(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された光パケット信号の方路を切り替える光パケット交換装置と、
受信したクライアント信号からクライアント光パケット信号を生成し、前記光パケット交換装置に送出する光パケット送信装置と、
を備える光パケット交換システムであって、
前記光パケット交換装置は、
前記光パケット送信装置からのクライアント光パケット信号を分岐するクライアント分岐部と、
他の光パケット交換システムからのネットワーク光パケット信号を分岐するネットワーク分岐部と、
前記クライアント分岐部にて分岐された一方のクライアント光パケット信号を遅延させるクライアント光遅延部と、
前記ネットワーク分岐部にて分岐された一方のネットワーク光パケット信号を遅延させるネットワーク光遅延部であって、前記クライアント光遅延部よりも遅延時間の長いネットワーク光遅延部と、
前記クライアント光遅延部からのクライアント光パケット信号を入力するクライアント入力ポートと、前記ネットワーク光遅延部からのネットワーク光パケット信号を入力するネットワーク入力ポートと、出力ポートとを有し、入力したクライアント光パケット信号およびネットワーク光パケット信号の方路を切り替えて前記出力ポートから送出する光スイッチ部と、
前記クライアント分岐部にて分岐した他方のクライアント光パケット信号および前記ネットワーク分岐部にて分岐した他方のネットワーク光パケット信号を入力し、それらの光パケット信号の解析結果に基づいて前記光スイッチ部を制御する光スイッチ制御部と、を備え、
前記光スイッチ制御部は、前記出力ポートからネットワーク光パケット信号が送出されない時間である空きタイムスロットを検出するよう構成されており、
前記光パケット送信装置は、クライアント光パケット信号が前記空きタイムスロットに挿入されるよう、クライアント光パケット信号の送出タイミングを調整し、
前記光スイッチ制御部は、検出した空きタイムスロットに基づいて、クライアント光パケット信号の送信可能タイミングおよび送信可能パケット長を前記光パケット送信装置に通知するよう構成されており、
前記光パケット送信装置は、
受信したクライアント信号を格納する入力バッファと、
前記入力バッファに格納されたクライアント信号にパケット長情報を含むヘッダを付加してクライアントパケット信号を生成するパケット生成部と、
生成されたクライアントパケット信号を格納する出力バッファであって、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が前記送信可能パケット長以下の場合に、前記送信可能タイミングに合わせて該クライアントパケット信号を出力する出力バッファと、
前記出力バッファから出力されたクライアントパケット信号をクライアント光パケット信号に変換し、前記光パケット交換装置に送出する電気／光変換部と、を備えることを特徴とする光パケット交換システム。
【請求項２】
前記出力バッファは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が前記送信可能パケット長よりも長い場合、該クライアントパケット信号をパケット長が前記送信可能パケット長以下の分割パケット信号に分割して出力することを特徴とする請求項１に記載の光パケット交換システム。
【請求項３】
前記出力バッファは、分割パケット信号のそれぞれに対し、分割されたクライアントパケット信号であることを示すための分割フラグと、他のクライアントパケット信号と識別するためのパケット識別番号と、前記出力バッファからの出力順番と、最後に出力された分割パケット信号であるか否かを示すための最終パケットフラグとを付与することを特徴とする請求項２に記載の光パケット交換システム。
【請求項４】
前記出力バッファは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が前記送信可能パケット長よりも長い場合、その後に格納されたクライアントパケット信号の中からパケット長が前記送信可能パケット長以下のものを検索し、該当したクライアントパケット信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の光パケット交換システム。
【請求項５】
前記出力バッファは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が前記送信可能パケット長以下である場合、その後に格納されたクライアントパケット信号の中から、パケット長が前記送信可能パケット長から先頭のクライアントパケット信号のパケット長を引いた値よりも短いものを検索し、該当したクライアントパケット信号を先頭のクライアントパケット信号に続いて出力することを特徴とする請求項１に記載の光パケット交換システム。
【請求項６】
前記光スイッチ制御部は、
ネットワーク光パケット信号の到着時刻およびパケット長を検出するネットワーク解析部と、
検出された到着時刻およびパケット長に基づいて、前記出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号の時間的配置を示す出力予想図を生成し、該出力予想図に基づいて前記送信可能タイミングおよび前記送信可能パケット長を前記光パケット送信装置に通知する出力予想図生成部と、
前記通知を受けて前記光パケット送信装置から出力されたクライアント光パケット信号の到着時刻およびパケット長を検出するクライアント解析部と、
前記クライアント解析部からの前記到着時刻および前記パケット長と、前記出力予想図生成部からの出力予想図とに基づいて、前記出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号とクライアント光パケット信号の通過／破棄を判定し、前記光スイッチ部に制御信号を出力する制御信号生成部と、
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項７】
入力された光パケット信号の方路を切り替える光パケット交換装置と、
受信したクライアント信号からクライアント光パケット信号を生成し、前記光パケット交換装置に送出する光パケット送信装置と、
を備える光パケット交換システムであって、
前記光パケット交換装置は、
前記光パケット送信装置からのクライアント光パケット信号を分岐するクライアント分岐部と、
他の光パケット交換システムからのネットワーク光パケット信号を分岐するネットワーク分岐部と、
前記クライアント分岐部にて分岐された一方のクライアント光パケット信号を遅延させるクライアント光遅延部と、
前記ネットワーク分岐部にて分岐された一方のネットワーク光パケット信号を遅延させるネットワーク光遅延部であって、前記クライアント光遅延部よりも遅延時間の長いネットワーク光遅延部と、
前記クライアント光遅延部からのクライアント光パケット信号を入力するクライアント入力ポートと、前記ネットワーク光遅延部からのネットワーク光パケット信号を入力するネットワーク入力ポートと、出力ポートとを有し、入力したクライアント光パケット信号およびネットワーク光パケット信号の方路を切り替えて前記出力ポートから送出する光スイッチ部と、
前記クライアント分岐部にて分岐した他方のクライアント光パケット信号および前記ネットワーク分岐部にて分岐した他方のネットワーク光パケット信号を入力し、それらの光パケット信号の解析結果に基づいて前記光スイッチ部を制御する光スイッチ制御部と、を備え、
前記光スイッチ制御部は、前記出力ポートからネットワーク光パケット信号が送出されない時間である空きタイムスロットを検出するよう構成されており、
前記光パケット送信装置は、クライアント光パケット信号が前記空きタイムスロットに挿入されるよう、クライアント光パケット信号の送出タイミングを調整し、
前記光パケット送信装置は、
受信したクライアント信号を格納する入力バッファと、
前記入力バッファに格納されたクライアント信号にパケット長情報を含むヘッダを付加してクライアントパケット信号を生成するパケット生成部と、
生成されたクライアントパケット信号を格納する出力バッファであって、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長情報を前記光パケット交換装置に通知するとともに、前記スイッチ制御部から送信開始トリガが通知されたときに該クライアントパケット信号を出力する出力バッファと、
前記出力バッファから出力されたクライアントパケット信号をクライアント光パケット信号に変換し、前記光パケット交換装置に送出する電気／光変換部と、を備えることを特徴とする光パケット交換システム。
【請求項８】
前記光スイッチ制御部は、
前記ネットワーク分岐部からのネットワーク光パケット信号の到着時刻およびパケット長を検出するネットワーク解析部と、
検出された到着時刻およびパケット長に基づいて、前記出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号の時間的配置を示す出力予想図を生成し、該出力予想図から検出した空きタイムスロットの送信可能パケット長が前記光パケット送信装置から通知されたクライアントパケット信号のパケット長以上である場合に、前記光パケット送信装置に対して送信開始トリガを通知する出力予想図生成部と、
前記送信開始トリガを受けて前記光パケット送信装置から出力されたクライアント光パケット信号の到着時刻およびパケット長を検出するクライアント解析部と、
前記クライアント解析部からの前記到着時刻および前記パケット長と、前記出力予想図生成部からの出力予想図とに基づいて、前記出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号とクライアント光パケット信号の通過／破棄を判定し、前記光スイッチ部に制御信号を出力する制御信号生成部と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の光パケット交換システム。
【請求項９】
入力された光パケット信号の方路を切り替える光パケット交換装置と、
受信したクライアント信号からクライアント光パケット信号を生成し、前記光パケット交換装置に送出する光パケット送信装置と、
を備える光パケット交換システムであって、
前記光パケット交換装置は、
他の光パケット交換システムからのネットワーク光パケット信号を分岐するネットワーク分岐部と、
前記光パケット送信装置からのクライアント光パケット信号を遅延させるクライアント光遅延部と、
前記ネットワーク分岐部にて分岐された一方のネットワーク光パケット信号を遅延させるネットワーク光遅延部であって、前記クライアント光遅延部よりも遅延時間の長いネットワーク光遅延部と、
前記クライアント光遅延部からのクライアント光パケット信号を入力するクライアント入力ポートと、前記ネットワーク光遅延部からのネットワーク光パケット信号を入力するネットワーク入力ポートと、出力ポートとを有し、入力したクライアント光パケット信号およびネットワーク光パケット信号の方路を切り替えて前記出力ポートから送出する光スイッチ部と、
前記ネットワーク分岐部にて分岐した他方のネットワーク光パケット信号を入力し、該ネットワーク光パケット信号の解析結果に基づいて前記光スイッチ部を制御する光スイッチ制御部と、を備え、
前記光パケット送信装置は、
受信したクライアント信号を格納する入力バッファと、
前記入力バッファに格納されたクライアント信号にパケット長情報を含むヘッダを付加してクライアントパケット信号を生成するパケット生成部と、
生成されたクライアントパケット信号を格納する出力バッファであって、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長情報を前記光パケット交換装置に通知するとともに、前記スイッチ制御部から送信開始トリガが通知されたときに該クライアントパケット信号を出力する出力バッファと、
前記出力バッファから出力されたクライアントパケット信号をクライアント光パケット信号に変換し、前記光パケット交換装置に送出する電気／光変換部と、を備え、
前記光スイッチ制御部は、
ネットワーク光パケット信号の到着時刻およびパケット長を検出するネットワーク解析部と、
