(57)【要約】【課題】  同一室内に設置された複数のノード間におけるPoint-to-Point通信やマルチキャスト通信を容易に実現し得るノード間通信システムを得る。【解決手段】  拡散板０４を用いて通信元ノード０からの光の指向性を低下させて空間的広がりをもたせるが、このとき、光がレーザの場合、空間的広がりは電波に比べると自由度は小さいので、この空間的に広がった光を、更に反射板６により反射させて、通信相手先ノードへ導くようにする。これにより、ノード間の通信ケーブルの設置が不要となって設置性が向上する。また、通信に必要となる装置数が減少するので、メンテナンサビリティと信頼性の向上が可能となる。更に、全ノード向けの一斉通信の他、一定のノードグループに対するマルチキャスト通信、一対一の通信となるポイント間通信の全てを、少ない構成要素で簡単に実現可能となる。【選択図】      図２                                                  
2005347980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を用いて通信を行うノード間通信システムであって、前記光の指向性を低下させて空間的広がりをもたせる拡散手段と、前記拡散手段により空間的に広がった光を反射させて相手先ノードへ導く反射手段とを含むことを特徴とするノード間通信システム。
【請求項２】
前記ノードの各々は光送信手段及び光受信手段を有し、前記拡散手段は前記光送信手段の光を拡散し、前記反射手段は前記拡散手段により拡散された光を前記光受信手段へ反射することを特徴とする請求項１記載のノード間通信システム。
【請求項３】
前記光送信手段は、互いに発振波長が相違する複数の光発振素子を有することを特徴とする請求項２記載のノード間通信システム。
【請求項４】
前記光には、通信相手先ノードを示す宛先情報が含まれており、前記ノードの各々は、受信光信号の前記宛先情報に基づいて受信処理をなすことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のノード間通信システム。
【請求項５】
前記宛先情報は、通信相手先として複数のノードを指定可能であることを特徴とする請求項４記載のノード間通信システム。
【請求項６】
マルチノード型コンピュータシステムに適用してなることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のノード間通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はノード間通信システムに関し、特にマルチノード型コンピュータシステムに好適なノード間光通信方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在のマルチノード型コンピュータシステムのノード間通信では、通常、メタルまたは光ケーブルを用いて接続した有線によるノード間通信方式が主流となっている。例えば、図６に示す如く、複数のノード（コンピュータ）０〜３とクロスバスイッチ５との間を有線接続した構成のものがある。
【０００３】
特に、ノード間通信速度がシステム全体の処理速度に大きく影響を及ぼすために、高速通信を必要とする共有メモリタイプのマルチノード型コンピュータシステムの場合には、ノード間通信には、複数のケーブルを用いてデータ通信の帯域幅を確保する傾向にあり、ノード単体の性能向上と共に、ケーブルの接続本数は増大している。
【０００４】
このような有線による高速通信に対して、中・低速での通信では、赤外線レーザーを用いた光無線通信や、電波を用いた無線通信機構が用いられる場合も存在する。小規模の分散メモリ型マルチノードシステムなどでは、このような無線方の通信方式でも、必要最低限の通信帯域と機能を確保できる場合があり、無線による通信はコンピュータ間通信において選択肢の一つとなっている。
【０００５】
ここで、光無線通信方式を用いた技術の例としては、特許文献１に開示のものがあり、この例では、室内の天井板を反射板として利用して、２点間での通信を行う技術である。また、特許文献２を参照すると、天井に光中継機を設け、ネットワークからの情報をこの光中継機により指向性のある光ビームとして、この指向性を有する光ビームを、拡散機により複数の端末へ送出するようにした技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５２２８５号公報
【特許文献２】特開平１０−１３５９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したとおり、高性能なノードによりマルチノード型コンピュータシステムを構築した場合、システム全体の性能を上げるために、ノード間通信の帯域幅を十分広く確保する必要があるが、そのためには、ノード間通信ケーブルの増大は避けられない。ケーブル本数の増大により以下のようなデメリットが発生する。すなわち、ケーブルの設置のために大きな空間を必要とし、またケーブル誤接続のリスクが増し、誤接続が発生した場合ケーブルの特定も困難となる。更に、ケーブルの故障件数や接触不良などが増大する。これらのデメリットは、システムの設置性や安定性、信頼性の低下を招き、運用の障害となる。
【０００８】
上記の有線接続におけるデメリットを解決するために、無線によるノード間通信機構を用いることが考えられるが、現在の光無線通信には、以下のようなデメリットが存在する。すなわち、Point-to-Point（一対一）接続であるために、マルチノード型コンピュータシステムにおいて同期などに多用されるブロードキャスト通信には適さないし、またノード数が増大した場合、ノードに多くの通信装置を設ける必要が発生する。
【０００９】
