(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報伝送を行う単位となる電気回路サブシステムである3つ以上のノード(Node)と、
前記ノード相互間の通信を媒介するサブシステムである第1〜第3の3つのハブ(Hub)と、
前記複数のノードと前記第1〜第3のハブとを結ぶ光伝送路を有する光バックプレーンを具え、
前記複数のノードから、任意に選択された2つで1組を構成するノード対は、前記第1〜第3のハブのいずれか1つのハブに共通に接続されており、
前記第1〜第3のハブはそれぞれ静的網(static network)を具えており、及び
前記複数のノードの各々は、前記第1〜第3のハブのいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で独立して接続され、
前記第1〜第3のそれぞれのハブには、少なくとも1対の互いに異なるノード対が接続されている
ことを特徴とする光結合システム。
【請求項２】
情報伝送を行う単位となる電気回路サブシステムである3つ以上のノード(Node)と、
前記ノード相互間の通信を媒介するサブシステムである第1〜第3の3つのハブ(Hub)と、
前記複数のノードと前記第1〜第3のハブとを結ぶ光伝送路を有する光バックプレーンを具え、
前記第1のハブに接続されるノードが集合G(1)に属し、前記第2のハブに接続されるノードが集合G(2)に属し、前記第3のハブに接続されるノードが集合G(3)に属し、
前記集合G(3)が前記集合G(1)と前記集合G(2)の排他的論理和で与えられる関係に設定されており、
その結果、任意のノードが前記3つのノード集合G(1)、G(2)、G(3)のうちのいずれか2つに属するように設定され、
その結果、前記ノードの全集合の任意のノード対は、前記3つのノード集合G(1)、G(2)、G(3)のうちの同一の集合に含まれる関係となっており、
前記第1〜第3のハブはそれぞれ完全網(complete network)を具えており、及び
前記複数のノードの各々は、前記第1〜第3のハブのいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で接続されていることを特徴とする光結合システム。
【請求項３】
情報伝送を行う単位となる電気回路サブシステムであるk個の前記ノード(Node)と、
前記ノード相互間の通信を媒介するサブシステムである前記第1〜第3の3つのハブ(Hub)と、
k個の前記ノードと前記第1〜第3のハブとを結ぶ光伝送路を有する光バックプレーンを具え、
前記ノードの数kがk＝3Nであって、第1〜第2Nのノードを前記集合G(1)の要素とし、第(N+1)〜第3Nのノードを前記集合G(2)の要素とし、前記集合G(1)とG(2)の排他的論理和である、第1〜第Nのノード及び第(2N+1)〜第3Nのノードを前記集合G(3)の要素とすることを特徴とする請求項2に記載の光結合システム。
ここで、Nは2以上の整数である。
【請求項４】
情報伝送を行う単位となる電気回路サブシステムであるk個の前記ノード(Node)と、
前記ノード相互間の通信を媒介するサブシステムである前記第1〜第3の3つのハブ(Hub)と、
k個の前記ノードと前記第1〜第3のハブとを結ぶ光伝送路を有する光バックプレーンを具え、
前記ノードの数kがk＝3N+1であって、
第1〜第3Nのノードを前記集合G(1)とG(2)に分配し、第(3N+1)のノードを前記集合G(1)または前記集合G(2)の要素に付け加える
ことを特徴とする請求項2に記載の光結合システム。
ここで、Nは2以上の整数である。
【請求項５】
情報伝送を行う単位となる電気回路サブシステムであるk個の前記ノード(Node)と、
前記ノード相互間の通信を媒介するサブシステムである前記第1〜第3の3つのハブ(Hub)と、
k個の前記ノードと前記第1〜第3のハブとを結ぶ光伝送路を有する光バックプレーンを具え、
前記ノードの数kが、Nを2以上の整数としたとき、k＝3N+2であって、
第1〜第3Nのノードを前記集合G(1)とG(2)に分配し、第(3N+1)のノードを前記集合G(1)の要素に付け加え、第(3N+2)のノードを前記集合G(2)の要素に付け加える
ことを特徴とする請求項2に記載の光結合システム。
【請求項６】
前記静的網が完全網（complete network）であることを特徴とする請求項1に記載の光結合システム。
【請求項７】
前記静的網は、光配線板を用いて構成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光結合システム。
【請求項８】
前記光配線板は、フレキシブルなシート又は基板上に、光ファイバを前記1対1の関係で接続する配線パターンで配線しかつ固定して、その上に保護膜を設けて形成されるフレキシブル光ファイバ配線板であることを特徴とする請求項7に記載の光結合システム。
【請求項９】
前記ノードの入出力端と前記光伝送路の入出力端との接合をする光入出力端子、及び前記光配線板の入出力端と前記光伝送路の入出力端との接合をする光入出力端子が、MTコネクタ(Mechanically Transferable Connector)であることを特徴とする請求項8に記載の光結合システム。
【請求項１０】
前記ハブは、管理システムを有し、該管理システムは、電気信号によって前記ノードの全てと結合されており、電源投入時の初期設定、システム故障処理、当該ハブの温度制御処理を行うことを特徴とする請求項１から9のいずれか一項に記載の光結合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ノード(Node)間の情報伝送をハブ(Hub)を介して実現するための光結合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広帯域なネットワークの拡充と動画像転送など大量の高速パケット転送を必要とする応用の増大によりネットワークを流通する情報量が増大している。その結果、インターネットにおけるルータ等の中継機器システム内において情報伝送を行う単位となる電気回路サブシステムであるノードや、ノード相互間の通信を媒介するサブシステムであるハブ等の情報処理容量の向上が求められている。このようなノード間の相互接続は、一般的には、電気信号が用いられている。
【０００３】
しかしながら電気信号による伝送速度限界が、システム全体としての情報処理容量の向上の障壁となっている。この障壁を打開するためには、ノード間を光伝送路によって相互接続することが有効である。ノード間を光伝送路によって相互接続する具体的な例として、光ファイバ等の光伝送路を敷線した光バックプレーンに、ノード及びハブを、光ソケットを介して挿入接続することによって達成されるシステムも提案されている（例えば、特許文献1〜3を参照）。
【０００４】
このシステムでは、ノード及びハブには光電変換器が具えられている。また、ノードは、外部ネットワークに接続され、パケット処理を行うLSI群、光電変換器等の素子が一枚のプリント配線基板上に配置され、これら素子間がこのプリント配線基板上に形成されている電気信号伝送路及び光信号伝送路によって接続されて構成されている。
【０００５】
図1を参照して、ノード間の相互接続技術を用いる従来の光結合システムの基本的構成及びその動作の概略について説明する。図1は、動的網(dynamic network)を具えているハブを用いた従来の光結合システムの概略的ブロック構成図である。動的網とは、送信側のノードと受信側のノードとを結ぶ伝送線路の選択を、スイッチ動作に基づいて行う配線ネットワークをいう。例えば、動的網は電気的に動作するクロスポイントスイッチLSI等によって実現される。図1において、ブロックが具える素子間の結線については、図示を省略してある。
【０００６】
図1に示す従来の光結合システムの構成上の特徴は、複数のノードの各ノードに対して他のノードを接続して通信を実行するために、クロスポイントスイッチによって、送信側のノードと受信側のノードとを結ぶ伝送線路の選択が行われる点にある。すなわち、従来の光結合システムは、ノード間を接続する伝送路の選択に、動的網が使われることが特徴である。
【０００７】
図1に示す従来の光結合システムは、ハブ30を介してノード10とノード60が結合されている。ハブ30は、クロスポイントスイッチLSI等（図示を省略してある。）によって実現される動的網30-1と光電変換器30-2を具えている。また、ノードは送信信号である送信パケット信号及び受信信号である受信パケット信号を処理するパケット信号処理回路と光電変換器とを具えている。ノード10はパケット信号処理回路10-1と光電変換器10-2とを具え、ノード60は、パケット信号処理回路60-1と光電変換器60-2とを具えている。
