(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のルート設定ノードを含む光通信システムであって、各ルート設定ノードが２以上の出力経路から選択した１つの経路を介して受取った光パケットを前送り方向へ方向付け、かつ、
光ネットワークが複数のルート設定ノードを相互接続するように構成されている光通信システムを動作する方法であって、
ａ）送信元のルート設定ノードから光ネットワーク上へ光パケットを出力し：
ｂ）送信元のルート設定ノードから送信先のルート設定ノードへ向かい前記送信元のルート設定ノードに戻る一方向のループ形伝送路であって、更に１以上の他のルート設定ノードを含む一方向のループ形伝送路を用意するように、光ネットワークおよびルート設定ノードを構成し：
ｃ）送信先のルート設定ノードにおいて光パケットを受取り：
ｄ）前記送信先のルート設定ノードからの戻り信号を、段階（ａ）で出力された光パケットが占有する、前記一方向のループ形伝送路の時間スロットで送信元のルート設定ノードへ送ることを含む方法。
【請求項２】
前記ステップｄ）において前記送信先のルート設定ノードからの戻り信号が、前記ステップｃ）において前記送信先ルート設定ノードによって受け取られた複数のパケットの内の１つを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記一方向のループ形伝送路上に前記送信先ルート設定ノードによって受け取られた複数のパケットの内の１つのパケットを戻す前に、送信先ノードにおいて前記複数のパケットの内の1つのパケットを修正することをさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
送信元ノードにおいて戻り信号の到着時間を監視し、前記到着時間から戻り信号の源を識別することを含む請求項１ないし３の何れか1項記載の方法。
【請求項５】
戻り信号が送信元ノードに到着すると予測される時間を判断し、戻り信号が予測される時間に到着しないとき、伝送停止イベントをトリガする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記伝送停止イベントに応答してパケットを再伝送することを含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
ネットワークが多数のノードおよびリンクを含み、ノードおよびリンクが多数の方向付けされたトレールとして構成され、各方向付けされたトレールが多数のノードの一部のみをリンクし、前記方向付けされたトレールは組み合わされてネットワークの各ノードをつなぎ、一方向のループ形伝送路が送信元ノードと送信先ノードの両方を含む閉じた方向付けされたトレールを含む請求項１ないし６の何れか1項記載の方法。
【請求項８】
複数のパケット中の第１のパケットを送信先ノードへ送った後に、送信元ノードが一方向のループ形伝送路上で別のノードから送信元ノードで生成されるパケットと競い合っているパケットを受取るときには、送信元ノードが前記一方向のループ形伝送路から該競い合っているパケットを取り除く請求項１ないし７の何れか1項記載の方法。
【請求項９】
複数のパケットの第１のパケットを送信先ノードへ送った後に、送信元ノードが一方向のループ形伝送路上で、送信元ノードで生成されるパケットと競い合っているパケットを別のノードから受取るときには、送信元ノードは該競い合っているパケットとは更に別のパケットを送信先ノードへ送ることを中断して、該競い合っているパケットを送る請求項１ないし８の何れか1項記載の方法。
【請求項１０】
光通信ネットワークにおける接続に適したノードであって：
ａ）一方向のループ形伝送路から光パケットを受取るようにされた入力と；
ｂ）入力において受取られた光パケットを複数の出力のうちの選択された出力へスイッチするための構成可能な手段であって、前記選択された出力が前記光パケットが前記一方向のループ形伝送路から受け取られた場合に前記一方向のループ形伝送路上に出力する、手段と；
ｃ）前記一方向のループ形伝送路から最初に受取った前記パケットによってもともと占有されていた時間スロット中に前記選択された出力を経由して前記一方向のループ形伝送路へ信号を出力するための手段とを含み、
前記一方向のループ形伝送路は、前記光パケットが発生された送信元ルート設定ノードから、光パケットが送られる送信先ルート設定ノードに向かい、前記送信元ルート設定ノードに戻る経路であり、前記一方向のループ形伝送路は１以上の他のルート設定ノードを含むノード。
【請求項１１】
請求項１０記載のノードを含む光通信ネットワーク。
【請求項１２】
ネットワークが多数のノードおよびリンクを含み、ノードおよびリンクが多数の方向付けされたトレールとして構成され、各方向付けされたトレールが多数のノード一部のみをリンクし、方向付けされたトレールは組み合わされてネットワークの各ノードをつなぎ、一方向のループ形伝送路が送信元ノードと送信先ノードの両方をまたぐ方向付けされたトレールを含む請求項１１記載の光通信ネットワーク。
【請求項１３】
送信元ードから送信先ノードへポーリング信号を送り：
ポーリング信号の送信後、送信元ノードと送信先ノードとの間の戻り移動時間に依存する時間で送信元ノードにおいて実行する処理をスケジュールし：
前記ポーリング信号によって占有されている時間スロット中に送信先ノードから送信元ノードへデータを送り：
続いて前記データを使用して前記処理を実行することを含む請求項１ないし９のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は通信ネットワークおよび通信ネットワークのノードに関し、１つの態様ではとくに、パケットのルート設定を使用して、非常に高いビットレートで光ドメインにおいてデータを送る光通信ネットワークに関する。
【０００２】
従来の技術
コンピュータの処理能力および記憶容量の向上により、例えば広帯域データを生成するマルチメディアアプリケーションが発展してきている。このため、このようなアプリケーションによって生成されるトラヒックを処理できる広帯域ネットワークが必要とされるようになった。このようなネットワークでは、要求に応じて実質的に瞬間的にバースト状態の広帯域データを処理できることが望ましい。
【０００３】
光通信ネットワークは広帯域データ通信に対する要求を満たすために開発された。しかしながら現在の技術では、光ネットワークとユーザによって要求されるサービスとは一致していない。一般的に言って、既存の光ネットワークは波長ルートのルート設定された回路接続を使用しているが、これはバースト状態のデータトラヒックおよびコネクションレスアプリケーションに適切に適していない。現在、この不一致は、例えばＩＰ（インターネットプロトコル）、ＡＴＭ（非同期転送モード）、フレーム中継、またはＳＤＨ（同期ディジタル階層）を使用する電子サービス層を光ネットワークにオーバーレイすることによって処理している。このような解決案が益々不適切になってしまうのは、コンピュータの処理能力および関係するバンド幅要求がさらに増加することによるもので、また、新しいアプリケーションが、例えばインテリジェントエージェントを使用して、遠隔の情報をサーチおよび検索し、この情報を処理し、豊富でインテリジェントなユーザインターフェイスを介してユーザへ情報を送るような場合である。
