(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分割多重化を用いた通信網であって、
複数のノードと、
前記ノード間を相互接続するとともに、複数の光チャネル帯域を伝送する光伝送媒体とを備え、
各光チャネル帯域は、情報を通信するために使用される、個別の光学波長で動作する複数の光チャネルから構成され、
隣接する光チャネル帯域は、情報を通信するために使用されない少なくとも１つの個別の光学波長によって分割され、
少なくとも２つの前記ノードのそれぞれにおいて、インターフェイスが、前記光伝送媒体に接続され、ある光チャネル帯域を分波し、分波されていない光チャネル帯域を受動的に転送し、前記受動的に転送された光チャネル帯域とは異なる光チャネル帯域を合波する波長分割多重化通信網。
【請求項２】
前記インターフェイスは、ノードにおいて分波されるべき一又は複数の帯域以外の帯域を受動的に反射するフィルタを含んでいる請求項１に記載の通信網。
【請求項３】
前記フィルタは干渉フィルタである請求項２に記載の通信網。
【請求項４】
各ノードはさらに、前記フィルタにより分波された帯域内の波長を細分化するデマルチプレクサを有している請求項３に記載の通信網。
【請求項５】
前記インターフェイスは、各個別の光チャネル帯域から電気信号を発生する受光素子を有している請求項４に記載の通信網。
【請求項６】
前記インターフェイスはさらに、
各特定の波長の個別の光チャネルを発生するレーザと、
前記発生された波長の光チャネルを、前記転送された光チャネル帯域に多重化するマルチプレクサとを備える請求項５に記載の通信網。
【請求項７】
前記フィルタはさらに、前記インターフェイスにおいて、受動的に転送された帯域に合波されるべき帯域を多重化するマルチプレクサを含む請求項６に記載の通信網。
【請求項８】
少なくともいくつかのノードは、所望の波長をペイロード信号に選択的に接続するクロス接続スイッチをさらに有している請求項１乃至７のいずれかに記載の通信網。
【請求項９】
前記クロス接続スイッチは電気スイッチであり、前記スイッチと前記インターフェイスの間に電気光学結合器が設けられる請求項８に記載の通信網。
【請求項１０】
前記クロス接続スイッチは光学スイッチであり、前記ペイロード信号は光信号である請求項８に記載の通信網。
【請求項１１】
一の帯域内の波長は、約１．６ｎｍの間隔である請求項８に記載の通信網。
【請求項１２】
帯域は、保護帯域を含めて約９．６ｎｍに分割される請求項１１に記載の通信網。
【請求項１３】
各帯域の通過帯域は約６．４ｎｍである請求項１１に記載の通信網。
【請求項１４】
前記ノードは、物理的に一つのリング上に配置される請求項１乃至１３のいずれかに記載の通信網。
【請求項１５】
前記リングは双方向リングである請求項１４に記載の通信網。
【請求項１６】
前記ノードは、論理的にハブ型に接続される請求項１５に記載の通信網。
【請求項１７】
前記ノードは、論理的にメッシュパターンで接続される請求項１５に記載の通信網。
【請求項１８】
前記双方向リングは、単一ストランド光ファイバで構成される請求項１５に記載の通信網。
【請求項１９】
前記ノードは、オープンループ又は二点間接続で物理的に配置される請求項１に記載の通信網。
【請求項２０】
前記通信網は双方向性である請求項１９に記載の通信網。
【請求項２１】
前記通信網は、単一ストランド光ファイバにより構成される請求項１９に記載の通信網。
【請求項２２】
波長分割多重化を用いた通信網における複数のノード間の通信を行う方法であって、
複数のネットワークノードの各ペア間を通信するための光チャネル帯域を画定し、各光チャネル帯域は、個別の波長について個別である複数の光チャネルから構成され、複数の光チャネル帯域は、情報を通信するために使用されない少なくとも１つの波長チャネルによって分割され、
特定のペアのネットワークノード間の通信のために、選択された光チャネル帯域を割り当て、
前記ペアのノードの各ノードにおいて、前記選択された光チャネル帯域を、選択されなかった光チャネル帯域と分離し、前記ペアのノードの各ノードにおいて、前記選択されなかった光チャネル帯域を受動的に転送し、
前記特定のペアのノード間に配置されたノードにおいて、前記選択された帯域を受動的に転送する
通信を確立する方法。
【請求項２３】
前記ノードは、双方向性リングの形態に物理的に配置される請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記帯域を分波するノードに対して前記通信網を介して送信を行うノードにおいて、波長の前記帯域を合波するステップをさらに含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
帯域間でデータを転送するノードにおいて、波長の変更を行うステップをさらに含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
