(57)【要約】  光パケット交換デバイス２０が、波長チャネルによって搬送されるデータパケット６０を含む光信号を受信することのできる入力部９と、それぞれの波長チャネルのトランスペアレント通過を保証する光路３１を備える通過部３０と、個々のデータパケットを選択的にブロックし、または通過することを許可するようにパケットモードで切り換えることのできるいくつかのセレクタ要素３４と、入力部で受信されたデータパケットについてのシグナリング情報を受信し、前記波長チャネルに対応するセレクタ要素を制御し、前記データパケットをブロックし、または通過することを許可することのできる制御ユニットであって、前記波長チャネル上でデータパケットが受信されない時間ウィンドウ中にセレクタ要素３４をブロッキング状態に維持する制御ユニットとを備える。
2013506372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長チャネルによって搬送されるデータパケット（６０）を含む光信号を受信することのできる入力部（９）と、
波長チャネルによって搬送されるデータパケットを含む光信号を送信することのできる出力部（９）と、
入力部で受信される波長チャネルのうちの少なくとも１つによって搬送されるデータパケットを復調することのできる抽出部（４０）と、
出力部によって送信されるべき少なくとも１つの波長チャネル上の光データパケットを生成することのできる挿入部（４５）と、
入力部によって受信された前記波長チャネルのうちのいくつかを分離するスペクトルセパレータ（２２）と、
前記スペクトルセパレータによって分離された波長チャネルを再結合する光コンバイナ（２８）と、
スペクトルセパレータと光コンバイナとの間でそれぞれの波長チャネルをトランスペアレントに通過させる光路（３１）を備える通過部（３０）と、
いくつかのセレクタ要素（３４）であって、各セレクタ要素がそれぞれの光路と協働し、前記光路を使用して波長チャネルによって搬送される個々のデータパケットを選択的にブロックし、または通過することを許可するようにパケットモードで切り換えることのできるいくつかのセレクタ要素（３４）と、
入力部で受信されたデータパケットについてのシグナリング情報を受信し、データパケットについて、波長チャネルと、前記データパケットを含む時間ウィンドウとを定義し、前記時間ウィンドウと同期して前記波長チャネルに対応するセレクタ要素を制御し、前記データパケットをブロックし、または通過することを許可することのできる制御ユニット（５０）であって、前記波長チャネル上でデータパケットが受信されない時間ウィンドウ中にセレクタ要素（３４）をブロッキング状態に維持する制御ユニット（５０）と
を備える、光信号スイッチングデバイス（２０）。
【請求項２】
データパケットに関する前記シグナリング情報が前記データパケットに関する宛先を定義する、請求項１に記載のスイッチングデバイス。
【請求項３】
前記制御ユニット（５０）が、前記通信の下流の宛先を有するデータパケットを含む時間ウィンドウ中にセレクタ要素（３４）をパススルー状態に切り換えることができ、データパケットが前記出力部まで進むことを可能にする、請求項２に記載のスイッチングデバイス。
【請求項４】
挿入部が、前記波長チャネル上でデータパケットを生成することのできる少なくとも１つの光送信機（４５）を備える、請求項１から３のいずれかに記載のスイッチングデバイス。
【請求項５】
制御ユニットが、挿入を待機中のデータについての情報を受信することができ、挿入部に関する前記光送信機（４５）を制御して、セレクタ要素（３４）がブロッキング状態にある時間ウィンドウと同期して、挿入を待機中の前記データを含む光パケットを前記波長チャネル上で生成することができる、請求項４に記載のスイッチングデバイス。
【請求項６】
前記セレクタ要素（３４）が、通過部内の光路上の光ゲートとしてレイアウトされた半導体光増幅器を備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のスイッチングデバイス。
【請求項７】
入力部で受信されたデータパケットについてのシグナリング情報が、前記光信号の所定の波長チャネル（λｃ）によって搬送され、前記ノードが、前記所定のチャネルを分離するスペクトルセパレータ（２２）と、前記シグナリング情報を復調する光受信機とを備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のスイッチングデバイス。
【請求項８】
ＷＤＭ光ネットワーク用の通信ノードであって、
着信ＷＤＭ光信号を受信するいくつかの入力線（１０９）と、
発信ＷＤＭ光信号を送信するいくつかの出力線（２０９）と、
前記入力線または出力線のそれぞれの上に挿入された、請求項１から７のいずれかに記載のスイッチングデバイス（２０、１２０）と、
前記入力線を前記出力線とリンクし、前記発信ＷＤＭ光信号を形成することができ、前記着信ＷＤＭ光信号から来るごとに波長チャネルを再結合する波長スイッチングデバイス（７０）と
を備える、通信ノード。
【請求項９】
請求項１から７のいずれかに記載のスイッチングデバイスおよび請求項８に記載の通信ノードからなるグループから選択されたいくつかのネットワーク構成要素（１−６）と、前記ネットワーク構成要素をリンクする光ファイバ（９）とを備える、トランスペアレントまたはハイブリッド光ネットワーク（１０）。
【請求項１０】
様々な変調フォーマットおよび／または様々な変調レートでデータパケットが送信される、請求項９に記載の光ネットワーク。
【請求項１１】
