(57)【要約】【課題】一つ又は複数の障害のあるスイッチ又は光ファイバ伝送ラインが修復される間のサービス中断に対してネットワークを保護する。【解決手段】小型のＮ×Ｎ光入出力スイッチ（Ｎは２以上）の相互接続構成を設ける。スイッチは予備及び現用の伝送ラインの間に配置される。【効果】各スイッチごとのファイバ本数が少ないため、修復及び導入時の接続の信頼性が向上するとともに、相異なる要求を柔軟に満たす構成が可能となる。また、障害は障害検査信号で監視される。【選択図】　図１
2004140789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害からの保護のためのスイッチング装置を有するネットワークノードであって、
前記スイッチング装置は、
二つの光ファイバ入力ポート及び二つの光ファイバ出力ポートを有し、前記入力ポートと前記出力ポートとをスルー接続する第１動作モード、及び、前記入力ポートと前記出力ポートとをクロス接続する第２動作モードで動作する第１の光スイッチモジュール及び第２の光スイッチモジュールを備え、
前記光スイッチモジュールの入力ポート及び出力ポートの各々には、前記第１動作モードでスルー接続される複数の現用光ファイバ伝送ラインが接続され、
前記光スイッチモジュールの入力ポート及び出力ポートの各々には、前記第１動作モードでスルー接続されると共に、前記第２動作モードでクロス接続される複数の予備用光ファイバ伝送ラインが接続され、
前記各予備用光ファイバ伝送ラインの末端は、一つの前記スイッチモジュールの出力ポートに接続されると共に、他端が、他の前記スイッチモジュールの入力ポートに接続され、
それによって、前記スイッチモジュールが前記第２動作モードになると、現用光ファイバ伝送ライン及び／又はスイッチモジュールが選択的に迂回されることを特徴とするネットワークノード。
【請求項２】
Ｎが３以上の整数である、Ｎ個の前記光スイッチモジュールを備え、
前記スイッチモジュールのいずれか一つがＮ番目のスイッチモジュールであるとして、
Ｎ−１番目の前記スイッチモジュールの前記出力ポートは、前記予備用光ファイバ伝送ラインの一つによって、Ｎ番目の前記スイッチモジュールの前記入力ポートに接続され、
Ｎ−１番目の前記スイッチモジュールの前記入力ポートは、他の前記予備用光ファイバ伝送ラインの一つによって、Ｎ−２番目の前記スイッチモジュールの前記出力ポートに接続され、
それによって、前記第１動作モードでは、全ての前記予備用光ファイバ伝送ラインが前記第１動作モードにおける単一の閉じたループとなるように接続されることを特徴とする請求項１に記載のネットワークノード。
【請求項３】
前記スイッチモジュールは第１グループを構成し、
前記ネットワークノードは、リングトポロジネットワーク内に存在し、
前記スイッチモジュールのうち略半数は、前記現用光ファイバ伝送ラインにおいて前記リングトポロジネットワークの一方に送信し、
前記スイッチモジュールのうちの他の略半数は、前記リングトポロジネットワークの前記一方と逆方向に送信し、
さらに、前記ネットワークノードは、前記第１グループの鏡像として構成された第２グループの追加の光スイッチモジュールを備え、
前記第１グループ及び前記第２のグループの入力ポートと出力ポートとの間には、前記現用光ファイバ伝送ラインの略３分の１が接続されることを特徴とする請求項２に記載のネットワークノード。
【請求項４】
前記ネットワークノードは、複数の他のノードを有するメッシュトポロジネットワーク内に存在し、
前記ネットワークノードは、次々に他のノードと関連して、前記リングトポロジネットワーク形成することを特徴とする請求項３に記載のネットワークノード。
【請求項５】
前記スイッチモジュールを二つ備え、
一方の前記スイッチモジュールの前記出力ポートは、前記予備用光ファイバ伝送ラインによって、他方の前記スイッチモジュールの前記入力ポートに接続され、
他方の前記スイッチモジュールの出力ポートは、他の前記予備用光ファイバ伝送ラインによって、前記一方のスイッチモジュールの入力ポートに接続され、
それによって、前記第１動作モードでは、前記予備用光ファイバ伝送ラインが前記第１動作モードにおける単一の閉じたループとなるように接続されることを特徴とする請求項１に記載のネットワークノード。
【請求項６】
前記スイッチモジュールは第１グループを構成し、
前記ネットワークノードは、リングトポロジネットワーク内に存在し、
前記スイッチモジュールのうち略半数は、前記現用光ファイバ伝送ラインにおいて前記リングトポロジネットワークの一方に送信し、
前記スイッチモジュールのうちの他の略半数は、前記リングトポロジネットワークの前記一方と逆方向に送信し、
さらに、前記ネットワークノードは、前記第１グループの鏡像として構成された第２のグループの追加の光スイッチモジュールを備え、
前記第１グループ及び第２のグループの入力ポートと出力ポートとの間には、前記現用光ファイバ伝送ラインの略３分の１が接続されることを特徴とする請求項５に記載のネットワークノード。
【請求項７】
前記ネットワークノードは、複数の他のノードを有するメッシュトポロジネットワーク内に存在し、
前記ネットワークノードは、次々に他のノードと関連して、前記リングトポロジネットワークを形成することを特徴とする請求項６に記載のネットワークノード。
【請求項８】
障害からの保護のために切替動作を行うネットワークノードの動作方法であって、
二つの光ファイバ入力ポート及び二つの光ファイバ出力ポートを有する第１光のスイッチモジュール及び第２の光スイッチモジュールを設け、
前記第１及び第２のスイッチモジュールは、第１動作モードにおいて前記入力ポートと前記出力ポートとをスルー接続し、第２動作モードにおいて前記入力ポートと前記出力ポートとをクロス接続し、
複数の現用光ファイバ伝送ラインを、前記第１動作モードでスルー接続される、前記のスイッチモジュールの前記入力ポート及び前記出力ポートに接続し、
