。
エッジ光伝送装置62に適した分散補償器310を示す図。
分散補償器310を備えたエッジ光伝送装置を示す図。
実施例16のコンバータカード及び光通信ネットワークを示す図。
実施例17の光通信ネットワークを示す図。
図49の中からマネジメント信号の伝送部分だけを取り出して示した図。
実施例18の光伝送装置400を示す図。
システム構成ファイルの全部または一部を搭載した読み取り専用メモリを示す図。
各種モジュールのネットワークによる認証を示す図。
各種モジュールのネットワークによる別の認証方法を示す図。
実施例19のプラッガブルトランシーバの認証方法を示す図。
実施例19の各種モジュール認証方法を示す図。
本発明の実施例20の光伝送装置461を示す図。
光伝送装置461の相手となる光伝送装置462を示す図。
光伝送装置461と光伝送装置462の接続を示す図
図59において伝送に用いられている光信号の波長と強度の関係を示す図。
光伝送装置470のブロック図。
光伝送装置480のブロック図。
エクステンダーユニット490のブロック図。
スイッチ494にエクステンダーユニット490を取り付けた場合のブロック図。
エクステンダーユニット497のブロック図。
実施例21の分散補償器500を示す図。
分散補償器500を光伝送装置461に適用した場合を示す図。
分散補償器500をエクステンダーユニット490に適用した場合の図。
分散補償器530を示す図。
実施例21をラマン光増幅器に適用した場合を示す図。
分散補償器550を示す図。
2ステージ型の光増幅器82に分散補償器550を適用した場合を示す図。
本発明の実施例22の光伝送装置560を示す図。
コンバータカード562の構造を示す図。
2×2のクロスポイントスイッチ563の動作を示す図。
本発明の第23実施例の光中継増幅器570を示す図。
光中継増幅器570の変形例である光中継増幅器580を示す図。
2入力2ステージ型光増幅器590の構造を示す図。
エッジ光伝送装置600を示す図。
本発明の実施例24のエッジ光伝送装置610を示す図。
実施例25の光伝送装置の構成を示す図。
波長λc5、λc6、λc7のフィルタ特性、及びDWDM光信号の関係を示す図。
実施例26のコンバータカードの構成を示す図。
実施例27のコンバータカードの構成を示す図。
実施例28のコンバータカードの構成を示す図。
実施例29の光伝送装置の構成を示す図。
実施例28および29のコンバータカードの間の接続例を説明する図。
実施例30のコンバータカードの構成を示す図。
実施例30のコンバータカードの接続例を説明する図。
従来の技術においてコアルータ(スイッチ)とエッジスイッチとの接続を示す図。
符号の説明
1 コア光伝送装置
2 エッジ光伝送装置
3 光ファイバ
4 コアスイッチ
5 エッジスイッチ
6 クライアント局群
7 伝送経路
8 バックボーンネットワーク
31 コア光伝送装置
32 エッジ光伝送装置
33 光ファイバ
34 光ファイバ
41 コア光伝送装置
42 エッジ光伝送装置
43 伝送経路
61 コア光伝送装置
62 エッジ光伝送装置
62 光伝送装置
63 リング状光ファイバ
64 コアスイッチ
66 エッジネットワーク
67 伝送経路
71 エッジスイッチ
72 エッジスイッチ
111 コア光伝送装置
113 リング状光ファイバ
117 伝送経路
121 コアスイッチ
131 コア光伝送装置
132 エッジ光伝送装置
133 リング状光ファイバ
134 コアスイッチ
135 エッジスイッチ
136 クライアント局群
137 伝送経路
171 コア光伝送装置
172 エッジ光伝送装置
173 コアスイッチ
174 エッジスイッチ
175 リング状光ファイバ
200 光伝送装置
201 シャーシ
203 光トランシーバ
204 光トランシーバ
205 コンバータカード用スロット
207 光ファイバケーブル
208 光ファイバケーブル
209 波長多重化モジュール
210 リモート光ファイバ
211 スリーポートスイッチ付コンバータカード
212 マネジメントカード
213 ケーブル
230 コンバータカード
231 コンバータ
240 光伝送装置
241 コンバータカード
300 分散補償器
310 分散補償器
330 コンバータカード
350 伝送経路
400 光伝送装置
以下、この発明の実施例について説明する。
図1に本発明の光通信ネットワークの実施例1を示す。エッジスイッチ5aないし5dにはクライアント局群6aないし6dがそれぞれ接続されている。エッジスイッチ5aないし5dとコアスイッチ4a及び4bには、それぞれエッジ光伝送装置2aないし2d、及びコア光伝送装置1が接続されている。エッジ光伝送装置2aないし2dとコア光伝送装置1とはリング状の単芯の光ファイバ3によって接続されている。コア光伝送装置1及びエッジ光伝送装置2aないし2dとの間には波長多重化を利用して伝送経路7が形成されている。
なお、上記の説明でスイッチとはパケット交換を行うスター状のトポロジーのスイッチを意味する。IP(インターネットプロトコル)系のスイッチであれば、レイヤー2スイッチ、レイヤー3スイッチあるいはさらに高いレイヤーのスイッチを含む。また、スイッチをルータと読み替えても差し支えない。また、スター状のトポロジーのスイッチであればIP(インターネットプロトコル)に限定されない。
図2は伝送経路7を説明する図である。伝送経路7は、エッジスイッチ5aないし5dがそれぞれコアスイッチ4a及び4bにスター状に接続されるトポロジーとなっている。コアスイッチ4aを中心としてエッジスイッチ5aないし5dをスター上に接続した経路と、コアスイッチ4bを中心としてエッジスイッチ5aないし5dをスター上に接続した経路とが重なり合ったトポロジーである。このようなトポロジーを本明細書では以後、冗長スター型トポロジーと呼ぶことにする。
この冗長スター型トポロジーは図1に示したコア光伝送装置1、エッジ光伝送装置2aないし2d、及びリング状の単芯の光ファイバ3によって波長多重化技術を用いた波長ルーティングによって形成されている。また、伝送経路7の外でコアスイッチ4a及び4bは、伝送路9によって互いに接続されており、ルーティング情報を共有する他、一方のコアスイッチの以上を他のコアスイッチが検出して制御を切り替えることができる。図1では示していないが、コアスイッチ4aと4bはさらにバックボーンネットワーク8に接続されている。伝送経路7によって、エッジスイッチ5aないし5dはコアスイッチ4aと4bの双方に接続されているので、コアスイッチの片方(例えば4a)が故障した場合でも、もう一方のコアスイッチ(例えば4b)によって制御が切り替えられることによって冗長化されたネットワークが実現され高い信頼性が得られる。
このような冗長化制御の例としてはVRRP(Virtual Router Redundancy Protocol for IPv6)と呼ばれる冗長化プロトコルやIEEE802.1Sで定義されているMSTP(Multiple Spanning Tree Protocol)などを挙げることができる。ただし、本発明はVRRPやMSTPを適用した場合に限定されるものではなく、2つ以上のコアスイッチを備え、あるコアスイッチの故障に対して他のコアスイッチに切り替える制御の構造を含む全ての場合に適用可能である。
2台のコアスイッチ4a及び4bにトラフィックを分け合うロードバランスの機能を割り付けることもできる。例えば、コアスイッチ4a及び4bに別々のVLAN(仮想LAN: Virtual Local Area Network)ドメインを割り当てておくことによってトラフィックを分散させることができる。この場合、コアスイッチ4a及び4bを相互接続している伝送路9は単にルーティング情報の交換を行うのみならず、実トラフィックの経路としても用いられることになる。また、何らかの経路異常が生じた場合、伝送路9を介して経路変更を行うこともできる。
図3はコアスイッチ4a、4bとコア光伝送装置1との接続の詳細を示す図である。コアスイッチ4aにはそれぞれプラッガブル光トランシーバ11a、12a、13a、及び14aが設けられている。また、コアスイッチ4bにはそれぞれプラッガブル光トランシーバ11b、12b、13b、及び14bが設けられている。プラッガブル光トランシーバ11a、11bは波長λ1の光信号を、プラッガブル光トランシーバ12a、12bは波長λ3の光信号を、プラッガブル光トランシーバ13a、13bは波長λ5の光信号を、14a、14bは波長λ7の光信号を送信する。これらのプラッガブル光トランシーバ11a、11b、12a、12b、13a、13b、14a、及び14bは広い波長範囲に光信号を受信可能である。プラッガブル光トランシーバは着脱自在の光トランシーバのことである。プラッガブル光トランシーバとしてはSFP(Small Form Factor Pluggable)と呼ばれる光トランシーバ、あるいはGBIC (Giga Bit Interface Converter)と呼ばれる光トランシーバなどを用いることができる。
コア光伝送装置1には波長多重化器21a及び21bが設けられている。波長多重化器21a及び21bはそれぞれ8波長の波長多重化器であって、波長λ1ないしλ8の光信号を多重化することができる。波長多重化器21aは光ファイバ3aからの波長λ2、λ4、λ6、λ8の光信号を分離してプラッガブル光トランシーバ11a、12a、13a、14aにそれぞれ送り出す。また、プラッガブル光トランシーバ11a、12a、13a、14aからの波長λ1、λ3、λ5、λ7の光信号を多重化して光ファイバ3aと送り出す。波長多重化器21bは光ファイバ3bからの波長λ2、λ4、λ6、λ8の光信号を分離してプラッガブル光トランシーバ11b、12b、13b、14bにそれぞれ送り出す。また、プラッガブル光トランシーバ11b、12b、13b、14bからの波長λ1、λ3、λ5、λ7の光信号を多重化して光ファイバ3bと送り出す。
波長多重化器21a及び21bには誘電体薄膜型フィルタ、アレイ上導波路回折格子(AWG: Arrayed Waveguide Grating)、あるいはファイバーブラッグ回折格子(FBG: Fiber Bragg Grating)などを用いることができる。
コアスイッチ4a、4bにはそれぞれ信号伝送ポート15a及び15bが設けられており、このふたつのポートは相互接続されている。このふたつのポートを相互接続することによって、コアスイッチ4aと4bとの間でルーティング情報を共有し、また、一方の異常を検出して正常なコアスイッチが制御を代行する動作を行う。また、コアスイッチ4a、4bにはそれぞれ信号伝送ポート16a及び16bが設けられており、それぞれバックボーンネットワーク8に接続されている。
図4はエッジ光伝送装置2とエッジスイッチ5との接続の詳細を示す図である。エッジスイッチ5にはプラッガブル光トランシーバ17、18が装着されている。エッジスイッチ5aにおいては波長λ2の光信号を、エッジスイッチ5bにおいては波長λ4の光信号を、エッジスイッチ5cにおいては波長λ6の光信号を、エッジスイッチ5dにおいては波長λ8の光信号を、それぞれ送信するプラッガブル光トランシーバ17、18が装着されている。
図5はエッジ光伝送装置2の内部構造を示す図である。エッジ光伝送装置2はいわゆる光アッドドロップマルチプレクサー(OADM)の構造を有している。参照番号23a、23bは波長λaの光信号を透過する誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスであり、参照番号22a、22bは波長λbの光信号を透過する誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスである。エッジ光伝送装置2aにおいては、λaはλ2、λbはλ1であり、エッジ光伝送装置2bにおいては、λaはλ4、λbはλ3であり、エッジ光伝送装置2cにおいては、λaはλ6、λbはλ5であり、エッジ光伝送装置2dにおいては、λaはλ8、λbはλ7である。OADMとしては誘電体薄膜フィルタを用いる以外にも、ファイバーブラッグ回折格子(FBG)を用いることもできる。
図6は、コア光伝送装置1とエッジ光伝送装置2との間に形成される伝送路を説明する図である。コア光伝送装置1とエッジ光伝送装置2との間に左側伝送路24と右側伝送路25が形成されている。左側伝送路24、右側伝送路25共に、エッジ光伝送装置2からコア光伝送装置1へ向う上り信号は波長λaの光信号、コア光伝送装置1からエッジ光伝送装置2へ向かう下り信号は波長λbの光信号、によって双方向伝送が実現されている。すなわち、単芯の光ファイバ3上に上りと下りで波長を変えることによって双方向伝送が実現されている。
また、コア光伝送装置1とエッジ光伝送装置2との間に形成さている左側伝送路24はエッジスイッチ5とコアスイッチ4aとを結ぶ経路、右側伝送路25はエッジスイッチ5とコアスイッチ4bとを結ぶ経路となっている。そして、左側伝送路24、右側伝送路25の2系統は、波長λaと波長λbのふたつの波長だけで実現されている。一般的にはOADMを用いて単芯の光ファイバを用いて2系統の伝送路を形成するには4つの波長が必要であるが、本実施例では2つの波長しか要しないと言う特徴がある。これはネットワーク構築上のコスト削減に効果がある。
図7を用いて、本実施例の光通信ネットワークの信頼性について説明する。図7にも示すように、コアスイッチ一台当たりの故障確率をP1、光ファイバ伝送路一系統当たりの故障確率をP2、エッジスイッチの故障確率をP3とする。
最も深刻なケースはコアスイッチが2台同時に故障する場合である。この場合はネットワーク全ての機能が停止する。そして、その確率はP1の自乗P1 2となる。また、光ファイバ伝送路が2系統同時に故障した場合もネットワーク全体の動作がほぼ破綻しその確率はP2の自乗P2 2となる。ただし、光ファイバ伝送路の故障はその発生箇所によっては、ネットワークが部分的に生き残ることもある。また、エッジスイッチが故障すると、そのエッジスイッチが担当するクライアント局群6へのサービスは停止する。その確率はP3である。
さて、上記の故障発生確率の大小関係を考察するために、便宜上、P1、P2、P3はそれぞれ1000時間あたりの故障発生確率でどれも1%であると仮定しよう。コアスイッチが2台同時に故障する確率(P1の自乗)は1000時間当たり0.01%、光ファイバ伝送路が2系統同時に故障する確率(P2の自乗)も1000時間当たり0.01%、エッジスイッチが故障してその担当箇所のサービスが停止する確立は1000時間当たり1%となる。
また、本実施例においては図7に示すような光ファイバ伝送路の一方が故障し、生きている光ファイバ伝送路によってアクセス可能なコアスイッチが同時に故障する確率も考慮しなくてはならない。このケースではネットワークの大半が機能を停止してしまうからである。このケースの発生確率はP1×P2となり、1000時間当たり0.01%となる。このようなケースは伝送経路24の故障とコアスイッチ4bの故障の同時発生、ケースは伝送経路25の故障とコアスイッチ4aの故障の同時発生の二通りあるので、発生確率はさらに倍になり、1000時間当たり0.02%となる。結局、図7において、ネットワークのほぼ全体が機能停止に陥る確率Paは(1)式で示されることになる。
上記のようにP1、P2共に1000時間当たり1%と仮定するなら、Paは0.04%となる。この値はひとつのエッジスイッチが故障してネットワークの一部分が停止する確率P3の1000時間当たり1%に比べてかなり小さな値となる。なぜなら、本実施例では、コアスイッチと光ファイバ伝送路が二重化されているので、ネットワーク全体が故障する確立は故障発生確率の自乗のオーダーになり、二重化されていない部分の故障確率よりは非常に小さくなるからである。
このように本実施例によれば、2つの波長を用いて単芯ファイバからなるリング状ネットワーク上に、冗長な伝送路と冗長なコアスイッチからなるネットワークを形成することができる。その結果、ネットワーク全体が停止してしまうような深刻な事態の発生確率を大幅に低減することができる。
図8に本発明の実施例2の光通信ネットワークを示す。図1の実施例1と異なる主要な点は、光ファイバを2本用いた点である。図1において外周側の光ファイバ33上では光信号は右回りに進み、内周側の光ファイバ34上では光信号は右回りに進む。本実施例では、一本の光ファイバ上では全ての光信号は同一方向に進むため、光増幅器の設置が用意であるという利点がある。通常、光増幅器は寄生発振を避けるため光アイソレータを内蔵しており、単方向の光信号しか増幅できないからである。
図9はコアスイッチ4a、4bとコア光伝送装置31との接続の詳細を示す図である。図3との主要な相違点は、コア光伝送装置31内に波長多重化器35aないし35dが設けられていることである。波長多重化器35aないし35dは4波長の波長多重化器であって、波長λ1ないしλ4の光信号を多重化することできる。
図10はエッジ光伝送装置32の内部構造を示す図である。エッジ光伝送装置32も、エッジ光伝送装置2と同様に光アッドドロップマルチプレクサー(OADM: Optical Add Drop Multiplexer)の構造を有している。また、光増幅器37a及び37bを内蔵している。参照番号36aないし36dはいずれも波長λaの光信号を透過する誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスである。エッジ光伝送装置32aにおいてλaはλ1、エッジ光伝送装置32bにおいてλaはλ2、エッジ光伝送装置32cにおいてλaはλ3、エッジ光伝送装置32dにおいてλaはλ4である。
本実施例によれば、2本のリング状光ファイバ上に波長多重化技術を用いて冗長スター型トポロジーを形成することができ、実施例1と同様な高信頼性を有するネットワークを構築することができる。2本の光ファイバにおいては、それぞれの光ファイバ上での光信号の進行方向を統一してあるので、光増幅器の設置が容易であるという利点を有する。
図11に本発明の実施例3の光通信ネットワークを示す。図1の実施例1の光通信ネットワークとの主な相違点は、リング状の単芯の光ファイバ3上に波長多重化技術を用いて形成される伝送経路43がスタートポロジーの各経路要素がさらに二重化された冗長スター型トポロジーとなっていることである。この各経路要素が二重化された冗長スター型トポロジーは、図11に示したコア光伝送装置41、エッジ光伝送装置42aないし42d、及びリング状の単芯の光ファイバ3によって、波長ルーティングを用いて形成されている。スタートポロジーの各経路要素が二重化されているので経路の冗長化とコアスイッチの冗長化を独立して実現することができ、さらに信頼性の高いネットワークが実現できる。
図12は、コア光伝送装置41とエッジ光伝送装置42との間に形成される二重化経路を示す図である。経路44は波長λaと波長λbによって光ファイバ3の左半分に形成される経路。経路45は波長λaと波長λbによって光ファイバ3の右半分に形成される経路。経路46は波長λcと波長λdによって光ファイバ3の左半分に形成される経路。そして、経路47は波長λbと波長λcによって光ファイバ3の右半分に形成される経路である。
図13は前記二重化経路を用いて経路冗長化を行う様子を示す図である。図13(a)に示すように、経路44と経路45とを物理層で切り替える経路切替手段51及び52が設けられている。また、経路46と経路47とを物理層で切り替える経路切替手段53及び54が設けられている。経路切替手段51及び52は図示しない経路異常検出手段により、例えば、経路44の異常が検出されたら、経路44から経路45へと切り替えることによって経路冗長化を実現している。同様に、経路切替手段53及び54は図示しない経路異常検出手段により、例えば、経路46の異常が検出されたら、経路46から経路47へと切り替えることによって経路冗長化を実現している。
図13(a)において、経路切替手段51、52、53、及び54は、例えば光スイッチによって実現できる。あるいは、ふたつの光トランシーバを用意しておいてこのふたつの光トランシーバを電気的に切り替えることによって経路切替手段51、52、53、及び54を構成することもできる。
あるいは図13(b)に示すようにコアスイッチ4aとエッジスイッチ5とを経路44と経路45で2重化して接続しておきポート・トランキングによって冗長化を実現することもできる。また同様に、コアスイッチ4bとエッジスイッチ5とは経路46と経路47で2重化して接続されている。
ポート・トランキングとはスイッチの複数のポート(回線インターフェイス)をグループ化して、スイッチ間の接続を行う機構のことである。グループ化された複数のポートは容量の大きなひとつのポートとみなすことができる。この時、グループ化された複数のポートに流れるトラフィックは概略均等な負荷となるようにロードバランスが行われる。そして、何らかの理由によりポートに異常が発生した場合は、異常なポートは遮断して正常なポートのみで通信が行われる。このため、ポート・トランキングを用いると伝送容量の増大、伝送回線の冗長化及びプロテクション、グループ化されたポート群のロードバランスが実現できる。
図13(b)の構成においては、コアスイッチ4aとエッジスイッチ5とは、経路44と経路45を経てポート・トランキングによって接続されているので、正常時には経路44と経路45にはほぼ同量のトラフィックが流れ、経路44もしくは経路45のいずれかに異常が生じた場合は、正常な経路に全トラフィックが流れるように切り替えられる。また、コアスイッチ4bとエッジスイッチ5とは、経路46と経路47を経てポート・トランキングによって接続されているので、正常時には経路46と経路47にはほぼ同量のトラフィックが流れ、経路46もしくは経路47のいずれかに異常が生じた場合は、正常な経路に全トラフィックが流れるように切り替えられる。
本実施例では図13に示したように経路の冗長化が、コアスイッチ4a、4bの冗長化とは独立して実現されているので、実施例1の説明において図7に示したようなケースが生じない。このため、ネットワークのほぼ全体が停止してしまうような深刻な事態の発生確率Pbは(2)式で示されるように、二つの伝送経路の同時故障と二つのコアスイッチの同時故障の和となる。
ただし(1)式において、P1はひとつの伝送経路の故障確率であり、また、P2はひとつのコアスイッチの故障確率である。Pbは(1)式で示したPaに比べて2P1P2だけ小さくなり、実施例1の場合に比べて信頼性が向上していることがわかる。ただし、波長多重に必要な波長数は実施例1の2倍となり、必要な伝送路関係の部品もほぼ倍増する。したがって、実施例1に示される構成とこの実施例3に示される構成は許容されるコストと要求される信頼性に応じて適宜選択されるべきものである。
なお、本実施例においては図11に示したように単芯の光ファイバを用いてネットワークを構築したが、実施例2において図8に示したように2本の光ファイバを用いることもできる。
図14に本発明の実施例4の光通信ネットワークを示す。本実施例の特徴はエッジスイッチが2台ペアになっている点である。エッジスイッチ71aと72aは互いに接続されていて冗長化構成となっている。同様にエッジスイッチ71bと72b、そしてエッジスイッチ71cと72cもそれぞれ相互接続されて冗長化構成となっている。エッジスイッチ71aと72aにはエッジネットワーク66aが、エッジスイッチ71bと72bにはエッジネットワーク66bが、そして、エッジスイッチ71cと72cにはエッジネットワーク66cがそれぞれ接続されている。これらのエッジネットワークは、例えば、図1に示したようなネットワークである。あるいは、反対に図2に示したバックボーンネットワーク8を図14に示す光通信ネットワークによって実現したと考えても良い。
