(57)【要約】【課題】複数のスターカプラを任意トポロジ状に接続してなるブロードキャスト型全光ネットワークにおいてスケーラビリティ問題を解決するとともに、フレームの衝突を回避し得る多段スターカプラ全光ネットワークを提供する。【解決手段】複数のスターカプラを用いた複数のノード１を光リンクにより任意トポロジ状に接続するとともに、各ノード１に光リンクを介して端末２を接続し、各端末２間におけるフレームの転送を途中で電気信号に変換することなく光信号のまま行うブロードキャスト型全光ネットワークの多段スターカプラ全光ネットワーク３を構成し、各端末２は多段スターカプラ全光ネットワーク３に接続されることに加えて、ＩＰネットワーク５に接続し、このＩＰネットワーク５を用いて制御信号の転送を行う。【選択図】図１
2005057695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各端末間を光信号でフレーム転送を行い、前記各端末は該端末に転送されるフレームに対し自分宛てのフレームのみを選択的に受信するブロードキャスト型全光ネットワークであって、
スターカプラを用いて任意トポロジ状に複数のノードを接続し、
このノードに、複数の入力ポートを有し、この複数の入力ポートの任意の入力ポートにおいてフレームが入力された場合、該任意の入力ポートを除く他の全ての入力ポートから入力される前記フレームと同一波長のフレームの通過を阻止する波長選択フィルタを設けたことを特徴とする多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項２】
前記端末は、各ノード間を接続するリンクの最大リンク長の伝播遅延時間とノード数との積で決まる最小フレームサイズ以上に送信フレームのサイズを設定する最小フレームサイズ設定手段を有することを特徴とする請求項１記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項３】
前記端末の各々に接続され、各端末間における制御信号の転送を行うための制御ネットワークを有することを特徴とする請求項１または２記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項４】
前記ノードは、
各入力ポートの各多重波長に対してフレームが到着中であるか否かの状態を管理するフレーム到着状態管理手段と、
スターカプラの状態として多重化されている各波長に対して使用中である状態と非使用中である状態を管理するスターカプラ状態管理手段と、
スターカプラが前記非使用中状態時に任意の入力ポートにフレームの先頭が到着したことを検知した場合に、前記スターカプラ状態管理手段で管理している前記スターカプラの該当する波長の状態を使用中に変更し、前記到着入力ポートを除く他の全ての入力ポートから入力される前記フレームと同一波長のフレームの通過を阻止するように前記波長選択フィルタを制御する波長選択フィルタ通過阻止制御手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項５】
前記ノードは、
前記スターカプラ状態管理手段で管理しているスターカプラの状態が使用中の状態である波長の入力が唯一許可されている入力ポートにおいてフレームの到着が完了したことを検知した場合に、そのスターカプラの該当波長に対する状態を非使用中状態に変更するスターカプラ状態変更手段と、
前記波長の入力が許可されている前記入力ポート以外の他の入力ポートの中で該当波長を用いたフレームが到着中でない入力ポートの全てについて、波長選択フィルタにおける該当波長を通過するように波長選択フィルタを制御する波長選択フィルタ通過許可制御手段と
を有することを特徴とする請求項４記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項６】
前記ノードは、
前記スターカプラの状態が使用中状態から非使用中状態に遷移したときにフレームが到着中であった入力ポートにおいて、フレームの到着が完了したことを検知した場合に、該当波長を通過させるように波長選択フィルタを制御する波長選択フィルタ通過制御手段を有する
ことを特徴とする請求項４または５記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項７】
前記フレームの到着が完了したことを検知するために、各フレームの先頭と末尾に所定時間だけ連続してオン状態となる連続光信号を付加し、この連続光信号を検出することにより到着フレームの完了を検知する完了検知手段またはフレームの到着時点から計時を開始し、所定時間経過後に到着フレームの完了を通知するフレーム到着完了信号を出力するタイマ手段を有することを特徴とする請求項５または６記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項８】
前記端末は、フレームを受信すると、直ちに受信確認信号（ＡＣＫ）を前記制御ネットワークを介して送信端末に返信するＡＣＫ返信手段を有することを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項９】
前記端末は、最小フレームの送出に要する時間とフレームを送出開始してから受信確認信号（ＡＣＫ）を受信するまでの予測往復遅延時間（ＲＴＴ）のうち大きい方の時間をタイムアウト時間とし、フレームの送信開始後、前記タイムアウト時間以内に受信確認信号（ＡＣＫ）を受信しない場合、送信したフレームが受信端末に到着しなかったものと判断し、フレームが転送中の場合には、その送出を直ちに中断してバックオフ状態に入るタイムアウト判断手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項１０】
多段スターカプラ全光ネットワークを分割して複数のセグメントを形成した場合において、複数のセグメントの境界に位置する前記ノードは、セグメントをまたぐように境界に位置するリンクに接続された波長選択フィルタが特定の波長を常時通過させないように波長選択フィルタを制御する通過阻止制御手段を有し、これにより特定の波長の光信号がブロードキャストされる範囲をセグメント内に限定し、同一波長を用いたフレーム転送を同時に複数の端末間で可能とすることを特徴とする請求項１記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項１１】
前記多段スターカプラ全光ネットワークを異なる波長で分割して階層的に複数のセグメントを形成し、送信端末がＷ本の任意の波長で光信号の送信が可能な場合において、セグメントの境界に位置する前記ノードは、送信端末と受信端末の両方が共に属するセグメントの中において最小のセグメントに対応する波長を用いてフレームの転送を行い得るように波長選択フィルタを制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１０記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【請求項１２】
前記ノードを制御するための制御モジュールを前記制御ネットワークに接続するための制御モジュール接続手段と、
前記制御ネットワークに接続され、各波長に対して決定されたセグメントを構築すべく制御ネットワークおよび制御モジュール接続手段を介してノードの制御モジュールに常時通過させない波長を指示するセグメント制御端末と
を有することを特徴とする請求項１０記載の多段スターカプラ全光ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各端末間において途中で電気信号に変換することなく光信号のままフレームの転送を行うブロードキャスト型全光ネットワークにおいて複数のスターカプラを任意トポロジ状に接続して構成される多段スターカプラ全光ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、運用されているネットワークのリンクの多くは光化が図られているが、ノードでは光信号を電気信号に変換し、ノード内部では全てのデータは電気信号で処理されている。
【０００３】
一方、ノード部分も含めてネットワーク内を全て光信号のまま伝送する全光ネットワークが数多く提案されている。全光ネットワークでは端末間をデータが光透過的に伝送されるため、ネットワークは伝送ビットレートや伝送プロトコルとは無関係となり、伝送ビットレートや伝送プロトコルを変更する場合、端末のみを変更すればよく、一度構築したネットワークを普遍的に利用することが可能となる。また、電気処理の高速化には限界があることから、電気処理ノードの処理能力がネットワーク大容量化のボトルネックとなることが指摘されているが、ノードを光で処理した場合、このような問題も解決される。
【０００４】
全光ネットワークは大きく分類すると、リンク毎に波長資源を独立して扱い同一波長を空間的に複数の端末間で再利用する空間的再利用型と、ネットワーク全体の波長資源を共通の資源と見なすブロードキャスト型に分類することができる。
【０００５】
空間的再利用型の全光ネットワークとしては、日や月といった時間尺度でリンク上野波長資源を端末ペアに対し静的に割当てる第１の方法と、セッションといった時間尺度で経由リンク上の波長資源をＧＭＰＬＳ等のシグナリングプロトコルを用いて端末ペアに対し動的に割当てる第２の方法と、パケット時間といった時間尺度で経由リンク上の波長資源を端末ペアに対し占有させる第３の方法がある。第１，第２の方法においては、波長資源を単位に割当てる方法と、波長を固定サイズのタイムスロットに分割してタイムスロットを単位に割当てる方法がある。第３の方法には、複数のパケットを１つにまとめたバーストを単位にシグナリングにより動的に経由リンク上の波長資源を確保する光バーストスイッチ方式と、光メモリを用いた競合回避機能により個々のパケットを転送する光パケット方式がある。
