(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路に接続された固有のアドレス情報を有する光パケット通信ノードを介して宛先のアドレス情報が付与された光パケット信号の通信を行う波長多重光パケットネットワークにおいて、
Ｎ個（Ｎは素数）の入出力ポートを有し、順に配列した入力ポートｉ（ｉは１からＮまでの整数）と、順に配列した出力ポートｊ（ｊは１からＮまでの整数）との間を透過する光の波長がλk （ｋは｛Ｎ＋ｉ−ｊをＮで割った余り｝＋１で表される整数）である波長周回性を有するアレイ導波路回折格子と、Ｎ個の光パケット通信ノードを具備し、
ｐ番目（ｐは１からＮまでの整数）の光パケット通信ノードの入力ポート及び出力ポートは、それぞれ前記波長周回性を有するアレイ導波路回折格子の出力ポートｐ及び入力ポートｐに接続されており、
前記光パケット通信ノードは、入力された光信号を波長ごとに分波する波長分波器と、分波された光信号を合波して出力する波長合波器と、前記波長分波器によって分波された光信号の一部を分岐する光分岐回路と、光パケット信号の送信部と、２×２光スイッチと、光パケット信号の受信器を具備し、
前記２×２光スイッチの一対の入出力が、前記光分岐回路を通じて前記波長分波器の出力の一つと、前記波長合波器の入力の一つに接続され、当該２×２光スイッチの他の入力は、前記光パケット信号の送信部に接続され、当該２×２光スイッチの他の出力は、前記光パケット信号の受信器に接続されており、
前記光パケット通信ノードに到着し、前記波長分波器によって分波された前記宛先のアドレス情報が付与された光パケット信号を前記光分岐回路を用いて分岐し、当該光パケット信号の有する宛先アドレス情報と光パケット通信ノードに固有のアドレス情報の比較を行い、両者が一致しない場合には前記２×２光スイッチにより当該光パケット信号を前記波長合波器に接続し、両者が一致した場合には前記２×２光スイッチにより当該光パケット信号は前記光パケット信号の受信器に接続し、
前記光パケット送信部からは、宛先のアドレス情報を付与した光パケット信号を、その宛先に合わせて選択された波長で、前記２×２光スイッチ及び波長合波器を通じて出力する事を特徴とする光パケットネットワーク。
【請求項２】
請求項１に記載の光ネットワークにおいて、
１つ以上の光パケット通信ノードの代わりに光伝送路を配置し、前記波長周回性を有するアレイ導波路回折格子の出力ポートと入力ポートを直接接続することで、素数個でない光パケット通信ノードを配置したことを特徴とした光パケットネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光パケット信号に付加されたアドレス情報と、ネットワーク内の各ノード固有のアドレス情報との一致／不一致に応じて経路を切り替える通信ノードを、波長周回性を有するアレイ導波路回折格子を用いてスター型に接続した、光パケットネットワークに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のノード間で光パケット信号を伝送する方法として、各ノードを環状に接続するリング型のネットワークが知られている。
【０００３】
リング型ネットワークでは、図７のように、ネットワーク内の各ノード２０１で全ての光パケットを受信し、パケットの宛先を解析し、パケットの宛先が自ノードでない場合は隣接する次のノードに送信することで、パケットの伝送を行う。あるいは、光パケットの宛先の解析をパケットの受信前に行い、パケットの宛先が自ノードであれば当該パケットを受信し、パケットの宛先が自ノードでない場合は当該パケットを隣接する次のノードに転送することで、パケットの伝送を行う。
【０００４】
このリング型ネットワークは、パケットの宛先が自ノードであるか、自ノードではないかを判別するという、単純な判定によってパケットの経路制御が可能であるという特徴をもつことが知られている。
【０００５】
