(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パケット信号を生成する光パケット生成部と、
光スイッチを備え、該光スイッチのオン／オフを制御することにより、入力された光パケット信号の方路を切り替える光パケット交換部と、
前記光パケット交換部から出力された光パケット信号の光信号対雑音比を測定する光信号対雑音比測定部と、
を備える光パケット交換システムであって、
前記光パケット交換部は、光パケット信号の方路切替を行う際に、該光パケット信号の時間幅よりも長く前記光スイッチをオン状態とすることにより、該光パケット信号に雑音光が付加された雑音光付き光パケット信号を出力し、
前記光信号対雑音比測定部は、雑音光付き光パケット信号における信号光パワーと、雑音光パワーとを測定し、それらの比を計算することにより光信号対雑音比を測定することを特徴とする光パケット交換システム。
【請求項２】
前記光パケット生成部の後段に、光パケット信号の消光比を高めるための光スイッチ部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光パケット交換システム。
【請求項３】
前記光信号対雑音比測定部は、光パケット信号の到着時刻と、光パケット信号に付与された光パケット長情報とに基づいて、雑音光付き光パケット信号における信号光と雑音光とを判別し、それぞれの光パワーを測定することを特徴とする請求項１または２に記載の光パケット交換システム。
【請求項４】
前記光パケット信号は、複数の波長の光パケット信号が波長多重された波長多重光パケット信号であり、
前記光信号対雑音比測定部は、入力された波長多重光パケット信号を複数の波長の光パケット信号に分波した後、各波長の光パケット信号ごとに光信号対雑音比を測定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項５】
前記光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、該光パケット信号に光信号対雑音比の測定を行うか否かを示す情報ビットを付与し、
前記光パケット交換部は、入力された光パケット信号の情報ビットが光信号対雑音比の測定を示している場合に、雑音光付き光パケット信号を出力し、
前記光信号対雑音比測定部は、入力された光パケット信号の情報ビットが光信号対雑音比の測定を示している場合に、光信号対雑音比を測定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項６】
前記光パケット生成部は、定期的に、光信号対雑音比の測定を示す情報ビットを光パケット信号に付与することを特徴とする請求項５に記載の光パケット交換システム。
【請求項７】
前記光パケット生成部は、外部からの指示により、光信号対雑音比の測定を示す情報ビット測定指示情報を光パケット信号に付与することを特徴とする請求項５に記載の光パケット交換システム。
【請求項８】
前記光信号対雑音比測定部は、測定した光パケット信号の光信号対雑音比を、該光パケット信号の送信元情報および該光パケット信号の到着時刻と関連付けて記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項９】
前記光信号対雑音比測定部は、光パケット信号の時間幅にわたって複数の測定ポイントで光パケット信号部分の光パワーを測定し、それらの光パワーの平均値を信号光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項１０】
前記光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、光パケット信号内の所定の位置に固定パターンを挿入し、
前記光信号対雑音比測定部は、前記固定パターンの光パワーを測定し、該光パワーを信号光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項１１】
前記光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、該光パケット信号内の任意の位置に固定パターンを挿入するとともに、前記固定パターンの位置情報を該光パケット信号のヘッダに付与し、
前記光信号対雑音比測定部は、前記固定パターンの位置情報に基づいて該固定パターンの光パワーを測定し、該光パワーを信号光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項１２】
前記光パケット生成部は、前記固定パターンの長さを可変できるとともに、前記固定パターンの長さ情報を光パケット信号のヘッダに付与し、
前記光信号対雑音比測定部は、前記固定パターンの長さ情報に基づいて前記固定パターンの光パワーを測定し、該光パワーを信号光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出することを特徴とする請求項１０または１１に記載の光パケット交換システム。
【請求項１３】
前記光パケット交換部は、光パケット信号の前および／または後に雑音光が付加されるよう、前記光スイッチを制御し、
前記光信号対雑音比測定部は、光パケット信号の前および／または後に付加された雑音光のパワーを測定し、該光パワーを雑音光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出することを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項１４】
前記光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、該光パケット信号内の任意の位置に雑音光パワーを測定するための雑音光領域を挿入するとともに、前記雑音光領域の位置情報を該光パケット信号のヘッダに付与し、
前記光信号対雑音比測定部は、前記雑音光領域の位置情報に基づいて前記雑音光領域の光パワーを測定し、該光パワーを雑音光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出することを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項１５】
前記光パケット生成部は、前記雑音光領域の長さを可変できるとともに、前記雑音光領域の長さ情報を該光パケット信号のヘッダに付与し、
前記光信号対雑音比測定部は、前記雑音光領域の長さ情報に基づいて前記雑音光領域の光パワーを測定し、該光パワーを雑音光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出することを特徴とする請求項１４に記載の光パケット交換システム。
【請求項１６】
前記光パケット生成部の後段に複数の前記光パケット交換部が設けられており、
複数の前記光パケット交換部は、上流に位置する光パケット交換部から下流に位置する光パケット交換部にかけて徐々に、前記光スイッチをオン状態とする時間を長くすることにより、雑音光パワーが階段状に変化した雑音光付き光パケット信号を生成し、
前記光信号対雑音比測定部は、前記雑音光付き光パケット信号における階段状の雑音光のパワーを測定し、該光パワーを用いて各光パケット交換部からの出力毎に光信号対雑音比を算出することを特徴とする請求項１３に記載の光パケット交換システム。
【請求項１７】
前記光パケット生成部、前記光パケット交換部、および前記光信号対雑音比測定部が一つの端局装置を構成しており、
複数の前記端局装置が接続されて光パケット交換ネットワークが構成されており、