【０００６】
一方、ブロードキャスト型の全光ネットワークとしては、一個のスターカプラを用いたシングルホップネットワークがある。これはスターカプラが入力光信号を全ての出力ポートにブロードキャストするという性質を利用したネットワークであり、全ての端末間の通信は一個のスターカプラを経由したシングルホップで完結する。全ての波長資源は全端末で共有されているため、同時に複数の端末が同一の波長を用いてデータフレームを送出した場合、衝突により転送データが破壊される。衝突を回避する方法としては、全ての端末に異なる波長を固定的に割当てる方法と、全ての端末で同期したタイムスロットを設け、タイムスロットを単位に波長資源を使用可能な端末をスケジューリングする方法と、制御チャネルを利用しフレーム転送前にオンデマンドで波長資源を確保する方法が提案されている。また、衝突を前提とし、衝突が発生した場合には端末の上位プロトコルによる再送制御により対処する方法も提案されている。
【非特許文献１】B.Mukherjee “WDM-Based Local Lightwave Networks Part I: Single-Hop Systems”IEEE Network,1992-5
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
空間的再利用型の全光ネットワークは、ブロードキャスト型と比較して、ネットワーク全体のスループットが向上する。しかし、効率的に波長資源を利用するためには、端末間のトラヒック量に応じて適切に経由ルートと割当て波長を決める必要がある。しかし、ネットワーク規模が大きくなると、このようなネットワーク設計問題は複雑となり、解くことが困難となる。また、ネットワークを拡張するたびに、経由ルートと波長を再度設定する必要があり、更にネットワーク障害時には別の経路・波長に迂回させる制御が必要となる。また、事前に交流トラヒック量を予測することは困難であり、トラヒック量は時間的に大きく変動することが知られている。そのため、静的に割り当てる第１の方法では波長資源の利用効率が悪化する。また、第２の方法ではシグナリング処理が必要であり、ノードの管理・制御の複雑化、高コスト化を招く。
【０００８】
一方、第３の方法の光バーストスイッチ方式では、個々のバースト転送に対してシグナリングが必要であるため、ノードのプロトコル処理が重く、光パケットスイッチは、大規模な光メモリの実装が困難であることと、高速で切り替わる全光スイッチやヘッダを光信号のまま解読する装置等が必要であるため、ノードコストの低減が困難である等の問題がある。まとめると、空間的再利用型はブロードキャスト型と比較してノード構成が複雑となり、ノードコストの増大、制御の複雑化、信頼性の低下（故障耐性が低下）等の問題がある。
【０００９】
一方、ブロードキャスト型の全光ネットワークは、経路の設定が不要、シグナリングが不要、ブロードキャスト・マルチキャストへの対応が容易、ノード構成がシンプルで低コストかつ故障しにくい等の多くの優れた特徴がある。しかし、これまで提案されているブロードキャスト型全光ネットワークは単一のスターカプラを用いたものであるため、接続可能な端末数が一つのスターカプラに接続可能な個数に制限される。そのため、複数のノードを多段に経由することが可能な空間的再利用型全光ネットワークと比較して、スケーラビリティに問題がある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数のスターカプラを任意トポロジ状に接続してなるブロードキャスト型全光ネットワークにおいてスケーラビリティ問題を解決するとともに、フレームの衝突を回避し得る多段スターカプラ全光ネットワークを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の本発明は、各端末間を光信号でフレーム転送を行い、前記各端末は該端末に転送されるフレームに対し自分宛てのフレームのみを選択的に受信するブロードキャスト型全光ネットワークであって、スターカプラを用いて任意トポロジ状に複数のノードを接続し、このノードに、複数の入力ポートを有し、この複数の入力ポートの任意の入力ポートにおいてフレームが入力された場合、該任意の入力ポートを除く他の全ての入力ポートから入力される前記フレームと同一波長のフレームの通過を阻止する波長選択フィルタを設けたことを要旨とする。
【００１２】
請求項２記載の本発明は、前記端末が、各ノード間を接続するリンクの最大リンク長の伝播遅延時間とノード数との積で決まる最小フレームサイズ以上に送信フレームのサイズを設定する最小フレームサイズ設定手段を有することを要旨とする。
【００１３】
請求項３記載の本発明は、前記端末の各々に接続され、各端末間における制御信号の転送を行うための制御ネットワークを有することを要旨とする。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、前記ノードが、各入力ポートの各多重波長に対してフレームが到着中であるか否かの状態を管理するフレーム到着状態管理手段と、スターカプラの状態として多重化されている各波長に対して使用中である状態と非使用中である状態を管理するスターカプラ状態管理手段と、スターカプラが前記非使用中状態時に任意の入力ポートにフレームの先頭が到着したことを検知した場合に、前記スターカプラ状態管理手段で管理している前記スターカプラの該当する波長の状態を使用中に変更し、前記到着入力ポートを除く他の全ての入力ポートから入力される前記フレームと同一波長のフレームの通過を阻止するように前記波長選択フィルタを制御する波長選択フィルタ通過阻止制御手段とを有することを要旨とする。
【００１５】
請求項５記載の本発明は、前記ノードが、前記スターカプラ状態管理手段で管理しているスターカプラの状態が使用中の状態である波長の入力が唯一許可されている入力ポートにおいてフレームの到着が完了したことを検知した場合に、そのスターカプラの該当波長に対する状態を非使用中状態に変更するスターカプラ状態変更手段と、前記波長の入力が許可されている前記入力ポート以外の他の入力ポートの中で該当波長を用いたフレームが到着中でない入力ポートの全てについて、波長選択フィルタにおける該当波長を通過するように波長選択フィルタを制御する波長選択フィルタ通過許可制御手段とを有することを要旨とする。
【００１６】
請求項６記載の本発明は、前記ノードが、前記スターカプラの状態が使用中状態から非使用中状態に遷移したときにフレームが到着中であった入力ポートにおいて、フレームの到着が完了したことを検知した場合に、該当波長を通過させるように波長選択フィルタを制御する波長選択フィルタ通過制御手段を有することを要旨とする。
【００１７】
請求項７記載の本発明は、前記フレームの到着が完了したことを検知するために、各フレームの先頭と末尾に所定時間だけ連続してオン状態となる連続光信号を付加し、この連続光信号を検出することにより到着フレームの完了を検知する完了検知手段またはフレームの到着時点から計時を開始し、所定時間経過後に到着フレームの完了を通知するフレーム到着完了信号を出力するタイマ手段を有することを要旨とする。
【００１８】
請求項８記載の本発明は、前記端末は、フレームを受信すると、直ちに受信確認信号（ＡＣＫ）を前記制御ネットワークを介して送信端末に返信するＡＣＫ返信手段を有することを要旨とする。
【００１９】
請求項９記載の本発明は、前記端末が、最小フレームの送出に要する時間とフレームを送出開始してから受信確認信号（ＡＣＫ）を受信するまでの予測往復遅延時間（ＲＴＴ）のうち大きい方の時間をタイムアウト時間とし、フレームの送信開始後、前記タイムアウト時間以内に受信確認信号（ＡＣＫ）を受信しない場合、送信したフレームが受信端末に到着しなかったものと判断し、フレームが転送中の場合には、その送出を直ちに中断してバックオフ状態に入るタイムアウト判断手段を有することを要旨とする。
【００２０】
請求項１０記載の本発明は、多段スターカプラ全光ネットワークを分割して複数のセグメントを形成した場合において、複数のセグメントの境界に位置する前記ノードは、セグメントをまたぐように境界に位置するリンクに接続された波長選択フィルタが特定の波長を常時通過させないように波長選択フィルタを制御する通過阻止制御手段を有し、これにより特定の波長の光信号がブロードキャストされる範囲をセグメント内に限定し、同一波長を用いたフレーム転送を同時に複数の端末間で可能とすることを要旨とする。
【００２１】
請求項１１記載の本発明は、前記多段スターカプラ全光ネットワークを異なる波長で分割して階層的に複数のセグメントを形成し、送信端末がＷ本の任意の波長で光信号の送信が可能な場合において、境界に位置する前記ノードは、送信端末と受信端末の両方が共に属するセグメントの中において最小のセグメントに対応する波長を用いてフレームの転送を行い得るように波長選択フィルタを制御する制御手段を有することを要旨とする。
【００２２】
