(57)【要約】通信リンク（７１０）によって相互接続された複数のノードを含む波長多重光通信システム（４００）の通信ノードにおいて、波長多重信号を受け取る少なくとも１つの入力ポートと、波長多重信号の１つ以上の波長成分を選択的に受け取る複数の出力ポートとを有する光カップリング構成体を備える。光カップリング構成体は、動作状態を（１）入力ポートが受け取った波長成分のうちの任意の波長成分を、他の波長成分とは独立して、任意の出力ポートに選択的に向ける状態と、（２）入力ポートからの２つ以上の波長成分の任意の組合せを、波長多重出力ポートとして機能する少なくとも２つの出力ポートに選択的に向ける状態とに再構成することができる。第１の波長多重出力ポートには、少なくとも１つの波長多重インタフェースが光学的に接続されている。波長多重インタフェースは、異なる時刻に、トランスポンダ（５２２〜５２７）及び波長多重信号を伝送できる伝送リンクに切り換えて接続される。【選択図】図４
2004536485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信リンクによって相互接続された複数のノードを含む波長多重光通信システムの通信ノードにおいて、
波長多重信号を受け取る少なくとも１つの入力ポートと、波長多重信号の１つ以上の波長成分を選択的に受け取る複数の出力ポートとを有し、動作状態を（１）該入力ポートが受け取った波長成分のうちの任意の波長成分を、他の波長成分とは独立して、任意の出力ポートに選択的に向ける状態と、（２）該入力ポートからの２つ以上の波長成分の任意の組合せを、波長多重出力ポートとして機能する少なくとも２つの出力ポートに選択的に向ける状態とに再構成可能な光カップリング構成体と、
上記波長多重出力ポートのうちの第１の波長多重出力ポートに光学的に接続され、異なる時刻に、トランスポンダ及び波長多重信号を伝送できる伝送リンクに切り換えて接続される少なくとも１つの光波長多重インタフェースと、
上記波長多重出力ポートのうちの第２の波長多重出力ポートに接続される少なくとも１つのトランスポンダとを備える通信ノード。
【請求項２】
上記トランスポンダは、上記第２の波長多重出力ポートから複数の波長成分を受け取ることを特徴とする請求項１記載の通信ノード。
【請求項３】
通信リンクによって相互接続された複数のノードを含む少なくとも第１及び第２の波長多重光通信システム間で、全光方式で波長多重信号を通信するための相互接続装置において、
それぞれが上記波長多重光通信システムの１つに動作的に対応し、該対応する波長多重光通信システム内のノード間で、光学的にトランスペアレントに波長成分の向きを定め、上記波長多重光通信システムの１つから波長多重信号を受け取る少なくとも１つの第１のポートと、光信号の任意の２つ以上の波長成分を選択的に受け取る複数の第２のポートとを有し、少なくとも１つが、上記少なくとも１つの第１のポートと、上記複数の第２のポートとの間で、各波長成分を、他の全ての波長成分とは独立して、光学的にトランスペアレントにルーティングする複数の光カップリング構成体と、
少なくとも２つの波長成分をサポートし、第１の光カップリング構成体の第２の出力ポートと、第２の光カップリング構成体の第２の出力ポートとを接続する光導波路とを備える相互接続装置。
【請求項４】
通信システム内の他のノードに波長成分を伝送するための第１の光路と、第２の通信システムに波長成分を伝送するための第２の光路とが通過する第１のノードを含む第１の通信システム内において、及び該第１の通信システムと第２の通信システムとの間で波長多重光信号の３つ以上の波長成分をルーティングするルーティング方法において、
上記第１のノードの第１の光路を介して、１つ以上の波長成分の任意の組合せを光学的にトランスペアレントにルーティングするステップと、
上記第１の通信システムの第１のノードと、上記第２の通信システムのノードとの間の第２の光路を介して、単一の光導波路に亘って、残りの波長成分の２つ以上の任意の組合せを光学的にトランスペアレントにルーティングするステップとを有するルーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年３月１６日に米国特許商標庁に出願された同時に係続中の米国仮特許出願第６０／２７６，３１０号「再構成可能な光システム（Reconfigurable Optical System）」の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、波長多重光通信システムに関し、詳しくは、異なる波長多重光通信システム間において、波長多重光信号を光学的にトランスペアレントに（optically transparent manner）伝送するための相互接続装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
