JP6548197B2 - 光スイッチ、光ノードの監視システムおよび監視方法 - Google Patents
光スイッチ、光ノードの監視システムおよび監視方法 Download PDFInfo
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Description
この様な光パスネットワークでは、ネットワーク管理システムが配置された複数の光ノードを一元的に管理して、任意のエンドユーザー間に帯域の補償された光パスが張られる。
光ノードには様々な構成が考えられるが、いずれの場合も図1の様に複数の入出力ポートを有するスイッチとして表現できる。
出力ポートからは、隣接光ノードへの送信信号と分岐されたクライアント信号が出力される。
小ポート数の光ノードであれば、光スイッチや波長選択スイッチ(WSS)を組み合わせて構成できる。
ここで、出力側のWSSは光合波器で代用される場合もある。
ここでは、(1×N)WSSは入出力両側で使われているが、どちらか一方は光スプリッタ(分波器)で代用することができ、ポート数Nは全てのWSSで共通でなくても良い。
図4の構成では、入出力ポート#4〜#6において内部の光スプリッタやWSSが省略されているが、これらの入出力ポートにAWGやトランスポンダーアグリゲーター(TPA)等を接続することで光ノードの構成にバリエーションを持たせる事ができる。
TPAとしては、光スプリッタ(光分波器)に光スイッチを組み合わせたものが代表的であり、図5にその構成例を示す。
図2〜図4に示す様な小規模光ノードを、ここでは波長クロスコネクト(WXC:Wavelength Cross Connect)と呼ぶことにする。
その方法として、非特許文献2には送信の際に光信号に送信機に関する識別情報を付与する方式が示されている。
この方法では、光ノードは信号に付与された識別情報を認識できなければならない。したがって、この光ノードはそのネットワークで使用される送信機に特性が特化したものとなる。
そのためには、光ノードはそれ自身で内部の信号の流れをモニターする機能を持てば良い。
また、スペースの関係上、8個のDWDMグリッド(λ1〜λ8)に対応する信号だけが表示されている。
光ノードがこの様なモニター機能を有していればネットワーク上の信号の流れを常時監視でき、拡張性の高い光パスネットワークを構築できる。
この方法を光ノードに応用すれば、監視光の流れを通して信号光の流れを推定することができる。
ただし、波長可変光源又は広帯域光源を別途用意する必要があり、光ノードの構成が複雑化しコスト高になる。
識別情報は、強度変調や周波数変調を用いて付与することができる。
ただし、他の光ノードへの影響を避ける為、識別情報は送信前に確実に信号から消去せねばならず、これを実行するのは極めて困難である。
すなわち、出力信号の一部を反射させ逆行する信号にポート識別情報を付与し、入力ポート側でそれを読み出せば良い。
しかし、WDM信号を取り扱う一般的な光ノードでは、1つの入力ポートに複数の信号が入力され、それらが波長に応じて異なる出力ポートから出力される。
本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、監視光を使わずに、他の光ノードにも影響を与えることなく光ノード内の信号の流れを監視する方法を提供する。
それらを分光機能を有した装置で分離し、信号毎に識別情報を読み出し出力ポートの判別を行う。
また、監視用光源を必要としないので、装置の複雑化と高コスト化を避けられる。
ここでは、光スイッチ装置6の入力ポート100bに入力される信号の流れを通して動作を説明する。
そこでは簡単なスペクトル計測がなされ、5つの信号の存在とそれらの中心波長(λ1、λ3、λ5、λ7、λ8)が確認される。
他の3信号(波長:λ3、λ5、λ7)も同様に、ポート識別情報を付加された後、それぞれ出力ポート110b、110c、110aに逆行させられる。
ここでは、単純にあらかじめ決められたポート毎に異なる変調周波数で逆行信号光に強度変調を施しても良い。
他の入力ポートにおいても同様の動作が行われる。
しかし、特に問題が生じない場合には、この光アイソレーターは省略しても良い。
