(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードが接続された、時分割多重方式（ＴＤＭ）及び波長分割多重方式（ＷＤＭ）のパケット切替え型光リングネットワークにおける、接続性の高い通信方法であって、
共通のタイムスロットを占有してそれぞれが異なる波長であるパケット、を複数含む複合パケットを前記複数のノードの１つにて、生成するステップと、
前記パケット切替え型光リングネットワークの前記複数のノードの前記１つに宛て、前記パケット切替え型光リングネットワークにてルート指定されている前記複合パケットを、前記パケット切替え型光リングネットワークから分波するステップと、
前記複数のノードの前記一つにより生成された前記複合パケットを、前記パケット切替え型光リングネットワークに合波するステップと、
前記複合パケットを目的地ノードにルート指定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記複合パケットを空のフォトニックタイムスロットに合波するステップと、
前記複合パケットを含む前記フォトニックタイムスロットを目的地ノードにルート指定するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の方法において、
前記複合パケットはパケット全体の一部から成ることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の方法において、前記複合パケットを生成するステップは、
それぞれが異なる波長で生成される複数のパケットをシリアルに生成するステップと、
前記複数のパケットをスタックして前記複合パケットを形成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の方法において、前記パケット切替え型光リングネットワークは、ポイントツーポイント（point-to-point）ネットワークであることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の方法であって、光スイッチの状態に応じて所定のノードにて前記複合パケットをバイパスさせるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の方法において、前記パケット切替え型光リングネットワークの前記複数のノードの前記一つに宛てた、前記分波した複合パケットを、前記複合パケットの前記構成波長に従い、波長分割多重化（ＷＤＭ）技術によって、前記複数のノードの前記１つに接続された複数のユーザサイトにさらに配信することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の方法であって、前記パケット切替え型光リングネットワークの複数のノードの前記一つに宛てた前記複合パケットをパラレルに検出するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法において、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）の波長と一致しない波長が透過的にノードをバイパスすることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれかに記載の方法であって、前記複数のノードの前記一つにて生成された複合パケットに、前記フォトニックタイムスロットの通過複合パケットを合波するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項７及び８のいずれかに記載の方法において、前記複数のノードの前記１つに宛てた前記複合パケットを回復して再び個々のパケットにシリアル化することを特徴とする方法。
【請求項１２】
複数のノードが接続されたパケット切替え型光リングネットワークにおける、接続性の高い通信方法であって、
共通のタイムスロットを占有してそれぞれが異なる波長であるパケット、を複数含む複合パケットを前記複数のノードの１つにて、生成するステップと、
前記パケット切替え型光リングネットワークにてルート指定され、前記パケット切替え型光リングネットワークの複数のノードの前記１つに宛てた、フォトニックタイムスロット内の前記複合パケットを分波するステップと、
前記複数のノードの前記一つにより生成した前記複合パケットを、前記分波ステップと同時に前記フォトニックタイムスロットに合波するステップと、
前記複合パケット含む前記フォトニックタイムスロットを目的地ノードにルート指定するステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）の波長と一致しない波長は透過的にノードを通過することを特徴とする方法。
【請求項１４】
複数のノードが接続されたパケット切替え型光リングネットワークにおける、接続性の高い通信方法であって、
共通のタイムスロットを占有してそれぞれが異なる波長であるパケット、を複数含む複合パケットを前記複数のノードの１つにて、生成するステップステップと、
前記パケット切替え型光リングネットワークにてルート指定され、前記パケット切替え型光リングネットワークの複数のノードの前記１つに宛てた、フォトニックタイムスロット内の前記複合パケットを分波するステップと、
前記複数のノードの前記一つにより生成した前記複合パケットを、前記フォトニックタイムスロットに合波するステップと、前記複合パケット含む前記フォトニックタイムスロットを目的地ノードにルート指定するステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
光リングネットワークにおける接続性の高い通信方法であって、
可変調なレーザによりシリアルパケットの集合を生成するステップと、
前記シリアルパケットの集合をスタックし、スタッカにより第１の複合パケットを形成するステップと、
前記第１の複合パケットが単一のフォトニックタイムスロット内に存在するようにシリアル−パラレル変換を実行するステップと、
コア光リングを前記スタッカに接続する光クロスバースイッチを、クロス状態に切替えるステップと、
前記光クロスバースイッチを介して前記第１の複合パケットを前記コア光リングに合波し、前記第１の複合パケットが前記コア光リングを伝搬して前記第１の複合パケットのユーザーサイトに配信されるようにするステップと、
前記コア光リングの周囲を循環し、そのユーザーサイトに配信される少なくとも一つの第２の複合パケットの、前記ユーザーサイトを検出するステップと、
前記第２の複合パケットの前記ユーザーサイトにて、前記第２の複合パケットを分波するステップと、
前記複合パケットを波長により配信するステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、
前記第２の複合パケットをアンスタッカでシリアル化してシリアルパケット列にするステップと、
前記シリアルパケット列を配信するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
接続性の高い光リングネットワークにおいて透過的なバイパスを実行する方法であって、
コア光リングを伝搬する第１の複合パケットが、前記コア光リングの、光クロスバースイッチを備えるあるノードにて分波するものと判断するステップであって、前記光クロスバースイッチは、サブテンディングシステムにさらに接続し、これにより前記第１の複合パケットを前記サブテンディングシステムにさらに配信できるステップと、
前記光クロスバースイッチをクロス状態に切替えるステップと、
前記切替えられた光クロスバースイッチを介して前記第１の複合パケットを分波するステップと、
第１のＷＤＭにより、前記第１の複合パケットを受信するステップと、
前記サブテンディングシステムにさらに配信することになっている、前記第１の複合パケットを含むパラレルパケットの波長を、前記第１のＷＤＭによりフィルタリングして分離するステップと、
前記パラレルパケットをシリアル化するステップと、
前記シリアル化したパケットをさらに配信するステップと、
前記サブテンディングシステムにさらに配信されない波長を第２のＷＤＭに転送するステップと、
前記クロス状態にある前記光クロスバースイッチを介し、前記サブテンディングシステムにさらに配信されない前記波長を、前記コア光リングにおいて空のフォトニックタイムスロットに再び出力するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
シリアルパケット列を生成するステップと、
前記シリアルパケット列から、単一のフォトニックタイムスロット内にある第２の複合パケットを形成するステップと、
前記サブテンディングシステムにさらに配信されない波長を前記コア光リングに再出力する前に、前記第２の複合パケットを前記波長で挿入するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
接続性の高い光リングネットワークにおいて透過的なバイパスを実行する方法であって、
複数のパラレルパケットを含む第１の複合パケットを、クロス状態にある光クロスバースイッチを介し、コア光リングのノードにて分波するステップと、
前記複数のパラレルパケットの第１の部分をシリアル化してさらに配信するステップと、前記複数のパラレルパケットの第２の部分を通過させ、再び前記コア光リングに出力するステップと、
を含む方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記シリアル化と通過のいずれか一方のステップを、複数の３ポートまたは４ポートサーキュレータ及び複数のファイバブラッググレーティングを介して実行することを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１９または２０のいずれかに記載の方法であって、
前記コア光リングに合波される第２の複合パケットを生成するステップと、
前記パラレルパケットの第２の部分を前記コア光リングに出力する前に、前記第２の複合パケットを前記複数のパラレルパケットの前記第２の部分で挿入するステップと、
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
光リングネットワークにおける接続性の高い通信方法であって、
シリアルパケットの集合を生成するステップと、
前記シリアルパケットの集合から、単一のフォトニックタイムスロット内にあるパラレルパケットである、第１の複合パケットを形成するステップと、
前記第１の複合パケットを、光クロスバースイッチを介し、空のフォトニックタイムスロットにおいてコア光リングに合波するステップと、
前記コア光リングを伝搬する第２の複合パケットを、サブテンディングシステム介してさらに配信すべく、あるノードにて分波するステップと、
前記ノードにて分波した第２の複合パケットをシリアル化するステップと、
