(57)【要約】【課題】  波長多重伝送で利用する全波長の全帯域を個々の光パケットの伝送に用いる光パケット多重伝送による光パケット交換装置を簡素に構成することにより、超高速パケットネットワークの実現を容易にする。【解決手段】  光パケット内容の波長への割り当て方法の工夫により、光パケット交換装置の光回路、光電変換回路、電気的制御回路等を簡素化した。また、ある種の簡素化を行った光パケット交換装置ではある種のエラー等の制御パケットが生成できなくなるが、これを他の光パケット交換装置で行えるようにした。【選択図】図４
2007215148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッダ部とペイロード部を有する光パケットを、波長多重伝送で利用する全波長の全帯域を個々の光パケットの伝送に用いる光パケット多重伝送によって伝送し、光パケット交換装置により送信先に向けて中継してゆく光パケットネットワークにおいて、
利用する波長のうち一部の波長のみをヘッダ部に割り当てることにより、ヘッダ部を割り当てた波長だけをデコードやエンコードすれば光パケットの中継が行える、光パケット内容の各波長への割り当て方法。
【請求項２】
波長多重伝送で利用する全波長の全帯域を用いて伝送される光パケットの高速広帯域光スイッチによる切り替え機構と電気による制御回路を有する光パケット交換装置で、請求項１の光パケット内容の各波長への割り当て方法を利用することを特徴とする、光パケット交換装置。
【請求項３】
ヘッダ部とペイロード部を有する光パケットを、波長多重伝送で利用する全波長の全帯域を個々の光パケットの伝送に用いる光パケット多重伝送によって伝送し、光パケット交換装置により送信先に向けて中継してゆく光パケットネットワークにおいて、
光パケットを自らはあまり送信も受信もせずもっぱら光パケットのままの中継を行う光パケット交換装置が自ら送受信する特別な光パケット形式として、
利用する波長のうち一部の波長のみをヘッダ部とペイロード部に割り当てることにより、当該光パケット交換装置が当該一部の波長のみをデコードやエンコードすればよい、光パケット内容の各波長への割り当て方法。
【請求項４】
波長多重伝送で利用する全波長の全帯域を用いて伝送される光パケットの高速広帯域光スイッチによる切り替え機構と電気による制御回路を有し光パケットを自らはあまり送信も受信もせずもっぱら光パケットのままの中継を行う光パケット交換装置で、請求項３の光パケット内容の各波長への割り当て方法を自ら送受信する特別な光パケット形式として利用することを特徴とする、光パケット交換装置。
【請求項５】
請求項１の光パケット内容の各波長への割り当て方法において、
ヘッダ部に割り当てた波長を粗に分布させることにより、
それらの波長の取り出しや書き換えを容易に行える、光パケット内容の各波長への割り当て方法。
【請求項６】
波長多重伝送で利用する全波長の全帯域を用いて伝送される光パケットの高速広帯域光スイッチによる切り替え機構と電気による制御回路を有する光パケット交換装置で、請求項５の光パケット内容の各波長への割り当て方法を利用することを特徴とする、光パケット交換装置。
【請求項７】
請求項３の光パケット内容の各波長への割り当て方法において、
光パケットを自らはあまり送信も受信もせずもっぱら光パケットのままの中継を行う光パケット交換装置が利用する波長を粗に分布させることにより、
それらの波長の取り出しや書き換えを容易に行える、光パケット内容の各波長への割り当て方法。
【請求項８】
波長多重伝送で利用する全波長の全帯域を用いて伝送される光パケットの高速広帯域光スイッチによる切り替え機構と電気による制御回路を有し光パケットを自らはあまり送信も受信もせずもっぱら光パケットのままの中継を行う光パケット交換装置で、請求項７の光パケット内容の各波長への割り当て方法を利用することを特徴とする、光パケット交換装置。
【請求項９】
ヘッダ部とペイロード部を有する光パケットを、波長多重伝送で利用する全波長の全帯域を個々の光パケットの伝送に用いる光パケット多重伝送によって伝送し、光パケット交換装置により送信先に向けて中継してゆく光パケットネットワークにおいて、
