JP2002521860A - 光タグスイッチングを使用した高スループットで低レイテンシの次世代インターネットネットワーク - Google Patents
光タグスイッチングを使用した高スループットで低レイテンシの次世代インターネットネットワークInfo
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Abstract
(57)【要約】
光ネットワークに応用可能である光シグナリングヘッダ（２１０）手法が開示されている。この手法によれば、パケット（６２０）のルーティング情報は、データペイロード（２１１）と同じチャネルまたは波長に組み込まれているので、ヘッダ（２１０）とデータペイロード（２１１）の両方が、同じ経路および関連遅延を有するネットワークエレメントを通って伝達する。ヘッダ（２１０）の情報は、データペイロード（２１１）と十分に異なる特性を持っているので、シグナリングヘッダは、データペイロードに影響されることなく検出可能であり、シグナリングヘッダは、データペイロードに影響を与えることなく除去可能にもなっている。シグナリングルーティング手法は、２つのタイプのプラグアンドプレイモジュールを使用して、モジュール方式によって従来ネットワークエレメントの上に置くことが可能になっている。最初のタイプは、データペイロードがネットワークに出入りする入口点と出口点でヘッダ符号化と復号化を行う。第２のタイプは、ネットワークエレメントの各々でヘッダ検出を行う。
Description
【０００１】 （発明の背景） （1.発明の分野） 本発明は、光通信システムに関し、さらに具体的には、高スループットで低レ
イテンシのネットワーク・トラフィックを受け入れる光システムに関する。
イテンシのネットワーク・トラフィックを受け入れる光システムに関する。
【０００２】 （2.従来技術の説明） 光波長分割多重伝送（WDM）技術の最近の研究進歩により、伝送帯域幅が、既
存の商用ネットワークよりも数倍も高くなっているネットワークの開発が促進さ
れている。このようなスループット向上は、それだけを取り上げると印象的であ
るが、国民的発意（national initiatives）を含む、新しいアプリケーションを
サポートするという要求条件を満足できる次世代の超高速ネットワークを提供す
る次世代インターネット（NGI）を実現するためには、ネットワーク・レイテンシ
の低減化も、同じように達成されなければならない。この目的に向かって、現在
の研究努力は、WDM光パケットスイッチング技術を利用した超低レイテンシのイ
ンターネットプロトコル（IP）の開発に集中しており、高スループットで低レイ
テンシという２つの目標を達成することを約束している。この研究努力は、将来
性がある反面、この２つの目標を実現するまでには至っていない。
存の商用ネットワークよりも数倍も高くなっているネットワークの開発が促進さ
れている。このようなスループット向上は、それだけを取り上げると印象的であ
るが、国民的発意（national initiatives）を含む、新しいアプリケーションを
サポートするという要求条件を満足できる次世代の超高速ネットワークを提供す
る次世代インターネット（NGI）を実現するためには、ネットワーク・レイテンシ
の低減化も、同じように達成されなければならない。この目的に向かって、現在
の研究努力は、WDM光パケットスイッチング技術を利用した超低レイテンシのイ
ンターネットプロトコル（IP）の開発に集中しており、高スループットで低レイ
テンシという２つの目標を達成することを約束している。この研究努力は、将来
性がある反面、この２つの目標を実現するまでには至っていない。
【０００３】 このようなIP/WDMネットワークを実現するには、チャレンジする要求条件がい
くつかある。第１に、NGIネットワークは、既存インターネットと相互運用され
、プロトコル間の衝突（conflicts）を回避しなければならない。第２に、NGIネ
ットワークは、超低レイテンシを提供するだけでなく、パケット交換（つまり、
バーストの）IPトラフィックと回線交換WDMネットワークの両方を活用しなけれ
ばならない。第３に、NGIネットワークが、シグナリングとデータペイロードの
間で同期をとる必要がなければ好都合である。最後に、望まれている目標は、NG
Iネットワークが種々のプロトコルとフォーマットのデータトラフィックを受け
入れ、複雑な同期化やフォーマット変換を必要としないで、IPシグナルと非IPシ
グナルの両方を送受信できるようにすることである。
くつかある。第１に、NGIネットワークは、既存インターネットと相互運用され
、プロトコル間の衝突（conflicts）を回避しなければならない。第２に、NGIネ
ットワークは、超低レイテンシを提供するだけでなく、パケット交換（つまり、
バーストの）IPトラフィックと回線交換WDMネットワークの両方を活用しなけれ
ばならない。第３に、NGIネットワークが、シグナリングとデータペイロードの
間で同期をとる必要がなければ好都合である。最後に、望まれている目標は、NG
Iネットワークが種々のプロトコルとフォーマットのデータトラフィックを受け
入れ、複雑な同期化やフォーマット変換を必要としないで、IPシグナルと非IPシ
グナルの両方を送受信できるようにすることである。
【０００４】 （他の作業との比較） R. E. Wagner他の論文「MONET: Multi-Wavelength Optical Networking」で報
告され、Journal of Lightwave Technology, Vol. 14, No. 6, June 1996に公表
されている、マルチ波長光ネットワークは、光ネットワークにおける重要なマイ
ルストーンをいくつか示しており、全国規模のファイバ距離にわたって１２を超
える再構成可能なネットワークエレメントを通したマルチ波長の透過伝送が示さ
れている。しかし、このネットワークは回線交換であり、バーストトラフィック
を受け入れるには非効率である。要求からスイッチングまでの代表的な接続セッ
トアップ時間は数秒であり、これは、ネットワーク制御および管理（NC&M）とハ
ードウェアの能力に制約があるためである。MONETプログラムにおいて効率を向
上するための最近の努力は、「ジャストインタイム・シグナリング」方式に集中
している。この方式は、組み込み（embedded）1510 nm NC&Mシグナリングを利用
し、このシグナリングは、推測遅延時間だけデータペイロードに先行している。
この推測は、シグナリングヘッダとペイロードのスイッチングを同期させるため
に、各々のネットワーク構成ごとにすべての波長について正確に行われなければ
ならない。
告され、Journal of Lightwave Technology, Vol. 14, No. 6, June 1996に公表
されている、マルチ波長光ネットワークは、光ネットワークにおける重要なマイ
ルストーンをいくつか示しており、全国規模のファイバ距離にわたって１２を超
える再構成可能なネットワークエレメントを通したマルチ波長の透過伝送が示さ
れている。しかし、このネットワークは回線交換であり、バーストトラフィック
を受け入れるには非効率である。要求からスイッチングまでの代表的な接続セッ
トアップ時間は数秒であり、これは、ネットワーク制御および管理（NC&M）とハ
ードウェアの能力に制約があるためである。MONETプログラムにおいて効率を向
上するための最近の努力は、「ジャストインタイム・シグナリング」方式に集中
している。この方式は、組み込み（embedded）1510 nm NC&Mシグナリングを利用
し、このシグナリングは、推測遅延時間だけデータペイロードに先行している。
この推測は、シグナリングヘッダとペイロードのスイッチングを同期させるため
に、各々のネットワーク構成ごとにすべての波長について正確に行われなければ
ならない。
【０００５】 本発明によれば、光パケットヘッダは、パケットペイロードデータと同じ波長
に乗せて伝搬される。この方法によると、ヘッダとペイロードを同期させるとい
う問題がなくなる。さらに、各中間光スイッチでの光遅延を適切に用いると、光
遅延がスイッチで直接的に吸収されるので、初期バースト遅延を推測する必要が
なくなる。これは、経路上の各スイッチでの遅延が前もって分かっている必要が
あり、総遅延の計算にその遅延を含める必要のあるジャストインタイム・シグナ
リングと著しく異なっている。最後に、接続時間の要求と実際の接続の達成にお
いて浪費される時間が少なくなっている。MONETでは、数秒の遅延があるのに対
し、本発明の主題によれば、遅延は最小限になり、その制約となるのは、各スイ
ッチでの実際のハードウェア・スイッチング遅延だけである。現在のスイッチン
グ技術では、わずか数ミリ秒の遅延が実現されているが、この遅延は、将来には
、さらに短縮される可能性がある。この短時間の遅延は、スイッチを利用する各
ネットワークエレメントで光ファイバ・ディレイラインを使用することによって
吸収することができる。本発明の主題によれば、可能な限りのレイテンシ低減化
が、ハードウェアの基本的制約のぎりぎりまで達成されているが、他の方法では
レイテンシをこれ以上低減化することは不可能である。
に乗せて伝搬される。この方法によると、ヘッダとペイロードを同期させるとい
う問題がなくなる。さらに、各中間光スイッチでの光遅延を適切に用いると、光
遅延がスイッチで直接的に吸収されるので、初期バースト遅延を推測する必要が
なくなる。これは、経路上の各スイッチでの遅延が前もって分かっている必要が
あり、総遅延の計算にその遅延を含める必要のあるジャストインタイム・シグナ
リングと著しく異なっている。最後に、接続時間の要求と実際の接続の達成にお
いて浪費される時間が少なくなっている。MONETでは、数秒の遅延があるのに対
し、本発明の主題によれば、遅延は最小限になり、その制約となるのは、各スイ
ッチでの実際のハードウェア・スイッチング遅延だけである。現在のスイッチン
グ技術では、わずか数ミリ秒の遅延が実現されているが、この遅延は、将来には
、さらに短縮される可能性がある。この短時間の遅延は、スイッチを利用する各
ネットワークエレメントで光ファイバ・ディレイラインを使用することによって
吸収することができる。本発明の主題によれば、可能な限りのレイテンシ低減化
が、ハードウェアの基本的制約のぎりぎりまで達成されているが、他の方法では
レイテンシをこれ以上低減化することは不可能である。
【０００６】 光ネットワークテクノロジ・コンソーシアム（ONTC）の結果は、Chang他の論
文「Multiwavelength Reconfigurable WDM/ATM/SONET Network Testbed」で報告
され、Journal of Lightwave Technology, Vol. 14, No. 6, June 1996に公表さ
れている。ONTCプログラムのフェーズI（155Mb/s、４波長）とフェーズII（2.5G
b/s、８波長）は共に、マルチホップATMベースのネットワーク上に構成されてい
る。このようなATMベースのアークテクチャによると、大きなオーバヘッドが付
加され、シングルホップネットワークの可能性はないが、パケット／ヘッダシグ
ナリングは、等時性（isochronous）のATMセル自体を利用することによって可能
にしている。このNC&M情報の通信は、同じ光波長を通して行われるので、本発明
の手法による場合と同じ利点が得られる潜在性をもっている。しかし、本発明の
手法によれば、ATMベースのシグナリングに比べて、いくつかの顕著な利点が得
られる。第１に、本発明の手法によれば、電気シグナルに変換し、パケットをバ
ッファに置いておかなくても、シングルホップコネクションが得られる。第２に
、本発明の手法によれば、余分のオーバヘッドが除去されるので、帯域幅の利用
効率がさらに向上にする。第３に、本発明の手法によれば、厳格に透過的で、超
低レイテンシなコネクションが得られる。
文「Multiwavelength Reconfigurable WDM/ATM/SONET Network Testbed」で報告
され、Journal of Lightwave Technology, Vol. 14, No. 6, June 1996に公表さ
れている。ONTCプログラムのフェーズI（155Mb/s、４波長）とフェーズII（2.5G
b/s、８波長）は共に、マルチホップATMベースのネットワーク上に構成されてい
る。このようなATMベースのアークテクチャによると、大きなオーバヘッドが付
加され、シングルホップネットワークの可能性はないが、パケット／ヘッダシグ
ナリングは、等時性（isochronous）のATMセル自体を利用することによって可能
にしている。このNC&M情報の通信は、同じ光波長を通して行われるので、本発明
の手法による場合と同じ利点が得られる潜在性をもっている。しかし、本発明の
手法によれば、ATMベースのシグナリングに比べて、いくつかの顕著な利点が得
られる。第１に、本発明の手法によれば、電気シグナルに変換し、パケットをバ
ッファに置いておかなくても、シングルホップコネクションが得られる。第２に
、本発明の手法によれば、余分のオーバヘッドが除去されるので、帯域幅の利用
効率がさらに向上にする。第３に、本発明の手法によれば、厳格に透過的で、超
低レイテンシなコネクションが得られる。
【０００７】 ARPA（Advanced Research Projects Agency）後援の全光ネットワーク（AON）
コンソーシアムの結果は、I. P. Kaminow他の論文「A Wideband All-Optical WD
M Network」で報告され、IEEE Journal on Selected Areas of Communication,
Vol. 14, No. 5, June 1996に公表されている。AONプログラムは、実際には２つ
の部分からなっている。前掲の論文に報告されているWDMと、同じ号の姉妹論文
に報告されているTDMである。最初に、AONプログラムのWDM部分について先に論
じ、そのあとでTDM部分について論じることにする。
コンソーシアムの結果は、I. P. Kaminow他の論文「A Wideband All-Optical WD
M Network」で報告され、IEEE Journal on Selected Areas of Communication,
Vol. 14, No. 5, June 1996に公表されている。AONプログラムは、実際には２つ
の部分からなっている。前掲の論文に報告されているWDMと、同じ号の姉妹論文
に報告されているTDMである。最初に、AONプログラムのWDM部分について先に論
じ、そのあとでTDM部分について論じることにする。
【０００８】 AONアーキテクチャは、３レベルのサブネットワーク階層構造になっており、
これはコンピュータネットワークに見られるLAN、MAN、およびWANのそれに似て
いる。AONは、光端末（OT）間の３つの基本サービスを提供している。すなわち
、Ａサービス、Ｂサービス、およびＣサービスである。Ａは、透過回線交換サー
ビス、Ｂは、時間スケジュール透過TDM/WDMサービス、Ｃは、シグナリングで使
用される非透過データグラムサービスである。Ｂサービスは、250 msecフレーム
が使用され、フレームごとに128スロットをもつ構造を使用している。あるスロ
ットまたはスロットグループ内では、変調レートとフォーマットの選択は、ユー
ザの自由に任されている。AONアーキテクチャに実装されているＢサービスは、
本発明の主題となっている、WDM上のIP（IP over WDM)）に最も近くなっている
。しかし、ＣサービスのNC&MシグナリングとＢサービスのペイロードは分離され
ているので、シグナリングヘッダとペイロード間の同期をとるには慎重さが要求
される。この要求条件は、250ミリ秒フレームが使用され、フレームごとに128ス
ロットで、ビットレートが任意であると、さらに厳しくなる。同期化は、ビット
レベルで行う必要があるだけでなく、この同期化はネットワーク全体にわたって
達成される必要がある。スケーラビリティ（scalability）と相互運用性（inter
operability）は、これらが、要求されるネットワーク同期化と歩調していない
ので極めて困難である。本発明の主題によれば、同期化は要求されず、既存のIP
および非IPトラフィックと相互運用され、スケーラビリティが得られる。
これはコンピュータネットワークに見られるLAN、MAN、およびWANのそれに似て
いる。AONは、光端末（OT）間の３つの基本サービスを提供している。すなわち
、Ａサービス、Ｂサービス、およびＣサービスである。Ａは、透過回線交換サー
ビス、Ｂは、時間スケジュール透過TDM/WDMサービス、Ｃは、シグナリングで使
用される非透過データグラムサービスである。Ｂサービスは、250 msecフレーム
が使用され、フレームごとに128スロットをもつ構造を使用している。あるスロ
ットまたはスロットグループ内では、変調レートとフォーマットの選択は、ユー
ザの自由に任されている。AONアーキテクチャに実装されているＢサービスは、
本発明の主題となっている、WDM上のIP（IP over WDM)）に最も近くなっている
。しかし、ＣサービスのNC&MシグナリングとＢサービスのペイロードは分離され
ているので、シグナリングヘッダとペイロード間の同期をとるには慎重さが要求
される。この要求条件は、250ミリ秒フレームが使用され、フレームごとに128ス
ロットで、ビットレートが任意であると、さらに厳しくなる。同期化は、ビット
レベルで行う必要があるだけでなく、この同期化はネットワーク全体にわたって
達成される必要がある。スケーラビリティ（scalability）と相互運用性（inter
operability）は、これらが、要求されるネットワーク同期化と歩調していない
ので極めて困難である。本発明の主題によれば、同期化は要求されず、既存のIP
および非IPトラフィックと相互運用され、スケーラビリティが得られる。
【０００９】 TDMでは100Gb/sビットレートを努力目標としている。原理的には、この種の超
高速TDMネットワークは、真にフレキシブルなオンデマンド帯域幅 （bandwidth
