(57)【要約】複数のノード（０−３）を有するネットワークを経てデータを通信する方法が記載される。タイム・スロット・クロック信号が複数のノード（０−３）の一のノード（０−３）から複数のノードの他のノードへと送信される。複数のノードの他のノードの各々がタイム・スロット・クロック信号を受信した後、ネットワーク上に整数個のスロットを実現するために、タイム・スロット・クロック信号が再計算される。再計算されたタイム・スロット・クロック信号は複数のノードの一のノード（０−３）から複数のノードの他のノードへと送信される。
2005522091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードを有するネットワークを経てデータを通信する方法であって、
タイム・スロット・クロック信号を前記複数のノードの一のノードから前記複数のノードの他のノードへと送信する工程と、
前記複数のノードの前記他のノードの少なくとも１つからのリターン信号を待機する工程と、
該リターン信号に基づいてネットワーク上に整数個のスロットを実現するためにタイム・スロット・クロック信号を再計算する工程と、
前記複数のノードの前記一のノードから前記複数のノードの前記他のノードへと該再計算されたタイム・スロット・クロック信号を送信する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記ネットワークは光ファイバ・リング・ネットワークを含むと共に、前記タイム・スロット・クロック信号を送信する工程はタイム・スロット・クロック信号を前記光ファイバ・リング・ネットワークの前記一のノードから前記他のノードへと送信する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のノードの前記他のノードの少なくとも１つからのリターン信号を待機する工程は、前記光ファイバ・リング・ネットワークの前記他のノードの最後のノードがリターン信号を前記光ファイバ・リング・ネットワークの前記一のノードに送信することを待機する工程を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ネットワーク上に前記の整数個のスロットを保持するために前記方法が周期的に実施される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ネットワーク上に整数個のスロットを実現するためにタイム・スロット・クロック信号を再計算する工程は、
タイム・スロット・クロック信号に使用されるタイム・スロットの継続期間を変更する工程と、
光ファイバ・リング・ネットワークの光学長を変更する工程と、
の少なくとも１つを含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記光学長を変更する工程は前記整数個のスロットを実現するための粗調整を行うために利用され、前記タイム・スロットの継続期間を変更する工程は前記整数個のスロットを実現するための微調整を行うために利用される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記光ファイバ・リング・ネットワークの光学長を変更する工程は光遅延線を調整する工程を含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記タイム・スロット・クロック信号を送信する工程は、内蔵のタイム・スロット・クロック信号を含むシステム・ビット・クロック信号を送信する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ネットワーク上の前記整数個のスロットの１つの内で、前記複数のノードの特定のノードから前記複数のノードの他の１つノードへとパケットを送信する工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記パケットを送信する工程は前記整数個のスロットの１つの内で、パケットの前後にガード・タイムを挿入する工程を更に含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記パケットはプリアンブル、バーカー、およびパケット・ペイロードを備え、バーカーは前記複数のノードの前記他の１つのノードの受信機がパケット・ペイロードを抜き出すために使用される請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のノードの前記他のノードの少なくとも１つからのリターン信号を待機する工程は、タイム・スロット・クロック信号が前記複数のノードの前記他のノードの各々と接続されたカップラを通過し、かつ前記一のノードに再到達することを待機することを含む請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のノードの前記他のノードの少なくとも１つからのリターン信号を待機する工程は、タイム・スロット・クロック信号が前記複数のノードの前記他のノードの各々によって受信および再送信され、かつ前記一のノードに再到達することを待機することを含む請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
