光伝送システム、光伝送装置およびトラフィック制御方法
【課題】電気バッファの利用効率を優先し、最大トラフィック量以下に合わせて電気バッファを設計しても、できるだけバッファ溢れを回避し、信号の損失を発生させない。
【解決手段】Ｘ台目の光伝送装置Ｘ０内の判定制御回路Ｘ１０４は、電気バッファＸ１０２の空き状況を監視し、電気バッファＸ１０２の空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファＸ１０２に蓄えてから送信する指示情報を送信し、電気バッファＸ１０２の空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファＸ１０２に蓄えることなく送信する指示情報を送信する。
【解決手段】Ｘ台目の光伝送装置Ｘ０内の判定制御回路Ｘ１０４は、電気バッファＸ１０２の空き状況を監視し、電気バッファＸ１０２の空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファＸ１０２に蓄えてから送信する指示情報を送信し、電気バッファＸ１０２の空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファＸ１０２に蓄えることなく送信する指示情報を送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号のまま伝送する機能と、光信号を電気信号に変換した後に再度光信号に変換して伝送する機能を有する光伝送システムおよび光伝送装置における、トラフィック変動によるバッファ溢れを回避することを可能とする光伝送システム、光伝送装置およびトラフィック制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットにおけるトラフィック量の増大に伴い、中継網の伝送装置にて生じるルーティングなどの電気処理による伝送遅延の回避、伝送装置処理部の規模縮小化等に向け、ＯＥＯ（Optical- Electrical-Optical）変換を行わないフォトニックネットワークの研究が活発に行われている（非特許文献１参照）。しかし、光パケットスイッチング技術を用いたフォトニックネットワークでは、光バッファの実現が難しいことから、将来のネットワークにおいては、全てがフォトニックネットワークに置き換わっていくのではなく、電気処理をベースとした既存ネットワークと、これらフォトニックネットワークが共存するネットワーク構成になるものと考えられる。
【０００３】
以上のような背景をもとに、非特許文献２では、光処理と電気処理両方の機能を合わせもつネットワークの提案がなされている。非特許文献２をもとにしたシステム構成例を図４に示す。図４の光伝送システムは、Ｎ台の光伝送装置１９〜Ｎ９が一列に接続される構成で、光伝送装置Ｘ９（Ｘは１〜Ｎの整数）は、下流からの光信号を分岐する光スプリッタＸ９００と、分岐した光信号を受信する光受信器Ｘ９０１と、光受信器Ｘ９０１からの電気信号を蓄える電気バッファＸ９０２と、電気バッファＸ９０２とは異なる抽出電気バッファＸ９０３と、電気バッファＸ９０２からの電気信号を読み出す判定制御回路Ｘ９０４と、光スプリッタＸ９００で分岐した光信号を透過する光遅延線Ｘ９０５と、光遅延線Ｘ９０５からの光信号を光再生する半導体光増幅器Ｘ９０６で構成される。
【０００４】
ここで光受信器Ｘ９０１は、光伝送装置（Ｘ−１）９からの光信号を受信した後、受信した信号のヘッダ情報を判定制御回路Ｘ９０４に送信し、判定制御回路Ｘ９０４は、受信したヘッダ情報をもとに、光伝送装置（Ｘ−１）９からの光信号を電気バッファＸ９０２から抽出して抽出電気バッファＸ９０３に送信するか、あるいは半導体光増幅器Ｘ９０６で光再生するかの判定を行う。光遅延線Ｘ９０５は、光受信器Ｘ９０１による信号受信処理と判定制御回路Ｘ９０４における信号判定処理に要する時間相当の光遅延線であり、判定制御回路Ｘ９０４は、光受信器Ｘ９０１からの光信号をもとにクロック信号を生成する機能を有し、クロック信号、設計された光遅延線Ｘ９０５の距離、光受信器Ｘ９０１による信号受信処理、判定制御回路Ｘ９０４における信号判定処理に要する時間を考慮し、光遅延線Ｘ９０５を透過した光信号が半導体光増幅器Ｘ９０６を通過するタイミングと、半導体光増幅器Ｘ９０６の制御タイミングを一致させる。
【０００５】
判定制御回路における判定処理方法としては、非特許文献２に記載のサービス種別に応じた判定が挙げられる。すなわち受信したヘッダ情報にもとづき、抽出すべきサービスの信号のときは、抽出電気バッファに信号を送信し、半導体光増幅器では光再生を行わず、抽出サービス以外の信号のときには、抽出電気バッファに信号を送信せず、半導体光増幅器で光再生を行う。このように構成し制御することにより、該当サービス以外の信号は、電気信号に変換することなく光信号のまま伝送することが可能となるため、電気処理による伝送遅延特性の劣化を防ぐことができる。
【０００６】
しかしながら、このように構成し制御を行う場合、各光伝送装置における電気バッファは、各光伝送装置にて抽出するサービスの信号の最大トラフィック量に合わせて設計しなければならないという課題が生じる。図５に伝送される信号のトラフィック変動例を示す。図５において、光信号は時間によってそのトラフィック量が変動するため、抽出する信号の品質に信号損失等の影響を与えないためには、電気バッファをトラフィック量の最大値（図５のＡ）に合わせて設計しなければならない。そのため、トラフィック量が少ない場合には、その電気バッファは利用されないため、利用効率は悪くなってしまう。その反対に、電気バッファの利用効率を優先し、あるトラフィック量（図５のＢ）に合わせて設計すると、それ以上のトラフィックが伝送されてきた場合（図５の斜線部分）には、バッファ溢れとなり、信号損失が発生してしまう。
【０００７】
前述のバッファ溢れとなってしまう様子を図６に示す。光伝送装置（Ｘ−２）９から伝送されてくる光信号Ａ１〜Ａ４は、光伝送装置Ｘ９で電気信号に変換される抽出信号であり、光伝送装置（Ｘ−１）９では、光信号のまま伝送される。光伝送装置Ｘ９に到着した光信号Ａ１〜Ａ４は、光受信器Ｘ９０１で電気信号に変換された後、電気バッファＸ９０２に蓄えられる。ここで、電気バッファＸ９０２のバッファサイズを、あるトラフィック量に合わせて設計しておくと、そのトラフィック量以上の信号（Ａ４）が到着した場合には、バッファ溢れが生じてしまうこととなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】S.J.Ben Yoo, “Optical Packet and Burst Switching Technologies for the Future Photonic Internet,” Journal Lightwave Technology, Vol.24, No.12, pp.4468-4492, December 2006.