ペアのノード間の通信に光チャネル帯域が使用され、各光チャネル帯域は、個別の波長について個別である光チャネルを複数備えている通信網のためのノードであって、
選択された光チャネル帯域を、選択されなかった複数の光チャネル帯域と分離し、前記選択されなかった光チャネル帯域を受動的に転送する光デマルチプレクサと、
前記受動的に転送された選択されなかった複数の光チャネル帯域に、光チャネル帯域を結合する光マルチプレクサとを備える
ノード。
【請求項２７】
前記光マルチプレクサ及び光デマルチプレクサは、前記分離された光チャネル帯域を抽出し、その他の光チャネル帯域を反射する光学フィルタを有している請求項２６に記載のノード。
【請求項２８】
前記光学フィルタは干渉フィルタである請求項２７に記載のノード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長分割多重化を用いて光通信網中において通信接続を形成する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
帯域幅に対する増加し続ける要求により、高速伝送網の成長に拍車がかかっている。現在、こうした伝送網において用いられる基本的な規格はＳＯＮＥＴであり、これは同期光通信網の略語である。ＳＯＮＥＴ規格は、二地点間及びリングネットワークトポロジー中の光伝送速度の階層を規定している。例えば、ＳＯＮＥＴ規格の光キャリアーレベル３（ＯＣ−３）は、１５５Ｍｂ／ｓで伝送を行い、ＯＣ−１２では、６２２Ｍｂ／ｓで伝送を行う。
ＳＯＮＥＴは、ある範囲の異なるペイロードプロトコル及びペイロードビットレートを伝送することができるダウンしにくい伝送設備を提供するために開発された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
障害に耐える能力は、ＳＯＮＥＴにおいて、故障発生時における通信の回復を調整するためのＳＯＮＥＴに規定された標準プロトコルを備えたリングトポロジーを用いて達成される。リングでは、常に、リング上の二つのノード間の相互接続に用いることができる二つの別のルートが存在する。これらのルートの一つに故障が生じた場合、他のルートの予備容量は、故障によって影響されたトラヒックの回復に用いられる。ＳＯＮＥＴにおいては、すべてのノードは光信号全体を終端させて、すべてのペイロードへアクセスできるようにしなければならない。これは、一般に、ペイロードの小さなサブセットにアクセスするのみで、残りのペイロードを下流側の他のノードに通過させる場合であっても同様である。故障中にノードが予備容量へアクセスするのを調整する自動保護交換（ＡＰＳ）プロトコルに各ノードをアクセスさせるためにも、すべての光信号の終端は必要となる。残念ながら、すべてのノードにおいてすべての光信号を終端させるというＳＯＮＥＴにおける要求のため、リングネットワークの能力をアップグレードするプロセスは、時間もコストもかかるものとなる。ただ一つのノードのみが容量の追加を必要としている場合であっても、全てのノードをアップグレードしなければならないからである。
【０００４】
様々なペイロード及びペイロードビットレートを伝送するために、ＳＯＮＥＴ規格は、全てのペイロードをマップする必要があるペイロードのエンベロープ構造を規定する。このエンベロープは、時分割多重化されたＳＯＮＥＴ信号内の一つのタイムスロットにより伝送される。これにより種々のペイロードの伝送能力がＳＯＮＥＴネットワークに与えられるが、新たなペイロードについては、マッピングが規定され、インターフェイス回路が開発、配備されるまで伝送することが出来ない。さらに、ネットワーク中の余剰の容量が新たなペイロードのビットレートを処理するために不十分な場合には、ネットワーク全体をアップグレードしなければならないこともある。従って、ＳＯＮＥＴネットワークは、より大きな容量を必要とし、広範囲のプロトコルが導入される今日のサービスのニーズに応えることは出来ない。
【０００５】
今日の通信事業者のネットワークは、一般に、エンドユーザをその事業者のネットワークに接続するアクセス部と、アクセスネットワーク間を相互接続する伝送部（バックボーン又はコアネットワークとも呼ばれる）とによって構成される。ネットワークのアクセス部は、新たに生じる多様なサービスを行うために、非同期転送モード（ＡＴＭ）、非同期ディジタル加入者ループ（ＡＤＳＬ）及びＳＯＮＥＴ等のより多くの種類の信号タイプに対応する必要に迫られている。これらの新たなペイロードは、潜在的なサービスをサポートするために、より高いビットレートを要求しがちである。伝送ネットワークは、エンドユーザの数の増加を反映するアクセスネットワークの数及びサイズの増加とともに、アクセスネットワークから生じる高ビットレートのサービスを必要とするために、より大きな容量を設ける必要に迫られている。
