JPH06311109A - 波長多重光通信ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体レーザの熱の効果による発振周波数変化
の影響を受けることなくノードの送信または受信周波数
を安定に切り換えることができる波長多重光通信ネット
ワークを提供する。 【構成】光送信器および光受信器をそれぞれ有する複数
のノードを備え、光送信器の送信周波数および光受信器
の受信周波数のいずれか一方を各ノードに固有の値と
し、他方を可変とすることによりノード間の通信を行う
波長多重光通信ネットワークのノードにおいて、ＡＴＭ
スイッチ１０からセル多重化部１１、送信バッファ１２
および光送信器１４を経て他のノードにＡＴＭセルを光
信号として送出する際、送信バッファ１２から読出され
る同一ノード宛てのセルが規定数以上連続して送出され
ないように読出し制御部１３による送信バッファ１２の
読出し動作を規制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、波長多重光通信ネット
ワークに関する。

【０００２】

【従来の技術】波長多重（ＷＤＭ）光通信ネットワーク
あるいは周波数多重（ＦＤＭ）光通信ネットワークは、
大容量の通信を容易に実現できるため、将来のマルチメ
ディア情報の伝送が行われる私設網や、広帯域ディジタ
ル統合網（Ｂ−ＩＳＤＮ）の基幹部あるいはバックボー
ンネットワークとして有望視されている。

【０００３】ＷＤＭネットワークでは、各ノードは一対
の送受信器を持ち、いずれかが周波数を切換える構成と
なっている。例えば、各ノードの送信器の送信周波数は
それぞれ固有の値とし、受信器にコヒーレント光受信器
を用いて受信周波数を変化させることにより送信ノード
を選択して必要な信号を受信する。他の例としては、受
信器に狭帯域光フィルタを備えた光受信器を用い、その
光フィルタの透過光周波数は各ノード固有の値とする。
各ノードは送信器の送信周波数を相手ノードの受信機に
おける狭帯域光フィルタの透過周波数に合わせて信号を
送信する。

【０００４】従来のＷＤＭネットワークは、例えばケー
ブルテレビ、ビデオスイッチャ、回線交換サービスのよ
うに、周波数の切換え頻度が１秒間にせいぜい１０回程
度と少なく、切換え時間も１ｍｓ程度要して構わない応
用が考えられてきた。これに対し、マルチメディア情報
伝送用の私設網や、Ｂ−ＩＳＤＮの基幹部あるいはバッ
クボーンネットワークといった適用分野では、次々と相
手ノードを変えて通信を行うので、各ノード間で送受さ
れる信号はセルやパケットなどの時間的に比較的短いバ
ースト状の信号である。特に、数十もの多くのノードの
間で同時に低遅延の通信を実現するためには、各バース
ト信号はμｓオーダ以下でなければならない。

【０００５】ＷＤＭネットワークの各ノード内の送受信
器で使用される光源は、半導体レーザ（以下、ＬＤとも
いう）が一般的である。そこで、発振周波数を容易かつ
高速に可変できるＬＤの開発が進められている。ＬＤの
発振周波数は駆動電流により制御される。すなわち、Ｌ
Ｄの駆動電流を変化させると、ＬＤの活性層内のキャリ
ア密度が変化して屈折率が変わるために、活性層長が等
価的に変化して結果的に周波数が変化する効果と、駆動
電流の変化により活性層の温度が変化し、熱により活性
層長が変化して周波数が変化する効果との二つの効果の
組み合わせで、ＬＤの発振周波数変化が起こる。これに
より、ＬＤの発振周波数は数百ＧＨｚもの広い範囲にわ
たり変化する。従って、各ノードでは周波数切換え時に
ＬＤの駆動電流を所要量だけ変化させ、さらに発振周波
数を安定させるために、帰還制御により自動周波数制御
（ＡＦＣ）を行うことが一般的に行われる。

【０００６】また、Y.TadaらによってIEEE Photonics T
echnology Letters,Vol.4 No.9, p.1051で発表されてい
る“Duplex Transmitter configlation for Bit-Error-
FreeOptical FDM Cross-Connect System ”に示されて
いるように、高速に光周波数を切換える時の切換え直後
の周波数の安定度を確保するために、２つのＬＤを用意
してそれらの出力を光スイッチで切換える方式も考えら
れている。この場合、待機中のＬＤが次の周波数に合わ
せて安定するまでの時間を長くとれるため、周波数切換
え時の特性がより安定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＬＤの発振
周波数を変化させる上述した二つの効果のうち、キャリ
ア密度の効果はその時定数が数ｎｓ以下であるのに対し
て、熱の効果は一般的に数十μｓ以上の長い時定数の成
分を持つ。すなわち、ＬＤのキャリア密度の効果による
発振周波数変化は短時間で起こり、熱の効果による発振
周波数変化は長時間で起こる。従って、ＬＤの発振周波
数を切換えてからキャリア密度の効果が収まることで一
度落ち着いた光周波数は、熱の効果による発振周波数の
変化によって数μｓ後に再び変化を始めることになる。