波長多重（wavelength division multiplexing：以下、ＷＤＭという。）システムは、光ファイバの１セグメント以上の間隔で配設されたエンド端末からなるポイントツーポイント構成を有する長距離ネットワークにおいて、展開されている。一方、大都市部では、リング構成又はループ構成（ring or loop configuration）を有するＷＤＭシステムが開発されている。このようなシステムは、一般的、リングに沿って配設された複数のノードを含んでいる。通常、各ノードに対応する少なくとも１つの光分岐挿入素子（optical add/drop element）が光コネクタでリングに接続されている。光分岐挿入素子により、リングにチャンネルを挿入し、及びリングからチャンネルを分岐することができる。全てのチャンネルの挿入及び分岐を行うことができる特定のノードは、一般的にハブ又は電話局ノードと呼ばれ、通常、リングを介して他のノードに及び他のノードから対応する複数のチャンネル波長を送信及び受信する対応した複数の光分岐挿入素子を備える。
【０００４】
図１は、従来のＷＤＭリングネットワーク１００の構成を示す機能ブロック図である。リングネットワーク１００は、複数のノード１０２〜１０５を備え、各ノード１０２〜１０５は、連続的又はループ状に光路１１０に接続されている。各ノード１０２〜１０５は、一般的に、光ファイバのセグメントによって接続されている。
【０００５】
図２は、具体的なノード２００の構成をより詳細に示している。一般的に、ノード１０２〜１０８は、このノード２００に類似する構成を有している。ノード２００は、通常、光分岐挿入装置（Optical Add/Drop Multiplexers：以下、ＯＡＤＭという。）と、ユーザインタフェースと、ネットワーク管理要素とを有している。ノード２００においては、ＯＡＤＭ２１０は、幹線ポート（trunk port）２１４、２１６を備え、幹線ポート２１４、２１６は、光路１１０に接続され、リングネットワーク１００において伝送されるＷＤＭ信号を受信及び送信する。更に、ＯＡＤＭ２１０は、トラヒックのソース及びシンクとして機能するローカルポート２２０１、２２０２、２２０３、・・・、２２０ｍを備える。ローカルポート２２０１、２２０２、２２０３、・・・、２２０ｍは、それぞれトランスポンダ２３０１、２３０２、２３０３、・・・、２３０ｍに接続されている。各ローカルポート２２０１、２２０２、２２０３、・・・、２２０ｍは、挿入ポートと分岐ポートとを備え、これにより、各トランスポンダ２３０１、２３０２、２３０３、・・・、２３０ｍは、端末装置２４０１、２４０２、２４０３、・・・、２４０ｍとして示される外部ユーザ（例えば、インターネットルータ、ローカルエリアネットワーク、個別のユーザ等）と信号を送受するトラヒックのための、リングネットワーク１００におけるアクセスポイントとして機能する。トランスポンダ２３０１、２３０２、２３０３、・・・、２３０ｍと、端末装置２４０１、２４０２、２４０３、・・・、２４０ｍとの間で送受される信号は、装置の性質に応じて、電気信号であっても光信号であってもよい。
【０００６】
図３は、２つの相互接続されたリングネットワーク３１０、３２０を含むネットワーク３００の機能的ブロック図である。リングネットワーク３１０は、ＯＡＤＭノード３１２、３１４、３１６、３１８を含む。リングネットワーク３２０は、ＯＡＤＭノード３２２、３２４、３２６、３２８を含む。リングネットワーク３１０、３２０は、電話局ノード３３０を介して相互接続されており、電話局ノード３３０は、リングネットワーク３１０のＯＡＤＭノード３１６と、リングネットワーク３２０のＯＡＤＭノード３２８とを含んでいる。更に、電話局ノード３３０は、ＯＡＤＭノード３１６、３２８と通信を行う光クロスコネクト装置（Optical Cross-Connects：以下、ＯＸＣという。）３４０を備える。ＯＸＣは、ＯＡＤＭより柔軟性が高い装置であり、状況によっては、各チャンネル波長を多くの数の出力経路に再分配することができる。しかしながら、ＯＸＣコアスイッチが光スイッチであるか電気スイッチであるかにかかわらず、現在のＯＸＣは、多くの場合、そのネットワークインタフェースにおいて光電気再生（optoelectronic regeneration）を行い、したがって、ＯＸＣのとの間に光／電気変換インタフェースを設ける必要がある。このようなネットワークインタフェースでは、損失、増幅雑音、波長分散、及び／又は偏光モード分散に起因する伝播制限のために、光電気再生が歴史的に必要とされてきた。したがって、伝送技術の向上により、上述したような伝送上の制限は緩和されているが、装置のコア内で光スイッチングを行うＯＸＣでも光電気再生が必要であり、全ての光ＯＸＣにおいて、光／電気変換及び電気／光変換（ＯＥＯ）再生を行うことなく信号を通過させ、これに伴うコストを回避することが望まれている。しかしながら、現世代のＯＸＣは、挿入損失が比較的高く、光電気再生が必要であり、又はコストを最小限に抑えても、全ての入力及び／又は出力信号を光増幅する必要がある。波長分波器、Ｍ×Ｍスイッチ、波長合波器といった３つの個別部品に信号を順番に通すことにより、大きな挿入損失が生じる。また、このような構成では、この大きな挿入損失に加えて、部品の高いコスト、入力及び出力サブセットポート間の光のルーティングに関する柔軟性の欠如等、更なる制約がある。更に、現世代のＯＸＣは、独立したネットワークの要素であるため、広い設置空間を必要とし、接続されている他の要素とは別に保守及び構成する必要がある等、この他の望ましくない制約を有している。