検出された到着時刻およびパケット長に基づいて、前記出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号の時間的配置を示す出力予想図を生成し、該出力予想図から検出した空きタイムスロットの送信可能パケット長が前記光パケット送信装置から通知されたクライアントパケット信号のパケット長以上である場合に、前記光パケット送信装置に対して送信開始トリガを通知する出力予想図生成部と、
前記送信開始トリガを通知してから所定時間後に前記光パケット送信装置からクライアント光パケット信号が到着することを見込んで、前記光スイッチ部に制御信号を出力する制御信号生成部と、
を備えることを特徴とする光パケット交換システム。
【請求項１０】
前記ネットワーク光パケット信号は、複数の波長の光パケット信号が波長多重された光パケット信号であり、
前記光スイッチ制御部は、光パケット信号の波長ごとに空きタイムスロットを検出するよう構成されており、
前記光パケット送信装置は、クライアント光パケット信号が検出された空きタイムスロットに挿入されるよう、クライアント光パケット信号の送出タイミングおよび波長を調整することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項１１】
前記光パケット交換装置から送出された光パケット信号を受信する光パケット受信装置をさらに備え、
前記光スイッチ部は、当該光パケット交換システムの外部に光パケット信号を出力するネットワーク出力ポートと、前記光パケット受信装置に光パケット信号を出力するクライアント出力ポートとを有し、
前記光スイッチ制御部は、ネットワーク出力ポートにおいてネットワーク光パケット信号同士の時間的な競合が発生している場合、先着のネットワーク光パケット信号を優先的にネットワーク出力ポートに通過させ、後着のネットワーク光パケット信号をクライアント出力ポートに出力し、
前記光パケット受信装置は、受信した後着のネットワーク光パケット信号を前記光パケット送信装置に転送することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【請求項１２】
入力された光パケット信号の方路を切り替える光パケット交換装置と、
受信したクライアント信号からクライアント光パケット信号を生成し、前記光パケット交換装置に送出する光パケット送信装置と、
を備える光パケット交換システムであって、
前記光パケット交換装置は、
光パケット信号を受信する複数の入力部と、
前記入力部で受信した光パケット信号をそれぞれ分岐する複数の分岐部と、
前記分岐部にて分岐された一方の光パケット信号の遅延時間をそれぞれ可変できる複数の光遅延時間可変部と、
前記光遅延時間可変部からの光パケット信号をそれぞれ入力する複数の入力ポートと、出力ポートとを有し、入力した光パケット信号の方路を切り替えて前記出力ポートから送出する光スイッチ部と、
前記分岐部にて分岐した他方の光パケット信号を入力し、それらの光パケット信号の解析結果に基づいて前記光スイッチ部を制御する光スイッチ制御部と、
各光遅延時間可変部の遅延時間を個別に制御する遅延時間制御部であって、前記遅延時間可変部に前記光パケット送信装置からのクライアント光パケット信号が入力される場合には、遅延時間を所定の第１遅延時間に制御し、他の光パケット交換システムからのネットワーク光パケット信号が入力される場合には、遅延時間を前記第１遅延時間よりも長い所定の第２遅延時間に制御する遅延時間制御部と、を備え、
前記光スイッチ制御部は、前記出力ポートからネットワーク光パケット信号が送出されない時間である空きタイムスロットを検出するよう構成されており、
前記光パケット送信装置は、クライアント光パケット信号が前記空きタイムスロットに挿入されるよう、クライアント光パケット信号の送出タイミングを調整する、
ことを特徴とする光パケット交換システム。
【請求項１３】
前記光遅延時間可変部は、
光パケット信号を第１遅延時間遅延させるクライアント光遅延部と、
光パケット信号を第２遅延時間遅延させるネットワーク光遅延部と、
前記クライアント光遅延部と前記ネットワーク光遅延部とを選択的に切り替える遅延選択光スイッチと、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載の光パケット交換システム。
【請求項１４】
前記光パケット交換装置は、
前記入力部に入力される光パケット信号を、クライアント光パケット信号とネットワーク光パケット信号との間で選択的に切り替える複数の入力選択光スイッチをさらに備えることを特徴とする請求項１２または１３に記載の光パケット交換システム。
【請求項１５】
前記光パケット交換装置は、光パケット信号の出力先を、当該光パケット交換システムの外部と、当該光パケット交換システムの備える光パケット受信装置との間で選択的に切り替える出力選択光スイッチをさらに備えることを特徴とする請求項１２から１４のいずれかに記載の光パケット交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パケット信号に付与された宛先情報に従って光スイッチを切り替えることにより、光パケット単位でのパケット交換を可能とする光パケット交換方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）を用いた光伝送システムにおいて、波長選択スイッチ（ＷＳＳ：wavelength selective switch）等を用いることで、波長単位のパス切替を行う技術が実用化されている。その次の技術として、切替を行う単位を例えばＩＰパケット（１０ＧＥｔｈｅｒ（10 Gigabit Ethernet（登録商標））信号等）一つ一つという細かい単位とし、各々を光パケットという形式に変換して、超高速の光スイッチで方路切り替えを行う光パケット交換方式が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＩＰパケットはデータが存在しない間は有意な情報が転送されておらず、その分だけ帯域が無駄になっているが、光パケット交換方式が実現すれば、データが存在しない時間帯を別のパケットが占有できることになる。従って、光パケット交換方式は、伝送路の帯域利用効率を飛躍的に高める可能性があり、将来の技術として有望視されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３５９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光パケット交換方式においては、光スイッチの例えば２つの入力ポートにほぼ同じタイミングで到着した２つの光パケット信号が、同じ出力ポートへの出力を要求する場合がある。このような場合、先着の光パケット信号が優先的に通過され、後着の光パケット信号はを破棄される。光パケット回線の使用率が低い状態であればこのように光パケット信号の破棄が発生する確率は低いので、それほど問題にならないが、ネットワークへの光パケット信号が増えて光パケット回線の使用率が高くなると、頻繁に光パケット信号の破棄が発生して通信品質が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光パケット交換方式において、光パケット信号の破棄率を低減できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の光パケット交換システムは、入力された光パケット信号の方路を切り替える光パケット交換装置と、受信したクライアント信号からクライアント光パケット信号を生成し、光パケット交換装置に送出する光パケット送信装置とを備える。光パケット交換装置は、光パケット送信装置からのクライアント光パケット信号を分岐するクライアント分岐部と、他の光パケット交換システムからのネットワーク光パケット信号を分岐するネットワーク分岐部と、クライアント分岐部にて分岐された一方のクライアント光パケット信号を遅延させるクライアント光遅延部と、ネットワーク分岐部にて分岐された一方のネットワーク光パケット信号を遅延させるネットワーク光遅延部であって、クライアント光遅延部よりも遅延時間の長いネットワーク光遅延部と、クライアント光遅延部からのクライアント光パケット信号を入力するクライアント入力ポートと、ネットワーク光遅延部からのネットワーク光パケット信号を入力するネットワーク入力ポートと、出力ポートとを有し、入力したクライアント光パケット信号およびネットワーク光パケット信号の方路を切り替えて出力ポートから送出する光スイッチ部と、クライアント分岐部にて分岐した他方のクライアント光パケット信号およびネットワーク分岐部にて分岐した他方のネットワーク光パケット信号を入力し、それらの光パケット信号の解析結果に基づいて光スイッチ部を制御する光スイッチ制御部とを備える。光スイッチ制御部は、出力ポートからネットワーク光パケット信号が送出されない時間である空きタイムスロットを検出するよう構成されている。光パケット送信装置は、クライアント光パケット信号が空きタイムスロットに挿入されるよう、クライアント光パケット信号の送出タイミングを調整する。
【０００８】
光スイッチ制御部は、検出した空きタイムスロットに基づいて、クライアント光パケット信号の送信可能タイミングおよび送信可能パケット長を光パケット送信装置に通知するよう構成されていてもよい。光パケット送信装置は、受信したクライアント信号を格納する入力バッファと、入力バッファに格納されたクライアント信号にパケット長情報を含むヘッダを付加してクライアントパケット信号を生成するパケット生成部と、生成されたクライアントパケット信号を格納する出力バッファであって、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が送信可能パケット長以下の場合に、送信可能タイミングに合わせて該クライアントパケット信号を出力する出力バッファと、出力バッファから出力されたクライアントパケット信号をクライアント光パケット信号に変換し、光パケット交換装置に送出する電気／光変換部とを備えてもよい。
【０００９】
出力バッファは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が送信可能パケット長よりも長い場合、該クライアントパケット信号をパケット長が送信可能パケット長以下の分割パケット信号に分割して出力してもよい。
【００１０】
出力バッファは、分割パケット信号のそれぞれに対し、分割されたクライアントパケット信号であることを示すための分割フラグと、他のクライアントパケット信号と識別するためのパケット識別番号と、出力バッファからの出力順番と、最後に出力された分割パケット信号であるか否かを示すための最終パケットフラグとを付与してもよい。
【００１１】
出力バッファは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が送信可能パケット長よりも長い場合、その後に格納されたクライアントパケット信号の中からパケット長が送信可能パケット長以下のものを検索し、該当したクライアントパケット信号を出力してもよい。
【００１２】
出力バッファは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が送信可能パケット長以下である場合、その後に格納されたクライアントパケット信号の中から、パケット長が送信可能パケット長から先頭のクライアントパケット信号のパケット長を引いた値よりも短いものを検索し、該当したクライアントパケット信号を先頭のクライアントパケット信号に続いて出力してもよい。
【００１３】
光スイッチ制御部は、ネットワーク光パケット信号の到着時刻およびパケット長を検出するネットワーク解析部と、検出された到着時刻およびパケット長に基づいて、出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号の時間的配置を示す出力予想図を生成し、該出力予想図に基づいて送信可能タイミングおよび送信可能パケット長を光パケット送信装置に通知する出力予想図生成部と、通知を受けて光パケット送信装置から出力されたクライアント光パケット信号の到着時刻およびパケット長を検出するクライアント解析部と、クライアント解析部からの到着時刻およびパケット長と、出力予想図生成部からの出力予想図とに基づいて、出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号とクライアント光パケット信号の通過／破棄を判定し、光スイッチ部に制御信号を出力する制御信号生成部とを備えてもよい。