複数の予備用光ファイバ伝送ラインを、前記第１動作モードでスルー接続されると共に、前記第２動作モードでクロス接続される前記のスイッチモジュールの前記入力ポート及び前記出力ポートに接続し、
前記予備用光ファイバ伝送ラインの各々を、一つの前記スイッチモジュールの出力ポートと他の前記スイッチモジュールの入力ポートとの間に接続し、
前記スイッチモジュールのモードを選択的に変更して、一つの現用光ファイバ伝送ライン及び／又は一つのスイッチモジュールを迂回することを特徴とするネットワークノードの動作方法。
【請求項９】
前記スイッチモジュールのモードの選択的な変更によって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せと、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せとが提供されることを特徴とする請求項８に記載のネットワークノードの動作方法。
【請求項１０】
前記光スイッチモジュールを設ける手順において、Ｎが３以上の整数である、Ｎ個の前記スイッチモジュールを設け、
前記スイッチモジュールのいずれか一つがＮ番目のスイッチモジュールであるとして、
一つの予備用光ファイバ伝送ラインを、Ｎ−１番目の前記スイッチモジュールの前記出力ポートとＮ番目の前記スイッチモジュールの前記入力ポートとの間に接続し、
他の予備用光ファイバ伝送ラインを、Ｎ−１番目の前記スイッチモジュールの前記入力ポートとＮ−２番目の前記スイッチモジュールの前記出力ポートとの間に接続し、
それによって、前記第１動作モードでは、前記予備用光ファイバ伝送ラインを単一の閉じたループとなるように接続することを特徴とする請求項８に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項１１】
前記スイッチモジュールのうち略半数は、前記現用光ファイバ伝送ラインにおいて前記リングトポロジネットワークの一方に送信し、
前記スイッチモジュールのうちの他の略半数は、前記リングトポロジネットワークの前記一方と逆方向に送信し、
前記光スイッチモジュールを設ける手順によって設けられた前記第１グループの前記スイッチモジュールの鏡像として構成された、第２のグループの追加の光スイッチモジュールを接続し、
前記現用光ファイバ伝送ラインの略３分の１を、前記第１グループ及び前記第２のグループの入力ポートと出力ポートとの間に接続することを特徴とする請求項１０に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項１２】
メッシュトポロジネットワークの互いのノード間で、前記リングトポロジに従って送受信することを特徴とする請求項１１に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項１３】
二つの前記スイッチモジュールを二つ備える場合における、請求項８に記載のネットワークノード動作方法において、
予備用光ファイバ伝送ラインを、一方の前記スイッチモジュールの前記出力ポートと他方の前記スイッチモジュールの前記入力ポートとの間に接続し、
他の予備用光ファイバ伝送ラインを、他方の前記スイッチモジュールの出力ポートと前記一方のスイッチモジュールの入力出力ポートとの間に接続し、
それによって、前記第１動作モードでは、前記予備用光ファイバ伝送ラインを単一の閉じたループとなるように接続することを特徴とするネットワークノード動作方法。
【請求項１４】
一方のスイッチモジュールでリングトポロジネットワークの一方に送信し、
他方のスイッチモジュールで逆方向に送信し、
前記光スイッチモジュールを設ける手順において設けられた前記第１グループの前記スイッチモジュールの鏡像として構成された、二つの追加の光スイッチモジュールを接続し、
前記現用光ファイバ伝送ラインを、前記追加された光スイッチモジュールの入力ポートと、前記光スイッチモジュールを設ける手順において設けられた前記スイッチモジュールの出力ポートとの間に接続し、
前記現用光ファイバ伝送ラインを、前記追加された光スイッチモジュールの出力ポートと、前記光スイッチモジュールを設ける手順において設けられた前記スイッチモジュールの入力ポートとの間に接続することを特徴とする請求項１３に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項１５】
メッシュトポロジネットワークの互いのノード間で、前記リングトポロジに従って送受信することを特徴とする請求項１４に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項１６】
前記スイッチモジュールのモードの選択的な変更によって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せと、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せとが提供されることを特徴とする請求項１０に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項１７】
前記スイッチモジュールのモードの選択的な変更によって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せと、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せとが提供されることを特徴とする請求項１１に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項１８】
前記スイッチモジュールのモードの選択的な変更によって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せと、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せとが提供されることを特徴とする請求項１２に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項１９】
