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技術 光通信ノード装置

出願人 日本電信電話株式会社国立大学法人名古屋大学
発明者 曽根由明山田一久高良秀彦神野正彦佐原明夫佐藤健一長谷川浩
出願日 2008年9月19日 (12年3ヶ月経過) 出願番号 2008-241471
公開日 2010年4月2日 (10年8ヶ月経過) 公開番号 2010-074657
状態 特許登録済
技術分野 交換用スイッチ回路、多重交換制御方式 光通信システム
主要キーワード 電気処理回路 光パワー伝送 最低パワー 資源分配 最小重み ファイバポート 設備量 プライオリティキュー
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (16)

課題

マルチキャスト通信路設定に制約を与える項目の一つである伝送品質モニタし、パス設定要求に応じてノード設定状態を変更する。

解決手段

本発明は、入力多重信号分波する入力多重信号制御手段と、光信号の入力部と出力部を1:N(Nは自然数)接続するスイッチ機能手段と、スイッチ機能手段からの信号を合波する出力多重信号制御手段と、スイッチング動作を制御する制御機能手段と、を有し、その中のスイッチ機能手段は、分岐比可変光スイッチと、制御機能手段からの命令により、分岐比可変光スイッチの分岐比を変える手段を含む。分岐比可変光スイッチをノードに具備することで、ノードの入力部もしくは出力部に光信号品質をモニタする機能を有する。

概要

背景

マルチキャスト通信方式は、送信端受信端がPoint to Multi-Pointの関係になるツリートポロジ通信路構築し、ツリー分岐点においてデータを適宜複製して通信を行うもので、複数拠点に複数のPoint-To-Pointリンクを設定しデータ配送を行う場合に比べ、少ない設備量でのデータ配送を実現する。

マルチキャスト通信方式の実現手段の一つとして、ネットワーク階層のIPレイヤにてデータの複製を行う。マルチキャストを行うIPマルチキャストがありIPルータ等のノードコピーが行われる(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)。

また、ネットワーク階層の物理レイヤにおいて、マルチキャストトポロジを行う光マルチキャスト方式も提案されている(例えば、非特許文献3参照)。光マルチキャスト方式は、電気信号処理が不要なため、電気処理回路の削減による設備削減、消費電力低減が可能といったメリットがある。

本発明は、マルチキャスト通信のうち光マルチキャストを実現する通信ノードに関するものである。
Thomas A Maufer著、本博之訳、"IPマルチキャスト入門"、共立出版
Vijay Bollapragada, Curtis Murphy, Russ White著、"インサイドCisco IOSアーキテクチャ"、ソフトバンクパブリッシング
Xijun Zhang, John Wei, Chunming Qiao, "On fundamental issues in IP overWDMmulticast", Proc. of Eight International Conference on Computer communications and Networks 1999, pp. 84-90, Oct. 1999

概要

光マルチキャストの通信路設定に制約を与える項目の一つである伝送品質モニタし、パス設定要求に応じてノード設定状態を変更する。 本発明は、入力多重信号分波する入力多重信号制御手段と、光信号の入力部と出力部を1:N(Nは自然数)接続するスイッチ機能手段と、スイッチ機能手段からの信号を合波する出力多重信号制御手段と、スイッチング動作を制御する制御機能手段と、を有し、その中のスイッチ機能手段は、分岐比可変光スイッチと、制御機能手段からの命令により、分岐比可変光スイッチの分岐比を変える手段を含む。分岐比可変光スイッチをノードに具備することで、ノードの入力部もしくは出力部に光信号品質をモニタする機能を有する。

目的

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、光マルチキャストの通信路設定に制約を与える項目の一つである伝送品質をモニタし、パス設定要求に応じてノード設定状態を変更し、従来技術よりも柔軟に効率的なマルチキャストトポロジを構築可能な光通信ノードを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

一光信号を同時に複数ノードに送信する通信ノード装置であって、入力多重信号分波する入力多重信号制御手段と、光信号の入力部と出力部を1:N(Nは自然数)接続するスイッチ機能手段と、前記スイッチ機能手段からの信号を合波する出力多重信号制御手段と、スイッチング動作を制御する制御機能手段と、を有し、前記スイッチ機能手段は、分岐比可変光スイッチと、前記制御機能手段からの命令により、前記分岐比可変光スイッチの分岐比を変える手段を含むことを特徴とする光通信ノード装置

請求項2

前記スイッチ機能手段は、分岐比可変1×N光スイッチとN×1光スイッチにより構成される請求項1記載の光通信ノード装置。

請求項3

前記スイッチ機能手段は、分岐比可変2×1スイッチと光カプラからなるDC(Delivery and Coupler)スイッチにより構成される請求項1記載の光通信ノード装置。