【非特許文献２】島田達也他、“ＳＯＡ多段接続型アクセスネットワークの検討”、２００９年信ソ大 Ｂ−１０−２９．
【非特許文献３】Satoshi Narikawa, “Gbit-Class Transmission Using SOA Data Rewriter for WDM-PON,” IEICE TRANS COMMUN., Vol.E91-B, No.2, pp.399-408, February 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような背景で行われたものであり、電気バッファの利用効率を優先し、最大トラフィック量以下に合わせて電気バッファを設計しても、できるだけバッファ溢れを回避し、信号の損失を発生させないことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、該当する光伝送装置の下流に接続される他の光伝送装置の電気バッファを有効に利用する機能をもたせたことである。
【００１１】
すなわち、本発明は、複数台の光伝送装置が一列に接続され、下流から上流に信号が伝送される光伝送システムであって、各光伝送装置が、下流からの光信号を分波する第１の波長スプリッタと、該第１の波長スプリッタからの光信号を伝送する光再生変調部と、該光再生変調部からの光信号を合波する第２の波長スプリッタと、上流からの光信号を前記第２の波長スプリッタを介した後に受信する第２の光受信器と、前記光再生変調部からの指示情報を送信する光送信器とを備え、前記光再生変調部が、前記第１の波長スプリッタからの光信号を分岐する光スプリッタと、該光スプリッタからの一方の光信号を受信する第１の光受信器と、該第１の光受信器からの電気信号を蓄える電気バッファと、該電気バッファとは異なるもう１つの抽出電気バッファと、前記第１の光受信器から光信号のヘッダ情報を読み取り、前記電気バッファからの電気信号を抽出して前記抽出電気バッファに送信する判定制御回路と、前記分岐したもう一方の光信号を透過する光遅延線と、該光遅延線からの光信号を光増幅する光増幅器と、該光増幅器からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器と、該半導体光増幅器からの飽和信号を前記電気バッファからの電気信号で変調する光変調器とを備え、下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路が、前記電気バッファの空き状況を監視する手段と、前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述した光伝送システムに用いられる、下流から数えてＸ台目の光伝送装置であって、下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路が、前記電気バッファの空き状況を監視する手段と、前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上述した光伝送システムにおけるトラフィック制御方法であって、下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路の処理手順が、前記電気バッファの空き状況を監視するステップと、前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信するステップと、前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信するステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
このように構成し制御することにより、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号は、Ｘ−１台目の光伝送装置にて電気処理されるため、光信号のまま伝送されるときに比べ遅延が発生する。そのためＸ台目の光伝送装置では、トラフィック量が減少するため、信号のバッファ溢れを回避することができる。
【００１５】
また、本発明は、上述した光伝送システムにおいて、下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路が、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況を監視する手段と、Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段とを備え、各光伝送装置が、電気バッファの空き状況に応じて、下流の光伝送装置に対し指示情報を送信するように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上述した光伝送システムに用いられる、下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置であって、下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路が、Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況を監視する手段と、Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上述した光伝送システムにおけるトラフィック制御方法であって、下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路の処理手順が、Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況を監視するステップと、Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信するステップと、Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信するステップとを含み、電気バッファの空き状況に応じて、下流の光伝送装置に対し指示情報を送信することを特徴とする。
【００１８】
このように構成し制御することにより、本発明では、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファだけでなく、更に下流の光伝送装置の電気バッファの利用し、トラフィック量を一定量以下に抑制することができる。
【００１９】
ここで、一度電気信号に変換した後、再度光信号にして送信する方法は、非特許文献３に記載の半導体光増幅器の特性を利用することにより実現される。すなわち、光遅延線からの光信号を、半導体光増幅器の光入出力特性において光飽和領域となる光入力強度まで光増幅器により光増幅させ、増幅させた光信号を半導体光増幅器に入力することにより半導体光増幅器にて入力光信号のデータの削除を行い、出力される飽和信号（データが削除された光信号）を再度光変調器で変調することにより実現する。
また、波長スプリッタＸ００１と波長スプリッタＸ００２は、光ファイバ１芯で、光伝送装置１０→光伝送装置Ｎ０方向の光信号伝送と、光伝送装置Ｎ０→光伝送装置１０方向の指示情報伝送の、双方向伝送を実現するために波長多重を行う際に必要となるものである。
【００２０】