【０００４】
発明が解決しようとする課題および手段
本発明の第１の態様において、複数のルート設定ノードを含む光通信システムであって、各ルート設定ノードが２以上の出力経路から選択した１つの経路を介して受取った光パケットを前送り方向へ方向付け、
光ネットワークが複数のルート設定ノードを相互接続するように構成されている光通信システムを動作する方法であって、
ａ）送信元のルート設定ノードから光ネットワーク上へ光パケットを出力し：
ｂ）送信元のルート設定ノードと送信先のルート設定ノードとの間にループ形伝送路を用意するように、光ネットワークおよびルート設定ノードを構成し：
ｃ）送信先のルート設定ノードにおいて光パケットを受取り：
ｄ）段階（ａ）で出力された光パケットによって占有されたループ形伝送路上で受信信号を時間スロット内で送信元のルート設定ノードへ送ることを含む方法を提供する。
【０００５】
本発明のこの態様は、パケット伝送を支援する通信ネットワークを動作し、一方で良好な信頼性と非常にわずかな待ち時間を与える方法を提供する。本発明はさらに光ネットワークにおいて使用可能な広帯域を効率的に使用し、加えて光バッファリングおよび複雑なビットレベルの処理を要求する従来技術の方法のコンテキスト（状況）における技術的な問題を避ける。確実な通信は一般的に送信元ノードと送信先ノードとの間のハンドシェークを必要とする。本発明はこのハンドシェークにおける送信元ノードと送信先ノードとの間の往復時間にかかる時間を本質的に低減する。これはループ形の信号経路によって達成される。ループ形信号経路において同じ時間スロットをパケットの往路伝送とアクノリッジメントの復路伝送の両方に使用する。待ち時間を最小にすることに加えて、この方法の長所は送信元ノードがアクノリッジメント信号が到着すると予測されるときを精密に予測し、予測される時間にアクノリッジメント信号がないことから有益な情報を収集できることである。予測される時間にアクノリッジメント信号がないときは伝送失敗イベントをトリガして、例えば関係するパケットまたは一連のパケットを再び送ることができる。
【０００６】
好ましいのは戻り信号が、ループ形信号経路上で送信元ノードから受取られる複数のパケットの１つを含むことである。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態では、送信先ノードへ送られる信号は一連のパケットを含み、送信先ノードはペイロードパケットを取り去り、伝送路上で、例えばヘッダパケットを戻す。戻されたパケットは、例えばアクノリッジメントフラグの１以上のビットをオーバーライトすることによって修正することができる。その代わりに送信先ノードが新しいパケットを生成して、それを送信元ノードへ送り戻してもよい。戻り信号は必ずしもアクノリッジメント信号ではないが、例えばポーリング信号に応答して資源ノードへ送られるデータを含んでもよい。この場合、この方法は：
送信元ノードから送信先ノードへポーリング信号を送り：
ポーリング信号の送信後、送信元ノードと送信先ノードとの間の戻り移動時間に依存する時間で送信元ノードにおいて実行する処理をスケジュールし：
前記ポーリング信号によって占有される時間スロット中に送信先ノードから送信元ノードへデータを送り：
続いて前記データを使用して前記処理を実行することを含む。
【０００８】
ネットワークはメッシュトポロジイをもつことが好ましい。これは全体的にまたは部分的にメッシュ状であるか、またはハイブリッドトポロジイであってもよい。好ましいのはネットワークが多数のノードおよびリンクを含み、ノードおよびリンクは多数の方向付けされたトレール（進路）として構成され、各方向付けされたトレールは多数のノードの一部のみをリンクし、それと組み合わせて方向付けされたトレールはネットワークの各ノードをつないでおり、ループ形の信号経路は送信元ノードと送信先ノードとの両方を含む閉じた方向付けされたトレールを含む。
【０００９】
本発明はより広い態様では、１つのネットワークトポロジイおよび１つのルート設定方法において使用するものとして決して制限されるのではないが、本発明の方法と方向付けされたトレールルート設定方法とを組み合わせるのが効果的であり、方向付けされたルート設定方法は（本発明の発明者による出願中の国際特許出願WO 98/09403号（代理業者の参照番号A25265/WO、発明の名称“Communications Network”）において開示され、権利を主張されている。次にネットワークは多数の方向付けされたトレールとして構成され、パケットは、送信元ノードと送信先ノードとをつないでいるトレールから１つのトレールを選択して送信元ノードによってルート設定される。中間のノードでは、簡単なアドレス認識以外の処理は要求されない。方向付けされたトレール方法は、僅かな待ち時間、好ましいスケーラビリティ、および非常に小さい処理オーバーヘッドを与える。方向付けされたトレールのルート設定方法と本発明の方法とを組み合わせると、ルート設定、受信、およびアクノリッジメントを非常に高速度で実行することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様にしたがって、通信ネットワークにおいてノードを動作する方法であって：
（ａ）ループ形信号経路からパケットを受取り；
（ｂ）前記パケットによってもともと占有されていた時間スロット中にループ形信号経路上で戻り信号を出力することを含む方法を提供する。
【００１１】
本発明の第３の態様にしたがって、通信ネットワークの接続に適したノードであって：
（ａ）ループ形信号経路へパケットを出力して、別のノードへ送るようにされた出力と；
（ｂ）ループ形信号経路上の他のノードによって戻された信号を受取るようにされた入力と；
（ｃ）前記入力へ戻された信号をモニタするようにされたノード制御装置とを含むノードを提供する。
【００１２】
本発明の第４の態様にしたがって、通信ネットワークにおいてノードを動作する方法であって：
送信元ードから送信先ノードへポーリング信号を送り：
ポーリング信号の送信後、送信元ノードと送信先ノードとの間の戻り移動時間に依存する時間で送信元ノードにおいて実行する処理をスケジュールし：
前記ポーリング信号によって占有されている時間スロット中に送信先ノードから送信元ノードへデータを送り：
続いて前記データを使用して前記処理を実行することを含む方法を提供する。
【００１３】
この第４の態様において、ネットワークは光ネットワークであってもよいが、その代わりに他の伝送媒体、例えば有線の電気ネットワークまたは無線のネットワークを使用してもよい。
【００１４】
本発明はさらに、本発明の第３または第４の態様にしたがうノードを含む通信ネットワークを含む。
【００１５】
ここで本発明を実現するシステムを添付の図面を参照して、例示的にさらに詳しく記載することにする。
【００１６】
発明の実施の形態
