(57)【要約】【課題】  認識時におけるラベルの認識率を下げずに、伝送時における帯域の利用率の向上を図り得る光パケット交換機を提供する。【解決手段】  光パケット交換機１００は、光符号からなるラベルを含む光パケットを受信し、複数の転送先のいずれかに出力する光スイッチ１０３と、光パケットに含まれるラベルに対して光拡散符号化処理を施す光拡散符号化処理部１０６と、光拡散符号化処理部１０６によって得られた光拡散符号と複数の転送先に対応付けられた複数の転送先符号との相関を検出し、最も相関の強い転送先符号に対応する転送先に光パケットが出力されるように光スイッチ１０３を制御する光相関処理部１０５とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転送先を示すラベルを含む光パケットを前記ラベルに従ってルーティングする光パケット交換機であって、
光符号からなるラベルを含む光パケットを受信し、複数の転送先のいずれかに出力する光スイッチ手段と、
前記光パケットに含まれるラベルに対して光拡散符号化処理を施す光拡散符号化手段と、
前記光拡散符号化処理によって得られた光拡散符号と複数の転送先に対応づけられた複数の転送先符号との相関を検出し、最も相関の強い転送先符号に対応する転送先に前記光パケットが出力されるように前記光スイッチ手段を制御する光相関処理手段と
を備えることを特徴とする光パケット交換機。
【請求項２】
前記光拡散符号化手段は、前記光パケットに含まれる光符号に対応する第１符号系列と所定の第２符号系列とを合成することによって、前記光拡散符号化処理を施す
ことを特徴とする請求項１記載の光パケット交換機。
【請求項３】
前記光拡散符号化手段は、前記第１符号系列と前記第２符号系列との排他的論理和をとることによって、前記合成を行う
ことを特徴とする請求項２記載の光パケット交換機。
【請求項４】
前記光拡散符号化手段は、光パルスの強度に応じて光パルスの周波数がシフトする自己周波数シフトを利用して前記排他的論理和をとる
ことを特徴とする請求項３記載の光パケット交換機。
【請求項５】
前記光拡散符号化手段は、
前記第１符号系列を構成するパルス列と前記第２符号系列を構成するパルス列とを同期させて加算する加算部と、
加算によって得られたパルス列の各パルスの周波数を前記自己周波数シフトによってシフトさせる周波数シフト部と、
周波数シフトによって得られたパルス列を周波数によって分波する分波部と、
分波されたパルスごとに通過又は遮断させるフィルタ部と、
フィルタ部から出力された各パルスを合成する合成部と
を有することを特徴とする請求項４記載の光パケット交換機。
【請求項６】
転送先を示すラベルを含む光パケットを前記ラベルに従ってルーティングする光パケット交換方法であって、
光符号からなるラベルを含む光パケットを受信し、複数の転送先のいずれかに出力する光スイッチステップと、
前記光パケットに含まれるラベルに対して光拡散符号化処理を施す光拡散符号化ステップと、
前記光拡散符号化処理によって得られた光拡散符号と複数の転送先に対応づけられた複数の転送先符号との相関を検出し、最も相関の強い転送先符号に対応する転送先に前記光パケットが出力されるように前記光スイッチ手段を制御する光相関処理ステップと
を含むことを特徴とする光パケット交換方法。
【請求項７】
転送先を示すラベルを含む光パケットを前記ラベルに従ってルーティングする方法であって、
光符号からなるラベルを光パケットに含ませて伝送路に送出し、
伝送路を介して送られてきた前記光パケットに含まれるラベルに対して光拡散符号化処理を施し、得られた光拡散符号と所定の光符号との相関を検出し、検出した相関に対応した転送先に前記光パケットをルーティングする
ことを特徴とする光パケットのルーティング方法。
【請求項８】
転送先を示すラベルを含む光パケットを前記ラベルに従ってルーティングする光パケット交換機におけるラベル認識装置であって、
光符号からなるラベルを含む光パケットを受信し、受信した光パケットに含まれるラベルに対して光拡散符号化処理を施す光拡散符号化手段と、
前記光拡散符号化処理によって得られた光拡散符号と複数の転送先に対応づけられた複数の転送先符号との相関を検出し、最も相関の強い転送先符号に対応する転送先を示す制御信号を出力する光相関処理手段と
を備えることを特徴とする光パケットのラベル認識装置。
【請求項９】
転送先を示すラベルを含む光パケットを前記ラベルに従ってルーティングする光パケット交換機におけるラベルの認識方法であって、
光符号からなるラベルを含む光パケットを受信し、受信した光パケットに含まれるラベルに対して光拡散符号化処理を施す光拡散符号化ステップと、
前記光拡散符号化処理によって得られた光拡散符号と複数の転送先に対応づけられた複数の転送先符号との相関を検出し、最も相関の強い転送先符号に対応する転送先を示す制御信号を出力する光相関処理ステップと
