(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パケットを分岐、挿入、通過させる挿入分岐型多重分離ノード装置間を光ファイバ伝送路でリング状に接続して成る超高速光パケット転送リングネットワークにおいて、
光ファイバ伝送路を通して到着する光パケットが自ノード装置宛のパケットで無ければ、光パケット信号のまま当該光ノード装置を通過させ、前記光パケットが自ノード装置宛のパケットであれば、分岐して取り込むパケット転送制御手段を前記各光挿入分岐型多重分離ノード装置に具備し、
前記光挿入分岐型多重分離ノード装置の中の少なくとも１台は、パケット圧縮比Ｎのパケット圧縮回路とパケット伸長比Ｎのパケット伸長回路とＭ個の光電変換部とを有するようにし、各光挿入分岐型多重分離ノード装置は同一宛先のパケットが連続するＮ／Ｍの中に２個以上存在しないように前記光ファイバ伝送路側へ光パケットを挿入する制御を行うことを特徴とする超高速光パケット転送リングネットワーク。
【請求項２】
前記各光挿入分岐型多重分離ノード装置は、光パケットの前記光ファイバ伝送路ヘの挿入時に、その光パケットの宛先ノード装置のアドレスまたは宛先ノード装置までの経路を含む情報を示したラベル信号を作成し、前記光パケットをこのラベル信号と共に、波長多重または偏波多重して前記光ファイバ伝送路に送出する手段を設け、
前記パケット転送制御手段は、到着する全てのラベルを前記光ファイバ伝送路から波長分離または偏波分離して取得することによって、対応する光パケットの宛先ノード装置のアドレスまたは経路情報を読み取ることを特徴とする請求項１記載の超高速光パケット転送リングネットワーク。
【請求項３】
各光挿入分岐型多重分離ノード装置により前記光ラベル信号は対応する光パケットよりも所定時間早く前記光ファイバ伝送路に送出されることを特徴とする請求項２記載の超高速光パケット転送リングネットワーク。
【請求項４】
前記光挿入分岐型多重分離ノード装置の少なくとも１つが、ネットワーク内の特定のアドレスの光ノード装置のみがパケット挿入可能となるような内容を記載したラベル信号を所定の頻度で発生して前記光ファイバ伝送路に送出し、前記ラベルを取得した光ノード装置では、前記ラベルにより発ノード装置であると指定された光ノード装置以外は、パケット挿入を禁止されることを特徴とする請求項２又は３記載の超高速光パケット転送リングネットワーク。
【請求項５】
前記各光挿入分岐型多重分離ノード装置はラベル信号をビット同期した状態で送受信することを特徴とする２乃至４のうちいずれかに記載の超高速光パケット転送リングネットワーク。
【請求項６】
前記ラベル信号とラベル信号との間に空ビットを挿入することを特徴とする請求項５記載の超高速光パケット転送リングネットワーク。
【請求項７】
リング状に接続した光ファイバ伝送路に配置されて光パケットの分岐、挿入、通過させる光挿入分岐型多重分離ノード装置において、ユーザ側から入力されるパケットを一旦蓄積した後、後述のパケット制御回路からの光パケット送出命令信号により前記パケットを光パケットに変換して後述する光回路部に出力すると共に、送信するパケットに対応した宛先ノード装置のアドレスまたは宛先ノード装置間の経路情報を示したラベルを作成するパケット終端送出回路部と、前記光ファイバ伝送路から入力される光信号を分離することにより光パケットと光ラベル信号を分離して取り出し、光ラベル信号は後述のパケット制御送受信部に送出し、分離した光パケットと前記パケット終端送出回路部からの前記光パケットの２系列の光パケットを入力して、後述のパケット制御送受信部からの駆動信号により前記光ファイバ伝送路から入力される前記分離した光パケットをそのまま前記光ファイバ伝送路上に通過させるバー状態と前記光ファイバ伝送路側からの前記分離光パケットを分岐させて後述のパケット受信終端回路部へ送出し、且つ前記パケット終端送出回路部からの光パケットを前記光ファイバ伝送路上に挿入するクロス状態とを切り替え、更に、後述するパケット制御送受信部からの挿入光ラベルを、通過または挿入光パケットと波長多重または偏重多重して前記光ファイバ伝送路上へ送出する光回路部と、前記光回路部から出力される光ラベル信号により対応する光パケットの有無と宛先を判断し、もし、前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先とするか、或いは通過する光パケットが無く且つ、前記パケット終端送出回路部に蓄積されたパケットが存在する場合は、前記光回路部を前記クロス状態に保つ駆動信号を出力し、また、このとき前記パケット終端送出回路部に蓄積されたパケットが存在する場合は光パケット送出命令信号を前記パケット終端送出回路部へ出力すると共に、挿入または通過するパケットに対応した光ラベル信号を所定のタイミングで光回路部に出力し、もし、前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先としない場合は、前記光回路部に前記バー状態を保つ駆動信号を送出した後、通過パケットに対応して前記光ラベル信号を前記光回路部に送出するパケット制御送受信部と、前記光回路部から光パケットを入力して光電変換し、得られたパケット情報内部のユーザ宛先アドレス又は宛先ノード装置間の経路情報を読み出すことによりパケット編集前のパケットの状態に再編集した後、当該パケットを所定の出力ポートに出力するパケット受信終端回路部と、を具備することを特徴とする光挿入分岐型多重分離ノード装置。
【請求項８】
前記パッケット終端送出回路部は、ユーザ側から入力されるパケットをそのインタフェースに応じて終端する１つ以上の終端回路部と、前記終端回路部の出力信号を入力し、同一宛先ノード装置を有する複数のパケットを１つのパケットに編集及び蓄積し、前記パケット制御送受信部からのトリガ信号により後述の電光変換部に出力すると共に、そのパケットに対応した発ノード装置及び宛先ノード装置のアドレスか、或いは発ノード装置と宛先ノード装置間の経路情報等を含むラベル信号を作成して前記パケット制御回路部へ出力するパケット編集送出回路部と、前記パケット編集送出回路のパケット出力信号を入力としてパケット波長λPの光パケットに電光変換する第１の電光変換部と、前記送信パッケージからの光パケットを多重化するパケット多重部とを有し、前記光回路部は、入力ポートに当該光ノード装置に接続する前記光ファイバ伝送路の入力光ファイバが接続される光ラベル分離部と、出力ポートに当該光ノード装置に接続する前記光ファイバ伝送路の出力光ファイバが接続される光ラベル多重部と、前記光ラベル多重部のうち光パケット波長λP が出力するポートに入力ポートのうちの一つが接続され、前記電光変換部の出力に他の入力ポートが接続され、一方、出力ポートの一つが前記光ラベル多重部の光パケット波長λP