【０００８】ＷＤＭネットワークにおいて、あるノード
から他のあるノードへの情報が特に多い場合には、それ
らのノード間でバースト信号を複数回連続して伝送す
る。このバースト信号の連続伝送時間が数μｓ以上にわ
たると、ＬＤの熱の効果による遅い発振周波数変化の影
響が光周波数に現れるため、これ以後は正しい通信が維
持できなくなるという問題がある。

【０００９】本発明は、このような問題点をシステム的
に解決し、半導体レーザの熱の効果による発振周波数変
化の影響を受けることなくノードの送信または受信周波
数を安定に切換えることができる波長多重光通信ネット
ワークを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は少なくとも一つの光送信器および光受信器
をそれぞれ有する複数のノードを備え、光送信器の送信
周波数および光受信器の受信周波数のいずれか一方を各
ノードに固有の値とし、他方を可変とすることによりノ
ード間の通信を行う波長多重光通信ネットワークにおい
て、下記(1) 〜(3) のいずれかの手段を備えることを特
徴とする。

【００１１】(1) 各ノードに設けられ、他の同一ノード
への光信号の連続送出時間を所定値以下に制限する手
段。これは例えばＡＴＭ（非同期転送モード）通信方式
を用いる場合、同一ノード宛てのセルは規定数以上連続
して送出されないようにするセルスクランブル機能を備
えることで達成される。

【００１２】(2) 各ノードに設けられ、前記送信周波数
および受信周波数のうち可変である方の周波数が同一周
波数域に所定時間留まった場合に該周波数を一時的にシ
フトさせる手段。これは例えば各波長の光伝送チャネル
を複数のスロットと呼ばれる時間単位に分割してスロッ
ト単位で光信号を伝送する場合、送信周波数または受信
周波数が同一周波数域に留まったことが確認されたと
き、それを確認した直後のスロットで周波数シフトを行
い、さらに次のスロットで周波数を戻すことによって実
現される。

【００１３】(3) 前記送信周波数および受信周波数のう
ち可変である方の周波数を制御するための制御信号の直
流分を一定に保持する手段。これは例えば各ノードの送
受信で使用するスロットの割り当てを集中制御するよう
な構成の場合に、制御信号の直流分が一定となるように
スロット割り当てを決定することで達成される。

【００１４】

【作用】本発明では、上記(1) に示されるように同一ノ
ードへの光信号の連続送出時間を制限することにより、
光送信器または光受信器内の半導体レーザの熱の効果に
よる周波数変化が問題となる程度の長い時間連続して同
一ノード宛ての光信号送出がなされないようにすること
ができる。

【００１５】また、上記(2) に示されるように連続して
同じ周波数域で光信号を送信または受信した時には、送
信周波数または受信周波数を一旦大きくシフトさせるこ
とにより、半導体レーザの熱の効果による周波数変化を
打ち消して、安定した周波数切換えを実現する。

【００１６】さらに、上記(3) に示されるように送信ま
たは受信周波数を制御するための制御信号、すなわち半
導体レーザの周波数切換制御信号をその直流分が例えば
半導体レーザの熱の効果の時定数程度の時間内で見たと
きに一定となるようすることにより、半導体レーザの周
波数制御に伴う熱の効果による周波数変動を抑えること
が可能となる。

【００１７】このようにして本発明では半導体レーザの
熱の効果による発振周波数変化の影響をシステム的に解
決して、ノードの送信または受信周波数を安定に切換え
ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明をＡＴＭセルを交換するＷＤＭネ
ットワークに適用した実施例を示している。複数のノー
ド１−１〜１−ｎは、光ファイバ網２にそれぞれ少なく
とも一本ずつの光ファイバ束３−１〜３−ｎを介して接
続されている。制御ノード４は、後述するようにスロッ
ト割り当ての集中制御などを行う。ノード１−１〜１−
ｎのそれぞれのスループットは例えば２．５Ｇbps であ
り、下位ネットワークあるいは複数のＡＴＭ端末などを
収容している。この場合、ＷＤＭネットワーク自身はバ
ックボーンネットワークとして位置付けられている。

