(57)【要約】本発明は、波長多重信号光通信システムのトランク回線を波長多重信号光単位でブランチ回線に分岐する光分岐装置において、トランク回線からの入力信号光とブランチ回線からの入力信号光を合わせた信号光のパワーをモニタするモニタ手段と、モニタ手段で得た信号光パワーが閾値を上回ったときトランク回線からの入力信号光を減衰してブランチ回線からの入力信号光を出力し、モニタ手段で得た信号光パワーが閾値を下回ったときトランク回線からの入力信号光の減衰を解除して出力する切り替え手段を有するよう構成することにより、ガードバンドが不要で波長多重数を減少することなく、かつ、任意のブランチ回線の障害時に障害のない他のブランチ回線で通信を行うことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重信号光通信システムのトランク回線を波長多重信号光単位でブランチ回線に分岐する光分岐装置において、
前記トランク回線からの入力信号光と前記ブランチ回線からの入力信号光を合わせた信号光のパワーをモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段で得た信号光パワーが閾値を上回ったとき前記トランク回線からの入力信号光を減衰して前記ブランチ回線からの入力信号光を出力し、前記モニタ手段で得た信号光パワーが閾値を下回ったとき前記トランク回線からの入力信号光の減衰を解除して出力する切り替え手段を有する光分岐装置。
【請求項２】
請求項１記載の光分岐装置において、
前記トランク回線からの入力信号光と前記ブランチ回線からの入力信号光を合わせた信号光から、前記ブランチ回線に接続された端局で折り返す信号光波長を通過して前記モニタ手段に供給するフィルタ手段を有する光分岐装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の光分岐装置において、
前記切り替え手段は、前記モニタ手段で得た信号光パワーを第１閾値及び前記第１閾値より小さい第２閾値それぞれと比較して制御信号を生成するヒステリシス特性を持ったコンパレータと、
前記トランク回線からの入力信号光を供給されており、前記制御信号に従って導通／遮断し、前記導通時に前記トランク回線からの入力信号光を出力する光スイッチを有する光分岐装置。
【請求項４】
請求項３記載の光分岐装置において、
前記光スイッチの代りに、前記制御信号に従って前記トランク回線からの入力信号光に対する減衰／減衰解除を行って出力する光減衰器を有する光分岐装置。
【請求項５】
請求項１記載の光分岐装置において、
前記トランク回線からの入力信号光のうち前記ブランチ回線に接続された端局で折り返す信号光波長にのみ所定周波数の信号が重畳されており、
前記モニタ手段の出力信号から前記所定周波数の成分を抽出して前記切り替え手段に供給する周波数抽出手段を有する光分岐装置。
【請求項６】
波長多重信号光通信システムのトランク回線を波長多重信号光単位でブランチ回線に分岐する光分岐装置において、
前記ブランチ回線からの入力信号光のパワーをモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段で得た信号光パワーが閾値を上回ったとき前記トランク回線からの入力信号光を減衰し、前記モニタ手段で得た信号光パワーが閾値を下回ったとき前記トランク回線からの入力信号光の減衰を解除する第１切り替え手段と、
前記モニタ手段で得た信号光パワーが閾値を上回ったとき前記ブランチ回線からの入力信号光の減衰を解除し、前記モニタ手段で得た信号光パワーが閾値を下回ったとき前記ブランチ回線からの入力信号光を減衰する第２切り替え手段と、
前記第１切り替え手段の出力する信号光と第２切り替え手段の出力する信号光を合波して出力する合波手段を有する光分岐装置。
【請求項７】
請求項６記載の光分岐装置において、
前記ブランチ回線からの入力信号光から、前記ブランチ回線に接続された端局で折り返す信号光波長を通過して前記モニタ手段に供給するフィルタ手段を有する光分岐装置。
【請求項８】
請求項６または７記載の光分岐装置において、
前記第１，第２切り替え手段は、前記モニタ手段で得た信号光パワーを閾値と比較して制御信号を生成するコンパレータと、
前記トランク回線からの入力信号光を供給されており、前記制御信号に従って導通／遮断し、前記導通時に前記トランク回線からの入力信号光を前記合波手段に供給する第１光スイッチと、
