JP2001244954A - 超高速ネットワーク構築方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】波長多重方式によって実現される超高速ネット
ワークにおいて、単純な装置構成により拡張性の高い超
高速ネットワーク構築方式を提供する。 【解決手段】本発明は、波長多重方式によって実現され
るリング状のＷＤＭネットワークと、前記ＷＤＭネット
ワークとＡｄｄ／Ｄｒｏｐ装置によって接続され、複数
のユーザー端末を収容する複数のローカルネットワーク
より構成される超高速ネットワークに配備され、前記Ａ
ｄｄ／Ｄｒｏｐ装置は、ＷＤＭネットワークから入力さ
れたｍ波長分の信号を、波長別に分離する波長分離回路
と、分離された各波長の情報をローカルネットワーク側
に転送するかＡｄｄ回路経由で、そのままＷＤＭネット
ワーク側に抜けるかを判定する波長別のＤｒｏｐ回路
と、Ｄｒｏｐ回路にてＤｒｏｐ判定された情報をｍ波長
分の回線で帯域を共有し、ローカルネットワークに接続
する帯域共有回路とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重方式によ
って実現される超高速ネットワークにおいて、ネットワ
ークをリング状に構成し、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ回路とバス
の負荷分散技術を用いた超高速ネットワーク構築方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ネットワークを流れる情報が、インター
ネットの普及に伴ない、急激に増大している。従来のバ
ックボーンに配備されたネットワークの容量では、これ
らの増大する情報の転送に対応できなくなる傾向があ
り、バックボーン・ネットワークに要求される情報の転
送容量、つまりネットワークの帯域を飛躍的に高くする
ことが求められている。

【０００３】これらの要求に応えられるネットワークと
して、光技術を用いたＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分
割多重方式）や、光インタフェ−スを持つネットワーク
が考えられる。

【０００４】光素子を使ったスイッチング技術は、まだ
開発途上であり、光素子を使って大容量のスイッチング
を行う装置を開発するのは現実的ではない。また、従来
技術の延長線上で構成を考えて行くと電気回路を用いた
ｎ×ｎのスイッチにて実現することになり、スイッチに
入力される１本あたりの回線速度が高くなったり、入力
される回線数のｎ値が大きくなるにつれ、ｎ×ｎのスイ
ッチ速度が増加し、ハードウェアの規模も大きくなる。
また、処理できる速度に上限があり、入力される回線速
度が限られてしまうという問題がある。

【０００５】このような問題に対応するため、処理情報
をパラレル展開し実現すると、反面、速度の増加に伴な
いパラレル展開数を増やす必要が生じ、結果的にハード
規模が増大してしまうことになる。

【０００６】また、ノンブロッキングなネットワークを
構成しようとすると、図１０に示すネットワーク構成図
のように、各ローカルネットワーク１００４同士をメッ
シュ状に接続してネットワークを構成することになる。
この場合、超高速ネットワーク（ＷＤＭネットワーク）
１００１に接続されるローカルネットワーク１００４の
数をｎとすると、各ローカルネットワーク１００４から
接続されるライン数は、ｎ−１ラインとなり、超高速ネ
ットワーク１００１上に接続されるローカルネットワー
ク１００４が増える度にラインの張り替えが必要となる
とともに、接続ライン数が増え、ネットワーク自体が複
雑な構成になっていく。なお、ここでの各ラインは、波
長多重されており（ＷＤＭ回線）ローカルネットワーク
１００４間は、大容量の回線で接続されている構成であ
る。

【０００７】以上のように、超高速ネットワーク１００
１上を流れる情報が増えるに従って、ネットワーク間を
結ぶ回線の容量を増やす必要があり、この場合、ＷＤＭ
技術を利用したネットワークでは、多重化する波長数を
増やすことで対応する。しかし、超高速ネットワーク１
００１接続されるローカルネットワーク１００４が増え
る場合は、接続されるネットワーク数が増えるに従っ
て、各ネットワーク間を１対１に接続する必要があるた
め、増設が複雑になるという問題がある。

【０００８】さらに、非常に高速な光波長多重ネットワ
ークのデータを、各ローカルネットワークに取り込む際
に、転送情報の速度差や、ローカルネットワークにおけ
るデータの処理能力差によってネットワーク接続点にお
けるデーターオーバーフロー等が発生するおそれがあ
り、様々な規模のローカルネットワークを自由に接続す
る上で、障害となっていた。

【０００９】このようななかで、特開平７−２３１３０
５号公報に記載の発明では、アッドドロップマルチプレ
クサを使用してリング状にネットワークを構成し、さら
に多波長光源が各ノードに波長多重光を供給し、各ノー
ドでは、引き込まれた光の一部を変調する手段を備えた
光波長多重ネットワークについて開示している。しか
し、上記従来技術においても、ネットワークの構成変更
の柔軟性、および、高速な光波長多重ネットワークのデ
ータを、各ノードでＤｒｏｐする際に発生する転送情報
の速度差を吸収する為の手法については、いっさい記載
していない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、波長多重方
式によって実現される超高速ネットワークを構築する際
に、大容量のクロスバー・スイッチ等で構成するのでは
なく、ネットワークをリング状に構成し、単純なＡｄｄ
／Ｄｒｏｐ回路とバスの負荷分散技術を用いることによ
り、ネットワークおよび装置構成を単純化し、より柔軟
な網の拡張性を持たせた超高速ネットワーク構築方式を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の超高速ネットワ
ーク構築方式は、波長多重方式によって実現されるリン
グ状のＷＤＭネットワークと、前記ＷＤＭネットワーク
とＡｄｄ／Ｄｒｏｐ装置によって接続され、複数のユー
ザー端末を収容する複数のローカルネットワークより構
成される超高速ネットワークであって、前記Ａｄｄ／Ｄ
ｒｏｐ装置は、ＷＤＭネットワークから入力されたｍ波
長分の信号を、波長別に分離する波長分離回路と、分離
された各波長の情報をローカルネットワーク側に転送す
るか、Ａｄｄ回路経由で、そのままＷＤＭネットワーク
側に通過させるかを判定する波長別のＤｒｏｐ回路と、
前記Ｄｒｏｐ回路にてＤｒｏｐ判定された情報をｍ波長
分の回線で帯域を共有し、ローカルネットワークに接続
する帯域共有回路とを含む。