図６に示したように、光通信ネットワークはＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）１を含み、ＬＡＮ１は多数のパーソナルコンピュータワークステーション３とリンクしている。各ワークステーションはネットワークインターフェイス３ａを介してＬＡＮと接続されている。ワークステーションおよびＬＡＮは一緒に分散形コンピュータ処理環境を生成し、これは例えば複雑なデータのビジュアル化に使用できる。各ワークステーションはネットワークの各ノード２に接続されている。データパケット４は、ノード２とリンク５とを介してワークステーション３間を送られる。この例では、リンク５は光ファイバから形成され、光ドメイン内でパケット４を送る。図を簡単にするために、数個のノードのみを示したが、実際にはネットワークは何百ものノードを含んでもよい。加えてこの例ではネットワークはＬＡＮであるが、本発明は、例えばメトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、インターネットのようなグローバルネットワーク、または国内あるいは国際遠隔通信ネットワークに等しく応用できる。ネットワークはコネクションレス方法で動作する。データを送る前に回路が設定されるネットワークとは異なり、このネットワークでは、送信元ノードと送信先ノードとの間の予備のシグナリング段階を経る必要なく、ネットワーク資源が使用可能になると直ぐに、送信元ノードは送信先へアドレスされるデータを出力する。データは、非常に高いビットレート、例えば１００ギガビット／秒の光パケットとして出力される。送信先ノードがメッセージを受取った後でいくらかのシグナリングを行なって、例えば受信ノードがメッセージを受取ったことを送信元ノードへ通知できることが望ましい。従来、別のネットワーク資源が使用可能になり、そのアクノリッジメント信号を送信可能になるまで、メッセージを受取るノードが待たなければならないとき、このようなシグナリングはさらに遅延してしまう。この例では、発明者によって‘オン−ザ−フライ’シグナリングと呼ばれるシグナリング形態を取入れることによってこの遅延をなくした。さらに後述するように、伝送路に沿った信号の物理的な飛行時間（タイムオブフライト）のみによって制限される、可能な限り短い期間でシグナリングが行われる。
【００１７】
これらの例において採用される方法では、送信元から送信先へ導かれて、再び送信元へ戻る連続した、一方向性の伝送路を使用する。図２に示した例は双方向性リンクを含むネットワークである。図３に示した第３の例はマンハッタンストリートネットワークであり、これは本発明の発明者による上で引用した国際特許出願WO 98/09403号に記載された‘トレールルート設定’方法を使用している。本発明を構成し、このようなネットワーク上で使用するのに適したプロトコルは、後で詳細に記載する。これらの例では、装置の故障はほとんど発生せず、より高い層のプロトコルによって検出および回復されると仮定されている。ここに記載したルート設定プロトコルは、装置の故障が起こっていない正規の場合に待ち時間の極めて少ないシグナリングを行なうことに関するものである。さらに加えて、伝送されたメッセージは単一のパケットまたは一連のパケット（パケットストリング）から構成され、パケットは固定長の時間スロットへ挿入され、各スロットが多くとも１つのパケットを含むことが仮定されている。
【００１８】
ここに記載したプロトコルでは、送信元ノードがメッセージを送信先ノードへ送り始めたいときには、伝送路上の容量に空ができるまで（すなわち、スロット式システムにおいて少なくとも１つの未使用の時間スロットができるまで）、送信元ノードは待たなければならない。送信先ノードがメッセージを受取り、アクノリッジメントまたは類似の信号を送信元ノードへ戻したいとき、元のメッセージによって占有された時間期間の全てまたは一部において信号を送ることによって（すなわち、スロット式システムにおいて送信元ノードによって使用された１以上の時間スロットを使用して、元のメッセージを送ることによって）これを行なう。これは、送信先ノードは、送信元ノードによって既に確保されている時間スロットを直ちに再使用するので、送信先ノードは伝送路上に別の空の容量ができて、パケットが送られるまで待つ必要がないという長所をもつ。したがって元のメッセージの送信先ノードによって信号が送られ、光速の飛行時間によって制限される最短時間で元のメッセージの送信元ノードによって受取られることを保証する。伝送路上に別の空の容量ができて、信号を送ることができるようになるまで、送信先ノードは待つ必要はない。プロトコルおよびパケットフォーマットを適切に選択することによって、送信先ノードから送信元ノードへ戻される信号は、（選択的に、例えばフラグ変更のようないくつかの修正を行なうか、または全く修正せずに）１以上のもとのメッセージパケットを含むことができる。したがって送信先ノードによってアクノリッジメントを生成するように要求される処理は初歩的であり、最小である。このやり方では、送信先ノードは高速度でシグナリング判断を行ない、一方でパケットはバッファリングを必要とせずに‘オン−ザ−フライ’で送られる。
【００１９】
プロトコルの別の特徴は、送信元ノードから送信先ノードへ行き、再び送信元ノードへ戻るパケットの往復の飛行時間が、物理的な距離のみに依存するので、正確に知ることができることである。したがって送信元ノードは、パケットを送る瞬間に応答を得る精密な瞬間が分かる。送信元ノードは単一のパケットの到着時間を使用して、メッセージおよびそれが関係している送信先ノードを識別することができる。さらに、信号が予測した時間に到着し損ったとき、送信元ノードは種々のやり方（例えば、上述のように、メッセージが意図された送信先ノードに到着し損ったことを示すやり方）で信号が到着していないと解釈することができる。
不作法(Discourteous)プロトコル
この第１のプロトコルは、ネットワーク内の中間ノードが他のノードからパケットを捨てることを許可されているので、‘不作法(discourteous)’と呼ばれる。このプロトコルでは、図７に示したように、各パケットは次のフィールド：すなわち送信先ノードアドレス、送信元ノードアドレス、ＡＣＫ（アクノリッジメント）二進フラグ、ＳＯＳ（列の始め、start of string）二進フラグ、ＥＯＳ（列の最後、end of string）二進フラグ、およびより高い層のプロトコルデータフィールドを含むペイロードデータを含む。送信元ノードによる伝送において、列内の全てのパケットはＡＣＫ＝０である。列の第１のパケットは、ＳＯＳ＝１によって示される。列内の２以上のパケット列において最初と最後以外のパケットは、ＳＯＳ＝０およびＥＯＳ＝０によって示される。列内の２以上のパケットの最後のパケットは、ＳＯＳ＝０およびＥＯＳ＝１によって示される。単一のパケットから構成される列は、ＳＯＳ＝１およびＥＯＳ＝１によって示される。送信元ノードが１列のパケットを送信先ノードへ送りたいときは、送信先ノードへ通じている伝送路上に少なくとも１つの空の時間スロットができるまで待たなければならない。図１に示した一方向性リングネットワークの場合、伝送路が送信先ノードに常に通じていので、空の時間スロットを使用することができる。