【０００８】
図1では、ハブ30を介してノード10とノード60とを代表して示してあるが、光結合システムが具えるノードは、総計3個以上であれば幾つであってもかまわない。また、ハブ30の他に更に別のハブを設けて、複数のハブ及び複数のノードを具える構成とすることも可能である。
【０００９】
ノード10からノード60に向けて信号が送られる場合、ノード10から送信される信号は、ハブ30が具える動的網30-1によって、ノード60に出力されるための伝送線路が選択されて出力され、光バックプレーン80を介してノード60に入力される。このようにして、ノード10からノート60へ向けた通信が行われる。複数のハブを具える構成であっても、ノード間の通信は、送信側のノードから受信側のノードに向けて、単一あるいは複数のハブを介して、同様に行われる。
【００１０】
図1に示すように従来の光結合システムは、ノードとハブのいずれにおいても光電変換が行われる。ノードにおける光電変換は、ノードにおける受信パケット信号の処理が電気的手段で行われるため、光パケット信号の形態で受信された受信パケット信号を、電気パケット信号に変換する必要性から行われる。現在の技術では、ノードにおいて実行される受信パケット信号処理を光学的に行うことは不可能であるので、ノードにおいて実行される光電変換は必須の機能である。一方、ハブにおける光電変換は、動的網を実現する手段が電気的に機能するクロスポイントスイッチLSI等が用いられていることに起因して必要とされる。
【００１１】
すなわち、動的網をクロスポイントスイッチLSIによって実現する場合、光電変換器を必要とする。すなわち、光パケット信号を電気パケット信号に変換してクロスポイントスイッチLSIに入力し、また、クロスポイントスイッチLSIから出力される電気パケット信号を光パケット信号に変換する光電変換器を必要とする。この光電変換器とクロスポイントスイッチLSIとを結合するインターフェースを工夫することによって、低コスト、低消費電力、かつ高いスループットが実現された光結合システムが開示されている（例えば非特許文献1を参照）。
【特許文献１】特表2003−515785号公報
【特許文献２】特開2007−102013号公報
【特許文献３】特開2007−104487号公報
【非特許文献１】Ichiro Hatakeyama, et al., "A 400 Gbps Backplane Switch with 10 Gbps/port Optical I/O Interfaces", Active and Passive Optical Components for WDM Communications, V. Edited by Dutta, Achyut K.; Ohishi, Yasutake; Dutta, Niloy K.; Moerk, Jesper. Proceedings of the SPIE, Volume 6014, pp. 158-164 (2005).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の従来の光結合システムは、一のノードから他のノードにハブを介して情報を伝送するに当たり、ハブが具えている電気的スイッチ回路によって情報の伝達回路を確保する動的網が形成されている。動的網においては現状では実用的な光スイッチが存在していないために、ハブにおいて電気信号を光信号に変換する光電変換器が必要とされる。
【００１３】
すなわち、動的網においては、上述の光電変換器あるいは電気的スイッチ回路といった能動素子が必要とされ、能動素子は受動素子と比較してその信頼性は低い。そのためシステムとしての信頼性を確保するために、通常、同一構造を二重化する等の対策が講じられることがあり、そのために装置の製造コストが高くなる。すなわち、二重化により、配線数、ハブと接続部品が全て2倍となる。
【００１４】
また、能動素子は、光回路素子等の受動素子と比較するとその動作速度が遅い。そのためノード間の情報の伝送速度を向上させるために、ノード間を光信号によって相互接続する手段を用いても、達成可能な伝送速度には、能動素子の動作速度によって規定される上限が存在する。
【００１５】
そこで、動的網ではなく光学的手段を用い静的網(static network)を構成して、能動素子の動作速度に起因する伝送速度の律速状況を打開することが考えられる。静的網とは、送信側のノードと受信側のノードとを結ぶ伝送線路が決定されているネットワークを言う。すなわち、静的網では、送信側のノードと受信側のノードの全ての組み合わせが伝送路によって常につながっており、スイッチ動作に基づいて伝送路の切換を行う必要がない。以後、光学的手段を用いて構成される静的網を光学的静的網ということもある。
【００１６】
光学的静的網によって光結合システムを構成する場合、単純には、ハブを廃止して、光バックプレーンにおいて光ファイバあるいは光伝送路を用いて、複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する静的網を形成すれば、上述の動的網を利用する場合の問題点は解消される。しかしながら、この光バックプレーンに静的網を構成する手法は、複数のノード間を1対1の関係で独立して接続するために非常に複雑な光伝送路の配置をする必要が生じ、現実的には実現が困難である。
【００１７】
例えば、光バックプレーンに静的網を構成するには、複雑な光伝送路を、光バックプレーンに設置されている多数の電気コネクタあるいは光コネクタを避けながら配置しなければならない。このような構成は、ノードの数が増えるとそれに比例して光伝送路の本数が増えるので、ノードの数の増大にともなって実現が非常に困難となる。
【００１８】
上述の問題は、例えば次のようにすれば回避することが可能である。すなわち、ハブに静的網を設け、この静的網によって複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する機能をハブに与え、このハブと、ノード及び光バックプレーンを具える光結合システムを実現する。
【００１９】
このような構成の光結合システムとすれば、ハブが静的網を具えているので、光バックプレーンに設置されている光伝送路の形態を何ら変更する必要はなく、光バックプレーンは、単純に複数本の光ファイバあるいは光伝送路等の光伝送路を平行に配置すれば良い。すなわち、光バックプレーンに設置されている多数の電気コネクタあるいは光コネクタを避けながら複雑な光伝送路を光バックプレーンに形成する必要はない。また、静的網はハブを構成するプリント配線基板上に設置すればよく、プリント配線基板上に静的網を設置するために必要なスペースを確保すればよく、設計上何ら支障を生じることなく可能である。
【００２０】
しかしながら、この光結合システムであってもノードの数が増大すれば、ハブに設けることが必要な光端子数が増大する。N個のノードを1つのハブに接続させるには、ノード間を接続する伝送路を双方向とするために2本ずつ設けるとすると、全体で2N(N-1)の光端子数を必要とする。すなわち、ノード数の2乗に比例してハブに設けられる光端子数が増大する。Nは2以上の整数である。この結果、Nが大きくなると、定められた光バックプレーンのコネクタ接続領域にこの光端子を収納できなくなる。
【００２１】
そこで、この発明の目的は、複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する光学的静的網を容易に形成することが可能であって、かつノードの数が多くなっても、ハブにおける光端子数の増大を抑制することが可能である光結合システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この発明の発明者は、ハブに光学的静的網を設け、このハブ、ノード及び光バックプレーンを具えて構成される光結合システムにおいて、ハブを3個具える構成とすることによって、ノード数が増大してもハブに設ける光端子数の増大を効果的に抑制することが可能であることを発見した。詳細は後述するが、3N個のノードを3個のハブを介して接続される光結合システムにおいて、これら3個のハブのそれぞれは、ノード間を接続する伝送路を双方向とするために2本ずつ設けるとすると、全体で2×2N(2N-1)の光端子数で済むことを見出した。ちなみに、ハブが1台だけで構成される同様の光結合システムにおいては、ハブに設けるべき光端子数は2×3N(3N-1)であるから、2×2N(2N-1)/(2×3N(3N-1))＝2(2N-1)/3(3N-1)に光端子数の増大を抑制することが可能である。