前記トランク回線からの入力信号光を供給されており、前記制御信号に従って前記第１光スイッチの遮断時に導通して前記トランク回線からの入力信号光を前記合波手段に供給する出力する第２光スイッチを有する光分岐装置。
【請求項９】
請求項６記載の光分岐装置において、
前記トランク回線からの入力信号光のうち前記ブランチ回線に接続された端局で折り返す信号光波長にのみ所定周波数の信号が重畳されており、
前記モニタ手段の出力信号から前記所定周波数の成分を抽出して前記第１，第２切り替え手段に供給する周波数抽出手段を有する光分岐装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、光分岐装置に関し、特に、波長多重信号光通信システムで使用される光分岐装置に関する。
【背景技術】  インターネットの普及などにより、ネットワークを介して伝送される情報の量が急激に増加してきており、伝送システムのさらなる大容量化が求められており、伝送システムの大容量化を実現する技術の１つとして、波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）光通信システムが実用化されている。波長多重信号光通信システムでは、光伝送路と光分岐装置と光中継器により複数の端局を結んでいる。
端局が少なくとも３つ以上ある波長多重信号光通信システムにおいて適用される光分岐装置の働きは、大きく２つに分けられる。一つは、中継器（光アンプ）への給電経路を切り替える働きであり、もう一つは信号光が伝送する経路を分ける働きである。後者の信号光の伝送経路を分ける構成として、二つが考えられる。一つは、信号光の伝送路である光ファイバ毎に経路を分ける構成（以降、「ファイバ分岐」と呼ぶ）であり、もう一つは、信号光波長毎にブランチ回線に伝送するかトランク回線に伝送するかを選択する波長選択分岐の構成（以降、「アッド／ドロップ分岐」と呼ぶ）である。
図１は、ファイバ分岐構成の一例の構成図を示す。同図中、端局１０はトランク回線の光ファイバペア１１，１２で光分岐装置１３に接続されている。光分岐装置１３では光ファイバペア１１で伝送される全ての信号光波長をトランク回線の光ファイバペア１４で光分岐装置１５に伝送し、光ファイバペア１２で伝送される全ての信号光波長をブランチ回線の光ファイバペア１６で端局１７に伝送する。また、端局１７からブランチ回線の光ファイバペア１８で伝送される全ての信号光波長は、光分岐装置１３を通してトランク回線の光ファイバペア２０から光分岐装置１５に伝送される。
光分岐装置１５ではトランク回線の光ファイバペア１４で伝送される全ての信号光波長をトランク回線の光ファイバペア２１で端局２２に伝送し、トランク回線の光ファイバペア２０で伝送される全ての信号光波長をブランチ回線の光ファイバペア２３で端局２４に伝送する。また、端局２４からブランチ回線の光ファイバペア２５で伝送される全ての信号光波長は、光分岐装置１５を通してトランク回線の光ファイバペア２６から端局２２に伝送される。上記の各トランク回線及びブランチ回線それぞれには中継器（光アンプ）が挿入接続されている。
図２は、アッド／ドロップ分岐構成の一例の構成図を示す。同図中、端局３０はトランク回線の光ファイバペア３１，３２で光分岐装置３３に接続されている。光分岐装置３３はファイバグレーティング（ＦＢＧ）及び光サーキュレータを有しており、光ファイバペア３２で伝送されている信号光波長のうち特定波長Ｂを分岐してブランチ回線の光ファイバペア３４で端局３５に伝送し、また、端局３５からブランチ回線の光ファイバペア３６で伝送される特定波長Ｂを上記特定波長以外の波長と合波してトランク回線３７で光分岐装置３８に伝送する。
また、光分岐装置３８も同様にファイバグレーティング及び光サーキュレータを有しており、トランク回線３７で伝送されている信号光波長のうち特定波長Ａを分岐してブランチ回線の光ファイバペア３９で端局４０に伝送し、また、端局４０からブランチ回線の光ファイバペア４１で伝送される特定波長Ａを上記特定波長以外の波長と合波してトランク回線の光ファイバペア４２，４３で端局４４に伝送する。上記の各トランク回線及びブランチ回線それぞれには中継器（光アンプ）が挿入接続されている。
なお、障害発生時に分岐すべき信号光の漏洩を防止する従来の光分岐挿入ノード装置として、特許文献１に記載のものがある。
【特許文献１】    特開２０００−３５４００６号公報