そこで、リング間又はネットワーク間で光学的にトランスペアレントな多波長光ネットワークインタフェース（multi-wavelength optical network interface）であって、高価なスイッチング機構と、ネットワーク内のそれぞれの及び全ての波長に関する相互接続の入力及び／又は出力のためのＯＥＯ再生とを含む独立したＯＸＣネットワーク要素を設けなくてもよい、多波長光ネットワークインタフェースの実現が望まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る通信ノードは、通信リンクによって相互接続された複数のノードを含む波長多重光通信システムの通信ノードにおいて、波長多重信号を受け取る少なくとも１つの入力ポートと、波長多重信号の１つ以上の波長成分を選択的に受け取る複数の出力ポートとを有する光カップリング構成体（optical coupling arrangement）を備える。光カップリング構成体は、動作状態を（１）入力ポートが受け取った波長成分のうちの任意の波長成分を、他の波長成分とは独立して、任意の出力ポートに選択的に向ける状態と、（２）入力ポートからの２つ以上の波長成分の任意の組合せを、波長多重出力ポートとして機能する少なくとも２つの出力ポートに選択的に向ける状態とに再構成することができる。第１の波長多重出力ポートには、少なくとも１つの波長多重インタフェースが光学的に接続されている。波長多重インタフェースは、異なる時刻に、トランスポンダ及び波長多重信号を伝送できる伝送リンクに切り換えて接続される。第２の波長多重出力ポートには、少なくとも１つのトランスポンダが接続されている。
【０００８】
本発明の他の側面として、本発明は、通信リンクによって相互接続された複数のノードを含む少なくとも第１及び第２の波長多重光通信システム間で、全光方式で波長多重信号を通信するための相互接続装置を提供する。相互接続装置は、それぞれが波長多重光通信システムの１つに動作的に対応し、対応する波長多重光通信システム内のノード間で、光学的にトランスペアレントに波長成分の向きを定める複数の光カップリング構成体を備える。各光カップリング構成体は、波長多重光通信システムの１つから波長多重信号を受け取る少なくとも１つの第１のポートと、光信号の任意の２つ以上の波長成分を選択的に受け取る複数の第２のポートとを有する。少なくとも１つの光カップリング構成体は、少なくとも１つの第１のポートと、複数の第２のポートとの間で、各波長成分を、他の全ての波長成分とは独立して、光学的にトランスペアレントにルーティングする。相互接続装置は、更に、少なくとも２つの波長成分をサポートし、第１の光カップリング構成体の第２の出力ポートと、第２の光カップリング構成体の第２の出力ポートとを接続する光導波路を備える。
【０００９】
本発明の他の側面として、本発明は、第１の通信システム内において、及び第１の通信システムと第２の通信システムとの間で波長多重光信号の３つ以上の波長成分をルーティングするルーティング方法を提供する。第１の通信システムは、第１の通信システム内の他のノードに波長成分を伝送するための第１の光路と、第２の通信システムに波長成分を伝送するための第２の光路とが通過する第１のノードを含む。このルーティング方法では、まず、第１のノードの第１の光路を介して、１つ以上の波長成分の任意の組合せを光学的にトランスペアレントにルーティングする。そして、第１の通信システムの第１のノードと、第２の通信システムのノードとの間の第２の光路を介して、単一の光導波路に亘って、残りの波長成分の２つ以上の任意の組合せを光学的にトランスペアレントにルーティングする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明者らは、ＯＡＤＭ及びＯＸＣによってリングネットワークを相互接続することに代えて、上述したＯＸＣに比べて高い柔軟性を有し、挿入損失が小さく、安価な再構成可能な全光スイッチによってこのような相互接続を行うことができることを見出した。本発明において再構成可能な全光スイッチを用いる主な利点として、再構成可能な全光スイッチは、複数のチャンネルのいかなる組合せもＷＤＭポートに挿入及び分岐できるという点である。更に、これらのスイッチにより、ＷＤＭポート間で波長成分を個別にルーティングすることもできる。なお、ここで用いる「ルーティングする（route）」という用語は、選択された１つ以上の波長を所定の経路に沿って選択的に向ける能力だけではなく、これと同じ経路に向けられていない他の全ての波長の伝播を阻止する能力をも意味する。
【００１１】