【００１４】
光パケット送信装置は、受信したクライアント信号を格納する入力バッファと、入力バッファに格納されたクライアント信号にパケット長情報を含むヘッダを付加してクライアントパケット信号を生成するパケット生成部と、生成されたクライアントパケット信号を格納する出力バッファであって、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長情報を光パケット交換装置に通知するとともに、スイッチ制御部から送信開始トリガが通知されたときに該クライアントパケット信号を出力する出力バッファと、出力バッファから出力されたクライアントパケット信号をクライアント光パケット信号に変換し、光パケット交換装置に送出する電気／光変換部とを備えてもよい。
【００１５】
光スイッチ制御部は、ネットワーク分岐部からのネットワーク光パケット信号の到着時刻およびパケット長を検出するネットワーク解析部と、検出された到着時刻およびパケット長に基づいて、出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号の時間的配置を示す出力予想図を生成し、該出力予想図から検出した空きタイムスロットの送信可能パケット長が光パケット送信装置から通知されたクライアントパケット信号のパケット長以上である場合に、光パケット送信装置に対して送信開始トリガを通知する出力予想図生成部と、送信開始トリガを受けて光パケット送信装置から出力されたクライアント光パケット信号の到着時刻およびパケット長を検出するクライアント解析部と、クライアント解析部からの到着時刻およびパケット長と、出力予想図生成部からの出力予想図とに基づいて、出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号とクライアント光パケット信号の通過／破棄を判定し、光スイッチ部に制御信号を出力する制御信号生成部とを備えてもよい。
【００１６】
本発明の別の態様もまた、光パケット交換システムである。この光パケット交換システムは、入力された光パケット信号の方路を切り替える光パケット交換装置と、受信したクライアント信号からクライアント光パケット信号を生成し、光パケット交換装置に送出する光パケット送信装置とを備える。光パケット交換装置は、他の光パケット交換システムからのネットワーク光パケット信号を分岐するネットワーク分岐部と、光パケット送信装置からのクライアント光パケット信号を遅延させるクライアント光遅延部と、ネットワーク分岐部にて分岐された一方のネットワーク光パケット信号を遅延させるネットワーク光遅延部であって、クライアント光遅延部よりも遅延時間の長いネットワーク光遅延部と、クライアント光遅延部からのクライアント光パケット信号を入力するクライアント入力ポートと、ネットワーク光遅延部からのネットワーク光パケット信号を入力するネットワーク入力ポートと、出力ポートとを有し、入力したクライアント光パケット信号およびネットワーク光パケット信号の方路を切り替えて出力ポートから送出する光スイッチ部と、ネットワーク分岐部にて分岐した他方のネットワーク光パケット信号を入力し、該ネットワーク光パケット信号の解析結果に基づいて光スイッチ部を制御する光スイッチ制御部とを備える。光パケット送信装置は、受信したクライアント信号を格納する入力バッファと、入力バッファに格納されたクライアント信号にパケット長情報を含むヘッダを付加してクライアントパケット信号を生成するパケット生成部と、生成されたクライアントパケット信号を格納する出力バッファであって、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長情報を光パケット交換装置に通知するとともに、スイッチ制御部から送信開始トリガが通知されたときに該クライアントパケット信号を出力する出力バッファと、出力バッファから出力されたクライアントパケット信号をクライアント光パケット信号に変換し、光パケット交換装置に送出する電気／光変換部とを備える。光スイッチ制御部は、ネットワーク光パケット信号の到着時刻およびパケット長を検出するネットワーク解析部と、検出された到着時刻およびパケット長に基づいて、出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号の時間的配置を示す出力予想図を生成し、該出力予想図から検出した空きタイムスロットの送信可能パケット長が光パケット送信装置から通知されたクライアントパケット信号のパケット長以上である場合に、光パケット送信装置に対して送信開始トリガを通知する出力予想図生成部と、送信開始トリガを通知してから所定時間後に光パケット送信装置からクライアント光パケット信号が到着することを見込んで、光スイッチ部に制御信号を出力する制御信号生成部とを備える。
【００１７】
ネットワーク光パケット信号は、複数の波長の光パケット信号が波長多重された光パケット信号であり、光スイッチ制御部は、光パケット信号の波長ごとに空きタイムスロットを検出するよう構成されており、光パケット送信装置は、クライアント光パケット信号が検出された空きタイムスロットに挿入されるよう、クライアント光パケット信号の送出タイミングおよび波長を調整してもよい。
【００１８】
光パケット交換装置から送出された光パケット信号を受信する光パケット受信装置をさらに備えてもよい。光スイッチ部は、当該光パケット交換システムの外部に光パケット信号を出力するネットワーク出力ポートと、光パケット受信装置に光パケット信号を出力するクライアント出力ポートとを有してもよい。光スイッチ制御部は、ネットワーク出力ポートにおいてネットワーク光パケット信号同士の時間的な競合が発生している場合、先着のネットワーク光パケット信号を優先的にネットワーク出力ポートに通過させ、後着のネットワーク光パケット信号をクライアント出力ポートに出力し、光パケット受信装置は、受信した後着のネットワーク光パケット信号を光パケット送信装置に転送してもよい。
【００１９】
本発明の別の態様もまた、光パケット交換システムである。この光パケット交換システムは、入力された光パケット信号の方路を切り替える光パケット交換装置と、受信したクライアント信号からクライアント光パケット信号を生成し、光パケット交換装置に送出する光パケット送信装置とを備える。光パケット交換装置は、光パケット信号を受信する複数の入力部と、入力部で受信した光パケット信号をそれぞれ分岐する複数の分岐部と、分岐部にて分岐された一方の光パケット信号の遅延時間をそれぞれ可変できる複数の光遅延時間可変部と、光遅延時間可変部からの光パケット信号をそれぞれ入力する複数の入力ポートと、出力ポートとを有し、入力した光パケット信号の方路を切り替えて出力ポートから送出する光スイッチ部と、分岐部にて分岐した他方の光パケット信号を入力し、それらの光パケット信号の解析結果に基づいて光スイッチ部を制御する光スイッチ制御部と、各光遅延時間可変部の遅延時間を個別に制御する遅延時間制御部であって、遅延時間可変部に光パケット送信装置からのクライアント光パケット信号が入力される場合には、遅延時間を所定の第１遅延時間に制御し、他の光パケット交換システムからのネットワーク光パケット信号が入力される場合には、遅延時間を第１遅延時間よりも長い所定の第２遅延時間に制御する遅延時間制御部とを備える。光スイッチ制御部は、出力ポートからネットワーク光パケット信号が送出されない時間である空きタイムスロットを検出するよう構成されている。光パケット送信装置は、クライアント光パケット信号が空きタイムスロットに挿入されるよう、クライアント光パケット信号の送出タイミングを調整する。
【００２０】
光遅延時間可変部は、光パケット信号を第１遅延時間遅延させるクライアント光遅延部と、光パケット信号を第２遅延時間遅延させるネットワーク光遅延部と、クライアント光遅延部とネットワーク光遅延部とを選択的に切り替える遅延選択光スイッチとを備えてもよい。
【００２１】
光パケット交換装置は、入力部に入力される光パケット信号を、クライアント光パケット信号とネットワーク光パケット信号との間で選択的に切り替える複数の入力選択光スイッチをさらに備えてもよい。
【００２２】
光パケット交換装置は、光パケット信号の出力先を、当該光パケット交換システムの外部と、当該光パケット交換システムの備える光パケット受信装置との間で選択的に切り替える出力選択光スイッチをさらに備えてもよい。
【００２３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システム、プログラム、プログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光パケット交換方式において、光パケット信号の破棄率を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る光パケット交換システムを示す図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態に係る光パケット交換システムの動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光パケット送信装置を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、図３に示す光パケット送信装置の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る光パケット送信装置を示す図である。
【図６】図５に示す光パケット送信装置が適用される光パケット交換システムを示す図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、図５に示す光パケット送信装置の動作を説明するための図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、光パケット送信装置の別の動作を説明するための図である。
【図９】可変長で分割する場合のヘッダフォーマットの一例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、光パケット送信装置のさらに別の動作を説明するための図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｄ）は、光パケット送信装置のさらに別の動作を説明するための図である。
【図１２】光スイッチ制御部の構成を説明するための図である。
【図１３】図１３（ａ）（ｂ）は、第１〜第３ネットワーク入力部に入力したネットワーク光パケット信号を示す図である。
【図１４】空きタイムスロットを監視する様子を示す図である。
【図１５】本発明の別の実施形態に係る光パケット交換システムを示す図である。
【図１６】本発明のさらに別の実施形態に係る光パケット交換システムを示す図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｃ）は、光パケット送信装置のさらに別の動作を説明するための図である。
【図１８】図１７（ａ）〜（ｃ）で説明した実施形態におけるヘッダフォーマットの一例を示す図である。
【図１９】本発明のさらに別の実施形態に係る光パケット交換システムを示す図である。
【図２０】本発明のさらに別の実施形態に係る光パケット交換システムを示す図である。
【図２１】本発明の実施例に係る光パケット交換システムを示す図である。
【図２２】本実施例における光パケット信号の形式を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る光パケット交換システムについて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係る光パケット交換システム１０を示す。図１に示すように、光パケット交換システム１０は、光パケット交換装置１１と、光パケット送信装置１２と、光パケット受信装置１３とを備える。
