(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号速度の光波長多重信号が伝送される第１の光ネットワークと該第１の信号速度とは異なる信号速度の第２の信号速度の光波長多重信号が伝送される第２の光ネットワークのノード間を接続するネットワーク中継装置において、
該第１の光ネットワークのノードの光を複数の異なる波長の光に分割する手段と、
該複数の異なる波長の光をそれぞれ光／電気変換を行う複数の光／電気変換部と、
該複数の光／電気変換部の出力を電気的に多重する多重部と、
該電気信号多重部からの多重された電気信号により特定の波長の光を変調し、該第２光ネットワークのノードに対して出力する電気／光変換部と
を有する事を特徴とする光ネットワーク中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ネットワーク中継装置において、該特定波長は第２のネットワークで使用されていない波長の光であることを特徴とする光ネットワーク中継装置。
【請求項３】
第１の信号速度の光波長多重信号が伝送される第１の光ネットワークと該第１の信号速度とは異なる信号速度の第２の信号速度の光波長多重信号が伝送される第２の光ネットワークのノード間を接続するネットワーク中継装置において、
該第１の光ネットワークのノードからの単一波長の光を光電気変換する光／電気変換部と、
該光／電気変換部からの電気信号を複数にデマックスする分離部と、
該分離部で分離した個々の電気信号によりそれぞれ異なる波長の光を変調する複数の光変調部と、
該複数の光変調部からの異なる波長の光を多重し、該第２光ネットワークのノードに対して出力する光カプラとを有する
事を特徴とする光ネットワーク中継装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光ネットワーク中継装置において、該それぞれ異なる波長の光は第２のネットワークで使用されていない波長の光であることを特徴とする光ネットワーク中継装置。
【請求項５】
第１の信号速度の光波長多重信号が伝送される第１の光ネットワークと該第１の信号速度とは異なる信号速度の第２の信号速度の光波長多重信号が伝送される第２の光ネットワークのノード間を接続するネットワーク中継装置において、
該第１の光ネットワークのノードの光を複数の異なる波長の光に分割する手段と、該複数の異なる波長の光をそれぞれ光／電気変換を行う複数の光／電気変換部と、該複数の光／電気変換部の出力を電気的に多重する多重部と、該電気信号多重部からの多重された電気信号により特定の波長の光を変調し、該第２光ネットワークのノードに対して出力する電気／光変換部とを有する第１中継部と、
該第２の光ネットワークのノードからの単一波長の光を光電気変換する光／電気変換部と、該光／電気変換部からの電気信号を複数にデマックスする分離部と、該分離部で分離した個々の電気信号によりそれぞれ異なる波長の光を変調する複数の光変調部と、該複数の光変調部からの異なる波長の光を多重し、該第１光ネットワークのノードに対して出力する光カプラとを有する第２中継部と
を有する事を特徴とする光ネットワーク中継装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，光波長多重伝送（ＷＤＭ）を用いたフォトニックネットワークにおけるネットワーク間を接続する中継装置、およびこれを用いたネットワークアーキテクチャーに関する。
光波長多重伝送(WDM)システムは，伝送容量を飛躍的に増大できる通信システムとして、開発および実用化が進められている。
今後は、ＷＤＭシステム同士を接続し、広大なフォトニックネットワークを構築する事が考えられており、その為に必要な装置として、光ネットワークから光のまま信号を取り出したり、挿入するノードOptical Add-Drop Multiplexer (ＯＡＤＭ)や、光信号の経路を切り替える光クロスコネクトOptical Cross-Cconnect(ＯＸＣ)装置の開発などが各社で進められている。
現在考えられている光ネットワーク形態は、信頼性の観点からＯＡＤＭ（または、ＯＸＣ）をノードとした、広大なリングネットワークである。
現在、商用、または商用化間近かなＷＤＭシステムでは、信号チャンネル数は３２チャンネルで、それらの信号間隔は１００GHzである。