タイム・スロット・クロック信号が前記他のノードの各々によって受信および再送信されると、信号データがタイム・スロット・クロック信号にアドされ、またはそこからドロップされる請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のノードの前記一のノードは、一斉送信波長を利用してシステム・ビット・クロックを送信し、保持するマスター・ノードである請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
複数のノードを有するネットワークを経てデータを通信する通信ノードであって、
タイム・スロット・クロック信号を前記複数のノードの一のノードから前記複数のノードの他のノードへと送信する手段と、
前記複数のノードの前記他のノードの少なくとも１つからのリターン信号を待機する手段と、
該リターン信号に基づいてネットワーク上に整数個のスロットを実現するためにタイム・スロット・クロック信号を再計算する手段と、
前記複数のノードの一のノードから前記複数のノードの他のノードへと該再計算されたタイム・スロット・クロック信号を送信する手段と、
を備えた通信ノード。
【請求項１７】
前記ネットワークは光ファイバ・リング・ネットワークを含むと共に、前記タイム・スロット・クロック信号を送信する前記手段はタイム・スロット・クロック信号を前記光ファイバ・リング・ネットワークの前記一のノードから前記他のノードへと送信する手段を含む請求項１６に記載の通信ノード。
【請求項１８】
前記複数のノードの前記他のノードの少なくとも１つからのリターン信号を待機する手段は、前記光ファイバ・リング・ネットワークの前記他のノードの最後のノードがリターン信号を前記光ファイバ・リング・ネットワークの前記一のノードに送信することを待機する手段を含む請求項１７に記載の通信ノード。
【請求項１９】
前記通信ノードはネットワーク上に前記整数個のスロットを周期的に保持するように構成されている請求項１６に記載の通信ノード。
【請求項２０】
前記ネットワーク上に整数個のスロットを実現するためにタイム・スロット・クロック信号を再計算する手段は、
タイム・スロット・クロック信号に使用されるタイム・スロットの継続期間を変更する手段と、
光ファイバ・リング・ネットワークの光学長を変更する手段と、
の少なくとも１つを含む請求項１７に記載の通信ノード。
【請求項２１】
前記光学長を変更する手段は整数個のスロットを実現するための粗調整を行うように構成され、前記タイム・スロットの継続期間を変更する手段は前記整数個のスロットを実現するための微調整を行うように構成される請求項２０に記載の通信ノード。
【請求項２２】
前記光ファイバ・リング・ネットワークの光学長を変更する手段は光遅延線を調整する手段を含む請求項２０に記載の通信ノード。
【請求項２３】
前記タイム・スロット・クロック信号を送信する手段は、内蔵のタイム・スロット・クロック信号を含むシステム・ビット・クロック信号を送信する手段を含む請求項１６に記載の通信ノード。
【請求項２４】
ネットワーク上の前記整数個のスロットの１つの内で、前記複数のノードのあるノードから前記複数のノードの他の１つのノードへとパケットを送信する手段を更に備えている請求項２０に記載の通信ノード。
【請求項２５】
前記パケットを送信する手段は前記整数個のスロットの１つの内で、パケットの前後にガード・タイムを挿入する手段を更に含む請求項２４に記載の通信ノード。
【請求項２６】
前記パケットはプリアンブル、バーカー、およびパケット・ペイロードを備え、バーカーは前記複数のノードの前記他の１つのノードの受信機がパケット・ペイロードを抜き出すために使用される請求項２４に記載の通信ノード。
【請求項２７】
前記複数のノードの前記他のノードの少なくとも１つからのリターン信号を待機する手段は、タイム・スロット・クロック信号が前記複数のノードの前記他のノードの各々と接続されたカップラを通過し、かつ前記一のノードに再到達することを待機する手段を含む請求項１７に記載の通信ノード。
【請求項２８】
前記複数のノードの前記他のノードの少なくとも１つからのリターン信号を待機する手段は、タイム・スロット・クロック信号が前記複数のノードの前記他のノードの各々によって受信および再送信され、かつ前記一のノードに再到達することを待機する手段を含む請求項１７に記載の通信ノード。
【請求項２９】
タイム・スロット・クロック信号が前記他のノードの各々によって受信および再送信されると、信号データがタイム・スロット・クロック信号にアドされ、またはそこからドロップされる請求項２８に記載の通信ノード。
【請求項３０】
前記複数のノードの前記一のノードは、一斉送信波長を利用してシステム・ビット・クロックを送信し、保持するマスター・ノードである請求項１６に記載の通信ノード。
【請求項３１】
光ファイバ・ネットワーク用の通信ノードであって、
光データを受信するための固定波長受信機と、
宛先ノードに複数の宛先波長で光データを送信するための可同調波長送信機と、
固定波長受信機のタイム・スロットによって受信されたシステム・クロック信号に基づいてスロット・クロックを決定するメディア・アクセス・コントローラと、
を備え、前記可同調波長送信機は光データが送信されるスロットを決定するためにスロット・クロックを利用する通信ノード。
【請求項３２】
