JP4300720B2

JP4300720B2 - 光伝送システム及び回線切り替え方法

Info

Publication number: JP4300720B2
Application number: JP2001199599A
Authority: JP
Inventors: 通秋林; 朋広大谷; 正敏鈴木
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP2003018096A; US7035552B2; US20030002116A1; EP1271809A2; EP1271809A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送システム及び回線切り替え方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムでは、光送信装置は、ＳＴＭ１６又はＳＴＭ６４等のＳＤＨフレームを誤り訂正符号化して、光ファイバ伝送路に送出し、受信装置は、誤り訂正符号を使用して伝送誤りを訂正し、ＳＴＭ１６又はＳＴＭ６４等のＳＤＨフレームを出力する。誤り訂正方式としてＦＥＣ（ＦｏｗａｒｄＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）が知られている。より強化された誤り訂正能力を具備するＦＥＣも知られている（例えば、Ｔ．Ｍｉｚｏｕｃｈｉ，ｅｔａｌ．，”ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｆｅａｔｕｒｉｎｇｓｕｐｅｒＦＥＣｆｏｒｏｐｔｉｃａｌｔｒａｎｓｐｏｒｔｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ”，ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳｕｂＯｐｔｉｃ２００１，ｐｐ．４８４−４８７）。
【０００３】
光伝送路の品質は一般に不安定であり、それは、距離が長くなるほど、また、ビットレートが高くなるほど、顕著になる。訂正能力の高い誤り訂正技術を導入することで、伝送路の品質が悪くても、実質的にエラーフリーの伝送が可能になる。例えば、２×１０^−３から４×１０^−３の範囲で変動し、平均品質が３×１０^−３であるような光伝送路では、誤り訂正後の誤り率が、エラーフリーからフレーム喪失の間で変動する。
【０００４】
また、回線障害に備えて、光通信システム、特に幹線系の光通信システムは、複数の回線又は経路を選択できるように構築されている。回線を切り換える手段として、電気クロスコネクト装置又は光クロスコネクト装置が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＥＣにより多くの伝送エラーを訂正できる。特に上述の論文で紹介される誤り訂正技術では、高い訂正能力を得られるので、広い範囲で実質的にエラーフリーの伝送が可能になるだけでなく、劣悪な品質の光伝送路を実用に供することが可能になる。
【０００６】
しかし、この誤り訂正技術では、誤り訂正前のエラー率がある閾値を越えると、誤り訂正後のエラー率が急激に増加する（上述の論文の図６参照）。例えば、誤り訂正前の誤り率が４×１０^−３から８×１０^−３に悪化すると、誤り訂正後の誤り率は、１０^−１１から１０^−２に大幅に悪化する。
【０００７】
高い誤り訂正能力の下で実用に供している光伝送路の場合、少しの伝送特性の劣化が、使用不能状態を招きやすい。使用不能なほどの伝送エラーが発生する場合、クロスコネクト装置により別の回線に切り換えることになる。
【０００８】
しかし、このような伝送特性の劣化を簡易に監視する手段は提供されていない。従来は、単に、光キャリアで搬送されるデータを復元した結果により、伝送路の異常を検知しているだけである。従って、従来のシステムでは、光ファイバ伝送路の伝送特性の劣化に対しては、多くの部位から警報信号が出力される。