伝送されてくる信号の送信間隔を調整し伝送帯域を制御する技術としてシェーピングがあり、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode:非同期転送モード）の伝送装置などに広く用いられている。シェーピングは、信号が電気信号に変換した後、次の伝送装置に送信する信号の送信間隔を調整する技術である。このようにシェーピングは、電気信号に変換した時に利用される技術であるため、そのまま本発明が前提とする光処理と電気処理両方の機能をもつシステムに適用しようとすると、最下流の光伝送装置にて信号の送信間隔を調整する必要が生じる。すると、最下流の光伝送装置からは複数の光伝送装置宛の信号が送信されるため、結果的にシェーピングが必要ない光伝送装置宛の送信間隔にも影響が生じてしまう。本発明では、できるだけ他の光伝送装置宛の信号に影響を与えないために、隣接する下流の光伝送装置にてシェーピングを行う点が特徴である。また、バッファの空き状況に応じ、複数の光伝送装置でシェーピングを実現する点が特徴である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光処理と電気処理両方を合わせもつ光伝送システムにおいて、ある光伝送装置のトラフィック量を一定量以下に抑制することができ、最大トラフィック量に合わせて電気バッファを設計しなくても、トラフィック変動によるバッファ溢れを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の光伝送装置におけるトラフィック変動例を示す図である。
【図３】本発明のトラフィック制御方法の動作を説明するフローチャートである。
【図４】従来の光伝送システムの構成を示す図である。
【図５】従来の光伝送装置におけるトラフィック変動例を示す図である。
【図６】従来の光伝送システムにおけるバッファ溢れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の光伝送システムの構成を示す図である。本発明の光伝送システムは、図１に示すように、Ｎ台の光伝送装置１０〜Ｎ０が一列に接続され、光伝送装置１０から光伝送装置Ｎ０に信号が伝送される光伝送システムである。光伝送装置Ｘ０（Ｘは１〜Ｎの整数）は、下流からの光信号を分波する波長スプリッタＸ００１（第１の波長スプリッタ）と、波長スプリッタＸ００１からの光信号を伝送する光再生変調部Ｘ１０と、光再生変調部Ｘ１０からの光信号を合波する波長スプリッタＸ００２（第２の波長スプリッタ）と、波長スプリッタＸ００２を介した後に上流からの光信号を受信する光受信器Ｘ０１（第２の光受信器）と、光再生変調部Ｘ１０からの指示情報を送信する光送信器Ｘ０２からなる。
【００２４】
光再生変調部Ｘ１０は、波長スプリッタＸ００１からの光信号を分岐する光スプリッタＸ１００と、光スプリッタＸ１００からの一方の光信号を受信する光受信器Ｘ１０１（第１の光受信器）と、光受信器Ｘ１０１からの電気信号を蓄える電気バッファＸ１０２と、電気バッファＸ１０２とは異なるもう１つの抽出電気バッファＸ１０３と、光受信器Ｘ１０１からの光信号のヘッダ情報を読み取り、電気バッファＸ１０２からの電気信号を抽出して抽出電気バッファＸ１０３に送信する判定制御回路Ｘ１０４と、前記分岐したもう一方の光信号を透過する光遅延線Ｘ１０５と、光遅延線Ｘ１０５からの光信号を増幅する光増幅器Ｘ１０７と、光増幅器Ｘ１０７からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器Ｘ１０６と、半導体光増幅器Ｘ１０６からの飽和信号を電気バッファＸ１０２からの電気信号で変調する光変調器Ｘ１０８からなる。
【００２５】
光伝送装置Ｘ０の判定制御回路Ｘ１０４は、電気バッファＸ１０２の空き状況を監視し、空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対して、Ｘ−２台目の光伝送装置から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し、電気バッファ（Ｘ−１）１０２に蓄えてから送信する指示情報を送信し、空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対して、Ｘ−２台目の光伝送装置から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファ（Ｘ−１）１０２に蓄えることなく送信する指示情報を送信する機能を有する。
【００２６】
ここで本発明の特徴とするところは、Ｘ台目の光伝送装置における電気バッファの空き状況に応じて、Ｘ−１台目において電気信号に変換する、あるいは電気信号に変換しない機能をもたせたことにより、Ｘ台目の電気バッファの設計を、最大トラフィック量に合わせることなく、できるだけバッファ溢れを回避する機能を提供する点である。
【００２７】
図２に本発明の光伝送装置におけるトラフィック変動例を示す。従来の光伝送装置におけるトラフィック変動（図５と同一の変動例）では、図５で説明したとおり、斜線部分のトラフィックが伝送されてきた場合には、バッファ溢れになってしまい、信号損失が発生してしまう。本発明では、下流の光伝送装置にて一度電気バッファに蓄えることにより意図的に遅延させるため、トラフィック量を一定量以下に抑制することができ、信号のバッファ溢れを回避することができる。
【００２８】
図２のようにトラフィック量を抑制しようとしても、抑制しきれない場合も考えられる。Ｘ−１台目の光伝送装置において、Ｘ−１台目で抽出すべき信号があり、Ｘ−１台目の光伝送装置における電気バッファの空き状況が小さいときには、Ｘ台目宛の光信号を電気信号に蓄えることができない。このような場合には、Ｘ−１台目の光伝送装置から、更にＸ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し、電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信することで、トラフィック量を一定量以下に抑制することができる。
【００２９】
本発明では、このようにＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファだけでなく、更に下流の光伝送装置の電気バッファの利用し、トラフィック量を一定量以下に抑制することができる。
【００３０】
図３は、本発明の光伝送システムにおけるトラフィック制御方法の動作を説明するフローチャートである。光伝送装置Ｘ０の判定制御回路Ｘ１０４は、電気バッファＸ１０２の空き状況を監視し、空き状況が閾値以下の場合（Ｓ１０１でＹｅｓの場合）、光伝送装置（Ｘ−１）０に対し、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換する指示情報を送信する（Ｓ１０２）。一方、空き状況が閾値より大きい場合（Ｓ１０１でＮｏの場合）は何もしない（Ｓ１０３）。
【００３１】
次に、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換する指示情報を受け取った光伝送装置（Ｘ−１）０の判定制御回路（Ｘ−１）１０４は、電気バッファ（Ｘ−１）１０２の空き状況を監視し、空き状況が閾値以下の場合（Ｓ２０１でＹｅｓの場合）、光伝送装置（Ｘ−２）０に対し、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換する指示情報を送信する（Ｓ２０２）。一方、空き状況が閾値より大きい場合（Ｓ２０１でＮｏの場合）は、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換してから送信する（Ｓ２０３）。
【００３２】