光ファイバによって前記ネットワーク構成要素の少なくとも１つに接続された少なくとも１つの完全にトランスペアレントな光通過経路ノードをさらに備える、請求項９に記載の光ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトル多重化（ＷＤＭ）を用いる光通信ネットワークに関する。本発明はまた、光パケット交換デバイス、より一般には、そのような通信ネットワーク用のネットワーク構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば米国特許出願公開第２００２／０１３１１１８号による、スペクトル多重化を用いる光通信ネットワーク用の光パケットアドドロップマルチプレクサが知られている。そのようなデバイスの基本的機能は、トラフィックの挿入、トラフィックの抽出、トラフィックの伝送、およびマルチポイントトラフィックの抽出伝送である。トランスペアレントに、すなわちデータ信号を電子領域に変換することなく伝送機能を完了することにより、必要な光トランスポンダの数が、すべての着信トラフィックの電子的変換を生成する通信ノードに関して削減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１３１１１８号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＤＢＯＲＮ：ａ  ｓｈａｒｅｄ  ＷＤＭ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  Ｂｕｓ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｃｋｅｔ  ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、Ｎｏ．Ｌｅ  Ｓａｕｚｅ他、Ｐａｐｅｒ  ＴｕＣ３、Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ、Ｃｈｅｊｕ  Ｉｓｌａｎｄ、Ｋｏｒｅａ、２００２年
【非特許文献２】「Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｃｏｓｔ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｐａｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｃｋｅｔ  ｒｉｎｇ  ａｔ  ２．５Ｇｂｉｔ／ｓ」、Ｔ．Ｚａｍｉ他、Ｐａｐｅｒ  Ｐｓ．Ｔｈ．Ｂ２、Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ、２００３年
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一形態では、本発明は、
波長チャネルによって搬送されるデータパケットを含む光信号を受信することのできる入力部と、
波長チャネルによって搬送されるデータパケットを含む光信号を送信することのできる出力部と、
入力部で受信される波長チャネルのうちの少なくとも１つによって搬送されるデータパケットを復調することのできる抽出部と、
出力部によって送信されるべき少なくとも１つの波長チャネル上の光データパケットを生成することのできる挿入部と、
入力部によって受信された前記波長チャネルのうちのいくつかを分離するスペクトルセパレータと、
前記スペクトルセパレータによって分離された波長チャネルを再結合する光コンバイナと、
スペクトルセパレータと光コンバイナとの間でそれぞれの波長チャネルをトランスペアレントに通過させる光路を備える通過部と、
いくつかのセレクタ要素であって、各セレクタ要素がそれぞれの光路と協働し、前記光路を使用して波長チャネルによって搬送される特定のデータパケットに対するアクセスを選択的にブロックまたはオープンするようにパケットモードで切り換えることのできるいくつかのセレクタ要素と、
入力部で受信されたデータパケットについてのシグナリング情報を受信し、データパケットについて、波長チャネルと、前記データパケットを含む時間ウィンドウとを定義し、前記時間ウィンドウと同期して前記波長チャネルに対応するセレクタ要素を制御し、前記データパケットをブロックし、または通過することを許可することのできる制御ユニットであって、前記波長チャネル上でデータパケットが受信されない時間ウィンドウ中にセレクタ要素をブロッキング状態に維持する制御ユニットと
を備える光パケット交換デバイスを開示する。
【０００６】
別の有利な形態では、このデバイスは、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる：
−  データパケットに関するシグナリング情報が前記データパケットに関する宛先を定義する。
−  制御ユニットが、前記通信ノードの下流の宛先を有するデータパケットを含む時間ウィンドウ中にセレクタ要素をパススルー状態に切り換えることができ、データパケットが前記出力部まで進むことを可能にする。
−  挿入部が、前記波長チャネル上でデータパケットを生成することのできる少なくとも１つの光送信機を備える。
−  制御ユニットが、挿入を待機中のデータについての情報を受信することができ、挿入部に関する前記光送信機を制御して、セレクタ要素がブロッキング状態にある時間ウィンドウと同期して、挿入を待機中の前記データを含む光パケットを前記波長チャネル上で生成することができる。
【０００７】
セレクタ要素を、光路上または光路の端部の一方、具体的にはスペクトルセパレータまたは光コンバイナに配置することができる。
【０００８】
「スペクトルセパレータ」とは、光信号をいくつかの波長に分離することを可能にする、１つまたは複数のレベル上に配置された１つまたは複数の構成要素を表す。スペクトルセパレータは、固定フィルタまたはチューナブルフィルタに関連付けられたデマルチプレクサや非カラービームスプリッタなどの所定の波長グリッドに適合された構成要素を含むことができる。スペクトルセパレータは、例えば波長セレクタスイッチ（ＷＳＳ）の形態で再構成可能である。スペクトルセパレータを、個々のチャネルまたはチャネルのグループ、特に１つまたは複数のチャネルを含むスペクトルバンドを分離するように設計することができる。同様に、光路および対応するセレクタ要素は、個々の波長チャネルの通過またはチャネルのグループの通過専用とすることができる。
【０００９】
挿入部は、１つまたは複数の固定または調節可能波長光送信機を備えることができる。送信機の数は、ノードの挿入容量を決定する。好ましくは、挿入部は、実際の必要に対するノードの挿入容量の適合を可能にするためにモジュール式となるように設計される。
【００１０】
好ましくは、挿入部は高速チューナブル光送信機を備える。「高速チューナブル」とは、光パケットの平均持続時間よりもずっと迅速に伝送波長を変更する光源の能力を表す。例えば、そのような光源を使用して、異なる波長上で連続するパケットを送信することができる。