ある端局装置の光スイッチ生成部は、光信号対雑音比測定用の光パケット信号を生成し、他の端局装置にユニキャスト、マルチキャスト、またはブロードキャストで送信することを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パケット信号に付与された宛先情報に従って光スイッチを切り替えることにより、光パケット単位でのパケット交換を可能とする光パケット交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）を用いた光伝送システムにおいて、波長選択スイッチ（ＷＳＳ：wavelength selective switch）等を用いることで、波長単位のパス切替を行う技術が実用化されている。その次の技術として、切替を行う単位を例えばＩＰパケット（１０ＧＥｔｈｅｒ（10 Gigabit Ethernet（登録商標））信号等）一つ一つという細かい単位とし、各々を光パケットという形式に変換して、超高速の光スイッチで方路切り替えを行う光パケット交換方式が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＩＰパケットはデータが存在しない間は有意な情報が転送されておらず、その分だけ帯域が無駄になっているが、光パケット交換方式が実現すれば、データが存在しない時間帯を別のパケットが占有できることになる。従って、光パケット交換方式は、伝送路の帯域利用効率を飛躍的に高める可能性があり、将来の技術として有望視されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３５９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、長距離且つ多中継の光伝送システムにおいては、伝送損失を補償するために光増幅器が用いられている。これは光／電気・電気／光変換を行うことなく伝送距離を伸ばすことができるためである。しかし伝送距離は光増幅を行えばどこまでも延ばせるわけではなく、光増幅器を通過するたびに光信号対雑音比（ＯＳＮＲ：Optical Signal to Noise Ratio）が劣化する。ビット誤り率を決める最も重要なパラメータが光信号対雑音比であるといえる。そこで、光信号対雑音比を測定することでシステムとしての回線品質の性能を確認することができる。さらに、波長多重光伝送システムにおいては、各波長の光信号対雑音比を測定し、送信端で光信号対雑音比の低い波長のパワーを高くすることで全波長の雑音品質の均一化を図るプリエンファシス制御という方法も実用に供されている。
【０００６】
従来の波長単位のパス切替を行うシステム（以下、光パスシステムと呼ぶ）においては、信号光のマーク率は５０％に保たれるため、信号光パワーは定常的である。また、雑音光についても同様で、ある信号光について着目すると、該信号光は同じ光増幅器を定常的に通過し続けるので、該信号光の雑音は定常的である。従って、信号光パワーと雑音光パワーとをそれぞれ測定し、信号光パワー／雑音光パワーを算出することで光信号対雑音比を測定することができる。
【０００７】
図１は、光信号対雑音比の測定方法の一例を説明するための図である。図１に示すように、信号光と雑音光が混ざった状態の光スペクトルを測定し、信号光はその信号波長のピークパワーを、雑音光は信号光の波長から少し離れた点におけるパワーを測定する。光パスシステムにおいては、信号光および雑音光のパワーは信号光のビットレート等によらず定常的であるため、低速の光スペクトラムアナラザイザを用いて光信号対雑音比を測定できる。
【０００８】
光パケット交換システムにおいても、光パスシステムと同様に光信号対雑音比は非常に重要な性能指標であるため、測定することが望まれる。しかし、光パケット交換システムには光パケット特有の事情により光パスシステムと同じ測定方法では正しい測定結果が得られないという問題がある。以下にその理由について述べる。
【０００９】
図２は、光パケット交換システムにおいて光信号対雑音比を測定する際の問題点を説明するための図である。光パケット交換システムにおいては、光パケット毎に宛先が付与され、光パケットはその宛先に従ってスイッチングされながら転送される。従って、ある測定ポイントを通過する光パケットは、いろいろな送信局からそのポイントに到着したものであり、連続して通過する複数の光パケットは、それぞれ異なる光信号対雑音比を持つことになる。
【００１０】
図２に示す例では、宛先をノード３とする光パケット♯１がノード１から送信され、宛先を同じくノード３とする光パケット♯２がノード２から送信されている。ノード３の測定ポイントには、光パケット♯１および♯２が連続して到着している。図２に示すように、光パケット♯１は、ノード２を介してノード３に到着しており、光パケット♯２は、ノード５，ノード６，およびノード２を介してノード３に到着している。このような例の場合、光パケット♯２は、より多くのノードを通過しているために光パケット♯１よりも光信号対雑音比が低くなる。
【００１１】
しかしながら、上述した従来の測定方法によって光信号対雑音比を測定すると、複数の光パケットの光信号対雑音比を平均化したような何ら意味のない測定結果となってしまい、真に測定したい各光パケット毎の光信号対雑音比を測定することが難しいという問題がある。
【００１２】
さらに、光パケット交換システムにおいては、雑音光パワーの測定に関する問題点が存在する。図３（ａ）〜（ｃ）は、この問題点を説明するための図である。図３（ａ）は、光パケット交換スイッチに入力される雑音光を含む光パケット信号を示す。図３（ｂ）は、光パケット交換スイッチに与えられる制御信号を示す。図３（ｃ）は、光パケット交換スイッチから出力される光パケット信号を示す。
【００１３】
図３（ａ）に示すように、光パケットスイッチの入力側であれば、雑音光パワーは安定している。しかしながら、図３（ｂ）に示すような制御信号により光パケット信号の長さに合わせて光パケットスイッチをオン／オフすると、図３（ｃ）に示すように光パケットスイッチの出力側においては光パケットスイッチの消光比分だけパワーが減衰されるため、大部分の雑音光パワーは切り取られてしまう。例えば、半導体光増幅型ゲート素子を用いた光パケットスイッチは５０ｄＢ程度の消光比を実現しているため、光パケットスイッチから出力される光パケット信号の前後には殆ど雑音光パワーが無い状態といえる。こうなると光パケットスイッチの出力側においては、雑音光パワーを測定すること自体が困難であり、その結果光信号対雑音比を測定できないという問題がある。
【００１４】
なお、図３（ａ）〜（ｃ）においては、説明のために、光パケットスイッチをオフからオンにするタイミングと光パケット信号の先頭ビットとの間の時間、および、光パケットスイッチをオンからオフにするタイミングと光パケット信号の最終ビットとの間の時間を大きく図示しているが、これらの時間が大きくなると帯域利用効率が低下するので、実際には数ｎｓ程度の非常に短い時間に設定される。
【００１５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光パケット交換システムにおいて、各光パケット信号毎に光信号対雑音比を測定できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の光パケット交換システムは、光パケット信号を生成する光パケット生成部と、光スイッチを備え、該光スイッチのオン／オフを制御することにより、入力された光パケット信号の方路を切り替える光パケット交換部と、光パケット交換部から出力された光パケット信号の光信号対雑音比を測定する光信号対雑音比測定部とを備える。光パケット交換部は、光パケット信号の方路切替を行う際に、該光パケット信号の時間幅よりも長く光スイッチをオン状態とすることにより、該光パケット信号に雑音光が付加された雑音光付き光パケット信号を出力する。光信号対雑音比測定部は、雑音光付き光パケット信号における信号光パワーと、雑音光パワーとを測定し、それらの比を計算することにより光信号対雑音比を測定する。
【００１７】
光パケット生成部の後段に、光パケット信号の消光比を高めるための光スイッチ部をさらに備えてもよい。
【００１８】
光信号対雑音比測定部は、光パケット信号の到着時刻と、光パケット信号に付与された光パケット長情報とに基づいて、雑音光付き光パケット信号における信号光と雑音光とを判別し、それぞれの光パワーを測定してもよい。
【００１９】
光パケット信号は、複数の波長の光パケット信号が波長多重された波長多重光パケット信号であり、光信号対雑音比測定部は、入力された波長多重光パケット信号を複数の波長の光パケット信号に分波した後、各波長の光パケット信号ごとに光信号対雑音比を測定してもよい。
【００２０】
光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、該光パケット信号に光信号対雑音比の測定を行うか否かを示す情報ビットを付与し、光パケット交換部は、入力された光パケット信号の情報ビットが光信号対雑音比の測定を示している場合に、雑音光付き光パケット信号を出力し、光信号対雑音比測定部は、入力された光パケット信号の情報ビットが光信号対雑音比の測定を示している場合に、光信号対雑音比を測定してもよい。
【００２１】
光パケット生成部は、定期的に、光信号対雑音比の測定を示す情報ビットを光パケット信号に付与してもよい。
【００２２】
光パケット生成部は、外部からの指示により、光信号対雑音比の測定を示す情報ビット測定指示情報を光パケット信号に付与してもよい。
【００２３】
光信号対雑音比測定部は、測定した光パケット信号の光信号対雑音比を、該光パケット信号の送信元情報および該光パケット信号の到着時刻と関連付けて記憶する記憶部を備えてもよい。
【００２４】