本発明に採用できる再構成可能な全光スイッチの様々な具体例は、参照によりその全文が本願に援用される米国特許出願番号［ＰＨ−０１−００−０１］号明細書に説明されており、特に、この文献のＦＩＧ．２〜ＦＩＧ．４に示されている。ここに開示されている再構成可能なスイッチング素子では、いかなる電気／光変換を行うこともなく、任意の波長成分を他の波長成分のルーティングから独立して、任意の入力ポートから任意の出力ポートに選択的に向けることができる。参照によりその全文が本願に援用される米国特許出願番号［ＰＨ−０１−００−０２］号明細書には、更なる機能を有する他の再構成可能な全光スイッチが開示されている。この文献は、全ての波長成分のそれぞれを、何の制約なしに、任意のポートから他の任意のポートに向けることができる光スイッチング素子を開示している。より具体的には、大部分の光スイッチとは異なり、このスイッチは、入力ポートのサブセットと出力ポートのサブセットとの間の接続に制限されることはない。むしろ、このスイッチでは、同じサブセット（入力ポート、出力ポートのいずれであってもよい）内の２つのポート間を接続することもできる。本発明には、上述した再構成可能な光スイッチのいずれを採用してもよいが、ここで説明する具体例では、米国特許出願番号［ＰＨ−０１−００−０２］号明細書に開示されている光スイッチを採用し、このスイッチの構成を後に説明する。
【００１２】
図７に示す再構成可能な光スイッチ８００は、光学的にトランスペアレントな基板８０８と、複数の誘電体薄膜フィルタ８０１、８０２、８０８、８０４と、複数のコリメートレンズ８２１１・８２１２、８２２１・８２２２、８２８１・８２８２、８２４１・８２４２と、複数の傾斜ミラー（tiltable mirror）８１５、８１６、８１７、８１８と、複数の出射ポート８４０１、８４０２、・・・、８４０ｎとを備える。第１のフィルタアレーは、薄膜フィルタ８０１、８０３から構成され、第２のフィルタアレーは、薄膜フィルタ８０２、８０４から構成されている。コリメートレンズ８２１〜８２４及び傾斜ミラー８１５〜８１８は、それぞれ各薄膜フィルタ８０１〜８０４に対応している。各薄膜フィルタ８０１〜８０４と、対応するコリメートレンズ８２１〜８２４及び傾斜ミラー８１５〜８１８は、狭波長帯域の自由空間スイッチ（narrow band free space）、すなわち個々のチャンネル又は波長成分を異なる経路にルーティングするスイッチを構成する。傾斜ミラー８１５〜８１８は、例えばマイクロエレクトロメカニカル（micro-electromechanical：ＭＥＭ）方式のミラーのようなマイクロミラーである。これに代えて、例えば圧電アクチュエータ等の他のメカニズムによってミラーの位置を制御してもよい。
【００１３】
動作時には、異なる波長成分λ１、λ２、λ３、λ４から構成されるＷＤＭ光信号が光入射ポート８１２からコリメートレンズ８１４に向けて入射される。ＷＤＭ光信号は、基板８０８を透過して薄膜フィルタ８０１に入射される。ここで、薄膜フィルタ８０１の特性により、波長成分λ１は薄膜フィルタ８０１を透過し、他の波長成分は、薄膜フィルタ８０１で反射され、基板８０８を介して薄膜フィルタ８０２に向けられる。薄膜フィルタ８０１を透過した波長λ１の成分は、コリメートレンズ８２１１によって、傾斜ミラー８１５に集光される。傾斜ミラー８１５は、適切に傾斜されており、波長成分λ１を反射し、反射された波長成分λ１は、それぞれ波長成分λ１を反射する薄膜フィルタ８０２〜８０４を介して出射ポート８４０１〜８４０ｎのうちの選択された１つの出射ポートに入射される。波長成分λ１が入射される特定の出射ポートは、傾斜ミラー８１５の向きによって選択される。
【００１４】
上述のように、残りの波長成分λ２、λ３、λ４は、薄膜フィルタ８０１で反射されて、コリメートレンズ８２１２を透過し、基板８０８に戻され、薄膜フィルタ８０２に向けられる。波長成分λ２は、薄膜フィルタ８０２及びコリメートレンズ８２２１を透過し、傾斜ミラー８１６により、波長成分λ２を反射する薄膜フィルタ８０３、８０４を介して、選択された出射ポートに入射される方向に向けられる。同様に、他の全ての波長成分は、薄膜フィルタ８０３、８０４によって順次分離され、傾斜ミラー８１７、８１８によって、選択された出射ポートに向けられる。このように、傾斜ミラー８１５〜８１８を適切に駆動することにより、各波長成分は、他の全ての波長成分から独立して、選択された出射ポートに向けられる。
【００１５】
図４は、本発明に基づいて構築されたリングネットワーク４００の構成を示しており、リングネットワーク４００は、ノード４１０、４２０、４３０を相互接続する伝送路７１０を有している。なお、ここでは、伝送路７１０を一方向の単一ファイバ伝送路として示しているが、システム全体を二重化（duplicate）して双方向通信をサポートするようにしてもよい。ノード４１０、４２０は、リングへのトラヒックを挿入及び分岐するための、図２に示す種類のＯＡＤＭを備える従来と同様のノードであってもよい。更に、リングネットワーク４００は、便宜上電話局ノード（central-office node）とも呼ばれるノード４３０を備えている。電話局ノード４３０は、従来のＯＡＤＭとは異なり、伝送路７１０上に配設された、シリアル接続された一対の再構成可能な光スイッチ７０２、７０４を備える。ＯＡＤＭと比較して、再構成可能な光スイッチによって提供される追加的な機能により、電話局ノード４３０は、他のネットワーク構成に相互接続でき、これにより電話局ノード４３０は、トラヒックを挿入及び分岐する単なるアクセスポイント以上の働きをする。例えば、図４では、従属リング（subtending ring）７１２、７１４が示されており、これらのリング７１２、７１４は、電話局ノード４３０から始まり、電話局ノード４３０で終わっている。詳しくは、リング７１２、７１４は、再構成可能な光スイッチ７０２からチャンネル波長を受信し、再構成可能な光スイッチ７０４にチャンネル波長を挿入する。