マンハッタンストリートネットワークの場合は、我々の出願中の国際特許出願に記載された‘トレールルート設定’方法を使用し、送信元ノードは送信先ノードへ通じている伝送路を用意するのに、フレーム内の正しい位置で空の時間スロットを待たなければならない。次に送信元ノードは、第１の空の時間スロット内に挿入された第１のパケットを送り始める。列が２以上のパケットから構成されるとき、送信元ノードは時間スロットが空であるか否かとは無関係に、次の適切な時間スロットのシーケンスを使用して送信先ノードへ送り続けることになる。送信元ノードがそれ自身のパケット列を送り始めるとき、送信元ノードは使用したい時間スロットに到着する他のパケット列（すなわち、送信元ノード、それ自身にアドレスされていない列）を自由に捨てることができる。送信元ノードが他のパケット列を捨て始めると、送信元ノードはｋの他のパケット列の全てを捨てなければならない（他のパケット列の最後はフラグＥＯＳ＝１によって示される）。この規則の例外は、パケット内の送信元ノードアドレスフィールドがノード、それ自体のアドレスに対応しない限り、ノードはフラグＡＣＫ＝１を保持するパケットを捨てなくてもよいことである。プロトコルは、最大長のパケット列についてノードがネットワーク資源を不公平に捕捉するのを防ぐ定義を含むことができる。
【００２０】
この不作法プロトコルでは、送信先ノードは既に送り始めてしまったパケット列を他のノードによって途中で捨ててしまうことがあるので、送信元ノードによって送られるパケット列は送信先ノードに到着するのに失敗することがある。パケット列が送信先ノードに到着するのに成功するとすると、送信先ノードは、送信元ノードに信号を送り戻すことによって直ちにアクノリッジしなければならない。これは、列内の第１のパケット（ＳＯＳ＝１）をその伝送路に沿って送信元ノードへ戻し続けることによって達成することができる。このパケットは、ＡＣＫフラグが１に設定されるときを除いて、送信先ノードによって修正されない。送信先ノードは、（後述するように、列内の最後のパケットを除いて）、ネットワークから列の全ての他の部分を取り除かなければならない。列の源である送信元ノードは、送信元ノード、それ自身のアドレスをパケットの送信元アドレスと判断しているので、ＡＣＫ信号それ自体が方向付けられることを認識している。アクノリッジメント信号が送信元ノードによって、送信元ノードから送信先ノードを介して送信元ノードへ戻る伝送路の往復伝搬時間に等しい時間で受信されないとき、送信元ノードはパケット列が途中で捨てられたと断定し、したがって送信元ノードは直ちに列を再送信すべきであることが分かる。
【００２１】
別のアクノリッジメントは、送信先ノードによって列の源へ送り戻されて、列全体を送るのに成功したことを示す。伝送に失敗する理由は、例えば伝送エラーまたは受信機バッファのオーバーフローである。‘オン−ザ−フライ’ネットワーク内で検出できる伝送エラーは、ビットレートおよびネットワークを構成するのに使用される技術に依存する。非常に高い速度（＝１００ギガビット／秒）で、パケット列全体に対して完全なビットエラー検出を実行するのではなく、簡略化したエラー検出を使用してもよい。これは失われたパケットまたは相当に損われたパケットの検出を含んでもよい。パケット列を伝送するのに成功したと仮定すると、同様のシグナリング技術を第２のアクノリッジメントに使用することができる。これは、列内の最後のパケット（ＥＯＳ＝１）をその伝送路に沿って送信元ノードへ送り戻し続けることによって達成される。このパケットは、ＡＣＫフラグが１に設定されることを除いて、送信先ノードによって変更されない。ここでも第２のアクノリッジメント信号が予測される時間に送信元ノードによって受信されないとき、送信元ノードはパケット列を伝送するのに失敗したと断定する。アクノリッジメント信号が到着しないと、送信元ノードにおいて伝送停止状態をトリガし、パケット列を直ちに再伝送することになる。最大長のパケット列と比べて、伝搬往復時間が十分に長いネットワークでは、第１のＡＣＫ信号（列内のＳＯＳ＝１のパケットに対応する）を送ることはあまり効果的ではなく；送信先ノードが１つのみのＡＣＫ信号（ＥＯＳ＝１のパケットに対応する）を戻すだけで十分である。
【００２２】
プロトコルを実行する規則は、到来パケットＰに応答するノード（アドレスＮ）の動作における次の論理記述内に要約される。
【００２３】
【表１】
0004146080.tif 000002
【００２４】
‘不作法’プロトコルは非常に簡単である。要求される論理は十分に簡単であり、高速デコーダ回路を使用して電子ハードウエアにおいて高速度で実行できる。光処理の量は小さく：すなわち送信先ノードは各パケット列の１または２のパケット内で単一の二進フラグを変更することを要求される。図４は、ノードの例示的なブロック形配置図を示す。
【００２５】
‘不作法’プロトコルは、ネットワークのロードが重くないときに適切に実行される。しかしながら、ロードが増加すると、パケット列がその送信先ノードに到着する前に捨てられる可能性は高くなり、したがってＡＣＫは送信元ノードによって受信されず、送信元ノードは列を自動的に再伝送することになる。この効果は、多くのノードが再伝送し続けて、パケット列がほとんど送られなくなるまで蓄積性をもつものである。
‘礼儀正しい(Courteous)’プロトコル
重いロードを受けた状態のもとで‘不作法’プロトコルの動作制限は‘礼儀正しい’プロトコルを使用することによって取り除かれ、パケットは送信先ノードへ向かう途中で捨てられない。パケット列が送信元ノードによって送られると、（ここでは装置が故障する確率を無視しているので、少なくともプロトコルによって考えられるレベルにおける）送信先ノードへの到着が保証される。コンテンションはネットワーク内で起こらず；（空の時間スロットのみを使用することによって）、伝送ノードによってネットワークの端部のみにおいてコンテンションは解決される。この場合、ノードＮが所定のチャンネル上で送られ、Ｎにアドレスされない他のパケット列が同じチャンネルに到着すると、ノードは伝送を止めて他のパケット列に割り込まずに先へ送らなければならない。コンテンションの発生に対処するために、２つの方法を採用することができる。第１の方法では、空の時間スロットが使用可能になると直ぐに、ノードＮはその列の伝送を最初から再開する。第２の方法では、空の時間スロットが使用可能になると直ぐに、ノードＮは割り込みされていた地点からパケット列の伝送を再開する。この場合パケット列の最大長は別のフラグＣＯＳ（列の継続、continuation of string）を含む。選択的に、パケット列の最大長を特定して、ノードがネットワーク資源を不公平に捕捉するのを防ぐことができる。
【００２６】