前記固定波長受信機はバースト・モード受信機を含む請求項３１に記載の通信ノード。
【請求項３３】
前記バースト・モード受信機は移相システム・クロックを供給するための移相器を備えている請求項３２に記載の通信ノード。
【請求項３４】
前記固定波長受信機は、コントローラから同じ制御信号を受信する少なくとも２個の直接デジタル・シンセサイザを備え、これらは受信した光データの位相を偏移するために利用される請求項３１に記載の通信ノード。
【請求項３５】
前記固定波長受信機は位相制御された高ビット伝送速度のクロックを生成可能である請求項３４に記載の通信ノード。
【請求項３６】
前記固定波長受信機はフェーズロック・ループを備えている請求項３１に記載の通信ノード。
【請求項３７】
バースト・モード受信機であって、
システム・クロックを受信し、移相クロックを生成する移相器と、
移相器と通信し、これを制御するコントローラと、
移相クロックを受信し、サンプル・データを生成するサンプルリング・ユニットと、を備えているバースト・モード受信機。
【請求項３８】
前記移相器は第二のコントローラから制御信号を受信する少なくとも２つの直接デジタル・シンセサイザを備え、これらは受信する光データの位相を偏移させるために利用される請求項３７に記載のバースト・モード受信機。
【請求項３９】
前記バースト・モード受信機は位相制御された高ビット伝送速度のクロックを生成可能である請求項３８に記載のバースト・モード受信機。
【請求項４０】
前記移相器は、前記少なくとも２つの直接デジタル・シンセサイザが前記第二のコントローラから変更された制御語を受信すると、受信した信号の位相を偏移するように構成されている請求項３８に記載のバースト・モード受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は２００２年３月２６日に出願された米国仮出願第６０／３６７，２７５号の優先権を主張するものである、該仮出願の内容を参照によって本明細書に組み込む。
本発明はＭＡＮ（メトロポリタン・エリア・ネットワーク）、ＳＡＮ（ストレージ・エリア・ネットワーク）およびアクセス光ネットワークのような光ネットワークに関する。本発明は特に、直接的な全光ルーティング用に超高速可同調レーザーを使用するダイナミック光ネットワーク用の同期化方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの産業基盤は今日の急激に変化する世界規模のネットワークの極めて重要な部分である。新たなアプリケーションの結果としての相互接続可能性、ならびにデータ通信の指数関数的な成長は新規の光学的解決の適用を要求している。キャリヤおよびサービス・プロバイダは顧客に対するストレージ・エリア・ネットワークおよびＩＰをベースにしたサービスのような新規サービスを提供することによって、収益を高めようとしている。既存のネットワークを活用でき、更に新規ネットワークのアプリケーションの経済的な採算性を高めることができる新しいテクノロジーが必要とされている。新たな市場チャンスおよび（波長分割多重化、可同調レーザー、および高速光／電子コンポーネントのような）光学テクノロジーの最近の進歩は光ネットワークの分野に新たな発展をもたらした。
【０００３】
伝統的には、光ネットワークは主として長距離エリア・ネットワークで使用されていた。しかし今日では、地域、メトロポリタン、およびアクセス・エリア・ネットワークに新規の光ネットワークが導入されている。長距離エリア・ネットワークは距離を隔てた２つの地点間に大容量のデータ・パイプを形成するために光ファイバの産業基盤を利用する。これとは対照的に、新規の光ネットワークは別の需要に直面している。
【０００４】
地域、メトロポリタン、およびアクセス・エリア・ネットワークの光ネットワークには網目状の接続可能性を保持し、多様なサービス、および多様なサービス等級をサポートしつつ、持続的な高い帯域幅が必要である。例えば、メトロポリタン・エリア・ネットワークは音声トラフィック、ＳＡＮトラフィック、およびその他のＩＰ通信を搬送することができる。音声通信は帯域幅が補償された低い帯域幅を必要とし、一方、ＳＡＮトラフィックは遅延に感応し易く、またバースト・トラフィックである。ＩＰ通信のサービス等級はアプリケーションによって左右される。必要なサービス品質を保ちつつ、多様な種類のデータおよび搬送を統合するには光ネットワークが必要である。
【０００５】
通信ネットワークは２つの基本的なタイプに区分することができる。すなわち、（一般に電話通信に使用される）回線交換ネットワークと、（一般にデータ通信に使用される）パケット交換ネットワークである。（ＳＯＮＥＴまたはＳＤＨのような）回線交換ネットワークは、データが接続部を通過するか否かに関わらず、ノード間の接続が固定されているネットワークである。回線交換ネットワーク内の各接続は一定の帯域幅を有している。      
【０００６】
これに対してパケット交換ネットワークはコネクションレス・ネットワークであり、データはバースト・モードで送信される。パケット交換ネットワークの利点は帯域幅がより最適に利用されることである。しかし、コネクションレス・ネットワークには帯域幅を保持し、厳格なサービス品質をサポートする能力がない。その上、パケットの統計的な統合によって、パケットが大幅な遅延、またはデータ損失さえこうむることがある過負荷状態が生ずる場合がある。