光信号対雑音比測定部は、光パケット信号の時間幅にわたって複数の測定ポイントで光パケット信号部分の光パワーを測定し、それらの光パワーの平均値を信号光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出してもよい。
【００２５】
光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、光パケット信号内の所定の位置に固定パターンを挿入し、光信号対雑音比測定部は、固定パターンの光パワーを測定し、該光パワーを信号光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出してもよい。
【００２６】
光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、該光パケット信号内の任意の位置に固定パターンを挿入するとともに、固定パターンの位置情報を該光パケット信号のヘッダに付与し、光信号対雑音比測定部は、固定パターンの位置情報に基づいて該固定パターンの光パワーを測定し、該光パワーを信号光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出してもよい。
【００２７】
光パケット生成部は、固定パターンの長さを可変できるとともに、固定パターンの長さ情報を光パケット信号のヘッダに付与し、光信号対雑音比測定部は、固定パターンの長さ情報に基づいて固定パターンの光パワーを測定し、該光パワーを信号光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出してもよい。
【００２８】
光パケット交換部は、光パケット信号の前および／または後に雑音光が付加されるよう、光スイッチを制御し、光信号対雑音比測定部は、光パケット信号の前および／または後に付加された雑音光のパワーを測定し、該光パワーを雑音光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出してもよい。
【００２９】
光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、該光パケット信号内の任意の位置に雑音光パワーを測定するための雑音光領域を挿入するとともに、雑音光領域の位置情報を該光パケット信号のヘッダに付与し、光信号対雑音比測定部は、雑音光領域の位置情報に基づいて雑音光領域の光パワーを測定し、該光パワーを雑音光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出してもよい。
【００３０】
光パケット生成部は、雑音光領域の長さを可変できるとともに、雑音光領域の長さ情報を該光パケット信号のヘッダに付与し、光信号対雑音比測定部は、雑音光領域の長さ情報に基づいて雑音光領域の光パワーを測定し、該光パワーを雑音光パワーとして用いて光信号対雑音比を算出してもよい。
【００３１】
光パケット生成部の後段に複数の光パケット交換部が設けられており、複数の光パケット交換部は、上流に位置する光パケット交換部から下流に位置する光パケット交換部にかけて徐々に、光スイッチをオン状態とする時間を長くすることにより、雑音光パワーが階段状に変化した雑音光付き光パケット信号を生成し、光信号対雑音比測定部は、雑音光付き光パケット信号における階段状の雑音光のパワーを測定し、該光パワーを用いて各光パケット交換部からの出力毎に光信号対雑音比を算出してもよい。
【００３２】
光パケット生成部、光パケット交換部、および光信号対雑音比測定部が一つの端局装置を構成しており、複数の端局装置が接続されて光パケット交換ネットワークが構成されており、ある端局装置の光スイッチ生成部は、光信号対雑音比測定用の光パケット信号を生成し、他の端局装置にユニキャスト、マルチキャスト、またはブロードキャストで送信してもよい。
【００３３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システム、プログラム、プログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、光パケット交換システムにおいて、各光パケット信号毎に光信号対雑音比を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】光信号対雑音比の測定方法の一例を説明するための図である。
【図２】光パケット交換システムにおいて光信号対雑音比を測定する際の問題点を説明するための図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、光パケット交換システムにおける雑音光パワーの測定に関する問題点を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光パケット交換システムを示す図である。
【図５】光パケット交換部の構成を説明するための図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、図４に示す測定ポイントＡ〜Ｄにおける光パワー波形の一例を示す図である。
【図７】光パケット信号のフォーマットの一例を示す図である。
【図８】光信号対雑音比測定部の構成例を説明するための図である。
【図９】光信号対雑音比測定部の別の構成例を説明するための図である。
【図１０】光パケット信号のフォーマットの別の一例を示す図である。
【図１１】光信号対雑音比測定部のさらに別の構成例を説明するための図である。
【図１２】光信号対雑音比測定部のさらに別の構成例を説明するための図である。
【図１３】光パケット信号を高速オシロスコープで測定した波形の一例を示す図である。
【図１４】信号光パワーの測定方法を説明するための図である。
【図１５】信号光パワーの別の測定方法を説明するための図である。
【図１６】信号光パワーのさらに別の測定方法を説明するための図である。
【図１７】雑音光パワーの測定ポイントを任意の位置に設定する方法における光パケット信号のフォーマットの一例を示す図である。
【図１８】図１８（ａ）〜（ｅ）は、雑音光パワーの測定ポイントを任意の位置に設定する方法における各構成要素の動作を説明するための図である。
【図１９】図１９（ａ）および（ｂ）は、雑音光の測定時間幅を可変とする方法を説明するための図である。
【図２０】光パケット交換システムの別の構成を示す図である。
【図２１】図２１（ａ）〜（ｃ）は、１つの測定ポイントで各光パケット交換部から出力された光パケット信号の光信号対雑音比を測定する方法を説明するための図である。
【図２２】本発明の実施例に係る光パケット交換システムを示す図である。
【図２３】本発明の実施例に係る光信号対雑音比測定部を示す図である。
【図２４】光パケット中継増幅装置に光信号対雑音比測定部を設けた実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る光パケット交換システムについて説明する。
【００３７】
図４は、本発明の実施形態に係る光パケット交換システム１０を示す。図４に示す光パケット交換システム１０は、一つの端局装置を構成しており、複数の端局装置が接続されて光パケット交換ネットワークが構成される。
【００３８】
図４に示すように、光パケット交換システム１０は、光パケット生成部１２と、光スイッチ部１４と、光増幅器１６と、光パケット交換部１８と、光分岐部１９と、光パケット受信部２０と、光信号対雑音比測定部２２とを備える。
【００３９】
光パケット生成部１２は、クライアント側から受信したクライアント信号（例えば、１０ＧＥｔｈｅｒパケット）に宛先情報やパケット長情報を含むヘッダを付加して光パケット信号を生成する。
【００４０】
光パケット生成部１２から出力された光パケット信号は、光パケット生成部１２の後段に設けられた光スイッチ部１４に入力される。後述するように、光スイッチ部１４は、光パケット信号の消光比を高める機能を有する。
【００４１】
光スイッチ部１４から出力された光パケット信号は、光伝送路２４を介して光増幅器１６に入力される。光増幅器１６は、光伝送路２４にて減衰した光パケット信号を増幅する。光増幅器１６から出力された光パケット信号は、光伝送路２６を介して光パケット交換部１８に入力される。
【００４２】
光パケット交換部１８は、複数の入力ポートおよび出力ポートを備える。一つの入力ポートには、光増幅器１６からの光パケット信号が入力される。他の入力ポートは、光パケットネットワークに接続されており、例えば他の光パケット交換部から光パケット信号が入力される。光パケット交換部１８は、入力された光パケット信号から宛先情報を抽出し、該宛先情報に従って、光パケット信号の方路を切り替える。光パケット交換部１８の一つの出力ポートは、光分岐部１９に接続されており、他の出力ポートは光パケットネットワークに接続されている。
