(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パケットと光パスとを統合した統合ネットワークにおける受信ノードシステム（１）であって，
光パケットと光パスとを選別するための波長帯選択器（３）と，
前記波長選択器（３）によって選別された光パケットが出力される光パケット用の出力ポート（２）と，
前記波長選択器（３）によって選別された光パスが出力される光パス用の出力ポート（２）と，
前記光パケット用の出力ポート（２）に接続され，自動レベル制御回路（ＡＬＣ）及び利得変動抑圧エルビウム添加ファイバ増幅器（ＴＳ−ＥＤＦＡ）を有する光パケット用の光増幅器（４）と，
前記光パス用の出力ポート（２）に接続され，自動利得制御回路（ＡＧＣ）及びエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を有する光パス用の光増幅器（４）と，
前記光パケット用の光増幅器（４）及び前記光パス用の光増幅器（４）のそれぞれに接続された複数の波長分波器（５）と，
前記複数の波長分波器（５）のそれぞれに接続された複数のレシーバ（６）と，
前記統合ネットワークの光パケット用及び光パス用の波長帯域の変動情報を受け取り，受け取った変動情報に基づいて，前記波長帯選択器（３）の中で光パケット用と光パス用の波長帯を分離し，光パケット信号を前記光パケット用の出力ポート（２）に出力し，光パス信号を前記光パス用の出力ポート（２）に出力するよう，前記波長帯選択器（３）に指令を出すためのコンピュータ（７）と，を含む，
受信ノードシステム。
【請求項２】
前記波長帯選択器（３）は，
波長分波器と光スイッチとを含み，
前記コンピュータ（７）からの指令に基づいて，前記波長分波器が，受信した光信号を光パケット信号及び光パス信号に波長チャンネル単位で分波し，
前記コンピュータ（７）からの指令に基づいて，前記光スイッチが，分波された光パケット信号及び光パス信号を光パケット信号及び光パス信号が出力される前記光パケット用の出力ポート（２）及び前記光パス用の出力ポート（２）に振り分ける，
請求項１に記載の受信ノードシステム。
【請求項３】
受信ノードシステムにおける光増幅方法であって，
前記受信ノードシステム（１）は，
光パケットと光パスとを統合した統合ネットワークにおける受信ノードシステム（１）であって，
光パケットと光パスとを選別するための波長帯選択器（３）と，
前記波長選択器（３）によって選別された光パケットが出力される光パケット用の出力ポート（２）と，
前記波長選択器（３）によって選別された光パスが出力される光パス用の出力ポート（２）と，
前記光パケット用の出力ポート（２）に接続され，自動レベル制御回路（ＡＬＣ）及び利得変動抑圧エルビウム添加ファイバ増幅器（ＴＳ−ＥＤＦＡ）を有する光パケット用の光増幅器（４）と，
前記光パス用の出力ポート（２）に接続され，自動利得制御回路（ＡＧＣ）及びエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を有する光パス用の光増幅器（４）と，
前記統合ネットワークの光パケット用及び光パス用の波長帯域の変動情報を受け取り，受け取った変動情報に基づいて，前記波長帯選択器（３）からの出力先を，前記光パケット用の出力ポート（２）又は前記光パス用の出力ポート（２）のいずれかに切り替えさせるよう，前記波長帯選択器（３）に指令を出すためのコンピュータ（７）と，を含み，
前記コンピュータ（７）が，前記統合ネットワークの光パケット用及び光パス用の波長帯域の変動情報を受け取り，受け取った変動情報に基づいて，前記波長帯選択器（３）の中で光パケット用と光パス用の波長帯を分離し，光パケット信号を前記光パケット用の出力ポート（２）に出力し，光パス信号を前記光パス用の出力ポート（２）に出力するよう，前記波長帯選択器（３）に指令を出す工程と，
前記波長帯選択器（３）が，前記コンピュータ（７）からの指令に基づいて，光パケット用又は光パス用の波長帯域を分波し，分波した光パケットを前記光パケット用の出力ポート（２）から出力し，分波した光パスを前記光パス用の出力ポート（２）から出力する工程と，
前記光パケット用の出力ポート（２）と接続された前記光パケット用の光増幅器（４）が，前記光パケット用の出力ポート（２）から出力された光パケットの強度を増幅し，前記光パス用の出力ポート（２）に接続された前記光パス用の光増幅器（４）が，前記光パス用の出力ポート（２）から出力された光パスの光強度を増幅する工程と，