そこで、本発明の目的は、ＳＯＮＥＴに基づくネットワークの制限を緩和することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数のノードと、前記ノード間を相互接続するとともに、複数の帯域に整理された複数の波長を搬送する光伝送媒体と、各ノードにおいてそれと関連する帯域を分波し、他のノードへのトラヒックを搬送する帯域を合波し、他の帯域を受動的に送出するインターフェイスとを備えた波長分割多重化を用いた通信網であって、それにより、介在するノードの能動的介入なしに、一つの共通帯域を共用する前記通信網上の一対のノード間に直接通信を確立することができる波長分割多重化通信網が提供される。
【０００７】
本発明による通信網は、プロトコル及びビットレートに依存せず、従って電気通信事業者のアクセス及び伝送通信網における要求に対して、ＳＯＮＥＴよりも迅速に反応することが出来る。各ペイロードは、別々の光の波長によって搬送され、ペイロードは、波長分割多重化技術を用いて多重化される。
【０００８】
一つの帯域は、狭い間隔で隔てられた波長の群によって構成される。通常、帯域間には保護帯域が設けられ、全体のスペクトルから一つの帯域を簡単に濾波することが出来るようにしている。例えば、一の帯域は、１．６ｎｍの間隔を持つ四つの波長で構成され、帯域の合計帯域幅は、４ｘ１．６＝６．４ｎｍとなる。さらに、３．２ｎｍの保護帯域が設けられているので、全体の帯域幅は、６．４＋３．２＝９．６ｎｍとなる。
【０００９】
一の帯域は二つのノード間の接続に関連づけられており、例えばノードＡを、中間に介在するノードＢを経由してノードＣに接続しようとする場合、両ノードＡ、Ｃは、同一の帯域、例えば帯域Ｘにアクセス（合波／分波）しなければならない。ノードＡは、ノードＣに帯域Ｘで送信を行い、この帯域は、介在するノードによって受動的に転送される。
【００１０】
各ノードにはカスケード接続されたフィルタが含まれているので、離散した波長とは別の帯域を使用することによって、フィルタの仕様を側帯波のロールオフスロープの領域において緩和させることが出来る。主（または帯域）フィルタは、波長の帯域を識別する。さらに、帯域フィルタの後段に設けられる狭い帯域幅のフィルタを用いて特定のチャンネルに細分化する。
【００１１】
多段フィルタリングの方法を用いることによって、リングネットワークの他の構成に比べてエネルギ効率が向上する。これは、帯域フィルタがリング周りで反復される主フィルタ要素である事実によるものである。ノードにおいて個別の波長を濾波する一方残りの帯域を通過させる場合ほど早く、ノードがリングに追加されると、帯域フィルタ要素による減衰損失は生じない。
【００１２】
インターフェイスは、通常フィルタの形態をとり、分波されるべき波長を分離し、他の帯域は反射により転送される。フィルタは、伝送媒体からのノードに関連づけられらた波長を分波及び合波するマルチプレクサ／デマルチプレクサとして作用する。
【００１３】
フィルタは、最小損失の干渉フィルタであることが好ましく、損失が１ｄＢ未満であることが好ましく、代表的には０．５ｄＢとする。波長スペクトルのそれぞれノードに関連づけられた帯域への分割は、受動フィルタにおける損失を減少させるための重要な因子である。個別の波長を用いた場合には、損失は、３乃至６ｄＢ程度となることが予想され、通信網の最大サイズが大幅に制限されることとなる。
【００１４】
本発明の重要な利点は、各波長によって、一対のノード間にプロトコルに依存しない高速ビットパイプが最小損失で形成されることである。
一実施例によるノードは、波長を変更するためのクロス接続スイッチを含んでいる。例えば、帯域ＣでノードＡ、Ｃ間にパスが形成され、帯域ｆでノードＣ、Ｆ間にパスが形成され、そしてノードＡ及びＦの間にはパスが存在しない場合、ノードＡは、ノードＦへのトラヒックを帯域Ｃを分波するノードＣに最初に送出し、トラヒックがノードＦに対するものであることを検出してクロス接続を介してトラヒックを帯域ｆで送出し、それはノードＦにおいて分波される。
【００１５】
したがって、通信網の光パスは、波長が合波／分波されるノードを除き、受動的である。周長３０ｋｍのリングを達成するのに光増幅器を用いる必要がないように、システムはまた、すべての波長パスにおいて低い総合損失を有している。全パワーロスの予測値は、３０ｄＢ程度であると予測される。
代表的な最大限の構成を有するシステムにおいて、光学的損失の約１／３はファイバにおいて（〜９ｄＢ）、約１／３の損失は光学的合波／分波フィルタ（１６の帯域フィルタ一つあたり０．５ｄＢ＝８ｄＢ）において生じる。残りの３０ｄＢの光学的パワーの予測値は、接続損失、スプライス及び部品の経年変化のために確保されている。
【００１６】
本発明の他の構成によれば、波長分割多重化を用い、複数の帯域に整理された複数の波長を搬送可能な光伝送媒体によって相互接続された複数のノードを有する光通信網において通信を確立する方法であって、あるリモートノードに向けて、そのリモートノードに関連づけられた帯域でトラヒックを送出し、中間に介在するノードにおいて前記帯域を受動的に送出し、前記リモートノードにおいて前記帯域を分波して、これに向けられたトラヒックを抽出するステップを備えた、通信を確立する方法が提供される。
【００１７】