【００１６】
図４及び以下に説明する図では、本発明をリングネットワークに関連して示しているが、本発明は、より包括的に、トポロジにかかわらず、いかなる光通信ネットワークにも適用することができる。なお、ここで用いる光通信システムという用語は、共通の光学的にトランスペアレントな経路によって相互接続され、この共通の経路を伝送されるＷＤＭ信号からそれぞれが少なくとも１つのチャンネル波長にアクセスできる複数のノードを含むものである。
【００１７】
従属リング７１２、７１４は、主リング４００の機能を拡張するために使用することができる。例えば、従属リング７１２、７１４によって、ネットワークノード７１６を介して、特定の領域のローカルトラヒックをまとめ（aggregate）、これらを再構成可能な光スイッチ７０２、７０４を有する主リング４００にトランスペアレントに接続して戻すことができる。再構成可能な光スイッチ７０２、７０４を用いてローカルトラヒックをサポートするこの構成が可能である理由は、ＯＡＤＭと異なり、光スイッチ７０２、７０４が複数のチャンネルの任意の組合せを自らのＷＤＭポートに挿入又は分岐できるからである。更に、増幅及び利得の平滑化を適切に行うことにより、伝送能力の観点から、各従属リング７１２、７１４を伝送スパンを拡張するものとして扱うことができる。このような構成の利点は、電話局ノード４３０の機能を拡張することなく、したがって、コストを高めることなく、ローカルトラヒックをまとめることができるという点である。更に、主リング４００へのインタフェースにおいて、高価な光／電気変換及び電気／光変換（optical-to-electrical-to-optical）を行って、トラヒックを再生する必要もない。すなわち、トラヒックは、光学的にトランスペアレントにインタフェースを通過する。再生器は、新たなサービスを提供するためのコストにおいて大きな部分を占めていたため、この再生器を省略することによって、コストを大幅に削減することができる。
【００１８】
図４に示す従属リング構成の更なる利点は、トラヒックが通過するノードをできるだけ少なくする一方で、できるだけ多くのノードからトラヒックを集める（そして、できるだけ多くのノードにトラヒックを届ける）ことができるという点である。従属リングは、この従属リングにおいてトラヒックが開始及び終了するノードを除く全てのノードにトラヒックを通過させることなく、ネットワークの地理的範囲を拡張することができるため、上述の利点が実現される。各ノードにおいて、信号雑音（損失、クロストーク、増幅による）、波長分散（ファイバ及び波長フィルタによる）、フィルタによるせばまり（filter narrowing）（波長フィルタによる）、及び全ての部品による偏光モード分散が生じるため、光信号の最大伝送距離は、通過するノードの数によって制限され、したがって、上述のような利点は、ネットワーク性能の改善にとって重要である。このように、上述のような手法によってネットワーク内で信号をトランスペアレントにルーティングすることにより、光信号の劣化が低減され、光電気再生を行うことなく、これらの信号の最大到達範囲を延長することができる。
【００１９】
図４に示す構成において用いられている再構成可能な光スイッチは、同時に係属中の米国特許出願番号［ＰＨ−０１−００−０４Ｃ］号明細書においては、トランスポンダ（すなわち、光信号が入力され、電気信号に変換して再生した後、光信号を出力する光受信機と光送信機の対）が故障した場合の保護策を実現するために採用されている。この構成を図５に示す。図５に示す具体例では、４個のスイッチ５１４、５１６、５１８、５２０が採用されている。なお、図４と図５を比較すると、図４では、一方向に信号を伝送する単一のファイバ路７１０のみを示しているのに対し、図５では、双方向通信をサポートするための２本のファイバ路５３０、５４０を示している（すなわち、図４に示すファイバ路７１０は、図５におけるファイバ路５３０、５４０のいずれにも対応する）。図５に示す構成では、スイッチの１つが故障してもサービスを維持することができる。トランスポンダは、隣接するスロット内に配設されたトランスポンダ対５２２〜５２７として構成されている。各トランスポンダ対５２２〜５２７における個々のトランスポンダは、他方のトランスポンダに障害が発生した場合におけるバックアップ用のトランスポンダとして機能する。各トランスポンダ対５２２〜５２７における個々のトランスポンダは、それぞれ異なるスイッチと通信を行う。例えば、トランスポンダ対５２２のトランスポンダ５２２１は、スイッチ５１４、５１６を介して信号を送受し、一方、トランスポンダ５２２２は、スイッチ５２０、５１８を介して信号を送受する。このように、各トランスポンダ対５２２〜５２７における個々のトランスポンダは、完全に異なるスイッチを介して信号を送受するため、一方のスイッチに障害が発生しても、この障害に影響するスイッチによって提供されていたサービスは、隣接するスロットに配設された他方のトランスポンダが提供することができるため、一方のスイッチに障害が発生しても、サービスが中断することがない。図４及び図５の比較から明らかなように、図５に示すトランスポンダ対５２２〜５２７のうちの１つ以上のトランスポンダ対を例えば図４に示すリング７１２、７１４等の従属リングと置き換えてもよい。
