(57)【要約】  一実施例において、多波長エンコードのための方法は、アドレスおよびデータを有する入力光パケットストリームを受信するステップと、入力光パケットストリームのアドレスをエンコードして、第１の選択されたシンボルを含むシンボルの第１のグループを含むエンコードされたアドレスを生成するステップであって、シンボルの第１のグループは２つより多くのシンボルを有する、ステップと、を含む。この方法は、また、第１の選択されたシンボルに従って第１の波長を生成するステップと、入力光パケットのデータおよび第１の波長を有する出力光パケットストリームを生成するステップであって、第１の波長は第１の選択されたシンボルに対応する、ステップと、を含む。さらに、この方法は、入力光パケットストリームを用いて第１の波長を変調するステップを含む。
2016506652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多波長エンコードのための方法であって、
アドレスおよびデータを有する入力パケットストリームを受信するステップと、
前記入力パケットストリームのアドレスをエンコードして、第１の選択されたシンボルを含むシンボルの第１のグループを含むエンコードされたアドレスを生成するステップであって、前記シンボルの第１のグループは２つより多くのシンボルを有する、ステップと、
前記第１の選択されたシンボルに従って第１の波長を生成するステップと、
入力パケットのデータおよび前記第１の波長を有する出力光パケットストリームを生成するステップであって、前記第１の波長は前記第１の選択されたシンボルに対応する、ステップと、
前記入力パケットストリームを用いて前記第１の波長を変調するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記エンコードされたアドレスは、ｎ個の選択されたシンボルを含むシンボルのｎ個のグループを含み、前記方法は、
第１の光ストリームを生成することを含む、前記ｎ個の選択されたシンボルに対応するｎ個の波長を生成するステップと、
前記入力パケットストリームを用いて前記生成されたｎ個の波長を変調するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記入力パケットストリームを逆多重化するステップをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記シンボルの第１のグループは第２の選択されたシンボルを含み、前記方法は、
前記第２の選択されたシンボルに対応する第２の波長を生成するステップと、
前記入力パケットストリームを用いて前記第２の波長を変調するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記エンコードされたアドレスは、ｎ個の選択されたシンボルを含むシンボルの第２のグループをさらに含み、前記方法は、
前記ｎ個の選択されたシンボルに対応するｎ個の波長を生成するステップと、
前記入力パケットストリームを用いて前記ｎ個の波長を変調するステップと、
をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記シンボルの第１のグループは、Ｍ個のシンボルから選択されたｎ個の選択されたシンボルを含み、Ｍは整数であり、ｎはＭより小さい整数であり、前記方法は、
前記第１の選択されたシンボルに従って第１の波長を生成するステップ、および、
前記第２の選択されたシンボルに対応する第２の波長を生成するステップ、
を含む、前記ｎ個の選択されたシンボルに対応するｎ個の波長を生成するステップと、
前記入力パケットストリームを用いて前記第１の波長を変調するステップ、および、
前記入力パケットストリームを用いて前記第２の波長を変調するステップ、
を含む、前記入力パケットストリームを用いて前記ｎ個の波長を変調するステップと、
をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記シンボルの第１のグループは２ｋ個のシンボルを有し、ｋは１より大きい整数である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
多波長アドレスをデコードするための方法であって、
複数の波長を有する入力光パケットストリームを第１の光ストリームおよび第２の光ストリームに分割するステップと、
波長によって前記第１の光ストリームを光ストリームの第１のグループに分離するステップであって、前記光ストリームの第１のグループは２つより多くの光ストリームである、ステップと、
前記光ストリームの第１のグループにおける光電力が閾値より上であるかどうかを検出して、複数のシンボルを生成するステップであって、光電力は前記光ストリームの第１のグループの第１の光ストリームにおいて検出される、ステップと、
を含む方法。
【請求項９】
前記検出された光電力をデコードするステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
波長によって前記入力光パケットストリームを光ストリームの第２のグループに分離するステップであって、前記光ストリームの第２のグループは、前記光ストリームの第１のグループと同じ数の光ストリームを有する、ステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記光ストリームの第１のグループは２ｋ個のシンボルを有し、ｋは１より大きい整数である請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記光電力は、前記光ストリームの第１のグループの第２の光ストリームにおいて検出される請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のシンボルを用いて前記第２の光ストリームをスイッチングするステップをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
入力パケットストリームのアドレスを多波長エンコードするためのシステムであって、
前記入力パケットストリームの入力光パケットのアドレスを判定するように構成されたパケットストリームアドレス読み取り器と、
前記パケットストリームアドレス読み取り器に結合された第１のエンコーダであって、前記第１のエンコーダは、前記アドレスをエンコードして、第１の選択されたシンボルを含むシンボルの第１のグループを含む第１のエンコードされたアドレスを生成するように構成され、前記シンボルの第１のグループは２つより多くのシンボルを有する、第１のエンコーダと、
前記シンボルの第１のグループに結合された第１の複数のスイッチと、
前記第１の複数のスイッチに結合された第１の複数の波長源と、
前記第１の複数のスイッチおよび前記入力光パケットに結合された第１の光変調器であって、前記第１の複数のスイッチは前記第１の複数の波長源のうちの第１の波長源を前記第１の光変調器に結合するように構成され、前記第１の波長源は前記第１の選択されたシンボルに対応する、第１の光変調器と、
を備えるシステム。
【請求項１５】
前記第１の複数のスイッチは、前記第１の複数の波長源のうちの第２の波長源を前記第１の光変調器に結合するように構成された請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記パケットストリームアドレス読み取り器に結合された第２のエンコーダであって、前記第２のエンコーダは、アドレスをエンコードして、前記シンボルの第１のグループと同じ数のシンボルを有するシンボルの第２のグループを含む第２のエンコードされたアドレスを生成するように構成された、第２のエンコーダと、
前記シンボルの第２のグループに結合された第２の複数のスイッチと、
前記第２の複数のスイッチに結合された第２の複数の波長源と、
をさらに備える請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１のエンコードされたアドレスは、第２の選択されたシンボルを含むシンボルの第２のグループをさらに含み、前記第１のグループは、前記シンボルの第２のグループと同じ数のシンボルを有し、前記システムは、
前記シンボルの第２のグループに結合された第２の複数のスイッチと、
前記第２の複数のスイッチに結合された第２の複数の波長源と、
をさらに備える請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記パケットストリームアドレス読み取り器および前記第１の光変調器に結合された逆多重化器と、
前記逆多重化器および前記第２の複数のスイッチに結合された第２の光変調器であって、前記第２の複数のスイッチは、前記第２の複数の波長源を前記第２の光変調器に結合するように構成され、第２の波長源は前記第２の選択されたシンボルに対応する、第２の光変調器と、
をさらに備える請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
入力光パケットストリームのパケットルーディングアドレスを多波長デコードするためのシステムであって、
前記入力光パケットストリームを第１の光ストリームおよび第２の光ストリームに分割するように構成されたスプリッタと、
波長によって前記第１の光パケットストリームを分離して、２つより多くの光ストリームを含む光ストリームの第１のグループを生成するように構成された第１の光フィルタと、
前記第１の光フィルタに結合され、前記光ストリームの第１のグループにおける電力を検出し、前記光ストリームの第１のグループの第１の光ストリームにおける電力を検出するように構成された第１の複数の光検出器と、
前記第１の複数の光検出器に結合され、前記光ストリームの第１のグループを用いて前記第２の光ストリームをスイッチングするように構成されたスイッチと、
を備えるシステム。
【請求項２０】
前記第１の複数の光検出器と前記スイッチの間に結合されたデコーダをさらに備える請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
波長によって前記第１の光ストリームを分離して、光ストリームの第２のグループを生成するように構成された第２の光フィルタであって、前記光ストリームの第２のグループは前記光ストリームの第１のグループと同じ数のストリームを有する、第２の光フィルタと、
前記第２の光フィルタに結合され、前記光ストリームの第２のグループにおいて電力を検出するように構成された第２の複数の光検出器と、
をさらに備える請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１の複数の光検出器と前記スイッチの間に結合された第１のデコーダと、
前記第２の複数の光検出器に結合された第２のデコーダと、
をさらに備える請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記第１の複数の光検出器は、前記光ストリームの第１のグループの第２の光ストリームにおける電力を検出するようにさらに構成された請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信のためのシステムおよび方法に関し、特に、多波長エンコードするためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
関連する出願への相互参照
本願は、2012年12月11日に出願された、発明の名称を「System and Method for Multi-Wavelength Signaling in a Photonic Packet Switch」とする米国仮出願第61/735,842号の利益を主張し、2013年5月24日に出願された、発明の名称を「System and Method for Multi-Wavelength Encoding」とする米国特許出願第13/902,085号の優先権を主張し、これらはその全体が複製されたかのように参照によりここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
データセンターは大量のデータをルーティングする。現在、データセンターは約５〜７テラバイト毎秒のスループットを有する可能性があり、これは将来において劇的に増加することが予想される。これらのデータセンターにおいてデータパケットをルーティングするために電気的なパケットスイッチが使用される。電気的なパケットスイッチは、ステージ間のバッファを用いてパケットヘッダに基づいてパケットをスイッチングまたはルーティングする。バッファはオーバーフローする可能性があり、パケット損失およびパケット再送の必要を引き起こす。
【０００４】
サーバ、記憶装置、および入出力機能のラックはトップ・オブ・ラック（ＴＯＲ）パケットスイッチを含むことが可能であり、これは、それらに関連付けされたサーバおよび／または他の周辺機器からのパケットストリームをＴＯＲスイッチごとにより少ない数のたいへん高速なパケットストリームに結合する。これらのパケットストリームはパケットスイッチングのコアスイッチリソースにルーティングされる。また、ＴＯＲスイッチは、そのリソースから返信されるスイッチングされたストリームを受信し、それらのラック内のサーバに分配する。各々のＴＯＲスイッチからコアスイッチングリソースへの４×４０Ｇｂ／ｓのストリーム、および同じ数の返信ストリームが存在し得る。ラックあたり１個のＴＯＲスイッチ、数百から数万のラック、従ってデータセンター内に数百から数万のＴＯＲスイッチが存在し得る。
【０００５】
データセンターの能力において大きな発展が存在し、大量の電子的なパケットスイッチング構成に導き、これは実現することがより複雑、困難、かつ高価になっている。光子パケットスイッチングのような、このアプローチへの代替えの要望が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
多波長エンコードのための実施例の方法は、アドレスおよびデータを有する入力パケットストリームを受信するステップと、入力パケットストリームのアドレスをエンコードして、第１の選択されたシンボルを含むシンボルの第１のグループを含むエンコードされたアドレスを生成するステップであって、シンボルの第１のグループは２つより多くのシンボルを有する、ステップと、を含む。この方法は、また、第１の選択されたシンボルに従って第１の波長を生成するステップと、入力光パケットのデータおよび第１の波長を有する出力光パケットストリームを生成するステップであって、第１の波長は第１の選択されたシンボルに対応する、ステップと、を含む。さらに、この方法は、入力光パケットストリームを用いて第１の波長を変調するステップを含む。
【０００７】
多波長アドレスをデコードするための実施例の方法は、複数の波長を有する入力光パケットストリームを第１の光ストリームおよび第２の光ストリームに分割するステップと、波長によって第１の光ストリームを光ストリームの第１のグループに分離するステップであって、光ストリームの第１のグループは２つより多くの光ストリームである、ステップと、を含む。この方法は、また、光ストリームの第１のグループにおける光電力を検出して、複数のシンボルを生成するステップであって、光電力は光ストリームの第１のグループの第１の光ストリームにおいて検出される、ステップを含む。
【０００８】