前記スイッチモジュールのモードの選択的な変更によって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せと、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せとが提供されることを特徴とする請求項１３に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項２０】
前記スイッチモジュールのモードの選択的な変更によって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せと、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せとが提供されることを特徴とする請求項１４に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項２１】
前記スイッチモジュールのモードの選択的な変更によって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの一つの組合せと、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せとが提供されることを特徴とする請求項１５に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項２２】
迂回されるライン及びスイッチの各々に対して障害検査信号を送信することによって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せ状態の間にライン障害の修復を監視し、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せ状態の間にスイッチ障害の修復を監視することを特徴とする請求項１６に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項２３】
迂回されるライン及びスイッチの各々に対して障害検査信号を送信することによって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せ状態の間にライン障害の修復を監視し、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せ状態の間にスイッチ障害の修復を監視することを特徴とする請求項１７に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項２４】
迂回されるライン及びスイッチの各々に対して障害検査信号を送信することによって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せ状態の間にライン障害の修復を監視し、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せ状態の間にスイッチ障害の修復を監視することを特徴とする請求項１８に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項２５】
迂回されるライン及びスイッチの各々に対して障害検査信号を送信することによって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せ状態の間にライン障害の修復を監視し、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せ状態の間にスイッチ障害の修復を監視することを特徴とする請求項１９に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項２６】
迂回されるライン及びスイッチの各々に対して障害検査信号を送信することによって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せ状態の間にライン障害の修復を監視し、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せ状態の間にスイッチ障害の修復を監視することを特徴とする請求項２０に記載のネットワークノード動作方法。
【請求項２７】
迂回されるライン及びスイッチの各々に対して障害検査信号を送信することによって、前記現用光ファイバ伝送ラインを迂回するモードの組合せ状態の間にライン障害の修復を監視し、前記スイッチモジュールを迂回するモードの組合せ状態の間にスイッチ障害の修復を監視することを特徴とする請求項２１に記載のネットワークノード動作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光ファイバ伝送ネットワークの保護に関し、特に、ライン障害及びスイッチ障害の保護に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国の通信事業者は、スイッチング装置の故障の発生よりも頻繁な、大陸全体にわたる伝送ラインにおける予測できない故障に悩まされている。主な故障は、人為的エラー、又は、洪水等の自然災害によって引き起こされる光ファイバの障害である。
【０００３】
また、スイッチエレメントの故障に対して、本来の光パスと同じ長さの代替パスを設定可能なＮ×Ｎ光マトリックススイッチが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第６２９２２８１号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、ライン障害及びスイッチ障害に対する保護機能を備えた光ファイバ伝送ネットワークの保護機能の改善が必要とされている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記及びその他の課題は本発明によって解決される。