送信先ノードがパケット列を受取り始めると、送信先ノードは信号を送信元ノードへ戻すことによって、直ちにこれをアクノリッジする。不作法プロトコルの場合、これは列が送信先ノードに到着したのに成功したことを示す必要がある。礼儀正しいプロトコルの場合、列の到着は保証される。それにも関わらず送信先ノードは、パケット列を受取る用意ができており、メッセージを受取るのに使用可能な資源をもっているという信号を送る必要がある。送信先ノードがメッセージを受取ることができないと、送信元ノードは可能な限り速く伝送を止めることを知らされなければならない。送信先ノードがアクノリッジメント信号を送信元ノードへ送って、送信先ノードがメッセージを受取るのに使用可能な資源をもつことを示したいときは、パケット列内の第１のパケット（ＳＯＳ＝１）をその伝送路に沿って送信元ノードへ送り戻し続けることによって、これを達成する。このパケットは送信先ノードによって修正されず、アクノリッジメント信号として機能するとき、送信元ノードへ戻し続けられる。送信先ノードはネットワークから（後述するように、パケット列内の最後のパケットを除いて）パケット列の他の全ての部分を取り去らなければならない。パケット列の源である送信元ノードは、それ自身のアドレスをパケット内で送信元アドレスとして判断しているので、アクノリッジメント信号が送信元ノード、すなわち自己自身へ向けられることを認識している。送信元ノードから送信先ノードを経由して送信元ノードへ送り戻される伝送路の往復伝搬時間に等しい時間で送信元ノードによって、アクノリッジメント信号が受取られないとき、送信元ノードは、送信先ノードがメッセージを受取ることができないと断定して、送信元ノードは直ちに伝送を止めるべきであることを知ることになる。
【００２７】
別のアクノリッジメントは、送信先ノードによってパケット列の源へ送り戻されて、パケット列全体を送るのに成功したことを示す。‘不作法’プロトコルの場合、伝送に失敗する理由は、例えば伝送エラーおよび受信機バッファのオーバーフローである。ここでもパケット列を伝送するのに成功したと仮定すると、パケット列の最後のパケット（ＥＯＳ＝１）を伝送路に沿って送信元ノードへ送り戻し続けることによって第２のアクノリッジメントを行なうことができる。このパケットは送信先ノードによって修正されず、アクノリッジメント信号として送信元ノードへ送り戻し続けられる。ここでも、第２のアクノリッジメント信号が予測される時間に送信元ノードによって受取られないとき、送信元ノードはパケット列の伝送が不成功であったと断定して、パケット列を直ちに伝送することを知ることになる。
【００２８】
到来パケットＰに応答するノード（アドレスＮ）の動作に対する‘礼儀正しい’プロトコル規則を次に示す。
【００２９】
【表２】
0004146080.tif 000003
【００３０】
上述の例に記載したプロトコルは、ネットワークがループ形伝送路を用意するように構成できるときには、種々の異なるパケットルート設定方法と共に、また異なるトポロジイをもつネットワーク内で使用されてよい。しかしながらこの例では方向付けされたトレールのルート設定方法を使用することができる。これは後述で例示的に示したタイプのトポロジイをもつネットワークを１組の別個のトレールに分割して、ネットワーク全体をつなぐ信号トレールはないが、所定の送信元ノードから所定の送信先ノードへ通じる１つのトレールが常にあることを利用している。次に送信元ノードから所望の送信先ノードへリンクする適切なトレールを単に選択することによって、ルート設定を行なうことができる。トレール上では、パケットをいったん準一次元方法(quasi-one-dimension fashion)でルート設定することができる。一次元のルート設定におけるように、送信元ノードはパケットを送る前に送信元ノードから送信先ノードへの全トレールを選択する。多数の方向付けされたサイクルから形成されるトレールに沿ってパケットをルート設定する上でとくに効果的な方法は、再スケジュールされた時間において、例えば固定された周期で、中間ノードの光出力をスイッチして、１つのサイクルを別のサイクルに接続することが分かっている。次に送信元ノードは、スイッチングスケジュールに関係して判断されるときにパケットを出力することによって、パケットがしたがうトレールを判断して、トレール内で１つのサイクルから別のサイクルへスイッチする。スイッチングは、ネットワークのリンクを外して方向付けされたサイクルを分解することによって、サイクル間の接続地点で行われることが好ましい。予めスケジュールされた所定のスイッチング状態の間でネットワーク全体で同時にノードがスイッチすることが好ましい。例えば後述の４×４のトーラスネットワークにおいて、クロスバースイッチが各ノードと関係付けられている。全てのクロスバースイッチは正規にクロス状態に設定され、また反復的に所定のインターバルでバー状態に設定される。
【００３１】
このルート設定方法はここで、図３、８、９、および１０を参照して記載する。図８のネットワークにおいて、ノードおよび相互接続ファイバはｎ×ｎのトーラスネットワークとして構成される。ｎ×ｎのトーラスネットワークは、一方向性リンクをもつ規則正しいネットワークであり、ノードは２の入力および出力をもつ。局部的にリンクはトーラスの表面上にグリッドを形成し、ｎ行またはｎ列の全てのリンクが同じ方向を向いている。図８には、４×４のネットワークの例が示されている。各ノードは、２×２の‘クロスバー’スイッチまたは論理的に相当するものを含む。クロス構成において、スイッチは入力列を出力列に接続し、入力行を出力行へ接続する；バー構成では、入力列は出力行へ接続され、入力行は出力列に接続される。図９（ａ）は、全てのスイッチがクロス位置に設定された状況を示している。この場合は、ネットワークは１組の２ｎサイクルから成り、それぞれ長さｎをもつ。ここで注釈として、ｎの水平方向のサイクルはＣｉｈ（なおｉ＝０，１，…，ｎ−１）で表わされ、ｎの垂直方向のサイクルはＣｊｙ（なおｊ＝０，１，…，ｎ−１）で表わされる。ネットワークグラフのリンクを外す方向付けされたサイクルの分解は方向付けされたトレールルート設定方法によく適している。ｎ×ｎのトーラスネットワークはｎ２の別個の閉じた方向付けされたトレールを含み、Ｔｉｊ＝Ｃｉｈ∪Ｃｊｖ（なおｉ，ｊ＝０，１，…，ｎ−１）と定められる。ノード（ｉ，ｊ）においてトレールＴｉｊの切断点は構成要素サイクルの交差部にあり；言い換えるとネットワーク内のｎ２のそれぞれは閉じた方向付けされたトレールＴｉｊの１つのみの切断点である。パケットは、垂直方向または水平方向のサイクル、あるいは１つの垂直方向および１つの水平方向のサイクルを結合するものを含む方向付けされたトレールに沿って、送信元から送信先へ（両者ともネットワーク内のどの位置をとってもよい）ルート設定することができるので、ネットワークのこのサイクル分解は方向付けされたトレールのルート設定方法によく適している；したがってパケットはサイクル間で多くても１回（垂直方向のサイクルと水平方向のサイクルとの間の接続点である切断点において）サイクル間でスイッチされなければならない。ネットワークの異なるサイクル分解は、図９（ｂ）に示したように、全てのスイッチがバー位置に設定されるときに得られる；この場合、ネットワークはｎサイクルから構成され、それぞれ２ｎの長さをもつ。しかしながら送信元ノードと送信先ノードとの対とをつなぐ方向付けされたトレールは、必ず多くのサイクルの結合であるので、このサイクル分解は、方向付けされたトレールのルート設定に比較的に適していない。
【００３２】