請求項３の特別な光パケット内容の各波長への割り当て方法を利用した光パケット交換装置１が中継する光パケットＡがエラー等を起こし、光パケットＡのペイロード部の情報を利用して制御パケットＢを生成し送信元に通知する必要があるが光パケット交換装置１は光パケットＡのペイロード部で利用された波長をデコードできないとき、
光パケット交換装置１では光パケットＡのヘッダ部にエラー等の情報を記録しペイロード部はもとのままの光パケットＣを送信元に向けて転送し、
光パケットＣが光パケットＣのペイロード部をデコードできる光パケット交換装置２に到着したとき、
光パケット交換装置２において光パケットＣの内容を元に制御パケットＢを生成することにより、
光パケット交換装置１は一部の波長のみをデコードやエンコードすればよい、制御パケットＢの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は光パケット交換装置の簡素化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  光ファイバーや光増幅器は極めて広帯域の伝送能力を持つが、インターネット等の高速化のために、光伝送の広帯域性を利用できる光パケットスイッチ技術の利用が模索されてきた。異なる波長の光をそれぞれ電気で処理できる程度の帯域の信号で変調し、それらの光を光学的に合成して伝送する波長多重技術により、光伝送路の持つ帯域を生かすことができる。例えば、光伝送路の帯域内に適当な間隔で１００個の波長を選び、それぞれの波長の光を１０Ｇｂｐｓで変調したものを合わせると、全体では１Ｔｂｐｓの帯域での伝送が行える。【０００３】  これまでは波長多重された光伝送路を利用する場合、一個の光パケットを一つの波長でのみエンコードする方法が主流であったが、これでは個々の波長内の光パケットを波長別に処理する必要があり、光の広帯域性は活用できない。例えば、それぞれの波長の光を１０Ｇｂｐｓで変調したものを１００波合わせると全体では１Ｔｂｐｓの帯域があるものの、各波長の光は１０Ｇｂｐｓの帯域しか持たず光処理を用いずとも電気回路により容易に処理可能である。【０００４】  しかし、近年利用可能になってきた高速広帯域光スイッチ（非特許文献１、２）を利用すれば、波長多重で利用する全波長の全帯域で一個の光パケットをエンコードしそれらのパケットを適当な時間間隔を置いて分離する光パケット多重伝送が効率的に実現可能である。パケットとパケットの間の部分で高速広帯域光スイッチを切り替えることで、パケットの情報を含む全波長を一括して行き先を変えることができる。例えば、インターネット幹線で平均的なパケット長は５００バイト程度であるが、これを１Ｔｂｐｓでエンコードすれば４ｎｓ程度かかり、光パケットを６ｎｓの間隔で配置して６ｎｓより高速に動作する高速広帯域光スイッチで切り替えれば、パケット間隔を考慮しても４００Ｇｂｐｓ程度の実効速度が得られる。このパケット多重以外の多重化を利用しないという考え方自体は、インターネット等では一般的に行われている当然のものであり、周波数多重された無線ＬＡＮ（非特許文献３）や時分割多重が可能なＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ（非特許文献４）においても、周波数多重や時分割多重で利用する全通信帯域が、個々のパケットの伝送に利用されている。【０００５】  このような高速広帯域光スイッチを多数組み合わせて適切な制御を行えば、光パケット交換装置が作成できるが、その制御まで光回路で行おうとすると、光にはあまり非線形性がなく論理演算は行い難いので、光パケットの中継制御に必要な複雑な制御回路の実現は困難である。【０００６】  今日一般的な情報通信機器は、このように高速な光ネットワークに直接接続するほどの通信速度は必要としない。伝送には比較的低速の光を利用することもあるが、パケット交換装置内部でのヘッダ部やペイロード部の処理は電気で行う電気ネットワークで十分であり、高速広帯域光スイッチはもっぱら幹線部分で利用される。【０００７】  パケットネットワークは、一般に多数のパケット交換器から構成され、送信元から送出されたパケットは、一般に複数のパケット交換装置を経由して、送信先まで中継されてゆく。パケットはヘッダ部とペイロード部を有する。