の入力ポートに接続され、他の出力ポートが前記パケット受信終端回路部に接続されて前記パケット制御送受信部からの駆動信号により駆動される２入力ポート且つ２出力ポートの２×２光スイッチとを有し、前記パケット制御送受信部は、前記光回路部より出力する波長λL の光ラベルを受信して光電変換するラベル光電変換部と、前記ラベル光電変換部から出力される前記光ファイバ伝送路側のラベル信号と前記パケット終端送出回路部からのラベル信号を入力し、もし、前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先とするか或いは、通過する光パケットが無く且つ前記パケット終端送出回路部に蓄積されたパケットが存在する場合は、前記光回路部の２×２光スイッチを前記クロス状態に保つ駆動信号を出力し、また、このとき前記パケット終端送出回路部に蓄積されたパケットが存在する場合は前記光パケット送出命令信号を前記パケット終端送出回路部へ送出すると共に、挿入する光パケットに対応した光ラベル信号を前記光回路部に所定のタイミングで送出し、もし、前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先としない場合は、前記２×２光スイッチを前記バー状態に保つ駆動信号を送出し、通過パケットに対応したラベル信号を電光変換部へ出力するパケット制御回路部と、前記パケット制御回路のラベル出力信号を入力してラベル波長λL の光ラベルに電光変換して前記光ラベル多重部のラベル波長入力ポートに出力する第２の電光変換部とを有し、パケット受信終端回路部は、前記光回路部により分岐された波長λP の光パケットを受信して光電変換するパケット光電変換部と、前記パケット光電変換部からの出力を入力とし、パケット情報内部のユーザ宛先アドレス等を読み出すことによりパケット編集前のパケットの状態に再編集し所定の出力ポートに出力するパケット受信編集回路部と、を具備することを特徴とする請求項７記載の光挿入���岐型多重分離ノード装置。
【請求項９】
光パルス間隔を狭めることにより光パケットの持続時間長を短くする光パケット圧縮回路を前記パケット終端送信回路部と前記光回路部の間に挿入し、パケット持続時間長を圧縮前に戻す光パケット伸張回路を前記光回路部と前記パケット受信終端回路部の間に挿入することを特徴とする請求項７又は８記載の光挿入分岐型多重分離ノード装置。
【請求項１０】
リング状に接続した光ファイバ伝送路に配置されて光パケットを分岐、挿入、通過させる光挿入分岐型多重分離ノード装置の動作方法において、前記光ファイバ伝送路から入力される光信号から光ラベル信号を分離して取り出す分離ステップと、前記分離した光ラベル信号により対応する光パケットの有無と宛先を判別するラベル判別処理ステップと、前記ラベル判別処理で前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先とするか或いは通過する光パケットが無いと判別されることで出力される光パケット送出命令信号により、ユーザ側から入力されるパケットを光パケットに変換して後述する光スイッチに出力する光パケット送出処理ステップと、前記ラベル判別処理で前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先とするか或いは通過する光パケットが無く且つ自ノード装置に蓄積されたパケットが存在する場合と、前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先としない場合とで、前記光ファイバ伝送路に対して光信号の分岐、挿入、通過経路が異なるように光スイッチを切り替える駆動信号を所定時間待機した後、出力する光スイッチ駆動ステップと、前記ラベル判別処理で前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先としないと判別された場合、前記分離したラベル信号を再作成して新たに光ラベルを作成するラベル再作成ステップと、前記光スイッチを介して前記再作成した光ラベルを前記光ファイバ伝送路に送出する光ラベル送出ステップと、前記分離した光ラベルの到着から所定時間後に到着した対応光パケットを所定時間遅延させる遅延ステップと、前記遅延後に到着した前記光パケットを前記光スイッチを介してそのまま前記光ファイバ伝送路上に出射する出射ステップと、を具備することを特徴とする光挿入分岐型多重分離ノード装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケットを光ファイバ伝送路に光パケット単位で分岐挿入する光挿入分岐型多重分離ノード装置とこの光挿入分岐型多重分離ノード装置の動作方法及び光挿入分岐型多重分離ノード装置間を光ファイバでリング状に接続して成る超高速光パケット転送リングネットワークに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、コンピュータなどパケットを用いて通信を行う装置（以下、通信端末と呼ぶ）の間での通信は、データを主にＩＰデータグラムと呼ばれるパケット（以下、ＩＰパケット）に変換して通信を行っている。また、通信ネットワークに接続された多数の通信端末の任意の２台の間で通信を行うため、ネットワークにはルータと呼ばれる複数のパケット転送装置が設置されている。
【０００３】
ルータでは、入力されるＩＰパケットのＩＰヘッダと呼ばれる部分に書き込まれたデータを送受する通信端末の論理的番号を示すＩＰアドレスを認識してパケットの出力方路を選択する。近年のインターネットなどの大規模ネットワークでは、通信端末より送信されたパケットは多数のルータを中継しなければ宛先の通信端末へ転送されない。
【０００４】
従って、ルータでの転送処理がソフトウェアベースで行われる通常の方式ではパケット全体を一旦メモりに組み込んでから処理することになり、ソフトウェア処理時間による遅延は避けられなかった。このため、多数のノードを通過する全ネットワークでの遅延が累積し、全遅延時間が長くなるという問題があった。また、専用ＩＣによりＩＰ処理を高速化したルータを用いたネットワークでも次のような問題が予想されている。
【０００５】
近い将来、インターネット等の大規模ネットワークでは数Ｔｂｉｔ／ｓから数百Ｔｂｉｔ／ｓのネットワークスループットが必要とされている。これを実現するためには大容量のリンクと、リンク間の方路を決定する高スループットのルータが必要である。近年、波長多重や光時分割多重技術等を用いることによりルータ間のリンク容量が数１００Ｇｂｉｔ／ｓ  以上に大容量化が可能となった。一方、これに対応するルータでは数１００Ｇｂｉｔ／ｓ  ×入出力方路数の転送スループットが必要とされる。専用ＩＣによりＩＰ処理を高速化したルータでも従来の構成のままでは上記のスループットは得られない。
【０００６】