と含むことを特徴とする光パケットのラベル認識方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パケットを交換する光パケット交換機、特に、転送先のノードが特定されるラベルを、光相関処理を用いて認識する光パケット交換機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ネットワークの中継ノードにおいては、転送先のラベル認識を初め、パケットのヘッダ処理を全て電気回路で行っている。このため、パケットが光信号として伝送されてきても、そのパケットを他のノードに転送する際には、一旦電気信号に変換する必要がある。
【０００３】
例えば、ＭＰＬＳ（MultiProtocol Label Switching）においては、ＩＰルータ同様、ルーティングについては、電子回路によって処理を行う。すなわち、送られてきた光信号を電気信号に変換する。また、送信するために電気信号を光信号に変換する必要がある。そのため、光を電気に変換するインターフェースと、電気を光に変換するインターフェースとが多数必要となる。さらに、電子回路によるルーティングについては、照合できるラベルエントリー数は数千個、処理速度は高々数ギガビットと予想されている。結果、電子回路による処理速度がボトルネックとなり、高速化が困難である。
【０００４】
これに対して、電子回路の処理速度による限界を超えて転送するために、光信号として伝送されたパケット（以下、光パケットと呼称する。）を、電気信号に変換せずに光信号の状態で転送するフォトニックパケットルーティングが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
＜フォトニックパケットルーティング＞
図１２は、フォトニックパケットルーティングの概要を示す図である。
【０００６】
同図に示されるように、フォトニックパケットルーティングにおいては、転送先のラベル認識と、転送先のルート選択とを並列して瞬時に行う。ここでは、ラベル認識を行うために、光拡散符号をラベルに付与し、その符号の違いを光学的に照合する。そして、これらの光拡散符号を、光相関処理を用いて識別する。
【０００７】
「光拡散符号」とは、同じ符号間の相関が１、異なる符号間の相関が０になる性質をもっている光符号をいう。
【０００８】
「光符号」とは、光パルスを用いて、０，１の２値を表現した符号をいう。
「光相関処理」とは、ある光符号と同じパターンをもつ光符号が入力されると、高強度のピークをもつ光信号を出力する処理をいう。
【０００９】
例えば、フォトニックネットワーク１における光パケット交換機５のように、ノード２から光パケット交換機４を経由して転送された光パケットは、光分波器１１において二つに分波する。一つは、光相関処理部１５に入力する。もう一つは、光遅延器１２を通過して、光相関処理部１５から出力される制御信号に合わせて光スイッチ１３に入力する。
【００１０】
光スイッチ１３は、光相関処理部１５から出力される制御信号に応じて転送先を切り替える。そして、複数の光パケットが同時に出力ポートに到着し、衝突するのを防ぐために光バッファ１４に出力する。
【００１１】
光バッファ１４は、光スイッチ１３から出力された光パケットを一時的に蓄えつつ、光相関処理部１５から出力される制御信号に応じて、蓄えられている光パケットを出力する。
【００１２】
光相関処理部１５は、予め、転送先毎に異なる数万の参照パターンを用意しておき、それらの参照パターンを用いて光相関処理を施す。そして、光電変換を用いずに、数万の参照パターンとの照合を瞬時に行ってラベルを認識し、認識した結果に応じた制御信号を光スイッチ１３と光バッファ１４とに出力する。
【００１３】
ここでは、光パケットは、ノード３に対応付けられたラベルＢと、ノード３に送信するデータとから構成されている。光相関処理部１５において、ラベルＢが認識されて、ノード３を配下に有する光パケット交換機６にルートを選択させる制御信号が出力される。さらに、光スイッチ１３において、光相関処理部１５から出力された制御信号に応じて、光パケット交換機６に転送されるルートが選択される。そして、光バッファ１４から出力された光パケットは、出力ポートを介して光パケット交換機６に転送される。
【００１４】
以上の様にフォトニックパケットルーティングにおいては、電子回路による制約が減るため、一波の帯域を高速にしてもフォワーディングを行うことができる。また、光パケットの光電変換が不要である。さらに、ラベル数が１０，０００超である。そして、光パケット交換機のような中継ノードに要求される高スループット化が実現される。
【特許文献１】特開２００３−３０４２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、将来の大容量光通信ネットワークにおいて、ネットワークの分岐点で、データに付加された転送先を示すラベルに従って、光パケットを高速に転送処理する必要がある。その際に、ラベルとして使用される光符号を高速かつ正確に識別することが重要である。また、ラベル自体は、伝送目的のデータに付与する余分な符号のため、出来る限り帯域を占有しないように、光パケットのサイズが小さいものであることが求められている。