【００２８】
本実施形態に係る光パケット交換装置１１は、４入力×４出力の光パケット交換装置である。光パケット交換装置１１は、クライアント側またはネットワーク側から入力した光パケット信号から宛先情報を抽出する。そして、該宛先情報に従って、光パケット信号の方路を切り替える。
【００２９】
図１に示すように、光パケット交換装置１１は、光スイッチ部１４と、光スイッチ制御部１５と、第１〜第４光分岐部１６ａ〜１６ｄと、第１〜第４光遅延部１７ａ〜１７ｄと、第１〜第３ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮ１〜ＮＷ＿ＩＮ３と、クライアント入力部ＣＬ＿ＩＮと、第１〜第３ネットワーク出力部ＮＷ＿ＯＵＴ１〜ＮＷ＿ＯＵＴ３と、クライアント出力部ＣＬ＿ＯＵＴとを備える。
【００３０】
第１〜第３ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮ１〜ＮＷ＿ＩＮ３にはそれぞれ、光パケットネットワークから光パケット信号（以下適宜、「ネットワーク光パケット信号」と呼ぶ）が入力される。ネットワーク光パケット信号は、光パケット交換システム１０に接続された他の光パケット交換システムから送信された光パケット信号である。また、クライアント入力部ＣＬ＿ＩＮには、光パケット送信装置１２から光パケット信号（以下適宜、「クライアント光パケット信号」と呼ぶ）が入力される。
【００３１】
入力された光パケット信号は、それぞれ第１〜第４光分岐部１６ａ〜１６ｄにて２つに分岐される。分岐された一方の光パケット信号は、第１〜第４光遅延部１７ａ〜１７ｄに入力される。これらの光遅延部は、所定長の光ファイバを収容するものであり、光ファイバの長さに応じて通過する光パケット信号に遅延を生じさせる。以下においては適宜、ネットワーク光パケット信号が入力される第１〜第３光遅延部１７ａ〜１７ｃを「ネットワーク光遅延部」と呼び、クライアント光パケット信号が入力される第４光遅延部１７ｄを「クライアント光遅延部」と呼ぶ。第１〜第４光遅延部１７ａ〜１７ｄを通過した光パケット信号は、光スイッチ部１４に入力される。
【００３２】
また、第１〜第４光分岐部１６ａ〜１６ｄにて分岐された他方の光パケット信号は、光スイッチ制御部１５の第１〜第４ヘッダ入力部Ｈ＿ＩＮ１〜Ｈ＿ＩＮ４に入力される。光スイッチ制御部１５は、入力された光パケット信号を電気のパケット信号に変換した後、該パケット信号のヘッダを解析して宛先情報を抽出する。そして、光スイッチ制御部１５は、抽出した宛先情報に応じた方路に光パケット信号を出力すべく、光スイッチ部１４に対して制御信号を出力する。
【００３３】
光パケット交換装置１１に同時又はほぼ同時に到着した複数の光パケット信号が同一の出力部を出力先としている場合、光スイッチ制御部１５は、各光パケット信号の通過／破棄を判定する。例えば、第１ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮ１と第２ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮ２にそれぞれ光パケット信号が入力され、それら２つの光パケット信号が共に第１出力ポート１２ｃを出力先としている場合を考える。この場合、光スイッチ制御部１５は、それら２つの光パケット信号が競合しているか否かを判定する。言い換えると、２つの光パケット信号が時間的に重なっているか否かを判定する。２つの光パケット信号が競合している場合、光スイッチ制御部１５は、先に到着した光パケット信号を通過させ、後の光パケットを破棄する判定を行う。つまり、先着の光パケット信号を優先的に通過させる。このような判定を「出力競合判定」と呼ぶ。
【００３４】
光スイッチ部１４は、４×４の光スイッチであり、第１〜第４入力ポートＩＮ１〜ＩＮ４と、第１〜第４出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４を有する。第１〜第４入力ポートＩＮ１〜ＩＮ４には、それぞれ第１〜第４光遅延部１７ａ〜１７ｄを通過した光パケット信号が入力される。以下においては適宜、ネットワーク光パケット信号が入力される入力ポートＩＮ１〜ＩＮ３を「ネットワーク入力ポート」と呼び、クライアント光パケット信号が入力される入力ポートＩＮ４を「クライアント入力ポート」と呼ぶ。
【００３５】
光スイッチ部１４の第１〜第３出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ３から出力された光パケット信号は、それぞれ第１〜第３ネットワーク出力部ＮＷ＿ＯＵＴ１〜ＮＷ＿ＯＵＴ３から光パケットネットワークに送出される。また、光スイッチ部１４の第４出力ポートＯＵＴ４から出力された光パケット信号は、クライアント出力部ＣＬ＿ＯＵＴから光パケット受信装置１３に送出される。
【００３６】
光スイッチ部１４は、複数の光ゲートスイッチと、複数の光カプラから構成されている。光ゲートスイッチとしては、半導体光増幅器を用いたものや、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）にランタンをドープした薄膜）を用いたもの等を使用できる。光スイッチ部１４は、光スイッチ制御部１５からの光スイッチ制御信号により各光ゲートスイッチオン／オフさせ、入力された光パケット信号の方路を切り替えて出力する。
【００３７】
上述の第１〜第４光遅延部１７ａ〜１７ｄは、光スイッチ制御部１５が光スイッチ制御信号を生成する時間を稼ぐために設けられている。第１〜第４光遅延部１７ａ〜１７ｄにより分岐した一方の光パケット信号を遅延させることにより、光パケット信号が光スイッチ部１４に到着するタイミング合わせて、光スイッチ部１４のスイッチングを制御できる。
【００３８】
ここで、本実施形態に係る光パケット交換装置１１においては、ネットワーク光遅延部である第１〜第３光遅延部１７ａ〜１７ｃの遅延時間が、クライアント光遅延部である第４光遅延部１７ｄの遅延時間よりも長くなっている。言い換えると、第１〜第３光遅延部１７ａ〜１７ｃの光ファイバ長が、第４光遅延部１７ｄの光ファイバ長よりも長くなっている。これにより、光スイッチ制御部１５において、ネットワーク光パケット信号を先行して解析することが可能となる。なお、第１〜第３光遅延部１７ａ〜１７ｃの遅延時間は、同じ値に設定されている。
【００３９】
光パケット送信装置１２は、クライアント側から受信したクライアント信号（例えば、１０ＧＥｔｈｅｒパケット）に宛先情報やパケット長情報を含むヘッダを付加して光パケット信号（クライアント光パケット信号）を生成する。そして、生成したクライアント光パケット信号を光パケット交換装置１１のクライアント入力部ＣＬ＿ＩＮに送出する。
【００４０】
光パケット受信装置１３は、光パケット交換装置１１のクライアント出力部ＣＬ＿ＯＵＴから送出された光パケット信号を受信する。光パケット受信装置１３は、光パケット信号のヘッダを除去する等の所定の受信処理を行ってクライアント信号を生成し、クライアント側に送出する。
【００４１】
図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態に係る光パケット交換システムの動作を説明するための図である。図２において、横軸は時間軸である。
【００４２】
図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ光パケット交換装置１１の第１〜第３ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮ１〜ＮＷ＿ＩＮ３に入力されるネットワーク光パケット信号を示す。なお、光パケット信号に付された例えば「２→１」という表記は、第２ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮ２から入力され、光スイッチ部１４の第１出力ポートＯＵＴ１を出力先とする光パケット信号を意味する。ここでは、説明を簡単にするために、第１出力ポートＯＵＴ１を出力先とする光パケット信号に関して説明する。
【００４３】
図２（ｄ）は、光パケット交換装置１１の第１出力ポートＯＵＴ１におけるネットワーク光パケット信号の出力予想図を示す。この出力予想図は、第１〜第３ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮ１〜ＮＷ＿ＩＮ３に入力したネットワーク光パケット信号の到着時刻と、ヘッダに含まれる宛先情報およびパケット長情報とに基づいて、光スイッチ制御部１５により作成される。出力予想図は、出力ポートにおけるネットワーク光パケット信号の時間的配置を示す。図２（ｄ）に示すように、各ネットワーク光パケット信号には、光パケット交換装置１１への到着順に出力可能な時間帯が割り当てられる。なお、複数のネットワーク光パケット信号が時間的に競合した場合には、先着のネットワーク光パケット信号に優先的に時間帯が割り当てられ、後着のネットワーク光パケット信号は破棄される。
【００４４】
光スイッチ制御部１５は、作成した出力予想図から、ネットワーク光パケット信号が存在しない空きタイムスロットを検出する。空きタイムスロットにおいては、出力ポートからネットワーク光パケット信号が送出されない。そして、光スイッチ制御部１５は、その空きタイムスロットに関する情報を光パケット送信装置１２に通知する。
【００４５】
図２（ｅ）は、クライアント入力部ＣＬ＿ＩＮに入力されるクライアント光パケット信号を示す。空きタイムスロット通知を受けた光パケット送信装置１２は、該空きタイムスロットにクライアント光パケット信号が挿入されるよう、クライアント光パケット信号の送出タイミングを調整する。より具体的には、光パケット送信装置１２は、電気信号の状態でパケット信号を保持しておき、空きタイムスロットのタイミングに合わせて、クライアント光パケット信号を生成し、送出するのである。
【００４６】
図２（ｆ）は、実際の第１出力ポートＯＵＴ１の出力を示す。図２において、一点鎖線はネットワーク光遅延部による遅延を表し、破線はクライアント光遅延部による遅延を表している。図示されるように、クライアント光遅延部による遅延時間は、ネットワーク光遅延部による遅延時間よりも短い。これにより、ネットワーク光パケット信号間の空きタイムスロット検出後にクライアント光パケット信号を送出したとしても、クライアント光パケット信号はネットワーク光パケット信号間の空きタイムスロットに挿入され、第１出力ポートＯＵＴ１から送出される。
【００４７】
上記の説明では、第１出力ポートＯＵＴ１を出力先とする光パケット信号について説明したが、その他の第２〜第４出力ポートＯＵＴ２〜ＯＵＴ４を出力先とする光パケット信号についても同様の処理がなされる。
【００４８】
ネットワーク光パケット信号は、他の光パケット交換システムから送られてくる光パケット信号であるため、光パケット交換装置１１への到着時間を制御することはできない。しかしながら、クライアント光パケット信号は、光パケット交換システム１０内の光パケット送信装置１２で生成される光パケット信号であるため、光パケット信号の生成及び送信のタイミングを任意に決めることができる。そこで、本実施形態においては、光パケット交換装置１１においてネットワーク光パケット信号が存在しない空きタイムスロットの検出を常時行い、空きタイムスロットが検出された場合に光パケット送信装置１２からクライアント光パケット信号を送出する構成とした。これにより、光パケット交換装置１１においてネットワーク光パケット信号とクライアント光パケット信号とが時間的に競合する事態が回避されるので、光パケット信号の破棄率を低減できる。
【００４９】
上記のように、ネットワーク光パケット信号間の空きタイムスロット検出後にクライアント光パケット信号を送出しても該空きタイムスロットにクライアント光パケット信号を挿入できるのは、ネットワーク光遅延部の遅延時間が、クライアント光遅延部の遅延時間よりも長くなっていることによる。適切な遅延時間差は、回路構成などによって変わってくるので、実験やシミュレーションなどにより適宜設定すればよい。
【００５０】