【０００７】
全光ネットワークは基本的に、ソースおよび宛先ノードの外部での光−電気変換の必要がなく、ソース・ノードから宛先ノードへのパケットのルーティングが光学式に行われるパケット交換ネットワークである。全光ネットワークのサブグループは全光マルチリング・ネットワークである。光マルチリング・ネットワークは、ファイバ・リングが共用の光メディアであるファイバ・リング・トポロジーに基づいている。ファイバ・リングの周囲に位置しているノードは一意的な波長に固定された光受信機と、超高速同調可能送信機とを備えている。マルチリング光ネットワークでは、各波長は特定のノードに関連付けられている。宛先ノードへのパケットの送信は宛先波長に同調された可同調レーザーによって行われる。論理的にはネットワークは、電気的なルーティングなしで送信機波長を目標の受信機波長に変更することによって任意のノードが簡単に他のいずれかのノードをアドレス指定できるマルチリング・トポロジーである。
【０００８】
他の共用メディアトポロジーと同様に、パケット交換マルチリング・トポロジーの場合も、ファイバにアクセスする際の衝突の問題に対処しなければならない。パケット衝突の問題を解決するには２つの主なアプローチがある。すなわち、１）搬送波の検出が利用されるイーサーネット様方式、および２）各加入者（ノード）はメディアを利用できる予約時間を有しているので、衝突が生ずることはあり得ない同期化システムである。各ノードにメディアを利用できる必要な時間または時間フレームを付与することによって、全てのノード間を同期化する方法が実施される必要がある。光スロット化リング・ダイナミック・ネットワークの場合は、パケットが専用のタイム・スロット境界内でファイバに送信されることが可能である。光メディアはスロットの同期化に関して克服する必要がある特定の問題をもたらす。
【０００９】
さらに、パケットを任意の一のノードから他のいずれかのノードへと送信可能であるので、タイム・スロット内のペイロードの位相および位置は保証されることができない。信号周波数および位相の同期化、およびペイロードの認識はパケットの継続期間のわずかな時間内に行われなければならず、迅速な同期化の方法が望まれる。
【００１０】
このように、ダイナミック光ネットワークで使用されるために上記の問題に対処する同期化方法が必要である。さらに、ファイバ・リング上のノード間のタイム・スロット同期化の問題を克服して、各ノードが衝突なくファイバにアクセスすることが可能になる工程とシステムが必要である。
【００１１】
さらにこの同期化の関係で、パケットのデータおよびクロックを極めて迅速な復旧時間で復旧する方法を定める必要もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は上記の従来型のネットワーク・デバイスおよび方法の欠点を克服することにある。本発明は光スロット化リング・ダイナミック・ネットワーク用の新規の同期化方法を提供する。このアプローチで、パケットを同じ宛先ノードに送るノードは指定のタイム・スロットでファイバにアクセスしなければならない。同期化信号がマスター・ノードから他のノードに送られる。本発明はさらに、光信号を受信し、処理するために使用されるバースト・モード受信機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様では、複数のノードを有するネットワークを経てデータを通信する方法が開示される。タイム・スロット・クロック信号が複数のノードの一のノードから複数のノードの他のノードへと送信される。複数のノードの他のノードの各々がタイム・スロット・クロック信号を受信し、リターン信号が受信された後、ネットワーク上に整数個のスロットを実現するために、タイム・スロット・クロック信号が再計算される。再計算されたタイム・スロット・クロック信号は複数のノードの一のノードから複数のノードの他のノードへと送信される。
【００１４】
更に、この方法は光ファイバ・リング・ネットワークに利用可能であり、タイム・スロットは光ファイバ・リング・ネットワークの一のノードから他のノードへと送信されることができる。さらに、この方法は光ファイバ・リング・ネットワークの他の最後のノードが信号を光ファイバ・リング・ネットワークの一のノードに送信することを待機する工程を含んでいてもよい。更に、この方法はネットワーク上の整数個のスロットを保持するために周期的に実施されてもよい。
【００１５】
さらに、ネットワーク上に整数個のスロットを実現するためにタイム・スロット・クロック信号を再計算する工程は、タイム・スロット・クロック信号に使用されるタイム・スロットの継続期間を変更し、および／または光ファイバ・リング・ネットワークの光学長を変更する工程を含んでいてもよい。光学長の変更は整数個のスロットを実現するための粗調整を行うために利用され、またタイム・スロットの継続期間の変更は整数個のスロットを実現するための微調整を行うために利用される。光ファイバ・リング・ネットワークの光学長は光遅延線を調整することによって変更されてもよい。
【００１６】