請求項１２記載の本発明は、前記ノードを制御するための制御モジュールを前記制御ネットワークに接続するための制御モジュール接続手段と、前記制御ネットワークに接続され、各波長に対して決定されたセグメントを構築すべく制御ネットワークおよび制御モジュール接続手段を介してノードの制御モジュールに常時通過させない波長を指示するセグメント制御端末とを有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、各端末間において途中で電気信号に変更することなく光信号のままフレームの転送を行うブロードキャスト型全光ネットワークにおいて複数のスターカプラを用いて複数のノードを光リンクにより任意トポロジ状に接続し、各ノードでは任意の入力ポートにフレームが入力された場合、該入力ポートを除く他の全ての入力ポートから入力される同一波長のフレームの通過を波長選択フィルタで阻止するので、ノードの全光化によりネットワーク部分を伝送ビットレートや伝送プロトコルに無関係に共通して使用でき、スターカプラと波長選択フィルタを組み合わせたノード構成によりスケーラビリティを向上させた任意トポロジ状ブロードキャスト型全光ネットワークの構築が可能となり、波長選択フィルタの制御によりスターカプラでのフレームの衝突を回避できるとともにノード内の制御を簡潔に行うことができ、全光ネットワークの拡張性および対障害性を向上し、ノードコストを低減することができる。
【００２４】
本発明によれば、最大リンク長の伝播遅延時間とノード数との積で決まる最小フレームサイズ以上に送信フレームのサイズを設定するので、フレームの転送路によりループが形成されることを防止することができる。
【００２５】
本発明によれば、各入力ポートの各多重波長に対してフレームが到着中であるか否かの状態を管理し、スターカプラの状態として多重化されている各波長に対して使用中である状態と非使用中である状態を管理し、スターカプラが非使用中状態時に任意の入力ポートにフレームの先頭が到着したことを検知した場合に、スターカプラの該当する波長の状態を使用中に変更し、到着入力ポートを除く他の全ての入力ポートから入力される同一波長のフレームの通過を阻止するように波長選択フィルタを制御するので、スターカプラに入力されたフレームが転送中に同一波長の他のフレームと衝突し、フレームが破壊される可能性を排除することができる。
【００２６】
本発明によれば、端末はフレームを受信すると、直ちに受信確認信号（ＡＣＫ）を前記制御ネットワークを介して送信端末に返信するので、転送スループットを向上することができる。
【００２７】
本発明によれば、多段スターカプラ全光ネットワークを分割して複数のセグメントを形成した場合に複数のセグメントの境界に位置するノードはセグメントをまたぐように境界に位置するリンクに接続された波長選択フィルタが特定の波長を常時通過させないように波長選択フィルタを制御することにより、特定の波長の光信号がブロードキャストされる範囲をセグメント内に限定し、同一波長を用いたフレーム転送を同時に複数の端末間で行うことができ、波長の空間的再利用を図り、波長資源の利用効率を向上でき、ループを回避するのに必要な最小フレームサイズの制約を緩和することができる。
【００２８】
本発明によれば、多段スターカプラ全光ネットワークを異なる波長で分割して階層的に複数のセグメントを形成し、送信端末がＷ本の任意の波長で光信号の送信が可能な場合において送信端末と受信端末の両方が共に属するセグメントの中において最小のセグメントに対応する波長を用いてフレームの転送を行うことにより、波長資源の利用効率を向上でき、最小フレームサイズの制約を緩和することができる。
【００２９】
本発明によれば、ノードの制御モジュールを制御ネットワークに接続し、各波長に対して決定されたセグメントを構築すべく制御ネットワークを介してノードの制御モジュールに常時通過させない波長を指示するので、セグメントの構成をノードの制御モジュールへの指示により動的に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の多段スターカプラ全光ネットワークは、各端末間において途中で電気信号に変換することなく光信号のままフレームの転送を行うブロードキャスト型全光ネットワークにおいて複数のスターカプラを用いて複数のノードを光リンクにより任意トポロジ状に接続し、各ノードでは任意の入力ポートにフレームが入力された場合、該入力ポートを除く他の全ての入力ポートから入力される同一波長のフレームの通過を波長選択フィルタで阻止するように構成する。この結果、ノードの全光化によりネットワーク部分を伝送ビットレートや伝送プロトコルに無関係に共通して使用でき、スターカプラと波長選択フィルタを組み合わせたノード構成によりスケーラビリティを向上させた任意トポロジ状ブロードキャスト型全光ネットワークを構築することができる。
【実施例】
【００３１】
図１は、本発明の一実施例に係わる多段スターカプラ全光ネットワークの構成を示す図である。同図に示す多段スターカプラ全光ネットワーク３は、複数の全光ノード（以下、単にノードと称する）１を光リンクを構成する光心線により任意トポロジ状に接続し、各ノード１に光心線を介して接続された複数の端末２の各々間において光信号を途中で電気信号に変換するすることなく光信号のままフレームの転送を行うブロードキャスト型全光ネットワークを構成しているものである。
【００３２】
図１に示す多段スターカプラ全光ネットワーク３において、各端末２は、１個のノード１に光心線を介して接続され、１個以上のノード１を経由してフレームが発着端末間を転送される。ノード１のネットワークトポロジとしては、任意のノード間が光心線によって接続され得る任意トポロジを考える。本トポロジは特殊な場合として完全メッシュトポロジ、リングトポロジ、ツリートポロジ、階層トポロジを含み、これら全てのネットワークトポロジに対して、本発明が適用可能である。このように、ノード１がネットワークトポロジに関する制約のない、任意の形態のトポロジである任意トポロジ状に接続されたネットワークをここでは全光ネットワークと称する。
【００３３】
光心線上にはＷ本の波長が多重化されており、全てのノードとノード間および端末とノード間のリンクは双方向リンクであるとする（各々のリンクには、物理的に独立した２本の光心線が設置されている）。バックボーンネットワークには、１００を超える波長が多重可能なＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）が用いられるが、ユーザ端末が直接収容される環境を想定した場合、高価なＤＷＤＭ装置を用いることは現実的ではない。そこで、多重波長数が８といった安価なＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplexing）を用いることを想定する。ハード規模や光減衰による制約から決まるノードの入出力ポート数の上限値Ｑを考慮し、ノードｎが直接収容する端末数をＴn 、隣接する他のノード数をＰn とすると、全てのｎに対してＴn ＋Ｐn ≦Ｑとする。
【００３４】
また、端末２は、ノード１を任意トポロジ状に接続した全光ネットワーク３に加えて、従来のＩＰネットワーク５（制御信号が伝達可能であれば任意のネットワークが可能であり、電話網、インターネット、専用線網等、任意のものが考えられるが、ここでは実現例としてＩＰネットワークを用いるものとする）にも接続されている。これは、受信端末から送信端末へのＡＣＫ等、制御信号の転送に用いる目的から用いるものであり、任意端末間の接続性さえ確保されていれば任意のトポロジでよく、全光ネットワークのネットワークトポロジと同一である必要はない。また、本発明ではノード間で一切の制御信号の交換が不要であるため、ノード１をここで述べたＩＰネットワーク５に接続する必要はない。制御信号をデータフレームの転送に用いる全光ネットワーク３とは独立したＩＰネットワーク５で転送する代わり、全光ネットワーク３の特定の波長を制御信号の転送のために割り当て、その波長はデータ転送には用いないようにすれば、ＩＰネットワークを別に利用する必要がなくなる。しかし、後述するように、全光ネットワーク内で転送可能なフレームのサイズには下限値が存在するため、制御信号のような小さな情報を全光ネットワークで転送するのは効率的ではない。そのため、制御信号は別に設けられたＩＰネットワークで転送されるものとする。
【００３５】
送信端末は、転送すべきデータファイルを複数個のフレームに分割し、フレームを単位にデータ転送を行うものとする（フレームサイズは固定であっても可変であってもかまわない）。ただし、ノードではフレームを意識することなく、光透過的に光信号を転送（ブロードキャスト）する。このため、本発明の全光ネットワークは転送ビットレートや転送プロトコルには依存せず、これらが異なる多種の端末を意識することなく収容することが可能である。また、これらを変更する場合にも対象となる端末のみを更新すればよく、全光ネットワーク部分は共通して使用することができる。
【００３６】
前記ノード１は、図２に詳細に構成を示すように、入力ポート１０１、波長選択フィルタ１０２、スターカプラ１０３、出力ポート１０４、光信号検出部１０５、波長選択フィルタ制御部１０６、スターカプラ状態格納部１０７、波長選択フィルタ状態格納部１０８、フレーム到着状態格納部１０９を具備する。
【００３７】
また、前記端末２は、図３に送信側端末２ｓおよび受信側端末２ｒとして図示するように構成されている。送信側端末２ｓは、上位プロトコル部２０１、送信フレーム待機メモリ２０２、フレーム送信許可判定部２０３、ヘッダ解析部２０４、光送信機２０５、光受信機２０６、制御信号送受信機２０７、ＡＣＫ送信部２０８、ＡＣＫ受信部２０９、ＲＴＴ測定タイマー２１０、最大ＲＴＴ格納部２１１、タイムアウト判定タイマー２１２、連続送信回数格納部２１３、バックオフ時間算出部２１４を具備する。
【００３８】
受信側端末２ｒは、上位プロトコル部３０１、送信フレーム待機メモリ３０２、フレーム送信許可判定部３０３、ヘッダ解析部３０４、光送信機３０５、光受信機３０６、制御信号送受信機３０７、ＡＣＫ送信部３０８、ＡＣＫ受信部３０９、ＲＴＴ測定タイマー３１０、最大ＲＴＴ格納部３１１、タイムアウト判定タイマー３１２、連続送信回数格納部３１３、バックオフ時間算出部３１４を具備する。