図14に示すように、コアスイッチ64aと64bとは相互に接続されて冗長化構成となっている。コアスイッチ64aと64bとはコア光伝送装置61に接続されている。エッジスイッチ71aと72aにはエッジ光伝送装置62a、エッジスイッチ71bと72bにはエッジ光伝送装置62b、そしてエッジスイッチ71cと72cにはエッジ光伝送装置62cがそれぞれ接続されている。コア光伝送装置61、エッジ光伝送装置62a、エッジ光伝送装置62b、そしてエッジ光伝送装置62cとは単芯の光ファイバ63のよってリング状に接続されている。コア光伝送装置61、エッジ光伝送装置62a、エッジ光伝送装置62b、そしてエッジ光伝送装置62cの間には波長多重化技術によって伝送経路67が形成されている。
図15は伝送経路67を説明する図である。伝送経路67はコアスイッチ64aを中心としてエッジスイッチ71aないし71c及びエッジスイッチ72aないし72cがスター状に接続されたトポロジーと、コアスイッチ64bを中心としてエッジスイッチ71aないし71c及びエッジスイッチ72aないし72cがスター状に接続されたトポロジーとが重なり合った冗長スター型トポロジーとなっている。
本実施例ではコアスイッチのみならずエッジスイッチも冗長化されているために、ペアになっているエッジスイッチの一方が故障した場合においても、もう一方のエッジスイッチに制御を切り替えることによってネットワークの運用を継続することができるので、高い信頼性を実現することができる。
図1に示した実施例1の光通信ネットワークでは、特定のエッジスイッチに接続されているクライアント局群(これは本実施例ではエッジネットワーク66に相当する)は、そのエッジスイッチが故障すればサービス停止なってしまっていた。エッジスイッチの故障確率をP3とするならば、クライアント局群(あるいはエッジネットワーク66)の運用が停止する確立はやはりP3となる。これに対して、本実施例では、エッジスイッチふたつが同時に故障する確率、P3 2、がエッジネットワーク66全体の運用停止となる確率である。P3 2はP3に比べて非常に小さくなるため、ネットワーク全体の信頼性が大きく向上することになる。
図16は、コア光伝送装置61とエッジ光伝送装置62との間に形成される伝送路を説明する図である。コア光伝送装置1とエッジ光伝送装置2との間に、コアスイッチ64aとエッジスイッチ71を接続すべく、左側伝送路73と右側伝送路74が形成されている。左側伝送路73ではコア光伝送装置61へ向う上り信号は波長λaの光信号、コア光伝送装置61からエッジ光伝送装置62へ向かう下り信号は波長λbの光信号を用いている。一方、右側伝送路74では、エッジ光伝送装置62からコア光伝送装置61へ向う上り信号は波長λbの光信号、コア光伝送装置61からエッジ光伝送装置62へ向かう下り信号は波長λaの光信号を用いている。
また、コア光伝送装置1とエッジ光伝送装置2との間に、コアスイッチ64bとエッジスイッチ71を接続すべく、左側伝送路75と右側伝送路76が形成されている。左側伝送路75では、エッジ光伝送装置62からコア光伝送装置61へ向う上り信号は波長λcの光信号、コア光伝送装置61からエッジ光伝送装置62へ向かう下り信号は波長λdの光信号が用いられている。一方、右側伝送路76では、エッジ光伝送装置62からコア光伝送装置61へ向う上り信号は波長λdの光信号、コア光伝送装置61からエッジ光伝送装置62へ向かう下り信号は波長λcの光信号が用いられている。
ここで、エッジ光伝送装置62aにおいては、波長λaはλ1、波長λbはλ7、波長λcはλ4、波長λdはλ10である。エッジ光伝送装置62bにおいては、波長λaはλ2、波長λbはλ8、波長λcはλ5、波長λdはλ11である。そして、エッジ光伝送装置62cにおいては、波長λaはλ3、波長λbはλ9、波長λcはλ6、波長λdはλ12である。波長λ1ないしλ12はITU−Tで定められたCバンド(概略1530−1560nm)の100GHzグリッドのDWDM波長の中から選ばれた波長である。そして、波長λ1ないしλ6はCバンドの中のRedバンド(Cバンドの中の長波長側半分の帯域を指し、概略1545−1560nm)に属する波長帯域に属する。また、波長λ7ないしλ12はCバンドの中のBlueバンド(Cバンドの中の短波長側半分の帯域を指し、概略1530−1545nm)に属する波長帯域に属する。図16において、波長λ1ないしλ6の光信号はリング状光ファイバ63を右回りに進行し、波長λ7ないしλ12の光信号はリング状光ファイバ63を左回りに進行する。
図17に本実施例のエッジ光伝送装置62の概略の内部構造を示す。光アッドドロップマルチプレクサー81が中心に配置されている。光アッドドロップマルチプレクサー81にはλa、λbの右回り信号、λa、λbの左回り信号、λc、λdの右回り信号、λc、λdの左回り信号がそれぞれアッドドロップされる。アッドドロップポート103はエッジスイッチ71及び72へと接続される。光アッドドロップマルチプレクサー81の両側には光増幅器82及び83が接続されている。これらの光増幅器は光ファイバ63を伝送してきて減衰した光信号を増幅するためのものである。
本実施例では、単芯の光ファイバ63上に、上りと下りとで波長を変えることによって双方向伝送を実現しているので、光増幅器及び光信号波長の配置に工夫を凝らしている。図17において左から右へと進む光信号は図16において、リング状光ファイバ上を左回りに進む信号に相当するので、前述の通り、これらの光信号は全てBlueバンドに属する。したがって、エッジ光伝送装置の一方の入出力ポート101から入力する光信号はBlueバンドに属することになる。さて、この入出力ポート101から入力した光信号はBlueバンド選択フィルタ86によって選択されて光増幅器82で増幅された後、別のBlueバンド選択フィルタ87を経て、光アッドドロップマルチプレクサー81へと送られる。光アッドドロップマルチプレクサー81を通過した左回り光信号群はRedバンド選択フィルタ88、バイパス光ファイバ96、Redバンド選択フィルタ89を経て、もう一方の入出力ポート102から出力される。
図17において右から左へと進む光信号は図16において、リング状光ファイバ上を右回りに進む信号に相当するので、前述の通り、これらの光信号は全てRedバンドに属する。したがって、エッジ光伝送装置の別の入出力ポート102から入力する光信号はRedバンドに属することになる。さて、この入出力ポート102から入力した光信号はRedバンド選択フィルタ89によって選択されて光増幅器83で増幅された後、別のRedバンド選択フィルタ88を経て、光アッドドロップマルチプレクサー81へと送られる。光アッドドロップマルチプレクサー81を通過した右回り光信号群はBlueバンド選択フィルタ87、バイパス光ファイバ95、Blueバンド選択フィルタ86を経て、もう一方の入出力ポート101から出力される。なお、上記のRedバンド選択フィルタ、Blueバンド選択フィルタはバンドパスフィルタ(帯域通過フィルタ)である。
光増幅器82内にはふたつのエルビウムドープファイバ光増幅モジュール91及び92が備えられていて、いわゆる2ステージ型光増幅器となっている。この直列接続されてふたつの光増幅モジュール91及び92の中間に、分散補償ファイバ84が外付けで接続されている。2ステージ型光増幅器の中間に分散補償ファイバ84を設けることによって、分散補償ファイバ84によって生じる損失を補うことができる。分散補償ファイバ84の長さ(分散補償量)は光通信ネットワークの伝送路の長さによって変える必要があるために、このように光増幅器82に分散補償ファイバ84を外付けするのが合理的である。同様に、光増幅83内には同様にふたつのエルビウムドープファイバ光増幅モジュール93及び94が備えられ、分散補償ファイバ85が外付けで接続されている。
なお、分散補償ファイバに代えて任意の分散補償手段を設けても良い。分散補償ファイバ以外の分散補償手段としては、例えば、AWGや誘電体フィルタを用いた分散補償デバイスを挙げることができる。
上記のようにエッジ光伝送装置62を構成したので、単芯のリング状光ファイバ63に波長多重技術によって双方向伝送路を構築することができる。さらに、長距離の伝送によって生じる光信号の損失を光増幅器によって補償することできる。また、長距離の伝送によって生じる光ファイバの色分散(光ファイバ中の光速が波長によって変化する現象)に起因する光信号波形の時間軸方向の歪みを分散補償ファイバによって補償することできる。この結果、10Gbit/s以上の高速光信号を用いて、かつ、リングの周長が50Kmを越えるような場合でも、図14に示したような光通信ネットワークを実用的に実現することができる。
なお、本実施例においては図14に示したように単芯の光ファイバを用いてネットワークを構築したが、実施例2において図8に示したように2本の光ファイバを用いることもできる。
図18に本発明の実施例5の光通信ネットワークを示す。本実施例では、実施例4の図16に示されている伝送路の配置を図18に示すように変更した点が特徴である。図16では、右側伝送路75によって、エッジスイッチ71とコアスイッチ64aとが、また、左側伝送路76によって、エッジスイッチ72とコアスイッチ64bとが、それぞれ接続されていた。これに対して図18では、右側伝送路75によって、エッジスイッチ71とコアスイッチ64bとが、また、左側伝送路76によって、エッジスイッチ72とコアスイッチ64aとが、それぞれ接続されている。
図16の構成では、例えばリング状光ファイバ63の右側半分にケーブル切断事故などが起こり、かつ、コアスイッチ64aが同時に故障すると、ネットワークシステムのほとんど全てがダウンしてしまう。これに対して、図18の構成では、同様の事態が生じても、エッジスイッチ71から正常動作しているコアスイッチ64bへの経路75が生き残っているため、ネットワークシステムの動作が保証される。さらに、エッジスイッチ71が故障した場合にネットワークシステムはダウンしてしまうが、これは、3重故障のケースになるので、その発生確率はかなり小さくなる。
リング状光ファイバ63の右側半分にケーブル切断事故などが起こり、かつ、コアスイッチ64aが同時に故障する確率Pcは(3)式で表される。
ただし、コアスイッチ一台当たりの故障確率をP1、光ファイバ伝送路一系統当たりの故障確率をP2とする。
リング状光ファイバ63の右側半分にケーブル切断事故、コアスイッチ64aの故障、そして、エッジスイッチ71の故障が同時に発生する確率Pdは(4)式で示される。
ただし、エッジスイッチの故障確率をP3とする。
P1、P2、P3がどれも1000時間当たり1%の故障率だと仮定すると、Pcは1000時間当たり0.01%の発生確率、一方、Pdは1000時間当たり0.0001%の発生確率となり、ネットワーク全体がダウンする確率は非常に小さくなる。
実際問題として、上記のPdよりは二つの伝送路の同時故障(リング状光ファイバの右半分と左半分に同時切断事故などが起こる事態)や、二つのコアスイッチの同時故障の確率の方が発生確率が高くなる。これらは2重故障の発生確率だからである。したがって、実用上は、図18の構成の場合に、ネットワークのほぼ全体が停止してしまう深刻な事態の発生確率は前述の(2)式で示される確率Pb=P1 2+P2 2となる。また、図16の構成の場合は前述の(1)式で示される確率Pa=P1 2+2P1P2+P2 2となる。したがって、本実施例によれば実施例4よりも高い信頼性を得ることができる。
なお、本実施例においては図18に示したように単芯の光ファイバを用いてネットワークを構築したが、実施例2において図8に示したように2本の光ファイバを用いることもできる。
図19に本発明の実施例6の光通信ネットワークを示す。本実施例では、複数のコアスイッチペア間をフルメッシュ接続した点に特徴がある。コアスイッチ121aと122aは互いに接続されて冗長化構成となっている。コアスイッチ121a及び122aにはエッジネットワーク116aが接続されている。また、コアスイッチ121a及び122aにはコア光伝送装置111aが接続されている。
同様に、コアスイッチ121bと122bは互いに接続されて冗長化構成となると共に、エッジネットワーク116bとコア光伝送装置111bが接続されている。さらに、コアスイッチ121cと122cは互いに接続されて冗長化構成となると共に、エッジネットワーク116cとコア光伝送装置111cが接続されている。そして、コアスイッチ121dと122dは互いに接続されて冗長化構成となると共に、エッジネットワーク116dとコア光伝送装置111dが接続されている。
コア光伝送装置111a、111b、111c、及び111dは単芯のリング状光ファイバ113によって接続されて、波長多重化技術によって伝送経路117が形成されている。伝送経路117は図20に示すように冗長化されたフルメッシュ接続のトポロジーとなっている。
伝送経路117は、図16あるいは図18において示したような伝送経路を組み合わせて構築されている。図16におけるエッジスイッチ71及び72の位置にコアスイッチを配置した構成である。伝送経路117の各要素となる経路は光ファイバ網の右側の経路と左側の経路の対となっている。これによって、光ファイバの切断事故などに対して冗長な構成となっている。
図20に示したような冗長化フルメッシュ接続トポロジーでは、特定の中心を作らないので、ネットワーク構成要素の故障に対して段階的な性能低下が生じるだけで、ネットワーク全体の停止という事態が生じにくく、高い信頼性が得られる。例えば、コアスイッチ121aと122aが同時故障した場合、エッジネットワーク116aのサービスは停止してしまうが、他のエッジネットワークではサービスを継続することができる。また、通信トラフィックも特定の中心に集中することなく、負荷分散されるという利点もある。さらに、本実施例は、フルメッシュ接続をさらに冗長化しているので、冗長化されていないフルメッシュ接続に比べて高い信頼性を得ることができる。
なお、本実施例においては図19に示したように単芯の光ファイバを用いてネットワークを構築したが、実施例2において図8に示したように2本の光ファイバを用いることもできる。
図21に本発明の実施例7の光通信ネットワークを示す。本実施例ではコアスイッチ134a及び134bが離れた場所に配置されているのが特徴である。コア光伝送装置131a、131b、エッジ光伝送装置132aないし132dは単芯のリング状光ファイバ133によって接続されている。コア光伝送装置131a及び131bにコアスイッチ134a及び134bがそれぞれ接続されている。エッジ光伝送装置132aないし132dにはエッジスイッチ135aないし135dがそれぞれ接続されている。エッジスイッチ135aないし135dにはクライアント局群136aないし136dがそれぞれ接続されている。
コア光伝送装置131a、131b、エッジ光伝送装置132aないし132dの間には、リング状光ファイバ133上に波長多重化技術によって伝送経路137が形成されている。この伝送経路137は伝送経路140ないし149から成り立っている。
図22は伝送経路137を説明する図である。伝送経路137は、エッジスイッチ135aないし135dがそれぞれコアスイッチ134a及び134bに冗長スター型トポロジーで接続されている。さらに伝送経路137はコアスイッチ134aと134bを接続する冗長化経路140及び141をも含んでいる。
伝送経路137の構成要素である各伝送経路について図21及び図22を参照して説明する。伝送経路140及び141はコアスイッチ134aと134bを接続する経路であり、波長λ1及びλ2によって実現されている。これはこれまでも説明してきたように単芯の光ファイバで上りと下りで波長を変えて伝送路を形成しているためである。
以下同様に、伝送経路142はエッジスイッチ135aとコアスイッチ134aとを接続する経路で波長λ3及びλ4によって実現されている。伝送経路143はエッジスイッチ135aとコアスイッチ134bとを接続する経路で波長λ3及びλ4によって実現されている。
伝送経路144はエッジスイッチ135bとコアスイッチ134aとを接続する経路で波長λ5及びλ6によって実現されている。伝送経路145はエッジスイッチ135bとコアスイッチ134bとを接続する経路で波長λ5及びλ6によって実現されている。
伝送経路146はエッジスイッチ135cとコアスイッチ134aとを接続する経路で波長λ3及びλ4によって実現されている。伝送経路147はエッジスイッチ135cとコアスイッチ134bとを接続する経路で波長λ3及びλ4によって実現されている。
伝送経路148はエッジスイッチ135dとコアスイッチ134aとを接続する経路で波長λ5及びλ6によって実現されている。伝送経路149はエッジスイッチ135dとコアスイッチ134bとを接続する経路で波長λ5及びλ6によって実現されている。
図21に示した経路140ないし149と対応する光信号波長の表からも明らかなように、経路142、143、146及び147は同じ波長を再利用して伝送経路が形成されている。また、経路144、145、148及び149は同じ波長を再利用して伝送経路が形成されている。このように本実施例では、リングの右側半分と左側半分とで同じ波長を再利用できると言う利点がある。さらに、エッジスイッチからコアスイッチへのアクセス経路はリングの半分の中に収容されているので、距離が短くて済む。この結果、例えば、CWDM(低密度波長多重)のような安価な技術を用いて実現することもできる。CWDMは光増幅の適用が困難なため、長距離の伝送に適していないが、安価である。
また、本実施例では図22に示すようなトポロジーとなっているので、各エッジスイッチ135aないし135dはふたつのコアスイッチ134a及び135b双方にアクセスすることができるので、コアスイッチの故障に対して冗長化が実現されている。さらに、各エッジスイッチからふたつのコアスイッチ134a及び135bへのアクセス系路は別経路となっているので、経路の冗長化も実現されており、高い信頼性が得られる。コアスイッチ134a及び135bの間は冗長化されたふたつの経路140及び141によって接続されているので、ここでも十分に高い信頼性が得られる。
なお、本実施例においては図21に示したように単芯の光ファイバを用いてネットワークを構築したが、実施例2において図8に示したように2本の光ファイバを用いることもできる。
図23に本発明の実施例8の光通信ネットワークを示す。説明を簡単にするために、図23には図21と同一の構成要素には同じ参照番号を付けている。図21に示した実施例7の場合との主要な相違点はコア光伝送装置131aとコア伝送光装置131bとの間を光ファイバ153a及び光ファイバ153bに加えて光ファイバ153cによって接続したことである。図21では、コア光伝送装置131aとコア光伝送装置131bの間には2系統の光ファイバしか設けられていなかったが本実施例では合計で3系統の光ファイバによって接続されている。
さらに、光ファイバ133c上にはエッジ光伝送装置132e及びエッジ光伝送装置132fが設けられている。エッジ光伝送装置132eは経路151を介してコア光伝送装置131aへアクセスでき、また、経路152を介してコア伝送装置131bへアクセスできる。エッジ光伝送装置132fは経路153を介してコア光伝送装置131aへアクセスでき、また、経路154を介してコア光伝送装置131bへアクセスできる。したがって、光ファイバ133c上に設けられたエッジ光伝送装置もコア光伝送装置131a、132aの双方にアクセスできることになる。なお、経路150ないし154は光ファイバ133c上に波長多重化技術によって光ファイバ133c上に実現されている。
コア伝送装置131aと131bとの間には経路140(光ファイバ133a上の経路)、141(光ファイバ133b上の経路)、に加えて経路150(光ファイバ133c上の経路)によって接続されている。コアスイッチ134aと134bとの間は、例えばポート・トランキングによって冗長化及び負荷分散されて接続されている。現状でも、既に4ポート程度までをひとつにまとめてトランキングできるポート・トランキング機能を有しているスイッチが商用化されているので、この構成は容易に実現可能である。
本実施例では、コア光伝送装置131aと131bとの間に3系統の光ファイバを設け、各光ファイバ上にエッジ光伝送装置を設けたので、より柔軟にネットワークを構築することができる。第3番目の光ファイバ上に設けたエッジ光伝送装置からもふたつのコア光伝送装置を介してふたつのコアスイッチにアクセスできるので高い信頼性を得ることができる。さらに、第3番目の光ファイバ上にコアスイッチ同士を接続する新たな経路を設けることができるので、さらに高い信頼性を実現することができる。
また、本実施例をさらに発展させてコア光伝送装置131aと131bの間にさらに第4の光ファイバ、あるいは第5の光ファイバを設けることも可能である。
さらに、図23に示したような光通信ネットワークを図24に示すように接続して大規模なネットワークを構築することもできる。図24において、参照番号161ないし164で示されるのは図23に示したリング状光ファイバネットワークに中央を走る光ファイバを加えて構築したエッジネットワークである。そして参照番号165で示されるのはリング状のコアネットワークである。リング状のコアネットワーク165によってエッジネットワーク161ないし164を統合することができる。図24のネットワークでは、エッジネットワーク161ないし164の中央を走る光ファイバをリング状コアネットワークの一部として用いている。
なお、本実施例においては図23に示したように単芯の光ファイバを用いてネットワークを構築したが、実施例2において図8に示したように2本の光ファイバを用いることもできる。
図25に本発明の実施例9である光通信ネットワークを示す。リング状の光ファイバ175によってコア光伝送装置171aないし171d及びエッジ光伝送装置172aないし172hが接続されている。コア光伝送装置171aないし171dにはそれぞれコアスイッチ173aないし173dが接続されている。エッジ光伝送装置172aないし172hにはそれぞれエッジスイッチ174aないし174hが接続されている。
コア光伝送装置171aないし171d及びエッジ光伝送装置172aないし172hの間には光ファイバ175上に、波長多重化技術によって伝送路180が形成されている。伝送路180は図26に示す伝送路181及び図27に示す伝送路182を組み合わせた構造となっている。
伝送路181は図26に示すように、コア光伝送装置171aないし171d間の冗長化されたフルメッシュ接続となっている。伝送路182は図27に示すように、エッジ光伝送装置172aないし172hとコア光伝送装置171aないし171dの間の冗長化されたスター接続となっている。各エッジ光伝送装置は両側でそれぞれ最も近接したコア光伝送装置に対してそれぞれ接続されるトポロジーとなっている。
図28にコアスイッチ173aないし173d、エッジスイッチ174aないし174h、経路181及び経路182の関係を示す。経路181によってコアスイッチ173aないし173dの間のバックボーンネットワークが形成されている。経路181は冗長化フルメッシュ接続となっているので、高い信頼性と負荷分散が実現される。また、経路182によって、エッジスイッチ174aないし174hとコアスイッチ173aないし173dの間にエッジネットワークが形成されている。経路182は冗長化スタートポロジーであるので高い信頼性が得られる。
本実施例では、上述のように、1系統のリング状光ファイバ175の上に波長多重化技術によって、冗長化フルメッシュトポロジーからなるバックボーンネットワークと冗長化スタートポロジーからなるエッジネットワークが同時に形成されている。このため、光ファイバの敷設量を大幅に減らすことができる。光ファイバの敷設には多大なコストがかかることから、本実施例は大きな経済的な効果を生むものである。
なお、本実施例においては図25に示したように単芯の光ファイバを用いてネットワークを構築したが、実施例2において図8に示したように2本の光ファイバを用いることもできる。
