(57)【要約】【課題】低遅延伝送・省電力動作を可能とする光伝送システム、光伝送装置、および光伝送方法を提供する。【解決手段】本発明の光伝送システムは、第１の光伝送装置（１０）及び第２の光伝送装置（３０）の間に位置する光伝送装置（２０）が、第１の光伝送装置（１０）から伝送されてくる光信号のフレーム長情報ＦＬ１を取得するとともに、第２の光伝送装置（３０）からの光信号を受信する光受信器からフレーム長情報ＦＬ２を取得し、当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、第１の光伝送装置（１０）からの光信号を低遅延伝送する場合、あるいは当該光伝送装置（２０）をできるだけ省電力で動作させる場合には、フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を第１の光伝送装置（１０）に送信する手段を有する。【選択図】図１
2011228756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３台の光伝送装置が一列に接続される光伝送システムであって、
第１の光伝送装置及び第２の光伝送装置の間に位置する光伝送装置が、
前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する第１の波長スプリッタと、前記第１の波長スプリッタからの光信号を伝送する光再生変調部と、該光再生変調部からの光信号を合波する第２の波長スプリッタと、前記第２の光伝送装置からの光信号と前記光再生変調部からの光信号を合波する前記第２の波長スプリッタを介した後に受信する光受信器と、該光受信器からの信号を前記第１の光伝送装置に送信する光送信器と、前記光送信器からフレーム長情報を送信するためのフレーム長調整器とを備える、光伝送システムにおいて、
前記光再生変調部は、前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する前記第１の波長スプリッタからの光信号を分岐する光スプリッタと、該光スプリッタからの一方の光信号を受信する光受信器と、該光受信器からの電気信号を蓄える電気バッファと、前記電気バッファとは異なるもう一つの追加電気バッファと、前記光受信器から光信号のヘッダ情報を読み取り、かつ電気バッファと追加電気バッファからの電気信号を読み出す機能を有する判定制御回路と、前記分岐した光信号のうちもう一方の光信号を透過する光遅延線と、光遅延線からの光信号を光増幅する光増幅器と、光増幅器からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器と、該半導体光増幅器からの飽和信号を基に前記電気バッファ及び前記追加電気バッファからの電気信号を変調する光変調器とを備え、
前記光再生変調部の判定制御回路は、前記ヘッダ情報を基に前記第１の光伝送装置から伝送されてくる光信号のフレーム長情報ＦＬ１を取得し、前記フレーム長情報を前記フレーム長調整器へ送出する手段を有し、
前記フレーム長調整器は、前記第２の光伝送装置からの光信号を受信する光受信器からフレーム長情報ＦＬ２を取得し、当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、前記第１の光伝送装置からの光信号を低遅延伝送する場合、あるいは当該光伝送装置をできるだけ省電力で動作させる場合には、前記フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、前記フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を、前記光送信器経由で前記第１の光伝送装置に送信する手段を有することを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記フレーム長調整器は、
当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、前記第１の光伝送装置からの光信号を低遅延で伝送する場合、さらに前記フレーム長情報ＦＬ１におけるフレーム長と前記フレーム長情報ＦＬ２におけるフレーム長の大小を比較し、ＦＬ１＜ＦＬ２の場合にのみ、前記第１の光伝送装置に対し、前記フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、前記フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を、前記第１の光伝送装置に送信する手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記フレーム長調整器は、
当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、前記第１の光伝送装置からの光信号を低遅延で伝送する必要がない場合、当該光伝送装置を省電力で動作させる場合、さらに前記フレーム長情報ＦＬ１におけるフレーム長とフレーム長情報ＦＬ２におけるフレーム長の大小を比較し、ＦＬ１＜ＦＬ２の場合にのみ、前記第１の光伝送装置に対し、前記フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、前記フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を、前記第１の光伝送装置に送信する手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項４】
３台の光伝送装置が一列に接続される光伝送システムにて、第１の光伝送装置及び第２の光伝送装置の間に位置する光伝送装置であって、