今後は、伝送容量を飛躍的に増大させる為に、信号波長間隔の狭窄化（５０GHz，更には２５GHz）や、ＷＤＭ信号波長帯域の拡大化によるチャンネル数の増大化（６４ch，更には１２８ｃｈ）について精力的に研究・開発されている。
本光ネットワーク間中継装置は、信号速度（ビットレイト）や信号波長間隔の異なる光ネットワーク間をフレキシブルに接続可能とする光ネットワーク間接続装置である。
特に、本技術は、将来の大規模フォトニックネットワークを実現する上でのキーテクノロジーとなる。
【０００２】
【従来の技術分野】
従来の光ネットワークを図9に示す。
光アドドロップマルチプレクサー（ＯＡＤＭ）1-1〜1-4で構成されたノードを光ファイバからなる光伝送路で接続し光ネットワークを構成している。
光ネットワーク内の光信号は光波長多重されており、具体的には図10のように各ノードが光伝送路に特定の波長の光信号を挿入する事が出来るAOTF等の可変波長フィルタ11で光波長多重している。
また、各ノードは光伝送路内の特定の波長を分岐するAOTF等の可変波長フィルタ12で、各ノード配下のシステムに光信号を供給している。
この様な光ネットワーク内の各波長の構成や光信号のビットレートはそれぞれ固有で、他の光ネットワークとは異なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
現在，国際標準化されているＷＤＭ信号波長は、１．５５μｍ帯を中心に１５３５．８nmから０．８nm間隔，キャリア周波数でいうと１９５．２THzから１００GHz間隔で制定されている。
信号光速度（ビットレイト）は、２．５Gb/s、１０Gb/sが考えられており、各メーカでは、これらに接続可能にするような装置開発を精力的に行なっている。
信号周波数幅は、信号ビットレイトの約３倍までを考えればいいことが広く知られており、１０Gb/sでは、約±３０GHzとなる。
現状システムでは、チャンネル間隔が１００GHzなので、隣接チャンネル間クロストークの問題は発生しない。
しかしながら、今後は、伝送容量を飛躍的に増大させる為に、信号波長間隔の狭窄化（５０GHz，更には２５GHz）や、ＷＤＭ信号波長帯域の拡大化によるチャンネル数の増大化（６４ch，更には１２８ｃｈ）が図られていくことは間違いない傾向である。
このような信号波長間隔の狭窄化が行われる場合、信号周波数幅の観点から信号速度に制約を与えることになる。
特殊な信号帯域圧縮技術を適用しなければ、例えば、１０Gb/sでは、最小信号間隔は１００GHz，２．５Gb/sでは、２５GHz間隔になると推測できる。
【０００４】
【表１】
0003772594.tif 000002
【０００５】
このような技術状況下では、信号速度、信号間隔が異なる光ネットワーク、例えば、１０Gb/s，３２波、１００GHz間隔の光ネットワーク、２．５Gb/s，１２８波、２５GHz間隔の光ネットワークなどが、各光ネットワークの発展状況に応じて乱立することが予想される。
この場合想定される問題を整理すると以下のようになる。
(1) 信号周波数幅による信号間隔への制限：１０Gb/sの信号を直接２５GHz間隔の光ネットワークに接続すると、１０Gb/sの信号が持つ信号周波数幅により隣接チャンネルへのクロストークが発生してしまうという問題が生じる。従って、信号間隔にマッチするように、信号速度を低くするような何らかの変換手段が必要になる。この場合、信号速度を低下させると同時に、１０Gb/s信号が持つ情報量を保つように、割り付ける信号波長数を増やすような変換も必要になる。
(2) 信号周波数（波長）のミスマッチ：  例えば、２５GHz間隔の光ネットワークから、１００GHz間隔への光ネットワークへ接続する場合、識別不可能な信号になるので、信号周波数（波長）を変換する何らかの手段が必要になる。
(3) 信号速度（ビットレイト）のミスマッチ：信号速度が異なる光ネットワーク間を接続する場合、信号速度の変換が必要になる。
本発明では、これらの問題点を解決する手段、および光ネットワークアーキテクチャを供給するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第一の手段として:
第１と第２の光ネットワークのノード間を接続する中継装置において、該第１の光ネットワークのノードからの特定の波長の光信号の信号速度及び光信号波長を変換し該第２の光ネットワークのノード内に挿入することを特徴とする光ネットワーク中継装置。