【００１６】
これに対して、前記従来の技術においては、高いラベル認識率を得るために、ラベルとして光拡散符号を使用している。確かに、光拡散符号は、互いの符号パターンが大きく異なるため、認識しやすいという利点をもつが、ビット長を長くとる必要があるために、光パケットのサイズが大きくなる傾向があり、帯域利用率が低くなるという問題がある。
【００１７】
そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、認識時におけるラベルの認識率を下げずに、伝送時における帯域の利用率の向上を図り得る光パケット交換機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
＜解決手段１＞
前記目的を達成するために、本発明に係る光パケット交換機は、（ａ）転送先を示すラベルを含む光パケットを前記ラベルに従ってルーティングする光パケット交換機であって、（ｂ）光符号からなるラベルを含む光パケットを受信し、複数の転送先のいずれかに出力する光スイッチ手段と、（ｃ）前記光パケットに含まれるラベルに対して光拡散符号化処理を施す光拡散符号化手段と、（ｄ）前記光拡散符号化処理によって得られた光拡散符号と複数の転送先に対応づけられた複数の転送先符号との相関を検出し、最も相関の強い転送先符号に対応する転送先に前記光パケットが出力されるように前記光スイッチ手段を制御する光相関処理手段とを備えることとする。
【００１９】
これによって、光拡散符号化処理が施されていない光符号からなるラベルを含む光パケットを受信することから、伝送時に、例えば、ビット長の短い光符号を光パケットのラベルに付与しても、認識時に、光パケットに含まれるラベルに対して光拡散符号化処理を施すことから、ビット長の短い光符号から光拡散符号を生成することができ、光拡散符号化処理によって生成された光拡散符号と複数の転送先に対応づけられた複数の転送先符号との相関を検出し、検出した結果に応じて光スイッチを制御して、最も相関の強い転送先符号に対応する転送先に光パケットを出力することができる。
【００２０】
＜解決手段２＞
さらに、前記光拡散符号化手段は、前記光パケットに含まれる光符号に対応する第１符号系列と所定の第２符号系列とを合成することによって、前記光拡散符号化処理を施すこととしてもよい。
【００２１】
これによって、第１符合系列より複雑な系列の光拡散符合を生成することができる。
＜解決手段３＞
さらに、前記光拡散符号化手段は、前記第１符号系列と前記第２符号系列との排他的論理和をとることによって、前記合成を行うこととしてもよい。
【００２２】
これによって、例えば、第１符号系列と第２符号系列とをＭ系列とすれば、Ｇｏｌｄ系列の光拡散符号を生成することができる。
【００２３】
＜解決手段４＞
さらに、前記光拡散符号化手段は、光パルスの強度に応じて光パルスの周波数がシフトする自己周波数シフトを利用して前記排他的論理和をとることとしてもよい。
【００２４】
これによって、光パケットを光パルスの強度ごとに扱うことができ、例えば、強度４の光パルスを強度０の光パルスに、強度３の光パルスを強度１の光パルスに処理することができる。
【００２５】
＜解決手段５＞
さらに、前記光拡散符号化手段は、（ａ）前記第１符号系列を構成するパルス列と前記第２符号系列を構成するパルス列とを同期させて加算する加算部と、（ｂ）加算によって得られたパルス列の各パルスの周波数を前記自己周波数シフトによってシフトさせる周波数シフト部と、（ｃ）周波数シフトによって得られたパルス列を周波数によって分波する分波部と、（ｄ）分波されたパルスごとに通過又は遮断させるフィルタ部と、（ｅ）フィルタ部から出力された各パルスを合成する合成部とを有することとしてもよい。
【００２６】
これによって、例えば、強度１又は強度０の光パルスから構成される光拡散符号を生成することができる。
【００２７】
なお、本発明は、光パケット交換機として実現されるだけではなく、光パケット交換機を制御する方法（以下、光パケット交換方法と呼称する。）、光パケット交換方法に基づいて光パケットをルーティングする方法（以下、光パケットのルーティング方法と呼称する。）、光パケット交換機に組み込まれてラベルを認識する装置（以下、ラベル認識装置と呼称する。）、光パケット交換機においてラベルを認識する方法（以下、ラベル認識方法と呼称する。）等として実現されるとしてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上、本発明に係る光パケット交換機によれば、光パケットから取り出したラベル（短いビット長の光符号）に対して、光相関処理を施す前に、光拡散符号化処理を施すことによって、伝送時においては、短いビット長の光符号を利用して帯域利用率の向上を図り、認識時においては、短いビット長の光符号に依存した光拡散符号を生成して、生成した光拡散符号を利用してラベル認識率を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