on demand）を、100Gb/sのバーストレートで提供する潜在性をもっている。しか
し、この種の高ビットレートシステムの背後には、主にファイバの非線形性、拡
散、および偏光低下に関連する重大な技術上のチャレンジが潜んでいる。ソリト
ン技術によると、これらの困難性のいくつかは緩和できるが、それでも、ネット
ワークの非常に正確な同期化、つまり、数ピコ秒までの同期化が要求される。さ
らに、ヘッダとペイロードは同一ビットレートになっている必要があるので、ビ
ットレート透過サービスを提供することが困難になっている。本発明による主題
では、同期化が要求されず、100Gb/s技術に頼らないので、透過サービスが得ら
れるようになっている。
高速TDMネットワークは、真にフレキシブルなオンデマンド帯域幅 （bandwidth
on demand）を、100Gb/sのバーストレートで提供する潜在性をもっている。しか
し、この種の高ビットレートシステムの背後には、主にファイバの非線形性、拡
散、および偏光低下に関連する重大な技術上のチャレンジが潜んでいる。ソリト
ン技術によると、これらの困難性のいくつかは緩和できるが、それでも、ネット
ワークの非常に正確な同期化、つまり、数ピコ秒までの同期化が要求される。さ
らに、ヘッダとペイロードは同一ビットレートになっている必要があるので、ビ
ットレート透過サービスを提供することが困難になっている。本発明による主題
では、同期化が要求されず、100Gb/s技術に頼らないので、透過サービスが得ら
れるようになっている。
【００１０】 Cisco Corporationは、タグスイッチング（Tag-Switching）をベースとするプ
ロダクトを最近発表した。なお、Cisco社のタグスイッチングの概要説明は、WWW
（world-wide-web）サイト（http://www/cisco/com/wrap/public/732/tag/）に
アクセスすることで入手できる。Cisco社の（電子的）タグスイッチングでは、
ルータとスイッチからなるネットワークを通過するパケットに、ラベル、すなわ
ち「タグ」を割り当てている。従来のルータネットワークでは、各パケットは、
その最終デスティネーション（宛先）に向かうパケットの、次のホップを判断す
るために各ルータに処理させなければならない。（電子的）タグスイッチング・
ネットワークでは、タグは、デスティネーション・ネットワークまたはホストに
割り当てられている。そして、パケットは、ネットワークを通るようにスイッチ
ングされ、各ノードは、各パケットを処理するのではなく、タグをスワップする
だけである。（電子的）タグスイッチング・ネットワークは、（電子的）タグス
イッチ（従来のルータまたはスイッチのどちらか）のコアから構成され、タグス
イッチは、ネットワークの周辺上の（電子的）タグ・エッジルータに接続してい
る。（電子的）タグ・エッジルータとタグスイッチは、標準ルーティングプロト
コルを使用して、ネットワークを通るルートを判断している。そのあと、これら
のシステムは、ルーティングプロトコルによって生成されたテーブルを使用して
、タグ情報を割り当て、タグ配信プロトコルでそのタグ情報を配信している。タ
グスイッチとタグ・エッジルータは、タグ配信プロトコル情報を受信し、転送デ
ータベースを構築する。このデータベースは、特定のデスティネーションを、そ
のデスティネーションに関連付けられたタグおよびタグがそこから到達可能であ
るポートと対応付けている。
ロダクトを最近発表した。なお、Cisco社のタグスイッチングの概要説明は、WWW
（world-wide-web）サイト（http://www/cisco/com/wrap/public/732/tag/）に
アクセスすることで入手できる。Cisco社の（電子的）タグスイッチングでは、
ルータとスイッチからなるネットワークを通過するパケットに、ラベル、すなわ
ち「タグ」を割り当てている。従来のルータネットワークでは、各パケットは、
その最終デスティネーション（宛先）に向かうパケットの、次のホップを判断す
るために各ルータに処理させなければならない。（電子的）タグスイッチング・
ネットワークでは、タグは、デスティネーション・ネットワークまたはホストに
割り当てられている。そして、パケットは、ネットワークを通るようにスイッチ
ングされ、各ノードは、各パケットを処理するのではなく、タグをスワップする
だけである。（電子的）タグスイッチング・ネットワークは、（電子的）タグス
イッチ（従来のルータまたはスイッチのどちらか）のコアから構成され、タグス
イッチは、ネットワークの周辺上の（電子的）タグ・エッジルータに接続してい
る。（電子的）タグ・エッジルータとタグスイッチは、標準ルーティングプロト
コルを使用して、ネットワークを通るルートを判断している。そのあと、これら
のシステムは、ルーティングプロトコルによって生成されたテーブルを使用して
、タグ情報を割り当て、タグ配信プロトコルでそのタグ情報を配信している。タ
グスイッチとタグ・エッジルータは、タグ配信プロトコル情報を受信し、転送デ
ータベースを構築する。このデータベースは、特定のデスティネーションを、そ
のデスティネーションに関連付けられたタグおよびタグがそこから到達可能であ
るポートと対応付けている。
【００１１】 タグ・エッジルータは、タグネットワーク上を転送するパケットを受信すると
、ネットワーク層ヘッダを分析し、適用可能なネットワーク層サービスを実行す
る。そのあと、パケットのルートをそのルーティングテーブルから選択し、タグ
を付け、パケットを次ホップのタグスイッチに転送する。
、ネットワーク層ヘッダを分析し、適用可能なネットワーク層サービスを実行す
る。そのあと、パケットのルートをそのルーティングテーブルから選択し、タグ
を付け、パケットを次ホップのタグスイッチに転送する。
【００１２】 タグスイッチは、タグ付きパケットを受信し、ネットワーク層ヘッダを再分析
することなく、タグだけに基づいてパケットをスイッチングする。パケットは、
ネットワークの出口点（egress point）にあるタグ・エッジルータに到達し、そ
こでタグが取り除かれ、パケットが配達される。Cisco社が（電子的）タグスイ
ッチングの発表を行った後、IETF（Internet Engineering Task Force）は、ベ
ンダ中立の（電子的）タグスイッチング機能を標準化し、ルータおよびATMスイ
ッチを含むスイッチに実装するためのMPLS（Multi-protocol Label）を勧告した
。
することなく、タグだけに基づいてパケットをスイッチングする。パケットは、
ネットワークの出口点（egress point）にあるタグ・エッジルータに到達し、そ
こでタグが取り除かれ、パケットが配達される。Cisco社が（電子的）タグスイ
ッチングの発表を行った後、IETF（Internet Engineering Task Force）は、ベ
ンダ中立の（電子的）タグスイッチング機能を標準化し、ルータおよびATMスイ
ッチを含むスイッチに実装するためのMPLS（Multi-protocol Label）を勧告した
。
【００１３】 Cisco社の（電子的）タグスイッチングの特徴のいくつかは、本発明の主題に
なっている光タグスイッチング（Optical Tag Switching）に類似し、その特徴
は、パケットルーティングに要求される処理を単純化するという類似の目標を目
的としている。主な相違点は次のとおりである。第１に、光タグスイッチングは
、タグとデータペイロードが共に光の形になっているという意味で、純粋に光学
的である。各プラグアンドプレイモジュール（本発明システムのコンポーネント
の１つ）は、光タグを検知するが、実際のパケットはネットワークから出るまで
は、光から電気への変換が行われない。Cisco社の（電子的）タグスイッチング
はすべてが電気的であり、各ルータで電子的検出、処理、および再送信を各パケ
ットに適用している。第２に、本発明の光タグスイッチングは、可能な限りの低
レイテンシを達成し、バッファを利用することに頼っていない。電子的タグスイ
ッチングは、処理が電子的に行われ、バッファリングが電子的に行われるため、
レイテンシがはるかに大きくなっている。第３に、本発明の光タグスイッチング
は、経路偏向（path deflection）および/または波長変換を利用してパケットの
競合（contention）に起因するブロッキングを解決しているのに対し、電子的タ
グスイッチングは、レイテンシが増加することを犠牲にして競合の解決を達成す
る手段として、電子バッファリングだけを利用し、パフォーマンスは、パケット
サイズに大きく左右されている。本発明が対象とするパケットの長さは任意であ
る。最後に、本発明の光タグスイッチングは、厳格に透過のネットワークを達成
しており、そこでは、任意のフォーマットとプロトコルのデータは、正しい光タ
グが付いている限り、ルーティングが可能になっている。従って、データのフォ
ーマットは、任意のビットレートのデジタルにすることも、アナログにすること
も、FSK（frequency-shifted-keying）にすることも可能である。電子的タグス
イッチングでは、データペイロードは、電子タグと同じ所定のデジタルビットレ
ートになっている必要があるが、これは、ルータがこれらを電子的にバッファリ
ングしなけれならないからである。
なっている光タグスイッチング（Optical Tag Switching）に類似し、その特徴
は、パケットルーティングに要求される処理を単純化するという類似の目標を目
的としている。主な相違点は次のとおりである。第１に、光タグスイッチングは
、タグとデータペイロードが共に光の形になっているという意味で、純粋に光学
的である。各プラグアンドプレイモジュール（本発明システムのコンポーネント
の１つ）は、光タグを検知するが、実際のパケットはネットワークから出るまで
は、光から電気への変換が行われない。Cisco社の（電子的）タグスイッチング
はすべてが電気的であり、各ルータで電子的検出、処理、および再送信を各パケ
ットに適用している。第２に、本発明の光タグスイッチングは、可能な限りの低
レイテンシを達成し、バッファを利用することに頼っていない。電子的タグスイ
ッチングは、処理が電子的に行われ、バッファリングが電子的に行われるため、
レイテンシがはるかに大きくなっている。第３に、本発明の光タグスイッチング
は、経路偏向（path deflection）および/または波長変換を利用してパケットの
競合（contention）に起因するブロッキングを解決しているのに対し、電子的タ
グスイッチングは、レイテンシが増加することを犠牲にして競合の解決を達成す
る手段として、電子バッファリングだけを利用し、パフォーマンスは、パケット
サイズに大きく左右されている。本発明が対象とするパケットの長さは任意であ
る。最後に、本発明の光タグスイッチングは、厳格に透過のネットワークを達成
しており、そこでは、任意のフォーマットとプロトコルのデータは、正しい光タ
グが付いている限り、ルーティングが可能になっている。従って、データのフォ
ーマットは、任意のビットレートのデジタルにすることも、アナログにすること
も、FSK（frequency-shifted-keying）にすることも可能である。電子的タグス
イッチングでは、データペイロードは、電子タグと同じ所定のデジタルビットレ
ートになっている必要があるが、これは、ルータがこれらを電子的にバッファリ
ングしなけれならないからである。
【００１４】 本発明の背景となるもう１つの代表的な技術は、セッション偏向仮想回線プロ
トコル（Session Deflection Virtual Circuit Protocol SDVC）と呼ばれてい
るもので、これは偏向ルーティング手法（deflection routing method）をベー
スにしている。Proceedings on IEEE Globecom '85, pp 255-261, December 198
5に掲載された、N. F. Maxemchukの「The Manhattan Street Network」というタ
イトルの論文は、２つのパケットが同じデスティネーションに送られようとして
いるとき、一方のパケットは、優先出力リンク（preferred output link）用に
ランダムに選択できるが、他方のパケットは非優先リンク（non-preferred link
）に「偏向」されることを論じている。このことは、パケットは最短経路でない
経路を偶然にとることを意味している。本発明が利用している偏向手法では、最
優先経路に送られるパケットを「ランダム」に選択するのではなく、パケットの
優先度を調べ、優先度の高いパケットを優先経路にルーティングされるように送
信するようにしている。パケットは、その優先度が低ければ偏向される。しかし
、「経路偏向（path deflection）」と「波長偏向（wavelength deflection）」
の両方が利用されている。経路偏向は、光パケットが同じ波長の次の優先経路に
ルーティングされるだけである点で、従来のSDVCに類似している。波長偏向によ
ると、光パケットを最優先経路にルーティングできるが、波長が異なっている。
この波長偏向は、ネットワークエレメントで波長変換することにより達成される
。部分的に制限波長変換（limited wavelength conversion）が利用されている
のは、発信元周波数が与えられているとき、すべての波長がデスティネーション
の波長として利用できるとは限らないからである。波長偏向によると、経路遅延
を増加することなく、波長コンテンションに起因するブロッキングを解決するこ
とができる。経路偏向と波長偏向を併用すると、パケット競合を解決するために
十分に大きな付加的な接続性（connectivity）が得られるが、部分的な波長変換
の度合は、ブロッキングレートが上昇し始めると増加することになる。ネットワ
ークのこのようなスケーラビリティとフレキシビリティは、従来のSDVCでは取り
上げられていない。
トコル（Session Deflection Virtual Circuit Protocol SDVC）と呼ばれてい
るもので、これは偏向ルーティング手法（deflection routing method）をベー
スにしている。Proceedings on IEEE Globecom '85, pp 255-261, December 198
5に掲載された、N. F. Maxemchukの「The Manhattan Street Network」というタ
イトルの論文は、２つのパケットが同じデスティネーションに送られようとして
いるとき、一方のパケットは、優先出力リンク（preferred output link）用に
ランダムに選択できるが、他方のパケットは非優先リンク（non-preferred link
）に「偏向」されることを論じている。このことは、パケットは最短経路でない
経路を偶然にとることを意味している。本発明が利用している偏向手法では、最
優先経路に送られるパケットを「ランダム」に選択するのではなく、パケットの
優先度を調べ、優先度の高いパケットを優先経路にルーティングされるように送
信するようにしている。パケットは、その優先度が低ければ偏向される。しかし
、「経路偏向（path deflection）」と「波長偏向（wavelength deflection）」
の両方が利用されている。経路偏向は、光パケットが同じ波長の次の優先経路に
ルーティングされるだけである点で、従来のSDVCに類似している。波長偏向によ
ると、光パケットを最優先経路にルーティングできるが、波長が異なっている。
この波長偏向は、ネットワークエレメントで波長変換することにより達成される
。部分的に制限波長変換（limited wavelength conversion）が利用されている
のは、発信元周波数が与えられているとき、すべての波長がデスティネーション
の波長として利用できるとは限らないからである。波長偏向によると、経路遅延
を増加することなく、波長コンテンションに起因するブロッキングを解決するこ
とができる。経路偏向と波長偏向を併用すると、パケット競合を解決するために
十分に大きな付加的な接続性（connectivity）が得られるが、部分的な波長変換
の度合は、ブロッキングレートが上昇し始めると増加することになる。ネットワ
ークのこのようなスケーラビリティとフレキシビリティは、従来のSDVCでは取り
上げられていない。
【００１５】 （発明の概要） 本発明は、光ネットワークに応用可能である、ユニークな光シグナリングヘッ
ダ手法を利用している。パケットルーティング情報は、データペイロードと同じ
チャネルまたは波長に組み込まれているので、ヘッダとデータ情報は共に、同じ
経路および関連した遅延で、ネットワークを伝達されるようになっている。しか
し、ヘッダルーティング情報は、データペイロードとは異なる特性をもっている
ので、シグナリングヘッダは、データペイロードに影響されることなく検出する
ことができると共に、シグナリングヘッダは、データペイロードに影響すること
なく取り除くことができるようになっている。本発明の主題によれば、このユニ
ークなシグナルルーティング手法は、２種類の「プラグアンドプレイ（Plug-and
-Play）」モジュールを追加することによって、従来のネットワークエレメント
の上にモジュール方式で置くことが可能になっている。本発明の主題によれば、
「発明の背景」の個所で説明している他の手法の欠点と制約が解消されると共に
、光ネットワーキングがもつ全能力を活用できるという利点がある。
ダ手法を利用している。パケットルーティング情報は、データペイロードと同じ
チャネルまたは波長に組み込まれているので、ヘッダとデータ情報は共に、同じ
経路および関連した遅延で、ネットワークを伝達されるようになっている。しか
し、ヘッダルーティング情報は、データペイロードとは異なる特性をもっている
ので、シグナリングヘッダは、データペイロードに影響されることなく検出する
ことができると共に、シグナリングヘッダは、データペイロードに影響すること
なく取り除くことができるようになっている。本発明の主題によれば、このユニ