【００２０】
本発明者らは、トランスポンダ対５２２〜５２７が配設されるスロットを、様々な用途で使用される汎用光インタフェース（general-purpose optical interface：ＧＰＯＩ）によって置き換えてもよいことを見出した。例えば、このような光インタフェースは、図５に示すように、トランスポンダを受け入れるために用いることもでき、図４に示すように、伝送スパンを拡張する（additional transmission span）ためのインタフェースとして用いることもできる。従来の手法では、これらの２つのサービスインタフェースを区別し、したがって予期されるサービスに従って、ネットワークに異なる装置を設置することを必要としてきたが、上述した手法では、このような制約をなくすことができるという利点がある。すなわち、従来の手法では、必要なサービスに応じて、ネットワーク内の適切な位置に、正しいインタフェースを正確に設置するために、インタフェースに関する事前の正確な計画が必要であった。一方、本発明に基づくＧＰＯＩを最初からネットワークに組み込めば、このＧＰＯＩは、トランスポンダにおける光サービスの終端としても、他の物理的な場所又はネットワークへの光サービスのトランスペアレントなルーティングの目的でも使用することができるため、このような事前の計画は不要となる。システムがモジュール式に設計され、ＧＰＯＩの数が波長の総数と等しくされている場合、ネットワーク管理者は、これらのサービス又はアプリケーションが予め与えられていないくても、あらゆる状況に対応することができる。更に、本発明は、光スイッチの異なる種類の柔軟性を利用して、光ノードに隣接する周辺以外に光サービスの範囲を拡張することができる光インタフェースに相互接続されたプラグアンドプレイトランスポンダインタフェース（plug and play transponder interface）としての利益を同時に提供する。ノードにおける光相互接続及びトランスポンダの分岐（drops）は、いずれも実際に波長を消費するアプリケーションであり、スイッチに入力される波長の数は限られているため、上述の手法は有益である。すなわち、同じリソースのプールを両方のアプリケーションに用いることは、生来的により効率がよい手法である。
【００２１】
図６は、図４に示すリングネットワーク４００を採用した他のネットワーク構成の具体例を示しており、この図に示す構成では、従来の２ファイバ単方向システム（two fiber unidirectional system）における第２の方向の構成が、重複して（duplicate）用いられている。この構成では、電話局ノード４３０は、第２のリングネットワーク６００に相互接続されている。第２のリングネットワーク６００は、電話局ノード４３０に類似する電話局ノード６３０を含み、電話局ノード６３０は、シリアル接続された２個の再構成可能な光スイッチ６０２、６０４を備える。光スイッチ６０２、６０４、７０２、７０４のローカルポートは、通常、トランスポンダポートとして確保されており、２つのリング４００、６００間をクロスコネクトするために用いられる。このネットワーク構成では、クロスコネクトトラヒックは、図４に示す構成のように元のリングにループバックするのではなく、第２のリングに渡される。
【００２２】
なお、この構成では、クロスコネクト用に２つの経路が設けられている。一方の経路は、ノード４３０の左側からノード６３０の右側を接続している。他方の経路は、ノード４３０の右側からノード６３０の左側を接続している。このような二重経路は、必ず必要なわけではないが、この二重経路により、相互接続に亘って異なるルーティング（diverse routing）を行うことができ、存在するあらゆるサービスの経路を保護できる。ここで言う経路の保護とは、これらの経路に沿ったファイバ接続におけるスイッチ、増幅器、ファイバ接続のいずれかに障害が発生しても、サービスは、そのソースリングを逆方向に回り、第２の相互接続を通過し、目的のリングを逆方向に回って、経路を完成させることによって復旧できる。この構成は、保護を提供するが、どちらかのリングに沿った又は相互接続のいずれかの部分で障害が発生した場合、ネットワークの残りの部分に影響がある保護経路を用いる必要がある。これは、サービスの複製されたコピーとともにバックアップ経路が常にアクティブにされている専用の保護策を有するサービスでは問題とならない。一方、保護策が共有されている場合、ネットワークにおいて障害が発生するのは単一の部分である可能性が高いとしても、リング及び相互接続は、協働して所定の保護経路を設定しなくてはならないため、保護経路の設定は煩雑な処理となる。このような保護策を共有するアプリケーションにおける制約を緩和するためには、ノード４３０とノード６３０との間に相互接続の二重化された対を設け、図におけるノード４３０の右側から入力された信号が、ノード６３０の左側から出力され、ノード４３０の左側から入力された信号がノード６３０の右側から出力されるようにするとよい。