(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パケット信号を送信する光パケット送信装置と、
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光パケットスイッチ装置と、
を備える光パケット交換システムであって、
前記光パケットスイッチ装置は、光パケット信号の破棄率を検出し、該破棄率情報を前記光パケット送信装置に送信するよう構成されており、
前記光パケット送信装置は、前記破棄率情報に基づいて、送信する光パケット間のギャップ時間を調整可能に構成されることを特徴とする光パケット交換システム。
【請求項２】
前記光パケット送信装置は、破棄率が所定の基準値以上である場合、破棄率が該基準値未満となるよう前記ギャップ時間を広げ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】
光パケットスイッチ装置を含む光パケット交換システムに用いられる光パケット送信装置であって、
前記光パケットスイッチ装置から送信された破棄率情報に基づいて、送信する光パケット間のギャップ時間を調整可能に構成されることを特徴とする光パケット送信装置。
【請求項４】
破棄率が所定の基準値以上である場合、破棄率が該基準値未満となるよう前記ギャップ時間を長くすることを特徴とする請求項３に記載の光パケット送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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システム、および該光パケット交換システムに用いられる光パケット送信装置に関する。
【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、光パケット信号のスイッチングに要する時間分のギャップ時間を光パケット間に確保する必要がある。
【０００６】
図１は、光パケット間のギャップ時間を説明するための図である。図１は、クライアント信号と、該クライアント信号を分割して生成された波長λ１〜λ１０の光パケット信号と、光パケットスイッチ装置の切替状態とが図示されている。図１において、「ＰＡ」はプリアンブル、「ＩＦＧ」はフレーム間ギャップを表す。
【０００７】
図１において、光パケット信号は、クライアント信号のＥｔｈｅｒフレームに合わせた時間間隔で出力されている。図１に示すように、光パケット信号間にギャップ時間を設けることにより、光パケットスイッチ装置におけるスイッチ切替時間を確保でき、適切に光パケット信号の方路を切り替えることができる。
【０００８】
光パケット信号にはクライアント信号に加えて、光経路情報等が含まれている。このため、光パケット信号の長さは、Ｎ波（Ｎは２以上の整数）で波長分割した場合も単純にクライアント信号のフレーム長の１／Ｎとはならず、１／Ｎよりも長い値となる。クライアント信号の長さに対して各波長の光パケット信号の長さが相対的に長くなってくると、ギャップ時間が短くなり、充分なスイッチ切替時間が確保できなくなる場合がある。図２に充分な光スイッチ切替時間が確保できずに光パケット信号が破棄される様子を示す。
【０００９】
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】
【００１０】
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、光パケット信号を送信する光パケット送信装置と、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光パケットスイッチ装置とを備える。光パケット送信装置は、送信する光パケット間のギャップ時間を調整可能に構成される。
【００１１】
本発明の別の態様は、光パケット送信装置である。この装置は、光パケットスイッチ装置を含む光パケット交換システムに用いられる光パケット送信装置であって、送信する光パケット間のギャップ時間を調整可能に構成される。
【００１２】
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】
【００１３】
本発明によれば、光パケット間に充分な長さのギャップ時間を確保できるようになるので、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】
【００１４】
【図１】光パケット間のギャップ時間を説明するための図である。
【図２】光パケット間のギャップ時間を説明するための図である。