ークなシグナルルーティング手法は、２種類の「プラグアンドプレイ（Plug-and
-Play）」モジュールを追加することによって、従来のネットワークエレメント
の上にモジュール方式で置くことが可能になっている。本発明の主題によれば、
「発明の背景」の個所で説明している他の手法の欠点と制約が解消されると共に
、光ネットワーキングがもつ全能力を活用できるという利点がある。
【００１６】 本発明の一側面である広い意味での方法によれば、複数のネットワークエレメ
ントで構成された波長分割多重伝送システムにおいて、データペイロードを入力
ネットワークエレメントから出力ネットワークエレメントに伝達するための方法
は、そのデータペイロードが所定のフォーマットとプロトコルをもっていること
を前提として、(a) ローカル・ルーティング・ルックアップテーブルを生成し、
ネットワークエレメントの各々にストアするステップであって、各々のローカル
・ルーティングテーブルは、関連するネットワークエレメントの１つを通るロー
カルルートを決定するステップと、(b) データペイロードを入力ネットワークエ
レメントに入力する前に光ヘッダをデータペイロードに追加するステップであっ
て、ヘッダは、フォーマットとプロトコルを有し、データペイロードとヘッダが
各々のネットワークエレメントを通るローカルルートを示しており、データペイ
ロードのフォーマットとプロトコルは、ヘッダのフォーマットとプロトコルから
独立しているステップと、(c) データペイロードとヘッダがWDMネットワーク内
を伝達するときにネットワークエレメントでヘッダを光学的に判断するステップ
と、(d) 対応するローカル・ルーティングテーブル内のヘッダを調べることによ
って決定された通りに、データペイロードとヘッダがネットワークエレメントを
通るローカルルートを選択するステップと、(e) 選択されたルートに対応するよ
うにネットワークエレメントを通るデータペイロードとヘッダのルート選択をす
るステップとを備えている。
ントで構成された波長分割多重伝送システムにおいて、データペイロードを入力
ネットワークエレメントから出力ネットワークエレメントに伝達するための方法
は、そのデータペイロードが所定のフォーマットとプロトコルをもっていること
を前提として、(a) ローカル・ルーティング・ルックアップテーブルを生成し、
ネットワークエレメントの各々にストアするステップであって、各々のローカル
・ルーティングテーブルは、関連するネットワークエレメントの１つを通るロー
カルルートを決定するステップと、(b) データペイロードを入力ネットワークエ
レメントに入力する前に光ヘッダをデータペイロードに追加するステップであっ
て、ヘッダは、フォーマットとプロトコルを有し、データペイロードとヘッダが
各々のネットワークエレメントを通るローカルルートを示しており、データペイ
ロードのフォーマットとプロトコルは、ヘッダのフォーマットとプロトコルから
独立しているステップと、(c) データペイロードとヘッダがWDMネットワーク内
を伝達するときにネットワークエレメントでヘッダを光学的に判断するステップ
と、(d) 対応するローカル・ルーティングテーブル内のヘッダを調べることによ
って決定された通りに、データペイロードとヘッダがネットワークエレメントを
通るローカルルートを選択するステップと、(e) 選択されたルートに対応するよ
うにネットワークエレメントを通るデータペイロードとヘッダのルート選択をす
るステップとを備えている。
【００１７】 本発明の別側面である広い意味でのシステムによれば、システムは、複数のネ
ットワークエレメントを含む波長分割多重伝送（WDM）ネットワークで構成され
る (a) 電気層と (b) 光層の組み合わせ構造において、電気層のソースデバイス
によって生成され、電気層のデスティネーションデバイスへ送られるデータペイ
ロードを伝達するためのシステムであり、データペイロードは、所定のフォーマ
ットとプロトコルを有する。システムは、(i) ソースデバイスとWDMネットワー
クを結合し、データペイロードをWDMネットワークに入力する前に光ヘッダをデ
ータペイロードの前に追加するための光ヘッダモジュールの第１のタイプであっ
て、ヘッダは、データペイロードとヘッダがネットワークエレメントを通るロー
カルルートを示しており、データペイロードのフォーマットとプロトコルは、ヘ
ッダのフォーマットとプロトコルから独立している光ヘッダモジュールの第１の
タイプと、(ii) 各々のネットワークエレメントに付加された光ヘッダモジュー
ルの第２のタイプであって、ローカル・ルーティング・ルックアップテーブルを
対応するネットワークエレメントの１つにストアする手段であって、各々のロー
カル・ルーティングテーブルは、対応するネットワークエレメントの１つを通る
ルーティング経路を決定する手段と、データペイロードとヘッダがWDMネットワ
ーク上を伝達するときに対応するネットワークエレメントの１つでヘッダを光学
的に判断する手段と、対応するローカル・ルーティングテーブル内のヘッダを調
べることによって決定された通りに、データペイロードとヘッダが対応するネッ
トワークエレメントの１つを通るローカルルートを選択する手段と、選択された
ルートに対応するように対応するネットワークエレメントの１つを通るデータペ
イロードとヘッダのルート選択をする手段とを含む光ヘッダモジュールの第２の
タイプとを含んでいる。
ットワークエレメントを含む波長分割多重伝送（WDM）ネットワークで構成され
る (a) 電気層と (b) 光層の組み合わせ構造において、電気層のソースデバイス
によって生成され、電気層のデスティネーションデバイスへ送られるデータペイ
ロードを伝達するためのシステムであり、データペイロードは、所定のフォーマ
ットとプロトコルを有する。システムは、(i) ソースデバイスとWDMネットワー
クを結合し、データペイロードをWDMネットワークに入力する前に光ヘッダをデ
ータペイロードの前に追加するための光ヘッダモジュールの第１のタイプであっ
て、ヘッダは、データペイロードとヘッダがネットワークエレメントを通るロー
カルルートを示しており、データペイロードのフォーマットとプロトコルは、ヘ
ッダのフォーマットとプロトコルから独立している光ヘッダモジュールの第１の
タイプと、(ii) 各々のネットワークエレメントに付加された光ヘッダモジュー
ルの第２のタイプであって、ローカル・ルーティング・ルックアップテーブルを
対応するネットワークエレメントの１つにストアする手段であって、各々のロー
カル・ルーティングテーブルは、対応するネットワークエレメントの１つを通る
ルーティング経路を決定する手段と、データペイロードとヘッダがWDMネットワ
ーク上を伝達するときに対応するネットワークエレメントの１つでヘッダを光学
的に判断する手段と、対応するローカル・ルーティングテーブル内のヘッダを調
べることによって決定された通りに、データペイロードとヘッダが対応するネッ
トワークエレメントの１つを通るローカルルートを選択する手段と、選択された
ルートに対応するように対応するネットワークエレメントの１つを通るデータペ
イロードとヘッダのルート選択をする手段とを含む光ヘッダモジュールの第２の
タイプとを含んでいる。
【００１８】 本発明によれば、多数の特徴と利点が得られる。そのいくつかを示すと、(1)
レイテンシが極めて低く、その制約となるのはハードウェアの遅延だけであるこ
と、(2) 高スループットとオンデマンド帯域幅が、マルチ波長ネットワーキング
と光タグスイッチングを結合することによって得られること、(3) 優先度に基づ
くルーティングによって、優先度の高いデータグラムまたはパケットが高スルー
プットを得られるようにしたこと、(4) 従来のWDMから本発明の光タグ交換WDMへ
のネットワークのアップグレードがスケーラブルで、モジュール方式で行われる
こと、(5) 長いデータグラム、連続するパケット、および非連続のパケットでさ
えも、ルーティングが効率的に行われること、(6) マルチプレクサやファイバな
どの光コンポーネントをコスト効率的に利用すること、(7) マルチベンダ環境内
で相互運用性があること、(8) ネットワークエレメントのアップグレードがグレ
ースフルに、ステップバイステップで行われること、(9) どのフォーマットの、
どのプロトコルのデータも、透過的にサポートされること、(10) コミュニケー
ションが高サービス品質であること、などである。
レイテンシが極めて低く、その制約となるのはハードウェアの遅延だけであるこ
と、(2) 高スループットとオンデマンド帯域幅が、マルチ波長ネットワーキング
と光タグスイッチングを結合することによって得られること、(3) 優先度に基づ
くルーティングによって、優先度の高いデータグラムまたはパケットが高スルー
プットを得られるようにしたこと、(4) 従来のWDMから本発明の光タグ交換WDMへ
のネットワークのアップグレードがスケーラブルで、モジュール方式で行われる
こと、(5) 長いデータグラム、連続するパケット、および非連続のパケットでさ
えも、ルーティングが効率的に行われること、(6) マルチプレクサやファイバな
どの光コンポーネントをコスト効率的に利用すること、(7) マルチベンダ環境内
で相互運用性があること、(8) ネットワークエレメントのアップグレードがグレ
ースフルに、ステップバイステップで行われること、(9) どのフォーマットの、
どのプロトコルのデータも、透過的にサポートされること、(10) コミュニケー
ションが高サービス品質であること、などである。
【００１９】 （詳細な説明） 本発明による基本的原理の理解を容易にし、以下の説明の中で使用されている
用語を紹介するために、まず概要を説明し、そのあとで例示の実施形態について
説明することにする。
用語を紹介するために、まず概要を説明し、そのあとで例示の実施形態について
説明することにする。
【００２０】 （概要） 本発明は、NGIアプリケーションのデータが大きなブロックからなるとき、低
レイテンシで高スループットの、コスト効率のよいオンデマンド帯域幅を実現す
るネットワークに関するものである。ネットワークをコスト効率的にかつ相互運
用可能にアップグレードすることは、既存のWDMネットワークエレメントの上に
ポータブル「プラグアンドプレイ」モジュールを置き、「WDM光タグスイッチン
グ」と呼ばれているものを実施することによって実現されている。なお、「光タ
グスイッチング」も同じ意味で使用されている。本発明は、あらゆる観点で、NG
Iネットワークのハードウェアとソフトウェアの両方に影響を与えている。この
中には、アーキテクチャ、プロトコル、ネットワーク管理、ネットワークエレメ
ントの設計、およびイネーブリングテクノロジ（enabling technologies）が含
まれている。
レイテンシで高スループットの、コスト効率のよいオンデマンド帯域幅を実現す
るネットワークに関するものである。ネットワークをコスト効率的にかつ相互運
用可能にアップグレードすることは、既存のWDMネットワークエレメントの上に
ポータブル「プラグアンドプレイ」モジュールを置き、「WDM光タグスイッチン
グ」と呼ばれているものを実施することによって実現されている。なお、「光タ
グスイッチング」も同じ意味で使用されている。本発明は、あらゆる観点で、NG
Iネットワークのハードウェアとソフトウェアの両方に影響を与えている。この
中には、アーキテクチャ、プロトコル、ネットワーク管理、ネットワークエレメ
ントの設計、およびイネーブリングテクノロジ（enabling technologies）が含
まれている。
【００２１】 ネットワークによって実施される技法とそのネットワークを実現するための付
属回路は、以上から理解されるように、インバンド光シグナリングヘッダによる
バーストの間にルーティング経路を動的に生成するものと定義されている、WDM
光タグスイッチングと呼ばれる手法によって生まれたものである。データパケッ
トは、各パケットのインバンドWDMシグナリングヘッダを使用して、WDMネットワ
ークを通るようにルート選択される。スイッチングノードでは、シグナリングヘ
ッダが処理され、ヘッダとデータペイロードは、(1) 既存のフロー状態のコネク
ションを通して即時に転送されることも、(2) バーストの間に経路をセットアッ
プして、ヘッダとデータペイロードを処理するようにすることも可能である。WD
Mタグスイッチングによると、ルーティングとスループットが高効率化され、パ
ケットが光レベルでルーティングされることを保つために要求されるIPレベルの
ホップ数を１ホップに減少することが可能になり、その管理は、ルーティング情
報を作成し、維持しているNC&Mによって行われる。
属回路は、以上から理解されるように、インバンド光シグナリングヘッダによる
バーストの間にルーティング経路を動的に生成するものと定義されている、WDM
光タグスイッチングと呼ばれる手法によって生まれたものである。データパケッ
トは、各パケットのインバンドWDMシグナリングヘッダを使用して、WDMネットワ
ークを通るようにルート選択される。スイッチングノードでは、シグナリングヘ
ッダが処理され、ヘッダとデータペイロードは、(1) 既存のフロー状態のコネク
ションを通して即時に転送されることも、(2) バーストの間に経路をセットアッ
プして、ヘッダとデータペイロードを処理するようにすることも可能である。WD
Mタグスイッチングによると、ルーティングとスループットが高効率化され、パ
ケットが光レベルでルーティングされることを保つために要求されるIPレベルの
ホップ数を１ホップに減少することが可能になり、その管理は、ルーティング情
報を作成し、維持しているNC&Mによって行われる。
【００２２】 図１は、中間層１３０で光層１２０と電気層１１０を結合することによって得
られる、汎用ネットワーク１００の光層１２０と電気層１１０の相互関係を示す
図である。電気層１１０は、簡略化のために、２つの従来のIPルータ１１１と１
１２から構成されているものとして示されている。光層１２０は、ネットワーク
エレメントまたはノード１２１〜１２５から構成されているものとして示されて
いる。中間層１３０は、IPルータ１１２をネットワークエレメント１２２に結合
する従来のATM/SONETシステム１３１を示している。層１３０の一部としてヘッ
ダネットワーク１３２も示されているが、これは、本発明によれば、IPルータ１
１１をネットワークエレメント１２１に結合している。図１には、完全な相互運
用性と再構成可能性をもつ、全国規模の透過WDMをベースとするバックボーンネ
ットワーク上のネットワーク１００の配置が図示されている。ここで強調してお
きたいことは、図１のエレメントは本発明による実施形態の一例であり、従って
、エレメント１１１は、別の実施形態では、ATMルータにすることも、スイッチ
にすることも可能である。
られる、汎用ネットワーク１００の光層１２０と電気層１１０の相互関係を示す
図である。電気層１１０は、簡略化のために、２つの従来のIPルータ１１１と１
１２から構成されているものとして示されている。光層１２０は、ネットワーク
エレメントまたはノード１２１〜１２５から構成されているものとして示されて
いる。中間層１３０は、IPルータ１１２をネットワークエレメント１２２に結合
する従来のATM/SONETシステム１３１を示している。層１３０の一部としてヘッ
ダネットワーク１３２も示されているが、これは、本発明によれば、IPルータ１
１１をネットワークエレメント１２１に結合している。図１には、完全な相互運
用性と再構成可能性をもつ、全国規模の透過WDMをベースとするバックボーンネ
ットワーク上のネットワーク１００の配置が図示されている。ここで強調してお
きたいことは、図１のエレメントは本発明による実施形態の一例であり、従って
、エレメント１１１は、別の実施形態では、ATMルータにすることも、スイッチ
にすることも可能である。
【００２３】 次に、図２を参照して説明すると、図１の光層１２０が詳細に示されており、
この中には、本発明によれば、ネットワークエレメント１２１〜１２５から構成
された光ネットワーク２０１で、高速のコネクションをセットアップするための
基本的手法が含まれている。セットアップでは、そのあとに続くデータペイロー
ド２１１に対して光シグナリングヘッダ２１０が使用される。この手法は、回線
交換をベースとするWDMの利点と、パケット交換をベースとするIPテクノロジの
利点の両方を兼ね備えている。新規のシグナリングヘッダ２１０は、光シグナル
ヘッダ２１０の形で追加されており、マルチ波長トランスポート環境では、各波
長内をインバンドで搬送される。光シグナリングヘッダ２１０は、パケットのソ
ース、デスティネーション、優先度、およびパケットの長さなどの、ルーティン
グ情報と制御情報とを収めているタグであり、データペイロード２１１に先行し
て光ネットワーク内を伝達される。各WDMネットワークエレメント１２１〜１２
５は、光シグナリングヘッダ２１０を検知し、コネクションテーブル（後述する
）を調べ、クロスコネクション（cross-connection）、アッド（add）、ドロッ
プ（drop）、ドロップ・コンティニュー（drop-and-continue）などの、必要な
ステップを実行する。コネクションテーブルは、NC&M２２０とWDMネットワーク
エレメント１２１〜１２５が継続的に通信し合うことによって絶えず更新されて
いる。光シグナリングヘッダ２１０のあとに続くデータペイロード２１１は、コ
ネクションによって確立された各ネットワークエレメントの経路を通るようにル
ーティングされる（後述する）。図２の構成によれば、図２にTで示すように、
光シグナリングヘッダ２１０とデータペイロード２１１の間の時間遅延を管理す
る必要がないのは、各ネットワークエレメント内でコネクションセットアップの
ために要求される短時間に対して必要な光遅延が、その間に置かれたファイバの
遅延を通して各ネットワークエレメントで与えられるからである。さらに、デー
タペイロードのフォーマットとプロトコルは、ヘッダのそれから独立している。
すなわち、あるネットワークが与えられているとき、ヘッダのフォーマットとプ
ロトコルは事前に決まっているのに対し、データペイロードのフォーマットとプ