図３は、本発明の実施形態に係る光パケット送信装置１２を示す。図３に示すように、光パケット送信装置１２は、入力バッファ１８と、パケット生成部１９と、宛先・出力変換表２０と、第１セレクタ２１と、第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄと、第２セレクタ２３と、電気／光変換部２４とを備える。
【００５１】
入力バッファ１８は、クライアント側から受信したクライアント信号を格納する。パケット生成部１９は、入力バッファ１８に格納されたクライアント信号から、宛先情報およびパケット長情報を抽出し、それらの情報を含むヘッダをクライアント信号に付加して電気のクライアントパケット信号を生成する。このクライアントパケット信号は、第１セレクタ２１に送られる。
【００５２】
また、パケット生成部１９は、抽出した宛先情報と、宛先・出力変換表２０とに基づいて、クライアント光パケット信号を光パケット交換装置１１のどの出力部に出力するべきかを決定する。第１セレクタ２１は、その決定に応じて、クライアントパケット信号を第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄのいずれかに転送する。
【００５３】
第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄはそれぞれ、光スイッチ部１４の第１〜第４出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４用に用意された出力バッファである。第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄには、先入れ先出し形式で、第１セレクタ２１から転送された電気のクライアント光パケット信号が蓄積される。
【００５４】
また、第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄにはそれぞれ、光スイッチ制御部１５から空きタイムスロットに関する情報として、クライアント光パケット信号の送信可能タイミングおよび送信可能パケット長が通知される。第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が通知された送信可能パケット長以下の場合に、通知された送信可能タイミングに合わせて該クライアントパケット信号を出力する。第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄから出力されたクライアントパケット信号は、第２セレクタ２３により時間多重された後、電気／光変換部２４でクライアント光パケット信号に変換され、光パケット交換装置１１のクライアント入力部ＣＬ＿ＩＮに送出される。
【００５５】
ここで、光スイッチ制御部１５からの空きタイムスロット情報の受信から実際にクライアント光パケット信号が出力されるまでの時間が変動すると、光パケット交換装置１１でクライアント光パケット信号がネットワーク光パケット信号と合流した際の時間関係が崩れてしまうので、この時間は正確に一定である必要がある。そのために、光スイッチ制御部１５と光パケット送信装置１２が同期クロックで動作するような構成としてもよい。
【００５６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、図３に示す光パケット送信装置の動作を説明するための図である。
【００５７】
図４（ａ）は、光スイッチ制御部１５により作成された、光スイッチ部１４の第１〜第４出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４の出力予想図を示す。上述したように、光スイッチ制御部１５は、光スイッチ部１４の各出力ポートに関して、ネットワーク光パケット信号の出力予想図を作成する。そして、光スイッチ制御部１５は、作成した出力予想図から、ネットワーク光パケット信号が存在しない空きタイムスロットを検出する。その後、光スイッチ制御部１５は、空きタイムスロット通知として、クライアント光パケット信号の送信可能タイミングおよび送信可能パケット長を第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄに通知する。図４（ａ）には、一例として、第２出力ポートＯＵＴ２の出力予想図における「送信可能パケット（ＰＫＴ）長＝４」の空きタイムスロットと、第３出力ポートＯＴＵ３の出力予想図における「送信可能パケット長＝８」の空きタイムスロットが図示されている。なお、ここで示すパケット長の値は、任意単位である。
【００５８】
なお、光パケット交換方式においては一般的に、隣接する光パケット間に所定の最小間隔以上の隙間が設けられる。この隙間を設ける理由は二つある。一つ目の理由は、先行する光パケット信号と後続の光パケット信号を区別し、後続の光パケット信号の同期を確立するためである。光パケット交換方式においては、入力する光パケット信号は異なる光パケット交換システムから出力されたものである可能性があるため、連続した光パケット信号であっても各々別々にクロック抽出する必要がある。それには、光パケット信号が存在しない状態を経る必要がある。二つ目の理由は、光スイッチ部においてパケット単位で方路切替する際に、光スイッチ部が切り替わる過渡的な時間の間はロスが変動するため、光パケット信号を配置できないからである。従って、光スイッチ制御部１５は、所定の最小間隔より大きい隙間を空きタイムスロットとして検出する。
【００５９】
図４（ｂ）は、空きタイムスロット通知を受けた光パケット送信装置１２の動作を示す。図４（ｂ）において、各出力バッファに格納されたクライアントパケット信号に付された例えば「ＰＫＴ１−１」および「ＰＫＴ１−２」という表記は、それぞれ第１出力バッファ２２ａの先頭および２番目に格納されたクライアントパケット信号という意味である。また、図４（ｂ）においては、各クライアントパケット信号ごとにパケット（ＰＫＴ）長が示されている。
【００６０】
光スイッチ制御部１５から空きタイムスロット通知を受けた光パケット送信装置１２の第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が通知された送信可能パケット長以下の場合、通知された送信可能タイミングに合わせて該クライアントパケット信号を出力する。例えば、光スイッチ制御部１５から「送信可能パケット長＝４」という空きタイムスロット通知を受けた第２出力バッファ２２ｂは、先頭に格納されたクライアントパケット信号ＰＫＴ２−１のパケット長が「４」であるので、通知された送信可能タイミングに合わせて該クライアントパケット信号ＰＫＴ２−１を出力する。また、光スイッチ制御部１５から「送信可能パケット長＝８」という空きタイムスロット通知を受けた第３出力バッファ２２ｃは、先頭に格納されたクライアントパケット信号ＰＫＴ３−１のパケット長が「３」であるので、通知された送信可能タイミングに合わせて該クライアントパケット信号ＰＫＴ３−１を出力する。
【００６１】
ここで、光パケット送信装置１２の電気／光変換部２４および光出力端子が一つしかない場合には、図４（ｂ）に示すように各出力バッファからのクライアントパケット信号を第２セレクタ２３で合流させ、時間多重化する必要がある。その際、複数の出力ポートに向けたクライアント光パケット信号を同時に出力することはできないので、各出力バッファは、通知された送信可能タイミングだけでなく、他の出力バッファとの出力競合を考慮して、クライアントパケット信号を出力する必要がある。より具体的には、各出力バッファは、通知された送信可能タイミングであっても、他の出力バッファからクライアントパケット信号が出力中であるときには、出力を一旦待つ。そして、その後まだ空きタイムスロットに挿入可能な場合に、該クライアントパケット信号を出力する。
【００６２】
図４（ｃ）は、光スイッチ部１４の第１〜第４出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４からの実際の出力を示す。クライアント光パケット信号を受信した光パケット交換装置１１は、ネットワーク光パケット信号と同様にクライアント光パケット信号の方路切替を行う。図４（ｃ）には、クライアント光パケット信号ＰＫＴ２−１が第２出力ポートＯＵＴ２の空きタイムスロットに挿入され、クライアント光パケット信号ＰＫＴ３−１が第３出力ポートＯＵＴ３の空きタイムスロットに挿入された様子が図示されている。
【００６３】
図５は、本発明の別の実施形態に係る光パケット送信装置を示す。本実施形態に係る光パケット送信装置１２は、上述の複数の出力ポートに向けたクライアント光パケット信号を同時に出力することはできないという課題を解決する。本実施形態において、図３に示す光パケット送信装置と同一または対応する構成要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を適宜省略する。
【００６４】
図５に示す光パケット送信装置１２は、光スイッチ部１４の出力ポート数に相当する電気／光変換部および光出力端子を備えることを特徴とする。図５に示すように、光パケット送信装置１２は、第１〜第４電気／光変換部２４ａ〜２４ｄを備え、第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄから直接第１〜第４電気／光変換部２４ａ〜２４ｄにクライアントパケット信号が出力される点が図３に示す光パケット送信装置と異なっている。第１〜第４電気／光変換部２４ａ〜２４ｄに入力されたクライアントパケット信号は、各電気／光変換部によりクライアント光パケット信号に変換され、光パケット交換装置に出力される。
【００６５】
図６は、図５に示す光パケット送信装置が適用される光パケット交換システムを示す。本実施形態において、図１に示す光パケット交換システムと同一または対応する構成要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を適宜省略する。
【００６６】
図６に示す光パケット交換システム１０の光パケット交換装置１１は、光パケット送信装置１２の第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄからのクライアント光パケット信号が入力される第１〜第４クライアント入力部ＣＬ＿ＩＮ１〜ＣＬ＿ＩＮ４を備える。
【００６７】
また、これらの第１〜第４クライアント入力部ＣＬ＿ＩＮ１〜ＣＬ＿ＩＮ４のそれぞれに対して、第４〜第７光分岐部１６ｄ〜１６ｇと、それらによって分岐された一方のクライアントパケット信号が入力される第４〜第７光遅延部１７ｄ〜１７ｇとが設けられている。
【００６８】
第４〜第７光遅延部１７ｄ〜１７ｇは、クライアント光遅延部であり、その遅延時間は、ネットワーク光遅延部である第１〜第３光遅延部１７ａ〜１７ｃの遅延時間よりも短くなっている。第４〜第７光遅延部１７ｄ〜１７ｇで遅延したクライアント光パケット信号は、光スイッチ部１４の第４〜第７入力ポートに入力される。第４〜第７入力ポートは、クライアント入力ポートである。
【００６９】
また、第４〜第７光分岐部１６ｄ〜１６ｇによって分岐された他方のクライアントパケット信号は、光スイッチ制御部１５の光スイッチ制御部１５の第４〜第７ヘッダ入力部Ｈ＿ＩＮ４〜Ｈ＿ＩＮ７に入力される。
【００７０】
図７（ａ）〜（ｃ）は、図５に示す光パケット送信装置の動作を説明するための図である。図７（ａ）は、光スイッチ制御部１５により作成された、光スイッチ部１４の第１〜第４出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４の出力予想図を示す。図７（ａ）には、一例として、第２出力ポートＯＵＴ２の出力予想図における「送信可能パケット長＝４」の空きタイムスロットと、第３出力ポートＯＴＵ３の出力予想図における「送信可能パケット長＝８」の空きタイムスロットが図示されている。
【００７１】