本発明のさらにもう一つの構成は、あるノードにおいて所定の帯域を分波するデマルチプレクサと、前記デマルチプレクサからの光入力信号を電気出力信号に変換する手段と、電気入力信号から光出力信号を発生する手段と、所定帯域の前記光出力信号を前記通信網に合波するマルチプレクサとを備え、前記デマルチプレクサ及びマルチプレクサは、前記分波される帯域以外の帯域の光信号を受動的に送出するように構成されている、波長分割多重化を用いた光通信網に利用されるインターフェイス装置を提供する。
【００１８】
本発明のさらにもう一つの構成は、複数のスイッチングノードと、リング上で複数の帯域に整理された複数の波長を発生する手段と、前記波長の少なくとも一つで保守チャンネルデータをパイロットトーンとして送信する手段とを有する光ファイバによる波長分割多重化リングを提供する。
保守チャンネルは、波長を発生する装置のバイアス電流の変調すること、通常はレーザにより、簡便に注入される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１を参照すると、参照符号１で示される波長分割多重化（ＷＤＭ）リング型ネットワークは、多数のノード４，５，６，７，８を含む二つの逆方向に伝送するリング２，３で構成され、これらのノードは、リング２，３に対するインターフェイスを形成する。図１は、ネットワークの物理的レイアウトを示していることが分かるであろう。リング２，３は、これらノードのレーザによって発生される多重波長を伝送することができる光ファイバによって物理的に構成される。ノード間の交互接続性は、以下に説明するようにして、ＷＤＭ接続によって与えられる。
【００２０】
例えば、各リングは、各ノード間に相互接続性を与える八つの帯域に分割された１６又は３２の波長を伝送することができる。一般に、各帯域には２つ又は４つの波長が含まれる。８つの帯域であれば、各帯域に２つの波長が含まれる場合には、合計１６の波長が存在し、各帯域に４つの波長が含まれる場合には、合計３２の波長が存在し、例えば、各帯域毎に９．６ｎｍの合計間隔に関して、３．２ｎｍの保護帯域とともに１．６ｎｍの間隔が与えられる。図２は、一般的な帯域及び波長の分布を示している。一般に、８つの帯域と仮定した場合、ノードの最大数は８つになる。
【００２１】
各ノード４，５，６，７，８は、各ノードに特定の波長である所定の帯域を合波／分波させる。例えば、ノード６は、１．５２４１１，１．５２２５６，１．５２１０２及び１．５１９４８μｍの波長を含む１．５２４１１から１．５１９４８μｍ帯域を分波する。ノード４とノード６との間の経路を形成するために、ノード４は、ノード６に対して、逆回りの両リング２，３を介してこの帯域で送信を行う。この帯域は、ノード５，７，８によって受動的に反射され、当該帯域を分波してそのトラヒックを抽出するノード６に送られる。本発明の原理によれば、これらの波長の帯域により、リング上のいずれのノード間においても、中間ノードを介することなく、直接にプロトコルとは無関係に接続が可能となっている。リング上のノードは、所望の対のノード間において波長接続をすることにより、例えばスター型接続又はメッシュ型接続等のいずれの在来の態様によっても相互接続することが可能である。
【００２２】
波長変換機能を備えた代表的なノードについて、図３を参照しながらさらに詳細に説明する。
デマルチプレクサ１０及びマルチプレクサ１１は、光ファイバのリング２，３に接続した状態で示されている。デマルチプレクサ１０は、そのノードに関連づけられた特定の波長帯域を分波し、マルチプレクサ１１は、ノードに関連づけられたその特定の波長帯域を合波する。物理的に、ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ１０，１１は、それぞれ、分波／合波されるべき選択された帯域を送信し、残りの帯域を受動的に反射する単一の高性能光学インターフェイスフィルタにより構成される。フィルタは、例えば、二色性フィルタ、サーキュレータベースのブラッググレーティングフィルタ、溶融双円錐テーパベースのブラッググレーティングで構成することが出来る。好適なフィルタは、カナダ国、オタワのＪＤＳ  Ｆｉｔｅｌによって作成される。こうしたフィルタにより、低通過損失（＜１ｄＢ）及び適度な（＜２ｄＢ）合波／分波ロスが得られる。デマルチプレクサ１０により分波されない帯域１３は、ノードを通って受動的に送られる。
物理的な条件として、特定のノードに割り当てられていない波長の帯域１３は、次のノード等に向かって、上述のように当該帯域１３が分波される目的ノードに到達するまで受動的に反射される。
【００２３】
各リング２，３から分波された帯域１２は、分波した帯域を個別の波長に分離する第二の微細な光学フィルタ１９を通過される。細分された波長は、光入力から電気信号を発生する電気光学変換器１４を通過する。電気信号は、ネットワークにアクセスするペイロードインターフェイス装置１６に接続されたディジタルクロス接続スイッチを通過する。逆に、クロス接続１５は、異なる波長又は帯域間でのスイッチングを可能とする。後者の場合、クロス接続１５は、同一のリング又は異なるリング上の異なる帯域を合波／分波するために同一ノードに設けられた他のＭＵＸ／ＤＥＭＵＸフィルタ（図示せず）に接続される。