【００１１】
通過部の内部または外部に挿入部を接続することができる。第１のケースでは、挿入部は、光コンバイナの上流の１つまたは複数の光路または光コンバイナのポートにリンクされた１つまたは複数の固定またはチューナブル送信機を備える。第２のケースでは、挿入部は、出力部にリンクされた１つまたは複数の固定またはチューナブル送信機を備える。
【００１２】
「光コンバイナ」とは、いくつかの波長の光信号を結合することを可能にする、１つまたは複数のレベル上に配置された１つまたは複数の構成要素を表す。光コンバイナは、マルチプレクサなどの所定の波長グリッドに適合された構成要素、またはスターカップラなどの非カラー構成要素を含むことができる。非カラー構成要素は、トラフィック挿入のための波長の選択を限定しないので、挿入されたトラフィックを光コンバイナが受信しなければならない場合に好ましいことがある。
【００１３】
抽出部は、１つまたは複数の固定または調節可能波長光受信機を備えることができる。受信機の数は、ノードの抽出容量を決定する。好ましくは、抽出部は、実際の必要に対するノードの抽出容量の適合を可能にするためにモジュール式となるように設計される。
【００１４】
１つの特定の形態によれば、抽出デバイスは、通過部内の光路にそれぞれリンクされ、対応する光路を通過する波長チャネルによって搬送されるデータパケットを復調することのできるいくつかのパケットモード受信機を備える。このレイアウトは、いくつかの波長チャネルによって搬送されるパケットを抽出することを可能にし、ノードにトラフィックを送らなければならないソースに関する柔軟性を提供する。
【００１５】
別の特定の形態によれば、抽出部は、復調しなければならないデータパケットを搬送する波長チャネルを選択するための少なくとも１つの高速チューナブルフィルタの仲介によって入力部に接続される少なくとも１つのパケットモード受信機を備える。
【００１６】
抽出部を、通過部の内部または外部に接続することができる。第１のケースでは、抽出部は、通過部内の１つまたは複数の光路にリンクされた１つまたは複数の固定またはチューナブル受信機を備える。第２のケースでは、抽出部は、スペクトルセパレータの上流の入力部にリンクされた１つまたは複数の固定またはチューナブル受信機を備える。
【００１７】
有利には、抽出部は、入力部で受信されたいくつかの波長チャネルによって搬送されたデータパケットを復調するいくつかのパケットモード受信機と、前記パケットから、抽出されたトラフィック用のいくつかの出力にデータを転送する電子スイッチとを備える。このレイアウトは、いくつかのチャネルからパケットを同時に抽出し、出力ポートに対して抽出されたデータの間の競合を解決することを可能にする。
【００１８】
好ましくは、前記または各セレクタ要素は、通過部内の光路上に光ポートとしてレイアウトされた半導体光増幅器を備える。この形態は、増幅器を使用して、送信すべきでないパケットを消去し、ノードの出力部に送信すべきパケットを再増幅することを可能にする。セレクタ要素を作成する別の可能性、例えば１×２または２×２、あるいは他のタイプのスイッチがある。
【００１９】
パケットを搬送する波長チャネルについての情報は、例えばシグナリングがチャネルを特定するデジタル情報を含むとき、明示的なものでよく、または例えば所与の物理チャネルが所与の波長チャネルについてのシグナリング情報を搬送するとき、暗黙的なものでよい。
【００２０】
パケットを含む時間ウィンドウについての情報は、例えばシグナリングが時間ウィンドウの開始、終了、および／または持続時間を特定するデジタル情報を含むとき、明示的なものでよく、あるいは例えば制御ユニットによって受信されるシグナリング情報と、ノードの光学層によって受信されるデータパケットとが事前定義された方式で同期されるとき、暗黙的なものでよい。データパケットは、可変サイズパケットまたは固定サイズパケットでよい。好ましくは、データパケットは、様々な波長チャネル上でおおよそ同期式に配置される。
【００２１】
有利には、入力部で受信されたデータパケットについてのシグナリング情報が、前記光信号の所定の波長チャネルによって搬送され、前記ノードは、前記所定のチャネルを分離するスペクトルセパレータと、前記シグナリング情報を復調する光受信機とを備える。シグナリングをバンド外で、すなわちシグナリング用に予約された１つまたは複数のチャネル上で搬送することができ、またはバンド内で、すなわちデータパケット、具体的にはパケットヘッダと共有される１つまたは複数のチャネル上で搬送することができる。
【００２２】
一形態によれば、本発明はまた、ＷＤＭ光ネットワーク用の通信ノードであって、
着信ＷＤＭ光信号を受信するいくつかの入力線と、
発信ＷＤＭ光信号を送信するいくつかの出力線と、
前記入力線または出力線のそれぞれの上に挿入された上述のスイッチングデバイスと、
前記入力線を前記出力線とリンクし、前記発信ＷＤＭ光信号を形成することができ、前記着信ＷＤＭ光信号から来るごとに波長チャネルを再結合する波長スイッチングデバイスと
を備える通信ノードを提供する。
【００２３】
一形態によれば、本発明はまた、上述のスイッチングデバイスおよび上述の通信ノードからなるグループから選択されたいくつかのネットワーク構成要素と、前記ネットワーク構成要素をリンクする光ファイバとを備えるトランスペアレントまたはハイブリッド光ネットワークを提供する。
【００２４】
この光ネットワークを使用して、具体的には様々な変調フォーマットおよび／または様々な変調レートでデータパケットを送信することができる。
【００２５】
本発明の基本の一概念は、いくつかの異なるソースによって送信されるいくつかの光パケットがＷＤＭ光ネットワーク内の単一の波長チャネルを共有することを可能にすることである。パケットモードに切り換えることのできるセレクタ要素が、通過部内でパケットを選択的に消去して、波長チャネルを解放し、ノードの挿入部または別のネットワーク構成要素によって同一チャネル上でパケットを追加することを可能にする。この波長チャネル上のパケットの選択的消去は、ノードの抽出部によって抽出しなければならないポイントツーポイントトラフィックなどの、通信ノードの下流の宛先を有さないトラフィックを削除するように働くことができ、または追加されるべきパケットのために利用可能な帯域幅がなく、このパケットが通過中のパケット以上の優先順位レベルを有するときなどに、挿入部によって追加されるべきパケットを優先して、通過中のパケットを削除するように働くことができる。