【００４３】
図５は、光パケット交換部１８の構成を説明するための図である。ここでは、説明を簡略化するために、２入力×２出力の光パケット交換部１８を説明する。光パケット交換部１８は、光スイッチ２８と、光スイッチ制御部３０と、第１光カプラ３２と、第２光カプラ３４と、第１光遅延線３６と、第２光遅延線３８とを備える。
【００４４】
第１光カプラ３２には、光伝送路２６が接続されており、光パケット生成部１２で生成された光パケット信号が入力される。第１光カプラ３２に入力された光パケット信号は、二つに分岐される。分岐された一方の光パケット信号は、第１光遅延線３６を介して光スイッチ２８の第１入力ポート２８ａに入力される。他方の光パケット信号は、光スイッチ制御部３０に入力される。
【００４５】
第２光カプラ３４には、光伝送路２７を介して光パケットネットワークが接続されており、例えば他の光パケット交換部から光パケット信号が入力される。第２光カプラ３４に入力された光パケット信号は、二つに分岐される。分岐された一方の光パケット信号は、第２光遅延線３８を介して光スイッチ２８の第２入力ポート２８ｂに入力される。他方の光パケット信号は、光スイッチ制御部３０に入力される。
【００４６】
光スイッチ制御部３０は、入力された光パケット信号から宛先情報を抽出し、該宛先情報に応じて光スイッチ２８に対して制御信号を出力する。図５に示すように、光スイッチ制御部３０は、第１光／電気変換部４０と、第２光／電気変換部４２と、第１解析部４４と、第２解析部４６と、制御信号生成部４８とを備える。
【００４７】
第１光／電気変換部４０は、第１光カプラ３２から受信した光パケット信号を電気信号に変換する。また、第２光／電気変換部４２は、第２光カプラ３４から受信した光パケット信号を電気信号に変換する。
【００４８】
第１解析部４４は、第１光／電気変換部４０から受信したパケット信号のヘッダを解析し、宛先情報を抽出する。また、第２解析部４６は、第２光／電気変換部４２から受信したパケット信号のヘッダを解析し、宛先情報を抽出する。
【００４９】
制御信号生成部４８は、第１解析部４４および第２解析部４６でのヘッダ解析結果に基づいて、光パケットの通過・破棄を判定し、光スイッチ２８のオン／オフを制御するための光スイッチ制御信号を生成する。例えば、第１光カプラ３２と第２光カプラ３４にそれぞれ光パケットが入力され、それら２つの光パケットの出力先が第１出力ポート２８ｃである場合を考える。この場合、制御信号生成部４８は、２つの光パケットが競合しているか否かを判定する。言い換えると、２つの光パケットが時間的に重なっているか否かを判定する。２つの光パケットが競合している場合、先に到着した光パケットを通過させ、後の光パケットを破棄する判定を行う。
【００５０】
第１光遅延線３６および第２光遅延線３８は、光スイッチ制御部３０が光スイッチ制御信号を生成するのに要する時間だけ、光パケット信号を遅延させる。第１光遅延線３６および第２光遅延線３８を設けることにより、光パケット信号が光スイッチ２８に到着するタイミング合わせて、光スイッチ２８のオン／オフを制御できる。
【００５１】
光スイッチ２８は、光スイッチ制御部３０からの光スイッチ制御信号によりオン／オフを制御され、入力された光パケット信号の方路を切り替えて出力する。光スイッチ２８としては、例えば半導体光増幅器（ＳＯＡ）を用いたものを使用できる。本実施形態では、光スイッチ２８は２×２の光スイッチであるので、４つのＳＯＡゲート（図示せず）を備える。ある光パケット信号を通過させる場合、光スイッチ２８は該光パケットが通過している間はオン状態とされ、通過が終わるとオフ状態とされる。
【００５２】
図４に戻り、光パケット交換システム１０の説明を続ける。光パケット交換部１８の後段に設けられた光分岐部１９は、光パケット交換部１８から入力された光パケット信号を二つに分岐する。光分岐部１９にて分岐された一方の光パケット信号は、主信号として光パケット受信部２０に入力され、他方の光パケット信号は、光信号対雑音比測定部２２に入力される。
【００５３】
光パケット受信部２０は、入力された光パケット信号に対してヘッダを除去する等の所定の受信処理を行い、クライアント信号を生成する。光パケット受信部２０にて生成されたクライアント信号は、クライアント側に出力される。
【００５４】
光信号対雑音比測定部２２は、入力された光パケット信号の光信号対雑音比を測定する。光信号対雑音比測定部２２の詳細な構成については後述する。
【００５５】
図６（ａ）〜（ｄ）は、図４に示す測定ポイントＡ〜Ｄにおける光パワー波形の一例を示す。図４に示す光パケット交換システム１０において、実際に光信号対雑音比の測定を行うポイントは、光パケット交換部１８の後の測定ポイントＤのみであるが、ここでは、説明のために測定ポイントＡ〜Ｃにおける光パワー波形を示している。
【００５６】
図６（ａ）は、光パケット生成部１２の後の測定ポイントＡにおける光パワー波形を示す。図６（ａ）には、光パケット生成部１２にて生成された一つの光パケット信号が示されている。ここでは、光パケット生成部１２が消光比１２ｄＢのＥＡ変調器を用いて、ピークパワーが０ｄＢｍの光パケット信号を出力することを想定している。ＬＮ変調器を用いた場合、２０ｄＢ程度の消光比を実現できる。
【００５７】
図６（ｂ）は、光スイッチ部１４の後の測定ポイントＢにおける光パワー波形を示す。ここでは、光スイッチ部１４として、消光比が３５ｄＢであり、オン状態のとき光が減衰しない理想的な光スイッチを想定している。光スイッチ部１４は、光パケット信号が存在している間のみ光スイッチをオン状態とし、その他の時間はオフ状態とする。これにより、図６（ｂ）に示すように、消光比の高い光パケット信号を得ることができる。光スイッチ部１４が必要な理由は、測定ポイントＢでの消光比が小さいと、後段の光増幅器１６で発生する雑音光よりも光パケット生成部１２の変調器のゼロレベルの方が大きく見えてしまい、光信号対雑音比を測定できないからである。光パケット生成部１２において消光比が非常に高い変調器を用いた場合、光スイッチ部１４を設けなくてもよい。
【００５８】
図６（ｃ）は、光増幅器１６の後の測定ポイントＣにおける光パワー波形を示す。図６（ｂ）に示すような光パケット信号が光伝送路２４を通過すると、光パワーが減衰する。光増幅器１６は、光パケット信号のピークパワーが０ｄＢｍとなるように、光パケット信号を増幅する。ここでは、光増幅器１６の自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）を−２５ｄＢｍと想定している。光パケット信号が光増幅器１６を通過すると、光増幅器１６で発生するＡＳＥによって雑音光が追加される。その結果、図６（ｃ）に示されるように、光パケット信号の前後の光パワーがかさ上げされ、雑音光が見えてくる。なお、光パケット信号のピークパワーはほとんど変化しない。
【００５９】
図６（ｄ）は、光パケット交換部１８の後の測定ポイントＤにおける光パワー波形を示す。この測定ポイントＤでの光信号対雑音比が光信号対雑音比測定部２２により測定される。
【００６０】
ここで本実施形態においては、光パケット交換部１８は、光パケット信号の方路切替を行う際に、該光パケット信号の時間幅よりも長く光スイッチをオン状態とする。言い換えると、光パケット信号の存在している時間よりも余分に光スイッチのオン状態を継続する。図６（ｄ）の例では、光パケット交換部１８は、光パケット信号の最終ビットが光パケット交換部１８を通過した後でも光スイッチのオン状態を継続している。その結果、図６（ｄ）に示されるように、信号光の後側には光増幅器１６で付加された雑音光が残されている。以下においては、図６（ｄ）に示すような雑音光が残された（言い換えると、付加された）光パケット信号を「雑音光付き光パケット信号」と呼ぶ。
【００６１】
図４に示す光パケット交換システム１０において、光パケット交換部１８の後段に設けられた光信号対雑音比測定部２２には、図６（ｄ）に示すような雑音光付き光パケット信号が入力される。光信号対雑音比測定部２２は、雑音光付き光パケット信号における信号光部分の光パワーと、雑音光部分の光パワーとを測定し、それらの比を計算することにより光信号対雑音比を測定する。
【００６２】
このように、本実施形態に係る光パケット交換システム１０によれば、光パケット交換部１８において雑音光付き光パケット信号を生成することにより、後段の光信号対雑音比測定部２２にて信号光パワーと、雑音光パワーとを測定できるようになり、光パケット信号の光信号対雑音を算出することができる。
【００６３】
