フォトニックWG：

光バーストＰＪの活動報告
2004年10月29日（金）参画機関：
富士通研究所
NTT未来ねっと研究所
東京大学
大阪大学

光バーストスイッチングとは？
本PJでは光バーストをIPパケットの塊、またはサブ秒から分時間長のデータの塊と定義し、光バーストを十ミリ秒以下で目的地別にスイッチングするネットワーキング技術確立をめざしている。IPアドレスに基づいてルーティングを行う IPルータを光で直接実現する 技術とは異なる。

制御
信号

#1

#3

光バース
ト

t=t1

信号
御制

#4

ー
光バスト

τsw τ

光バーストデータサイズ
SW切替時間

t=t2

τbτsw

τbb

#5

#2
年日

時間分秒m秒

フォトニックMPLSルータの領域

光バーストスイッチング
ルータの領域

ストリーム信号

光バースト（パケットの固まり）µ秒

光パケットスイッチング
時間 τsw

ルーティング単位

けいはんなオープンラボにおける実証実験計画
H15
第４Ｑ
富士通ＮＴＴ
阪大

第１Ｑ
連携実験
Phase I

H16
第２Ｑ 第３Ｑ

第４Ｑ

H17
第１Ｑ 第２Ｑ

連携実験
Phase II

PJ間連携実験

Phase III東大

Phase I 連携技術概要：光バーストスイッチングネットワーク(OBS-NW）実証実験環境の構築（１）十ミリ秒動作‐128MEMS光スイッチの実現。（富士通）（２）ルーティング制御方式（2ウェイ方式）の設計とその実証。（NTT)
スイッチング時間目標；10 msec,
データ時間最短長；100msec（３）（２）仕様OBS技術の適用領域の明確化（NTT)Phase II 連携技術概要；光バースト高度ルーティング技術の検証（１）波長予約光パケット転送の実証.（大阪大学）（２）衝突回避手法アルゴリズムの実証（東京大学）（３）数ミリ秒動作256-MEMS光スイッチの実現。（富士通）（４）波長変換による高速リソースマネージメント（NTT)Phase III PJ間連携技術概要；制御技術との連携実証＆具体的データ転送の効果の実証

ミリ秒動作 128ポートMEMS光スイッチの開発（富士通）
OBS用光スイッチへの要求
・ ミリ秒スイッチング
・ 低挿入損失
・ 大規模化

３次元MEMS-SW

開発光スイッチ概観特長

櫛歯アクチュエータを用いた
高速MEMSミラー・ 制御インタフェース： GSMP
128x128チャネル
・ 大規模：
1ms（スイッチ単体）
・ 高速切替：22W
・ 低電力：
430x131x400mm
・ 小型：

ルーティング制御方式の設計とその実証（NTT)
１．高い通信品質を保証するコネクション保証型の光バーストデータ転送技術
Two-way シグナリング技術の高速化により 20ms でのコネクション確立を実現。
２．GSMP(※) による光スイッチ制御技術
スイッチング原理の異なる光スイッチで構成された6ノードネットワークの一元的高速制御を実現。 PLC 光スイッチは、GSMP による 6ms 以内制御を実現。
GSMPの利点
異なるスイッチング原理の光スイッチからなるネットワークの一元的制御
制御信号
処理部

制御信号
処理部

制御信号
処理部

MEMS-SW

PLC-SW

GSMP-IFPLC-SW

８×８ PLC光スイッチ

GSMP制御による光スイッチの動作特性
6ms 以内(=SW設定時間)での PLC 光ス
イッチの高速制御の実現

連携実験 Phase I のネットワーク構成図と成果
C-PlaneD-Plane

C-Plane
制御装置

富士通
MEMSSW①NTT
PLC-SW

富士通
MEMSSW②

GSMP-IFNTT PLC-SW③

NTT PLC-SW①

NTT
富士通
PLC-SW② MEMS-SW②

GSMP-IFNTT PLC-SW④

富士通MEMS-SW①

連携実験の様子光バーストスイッチング実験NW構成図
48
モニタ③6

Power(a.u.)

Power(a.u.)

モニタ①

τb=100ms

モニタ②

4
モニタ③2

τb=200ms

τb=300ms

モニタ④-0.5

0Time(sec)

0.530ms以下の光バース
ト切替時間達成2

モニタ④0-1

τSW = 22ms

10-0.05 -0.04 -0.03 -0.02 -0.01
00.01
Time(sec)

0.02

0.03

0.04

スイッチング原理の異なる光スイッチを組み合わせたネットワークにおいて
h=4 で30ms 以下のtSWを実証

0.05

Phase I OBS技術の適用領域Application area

LANTransmission
Distance (L)Nation wide/Global

10km

100km

1000km

10,000km

100µs

1ms

10ms

100ms

Application area

1TB

1000s
Next Generation
DVD 30 GB

1GB1MBDVD
5 GBCD650 MB

Signal length, τb

Data Volume
Transmitted By 10-Gbit/s signal

Round trip delay

Metroη = τb / (τb + τsw )
η=

1s
η=1ms

η=

PhotonicMPLS
Router

１0.9

0.5

TargetSuper High Definition
Still Image 12 MB
100μs

1ms

10ms

100ms

1s

Switching Time τsw (L=0)

10s
L: Fiber Length

連携実験 Phase II へ向けた研究開発 -1１．波長予約パケット転送処理技術（阪大）

SourceControl packet

λ1 R1 RESIntermediate

Destination

λ2 R1 RESRES Reservation label
R1 Route label
λ1 Wavelength label
Ack Acknowledge label

Ack R2Ack R2(a) Forward reservation protocol in the case of ACKSource

λ1 R1 RESIntermediate

Nack R3

Destination

λ1λ2(b) In the case of NACK

Unused wavelength cannel
Used wavelength cannel

連携実験 Phase II へ向けた研究開発 -2２．光バーストスイッチネットワークの衝突回避手法（東大）

rs t
BuDmfroB

BtRoutingApproachoE

rsBumABurst froBomt frthe same wavelength
on the same linkto ECAEto E(b). Deflection Routing (Allows bursts of the samwavelength traverse different routes)

A to E
Burst fromWave
App lengthroachCollision

CDBErstBuA

DB

m
fro

(a). Collision occurs when multiple bursts
attempt to reserve the same wavelength on
the same link simultaneously.

BtoEA
Burst fromAto E

CE(c). "Smart" Wavelength Assignment (Allows bursts
traverse the same route use different wavelengths)

PJ間連携実験 Phase III 実証概要
連携PJ：光バーストPJ、テラビットPJ
光レイヤにおいて研究開発が進展しつつある光バーストスイッチングに、本格的トラヒックエンジニアリング制御を適用することにより、高度な広帯域光パ
スプロビジョニング性を実証する。
２つのPJ間連携によるシナジー効果をもたらすべく研究開発を推進する。
NW制御
サーバ
装置制御I/F

光パス・トラフィックエンジニアリング制御IF(制御NW構成方法，プロトコル実装仕様)

O‑UNI

テラビットPJ
CTL
エッジ
ノード

CTL

CTL

PJ間連携I/F
OXC

エッジ
ノード

NTT

バーストPJ

OXC
OXC

高速切り替え技術≦20ms
GMPLS相互接続