本発明の方法の実施形態ではさらに、内蔵のタイム・スロット・クロック信号を含むシステム・ビット・クロック信号が送信されてもよい。さらに、パケットがネットワーク上の整数個のスロットの１つの内で、複数のノードのあるノードから複数のノードの他の１つのノードへと送信されても良く、またパケットはさらに整数個のスロットの１つの内で、パケットの前後に挿入されるガード・タイムを含むことができる。加えて、パケットはプリアンブル、バーカー、およびパケット・ペイロードを備えていてもよく、バーカーはパケット・ペイロードを抜き出すために複数のノードの他のノードの受信機によって使用される。
【００１７】
この方法はさらに、タイム・スロット・クロック信号が複数のノードの他のノードの各々と接続されたカップラを通過し、かつ一のノードに再到達することを待機する工程を含んでいてもよい。さらに、タイム・スロット・クロック信号は一のノードに再到達する前に、複数のノードの他のノードの各々によって受信および再送信されてもよい。タイム・スロット・クロック信号が他のノードの各々によって受信および再送信されると、信号データがタイム・スロット・クロック信号にアドされ、またはそこからドロップされてもよい。さらに、複数のノードの一方は、一斉送信波長を利用してシステム・ビット・クロックを送信し、保持するマスター・ノードであってもよい。
【００１８】
本発明の別の態様では、光ファイバ・ネットワーク用の通信ノードが開示される。この通信ノードは光データを受信するための固定波長受信機と、光データを宛先ノードに複数の宛先波長で送信するための可同調波長送信機と、固定波長受信機のタイム・スロットによって受信されたシステム・クロック信号に基づいてスロット・クロックを決定するメディア・アクセス・コントローラと、を備えている。可同調波長送信機は光データが送信されるスロットを決定するためにスロット・クロックを利用する。固定波長受信機はフェーズロック・ループを含んでいてもよい。固定波長受信機はバースト・モード受信機であってもよく、また位相偏移（移相）システム・クロックを供給するための移相器を含んでいてもよい。さらに、固定波長受信機は、コントローラから同じ制御信号を受信する少なくとも２個の直接デジタル・シンセサイザを有していてもよく、これらは受信した光データの位相を偏移するために利用される。固定波長受信機はさらに、位相制御された高ビット伝送速度のクロックを生成可能である。
【００１９】
本発明の別の態様では、バースト・モード受信機が開示される。バースト・モード受信機はシステム・クロックを受信し、移相クロックを生成する移相器と、移相器と通信し、これを制御するコントローラと、移相クロックを受信し、サンプル・データを生成するサンプル・ユニットとを含んでいる。移相器はコントローラから同じ制御信号を受信する少なくとも２つの直接デジタル・シンセサイザを備え、これらは受信する光データの位相を偏移させるために利用される。加えて、バースト・モード受信機は位相制御された高ビット伝送速度のクロックを生成可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の上記の目的およびその他の目的は好適な実施形態の以下の説明に記載され、またはそれによって明らかになる。
本発明は部分的には、ノードに超高速可同調レーザー送信機および固定受信機が備えられた全光ネットワーク用の同期化方法に向けられたものである。図１に示すように、各ノード・ステーションは特定の波長に同調された受信機１０１と、他のノードに送信するための同調可能なレーザー１０２とを有している。レーザーおよび受信機は双方ともメディア・アクセス・コントローラ（ＭＡＣ）１０３と通信している。本発明によれば、同期化方法はいずれか１つのノードをマスター・ノード（またはオリジン・ノードとも呼ばれる）として規定する。マスター・ノードはネットワーク・ノードのどれでもよく、同期化信号の配信および予約アルゴリズムの実行のような付加的なタスクを実行してもよい。
【００２１】
前述のように、光パケット・ネットワークは２つのタイプに区分することができる。すなわち、スロット化されたネットワークと、スロット化されないネットワークである。スロット化されたネットワークは、全てのパケットが同じ固定サイズを有し、固定タイム・スロット内で送信される同期的ネットワークである。あるシステムでは、タイム・スロットの継続期間はガード・タイムおよびヘッダがあるためパケット送信期間よりも長くなることがある。スロット化されないネットワークは、パケットが可変サイズを有することができ、タイム・スロット内で送信されない非同期ネットワークである。本発明は光リング・トポロジーに基づく光スロット化パケット・ネットワークに特に関連しており、このようなネットワークを同期化する方法を提案するものである。
【００２２】
光リングを介したスロット化ネットワークの場合、スロットは図２の円形矢印が示すようにリング内を一方向に回転している。ノードはパケットを送信方向に回転するスロットにアド（挿入）し、受信方向のスロットからパケットをドロップ（抜出）する。
【００２３】
このアクセス・モードでは、スロットの境界でノードが同期化されるために、グローバル同期化方式が必要である。リング上のスロット数が整数個のスロット数ではない場合は、最後尾のスロットは図４に示すように先頭のスロットと重複する。重複によって、この方式で衝突をなくすことは不可能になる。
【００２４】
