(57)【要約】【課題】種々のパケット・フォーマットを同時に受信できる情報パケットをルーティングすることである。【解決手段】種々のパケット・フォーマットを同時に受信できる情報パケットをルーティングする交換システムが開示され、このシステムは、複数の入力デバイスと、スケジュールユニットと、交換ユニットと、複数の可変遅延ライン・ユニットとを備え、パケットが交換ユニットに進入する前にパケットは、可変遅延ライン・ユニット内で費やす時間長さをスケジュールユニットが制御する。【選択図】図２Ａ
2006074788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力デバイスと、
スケジュール・ユニットと、
交換ユニットと、
複数の可変遅延ライン・ユニットとを備え、パケットが交換ユニットに進入する前にパケットが前記可変遅延ライン・ユニット内で費やす時間長さをスケジュール・ユニットが制御するようになっている、情報パケットをルーティングする交換システム。
【請求項２】
請求項１記載の交換システムであって、前記スケジュールユニットは、一部入力デバイスからのリクエストに基づき、前記可変遅延ラインユニットの遅延時間長さを設定する前記交換システム。
【請求項３】
パケット間の最小ギャップを創出するパケット交換システムにおける逆集中器であって、逆集中器が複数の着信パケットを搬送する入力ラインと、複数の出力パケットを搬送する複数の出力ラインとを有し、逆集中器は、
２Ｊ個の交換機がレベルＪに位置する状態で、複数のレベルＬ０、Ｌ１、....、ＬN−１を有するツリー構造に配置された複数の１×２交換機と、
ツリー構造の交換機を設定するロジック・ユニットと、
レベルＭに位置する交換機よりもレベルＮに位置する交換機のほうが低コストとなるように、０≦Ｍ＜Ｎ≦Ｎとなる２つの整数ＭおよびＮとを備えた逆集中器。
【請求項４】
複数の入ラインと、複数の逆集中ユニットと、複数の入パケット整合ユニットと、複数のヘッダ読出しユニットと、複数の再シーケンス化ユニットと、複数のパケット交換機と、複数の出パケット整合ユニットと、複数のパケット集中器と、交換機ロジック・コントローラとを有し、
入制御ラインに進入するパケットは、逆集中ユニットを通過し、次に入パケット整合ユニット、次に再シーケンス化ユニット、次にパケット交換機、次に出パケット整合ユニット、次に出パケット整合ユニットを通過し、
前記パケット交換機に同時に位置するよう、前記パケット交換機に進入する２つのパケットは、前記パケット交換機の異なる出力ポートを宛て先とし、
前記ヘッダ・リーダは、パケット・ヘッダ情報を交換機ロジック・コントローラに送り、交換ロジック・コントローラが情報を前記再シーケンス化ユニットに送り、前記再シーケンス化ユニットが可変長さの遅延ラインを含み、パケットは、前記パケット再シーケンス化ユニット内で費やす時間の可変量により、前記パケット交換ユニット内のパケットの無衝突が可能となる交換システム。
【請求項５】
請求項４記載の交換システムであって、前記ロジック・コントローラは、電子的なものである前記交換システム。
【請求項６】
請求項４記載の交換システムであって、前記光パケットは、前記交換機に進入し、前記光パケットが前記交換機を出て、前記パケットのペイロードが光領域に留まり、決して電子領域には変換されないようになっている前記交換システム。
【請求項７】
到達するパケットのヘッダを検出するステップと、
ヘッダ情報を少なくとも１つのロジック・ユニットに送るステップと、
入力ラインよりも多数の出力ラインを有する逆集中ユニットにおいてパケットを受信するステップと、
逆集中器の出力ラインにてパケットを再整合するステップと、
パケットのヘッダを比較するステップと、
パケットが交換機に進入する特定の時間を選択するようにヘッダ情報を利用するステップとを含む、トランスペアレント・パケット交換方法。
【請求項８】
請求項７記載のパケット交換方法であって、クオリティ・オブ・サービスおよびパケットが交換機の出力ポートを出る前のスケジュールに基づき、前記パケットの前記ヘッダーを比較する前記方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法であって、前記交換は、電子的である前記方法。
【請求項１０】
請求項７記載の方法であって、前記交換は、光学的である前記方法。
【請求項１１】
複数の入ラインと、複数の出ラインと、複数の光交換ユニットＰＳ１、ＰＳ２、....、ＰＳＫとから成り、
光パケットとしてのデータは、トランスペアレントな光交換システムに進入したり、これから離間したりし、前記光パケットのヘッダが決して電子パケットに変換されないようになっており、
光交換ユニットＰＳＪをスイッチングするのに必要な時間量は、前記交換機に進入するパケット間の時間量を越えており、
トランスペアレントな光交換ユニットに進入するパケットは、逆集中化され、逆集中ラインに載せられ、
逆集中ライン上の２つのパケット間の時間量は、光交換ユニットＰＳＪを設定するのに必要な時間量を越えており、
トランスペアレントな光交換システムに進入するパケットは、光交換ユニットＰＳＪを通過し、パケットのターゲット出力ポートまで進むようになっているトランスペアレントな光交換システム。
【請求項１２】
請求項１１記載のシステムであって、パケットのあるグループ光交換ユニットＰＳＪに同時に進入するように、パケット整合ユニットは、複数のパケットを再整合する前記方法。
【請求項１３】
請求項１１記載のシステムであって、同時に光交換ユニットＰＳＪに進入するパケットがＰＳＪの異なる出力ポートをターゲットとするように、これらパケットを再シーケンス化するパケット再シーケンス化ユニットが設けられている前記システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声およびビデオ通信システム並びにデータ／インターネット接続に適用可能な相互接続構造を制御する方法および手段に関する。より詳細には、本発明は、「インテリジェントな制御装置を有する輻湊のないスケーラブルな交換システムの手段および装置」を発明の名称とする関連特許第８号に導入された概念を拡張するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、広範な種々のトラヒック条件およびインターネット（登録商標）プロトコル並びにイーサネット（登録商標）を含む非接続プロトコルを取り扱うため援用した発明をどのように使用するかを示すものであり、更に技術およびアーキテクチャの進歩によりオンラインで新しいプロトコルおよびシステムが出現する。特に本発明および援用した発明は、可能性の地平極めて広く切り開くものである。従って、現在のパケット・フォーマットを取り扱うシステムを説明するほかに、本特許は、将来のパケット・フォーマットも同じように取り扱うシステムについて記述するものであり、交換システムは、いくつかのパケット・フォーマットが同時に進入し得る。このシステムは、種々のタイプのパケットを異なる態様で取り扱うことができる。パケットを制御し切り替える新しい方法について教示する外に、本発明は、システムの入出力インターフェースにおいてパケットをどのように取り扱うかを教示するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
（発明の概要）
今後２０年間にわたり、通信トラヒック量が劇的に増加することは、疑いのないことである。次世代の交換システムは、スケーラブル（伸縮自在）で、かつ、インテリジェントでなければならない。更に次世代の交換機信頼性があり、低コストで、より多数のデータを搬送できなければならない。援用した発明は、将来の交換技術に対する方法を明らかに指摘しており、将来の交換機が現在のフォーマットで送られるデータを取り扱いできるだけでなく、本明細書および援用した特許に記載される交換技術のブレークスルーによって実用化される新しいフォーマットで送られるパケットも取り扱いできなければならない。本発明は、種々のタイプのパケットを同時に取り扱いできるインテリジェントなパケット交換システムに関するものであり、本発明で説明されるシステムは、ポートごとに広いバンド幅を有する多数の入出力ポートを有し、レイテンシが低く、信頼性があり、かつ、コスト的に効果的な解決方法を提供するものである。現在のトランスペアレントな交換機は、バックボーン回路（接続）交換機である。求められているものは、インテリジェントでトランスペアレントなパケット交換機であり、本特許は、かかる最初のデバイスについて記述するものであり、特許第８号、第１０号および本特許に記載されるデバイスは、極端に広い種々のアプリケーションで使用できる。これらデバイスは、現在のバックボーン交換機と置き換わることができるので、システム全体に対してより広いフレキシビリティを提供できる。このデバイスは、次世代の極めて広いバンド幅のルータとして作動でき、一般に次世代のデータ移動プラットフォーム全体の構築ブロックとして作動できる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の単一交換システムは、
・電子パケット送信と、
・共通出力ラインで送るべき複数のパケットを含む、単一フレームを備えた光波分割多重データ（ＷＤＭ）（各パケットは別個の波長で進む）と、
・ＷＤＭパケット（ここのパケットのヘッダは、パケットの他の部分、すなわちペイロードと異なる波長で進み、ペイロードは、単一波長で進むか、または複数のサブ・パケットに分割され、各サブ・パケットは、別個の波長で搬送される）と、
・フォーマット（３）のサブセットである単一波長システムとを含む種々のパケット・フォーマットを同時に受信できる。
【０００５】
ここで使用される技術は、極めて一般的なものであり、当業者にとって、これら技術は、他の形態の電子および光データにも適用できることが明らかとなる。上記パケット・フォーマットは、各々、特許第８号および第１０号に記載のタイプのシステムに到達できる。特許第８号および第１０号の説明では、光パケットは、交換機に挿入される前に電子パケットに変換される。本発明の一実施例では、到達する電子パケットは、電子的に交換される。第１実施例ではフォーマット（２）のパケットは、すべて電子パケットに変換され、電子的に交換され、次に光パケット（ＯＥＯ）に変換し戻される。第２実施例では、パケットがすべて同じ出力ポートをターゲットとする場合、フォーマット（２）のパケットは、光に交換されるが、フレーム内のパケットの一部が異なる出力ポートをターゲットとする場合には、電子的に交換される。本明細書に説明する実施例では、フォーマット（３）および（４）のパケットは、光変換される。一実施例では、交換機の各出力ラインは、３つのタイプのパケットのうちの１つしか搬送しないようになっているが、それにもかかわらず、各タイプに対し、そのタイプのパケットを下流方向に送ることができるシステムからの少なくとも１つの出力ラインが存在する。図示した重要な実施例は、フォーマット（３）のパケットの光交換技術に関するものである。