請求項4

前記スイッチ機能手段は、分岐比可変1×N光スイッチと2×1光スイッチにより構成される請求項1記載の光通信ノード装置。

請求項5

記入力多重信号制御手段、または、前記出力多重信号制御手段は、スイッチング処理の単位となるチャネル光信号毎に光パワーを測定する特性測定手段と、前記特性測定手段の前記光信号の光パワー測定値に応じて、同一出力伝送路に出力される光パワーを動的に制御するためのチャネル光信号毎の光増幅器と、を含む請求項1記載の光通信ノード装置。

請求項6

前記制御機能手段は、光信号を出力する出力伝送路に対して必要な伝送品質に基づいて、前記スイッチ機能手段における前記分岐比光スイッチの分岐比を決定して動的に変更する手段を含む請求項1記載の光通信ノード装置。

技術分野

0001

本発明は、光通信ノード装置に係り、特に、光クロスコネクト装置、ROADM(Reconfigurable Add Drop Multiplexer)装置等で構成される光ネットワークにおける光通信ノードに関する。詳しくは、複数の拠点に対して効率的にデータ配送する通信方式であるマルチキャスト通信を効率的に実現する光通信ノード装置に関する。

背景技術

0002

マルチキャスト通信方式は、送信端受信端がPoint to Multi-Pointの関係になるツリートポロジ通信路構築し、ツリー分岐点においてデータを適宜複製して通信を行うもので、複数拠点に複数のPoint-To-Pointリンクを設定しデータ配送を行う場合に比べ、少ない設備量でのデータ配送を実現する。

0003

マルチキャスト通信方式の実現手段の一つとして、ネットワーク階層のIPレイヤにてデータの複製を行う。マルチキャストを行うIPマルチキャストがありIPルータ等のノードコピーが行われる(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)。

0004

また、ネットワーク階層の物理レイヤにおいて、マルチキャストトポロジを行う光マルチキャスト方式も提案されている(例えば、非特許文献3参照)。光マルチキャスト方式は、電気信号処理が不要なため、電気処理回路の削減による設備削減、消費電力低減が可能といったメリットがある。

0005

本発明は、マルチキャスト通信のうち光マルチキャストを実現する通信ノードに関するものである。
Thomas A Maufer著、本博之訳、"IPマルチキャスト入門"、共立出版
Vijay Bollapragada, Curtis Murphy, Russ White著、"インサイドCisco IOSアーキテクチャ"、ソフトバンクパブリッシング
Xijun Zhang, John Wei, Chunming Qiao, "On fundamental issues in IP overWDMmulticast", Proc. of Eight International Conference on Computer communications and Networks 1999, pp. 84-90, Oct. 1999

発明が解決しようとする課題

0006

例えば、一般的な光通信路設定の制約条件となる伝送品質パラメータの一つに、光SN比があげられる。所望の光SN比を実現するためには、光信号光パワーに適するレンジが存在する。一般的には、光パワーが適切なレンジより小さい場合、光SN比劣化により通信可能な距離が短くなり、パワーが適切なレンジより大きい場合は、光の非線形効果により通信可能な距離が短くなる。従って、物理的に広範囲に通信路を構築するためには、光パワー等の伝送パラメータを制御することが重要である。

0007

この光パワーの制御に関して、現状検討されている光マルチキャスト用ノード装置においては、データ複製光カプラにより実現するため、データの複製数(光カプラの分岐数)に応じて光パワーも分配されるという特有の特徴がある。マルチキャストトポロジにおいては、一般的に分岐後に必要な光パワーが通信距離に応じて異なるものの、従来の光ノード装置では光パワーの分配比固定値であったため、通信路に応じた最適な設計が不可能であった。

0008

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、光マルチキャストの通信路設定に制約を与える項目の一つである伝送品質をモニタし、パス設定要求に応じてノード設定状態を変更し、従来技術よりも柔軟に効率的なマルチキャストトポロジを構築可能な光通信ノードを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

図1は、本発明の原理構成図である。

0010

本発明(請求項1)は、同一光信号を同時に複数ノードに送信する通信ノード装置であって、
入力多重信号分波する入力多重信号制御手段120と、
光信号の入力部と出力部を1:N(Nは自然数)接続するスイッチ機能手段140と、
スイッチ機能手段140からの信号を合波する出力多重信号制御手段160と、
スイッチング動作を制御する制御機能手段110と、
を有し、
スイッチ機能手段140は、
分岐比可変光スイッチと、
制御機能手段110からの命令により、分岐比可変光スイッチの分岐比を変える手段を含む。

0011

また、本発明(請求項2)のスイッチ機能手段140は、分岐比可変1×N光スイッチとN×1光スイッチにより構成される。

0012

また、本発明(請求項3)のスイッチ機能手段140は、分岐比可変2×1スイッチと光カプラからなるDC(Delivery and Coupler)スイッチにより構成される。