を含む，光増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，波長帯域の動的割当や強度変動に柔軟に対応できる光パケット・光パス統合ネットワークシステム及びそのシステムを用いた方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，光ネットワークの中継点において，光信号を電気信号に変換することなく，光信号のまま転送処理を行うことが検討されている。そのような光信号のまま転送するシステムは，比較的連続した光信号を扱う光パスネットワークと，間欠的な光信号を扱う光パケットネットワークとに分類される。いずれのネットワークにおいても，エッジノードにおいて，光信号の受信システムが必要となる。エッジノードにおける受信システムは，光信号を電気信号に変換し，クロックとデータとを再生するレシーバを有する。また，到着する光信号をレシーバの最低受信強度以上にするため，受信システムには光増幅器を有するものがある。
【０００３】
光ネットワークの伝送容量を増加させるため，波長多重通信（ＷＤＭ）技術が用いられる。ＷＤＭ技術を利用した光パスネットワークでは，波長の異なる複数の光パスを同一ファイバ上で伝送する。また，光パケットネットワークにおいても，複数の波長からひとつのパケットを構成する多波長光パケットが用いられる。波長多重された光信号は，受信前に多重された波長を分離するために，波長分波器が用いられる。このように，ＷＤＭ技術に基づく光ネットワークに用いられる受信ノードシステムは，通常，光増幅器，波長分波器，及びレシーバを有する。
【０００４】
一方，粒度の異なる光パス信号と光パケットとを同一光ファイバ内で同時に伝送する光パケット・光パス統合ネットワークが検討されている。この光パケット・光パス統合ネットワークでは，複数の波長チャネルを含む波長帯域が，光パケット用と光パス用に割り当てられ，波長帯域幅をトラヒックの状況に応じて柔軟に変化させることができる必要がある。
【０００５】
統合ネットワークのエッジノードにおいて，光パケット用及び光パス用のレシーバを変動可能な最大範囲の波長帯域内に存在する波長チャネルの数だけ用意する。このシステムにおいては，光パケット用及び光パス用の波長チャネルをそれぞれのレシーバに振り分ける必要がある。しかしながら，現在の受動的な波長分波器では，動的割当に応じて波長帯域を振り分けることができない。また，統合ネットワークにおいて，光パケットのトラヒック密度が変動することがあり，また光パスの波長が増減する場合がある。このため，統合ネットワークでは，光ファイバ中の残光信号の強度の総和が時間的に変動する。ことため，エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を増幅器として用いた場合，光入力強度が変動すると，過渡応答現象が生ずるので，光パケット及び光パスともに出力強度が変化する。
【０００６】
一方，たとえば，自動利得制御回路（ＡＧＣ）を用いた電気的制御方法である，利得変動抑圧技術が知られている。この方法は，利得を一定に制御することで，例えば，光パケットのトラヒック密度の変動や，光パスの波長チャネルの増減により信号強度が変動する場合に，有効であると考えられる。ただし，このようなシステムにおいて，利得変動を抑圧するための電気回路の時定数はサブマイクロ秒のオーダーである。このため，このシステムは，１０ギガビット毎秒クラス以上の高速ペイロードを収容する光パケット単体の典型的な長さに対応できないため，強度変動の問題が残存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−３００８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は，光パケット及び光パスの統合ネットワークシステムにおける受信ノードシステムであって，波長帯域の動的割当や強度変動に対応することができる受信ノードシステム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】
【０００９】
本発明の第１の側面は，光パケットと光パスとを統合した統合ネットワークにおける受信ノードシステム１に関する。この受信ノードシステム１は，波長帯選択器３と，複数の光増幅器４と，複数の波長分波器５と，複数のレシーバ６と，コンピュータ７とを含む。
【００１０】
波長帯選択器３は，光パケットと光パスとを選別するための要素であり，複数の出力ポート２を有する。複数の光増幅器４は，複数の出力ポート２のそれぞれに接続され，入力光の強度を増幅するための要素である。複数の波長分波器５は，複数の光増幅器４のそれぞれに接続され，波長に応じて入力光を分波するための要素である。複数のレシーバ６は，複数の波長分波器５のそれぞれに接続され，光信号を受信するための要素である。コンピュータ７は，統合ネットワークの光パケット用及び光パス用の波長帯域の変動情報を受け取り，受け取った変動情報に基づいて，波長帯選択器３の中で光パケット用と光パス用の波長帯を分離し，光パケット信号及び光パス信号を，光パケット又は光パス用のレシーバと接続された出力ポート２に出力するよう，波長帯選択器３に指令を出すための要素である。
