(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力ポートと、光スイッチ手段と、光遅延手段と、光結合手段と、１つの出力ポートとを具え、該入力ポートから入力したセルを該光スイッチ手段に入力させ、該光スイッチ手段から出力したセルを該光遅延手段に入力させ、該光遅延手段から出力したセルを該光結合手段に入力させ、該光結合手段から出力したセルを該出力ポートから出力させる光バッファ装置において、
前記入力ポートから同時に入力した複数の先行セルに続いて同時に複数の後続セルが前記入力ポートから入力する場合、前記光遅延手段から最後に出力した前記先行セルに続いて前記後続セルを１セルずつ時間をずらして非同時的に前記光遅延手段から出力させるためのフィードバック手段を具え、
該フィードバック手段は、前記光スイッチ手段の出力側から入力側に接続して設けてある複数本の光ファイバーで構成されており、該複数本の光ファイバーの個々の光ファイバーの間で伝達するセルの遅延時間差が生じるように構成されていることを特徴とする光バッファ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は  光バッファ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信分野にも光技術が適用され、高速で大容量の通信が可能になった。それに伴い、交換装置の分野でも光技術を適用した光交換の研究が様々な方面から行われている。特に、将来のマルチメディア社会に最も有効であると考えられているＡＴＭ（Asyncronus Transfer Mode）交換においては、セルと呼ばれる固定長のパケットが同一宛先に到着するのを防止するために、光バッファ装置を付与することが必要となる。光バッファ装置としては、光遅延手段（遅延メモリまたは遅延素子と称する場合もある。）として光ファイバから構成される光遅延線を用いたものが一般的である。
【０００３】
図７は４本の光遅延線１４ａ〜１４ｄを具えた従来の光バッファ装置（文献：「『Optical Fiber Buffer for High-Perfomance Broadband Switching』 ,Eur Trans Telecommun Relat Technol，Vol.4,No.6,1993,p.671-678」のFig.7 参照）に４つのセルＡ〜Ｄが同時に到着した場合の様子を示している。一般に、１つの出力ポート１８から同時に複数のセルを出力させることができないため、４つのセルＡ〜Ｄが同時に到着した場合には、セルＡは遅延０で出力するように光スイッチ１２を切り替え、セルＢは１タイムスロット分、セルＣは２タイムスロット分、セルＤは３タイムスロット分、それぞれ光遅延線１４ｂ〜１４ｄにより遅延して出力するように光スイッチ１２を切り替えている。このようにして４つのセルＡ〜Ｄを衝突することなく出力している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光バッファ装置では、４つのセルＡ〜Ｄが同時に到着し、続いて２つ以上のセルが同時に到着した場合、一部のセルはセル廃棄となる。例えば、図７に示すように、４つのセルＡ〜Ｄが到着し、続いて２つのセルＥ及びＦが到着した場合、セルＦを処理できなくなりセル廃棄となる。これを防ぐためには、光スイッチのサイズを大きくし、さらに光遅延線を新たに増やす必要があるが、この方法ではハード量が飛躍的に増大する。例えば、ＡＴＭ交換の場合には、１セルの長さが５３バイトであるため、転送レートを仮に１０Ｇｂ／ｓとした場合には、１セル分遅延させるために必要な光ファイバの長さは８ｍ以上となる。
【０００５】