パケット交換装置は一般に複数の入出力を持つ。パケットネットワーク中のパケット交換装置やパケットネットワークに接続された端末機器は、アドレスによって識別される。特殊なアドレスとして、複数の機器をまとめて識別するマルチキャストアドレス、ブロードキャストアドレスもある。ヘッダ部はパケット交換装置がパケットを処理するために必要な各種の制御情報を含む。ヘッダ部の具体的な内容はパケットネットワークによって様々だが、例えば送信元、送信先のアドレスや、パケット伝送の無限ループを防ぐための情報、パケットの優先度を示す情報、などがある。ヘッダ部の内容は、必要に応じてパケット交換装置によって書き換えられることもある。ヘッダ部の送信先は、パケット交換装置により、そのパケットをどの出力に向けて中継するか、あるいはパケット交換装置自体が送信先でありそのパケットが自ら受け取るべきであるかを判断することに利用される。ヘッダ部の送信元は、送信先パケットがエラー等を起こしたときに送信元にその旨を通知する制御パケットを送出する際にその送信先として利用され、また送信先で送信元が誰であるかを知るためにも利用される。【０００８】  光パケットネットワークは、パケットネットワークの一種であり、パケットは光を用いて光パケットとして伝送される。光パケットネットワークは、電気で動作する電気パケットネットワークと相互に接続して一体となって利用されることもある。現在の実用的な光パケット交換装置の内部では、光パケットは一度電気パケットに変換して処理されるが電気処理により光伝送の広帯域性を確保するには大規模な並列処理が必要なため、光の広帯域性を生かすための光のままの処理方法について様々な研究が行われている。光パケットと電気パケットの変換には、レーザーダイオードやフォトダイオード等の光電変換機が利用される。
【非特許文献１】  池澤  克哉他、「光パケットネットワーク要素技術の開発」、信学技報  ＰＮ、２００５年４月。
【非特許文献２】  梨本恵一他、「超高速ＰＬＺＴ薄膜光スイッチングサブシステムの開発」、信学技報  ＰＮ、２００５年１０月。
【非特許文献３】  □Ｐａｒｔ  １１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ：  Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  ｉｎ  ｔｈｅ  ５  ＧＨｚ  Ｂａｎｄ□、ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．１１ａ−１９９９。
【非特許文献４】  Ａ．  Ｍａｌｉｓ、Ｗ．Ｓｉｍｐｓｏｎ、□ＰＰＰ  ｏｖｅｒ  ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ□、ＲＦＣ２６１５、Ｊｕｎｅ  １９９９。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  本発明が解決しようとする課題は、光パケット交換装置の回路の簡素化である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は、光パケット多重伝送において光パケットの内容の各波長の光への割り当て方法を工夫することによって、光パケット交換装置の回路を簡素化する。【００１１】  請求項１では、光パケットのヘッダ部を一部の波長にのみ含めることにより、それらの波長を扱うだけで光パケットの中継処理を行う。【００１２】  光パケット多重伝送の考え方は、波長ルーティングのような波長ごとに個別の扱いは行わず、波長多重で利用する全波長の全通信帯域を、個々のパケットの伝送に利用しようというものである。１個のパケットの内容は全波長に分散され、別々のパケットは時間軸上で分離される。この考え方自体は、インターネット等では一般的に行われている当然のものであり、高速フーリエ変換により周波数多重された無線ＬＡＮや時分割多重が可能なＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ光伝送においても、周波数多重や時分割多重で利用する全通信帯域が、個々のパケットの伝送に利用されている。