【００１１】
この受信ノードシステム１の好ましい態様は，波長帯選択器３が，波長分波器と光スイッチとを含むものである。波長分波器が，受信した光パケット信号及び光パス信号を波長チャネル単位で分波する。その後，コンピュータ７からの指令に基づいて，波長分波器に接続された光スイッチが，分波された光パケット信号及び光パス信号を，光パケット又は光パス用のレシーバと接続された出力ポート２に振り分ける。
【００１２】
この受信ノードシステム１の好ましい態様は，光増幅器４が，利得変動抑圧エルビウム添加ファイバ増幅器を含む。
【００１３】
この受信ノードシステム１の好ましい態様は，複数の光増幅器４が，自動レベル制御回路（ＡＬＣ）及び利得変動抑圧エルビウム添加ファイバ増幅器を有する光増幅器と，自動利得制御回路（ＡＧＣ）を有するエルビウム添加ファイバ増幅器のいずれか又は両方を含む。
【００１４】
本発明の第２の側面は，統合ネットワークの受信ノードシステム１における光増幅方法に関する。この方法は，コンピュータ７が，統合ネットワークの光パケット用及び光パス用の波長帯域の変動情報を受け取り，受け取った変動情報に基づいて，波長帯選択器３の中で光パケット用と光パス用の波長帯を分離し，光パケット信号及び光パス信号を，光パケット又は光パス用のレシーバと接続された出力ポート２に出力するよう，波長帯選択器３に指令を出す。次に，波長帯選択器３が，コンピュータ７からの指令に基づいて，光パケット又は光パスを複数の出力ポートのいずれかの出力ポート２から出力する。そして，出力ポート２と接続された光増幅器４が，出力ポートから出力された光パケット又は光パスの光強度を増幅する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は，光パケット及び光パスの統合ネットワークシステムにおける受信ノードシステムであって，波長帯域の動的割当や強度変動に対応することができる受信ノードシステムを提供することができる。特に，本発明は，光パケット用又は光パス用の波長帯域を分波した後に，それぞれの粒度に応じた光増幅器において強度補強を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は，本発明の受信ノードシステムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は，統合ネットワークの概念図である。
【図３】図３は，実施例１における光パケット強度の変動を示す図面に替わるグラフである。
【図４】図４は，実施例１における光パケット強度の変動を示す図面に替わるグラフである。
【図５】図５は，ＨＤＲ−ＰＲに関する図である。図５（ａ）は，このＨＤＲ−ＰＲの外観を示す図面に替わる写真である。図５（ｂ）は，出力が変動した光パケットをＨＤＲ−ＰＲにより再生したパケット波形を示す。
【図６】図６は，ＡＬＣ−ＥＤＦＡに関する図である。図６（ａ）は，ＡＬＣ−ＴＳ−ＥＤＦＡ（ＡＬＣ−ＥＤＦＡ）の外観を示す図面に替わる写真である。図６（ｂ）は，開発された光増幅器を用いて得られた均一に増幅された光パケットを示す。
【図７】図７は，実施例２におけるデモンストレーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図８（ａ）】図８（ａ）は，一方向フィールドファイバにおける分散を示す図面に替わるグラフである。
【図８（ｂ）】図８（ｂ）は，往復フィールドファイバにおける群遅延（ＤＧＤ）を示す図面に替わるグラフである。
【図８（ｃ）】図８（ｃ）は，１００ｋｍボビンファイバにおける群遅延（ＤＧＤ）を示す図面に替わるグラフである。
【図９】図９は，入出力ポート，コアノードの光バッファにおける光パケット列を示す。
【図１０】図１０は，実施例２の実験結果を示す図である。図１０（ａ）は，コアノードの出力におけるスペクトルを示す。図１０（ｂ）は，１７０ｋｍ伝送後の光パケットの時間波形を示す。図１０（ｃ）はＩＰパケットのエラーレートなどを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の第１の側面は，光パケットと光パスとを統合した統合ネットワークにおける受信ノードシステム１に関する。統合ネットワークは，ある光ファイバを光パケットと光パス信号が同時に伝送されることがあるネットワークである。本発明の受信ノードシステム１は，このような統合ネットワークにおいて用いることができる。図１は，本発明の受信ノードシステム１の構成例を示すブロック図である。図１に示されるように，この受信ノードシステム１は，波長帯選択器３と，複数の光増幅器４と，複数の波長分波器５と，複数のレシーバ６と，コンピュータ７とを含む。