このようなリング型ネットワークの大容量化を図る方法として、ノード間の伝送に波長多重（ＷＤＭ）技術を用いる方法がある。これは図８のように、各ノード２０１に入力される波長多重された信号は波長分波器２０２を用いて分岐し、それぞれの波長のパケットについて受信するか、隣のノードに送信するかを判定・送受信装置２０４で判断し、それぞれの波長の出力は波長合波器２０３で波長多重化して、隣のノードに送信することで、実現できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リング型ネットワークにおいては、最大スループットが実現されるには、全てのトラフィックが隣接する次のノードを宛先にするという条件が必要であり、ネットワーク上を流れるトラフィックが増加すると、中継するノードにおいてはパケットの送出が妨げられるため、各ノードで伝送路の帯域を取り合う状況となり、スループットが著しく悪化するという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点に鑑み、各ノードにおいてリング型ネットワークと同様に単純な判定によって制御が可能であるネットワークで、トラフィックの増加時に伝送路の帯域を取り合うことが少ないという特徴を有する光パケットネットワークを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は、光伝送路に接続された固有のアドレス情報を有する光パケット通信ノードを介して宛先のアドレス情報が付与された光パケット信号の通信を行う波長多重光パケットネットワークにおいて、
Ｎ個（Ｎは素数）の入出力ポートを有し、順に配列した入力ポートｉ（ｉは１からＮまでの整数）と、順に配列した出力ポートｊ（ｊは１からＮまでの整数）との間を透過する光の波長がλk （ｋは｛Ｎ＋ｉ−ｊをＮで割った余り｝＋１で表される整数）である波長周回性を有するアレイ導波路回折格子と、Ｎ個の光パケット通信ノードを具備し、
ｐ番目（ｐは１からＮまでの整数）の光パケット通信ノードの入力ポート及び出力ポートは、それぞれ前記波長周回性を有するアレイ導波路回折格子の出力ポートｐ及び入力ポートｐに接続されており、
前記光パケット通信ノードは、入力された光信号を波長ごとに分波する波長分波器と、分波された光信号を合波して出力する波長合波器と、前記波長分波器によって分波された光信号の一部を分岐する光分岐回路と、光パケット信号の送信部と、２×２光スイッチと、光パケット信号の受信器を具備し、
前記２×２光スイッチの一対の入出力が、前記光分岐回路を通じて前記波長分波器の出力の一つと、前記波長合波器の入力の一つに接続され、当該２×２光スイッチの他の入力は、前記光パケット信号の送信部に接続され、当該２×２光スイッチの他の出力は、前記光パケット信号の受信器に接続されており、
前記光パケット通信ノードに到着し、前記波長分波器によって分波された前記宛先のアドレス情報が付与された光パケット信号を前記光分岐回路を用いて分岐し、当該光パケット信号の有する宛先アドレス情報と光パケット通信ノードに固有のアドレス情報の比較を行い、両者が一致しない場合には前記２×２光スイッチにより当該光パケット信号を前記波長合波器に接続し、両者が一致した場合には前記２×２光スイッチにより当該光パケット信号は前記光パケット信号の受信器に接続し、
前記光パケット送信部からは、宛先のアドレス情報を付与した光パケット信号を、その宛先に合わせて選択された波長で、前記２×２光スイッチ及び波長合波器を通じて出力する事を特徴とする。
【０００９】
また本発明の構成は、１つ以上の光パケット通信ノードの代わりに光伝送路を配置し、前記波長周回性を有するアレイ導波路回折格子の出力ポートと入力ポートを直接接続することで、素数個でない光パケット通信ノードを配置したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の光パケットネットワークの第１の実施の形態を示すものである。
本実施の形態は、波長周回性を有するアレイ導波路回折格子のポート数及び、光パケット通信ノードの数がＮ＝５の場合の説明図である。ただし、これによって本発明の波長周回性を有するアレイ導波路回折格子のポート数及び、光パケット通信ノードの数が限定されるものではない。
【００１２】
１０１はＮ個（Ｎは素数）の入出力ポートを備えた波長周回性を有するアレイ導波路回折格子であり、ｉ番目の入力ポートとｊ番目の出力ポートはλk （ｋは｛Ｎ＋ｉ−ｊをＮで割った余り｝＋１で表される整数）によって結ばれるものとする。前記波長周回性を有するアレイ導波路回折格子１０１のｐ番目（ｐは１以上Ｎ以下の整数）の出力信号光は、ｐ番目の光パケット通信ノード１０２−ｐの入力ポートに接続される。なお、光パケット通信ノード１０２はそれぞれ固有のアドレス情報を有するものとする。