ロトコルはヘッダのそれと同じにすることも、異なったものにすることも可能に
なっている。
この中には、本発明によれば、ネットワークエレメント１２１〜１２５から構成
された光ネットワーク２０１で、高速のコネクションをセットアップするための
基本的手法が含まれている。セットアップでは、そのあとに続くデータペイロー
ド２１１に対して光シグナリングヘッダ２１０が使用される。この手法は、回線
交換をベースとするWDMの利点と、パケット交換をベースとするIPテクノロジの
利点の両方を兼ね備えている。新規のシグナリングヘッダ２１０は、光シグナル
ヘッダ２１０の形で追加されており、マルチ波長トランスポート環境では、各波
長内をインバンドで搬送される。光シグナリングヘッダ２１０は、パケットのソ
ース、デスティネーション、優先度、およびパケットの長さなどの、ルーティン
グ情報と制御情報とを収めているタグであり、データペイロード２１１に先行し
て光ネットワーク内を伝達される。各WDMネットワークエレメント１２１〜１２
５は、光シグナリングヘッダ２１０を検知し、コネクションテーブル（後述する
）を調べ、クロスコネクション（cross-connection）、アッド（add）、ドロッ
プ（drop）、ドロップ・コンティニュー（drop-and-continue）などの、必要な
ステップを実行する。コネクションテーブルは、NC&M２２０とWDMネットワーク
エレメント１２１〜１２５が継続的に通信し合うことによって絶えず更新されて
いる。光シグナリングヘッダ２１０のあとに続くデータペイロード２１１は、コ
ネクションによって確立された各ネットワークエレメントの経路を通るようにル
ーティングされる（後述する）。図２の構成によれば、図２にTで示すように、
光シグナリングヘッダ２１０とデータペイロード２１１の間の時間遅延を管理す
る必要がないのは、各ネットワークエレメント内でコネクションセットアップの
ために要求される短時間に対して必要な光遅延が、その間に置かれたファイバの
遅延を通して各ネットワークエレメントで与えられるからである。さらに、デー
タペイロードのフォーマットとプロトコルは、ヘッダのそれから独立している。
すなわち、あるネットワークが与えられているとき、ヘッダのフォーマットとプ
ロトコルは事前に決まっているのに対し、データペイロードのフォーマットとプ
ロトコルはヘッダのそれと同じにすることも、異なったものにすることも可能に
なっている。
【００２４】 各デスティネーションは、「コスト」を最小限にする優先経路と関連付けられ
ている。図２に示すように、ソース１２３からデスティネーション１２２までの
経路全体には、カスケード状の経路２０１と２０２が含まれており、両経路とも
波長WPを利用している。このコストは、総伝達距離、ホップの数、およびトラフ
ィック負荷に基づいて計算される。優先波長は、オリジナル波長がデフォルトに
なっている。例えば、経路２０２上の優先波長はWPになっている。デフォルト波
長にある、この優先経路がすでに別のパケットによって占有されていれば、ネッ
トワークエレメント１２１は、同じ優先経路を通る、利用可能な代替波長WAがあ
るかどうかを即時に判断する。この代替波長は、ネットワークエレメント１２１
での制限波長変換によって得られる波長から選択できる波長の１つになっていな
ければならない。選択できる波長がないために、最優先経路を通るようにパケッ
トを転送できないときは、次の優先経路が選択される（経路偏向）。例えば、図
２に示すように、カスケード状の経路２０３と２０４は代替経路を表すことがで
きる。この時点で、優先波長は、デフォルトのオリジナル波長WPに戻される。こ
のデフォルト波長が再びすでに占有されていれば、同じプロセスで代替波長を探
すことができる。図２では、経路２０３は同一波長WPをもつ代替経路であり、経
路２０４は代替波長WAを使用している代替経路である。経路を組み合わせたもの
が存在しないため、波長偏向によってパケットのトランスポートを可能にするこ
とは起こり得ないケースであるが、そのようなことが起こった場合には、ネット
ワークエレメント１２１は、優先度の低いパケットをドロップすることを決定す
ることになる。言い換えれば、発信元波長の優先通路を通る新規パケットの転送
は、すでに優先経路を占有している、優先度の低い他方のパケットをドロップす
ることによって行われる。
ている。図２に示すように、ソース１２３からデスティネーション１２２までの
経路全体には、カスケード状の経路２０１と２０２が含まれており、両経路とも
波長WPを利用している。このコストは、総伝達距離、ホップの数、およびトラフ
ィック負荷に基づいて計算される。優先波長は、オリジナル波長がデフォルトに
なっている。例えば、経路２０２上の優先波長はWPになっている。デフォルト波
長にある、この優先経路がすでに別のパケットによって占有されていれば、ネッ
トワークエレメント１２１は、同じ優先経路を通る、利用可能な代替波長WAがあ
るかどうかを即時に判断する。この代替波長は、ネットワークエレメント１２１
での制限波長変換によって得られる波長から選択できる波長の１つになっていな
ければならない。選択できる波長がないために、最優先経路を通るようにパケッ
トを転送できないときは、次の優先経路が選択される（経路偏向）。例えば、図
２に示すように、カスケード状の経路２０３と２０４は代替経路を表すことがで
きる。この時点で、優先波長は、デフォルトのオリジナル波長WPに戻される。こ
のデフォルト波長が再びすでに占有されていれば、同じプロセスで代替波長を探
すことができる。図２では、経路２０３は同一波長WPをもつ代替経路であり、経
路２０４は代替波長WAを使用している代替経路である。経路を組み合わせたもの
が存在しないため、波長偏向によってパケットのトランスポートを可能にするこ
とは起こり得ないケースであるが、そのようなことが起こった場合には、ネット
ワークエレメント１２１は、優先度の低いパケットをドロップすることを決定す
ることになる。言い換えれば、発信元波長の優先通路を通る新規パケットの転送
は、すでに優先経路を占有している、優先度の低い他方のパケットをドロップす
ることによって行われる。
【００２５】 ネットワークエレメント１２１〜１２５は、「プラグアンドプレイ」と呼ばれ
る２つのタイプのモジュールで強化され、従来の回線交換WDMネットワークエレ
メント１２１〜１２５に、パケットスイッチング能力を持たせることによって、
バーストトラフィックの処理を効率化している。そこでは、シグナリングヘッダ
は符号化されてIPパケット上に載せられ、必要なときに削除される。
る２つのタイプのモジュールで強化され、従来の回線交換WDMネットワークエレ
メント１２１〜１２５に、パケットスイッチング能力を持たせることによって、
バーストトラフィックの処理を効率化している。そこでは、シグナリングヘッダ
は符号化されてIPパケット上に載せられ、必要なときに削除される。
【００２６】 第１タイプの「プラグアンドプレイ」モジュールは、図１に電気／光モジュー
ル１３２として示されているが、図３にはブロック図で示されている。概念的に
は、モジュール１３２は、スタンドアロンエレメントであるが、実際には、モジ
ュール１３２は図３に示すように、ネットワークエレメント１２１と統合化され
ている。モジュール１３２は、ネットワークエレメント１２１のコンプライアン
ト・クライアント・インタフェース（compliant client interface CCI）３１
０とIPルータ１１１の中間に置かれ、ヘッダエンコーダ３２１を使用して光シグ
ナリングヘッダ２１０を符号化して、ネットワーク内に追加されたパケットの上
に載せ、またネットワークからドロップされたパケットから光シグナリングヘッ
ダ２１０を、ヘッダリムーバ３２２を使用して除去する。
ル１３２として示されているが、図３にはブロック図で示されている。概念的に
は、モジュール１３２は、スタンドアロンエレメントであるが、実際には、モジ
ュール１３２は図３に示すように、ネットワークエレメント１２１と統合化され
ている。モジュール１３２は、ネットワークエレメント１２１のコンプライアン
ト・クライアント・インタフェース（compliant client interface CCI）３１
０とIPルータ１１１の中間に置かれ、ヘッダエンコーダ３２１を使用して光シグ
ナリングヘッダ２１０を符号化して、ネットワーク内に追加されたパケットの上
に載せ、またネットワークからドロップされたパケットから光シグナリングヘッ
ダ２１０を、ヘッダリムーバ３２２を使用して除去する。
【００２７】 一般的に、符号化／除去モジュール１３２は、IPトラフィックがWDMネットワ
ークに入ったり、出たりするインタフェースとなっている個所に置かれ、これは
ネットワークエレメントのクライアント・インタフェースとIPルータの間に位置
している。クライアント・インタフェースは、CCIタイプにすることも、非コン
ブライアント・クライアント・インタフェース（non-compliant client interfa
ce NCI）タイプにすることも可能である。これらのインタフェースの個所で、
ヘッダエンコーダ３２１は、IPシグナルがネットワーク２０１に送り込まれると
き、デスティネーションと他の情報を収めている光ヘッダ２１０を、データペイ
ロード２１１の前に置く。光ヘッダ２１０は、光変調器（後述する）によって光
ドメイン内で符号化される。シグナリングヘッダリムーバ３２２は、クライアン
ト・インタフェースからドロップされた光シグナルのヘッダ２１０を検出し、電
気的なIPパケットをIPルータ１１１に引き渡す。
ークに入ったり、出たりするインタフェースとなっている個所に置かれ、これは
ネットワークエレメントのクライアント・インタフェースとIPルータの間に位置
している。クライアント・インタフェースは、CCIタイプにすることも、非コン
ブライアント・クライアント・インタフェース（non-compliant client interfa
ce NCI）タイプにすることも可能である。これらのインタフェースの個所で、
ヘッダエンコーダ３２１は、IPシグナルがネットワーク２０１に送り込まれると
き、デスティネーションと他の情報を収めている光ヘッダ２１０を、データペイ
ロード２１１の前に置く。光ヘッダ２１０は、光変調器（後述する）によって光
ドメイン内で符号化される。シグナリングヘッダリムーバ３２２は、クライアン
ト・インタフェースからドロップされた光シグナルのヘッダ２１０を検出し、電
気的なIPパケットをIPルータ１１１に引き渡す。
【００２８】 さらに具体的に説明すると、モジュール１３２は、IPルータ１１１から電気シ
グナルを受け取り、その電気シグナルを必要とするコンブライアント波長光シグ
ナルに変換し、光ヘッダ２１０をパケット全体の前に置く。モジュール１３２は
、NC&M２２０と通信し、NC&M２２０が要求していれば、データをバッファに置い
てからデータを光学的に変換する。モジュール１３２は、クライアント・インタ
フェースの波長に整合された波長を持つ光送信器（後述する）を採用している。
（後述するが、ここで参考のために触れておくと、モジュール１３２が図４のNC
I４０４とも互換性があるのは、波長適合（wavelength adaptation）がNCIで行
われるからである。しかし、NCI波長適合と光ヘッダをもつIPシグナルのビット
レート互換性は、事前に設定されていなければならない。
グナルを受け取り、その電気シグナルを必要とするコンブライアント波長光シグ
ナルに変換し、光ヘッダ２１０をパケット全体の前に置く。モジュール１３２は
、NC&M２２０と通信し、NC&M２２０が要求していれば、データをバッファに置い
てからデータを光学的に変換する。モジュール１３２は、クライアント・インタ
フェースの波長に整合された波長を持つ光送信器（後述する）を採用している。
（後述するが、ここで参考のために触れておくと、モジュール１３２が図４のNC
I４０４とも互換性があるのは、波長適合（wavelength adaptation）がNCIで行
われるからである。しかし、NCI波長適合と光ヘッダをもつIPシグナルのビット
レート互換性は、事前に設定されていなければならない。
【００２９】 図４は、第２タイプの「プラグアンドプレイ」モジュールである光エレメント
４１０を示しているが、これは、各々のWDMネットワークエレメント１２１〜１
２５と関連付けられている。ここでは、説明の便宜上、エレメント１２１が示さ
れている。モジュール４１０は、従来のネットワークエレメント回線スイッチコ
ントローラ４２０と、従来のスイッチングデバイス４３０との間に置かれている
。モジュール４１０は、タップファイバ経路（tapped fiber path）４０４〜４
０６からモジュール４１０へ供給された、いずれかのファイバ４０１〜４０３上
を伝達された各シグナリングヘッダ２１０からの情報を検出する。モジュール４
１０の働きは、テーブルルックアップを高速化し、スイッチングデバイス４３０
へのシグナリングを高速化することである。スイッチコントローラ４２０は、ネ
ットワークエレメントを制御するために使用されている従来の「クラフトインタ
フェース（craft interface）」と同じ働きをする。しかし、この場合には、こ
のスイッチコントローラ４２０の目的は、NC&M２２０から回線交換シグナリング
を受け取り、タグスイッチコントローラ４１０にどのコマンドを送るべきかを、
優先度に基づいて判断することである。従って、タグスイッチコントローラ４１
０は、ネットワークエレメント回線スイッチコントローラ４２０から回線交換制
御シグナルのほかに、各シグナリングヘッダ２１０から引き出された情報も受信
し、回線交換方式にするか、タグスイッチ制御方式にするかを統合的に選択する
。スイッチングデバイス４３０を構成するスイッチも、スイッチングを高速化す
る。スイッチングデバイス４３０への入力経路４０１〜４０３に置かれているフ
ァイバ４１５、４１６、または４１７に要求される遅延は、遅延がシグナリング
ヘッダを読み取り、テーブルルックアップを完了し、スイッチングを行うために
要する総時間より大になるようになっている。概算であるが、２kmファイバでは
、処理時間は１０ミリ秒になる。エレメント１２１〜１２５で表され、スイッチ
ングデバイス４３０を含んでいるWDMネットワークエレメントのタイプとしては
、波長アッドドロップ・マルチプレクサ（Wavelength Add-Drop Multiplexer W
ADM）、波長選択クロスコネクト（Wavelength Selective Crossconnect WSXC）
、および制限波長変換能力もつ波長インターチェンジ・クロスコネクト （Wavel
ength Interchanging Crossconnect WIXC）がある。
４１０を示しているが、これは、各々のWDMネットワークエレメント１２１〜１
２５と関連付けられている。ここでは、説明の便宜上、エレメント１２１が示さ
れている。モジュール４１０は、従来のネットワークエレメント回線スイッチコ
ントローラ４２０と、従来のスイッチングデバイス４３０との間に置かれている
。モジュール４１０は、タップファイバ経路（tapped fiber path）４０４〜４
０６からモジュール４１０へ供給された、いずれかのファイバ４０１〜４０３上
を伝達された各シグナリングヘッダ２１０からの情報を検出する。モジュール４
１０の働きは、テーブルルックアップを高速化し、スイッチングデバイス４３０
へのシグナリングを高速化することである。スイッチコントローラ４２０は、ネ
ットワークエレメントを制御するために使用されている従来の「クラフトインタ
フェース（craft interface）」と同じ働きをする。しかし、この場合には、こ
のスイッチコントローラ４２０の目的は、NC&M２２０から回線交換シグナリング
を受け取り、タグスイッチコントローラ４１０にどのコマンドを送るべきかを、
優先度に基づいて判断することである。従って、タグスイッチコントローラ４１
０は、ネットワークエレメント回線スイッチコントローラ４２０から回線交換制
御シグナルのほかに、各シグナリングヘッダ２１０から引き出された情報も受信
し、回線交換方式にするか、タグスイッチ制御方式にするかを統合的に選択する
。スイッチングデバイス４３０を構成するスイッチも、スイッチングを高速化す
る。スイッチングデバイス４３０への入力経路４０１〜４０３に置かれているフ
ァイバ４１５、４１６、または４１７に要求される遅延は、遅延がシグナリング
ヘッダを読み取り、テーブルルックアップを完了し、スイッチングを行うために
要する総時間より大になるようになっている。概算であるが、２kmファイバでは
、処理時間は１０ミリ秒になる。エレメント１２１〜１２５で表され、スイッチ
ングデバイス４３０を含んでいるWDMネットワークエレメントのタイプとしては
、波長アッドドロップ・マルチプレクサ（Wavelength Add-Drop Multiplexer W
ADM）、波長選択クロスコネクト（Wavelength Selective Crossconnect WSXC）
、および制限波長変換能力もつ波長インターチェンジ・クロスコネクト （Wavel
ength Interchanging Crossconnect WIXC）がある。
【００３０】 オペレーション時には、モジュール４１０は、経路４０１〜４０３上に現れた
光シグナルの小部分をタップすることによって、各シグナリングヘッダ２１０に
入っている情報を検出し、モジュール４１０にストアされたコネクションテーブ
ルを調べた後、スイッチングデバイス４３０に合った該当コマンドを判断する。
ファイバ遅延は経路４０１〜４０３に置かれるので、ヘッダ２１０とデータペイ
ロード２１１をもつパケットが、実際のスイッチングが行われた後だけスイッチ
ングデバイス４３０に到着するようにする。このファイバ遅延は、ヘッダ検出、
テーブルルックアップ、およびスイッチングに関連する遅延に固有のものである
ので、ファイバ４１５〜４１７のファイバ約２kmの遅延は、約１０マイクロ秒で
行うことができるのが代表的である。
光シグナルの小部分をタップすることによって、各シグナリングヘッダ２１０に
入っている情報を検出し、モジュール４１０にストアされたコネクションテーブ