この解決案として多数のＩＣを並列構成とすることにより、個々のＩＣの処理速度は遅いが並列処理することにより高スループットが得られる方法が提案されているが、装置規模の増大やＩＣ間のインターコネクションが問題となっている。
【０００７】
また、あるノードとあるノード間を結ぶパスそれぞれに異なる光波長を割り当て、同じ宛先ノードのパケットは同一の波長の光信号として送出する光パスネットワークが提案されている。この場合、隣接するノード間は波長多重（ＷＤＭ）伝送され、各ノードではＡＷＧ（アレイ導波路型回折格子）などの波長分散光素子を用いて所定の波長のみパケットに分解してルータでパケット単位の処理がされるが、その他の波長は光の状態のまま隣接するノードヘカットスルーされるため、各ノードのルータ部の負荷が大幅に軽減される。現在、主にリングトポロジー（ＷＤＭ／光ＡＤＭリング網）での検討がなされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の光パスネットワークによる方法は、パスに光波長を割り当て、その波長単位に準定常的なパス設定を行うため、パス内の実パケットのトラヒックがパス容量と比較して小さい場合、ネットワーク全体のスループットが上がらない。また、ネットワーク全体のスループットを上げるため、トラヒックが大きいパスには大容量光パスを割り当て、小さいパスには小容量光パスを割り当てる等と、動的にパス容量を変化させることも考えられるが、そのためには常時全パスのトラヒックを監視して波長割り当てを変更できる光波長選択デバイスとそのオぺレーション網とそのソフトウェアが必要となりネットワーク運用が複雑となる。
【０００９】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、パケットを用いて通信を行う際に低遅延、低遅延ジッタ、大容量及び高スケーラビリティ（融通性）での運用を行うことができ且つ、その運用を簡易に行うことができる超高速光パケット転送リングネットワーク、このネットワークに用いられる光挿入分岐型多重分離ノード装置及びこの光挿入分岐型多重分離ノード装置の動作方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の特徴は、光パケットを分岐、挿入、通過させる挿入分岐型多重分離ノード装置間を光ファイバ伝送路でリング状に接続して成る超高速光パケット転送リングネットワークにおいて、光ファイバ伝送路を通して到着する光パケットが自ノード装置宛のパケットで無ければ、光パケット信号のまま当該光ノード装置を通過させ、前記光パケットが自ノード装置宛のパケットであれば、分岐して取り込むパケット転送制御手段を前記各光挿入分岐型多重分離ノード装置に具備し、前記光挿入分岐型多重分離ノード装置の中の少なくとも１台は、パケット圧縮比Ｎのパケット圧縮回路とパケット伸長比Ｎのパケット伸長回路とＭ個の光電変換部とを有するようにし、各光挿入分岐型多重分離ノード装置は同一宛先のパケットが連続するＮ／Ｍの中に２個以上存在しないように前記光ファイバ伝送路側へ光パケットを挿入する制御を行うことにある。
【００１１】
請求項２の発明の前記各光挿入分岐型多重分離ノード装置は、光パケットの前記光ファイバ伝送路ヘの挿入時に、その光パケットの宛先ノード装置のアドレスまたは宛先ノード装置までの経路を含む情報を示したラベル信号を作成し、前記光パケットをこのラベル信号と共に、波長多重または偏波多重して前記光ファイバ伝送路に送出する手段を設け、前記パケット転送制御手段は、到着する全てのラベルを前記光ファイバ伝送路から波長分離または偏波分離して取得することによって、対応する光パケットの宛先ノード装置のアドレスまたは経路情報を読み取る。
【００１２】
請求項３の発明の特徴は、各光挿入分岐型多重分離ノード装置により前記光ラベル信号は対応する光パケットよりも所定時間早く前記光ファイバ伝送路に送出されることにある。
【００１３】
請求項４の発明の特徴は、前記光挿入分岐型多重分離ノード装置の少なくとも１つが、ネットワーク内の特定のアドレスの光ノード装置のみがパケット挿入可能となるような内容を記載したラベル信号を所定の頻度で発生して前記光ファイバ伝送路に送出し、前記ラベルを取得した光ノード装置では、前記ラベルにより発ノード装置であると指定された光ノード装置以外は、パケット挿入を禁止されることにある。
【００１５】
請求項５の発明の前記各光挿入分岐型多重分離ノード装置はラベル信号をビット同期した状態で送受信する。
【００１６】
請求項６の発明の特徴は、前記ラベル信号とラベル信号との間に空ビットを挿入することにある。
【００１７】
請求項７の発明の特徴は、リング状に接続した光ファイバ伝送路に配置されて光パケットの分岐、挿入、通過させる光挿入分岐型多重分離ノード装置において、ユーザ側から入力されるパケットを一旦蓄積した後、後述のパケット制御回路からの光パケット送出命令信号により前記パケットを光パケットに変換して後述する光回路部に出力すると共に、送信するパケットに対応した宛先ノード装置のアドレスまたは宛先ノード装置間の経路情報を示したラベルを作成するパケット終端送出回路部と、前記光ファイバ伝送路から入力される光信号を分離することにより光パケットと光ラベル信号を分離して取り出し、光ラベル信号は後述のパケット制御送受信部に送出し、分離した光パケットと前記パケット終端送出回路部からの前記光パケットの２系列の光パケットを入力して、後述のパケット制御送受信部からの駆動信号により前記光ファイバ伝送路から入力される前記分離した光パケットをそのまま前記光ファイバ伝送路上に通過させるバー状態と前記光ファイバ伝送路側からの前記分離光パケットを分岐させて後述のパケット受信終端回路部へ送出し、且つ前記パケット終端送出回路部からの光パケットを前記光ファイバ伝送路上に挿入するクロス状態とを切り替え、更に、後述するパケット制御送受信部からの挿入光ラベルを、通過または挿入光パケットと波長多重または偏重多重して前記光ファイバ伝送路上へ送出する光回路部と、前記光回路部から出力される光ラベル信号により対応する光パケットの有無と宛先を判断し、もし、前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先とするか、或いは通過する光パケットが無く且つ、前記パケット終端送出回路部に蓄積されたパケットが存在する場合は、前記光回路部を前記クロス状態に保つ駆動信号を出力し、また、このとき前記パケット終端送出回路部に蓄積されたパケットが存在する場合は光パケット送出命令信号を前記パケット終端送出回路部へ出力すると共に、挿入または通過するパケットに対応した光ラベル信号を所定のタイミングで光回路部に出力し、もし、前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先としない場合は、前記光回路部に前記バー状態を保つ駆動信号を送出した後、通過パケットに対応して前記光ラベル信号を前記光回路部に送出するパケット制御送受信部と、前記光回路部から光パケットを入力して光電変換し、得られたパケット情報内部のユーザ宛先アドレス又は宛先ノード装置間の経路情報を読み出すことによりパケット編集前のパケットの状態に再編集した後、当該パケットを所定の出力ポートに出力するパケット受信終端回路部とを具備することにある。