例えば、有線でのフルクロスバ通信相当の通信性を達成する場合には、図７に示すように、ノード０〜３の相互間をスター型で接続することになるが、ノード数をｎとすれば、ノードに必要な通信装置（Ｔ，Ｒで示す）は（ｎ−１）セットとなる。
【００１０】
更に、電波による無線通信に関するデメリットとしては、有線通信に比べて通信帯域幅が狭いことであり、また遮蔽が難しく、情報漏洩が発生しやすいことである。
【００１１】
上記の特許文献１の技術では、Point-to-Pointの通信方式であり、多数のノード間でのブロードキャスト通信は不可能である。また、特許文献２の技術では、ネットワークと端末との間での通信を意図しており、上記特許文献１の場合と同様に、ノード間でのブロードキャスト通信を意図しているものではないし、また、同一室内に設置されている複数の端末からネットワークを介して外部の端末との通信を行う場合（またはその逆）のものであって、同一室内に設置された大規模マルチノード型コンピュータシステムにおいて、複数のノード間でのPoint-to-Point通信や、複数ノード間でのマルチキャスト通信を実現することはできない。
【００１２】
本発明の目的は、従来適用されている有線通信方式や無線通信方式の上述した欠点を軽減もしくは排除可能なノード間通信システムを提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、同一室内に設置された複数のノード間におけるPoint-to-Point通信やマルチキャスト通信を容易に実現することが可能なノード間通信システムを提供することである。
【００１４】
本発明の更に他の目的は、設置性に優れ高速かつ高機能の通信構造を構築することが可能なノード間通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によるノード間通信システムは、光を用いて通信を行うノード間通信システムであって、前記光の指向性を低下させて空間的広がりをもたせる拡散手段と、前記拡散手段により空間的に広がった光を反射させて相手先ノードへ導く反射手段とを含むことを特徴とする。
【００１６】
そして、前記ノードの各々は光送信手段及び光受信手段を有し、前記拡散手段は前記光送信手段の光を拡散し、前記反射手段は前記拡散手段により拡散された光を前記光受信手段へ反射することを特徴とする。また、前記光送信手段は、互いに発振波長が相違する複数の光発振素子を有することを特徴とする。
【００１７】
更に、前記光には、通信相手先ノードを示す宛先情報が含まれており、前記ノードの各々は、受信光信号の前記宛先情報に基づいて受信処理をなすことを特徴とし、前記宛先情報は、通信相手先として複数のノードを指定可能であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の作用を述べる。拡散板を用いて通信元ノードからの光の指向性を低下させて空間的広がりをもたせるが、このとき、光がレーザの場合、空間的広がりは電波に比べると自由度は小さいので、この空間的に広がった光を、更に反射板により反射させて、通信相手先ノードへ導くようにする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、大規模マルチノード型コンピュータシステムを設置する際に、ノード間の通信用ケーブルの設置が不必要となるため、設置性が向上するという効果がある。また、本発明によれば、通信に必要となる装置数が減少することにより、メンテナンサビリティと信頼性の向上が可能となるという効果がある。更に、本発明によれば、全ノード向けの一斉通信、いわゆるブロードキャスト通信のほか、一定のノードグループに対するマルチキャスト通信、一対一の通信となるポイント間通信の全てを、少ない構成要素で簡単に実現可能となるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態の全体を示すシステム概略図である。図１を参照すると、マルチノード型コンピュータシステムを構成するコンピュータ０〜２が設けられており、以下ノードと称するものとする。これらノードとなるコンピュータの形式、性能、機能などは特に制限されないが、Ｉ／Ｏ装置（インタフェース部）０１，１１，２１をそれぞれ通して、他ノードと通信するための機能は、最低限有するものとする。なお、本実施例では、ノードを３台として示しているが、実際のシステム構築においては、ノード数に特に制限がないことは自明である。
【００２１】
ノード０はレーザー発振器０３を有しており、このレーザー発振器０３はＩ／Ｏ装置０１により任意のパルス状レーザを発振する機能を提供する。レーザーの形式は本発明では特定しないが、拡散されたレーザー光が他ノードに到達する際に、受光器で十分に検出できる強度を保つことが可能な出力を有し、コンピュータ間通信に必要な応答性能を持つものとする。
【００２２】
また、ノード０はレーザー受光器０２を有しており、このレーザー受光器０２はレーザ発振器が照射したレーザー光を受光し、パルスパタンをＩ／Ｏ装置０１に伝達する機能を提供する。また、レーザー発振器０３が照射したレーザーを拡散する拡散板０４が設けられており、この拡散板はホログラム合成・結像などに一般的に用いられる拡散板でよいが、拡散特性として、拡散光の周辺部で極端に光の強度が落ちる場合があるために、システムの設置時には拡散特性には注意が必要となる。
【００２３】
他のノード１，２についても同様な構成であり、１１，２１はＩ／Ｏ装置、１２，２２はレーザー受光器、１３，２３はレーザー発振器、１４，２４は拡散板である。更に、反射板６が設けられており、本例では、一枚の反射板６として、鏡などの平面板を用いることができる。
【００２４】
図２は、ノード０が発信したレーザーをノード０〜２が受信しているモデルである。拡散レーザーによる通信では、全ノードに通信が届くのみでなく、自ノードにも通信は届く。これは有線通信でもブロードキャストやマルチキャストなどで、自ノードへの通信も発信するモデルが存在するケースが存在することに対応可能であることを示す。