なお、光スイッチ部１４は必ずしも消光比を高めるためだけに用意する必要はなく、１段目の光パケット交換部であってもよい。この場合、１段目と２段目以降における光スイッチの制御タイミングを変えればよい。具体的には、光パケット交換を行う際に、１段目の光パケット交換部は、光パケット信号の時間幅と同じだけ光スイッチをオン状態とする制御を行い、２段目以降の光パケット交換部は、光パケット信号の時間幅よりも長く光スイッチをオン状態とする制御を行えばよい。
【００６４】
図７は、光パケット信号のフォーマットの一例を示す。光パケット信号は、図７に示すように、ユーザ領域であるデータと、データの前に設けられたヘッダと、ヘッダの前に設けられたプリアンブルと、データの後に設けられた誤り検出用のＦＣＳ（Frame check sequence）とから構成される。プリアンブルは、光パケット信号を受信する光受信器の安定化に使用される。ヘッダは、宛先情報と、送信元情報と、パケット長情報とを有する。このように、光パケット信号にはパケット長情報が付与されているので、これと光パケット信号の到着時刻とから光パケット信号が存在する時間幅を確定することができる。
【００６５】
図８は、光信号対雑音比測定部２２の構成例を説明するための図である。図８に示すように、光信号対雑音比測定部２２は、光分岐部４９と、光／電気変換部５０と、ヘッダ読取部５２と、ＡＤ変換部５４と、取込時刻決定部５６と、信号光パワー取込部５８と、雑音光パワー取込部６０と、光信号対雑音比算出部６２とを備える。
【００６６】
光信号対雑音比測定部２２に入力された雑音光付き光パケット信号は、まず光分岐部４９にて二つに分岐される。分岐された一方の光パケット信号は、光／電気変換部５０に入力され、他方の光パケット信号は、ヘッダ読取部５２に入力される。
【００６７】
光／電気変換部５０は、入力された光パケット信号を電気のパケット信号に変換し、ＡＤ変換部５４に出力する。ＡＤ変換部５４は、入力されたパケット信号をアナログ・デジタル変換し、得られたデジタル信号を信号光パワー取込部５８および雑音光パワー取込部６０に出力する。
【００６８】
一方、ヘッダ読取部５２は、入力された光パケット信号を電気信号に変換した後、ヘッダに記載されたパケット長情報を読み取る。取込時刻決定部５６は、光パケット信号が到着した時刻と、ヘッダ読取部５２で取得されたパケット長情報とに基づいて、雑音光付き光パケット信号における信号光部分と雑音光部分とを判別し、信号光および雑音光を取り込むタイミングを決定する。
【００６９】
信号光パワー取込部５８は、取込時刻決定部５６で決定された信号光の取込タイミングに基づいて、ＡＤ変換部５４から入力されたデジタル信号を取り込む。また、雑音光パワー取込部６０は、取込時刻決定部５６で決定された雑音光の取込タイミングに基づいて、ＡＤ変換部５４から入力されたデジタル信号を取り込む。
【００７０】
光信号対雑音比算出部６２は、信号光パワー取込部５８で取得された信号光パワーと、雑音光パワー取込部６０で取得された雑音光パワーの比を計算し、光信号対雑音比を出力する。
【００７１】
図９は、光信号対雑音比測定部２２の別の構成例を説明するための図である。図９に示す光信号対雑音比測定部２２において、図８に示す光信号対雑音比測定部と同一または対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００７２】
信号光と雑音光は、２０ｄＢ以上のパワー差がある場合が多いため、入力ダイナミックレンジを広く取ることが望ましい。入力ダイナミックレンジを拡大するために、本構成例においては、光／電気変換部５０をアナログ・デジタル変換するＡＤ変換部として、大レベル信号用の第１ＡＤ変換部５４ａと、中レベル信号用の第２ＡＤ変換部５４ｂと、小レベル信号用の第３ＡＤ変換部５４ｃとを用意し、独立にアナログ・デジタル変換を行っている。
【００７３】
図１０は、光パケット信号のフォーマットの別の一例を示す。光パケット交換方式においては、複数の異なる波長の光パケット信号が波長多重された波長多重光パケット信号が光パケット交換される場合がある。図１０に示す波長多重光パケット信号のフォーマット例では、波長λ１の光パケット信号にヘッダを割り付け、波長λ２〜λ４の光パケット信号にデータを割り付けている。各波長の光パケット信号の先頭にはプリアンブルが設けられている。
【００７４】
図１１は、光信号対雑音比測定部２２のさらに別の構成例を説明するための図である。図１１に示す光信号対雑音比測定部２２は、波長多重光パケット信号の光信号対雑音比を測定するのに適した構成となっている。この光信号対雑音比測定部２２によれば、各波長毎に光信号対雑音比を測定できる。
【００７５】
図１１に示す光信号対雑音比測定部２２は、波長分岐部５１と、第１〜第３光／電気変換部５０ａ〜５０ｃと、ヘッダ読取部５２と、第１〜第３ＡＤ変換部５４ａ〜５４ｃと、取込時刻決定部５６と、信号光パワー取込部５８と、雑音光パワー取込部６０と、光信号対雑音比算出部６２とを備える。
【００７６】
波長分岐部５１は、入力された波長多重光パケット信号を波長λ１〜λ４の光パケット信号に分波する。波長λ１の光パケット信号は、ヘッダ読取部５２に入力される。一方、波長λ２〜λ４の光パケット信号は、それぞれ第１〜第３ＡＤ変換部５４ａ〜５４ｃに入力される。
【００７７】
第１〜第３光／電気変換部５０ａ〜５０ｃは、それぞれ入力された波長λ２〜λ４の光パケット信号を電気のパケット信号に変換し、第１〜第３ＡＤ変換部５４ａ〜５４ｃに出力する。第１〜第３ＡＤ変換部５４ａ〜５４ｃは、それぞれ入力されたパケット信号をアナログ・デジタル変換し、得られたデジタル信号を信号光パワー取込部５８および雑音光パワー取込部６０に出力する。
【００７８】
一方、ヘッダ読取部５２は、入力された波長λ１の光パケット信号を電気信号に変換した後、ヘッダに記載されたパケット長情報を読み取る。取込時刻決定部５６は、波長多重光パケット信号が到着した時刻と、ヘッダ読取部５２で取得されたパケット長情報とに基づいて、雑音光付き光パケット信号における信号光部分と雑音光部分とを判別し、信号光および雑音光を取り込むタイミングを決定する。波長λ２〜λ４のフォーマットが同一であれば、信号光パワーおよび雑音光パワーの取り込みタイミングは波長によらず同一でよい。
【００７９】
信号光パワー取込部５８は、取込時刻決定部５６で決定された信号光の取込タイミングに基づいて、第１〜第３ＡＤ変換部５４ａ〜５４ｃから入力されたデジタル信号を取り込む。また、雑音光パワー取込部６０は、取込時刻決定部５６で決定された雑音光の取込タイミングに基づいて、第１〜第３ＡＤ変換部５４ａ〜５４ｃから入力されたデジタル信号を取り込む。
【００８０】
光信号対雑音比算出部６２は、各波長λ２〜λ４毎に信号光パワー取込部５８で取得された信号光パワーと、雑音光パワー取込部６０で取得された雑音光パワーの比を計算する。本実施形態に係る光信号対雑音比測定部２２によれば、このようにして、各波長λ２〜λ４毎に光信号対雑音比を測定できる。
【００８１】
上記の実施形態では、ヘッダが割り当てられた波長λ１の光パケット信号は、光信号対雑音比の監視対象外としてるが、別途波長λ１用の光／電気変換部を用意すれば監視対象に含めることができる。
【００８２】
図１２は、光信号対雑音比測定部２２のさらに別の構成例を説明するための図である。図１２に示す光信号対雑音比測定部２２もまた、波長多重光パケット信号の光信号対雑音比を測定するのに適した構成となっている。図１２に示す光信号対雑音比測定部２２において、図１１に示す光信号対雑音比測定部と同一または対応する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００８３】
本実施形態に係る光信号対雑音比測定部２２においては、第１〜第３光／電気変換部に代えて、スペクトラムアナライザ６４を設けている点が、図１１に示す光信号対雑音比測定部と異なる。スペクトラムアナライザにはいくつかの原理がある。図１２は、スペクトラムアナライザを例えば回折格子と並列ＰＤアレイで構成した場合の光信号対雑音比測定部２２の構成例を示す。
【００８４】
本構成例ではまず、波長分岐部５１にてヘッダが割り当てられた波長λ１の光パケット信号と、データが割り当てられた波長λ２〜λ４の光パケット信号とが分波される。そして、波長λ２〜λ４の光パケット信号が、回折格子と並列ＰＤアレイを組み合わせたスペクトラムアナライザ６４に入力される。スペクトラムアナライザ６４は、波長λ２〜λ４の光パケット信号をそれぞれ第１〜第３ＡＤ変換部５４ａ〜５４ｃに出力する。第１〜第３ＡＤ変換部５４ａ〜５４ｃ以降の処理は図１１に示す光信号対雑音比測定部と同様である。
【００８５】