図７（ｂ）は、空きタイムスロット通知を受けた光パケット送信装置１２の動作を示す。空きタイムスロット通知を受けた光パケット送信装置１２の第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が通知された送信可能パケット長以下の場合、通知された送信可能タイミングに合わせて該クライアントパケット信号を出力する。例えば、光スイッチ制御部１５から「送信可能パケット長＝４」という空きタイムスロット通知を受けた第２出力バッファ２２ｂは、先頭に格納されたクライアントパケット信号ＰＫＴ２−１のパケット長が「４」であるので、通知された送信可能タイミングに合わせて該クライアントパケット信号ＰＫＴ２−１を出力する。また、光スイッチ制御部１５から「送信可能パケット長＝８」という空きタイムスロット通知を受けた第３出力バッファ２２ｃは、先頭に格納されたクライアントパケット信号ＰＫＴ３−１のパケット長が「３」であるので、通知された送信可能タイミングに合わせて該クライアントパケット信号ＰＫＴ３−１を出力する。
【００７２】
ここで、図５に示す光パケット送信装置１２は、並列に設けられた第１〜第４電気／光変換部２４ａ〜２４ｄを備えるので、第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄは、クライアントパケット信号を同時に出力できる。図７（ｂ）においては、クライアントパケット信号ＰＫＴ２−１とＰＫＴ３−１とが時間的に重複した状態で出力されている様子を示す。
【００７３】
図７（ｃ）は、光スイッチ部１４の第１〜第４出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４からの実際の出力を示す。図７（ｃ）に示すように、本実施形態によれば、クライアント光パケット信号ＰＫＴ２−１とＰＫＴ３−１とを時間的に重複した状態でそれぞれ光スイッチ部１４の第２出力ポートＯＵＴ２および第３出力ポートＯＵＴ３から送出できる。これにより、図４の場合と比較してクライアント光パケット信号ＰＫＴ３−２を早く送出できるので、残りの空きタイムスロットに２番目のクライアント光パケット信号ＰＫＴ３−２を挿入することができる。このように、本実施形態によれば、帯域利用効率を高めることができる。
【００７４】
図５および図６の構成では、複数の電気／光変換部が必要となり、また光スイッチ部１４の入力ポート数を増やす必要がある。従って、コスト面を重視する場合には、図１および図３の構成を採用し、帯域利用効率を重視する場合には、図５および図６の構成を採用すればよい。
【００７５】
図８（ａ）〜（ｄ）は、光パケット送信装置の別の動作を説明するための図である。図４において、光パケット送信装置１２の第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が通知された送信可能パケット長以下の場合、該クライアントパケット信号を出力する。この場合、送信したいクライアント光パケット信号が長い場合、なかなか送信できず、クライアント光パケット信号の遅延時間が長くなったり、出力バッファのオーバーフローによってパケット損失が発生したりする可能性がある。
【００７６】
そこで、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が送信可能パケット長よりも長い場合、該クライアントパケット信号を分割して、パケット長が送信可能パケット長以下である複数の分割パケット信号とした上で出力してもよい。
【００７７】
図８（ａ）は、光スイッチ部１４のある出力ポートにおける出力予想図を示し、図８（ｂ）は、該出力ポートに対応する光パケット送信装置１２の出力バッファの状態を示し、図８（ｃ）は、クライアント光パケット信号を分割した状態を示し、図８（ｄ）は、実際の出力ポートの出力を示す。
【００７８】
図８（ａ）に示すように、出力予想図から送信可能パケット長＝８の２つの空きタイムスロットが検出されたとする。この空きタイムスロット通知を受けた光パケット送信装置１２の出力バッファは、先頭のクライアントパケット信号のパケット長が「１２」であり、通知された送信可能パケット長よりも長いので、図８（ｃ）に示すように該クライアントパケット信号を半分に分割する。これにより、図８（ｄ）に示すように、２つの空きタイムスロットに分割光パケット信号を挿入して光スイッチ部１４の出力ポートから送出できる。このような出力方法を採用することにより、空きタイムスロットが削減されるので、更なる帯域利用効率向上が可能となる。
【００７９】
クライアントパケット信号を分割する方法としては、固定長に分割する方法と、通知された送信可能パケット長にあわせて可変長で分割する方法とが考えられる。
【００８０】
図９は、可変長で分割する場合のヘッダフォーマットの一例を示す。図９に示すように、このヘッダは、「宛先アドレス」と、「送信元アドレス」と、分割後のパケット長である「分割パケット長」と、分割されたクライアントパケット信号であることを示すための「分割フラグ」と、他のクライアントパケット信号と識別するための「パケット識別番号」と、出力バッファからの「出力順番」と、最後に出力された分割パケット信号であるか否かを示すための「最終パケットフラグ」とを含む。
【００８１】
「分割パケット長」は、光スイッチ制御部１５において分割光パケット信号を方路切り替えする際に必要となる。光パケット交換装置１１の出力バッファは、通知された送信可能パケット長以下となるように先頭に格納されたクライアントパケット信号を分割する。
【００８２】
「分割フラグ」、「パケット識別番号」、「出力順番」および「最終パケットフラグ」は、光パケット受信装置１３において分割パケット信号を元のクライアントパケット信号に再生する際に必要となる。
【００８３】
「パケット識別番号」は、そのクライアントパケット信号を生成する光パケット送信装置１２においてカウンタを持ち、シリアルに付与してもよいし、乱数表を用いてランダムな値を付与してもよい。
【００８４】
「出力順番」は、一つの分割パケット信号を出力するたびに出力順番カウンタをインクリメントし、「最終パケットフラグ」を立てて最後の分割パケット信号を出力した後に、出力順番カウンタを「０」にリセットすればよい。
【００８５】
光パケット受信装置１３においては、「分割フラグ」の有無に基づいて通常のパケット信号であるか、分割パケット信号であるか判別する。通常のパケット信号である場合には、所定の受信処理を行った後、クライアント側に出力し、分割パケット信号である場合には、受信バッファに格納する。可変長で分割する場合には、送信開始時点で分割数が確定しないので、いつデータが揃うかわからない。そこで、受信バッファに格納されている分割パケット信号をパケット識別番号を元に整理し、最終パケットフラグが立っている分割パケット信号を受信した際に、その分割パケット信号に付与された出力順番を最終番号として認識する。そして出力順番が０から最終番号となるように並べ替え、元のクライアントパケット信号に再生してクライアント側に出力する。所定時間経過後に最終パケットフラグを持った分割パケット信号が届かない場合や、途中の出力順番の分割パケット信号が届かず、全ての分割パケット信号が揃わない場合には、該当のクライアントパケット信号を破棄してもよい。固定長に分割する場合については説明を省略するが、上記と同様な処理を行うことにより実現可能である。
【００８６】
図１０（ａ）〜（ｄ）は、光パケット送信装置のさらに別の動作を説明するための図である。クライアントパケット信号のさらに別の出力方法として、出力するクライアントパケット信号の順序を入れ替えるという方法も考えられる。この方法において、光パケット送信装置１２の出力バッファは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が通知された送信可能パケット長よりも長い場合、その後に格納されたクライアントパケット信号の中からパケット長が送信可能パケット長以下のものを検索し、該当したクライアントパケット信号を出力する。
【００８７】
図１０（ａ）は、光スイッチ部１４のある出力ポートにおける出力予想図を示し、図１０（ｂ）は、該出力ポートに対応する光パケット送信装置１２の出力バッファの状態を示し、図１０（ｃ）は、出力順序を入れ替えた状態を示し、図１０（ｄ）は、実際の出力ポートの出力を示す。
【００８８】
図１０（ａ）に示すように、出力予想図から送信可能パケット長＝６の第１空きタイムスロットと、その後に位置する送信可能パケット長＝１０の第２空きタイムスロットとが検出されたとする。また、図１０（ｂ）に示すように、光パケット送信装置１２の出力バッファに格納された先頭のクライアントパケット信号のパケット長が「８」であり、２番目のクライアントパケット信号のパケット長が「４」であるとする。この場合、出力バッファは、先頭のクライアントパケット信号のパケット長＝８が第１空きタイムスロットの送信可能パケット長＝６よりも長いので、その後に格納されたクライアントパケット信号の中からパケット長が送信可能パケット長＝６以下のものを検索する。本例においては、２番目のクライアントパケット信号のパケット長が「４」であるので、該２番目のクライアントパケット信号を先に出力している。そしてその後、出力バッファは、先頭のクライアント光パケット信号のパケット長が第２空きタイムスロットの送信可能パケット長＝１０以下であるので、先頭のクライアント光パケット信号を出力する。その結果、図１０（ｄ）に示すように、第１空きアイムスロットに２番目のクライアント光パケット信号を挿入し、第２空きタイムスロットに先頭のクライアント光パケット信号を挿入して光スイッチ部１４の出力ポートから送出できる。このような出力方法を採用した場合も、空きタイムスロットが削減されるので、更なる帯域利用効率向上が可能となる。
【００８９】
図１１（ａ）〜（ｄ）は、光パケット送信装置のさらに別の動作を説明するための図である。通知された空きタイムスロットが先頭に格納されたクライアントパケット信号よりもかなり長く、該先頭のクライアント光パケット信号を挿入しても未だ空きタイムスロットに余裕がある場合、光パケット送信装置１２の出力バッファは、連続してクライアントパケット信号を出力してもよい。この方法において、光パケット送信装置１２の出力バッファは、先頭に格納されたクライアントパケット信号のパケット長が通知された送信可能パケット長以下である場合、その後に格納されたクライアントパケット信号の中から、パケット長が送信可能パケット長から先頭のクライアントパケット信号のパケット長を引いた値よりも短いものを検索し、該当したクライアントパケット信号を先頭のクライアントパケット信号に続いて出力する。
【００９０】
図１１（ａ）は、光スイッチ部１４のある出力ポートにおける出力予想図を示し、図１１（ｂ）は、該出力ポートに対応する光パケット送信装置１２の出力バッファの状態を示し、図１１（ｃ）は、クライアントパケット信号の連続出力状態を示し、図１１（ｄ）は、実際の出力ポートの出力を示す。
【００９１】
図１１（ａ）に示すように、出力予想図から送信可能パケット長＝１２の空きタイムスロットが検出されたとする。また、図１１（ｂ）に示すように、光パケット送信装置１２の出力バッファに格納された先頭のクライアントパケット信号のパケット長が「８」であり、２番目のクライアントパケット信号のパケット長が「４」であるとする。この場合、出力バッファは、先頭のクライアントパケット信号のパケット長＝８が空きタイムスロットの送信可能パケット長＝１２以下であるので、まず先頭のクライアントパケット信号を出力する。また、出力バッファは、未だ送信可能パケット長＝１２から先頭のクライアントパケット信号のパケット長＝８を引いた送信可能パケット長の残り＝４が存在するので、その後に格納されたクライアントパケット信号の中からパケット長が「４」以下のものを検索する。本例においては、２番目のクライアントパケット信号のパケット長が「４」であるので、該２番目のクライアントパケット信号を先頭のクライアントパケット信号に続けて出力している。その結果、図１１（ｄ）に示すように、空きアイムスロットに先頭と２番目のクライアント光パケット信号を挿入して光スイッチ部１４の出力ポートから送出できる。このような出力方法を採用した場合も、空きタイムスロットが削減されるので、更なる帯域利用効率向上が可能となる。
【００９２】
図１２は、光スイッチ制御部の構成を説明するための図である。図１２に示すように、光スイッチ制御部１５は、第１〜第４解析部２５ａ〜２５ｄと、宛先・出力ポート対応表２６と、第１〜第４出力予想図生成部２７ａ〜２７ｄと、第１〜第４制御信号生成部２８ａ〜２８ｄとを備える。
【００９３】