0013

また、本発明(請求項4)のスイッチ機能手段140は、分岐比可変1×N光スイッチと2×1光スイッチにより構成される。

0014

また、本発明(請求項5)の入力多重信号制御手段120、または、出力多重信号制御手段160は、
スイッチング処理の単位となるチャネル光信号毎に光パワーを測定する特性測定手段と、
特性測定手段の光信号の光パワー測定値に応じて、同一出力伝送路に出力される光パワーを動的に制御するためのチャネル光信号毎の光増幅器と、を含む。

0015

また、本発明(請求項6)の制御機能手段110は、光信号を出力する出力伝送路に対して必要な伝送品質に基づいて、スイッチ機能手段における分岐比光スイッチの分岐比を決定して動的に変更する手段を含む。

発明の効果

0016

上記のように、本発明によれば、光パワーの分配量等に対する制御機構を設け、分岐後の総計到達距離延長し、光パワー等の限られた伝送資源を有効活用した効率的なマルチキャスト通信路設定が可能となり、従来技術と同量の伝送資源により従来技術より広範囲にわたるマルチキャスト通信路を設定可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

0018

以下における「通信路」とは、光パス波長パス波長群パス)、GMPLS(Generalized Multi Protocol Label Switching)、MPLSのLSP(Label Switched Path)、ファイバパスTDM(Time Division Multiplexing)パス(SDH/SONET等)、Ethernetリンク等、光もしくは電気媒体として通信されるあらゆる通信路を表す。

0019

また、以下における「ノード装置」とは、光クロスコネクト、ROADM(Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer)、TDMクロスコネクト、Ethernet等のL2スイッチ、ルータ等、上記「通信路」を接続することのできるあらゆる通信ノードを表す。

0020

また、以下における「伝送品質」とは、ONSR、SNR、光パワー伝送品質パラメータを表す。

0021

また、以下における「通信網」とは、上記「通信路」と「ノード装置」を接続することによって可能なあらゆるトポロジの通信網を表し、トポロジは、メッシュ、または、リング、または、ツリー、または、スターであってもよい。

0022

また、上記の通信網上に設定されるマルチキャスト通信路は、送信端と配送先が1:1の関係にあるユニキャスト通信路もその範疇に含む。

0023

以下において、Ch(チャネル)とは、スイッチング機能に対応した信号の管理単位である。Chは単一の波長信号、もしくは、複数の波長信号により構成される。ポートはCh信号を入出力するIF(インタフェース部分)である。

0024

図2は、本発明の一実施の形態における光通信ノードの構成を示す。

0025

同図に示す光通信ノードは制御機能部110、入力多重信号制御部120、多重信号入力IF(インタフェース)130、スイッチ機能部140、多重信号出力IF150、出力多重信号制御部160、伝送路101、102から構成される。

0026

制御機能部110は、分岐動作、スイッチング動作を制御する。

0027

多重信号入力IF130は、入力伝送路101(例えば、光ファイバに相当)単位に多重化されたチャネルまたは多重信号を受信するインタフェースである。

0028

入力多重信号制御部120は、伝送路101単位に多重化された多重信号に対して、伝送品質の特性測定、光増幅機能、分離機能等を実現する管理制御機能部である。

0029

スイッチ機能部140は、多重信号入力IF130と多重信号出力IF150を任意に接続し通信路を構成する機能を有し、複数の出力部に信号を出力する際の信号の複製のための光分岐素子を含み、光分岐素子における光分岐処理を実現する機能部である。

0030

多重信号出力IF150は、スイッチ機能部140で光分岐処理された信号を出力部に出力する。

0031

出力多重信号制御部160は、伝送品質の特性測定、光増幅、チャネル信号を出力伝送路102単位の多重信号に多重する機能等を実現する管理制御機能部である。

0032

以下、入力多重信号制御部120、出力多重信号制御部160を更に詳細に説明する。なお、スイッチ機能部140の説明は実施例にて後述する。

0033

図3は、本発明の一実施の形態における詳細な構成図である。

0034

入力多重信号制御部120は、光増幅部121、分離機能部122から構成される。光増幅部121は、入力信号光増幅する機能部である。また、分離機能部122は、伝送路からの受信単位に多重されている多重信号を、スイッチング処理を行う単位に波長分離するDe-MUX機能部である。

0035

出力多重信号制御部160は、特性測定部161、光増幅部162、多重機能部163から構成される。特性測定部161は、光パワー等の伝送品質を測定する機能部である。光増幅器162は、光信号に光パワー等の伝送資源を供給する機能部である。多重機能部163は、スイッチング処理を行う単位であるチャネル信号を、伝送路102への送信単位波長多重(または、編集)するMux機能を実現する機能部である。

0036

以下、光通信ノードに入力された光信号の処理手順を説明する。

0037

図4は、本発明の一実施の形態における光信号の処理手順を示す図である。

0038

テップ101)通信路を構成する前段ノード装置から伝送路101を介して多重化された光信号が多重信号受信IF(ファイバポートに相当)により受信され、入力多重信号制御部120に転送される。