＜実施の形態＞
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
＜概要＞
本発明に係る光パケット交換機は、ラベルスイッチング方式に基づいたルータであり、光ラベル処理に基づいて光パケットを高速にフォワーディングする。特に、光ラベル処理を行う際に、ラベルに付与された光符号に光拡散符号化処理を施して、その光符号に依存した光拡散符号を生成し、その光拡散符号に光相関処理を施してラベルを認識することを特徴とする。
【００３１】
これによって、伝送時には、ビット長の短い光符号によって帯域の利用率を高め、認識時には、ビット長の長い光拡散符号によってラベルの認識率を高めることができる。
【００３２】
「光ラベル処理」とは、光パケットに付与されたラベルとラベル・テーブルとを光学的に照合する処理をいう。
【００３３】
「光パケット」とは、例えば、ピコ秒、フェムト秒、アト秒等のような超短光パルスを時間軸上に並べたヘッダとペイロードとから構成されるパケットをいう。ここでは、ヘッダには、転送先に対応付けられたラベルが含まれ、ペイロードには、転送先に転送されるデータが含まれる。
【００３４】
「ラベル」とは、転送先のノードに対応付けられた識別子をいう。
「光符号」とは、０，１の２値を表現した符号をいう。
【００３５】
「光拡散符号」とは、同じ符号間の相関が１、異なる符号間の相関が０になる性質をもっている符号をいう。
【００３６】
＜光拡散符号と光符号＞
図１（ａ）は、ビット長の長い光拡散符号をラベルに用いた場合における光パケットの構造を示す図であり、（ｂ）は、ビット長の短い光符号をラベルに用いた場合における光パケットの構造を示す図である。
【００３７】
図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、例えば、ネットワーク上のノードの識別に必要なラベル数を１０，０００程度とすると、１０，０００個の光拡散符号を用意するためには、少なくとも１０，０００ビット長程度のラベルが必要となる。一方、１０，０００個の光符号を用意するためには、少なくとも１４ビット長程度のラベルが必要となる。
【００３８】
この様に、光パケットを伝送するときは、ビット長の長い光拡散符号よりは、ビット長の短い光符号をラベルに用いた方が、帯域利用率の向上が図れる。
【００３９】
これに対して、本発明に係る光パケット交換機は、伝送時には、ビット長の短い光符号を用いて帯域利用率の向上を図り、認識時には、ビット長の長い光拡散符号を用いてラベルの認識率を維持している。以下、本発明に係る光パケット交換機について説明する。
【００４０】
＜光パケット交換機＞
図２は、本発明の実施の形態における光パケット交換機の構成を示す図である。
【００４１】
同図に示されるように、光パケット交換機１００は、光分波器１０１、光遅延器１０２、光スイッチ１０３、光バッファ１０４、光相関処理部１０５、光拡散符号化処理部１０６を有する。
【００４２】
光分波器１０１は、入力された光パケットを分波する。
光遅延器１０２は、入力された光パケットの進行を遅延する。ここでは、例えば、光ファイバ遅延線を使って遅延する。
【００４３】
光スイッチ１０３は、光相関処理部１０５から出力される制御信号に応じて出力先を切り替える。例えば、光スイッチ１０３は、光パケット（１１０１・・・）については一番上の経路から出力させる制御信号を光相関処理部１０５から受けると、一番上の経路に出力先を切り替えて、光パケット（１１０１・・・）を出力する。同様に、光パケット（１１１１・・・）については一番下の経路から出力させる制御信号を光相関処理部１０５から受けると、一番下の経路に出力先を切り替えて、光パケット（１１１１・・・）を出力する。
【００４４】
光バッファ１０４は、光パケットを一時的に蓄える。光相関処理部１０５から出力される制御信号に応じて蓄えられている光パケットを出力する。ここでは、光スイッチと光遅延器とを使って光パケットを蓄えているようにみせている。なお、半導体メモリとは異なり、任意の時間での取り出しができなく、光遅延器で決められた時間後には出力される。
【００４５】
光相関処理部１０５は、光拡散符号に光相関処理を施してラベルを認識する。そして、認識した結果に応じた制御信号を光スイッチ１０３と光バッファ１０４に出力する。
【００４６】
光拡散符号化処理部１０６は、光パケットから取り出された光符号に光拡散符号化処理を施し、その光符号に依存した光拡散符号を生成する。
【００４７】
なお、光パケット交換機１００は、光パケットをフォワーディングするにあたって、次の（１）〜（５）の一連の処理を高速に行っている。
【００４８】
（１）入力された光パケットからラベルを取り出す（ラベル抽出処理）。
（２）取り出したラベルから光拡散符号を生成する（光拡散符号化処理）。
【００４９】
（３）生成された光拡散符号を用いて転送先のラベルを照合する（光相関処理）。
（４）適切な経路に光パケットをスイッチングする（光スイッチ処理）。
【００５０】