【０００９】
従来、伝送路の異常に対して、上述のように、クロスコネクト装置が、手動又は自動により回線を切り換える。電気クロスコネクト装置にはエラー監視機能を有するものがある。そのような電気クロスコネクト装置を使用する場合には、電気クロスコネクト装置が一定以上のエラー率に対して自動的に使用回線を切り替えるようにすることができる。このような自動切替えの場合、しばしば、回線切替えがチャタリングを起こして、不安定になる。
【００１０】
また、回線を切り替えるまでの間、劣悪な伝送品質で信号を伝送するので、ルータによるパケット再送が繰り返される。これは、ネットワークの負荷を増大する。
【００１１】
光クロスコネクト装置の場合、入力光信号のエラー率を計数するには、そのための特別の電気装置を装備しなければならない。それはまた、電気クロスコネクト装置の代わりに光クロスコネクト装置を使用する利点を減殺する。
【００１２】
本発明は、伝送品質の劣化に応じて回線を切り替える光伝送システム及び回線切り替え方法を提示することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光伝送システムは、第１及び第２の光ファイバ線路と、当該第１及び第２の光ファイバ線路の何れかに選択的に信号光を出力可能な光送信端局と、当該第１及び第２の光ファイバ線路の何れかから選択的に信号光を受信可能な光受信端局とからなる光伝送システムであって、当該光送信端局は、当該第１及び第２光ファイバ線路にそれぞれ接続する第１及び第２の光送信装置であって、それぞれ送信信号を誤り訂正符号化する誤り訂正符号化回路を具備する第１及び第２の光送信装置と、送信信号を当該第１及び第２の光送信装置の何れに供給するかを選択可能な第１のセレクタであって、初期的には当該第１の光送信装置に当該送信信号を供給する第１のセレクタとを具備し、当該光受信端局は、当該第１及び第２光ファイバ線路にそれぞれ接続する第１及び第２の光受信装置であって、それぞれ受信信号を誤り訂正し、誤り訂正前の誤り率情報を出力する第１及び第２の光受信装置と、当該第１及び第２の光受信装置の各信号出力を選択可能な第２のセレクタと、当該第１の光受信装置からの誤り訂正前の誤り率情報により当該第１の光ファイバ線路の伝送品質を判定する判定手段と、当該判定手段の判定結果に従い、当該伝送品質の劣化を示す場合に、当該第１の光受信装置と当該第２のセレクタとの間の信号伝送を遮断する選択遮断手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る光伝送システムにおける回線切り替え方法は、第１及び第２の光ファイバ線路と、当該第１及び第２の光ファイバ線路の一方を信号光の出力先として選択する第１のセレクタを具備する光送信端局と、当該第１及び第２の光ファイバ線路から入力する信号を選択する第２のセレクタを具備する光受信端局とからなる光伝送システムにおいて、使用回線を切り替える方法であって、当該第１の光ファイバ線路から入力する信号の誤りを訂正し、訂正済みの信号と訂正前の誤り率情報を出力する受信ステップと、当該訂正前の誤り率情報を当該受信ステップにおける誤り訂正限界より低い誤り率に相当する所定閾値と比較することにより、当該第１の光ファイバ線路の伝送品質を判定する判定ステップと、初期には当該受信ステップで誤り訂正された信号を当該第２のセレクタに供給し、当該判定ステップの判定結果が当該第１の光ファイバ線路の伝送品質の劣化を示す場合に、当該受信ステップで誤り訂正された信号の当該第２のセレクタへの供給を遮断する選択遮断ステップと、当該第２のセレクタにおいて、当該第１の光ファイバ線路からの信号が入力する第１のポートの入力の有無を検出する入力検出ステップと、当該第１のポートが無入力の場合に、当該第２のセレクタを当該第１のポートから、当該第２の光ファイバ線路からの信号が入力する第２のポートに切り替えると共に、当該光送信端局に当該第２の光ファイバ線路への切り替えを通知する第１の回線切り替えステップと、当該光送信端局において、当該光受信端局からの回線切り替え通知に従い、当該第１のセレクタに当該信号光の出力先として当該第２の光ファイバ線路を選択させる第２の回線切り替えステップとを具備することを特徴とする。