【００２３】
上述の理念に基づくこの発明の要旨によれば、以下の構成の光結合システムが提供される。
【００２４】
この発明の光結合システムは、3つ以上のノードと、第1〜第3の3つのハブと光バックプレーンとを具え、ノードから、任意に選択された2つで1組を構成するノード対は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブに共通に接続されており、ノードの各々は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で独立して接続されている。以下の説明において参照する図では、簡単のためノードとハブを結ぶ接続線は1本で示されている場合があるが、他の3つのノードにハブを介して独立して接続するため、ハブへの入力線3本及び出力線3本の接続線を含んでいる。そして、第1〜第3のハブはそれぞれ静的網を具えている。ノードとは、情報伝送を行う単位となる電気回路サブシステムを指し、ハブとはノード相互間の通信を媒介するサブシステムを指す。
【００２５】
このようなノードとハブとの接続は、以下のとおりにするのが好適である。
【００２６】
第1のハブに接続されるノードが集合G(1)に属し、第2のハブに接続されるノードが集合G(2)に属し、第3のハブに接続されるノードが集合G(3)に属し、集合G(3)が集合G(1)と集合G(2)の排他的論理和で与えられる関係に設定する。
【００２７】
また、この発明の光結合システムに含まれるノードが全部でk個である場合、ノードとハブとの接続は以下のとおりにするのが好適である。ここでkは3以上の整数である。
【００２８】
以下の説明の便宜のために、この発明の光結合システムに含まれるk個のノードに1〜kの番号を付し、第1〜第kのノードとして設定する。そして第iのノードと第jのノードとの接続について説明する。ここで、i及びjは、i≠jであり、1≦i≦kかつ1≦j≦kを満たす整数ある。
【００２９】
ノードの数kがk＝3Nである場合には、第1〜第2Nのノードを集合G(1)の要素とし、第(N+1)〜第3Nのノードを集合G(2)の要素とし、第1〜第Nのノード及び第(2N+1)〜第3Nのノードを集合G(3)の要素とするように設定する。
【００３０】
ノードの数kがk＝3N+1である場合には、第1〜第2Nのノードを集合G(1)の要素とし、第(N+1)〜第3Nのノードを集合G(2)の要素とし、第1〜第Nのノード及び第(2N+1)〜第3Nのノードを集合G(3)の要素とするように設定する。そして、第(3N+1)のノードが、集合G(1)〜G(3)のいずれか2つの集合の共通要素となるように設定する。
【００３１】
ノードの数kがk＝3N+2である場合には、第1〜第2Nのノードを集合G(1)の要素とし、第(N+1)〜第3Nのノードを集合G(2)の要素とし、第1〜第Nのノード及び第(2N+1)〜第3Nのノードを集合G(3)の要素とするように設定する。そして、第(3N+1)のノードが、集合G(1)〜G(3)のいずれか2つの集合の共通要素となるように設定し、第(3N+2)のノードが、集合G(1)〜G(3)のいずれか2つの集合の共通要素となるように設定する。
【００３２】
静的網には数々の種類が知られており、例えば、一般的な解説が富田著、「並列コンピュータ工学」（昭晃堂、1996年、ISBN978-4-7856-3100-0）に記載されている。複数のノード間を接続する静的網のうち、任意の送信側のノードが他の全てのノードと直接接続される構成の静的網は、完全網(complete network)と呼ばれている。これに対して、完全網以外の静的網としては、リング網、スター網等が知られている。
【００３３】
静的網は、上述したように種々の種類があり、このうち最も強力な静的網が完全網である。完全網を採用すれば、送信側のノードから受信側のノードに向けての通信は、第3のノードを介することなく直接実行される。このため、送信側のノードから受信側のノードに向けての通信を実行する際、送信側のノードと受信側のノードとの間に第3のノードを介して通信を行う必要がないので、それだけ通信の確実性が増す。
【００３６】
静的網は、好ましくは、光配線板を用いて構成するのがよい。また、光配線板は、フレキシブルなシート又は基板上に、光ファイバを1対1の関係で独立して接続する配線パターンで配線しかつ固定して、その上に保護膜を設けて形成されるフレキシブル光ファイバ配線板とするのが好適である。
【００３７】
例えば、社団法人日本プリント回路工業会によるJPCA(Japan Printed Circuit Association)規格で規定されたフレキシブル光ファイバ配線板等を適宜利用すれば、この発明の光結合システムに好適な静的網を、ハブを構成するプリント配線基板上に設置することが可能である。JPCA規格についての詳細は、社団法人日本プリント回路工業会から発行されている「石英系光ファイバを用いたフレキシブル光配線板の配線設計ガイダンス」（2005年発行）に記載されている。
【００３８】
また、ノードの入出力端と光伝送路の入出力端との接合をする光入出力端子、及び光配線板の入出力端と光伝送路の入出力端との接合をする光入出力端子を、MTコネクタ(Mechanically Transferable Connector)とするのが好適である。以後、入出力端子を、入力端子と出力端子との接続機能を具えたコネクタという意味に使うこともある。光入出力端子を、接続機能を含めて意味する場合、光コネクタということもある。また、光コネクタを実装上の具体的な形状を有する素子として捉える場合は、光ソケットということもある。更に、混乱が生じない範囲で、光ソケットを単にソケットということもある。
【００３９】
ハブは、電気信号によって全てのノードと結合されており、電源投入時の初期設定、システム故障処理、当該ハブの温度制御処理を行う管理システムを有しているのが良い。
【発明の効果】
【００４０】
この発明の光結合システムは、第1〜第3の3つのハブを具え、ノードから、任意に選択された2つで1組を構成するノード対は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブに共通に接続されており、ノードの各々は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で独立して接続されている。
【００４１】
このように光結合システムを構築するには、具体的に以下のようにすればよい。すなわち、第1のハブに接続されるノードの集合をG(1)とし、第2のハブに接続されるノードの集合をG(2)とし、第3のハブに接続されるノードの集合をG(3)とする。また、集合G(1)の補集合をG'(1)とし、集合G(2)の補集合をG'(2)とする。そして、G(3)＝G'(1)∪G'(2)＝[G(1)∩G'(2)]∪[G'(1)∩G(2)]となるように、この発明の光結合システムに含まれるk個のノードを、それぞれ集合G(1)、G(2)及びG(3)に分配すれば、k個のノードのそれぞれは、集合G(1)、G(2)及びG(3)のいずれか2つの集合の共通する要素となる。
【００４２】
G(3)＝G'(1)∪G'(2)＝[G(1)∩G'(2)]∪[G'(1)∩G(2)]を満たす関係とは、集合G(3)が集合G(1)と集合G(2)の排他的論理和で与えられる関係であることを意味する。すなわち、集合G(3)が集合G(1)と集合G(2)の排他的論理和で与えられる関係となるように設定すれば、k個のノードのそれぞれは、集合G(1)、G(2)及びG(3)のいずれか2つの集合の共通する要素となる。
【００４３】
第iのノードと第jのノードが同一の集合に属していれば、その集合に接続されているハブを、第iのノードと第jのノードとが共有することになる。例えば、第iのノードと第jのノードが集合G(1)に属していれば、第1のハブを共有することとなる。第iのノードと第jのノードが集合G(2)あるいは集合G(3)に属していれば、それぞれ第2あるいは第3のハブを共有することとなる。
【００４４】
また、第iのノードと第jのノードが同一の集合に属していない場合、すなわち、第iのノードが集合G(1)に属しており、第jのノードが集合G(1)に属していなければ、第jのノードは集合G'(1)∩G(2)に属していることになる。この場合は、G(3)＝G'(1)∪G'(2)であるから、第iのノードと第jのノードとは第3のハブを共有することとなる。第iのノードが集合G(2)に属しており、第jのノードが集合G(2)に属していない場合は、第jのノードは集合G'(2)∩G(1)に属していることになる。この場合も、第iのノードと第jのノードとは第3のハブを共有することとなる。