また、各光サーキュレーターは光分波器で代用しても良い。
例えば、光サーキュレーター(62a〜62d)を省略し、光分波器(61a〜61d)の代わりに(2×2)光分波器を用いて入力光と逆行光の一部を光モニター部4に集める構成も可能である。
図9は、RSOAを利用した場合の本発明に基づく光ノードの基本構成を示したものである。
光スイッチ装置6の各出力ポートにおいて、出力光の一部を光分波器(68a〜68d)を介してRSOA(69a〜69d)に導き、増幅された反射光を光分波器(68a〜68d)を介して出力ポート(110a〜110d)に逆行させる。
光ノード1の入力側では、(2×2)光分波器(67a〜67d)を用いて、入射光の一部と逆行光を光モニターに導く。
また、入力側に光アイソレーター(66a〜66d)を配置し、逆行光が隣接光ノードに悪影響を及ぼすことを防いでいる。
例えば、逆行光と出力ポートの結合効率を操作して入力ポートから出射される逆行光に強度変調を与えても良い。
したがって、この干渉縞の中腹(B点、D点)に相当する位相差、1/4波長差で2つの光波が干渉した場合、光の位相変調は強度変調に変換されて出力される。
光の位相変調器には空間光位相変調器やファイバー位相変調器などの公知の技術が使用できる。
この信号を入力逆行光と呼ぶことにする。
この信号を出力逆行光と呼ぶことにする。
出力逆行光には出力ポート毎に異なる周波数(=fm)で位相変調が施されている。
例えば、それらの強度比が2桁あったとしても、干渉光には最大約20%の強度変調成分が含まれ、容易に識別する事が出来る。
したがって、多くの場合、入力逆行光を得る為の光分波器(7a〜7d)と反射器(8a〜8d)は省略する事が許される。
例えば、この表から入力ポート#2には波長がλ1、λ3、λ5、λ7、λ8、の5種類の信号が入力されていることが分かる。
図11の表を縦軸と横軸を反対にして書き直すと図7と同じような表が得られるのでこれらを比較して光ノード内部で信号が欠損していると判断してもよい。
すなわち、装置を運用する際に信号強度比をモニターし保存データと比較すれば経年劣化やトラブルの発生を把握できる。
図12は、要求されたパス設定とパスモニターによる測定結果を並べた表示例であり、光ノードが正常に動作していない場合に異常箇所を簡単に知ることができる。
例えば、入力ポート100aと、入力ポート100cに入力された波長λ4の信号は共に指定ポートとは違うポートから出力されており異常である。
また、入力ポート100dに入力された波長λ1の信号はどのポートからも出力されておらず異常である。
その結果、光ネットワーク上の全信号の流れを把握する事ができ、要求されたネットワーク構成が正しく実現されているか判断することが可能になる。
ただし、以下に示す実施の形態はあくまでも例示に過ぎず、種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
すなわち、いかに示す実施形態を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形して実施できることは言うまでもない。
FXC10の出力ポート(11a〜11c)からの出力光は光増幅器(73a〜73c)で増幅され隣接ノードへ送信されるが、その一部を光分波器(71a〜71c)を介して強度変調器(72a〜72c)に導き、識別情報を付与したのち光サーキュレーター(74a〜74c)を介して出力ポートに逆行させる。
光モニター部はモニター制御部と連携して、モニターする光に含まれている信号の波長と強度の測定及び出力ポート識別を行う。
また、光信号強度を適切なレベルに保つために、数か所で光増幅器(73a〜73g)の使用を想定しているが、必要なければこれらも省略して良い。
図中に示された光増幅器と光アイソレーターは、特に必要がなければ省略しても良い。
ここで使われる2階層型光ノードは図4に示す非対称型のWXCを利用しており、内部のスプリッタやWSSが省略されたポート(ここでは、21c〜21d、22c〜22d)にTPAを介してクライアント信号を送受信するトランスポンダ(入力側ではE/O変換装置、出力側ではO/E変換装置と表現)が接続されている。