全てのノードがグローバル・スロット・クロックで同期化されるので、ノード間の同期化ジッタが発生することがある。その上、異なる波長のパケットを送信するためにスロットが使用されると、色分散によってパケット間に“ウオークオフ”が生ずる。パケットの重複を避けるために、ガード・タイムが必要である。図３はタイム・スロット内に位置するパケット３０１を示している。ガード・タイム３０２はタイム・スロット内のデータパケットの前後に配置される。
【００２５】
各ノードは異なる宛先からパケットを受信するので、タイム・スロット内でのパケットの位相およびパケットの位置は精確には分からない。フェーズ・ロックのために、またスロット内でのパケットの位置を判定するために受信ノードにバースト受信機が必要である。バースト受信機は各パケットが有しているプリアンブル・ヘッダを使用し、プリアンブル・ヘッダはペイロードの始端をマークするために“バーカー”を含んでいる。
【００２６】
このシステムは単一システム・クロック付きで実施してもよく、単一システム・クロックなしで実施してもよい。単一システム・クロックで動作する同期化されたリングでは、１つのノード（マスター・ノード）が他の全てのノードに追随されるシステム・クロック信号を一斉送信する。システム・クロックは各ノードによってデータを他のノードに送信し、受信したノードをサンプリングし、かつスロットを同期化するために使用される。システムが単一システム・クロックなしで実施される場合は、一斉送信チャネルはスロットの同期化のためだけに使用することができる。
【００２７】
スロットが重複することを防止するため、スロットの境界を単一ソースで決定することができる。システムが単一システム・クロックを使用して実施されている場合は、マスター・ノードはスロット・クロックサイクルを有するサイクル・シリーズでタイム・スロット・クロックを送信する。スレーブ・ノードで、タイム・スロット・クロックを復旧するためにこのシリーズに同調されたコリレータを使用することができる。送信されたシリーズはリングの周囲を伝播し、マスター・ノードに戻る。次に、スロットの重複をなくすため、マスター・ノードでのロック機構がタイム・スロットの継続期間を変更する。タイム・スロットの継続期間はシリーズのシーケンス位相の変更によって制御される。これはシーケンサのリセット時間を変更することによって行われる。
【００２８】
リング上で整数個のタイム・スロットを実現するため、（構成可能な光遅延線を使用して）物理的なリングのサイズを変更することができ、またはパケットのサイズを変更することもできよう。リング上に多数のスロットがある長いリングの場合は、パケット・サイズのわずかな変化はスロット数によって乗算される。この場合は、より長いガード・タイムがパケット・サイズの変化を吸収できよう。より短いリングの場合は、ガード・タイムの変更では不充分であり、ビット伝送速度を一定に保つにはペイロードのサイズが変更されなければならない。この実施形態では、マスター・ノードがリングの長さ測定を担い、次に光遅延線の構造およびタイム・スロットのサイズを決定する役割を担う。
【００２９】
ＰＨＹの通常のタスクに加えて、マスター・ノードにおけるＰＨＹはファイバ上に整数個のスロットを維持する必要がある。マスター・ノードにおけるＰＨＹはこのタスクを遂行するためにロック機構を有している。図５は本発明の一実施形態によるマスター・ノードＰＨＹを示している。第一段はリング長さを粗調整し、この調整は同調可能な光遅延線（ＯＬＤ）５０１を介して行われる。第二段は微調整用であり、スロット・クロック信号にロックされたフェーズ・ロック・ループ（ＰＬＬ）によって行われる。ＰＬＬはこの実施形態ではクロックおよびデータ復旧（ＣＤＲ）コンポーネントによって処理される信号の一部をなすドロップ・コンポーネント５０２から構成されている。ＣＤＲからの出力はコリレータ５０４、およびシーケンサ５０５に送られる。コリレータ５０４はスロット・クロック信号を生成し、この信号を位相検出器におくる。そこでこの信号は電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力と乗算される。位相検出器の出力は低域フィルタ５０８に、また次にコントローラ５０９に送られて、導出されたスロット・クロック信号内にあることがあるジッタなしで、クリーンなスロット・クロックが生成される。クリーンなスロット・クロックおよびビット・クロックはシーケンサに入力され、このシーケンサはアド／ドロップ・マルチプレクサ５０６（ＡＤＭ）に信号を出力する。マルチプレクサによってそのノード特有の信号は抜き取られたり、追加されたりすることが可能になる。多重化された信号は一斉送信波長に同調された光ソースからの信号と共にモジュレータに送られる。新たな信号は次のノードによって受信される予定のリングに再度加えられる。
【００３０】
タイム・スロットを受信した信号と同じ位相で送信することによって、スロットが重複することは確実になくなる。タイム・スロットの継続期間を設定するためにＰＬＬ調整が利用される。タイム・スロットの継続期間は（シーケンスをリセットすることにより）シリーズのシーケンス位相を変更することによって変更される。信号チャネルは一斉送信波長を介して、ならびに電気的なアドおよびドロップを利用して追加することができる。
【００３１】
ビット・クロックが配信されていない場合は、タイム・スロット・クロックは一斉送信波長を介して直接送信され、クロックを復旧するために簡単なＰＬＬを使用することができる。