【００１３】  波長多重伝送と異なり、無線ＬＡＮの周波数多重やＳＯＮＥＴ／ＳＤＨの時分割多重は電気処理により行われるため、すべての信号が当然に電気処理される。速度も電気処理が行える程度の低速である。そこで、パケット内容をどの周波数や時間に割り当てるかについては、単純な電気処理で自由に変更でき特に制約はない。それどころか、バースト誤り訂正能力向上などのために積極的にビットの順序を変えることも多い。これに対して、波長多重伝送では各波長は電気処理の限界程度の速度で伝送されており、各波長に含まれる信号を電気信号に変換するだけでも、容易なことではない。簡素な光パケット交換装置を作成するためには、なるべく多くの波長を光の広帯域性が利用できるよう光のまま処理し、電気処理が必要な波長数を減らす必要がある。【００１４】  とはいえ、パケット中継に必要な複雑な制御まで光で行うことは極めて困難である。制御のための論理演算は非線形処理が必要で、非線形性に乏しい光では、簡単な制御にさえ大掛かりな回路が必要である。しかしながら、パケット中継に必要な制御はビット単位ではなくパケット単位で必要なだけであり、平均的なパケット伝送時間やパケット間隔が数ｎｓ程度ならば、制御は電気回路で行っても十分間に合う。また、パケット中継に必要な情報はヘッダ部に含まれたものだけである。ペイロード部の高速伝送には光の広帯域性を存分に生かせるが、ヘッダ部の処理にはそれほどの帯域は不要で、電気回路で処理できる。【００１５】  そこで、光パケット多重伝送を用いつつ、光パケットのヘッダ部分をとりだし電気に変換し電気回路により処理し、必要に応じて内容を書き換えて光に戻しもとの光パケットと合流させ、ヘッダ部分の処理結果に応じて送信先にむけてそのまま一括して高速広帯域光スイッチで切り替えることにより、光の広帯域性を生かした光パケット交換装置が実現できる。この時、なるべく多くの波長を光のまま処理することで、光パケット交換装置が簡素化できる。【００１６】  光パケット多重伝送を利用した光パケット交換装置は、その全ての光入力に対して入力された光パケットのヘッダ部を取り出し光電変換し、その内容に応じ当該光パケットを中継もしくは自ら受信する。複数の光入力に同時に光���ケットが入力された場合に備えて、ヘッダ部の読み出し回路は、光入力ごとに必要となる。それぞれの光入力についてのヘッダ部の読み出し回路はヘッダ部を含む波長数程度に比例するかそれ以上になるため、ヘッダ部の情報が含まれる波長の数を少なくすることで、光パケット交換装置の回路規模を小さく抑えることができる。これを実現するのが請求項１の光パケット内容の各波長への割り当て方法である。なお、ヘッダ部の情報を含む波長にはペイロード部の情報も含まれていてもよい。【００１７】  請求項２は、請求項１の光パケット内容の各波長への割り当て方法を利用した、光パケット交換装置である。【００１８】  なお、電気処理によるパケットネットワークと光パケット多重による光パケットネットワークの境界部分では、電気処理される比較的低速のパケットを波長多重で利用する全波長の全帯域でエンコードし光パケットとし、逆に波長多重で利用する全波長に分散した光パケットをデコードし電気処理するパケットとするため、波長多重で利用する全波長で光電変換が必要で、境界光パケット交換装置の回路規模は、ある程度大きくなる。光パケット多重による光パケットネットワークは、電気処理によるパケットが多数集められて中継される幹線として位置づけられるので、電気処理によるパケットを光パケット多重による光パケットに変換する場合は、なるべく多くの波長を利用し、効率のよいエンコードを行うべきだからだ。【００１９】  一方、光パケット交換装置が他の光パケット交換装置とのみ接続された光パケット多重による光パケットネットワークの中枢では、光パケットのヘッダ部のデコードやエンコードは必要だが、ペイロード部は、自ら送受するパケット以外はデコードやエンコードは不要である。光パケット交換装置が自ら送受するパケットは経路制御やエラー通知のための少量であることが一般的で、それらのパケットのエンコード方法が多少非効率的なものであっても、光ネットワーク全体の性能にはあまり影響しない。そこで、中枢光パケット交換装置等のさらなる簡素化のために、その自ら送受するパケットのエンコード方式には工夫の余地が生まれる。