0039

ステップ102) 入力された光信号は、入力多重信号制御部120の光増幅部121において増幅される。

0040

ステップ103)光増幅部121を通過した後、分離機能部122において、スイッチ機能部140のスイッチング処理単位に信号が分離される。スイッチング処理単位に分離された各信号はスイッチ機能部140のポートに送信される。

0041

ステップ104)以下の手順は、分離されたチャネル信号毎に実施される。

0042

スイッチ機能部140のポートに入力された光信号は、制御機能部110により指定された伝送資源分岐処理を実施し、制御機能部110により指定された複数の出力ポートに出力する。光信号は出力ポートから出力多重信号制御機能部160に転送される。

0043

ステップ105)ステップ105からステップ107の手順は、同一の出力多重信号制御機能部160に転送されたすべてのチャネル信号に対して実施される。

0044

出力多重信号制御機能部160では、まず、特性測定部161において、各チャネルの信号品質(光パワー等)を測定する。

0045

ステップ106) 次に、資源供給部162において、測定された信号品質に基づき、光パワー等の伝送資源が供給され、多重部163へと転送される。

0046

ステップ107)多重部163においては、スイッチング処理単位の信号を伝送路入力単位の光信号に多重化(Mux)する。多重化された信号は、通信路上の次のノードへ接続される伝送路102へと転送される。

0047

次に、本発明のノード装置を含む通信網の一例において、各出力伝送路に必要な伝送資源量に基づき、本発明のノード装置がスイッチ機能部140における伝送資源分配量を可変制御する手順の一例を図5に示す。

0048

ノードAは本発明のノード装置である。ノードB〜ノードHは、本発明のノード装置、または光信号の送信機能受信機能転送機能のいずれかを備えるノード装置である。

0049

伝送路#1から伝送路#7は同図に示すようにノード装置間を接続する伝送路である。それぞれの伝送路の距離の例を以下に示す。

0050

伝送路#1 30km(ノードA−B間)
伝送路#2 30km(ノードA−C間)
伝送路#3 500km(ノードC−D間)
伝送路#4 200km(ノードC−E間)
伝送路#5 30km(ノードA−H間)
伝送路#6 10km(ノードH−G間)
伝送路#7 200km(ノードH−F間)
ノード装置Aは出力多重信号IF#1と出力多重信号IF#2をそれぞれ備え、それぞれ伝送路#5、伝送路#2に接続されている。

0051

これらのノード装置と伝送路により構築された通信において、ノードBからノードD及びノードG(図5破線)、または、ノードBからノードE及びノードF及びノードG(図5の一点破線)に対するpoint-to-multipoint通信をそれぞれマルチキャストツリー通信路1、マルチキャストツリー通信路2上で行うと想定する。

0052

ここで、各マルチキャストツリー通信路において、それぞれの送信先ノードまでの光信号送信に必要な伝送品質と、複数ある送信先ノードの配送優先度が管理され、必要伝送品質と配送優先度に基づき、ノードAの光分岐素子の光分岐率が決定される。

0053

マルチキャストツリー通信路1にて通信を行う場合は、ノードAは出力多重信号IF#1、#2に、ぞれぞれ以下に示すような伝送品質を満たすように光パワーを分配し送信する。

0054

・出力多重信号IF#1:
伝送路#5→ノードH→伝送路#6→ノードGの経路への光信号に必要な伝送品質を実現する光パワー;
・出力多重信号IF#2:
伝送路#2→ノードC→伝送路#3→ノードDの経路への光信号に必要な伝送品質を実現する光パワー;
一方、マルチキャストツリー通信路2にて通信を行う場合は、ノードAは出力多重信号IF#1,#2にそれぞれ以下のような伝送品質を満たすように光パワーを分配し送信する。

0055

・出力多重信号IF#1:
伝送路#5→ノードH→伝送路#7→ノードFの経路への光信号に必要な伝送品質を実現する光パワー;
伝送路#5→ノードH→伝送路#6→ノードGの経路への光信号に必要な伝送品質を実現する光パワー;
・出力多重信号IF#2:
以下の条件の伝送品質を同時に満たすことが可能な光パワー;
伝送路#2→ノードC→伝送路#4→ノードEの経路への光信号に必要な伝送品質を実現する光パワー;
それぞれのツリー通信路で通信を行う場合で、ノードAの出力多重信号IF#1、#2における伝送品質の要求条件が異なるため、ノードAでは通信を行う通信路に応じて、光分岐素子の光パワー分配率を動的に制御し、要求の伝送品質条件を満たすように分配率の動的な制御を行う。例えば、ノードDに到達するよう送信する場合は、長距離の伝送路を通過するので分配率を大きくし、ノードEに到達するよう送信する場合は、ノードDに到達させる場合に比べ分配率を小さくすることができる。また、分岐後の分岐数が多い場合は分配率を大きくし、分岐数が少ない場合は分配率を小さくする。マルチキャストした複数宛先ノード全てに十分なパワーを分岐することができない場合には、配送優先度に基づき分岐比を変えることもできる。