入力パケットストリームのアドレスを多波長エンコードするための実施例のシステムは、入力パケットストリームの入力光パケットのアドレスを判定するように構成されたパケットストリームアドレス読み取り器と、パケットストリームアドレス読み取り器に結合された第１のエンコーダであって、第１のエンコーダは、アドレスをエンコードするように構成され、第１は、第１の選択されたシンボルを含むシンボルの第１のグループを含み、シンボルの第１のグループは２つより多くのシンボルを有する、第１のエンコーダと、を含む。このシステムは、また、シンボルの第１のグループに結合された第１の複数のスイッチと、第１の複数のスイッチに結合された第１の複数の波長源と、を含む。さらに、このシステムは、第１の複数のスイッチおよび入力光パケットに結合された第１の光変調器であって、第１の複数のスイッチは第１の複数の波長源のうちの第１の波長源を第１の光変調器に結合するように構成され、第１の波長源は第１の選択されたシンボルに対応する、第１の光変調器を含む。
【０００９】
入力光パケットストリームのアドレスを多波長デコードするための実施例のシステムは、入力光パケットストリームを第１の光ストリームおよび第２の光ストリームに分割するように構成されたスプリッタと、波長によって第１の光パケットストリームを分離して、２つより多くの光ストリームを含む光ストリームの第１のグループを生成するように構成された第１の光フィルタと、を含む。このシステムは、また、第１の光フィルタに結合され、光ストリームの第１のグループにおける電力を検出し、光ストリームの第１のグループの第１の光ストリームにおける電力を検出するように構成された第１の複数の光検出器を含む。さらに、このシステムは、第１の複数の光検出器に結合され、光ストリームの第１のグループを用いて第２の光ストリームをスイッチングするように構成されたスイッチを含む。
【００１０】
上記は、続く発明の詳細な説明がより良く理解され得るように、本発明の実施例の特徴をむしろ広く略述した。以下で、本発明の実施例の追加の特徴および効果が説明され、これは本発明の請求項の対象を形成する。開示される概念および具体的な実施例は本発明と同じ目的を実施するために他の構成または処理を変更または設計するための基礎として容易に利用され得ることは、この技術分野の当業者によって理解されるべきである。また、そのような等価な構成は添付の請求項に記載された本発明の思想および範囲からそれることなく、この技術分野の当業者によって実現されるべきである。
【００１１】
本発明およびその利点のより十分な理解のために、ここで添付図面に関して行われる次の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】多波長エンコードおよびデコードするための実施例のシステムを表わす。
【図２Ａ】多波長エンコードするためのもう１つの実施例のシステムを表わす。
【図２Ｂ】多波長エンコードするためのもう１つの実施例のシステムを表わす。
【図３】アドレス空間およびキャリアあたりのビットレートを有する表を表わす。
【図４Ａ】ｍ進数エンコードするためのアドレスフィールドサイズおよび候補の波長の数の表を表わす。
【図４Ｂ】ｍ進数エンコードするためのアドレスフィールドサイズおよび候補の波長の数の表を表わす。
【図５】ｍ進数エンコードするための候補のキャリアの数およびキャリアあたりのビットレートを有する表を表わす。
【図６】多波長エンコードするための追加の実施例のシステムを表わす。
【図７】各種のエンコード方法のためのアドレス値を有する表を表わす。
【図８】多波長エンコードするための追加の実施例のシステムを表わす。
【図９】多波長デコードするための実施例のシステムを表わす。
【図１０】多波長デコードするための追加の実施例のシステムを表わす。
【図１１Ａ】ｍ個の波長のうちのｎ個を選択するための候補の波長、使用される波長の数、およびアドレスフィールドサイズを有する表を表わす。
【図１１Ｂ】ｍ個の波長のうちのｎ個を選択するための候補の波長、使用される波長の数、およびアドレスフィールドサイズを有する表を表わす。
【図１１Ｃ】ｍ個の波長のうちのｎ個を選択するための候補の波長、使用される波長の数、およびアドレスフィールドサイズを有する表を表わす。
【図１２】多波長エンコードするための追加の実施例のシステムを表わす。
【図１３】多波長デコードするための追加の実施例のシステムを表わす。
【図１４Ａ】８個の波長のうちの４個を選択するための組み合わせを表わす。
【図１４Ｂ】８個の波長のうちの４個を選択するための組み合わせを表わす。
【図１５Ａ】Ｍ／２個の波長からｎ／２個を選択するための候補の波長の数、使用される波長の数、およびアドレスフィールドを有する表を表わす。
【図１５Ｂ】Ｍ／２個の波長からｎ／２個を選択するための候補の波長の数、使用される波長の数、およびアドレスフィールドを有する表を表わす。
【図１６Ａ】Ｍ／ｋ個の波長からｎ／ｋ個を選択するための候補の波長の数、使用される波長の数、およびアドレスフィールドサイズを有する表を表わす。
【図１６Ｂ】Ｍ／ｋ個の波長からｎ／ｋ個を選択するための候補の波長の数、使用される波長の数、およびアドレスフィールドサイズを有する表を表わす。
【図１７】多波長エンコードするためのもう１つの実施例のシステムを表わす。
【図１８】多波長デコードするためのもう１つの実施例のシステムを表わす。
【図１９】多波長エンコードする実施例の方法を表わす。
【図２０】多波長デコードする実施例の方法を表わす。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
異なる図面における対応する数字および符号は、一般に、別のやり方で示されるのでなければ、対応する部分を指す。図面は、実施例の関係する態様を明確に表わすために描かれ、縮尺で製図するために描かれているとは限らない。
【００１４】
１つまたはより多くの実施例の例示の実装が以下で与えられるが、開示されるシステムおよび／または方法は、現在知られているまたは存在する任意の数の技術を使用して実現され得ることは、まず、理解されるべきである。開示は、ここで表わされ説明される例示の設計および実装を含む、以下で表わされる例示の実装、図面、および技術に、決して限定されるべきでなく、その等価な最大の範囲とともに添付の請求項の範囲内で変更され得る。
【００１５】
光子パケットスイッチは、データセンター内のコアスイッチとして使用され、または任意の他のパケットスイッチング環境において使用されることが可能であるネットワーク通信要素のファミリーである。光子パケットスイッチにおいて、パケットは、それらを電気信号に変換することなく、光子デバイスによってスイッチングされる。パケットスイッチは、各々のパケットを独立にその宛先に向けてスイッチングすることによってパケットのストリームをスイッチングする。
【００１６】
波長を基にしたアドレス符号化のいくつかの方法、およびそれらの符号化を実現するための様々な実装が存在する。各々のパケットの宛先アドレスは、いくつかの方式を用いて、送信器において波長の組み合わせを照射することによってエンコードされる。一例において、２進数符号化が使用される。シンボルをエンコードするために、２つの波長のうちの１つが選択される。例えば、“０”について第１の波長が選択され、“１”について第２の波長が選択される、または逆の場合も同じである。アドレスは、シンボルあたり２つの波長を用いてエンコードされ得る。
【００１７】
もう１つの例において、アドレスは、基数ｍを有するｎ個の数字としてエンコードされる。いくつかの波長のうちの１つが選択される。候補の波長の数はｍ×ｎである。これは、アドレスが、光キャリアの波長のアドレスへの３進数、４進数、またはより高いレベルの符号化で表現されることに導く。アドレス空間は、３ｎ、４ｎ、または一般の場合にｍｎである。与えられた総数の選択された波長について増加したアドレス空間、または任意の与えられたアドレス空間について選択された波長の数における減少が存在し、それによって、光キャリアあたりのビットレートが増加する。この方式は、正確なシナリオに依存して、与えられたアドレス空間についての候補の波長の数を増加または減少させ得る。
【００１８】
追加の例において、Ｍ個の候補からｎ個の波長が、それらをグループに割り当てることなく、選択される。これは大きなアドレス空間を与え、かつ／または、候補の波長の数を減少させ、かつ照射された波長の数を減少させる。最大のアドレス空間はＭ！／（（Ｍ−ｎ）!×ｎ！）である。
【００１９】
もう１つの例において、アドレスは、（Ｍ／ｋ個の波長からのｎ／ｋ個）のｋ個のグループにエンコードされ、これは、結果として、繰り返しｋ回、アドレスラインの１／ｋにおいて［Ｍ／ｋ個からｎ／ｋ個を選択すること］になる。これらの例は組み合わされ得る。
【００２０】
１つの実施例において、選択された波長はアドレスのシグナリングのためにのみ使用され、データペイロードを搬送しない。もう１つの実施例において、選択された波長はアドレスのシグナリングために使用され、一方、波長のいくつかまたは全てがデータペイロードも搬送する。
【００２１】
図１は、パケットアドレス多波長デコーダ２８０を表わす。光子スイッチを通して送られるパケットストリームは、最初にパケットアドレスマッパー２８２へ進む。ルックアップ波長モジュール２８４は、電気的パケットのアドレスを読み取る。一例において、パケットアドレスがパケットヘッダから読み取られる。その代わりに、パケットアドレスはラッパーから読み取られ、またはラッパーによって生成される。
【００２２】
そして、パケットストリームデータおよびパケットアドレス情報は、ルックアップ波長モジュール２８４に渡される。ルックアップ波長モジュール２８４は、パケットアドレスと波長の値のマッパーであり、これは対応するパケットについてパケットアドレスをエンコードするために波長を設定する。波長は、そのアドレスに基づいて、各々のパケットについて異なる。一例において、アドレス内のシンボルは、ビットが“０”であるか、または“１”であるかに依存して、２つの波長の値のうちの１つにマッピングされる。ビットが“０”ならば波長の１つが選択され、ビットが“１”ならば他の波長が選択される。従って、１０個のビットアドレスについて、１０個の別個の動作が発生し、各々はビットの値に基づいて２つの波長の値のうちの１つを選択する。従って、１０ビットのアドレスについて、選択された２０個の波長が存在する。
【００２３】
選択された波長は、パケットとともに送信モジュール２８８に与えられる。送信モジュール２８８は、変調器のバンクを含む。一例において、パケットは逆多重化され、結果として各々の選択された波長についての逆多重化されたストリームとなる。もう１つの例において、パケットストリームは逆多重化機能をバイパスし、最高帯域幅のストリームが単一の電気−光変調器に与えられ、各々のストリームについてパケットの光学的な複製を作る。
【００２４】
そして、パケットストリームは光スプリッタ２９０によって２つのストリームに分割される。１つのパケットストリームが光フィルタ２９４に与えられ、これはリング共振器であり得る。光フィルタ２９４は波長に従って光キャリアを分離する。これらの個々の光キャリアは光受信器２９２に与えられ、これはフィルタリングされた周波数で光電力の存在または不存在を測定する。光受信器２９２の出力はペアで論理ゲート２９６に与えられ、これは、第１入力で検出された電力および第２入力で検出された電力なしについて“１”を与え、または、第１入力で検出された電力なしおよび第２入力で検出された電力について“０”を与える。論理ゲート２９６の１つに進む波長のペアは、アドレスビットをエンコードする波長のペアである。
【００２５】
遅延モジュール２９８は他のパケットストリームを遅延させる。光スイッチ３０１は、論理ゲート２９６からの出力に基づいて２つの出力ポートのうちの１つにこの光パケットストリームをルーティングする。光スイッチ３０１の第１の出力は、２つの次の段のスイッチの１つの入力に接続され、ここで、処理は段において続く。表わされている光スイッチ３０１は１：２スイッチであるが、より大きいスイッチが使用され得る。
【００２６】
追加のパケットアドレスデコーダが、２０１２年１月２７日に出願された、発明の名称を“Spectral Encoding of an Optical Label or Destination”とする米国仮特許出願第61/591,628号、２０１２年１０月１０日に出願された、発明の名称を“Optical Switching Device Using Spectral Trigger”とする米国特許出願ドケット番号第4194-52800号、および２０１２年１月２７日に出願された、発明の名称を“Spectral Encoding of an Optical Label or Destination”とする米国仮特許出願ドケット番号第4194-52701号に開示され、これによってこれらの出願は参照によりここに組み込まれる。
【００２７】
図２Ａ、２Ｂは、パケットアドレス読み取り器２８６を表わす。パケットアドレス読み取り器２８６は、４個のシンボルのアドレスフィールを表わすが、より少ないまたはより多いアドレスシンボルが使用され得る。入力パケットストリームがパケットアドレス読み取り器４１６に与えられ、これは入力アドレスを抽出する。アドレスはｎ個のシンボルを有し、ここでｎ＝４が図示されている。アドレスはｎ個の並列なシンボルとして抽出され、このシンボルは並列構成３００へ進む。
【００２８】
並列構成３００は、論理インバータ３０８と並列の論理バッファゲート３０６を含む。論理バッファゲート３０６および論理インバータ３０８は、シンボルの値に基づいて光スイッチ３０４を駆動する。一例において、光スイッチ３０４は、小さいオン／オフ光スイッチである。光スイッチ３０４は、波長光源３０２の１つへの接続を開く。波長光源３０２のペアのうちの１つは、シンボルの値に基づいて光変調器４２２に接続される。
【００２９】
一例において、逆多重化が使用される。並列のｎ個の光変調器４２２が存在する。パケットストリームが逆多重化器４２０に与えられ、これはパケット境界同期逆多重化器であり得る。逆多重化器４２０は、パケットストリームにおけるパケットを、ｎ個の出力ラインについて逆多重化器への入力の１／ｎのレートでｎ個のより低速のデータストリームにおけるパケットフラグメントに変換し、これはｎ個の光変調器４２２に与えられる。これらのｎ個のデータストリームはｎ個の光変調器４２２に与えられてｎ個の異なる光キャリアを作る。組み合わせにおけるこれらのｎ個の光キャリアは、ルーティング情報および波長の両方、およびパケットデータを含む。
【００３０】
もう１つの例において、逆多重化は使用されない。１つの光変調器４２３が存在する。選択された光キャリアは、広帯域光変調器である光変調器４２３において最高データレートでパケットデータを用いて変調されるマルチキャリア光信号に光学的に結合され得る。光変調器４２３は、元のデータレートで光信号のセットを変調する。図３は、シンボルの数ｎ、使用される波長の数２ｎ、アドレス空間、および入力ビットレートのパーセンテージとしてキャリアあたりのビットレート、の間の関係を表わす表３６０を表わす。アドレス空間は２ｎ個の候補のキャリアから選択されたｎ個の光キャリアについて２ｎ個のアドレス位置を有する。例えば、２０個の光キャリアから選択された１０個の光キャリアについて、１０２４個のアドレスが存在し、キャリアあたりのビットレートは入力ビットレートの１０．００％である。数千のアドレスフィールドについて、パケットストリームあたり多数のアクティブな光キャリアおよび多数のパケットストリームが存在し、結果として、データストリームあたりのたいへん低いデータレートになる。また、ストリームあたり多数のソース、変調器、および検出器が存在する。
【００３１】