図29に本発明の実施例10の光伝送装置200を示す。光伝送装置200は、実施例1ないし実施例9のコア光伝送装置あるいはエッジ光伝送装置として用いることができる。これまでの実施例の中では、コアスイッチないしエッジスイッチに送信する光信号の波長が異なるプラッガブルトランシーバを装着して波長多重を実現していたが、本実施例の光伝送装置200を用いた場合、波長変換の機能を光伝送装置に担わせることも可能である。
光伝送装置200のシャーシ201には多数のスロット205が設けられている。このスロット205にはコンバータカード202が装着される。コンバータカード202にはスロット206aと206bが設けられていて、このスロットにはGBIC、SFP、あるいはXFPなどと呼ばれる装着自在なプラッガブル光トランシーバ203ないし204が装着される。図29に示す実施例ではトランシーバ204はローカル用、光トランシーバ203はリモート用として示されている。コンバータカード202は装置を動作させたまま着脱させることのできる、いわゆるホットスワッパブル型となっている。また、光トランシーバ203、204もホットスワッパブルである。
ローカルトランシーバ204は光伝送装置200の近くに配置された他の装置、スイッチやルータなどと光信号ないし電気信号のやりとりを行うものであり比較的近距離の信号伝送を担うトランシーバである。ローカルトランシーバは、例えば、ギガビットイーサネットの1000Base−SXや1000Base−LXなどの光トランシーバ、あるいは1000Base−Tのような銅線用のトランシーバである。あるいは、ファイバーチャネルやESCONなどのストレージ系用のトランシーバ、OC−xと呼ばれるSONET/SDH系のトランシーバ、映像信号用のHD−SDI、SD−SDI、DVB信号に対応したトランシーバなどが用いられる。
リモート光トランシーバ203には低密度波長多重(CWDM)光トランシーバないし高密度波長多重(DWDM)光トランシーバなどが用いられる。CWDM波長、DWDM波長は共にITU−Tで定められた波長を用いることができる。また、リモート光トランシーバは長い伝送距離が可能なように大きな光信号許容損失を有している。光信号許容損失とは光信号が伝送されて減衰した場合にどの程度の損失(減衰)までが許されるかを示すパラーメータであり、送信電力と最低受信可能電力との比をdB表示したものが用いられる。
シャーシ201の背面には図示しない着脱自在の電源ユニットがふたつ装着されていて、いわゆる二重化電源となっている。この電源ユニットもまたホットスワッパブル型となっている。
シャーシ201の前面には、コンバータカード用スロット205以外に、波長多重化ユニット209、スリーポートスイッチ付コンバータカード211、及びマネジメントカード212を装着することができる。
マネジメントカード212は、シャーシ201及びシャーシ201に装着された全てのカード、ユニットの状態を監視制御するとともに、その監視状態を外部に伝達する機能を有している。本実施例ではSNMPと呼ばれるプロトコルに従うマネジメントカード212が装着されている。この(SNMP)マネジメント212はRJ45ジャックからなるイーサネットのインターフェイスを備えている。
スリーポートスイッチ付コンバータカード211はふたつのRJ45ジャック(イーサネット)インターフェイスとひとつのプラッガブルトランシーバインターフェイスとを備えている。スリーポートスイッチ付コンバータカード211には3つの入出力ポートからなるイーサネットスイッチが備えられている。本実施例では、RJ45ジャックはひとつのみ使用しており、マネジメントカード212からの銅線ケーブルのイーサネット信号をプラッガブルインターフェイスに装着された光トランシーバによって光信号に変える働きをさせている。光信号に変えられたマネジメント信号は後述のように波長多重化技術によってリモート光ファイバ210に多重化されて相手局へと送られる。これによって、マネジメント信号を主信号と同じケーブルに載せて送る「インライン・マネジメント」が実現できる。
図30に図29の場合の光(電気)信号の変換及び多重化の様子を示す。スイッチなどの機器からのローカル信号はケーブル207aないし207dなどによって、コンバータカード202aないし202dへ送られ、リモート伝送用の波長の光信号に変換されてから光ファイバケーブル208aないし208dによって波長多重化用光学モジュール209によって波長多重化されて一本のリモート光ファイバケーブル210によって遠方へと送られる。また、遠方からリモート光ファイバケーブル210を経て送られてきた波長多重化信号は波長多重化用光学モジュール209によって波長多重化を解かれて各コンバータカード202へと送られてローカル用の光(電気)信号に変換されてケーブル207aないし207dなどによって、スイッチなどの機器へと送られる。
ここで、ケーブル207aないし207dあるいは光ファイバケーブル208aないし208dはいずれもデュプレックスケーブルとなっている。デュプレックスケーブルとは2本のケーブルを一対まとめたケーブルのことである。これに対して、リモート光ファイバケーブル210は一本の光ファイバケーブルからなるシンプレックスファイバケーブルである。
スリーポートスイッチ付コンバータカード211からの光信号はケーブル213によって波長多重化用光学モジュール209へ送られて波長多重化されて、一本のリモート光ファイバケーブル210によって遠方へと送られる。遠方からリモート光ファイバケーブル210を経て送られてきた波長多重化信号の中から、スリーポートスイッチ付コンバータカード211向けの信号がより分けられてケーブル213を経てスリーポートスイッチ付コンバータカード211へと送られる。
上記説明においてはコンバータカード4つの場合について説明したが、任意の数のコンバータカードを用いることができるのは言うまでもない。また、リモート光ファイバケーブルがシンプレックスファイバケーブルの場合について説明したが、送信と受信とで専用の光ファイバケーブルを用いて光信号の伝送を行うこともできる。また、コンバータカードのふたつのスロット206aないし206bに共にリモート光トランシーバを装着して光信号の中継器として用いることもできる。また、波長多重化用光学モジュールを用いず、単なるメディアコンバータ(伝送媒体変換器)として用いることもできる。
また、波長多重化器に代えて光アッドドロップマルチプレクサーを、筐体201のいずれかのスロットに装着することもできる。実施例1〜実施例9に示したエッジ光伝送装置は、既に述べたように光アッドドロップマルチプレクサーを備える必要がある。筐体201に設けられたスロットに、光アッドドロップマルチプレクサーを装着すれば、エッジ光伝送装置を実装することができる。
さらに、筐体に設けたスロットに光増幅器や、分散補償ファイバを装着することもできる。実施例2において図10に示したエッジ光伝送装置32、あるいは、実施例4において図17に示したエッジ光伝送装置62を図29に示した構成を用いて実装することができる。エッジ伝送装置32やエッジ伝送措置62を、コンバータカードを用いて実装することも、もちろん可能である。
本実施例に示したコンバータカードでは、ローカル用トランシーバ、リモート用トランシーバをいずれも装着自在に設けたために、多種類のローカルインターフェイスを用いてもコンバータカードの品種を少数に抑え、製造コスト低減に大きな効果がある。
例えば、ローカルトランシーバとして1000Base−SX、1000Base−LX、1000Base−T、ファイバーチャネル、OC−3、OC−12、OC−48の7通りを用意し、リモートトランシーバとしてCWDM8波長(1470nmから1610nmにかけての20nm間隔の波長)と100GHz間隔のC−バンドDWDM45波長を用意したとする。すると、合計7通り掛ける(8通りプラス45通り)の371通りの組み合わせを実現することができる。この時に必要な、モジュール品種は、ローカルトランシーバ7品種、コンバータカード1品種、リモートトランシーバ53品種の合計61品種である。すなわち、61品種のモジュールの組み合わせによって371通りの機能のコンバータカードを実現することができる。
さらに後述するように、コンバータにクロック再生機能を持たせない2R方式、クロック再生機能を持たせる3R方式、誤り訂正符号を付加するFEC(Forward Error Correction)機能方式の3種類を用意すれば合計1113通りの品種を実現することができる。このときに必要なモジュールの品種はカードが1品種から3品種にふえるだけなので、合計のモジュール品種は63品種にとどまる。
従来の方法を用いて、1113品種ものコンバータカードを製造するのでは製造管理や在庫管理が複雑になってしまってコストを下げることができない。しかしながら、本実施例では、ローカルトランシーバとリモートトランシーバをコンバータカードに着脱自在に設け、かつ、コンバータカードをも光伝送装置に着脱自在に設けたため、少ないモジュール品種数で他種類のコンバータ機能を実現することができる。
図31に2R方式のコンバータカード202を示す。ローカルトランシーバ204とリモート光トランシーバ203とが電気的に直接接続されている。ローカルトランシーバ204に入力する波長λ0の光信号224は、ローカルトランシーバ204によって電気信号225に変換されてリモート光トランシーバ203に送られて波長λeの光信号221となって送信される。一方、波長λeの光信号222はリモート光トランシーバ203によって電気信号226に変換された後、ローカルトランシーバ204に送られて波長λ0の光信号223として送信される。
このように光信号からクロック再生を行わない方式を2R方式と呼ぶ。電気的直接接続とは文字通りの直接接続に加えて電圧レベル変換回路などを介する場合も含む。クロック再生及び信号のリタイミングを行わない場合を2R方式と呼ぶ。これに対して、クロック再生及び信号のリタイミングを行う場合を3R方式と呼ぶ。なお、図31の実施例ではローカルトランシーバとして光トランシーバを用いたが、これは銅線用のトランシーバであっても差し支えない。
コンバータカード202には図示しないモニタ回路が搭載され、ローカル光トランシーバ204及びリモート光トランシーバ203のLOS(Loss Of Signal)やLF(Laser Failure)などの情報を収集する。これら収集された情報はモニタ回路から図示しないバスを経てマネジメントカード212へと伝達される。各光トランシーバがSFPの場合は、モニタ回路はディジタルダイアゴノスティックスと呼ばれる機構によってシリアルバスを介してSFP光トランシーバから諸情報を取得することができる。
なお、XFPと呼ばれる伝送速度 10Gbit/sのプラッガブル光トランシーバの中には、トランシーバ内部にクロック再生利タイミング回路を備えたものがある。このような3R方式のトランシーバを用いれば、コンバータカード202は実質的に3R方式のコンバータカードとして機能する。
後述の3R方式のコンバータカードは3R方式でしか使えないが、2R方式のコンバータカードは装着するプラッガブル光トランシーバ選択によって、2R方式と3R方式を選択できる。したがって、より柔軟にシステム構築が可能である。2R方式は3R方式に比べて安価である。伝送距離が短い、あるいは、伝送路の品質が良ければ、3Rの必要は無い場合もあるので、この2R方式のコンバータカードは実用性が高い。
また、伝送速度が10Gbit/s以上の高速である場合は、プラッガブル光トランシーバにクロック再生回路を備えるほうが、高い性能を得やすい。OC−12(622Mbit/s)までは、受信用のフォトダイオードとトランスインピーダンスアンプ(TIA)と呼ばれるプリアンプは個別にプリント基板に実装していたが、1Gbit/sを超える速度以上では、フォトダイオードのパッケージの中にTIAを実装するのが標準となった。また、OC−48(2.5Gbit/s)まではレーザとレーザドライバは個別実装であったものが、10Gbit/sからはレーザのパッケージにレーザドライバを実装するのが標準的である。これらと同様に10Gbit/s以上の光トランシーバには、内部にクロック再生回路を実装したが方が、合理的な設計である。
なお、ここで言う、10Gbit/sとは、OC−192、10ギガビットイーサネット、10ギガビットのファイバーチャネルとして定義されている伝送速度帯のことを意味している。これらの規格の中には10Gbit/sに僅かに及ばない速度の規格も含まれているが、このような場合も本発明に含まれる。
図32は3R方式のコンバータカード230を示す。ローカルトランシーバ204とリモート光トランシーバ203との間にクロック再生リタイミング回路227を設けた点が図31のコンバータカードと異なる。クロック再生リタイミング回路227は電気信号中からクロック信号を抽出再生し、この再生されたクロックに応じて電気信号のタイミング調整を行う回路である。再生クロックによるタイミング調整(リタイミング)によって電気信号のジッタなどの時間方向の歪みが補正される。
コンバータカード230にも図示しないモニタ回路が搭載され、各トランシーバのLOSやLFなどの情報に加え、クロック再生リタイミング回路227の状態情報(同期回路のロック状態など)を収集する。収集された諸情報はモニタ回路から図示しないバスを経てマネジメントカード212へと伝達される。
図33には、誤り訂正符号を付加するFEC(Forward Error Correction)方式のコンバータ231を示す。ローカル光トランシーバ204とリモート光トランシーバ203との間に直並列変換回路228とFEC機能を有するラッパー(Wrapper)229を設けた点が特徴である。ラッパー(Wrapper)229はリードソロモン符号などからなる誤り訂正符号を送信信号に付加し、受信信号からはこの誤り訂正符号に基づいて誤り訂正を行った信号を再生する。このFEC機能により、光信号の減衰、ジッタなどの時間方向の信号の歪み、伝送路中の反射などに起因するノイズや歪みの補正を行うことができる。
さらにラッパー229は通信の状態(パフォーマンス)を計測するパフォーマンスモニターの機能を有していて、実誤りの発生率、パケット廃却率、トラフィック量などの諸情報を収集する。図示しないモニタ回路はラッパー229、直並列変換回路228、ローカル光トランシーバ204、及びリモート光トランシーバ203からの諸情報を収集した上で、図示しないバスを通してマネジメントカード212にこれら諸情報を伝達する。
上記のように本実施例の光伝送装置は構成したので、柔軟に様々コンフィグレーションの光伝送システムを構築することができる。したがって、実施例1〜実施例9に示したコア光伝送装置、エッジ光伝送装置、あるいは通常の波長多重化装置、メディアコンバータなど様々な光伝送装置の構築を容易にするという利点がある。
図34に本発明の実施例11の光伝送装置(コンバータカード)230を示す。本実施例ではコンバータカードが固定的に光伝送装置230に組み込みになっており、ローカルトランシーバ204とリモート光トランシーバ203を装着すべきスロット206a、206bが光伝送装置230の筐体に直接設けられている。また、波長多重化器209は着脱自在に設けられている。図34には図示されていないが、さらに、着脱自在のスロットをいくつか設けて光増幅器モジュールや分散補償ファイバモジュールを設けられるようにすることもできる。
コンバータカードの着脱機構を設けるとコストが上昇するほか、着脱に伴う電気接点の不良などの信頼性の問題が生じることがある。本実施例ではコンバータカードの着脱機構を省略することによってコスト低減と信頼性向上を図っている。
図35に本実施例の変形例240を示す。コンバータカードの着脱機構を省略した点は同じであるが、ローカルトランシーバ204とリモート光トランシーバ203を装着すべきスロット206a、206bを直線上に配置した点が異なる。このようにすると、筐体の高さを低くでき、装置が小型化する。したがって、前述のエッジ光伝送装置など、小規模の光伝送装置に適している。また、一枚のプリント基板上に多数のコンバータカードを構成することもできるので光伝送装置240の製造が容易となる。もちろん、別々のコンバータカードを平面状に配置して図35の構成を実現しても良い。
図36を用いて本発明の実施例12について説明する。本実施例ではコンバータカード241の前面にローカルトランシーバ着脱用スロット206bを設け、コンバータカード241の背面に図示しないスロット206aを設けてリモート光トランシーバ203を着脱するようにした。
波長多重化光学モジュール209とリモート光トランシーバ203との間の配線は光伝送装置240の筐体内に設けた図示しない光バックプレーンによって行われている。波長多重化モジュール209内にさらに光増幅器や分散補償ファイバなどを組み込むこともできる。なお、波長多重化モジュール209は着脱自在に設けられている。図36では着脱自在なモジュールはひとつだけが示されているが、さらにいくつかのスロットを設けて複数のモジュールを装着するようにしても良い。
光バックプレーンは筐体240上面に示した光バックプレーン装着口242から装着できるので、光配線をある程度、自由に変更することができる。光バックプレーン装着口は設けないこともできるし、装着口を筐体の下面、背面、などに設けることもできる。
本実施例では、光バックプレーンによって波長多重化のための配線が行われるので、筐体の前面に光パッチケーブルを用いて配線を配置する必要が無い。また、コンバータカード241の高さを小さくできるので、筐体240を小型化できる利点がある。また、光バックプレーンを着脱自在に設ければ光配線を柔軟に行うこともできる。
図37(a)に本発明の実施例13の光伝送装置のブロック図を示す。本実施例の光伝送装置は、単芯の光ファイバで双方向伝送を行う伝送装置であり、ブースター型の光増幅器265、プリアンプ型光増幅269、及び、分散補償ファイバ264を備えた装置である。
図37(a)において、コンバータカード251aないし251dにはそれぞれ、ローカルトランシーバ254aないし254d、及び、リモートトランシーバ253aないし253dが装着されている。コンバータカード251aないし251dは2R型のコンバータカードである。
波長多重化器261はリモートトランシーバ253aないし253dからの光信号を多重化して一本の光ファイバに集約する働きをする。集約された光信号は分散補償ファイバ264を経て、ブースター型光増幅器265、波長多重化器263を経て、リモート光ファイバ210へと送られる。一方、リモート光ファイバ210を経て遠方から送られて来た光信号は、波長多重化器263、プリアンプ型光増幅器269、波長多重化器262を経て、波長多重化された光信号を個々の波長の光信号に分けて、リモートトランシーバ253aないし253dへと送られる。波長多重化器261、262、及び263は波長多重化モジュール259の中にまとめて実装されている。
波長多重化器263は送信信号と受信信号を多重化する働きをする。実施例4で図17に示したエッジ光伝送装置62ないに設けられているCバンド中のBlueバンド選択フィルタあるいはRedバンド選択フィルタと同様の誘電体薄膜フィルタに基づく波長多重化器である。また、「4スキップ1」フィルタあるいは「8スキップ1」フィルタなどと呼ばれる誘電体薄膜フィルタも用いることができる。
これらは一種のバンドパスフィルタであって、「4スキップ1」フィルタの一例を示すなら、Cバンド100GHzグリッドの波長チャネルの内から、1545.32nm(194.00GHz)、1546.12nm(193.90GHz)、1546.92nm(193.80GHz)、1547.72nm(193.70GHz)の4つの波長を透過させるフィルタのことである。誘電体薄膜フィルタは透過する波長チャネル以外は反射させなくてはならないが、このフィルタは透過する4つのチャネルの両側、1554.53nm(194.10GHz)と1548.51nm(193.60GHz)の波長については、透過と反射が明瞭に区別できないので、この両側のチャネルは用いることができない。それで、4つを通し1つずつ両側をスキップすると言うので「4スキップ1」フィルタと呼ばれている。同様に「8スキップ1」フィルタは8波長チャネルまとめて透過し、両側に使えないチャネルがひとつずつ存在するフィルタである。
リモートトランシーバ253はここではCバンドのDWDM波長(100GHzグリッド)のXFPと呼ばれるプラッガブルトランシーバを用いている。このXFP光トランシーバには3R機能が搭載されている。伝送レートは、一例を示すなら、10Gbit/sである。また、光増幅器265及び269にはCバンドのEDFA(エルビウムドープファイバ光増幅器)が用いられている。
光増幅器265の内部には、EDFA増幅モジュール267aと利得平坦化フィルタ268aが設けられている。利得平坦化フィルタ268aはEDFA増幅モジュール267aの入力側に設けられている。EDFA増幅モジュール267aは図に示されている矢印の方向に光を増幅する。
光増幅器269の内部には、EDFA増幅モジュール267bと利得平坦化フィルタ268bが設けられている。光増幅器269では光増幅器265とは反対に、利得平坦化フィルタ268bはEDFA増幅モジュール267の出力側に設けられている。EDFA増幅モジュール267bは図に示されている矢印の方向に光を増幅する。
図37(b)にはEDFA増幅モジュール267(267aないし267b)の波長対利得の相対特性を示している。EDFA増幅モジュール267は図37(b)に示すように波長によって利得が変化するため、この特性と逆の特性カーブを持つ利得平坦化フィルタ268(268aないし268b)を組み合わせることによって利得を平坦化させているのである。
上記の構成によれば、送信される光信号は、予め分散補償ファイバ264で光ファイバの色分散の補償が行われた上で、光増幅器265によって飽和出力まで増幅されて送信される。このため、分散補償ファイバ264で生じる損失は光増幅器265によって補われるという利点がある。また、光増幅器内部に設けられている利得平坦化フィルタ268aによって生じる損失も、EDFA増幅モジュール267aによって飽和出力まで増幅されるので、利得平坦化フィルタ268aによって生じる損失も補われる。
分散補償ファイバは補償量によって異なるが、10dB程度の損失を有し、利得平坦化フィルタには6dB程度の損失がある。また、チャネルあたり0dBm(1mw)程度の送信電力を+13dBm程度までブーストするには13dBの利得が必要。必要な合計の利得は29dB。これに対して、EDFA増幅モジュールの小信号利得は35dB程度ある。したがって、上記の構成で十分に飽和出力までブーストすることができる。
一方、受信される光信号は、まずEDFA増幅モジュール267bによって増幅された後、利得平坦化フィルタ268bによって利得平坦化が行われる。プリアンプはノイズフィギュアが重要であるので、利得平坦化フィルタ268bはEDFA増幅モジュール267bの出力側に配置するほうが良い。
受信側は−35dBm程度の受信信号を−25dBm程度まで増幅すればよいので、必要な利得は10dB前後。これに利得平坦化フィルタの6dB程度の損失を加えても16dBの利得があれば良い。EDFA増幅モジュールの小信号利得は前述のごとく35dB程度あるので、蒸気の構成で十分である。
以上、CバンドのDWDM波長(100GHzグリッド)を例にとって説明したが、Lバンドなどの別の波長帯であっても良い。また、波長グリッドも100GHzに限定されることなく、25GHz、50GHz、あるいは200GHzなど任意の波長グリッドでよい。あるいは低密度波長多重(CWDM)の1530nmと1550nmをCバンドのEDFA光増幅器と組み合わせても良いし、CWDMの1570nm、1590nm、1610nmとLバンドのEDFA光増幅器と組み合わせても良い。