【００１２】また、本発明のＡｄｄ／Ｄｒｏｐ装置にお
いて波長別に設けられたＤｒｏｐ回路は、当該Ａｄｄ／
Ｄｒｏｐ装置においてＤｒｏｐを行う入力情報を、前記
ローカルネットワークとの接続点において配備されたｎ
×ｎパケットスイッチの入力ポート数分に分離して帯域
共有回路に入力する手段を有する。

【００１３】さらに、本発明のＡｄｄ／Ｄｒｏｐ装置
は、ローカルネットワークから前記ｎ×ｎパケットスイ
ッチを経由して受信した信号について、その転送先に応
じて出力回線を決定し、後段のＡｄｄ回路に転送する出
力回線選択回路を有し、当該Ａｄｄ回路は、ローカルネ
ットワークにＤｒｏｐされずに通り抜ける情報と、前記
出力回線選択回路から送信されたローカルネットワーク
からの転送情報の出力の競合制御を行い、前記ＷＤＭネ
ットワークに指定された波長で転送する手段を有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、波長多重方式によって
実現される超高速ネットワークを構築する際に、ネット
ワークをリング状に構成し、単純なＡｄｄ／Ｄｒｏｐ回
路とバスの負荷分散技術を用いることにより、ネットワ
ークおよび装置構成を単純化し、より柔軟な網の拡張性
を持たせた超高速ネットワーク構築方式を提供するもの
である。

【００１５】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。図１に本発明の超高速ネットワーク構
成図を示す。超高速ネットワークは、波長多重技術（Ｗ
ＤＭ）を用いた光インタフェースで接続される超高速ネ
ットワーク（ＷＤＭネットワーク）１０１と、従来のネ
ットワークで構成されているローカルネットワーク群１
０４があり、各ローカルネットワーク１０４には、ユー
ザ端末１０５や、別のローカルネットワークが接続され
て、全体のネットワークを構成している。

【００１６】このようにネットワークは、超高速ネット
ワーク１０１と、ローカルネットワーク１０４との接続
点で、ローカルネットワーク１０４行きの情報を転送
（Ｄｒｏｐ）するとともに、ローカルネットワーク１０
４から情報を超高速ネットワーク１０１に転送（Ａｄ
ｄ）するために用いられるＡｄｄ／Ｄｒｏｐ１０２によ
って接続されている。さらに、超高速ネットワーク１０
１とローカルネットワーク１０４の接続点におけるイン
タフェースの整合を取るネットワークインタフェース部
１０３が用意されている。

【００１７】次に、このＡｄｄ／Ｄｒｏｐ部分の構成図
を図２に示す。図２は、本発明のＡｄｄ／Ｄｒｏｐ部構
成図である。

【００１８】図１のＡｄｄ／Ｄｒｏｐ１０２において超
高速ネットワーク１０１に接続される部分のインターフ
ェスは、ＷＤＭによる光インタフェースであり、ｍ波長
分の多重がなされたネットワークに接続されている。

【００１９】Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ１０２の構成は、図２に
示すように、ＷＤＭネットワークから入力される信号を
波長別（λ１〜λｍ）に分離する波長分離回路２０１
と、分離された各波長の情報をローカルネットワーク側
に転送するか、Ｄｒｏｐ回路２０２の分岐点を通過して
Ａｄｄ回路２０８経由でＷＤＭネットワーク側に抜ける
かを判定するＤｒｏｐ回路２０２、そのＤｒｏｐ２０２
回路にてＤｒｏｐ判定された情報をｍ波長分の回線で帯
域を共有し、ローカルネットワークに接続する帯域共有
回路２０３とで構成される。

【００２０】超高速ネットワークとローカルネットワー
クの接続点においては、ローカルネットワーク１０４の
入力点に配備されたｎ×ｎパケットスイッチ２０５に接
続されるが、超高速ネットワーク側とのインタフェース
が異なる場合の対応として、ネットワークの接続点にお
いてネットワーク・インタフェース２０４を配備する。

【００２１】ローカルネットワークから超高速ネットワ
ークへのルートでは、ローカルネットワークの出力点に
配備されたｎ×ｎパケットスイッチ２０６から出力され
た情報は、ネットワーク・インタフェース２０４を介し
て出力回線選択回路２０７に接続される。

【００２２】ネットワーク・インタフェース２０４に関
しては、ローカルネットワークへ情報を取り込む場合に
ついて説明した条件と同一である。出力回線選択回路２
０７で出力回線を決定し、該当回線のＡｄｄ回路２０８
に情報を転送する。Ａｄｄ回路２０８では、ローカルネ
ットワークにＤｒｏｐされずに通り抜ける情報とローカ
ルネットワークから転送される情報の競合制御を行い、
超高速ネットワークに指定された波長で転送する。転送
される波長は、各Ａｄｄ回路２０８で異なり、これらの
波長の情報を波長多重回路２０９にて多重化し、超高速
ネットワークへ出力する。

【００２３】図３に、Ｄｒｏｐ回路の詳細ブロックを示
す。図２におけるＤｒｏｐ回路２０２と等価なものが図
３でのＤｒｏｐ回路３００である。Ｄｒｏｐ回路３００
は、超高速ネットワーク上に多重されている波長数分だ
け存在し、本例では、ｍ波長の多重であるので、ｍ個の
Ｄｒｏｐ回路３００が存在する。Ｄｒｏｐ回路３００
は、転送情報のヘッダ部に記載されている宛先情報か
ら、Ｄｒｏｐ−Ｔａｂｌｅ３０４を参照し、ローカルネ
ットワークに転送（Ｄｒｏｐ）するか、超高速ネットワ
ークに転送（Ｔｈｒｏｕｇｈ）するかを、Ｄｒｏｐ／Ｔ
ｈｒｏｕｇｈ選択回路３０１にて判断する。Ｄｒｏｐの
判定を受けた情報は、ローカルネットワーク入力点に配
備されるｎ×ｎの帯域を有効利用するため、ｎチャネル
分に負荷分散を行う。この負荷分散を行うのが負荷分散
回路３０２である。負荷分散後、ｎチャネル分に分離さ
れた情報をｍ種の波長で転送される情報で帯域共有する
為の帯域共有回路３０５に転送する前にバッファ３０３
を設け，帯域共有する際に生じる競合に対して吸収でき
る構成を取る。