を含む方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、前記第２の複合パケットの第１の部分をユーザーサイトに配信し、前記第２の複合パケットの第２の部分を、スタッカをバイパスすることにより再び前記コア光リングに合波することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、前記第２の複合パケットの前記第２の部分を、前記スタッカにより生成した第３の複合パケットで挿入することを特徴とする方法。
【請求項２５】
複合パケット切替え型光リングネットワークにおいて接続性の高い通信を実現するシステムであって、
前記システムは複数のノードを含み、各ノードはさらに、前記パケット切替え型光リングネットワークに接続された光クロスバースイッチと、
それぞれが異なる波長で生成される、複数のパケットをシリアルに生成する高速可変調レーザと、
前記複数のシリアルに生成されたパケットをスタックして複合パケットを形成するスタッカと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のシステムにおいて、前記スタッカは、
複数の光サーキュレータと、
前記複数の光サーキュレータに接続され、前記複数の光サーキュレータのあいだで等間隔に直列接続されている複数のファイバブラッググレーティングと、
をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項２５及び２６のいずれかに記載のシステムにおいて、前記スタッカはアンスタッカとしても機能し、前記複数のパケットを回復して前記複合パケットから再シリアル化することを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項２５から２７のいずれかに記載のシステムにおいて、前記パケット切替え型光リングネットワークにおいて伝搬している、フォトニックタイムスロット内の複合パケットを、目的地ノードにて前記パケット切替え型光リングネットワークから分波させる前記光クロスバースイッチを有することを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項２５から２７のいずれかに記載のシステムにおいて、前記スタッカにより形成した前記複合パケットにフォトニックタイムスロットを割当て、前記パケット切替え型光リングネットワークに合波させる前記光クロスバースイッチを有することを特徴とするシステム。
【請求項３０】
請求項２５から２７のいずれかに記載のシステムにおいて、光クロスバースイッチの位置により、フォトニックタイムスロット内の複合パケットが所定のノードをバイパスさせる前記光クロスバースイッチを有することを特徴とするシステム。
【請求項３１】
請求項２８に記載のシステムにおいて、分波した前記フォトニックタイムスロット内の複合パケットを、前記複合パケットの構成波長に従い、波長分割多重（ＷＤＭ）技術を用いて、前記目的地ノードに接続した複数のユーザサイトにさらに配信することを特徴とするシステム。
【請求項３２】
請求項２９に記載のシステムにおいて、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）の波長と一致しない波長は透過的にノードをバイパスすることを特徴とするシステム。
【請求項３３】
パケット切替え型光リングネットワークにおいて接続性の高い通信を実現するシステムであって、
光クロスバースイッチによりサブテンディングシステムに接続するノードを少なくとも一つ有するコア光リングと、
シリアルパケットの集合を生成する可変調なレーザと、
前記シリアルパケットの集合から第１の複合パケットを形成し、前記光クロスバースイッチに接続され、前記可変調なレーザにさらに接続されたスタッカと、
単一のフォトニックタイムスロット内のパラレルパケットである前記第１の複合パケットを、空のフォトニックタイムスロットを用いて前記コア光リングに合波する前記光クロスバースイッチと、
前記コア光リングを伝搬する第２の複合パケットであり、前記ノードにて分波され、前記光クロスバースイッチを介して前記サブテンディングシステムにさらに配信される第２の複合パケットをシリアル化する、前記光クロスバースイッチに接続されたアンスタッカと、
前記サブテンディングシステムにより、前記シリアル化されたパケットをさらなるユーザーサイトに配信する検出器と、
を含むシステム。
【請求項３４】
請求項３３に記載のシステムにおいて、前記スタッカと前記アンスタッカは、一部の要素を共有する、単一の装置で構成されることを特徴とするシステム。
【請求項３５】
請求項３３から３４のいずれかに記載のシステムにおいて、前記可変調なスタッカにより生成した前記シリアルパケット群の各シリアルパケットは、波長がそれぞれ異なることを特徴とするシステム。
【請求項３６】
請求項３３から３５のいずれかに記載のシステムにおいて、前記スタッカはさらに、
光サーキュレータと、
前記可変調なレーザが生成する各波長にそれぞれが対応する、複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項３７】
請求項３３から３６のいずれかに記載のシステムにおいて、前記複合パケットの各パラレルパケットは波長が異なることを特徴とするシステム。
【請求項３８】
請求項３３から３７のいずれかに記載のシステムにおいて、前記アンスタッカはさらに、
光サーキュレータと、
前記アンスタッカが受信できる前記第２の複合パケットの各波長にそれぞれが対応する、複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項３９】
請求項３３に記載のシステムにおいて、前記光クロスバースイッチは、ｎｘｎスイッチであることを特徴とするシステム。
【請求項４０】
請求項３３に記載のシステムにおいて、前記スタッカと前記アンスタッカの一方がＷＤＭであり、
前記ＷＤＭは、出力ラインを前記ＷＤＭ自体に戻すことにより、前記第１の複合パケットを形成することを特徴とするシステム。
【請求項４１】
パケット切替え型光リングネットワークにおいて接続性の高い通信を実現するシステムであって、
光クロスバースイッチによりサブテンディングシステムに接続するノードを少なくとも一つ有するコア光リングと、
前記光クロスバースイッチに接続され、レーザのアレイによりパラレルに生成されたパケットの集合から形成される第１の複合パケットを生成する装置と、
単一のフォトニックタイムスロットからなるパラレルパケットである前記第１の複合パケットを、空のフォトニックタイムスロットを用いて前記コア光リングに合波する前記光クロスバースイッチと、
前記コア光リングを伝搬する第２の複合パケットであり、前記ノードにて分波し、前記光クロスバースイッチを介して前記サブテンディングシステムにさらに配信される第２の複合パケットをシリアル化する、前記光クロスバースイッチに接続されたアンスタッカと、
前記サブテンディングシステムにより、前記シリアル化されたパケットをさらなるユーザーサイトに配信する検出器と、
を含むシステム。
【請求項４２】
パケット切替え型光リングネットワークにおいて接続性の高い通信を実現するシステムであって、
光クロスバースイッチによりサブテンディングシステムに接続されるノードを少なくとも一つ有するコア光リングと、を含み、
前記コア光リングを伝搬する複数の複合パケットの少なくとも１つは、前記サブテンディングシステムにさらに配信されず、よってバー状態に切替えられた前記光クロスバースイッチを通過し、前記コア光リングを伝搬する複数の複合パケットの別の少なくとも一つは、前記サブテンディングシステムにさらに配信されるので、前記光クロスバースイッチをクロス状態に切替えることにより前記サブテンディングシステムに分波し、
別の複合パケットが、光クロスバースイッチに接続された装置により生成され、前記別の複合パケットは、前記光クロスバースイッチを前記クロス状態に切替えることにより、空のフォトニックタイムスロットを用いて前記コア光リングに合波される、ことを特徴とするシステム。
【請求項４３】
接続性の高い通信パケット切替え型光リングネットワークにおいて透過的なバイパスを実行するシステムであって、
サブテンディングシステムに接続された光クロスバースイッチを有するノードを少なくとも一つ備えるコア光リングと、
前記コア光リングを伝搬し、前記サブテンディングシステムに配信予定であり、クロス状態の前記光クロスバースイッチを介して分波する第１の複合パケットに対して、
前記光クロスバースイッチに接続されて、前記第１の複合パケットを受信し、前記第１の複合パケットを含む波長を、フィルタリングにより、前記サブテンディングシステムに配信される波長と、前記サブテンディングシステムにさらに配信されない波長とに分離し、前記サブテンディングシステムに配信される波長のパケットをシリアル化して出力するとともに、前記サブテンディングシステムに配信されない波長パケットを第２のＷＤＭに転送し、前記クロス状態にある前記光クロスバースイッチを介して前記コア光リングに再び出力する第１のＷＤＭと、
を含むシステム。
【請求項４４】
高接続性の通信パケット切替え型光リングネットワークにおいて透過的なバイパスを実行するシステムであって、
光クロスバースイッチを有するノードを少なくとも一つ備えるコア光リングと、
前記コア光リングを伝搬する、単一のフォトニックタイムスロット内の複数のパラレルパケットを含む第１の複合パケットであり、前記複数のパラレルパケットの第１の部分は、前記光クロスバースイッチに接続したサブテンディングシステムにさらに配信され、前記複数のパラレルパケットの第２の部分は通過により前記コア光リングに再び出力される、第１の複合パケットに対して、
前記複数のパラレルパケットの第１の部分はシリアル化された後さらに配信され、前記複数のパラレルパケットの前記第２の部分は前記複数の３ポート及び４ポートサーキュレータ及び前記複数のＦＢＧを通過し、前記コア光リングに再び出力するための、
前記光クロスバースイッチに接続した複数の３ポート及び４ポートサーキュレータと、
前記複数の３ポート及び４ポートサーキュレータに接続され、これらのサーキュレータの間に挟まれた複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）と、
を含む、
ことを特徴とするシステム。
【請求項４５】
接続性の高い通信パケット切替え型光リングネットワークにおいて透過的なバイパスを実行するシステムであって、
サブテンディングシステムに接続された光クロスバースイッチを有するノードを少なくとも一つ備えるコア光リングと、
シリアルパケットの集合を生成するパケット生成源と、
前記光クロスバースイッチと、前記パケット生成源とに接続され、前記シリアルパケットの集合から第１の複合パケットを形成するスタッカと、を含み、単一のフォトニックタイムスロット内のパラレルパケットである前記第１の複合パケットを、空のフォトニックタイムスロットを用いて前記コア光リングに合波し、