本実施例の最小の構成では、1個のコンバータカードの送信信号と受信信号を異なる波長で多重化して一本のリモートファイバ210で伝送する構成となるので、最小構成では、波長多重化器261及び262は省略可能である。また、1個のコンバータカードしか用いない場合は波長数もひとつなので、利得平坦化フィルタ268aないし268bを省略することができる。ひとつの波長しか入力がなければ、利得の平坦化の必要が無いからである。利得平坦化フィルタは比較的、高価な部品であるので、利得平坦化フィルタの省略はコスト削減に効果がある。
さらに、図37(b)からもわかるように、使用する波長の間隔が少ない場合は利得平坦化フィルタ268aないし268bを省略することができる。光増幅器の利得偏差が1dB以内となるような波長範囲であれば、利得平坦化フィルタ268aないし268bを省略しても実用上差し支えない。
Cバンドであれば、1530−1533nm、1538−1540nm、1545−1550nm、1550−1560nmというような範囲の波長域が特に適している。100GHzはCバンドでは概略0.8nmであるので、4波長使う場合の最大間隔は2.4nm程度、8波長用いる場合でも5.6nm程度であるので、波長を適切に選べば利得平坦化フィルタを省略することができる。1545−1560nmの波長範囲から選ばれた6nmの連続する波長域は利得偏差1dBを満たすことができ、100GHzグリッドで8波長までの一括増幅に適している。波長グリッドが小さければさらに多数の波長の信号の一括増幅も可能である。
他の波長帯、例えば、Lバンドなどにおいても上記と同じ考え方を適用することができる。利得偏差が1dB以下になるような連続した波長域を用いて利得平坦化フィルタを省略するのである。
上記のように用いる波長帯域を選択する場合、波長多重化器263には前述の「4スキップ1」フィルタあるいは「8スキップ1」フィルタなどを用いると良い。利得平坦化フィルタを用いなくても十分に利得偏差が小さい波長範囲は、4−8チャネル程度の100GHzグリッドチャネルに相当するからである。「4スキップ1」や「8スキップ1」フィルタは様々な波長チャネルの組み合わせが入手できるので設計の実用性が高い。
図37では、ブースター型光増幅器265、プリアンプ型光増幅269、及び、分散補償ファイバ264を備えているが、これらの3要素は適宜組み合わせて用いれば良く、全てを備える必要は無い。必要とする伝送距離に応じて、ブースター型の光増幅器265、プリアンプ型光増幅269、及び、分散補償ファイバ264、それぞれの採用の有無を決定すれば良い。
また、利得平坦化フィルタを省略した構成は、図37に示した一本のリモート光ファイバを使う場合のみならず、2本のリモート光ファイバを用いる場合にも適用することができる。分散補償ファイバをブースター型光増幅器の前に配置する構成も、2本のリモート光ファイバを用いる場合に適用することができる。
図38は図37のブロック図を実際の実装形態に近い状態に整理したブロック図である。コンバータカード251aないし251d、分散補償ファイバ264、ブースター型光増幅器265、プリアンプ型光増幅器269、波長多重化モジュール259は光バックプレーン266によって、図37に示したように配線されている。
図39は本実施例の実装形態を示す概略の図である。実施例12において示した実装例に準じて構成されている。コンバータカード241の前面にはローカルトランシーバ着脱用スロット256を設け、コンバータカード251の背面に図示しないスロットを設けてローカル光トランシーバ254及びリモート光トランシーバ253を着脱するようにしてある。また、光バックプレーン装着口252に光バックプレーン266が装着されている。
伝送距離に応じて分散補償ファイバ264は長さの異なるファイバを内蔵したモジュールとして筐体250に装着される。伝送距離が比較的短い場合は分散保証の必要が無いので、その場合は、ごく短い長さの通常の光ファイバパッチケーブルを内蔵したモジュールを装着する。また、光増幅器は、伝送区間の損失に応じて飽和出力の異なるモジュールが筐体250に装着される。
以上のように本実施例では、単芯光ファイバで双方向伝送を行う光伝送装置を、小型な筐体の中に柔軟に実装できると言う利点がある。
本実施例では、ひとつの実施形態として図38の構成を示した。しかし、図37に示したブロック図の実装は図38に示したような形態に限定されることはない。図29、図34、あるいは図35に示した実装形態にも図37のブロック図を適用することができる。
図40に本発明の実施例14の光伝送装置の概略の構成を示す。図40では、ふたつの伝送装置270a及び270bが単芯のリモート光ファイバ210によって接続されている。伝送装置270a及び270bは、例えば、実施例10の光伝送装置または実施例11に示した光伝送装置である。伝送装置270aには4つのコンバータカード271aないし271d及び波長多重化器281aが設けられている。伝送装置270bには4つのコンバータカード271eないし271e及び波長多重化器281bが設けられている。コンバータカード271aないし271hにはそれぞれ、リモート光トランシーバ273aないし273h、及び、ローカル光トランシーバ274aないし274hが備えられている。
波長λ1ないしλ4の光信号は、光伝送装置270aから光伝送装置270bへ向けて送信される。また、波長λ5ないしλ8の光信号は光伝送装置270bから光伝送装置270aへ向けて送信される。波長多重化器281a及び281bには波長λ1ないしλ8の波長以外に、もうひとつλwの波長の光信号のポートが設けられている。このλwの光信号が本発明の特徴である。この波長λwは「ワイルドカード」波長信号であり、リモート光トランシーバに故障が発生した場合の故障修復に用いられる。
上記の「ワイルドカード」波長信号を用いない通常の設計では、リモート光トランシーバの故障に備えて、波長λ1ないしλ8の全ての波長のトランシーバを保守パーツとしてストックしておく必要がある。これに対して、本実施例では、保守パーツとしてはλwのトランシーバ275を用意しておくだけでよい。
図41に示すように、光伝送装置270aのコンバータカード271bのリモート光トランシーバが故障した場合を考える。この場合、波長λ2の光信号の伝送系が故障してしまう。本実施例では、波長λ2の光トランシーバをコンバータカード271bに挿すのではなく、波長λwの光トランシーバ275をコンバーカード271bに挿すと共に、波長λwの光トランシーバ275の送信出力を波長多重化器281aの波長λwのポートに接続する。また、光伝送装置270bのコンバータカード271fのリモートトランシーバ273fの受信ポートを波長多重化器281bの波長λwのポートに接続する。このようにして、波長λ2の光トランシーバの故障を「ワイルドカード」波長λwによって修復することができる。
次に、図42に示すように、光伝送装置270bのコンバータカード271gのリモート光トランシーバが故障した場合を考える。この場合、波長λ7の光信号の伝送系が故障してしまう。本実施例では、波長λwの光トランシーバ275をコンバータカード271gに挿すことによって故障を修復する。波長λwの光トランシーバ275の送信出力は波長多重化器281bの波長λwのポートに接続する。同時に、光伝送装置270aのコンバータカード271cのリモート光トランシーバ273cの受信ポートを波長多重化器281aの波長λwのポートに接続し直す。このようにして、波長λ7の光トランシーバの故障を「ワイルドカード」波長λwによって修復することができる。
実施例10及び実施例11に示した光伝送装置はリモート光トランシーバが着脱自在であるため、故障した光トランシーバの差し替えが用意である。また、前面パネルにおいて、光パッチコードの配線を行っているので、上記のようなコンバータカードと波長多重化器の接続ポートの変更が容易に行える。このため、本実施例のように「ワイルドカード」波長を備えることによって、確保しておかなくてはならない保守パーツの品種及び数量を著しく減少させることができる。本実施例では、8種類の波長を用いた場合について説明したが、任意の波長数の場合について、本実施例は適用できる。そして、波長数が多ければ多いほど、保守部材の品種数および数量削減の効果は大きくなる。
また、本実施例では単芯の光ファイバにおいて、上りとくだりとで、波長を変えることによって双方向伝送を行う場合について述べたが、2本の光ファイバを上りと下り用にわけて設けた場合についても、同様に「ワイルドカード」波長を設けることができる。
図43は、波長多重化器281a及び281bを、低密度波長多重(CWDM)の誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスを用いて構成した場合を示す。図43(a)において、ワイルカード波長λwの誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイス290が共通ポート282aの最も近くに配置されている。また、図43(b)においても、ワイルカード波長λwの誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイス290が共通ポート282bの最も近くに配置されている。
なお、誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイス291、292、293、294、295、296、297、及び298はそれぞれ、波長λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、及び、λ8の波長の波長を透過するフィルタを備えた誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスである。
図43においては、λ1=1470nm、λ2=1490nm、λ3=1510nm、λ4=1530nm、λ5=1550nm、λ6=1570nm、λ7=1590nm、λ8=1610nm、そして、λw=1430nmである。λ1ないしλ8の光信号は20nm間隔で配置されているのに、ワイルドカード波長λwの光信号は1450nmの波長をひとつ飛ばしにして1430nmの波長を用いている。
単芯の光ファイバで上りと下りとで波長を変えて双方向伝送を行う場合、強力な送信光信号が送信側に近い光コネクタなどで反射されて戻ってくることがある。一方、受信すべき光信号は長い距離を伝送して減衰している。このため、自局の強力な送信信号の反射光が弱い受信信号に対してノイズとなってしまうことがあり、受信用の誘電体薄膜フィルタのアイソレーションの設計には特別な注意を払う必要がある。ひとつの手法が本実施例のように波長を一つ飛ばしにする方法である。誘電体薄膜フィルタは隣接波長に対するアイソレーションが30dB程度なのに対して、非隣接波長(ひとつ以上のチャネル間隔を飛ばした波長)に対するアイソレーションは50−60dBと非常に高くなる。したがって、上り、下りのどちらにも用いられる可能性のあるワイルドカード波長λwをひとつ飛ばしの波長に配置することによって、必要なアイソレーションを得ることができる。
さらに、1430nmの波長においては通常の石英系シングルモード光ファイバの損失は1470nmから1610nmの波長に比べて大きくなる。このため、ワイルカード波長λwの誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイス290を共通ポート282aないし282bに最も近い位置に配置して、この波長における波長多重化器の損失を最小にしている。誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスは透過波長のみを透過し、それ以外の波長は反射するのであるが、反射の際に光信号の損失が発生する。したがって、多重接続された誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスの後段ほど損失が大きくなる。例えば図43(a)の場合であれば、最後段のλ8の波長の光信号の損失が最も大きくなり、図43(b)の場合であれば、やはり、最後段の波長λ1の光信号の損失が最も大きくなる。
各波長における波長多重化器による損失を均一化するために、図43にも示すように、対になるふたつの波長多重化器281a及び281bの内部での電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスの接続順序を互いに逆順に並べることが行われる。図43の例では、波長λ1ないしλ8については波長多重化器281a及び281bの接続順序は互いに逆順である。そして、波長λwのみが、最も損失が小さくなる位置に配置されているわけである。
また、図43において波長λw=1450nmとし、誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイス290及び291を高アイソレーション型誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスとすることもできる。高アイソレーション型誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスとしては2個のフィルタを直列配置した2フィルタ型、あるいは反射板を用いてひとつのフィルタを2回光信号が透過するようにしたダブルパス型などが用いることができる。高アイソレーション型誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスを用いることによって、波長をひとつ空ける必要がなくなる。
以上、信号波長8種類とワイルドカード波長1種類をCWDM波長で設けた場合について説明したが、信号波長の数は任意でよい。また、CWDM波長ではなく、高密度波長多重(DWDM)の波長を用いても良い。DWDMのフィルタも隣接波長に対するアイソレーションに比べて、非隣接波長に対するアイソレーションは非常に大きな値となる。
ワイルドカード波長を信号波長のいずれとも隣接波長とならないように配置する。あるいは、ワイルドカード波長及びワイルドカード波長に隣接する波長については高アイソレーションの誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイスを用いる。これらの技法によって必要なアイソレーション特性を満たすことができる。また、ワイルドカード波長を共通ポートに最も近い位置に配置することによって、波長ごとの損失のバランスを得ることができる。
以上、ポイント・ツー・ポイントの光伝送においてワイルドカード波長λwを用いる場合について説明してきたが、例えば、実施例1に示したようなリング状光ファイバに光アッドドロップマルチプレクサーを用いて波長ルーティングを行う場合にもワイルドカード波長λwを適用することができる。
図3において、波長多重化器21a及び21bに代えて、図43の波長多重化器281a及び281bを用いる。また、図5に示した光アッドドロップマルチプレクサー2に代えて、図44に示すようなワイルドカード波長λwを備えた光アッドドロップマルチプレクサー285を用いれば良い。
図44の光アッドドロップマルチプレクサー285にはワイルドカード波長の誘電体薄膜フィルタ型スリーポートデバイス290a及び290bを設けておき、通常はドロップした光信号をアッドポートに短絡しておく。何らかの故障が発生した場合にこの短絡したある配線を外して故障区間の修復を行う。
また、実施例4の図17に示される光伝送装置62の光アッドドロップマルチプレクサー81にワイルドカード波長を設けることもできる。ただし、この場合は、右回りに進む光信号群用にひとつのワイルドカード波長λw1を、左回りに進む光信号群用に別のワイルドカード波長λw2を設ける必要がある。
また、図17に適用する場合に限らず、ワイルドカード波長を複数、設けることもできる。例えば2つのワイルドカード波長を設けておけば2重故障が生じたような場合にも対応することができる。
リング状光ファイバに光アッドドロップマルチプレクサーを設けて波長ルーティングを行うと用いる波長数が非常に多くなるので、ワイルドカード波長を設けることによる保守パーツ品種及び数量の低減は特に経済的に有用である。
図45に本発明の実施例15の分散補償器300を示す。図45(a)に示すように分散補償器300には、分散補償ファイバ301aないし301c、光スイッチ302aないし302f、バイパス光ファイバ303aないし303cが設けられている。また、入出力ポート304a及び304bも設けられている。
光スイッチ302は2×2型の光スイッチであり、図45(b)及び(b)に示すようにパラレル状態(図45(b))もしくはクロスの状態(図45(c))のふたつの状態を取る。光スイッチ302aと302bは連動する。同様に光スイッチ302cと302dは連動し、また、光スイッチ302eと302fは連動する。光スイッチ302aと302bの状態によって分散補償ファイバ301aもしくはバイパス光ファイバ303aが選択される。同様に、光スイッチ302cと302dの状態によって分散補償ファイバ301bもしくはバイパス光ファイバ303bが選択され、また、光スイッチ302eと302fの状態によって分散補償ファイバ301cもしくはバイパス光ファイバ303cが選択される。
分散補償ファイバ301aの分散量は−340ps/nm、分散補償ファイバ301bの分散量は−680ps/nm、そして、分散補償ファイバ301cの分散量は−1320ps/nmである。このため、光スイッチ302aないし302fの状態の組み合わせにより、入出力ポート304aと304bの間を通る光信号に、0 ps/nmから−2380ps/nmの分散量を340ps/nm刻みで可変することができる。
本実施例の分散補償器300を、実施例4において図17に示したエッジ光伝送装置62の分散補償ファイバ84及び85に置き換えることにより、分散補償量を可変することのできるエッジ光伝送装置が実現できる。また、本実施例の分散補償器300を、実施例13において図37に示した光伝送装置に用いることもできる。図37において分散補償ファイバ264を本実施例の分散補償器300に置き換えるのである。これにより、分散補償量を可変することのできる光伝送装置を実現できる。分散補償量は実際の伝送路により変える必要があるが、伝送路ごとにオーダーメイドの分散補償ファイバを製造するのは煩雑であり、本実施例の分散補償器は実用性の高いシステム構築に有益である。
図46に実施例4において図17に示したエッジ光伝送装置62に用いるのにさらに適した分散補償器310を示す。分散補償ファイバ301aにBlue/Redバンド選択フィルタ306a及び306bを設けている。Blue/Redバンド選択フィルタ306a及び306bは、光スイッチ302a及び302b側にはCバンドのRedバンド(概略1545−1560nm)の光信号を分岐し、光スイッチ302g及び302h側にはCバンドのBlueバンド(概略1530−1545nm)の光信号を分岐する。言い換えると、光スイッチ302a及び302b側から送られてきたCバンドのRedバンド(概略1545−1560nm)の光信号と、光スイッチ302g及び302h側から送られてきたCバンドのBlueバンド(概略1530−1545nm)の光信号とは、Blue/Redバンド選択フィルタ306a及び306bによって合流されて分散補償ファイバ301aへと送られる。
同様に、分散補償ファイバ301bにはBlue/Redバンド選択フィルタ306c及び306dを設けている。Blue/Redバンド選択フィルタ306c及び306dは、光スイッチ302c及び302d側にはCバンドのRedバンド(概略1545−1560nm)の光信号を分岐し、光スイッチ302i及び302j側にはCバンドのBlueバンド(概略1530−1545nm)の光信号を分岐する。さらに、分散補償ファイバ301cにBlue/Redバンド選択フィルタ306e及び306fを設けている。Blue/Redバンド選択フィルタ306e及び306fは、光スイッチ30ec及び302f側にはCバンドのRedバンド(概略1545−1560nm)の光信号を分岐し、光スイッチ302k及び302l側にはCバンドのBlueバンド(概略1530−1545nm)の光信号を分岐する。
上記のように構成したので、分散補償ファイバ301a、301b、及び、301cはCバンドのRedバンド(概略1545−1560nm)の光信号については、入出力ポート304a、光スイッチ302aないし302f、入出力ポート304bの経路に接続される。そして、分散補償ファイバ301a、301b、及び、301cはCバンドのBlueバンド(概略1530−1545nm)の光信号については、入出力ポート304a、光スイッチ302aないし302f、入出力ポート304bの経路に接続される。
したがって、入出力ポート304aと304bの間には、Redバンド(概略1545−1560nm)の可変分散補償ファイバが設けられているのと実質的に等価となる。入出力ポート304aと304bの間の分散補償量は光スイッチ302aないし302fによって制御される。同様に、入出力ポート305aと305bの間には、Blueバンド(概略1530−1545nm)の可変分散補償ファイバが設けられているのと実質的に等価となる。入出力ポート305aと305bの間の分散補償量は光スイッチ302gないし302lによって制御される。
実施例4において図17に示したエッジ光伝送装置62の分散補償ファイバ84及び85を、この分散補償器310によって置き換えた構成を図47に示す。分散補償器310の入出力ポート305a及び305bは光増幅器82に接続され、入出力ポート304a及び304bは光増幅器83に接続される。
分散補償ファイバ84ないし85は、数Km以上の長さのファイバリールとなるので、かなり高価な上に体積的にも大きくなる。このため、分散補償器310のように分散補償ファイバを、RedバンドとBlueバンドで共用することによって、低コスト化及び小型化に効果がある。
なお、図47では光ドロップアッドドロップマルチプレクサー311にふたつのワイルドカード波長λw1及びλw2を備えている。このため実施例14において説明したとおり、リング状光ファイバ上に波長ルーティングを行う場合においても故障修復のための保守パーツの品種数及び数量を減少させることができる。
図48に本発明の実施例16のコンバータカード及び光通信ネットワークを示す。本実施例は、光ファイバ伝送路に主回線と予備回線を設けて、主回線の異常発生時に予備回線に切り替えるプロテクション機構に適したコンバータカード330及び、このコンバータカード330を用いて構成した光伝送装置及び光通信ネットワークに関するものである。
図48において、コンバータカード330aは、ローカル光トランシーバ204a、クロック再生リタイミング回路227a、リモート光トランシーバ203a、及びプロテクション制御回路331aを備えている。同様に、コンバータカード330bは、ローカル光トランシーバ204b、クロック再生リタイミング回路227bリモート光トランシーバ203a、及びプロテクション制御回路331bを備えている。また、プロテクション制御回路331a及び331bは信号線333によって接続されている。
ローカル側からの入力光信号334bは光ファイバカプラ332bによって分岐されて、それぞれローカル光トランシーバ204a及び204bに送られる。この分岐された信号は引き続き、クロック再生リタイミング回路227a及び227b、リモート光トランシーバ203a及び203bにそれぞれ送られる。したがって、リモート光トランシーバ203aと203bは同じ信号を主回線335と予備回線336へと送ることになる。
一方、主回線335及び予備回線336から送られてきた光信号はリモート光トランシーバ203a及び203bにそれぞれ受信されて、反対の経路をたどって、クロック再生リタイミング回路227a及び227bを経てローカル光トランシーバ204a及び204bへと送られる。