【００２０】  請求項３は、中枢光パケット交換装置のように光パケットを自らはあまり送信も受信もせずもっぱら光パケットのままの中継を行う光パケット交換装置の回路規模を小さくするため、当該光パケット交換装置が送受信する光パケットのヘッダ部とペイロード部を少数の波長にのみ含めることにより、それらの波長をデコードやエンコードするのみで光パケットの送受信を行うものである。【００２１】  パケットネットワークは、中継するパケットについては伝送路やパケット交換装置の能力をなるべく生かせる効率のよいパケット形式を用いる必要があるが、少数のパケットにある程度非効率的なパケット形式を用いても、パケットネットワーク全体としての性能には、あまり影響しない。例えば、パケット交換装置が自ら送信または受信するパケットの量が全体の０．０１％である場合、そのパケット形式の効率が他のパケットより１０倍悪いものであっても、パケットネットワーク全体の効率は０．１％程度しか低下しない。【００２２】  そこで、光パケット交換装置が自ら送信または受信する���ケット量が少ない場合、それらのパケットに限り請求項３のようにヘッダ部とペイロード部には一部の波長のみしか割り当てないことにより、波長多重で利用する全ての波長を割り当てる場合に比べて当該光パケット交換装置の回路を簡素化できる。当該光パケット交換装置が自ら送信または受信するために必要な光電変換機は当該一部の波長の数に比例する数だけあればよい。【００２３】  請求項４は、請求項３の光パケット内容の各波長への割り当て方法を利用して簡素化された、光パケット交換装置である。【００２４】  請求項５は、請求項１の光パケット内容の各波長への割り当て方法において、全体としての伝送速度をあまり落とさないままヘッダ部の取り出しや書き換えをするための光回路やそれに付随する回路を簡素化するためのものである。【００２５】  波長多重の処理のために特定の波長だけ抜き出したり置き換えたりするための処理は、当該波長と他の波長との波長間隔が小さいほどより急峻な特性やより高い精度やより高い安定度が必要となり、実現は困難になる。しかし、光ファイバーにより低損失で伝送できる波長範囲や光増幅器で効率よく増幅できる波長範囲には制約があるので、その範囲になるべく多くの波長数を確保するためには、波長間隔は小さいほうがいい。そこで、それほど高い伝送速度が必要とされない用途ではより簡易な機器を利用した疎な波長多重が使われ、より高い伝送速度が必要とされる用途ではより本格的な機器を利用した密な波長多重が使われる。ただし、波長間隔はいくらでも密にできるわけではなく、各波長を変調する速度に応じたある程度の間隔は必要である。【００２６】  波長多重で利用する全波長のうちヘッダ部で利用する波長の数が少ない場合、請求項５のように、ヘッダ部分に利用される波長相互の波長間隔や、ヘッダ部分に利用される波長とペイロード部分にのみ利用される波長との波長間隔を粗にしても、全体として必要な波長の幅はあまり増加しないが、ヘッダ部分の取り出しや書き換えは容易になり、へッダ部分だけ取り出す必要がある場合が多い光パケット交換装置の回路の簡素化には有用である。【００２７】  請求項６は、請求項５の光パケット内容の各波長への割り当て方法を利用して簡素化された、光パケット交換装置である。【００２８】  請求項７は、請求項５と同様の考えに基づき、請求項２の光パケット内容の各波長への割り当て方法において、全体としての伝送速度をあまり落とさないままヘッダ部やペイロード部の取り出しや書き換えのための光回路を簡素化するためのものである。【００２９】  波長多重で利用する全波長のうちヘッダ部で利用する波長については請求項５と同様であるが、ペイロード部のみで利用する波長の数が少ない場合、それらの間隔を空けても、全体として必要な波長の幅は全くあるいはあまり増加しないが、ペイロード部分の送信や受信は容易になり、光パケットを自らはあまり送信も受信もせずもっぱら光パケットのままの中継を行う光パケット交換装置の回路の簡素化には有用である。【００３０】  請求項８は、請求項７の光パケット内容の各波長への割り当て方法を利用して簡素化された、光パケット交換装置についてのものである。