【００３９】
図１に示す各端末２は、図３に示す送信端末２ｓおよび受信端末２ｒの両方の機能を具備しているものであるが、フレームの転送を考えた場合には、送信端末２ｓと受信端末２ｒがそれぞれ１個ずつ存在することになるので、図３では便宜上、送信側と受信側に分けて図示している。なお、以下の説明において、送信端末２ｓおよび受信端末２ｒを区別せずに総称して説明する場合には、単に端末２として記載し、また送信側と受信側を区別する場合にも場合によっては端末２ｓ、端末２ｒと記載する。
【００４０】
ノード１では、入力ポート１０１に到着した光信号は、波長選択フィルタ１０２によって通過が許可されている波長のみがスターカプラ１０３に入光され、スターカプラ１０３によって全ての出力ポート１０４にブロードキャストされる。一方、入力ポート１０１に到着した光信号は、光信号検出部１０５によって検出され、各入力ポートの各波長に対する光信号の検出結果と、スターカプラ状態格納部１０７、波長選択フィルタ状態格納部１０８、フレーム到着状態格納部１０９に保存されている各種状態とから波長選択フィルタ制御部１０６において波長選択フィルタ１０２の通過波長が制御される。また、波長選択フィルタ制御部１０６は各種状態の更新結果をスターカプラ状態格納部１０７、波長選択フィルタ状態格納部１０８、フレーム到着状態格納部１０９に対して各々更新する。ノード１は他のノードや端末と制御信号を交換することなく、ノードｎで独立に動作する。
【００４１】
次に、端末２ｓから端末２ｒに対してフレームを転送する場合の各端末の動作を説明する。ただしここでは、端末２ｓは１個の固定波長送信機を、端末２ｒはＷ（多重波長数）個の各々異なる波長の固定波長受信機を各々具備しているものとする。上位プロトコル部２０１が送信すべきフレームを生成すると、フレームは送信フレーム待機メモリ２０２に転送され、フレーム送信許可判定部２０３にフレームが生成された旨が通知される。フレーム送信許可判定部２０３は、バックオフ待機中や他のフレームを転送中でなければ送信を許可し、連続送信回数格納部２１３を１に初期化し、光送信機２０５によって端末２ｒに向けてフレームの転送を開始する。同時に、ＲＴＴ測定タイマー２１０に計測を開始させ、最小フレーム時間と最大ＲＴＴ格納部２１１の最大ＲＴＴ情報とからタイムアウト時間を算出し、タイムアウト判定タイマー２１２をスタートさせる。
【００４２】
端末２ｒの光受信機３０６にフレームが到着すると、ヘッダ解析部３０４によって宛先が端末２ｒであることが確認され、上位プロトコル部３０１に受信フレームが転送される。また同時に、ＡＣＫ送信部３０８によってフレームのヘッダ内に記述された連続送信回数情報を含むＡＣＫが生成され、制御信号送受信機３０７によってＡＣＫが端末２ｓに向けて転送される。端末２ｓの制御信号送受信機２０７によって受信されたＡＣＫはＡＣＫ受信部２０９によって連続送信回数格納部２１８の情報とＡＣＫ内に記述された連続送信回数が比較され、同一の値であれば、フレーム転送が成功した旨がフレーム送信許可判定部２０３に通知される。同時に、ＲＴＴ測定タイマー２１０の計測結果が最大ＲＴＴ格納部２１１の値と比較され、より大きな場合には最大ＲＴＴ格納部２１１の値が更新される。
【００４３】
一方、フレームが端末２ｒに到達せず、フレーム転送に失敗した場合には、ＡＣＫが端末２ｓに返送されないためタイムアウト判定タイマー２１２がタイムアウトと判断し、バックオフ時間算出部２１４において、連続送信回数格納部２１３に通知される。フレーム送信許可判定部２０３はフレームの送出を中断し、バックオフ状態に入る。そしてバックオフ時間経過後に、フレームの再送を許可する。
【００４４】
現状では、光信号のまま波長変換を行うことは困難であることから、ノードでは波長変換を行わない。そのため送信端末の光送信機と受信端末の光受信機は、同一波長にチューニングする必要がある。送信（受信）機としては、特定の波長に固定的にチューニングされた固定波長送信（受信）機と、Ｗ本の任意の波長にチューニング可能な可変波長送信（受信）機の二つの種類が考えられる。またそれ以外に、各々異なる波長にセットされたＷ個の固定波長送信（受信）機を用意する構成も考えられる。以下に構成可能な送信機と受信機の組み合わせについて述べる。
【００４５】
（１）固定波長送信機１個、固定波長受信機Ｗ個［１ＦＴ−ＷＦＲ］の場合には、送信端末は固定波長を用いてフレームを転送する。全ての端末は、Ｗ本の各波長帯域の光信号を絶えず受光し、光電変換後、ヘッダを解読し、自端末宛てのフレームを検出したならば取り込むことができる。そのため送信端末は、受信端末への事前通知なしにフレーム転送を開始することができる。また、各端末は、最大でＷの端末からフレームを同時に受信することが可能である。
【００４６】
（２）可変波長送信機１個もしくは固定波長送信機Ｗ個、固定波長受信機Ｗ個［（１ＴＴ，ＷＦＴ）−ＷＦＲ］の場合には、送信端末は、接続されているスターカプラに入光されていない（自端末のＷ個の固定波長受信機で受光されていない）波長からランダムに波長を選択し、１ＦＴ−ＷＦＲと同様、受信端末への事前通知なしにフレーム転送を開始することができる。
【００４７】
（３）固定波長送信機１個、可変波長受信機１個［１ＦＴ−１ＴＲ］の場合には、送信端末は固定波長を用いてフレームを転送する。受信端末は、いつどの波長でフレームが送信されてくるかがわからないため、送信端末はフレームの送出に先立ち、受信端末の受信機の波長を転送に用いる波長にチューニングさせる必要がある。そのため、ＩＰネットワークを用いて使用波長を示す制御信号を受信端末に送る。受信端末には、受信機が一つだけしかないため、他の端末からフレームを受信中であれば新たにフレームを受信できないが、後述するタイムアウト機能により、送信端末はフレームを転送が失敗したことを知ることができる。
【００４８】
（４）可変波長送信１個もしくは固定波長送信機Ｗ個、固定波長受信機１個［（１ＴＴ，ＷＦＴ）−１ＴＲ］の場合には、送信端末はランダムに波長を選択することができるが、１ＦＴ−１ＴＲと同様、フレーム転送に先立ち使用する波長をＩＰネットワーク経由で受信端末に通知する必要がある。
【００４９】
（５）可変波長送信１個もしくは固定波長送信機Ｗ個、固定波長受信機１個［（１ＴＴ，ＷＦＴ）−１ＦＲ］の場合には送信端末はフレームの送信に先立ち、ＩＰネットワーク経由で受信端末に受信機の波長を問い合わせる必要がある（同一端末と過去に通信したことがあれば、自端末内に波長情報を保持しておくことにより確認作業は省くことが可能である）。受信端末から通知された波長を用いて、フレーム転送を開始する。
【００５０】
本発明は、上に挙げた全ての端末構成が可能であるが、全光ネットワークは端末構成の影響を受けない。そのため、異なる構成の端末を同一全光ネットワークに接続することも可能である。
【００５１】
図４は、図２に示したノード１の物理的構成を示す図である。同図に示すノード１は、Ｍ個の入力モジュール４１と、この入力モジュール４１の出力に接続されたＭ入力Ｍ出力の１個のスターカプラ４３と、各入力モジュール４１に接続された制御モジュール４５と、入力モジュール４１の各入力に接続されたＭ個の入力端子ＩＮ−１ＩＮ−Ｍとから構成されている。スターカプラ４３は、任意の入力ポートから入力された光信号をＭ個の出力ポートのすべてにブロードキャストするパッシブ素子である。また、Ｍ個の入力ポートにはそれぞれ入力モジュール４１を介して端末２または他のノード１の出力ポートが接続され、Ｍ個の出力ポートには端末２または他のノード１の入力ポートがそれぞれ光心線により接続される。
【００５２】
各入力モジュール４１は、入力端子ＩＮ−ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）に入力が接続され、この入力端子からの光信号を増幅するためのスポットサイズ変換機能付き光半導体増幅器（以下、ＳＳ−ＳＯＡ（Spot-Size converted Semiconductor Optical Amplifier）と略称する）５５とこのＳＳ−ＳＯＡ５５で増幅された光信号をＷ本の各波長に分離するアレイ導波路格子（以下、ＡＷＧ（Arrayed Wavelength Grating）と略称する）５５と、このＡＷＧ５５の各出力に接続され、該ＡＷＧで各波長に分離された各光信号を２つに分岐し、一方の方路には光信号の僅かな割合を分岐する一種のカプラーを構成するＷ個のタップ５７と、このＭ個のタップ５７で分岐された光信号を検出すべく各タップ５７に接続されたＷ個のフォトダイオード５９と、タップ５７で分岐された他方の光信号を入力され、この入力された光信号を制御モジュール４５からのＯＮ信号により増幅して出力するかまたは制御モジュール４５からのＯＦＦ信号により遮断し出力しないＷ個のＳＳ−ＳＯＡ６１と、このＭ個のＳＳ−ＳＯＡ６１から出力される各波長の光信号を供給され、多重化してスターカプラ４３に出力するＡＷＧ６３とから構成されている。
【００５３】
なお、入力モジュール４１内の光デバイスは全てシリコン基板上に形成可能であり、プレーナ光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）をベースとした集積化により、低コスト化、小型化が可能である。端末の送信機の構成が１ＦＴである場合、端末が接続された入力モジュールの二つのＡＷＧは省略することが可能であり、ノードコストの低減が可能である。しかしその場合、各端末の送信機の波長を制御モジュール４５が判断できるように手動で波長情報を制御モジュール４５にコンフィグレーションする等の処理が必要になり、また、端末接続用と他ノード接続用で入力ポートを分ける必要がある。
【００５４】