ローカル光トランシーバ204a及び204bからの光信号は光ファイバカプラ332aによって合流されるようになっている。しかしながら、正常動作時にはプロテクション制御回路331a及び331bによって、ローカル光トランシーバ204aの送信信号が作動状態にされ、ローカル光トランシーバ204bの送信信号は非作動状態にされているので、実際には光トランシーバ204aからの光信号がローカル側への光信号334aとなる。また、主回線335の異常時には、プロテクション制御回路331a及び331bによって、ローカル光トランシーバ204bの送信信号が作動状態にされ、ローカル光トランシーバ204aの送信信号は非作動状態とされる。したがって、異常時には、光トランシーバ204bからの光信号がローカル側への光信号334aとなる。
主回線335及び予備回線336の状態は、リモート光トランシーバ203a及び203bによってそれぞれ検出できるので、主回線335の異常を、リモート光トランシーバ203aを経てプロテクション制御回路331aが検知して、信号線333を経てプロテクション制御回路331bへと送ることによって、ローカルトランシーバ204aと204bのどちらの送信信号を作動状態にするかを制御する。
本実施例では、ふたつのコンバータカード330aと330bとを光ファイバカプラ332aと332bによって並列接続しているので、故障したコンバータカードを容易に切り離せると言う利点がある。また、光ファイバカプラは受動部品であるので故障の確率は非常に小さく、この点からも高い信頼性が得られる。
本実施例のコンバータカード330は、例えば、実施例10において図29に示した光伝送装置200や、実施例12の図36に示した光伝送装置240に適用することができる。そして、実施例3において図13(a)に示した光通信ネットワークにおける経路切替手段51、52、53、ないし54として、本実施例のコンバータカード2枚と光ファイバカプラを用いて構成したプロテクション機構を用いることができる。なお、本実施例においては、光ファイバカプラに代えて任意の受動型光分岐手段を用いることができる。
図49に本発明の実施例17の光通信ネットワークを示す。本実施例では、実施例1において図1に示したネットワークに「インライン・マネジメント」を付加している。「インライン・マネジメント」については実施例10において説明したが、自局の光伝送装置の状態などを監視するマネジメントカードからの信号を、波長多重化の技術を用いて相手局へと送ることである。
図49において伝送経路350として示されているネットワークは波長多重化によって形成されている。伝送経路350は経路351ないし355の組み合わせで成り立っている。伝送経路350の構成は比較的単純であり、隣接する局とのポイント・ツー・ポイントのネットワークとなっている。伝送経路350の各経路351ないし355において、マネジメント信号の伝送がそれぞれ行われている。なお、図49には図示していないが、図1において示した主信号の伝送経路7も形成されている。
図50は図49のマネジメント信号の伝送部分だけを取り出して示した図である。SFP光トランシーバ363及び364を備えたスリーポートスイッチ付コンバータカード361とSNMPマネジメントカード362は各局で一組になって、エッジ光伝送装置2もしくは、コア光伝送装置1に装着されている。実施例10の図29で筐体201にSNMPマネジメントカード212とスリーポートスイッチ付コンバータカード211が装着されているように装着されている。スリーポートスイッチ付コンバータカード211はプラッガブルトランシーバをひとつしか装着していないが、スリーポートスイッチ付コンバータカード361はSFP光トランシーバを2個装着可能である。また、スリーポートスイッチ付コンバータカード361にはひとつのRJ45コネクタ365が設けられている。
スリーポートスイッチ付コンバータカード361eと361aの間は経路351、スリーポートスイッチ付コンバータカード361aと361bの間は経路352、スリーポートスイッチ付コンバータカード361bと361cの間は経路353、スリーポートスイッチ付コンバータカード361cと361dの間は経路354、そして、スリーポートスイッチ付コンバータカード361dと361eの間は経路355である。スリーポートスイッチ付コンバータカード361aないし361eには、それぞれ、SNMPマネジメントカード362aないし362eが接続されている。
伝送経路350はリング状になっているので、ルーティングを行っている。スパンニング・ツリープロトコルもしくはVLAN(仮想LAN)によって、優先の経路を決めておき、優先される経路が絶たれた場合に、予備経路に切り替えるように設定することができる。本実施例では、コア光伝送装置1に装着されるSNMPマネジメントカード362eを中心としてこのような経路設定を行っている。
伝送経路350は隣接局とのポイント・ツー・ポイント接続であるので、光アッドドロップマルチプレクサーを使う場合に比べて必要な伝送距離が短くなる。また、マネジメント信号はファーストイーサネットの100Mbit/sの信号であるため、伝送速度が遅く、この結果、光トランシーバの感度を高く取ることができる。このことから、マネジメント信号の伝送には、CWDM波長の内、1370nm、1390nm、1410nmの内から選ばれたふたつの波長を用いている。これら3種類の波長は石英系光ファイバのウォーターピークと呼ばれる比較的損失の大きな波長に近い波長である。このため、主信号の伝送には使えないことが多いが、低速で短距離の伝送しか必要としないマネジメント信号の伝送には差し支えない場合が多いからである。CWDMを用いて、波長数に余裕が無い場合はこのように波長配置を行うことは経済的に利点が多い。
ただし、使用可能な波長数に余裕がある場合は、これらの波長以外を用いて良い。特にDWDM技術を用いる場合は多数の波長チャネルが使えるので、マネジメント信号の波長は割合自由に選ぶことができる。
なお、実施例2において図8に示したような2本の光ファイバを用いて構成した光通信ネットワークでは1370nm、1390nm、1410nmの内から選ばれたひとつの波長を用いてマネジメント信号の伝送を行うことができる。
図51に本発明の実施例18の光伝送装置400を示す。マネジメントカード401、コンバータカード402、波長多重化器や光アッドドロップマルチプレクサーなどの光受動部品モジュール403、光増幅器404、分散補償ファイバ405、筐体識別モジュール409、電源モジュール410、ファンモジュール411などの各モジュールがバス406を介して接続されている。また、コンバータカード402にはプラッガブル光トランシーバ407及び408が装着されている。なお、コンバータカード402にはイーサスイッチなどの機能を付加しても良いし、装着可能なプラッガブルトランシーバは1個のみ、あるいは3個以上の複数であっても良い。
マネジメントカード401にはシステム構成ファイル420がインストールされる。マネジメントカード401はバス406を介して装着されているモジュールの構成を調べ、システム構成ファイル420と比較する。モジュール構成がシステム構成ファイル420と異なる場合は警告を出すと共に、システムの一部または全部を停止させたりする。
プラッガブルトランシーバ407ないし408には読み出し専用メモリが装備されており、ベンダー情報、トランシーバのパーツナンバー、個体識別情報、あるいは認証のための暗号化情報などが記憶されている。マネジメントカード401はこれらの情報をバス406経由で読み取り、システム構成ファイル420と比較して、プラッガブルトランシーバの認証を行う。
システム構成ファイル420の記載と装着されているプラッガブルトランシーバの情報が異なれば、警告信号をSNMPプロトコルにしたがって外部に発する。これによって、プラッガブルトランシーバの誤装着を防ぐことができる。また、警告を発するのみならず、プラッガブルトランシーバの作動を停止させるようにすることもできる。これによって、正規のプラッガブルトランシーバ以外の使用を制限することができる。
また、マネジメントカード401は、装着されているコンバータカード402の種類、枚数などをバス406経由で読み取り、システム構成ファイル420と比較する。システム構成ファイル420との比較により、コンバータカード402の誤装着を検出して警告を発することができる。同様に、光受動部品モジュール403、光増幅器404、分散補償ファイバ405、電源モジュール410、ファンモジュール411などについても、その種類、枚数などをバス406経由で読み取り、システム構成ファイル420と比較する。これによって、各種モジュールの誤装着を検出して警告を発することができる。
また、装着されているコンバータカードなどの各モジュールが正規品でない場合、あるいは、装着されている各モジュールがシステム構成ファイルと異なる場合は、該当するモジュールの作動を停止させることができる。これによって、正規品ではないモジュールの使用を制限することができる。
また、クロック再生リタイミング回路などを備えたコンバータカードでは複数の伝送速度で動作可能であるが、この場合、クロック再生リタイミング回路の動作する周波数を設定する必要がある。この動作周波数の設定はマネジメントモジュール401によって、システム構成ファイル420に基づいて設定される。
装着されたプラッガブルトランシーバがOC−3(155Mbit/s)専用の光トランシーバであるのに、コンバータカードのクロック速度をOC−48(2.5Gibt/s)に設定すると言うような誤用を、システム構成ファイル420との比較によって検出してご操作を防ぐことができる。
実施例13において図37を用いて説明した光伝送装置などでは、装着される光増幅器が利得平坦化フィルタを備えているか否か、また、装着されている光トランシーバの波長の最大値と最小値の差が許容範囲なのか、などの設定もシステムファイル420を用いて行うことができる。ユーザがこのような細かい情報を全て把握することは非常に困難なためにシステム構成ファイル420によって誤操作を防ぐのは実用上、大きな利点がある。
10Gbit/sの伝送速度のXFPトランシーバの中には内部にクロック再生回路を設けたものも存在する。クロック再生回路付きのものを装着すべきところを、クロック再生回路無しのXFPトランシーバを装着するというような誤操作などもシステム構成ファイル420によって防ぐことができる。
このシステム構成ファイル420は暗号化されていて、特定のパスワードによって使用可能とされている。このシステム構成ファイル420を有償配布することによって、各モジュールやプラッガブルトランシーバの流通を制御することができる。マネジメントカード401はバス406を介してシャーシ識別モジュールにアクセスすることができるので、シャーシの個体識別を行うことができる。したがって、シャーシの個体ごとにパスワードを付与することもでき、システム構成ファイル420の違法なコピーを防ぐことができる。
これらのシステム構成の設定は、システム構成ファイルによってある程度柔軟に設定可能にすることができる。例えば、あるシステム構成ファイルでは、ひとつだけのシステム構成を許し、他のシステム構成ファイルでは多数のシステム構成を許容するという具合である。そして、許容されるシステム構成の種類、数によってシステム構成ファイル420への課金を変えることができる。
例えば、装着されているコンバータモジュールやプラッガブルトランシーバのハードウエアは全く同じでも、あるシステム構成ファイルではギガビットイーサネットだけの動作速度での動作しか共用せず、別のシステム構成ファイルではOC−3/12/48及びギガビットイーサネットの全ての動作速度で動作する、というようにすることができる。動作が限定されるシステム構成ファイルは安価に、自由度が高いシステム構成ファイルは高価に価格設定をする。また、システム構成ファイルは同一であるが、その動作をパスワードによって変えるようにしても良い。この場合は、パスワードを使用許諾ライセンスとバインドして販売することになる。
光伝送装置は、プラッガブルトランシーバや各モジュールの組み合わせを検証して初めて動作可能となる。実施例10に示したような光伝送装置はモジュールの組み合わせがあまりに多数存在するために、その全てについて動作検証をすることは不可能に近い。システム構成ファイル420によって、モジュールの組み合わせを制限することによって、動作検証済みの構成のみを動作保証した上で供給することができる。また、システム構成ファイルを有償配布することによって、この動作検証に要する費用を回収することが可能となる。プラッガブルトランシーバなどについても、検証済みの物のみの使用を許すことによって、サードベンダーによる「タダ乗り」を排除することができる。
システム構成ファイル420の全部または一部を読み取り専用のメモリカードに搭載して供給するようにすることもできる。図52(a)においてメモリカード421にはシステム構成ファイル420の全部または一部が格納されている。メモリカード421はマネジメントモジュール401に装着されるようになっている。この構成ではシステム構成ファイル420はメモリカード421というハードウエアにバインドされて提供されるために違法なコピーを防ぎやすい。
また、図52(b)に示すようにメモリカード422をコンバータカード402に装着できるように構成することもできる。この場合は、システム構成ファイルの一部、特に対象となるコンバータカード402に関する構成だけを格納しておく。例えば、コンバータカード402に装着するプラッガブルトランシーバに対応してこのメモリカードを供給するというようなことができる。このようにすれば、プラッガブルトランシーバの供給を外部ベンダーに委託しつつも、メモリカードの供給を押さえることによって、プラッガブルトランシーバの流通を制御することができる。
図52(b)の構成はコンバータカードに限らず、光受動部品モジュール403、光増幅モジュール404、分散保証ファイバモジュール405などの任意の機能モジュールに同様の構成を備えることができる。これによって、これらのモジュールの製造供給を外部ベンダーに委託しつつも、その流通を制御することができる。
図53は、ネットワークを介した認証によって、プラッガブルトランシーバやコンバータカードなどの各種モジュールを認証する別の方法を示している。マネジメントカード401はネットワーク430を介して認証サーバ431に接続されている。マネジメントカード401に何らかの方法でモジュール識別番号とパスワードを入力する。するとネットワーク430を介して、マネジメントカード401は認証サーバ431にアクセスして認証を行う。この方法によれば、同じ識別番号を複数のブラッガブルトランシーバに書き込むなどの不正行為を防ぐことができる。これによって、ラッガブルトランシーバやコンバータカードなどの各種モジュールの流通を制御することができる。
図54は、プラッガブルトランシーバやコンバータカードなどの各種モジュールを認証するさらに別の方法を示している。この方法ではモジュール識別番号441と筐体識別番号442からパスワード443を認証サーバ445によって生成している。認証サーバ445へのアクセスはインターネットなどのネットワーク444を介して行う。ユーザは認証サーバから取得したパスワードをマネジメントカードに何らかの方法で入力して対象となるプラッガブルトランシーバなどのモジュールを使用可能とする。同時に認証サーバ445はモジュール及び筐体のユーザ登録を行うと共に課金を行う。この方法によれば、モジュールが転売された場合でもその追跡が可能であるし、モジュールの不正な複製品も検出することができる。
図52ないし図54の構成を用いれば、プラッガブルトランシーバなどのモジュールの識別番号をこれらのモジュールの供給ベンダーに有償配布し、光伝送機器のユーザにはパスワードを売るというようなビジネスモデルを構築することができる。これは動作検証が完了したモジュールのみを市場に流通させることによって、光伝送装置の動作保証を行うことができる。さらに、モジュールの組み合わせの検証に要する費用を光伝送装置ユーザ及び、モジュール供給業者から回収することができる。
図55に実施例19のプラッガブルトランシーバの認証方法を示す。図55は実施例18において示したプラッガブルトランシーバの認証方法をスイッチもしくはルータに適用した場合を示す。本実施例の説明では、参照した他の実施例と同様の構成については同じ参照番号を用いて説明している。実施例1において図3に示したコアスイッチ4にもプラッガブル光トランシーバ11、12、13、及び14が設けられており、これらの光トランシーバに対して実施例18で示したプラッガブルトランシーバの認証方法を適用することができる。
コアスイッチ4内にはマネジメントモジュール450が設けられ、このマネジメントモジュール450にはシステム構成ファイル451がインストールされている。プラッガブル光トランシーバ11、12、13、及び14には読み出し専用メモリが装備されており、ベンダー情報、トランシーバのパーツナンバー、個体識別情報、あるいは認証のための暗号化情報などが記憶されている。図55には図示していないが、コアスイッチ4内には図51で示したのと同様の内部バスが設けられている。マネジメントカード450はこれらの情報を図示しないバス経由で読み取り、システム構成ファイル451と比較して、これらのプラッガブル光トランシーバの認証を行う。
また、マネジメントカード450はネットワーク管理装置454にネットワークを介して接続されている。ネットワーク管理装置454はネットワーク管理ソフト(NMS)をインストールしたコンピュータなどである。
なお、信号伝送ポート15は対となるコアスイッチとの相互接続ポートであり、信号伝送ポート16はバックボーンネットワーク8へのアップリンクポートであることは実施例1で述べた通りである。
図56は実施例19の各種モジュール認証方法を示す。これは実施例18の図54において述べた各種モジュールの認証方法の別の構成例である。認証サーバ445はモジュール識別番号452と筐体識別番号442とからパスワード453を生成してネットワーク444を介してユーザに交付する。ここでモジュール識別番号452は光トランシーバ、コンバータカード、光増幅器などのハードウエアのみならず、システム構成ファイルなどのソフトウエア、あるいはソフトウエアコンポーネントなどに付与することができる。パスワード453を受け取ったユーザは、図55に示すネットワーク管理装置454に、モジュール識別番号452、とパスワード453を入力することによって、モジュールの認証がなされる。
図55においてはモジュール識別番号452、筐体識別番号442、及びパスワード453の間の整合性の認証はネットワーク管理装置454が行い、認証が正しく行われていれば、ネットワーク管理装置454がマネジメントカード450を介して、装着されたモジュールの動作を許可するように、モジュールが装着されているカードなどに指令を送る。
例えば、光トランシーバ456がカード455に新規に装着されると、マネジメントカード450を経てネットワーク管理装置454へ認証がリクエストされる。認証が成功すると、ネットワーク管理装置454からマネジメントカード450を経た指令によって、装着された光トランシーバの識別番号がコンバータカード上の不揮発メモリ457にロードされる。以後、電源投入時やリブート時などには、この不揮発メモリ457に記憶された識別番号と装着されている光トランシーバ456の識別番号が一致すれば、光トランシーバ456の動作を許可する。
光トランシーバが差し替えられていて、不揮発メモリ457に記憶された識別番号と装着されている光トランシーバの識別番号が一致しなければ、コンバータカードはマネジメントカード450を介してネットワーク管理装置454に認証の請求を再び行う。
上記のように、モジュールが装着されるべきカード455にモジュール識別番号記憶用の不揮発メモリ457を搭載した構成にするとフォールトトレラントとなる利点がある。すなわち、マネジメントカード450やネットワーク管理装置454が何らかの理由で動作不可能となった場合においても、一度、認証の終わったモジュールについては動作が許可される。したがって、一部の機構が壊れても全体の動作が停止しないのである。
認証サーバ445内にはデータベース446が設けられている。このデータベース446には集荷承認がなされた筐体及びモジュールの識別番号が登録されている。反対に言うならば、個々の筐体及び各種モジュールはこのデータベース446に登録されていないとパスワード453が交付されないので実質的に使用することが不可能となる。
データベース446に登録するに際して、各種モジュールベンダーに課金を行うビジネスモデルを構築することができる。これによって、サードベンダーによるタダ乗りを防ぐことができる。また、各種モジュールの製造供給を外部ベンダーに委託した場合においても、これらの各種モジュールの流通を制御することができる。
モジュールベンダーが同一の識別番号のモジュールを製造して販売したとすると、同一番号のモジュール(例えば光トランシーバ)に対して異なる多数の筐体との組み合わせに対応するパスワード生成リクエストが来ることになる。一方、ユーザが光トランシーバなどのモジュールをある筐体に装着した後、このユーザが所有する別の筐体に装着することも考えられる。このことから、認証サーバ445に搭載された認証ソフトウエアに、ひとつのモジュールについてパスワードの生成回数を有限回数に制限する機能を装備しても良い。例えば、生成回数を2回ないし5回程度に限定することができる。
パスワードは図51に示したマネジメントカード401や図55で示したマネジメントモジュール450に直接入力する構造を採用することができる。あるいは、マネジメントカード401やマネジメントモジュール450とネットワークを介して接続されたコンピュータに装備されたソフトウエアに対してパスワード入力を行い、このソフトウエアからの指令でモジュールの動作を制限することもできる。
また、個別のモジュールについてのパスワード生成の可能回数に応じて課金するビジネスモデルを構築することができる。パスワード生成回数が上限に達した場合に追加料金を受け取って、再び追加のパスワード交付が受けられるようにするのである。この場合、データベース446への登録によって追加パスワードの生成が可能となる。
なお、図56に示した認証方法は、図55の場合に限定されることは無い。図51に示したような構成にも適用することができる。図56に示した認証方法は光伝送装置、ルータ、あるいはスイッチなどに適用することができる。
図54あるいは図56に示した認証方法は光伝送装置、スイッチ、あるいはルータなどのマネジメントモジュールをインターネットなどに接続する必要が無い点が優れている。これら光伝送装置、スイッチ、あるいはルータは通信ネットワークの基幹部分を支えているので、このような機器のマネジメント機構にハッキングやクラッキングなどの違法アクセスは極力排除する必要がある。このため、通信ネットワークのマネジメントを司るネットワークはインターネットなどから孤立したネットワークとして構築されることが多い。このような場合は、図53に示した方法を取ることができない場合がある。これに対して、図54あるいは図56に示した方法ではそのような制約が無い。
図57(a)に本発明の実施例20の光伝送装置461を示す。実施例13において図37に示した光伝送装置を変形したものである。説明を簡単にするために、図57(a)では図37と同様の構成については同じ参照番号を用いている。
図37の構成との主な相違点は、波長多重化器263bと263cとを設け、分散補償ファイバ264を波長多重化器263bと263cとの間に設けた点である。また、図37において参照番号263として示されている波長多重化器には新たに参照番号263aを付与している。なお、分散補償ファイバ264として実施例15において図45に示したような分散量を可変可能な分散補償手段を用いても良い。