【０００６】
インテリジェントでトランスペアレントなパケット交換の主なステップは、次のとおりである。
【０００７】
・到達するパケットのヘッダを検出し処理し、１つ以上のロジック・ユニットを送るステップである。
【０００８】
・電子ロジック・ユニット（単数または複数）がシステムの逆集中部品を制御するステップである。この逆集中ユニットは、逆集中ユニットの出力ライン上の２つの連続するパケット間の最小ダーク・スペース・インターバルが入力ライン上の２つの連続するパケット間の最小ダーク・スペースよりも長くなるように、Ｎ個の入力ライン上でパケットを受信し、Ｋ個の出力ラインにパケットを出力する。一般に、この逆集中部品からのラインの数Ｋは、２Ｊ・Ｎ（ここでＪは、整数である）の形態となる。
【０００９】
・Ｋ個の送信ライン内でパケットを再整合するステップである。この再整合は、データ・ライン上のパケットを可変距離だけシフトするが、各ライン上のパケットのシーケンスの順序は、変化しないままである。
【００１０】
・次に、再整合されたパケットのヘッダを読み出し、１つ以上のロジック・ユニットへ送るステップである。
【００１１】
・ロジック・ユニットが同じ出力ラインをターゲットとするパケットのヘッダを比較するステップである。比較すべき２つ以上のパケットは、異なる入力ポートから到達することができ、この比較は、出力ポートにおける現在のトラヒックと共にクォリティ・オブ・サービス（ＱＯＳ）を考慮し得る。同じ出力ポートを宛て先とするパケットに関連する情報の比較およびその比較に基づく動作は、本発明および特許第８号に記載の発明の重要な特徴事項を形成する。この特徴事項は、特許第８号、第１０号および本特許に記載のシステムに対する高レベルのインテリジェント制御を提供する。この特許および特許第８号および第１０号で利用される制御システムは、他のシステムには見られない新しい性能を定める。
【００１２】
・これら比較を行った後に、論理ユニットが衝突を防止するために各パケットをどれだけ長く遅延させるかを判断するステップ。従って、これらロジック・ユニットは、Ｋ個のデータ・ラインでパケットのシーケンスを再び定める。
【００１３】
・ロジック・ユニットにより１つ以上の光パケット交換機のノードをセットするか、またはパケットが自動ルーティング・パケット交換機、例えば、特許第１号に教示されているＭＬＭＬ交換機を通過できるステップである。
【００１４】
・光学および電子工学を含む広範な技術を使って構成できる交換機をパケットが通過するステップである。
【００１５】
・第２の可変遅延調節の後に光パケット交換機を離間するライン内のパケットをより少ない数のデータ・ラインに集中化するステップである。一般にパケット交換および制御システムにはＮ個のデータ・ラインが進入し、システムの内部には２Ｊ・Ｎ個以上のラインがあり、交換および制御システムを離間するＮ本のラインがある。
【００１６】
パケットを出力ラインを通して送る前にパケットを増幅し、クリーンアップすることができる。交換機を離間するパケットのフォーマットは、交換機に進入するパケットのフォーマットと同じでもよいし、同じでなくてもよい。更にパケット交換機の内部でパケットの増幅およびクリーニングを行ってもよい。これらステップの各々の詳細な説明は、本願の詳細な説明に後述する。
【００１７】
本明細書に説明する発明の実施例では、Ｎ本の入ラインが交換機に進入している。各入ラインは、Ｊ個の逆集中交換機を通過するので、入ラインを通って逆集中ユニット（時間分割デマルチ・プレクサに類似）に進入するヘビー・トラヒックがＫ＝２Ｊの軽い負荷のかかったラインのうちの１つを通って出る。このプロセスの目的は、逆集中ユニットの同じパスを出る任意のペアの連続パケットの間のダーク・ギャップを十分広くすることを保証することにある。このようにギャップが広いことによって好ましいことにシステムを通過するパケットの通過の残りの部分において、低速で低コストの交換機の使用を可能にできる。Ｎ個の逆集中器を総計Ｎ・２Ｊ本のラインが離間する。説明を容易にするため、図ではＪ＝２と見なしているので、Ｋ＝２Ｊ＝４となる。シーケンス｛Ｌｋｎ｝（ここで１≦ｋ≦Ｋ＝２Ｊよび０≦ｎ≦Ｎ−１である）によって、これらラインを示すことができる。従って、逆集中ユニットＤＣｎを出るラインは、Ｌ１ｎ、Ｌ２ｎ、....Ｌｎｋと表示される。数ＭＤ１は、入ラインにおける２つの隣接するパケットをタイミング・ビットの開始の間の時間（すなわち、距離）を定義される。数ＭＤ２は、ＭＤ１・２Ｊと定義され、この値は、逆集中器を離間するラインのうちの１つにおける２つの隣接するパケットのタイミング・ビットの開始の間の最小時間である。「タイミング・ビット」なる用語は、着信パケットの間に検出可能なダーク・ギャップがあると見なす、光パケットのエンベロープの前縁を意味する。光または電子ラインは、ＭＤ２の時間を有する短いパルスのシステム・ワイドな基準信号を含む。
【００１８】
入力ポイントＰＤにおいて着信パケットからタイミング・ビットが読み出される。このパケットは、次に遅延ループを通過されるが、この間、タイミング・ビットは、ロジック・ユニットへ送られ、ロジック・ユニットは、このタイミング・ビットを読み出し制御信号を逆集中器内および再整合モジュール内の交換機へ送る。ロジックは、パケットの到着前に逆集中ユニット内の１×２の交換機がタイムリかつ順序よく設定されるように機能する。すなわち、交換機は、連続するパケット間の広いダーク・ギャップの間にセット／リセットされる。この方法は、逆集中器を離れるラインに同じように大きな負荷をかけるという別の利点を有する。
【００１９】
ニオブ酸リチウム・ゲート、シリコン光増幅器（ＳＯＡ）またはその他のタイプの十分な速度の光ゲートを使って逆集中器内および再シーケンサ内の１×２交換機を構成できる。交換機が信号内の損失を生じさせる場合、ラインに沿って増幅をする必要が生じる。これら増幅器は、所与の数のゲートを通過した後に信号を増幅するように適当に設置される（これら増幅器は、図には常に表示されているわけではない）。信号がシステムを通過するにつれ、信号をクリーンアップし、適当な信号対ノイズ比を維持するユニットも必要となり得る。逆集中器のルートにある交換機は、ツリーよりも更に下の交換機より高速でなければならない。第２レベルの逆集中器のツリーにある交換機は、より低いレートで作動でき、次のレベルの交換機は、更に低速でよく、更に次々に低速となり得る。高速の交換機は、より高価で、かつ、より多くの電力を消費する傾向があるので、入力接続ごとに極めて高速の交換機を１つだけ設けることが好ましい。
【００２０】
上流から交換機に進入するパケットは、一般に互いに、かつ、他の入力ラインに対して同期がずれる。再整合ユニットの目的は、グローバルな同期状態にすることである。このグローバルな再整合のためには、システム・ワイドなタイミング信号が使用される。制御ライン、信号ライン、データ・ラインおよびその他の非パケット伝送ラインおよびデバイスは、光学的なものでもよいし、電子的なものでもよく、またはこれら２つの技術の組合せを使用することができる。本発明の一部の実施例では、この基準信号の多数の同期コピーが存在し得る。グローバルな整合ユニットは、交換機と遅延ループのグループから成る。パケットは、まず１×２のルート交換機を通過し、このルート交換機は、パケットを上下に送る。すなわち、ユニットのブランチを交互に送る。上方向に進むパケットは、長さＭＤ２／２の遅延ループを通過し、このルートの後でパケットは、光可変遅延ユニットＶＤＬに入る。このＶＤＬは、パケットを最低０時間単位から最大ＭＤ２時間単位まで遅延できる交換機とループのツリーから成る。ルート交換機の底部を通過するパケットは、同じ可変遅延ユニットＶＤＬに進入する。従って、パケット整合システムは、最低０から最大ほぼ３・ＭＤ２／２だけパケットを遅延できる。
【００２１】
２Ｊの軽い負荷がかかったラインの頂部ライン上のパケットがシステム・ワイドな周期的タイミング・パルスとこのパルスの後方の距離ＭＤ１で進行するポイントとの間の中間に中心を有するように、パケットは、整合ユニットを離間する。頂部ラインから１つずつ下方のラインを進むパケットは、パルスからＭＤ１後方を進むポイントとパルスから２・ＭＤ１後方を進むポイントとの間の半分に中心を有する。このことは、２Ｊ本のラインのうちの底部ラインを進むパケットが基準パルスとパルスの前方ＭＤ１を進むポイントの半分に中心を有するまで続く。
【００２２】
第１ループを通るようにパケットを上下に送るか送らないかの決定は、いずれかのシステムＶＤＬに入るパケットをＭＤ２／４から３・ＭＤ２／４の間の値だけ遅延させなければならないように行われる。この第１ループの目的は、１つのパケットがＭＤ２に近い値だけ遅延し、次のパケットが０に近い値だけ遅延され、よって衝突が生じる問題を解消することである。
【００２３】
基準信号の２つの連続するパルスの間の時間インターバルにおいて、システム整合ユニットを離間するすべてのパルスの組を複数のグループに形成することができる。システム整合ユニットＰＡｎのうちの頂部ラインＬ１ｎから出て、このインターバルにおけるすべてのパケットの集団をＧ１が示すものとする。整合ユニットの頂部ラインから１つ下方に位置するラインＬ２ｎの組から出て、インターバルのすべてのパケットの集団をＧ２が示すものとする。整合ユニットの底部ラインの組ＬＫｎから出るインターバルのすべてのパケットの集団をＧＫが示すように、このように続ける。ここで、シーケンス内の各ｋに対し、Ｇｋは、Ｎ個以下のパケットを含み、Ｇｋ内のすべてのパケットが互いに整合していることに留意される。更に、１≦ｋ≦Ｋであれば、Ｇｋ内のすべてのパケットは、パケットの長さに連続するパケット間のギャップの長さを加えた値だけ、Ｇk+１内のパケットに先行する。
【００２４】