【００２４】
帯域の合波は、帯域を分波する方法とは逆の要領で同様に行われる。電気信号は、電気光学変換器１４によって光学信号に変換され、合波されるべき特定の波長の帯域を結合する微細チャンネルフィルタ１８に通される。それらのフィルタ１８の出力はＭＵＸ１１に通され、送られた帯域１３と組み合わされる。物理的な条件において、合波された帯域は、光学フィルタを通して伝送され、受動的に反射された、送信された帯域１３と結合される。
【００２５】
ノードフィルタの「最適な」構成は、入力ポート、出力ポート、１，２，又は４の「分波」ポート及び１，２又は４の「合波」ポートを有する４，６，又は１０ポートの装置である。８つの帯域があるので、各帯域につき一つで、８種類の装置が存在する。帯域を合波／分波する場合には、こうした装置の一つが使用される。各ポートは、特定の波長に対応している。
【００２６】
フィルタは、受動光学装置に高度に一体化されている。フィルタのデザイン及び構成は、一つの波長（約１ｎｍの帯域幅）が分波ポートから分波でき、一つの波長（約１ｎｍの帯域幅）が合波ポートに合波することができるようになっている。リング上の二つの点における同一の帯域フィルタを用いて、１，２または４つの波長を、それらの点間における双方向「通信」パイプを実現するために用いることが出来る。これらのパイプは、同一の帯域フィルタを他のノードが使用しない限り、光ファイバのリング上の全ての他の波長から独立している。実際にシステムにおいて使用される各波長は、透明のディジタル「ビットパイプ」として機能する。一つの波長におけるデータの全てのデータのフォーマット化も内在する装置によって行われる。このシステムは、プロトコルに依存しない。本発明は、物理的リング上のノード間を、プロトコルに依存せずに直接接続する帯域を採用しており、物理的な意味で隣接していることを要しない。
【００２７】
図４は、電気光学変換器が省略され、クロス接続スイッチ１１５が光学的スイッチングを行い、光学インターフェイス１１６に光学的出力を与える光学スイッチング装置であることを除けば、図３に示された装置と同様の装置である。光学的スイッチングにより、波長変換が光学的に実現される。電気吸収装置及び／又は半導体光増幅器（ＳＯＡｓ）を、この変換を行うために用いることが出来る。
【００２８】
一般に、各ノードは、少なくとも一つの帯域フィルタと、少なくとも一つのレーザダイオードと、ドライバ及びＭＴＣＥ（保守チャンネル変調器）と、少なくとも一つのＰＩＮダイオードレシーバと、トランスインピーダンス増幅器と、制限増幅器と、ＭＴＣＥ復調器と、微細光学フィルタと、イーサネットポート及びノード制御ＨＷを備えた保守チャンネル制御プロセッサと、内在する装置又は試験データ発生器（オプションモジュール）に対する波長毎のインターフェイスとを有している。オプションとして、ＰＬＬデータ再生器及びクロス接続マトリックスを設けることができる。低周波数帯域通過フィルタは、保守チャンネルデータを取り出し、ＰＬＬ型ＦＳＫ復調器により復調される。そのデータストリームは、ついで、保守プロセッサに送られる。
【００２９】
各波長は、ＤＦＢ（分布帰還型）レーザ又はブラッググレーティング反射型レーザによって、フィルタの特性に合致するように選択された波長で駆動される。レーザの出力は、−３ｄｂｍから高くとも＋６ｄｂｍの範囲である。レーザの構成部材には、熱安定性が要求される（また、特定波長への微調整手段を設けることも必要となる）。レーザは、監視ダイオード及び装置のバイアス要求を組み合わせた単一チップの制御回路によって駆動される。一般に、これらの装置は、ＰＥＣＬ差動入力を有している。
【００３０】
図５は、本発明により動作する通信網の接続性ダイアグラムの一例を示している。ノードは、図１を参照して説明したように、ノードは、逆回りの光ファイバによるリングによって、リング上で物理的に相互接続される。波長の帯域は、非隣接リング間のＷＤＭプロトコルに依存しない直接接続を可能とする。図５において、帯域Ｘは、ノード５をノード８に双方向で接続する。これは、ノード５及び８において帯域Ｘが合波及び分波されること、すなわち帯域Ｘがノード４において干渉フィルタにより受動的に反射されることを意味している。
【００３１】
本発明はさらに、ノード間の直接接続として作用する帯域によって、保護スイッチングを可能としている。図６は保護スイッチングの一例である。
図６では、帯域Ｘがリング１の両側の円弧部４０，４１上の二つの異なるパスを経由して、二つのノードを接続している。これらの円弧部の一方は、他方のパスに障害が生じた場合に、その帯域中の全ての波長に対する復旧パスとして使用される。図６において、一つの帯域がノードＡとＣとを接続している。ノードＢを通る円弧部４０が通常使用され、ノードＤないしＺを通る円弧部４１は、予備のパスとなる。ノードＡ及びＣは、接続の各終端においてこの帯域から分波された信号の品質を監視する。ノードＢを経由する接続に障害が生じた場合には、ノードＡ及びＣは、ノードＤ−Ｚを経由して接続を回復する。