【図３】第１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４】第１の実施形態に係る光パケット交換システムにおける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】第２の実施形態に係る光パケット交換システムにおける光パケットスイッチ装置の動作を説明するための図である。
【図６】第３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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態に係る光パケット交換システムを示す。図３に示すように、光パケット交換システム１００は、２入力×２出力の光パケットスイッチ装置１０と、光パケット送信装置１２とを備える。
【００１７】
まず、光パケットスイッチ装置１０について説明する。光パケットスイッチ装置１０は、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機能を有する。図３に示すように、光パケットスイッチ装置１０は、光スイッチ１４と、光スイッチ制御部１６と、第１光カプラ１８と、第２光カプラ２０と、第１光遅延線２２と、第２光遅延線２４とを備える。
【００１８】
光伝送路１７を介して光パケットスイッチ装置１０に入力された光パケット信号は、第１光カプラ１８に入力される。第１光カプラ１８は、光パケット信号を２つに分岐する。分岐された一方の光パケット信号は、第１光遅延線２２を介して光スイッチ１４の第１入力ポート１４ａに入力される。他方の光パケット信号は、光スイッチ制御部１６に入力される。
【００１９】
また、別の光伝送路１９を介して光パケットスイッチ装置１０に入力された光パケット信号は、第２光カプラ２０に入力される。本実施形態において、光伝送路１９は光パケット送信装置１２に接続されている。第２光カプラ２０は、光パケット信号を２つに分岐する。分岐された一方の光パケット信号は、第２光遅延線２４を介して光スイッチ１４の第２入力ポート１４ｂに入力される。他方の光パケット信号は、光スイッチ制御部１６に入力される。
【００２０】
光スイッチ制御部１６は、入力された光パケット信号から方路情報を抽出し、該方路情報に応じて光スイッチ１４に対して制御信号を出力する。図３に示すように、光スイッチ制御部１６は、第１光／電気変換部２６と、第２光／電気変換部２８と、第１解析部３０と、第２解析部３２と、出力競合判定部３４とを備える。
【００２１】
第１光／電気変換部２６は、第１光カプラ１８から受信した光パケット信号を電気信号に変換する。また、第２光／電気変換部２８は、第２光カプラ２０から受信した光パケット信号を電気信号に変換する。
【００２２】
第１解析部３０は、第１光／電気変換部２６から受信したパケット信号のヘッダを解析し、方路情報を検出する。また、第２解析部３２は、第２光／電気変換部２８から受信したパケット信号のヘッダを解析し、方路情報を検出する。
【００２３】
出力競合判定部３４は、光パケットの通過・破棄を判定し、該判定結果に基づいて光スイッチ１４に光スイッチ制御信号を出力する。例えば、第１入力ポート１４ａと第２入力ポート１４ｂにそれぞれ光パケットが入力され、それら２つの光パケットを第１出力ポート１４ｃに出力する場合を考える。この場合、出力競合判定部３４は、２つの光パケット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つの光パケットが競合している場合、先に到着した光パケットを通過させ、後の光パケットを破棄する。
【００２４】
光スイッチ１４は、２×２の光スイッチである。光スイッチ１４としては、例えば半導体光増幅器を用いたものを使用できる。光スイッチ１４は、光スイッチ制御部１６からの光スイッチ制御信号によりオン／オフを制御され、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。
【００２５】
第１光遅延線２２、第２光遅延線２４は、光スイッチ制御部１６が光スイッチ制御信号を生成するのに要する時間だけ、分岐した一方の光パケット信号を遅延させる。第１光遅延線２２、第２光遅延線２４を設けることにより、光パケット信号が光スイッチ１４に到着するタイミング合わせて、光スイッチ１４のオン／オフを制御できる。
【００２６】
光スイッチ１４の第１出力ポート１４ｃから出力された光パケット信号は、光伝送路２１に出力される。また、光スイッチ１４の第２出力ポート１４ｄから出力された光パケット信号は、別の光伝送路２３に出力される。
【００２７】