【００１８】
波長帯選択器３は，光パケットと光パスとを選別するための要素であり，複数の出力ポート２を有する。波長帯選択器３を含む受信ノードシステム１は，統合ネットワークに接続されている。このため，受信ノードシステム１には，光パケット信号と光パス信号とが入力される。波長帯選択器３は，後述するコンピュータ（制御装置）の指令に基づいて，適切な波長帯を選択し，適切な出力ポートを選択する。すなわち，それぞれの出力ポートには，光増幅器が接続されているので，波長帯選択器３は，適切な光増幅器により光信号が適切に増幅されるように，出力ポートを選択する。
【００１９】
この受信ノードシステム１の好ましい態様は，波長帯選択器３が，波長分波器と光スイッチとを含むものである。そして，波長分波器が，受信した光パケット信号及び光パス信号を波長チャネル単位で分波する。その後，コンピュータ７からの指令に基づいて，波長分波器に接続された光スイッチが，分波された光パケット信号及び光パス信号を，光パケット又は光パス用のレシーバ（受信器）と接続された出力ポート２に振り分ける。コンピュータ７は，統合ネットワークのトラフィック等の情報が入力されるので，これらの情報を加味して，適切な指令を波長選択器３へと伝える。
【００２０】
複数の光増幅器４は，複数の出力ポート２のそれぞれに接続され，入力光の強度を増幅するための要素である。複数の波長分波器５は，複数の光増幅器４のそれぞれに接続され，波長に応じて入力光を分波するための要素である。光増幅器４の例は，エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を含むものである。受信ノードシステム１の好ましい態様は，光増幅器４が，利得変動抑圧エルビウム添加ファイバ増幅器（ＴＳ−ＥＤＦＡ）を含む。この受信ノードシステム１の好ましい態様は，光増幅器４が，自動レベル制御回路（ＡＬＣ）及び利得変動抑圧エルビウム添加ファイバ増幅器を有する光増幅器と，自動利得制御回路（ＡＧＣ）を有するエルビウム添加ファイバ増幅器のいずれか又は両方を含む。光パケット用に自動レベル制御回路（ＡＬＣ）を有する利得変動抑圧エルビウム添加ファイバ増幅器（ＴＳ−ＥＤＦＡ）を用いることが好ましい。また，光パス用には，自動利得制御回路（ＡＧＣ）付きのエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を用いることが好ましい。この光増幅器の選択は，先に説明した光パスの設定・選択の際に行われることが好ましい。
【００２１】
エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は，公知である。そして，ＥＤＦＡは光増幅器として広く用いられている。利得変動抑圧エルビウム添加ファイバ増幅器（ＴＳ−ＥＤＦＡ）は，たとえば特開２００８−３００８１８号公報に開示されている。ＴＳ−ＥＤＦＡは，広い時間応答を有し利得変動を抑圧することができるＥＤＦＡである。本発明におけるＥＤＦＡの例は，活性領域の直径が３．４μｍ以上１０μｍ以下のＥＤＦＡである。このＥＤＦＡは，開口数が０．２以下であるものを用いてもよい。また，ＥＤＦＡは，クラッドに，コアに含まれるエルビウム濃度より小さな濃度でエルビウムが添加されたＥＤＦＡを用いてもよい。
【００２２】
自動レベル制御回路（ＡＬＣ）を有するエルビウム添加ファイバ増幅器（ＡＬＣ−ＥＤＦＡ）は，たとえば，特開２００５-２３６９９４号公報に開示されている。この増幅器は，広範囲の入力ダイナミックレンジを備える。また，ＡＬＣ−ＥＤＦＡは，たとえば，特開２００４−１５８６５２号公報に開示されるように，ＥＤＦＡの出力側に外付けの光フィルタを設けたものであってもよい。
【００２３】
ＡＬＣ−ＥＤＦＡを用いることで，光パケットのトラヒック密度の変動や，パケットの経路の損失差異による光パケットごとの強度変動，及び粒度の小さい光パケットによる過渡応答を抑制できる。
【００２４】
自動利得制御回路（ＡＧＣ）付きのエルビウム添加ファイバ増幅器（ＡＧＣ−ＥＤＦＡ）は，たとえば特開２００８−３００８１８号公報，及び特表２００８−５１０３８３号公報に開示されている。
【００２５】
ＡＧＣ−ＥＤＦＡを用いることで，光パスの波長チャネルが増減した場合であっても，強度変動を抑圧できる。