ｍ進数符号化において、波長は、それぞれ、２つより多くの候補の波長のうちの１つから選択され得る。より多くの候補の波長から、与えられた数のアクティブな波長を選択することは、アドレス空間を増加させる。与えられた要求されたアドレス空間について、アクティブな光キャリアの数が減少されることが可能であり、それによって、光キャリアあたりのビットレートを増加させる。図４Ａ、４Ｂは、選択された波長の数、使用される基数、アドレスフィールドサイズ、およびｍ進数符号化のための候補の光波長の数、の間の関係を表わす表３４０を表わす。基数ｍを使用する符号化ストリームについて、ここで、前の例においてｍは２に等しく、ｎ個の並列な光波長について、アドレス空間はｍｎ個であり、候補の光キャリアの数はｍ×ｎである。ｍ＝２かつｎ＝１０の場合について、２ｎ＝２０個の候補の光キャリアを使用する２ｎ＝１０２４個のアドレスのアドレス空間が存在する。しかし、変調前かつ受信後のアドレス指定経路にそれぞれ２進数のｍ進数への符号化器および復号化器を挿入することによって、アドレスフィールドサイズと波長の数の間の関係は変わり、それによって、ｍ＝３かつｎ＝１０について、アドレス空間は３１０＝５９，０４９に増加し、光キャリアの数は３ｎ＝３０個の候補の光キャリアに増加する。ｍ＝４かつｎ＝１０について、アドレス空間は４１０＝１，０４８，５７６にさらに増加し、一方、候補の光キャリアの数は４ｎ＝４０個の光キャリアに増加する。従って、ｎを一定に保持してｍを増加させることは、アドレス空間を増加させる。さらに、ｍを増加させることは、ｎを減少させ、一方、少なくとも同じ数のアドレスを維持する。例えば、ｍ＝３かつｎ＝７は、２１個の候補の波長を使用して２１８７個のアドレスを与え、ｎは３０％減少される。ｍ＝４かつｎ＝５について、１０２４個のアドレスが存在し、一方、アクティブな光キャリアの数は半減される。基数８（８進数）の符号化レベルを用いて、ほんの３個のアクティブな波長が４，０９６個までのアドレスをサポートでき、一方、１０個の波長は８０個の候補の波長を用いて１０億個を超えるアドレスのアドレスフィールドをサポートする。８０個の候補の波長は、実行可能な光キャリアの数の上限内であり、５０ＧＨｚの光キャリア間隔配置を用いた標準の高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）に対応する。２進数論理符号化の利用可能性のために、基数４および８は実装に便利であり得る。
【００３２】
一例として、５，０００のアドレスフィールドについて、図５に表わされているｍ、ｎの値が十分である。図５は、２から２０に及ぶ基数を有する、２（符号化なし）および３から８（異なる基数への符号変換を有する）に及ぶ基数ｍの各種形式について要求されるアクティブな波長の最低数を表わす表３２０を表わす。２進数符号化は、少なくとも５，０００のアドレスフィールドを実現するために１３個のアクティブな波長を要求する（ｍ＝２の１３個の波長で８，１９２であるが、１２個の波長は５，０００より下である４，０９６個を与える）。しかし、他の基数への符号変換が適用された例を調べると、８進数符号化（基数８）は、ほんの５個のアクティブな光キャリアを用いた、十分に５，０００を超える３２，７６８個のアドレスフィールドを有する。８進数符号化を有する４個の光キャリアの使用は、ほんの４，０９６個のアドレスを実現し、これは、この例の目的の５，０００に近いが足りない。２０の基数において利益はさらに大きく、アドレスフィールドは、要求された例５，０００を十分に超える、８，０００のアドレス空間を与える、ほんの３個のアクティブな光キャリアを用いて実現される。しかし、図５に表わされているように、照射された波長の数の減少に加えて、与えられたアドレス空間（この場合において少なくとも５，０００）についてｍが増加するに連れて、候補の波長の数における増加が存在する。実際、１つの帯域において少なくとも８０〜１００個の候補の光キャリアを与える５０ＧＨｚ光グリッドを用いて動作する現在商業的に利用可能なＤＷＤＭ送信を用いて波長の間隔配置の選択によって候補の波長の数は任意に大きくされ得るので、これは問題ではない。また、このチャネル間隔配置において動作するために、同調可能なデバイスおよび光フィルタ／多重化器が容易に入手可能である。さらに、１２．５ＧＨｚに下げる、より密な波長グリッドが実装可能であることが示されており、これは単一の光帯域において３２０個までの候補の光波長を生じる。符号変換の適用によりｍが増加するに連れて、アクティブな波長の数が減少し、従って、波長あたりのビットレートが増加する。図５において、これは、元のビットレートの１／１３（０．０７７×元のビットレート）への基本（符号変換器のない）ビットレートの減少によって表わされている。しかし、２０の符号化基数を用いて、ビットレートは元のビットレートの３３％、または先行する基数系の性能の４２９％である。
【００３３】
図６は、各々がｍ個の光キャリアから選択された、１つまたは複数の波長キャリアについて光パケットストリームを生成するために使用され得る多波長変調器４１０を表わし、ここでｍ＞２である（すなわち、２進数／ｍ進数符号変換が適用された）。キャリアの波長はｍ進数符号化方式におけるルーティングアドレスを搬送し、ここでｍは整数である。入力パケットストリームはパケットアドレス読み取り器４１６に与えられる。逆多重化が存在し得る。逆多重化が使用されるとき、パケットストリームは、１／ｎのデータレートを有するｎ個の光キャリア上にパケットストリームを拡散させるパケット境界同期逆多重化器である逆多重化器４２０に与えられる。そして、逆多重化器４２０のｎ個の出力は、ｎ個の光変調器４２２に与えられる。逆多重化なしの一例において、光キャリアは、光変調器４２３によって同じ全帯域幅のデータを用いて変調される。逆多重化の使用はキャリアあたりのビットレートを低くし、これはスイッチ横切るリンクの集積を改善し、各々の光キャリアの個々の使用にデータストリームの異なる部分を搬送させる。一方、逆多重化を使用しないことはより簡単であるが、より多くの帯域幅を占有する複製された光データストリームに導き、１つのストリームの光側波帯は隣接チャネルの光キャリア波長と重なるべきでないので、これは光チャネルの間隔配置を危うくし得る。
【００３４】
逆多重化を用いて、または逆多重化なしで、全体の光パケットストリーム帯域幅は、１つのファイバー上で搬送され、多波長信号として１つのスイッチを通して与えられる。出力は光増幅器４２４によって増幅される。図示しない遠端光変換は、キャリアを光学的に逆多重化すること、およびキャリアを別個の光受信器に送信することを含む。逆多重化を用いて、ｎ個の受信器のアレイは、元のパケットストリームを復元するために逆・逆多重化器を与え得る。逆多重化なしで、受信器は、全帯域幅において全体のパケットストリームのバージョンを生成する。スイッチを横切るリンクの集積が高速信号について限界に近いならば、複製されたコピーの各々は高い誤り率を有し得る。高い誤り率は、多数決のような組み合わせ技術を適用することによって劇的に減少され得る。
【００３５】
パケットアドレスは、パケットの２進数アドレスを他の基数にマッピングするエンコーダ４１２に入る。図７は、エンコーダ４１２によって使用され得る２進数のｍ進数へのマッピングの例を表わす表３５０を表わす。エンコーダ４１２からの出力のいくつかのグループが存在し、ここで、各々のグループがｍ個のラインを有し、グループあたりただ１つのラインが一度にアクティブ化される。各グループ内のアクティブ化されたラインは、そのグループのｍ進数シンボルの値を示す。グループの数は、アドレスフィールドにおけるｍ進数シンボルの数に等しい。
【００３６】
これらのアクティブなラインは集積型マッハツェンダー（Mach-Zehnder）スイッチのような小さく速い光オン／オフスイッチである光スイッチ４１４をアクティブ化する。これらのスイッチは、１００Ｇｂ／ｓのストリームについて約１ナノ秒または４０Ｇｂ／ｓのストリームについて２．５ナノ秒であるパケットストリームのパケットの間のパケット間ギャップの間に光キャリアをセットアップするために速くなければならない。光スイッチ４１４は波長生成器４１３に結合される。従って、光スイッチ４１４は選択されたソース、従って選択された波長を結合し、１つのｍ進数シンボルを光キャリアにエンコードする。グループあたり１つの光スイッチおよび１つの波長生成器がアクティブ化される。従って、ｎ個の光キャリアは、ｍｎ個のアドレスフィールドにおいてパケットデータとパケットアドレス情報を搬送する。ｎ個のシンボルのｍ進数アドレスについて、候補の光キャリアの総数はｍ×ｎである。
【００３７】
そして、選択された波長は、例えば光結合器からの損失をオフセットするために光増幅器４１８によって増幅される。逆多重化を用いて、選択された波長は光変調器４２２に与えられる。そして、光変調器４２２の出力は、元のデータレートの１／ｎで逆多重化されたパケットデータおよびｍｎ個のアドレスフィールドを含むｎ個の光キャリアを用いてマルチキャリア光信号を生成するために結合される。逆多重化なしで、選択された波長は光変調器４２３に与えられる。ｍの操作によって、与えられたｎの値によって任意に大きなアドレスフィールドが作られ得る。その代わりに、与えられたサイズのアドレスフィールドについて、光キャリアあたりのビットレートの減少は、ｍおよびｎの選択によって変動し得る。
【００３８】
ｍ進数符号化アプローチの実施例およびその実装は、ｍ＝２ｋの場合についてであり、ここでｋは整数である。図８は、多波長変調器４１０に類似した多波長変調器４３０を表わす。波長変調器４３０はｍ＝２ｋを必要とし、ここでｋは１より大きい整数である。例えば、波長変調器４３０は、４進数、８進数、または１６進数符号化のために使用され得る。２進数の２ｋ進数への符号化は、エンコーダ４３２によって実行され得る。２進数シンボルの特定のグループの、各々の２ｋ進数へのマッピングは、他の２ｋ進数シンボルの値と独立であるので、エンコーダ４３２は、エンコーダ４１２より小さく簡単な並列の符号化器によって実装され得る。
【００３９】
エンコーダ４３２の出力は光スイッチ４１４に与えられる。エンコーダの出力は光スイッチのグループに与えられる。光スイッチ４１４は、各々のグループにおいて接続される１つの波長生成器４１３を選択する。出力は、光増幅器４１８によって増幅され、そして光変調器４２２または光変調器４２３に与えられ得る。
【００４０】
多波長変調器４１０におけるように、入力パケットストリームはパケットアドレス読み取り器４１６に与えられ、そのパケットアドレスがエンコーダ４３２に与えられる。逆多重化が使用されるとき、パケットストリームは逆多重化器４２０に与えられ、出力は光変調器４２３に与えられる。しかし、逆多重化が使用されないとき、パケットストリームは光変調器４２２に与えられる。光変調器４２３または光変調器４２２の出力は光増幅器４２４に与えられる。
【００４１】
多波長変調器４１０または多波長変調器４３０の出力は光子スイッチング機構１１２に与えられ、ここでパケットレベルの光子スイッチングを行う。光子スイッチング機構１１２を通したルーティングは、選択された波長によって搬送されるパケットアドレスによって判定される。
【００４２】
多波長エンコードされたアドレスは、デコーダ、例えば図９に表わされている多波長デコーダ４８０によってデコードされ得る。入って来る光電力は分割される。いくつかの光電力はフィルタ４８２に送られる。そして、フィルタ４８２は候補の波長のうちの１つをフィルタ出力する。一例において、フィルタ４８２は光リング共振器同調フィルタであり得る。もう１つの例において、フィルタ４８２はアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）波長分割多重（ＷＤＭ）多重化器である。フィルタリングされた波長は、フィルタリングされた波長において光電力を検出する光受信器４８４に送られる。従って、アドレスは復元される。
【００４３】
ゲート４８６は、有効なアドレスが存在するかどうかを判定するためにストローブラインおよびワードラインを受け入れる。デコードされた２進数シンボルは多段スイッチに与えられ、スイッチを通して接続を可能とするクロスポイントをセットアップする。１×２ｎスコアスイッチを２ｎ×２ｎマルチポートスイッチにするために、複数の入力ポートからの追加のデコードされたシグナリング・ルーティングが必要とされる。
【００４４】
スプリッタからの光電力のバランスは、短い光遅延器である光遅延器４８８に渡される。光遅延器４８８はアドレスのデコードのための時間を許容する。一例において、遅延は数１０ナノ秒である。遅延されたパケットは光スイッチ４９０に渡される。図示されているように、光スイッチ４９０は１×２スイッチ段である。その代わりに、１×１６光スイッチ４９２のようなより複雑なスイッチが使用され得る。
【００４５】
光受信器４８４はアドレスワードをデコーダ４８５に渡す。図示されているように、１×２スイッチ段のチェーンについて、デコーダ４８５はｍ進数の２進数へのデコーダである。最初のスイッチ段は、２進数アドレスの最上位ビットによって駆動され、一方、最終段は最下位ビットによって駆動される。その代わりに、デコーダ４８５はもう１つの形式にデコードされる。一例として、デコーダは、１：４スイッチ段とともに使用するために４進数出力またはペアにされた２進数ビット出力を与え得る。スイッチ段のサイズが符号化の基数に合致する、例えば、符号化の基数が６であり、１×６スイッチが使用される一実施例において、スイッチ段はデコーダ４８５なしで光受信器から直接に駆動され得る。デコーダ４８５は専用の論理機能によって実装され得る。その代わりに、デコーダ４８５は、ルックアップテーブルとして動作するようにエンコードされたリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）の使用によって作られ得る。
【００４６】
図１０は、多波長デコーダ４８０に類似した多波長デコーダ５００を表わす。多波長デコーダ５００はｍ＝２ｋであるときに使用され、ここで、ｋは１より大きい整数である。一例において、多波長デコーダ５００はエンコーダ４３２を使用してエンコードされたアドレスをデコードするために使用される。多波長デコーダ４８０におけるように、入力光信号が分割され、一部はフィルタ４８２へ、そして光受信器４８４へ進む。光受信器３８４の出力はデコーダ５０２へ送られる。デコーダ５０２は２ｋ進数の２進数へのデコーダである。また、デコーダ５０２は、任意選択で、２進数のスイッチドライバへのデコーダを含み得る。デコーダ５０２の出力は、アドレスの有効性を判定するためにストローブラインを使用するゲート４８６を用いて検査される。
【００４７】
光電力の残りの部分は光遅延器４８８へ、そして光スイッチ４９０または光スイッチ４９２へ与えられる。光スイッチ４９０または光スイッチ４９２は、デコーダ５０２からのアドレスを使用して光遅延器４８８からのデータ信号をスイッチングする。
【００４８】
もう１つの例において、グループにおけるｍ個の候補の波長のうちのｎ個を選択する代わりに、Ｍ個の候補の波長のフィールドから１個より多くの波長が選択され得る。Ｍ個の候補の波長について、１番目の波長を選択するためにＭ個のやり方、２番目の波長を選択するためにＭ−１個のやり方、ｎ番目の波長を選択するために（Ｍ−（ｎ−１））個のやり方が存在する。選択の順序が重要でないとき、Ｍ！／ｎ！個の組み合わせが存在する。選択の順序が重要でないとき、波長の選択におけるように、組み合わせの数は
【００４９】
【数１】
2016506652.tif 000003
【００５０】
によって与えられる。ｎ＝１０かつＭ＝２０について、アドレスフィールド内のアドレスの数は、１８４，７５６である。さらに、２０個の候補の波長について、ｎ＝３を使用して、アドレスフィールド内に１，１４０個のアドレスが存在する、従って、１０の代わりにほんの３個のアクティブなキャリア波長を用いて、与えられた元の解決手段よりやや多いアドレスフィールドが作られ得る。