【００１９】光ファイバ網２は、光ファイバとカプラお
よび光アンプなどを含んでおり、ノード１−１〜１−ｎ
相互間で光信号が送受できるように構成されている。具
体的には、光ファイバ網２としては図２（ａ）に示すよ
うなスターカプラ５を用いたスター形網２−１や、図２
（ｂ）に示すようなリングファイバ６を用いたリング形
網２−２を用いることができる。

【００２０】ノード１−１〜１−ｎは、例えば図３に示
すように構成される。ｎ個の端子には例えば１５５Ｍbp
s のＡＴＭセルがそれぞれ入力され、ＡＴＭスイッチ１
０によって処理される。ＡＴＭスイッチ１０では、ＡＴ
Ｍスイッチコントローラ１８からの制御に従って、本実
施例のＷＤＭネットワークであるバックボーンネットワ
ークを介して他のネットワークへ転送されるべき２．５
Ｇbps のＡＴＭセルがＡＴＭセル多重化部１１を経て生
成され、これが送信バッファ１２に一旦蓄積される。

【００２１】バックボーンネットワーク中では、スロッ
トと呼ばれる時間単位に合わせて全ノード１−１〜１−
ｎが同期して信号の送受を行う。スロット長（１スロッ
トの時間長）はシステムの目的に合わせて決められ、本
実施例ではセル長と同一とする。具体的には、ＡＴＭセ
ルは５３オクテット＝４２４バイトなので、スロット長
は１６９．６ｎｓとなる。そして、各ノード１−１〜１
−ｎはスロット毎に信号を切換えることになる。信号の
切換えを減らすために、数セル分の時間をスロット長に
設定しても良い。この場合、送信側には相手ノード別の
バッファを用意し、同じ相手ノード宛てのセルはまとめ
て一つのメッセージとして転送することになる。従っ
て、バッファはセル毎のスロットとしたときよりも多く
必要となるが、周波数の切換え頻度は低下する。

【００２２】送信バッファ１２に蓄積されたセルは、読
出し制御部１３により相手ノードとの転送の約束ができ
たセルから順次読出され、予め割り当てられたスロット
に挿入されて光送信器１４から光信号として送出され
る。本実施例では、受信器として周波数可変光受信器１
７を用いてその周波数（受信周波数）を切換えることと
し、光送信器１４はどのスロットにおいても各ノード固
有の周波数（送信周波数）の光信号としてセルを送出す
るものとする。周波数可変光受信器１７によって受信さ
れた光信号は、電気信号に戻されて２．５Ｇbps のＡＴ
Ｍセルとなり、受信バッファ１６に一旦蓄積された後、
ＡＴＭセル分離部１５により並列化され、１５５Ｍbps
のセルとなってＡＴＭスイッチ１０に入力される。

【００２３】図３のノードには、主信号であるセル用の
光送信器１４および光受信器１７のほか、制御チャネル
用の光送信器２０および光受信器２１が備えられてい
る。制御信号処理部１８は、光送信器２０から送信すべ
き制御信号と光受信器２１で受信された制御信号を処理
すると共に、読出し制御部１３の読出しタイミングの制
御と周波数可変光受信器１７の受信周波数（局部発振周
波数）制御を行う。

【００２４】本実施例のネットワークで他ノードとの通
信を行う場合、事前に相手ノードとどのスロットで信号
を送出するか、すなわちスロット割り当てをどのように
するかを打ち合わせる必要がある。このスロット割り当
ての打ち合わせのために、制御チャネルが設定されてい
る。スロット割り当てを分散制御、すなわち複数のノー
ド間で打ち合わせて決定する方式で行うとネットワーク
の効率が落ち易いので、本実施例では図１に示したよう
に制御ノード４を用意し、この制御ノード４で全てのノ
ードの全てのスロット割り当てなどの集中管理と制御を
行っている。

【００２５】制御チャネル用の光送受信器２０，２１
は、全ノード同じ光周波数を使って制御ノード４と通信
を行うことができる。図３では、送受信される主光信号
や制御チャネル用の光信号は光ファイバ網へ個々のファ
イバで導かれるが、カプラや光合分波器を用いて、１本
のファイバで全信号を伝送することもできる。