【００１８】
請求項８の発明の前記パッケット終端送出回路部は、ユーザ側から入力されるパケットをそのインタフェースに応じて終端する１つ以上の終端回路部と、前記終端回路部の出力信号を入力し、同一宛先ノード装置を有する複数のパケットを１つのパケットに編集及び蓄積し、前記パケット制御送受信部からのトリガ信号により後述の電光変換部に出力すると共に、そのパケットに対応した発ノード装置及び宛先ノード装置のアドレスか、或いは発ノード装置と宛先ノード装置間の経路情報等を含むラベル信号を作成して前記パケット制御回路部へ出力するパケット編集送出回路部と、前記パケット編集送出回路のパケット出力信号を入力としてパケット波長λP の光パケットに電光変換する第１の電光変換部と、前記送信パッケージからの光パケットを多重化するパケット多重部とを有し、前記光回路部は、入力ポートに当該光ノード装置に接続する前記光ファイバ伝送路の入力光ファイバが接続される光ラベル分離部と、出力ポートに当該光ノード装置に接続する前記光ファイバ伝送路の出力光ファイバが接続される光ラベル多重部と、前記光ラベル多重部のうち光パケット波長λP が出力するポートに入力ポートのうちの一つが接続され、前記電光変換部の出力に他の入力ポートが接続され、一方、出力ポートの一つが前記光ラベル多重部の光パケット波長λP の入力ポートに接続され、他の出力ポートが前記パケット受信終端回路部に接続されて前記パケット制御送受信部からの駆動信号により駆動される２入力ポート且つ２出力ポートの２×２光スイッチとを有し、前記パケット制御送受信部は、前記光回路部より出力する波長λL の光ラベルを受信して光電変換するラベル光電変換部と、前記ラベル光電変換部から出力される前記光ファイバ伝送路側のラベル信号と前記パケット終端送出回路部からのラベル信号を入力し、もし、前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先とするか或いは、通過する光パケットが無く且つ前記パケット終端送出回路部に蓄積されたパケットが存在する場合は、前記光回路部の２×２光スイッチを前記クロス状態に保つ駆動信号を出力し、また、このとき前記パケット終端送出回路部に蓄積されたパケットが存在する場合は前記光パケット送出命令信号を前記パケット終端送出回路部へ送出すると共に、挿入する光パケットに対応した光ラベル信号を前記光回路部に所定のタイミングで送出し、もし、前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先としない場合は、前記２×２光スイッチを前記バー状態に保つ駆動信号を送出し、通過パケットに対応したラベル信号を電光変換部へ出力するパケット制御回路部と、前記パケット制御回路のラベル出力信号を入力してラベル波長λL の光ラベルに電光変換して前記光ラベル多重部のラベル波長入力ポートに出力する第２の電光変換部とを有し、パケット受信終端回路部は、前記光回路部により分岐された波長λP の光パケットを受信して光電変換するパケット光電変換部と、前記パケット光電変換部からの出力を入力とし、パケット情報内部のユーザ宛先アドレス等を読み出すことによりパケット編集前のパケットの状態に再編集し所定の出力ポートに出力するパケット受信編集回路部とを具備することにある。
【００１９】
請求項９の発明の特徴は、光パルス間隔を狭めることにより光パケットの持続時間長を短くする光パケット圧縮回路を前記パケット終端送信回路部と前記光回路部の間に挿入し、パケット持続時間長を圧縮前に戻す光パケット伸張回路を前記光回路部と前記パケット受信終端回路部の間に挿入することにある。
【００２０】
請求項１０の発明の特徴は、リング状に接続した光ファイバ伝送路に配置されて光パケットを分岐、挿入、通過させる光挿入分岐型多重分離ノード装置の動作方法において、前記光ファイバ伝送路から入力される光信号から光ラベル信号を分離して取り出す分離ステップと、前記分離した光ラベル信号により対応する光パケットの有無と宛先を判別するラベル判別処理ステップと、前記ラベル判別処理で前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先とするか或いは通過する光パケットが無いと判別されることで出力される光パケット送出命令信号により、ユーザ側から入力されるパケットを光パケットに変換して後述する光スイッチに出力する光パケット送出処理ステップと、前記ラベル判別処理で前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先とするか或いは通過する光パケットが無く且つ自ノード装置に蓄積されたパケットが存在する場合と、前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先としない場合とで、前記光ファイバ伝送路に対して光信号の分岐、挿入、通過経路が異なるように光スイッチを切り替える駆動信号を所定時間待機した後、出力する光スイッチ駆動ステップと、前記ラベル判別処理で前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先としないと判別された場合、前記分離したラベル信号を再作成して新たに光ラベルを作成するラベル再作成ステップと、前記光スイッチを介して前記再作成した光ラベルを前記光ファイバ伝送路に送出する光ラベル送出ステップと、前記分離した光ラベルの到着から所定時間後に到着した対応光パケットを所定時間遅延させる遅延ステップと、前記遅延後に到着した前記光パケットを前記光スイッチを介してそのまま前記光ファイバ伝送路上に出射する出射ステップとを具備することにある。
【００２１】
【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いて説明する。図１は、本発明の超高速光パケット転送リングネットワークの一実施形態に係る構成を示した図である。
【００２２】
超高速光パケット転送ネットワークは、光挿入分岐型多重分離ノード装置１−１、１−２、１−３、１−４を光ファイバ伝送路２でリング状に接続して成り、各光挿入分岐型多重分離ノード装置１−１、１−２は通信端末３−１、３−２等を接続している。
【００２３】
次に、本ネットワークの動作の概略を述べる。パケットを転送することを目的に本ネットワーク利用する例えば通信端末３−１等はリングネットワークを構成する光挿入分岐型多重分離（光ＡＤＭ  ）ノード装置（以降、単に光ノード装置と称することもある）１−１に接続される。その光挿入分岐型多重分離ノード装置１−１は通信端末３−１から受け渡されたパケットのヘッダ情報を読み取ることにより、宛先の通信端末３−２が接続された光挿入分岐型多重分離ノード装置１−２のアドレスまたは経路情報を割り出す。