【００５１】
図１１Ａ〜１１Ｃは、候補の波長の数および選択された波長の数についてのアドレスフィールドサイズを表わす表３３０を表わす。２０またはより多くの候補の波長について、選択された少数の波長を用いて大変大きいアドレス空間が実現可能である。４０個の候補の波長について、ｎ＝４について１００，０００個近くのアドレスが利用可能である。３または４ぐらい少ない選択された波長を用いて大きなデータセンターが作り上げられることが可能であり、結果として、波長あたり１００Ｇｂ／ｓの信号が３３．３３Ｇｂ／ｓまたは２５Ｇｂ／ｓに落とされる逆多重化となる。この状況において、１００Ｇｂ／ｓのデータストリームのいくつかの具体例は、４×２５Ｇｂ／ｓのサブストリームを使用し、従って、これらは、さらなる逆多重化なしで、（各々のストリームが複製なしで情報の別個の構成要素を搬送する）逆多重化の利点を有して、適切な波長の光キャリアに適用され得る。２０個の波長から選択された４個の波長を使用する接続シグナリング方式は、４，８４５個のアドレスのアドレスフィールドサイズを有し、一方、４０個からの４個の波長を使用するシグナリング方式は、（最大の既存のまたは計画されたデータセンターのＴＯＲの全数量より大きくなりそうな）９１，３９０個のアドレスのアドレスフィールドサイズを有する。しかし、６０個の波長から選択された４個の波長を使用する接続方式は、４８７，６３５個のアドレスのアドレスフィールドサイズを有する。４０個の候補の波長またはより多くの使用は、地球上のインターネットのために十分なアドレスを作ることができる。例えば、６０個の候補の波長から選択された１０個のアクティブな波長は、７５３億個のアドレスのアドレスフィールドサイズを与える。
【００５２】
図１２は、Ｍ個の候補の波長からｎ個を選択する多波長エンコーダ４４０を表わす。多波長エンコーダ４４０において、光学的にフォーマットされたマルチキャリアパケットストリームが生成され、ここで、各々の選択された波長は全体のデータストリームの複製を有する。光学的にスイッチングされるパケットストリームはパケットアドレス読み取り器４１６に進入する。そして、パケットアドレスは、２進数のＭのうちのｎへのエンコーダであるエンコーダ４４１に送られる。エンコーダ４４１は、入って来る２進数アドレスを、Ｍ個の波長の候補のフィールドからちょうどｎ個の光キャリアの波長が選択される形式にエンコードする。エンコーダ４４１は論理を基にし得る。その代わりに、エンコーダ４４１は、例えばＲＯＭに記憶された、ルックアップテーブルを使用し得る。
【００５３】
エンコーダ４４１は、そのＭ個の出力ラインのうちの特定のｎ個をアクティブ化し、対応するＭ個のうちのｎ個の関連付けされた光スイッチ４１４がアクティブ化されることを引き起こす。そして、光スイッチ４１４は、特定のＭ個のうちのｎ個の波長生成器４１３を光結合器４４２に接続する。例えば、光結合器４４２は、波長分割多重（ＷＤＭ）多重化器である。そして、アドレスは、光結合器における損失をオフセットするために光増幅器４１８を通して、光変調器４２２へ渡される。ｎ個の光キャリアの複合グループは、そのｎ個の構成キャリアの各々の波長の選択によってエンコードされたパケットアドレス情報を送信する。光変調器４２２は、パケットアドレス読み取り器４１６からのパケットストリームおよび選択されたｎ個の波長を変調する。パケットデータを搬送するマルチキャリア光信号およびパケットルーティングは多波長エンコーダ４４０から出力される。図１２は逆多重化を表わしていないが、図８のそれに類似したｎ方向逆多重化が追加され得る。
【００５４】
図１３は、Ｍ個の候補の波長からｎ個の選択された波長について、パケットスイッチにおいてパケットストリームのアドレスに基づいて光波長を抽出および処理するための多波長検出器５１０を表わす。多波長検出器５１０は、エンコーダ４４１を使用してエンコードされたアドレスをデコードするために使用され得る。多波長デコーダ５１０は多波長デコーダ４８０に類似する。多波長デコーダ５１０の入力におけるアドレスフィールドは、ｍ進数シンボルとしてではなく、Ｍ個の可能性からｎ個の値の選択を与えるために全ての波長にわたる特定の形式の符号化動作として扱われる。
【００５５】
図示されているように、入力された光信号は分割され、電力の一部は、光リング共振器同調フィルタであり得るフィルタ４８２へ進む。その代わりに、フィルタ４８２は、ＡＷＧ  ＷＤＭ逆多重化器であり得る。フィルタリングされた波長は、フィルタリングされた波長において光電力が存在するかどうかを判定する光受信器４８４、そしてデコーダ５１２へ進む。デコーダ５１２はＭからのｎの２進数へのデコーダである。任意選択で、デコーダ５１２は２進数のスイッチドライバへのデコーダも含む。出力波長は、有効なアドレスが存在するかどうかを判定するためにゲート４８６およびストローブラインによって検査される。
【００５６】
入力された光パケットの他の部分は光遅延器４８８を通して光スイッチ４９０または光スイッチ４９２へ送られ、ここで、デコーダ５１２からのアドレスを用いてスイッチングされる。
【００５７】
図１４Ａ、１４Ｂは、Ｍからのｎ符号化の具体例を表わす表４１４を表わす。この場合において、ｎ＝４、Ｍ＝８である。従って、この表は、８個の候補の波長のうちのいずれか４個の波長を選択する組み合わせを表わす。ユニークな組み合わせの数は、Ｍ！／（ｎ！×（Ｍ−ｎ）！）＝８！／（４！×４！）によって与えられる７０である。
【００５８】
Ｍ個のフィールドから生成されるｎ個のアクティブなキャリアが常に存在するＭからのｎ符号は、ルックアップテーブルによって、または論理的に、または、ルックアップテーブルと論理の組み合わせによって、生成されることが可能である。しかし、大きな値のｎについて、エンコードは複雑になり得る。複雑さは、候補の波長をｎ／２個の２つのグループに分割することによって減少され得る。各々のグループにおいて、Ｍ／２個の候補の波長からｎ／２個の波長が選択される。しかし、これは、アドレス空間をいくぶん減少させる。ｎ＝１０かつＭ＝４０を用いて、８億４８００万個のアドレスが存在する。１０個の選択された波長を、２つのグループの、グループあたり２０個の候補の波長のうちの選択された５個の波長として扱い、２組の２０のうちの５エンコーダおよびデコーダを使用することによって、約２億４０００万個のアドレスが実現される。その代わりに、４０個の候補の波長のうちの４個の波長の選択について、９１，３６０個のアドレス位置が存在する。それを２組の２０のうちの２エンコーダおよびデコーダに細分することによって、さらに３６，１００個の利用可能なアドレス位置が存在する。
【００５９】
図１５Ａ、１５Ｂは、候補の波長の数、選択された波長の数、およびＭ／２個のアドレスからｎ／２個を選択するための、２個のＭ／２のからのｎ／２多波長エンコーダの組み合わせからのアドレスフィールドのサイズ、の間の関係を表わす表１９０を表わす。この組み合わせは、１個のＭからのｎデコーダの代わりに、２個のＭ／２からのｎ／２デコーダを要求する。この符号化は、Ｍ個の候補の波長からｎ個の波長を単一選択する方法ほど効率的でないが、より簡単な符号化器または復号化器の使用を可能にする。１組の６０からの４エンコーダおよびデコーダの代わりに、２組の３０からの２エンコーダおよびデコーダを使用して、使用されるルックアップテーブルは、約４８８，０００個のエントリではなく、８７０個のエントリを有する。これは、結果として、４８７，６３５から減少した１８９，２２５のアドレスフィールドサイズになる。ｎ＝１０、Ｍ＝４０の例について、１個の４０からの１０符号化器の代わりに、２個の２０からの５符号化器を使用することは、結果として、８億４８００万個のエントリの単一のルックアップテーブルに対して、各々が１５，５０４個のエントリの２個のルックアップテーブルとなる。
【００６０】
もう１つの例において、２つより多くのサブブロックが組み合わせられ得る。より一般に、エンコードは、Ｍ／ｋからのｎ／ｋエンコーダおよびデコーダのセットについてであり得る。図１６Ａ、１６Ｂは、候補の波長の数、選択された波長の数、および２、３、および４セットのＭ／ｋからのｎ／ｋエンコーダおよびデコーダについてのアドレスフィールドサイズ、を表わす表２００を表わす。図１７は、入れ子式のエンコーダを用いた多波長エンコーダ３１０を表わす。最初に、パケットストリームが受信され、パケットアドレス読み取り器４１６がパケットアドレスを読み取る。パケットアドレスはエンコーダ３１２およびエンコーダ３１４に送られる。エンコーダ３１２およびエンコーダ３１４は２つのＭ／２からのｎ／２エンコーダであり、これはルックアップテーブルによって、または論理によって実装され得る。２個のエンコーダが図示されているが、より多くのエンコーダが使用され得る。例えば、ｋ個のＭ／ｋからのｎ／ｋエンコーダが存在し得る。エンコーダはｎおよびＭについて同じ値を有し得るか、または異なる値を有し得る。
【００６１】
アドレスが、波長生成器４１３に結合された光スイッチ４１４に与えられる。光スイッチ４１４は、選択された波長生成器を、ＷＤＭ多重化器であり得る光結合器４４２に接続する。これらのアドレスは、データおよびアドレスを含む光パケットストリームを作る光変調器４２２において、パケットアドレス読み取り器４１６から入力されたパケットストリームを用いて変調される。
【００６２】
図１８は、ｋ回、Ｍ／ｋ個の波長からｎ／ｋ個を選択する、多波長デコーダ２５０を表わす。最初に、スプリッタ２５２は、入力された光データストリームを分割する。光電力の一部は、ＡＷＧ  ＷＤＭ逆多重化器であり得るフィルタ２５４へ進む。その代わりに、光リング共振器がフィルタ２５４として使用され得る。フィルタ２５４からの出力は、フィルタリングされた波長において光電力を検出する光受信器４８４へ進む。光受信器４８４の出力はデコーダ２５６およびデコーダ２５８へ進む。２つのデコーダが図示されているが、より多くのデコーダ、または入れ子式のデコーダが使用され得る。デコーダは、図示されているように、各々が同じデコーダであり得る。その代わりに、デコーダは異なり得る。例えば、ｋ個のＭ／ｋのうちのｎ／ｋデコーダが存在し得る。デコーダ２５６およびデコーダ２５８の出力はスイッチ２６０へ進み、場合によって、モジュール２６４において、有効性を判定するためにストローブに対して検査される。
【００６３】
光電力の他の部分は光遅延器４８８、そしてスイッチ２６０へ進む。スイッチ２６０は単一のスイッチ、または一連のスイッチでり得る。スイッチ２６０はデータを用いて選択された波長を変調する。
【００６４】
図１９は、光データストリームにおいて光アドレスを多波長エンコードする方法のためのフローチャート５２０を表わす。最初に、ステップ５２２において、データのパケットアドレスが読み取られる。これは、ヘッダによってまたはラッパーによって判定され得るか、またはラッパーによって生成され得る。
【００６５】
そして、任意選択で、ステップ５２４において、入力光子パケットが逆多重化される。例えば、アドレスがｎ個のシンボルを用いてエンコードされたならば、逆多重化によって、各々が１／ｎのデータレートを有するｎ個の逆多重化ストリームが生成される。
【００６６】
一方、ステップ５２８において、アドレスがエンコードされる。一例において、アドレスはｍ進数符号化を用いてエンコードされ、ここで、ｍ個の波長のうちの１個がｎ個のグループの各々について選択される。その代わりに、Ｍ個の候補の波長のうちのいずれかｎ個の波長が選択される。もう１つの例において、ｋセットの、Ｍ／ｋ個の候補の波長のうちのｎ／ｋ個の波長が選択される。エンコーダは、２進数形式のアドレスを所望の形式に変換する。そして、エンコードされたアドレスは、適切な波長生成器を１つまたは複数の光変調器に結合する。波長符号化が生成される。例えば、これは、符号化に基づいて光スイッチを使用して波長光源を接続することによって実行され得る。ｎ個の波長光源のうちのｍ個の選択が選択され得る。その代わりに、Ｍ個の波長光源のうちのｎ個が接続され得る。
【００６７】
最後に、ステップ５３２において、光データを含む光ストリームは生成された波長を変調する。出力は増幅され得る。出力信号は、波長においてエンコードされたデータおよびアドレスを含む。
【００６８】
図２０は、多波長デコードのためのフローチャート５４０を表わす。例えば、フローチャート５４０に表わされている方法は、フローチャート５２０によって表わされている方法を使用してエンコードされた多波長アドレスをデコードするために使用され得る。最初に、ステップ５４２において、入力光子パケットが分割される。波長の主要部分はステップ５４４へ進み、ここで、例えば数１０ナノ秒だけ、任意選択で遅延される。遅延は、デコードされるアドレスに対して時間について与えられる。
【００６９】
光信号の他の部分は、ステップ５４６において一連のフィルタによってフィルタリングされ、ここで、各々の波長について１つのフィルタが存在する。フィルタリングは、光リング共振器同調フィルタまたはＡＷＧ  ＷＤＭ逆多重化器によって実行され得る。そして、ステップ５４８において、波長によってフィルタリングされた出力光エネルギーは、各々の波長について光電力が存在するかどうかを判定するために検出される。
【００７０】
次に、ステップ５５０において、検出された光エネルギーは任意選択でデコードされ得る。最後に、ステップ５５２において、光データは、光アドレスを用いてスイッチングされ、デコードされた信号を生成する。
【００７１】
本開示においていくつかの実施例が提供されたが、開示されたシステムおよび方法は本開示の思想または範囲から逸脱することなく他の多くの具体的な形式で具現され得ることを理解すべきである。本例は限定ではなく例示として解釈されるべきであり、意図はここで与えられる詳細に制限されない。例えば、他のシステムにおいて様々な素子または構成要素が組み合わされ、または統合されることが可能であり、またはある特徴は省略され、または実装されないことが可能である。さらに、様々な実施例において別個または個々に説明され、表わされた技術、システム、サブシステム、および方法は、本開示の範囲から逸脱することなく他のシステム、モジュール、技術、または方法を用いて組み合わされ、または統合され得る。互いに結合され、または直接に結合され、または通信するように表わされ、または説明された他の事項は、電気的、機械的、またはそれ以外であるにせよ、間接的に結合され、またはあるインタフェース、デバイス、または中間の構成要素を通して通信し得る。変形、代替、および変更の他の例は、この技術分野の当業者が確かめることができ、ここで開示された思想および範囲から逸脱することなく行われ得る。
【符号の説明】
【００７２】
２５０、４８０、５００  多波長デコーダ
２５４、４８２  フィルタ
２８０  パケットアドレス多波長デコーダ
２８６  パケットアドレス読み取り器
３０２  波長光源
３１０、４４０  多波長エンコーダ
４１０、４３０  多波長変調器
４１３  波長生成器
４１８  光増幅器
４４２  光結合器
４８４  光受信器
４８６  ゲート
４８８  光遅延器
５１０  多波長検出器
【図１】
2016506652.tif 000004
【図２Ａ】
2016506652.tif 000005
【図２Ｂ】
2016506652.tif 000006
【図３】
2016506652.tif 000007
【図４Ａ】
2016506652.tif 000008
【図４Ｂ】
2016506652.tif 000009
【図５】
2016506652.tif 000010