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。送信端局１０と受信端局１２の間には、複数（図示例では、２つ）の光ファイバ線路１４，１６を選択可能である。当初、光ファイバ線路１４が選択されているものとする。
【００１８】
送信端局１０の構成を説明する。光ルータ２０は、光波により搬送される入力データ（例えば、ＳＴＭ−１６形式）のうち、受信端局１２に送信すべきデータを光クロスコネクト装置２２に印加する。制御装置２４が、光クロスコネクト装置２２における経路を制御する。光クロスコネクト装置２２の複数の出力ポートのそれぞれには、光送信装置２６，・・・，２８が接続する。当初、制御装置２４は、光クロスコネクト装置２２が入力データを光送信装置２６に供給するように制御する。
【００１９】
光送信装置２６では、光受信器３０が光クロスコネクト装置２２から出力される光信号を受信し、光／電気変換器３２は、光受信器３０の出力を電気信号に変換してＦＥＣエンコーダ３４に印加する。ＦＥＣエンコーダ３４は、光／電気変換器３２の出力信号にＦＥＣによる誤り訂正符号を付加する。電気／光変換器３６は、ＦＥＣエンコーダ３４から出力される誤り訂正符号化されたデータを光に変換し、光送信器３８は電気／光変換器３６の出力光信号を所定形式で光ファイバ線路１４に出力する。
【００２０】
光送信装置２８の内部構成は、光送信装置２６の内部構成と全く同じである。光送信装置２８は、光クロスコネクト装置２２から出力される光信号を光送信装置２６と同様に処理して、光ファイバ線路１６に出力する。
【００２１】
受信端局１２の構成を説明する。光受信装置４０，４２はそれぞれ、光ファイバ線路１４，１６から入力する信号光を受信する。光受信装置４０，４２の構成は全く同じであり、その詳細は後述する。光受信装置４０，４２で受信された信号光は、それぞれ常閉の光スイッチ４４，４６を介して光クロスコネクト装置５２に入力する。判定回路４８，５０はそれぞれ、光受信装置４０，４２からの光ファイバ線路１４，１６の誤り訂正前の誤り率を示す情報と、判定しきい値Ｒｅｆとから、光ファイバ線路１４，１６の伝送品質を判定し、その結果に従い、光スイッチ４４，４６の開閉を制御する。制御装置５４は、光クロスコネクト装置５２における光経路を制御する。光クロスコネクト装置５２で選択された信号光は、光ルータ５６に印加される。光ルータ５６は、光クロスコネクト装置５２からの信号光を、その信号光で指定される図示しない装置に振り向ける。
【００２２】
光受信装置４０では、光受信器６０が光ファイバ線路１４から出力される光信号を受信し、光／電気変換器６２は、光受信器６０の出力を電気信号に変換してＦＥＣデコーダ６４に印加する。ＦＥＣデコーダ６４は、ＦＥＣエンコーダ３４で付加された誤り訂正符号を使って伝送データの誤りを訂正し、訂正結果を電気／光変換器６６に印加し、誤り訂正前の誤り率を判定回路４８に印加する。電気／光変換器６６は、ＦＥＣデコーダ６４からの誤りを訂正されたデータを光信号に変換して、光送信器６８に印加する。光送信器６８は電気／光変換器６６の出力光信号を所定形式で光スイッチ４４を介して光クロスコネクト装置５２に供給する。
【００２３】