前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する第１の波長スプリッタと、前記第１の波長スプリッタからの光信号を伝送する光再生変調部と、該光再生変調部からの光信号を合波する第２の波長スプリッタと、前記第２の光伝送装置からの光信号と前記光再生変調部からの光信号を合波する前記第２の波長スプリッタを介した後に受信する光受信器と、該光受信器からの信号を前記第１の光伝送装置に送信する光送信器と、前記光送信器からフレーム長情報を送信するためのフレーム長調整器とを備える、光伝送装置において、
前記光再生変調部は、前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する前記第１の波長スプリッタからの光信号を分岐する光スプリッタと、該光スプリッタからの一方の光信号を受信する光受信器と、該光受信器からの電気信号を蓄える電気バッファと、前記電気バッファとは異なるもう一つの追加電気バッファと、前記光受信器から光信号のヘッダ情報を読み取り、かつ電気バッファと追加電気バッファからの電気信号を読み出す機能を有する判定制御回路と、前記分岐した光信号のうちもう一方の光信号を透過する光遅延線と、光遅延線からの光信号を光増幅する光増幅器と、光増幅器からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器と、該半導体光増幅器からの飽和信号を基に前記電気バッファ及び前記追加電気バッファからの電気信号を変調する光変調器とを備え、
前記光再生変調部の判定制御回路は、前記ヘッダ情報を基に前記第１の光伝送装置から伝送されてくる光信号のフレーム長情報ＦＬ１を取得し、前記フレーム長情報を前記フレーム長調整器へ送出する手段を有し、
前記フレーム長調整器は、前記第２の光伝送装置からの光信号を受信する光受信器からフレーム長情報ＦＬ２を取得し、当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、前記第１の光伝送装置からの光信号を低遅延伝送する場合、あるいは当該光伝送装置をできるだけ省電力で動作させる場合には、前記フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、前記フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を、前記光送信器経由で前記第１の光伝送装置に送信する手段を有することを特徴とする光伝送装置。
【請求項５】
３台の光伝送装置が一列に接続される光伝送システムにて、第１の光伝送装置及び第２の光伝送装置の間に位置する光伝送装置による光伝送方法であって、
前記光伝送装置は、
前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する第１の波長スプリッタと、前記第１の波長スプリッタからの光信号を伝送する光再生変調部と、該光再生変調部からの光信号を合波する第２の波長スプリッタと、前記第２の光伝送装置からの光信号と前記光再生変調部からの光信号を合波する前記第２の波長スプリッタを介した後に受信する光受信器と、該光受信器からの信号を前記第１の光伝送装置に送信する光送信器と、前記光送信器からフレーム長情報を送信するためのフレーム長調整器とを備えており、
前記光再生変調部は、前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する前記第１の波長スプリッタからの光信号を分岐する光スプリッタと、該光スプリッタからの一方の光信号を受信する光受信器と、該光受信器からの電気信号を蓄える電気バッファと、前記電気バッファとは異なるもう一つの追加電気バッファと、前記光受信器から光信号のヘッダ情報を読み取り、かつ電気バッファと追加電気バッファからの電気信号を読み出す機能を有する判定制御回路と、前記分岐した光信号のうちもう一方の光信号を透過する光遅延線と、光遅延線からの光信号を光増幅する光増幅器と、光増幅器からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器と、該半導体光増幅器からの飽和信号を基に前記電気バッファ及び前記追加電気バッファからの電気信号を変調する光変調器とを備えており、
前記光伝送装置の処理手順は、
前記光再生変調部の判定制御回路によって、前記ヘッダ情報を基に前記第１の光伝送装置から伝送されてくる光信号のフレーム長情報ＦＬ１を取得し、前記フレーム長情報を前記フレーム長調整器へ送出するステップと、
前記フレーム長調整器によって、前記第２の光伝送装置からの光信号を受信する光受信器からフレーム長情報ＦＬ２を取得し、当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、前記第１の光伝送装置からの光信号を低遅延伝送する場合、あるいは当該光伝送装置をできるだけ省電力で動作させる場合には、前記フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、前記フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を、前記光送信器経由で前記第１の光伝送装置に送信するステップと、