【００２６】
複数の波長分波器５は，複数の光増幅器４のそれぞれに接続され，波長に応じて入力光を分波するための要素である。波長分波器５の例は，ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）である。ＡＷＧは，公知であり，たとえば，特開２０１０-２２４１５６号公報に開示されている。ＡＷＧは光路長の異なる複数の導波路を有しており，これにより入力信号を波長ごとに分波することができる。
【００２７】
複数のレシーバ６は，複数の波長分波器５のそれぞれ出力ポートに接続され，光信号を受信するための要素である。複数のレシーバ（受信器）が，たとえば，ひとつの光ファイバ内の光信号を受信してもよい。この光信号には，光パケット及び光パスが含まれていてもよい。複数のレシーバは，たとえば，変動可能な最大範囲の波長帯域内に存在する波長チャネルの数と同じか又はそれ以上の個数が用意されていることが好ましい。レシーバは，残存する強度変動に対応するため，受信ダイナミックレンジの大きなものが好ましい。
【００２８】
コンピュータ７は，統合ネットワークの光パケット用及び光パス用の波長帯域の変動情報を受け取り，コンピュータ７は，受け取った変動情報に基づいて，波長帯選択器３の中で光パケット用と光パス用の波長帯を分離し，光パケット信号及び光パス信号を，光パケット又は光パス用のレシーバと接続された出力ポート２に出力するよう，波長帯選択器３に指令を出すための要素である。統合ネットワークの光パケット用及び光パス用の波長帯域の変動情報には，統合ネットワーク内における利用可能な波長帯域の情報が含まれていてもよい。また，この情報には，あるノードが受信するであろう光信号の種別及び波長帯域に関する情報が含まれていてもよい。さらに，この情報には，ある受信ノードからの出力信号が，次のノードに向かう間に衝突を避けることができる波長帯域に関する情報が含まれていてもよい。コンピュータ７から出力される信号には，波長帯選択器３が選択する波長帯域に関する情報や，選択された信号がどの出力ポートから出力されるのかに関する情報が含まれていてもよい。
【００２９】
コンピュータ７は，入出力部，制御部，演算部，及び記憶部を有している。そして，制御部は，記憶部に記憶した制御プログラムの指令に基づいて，適宜記憶部からデータを読み出し，演算部に所定の演算を行わせる。そして，制御部は，演算結果を適宜記憶部に記憶させるとともに，入出力部から出力する。
【００３０】
本発明の受信ノードシステム１においては，たとえば，波長割当情報をコンピュータ７が受信する。そして，コンピュータ７は，波長割当情報に基づいて，波長帯選択器３の選択帯域を変化させるとともに，出力ポートを選択するように，波長帯選択器３に対して指令を出す。なお，コンピュータ７と波長帯選択器３とは一体として形成されていてもよい。
【００３１】
コンピュータ７は，統合ネットワークのトラヒックに関する情報を受け取って，波長帯選択器３へ出力する指令情報を求めて，波長帯選択器３へ出力してもよい。
【００３２】
次に，本発明の第２の側面に関する，統合ネットワークの受信ノードシステム１における光増幅方法を説明する。
【００３３】
統合ネットワークにおける多波長光パケット及び多数の光パスが，受信ノードシステム１に入力される。波長帯選択器３は，これらの光信号を振り分ける。
【００３４】
この方法は，コンピュータ７が，統合ネットワークの光パケット用及び光パス用の波長帯域の変動情報を受け取る。そして，コンピュータ７は，受け取った変動情報に基づいて，波長帯選択器３の中で光パケット用と光パス用の波長帯を分離し，光パケット信号及び光パス信号を，光パケット又は光パス用のレシーバと接続された出力ポート２に出力するよう，波長帯選択器３に指令を出す。すなわち，コンピュータ７は，変動情報に含まれるノードから出力することが望ましい波長帯を把握する。そして，コンピュータ７は，その波長帯に属する光パスまたは光パケットが受信ノードから出力されるように選択される波長帯及び出力パスを調整する。すなわち，たとえば，コンピュータ７には，波長帯選択器の波長帯に関する情報と，各出力パスの特性（たとえば，どのような光増幅器と接続されているか）に関する情報が記憶されている。そして，記憶部からこれらに関する情報を読み出して，受信した変動情報を用いて，適切な波長帯及び出力パスを求める演算処理を行う。このようにすることで，コンピュータ７は，波長帯選択器に適切な指令を出すことができる。また，単に，コンピュータ７は，出力パスを光パケット用のもの又は光パス用のいずれとするかについての指令を波長帯選択器へ出力してもよい。この場合，変動情報には，たとえば，光パケット又は光パスのいずれの信号が受信ノードに入力されたかについての情報が含まれていればよい。