次に、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換する指示情報を受け取った光伝送装置（Ｘ−２）０の判定制御回路（Ｘ−２）１０４は、電気バッファ（Ｘ−２）１０２の空き状況を監視し、空き状況が閾値以下の場合（Ｓ３０１でＹｅｓの場合）、光伝送装置（Ｘ−３）０に対し、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換する指示情報を送信する（Ｓ３０２）。一方、空き状況が閾値より大きい場合（Ｓ３０１でＮｏの場合）は、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換してから送信する（Ｓ３０３）。
以下同様に電気バッファの空き状況に応じて、さらに下流の光伝送装置に対し同様な指示情報を順に送信する。
【００３３】
本発明における光伝送装置への指示情報は、単に電気信号に変換するだけでなく、電気信号に変換後の電気バッファにおける待ち時間や、電気信号への変換を継続する時間を指示することも可能である。このように制御することにより、電気信号に変換することだけに起因する遅延時間に比べ、より長い時間遅延を発生させることができるため、大幅なトラフィックの抑制制御が可能となる。
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、光処理と電気処理両方を合わせもつ光伝送システムにおいて、ある光伝送装置のトラフィック量を一定量以下に抑制することができ、最大トラフィック量に合わせて電気バッファを設計しなくても、トラフィック変動によるバッファ溢れを回避することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０，Ｘ０，Ｎ０，１９，Ｘ９，（Ｘ−１）９，Ｎ９ 光伝送装置
Ｘ１０ 光再生変調部
Ｘ００１，Ｘ００２ 波長スプリッタ
Ｘ０１，Ｘ１０１，Ｘ９０１，（Ｘ−１）９０１ 光受信器
Ｘ０２ 光送信器
Ｘ１００，Ｘ９００，（Ｘ−１）９００ 光スプリッタ
Ｘ１０２，Ｘ９０２，（Ｘ−１）９０２ 電気バッファ
Ｘ１０３，Ｘ９０３，（Ｘ−１）９０３ 抽出電気バッファ
Ｘ１０４，Ｘ９０４，（Ｘ−１）９０４ 判定制御回路
Ｘ１０５，Ｘ９０５，（Ｘ−１）９０５ 光遅延線
Ｘ１０６，Ｘ９０６，（Ｘ−１）９０６ 半導体光増幅器
Ｘ１０７ 光増幅器
Ｘ１０８ 光変調器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号のまま伝送する機能と、光信号を電気信号に変換した後に再度光信号に変換して伝送する機能を有する光伝送システムおよび光伝送装置における、トラフィック変動によるバッファ溢れを回避することを可能とする光伝送システム、光伝送装置およびトラフィック制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットにおけるトラフィック量の増大に伴い、中継網の伝送装置にて生じるルーティングなどの電気処理による伝送遅延の回避、伝送装置処理部の規模縮小化等に向け、ＯＥＯ（Optical- Electrical-Optical）変換を行わないフォトニックネットワークの研究が活発に行われている（非特許文献１参照）。しかし、光パケットスイッチング技術を用いたフォトニックネットワークでは、光バッファの実現が難しいことから、将来のネットワークにおいては、全てがフォトニックネットワークに置き換わっていくのではなく、電気処理をベースとした既存ネットワークと、これらフォトニックネットワークが共存するネットワーク構成になるものと考えられる。
【０００３】
以上のような背景をもとに、非特許文献２では、光処理と電気処理両方の機能を合わせもつネットワークの提案がなされている。非特許文献２をもとにしたシステム構成例を図４に示す。図４の光伝送システムは、Ｎ台の光伝送装置１９〜Ｎ９が一列に接続される構成で、光伝送装置Ｘ９（Ｘは１〜Ｎの整数）は、下流からの光信号を分岐する光スプリッタＸ９００と、分岐した光信号を受信する光受信器Ｘ９０１と、光受信器Ｘ９０１からの電気信号を蓄える電気バッファＸ９０２と、電気バッファＸ９０２とは異なる抽出電気バッファＸ９０３と、電気バッファＸ９０２からの電気信号を読み出す判定制御回路Ｘ９０４と、光スプリッタＸ９００で分岐した光信号を透過する光遅延線Ｘ９０５と、光遅延線Ｘ９０５からの光信号を光再生する半導体光増幅器Ｘ９０６で構成される。
【０００４】
ここで光受信器Ｘ９０１は、光伝送装置（Ｘ−１）９からの光信号を受信した後、受信した信号のヘッダ情報を判定制御回路Ｘ９０４に送信し、判定制御回路Ｘ９０４は、受信したヘッダ情報をもとに、光伝送装置（Ｘ−１）９からの光信号を電気バッファＸ９０２から抽出して抽出電気バッファＸ９０３に送信するか、あるいは半導体光増幅器Ｘ９０６で光再生するかの判定を行う。光遅延線Ｘ９０５は、光受信器Ｘ９０１による信号受信処理と判定制御回路Ｘ９０４における信号判定処理に要する時間相当の光遅延線であり、判定制御回路Ｘ９０４は、光受信器Ｘ９０１からの光信号をもとにクロック信号を生成する機能を有し、クロック信号、設計された光遅延線Ｘ９０５の距離、光受信器Ｘ９０１による信号受信処理、判定制御回路Ｘ９０４における信号判定処理に要する時間を考慮し、光遅延線Ｘ９０５を透過した光信号が半導体光増幅器Ｘ９０６を通過するタイミングと、半導体光増幅器Ｘ９０６の制御タイミングを一致させる。
【０００５】
判定制御回路における判定処理方法としては、非特許文献２に記載のサービス種別に応じた判定が挙げられる。すなわち受信したヘッダ情報にもとづき、抽出すべきサービスの信号のときは、抽出電気バッファに信号を送信し、半導体光増幅器では光再生を行わず、抽出サービス以外の信号のときには、抽出電気バッファに信号を送信せず、半導体光増幅器で光再生を行う。このように構成し制御することにより、該当サービス以外の信号は、電気信号に変換することなく光信号のまま伝送することが可能となるため、電気処理による伝送遅延特性の劣化を防ぐことができる。
【０００６】
しかしながら、このように構成し制御を行う場合、各光伝送装置における電気バッファは、各光伝送装置にて抽出するサービスの信号の最大トラフィック量に合わせて設計しなければならないという課題が生じる。図５に伝送される信号のトラフィック変動例を示す。図５において、光信号は時間によってそのトラフィック量が変動するため、抽出する信号の品質に信号損失等の影響を与えないためには、電気バッファをトラフィック量の最大値（図５のＡ）に合わせて設計しなければならない。そのため、トラフィック量が少ない場合には、その電気バッファは利用されないため、利用効率は悪くなってしまう。その反対に、電気バッファの利用効率を優先し、あるトラフィック量（図５のＢ）に合わせて設計すると、それ以上のトラフィックが伝送されてきた場合（図５の斜線部分）には、バッファ溢れとなり、信号損失が発生してしまう。
【０００７】
前述のバッファ溢れとなってしまう様子を図６に示す。光伝送装置（Ｘ−２）９から伝送されてくる光信号Ａ１〜Ａ４は、光伝送装置Ｘ９で電気信号に変換される抽出信号であり、光伝送装置（Ｘ−１）９では、光信号のまま伝送される。光伝送装置Ｘ９に到着した光信号Ａ１〜Ａ４は、光受信器Ｘ９０１で電気信号に変換された後、電気バッファＸ９０２に蓄えられる。ここで、電気バッファＸ９０２のバッファサイズを、あるトラフィック量に合わせて設計しておくと、そのトラフィック量以上の信号（Ａ４）が到着した場合には、バッファ溢れが生じてしまうこととなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】S.J.Ben Yoo, “Optical Packet and Burst Switching Technologies for the Future Photonic Internet,” Journal Lightwave Technology, Vol.24, No.12, pp.4468-4492, December 2006.