【００３１】  請求項９は、請求項３の光パケッ���の波長への割り当て方法を利用して光パケット交換装置を簡素にしたまま、エラー等の制御パケットを生成するためのものである。【００３２】  パケットネットワークにおいては、中継するパケットの内容を元に制御パケットを生成し送信元に送る必要がある場合がある。例えば、あるパケットがそれ以上中継できなくなった場合に、送信元にエラーを通知するためのパケットを送ることがある。制御パケットの生成の必要性はヘッダ部の情報だけからわかるが、送信元ではどのパケットがエラー等を起こしたかを知るために、一般に制御パケット生成の原因となったパケットのヘッダ部だけではなくペイロード部の情報の一部も必要であり、その部分は制御パケットに含める必要がある。【００３３】  しかし、請求項３の光パケットの波長への割り当て方法を利用した光パケット交換装置は、一般の光パケットのペイロード部に用いられる波長の内容はデコードできないので、それを含んだ制御パケットを生成することはできない。【００３４】  そこで、請求項３の光パケットの波長への割り当て方法を利用した光パケット交換装置では、ペイロード部をデコードできないパケットに対しては直接制御パケットを生成せずに、制御パケットを生成するに必要な情報をヘッダ部に書き込み、送信元へ向けて仮に転送する。ヘッダ部にはそのための余地を最初から空けておく。この仮のパケットは、一般のパケットのペイロード部がデコードできる光パケット交換装置に到達した際に、正式な制御パケットへと変換する。なお、光パケットネットワークと電気パケットネットワークの境界に位置する境界光パケット交換装置は一般の光パケットのペイロードを電気パケットに変換するためデコードできるので、正式な制御パケットへの変換は、境界光パケット交換装置上では必ず起きる。
【発明の効果】
【００３５】  本発明により、ヘッダ部とペイロード部を有する光パケットを、波長多重伝送で利用する全波長の全帯域を個々の光パケットの伝送に用いる光パケット多重伝送によって伝送する光パケットネットワークにおいて、送信先に向けて光パケットを中継してゆく光パケット交換装置を光ネットワーク全体の性能にはあまり影響させずに簡素化できる。【００３６】  請求項１や請求項２により、ヘッダ部が少数の波長にしか含まれない場合、ヘッダ部が多数の波長に含まれる場合と比べて、光パケット交換装置のうち、ヘッダ部を扱う部分の回路が簡素化される。【００３７】  請求項３や請求項４により、光パケットを自らはあまり送信も受信もせずもっぱら光パケットのままの中継を行う光パケット交換装置が自ら送受信する特別な光パケット形式を利用する光パケット交換装置は、ヘッダ部やペイロード部が少数の波長にしか含まれない場合、簡素化される。その際、光パケットネットワークの効率はあまり低下しない。【００３８】  請求項５や請求項６により、光パケット交換装置のうち、ヘッダ部を扱う部分の光回路が簡素化される。【００３９】  請求項７や請求項８により、光パケットを自らはあまり送信も受信もせずもっぱら光パケットのままの中継を行う光パケット交換装置が自ら送受信する特別な光パケット形式を利用する光パケット交換装置の光回路が簡素化される。【００４０】  請求項９により、請求項３の光パケットの波長への割り当て方法を利用して光パケット交換装置を簡素にしたまま、エラー等を起こした光パケットのペイロードを含んだ制御パケットを他の光パケット交換装置で生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】  ２つの光入出力を持つ光パケット交換装置は、図１のように構成することができる。図１で、点線より上の部分は電気回路による制御を行う部分で、点線より下の部分は光による処理を行う部分である。その境界では光電変換が行われる。【００４２】  図１において、光入力１０より入力された光パケットから、ヘッダ部抽出光回路２０によりヘッダ部を含む波長が抽出され、電気的制御回路７０に送られる。ヘッダ部の処理の結果、新たなヘッダ部が作成されヘッダ部合成光回路４０によりペイロード部のみを含む波長と合成される。電気的制御回路７０での処理にかかる時間の間、ペイロード部は光ファイバー遅延線３０を通過させ、ヘッダ部とペイロード部の時間のずれをなくす。光ファイバー遅延線とは、ある程度長い光ファイバーであり、その長さを光速度で割っただけの遅延を生じさせる。