ルを調べた後、スイッチングデバイス４３０に合った該当コマンドを判断する。
ファイバ遅延は経路４０１〜４０３に置かれるので、ヘッダ２１０とデータペイ
ロード２１１をもつパケットが、実際のスイッチングが行われた後だけスイッチ
ングデバイス４３０に到着するようにする。このファイバ遅延は、ヘッダ検出、
テーブルルックアップ、およびスイッチングに関連する遅延に固有のものである
ので、ファイバ４１５〜４１７のファイバ約２kmの遅延は、約１０マイクロ秒で
行うことができるのが代表的である。
【００３１】 ネットワークエレメント１２１〜１２５では、データペイロード２１１の光か
ら電気への変換も、電気から光への変換も行われないので、コネクションは完全
に透過になっている。IPルーティングでは、ビットレートが多数であり、プロト
コルが低レベルであるため、必要とされる異種インタフェースの数が増加し、そ
の結果、ルータのコストが上昇するのに対し、WDMタグスイッチングによるルー
ティングは、ビットレートから見えないようになっている。一例として、ネット
ワークエレメント１２１〜１２５による光ルーティングでは、1.28Tb/secのスル
ープットを達成することでき（ファイバ当たり３２波長で、波長当たり2.5Gb/se
cである１６×１６クロスコネクトスイッチングデバイス４３０の場合）、これ
は現行のギガビットルータのどれよりも大幅に向上している。
ら電気への変換も、電気から光への変換も行われないので、コネクションは完全
に透過になっている。IPルーティングでは、ビットレートが多数であり、プロト
コルが低レベルであるため、必要とされる異種インタフェースの数が増加し、そ
の結果、ルータのコストが上昇するのに対し、WDMタグスイッチングによるルー
ティングは、ビットレートから見えないようになっている。一例として、ネット
ワークエレメント１２１〜１２５による光ルーティングでは、1.28Tb/secのスル
ープットを達成することでき（ファイバ当たり３２波長で、波長当たり2.5Gb/se
cである１６×１６クロスコネクトスイッチングデバイス４３０の場合）、これ
は現行のギガビットルータのどれよりも大幅に向上している。
【００３２】 各ネットワークエレメント１２１〜１２５をNC&M２２０と結合すると、適応性
のあるルーティングプロトコルが実施される。このルーティングプロトコルは、
次のような機能を実行する。(a) 通信回線のステート、予測トラフィック、遅延
、容量利用など、ルーティングストラテジに関係するネットワークパラメータを
測定し、(b) ルーティング計算のために測定情報をNC&M２２０に転送し、(c) NC
&M２２０でルーティングテーブルを計算し、(d) ルーティングテーブルを各ネッ
トワークエレメント１２１〜１２５に配布し、各ネットワークエレメントでパケ
ットルーティングの判断をさせる。NC&M２２０は、各ネットワークエレメントか
らネットワークパラメータ情報を受信し、ルーティングテーブルを定期的に更新
し、そのあと(e) エレメント１１１などのIPルータからのコネクション要求をNC
&M２２０に転送し、(f) NC&M２２０からのルーティング情報を各ネットワークエ
レメント１２１〜１２５に転送し、光シグナリングヘッダ２１０に入力させる。
のあるルーティングプロトコルが実施される。このルーティングプロトコルは、
次のような機能を実行する。(a) 通信回線のステート、予測トラフィック、遅延
、容量利用など、ルーティングストラテジに関係するネットワークパラメータを
測定し、(b) ルーティング計算のために測定情報をNC&M２２０に転送し、(c) NC
&M２２０でルーティングテーブルを計算し、(d) ルーティングテーブルを各ネッ
トワークエレメント１２１〜１２５に配布し、各ネットワークエレメントでパケ
ットルーティングの判断をさせる。NC&M２２０は、各ネットワークエレメントか
らネットワークパラメータ情報を受信し、ルーティングテーブルを定期的に更新
し、そのあと(e) エレメント１１１などのIPルータからのコネクション要求をNC
&M２２０に転送し、(f) NC&M２２０からのルーティング情報を各ネットワークエ
レメント１２１〜１２５に転送し、光シグナリングヘッダ２１０に入力させる。
【００３３】 パケットは、各パケットのシグナリングヘッダ２１０に入っている情報を使用
して、ネットワーク２０１を通るルートが選択される。パケットがネットワーク
エレメントに到着すると、シグナリングヘッダ２１０が読み取られ、パケットは
、(a) タグ・ルーティング・ルックアップテーブルに従って、選択された新しい
該当出方路ポートにルーティングされるか、あるいは(b) ネットワークエレメン
ト内の既存のタグスイッチング発コネクションを経由して即時に転送される。後
者は「フロー・スイッチング（flow switching）」と呼ばれ、光タグスイッチン
グの一部としてサポートされている。フロー・スイッチングは、バーストモード
トラフィックが大量であるとき使用される。
して、ネットワーク２０１を通るルートが選択される。パケットがネットワーク
エレメントに到着すると、シグナリングヘッダ２１０が読み取られ、パケットは
、(a) タグ・ルーティング・ルックアップテーブルに従って、選択された新しい
該当出方路ポートにルーティングされるか、あるいは(b) ネットワークエレメン
ト内の既存のタグスイッチング発コネクションを経由して即時に転送される。後
者は「フロー・スイッチング（flow switching）」と呼ばれ、光タグスイッチン
グの一部としてサポートされている。フロー・スイッチングは、バーストモード
トラフィックが大量であるとき使用される。
【００３４】 タグスイッチ・ルーティング・ルックアップテーブルは、フロー・スイッチン
グステートがセットアップされていないとき、ネットワークエレメントを通る光
パケットのルート選択を高速化するために、ネットワークエレメント１２１〜１
２５に組み込まれている。光シグナリングヘッダ２１０で伝達されるコネクショ
ンセットアップ要求は、各ネットワークエレメント内のタグスイッチ・ルーティ
ング・ルックアップテーブルと突き合わせて高速に比較される。場合によっては
、最も効率よくシグナルをルーティングする最適コネクションは、すでに占有さ
れていることがある。この起こり得るコネクションルックアップテーブルは、代
替波長割り当てまたはシグナルをルーティングする代替経路をすでに提供してい
る構成にもなっている。代替波長の数を制限すると（少なくとも１つに）、ブロ
ッキングが起こる可能性が大幅に減少する。代替波長ルーティングによると、伝
達遅延とホップの数も最適な場合と同じになるので、複数のパケットを順序付け
するときの問題がなくなる。代替経路ルーティングによると、遅延とホップ数が
増加する可能性があるので、パケットが非常に多数のホップを通るようにルーテ
ィングされる可能性は、パケットの信号対雑音比を光学的にモニタすることによ
って除去されている。第２の経路または波長が利用可能でない場合には、出方路
リンクでの競合は、先着順サービス（first-come, first service）方式または
優先度方式で解決することができる。情報は正規のIPルータに提示された後、上
位層プロトコルによって検査され、必要時には再送が使用される。
グステートがセットアップされていないとき、ネットワークエレメントを通る光
パケットのルート選択を高速化するために、ネットワークエレメント１２１〜１
２５に組み込まれている。光シグナリングヘッダ２１０で伝達されるコネクショ
ンセットアップ要求は、各ネットワークエレメント内のタグスイッチ・ルーティ
ング・ルックアップテーブルと突き合わせて高速に比較される。場合によっては
、最も効率よくシグナルをルーティングする最適コネクションは、すでに占有さ
れていることがある。この起こり得るコネクションルックアップテーブルは、代
替波長割り当てまたはシグナルをルーティングする代替経路をすでに提供してい
る構成にもなっている。代替波長の数を制限すると（少なくとも１つに）、ブロ
ッキングが起こる可能性が大幅に減少する。代替波長ルーティングによると、伝
達遅延とホップの数も最適な場合と同じになるので、複数のパケットを順序付け
するときの問題がなくなる。代替経路ルーティングによると、遅延とホップ数が
増加する可能性があるので、パケットが非常に多数のホップを通るようにルーテ
ィングされる可能性は、パケットの信号対雑音比を光学的にモニタすることによ
って除去されている。第２の経路または波長が利用可能でない場合には、出方路
リンクでの競合は、先着順サービス（first-come, first service）方式または
優先度方式で解決することができる。情報は正規のIPルータに提示された後、上
位層プロトコルによって検査され、必要時には再送が使用される。
【００３５】 （ルーティングの例） 図５に図示されているのは、米国のいくつかの大都市にあるエンドユーザ間で
パケットを伝達するための、WDM回線交換バックボーンネットワーク５００の例
である。まず、ネットワーク５００は、従来ではどのように運用されているかに
ついて説明し、本発明によるWDM光タグスイッチングのオーバーレイは、そのあ
とで説明することにする。
パケットを伝達するための、WDM回線交換バックボーンネットワーク５００の例
である。まず、ネットワーク５００は、従来ではどのように運用されているかに
ついて説明し、本発明によるWDM光タグスイッチングのオーバーレイは、そのあ
とで説明することにする。
【００３６】 図５を参照して説明すると、そこでは、ニューヨーク市はネットワークエレメ
ント５０１がサービスし、シカゴはネットワークエレメント５０２がサービスし
、ロス・アンジェルスはネットワークエレメント５０４がサービスし、ミネアポ
リスはネットワークエレメント５０７がサービスするものとしており、その他の
都市も同様である。（ネットワークエレメントは、以下の説明ではノードと呼ぶ
こともある）。さらに、NC&M２２０は、物理層の光監視チャネルを経由する、す
べてのネットワークエレメントへの論理コネクション（ネットワークエレメント
５０１へのチャネル２２１およびネットワークエレメント５０７へのチャネル２
２２のように、破線で示されている）をもっている。NC&M２２０とネットワーク
エレメント５０１〜５０７との間は、継続的通信状態にある。NC&M２２０は、(a
) 各ネットワークエレメントの一般状態（例えば、動作状態にあるか、緊急時の
シャットダウン状態にあるか）、(b) 各ネットワークエレメントから提供される
光波長（例えば、ネットワークエレメント５０１は、波長W1をもつ光ファイバ媒
体５３１と、波長W2をもつ光ファイバ媒体５３２とによってサービスされ、これ
らの光ファイバ媒体は、それぞれネットワークエレメント５０２（シカゴ）とネ
ットワークエレメント５０５（ボストン）に接続しているものとして示されてい
る）、(c) 波長によってサービスされるポート（例えば、エレメント５０１のポ
ート５１０は、着信クライアント・インタフェース伝達パケット５２０に関連付
けられ、ポート５１１はW1に関連付けられ、ポート５１２はW2に関連付けられ、
他方、エレメント５０２のポート５１３は、W1に関連付けられている）に関する
情報を定期的に要求し、受信する。
ント５０１がサービスし、シカゴはネットワークエレメント５０２がサービスし
、ロス・アンジェルスはネットワークエレメント５０４がサービスし、ミネアポ
リスはネットワークエレメント５０７がサービスするものとしており、その他の
都市も同様である。（ネットワークエレメントは、以下の説明ではノードと呼ぶ
こともある）。さらに、NC&M２２０は、物理層の光監視チャネルを経由する、す
べてのネットワークエレメントへの論理コネクション（ネットワークエレメント
５０１へのチャネル２２１およびネットワークエレメント５０７へのチャネル２
２２のように、破線で示されている）をもっている。NC&M２２０とネットワーク
エレメント５０１〜５０７との間は、継続的通信状態にある。NC&M２２０は、(a
) 各ネットワークエレメントの一般状態（例えば、動作状態にあるか、緊急時の
シャットダウン状態にあるか）、(b) 各ネットワークエレメントから提供される
光波長（例えば、ネットワークエレメント５０１は、波長W1をもつ光ファイバ媒
体５３１と、波長W2をもつ光ファイバ媒体５３２とによってサービスされ、これ
らの光ファイバ媒体は、それぞれネットワークエレメント５０２（シカゴ）とネ
ットワークエレメント５０５（ボストン）に接続しているものとして示されてい
る）、(c) 波長によってサービスされるポート（例えば、エレメント５０１のポ
ート５１０は、着信クライアント・インタフェース伝達パケット５２０に関連付
けられ、ポート５１１はW1に関連付けられ、ポート５１２はW2に関連付けられ、
他方、エレメント５０２のポート５１３は、W1に関連付けられている）に関する
情報を定期的に要求し、受信する。
【００３７】 以上のように、NC&M２２０は、ネットワークエレメントによる着信パケットト
ラフィックを搬送するルートを定式化するために必要なグローバル情報を、瞬時
にストアしている。従って、NC&M２２０は、例えば、グローバル・ルーティング
テーブ形体のルーティング情報を定期的に判断し、監視チャネル２２１、２２２
などを使用してグローバル・ルーティングテーブをエレメントの各々にダウンロ
ードする。グローバル・ルーティングテーブルは、ネットワークエレメントのポ
ートが、ある種の通信リンクを構築する構成になっている。例えば、NC&M２２０
は、ニューヨーク市からロス・アンジェルスへの光ファイバリンク（それぞれネ
ットワークエレメント５０１と５０４）が現在要求されていることを、トラフィ
ック要求と統計に基づいて判断し、リンクは、エレメント５０１のポート５１１
をネットワークエレメント５０２内のポート５１３に結合しているW1、エレメン
ト５０２のポート５１４をエレメント５０３のポート５１５に結合しているW1、
およびエレメント５０３のポート５１６をエレメント５０４のポート５１７に結
合しているW2で連続的に構成されることになる。そのあと、ネットワークエレメ
ント５０１（ニューヨーク市）に着信し、デスティネーションがネットワークエ
レメント５０４（ロス・アンジェルス）となっている入力パケット５０２は、こ
の確立されたリンク上を即時にルーティングされる。ネットワークエレメント５
０４では、伝達パケットはクライアント・インタフェースポート５１８から出力
パケット５２１として配達される。
ラフィックを搬送するルートを定式化するために必要なグローバル情報を、瞬時
にストアしている。従って、NC&M２２０は、例えば、グローバル・ルーティング
テーブ形体のルーティング情報を定期的に判断し、監視チャネル２２１、２２２
などを使用してグローバル・ルーティングテーブをエレメントの各々にダウンロ
ードする。グローバル・ルーティングテーブルは、ネットワークエレメントのポ
ートが、ある種の通信リンクを構築する構成になっている。例えば、NC&M２２０
は、ニューヨーク市からロス・アンジェルスへの光ファイバリンク（それぞれネ
ットワークエレメント５０１と５０４）が現在要求されていることを、トラフィ
ック要求と統計に基づいて判断し、リンクは、エレメント５０１のポート５１１
をネットワークエレメント５０２内のポート５１３に結合しているW1、エレメン
ト５０２のポート５１４をエレメント５０３のポート５１５に結合しているW1、
およびエレメント５０３のポート５１６をエレメント５０４のポート５１７に結
合しているW2で連続的に構成されることになる。そのあと、ネットワークエレメ
ント５０１（ニューヨーク市）に着信し、デスティネーションがネットワークエ
レメント５０４（ロス・アンジェルス）となっている入力パケット５０２は、こ
の確立されたリンク上を即時にルーティングされる。ネットワークエレメント５
０４では、伝達パケットはクライアント・インタフェースポート５１８から出力
パケット５２１として配達される。
【００３８】 同じように、エレメント５０６と５０７（それぞれセント・ルイスとミネアポ
リス）間の専用経路は、ネットワークエレメント５０６と５０２間ではW3を使用
し、エレメント５０２と５０７間ではW2を使用して確立されているものとして示
されている。
リス）間の専用経路は、ネットワークエレメント５０６と５０２間ではW3を使用
し、エレメント５０２と５０７間ではW2を使用して確立されているものとして示
されている。
【００３９】 このように、グローバル・ルーティングテーブルに基づいて生成されたリンク
はその非融通性に特徴がある。つまり、NC&M２２０がリンクを確立するコネクシ
ョンを判断し、リンクの接続性情報をダウンロードし、各ネットワークエレメン
トの入力ポートと出力ポートを確立するのに数秒を要している。各リンクは、回
線交換コネクションの特性をもっている。つまり、このリンクは、基本的には、
長いインターバルに対して固定接続（permanent connection）か専用経路に、あ
るいは「パイプ」になっており、NC&M２２０だけが通常オペレーションでリンク
を切り離し、再確立することが可能になっている。この種の専用経路の利点は、
発信元（origin）とデスティネーションをもち、すでに確立された専用経路にマ
ッピングされているトラフィックが、どのセットアップも必要としないで即時に
ルーティングできることである。他方、専用経路は、専用経路が使用されるのが
全体の時間のわずかだけ（例えば、セットアップ期間全体にわたって20%〜50%）
であるという点で非効率になる可能性があり、ほとんどの場合がそうである。さ
らに、各ネットワークエレメントに組み込まれ、入力ポートと出力ポートを相互
接続しているスイッチングデバイス４３０（図４参照）は、入力ポートと出力ポ
ートの数が有限数に制限されている。セント・ルイスからミネアポリスまでのリ
ンクが必要になり、ニューヨークからロス・アンジェルスまでのリンクに、すで
に割り当てられているポート（例えば、ネットワークエレメント５０２のポート
５１４）が使用されるように上記シナリオが変更されていれば、NC&M２２０が応
答し、その応答に見合うようにグローバル・ルーティングテーブルを変更するま