従って、ハード量を増大させることなしに、セル廃棄を回避することが可能な光バッファ装置の出現が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、この発明の光バッファ装置によれば、複数の入力ポートと、光スイッチ手段と、光遅延手段と、光結合手段と、１つの出力ポートとを具え、入力ポートから入力したセルを光スイッチ手段に入力させ、光スイッチ手段から出力したセルを光遅延手段に入力させ、光遅延手段から出力したセルを光結合手段に入力させ、光結合手段から出力したセルを出力ポートから出力させる光バッファ装置において、入力ポートから同時に入力した複数の先行セルに続いて同時に複数の後続セルが入力ポートから入力する場合、光遅延手段から最後に出力した先行セルに続いて後続セルを１セルずつ時間をずらして非同時的に光遅延手段から出力させるためのフィードバック手段を具え、このフィードバック手段は光スイッチ手段の出力側から入力側に接続して設けてあることを特徴とする。
【０００７】
このような光バッファ装置によれば、光スイッチ手段から出力してフィードバック手段に入力したセルは、所定のセル分遅延して再度光スイッチ手段に入力する。後述して詳細に説明するが、例えば、４つの入力ポートから同時に入力した４つの先行セルに続いて同時に２つの後続セルが入力ポートから入力する場合について考えると、いずれのセルもセル廃棄することなしに出力ポートから出力させるために、一方の後続セルを１セル分遅延させて再度光スイッチ手段に入力させることが可能なフィードバック手段に入力する。このように一方の後続セルをフィードバック手段に入力することにより、２つの後続セルの間に１セル分遅延時間差が生じる。従って、光遅延手段から最後に出力した先行セルに続いて後続セルを１セルずつ時間をずらして非同時的に光遅延手段から出力させることが可能となる。そして、このように光遅延手段から最後に出力した先行セルに続いて後続セルが１セルずつ時間をずらして非同時的に光遅延手段から出力する場合、各セルは互いに衝突することなしに出力ポートから出力する。また、いずれのセルもセル廃棄することなしに出力ポートから出力させるために、従来の光バッファ装置に、１セル分遅延させることが可能なフィードバック手段を設けただけであるため、ハード量の増大が抑制されている。
【０００８】
なお、好ましくは、フィードバック手段を１本または複数本の光ファイバーで構成するのが良い。光ファイバーはその長さを調節することにより、それを伝達するセルの遅延時間を調節することができるため、フィードバック手段として用いて好適である。特に、フィードバック手段を複数本の光ファイバーで構成し、個々の光ファイバーの間でも伝達するセルの遅延時間差が生じるようにした場合には、トラヒックの変動に適応することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明する。以下の説明に用いる各図において、各構成成分はこの発明が理解出来る程度にその形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示してある。従って、この発明が以下に説明する実施の形態に限定されるものではないことは理解されたい。
【００１０】
図１はこの実施の形態の光バッファ装置を示す概略的な構成図である。図１に示すようにこの実施の形態の光バッファ装置１００は、４つの入力ポート１０ａ〜１０ｄ（以下、４つの入力ポート１０ａ〜１０ｄをそれぞれ第１〜第４の入力ポートと称する場合がある。）と、光スイッチング手段としての光スイッチ１２と、光遅延手段としての４本の光遅延線１４ａ〜１４ｄ（以下、４本の光遅延線１４ａ〜１４ｄをそれぞれ第１〜第４の光遅延線と称する場合がある。）と、光結合手段としての光結合器１６と、１つの出力ポート１８とを具え、さらに光フィードバック手段としての１本の光フィードバック線２０を具えている。また、各入力ポート１０ａ〜１０ｄと光スイッチ１２との間には４本の光入力線２２ａ〜２２ｄ（以下、４本の光入力線２２ａ〜２２ｄをそれぞれ第１〜第４の光入力線と称する場合がある。）を具え、光結合器１６と出力ポート１８との間には１本の光出力線２４を具えている。
【００１１】