判定回路４８は、ＦＥＣデコーダ６４からの誤り訂正前の誤り率を所定の閾値Ｒｅｆと比較し、光ファイバ線路１４の伝送品質を判定する。閾値Ｒｅｆは、ＦＥＣの訂正限界より少し低い、誤り訂正前の誤り率に設定される。伝送品質が不良の場合、判定回路４８は光スイッチ４４をオープン（オフ）にする。即ち、光受信装置４０と光クロスコネクト装置５２との間の信号光の接続を遮断する。判定回路４８の判定条件等は、後述する。
【００２４】
本実施例の特徴的な動作を詳細に説明する。端局１０から端局１２に送信されるべきデータは、ルータ２０、光クロスコネクト装置２２、光送信装置２６、光ファイバ線路１４、光受信装置４０、光スイッチ４４、光クロスコネクト装置５２及びルータ５６を通過する。光送信装置２６のＦＥＣエンコーダ３４は送信データを誤り訂正符号化し、光受信装置４０のＦＥＣデコーダ６４は、そのＦＥＣエンコーダ３４で付加された誤り訂正符号を使用して、光ファイバ線路１４での伝送誤りを訂正する。ＦＥＣデコーダ６４は、誤りを訂正されたデータを電気／光変換器６６に出力すると共に、誤り訂正前の誤り率の情報を判定回路４８に印加する。
【００２５】
判定回路４８は、基本的には、ＦＥＣデコーダ６４から入力する誤り率を所定の閾値Ｒｅｆと比較して光ファイバ線路１４の伝送品質を判定し、伝送品質が悪いと、光スイッチ４４をオフ（オープン）にし、伝送品質が良好であるとき、光スイッチ４４をオン（クローズ）にする。光スイッチ４４がオフになると、光受信装置４０から光クロスコネクト装置５２への信号光入力が遮断される。
【００２６】
光受信装置４０から光クロスコネクト装置５２への信号光入力が遮断されると、光ルータ５６から出力される、端局１０からのデータは、実質的に無信号になる。オペレータ又は図示しない制御装置が、これにより、光ファイバ線路１４の伝送品質がＦＥＣの誤り訂正能力を越えて悪化する前に、光ファイバ線路１４から光ファイバ線路１６に切り換えることができる。
【００２７】
光クロスコネクト装置５２の多くは、各入力ポートの入力光の有無を監視する機能を具備する。この機能により、制御装置５４は、光受信装置４０から信号光が入力ないことを検知できる。その入力ポートが使用中でありながら、信号光が入力しないことは、その入力ポートに連なる信号伝送系に障害が発生したことを意味する。この場合、制御装置５４は、光クロスコネクト装置５２に別の回線、この実施例では光ファイバ線路１６を選択させると共に、送信端局１０の光クロスコネクト装置２２の制御装置２４に何らかの通信媒体を使用して、回線の切替え（新たに採用された回線の情報を含む。）を通知する。制御装置２４は、制御装置５４からの通知情報に従い、光クロスコネクト装置２２を制御して、光ファイバ線路１４から光ファイバ線路１６に切り替えさせる。
【００２８】
判定回路４８の判定方法を説明する。図２は、ＦＥＣによる誤り訂正前後の誤り率と閾値Ｒｅｆの関係を示す。図２は、上述の論文の図６に対応する。横軸は誤り訂正前の誤り率を示し、縦軸は誤り訂正後の誤り率を示す。７０はＦＥＣ無しの場合、７２は初期のＦＥＣを適用した場合、７４は強化されたＦＥＣ（ｓｕｐｅｒＦＥＣ）を適用した場合をそれぞれ示す。閾値Ｒｅｆは、強化されたＦＥＣ（ｓｕｐｅｒＦＥＣ）による誤り訂正能力限界より少し低い誤り訂正前の誤り率に相当する値に設定される。
【００２９】
第１の判定方法として、判定回路４８は、単純に、ＦＥＣデコーダ６４からの誤り率を閾値Ｒｅｆと比較し、誤り率が閾値Ｒｅｆ以上になったら、光スイッチ４４をオフにし、誤り率が閾値Ｒｅｆ未満になったら、光スイッチ４４をオンにする。光スイッチ４４がオフになると、通常、光クロスコネクト装置５２が、別の線路（ここでは光ファイバ線路１６）に切り換えているので、それ以後に光スイッチ４４をオンにしても、回線切替えのチャタリングに類似した不都合は生じない。
【００３０】