さらに配信されるよう前記コア光リング上に存在する第２の複合パケットを、前記サブテンディングシステムに分波する、前記光クロスバースイッチと、
前記光クロスバースイッチに接続され、前記サブテンディングシステムに分波した前記複合パケットをシリアル化するアンスタッカを含む、ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に光通信システムに関し、より詳細には透過型（トランスペアレント）スロットルーティング（transparent slot routing）を使用するＷＤＭ（波長分割多重化）に関する複合パケットスイッチングに関する。フォトニックスロットルーティングリングネットワークは、新しいパケットスタッキング技術により、同時に時間及び波長分割多重化されたパケットを合波または分波する。
【０００２】
【従来の技術】
本願は、２０００年１０月１３日出願の米国仮出願第６０／２４０，４６４号「透過型フォトニックスロットルーティングによるＷＤＭにおける複合パケットスイッチング（"Composite Packet-Switching over WDM by Transparent Photonic Slot Routing")の優先権の権利を主張する。本願は、さらに、２０００年１０月１２日出願の米国仮出願第６０／２３９，７６６号「高性能パケット切替え型リングネットワーク（"High-Capacity Packet-Switched Ring Network")の優先権の権利を主張する。
【０００３】
ＷＤＭ（波長分割多重化装置）の能力は、ムーアの法則を凌ぐ速度で高まっている。にもかかわらず、電気通信ネットワークがパケット切替え型に向かって進展している一方で、ＷＤＭシステムのほとんどが依然として回路切替え型である。このような状況において、高速波長調整能力は、真のパケット切替え型ＷＤＭネットワークへの挑戦であると同時にその実現の鍵である。可変調レーザは、単一の送信器により、任意のＷＤＭノードから他の任意のＷＤＭノードへの接続を可能にし、これによりネットワークの柔軟性を向上させると共に、ネットワークの品質をスムーズに向上させる。ナノ秒の波長調整速度を有する可変調な分散ブラッグ反射レーザ（ＤＢＲ）及びギガヘルツの応答性を備えた高速で波長感受性のない（wavelength insensitive）光スイッチが商用化されつつあるが、現在のところ、十分な速度で波長分波合波多重化装置を最構築するコスト効率のよい方法はないようである。ＤＢＲは、特殊タイプのレーザミラーで、狭い周波数帯の光のみを反射し、可変調なレーザ動作を実現する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
クラムタックらによる「フォトニックスロットルーティングに基づくスケーラブルＷＤＭアクセスネットワーク」（"Scalable WDM access network based on Photonic Slot Routing”by I. Chlamtac,V.Elek and C.Szabo, IEEE Transactions on Networking,Vol.7, No.１,1999,pp1-9）に記載されるように、フォトニックスロットルーティングに関するこれまでの研究は、パケットの分散生成を含み、これはパケットのより複雑なスケジューリングを意味する。図１は、前述のクラムタックの提案を簡略化した図である。パケットが逆時計回りに伝搬する上のリングがコア光リング１１０である。パケットが時計回りに伝搬し、クラムタックがセグメントリングと呼んでいる下のリングを、ここではサブテンディングリング（subtending ring)１２０と呼ぶ。矩形の小さいボックスは各リングに関するノードである。コア光リングにおけるノードを、符号１０５で示す。コア光リング１１０とサブテンディングリング１２０とのあいだには２ｘ２スイッチ１２５が設けられている。サブテンディングリング１２０には複数のノードが存在し、各ノード１１５は、固定光波長に調整された受信器を備える。複数の可変調なレーザがパケットを生成する。ここで、可変調な各レーザが１波長の１パケットを生成する。すなわち、新しいパケットの生成は分散されており、各ノードが新しいパケットを生成できる。上記のクラムタック提案のシステムは、十分な速度での動作が可能な光分波／合波多重化装置（ＯＡＤＭ：Optical Add/Drop Multiplexers）を用いず、本質的に損失を伴うパワースプリッタを用いているために損失がある。すなわち、パワースプリッタがチャネルを合波する際に合波損失（admission loss）が生じる。クラムタック提案のシステムでは、複数のレーザを使用して１波長の１パケットしか生成できないため、相当数のレーザが無駄になってしまう。
【０００５】
さらに、クラムタック提案のシステムにおいては、コア光リングがサブテンディングリングに同期する必要があるが、これはサブテンディングリングに光バッファが必要であるために困難である。ネットワークには複数のサブテンディングリングが存在する可能性があり、各リングに光バッファリングが必要であるため、問題がさらに深刻化する。クラムタック提案のシステムでは、複合パケット全体がサブテンディングリングのあるノードにて分波し、この第１のノードが、該ノードが関心を持つパケット（前記複合パケットの一部）を除去する。その後、このノードは同一波長または他の任意の空波長の新しいパケットを合波できる。ここで、空の波長とは、複合パケットに既に存在しない波長である。サブテンディングリングの第１のノードが複合パケットのあるパケットを除去し、このパケットに別のパケットを合波した場合、サブテンディングリングの次のノードは、合波されたパケットを読み出したり検査することができる、これはプライバシーの損失を意味する。このようなプライバシー損失は、ある種のアプリケーションでは受け入れ難い。
【０００６】
また、クラムテックの提案には、コアリングから光複合パケットの一部を分波する方法については説明がない。すなわち、複合パケット全体がサブテンディングリングの周囲を移動しなければならない。透過的（トランスペアレントな）バイパスとは、各ノードが、あるパケットの、そのノードにてファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ)に存在する波長に一致しない波長に対して透過的であるというスキームである。透過的バイパス（及びこれに付随する帯域幅の再利用）の概念についてはクラムテックに開示されていない。異なる波長を生成には別々のレーザが必要であるため、資源が十分に活用されず、よってクラムテックには本発明によるスタッキング手段の実行については提案されていない。パケットの分散生成は、階層的同期化機構を意味する。さらに、クラムテックには、合波／分波フィルタの調整能力については想定されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複合パケットスイッチングのための新しいフォトニックスロットルーティングネットワークに関する。フォトニックスロットルーティングは、パケット切替え型（例えば、ＴＤＭ（時分割多重方式））とＷＤＭの両者の特性の統合することにより、きわめて高い接続性と柔軟性を実現すると同時に、既存のフォトニックスイッチング技術の限界を解消する。
【０００８】
本発明は、きわめて高い接続性及び帯域幅利用を実現する通信方法を開示する。この方法は、コスト効率のよいリングネットワークにおける、ｎｘｎ波長独立型光スイッチを用いた多チャネルパケットのルーティングに基づくものである。複合パケットは、多数の異なる波長にて生成され、単一のフォトニックタイムスロット内で発生すべく同期化された多数のパケットにより構成される。１実施形態においては、複合パケットを可変調なレーザ光源により局所的に生成した後、本発明による新しいスタッキング技術を使用してスタックする。スタッキングを実現するには、この複数または多数のパケットに、遅延ラインにより互いに分離されたサーキュレータ及び潜在的に再構築可能なファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）のアレイを通過させ、複数のパケットを時間領域内に整列同期させる。光スイッチの位置に応じ、複合パケットを含む各タイムスロットは、所与のノードにて分波またはバイパスできる。スイッチの適当なタイミングにより、任意波長のパケットを任意のノードから他の任意のノードに送信できることにより、ネットワークの高い接続性が実現する。さらに、例えばＷＤＭ技術の使用により、分波した各複合パケットは、そのノードに接続された多数のユーザにさらに配信可能である。ノードにおけるユーザの接続性とは、単に電気的な接続及び結合に限られず、任意の形式の無線接続または光接続でもよい。
【０００９】
本発明によるシステム及び方法は、所与のノードにて単一レーザ光源を使用する場合に、光学手段により高い接続性を実現する。これは、高いスループットよりも高い接続性が要求される地域または局所（ローカル）ＩＰネットワークにとって経済的な解決策になり得る。かかる解決法により、サービス空間におけるメトロネットワークの初期設置コストを下がるため、光ネットワークプロバイダは、従来よりも低い限界原価でパケットベースのネットワークを高いモジュラリティで（modularly）展開できる。すなわち、各ノードにレーザを追加することにより、容量を漸進的に増大することができる。システムは、要求に応じてモジュラー方式で（modularly）進展する。したがって、スロットをデータで満たすために必要なだけレーザの数を増加させると、波長独立型スイッチを通過する波長も増える。システムは、（パケットタイムが一定である限り）本質的にフォーマットや速度の向上を意識せず、このような改良はpay-as-you-go（賦課）ベースで導入可能である。ＩＰフレンドリなＷＤＭアーキテクチャは、ＩＰネットワークとのより効率的な統合を保証する。よって、システムの制約は、パケット長、スイッチノードのトランスペアレンシー（透過性）、及びシステムにおける光成分の帯域幅という最低限にまで減少する。そして、可変調なファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）などの再構築可能な光デバイスの使用により、ネットワークの再構築能力（reconfigurability）及びプロビジョニング能力がさらに向上する。
【００１０】