整合後、パケットは、パケット・ヘッダ・リーダ・ＨＲに進入し、このヘッダ・リーダ・は、光電子変換器（Ｏ／Ｅ）に接続された光タップを有する。パケットは、大きな光遅延ループに進入し、この遅延ループは、パケットを制御システムのために十分な時間だけ遅延し、制御システムによって何を行うかを決定する。遅延ループは、多数のパケットを含むことができ、ＦＩＦＯ（先入れ先出しバッファ）として働く。各入力ポートに対し、システム制御ユニット内には、１つの入力ポート・コントローラ（ＩＰＣ）があり、このＩＰＣは、パケットヘッダを読み出し、その優先権および出力ポートを決定する。パケット交換機は、Ｎ個の入力と、Ｎ個の出力と、Ｎ２個のノードを備えたクロスバ・タイプの交換機である。クロスバ・タイプを作動させる条件は、所与の出力に同時にわずか１つの入力を接続できるということである。このことは、ＱｏＳ条件および同じ時間インターバル内に同じ出力に送りたい複数の入力ポートのうちの衝突を考慮しながら、この条件に従うために制御システムに応じて決まる。この制御システムは、出力ポート・トラヒック・マネージャの一組と組み合わせてパケット交換機のアナログと見なすことができるものにより、制御システムは、これら目的をスケーラブルな態様で達成する。パケットが光ＦＩＦＯ内にある間、各ＩＰＣは、リクエスト・プロセッサと称される適当な仮想出力ポートに対し、実際のパケットの問合せ（リクエスト）を送る。各リクエスト・プロセッサ（ＲＰ）は、関連する出力ポートのためのすべてのトラヒックを制御し、スケジュールを定める。各サイクルの間でＲＰは、ゼロ、１または多数のリクエストを受信できる。ＲＰは、各リクエストのタイミングおよび優先権フィールドを検討し、衝突するＩＰＣの各々がそれぞれのパケットのためのクロスバを使用する時を判断する。一般に、各ＩＰＣは、ＦＩＦＯに前に進入したパケットに対し、予約された将来のタイム・スロットおよび現在、利用できるその他のタイム・スロットを有する。ＩＰＣからのリクエスト・パケットは、使用のためにどのスロットを利用できるかをＲＰに通知する。ＲＰは、現在、利用できる現在のタイミング・スロットおよび将来のタイミング・スロットのトラックを維持する。すなわち、関連する出力ポートに対してオープンなアップカミング・タイム・スロットのトラックを維持する。ＲＰは、利用できるタイム・スロットの組と共に１つ以上のＩＰＣからのリクエストの組を処理し、リクエストしている各ＩＰＣに対し、パケットがいつ交換機に入らなければならないかを表示する応答を送る。このプロセスにおいて、入力ポート・コントローラ（ＩＰＣ）は、互いに直接、通信することはなく、同じようにリクエスト・プロセッサ（ＲＰ）も互いに直接、通信することはない。ＩＰＣは、パケットを送りたいＲＰだけと通信し、ＲＰは、制御下にあるポートに送るリクエストに対して応答する場合だけを除き、リクエストしているＩＰＣとしか通信しない。ＩＰＣからＲＰへの通信は、特許第１号〜７号に記載されているタイプのスケーラブルなリクエスト交換機（ＲＳ）によって行われ、応答パケットは、同様な応答交換機（ＡＳ）によって通信される。特許第８号および１０号に開示されている発明には、制御システムが開示されている。
【００２５】
対象となるパケットが光ＦＩＦＯ内にある間、上記ステップが実行され完了する。ＲＰは、パケットをクロスバー（パケット交換機）に送る間のタイム・スロットをＩＰＣに通知する。従って、各パケットがＦＩＦＯをいつ出るかをＩＰＣが知るので、ＩＰＣは、ＦＩＦＯを出た後にスケジュールどおり正確にクロスバーに進入するように、どれだけ長くパケットを遅延させるかを容易に計算できる。パケットは、ＦＩＦＯを出た際に光可変遅延ユニット（光マルチ・デプレクサから成る）に進入し、この遅延ユニットは、遅延長さがパケットのサイクル時間の整数倍となっている一組の遅延ループにパケットを送る。パケットは、適当な遅延ループを介して交換され、衝突を防止することが望ましい、ＲＰが指定する時間にクロスバーに進入する。この場合、出力ポートに過剰な負荷がかかることがあるので、１つ以上のパケットを廃棄しなければならない。この場合、クロスバーに進入する前にパケットが廃棄される。ＱｏＳが実行されるとき、リクエスト・プロセッサは、何を廃棄するかの判断をする際に優先権を利用する。
【００２６】
パケットは、ヘッダから決定された出力ポートにてクロスバーを出る。フロント・エンドにおいて、逆集中ステップが実行された場合、同じ出力ポートを宛て先とするパケットは、これらパケットを１つの下流ラインに組み合わせる集中器（ＭＵＸ）に進入する。一部の実施例では、パケット再整合ユニットは、ＭＵＸに進入する前にパケットに対し比較的小さい調節を行うので、下流側では最小のパケット間のダーク・ギャップが維持される。
【００２７】
図中、光信号パスは、一般にλで表示され、方向が変わる場合には、ゆるやかなカーブで表示されており、電子だけのパスは、鋭角で表示されている。
【実施例】
【００２８】
図１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、上流から到達した光パケットのフォーマットを示す。交換システムは、ヘッダ内のフィールドに従ってパケットを下流側に転送する。図１Ｄ、１Ｅ、１Ｆは、ユニット間通信および制御のためのシステムの内部で使用される電子パケットを示す。次の表は、これらパケットにおける種々のフィールドを説明するものである。
【００２９】
［表１］
表１
ＡＶＴ      所与のパケットをパケット交換機に注入するために、入力ポート・コントローラに対して利用できるすべてのタイム・スロットの組を示すフィールドである。システム・ロジック制御ユニット２６０または２８０内の入力ポート・コントローラ７０４によってリクエスト・パケット１３０のＡＶＴフィールド１１４がリクエスト・プロセッサ７１０に送られ、リクエスト・プロセッサ７１０は、ライン２１８を介して、関連する出力ポートを通過するすべてのトラヒック・フローを制御する。このフィールドは、パケットが存在する場合にパケットのどの再シーケンス化が必要であるかを決定するのに使用される。
ＤＳ        パケットがパケット交換機に入る順序（従って時間）を変更するのに、再シーケンス化ユニットが使用する交換設定値１２６のシーケンスである。
ＩＣＮ      システム・ロジック制御ユニット内の入力ポート・コントローラのための識別番号（入力ポート・アドレス）１１２である。この番号は、リクエストを送った入力ポート・コントローラに応答パケット１４０を戻すのに、リクエスト・プロセッサによって使用される。
ＩＯＭＳＧ  あるＩＰＣまたはリクエスト・プロセッサもしくは外部制御ユニットから別のものに送ることができるメッセージ１６０のペイロードである。ペイロード１６２の内容は、送られる特定のメッセージに応じて決まり、本明細書では詳細に説明する。このペイロードは、一般にパケット長さ、パケットＩＤおよびメッセージのタイプに関係するその他のフィールドを含むサブ・フィールドを含む。
ＬＮ        逆集中プロセス後のパケットのための相対的ライン番号１２４である。
ＰＡＹ      複数のサブ・パケットに分割でき、複数の波長を使って搬送できるパケットのペイロード１０８である。
ＱｏＳ      パケットの値およびパケットが受けるサービスのタイプに関連する判断を行う際にリクエスト・プロセッサが使用するクオリティ・オブ・サービスのフィールド１０６である。
ＴＢ        パケットが存在すること、および／または、その到着の正確な時間を示す前方タイミング・ビット１０２、すなわち、光パワーエンベロープの前縁である。
ＴＯＰ      パケットのためのターゲット出力ポート番号（アドレス）１０４である。
ＴＳ        所与のパケットをパケット交換機に注入するために、リクエスト・プロセッサが選択するタイム・スロット１１６である。このフィールドは、パケットを廃棄すべきである旨を示すのにも使用できる。
【００３０】
図２Ａにはインテリジェント交換システムのブロック図が示されている。システム２００の部品は、複数の相互接続ラインによって選択的に結合されるように示されている。パケットは、ライン２０２を通ってシステムに入る。図１Ａ、１Ｂ、１Ｃに示された形態のパケットは、光分散が重要な要素ではないアプリケーションにおけるこのシステムによる交換に良好に適す。本明細書に説明する第１実施例では、パケットは、図１Ｃの形態となっており、このシステムは、次のものを含む複数のモジュール・タイプを備える。
・パケット検出器（ＰＤ）２２２
・パケット逆集中器（ＤＣ）２２４
・パケット整合ユニット（ＰＡ）２２６、２３４（図２Ｃ内の２８４）
・ヘッダ・リーダ（ＨＲ）２２８
・パケット再シーケンス化ユニット（ＲＳ）２３０
・パケット交換機（ＰＳ）２３２
・パケット集中器（ＰＣ）２３６
・システムを通過するすべてのトラヒックの流れをグローバルに管理し制御するシステム・ロジック制御ユニット（ＳＬＣ）２６０（図２Ｃでは２８０）
・システム内のすべての内部処理デバイスと通信し、これらデバイスの機能の多くの細部をコーディネートし、かつ、更新し、システム全体の外部動作、管理および制御をサポートする外部制御およびインターフェース・ユニット（ＥＣＩＵ）２５４
【００３１】
ライン２０２上のシステムにパケットが入り、このパケットは、パケット検出器２２２を通過する。この検出器は、パケットの前縁がシステムに入ったこと（およびそのとき）を検出する。このタイミング信号は、ライン２４２を介して逆集中ユニット２４４に送られ、一実施例ではライン２４４を介してパケット整合ユニット２２６にも送られる。パケットは、次のパス上の出力ライン２１８へ進む際に交換システムを通過し続ける。
・相互接続ライン２０４を介したパス逆集中ユニット２４２（機能上、時間分割デマルチ・プレクサと同様）へのパス
・相互接続ライン２０６を通したパス整合ユニット２２６へのパス。このパスは、内部システム・ワイド同期を行い、その後の処理を容易にする。
・ライン２０８を介したヘッダ・リーダおよび遅延ユニット２２８へのパス。
・相互接続ライン２２０を通したパス再シーケンス化ユニット２３０へのパス。
・ライン２１２を介したパス交換機２３２へのパス。
・ライン２１４を介した第２整合ユニット２３４へのパス。このパスは、次の集中ステップに対してパスを適当に整合するよう小さいタイミング調節を行う。
・（時間分割マルチプレクサと同様な）パス集中器２３６までのライン２１６を介したパス。
・パケットは、ライン２１８を介してシステムを出て最終目的地まで進む際に下流側に送られる。
【００３２】