送信元ノードから送信先ノードへ通じている選択されたトレール上のパケットを維持するスイッチング動作は、パケットの送信先アドレスに質問するか、またはインテリジェントルート選択を実行するかを中間ノードを必要とせずに、自動的に動作することができる。ネットワークはパケットを最大長に制約したスロット方法で動作し、言い換えると時間は規則正しい時間スロットとして、最大の許容可能な大きさのパケットとガードバンドとを一緒に含む大きさをもつ時間スロットに分割される。ネットワーク内の全てのルート設定ノードのクロスバースイッチは規則正しいコヒーレント方法で動作するようにされ、時間スロットレートでグローバルネットワーククロックにロックされている。スイッチが構成を変更するときは、ガードバンド期間中に行ない、パケットを損なわないようにする。図９はパケットの時間スロットを示す時間のダイヤグラムであり、各長さＴは、長さｎの時間スロットのフレーム内に配置されている。フレーム内の第１のｎ−１の時間スロットにおいて、クロスバースイッチは全てクロス位置（ｃで示されている）にセットされ；フレームの最後の時間スロットにおいて、スイッチは全てバー位置（ｂで示されている）へセットされる。ネットワーク内の１対の隣り合うノードを接続する各リンクの長さを選択および制御して、信号グループの飛行時間が（ｑｎ＋１−Δ）Ｔに等しくなるようにする。なおｑは整数であり、Δは２つのノードにおけるクロック信号間の位相差であり、時間スロット期間Ｔの一部(fraction)として表わす。言い換えると、クロック位相差ΔＴを除いて、ネットワーク内の各リンクの長さは任意の整数値のフレーム数と１時間スロットとの和に等しい。したがってフレームのｊ番目の時間スロット内のノードから出力するパケットは、フレームの（ｊ＋１）番目の時間スロット内の次のノードに到着することになる。より一般的に、パケットは時間スロットの固定された整数値分だけ前進または後退できる。パケットは、ｎが奇数のときはｎの倍数以外のスロットの固定された整数値分だけ、ｎが偶数のときは奇数の数値分だけ前進／後退できる。
【００３３】
図１０は、４×４のトーラスネットワークが、その中を移動するいくつかのパケットにどのように見えるかを示している。図１０では、ノードＡがパケットをノードＤへ送りたいと仮定する。送信元ノードＡはルックアップ表または他のアルゴリズムを使用して、フレーム（この例では各フレームは４つのスロットを含む）内の第３の位置にある空の時間フレームを使用して、水平方向のサイクルＣ２ｈ内の外側リンクに沿ってパケットを送るかを判断する。次のノードＢに到着するとき、パケット、それ自体はフレーム内の第４の（すなわち、最後の）スロット内にあり、したがって図１０に示したようにノードＢにおけるクロスバースイッチは、バー位置に構成されることになる。したがってパケットは、垂直方向のサイクルＣｌｖへスイッチされ、ノードＣへ前送り方向に進み（ここではパケットはフレーム内の第１の時間スロットにあるので、ノードＣにおけるスイッチはクロス状態である）、最終的に送信先ノードＤに到着する。図１０には示していないが、別のルート設定ではノードＡから出力して；フレームの第２の時間スロットにおいて垂直方向のサイクルＣ０ｖに沿って、ノードＥおよびＦを経由して、ノードＤに到着することもできる。
【００３４】
トーラスネットワークにおいて、トレールＴｉｊ＝Ｃｉｈ∪Ｃｊｖを使用する方向付けされたトレールのルート設定は１００％有効である；すなわち方向付けされたトレールのルート設定は送信元ノードと送信先ノードとの対の間に最短の経路を与える。ｎ×ｎのトーラスネットワークにおける平均最短経路の距離はｎ２／（ｎ＋１）ホップに等しいと示すことができる。最大の定常状態のスループットは、使用した平均距離によって除算されるノードの到来によって与えられるので、２（ｎ＋１）／ｎ２に等しい。したがってＮ＝ｎ２がノード数であるとして、一方向のルート設定におけるスループットの大きさが０（１／Ｎ）であるのとは対照的に、このスループットの大きさは０（１／√Ｎ）である。
【００３５】
既に記載したように、方向付けされたトレールのルート設定を採用すると、このルート設定と結び付いた唯一の処理動作、すなわちネットワークノードが到来パケットを処理するように要求されることは簡単である：各到来パケットの送信先アドレスは検査され、それがノードのアドレスに対応すると、パケットはネットワークから取り除かれるか、さもなければ前送りされる。パケットアドレスとノードアドレスとを比較するプロセスでは簡単な１つの単語を整合する動作を行ない、これは高速度で実行でき；例えば６ビットのアドレス単語の光認識は１００ギガビット／秒のピークレートであると最近証明された（文献［Cotter, D., Lucek, J.K., Shabeer, M., Smith, K., Rogers, D.C., Nesset, D. and Gunning, P.: ‘Self-Routing of 100 Gbit/s Packets Using 6-Bit ‘Keyword’ Address Recognition’, Electronics Letters, 31, pp.2201-2202(1995)］を参照）。方向付けされたトレールのルート設定はネットワークノードに対して特定の連続ナンバリングシステムに依存するアルゴリズムを使用しないので、ノードは全体的に任意のやり方で分類することができる。これにより、ネットワークの計画し、管理し、発展させるタスクを簡単にすることができる。
【００３６】
トーラスネットワークにおける方向付けされたトレールルート設定はこれまで、このトーラスネットワークが完全なｎ×ｎ構造であると仮定して説明してきたが、ノードが失われたり、またはノードまたはリンクが故障する状況に対処することもできる。ノードが失われているとき、この空の位置をバイパスするリンクが正確なタイミング関係を維持する、すなわちこの場合は空のノード位置をバイパスするリンクが単一のグループ遅延（ｑｎ＋２−Δ）Ｔ（すなわち（整数値のフレーム数）＋（２つの時間スロット）−（位相補正ΔＴ））をもつことのみが必要である。１次元のルート設定方法とは異なり、全ネットワークの動作はリンクまたはノードの損失によって悪い影響を受けない。その理由は、送信元ノードと送信先ノードとが同じ水平方向または垂直方向のサイクル内に位置付けられていないと、送信元ノードと送信先ノードとの対間に２つの使用可能な方向付けされたトレールルータがあるからである。一方の方向付けされたトレールが故障すると、代わりに他方の使用可能なトレールを使用することができる。送信元ノードと送信先ノードとが同じ垂直方向または水平方向のサイクル上に位置付けられるとき、代わりの方向付けされたトレールのルート設定はないが、ノードが失われている場合に記載したのと全く同じやり方で欠陥のあるノードまたはリンクをバイパスすることによって、サイクルを修復することができる。
【００３７】
トーラスネットワークは必ずしも正方形である必要ではなく；例えば方向付けされたトレールのルート設定はｍ行とｎ列（ｍ＞ｎとする）をもつ長方形のネットワークを使用することもできる。フレームはより大きい寸法（この場合はｍ）に対応する時間スロット数を含まなければならず、完全なｍ×ｍ構造でｍ−ｎの列が失われているかまたは‘仮想’の列が存在する。仮想の切断点に対応する時間スロット内で列に沿って移動するパケットは、行のみの中で維持される。これはネットワーク効率を低減するが、全てのｍｎの実ノードにアクセスできることを保証する。