【００２４】図４に、Ａｄｄ回路の詳細ブロックを示
す。図２におけるＡｄｄ回路２０８と等価なものが図４
でのＡｄｄ回路４００である。Ａｄｄ回路４００では、
Ｄｒｏｐ回路の判定で超高速ネットワークに転送（Ｔｈ
ｒｏｕｇｈ）と判断された情報とローカルネットワーク
から転送されてきた情報の競合制御し、超高速ネットワ
ークに転送する機能を持つ。超高速ネットワークにおい
て、該当する波長での転送が可能かが設定されている回
線有効設定情報４０２とその情報を参照しＤｒｏｐ回路
の判定で超高速ネットワークに転送（Ｔｈｒｏｕｇｈ）
と判断された情報が転送中かを判断し、ローカルネット
ワーク側からの情報が転送可能かを判定する利用可能判
定回路４０３を有する。

【００２５】利用可能判定回路４０３は、ローカルネッ
トワークからの情報転送中は、超高速ネットワークに転
送（Ｔｈｒｏｕｇｈ）と判断された情報の転送を止めて
おく制御も行う。この時、転送情報を一時、保持してお
くのにバッファ４０４が配備される。利用可能判定回路
４０３で判定された結果により、超高速ネットワークに
出力するのを超高速ネットワークからの転送データにす
るか、ローカルネットワークからの転送データにするか
を選択するのがＡｄｄ／Ｔｈｒｏｕｇｈ選択回路４０１
である。

【００２６】ローカルネットワークからの転送情報は、
一時バッファ４０６に蓄積され、出力回線選択回路４０
５にて各波長用のＡｄｄ回路４００からの利用可能判定
回路４０３で判定された利用可能情報から現時点での利
用可能な波長を判定し、出力先の波長を決める。この
時、各波長を流れる情報をなるべく平均化する為に、負
荷を分散させ、利用する波長を順番に決めて行く。実施例の動作の説明 本発明の超高速ネットワークの一例を図１に示す。この
図１においてネットワーク上を流れる情報は、図５に示
したＩＰｖ４パケットとする。ユーザ端末１０５は、ロ
ーカルネットワーク１０４に接続され、ローカルネット
ワーク１０４と超高速ネットワーク１０１とインタフェ
ースの整合を取るネットワーク・インタフェース１０３
介し、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ１０２に接続することで情報の
転送を実現する。

【００２７】ユーザ端末１０５が接続されているローカ
ルネットワーク１０４は、現在、ＩＰｖ４パケットの転
送に使われているネットワークで、具体的には、パケッ
ト・オーバー・ＳＯＮＥＴ（ＰｏＳ）でＩＰパケットを
転送するＳＤＨネットワークやイーサネット等が考えら
れる。

【００２８】これらの異なるインタフェースを超高速ネ
ットワークに接続するための変換部としてネットワーク
インタフェース１０３が有る。このネットワークインタ
フェース１０３にて、プロトコル変換等のネットワーク
間のインタフェースの違いを吸収した後、Ａｄｄ／Ｄｒ
ｏｐ１０２を経由して超高速ネットワーク１０１にＩＰ
パケットは、転送される。

【００２９】一方、ローカルネットワーク１０４への転
送は、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ１０２にて判断され、超高速ネ
ットワーク１０１上を流れるＩＰｖ４パケットの宛て先
情報を読み取り、該当するローカルネットワーク宛てで
ある場合は、ローカルネットワーク側に転送（Ｄｒｏ
ｐ）を行う。このようにして、超高速ネットワーク１０
１を介したＩＰｖ４パケットの転送が行われる。ここで
超高速ネットワーク１０１は、波長多重方式（ＷＤＭ）
によるネットワークで、例として２．４Ｇｂｐｓの光イ
ンタフェースが１２８波多重されており、ローカルネッ
トワークの切り口は、２．４Ｇｂｐｓの光インターフェ
ースを８本持つ場合について以下に説明する。

【００３０】まず、図２のＡｄｄ／Ｄｒｏｐ部構成図を
参照して動作原理を説明する。例としてあげた様に、超
高速ネットワーク１０１で多重されている波長は１２８
波のため、波長分離回路２０１で分離される波長数は１
２８となりλ１〜λ１２８となる。また、ローカルネッ
トワーク１０４側に配備されているパケットスイッチ２
０６は８×８の１Ｌｉｎｅあたり２．４Ｇｂｐｓの容量
を持つものとする。

【００３１】波長分離回路２０１で分離された波長毎の
情報λ１〜λ１２８は、それぞれに対して設けられたＤ
ｒｏｐ回路２０２に各々入力され、ローカルネットワー
ク１０４側に転送するか、超高速ネットワーク１０１側
に転送するか判定される。

【００３２】ローカルネットワーク１０４側に転送する
と判定された場合、ローカルネットワーク１０４に配備
されているパケットスイッチ２０５の入力ポート数分に
負荷分散され、本例では２．４Ｇｂｐｓの８ポート分に
分配され、帯域共有回路２０３にて波長数分の情報が帯
域共用される。本例においては、１２８波分の情報が帯
域共有されることになる。単純計算では、超高速ネット
ワーク１０１側の情報転送容量は１２８波長×２．４Ｇ
ｂｐｓで、ロ―カルネットワーク１０４の入力点では、
８Ｌｉｎｅ×２．４Ｇｂｐｓとなり、入力側が１６倍の
容量を持つため、ピーク時には、溢れてしまうことにな
る。

【００３３】しかし、超高速ネットワーク上を流れる情
報に対し、ローカルネットワーク１０４側に転送される
情報は比較的少ないことと、ローカルネットワーク１０
４側に対し、入力点に配備されているパケットスイッチ
２０５の容量以上の情報を流入させても結局、ローカル
ネットワーク内で処理しきれず溢れることになるので、
実際の運用では、常時ピーク値になり続けることは発生
しにくく、たとえ過渡的に溢れが生じたとしてもシステ
ム上問題にならない。