【００３２】
リングの長さ、およびスロットのサイズはスロット・クロックの調整を決定する。剰余（リング上の過剰な部分タイム・スロット）はリング上の全てのスロット間で分割され、剰余が幾つかのスロットの各々で分割された場合はクロックの調整が必要である。小さいリングの場合は、必要な調整がシステムの必要性にとって多すぎることがあるので、元のリング・サイズを人工的に変更することが可能である。これは例えば、同調可能な光遅延線を用いてマスター・ノードで行うことができる。
【００３３】
図６（ａ）に示した同調可能な光遅延線の例は４つの遅延位置、すなわち遅延なし、スロットの１／４、スロットの１／２、およびスロットの３／４の位置を有している。この遅延線は剰余を低減するために利用することができる。ソース・クロックを変更することによって、残りの剰余は次に除去される。したがって、最大クロック調整は１／４に縮減される。
【００３４】
一実施形態では図６（ａ）に示すように、並列光遅延線を使用してもよい。並列光遅延線の２個の１：Ｎ光スイッチは０から１のタイム・スロット長さのＮのファイバ間を切り換える。２個のスイッチは同じ制御を受けなければならない。このＯＤＬの粒状性は各光スイッチが有しているポート数によって左右される。
【００３５】
別の実施形態では、直列光遅延線を使用してもよい。図６（ｂ）に示すように、直列光遅延線はＮ個の段を有することができ、各段は１：２スイッチ、遅延線、およびコンバイナを含むことができる。Ｎ個のスイッチの各々の状態を変更することによって、２Ｎの異なる遅延が可能である。しかし、挿入損が大きいことがこの構成の１つの不利な点である。
【００３６】
このシステムはグローバルに同期化されたビット・クロックを備えて実施しても、これを備えずに実施してもよい。ビット・クロックが配信される場合は、スロットの同期化は各ノードがそこにロックされる一斉送信ビット・クロック・チャネルを経て反復シーケンスを送信することによって達成される。ビット・クロックが配信されない場合は、スロット・クロックは一斉送信ビット・クロック・チャネルを経て直接送信される。双方の場合とも、一斉送信波長は各ノードでドロップされ、再構成されて、デイジーチェーン方式で再び送信される。
【００３７】
正規のノードでのＰＨＹが図７に示されている。第一段で、システム・クロックおよびスロット・クロックが復旧される。信号はドロップ７０２で受信され、従来型のＣＤＲ７０３が一斉送信波長からＤＡＴＡ＆ＣＬＫを抜き取る。抜き取られたクロックはシステム・クロックとして使用され、スロット・クロックを抜き取るためにデータが利用される。一斉送信波長を介して送信されるデータはスロット・クロック速度のサイクルを有するサイクル・シリーズである。このシリーズに同調されたコリレータ７０４はスロット・クロックを復旧するために使用される。
【００３８】
次の段で、ノード特有の波長がドロップされ７０５、同期化バースト・モード受信機（ＳＢ−ＣＤＲ）７０６を使用してサンプリングされる。ＳＢ−ＣＤＲは移相器を使用して受信されたデータと同期のクロックを生成する。移相器を使用することによって、迅速なロック時間が確実にされる。次に、同調可能なレーザーを使用してパケットがファイバにアドされ７０８、最終段で、一斉送信波長はＯ−Ｅ−Ｏ変換を通過した後で送信され７０７、信号データがアド、およびドロップされる７０９＆７１０。
【００３９】
理解されるように、一斉送信波長は各ノードで復旧され、デイジーチェーン方式で再送信される。データは復旧され、再送信されるので、電子素子の内部遅延によって１つの一斉送信波長のクロックに及ぶ移相を生ずることがあろう。この遅延はリング上での各ノードで累算され、パケットのガード・タイムであると見なされるべきであろう。あるいは、この遅延は図８に示すように、光学系または電気的な遅延のいずれかによる適宜の制御を利用して最小限にすることができる。
【００４０】
スロット・クロックが一斉送信波長を経て直接送信される場合は、リターン信号を介して簡単なＰＬＬをロックすることができる。マスター・ノードによって送信されたスロット・クロックはリングの周囲を回って全てのノードに伝播する。各ノードはクロック信号波長をドロップし、光信号を電気信号に変換する。スロット・クロックは低ノイズ／ジッタ特性を有している必要があるので、フェーズ・ロック・ループ（ＰＬＬ）を使用して、クリーンなクロックを復旧することができる。いずれの方法でも、復旧されたスロット・クロックはノード送信機および受信機のタイミングを取り、ひいてはスロット間の重複を避けるために使用される。
【００４１】
システム・ビット・クロックが配信され、各ノードがシステム・クロックから誘導されたクロックを使用してパケットビットを送信するので、受信機は周波数ロックを必要としない。ビットの同期化は移相器を使用したバースト受信機を利用してクロックの位相を単に偏移させることによって達成可能である。位相の偏移だけならば、従来型のＰＬＬ受信機が行う周波数および位相ロックよりも大幅に迅速に行うことができる。
【００４２】