リモートトランシーバ253aないし253dから送信されてきた光信号は、波長多重化器261によって集約されてから、波長多重化器263c、分散補償ファイバ264、波長多重化器263b、ブースター型の光増幅器265、波長多重化器263aを経てリモート光ファイバ210へと送られる。リモート光ファイバ210を経て遠方から送られてきた光信号は、波長多重化器263a、プリアンプ型光増幅器269、波長多重化器263b、分散補償ファイバ264、波長多重化器263c、波長多重化器262を経て、波長多重化された光信号を個々の波長の光信号に分けて、リモートトランシーバ253aないし253dへと送られる。
リモートトランシーバ253aないし253dは受信部分にPINフォトダイオードを用いたXFPトランシーバである。PINフォトダイオードを用いた受信部分はAPD(アバランシェフォトダイオード)を用いた受信部分に比べて低感度であるが、安価である。リモートトランシーバ253aないし253dの光信号速度は約10Gbit/sである。また、コンバータカード251aないし251dは2R方式を採用している。
本実施例では、プリアンプ型光増幅器269で増幅するので、PINフォトダイオードを用いたXFPトランシーバを用いても、APDを用いたトランシーバと同等か、あるいはそれ以上の受信感度を得ることができる。プリアンプ型光増幅器を追加した系では、最小受信感度はプリアンプ型光増幅器のノイズ特性で決まるために、トランシーバの受信部には安価なPINダイオードを用いる方が合理的である。さらに、本実施例では、プリアンプ型光増幅器269で予め増幅するので、波長多重化器263b、263c、及び262の損失、及び、分散補償ファイバ264の損失も補うことができる。
ブースター型光増幅器265及びプリアンプ型光増幅器269にはそれぞれ一段のEDFA増幅モジュール267a及び267bだけが用いられている。ただし、ブースター型の光増幅器265及びプリアンプ型光増幅器269として利得平坦化フィルタを備えた光増幅器を用いても構わないし、EDFA増幅モジュール2段ないし、それ以上備えた光増幅器を用いても構わない。
光伝送装置461から送信される光信号は、分散補償ファイバ264によって予め分散補償がなされた上で、ブースター型光増幅器265によって増幅されて、リモート光ファイバ210を通って、遠方の光伝送装置462へと送られる。一方、遠方の光伝送装置462から送られてきた光信号は、まずプリアンプ型光増幅器269で増幅されてから、分散補償ファイバ264によって分散補償が行われる。
ブースター型光増幅器265はAGC(自動利得制御)モードで動作している。AGCモードでは、光増幅器の入力信号と出力信号の比率(利得)が一定になるように保たれるので、入力チャネル数が変化してもチャネルあたりの出力が変化しないと言う利点がある。
光伝送装置461に、まずコンバータカード251aだけが実装されていたとする。リモート光トランシーバ253aから送信される光信号出力(波長λ1)が0dBmであり、波長多重化器261、波長多重化器263c、分散補償ファイバ264、そして波長多重化器263bを経る内に−10dBmに減衰したとする。ブースター型光増幅器265の利得を20dBに設定しておけば、波長λ1の光信号は出力+10dBmとなる。
次いで、光伝送装置461に、コンバータカード252aが追加実装されていたとする。リモート光トランシーバ253bから送信される光信号出力(波長λ2)も0dBmであり、波長多重化器261、波長多重化器263c、分散補償ファイバ264、そして波長多重化器263bを経る内に、やはり−10dBmに減衰したとする。ブースター型光増幅器265の利得は20dBなので、波長λ2の光信号は出力+10dBmとなる。
このようにブースター型光増幅器265をAGCモードで動作させることによって、送信する波長チャネル数が変化しても、各波長チャネルの光信号の出力は一定に保たれると言う利点がある。
一方、プリアンプ型光増幅器269はAPC(自動出力制御)モードで動作している。APCモードでは、光増幅器の出力信号パワーが一定になるように保たれるので、リモート光トランシーバの受信部分への過大入力を防ぐことができる。例えば、プリアンプ型光増幅器269の出力を0dBmに設定しておけば、どのような条件でもリモート光トランシーバの受信部分に0dBm以上の光信号が入力することはない。プリアンプ型光増幅器269の出力設定は、波長多重化器263b、分散補償ファイバ264、波長多重化器263c、そして波長多重化器261の損失を考慮する必要がある。これらの受動部品によって10dBの損失が生じるとすれば、プリアンプ型光増幅器269の出力を10dBmに設定すれば、いかなる条件でもリモート光トランシーバの受信部分に0dBm以上の光信号が入力することはない。
また、プリアンプ型光増幅器269はリミッター付きAGC(自動利得制御)モードで動作させても良い。リミッター付きAGCモードは利得を一定に保つように動作するが、ある決められた値以上の出力を制限する動作モードである。このリミッター付きAGC(自動利得制御)モードを図57(b)のグラフに示す。入力信号が小さい時は、出力信号は入力信号に比例しその直線の傾きが利得(例えば20dB)となる。そして、出力信号がある値に達した時に出力が一定(例えば0dBm)に保たれる。このようなリミッター付きAGCモードは飽和出力を小さく抑えた光増幅器をAGCモードで動作させることによっても実現できる。あるいは、出力側に光アッテネータなどの損失手段を設けた光増幅器を用いても良い。
ブースター型光増幅器265及びプリアンプ型光増幅器269にはサージ制御機構が設けられている。これは入力光信号があるレベル以下に達した場合には、光増幅器内部の励起光源を遮断するメカニズムである。エルビウムドープファイバ光増幅器では、入力信号が無い場合にエルビウムドープファイバ内にエネルギーが蓄積されてしまい、僅かな入力パルスに対して巨大な光パルスを発生させてしまう。この結果、光トランシーバの受信部分を破壊してしまうことがある。サージ制御機構はこのような事態を防ぐためのものである。
光伝送装置461の相手となる光伝送装置462を図58に示す。また、光伝送装置461と光伝送装置462とがリモート光ファイバ210とで接続されている様子を図59に示す。
図58からわかるように光伝送装置462は、光伝送装置461から、分散補償ファイバ264、波長多重化器263b、ブースター型光増幅器265、プリアンプ型光増幅269、及び、波長多重化器263aを取り除いた構成となっている。
リモート光ファイバ210によって生じる波長分散は、光信号の上りと下りとでほぼ同量である。したがって、分散補償ファイバ264によって、リモート光ファイバ210上を伝送する上りの光信号も下りの光信号も分散補償することができる。本実施例はこの性質を利用して、分散補償ファイバを光伝送装置461にのみ設けたものである。光伝送装置461から光伝送装置462へと向かう光信号は、予め、分散補償がなされる。これに対して、光伝送装置462から光伝送装置461へと向かう光信号はリモート光ファイバ210を伝送した後に分散補償がなされる。
また、光伝送装置461にはブースター型光増幅器265とプリアンプ型光増幅269とが設けられているが、光伝送装置462には光増幅器は設けられていない。このようにしても、上り光信号と下り光信号とでほぼ同じ許容光損失を得ることができる。その理由を、図60を用いて説明する。
図60(a)において、参照番号463は光伝送装置461からのチャネル当たりの光信号出力を示す。ブースター型光増幅器265によって増幅されているので、チャネル当たり10dBm(10mw)の出力が得られている。また、参照番号464は光伝送装置461の受信感度を示している。プリアンプ型光増幅器269によって増幅されているので、−25dBm(3μW)の光信号まで受信することができる。参照番号465は光伝送装置462からのチャネル当たりの光信号出力を示す。その値はチャネル当たり0dBm(1mW)である。また、参照番号466は光伝送装置462の受信感度を示している。その値は−15dBm(30μW)である。
この結果、光伝送装置461から光伝送装置462への光信号の許容光損失467は約25dBとなる。また、光伝送装置462から光伝送装置461への光信号の許容光損失468もまた約25dBとなる。光伝送装置461は送信電力が大きく、受信感度も高い。光伝送装置462は送信電力が小さく、受信感度も低い。しかしながら、この両者を組み合わせると、上りでも下りでもほぼ同じ許容光損失が得られることとなる。
なお、図60(b)に波長λ1ないしλ8の関係を示した。図59に示したように光伝送装置461から光伝送装置462への光信号はλ1ないしλ4が用いられ、光伝送装置462から光伝送装置461への光信号はλ5ないしλ8が用いられている。
図61(a)に光伝送装置462に代えて用いることのできる光伝送装置470のブロック図を示す。光伝送装置470にはブースター型光増幅器265とプリアンプ型光増幅器269が設けられている。この光伝送装置470を図59における光伝送装置462に代えて用いた場合の送受信電力のレベルダイアグラムを図61(b)に示す。
参照番号471は光伝送装置470からのチャネル当たりの光信号出力を示す。その値はチャネル当たり10dBm(10mW)である。また、参照番号472は光伝送装置470の受信感度を示している。その値は−25dBm(3μW)である。
この結果、光伝送装置461から光伝送装置470への光信号の許容光損失473は約35dBとなる。また、光伝送装置470から光伝送装置461への光信号の許容光損失474もまた約35dBとなる。
図62に光伝送装置461に代えて用いることのできる光伝送装置480のブロックダイアグラムを示す。分散補償ファイバ264と波長多重化器263bとの間に利得平坦化フィルタ268を設けた点が、光伝送装置461との主な違いである。なお、利得平坦化フィルタ268は分散補償ファイバ264と波長多重化器263cとの間に設けても良い。
実施例13において図37を用いて説明したように、ブースター型光増幅器の場合は一段のEDFA増幅モジュールの入力側に利得平坦化フィルタを設けることによって、送信電力の低下を防ぐことができる。また、プリアンプ型光増幅器の場合は一段のEDFA増幅モジュールの出力側に利得平坦化フィルタを設けることによって、受信感度の低下を防ぐことができる。図62の構成では、ひとつの利得平坦化フィルタ268によって、一段のEDFA増幅モジュール267aからブースター型光増幅器265と、一段のEDFAもジュール267bからなるプリアンプ型光増幅器269双方の利得平坦化を行うことができる。しかも、実質的に、送信電力の低下や受信感度の劣化を招くことが無い。
図62の構成は波長多重化するチャネル数が多い、あるいは、チャネル間の波長間隔が広い場合などに適している。また、図62の構成から分散補償ファイバ264を取り除いて図61に示した光伝送装置470に代替する光伝送装置を構成することもできる。
図63(a)にはエクステンダーユニット490のブロック図を示す。このエクステンダーユニット490は図63(b)に示すように、光伝送装置462aに付加する形で用いる。エクステンダーユニット490のポート491を光伝送装置462aに接続することによって、エクステンダーユニット490は光伝送装置462aに付加される。エクステンダーユニット490と光伝送装置462bはリモート光ファイバ210を介して接続されている。
エクステンダーユニット490は、光伝送装置480の構成の中から、波長多重化器263a、ブースター型光増幅器265、プリアンプ型光増幅器269、波長多重化器263b、利得平坦化フィルタ268、分散補償ファイバ264、及び波長多重化器263cを取り出した構成となっている。そして、光伝送装置462にエクステンダーユニット490を付加すると光伝送装置480と等価となる。
リモート光ファイバ210の距離が短い区間では、光伝送装置462aと光伝送装置462bとを接続して伝送を行うことができる。そして、リモート光ファイバ210の距離が長い区間では、光伝送装置462a側にエクステンダーユニット490を付加して伝送距離を伸ばすことができる。さらに伝送距離が長い場合は別のエクステンダーユニット490を光伝送装置462b側にも付加してさらに伝送距離を伸ばすこともできる。このようにすると、伝送装置の品種数を増やさずに様々な伝送距離に対して最小のコストで伝送系を構築することができる。
なお、波長多重化するチャネル数が少ない、あるいは、チャネル間の波長間隔が狭い場合などの場合には利得平坦化フィルタ268を省略することもできる。この場合でも、分散補償ファイバ264を上り光信号と下り光信号とで共有することによってコスト低減する効果がある。リモート光ファイバの波長分散量が多くない場合は、分散補償ファイバ264を省略することができる。この場合でも、利得平坦化フィルタ268を上り光信号と下り光信号とで共有することによってコスト低減する効果がある。リモート光ファイバ210に必要な許容光損失がそれほど多くない場合には、ブースター型光増幅器265もしくはプリアンプ型光増幅器269のどちらか一方を省略することもできる。この場合でも、分散補償ファイバ264を上り光信号と下り光信号とで共有することによってコスト低減する効果がある。
図64に示すようにスイッチ494にプラッガブル光トランシーバ495aないし495dを装着して波長多重化器496によって波長多重化したユニット492にエクステンダーユニット490を取り付けることもできる。図64(a)に示すようにプラッガブル光トランシーバ495a、495b、495c、及び405dはそれぞれ波長λ1、λ3、λ5、及びλ7の光信号を送信する。波長多重化器496の共通ポート493を経てユニット492はエクステンダーユニット490に接続する。図64(b)に示すようにユニット492aにエクステンダーユニット490aが、また、ユニット492bにエクステンダーユニット490bが接続されて、エクステンダーユニット490aと490bとの間にリモート光ファイバ210が設けられている。図64(b)ではエクステンダーユニット497を2つ設けたが、図63(b)に示したようにエクステンダーユニットを一つだけ設けるようにすることもできる。
また、エクステンダーユニット490に波長多重化器496までを組み込んだ構成としても良い。このような構成を持つエクステンダーユニット497を図65に示す。なお、エクステンダーユニット490、497などに、実施例17で図50において示したスリーポートスイッチ付コンバータカード361とSNMPマネジメントカード362を設けて「インライン・マネジメント」を付加しても良い。
図66に本発明の実施例21の分散補償器500を示す。分散補償器500は光サーキュレータ501、分散補償ファイバ502、及び反射手段503から成り立っている。分散補償器500の一方のポート504から入力した光信号506は光サーキュレータ501、分散補償ファイバ502を経て反射手段503で反射され、再び、分散補償ファイバ502、光サーキュレータ501を経てポート504へと送られる。光信号506は分散補償ファイバ502を往復するので、実質的に得られる補償量は2倍となる。反対に言うと、必要な分散補償量に対して必要な分散補償ファイバの長さが半分になる。
分散補償ファイバは数kmから時には数十kmの長さになるため、分散補償ファイバの長さの低減は、装置の低コスト化及び小型化に大きな効果がある。分散補償ファイバのコストは分散補償ファイバの長さに比例するし、また、分散補償ファイバリールの大きさも分散補償ファイバの長さに比例するからである。
図67に本発明の分散補償器500を実施例20において図57(a)に示した光伝送装置461に適用した場合を示す。図67に示す光伝送装置510は、分散補償ファイバ264に代えて分散補償器500を備えている。分散補償器500は一方向にしか光信号を伝送させることができないので、波長多重化器263b、263cと分散補償器500との接続を図67に示すように変更している。具体的には、プリアンプ型光増幅器269の出力を波長多重化器263cに加え、波長多重化器263bの出力を波長多重化器262へと接続している。
図68に本発明の分散補償器500を実施例20において図63(a)に示したエクステンダーユニット490に適用した場合を示す。図68に示すエクステンダーユニット520には、分散補償ファイバ264に代えて分散補償器500を備えた他、さらに波長多重化器263d及び263eを備えている。プリアンプ型光増幅器269の出力を波長多重化器263dに加え、波長多重化器263bの出力を波長多重化器263eへと接続している。波長多重化器263eはポート491に接続している。また、ポート491から入力した光信号は波長多重化器263e、263dを経て分散補償器500に加えられている。
図66において、分散補償器500内に設けられている分散補償ファイバ502を、実施例15において図45に示した分散補償器300に代えることもできる。分散補償器300は分散補償量を光スイッチの切替によって変化させることができる。したがって、分散補償ファイバ502を分散補償器300に代えることによって、低コストで小型の可変分散補償器が実現できる。
図69に、本発明を実施例15において図46に示した分散補償器310に応用した場合のブロック図を示す。分散補償器530は波長多重化器263f、263g、263h、263i、光サーキュレータ501、分散補償器310、反射手段503から成り立っている。波長多重化器263f、263g、263h、263i、は分散補償器内に設けられているBlue/Redバンド選択フィルタ306aないし306fとほぼ同等の特性を有している。この結果、ポート531aとポート531bの間はCバンドのRedバンド(概略1545−1560nm)について可変分散補償量が得られ、ポート532aとポート532bの間はCバンドのBlueバンド(概略1530−1545nm)について可変分散補償量が得られることになる。この分散補償器530は図47に示したエッジ光伝送装置320に設けられた分散補償器310に置き換えて用いることができる。
図66に示したのと同等の原理によって、分散補償器300内に設けられている分散補償ファイバ301aないし301cに必要とされる長さが半分になるため、低コスト化と小型化が実現される。しかも、ふたつの波長帯(RedバンドとBlueバンド)について個別に分散補償量を設定することができる。
図70は本発明をラマン光増幅器に適用した場合を示す。ラマン光増幅器では分散補償ファイバに近い特性を持った光ファイバを増幅媒体として用いて光増幅を行う。しかも、増幅媒体の光ファイバの長さは数kmから数十kmにも達することがある。したがって、本発明の原理を適用して増幅媒体となる光ファイバの長さを減少させることは低コスト化と装置の小型化に大きな効果がある。
図70において、ラマン光増幅器540は光サーキュレータ501、増幅用光ファイバ546、反射手段503、励起光源544、光ファイバカプラ543、励起光除去フィルタ545から成り立っている。ポート541から入力した光信号506は光ファイバカプラ543で励起光源544からの励起光547と結合されて、光サーキュレータ501、増幅用光ファイバ546、反射手段503を経て、再び、増幅用光ファイバ546、光サーキュレータ501を経て励起光除去フィルタ545に向かう。そして、この励起光除去フィルタ545よって励起光が除去されて、増幅された光信号がポート542に出力される。増幅用光ファイバ546を往復するので実質的に2倍の長さの増幅用光ファイバを用いたのと同等の効果がある。
なお、本発明の原理をエルビウムドープファイバ光増幅器などの希土類ドープファイバ光増幅器に応用することは原理的には可能である。ただし、エルビウムドープファイバ光増幅器では必要とされる光ファイバの長さが数十m程度であり、ファイバのコストも装置に示すスペースの割合も小さいので、あまり効果的ではない。実際問題として、光サーキュレータのコストがエルビウムドープファイバのコスト節減量を上回ってしまう場合もある。
図71に分散補償器550を示す。分散補償器550は図66に示した分散補償器500の光サーキュレータ501に代えて、光ファイバカプラ551を用いたことに特長がある。光ファイバカプラ551は光サーキュレータ501に比べて大変安価であるという利点がある。ただし、光サーキュレータ501とは異なって、光ファイバカプラでは相反的に光が進むので、光信号の戻り光554が発生する。また、光ファイバカプラ551に起因する挿入損失も発生する。
光ファイバカプラ551として分岐比が50:50の光ファイバカプラを用いた場合は、光信号506に図66の場合に比べてさらに約6dBの損失が加算される。また、戻り光554は光信号506とほぼ同じ強度となる。入力信号554の強度に比べると、13dB程度小さな値となる。これはまず光ファイバカプラ551で3dBの損失が発生した後、分散補償ファイバ502の損失(400ps/nmで約3dB)が往復で利いて6dB、反射手段503の損失1dB、光ファイバ551で再び3dBの損失が発生して、合計13dBとなる。
光ファイバカプラ551として分岐比が非対称のもの、例えば90:10のものを用いた場合は、戻り光554を小さくすることができる。光ファイバカプラ551をなすふたつの光ファイバ552と553の結合比率を10%とすると、光ファイバ552の光信号の内10%が光ファイバ553へと移ることになるので、このような光ファイバカプラの分岐比は90:10となる。光ファイバ552からの光信号の内、10%が光ファイバ553へと移り、分散補償ファイバ502、反射手段503、再び分散補償ファイバ502を経て、光ファイバ553へと戻ってくる。すると、その10%の光信号の内のそのまた10%だけが、光ファイバ553から光ファイバ552へと移ることになる。したがって、分散補償ファイバ502の損失を無視すると、戻り光は元の光信号強度の1%(=10%×10%)となる。また同様に分散補償ファイバ502の損失を無視すると、元の光信号強度の9%(10%×90%)が光信号506となってポート505へと導かれる。このように非対称(疎結合)な光ファイバカプラを551として用いることによって、戻り光554を小さくすることができる。また、戻り光低減の割合に比べると光信号506の減衰は相対的に小さくて済む。
分散補償器550は図67や図68などで分散補償器500に代えて用いることができる。戻り光554が多く残留しているような場合でも、適切な設計を施せば使うことができうる。例えば、図67においてリモート光トランシーバ253aないし253dに光アイソレータを備えた光トランシーバを用いれば、実質的に問題が生じることはない。通常は長距離伝送用の光トランシーバには光アイソレータは必須とされているので、実質的にコストが増加することはない。プリアンプ型光増幅269には通常光アイソレータが備えられているので、これもまた問題は無い。図68の場合もポート491側に接続される機器に光アイソレータを備えた光トランシーバなどを設ければ実質的な問題は生じない。
た、実施例4で図47に示した2ステージ型の光増幅器82に分散補償器550を用いることができる。図72に示すように、2ステージ型の光増幅器82の内部には、ふたつのエルビウムドープファイバ光増幅モジュール91及び92が設けられており、分散補償器550の損失を十分に補償することができる。エルビウムドープファイバ光増幅モジュール91及び92には光アイソレータが設けられているので戻り光の問題も生じない。
図73に本発明の実施例22の光伝送装置560を示す。実施例20において図62に示した光伝送装置480を変形したものである。説明を簡単にするために、図73では図62と同様の構成については同じ参照番号を用いている。
図62の構成との主な相違点は、ひとつの光増幅器566を設け、この光増幅器566にプリアンプの機能とブースターアンプの機能の双方を受け持たせた点にある。光増幅器566内にはEDFA増幅モジュール267が設けられている。光増幅器は高価な部品であるため、光増幅器の数を低減することによって大きなコスト削減効果がある。また、可変光信号減衰器561が波長多重化器263aと波長多重化器263eとの間に設けられている。これは、光増幅器566にプリアンプの機能とブースターアンプの機能の双方を受け持たせる際に望ましい構成である。