これら逆行光は光サーキュレーター(75a〜75c、85a〜85b)を介して光モニター部に導かれる。
図中に示された光増幅器(73a〜73g、83a、83b)と光アイソレーター(93a〜93e)は、特に必要がなければ省略しても良い。
図18に本発明でポート識別付与の手段として位相変調器を用い、光モニター部において強度変調器を用いた場合と同様の処理ができるようにするために入力ポートに補助手段として分波器と反射器を追加した光ノードの基本構成を示し説明は省略する。
光モニター部では、各入力ポートからの参照用入力光と逆行光が光スイッチを介して順次波長可変バンドパスフィルターに導かれ、その出力がフォトダイオードで検出される。モニター制御部は、ポート識別情報を生成しラベル付与部に送信する。
強度変調パターンを測定するのに十分な帯域を持った光検出素子が必要とされる。
波長クロスコネクト20aは2つの光分波器とWSSで構成されており、2つの入力ポートにはWDMグリッドに準拠した2種類のWDM信号(入力信号-1と入力信号-2)が入力されている。
変調周波数は、出力ポート1では5kHz、出力ポート2では6kHzに設定されている。
図20に測定結果を示す。
2:モニター制御部
3:表示部
4:光モニター部
5:ラベル付与部
6:光スイッチ装置
8a〜8d:反射器
9a〜9d:位相変調器
10:ファイバークロスコネクト(FXC)
11a〜11e:ファイバークロスコネクト出射ポート(出力ポート)
12a〜12e:ファイバークロスコネクト入射ポート(入力ポート)
20、20a:波長クロスコネクト(WXC)
21a〜21d:波長クロスコネクト入射ポート(入力ポート)
22a〜22d:波長クロスコネクト出射ポート(出力ポート)
30:ODUスイッチ
31a〜31d:ODUスイッチ入射ポート(入力ポート)
32a〜32d:ODUスイッチ出射ポート(出力ポート)
33a〜33d、92a、92b:E/O変換装置
34a〜34d、91a、91b:O/E変換装置
40a、40b:トランスポンダアグリゲーター(TPA)
41a、41b:TPA出力ポート(出力ポート)
42a、42b:TPA入力ポート(入力ポート)
7a〜7d、51a〜51e、56a〜56e、61a〜61d、65a〜65d、67a〜67d、68a〜68d、71a〜71e、76a〜76e、81a〜81b、86a、86b:光分波器
52a〜52e、64a〜64d、72a〜72c、82a〜82b:強度変調器(変調器)
53a〜53e、13a〜13e、73a〜73g、83a、83b:光増幅器
57a〜57e、66a〜66d、77a〜77e、93a〜93e:光アイソレーター
54a〜54e、55a〜55e、62a〜62d、63a〜63d、74a〜74e、75a〜75e、84a、84b、85a、85b:光サーキュレーター
69a〜69d:反射型半導体光増幅器(RSOA)
87a、87b、88a、88b:バンドパスフィルター(波長可変バンドパスフィルター、フィルター)
100a〜100d:光ノード入射ポート(入力ポート)
110a〜110d:光ノード出射ポート(出力ポート)
120 PDアレー
121 プログラマブル光フィルター(POF)
122a〜122b:電圧制御減衰器(VOA)
123a〜123b:光増幅器(EDFA)
124a〜124d:光サーキュレーター
125a〜125d:光分波器
126:Fiber SW
Claims (11)
- 光ネットワーク上に配置されて、隣接ノードと入力側の光ファイバーを介して連結された複数の入力ポートと、出力側の隣接ノードと出力側の光ファイバーを介して連結された複数の出力ポートとを備えた光スイッチ装置から成り、前記複数の入力ポートのうち任意の第1入力ポートに入力された多重化された任意波長の入力信号光を、前記複数の出力ポートのうち任意の指定された第1出力ポートに出力信号光として出力するように構成された光ノードにおける、前記任意波長の入力信号光の前記第1入力ポートと前記第1出力ポートとの間の光スイッチ状態を監視する、光ノード監視システムであって、
前記光ノード監視システムは、