新たなヘッダ部と合成された光パケットは、光バッファ５０を経由して光出力６０から光パケットとして出力される。
光バッファ５０は、複数の入力からの光パケットを同時に一つの出力に送る必要のある場合等に衝突が起きないよう、それぞれの光パケットの時間をずらし、適切な光パケット間隔を保つ。光バッファに入力される各光パケットをどの程度遅延させるかの制御は、電気的制御回路７０が行う。
電気的制御回路７０は、電気回路から出力する光パケット８０として自ら送信する光パケットを送出したり、電気回路に入力する光パケット９０として自ら受信する光パケットを受け取ったりするための処理も行う。
境界光パケット交換装置は電気入出力７５も持ち、電気入出力７５から受け取った電気パケットを電気回路から出力する光パケット８０として中継し、電気回路に入力する光パケット９０として受け取った電気パケットを電気入出力７５に中継する処理も行う。中枢光パケット交換装置は電気入出力７５を持たない。【００４３】  光バッファ５０は、図２のように異なる遅延量を持つ複数の光ファイバー遅延線３０から構成することができる。図２は３つの入力からの光パケットに３種類の遅延を加えることのできる光バッファであり、異なる長さをもつ光ファイバー遅延線３０のそれぞれに３：１光マルチプレクサ１００により適切な入力を選択し、４：１光マルチプレクサ１２０で現在出力すべき光ファイバー遅延線を選択する。いずれの光ファイバー遅延線からも出力すべきでない場合は、４：１光マルチプレクサ１２０でダミー入力１１０を選択する。より精密なパケット間隔の調節や衝突の回避能力の向上のためにはより多様な遅延の光ファイバー遅延線を用意する。【００４４】  光マルチプレクサは、図３のように電気により制御される高速広帯域２：１光スイッチ１３０から構成される。高速広帯域２：１光スイッチ１３０は、ＬＮやＰＬＺＴのように電気により高速に屈折率が変化する素材を干渉計と組み合わせて使用することで構成でき、市販品もある。このように構成した光マルチプレクサは、入出力を逆に使えば光デマルチプレクサともなる。【００４５】  請求項１と請求項２は、図１においてヘッダ部抽出光回路２０とヘッダ部合成光回路４０から電気的制御回路７０との間でやりとりする波長数を削減する効果があり、光電変換回路数の削減や電気的制御回路７０の簡素化につながる。【００４６】  請求項３と請求項４は、請求項１と２の効果に加え、図１において電気回路から出力する光パケット８０と電気回路に入力する光パケット９０にかかる光電変換回路数の削減や電気による制御回路の簡素化につながる。【００４７】  請求項５と請求項６は、図１においてヘッダ部抽出光回路２０とヘッダ部合成光回路４０に要求される波長の弁別特性やその安定度への要求を緩和し、その簡素化につながる。【００４８】  請求項７と請求項８は、図１において電気回路から出力する光パケット８０と電気回路に入力する光パケット９０にかかる光電変換回路に要求される波長の弁別特性やその安定度への要求を緩和し、その簡素化につながる。【００４９】  請求項９は、図１において請求項３の効果を生かした簡素化された光パケット交換装置で電気回路に入力する光パケット９０としてデコードできる光パケットは特別な形式であるにもかかわらず、それ以外の形式の光パケットのペイロード部の情報を含んだエラー等の制御パケットを発生させる方法である。エラー等を発生させたパケットは、エラー等の種類など制御パケット生成のための情報を加えた新たなヘッダをヘッダ部合成光回路４０によりもともとのペイロードと合成し、送信元に向けて転送する。この光パケットが一般の光パケットを電気回路に入力する光パケット９０としてデコードできる別の光パケット交換装置に到達すると、正式の制御パケットが生成される。【００５０】  図４に波長割り当て形態を示す。図４ａ）は��請求項１と請求項２に基づき、ヘッダ部を少数の波長に割り当てた波長割り当て形態である。図４ｂ）は、さらに請求項５と請求項６に基づき、ヘッダ部の波長間隔を粗にした波長割り当て形態である。図４ｃ）は、請求項３と請求項４に基づき、ヘッダ部とペイロード部を少数の波長に割り当てた波長割り当て形態である。このとき同じ時間の長さのパケットに含むことのできるペイロード長は図４ａ）の場合に比べて短くなるが、これが問題となる場合は、パケットの時間を長くするか、パケットを複数のパケットに細分するフラグメンテーションによって対処できる。図４ｄ）は、請求項７と請求項８に基づき、ヘッダ部とペイロード部の波長間隔を粗にした波長割り当て形態である。