【０００７】
従来技術を分析した結果、本発明者等は、（１）ＤＷＤＭ（高密度波長分割多重方式）ネットワークにおける保護システム、及び、（２）イーサネット等の伝送レイヤに保護機能のないネットワークにおける保護システムが必要とされていることを見出した。
【０００８】
ライン及びスイッチングの障害により生じる問題の結果から保護するために、物理的な信号が光ファイバを通じて伝わるネットワークの伝送レイヤには、何年も前からＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）保護システムが配備されている。しかし、保護機能だけを必要とし、ＳＯＮＥＴシステムの多くの付加機能は必要としないネットワークにとっては、ＳＯＮＥＴシステムは高価である。ＳＯＮＥＴシステムは、電子的スイッチング機能やアド・ドロップ機能等の伝送ラインを管理する多くの機能を有する。さらに、ＳＯＮＥＴシステムは、ポイントツーポイント通信、１：Ｎスイッチング及びリングトポロジへの改良が困難であることから、トポロジを変更するときには既存のＳＯＮＥＴシステムを取り替える必要がある。
【０００９】
そこで、従来技術のＳＯＮＥＴシステムの諸問題点とそれらの原因について分析したところ、本発明では、より有効で柔軟性の高い光伝送ネットワーク保護システムに対する必要性と、それを満たす解決法を導き出した。
【００１０】
本発明者等は、ネットワーク構築費用と、スイッチ故障又はライン故障のいずれかの後のサービス復旧費用（装置及び修復の双方）と、修復中の光ファイバの取り扱いの増大（これはさらなるライン故障の可能性を高める）とを分析した。
【００１１】
できるだけ多くの入出力を有する単体の光スイッチは有利な投資であると考えられている。その理由は、ポートあたりの費用は一つのスイッチのポート数の増大とともに減少するからである。これに対して、本発明者は、スイッチへの個々のファイバの接続は手作業で行われ非常に困難であることに着目し、この費用を比較した。この手作業による修復の結果、きわめて細いファイバの多くで不良及び不十分な接続が生じ、これはライン故障の主要な原因であることがわかっている。そこで、本発明の一部として、多くのポートを有するスイッチよりもむしろ少数のポートを有するスイッチを使用し、これに対応して接続不良の可能性を低減するとともに、これに関する労力を低減する解決法がある。本発明のこの解決法は、長期的には、大規模なスイッチを使用するよりも費用対効果が高い。特に、２×２光スイッチは、多くのポートを有するスイッチと比べて、初期導入についても、改良又は修復のための取り替えについても、取り扱いが容易であるという利点を有する。
【００１２】
本発明の上記の解決法は、小型スイッチを接続する際の自由度を与える。本発明のこの解決法は、少ないポートを有するスイッチによる、多数のラインを接続する構成であり、これは一見したところ、従来技術において必要とされていた事項と矛盾するように見える。
【００１３】
多くのポートを有するスイッチを用いてポートあたりの費用を低減することは知られている。しかし、例えば、６個のポートだけのために３２×３２スイッチを使用する場合、実際に使用するポートあたりの費用は、利用可能なポートあたりの費用よりも実質的に増大している。本発明は、少ないポートを有するスイッチを多数使用して構成することによって、この問題を回避する。
【００１４】
１２８×１２８スイッチの取り替えに伴い、きわめて細い光ファイバを少なくとも２５６回手作業で接続することがいかに面倒であるかは、想像に難くない。従って、故障の主因が、不正確又は不完全な手作業でのファイバ接続によるファイバの接続不良であることは明らかであり、このことは容易に理解される。それゆえ、大型スイッチは、ポート当たりの費用は低いが、導入費用が高く、ライン故障率も高い。
【００１５】
さらに、構成の容易性及び構成の柔軟性を提供することが望ましい。なぜなら、ネットワークトポロジの変更は、予測できないトラフィックパターンから生じるからである。従って、将来の柔軟性は本発明により構築されるシステムの長所である。
【００１６】
本発明の実施形態は、以下の機能及びモジュールを有する光保護システムを提供する。
１）光信号を光スイッチングする２×２スイッチング機能。
２）故障情報に従って２×２スイッチング機能を管理するスイッチング方法及びスイッチング制御部。
３）ヘッドエンド側（送信元）から故障情報を受信する、すなわち、伝送ライン上の故障を検出する受信部。
４）テールエンド側（送信先）で検出されている故障の事象に関する情報を送信する送信部。
【００１７】
本発明は以下のことを特徴とする。
１）光コアネットワーク（例えば、ＤＷＤＭネットワーク）における障害保護可能性の向上。
２）高価で大規模なＳＯＮＥＴネットワークによる解決法と比べて費用対効果が高く小型の回路基板による解決法。
３）現用トラフィックに影響を及ぼすことなく、サービスを停止することのないサービス継続中の（インサービス）修復及び容易なアップグレードが可能となる。
４）大都市圏通信網（Ｍｅｔｒｏ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）におけるイーサネット網に適応可能な解決法。
【００１８】
本発明のさらに他の態様、特徴及び利点は、本発明者等が本発明の実施の最良態様と考えるものを含むいくつかの特定の実施形態及び実施態様を単に例示することによって、以下の詳細な説明から容易に明らかである。本発明は、他の異なる実施形態も可能であり、そのいくつかの細部は、すべて本発明の意図及び範囲から逸脱することなく、さまざまな自明の事項に変更可能である。従って、図面及び説明は本質的に例示的なものと考えられるべきであり、限定的なものとみなされるべきではない。