【００２６】
さらに、各ネットワーク構成要素内の、ブロッキング状態でデフォルトで維持されるセレクタ要素の制御が、空き時間ウィンドウで光学雑音を非常に低いレベルに維持することを可能にする。したがって、以前に空きであったウィンドウに光パケットを挿入することが、低背景雑音にわたって実施され、このことは光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を最適化し、したがって光場での伝送距離を改善することを可能にする。
【００２７】
単に例示的かつ非限定的な例として与えられ、添付の図面に対して参照を行う本発明の複数の特定の形態の以下の説明を検討するときに、本発明をより良く理解し、本発明の他の目的、詳細、特徴、利点がよりはっきりと明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一形態による光ネットワークの概略図である。
【図２】図１のネットワークのノードの光学的アーキテクチャの機能図である。
【図３】図２のノードの電子的アーキテクチャの機能図である。
【図４】図２のノードによって受信される光信号のフォーマットの機能図である。
【図５】代替形態による図２のノードの抽出部の機能図である。
【図６】代替形態による図２のノードの挿入部の機能図である。
【図７】本発明の別の形態による通信ノードの光学的アーキテクチャを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に、光リンク９、例えば光ファイバによって相互接続されたアクセスノード１、２、３、４、５、および６を備える、例えば大都市圏型のリングアーキテクチャを有する光ネットワーク１０を非常に概略的に示す。矢印７は、リング内の光信号の循環方向を示す。データは、Ｎ個の所定の波長チャネルのグリッド上で伝送され、Ｎは正の整数であり、例えば４０または８０チャネルに等しい。波長チャネル当たりのデータのフローが、アクセスノード内の光変調器のレート、例えば１０または４０Ｇｂｉｔ／ｓによって設定される。各アクセスノードは、ノード１に対して番号８で示されるクライアント層と協働し、クライアント層は、光ネットワークに挿入するためのデータをアクセスノードに供給し、アクセスノードによって光ネットワークから抽出されたデータを回復する。このクライアント層は、例えばアグリゲーションネットワークまたは受動光ネットワークを含む。図示されるもの以外の多くの要素、例えば故障に対して保護するための冗長リンク、ネットワーク管理システムなどをネットワーク１０の構築で使用することができる。
【００３０】
図２を参照しながら、アクセスノード１から６に適した光ネットワークが説明される。好ましくは、ネットワークは、任意のアクセスノードが光場内のすべての他のアクセスノードと通信することができるように、すなわちネットワークが送信機ノードから受信機ノードにデータパケットをトランスペアレントに伝送することができるように設計される。そのように行うために、ノードはトランスペアレント通過部を有する。好ましくは、アクセスノードは、いくつかの波長チャネル上のデータパケットを抽出することができる。次いで、このノード宛てのトラフィックのために使用される帯域幅を、必要に応じて広い範囲内で柔軟に割り当てることができる。好ましくは、アクセスノードは、いくつかの波長チャネル上にデータパケットを挿入することができる。それによって送信機ノードは、チャネル上の負荷に応じて、送信する波長チャネルを選択することができる。図２に、こうした制約を満たすことのできる、光パケットアドドロップマルチプレクサの形態のノード１の光学層２０を示す。
【００３１】
１つの入力２１で、光ファイバ９によって伝送されるＷＤＭ光信号が受信され、デマルチプレクサ２２に導入される。デマルチプレクサ２２は、出力２３上のシグナリング用に予約された１つのチャネルと、出力２５上の（Ｎ−１）個のデータ伝送チャネルとを含む、すべての波長チャネルを別々に供給するいくつかの出力を有する。出力２３は、シグナリング情報を復調する光パケット受信機２４にリンクされる。リンク２６は、図３に示されるノードコントローラ５０にシグナリング情報を送信する。
【００３２】
デマルチプレクサ２２からの各出力２５は、光通過経路３０によってＮ：１スターカップラ２８にリンクされる。光路３０は順に、光リンク３１、抽出用の１：２カップラ３２、高速光ゲートとして働く半導体増幅器３４、挿入用の２：１カップラ３２、および光リンク３８を備える。増幅器３４は、リンク３９を通じてノードコントローラ５０によって制御され、光路３０に割り振られた波長チャネルによって搬送される各データパケットへのアクセスを選択的にブロックまたはオープンする。ノードを横切るパケット通過時間を調節するために、光路３０について、遅延線３３、例えばある長さの光ファイバも想定することができる。
【００３３】
ここでの抽出部は、各光路３０について、対応する波長チャネルによってカップラ３２から搬送されるパケットを受信する光パケット受信機４０から構成される。したがって、光路３０に割り振られる波長チャネルが、カップラ３２によって通過部および抽出部にわたって分散される。各光パケット受信機４０は、ノードコントローラ５０の制御下で光パケットを復調し、復調したデータをリンク４１によって図３に示される電子スイッチ４２に送信する。光パケット受信機４０（「バーストモード受信機」としても知られる）は、光パケットの起源および光パケットがネットワークを介して移動した距離に応じて変化することのある各パケットの信号レベルに適応することにより、光データパケットを復調することができる。パケット受信機４０はまた、クロック再生も実施する。
【００３４】
ここでのノードの挿入部は、カップラ３７によって光路３０と結合された１つまたは複数の光パケット送信機４５を備える。
【００３５】