【００３２】
分波するノードは、品質の基準として、各波長における光パワーの測定値を用いることができる。光パワーが予め設定された閾値より低下すると、保護スイッチングが起動される。この測定値は、プロトコル又は波長により搬送される情報のビットレートに依存しない。
【００３３】
プロトコル又はビットレートに依存しない他の品質の尺度は、ビットレート一致モニタである。分波するノードは、所定の単位時間（予測される最も低いビットレートのビット時間に比べて長い）内に受信されるビット数をカウントし、そのカウント値を記録する。このカウント値が、ある基準値を越えて変化すると、そのチャンネルにノイズが乗っており、従って故障していることを示している。
【００３４】
ビットレート一致モニタの一例が図１０に示されている。到来する直列データ５０はエッジカウンタ５１に送られ、Ｍビットカウントをレジスタ５３に入力する。基準クロックは最小直列データレートに比較して低い反復速度を持ち、レジスタ５３，５４に入力されて、カウントされたサンプル値ｎ及びｎ−１をラッチするとともに、カウンタに入力されて、サンプル間においてカウンタをリセットする。レジスタ５３からのサンプル値ｎ及びレジスタ５４からのサンプル値ｎ−１が、比較器５５によって比較され、到来するビットレートの一致性に依存して真の／出力を発生する。
【００３５】
トラヒックのスイッチングを調整するために、接続の各端部のノードは直接通信行う必要がある。例えば、図６において、接続の障害がノードＣのみにおいて観察されると、ノードＣはノードＡと通信して、ノードＢを経由してその帯域にわたって送出されていた波長を、ノードＤ−Ｚを経由する帯域にわたって受け取る必要がある。これは、各波長のパイロットトーンによって搬送される一乃至複数の保守チャンネルを用いることにより達成される。
【００３６】
図７は、本発明の原理によってノードを相互接続することが可能な方法の他の例としての、ハブを持つ接続パターンを示している。図７において、ノードＣ（５）がハブとして機能し、このノードＣからハブノード５と他のノードとの間に、専用波長を用いて接続が形成される。
【００３７】
図８は、ノードがメッシュパターンの形態で接続されるメッシュ配置を示している。いずれの場合においても、波長は、隣接しているかいないかに関わらず、ノード間をプロトコルに依存せずに直接高速接続を形成するビットパイプとして機能する。
【００３８】
図９は、本発明に従って作用するリングによって搬送する事が出来る信号ペイロードの一例を示している。図９において、帯域３０は、ノード４，７間のプロトコルに依存しない接続を形成する。この接続は、ノード間で、ＳＯＮＥＴ  ＯＣ−３のトラヒック及びファイバチャンネルのトラヒックを直接伝送することが出来る。システムのアーキテクチャは、プロトコルに関して何も知る必要がない。帯域７は、ノード７における高速ビットストリームを単に搬送し、相手方ノードにおいてＳＯＮＥＴ及びファイバチャンネルストリームに分解できる。
図９はさらに、ノード５及び８間に送出されるギガビットイーサネット及びＳＯＮＥＴ  ＯＣ−４８トラヒックを示している。ここでも、リングは、内包されるプロトコルとは無関係である。データは、内在するプロトコルを考慮することなくキャリア波長により単に高速ビットストリームとして搬送される。
【００３９】
もちろん、複数のリングを、共通ノードに相互接続してカスケード接続することは可能である。しかしながら、多数のリングがカスケード接続される場合、電気／光学信号に対する分散効果及びジッタ効果が蓄積されることがある。これを補償するために、選択された相互接続点においてクロス接続マトリックスに再生ステージを付加しなければならないことがある。この再生装置は、ワイドレンジＰＬＬ（位相同期ループ）であり、到来するディジタルデータストリームにロックし、クロックを回復し、そのクロックを使用してディジタルストリームを再生する。再生器はストリーム中のデータの特定のフォーマットを知る必要はなく、ディジタル遷移にロックすることが出来、分散及びジッタに関してエッジを整形できるようにすることのみが必要となる。
ＰＬＬが、ロック範囲又は中心周波数の設定を必要とすれば、制御されるべきハードウェアに向けられた保守チャンネルのコンフィギュレーションメッセージによって対応することが出来る。
【００４０】
種々の外部データ源を、各波長のデータパスに接続することが出来る。これは、ＯＣ−３、ＯＣ−１２、Ｎｅｗｂｒｉｄｇｅ  ＩＳＬ（Ｉｎｔｅｒ  Ｓｈｅｌｆ  Ｌｉｎｋｓ）等の所有権付きのインターフェイスを含み、さらにギガビットイーサネット源を含むことが出来る。
上記のように、波長は保守チャンネルを搬送し、その保守チャンネルは、保守チャンネルデータストリームから直接発生されるＦＳＫ変調器によって駆動される。
【００４１】