【００２６】各ノードの主信号用の光送信器１４から
は、２．５Ｇbps のネットワークの場合、１６９．６ｎ
ｓ毎に１セルが送出される。ネットワークは１６９．６
ｎｓのスロットで動作し、各光送信器１４はそのスロッ
トにタイミングを合わせてセルを送出する。このため、
各ノードはセルの送出タイミングを正しくするためのタ
イミング同期機構を持っている。

【００２７】このタイミング同期機構は、例えばネット
ワークのトポロジーが図２（ａ）に示したようなスター
形網２−１の場合は、まず自ノードの送出したセルの戻
ってくる時間を計測して、自ノードからスター形網２−
１の中央までの距離を認識するとともに、自ノードの送
出セルと他ノードからのセルとの時間ずれをチェックし
て、スロットの絶対位置の認識、すなわちスロット同期
の確立を行うように構成される。スロットの絶対位置を
一度認識すると、後は時々自ノード宛にテストセルを発
して補正をすることにより、スロット同期が保持され
る。この時のテストセルは、セルの先頭あるいは最後の
部分についてはスロット内に入らず受信に失敗する可能
性があるので、セル中央部に同期認識ポイントを持って
くるのが良い。テストセルを用いることによるスループ
ットの低下を避けたい場合には、あるノード宛に送出し
たセルを自ノードで受信することによっても、同様の機
能が実現できる。

【００２８】また、スロットのずれや絶対位置をチェッ
クする信号としては、本実施例のように制御チャネルを
有するシステムでは、制御チャネルにより送受信される
制御信号を用いることもできる。すなわち、本実施例で
は前述したようにノード間の通信タイミングの設定のた
めにスロット割当を行う制御ノード４を備えており、こ
の制御ノード４との通信は例えば主信号の伝送のための
データチャネルとは別系統の制御チャネルにより行われ
る。制御チャネルは伝送する情報が限られているため、
低速であることが多い。今、制御チャネルの伝送速度を
１５５Ｍbps とすれば、６Ｍスロット／ｓ程度のバック
ボーンネットワークの１０スロット程度毎に１バイトの
同期信号を挿入しても、制御信号の４％程度しか消費さ
れない。そして、この同期信号と自ノードからスター形
網２−１の中央までの距離の情報から、光送信器１４は
正しいスロットに正しいセルを送出できる。

【００２９】光ファイバ中での光の伝搬速度は、周知の
通りほぼ２０ｃｍ／ｎｓである。すなわち、光ファイバ
中に光信号を１セル流し終った時点、つまり１セル長に
相当する１６９．６ｎｓが経過した時点では、セルの先
頭は３４ｍ先までにしか到達していない。光ファイバ長
が数ｋｍ規模のシステムの場合、自ノードの送出したセ
ルが戻って来るまでに３００セル程度は送出する。この
ような時間の関係を考えると、最初に確実にスロット同
期をとり、動作中も時々スロット同期をチェックして同
期ずれを防ぐことが重要となる。逆に考えれば、数ｋｍ
規模のシステムの場合、光送信器から光受信器までセル
が届くのに数十μｓ必要であるから、システム全体の遅
延を１ｍｓ程度に抑えるのに再送等の手段は不利であ
り、やはりスロット同期の維持は大切である。

【００３０】本実施例のシステムでは、送信周波数は固
定であるから、光送信器１４からの信号は連続的に送出
される。但し、光受信器１７ではバースト的に受信を行
うので、送出される信号はセルを単に並べるのみでな
く、セルとセルの間に光受信器１７の周波数切換えおよ
びセル同期確立のための時間を確保するガードタイム部
分が必要になる。このガードタイム部分では、セル同期
確立用のシーケンスやノードＩＤなどを流しておけば良
い。従って、２．５Ｇbps のスループットを実現するた
めには、実際の光伝送路中での伝送速度を１割程度クロ
ックアップする必要がある。

【００３１】勿論、バースト通信システムでよく用いら
れるように、セルを時間的に少し圧縮してバースト的に
送出し、そのセルとセルの間に無信号状態のガードタイ
ムを設ける方法を用いることも可能である。この場合、
セル同期確立用に同期シーケンスをセルの先頭に挿入し
たり、あるいは１セルが４２４ビットと短いことを利用
して、一括復調方式を用いることも可能である。しか
し、周波数可変光受信器１７で受信周波数を変える時
に、光送信器１４から連続的に信号が送出され、前記ガ
ードタイム部分の同期シーケンスの部分を見つけて周波
数を引き込み、セル同期を確立する方が、信号光のない
ガードタイム中に受信周波数を切換えて待つよりもチャ
ネル捕捉が容易で、かつ同期引き込みも時間的余裕が増
す。光送信器１４においても、常に短時間に半導体レー
ザの発光／消光を繰り返すことがなくなるので、半導体
レーザの疲労が抑えられる。