【００３４】また、帯域共有回路２０３に入力される前
段にて、８本のＬｉｎｅを負荷分散させて情報を転送す
るため、ピーク時にのローカルネットワーク入力点での
負荷が分散され、溢れを回避する方式を取っている。帯
域共有回路２０３の出力点でのローカルネットワークと
インタフェースでは、接続されるローカルネットワーク
の転送方式の違いによる、フレーム変換等を行い、終端
する機能を持つネットワーク・インタフェース２０４を
配備する。

【００３５】このネットワーク・インタフェース２０４
介し、フレーム変換した後にローカルネットワーク入力
点に配備されている８×８（２．４Ｇｂｐｓ／Ｌｉｎ
ｅ）のパケットスイッチ２０５に接続される。

【００３６】一方、ローカルネットワーク１０４から超
高速ネットワーク１０１側への情報は、まず、ローカル
ネットワーク１０４の出力点に配備されたる８×８
（２．４Ｇｂｐｓ／Ｌｉｎｅ）のパケットスイッチ２０
５でスイッチングされ、出力される。ネットワーク間の
インタフェースの整合を取るためネットワーク・インタ
フェース２０４を介して、超高速ネットワーク１０１の
出力回線選択回路２０７に接続される。

【００３７】出力回線選択回路２０７では、各波長毎に
配備されているＡｄｄ回路２０８から超高速ネットワー
ク上の転送状態を監視し、ローカルネットワーク１０４
から出力される情報を各波長の回線に対し、出力が平均
化するように考慮するとともに、転送可能状態をモニタ
し、可能な回線に出力する。

【００３８】ローカルネットワーク１０４の出力点で
は、２．４Ｇｂｐｓの８Ｌｉｎｅ分でこれらの情報を
２．４Ｇｂｐｓの１２８回線のいずれかに転送すれば良
い。出力点では、超高速ネットワーク１０１を通り抜け
る情報との競合制御をＡｄｄ回路２０８にて行い、各波
長の転送情報を波長多重した後に超高速ネットワークに
出力される。

【００３９】図２の例では、波長分離回路２０１とＤｒ
ｏｐ回路２０２との間にＯ／Ｅ（光／電気変換）２１０
を、Ａｄｄ回路２０８と波長多重回路２０９の間にＥ／
Ｏ（電気／光変換）２１１を配備し、この間の処理を現
在、実現可能な電気回路で構成している。

【００４０】さらにＤｒｏｐ回路の詳細な動作説明を図
３を用いて行う。図３は、本発明のＤｒｏｐ側構成図で
ある。

【００４１】前述したように、Ｄｒｏｐ回路では、ロー
カルスイッチ側に情報を転送するか、超高速側に転送す
るかを判定する装置ブロックである。入力点では、Ｄｒ
ｏｐ／Ｔｈｒｏｕｇｈ選択回路３０１により、転送され
る情報から宛先情報を読み取り、Ｄｒｏｐ−Ｔａｂｌｅ
３０４に参照しに行く。本例においては、転送される情
報はＩＰｖ４パケットであるので、図５にＩＰｖ４パケ
ット構成を示す様に、参照される宛先情報は１７バイト
目〜２０バイト目に収容されている。この宛先情報を抜
き取りＤｒｏｐ−Ｔａｂｌｅ３０４に参照しに行き、該
当した場合、ローカルネットワーク側に転送される。

【００４２】また、宛先判定を簡潔にするため、ローカ
ルネットワークに固有の識別アドレスを割り振り、ＩＰ
ｖ４パケットにこの識別アドレスをラベル化し付加する
ことにより、より高速に宛先判定を行う方法も取れる。
加えて、宛先に送信元情報も付加することで、リング上
にて宛先が無いパケットを判定する機能を盛り込むこと
ができる。

【００４３】つまり、送信元のローカルネットワークの
アドレスを再度、送信元のネットワークにて検出した場
合は、送信したパケットが、どのローカルネットワーク
にも受け入れられなかったことを示し、この様な、パケ
ットがネットワーク上を流れ続けると無駄なパケットが
ネットワーク上の帯域を消費する問題が発生する。この
問題に対応するために、これらのパケットを廃棄するこ
とで、異常なパケットがネットワーク上を流れ続けるこ
とを防ぐ効果も得られる。

【００４４】Ｄｒｏｐ−Ｔａｂｌｅ３０４にて何も設定
しない場合は、通りぬけモードになり、ローカルネット
ワーク側に転送されることが無い。よって、超高速ネッ
トワークからローカルネットワークを切り離したい場合
は、この Ｄｒｏｐ−Ｔａｂｌｅ３０４に何も設定しな
ければ実現できる。Ｄｒｏｐ／Ｔｈｒｏｕｇｈ選択回路
３０１を流れる情報は２．４Ｇｂｐｓの容量を持ち、ロ
ーカルネットワーク側に転送される判定がされた場合、
負荷分散回路３０２に入力される。

【００４５】ローカルネットワークの入力点に配備され
るパケットスイッチのＬｉｎｅ数に負荷分散され、入力
容量の最大値が２．４Ｇｂｐｓを持つ情報が、最大転送
容量が２．４Ｇｂｐｓの８Ｌｉｎｅに振り分けられる。
この時、同一のＩＰフローに属するパケットは、同じＬ
ｉｎｅに振り分けることで、パケットの前後関係を保っ
て転送する。この振り分けは、ＩＰの宛先情報からハッ
シュ関数を用いて得られた値から方路を決める方式で実
現でき、異なる宛先の場合には、異なるＬｉｎｅをある
程度ランダムに選択され、同一の宛先の場合は、同じＬ
ｉｎｅが選択される。

【００４６】負荷分散回路３０２にて負荷分散された
後、バッファ３０３にて情報を一時蓄積してから帯域共
用回路３０５に転送する。この帯域共有回路３０５は、
図２における帯域共有回路２０３に相当する。バッファ
３０３からの読み出しは、帯域共有回路３０５からの制
御で行われ、帯域共有回路３０５に転送できるかの判定
信号を受信し、読み出し可能時に転送する。転送Ｌｉｎ
ｅがビジー状態で転送できない場合も存在するため、バ
ッファ３０３を設けて対応する。