光スペクトラムアナライザは通常、定常的な光信号および雑音を測定する事を目的としているため、動作速度が遅いものが多いが、本装置においては光パケット単位での測定が必要であるため、超高速動作が可能な光スペクトラムアナライザを用いる必要がある。
【００８６】
本実施形態に係る光パケット交換システムでは、光パケット信号が存在しない時間も光パケット交換部において光スイッチをオン状態に保持し、残された雑音光のパワーを測定するという原理を用いている。これは光パケット信号が本来占有できるはずの時間スロットを雑音光のために浪費することになるので、帯域利用効率の低下や、空きタイミングが不足することによってパケット破棄が発生する可能性もある。
【００８７】
そこで、常時光信号対雑音比の測定を実施し続けるのではなく、必要なときだけに測定を行うようにする制御を行ってもよい。具体的には、光パケット生成部において光パケット信号を生成する際に、光信号対雑音比の測定を行うか否かを示す情報ビットをヘッダに付与する。そして、光パケット交換部は、入力されたパケット信号のヘッダに付与された情報ビットが光信号対雑音比の測定を示している場合に、雑音光付き光パケット信号を生成する。一方、情報ビットが光信号対雑音比の測定を示していない場合、通常の光パケット交換の制御通り、光パケット信号の時間幅のみ光スイッチをオン状態とする制御を行う。
【００８８】
光信号対雑音比測定部２２は、入力された光パケット信号に付与された情報ビットが光信号対雑音比の測定を示している場合のみ、信号光パワーと雑音光パワーの取込を行い、光信号対雑音比を算出する。このような制御を行うことにより、帯域利用効率の低下を抑制でき、また、パケット破棄率の上昇を抑制できる。
【００８９】
上記においては、必要なときに光信号対雑音比の測定を実施するとしたが、測定タイミングの設定方法について述べる。
【００９０】
一つ目の方法は、光パケット生成部において内部にタイマーを持ち、自律的に一定周期毎に光信号対雑音比の測定を示す情報ビットを光パケット信号のヘッダに付与し、送信するという方法である。本方法の場合には、自動で測定が実施されるので、光信号対雑音比の情報は常時更新されることになる。そこで、光信号対雑音比の測定結果がある特性劣化閾値よりも低くなった場合には、該当の光パケット信号について特性劣化を報告する警報を発出してもよい。
【００９１】
二つ目の方法は、装置の保守者が測定を実施したいときに命令を出し、これを受けて光パケット生成部が光信号対雑音比の測定を示す情報ビットを送信するという方法である。例えば、Ａ局からＢ局を通ってＣ局に至るルートの光信号対雑音比を測定したい場合であれば、装置の保守者は、Ａ局の光パケット生成部に指示を出し、Ｃ局宛の光パケット信号に光信号対雑音比の測定を示す情報ビットを付与させる。これにより、Ｂ局およびＣ局では、光信号対雑音比が測定されるので、保守者は、Ｂ局およびＣ局に遠隔アクセスして、光信号対雑音比の測定結果を取得することができる。
【００９２】
次に、光信号対雑音比の測定結果を保持する方法について考える。本実施形態に係る光パケット交換システムでは、光パケット単位で光信号対雑音比の測定を実施するため、数分間に何１０万パケットの光信号対雑音比の測定結果が得られる。さらにその測定結果は様々な送信元から届いたパケットであり、どの局からのパケットであるか等の情報が重要である。
【００９３】
そこで、光信号対雑音比測定部は、光信号対雑音比の測定結果を記憶するための記憶部を備えてもよい。光信号対雑音比の測定結果は、光パケット信号の送信元情報（送信元の光パケット生成部の装置アドレス等）および光パケット信号の到着時刻と関連付けて記憶することが望ましい。これにより、光信号対雑音比の悪い光パケット信号が見つかった場合に、光パケットネットワークのどのルートに問題があるのか解析することが容易となる。また、多くの光パケット信号が到着するため、それらの時間平均値や経時的な変動量を算出して記憶することとしてもよい。
【００９４】
次に、信号光パワーの測定方法について述べる。図１３は、光パケット信号を高速オシロスコープで測定した波形の一例を示す。
【００９５】
光パケット信号のデータは、クライアント信号に依存して任意の１、０パターンを取る。図１３の波形を見てわかるとおり、「１」が連続している部分においては光パワーが高めになり、「０」が連続している部分においては光パワーが低めになり、細かい１，０遷移が連続する部分においてはビットがつぶれて光パワーが中間値になる、といった事象が起こる。従って、任意のビット列の光パケット信号が到着した際に、光パケット信号の中で適当にサンプリングを行っただけでは正しい測定値を得られない可能性がある。
【００９６】
図１４は、信号光パワーの測定方法を説明するための図である。本方法においては、光パケット信号の時間幅にわたって複数の測定ポイントで光パワーを測定し、それらの光パワーの平均値を信号光パワーとする。光パケット信号において１、０のビット数がほぼ均衡するようにスクランブル処理が実施されている場合には、平均化によってほぼデューティ比＝５０％に見えるはずであるため、本方法は有効である。
【００９７】
光パケット信号がＮＲＺではなく、ＲＺなどの平均パワーが５０％にならないような変調フォーマットである場合には、実際のピークパワーと測定結果の間に差分が残ることも考えられる。その場合には、より高精度な測定器で測った信号光パワーの値と、本装置で測った信号光パワーの値との差分を予め装置内に保持しておき、本装置の測定結果から該差分を差し引いてもよい。これにより、高精度測定器で測定したのと同等な測定結果を得ることができる。
【００９８】
図１５は、信号光パワーの別の測定方法を説明するための図である。本方法においては、光パケット生成部にて光パケット信号を生成する際に、光パケット信号内の所定に位置に所定の「固定パターン」を挿入しておく。この固定パターンは、例えば１０１０１０１０等のパターンである。固定パターンの挿入位置は、ヘッダに対して固定された位置、例えば図１５に示すように、ヘッダの直後であってよい。
【００９９】
信号光パワー取込部は、パケット信号の時間幅にわたって複数の測定ポイントで光パワーを測定するが、固定パターンについて測定した光パワーのみを信号光パワーとして光信号対雑音比算出部に出力する。あるいは、最初から固定パターンについてのみ光パワーを測定してもよい。図１５の例では、２つの測定ポイントで固定パターンの測定しているが、もちろん固定パターンの測定ポイントは１つであってもよい。２つ以上の測定ポイントで固定パターンの光パワーを測定した場合にはそれらの平均値を信号光パワーとすればよい。必要となる固定パターン長は、光信号対雑音比測定部のサンプリング速度に依存し、高速であれば長さは短くてよい。また、光パケット信号に例えば同期を確立するための同期コード等が存在する場合には、そのパターンを測定ポイントとして利用してもよい。
【０１００】
図１３で説明したように、信号光の光パワーは１，０のパターンに依存して変化する。そこで、上記のように固定パターンについて測定した光パワーを信号光パワーとすることにより、データパターンに依存しない安定した測定結果を得ることができる。
【０１０１】
図１６は、信号光パワーのさらに別の測定方法を説明するための図である。図１５で説明した信号光パワーの測定方法では、固定パターンの挿入位置をヘッダに対して固定している。しかしながら、例えば光電気変換器や光増幅器の過渡応答の影響で、光パケット信号の先頭と、中間と、最後尾でピークパワーが変化するような場合に、各々のポイントで光信号対雑音比を測定したいというニーズが考えられる。これに対応するために、本方法では、固定パターンの位置を任意の位置に配置する方法を示す。
【０１０２】
本方法においては、光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、光パケット信号内の任意の位置に所定の固定パターンを挿入するとともに、固定パターンの位置情報を該光パケット信号のヘッダに付与する。そして、光信号対雑音比測定部は、固定パターンの位置情報に基づいて固定パターンの光パワーを測定し、該光パワーを信号光パワーとして光信号対雑音比測定部２２に出力する。図１６の例では、２つの測定ポイントで固定パターンの測定しているが、もちろん固定パターンの測定ポイントは１つであってもよい。２つ以上の測定ポイントで固定パターンの光パワーを測定した場合にはそれらの平均値を信号光パワーとすればよい。
【０１０３】
本方法によれば、可変長の光パケット信号であっても任意の位置の光信号対雑音比を測定することができる。なお、固定パターンはクライアント信号には余分な情報であるため、光パケット受信部にて破棄する必要がある。
【０１０４】