を含むことを特徴とする、光伝送装置による光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号のまま伝送する機能と、光信号を電気信号に変換した後に再度光信号に変換して伝送する機能を有する光伝送装置に関し、特に、低遅延伝送・省電力動作を可能とする光伝送システム、光伝送装置、および光伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットにおけるトラフィック量の増大に伴い、中継網の伝送装置にて生じるルーティングなどの電気処理による伝送遅延の回避、本処理部の規模縮小化等に向け、OEO（Optical-Electrical-Optical）変換を行わないフォトニックネットワークの研究が活発に行われている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、光パケットスイッチングなどのフォトニックネットワークでは、光バッファの実現が難しいことから、将来のネットワークにおいては、全てがフォトニックネットワークに置き換わっていくのではなく、電気処理をベースとした既存ネットワークと、これらフォトニックネットワークが共存するネットワークアーキテクチャになるものと考えられる。
【０００３】
以上のような背景をもとに、光処理と電気処理両方の機能を合わせもつネットワークの提案がなされている（例えば、非特許文献２参照）。この技術を基にしたシステム構成例を図５に示す。図５の光伝送システムは、光伝送装置９０１、光伝送装置９０３および光伝送装置９０１，９０３の間に接続される光伝送装置９０２からなり、光伝送装置９０２は、光伝送装置９０１からの光信号を分岐する光スプリッタ９０２０と、分岐した光信号を受信する光受信器９０２１と、光受信器９０２１からの電気信号を蓄える電気バッファ９０２２と、電気バッファ９０２２とは異なる追加電気バッファ９０２３と、電気バッファ９０２２の電気信号と追加電気バッファ９０２３の電気信号を読み出す判定制御回路９０２４と、光スプリッタ９０２０で分岐した光信号を透過する光遅延線９０２５と、光遅延線９０２５からの光信号を光増幅する光増幅器９０２６と、光増幅器９０２６からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器９０２７と、半導体光増幅器９０２７からの飽和信号をもとに電気バッファ９０２２と追加電気バッファ９０２３からの電気信号を変調する光変調器９０２８で構成される。
【０００４】
ここで光受信器９０２１は、光伝送装置９０１からの光信号を受信した後、受信した信号のヘッダ情報を判定制御回路９０２４に送信し、判定制御回路９０２４では、受信したヘッダ情報をもとに、光伝送装置９０１からの光信号を光増幅器９０２６および半導体光増幅器９０２７で光再生するかしないかの判定を行う。光遅延線９０２５は、光受信器９０２１による信号受信処理と判定制御回路９０２４における信号判定処理に要する時間相当の光遅延線であり、判定制御回路９０２４は、光受信器９０２１からの光信号をもとに、クロック信号を生成する機能を有し、クロック信号、設計された光遅延線９０２５の距離、光受信器９０２１による信号受信処理、及び、判定制御回路９０２４における信号判定処理に要する時間を考慮し、光遅延線９０２５を透過した光信号が光増幅器９０２６及び半導体光増幅器９０２７を通過するタイミングと、光増幅器９０２６及び半導体光増幅器９０２７の制御タイミングを一致させる。
【０００５】
光伝送装置９０２において非特許文献２における制御を行うと、光伝送装置９０１からの光信号に対して、追加電気バッファ９０２３に電気信号がない場合には光増幅器９０２６及び半導体光増幅器９０２７で光再生を行い、追加電気バッファ９０２３に電気信号がある場合には光増幅器９０２６と半導体光増幅器９０２７にて光飽和させた後、半導体光増幅器からのＣＷ光を基に、電気バッファ９０２２と追加電気バッファ９０２３からの電気信号を光変調器９０２８にて変調する。すなわち電気バッファ９０２２の電気信号が、追加電気バッファ９０２３の電気信号と時間的に衝突しないときには、光遅延線９０２５→光増幅器９０２６→半導体光増幅器９０２７の光処理ルートにて伝送し、衝突するときには光受信器９０２１→電気バッファ９０２２→光変調器９０２８の電気処理ルートにて伝送する。この制御は、信号が到着順に読み出されるFIFO（first-in first-out）方式である（例えば、非特許文献３参照）。ここで、光増幅器９０２６及び半導体光増幅器９０２７における光飽和によるデータ削除動作は、半導体光増幅器９０２７の特性を利用することにより実現可能である（例えば、非特許文献４参照）。
【０００６】
このように構成し制御することにより、追加電気バッファ９０２３に電気信号がない場合には、光伝送装置９０１からの光信号は電気バッファ９０２２に蓄えられることなく光遅延線９０２５→光増幅器９０２６→半導体光増幅器９０２７の光処理ルートを通って伝送されるので、低遅延に伝送することが可能となる。また、追加電気バッファ９０２３に電気信号があった場合でも、判定制御回路９０２４で、追加電気バッファ９０２３の電気信号に比べ電気バッファ９０２２の電気信号を優先的に読み出すことにより、電気バッファ９０２２に滞留する時間が減少するので、低遅延に伝送することが可能であると考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】S.J.Ben Yoo, “Optical Packet and Burst Switching Technologies for the Future Photonic Internet,” Journal Lightwave Technology, Vol.24, No.12, pp.4468-4492, December 2006.
【非特許文献２】島田達也他，“SOA多段接続型アクセスネットワークの検討，”2009年信ソ大 B-10-29.