このような構成により、ソースリングにおけるルーティング方向にかかわらず、他方のリングに移る際に、どの相互接続ポートが使用されているかに応じて、所定の信号のルーティング方向を決定することができる。更に、このような構成により、障害が発生したリング又は相互接続要素に対して、保護再構成を切り離すことができる。例えば、信号がノード４２０からノード４３０、ノード６３０を介して、ノード６２０に供給されるとする。ここで、リング４００において、ノード４２０とノード４３０間の経路に障害が発生した場合、保護された信号は、ノード４１０を介してノード４３０に供給され、この部分で、信号は、相互接続ポートを通って、ノード６３０における再構成されたスイッチを介して、ノード６２０に直接供給される。この二重化された相互接続構成は、第２のリングに移行する際にルーティング方向を柔軟に決定でき、障害が発生していないリング（すなわち、ノード６００）の光路には、変更を要求しない。このような保護策を提供する構成によって、保護スイッチに関わるネットワーク要素の数を削減でき、保護の信頼性が向上するとともに、保護をより容易に実現することができる。更に、この手法により、保護信号が保護経路を通ってネットワークを伝送される距離を短くでき、多くの場合、光電気再生を行うことなく保護を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のＷＤＭリングネットワークの構成を示す機能的ブロック図である。
【図２】ノードの具体的構成例を詳細に示す図である。
【図３】２個の相互接続されたリングを含む従来のＷＤＭネットワークの構成を示す機能的ブロック図である。
【図４】本発明に基づいて構築された、二次的な従属リングを有するリングネットワークの構成を示す図である。
【図５】同時に係属中の米国特許出願番号［ＰＨ−０１−００−０４Ｃ］号明細書に開示され、トランスポンダの故障の場合の保護策に採用される、図４に示す光スイッチと同様の再構成可能な光スイッチの構成を示す図である。
【図６】本発明に基づいて構築された、相互接続された２つのリングネットワークを示す図である。
【図７】本発明に採用できる再構成可能な光スイッチの具体例を示す図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年10月14日(2002.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に採用できる再構成可能な全光スイッチの様々な具体例は、参照によりその全文が本願に援用される米国特許出願番号０９／５７１，８３３号明細書に説明されており、特に、この文献のＦＩＧ．２〜ＦＩＧ．４に示されている。ここに開示されている再構成可能なスイッチング素子では、いかなる電気／光変換を行うこともなく、任意の波長成分を他の波長成分のルーティングから独立して、任意の入力ポートから任意の出力ポートに選択的に向けることができる。参照によりその全文が本願に援用される米国特許出願番号０９／６９１，８１２号明細書には、更なる機能を有する他の再構成可能な全光スイッチが開示されている。この文献は、全ての波長成分のそれぞれを、何の制約なしに、任意のポートから他の任意のポートに向けることができる光スイッチング素子を開示している。より具体的には、大部分の光スイッチとは異なり、このスイッチは、入力ポートのサブセットと出力ポートのサブセットとの間の接続に制限されることはない。むしろ、このスイッチでは、同じサブセット（入力ポート、出力ポートのいずれであってもよい）内の２つのポート間を接続することもできる。本発明には、上述した再構成可能な光スイッチのいずれを採用してもよいが、ここで説明する具体例では、米国特許出願番号０９／６９１，８１２号明細書に開示されている光スイッチを採用し、このスイッチの構成を後に説明する。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図７に示す再構成可能な光スイッチ８００は、光学的にトランスペアレントな基板８０８と、複数の誘電体薄膜フィルタ８０１、８０２、８０８、８０４と、複数のコリメートレンズ８２１、８２２、８２３、８２４と、複数の傾斜ミラー（tiltable mirror）８１５、８１６、８１７、８１８と、複数の出射ポート８４０１、８４０２、・・・、８４０ｎとを備える。第１のフィルタアレーは、薄膜フィルタ８０１、８０３から構成され、第２のフィルタアレーは、薄膜フィルタ８０２、８０４から構成されている。コリメートレンズ８２１〜８２４及び傾斜ミラー８１５〜８１８は、それぞれ各薄膜フィルタ８０１〜８０４に対応している。各薄膜フィルタ８０１〜８０４と、対応するコリメートレンズ８２１〜８２４及び傾斜ミラー８１５〜８１８は、狭波長帯域の自由空間スイッチ（narrow band free space）、すなわち個々のチャンネル又は波長成分を異なる経路にルーティングするスイッチを構成する。傾斜ミラー８１５〜８１８は、例えばマイクロエレクトロメカニカル（micro-electromechanical：ＭＥＭ）方式のミラーのようなマイクロミラーである。これに代えて、例えば圧電アクチュエータ等の他のメカニズムによってミラーの位置を制御してもよい。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