0056

[第1の実施例]
図3を用いて説明する。

0057

図3において、伝送路はSMファイバ等の光ファイバである。多重信号入力IF103,多重信号出力IF104は、コネクタである。入力多重信号制御部120は、EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)やSOA(Semiconductor Optical Amplifier)等の光増幅器121とAWG(Arrayed Wavelength Grating)の分波器で構成される分離部122を有する。出力多重信号制御部160は、光カプラと光パワーモニタからなる特性測定部161と、EDFAやSOA等の光増幅器である光増幅部162と、AWGなどの合波器で構成される多重機能部163を有する。

0058

また、スイッチ機能部140は、分岐比可変光スイッチで構成される分岐素子141、N×1光スイッチから構成される。分岐比可変光スイッチは、例えば、マッハツェンダ型導波路を利用して構成可能である。マッハツェンダ型導波路を縦続接続することで、1×Nの任意の分岐比可変光スイッチを構成できる。本発明のノード装置では最大で入力ポート数分存在する。また、N×1光スイッチは、例えば、PLC光スイッチやMEMS (Micro Electro Mechanical System)スイッチにより構成することができる。本発明のノード装置では、Nは必要な出力多重信号制御部160及びTributary方路数に応じて決定される。

0059

以下に各部機能の動作詳細について示す。

0060

通信路を構成する前段ノード装置から波長多重化された光信号が受信され、入力多重信号制御部120の光増幅部121に転送される。光増幅部121においては、光パワーの増幅処理が行われた後、分離部122であるAWGに転送される。AWGでは、波長多重された信号をスイッチング機能部140のスイッチング単位である波長単位、もしくは波長群に分離し、分離された各信号はスイッチ機能部140のポートに転送される。スイッチ機能部140は光入力用ポートを備える。ポートに入力された光信号は、分岐素子141である分岐比可変光スイッチに転送される。分岐比可変スイッチの出力部は、光信号転送先となる出力多重信号制御部160のポート数分あり、各出力部に対して分配する光パワーを任意に設定できる。光分岐素子から出力された光はN×1光スイッチ142に接続される。N×1光スイッチ142は、各入力多重信号制御部120から転送される光信号の入力部が、入力多重信号制御部120の分離部122のポート数Nだけあり、N×1スイッチ機能により出力多重信号制部160に出力する光信号を選択する機能を持つ。N×1光スイッチ142から出力された光は、光カプラと光モニタにより構成される特性測定部161に転送される。特性測定部161では各光信号の光パワーが測定される。特性測定部161から出力された光は光増幅部162に転送される。

0061

光増幅部162のゲインは、制御機能部110において特性測定部161にて測定した光パワーに応じて決定され、設定される。なお、ノード間距離が短く受信ノードで十分なパワーで受信できる場合には、光増幅部162を省略することも可能である。増幅された光信号は多重機能部163であるAWGに転送され、出力伝送路単位に多重化され、多重信号出力IF104により出力される。

0062

次に、ノード装置の制御機能について説明する。

0063

ノード装置の制御機能部110においては、各出力伝送路に出力し、到達先となるノード装置まで光信号を伝送するための伝送品質を担保するためのOSNRが記録される。このOSNRは、文献1「B.コルテ/J.フィーガン「組み合わせ最適化」、シュプリンガー・フェアラーク東京株式会社」の最小重み木である「シュタイナーツリー」を計算する既知アルゴリズム、または、ILP(Integer Linear Program)等の最適化手法によって計算されたマルチキャスト通信路の経路情報に基づき、文献2「E. Desurvire著"Erbium-Doped Fiber Amplifiers" A Wiley-I E. Desurvire著"Erbium-Doped Fiber Amplifiers", A Wiley-Interscience Publication.」、文献3「石尾秀樹監修、中川清司、中沢正隆、相田一夫、萩本和夫、共著、『光増幅器とその応用』、オーム社」のSNR計算方法を適用することで求めることができ、決定された情報が制御機能部110内に保存される。

0064

決定された必要伝送品質に基づき、実際の分岐素子の光パワー分岐比が、例えば、以下の方法により決定される。この分岐比決定方法概要について以下に示す。

0065

本手順では、以下の情報を固定値として管理する。

0066

・固定値:
−Root, Destination及びツリー通信路;
−各リンク(ノード内損失を含む)で発生する損失;
ルートノードへの入力パワー
−Destinationノードの受信器に必要な伝送品質を満たす最低パワー
本手順では、リソースDBより得られた以下の情報を変数として管理する。