【００４５】
いずれにしても、ノードとハブとを上述の規則に従って接続すれば、ノードから、任意に選択された2つで1組を構成するノード対が、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブに共通に接続されており、ノードの各々は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で独立して接続された状態を実現することが可能である。
【００４６】
第1〜第3のハブに同数のノードを接続するには、k＝3Nである場合、次のように行えばよい。第1〜第2Nのノードを集合G(1)の要素とし、第(N+1)〜第3Nのノードを集合G(2)の要素とし、第1〜第Nのノード及び第(2N+1)〜第3Nのノードを集合G(3)の要素とするように設定する。このように3N個のノードを分配すると、3N個のノードのそれぞれは、集合G(1)、G(2)及びG(3)のいずれか2つの集合の共通する要素となり、上述した条件G(3)＝G'(1)∪G'(2)を満たしている。
【００４７】
この場合、第1〜第3のハブはそれぞれ2N個のノードのそれぞれを1対1の関係で独立して接続することとなるので、これら第1〜第3のハブのそれぞれは、ノード間を接続する伝送路を双方向とするために2本ずつ設けるとすると、全体で2×2N(2N-1)の光端子を設ければよい。すなわち、2N個のノードから任意に選択された2つで1組を構成するノード対の数は2NC2であり、1対のノード間は2本ずつ伝送路が設けられるので、伝送路の数は、2×2N(2N-1)となる。
【００４８】
一般に、第1〜第3のハブのそれぞれがノード間を接続する伝送路をS本ずつ設けるとすると、全体でS倍の光端子を設ければよい。実用の光結合システムにおいては、後述するように、第1〜第3のハブのそれぞれがノード間を接続する伝送路が6本等、多くの伝送路を利用することが望ましい。
【００４９】
上述したように、ハブが1台だけで構成される同様の光結合システムにおいては、ハブに設けるべき光端子数は2×3N(3N-1)であるから、この発明の光結合システムによれば、2×2N(2N-1)/2×[3N(3N-1)]＝2(2N-1)/[3(3N-1)]に光端子数の増大を抑制することが可能である。上述のように、第1〜第3のハブのそれぞれがノード間を接続する伝送路をS本ずつ設けられている場合であっても、この発明の光結合システムによれば、2×2N(2N-1)/(2×3N(3N-1))＝2(2N-1)/(3(3N-1))に光端子数の増大を抑制することが可能である点に変わりはない。
【００５０】
ノードの数kが(3N+1)個である場合は、第1〜第3のハブに対して完全に同数のノードを接続することはできないが、ノード1つ分を集合G(1)〜G(3)のいずれか2つの集合の共通要素となるように設定すればよい。また、ノードの数kが(3N+2)個である場合も同様に、ノード2つ分を集合G(1)〜G(3)のいずれか2つの集合の共通要素となるように設定すればよい。いずれにしても、第1〜第3のハブには、接続するノードの数が1つあるいは2つ増えるだけであり、第1〜第3のハブに設ける光端子数の増大は無視できる程度である。
【００５１】
静的網を、ハブを構成するプリント配線基板上に設置するには、このプリント配線基板上に静的網を設置するために必要なスペースを確保すればよい。ハブを構成するプリント配線基板に静的網を設置するために必要なスペースを確保することは、設計上何ら支障を生じることなく可能である。すなわち、光結合システムにおいて必要とされる、複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する機能を有する静的網を、ハブを構成するプリント配線基板上に容易に形成することが可能である。
【００５２】
光配線板として、フレキシブル光ファイバ配線板を利用することが可能であり、JPCA規格で規定されたフレキシブル光ファイバ配線板等を適宜利用すれば、標準的な部品を利用して光結合システムを実現することが可能である。そのことによって、光結合システムの部品の統一化を容易に実現でき、よって製造コストの低減に資することとなり、光結合システムの産業上の利用価値が高まる。
【００５３】
ノードの入出力端と光伝送路の入出力端との接合をする光入出力端子、及び光配線板の入出力端と光伝送路の入出力端との接合をする光入出力端子を、この業界において既に統一規格となっているMTコネクタとすることによって、上述のフレキシブル光ファイバ配線板同様、光結合システムの部品の統一化による利益を享受できる。
【００５４】
また、ハブが上述の管理システムを有することによって、電源投入時の初期設定、システム故障処理、当該ハブの温度制御処理を行うことが可能である、優れた光結合システムを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、図2から図8を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に各構成部分を概略的に示してあるに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、上述の図1を含め、各図において同様の構成要素については同一の番号を付して示し、これらの機能等に関して、その重複する説明を省略することもある。以下の図2から図8において、光信号の経路を太線で示し、電気信号の経路を細線で示してある。また、図1〜図5では一本の線でハブとノードの接続が示されているが、実際には、1対1の関係で独立して接続するために、例えば図8に示すように複数の線で接続されている。
【００５６】
＜光結合システム＞
この発明の実施の形態の光結合システムの構成及びその動作の理解に資するために、図2を参照してハブを1個具える光結合システムについて説明する。図2は、ハブを1個具える光結合システムの概略的ブロック構成図である。図2において、ブロックが具える素子間の結線については、図示を省略してある。
【００５７】
光結合システムは、ノード110、ノード112等の複数のノードとハブ130と光バックプレーン80とを具えて構成される。ハブ130は、複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する静的網132を具えている。光バックプレーン80は、ノード110、ノード112等の複数のノードとハブ130とを結ぶ光伝送路を有している。
【００５８】
すなわち、光結合システムの、ノード110及びノード112を取り上げて説明すると、ハブ130を介してノード110とノード112が結合されている。静的網132は、フレキシブル光ファイバ配線板等の光配線板によって構成されている。また、ノードは、図1を参照して説明した従来の光結合システムと同様に、送信信号である送信パケット信号及び受信信号である受信パケット信号を処理するパケット信号処理回路と光電変換器とを具えている。すなわち、ノード110はパケット信号処理回路 110-1と光電変換器110-2とを具え、ノード112は、パケット信号処理回路112-1と光電変換器112-2とを具えている。図2に示す構成例では、ハブ130を介してノード110とノード112とを代表して示してあるが、ノードは3個以上であれば設計に応じた必要な個数だけ設ければよいことは、図1を参照して説明した従来の光結合システムと同様である。
【００５９】
ノード110からノード112に向けて送信される信号は、ハブ130が具える静的網132を介して、ノード112に出力される伝送線路に出力され、光バックプレーン80を介してノード112に入力される。このようにして、ノード110からノード112へ向けた通信が行われる。
【００６０】
次に、図3を参照して、光結合システムをより具体化した例について説明する。図3は、光結合システムの概略的ブロック構成図である。
【００６１】
光結合システムは、ノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードとハブ130とバックプレーン100とを具えて構成され、ハブ130は、複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する静的網132と、管理システム134とを具えている。
【００６２】
バックプレーン100は、電源配線バックプレーン102、電気バックプレーン104及び光バックプレーン106を具えて構成されている。