図１に示すファイバ分岐構成において、２つのトランク回線の端局１０，２２と２つ以上のブランチ回線の端局１７，２４が存在する場合、通常は、少なくとも一つの光ファイバペア１１，２１はブランチ回線の端局１７，２４を介すことなく、二つのトランク回線の端局１０，２２を結ぶ構成をとる。それ以外の光ファイバペア１２は光分岐装置１３，１５毎にブランチ回線に分岐されてブランチ回線の端局１７，２４を結ぶ構成となる。また、ブランチ回線の端局１７，２４で、光ファイバペア内の一部の信号光波長Ａ，Ｂは通信せず、そのまま光分岐装置１３，１５に折り返す構成を考える。
この場合、ブランチ回線の光ファイバペア内の信号光波長Ａは、端局１０と端局１７、及び端局１７と端局２２を結び、信号光波長Ｂは端局１０と端局２４、及び端局２４と端局２２を結ぶ。
ここで、端局１７につながるブランチ回線の光ファイバペア１６，１８において障害が生じた場合、ブランチ回線１６，１８の光ファイバペアで伝送している全ての信号光がストップしてしまう。ブランチ回線の光ファイバペア１６，１８で伝送されている信号光波長Ａは端局１７との通信に関係しないのにもかかわらず、信号光波長Ａによる端局１０と端局２４間の伝送ができなくなるという問題があった。
図２に示すアッド／ドロップ分岐構成では、光分岐装置３３，３８内で端局３５，４０に必要な波長のみを選択して、ブランチ回線の光ファイバペア３４，３９に伝送する。このような構成により前述のファイバ分岐構成における問題は解決される。端局３５につながるブランチ回線の光ファイバペア３４，３６で障害が生じたときでも信号光波長Ａは端局３５につながるブランチ回線の光ファイバペア３４，３６を通らないため、上記障害に影響されずに端局３０と端局３５の通信は確保される。
近年、波長多重信号光通信システムでは、波長多重数を増やすために信号光波長間隔が狭めることが行われている。光分岐装置３３，３８内の波長選択を行っている図３に示すファイバグレーティング（ＦＢＧ）５０は、かなり急峻な光透過特性を有しており、例えば信号光波長間隔が１．０ｎｍ程度あれば十分に波長選択を行なえる。しかし、信号光波長間隔が０．４ｎｍ以下に狭まると、ファイバグレーティング５０で隣り合う信号光波長を充分に選択できなくなる。そのため、隣り合う信号光波長間にガードバンドＧＢを設ける必要が生じる。図２の例では、信号光波長ＡとＢ間にガードバンドＧＢが必要であり、決められた信号帯域内で波長多重数が少なくなるという問題が生じる。
【発明の開示】
本発明は、波長多重数を減少することなく、かつ、任意のブランチ回線の障害時に障害のない他のブランチ回線で通信を行うことができる光分岐装置を提供することを総括的な目的とする。
この目的を達成するため、本発明は、波長多重信号光通信システムのトランク回線を波長多重信号光単位でブランチ回線に分岐する光分岐装置において、前記トランク回線からの入力信号光と前記ブランチ回線からの入力信号光を合わせた信号光のパワーをモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段で得た信号光パワーが閾値を上回ったとき前記トランク回線からの入力信号光を減衰して前記ブランチ回線からの入力信号光を出力し、前記モニタ手段で得た信号光パワーが閾値を下回ったとき前記トランク回線からの入力信号光の減衰を解除して出力する切り替え手段を有するよう構成される。
このような光分岐装置によれば、ガードバンドが不要で波長多重数を減少することなく、かつ、任意のブランチ回線の障害時に障害のない他のブランチ回線で通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、ファイバ分岐構成の一例の構成図である。
図２は、アッド／ドロップ分岐構成の一例の構成図である。
図３は、アッド／ドロップ分岐構成の問題点を説明するための図である。
図４は、本発明の光分岐装置の第１実施例のブロック構成図である。
図５は、本発明の光分岐装置の変形例のブロック構成図である。
図６は、立上げ時の動作のフローチャートである。
図７は、立上げ時の動作を説明するためのヒステリシスコンパレータの特性図である。
図８は、ブランチ回線障害時の動作のフローチャートである。
図９は、ブランチ回線障害復旧時の動作のフローチャートである。
図１０は、ブランチ回線障害とブランチ回線障害復旧時の動作を説明するためのヒステリシスコンパレータの特性図である。
図１１は、本発明の光分岐装置での信号光波長数が４０波から１波に減設した時の出力波形図である。