【００３５】
このコンピュータ７は，統合ネットワーク全体と情報の授受を行うことができるようにされていてもよい。この場合，統合ネットワークは，少なくともひとつのサーバを有していることが好ましい。サーバが，変動情報をあるコンピュータ７へ伝える際に，統合ネットワークに含まれる全てのコンピュータに対しても上記変動情報を伝えることが好ましい。このようにすることで，統合ネットワークに含まれる各受信ノードの出力波長帯をサーバがコントロールできることとなる。このようにすることで，光パケット用の波長帯域が変動する事態や，光パス用の波長帯域が変動する事態に対して，柔軟に対応できることとなる。
【００３６】
次に，波長帯選択器３が，コンピュータ７からの指令に基づいて，光パケット用又は光パス用の波長帯域を分波し，分波した光パケット又は光パスを複数の出力ポートのいずれかの出力ポート２から出力する。
【００３７】
そして，出力ポート２と接続された光増幅器４が，出力ポートから出力された光パケット又は光パスの光強度を増幅する。
【００３８】
なお，コンピュータ７は，波長帯選択器３からの出力が光パケットの場合は，出力パスとして，自動レベル制御回路（ＡＬＣ）を有するエルビウム添加ファイバ増幅器（ＡＬＣ−ＥＤＦＡ）と接続されるものを選択するよう指令を出力することが好ましい。先に説明したとおり，ＡＬＣ−ＥＤＦＡを用いることで，光パケットのトラヒック密度の変動や，パケットの経路の損失差異による光パケットごとの強度変動，及び粒度の小さい光パケットによる過渡応答を抑制できる。
【００３９】
また，コンピュータ７は，波長帯選択器３からの出力が光パスの場合は，出力パスとして，自動利得制御回路（ＡＧＣ）付きのエルビウム添加ファイバ増幅器（ＡＧＣ−ＥＤＦＡ）と接続されるものを選択するよう指令を出力することが好ましい。先に説明したとおり，ＡＧＣ−ＥＤＦＡを用いることで，光パスの波長チャネルが増減した場合であっても，強度変動を抑圧できる。
【００４０】
次に，光パケット及び光パスは，それぞれ波長分波器５により波長チャネル毎に分波される。そして，分波された光信号は，レシーバにより受信される。
【実施例１】
【００４１】
光パケットと光パスの統合ネットワークと強度変動耐性のためのコア技術
図２は，統合ネットワークの概念図である。図２に示されるように，本実施例の統合ネットワークにおいて，光パケットと光パスデータは混合され同じインフラに転送される。統合ネットワークのエッジノードの入力側では，イーサーネットフレームのような狭帯域の信号は，広帯域の光パケットにカプセル化される。また，エッジノードの出力側では，光パケットのカプセル化が解除される。本実施例では，Ｎ波長の１０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号から構成される多波長光パケットを用いた。また，光パケット交換（ＯＰＳ）リンクを介して，経路シグナリング又は波長資源制御のための制御用光パケットを交信した。ユーザ側の要求に応じた高品質のエンドトゥーエンド光パスを設定した。
【００４２】
光パケット交換（ＯＰＳ）リンクと光回線交換（ＯＣＳ）リンクの占有波長資源をそれぞれ設定した。共有資源を，光パスまたは光パケット転送の要求量に応じてＯＰＳとＯＣＳとで割り当てた。
動的な光パス設定及び開放，光パケットトラヒック密度の変化，及び共有資源の動的な割当により，ＥＤＦＡの入力総量が変化し，利得変動が生じた。
【００４３】
これにより，増幅された光パケットの強度又は光パスの強度が変動した。図３及び図４は，実施例１における光パケット強度の変動を示す図面に替わるグラフである。
【００４４】
本実施例では，８０（８λｘ１０）Ｇｂｉｔ／ｓの多波長光パケット及び８波長の光パスをＥＤＦＡに入力した。増幅後，バンドパスフィルタにより，光パケットのみを抽出した。図３（ａ）及び図３（ｂ）は，それぞれ８０Ｇｂｉｔ／ｓ入力光パケットと８個の入力光パススペクトル，および抽出された光パケットの時間波形を示す図面に替わるグラフである。次に，本実施例においては，６個の光パスを開放した。図３（ｃ）及び図３（ｄ）は，入力光パケットと２個の入力光パススペクトル，および抽出された光パケットの時間波形を示す図面に替わるグラフである。光パケット強度は約１ｄＢ増えたことがわかる。このように，光パケット強度が変動した理由は，動的な光パス設定及び開放によるものと考えられる。
【００４５】