動作時には、異なる波長成分λ１、λ２、λ３、λ４から構成されるＷＤＭ光信号が光入射ポート８４０からコリメートレンズ８１４に向けて入射される。ＷＤＭ光信号は、基板８０８を透過して薄膜フィルタ８０１に入射される。ここで、薄膜フィルタ８０１の特性により、波長成分λ１は薄膜フィルタ８０１を透過し、他の波長成分は、薄膜フィルタ８０１で反射され、基板８０８を介して薄膜フィルタ８０２に向けられる。薄膜フィルタ８０１を透過した波長λ１の成分は、コリメートレンズ８２１によって、傾斜ミラー８１５に集光される。傾斜ミラー８１５は、適切に傾斜されており、波長成分λ１を反射し、反射された波長成分λ１は、それぞれ波長成分λ１を反射する薄膜フィルタ８０２〜８０４を介して出射ポート８４０１〜８４０ｎのうちの選択された１つの出射ポートに入射される。波長成分λ１が入射される特定の出射ポートは、傾斜ミラー８１５の向きによって選択される。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上述のように、残りの波長成分λ２、λ３、λ４は、薄膜フィルタ８０１で反射されて、コリメートレンズ８２１を透過し、基板８０８に戻され、薄膜フィルタ８０２に向けられる。波長成分λ２は、薄膜フィルタ８０２及びコリメートレンズ８２２を透過し、傾斜ミラー８１６により、波長成分λ２を反射する薄膜フィルタ８０３、８０４を介して、選択された出射ポートに入射される方向に向けられる。同様に、他の全ての波長成分は、薄膜フィルタ８０３、８０４によって順次分離され、傾斜ミラー８１７、８１８によって、選択された出射ポートに向けられる。このように、傾斜ミラー８１５〜８１８を適切に駆動することにより、各波長成分は、他の全ての波長成分から独立して、選択された出射ポートに向けられる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図４に示す構成において用いられている再構成可能な光スイッチは、同時に係属中の米国特許出願番号１０／０９９，８９０号明細書においては、トランスポンダ（すなわち、光信号が入力され、電気信号に変換して再生した後、光信号を出力する光受信機と光送信機の対）が故障した場合の保護策を実現するために採用されている。この構成を図５に示す。図５に示す具体例では、４個のスイッチ５１４、５１６、５１８、５２０が採用されている。なお、図４と図５を比較すると、図４では、一方向に信号を伝送する単一のファイバ路７１０のみを示しているのに対し、図５では、双方向通信をサポートするための２本のファイバ路５３０、５４０を示している（すなわち、図４に示すファイバ路７１０は、図５におけるファイバ路５３０、５４０のいずれにも対応する）。図５に示す構成では、スイッチの１つが故障してもサービスを維持することができる。トランスポンダは、隣接するスロット内に配設されたトランスポンダ対５２２〜５２７として構成されている。各トランスポンダ対５２２〜５２７における個々のトランスポンダは、他方のトランスポンダに障害が発生した場合におけるバックアップ用のトランスポンダとして機能する。各トランスポンダ対５２２〜５２７における個々のトランスポンダは、それぞれ異なるスイッチと通信を行う。例えば、トランスポンダ対５２２のトランスポンダ５２２１は、スイッチ５１４、５１６を介して信号を送受し、一方、トランスポンダ５２２２は、スイッチ５２０、５１８を介して信号を送受する。このように、各トランスポンダ対５２２〜５２７における個々のトランスポンダは、完全に異なるスイッチを介して信号を送受するため、一方のスイッチに障害が発生しても、この障害に影響するスイッチによって提供されていたサービスは、隣接するスロットに配設された他方のトランスポンダが提供することができるため、一方のスイッチに障害が発生しても、サービスが中断することがない。図４及び図５の比較から明らかなように、図５に示すトランスポンダ対５２２〜５２７のうちの１つ以上のトランスポンダ対を例えば図４に示すリング７１２、７１４等の従属リングと置き換えてもよい。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【図１】従来のＷＤＭリングネットワークの構成を示す機能的ブロック図である。
【図２】ノードの具体的構成例を詳細に示す図である。
【図３】２個の相互接続されたリングを含む従来のＷＤＭネットワークの構成を示す機能的ブロック図である。
【図４】本発明に基づいて構築された、二次的な従属リングを有するリングネットワークの構成を示す図である。
【図５】同時に係属中の米国特許出願番号１０／０９９，８９０号明細書に開示され、トランスポンダの故障の場合の保護策に採用される、図４に示す光スイッチと同様の再構成可能な光スイッチの構成を示す図である。
【図６】本発明に基づいて構築された、相互接続された２つのリングネットワークを示す図である。
【図７】本発明に採用できる再構成可能な光スイッチの具体例を示す図である。




【国際調査報告】
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2004536485.tif 000033