好ましくは、光パケット送信機または送信機４５は、内部または外部変調器を備えるチューナブル光源を使用し、使用される送信機の数とは無関係に、トラフィックを挿入するために波長チャネルのスペクトル全体に達することを可能にする。光パケット送信機４５は、リンク４９によってノードコントローラ５０に接続される。送信機４５のチューニングは、パケット伝送のために光路３０上で利用可能な時間ウィンドウと同期して、ノードコントローラ５０の制御下で実施される。好ましくは、ソースは、パケット時間に関して高速なチューニングを許可しなければならない。例えば、現行技術は、５０または１００ｎｓでのチューニングを可能にする。
【００３６】
光コンバイナ２８は、通過部および挿入部から来る、様々な波長チャネルによって搬送される光パケット、ならびに専用シグナリングチャネル上に光送信機４４によって挿入されたシグナリングパケットを再結合し、得られたスペクトル多重化光信号を、光ファイバ９を介して下流の次のアクセスノードに送る。
【００３７】
光学層２０の入力および出力で、光ファイバ９上に取り付けられ、ファイバを介して移動される光信号を増幅するＥＤＦＡ光増幅器１６が示されている。こうした増幅器１６は、光学構成要素、特にデマルチプレクサ２２、カップラ３２および３７、ならびにコンバイナ２８によって受ける損失を補償することによってノードのカスケーダビリティを改善する。ネットワーク内に存在する必要に増幅ステップ数を適合させることができ、必要は、伝播距離および設置される光学デバイスのセットに依存することがある。さらに、光ゲート３４が通過中のパケットに関する増幅機能を果たすことができ、増幅器１６は常に必要であるわけではない。図２のアーキテクチャは、様々な光通過経路間の損失の平衡を取ることを可能にする。
【００３８】
次に、図３を参照しながら、アクセスノードの電子層およびその動作が説明される。ノードコントローラ５０は、パケットの到達と同期して、入力光ファイバ９を介して到達するデータパケットについてのシグナリング情報を処理し、パケット受信機（複数可）４０、光ゲート（複数可）３４、および光送信機（複数可）４５を構成する時間を有するように、この情報をこうしたパケットの前に受信する。光パケットについてのシグナリング情報は、例えば、光パケットを搬送する波長チャネルの識別、宛先アクセスノードの識別、パケットの優先順位レベル、およびノードへのパケットの到着時刻についての同期情報を含む。
【００３９】
ノードコントローラ５０は、パケット受信機４０とのリンク５１を有する。パケットの宛先が当該アクセスノードを含むとき、ノードコントローラ５０は、対応する波長チャネルに割り当てられたパケット受信機４０に、パケットを復調し、すなわちデータを電子信号に変換し、電子信号を電子スイッチ４１に送るように指令する。したがって、当該アクセスノード宛ての光パケットだけを復調し、通過中のトラフィックの機密性を保持することが可能である。代替形態は、抽出部内のすべての着信パケットを復調し、この宛先のためではないデータを消去することからなる。
【００４０】
電子スイッチ４１は、抽出したデータを一時的に格納し、出力ポート５５の競合を管理し、パケットをリオーダし、出力インターフェース５４にパケットを転送する。出力インターフェース５４は、出力ポート５５に接続されたクライアント層に適合された方式でデータをフォーマットする電子モジュールである。例えば、出力インターフェース５４は、例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓまたはその他の容量を有するイーサネット（登録商標）ラインカードである。出力インターフェース５４を追加または除去し、かつ／またはパケット受信機４０を追加または除去することによってモジュール式にノードの抽出容量を変更することができる。特定の一形態によれば、適切な容量を有するパケット受信機４０および出力インターフェース５４が、単一のモジュール、例えば光電子カードの形態でレイアウトされる。
【００４１】
光ゲート３４は、デフォルトでブロッキング状態を呈するようにノードコントローラ５０によって制御される。ノードコントローラ５０は、後続のノードに通過中のトラフィックが通過することを可能にするだけのために、光ゲート３４をパススルー状態に切り換える。したがって、入力２１で受信されたパケットがアクセスノードの下流の宛先を有するとき、ノードコントローラ５０は、対応する波長チャネルに割り振られた光ゲート３４に、パケットが通過することを可能にするように指令する。したがって、この時間ウィンドウの間、波長チャネルが占有され、トラフィックの挿入のために利用できない。同様に、マルチポイントトラフィックまたはすべてのノードに配布されるトラフィックは通常、パケット信号を増幅するためにも使用することのできる光ゲート３４を通じてトランスペアレントに通過する。
【００４２】
例えば図４のウィンドウ［ｔｎ，ｔｎ＋１］内のλ３のように、時間ウィンドウが所与の波長チャネル上にパケットを含まないとき、この波長チャネルに対応する光ゲート３４はブロッキング状態のままである。この構成は、例えばノードの上流のラインに沿った能動光学構成要素、またはノード内の、特にＥＤＦＡ増幅器内の能動光学構成要素のために、スペクトルのこの部分内およびこの時間ウィンドウ内に存在することのある光学背景雑音の伝播を制限することを可能にする。
【００４３】
挿入部は、挿入すべきデータ用の一時記憶ユニット５３を備える。ユニット５３は、クライアント層から入力インターフェース５２を介して、挿入すべきデータを受信し、データをその宛先および優先順位レベルに従ってキューに送り、光ネットワーク１０で使用されるフォーマットに適したサイズでパケットを形成し、データの挿入がノードコントローラ５０によって決定されたとき、こうしたデータをパケット送信機４５に転送する。ノードコントローラ５０は、例えば様々なキューの負荷ステータスなどの、挿入すべきトラフィックの特性を継続的に知るために、一時記憶ユニット５３に対するリンク５６を有する。パケットが挿入を待機中である場合、ノードコントローラ５０は、宛先ノードが抽出することのできる波長チャネル上の利用可能な時間ウィンドウへのパケットの挿入を指令する。そのように行うために、波長チャネルに関する、ネットワーク上の様々なアクセスノードに対する割当てテーブルを集中的に求め、すべてのノードに、例えばネットワーク管理システムによって送ることができる。ノード間の波長チャネルの適切な配布およびチューナブル送信機４５の最適な使用が、様々なチャネル間のトラフィックのバランシングを可能にするはずである。あるいは、すべてのチャネル上のパケットを抽出する能力をすべてのノードに与えることが可能であることがあり、その場合、割当てテーブルは不要である。