第２の判定方法として、判定回路４８は、ＦＥＣデコーダ６４からの誤り率が閾値Ｒｅｆを越える状態が一定時間Ｔ１、継続すると、光スイッチ４４をオフにし、誤り率が閾値Ｒｅｆ未満の状態が一定時間Ｔ１又はＴ１とは異なるＴ２、継続すると、光スイッチ４４をオンにする。この方法では、瞬間的な伝送品質の劣化を無視できる。閾値Ｒｅｆが誤り訂正能力限界より低く設定されているので、瞬間的な伝送品質の劣化は、誤り訂正能力内で対処できる可能性があるからである。
【００３１】
光ファイバ線路の伝送品質は、しばしば、なだらかに変化する劣化と、瞬間的一時的な劣化とが重なった変化を示す。第３の方法として、ＦＥＣデコーダ６４からの誤り率が閾値Ｒｅｆを越える状態が、一定時間Ｔ３内に規定の回数Ｋだけ発生した場合に、判定回路４８が光スイッチ光スイッチ４４をオフにする。Ｔ３より長い期間Ｔ４の間、継続して誤り率が閾値よりも低ければ、光スイッチ４４をオンにする。伝送品質が、継続的に且つ十分に回復してから使用を再開するのが好ましいからである。
【００３２】
上述の各例では、光スイッチ４４をオンにするときの判定閾値を光スイッチ４４をオフにするときの判定閾値Ｒｅｆと等しいとしたが、伝送品質の十分な回復を考慮すると、光スイッチ４４をオンにするときの判定閾値は、光スイッチ４４をオフにするときの判定閾値Ｒｅｆよりも小さいのが好ましい。これは、光スイッチ４４のチャタリングを防止することもつながる。
【００３３】
図１に示す実施例では、理解を容易にするために、光スイッチ４４及び判定回路４８を光受信装置４０の外に配置したが、光スイッチ４４及び判定回路４８を光受信装置４０内に配置しても良いことは明かである。また、光スイッチ４４を光クロスコネクト装置５２内に配置しても良い。
【００３４】
光クロスコネクト装置５２の代わりに電気クロスコネクト装置を使用する場合、光受信装置４０と電気クロスコネクト装置の間に配置される光／電気変換器の出力側に、光スイッチ４４に相当する電気スイッチを配置するのが好ましい。光／電気変換器の入力側に、光スイッチ４４に相当する電気スイッチを配置すると、ノイズなどが電気クロスコネクト装置に入力するので、電気クロスコネクト装置の入力信号の有無を誤判定する可能性が高くなるからである。
【００３５】
本実施例では、伝送線路の伝送品質が訂正不能状態になる前に信号を遮断するので、後段装置は、信号の有無を監視することで伝送品質を知り、早めに回線を切り替えることができる。これにより、簡易な構成で重篤な伝送エラーを事前に回避できる。
【００３６】
多くの箇所から警報が出力されると、障害箇所及び原因を特定するのに手間取るが、本実施例のように、信号を遮断する方法では、警報数が相対的に少なくなり、障害の特定も容易になる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、既存の要素を利用する簡易な構成で、光伝送線の伝送品質を監視でき、訂正不能状態になる前に回線を切り替えることができる。即ち、簡易な構成で重篤な伝送エラーを事前に回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】誤り訂正前後の誤り率の特性図である。
【符号の説明】
１０：送信端局
１２：受信端局
１４，１６：光ファイバ線路
２０：光ルータ
２２：光クロスコネクト装置
２４：制御装置
２６，２８：光送信装置
３０：光受信器
３２：光／電気変換器
３４：ＦＥＣエンコーダ
３６：電気／光変換器
３８：光送信器
４０，４２：光受信装置
４４，４６：常閉光スイッチ
４８，５０：判定回路
５２：光クロスコネクト装置
５４：制御装置
５６：光ルータ
６０：光受信器
６２：光／電気変換器
６４：ＦＥＣデコーダ
６６：電気／光変換器
６８：光送信器

Claims

第１及び第２の光ファイバ線路と、当該第１及び第２の光ファイバ線路の何れかに選択的に信号光を出力可能な光送信端局と、当該第１及び第２の光ファイバ線路の何れかから選択的に信号光を受信可能な光受信端局とからなる光伝送システムであって、