【００３８】
図３は、マンハッタンストリートネットワーク（ＭＳＮ）を示す。ｎ×ｎのＭＳＮは一方向性リンクをもつ標準のネットワークであり、ノードは２の入力および出力をもつ。論理的にリンクはトーラス表面上にグリッドを形成する。ＭＳＮは、隣り合う行および列におけるリンクが対向方向に移動するトーラスネットワークとは異なり、ＭＳＮは、行および列の数が偶数である場合においてのみ規制される。方向付けされたトレールＴｉｊ＝Ｃｉｈ∪Ｃｊｖを使用するＭＳＮのルート設定方法は、トーラスネットワークに非常に類似している；主な相違は代わりの水平方向または垂直方向のサイクルの方向が反対であることである。トーラスネットワークとは異なり、ＭＳＮにおける方向付けされたトレールのルート設定の関係するルート設定効率は（最短経路のルート設定と比較して）１００％未満である。しかしながらＭＳＮにおける平均最短経路の距離は等しい大きさのトーラスネットワークよりも短かい（大きいネットワークにおいて要素２つ分だけ短くした大きさに近付く）。ＭＳＮ内の送信元ノードと送信先ノードとの対間の最短の方向付けされたトレールの距離はノードにおける内側および外側のリンクの関係する方向に依存し、表１にその式を記載した。これらの式を使用して、（最短経路のルート設定に対して）相対的なルート設定効率を計算することができる。計算結果からＭＳＮ内の方向付けされたルート設定はMaxemchuckの‘第１の法則’（Maxemchuk, N.F.: ‘Routing in the Manhattan Street Network’, IEEE Transactions on Communications, 35, pp.503-512(1987)）のような最短経路のアルゴリズム、または本発明の発明者の国際特許出願PCT/GB/ 96/01823号で開示された推測方法よりも効率が悪いが、依然として適していることが分かる。とくに大きいＭＳＮにおける方向付けされたトレールのルート設定に対するルート設定効率は約０．６５である。
【００３９】
【表３】
0004146080.tif 000004
【００４０】
表１：ｎ×ｎのＭＳＮにおける送信元ノードと送信先ノードとの間の最短の方向付けされたトレール距離。これらの式の唯一の目的において、行および列はそれぞれ、０，１，…，ｎ−１のようにシーケンスに番号を付される。偶数行は‘右’へ向けられ；奇数行は‘左’へ向けられる。遇数列は‘下’方向へ向けられ；奇数列は‘上’方向へ向けられる。送信元ノードは行ｓｒと列ｓｃとの交差部に位置付けられ；同様に送信先ノードは行ｄｒと列ｄｃとの間に位置付けられる。例えばｓｒが偶数であり、ｓｃが奇数であるとき、送信元ノードの方向は‘上方向右’と呼ばれる。
【００４１】
図４はアクノリッジメントプロトコルを構成するのに必要とされるノード素子を示すブロック図であり、図５は方向付けされたトレールルート設定方法と関連してこれを実行するのに使用される構成要素を示す。図５は、図３に示したＭＳＮ内に挿入するのに適した２−接続されたノード構成を示す。光ネットワーク構成において、図３に示した太線は光ファイバ経路である。ノードへの２つの入力における遅延ユニットは、２つの到来リンクの長さに必要な調節をし、上述の要件、すなわち１対のノードを接続する各リンク上で、リンクに沿う信号グループの飛行時間は（ｑｎ＋１−Δ）Ｔ（なお、ｑは整数であり、Δは２つのノードにおけるクロック信号間の位相差であり、時間スロット期間Ｔの一部で表わされる）に等しくなければならないという要件を満足させる。位相差を独立して補償する２つの遅延ライン（各入力に１つづつある）を用意することによって、２つの到来リンク上のパケットが互いにノードにおける時間スロットクロックに関係して正しく同期がとれることを保証することもできる。各遅延ユニットは：ｉ）粗い(coarse)タイミング調節を行なって適切な長さに切られたファイバ長、ii)２×２のスペーススイッチチェーンおよび数百ピコ秒内にタイミング調節するファイバ遅延から構成される段階調節式遅延ライン、およびiii)細かい調節を行なってピコ秒の数十分の１内にする空スペース調節光遅延ライン（例えばSantec Corporationによって製造された光遅延ラインタイプＯＤＬ−３００−１５−ＳＭＦ）の組み合わせをから構成することができる。到来リンクの光経路長内の緩慢なドリフトを補償することも必要である。これらのドリフトはファイバに作用する環境的な要素−例えばストレッチまたは温度変化を生じる動きによって発生する。この連続的な環境の補償は、到来パケットの到着とノードにおける時間スロットクロックとの関係するタイミングにおける変化を検出し、段階調節式遅延ラインおよび空スペース調節式遅延ラインのユニットへ電気フィードバック信号を与えることによって達成できる。
【００４２】
ヘッダ処理ユニットは次のタスクを行ない：ｉ）時間スロット中のパケットの存在の有無を検出し；ii)パケットの到着時間を検出し；iii)到来パケットがノードにアドレスされるか否かを判断し；iv)ＡＣＫフラグのようなヘッダフラグを読み取る。タスクｉ）およびｉｉ）に対しては、〜１ギガヘルツのバンド幅光検出器を使用して、パケット信号の一部を検出するだけで十分である。この光検出器によって検出された時間スロット内の信号の存在は、パケットの存在を示す。時間スロットクロックと、この時間スロットレートにおけるこの光検出器信号の構成要素との位相関係は、電子位相検出回路を使用して検出することができ、この位相差に比例する電圧は上述のフィードバック制御信号に必要な制御信号を用意する。タスクｉｉｉ）およびｉｖ）に対してはパケットヘッダ内のアドレスとノードのアドレスとを比較することが必要である。超高速光通信構成では、本発明の発明者の国際特許出願PCT/GB/94/00397で開示され、WO95/33324でさらに技術的に詳しく開示されている超高速二進単語認識方法を使用してこれを実行することができる。これらの先行出願の内容は参考文献として本明細書に含まれる。この技術は上述で引用したCotter、他による文献に実験的に記載されている。上述で引用した出願で開示されているように、パケットのアドレス単語は、サブセット内の２つの単語Ａ、Ｂに対して次の条件が真である二進単語のサブセットから選択される：
【数１】
0004146080.tif 000005
【００４３】
したがって単語認識は、パケットからのアドレス単語とノードアドレスの補足部との間で簡単なＡＮＤ演算を使用して実行される。適切なＡＮＤゲートは４波混合（ＦＷＭ）を支援する半導体光増幅器である。
【００４４】
この単語認識方法は、ヘッダの送信先アドレスがノードアドレスに整合するか否かを示す二進出力信号を与える。
【００４５】
基本的なスペーススイッチング動作は、５つのクロスバースイッチによって実行される。スイッチを１つのみではなく、５つ使用することによって、第１にローカルホストコンピュータシステムと接続することが必要な追加の信号経路を用意し、第２にノードが同期してパケットを読み取り、パケットがループ形信号経路上を移動し続けることができるようにすることを可能にする。スイッチＳ２およびＳ３はローカルホストコンピュータシステムへ接続し、スイッチＳ４およびＳ５は光パケットの複製がローカルホストと通信することを可能にし、一方で元のパケットはＳ２（またはＳ３）およびＳ１を経由して出力リンクへ進み続けることができる。１ｎｓ以下の時間において実行できる適切なスペーススイッチは、GEC Advanced Componentsによって供給されるY-35-8772-02型のようなリチウムニオブ酸塩デバイスである。