リモート光ファイバ210を経て遠方から送られてきた光信号567は図73中では実線の矢印で示されている。この光信号567は、波長多重化器263a、可変光信号減衰器561、波長多重化器263bを経て光増幅器566によって増幅される。光増幅器566で増幅された光信号567は波長多重化器263d、波長多重化器263b、利得平坦化フィルタ268、分散補償ファイバ264、波長多重化器263c、波長多重化器262を経て、波長多重化された光信号を個々の波長の光信号に分けて、リモートトランシーバ253aないし253dへと送られる。
一方、リモートトランシーバ253aないし253dから送信されてきた光信号は、波長多重化器261によって集約される。この集約された光信号568は、図73では点線の矢印で示されている。光信号568は波長多重化器263c、分散補償ファイバ264、利得平坦化フィルタ268、波長多重化器263b、波長多重化器263eを経て光増幅器566によって増幅される。光増幅器566によって増幅された光信号568は波長多重化器263d、波長多重化器263aを経てリモート光ファイバ210へと送られる。
リモートトランシーバ253aないし253dはコンバータカード562aないし562dにそれぞれ装着されている。コンバータカード562の構造を図74に示す。コンバータカード562にはリモートトランシーバ253とローカルトランシーバ254が装着されている。リモートトランシーバ253とローカルトランシーバ254は共に伝送速度10Gbit/sのXFPトランシーバでありクロック再生リタイミング回路を内蔵している。
モートトランシーバ253とローカルトランシーバ254の間には2×2のクロスポイントスイッチ563が設けられている。コンバータカード562にはさらに制御回路564とバスインターフェイス565が備えられている。制御回路564はリモートトランシーバ253、ローカルトランシーバ254、及び2×2のクロスポイントスイッチ563などから情報を収集したり、指令を与えたりする。制御回路564は、バスインターフェイス565を介して図示しないマネジメントカードなどと交信して収集した情報を上位のマネジメントメカニズムに報告し、あるいは、制御指令を受け取る。
75に2×2のクロスポイントスイッチ563の動作を示す。図75(a)は通常モードである。この状態ではリモートトランシーバ253とローカルトランシーバ254とが2×2のクロスポイントスイッチ563を介して接続されている。一方、図75(b)はループバックモードである。この状態では、リモートトランシーバ253の受信ポートと送信ポートが接続されており、リモートトランシーバ自身が受信した信号が折り返し送信される。ローカルトランシーバ254についても同様である。このループバックモードはネットワークに故障が生じた場合の障害箇所切り分けのために用いられる。2×2のクロスポイントスイッチ563への通常モードとループバックモードの切替指令は、制御回路564によってなされる。
光増幅器566はAGC(自動利得制御)モードで動作している。光増幅器566の利得は、例えば20dBに設定されている。光増幅器566に設けられているEDFA増幅モジュール267の飽和出力は+17dBm(50mW)である。リモートトランシーバ253aないし253dは10Gbit/sの伝送速度のXFPトランシーバである。その送信出力は約0dBm(1mw)である。リモートトランシーバ253aないし253dの受信部分はPINフォトダイオードで構成されていて、その受信感度は約−15dBmである。
波長多重化器261、波長多重化器263c、分散補償ファイバ264、利得平坦化フィルタ268、波長多重化器263b、波長多重化器263eを経ることによって、リモートトランシーバ253aないし253dのチャネルあたりの送信電力は0dBmから−10dBmまで減衰する。光増幅器566の利得は20dBなので、チャネル当たり出力+10dBmまでブーストされて波長多重化器263d、波長多重化器263aを経てリモート光ファイバ210へと送られる。
一方、リモート光ファイバ210を経て遠方から送られてきた光信号567のチャネルあたりの光信号強度は、例えば−25dBmである。この光信号は、光増幅器によってチャネルあたり約−5dBmに増幅される。この場合、可変光信号減衰器561は減衰量0dBに設定されている。また、波長多重化器263aないし波長多重化器263eの減衰量は無視できると仮定している。
チャネル当たり−5dBmに増幅された光信号567は波長多重化器263d、波長多重化器263b、利得平坦化フィルタ268、分散補償ファイバ264、波長多重化器263c、波長多重化器262を経て、チャネル当たりの光信号強度−15dBmに減衰してリモートトランシーバ253aないし253dのPINフォトダイオード受信部に受信される。
リモート光ファイバ210を経て遠方から送られてきた光信号567のチャネルあたりの光信号強度はもっと強い場合も考えられる。例えば、光信号567のチャネルあたりの光信号強度がチャネル当たり−5dBmであったとする。この場合、光増幅器566を出力した時点でチャネル当たり+5dBmに達する。そして、リモートトランシーバ253aないし253dのPINフォトダイオード受信部に受信される時は、−5dBmとなる。この程度の値であれば特段の支障は無いが、光信号567のチャネルあたりの光信号強度がチャネル当たり−5dBmを越えるといくつかの問題が生じてくる。
EDFA増幅モジュール267には飽和出力と呼ばれる最大出力があり、複数の波長の光信号の強度の和がこの値を越えることはできない。図73において採用したEDFA増幅モジュール267の飽和出力は前述の通り+17dBm(50mW)である。したがって、送信4波長で各波長+10dBm(10mW)、受信4波長で各波長+5dBm(3mw)であれば、その総和は52mw、すなわち約+17dBmとなる。もしも、光信号567のチャネルあたりの光信号強度がチャネル当たり−5dBmを越えると、EDFA増幅モジュール267が飽和してしまう。この結果、送信電力のブーストが十分に行われなくなってしまう。すなわち、送信電力が+10dBmより低い値となってしまう。
また、リモートトランシーバ253aないし253dのPINフォトダイオード受信部の最大受信電力は+0dBm(1mW)である。この値を超えると正確な受信ができなくなる。光信号567のチャネルあたりの光信号強度がチャネル当たり0dBm以上であると、リモートトランシーバ253aないし253dのPINフォトダイオード受信部の受信光強度が0dBmを越えてしまうことになり、正確な受信が不可能となる。
以上のことから、光信号567のチャネルあたりの光信号強度がチャネル当たり−5dBmを超える場合は、可変光信号減衰器561を調整して適当な大きさに入力光信号を成業する必要がある。
可変光信号減衰器561は連続的に光信号強度を可変できるようなデバイスであっても良いし、固定的な光信号減衰器を必要に応じて装着できるような機構が設けられていても良い。また、いくつかの固定的な光減衰手段をパッチコードでつなぎ変えて切り替える、あるいは光スイッチで切り替えるような機構であっても良い。
なお、図73ではコンバータカード562の数は4枚としているが、これは任意の数であって良い。図30、図37、図38、図40、図41、図42、図57、図58、図61、図62、図67などにおいてもコンバータカード4枚の場合を示しているが、これは単に説明の都合であり、任意のコンバータカード、チャネル数について本明細書の発明は適用可能である。図1などにおいて示されているエッジ光伝送装置の数、クライアント局の数についても任意の数を用いることができることも言うまでもない。
図76に本発明の実施例23の光中継増幅器570を示す。光中継増幅器570はふたつのポート576と575を有している。ポート576から入力した光信号574は波長多重化器263a、可変光信号減衰器561a、波長多重化器263c、2ステージ型光増幅器571、分散補償器550、波長多重化器263d、波長多重化器263bを経てポート577へと出力される。一方、ポート577から入力した光信号575は、波長多重化器263b、可変光信号減衰器561b、波長多重化器263c、2ステージ型光増幅器571、分散補償器550、波長多重化器263d、波長多重化器263aを経てポート576へと出力される。図76において、光信号574は実線の矢印、光信号575は破線の矢印として示されている。
長多重化器263aないし263dは、前述のごとく、実施例4で図17に示したエッジ光伝送装置62内に設けられているCバンド中のBlueバンド選択フィルタあるいはRedバンド選択フィルタと同様の誘電体薄膜フィルタに基づく波長多重化器である。または、「4スキップ1」フィルタあるいは「8スキップ1」フィルタなどと呼ばれる誘電体薄膜フィルタも用いることができる。波長配置の一例を挙げるなら、光信号574はCバンド中のBlueバンドに属する波長の光信号であり、光信号575はCバンド中のRedバンドに属する波長の光信号となる。
散補償器550は実施例21において図71に示した分散補償器である。2ステージ型光増幅器571内には前段のエルビウムドープファイバ光増幅モジュール572a、利得平坦化フィルタ573、後段のエルビウムドープファイバ光増幅モジュール572bとから成り立っている。
中継増幅器570は伝送距離が長い場合に光信号を中継するために用いられる。光中継増幅器570は一本の光ファイバの上りと下りとで波長を変えることによって双方向伝送を行う伝送方式のための光中継増幅器である。このような場合、ポート576に入力する光信号574とポート577に入力する光信号575の強度が一致しないことがある。これは、ポート576につながれているリモート光ファイバの距離とポート577につながれているリモート光ファイバの距離が一致しないケースがあるからである。
のような、レベルの不一致を解消するために、本実施例では、可変光信号減衰器561aないし561bを設けている。可変光信号減衰器561aないし561bは減衰量が固定値の光信号減衰器を着脱自在に設けても良い。光中継増幅器の設置時に、受信光信号レベルの高い入力ポート側にレベル差を補償する減衰量の固定値光信号減衰器を設け、もう一方は光パッチコードで短絡するようにするのは低コストな実装方法である。
図76に示した実施例では、2ステージ型光増幅器571は(自動利得制御)モードで動作させている。前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール572aの入力光信号レベルと後段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール572bの出力光信号レベルを比較して常に一定比(利得)になるように動作させている。前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール572aの入力光信号レベルが一定値を下回った場合には、前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール572a、及び、後段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール572b双方への励起光を遮断するようにも制御されている。これは前にも述べた通り「、サージ対策」である。
中継増幅器570は上記のように構成したので、ひとつの分散補償器550及びひとつの2ステージ型光増幅器571によって光中継増幅を行うことができる。したがって、装置の低コスト化に効果がある。また、ふたつのポートに入力する光信号のレベル差を可変光信号減衰器を用いて調整することができる。
77に、図76の変形例である光中継増幅器580を示す。図76に示した光中継増幅器570との主な違いは2ステージ型光増幅器571に代えて、2入力2ステージ型光増幅器590を用いたことである。図78に2入力2ステージ型光増幅器590の構造を示す。
ポート581から入力した光信号583は波長多重化器263a、前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール591a、波長多重化器263c、分散補償器550、利得平坦化フィルタ592、後段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール593、波長多重化器263d、そして、波長多重化器263bを経てポート582へと出力される。一方、ポート582から入力した光信号584は、波長多重化器263b、前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール591b、波長多重化器263c、分散補償器550、利得平坦化フィルタ592、後段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール593、波長多重化器263d、波長多重化器263aを経てポート581へと出力される。図77において、光信号583は実線の矢印で、光信号584は破線の矢印で、それぞれ示されている。
図78に示すように、2入力2ステージ型光増幅器590は、2つの前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール591aないし591b、利得平坦化フィルタ593と直列接続された後段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール593とから成り立っている。前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール591a、591b、そして後段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール593へは共通の励起光源594から励起光源分配手段595を経て励起光が供給されている。励起光源分配手段595は光ファイバカプラなどである。
前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール591aないし591bの小信号利得を十分高く、また飽和出力を適度に小さく取っておくことにより、前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール591aないし591bを飽和動作させることができる。すると、波長多重化器263cに入力されるふたつの光信号583及び584のレベルを概略同レベルにすることができる。なお、光信号583及び584は単一の光信号ではなくそれぞれが、多数の異なる波長の光信号の集合体であっても良い。
光増幅器の構成要素の中で最も高価なのは励起光源である。また、励起光源のコストはその励起光出力にほぼ比例する。したがって、前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュールをひとつ余計に設けても余りコストは上昇しない。しかも、前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュールには後段エルビウムドープファイバ光増幅モジュールに比べて少量の励起光を供給するだけで済むため励起光源のコストもそれほどには上昇しない。したがって、図77の光中継増幅器では、コスト上昇を抑えつつ、光信号583と584の入力レベル差調整を自動的に行うことができる。
図79にエッジ光伝送装置600を示す。図79は図76の光中継増幅器の構成をエッジ光伝送装置に応用したものである。図76との主要な相違点は、2ステージ型光増幅器571に代えて2ステージ型光増幅器601を用いたことと、光アッドドロップマルチプレクサー(OADM)604が分散補償器550と前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール602aとの間に設けられたことである。
2ステージ型光増幅器601は、前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール602aと後段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール602bから成り立っている。利得平坦化フィルタ603aを光アッドドロップマルチプレクサー604の前段に設け、また、利得平坦化フィルタ603bを分散補償器550の後段に設けている。利得平坦化フィルタ603aないし603bの特性は利得平坦化フィルタ573とは異なっている。これは、光アッドドロップマルチプレクサー604において利得平坦性を得るためである。
図79の構成によればひとつの2ステージ型光増幅器601を用いてエッジ光伝送装置600を構成できるので装置の低コスト化に効果がある。また、前段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール602aがプリアンプとして動作するので、光アッドドロップマルチプレクサー604に接続される光トランシーバは低コストなPINフォトダイオード受信部をもつもので良い。また、後段エルビウムドープファイバ光増幅モジュール602bがブースタアンプとして動作するので長距離伝送が可能となる。
図80に本発明の実施例24のエッジ光伝送装置610を示す。エッジ光伝送装置610は波長多重化器611a、611b、コンバータカード562aないし562d、スリーポートスイッチカード612a、612b、マネジメントカード613、及び、ネットワーク監視装置614から成り立っている。エッジ光伝送装置610は、一本の光ファイバの上りと下りとで波長を変えて双方向伝送をするタイプの光伝送装置である。図80の光伝送装置は、例えば、図29に示したような機構を用いて実装することができる。
コンバータカード562aないし562dは図74に示した構造を有している。コンバータカード562aと562bはアッドドロップチャネル用のコンバータカードである。コンバータカード562aにはリモートトランシーバ253aとローカルトランシーバ245aが装着されている。ローカルトランシーバ245aはアッドドロップポート615aに接続されている。同様に、コンバータカード562bにはリモートトランシーバ253bとローカルトランシーバ245bが装着されている。ローカルトランシーバ245bはアッドドロップポート615bに接続されている。
コンバータカード562cと562dは中継用のコンバータカードである。コンバータカード562cにはふたつのリモートトランシーバ253cと254cとが装着されている。同様にコンバータカード562dにはふたつのリモートトランシーバ253eと253fが装着されている。
スリーポートスイッチカード612a及び612bにはそれぞれリモートトランシーバ253gと253hとが装着されている。スリーポートスイッチカード612aと612bは銅線619によって互いに接続されている。マネジメントカード613とスリーポートスイッチカード612aとは銅線620によって互いに接続されている。スリーポートスイッチカード612bネットワーク監視装置614とは銅線621によって互いに接続されている。
ふたつの入出力ポート617と618には波長λ1ないしλ10の光信号が入出力される。波長λ1ないしλ8の光信号は主信号の伝送に、波長λ9と波長λ10は監視情報の伝送に、それぞれ用いられている。
波長λ1の光信号と波長λ6の光信号はコンバータカード562cによって再生中継されている。波長λ2の光信号と波長λ7の光信号はコンバータカード562dによって再生中継されている。波長λ3の光信号と波長λ8の光信号は、パイパス経路616を通して波長多重化器611aと波長多重化器611bとの間で直接伝送されている。入出力ポート617から入出力した波長λ4及び波長λ9の光信号はコンバータカード562aによってアッドドロップされている。また、入出力ポート618から入出力した波長λ4及び波長λ9の光信号はコンバータカード562bによってアッドドロップされている。
本実施例では、コンバータカード562にリモートトランシーバ253とローカルトランシーバ254とを装着することによって信号のアッドドロップが行われ、コンバータカード562にふたつのリモートトランシーバ253を装着することによって再生中継器(リピータ)として動作させることができる。また、光信号の減衰がそれほど大きくない波長の光信号については波長多重化器611aと611bとの間をバイパスすることができる。
このため、アッドドロップ用と中継用のコンバータカードを共用できるのでコンバータカードの品種を削減し、ひいてはコスト削減に効果がある。また、ノードごとに異なる光アッドドロップマルチプレクサーをおく必要は無く、汎用の波長多重化器を用いることができるので、やはり品種削減が可能で、ひいてはコスト削減に効果がある。さらに、光信号の伝送損失が小さい波長については無中継にすることによってコスト削減に効果がある。
図81に本発明の実施例25の光伝送装置の構成を示す。本実施例は一本の光ファイバの上り信号と下り信号とで波長を変えて双方向伝送を行う光伝送装置に関する実施例である。波長多重化器631のコモンポート636が波長多重化器632のλc6ポートに接続されている。また、波長多重化器634のコモンポート637が波長多重化器633のλc6ポートに接続されている。波長多重化器633のコモンポートと波長多重化器632のコモンポートの間にはリモート光ファイバ635が接続されている。
波長多重化器632と波長多重化器633はCWDM(低密度波長多重)の波長多重化器である。λc1=1451nm、λc2=1471nm、λc3=1491nm、λc4=1511nm、λc5=1531nm、λc6=1551nm、λc7=1571nm、λc8=1591nm、λc9=1611nmである。
また、波長多重化器631と波長多重化器はDWDM(高密度波長多重)の波長多重化器である。Cバンド100GHzグリッドの波長が用いられている。λd1=1547.715nm(F370:193.70THz)、λd2=1548.515nm(F360:193.60THz)、λd3=1549.315nm(F350:193.50THz)、λd4=1550.116nm(F340:193.40THz)、λd5=1551.721nm(F320:193.20THz)、λd6=1552.524nm(F310:193.10THz)、λd7=1553.329nm(F300:193.00THz)、そしてλd8=1554.134nm(F290:192.90THz)である。ここで、1551nmの波長に最も近いグリッドF330(1550.918nm)は意図的に用いていない。このことについては後述する。
一本の光ファイバ上で上りと下りとで波長を変えて双方向伝送を行う方式では、近端反射によるクロストークが問題となる。図81で、近端に光コネクタ638があって、ここで反射が生じたすると、強力な送信信号(0dBm)から−13dBm程度の反射光639が生じることがある。一方、受信されるべき光信号はリモート光ファイバ635を伝送してきて減衰しており、−35dBm程度しかない場合がある。したがって、妨害波が受信波より22dBも大きくなってしまう。一般に、妨害波は受信波より25dB小さく抑えられる必要があるので、合計で47dB以上のアイソレーション(妨害波抑圧比)が必要となる。
波長多重化器に用いられる誘電体薄膜フィルタは隣接波長に対しては30dB程度のアイソレーションしか有しないが、非隣接波長に対しては60dB以上のアイソレーションを有していることが多い。したがって、上り信号にλd1ないしλd4を用い、下り信号にλd5ないしλd8を用いた場合、F330(1550.918nm)がスキップされているので、上り信号と下り信号は全て比隣接波長となり、近端反射によるクロストークの問題の発生を防ぐことができる。