次に，図４（ａ）に示されるように，光パケットのトラヒック密度の変化に見立てて，ＥＤＦＡに入力する光パケット列のデューティーサイクルのみを変化させた。図４（ｂ）は，ＥＤＦＡによる増幅後の光パケット列を示す。示される結果から，光パケット強度も，デューティーサイクルにより変化した。これらの強度変動は，受信系において，ビットエラーの原因になる可能性がある。
【００４６】
強度変動への耐性のため，本実施例では，高ダイナミックレンジパケットレシーバ（ＨＤＲ−ＰＲ）を用いた。図５（ａ）は，このＨＤＲ−ＰＲの外観を示す図面に替わる写真である。このＨＤＲ−ＰＲは，ＰＩＮフォトダイオードと，高感度検出のためのトランスインピーダンスアンプと，可変閾値のバーストモードリミッティングアンプを含む。
【００４７】
従来のＲｘ（レシーバ）の性能は，受信可能なダイナミックレンジが５．１ｄＢ程度であった［Ｓ.Ｓｈｉｎａｄａ  ｅｔ.ａl.,  ＥＣＯＣ２００９,  ＰＤ３．１（２００９）.］。一方，このＨＤＲ−ＰＲの性能は，１４．１ｄＢ程度のダイナミックレンジであった。図５（ｂ）は強度が変動した光パケットをＨＤＲ−ＰＲにより再生したパケット波形を示す。
【００４８】
本実施例においては，ＨＤＲ−ＰＲは，入力光パケットと出力クロックの瞬時位相同期をとるために単一位相ロックループ構造を用いた。一方，パケット長の短い(１００ナノ秒以下の)光パケットによる過渡的な利得変動と光サージに対応するため，利得変動抑圧（ＴＳ−）ＥＤＦＡを開発した［Ｙ.   Ａｗａｊｉ  ｅｔ  ａｌ.,  ＣＬＥＯ２００８,   ＪＷＡ７３  （２００８）.］。しかし，トラヒック密度の変化などによる長期間にわたる強度変動はこのＥＤＦＡによっても残留した。トラヒック密度が変化する光パケット列を均一強度に増幅するため，ＴＳ−ＥＤＦＡと自動利得制御回路（ＡＧＣ）又は自動レベル制御回路（ＡＬＣ）を組み合わせたバーストモード増幅システムを開発した。このシステムは，図６（ａ）に示される。図６（ａ）は，ＡＬＣ−ＴＳ−ＥＤＦＡ（ＡＬＣ−ＥＤＦＡ）の外観を示す図面に替わる写真である。このシステムは，光フィードバックループ，ＡＧＣ，及びＡＬＣを含む外部制御機構を有する。図６（ｂ）は，開発された光増幅器を用いて得られた均一に増幅されたパケットを示す。この光パケットの強度は，図４（ｂ）の様々なデューティーサイクルにおける増幅後の光パケットに比べてより均一である。
【実施例２】
【００４９】
光パケットと光パスのフィールドファイバ同時伝送のデモンストレーション
図７は，実施例２におけるデモンストレーションシステムの構成を示すブロック図である。このシステムは，コアノードとして，ＯＰＳ／ＯＣＳ統合ノード，２つのエッジノード，及びいくつかのクライアントを含む。そして，クライアントは，ＩＰパケット又は光パスを用いてデータを送信するものである。このシステムは，非圧縮のＨＤＴＶ映像を取得・表示するためのカメラ及びディスプレイを含む。このシステムは，光ファイバ内で同時に伝送された光パケットと光パスを増幅するため，ＴＳ−ＥＤＦＡを用いた。それぞれのノードにおいて，光パケットと光パスとに分離した後に，光パケットを均一に増幅するため，ＯＰＳリンクのみについて，ＡＧＣ／ＡＬＣを有するＴＳ−ＥＤＦＡを用いた。さらに，このシステムは，パケットの強度変動へのトレランスを高めるために，ＨＤＲ−ＰＲを用いた。共有資源，及びＯＰＳとＯＣＳの占有資源は，１５３８．９−１５４１．３ｎｍ（λ９−λ１２）の４波長と，１５４７．７−１５５３．３ｎｍ（λ１―λ８）の８波長と，１５５８．９−１５６１．４ｎｍ（λ１３−λ１６）の４波長であった。波長間隔は１００ＧＨｚであった。
【００５０】
ＩＰパケットＴｘ．（トランシーバ：送信器）は，コアノードを目的地とする宛先ＩＰアドレスを有するＯＣＳ制御用ＩＰパケット，及びＩＰパケットＲｘ．（レシーバ：受信器）を目的地とする宛先ＩＰアドレスを有するデータ用ＩＰパケットを送信した。
８チャネル光パスＴｘ．及び８チャネル光パスＲｘ．は，データ用の８波長の１．２５Ｇｂｉｔ／ｓ信号の送受信を行った。光パスＴｘ．／Ｒｘ．からのＯＣＳ制御信号は，ＩＰパケットＴｘ．を通して送信した。第１のエッジノードでは，ＩＰ−ＯＰコンバータ［Ｈ.Ｆｕｒｕｋａｗａ  ｅｔ  al.,  Ｊ.Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ.,  ｖｏｌ.２７,  ｐｐ.２３７９−２３９０(２００９).］により，これらのＩＰパケットは，８０Ｇｂｉｔ/ｓの多波長光パケットにカプセル化され，ＩＰアドレスに対応する１．２４Ｇｂｉｔ/ｓの光ラベルを付加される。その後，これらの光パケット及び８個の光パスを合波し，光ファイバーに入力した。
【００５１】