（５）複数のパケットが同時に出力ポートに到着して衝突するのを防ぐために蓄える（バッファリング処理）。
【００５１】
また、光パケット交換機１００は、光パケットのラベルに付与された光符号から光拡散符号化処理によって生成された光拡散符号と、複数の転送先に対応付けられた複数の転送符号との相関を光相関処理によって検出することによって、光ラベル処理を実現している。以下、取り分け、光相関処理と光拡散符号化処理とについて説明し、その他については説明を省略する。
【００５２】
＜光相関処理＞
図３（ａ）は、光相関処理の概要を示す図であり、（ｂ）は、光拡散符号を使用した場合の概要を示す図である。
【００５３】
なお、本文において、光符号の並びは、時間順（右から左の順）に記載する。
図３（ａ）に示されるように、光相関処理部１０５は、認識対象の光符号（０１０１）を予め保持しておき、認識対象の光符号（０１０１）が入力されると、自己相関信号を出力し、認識対象外の光符号（１００１）が入力されると、相互相関信号を出力する。
【００５４】
「自己相関信号」とは、高いピークを有する自己相関波形のように、自己相関が示される信号をいう。
【００５５】
「相互相関信号」とは、低い値をとる相互相関波形のように、相互相関が示される信号をいう。
【００５６】
図３（ｂ）に示されるように、特に、光相関処理にＭ系列又はＧｏｌｄ系列の光拡散符号を使用すると、光相関処理部１０５から出力される自己相関信号と相互相関信号との差が顕著になり、Ｓ／Ｎ比が向上する。すなわち、ラベルを認識するときは、ビット長の短い光符号よりはビット長の長い光拡散符号を用いる方が、ラベル認識率が高くなる。
【００５７】
「Ｍ系列」とは、ある長さのシフトレジスタとフィードバックによって生成される符号系列のうち、その周期が最長になる系列をいう。
【００５８】
「Ｇｏｌｄ系列」とは、合成符号系列である。例えば、同期のとれた２種類のＭ系列の排他的論理和をとることで合成される。
【００５９】
以下、一例として、Ｇｏｌｄ系列の光拡散符号を使用してラベルを認識することとする。
【００６０】
＜光拡散符号化処理＞
続いて、光拡散符号化処理について説明する。ここでは、光相関処理に合わせて、光拡散符号化処理によってＧｏｌｄ系列の光拡散符号を生成することとする。
【００６１】
まず、電子回路を用いてＧｏｌｄ系列の拡散信号を生成する方法を説明する。続いて、電子回路を用いたその方法を、光学的手法に転用する際の留意点について説明する。その後に、光学的手法におけるＭ系列生成処理と光パルス強度調整処理とについて順に説明する。
【００６２】
ここで、光学的手法におけるＭ系列生成処理は、Ｇｏｌｄ系列の光拡散符号を生成する際に必要となるＭ系列の光拡散符号を光学的手法で生成する方法である。光学的手法における光パルス強度調整処理は、Ｍ系列生成処理によって生成されたＭ系列の光拡散符号を用いてＧｏｌｄ系列の光拡散符号を生成する際に問題となる光パルスの強度を調整する方法である。
【００６３】
そして、光拡散符号化処理部１０６は、これらの処理を用いて、ラベルから取り出した光符号に依存したＧｏｌｄ系列の光拡散符号を生成する。
【００６４】
＜Ｇｏｌｄ系列の拡散信号の生成方法＞
図４は、Ｇｏｌｄ系列の拡散信号を生成する方法を示す図である。
【００６５】
同図に示されるように、例えば、電子回路を利用してＧｏｌｄ系列の拡散信号を生成する場合においては、次の（１），（２）の工程を経て、Ｇｏｌｄ系列の拡散信号を生成する。
【００６６】
（１）入力された信号に依存したＭ系列の拡散信号（図中において、Ｍ系列１。）を生成する（Ｍ系列生成処理１１１）。
【００６７】
（２）生成されたＭ系列の拡散信号と、予め用意されているＭ系列の拡散信号（図中において、Ｍ系列２。）との間で、排他的論理和をとり、Ｇｏｌｄ系列の拡散信号を生成する（ＥＸＯＲ演算処理１１４）。
【００６８】
＜光学的手法に転用する際の留意点＞
図５（ａ）は、電子回路によってＧｏｌｄ系列の拡散信号を生成する工程を示す図であり、（ｂ）は、光学的手法によってＧｏｌｄ系列の光拡散符号を生成する工程を示す図である。
【００６９】
図５（ａ）に示されるように、電子回路においては、入力された信号からＭ系列の信号を生成し（Ｍ系列生成処理１１１）、生成したＭ系列の信号と、予め用意しているＭ系列の信号との間で排他的論理和をとることによって（ＥＸＯＲ演算処理１１２）、Ｇｏｌｄ系列の拡散信号を生成することができる。
【００７０】
一方、光学的手法においては、電子回路のようなＭ系列生成処理１１１及びＥＸＯＲ演算処理１１２を施してＧｏｌｄ系列の拡散信号を生成することが困難である。
【００７１】
例えば、強度０の光パルスを値０の光符号とし、強度１の光パルスを値１の光符号として、値１の光符号と値１の光符号との間で和をとると、強度２の光パルスとなる。
【００７２】
しかし、強度２の光パルスを値０の光符号とみなせば、値１の光符号と値１の光符号との間で、排他的論理和をとった結果となる。すなわち、強度２を強度０に調整すれば、排他的論理和をとった結果と同じ結果を得ることができる。
【００７３】