【００４４】
シグナリングに従って、通過中のパケットを消去するために取られた決定に応じて、または所与のチャネル上のトラフィックの不在の物理的検出により（ＣＳＭＡ／ＣＡ方法）、利用可能なウィンドウが知られる。適用可能な場合、利用可能なウィンドウを識別するための信号の検出を、遅延線３３の上流で実施することができる。
【００４５】
ノードコントローラ５０はまた、通過中のパケットおよび挿入されたパケット間の競合の管理を担当する。例えば、いくつかの方法を実施することができる：
通過中のパケットが、同一波長チャネル上の挿入を待機中のパケットよりも高い優先順位レベルを有する場合、ノードコントローラは、通過中のパケットが通過することを許可し、挿入すべきパケットの挿入を延期する。
【００４６】
通過中のパケットが、同一波長チャネル上の挿入を待機中のパケットよりも低い優先順位レベルを有する場合、ノードコントローラは、通過中のパケットを光ゲート３４でブロックし、そのようにして解放された時間ウィンドウに、挿入すべきパケットを挿入する。ノードコントローラ５０が消去した低優先順位パケットについて、ノードコントローラ５０は、送信機ノードの再送信機構が特定のアクションを実施することなく動作することを可能にすることができる。
【００４７】
通過中のパケットと、同一の波長チャネル上の挿入を待機中のパケットがどちらも高優先順位レベルを有する場合、例えばエンドツーエンド再送信とは適合しない保証待ち時間に対応して、ノードコントローラは、以下のステップの実行を指令する：抽出部内を通過中の光パケットの復調と、同時に、通過部を通過中の光パケットの消去、そのように解放された時間ウィンドウへの挿入すべきパケットの挿入、通過中の復調後データの一時記憶ユニット５７への格納、次いで、データの宛先と適合する波長チャネル上の後の時間ウィンドウでの、こうしたデータの光パケットへの挿入。この処理は、通過中のデータを電子形態に変更するという欠点を有するが、ネットワークが過負荷でなく、その負荷が波長チャネルにわたって十分に分散する場合、そのような事象はかなりまれであるはずである。この処理はまた、通過中のパケットに関する波長変換を実施することも可能にする。この処理は、挿入すべきパケットに優先順位を与えることからなり、記憶ユニット５３に関するキューが高いレベルの飽和に達した場合、優先順位レベルとは無関係に、通過中のパケットの伝送を延期することを使用することもできる。
【００４８】
入力インターフェース５２を追加または除去し、かつ／またはパケット送信機４５を追加または除去することによってモジュール式にノードの挿入容量を変更することができる。特定の一形態によれば、適合された容量を有するパケット送信機４５および入力インターフェース５２が、単一のモジュール、例えば光電子カードの形態でレイアウトされる。
【００４９】
通過中のパケットおよび挿入されるパケットに関して行われる決定に応じて、ノードコントローラ５０は、出力光ファイバ９上に存在するデータパケットについてのシグナリング情報を生成し、リンク５８を有する送信機４４に、パケット自体より先に次のホップにシグナリング情報を送信するように指令する。
【００５０】
光データパケットは、固定または可変サイズの様々なフォーマットを有することができる。一形態によれば、ネットワーク１０は、いくつかの変調フォーマット（例えば、ＯＯＫ、ＢＰＳＫ、ＤＱＰＳＫ、およびその他）および／またはいくつかの変調レート（例えば１０Ｇｂ／ｓ、４０Ｇｂ／ｓ、１００Ｇｂ／ｓ、およびその他）でデータパケットを伝送することができるように設計される。この場合、好ましくは、パケットに関するシグナリングは、変調フォーマットおよび／または変調レートについての情報を含み、したがって光パケットに関するスイッチング決定を、パケットの特性を考慮に入れてノードコントローラによって行い、例えば、パケットに関する宛先ノードの適切な光受信機に向けてパケットを送ることができる。
【００５１】
好ましくは、固定サイズ時間ウィンドウがすべての波長チャネル上でおおよそ同期式に使用され、このことは、アクセスノード間の同期を単純化し、この同期を実施するために交換しなければならない情報量を低減する。実際、すべての波長チャネルにわたる同期伝送の場合、ノードは、伝送ウィンドウの開始を単に認識しなければならない。図４に、すべてのチャネル上の固定パケットの同期伝送を示す。列は、同一の持続時間の連続する時間ウィンドウを示す。データが、多くとも時間ウィンドウ当たり波長チャネル当たり１つの光パケット６０の形でネットワーク１０に挿入される。４つの波長チャネルλ１からλ４が、シグナリングチャネルλｃと共に示されている。直線は、トラフィックが時点ｔｎ−１と時点ｔｎ＋２との間の時間にわたってネットワーク１０上の所与の地点で波長チャネルを通過することを示す。図４は、例として、このフレームワークでシグナリング情報を送信するのに使用することのできるフォーマットを示す。シグナリングチャネル上のパケット６０は、４つのデータチャネルに関するシグナリング情報をそれぞれ含む４つのフィールドＣ１からＣ４を含む。シグナリングチャネル上で、時間ウィンドウは、次の時間ウィンドウ内に存在するパケットに関するシグナリング情報を含み、したがってノードは常に、データより先にシグナリング情報を受信する。この先行が固定の時間ウィンドウ数である場合、ノードがパケットを受信する時間ウィンドウに従ってシグナリングパケットとデータパケットとの間の関係をノードが認識するので、明示的同期情報をシグナリングデータに挿入する必要はない。例えば、時間ウィンドウの持続時間は、約１から１００マイクロ秒、有利には１０マイクロ秒付近でよい。図４はまた、パケットネットワーク１０内で、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨなどの回線型技術とは対照的に、光信号が、送信すべきデータパケットがあるときの波長チャネル上にのみ存在することを示す。