【００１９】
本発明は、添付図面において、限定のためではなく例として図示される。図面において、同じ参照符号は同様の構成要素を指す。
【００２０】
【発明の実施の形態】
費用対効果が高く柔軟性の高い構成のネットワーク保護のためのスイッチングモジュール、システム、方法及びソフトウェアについて説明する。以下の記載では、本発明の周到な理解を与えるために、説明の目的で、多くの具体的詳細が示される。しかし、当業者には明らかなように、本発明は、これらの具体的詳細なしで、又は、均等な構成により実施可能である。その他の場合には、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、周知の構造及び装置はブロック図の形式で示される。
【００２１】
好ましい実施形態は、ネットワークの柔軟性、費用対効果、有用性及び信頼性を改善するために接続されるスイッチとして、２×２光スイッチ又は他の小型スイッチを使用して、光ネットワークの保護に対する前述した課題を解決することによって、前述した必要性を満たす。より広範な本発明の態様によれば、３個以上の入力又は出力ポートを有するスイッチも使用可能である。
【００２２】
２×２光スイッチは、共通インタフェース基板に統合化され、一体の装置に組み込むことができる。これは以下に図面に関連して説明されるすべての構成において使用可能である。スイッチは、好ましくは、スイッチ内に光スイッチング機能を有するが、スイッチ内に電気信号スイッチング機能を含んでもよい。いずれの場合も一例であるが、スイッチの重要な態様は、それが光ファイバの入力ポート及び出力ポートを有することである。このような光ファイバによって生じる問題点は、本発明によって明らかにされ、原因が分析され、解決される。
【００２３】
スイッチ内の入力ポートから出力ポートへの論理的及び物理的な接続は、スイッチの状態、すなわち、モードに依存する。これらのモードは、２×２スイッチの場合には、スイッチの技術分野において周知である、バー状態（ＢＡＲ）及びクロスバー状態（Ｘ−ＢＡＲ）である。本実施形態の構成によるスイッチ接続の柔軟性は、修復中にサービスを中断することなく、障害スイッチ及び障害ラインを迂回するために有効に接続する構成を提供する。
【００２４】
図１は、基本的な障害保護２×２光スイッチ型ネットワークを示す。システムは、制御部（ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ）、２×２スイッチ（２×２ＳＷ）、送信部（ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＲ）及び受信部（ＲＥＣＥＩＶＥＲ）を有する。制御部は、記憶部（ＭＥＭＯＲＹ）に記憶されたプログラムに従って２×２スイッチング機能を管理する。
【００２５】
受信部は、障害事象信号を受信することができ、これは、例えば、いかなる既知の態様で提供されることも可能である。障害事象信号は、受信されるフレームヘッダから抽出されてもよく、又は、物理的障害を直接検出する既知の装置（図示省略）によって提供されてもよい。その場合、送信部は、例えば、制御用あるいは信号用のフレーム又はパケット内のヘッダに障害事象情報を含めることによって、伝送ラインの対向側にある受信部（図示省略）へ、ライン上で検出されている障害事象に関する情報を送信する。
【００２６】
この実施形態では、２×２光スイッチはそれぞれ、周知の態様の入力と出力との間のクロスバースイッチング機能、二つの入力及び二つの出力を有する。２つのスイッチング機能を例示するため、上側に図示されるスイッチ（２×２ＳＷ）は通常のバー状態（バーモード）にあり、一方、下側に図示されるスイッチ（２×２ＳＷ）はクロスバー状態（クロスバーモード）に動作している。
【００２７】
米国特許第６２９２２８１号明細書（発明者：Ｂａｌａ他、２００１年９月１８日発行、その開示は本明細書に援用される）は、本実施形態で使用可能なＮ×Ｎ光スイッチの構成例を示している。
【００２８】
図２は、２×２スイッチ型光保護スイッチングモジュールを含むネットワークセグメントを示す。右側（東側）のノードは図１にさらに詳細に示されており、左側（西側）のノードは右側のノード（スイッチングモジュール）と同一であり左右が反転した鏡像である。通常動作中、すべてのスイッチは、例えば上側のスイッチによって示されるようなバーモード状態（バーモード）にある。
【００２９】
例えば、現用ライン（ＷＯＲＫＩＮＧ　ＬＩＮＥ）の光伝送ファイバが、×印で示すように右向き（東行き）の現用ライン上で切断されると、右側スイッチングモジュールの現用受信部ＷＲが故障事象を検出する。故障事象の検出後、その現用受信部はその故障事象を制御部（ＣＯＮＴＲ）に通知する。この制御部は、その記憶部（ＭＥＭ）に記憶されたプログラムに従って動作する。続いて制御部は、制御信号又はメッセージを現用送信部（ＷＴ）及び予備送信部（ＰＴ）の一方又は双方へ送信して、相手側ノードにある左側（西側）スイッチングモジュールに故障事象を通知する。
【００３０】
左側（西側）ノードのスイッチングモジュールは、制御信号を現用受信部（ＷＲ）及び／又は予備受信部（ＰＲ）で受信し、続いてその故障を制御部に通知する。これにより、左側ノードのスイッチングモジュールは、障害事象を検出して、予備系にスイッチングを行うか否かを判定する。これに代わって、この決定は、リモートサイトで行うこともできるが、それほど好ましいものではない。
【００３１】
障害からの保護のためのスイッチングが実行されると、図２に示すように、左右双方のノードのスイッチが同時にクロスバーモードに動作する。このスイッチングは、ほぼ同時に起こるように同期されている。これは、影響を受けるスイッチが同時に、又は、スイッチング開始後の正しいデータの中断や損傷を防ぐのに十分な期間内に動作することを意味する。例えば、スイッチングは、送信側で二つの送信パケットの間に起こり、パケット伝搬時間を考慮して、受信側で受信されるときにも、同じ二つのパケットの間で起こるようにしている。これによって、障害自体によって引き起こされるデータの損傷以外に、データの損傷が生じないようにすることができる。