【００２５】
図２では、拡散板０４によりレーザーが非常に広い範囲に拡散している様に示されているが、実際には拡散板０４の特性により、レーザーが広がる角度は制限を受ける。実際に装置を設置する場合、反射板６のレーザー発振器からの距離を調整し、全ノードに対してレーザーが到達するよう調整する必要がある。また、大規模マルチノードの場合、ノードの設置面積が広大になるため、拡散板の形状を工夫し、レーザーの照射が有効に行われるよう調整する必要がある。
【００２６】
本実施の形態では、送信は全ノードに対し同時に行われることを前提とするために、実際に信号を受け取るかどうかを判断するのはノード側の機能とする。そこで、受信側ノードが受信を行うための機能を説明する。
【００２７】
コンピュータ間の通信では、一般的に通信の内容はヘッダと呼ばれる付随情報と、通信内容の本体となるデータとから成り立つ場合が多い。本例でも、通信内容はヘッダとデータより構成される。図３に示すように、ヘッダには、通信先指定、通信先マスク、通信データ量という情報が含まれる。
【００２８】
こで、通信先指定とは、受信するノードのノード番号を指定するための値である。単純な一対一通信においては、通信先指定にノード番号を入れて通信を行うことが出来るものとする。本例では、ノードが３個であるために、通信先指定は２ビットの数値で実現される。本情報が“０１”であれば、ノード１が通信を受信することを指定したことになる。
【００２９】
通信先マスクは通信先指定と組み合わせてマルチキャスト通信を実現するための値である。本例では、マスクも２ビットで構成され、マスクに“１”が立っているビットに関しては、通信先指定の値を無視し、マスクに“０”が入っているビットの通信先指定に該当するノードが通信を受け取るものとする。
【００３０】
例えば、通信先指定が“００”で、通信先マスクが“０１”の場合、通信先としては、実際には“００”と“０１”となり、ノード０とノード１とが受信するノードとして指定されたことになる。また、通信先マスクが“１１”となった場合は、通信先指定の如何にかかわらず、全ノードが受信ノードに指定されたことになり、いわゆるブロードキャスト通信となる。通信先指定と通信先マスクの組み合わせによる受信しているノード（通信先ノード）の変化を図４に示している。
【００３１】
通信先ノードの指定の他に、通信するデータ本体の大きさを通信データ量により指定する必要がある。これはシステムのアーキテクチャにより一回の通信で転送できる最大通信量を規定し、その範囲内に入る値を指定することになる。
【００３２】
以上の構成により、マルチノード型コンピュータシステムのノード間通信において、ブロードキャスト・マルチキャストを含む通信を、配線なしに達成することが可能となる。
【００３３】
本発明では、通信媒体が光であるために、電波による通信と異なり、遮光のみ配慮すれば対外的にデータの漏洩などが起こる心配はない。実際には、マルチノード型コンピュータシステムを設置するような専用ルームでは、通常窓は存在しないことが多く、よってデータが外に漏れる可能性は皆無である。
【００３４】
光ケーブルを用いる光通信では、光ケーブル内を通過させるレーザーの波長を複数用意し、単一のケーブル内に複数のレーザー通信を通し、それぞれのレーザーによる通信をトランキング（波長多重化）させて、通信帯域の増加を行う方法が用いられている。そこで、本発明においても、同等のトランキングは可能である。図５にその例を示している。
【００３５】
図５を参照すると、互いに異なる波長のレーザー発振器３台（０３ａ〜０３ｃ，１３ａ〜１３ｃ，２３ａ〜２３ｃ）を搭載したノードにより構成されるマルチノード型コンピュータシステムが開示されている。本構成においては、３種類のレーザーをトランキングさせて使うことが可能であるが、同時に各レーザーから異なるノード向けの通信を発信することも可能である。異なる波長のレーザーによる通信をサポートする場合、各ノードに搭載する受信機はマルチモード対応のトランシーバが必要となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
今後、科学技術計算、経済シミュレーションなどの用途向けに大規模マルチノード型コンピュータの需要が高まると思われるが、本発明によるノード間通信システムは、これら大規模マルチノードコンピュータ間の通信において、設置の簡便性と信頼性の向上に繋がる有用性を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態のシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態の動作の概略を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に用いられる通信プロトコルの例を示す図である。
【図４】通信先指定と通信先マスクとの関係を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態のシステム構成図である。
【図６】従来の有線接続モデルの説明図である。
【図７】従来のPoint-to-Point型レーザー通信モデルの説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
０〜２  ノード
０１，１１，２１  Ｉ／Ｏ装置
０２，１２，２２  レーザー受光器
０３，１３，２３  レーザー発振器
０４，１４，２４  拡散板
６  反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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