第二の手段として:
第1の手段の光ネットワーク中継装置は、該第１の光ネットワークのノードからの光を複数に分岐する第１の光カプラと、該光カプラの出力に対応し該光カプラ出力をそれぞれ切出す複数の光フイルタと、該複数の光フィルタの出力をそれぞれ光／電気変換を行う複数の光／電気変換部と、該複数の光／電気変換部の出力を電気的に多重する電気信号多重部と、該電気信号多重部からの多重された電気信号により特定の波長の光を変調する電気／光変換部とを有する事を特徴とする。
第3の手段として:
第1の手段の光ネットワーク中継装置は該第１の光ネットワークのノードからの光を光電気変換する光／電気変換部と、該光／電気変換部の電気信号を複数に分離する電気分離部と、該電気分離部で分離した個々の電気信号より特定の波長の光変調する複数の光変調部と、該複数の光変調部からの光を多重する光カプラとを有する事を特徴とする。
第4の手段として:
第1の手段の光ネットワーク中継装置は該第１の光ネットワークのノードからの光を複数に分岐する第１の光カプラと、該光カプラの出力に対応し該光カプラ出力をそれぞれ切出す複数の光フイルタと、該複数の光フィルタの出力をそれぞれ光／電気変換を行う複数の光／電気変換部と、該複数の光／電気変換部の出力により特定の光波長の光を変調する複数の光変調部と、該複数の光変調部の光出力を多重する光カプラとを有する事を特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図1は実施例を示した図である。
光ファイバからなる伝送路でOADM1-1〜1-4,1-5〜1-8を接続してリングネットワークを構成している。２つのリングネットワークは信号速度、信号間隔が異り、ネットワーク中継装置2によりで結ばれている。
ネットワークＡでは、１０Gb/s，３２波、１００GHz間隔の信号が流れており、ネットワークＢでは、２．４Gb/s，１２８波、２５GHz間隔の信号が流れている。
ネットワークＡからの光信号を直接ネットワークＢに接続すると、１０Gb/s信号の帯域幅±３０GHzが、隣接チャンネルにかかり、クロストークが発生するので、図２のように伝送品質を劣化させてしまう。
本発明のネットワーク中継装置2の中継部2-1では、2.5Gb/sの４波に変換し、図3のようにネットワークＢに接続する。
１０Gb/sから2.5Gb/sの４つの信号への速度ダウンは、もともと１０Gb/s信号は2.5Gb/s信号の多重化により生成しているので、もとの2.5Gb/sの電気信号に分離することにより容易に達成できる。
また、４つの2.5Gb/sの信号波長への変換は、予めネットワークＢ接続で割り当てられた信号波長になるように形成する。
このように変換することにより、信号周波数幅による隣接チャンネルへのクロストーク発生を根本的に回避することが可能になる。
一方、ネットワークＢからＡへの信号接続を行う場合、ネットワークＡ上では、識別されない信号波長になっていること、および信号速度が異なるので、ネットワーク中継装置2内の中継部2-2で、2.5Gb/s，４波の光信号を束ねて、10Gb/s，１波（ネットワークＡで予め割り当てられた信号波長）の信号に変換してネットワークＡに流すようにする。
以上の機能を持つネットワーク中継装置2により、任意信号波長間隔、任意信号速度間のネットワーク接続が可能になる。
次に、図4を用いて信号速度は同一で信号間隔が異なる２つのリングネットワークを光ネットワーク間中継装置2で結ぶ場合を説明する。
ネットワークＡでは、2.5Gb/s，３２波、１００GHz間隔の信号が流れており、ネットワークＢでは、２．４Gb/s，１２８波、２５GHz間隔の信号が流れている。ネットワークＢからの光信号を直接ネットワークＡに接続すると、ネットワークＡ上では、認識できる信号光波長とは異なる波長の場合があり、その場合はネットワークBでは識別されない。(ネットワークAとネットワークBでは波長を使用している帯域幅が異なるている。)
本発明のネットワーク中継装置2を介在させたネットワークではネットワークBにて予め割り当てられた信号光波長に変換するので、上記問題を回避することが可能になる。