【００３２】
スイッチングの結果として、現用ラインはサービスを中断することなく分離され、すなわち、障害が生じた現用ラインが迂回されていることがわかる。このサービスは、現在は、右から左（東から西）への向きの予備ライン（ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ　ＬＩＮＥ）においてなされている。そこで、作業員が、障害のある現用ラインを修復したり交換することができる。スイッチングの完了後、右側（東側）の予備送信部ＰＴからの連続的、周期的又は間欠的なライン検査信号を使用して、故障のある現用ラインが監視される。左側（西側）の予備受信部ＰＲがこの検査信号を受信すると、故障が解決されたことを意味している。この手順は、現用ラインが回復したか否かを検出するために、現用ラインの状態を検出するのに有効である。
【００３３】
図２のノードにある２×２スイッチの基本構成は、Ｎ×Ｎスイッチ（Ｎは２以上の数）、例えば、４×４スイッチにも適用可能である。
【００３４】
図１、図２、図３、図４、図７、図８、図１１、図１２及び図１３は、本発明の基本的な実施形態を示す。以下の実施形態は、前述した動作をする送信部、受信部、制御部及び記憶部等の、図１及び図２に示した基本構成を用いる。以下の図の説明では、前述した事項は繰り返さない。それは、付加的な実施形態の新規な特徴を不明瞭にしないため、また、以下の説明を図１及び図２とは異なる特徴的な構成に集中させるためである。
【００３５】
しかし、図１及び図２のような構成には、Ｎの大きさにかかわらず、問題がある。図２からわかるように、スイッチが故障すると、そのスイッチとの間の現用ライン及び予備ラインを用いたサービスが中断され、スイッチが除去されると、その中断は、障害のあるスイッチが交換されるまで継続する。この問題に対する解決法は、図３に示す実施形態によって提供され、これは図２の構成を含む。
【００３６】
図３は、本発明の実施形態を示す。図３において、東側（右側）及び西側（左側）のスイッチングモジュールは、完全な双方向動作をするために、下半分のスイッチで東側から西側へ、上半分のスイッチで西側から東側へ、信号を送信するように示される。
【００３７】
図３の実施形態は、１：１による光保護を提供する。すなわち、一つの現用ラインに対して一つの予備ラインが設けられている。それぞれのスイッチングモジュールは単純化された形式で示されており、Ｐは予備ライン、並びに、それに接続される予備受信部、予備送信部、制御部、記憶部及びバスを表し、Ｗは現用ライン、並びに、それに接続される現用送信部、現用制御部、記憶部及びバスを表す。実施形態の新規な特徴を不明瞭にしないため、送信部、受信部、制御部、記憶部及びバスの詳細は図３以後の図には明らかにされていないが、その詳細は図１から明らかである。
【００３８】
図３は、図１及び図２（これらは図３の一部とみなすことができる）と比べて、各スイッチングモジュールの各送信方向用に１個以上の２×２スイッチを備えたものを例示している点で相違する。図３では、具体例として、各モジュールの各方向用に２個のスイッチが示されている。このようなＮ×Ｎスイッチ（但し、Ｎは２以上）によって接続する構成の利点は、１個のスイッチが故障したときに、その故障したスイッチはいずれの側（右側又は左側）でもサービスを中断せずに迂回され、その後、迂回されたスイッチは、サービスを途絶させずに交換できることである。
【００３９】
図４は、現用ライン障害が、西から東（左から右）への現用ライン（×印で示す）で、及び、東から西（右から左）への現用ライン（×印で示す）で検出された後の、図３に示す実施形態の動作及びスイッチモードを示す。この実施形態は、一つの障害に対して機能することもでき、二つの障害は単に例として示されているにすぎない。図４にはスイッチのＸ−ＢＡＲ状態が示されている。現用送信部から現用受信部への予備ラインを経由して新たに形成された動作経路は、図解を明確にするために太線で示されている。細線は、予備送信部と予備受信部との間に新たに形成されたライン上の障害箇所を含む障害検出経路を示し、この障害検出経路は障害がいつ復旧したかを判定するために検査信号で監視することができる。
【００４０】
図７は、本発明の１：Ｎ光保護システムの実施形態を示す。すなわち、Ｎ個の現用ラインに対して一つの予備ラインが設けられている。図７の予備スイッチが図３の実施形態に追加されるのと同様に、Ｎも必要に応じて増やすことができる。図３は、実質的には、別個の実施形態と考えるのではなく、図７の部分的組合せと考えることもできる。図７において、左右のスイッチングモジュールは、西から東（左から右）へ信号を送信するように示されており、これらのモジュールで右から左へ送信を行う対応部分は、本実施形態の重要な点を明確にするために省略されている。図７の実施形態に対する完全な双方向モジュールの構成は、図２及び図３を検討すれば明らかである。
【００４１】
図７の実施形態は、それぞれのスイッチングモジュールが単純化された形で示されており、Ｐは予備ライン、並びに、それに接続される予備受信部及び予備送信部を表し、Ｗは現用ライン、並びに、それに接続される現用送信部及び現用受信部を表す。実施形態の新規な特徴を不明瞭にすることを避けるため、送信部、受信部、制御部及び記憶部の詳細は図７には明らかにされていないが、その詳細は図１から明らかである。
【００４２】
図７は、図３（これは図７の一部とみなすことができる）と比べて、各スイッチングモジュールの各送信方向用に３個以上の２×２スイッチを備えたものを例示している点で相違する。図７では、具体例として、各モジュールの各方向用に３個のスイッチが図示されている。このようなＮ×Ｎスイッチ（Ｎは２以上）によって構成する利点は、１個のスイッチが故障したときに、その故障したスイッチはいずれの側（右側又は左側）でもサービスを中断せずに迂回され、その後、迂回されたスイッチは、サービスを途絶させずに交換できることである。