【非特許文献３】高橋敬隆，山本尚生，吉野秀明，戸田彰，“わかりやすい待ち行列システム”，電子情報通信学会，2003年．
【非特許文献４】Satoshi Narikawa,”Gbit-Class Transmission Using SOA Data Rewriter for WDM-PON,” IEICE TRANS COMMUN., Vol.E91-B, No.2, pp.399-408, February 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような非特許文献２の構成・制御においては、問題点が２つある。１つは、伝送遅延に関連するものである。光伝送装置９０１からの光信号の伝送遅延を優先するために、光伝送装置９０１からの光信号を光受信器９０２１で受信した時には、追加電気バッファ９０２３の電気信号があるときでもその電気信号読み出しを停止し、常に光伝送装置９０１からの光信号を光遅延線９０２５→光増幅器９０２６→半導体光増幅器９０２７の光処理ルートを通って伝送されるよう制御すると、追加電気バッファ９０２３の電気信号は、光伝送装置９０１から光信号が伝送されている限り、追加電気バッファ９０２３で待ち続ける必要があるため、追加電気バッファ９０２３のバッファサイズを大きくする必要が生じる。また、追加電気バッファ９０２３の電気信号読み出し中にその処理を停止し、光伝送装置９０１からの光信号が光増幅器９０２６と半導体光増幅器９０２７を通るようにするために、これら停止処理を行うための時間分、光遅延線９０２５を長く設計する必要が生じる。その結果、光遅延線９０２５→光増幅器９０２６→半導体光増幅器９０２７の光処理ルートを通って伝送しても、遅延特性が劣化してしまうことになる。
【０００９】
もう１つの問題は、消費電力に関連するものである。図６に半導体光増幅器の光入力−光出力特性の例を示す。図６に示すとおり、光伝送装置９０２においては、光再生動作を行う場合には光入力Ａで制御し、光飽和動作を行う場合には光飽和特性となる光入力Ｂで制御を行う必要がある。ここで光入力Ｂは光入力Ａより大きいため、光再生動作に比べ光飽和動作を行うときの方が、半導体光増幅器９０２７に入力する光パワーを大きくする必要が生じる。すなわち、光飽和動作を行うときの方が、光増幅器９０２６から強い光パワーを出力する必要があるため、光増幅器９０２６の制御に必要となる消費電力が大きくなる。
【００１０】
ここで問題となるのは，図５の光伝送システムには、前述した光飽和動作にともなう光増幅器９０２６の消費電力拡大に対する対策機能が不十分な点である。光飽和動作が必要となるのは、追加電気バッファ９０２３の電気信号を読み出すときと、光伝送装置９０１の光信号を電気バッファ９０２２から読み出すときである。図５の光伝送システムにおいて光増幅器９０２６の消費電力を削減するためには、追加電気バッファ９０２３の電気信号を読み出すときには必ず光飽和動作が必要となるので、対策する余地があるのは、光伝送装置９０１の光信号を電気バッファ９０２２から読み出すときである。
【００１１】
対策として、光伝送装置９０１からの光信号を光伝送装置９０２にて伝送するために光飽和動作しなければならない動作回数を減らす方法が挙げられる。動作回数が最大限少なくなるのは、上述した追加電気バッファ９０２３の電気信号があるときでもその信号読み出しを停止し、常に光伝送装置９０１からの光信号を光遅延線９０２５→光増幅器９０２６→半導体光増幅器９０２７の光処理ルートを通って伝送されるよう制御するという制御方法である。しかし、この制御方法では、光増幅器における消費電力抑制にはつながるが、前述のとおり、追加電気バッファ９０２３のバッファサイズ拡大、光遅延線の延長という課題が生じてしまう。
【００１２】
本発明は、以上のような背景で行われたものであり、前述する対策によって生じる追加電気バッファ９０２３のバッファサイズ拡大、光遅延線９０２５の延長という問題を削減し、低遅延伝送・省電力動作を可能とする光伝送システム、光伝送装置、および光伝送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の観点は、前記目的を達成するために、光伝送装置９０１からの光信号のフレーム長を調整する機能を光伝送装置９０２にもたせたことである。
【００１４】
即ち、本発明の光伝送システムは、３台の光伝送装置が一列に接続される光伝送システムであって、
第１の光伝送装置及び第２の光伝送装置の間に位置する光伝送装置が、
前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する第１の波長スプリッタと、前記第１の波長スプリッタからの光信号を伝送する光再生変調部と、該光再生変調部からの光信号を合波する第２の波長スプリッタと、前記第２の光伝送装置からの光信号と前記光再生変調部からの光信号を合波する前記第２の波長スプリッタを介した後に受信する光受信器と、該光受信器からの信号を前記第１の光伝送装置に送信する光送信器と、前記光送信器からフレーム長情報を送信するためのフレーム長調整器とを備える、光伝送システムにおいて、
前記光再生変調部は、前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する前記第１の波長スプリッタからの光信号を分岐する光スプリッタと、該光スプリッタからの一方の光信号を受信する光受信器と、該光受信器からの電気信号を蓄える電気バッファと、前記電気バッファとは異なるもう一つの追加電気バッファと、前記光受信器から光信号のヘッダ情報を読み取り、かつ電気バッファと追加電気バッファからの電気信号を読み出す機能を有する判定制御回路と、前記分岐した光信号のうちもう一方の光信号を透過する光遅延線と、光遅延線からの光信号を光増幅する光増幅器と、光増幅器からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器と、該半導体光増幅器からの飽和信号を基に前記電気バッファ及び前記追加電気バッファからの電気信号を変調する光変調器とを備え、