パケット逆集中ユニット２２４およびパケット整合ユニット２２６、２３４は、パケットのデータ内容を使用せず、その代わりに到着パケットのエンベロープのタイミングを使用する。ヘッダ・リーダ・ユニット２２８は、パケット・ヘッダ１８０のコピーをシステム・ロジック制御ユニットに送るのに光タップを使用する。制御ユニットにおいて、このコピーは、電子フォームに変換される。制御システム２６０は、すべてのパケットおよびそれらの交換システム部品を通過する流れをその後、管理するためにヘッダ情報を読み出し、処理する手段および装置を使用する。ヘッダ・リーダ内の遅延時間固定ループ６０２は、光パケット・バッファ（光ＦＩＦＯ）として作動し、このパケット・バッファは、パケットのその後のパスを決定するすべての動作を制御システム２６０／２８０が完了するのに十分な時間だけパケットを遅延する。
【００３３】
「別の実施例」と題する説明をした図２Ｂおよび２Ｃには、システムの別の実施例が示されている。
【００３４】
図３は、パケット検出器２２２、光増幅器３０４および遅延時間固定ループ（ＦＤＬ）２７６のブロック図である。パケット検出器は、順次、到着する光パケットの形態をした入力信号をライン２０２上で受信する。これら光パケットは、ライン２０４上で検出器から出る。パケットの前縁（またはタイミング・ビット）は、光タップ３０２によって検出され、そのコピーは、逆集中ユニットおよびライン２４２、ライン２４４上でそれぞれ逆集中ユニットおよびパケット整合ユニットに送られる。パケット検出器が電子フォームまたは光フォームで逆集中ユニット、パケット整合ユニットまたは双方のユニットにヘッダ（またはタイミング情報）を送ることは可能である。別の実施例では、ライン２４４は、省略されており、パケット整合ユニットは、自己のパケット検出器を有する。本実施例では、パケット検出器は、光フォームのヘッダ情報を送る。一実施例では、タップ３０２は、信号の小さい部分だけをライン２４２および（可能な場合には）２４４に落とす。これらラインでは、信号を増幅しなければならないことがある。一実施例では、このことがライン２４２、２４４内のエルビウムでドープされたファイバ増幅器または同様な光増幅器３０４を使って行うことができる。これらラインは、単一レーザ（図示せず）によりポンピングすることができる。
【００３５】
デバイス３０２がパケットから波長λ０の光の一部を自動的に、はがすことができるように、ヘッダが特定の波長λ０となっていることが好ましい。別の実施例では、ヘッダの各ビットが異なる波長となっていることが好ましい。しかしながら、より多数の波長を一斉送信する必要がある。ヘッダが多数の波長を有している場合、λ０は、タイミング・ビットの波長となる。
【００３６】
パケットの到達時間だけが、逆集中ユニットによって使用される制御情報である。従って、パケットを適当な時間だけ遅延するために、すなわち、パケットの到達と制御情報とを同期化するために、パケット検出器は、遅延ループ２７６を含む。従って、パケット検出器は、逆集中ユニットでのパケットの正確な到達時間を表示する信号を送る。この信号は、パケットＭのヘッダ内のタイミング・ビットである。ライン２４２内の制御ビットのタイミングを決めるのは、このビットである。別の実施例では、パケット検出器から逆集中ユニットまでの複数のライン２４２がある。これらラインの各々は、逆集中ユニットの内部の種々の交換機にタイミング信号を搬送する。ライン２２上の信号は、正しい時間に正確に到達することが重要である。別の実施例では、パケット検出器から逆集中器へ直接（タイミング信号を含む）ヘッダが送られる。技術によっては、技術集中器が光−電子変換ユニットを有していなければならないこともある。
【００３７】
パケット逆集中ユニット（ＤＣ）２２４の略図である図４Ａを参照する。このユニットは、入力ライン２０４上のパケットを受信し、これらを複数のライン２０６に出力する。ユニットは、ライン２４２上のタイミング情報を受信する。図４Ｂに示されるように、パケットＭがファイバ上のあるポイントまで進むのにかかる時間長さを表示する時間ΔＭがある。パケット幅ΔＭは、すべてのパケットに対して一定である。最小ギャップ時間ΔＧが示されており、この時間は、パケット間の最も短いギャップがファイバ上のポイントまで進むのにかかる時間である。インテリジェント交換システム２００は、連続するパケット間の最小ダーク・ギャップを保存するように、出力ライン２１８上でパケットを下流方向に送る。上流側の接続部が１００％未満のトラヒック・レートで送っているとき、連続するパケット間のダーク・ギャップは、ΔＧ＋（ΔＧ＋ΔＭ）の整数倍となる。インテリジェント交換機２００がこのフォーマットを使用する他の交換機からパケットを受信すると仮定する。このインテリジェント交換機が別のフォーマットのパケットを受信する場合、インテリジェント交換機２００の前にパケット・フォーマット変換ユニットが存在していなければならない。
【００３８】
図４Ａの逆集中ユニットは、ツリー構造に配置された複数の１×２交換機を含む。このアプリケーションで使用するのに、ニオブ酸リチウム・ゲートおよびシリコン光増幅器（ＳＯＡ）が適当である。これらゲートに対し、他の技術を同じように使用できる。ツリーの根元には単一の高速の１×２交換機があり、ツリーの第２の連続をするには、一対の低速の１×２交換機２０２がある。図４Ａに示されるツリーは、２つのレベルを有する二進ツリーである。種々のアプリケーションに対し、このツリーは、２ではない数のレベルを有することができ、ツリーは、２ではない数の分岐ベースを有することができる。図２Ａのモデル実施例では、２レベルの二進ツリーによって逆集中器は、１つのラインでパケットを受信し、４つのラインにパケットを出力する。逆集中ユニットＤＣｎ（またはその他のユニットのタイプ）をこのようなラインの組（ここで０≦ｎ≦Ｎ−１）を内部ライン組と称し、図では、この実施例において内部ライン組をＬ１ｎ、Ｌ２ｎ、Ｌ３ｎ、Ｌ４ｎと表示する。ツリー構造内の個々のノードは、逆集中器制御ユニット４０６によって交換される。この制御ユニットは、ライン２４２上のタイミング入力を受信し、ライン４０８を介してノード交換機４０２に制御信号を送り、ライン４１０を介してノード交換機４０４に制御信号を送る。
【００３９】
図３および４Ａを参照すると、パケット検出器２２２は、パケットＭの検出器への入力時間を表示する信号をライン２４２に沿って下流側に送る。パケットＭが遅延ループ２７６を通過する間、ライン２４２内の制御信号は、逆集中器制御ユニット４０６に到達するので、ライン４０８を介して送られた制御信号は、パケットＭが交換機４０２を通過した後であって、別のパケットが交換機４０２に到達する前にステートを変えるように交換機４０２に対して適当な時間に到達する。別の表現をすれば、時間インターバルΔＧの間に交換機４０２は、ステートを変更する（図４Ｂ参照）。同様に、ライン４１０上の制御信号は、交換機４０４に到達するので、これら交換機は、進入するパケットの間でステートを変更する。ノード４０２は、高速の１×２の光交換機であって、この交換機は、着信パケットの間の最小分離時間である短い時間ΔＧの間に切り換えを行うことができる。交換機４０４に進入するパケット間のギャップは、少なくともΔＭ＋２・ΔＧの長さとなっていることに留意される。交換機４０４のコストだけでなく、この交換機が使用する電力は、交換速度に応じて決まる。従って、交換機４０４は、交換機４０２よりも安価である。ライン２０６上のパケット間のブランク・スペースΔＢの最小長さは、少なくとも４・ΔＧ＋３・ΔＭまで増加することが好ましい。ライン２０６上でパケットの向きを定める交換機は、更に低速でもよい。
【００４０】
逆集中ユニットの目的は、パケット間の一定の大きいギャップであるΔＢを生じさせることである。従って、パケットがシステムを通過する残りの部分では、より低速で低コストの交換機が使用される。図４Ｂは、逆集中器を通過する一連のパケットを示している。パケットが逆集中器を通過するとすぐに、パケットを通過した交換機は、ステートを変更する。このように、第１ノード４０２は、パケットごとに切り換えを行い、第２ノード４０４は、他のパケットごとに切り換えを行う。ユニット内のロジックは、簡単であり、ダーク・ギャップの開始点でタイミング信号２４２がノードに到達する。制御ロジック４０６は、この信号を受信したときに即座にノード４０２を切り換え、若干後に適当な第２ノード４０４に切り換える。いずれのケースにおいても、これら交換機は、パケットが交換機をクリアした直後にステートを変更する。
【００４１】
パケット整合ユニット（ＰＡ）のブロック図である図５Ａを参照する。このシステムは、Ｎ個の制御ユニット２２６を有し、各ポートごとに１つのユニットが設けられている。各ＰＡは、パケットが対応する逆集中器ユニット２４から内部ライン２０６に到達した際にシステム・グローバルなタイミング信号２６２を基準として一組のパケットを整合する責任を果たす。図５Ｂは、グローバル基準信号２６２のアプリケーションを示している。この図の上半分にあるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと示された４つのパケットは、内部ライン２０６に到達し、図の上半分に示されているように、基準信号２６２に対して位置している。これらパケットは、この信号に対して再整合され、かつ、微調節され、図の下半分に示されているように整合ユニットを出る。
【００４２】
図５Ｃは、各パスに沿って光可変遅延デバイスを内蔵するパケット整合ユニット２２６の図である。パケット・ロジック・ユニット（ＰＬＵ）５１０は、ライン２４２上でパケット検出器２２２に送られたこのパケット検出器からのタイミング信号を使用する。図５Ｄは、内部パケット検出器５２２を備えた整合ユニットの図である。表示を簡潔にするために、４つの組の遅延ループ（ＶＤＬ）５２０のうちの１つしか詳細に示していないが、他の組も構造および機能が同一である。図５Ｃの実施例の利点は、この実施例がパケットの端部から端部までのパス上で１つのヘッダ・リーダおよび１つのパケット検出器しか必要としないとうことである。この構造では、ＰＬＵ５１０は、パケットがどのラインに到達しているかを知るために、逆集中器交換機の状態のトラックを維持する。逆集中器は、常に整合ユニットによって判る所与のパターンで交換を行うので、このようなことが可能となっている。図５Ｄに示された実施例の利点は、ＰＬＵ５１２をより簡単にでき、かつ、タイミングにおけるジッタの発生する可能性が小さくなるということである。
【００４３】