【００６３】
ハブ130が具える管理システム134は、電気バックプレーン104を介してノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードと電気的に個別に接続されており、電源投入時の初期設定、システム故障処理、当該ハブの温度制御処理を行う。また、静的網132は、ノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードに対してこれらのノードを1対1の関係で独立して接続する機能を有している。静的網132とノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードとは、光バックプレーン106を介して光学的に個別に接続されている。
【００６４】
ノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードには、外部ネットワーク200から、例えば、10ギガビットイーサネットパケットが入出力される。ここで、イーサネットは富士ゼロックス株式会社の登録商標であり、IEEE 802.3委員会によって標準化されたコンピュータネットワークの規格のひとつである。
【００６５】
ノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードでは、それぞれ光信号の形態の光パケット信号を電気信号の形態である電気パケット信号に変換して、この電気パケット信号のヘッダに示されている宛先のアドレスに応じて、当該ノードで処理すべきパケットに対しては当該ノードが具える情報処理回路（図示を省略してある。）によって所定の処理がなされて受信される。また、電気信号のヘッダに示されている宛先のアドレスが他のノードである場合は、当該アドレスで規定されるノードへの出力ポートを選択して、当該ノードに送信する。この場合、電気パケット信号を光パケット信号に変換した上で、光バックプレーン106を介して当該ノードに向けて送信される。
【００６６】
図3に示す電源120は、電源配線バックプレーン102を介して、ノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードに対して電力を供給する。電源120から供給される電力は、ハブ130が具える管理システム134に直接供給されて、電源投入時の初期設定、システム故障処理、当該ハブの温度制御処理のために使われる。
【００６７】
以上説明した様に、図3に示す光結合システムのバックプレーン100が具える電源配線バックプレーン102及び電気バックプレーン104については、従来の光結合システムにおける場合と同様である。
【００６８】
＜光バックプレーンとノードとの接続＞
図4を参照して、光バックプレーンとノードとの接続に関して説明する。図4は、光バックプレーンとノードとの接続の説明に供するための概略的ブロック構成図である。図4では、ノード110を一例として示してあるが、他のノードも同様の構成である。また、図4では、説明の便宜上光バックプレーンに接続されるノードの数を4個である場合を想定して示してある。そのため、ノード110から光バックプレーン106に向けて光パケット信号を送るための光伝送路が3本必要であり、光バックプレーン106からノード110に向けて光パケット信号を送るための光伝送路が3本必要であるので、光バックプレーン106とノード110との間には、光伝送路が合計6本必要となる。なお、図6に示されているように、各ノードは実際には2個のハブに接続されるため、図4の光ソケット146と156はそれぞれ2個必要となり、光伝送路は合計12本が必要となる。
【００６９】
図1及び図2では電気信号を光信号に変換する光電変換器も、光信号を電気信号に変換する光電変換器も互いに区別することなくO/Eと表記してあるが、両者を特に区別して説明する必要があるときは、以後、電気信号を光信号に変換する光電変換器をE/O変換器、光信号を電気信号に変換する光電変換器をO/E変換器と書き分けることもある。
【００７０】
ノード110は、外部ネットワーク200から光パケット信号を受信して、このパケット信号を処理して、ノード110から出力する光パケット信号を生成してバックプレーン100に向けて出力するために、受信パケット信号処理部140、パラレル/シリアル変換器(P/S変換器)142、及びE/O変換器144を具えている。以下では、外部ネットワークからの入出力線が3本の場合についての一例を説明する。P/S変換器142は、受信パケット信号処理部140から出力される並列化されたパラレル信号をシリアル信号に変換する。E/O変換器144は、P/S変換器142から出力されるシリアル信号を光パケット信号に変換する。受信パケット信号処理部140からP/S変換器142に電気パケット信号を送信する電気伝送路が6本示してあるが、これは6本に限定されることはない。
【００７１】
すなわち、P/S変換器142から出力されるシリアル信号の出力数は、この光結合システムが有するノード数をkとして(k-1)に等しくなる。P/S変換器142に入力されるパラレル信号の入力数と、P/S変換器142から出力されるシリアル信号の出力数の比をパラレル数と言うものとすると、パラレル数は1つのシリアル信号が幾つのパラレル信号がP/S変換されて生成されたかを示している。
【００７２】
P/S変換器142からは、E/O変換器144にシリアル信号が出力されて、E/O変換器からは、ノード110以外の3個のノードに送信するための光パケット信号が生成されて出力される。図4では、このことを、ノード110から先端に矢印を付した3本の上向きの直線で示してある。
【００７３】
また、ノード110は、バックプレーン100から受け取った光パケット信号を処理して、外部ネットワーク200へ向けて送信するために、送信パケット信号処理部150、シリアル/パラレル変換器(S/P変換器)152、及びO/E変換器154を具えている。O/E変換器154は、光バックプレーン106を伝搬してノード110に入力された光パケット信号を、電気パケット信号に変換して出力する。S/P変換器152は、O/E変換器154から出力される電気パケット信号（シリアル信号）を電気パケット信号（パラレル信号）に変換する。S/P変換器152から出力された電気パケット信号は送信パケット信号処理部150に入力されて、この電気パケット信号のヘッダに示されている宛先のアドレスに応じて、ノード110で処理すべきパケットと他のノードに送信すべき電気パケット信号とが識別されてそれぞれ処理される。
【００７４】
送信パケット信号処理部150にS/P変換器152から入力される電気パケット信号を送信する電気伝送路が6本示してあるが、これは6本に限定されることがないことは、上述したP/S変換器142に電気パケット信号を送信する電気伝送路が6本に限定されないことと同様である。1バイトが8ビットであることから、通常多くの場合、ノード数が4つの場合を例にとると、任意の一つのノードがこのノードを除く他の3つのノードと結ぶ線路は24本（＝8×3）となる。
【００７５】
外部ネットワーク200からは、ノード110以外の3個のノードからそれぞれ送られてくる独立した光パケット信号がそれぞれO/E変換器164、172及び180に入力されて電気パケット信号に変換され、それぞれS/P変換器162、170及び178でパラレル信号に変換されて出力される。S/P変換器162、170及び178から出力されるそれぞれのパラレル信号は、受信パケット信号処理部140に入力される。
【００７６】
また、送信パケット信号処理部150からは、ノード110以外の3個のノードへ送るための独立した3系統の電気パラレル信号が出力される。送信パケット信号処理部150から出力された独立した3系統の電気パラレル信号は、それぞれP/S変換器166、174及び182に入力され電気シリアル信号に変換されて出力される。P/S変換器166、174及び182から出力された電気シリアル信号は、それぞれE/O変換器168、176及び184に入力されて光シリアル信号、すなわち光パケット信号に変換されて、外部ネットワーク200に入力される。
【００７７】
図4では、ノード110とバックプレーン100との結合の構成と、ノード110の具体的な構成の実施例を示したが、図3に示したノード112及び114についても同様である。
【００７８】