このような構成のこの実施の形態の光バッファ装置１００では、各入力ポート１０ａ〜１０ｄから入力したセルを光スイッチ１２に入力させるため、第１の光入力線２２ａの一端は第１の入力ポート１０ａに接続し、第１の光入力線２２ａの他端は光スイッチ１２の第１の入力端２６ａに接続してある。同様に、第２〜第４の入力線２２ｂ〜２２ｄの一端はそれぞれ第２〜第４の入力ポート１０ｂ〜１０ｄに接続し、第２〜第４の入力線２２ｂ〜２２ｄの他端はそれぞれ光スイッチ１２の第２〜第４の入力端２６ｂ〜２６ｄに接続してある。
【００１２】
また、光スイッチ１２から出力したセルを各光遅延線１４ａ〜１４ｄに入力させ、さらに各光遅延線１４ａ〜１４ｄから出力したセルを光結合器１６に入力させるため、第１の光遅延線１４ａの一端は光スイッチ１２の第１の出力端２８ａに接続し、第１の光遅延線１４ａの他端は光結合器１６の第１の入力端３０ａに接続してある。同様に、第２〜第４の光遅延線１４ｂ〜１４ｄの一端はそれぞれ光スイッチ１２の第２〜第４の出力端２８ｂ〜２８ｄに接続し、第２〜第４の光遅延線１４ｂ〜１４ｄの他端はそれぞれ光結合器１６の第２〜第４の入力端３０ｂ〜３０ｄに接続してある。ここで、第２の光遅延線１４ｂに入力したセルは、第１の光遅延線１４ａに同時に入力したセルが光結合器１６に到着する時間から１セル分遅延して光結合器１６に到着する。同様に、第３の光遅延線１４ｃに入力したセルは、第１の光遅延線１４ａに同時に入力したセルが光結合器１６に到着する時間から２セル分遅延して光結合器１６に到着し、第４の光遅延線１４ｄに入力したセルは、第１の光遅延線１４ａに同時に入力したセルが光結合器１６に到着する時間から３セル分遅延して光結合器１６に到着する。
【００１３】
また、光結合器１６から出力したセルを出力ポート１８から出力させるため、光出力線２４の一端は光結合器１６の出力端３２に接続し、光出力線２４の他端は出力ポート１８に接続してある。
【００１４】
また、光スイッチ１２の出力側から出力したセルを光スイッチ１２の入力側にフィードバックさせるため、光フィードバック線２０の一端は光スイッチ１２の第５の出力端２８ｅに接続し、光フィードバック線２０の他端は光スイッチ１２の第５の入力端２６ｅに接続してある。ここで、光フィードバック線２０に入力したセルは、光スイッチ１２の第５の出力端２８ｅに到着した時間から１セル分遅延して光スイッチ１２の第５の入力端２６ｅに到着する。一般に、セルが光スイッチ１２を通過する時間は、光フィードバック線２０を通過する時間に比べて非常に短いため、光フィードバック線２０に入力したセルは、１セル分遅延した後、第１〜第４の光遅延線１４ａ〜１４ｄに入力させることが可能となる。
【００１５】
このようなこの実施の形態の光バッファ装置１００は、光遅延線１４ａ〜１４ｄ、光フィードバック線２０、光入力線２２ａ〜２２ｄ及び光出力線２４として例えば光ファイバを用い、光スイッチ１２として例えば２入力２出力（２×２）の単位スイッチを組み合わせて構成した６入力６出力（６×６）の光スイッチを用い、光結合器１６として例えば光カプラーや、２入力２出力（２×２）の単位スイッチを組み合わせて構成した４入力４出力（４×４）の光スイッチを用いて構成することができる。この場合、光入力線を構成する光ファイバーの端部を各入力ポート１０ａ〜１０ｄとして用い、光出力線を構成する光ファイバーの端部を出力ポート１８として用いる。また、光遅延線、及び光フィードバック線の遅延時間は光ファイバーの長さを変えて調節する。また、２×２の単位スイッチとして２×２の方向性結合器を用いると、クロス状態、バー状態の２形態を取ることができ、また動作速度が数ｎｓと高速であるため、２×２の方向性結合器は２×２の単位スイッチとして最適である。
【００１６】