【００１３】
前記光パケット通信ノード１０２に入力された光パケット信号は、波長分波器１０３に入力され、信号光の波長ごとに別の経路に切り分けられ、それぞれ光分岐回路１０４に入力される。
【００１４】
光分岐回路１０４の出力光パケット信号のうち、一方は２×２光スイッチ制御回路１０５に入力され、残りの一方は２×２光スイッチ１０６に入力される。前記２×２光スイッチ１０６には、前記光分岐回路１０４の出力光パケット信号を入力するポートの他に、１つ信号入力ポートがあり、本ネットワークに入力するパケット信号に対して、宛先ノードを検索し、宛先に対応するアドレス情報をパケット信号に付加し、適切な波長の入力光パケット信号に変換し、適切な２×２光スイッチ１０６に適切なタイミングで入力する光パケット送信部１０７の出力に接続される。
【００１５】
前記２×２光スイッチ１０６にはそれぞれ２つの出力ポートが有り、出力光ポートの一方は波長合波器１０８に入力し、１つの光導波路にまとめられて前記波長周回性を有するアレイ導波路回折格子１０１のｐ番目の入力ポートに入力する。前記２×２光スイッチ１０６の出力ポートのうち、残りの一方は受信器１０９に接続される。
【００１６】
前記２×２光スイッチ１０６は、波長分波器１０３と受信器１０９の間と、光パケット送信部１０７と波長合波器１０８の間を接続する「クロス状態」と、波長分波器１０３と波長合波器１０８の間と、光パケット送信部１０７と受信器１０９の間を接続する「バー状態」の２つの接続状態を有する。
【００１７】
前記２×２光スイッチ１０６の接続状態の制御は、前記２×２光スイッチ制御回路１０５を用いて行う。２×２光スイッチ１０６は通常クロス状態とし、２×２光スイッチ制御回路１０５において入力光パケット信号の一部を受信し、光パケット信号の宛先アドレス情報と、光パケット通信ノードの有する固有のアドレス情報を比較し、両者が一致しなかった場合に当該光パケット信号が２×２光スイッチ１０６を通過する間、２×２光スイッチ１０６をバー状態に切り替え、当該光パケットの通過後にクロス状態に切り替えるように制御を行う。
光パケット信号の宛先アドレス情報と、当該光パケット通信ノード１０２の有する固有のアドレス情報とが等しい場合には、上述したように、２×２光スイッチ１０６がクロス状態になっているため、このときの光パケット信号が受信器１０９に取り込まれる。
一方、光パケット信号の宛先アドレス情報と、当該光パケット通信ノード１０２の有する固有のアドレス情報とが等しくない場合には、上述したように、２×２光スイッチ１０６がバー状態に切り替わるため、このときの光パケット信号は２×２光スイッチ１０６を通過し、波長合波器１０８を介してアレイ導波路回折格子１０１に出力される。
【００１８】
前記光パケット送信部１０７が光パケットを出力するタイミングは、前記２×２光スイッチ１０６がクロス状態にある時間であれば良く、これは前記２×２光スイッチ制御回路１０５をモニタすることで決定することができる。
【００１９】
本実施の形態における光パケット信号の伝送過程を次に示す。
図２に例としてポート数が５の場合の波長周回性を有するアレイ導波路回折格子の入出力特性を示す。
ここでアレイ導波路回折格子のｐ番目（ｐは１以上５以下の整数）の出力ポートとｐ番目の入力ポートの間に、光パケット通信ノード１０２−ｐを配置し、光伝送路で結びつけると、図３に示すように、λ２からλ５の波長の光はそれぞれ異なった順序で、全ての光パケット通信ノードを経由し、はじめの光パケット通信ノードに戻る。
【００２０】
比較のためポート数が素数でない場合の例として、ポート数６の波長周回性を有するアレイ導波路回折格子の入出力特性を図４に示す。
ここでｑ番目（ｑは１以上６以下の整数）の出力ポートとｑ番目の入力ポートの間に、光パケット通信ノード１０２−ｑを配置し、光導波路で結びつけると、図５に示すように、λ３、λ４、λ５の波長の光は２個あるいは３個の光パケット通信ノードで閉じたループを形成するため、全ての光パケット通信ノードを経由してはじめの光パケット通信ノードに戻ることはできない。
【００２１】
これは、ポート数Ｎの波長周回性を有するアレイ導波路回折格子は、λk の波長によってｐ番目の入力ポートと［｛（ｐ＋Ｎ−ｋ）をＮで割った余り｝＋１］番目の出力ポートを結ぶため、ポート数Ｎが素数である波長周回性を有するアレイ導波路回折格子を用いる場合のみ、ｋ＝１以外の全ての波長に対して、全てのポートを経由してはじめのポートに戻る経路が設定されるためである。