なお、図４に示すノード１は、図２に示したノード１の物理的構成を示しているものであるが、図４に示す各構成要素と図２に示す各機能構成部との関係は次の通りである。
【００５５】
図４の制御モジュール４５は、図２の波長選択フィルタ制御部１０６、スターカプラ状態格納部１０７、波長選択フイルタ状態格納部１０８、フレーム到着状態格納部１０９から構成され、図４の入力モジュール４１は、図２の波長選択フィルタ１０２、光信号検出部１０５から構成され、図４のＭ個のＡＷＧ５５は、ＷＭ個のＳＳ−ＳＯＡ６１、Ｍ個のＡＷＧ６３は、図２の波長選択フィルタ１０２を構成し、図４のＷＭ個のタップ５７、ＷＭ個のフォトダイオード５９は、図２の光信号検出部１０５を構成し、図４のスターカプラ４３は、図２のスターカプラ１０３に対応し、図４の入力端子ＩＮ−１〜ＩＮ−Ｍは、図１の入力ポート１０１に対応し、図４の出力端子ＯＵＴ−１〜ＯＵＴ−Ｍは、図１の出力ポート１０４に対応する。
【００５６】
このように構成されるノード１において、入力ポート５１から入力された光信号は、まずＳＳ−ＳＯＡ５３によって増幅される。スターカプラによって１／Ｍに減衰した光信号を増幅するために、本ＳＳ−ＳＯＡを設置している。次に、ＡＷＧ５５によって各々の波長に分離された光信号は、その一部がタップ５７によって取り出され、フォトダイオード５９によって光信号の有無が検出され、制御モジュール４５に通知される。一方、残りの光信号成分はＳＳ−ＳＯＡ６１に入力されるが、制御モジュール４５の指示によって、このＳＳ−ＳＯＡ６１はＯＮ状態とＯＦＦ状態が切り替わる。ＳＳ−ＳＯＡ６１がＯＮ状態であるときにのみ、光信号は増幅されて次のＡＷＧ６３に入力される。ＡＷＧ６３に入った光信号は再度多重され、スターカプラ４３に入る。
【００５７】
ここで述べたＡＷＧ５５、６３とＳＳ−ＳＯＡ６１の組み合わせは、目的の波長のみを通過させる波長選択フィルタとして動作し、それにタップ５７とフォトダイオード５９を組み合わせることにより、光信号の検出結果に応じて通過させる波長を切り替えることが可能となる。なお、ＳＳ−ＳＯＡ６１のＯＮ・ＯＦＦ状態の切り替えは１０ｎｓで可能なことが報告されており、切り替え時間が制御上、問題になることはない。また、ＳＳ−ＳＯＡ６１のみで、光信号が１個のノードと１本のリンクにおいて減衰する光パワーを増幅可能である場合には、ＳＳ−ＳＯＡ５３を省いた構成とすることも可能である。
【００５８】
Ｍ個の入力モジュール４１内の各々Ｗ個のフォトダイオード５９から検出された光信号の有無は、ノード内で共通の制御モジュール４５に通知され、それらの結果に応じてＭ個の入力モジュール４１内のＷ個のＳＳ−ＳＯＡ６１の状態が制御される。
【００５９】
スターカプラ４３は入力ポートから入力された光信号を全ての出力ポートにブロードキャストするため、波長資源Ｗを全端末で共有する形となる。一般に、波長資源Ｗを超える数の端末が波長資源を共有している場合、同一波長を用いて複数の端末が送出したフレーム同士の衝突に対処する（回避するかもしくは衝突を検出して再送する）必要がある。それに加え、本発明では複数のスターカプラを任意トポロジ状に接続しているため、以下の問題に対処する必要がある。
【００６０】
（１）端末２から送出されたフレームはノード１でのブロードキャストを繰り返すため、フレームを送信している端末２が一つしかない場合でも、ノード１には複数の入線から同一フレームが時間的にずれて到着する。これら複数のフレームは同一波長を用いているため、衝突によりフレームが破壊される。
【００６１】
（２）ノード１で光信号を増幅するため減衰により光信号が消滅することはなく、また全光ネットワーク３内にフレームを終端する機能がないため、全光ネットワーク３内でループを形成し、同一のフレームが永久に全光ネットワーク３内を巡回する（光透過性により全光ネットワーク３内ではフレーム内部が見られないため、ホップ数リミット等の対処法は利用できない）。
【００６２】
これらの問題に対処するため、本発明では、前述したノード１のＳＳ−ＳＯＡ６１のＯＮ−ＯＦＦ操作により、ノード１でのフレーム衝突を回避する。ＳＳ−ＳＯＡ６１の動作の詳細について以下に説明する。ただし、Ｗ本の波長は各々独立に扱われるため、任意の一本の波長λに対して解読する。
【００６３】
波長λに対するスターカプラの状態Ｓλを次のように定義する。
【数１】
2005057695.tif 000003
また、入力モジュールｉ（４１）における波長λに対するＳＳ−ＳＯＡ６１の状態を、
【数２】
2005057695.tif 000004
と定義し、入力モジュールｉ（４１）における波長λを用いたフレームの到着状態を、
【数３】
2005057695.tif 000005
と定義する。
【００６４】
制御モジュール４５は、これら合計２Ｍ＋１個の状態変数Ｓλ、Ｇiλ、Ｐiλを各波長λに対して用い、入力モジュール４１内のフォトダイオード５９の光信号検出状態に応じてＳＳ−ＳＯＡ６１のＯＮ−ＯＦＦ切り替えを行う。
【００６５】
より具体的には、各入力モジュールｉにおいて、Ｐiλ＝０であるときにフレームの到着を検出した瞬間と、Ｐiλ＝１であるときにフレームの到着が完了したことを検出した瞬間をタイミングとして、各々、以下に示すアルゴリズムを実行する。ただし前述したように、ノードは光信号を光透過的に扱うため、光信号のレベルでフレームの境界を判断する必要がある。そのため、フレームの先頭と末尾に一定時間δだけ連続してＯＮ状態となった光信号を付加し、フォトダイオード５９がδの連続光信号を受光するたびに、フレームの境界であると判断する。光信号のフォーマットがＮＲＺ（Non-Return-to-Zero）である場合、フレームの本体部分で連続してδの時間１の信号が発生しないように送信端末はフレーム送信前にスクランブルを行う。
【００６６】
まず、Ｐiλ＝０の状態でフレームの到着を検出した瞬間について図５のフローチャートで説明する。フレームの到着を検出すると、Ｐiλ＝１に更新する（ステップＳ１１）。そしてＳλ＝０、すなわちスターカプラが空きであるか否かをチェック１（ステップＳ１３）、空きである場合には、到着したフレームの転送（ブロードキャスト）が可能であるので受け入れ、Ｓλ＝１とし、ｉ以外の全ての入力モジュールにおける波長λに対するＳＳ−ＳＯＡ６１をＯＦＦとし、Ｇiλ＝０（ｊ≠ｉ）に更新する（ステップＳ１５，１７）。
【００６７】
ところで、ＳＳ−ＳＯＡ６１の切り替えは例えば１０ｎｓという極めて短い時間に行うことが可能であるが、それでも１０ｎｓ以内の時間差で同一波長を用いたフレームが複数の入力ポートから到着した場合、２番目以降に到着したフレームの先頭部分がスターカプラに入光し、１番目に到着したフレーム（スターカプラに受け入れられている）の先頭部分と衝突する。しかしフレームの先頭は前述したフレーム境界識別のための連続光信号であるため、影響を受けない。そこでδをＳＳ−ＳＯＡ切り替え遅延（１０ｎｓ）以上とすることにより、この問題を回避することができる。
【００６８】
次に、Ｐiλ＝１の状態でフレーム到着の完了を検出した瞬間について図６のフローチャートで説明する。フレーム到着の完了を検出すると、Ｐiλ＝０に更新する（ステップＳ２１）。そしてＧiλ＝１であるか否かをチェック１（ステップＳ２３）、Ｇiλ＝１であるとき、本ノードで転送中のフレームの末尾が到着したことを意味するので、Ｓλ＝０に更新し、入力モジュールｊ（ｊ≠ｉ，Ｐjλ＝０）の波長λに対するＳＳ−ＳＯＡ６１をＯＮにし、Ｇiλ＝１（ｊ≠ｉ，Ｐjλ＝０）に更新する（ステップＳ２５，２７）。ここでＰjλ＝１入力モジュールｊのＳＳ−ＳＯＡ６１をＯＮにしないのは、入力モジュールｊには他のフレームの到着が接続しており（このフレームは入力モジュールｊ内のＳＳ−ＳＯＡ６１をＯＮにすると、不完全なフレームがスターカプラ４３に入力され、全光ネットワーク内をブロードキャストされるためである（このような、長さの短くなった不完全なフレームがスターカプラ４３に入光され、全光ネットワーク内を伝播すると、後述するループ形成問題が生じる可能性があるため、不完全フレームの転送を完全に阻止する）。
【００６９】
一方、ステップＳ２３のチェックでＧiλ＝０であるとき、さらにＳλ＝０であれば（ステップＳ２９）、不完全フレームの入力を阻止するためにＯＦＦになっている入力モジュールｉ内の波長λに対するＳＳ−ＳＯＡ６１をＯＮにし、Ｇiλ＝１に更新する（ステップＳ３１，３３）。
【００７０】
上記アルゴリズムによりＳＳ−ＳＯＡ６１をＯＮ−ＯＦＦすることによって、スターカプラ４３が空き状態であるときに到着したフレームが同一ノードに到着した同一波長の他のフレームによって破壊される問題を完全に回避することができる。しかし、フレームの転送路がループを形成する問題については、ここで述べたアルゴリズムに加え、後述するように、最小フレーム長に対して制約を設けることにより対処する。
【００７１】
なお、フレームサイズが固定であるならば、入力ポートに到着したフレームの到着が完了する時刻は、フォトダイオードによる検出を用いなくても一意に確定する。そのため、例えばタイマーを利用してフレーム時間後に図６に示すアルゴリズムを実行する形態も可能である。このようなタイマーの利用はフレームサイズが可変長であり、上述した方法でフレームの境界を識別する場合においても、例えば悪意のあるユーザがサイズの短いフレームを転送したような場合に、ノードがフレーム到着の完了をフォトダイオードで検出しても最小フレーム時間に満たないような場合には、タイマーにより最小フレーム時間後にＳＳ−ＳＯＡ６１の操作を行うようにする応用が考えられる。
【００７２】