一方、ネットワークＡからＢへの信号接続を行う場合も上記のような課題はあるが、通常光ファイバで伝送通信を行なう場合に使用可能な帯域は1.52μm〜1.59μmであり、128波0.2nm間隔で配置すると、基本的には、ネットワークＢに認識可能な信号光波長になっている場合がほとんどであり、ネットワークBで使用されていない波長に関してはそのまま、中継部を介さずにそのまま出力かのうであり、中継器2-1は必要がない場合がある。
ネットワークＢの運用上、信号波長を新たに割り付けたければ、本発明のネットワーク中継装置2により、信号光波長を変換して、ネットワークＢ運用上欲する波長にすることが可能である。
図5はネットワーク接続における、より複雑な例を示したものである。
ネットワークＡでは、2.5b／s,10Gb/s混在で，３２波、１００GHz間隔の信号が流れており、ネットワークＢでは、２．5Gb/s，１２８波、２５GHz間隔の信号が流れている。
この場合は波長及び波長間隔を変換するネットワーク中継装置2を介在させることにより、相互の信号を接続することが可能になる。
【０００８】
図6は、信号速度を低下させると同時に、もとの信号が持つ情報量を保つように、割り付ける信号波長数を増やす変換を同時に行う図1のネットワーク中継装置2の中継部2-1の具体的な構成である。
図1の構成に基ずき10Gb/s、１波から2.5Gb/s、４波への変換を行う構成を一例として説明する。
中継部2-1は光受信回路3、電気信号分岐回路4，出力信号光の波長を任意に設定できる手段を有した光変調部6-1〜6-4で構成することにより、上記機能を実現できる。
まず、ネットワーク中継装置2への光入力は可変フィルタ8に入力され特定の波長の10Gb/sの光信号が切り出される。
可変波長フィルタ8光出力は光受信回路3（O/E回路）で10Gb/sの電気信号に変換される。
その信号を電気信号分岐回路4（電気Demux)で4つに分離し、各々の電気信号は、駆動部5-1〜5-4を介して光変調部を駆動し、2.5Gb/sの光信号を４つ形成する。この場合、光変調部から出力される光の波長は任意の光波長にすることが可能なように、図中では、波長バンク6-0により、任意の波長を各変調部に供給し、変調部で光を外部変調している。
【０００９】
波長バンク6-0は複数の波長の異なるLDを設け、この光を波長多重し、多重化された光を複数に分岐し、分岐した先に選択波長を自由に変えられるフィルタにより構成されている。
【００１０】
このフィルタの選択波長をかえることにより任意の波長の光で各チャンネルの波長を構成することができる。
また、光変調部に入力する光は波長可変ＬＤを用い、このＬＤを個別に変調部に接続する構成でもかまわない。
尚、図中の変調部は、波長バンク及び波長可変LD適用時には偏光無依存型の外部変調器（polarization  Independent  External  Modulator）を用いることができる。
さらに、光変調部はLDそのものあってもかまわない。その際は波長バンクや波長可変LD等は用いずに、駆動部5-1〜5-4の出力により直接LDを発光させる。この時LDの波長が任意の波長に変えられる様にするため、温度やバイアス電流等で特定の出力波長に任意に変えられるようにする必要がある。
【００１１】
図7は、信号速度をアップさせると同時に、信号波長を任意に割り付ける図1のネットワーク中継装置2の中継部2-2である。
図1の構成に基ずき、2.5Gb/s、４波から10Gb/s、１波への変換を一例として説明する。
中継部2-2は可変波長フィルタ8-1〜8-4、光受信回路3-1〜3-4、電気信号多重回路40，出力信号光の波長を任意に設定できる手段を有した光変調部で構成することにより、上記機能を実現できる。
まず、2.5Gb/sの４つ光信号を光カプラで４分岐し、可変波長フィルタ8-1〜8-4で、各チャンネル毎に１波を切り出す。
この切り出された2.5Gb/s，１波の光信号は、光受信回路3-1〜3-4で電気信号に変換される。
この４つの2.5Gb/sの電気信号は4:1電気MUXで多重化して1つの10Gb/sの電気信号を形成する。
この電気信号で、駆動部5-5により光変調部を6-5を駆動し、10Gb/s，１波の光信号を形成する。
この場合、光変調器6-5からの光出力が任意の光波長にすることが可能なように、光源6-７は図6で示した波長バンクや波長可変LDにより、任意の波長光を変調部に供給している。