【００３２】図４は、周波数可変光受信器１７の構成例
を示すブロック図であり、コヒーレント光受信器の場合
の例である。この光受信器１７はスロット毎に受信すべ
き光信号の光周波数を選択することより、必要なセルを
受信する。すなわち、受信された光信号は光検波部３１
に入力され、局発ＬＤ３２からの局部発振光と混合され
ることにより電気信号に変換された後、復調部３３と周
波数検出・ＡＦＣ制御部３５に入力される。

【００３３】局発ＬＤ３２には、周波数検出・ＡＦＣ制
御部３５から出力されるＡＦＣ制御信号ｃとバイアス電
源３７から出力されるバイアス信号ｂおよび周波数切換
制御部３８から出力される周波数切換信号ａを加算器３
９により加算した信号ｄ（＝ａ＋ｂ＋ｃ）が駆動信号と
して印加される。ここで、周波数可変光受信器１７の受
信周波数の選択は、局発ＬＤ３２の発振周波数を周波数
切換制御部３８からの制御により変化させた後、周波数
検出・ＡＦＣ制御部３５により光検波部３１の出力信号
の周波数検出に基づく高速のＡＦＣ制御を行い、局発Ｌ
Ｄ３２の発振周波数を受信周波数に対応する周波数に正
確に引き込むことにより実現される。

【００３４】一方、光検波部３１の出力から復調部３３
でベースバンド信号が復調され、この復調出力からセル
同期再生部３６で再生されたクロックを用いてベースバ
ンド信号が識別・再生されることにより、同期シーケン
スなどの不要部分を除いたセルが生成される。生成され
たセルは、図３の受信バッファ１６に送出される。

【００３５】ところで、前述したようにＬＤ（半導体レ
ーザ）は駆動電流の制御時に、活性層のキャリア密度の
変化の効果のみによらず、熱の効果、すなわち温度変化
によっても発振周波数が変化する。そして、後者の効果
による周波数変化の時定数は数百μｓ以上と長い。この
長い時定数の影響により、一旦ＡＦＣ動作により所定の
周波数に引き込まれた局発ＬＤ３２の発振周波数は、１
μｓ程度の時間経過後、再び外れ始める。この周波数ず
れは、周波数検出・ＡＦＣ制御部３５による高速なＡＦ
Ｃ制御とは逆方向の変化であるため、ＡＦＣ制御による
修正は効かない。従って、上記の時定数に相当する時
間、すなわち数セル以上にわたって同じノードからのセ
ルを受信し続けると、局発ＬＤ３２の発振周波数が所定
値からずれて受信ができなくなる。

【００３６】このような問題を回避するために、本発明
では以下の（１）〜（３）に示す方法を適宜採用する。 （１）各ノード１−１〜１−ｎ内に、送信時に他の同一
ノードへの光信号の連続送出時間を所定値（局発ＬＤ３
２の発振周波数が熱の効果によって所定値からずれ始め
る前の時間に相当する）以下に制限する機能を持たせ
る。具体的には、ノード１−１〜１−ｎから出力される
光信号はセル単位で送出されるので、セルの連続送出時
間を所定値以下に制限するセルスクランブル機能を図３
の読み出し制御部１３に設けておく。すなわち、読出し
制御部１３は送信バッファ１２に蓄積されたＡＴＭセル
を１セルずつ一定の時間間隔で順次読出して光送信器１
４に送り出す制御を行うが、その際同じノード宛てのセ
ルはたとえセル送出の打ち合わせができていても、規定
数以上連続して送出しないようにする。本実施例では、
この規定数は３〜４セル程度としている。

【００３７】（２）各ノード１−１〜１−ｎ内に、受信
周波数が同一周波数域に所定時間留まった場合にその受
信周波数を一時的にシフトさせる機能を持たせる。具体
的には、連続して同一ノードからのセルあるいは送信周
波数域が似たノードからのセルを周波数可変光受信器１
７が受信した場合、それを確認したスロットの次のスロ
ットにおいて制御信号処理部１９により周波数切換制御
部３８を介して周波数可変光受信器１７内の局発ＬＤ３
２の発振周波数（受信周波数に対応する）を一旦大きく
シフトさせる。そして、更に次のスロットから通常の受
信動作を行う。これにより、同一ノードからの連続受信
時に熱の効果によって局発ＬＤ３２に生じる周波数オフ
セットを打ち消すことができる。