次に、光パケット送信装置１２について説明する。光パケット送信装置１２は、図示しないクライアント側装置から受信したクライアント信号を複数の波長の光パケット信号に分割して送信する機能を有する。図３に示すように、光パケット送信装置１２は、クライアント信号処理部３６と、パケット生成部３８と、電気／光変換部４０と、ＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating)４２とを備える。
【００２８】
クライアント信号処理部３６は、受信したクライアント信号に所定の処理を施した後、パケット生成部３８に出力する。また、クライアント信号処理部３６は受信したクライアント信号のバッファリングを行う。
【００２９】
パケット生成部３８は、信号長カウント部４４と、信号分割処理部４６と、方路情報付加部４８と、送信処理部５０と、遅延処理部５２とを備える。
【００３０】
信号長カウント部４４は、受信したクライアント信号の長さをカウントする。信号分割処理部４６は、信号長カウント部４４からのクライアント信号長情報に基づいて、クライアント信号を所定数（本実施形態では１０）のパケット信号に分割する。
【００３１】
方路情報付加部４８は、分割されたパケット信号ごとに方路情報を付加する。送信処理部５０は、各パケット信号の先頭にプリアンブルを付加し、電気／光変換部４０に出力する。遅延処理部５２は、送信処理部５０がパケット信号を電気／光変換部４０に出力するタイミングを制御する。遅延処理部５２によりパケット信号の出力タイミングを制御することで、光パケット信号間のギャップ時間を調整できる。
【００３２】
パケット生成部３８にて生成された１０個のパケット信号は、電気／光変換部４０に入力される。電気／光変換部４０は、１０個のＥ／Ｏモジュール４０−１〜４０−１０から構成されている。各Ｅ／Ｏモジュールは、パケット生成部３８からの各パケット信号を波長λ１〜λ１０の光パケット信号に変換する。電気／光変換部４０から出力された各光パケット信号は、ＡＷＧ４２に入力される。ＡＷＧ４２は、波長λ１〜λ１０の光パケット信号を波長多重し、光伝送路１９に出力する。
【００３３】
図４は、第１の実施形態に係る光パケット交換システムにおける光パケット送信装置の動作を説明するための図である。本実施形態において、光パケット送信装置１２の遅延処理部５２は、光パケット信号間のギャップ時間が所定の固定値となるようパケット信号の出力タイミングを制御する。この固定値は、光パケットスイッチ装置１０がスイッチ切替処理に要する時間（スイッチ切替時間）に応じて定められ、光スイッチ切替時間よりも長い時間に設定される。
【００３４】
図４では、遅延処理部５２が光パケット信号の先頭タイミングをＥｔｈｅｒフレームの先頭タイミングよりも遅延させたことにより、光パケット信号間に所望の長さのギャップ時間が確保された様子が図示されている。これにより、光パケットスイッチ装置１０において充分なスイッチ切替時間が確保されるので、パケット破棄率を低減できる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る光パケット交換システムにおける光パケットスイッチ装置の動作を説明するための図である。本実施形態に係る光パケット交換システムは、構成要素ついては基本的に図３に示す光パケット交換システムと同様であるので、同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。
【００３６】
本実施形態に係る光パケット交換システム１００は、光パケット送信装置１２の遅延処理部５２の動作が第１の実施形態と異なる。第１の実施形態では、遅延処理部５２は、光パケット信号間のギャップ時間が固定値となるようパケット信号の出力タイミングを調整した。本第２の実施形態では、遅延処理部５２は、クライアント信号の長さ（Ｅｔｈｅｒフレームの長さ）に応じて、パケット信号の出力タイミングを制御し、ギャップ時間を調整する。クライアント信号の長さ情報は、信号長カウント部４４から入手する。より具体的には、遅延処理部５２は、図５に示すように光パケット信号がクライアント信号の略真ん中に相当するタイミングで送信されるようギャップ時間を調整する。
【００３７】
図５では、遅延処理部５２が光パケット信号の先頭タイミングをＥｔｈｅｒフレームの先頭タイミングよりも遅延させたことにより、光パケット信号がＥｔｈｅｒフレームの略真ん中に位置しており、光パケット信号間に充分な長さのギャップ時間が確保された様子が図示されている。本実施形態によれば、光パケットスイッチ装置１０の切替制御にさらに余裕（マージン）ができるので、パケット破棄率をより低減できる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３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１００において、図３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、重複する説明を適宜省略する。