【００４３】
図８は、現用ライン障害が、西から東（左から右）への現用ラインの一つ（×印で示す）で検出された後の、図７に示す実施形態の動作及びスイッチモードを示す。この実施形態は、一つのライン障害に対して機能するとともに、依然として同数の動作経路を維持する。スイッチが、好ましいＷＤＭ（波長分割多重方式）光スイッチである場合には、すべての現用信号を予備ラインを通してＷＤＭでスイッチングすることによって、二つの現用ライン障害に対処することも可能であるが、そのためには干渉を避けるために波長の再割当てが必要となる可能性がある。
【００４４】
図８にはスイッチのＢＡＲ状態及びＸ−ＢＡＲ状態が示されている。下側の現用送信部Ｗ２から現用受信部Ｗ２へ、予備ラインを経由して新たに形成された動作経路は、図解を明確にするために太線で示されている。細線は、予備送信部と予備受信部との間に新たに形成された障害検査経路を示す。障害検査経路はライン上の障害箇所を含んでおり、この経路は障害がいつ復旧したかを判定するために検査信号で監視することできる。
【００４５】
それぞれの新しい動作経路（太線）及び障害検査信号経路（細線）について、制御部は、物理的な予備受信部を論理的な現用受信部に、論理的な変更をする。また、物理的な下側現用受信部を論理的な障害検査信号監視用受信部に論理的な変更をする。中程度の太さの一点鎖線は、予備経路へのスイッチング及びライン障害によって影響を受けない第２の現用経路を示す。細い破線は、修復待機中に使用されない経路を示す。制御部は、障害のあるスイッチをバーモード（好ましくはスイッチのデフォルト状態、すなわち、通常の状態）にするための信号を送信する。このようにして、障害ラインは迂回され、ラインが再び動作するようになったときには、障害の修復（修正）を意味する障害検査信号が受信される。
【００４６】
図８に関して、現在の障害が修正され、新たな障害が中央又は上側の現用ラインで検出された場合、下側の現在動作している現用経路の２個のスイッチがＢＡＲモードになり、障害ラインの送信側スイッチ（ここでは左側の中央のスイッチ）はＸ−ＢＡＲモードになる。
【００４７】
一般に、図２、図３及び図８を比較することによって、障害のある現用ラインを修復するためには、その現用ラインの送信部と予備送信部とがＸ−ＢＡＲモードにされることがわかる。また、その現用ラインと予備ラインとの受信部は、図２、図３及び図８のそれぞれについて、図３及び図８に示したように、論理的に交換することができる。この論理的交換動作の別の方法として、図２、図３及び図８の実施形態は、受信部を論理的に交換する必要がないように、障害ラインの受信部側スイッチを図２に示すようにＸ−ＢＡＲモードにしてもよい。
【００４８】
図１１は、２×２光スイッチを用いた本発明による障害保護システムを備えたリングネットワークの実施形態を示す。Ｎ×Ｎスイッチ（Ｎは２以上）を用いたこの構成の利点は、１個のスイッチが故障したときに、その故障したスイッチはリングネットワーク内のサービスを中断させることなく迂回され、その後、迂回されたスイッチは、サービスを途絶させることなく交換できることである。ライン障害もまた、サービスを中断させることなく迂回することができる。
【００４９】
図１２は、図１１のリングネットワークにおいて、受信側の２個の障害スイッチが迂回されている状態を示す。
【００５０】
図１２のそれぞれの新しい動作経路（太線）及び障害検査信号経路（一点鎖線）について、制御部は、前述した他の実施形態において説明したように、物理的な送信部及び受信部のいくつかを、それぞれ論理的なものに、論理的に変更し、スイッチモードは図示されるように設定される。こうして、障害のあるスイッチ及び障害ラインは迂回されてサービスは継続し、それらが再び動作するようになったときには、スイッチ又はラインの障害の修復（修正）を示す検査信号が受信される。
【００５１】
図１３に示すメッシュネットワークでは、全てのノードが他の全てのノードと直接接続される。従って、物理的なメッシュネットワーク内に仮想的なリングネットワークを形成することができ、例えば、仮想リングネットワークは４個のノードを有する。このような物理メッシュネットワーク内の仮想リングネットワークが、リングに属さない接続及びノードを省略して、図１１〜図１３に示される。このネットワークは、図１１〜図１３について図示され説明されているように、保護することができる。
【００５２】
同様にして、仮想リングネットワークは、キューブトポロジやハイパーキューブトポロジ等の他のトポロジによって形成することも可能であり、図１１〜図１３のように、障害から保護することもできる。
【００５３】
一般に、図１２に示したようなリング型ネットワークでは、障害がないとき、第１のノードにある第１の現用送信部からの信号は、第１ノードと第２ノードとの間を接続する現用ラインを経由して、第２のノードにある第２の現用受信部へ至る。現用ラインで故障が発生した場合、図４に示したように、信号は予備ラインを経由して現用ラインと同じ方向に第２の現用受信部へ至る。しかし、故障が現用ライン及び予備ラインの双方で発生した場合、図１２に示したように、信号は予備ライン（複数可）を経由して逆方向に第２の現用受信部へ至る。
【００５４】
光ネットワークには、光ファイバ故障と光スイッチ故障という２種類の故障がある。前述した実施形態は光ファイバの故障に適用可能である。また、光スイッチにも、スイッチングユニットの機械的故障及び光導波路故障という２種類の故障がある。光導波路の故障はほとんど起こらないので、あまり考慮しなくてもよい。従って、その光導波路の故障については本実施形態では触れない。機械的故障とは、２×２スイッチが「ＢＡＲ」状態から「Ｘ−ＢＡＲ」状態に切り替わることができなくなる故障である。機械的故障の場合、故障した２×２スイッチはＸ−ＢＡＲ状態になることができず、信号がスイッチを通過することができるＢＡＲ状態にとどまる。この場合、スイッチは「ＢＡＲ」状態にとどまるため、光信号はスイッチを通過することができる。たとえ、スイッチングモジュールに機械故障が発生したとしても、それを用いた光ネットワークシステムは、現用ラインが動作している限り依然として動作する。