そこで、図５（ｂ）に示されるように、等価な処理として、光学的手法においては、入力された光符号に対してＭ系列生成処理１２１を施し、その結果生成された光強度１〜４のパルス列に対して光パルス強度調整処理１２２を施して、Ｇｏｌｄ系列の光拡散符号を生成する。
【００７４】
＜光学的手法におけるＭ系列生成処理＞
図６は、光学的手法におけるＭ系列生成処理を示す図である。
【００７５】
同図に示されるように、Ｍ系列生成処理１２１は、Ｍ系列生成器１２１ａにおいて入力された光符号に依存したＭ系列１の拡散符号を生成し、Ｍ系列生成器１２１ｂにおいて入力された光クロック信号に依存したＭ系列２の拡散符号を生成する。そして、Ｍ系列生成器１２１ａによって生成されたＭ系列の光拡散符号と、Ｍ系列生成器１２１ｂによって生成されたＭ系列の光拡散符号とを合波して光強度１〜４の光パルス列を出力する。
【００７６】
Ｍ系列生成器１２１ａ，１２１ｂは、Ｍ系列生成器１２３と同様に、光パルスが入力されると、入力された光パルスを分波する。分波した光パルスを遅延線を通過させて遅延させ、遅延させた光パルスを合波してＭ系列の光拡散符号を出力する。
【００７７】
例えば、１５ビットのＭ系列の光拡散符号を出力するには八つに分波する。
Ｍ系列生成器１２１ａは、ビット長の短い光符号がＭ系列生成器１２１ａに入力されると、入力された光符号に依存したＭ系列の光拡散符号（図中において、Ｍ系列１。）を生成する。
【００７８】
Ｍ系列生成器１２１ｂは、光クロックパルスが入力されると、入力された光クロックパルスに依存したＭ系列の光拡散符号（図中において、Ｍ系列２。）を生成する。
【００７９】
光合波器１２１ｃは、Ｍ系列生成器１２１ａによって生成されたＭ系列の光拡散符号と、Ｍ系列生成器１２１ｂによって生成されたＭ系列の光拡散符号とを合波して光強度１〜４の光パルス列を生成する。
【００８０】
＜光学的手法における光パルス強度調整処理＞
図７は、光学的手法における光パルス強度調整処理を示す図である。
【００８１】
同図に示されるように、光パルス強度調整処理１２２は、高非線形ファイバ（以下、ＨＮＬＦと呼称する。）１２２ａにおいて周波数シフトを行い、アレイ導波路回折格子（以下、ＡＷＧと呼称する。）１２２ｂにおいて強度調整を行い、Ｇｏｌｄ系列の光拡散符号を生成する。
【００８２】
ＨＮＬＦ１２２ａは、Ｍ系列生成処理１２１が施された光強度１〜４のパルス列の周波数を自己位相変調によってシフトする。例えば、光強度１の光パルスを周波数ω１に、強度２の光パルスを周波数ω２に、強度３の光パルスを周波数ω３にシフトする。
【００８３】
アレイ導波路回折格子１２２ｂは、スラブ導波路１２２ｃ，１２２ｄ、アレイ導波路１２２ｅ、フィルタ１２２ｆ〜１２２ｊから構成されている。
【００８４】
スラブ導波路１２２ｃは、入力された光パルスを周波数に応じて分波する。
スラブ導波路１２２ｄは、周波数毎に分波された光パルスを合波する。
【００８５】
アレイ導波路１２２ｅは、アレイ本数が５であり、下から順に、周波数ω０〜ω４の光パルスが通過する。さらに、各導波路には、下から順に、フィルタ１２２ｆ〜１２２ｊが設けられている。ここで、周波数ω０〜ω４の順で周波数が高くなっている。
【００８６】
フィルタ１２２ｆは、周波数ω０の光パルスを遮断する。
フィルタ１２２ｇは、周波数ω１の光パルスを光強度１の光パルスに調整する。
【００８７】
フィルタ１２２ｈは、周波数ω２の光パルスを遮断する。
フィルタ１２２ｉは、周波数ω３の光パルスを光強度１の光パルスに調整する。
【００８８】
フィルタ１２２ｊは、周波数ω４の光パルスを遮断する。
＜検証＞
続いて、光学的手法におけるＭ系列生成処理と光パルス強度調整処理が実現できることについて説明する。
【００８９】
まず、Ｍ系列の光拡散符号の検証について説明する。続いて、周波数シフトの検証について説明する。その後に、強度調整の検証について説明する。
【００９０】
＜Ｍ系列の光拡散符号の検証＞
図８は、Ｍ系列の光拡散符号を検証する検証システムの構成を示す図である。
【００９１】
同図に示されるように、検証システム１３０は、Ｍ系列生成器１２３によって生成されるＭ系列の光拡散符号を検証するシステムである。
【００９２】
フェムト秒ファイバーレーザー１３１は、波長１５６０［ｎｍ］、パルス幅５００［ｆｓ］の光パルスを出力する。
【００９３】
フェムト秒ファイバーレーザー１３１から出力された光パルスは、カプラ１３２によって二つに分波される。
【００９４】
一つは、パルス・シーケンス・ジェネレータ１３３に入射する。
パルス・シーケンス・ジェネレータ１３３は、入射した光パルスから光パルス列を生成する。
【００９５】
生成された光パルス列の各光パルスは、コリメータ１３４によって平行光となり、Ｍ系列生成器１２３に時系列で入力する。
【００９６】
Ｍ系列生成器１２３は、入力された光パルスからＭ系列の光拡散符号を生成して出力する。
【００９７】
出力されたＭ系列の光拡散符号は、偏光子１３５を通過して、ビームスプリッタＢＳ１に入射する。
【００９８】