0067

・変数:
−分岐点において各リンクに送信するパワー;
本手順は、以下の目的を達成するマルチキャスト経路を結果として出力する。

0068

・目的解:
−伝送品質を担保した光信号の転送が可能Destinationノード数最大化する解;
また、本手順実施中は制御機能部110において対象通信網のトポロジ情報が管理される。本手順により分岐比率を決定する際に制御機能部110が用いる管理項目を以下に示す。

0069

・管理されるトポロジ情報中のノードvに共通なデータ:
−Dest_Listv:ノードvの子孫中と自分自身に存在するDestinationノードd∈{1・・D}のリスト
−Rv:vが光信号を受信するために必要な最低パワー;
−Pd:上記Destination dに到達するための信号品質を実現するために必要な最低パワー[dB];(これは前述の方法(文献2,3)等によって計算することができる。dがv自身の場合はPd=Rvとする。)
−Next(d):Rootから上記Destinationノードに到達するためのNext hop先;
−Em:子ノードmに対して送信されるパワー[dB];
−em:子ノードmに対して送信されるパワー[mW];
−Lnext(d):ノードvからvのnext(d)に該当するノードに到達する際に考慮する光パワー損失[dB];
送信端ノード情報(マルチキャストツリーのルート)について特有な管理データ:
−Iroot:Rootに与えられるパワー[dB];
−iroot:Rootに与えられるパワー[mW];
−pd:Destination dに到達するために必要な最低パワー[mW];
ここで、管理データとして、Dest_ListnはPdの値によって順位付けしたnの識別子のプライオリティキューとして管理される。トポロジ情報の生成または、ツリーのルートから深さ優先探索の順に生成される。

0070

図6資源分配量計算時の管理データの一例を示した。

0071

次に、図7に管理データ生成までの手順を示す。なお、管理データは、予め全てのマルチキャストツリーについて作成しておく。

0072

ここで、V、Dは次のように定義されている。

0073

V:ツリー中の全ノードの集合
D:全てのDestinationノード(配送先ノード)の集合;
φ:空集合
また、制御機能部110においては、出力多重信号制御部160の以下の情報を保存され、管理される。

0074

・Pin(出力多重信号制御部ID,ChID):
特性測定部161において測定される各出力多重信号制御部、各Chの光パワー;
・MP(出力多重信号制御部ID,ChID):
各出力多重信号制御部160、各Chにおける所望の通信路に光信号をテンスする際に必要な最小パワー。前述の方法により通信路経路に基づき決定される;
・G(出力多重信号制御部ID,ChID):
各出力多重信号制御部、各Chに対する設定する光増幅器ゲイン;
ここで、Gは、PinとMPの値に基づき決定される。

0075

次に、図8に制御機能部110から各機能部に対する制御手順を示す。

0076

ステップ201)制御機能部110から入力多重信号制御部120に対して、光増幅器のゲイン設定要求が通知され、入力多重信号制御部120において、光増幅器のゲインが設定される。

0077

ステップ202)制御機能部110からスイッチ機能部140に対して分岐比設定要求が送信され、スイッチ機能部140において分岐素子141の分岐比が設定される。

0078

ステップ203)制御機能部110からスイッチ機能部140に対してスイッチ設定要求が送信され、スイッチ機能部140において、スイッチ設定が行われる。

0079

ステップ204)制御機能部110から出力多重信号制御部160に対して、光パワー測定要求が送信される。出力多重信号制御部160において、光パワーが測定され、測定結果が制御機能部110へ返送される。

0080

ステップ205)制御機能部110において、出力多重信号制御部160の光増幅部162のゲイン設定値が計算され、計算結果の値にゲインを設定するためのゲイン設定要求が出力多重信号制御部160に送信される。

0081

ステップ206) 出力多重信号制御部160では、制御機能部110からのゲイン設定要求で指定された値にゲインを設定する。

0082

なお、上記の手順のうち、ステップ202、ステップ203は順不同でよい。

0083

また、上記の手順のうち、ステップ201は制御機能部110からの命令ではなく、光増幅器のALC(Auto Level Control)機能、もしくは、AGC(Auto Gain Control)機能により実施されてもよい。

0084

[第2の実施例]
本発明は、第1の実施例のノード装置構成を図9のようにして実現することもできる。

0085

伝送路はSMファイバ等の光ファイバである。

0086

多重信号入力IF103,多重信号出力IF104は、コネクタである。入力多重信号制御部220は、EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)やSOA(Semiconductor Optical Amplifier)等の光増幅器121とAWG(Arrayed Wavelength Grating)の分波器で構成される分離部122を有する。出力多重信号制御部260は、光カプラと光パワーモニタからなる特性測定部161と、EDFAやSOA等の光増幅器である光増幅部162と、光カプラ263で構成される。