【００４７】帯域共有回路３０５は、様々な実現方法が
あるが、本例における基本的な機能は、１２８本の回線
を８本に負荷分散後、８本に集約するものである。

【００４８】各波長毎に負荷分散した情報は８本に分配
されるが、各出力の名称をλ１−ｃｈ１、λ１−ｃｈ
２、・・λ１−ｃｈ８、λ２−ｃｈ１、λ２−ｃｈ２、
・・λ２−ｃｈ８、・・、λ１２８−ｃｈ１、λ１２８
−ｃｈ２、・・λ１２８−ｃｈ８とした場合、λ１−ｃ
ｈ１とλ２−ｃｈ１ ・・λ１２８−ｃｈ１をＬｉｎｅ
１に、λ１−ｃｈ２とλ２−ｃｈ２ ・・λ１２８−ｃ
ｈ２をＬｉｎｅ２に、以下同様にλ１−ｃｈ８とλ２−
ｃｈ８ ・・λ１２８−ｃｈ８をＬｉｎｅ８に集約する
ことを意味する。各Ｌｉｎｅとも１２８から１本選択す
る処理を行えばよい。したがって、１２８本の波長多重
情報のどの回線からの情報を転送中かの管理を行い、他
の回線からの情報を転送していない場合に転送する機能
を実現すればよい。

【００４９】図６に帯域共有回路の実現法の１例を示
す。また、動作タイミングを図７帯域共有回路タイミン
グチャートに示す。本発明の帯域共有回路構成図であ
る。図７は、帯域共有回路タイムチャートである。

【００５０】各波長のデータをλ１＿ｄａｔａ〜λ１２
８＿ｄａｔａとし、図３におけるバッファ３０３に転送
情報が溜まった場合、転送要求を送出する。

【００５１】この要求信号をλ１＿ｒｅｑ〜λ１２８＿
ｒｅｑとする。帯域共有回路にて情報の転送が受け入れ
られると受け入れ許可信号λ１＿ａｃｔ〜λ１２８＿ａ
ｃｔを出力する。これらの制御により帯域共有を行う。
図６にて、転送すべき情報が発生すると、λ＿ｒｅｑ信
号が発生する。

【００５２】図７のタイムチャートの例では、の時刻
にλ１の要求が発生している。この要求を図６における
受付順序判定回路６０３にて他波長の情報の転送と競合
しない場合は、即、受け入れられ、競合している場合
は、受付順序を考慮し、早い時間に要求のあった波長の
情報から受付を許可して行く。

【００５３】図７のタイムチャートでは、の時刻で受
け付けられたのがλ２で、この時、λ２とλ３の要求が
立っているが、λ２はの時刻、λ３はの時刻に要求
が立っており、結果として時刻的に先に要求のあったλ
２の要求が受け入れられている。この制御を図６の受付
順序判定回路６０３にて行う。

【００５４】受付順序の前後関係を判定した後、他の波
長の情報転送要求が立っていないかを各波長毎のλｘ
ａｎｄ（ｘ：１〜１２８）６０２で判定後、他の波長の
情報転送が行われていない場合にλｘ＿ａｃｔ（ｘ：１
〜１２８）をアクティブにし、受付を許可する。受付が
許可された波長の情報のルートは、ゲート６０１が開か
れ、Ｌｉｎｅ＿ｄａｔａとしての出力パスが確立する。

【００５５】同時に図３におけるバッファ３０３からの
読み出しを開始し、情報の転送が行われる。転送が完了
するとλｘ＿ｒｅｑ（ｘ：１〜１２８）をＯＦＦにバス
を開放すると同時に転送要求のある他波長の情報を受け
入れる。上記のように動作する帯域共有回路をＬｉｎｅ
数分、本例では８回路分設け、ローカルネットワークに
接続される。

【００５６】また、帯域共有回路を実現するのに、イー
サネットで使われているＣＳＭＡ／ＣＤ方式を用い、１
本のＬｉｎｅを共有する手法で転送する手段でも実現で
きる。

【００５７】次に、Ａｄｄ回路の詳細な動作説明を図４
を用いて行う。ローカルネットワーク１０４からの情報
は、ネットワーク間のインタフェースの違いを図２にお
けるネットワークインタフェース２０４にて吸収した
後、図４におけるバッファ４０６に収容される。

【００５８】出力回線選択回路４０５において、各波長
毎に配備されているＡｄｄ回路４００からの転送許可信
号を参照して、転送可能な波長を探す。また、転送する
パケットの１７バイト目〜２０バイト目に収容されてい
る宛先をから、負荷分散を行い、同じ宛先を持つパケッ
トは、同じ波長に割り当てられるように、１２８の波長
から１つ選択する。

【００５９】この負荷分散法には、ハッシュ関数を用い
て、宛先情報からランダムに回線を選択し転送する方式
があり、同じ演算方法によって得た結果を用いるため、
同一の宛先の情報は、同一の波長を選択でき、異なる宛
先の情報は、ランダムな波長を選択することにより負荷
を分散させる。これは、図３のＤｒｏｐ回路３００の動
作にて説明した負荷分散の方法と同じ考えで実現でき
る。負荷分散させた出力先のＡｄｄ回路４００からの転
送許可信号が転送許可状態であれば転送状態に入り、バ
ッファ４０６から読み出しを開始する。

【００６０】また、転送許可状態でない場合、待ち状態
に入る。各波長毎のλｘ用Ａｄｄ回路（ｘ：１〜１２
８）４００は、ローカルネットワークに転送されずに、
超高速ネットワークへ通りぬけてゆく情報を一時的に格
納するバッファ４０４とローカルネットワーク側から転
送される情報と超高速ネットワークへ通りぬけてゆく情
報とを選択するＡｄｄ／Ｔｈｒｏｕｇｈ選択回路４０
１、そして、回線有効設定情報４０２と転送状況から転
送情報を制御する利用可能判定回路４０３とによって構
成される。回線有効設定情報４０２は、該当する波長が
有効か無効かを設定するもので、無効に設定されている
場合は、その波長における情報の転送は行えない。その
設定情報と、超高速ネットワークへ通りぬけてゆく情報
を一時的に格納するバッファ４０４の状態からローカル
ネットワーク側からの情報が転送可能かを判定し転送許
可信号を出力するのが、利用可能判定回路４０３であ
る。