もう一つは、バリアブル・オプティカル・ディレイ・ライン１３６に入射する。
バリアブル・オプティカル・ディレイ・ライン１３６は、入射した光パルスを可変で遅延して出力する。
【００９９】
遅延されて出力された光パルスは、パワーメータ１３７で強度が測定されて、偏光子１３８、減光フィルタ１３９、プリズム１４０を通過して、ビームスプリッタＢＳ１に入射する。
【０１００】
そして、ビームスプリッタＢＳ１に入射した光パルス及びＭ系列の光拡散符号は、減光フィルタ１４１を通過してビジコン１４２に入射される。
【０１０１】
例えば、１５ビットのＭ系列の光拡散符号を生成する場合を例に説明する。
なお、Ｍ系列生成器１２３は、入力された光パルスを、ビームスプリッタＢＳ２〜ＢＳ８を用いて、八つに分波する。そして、八つに分波した光パルスが合波してＭ系列の光拡散符号になるように、ミラーＭ１〜Ｍ８を調整して光路差が設けられている。
【０１０２】
なお、プリズム１３８の位置を光パルスの入射方向に調整することで遅延する。そして、Ｍ系列生成器から出力された光パルスと合波する。
【０１０３】
図９（ａ）は、光パルス列（１０００）を入力してＭ系列生成器を検証した結果を示す図であり、（ｂ）光パルス列（１１００）を入力してＭ系列生成器を検証した結果を示す図である。
【０１０４】
なお、グラフの縦軸は強度、横軸は時間を示す。
図９（ａ）に示されるように、光パルス列（１０００）がＭ系列生成器１２３に入力されると、光パルス列（１００１１０１０１１１１０００）がＭ系列生成器１２３から出力される。
【０１０５】
図９（ｂ）に示されるように、光パルス列（１１００）がＭ系列生成器１２３に入力されると、光パルス列（１１０１２１１１１２２２１００）がＭ系列生成器１２３から出力される。
【０１０６】
これらの結果から、強度２の光パルスを、強度０の光パルスとみなせば、１５ビットＭ系列の光拡散符号とみなすことができる。
【０１０７】
Ｍ系列生成器１２３は、１５ビットＭ系列の光拡散符号を生成することができる。
＜周波数シフトの検証＞
図１０（ａ）は、自己周波数シフトを検証するシステムの構成を示す図であり、（ｂ）は、検証した結果を示す図である。
【０１０８】
図１０（ａ）に示されるように、検証システム１５０は、ＨＮＬＦ１２２ａによる自己周波数シフトを検証するシステムである。
【０１０９】
フェムト秒ファイバーレーザー１５１は、波長１５６０［ｎｍ］、パルス幅５００［ｆｓ］の光パルスを出力する。
【０１１０】
フェムト秒ファイバーレーザー１５１から出力された光パルスは、光減衰器（以下、ＡＴＴと呼称する。）１５２において、強度３（８．４［ｍＷ］）、強度２（６．６［ｍＷ］）、強度１（４．７［ｍＷ］）のいずれかに調整される。そして、１０［ｍ］のＨＮＬＦ１２２ａを通過して、例えば、強度３の光パルスは周波数ω３の光パルスに、強度２の光パルスは周波数ω２の光パルスに、強度１の光パルスは周波数ω１の光パルスに、強度に応じた周波数にシフトされて、光スペクトラムアナライザ１５４に入力する。
【０１１１】
図１０（ｂ）に示されるように、スペクトラムアナライザ１５４に入力された光パルスの測定結果から、次の（１）〜（３）のことが窺える。なお、グラフの縦軸は強度、横軸は波長である。
【０１１２】
（１）実線で示されている強度３（８．４［ｍＷ］）の光パルスは、１４９８［ｎｍ］に最も大きな山がみられる。
【０１１３】
（２）破線で示されている強度２（６．６［ｍＷ］）の光パルスは、１５２６［ｎｍ］に最も大きな山がみられる。
【０１１４】
（３）太目の破線で示されている強度１（４．７［ｍＷ］）の光パルスは、１５４１［ｎｍ］に最も大きな山がみられる。
【０１１５】
そして、これらの山をＡＷＧ１２２ｂに合わせて調整すれば、周波数に応じて分波することができる。
【０１１６】
＜強度調整の検証＞
図１１（ａ）は、強度調整を検証するシステムの構成を示す図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、検証した結果を示す図である。
【０１１７】
図１１（ａ）に示されるように、検証システム１６０は、ＡＷＧ１２２ｂによる強度調整を検証システムである。
【０１１８】
フェムト秒ファイバーレーザー１５１から出力された光パルスは、ＡＴＴ１５２、ＨＮＬＦ１５３を通過して、周波数ω３、ω２、ω１のいずれかにシフトした光パルスがＡＷＧ１２２ｂに入射される。そして、ＡＷＧ１２２ｂにおいて、周波数ω１の光パルスは光強度１の光パルスに調整され、周波数ω２の光パルスは遮断され、周波数ω３の光パルスは光強度１の光パルスに調整される。さらに、ＡＴＴ１６５を通過して、オートコリレータ１５６に入力する。
【０１１９】
図１１（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、オートコリレータ１６６に入力された光パルスの測定結果から、次の（１）〜（３）のことが確認される。
【０１２０】
（１）強度１（４．７［ｍＷ］）の光パルスが強度１の光パルスとして検出されている（図１１（ｂ）参照。）。
【０１２１】