従来の光システムに比較すると、本発明によるシステム及び方法は、必要な光源及びそのノードにおける複雑な光学系がより少なくて済み、さらに本発明による接続性を得るために必要な電子的マルチプレクス（多重化）及びデマルチプレクスハードウェアがより少なくて済む。このような高い接続性を実現する、潜在的にコスト効率のよいモジュラー技術は、新規でありかつ非自明である。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、複合パケットを生成し、切替え、ルート指定するためのモジュラー型でコスト効率の良い方法を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、光リングネットワークにおいて波長独立型のｎｘｎ光スイッチを用いて、高い接続性及び帯域幅の再利用を実現することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、各ノードにて（例えば、単一の高速可変調なレーザを使用して）複合パケットを生成し、この複合パケットを所与のタイムスロット内でスタックし、光リングネットワークに局所的に合波することであり、前記複合パケットには、同時に時分割多重化と波長分割多重化が行われている。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、可変調なフィルタの使用により、ネットワークの再構築能力及びプロビジョニング能力を高めることである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明を図１に示す従来技術と同様の向きで示す図である。本発明においてコア光リング２１０は複数のノード２０５−１．．．、２０５−ｉを有し、各ノードはスイッチ２３５を有する。図２ではこのスイッチ２３５は２ｘ２スイッチであるが、ｎｘｎスイッチでもよい。局所的にパケットを生成する可変調レーザ２２５と、レシーバ２３０とが設けられる。スタッカ２４５は、可変調レーザ２２５が生成した（異なる波長の）パケットをスタックして、一つのフォトニック時間スロット内の複合パケットを形成する。スタッカ２４５は、シリアルでもパラレルでも良い。アンスタッカ２５５は局所的にパケットをアンスタックまたはデマルチプレックス(demultiplex)する。アンスタッカ２５５は、シリアルでもパラレルでもよい。サブテンディングシステム２２０も、複数のノード２１５を有してもよい。ノードはスイッチと、トランスミッタ（例えば、可変調レーザ）と、スタッカと、アンスタッカと、レシーバ（検出装置）とを有する。サブテンディングシステムは、光フィード（optical feed）を有しても有さなくてもよく、リング、スター、バス、または任意の従来の配信構成でもよい。コア光リングは、ノード２１５を介して、図２に示すサブテンティングシステムと接続および通信する。サブテンディングシステムから可変調レーザ２２５に向かう矢印は、サブテンディングシステムからノード２１５を介してコア光リングに向かう通信を示す。レシーバ２３０からサブテンディングシステムに向かう矢印は、コア光リングからノード２１５を介してサブテンディングシステムに向かう通信を示す。帯域外制御チャネルを用いてスイッチの状態を検出し、スイッチの状態を変更する。
【００１６】
チャマテックがサブテンディングリングの各ノードでパケットを生成するのに対し本発明は、局所的にパケットを生成する。つまり、本発明のサブテンディングシステム全体に対して局所的にパケットを生成する装置が、該システムについて１つだけ設けられる。実施形態においてこの装置は可変調レーザである。また、ループやリング同期の必要はない。つまり、一個または複数のサブテンディングシステムをコア光リングと同期させる必要はない。サブテンディングシステムが必ずしもコア光リングと光接続している必要が無く、更なる配信はむしろ電気的、無線またはその他の同様のインターフェイスを介したパケット配信に頼るためである。つまり、パケットは、本発明のローカルレシーバにおいてアンスタックまたはデマルチプレックスし、電気的、光学的または無線インターフェイスを介した配信に用いる。上記の利点により、本発明の構築が容易になり、その損失が減少する。
【００１７】
図３は本発明を示す概略ブロック図である。図２と同様、コア光リング２１０は複数のノード２０５−１．．．２０５−ｉと、各自のスイッチ２３５とを有する。この図においてスイッチ２３５は２ｘ２スイッチであるが、ｎｘｎスイッチでもよい。局所的にパケットを生成する可変調レーザー２２５は図の左端にある。可変調レーザー２３５は、シリアルパケット列を生成するソースの一例である。可変調レーザはスタッカ３０５に接続される。スタッカ３０５は、可変調レーザが局所的に生成したパケット３１５を受信する。局所的に生成されたパケットは全て異なる波長である。スタッカは、局所的に生成されたパケットをシリアルに受信し「スタック」する。これにより、全て異なる波長の複数のパケットが一つの時間スロット内に収まる。つまり、この実施形態においてスタッカはシリアルに動作する。シリアルに生成されるパケットをスタックして一つの時間スロット内の一組のパラレルなパケット（複合パケット）にする際に、Ｔｐの遅延が生じる。スタッカは、ノード２０５−ｉの光スイッチ２３５を介してコア光りリング２１０に接続される。スタッカは、配信するために、スタックした複数のパケットをコア光リングに合波してもよい。
【００１８】
一方、コア光リングは、同じサブテンディングシステム上の、分解図で示すノードＰ２０５−ｉに向かうパケットを有してもよい。一つまたは複数のサブテンディングシステム上の一つまたは複数のノードに向かうスタックされたパケットは、サブテンディングシステムからコア光リングに向かうパケットを合波する際に用いたスイッチと同じスイッチを用いて、分波できる。アンスタッカ３１０において、分波し、サブテンディングシステム上で配信する予定のスタックされた一組のパケットをコア光リングから受信し、波長が全て異なるパラレルパケットの一組をアンスタックして、波長が全て異なる複数のパケットのシリアル列にする。つまり、この実施形態においてアンスタッカはシリアルに動作する。分波予定の一組のパラレルパケットが到着する僅か前に２ｘ２スイッチがクロス状態になり、パケットが分波される。同時に、局所的に生成された一組のパラレルパケットをリングに合波する。次の一組のパラレルパケットはサブテンディングシステムのどのノードにも向かわない場合、２ｘ２スイッチはバー状態に切替わることによって、この一組のパラレルパケットはサブテンディングリングをバイパスする。スタッカとアンスタッカは異なる２つの装置でもよいし、幾つかの構成物を共有してもよい。異なる波長で動作する帯域外制御チャネル３２５は、スイッチが形成しなければならない状態に関してスイッチに信号を送る等、多様な機能を行う。この制御チャネルは必要に応じて設けなくてはならず、動作制御、維持、スケジューリング等の機能を更に提供してもよい。
【００１９】
検出装置３２０は配信システムと通信し、配信システムは検出装置３２０によってコア光リングと情報の送受信を行う。検出装置３２０は更に、サブテンディングシステム上の他の潜在的な(possible)ノードに対して複数のシリアルパケットを電気的、無線インターフェイスを介して、または光学的に配信する。
【００２０】
図４は、本発明に係る複合パケットフォトニックスロットルーティングネットワークの構成を示す概略図である。コア光リング４４５は複数のノード４１０を有する。各ノードにおいてスイッチ４４０は、コア光リングをサブテンディングリングに接続する。図４ではスイッチを２ｘ２スイッチとして示すが、ｎｘｎスイッチでもよい。可変調レーザ４０５を用いて、波長が全て異なるパケットのシリアル列を生成する。ファイバブラッググレーティング４１５および時間遅延４２０をサーキュレータＣ１と組み合わせて用いてパケットのシリアル列をスタックし、一個の時間スロット内に一個の複合パケットを形成する。この複合パケットを構成する各パケットは異なる波長を有する。ファイバブラッググレーティング４１５および時間遅延４２０をサーキュレータＣ２と共に用いて、このノードで分波された複合パケットをアンスタックする。複合パケットをアンスタックしてパケットのシリアル列を形成し、サブテンディングリング上で更に配信する。ここでは、スタッカおよびアンスタッカは共有された構成物を有する。スタッカはサーキュレータＣ２を含まず、アンスタッカはサーキュレータＣ１を含まない。スタッカおよびアンスタッカの双方は、この実施形態においてシリアル的に動作する。
【００２１】
図５は、複合パケットフォトニックスロットルーティングネットワークの構成を示す。複合パケットは複数の固定長パケットからなる。これらのパケットは一つの時間スロット内で同期されているが、それぞれ異なる波長である。例示的パケット１は波長λ１、例示的パケット２は波長λ２、例示的パケット３は波長λ３である。複合パケット内の個々の波長は（波長λ１、λ２、λ３における例示的パケット）、各ノードにおいて一つの高速可変調レーザソース５０５によってシルアル的に生成される。これらのパケットは、２つの光サーキュレータＣ１，Ｃ２からなる波長スタッカ／アンスタッカ５１０に送信される。光サーキュレータＣ１，Ｃ２は、これらの間で等間隔に配置されこれらと接続するファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）５１５、５２０、５２５に縦続接続する。スタッカ／アンスタッカ５１０は、光構成物を共用するインターリーブされた構成物からなる。図５に示すように、可変調レーザによって生成されたパケットは、光サーキュレータＣ１を通過し、ＦＢＧ列に進行する。可変調レーザ光、例えば３つの波長（異なる色）、が適当な間隔におかれたグレーティングにそれぞれ期間Ｔｐ留まり、サーキュレータが３つの異なる波長のパケットを同じ時間スロットにスタックする。これにより、所定の時間スロット内でビットレートを効果的に増加できる。すなわち、追加的な電力や電気回路を使うことなく、受動的な光技術(passive optical technique)を用いて、データ転送速度を３倍にできる。したがって、この新規のフォトニック「スタッキング」技術を用いれば、コスト効率良く転送速度を速めることができ、入力をリングーノードに供給できる。
【００２２】
図示するように各ＦＢＧは特定の波長を反射し、その他の全波長を透過する。反射されたパケットは全てＣ１の第３ポートから放出される。Ｃ１は、２２偏光および波長非感受性光スイッチ（22 polarization and wavelength insensitive optical switch）５４０を介してリングネットワーク５４５に接続する。図５ではスイッチを２ｘ２スイッチとして示すが、ｎｘｎスイッチでもよい。したがって、波長λ３のパケットが最初に生成されるが、スタッカ内で最も遅延される。波長λ２のパケットは、λ３パケットに対してＴｐの遅延を有するように生成される。隣接するＦＢＧの分離点がＴｐ／２に設定されていれば、λ２パケットは、λ３パケットと比較して、スタッカ内でＴｐ分短い時間、遅延される。最後のパケットは波長λ１で生成され、最初に生成されたλ３のパケットよりＴｐの２倍短い時間遅延される。この結果、可変調ＤＢＲレーザによって生成された、波長が異なるシリアルパケットは、同じフォトニック時間スロット内にスタックされて複合パケットを形成する。上述の方法は、複合パケットを生成する唯一の方法ではない。これ以外のある実施形態ではアレイ導波路回折格子ルータ（ＡＷＧＲ）を用いるが、これに限定されるものではない。異なる出力に対して異なる遅延を行うこのアプローチにより、多くのチャネルを有するシステムに用いるＦＢＧでの縦続接続損失（cascading losses）を排除する。