本明細書では図５Ｄの実施例について説明する。パケットは、ライン２０６にてＰＡ２２６に達する。内部パケット検出器ＰＤ５２２からパケット・タイミング信号が得られ、この信号は、ＰＬＵ５１２に送られる。ＰＬＵには、システム・ワイドな基準信号２６２が送られる。固定遅延ループ５３０は、ＭＤ２が決定した所与のサイクル内に到達する４つの（またはそれより少ない数の）パケットの各々をどれだけ長く遅延するかを決定するのに十分な時間をＰＬＵに与える。相対的到達時間およびグローバル・タイミング信号に基づき、ＰＬＵ５１２は、図５Ａに示された現在のパケットの相対的整合を行うように、各パケットをどれだけ長く遅延するかを計算し、従ってノード５２４を設定する。可変遅延ユニット５２０は、直列に接続された一組の光遅延ループ５２６を備え、これらループは、パケットのパスの内外に切り換えることができる。１×２の交換機５２４が低に設定されていると、パケットは、ゼロ相対遅延パス５２８を移動し、ノードが高に設定されていると、パスは、各ループの長さによって遅延される。モデル実施例では、ループの長さの組は、１、２、４、８、....２ｎ−１のように、２の累乗となっている。重要なことは、ＶＤＬ５２０から得られる総遅延時間は、ゼロから（２ｎ−１）の時間単位である組の合計まで変化する。１つの時間単位の遅延は、内部システムの機能を満足し、かつ、内部（下流側）のタイミング条件を満たすのに必要な最小のタイミング調節量であり、最長の遅延時間は、概ね４つの連続するパケットおよびこれらパケットの間のギャップに関連する時間である。要するに、内部ライン組上のパケットの組は、それぞれの可変遅延ユニット５２２に非同期状態で到達する。整合ユニットによる処理の後で、インテリジェント交換システム内のすべてのライン上のすべてのパケットは、基準信号２６２に対してグローバルに整合される。
【００４４】
別のコンフィギュレーション（図示されず）では、１つのユニットのための４つのすべての入力ラインを単一の４×３２の交換機によって管理できる。内部交換のために同調可能なレーザ（またはその他のデ・マルチ・プレクッス・タイプのノード）を使えば、選択された交換機の３つの組を使用してインテリジェント交換システムを構成できる。この場合、１つの組は、整合ユニット用であり、１つの組は、再シーケンス化ユニット用であり、もう１つは、パケット交換機用である。図５Ｅには、パケット整合ユニットのための別個の構造が示されており、「別の実施例」と題する章に、この別の構造が説明されている。図５Ｆは、ＰＡ５２０と機能が同様なパケット整合ユニット２８４であり、ユニット２８４が入力ポート・コントローラ７２４からのライン２８８を介して電子信号によって直接制御される（図２Ｃおよび７Ｂ参照）。
【００４５】
図６はヘッダ・リーダおよびパケット遅延ユニット２２８を示す。各ユニットは、複数のヘッダ・リーダと遅延ループを含み、１つのユニットは、内部ライン組内のライン２０８ごとに設けられている。ヘッダ・リーダ２４０は、パケット全体の光コピーを入手するか、または最小限、制御システム２６０が即座に使用するためのパケット・ヘッダ１８０を得る。ライン２０８にパケットＭが進入し、工程遅延ループ６０２を通過後にライン２１０から出る。このループは、パケットがＦＩＦＯを出る前に、制御システムがパケットのためのすべてのスケジュール・オペレーションを実行するのに十分な時間インターバルだけ、すべてのパケットを遅延する光ＦＩＦＯ（先入れ先出しバッファ）である。ライン２４６を介してシステム制御ユニット２６０にヘッダ情報の光コピーが送られる。システム内のすべてのパケットは、既にグローバルに整合（同期）されているので、これらパケットは、グローバル基準信号が正確に決定した時間にヘッダ・リーダに到達する。ＭＤ２が決定した所与のサイクルの間、パケットの組は、Ｇ１、Ｇ２、....、ＧＫ（前に定義したようにＧｎ）の順序でヘッダ・リーダに到達し、この場合、各グローバルの間には固定された時間ギャップがある。対応する時間分割多重化グループＨ１、Ｈ２、....、ＨＫ（ここでＨｎは、Ｇｎからのヘッダ・レコードの組である）におけるシステム制御ユニット２６０との間から読み出され、これらユニットに送られるようになっている。パケットＭのヘッダーは、次のデータ・フィールドを含む。
・タイミング・ビット（ＴＢ）１０２（または光エンベロープの前縁）。このビットは、パケットが存在することを表示し、更にパケットの正確な到達時間を示すのにも使用される。
・パケットにパケット優先権（ＰＰ）を割り当てるために、システム・ロジック制御ユニット（ＳＬＣ）が使用するＱｏＳフィールド１０６。
・パケットに対するターゲット出力ポート（ＴＯＰ）１０４をアサートするのに使用できる情報。
【００４６】
これら３つのフィールド、すなわち、ＴＢ、ＱｏＳおよびＴＯＰは、ＳＬＣの制御信号を発生し、印加するのにＳＬＣによって使用される。ＳＬＣは、（光−電子変換が既に行われていなければ）パケット・ヘッダを光フォームから電子フォームに即座に変換し、ヘッダ・フィールドのコンテントを得る。ヘッダ・ビットの各々が別個の波長である場合、クロマチック・フィルタまたは同様なデバイスを使って各ヘッダ・ビットをドロップできる。ドロップしない場合、単一波長のシリアルなＯ／Ｅ変換を使用できる。パケット・ヘッダは、インテリジェント交換機の種々の実施例が使用するその他のフィールドを含むことができる。特に、これらフィールドは、マルチ・キャスト・ビットを含むことができる。
【００４７】
図７Ａは、システム・ロジック制御ユニット、すなわち、ＳＬＣ２６０を示す略図である。本願特許および特許第８号および第１０号における中心概念は、現在のトラヒック・レートおよびＱｏＳ条件を考慮する交換機ファブリックに進入するすべてのパケットをスケーラブルで、かつ、インテリジェントに制御することである。次の記載は、これら特許に詳細に教示されている交換システムをスケーラブルに制御する手段および制御の概要である。交換機２３２に進入するすべてのパケットのタイミングを（ＩＰＣと共に）スケーラブルな制御ユニット７０６がスケジュールするようになっている。スケジュール戦略が少なくとも部分的にＱｏＳ値に基づくようなアプリケーションでは、ＩＰＣ７０４が各サイクル中にシステムに進入するすべてのパケットからの（ＱｏＳフィールドを含む）ヘッダ・フィールドを受信し処理する。ＳＬＣ２６０は、他のパケットと衝突することなく、所与のパケットが光パケット交換機２３２に進入できるのは、どのタイム・スロットであるかを決定するために、スケーラブルな手段および装置を使用する。（単一の出力ポートに２つ以上のパケットが同時に送られるときに衝突が生じる。）システム管理が効果的である基本的な理由は、各出力ポートに関連するロジック・ユニット（リクエスト・プロセッサＲＰと称される）があることである。ＲＰは、前にスケジュールが定められ、出力ポートの使用を現在望むパケットのすべてを検討し、それらの優先権およびタイミングが与えられた場合、ＲＰは、好ましくは衝突を防止するように各パケットがいつパケット交換機に進入するかのスケジュールを定める。ＲＰ７１０に対して、そのポートのスケジュールが定められたすべての着信パケットが通知されるようにするには、各リクエスト・パケットを適当なＲＰにルーティングしなければならない。特許第１号〜第７号に記載の相互接続構造は、自動ルーティング式であり、多数のパケットが同じターゲットにルーティングされることを認めている。従って、これら構造体は、本明細書ではリクエスト・パケットを所望するリクエスト・プロセッサに効果的にルーティングするリクエスト交換機７０８として使用され、更にリクエスト・プロセッサからの応答パケットをこのリクエストを発行した入力ポート・コントローラにルーティングする応答交換機７１２としても使用される。
【００４８】
図７Ａに示されるように、ライン２４６を介してシステム・ロジック制御ユニット２６０に光ヘッダ情報が入り、この制御ユニットにおいて情報は、Ｏ／Ｅ変換器７０２により電子情報に変換され、更にライン７２２を介して、対応する入力コントローラ（ＩＰＣ）７０４に送られる。ＩＰＣは、ヘッダ・ルックアップを含むライン・カード機能およびその他のトラヒック管理機能を実行する。受信され、分析された各ヘッダに対し、入力ポート・コントローラは、リクエスト・パケット１３０を構築し、ライン７１６を介してリクエスト・システム７０６にこのパケットを送る。リクエスト・システム７０６は、特許第８号および１０号に教示されているシステムと構造および機能が類似している。グローバル基準信号によって決定されるサイクルおよびＨ１、Ｈ２、....、ＨＫの順序でシステム制御ユニット２６０にヘッダの組が到達する。１≦ｋ≦Ｋとなるような各ｋに対し、Ｈｋのヘッダに関連するパケットは、ＧＫ内にあるので、ラインＬｋｎ（０≦ｎ≦Ｎ−１）の組の上にある。更に、これらパケットの宛て先は、パケット交換機ＰＳｋ２３２である。各リクエスト／承認サイクル中に、入力ポート・コントローラは、１つの交換機だけのための単一リクエストを送り、リクエスト・プロセッサからの単一の応答を受信する。ヘッダのうちのどの組が処理中であるかを知ることにより、交換機の番号およびパケットＩＤが識別される。入力ポート・コントローラは、各パケットがＦＩＦＯを出て、再シーケンス化ユニットに入る時間についても知っている。リクエスト・パケットでは入力ポート・コントローラは、関連するパケットを適当なパケット交換機２３２に挿入するための利用できるすべての時間のリストＡＶＴ１１４を与える。これらＡＶＴ時間は、再シーケンス化ユニットを通して直接、または、このユニット内の遅延ループの組を通して送られるパケットに基づくものである。リストに対する応答パケット１４０が受信されると、入力ポート・コントローラは、そのＡＶＴリストを更新し、ライン２４８を介して再シーケンス化ユニットに適当な時間に再シーケンス化コマンド１５０を送る。この再シーケンス化コマンドは、パケットがヘッダ・リーダ内のＦＩＦＯ６０２から出る直前にＲＳ２３０に送られ、これに到達する。従って、再シーケンス化ユニット内のロジックは、適当な交換機を設定するための時間を有する。ＲＰは、現在のサイクル内でこのＲＰがスケジュールを定めたパケットに基づき、その内部ＡＶＴを更新する。
【００４９】
各リクエスト・プロセッサ７１０は、パケット交換機へのパケットのフローを制御する。ＱｏＳに関する情報およびターゲット出力ポートにかかる負荷に基づき、リクエスト・プロセッサは、利用できるタイム・スロットを選択し、これを応答パケット１４０内のＴＳ１２２として（応答交換機ＡＳ７１２およびライン７１８を介し）リクエストを送る入力ポート・コントローラにこのタイム・スロットを戻す。一部の例では、パケットを廃棄しなければならないことがある。ある実施例では、各リクエスト・サイクル中に１つのパケット交換機２３２のためだけにリクエスト・パケットを受信する。入力ポート・コントローラによる応答パケットの受信時にＩＰＣは、そのパケットをパケット交換機に送る時を知り、従ってパケットに対して必要な遅延時間を知る。パケットがリクエスト・プロセッサによって承認されると、このリクエスト・プロセッサは、直接または入力ポート・コントローラを介して、ライン７２０を介して交換機コントローラＳＣ７１４にパケットのための交換機設定情報も送る。ＳＣは、すべてのリクエスト・プロセッサからの交換機設定情報を収集し、交換機注入時間によって、この情報を組織化する。パケットの一組が交換機２３２に到達する直前に、ＳＣは、クロスバーノード９０２を設定するためにライン２５０に適当な交換機設定情報を送る。