【００５２】
図２では、光パケット受信機４０が波長チャネルに割り当てられ、波長チャネルは、ノードの抽出容量を、ノードがパケットを受信することのできるチャネル数にリンクする。１つまたは複数の高速チューナブル受信機を使用することにより、アクセスノードにパケットを送るのに使用することのできるスペクトルバンドおよびノードの抽出容量を互いに独立に調節することが可能である。図５に、この原理によるノードの抽出部の変形形態を示す。図２に示すのと同一または類似の要素は、１００だけ増加させた同一の参照番号を有する。ここでは入力光ファイバ１０９が、図示する例では１：５スターカップラ８０に接続され、その出力分岐が、ノードの通過部に関するデマルチプレクサ１２２と、ノードの抽出部を形成する１つまたは複数の高速チューナブル光パケット受信機８５とにそれぞれ接続される。チューナブル受信機８５は、例えばチューナブルフィルタ８１およびパケット受信機１４０から構成される。この場合、ノードコントローラとチューナブル受信機８５との間の接続１５１が、シグナリング情報に従って、復調すべきパケットに対応する波長チャネル上にフィルタ８１をチューニングするようにフィルタ８１に指令することを可能にする。チューナブル受信機８５を追加または除去することによってモジュール式にノードの抽出容量を変更することができる。チューナブル受信機８５を使用することは、アクセスノードへの波長チャネルの集中型割当ての必要を回避する。ブロック１６５は、図２と同様に実施されるノードの他の構成要素を示す。
【００５３】
抽出部を実施するための他の可能性がある。例えば、図２のような内部抽出部の場合、４×４カップラ（またはＰ×Ｑ、ＰおよびＱは正の整数）を、各光路から取られた信号を結合し、固定またはチューナブルフィルタを備えるいくつかのパケットモード受信機に結合した信号を再配布するように設計することができる。図５に基づく別の変形形態では、カップラ８０が、１つの出力が抽出部に通じる１×２カップラで置き換えられる。ビームスプリッタおよびいくつかのチューナブル受信機、あるいはデマルチプレクサおよびいくつかの選択可能カラー受信機でそれぞれ抽出部を実施することができる。選択可能カラー受信機は、光ゲートと組み合わされた波長受信機から構成される。固定またはチューナブルコヒーレント波長光受信機も使用することができ、その場合、光学フィルタは不要である。
【００５４】
図６に、ノードの挿入部の変形形態を示す。図２と同一または類似の要素は、２００だけ増加させた同一の参照番号を有する。図に示される例では、光パケット送信機２４４および２４５がここでは６：１型スターカップラ９０に接続され、６：１型スターカップラ９０は、送信機によって挿入されるパケットを、通過部を通過するパケットと結合する。カップラ９０の出力は出力光ファイバ２０９に接続される。したがって、光コンバイナ２２８は通過中のパケットのみを受信する。次いで、光回線２３８が事前定義された波長チャネルを搬送するときにマルチプレクサの形態でコンバイナ２２８を実施することができ、このことは、損失を低減し、光増幅ステップを潜在的に節約することを可能にする。ここでもやはり、固定またはチューナブル送信機２４５を追加または除去することによってモジュール式にノードの挿入容量を変更することができる。ブロック２６５は、ノードの他の構成要素を示し、図２と同様に実施される。
【００５５】
別の変形形態では、挿入部が固定カラー送信機のアレイ、任意選択で、送信機出力に位置する光ゲートのアレイ、および送信機からのカラー信号を結合するマルチプレクサで実施される。２×１カップラがカップラ９０に代わりに配置され、挿入部からの出力を光コンバイナ２２８からの出力と結合する。
【００５６】
有利には、抽出部、通過部、および挿入部の光学構成要素が、１対ｎ保護方式による冗長構成要素によって保護される。ただしｎは１より大きい数を表す。保護構成要素が、例えば固定パケット受信機４０またはチューナブルパケット受信機８５、パケット送信機２４または２４５、および光路３０について設計される。エラー、例えば電源またはノードコントローラの故障に対して保護するために、そのような状況に応答して、光ゲート３４をパススルー状態に切り換える手段を計画すべきである。したがって、ネットワークの残りの部分は故障の影響を受けない。
【００５７】
ノードのカスケーダビリティを改善するために、ノード上のいくつかの地点で、特に、カップラなどの光信号が減衰を受ける地点で、光増幅器、例えばＳＯＡを想定することができる。例えば、増幅器をカップラに組み込むことができる。
【００５８】
好ましくは、光ネットワーク１０は、集中型プロセスと分散型プロセスの組合せを使用して管理される。例えば集中型管理システムを使用することによって実装される集中型プロセスは、例えば、波長チャネルを抽出することのできるノードに対する波長チャネルの割当て、および優先順位レベルまたはサービスクラスの定義に関係する。分散型プロセスは、例えば、パケットレベル細分性でのアクセスノードによる挿入、通過、および抽出の管理に関係する。
【００５９】
ハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素を使用して、図示される要素の一部、特にノードコントローラ５０を様々な形態で、スタンドアロン式または分散式に構築することができる。使用することのできるハードウェア構成要素は、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはマイクロプロセッサである。ソフトウェア構成要素を、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、ＶＨＤＬなどの様々なプログラミング言語で書くことができる。このリストは網羅的なものではない。同様に、抽出されたデータおよび挿入を待機中のデータを一時的に格納するのに必要なキューをメモリモジュール内に集中させることができ、またはいくつかの間で分散させることができる。
【００６０】