【００２３】
リングネット内を伝搬する複合パケットを、各ノードにおいて、２ｘ２波長非反応光スイッチ５４０を用いてルートする。２ｘ２光スイッチ５４０は複合パケットを分波し、新たに形成された複合パケットをリング内のカラのフォトニック時間スロット内に合波する。または、分波と合波を同時に行う。コア光リングに対して複合パケットの分波／合波を行うために、波長非反応光クロスバースイッチ(wavelength insensitive optical crossbar switch)をクロス状態にする。複合パケットがノードをバイパスするために、後述の透過型アルゴリズム(transparent pass-through algorithm)を用いる場合は、光クロスバースイッチをバー状態にしてもクロス状態にしてもよい。
【００２４】
リングノードに関して、２ｘ２スイッチがクロス位置にある場合、そのノードに到着しつつある複合パケットはリングから分波され、同時に、上述した新規に生成された別の複合パケットがリングに合波できる。同じ組の格子を用いて、受信したパケットをシリアルに並べ(serialize)または再度シリアルに並べ(re-serealize)、低ビット速度で（つまり、電子機器を用いずに、通信速度を本来のサブテンディングリングのライン速度にデマルチプレックスするため波長多重化技術と同じ光技術を用いて）これを検出できる。この場合もまた、（図５の右側に示すように）電子機器を使用せずに行う。シリアルに並べられたパケットを検出装置５５０を介してサブテンディングシステム５６０に送信し、更に目的地ノードに送信する。これを図５では、検出装置からサブテンディングシステムに向かう線で示す。あるいは、受信した複合パケットを更にパラレルに光検出するか、構成波長（色）にしたがって、サブテンディングシステムに接続されたユーザサイトにルートできる。これは、Ｃ２という表示のすぐ上からサブテンディングシステム５６０に伸びる水平線で示す。スタッカとアンスタッカの双方は、この実施形態ではシリアルに動作する。更に別の実施形態では、パケットをシリアルに並べ、検出装置をバイパスしてサブテンディングシステムに直接送信する。この実施形態では、アンスタッカはパラレルに動作する。これは、順番に並べられたパケットからのびる、検出装置をバイパスしてサブテンディングシステムに向かう線で示す。ノードでのユーザによる接続は電気接続に限らず、任意形状の無線接続でもよい。したがって、通信速度ではなく生来のライン速度において検出された全ての信号を、ＷＤＭを用いて受動的にデマルチプレクシングを行うか、パケット切替（例えばＴＤＭ）によって積極的にデマルチプレクシングすることで、各ノードにおいて多数のサブスクライバにサービスを提供できる。
ネットワークから見ると、パケットは時間スロットに基づいて経路決定されるので、各ノードのユーザは複合パケットを生成し、目的地ノードが複合パケットを分波する時間にこれを合波すれば、任意の他のノードのユーザにパケットを送信できる。波長領域および時間領域における２次元マルチプレキシングによってネットワークの接続性を非常に向上できる。パケット切替光リングネットワークトラフィックをＴＭＤとＷＤＭに分離することにより、波長を再利用できる。つまり、あるスロット内の所定の波長をあるユーザに振分け、他のスロット内の同じ波長を異なるノードにおける別のユーザに振分ける。これは、そのフォトニック時間スロット内の複合パケットまたは複合パケットの任意の部分が、その異なるノードで分波されるためである。したがって、ＷＤＭによる符号化によってユーザーサイトのユーザを識別することは、ネットワークの接続性を高める。本来、これにより、電子速度マルチプレキシングおよびデマルチプレキシングを必要とせずに、ノードレベル以下のフルメッシュ接続性を実現できる。適切な設計によれば、各ノードは、ファイバブラッググレーティングの組で決まる波長群と一致しないパケットの波長群は透過させる。これにより、透過型ノードをバイパスできる。
【００２５】
ネットワークの有用性を向上するネットワーク改良点が幾つかある。トラフィックのスケジューリングを行う帯域外ブロードキャストチャンネルが提案されている。ノードで使用されるファイバブラッググレーティングを可変調にすることができる。これにより、個々のパケットの接続技術ではなく、動的または必要に応じて準備する（provisining）ベースで更に高いネットワーク柔軟性を得ることができる。適切な大きさのネットワークにおいて複合パケットの同期を維持するために、各スパン毎の色彩分散補償(chromatic dispersion compensation)が必要となるかもしれない。良好な通信容量の利用性と簡便な加入管理の双方を特徴とする、クレジットベースの媒体アクセス制御プロトコルも提案されている。本発明に関連するスケジューリングおよびクレジットベースのＭＡＣプロトコルスキームは、別のＵＳ仮出願第６０／２３９，７６６号"高密度パケット交換リングネットワーク（Ｈｉｇｈ−Ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｐａｃｋｅｔ−ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｒｉｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）"、Ｍｉｋｈａｉｌ  Ｂｏｒｏｄｉｔｓｋｙ，  Ａｌｅｋｓａｎｄｒａ  Ｓｍｉｌｊａｎｉｃ，  Ｎｉｃｈｏｌａｓ  Ｊ．  Ｆｒｉｇｏ、２０００年１０月１２日出願）に開示されている。これに開示された発明の詳細を以下に示す。
【００２６】
図６は、図５に示すスタッカ部分のシリアル動作を示す図である。可変調レーザ６０５は図の左端にあり、波長が異なるシリアルパケットは階段ステップ構成に示されている。シリアルパケットは、サーキュレータＣ１と、複数の時間遅延６１０と、個々に波長が異なり各々が１つの特定の波長を反射する複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）６１５とを介して供給される。この構成の結果、可変調レーザによって生成されたシリアル列パケットをスタックして複合パケットを形成する。この複合パケットでは、可変調レーザによって生成されたシリアルパケットの全てが一つの時間スロット内にパラレルに含まれる。この複合パケットをコア光リングに合波できる。この新規の構成は、ビット速度を増加し、シリアル−パラレル変換を行う受動的な技術である。ＦＢＧは完成された技術である。可変調ＤＢＲレーザは周知であり、非常に短い切替時間を有する。能動的構成物の調整速度は受動的構成物の調整速度に勝るので、高速レーザと波長非選択的スイッチ及び固定受動構成物(wavelength non-selective switching and fixed passive components)を使用するのがよい。ファイバブラッググレーティング同士の間隔は、パケット長の半分に対応しなければならない。
【００２７】
図７は、図５に示すアンスタック部分のシリアル動作を示す図である。複合パケットはコア光リングから分波されて、サブテンディングリング上のノードに更に配信される。複合パケットは一個の時間スロット中に含まれ、波長が全て異なる一組のパラレルパケットである。複合パケットはサーキュレータＣ２に供給される。サーキュレータＣ２を時間遅延７１０およびＦＢＧ７１５と組み合わせて用いて、複合パケットをアンパックまたはデマルチプレックスして、全て異なる波長におけるパケットのシリアル列にする。再びシルアルに並べられたパケット列を検出装置を介して適切なユーザーサイトに配信する。ここに示した新規の構成は、複合パケットのパラレル−シリアル変換を行い、更に、電気的または無線インターフェイスを介して配信を行う。あるいは、フォトニックスタック全体を再シリアル化及び検出する代わりに、この複合パケットを波長に基づいて、サブテンディングリング内で経路決定できる。
【００２８】
図８は、サブテンディングシステムにおける電気配信の代替例を示す図である。原理的に検出器は、ＦＢＧの代わりに波長分割多重（ＷＤＭ）を用いて、複合パケットを光学的に配信することもできる。複合パケットは左側からＷＤＭ９０５に入力され、個別の波長となって出力される。
【００２９】
図９に、本発明に係るスタッキングおよびアンスタッキングの概念を示す。左側の図は、ランダム順に生成され、一組のシリアルパケット群を構成する異なる波長で運ばれるパケットを示す。この例では、８個の異なる波長を使用する。右側の図は複合パケットを示す。複合パケットは一つの時間スロット内にスタックされている。複合パケットは、時間のシリアル−パラレル変換によって形成される。つまり、受動的技術を用いて、パケット列を複合パケットに変換する。複合パケットでは、異なる波長のパケットが同時に送れる。
【００３０】
図１０は、スタッカを実現する構成物としてファイバブラッググレーティングを用いた実施形態の一例を示す図である。図５に関連した説明で述べたように、ファイバブラッググレーティング４１５の各々は１個の波長を反射し、隣接するＦＢＧとはＴｐ／２の間隔を隔てているので、パケットスタック処理において、各波長に遅延ライン１１０５がある。波長λ８の遅延が最も長く、したがって最初に放出される。波長λ１の遅延が最も短く、したがって最後に放出される。
【００３１】
図１１に、アレイ導波路回折格子ルータ（ＡＷＧＲ）のＷＤＭを用いたスタッカ／アンスタッカの構成の別の実施形態を示す。ＷＤＭ１２０５はシリアル列パケットを受信し、このシリアル列を複合パケットに変換してＷＤＭ１２１０の出力とする。
【００３２】
図１２の上の左側の図は、階段ステップ状に生成されたシリアルパケット列を示し、右の図は、その結果生じた複合パケットを示す。つまり、上の二つの図表はスタックの概念を図式化したものである。下の２つの図はアンスタックの概念を示す。このうち左の図は複合パケットを示し、右の図はアンスタックされたシリアル列パパケットである。これらのパケットは更に配信することができる。
【００３３】