前記複数の出力ポートの各出力ポートに接続された前記光ファイバーに連結されて、前記多重化された前記任意波長の入力信号光が光スイッチされて前記第1出力ポートから出射した出力信号光に、前記第1出力ポートのポート識別情報に従って強度変調を与えて、前記第1出力ポートに逆行信号光である戻り光として逆行させるラベル付与部と、
前記複数の入力ポートの各入力ポートに接続された前記光ファイバーに連結されて、前記多重化された前記任意波長の入力信号光の一部である参照用入力光と前記各入力ポートへの前記戻り光とを、前記光ファイバーから分光して、前記各入力ポートと、前記多重化された前記任意波長と、前記各入力ポートへの前記戻り光の波長と、前記第1出力ポートの前記ポート識別情報とをモニターする光モニター部と、
前記各入力ポートにおける前記参照用入力光と、前記各入力ポートへの前記戻り光の波長と、前記第1出力ポートの前記ポート識別情報と、前記光スイッチ状態とを表示する表示部と、
前記ラベル付与部と前記光モニター部と前記表示部とに接続されて、前記光スイッチ状態を監視して制御するモニター制御部とを備え、
前記モニター制御部は、前記ラベル付与部へ前記各出力ポートの前記ポート識別情報を送信し、
前記表示部は、前記光モニター部から前記モニター制御部を介して得られた、前記各入力ポートにおける前記参照用入力光と同一波長を有する前記各入力ポートへの前記戻り光の前記ポート識別情報に基づいて、前記各入力ポートの前記入力信号光の前記光スイッチ状態を表示することを特徴とする光ノード監視システム。 - 前記ラベル付与部の前記強度変調は、強度変調器(AM)による強度変調、または反射型半導体光増幅器(RSOA)による利得に変調をかける強度変調である事を特徴とする請求項1に記載の光ノード監視システム。
- 前記ラベル付与部の前記強度変調は、前記出力信号光の前記戻り光と前記各出力ポートとの結合効率の操作による強度変調である事を特徴とする請求項1に記載の光ノード監視システム。
- 前記ラベル付与部は、前記強度変調に代わって、位相変調を与えて、前記第1出力ポートに前記戻り光を逆行させ、
さらに、前記各入力ポートに、反射器に連結された分波器を備え、
前記分波器で分波した前記入力信号光を前記反射器で反射した信号光である入力逆行光と、前記戻り光とを、1/4波長差で干渉させて、前記位相変調を与えられた前記戻り光を、前記強度変調を与えられた前記戻り光にすることを特徴とする請求項1に記載の光ノード監視システム。 - 前記光モニター部は、波長可変バンドパスフィルターとフォトダイオードとを備え、前記各入力ポートからの前記参照用入力光と前記戻り光とを順次に計測する事を特徴とする請求項1に記載の光ノード監視システム。
- 前記光モニター部は、AWG(Arrayed Waveguide Grating)とフォトダイオードアレーとを備え、前記多重化された全波長を同時計測する事を特徴とする請求項1に記載の光ノード監視システム。
- 前記多重化は、DWDM(高密度光多重化)グリッドであることを特徴とする請求項1乃至請求項6に記載の光ノード監視システム。
- 前記光ノードは、前記隣接ノードに前記光ファイバーを介して連結された前記光スイッチ装置であるWXC(Wavelength Cross Connect)と、前記WXCに接続されたODU(Optical Data Unit)スイッチとからなる2層型光ノードであって、
前記WXCの複数の入力ポートのうちの一部の入力ポートは、E/O変換装置を介して前記ODUスイッチの出力ポートと接続され、
前記WXCの複数の出力ポートのうちの一部の出力ポートは、O/E変換装置を介して前記ODUスイッチの入力ポートと接続され、
前記ラベル付与部は、さらに前記WXCの一部の出力ポートの各出力ポートから出力される出力信号光に前記ポート識別情報を与えて、前記一部の出力ポートの各出力ポートに前記戻り光を逆行させ、
前記光モニター部は、さらに前記E/O変換装置からの前記WXCの前記一部の入力ポートへの入力信号光と、前記一部の出力ポートからの前記一部の入力ポートに入射する前記戻り光とを前記WXCの前記複数の入力ポートにおいてモニターし、