ネットワーク管理システムは、マイクロコンピュータ、ワークステーション、インターネットに接続されたデバイス、任意の他の専用または汎用通信デバイスなどのハードウェアデバイスでよい。このシステムによって実行されるソフトウェアプログラムは、ネットワーク要素を制御するためのネットワーク管理機能を実現する。
【００６１】
上述のノードを多数のタイプの光ネットワークで、リングまたは他のアーキテクチャ、任意の数のノード、広範囲の地理的範囲、特にＬＡＮ、ＭＡＮ、ＷＡＮ、およびその他と共に使用することができる。具体的には、光通過経路３０上を通過中のトラフィックを消去することのできる光ゲートを備えるノードを、完全にトランスペアレントな光通過経路を有する他のタイプのノードと組み合わせて使用することができる。完全にトランスペアレントな光通過経路とは、ノードの入力ポートがすべての着信パケットをノード上の１つまたは複数の出力ポートにトランスペアレントに渡す機能を表す。
【００６２】
完全にトランスペアレントな光通過経路を有するノードの例は、具体的には、文献「ＤＢＯＲＮ：ａ  ｓｈａｒｅｄ  ＷＤＭ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  Ｂｕｓ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｃｋｅｔ  ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」、Ｎｏ．Ｌｅ  Ｓａｕｚｅ他、Ｐａｐｅｒ  ＴｕＣ３、Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ、Ｃｈｅｊｕ  Ｉｓｌａｎｄ、Ｋｏｒｅａ、２００２年、および「Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｃｏｓｔ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｐａｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｃｋｅｔ  ｒｉｎｇ  ａｔ  ２．５Ｇｂｉｔ／ｓ」、Ｔ．Ｚａｍｉ他、Ｐａｐｅｒ  Ｐｓ．Ｔｈ．Ｂ２、Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｎ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ、２００３年に記載されているＤＢＯＲＮノードである。これらのノードは、空き時間ウィンドウの検出に基づいて、ＣＳＭＡ／ＣＡメディアアクセス制御プロトコルを使用して光通過経路にパケットを挿入する。言い換えれば、ノードは、通過中のトラフィックをサンプリングするフォトダイオードを使用して着信波長チャネルを監視し、パケットを挿入することのできる空き時間ウィンドウを検出する。
【００６３】
光通過経路上を通過中のトラフィックを消去することのできる光ゲートを有するノードと、完全にトランスペアレントな光通過経路を有するノードを共に備えるネットワークでは、デフォルトで光ゲートをブロッキング状態に誘導することが、空き時間ウィンドウ内に蓄積した広帯域光学雑音を制限し、したがって完全にトランスペアレントな光通過経路を有するノードによって挿入された光パケットの信号対雑音比を改善することを可能にする。言い換えれば、ＤＢＯＲＮまたは下流に配置された類似のノードによるトラフィックの挿入に関する雑音条件を改善するように、ノードが挿入するパケットを有さないときであっても、光パケットがチャネル（複数可）上に存在しないときであっても、ノードの光通過経路の光ゲートを使用して、対応する波長チャネル（複数可）をクリーンにすることができる。
【００６４】
図７を参照しながら、例えばメッシュトポロジを作成するのに適した別の光ノードアーキテクチャが説明される。図２および３と同一または類似の要素は同一の参照番号を有する。具体的には、番号２０は、上述の光パケットアドドロップマルチプレクサを表すが、図２と図７の間では信号伝播方向が逆となる。図７のノードは、ビームスプリッタ７１および波長選択スイッチ７２からブロードキャストおよび選択アーキテクチャで作成された、ここでは４つの入力および４つの出力を有する波長チャネルスイッチングマトリックス７０を備える。光パケットアドドロップマルチプレクサ２０が各入力線１０９上に配置される。あるいは、番号１２０で示されるように、光パケットアドドロップマルチプレクサを各出力線２０９上に取り付けることもできる。統合された形で光パケットアドドロップマルチプレクサ２０および波長選択スイッチ７２に同時に指令するようにノードコントローラをレイアウトすることができる。
【００６５】
複数の特定の形態に関連して本発明が説明されたが、当然ながら本発明はいかなる形でもそれらに限定されず、記載の手段のすべての技術的均等物、ならびに本発明の範囲内に包含される場合はその組合せを含む。
【００６６】
動詞「備える」または「含む」およびその活用形の使用は、請求項に記載されている以外の要素またはステップの存在を除外するものではない。要素またはステップに関する不定冠詞「ａ」または「ａｎ」の使用は、別段の記述がない限り、複数のそのような要素またはステップの存在を除外するものではない。複数の手段またはモジュールが単一のハードウェア要素で示されることがある。
【００６７】
特許請求の範囲では、括弧内の参照符号が請求項を限定すると解釈されないものとする。
【図１】
2013506372.tif 000003
【図２】
2013506372.tif 000004
【図３】
2013506372.tif 000005
【図４】
2013506372.tif 000006
【図５】
2013506372.tif 000007
【図６】
2013506372.tif 000008
【図７】
2013506372.tif 000009
【国際調査報告】
2013506372.tif 000010
2013506372.tif 000011
2013506372.tif 000012
2013506372.tif 000013
2013506372.tif 000014
2013506372.tif 000015
2013506372.tif 000016
2013506372.tif 000017