図１３Ａは、一対のＷＤＭの使用を示す図である。ＷＤＭの各々のライン上にスタッキングおよびアンスタッキングのための反射鏡が設けられる。図１４に、一対のＷＤＭを示す図のすぐ下には、スタックおよびアンスタック処理の概念を示す。サーキュレータＣ１が、シリアル列パケットからなる入力を可変調レーザ（図示せず）から受信する。ＷＤＭ１４０５はサーキュレータＣ１から入力を受信し、各々のライン上の反射鏡と共に、シリアル列パケットのスタック処理を行って複合パケットを作る。この複合パケットは、サーキュレータＣ１からの出力ラインを介してコア光学リング（ネットワーク）に合波される。サーキュレータＣ２は複合パケットからなる入力をネットワークから受信する。ＷＤＭ１４１０は、サーキュレータＣ２から入力を受信し、各ライン上の鏡と共にパラレル―シリアル変換を行って、シリアル列パケットを作り、出力ラインを介してサブテンディングリング（図示せず）上に分配する。図１３の左の図に、可変調レーザ（図示せず）によって階段ステップまたはステップ状に生成されたシリアル列パケットを示す。図１３の中央に、アウト／インというラベルが張られた複合パケットを示す。ここに示す複合パケットは一つの時間スロット内にあり、アンスタッカへの入力、又は、スタッカからの出力を表す。図１３の右の図に、シリアルパケット列を示す。これは、アンスタック処理の結果生じたシリアルパケットである。
【００３４】
図１５に、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）のルート特性を用いたスタッカの実施形態を示す。図１６に、ＡＷＧのルート特性を用いたアンスタッカの実施形態を示す。スタッカおよびアンスタッカは別個のユニットとして表示されている。ＷＤＭ１５０５は、可変調レーザ（図示せず）によって生成されたシリアル列パケットからなる入力を受信する。ＷＤＭ１５０５は、ＷＤＭ自身を用いて複合パケットを形成し、シリアルパケットをスタックする。この複合パケットは、コア光学リング（ネットワーク）に向けて出力される。ＷＤＭ１５１０は、複合パケットからなる入力をネットワークから受信する。ＷＤＭ１５１０は、自身を用いてシリアル列パケットを形成し、複合パケットをアンスタックする。このシリアル列パケットをサブテンディングリング（図示せず）上で配信する。ＡＷＧの特性は当業者には周知である。（Ｃ．Ｄｒａｇｏｎｅ，"Ａｎ  ＮｘＮ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｐｌａｎａｒａ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｔｗｏ  Ｓｔａｒ  Ｃｏｕｐｌｅｒ，"  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔ．，  Ｖｏｌ．３，ｐｐ８１２−８１５，１９９１  および  Ｃ．Ｄｒａｇｏｎｅ，Ｃ．Ａ．Ｅｄｗａｒｄ，Ｒ．Ｃ．Ｋｉｅｓｔｌｅｒ，”Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  ＮｘＮ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅ，"  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔ．，  ｖｏｌ．３，ｐｐ８９６−８９９，１９９１参照）。
【００３５】
図１７に、配信フィードバックレーザ(Distributed Feedback Lasers)（ＤＦＢ）アレイ１６０５を用いたスタッカの別の実施形態を示す。複合パケットはパラレルに生成されるので、シリアル−パラレル変換は必要ない。これは、ＤＦＢが複合パケットをパラレルに生成するためである。つまり、この実施形態においてスタッカはパラレルに動作する。複合パケットはネットワークに出力される。パケット列は可変調レーザ１６１５によって生成される。同様に、図１８に示す実施形態では、コア光学リングから複合パケットを受信するために、ＷＤＭ１６１０を用いている。次にＷＤＭ１６１０は複合パケットをデマルチプレックスしてシリアル列パケットを出力し、サブテンディングシステム上で配信する。つまり、この実施形態においてアンスタッカはパラレルに動作する。
【００３６】
図１９は、本発明に係る複合パケットフォトニックスロットルーティング構成において複合パケットに生じる可能性がある状況を示す図である。コア合成リングのノードに接近する複合パケットは分波されるか、「通過」して次のノードに向かう。複合パケットを合波してもよい。図１９には、複数のノード１７１０−１、１７１０−２、．．．１７１０−ｉと、ノード１７１０−ｉの一部であるスイッチ１７２０とを有するコア光学リング（ネットワーク）１７０５を示す。サブテンディングシステム１７１５は、スイッチ１７２０によってコア光リング１７０５と接続する。図ではスイッチ１７２０を２ｘ２スイッチとして示すが、ｎｘｎスイッチでもよい。図には、さらに、複数の複合パケットを示している。複合パケット１７３０を構成するパケットに含まれる情報は、サブテンディングシステム１７１５のノード１７６０で生成され、可変調レーザ２２５に転送される。可変調レーザ２２５はシリアル列パケットを生成する。スタッカ２４５はシリアル列パケットをスタックして複合パケット７３０を形成する。相応じて、サブテンディングシステム１７１５上のノード１７６０に向かう情報は、レシーバから送られ（アンスタッカ２５５によってアンスタックされ）たシリアル列パケットとして伝達される。複合パケット１７３０を図示する。この複合パケット１７３０はスタッカ２４５によってスタックされた後に構成される。矢印は、スタッカをスイッチ１７２０に接続するラインを指す。複合パケット１７４０はコア光リング１７０５上を伝搬し、サブテンディングシステム１７１５で分波され、サブテンディングシステム１７１５上で更に分配される。複合パケット１７５０は、コア光リング１７０５上を伝搬している、上記とは別の複合パケットであり、サブテンディングシステム１７１５上のどのノードにも向かわないので、サブテンディングシステムを「バイパス」するか、サブテンディングシステムのノードを「通過」する。「バイパス」および「通過」は、複合パケットが別のサブテンディングシステム上のユーザーサイトで分波するまでコア光リング１７０５上を伝搬し続けることを可能にする技術である。
【００３７】
図２０は、コア光リング１８０５を、「通過」状態にあるサブテンディングシステムに接続する切替状態を示す図である。コア光リング１８０５は複数のノード１８１０−１、１８１０−２、．．．１８１０−ｉを有し、ノード１８１０−ｉの一部であるスイッチ１８２０によってサブテンディングシステムに接続されている。コア光リング１８０５上を伝搬する複合パケット１８３０は、サブテンディングシステム１８１５上のどのノード１８６０にも向かわないので、サブテンディングシステム１８１５は「通過」する予定である。スイッチ１８２０は２ｘ２スイッチとして示すが、ｎｘｎスイッチでもよい。複合パケット１８３０は、２ｘ２スイッチをバー状態に切り替えることで、「通過」する。ノード１８１０−ｉは、スイッチ１８２０と、可変調レーザ２２５と、スタッカ２４５と、アンスタッカ１１５と、レシーバ２３０とを有する。
【００３８】
図２１は、コア光リング１９０５を、合波／分波状態のサブテンディングシステムに接続する切替状態を示す図である。複数のノード１９１０−１、１９１０−２、．．．１９１０−ｉを有するコア光リング１９０５を伝搬するパケットは、ノード１９１０−ｉの一部であるスイッチ１９２０によってサブテンディングシステム１９１５に接続される。スイッチ１９２０は２ｘ２スイッチとして示すが、ｎｘｎスイッチでもよい。コア光リング１９０５を伝搬する複合パケット１９３０はサブテンディングシステム１９１５で分波する予定である。複合パケット１９４０を構成するパケットに含まれる情報は、サブテンディングシステム１９１５のノード１９６０で生成され、可変調レーザ２２５に送信される。可変調レーザ２２５は、シリアル列パケットを生成する。スタッカ２４５はシリアル列パケットをスタックして複合パケット１９４０を形成する。相応じて、サブテンディングシステム１９１５上のノード１９６０に向かう情報は、レジーバ２３０から送られ（アンスタッカ２５５でアンスタックされた）たシリアル列パケットとして伝達される。複合パケット１９４０を図示する。これは、スタッカ２４５によってスタックされた後に構成される。矢印はスタッカをスイッチ１９２０に接続するラインを指す。スイッチ１９２０を切替えクロス状態にすると、複合パケット１９３０はコア光リング１９０５から分波する。さらに、複合パケット１９４０を空のフォトニック時間スロット内でコア光リング１９０５に合波できる。ノード１９１０−ｉはスイッチ１９２０と、可変調レーザ２２５と、スタッカ２４５と、アンスタッカ２５５と、レシーバ２３０とを有する。
【００３９】
図２２は、コア光リング２００５を、「分波して空のスロットを残す」状態にあるサブテンディングシステム２０１５に接続する切替状態を示す図である。コア光リング２００５は複数のノード２０１０−１、２０１０−２、．．．２０１０−ｉを有し、ノード２０１０−ｉの一部であるスイッチ２０２０によってサブテンディングシステム２０１５に接続される。スイッチ２０２０は２ｘ２スイッチとして示すが、ｎｘｎスイッチでもよい。コア光リング２００５を伝搬する複合パケット２０３０は、サブテンディングシステム２０１５で分波する予定である。スイッチ２０２０をクロス状態に切り替えると、複合パケット２０３０がコア光リング２００５から分波でき、カラのフォトニック時間スロットが残る。これは、この時点ではいずれの複合パケットも合波しないためである。ノード２０１０−ｉはスイッチ２０２０と、可変調レーザ２２５と、スタッカ２４５と、アンスタッカ２５５と、レシーバ２３０とを有する。コア光リング２００５に向かう情報は、サブテンディングシステム２０１５上のノード２０６０で生成され、可変調レーザ２２５に送信される。コア光リング２００５からサブテンディングシステム２０１５上のノード２０６０に向かう情報は、レシーバ２３０からサブテンディングシステム２０１５に伝達される。
【００４０】
図２３は、複合パケットをカラのフォトニックスロットに合波しなければならない場合の、コア光リング２１０５をサブテンディングシステム２１１５に接続する切替状態を示す図である。コア光リング２１０５は、複数のノード２１１０−１、２１１０−２、．．．２１１０−ｉを有し、ノード２１１０−ｉの一部であるスイッチ２１２０によってサブテンディングシステム２１１５に接続される。スイッチ２１２０は２ｘ２スイッチとして示すが、ｎｘｎスイッチでもよい。複合パケット２１３０を構成するパケットに含まれる情報は、サブテンディングシステム２１１５のノード２１６０で生成され、可変調レーザ２２５に送信される。可変調レーザ２２５は、シリアル列パケットを生成する。スタッカ２４５はシリアル列パケットをスタックして複合パケット２１３０を形成する。相応じて、サブテンディングシステム２１１５上のノード２１６０に向かう情報は、レシーバから送信され、アンスタッカ２２５によってアンスタックされたシリアル列パケットとして伝達される。複合パケット２１３０を図示する。これは、スタッカ２４５によってスタックされることで構成される。矢印はスタッカをスイッチ２１２０に接続するラインを指す。スイッチ２１２０をクロス状態に切り替えると、複合パケット２１３０がカラのフォトニック時間スロット内で、コア光リング２１０５に合波される。ノード２１１０−ｉはスイッチ２１２０と、可変調レーザ２２５と、スタッカ２４５と、アンスタッカ２５５と、レシーバ２３０とを有する。