【非特許文献２】島田達也他、“ＳＯＡ多段接続型アクセスネットワークの検討”、２００９年信ソ大 Ｂ−１０−２９．
【非特許文献３】Satoshi Narikawa, “Gbit-Class Transmission Using SOA Data Rewriter for WDM-PON,” IEICE TRANS COMMUN., Vol.E91-B, No.2, pp.399-408, February 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような背景で行われたものであり、電気バッファの利用効率を優先し、最大トラフィック量以下に合わせて電気バッファを設計しても、できるだけバッファ溢れを回避し、信号の損失を発生させないことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、該当する光伝送装置の下流に接続される他の光伝送装置の電気バッファを有効に利用する機能をもたせたことである。
【００１１】
すなわち、本発明は、複数台の光伝送装置が一列に接続され、下流から上流に信号が伝送される光伝送システムであって、各光伝送装置が、下流からの光信号を分波する第１の波長スプリッタと、該第１の波長スプリッタからの光信号を伝送する光再生変調部と、該光再生変調部からの光信号を合波する第２の波長スプリッタと、上流からの光信号を前記第２の波長スプリッタを介した後に受信する第２の光受信器と、前記光再生変調部からの指示情報を送信する光送信器とを備え、前記光再生変調部が、前記第１の波長スプリッタからの光信号を分岐する光スプリッタと、該光スプリッタからの一方の光信号を受信する第１の光受信器と、該第１の光受信器からの電気信号を蓄える電気バッファと、該電気バッファとは異なるもう１つの抽出電気バッファと、前記第１の光受信器から光信号のヘッダ情報を読み取り、前記電気バッファからの電気信号を抽出して前記抽出電気バッファに送信する判定制御回路と、前記分岐したもう一方の光信号を透過する光遅延線と、該光遅延線からの光信号を光増幅する光増幅器と、該光増幅器からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器と、該半導体光増幅器からの飽和信号を前記電気バッファからの電気信号で変調する光変調器とを備え、下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路が、前記電気バッファの空き状況を監視する手段と、前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述した光伝送システムに用いられる、下流から数えてＸ台目の光伝送装置であって、下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路が、前記電気バッファの空き状況を監視する手段と、前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上述した光伝送システムにおけるトラフィック制御方法であって、下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路の処理手順が、前記電気バッファの空き状況を監視するステップと、前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信するステップと、前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信するステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
このように構成し制御することにより、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号は、Ｘ−１台目の光伝送装置にて電気処理されるため、光信号のまま伝送されるときに比べ遅延が発生する。そのためＸ台目の光伝送装置では、トラフィック量が減少するため、信号のバッファ溢れを回避することができる。
【００１５】
また、本発明は、上述した光伝送システムにおいて、下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路が、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況を監視する手段と、Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段とを備え、各光伝送装置が、電気バッファの空き状況に応じて、下流の光伝送装置に対し指示情報を送信するように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上述した光伝送システムに用いられる、下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置であって、下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路が、Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況を監視する手段と、Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上述した光伝送システムにおけるトラフィック制御方法であって、下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路の処理手順が、Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況を監視するステップと、Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信するステップと、Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信するステップとを含み、電気バッファの空き状況に応じて、下流の光伝送装置に対し指示情報を送信することを特徴とする。
【００１８】
このように構成し制御することにより、本発明では、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファだけでなく、更に下流の光伝送装置の電気バッファの利用し、トラフィック量を一定量以下に抑制することができる。
【００１９】
ここで、一度電気信号に変換した後、再度光信号にして送信する方法は、非特許文献３に記載の半導体光増幅器の特性を利用することにより実現される。すなわち、光遅延線からの光信号を、半導体光増幅器の光入出力特性において光飽和領域となる光入力強度まで光増幅器により光増幅させ、増幅させた光信号を半導体光増幅器に入力することにより半導体光増幅器にて入力光信号のデータの削除を行い、出力される飽和信号（データが削除された光信号）を再度光変調器で変調することにより実現する。
また、波長スプリッタＸ００１と波長スプリッタＸ００２は、光ファイバ１芯で、光伝送装置１０→光伝送装置Ｎ０方向の光信号伝送と、光伝送装置Ｎ０→光伝送装置１０方向の指示情報伝送の、双方向伝送を実現するために波長多重を行う際に必要となるものである。
【００２０】