【００５０】
図６および７Ａを参照すると、別の実施例では（ＳＬＣ２６０内ではなく）ヘッダ・リーダ２４０内にＯ／Ｅ変換器７０２が位置する。この実施例では、ライン２４６が電子信号を搬送する。この実施例ではシステム内の光配管量を望ましいことに減少でき、現在のシステムを低コストの高速シリアル伝送技術に置き換えることができる。
【００５１】
ＳＬＣ２６０は、すべてのパケットのためにパケットごとの遅延時間を決定する。この場合、１つの時間単位ＭＤ２は、１つのパケットに関連する時間＋逆集中ライン上の最小パケット間ギャップからなる。ＳＬＣの結果は、現在のトラヒック・レートおよびＱｏＳ要求を考慮しながら、好ましく衝突を回避するようにパケット交換機２３２に進入することができる前に、各パケットがどれだけ長い時間待たなくてはならないかを決定することである。入力ポート・コントローラ７０４は、関連する入力ポートに到達したパケットに対する遅延時間を決定するこのプロセスにおける最終デバイスとなっている。重要なことは、遅延時間を決定するのにかかる時間の間、パケットがＦＩＦＯを通過中であることである。パケットがＦＩＦＯ６０２を出る直前に入力ポート・コントローラは、パケットをどれだけ長く遅延するかを再シーケンス化ユニットに通知する。言い換えれば、再シーケンス化ユニット２３０を同一ポイントにおいて終了する固定遅延ラインの組と見なすことができる。例えば、パケットは、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの順にシステムに入ることができ、Ｃ、Ｆ、Ｂ、Ｄ、Ａ、Ｅのような任意のシーケンスで出ることができる。この例では、パケットＡは、パケットＦよりも８周期長く遅延される。
【００５２】
図７Ａおよび７Ｂを参照すると、外部制御およびインターフェース・ユニット（ＥＣＩＵ）２５４は、少なくとも２つの機能を実行する。第１に、この機能は、ＩＰＣ７０４（図７Ａ）または７２４（図７Ｂ）およびＲＰ７１０を含むシステム内のすべての処理要素と二方向に通信する機能を有し、第２に、この機能は、管理、オペレーション、メンテナンス、性能測定および診断を含む目的のために、システムと外部ワールドとの間をインターフェースする機能を有する。
【００５３】
パケット再シーケンス化ユニット２３０の略図である図８を参照する。ライン２４８上でＳＬＣ２６０から再シーケンス化パケットが受信されると、このパケットは、制御ユニットＣＴＬ８１０によって処理される。パケットがライン２１０に到達する直前に、再シーケンス化パケット１５０は、ＣＴＬ８１０にライン番号および希望する遅延時間を伝える。ＣＴＬは、デ・マルチプレクサ８１２内の交換機を設定し、このデ・マルチプレクサは、図４Ａに表示されているような構造内の１×２のノードの受信ツリーとして、または別の適当な光デ・マルチプレクサ構造によって実現できる。デ・マルチプレクサ８１２は、複数の出力を有し、出力８１４は、パケットを廃棄させる。このことは、パケット出力ポートがトラヒックによってオーバ・ロードとなり、パケットが低いＱｏＳ値を有するときに生じ得る。出力８１６は、遅延を生じることなくライン２１２にてクロスバーに接続する。各遅延ループ８１８の長さは、ＭＤ２である。従って、デ・マルチプレクサユニットの遅延パケットのその他の出力は、ＭＤ２の整数倍となる。
【００５４】
図９Ａは、インテリジェント交換システム２００で使用するのに適したクロスバーパケット交換機２３２を示す。クロスバーパケット交換機２３２は、ライン２１２上のパケットを受信し、これらパケットをライン２１４に送り、ライン２５０上で交換機設定情報を受信する。クロスバーは、公称Ｎ２個のノードを含む。ノード９０２は、入力ラインを出力ラインに光接続する。制御システム２６０の作動に従い、入力は、０または１つの出力ラインに接続し、１つの出力が０または１つの入力ラインに接続される。説明する実施例では、システムは、Ｋ個のパケット交換機２３２を含み、逆集中ユニットを出る各ラインに対して１つの交換機が設けられている。パケット交換機ＰＳｋ２３２は、ラインＬｋｎ（ここで、１≦ｋ≦Ｋであり、０≦ｎ≦Ｎ−１である）。上で到達するすべてのパケットを受信し、これらパケットを交換する。システム２００の図では、Ｋ＝４であるので、ＰＳ１がラインＬ１ｎの組からのパケットを交換し、ＰＳ２がラインＬ２ｎの組からのパケットを交換し、ＰＳ３がラインＬ３ｎの組からのパケットを交換し、ＰＳ４がラインＬ４ｎの組からのパケットを交換する。この交換システムの別の実施例では、パケット交換機の数は、Ｋと異なる数でよい。
【００５５】
適当な交換機として、次のいくつかのタイプのものがある。
・光クロスバー交換機。
・各入力ポートがデータを送るのにＮ個の波長のうちの１つを選択でき、各出力ポートがこれら波長のうちの１つだけを受け入れるように同調されており、各出力ポートが異なる波長を受け入れるようになっているクロスバー状のＮ×Ｎ個の交換機。
・引用した特許に記載されているような光ＭＬＭＬ交換機。
【００５６】
ＭＬＭＬ交換機は、自動ルーティング・タイプのものでもよいし、（特許第２号に記載されているような）交換機コントローラ７１４内の電子ＭＬＭＬネットワークに対する光スレーブでもよい。ＭＬＭＬ交換機を使用する場合、最も内側のリングの出力に対して種々の長さの光遅延ラインを取り付けることが有効である。単一アングルでのノードのすべてに対する遅延ラインは、等しくなっている。このようにＭＬＭＬネットワークおよびこれら遅延ラインから構成されたシステムから出た後にパケットのすべてが再整合される。
【００５７】
図９Ｂは、クロスバーの各入力ポートに接続された信号により、入力と出力との接続を設定するクロスバーパケット交換機２７８を示す。この交換機は、ライン２１２上でパケットを受信し、ライン２１４にパケットを送り出し、ライン７２６上の入力ポートに関連するＩＰＣから直接、交換機設定情報を受信する（図７Ｂおよび７Ｃ参照）。このクロスバーは、公称Ｎ２個のノードを含む。ノード９０２は、入力ラインから出力ラインへの光接続を行う。制御システム２８０の作動に従い、入力は、０または１の出力ラインに接続する。
【００５８】
図１０は、更に別のパケット整合ユニット２３４を示す。このユニットは、図５Ａに示された整合ユニット２２６に構造および機能が類似する。各入力ライン２１４は、パケット検出ユニット２２２を含み、この検出ユニットは、対応する整合ユニット２２６にタイミング信号を送りながら、遅延ループを通して各着信パケットを送る。第１整合ユニット２２６は、パケットを整合する際の多少中間的なものでよいが、最終整合ユニット２３４の目的は、集中プロセスの前に必要な最終整合を実行することである。
【００５９】
図１１は、パケット集中ユニット２３６の略図である。このユニットには、４つの光ライン２１６が入っており、これらラインは、単一ファイバですべてのパケットが出るまで信号を組み合わせる。これらパケットは、グローバル基準信号に対して整合されているので、２本の入力ラインが同時にパケットを集中器に送ることはない。重要なことは、下流側に送られるパケット間に常時、最小ダーク・スペースΔＧが維持されることである。パケットは、ライン２１８にて集中器および交換システムを出る。本発明では、図２Ｃに示されているような最終光増幅器が必要とされる場合がある。
【００６０】
別の実施例
ライン２０２にてシステムに入るパケットが十分、離間している場合、または低コストの高速の１×２交換機が利用できる場合、逆集中ユニット２２４は、不要である。図２Ｂには、この性質を有する本発明の一実施例が示されている。図２Ｂでは、インテリジェント交換システムにＮ本のラインが入っており、システム内にＮ本のラインがあり、システムからＮ本のラインが出ている。逆集中ステップが省略されているので、この実施例は、図２Ａに示される次のユニットを含まない。
・逆集中ユニット２２４
・追加パケット整合ユニット２３４
・パケット集中ユニット２３６
従って、パケットは、ライン２２０にてパケット交換機２３２から直接、個のシステムを出る。
【００６１】
図２Ｂに示された本発明の別の実施例２０５では、ライン２０２にてシステムに送られるパケットは、ワールドワイドなグローバル・クロックとタイミングが合わせられている。従って、各入力ラインに到達するパケットは、このライン上で均一に離間することになり、このスペースは、Ｎ個の入力ラインの各々で均一となる。このタイプの理想的な状況では、Ｎ個の入力ライン上でパケットの最初の組を整合するために、一旦パケット整合ユニット２８４内の交換機の設定値が決定されると、これら設定値は、将来のすべての到着パケットに対して同じままとなる。しかしながら、一実施例では、パケットの到着がモニタされ、頻度が多くない限り、整合交換機に対するわずかな調節しか行わない。
【００６２】
図５Ｅは、パケットが出る前に複数の光遅延ライン５０４のうちの１つを通過するように、光デ・マルチプレクサ５１４を使用するパケット整合ユニット２２６を示す。従って、光パケットは、最長の遅延ラインによって決定されるレンジにわたって遅延され、この場合、タイミングのインクリメント量は、選択されたライン内の遅延ループの数に関連する。
【００６３】
別の実施例では、図２Ｃ、７Ｂ、９Ｂに示された構造は、可能であれば、電子回路を使用しており、光ファイバ、コネクタおよびその他の光デバイスの数量を少なくしている。システム２７０は、次のような特徴を含む。
・ケーブル、コネクタおよびサーキットボード部品を含むユニット間信号コンポーネントおよび制御ユニットのすべては、どこでも実用的であるか、または経済的に保証されるような低コストの高速ＯＴＳ（在庫品からすぐに入手できる）電子伝送技術を使用している。
・システムを通過するエンド・ツー・エンドのパスごとに１つの固定遅延ループＦＤＬ２７６しかなく、光ヘッダ・コンテントから電子フォームへのＯ／Ｅ変換は、ＯＥユニット２７２にてパケットごとに早期に１回しか行われない。
・電子伝送ライン２８２にてシステム・ロジック制御システム（ＳＬＣ）２８０にパケットヘッダ・コンテントが送られる。
【００６４】