同期バースト・モード受信機の例が図９に示されている。システム・クロックは判明しているので、データ周波数も同様に判明している。ＳＢ−ＣＤＲは移相を測定する参考としてシステム・クロックを利用する。移相の測定は移相器を調整する際に利用され、次にデータをサンプリングするために移相クロックが利用される。ＳＢ−ＣＤＲ位相ロックは２段階で行われる。第一段階では、移相器は計算された位相へと直接偏移される。第二段階で、より低速の接続によるパケットの送信中に正しい位相が保たれる。入力信号は制限増幅器９０１によって制限され、出力は位相検出器およびサンプルリング・ユニット９０２の双方に送られる。位相検出器は入力信号を有する移相器９０４からのクロック信号で動作する。位相検出器の出力は低域フィルタ９０３および移相器用のコントローラ９０５に送られる。移相されたクロックはデータをサンプリングするためにサンプルユニット９０２にも送られる。
【００４３】
通常は、ソース・ノードは適宜のガード・タイムを利用してタイム・スロットの境界内でパケットを送信する。しかし、宛先ノードが複数のソース・ノードからパケットを受信するということにより、タイム・スロット内でのパケットの位置は不明である。パケット・ペイロードを認識するために、プリアンブルとパケット・ペイロードとの間に“バーカー”が配置される。デジタル受信機はバーカーを認識し、ペイロードを抜き出す。
【００４４】
単一システム・クロックで動作する同期リングの場合、１つのノード（マスター・ノード）は他の全てのノードによって追随されているシステム・クロック信号を一斉送信する。システム・クロックは各ノードで、データを他のノードに送信し、また受信されたデータ信号をサンプリングするために利用される。しかし、ノードは互いに異なる位置にあり、異なる電気／光の内部遅延を有している。これは、全てのソース・ノードが同じクロックを利用して信号を送信するものの、宛先ノードはソース・ノードの位置／遅延に応じて移相された信号を受けることを意味している。
位相遅延に対処し、バースト受信機の必要性および／またはＰＬＬロック時間の不利な点を避けるため、受信ノードは移相器方式を利用することができる。移相器方式では、ビット・クロック周波数が判明している。判明している周波数クロックは移相器によって適正なビット・クロック位相へと偏移される。移相は位相検出器から決定される。適正な位相はパケットの送信中、低速の修正によって保たれる。
【００４５】
１０ＧＨｚのクロック移相器の実装の実施形態が図１０に示されている。フェーズ・ロック・ループ内のＶＣＯとして１つの直接デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）１００４が使用される。その周波数および位相は６２２ＭＨｚのシステム・クロックにロックされる。第二のＤＤＳ１００６は第一のＤＤＳと同じ制御語をコントローラ１００５から受信するので、その出力は第一のＤＤＳと同じである。制御値に一定の値を加えることによって、第二のＤＤＳは入力周波数を追跡記録しているが、その位相は異なっている。次に、移相された出力が１５×システム・クロックで乗算され、位相制御された１０Ｇビットのクロックが生成される。
【００４６】
本発明を上記の好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明の趣旨と範囲内に留まりつつ、ある種の修正、変化形、および代替構造が当業者には自明であることが明らかであろう。したがって、本発明の境界を判断するには添付の特許請求の範囲を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】４つのノードを有する全光多重リング・ネットワークと、ノード＃２の概略実施形態を示す図であり、ノード＃２は波長＃２をドロップし、一方、他の波長はノードを通過する。
【図２】光リングを介したスロット化されたネットワーク上のスロットを示す図であり、スロットはリング内で一方向に回転している。
【図３】タイム・スロット内でのパケット位置を示している。
【図４】リング上のスロット数が整数個のスロット数ではない場合は、最後尾のスロットが先頭のスロットと重複する場合を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態によって、同期化チャネルおよびスロット・ロック機構に責任を担うマスター・ノードＰＨＹを示した図面である。
【図６ａ】光遅延線（ＯＤＬ）を示す図面であり、並列ＯＤＬを概略的に示している。
【図６ｂ】光遅延線（ＯＤＬ）を示す図面であり、直列ＯＤＬを概略的に示している。
【図７】本発明の一実施形態によって、同期化チャネルおよびスロット・ロック機構に責任を担う正規のノードＰＨＹを示した図面である。
【図８】一斉通信波長について累積された遅延を補償する遅延制御工程を示した図面である。
【図９】本発明の一実施形態による同期バースト・モード受信機の図面である。
【図１０】本発明の一態様による１０ＧＨｚクロック移相器の図面である。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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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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【国際調査報告】
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