【００３９】
光パケットスイッチ装置１０において光パケットスイッチングを行う際、特定の入力ポートからの光パケット信号が破棄されやすくなる場合がある。そこで、本実施形態においては、光パケット信号の破棄率情報を光パケット送信装置１２にフィードバックし、破棄率が低下するようギャップ時間を調整する。
【００４０】
本実施形態に係る光パケット交換システム１００において、光パケットスイッチ装置１０の光スイッチ制御部１６は、第１光／電気変換部２６等の図３で示した構成要素に加えて、破棄率算出部５４をさらに備える。
【００４１】
破棄率算出部５４には、光スイッチ１４の各入力ポートで受信した光パケット数情報が第１解析部６０、第２解析部６２から入力される。また破棄率算出部５４には、破棄された光パケット数情報が出力競合判定部３４から入力される。破棄率算出部５４は、これらの情報に基づいて、各入力ポート毎に光パケット信号の破棄率を算出する。光パケットスイッチ装置１０においては、光パケット信号のヘッダから送信元情報及び宛先情報を読み取って方路切替を行っているが、破棄された光パケット信号の送信元情報を参照することで、光スイッチ１４の入力ポート毎に破棄率を算出できる。
【００４２】
破棄率算出部５４にて算出された破棄率情報は、光パケットスイッチ装置１０に接続された各光パケット送信装置に送信される。本実施形態においては、光スイッチ１４の第２入力ポートに光パケット送信装置１２が接続されているので、第２入力ポート１４ｂで受信された光パケット信号の破棄率は光パケット送信装置１２に送信される。一方、第１入力ポート１４ａで受信された光パケット信号の破棄率は、第１入力ポート１４ａに接続された光パケット送信装置（図示せず）に送信される。
【００４３】
図６に示すように、破棄率算出部５４からの破棄率情報は、光パケット送信装置１２の遅延処理部５２に入力される。遅延処理部５２は、該破棄率情報に基づいて光パケット信号間のギャップ時間を調整する。具体的には、遅延処理部５２は、破棄率が所定の基準値以上である場合、パケット信号の出力タイミングを例えば１バイト若しくは数クロックずつ遅延させ、ギャップ時間を広げていく。この遅延処理は、光パケットスイッチ装置１０の破棄率算出部５４からフィードバックされる破棄率が該基準値未満となるまで継続される。これにより、破棄率を好適に低減することができる。
【００４４】
但し、クライアント信号の標準パケット長以上にギャップ時間を広げてしまうと、送信できない光パケットが生じてしまうため、ギャップ時間の最大値は、クライアント信号の標準パケット長から最低限必要なギャップ時間を引いた値程度に留めることが望ましい。本実施形態では、光パケットスイッチ装置１０を２×２の装置としているが、さらに多入力×多出力の光パケットスイッチ装置の場合は、より光パケット信号の輻輳が発生しやすくなる。本実施形態に係る光パケットスイッチ装置１０は、このような場合に特に有効である。
【００４５】
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】
【００４６】
１０  光パケットスイッチ装置、  １２  光パケット送信装置、  １４  光スイッチ、  １６  光スイッチ制御部、  １８  第１光カプラ、  ２０  第２光カプラ、  ２２  第１光遅延線、  ２４  第２光遅延線、  ３０  第１解析部、  ３２  第２解析部、  ３４  出力競合判定部、  ３６  クライアント信号処理部、  ３８  パケット生成部、  ４０  電気／光変換部、  ４２  ＡＷＧ、  ４４  信号長カウント部、  ４６  信号分割処理部、  ４８  方路情報付加部、  ５０  送信処理部、  ５２  遅延処理部、  ５４  破棄率算出部、  １００  光パケット交換システム。
【図１】
0005520209.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0005520209.tif 000005
【図５】
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【図６】
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