図１２は、本発明の光分岐装置の他の変形例のブロック構成図である。
図１３は、コンパレータの特性図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図４は、本発明の光分岐装置の第１実施例のブロック構成図を示す。この光分岐装置６０は、光経路切換えを波長多重信号光単位で行うファイバ分岐構成である。
同図中、光分岐装置６０内にはトランク回線６１からの入力信号光（波長多重信号光）を２つに分岐する光分岐器６２が設けられている。その光分岐器６２の一方の出力は光パワー制御器６３に供給され、他方の出力はブランチ回線６４に伝送される。また、ブランチ回線６５からの入力信号光と先の光パワー制御器６３の出力は光分岐器６６に供給され、光分岐器６６の一方の出力はトランク回線６７に出力され、他方の出力はモニタ用の光−電気変換器６８に供給される。
光−電気変換器６８で光電変換された信号は増幅器６９で増幅されてヒステリシスコンパレータ７０に供給される。ヒステリシスコンパレータ７０には端子７１，７２から閾値ａ，ｂが供給されており、ヒステリシスコンパレータ７０は光電変換信号を上記閾値ａ，ｂと比較して制御信号を生成し、この制御信号で前述の光パワー制御器６３を制御する。
図５は、本発明の光分岐装置の変形例のブロック構成図を示す。図５に示す光分岐装置７４で、図４と異なる部分は、光分岐器６２，６６として光カプラ７５，７６を用い、光パワー制御器６３として光スイッチ７７を用い、光−電気変換器６８としてモニタＰＤ（フォトダイオード）７８を用い、光カプラ７６とフォトダイオード７８との間に光透過器７９を設けた点である。光透過器７９は、光分岐装置７４にブランチ回線６４，６５で接続される端局８０で折り返される信号光波長λａ帯域のみを透過する。これにより、モニタＰＤ７８に供給される信号光は端局８０で折り返す信号のみになる。
図５の光分岐装置７４における立上げ時の動作を図６のフローチャートを用いて説明する。また、図７に増幅器６９からヒステリシスコンパレータ７０に供給される信号レベルを示し、フローチャートのステップ番号を丸付き数字で示す。
給電立上げ時には、光スイッチ７７はオンとなっており（ステップＳ１）、トランク回線６１から入力された信号光は、光スイッチ７７を通りモニタＰＤ７８に供給され、また、ブランチ回線６５からの信号光もモニタＰＤ７８に供給される（ステップＳ２，Ｓ３）。これにより、増幅器６９からヒステリシスコンパレータ７０に供給される信号レベルは図７に示すように増大する。
増幅器６９からヒステリシスコンパレータ７０に供給される信号レベルが閾値ａを超えると、光スイッチ７７はオフに制御され（ステップＳ５）、モニタＰＤ７８にはブランチ回線６５からの信号光のみが供給されることになる。この状態が定常状態となる（ステップＳ６）。
次に、図５の光分岐装置７４におけるブランチ回線障害時とブランチ回線障害復旧時の動作を図８，図９のフローチャートを用いて説明する。また、図１０に増幅器６９からヒステリシスコンパレータ７０に供給される信号レベルを示し、フローチャートのステップ番号を丸付き数字で示す。
ブランチ回線６４，６５で障害が生じると、ブランチ回線６５からの信号光がなくなり（ステップＳ１１）、増幅器６９からヒステリシスコンパレータ７０に供給される信号レベルがヒステリシスコンパレータ７０の閾値ｂを超えて下がると（ステップＳ１２）、光スイッチ７７をＯＮに制御する（ステップＳ１３）。するとトランク回線６１から光スイッチ７７を通り、モニタＰＤ７８に信号光が入力され、定常状態になる（ステップＳ１４）。ブランチ回線６４に分岐されていた信号光がブランチ回線の障害により、ブランチ回線６４，６５の端局８０を経由せず、光分岐装置をスルーでトランク回線６７に伝送されるため、他の局へ影響を与えることはない。
ブランチ回線６４，６５における障害が復旧すると、ブランチ回線６５からの信号光が増加し（ステップＳ１５）、増幅器６９からヒステリシスコンパレータ７０に供給される信号レベルがヒステリシスコンパレータ７０の閾値ａを超えて上がると（ステップＳ１６）、光スイッチ７７をＯＦＦに制御する（ステップＳ１７）。するとブランチ回線６５から光スイッチ７７を通り、モニタＰＤ７８に信号光が入力され、定常状態になる（ステップＳ１８）。