でに時間遅延が生じる。
はその非融通性に特徴がある。つまり、NC&M２２０がリンクを確立するコネクシ
ョンを判断し、リンクの接続性情報をダウンロードし、各ネットワークエレメン
トの入力ポートと出力ポートを確立するのに数秒を要している。各リンクは、回
線交換コネクションの特性をもっている。つまり、このリンクは、基本的には、
長いインターバルに対して固定接続（permanent connection）か専用経路に、あ
るいは「パイプ」になっており、NC&M２２０だけが通常オペレーションでリンク
を切り離し、再確立することが可能になっている。この種の専用経路の利点は、
発信元（origin）とデスティネーションをもち、すでに確立された専用経路にマ
ッピングされているトラフィックが、どのセットアップも必要としないで即時に
ルーティングできることである。他方、専用経路は、専用経路が使用されるのが
全体の時間のわずかだけ（例えば、セットアップ期間全体にわたって20%〜50%）
であるという点で非効率になる可能性があり、ほとんどの場合がそうである。さ
らに、各ネットワークエレメントに組み込まれ、入力ポートと出力ポートを相互
接続しているスイッチングデバイス４３０（図４参照）は、入力ポートと出力ポ
ートの数が有限数に制限されている。セント・ルイスからミネアポリスまでのリ
ンクが必要になり、ニューヨークからロス・アンジェルスまでのリンクに、すで
に割り当てられているポート（例えば、ネットワークエレメント５０２のポート
５１４）が使用されるように上記シナリオが変更されていれば、NC&M２２０が応
答し、その応答に見合うようにグローバル・ルーティングテーブルを変更するま
でに時間遅延が生じる。
【００４０】 次に、本発明の原理による主題を、上述してきた説明に上乗せされるように拡
張された例について説明することにする。最初に、「タグスイッチステート（ta
g-switched state）」と名付けたパラメータが導入され、このパラメータがルー
ティングでどのように使用されるかについて説明する。そのあとで、タグスイッ
チステートがどのように生成されるかについて説明する。タグスイッチステート
が生成されると、光タグスイッチングが行われる。
張された例について説明することにする。最初に、「タグスイッチステート（ta
g-switched state）」と名付けたパラメータが導入され、このパラメータがルー
ティングでどのように使用されるかについて説明する。そのあとで、タグスイッ
チステートがどのように生成されるかについて説明する。タグスイッチステート
が生成されると、光タグスイッチングが行われる。
【００４１】 NC&M２２０は、さらに、クライアント・インタフェースから各ネットワークエ
レメントに着信する各パケットに、タグスイッチステートを割り当てるような構
成になっている。タグスイッチステートは、プラグアンドプレイモジュール１３
２によって追加されているが、本発明の目的上、タグスイッチステートは、ヘッ
ダ２１０（図２参照）と同等の働きをする。タグスイッチステートは、NC&M２２
０によって計算され、ローカル・ルーティングテーブルの形で各ネットワークエ
レメント５０１〜５０７にダウンロードされる。図６を参照して説明すると、ネ
ットワークエレメント５０１とその組み込みスイッチ６０１が図示されている。
ヘッダ２１０とペイロード２１１で構成されたパケット６２０を搬送する着信光
ファイバ６０２も、遅延ループ（delay loop）６０３と共に示されているが、ペ
イロード２１１は、このケースでは、図５からのパケット５２０になっている。
ファイバ６０２２は、遅延されたバージョンのパケット６２０をネットワークエ
レメント５０１に配達する。ファイバ６０２上に現れた光エネルギの一部は、フ
ァイバ６０２１でタップされた後、光モジュール４１０に入力され、そこで着信
パケット６２０が処理され、ヘッダ２１０が検出される。パケット６２０のヘッ
ダ２１０は、参照符号６１５で示しているタグスイッチステート'11101011000'
からなるものとして示されている。図６には、ルックアップテーブル６１０も示
されているが、これは、２つのカラム、つまり、「タグスイッチステート」（カ
ラム６１１）と「ローカルアドレス」（カラム６１２）から構成されている。パ
ケット６２０の特定タグスイッチステートは、ルックアップテーブル６１０で相
互参照され、着信パケットのルーティングが判断されるようになっている。この
ケースでは、パケット６２０のタグスイッチステートは、ルックアップテーブル
６１０の４行目のエントリになっている。このタグスイッチステートに対応する
ローカルスイッチアドレスは"0111"になっているが、その意味は次のとおりであ
る。最初の２桁（バイナリ）は、着信ポートを示し、次の２桁（バイナリ）は出
力ポートを示している。このケースでは、４入力、４出力スイッチの例では、着
信パケットは、入力ポート"01"から出力ポート"11"へのルートが選択されるので
、スイッチ６０１はそのようにスイッチングされる（図示）。ファイバ遅延６０
３によって遅延が与えられた後、ファイバ６０２２上の着信パケットは、スイッ
チ６０１を経由してファイバ６０４上を伝達される。
レメントに着信する各パケットに、タグスイッチステートを割り当てるような構
成になっている。タグスイッチステートは、プラグアンドプレイモジュール１３
２によって追加されているが、本発明の目的上、タグスイッチステートは、ヘッ
ダ２１０（図２参照）と同等の働きをする。タグスイッチステートは、NC&M２２
０によって計算され、ローカル・ルーティングテーブルの形で各ネットワークエ
レメント５０１〜５０７にダウンロードされる。図６を参照して説明すると、ネ
ットワークエレメント５０１とその組み込みスイッチ６０１が図示されている。
ヘッダ２１０とペイロード２１１で構成されたパケット６２０を搬送する着信光
ファイバ６０２も、遅延ループ（delay loop）６０３と共に示されているが、ペ
イロード２１１は、このケースでは、図５からのパケット５２０になっている。
ファイバ６０２２は、遅延されたバージョンのパケット６２０をネットワークエ
レメント５０１に配達する。ファイバ６０２上に現れた光エネルギの一部は、フ
ァイバ６０２１でタップされた後、光モジュール４１０に入力され、そこで着信
パケット６２０が処理され、ヘッダ２１０が検出される。パケット６２０のヘッ
ダ２１０は、参照符号６１５で示しているタグスイッチステート'11101011000'
からなるものとして示されている。図６には、ルックアップテーブル６１０も示
されているが、これは、２つのカラム、つまり、「タグスイッチステート」（カ
ラム６１１）と「ローカルアドレス」（カラム６１２）から構成されている。パ
ケット６２０の特定タグスイッチステートは、ルックアップテーブル６１０で相
互参照され、着信パケットのルーティングが判断されるようになっている。この
ケースでは、パケット６２０のタグスイッチステートは、ルックアップテーブル
６１０の４行目のエントリになっている。このタグスイッチステートに対応する
ローカルスイッチアドレスは"0111"になっているが、その意味は次のとおりであ
る。最初の２桁（バイナリ）は、着信ポートを示し、次の２桁（バイナリ）は出
力ポートを示している。このケースでは、４入力、４出力スイッチの例では、着
信パケットは、入力ポート"01"から出力ポート"11"へのルートが選択されるので
、スイッチ６０１はそのようにスイッチングされる（図示）。ファイバ遅延６０
３によって遅延が与えられた後、ファイバ６０２２上の着信パケットは、スイッ
チ６０１を経由してファイバ６０４上を伝達される。
【００４２】 タグスイッチステートがどのように使用されるかは、上述した通りである。次
に、タグスイッチステートがどのように生成されるかについて説明する。NC&M２
２０は、この場合も定期的に、対応する各ネットワークエレメントを通るルート
を選択／スイッチングするためのローカルルックアップテーブル群（ネットワー
クエレメント５０１ではテーブル６１０）をコンパイルし、そのあと各ルックア
ップテーブルは、対応するネットワークエレメントにダウンロードされる。各ル
ックアップテーブルの生成には、NC&M２２０がネットワーク５００のグローバル
知識をもっていることが考慮される。例えば、ネットワーク５０１への着信パケ
ット６２０がネットワーク５０４に向けられ（この場合も、ニューヨークからロ
ス・アンジェルスへ）、ポート５０１が着信ポート"01" に関連付けられていて
ファイバ６０２にサービスしており、出力ポート５１１が送出ポート"11"に関連
付けられていてファイバ６０４にサービスしている場合には、NC&M２２０は、ル
ックアップテーブル６１０に該当エントリ（すなわち、４行目）を生成し、テー
ブル６１０をネットワーク５１０にダウンロードすることができる。そこで、パ
ケット５２０は、電気／光モジュール１３２によって処理され、ヘッダ２１０が
パケット５２０に追加されて増補パケット６２０が作られるとき、NC&M２２０は
、ダウンロードされたローカル・ルーティングテーブルの知識だけでなく、パケ
ット５２０に組み込まれていて、モジュール１３２から得られたデスティネーシ
ョンアドレスの知識も有しているので、NC&M２２０は、該当タグスイッチステー
トをヘッダ２１０、この場合には '11101011000'として追加するようにモジュー
ル１３２に指示することができる。
に、タグスイッチステートがどのように生成されるかについて説明する。NC&M２
２０は、この場合も定期的に、対応する各ネットワークエレメントを通るルート
を選択／スイッチングするためのローカルルックアップテーブル群（ネットワー
クエレメント５０１ではテーブル６１０）をコンパイルし、そのあと各ルックア
ップテーブルは、対応するネットワークエレメントにダウンロードされる。各ル
ックアップテーブルの生成には、NC&M２２０がネットワーク５００のグローバル
知識をもっていることが考慮される。例えば、ネットワーク５０１への着信パケ
ット６２０がネットワーク５０４に向けられ（この場合も、ニューヨークからロ
ス・アンジェルスへ）、ポート５０１が着信ポート"01" に関連付けられていて
ファイバ６０２にサービスしており、出力ポート５１１が送出ポート"11"に関連
付けられていてファイバ６０４にサービスしている場合には、NC&M２２０は、ル
ックアップテーブル６１０に該当エントリ（すなわち、４行目）を生成し、テー
ブル６１０をネットワーク５１０にダウンロードすることができる。そこで、パ
ケット５２０は、電気／光モジュール１３２によって処理され、ヘッダ２１０が
パケット５２０に追加されて増補パケット６２０が作られるとき、NC&M２２０は
、ダウンロードされたローカル・ルーティングテーブルの知識だけでなく、パケ
ット５２０に組み込まれていて、モジュール１３２から得られたデスティネーシ
ョンアドレスの知識も有しているので、NC&M２２０は、該当タグスイッチステー
トをヘッダ２１０、この場合には '11101011000'として追加するようにモジュー
ル１３２に指示することができる。
【００４３】 以上から容易に理解されるように、タグスイッチステートパラメータを使用し
てパケットを処理することは、その性質上バーストになっている。すなわち、ス
イッチ６０１が、着信タグスイッチステートを処理するようにセットアップされ
ると、スイッチ６０１は、フローステートを処理する以前のステートに戻される
ことになる。例えば、スイッチ６０１は、パケット６２０の到着前に入力ポート
'01' を出力ポート'10' に相互接続していれば、データ処理の後のステート'011
0' に戻されることになる（これは、例えば、パケットのトレーラから判断され
る）。回線交換経路がタグスイッチステート経路と同じであることも、当然に考
えられるが、その場合には、スイッチ６０１を通るローカルルートを変更しなく
ても、タグスイッチステートが処理される。しかし、スイッチ６０１を一時的に
変更する必要があるときは、基礎となる回線交換トラフィックがあれば、ルート
を選択し直すことも、再送することも可能である。
てパケットを処理することは、その性質上バーストになっている。すなわち、ス
イッチ６０１が、着信タグスイッチステートを処理するようにセットアップされ
ると、スイッチ６０１は、フローステートを処理する以前のステートに戻される
ことになる。例えば、スイッチ６０１は、パケット６２０の到着前に入力ポート
'01' を出力ポート'10' に相互接続していれば、データ処理の後のステート'011
0' に戻されることになる（これは、例えば、パケットのトレーラから判断され
る）。回線交換経路がタグスイッチステート経路と同じであることも、当然に考
えられるが、その場合には、スイッチ６０１を通るローカルルートを変更しなく
ても、タグスイッチステートが処理される。しかし、スイッチ６０１を一時的に
変更する必要があるときは、基礎となる回線交換トラフィックがあれば、ルート
を選択し直すことも、再送することも可能である。
【００４４】 以上に説明したように、タグスイッチングによると、ネットワークエレメント
がデータパケット全体を調べなくても、パケットをデスティネーション向けにル
ーティングすることが可能になる。新規のシグナリング情報、つまり、タグは、
光シグナルヘッダ２１０の形で追加され、これはマルチ波長トランスポート環境
では各波長内をインバンドで搬送される。このタグスイッチングは、パケット単
位で行われるのが通常である。しかし、パケットは非常に多数が同一デスティネ
ーション向けに順次に転送されるのが一般的である。このことが特に当てはまる
のがバーストデータであり、そこでは大きなデータブロックは、多数のパケット
に分割されて転送されている。このような場合、各々の特定ネットワークエレメ
ントが各タグを慎重に検査し、ルーティング経路を判断することは非効率的であ
る。むしろ、ソースからデスティネーションへの「仮想回線（virtual circuit
）」をセットアップした方が効率的である。各パケットのヘッダ２１０は、仮想
回線を継続するか、終了するかを通知するだけである。これはフローステートコ
ネクション（flow state connection）と呼ばれている。このようなエンドツー
エンド・フローステート経路が確立された後、ネットワークエレメント内のプラ
グアンドプレイモジュールは、切り離しが必要になるまでこのフローステートコ
ネクションを維持している。切り離しが行われるのは、一連のパケットがエンド
に到着したか、はるかに優先度の高い別のパケットがこのフローステートコネク
ションの切り離しを要求したときである。
がデータパケット全体を調べなくても、パケットをデスティネーション向けにル
ーティングすることが可能になる。新規のシグナリング情報、つまり、タグは、
光シグナルヘッダ２１０の形で追加され、これはマルチ波長トランスポート環境
では各波長内をインバンドで搬送される。このタグスイッチングは、パケット単
位で行われるのが通常である。しかし、パケットは非常に多数が同一デスティネ
ーション向けに順次に転送されるのが一般的である。このことが特に当てはまる
のがバーストデータであり、そこでは大きなデータブロックは、多数のパケット
に分割されて転送されている。このような場合、各々の特定ネットワークエレメ
ントが各タグを慎重に検査し、ルーティング経路を判断することは非効率的であ
る。むしろ、ソースからデスティネーションへの「仮想回線（virtual circuit
）」をセットアップした方が効率的である。各パケットのヘッダ２１０は、仮想
回線を継続するか、終了するかを通知するだけである。これはフローステートコ
ネクション（flow state connection）と呼ばれている。このようなエンドツー
エンド・フローステート経路が確立された後、ネットワークエレメント内のプラ
グアンドプレイモジュールは、切り離しが必要になるまでこのフローステートコ
ネクションを維持している。切り離しが行われるのは、一連のパケットがエンド
に到着したか、はるかに優先度の高い別のパケットがこのフローステートコネク
ションの切り離しを要求したときである。
【００４５】 優先度から見た本発明の側面も、図６に示されている。ローカルルックアップ
テーブルには、「優先度レベル」（カラム６１３）があり、これはタグスイッチ
ングステートに割り当てられた優先度を示している。また、ヘッダ２１０には、
番号 2' で示された優先度データが追加されている（参照符号６１６）。テーブ
ル６１０の「タグスイッチステート」カラムの４行目と５行目は共に、ローカル
アドレスが'0111' になっている。以前のデータパケットが５行目のエントリを
使用して、例えば、仮想回線またはフロー・スイッチングステートを確立してい
て、今は別になっているパケットが、カラム６１１の４行目に示すように処理さ
れれば、優先度の高いデータ（"4"ではなく"2"になっている。'1'が最も優先度
が高い）に優先権があるので、仮想回線は終了することになる。
テーブルには、「優先度レベル」（カラム６１３）があり、これはタグスイッチ
ングステートに割り当てられた優先度を示している。また、ヘッダ２１０には、
番号 2' で示された優先度データが追加されている（参照符号６１６）。テーブ
ル６１０の「タグスイッチステート」カラムの４行目と５行目は共に、ローカル
アドレスが'0111' になっている。以前のデータパケットが５行目のエントリを
使用して、例えば、仮想回線またはフロー・スイッチングステートを確立してい
て、今は別になっているパケットが、カラム６１１の４行目に示すように処理さ
れれば、優先度の高いデータ（"4"ではなく"2"になっている。'1'が最も優先度
が高い）に優先権があるので、仮想回線は終了することになる。
【００４６】 （実施例の詳細説明） WDMタグスイッチング上の超低レイテンシIPを達成するためには、各光スイッ
チでの光ヘッダの処理は、光パケットが実際に伝送されている間、最小限に保た
れていなければならない。この目的を達成するために導入されたのが、光WDMタ
グスイッチングを実行するための新規のシグナリングアーキテクチャとパケット
伝送プロトコルである。
チでの光ヘッダの処理は、光パケットが実際に伝送されている間、最小限に保た