【００６１】また、利用可能判定回路４０３では、回線
有効設定情報４０２が無効になっている場合は、出力選
択回路４０５に対し回線が利用不可であることを通知
し、出力選択回路４０５おいて行われる負荷分散の対象
から外す制御を行う。

【００６２】さらに、利用可能判定回路４０３では、ロ
ーカルネットワーク側からの情報転送中に超高速ネット
ワークへ通りぬけてゆく情報が入力された場合、バッフ
ァ４０４の読み出しを停止しローカルネットワーク側か
らの情報が転送し終わるまで、出力を待たせる制御も行
う。

【００６３】このようにして出力された情報が図２にお
けるＥ／Ｏ（電気／光変換）２１１を通り、指定した波
長の光情報に変換された後、波長多重回路２０９を経
て、超高速ネットワークに出力される。発明の他の実施例 次に本発明の他の実施例について説明する。

【００６４】図２においてローカルネットワーク側に転
送される波長を限定し８波長とすると、この場合、ロー
カルネットワーク側に転送される情報は、２．４Ｇｂｐ
ｓが８本となり、ローカルネットワークの入力点のパケ
ットスイッチの入力容量と一致させる。

【００６５】このような条件で構成した方法を図８に示
す。また、このようなローカルネットワークに転送する
機能を持つＡｄｄ／Ｄｒｏｐを配備したネットワーク構
成図を図９に示す。図９において各Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ９
０２では、ローカルネットワーク側に転送する波長を限
定し、例えばＡｄｄ／Ｄｒｏｐλ１〜λ８ （９０２−
Ａ）では、λ１〜λ８のみの波長をローカルネットワー
ク側に転送し、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ λ９〜λ１６（９０
２−Ｂ）では、λ９〜λ１６のみの波長をローカルネッ
トワーク側に転送する。

【００６６】よって、波長によって転送先のローカルネ
ットワークが決まる方式であり、図８の出力回線選択回
路８０７では、転送先のローカルネットワークに割り当
てられている波長の回線を選択する回路となる。この様
な構成を取ることによって、図２に示した帯域共有回路
２０３が不用となる。また、図８のＤｒｏｐ回路８０２
は、図３におけるＤｒｏｐ回路３００でのＤｒｏｐ／Ｔ
ｈｒｏｕｇｈ選択回路３０１とＤｒｏｐ−Ｔａｂｌｅ３
０４だけの回路構成で実現できる。

【００６７】このように各ローカルネットワーク宛て毎
に波長を割り当てて、波長により宛先を管理すること
で、波長毎に、同一のローカルネットワーク行きの情報
を転送することになり、１つの回線上を流れる情報が異
なる宛先の場合に比べて、ネットワーク上の管理がしや
すく、トラヒック管理が容易になる特徴がある。

【００６８】このように 本発明は波長多重方式によっ
て実現される超高速ネットワークを構築する際に、大容
量のクロスバー・スイッチ等で構成するのではなく、ネ
ットワークをリング状に構成し、単純なＡｄｄ／Ｄｒｏ
ｐ回路とバスの負荷分散技術を用いることにより、構成
を単純化し、より柔軟な網の拡張性を持たせた超高速ネ
ットワーク構築方式である。

【００６９】以上述べたように、本発明は、図１に示す
波長多重方式によってリング状に接続された超高速ネッ
トワークにて、加入者に近いローカル・ネットワークと
の接続をＡｄｄ／Ｄｒｏｐ回路で接続を実現したネット
ワークにおいて適用され、以下のような特徴を有する。

【００７０】まず第一に、ローカル・ネットワークに取
り込む際のＡｄｄ／Ｄｒｏｐにて、パケットのヘッダを
見て取り込むか否かを判定する。従来のパケットのヘッ
ダに記載されている宛先を参照することで判定すること
により、新たなフレームを構成することなく実現でき
る。

【００７１】第二に、ローカル・ネットワークへの取り
込み口では、複数の回線を用意し、回線の帯域を有効利
用する為、負荷分散を行う。負荷分散を行うことで、転
送速度が高い超高速ネットワークから、超高速ネットワ
ークに比べ、転送速度が低いローカル・ネットワークに
取り込む際の転送速度差をある程度吸収できる特徴があ
る。負荷分散は、ローカル・ネットワークへの取り込み
口でのパケットスイッチのＬｉｎｅ数に対応する分散数
とする。

【００７２】波長多重している波長の１波長に対応して
上記の分散が行われる為、パケットスイッチの各Ｌｉｎ
ｅでは、負荷分散された後の波長多重している波長数分
の回線の情報を共有することになる。この帯域共有を帯
域共有回路で行うことを特徴とする。

【００７３】第三に、ローカル・ネットワークへの取り
込み口では、パケットスイッチが配備されるが、２．４
Ｇの８×８といった現存するパケットスイッチ等で構成
される。ここでのスイッチ容量は、ローカル・ネットワ
ークが取り扱う容量の最大値で決まるパケットスイッチ
の容量となる。よって、ローカル・ネットワークに取り
込める情報量は、このパケットスイッチ容量に限定され
る。つまり、超高速ネットワークからロ―カル・ネット
ワークへの接続点では、超高速ネットワークが持ってい
る最大帯域まで必要なく、ローカル・ネットワークが扱
える最大帯域まで落とすことができる。

【００７４】第四に、本超高速ネットワーク構築方式で
は、ローカル・ネットワークとの接続を単純なＡｄｄ／
Ｄｒｏｐにて接続しており、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ点を増や
すことで接続できるローカルネットワーク数を増やすこ
とができる。また、波長多重する波長数を増やすこと
で、ネットワークの帯域を増やせ、結果的にネットワー
クで処理できる情報量を増やせる。以上のように本超高
速ネットワーク構築方式は、拡張性に優れ、ネットワー
クの容量を増やす場合に、ネットワークを構成するハ−
ドウェアを入れ換えるのではなく、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ点
での設定変更と伝送する波長の種類を増やすことで、ネ
ットワークの容量を容易に拡張できる特徴を持つ。