前記光再生変調部の判定制御回路は、前記ヘッダ情報を基に前記第１の光伝送装置から伝送されてくる光信号のフレーム長情報ＦＬ１を取得し、前記フレーム長情報を前記フレーム長調整器へ送出する手段を有し、
前記フレーム長調整器は、前記第２の光伝送装置からの光信号を受信する光受信器からフレーム長情報ＦＬ２を取得し、当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、前記第１の光伝送装置からの光信号を低遅延伝送する場合、あるいは当該光伝送装置をできるだけ省電力で動作させる場合には、前記フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、前記フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を、前記光送信器経由で前記第１の光伝送装置に送信する手段を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の光伝送装置は、３台の光伝送装置が一列に接続される光伝送システムにて、第１の光伝送装置及び第２の光伝送装置の間に位置する光伝送装置であって、
前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する第１の波長スプリッタと、前記第１の波長スプリッタからの光信号を伝送する光再生変調部と、該光再生変調部からの光信号を合波する第２の波長スプリッタと、前記第２の光伝送装置からの光信号と前記光再生変調部からの光信号を合波する前記第２の波長スプリッタを介した後に受信する光受信器と、該光受信器からの信号を前記第１の光伝送装置に送信する光送信器と、前記光送信器からフレーム長情報を送信するためのフレーム長調整器とを備える、光伝送装置において、
前記光再生変調部は、前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する前記第１の波長スプリッタからの光信号を分岐する光スプリッタと、該光スプリッタからの一方の光信号を受信する光受信器と、該光受信器からの電気信号を蓄える電気バッファと、前記電気バッファとは異なるもう一つの追加電気バッファと、前記光受信器から光信号のヘッダ情報を読み取り、かつ電気バッファと追加電気バッファからの電気信号を読み出す機能を有する判定制御回路と、前記分岐した光信号のうちもう一方の光信号を透過する光遅延線と、光遅延線からの光信号を光増幅する光増幅器と、光増幅器からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器と、該半導体光増幅器からの飽和信号を基に前記電気バッファ及び前記追加電気バッファからの電気信号を変調する光変調器とを備え、
前記光再生変調部の判定制御回路は、前記ヘッダ情報を基に前記第１の光伝送装置から伝送されてくる光信号のフレーム長情報ＦＬ１を取得し、前記フレーム長情報を前記フレーム長調整器へ送出する手段を有し、
前記フレーム長調整器は、前記第２の光伝送装置からの光信号を受信する光受信器からフレーム長情報ＦＬ２を取得し、当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、前記第１の光伝送装置からの光信号を低遅延伝送する場合、あるいは当該光伝送装置をできるだけ省電力で動作させる場合には、前記フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、前記フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を、前記光送信器経由で前記第１の光伝送装置に送信する手段を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の光伝送方法は、３台の光伝送装置が一列に接続される光伝送システムにて、第１の光伝送装置及び第２の光伝送装置の間に位置する光伝送装置による光伝送方法であって、
前記光伝送装置は、
前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する第１の波長スプリッタと、前記第１の波長スプリッタからの光信号を伝送する光再生変調部と、該光再生変調部からの光信号を合波する第２の波長スプリッタと、前記第２の光伝送装置からの光信号と前記光再生変調部からの光信号を合波する前記第２の波長スプリッタを介した後に受信する光受信器と、該光受信器からの信号を前記第１の光伝送装置に送信する光送信器と、前記光送信器からフレーム長情報を送信するためのフレーム長調整器とを備えており、
前記光再生変調部は、前記第１の光伝送装置からの光信号を分波する前記第１の波長スプリッタからの光信号を分岐する光スプリッタと、該光スプリッタからの一方の光信号を受信する光受信器と、該光受信器からの電気信号を蓄える電気バッファと、前記電気バッファとは異なるもう一つの追加電気バッファと、前記光受信器から光信号のヘッダ情報を読み取り、かつ電気バッファと追加電気バッファからの電気信号を読み出す機能を有する判定制御回路と、前記分岐した光信号のうちもう一方の光信号を透過する光遅延線と、光遅延線からの光信号を光増幅する光増幅器と、光増幅器からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器と、該半導体光増幅器からの飽和信号を基に前記電気バッファ及び前記追加電気バッファからの電気信号を変調する光変調器とを備えており、