【００２４】
光ノード装置１−１では、このパケットの宛先ノード装置１−２の情報をデジタルＰＣＭ  （パルスコードモジュレーション）信号形式で含むラベルが作成される。パケットとラベルはどちらも電、光変換により光信号に変換され、偏波多重または光波長多重により同一の光ファイバ伝送路２に送出される。
【００２５】
この光パケットとラベル信号が通過する全ての光挿入分岐型多重分離ノード装置１−１〜１−４ではラベル信号を偏波分離または波長分離により得て電気信号に変換し、電子回路により対応するパケットが自ノード装置宛か否かを判断し、もし、自ノード装置宛であれば光パケットが入力する光スイッチを駆動してドロップさせ、もし自ノード装置宛でなければ光スイッチを駆動して光信号のままスルーさせる。スルーさせる場合においても対応する光ラベルを再生し、通過させる光パケットと多重化して送出する。即ち、経路制御は電気回路により行い、光信号の転送制御は光スイッチにより行うことにより、超高速の光パケット信号のままでの転送制御を可能としている。
【００２６】
図２は本発明の光挿入分岐型多重分離ノード装置の一実施形態を示したブロック図である。本例の光挿入分岐型多重分離ノード装置は、図１に示した光挿入分岐型多重分離ノード装置（１−１〜１−４）に相当し、パケット終端送出回路部１１、パケット制御送受信部１２、パケット受信終端回路部１３及び光回路部１４を有している。
【００２７】
図３は図２に示した光挿入分岐型多重分離ノード装置の詳細構成例を示したブロック図である。パケット終端送出回路部１１は複数の終端回路部１１１、パケット編集送出回路部１１２、Ｅ／Ｏ変換部１１３２とパケット圧縮回路１１３１から成る複数の送信パッケージ１１３、パケット多重部１１４を備えている。パケット制御送受信部１２は、ラベルＯ／Ｅ変換部１２２、Ｅ／Ｏ変換部（２）１２３、パケット制御回路部１２１を備えている。パケット受信終端回路部１３はパケット分離部１３１、パケット伸長回路１３２１とパケットＯ／Ｅ変換部１３２２から成る複数の受信パッケージ１３２、パケット編集受信回路部１３３、Ｅ／Ｏ変換部１３４を備えている。光回路部１４は２×２光スイッチ１４１、光ラベル分離部１４２、光ラベル多重部１４３を備えている。
【００２８】
次に光挿入分岐型多重分離ノード装置の構成を中心にネットワークの動作を詳細を述べる。パケット終端送出回路部１１のパケット終端回路部１１１は、本ネットワークに接続される通信端末からのパケットがイーサネットやＳＤＨ等種々の物理ネットワークを利用して接続されることが想定される。このため、それらのフォーマットを終端し、同一のフォーマットで次段のパケット編集送出回路１１２に受け渡すための回路部であり、その当該光ノード装置に接続される通信端末の数だけある。
【００２９】
パケット編集送出回路１１２は入力されたパケットのデータ部とその発／宛先アドレス、サービス情報（優先度、許容遅延等）を一旦電気的にバッファリングする。パケット編集送出回路部１１２では他の終端回路部１１１からのパケットでもそれらの宛先通信端末が同一で、同一のサービスレベルである場合、それらのパケットを纏めて一つの新たなパケットとして編集することもできる。
【００３０】
また、パケット編集送出回路部１１２は入力パケットの宛先通信端末がどこの光ノード装置に接続されているかのテーブルを有し、それを参照することにより、パケットの宛先通信端末が接続されている光ノード装置のアドレス情報を各パケットのラベルとして作成し、パケットとそのラベルの対応を管理する。そして、このラベルはパケット制御送受信部１２へ出力される。パケット制御送受信部１２からの光パケット送出命令信号により、パケット編集送出回路部１１２よりパケットは送信パッケージ１１３のＥ／Ｏ変換部１１３２へ出力される。パケット送出命令信号が送出されるのは光ファイバ伝送路側からの入力パケットが無いか、自ノード宛のパケットである場合である（図６参照：後述）。
【００３１】
パケット編集送出回路部１１２から出たパケット信号はＥ／Ｏ変換部１１３２によって光信号に変換される。光パケットの波長は本リングネットワーク１つに対し、ただ一つの所定の波長（パケット波長）に近いほうがよい。これは各光挿入分岐型多重分離ノード装置ごとに送出する光パケット波長が異なっていた場合、光ファイバ伝送路の波長分散により、パケット間のウォークオフ（パケット間相対遅延時間の変動）を招き、隣接する光パケットが時間的に重なってパケット分離が不可能となるためである。また、パケット制御送受信部１２からはパケットに対応するラベル信号がＥ／Ｏ変換部（２）１２３へ出力され、Ｅ／Ｏ変換部（２）１２３でラベル波長を有する光ラベル信号に変換される。
【００３２】
光パケット信号は光回路部１４の２×２光スイッチ１４１によりリング伝送路側光ファイバに挿入され、この光パケットに対応したラベル信号は光ラベル多重部１４３により、リング伝送路側光ファイバに対応する光パケットと所定の時間差で偏波多重または波長多重される。光パケットと光ラベルの送出時間差は、次ノード装置ヘ送出される光パケットと光ラベル間の次ノード装置における到着時間差がある所定の値となるように送出される。
【００３３】
図４に上記各機能部の動作方法を説明するタイムチャートを示す。この図に示したように、光パケットと光ラベルの到着時間差（光ラベルが先に到着する）はパケット制御送受信部１２におけるラベル判別処理１０１ｂの処理時間とパケット終端送出回路部１１における光パケット送出処理１０１ｃの時間より長くなるように決定される。特に光パケットと光ラベルが波長多重される場合、両者の波長が異なるため、光ファイバ伝送路２の群速度分散を考慮して送出時間差を決定することになる。尚、図４のタイムチャートの各処理ステップについて後述する。
【００３４】
ネットワークを構成する全光挿入分岐型多重分離光ノード装置１−１〜１−４では、光回路部１４の光ラベル分離部１４２により波長分離または偏波分離された光ラベル信号をパケット制御送受信部１２のラベルＯ／Ｅ変換部１２２で電気信号に変換し、パケット制御回路部１２１で対応する光パケットが自ノード装置向けのパケットか否かを判別し、判別内容に応じて２×２光スイッチ１４１に駆動信号を送出し、パケット終端送出回路部１１に光パケット送出命令信号を送出する。
【００３５】
入力光パケットの有無と宛先及びその光ノード装置からの挿入パケットの有無によるあるべき２×２光スイッチ１４１の状態を図５に示す。
【００３６】