次に、このような構成のこの実施の形態の光バッファ装置１００の動作について説明する。図２及び図３は、この実施の形態の光バッファ装置１００の動作の説明に供する図であり、図２及び図３にはセルＡが第１の入力ポート１０ａに、セルＢが第２の入力ポート１０ｂに、セルＣが第３の入力ポート１０ｃに、セルＤが第４の入力ポート１０ｄに同時に到着した後、さらにセルＡに続いてセルＥが第１の入力ポート１０ａに到着し、セルＣに続いてセルＦが第３の入力ポート１０ｃに到着した場合について示している。すなわち、図２及び図３には、４つのセルＡ〜Ｄがそれぞれ第１〜第４の入力ポート１０ａ〜１０ｄに同時に到達した後、１セル分遅延して２つのセルＥ及びセルＦがそれぞれ第１及び第３の入力ポート１０ａ及び１０ｃに同時に到達した場合について示している。以下、４つのセルＡ〜Ｄを先行セルと称し、２つのセルＥ及びＦを後続セルと称する場合がある。なお、図２及び図３中、セルＡ〜Ｆは、破線または実線で表した四角形で示している。
【００１７】
６つのセルＡ〜Ｆのいずれのセルもセル廃棄することなしに出力ポート１８から出力させるため、先ず、４つの先行セルＡ〜Ｄが光スイッチ１２に入力する時、セルＡが第１の光遅延線１４ａに入力し、セルＢが第２の光遅延線１４ｂに入力し、セルＣが第３の光遅延線１４ｃに入力し、セルＤが第４の光遅延線１４ｄに入力するように光スイッチ１２を切り替える。次に、先行セルＡ〜Ｄに続いて２つの後続セルＥ及びＦが光スイッチ１２に入力する時、セルＥが第４の光遅延線１４ｄに入力し、セルＦが光フィードバック線２０に入力するように光スイッチ１２を切り替える（図２参照）。最後に、１セル分遅延してセルＦが再度光スイッチ１２に入力する時、セルＦが第４の光遅延線１４ｄに入力するように光スイッチ１２を切り替える（図３参照）。このような光スイッチ１２の切り替えは、各セルＡ〜Ｆのヘッダに記録されているデータに基づいて行う。すなわち、各入力ポート１０ａ〜１０ｄに入力する前に、各セルＡ〜Ｆのヘッダに記録されているデータを予め検出しておき、そのデータに基づいて光スイッチ１２を切り替える。
【００１８】
このように光スイッチ１２を切り替えることにより、セルＢは第２の光遅延線１４ｂを伝達するため、セルＡから１セル分遅延して出力ポート１８から出力する。また、セルＣは第３の光遅延線１４ｃを伝達するため、セルＡから２セル分遅延して出力ポート１８から出力する。また、セルＤは第４の光遅延線１４ｄを伝達するため、セルＡから３セル分遅延して出力ポート１８から出力する。また、セルＥはセルＡから１セル分遅延して第１の入力ポート１０ａに到着し、その後第４の光遅延線１４ｄを伝達するため、セルＡから４セル分遅延して出力ポート１８から出力する。また、セルＦはセルＡから１セル分遅延して第３の入力ポート１０ｃに到着し、その後光フィードバック線２０を伝達した後、第４の光遅延線１４ｄを伝達するため、セルＡから５セル分遅延して出力ポート１８から出力する。
【００１９】
このようにして、セルＡ〜Ｆは互いに衝突することなしに出力ポート１８から出力することが可能となる。
【００２０】
この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、トラヒックの変動に応じて、光フィードバック線の数を増やしたり、光遅延線の数を増やせば良いことは明らかである。例えば、上述した構成の光バッファ装置１００の場合、４つの先行セルが同時に到着した後、連続して４つの後続セルが同時に到着すると、一部の後続セルはセル廃棄となるため、そのような場合には、図４に示す光バッファ装置の変形例１１０に示すように、３本の光フィードバック線２０ａ〜２０ｃ（以下、３本の光フィードバック線２０ａ〜２０ｃをそれぞれ第１〜第３の光フィードバック線と称する場合がある。）を光スイッチ１２の出力側から入力側に設ければ良い。より具体的には、１セル分遅延させることが可能な第１の光フィードバック線２０ａの一端を光スイッチ１２の第５の出力端２８ｅに他端を光スイッチ１２の第５の入力端２６ｅに接続し、２セル分遅延させることが可能な第２の光フィードバック線２０ｂの一端を光スイッチ１２の第６の出力端２８ｆに他端を光スイッチ１２の第６の入力端２６ｆに接続し、３セル分遅延させることが可能な第３の光フィードバック線２０ｃの一端を光スイッチ１２の第７の出力端２８ｇに他端を光スイッチ１２の第７の入力端２６ｇに接続すれば良い。