【００３８】このときの周波数シフト量は、周波数切換
信号ａの周波数切換え時点から熱の効果の影響が現れ始
める時間（本実施例では約１μｓ）内の平均値が常に一
定になるように設定すればよい。このことは、言い換え
れば、周波数切換制御部３８は局発ＬＤ３２の駆動信号
ｄ（＝ａ＋ｂ＋ｃ）の平均値が熱の効果が現れる時間程
度より長い時間で見たときに一定であるように周波数切
換信号ａを出力しているといえる。

【００３９】図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、局発ＬＤ３２
の周波数シフトの種々のシーケンスの例を示すものであ
り、時間ｔに対する周波数切換信号ａの変化の様子を表
している。ＬＤの周波数応答を考えると、ＬＤ３２の発
振周波数λはａ＝０のときの周波数λo を基準に、周波
数切換信号ａにほぼ対応して変化すると考えてよい。図
５（ａ）に示す例では、周波数シフトをａ＝０を基準と
して規則正しく変化させている。これにより、極めて短
い時間内（ほぼ２スロット長に相当）で周波数切換信号
ａの平均値は０で一定になる。

【００４０】実際の光通信システムでは、ランダムな通
信がランダムに発生するので、図５（ｂ）に示すように
数スロットで観測した時に周波数切換信号ａの平均値が
ほぼ０で一定になるような制御しかできないが、この制
御でもＬＤに生じる熱の効果の影響は十分抑圧できる。

【００４１】図５（ｃ）は、周波数切換信号ａがａ＞０
である状態、つまりＬＤの発振周波数λがλo に対して
同じ側にシフトした状態がある時間続いた後、スロット
Ａのタイミングで周波数切換制御部３８により大きくａ
＜０の状態にシフトした制御信号４０が生成され、周波
数がそれまでの周波数よりλo に対して反対の側へシフ
トされた場合の様子を示している。スロットＡはＬＤの
熱の効果を抑圧するために使われるので、このスロット
Ａではシフトした周波数で自ノード宛の信号が送られて
いるとは限らず、またネットワークで用いられている各
ノードの周波数に一致させずに熱の効果を抑えるのに最
適な周波数にシフトさせることも可能である。

【００４２】また、このような無駄なスロットＡを設け
ることによる伝送効率の低下が問題となる場合には、Ｌ
Ｄの耐電流に余裕があれば、図５（ｄ）に示すようにガ
ードタイム部分でインパルス的な周波数切換信号４１−
１または４１−２を周波数切換制御部３８から発生させ
ることにより、ＬＤの熱の効果による周波数ずれを抑え
る方法が有効である。この場合、インパルス的な周波数
切換信号４１−１，４１−２が発生されている瞬間の発
振周波数は保証されないが、次のスロットで直ちに必要
なセルが受信できる。

【００４３】（３）制御ノード４内に、各ノード１−１
〜１−ｎにおける光受信器１７内の局発ＬＤ３２の周波
数切換制御信号ａの平均値（直流分）が所定時間内、す
なわち局発ＬＤ３２の熱の効果が現れる時間より長い時
間で見たときに一定（例えば０）となるようにスロット
割り当てを行う機能を備える。

【００４４】この場合、前記（１）の場合と同様にノー
ド１−１〜１−ｎと特定のノードとの間のセル伝送が連
続しないように考慮することがより望ましい。本実施例
のように、各ノード１−１〜１−ｎが通信に使用するス
ロットの割り当てを制御ノード４によって集中管理する
ようなネットワークの場合には、この方法が有効であ
る。この方法によれば、前記（２）の方法を用いたのと
同様の効果がスロット割り当ての制御に伴って得られ、
結果的に局発ＬＤ３２の熱の効果による周波数ずれを防
止できる。

【００４５】図６は、上記（３）で示したような機能を
備えた制御ノード４の構成例を示すブロック図であり、
光送信器５１、光受信器５２および演算部５３からな
る。演算部５３はＣＰＵにより構成され、機能としてス
ロット割り当て部５４と平均値算出部５５を備えてい
る。スロット割り当て部５４はノード１−１〜１−ｎが
通信時に使用するスロット割り当ての基本的な規則を示
すスロット割り当てテーブルを含んでおり、このテーブ
ルと平均値算出部５５を参照して、周波数切換制御信号
ａの所定時間内の平均値が一定となるように実際のスロ
ット割り当てを決定する。光送信器５１および光受信器
５２は、こうして決定されたスロットを用いて送受信を
行う。