【００５５】
しかし、現用ラインに故障が発生した場合、前述した実施形態を発展させることが必要となる。次に、このような実施形態について説明する。本発明によれば、機械的故障がスイッチングモジュールで発生しても、光ネットワークシステムは依然として動作する。図５〜図６に示すように、予備送信部及び現用送信部からの信号はそれぞれ予備受信部及び現用受信部に伝わる。図５〜図６は、機械的故障及び現用ライン故障の双方に対して保護をするスイッチングモジュールの構成例を示している。
【００５６】
図５及び図６は、動作及びスイッチモードを示し、障害はそれぞれの場合に×印で示されている。もちろん、この実施形態は、一つのスイッチ障害のみ又は一つのライン障害のみに対して機能することができ、二つの障害は単に例として示されているにすぎない。図５及び図６にはスイッチのＢＡＲ状態及びＸ−ＢＡＲ状態が示されている。現用送信部から一つ又は複数の障害を迂回するように新たに形成された動作経路は、図解を明確にするために太線で示されている。
【００５７】
図８に示されるように、左側のスイッチングモジュール内の予備送信部Ｐ及び現用送信部Ｗ１、Ｗ２からの信号は、それぞれ、右側のスイッチングモジュール内の予備受信部Ｐ及び現用受信部Ｗ１、Ｗ２に伝わる。
【００５８】
図９及び図１０は、二つの受信側スイッチ及び／又はそれらにつながっている二つの光ラインで障害が検出された後の（障害箇所は×印で示す）、この実施形態の動作及びスイッチモードを示す。図９、図１０に示すように、予備送信部Ｐ及び現用送信部Ｗ１、Ｗ２からの信号はそれぞれ、予備受信部Ｐ及び現用受信部Ｗ１、Ｗ２に伝わる。もちろん、この実施形態は、一つのスイッチ障害のみに対して機能することができ、二つの障害は単に例として示されているにすぎない。もちろん、この実施形態は、一つのライン障害のみに対して機能し、二つの障害は単に例として示されているにすぎない。スイッチのＢＡＲ及びＸ−ＢＡＲ状態が示されている。新たに形成された動作経路は、図解を明確にするために太線で示されている。
【００５９】
（結論）
従って、本発明は、特に光バックボーンネットワーク及び大都市圏通信網に関して、伝送用光ファイバ又はスイッチにおける障害の発生時にネットワークの有用性を増大させるために、ＷＤＭを用いた光ファイバ伝送ネットワークで（ＷＤＭであることは重大ではないが）一般的に使用することができる。米国の通信事業者等のネットワークプロバイダは、本発明による柔軟性の高い保護システムを備えた信頼性の高い光ネットワークを顧客に提供することができる。
【００６０】
以上、本発明について、いくつかの実施形態及び実施態様に関する説明をしたが、本発明はそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に含まれる様々な自明の変形例及び均等な構成を包含する。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、小型スイッチ間の接続に柔軟性があるので、障害事象の検出時にスイッチを完全に迂回して、サービスの中断なしに障害スイッチを交換することができる。小型スイッチの使用により、再接続数が少なくなり人為的接続エラーを回避することができ、光ファイバの接続に特有の問題を解決することができる。しかし、スイッチは電気的でもよく、その場合でも、光ファイバ伝送ラインに適用して本発明の利益を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】障害保護２×２光スイッチ型ネットワークの基本的な構成を示すブロック図である。
【図２】２×２スイッチ型光保護スイッチングモジュールを含むネットワークセグメントをさらに詳細に示すブロック図である。
【図３】完全双方向動作を行う左右の障害保護光スイッチングモジュールを有する本発明の実施形態を示す図である。
【図４】図３に示す実施形態の障害検出後の動作及びスイッチモードを示す図である。
【図５】本発明の実施形態の障害検出後の動作及びスイッチモードを示す図である。
【図６】本発明の実施形態の障害検出後の動作及びスイッチモードを示す図である。
【図７】本発明の１：Ｎ光障害保護システムの実施形態を示す図である。
【図８】図７に示す実施形態の、西（左）から東（右）への現用ラインの一つに障害が検出された後の、動作及びスイッチモードを示す図である。
【図９】本発明の実施形態の障害検出後の動作及びスイッチモードを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態の障害検出後の動作及びスイッチモードを示す図である。
【図１１】本発明による障害保護システムを有し、２×２光スイッチを使用するリングネットワークを示す図である。
【図１２】リングネットワークにおいて、障害を迂回した状態を示す図である。
【図１３】本発明による障害保護システムを有するメッシュネットワークを示す図である。
【符号の説明】
ＷＴ　　　　現用送信部
ＰＴ　　　　予備送信部
ＷＲ　　　　現用受信部
ＰＲ　　　　予備受信部
ＣＯＮＴＲ　制御部
ＭＥＭ　　　記憶部
Ｗ　　　　　現用ライン、それに接続される現用送信部及び現用受信部
Ｐ　　　　　予備ライン、それに接続される予備受信部及び予備送信部
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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