・ＳＬＣは、パケット到着の中間通知を受信し、すべてのパケットのためのすべてのタイミング、整合および再シーケンス化決定値を設定する。
・パスごとに１つだけのパス整合デバイス２８４しか設けられていない。このデバイスは、可変遅延ユニット５２０と機能が類似しているが、既に説明したファクタだけでなく、パスが使用できるすべてのパスおよびコンポーネントのエンド・ツー・エンド・タイミング測定値を考慮して入力プロセッサ制御ユニット（ＩＰＣ）７２４が制御信号２８８を発生する点が異なっている。
・パスの再シーケンス化は、再シーケンス化ユニット（ＲＳ）２３０によって実行されており、この再シーケンス化ユニットは、図８の再シーケンス化ユニットに機能が類似している。
【００６５】
・図９Ｂは、光クロスバー交換機２７８を示す。この交換機は、ＩＰＣの組によって直接制御され、ＩＰＣは、そのＩＰＣに関連する信号入力ポートを制御するために信号ライン７２６を使用する。このＩＰＣは、入力ライン２１２上で１つのノード９０２をセットし、１つの出力ライン２１４に光接続する。（パケットがないときには、接続は、行われない。）
・ＩＰＣ７２４は、光テスト・パケットを発生するように、関連するテスト・パケット発生器（ＴＣ）２９６に命令し、この命令をフロント・エンドに注入し、その入力ポートから生じている光パスのエンド・ツー・エンドの作動をテストすることができるので、かかるパスのための正確なタイミング情報を得ることができる。テスト・パケット発生器に対する命令は、入力ポート・コントローラからライン２７４を通して送られる。
【００６６】
・パケット交換機の入力ポートに設けられた光パケット・フィードバック・タップ（ＯＦＢ）２９２は、一連の１×２交換機およびライン２０２からのシステム入力とライン２１２からのデータ交換機への入力との間の遅延ラインを介して、パケットの伝送に成功したこと、およびその正確な到達時間をＩＰＣ７２４に通知する。光エンコーダ（ＯＥ）２７２は、システムに進入する（テスト・パケットを含む）パケットの正確な到達時間を提供する。ＯＦＢおよびＯＥからの信号は、システムを通過するパケットの正確なタイミング測定値を提供し、制御システムおよびＩＰＣに作動中のタイミングの微調節および追加整合ステップを不要にするのに必要な情報を提供することが好ましい。光配管における障害および故障も、このように識別できる。光パケット発生器２９６によって発生されるテスト・パケットは、システムのセットアップ、メンテナンスおよび正常動作中にタイミング情報を提供する。
・ＯＦＢ２９２は、電子ライン２９４を通して制御システムに信号を送る。この信号は、システムを通した正常なパケット・トラヒックのエンド・ツー・エンドの伝送が成功したこと、および正確なタイミングを示すので、正常な動作中にタイミングおよび整合の微調節を可能にしている。このプロセスによって進行中のシステムの動作中に生じる光ファイバに対する温度効果をシステムが調節するだけでなく、他の効果も調節することが可能となっている。
【００６７】
・交換機の最終出力にはＯＦＢ２９８が位置しており、このＯＦＢは、好ましいことに、パケット交換機２７８を含むシステム全体を通過するパケットの交換の成功および正確なタイミングをシステム・ロジック制御システムに通知する。ＯＦＢ２９８を使用しているときに、ターゲットＩＰＣ（ＩＰＣＴ）が送り側ＩＰＣ（ＩＰＣＳ）にＩ／Ｏメッセージ１６０を送り、ＩＰＣが光テスト・パケット（ＴＰ）を発生し、このパケットをＩＰＣＴの出力アドレスに送ることを求める。ＩＰＣＳは、ＯＦＢ２９２を使ってＴＰが交換機に進入する時間ｔＩＮを決定する。ＩＰＣＳは、（メッセージの性質を識別するその他の情報Ｓ、ＴおよびパケットＴＰが出力Ｔに到達する予想時間と共に）データ交換機にＥＰが進入した時間（ｔＩＮ）を含むＩ／ＯメッセージをＩＰＣＴに送る。ＩＰＣＴはＯＦＢ２９８を使ってＴＰが交換機を附勢した正確な時間ｔＯＵＴを決定し、次にポートＳとＴとの間の遅延時間、すなわち、ｔＳＴ＝ｔＯＵＴ−ｔＩＮを決定する。このタイミング測定値は、ＩＰＣＴにパケットを送るときに微調節を行うことができるように、ＩＰＣＳに送り戻される。これとは異なり、プロセッサＴは、Ｉ／Ｏメッセージにより単にＩＰＣにタイミング値を送るだけでもよい。ＩＰＣＳは、この値を使ってｔＳＴを決定する。Ｓ＝Ｔである場合、ＩＰＣＳは、ｔＳＳを測定するために入力ＯＦＢＳ２９２および出力ＯＦＢＳ２９８への接続を使用する。
【００６８】
・すべてのポート番号をターゲット・アドレスＴが循環する作動では、ＩＰＣは、すべての出力のための内部タイミング・テーブルを発生し、これを更新する。これら手段および方法により、システム内のすべてのコンポーネントのタイミングおよび遅延時間を測定できる。ＩＰＣは、この情報を使ってパケット整合ユニットをどのように設定するかを決定し、微調節を行う。ＩＰＣは複数の入力ポートに送られるテスト・パケットの組を発生し、システム全体の性能をチェックすると共に、個々のコンポーネント、ファイバおよび接続のタイミング・パラメータを測定する。ＩＰＣは、正常な動作の一部として自律的に開始できるし、またはＥＣＩＵによりＩＰＣに命令することもできる。ＥＣＩＵは、テスト・パケットをターゲット・プロセッサ（Ｔ）に送り、これまで説明したシーケンスを開始することを入力プロセッサ（Ｓ）に命令でき、この結果は、進行中のメンテナンスおよび作動目的のために制御システムに送り戻される。
【００６９】
・ＯＦＢのその他の用途は、コンポーネントの故障の検出およびＥＣＩＵ２５４と組み合わせたその他の作動機能およびメンテナンス機能を含む。
・光増幅器（ＯＡ）２８６は、下流側への伝送のための信号強度を大きくすること、および光信号対ノイズ比を改善することを含む目的のために信号を増幅する。信号の振幅および信号対ノイズレベルを適当に維持するために、光パスに沿った複数の位置に光増幅器が設置されている。
【００７０】
図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、７Ａ、７Ｂを参照する。外部制御およびインターフェース・ユニット（ＥＣＩＵ）２５４は、システム内のすべてのＩＰＣおよびＲＰへの接続を有する。ＥＣＩＵは、リクエスト交換機７０８の入力ポートへの複数の接続２５６およびリクエスト交換機７０８の出力ポートからの複数の接続２５８を有するので、Ｉ／Ｏパケットを任意のＲＰで送ったり、任意のＩＰＣからＩ／Ｏパケットを受信できる。同様に、ＥＣＩＵは、応答交換機７１２への複数の入力および出力接続を有するので、任意のＩＰＣにＩ／Ｏパケットを送ったり、任意のＲＰからＩ／Ｏパケットを受信できる。このような接続能力の用途は、次のことを含む。
【００７１】
・ＩＰＣを作動させるパラメータをセットアップし、変更すること。
・ＩＰＣを作動させるアルゴリズムをセットアップし、変更すること。
・タイムリにまたは定期的にＩＰＣおよびＲＰからの正常な動作およびトラヒック状態の通知を受信すること。
・ＲＰを作動させるパラメータをセットアップし、変更すること。
・ＲＰを作動させるアルゴリズムをセットアップし、変更すること。
・作動中のＲＰからのトラヒック・フロー情報を受信すること。
・ＩＰＣおよびＲＰからのコンポーネント、例えば１×２光交換機、光ファイバまたは接続または電子ライン、接続またはコンポーネントの例外的な動作またはトラヒック状態のタイムリな、および緊急通知のような故障を受信すること。
・ＥＣＩＵは、テスト、初期化、診断、トラブル・シューティングおよび微調節動作のために特定のＩＰＣにテスト・パケットを発生することを命令できる。
・（パケットＰが応答パケット１４０でない場合）ＲＰはＩ／ＯパケットＰを任意のＩＰＣに送ることができる。
・ＩＰＣ、Ｓは、ＲＰを通してＩ／Ｏパケットを送ることにより、このパケットをターゲットＩＰＣに送ることができ、ターゲットＩＰＣは、ＰをＩＰＣＴに転送する。同様に、ＲＦは、Ｉ／ＯパケットをＩＰＣに送ることにより、このパケットを別のＲＰに送ることができ、この別のＲＰは、ＰをターゲットＲＰに転送する。
【００７２】
ＩＰＣ対ＩＰＣ伝送の１つの用途は、光テスト・パケットを発生し、これを使って１つのポートから別のポートへのパスのためのタイミング情報を収集することである。（主要な応答−パケット機能の外に）ＲＰ対ＩＰＣ通信の１つの用途は、ＲＰに関連する出力アドレスに対する過剰なトラヒックのような例外状態をＩＰＣに通知することである。一般に、ＩＰＣは、ＲＰよりも処理能力が大きい。ＩＰＣは、トラヒック情報を分析し、まだ大きい処理および分析能力を有しておらず、システム管理における情報を使用できるＥＣＩＵに通知できる。ＥＣＩＵの機能として、オペレータイン・ターフェース、メンテナンス、診断およびトラブル・シューティング、トラヒック・データの収集および分析、ポートをオン・ラインまたはオフ・ラインにすること、および異なるトラヒックのタイプおよび異なるポートに対するユーザ条件、例えば、ＱｏＳサービスを管理することを含む。これら手段および方法により、システム内の処理要素は、他の任意の処理要素に対する高速接続を有する。このことは、システム内のすべての伝送の性質がパラレルで、かつ、スケーラブルであるという利点となっている。
【００７３】
図２Ｂに示されたシステム２０５に類似するシステム２９０（図２Ｄ）では、システム２７０（図２Ｃ）を使用でき、ここでは入力２０２は、上流側に接続し、出力２２０は、下流側に接続している。個のタイプの別の実施例では、システム２７０を図２Ａに示されるようにシステム２００での使用に類似するように、パケット逆集中器２２４および集中器２３６を使用する交換コアとして使用できる。個の実施例では、逆集中器からのライン２０６は、システム２７０への入力であり、ライン２１６は、パケット集中器２３６に直接接続するシステム２７０からの出力である。好ましいことに、ＳＬＣ２８０は、第２の整合／調節ステップが不要となるようにパケットのタイミングを微調節するよう、ＳＬＣ２８０が単一パケット整合ユニット２８４と共に光フィードバック２９２を使用しているので、システム２００のパケット整合ユニット２３４は、不要である。
【００７４】
システム２００、２０５の更に別の実施例では、システム・インストレーション、セットアップ、再コンフィギュレーション、オペレーション、管理、システム分析、診断および補修機能を含む上記目的および用途のためにテスト・パケット発生器２９６、光フィードバック２９２、２９８およびＳＬＣ２８０を適当に組み込むことができる。
【００７５】