前記表示部は、前記WXCの前記複数の入力ポートのうち前記隣接ノードに対して接続された入力ポートと、前記E/O変換装置の出力ポートに対して接続された前記一部の入力ポートとにおける前記入力信号光の前記光スイッチ状態を表示することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の光ノード監視システム。 - 前記光ノードは、前記隣接ノードに前記光ファイバーを介して連結された前記光スイッチ装置であるFXC(Fiber Cross Connect)と、前記FXCに接続された前記光スイッチ装置であるWXCとからなる2層型光ノードであって、
前記FXCの複数の入力ポートのうちの一部の入力ポートは、前記WXCの複数の出力ポートのうちの一方の出力ポートと接続され、
前記FXCの複数の出力ポートのうちの一部の出力ポートは、前記WXCの複数の入力ポートのうちの一方の入力ポートと接続され、
前記WXCは、さらにクライアント信号光を入力する入力TPA(Transponder Aggregator)およびクライアント信号光を出力する出力TPAと接続されており、
前記WXCの前記複数の入力ポートのうちの他方の入力ポートは、前記入力TPAの出力ポートと接続され、
前記WXCの前記複数の出力ポートのうちの他方の出力ポートは、前記出力TPAの入力ポートと接続され、
前記ラベル付与部は、さらに前記出力TPAの出力ポートから出力される出力信号光に前記ポート識別情報を与えて、前記出力TPAの出力ポートに前記戻り光を逆行させ、
前記光モニター部は、さらに前記入力TPAの入力ポートにおいて、前記クライアント信号光と、前記入力TPAの入力ポートに入射する前記戻り光とをモニターし、
前記表示部は、前記FXCの前記複数の入力ポートのうち前記隣接ノードに対して接続された入力ポートと、前記入力TPAの入力ポートとにおける前記入力信号光の前記光スイッチ状態を表示することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の光ノード監視システム。 - 前記光ノードは、前記隣接ノードに前記光ファイバーを介して連結された前記光スイッチ装置であるFXC(Fiber Cross Connect)と、前記FXCに接続された前記光スイッチ装置であるWXCと、前記WXCに接続されたODU(Optical Data Unit)スイッチとからなる3層型光ノードであって、
前記FXCの複数の入力ポートのうちの一部の入力ポートは、前記WXCの複数の出力ポートのうちの一方の出力ポートと接続され、
前記FXCの複数の出力ポートのうちの一部の出力ポートは、前記WXCの複数の入力ポートのうちの一方の入力ポートと接続され、
前記WXCの複数の入力ポートのうちの他方の入力ポートは、E/O変換装置を介して前記ODUスイッチの複数の出力ポートのうちの一方の出力ポートと接続され、
前記WXCの複数の出力ポートのうちの他方の出力ポートは、O/E変換装置を介して前記ODUスイッチの複数の入力ポートのうちの一方の入力ポートと接続され、
前記ラベル付与部は、前記WXCの前記他方の出力ポートから出力される出力信号光に前記ポート識別情報を与えて、前記WXCの前記他方の出力ポートに前記戻り光を逆行させ、
前記光モニター部は、さらに前記WXCの前記他方の入力ポートにおいて、前記E/O変換装置の出力ポートからの入力信号光と、前記WXCの前記他方の入力ポートに入射する前記戻り光とをモニターし、
前記表示部は、前記FXCの前記複数の入力ポートのうち前記隣接ノードに対して接続された入力ポートと、前記E/O変換装置の出力ポートに対して接続された前記WXCの前記他方の入力ポートとにおける入力信号光の前記光スイッチ状態を表示することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の光ノード監視システム。 - さらにネットワーク管理システムを備え、
前記表示部は、前記ネットワーク管理システムにより前記光ノードにおける前記光スイッチ装置に設定された光信号経路情報と、前記光スイッチ状態とをあわせて表示することを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の光ノード監視システム。
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