次に、雑音光パワーの測定方法について述べる。図６（ｄ）に示す雑音光付き光パケット信号の一例では、信号光の後側に雑音光が残るよう光パケット交換部を制御したが、信号光の前側に雑音光が残るよう制御してもよい。また、信号光の前後両方に雑音光が残るよう光パケット交換部１８を制御してもよい。光信号対雑音比測定部は、雑音光が存在しているタイミングにおいて光パワーの取得を行えばよい。雑音光の時間幅は光信号対雑音比測定部のサンプリング速度に依存し、高速であれば長さは短くてよい。信号光よりもパワーレベルが低いため、固定パターンの測定時間よりも長い時間幅としてもよい。
【０１０５】
次に、雑音光パワーの測定ポイントを任意の位置に設定する方法について説明する。図１７は、本方法における光パケット信号のフォーマットの一例を示す。本方法において、光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、該光パケット信号内の任意の位置に、雑音光パワーを測定するための「雑音光領域」を挿入する。この雑音光領域は、データビットの存在しない領域である。また、光パケット生成部は、雑音光領域の位置を光信号対雑音比測定部などに通知するために、雑音光領域の位置情報を光パケット信号のヘッダに付与する。
【０１０６】
図１８（ａ）〜（ｅ）は、本方法における各構成要素の動作を説明するための図である。図１８（ａ）は、光パケット生成部によって生成された光パケット信号を示す。これは、図１７において説明したものと同様であり、光パケット信号内の任意の位置に雑音光領域が設けられている。
【０１０７】
図１８（ｂ）は、光パケット生成部の後段に設けられた光スイッチ部の動作を示す。上述したように、光スイッチ部は、光パケット信号が存在している間光スイッチをオン状態とするが、雑音光領域についてはオフ状態とする。これにより、信号光部分の消光比を高めることができる。
【０１０８】
図１８（ｃ）は、光パケット交換部の動作を示す。光パケット交換部は、光パケット信号の存在している間、光スイッチをオン状態とする。光パケット交換部は、雑音光領域についてもオン状態を継続する。これにより、図１８（ｄ）に示すような雑音光付き光パケット信号が光パケット交換部から出力される。光信号対雑音比測定部には、図１８（ｃ）に示すような波形の雑音光付き光パケット信号が届く。
【０１０９】
図１８（ｅ）は、雑音光パワーの測定ポイントを示す。光信号対雑音比測定部は、雑音光付き光パケット信号のヘッダから雑音光領域の位置情報を読み取り、該位置情報に基づいて、雑音光領域において光パワーを取り込む。そして、該光パワーを雑音光パワーとして用いて、光信号対雑音比を算出する。
【０１１０】
例えばパケット長が長い光パケット信号においては、信号内の位置によって光信号対雑音比が変化する場合がある。本方法によれば、光パケット信号内の任意の位置の光信号対雑音比を測定できる。
【０１１１】
複数の局の間を光パケット信号が転送されていく場合には、信号光パワーは局間の伝送路の距離や光増幅器の利得によって変動し、それが累積するためある程度の幅を持つ。雑音光に至っては、送信端はほぼ無雑音なので非常に光パワーが弱く、光増幅器を経由する度に増加していくので、光パワー変動幅は非常に大きい。
【０１１２】
信号光と雑音光のパワーを測定する際に光パワーが強ければ測定値の精度が確保できるものの、弱い場合には光モニタ回路の増幅倍率を上げる必要が生じる可能性がある。増幅倍率を上げると周波数応答が劣化し、測定精度を確保するためには、信号光、雑音光の測定時間幅を長く確保とる必要がある。そこで、ここでは信号光または雑音光の測定時間幅を可変とする方法を説明する。
【０１１３】
図１９（ａ）および（ｂ）は、雑音光の測定時間幅を可変とする方法を説明するための図である。本方法においては、光パケット生成部は、光パケット信号を生成する際に、光パケット信号内の任意の位置に、雑音光領域を挿入する。本方法において、光パケット生成部は、雑音光領域の時間幅を可変できる。また、光パケット生成部は、雑音光領域の時間幅を示す情報を光パケット信号のヘッダに付与する。図１９（ａ）は、雑音光領域の時間幅を６（任意単位）とした光パケット信号のフォーマットの例を示す。また、図１９（ｂ）は、雑音光領域の時間幅を１２（任意単位）とした光パケット信号のフォーマットの別の例を示す。なお、図１７で説明した雑音光領域の位置情報を光パケット信号のヘッダに付与してもよい。
【０１１４】
このように、雑音光領域の時間幅を可変できるようにすることで、例えば、雑音光パワーが小さい場合には雑音光領域の時間幅を長くし、一方雑音光パワーが大きい場合には雑音光領域の時間幅を長くするといった制御が可能となる。
【０１１５】
本方法においては、光スイッチ部および光パケット交換部は、雑音光領域の時間幅を考慮して、光スイッチのオン／オフ制御を行う。また、光信号対雑音比測定部は、雑音光領域の長さ情報に基づいて雑音光領域の光パワー測定に利用できる時間を判定し、該時間を利用して雑音光領域の光パワーを測定する。測定精度を向上するためには、雑音光領域の時間幅内に出来るだけ多くの測定ポイントを設定することが好ましい。
【０１１６】
図１９（ａ）および（ｂ）では、雑音光の時間幅を可変とする場合について説明したが、固定パターンの長さを変えることにより信号光の時間幅を可変とし、該信号光の時間幅情報を光パケット信号のヘッダに付与してもよい。これにより、信号光パワーの測定精度が向上し、結果として光信号対雑音比の測定精度を向上できる。あるいは、信号光と雑音光の両方の時間幅を可変できるように構成してもよい。この場合、さらなる光信号対雑音比の向上が可能となる。
【０１１７】
本方法においては、実際にどの時間幅を用いればよいかは測定してみなければわからない。そこで、装置の保守者の命令に基づいて測定を実行する場合であれば、まず所定の時間幅での測定を行い、測定結果の妥当性を確認した上で精度が不足していると判断された場合には、より長い時間幅の条件で再測定を行ってもよい。
【０１１８】
あるいは、自律的に一定周期毎に光信号対雑音比の測定を行うよう構成されている場合であれば、何度も測定を行う中で時間幅を変更していき、最適な時間幅を探索してもよい。
【０１１９】
または、光信号対雑音比測定部で得られた測定結果の精度情報、もしくは測定結果のばらつき情報を光パケット生成部にフィードバックしてもよい。具体的には、精度情報やばらつき情報を確認した結果、精度が不足している光パケット信号が見つかった場合、光パケット生成部は、次回の光パケット信号から、信号光および／または雑音光の時間幅を長くする。これにより、さらなる光信号対雑音比の向上が可能となる。
【０１２０】
図２０は、光パケット交換システム１０の別の構成を示す図である。図２０に示す光パケット交換システム１０において、図４に示す光パケット交換システムと同一または対応する構成要素については説明を適宜省略する。
【０１２１】
図２０に示す光パケット交換システム１０においては、光パケット生成部１２の後段に、第１光パケット交換部１８ａ、第２光パケット交換部１８ｂ、および第３光パケット交換部１８ｃの三つの光パケット交換部がシリーズに接続されている。また、各光パケット交換部の前後には光増幅器（図示せず）が設けられている。そして、第３光パケット交換部１８ｃの後段に光パケット受信部２０および光信号対雑音比測定部２２が設けられている。
【０１２２】
このような構成においては、光パケット信号が複数段の光パケット交換部を通過すると、雑音光は徐々に増加していくという現象が発生する。ここでは、各光パケット交換部の直後に光信号対雑音比測定部を配置するのではなく、１つの測定ポイントで各光パケット交換部から出力された光パケット信号の光信号対雑音比を測定する方法を説明する。
【０１２３】
図２１（ａ）〜（ｃ）は、本方法に係る光信号対雑音比の測定方法を説明するための図である。本方法においては、上流に位置する光パケット交換部１８から下流に位置する光パケット交換部１８にかけて徐々に、光パケット信号の方路切替を行う際に光スイッチをオン状態とする時間を長くする。図２１（ａ）は、第１光パケット交換部１８ａから出力された雑音光付き光パケット信号を示す。第１光パケット交換部１８ａが光パケット信号の長さよりも長く光スイッチをオン状態とすることにより、雑音光１が付加されている。この雑音光１は、第１光パケット交換部１８ａを通過することにより付加された雑音光である。
【０１２４】
図２１（ｂ）は、第２光パケット交換部１８ｂから出力された雑音光付き光パケット信号を示す。第２光パケット交換部１８ｂは、第１光パケット交換部１８ａの光スイッチオン時間よりも長く光スイッチをオン状態とする。これにより、雑音光１の後に雑音光２が付加されている。この雑音光２は、第２光パケット交換部１８ｂを通過することにより付加された雑音光である。
【０１２５】