伝送されてくる信号の送信間隔を調整し伝送帯域を制御する技術としてシェーピングがあり、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode:非同期転送モード）の伝送装置などに広く用いられている。シェーピングは、信号が電気信号に変換した後、次の伝送装置に送信する信号の送信間隔を調整する技術である。このようにシェーピングは、電気信号に変換した時に利用される技術であるため、そのまま本発明が前提とする光処理と電気処理両方の機能をもつシステムに適用しようとすると、最下流の光伝送装置にて信号の送信間隔を調整する必要が生じる。すると、最下流の光伝送装置からは複数の光伝送装置宛の信号が送信されるため、結果的にシェーピングが必要ない光伝送装置宛の送信間隔にも影響が生じてしまう。本発明では、できるだけ他の光伝送装置宛の信号に影響を与えないために、隣接する下流の光伝送装置にてシェーピングを行う点が特徴である。また、バッファの空き状況に応じ、複数の光伝送装置でシェーピングを実現する点が特徴である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光処理と電気処理両方を合わせもつ光伝送システムにおいて、ある光伝送装置のトラフィック量を一定量以下に抑制することができ、最大トラフィック量に合わせて電気バッファを設計しなくても、トラフィック変動によるバッファ溢れを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の光伝送装置におけるトラフィック変動例を示す図である。
【図３】本発明のトラフィック制御方法の動作を説明するフローチャートである。
【図４】従来の光伝送システムの構成を示す図である。
【図５】従来の光伝送装置におけるトラフィック変動例を示す図である。
【図６】従来の光伝送システムにおけるバッファ溢れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の光伝送システムの構成を示す図である。本発明の光伝送システムは、図１に示すように、Ｎ台の光伝送装置１０〜Ｎ０が一列に接続され、光伝送装置１０から光伝送装置Ｎ０に信号が伝送される光伝送システムである。光伝送装置Ｘ０（Ｘは１〜Ｎの整数）は、下流からの光信号を分波する波長スプリッタＸ００１（第１の波長スプリッタ）と、波長スプリッタＸ００１からの光信号を伝送する光再生変調部Ｘ１０と、光再生変調部Ｘ１０からの光信号を合波する波長スプリッタＸ００２（第２の波長スプリッタ）と、波長スプリッタＸ００２を介した後に上流からの光信号を受信する光受信器Ｘ０１（第２の光受信器）と、光再生変調部Ｘ１０からの指示情報を送信する光送信器Ｘ０２からなる。
【００２４】
光再生変調部Ｘ１０は、波長スプリッタＸ００１からの光信号を分岐する光スプリッタＸ１００と、光スプリッタＸ１００からの一方の光信号を受信する光受信器Ｘ１０１（第１の光受信器）と、光受信器Ｘ１０１からの電気信号を蓄える電気バッファＸ１０２と、電気バッファＸ１０２とは異なるもう１つの抽出電気バッファＸ１０３と、光受信器Ｘ１０１からの光信号のヘッダ情報を読み取り、電気バッファＸ１０２からの電気信号を抽出して抽出電気バッファＸ１０３に送信する判定制御回路Ｘ１０４と、前記分岐したもう一方の光信号を透過する光遅延線Ｘ１０５と、光遅延線Ｘ１０５からの光信号を増幅する光増幅器Ｘ１０７と、光増幅器Ｘ１０７からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器Ｘ１０６と、半導体光増幅器Ｘ１０６からの飽和信号を電気バッファＸ１０２からの電気信号で変調する光変調器Ｘ１０８からなる。
【００２５】
光伝送装置Ｘ０の判定制御回路Ｘ１０４は、電気バッファＸ１０２の空き状況を監視し、空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対して、Ｘ−２台目の光伝送装置から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し、電気バッファ（Ｘ−１）１０２に蓄えてから送信する指示情報を送信し、空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対して、Ｘ−２台目の光伝送装置から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファ（Ｘ−１）１０２に蓄えることなく送信する指示情報を送信する機能を有する。
【００２６】
ここで本発明の特徴とするところは、Ｘ台目の光伝送装置における電気バッファの空き状況に応じて、Ｘ−１台目において電気信号に変換する、あるいは電気信号に変換しない機能をもたせたことにより、Ｘ台目の電気バッファの設計を、最大トラフィック量に合わせることなく、できるだけバッファ溢れを回避する機能を提供する点である。
【００２７】
図２に本発明の光伝送装置におけるトラフィック変動例を示す。従来の光伝送装置におけるトラフィック変動（図５と同一の変動例）では、図５で説明したとおり、斜線部分のトラフィックが伝送されてきた場合には、バッファ溢れになってしまい、信号損失が発生してしまう。本発明では、下流の光伝送装置にて一度電気バッファに蓄えることにより意図的に遅延させるため、トラフィック量を一定量以下に抑制することができ、信号のバッファ溢れを回避することができる。
【００２８】
図２のようにトラフィック量を抑制しようとしても、抑制しきれない場合も考えられる。Ｘ−１台目の光伝送装置において、Ｘ−１台目で抽出すべき信号があり、Ｘ−１台目の光伝送装置における電気バッファの空き状況が小さいときには、Ｘ台目宛の光信号を電気信号に蓄えることができない。このような場合には、Ｘ−１台目の光伝送装置から、更にＸ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し、電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信することで、トラフィック量を一定量以下に抑制することができる。
【００２９】
本発明では、このようにＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファだけでなく、更に下流の光伝送装置の電気バッファの利用し、トラフィック量を一定量以下に抑制することができる。
【００３０】
図３は、本発明の光伝送システムにおけるトラフィック制御方法の動作を説明するフローチャートである。光伝送装置Ｘ０の判定制御回路Ｘ１０４は、電気バッファＸ１０２の空き状況を監視し、空き状況が閾値以下の場合（Ｓ１０１でＹｅｓの場合）、光伝送装置（Ｘ−１）０に対し、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換する指示情報を送信する（Ｓ１０２）。一方、空き状況が閾値より大きい場合（Ｓ１０１でＮｏの場合）は何もしない（Ｓ１０３）。
【００３１】
次に、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換する指示情報を受け取った光伝送装置（Ｘ−１）０の判定制御回路（Ｘ−１）１０４は、電気バッファ（Ｘ−１）１０２の空き状況を監視し、空き状況が閾値以下の場合（Ｓ２０１でＹｅｓの場合）、光伝送装置（Ｘ−２）０に対し、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換する指示情報を送信する（Ｓ２０２）。一方、空き状況が閾値より大きい場合（Ｓ２０１でＮｏの場合）は、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換してから送信する（Ｓ２０３）。
【００３２】