（２）強度２（６．６［ｍＷ］）の光パルスが強度０の光パルスとして検出されている又は検出されていない（図１１（ｃ）参照。）。
【０１２２】
（３）強度３（８．４［ｍＷ］）の光パルスが強度１の光パルスとして検出されている（図１１（ｄ）参照。）。
【０１２３】
そして、これらの結果から、強度２の光パルスがＡＷＧ１２２ｂを通過することによって、強度が調整されることが示される。
【０１２４】
＜まとめ＞
以上説明したように、これらの実験結果から、Ｍ系列生成処理１２１、光パルス強度調整処理１２２を施して、光学的にＧｏｌｄ系列の光拡散符号を生成できる。
【０１２５】
そして、光相関処理によってラベルを認識する前に、光拡散符号化処理を光パケット交換機に導入したことによって、伝送時には、ビット長の短い光符号を用いて、帯域の利用効率を向上することができ、認識時には、ビット長の長い光拡散符号を用いて、ラベルの認識率を向上することができる。
【０１２６】
なお、４ビットの光符号から１２７ビットのＧｏｌｄ系列の光拡散符号を生成した場合には、強度比は１１：１となり、飛躍的なＳ／Ｎ比が向上することが、発明者によって検証されている。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明は、光パケットを電気信号に変換せずに光信号の状態で転送する光パケット交換機等として、利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】（ａ）は、ビット長の長い光拡散符号をラベルに用いた場合における光パケットの構造を示す図であり、（ｂ）は、ビット長の短い光符号をラベルに用いた場合における光パケットの構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における光パケット交換機の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、光相関処理の概要を示す図であり、（ｂ）は、光拡散符号を使用した場合の概要を示す図である。
【図４】Ｇｏｌｄ系列の拡散信号を生成する方法を示す図である。
【図５】（ａ）は、電子回路によってＧｏｌｄ系列の拡散信号を生成する工程を示す図であり、（ｂ）は、光学的手法によってＧｏｌｄ系列の光拡散符号を生成する工程を示す図である。
【図６】光学的手法におけるＭ系列生成処理を示す図である。
【図７】光学的手法における光パルス強度調整処理を示す図である。
【図８】Ｍ系列の光拡散符号を検証する検証システムの構成を示す図である。
【図９】（ａ）は、光パルス列（１０００）を入力してＭ系列生成器を検証した結果を示す図であり、（ｂ）光パルス列（１１００）を入力してＭ系列生成器を検証した結果を示す図である。
【図１０】（ａ）は、自己周波数シフトを検証するシステムの構成を示す図であり、（ｂ）は、検証した結果を示す図である。
【図１１】（ａ）は、強度調整を検証するシステムの構成を示す図であり、（ｂ）〜（ｄ）は、検証した結果を示す図である。
【図１２】フォトニックパケットルーティングの概要を示す図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１  フォトニックネットワーク
２，３  ノード
４〜６  光パケット交換機
１１  光分波器
１２  光遅延器
１３  光スイッチ
１４  光バッファ
１５  光相関処理部
１００  光パケット交換機
１０１  光分波器
１０２  光遅延器
１０３  光スイッチ
１０４  光バッファ
１０５  光相関処理部
１０６  光拡散符号化処理部
１２１ａ，１２１ｂ  Ｍ系列生成器
１２１ｃ  光合波器
１２２ａ  高非線形ファイバ
１２２ｂ  アレイ導波路回折格子
１２２ｃ，１２２ｄ  スラブ導波路
１２２ｅ  アレイ導波路
１２２ｆ〜１２２ｊ  フィルタ
１３０，１５０，１６０  検証システム
１３１，１５１  フェムト秒ファイバーレーザー
１３２  カプラ
１３３  パルス・シーケンス・ジェネレータ
１３４  コリメータ
１３５，１３８  偏光子
１３６  バリアブル・オプティカル・ディレイ・ライン
１３７  パワーメータ
１３９，１４１  減光フィルタ
１４０  プリズム
１４２  ビジコン
１５２，１６２  光減衰器
１５４  光スペクトラムアナライザ
１６３  オートコリレータ
ＢＳ１〜ＢＳ８  ビームスプリッタ
Ｍ１〜Ｍ８  ミラー
【図１】
2006087045.tif 000003
【図２】
2006087045.tif 000004
【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】
2006087045.tif 000010
【図９】
2006087045.tif 000011
【図１０】
2006087045.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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