【００４１】
透過型バイパス（transparent bypass）は、複合パケットのバランスに影響することなく、複合パケットの一部を合波または分波あるいはその両方を行うことを可能にする技術である。任意のノードは、複合パケットの残りの部分に影響することなく、複合パケットの一部を合波または分波できる。従来は、サブテンディングリング内で分波しなかった波長はサブテンディングリングの全線を伝搬しなければならなかったために、関連する損失が生じていた。
【００４２】
図２４は、透過型バイパスの概念を示す図である。この例では、複合パケットの第１の部分を、例えばサブテンディングシステム上のユーザーサイトに配信し、第２の部分をコア光学リングに戻すことができる。コア光学リングに戻す複合パケットの部分には、可変調レーザまたはその他のシリアルパケット列の供給源から供給された入力に基づいて、スタッカが作成した複合パケットの一部が挿入される。図２４は、透過バイパス技術を最も直接的な実施形態を示す図である。コア光リング２２０５は複数のノード２２１０−１、２２１０−２、．．．２２１０−ｉと、ノード２２１０−ｉの一部であるスイッチ２２２０とを有する。スイッチ２２２０は２ｘ２スイッチとして示すが、ｎｘｎスイッチでよい。例えば、波長λ１〜λ８を分波させ、この範囲の、複合パケット内の空のスロットにパケットを合波する。あるいはこの一方を行う。一方、波長λ９〜λ１６はバイパスして通過させる。スイッチ２２２０はクロス位置にあり、複合パケットはＷＤＭ２２４０に分波される。波長λ９〜λ１６はＷＤＭ２２３０にルートされ、クロス状態のスイッチを介してコア光学リングに戻される。一方、波長λ１〜λ８はサーキュレータＣ２にルートされ、その後、ファイバブラッググレーティング２２１５、時間遅延２２５０を通過し、サブテンディングシステムにおいて配信されるパケットが、サーキュレータＣ２から出力される。可変調レーザ（図示せず）によって生成されたシリアル列パケットは、サーキュレータＣ１に入力される。サーキュレータＣ１はファイバブラッググレーティングと組合せて使用して、可変調レーザ（図示せず）が生成したシリアルパケット列を複合パケットに変換する。この複合パケットの波長範囲λ１〜λ８が、空のスロットである任意のパケットに挿入される。図２５に、通過する波長と、合波および／または分波される波長を示す複合パケットを示す。
【００４３】
図２６に、透過型バイパス技術の別の実施形態を示す。この形態では、複合パケットはスタッカを通過する。コア光リング２４０５は複数のノード２４１０−１、２４１０−２、．．．２４１０−ｉと、ノード２４１０−ｉの一部であるスイッチ２４２０とを有する。この実施形態における透過型バイパス技術は、複数の３ポートサーキュレータＣ１、Ｃ２と、４ポートサーキュレータＣ３、Ｃ４、Ｃ５と、ファイバブラッググレーティング２４３０とを使用する。この実施形態の欠点はクロストークがあることである。これは、周知のスイッチ拡張技術(switch dilation technique)を用いて軽減または除去できる。
【００４４】
図２７に、複数のノードのチャネル割当てを示す。ノードＫに対するチャネル割当ては、上側の波長範囲を通過させ、下側の波長範囲を合波／分波することを示す。ノードＬに対する波長割当ては、中央の波長範囲を合波／分波し、上部および下部の波長範囲を通過させることを示す。ノードＭにおいては、特別な波長割当てを規定している。
【００４５】
図２８は、図２７に示す透過型バイパス技術の実施形態を更に詳細に示す図である。コア光リング２６０５は、対応するスイッチ２６２０−１、２６２０−２、．．．２６２０−ｉを有する複数のノード２６１０−１、２６１０−２、．．．２６１０−ｉを有する。これらのスイッチは対応するノードの一部である。この実施形態における透過型バイパス技術は、複数の３ポートサーキュレータＣ１、Ｃ２と、４ポートサーキュレータＣ３、Ｃ４と、ファイバブラッググレーティング２６１５とを有する。可変調レーザ２６０１は、シリアル列パケットを生成する。このパケット列はスタックされ、コア光リング２６０５に合波される。各ノードに接近する前に、パケット列を構成するパケットの各々について、そのノードで分波させるかそのノードを通過させるか、パケットの任意の部分をそのノードで分波させるかそのノードを通過させるかを決定しておかなければならない。図２８に示す例では、複合パケット２６２５は、分波予定の複合パケット部分２６３０と、ノードを通過させる予定の複合パケット部分２６４０とからなる。複合パケット部分２６３０は波長λ１、λ２、λ３の複数のパケットからなり、複合パケット部分２６４０は、波長λ４、λ５の複数のパケットからなる。分解図で示されるノードに対するスイッチをクロス状態にする。複合パケット部分２６３０、２６４０の双方が分波する。ファイバブラッググレーティング２６１５は波長λ１、λ２、λ３のみを反射するので、複合パケット部分２６３０は分波し、アンスタックされ、検出装置２６５０またはＷＤＭ２６６０によって更にルートされる。複合パケット部分２６４０は電子機器を透過的にバイパスするか、これを通過し、可変調レーザ２６０１によって生成されこの時点でスタックされているパケットに挿入される。これによってコア光リング２６４０は、分解図で示すノードで生成された新規の複合パケットと共に、再びコア光リング２６０５に入る。つまり、これら「通過」した複合パケット部分を、可変調レーザソース２６０１によってノードで生成されたした複合パケットスタックの一部と共に、リングに合波する。これによって、ネットワーク２６０５に対するハンド幅の利用の可能性が増加する。これは、ネットワークで使用する一組の波長が、任意のレーザソースの調整範囲によって網羅される範囲よりはるかに大きくなり得るためである。この新規かつ非自明の透過型パケット切替構成によれば、リング上で使用可能な波長の数を、各ノードで使用可能な波長の数を上回って増加させることで、性能を改良できる。この時のコストは、更に２個の４ポートサーキュレータおよびそれらを含む遅延ラインが必要なことである。このとき、順方向遅延はＴｐであり、反射に関する遅延はない。この新規かつ非自明の実施形態により、バンド幅の利用を増やし、スケジューリングを簡素化する。
【００４６】
本発明の更に別の利点は、柔軟性が高い点である。本発明に係るフォトニックスロットルーティングアルゴリズムは時間スロットインターチェンジ（ＴＳＩ）も考慮している。これは通常、電子的に実行される。ファイバブラッググレーティングの実施形態では、スタッカ内において、アンスタッカに対するファイバブラッググレーティングの順番を取り替えることでＴＳＩを行う。ＷＤＭを使用する実施形態では、ＴＳＩを行うためにファイバ遅延ラインの順番を変える。可変調スタッカ／アンスタッカを使用することで、更なる柔軟性を提供できる。さらに、ファイバブラッググレーティングが広範囲の調整が可能であれば、非常に高い再構築の可能性を確保できる。これは、λｉをλｊに変化させることができ、またはその逆も可能なためである。この処理は、波長を物理的に交換する処理と同一である。
【００４７】
スタッキングおよびアンスタッキングを再構築可能にする他の方法は、異なる波長に対して遅延ラインを交換することである。図２９に示すような再構築可能なアンスタッカを使用することで、かかる柔軟性が提供される。ここで、切替マトリクスを、ＷＤＭと、一組の遅延ラインとの間に挿入する。スイッチ内の切替可能パスを点線で示す。スイッチをプログラムすることで、遅延ラインを波長に割当てることができる。図２９では、４ｘ４スイッチが各波長の遅延を規定する。これによって、アンスタッキングの順番を効果的に変える。つまり、任意の順番で波長をアンスタックできる。ＷＤＭの左側のポートを上から下にかけて１−４とすると、入力される複合パケットはλ３、λ１、λ４、λ２の順番でアンスタックされる。複合パケットはスタックされた状態でネットワークから到着し、サーキュレータ、ＷＤＭおよび４ｘ４スイッチを使って、任意の順番でアンスタックされる。ここで示すスイッチは４ｘ４であるが、ｎｘｎでもよい。
【００４８】
ファイバブラッググレーティングが広範囲の調整が不可能な場合、図３０に示すような再構築可能であり可変調なスタッカ／アンスタッカを用いることもできる。スイッチを用いれば、スタッカ／アンスタッカ内のファイバブラッググレーティングの順番を変更できる。実線は永久的な接続を示し、点線は切替可能な接続を示す。実施形態では、再構築可能であり可変調なスタッカ／アンスタッカを、５ｘ５スイッチおよび複数のファイバブラッググレーティングを用いて実現できる。複合パケットはスタックされた状態でネットワークから到着し、サーキュレータ、５ｘ５スイッチおよび複数のファイバブラッググレーティングを用いて任意の順番でアンスタックされる。信号が左のサーキュレータに入力され（スタックされ）ると、第１の格子はλ１格子となり、遅延ラインが続く。次に、λ４格子となり、別の遅延ラインが続く。更に、λ３格子となり、別の遅延ラインが続き、λ２格子となって、最後の遅延ラインが続く。あるいは、（ネットワークから送られ）右のサーキュレータから入力され（アンスタックされ）る複合パケットは、λ２、λ３、λ４、λ１の順番でアンスタックする。ここで示すスイッチは５ｘ５であるが、ｎ＋１ｘｎ＋１（ｎは波長の数）でも良い。点線は、再構築可能な光学スイッチの接続を示す。
【００４９】
図３１は図３と同様であり、図面には同様の説明が付されているが、図２７のコア光学リング２１０は複数のノードを有しており、分解図で示されたこれらノード２０５−ｉ−１、２０５−ｉ−２、．．．２０５−ｉ−ｊの各々と通信する。さらに各ノードは、各自のスイッチ２３５−ｉ−１、２３５−ｉ−２、．．．２３５−ｉ−ｊと、各自の可変調レーザ２２５−１、２２５−２、．．．２２５−ｊと、各自のスタッカ３０５−１、３０５−２、．．．３０５−ｊと、各自のアンスタッカ３１０−１，３１０−２、．．．３１０−ｊと、各自の検出器３２０−１、３２０−２、．．３２０−ｊと、を有する。図３１は、ｎｘｎスイッチを用いて、複数のサブテンディングシステムをコア光リング２１０に接続する様子を示す。ある時間スロットに対する複合パケットを、任意のサブテンディングシステムによって提供してもよい。
【００５０】
概念を説明するために、２ノードデモンストレーションネットワークを構築した。各ノードは、１００ＧＨｚ波長間隔と、同様のＦＢＧ構成とを有する４波長スタッカ／アンスタカユニットを含む。一つのノードを用いてスタックし、別のノードを用いてアンスタッックする。スタッカ／アンスタッカ内で隣接するＦＢＧは２ｋｍ離れている。２ｋｍとは、約２０λのフォトニック時間スロット長に相当する。図３２は、スタッカのスペクトル反応と、アンスタッカのスペクトル反応と、可変調ＤＢＲレーザの出力との対応を示す図である。スタッカおよびアンスタッカの双方での挿入損失は、サーキュレータからＦＢＧまでの距離が長くなるにしたがって、双方は互いにバランスアウトしようとするが、増加する。この縦続接続損失は、主に構成中のコネクタによるものである。これは、ＦＢＧを有するファイバを融解接合することにより、非常に軽減される。