次に、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換する指示情報を受け取った光伝送装置（Ｘ−２）０の判定制御回路（Ｘ−２）１０４は、電気バッファ（Ｘ−２）１０２の空き状況を監視し、空き状況が閾値以下の場合（Ｓ３０１でＹｅｓの場合）、光伝送装置（Ｘ−３）０に対し、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換する指示情報を送信する（Ｓ３０２）。一方、空き状況が閾値より大きい場合（Ｓ３０１でＮｏの場合）は、光伝送装置Ｘ０宛の光信号を電気信号に変換してから送信する（Ｓ３０３）。
以下同様に電気バッファの空き状況に応じて、さらに下流の光伝送装置に対し同様な指示情報を順に送信する。
【００３３】
本発明における光伝送装置への指示情報は、単に電気信号に変換するだけでなく、電気信号に変換後の電気バッファにおける待ち時間や、電気信号への変換を継続する時間を指示することも可能である。このように制御することにより、電気信号に変換することだけに起因する遅延時間に比べ、より長い時間遅延を発生させることができるため、大幅なトラフィックの抑制制御が可能となる。
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、光処理と電気処理両方を合わせもつ光伝送システムにおいて、ある光伝送装置のトラフィック量を一定量以下に抑制することができ、最大トラフィック量に合わせて電気バッファを設計しなくても、トラフィック変動によるバッファ溢れを回避することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０，Ｘ０，Ｎ０，１９，Ｘ９，（Ｘ−１）９，Ｎ９ 光伝送装置
Ｘ１０ 光再生変調部
Ｘ００１，Ｘ００２ 波長スプリッタ
Ｘ０１，Ｘ１０１，Ｘ９０１，（Ｘ−１）９０１ 光受信器
Ｘ０２ 光送信器
Ｘ１００，Ｘ９００，（Ｘ−１）９００ 光スプリッタ
Ｘ１０２，Ｘ９０２，（Ｘ−１）９０２ 電気バッファ
Ｘ１０３，Ｘ９０３，（Ｘ−１）９０３ 抽出電気バッファ
Ｘ１０４，Ｘ９０４，（Ｘ−１）９０４ 判定制御回路
Ｘ１０５，Ｘ９０５，（Ｘ−１）９０５ 光遅延線
Ｘ１０６，Ｘ９０６，（Ｘ−１）９０６ 半導体光増幅器
Ｘ１０７ 光増幅器
Ｘ１０８ 光変調器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の光伝送装置が一列に接続され、下流から上流に信号が伝送される光伝送システムであって、
各光伝送装置は、下流からの光信号を分波する第１の波長スプリッタと、該第１の波長スプリッタからの光信号を伝送する光再生変調部と、該光再生変調部からの光信号を合波する第２の波長スプリッタと、上流からの光信号を前記第２の波長スプリッタを介した後に受信する第２の光受信器と、前記光再生変調部からの指示情報を送信する光送信器とを備え、
前記光再生変調部は、前記第１の波長スプリッタからの光信号を分岐する光スプリッタと、該光スプリッタからの一方の光信号を受信する第１の光受信器と、該第１の光受信器からの電気信号を蓄える電気バッファと、該電気バッファとは異なるもう１つの抽出電気バッファと、前記第１の光受信器から光信号のヘッダ情報を読み取り、前記電気バッファからの電気信号を抽出して前記抽出電気バッファに送信する判定制御回路と、前記分岐したもう一方の光信号を透過する光遅延線と、該光遅延線からの光信号を光増幅する光増幅器と、該光増幅器からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器と、該半導体光増幅器からの飽和信号を前記電気バッファからの電気信号で変調する光変調器とを備え、
下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路は、
前記電気バッファの空き状況を監視する手段と、
前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、
前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段と、
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送システムにおいて、
下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路は、
Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況を監視する手段と、
Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、
Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段とを備え、
各光伝送装置は、電気バッファの空き状況に応じて、下流の光伝送装置に対し指示情報を送信するように構成したことを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
請求項１に記載の光伝送システムに用いられる、下流から数えてＸ台目の光伝送装置であって、
下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路は、
前記電気バッファの空き状況を監視する手段と、
前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、
前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段と、
を備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光伝送システムに用いられる、下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置であって、
下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路は、
Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況を監視する手段と、
Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、
Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段と、
を備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光伝送システムにおけるトラフィック制御方法であって、
下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路の処理手順は、
前記電気バッファの空き状況を監視するステップと、
前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信するステップと、
前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信するステップと、
を含むことを特徴とするトラフィック制御方法。
【請求項６】
請求項２に記載の光伝送システムにおけるトラフィック制御方法であって、
下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路の処理手順は、
Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況を監視するステップと、
Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信するステップと、
Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信するステップとを含み、
電気バッファの空き状況に応じて、下流の光伝送装置に対し指示情報を送信することを特徴とするトラフィック制御方法。
【請求項１】
複数台の光伝送装置が一列に接続され、下流から上流に信号が伝送される光伝送システムであって、
各光伝送装置は、下流からの光信号を分波する第１の波長スプリッタと、該第１の波長スプリッタからの光信号を伝送する光再生変調部と、該光再生変調部からの光信号を合波する第２の波長スプリッタと、上流からの光信号を前記第２の波長スプリッタを介した後に受信する第２の光受信器と、前記光再生変調部からの指示情報を送信する光送信器とを備え、
前記光再生変調部は、前記第１の波長スプリッタからの光信号を分岐する光スプリッタと、該光スプリッタからの一方の光信号を受信する第１の光受信器と、該第１の光受信器からの電気信号を蓄える電気バッファと、該電気バッファとは異なるもう１つの抽出電気バッファと、前記第１の光受信器から光信号のヘッダ情報を読み取り、前記電気バッファからの電気信号を抽出して前記抽出電気バッファに送信する判定制御回路と、前記分岐したもう一方の光信号を透過する光遅延線と、該光遅延線からの光信号を光増幅する光増幅器と、該光増幅器からの光信号を光再生あるいは光飽和する半導体光増幅器と、該半導体光増幅器からの飽和信号を前記電気バッファからの電気信号で変調する光変調器とを備え、
下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路は、
前記電気バッファの空き状況を監視する手段と、
前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、
前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段と、
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光伝送システムにおいて、
下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路は、
Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況を監視する手段と、
Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、
Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段とを備え、
各光伝送装置は、電気バッファの空き状況に応じて、下流の光伝送装置に対し指示情報を送信するように構成したことを特徴とする光伝送システム。
【請求項３】
請求項１に記載の光伝送システムに用いられる、下流から数えてＸ台目の光伝送装置であって、
下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路は、
前記電気バッファの空き状況を監視する手段と、
前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、
前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段と、
を備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光伝送システムに用いられる、下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置であって、
下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路は、
Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況を監視する手段と、
Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信する手段と、
Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信する手段と、
を備えることを特徴とする光伝送装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光伝送システムにおけるトラフィック制御方法であって、
下流から数えてＸ台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路の処理手順は、
前記電気バッファの空き状況を監視するステップと、
前記電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換し電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信するステップと、
前記電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−１台目の光伝送装置に対し、Ｘ−１台目の光伝送装置においてＸ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せず電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信するステップと、
を含むことを特徴とするトラフィック制御方法。
【請求項６】
請求項２に記載の光伝送システムにおけるトラフィック制御方法であって、
下流から数えてＸ−１台目の光伝送装置内の光再生変調部の判定制御回路の処理手順は、
Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況を監視するステップと、
Ｘ台目の光伝送装置からの指示情報にもとづき、Ｘ−２台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−１台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する際に、Ｘ−１台目の光伝送装置の電気バッファの空き状況がある閾値以下の時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を一度電気信号に変換しＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えてから送信する指示情報を送信するステップと、
Ｘ−１台目の光伝送装置内の電気バッファの空き状況がある閾値より大きい時には、Ｘ−２台目の光伝送装置に対し、Ｘ−２台目の光伝送装置においてＸ−３台目から送信されてくる光信号のうちＸ台目宛の光信号を電気信号に変換せずＸ−２台目の光伝送装置の電気バッファに蓄えることなく送信する指示情報を送信するステップとを含み、
電気バッファの空き状況に応じて、下流の光伝送装置に対し指示情報を送信することを特徴とするトラフィック制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２３９２７６（Ｐ２０１１−２３９２７６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１０１５１（Ｐ２０１０−１１０１５１）
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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