当該光送信端局は、当該第１及び第２光ファイバ線路にそれぞれ接続する第１及び第２の光送信装置であって、それぞれ送信信号を誤り訂正符号化する誤り訂正符号化回路を具備する第１及び第２の光送信装置と、送信信号を当該第１及び第２の光送信装置の何れに供給するかを選択可能な第１のセレクタであって、初期的には当該第１の光送信装置に当該送信信号を供給する第１のセレクタとを具備し、
当該光受信端局は、当該第１及び第２光ファイバ線路にそれぞれ接続する第１及び第２の光受信装置であって、それぞれ受信信号を誤り訂正し、誤り訂正前の誤り率情報を出力する第１及び第２の光受信装置と、当該第１及び第２の光受信装置の各信号出力を選択可能な第２のセレクタと、当該第１の光受信装置からの誤り訂正前の誤り率情報により当該第１の光ファイバ線路の伝送品質を判定する判定手段と、当該判定手段の判定結果に従い、当該伝送品質の劣化を示す場合に、当該第１の光受信装置と当該第２のセレクタとの間の信号伝送を遮断する選択遮断手段とを具備する
ことを特徴とする光伝送システム。
当該第２の光セレクタは、当該第１の光受信装置の出力に対応する入力ポートの無入力を検出すると、当該第２の光受信装置の信号出力を選択すると共に、選択線路の切り替えを当該第１のセレクタに通知する請求項１に記載の光伝送システム。
当該判定手段は、当該誤り率情報を、誤り訂正限界より低い誤り率に相当する閾値と比較し、当該誤り率情報が当該閾値以上になると、当該選択遮断手段を遮断状態に制御する請求項１に記載の光伝送システム。
当該判定手段は、所定期間、当該誤り率情報が誤り訂正限界より低い誤り率に相当する閾値以上である状態が継続すると、当該選択遮断手段を遮断状態に制御する請求項１に記載の光伝送システム。
当該判定手段は、所定期間内で当該誤り率情報が誤り訂正限界より低い誤り率に相当する閾値以上の状態になるのが所定回数以上になると、当該選択遮断手段を遮断状態に制御する請求項１に記載の光伝送システム。
当該判定手段は、第２の所定期間、当該誤り率情報が当該閾値未満の状態が継続すると、当該選択遮断手段を通過状態に制御する請求項４又は５に記載の光伝送システム。
第１及び第２の光ファイバ線路と、当該第１及び第２の光ファイバ線路の一方を信号光の出力先として選択する第１のセレクタを具備する光送信端局と、当該第１及び第２の光ファイバ線路から入力する信号を選択する第２のセレクタを具備する光受信端局とからなる光伝送システムにおいて、使用回線を切り替える方法であって、
当該第１の光ファイバ線路から入力する信号の誤りを訂正し、訂正済みの信号と訂正前の誤り率情報を出力する受信ステップと、
当該訂正前の誤り率情報を当該受信ステップにおける誤り訂正限界より低い誤り率に相当する所定閾値と比較することにより、当該第１の光ファイバ線路の伝送品質を判定する判定ステップと、
初期には当該受信ステップで誤り訂正された信号を当該第２のセレクタに供給し、当該判定ステップの判定結果が当該第１の光ファイバ線路の伝送品質の劣化を示す場合に、当該受信ステップで誤り訂正された信号の当該第２のセレクタへの供給を遮断する選択遮断ステップと、
当該第２のセレクタにおいて、当該第１の光ファイバ線路からの信号が入力する第１のポートの入力の有無を検出する入力検出ステップと、
当該第１のポートが無入力の場合に、当該第２のセレクタを当該第１のポートから、当該第２の光ファイバ線路からの信号が入力する第２のポートに切り替えると共に、当該光送信端局に当該第２の光ファイバ線路への切り替えを通知する第１の回線切り替えステップと、
当該光送信端局において、当該光受信端局からの回線切り替え通知に従い、当該第１のセレクタに当該信号光の出力先として当該第２の光ファイバ線路を選択させる第２の回線切り替えステップ
とを具備することを特徴とする回線切り替え方法。