れていなければならない。この目的を達成するために導入されたのが、光WDMタ
グスイッチングを実行するための新規のシグナリングアーキテクチャとパケット
伝送プロトコルである。
【００４７】 シグナリングとパケット伝送プロトコルでは、低速で複雑なIPルーティング機
能は、超高速WDMスイッチング機能から切り離されている。この切り離しは、エ
ンドツーエンドのルーティング経路のセットアップを通して達成されるが、その
頻度は非常に少なくなっている。ソースからデスティネーションにIPパケットを
送信するには、次のようなステップで行われる。
能は、超高速WDMスイッチング機能から切り離されている。この切り離しは、エ
ンドツーエンドのルーティング経路のセットアップを通して達成されるが、その
頻度は非常に少なくなっている。ソースからデスティネーションにIPパケットを
送信するには、次のようなステップで行われる。
【００４８】 (a) エンドツーエンドのルーティングセットアップ。ここでは、IP層のソフト
ウェアは、ネットワークエレメントとNC&M２２０間のシグナリングプロトコルを
起動し、IPパケットのためのエンドツーエンドのルーティング経路をセットアッ
プする。このステップでは、ルーティング経路上のWDMネットワークエレメント
が、以後のパケット転送をサポートするようにも構成される。実際のパケット伝
送期間中に、光ヘッダに挿入される光タグスイッチングのタグも判断される。
ウェアは、ネットワークエレメントとNC&M２２０間のシグナリングプロトコルを
起動し、IPパケットのためのエンドツーエンドのルーティング経路をセットアッ
プする。このステップでは、ルーティング経路上のWDMネットワークエレメント
が、以後のパケット転送をサポートするようにも構成される。実際のパケット伝
送期間中に、光ヘッダに挿入される光タグスイッチングのタグも判断される。
【００４９】 (b) 光パケット伝送。ここでは、光パケットが到着すると、ローカルヘッダ処
理がトリガされ、この処理では、特に、パケットを次のホップまで転送するため
の出力ポートが、光ヘッダ内の光タグに基づいて調べられる。
理がトリガされ、この処理では、特に、パケットを次のホップまで転送するため
の出力ポートが、光ヘッダ内の光タグに基づいて調べられる。
【００５０】 ルーティング経路セットアップでは、一般に低速で複雑な手続きであるルーテ
ィング機能が起動されるが、これはパケット伝送処理に先だって行われるので、
伝送レイテンシを決定することは、クリティカル・パスにならない。
ィング機能が起動されるが、これはパケット伝送処理に先だって行われるので、
伝送レイテンシを決定することは、クリティカル・パスにならない。
【００５１】 （ルーティング経路セットアップ） ルーティング経路セットアップ期間に、WDMパケットスイッチの内部コネクシ
ョンテーブルは、タグスイッチルックアップテーブルで増大され、関係するパケ
ット転送情報を収容している。具体的には、超低レイテンシとハードウェアの簡
略化を達成するために、本発明の方式により得られるタグスイッチステートは、
フロー経路上を一定に保たれている。例えば、タグスイッチ割り当て手法には、
次のものがある。
ョンテーブルは、タグスイッチルックアップテーブルで増大され、関係するパケ
ット転送情報を収容している。具体的には、超低レイテンシとハードウェアの簡
略化を達成するために、本発明の方式により得られるタグスイッチステートは、
フロー経路上を一定に保たれている。例えば、タグスイッチ割り当て手法には、
次のものがある。
【００５２】 (1) デスティネーションをベースとするフロータグの割り当て。この方式では
、デスティネーション、例えば、適当なデスティネーションIPアドレスプレフィ
ックスは、次のホップを調べるときにタグスイッチステートとして使用すること
ができる。光ヘッダを変更する必要がないだけでなく、偏向ルーティングを行う
ときにも同じヘッダが使用できる。
、デスティネーション、例えば、適当なデスティネーションIPアドレスプレフィ
ックスは、次のホップを調べるときにタグスイッチステートとして使用すること
ができる。光ヘッダを変更する必要がないだけでなく、偏向ルーティングを行う
ときにも同じヘッダが使用できる。
【００５３】 (2) ルートをベースとするフロータグの割り当て。この方式では、割り当てら
れたタグスイッチステートは、タグスイッチステートセットアップフェーズで動
的に計算されるエンドツーエンドルートを指している。この方式の利点は、個別
タグスイッチステートごとに、サービス品質（Quality of Service）要求条件を
満たすように特殊化できることである。
れたタグスイッチステートは、タグスイッチステートセットアップフェーズで動
的に計算されるエンドツーエンドルートを指している。この方式の利点は、個別
タグスイッチステートごとに、サービス品質（Quality of Service）要求条件を
満たすように特殊化できることである。
【００５４】 （スイッチングの衝突の解決） 現在、実現性のある光バッファ技術は存在していない。このことは、従来のバ
ッファリング手法では、スイッチングの衝突を処理できないことを意味している
。上述したように、本発明の実施形態では、光フィルタに実装されている光遅延
を利用して、この時間的遅延の間にスイッチングが行われるようにしているが、
従来のIPルータにおける電気的バッファがそうであるように、競合の解決を達成
するようになっていない。スイッチング競合を解決するために、本発明によれば
、次の３つの方法が使用されている。
ッファリング手法では、スイッチングの衝突を処理できないことを意味している
。上述したように、本発明の実施形態では、光フィルタに実装されている光遅延
を利用して、この時間的遅延の間にスイッチングが行われるようにしているが、
従来のIPルータにおける電気的バッファがそうであるように、競合の解決を達成
するようになっていない。スイッチング競合を解決するために、本発明によれば
、次の３つの方法が使用されている。
【００５５】 (a) 制限波長インターチェンジ（limited wavelength interchange）。この方
法では、パケットは同じ経路を通るルートが選択されるが、異なる波長になって
いる。この波長変換は、コンテンション回避だけを目的に利用されているので、
全波長チャネルのいずれかに変換する能力を、ネットワークエレメントにもたせ
る必要がない。むしろ、全波長チャネルの一部を変換できれば十分である。この
波長変換は、シグナリングヘッダとデータペイロードの両方を変換する。パケッ
トが受ける波長変換が多すぎると、信号の正確さが低下するので、そのことを避
ける注意が必要である。１つ可能なポリシーは、変換を１つだけにすることであ
る。これは、光ヘッダ内のオリジナル波長を符号化することで容易に実施するこ
とができる。このようにすると、中間WDMスイッチは、オリジナル波長で搬送さ
れるときだけ変換を許すことになる。
法では、パケットは同じ経路を通るルートが選択されるが、異なる波長になって
いる。この波長変換は、コンテンション回避だけを目的に利用されているので、
全波長チャネルのいずれかに変換する能力を、ネットワークエレメントにもたせ
る必要がない。むしろ、全波長チャネルの一部を変換できれば十分である。この
波長変換は、シグナリングヘッダとデータペイロードの両方を変換する。パケッ
トが受ける波長変換が多すぎると、信号の正確さが低下するので、そのことを避
ける注意が必要である。１つ可能なポリシーは、変換を１つだけにすることであ
る。これは、光ヘッダ内のオリジナル波長を符号化することで容易に実施するこ
とができる。このようにすると、中間WDMスイッチは、オリジナル波長で搬送さ
れるときだけ変換を許すことになる。
【００５６】 (b) 制限偏向ルーティング（limited deflection routing）。この方法では、
パケットを隣接スイッチングノードに偏向させ、そこからデスティネーションに
転送することを可能にしている。この場合も、パケットが繰り返し偏向されると
、信号の品質低下の原因になるだけでなく、ネットワーク帯域幅が浪費されるこ
とになるので、それを避けるための注意が必要である。これを解決する方法は、
「タイムスタンプ」フィールドを光ヘッダに記録し、記録したタイムスタンプが
最大の制限値より古くないときにだけ偏向が行われるようにすることである。
パケットを隣接スイッチングノードに偏向させ、そこからデスティネーションに
転送することを可能にしている。この場合も、パケットが繰り返し偏向されると
、信号の品質低下の原因になるだけでなく、ネットワーク帯域幅が浪費されるこ
とになるので、それを避けるための注意が必要である。これを解決する方法は、
「タイムスタンプ」フィールドを光ヘッダに記録し、記録したタイムスタンプが
最大の制限値より古くないときにだけ偏向が行われるようにすることである。
【００５７】 (c) 優先パケット回避（prioritized packet preemption）。この方法では、
新着パケットは、その着信パケットの優先度が高いとき、現在伝送中のパケット
に優先することができる。その目的はすべてのパケットに公平性を保証し、再送
パケットが最終的に配達されることを保証することである。この方式では、各パ
ケットは、この場合も、その光ヘッダに記録されたタイムスタンプ・フィールド
を有し、古い方のパケットが新しい方のパケットよりも優先度が高くなっている
。さらに、再送パケットは、オリジナルパケットのタイムスタンプをもっている
。このようにすると、パケットが「古く」なると、優先度が高くなり、最終的に
は、必要であればそのデスティネーションに向かう通路を優先使用できるように
なる。
新着パケットは、その着信パケットの優先度が高いとき、現在伝送中のパケット
に優先することができる。その目的はすべてのパケットに公平性を保証し、再送
パケットが最終的に配達されることを保証することである。この方式では、各パ
ケットは、この場合も、その光ヘッダに記録されたタイムスタンプ・フィールド
を有し、古い方のパケットが新しい方のパケットよりも優先度が高くなっている
。さらに、再送パケットは、オリジナルパケットのタイムスタンプをもっている
。このようにすると、パケットが「古く」なると、優先度が高くなり、最終的に
は、必要であればそのデスティネーションに向かう通路を優先使用できるように
なる。
【００５８】 なお、上記３方式のいずれも、光ヘッダは、ネットワーク内を移動するとき、
常に一定のままになっている。これは、光スイッチングハードウェアを高速かつ
単純化するという目的に合致している。また、これらの方式を組み合わせること
も可能である。
常に一定のままになっている。これは、光スイッチングハードウェアを高速かつ
単純化するという目的に合致している。また、これらの方式を組み合わせること
も可能である。
【００５９】 （ルーティングプロトコル） NGIと同規模のネットワークでは、ルーティング判断を集中化することは実現
不可能であるので、このアプローチは、分散意思決定まで一般化する必要がある
。階層アドレシングとルーティングは、IPルーティングの場合と同じように使用
されている。新しいコネクションが要求されると、NC&M２２０は、WDM経路がWDM
ベースのネットワーク内のそのペア（ソース、デスティネーション）に用意され
ているかどうかを判断する。そうであれば、パケットは、即時にその（１ホップ
IPレベルの）経路上に送出される。そのような経路が用意されていなければ、NC
&M２２０は、最初のWDMネットワークエレメント用の初期出方路リンクと、新ト
ラフィックを搬送する波長を判断する。この判断は、新コネクションの要求時に
、ネットワーク内に残っているコネクションに基づいて行われる。その後、NC&M
２２０は、該当するプロコトルを通してシグナリングを使用し、関係情報を初期
WDMネットワークエレメントに転送し、シグナリングヘッダに入れられる。初期
出方路リンクが判断された後、ルーティング判断の残りは、光シグナリングヘッ
ダ情報に従って個別のNEで行われる。この方法によると、各スイッチングノード
に置かれたルーティングテーブルと、必要とされるシグナリングヘッダ処理が、
相対的に小さく保たれることが保証される。また、この方法によると、ネットワ
ークは、スイッチングノードとネットワークユーザの点でスケーリングが容易化
される。なお、複数のWDMサブネットを１つに相互接続し、各サブネットに独自
のNC&Mをもたせることも可能である。
不可能であるので、このアプローチは、分散意思決定まで一般化する必要がある
。階層アドレシングとルーティングは、IPルーティングの場合と同じように使用
されている。新しいコネクションが要求されると、NC&M２２０は、WDM経路がWDM
ベースのネットワーク内のそのペア（ソース、デスティネーション）に用意され
ているかどうかを判断する。そうであれば、パケットは、即時にその（１ホップ
IPレベルの）経路上に送出される。そのような経路が用意されていなければ、NC
&M２２０は、最初のWDMネットワークエレメント用の初期出方路リンクと、新ト
ラフィックを搬送する波長を判断する。この判断は、新コネクションの要求時に
、ネットワーク内に残っているコネクションに基づいて行われる。その後、NC&M
２２０は、該当するプロコトルを通してシグナリングを使用し、関係情報を初期
WDMネットワークエレメントに転送し、シグナリングヘッダに入れられる。初期
出方路リンクが判断された後、ルーティング判断の残りは、光シグナリングヘッ
ダ情報に従って個別のNEで行われる。この方法によると、各スイッチングノード
に置かれたルーティングテーブルと、必要とされるシグナリングヘッダ処理が、
相対的に小さく保たれることが保証される。また、この方法によると、ネットワ
ークは、スイッチングノードとネットワークユーザの点でスケーリングが容易化
される。なお、複数のWDMサブネットを１つに相互接続し、各サブネットに独自
のNC&Mをもたせることも可能である。
【００６０】 経路が決定されたとき、WDM NE内では、光スイッチは、ノードを通る各パケッ
トの持続時間の間そのステートにセットし、(i) そのあとデフォルトのステート
に戻すことも（光タグスイッチングと呼ばれる）、(ii) 有限の短時間の間その
ステートにセットしておくことも（フロー・スイッチングと呼ばれる）可能であ
る。前者のケースでは、ルーティングは正規のパケット単位で行われる。システ
ムリソースは、送信される情報があるときだけ専用され、パケットが終了すると
、これらのリソースは、別のパケットへの割り当てのために解放される。後者の
ケースは、バーストモードのトラフィックが大量であるとき使用される。このケ
ースでは、WDM NEは、NEに到着する後続パケットの光シグナリングヘッダからフ
ローステートタグを読み取るだけでよく、スイッチングデバイスを切り替えなく
ても、パケットが同じデスティネーション向けであることを確かめ、光タグスイ
ッチングによって以前に確立された、NEを通る既存コネクションを通してペイロ
ードを転送することができる。
トの持続時間の間そのステートにセットし、(i) そのあとデフォルトのステート
に戻すことも（光タグスイッチングと呼ばれる）、(ii) 有限の短時間の間その
ステートにセットしておくことも（フロー・スイッチングと呼ばれる）可能であ
る。前者のケースでは、ルーティングは正規のパケット単位で行われる。システ
ムリソースは、送信される情報があるときだけ専用され、パケットが終了すると
、これらのリソースは、別のパケットへの割り当てのために解放される。後者の
ケースは、バーストモードのトラフィックが大量であるとき使用される。このケ
ースでは、WDM NEは、NEに到着する後続パケットの光シグナリングヘッダからフ
ローステートタグを読み取るだけでよく、スイッチングデバイスを切り替えなく
ても、パケットが同じデスティネーション向けであることを確かめ、光タグスイ
ッチングによって以前に確立された、NEを通る既存コネクションを通してペイロ
ードを転送することができる。
【００６１】 パケットは、各パケットのシグナリングヘッダに入っている情報を使用して、
ネットワークを通るルートが自己選択される。パケットがスイッチングノードに
到着すると、シグナリングヘッダが読み取られ、パケットが既存のフローステー
トコネクションを通して即時に転送されるか、あるいはルーティングテーブルに
従って新しい該当出方路ポートが選択される。各ノードのルーティングテーブル
は、波長ごとに存在している。別のパケットとの競合のために、パケットが選択
された出方路ポートをたどって行くことができないときは（選択された出方路フ
ァイバが解放されていない）、このルーティング方式では、同じ出方路ポートに
対して別の波長を割り当てることが試みられる（その結果、シグナルはスイッチ
ングノード内で波長変換を受けることになる）。選択された出方路ポートで使用
できる、適格な波長が他になければ、別のテーブルから別の出方路ポートが選択
されることになる。このテーブルには、二次的な（優先度で見たとき）出方路リ
ンクがリストされている。
ネットワークを通るルートが自己選択される。パケットがスイッチングノードに
到着すると、シグナリングヘッダが読み取られ、パケットが既存のフローステー
トコネクションを通して即時に転送されるか、あるいはルーティングテーブルに
従って新しい該当出方路ポートが選択される。各ノードのルーティングテーブル
は、波長ごとに存在している。別のパケットとの競合のために、パケットが選択
された出方路ポートをたどって行くことができないときは（選択された出方路フ
ァイバが解放されていない）、このルーティング方式では、同じ出方路ポートに
対して別の波長を割り当てることが試みられる（その結果、シグナルはスイッチ
ングノード内で波長変換を受けることになる）。選択された出方路ポートで使用
できる、適格な波長が他になければ、別のテーブルから別の出方路ポートが選択
されることになる。このテーブルには、二次的な（優先度で見たとき）出方路リ
ンクがリストされている。
【００６２】 本発明による手法では、このルーティングプロトコルは、偏向ルーティング方
式に似ている（「発明の背景」の個所参照）。そこでは、セッションは、優先経