このように３本の光フィードバック線２０ａ〜２０ｃを設けた場合には、図５及び図６に示すように、４つの先行セルＡ〜Ｄに続いて４つの後続セルＥ〜Ｈが光スイッチ１２に入力する時、セルＥが第４の光遅延線１４ｄに入力し、セルＦが第１の光フィードバック線２０ａに入力し、セルＧが第２の光フィードバック線２０ｂに入力し、セルＨが第３の光フィードバック線２０ｃに入力するように光スイッチ１２を切り替える（図５参照）。そして、１セル分遅延してセルＦが再度光スイッチ１２に入力する時、セルＦが第４の光遅延線１４ｄに入力するように光スイッチ１２を切り替え、２セル分遅延してセルＧが再度光スイッチ１２に入力する時、セルＧが第４の光遅延線１４ｄに入力するように光スイッチ１２を切り替え、３セル分遅延してセルＨが再度光スイッチ１２に入力する時、セルＨが第４の光遅延線１４ｄに入力するように光スイッチ１２を切り替える（図６参照）。このように光スイッチ１２を切り替えることにより、セルＡ〜Ｈは互いに衝突することなしに出力ポート１８から出力することが可能となる。なお、このように３本の光フィードバック線２０ａ〜２０ｃを光スイッチ１２の出力側から入力側に設けるためには光スイッチ１２の構成を変更することも必要になる。なお、図５及び図６中、セルＡ〜Ｆは、破線または実線で表した四角形で示している。
【００２１】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、この発明の光バッファ装置によれば、複数の入力ポートと、光スイッチ手段と、光遅延手段と、光結合手段と、１つの出力ポートとを具えた光バッファ装置において、入力ポートから同時に入力した複数の先行セルに続いて同時に複数の後続セルが入力ポートから入力する場合、光遅延手段から最後に出力した先行セルに続いて後続セルを１セルずつ時間をずらして非同時的に光遅延手段から出力させるためのフィードバック手段を光スイッチ手段の出力側から入力側に接続して設けてある。
【００２２】
このような光バッファ装置によれば、光遅延手段から最後に出力した先行セルに続いて後続セルを１セルずつ時間をずらして非同時的に光遅延手段から出力させることが可能となり、従って、各セルは互いに衝突することなしに出力ポートから出力することができる。また、いずれのセルもセル廃棄することなしに出力ポートから出力させるためのハード量の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の光バッファ装置を示す概略的な構成図である。
【図２】実施の形態の光バッファ装置の動作の説明に供する図（その１）である。
【図３】実施の形態の光バッファ装置の動作の説明に供する図（その２）である。
【図４】実施の形態の光バッファ装置の変形例を示す概略的な構成図である。
【図５】実施の形態の光バッファ装置の変形例の動作の説明に供する図（その１）である。
【図６】実施の形態の光バッファ装置の変形例の動作の説明に供する図（その２）である。
【図７】従来の光バッファ装置の構成及び動作の説明に供する図である。
【符号の説明】
１０ａ〜１０ｄ：第１〜第４の入力ポート
１２：光スイッチ
１４ａ〜１４ｄ：第１〜第４の光遅延線
１６：光結合器
１８：出力ポート
２０：光フィードバック線
２０ａ〜２０ｃ：第１〜第３の光フィードバック線
２２ａ〜２２ｄ：第１〜第４の光入力線
２４：光出力線
２６ａ〜２６ｇ：第１〜第７の入力端
２８ａ〜２８ｇ：第１〜第７の出力端
３０ａ〜３０ｄ：第１〜第４の入力端
３２：出力端
【図１】
0003695853.tif 000002
【図２】
0003695853.tif 000003
【図３】
0003695853.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003695853.tif 000007
【図７】
0003695853.tif 000008