この図５では、２×２光スイッチ１４１の２つの状態の入出力間ポートの結合状態を示している。リング伝送路側より入力された光パケットが自ノード装置向けのパケットの場合、その２×２光スイッチ１４１に駆動信号を送出して図５（ｂ）に示すようにクロス状態に遷移させ、到着した光パケットを分岐させてパケット受信終端回路部１３の受信パッケージ１３２のパケットＯ／Ｅ変換部１３２２に導く。このとき挿入するパケットがある場合、リング伝送路側からの光パケットをドロップ分岐するのと同時に挿入パケットをリング伝送路側へ挿入する。
【００３７】
また、入力光パケットが自ノード装置を宛先としない場合、２×２光スイッチ１４１に駆動信号を送出して、図５（ａ）に示すようにバー状態に遷移させ、対応する光パケットをそのまま次ノード装置へ通過させる。前述と同様に、このとき終端したラベル信号は再度光ラベル化し、対応する光パケットと所定の時間間隔で次ノード装置へ到着するように時間間隔を調整して、光パケットと光ラベル多重部１４３において偏波多重または波長多重して送出する。図６の表図に上記した２×２光スイッチ１４１の状態遷移の一覧を示してある。
【００３８】
ここで、上記したパケット終端送出回路部１１、パケット制御送受信部１２及び光回路部１４の動作タイミングを図３のタイミングチャートを参照して説明する。光回路部１４に光ラベル信号が到着すると（ステップ１０１ａ）、パケット制御送受信部１２は前記光ラベル信号の宛先などの判別処理を行い（ステップ１０１ｂ）、判別終了後（ステップ１０２ｂ）、リング側からの入力パケットが無いか、対応するパケットが自ノード装置宛である場合、パケット終端送出回路部１１に光パケット送出命令を出すと共に、待機時間後（ステップ１０３ｂ）に、２×２光スイッチ１４１の駆動信号を光回路部１４に出力する。一方、リング側からの入力パケットが有ったり、対応するパケットが自ノード装置宛で無い場合、パケット制御送受信部１２は到着ラベルの再作成処理をして、新たに光ラベルを作成する（ステップ１０４ｂ，１０５ｂ）。
【００３９】
これにより、パケット終端送出回路部１１は光パケット送出処理を行って（ステップ１０１ｃ）、光パケットを送出する（ステップ１０２ｃ）。光回路部１４はステップ１０２ａでリング伝送路側の光パケットが到着すると（ステップ１０２ａ）、２×２光スイッチ１４１が図５で説明したように切り替えられる（ステップ１０３ａ）。その後、ステップ１０４ａで、パケット終端送出回路部１１で再生した光ラベルを送出し、光パケット遅延線の伝搬により時間調整した対応する光パケット（転送光パケット）をリング伝送路に出射する（ステップ１０５ａ）。
【００４０】
パケット受信終端回路部１３のパケット編集受信回路部１３３では受信パッケージ１３２のパケットＯ／Ｅ変換部１３２２からのパケット信号を入力して、元のパケット編集送出回路部において編集される前のパケットのフォーマットに再編集する。再編集時に元パケットのＩＰアドレス等の宛先通信端末のアドレス情報を読み取り、これら情報に基づいて再編集したパケットを該当の出力ポートに出力する。
【００４１】
前述の光挿入分岐型多重分離ノード装置１を用いたネットワークでは、ある光ノード装置の上流にあるノード装置のトラヒックが多く、パケットの占有確率が１に近い場合、リング伝送路ヘの挿入確率が減少する。挿入不可の場合、パケット終端送出回路部１１のメモリに挿入可能なスロットが到来するまで蓄積される。しかし、この場合、空きスロットの到来間隔の平均値が小さく確率的であるため、転送遅延や転送遅延揺らぎが増加し、最悪の場合メモリサイズを超過してパケット損失が生じる。
【００４２】
そこで本例では、リング伝送路に含まれる光挿入分岐型多重分離ノード装置のうち少なくとも１つが、リング伝送路内の特定の光挿入分岐型多重分離ノード装置のアドレスのみにその光ノード装置からのパケット挿入が可能となるようなラベルを所定の頻度で発生するように制御する。それらのラベルの対応するパケットのスロットは空とする。リング内の指定光挿入分岐型多重分離ノード装置以外の各光ノード装置は上述したルーチンにより、このラベルを読み取って挿入不可と判断するため、このラベルに対応するパケットのスロットは空のまま指定の光ノード装置に到達する。
【００４３】
すなわち、指定された光挿入分岐型多重分離光ノード装置は一定の間隔で挿入可能なパケットスロットが到来するため、その頻度を最低帯域幅とするパケット送出レートが保証されることとなる。ある光ノード装置の専用パケットの全周回パケットに対する占有率を１％として、パケット時間長を８０ｎｓとすると、その光ノード装置への専用パケット到来周期は１２５ｋＨｚとなる。１パケットに含まれるビット数を１５００バイト（１２０００ビット）とすると、１．５Ｇｂｉｔ／ｓの帯域を当該光ノード装置に保証することが可能となる（請求項２対応）。
【００４４】
本例では、パケット圧縮回路１１３１とパケット伸張回路１３２１を用いてネットワークスループットを増大させることができる。図７にパケット圧縮／伸張の概念図を示す。同じパケットサイズ（パケットに含まれるビット数）でも、ビット速度を高速化することによりパケット持続時間領域が小さくなり、より多くのパケットをリング伝送路上で転送することができるようになって、ネットワークスループットが増大する。光信号領域でパケット圧縮／伸張を行うことによりパケット編集送出回路部１１２やパケット編集受信回路部１３３の構成や性能を変更する必要は無い（請求項１０対応）。
【００４５】
パケット圧縮／伸張回路１１３１、１３２１を使用する光挿入分岐型多重分離ノード装置でのパケット挿入時は、フロー制御方法を用いている。パケット圧縮比をＮ、パケットＯ／Ｅ変換部１３２２の数をＭとすると、パケット伸長回路１３２１のパケット伸張時には原理的にＮ／Ｍパケット時間長だけ伸張化時間が必要となる。もしこの伸張化処理の間にその光ノード装置を宛先とする次の光パケットが到来した場合、パケット受信終端回路部１３においてパケット間での干渉等によりパケット受信ができなくなる。これを回避するために、各光ノード装置よりパケットを挿入しようとする時、同一宛先のパケットが挿入予定パケット時間位置の前後にＮ／Ｍパケット（挿入予定パケット位置も含む）内に無いことを確認し、無い場合のみ挿入するプロトコルを定める。これを実現するための光ラベルと光パケットのタイミングチャートを図８に示す。
【００４６】
この図８に示した「他の要因による遅延付与」分は、このフロー制御プロトコルを使用しない場合においても必要なラベルとパケットの時間差のことである。全ての光挿入分岐型多重分離ノード装置はパケット制御回路部１２１においてラベル送出タイミングをパケット送出タイミングより、パケット圧縮／伸張回路１１３１／１３２１が無い場合と比較して（Ｎ／Ｍ−１）パケットスロット分だけ早めに送出する。パケット挿入光ノード装置では、挿入目標位置より時間的にＮ／Ｍ以上前のパケットスロットもモニタしておく。
【００４７】