【図６】
2016506652.tif 000011
【図７】
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【図８】
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【図９】
2016506652.tif 000014
【図１０】
2016506652.tif 000015
【図１１Ａ】
2016506652.tif 000016
【図１１Ｂ】
2016506652.tif 000017
【図１１Ｃ】
2016506652.tif 000018
【図１２】
2016506652.tif 000019
【図１３】
2016506652.tif 000020
【図１４Ａ】
2016506652.tif 000021
【図１４Ｂ】
2016506652.tif 000022
【図１５Ａ】
2016506652.tif 000023
【図１５Ｂ】
2016506652.tif 000024
【図１６Ａ】
2016506652.tif 000025
【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2016506652.tif 000029
【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月16日(2015.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信のためのシステムおよび方法に関し、特に、多波長エンコードするためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
関連する出願への相互参照
本願は、2012年12月11日に出願された、発明の名称を「System and Method for Multi-Wavelength Signaling in a Photonic Packet Switch」とする米国仮出願第61/735,842号の利益を主張し、2013年5月24日に出願された、発明の名称を「System and Method for Multi-Wavelength Encoding」とする米国特許出願第13/902,085号の優先権を主張し、これらはその全体が複製されたかのように参照によりここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
データセンターは大量のデータをルーティングする。現在、データセンターは約５〜７テラバイト毎秒のスループットを有する可能性があり、これは将来において劇的に増加することが予想される。これらのデータセンターにおいてデータパケットをルーティングするために電気的なパケットスイッチが使用される。電気的なパケットスイッチは、ステージ間のバッファを用いてパケットヘッダに基づいてパケットをスイッチングまたはルーティングする。バッファはオーバーフローする可能性があり、パケット損失およびパケット再送の必要を引き起こす。
【０００４】
サーバ、記憶装置、および入出力機能のラックはトップ・オブ・ラック（ＴＯＲ）パケットスイッチを含むことが可能であり、これは、それらに関連付けされたサーバおよび／または他の周辺機器からのパケットストリームをＴＯＲスイッチごとにより少ない数のたいへん高速なパケットストリームに結合する。これらのパケットストリームはパケットスイッチングのコアスイッチリソースにルーティングされる。また、ＴＯＲスイッチは、そのリソースから返信されるスイッチングされたストリームを受信し、それらのラック内のサーバに分配する。各々のＴＯＲスイッチからコアスイッチングリソースへの４×４０Ｇｂ／ｓのストリーム、および同じ数の返信ストリームが存在し得る。ラックあたり１個のＴＯＲスイッチ、数百から数万のラック、従ってデータセンター内に数百から数万のＴＯＲスイッチが存在し得る。
【０００５】
データセンターの能力において大きな発展が存在し、大量の電子的なパケットスイッチング構成に導き、これは実現することがより複雑、困難、かつ高価になっている。光子パケットスイッチングのような、このアプローチへの代替えの要望が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
多波長エンコードのための実施例の方法は、アドレスおよびデータを有する入力パケットストリームを受信するステップと、入力パケットストリームのアドレスをエンコードして、第１の選択されたシンボルを含むシンボルの第１のグループを含むエンコードされたアドレスを生成するステップであって、シンボルの第１のグループは２つより多くのシンボルを有する、ステップと、を含む。この方法は、また、第１の選択されたシンボルに従って第１の波長を生成するステップと、入力光パケットのデータおよび第１の波長を有する出力光パケットストリームを生成するステップであって、第１の波長は第１の選択されたシンボルに対応する、ステップと、を含む。さらに、この方法は、入力光パケットストリームを用いて第１の波長を変調するステップを含む。
【０００７】
多波長アドレスをデコードするための実施例の方法は、複数の波長を有する入力光パケットストリームを第１の光ストリームおよび第２の光ストリームに分割するステップと、波長によって第１の光ストリームを光ストリームの第１のグループに分離するステップであって、光ストリームの第１のグループは２つより多くの光ストリームである、ステップと、を含む。この方法は、また、光ストリームの第１のグループにおける光電力を検出して、複数のシンボルを生成するステップであって、光電力は光ストリームの第１のグループの第１の光ストリームにおいて検出される、ステップを含む。
【０００８】
入力パケットストリームのアドレスを多波長エンコードするための実施例のシステムは、入力パケットストリームの入力光パケットのアドレスを判定するように構成されたパケットストリームアドレス読み取り器と、パケットストリームアドレス読み取り器に結合された第１のエンコーダであって、第１のエンコーダは、アドレスをエンコードして、第１の選択されたシンボルを含むシンボルの第１のグループを含む第１のエンコードされたアドレスを生成するように構成され、シンボルの第１のグループは２つより多くのシンボルを有する、第１のエンコーダと、を含む。このシステムは、また、シンボルの第１のグループに結合された第１の複数のスイッチと、第１の複数のスイッチに結合された第１の複数の波長源と、を含む。さらに、このシステムは、第１の複数のスイッチおよび入力光パケットに結合された第１の光変調器であって、第１の複数のスイッチは第１の複数の波長源のうちの第１の波長源を第１の光変調器に結合するように構成され、第１の波長源は第１の選択されたシンボルに対応する、第１の光変調器を含む。
【０００９】
入力光パケットストリームのアドレスを多波長デコードするための実施例のシステムは、入力光パケットストリームを第１の光ストリームおよび第２の光ストリームに分割するように構成されたスプリッタと、波長によって第１の光ストリームを分離して、２つより多くの光ストリームを含む光ストリームの第１のグループを生成するように構成された第１の光フィルタと、を含む。このシステムは、また、第１の光フィルタに結合され、光ストリームの第１のグループにおける電力を検出し、光ストリームの第１のグループの第１の光ストリームにおける電力を検出するように構成された第１の複数の光検出器を含む。さらに、このシステムは、第１の複数の光検出器に結合され、光ストリームの第１のグループを用いて第２の光ストリームをスイッチングするように構成されたスイッチを含む。
【００１０】
上記は、続く発明の詳細な説明がより良く理解され得るように、本発明の実施例の特徴をむしろ広く略述した。以下で、本発明の実施例の追加の特徴および効果が説明され、これは本発明の請求項の対象を形成する。開示される概念および具体的な実施例は本発明と同じ目的を実施するために他の構成または処理を変更または設計するための基礎として容易に利用され得ることは、この技術分野の当業者によって理解されるべきである。また、そのような等価な構成は添付の請求項に記載された本発明の思想および範囲からそれることなく、この技術分野の当業者によって実現されるべきである。
【００１１】
本発明およびその利点のより十分な理解のために、ここで添付図面に関して行われる次の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】多波長エンコードおよびデコードするための実施例のシステムを表わす。
【図２Ａ】多波長エンコードするためのもう１つの実施例のシステムを表わす。
【図２Ｂ】多波長エンコードするためのもう１つの実施例のシステムを表わす。
【図３】アドレス空間およびキャリアあたりのビットレートを有する表を表わす。
【図４Ａ】ｍ進数エンコードするためのアドレスフィールドサイズおよび候補の波長の数の表を表わす。
【図４Ｂ】ｍ進数エンコードするためのアドレスフィールドサイズおよび候補の波長の数の表を表わす。
【図５】ｍ進数エンコードするための候補のキャリアの数およびキャリアあたりのビットレートを有する表を表わす。
【図６】多波長エンコードするための追加の実施例のシステムを表わす。
【図７】各種のエンコード方法のためのアドレス値を有する表を表わす。
【図８】多波長エンコードするための追加の実施例のシステムを表わす。
【図９】多波長デコードするための実施例のシステムを表わす。
【図１０】多波長デコードするための追加の実施例のシステムを表わす。
【図１１Ａ】ｍ個の波長のうちのｎ個を選択するための候補の波長、使用される波長の数、およびアドレスフィールドサイズを有する表を表わす。
【図１１Ｂ】ｍ個の波長のうちのｎ個を選択するための候補の波長、使用される波長の数、およびアドレスフィールドサイズを有する表を表わす。
【図１１Ｃ】ｍ個の波長のうちのｎ個を選択するための候補の波長、使用される波長の数、およびアドレスフィールドサイズを有する表を表わす。
【図１２】多波長エンコードするための追加の実施例のシステムを表わす。
【図１３】多波長デコードするための追加の実施例のシステムを表わす。
【図１４Ａ】８個の波長のうちの４個を選択するための組み合わせを表わす。
【図１４Ｂ】８個の波長のうちの４個を選択するための組み合わせを表わす。
【図１５Ａ】Ｍ／２個の波長からｎ／２個を選択するための候補の波長の数、使用される波長の数、およびアドレスフィールドを有する表を表わす。
【図１５Ｂ】Ｍ／２個の波長からｎ／２個を選択するための候補の波長の数、使用される波長の数、およびアドレスフィールドを有する表を表わす。
【図１６Ａ】Ｍ／ｋ個の波長からｎ／ｋ個を選択するための候補の波長の数、使用される波長の数、およびアドレスフィールドサイズを有する表を表わす。
【図１６Ｂ】Ｍ／ｋ個の波長からｎ／ｋ個を選択するための候補の波長の数、使用される波長の数、およびアドレスフィールドサイズを有する表を表わす。
【図１７】多波長エンコードするためのもう１つの実施例のシステムを表わす。
【図１８】多波長デコードするためのもう１つの実施例のシステムを表わす。
【図１９】多波長エンコードする実施例の方法を表わす。
【図２０】多波長デコードする実施例の方法を表わす。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
異なる図面における対応する数字および符号は、一般に、別のやり方で示されるのでなければ、対応する部分を指す。図面は、実施例の関係する態様を明確に表わすために描かれ、縮尺で製図するために描かれているとは限らない。
【００１４】
１つまたはより多くの実施例の例示の実装が以下で与えられるが、開示されるシステムおよび／または方法は、現在知られているまたは存在する任意の数の技術を使用して実現され得ることは、まず、理解されるべきである。開示は、ここで表わされ説明される例示の設計および実装を含む、以下で表わされる例示の実装、図面、および技術に、決して限定されるべきでなく、その等価な最大の範囲とともに添付の請求項の範囲内で変更され得る。
【００１５】
光子パケットスイッチは、データセンター内のコアスイッチとして使用され、または任意の他のパケットスイッチング環境において使用されることが可能であるネットワーク通信要素のファミリーである。光子パケットスイッチにおいて、パケットは、それらを電気信号に変換することなく、光子デバイスによってスイッチングされる。パケットスイッチは、各々のパケットを独立にその宛先に向けてスイッチングすることによってパケットのストリームをスイッチングする。
【００１６】
波長を基にしたアドレス符号化のいくつかの方法、およびそれらの符号化を実現するための様々な実装が存在する。各々のパケットの宛先アドレスは、いくつかの方式を用いて、送信器において波長の組み合わせを照射することによってエンコードされる。一例において、２進数符号化が使用される。シンボルをエンコードするために、２つの波長のうちの１つが選択される。例えば、“０”について第１の波長が選択され、“１”について第２の波長が選択される、または逆の場合も同じである。アドレスは、シンボルあたり２つの波長を用いてエンコードされ得る。
【００１７】
もう１つの例において、アドレスは、基数ｍを有するｎ個の数字としてエンコードされる。いくつかの波長のうちの１つが選択される。候補の波長の数はｍ×ｎである。これは、アドレスが、光キャリアの波長のアドレスへの３進数、４進数、またはより高いレベルの符号化で表現されることに導く。アドレス空間は、３ｎ、４ｎ、または一般の場合にｍｎである。与えられた総数の選択された波長について増加したアドレス空間、または任意の与えられたアドレス空間について選択された波長の数における減少が存在し、それによって、光キャリアあたりのビットレートが増加する。この方式は、正確なシナリオに依存して、与えられたアドレス空間についての候補の波長の数を増加または減少させ得る。
【００１８】
追加の例において、Ｍ個の候補からｎ個の波長が、それらをグループに割り当てることなく、選択される。これは大きなアドレス空間を与え、かつ／または、候補の波長の数を減少させ、かつ照射された波長の数を減少させる。最大のアドレス空間はＭ！／（（Ｍ−ｎ）!×ｎ！）である。
【００１９】
もう１つの例において、アドレスは、（Ｍ／ｋ個の波長からのｎ／ｋ個）のｋ個のグループにエンコードされ、これは、結果として、繰り返しｋ回、アドレスラインの１／ｋにおいて［Ｍ／ｋ個からｎ／ｋ個を選択すること］になる。これらの例は組み合わされ得る。
【００２０】
１つの実施例において、選択された波長はアドレスのシグナリングのためにのみ使用され、データペイロードを搬送しない。もう１つの実施例において、選択された波長はアドレスのシグナリングために使用され、一方、波長のいくつかまたは全てがデータペイロードも搬送する。
【００２１】
図１は、パケットアドレス多波長デコーダ１８０を表わす。光子スイッチを通して送られるパケットストリームは、最初にパケットアドレスマッパー１８２へ進む。ルックアップ波長モジュール１８４は、電気的パケットのアドレスを読み取る。一例において、パケットアドレスがパケットヘッダから読み取られる。その代わりに、パケットアドレスはラッパーから読み取られ、またはラッパーによって生成される。
【００２２】