上述したＳＳ−ＳＯＡ６１の制御アルゴリズムを用いることによって、スターカプラ４３に入力されたフレームが転送中に、同一波長を用いた他のフレーム（異なる送信端末もしくは同じ送信端末が送出）と衝突する可能性を完全に排除することができる。しかし、フレームサイズが小さい場合、フレームの末尾が到着後、アイドル状態（Ｓλ＝０）となったノードに、他の経路を経由してきた同一フレームが再度、到着する可能性がある。この場合、ノードはフレームが既に転送したフレームと同一であることを認識することができないので（ノードの光透過性のため）、再度、新しいフレームが到着したものとして、上述したアルゴリズムによりスターカプラに入光され、以降、永久に全光ネットワーク内を巡回する。この問題を回避するため、全光ネットワークで転送されるフレームの最小サイズに制約を設ける。
【００７３】
全光ネットワークを構成するノードの数をＮ、ノードｉ，ｊ間に設置されたリンクを光信号が伝播するのに要する時間をδij、δijの最大値をΔとする。
【００７４】
アイドル状態（Ｓλ＝０）のノードｎにフレームが到着した時刻ｔ0とする（このフレームはノードｎのスターカプラに入光される）。ノードｎの出力ポートから送出されたこのフレームが、全光ネットワーク内の他のｍ個のノードを経由し、再度、ノードｎの入力ポートの一つに到着する場合に経由するノードのリスト（このような経路には複数のものが考えられるが、その中の任意の一つ）をｒm,k＝｛ｎm,k,1，ｎm,k,2，…，ｎm,k,m｝とする。このフレームが再度、ノードｎに到着した時刻をｔm,kとすると、
【数４】
2005057695.tif 000006
となる。ただし、ノード内での光伝播時間はリンク伝播時間と比較して遙に短いので、ノード内での伝播遅延は考慮しない。ｔm,kの最大値をｔmとすると、
ｔm ≦ｔ0 ＋（ｍ＋１）Δ        …（５）
で上限を抑えられる。従って、フレーム時間Ｔf （フレームサイズ[bits]を伝送レート[bps]で除した値）がＴf ＞＝（ｍ＋１）Δであれば、このフレームが再度ノードｎに到着したときには同一フレームの転送がまだ完了していないため、到着入力モジュール内のＳＳ−ＳＯＡ６１がＯＦＦ状態であり、上述したアルゴリズムにより再度到着したフレームは完全にブロックされ、ループ形成が回避される。
【００７５】
ノードリストｒm,k に含まれるノードにフレームが到着した時刻はｔ0 よりも後なので、フレームが再度ノードｎに到着するより前に、これらのノードに再度、同一フレームが到着した場合にも、これらフレームはブロックされる。従って、ノードリストｒm,k には全て、異なるｍ個のノードが含まれる。そのため全光ネットワーク内のノード数をＮとすると、Ｎ-1を超える数のノードを経由して、再度、ノードｎに同一フレームが到着することはない。以上のことから、再度、ノードｎに同一フレームが到着する場合の最も遅い時刻ｔmax は、
ｔmax ≦ｔ0 ＋ＮΔ      …（６）
で上限が抑えられる。従って、最小フレーム時間Ｔmin がＴmin ＝ＮΔであれば、全光ネットワーク内でのループ形成を完全に回避することができる。
【００７６】
送信端末と受信端末間のフレーム転送は、これら端末のネットワークインタフェースカードの伝送レートさえ一致していれば、任意のビットレートＣsでフレームを転送することが可能である（全光ノード内部の光透過性に起因する）。従って、最小フレームサイズＬminを、Ｌmin＝ＣｓＮΔのように考慮して、送信端末はフレーム送出を行えばよい。
【００７７】
実際には、Ｎ−１個のノードを全て一回ずつ経由し、各々の経由リンクの伝播時間が全て最大値Δであるようなケースは発生しにくく、上に挙げた上限式は、相当に安全側の近似式であるといえる。実際に構築した全光ネットワークを対象に、一筆書きで経由することが可能な最大ノード数と、その場合に経由するリンクの伝播距離を足し合わせれば、より正確な上限式を得ることが可能であるが（その結果、最小フレームサイズに関する制約も緩和される）、全光ネットワークを拡張した場合には、再度、上限値を算出して、全端末のフレーム送出プロトコルを更新する必要がある。それよりは、最小フレーム時間Ｔmin をある値に設定しておき、それから定まる最大リンク長と最大ノード数の積の値のみを考慮して、自由に全光ネットワークの施設を行えるようにすることが、拡張性、運用性の観点からは望ましい。ただし、例えばＮ＝１００、Ｃs＝１０Ｇbpsで、最大リンク距離が５ｋｍのＭＡＮ（Metropolitan Area Network）を想定すると、最小フレームサイズは約３Ｍbytesとなる。そのため、動画コンテンツ等の大容量ファイル転送に用いることが望ましい。
【００７８】
次に、送信端末と受信端末間でフレーム転送が行われるプロセスについて説明する。ノードに到着したフレームは、全出リンク上にブロードキャストされるため、送信端末が送信したフレームは受信端末以外の端末にも転送される。受信端末は、到着フレームの宛先を確認し、自端末宛てである場合にのみフレームを受信する。しかし悪意のあるユーザが他端末宛てのフレームを受信し、利用する可能性を排除するために、フレームのデータフィールドを暗号化し、受信端末のみが解読できるように事前に復号化の鍵をＩＰネットワーク経由で送る必要がある。しかし鍵の送信は個々のフレームに対して行う必要はなく、同一受信端末に対しては、鍵を変更するタイミングで送れば十分であるため、フレーム転送プロセスから鍵の転送フェーズは省くものとする。
【００７９】
まず、送信端末に転送すべきフレームが発生してから、転送が開始されるまでのプロセスについて説明するが、上述した端末構成（より正確には受信機の構成）によって異なるため、各々の端末構成毎に図７〜図９を参照して説明する。なお、図７〜図９において、実線矢印は全光ネットワークである多段スターカプラ全光ネットワーク３を経由した転送を示し、点線矢印はＩＰネットワーク５を経由した転送を示している。
【００８０】
（Ａ）受信機の構成がＷＦＲ（1FT-WFRもしくは(1TT,WFT)-WFT）の場合には、図７に示すように、送信端末は転送すべきフレーム（サイズはＬ）が発生すると、直ちに転送を開始する。
【００８１】
（Ｂ）受信機の構成が１ＴＲ（１ＦＴ−１ＴＲもしくは（１ＴＴ，ＷＦＴ）−１ＴＲ）の場合には図８に示すように、送信端末はフレーム転送に用いる波長をフレーム送出に先立ち、受信端末にＩＰネットワーク経由で通知する。使用波長を通知された受信端末は、他のフレームを受信中でなければ、指定された波長に可変波長受信機をチューニングし、フレームの到着に備える。送信端末は、波長通知信号の送出からガードタイム時間後にフレーム転送を開始する。
【００８２】
ガードタイムは、受信端末の受信機チューニング完了前にフレームの先頭が受信端末に到着することを避ける目的で挿入される。そのため、ＩＰネットワーク内の片側伝送遅延時間と波長チューニングに要する時間の和から、全光ネットワーク内の片側伝送遅延時間を引いた値にガードタイムを設定すればよい。ただし、この値がリアルタイムに変動する場合には、実測値を元に安全側に近似した値を用いる必要がある。ところで、他の波長で他のフレームを受信中であれば、受信端末はこの波長通知信号を無視するため、転送されたフレームは受信端末で受信されない。この場合の処理は、後述する。
【００８３】
（Ｃ）受信機の構成が１ＦＲ（（１ＴＴ，ＷＦＴ）−１ＦＲ）の場合には、図９に示すように、送信端末は受信端末の受信機の波長を用いてフレームを転送する必要があることから、まずＩＰネットワーク経由で波長確認信号を送る。信号を受けた受信端末は、受信機の固定波長をＩＰネットワーク経由で通知する。波長を通知された送信端末は、指定波長に送信機をチューニング後（ＷＦＴの場合は不要）、指定の波長でフレーム送出を開始する。ところで、過去に同一の端末に対してフレームを転送した経歴がある場合、その際通知された波長を自端末内のテーブルに保存しておくことにより、波長確認・波長通知のプロセスを省略し、すぐにフレーム転送を開始することが可能である。
【００８４】
帯域共有型ネットワークのメディアアクセスプロトコルの一つであるＣＳＭＡ方式では、フレームの転送を行う送信端末はフレームを送信する直前に伝送路上に他のフレームが転送中でないかどうかを確認し、空きである場合にのみ転送を開始することによって、転送中のフレームの破壊を回避している。しかし、本発明では、転送を開始した端末が接続されているノードのスターカプラ上を同一波長を用いた他のフレームが転送中であっても、新しく到着したフレームはＳＳ−ＳＯＡ６１によってブロックされる。そのため、接続ノードの上のフレーム転送の有無を確認せずにフレーム転送を開始しても、転送中のフレームが破壊されることはない。従って、上記したように、送信端末は転送中フレームの有無を確認せずにフレーム転送を開始するものとする。
【００８５】
いずれの受信機構成であっても、受信端末は自端末宛てのフレームの到着を検出すれば、直ちにＡＣＫをＩＰネットワーク経由で送信端末に返送する。フレームの全体が正しく受信された後で送信端末に対して受信確認信号（ＡＣＫ）を返送した場合、フレームサイズが大きいと後述するタイムアウト時間が大きくなり、転送スループットが劣化する。光心線を用いたデータ転送ではビット誤り率が極めて小さく、また本発明の全光ネットワーク内部ではフレームの一部がフレーム衝突により破壊される可能性はないので、フレームの先頭が受信端末に到着すれば、無事にそのフレーム全体が正しく受信されると考えてよい（数ビットの誤りが発生した場合、誤り訂正符号を用いることによって訂正することも可能である）。そのため、受信端末はフレームの先頭ビットを受信後、直ちにＡＣＫをＩＰネットワーク経由で送信端末に返送する。
【００８６】