ＪＧＮ２ｐｌｕｓ［“ＪＧＮ２ｐｌｕｓ,”ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｊｇｎ.ｎｉｃｔ.ｇｏ.ｊｐ／］におけるフィールド光ファイバーは，小金井と大手町の間に存在し，今回、ループバック構成を構築した。往復の光ファイバーは，２７ｄＢ損失を有する８５ｋｍのシングルモードファイバ（ＳＭＦ）と２５ｋｍの分散補償ファイバから構成される。図８（ａ）に示されるように，分散補償によって，Ｃバンドの領域で，分散値が−２０〜＋２５ｐｓであった。図８（ｂ）は，１時間につき１０回測定を行った往復のフィールド光ファイバの群遅延であり，２．５ｐｓ以内の値であった。参考のために，１００ｋｍボビンファイバの群遅延は，図８（ｃ）に示されるように１．２ｐｓ以内であった。この群遅延は，多波長光パケットに，スキューや偏光モード分散，その他の影響をもたらした。ただし，これらの影響は，コアノードシステム及び第２のエッジノードにおけるＯＰ−ＩＰコンバータの許容範囲であった。
【００５２】
ＯＰＳ／ＯＣＳ統合ノードの構成は，たとえば，Ｈ.  Ｆｕｒｕｋａｗａ  ｅｔ  ａｌ.,  ＩＥＩＣＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ,  ｖｏｌ.７,  ｐｐ.１０７９−１０８５（２０１０）.及び  Ｈ.  Ｆｕｒｕｋａｗａ  ｅｔ  ａｌ.,ＥＣＯＣ２０１０,  Ｗｅ.８.Ａ.４  （２０１０）に開示されている。ＯＰＳ／ＯＣＳ統合ノードにおいて，２つの２ｘ２ＯＰＳ及び２つの２ｘ２ＯＣＳが，それぞれ占有資源及び共有資源用に用いられる。コアノードを宛先とするアドレスを持つ制御光パケットが，ＯＰＳにおいて，ラベルプロセッサと１ｘ２ＬｉＮｂＯ３スイッチ（ＬＮ−ＳＷ）により，このノードへ転送された。その後，これらの制御光パケットをノードが受信することにより，光パスの設定や共有資源の割り当てが行われた。ＯＣＳにおけるアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）が，光パス信号の波長帯を８光パスに分割し，大規模スイッチによってそれぞれの光パスを適切な出力ポートへと転送した。ＯＣＳ制御のために，コアノードは，制御用ＩＰパケットを光パケットにカプセル化して，第２のエッジノードへ送信した。２ｘ１光バッファは，複数のＬＮ−SＷ及びファイバ遅延線を有しており，コアノードからの制御光パケット及び第１のエッジノードからのデータ光パケットは２ｘ１光バッファへと入力された。これらのパケット間のパケット衝突を避けるため，本実施例においては，光バッファが各パケットに十分な遅延を与えた。図９は，上記動作による，入出力ポート，コアノードの光バッファにおける光パケット列を示す。
【００５３】
本実施例において，図９は，コアノードを宛先とするアドレスを有する制御光パケットのみがコアノードへスイッチされたこと，また，バッファが通常通り動作したことを表す。図１０（ａ）は，コアノードの出力におけるスペクトルを示す。図１０（ｂ）は，１７０ｋｍ伝送後の光パケットの時間波形を示す。第２のエッジノードにおいては，ＨＤＲ−ＰＲがデータ及び制御光パケットを受信した。その後，ＯＰ−ＩＰコンバータが光パケットからＩＰパケットを抽出しＩＰパケットＲｘ．へ送信した。ＩＰ−パケットＴｘ．から転送されたデータのＩＰパケットのエラーレート（ＩＰ−ＰＥＲ）は，図１０（ｃ）に示される通り，３．３３ｘ１０５であり，これは高品質の伝送を示す。ＩＣＭＰの送受信確認，及び１．６Ｇｂｉｔ／ｓの光パスによるＨＤＴＶ映像の送受信により，ＯＣＳ制御信号が全てのノードに適切に届けられ，８個の光パスを適切に設定できたことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は，光情報通信の分野で利用され得る。
【符号の説明】
【００５５】
１  受信ノードシステム；  ３  波長帯選択器；  ４  光増幅器；  ５  波長分波器；  ６  レシーバ；  ７  コンピュータ
【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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【図７】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図８（ｃ）】
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【図９】
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【図１０】
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