【００７５】第五に、本発明の方式では各波長を各ロー
カルネットワークに割り当てることも可能であり、宛先
毎に波長を割り当てて、波長により宛先を管理する方法
も取ることができる。このような方法を取ることによ
り、波長毎に、同一のローカルネットワーク行きの情報
を送るため、１つの回線上を流れる情報が異なる宛先の
場合に比べて、ネットワーク上の管理がしやすく、トラ
ヒック管理が容易になる特徴がある。

【００７６】

【発明の効果】ネットワークにおいて、扱う帯域が高く
なるに従い、ハ−ドウェア処理速度も向上する必要があ
る、本発明では、波長多重（ＷＤＭ）技術を使ってネッ
トワークを構成し、また、転送される情報量が増えて
も、基本的には、波長多重している波長数を増やすこと
で対応するので、現状の技術で用いられる１回線あたり
処理上限は２．４Ｇｂｐｓ程度で対応可能である。

【００７７】本発明では、超高速ネットワークを構成す
るにあたり、波長多重（ＷＤＭ）回線を用いてリング状
に接続して、ローカルネットワークに接続するポイント
にてＡｄｄ／Ｄｒｏｐを設けて接続することでネットワ
ーク全体の構成を簡略化できる。

【００７８】また、将来の拡張を予測して、ローカルネ
ットワークに接続される可能性のある場所に、予めＡｄ
ｄ／Ｄｒｏｐを配備しておき、当面は通過状態に設定し
ておき、ローカルネットワークの接続を増やす時点で、
増設したローカルネットワーク側への転送設定を行うこ
とで接続できるという運用も可能な為、拡張性に富んで
いる。

【００７９】さらに、メッシュ状に構成したネットワー
クでは、接続されるローカルネットワーク数ｎに対して
ローカルネットワークに接続されるポイントでｎ−１本
のラインを取り込むことになり、ローカルネットワーク
の１つを増設するに伴ない、ｎ−１本のラインを増設す
る必要が生じる。しかし、本発明では、超高速ネットワ
−クに接続されるポイントではＡｄｄ／Ｄｒｏｐ構成を
取っているため、ローカルネットワークに接続されるラ
イン数のみを接続すれば良いことになり、増設が比較的
容易に行える。

【００８０】本発明のネットワークは波長多重（ＷＤ
Ｍ）によってリング状に接続されているので、多重化さ
れる波長数を増やすことにより情報量増加に対応でき、
さらに、回線の最大容量まで帯域を共有でき、メッシュ
状に構成されたネットワークと同様に、ノンブロッキン
グのスイッチングを行うことができる。

【００８１】また、個々のローカルネットワークに波長
を割り振り、宛先別に波長を割り振ることでネットワー
ク間を転送することができ、ネットワーク上の管理が明
確になる。

【００８２】さらに、ローカルネットワークのインタフ
ェースにて、超高速ネットワークとのインタフェースの
違いを吸収するネットワークインタフェースを配備する
ことで、異なるインタフェースを持つネットワークを、
共通の超高速ネットワークを介して接続することができ
る。

【００８３】このように、本発明では、接続されるネッ
トワーク数が増えてもクロスバースイッチでネットワー
クを構成した場合とは異なり、遅延が増えることがな
く、速度的にも現時点の技術で実現可能な構成を取るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超高速ネットワーク構成図である。

【図２】本発明のＡｄｄ／Ｄｒｏｐ部構成図である。

【図３】本発明のＤｒｏｐ側構成図である。

【図４】本発明のＡｄｄ側構成図である。

【図５】ＩＰｖ４パケット構成図である。

【図６】本発明の帯域共有回路構成図である。

【図７】帯域共有回路タイムチャートである。

【図８】本発明のＡｄｄ／Ｄｒｏｐ部の第２構成図であ
る。

【図９】本発明の超高速ネットワークの第２構成図であ
る。

【図１０】メッシュ型超高速ネットワーク構成図であ
る。

【符号の説明】

１０１、９０１、１００１ 超高速ネットワーク（ＷＤ
Ｍネットワーク） １０２、９０２ Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ １０３、９０３、１００３ ネットワークインタフェー
ス １０４、９０４，１００４ ローカルネットワーク １０５、９０５、１００５ ユーザ端末 ２０１ 波長分離回路 ２０２ Ｄｒｏｐ回路 ２０３ 帯域共有回路 ２０４ ネットワーク・インタフェース ２０５、２０６、８０５、８０６ ｎ×ｎパケットスイ
ッチ ２０７ 出力回線選択回路 ２０８ Ａｄｄ回路 ２０９ 波長多重回路 ２１０、８１０ Ｏ／Ｅ ２１１、８１１ Ｅ／Ｏ ３００ λｎ用Ｄｒｏｐ回路 ３０１ Ｄｒｏｐ／Ｔｈｒｏｕｇｈ選択回路 ３０２ 負荷分散回路 ３０３ バッファ ３０４ Ｄｒｏｐ−Ｔａｂｌｅ ３０５ 帯域共有回路 ４００ λｎ用Ａｄｄ回路 ４０１ Ａｄｄ／Ｔｈｒｏｕｇｈ選択回路 ４０２ 回線有効設定情報 ４０３ 利用可能判定回路 ４０４、４０６ バッファ ４０５ 出力回線選択回路 ６００ 帯域共有回路 ６０１ ゲート ６０２ λｎ用Ａｎｄ ６０３ 受付順序判定回路 ８０１ 波長分離回路 ８０２ Ｄｒｏｐ回路 ８０４ ネットワーク・インタフェース ８０７ 出力回線選択回路 ８０８ Ａｄｄ回路 ８０９ 波長多重回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｌ 12/46 12/28 Ｆターム(参考） 5K002 AA01 AA03 BA05 DA02 DA11 FA01 5K028 CC06 DD05 DD06 TT02 TT05 5K031 AA05 AA12 CA15 CB11 DA05 DA19 DB12 DB14 5K033 AA03 AA09 CA17 CC01 DA05 DB01 DB04 DB18 DB22