後述するタイムアウト処理で必要になることから、送信端末は以下の処理により受信端末との間の実測ＲＴＴ（Round Trip Time:往復遅延時間）の最大値を更新する。送信端末ｓが受信端末ｒに対してフレームの転送を開始してからＡＣＫを受信するまでに要した時間をｒｔｔsrとし、受信端末ｒに対して送信端末ｓに保存されている最大実測ＲＴＴ時間ＲＴＴsrと比較してｒｔｔsr＞ＲＴＴsrであれば、ＲＴＴsr＝ｒｔｔsrに更新する。ただしＲＩＴsrの初期値として、例えば０を用いる。
【００８７】
次に、フレーム転送失敗時の処理について説明する。送信端末ｓが受信端末ｒに向けてフレームを転送した際、同一波長を用いてフレームを送出した送信端末が他にあり、受信端末ｒの接続されているノードｊに送信端末ｓのフレームが到着した瞬間には既に他のフレームによってスターカプラが占拠されており、ブロックされるか、そもそも、ブロードキャストされた送信端末ｓのフレームが全て、ノードｊに到着する前の段階でブロックされず、ノードｊに到着しなかった場合には、送信端末ｓが転送したフレームは受信端末ｒで受信されず、フレーム転送は失敗する。また、受信機の構成が１ＴＲである場合に、ノードｊに送信端末ｓのフレームが到達しても、受信端末ｒが他のフレームを受信中であり、受信機の波長が他の波長にチューニングされている場合にもフレーム転送は失敗する。このようなフレーム転送が失敗した場合の処理について説明する。ここでのプロセスは、全ての端末構成に対して運用できる。
【００８８】
前述したように、受信端末ｒはフレームの先頭を受信したら、直ちにＡＣＫを返送する。そのため送信端末ｓはフレーム転送開始後、ＲＴＴsr時間経過してもＡＣＫが受信されない場合に、フレーム転送が失敗したのと判断することができる。フレーム転送が失敗した場合、転送中のフレーム送出を途中で中断することにより、フレームの残りの部分が全光ネットワーク内に転送されることによってスループットが劣化することを避けることができる。しかし上述したように、フレーム送出を途中で中断した場合には、フレームの既に送出した部分の長さが最小フレーム時間Ｔmin以上になる必要がある（さもなければループを形成する可能性がある）。そこで本発明では、タイムアウト時間Ｔoutを、
Ｔout ＝max｛ＲＴＴsr，Ｔmin｝      …（７）
のように設定する。図１０のフレーム転送失敗時の処理説明図に示すように、送信端末ｓは、フレーム転送開始後、タイムアウト時間Ｔout以内にＡＣＫが受信されない場合にフレーム転送が失敗したものと判断し、直ちにフレームの送出を中断し、バックオフ状態に入る。そしてバックオフ時間の通過後に、同一フレームの再送を開始する。
【００８９】
バックオフ時間は、連続再送回数Ｎに対し２のＮ乗となる最大時間を決め、０から最大時間の間でランダムに決めるＢＥＢ（Binary Exponential Back-off）や、フレーム時間をＫ倍したものを最大時間とし、０から最大時間の間でランダムに決める方法等、任意のバックオフアルゴリズムを用いて決めることができる。
【００９０】
ところで、最大ＲＴＴ時間ＲＴＴsrは過去の実測値に基づいて決めているため、ＩＰネットワーク内の輻輳等の理由によりＲＴＴがＲＴＴsrを超え、タイムアウト後にＡＯＫが受信される場合も考えられる。その場合、フレーム転送は既に中断されているため、いずれにしても再度、同一フレームを転送する必要がある。よって、バックオフ待機中やフレーム再送中に、転送失敗と判断したフレームに対するＡＣＫが受信されても、そのＡＣＫは無視して処理を継続するものとする。ただしバックオフ時間が短い場合、転送を中断したフレームに対するＡＣＫをフレーム再送中に受信する可能性があるため、送信端末は受信ＡＣＫがどのフレーム送信に対するものかを判断する必要がある。そのため、以下の方法を用いる。
【００９１】
同一フレームの連続送信回数をｕ（初回転送時には１とし、以降、再送を繰返すたびに１つずつ増加する）とし、ｕ＝ｎのフレーム転送開始後、タイムアウトし、バックオフ時間が短い場合、ｕ＝ｎ＋１のフレーム再送中にｕ＝ｎに対するＡＣＫが受信される場合が考えられるが、送信端末は、このＡＣＫがｕ＝ｎに対するものか、ｕ＝ｎ＋１に対するものかを判断する必要がある。そこでフレームのヘッダ内に連続送信回数ｕを含め、受信端末はＡＣＫを返信する際、受信フレームのｕの値をＡＣＫに含めて返信するものとする。また同一端末間で転送されるフレームには識別番号が割当てられており、同一番号のフレームを複数、受信端末が受信した場合には、最後に到着したもののみを残し、他を破棄するものとする。上記説明において、ノードの入力モジュール内のＳＳ−ＳＯＡ６１をＯＮ−ＯＦＦする際に、タイマーを用いる場合についても言及したが、この場合には、全光ネットワーク内で転送されるフレームのサイズを固定サイズにする必要があるため、タイムアウトした場合でもフレーム転送を中断しないものとする。
【００９２】
上述したように、任意トポロジ状にスターカプラを配置した全光ネットワーク上でのフレーム転送が可能となる。次に、全光ネットワークのセグメント化技術に関して説明する。
【００９３】
本発明では、送信端末が送出したフレームは経由ノードでブロードキャストされるため、（他の同一波長を用いたフレームによってスターカプラが占有されていない限り）全光ネットワーク内の全てのノードを占有する。そのため、全ての端末でＷ本の波長を共有する構造となる。ただし、ほぼ同一時刻に地理的に離れた二つ以上の端末が同一フレームを送出した場合、全光ネットワークはこれら複数の端末が選出した各々のフレームによって分割して占有される。もし、各々の端末が送出したフレームが占有した範囲内に、各々が目的とする受信端末が存在する場合、これら複数の端末のフレーム転送が同時に成功する。その意味では、波長資源が空間的に再利用されているとみなすことができる。この空間的再利用性については後述する。そのため、ノード数Ｎが大きな場合、無駄に消費される伝送資源の割合が大きくなる。また、上述したように、最小フレームサイズＬminはノード数Ｎに比例する。そこで全光ネットワークを複数のセグメントに分割し、フレームがブロードキャストされる範囲を各々のセグメント内に限定することができれば、波長資源の利用効率を向上させ、最小フレームサイズの制約を緩和することが可能となる。またブロードキャスト範囲を限定することによってフレームが伝達される端末を限定することができるので、より高度なセキュリティを要するユーザ集団に対しセグメントを形成するといった応用も考えられる。
【００９４】
波長λを用いたフレームが転送される範囲をセグメント内に限定するには、セグメントの境界に位置するノードにおいて異なるセグメントから到着するλのフレームが常に波長選択フィルタにおいてブロックされるように波長選択フイルタをλに対して恒常的にＯＦＦ状態とすればよい。そのため、ＳＳ−ＳＯＡ６１の状態変数Ｇiλに状態Ｇriλ＝２（恒常的にＯＦＦ状態）を追加し、ＳＳ−ＳＯＡ６１の開閉アルゴリズムを以下のように拡張する。
【００９５】
（ｉ）Ｐiλ＝０の状態でフレームの到着を検出した瞬間
Ｐiλ＝１に更新後、Ｇiλ≠２かつＳλ＝０であればＳλ＝１とし、入力モジュールｊ（ｊ≠ｉ，Ｇjλ≠２）の波長λに対するＳＳ−ＳＯＡ６１をＯＦＦとしＧjλ＝０（ｊ≠ｉ，Ｇjλ≠２）に更新する。
【００９６】
（ii）Ｐiλ＝１の状態でフレーム到着の完了を検出した瞬間
Ｐiλ＝０に更新後、Ｇiλ＝１であるときＳλ＝０に更新し、入力モジュールｊ（ｊ≠ｉ，Ｐjλ＝０，Ｇjλ≠２）の波長λに対するＳＳ−ＳＯＡ６１をＯＮにしＧiλ＝１（ｊ≠ｉ，Ｐjλ＝０，Ｇjλ≠２）に更新する。一方、Ｇiλ＝０であるとき、Ｓλ＝０であれば入力モジュールｉの波長λに対するＳＳ−ＳＯＡ６１をＯＮにしＧiλ＝１に更新する。
【００９７】
セグメントの境界に位置するノードの、境界をまたぐ光心線が接続されている入力モジュールｉのＳＳ−ＳＯＡ６１の状態をＧiλ＝２に設定することにより、任意の波長λに対して任意の形状のセグメントを設定することが可能となる。
【００９８】
図１１に１２ノードから成る全光ネットワークを二つのセグメントＡとＢに分離した場合の例を示す（図では単純化のため、端末とＩＰネットワークは省いてある）。二つのセグメントの境界に位置するノードにおける他のセグメントからの入力リンクにおいて、ＳＳ−ＳＯＡ６１を恒常的にＯＦＦとすることにより、セグメント化が実現される。
【００９９】
図１１では、セグメントの境界をまたぐリンクの遮断を双方向に対して行っているが、一方向のみとすることにより、非対称的にセグメントを形成することも可能である。例えば図１１において、セグメントＢからＡに向かう方向だけ遮断した場合、セグメントＢに属する端末が送出したフレームのブロードキャスト範囲はセグメントＢ内に限定されるが、セグメントＡに属する端末が送出したフレームは、両方のセグメントにブロードキャストされる。このような非対称性を利用して、例えば、通信相手が限定されており、短いサイズのフレームを転送するニーズの高いユーザ集団がいるような場合に、これらのユーザを全てセグメントＢに収容するといったことが可能となる。
【０１００】
ところで、セグメントは各波長に対して構築されるので、波長ごとに異なるセグメントを形成することも可能である。例えば、同一企業にに属する端末の集合に対して波長１を用いてセグメントを形成し、波長２に対してはセグメントを形成しない例が考えられる。この企業の端末は、同一企業の端末に対してフレームを転送する場合には波長１を用い、他の端末に対してフレームを転送する場合には、波長２を使用することにより、同一企業内の通信における高セキュリティ性と、全ユーザに対しての接続性を同時に実現することができる。
【０１０１】
また、各々の波長に対して大きさの異なるセグメントを階層的に構築することも可能である。任意の波長を用いてフレームが転送できる送受信機構成が必要であるが、例えば送受信端末が共通に属する複数のセグメントの中で、最もサイズが小さいセグメントに対応する波長を用いてフレームを転送することにより、波長資源の利用効率向上と、最小フレームサイズ制約の緩和が大きく期待できる。