尚、図中の変調部は図6同様に波長バンク及び波長可変レーザ適用時には、偏光無依存型の外部変調器（polarization  Independent  External  Modulator）を用いることができる。
技術進展により、ＬＤが10Gb/sでもチャーピング無しに駆動できる場合には、図6の説明で述べたように、変調部をＬＤそのものとする構成でもかまわない。
【００１２】
図8は図4に示すような、或る信号間隔からなる信号波長系列の中から任意の複数の波長信号を、一括して、それとは異なる信号間隔からなる信号波長系列の中の任意波長信号に変換する際のネットワーク中継装置2の中継部2-1,2-2である。
【００１３】
一例として、100GHz間隔からなる信号系列中における任意の信号（n個）を、25GHz間隔からなる信号系列中における任意の信号（n個）へ変換を行う構成を説明する。
中継部2-1,2-2は光カプラ9、可変波長フィルタ8-1〜8-n、光受信回路3-1〜3-n、出力信号光の波長を任意に設定できる手段を有した光変調部6-1〜6-nと、光入力・出力部に光カプラ7を配置することにより、上記機能を実現できる。
まず、100GHz間隔の信号系列からなる光信号を光カプラ9で分岐する。
光カプラ9で分岐された光はそれぞれ、可変波長フィルタ8-1〜8-nに入力され、変換すべき所定の波長の光信号のみを取り出す。
この切り出された１波の光信号は、光受信回路3-1〜3-nでそれぞれ電気信号に変換され、この電気信号で、駆動部5-1〜5-nにより光変調部を駆動し、異なる信号間隔系列からなる信号波長の光信号を形成する。
この場合、任意の光波長にすることが可能なように、図中では、波長バンク6-0により変調部6-1〜6-nに供給している。
波長バンクの代りに波長可変ＬＤを個別に変調部6-1〜6-nに接続する構成でもかまわない。
尚、図中の変調部6-1〜6-nは、波長バンク及び波長可変レーザ適用時には、偏光無依存型の外部変調器（polarization  Independent  External  Modulator）を用いる。
また、図6,図7の説明と同様にLDを駆動部で直接駆動しても良い。
図5のネットワーク中継装置2は、図6〜図8の構成の中継部をネットワークの構成に応じて選び、単独又は組み合わせで用いることにより構成することができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明ではネットワーク内の任意の波長の光信号を取り出し、波長及び又は信号速度を変換して、他のネットワークに接続することで、異なる波長間隔や異なる信号速度の構成を有するネットワーク間を接続した際に、信号間のクロストークを無くすことができ、信号劣化を防止出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】１０Ｇｂ／ｓ３２波１００ＧＨｚ間隔のネットワークと２．５Ｇｂ／ｓ１２８波２５ＧＨｚ間隔のネットワークを接続した図
【図２】ネットワークを接続した場合のクロストークを説明する図
【図３】ネットワークを接続した場合に信号速度と波長変換を行なう図
【図４】２．５Ｇｂ／ｓ３２波１００ＧＨｚ間隔のネットワークと２．５Ｇｂ／ｓ１２８波２５ＧＨｚ間隔のネットワークを接続した図
【図５】１０Ｇｂ／ｓ及び２．５Ｇｂ／ｓ３２波１００ＧＨｚ間隔のネットワークと２．５Ｇｂ／ｓ１２８波２５ＧＨｚ間隔のネットワークを接続した図
【図６】中継部の構成を示す図
【図７】中継部の構成を示す図
【図８】中継部の構成を示す図
【図９】従来のネットワークの構成を示す図
【図１０】ＯＡＤＭの構成を示す図
【符号の説明】
１−１〜１−８はＯＡＤＭ
２はネットワーク中継装置
２−１，２−２は中継部
３，３−１〜３−４は光受信回路
４は電気信号分岐回路
５−１〜５−５は駆動部
６−０は波長バング
６−１〜６−５は光変調部
６−７は光源
７は光カプラ
９は光カプラ
８，８−１〜８−４は可変波長フィルタ
４０は電気信号多重回路
１１，１２はＡＯＴＦ
【図１】
0003772594.tif 000003
【図２】
0003772594.tif 000004
【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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