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波長多重方式によって実現されるリング状
   のＷＤＭネットワークと、前記ＷＤＭネットワークとＡ
   ｄｄ／Ｄｒｏｐ装置によって接続され、複数のユーザー
   端末を収容する複数のローカルネットワークを含む超高
   速ネットワークにおいて、 前記Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ装置は、前記ＷＤＭネットワーク
   から入力されたｍ波長分の信号を、波長別に分離する波
   長分離回路と、 分離された各波長の情報をローカルネットワーク側に転
   送するか、Ａｄｄ回路経由で、そのままＷＤＭネットワ
   ーク側に抜けるかを判定する波長別のＤｒｏｐ回路と、
   前記Ｄｒｏｐ回路にてＤｒｏｐ判定された情報をｍ波長
   分の回線で帯域を共有し、ローカルネットワークに出力
   する帯域共有回路とを含むことを特徴とする超高速ネッ
   トワーク構築方式。
2. 【請求項２】前記波長別のＤｒｏｐ回路は、当該Ａｄｄ
   ／Ｄｒｏｐ装置においてＤｒｏｐを行う入力情報を、前
   記ローカルネットワークとの接続点において配備された
   ｎ×ｎパケットスイッチの入力ポート数分に分離して帯
   域共有回路に入力する手段を有することを特徴とする請
   求項１に記載の超高速ネットワーク構築方式。
3. 【請求項３】前記Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ装置は、ローカルネ
   ットワークから前記ｎ×ｎパケットスイッチを経由して
   受信した信号について、その転送先に応じて出力回線を
   決定し、後段のＡｄｄ回路に転送する出力回線選択回路
   と、 当該Ａｄｄ回路は、ローカルネットワークにＤｒｏｐさ
   れずに通り抜ける情報と、前記出力回線選択回路から送
   信されたローカルネットワークからの転送情報の競合制
   御を行い、前記ＷＤＭネットワークに指定された波長で
   転送を行う手段を有することを特徴とする請求項２に記
   載の超高速ネットワーク構築方式。
4. 【請求項４】前記Ｄｒｏｐ回路は、転送情報のヘッダ部
   に記載されている宛先情報から、あらかじめ記憶するＤ
   ｒｏｐ−Ｔａｂｌｅを参照し、ローカルネットワークに
   転送するか、超高速ネットワークにそのまま転送するか
   を判断するＤｒｏｐ／Ｔｈｒｏｕｇｈ選択回路と、 前記Ｄｒｏｐ／Ｔｈｒｏｕｇｈ選択回路においてＤｒｏ
   ｐの判定を受けた情報について、ローカルネットワーク
   入力点に配備されるｎ×ｎスイッチの帯域を有効利用す
   るため、ｎチャネル分に負荷分散を行う負荷分散回路
   と、 前記負荷分散回路において負荷分散後、ｎチャネル分に
   分離された情報をｍ種の波長で転送される情報で帯域共
   有する為の帯域共有回路に転送する前にバッファを設
   け、帯域共有する際に生じる競合に対して吸収できる構
   成を有することを特徴とする請求項３に記載の超高速ネ
   ットワーク構築方式。
5. 【請求項５】前記Ａｄｄ回路は、前記Ｄｒｏｐ回路の判
   定で超高速ネットワークに転送と判断された情報とロー
   カルネットワークから転送され、前記出力回線選択回路
   の前段に配備されたバッファに格納された情報の競合制
   御を行う手段と、 前記超高速ネットワークにおいて、該当する波長での転
   送が可能か設定される回線有効設定情報と、 前記回線有効設定情報を参照しＤｒｏｐ回路の判定で超
   高速ネットワークに転送と判断された情報が転送中かを
   判断し、ローカルネットワーク側からの情報が転送可能
   かを判定する利用可能判定回路とを有することを特徴と
   する請求項４に記載の超高速ネットワーク構築方式。
6. 【請求項６】前記利用可能判定回路は、ローカルネット
   ワークからの情報転送中は、超高速ネットワークに転送
   と判断された情報の転送を停止し、転送を停止した当該
   転送情報を一時保持するバッファと、 前記利用可能判定回路の判定た結果により、超高速ネッ
   トワークへの出力を超高速ネットワークからの転送デー
   タにするか、ローカルネットワークからの転送データに
   するかを選択するＡｄｄ／Ｔｈｒｏｕｇｈ選択回路を有
   することを特徴とする請求項５に記載の超高速ネットワ
   ーク構築方式。
7. 【請求項７】前記出力回線選択回路は、各波長毎に配備
   されているＡｄｄ回路より超高速ネットワーク上の転送
   可能状態を取得し、前記ローカルネットワークから出力
   される情報を各波長の回線に対し、出力の平均化を行っ
   て転送可能な回線に出力する手段を有することを特徴と
   する請求項６に記載の超高速ネットワーク構築方式。
8. 【請求項８】前記Ｄｒｏｐ回路は、前記ＷＤＭネットワ
   ークからの転送情報に含まれる宛先情報、送信元情報、
   またはローカルネットワーク固有の識別アドレスに対応
   したラベル情報を参照して、当該転送情報のローカルネ
   ットワークへのＤｒｏｐ／通過／廃棄を判定する手段を
   有することを特徴とする請求項４に記載の超高速ネット
   ワーク構築方式。
9. 【請求項９】波長多重方式によって実現されるリング状
   のＷＤＭネットワークと、前記ＷＤＭネットワークと、
   複数のユーザー端末を収容する複数のローカルネットワ
   ークを接続するＡｄｄ／Ｄｒｏｐ装置であって、 前記Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ装置は、前記ＷＤＭネットワーク
   から転送されたパケットを、ローカル・ネットワークに
   取り込む際に、パケットのヘッダを見て取り込むか否か
   を判定する判定手段と、 前記ローカル・ネットワークの接続点に配備されたパケ
   ットスイッチのＬｉｎｅ数に対応する分散数で、波長多
   重している波長の１波長に対応して負荷分散を行う手段
   と、 パケットスイッチの各Ｌｉｎｅでは、負荷分散された後
   の波長多重している波長数分の回線の情報を共有する帯
   域共有手段とを有することを特徴とする超高速ネットワ
   ーク構築装置。