【００４６】ここで、本実施例のようにスロット長が短
い場合、全スロットを独立に扱って各ノード１−１〜１
−ｎからの通信要求とＬＤの熱の効果の抑圧を考えてス
ロット割り当てを行うと、演算部６３での演算量が膨大
なものとなる。そこで、数スロットおきに２スロット連
続等のパターンでスロット割り当てを行えば、演算量を
低減することができる。

【００４７】なお、以上説明したような方法を適用する
と、あるノード間での通信に際してそのノードの持つ伝
送能力が若干犠牲になる。そこで、例えばあるノード間
で２Ｇbps 以上のスループットで伝送を行いたい場合な
ど、ノードのスループットを最大に引き出す必要がある
時は、図７に示すような手法を用いればよい。

【００４８】図７において、ノード６０（送信ノード）
からノード６２（受信ノード）に向けてセルを伝送する
場合、まず送信ノード６０から伝送したいセルの一部を
光周波数λ１で相手の受信ノード６２に直接伝送し、残
りのセルについては第３のノード６１に一旦同じ光周波
数λ１で転送する。第３のノード６１は、送信ノード６
０から転送されたセルを中継して、異なる光周波数λ２
で受信ノード６２に送る。すなわち、送信ノード６０と
第３のノード６１が光周波数λ１とλ２で交互に受信ノ
ード６２にセルを送出し、受信ノード６２では受信周波
数をλ１とλ２交互に切換えてそれらのセルを受信す
る。

【００４９】このとき、第３のノード６１として送信ノ
ード６０の送信周波数に対して受信ノード６２にとって
周波数切換制御信号ａの平均値を０にするような送信周
波数を持つノードを選ぶことにより、受信ノード６２内
の光受信器の局発ＬＤ３２の熱の効果の影響を受けず
に、ノードの伝送能力までの大容量の伝送を実現するこ
とができる。但し、この場合には送信ノード６０から受
信ノード６２に直接伝送されるセルと、第３のノード６
１により中継して伝送されるセルとで、送信ノード６０
から受信ノード６２に到達する時間が異なるため、送信
ノード６０側あるいは受信ノード６２側でセルの順番の
管理を厳しく行う必要がある。

【００５０】また、中継ノードである第３のノード６１
は基本的に図３に示したような構成でよいが、この構成
のままでは中継されるセルは一度ＡＴＭスイッチ１０を
介して再送信されるので、遅延時間の点で不利となる。
図８は、この点を改善して中継セルに適した構成とした
セルの構成を示す図であり、図３の構成に加えてスイッ
チ２３を追加している。中継ノードとして使用する時に
は、このスイッチ２３によって光受信器１７からＡＴＭ
スイッチ１０等を経由せずに直接、送信バッファ１２へ
中継セルを転送するようにする。

【００５１】次に、本発明の効果をより具体的に説明す
る。図９は、先に説明した（２）の方法により局発ＬＤ
３２の発振周波数を切換えたときのシミュレーション結
果であり、横軸に時間ｔ、縦軸にＬＤの発振周波数をと
っている。図９では先の実施例中で挙げた数値と少し異
なり、０μｓ〜５．５μｓにわたり３００ｎｓおきに約
１０ＧＨｚ間隔に並んでいるチャネルのいずれかに光周
波数を変化させた時の実際のＬＤ発振周波数を計算して
いる。また、この例ではＡＦＣを考慮していない。つま
り図４のＡＦＣ制御信号ｃはないものとしている。縦軸
の発振周波数はバイアス電源３７により安定化して発振
させられている発振周波数を基準にした相対値である。
すなわち、周波数切換制御信号がａ＝０のときの局発Ｌ
Ｄ３２の発振周波数が縦軸の０に相当している。

【００５２】図９（ａ）は従来の制御の場合、図９
（ｂ）が本発明による制御を行った場合である。この例
では効果を分かり易く示すため、図中スロット７１〜７
６に示されるように、５スロットおきに縦軸の発振周波
数相対値を０に戻すような制御を仮定している。図９
（ａ）（ｂ）を比較すると、発振周波数の相対値が
（ａ）のスロット７１〜７３では０に一致していないの
に対して、本発明を用いた場合の（ｂ）のスロット７４
〜７６では０に一致している。

【００５３】スロット７１〜７３での周波数ずれは、約
６００ＭＨｚから１ＧＨｚである。コヒーレント光受信
器では、この周波数のずれは受信を不能とする。勿論、
スロット７１〜７３で周波数がずれているということ
は、他のスロットでもずれていることを意味しており、
従って従来の制御ではシステムが正しく動作しないこと
がわかる。