【０１０２】
セグメントを設定する方法としては、次に示す静的セグメント構成方法と動的セグメント構成方法について説明する。
【０１０３】
（Ｉ）静的セグメント構成方法
ＮＷ（ネットワーク）を構築する段階でセグメントを設計し、ＮＷの稼動中はセグメント境界を変更させない。トラヒックパターンがＮＷ構築時から大きく変動した場合にはセグメント化の効果が十分に得られない可能性がある。稼動中のオペレーティングコストは増加しないが、ＩＰネットワーク構築段階でセグメントの設計が必要となる。
【０１０４】
（II）動的セグメント構成方法
全光ノードの制御モジュールとセグメント制御端末をＩＰネットワークに接続する。セグメント制御端末は全光ネットワークのＮＷトポロジを把握しているとし、各波長に対するセグメント構成を決定し、ネットワーク経由で全光ノードの制御モジュールに対して恒常的にＯＦＦとするようにＳＳ−ＳＯＡ６１を指示する。ＮＷの稼動中もセグメント境界を適時変更することができるため、トラヒックパターンが変化する場合にも柔軟に対応することができる。ただし、セグメントを再構築する際にセグメント制御端末と全光ノード間で制御信号を変換する必要がある。
【０１０５】
次に、計算機シミュレーションによる本発明の性能評価結果について説明する。まず、評価条件について説明する。一辺がＲ[km]の正方形の領域に、Ｎ個のノードをランダムな位置に配置する。そして、ランダムグラフの手法を用いてノード間にリンクを設置する。すなわち、ノードｉとノードｊの間にリンクを設置する確率Ｐe (i,j)を、
【数５】
2005057695.tif 000007
で与える。ただし、ｄ(i,j)はノードｉ，ｊ間の距離、Ｄはｄ(i,j)の最大値、αとβは０より大きく１以下の値をとる実数パラメータである。さらに、ノードｎの隣接ノード数Ｐn が上限値Ｕmax を超えた場合にはランダムに超えた本数だけリンクを削除し、また下限値Ｕmin を下回るノードが一つでもある場合にはノードとリンクの配置をやり直すことにより、全てのノードにおける隣接ノード数がＵmin とＵmax の範囲内に収まるようにする。更に、リンク長の最大値をＲ／２とし、この値を超える距離のノード間には無条件でリンクを設置しない。シミュレーションでは、Ｒ＝１０[km]、Ｕmin ＝１、Ｕmax ＝８、α＝０．１、β＝０．７とする。
【０１０６】
ノードｎに接続される端末数Ｔn は全て多重波長数Ｗとし、端末の送信機の構成を１ＦＴとして同一ノードに接続されるＷ端末の送信機の固定波長は、全て異なるものを割り当てる。また、受信機の構成はＷＦＲとし、端末間の伝送レート（波長の伝送帯域）は全て等しくＣ[bps]とし、全ての波長に対してセグメント化は行わない。最小フレームサイズＬmin[bit]は
Ｌmin ＝２．５×１０-6ＮＲＣ      …（９）
で与えられるが、フレームは全て固定サイズＬでＬ＝γＬmin とする（γは１以上の実数）。フレーム転送失敗時のバックオフ時間は、連続送信回数に無関係にＫＬ／Ｃ[sec]を最大値とする一様乱数で与える（Ｋは正整数）。
【０１０７】
次に、評価結果について説明する。スループットＳを転送に成功したフレーム転送に要した時間の全時間に対する割合のチャネル（波長）あたりの平均値と定義する。すなわち、シミュレーション時間Ｔsimに対する総転送成功フレーム数をＮSfrとすると、スループットＳを
【数６】
2005057695.tif 000008
より算出する。同様に、総トラヒック量Ｇを再送を含めた全てのフレーム転送に要した時間の全時間に対する割合のチャネル（波長）あたりの平均値と定義する。すなわち、シミュレーション時間Ｔsim に対する再送を含めた総転送フレーム数をＮtfrとすると、総トラヒック量Ｇを
【数７】
2005057695.tif 000009
より算出する。
【０１０８】
図１２に、Ｎ＝１００、Ｗ＝８、Ｃ＝１０[Gbps]、Ｋ＝１０、γ＝２としたときの、総トラヒック量Ｇに対するスループットＳの特性を示す。ただし、各端末にはフレームを転送中かバックオフ状態でない限り、到着率λのポアソン過程に従い新規のフレーム転送要求を発生させる。ＳはＧの増加に対して増加するが、負荷が増大して再送が頻発するようになると、ほとんど全ての送信端末がバックオフ状態となる。バックオフ状態では、端末は平均的にＫ／２フレーム時間に対して１個のフレームを転送するため、総トラヒック量Ｇは２Ｎ／Ｋ＝２０で飽和し、それ以上フレーム発生レートλを増加させてもＧは増加しない。
【０１０９】
図１２には、Ｐｕｒｅ  ＡＬＯＨＡ方式、Ｓｌｏｔｔｅｄ  ＡＬＯＨＡ方式、Ｎｏｎｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ＣＳＭＡ方式、Ｎｏｎｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ＣＳＭＡ／ＣＤ方式におけるＧ−Ｓ特性も併せて図示する。これら四つの方式については、各々、報告されている理論式を用いる。
【０１１０】
本発明は、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式と同等のスループット特性が得られることが確認された。これは本発明が波長選択フイルタによりノードにおけるフレームの衝突を回避する結果、ＣＳＭＡ／ＣＤのキャリア信号検出結果に応じてフレーム転送を開始する機能を果たして、またタイムアウトによりフレーム転送の失敗を判断した際には直ちにフレームの送出を中断する結果、ＣＳＭＡ／ＣＤの衝突検出時のフレーム転送中断機能を果たしているためである。
【０１１１】
ところで高負荷領域では、本発明はＣＳＭＡ／ＣＤと比較して、より大きなスループットを達成している。これは本発明では、一つの端末が送出したフレームが全てのノードに伝播されるより前に、他の端末が同一波長を用いてフレーム転送を開始した場合、各々の送信端末に対する受信端末が地理的に近い位置にあれば、同時にこれら二つ以上のフレーム転送が成功するためである。このような状況では、同一波長資源が同時に複数の端末ペアに対して空間的に再利用されることになる。その結果、常に唯一の端末ペアしか同時には通信が行えないＣＳＭＡ／ＣＤ方式と比較して、スループットの向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の一実施例に係わる多段スターカプラ全光ネットワークの構成を示す図である。
【図２】図１に示す実施例の多段スターカプラ全光ネットワークに使用されているノードの機能的構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す実施例の多段スターカプラ全光ネットワークに使用されている端末の構成を示すブロック図である。
【図４】図２に示すノードの物理的構成を示す図である。
【図５】図１に示す実施例の多段スターカプラ全光ネットワークのノードにおいてフレームの到着を検知した場合の処理を示すフローチャートである。
【図６】図１に示す実施例の多段スターカプラ全光ネットワークのノードにおいてフレームの到着の完了を検知した場合の処理を示すフローチャートである。
【図７】受信機がＷ個の固定波長受信機である場合のフレーム転送処理を説明するための図である。
【図８】受信機が１個の可変波長受信機である場合のフレーム転送処理を説明するための図である。
【図９】受信機が１個の固定波長受信機である場合のフレーム転送処理を説明するための図である。
【図１０】フレーム転送失敗時の処理を説明するための図である。
【図１１】全光ネットワークをセグメント化した場合の模式図である。
【図１２】チャネル当たりの総トラヒック量に対するスループットを示す特性図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１    ノード
２    端末
３    多段スターカプラ全光ネットワーク
５    ＩＰネットワーク
４１    入力モジュール
４３、１０３    スターカプラ
４５    制御モジュール
５３、６１    ＳＳ−ＳＯＡ
５５、６３    ＡＷＧ
５７    タップ
５９    フォトダイオード
１０２    波長選択フイルタ
１０５    光信号検出部
１０６    波長選択フイルタ制御部
１０７    スターカプラ状態格納部
１０８    波長選択フイルタ状態格納部
１０９    フレーム到着状態格納部
２０１、３０１    上位プロトコル部
２０３、３０３    フレーム送信許可判定部
２０５、３０５    光送信機
２０６、３０６    光受信機
２０７、３０７    制御信号送受信機
２０８、３０８    ＡＣＫ送信部
２０９、３０９    ＡＣＫ受信部
２１０、３１０    ＲＴＴ測定タイマー
２１２、３１２    タイムアウト判定タイマー
【図１】
2005057695.tif 000010
【図２】
2005057695.tif 000011
【図３】
2005057695.tif 000012
【図４】
2005057695.tif 000013
【図５】
2005057695.tif 000014
【図６】
2005057695.tif 000015
【図７】
2005057695.tif 000016
【図８】
2005057695.tif 000017
【図９】
2005057695.tif 000018
【図１０】
2005057695.tif 000019
【図１１】
2005057695.tif 000020
【図１２】
2005057695.tif 000021