本発明の別の実施例は、本特許に教示された概念と引用した特許第８号および１０号に教示されたアイデアとを組み合わせることができる。例えば、システムの入力または出力ラインの一部を電子的なものにすることができる。別の実施例では、データの一部を光で交換し、他のデータを電子的に交換できる。当業者であれば、引用した特許のアイデアを組み合わせることによって、このシナリオの別の変形を考え付くことができる。
【００７６】
（関連特許および特許出願）
本出願は、「インテリジェント制御装置ＩＩＩを備えたスケーラブルな輻湊のない交換システムのための手段および方法」を発明の名称とし、２００４年９月１日に出願された米国仮特許出願第60/606,136号に基づくものであり、この仮特許出願の全体の内容を本明細書で参考例として援用する。
【００７７】
本明細書に開示するシステムおよび作動方法は、本明細書に参考例として内容全体を援用する次の特許および特許出願に開示された要旨に関係するものである。
【００７８】
・コーク・Ｓ・リードを発明者とし、「マルチレベルの最小ロジック・ネットワーク」を発明の名称とする米国特許第5,996,020号
・ジョン・ヘッセを発明者とし、「相互接続構造体において使用するためのスケーラブルな低レイテンシーの交換機」を発明の名称とする米国特許第6,289,021号
・ジョン・ヘッセを発明者とし、［マルチパス・ウォーム・ホール・インターコネクト」を発明の名称とする米国特許出願第09/693,359号
・ジョン・ヘッセおよびコーク・リードを発明者とし、「スケーラブルなウォーム・ホール・ルーティング集中器」を発明の名称とする米国特許出願第09/693,357号
・ジョン・ヘッセおよびコーク・リードを発明者とし、「パラレル計算およびパラレル・メモリ・アクセスのためのスケーラブルなインターコネクト構造」を発明の名称とする米国特許出願第09/693,603号
・ジョン・ヘッセおよびコーク・リードを発明者とし、「クォリティ・オブ・サービス・ハンドリングを利用するスケーラブルなインターコネクト構造」を発明の名称とする米国特許出願第09/693,358号
・ジョン・ヘッセおよびコーク・リードを発明者とし、「複数の制御ラインを使用するマルチレベルの最小ロジック・ネットワークにおけるスループットを増加するためのスケーラブルな方法および装置」を発明の名称とする米国特許出願第09/692,073号
【００７９】
・ジョン・ヘッセおよびコーク・リードを発明者とし、「インテリジェントな制御装置を備えたスケーラブルな輻湊のない交換システムのための手段および方法」を発明の名称とする米国特許出願第09/919,462号
・コーク・Ｓ・リードおよびデビッド・マーフィを発明者とし、「制御された共用メモリスマート交換システム」を発明の名称とする米国特許出願第10/123,328号
・ジョン・ヘッセおよびコーク・リードを発明者とし、「インテリジェント制御装置ＩＩを備えたスケーラブルな輻湊のない交換システムのための手段および装置」を発明の名称とする米国特許出願第10/289,902号
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１Ａ】電子データパケット１００の図である。
【図１Ｂ】フレーム内の多数の光データ・パケット１１０の図であり、各パケットは、自己の波長を有する。
【図１Ｃ】ヘッダ（１０２、１０４、１０６）のための１つ以上の波長およびペイロード１０８のために１つ以上の異なる波長を使用する光データ・パケット１２０の図（このフォーマットは、本発明の主実施例で使用される）。
【図１Ｄ】システム・ロジック制御ユニット内の入力ポート・コントローラにより、システム・ロジック制御ユニット内のリクエスト・プロセッサユニットへ送られるリクエスト・パケット１３０を示す。
【図１Ｅ】リクエスト・プロセッサにより入力ポート・コントローラに送り戻される応答パケット１４０を示す。
【図１Ｆ】個々のパケットを再シーケンス化するために入力ポート・コントローラにより送られる再シーケンスパケット１５０を示す。
【図１Ｇ】入力プロセッサ、リクエスト・プロセッサおよび外部制御およびインターフェース・ユニット（ＥＣＩＵ）２５４の間で種々の内部信号機能のために使用されるＩ／Ｏパケット１６０を示す。
【図２Ａ】図１Ｃの形態をしたインテリジェントな交換パケットに適したパケット交換機のブロック図である。
【図２Ｂ】逆集中ユニットが使用されていないパケット交換システムの一実施例を示す。
【図２Ｃ】パケット伝送のためにのみ光ラインおよびコンポーネントを使用し、可能な場合には他の場所で電子ラインおよびコンポーネントが使用される実施例であり、光フィードバック・タップがシステムを通る光パケットのフローに関連する正確なタイミング情報を提供する実施例を示す。
【図２Ｄ】図２Ｃのシステムを交換コアとして使用する別の実施例を示す。
【図３】図３は、光ＦＩＦＯとして働く光固定遅延ループ（ＦＤＬ）および増幅ユニットを備えた光パケット検出器の図である。
【図４Ａ】出パケット間のダーク時間長さを長くする逆集中ユニットの図である。
【図４Ｂ】パケットが１つのラインから４つのラインに逆集中化され、低コストの光交換コンポーネントの使用を可能にすることを示す図である。
【図５Ａ】非同期パケットの到着に適合するパケット整合ユニットの組の図である。
【図５Ｂ】パケットを整合するための基準信号の使用を示す。
【図５Ｃ】整合ユニットに進入するＫ本のラインのうちの１つにあるパケットを整合するのに、一連の遅延ループをどのように使用するかを詳細に示す。
【図５Ｄ】各入力ラインに対し、１つのパケット検出器を有するパケット整合ユニットを示し、本発明の基本実施例のための整合ユニットおよび再シーケンス化ユニットで使用される交換機は、ニオブ酸リチウム・ゲートまたはＳＯＡ（シリコン光増幅）デバイスであり、別の実施例は同調可能なレーザまたは他のあるタイプの光デ・マルチプレクサを使用する。
【図５Ｅ】別のパケット整合ユニットの構造を示す。
【図５Ｆ】入力ポート・コントローラからの電子信号によって直接制御され図５Ｃに示されたユニットと同様なパケット整合ユニットを示す。
【図６】４つの入力ラインを備えたヘッダ・リーダ・ユニットの図である。
【図７】Ａは、スケーラブルでパラレルに作動するシステム・ロジック制御ユニットのブロック図であり、このユニットは、すべての入パケットから情報を収集し、各パケットの出力ポートを決定し、重要なことにパケットをパケット交換機に送る前に、各パケットをどれだけ長く遅延するかを決定し、よってパケットの衝突を防止するようになっている。  Ｂは可能な場合に電子信号ラインを使用し、進行中の性能管理およびシステム同調のために光フィードバック能力を使用するシステム・ロジック制御ユニットの別の実施例のブロック図である。
【図８】システム制御ロジックにより決定された値だけ各パケットを遅延するパケット再シーケンス化ユニットの図であり、好ましくは、システムを通過中にパケットが他のパケットと衝突しないように、光クロスバー交換機を通して送る前に到着パケットの組を別々に遅延し、再シーケンス化するようになっている。
【図９】Ａはインテリジェント交換システム内で使用するのに適したクロスバータイプのパケット交換機の図である。  Ｂは各ＩＰＣが出力ポートへの接続を設定するクロスバータイプのパケット交換機の図である。
【図１０】各パケットに対し、小さいタイミング調節を行い、集中器の最後の作動のためにパケットを整合する（入力ラインごとに１つのパケット検出ユニットを備えた）パケット整合ユニットの図である。
【図１１】複数の光入力接続を下流側への伝送のために単一の出力にマージするパケット集中ユニットの図である。
【符号の説明】
【００８１】
２２２  パケット検出器（ＰＤ）
２２４  パケット逆集中器（ＤＣ）
２２６、２３４  パケット整合ユニット（ＰＡ）
２２８  ヘッダ・リーダ（ＨＲ）
２３０  パケット再シーケンス化ユニット（ＲＳ）
２３２  パケット交換機（ＰＳ）
２３６  パケット集中器（ＰＣ）
２６０  システム・ロジック制御ユニット（ＳＬＣ）
２５４  外部制御およびインターフェース・ユニット（ＥＣＩＵ）
【図１Ａ】
2006074788.tif 000003
【図１Ｂ】
2006074788.tif 000004
【図１Ｃ】
2006074788.tif 000005
【図１Ｄ】
2006074788.tif 000006
【図１Ｅ】
2006074788.tif 000007
【図１Ｆ】
2006074788.tif 000008
【図２Ａ】
2006074788.tif 000009
【図２Ｂ】
2006074788.tif 000010
【図２Ｃ】
2006074788.tif 000011
【図３】
2006074788.tif 000012
【図４Ａ】
2006074788.tif 000013
【図４Ｂ】
2006074788.tif 000014
【図５Ａ】
2006074788.tif 000015
【図５Ｂ】
2006074788.tif 000016
【図５Ｃ】
2006074788.tif 000017
【図５Ｄ】
2006074788.tif 000018
【図５Ｅ】
2006074788.tif 000019
【図６】
2006074788.tif 000020
【図７】
2006074788.tif 000021
【図８】
2006074788.tif 000022
【図９】
2006074788.tif 000023
【図１０】
2006074788.tif 000024
【図１１】
2006074788.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月26日(2005.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１Ｇ
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図１Ｇ】
2006074788.tif 000026
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ｄ
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図２Ｄ】
2006074788.tif 000027
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５Ｆ
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図５Ｆ】
2006074788.tif 000028
【外国語明細書】
2006074788000001.pdf