前記光伝送装置の処理手順は、
前記光再生変調部の判定制御回路によって、前記ヘッダ情報を基に前記第１の光伝送装置から伝送されてくる光信号のフレーム長情報ＦＬ１を取得し、前記フレーム長情報を前記フレーム長調整器へ送出するステップと、
前記フレーム長調整器によって、前記第２の光伝送装置からの光信号を受信する光受信器からフレーム長情報ＦＬ２を取得し、当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、前記第１の光伝送装置からの光信号を低遅延伝送する場合、あるいは当該光伝送装置をできるだけ省電力で動作させる場合には、前記フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、前記フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を、前記光送信器経由で前記第１の光伝送装置に送信するステップと、
を含むことを特徴とする。
【００１７】
低遅延伝送したい場合には、前述したとおり、光飽和動作しなければならない動作回数をできるだけ減らす必要がある。本発明の光伝送システムによれば、フレーム長をできるだけ長くすることにより、光飽和動作しなければならない動作回数の削減を実現することができる。例えば、第１の光伝送装置からの光信号の伝送帯域を一定とすると、その光信号のフレーム長が長いほど、フレーム数が少なくなる。そのため、フレーム数が少ないほど光飽和動作しなければならない動作回数の減少が期待できる。ここで、フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長を、フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲に制限しているのは、フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長よりも長いフレーム長にすると、第２の光伝送装置にて受信できなくなってしまう恐れがあるからである。このフレーム長と光飽和動作しなければならない動作回数の定量的な考察については、後述する実施例の説明から明らかになる。
【００１８】
省電力化したい場合には、光飽和動作しなければならない動作回数だけでなく、光飽和動作となるトータル時間が重要となる。第１の光伝送装置からの光信号を、本発明に係る光伝送装置にて伝送するために光飽和動作しなければならない時間は、光飽和動作しなければばらないフレーム数（電気信号の数）と、これらフレームが電気バッファから読み出される時間を乗算することにより算出される。電気バッファから読み出される時間は、該当のフレームのフレーム長に依存するものである。すなわち、フレーム長が長いほど電気バッファから読み出される時間が長くなり、フレーム長が短いほど読み出される時間が短くなる。そのため、フレーム長を長くすると光飽和動作しなければならない時間が増大してしまうが、それ以上に光飽和動作しなければばらないフレーム数が減少すれば、合計の光飽和動作時間の削減が期待できる。このフレーム長と光飽和動作しなければならない動作時間の定量的な考察は、後述する実施例の説明から明らかになる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光処理と電気処理両方を合わせもつ光伝送システムにおいて、低遅延伝送と光増幅器の省電力機能を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による一実施例の光伝送システムを示す図である。
【図２】本発明による一実施例の光伝送システムの光伝送装置におけるフレーム長調整方式のフローチャートを示す図である。
【図３】本発明による一実施例の光伝送システムにおける、フレーム長と光飽和動作をしなければならない動作回数の関係例を示す図である。
【図４】本発明による一実施例の光伝送システムにおける、フレーム長と光飽和動作をしなければならない動作時間の関係例を示す図である。
【図５】従来の光伝送システムを示す図である。
【図６】半導体光増幅器の光入力-光出力特性の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施例を図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明による一実施例の光伝送システムを示す図である。図２は、本発明による一実施例の光伝送システムの光伝送装置におけるフレーム長調整方式のフローチャートを示す図である。図３は、本発明による一実施例の光伝送システムにおける、フレーム長と光飽和動作をしなければならない動作回数の関係例を示す図である。図４は、本発明による一実施例の光伝送システムにおける、フレーム長と光飽和動作をしなければならない動作時間の関係例を示す図である。
【００２２】
本発明に係る実施例の光伝送システムは、図１に示すように、３台の光伝送装置１０，２０，３０が一列に接続され、任意（例えば既存）の第１の光伝送装置１０及び第２の光伝送装置３０の間に、本発明に係る光伝送装置２０を設けることで実現するものである。
【００２３】
光伝送装置２０は、第１の光伝送装置１０からの光信号を分波する第１の波長スプリッタ２００１と、第１の波長スプリッタ２００１からの光信号を伝送する光再生変調部２１０と、光再生変調部２１０からの光信号を合波する第２の波長スプリッタ２００２と、第２の光伝送装置３０からの光信号と光再生変調部２１０からの光信号を合波する波長スプリッタ２００２を介した後に受信する光受信器２０１と、光受信器２０１からの信号を第１の光伝送装置１０に送信する光送信器２０２と、光送信器からフレーム長情報を送信するためのフレーム長調整器２００とを備える。