受信パケット信号処理部140及び送信パケット信号処理部150を電気的に制御するための電気信号は、バックプレーン100が具える電気バックプレーン104を介して供給される。図2に示したノード110が具えるパケット信号処理回路110-1とは、図4に示す受信パケット信号処理部140、送信パケット信号処理部150、複数のP/S変換器及び複数のS/P変換器等の素子を統合したパケット信号処理回路に対応する。また、図2に示した光電変換器110-2は、E/O変換器144、O/E変換器154等の複数の光電変換器に対応する。
【００７９】
ノード110とバックプレーン100とは、光ソケット146、156、及び電気ソケット158、160によって、光学的及び電気的に接続される。図4ではこれらのソケットが簡略化してノード110にのみに具えられているように図示してあるが、バックプレーン100側にもこれらのソケットとかみ合わさって接合するための同種のソケットが設けられている。
【００８０】
また、受信パケット信号処理部140、送信パケット信号処理部150、複数のP/S変換器及び複数のS/P変換器を駆動するための電力は、図3に示した電源120から、バックプレーン100が具える電源配線バックプレーン102及び電気ソケット160を介して供給される。図4では、電気ソケット160からノード110の内部につながる電気配線については、この発明の本質的な部分ではないので、図示を省略してある。
【００８１】
図4では、ノード110から出力される光パケット信号を伝送する光伝送路を、概念的に太線の先端に矢印をつけた直線で示してある。実装においては、ノード110及びバックプレーン100に具えられる光ソケットによって、接続され、ノード110から出力される光パケット信号が、光バックプレーン106に配線されている光伝送路に入力される構成となっている。この部分の実装上の構成については、従来の光結合システムと同様であるので、当業者にとっては自明の構成である。
【００８２】
光ソケット146は、ノード110から出力される光パケット信号を、一つのハブに向けて光バックプレーン106に出力するための光伝送路を接続するための光ソケットである。図4ではこの光伝送路を3本としてあるが、本数には本質的な意味はなく、光結合システムの設計的事項に属する。すなわち、図4ではバックプレーン100を介して接続されているノードの数が4個であるとして設定されているので、ノード110を除く他の3個のノードに接続される光伝送路が3本必要となることを示しているに過ぎない。一般にバックプレーン100を介して一つのハブに接続されているノードの数がk個である場合は、この光伝送線の数は(k−1)本となる。
【００８３】
＜この発明の実施の形態の光結合システム＞
図5を参照してこの発明の実施の形態の光結合システムの基本構成及びその動作の概略について説明する。図5は、この発明の実施の形態の光結合システムの概略的ブロック構成図である。図5に示す光結合システムでは、図4に示したノード110を具えていることを想定してある。すなわち、ハブが出力用の光ソケットを3つ、入力用の光ソケットを3つの合計6つの光ソケットを有している。そして、ハブとノード間において双方向通信が可能であるように、ハブとノード間は入出力各6本の伝送路で結合される。
【００８４】
この光結合システムは、3つ以上のノードと、第1〜第3の3つのハブと、ノードと第1〜第3のハブとを結ぶ光バックプレーンを具えて構成される。そして複数のノードから、任意に選択された2つで1組を構成するノード対は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブに共通に接続されている。
【００８５】
図5では、この発明の実施の形態の光結合システムが具える第1〜第6のノードをそれぞれノードN1〜N6と示してあり、第1〜第3のハブをそれぞれHub-1〜Hub-3と示してある。すなわち、図5に示す光結合システムは、k＝3N＝6、N＝2である場合を示している。以後、第1〜第6のノードをそれぞれノードN1〜N6と表記し、第1〜第3のハブをそれぞれHub-1〜Hub-3と表記することもある。図5では、ハブとノード間の接続は簡単のため一本の線で示されているが、実際には図8に示すように同一のハブに接続されている4個のノード間を1対1で独立に接続するため3本の入力線と3本の出力線で一つのハブと接続されている。
【００８６】
図5では、ノードN1〜N4が集合G(1)の要素であり、ノードN3〜N6が集合G(2)の要素であり、ノードN1〜N2及びノードN5〜N6が集合G(3)の要素である。Hub-1に接続されるノードが集合G(1)に属し、Hub-2に接続されるノードが集合G(2)に属し、Hub-3に接続されるノードが集合G(3)に属している。集合G(1)の補集合である集合G'(1)の要素は、ノードN5及びN6であり、集合G(2)の補集合である集合G'(2)の要素は、ノードN1及びN2である。
【００８７】
したがって、
G(1)＝{N1, N2, N3, N4}          (1)
G(2)＝{N3, N4, N5, N6}          (2)
G(3)＝{N1, N2, N5, N6}          (3)
G'(1)＝{N5, N6}                  (4)
G'(2)＝{N1, N2}                  (5)
であるから、式(1)及び式(5)から
G(1)∩G'(2)＝{N1, N2}＝G'(2)      (6)
となり、式(2)及び式(4)から
G'(1)∩G(2)＝{N5, N6}＝G'(1)      （7）
となる。
【００８８】
また、式(4)及び式(5)から
G'(1)∪G'(2)＝{N1, N2, N5, N6}      (8)
となるから、式(3)、式(6)〜式(8)から、G(3)は、次式(9)を満たしている。
G(3)＝G'(1)∪G'(2)＝[G(1)∩G'(2)]∪[G'(1)∩G(2)]    (9)
すなわち、集合G(3)が集合G(1)と集合G(2)の排他的論理和で与えられる関係に設定されている。
【００８９】
図5において、Hub-1に接続される集合G(1)に属するノードとHub-1とを破線で囲ってG1と示してあり、Hub-2に接続される集合G(2)に属するノードとHub-2とを破線で囲ってG2と示してあり、Hub-3に接続される集合G(3)に属するノードとHub-1とを破線で囲ってG3と示してある。
【００９０】
ノードN1とN2はHub-1に接続されており、ノードN2とN3はHub-1に接続されており、ノードN3とN4はHub-1に接続されており、ノードN4とN5はHub-2に接続されており、ノードN5とN6はHub-2に接続されている。ノードN1とN3のノード対等、任意に選択された2つで1組を構成するノード対は、Hub-1〜Hub-3のいずれか1つのハブに共通に接続されている。
【００９１】
また、ノードN1はHub-1を介してノードN2、N3及びN4に1対1の関係で接続され、Hub-3を介してノードN5及びN6に1対1の関係で接続されている。ノードN2〜N6についても同様にHub-1〜Hub-3のいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で独立して接続されている。
【００９２】
ノードの数kがk＝3×2+1＝7である場合は、ノードN1〜N6については上述の図5に示すように接続し、ノードN7についてはHub-1〜Hub-3のいずれか2つに接続すればよい。例えば、ノードN7についてはHub-1とHub-2に接続するか、Hub-1とHub-3に接続するか、Hub-2とHub-3に接続するかのいずれかを選択すればよい。ノードN7の接続については、上述のように3通りの選択肢があり、これらの選択肢については誤解の余地がないので、図5では図示を省略してある。
【００９３】
ノードの数kがk＝3×2+2＝8である場合は、ノードN1〜N6については上述の図5に示すように接続し、ノードN7及びN8のそれぞれについてはHub-1〜Hub-3のいずれか2つに接続すればよい。ノードN7及びN8の接続については、ノードN7についてはHub-1〜Hub-3のいずれか2つに接続すればよい。例えば、ノードN7についてはHub-1とHub-2に接続するか、Hub-1とHub-3に接続するか、Hub-2とHub-3に接続するかのいずれかを選択すればよい。
【００９４】
また、ノードN8についてはHub-1とHub-2に接続するか、Hub-1とHub-3に接続するか、Hub-2とHub-3に接続するかのいずれかを選択すればよい。この場合、ノードN7をHub-1とHub-2に接続した場合、ノードN8はHub-1とHub-3に接続するか、Hub-2とHub-3に接続するかのいずれかを選択するのがよい。すなわち、ノードN8を接続するHubについては、ノードN7を接続するHubの組を避けて選択するのがよい。そうすることで、各Hubに接続させるノードの数のばらつきを小さくでき、結果として各ハブが具える光端子数を最小にすることができる。