そして、パケットストリームデータおよびパケットアドレス情報は、ルックアップ波長モジュール１８４に渡される。ルックアップ波長モジュール１８４は、パケットアドレスと波長の値のマッパーであり、これは対応するパケットについてパケットアドレスをエンコードするために波長を設定する。波長は、そのアドレスに基づいて、各々のパケットについて異なる。一例において、アドレス内のシンボルは、ビットが“０”であるか、または“１”であるかに依存して、２つの波長の値のうちの１つにマッピングされる。ビットが“０”ならば波長の１つが選択され、ビットが“１”ならば他の波長が選択される。従って、１０個のビットアドレスについて、１０個の別個の動作が発生し、各々はビットの値に基づいて２つの波長の値のうちの１つを選択する。従って、１０ビットのアドレスについて、選択された２０個の波長が存在する。
【００２３】
選択された波長は、パケットとともに送信モジュール１８８に与えられる。送信モジュール１８８は、変調器のバンクを含む。一例において、パケットは逆多重化され、結果として各々の選択された波長についての逆多重化されたストリームとなる。もう１つの例において、パケットストリームは逆多重化機能をバイパスし、最高帯域幅のストリームが単一の電気−光変調器に与えられ、各々のストリームについてパケットの光学的な複製を作る。
【００２４】
そして、パケットストリームは光スプリッタ１９０によって２つのストリームに分割される。１つのパケットストリームが光フィルタ１９４に与えられ、これはリング共振器であり得る。光フィルタ１９４は波長に従って光キャリアを分離する。これらの個々の光キャリアは光受信器１９２に与えられ、これはフィルタリングされた周波数で光電力の存在または不存在を測定する。光受信器１９２の出力はペアで論理ゲート１９６に与えられ、これは、第１入力で検出された電力および第２入力で検出された電力なしについて“１”を与え、または、第１入力で検出された電力なしおよび第２入力で検出された電力について“０”を与える。論理ゲート１９６の１つに進む波長のペアは、アドレスビットをエンコードする波長のペアである。
【００２５】
遅延モジュール１９８は他のパケットストリームを遅延させる。光スイッチ２０１は、論理ゲート１９６からの出力に基づいて２つの出力ポートのうちの１つにこの光パケットストリームをルーティングする。光スイッチ２０１の第１の出力は、２つの次の段のスイッチの１つの入力に接続され、ここで、処理は段において続く。表わされている光スイッチ２０１は１：２スイッチであるが、より大きいスイッチが使用され得る。
【００２６】
追加のパケットアドレスデコーダが、２０１２年１月２７日に出願された、発明の名称を“Spectral Encoding of an Optical Label or Destination”とする米国仮特許出願第61/591,628号、２０１２年１０月１０日に出願された、発明の名称を“Optical Switching Device Using Spectral Trigger”とする米国特許出願ドケット番号第4194-52800号、および２０１２年１月２７日に出願された、発明の名称を“Spectral Encoding of an Optical Label or Destination”とする米国仮特許出願ドケット番号第4194-52701号に開示され、これによってこれらの出願は参照によりここに組み込まれる。
【００２７】
図２Ａ、２Ｂは、パケットアドレス読み取り器１８６を表わす。パケットアドレス読み取り器１８６は、４個のシンボルのアドレスフィールを表わすが、より少ないまたはより多いアドレスシンボルが使用され得る。入力パケットストリームがパケットアドレス読み取り器３１６に与えられ、これは入力アドレスを抽出する。アドレスはｎ個のシンボルを有し、ここでｎ＝４が図示されている。アドレスはｎ個の並列なシンボルとして抽出され、このシンボルは並列構成２００へ進む。
【００２８】
並列構成２００は、論理インバータ２０８と並列の論理バッファゲート２０６を含む。論理バッファゲート２０６および論理インバータ２０８は、シンボルの値に基づいて光スイッチ２０４を駆動する。一例において、光スイッチ２０４は、小さいオン／オフ光スイッチである。光スイッチ２０４は、波長光源２０２の１つへの接続を開く。波長光源２０２のペアのうちの１つは、シンボルの値に基づいて光変調器３２２に接続される。
【００２９】
一例において、逆多重化が使用される。並列のｎ個の光変調器３２２が存在する。パケットストリームが逆多重化器３２０に与えられ、これはパケット境界同期逆多重化器であり得る。逆多重化器３２０は、パケットストリームにおけるパケットを、ｎ個の出力ラインについて逆多重化器への入力の１／ｎのレートでｎ個のより低速のデータストリームにおけるパケットフラグメントに変換し、これはｎ個の光変調器３２２に与えられる。これらのｎ個のデータストリームはｎ個の光変調器３２２に与えられてｎ個の異なる光キャリアを作る。組み合わせにおけるこれらのｎ個の光キャリアは、ルーティング情報および波長の両方、およびパケットデータを含む。
【００３０】
もう１つの例において、逆多重化は使用されない。１つの光変調器３２３が存在する。選択された光キャリアは、広帯域光変調器である光変調器３２３において最高データレートでパケットデータを用いて変調されるマルチキャリア光信号に光学的に結合され得る。光変調器３２３は、元のデータレートで光信号のセットを変調する。図３は、シンボルの数ｎ、使用される波長の数２ｎ、アドレス空間、および入力ビットレートのパーセンテージとしてキャリアあたりのビットレート、の間の関係を表わす表２６０を表わす。アドレス空間は２ｎ個の候補のキャリアから選択されたｎ個の光キャリアについて２ｎ個のアドレス位置を有する。例えば、２０個の光キャリアから選択された１０個の光キャリアについて、１０２４個のアドレスが存在し、キャリアあたりのビットレートは入力ビットレートの１０．００％である。数千のアドレスフィールドについて、パケットストリームあたり多数のアクティブな光キャリアおよび多数のパケットストリームが存在し、結果として、データストリームあたりのたいへん低いデータレートになる。また、ストリームあたり多数のソース、変調器、および検出器が存在する。
【００３１】
ｍ進数符号化において、波長は、それぞれ、２つより多くの候補の波長のうちの１つから選択され得る。より多くの候補の波長から、与えられた数のアクティブな波長を選択することは、アドレス空間を増加させる。与えられた要求されたアドレス空間について、アクティブな光キャリアの数が減少されることが可能であり、それによって、光キャリアあたりのビットレートを増加させる。図４Ａ、４Ｂは、選択された波長の数、使用される基数、アドレスフィールドサイズ、およびｍ進数符号化のための候補の光波長の数、の間の関係を表わす表２４０を表わす。基数ｍを使用する符号化ストリームについて、ここで、前の例においてｍは２に等しく、ｎ個の並列な光波長について、アドレス空間はｍｎ個であり、候補の光キャリアの数はｍ×ｎである。ｍ＝２かつｎ＝１０の場合について、２ｎ＝２０個の候補の光キャリアを使用する２ｎ＝１０２４個のアドレスのアドレス空間が存在する。しかし、変調前かつ受信後のアドレス指定経路にそれぞれ２進数のｍ進数への符号化器および復号化器を挿入することによって、アドレスフィールドサイズと波長の数の間の関係は変わり、それによって、ｍ＝３かつｎ＝１０について、アドレス空間は３１０＝５９，０４９に増加し、光キャリアの数は３ｎ＝３０個の候補の光キャリアに増加する。ｍ＝４かつｎ＝１０について、アドレス空間は４１０＝１，０４８，５７６にさらに増加し、一方、候補の光キャリアの数は４ｎ＝４０個の光キャリアに増加する。従って、ｎを一定に保持してｍを増加させることは、アドレス空間を増加させる。さらに、ｍを増加させることは、ｎを減少させ、一方、少なくとも同じ数のアドレスを維持する。例えば、ｍ＝３かつｎ＝７は、２１個の候補の波長を使用して２１８７個のアドレスを与え、ｎは３０％減少される。ｍ＝４かつｎ＝５について、１０２４個のアドレスが存在し、一方、アクティブな光キャリアの数は半減される。基数８（８進数）の符号化レベルを用いて、ほんの３個のアクティブな波長が４，０９６個までのアドレスをサポートでき、一方、１０個の波長は８０個の候補の波長を用いて１０億個を超えるアドレスのアドレスフィールドをサポートする。８０個の候補の波長は、実行可能な光キャリアの数の上限内であり、５０ＧＨｚの光キャリア間隔配置を用いた標準の高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）に対応する。２進数論理符号化の利用可能性のために、基数４および８は実装に便利であり得る。
【００３２】
一例として、５，０００のアドレスフィールドについて、図５に表わされているｍ、ｎの値が十分である。図５は、２から２０に及ぶ基数を有する、２（符号化なし）および３から８（異なる基数への符号変換を有する）に及ぶ基数ｍの各種形式について要求されるアクティブな波長の最低数を表わす表２２０を表わす。２進数符号化は、少なくとも５，０００のアドレスフィールドを実現するために１３個のアクティブな波長を要求する（ｍ＝２の１３個の波長で８，１９２であるが、１２個の波長は５，０００より下である４，０９６個を与える）。しかし、他の基数への符号変換が適用された例を調べると、８進数符号化（基数８）は、ほんの５個のアクティブな光キャリアを用いた、十分に５，０００を超える３２，７６８個のアドレスフィールドを有する。８進数符号化を有する４個の光キャリアの使用は、ほんの４，０９６個のアドレスを実現し、これは、この例の目的の５，０００に近いが足りない。２０の基数において利益はさらに大きく、アドレスフィールドは、要求された例５，０００を十分に超える、８，０００のアドレス空間を与える、ほんの３個のアクティブな光キャリアを用いて実現される。しかし、図５に表わされているように、照射された波長の数の減少に加えて、与えられたアドレス空間（この場合において少なくとも５，０００）についてｍが増加するに連れて、候補の波長の数における増加が存在する。実際、１つの帯域において少なくとも８０〜１００個の候補の光キャリアを与える５０ＧＨｚ光グリッドを用いて動作する現在商業的に利用可能なＤＷＤＭ送信を用いて波長の間隔配置の選択によって候補の波長の数は任意に大きくされ得るので、これは問題ではない。また、このチャネル間隔配置において動作するために、同調可能なデバイスおよび光フィルタ／多重化器が容易に入手可能である。さらに、１２．５ＧＨｚに下げる、より密な波長グリッドが実装可能であることが示されており、これは単一の光帯域において２２０個までの候補の光波長を生じる。符号変換の適用によりｍが増加するに連れて、アクティブな波長の数が減少し、従って、波長あたりのビットレートが増加する。図５において、これは、元のビットレートの１／１３（０．０７７×元のビットレート）への基本（符号変換器のない）ビットレートの減少によって表わされている。しかし、２０の符号化基数を用いて、ビットレートは元のビットレートの３３％、または先行する基数系の性能の４２９％である。
【００３３】
図６は、各々がｍ個の光キャリアから選択された、１つまたは複数の波長キャリアについて光パケットストリームを生成するために使用され得る多波長変調器３１０を表わし、ここでｍ＞２である（すなわち、２進数／ｍ進数符号変換が適用された）。キャリアの波長はｍ進数符号化方式におけるルーティングアドレスを搬送し、ここでｍは整数である。入力パケットストリームはパケットアドレス読み取り器３１６に与えられる。逆多重化が存在し得る。逆多重化が使用されるとき、パケットストリームは、１／ｎのデータレートを有するｎ個の光キャリア上にパケットストリームを拡散させるパケット境界同期逆多重化器である逆多重化器３２０に与えられる。そして、逆多重化器３２０のｎ個の出力は、ｎ個の光変調器３２２に与えられる。逆多重化なしの一例において、光キャリアは、光変調器３２３によって同じ全帯域幅のデータを用いて変調される。逆多重化の使用はキャリアあたりのビットレートを低くし、これはスイッチ横切るリンクの集積を改善し、各々の光キャリアの個々の使用にデータストリームの異なる部分を搬送させる。一方、逆多重化を使用しないことはより簡単であるが、より多くの帯域幅を占有する複製された光データストリームに導き、１つのストリームの光側波帯は隣接チャネルの光キャリア波長と重なるべきでないので、これは光チャネルの間隔配置を危うくし得る。
【００３４】
逆多重化を用いて、または逆多重化なしで、全体の光パケットストリーム帯域幅は、１つのファイバー上で搬送され、多波長信号として１つのスイッチを通して与えられる。出力は光増幅器３２４によって増幅される。図示しない遠端光変換は、キャリアを光学的に逆多重化すること、およびキャリアを別個の光受信器に送信することを含む。逆多重化を用いて、ｎ個の受信器のアレイは、元のパケットストリームを復元するために逆・逆多重化器を与え得る。逆多重化なしで、受信器は、全帯域幅において全体のパケットストリームのバージョンを生成する。スイッチを横切るリンクの集積が高速信号について限界に近いならば、複製されたコピーの各々は高い誤り率を有し得る。高い誤り率は、多数決のような組み合わせ技術を適用することによって劇的に減少され得る。
【００３５】
パケットアドレスは、パケットの２進数アドレスを他の基数にマッピングするエンコーダ３１２に入る。図７は、エンコーダ３１２によって使用され得る２進数のｍ進数へのマッピングの例を表わす表２５０を表わす。エンコーダ３１２からの出力のいくつかのグループが存在し、ここで、各々のグループがｍ個のラインを有し、グループあたりただ１つのラインが一度にアクティブ化される。各グループ内のアクティブ化されたラインは、そのグループのｍ進数シンボルの値を示す。グループの数は、アドレスフィールドにおけるｍ進数シンボルの数に等しい。
【００３６】
これらのアクティブなラインは集積型マッハツェンダー（Mach-Zehnder）スイッチのような小さく速い光オン／オフスイッチである光スイッチ３１４をアクティブ化する。これらのスイッチは、１００Ｇｂ／ｓのストリームについて約１ナノ秒または４０Ｇｂ／ｓのストリームについて２．５ナノ秒であるパケットストリームのパケットの間のパケット間ギャップの間に光キャリアをセットアップするために速くなければならない。光スイッチ３１４は波長生成器３１３に結合される。従って、光スイッチ３１４は選択されたソース、従って選択された波長を結合し、１つのｍ進数シンボルを光キャリアにエンコードする。グループあたり１つの光スイッチおよび１つの波長生成器がアクティブ化される。従って、ｎ個の光キャリアは、ｍｎ個のアドレスフィールドにおいてパケットデータとパケットアドレス情報を搬送する。ｎ個のシンボルのｍ進数アドレスについて、候補の光キャリアの総数はｍ×ｎである。
【００３７】
そして、選択された波長は、例えば光結合器からの損失をオフセットするために光増幅器３１８によって増幅される。逆多重化を用いて、選択された波長は光変調器３２２に与えられる。そして、光変調器３２２の出力は、元のデータレートの１／ｎで逆多重化されたパケットデータおよびｍｎ個のアドレスフィールドを含むｎ個の光キャリアを用いてマルチキャリア光信号を生成するために結合される。逆多重化なしで、選択された波長は光変調器３２３に与えられる。ｍの操作によって、与えられたｎの値によって任意に大きなアドレスフィールドが作られ得る。その代わりに、与えられたサイズのアドレスフィールドについて、光キャリアあたりのビットレートの減少は、ｍおよびｎの選択によって変動し得る。
【００３８】
ｍ進数符号化アプローチの実施例およびその実装は、ｍ＝２ｋの場合についてであり、ここでｋは整数である。図８は、多波長変調器３１０に類似した多波長変調器３３０を表わす。波長変調器３３０はｍ＝２ｋを必要とし、ここでｋは１より大きい整数である。例えば、波長変調器３３０は、４進数、８進数、または１６進数符号化のために使用され得る。２進数の２ｋ進数への符号化は、エンコーダ３３２によって実行され得る。２進数シンボルの特定のグループの、各々の２ｋ進数へのマッピングは、他の２ｋ進数シンボルの値と独立であるので、エンコーダ３３２は、エンコーダ３１２より小さく簡単な並列の符号化器によって実装され得る。