マルチノードのＷＤＭリングネットワークでは、装置の基本的動作パラメータ及びこうしたネットワークにおいて使用可能な他の光学要素を調整することによって、レーザ装置の制御に用いられる情報を交換するために相互に通信することが出来る個別のノードによって、全体の経済性の最適化を図る機会がある。レーザパラメータの局部的最適化の方法は、文献に説明されている。しかしながら、この提案は、ネットワークの動作パラメータを調整できるという意味で、より完全なエンドツーエンド法を用いる。また、例えばこのようなリング構成に存在し得る中心周波数位置からロールオフするフィルタ及びゲイン要素等の他のネットワーク要素の規格の許容誤差の減少を考えることが出来る。
【００４２】
ＷＤＭリングにおける二点間で動作する各波長に関して、レーザ源、合波フィルタ（又は、合波／分波フィルタの一部）、ファイバ伝送媒体、分波フィルタ（又は、合波／分波フィルタの一部）、光学検出器及びシステムの他の部分に信号を転送するための経路設定を行う補助的な受信電子部品がある。
【００４３】
レーザ源は、レーザ電流閾値、変調電流レベル及び動作温度を設定することによって制御される。動作波長は、相手方の検出器に最大信号エネルギを与えるように（温度制御によって）調整される。この処理は、個々の構成部品の許容誤差による損失を最小化するために、発振された波長を結合されたカスケードフィルタの応答に合わせる。
【００４４】
光パワーのピークと消光比（ＥＲ）は、特別の電子回路又は埋め込まれたマイクロコントローラによって調整、制御される。バイアスレベルとピークレベルのレーザのスロープ効率は、それぞれ非常に小さいステップでバイアス電流及びピーク電流を変化させることによって、測定できる。こうした測定は、レーザＥＲ及びピークパワーの頻繁な監視及び制御を可能とする。
【００４５】
受信ノードにおける受信パワーレベルを監視している間、レーザの動作波長の調整（例えば、レーザの動作温度の調整）により、波長の安定が得られる。ＷＤＭフィルタモジュールは、各波長チャンネルに関して狭い通過帯域（約１ｎｍ）を有し、他の光学特性を持っているので、通常ベースでレーザの動作波長を精密に再調整することが出来る。
【００４６】
リングの二つの異なる部分において同一の波長で動作するような場合には、「ビートノイズ」（光源間のコヒーレントな干渉効果）を最小化するためにわずかに異なる点の動作波長を設定することが必要になる。このノイズ要素は、動作波長をごく小さな量（０．０５ｎｍ乃至０．２ｎｍ）だけ分離することにより克服される。
【００４７】
レーザ動作の他のパラメータ（閾値）及び変調深さは、受信アイ信号を所定のデータレートに対して最適化するように、エンドツーエンドで制御される。光波長に重畳される保守信号は、ｍｔｃｅチャンネルの誤り動作（光ビームの主データチャンネルの誤り率に直接比例する）を測定する手段となる。メッセージのフィードバックによって、受信信号の状態がレーザ送信器に帰還され、補正動作又は安定化ルーチンが実行される。この特定の制御ルーチンは、レーザ制御回路に関連づけられた内蔵プロセッサで実行されるソフトウェアのアルゴリズムである。これらの制御アルゴリズムは、波長安定ルーチン及び受信アイ信号最適化を含んでいる。
【００４８】
ＷＤＭレーザ光源と受信器（分波／合波フィルタを含む）のネットワークでは、受信器において所望のビット誤り率を達成するのに十分な光エネルギを得るために、個別の波長又は波長のグループに増幅を加えることが必要となる。周知のトポロジー状態において、多数のＥＤＦＡ要素をシステムに付加して、ファイバ及びフィルタ損失による伝送損失を解消することが出来る。リングのトポロジー及びリング構成であるという事実によって、ＥＤＦＡのゲイン等の固定ゲインブロックは、特定することが困難であり、システム中のある波長の性能を損なうおそれがある。
【００４９】
電気的にプログラム可能な減衰要素に組み合わされたＳＯＡ要素という形態に、問題の解決策が存在する。この技術は、個別の要素の形で得ることができ、あるいはシリコン導波構造に集積することができる。ＳＯＡは、所要の純粋なゲインを与え、プログラム可能な減衰器は、一つのノード間レベルでの信号レベルを、リング中の他のノード間レベルにおいて必要とされるレベルに依存しないで最適化することを可能とする。ＳＯＡと減衰器の組み合わせは、レーザ光源に（後段増幅器として）適用可能であり、受信器に（前段増幅器として）適用可能であり、またその双方に適用可能である。
【００５０】
ファイバベースのリングシステムにおけるゲインブロックとしてＥＤＦＡ要素を使用することが望まれる場合、プログラム可能な減衰器を、受信器における受信信号レベルの最適化に用いることが出来る。これは、ＳＯＡ／減衰器システムほど柔軟な解決策を与えるものではないかも知れないが、このような増幅された合波／分波システムにおいて必要とされる個別のチャンネルのゲインの調整の問題を克服すると考えられる。
【００５１】
全ての場合において、システムの最適化に重要な事項は、システムが光源／受信器間のｍｔｃｅチャンネルと通信可能であることであり、最良の端部間の性能及びＷＤＭ通信網の管理を得られるように、制御アルゴリズムを介して信号の動作レベルを最適化出来ることである。
【００５２】