図１において説明したように、光スイッチ制御部１５の第１〜第４ヘッダ入力部Ｈ＿ＩＮ１〜Ｈ＿ＩＮ４には、第１〜第４光分岐部１６ａ〜１６ｄにて分岐された光パケット信号が入力される。第１〜第３ヘッダ入力部Ｈ＿ＩＮ１〜Ｈ＿ＩＮ３に入力したネットワーク光パケット信号は、第１〜第３解析部２５ａ〜２５ｃ（以下、適宜「ネットワーク解析部２５ａ〜２５ｃ」とも呼ぶ）に入力する。また、第４ヘッダ入力部Ｈ＿ＩＮ４に入力したクライアント光パケット信号は、第４解析部２５ｄ（以下、適宜「クライアント解析部２５ｄ」とも呼ぶ）に入力する。
【００９４】
ネットワーク解析部２５ａ〜２５ｃは、受信したネットワーク光パケット信号を電気のネットワークパケット信号に変換後、ヘッダを解析して、宛先情報およびパケット長情報を抽出する。そして、ネットワーク解析部２５ａ〜２５ｃは、宛先・出力ポート対応表２６を用いて、光スイッチ部１４に入力するネットワーク光パケット信号の出力ポートを選択する。宛先・出力ポート対応表２６は、宛先アドレスと出力ポートの対応表であり、例えば、宛先アドレス１００番地向けの光パケット信号は、第２出力ポートに出力すること、といったテーブルを有する。また、ネットワーク解析部２５ａ〜２５ｃは、ネットワーク光パケット信号の到着時刻を記録する。
【００９５】
ネットワーク解析部２５ａ〜２５ｃはそれぞれ、ネットワーク光パケット信号の到着時刻、パケット長などの情報を第１〜第４出力予想図生成部２７ａ〜２７ｄに転送する。第１〜第４出力予想図生成部２７ａ〜２７ｄは、光スイッチ部１４の第１〜第４出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４の出力予想図を生成する。各出力予想図生成部は、各出力ポートに到達するネットワーク光パケット信号の重ね合わせによって、ネットワーク光パケット信号が時間的にどのような配置になるか算出する。
【００９６】
図１３（ａ）（ｂ）は、各出力ポートにおける出力予想図の一例を示す。図１３（ａ）は、第１〜第３ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮ１〜ＮＷ＿ＩＮ３に入力したネットワーク光パケット信号を示す。図１３（ｂ）は、第１〜第４出力ポートＯＵＴ１〜ＯＵＴ４における出力予想図を示す。ネットワーク光パケット信号同士が時間的に競合している場合、先着のネットワーク光パケット信号を優先的に配置し、後着のネットワーク光パケット信号は破棄される。時間的に競合していないネットワーク光パケット信号を全てマッピングした上で、ネットワーク光パケット信号が存在しない空きタイムスロットをリアルタイムで監視する。
【００９７】
図１４は、空きタイムスロットを監視する様子を示す。図１４は、ある瞬間についての出力予想図であるが、この図に示した光パケット信号が順々に右方向に流れていき、新しく到着した光パケット信号が左から登場するといったイメージである。ネットワーク遅延部の遅延時間がクライアント遅延部の遅延時間よりも長いため、ある時間幅について光パケット信号の存在有無を認識する「可視範囲」を作ることができる。この可視範囲より短い光パケット信号しか挿入可否を判別することができないので、ジャンボパケットのような長い光パケット信号を挿入したい場合にはそれだけ長い可視範囲を確保する必要がある。つまり、ネットワーク遅延部とクライアント遅延部との遅延差を大きくする必要がある。
【００９８】
第１〜第４出力予想図生成部２７ａ〜２７ｄは、図１４に示すような各出力ポートの出力予想図を元に可視範囲内の空きタイムスロットを検出し、送信可能タイミングと送信可能パケット長を空きタイムスロット通知として光パケット送信装置１２に出力する。図１２に示すように、第１〜第４出力予想図生成部２７ａ〜２７ｄからそれぞれ空きタイムスロット通知が出力され、光パケット送信装置１２の第１〜第４出力バッファ２２ａ〜２２ｄに入力される。また、第１〜第４出力予想図生成部２７ａ〜２７ｄは、生成した出力予想図を第１〜第４制御信号生成部２８ａ〜２８ｄに出力する。
【００９９】
空きタイムスロット通知を受けた光パケット送信装置１２は、クライアント光パケット信号を送信してくるはずであるので、所定の遅延時間の後にクライアント光パケット信号が光スイッチ制御部１５の第４ヘッダ入力部Ｈ＿ＩＮ４に到着する。このクライアント光パケット信号は、クライアント解析部２５ｄに入力する。クライアント解析部２５ｄは、受信したクライアント光パケット信号を電気のクライアントパケット信号に変換後、ヘッダを解析して、宛先情報およびパケット長情報を抽出する。そして、クライアント解析部２５ｄは、宛先・出力ポート対応表２６を用いて、光スイッチ部１４に入力するクライアント光パケット信号の出力ポートを選択する。また、クライアント解析部２５ｄは、クライアント光パケット信号の到着時刻を記録する。クライアント解析部にて取得されたクライアント光パケット信号のパケット長、到着時刻などの情報は、第１〜第４制御信号生成部２８ａ〜２８ｄに転送される。
【０１００】
第１〜第４制御信号生成部２８ａ〜２８ｄはそれぞれ、出力予想図にクライアント光パケット信号を重ね合わせ、先着優先で実際の光スイッチ制御部１５の制御を決定し、光スイッチ部１４に光スイッチ制御信号を出力する。このとき、ネットワーク入力ポートとクライアント出力ポートでは時間差があるので、いずれかに遅延を入れて時間軸を揃える処理が必要となることに注意する必要がある。なお、光パケット送信装置１２の出力バッファが空で、空きタイムスロットを通知したもののクライアント光パケット信号が出力されないという場合もあり得るが、その場合にはクライアント入力部には光パケット信号無しとして扱えばよいだけである。
【０１０１】
上述の光パケット交換システムは、以下のような役割分担であった。
（１）光パケット送信装置１２は、クライアントパケット信号を出力バッファに蓄積する。
（２）光スイッチ制御部１５は、空きタイムスロットを光パケット送信装置１２に通知する。
（３）光パケット送信装置１２は、出力バッファに格納されているクライアントパケット信号が空きタイムスロットに納まるかどうか自ら判断し、納まるときにはクライアント光パケットとして出力する。
（４）光スイッチ制御部１５は、光パケット送信装置１２から受信したクライアント光パケット信号のヘッダの内容に従って方路切替を行う。
以下においては、上記の光パケット交換システムとは異なる方式の光パケット交換システムを説明する。
【０１０２】
図１５は、本発明の別の実施形態に係る光パケット交換システムを示す。本実施形態に係る光パケット交換システム１０は、クライアント光パケット信号を出力するか否かの判断を、光スイッチ制御部１５で行う点が図１に示す光パケット交換システムと異なる。本実施形態において、図１に示す光パケット交換システムと同一または対応する構成要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を適宜省略する。
【０１０３】
本実施形態に係る光パケット交換システム１０の動作手順は以下の通りである。
（１）光パケット送信装置１２は、クライアントパケット信号を出力バッファに蓄積する。
（２）光パケット送信装置１２は、出力バッファの先頭に格納されたクライアント光パケット信号のパケット長情報を光スイッチ制御部１５に通知する。
（３）光スイッチ制御部１５は、空きタイムスロットを常時モニタする。
（４）光スイッチ制御部１５は、空きタイムスロットの送信可能パケット長が光パケット送信装置１２から通知されたクライアント光パケット信号のパケット長が以上と判断した場合、光パケット送信装置１２に対して送信開始トリガを発行する。
（５）光パケット送信装置１２は、送信開始トリガを受信したら出力バッファの先頭にあるクライアントパケット信号をクライアント光パケット信号に変換し、送信する。
（６）光スイッチ制御部１５は、光パケット送信装置１２から受信したクライアント光パケット信号のヘッダの内容に従って方路切替を行う。
【０１０４】
図１６は、本発明のさらに別の実施形態に係る光パケット交換システムを示す。本実施形態に係る光パケット交換システム１０は、光スイッチ制御部１５の第４ヘッダ入力部Ｈ＿ＩＮ４にクライアント光パケット信号が入力しない点が上述の光パケット交換システムと異なる。従って、本実施形態においては、クライアント光パケット信号を分岐するための分岐部は設けられていない。本実施形態においても、図１に示す光パケット交換システムと同一または対応する構成要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を適宜省略する。
本実施形態に係る光パケット交換システム１０の動作手順は以下の通りである。手順（５）までは、図１５に示す光パケット交換システムと同様である。
（１）光パケット送信装置１２は、クライアントパケット信号を出力バッファに蓄積する。
（２）光パケット送信装置１２は、出力バッファの先頭に格納されたクライアント光パケット信号のパケット長情報を光スイッチ制御部１５に通知する。
（３）光スイッチ制御部１５は、空きタイムスロットを常時モニタする。
（４）光スイッチ制御部１５は、空きタイムスロットの送信可能パケット長が光パケット送信装置１２から通知されたクライアント光パケット信号のパケット長が以上と判断した場合、光パケット送信装置１２に対して送信開始トリガを発行する。
（５）光パケット送信装置１２は、送信開始トリガを受信したら出力バッファの先頭にあるクライアントパケット信号をクライアント光パケット信号に変換し、送信する。
（６）光スイッチ制御部１５は、送信開始トリガを発行してから所定の遅延時間後にクライアント光パケット信号が到着することを見込んで、光スイッチ部１４の制御を行う。
【０１０５】
本実施形態においては、光パケット送信装置１２からの光パケット信号が光スイッチ部１４に到着する時間を精密に一定に出来るかが重要であり、それが実現できるのであれば本実施形態の方が構成部品数を削減できるため、コスト的に有利となる。
【０１０６】
図１７（ａ）〜（ｃ）は、光パケット送信装置のさらに別の動作を説明するための図である。上述の実施形態では、時間軸方向で空きタイムスロットを検出して挿入する方式をとっているが、波長軸方向で空きタイムスロットを検出して挿入する方式をとることもできる。光パケット交換方式においては、複数の波長の光パケット信号が波長多重されたＷＤＭ光パケット信号が光パケット交換される場合がある。このような場合、光スイッチ制御部１５は、光パケット信号の波長ごとに空きタイムスロットを検出する。そして、光パケット送信装置１２は、クライアント光パケット信号が該空きタイムスロットに挿入されるよう、クライアント光パケット信号の送出タイミングおよび波長を調整する。
【０１０７】
図１７（ａ）は、光スイッチ部１４の第１出力ポートＯＵＴ１における出力予想図の一例を示す。光スイッチ制御部１５の第１出力予想図作成部２７ａは、波長λ１〜λ４ごとに出力予想図を生成する。図１７（ａ）では、波長λ３に送信可能パケット長＝６の空きタイムスロットが検出され、波長λ４に送信可能パケット長＝１０の空きタイムスロットが検出されている。光スイッチ制御部１５は、これらの空きタイムスロットを光パケット送信装置１２に通知する。
【０１０８】
図１７（ｂ）は、空きタイムスロット通知を受けた光パケット送信装置１２の動作を示す。空きタイムスロット通知を受けた光パケット送信装置１２の第１出力バッファ２２ａは、先頭に格納されたクライアントパケット信号ＰＫＴ１−１のパケット長＝６が通知された波長λ３の空きタイムスロットの送信可能パケット長＝６以下であるので、クライアントパケット信号ＰＫＴ１−１が該空きタイムスロットに納まると判定し、出力する。クライアントパケット信号ＰＫＴ１−１は、第２セレクタ２３により波長λ３の電気／光変換部２４に入力される。同じように、第１出力バッファ２２ａは、２番目に格納されたクライアントパケット信号ＰＫＴ１−２のパケット長＝４が通知された波長λ４の空きタイムスロットの送信可能パケット長＝１０以下であるので、クライアントパケット信号ＰＫＴ１−２が該空きタイムスロットに納まると判定し、出力する。電気／光変換部２４から出力された波長λ３のクライアント光パケット信号ＰＫＴ１−１と波長λ４のクライアント光パケット信号ＰＫＴ１−２は、ＷＤＭカプラ２９により合波され、光パケット交換装置１１のクライアント入力部ＣＬ＿ＩＮに送出される。