【００３９】
エンコーダ３３２の出力は光スイッチ３１４に与えられる。エンコーダの出力は光スイッチのグループに与えられる。光スイッチ３１４は、各々のグループにおいて接続される１つの波長生成器３１３を選択する。出力は、光増幅器３１８によって増幅され、そして光変調器３２２または光変調器３２３に与えられ得る。
【００４０】
多波長変調器３１０におけるように、入力パケットストリームはパケットアドレス読み取り器３１６に与えられ、そのパケットアドレスがエンコーダ３３２に与えられる。逆多重化が使用されるとき、パケットストリームは逆多重化器３２０に与えられ、出力は光変調器３２３に与えられる。しかし、逆多重化が使用されないとき、パケットストリームは光変調器３２２に与えられる。光変調器３２３または光変調器３２２の出力は光増幅器３２４に与えられる。
【００４１】
多波長変調器３１０または多波長変調器３３０の出力は光子スイッチング機構に与えられ、ここでパケットレベルの光子スイッチングを行う。光子スイッチング機構を通したルーティングは、選択された波長によって搬送されるパケットアドレスによって判定される。
【００４２】
多波長エンコードされたアドレスは、デコーダ、例えば図９に表わされている多波長デコーダ３８０によってデコードされ得る。入って来る光電力は分割される。いくつかの光電力はフィルタ３８２に送られる。そして、フィルタ３８２は候補の波長のうちの１つをフィルタ出力する。一例において、フィルタ３８２は光リング共振器同調フィルタであり得る。もう１つの例において、フィルタ３８２はアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）波長分割多重（ＷＤＭ）多重化器である。フィルタリングされた波長は、フィルタリングされた波長において光電力を検出する光受信器３８４に送られる。従って、アドレスは復元される。
【００４３】
ゲート３８６は、有効なアドレスが存在するかどうかを判定するためにストローブラインおよびワードラインを受け入れる。デコードされた２進数シンボルは多段スイッチに与えられ、スイッチを通して接続を可能とするクロスポイントをセットアップする。１×２ｎスコアスイッチを２ｎ×２ｎマルチポートスイッチにするために、複数の入力ポートからの追加のデコードされたシグナリング・ルーティングが必要とされる。
【００４４】
スプリッタからの光電力のバランスは、短い光遅延器である光遅延器３８８に渡される。光遅延器３８８はアドレスのデコードのための時間を許容する。一例において、遅延は数１０ナノ秒である。遅延されたパケットは光スイッチ３９０に渡される。図示されているように、光スイッチ３９０は１×２スイッチ段である。その代わりに、１×１６光スイッチ３９２のようなより複雑なスイッチが使用され得る。
【００４５】
光受信器３８４はアドレスワードをデコーダ３８５に渡す。図示されているように、１×２スイッチ段のチェーンについて、デコーダ３８５はｍ進数の２進数へのデコーダである。最初のスイッチ段は、２進数アドレスの最上位ビットによって駆動され、一方、最終段は最下位ビットによって駆動される。その代わりに、デコーダ３８５はもう１つの形式にデコードされる。一例として、デコーダは、１：４スイッチ段とともに使用するために４進数出力またはペアにされた２進数ビット出力を与え得る。スイッチ段のサイズが符号化の基数に合致する、例えば、符号化の基数が６であり、１×６スイッチが使用される一実施例において、スイッチ段はデコーダ３８５なしで光受信器から直接に駆動され得る。デコーダ３８５は専用の論理機能によって実装され得る。その代わりに、デコーダ３８５は、ルックアップテーブルとして動作するようにエンコードされたリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）の使用によって作られ得る。
【００４６】
図１０は、多波長デコーダ３８０に類似した多波長デコーダ４００を表わす。多波長デコーダ４００はｍ＝２ｋであるときに使用され、ここで、ｋは１より大きい整数である。一例において、多波長デコーダ４００はエンコーダ３３２を使用してエンコードされたアドレスをデコードするために使用される。多波長デコーダ３８０におけるように、入力光信号が分割され、一部はフィルタ３８２へ、そして光受信器３８４へ進む。光受信器３８４の出力はデコーダ４０２へ送られる。デコーダ４０２は２ｋ進数の２進数へのデコーダである。また、デコーダ４０２は、任意選択で、２進数のスイッチドライバへのデコーダを含み得る。デコーダ４０２の出力は、アドレスの有効性を判定するためにストローブラインを使用するゲート３８６を用いて検査される。
【００４７】
光電力の残りの部分は光遅延器３８８へ、そして光スイッチ３９０または光スイッチ３９２へ与えられる。光スイッチ３９０または光スイッチ３９２は、デコーダ４０２からのアドレスを使用して光遅延器３８８からのデータ信号をスイッチングする。
【００４８】
もう１つの例において、グループにおけるｍ個の候補の波長のうちのｎ個を選択する代わりに、Ｍ個の候補の波長のフィールドから１個より多くの波長が選択され得る。Ｍ個の候補の波長について、１番目の波長を選択するためにＭ個のやり方、２番目の波長を選択するためにＭ−１個のやり方、ｎ番目の波長を選択するために（Ｍ−（ｎ−１））個のやり方が存在する。選択の順序が重要であるとき、Ｍ！／ｎ！個の組み合わせが存在する。選択の順序が重要でないとき、波長の選択におけるように、組み合わせの数は
【００４９】
【数１】
2016506652.tif 000031
【００５０】
によって与えられる。ｎ＝１０かつＭ＝２０について、アドレスフィールド内のアドレスの数は、１８４，７５６である。さらに、２０個の候補の波長について、ｎ＝３を使用して、アドレスフィールド内に１，１４０個のアドレスが存在する、従って、１０の代わりにほんの３個のアクティブなキャリア波長を用いて、与えられた元の解決手段よりやや多いアドレスフィールドが作られ得る。
【００５１】
図１１Ａ〜１１Ｃは、候補の波長の数および選択された波長の数についてのアドレスフィールドサイズを表わす表２３０を表わす。２０またはより多くの候補の波長について、選択された少数の波長を用いて大変大きいアドレス空間が実現可能である。４０個の候補の波長について、ｎ＝４について１００，０００個近くのアドレスが利用可能である。３または４ぐらい少ない選択された波長を用いて大きなデータセンターが作り上げられることが可能であり、結果として、波長あたり１００Ｇｂ／ｓの信号が３３．３３Ｇｂ／ｓまたは２５Ｇｂ／ｓに落とされる逆多重化となる。この状況において、１００Ｇｂ／ｓのデータストリームのいくつかの具体例は、４×２５Ｇｂ／ｓのサブストリームを使用し、従って、これらは、さらなる逆多重化なしで、（各々のストリームが複製なしで情報の別個の構成要素を搬送する）逆多重化の利点を有して、適切な波長の光キャリアに適用され得る。２０個の波長から選択された４個の波長を使用する接続シグナリング方式は、４，８４５個のアドレスのアドレスフィールドサイズを有し、一方、４０個からの４個の波長を使用するシグナリング方式は、（最大の既存のまたは計画されたデータセンターのＴＯＲの全数量より大きくなりそうな）９１，３９０個のアドレスのアドレスフィールドサイズを有する。しかし、６０個の波長から選択された４個の波長を使用する接続方式は、４８７，６３５個のアドレスのアドレスフィールドサイズを有する。４０個の候補の波長またはより多くの使用は、地球上のインターネットのために十分なアドレスを作ることができる。例えば、６０個の候補の波長から選択された１０個のアクティブな波長は、７５３億個のアドレスのアドレスフィールドサイズを与える。
【００５２】
図１２は、Ｍ個の候補の波長からｎ個を選択する多波長エンコーダ３４０を表わす。多波長エンコーダ３４０において、光学的にフォーマットされたマルチキャリアパケットストリームが生成され、ここで、各々の選択された波長は全体のデータストリームの複製を有する。光学的にスイッチングされるパケットストリームはパケットアドレス読み取り器３１６に進入する。そして、パケットアドレスは、２進数のＭのうちのｎへのエンコーダであるエンコーダ３４１に送られる。エンコーダ３４１は、入って来る２進数アドレスを、Ｍ個の波長の候補のフィールドからちょうどｎ個の光キャリアの波長が選択される形式にエンコードする。エンコーダ３４１は論理を基にし得る。その代わりに、エンコーダ３４１は、例えばＲＯＭに記憶された、ルックアップテーブルを使用し得る。
【００５３】
エンコーダ３４１は、そのＭ個の出力ラインのうちの特定のｎ個をアクティブ化し、対応するＭ個のうちのｎ個の関連付けされた光スイッチ３１４がアクティブ化されることを引き起こす。そして、光スイッチ３１４は、特定のＭ個のうちのｎ個の波長生成器３１３を光結合器３４２に接続する。例えば、光結合器３４２は、波長分割多重（ＷＤＭ）多重化器である。そして、アドレスは、光結合器における損失をオフセットするために光増幅器３１８を通して、光変調器３２２へ渡される。ｎ個の光キャリアの複合グループは、そのｎ個の構成キャリアの各々の波長の選択によってエンコードされたパケットアドレス情報を送信する。光変調器３２２は、パケットアドレス読み取り器３１６からのパケットストリームおよび選択されたｎ個の波長を変調する。パケットデータを搬送するマルチキャリア光信号およびパケットルーティングは多波長エンコーダ３４０から出力される。図１２は逆多重化を表わしていないが、図８のそれに類似したｎ方向逆多重化が追加され得る。
【００５４】
図１３は、Ｍ個の候補の波長からｎ個の選択された波長について、パケットスイッチにおいてパケットストリームのアドレスに基づいて光波長を抽出および処理するための多波長検出器４１０を表わす。多波長検出器４１０は、エンコーダ３４１を使用してエンコードされたアドレスをデコードするために使用され得る。多波長デコーダ４１０は多波長デコーダ３８０に類似する。多波長デコーダ４１０の入力におけるアドレスフィールドは、ｍ進数シンボルとしてではなく、Ｍ個の可能性からｎ個の値の選択を与えるために全ての波長にわたる特定の形式の符号化動作として扱われる。
【００５５】
図示されているように、入力された光信号は分割され、電力の一部は、光リング共振器同調フィルタであり得るフィルタ３８２へ進む。その代わりに、フィルタ３８２は、ＡＷＧ  ＷＤＭ逆多重化器であり得る。フィルタリングされた波長は、フィルタリングされた波長において光電力が存在するかどうかを判定する光受信器３８４、そしてデコーダ４１２へ進む。デコーダ４１２はＭからのｎの２進数へのデコーダである。任意選択で、デコーダ４１２は２進数のスイッチドライバへのデコーダも含む。出力波長は、有効なアドレスが存在するかどうかを判定するためにゲート３８６およびストローブラインによって検査される。
【００５６】
入力された光パケットの他の部分は光遅延器３８８を通して光スイッチ３９０または光スイッチ３９２へ送られ、ここで、デコーダ４１２からのアドレスを用いてスイッチングされる。
【００５７】
図１４Ａ、１４Ｂは、Ｍからのｎ符号化の具体例を表わす表４１４を表わす。この場合において、ｎ＝４、Ｍ＝８である。従って、この表は、８個の候補の波長のうちのいずれか４個の波長を選択する組み合わせを表わす。ユニークな組み合わせの数は、Ｍ！／（ｎ！×（Ｍ−ｎ）！）＝８！／（４！×４！）によって与えられる７０である。
【００５８】
Ｍ個のフィールドから生成されるｎ個のアクティブなキャリアが常に存在するＭからのｎ符号は、ルックアップテーブルによって、または論理的に、または、ルックアップテーブルと論理の組み合わせによって、生成されることが可能である。しかし、大きな値のｎについて、エンコードは複雑になり得る。複雑さは、候補の波長をｎ／２個の２つのグループに分割することによって減少され得る。各々のグループにおいて、Ｍ／２個の候補の波長からｎ／２個の波長が選択される。しかし、これは、アドレス空間をいくぶん減少させる。ｎ＝１０かつＭ＝４０を用いて、８億４８００万個のアドレスが存在する。１０個の選択された波長を、２つのグループの、グループあたり２０個の候補の波長のうちの選択された５個の波長として扱い、２組の２０のうちの５エンコーダおよびデコーダを使用することによって、約２億４０００万個のアドレスが実現される。その代わりに、４０個の候補の波長のうちの４個の波長の選択について、９１，３６０個のアドレス位置が存在する。それを２組の２０のうちの２エンコーダおよびデコーダに細分することによって、さらに３６，１００個の利用可能なアドレス位置が存在する。
【００５９】
図１５Ａ、１５Ｂは、候補の波長の数、選択された波長の数、およびＭ／２個のアドレスからｎ／２個を選択するための、２個のＭ／２のからのｎ／２多波長エンコーダの組み合わせからのアドレスフィールドのサイズ、の間の関係を表わす表１９０を表わす。この組み合わせは、１個のＭからのｎデコーダの代わりに、２個のＭ／２からのｎ／２デコーダを要求する。この符号化は、Ｍ個の候補の波長からｎ個の波長を単一選択する方法ほど効率的でないが、より簡単な符号化器または復号化器の使用を可能にする。１組の６０からの４エンコーダおよびデコーダの代わりに、２組の３０からの２エンコーダおよびデコーダを使用して、使用されるルックアップテーブルは、約３８８，０００個のエントリではなく、８７０個のエントリを有する。これは、結果として、４８７，６３５から減少した１８９，２２５のアドレスフィールドサイズになる。ｎ＝１０、Ｍ＝４０の例について、１個の４０からの１０符号化器の代わりに、２個の２０からの５符号化器を使用することは、結果として、８億４８００万個のエントリの単一のルックアップテーブルに対して、各々が１５，５０４個のエントリの２個のルックアップテーブルとなる。
【００６０】
もう１つの例において、２つより多くのサブブロックが組み合わせられ得る。より一般に、エンコードは、Ｍ／ｋからのｎ／ｋエンコーダおよびデコーダのセットについてであり得る。図１６Ａ、１６Ｂは、候補の波長の数、選択された波長の数、および２、３、および４セットのＭ／ｋからのｎ／ｋエンコーダおよびデコーダについてのアドレスフィールドサイズ、を表わす表１００を表わす。図１７は、入れ子式のエンコーダを用いた多波長エンコーダ２１０を表わす。最初に、パケットストリームが受信され、パケットアドレス読み取り器３１６がパケットアドレスを読み取る。パケットアドレスはエンコーダ２１２およびエンコーダ２１４に送られる。エンコーダ２１２およびエンコーダ２１４は２つのＭ／２からのｎ／２エンコーダであり、これはルックアップテーブルによって、または論理によって実装され得る。２個のエンコーダが図示されているが、より多くのエンコーダが使用され得る。例えば、ｋ個のＭ／ｋからのｎ／ｋエンコーダが存在し得る。エンコーダはｎおよびＭについて同じ値を有し得るか、または異なる値を有し得る。
【００６１】
アドレスが、波長生成器３１３に結合された光スイッチ３１４に与えられる。光スイッチ３１４は、選択された波長生成器を、ＷＤＭ多重化器であり得る光結合器３４２に接続する。これらのアドレスは、データおよびアドレスを含む光パケットストリームを作る光変調器３２２において、パケットアドレス読み取り器３１６から入力されたパケットストリームを用いて変調される。
【００６２】