【００９５】
ノードの数kがk＝3N、k＝3N+1及びk＝3N+2である場合として、N＝2である場合を例にして説明したが、Nが3以上であっても、ノードの数が増えるだけであり、同様にハブとノードの接続を行うことが可能である。
【００９６】
＜光バックプレーンによる接続＞
光バックプレーンが具える光伝送路を介して、Hub-1〜3と、ノードN1〜N6のそれぞれの端子がどのように接続されるかについて、図6を参照して説明する。図6は、図5を参照して説明したこの発明の実施の形態の光結合システムにおいて、光学的静的網を具える3個のハブ(Hub-1〜3)、及び6個のノード(N1〜N6)がそれぞれ具える光ソケットと、これらの光ソケットを結ぶ光バックプレーンに形成される光伝送路との関係を示す図である。
【００９７】
光バックプレーンに形成される光伝送路には、複数本の光ファイバを並列に配列して構成される、通常のフラット光ファイバケーブルを利用するのが好適である。以後、複数本の光ファイバを並列に配列して構成されるフラット光ファイバケーブルを、光ファイバープレートということもある。光ファイバープレートは、JPCA規格であるJPCA-PE02に規定されて作製された光配線板の中から適宜選択して利用することが可能である。
【００９８】
図6において、集合G(1)に属するノードとHub-1とを破線で囲ってG1と示してあり、集合G(2)に属するノードとHub-2とを破線で囲ってG2と示してあり、集合G(3)に属するノードとHub-3とを破線で囲ってG3と示してある。また、図6では、光バックプレーンに形成される光伝送路を太線で示し、信号の伝送方向を太線で示した光伝送路の終端に矢印を付して示してある。光伝送路の先端に付した矢印は、信号の伝送方向を示している。
【００９９】
図6は、図4を参照して説明したノードを利用することを前提にして作成されている。すなわち、Hub-1〜3のそれぞれがノード間を接続する光伝送路を送信用3本と受信用3本の合計6本ずつ設けられている例が示してある。ノードN1〜N6の各ノードが送信用ソケットとして(1、2、3)及び(7、8、9)を具えており、受信用ソケットとして(4、5、6)及び(10、11、12)を具えている。以後、ソケットの識別番号である(1、2、3)等を、ポート番号ということもある。また、ポート番号(1、2、3)等で指定されるソケットを単にポートと言うこともある。
【０１００】
図6では煩雑を避けるため、ノードN1〜N6のそれぞれのソケットに1本の光伝送路が接続されているように示されているが、図4を参照して説明したノードを利用することを前提とすると、3本の光伝送路が接続されている。
【０１０１】
Hub-1〜3は、それぞれ光コネクタHUA、HDA、HUB及びHDBの4個の光コネクタを具えている。光コネクタHUAはポート番号が1〜3である入力端及びポート番号が4〜6である出力端を具えた光コネクタであり、光コネクタHDAはポート番号が1〜3である入力端及びポート番号が4〜6である出力端を具えた光コネクタであり、光コネクタHUBはポート番号が7〜9である入力端及びポート番号が10〜12である出力端を具えた光コネクタであり、光コネクタHDBはポート番号が7〜9である入力端及びポート番号が10〜12である出力端を具えた光コネクタである。
【０１０２】
図7を参照して、G(1)に属するノードN1〜N4とHub-1との接続ついてより詳細に説明する。図7は、G(1)に属する第1のハブ(Hub-1)と第1〜第4のノード（N1〜N4）のそれぞれの接続端子との接続の形態の詳細を示す構成図である。G(2)に属するノードN3〜N6とHub-2との接続、及びG(3)に属するノードN1、N2、N5、N6とHub-3との接続についても同様である。
【０１０３】
図7においては、Hub-1がノード間を接続する光伝送路を送信用3本と受信用3本の合計6本ずつ設けられている例が光伝送路の本数を省略せずに示してある。ノードN1〜N6の各ノードが送信用ソケットとして(1、2、3)及び(7、8、9)を具えており、受信用ソケットとして(4、5、6)及び(10、11、12)を具えている。そしてこの各ソケットの全てに光伝送路が接続されている。光伝送路の先端に付した矢印は、信号の伝送方向を示している。
【０１０４】
ノードN1とHub-1とは光ファイバープレート190で光学的に結合されており、ノードN2とHub-1とは光ファイバープレート192で光学的に結合されており、ノードN3とHub-1とは光ファイバープレート194で光学的に結合されており、ノードN4とHub-1とは光ファイバープレート196で光学的に結合されている。光ファイバープレート190、192、194及び196は、光バックプレーン106に設置されている。
【０１０５】
同様に、Hub-2とノードN3〜N6との光学的結合、及びHub-3とノードN1、N2、N5、N6との光学的結合に使われる光ファイバープレートも光バックプレーン106に設置されている。Hub-1とノードN1〜N4との光学的結合、Hub-2とノードN3〜N6との光学的結合、及びHub-3とノードN1、N2、N5、N6との光学的結合に使われるそれぞれの光ファイバープレートを構成する光配線板は、光バックプレーン上で層状に積層させる構成とすればよい。
【０１０６】
図6では、説明の便宜上Hub-1〜3のそれぞれが光コネクタHUA、HDA、HUB及びHDBの4個のコネクタを具えている場合を示しているが、これに限定されるものではない。例えば、ポート番号が1〜6である入力端及びポート番号が7〜12である出力端を具えた光コネクタHA(HUAとHDAとが一体化された光コネクタ)と、ポート番号が1〜6である入力端及びポート番号が7〜12である出力端を具えた光コネクタHB(HUBとHDBとが一体化された光コネクタ)とを具える構成とすることも可能である。どのような数の入出力端を具える光コネクタを使うかは設計的事項に属する。
【０１０７】
図6に示す、Hub-1〜3のそれぞれが具える光コネクタHUA、HDA、HUB及びHDBの4個の光コネクタとしては、MTコネクタを適宜利用することが可能である。また、JPCA規格であるJPCA-PE03-01に規定されて作製された光コネクタから適宜選択して利用することが可能である。
【０１０８】
図6及び図7において、Hub-1〜3については破線の長方形で囲って示してあり、その破線の長方形内には光コネクタの識別記号であるHUA、HDA、HUB及びHDBと、それぞれポート番号だけを示してある。HUA、HDA、HUB及びHDBの各ポートを結ぶ光伝送路である光学的静的網については、図示を省略してある。そこで次にこの光学的静的網の実施形態例について説明する。
【０１０９】
＜光学的静的網＞
図8を参照して、この発明の実施の形態の光結合システムに用いて好適な光学的静的網の実施形態例について説明する。図8は、この発明の実施の形態の光結合システムに用いて好適な静的網の概略的構成図である。図8では、G(1)に属するノードN1〜N4とHub-1との接続に関し、Hub-1が具える光学的静的網について示してあるが、Hub-2が具える光学的静的網、及びHub-3が具える光学的静的網についても同様である。Hub-2及びHub-3がそれぞれ具える光学的静的網については、HUA、HDA、HUB及びHDBの各ポート番号を図6に示すポート番号と対応するように、HUA、HDA、HUB及びHDBの各ポート番号とノードN1〜N6の具えるソケット番号とを付け替えれば、図8と同様の構成とすることが可能である。
【０１１０】
図8において、破線の長方形でHub-1（130）及び静的網132の存在を示してある。Hub-1は、上述したように光コネクタHUA、HDA、HUB及びHDBの4個の光コネクタを具え、各光コネクタは3個の入力ポート及び3個の出力ポートを具えている。図8において、3個の入力ポート及び3個の出力ポートを具えるノードN1〜N4の光コネクタを、簡単のためにN1〜N4と示してある。
【０１１１】
上述したように、N1のポート1〜3は出力ポートであり、ポート4〜6は入力ポートである。同様に、N2のポート1〜3は出力ポートであり、ポート4〜6は入力ポートである。N3のポート1〜3は出力ポートであり、ポート4〜6は入力ポートである。N4のポート1〜3は出力ポートであり、ポート4〜6は入力ポートである。
【０１１２】