【００４６】
上述のノードを使用して、送信先ノードにおいてローカルホストから、送信元ノードによって既に確保されている時間スロットへ新しいパケットを挿入することができる。この例では、Ｓ２またはＳ３をクロス位置へスイッチすることによって達成される。これを行なって、アクノリッジメント信号のような到来信号の一部を使用する代わりに、送信先ノードにおいて生成されたアクノリッジメント信号を送り戻すことができる。さらにこの機構を使用して、送信元ノードが送信先ノードから送信元ノードへ戻すデータ伝送をスケジュールし、さらにデータに依存する送信元ノードにおける処理をスケジュールすることもできる。送信元ノードおよび送信先ノードは最初に、データが得られるようになる時間とデータ品質を設定するように通信を行なうことができる。次に送信元ノードは、一定量のデータを含むのに十分な多数のパケットをもつ送信先ノードへポーリング信号を送ることができる。送信先ノードは、パケットを対応する時間スロットへ書き込み、続いてデータは、多数のパケットの送信元ノードによる伝送後の所定の時間に送信元ノードに戻る。
【００４７】
光処理ブロックは、ルート設定スイッチＳ１への各入力ライン内に含まれる。このブロックは、必要なときにパケット内でＡＣＫフラグをオーバーライトする。光処理ブロックは、例えば光時分割追加／ドロップマルチプレクサを使用して構成することができ、このマルチプレクサは、例えばHeinrich Hertz Institute（文献（“Monolithically integrated asymmetric Mach-Zehnder interferometer as a robust add/drop multiplexer for OTDM system”, E. Jahn et al, Electronics Letters, vol. 32, pp.216-217, 1996）参照）において構成された光通信半導体集積回路デバイスである。これは適切な光制御信号を生成して、同期化パルスとして機能する方法と関係して使用することができ、これは例えば本発明の発明者によって1995年5月23日に出願された国際特許出願WO 95/32568（ＢＴ参照番号A24884）で開示されている。
【００４８】
ネットワークは、１５５メガヘルツ（６．４５ｎｓの期間）のレートで時間スロットクロックを使用してもよい。これは、ＳＤＨネットワークにおいて現在使用されている標準のクロックであり、５００ｐｓ以下のタイミングジッタで広域（全国的な）の地理的領域において分配することができる。パケットは、１００ギガビット／秒（４．２ｎｓの期間）において５３バイトで構成することができる。電子光スペーススイッチの動作における適切なスイッチバンドは１ｎｓであり、加えてそれぞれ０．６ｎｓの２つの時間のガードバンドがある。ノード内では、フレーム中の現在の時間スロットの位置は、時間スロットクロックパルスを計数する電子モジュールのｎカウンタ（１フレームにおいてｎ時間スロット長）によって追跡することができる。ネットワークの最初の開始段階中、および次に時間スロットが使用可能になるとき、ネットワーク内の１つのノード（マスタノードとして示される）はフレーム内の１つの固定位置（例えば、第１の位置）においてパケットを同報通信することができ、他のノードにおけるカウンタは、マスタノードと同期して正しい位相にリセットされるようにすることができる。
【００４９】
ノード内のスペーススイッチは、図５に示した電子スイッチ制御装置ユニットによって作動し、次の情報：すなわちｉ）フレーム内の時間スロットの位置が方向付けされたトレールのルート設定サイクル（1ビット）内の‘クロス’または‘バー’構成に対応するか否か；ii)到来パケットが現在のタイムスロット（入力ポート当り1ビット）を占有するか否か；iii)到来パケットの送信先アドレスがノードのアドレス（入力ポート当り1ビット）に整合するか否か；iv)ホストの出力バッファ内で待機しているパケットが現在の時間スロット（出力ポート当り1ビット）内で出力ポートにアクセスしたいか否かに基づいて動作する。この情報に基づいて、（合計７ビットの）電子スイッチ制御装置ユニットは、パケット間の時間のガードバンドと正確に同期して電気ドライブ信号をスペーススイッチへ送り、このやり方で次のタスクを実行し：ｉ）到来パケットをホストまたは出力ポートの1つにルート設定し；ii)要求される時間スロットが空のときに、ホストから出力ポートの１つへパケットをルート設定する。これらのタスクを実行するのに必要な論理の例を次に示す：
【表４】
0004146080.tif 000006
【００５０】
上述で例示的に示したルート論理は十分に簡単であり、計算レジスタまたはルックアップ表を必要とせずに、高速8ビットデコーダチップと一緒にハードワイヤリングを実行することができる。これは単に論理組み合わせ回路であり、したがって判断時間はゲート遅延のみに依存する。このためスイッチ制御装置ユニットは高速で動作することができ、マルチギガビット／秒ネットワーク内でパケットをルート設定するのに適している。同様に上述のシグナリングプロトコルに対する論理は、完全な組み合わせ論理を使用し、ハードワイヤリングおよび高速デコーダチップを使用して同じやり方で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  パケットスロットを示すタイミングダイヤグラム。
【図２】  双方向性リンクを含むネットワークを示すダイヤグラム。
【図３】  方向付けされたトレールのルート設定を使用するマンハッタンストリートネットワークを示すダイヤグラム。
【図４】  本発明を実行するのに使用するノードの機能要素を示すブロックダイヤグラム。
【図５】  図４のノードを実行するのに使用される構成要素の可能な構成を示すダイヤグラム。
【図６】  本発明を実現するコンピュータネットワークの模式図。
【図７】  本発明を実現するネットワークにおいて送られるパケットのフォーマットを示すダイアグラム。
【図８】  トーラスネットワークを示すダイアグラム。
【図９】  トーラスネットワークにおけるスイッチ状態を示す模式図（図９ａおよび９ｂ）。
【図１０】  トーラスネットワークにおける別の詳細なスイッチ状態を示す模式図。
【図１】
0004146080.tif 000007
【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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【図９】
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【図１０】
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