各ノードの保守及び制御プロセッサは、プロセッサと、ＲＡＭと、プログラム及びアプリケーションを格納するフラッシュメモリと、いくつかのシリアルインターフェイス（ＭＴＣＥリンク毎に一つ）を有する小型コンピュータボードである。プロセッサには、ＴＣＰ／ＩＰルーチンと制御モジュール（Ｆｌｅｘｃｏｍルータ及び制御スイッチ）により増強されたＤＯＳで動作する。Ｆｌｅｘｃｏｍ社の製品は、内蔵されたＤＯＳとともに動作するマルチタスクのＯ／Ｓであるので、レーザの動作及び保守に固有のいくつかのモニタ及び制御機能は、このＳＷに一体化される。ステータス機能及びレポート機能も含められる。
【００５３】
このスイッチによって、システム内の全てのノードは、各プロセッサへのＴｅｌｎｅｔセッションを操作するリモートＰＣによって、制御、監視することができる。保守トラヒックは、保守プロセッサを介して他のノード又は内在する装置にルーティングされる。
【００５４】
図１１は、保守チャンネルを生成する装置を示している。レーザ９１のドライバ９０は、入力において保守チャンネル９５を受けるＦＳＫ変調器９３によって変調されるバイアス入力９２を有している。データチャンネルは全てディジタルで、ドライバ９０の主入力に与えられる。
【００５５】
図１１に示す装置は、各波長にパイロットトーンを埋め込むが、それは低ビットレート（＜２５６ｋｂｐｓ）であってよい。このパイロットトーンは、ＭＴＣＥチャンネルのデータストリームを連続するトーンに変調するＦＳＫ変調器９３が行うバイアス電流の変調によって波長チャンネルに注入される。ＱＡＭ−６４やＱＡＭ−２５６もしくはＯＦＤＭ等の他のキャリア変調システムを用いることも可能である。パイロットトーンのレベルは、主データパスで約２０ｄＢである。純粋にディジタルの主データチャンネルのＢＥＲ上のパイロットトーンの効果は最小となる。これは、そのパイロットトーンが、高ビットレートデータを搬送する部分を大きく外れたスペクトル分布曲線の部分で搬送されるためである。
【００５６】
ＭＴＣＥチャンネル変調は、ノード間の波長の一体性を確保し、波長リンクのパワーレベルの予測を与え、ノードのステータス及びモニタ（ＳＮＭＰ、ＲＭＯＮタイプのメッセージング）、ネットワークレベルにおけるタイミング同期の分布、ノードプロセッサ及び内在する装置のためのＳＷ及びＦＷのダウンロードを可能とする。
【００５７】
ＭＴＣＥチャンネルは、通常の「データパイプ」に依存せずに変調されるので、ＭＴＣＥは、主チャンネルのデータフォーマットがどのようなものであるかを知る必要がない。これは、エンドユーザのアプリケーション及びアクセスのフォーマットの独立性を可能とする上で非常に重要である。
【００５８】
上述の装置は、ネットワークに３０ｋｍまでの距離においてテラビット／秒の範囲のデータの搬送を可能とし、リングがカスケード接続されている場合は、より高速となる。例えば、ＡＴＭ交換機等の高速交換機の構成部材をキャンパスの広さのネットワークにわたって分散することができ、中継線カードやプロセッサを大幅に削減することが可能となる。図１３は、そのような分散スイッチの一例を示す。スイッチ部材１００は、上述の要領で相互接続されたノード１１０を用いるリング１を介して相互接続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  波長分割多重化（ＷＤＭ）双方向リングネットワークの物理的レイアウトを示すブロック図である。
【図２】  本発明による代表的なシステムで使用される波長の帯域を示す図である。
【図３】  ネットワークノードの機能を示すブロック図である。
【図４】  光クロス接続スイッチを備えたネットワークノードのブロック図である。
【図５】  波長帯接続を示すリングの図である。
【図６】  保護スイッチングを示すリングの図である。
【図７】  ハブ型接続パターンの一例を示す図である。
【図８】  メッシュ型接続パターンの一例を示す図である。
【図９】  ペイロード信号の例を示すリングの図である。
【図１０】  ビットレート一致モニタを示す図である。
【図１１】  保守チャンネル信号ドライバのブロック図である。
【図１２】  各波長のスペクトル強度を示すグラフである。
【図１３】  分散ＡＴＭ交換機のブロック図である。
【図１】
0004240602.tif 000002
【図２】
0004240602.tif 000003
【図３】
0004240602.tif 000004
【図４】
0004240602.tif 000005
【図５】
0004240602.tif 000006
【図６】
0004240602.tif 000007
【図７】
0004240602.tif 000008
【図８】
0004240602.tif 000009
【図９】
0004240602.tif 000010
【図１０】
0004240602.tif 000011
【図１１】
0004240602.tif 000012
【図１２】
0004240602.tif 000013
【図１３】
0004240602.tif 000014