もし、挿入目標位置の前後Ｎ／Ｍパケット内に当該光ノード装置が挿入しようとするパケットの宛先ノード装置と同一のノード装置を宛先とするパケットが存在する場合は挿入を中止し、もし同一ノード装置を宛先とするパケットが存在しない場合は挿入を実行する。このフロー制御プロトコルによりリング伝送路内のどのパケット列を抽出しても同一の光ノード装置を宛先とするパケットが連続するＮ／Ｍパケット列内に２個以上存在することを無くすことが可能となる（請求項５対応）。
【００４８】
本例では、光挿入分岐型多重分離ノード装置はラベルとラベルのビット同期を確立してラベルを送出する。パケット間でのビット列が非同期のパケット転送網では、受信パケットから１０−７以上の周波数精度を有するクロックを抽出することは非常に困難である。映画など長時間に亙る映像データをリアルタイムで分配するアプリケーションの場合、送信端末での映像符号化クロックと受信端末での映像再生クロックが高い精度で一致する必要がある。
【００４９】
受信端末での再生クロックが送信端末での符号化クロックより高い場合、受信端末でのデータの欠落が生じ、受信端末での再生クロックが送信端末での符号化クロックより低い場合、受信端末でのバッファメモリが溢れて映像後部のデータが消滅する。例えばクロック周波数６００ＭＨｚの２時間の高精細動画像データをクロック周波数差が１０−５の送受信端間で伝送した場合、映像終了時には４．３Ｍｂｉｔものずれが生じる。ラベル間のビット同期を確立することにより、ネットワーク内の全ての光ノード装置が１０−９以上の高い精度で共通のクロックを共有することが可能となり、上記のようなリアルタイムアプリケーションも転送可能とする。以下具体的な方法を記述する（請求項６、７対応）。
【００５０】
リング伝送路に含まれる光挿入分岐型多重分離ノード装置の少なくとも１つの光ノード装置をラベルのクロックを供給するマスタノード装置とする。各光ノード装置は光パケットと偏波多重または波長多重された光ラベルを分離し、電気的に終端する。すなわち各光ノード装置でラベルのクロックの抽出、ラベルのビット識別再生を行い、内容の判別を行う。その後、抽出したクロックを元にビット再生して電光変換することにより光ラベルを作成し、偏波多重または波長多重により光パケットと多重して次ノード装置に発出する。すなわち各光ノード装置は受信ラベルのクロックを抽出することによりマスタノード装置のクロックを共有することができる。このとき、ラベルをフレームとするフレーム同期をしてラベル認識を容易にしてもよいし、ラベルとラベルの間に適当な空ビットを挿入してラベル発出レートを調整することも可能である。勿論この場合でもビットレベルでの同期は確立している。
【００５１】
図９は本発明の超高速光パケット転送リングネットワークの設計例を示した表図である。リング長を５００ｋｍ  とする。リング伝送路ファイバを１．５５μｍ  においてファイバ分散が２．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ  以内とした零分散波長シフト光ファイバを用い、各光挿入分岐型多重分離ノード装置の光パケット用光源の光周波数偏差（波長偏差）を２０ＧＨｚ  以内とすることにより、各光挿入分岐型多重分離ノード装置より発信されたパケットがリングを一周した後のウォークオフ時間を０．１ｎｓ  以下に留めることができる。
【００５２】
パケット間ビット同期は非同期としているため、各光ノード装置の受信器ではパケット毎にビット同期を確立する必要がある。パケットの先頭ビットでビット位相を合わせたとき、パケット末尾でビット位相が合致するために、各Ｔ−Ｏ  光挿入分岐型多重分離ノード装置で設置するパケット伸張用のクロックの精度Δｆ（Ｈｚ）は、Δｆ≦γ／Ｔｂ  となる必要がある。Ｔｂは圧縮前のパケット時間長、γはパケット末尾でのビット位相の許容誤差である。圧縮前パケットのクロックを４０ＧＨｚ  、パケットビット長Ｌ＝１２０００ｂｉｔ、γ＝２％とすると、必要な周波数精度は６６．７ｋＨｚ  となり、個々の光ノード装置に左記の精度を有する独立なクロックを設置すればよい。このとき、パケットの先頭のプリアンブル時間の内にビット位相のみ合わせる。プリアンブル時間を４ｎｓ  とすることにより、マイクロ波ミキサ等の位相比較回路を用いることにより、パケット毎にビット位相を合致させることが可能となる。
【００５３】
ここでは４０Ｇｂｉｔ／ｓの光パケットを４分の１に圧縮して１６０Ｇｂｉｔ／ｓ  の超高速光パケットとしてリング伝送路側へ挿入する例を示す。この際の光挿入分岐型多重分離ノード装置の構成は図２と同様である。パケット圧縮回路へ入力する光パケットのビット長は固定の１５００ｂｙｔｅとする。パケット圧縮回路の構成例を図１０に示す。
【００５４】
パルス圧縮／伸張用ループの長さに経時変化があると、圧縮／伸張後のビット間隔が不均一になるため、ループ実効長を安定化させる必要がある。ループ用光ファイバ熱線膨張係数をβ（／℃）、温度変化をΔＴ（℃）  、ビット間隔の許容不均一率をγ（０＜γ＜１）とすると、
βＮＬΔＴ＜γ
の関係が満足される必要がある。Ｎはパケット圧縮比である。
【００５５】
本設計例ではγ＝２％と仮定すると、β〜１０−７低減したファイバでは室温付近で５℃以内で安定化すればよい。また、ファイバループ長は約１５ｍとなる。この例では入力ビット列と出力ビット列ではビット順序が入れ替わるが、宛先ノード装置におけるパケット伸張回路において、同じループ長の伸張回路を使用すればパケット伸張後に圧縮前と同じビット順序が再生される。
【００５６】
使用する光スイッチはリチウム酸ニオブ結晶に光導波路を作成し、プレーナ電極を配置したマッハゼンダ干渉計型光スイッチを用いることができる。市販光スイッチの技術レベルで変調帯域幅１０ＧＨｚ  は現状でも十分可能であるため、スイッチング遷移時間（クロス状態とバー状態間の切り替え時間）は０．１ｎｓ以下にできる。
【００５７】
光パケット間のガードタイムは上記の光スイッチの遷移時間、光パケット間ウォークオフ時間の他にラベル送出回路のジッタ等を考慮して決定される。ここではマージンを０．７ｎｓを含んで全ガードタイムを１ｎｓと設計した。上述のプリアンブルタイムと合わせて、伝送帯域の内ペイロードパケット転送以外に使用されるオーバヘッド時間は５ｎｓとなり、その占有率は約６％となる。
【００５８】
ラベル情報は隣接するノード間でビットシンクロナスモードで転送される。リング内にラベルのクロックを供給する１台のマスタノード装置を設ける。リング網を周回後マスタノード装置に戻ったパケットのパケット位相はリング周回時間がリングファイバ伝送路の環境温度変動による線膨張／収縮等により変動しているため、その周回後の時点のマスタノード装置におけるパケット送出位相と位相が合致しているとは限らない。そこでパケット送出周期をリング周回時間の整数分の１に常時同期するようにパケット送出の周波数（すなわちラベル送出の周波数と同一）をリング周回時間の変動に合わせる必要がある。
【００５９】