【００５１】
モノリシックな半導体増幅器と、（「２．５  Ｇｂ／ｓ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｎ  ｏｖｅｒ  ６８０  ｋｍ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｆｕｌｌｙ  ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ２０  ｃｈａｎｎｅｌ  ＤＢＲ  ｌａｓｅｒ  ｗｉｔｈ  ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｔｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，  ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒ，  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌａｏｔｒ（モノリシックな半導体光増幅器と、光検出器と、電気吸着モジュレータとを有する、完全に安定化された２０チャンネルのＤＢＲレーザを用いた６８０ｋｍ以上の２．５Ｇｂ／ｓ通信）」Ｌ．Ｊ．Ｐ．Ｋｅｔｅｌｓｅｎ，Ｊ．Ｅ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｄ．Ａ．Ａｃｋｅｒｍａｎ、Ｌ．Ｚｈａｎｇ，Ｋ．Ｋ．，Ｋａｍａｔｈ，Ｍ．Ｓ．Ｈｙｂｅｒｔｓｅｎ，Ｋ．Ｇ．Ｇｌｏｇｏｖｓｋｙ，Ｎ．Ｗ．Ｆｏｃｈｔ，Ｗ．Ａ．Ａｓｏｕｓ，Ｃ．Ｌ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ，Ｃ．Ｗ．Ｅｂｅｒｔ，Ｍ．Ｐａｒｋ，Ｃ．Ｗ．Ｌｅｎｔｚ，Ｒ．Ｌ．Ｈａｒｔｍａｎ，Ｔ．Ｌ．Ｋｏｃｈ，ＯＦＣ２０００（ＰＤ１４）、Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ  ＭＤの訴訟手続きにおいて発行、に記載されたような）２．５Ｇｂ／ｓ電気吸着（ＥＡ）モジュレータとを有する可変調ＤＢＲレーザを、調整部およびモジュレータ部の双方へ高速電気接続させてパッケージ化する。ノード１においてＤＢＲレーザはスタッカと共に、複合パケットを生成する。温度調節によって調整できるＤＢＲレーザ周波数は、５ナノセカンド未満の間に９チャネルの１００ＧＨｚ間隔で不連続的(discretely)に切り替えることができる。
【００５２】
任意の波長生成装置をプログラムしてＤＢＲレーザ波長制御を行う（図３３の１トレース）。２００ＭＨｚビットレートのシリアルパケットデータ（図３３の２トレース）を、波長調整電圧に同期したＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  ＨＦＳ９００３励起パターン発生装置によって生成し、ＤＢＲレーザのＥＡモジュレータ部に導入する。図３４の第１トレースは、可変調ＤＢＲレーザに入力されるパケットモジュレーション信号を示す。３８２４個のランダムビットと８０ビットのガード時間とからなる３９０４ビット（４８８バイト）のパケットサイズを採用する。ガード時間の間、組み込み型ＥＡモジュレータを用いてレーザ出力をオフにし、波長移行中にスプリアス波長が出力されないようにする。ガード時間は、ＦＢＧ間のファイバ遅延ラインでの不一致によって生じるタイミングジター(timing jitter)も考慮している。実施形態では、パターン発生装置のトリガ要求を扱うため、図３４に示すように、余分の１１２０ビットトリガ準備時間を複合パケットを構成する４個の連続するパケット毎に挿入している。この準備時間は、スコープトレース上のパケットを識別するためにも役立つ。準備時間の必要性と継続時間は、ネットワーク構成により異なる。図３４のトレース２はスタックされた複合パケットを示す。図示するように、個々の波長は非常に良く整列されている。スタックされたパケットを５ｋｍ長の単モードファイバを介してノード２に送信する。ノード２では、ノード１から送られた複合パケットを２２ＬｉＮｂＯ3スイッチを用いて一個おきに分波する（図３４のトレース３）。分波された複合パケットを低雑音光前段増幅器によって光学的に増幅し、ノード２のアンスタッカ出力において再度シリアルに並べる（図３４のトレース４）。全部で４つの波長である分波されたパケットを、特定の種類の高速高感度フォトダイオードであるアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を用いて復元する。図３５に、入力パケットと、個々の波長におけるデマルチプレクスされた波長とをのダイヤグラムを示す。
【００５３】
高い接続性を有する新規の複合パケット切替システム用のシステムおよび方法を説明してきた。このシステムおよび方法は、一つの可変調なレーザソースと、各ノードに設けられた受動的光学機器とを用いる。これは、高い接続性とパケット切替とを必要とするＩＰネットワークに対する経済的な解決策になり得る。フォトニックスロットルーティング構成は地域ネットワークにおいて有益であるばかりでなく、より大きな、相互に連結された大型のルータファームにおいても実行可能な経済的な解決策である。
【００５４】
上記の説明から、本発明の目的が達成されたことは明らかである。本発明の特定の実施形態を説明したが、本発明がこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の提案されたシステム簡略図である。
【図２】  図１に提案された従来技術を利用して本発明を示す図である。
【図３】  本発明のアーキテクチャを示す簡略ブロック図である。
【図４】  複合パケットフォトニックスロットルーティングネットワークのアーキテクチャを示す簡略図である。
【図５】  複合パケットフォトニックスロットルーティングのアーキテクチャを示す図である。
【図６】  図５のスタッカ部分を示す図である。
【図７】  図５のアンスタッカ部分を示す図である。
【図８】  別の光ルーティングスキームを示す図である。
【図９】  スタッキングとアンスタッキングの概念をさらに示す図である。
【図１０】  スタッカの実施例の要素としてファイバブラッググレーティングを使用した例示的な実施形態を示す図である。
【図１１】  波長分割多重化装置（マルチプレクサ）（ＷＤＭ）を使用したスタッカ及びアンスタッカの別の実施形態を示す図である。
【図１２】  スタッキング及びアンスタッキングを概念的に示したグラフである。
【図１３】  一対のＷＤＭ及び各ラインにおいてＷＤＭの間に挟まれたミラーを使用したスタッキング及びアンスタッキングを示す図である。
【図１４】  パケット状態を示す図である。
【図１５】  単一の２ｘ２Ｎスイッチを用いたスタッカを用いた実施形態を示す図である。
【図１６】  単一の２ｘ２Ｎスイッチを用いたアンスタッカを用いた実施形態をそれぞれ示す図である。
【図１７】  分布帰還型レーザ（ＤＦＢ）のアレイを用いたスタッカの実施形態を示す図である。
【図１８】  ＷＤＭを用いたアンスタッカを用いた実施形態を示す図である。
【図１９】  本発明による複合パケットフォトニックスロットルーティングアーキテクチャにおける複合パケットの可能性を示す図である。
【図２０】  コア光リングをサブテンディングリングに接続するスイッチの「通過」状態を示す図である。
【図２１】  コア光リングをサブテンディングリングに接続するスイッチの「合波／分波」状態を示す図である。
【図２２】  コア光リングをサブテンディングリングに接続するスイッチの「分波してスロットを空にする」状態を示す図である。
【図２３】  コア光リングをサブテンディングリングに接続するスイッチの、複合パケットを空のフォトニックスロットに合波する必要がある場合の状態を示す図である。
【図２４】  透過的バイパスの概念を示す実施形態の図である。
【図２５】  複合パケットを示す図であり、通過する波長及び合波及び分波の少なくともいずれかを行う波長が示される。
【図２６】  透過的バイパス技術の別の実施形態を示す図である。
【図２７】  複数ノードにおけるチャネルの割当てを示す図である。
【図２８】  図２４に示される透過的バイパス技術の実施形態をより詳細に示した図である。
【図２９】  再構築可能なアンスタッカを示す図である。
【図３０】  再構築可能なスタッカ／アンスタッカを示す。
【図３１】  複数サブテンディングシステムと通信する、コア光リングの複数ノードを示す図である。
【図３２】  ノード１におけるスタッカのスペクトル応答、ノード２におけるアンスタッカのスペクトル応答、及び時間平均された可変調なＤＢＴレーザのノード１における出力スペクトルを示す図である。
【図３３】  ＤＢＲ波長調整電圧の、入力パケット変調データに対する整合を示す図である。
【図３４】  光検出器により測定された、入力され、スタックされ、分波され、再びシリアル化されたパケットデータの範囲トレースを示す図である。
【図３５】  ノード１における入力パケット（またはバックトゥバック（back-to-back））、及び、ノード２におけて回復した個々の波長のアイダイアグラムである。
【符号の説明】
２０５，２１５  ノード、２１０  コア光リング、２２０  サブテンディングシステム、２３０  受信器、２３５ 光スイッチ、２４５  スタッカ、２５５  アンスタッカ、３２０  検出器、Ｃ１，Ｃ２  サーキュレータ、５１５，５２０，５２５  ファイバブラッググレーティング、２２３０  ＷＤＭ。
【図１】
0004065120.tif 000002
【図２】
0004065120.tif 000003
【図３】
0004065120.tif 000004
【図４】
0004065120.tif 000005
【図５】
0004065120.tif 000006
【図６】
0004065120.tif 000007
【図７】
0004065120.tif 000008
【図８】
0004065120.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0004065120.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0004065120.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0004065120.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
0004065120.tif 000029
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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