【００２２】
このようにして設定された光パケット信号の伝送経路は、通信に用いる波長ごとに異なる順番で、全ての光パケット通信ノードを順番に通るように設けられる。この結果、本ネットワークは論理的にはリング型のネットワークとみなすことができ、各光パケット通信ノードにおける光パケットの経路制御は、光パケットの宛先が自ノードであるか、自ノードではないかを判別するという、単純な判定によって制御が可能になる。
【００２３】
また、本光パケットネットワークにおける伝送経路を、個別の光パケット通信ノードに注目して見直すと、適切な送信波長を選択することで、全ての光パケット通信ノードが隣接する次のノードとなるように接続できる。このため、全ての光パケット通信ノードとの間で中継ノードを介さない通信経路を設定可能であり、この通信経路を用いることで伝送路の取り合いによるスループットの低下を回避することができる。さらに、トラフィックが増加した場合には、送信に用いる波長を別の波長に変更し、光伝送路の帯域に余裕のある中継ノードを経由する通信経路を利用して、ノード間の伝送容量を拡大することも可能である。
【００２４】
以上により、各ノードにおいてリング型ネットワークと同様に単純な判定によって制御が可能であり、トラフィックの増加時に伝送路の帯域を取り合うことが少ない光パケットネットワークを提供できる。
【００２５】
＜第２の実施の形態＞
図６は本発明の光パケットネットワークの第２の実施の形態を示すものである。
本実施の形態は、波長周回性を有するアレイ導波路回折格子のポート数及び、光パケット通信ノードの数がＮ＝５の場合の説明図である。ただし、これによって本発明の波長周回性を有するアレイ導波路回折格子のポート数及び、光パケット通信ノードの数が限定されるものではない。
【００２６】
１つないし複数の整数ｐ（ｐは１以上５以下の整数）に対して、波長周回性を有するアレイ導波路回折格子１０１のｐ番目の出力ポートとｐ番目の入力ポートの間を光伝送路１１０で結びつける。これにより、波長周回性を有するアレイ導波路回折格子１０１のポート数よりも少ない数の光パケット通信ノード１０２を用いて光パケットネットワークを構成する。
他は第１の実施の形態と同じである。
【００２７】
【発明の効果】
各ノードにおいてリング型ネットワークと同様に単純な判定によって制御が可能であり、トラフィックの増加時に伝送路の帯域を取り合うことが少ない光パケットネットワークを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる光パケットネットワークを示すブロック図である。
【図２】入出力ポート数が５の波長周回性を有するアレイ導波路回折格子の入出力特性を示す特性図である。
【図３】入出力ポート数が５の波長周回性を有するアレイ導波路回折格子を用いた場合の、通信に用いる波長ごとのノードの経由順序を示す説明図である。
【図４】入出力ポート数が６の波長周回性を有するアレイ導波路回折格子の入出力特性を示す特性図である。
【図５】入出力ポート数が６の波長周回性を有するアレイ導波路回折格子を用いた場合の、通信に用いる波長ごとのノードの経由順序を示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる光パケットネットワークを示すブロック図である。
【図７】リング型ネットワークの構成を示すブロック図である。
【図８】波長多重技術を用いたリング型ネットワークの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  Ｎ個（Ｎは素数）の入出力ポートを備えた波長周回性を有するアレイ導波路回折格子
１０２  光パケット通信ノード
１０３，２０２  波長分波器
１０４  光分岐回路
１０５  ２×２光スイッチ制御回路
１０６  ２×２光スイッチ
１０７  光パケット送信部
１０８，２０３  波長合波器
１０９  受信器
１１０  光伝送路
２０１  リング型ネットワークのノード
２０４  判定・送受信装置
【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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