図２１（ｃ）は、第３光パケット交換部１８ｃから出力された雑音光付き光パケット信号を示す。第３光パケット交換部１８ｃは、第２光パケット交換部１８ｂの光スイッチオン時間よりも長く光スイッチをオン状態とする。これにより、雑音光２の後に雑音光３が付加されている。この雑音光３は、第３光パケット交換部１８ｃを通過することにより付加された雑音光である。
【０１２６】
光信号対雑音比測定部２２には、図２１（ｃ）に示すような雑音光パワーが階段状に変化した雑音光付き光パケット信号が入力される。光信号対雑音比測定部２２は、雑音光１〜３のそれぞれについて雑音光パワーを測定し、各雑音光パワーを用いて光信号対雑音比を計算する。これにより、１つの測定ポイントにおいて、各光パケット交換部から出力された光パケット信号の光信号対雑音比を測定できる。
【０１２７】
なお、各光スイッチ交換部は、受信した光パケット信号にとって自身が何段目の光パケット交換部であるかを知らなければ、光スイッチオン時間に差分を設けることができない。これについては、例えば保守者が測定開始命令を投入する場合であれば、予め転送ルートにあたる光スイッチ交換部に何スパン目であるかを設定しておく、という方法が考えられる。また、自律的に一定周期毎に光信号対雑音比の測定を行うよう構成されている場合であれば、例えば隣接する光スイッチ交換部間で情報を交換しあうことによって、各光スイッチ交換部は、送信元から自身に届くまでのスパン数を求め、テーブルに保持しておく。そして、実際に光パケット信号が届いたときにこのテーブルを参照して光スイッチの制御を行う、という方法が考えられる。
【０１２８】
本実施形態に係る光パケット交換システムでは、クライアントから受信している実データパケットに雑音光を付加することで光パケット信号毎に光信号対雑音比の測定を行う。これは通信を切断せず、インサービス測定を行うことができるが、クライアント信号に依存していると、クライアント信号の宛先になっている端局装置にしかパケットが送信されないため、測定が実施されない穴あきのような場所が残ってしまうことが考えられる。この穴あきの場所に光パケット信号が届いたとき、その場所で光信号対雑音比が悪く、パケット破棄が起こってしまうということでは品質確保できているとは言えない。
【０１２９】
そこで、クライアント信号によらず、光パケット生成部において光信号対雑音比を測定するための専用の光パケット信号を自ら生成し送信する方法をとってもよい。
【０１３０】
測定が実施されているルートについては敢えて光パケット信号を送る必要はないので、一定時間の間に全く測定を行っていないルートがあった場合に、そのルートの先に存在する端局装置に対してユニキャストのパケットを送信する事としてもよい。また、測定ルートが複数存在する場合は、マルチキャストパケットを送信することとしてもよい。また、測定が実施されているかどうかは関係なく、全端局装置に対してブロードキャストする事で漏れなく光信号対雑音比を測定するという方法をとってもよい。この方法によれば、新規に追加された端局装置に対しても光信号対雑音比の測定が実施されるというメリットがある。
【０１３１】
次に、本発明の実施例について説明する。図２２は、本実施例に係る光パケット交換システム１０を示す。図２２に示すように、光パケット交換システム１０は、光パケット生成部１２と、光パケット交換部１８と、光分岐部１９と、光パケット受信部２０と、光信号対雑音比測定部２２とを備える。
【０１３２】
光パケット交換部１８は、クライアント信号である１０ＧＥｔｈｅｒ信号を受信し、電気信号に変換する物理層（ＰＨＹ）７０と、１０ＧＥｔｈｅｒ信号を分割した後、複数のパケット信号に変換する変換部７２と、複数のパケット信号を光パケット信号に変換する複数のＥＡ変調型トランスミッタ７４と、複数の光パケット信号を波長多重するＡＷＧ（Arrayed-Waveguide Grating）とを備える。
【０１３３】
光パケット生成部１２から出力された波長多重光パケット信号は、光パケット交換部１８に入力される。また、光パケット交換部１８には、光パケットネットワークからの光パケット信号が、光増幅器８０で増幅された後、入力される。光パケット交換部１８は、複数のＳＯＡゲート７８を備え、これらのＳＯＡゲートのオン／オフを制御することにより、入力された光パケット信号の方路を切り替える。ＳＯＡゲートを用いた光スイッチは、ｎｓオーダの応答速度を有する。別の光パケット交換システムに転送される光パケット信号は、光増幅器８２で増幅された後、光パケットネットワークに出力される。一方、自局の光パケット受信部２０のドロップされる光パケット信号は、光増幅器８４で増幅された後、光分岐部１９に入力される。光分岐部１９で二つに分岐された光パケット信号は、光パケット受信部２０と、光信号対雑音比測定部２２とに入力される。
【０１３４】
光パケット受信部２０は、入力された波長多重光パケット信号を分波するＡＷＧ８６と、ＡＷＧ８６からの複数の波長の光パケット信号を電気信号に変換するＰＩＮ型レシーバ８８と、複数のパケット信号を逆変換し、１０ＧＥｔｈｅｒ信号を組み立てる逆変換部９０と、電気の１０ＧＥｔｈｅｒ信号を光信号に変換し、クライアント側に出力する物理層９２とを備える。
【０１３５】
図２３は、本実施例に係る光信号対雑音比測定部２２を示す。光信号対雑音比測定部２２は、波長分岐部としてのＡＷＧ５７と、複数の光／電気変換部５０と、ヘッダ読取部５２と、複数のＡＤ変換部５４と、取込時刻決定部５６と、信号光パワー取込部５８と、雑音光パワー取込部６０と、光信号対雑音比算出部６２と、測定結果保持テーブル６３とを備える。本実施例の構成は、図１１で説明した波長多重光パケット信号の光信号対雑音比を測定するための構成と類似している。
【０１３６】
本実施例では、ヘッダが割り当てられた波長の光パケット信号を光分岐部５３で二つに分岐して、光／電気変換部５０とヘッダ読取部５２とに入力する構成となっている。これにより、ヘッダが割り当てられた波長の光パケット信号についても、光信号対雑音比を測定できる。本実施例に係る光信号対雑音比測定部２２は、光信号対雑音比算出部６２にて測定した光信号対雑音比を保持するための測定結果保持テーブル６３を備える。取込時刻決定部５６、信号光パワー取込部５８、雑音光パワー取込部６０、光信号対雑音比算出部６２、および測定結果保持テーブル６３は、ＦＰＧＡ等を用いて構成できる。
【０１３７】
本実施例では、ＡＷＧ５７で波長ごとに光パケット信号を分岐する構成を記載しているが、広帯域測定回路を複数持つことがコスト面で難しい場合には、測定回路を１つとし、ＡＷＧ５７の代わりにバンドパスフィルタを用いて測定波長を個別に分離し、一波長ずつ測定してもよい。
【０１３８】
図２４は、光パケット中継増幅装置９４に光信号対雑音比測定部２２を設けた実施例を示す。光信号対雑音比測定部２２は、光パケット交換部１８の下流であれば、様々な位置に配置することが可能である。
【０１３９】
図２４に示すように、光パケット中継増幅装置９４は、光増幅器９５と、光分岐部９６と、光信号対雑音比測定部２２とを備える。光パケット中継増幅装置９４には、光パケット交換部１８から出力された雑音光付き光パケット信号が入力される。この雑音光付き光パケット信号は、光増幅器９５で増幅された後、光分岐部９６で二つに分岐される。一方の雑音光付き光パケット信号は、光パケットネットワークに出力される。他方の雑音光付き光パケット信号は、光信号対雑音比測定部２２に入力され、光信号対雑音比が測定される。本実施例に係る光信号対雑音比測定部２２は、図２３に示す光信号対雑音比測定部と同様の構成とすることができる。
【０１４０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せによりいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  光パケット交換システム、  １２  光パケット生成部、  １４  光スイッチ部、  １６  光増幅器、  １８  光パケット交換部、  １９  光分岐部、  ２０  光パケット受信部、  ２２  光信号対雑音比測定部、  ２８  光スイッチ、  ３０  光スイッチ制御部、５１  波長分岐部、  ５２  ヘッダ読取部、  ５４  ＡＤ変換部、  ５６  取込時刻決定部、  ５８  信号光パワー取込部、  ６０  雑音光パワー取込部、  ６２  光信号対雑音比算出部、  ６３  測定結果保持テーブル、  ６４  スペクトラムアナライザ、  ９４  光パケット中継増幅装置。
【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図１３】
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