【００２４】
光再生変調部２１０は、第１の光伝送装置１０からの光信号を分波する第１の波長スプリッタ２００１からの光信号を分岐する光スプリッタ２１００と、光スプリッタ２１００からの一方の光信号を受信する光受信器２１０１と、光受信器２１０１からの電気信号を蓄える電気バッファ２１０２と、電気バッファ２１０２とは異なるもう一つの追加電気バッファ２１０３と、光受信器２１０１から光信号のヘッダ情報を読み取り、かつ電気バッファと追加電気バッファからの電気信号を読み出す機能を有する判定制御回路２１０４と、前記分岐した光信号のうちもう一方の光信号を透過する光遅延線２１０５と、光遅延線２１０５からの光信号を光増幅する光増幅器２１０６と、光増幅器２１０６からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器２１０７と、半導体光増幅器２１０７からの飽和信号をもとに電気バッファ２１０２及び追加電気バッファ２１０３からの電気信号を変調する光変調器２１０８とを備える。
【００２５】
光再生変調部２１０の判定制御回路２１０４は、前記ヘッダ情報を基に第１の光伝送装置１０から伝送されてくる光信号のフレーム長情報ＦＬ１を取得し、このフレーム長情報ＦＬ１をフレーム長調整器２００へ送出する手段を有する。
【００２６】
フレーム長調整器２００は、第２の光伝送装置３０からの光信号を受信する光受信器２０１からフレーム長情報ＦＬ２を取得し、当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、第１の光伝送装置１０からの光信号を低遅延伝送する場合、あるいは本発明に係る光伝送装置２０をできるだけ省電力で動作させる場合には、フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を、光送信器２０２経由で第１の光伝送装置１０に送信する手段を有する。
【００２７】
ここで、本発明の特徴とするところは、第１の光伝送装置１０からの光信号のフレーム長を調整する機能をもたせたことにより、低遅延伝送、及び光増幅器２１０６の省電力機能を提供する点である。
【００２８】
図２に、本発明の光伝送装置におけるフレーム長調整方式のフローチャートを示している。光伝送装置２０の判定制御回路２１０４は、光受信器２１０１で受信する第１の光伝送装置１０からの光信号を基に、伝送されてくる信号のフレーム長ＦＬ１を取得し、フレーム長調整器２００にその情報を送信する（Ｓ１０１）。
【００２９】
次に、フレーム長調整器２００は、第２の光伝送装置３０からの光信号を受信する光受信器２０１からフレーム長情報ＦＬ２を取得する（Ｓ１０２）。
【００３０】
次に、フレーム長調整器２００は、当該２つのフレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２を基に、第１の光伝送装置１０からの光信号を低遅延で伝送する場合（Ｓ１０３でＹｅｓの場合）、さらにフレーム長情報ＦＬ１におけるフレーム長とフレーム長情報ＦＬ２におけるフレーム長の大小を比較し、ＦＬ１＜ＦＬ２の場合（Ｓ１０４でＹｅｓの場合）には、第１の光伝送装置１０に対し、フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を送信し（Ｓ１０５）、ＦＬ１＜ＦＬ２でない場合（Ｓ１０４でＮｏの場合）には、フレーム長指示情報は送信しない（Ｓ１０６）。
【００３１】
一方、第１の光伝送装置１０からの光信号を低遅延で伝送する必要がない場合（Ｓ１０３でＮｏの場合）で、光伝送装置２０を省電力で動作させる場合（Ｓ１０７でＹｅｓの場合）、さらにフレーム長情報ＦＬ１におけるフレーム長とフレーム長情報ＦＬ２におけるフレーム長の大小を比較し、ＦＬ１＜ＦＬ２の場合（Ｓ１０８でＹｅｓの場合）には、第１の光伝送装置１０に対し、フレーム長情報ＦＬ２のフレーム長以下となる範囲で、フレーム長情報ＦＬ１のフレーム長をできるだけ長くする指示情報を送信し（Ｓ１０９）、ＦＬ１＜ＦＬ２でない場合（Ｓ１０８でＮｏの場合）には、フレーム長指示情報は送信しない（Ｓ１１０）。そして、光伝送装置２０を省電力で動作させる必要がない場合（Ｓ１０７でＮｏの場合）、光伝送装置２０から第１の光伝送装置１０に対し、フレーム長指示情報は送信しない（Ｓ１１１）。
【００３２】
尚、フレーム長情報の取得（Ｓ１０１，Ｓ１０２）は、順番を逆、あるいは同時に実施してもよく、判定処理（Ｓ１０３，Ｓ１０７）は、Ｓ１０７を先に実施した後、Ｓ１０７にてＮｏの判定後、Ｓ１０３を実施してもよく、本発明は、図２に記載されるフローだけに制限されるものではない。
【００３３】
以上のように光伝送装置２０においてフレーム長を調整することにより、低遅延伝送、及び光増幅器２１０６の省電力機能を提供することができる。
【００３４】
図３には、本発明に係るフレーム長調整器２００の調整方式を実施したときの、光飽和動作をしなければならない動作回数の割合例を示す。光飽和動作の割合は、第１の光伝送装置１０から伝送される合計フレーム数で、光飽和動作しなければならないフレーム数を割算することにより求めたものである。第１の光伝送装置１０から伝送されてくるフレーム、及び追加電気バッファ２１０３に伝送されてくるフレームは、ポアソン過程に従うものと仮定し、ＦＩＦＯ方式により読み出す。伝送速度は１Ｇｂｉｔ／ｓとし、第１の光伝送装置１０から伝送されてくるフレームの伝送帯域は５１２Ｍｂｉｔ／ｓ、そのフレーム長をパラメータとして算出している。一方の追加電気バッファ２１０３の伝送帯域は１２８Ｍｂｉｔ／ｓとし、そのフレームのフレーム長は６４〜１５１８ｂｙｔｅ可変でランダムに生成されるものとしている。なお、ここで述べる伝送帯域は、フレームのヘッダ情報とデータ情報の両方を合わせた帯域である。