このように、本発明の光分岐装置の基本的な構成は、光経路切換えを波長多重信号光単位で行うファイバ分岐構成であるため、アッド／ドロップ構成で問題となっていたガードバンドを設けるために波長多重数が減少することを解決できる。また、ブランチ回線６４，６５の障害時に他の回線への影響をなくすために、分岐装置６０内で信号光パワーをモニタすることでブランチ回線６４，６５の障害の有無を判別する。そして、ブランチ回線６４，６５の障害があれば信号光をブランチ回線からトランク回線に切り替えて出力し、ブランチ回線の障害がなければその逆の光経路切換えを自動的に行なう。波長多重信号光通信システムに、上記のような光分岐装置を適用することにより、波長多重数を減らすことなく、またブランチ回線の障害時に他の回線への影響をなくすことができる。
なお、図５の光分岐装置７４では光パワー制御器６３として光スイッチ７７を使用しているが、光減衰器を使用しても良い。また、モニタＰＤ７８の直前の光透過器７９は、ファイバグレーティング（ＦＢＧ）または光学膜でも良い。
図１１は、本発明の光分岐装置の他の変形例のブロック構成図を示す。図１１に示す光分岐装置８２で、図５と異なる部分は、トランク回線６１から供給される波長多重信号光のうち端局８０で折り返される信号光波長λａだけに周波数ｆａ（数ｋＨｚ〜数中ｋＨｚ）の微小信号を重畳（例えば振幅変調）しておき、モニタＰＤ７８の出力信号を周波数ｆａのみ通過させる帯域フィルタ（ＢＰＦ）８３を通して増幅器６９に供給する点である。この場合、光透過器７９は不要である。
図１２は、本発明の光分岐装置の第２実施例のブロック構成図を示す。この光分岐装置８５は、光経路切換えを波長多重信号光単位で行うファイバ分岐構成である。
同図中、図５と同一部分には同一符号を付す。図１２中、光分岐装置８５内ではトランク回線６１からの入力信号光（波長多重信号光）が光カプラ７５で２分岐され、一方の出力は光スイッチ７７に供給され、他方の出力はブランチ回線６４に伝送される。
また、ブランチ回線６５からの入力信号光は光カプラ８６で２分岐され、一方の出力は光スイッチ８７に供給され、他方の出力は光透過器７９に供給される。光透過器７９は、光分岐装置７４にブランチ回線６４，６５で接続される端局８０で折り返される信号光波長λａ帯域のみを透過し、モニタＰＤ７８では端局８０で折り返された信号のみを光電変換し増幅器６９を通してコンパレータ８８に供給する。
コンパレータ８８には端子８９から閾値ｃが供給されている。コンパレータ８８は図１３に示すように、光電変換信号を上記閾値ｃと比較して２値の制御信号を生成し、この制御信号で前述の光スイッチ７７，８７を制御する。光スイッチ７７は制御信号がローレベルでオン、ハイレベルでオフとなり、光スイッチ８７は制御信号がローレベルでオフ、ハイレベルでオンとなる。光スイッチ７７，８７それぞれの出力する信号光は光合成器９０で合成されてトランク回線６７に出力される。
この実施例では、ブランチ回線６４，６５の障害時に、光スイッチ８７がオフとなることで、ブランチ回線６５に中継器として設けられている光アンプ９１の発生ノイズがトランク回線６７に送出されることを防止できる。
なお、この実施例においても、トランク回線６１から供給される波長多重信号光のうち端局８０で折り返される信号光波長λａだけに周波数ｆａ（数ｋＨｚ〜数中ｋＨｚ）の微小信号を重畳（例えば振幅変調）しておき、モニタＰＤ７８の出力信号を周波数ｆａのみ通過させる帯域フィルタ８３を通して増幅器６９に供給し、光透過器７９を除去した構成とすることもできる。
このようにして、本発明の光分岐装置を波長多重信号光通信システムに適用することにより、波長多重数を減らすことなく、かつ、任意のブランチ回線の障害時に他の回線への影響をなくすことができる。
なお、光−電気変換器６８が請求項記載のモニタ手段に対応し、光パワー制御器６３，ヒステリシスコンパレータ７０が切り替え手段及び第１切り替え手段に対応し、光透過器７９がフィルタ手段に対応し、帯域フィルタ８３が周波数抽出手段に対応し、コンパレータ８８，光スイッチ７７が第１切り替え手段及び第１切り替え手段に対応し、コンパレータ８８，光スイッチ８７が第２切り替え手段に対応し、光スイッチ７７が第１光スイッチに対応し、光スイッチ８７が第２光スイッチに対応する。
【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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【国際調査報告】
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