図１８は、ｋ回、Ｍ／ｋ個の波長からｎ／ｋ個を選択する、多波長デコーダ１５０を表わす。最初に、スプリッタ１５２は、入力された光データストリームを分割する。光電力の一部は、ＡＷＧ  ＷＤＭ逆多重化器であり得るフィルタ１５４へ進む。その代わりに、光リング共振器がフィルタ１５４として使用され得る。フィルタ１５４からの出力は、フィルタリングされた波長において光電力を検出する光受信器３８４へ進む。光受信器３８４の出力はデコーダ１５６およびデコーダ１５８へ進む。２つのデコーダが図示されているが、より多くのデコーダ、または入れ子式のデコーダが使用され得る。デコーダは、図示されているように、各々が同じデコーダであり得る。その代わりに、デコーダは異なり得る。例えば、ｋ個のＭ／ｋのうちのｎ／ｋデコーダが存在し得る。デコーダ１５６およびデコーダ１５８の出力はスイッチ１６０へ進み、場合によって、モジュール２６４において、有効性を判定するためにストローブに対して検査される。
【００６３】
光電力の他の部分は光遅延器３８８、そしてスイッチ１６０へ進む。スイッチ１６０は単一のスイッチ、または一連のスイッチでり得る。スイッチ１６０はデータを用いて選択された波長を変調する。
【００６４】
図１９は、光データストリームにおいて光アドレスを多波長エンコードする方法のためのフローチャート４２０を表わす。最初に、ステップ４２２において、データのパケットアドレスが読み取られる。これは、ヘッダによってまたはラッパーによって判定され得るか、またはラッパーによって生成され得る。
【００６５】
そして、任意選択で、ステップ４２４において、入力光子パケットが逆多重化される。例えば、アドレスがｎ個のシンボルを用いてエンコードされたならば、逆多重化によって、各々が１／ｎのデータレートを有するｎ個の逆多重化ストリームが生成される。
【００６６】
一方、ステップ４２８において、アドレスがエンコードされる。一例において、アドレスはｍ進数符号化を用いてエンコードされ、ここで、ｍ個の波長のうちの１個がｎ個のグループの各々について選択される。その代わりに、Ｍ個の候補の波長のうちのいずれかｎ個の波長が選択される。もう１つの例において、ｋセットの、Ｍ／ｋ個の候補の波長のうちのｎ／ｋ個の波長が選択される。エンコーダは、２進数形式のアドレスを所望の形式に変換する。そして、エンコードされたアドレスは、適切な波長生成器を１つまたは複数の光変調器に結合する。波長符号化が生成される。例えば、これは、符号化に基づいて光スイッチを使用して波長光源を接続することによって実行され得る。ｎ個の波長光源のうちのｍ個の選択が選択され得る。その代わりに、Ｍ個の波長光源のうちのｎ個が接続され得る。
【００６７】
最後に、ステップ４３２において、光データを含む光ストリームは生成された波長を変調する。出力は増幅され得る。出力信号は、波長においてエンコードされたデータおよびアドレスを含む。
【００６８】
図２０は、多波長デコードのためのフローチャート４４０を表わす。例えば、フローチャート４４０に表わされている方法は、フローチャート４２０によって表わされている方法を使用してエンコードされた多波長アドレスをデコードするために使用され得る。最初に、ステップ４４２において、入力光子パケットが分割される。波長の主要部分はステップ４４４へ進み、ここで、例えば数１０ナノ秒だけ、任意選択で遅延される。遅延は、デコードされるアドレスに対して時間について与えられる。
【００６９】
光信号の他の部分は、ステップ４４６において一連のフィルタによってフィルタリングされ、ここで、各々の波長について１つのフィルタが存在する。フィルタリングは、光リング共振器同調フィルタまたはＡＷＧ  ＷＤＭ逆多重化器によって実行され得る。そして、ステップ４４８において、波長によってフィルタリングされた出力光エネルギーは、各々の波長について光電力が存在するかどうかを判定するために検出される。
【００７０】
次に、ステップ４５０において、検出された光エネルギーは任意選択でデコードされ得る。最後に、ステップ４５２において、光データは、光アドレスを用いてスイッチングされ、デコードされた信号を生成する。
【００７１】
本開示においていくつかの実施例が提供されたが、開示されたシステムおよび方法は本開示の思想または範囲から逸脱することなく他の多くの具体的な形式で具現され得ることを理解すべきである。本例は限定ではなく例示として解釈されるべきであり、意図はここで与えられる詳細に制限されない。例えば、他のシステムにおいて様々な素子または構成要素が組み合わされ、または統合されることが可能であり、またはある特徴は省略され、または実装されないことが可能である。さらに、様々な実施例において別個または個々に説明され、表わされた技術、システム、サブシステム、および方法は、本開示の範囲から逸脱することなく他のシステム、モジュール、技術、または方法を用いて組み合わされ、または統合され得る。互いに結合され、または直接に結合され、または通信するように表わされ、または説明された他の事項は、電気的、機械的、またはそれ以外であるにせよ、間接的に結合され、またはあるインタフェース、デバイス、または中間の構成要素を通して通信し得る。変形、代替、および変更の他の例は、この技術分野の当業者が確かめることができ、ここで開示された思想および範囲から逸脱することなく行われ得る。
【符号の説明】
【００７２】
１５０、３８０、４００  多波長デコーダ
１５４、３８２  フィルタ
１８０  パケットアドレス多波長デコーダ
１８６  パケットアドレス読み取り器
２０２  波長光源
２１０、３４０  多波長エンコーダ
３１０、３３０  多波長変調器
３１３  波長生成器
３１８  光増幅器
３４２  光結合器
３８４  光受信器
３８６  ゲート
３８８  光遅延器
４１０  多波長検出器
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多波長エンコードのための方法であって、
アドレスおよびデータを有する入力パケットストリームを受信するステップと、
前記入力パケットストリームのアドレスをエンコードして、第１の選択されたシンボルを含むシンボルの第１のグループを含むエンコードされたアドレスを生成するステップであって、前記シンボルの第１のグループは２つより多くのシンボルを有する、ステップと、
前記第１の選択されたシンボルに従って第１の波長を生成するステップと、
入力パケットのデータおよび前記第１の波長を有する出力光パケットストリームを生成するステップであって、前記第１の波長は前記第１の選択されたシンボルに対応する、ステップと、
前記入力パケットストリームを用いて前記第１の波長を変調するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記シンボルの第１のグループは第２の選択されたシンボルを含み、前記方法は、
前記第２の選択されたシンボルに対応する第２の波長を生成するステップと、
前記入力パケットストリームを用いて前記第２の波長を変調するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エンコードされたアドレスは、ｎ個の選択されたシンボルを含むシンボルの第２のグループをさらに含み、前記方法は、
前記ｎ個の選択されたシンボルに対応するｎ個の波長を生成するステップと、
前記入力パケットストリームを用いて前記ｎ個の波長を変調するステップと、
をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記シンボルの第１のグループは、Ｍ個のシンボルから選択されたｎ個の選択されたシンボルを含み、Ｍは整数であり、ｎはＭより小さい整数であり、前記方法は、
前記第１の選択されたシンボルに従って第１の波長を生成するステップ、および、
前記第２の選択されたシンボルに対応する第２の波長を生成するステップ、
を含む、前記ｎ個の選択されたシンボルに対応するｎ個の波長を生成するステップと、
前記入力パケットストリームを用いて前記第１の波長を変調するステップ、および、
前記入力パケットストリームを用いて前記第２の波長を変調するステップ、
を含む、前記入力パケットストリームを用いて前記ｎ個の波長を変調するステップと、
をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記エンコードされたアドレスは、ｎ個の選択されたシンボルを含むシンボルのｎ個のグループを含み、前記方法は、
第１の光ストリームを生成することを含む、前記ｎ個の選択されたシンボルに対応するｎ個の波長を生成するステップと、
前記入力パケットストリームを用いて前記生成されたｎ個の波長を変調するステップと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記シンボルの第１のグループは２ｋ個のシンボルを有し、ｋは１より大きい整数である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
多波長アドレスをデコードするための方法であって、
複数の波長を有する入力光パケットストリームを第１の光ストリームおよび第２の光ストリームに分割するステップと、
波長によって前記第１の光ストリームを光ストリームの第１のグループに分離するステップであって、前記光ストリームの第１のグループは２つより多くの光ストリームである、ステップと、
前記光ストリームの第１のグループにおける光電力が閾値より上であるかどうかを検出して、複数のシンボルを生成するステップであって、光電力は前記光ストリームの第１のグループの第１の光ストリームにおいて検出される、ステップと、
を含む方法。
【請求項８】
波長によって前記入力光パケットストリームを光ストリームの第２のグループに分離するステップであって、前記光ストリームの第２のグループは、前記光ストリームの第１のグループと同じ数の光ストリームを有する、ステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記光ストリームの第１のグループは２ｋ個のシンボルを有し、ｋは１より大きい整数である請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記光電力は、前記光ストリームの第１のグループの第２の光ストリームにおいて検出される請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のシンボルを用いて前記第２の光ストリームをスイッチングするステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
入力パケットストリームのアドレスを多波長エンコードするためのシステムであって、
前記入力パケットストリームの入力光パケットのアドレスを判定するように構成されたパケットストリームアドレス読み取り器と、
前記パケットストリームアドレス読み取り器に結合された第１のエンコーダであって、前記第１のエンコーダは、前記アドレスをエンコードして、第１の選択されたシンボルを含むシンボルの第１のグループを含む第１のエンコードされたアドレスを生成するように構成され、前記シンボルの第１のグループは２つより多くのシンボルを有する、第１のエンコーダと、
前記シンボルの第１のグループに結合された第１の複数のスイッチと、
前記第１の複数のスイッチに結合された第１の複数の波長源と、
前記第１の複数のスイッチおよび前記入力光パケットに結合された第１の光変調器であって、前記第１の複数のスイッチは前記第１の複数の波長源のうちの第１の波長源を前記第１の光変調器に結合するように構成され、前記第１の波長源は前記第１の選択されたシンボルに対応する、第１の光変調器と、
を備えるシステム。
【請求項１３】
前記第１の複数のスイッチは、前記第１の複数の波長源のうちの第２の波長源を前記第１の光変調器に結合するように構成された請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記パケットストリームアドレス読み取り器に結合された第２のエンコーダであって、前記第２のエンコーダは、アドレスをエンコードして、前記シンボルの第１のグループと同じ数のシンボルを有するシンボルの第２のグループを含む第２のエンコードされたアドレスを生成するように構成された、第２のエンコーダと、
前記シンボルの第２のグループに結合された第２の複数のスイッチと、
前記第２の複数のスイッチに結合された第２の複数の波長源と、
をさらに備える請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１のエンコードされたアドレスは、第２の選択されたシンボルを含むシンボルの第２のグループをさらに含み、前記第１のグループは、前記シンボルの第２のグループと同じ数のシンボルを有し、前記システムは、
前記シンボルの第２のグループに結合された第２の複数のスイッチと、
前記第２の複数のスイッチに結合された第２の複数の波長源と、
をさらに備える請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記パケットストリームアドレス読み取り器および前記第１の光変調器に結合された逆多重化器と、
前記逆多重化器および前記第２の複数のスイッチに結合された第２の光変調器であって、前記第２の複数のスイッチは、前記第２の複数の波長源を前記第２の光変調器に結合するように構成され、第２の波長源は前記第２の選択されたシンボルに対応する、第２の光変調器と、
をさらに備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
入力光パケットストリームのパケットルーディングアドレスを多波長デコードするためのシステムであって、
前記入力光パケットストリームを第１の光ストリームおよび第２の光ストリームに分割するように構成されたスプリッタと、
波長によって前記第１の光ストリームを分離して、２つより多くの光ストリームを含む光ストリームの第１のグループを生成するように構成された第１の光フィルタと、
前記第１の光フィルタに結合され、前記光ストリームの第１のグループにおける電力を検出し、前記光ストリームの第１のグループの第１の光ストリームにおける電力を検出するように構成された第１の複数の光検出器と、
前記第１の複数の光検出器に結合され、前記光ストリームの第１のグループを用いて前記第２の光ストリームをスイッチングするように構成されたスイッチと、
を備えるシステム。
【請求項１８】
前記第１の複数の光検出器と前記スイッチの間に結合されたデコーダをさらに備える請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
波長によって前記第１の光ストリームを分離して、光ストリームの第２のグループを生成するように構成された第２の光フィルタであって、前記光ストリームの第２のグループは前記光ストリームの第１のグループと同じ数のストリームを有する、第２の光フィルタと、
前記第２の光フィルタに結合され、前記光ストリームの第２のグループにおいて電力を検出するように構成された第２の複数の光検出器と、
をさらに備える請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１の複数の光検出器と前記スイッチの間に結合された第１のデコーダと、
前記第２の複数の光検出器に結合された第２のデコーダと、
をさらに備える請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１の複数の光検出器は、前記光ストリームの第１のグループの第２の光ストリームにおける電力を検出するようにさらに構成された請求項１７に記載のシステム。
【国際調査報告】
2016506652.tif 000032
2016506652.tif 000033
2016506652.tif 000034