【００３５】
図３より、フレーム長を長くするほど、光飽和動作の割合が減少していることが理解できる。よって、本発明のフレーム長調整を行うことにより、低遅延伝送を実現できることが分かる。
【００３６】
図４には、本発明に係るフレーム長調整器２００の調整方式を実施したときの、光飽和動作をしなければならない動作時間例を示す。光飽和動作時間は、第１の光伝送装置１０から伝送されてくるフレームのフレーム長が１５１８ｂｙｔｅのときの合計フレーム数を１としたときの合計光飽和動作時間で、前述のように、光飽和動作しなければばらないフレーム数（電気信号の数）と、これらフレームが電気バッファ２１０２から読み出される時間を乗算することにより求めた。伝送速度、信号の読み出し方式、フレーム到着、フレームの伝送帯域、フレームのフレーム長に関する条件は、図３に示す例と同じである。
【００３７】
図４より、フレーム長を長くするほど光飽和動作時間が減少していることが理解できる。よって、本発明のフレーム長調整を行うことにより，光増幅器の省電力機能を実現することができる。
【００３８】
尚、上述の例において、光伝送装置２０は、第１の光伝送装置１０（又は第２の光伝送装置３０）にフレーム長を変更することを指示することで、第１の光伝送装置１０（又は第２の光伝送装置３０）は、この指示情報に基づいてフレーム長を変更できる手段を備えているものとする。
【００３９】
また、フレーム長情報ＦＬ１は、第１の光伝送装置１０から伝送されてくる生のデータ信号から読み取ったフレーム長である一方で、フレーム長情報ＦＬ２は、第２の光伝送装置３０から伝送されてくる制御信号から読み取ったフレーム長であり、生のデータ信号から読み取ったものではないことに留意する。
【００４０】
本発明は、イーサネット（登録商標）に限定されるものではないが、例えば、イーサネットであれば、第１の光伝送装置１０から第２の光伝送装置３０に向けて、あるフレーム長の信号を送信し、この信号を第２の光伝送装置３０で受信できない場合、最大で受信できるフレーム長情報を第２の光伝送装置３０から第１の光伝送装置１０に送信し、第２の光伝送装置３０では、正常に受信できなかった第１の光伝送装置１０からの光信号を破棄するように構成することができる。また、第１の光伝送装置１０では、最大で受信できるフレーム長情報に基づき、再度、第２の光伝送装置３０に対し再送信を行うように構成することができる。尚、第２の光伝送装置３０からの最大で受信できるフレーム長の情報（制御信号）の送信は、上記のように、正常に受信できなかった時だけでなく、定期的に（例えば、１０分毎に）第２の光伝送装置３０から第１の光伝送装置１０に向けて送信するように構成することができる。
【００４１】
さらに、第２の光伝送装置３０からの制御信号の情報を、本発明に係る光伝送装置２０にて保持することで、フレーム長情報ＦＬ１，ＦＬ２の比較を実現しているが、ＦＬ１＜ＦＬ２の場合も、第２の光伝送装置３０からの生のデータ信号のフレーム長が、第１の光伝送装置１０における最大受信可能なフレーム長以下であれば、第１の光伝送装置１０では、第２の光伝送装置３０からの信号を受信することができる。
【００４２】
また、上記の例では、第１の光伝送装置１０→第２の光伝送装置３０の場合について説明したが、第２の光伝送装置３０→第１の光伝送装置１０へのデータ信号の送信の際も、同様に適用可能であることに留意する。この場合、ＦＬ１（第１の光伝送装置１０の最大受信可能フレーム長）＞ＦＬ２（第２の光伝送装置３０からのフレーム長）を満たす範囲で、上記と同様にフレーム長を変更する。したがって、本発明に係る光伝送装置２０の装置構成としては、例えば、図１の第１の波長スプリッタ２００１と第２の波長スプリッタ２００２との間に、フレーム長調整器２００、光受信器２０１、光送信器２０２、及び光再生変調部２１０について反対向きの構成をさらに備えるようにすることも可能である。したがって、本発明は、前述した実施例に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によれば、低遅延伝送と光増幅器の省電力機能を提供する光処理と電気処理両方を合わせもつ光伝送システムを構築できるので、光伝送装置を用いる任意のシステムに有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  光伝送装置（第１の光伝送装置）
２０  光伝送装置（本発明に係る光伝送装置）
３０  光伝送装置（第２の光伝送装置）
２００  フレーム長調整器
２０１  光受信器
２０２  光送信器
２１０  光再生変調部
９０１，９０２，９０３  光伝送装置
２００１，２００２  波長スプリッタ
２１００  光スプリッタ
２１０１  光受信器
２１０２  電気バッファ
２１０３  追加電気バッファ
２１０４  判定制御回路
２１０５  光遅延線
２１０６  光増幅器
２１０７  半導体光増幅器
２１０８  光変調器
９０２０  光スプリッタ
９０２１  光受信器
９０２２  電気バッファ
９０２３  追加電気バッファ
９０２４  判定制御回路
９０２５  光遅延線
９０２６  光増幅器
９０２７  半導体光増幅器
９０２８  光変調器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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