0087

また、スイッチ機能部240の構成要素を示す。

0088

スイッチ機能部240は、分岐比可変M×N DC-SW (Delivery and Coupling SW)を有する。Mは多重信号の多重数であり、Nは出力伝送路数(Trunk方路数)とTributary方路数の和である。

0089

また、分岐比可変M×N DC-SWの構成を図10に示す。同図に示すように、分岐比可変M×N DC-SW240は、分岐素子としてM×N個の分岐可変2×1光スイッチ241と、出力伝送路数(Trunk方路数)とTributary方路数の和Nだけ存在し、M個の2×1分岐比可変スイッチにより出力された光信号の合波を行う光カプラ242を有する。

0090

分岐比可変M×N DC-SW240に入力された光信号は、分岐素子である分岐比可変1×2光スイッチ241に転送される。分岐比可変1×2光スイッチの出力の片方は光カプラ242に、片方は次段の分岐比可変1×2光スイッチに転送され、分岐比可変1×2光スイッチ241はN段多段される。光カプラ242に集められた光は合波され、出力多重信号制御部260に転送される。出力多重信号制御部260においては、合波機能を光カプラ242により実現する点以外は、第1の実施例と同様である。

0091

[第3の実施例]
本発明は、第1の実施例のノード装置構成を図11に示すようにして実現することができる。

0092

入力多重信号制御部320は、EDFAやSOA等の光増幅器321とAWGの分波器で構成される分離部322を有する。出力多重信号制御部360は、光パワーモニタからなる特性測定部361と、EDFAやSOA等の光増幅器である光増幅部362と、AWGなどの合波器で構成される多重機能部363を有する。

0093

また、スイッチ機能部340の構成要素を示す。

0094

スイッチ機能部340は、N×N光スイッチで構成され、Nは出力伝送路数(Trunk方路数)とTributary方路数の和である。

0095

また、N×N光スイッチの構成を図12に示す。N×N光スイッチは、N×N個存在する2×1光スイッチ341と、分岐比可変1×N光スイッチ342から構成される。分岐比可変1×N光スイッチ342は、入力伝送路数(Trunk方路数)とTributary方路数の和Nだけ存在し、N個の2×1光スイッチ341に対して光信号を分岐する。

0096

N×N光スイッチ340に入力された光信号は、分岐素子である分岐比可変1×N光スイッチ342に転送される。分岐比可変1×N光スイッチ342の出力は、N個の2×1スイッチ341に転送される。N個の2×1光スイッチ341はそれぞれ別のN個の導波路に出力される。それぞれの出力導波路には他の入力ポートからの光も出力することができるようN個の2×1光スイッチ341が接続されている。2×1光スイッチ341から出力された光信号は、出力多重信号制御部360に転送される。出力多重信号制御部360においては、第1の実施例と同様の処理を行う。

0097

[第4の実施例]
また、本発明の光通信ノードは、図13に示すような構成も可能である。

0098

同図に示す光通信ノードは、制御機能部510、入力多重信号制御部520、スイッチ機能部540、出力多重信号制御部560、多重信号入力IF503、多重信号出力IF504から構成される。

0099

入力多重信号制御部520は、分離機能部521、特性測定部522、光増幅部523から構成される。

0100

出力多重信号制御部530は、多重部561と光増幅部562から構成される。

0101

図14に光信号の処理手順を示す。

0102

ステップ401)通信路を構成する前段ノード装置からの伝送路上から多重化された光信号が多重信号入力IF503(ファイバポートに相当)により受信され、入力多重信号制御部520に転送される。

0103

ステップ402) 入力多重信号制御部520においては、分離機能部521において、スイッチ機能部540のスイッチング処理単位に信号が分離される。

0104

ステップ403) 次に、特性測定部522において、各Ch(チャンネル)の信号品質(光パワー等)を測定する。

0105

ステップ404) その後、光増幅523において、測定された信号品質に基づき、光パワー等の光増幅を行い、信号はスイッチ機能部540のポートに送信される。

0106

ステップ405)スイッチ機能部540のポートに入力された光信号は、制御機能部510により指定された伝送資源分岐処理を実施し、制御機能部510により指定された複数の出力ポートに出力する。光信号は出力ポートから出力多重信号制御部560に転送される。

0107

ステップ406) 出力多重信号制御部560では、まず、多重部561においては、スイッチング処理単位の信号を伝送路入力単位の光信号に多重化(Mux)する。

0108

ステップ407)多重化された信号は光増幅部562において、通信路上の次のノードへ接続される伝送路へと転送される。

0109

また、この構成の場合の、スイッチ機能部510の実施例については、第1の実施例、第2の実施例、第3の実施例のスイッチ機能部と同様の構成とすることができる。

0110

また、制御機能部510のいては、入力多重信号制御部520の以下の情報が保存され管理される。

0111

・Pin2(入力多重信号制御部ID、ChID):
−特性測定部522において測定される各出力多重信号制御部560、各チャネルの光パワー;
・MP2(入力多重信号制御部ID,ChID):
−各入力多重信号制御部520、各チャネルにおける所望の通信路に光信号を転送する際に必要な最小パワー;(前述と同様の方法により通信路経路に基づき決定される)
・G2(入力多重信号制御部ID,ChID):
−各入力多重信号制御部、各チャネルに対して設定する光増幅器ゲイン;
ここで、G2はPin2とMP2の値に基づき決定される。