【００５４】これに対し、本発明によると図９（ｂ）に
示されるように確実な周波数切換えが実現できる。図９
（ｂ）では、周波数切換制御信号ａの変化のさせ方とし
て図５で説明したのと同様な３つのパターン１〜３を使
っている。パターン１は同一周波数のセルの連続に対し
て、その影響を除去するような周波数変化を与える制御
を行った場合、パターン２は周波数切換制御信号ａに直
流成分が出にくいように交番的に光周波数を変化させる
制御を行った場合、パターン３は交番的ではないが、パ
ターン２と同様に直流成分が出にくいような制御を行っ
た場合である。パターン１〜３のいずれの場合も、良好
な結果を示していることが分かる。

【００５５】なお、以上の説明では光受信器の受信周波
数を変化させるシステムの例を示したが、光送信器の送
信周波数を変化させるシステムにおいても本発明を適用
することが可能であり、その場合も先と同様の効果を得
ることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば半
導体レーザの熱の効果による発振周波数変化の影響を受
けることなく、ノードの送信または受信周波数を安定に
切換えることができる波長多重光通信ネットワークを提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る波長多重光通信ネット
ワークの概略構成図

【図２】図１における光ファイバ網の構成例を示す図

【図３】図１におけるノードの構成例を示すブロック図

【図４】図３における光受信器の詳細な構成を示すブロ
ック図

【図５】同実施例における周波数シフトのシーケンスを
示す図

【図６】図１における制御ノードの構成例を示すブロッ
ク図

【図７】本発明の他の実施例に係る波長多重光通信ネッ
トワークの概略構成図

【図８】図１におけるノードの他の構成例を示す図

【図９】本実施例における半導体レーザの発振周波数切
換えのシミュレーション結果を示す図

【符号の説明】

１−１〜１−ｎ…ノード ２…光ファイバ網 ３−１〜ｎ…ファイバ束 １０…ＡＴＭ交換
器 １１…ＡＴＭセル多重化部 １２…送信バッフ
ァ １３…読出し制御部 １４…光送信器 １５…ＡＴＭセルデマルチプレクサ １６…受信バッフ
ァ １７…周波数可変光受信器 １９…制御信号処
理部 ２０…制御チャネル用光送信器 ２１…制御チャネ
ル用光受信器 ２２…同期シーケンス発生部 ２３…スイッチ ３１…光電変換部 ３２…局発用半導
体レーザ ３３…復調部 ３４…識別・再生
部 ３５…周波数検出・ＡＦＣ制御部 ３６…セル同期再
生部 ３７…バイアス電源 ３８…周波数切換
制御部 ３９…加算器 ５１…光送信器 ５２…光受信器 ５３…演算部 ５４…スロット割り当て部 ５５…平均値算出
部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一つの光送信器および光受信器
   をそれぞれ有する複数のノードを備え、光送信器の送信
   周波数および光受信器の受信周波数のいずれか一方を各
   ノードに固有の値とし、他方を可変とすることによりノ
   ード間の通信を行う波長多重光通信ネットワークにおい
   て、 前記ノードは、他の同一ノードへの光信号の連続送出時
   間を所定値以下に制限する手段を有することを特徴とす
   る波長多重光通信ネットワーク。
2. 【請求項２】少なくとも一つの光送信器および光受信器
   をそれぞれ有する複数のノードを備え、光送信器の送信
   周波数および光受信器の受信周波数のいずれか一方を各
   ノードに固有の値とし、他方を可変とすることによりノ
   ード間の通信を行う波長多重光通信ネットワークにおい
   て、 前記ノードは、前記送信周波数および受信周波数のうち
   可変である方の周波数が同一周波数域に所定時間留まっ
   た場合に該周波数を一時的にシフトさせる手段を有する
   ことを特徴とする波長多重光通信ネットワーク。
3. 【請求項３】少なくとも一つの光送信器および光受信器
   をそれぞれ有する複数のノードを備え、光送信器の送信
   周波数および光受信器の受信周波数のいずれか一方を各
   ノードに固有の値とし、他方を可変とすることによりノ
   ード間の通信を行う波長多重光通信ネットワークにおい
   て、 前記送信周波数および受信周波数のうち可変である方の
   周波数を制御するための制御信号の直流分を一定に保持
   する手段を有することを特徴とする波長多重光通信ネッ
   トワーク。