また、光コネクタHUA、HDA、HUB及びHDBの4個の光コネクタのそれぞれは、ノードN2、N1、N3、及びN4が具える光コネクタと光伝送路を介して結合されている。光コネクタHUAのポート1〜3は入力ポートであり、ポート4〜6は出力ポートである。光コネクタHDAのポート1〜3は入力ポートであり、ポート4〜6は出力ポートである。光コネクタHUBのポート7〜9は入力ポートであり、ポート10〜12は出力ポートである。光コネクタHDBのポート7〜9は入力ポートであり、ポート10〜12は出力ポートである。
【０１１３】
図8では、光コネクタHUA、HUB、HDA及びHDBの入力ポートを実線の正方形で、出力ポートを破線に正方形で示してある。また、光コネクタN1と光コネクタHDAとの間、光コネクタN2と光コネクタHUAとの間、光コネクタN3と光コネクタHUBとの間、光コネクタN4と光コネクタHDBとの間は、図6及び図7に示したように、それぞれ光パックプレーンが具える光ファイバープレートで構成された光伝送路で結合されているが、簡潔のために図8ではこれらの光伝送路は図示を省略してある。
【０１１４】
図8に光伝送路を太線で示し、信号の伝送方向をそれぞれの太線で示した光伝送路の先端に矢印を付して示してある。図8に示す接続パターンは一例にすぎず、この接続パターンに限られるものではない。静的網を介して接続されているノードの数が全部でn個である場合、各ノードの出力ポート及び入力ポートはそれぞれ(n-1)個必要である。そして、それぞれのノードが具える出力ポート何れもが、当該ノードを除く全ての何れかのノード対して1対1の関係で独立して接続されるという条件を満たしていれば、いかなる接続パターンを形成してもよい。
【０１１５】
一般に一つのハブに接続されるノードの個数がn個（nは3以上の整数である。）である場合、これらのノードをN1〜Nnとしたとき、ノードN1が具えている(n−1)個の出力ポートは、ノードN1を除き、ノードN2が具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと、ノードN3が具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと、...ノードNnが具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと接続される。ノードN2が具えている(n−1)個の出力ポートは、ノードN2を除き、ノードN1が具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと、ノードN3が具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと、...ノードNnが具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと接続される。ノードN3からノードNnがそれぞれ具えている(n−1)個の出力ポートについても同様である。
【０１１６】
従って、図8に示す4つの各ノードは一つのハブと接続するための送信用3本、及び受信用3本の合計6本の光伝送路を接続するための光端子（入力ポート3つ、及び出力ポート3つ）を設ければよいこととなる。具体的には、以下のように、Hub-1とノードN1〜N4とが接続される。
【０１１８】
上述の例では、1ビット単位でのノード間の送受信について述べたが、Mビット単位で送受信するためには、接続線数および接続端子数をM倍にすればよい。
【０１１９】
図8に示すHub-1に接続されるノードは、ノードN1〜N4の4つであるので、ノードN1が具えている3個の出力ポート(1、2、3)は、ノードN1を除き、ノードN2が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと、ノードN3が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと、ノードN4が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと接続される。ノードN2が具えている3個の出力ポート(1、2、3)は、ノードN2を除き、ノードN1が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと、ノードN3が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと、ノードN4が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと接続される。ノードN3及びノードN4がそれぞれ具えている3個の出力ポートについても同様である。
【０１２０】
接続パターンを決定するに当たり、光伝送路が互いに交差する点において、3個以上の光伝送路が同一の位置で交差することがないように光伝送路を配置するのがよい。
【０１２１】
これは、3個以上の光伝送路が同一の位置で交差すると、この交差点において、光伝送路の重なりのための積層厚みが厚くなり、この交差点の近傍で、光伝送路の曲げの曲率半径を小さくする必要が生じる。光伝送路はできるだけ曲率半径が大きくなるように曲げるのが、光損失の大きさを小さく保つ上で、また、光伝送路に加わる応力の大きさを小さくする上で望ましい。従って、光伝送路を、曲率半径を小さくして曲げざるを得なくなるような、3個以上の光伝送路が1点で交差する配線形態を採らないのが望ましい。
【０１２２】
ハブが具える静的網を形成するには、高分子フィルム等のフレキシブルなシート又は基板上の光ファイバを挟んで積層構造に形成した光配線板を利用することが可能である。光配線板としては、JPCA規格であるJPCA-PE02-01に規定されて作製された光配線板から適宜選択して利用することが可能である。JPCA-PE02-01に規定されて作製された光配線板には、フレキシブルなシート又は基板上に、光ファイバを1対1の関係で独立して接続する配線パターンで配線しかつ固定して、その上に保護膜を設けて形成されるフレキシブル光ファイバ配線板が存在する。このフレキシブル光ファイバ配線板を、ハブ130の配線ボードに貼り付けることによって、この発明の光結合システムに利用して好適な静的網を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】動的網により構成されるハブを用いる従来の光結合システムの概略的ブロック構成図である。
【図２】静的網を具えるハブを1個具える光結合システムの概略的ブロック構成図である。
【図３】光結合システムの概略的ブロック構成図である。
【図４】一つのハブに関して、光バックプレーンとノードとの接続の説明に供するための概略的ブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態の光結合システムの概略的ブロック構成図である。
【図６】光学的静的網を具えるHub-1〜3、及びノードN1〜N6がそれぞれ具える光ソケットと、これらの光ソケットを結ぶ光バックプレーンに形成される光伝送路との関係を示す図である。
【図７】Hub-1とノードN1〜N4のそれぞれの接続端子との接続形態の詳細を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態の光結合システムに用いて好適な静的網の概略的構成図である。
【符号の説明】
【０１２４】
10、60、110、112、114：ノード
10-1、60-1、110-1、112-1：パケット信号処理回路
10-2、30-2、60-2、110-2、112-2：光電変換器
30、130：ハブ
30-1：動的網
80、106：光バックプレーン
100：バックプレーン
102：電源配線バックプレーン
104：電気バックプレーン
120：電源
132：静的網
134：管理システム
140：受信パケット信号処理部
142、166、174、182：P/S変換器
144、168、176、184：E/O変換器
146、156：光ソケット
150：送信パケット信号処理部
152、162、170、178：S/P変換器
154、164、172、180：O/E変換器
158、160：電気ソケット
190、192、194、196：光ファイバープレート
200：外部ネットワーク
【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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【図８】
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