１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光パケットの持続時間は８０ｎｓであるので、ラベル信号として８０ｂｉｔ  を使用粋とすると、ラベルのビットレートは１Ｇｂｉｔ／ｓ、ラベル送出周波数は１２．５ＭＨｚ  となる。したがって、Ｅａｔｈｅｒｎｅｔ  技術など現状の電子回路技術でラベル処理を行うことが可能となる。
【００６０】
帯域保証を行う場合、前述のクロック供給のマスタノード装置を図１１に示すような専用ラベル送出のためのマスタノード装置としてよい。例えは、ある光ノード装置ｋに帯域２Ｇｂｉｔ／ｓ  の帯域を保証する場合、宛先をｋとしたラベルを１５６．２５ｋＨｚ  のレート（すなわちラベル送出レートの８０分の１のレート）で発出すればよい。これにより、その他のノードはこのパケットを光ノード装置ｋまで通過させるため、光ノード装置ｋにはそのレートを最低レートとするパケット挿入が保証できる。
【００６１】
上記した実施例で示した設計の場合の収容可能な光挿入分岐型多重分離ノード装置の計算例を図１２に示す。この図ではネットワークヘの入力パケットの平均トラヒックに対するピークトラヒックをバースト率としている。ηはリング側伝送容量に対するノード間ピークビットレートである。リング側を１６０Ｇｂｉｔ／ｓ、光ノード装置間ピークビットレートを１Ｇｂｉｔ／ｓ、入力パケットのバースト率を５とすると、各光ノード装置間に３６の光挿入分岐型多重分離ノード装置が収容可能となる。
【００６２】
一般的にネットワーク転送遅延時間は送着信光ノード装置におけるパケット化／非パケット化遅延、各通過光ノード装置でのキュー遅延とスイッチ遅延、伝送路の伝搬遅延の総和である。本例では超高速の光パケットの転送を送信ノード装置で光信号を電気信号に変換してそのアドレス情報を認識するのではなく、光信号の状態のままで分岐するか、通過させることにより、電気回路のボトルネックによる転送処理能力の制限を受けない。電気回路によるパケット処理は送信ノード装置と着信ノード装置のみであり、通過光ノード装置は光信号のままカットスルーされる。また送信ノード装置においてリングヘのパケット挿入時のみキュー遅延を受けるが、その遅延量は少ない。
【００６３】
図１３にキュー遅延量、図１４にキュー遅延の変動の計算例を示す。パケット利用率０．６程度でも１０パケット分以内の遅延である。本例では、超高速パケットを用いるため、パケット遅延は極めて小さい。実施例では１パケット８０ｎｓであるため、１０パケット分のキュー遅延としても実時間では０．８μｓ  と、極めて短いため、総転送遅延はほぼ伝送路の伝搬遅延となる。また、遅延揺らぎも送信ノード装置におけるキュー遅延揺らぎのみであり、十分に小さい。もし、数パケットの遅延揺らぎも許容できないアプリケーションでは（特許請求の範囲第２項記載）前述した帯域保証アルゴリズムを起動する事により、遅延揺らぎが無く最低帯域を保証されたパケット転送が可能となる。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明では、光信号の状態のままで分岐するか、通過させることにより、電気回路の転送処理能力の制限を受けず、各光ノード装置においてリング伝送路ヘのパケット挿入時のみ少ないキュー遅延を受けるだけであるため、低遅延、低遅延ジッタ、大容量の通信を行うことができる。
また、光のパスを設定するのではなく、パケットそのものを光化し、その光パケット単位でルーティング処理を行うため、各光挿入分岐型多重分離ノード装置間で統計多重効果が十分に発揮され、スケーラビィテイの高いネットワークを構築することができる。光パケット毎にスイッチングするネットワークの場合、パケット衝突を回避するため経路予約プロトコルを用いたり、光メモリを必要とするなど、ハード面オペレーション面の両方で複雑化するが、本発明ではリングトポロジーを採用した結果、光メモリも経路予約も必要のない簡易なネットワーク構成することができる。
更に、ラベルとラベルのビット同期を確立してラベルを送出することにより、各光ノード装置にネットワーク内で同一のクロックを配給することが可能となり、映像アプリケーション等のクロック精度依存性が高いアプリケーションの利用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超高速光パケット転送リングネットワークの一実施形態に係る構成を示した図である。
【図２】本発明の光挿入分岐型多重分離ノード装置の一実施形態を示したブロック図である。
【図３】図２に示した光挿入分岐型多重分離ノード装置の詳細構成例を示したブロック図である。
【図４】図３に示した光挿入分岐型多重分離ノード装置の各部の動作方法を説明するタイミングチャートである。
【図５】図３に示した２×２光スイッチの状態と場合分けを示した説明図である。
【図６】図３に示した２×２光スイッチの状態遷移を一覧として示した表図である。
【図７】図３に示した光ノード装置におけるパケット圧縮／伸張の概念を説明する図である。
【図８】図３に示した光ノード装置でのパケット挿入時のフロー制御方法を示したタイミングチャートである。
【図９】本発明の超高速光パケット転送リングネットワークの設計例を示した表図である。
【図１０】図３に示したパケット圧縮回路の構成例を説明する図である。
【図１１】マスタノード装置で帯域保証を行う場合に送出される専用ラベルの構成例を示した図である。
【図１２】超高速光パケット転送リングネットワークの設計において、バースト率と収容可能ノード数の関係を示したグラフである。
【図１３】利用率と平均待ち時間［パケット］の関係で示されるキュー遅延量を示したグラフである。
【図１４】利用率と分散［パケット］との関係で示されるキュー遅延揺らぎを示したグラフである。
【符号の説明】
１−１〜１−４  光挿入分岐型多重分離ノード装置
２  光ファイバ伝送路
３−１、３−２  通信端末
１１  パケット終端送出回路部
１２  パケット制御送受信部
１３  パケット受信終端回路部
１４  光回路部
１１１  終端回路部
１１２  パケット編集送出回路部
１１３  送信パッケージ
１１４  パケット多重部
１２１  パケット制御回路部
１２２  ラベルＯ／Ｅ変換部
１２３  Ｅ／Ｏ変換部（２）
１３１  パケット分離部
１３２  受信パッケージ
１３３  パケット編集受信回路部
１３４  Ｅ／Ｏ変換部
１４１  ２×２光スイッチ
１４２  光ラベル分離部
１４３  光ラベル多重部
１１３１  パケット圧縮回路
１１３２  Ｅ／Ｏ変換部（１）
１３２１  パケット伸長回路
１３２２  パケットＯ／Ｅ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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