0112

次に、制御機能部510からの核機能部に対する制御手順を示す。

0113

図15は、本発明の第4の実施例の制御動作フローチャートである。

0114

ステップ501)制御機能部510から入力多重信号制御部520に対して、光パワー測定要求が送信される。入力多重信号制御部520において、光パワーが測定され、測定結果が、制御機能部510に返送される。

0115

ステップ502)制御機能部510から入力多重信号制御部520に対して、光増幅部523のゲイン設定要求が通知され、入力多重信号制御部520において光増幅部523のゲインが設定される。入力多重信号制御部520における光増幅のゲイン設定値は分岐素子の分岐比の設定予定値に基づき決定される。

0116

ステップ503)制御機能部510からスイッチ機能部540に対して分岐比設定要求が送信され、スイッチ機能部540において、分岐素子の分岐比が設定される。

0117

ステップ504)制御機能部510からスイッチ機能部540に対してスイッチ設定要求が送信され、スイッチ機能部540において、スイッチ設定が行われる。

0118

ステップ505)制御機能部540において、出力多重信号制御部560の光増幅部562のゲイン設定値が計算され、計算結果の値にゲインを設定するためのゲイン設定要求が出力多重信号制御部560に送信される。また、この値はオペレータ事前設定することもできる。

0119

ステップ506) 出力多重信号制御部560では、制御機能部510からのゲイン設定要求で指定された値にゲインを設定する。

0120

なお、上記の手順のうち、ステップ502、ステップ503は順不同でよく、ステップ503、ステップ502の順序で実施する場合は、ステップ503において実際に設定した分岐比に基づいてステップ502のゲイン設定値を決定して実施することもできる。

0121

なお、上記の手順のうち、ステップ505は制御機能部510からの命令ではなく、光増幅部のALC機能、もしくは、AGC機能により実施させてもよい。

0122

なお、本発明は、上記の実施の形態及び実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。

0123

本発明は、マルチキャスト通信方式における光通信ノードに適用可能である。

図面の簡単な説明

0124

本発明の原理構成図である。
本発明の一実施の形態における光通信ノードの構成図である。
本発明の一実施の形態における光通信ノードの詳細な構成図である。
本発明の一実施の形態における処理手順を示す図である。
本発明の一実施の形態における伝送資源分配量を可変制御する手順を説明するための図である。
本発明の一実施の形態における資源分配量計算時の管理データの例である。
本発明の第1の実施例の管理データ生成手順である。
本発明の第1の実施例における制御動作のフローチャートである。
本発明の第2の実施例におけるノード装置の構成図である。
本発明の第2の実施例における分岐比可変M×N光スイッチの実現例である。
本発明の第3の実施例におけるノード装置の構成図である。
本発明の第3の実施例におけるスイッチ機能部の構成図である。
本発明の第4の実施例の光通信ノードの構成図である。
本発明の第4の実施例の光信号の処理手順である。
本発明の第4の実施例における制御動作のフローチャートである。

符号の説明

0125

1,2マルチキャストツリー通信路
101,102伝送路
103多重信号入力IF(インタフェース)
104 多重信号出力IF
110制御機能手段、制御機能部
120 入力多重信号制御手段、入力多重信号制御部
121光増幅部
122分離機能部
130 多重信号入力IF
140スイッチ機能手段、スイッチ機能部
141光カプラ
142 N×1光スイッチ
150 多重信号出力IF
160 出力多重信号制御手段、出力多重信号制御部
161特性測定部
162 光増幅部
163多重機能部
220 入力多重信号制御部
221 光増幅部
222 分離部
240 スイッチ機能部
241分岐比可変2×1スイッチ
242 光カプラ
260 出力多重信号制御部
261 特性測定部
262 光増幅部
263 光カプラ
320 入力多重信号制御部
321 光増幅部
323 分離部
340 スイッチ機能部(N×N光スイッチ)
341 2×1光スイッチ
342 分岐比可変1×N光スイッチ
360 出力多重信号制御部
361 特性測定部
362 光増幅部
363 多重機能部
503 多重信号入力IF
504 多重信号出力IF
510 制御機能部
520 入力多重信号制御部
521 分離機能部
522 特性測定部
523 光増幅部
540 スイッチ機能部
560 出力多重信号制御部
561多重部
562 光増幅部

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