また、CWDM波長とDWDM波長の間で同様の問題が発生し得る。これについては、ふたつの方法によってこのようなクロストークを防ぐことができる。ひとつは、CWDMの波長多重化器632ないし633のDWDM波長群を扱うチャネルとその隣接チャネルに高いアイソレーションを持つ誘電体薄膜フィルタを用いる方法である。2枚のフィルタを直列に重ねた2段フィルタ型、あるいは1枚のフィルタと反射鏡を組み合わせて1枚のフィルタを2回光が通るようにしてアイソレーションを高めたダブルパス型のフィルタを波長λc5、λc6、及び、λc7、に用いれば良い。
もうひとつの方法は、用いるDWDM波長をλc6の中心波長付近に限定する方法である。図82に示すように波長λc5のフィルタ特性641、及び、波長λc7のフィルタ特性642はシャープであり、10dB/nm以上の遮断特性を有している。なお、参照番号640は波長λc6のフィルタ特性を示している。通常はλc6の中心波長に対して±6.5nmのパスバンドで30dB程度のアイソレーションが保証されている。使用するDWDM波長光信号群643をλc6の中心付近に限定すると実質的に狭いパスバンド(λw)を用いたことになり、アイソレーション(Iso)が増加する。Iso>50dBとなるλwの範囲内にDWDM波長を選べば、CWDM波長多重化器632あるいは633のアイソレーションを特別に高くしなくても良い。具体的には中心波長(1551nm)に対して±4.5nmの範囲のDWDM波長を選べば良い。2nmのパスバンドエッジのずれは20dBのアイソレーションの向上に相当するからである。
本実施例ではλc6=1551nmについてDWDM波長を組み合わせて用いる場合について説明したが、他のCWDM波長にDWDM波長を組み合わせて用いることもできる。特にλc7=1571nmとLバンドのDWDM波長グリッドを組み合わせる場合、及び、λc8=1591nmとLバンドのDWDM波長グリッドを組み合わせる場合は実用性が高い。また、波長グリッドは100GHzに限定されることはない。50GHzグリッドでも、あるいは200GHzグリッドでも構わない。
本実施例によればCWDM波長とDWDM波長を組み合わせた双方向伝送システムにおいて、近端反射によるクロストークを防ぐことができるという利点がある。
図83に本発明の実施例26のコンバータカード600を示す。実施例10の図31において示したコンバータカード202の変形例である。コンバータカード600にはプラッガブルなリモート光トランシーバ203及びローカル光トランシーバ204が装着されている。コンバータカード600には、2×2スイッチ601とイコライザ602及び603が設けられている。コンバータカード600においては装着すべきプラッガブルな光トランシーバ203及び204としては3R機能を有している光トランシーバ、伝送速度10Gbit/sのXFPトランシーバなどが好ましい
コンバータカード600では2×2スイッチ601によってループバックを実現している。ループバックとは診断モードのひとつである。通常は図83(a)に示すようにプラッガブルなリモート光トランシーバ203からの信号はプラッガブルなローカル光トランシーバ204へと、また、プラッガブル光トランシーバ204からの信号はプラッガブル光トランシーバ203と伝えられている。ループバックモードにおいては、図83(b)に示すように、プラッガブル光トランシーバ203からの信号はプラッガブル光トランシーバ203自身へと送り返される。また、同様にプラッガブル光トランシーバ204からの信号はプラッガブル光トランシーバ204自身へと送り返される。これはネットワークに異常が発生した場合に故障箇所を切り分けるために用いられる。
2×2スイッチ601としては、米国MAXIM社のMAX3841などを挙げることができる。図83では便宜上、2×2スイッチ601の4つの入出力ポートにそれぞれ1本のラインが接続されているように図が描かれている。実際には10Gbit/sの高速回路では通常、一対の差動(平衡)信号配線が用いられることが多い。本発明は、差動(平衡)信号配線、非平衡信号配線に依存することは無いのは言うまでも無い。
コンバータカード600にはイコライザ602及び603が設けられている。これは10Gbit/sの高速の電気信号の波形歪を補正するためのものである。このようなイコライザとしては例えば、米国MAXIM社のMAX3804あるいはMAX3805などを挙げることができる。このようなイコライザを設けることによってプリント基板の実装設計が容易になる利点がある。
また、図83の構成をより低速の信号用に実現することもできる。PDHと呼ばれるテレコム用の伝送信号の規格はヨーロッパ系、米国系で速度体系が統一されておらず、1.5Mbit/sから140Mbit/s程度の範囲に多数の信号速度の規格が存在する。またESCONと呼ばれるストレージ用の伝送信号の規格200Mbit/sの伝送速度であるし、古いファイバーチャネルの機器は265.25Mbit/sの伝送速度のものが存在する。これらの信号は伝送速度が低いので、必ずしも3R機構が必要ではないし、また、これらの古い規格のCDR(クロックデータリカバリ)用のICは入手自体が難しくなってきている。このことから、図83の構成で低速動作用のコンバータカードを用いることは実用上の価値が高い。低速のコンバータカード600には2×2スイッチ601として、例えば、米国MAXIM社のMAX3840を用いることができる。低速用のコンバータカード600ではイコライザ602及び603は省略することができる。
図84は、本発明の実施例27のコンバータカード610を示す。実施例10の図31において示したコンバータカード202の変形例である。コンバータカード610にはローカルトランシーバとしてプラッガブル銅線トランシーバ611が装着されている。また、コンバータカード610には銅線トランシーバ制御機構612が設けられている。プラッガブル銅線トランシーバには3R機能が設けられているので、2R方式のコンバータカードであっても実質的に3R機能を得ることができる。
図84においては、銅線トランシーバ611の入力信号613と出力信号614を便宜上それぞれ1本の矢印によって示しているが、実際は、より線対からなる差動(平衡)信号によってそれぞれ伝送されている。伝送速度10Mbit/s及び100Mbit/sでは1対のより線対がそれぞれ入力信号613と出力信号614に対応して設けられている。また、1000Mbit/sの場合においては、4対のより線対上に並列に信号が伝送されている。しかも、入力信号と出力信号は各より線対上を同時に双方向伝送されている。
プラッガブル銅線トランシーバ611にはループバック機能も実装されているので、銅線トランシーバ制御機構612からの制御によって診断モードであるループバックモードを実現することができる。プラッガブルなリモート光トランシーバ203側についても波長λeの光信号222をプラッガブル銅線トランシーバ611によってループバックして波長λeの光信号221に折り返すことができる。
さらに、プラッガブル銅線トランシーバ611には、パケット数やCRCエラー数をカウントする機能も設けられている。銅線トランシーバ制御機構612はこれらの情報を収集して、図示しないバス機構などを介してマネジメントカード212へと送ることができる。
このようなプラッガブル銅線トランシーバ611の実例としては米国Finisar社のFCMJ−8251−3などを挙げることができる。米国Agilent社からも同等のプラッガブル銅線トランシーバが発売されている。これらのプラッガブル銅線トランシーバは10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/sのイーサネットの伝送速度で信号を伝送することができる。
以上説明したとおり、本実施例に拠れば、コンバータカードにCDR(クロックデータリカバリ)用のICや2×2スイッチを設けずとも、3R機能やループバックモードを実現することができる。これは、コンバータカードの低コスト化及び高信頼性化に効果がある。また、銅線トランシーバ制御機構612によって、プラッガブル銅線トランシーバ611が収集したパケット数やCRCエラー数などの情報を取り出すこともできる。
なお、説明の便宜上、光信号221及び222は波長λeの光信号であるとして説明しているが、光信号221と光信号222の波長が異なっていてもかまわない。一本の光ファイバ上で上りと下りとで波長を変えて信号伝送を行う方式を採用した場合は、光信号221と光信号222は異なる波長となる。このような伝送方式については実施例1において図3で既に説明してある通りである。このことは本実施例に限らず本明細書の他の実施例においても成り立つものである。
図85に本発明の実施例28のコンバータカード620を示す。実施例10の図31において示したコンバータカード202の変形例である。コンバータカード620にはRSGMII(Reduced Serial Gigabit Media Independent Interface)モードで動作するイーサネットPHYチップ621が設けられている。イーサネットPHYチップ621にはRJ45ジャック622及び623が接続されている。RJ45ジャック622及び623には図示しない銅線ケーブルが接続されてそれぞれギガビットイーサネット信号624及び625が入出力される。
RSGMIIモードはふたつのギガビットイーサネット信号を束ねて2.5Gbit/sのシリアル信号として伝送するモードである。イーサネットPHYチップ621とプラッガブル光トランシーバ203との間は、RSGMII信号626及び627がやり取りされている。プラッガブル光トランシーバ203はこの実施例では2.5Gbit/sの伝送速度で動作する波長多重化(WDM)トランシーバである。
コンバータカード620はふたつのギガビットイーサネット信号624及び625を2.5Gbit/sのRSGMII信号に変換してさらに波長λeの光信号221に変えて送り出す働きを有する。また、コンバータカード620はRSGMIIモードの信号で変調されている波長λeの光信号222を受信して、ふたつのギガビットイーサネット信号624及び625に変換する働きも有している。
なお、ここまでは信号624及び625はギガビットイーサネット信号として説明してきたが、信号624及び625は10Mbit/sのイーサネット信号、もしくは100Mbit/sのファーストイーサネット信号であっても良い。RSGMIIモードでは10Mbit/sのイーサネット信号、もしくは100Mbit/sのファーストイーサネット信号もそれぞれ1000Mbit/sの信号に変換された上でひとつの2.5Gbit/sの信号に束ねられる。10Mbit/sのイーサネット信号は同じ符号を100回繰り返し、100Mbit/sのファーストイーサネット信号は同じ符号を10回繰り返すという方法で、それぞれ1000Mbit/sのギガビットイーサネット信号に変換されるのである。なお、情報速度1000Mbit/sのギガビットイーサネット信号は8B10B符号と言うブロック符号化方式によって符号速度1250Mbit/sの信号なる。そして、ふたつの1250Mbit/sの信号が束ねられて2.5Gbit/sのRSGMII信号なるのである。したがって、信号624と信号625が異なる速度の信号であってもRSGMII信号に束ねることができる。
RSGMIIモードで動作するイーサネットPHYチップ621としては、例えば、台湾のRealtek社のRTL8211NあるいはRTL8212Nなどを挙げることができる。
図86に本発明の実施例29のコンバータカード630を示す。コンバータカード630にはRSGMIIインターフェイスを有するイーサネットスイッチチップ631が設けられている。プラッガブルなリモート光トランシーバ203とイーサネットスイッチチップ631とはRSGMII信号で接続されている。また、コンバータカード630にはイーサネットPHYチップ621も設けられていて、このイーサネットPHYチップ621にはRJ45ジャック622及び623が接続されている。
RSGMIIインターフェイスを有するイーサネットスイッチチップ631としては台湾のRealtek社のRTL8366もしくはRTL8369などを挙げることができる。また、RSGMIIモードで動作するPHYチップ621としては前述のごとく、台湾のRealtek社のRTL8211NあるいはRTL8212Nなどを挙げることができる。
イーサネットスイッチチップ631にはVLAN(Virtual Local Area Network)の機能及び、ポートミラーリングの機能が実装されている。また、イーサネットスイッチチップ631には各ポートを通過するトラフィックの状態(パケット数、パケットバイト数、CRCエラーの発生数)などを計測する機能も実装されている。
図87(a)に実施例28で示したコンバータカード620同士の接続を示す。コンバータカード620aとコンバータカード620bとは光ファイバ641と642とで接続されている。コンバータカード620aには銅線ケーブル643及び644が接続されている。また、コンバータカード620bには銅線ケーブル645と646が接続されている。
銅線ケーブル643及び644にはそれぞれ別々のギガビットイーサネットの信号が加えられており、これがコンバータカード620aによってRSGMII信号に多重化された後、光信号に変えられてコンバータカード620bに送られる。コンバータカード620bは光信号を電気信号のRSGMII信号に変え、さらにこのRSGMII信号からふたつのギガビットイーサネット信号を取り出して銅線ケーブル645及び646へと伝える。また、銅線ケーブル645及び646に加えられたギガビットイーサネット信号も同様にコンバータカード620bによってRSGMII信号に多重化された後、光信号に変換されてコンバータカード620aに送られる。コンバータカード620aは光信号を電気信号のRSGMII信号に変え、さらにこのRSGMII信号からふたつのギガビットイーサネット信号を取り出して銅線ケーブル643及び644へと伝える。
図87(b)にはコンバータカード630とコンバータカード620とを接続した場合を示す。コンバータカード620とコンバータカード630とは光ファイバ651と652とで接続されている。コンバータカード630には銅線ケーブル653及び654が接続されている。また、コンバータカード620には銅線ケーブル655と656が接続されている。
コンバータカード630とコンバータカード620を接続した場合も、多重化の機能は図87(a)に示した場合と同等である。ただし、コンバータカード620同士を接続した場合、銅線ケーブルのオートネゴシエーションが使えないのに対して、コンバータカード630とコンバータカード620とを接続した場合は銅線ケーブルのオートネゴシエーションが使えるという相違がある。
RSGMIIはMAC(例えばイーサスイッチチップ)とPHYチップとを接続することを基本形としている。銅線ケーブルのオートネゴシエーション(速度を10M/100/1000Mの中から最適な速度を自動選択する機構)は、まずPHYチップが相手のPHYチップとネゴシエーションを行い、その結果をMAC(イーサスイッチチップ)へと伝えることによって行われる。図87(a)の場合は、コンバータカード620a、620b共にPHYチップが実装されているので、この情報伝達のプロトコルがうまく機能せず、オートネゴシエーションが働かない。一方、図87(b)に示した接続では、MACチップとPHYチップとが接続される基本形通りとなるので、銅線ケーブルのオートネゴシエーションが支障なく行うことができる。
図87(c)にはコンバータカード630aとコンバータカード630bとを接続した場合を示す。コンバータカード630aとコンバータカード630bとは光ファイバ661と662とで接続されている。コンバータカード630には銅線ケーブル663及び664が接続されている。また、コンバータカード630bには銅線ケーブル665と666が接続されている。
図87(c)の接続では、MACとMAC同士(イーサネットチップ同士)の接続となるので、この接続もRSGMIIの基本形とは異なる。このため、全てのプロトコルの伝送が保証されず、特にオートネゴシエーションはうまく機能しない。したがって、図87(c)の接続ではコンバータカード630aないし630b内の、イーサネットチップ631のリモートトランシーバ203に対応するポートのオートネゴシエーション機能をディスエーブルさせておく必要がある。
図87(a)の接続では、銅線ケーブル643の信号は銅線ケーブル645にのみ伝えられ、銅線ケーブル644の信号は銅線ケーブル646のみに伝えられる。ところが図87(b)の接続では、銅線ケーブル653、654、655、656の間で任意のパケット交換(スイッチ)が行える。これはコンバータカード630に設けられているイーサネットスイッチチップ631がこれらのポート間の任意のパケット交換を行うことができるからである。同様に図87(c)の接続でも銅線ケーブル663、664、665、666の間で任意のパケット交換(スイッチ)が行える。
このような機能はメトロエリアネットワークの伝送では望ましく無い場合がある。例えば銅線ケーブル653から銅線ケーブル655の通信はA社への通信サービスとして提供し、銅線ケーブル654から銅線ケーブル656の通信はB社への通信サービスとして提供する場合があるからである。この時に、A社とB社の通信内容が交換されてしまうのでは機密保持の点で好ましくないからである。
前述のようにイーサスイッチチップ631にはVLANの機能が実装されている。VLANの機能を用いることによって、銅線ケーブル653に対応するポートと銅線ケーブル655に対応するポートとをグループ化することができる。同様に、銅線ケーブル654に対応するポートと銅線ケーブル656に対応するポートとを別のグループとしてグループ化することができる。このようにVLAN機能によって別々のグループとして定義すると、ふたつのグループ間でのパケットの交換は禁止されるので、ふたつの独立した回線として通信サービスを提供することが可能となる。このグループ化は任意に定義することができるので、図87(a)に示した構成に比べて、図87(b)に示した構成はネットワークトポロジーをより自由に制御できるという利点がある。図87(c)に示した構成では双方のコンバータカード630a及び630bに共にスイッチが実装されているので、ネットワークトポロジーをさらに自由に制御できる。
また、図87(a)に示した構成ではループバックモードの実装が困難である。一方、図87(b)に示した構成では、コンバータカード630内に設けられているイーサスイッチチップ631にポートミラーリングの機能が実装されおり、この機能を用いてループバックモードが実装できる。ポートミラーリングは、あるポート(ソースポート)の入力信号(Rx)もしくは出力信号(Tx)を指定されたポート(ミラーポート)の送信信号(Tx)にコピー(ミラーリング)する機能のことである。例えば、あるポートの入力信号(Rx)を同じポートの出力信号に(Tx)にミラーリングすれば、ループバックと同等となる。
または、VLANによってふたつのポートAとポートBのみをグループ化しておく。すると、ポートAへの入力信号(Rx)はポートBの出力信号(Tx)へと送られ、ポートBへの入力信号(Rx)はポートAの出力信号(Tx)へと送られることになる。この時、ポートBの出力信号(Tx)をポートAの出力信号(Tx)へとミラーリングすれば、やはり、ループバックモードが実現できる。
図87(b)に示した構成ではコンバータカード630ではループバックが行えるが、コンバータカード620側ではループバックが行えない。これに対して図87(c)に示した構成であれば、コンバータカード630a、630bのどちらでもループバックが行えるという利点がある。
なお、図86に示した構成ではRSGMIIモードで動作可能なイーサネットPHYチップ621がひとつだけ設けられているが、2つ以上のイーサネットPHYチップ621設けられてイーサネットスイッチチップ631に接続されていても良い。例えば、ローカル側4本のギガビットイーサネット信号をリモート側2本のギガビットイーサネット信号に割り付けても良い。この場合、フローコントロールを機能させることにより通信トラフィック集中時の制御を行っても良い。
また、ローカル側が100Mbit/sのファーストイーサネットのインターフェイスとして動作している場合は、例えば、20本のローカル側のファーストイーサネット信号を2本のリモート側のギガビットイーサネットに割付、この2本のギガビットイーサネット信号をRSGMII信号に多重化して伝送することができる。
図88に本発明の実施例30のコンバータカード670を示す。コンバータカード670にはRSGMIIインターフェイスを有するイーサネットスイッチチップ631が設けられている。プラッガブルなリモート光トランシーバ671とイーサネットスイッチチップ631は背中合わせに接続された2つのイーサネットPHYチップ621c、621dとを介して接続されている。プラッガブルなリモート光トランシーバ671とイーサネットPHYチップ621cはRSGMII信号で接続されている。プラッガブルなリモート光トランシーバ672とイーサネットスイッチチップ631とはRSGMII信号で直接接続されている。また、コンバータカード630にはイーサネットPHYチップ621aと621bも設けられている。このふたつのこのイーサネットPHYチップ621aと621bにはそれぞれRJ45ジャック673、674、675、及び676が接続されている。RJ45ジャック673、674、675、及び676はローカル信号ポートであり、プラッガブル光トランシーバ671と672とはリモート信号ポートとなっている。
本実施例では、イーサネットスイッチチップ631としては9ポートのチップであるRealtek社製RTL8369を用いた。また、イーサネットPHYチップ621aないし621dとしてはRTL8212Nを用いた。プラッガブル光トランシーバ671ないし672としては2.5Gbit/sないしは2.67Gbit/sまでの動作可能なマルチレートCWDMトランシーバもしくはマルチレートDWDMトランシーバを用いた。
コンバータカード670は図89に示すようにふたつのコンバータカード同士を接続するときに、リモートポート671の相手としてはリモートポート672に相当するポートを接続する。例えば、図89ではコンバータカード670aのリモートポート671aはコンバータカード670bのリモートポート672bに接続されている。
このように接続規則を定めると、イーサネットスイッチチップとイーサネットPHYチップの接続が全て基本形通りとなり、全てのプロトコルの伝送が確保できる。このことは図89に示すようなやや複雑なネットワークを構成するときには重要である。
図89では3つのコンバータカード670a、670b、及び670cをリング状に接続している。コンバータカード670aのリモートポート671aはコンバータカード670bのリモートポート672bに接続されている。コンバータカード670aのリモートポート672aはコンバータカード670cのリモートポート671cに接続されている。コンバータカード670bのリモートポート671bはコンバータカード670cのリモートポート672cに接続されている。
図89の構成では、VLANの機能を用いることによって、ローカルポート673a、674a、675a、676a、673b、674b、675b、676b、673c、674c、675c、及び676cの間に任意の経路設定を行うことができる。例えば、エッジスイッチ5の数が2個の場合であれば、実施例1の図2で示した伝送経路7を図89の構成上に実現することもできる。
図89では3つのコンバータカードをリング状に接続した場合を示したが、さらに多数のコンバータカードをリング状に接続することもできるし、図89の構成を波長多重化の技術を使って1本の光ファイバ上に多数実装することもできる。
また、図89では4つのRJ45ジャック673、674、675、及び676のみが示されているが、このローカルポートの数は4個に制限されることは無い。4個以下でも良いし、より多数のローカルポートを設けても良い。