【０１０９】
図１７（ｃ）は、光スイッチ部１４の第１出力ポートＯＵＴ１からの実際の出力を示す。本実施形態によれば、図１７（ｃ）に示すように、波長λ３の空きタイムスロットに先頭のクライアント光パケット信号ＰＫＴ１−１を挿入し、波長λ４の空きタイムスロットに２番目のクライアント光パケット信号ＰＫＴ１−２を挿入して、光パケット交換装置１１から送出できる。このように時間軸方向だけでなく、波長軸方向においても空きタイムスロットを検出し、該空きタイムスロットにクライアント光パケット信号を挿入することにより、更なる帯域利用効率向上が可能となる。
【０１１０】
図１８は、図１７（ａ）〜（ｃ）で説明した実施形態におけるヘッダフォーマットの一例を示す。図１８に示すように、このヘッダは、「宛先アドレス」と、「送信元アドレス」と、「パケット長」と、「使用波長情報」とを含む。「使用波長情報」はパラレルビット情報であり、使用波長に「１」、不使用波長に「０」が割り振られる。
【０１１１】
図１９は、本発明のさらに別の実施形態に係る光パケット交換システムを示す。上記の実施形態に係る光パケット交換システムによれば、ネットワーク光パケット信号とクライアント光パケット信号との時間的競合を避けることができる。しかしながら、上述したように、ネットワーク光パケット信号は、他の光パケット交換システムから送られてくる光パケット信号であるため、ネットワーク光パケット信号同士の時間的競合は避けることができない。そこで、本実施形態では、ネットワーク光パケット信号同士の時間的競合が発生した場合に、後着の光パケット信号の破棄を避ける方法を示す。本実施形態において、図１に示す光パケット交換システムと同一または対応する構成要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を適宜省略する。
【０１１２】
図１９に示すように、先に第１ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮ１に第１出力ポートＯＵＴ１を出力先とするネットワーク光パケット信号ＰＫＴ１が到着し、その後第２ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮ２に同じく第１出力ポートＯＵＴ１を出力先とするネットワーク光パケット信号ＰＫＴ２が到着したとする。この場合、光スイッチ制御部１５は、先着のネットワーク光パケット信号ＰＫＴ１を優先的に第１出力ポートＯＵＴ１に出力する。
【０１１３】
一方、後着のネットワーク光パケット信号ＰＫＴ２は、上記の光パケット交換システムであれば破棄されていた。しかしながら、本実施形態においては、ネットワーク光パケット信号ＰＫＴ２を破棄せず、第４出力ポートＯＵＴ４に出力する。第４出力ポートＯＵＴ４から出力されたネットワーク光パケット信号ＰＫＴ２は、光パケット受信装置１３に受信され、電気のネットワークパケット信号ＰＫＴ２に変換された後、光パケット送信装置１２に転送される。あるいは、光パケット受信装置１３は、光信号のままネットワーク光パケット信号ＰＫＴ２を光パケット送信装置１２に転送し、光パケット送信装置１２にて電気のネットワークパケット信号ＰＫＴ２に変換されてもよい。
【０１１４】
光パケット送信装置１２に受信されたネットワークパケット信号ＰＫＴ２は、クライアントパケット信号と同様に扱われる。すなわち、出力バッファに格納され、光スイッチ制御部１５から空きタイムスロット通知があった場合に出力される。これにより、ネットワーク光パケット信号ＰＫＴ２は、目的の第１出力ポートＯＵＴ１から送出される。
【０１１５】
本実施形態に係る光パケット交換システム１０によれば、ネットワーク光パケット信号の破棄を低減できるので、通信品質をさらに向上できる。
【０１１６】
図２０は、本発明のさらに別の実施形態に係る光パケット交換システムを示す。本実施形態に係る光パケット交換システム１０の光パケット交換装置１１は、第１〜第４入力部ＩＮ１〜ＩＮ４と、第１〜第４出力部ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４とを備える。本実施形態において、図１に示す光パケット交換システムと同一または対応する構成要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を適宜省略する。
【０１１７】
第１〜第４入力部ＩＮ１〜ＩＮ４の前段には、第１〜第４入力選択光スイッチ３１ａ〜３１ｄが設けられている。第１〜第４入力選択光スイッチ３１ａ〜３１ｄは、第１〜第４入力部ＩＮ１〜ＩＮ４に入力される光パケット信号を、ネットワーク光パケット信号とクライアント光パケット信号との間で選択的に切り替える。
【０１１８】
また、第１〜第４出力部ＯＵＴ１〜ＯＵＴ４の後段には、第１〜第４出力選択光スイッチ３２ａ〜３２ｄが設けられている。第１〜第４出力選択光スイッチ３２ａ〜３２ｄは、光パケット信号の出力先を、光パケットネットワークと、光パケット受信装置１３との間で選択的に切り替える。
【０１１９】
また、本実施形態においては、第１〜第４光分岐部１６ａ〜１６ｄと光スイッチ制御部１４の第１〜第４入力ポートＩＮ１〜ＩＮ４との間にそれぞれ、第１〜第４光遅延時間可変部３９ａ〜３９ｄが設けられている。この第１〜第４光遅延時間可変部３９ａ〜３９ｄは、第１〜第４光分岐部１６ａ〜１６ｄにて分岐された一方の光パケット信号の遅延時間をそれぞれ可変できる。
【０１２０】
第１〜第４光遅延時間可変部３９ａ〜３９ｄの遅延時間を個別に制御するために、光パケット交換装置１１は遅延時間制御部４０を備える。ある遅延時間可変部に光パケット送信装置からのクライアント光パケット信号が入力される場合、遅延時間制御部４０は、その遅延時間可変部の遅延時間を所定の第１遅延時間に制御する。一方、ある遅延時間可変部に他の光パケット交換システムからのネットワーク光パケット信号が入力される場合、遅延時間制御部４０は、その遅延時間可変部の遅延時間を第１遅延時間よりも長い所定の第２遅延時間に制御する。第１〜第４光遅延時間可変部３９ａ〜３９ｄに入力される光パケット信号の種類は、上述したように第１〜第４入力選択光スイッチ３１ａ〜３１ｄにより切り替えられる。
【０１２１】
第１〜第４光遅延時間可変部３９ａ〜３９ｄはそれぞれ、光パケット信号を第１遅延時間遅延させる第１〜第４クライアント光遅延部３０ａ〜３０ｄと、光パケット信号を第２遅延時間遅延させる第１〜第４ネットワーク光遅延部３５ａ〜３５ｄと、光遅延部の切替のために、第１〜第４ネットワーク光遅延部３５ａ〜３５ｄおよび第１〜第４クライアント光遅延部３０ａ〜３０ｄの前後に設けられた第１〜第４遅延選択光スイッチ３３ａ〜３３ｄとを備える。第１〜第４遅延選択光スイッチ３３ａ〜３３ｄは、遅延時間制御部４０により制御される。
【０１２２】
また、光スイッチ制御部１５は、ネットワーク光パケット信号が入力される場合とクライアント光パケット信号が入力される場合とで動作が異なるので、入力される光パケット信号に応じた論理回路を選択可能となっている。
【０１２３】
本実施形態に係る光パケット交換システム１０のように、光パケット交換装置１１の入出力部の用途を固定せず、自由に選択できるようにすることで、光パケット交換システム１０を用いた柔軟なシステム構成を行うことができる。
【０１２４】
第１〜第４入力選択光スイッチ３１ａ〜３１ｄ、第１〜第４出力選択光スイッチ３２ａ〜３２ｄおよび第１〜第４遅延選択光スイッチ３３ａ〜３３ｄは、光スイッチ部１４と異なり、パケット単位での切替は不要であるため、秒オーダ程度の応答速度があれば十分であり、安価且つ低損失なものを使えばよい。
【０１２５】
本実施形態に係る光パケット交換システム１０において、クライアント光パケット信号が入力される入力部が複数存在する設定とした場合には、同じ空きタイムスロットに複数の入力部からのクライアント光パケット信号を挿入することはできないので、クライアント光パケット信号間で競合判定を行ってもよい。
【０１２６】
図２１は、本発明の実施例に係る光パケット交換システムを示す。また、図２２は、本実施例における光パケット信号の形式を示す。
【０１２７】
図２２に示すように、本実施例においては、ヘッダ波長λ０の光パケット信号に宛先アドレス、送信元アドレス、パケット長などを含むヘッダが搭載され、データ波長λ１〜λ４の光パケット信号にデータが搭載される。各光パケット信号の先頭にはプリアンブル（ＰＡ）が付加されている。これらの波長λ０〜λ４の光パケット信号が波長多重され、ＷＤＭ光パケット信号として伝送される。
【０１２８】
クライアント信号は、１０Ｇイーサネット（登録商標）信号である。光パケット送信装置１２は、受信したクライアント信号を４分割し、データ波長λ０〜λ４の光パケット信号に搭載する。そして、ヘッダ波長λ０の光パケット信号とデータ波長λ０〜λ４の光パケット信号とを波長多重して送信する。光パケット送信装置１２は、光パケット信号がない場合、光出力として「０」が連続するように制御する。
【０１２９】
本実施例において、光パケット交換装置１１は２入力×２出力の光パケット交換装置であり、ネットワーク入力部ＮＷ＿ＩＮと、クライアント入力部ＣＬ＿ＩＮと、ネットワーク出力部ＮＷ＿ＯＵＴと、クライアント出力部ＣＬ＿ＯＵＴとを備える。
【０１３０】
バンドパスフィルタ３８ａおよび３８ｂは、それぞれＷＤＭ光パケット信号からヘッダ波長λ０の光パケット信号のみ抽出するために設けられている。抽出されたヘッダ波長λ０の光パケット信号は、光スイッチ制御部１５のヘッダ入力部Ｈ＿ＩＮ１およびＨ＿ＩＮ２に入力される。
【０１３１】
光スイッチ部１４は、ナノ秒オーダの高速動作が実現可能な４つの半導体光スイッチゲート素子３６と、４つの光カプラ３７とを備える。
【０１３２】
本実施例において、ネットワーク光遅延部１７ａの光ファイバ長は２．１ｋｍとされており、クライアント光遅延部１７ｂの光ファイバ長は１００ｍとされている。これにより、ネットワーク光遅延部１７ａとクライアント光遅延部１７ｂの光路差は約２ｋｍとなる。このときの光ファイバによる損失は０．５ｄＢ程度であり、ほとんど無視できる値である。
【０１３３】
２ｋｍの光路差による光パケット信号の到着時間差は、約１０μｓである。この約１０μｓから、（１）光スイッチ制御部１５がヘッダを読み取り、空きタイムスロット情報を出力するまでの第１時間と、（２）光パケット送信装置１２が空きタイムスロット情報を受けてからクライアント光パケット信号を出力するまでの第２時間とを差し引く必要がある。回路構成およびＬＳＩ内部での処理ＣＬＫ周波数やＦＦ段数の設計によるところ大きいが、第１時間で約５００ｎｓ、第２時間で約５００ｎｓ、合計で約１μｓあればＦＰＧＡ等によって実現可能である。従って、約９μｓを可視範囲として確保できる。
【０１３４】
一方、光パケット信号の信号速度が１０Ｇｂｉｔ／ｓとすると、１ｂｉｔあたり０．１ｎｓの時間を占有するため、１２５０Ｂｙｔｅの１０Ｇイーサパケットであれば、４分割した光パケット信号に換算すると、１パケットあたり０．１ｎｓ×１２５０×８ｂｉｔ／４＝２５０ｎｓの時間を占有することになる。９μｓを２５０ｎｓで割ると、遅延時間差内に３６個の光パケット信号が収まる計算となる。ジャンボパケットの９６００Ｂｙｔｅであっても３個は収まるということで、十分な視野範囲を確保できるといえる。
【０１３５】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せによりいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【０１３６】
１０  光パケット交換システム、  １１  光パケット交換装置、  １２  光パケット送信装置、  １３  光パケット受信装置、  １４  光スイッチ制御部、  １４  光スイッチ部、  １５  光スイッチ制御部、  １８  入力バッファ、  １９  パケット生成部、  ２１  第１セレクタ、  ２３  第２セレクタ、  ２４  電気／光変換部。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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