【実施例】
【００５１】  本発明の実施例の一つとして、ＩＰｖ４インターネット幹線のルータとして動作する光パケット交換装置を作成することができる。このとき、請求項９にいうエラー等のための制御パケットは、インターネットのＩＣＭＰパケットに相当する。パケットのヘッダ部はオプションを無視したＩＰｖ４ヘッダをそのまま用いれば、２０バイトとなる。さらに請求項９の方法でＩＣＭＰを生成するためには、生成すべきＩＣＭＰのタイプやＩＣＭＰを本来生成すべきルータのＩＰアドレス等の情報１０バイトをヘッダ部に付加する必要があり、ヘッダ部の長さは３０バイトとなる。ＩＰｖ４のＩＣＭＰパケットにはＩＣＭＰの原因となったＩＰｖ４パケットのＩＰヘッダとそれに続く６４ビットを含める必要がある。ペイロード部は、ＩＰｖ４ヘッダ以降の部分がそのまま相当する。【００５２】  このとき、３０バイトのヘッダ部を含めてインターネット幹線の平均パケット長が５００バイトで最大パケット長を１５００バイトだとし、１０Ｇｂｐｓで変調した１００個の波長を利用すると、総伝送速度は１Ｔｂｐｓとなり、パケット伝送に必要な時間は平均４ｎｓ、最大１２ｎｓとなり、最大長のパケットの伝送時間だけの光ファイバー遅延線は約３．６ｍの光ファイバーで実現できる。パケット間隔を６ｎｓとすれば平均的な実効伝送速度は４００Ｇｂｐｓとなる。また、一つの波長あたりのバイト数は平均して５バイト最大１５バイトとなる。そこで、請求項１や請求項２に従いヘッダ部は１０個の波長に割り当てるとすると、それらの波長は最低でも３バイトとなる。パケット長が３００バイト未満の場合、ヘッダの伝送を終えるまえに送るべきペイロードが尽きてしまうが、平均的な性能はあまり影響を受けない。請求項３や請求項４に従い、光入出力のみを持つ中枢光パケット交換装置としての中枢ルータではヘッダ部のための１０個の波長の光しか送受信できないようにし、パケット伝送に必要な時間を最大１２ｎｓにとどめると、中枢ルータは１５０バイトまでのパケットが送受でき、ＩＰｖ４の規格上の最低限度である６８バイトより大きくなる。【００５３】  本発明の別の実施例として、ＩＰｖ６インターネット幹線のルータとして動作する光パケット交換装置を作成することができる。このとき、ＩＰｖ４での実施例と同様の仮定を置くと、ＩＰｖ６ヘッダが４０バイトであること、ＩＣＭＰパケットにはＩＣＭＰの原因となったパケットの内容をＩＣＭＰパケットが５７６バイトを超えないかぎりできるだけ詰めること、ＩＰｖ６の規格上は最低でも１２８０バイトのパケットが送受できなければならないためリンクフラグメントが必要になることの３点を除けば、ＩＰｖ４インターネット幹線のルータとしての実施とほぼ同様となる。【００５４】  本発明のさらに別の実施例として、ルータではなくデータリンク層のスイッチとして動作する光パケット交換装置を作成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光パケット交換装置のブロック図である。
【図２】  光バッファ内部のブロック図である。
【図３】  光マルチプレクサのブロック図である。
【図４】  光パケット内容の各波長への割り当ての様子の図である。
【符号の説明】
１０    光入力
２０    ヘッダ部抽出光回路
３０    光ファイバー遅延線
４０    ヘッダ部合成光回路
５０    光バッファ
６０    光出力
７０    電気的制御回路
７５    電気入出力
８０    電気回路から出力する光パケット
９０    電気回路に入力する光パケット
１００  ３：１光マルチプレクサ
１１０  ダミー入力
１２０  ４：１光マルチプレクサ
１３０  高速広帯域２：１光スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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