路にたどって行くことができないとき、他の出方路リンク（優先度で見たとき）
に偏向される。パケットは、継続的に偏向されることは許されていない。従来の
ルーティングプロトコルでは、特定数のホップの後、セッションをブロックする
ためにホップカウントが使用されている。新規方式では、スイッチングノードで
ヘッダ再生成が許されていない場合には、ホップカウント手法は使用できない。
その代わりに、光シグナリングヘッダの特性（つまり、シグナリングヘッダのSN
R）を調べて、パケットをドロップすべきかどうかを決定することが可能になっ
ている。
式に似ている（「発明の背景」の個所参照）。そこでは、セッションは、優先経
路にたどって行くことができないとき、他の出方路リンク（優先度で見たとき）
に偏向される。パケットは、継続的に偏向されることは許されていない。従来の
ルーティングプロトコルでは、特定数のホップの後、セッションをブロックする
ためにホップカウントが使用されている。新規方式では、スイッチングノードで
ヘッダ再生成が許されていない場合には、ホップカウント手法は使用できない。
その代わりに、光シグナリングヘッダの特性（つまり、シグナリングヘッダのSN
R）を調べて、パケットをドロップすべきかどうかを決定することが可能になっ
ている。
【００６３】 （WDM層のIPルーティングアルゴリズム） ルーティングテーブルを判断するために、NC&M２２０によって使用される手法
は、最小コストの経路を通るルートを選択して、ソースからデスティネーション
にパケットを転送する最短経路アルゴリズム（shortest path algorithm）に基
づいている。長さ、容量利用率、ホップカウント、平均パケット遅延といった、
各ルート上の具体的コスト基準は、異なるネットワークで使用することができる
。このルーティング機能の目的は、パフォーマンスを良好化すると共に（ネット
ワーク内を通過する平均遅延を低くすること）、高スループットを維持すること
である。最小コストスパニングツリー（minimum cost spanning tree）が生成さ
れ、その生成のたびに異なるノードがルートとなっている。これらのツリーから
得られた情報は、各スイッチングノードでルーティングテーブルをセットアップ
するために使用することができる。上述した偏向ルーティングが実装されていれ
ば、ｋ−最短経路手法を使用すると、多数の潜在的ルーティング経路を利用する
ことができる。この手法によると、２つ以上の最短経路が探し出され、これらの
経路はコスト順にランク付けされている。この情報をスイッチングノードのルー
ティングテーブルに入力すると、最小コスト経路に対応する出方路リンクが最初
に考慮され、コストが大の経路に対応するリンクは、偏向ルーティングを実装す
るために使用される二次ルーティングテーブルに入力される。
は、最小コストの経路を通るルートを選択して、ソースからデスティネーション
にパケットを転送する最短経路アルゴリズム（shortest path algorithm）に基
づいている。長さ、容量利用率、ホップカウント、平均パケット遅延といった、
各ルート上の具体的コスト基準は、異なるネットワークで使用することができる
。このルーティング機能の目的は、パフォーマンスを良好化すると共に（ネット
ワーク内を通過する平均遅延を低くすること）、高スループットを維持すること
である。最小コストスパニングツリー（minimum cost spanning tree）が生成さ
れ、その生成のたびに異なるノードがルートとなっている。これらのツリーから
得られた情報は、各スイッチングノードでルーティングテーブルをセットアップ
するために使用することができる。上述した偏向ルーティングが実装されていれ
ば、ｋ−最短経路手法を使用すると、多数の潜在的ルーティング経路を利用する
ことができる。この手法によると、２つ以上の最短経路が探し出され、これらの
経路はコスト順にランク付けされている。この情報をスイッチングノードのルー
ティングテーブルに入力すると、最小コスト経路に対応する出方路リンクが最初
に考慮され、コストが大の経路に対応するリンクは、偏向ルーティングを実装す
るために使用される二次ルーティングテーブルに入力される。
【００６４】 （プラグアンドプレイモジュールの説明） 本発明は、WDMネットワークエレメントに付加される２つのタイプのプラグア
ンドプレイモジュールをベースにしている。これらのプラグアンドプレイモジュ
ールを導入すると、光タグスイッチング能力が既存回線交換ネットワークエレメ
ントに付加されることになる。
ンドプレイモジュールをベースにしている。これらのプラグアンドプレイモジュ
ールを導入すると、光タグスイッチング能力が既存回線交換ネットワークエレメ
ントに付加されることになる。
【００６５】 図３では、ヘッダエンコーダ３２１とヘッダリムーバ３２２は、ハイレベルの
ブロック図形式で示されていた。図７と図８は、それぞれ、エンコーダ３２１と
リムーバ３２２の両方を示す詳細概略図である。
ブロック図形式で示されていた。図７と図８は、それぞれ、エンコーダ３２１と
リムーバ３２２の両方を示す詳細概略図である。
【００６６】 図７に示すように、IPパケットまたはデータグラムは、マイクロプロセッサ７
１０で処理され、タグスイッチングのための各光シグナリングヘッダ２１０が生
成される。光シグナリングヘッダ２１０とオリジナルIPパケット２１１とは、ベ
ースバンドでマイクロプロセッサ７１０から出力される。シグナリングヘッダ２
１０は、ローカルオシレータ７３０を利用して、RFミキサ７２０で混合される。
ミキサ７２０からの混合されたヘッダとオリジナルパケット２１１とは、コンバ
イナ７４０で結合され、コンバイナ７４０の出力は、レーザ７５０を変調ソース
としている光モジュレータ７６０で光波長チャネルに符号化される。
１０で処理され、タグスイッチングのための各光シグナリングヘッダ２１０が生
成される。光シグナリングヘッダ２１０とオリジナルIPパケット２１１とは、ベ
ースバンドでマイクロプロセッサ７１０から出力される。シグナリングヘッダ２
１０は、ローカルオシレータ７３０を利用して、RFミキサ７２０で混合される。
ミキサ７２０からの混合されたヘッダとオリジナルパケット２１１とは、コンバ
イナ７４０で結合され、コンバイナ７４０の出力は、レーザ７５０を変調ソース
としている光モジュレータ７６０で光波長チャネルに符号化される。
【００６７】 図８に示すように、ネットワークエレメントからドロップされた光チャネルは
、ホト検出器８１０によって検出され、増幅器８２０によって電気的に増幅され
る。通常、ホト検出器８１０と増幅器８２０のどちらも、周波数応答は、データ
ペイロードだけをカバーし、ローカルオシレータ７３０から得られる光シグナリ
ングヘッダのRF搬送周波数はカバーしていない。ローパスフィルタ８３０は、残
留RF搬送波があれば、それを除去する。フィルタ８３０の出力は基本的には、発
信元ネットワークエレメントから発信元IPルータによって送出され、ネットワー
ク内をトランスポートされ、別のネットワークエレメントの別のIPルータによっ
て受信されるオリジナルIPパケットである。
、ホト検出器８１０によって検出され、増幅器８２０によって電気的に増幅され
る。通常、ホト検出器８１０と増幅器８２０のどちらも、周波数応答は、データ
ペイロードだけをカバーし、ローカルオシレータ７３０から得られる光シグナリ
ングヘッダのRF搬送周波数はカバーしていない。ローパスフィルタ８３０は、残
留RF搬送波があれば、それを除去する。フィルタ８３０の出力は基本的には、発
信元ネットワークエレメントから発信元IPルータによって送出され、ネットワー
ク内をトランスポートされ、別のネットワークエレメントの別のIPルータによっ
て受信されるオリジナルIPパケットである。
【００６８】 図９のブロック図９００は、タグスイッチング・シグナリングヘッダ２１０と
データペイロード２１１の両方を搬送する光シグナル９０１を、ベースバンド電
気シグナリングヘッダ９０２に変換するために、図４のプラグアンドプレイモジ
ュール４１０によって実行される検出プロセスの要素を示している。最初に、光
シグナル９０１は、ホト検出器９１０によって検出され、ホト検出器９０１の出
力は増幅器９２０によって増幅され、ハイパスフィルタ９３０を通って、光シグ
ナリングヘッダ２１０を搬送する高周波成分だけが残される。RFスプリッタ９４
０は、シグナルをフィードバックロッキング機能をもつローカルオシレータ９５
０に与える。ローカルオシレータ９５０からの出力とスプリッタ９４０からの出
力は、ミキサ９６０で混合される。すなわち、高周波搬送波は、フィルタの出力
から減算され、タグスイッチング・シグナリングヘッダ２１０上の情報だけが残
される。このプロセスでは、フィードバックロッキング機能をもつローカルオシ
レータ９５０は、正確な周波数、位相、および振幅をもつローカルオシレーショ
ンを得るために使用され、高周波成分は、このローカルオシレータシグナルとタ
グスイッチング・シグナリングヘッダをシグナリング高周波搬送波とミキシング
するときにゼロにされる。ローパスフィルタ９７０は、ミキサ９６０の出力に結
合され、ベースバンド・シグナリングヘッダ２１０を電気出力信号９０２として
出力する。
データペイロード２１１の両方を搬送する光シグナル９０１を、ベースバンド電
気シグナリングヘッダ９０２に変換するために、図４のプラグアンドプレイモジ
ュール４１０によって実行される検出プロセスの要素を示している。最初に、光
シグナル９０１は、ホト検出器９１０によって検出され、ホト検出器９０１の出
力は増幅器９２０によって増幅され、ハイパスフィルタ９３０を通って、光シグ
ナリングヘッダ２１０を搬送する高周波成分だけが残される。RFスプリッタ９４
０は、シグナルをフィードバックロッキング機能をもつローカルオシレータ９５
０に与える。ローカルオシレータ９５０からの出力とスプリッタ９４０からの出
力は、ミキサ９６０で混合される。すなわち、高周波搬送波は、フィルタの出力
から減算され、タグスイッチング・シグナリングヘッダ２１０上の情報だけが残
される。このプロセスでは、フィードバックロッキング機能をもつローカルオシ
レータ９５０は、正確な周波数、位相、および振幅をもつローカルオシレーショ
ンを得るために使用され、高周波成分は、このローカルオシレータシグナルとタ
グスイッチング・シグナリングヘッダをシグナリング高周波搬送波とミキシング
するときにゼロにされる。ローパスフィルタ９７０は、ミキサ９６０の出力に結
合され、ベースバンド・シグナリングヘッダ２１０を電気出力信号９０２として
出力する。
【００６９】 図１０の回路図は、図４の実施形態の詳細を示す例である。図１０において、
各ヘッダ検出器１０１０、１０２０、．．．、１０３０、．．．、または１０４
０は、それぞれ経路１００１、１００２、１００３、および１００４上にあって
、デマルチプレクサ１００５、１００６、１００７、および１００８によって処
理された光入力を構成している各波長からの情報を処理する。各デマルチプレク
サの例は、図９の回路９００に示されている。処理された情報は、各波長別にグ
ループ化される。従って、例えば、高速メモリ１０２１は、ある波長が与えられ
ているとき、ヘッダ検出器１０１０からのリード１０１１とヘッダ検出器１０３
０からのリード１０１４に現れたシグナルを、入力として受け入れる。各高速メ
モリ１０２１〜１０２４は、内容アドレスメモリ（content-addressable memory
）のように、対応するタグスイッチコントローラ１０３１〜１０３４への入力と
なる働きをしている。各タグスイッチコントローラ１０３１〜１０３４は、図４
のネットワークエレメントスイッチコントローラ４２０から回線交換制御シグナ
ルも受信する。各タグスイッチコントローラは、コントローラ４２０から与えら
れる回線交換コントロールと、対応する高速メモリから与えられるタグスイッチ
情報のどちらかを統合的に選択し、該当制御シグナルを図４のスイッチングデバ
イス４３０に与える。
各ヘッダ検出器１０１０、１０２０、．．．、１０３０、．．．、または１０４
０は、それぞれ経路１００１、１００２、１００３、および１００４上にあって
、デマルチプレクサ１００５、１００６、１００７、および１００８によって処
理された光入力を構成している各波長からの情報を処理する。各デマルチプレク
サの例は、図９の回路９００に示されている。処理された情報は、各波長別にグ
ループ化される。従って、例えば、高速メモリ１０２１は、ある波長が与えられ
ているとき、ヘッダ検出器１０１０からのリード１０１１とヘッダ検出器１０３
０からのリード１０１４に現れたシグナルを、入力として受け入れる。各高速メ
モリ１０２１〜１０２４は、内容アドレスメモリ（content-addressable memory
）のように、対応するタグスイッチコントローラ１０３１〜１０３４への入力と
なる働きをしている。各タグスイッチコントローラ１０３１〜１０３４は、図４
のネットワークエレメントスイッチコントローラ４２０から回線交換制御シグナ
ルも受信する。各タグスイッチコントローラは、コントローラ４２０から与えら
れる回線交換コントロールと、対応する高速メモリから与えられるタグスイッチ
情報のどちらかを統合的に選択し、該当制御シグナルを図４のスイッチングデバ
イス４３０に与える。
【００７０】 図１１のフロー図１１００は、各タグスイッチコントローラ１０３１〜１０３
４によって実行される処理を示している。例示のタグスイッチコントローラ１０
３１を使用して、回線交換コントローラ４２０からの入力と高速メモリ１０２１
からの出力はモニタされ、これは処理ブロック１１１０で行われる。高速メモリ
１０２１から受信された入力なければ、着信パケットは、回線交換コントローラ
４２０で回線交換される。判定ブロック１１２０は、高速メモリ１０２１からの
入力があるかどうかを判断するために使用される。入力があれば、処理ブロック
１１３０が起動されるので、タグスイッチコントローラ１０３１は、スイッチン
グデバイス４３０に要求されるステートを、高速メモリの入力から判断すること
ができる。次に、処理ブロック１１６０が起動され、スイッチングデバイス４３
０を制御するための制御シグナルがタグスイッチコントローラ１０３１から送信
される。高速メモリからの入力がなければ、判定ブロック１１４０が起動され、
回線交換コントローラ４２０からの入力があるかどうかが判断される。回線交換
コントローラ４２０からの入力があれば、ブロック１１５０による処理が行われ
、タグスイッチコントローラ１０３１は、スイッチングデバイス４３０に要求さ
れるステートを、回線交換コントローラ４２０の入力から判断する。処理ブロッ
ク１１６０は、処理ブロック１１５０の結果によって再び起動される。回線交換
コントローラ１１４０からの入力がないか、処理ブロック１１６０が完了すると
、コントロールは処理ブロック１１１０に戻される。
４によって実行される処理を示している。例示のタグスイッチコントローラ１０
３１を使用して、回線交換コントローラ４２０からの入力と高速メモリ１０２１
からの出力はモニタされ、これは処理ブロック１１１０で行われる。高速メモリ
１０２１から受信された入力なければ、着信パケットは、回線交換コントローラ
４２０で回線交換される。判定ブロック１１２０は、高速メモリ１０２１からの
入力があるかどうかを判断するために使用される。入力があれば、処理ブロック
１１３０が起動されるので、タグスイッチコントローラ１０３１は、スイッチン
グデバイス４３０に要求されるステートを、高速メモリの入力から判断すること
ができる。次に、処理ブロック１１６０が起動され、スイッチングデバイス４３
０を制御するための制御シグナルがタグスイッチコントローラ１０３１から送信
される。高速メモリからの入力がなければ、判定ブロック１１４０が起動され、
回線交換コントローラ４２０からの入力があるかどうかが判断される。回線交換
コントローラ４２０からの入力があれば、ブロック１１５０による処理が行われ
、タグスイッチコントローラ１０３１は、スイッチングデバイス４３０に要求さ
れるステートを、回線交換コントローラ４２０の入力から判断する。処理ブロッ
ク１１６０は、処理ブロック１１５０の結果によって再び起動される。回線交換
コントローラ１１４０からの入力がないか、処理ブロック１１６０が完了すると
、コントロールは処理ブロック１１１０に戻される。
【００７１】 繰り返して言えば、光タグスイッチングによれば、高ボリュームバースト、低
ボリュームバースト、回線交換トラフィックといった、あらゆるタイプのトラフ
ィックが処理される。これは、タグスイッチ・ネットワークコントロールの２層
プロトコルが相互に作用し合うことによって行われる。従って、分散スイッチン
グコントロールは、シグナリングヘッダを高速に検出し、パケットを該当デステ
ィネーションにルーティングする。長いストリームのパケットが、同じデスティ
ネーションをもつネットワークエレメントに到着したときは、分散スイッチング
コントロールは、フロースイッチングコネクションを確立し、パケットストリー
ム全体が新しく確立したコネクションを通るように転送される。
ボリュームバースト、回線交換トラフィックといった、あらゆるタイプのトラフ
ィックが処理される。これは、タグスイッチ・ネットワークコントロールの２層
プロトコルが相互に作用し合うことによって行われる。従って、分散スイッチン
グコントロールは、シグナリングヘッダを高速に検出し、パケットを該当デステ
ィネーションにルーティングする。長いストリームのパケットが、同じデスティ
ネーションをもつネットワークエレメントに到着したときは、分散スイッチング
コントロールは、フロースイッチングコネクションを確立し、パケットストリー
ム全体が新しく確立したコネクションを通るように転送される。
【００７２】 タグスイッチング方法は、波長の数およびノードの数と共に拡張される。これ
は、分散ノードがマルチ波長シグナリング情報を並行に処理し、これらのノード
には、予測スイッチング遅延が、フィルタディレイラインの形で組み込まれてい
ることによるものである。さらに、タグスイッチングは、競合の解決のために経
路偏向と波長変換を利用している。
は、分散ノードがマルチ波長シグナリング情報を並行に処理し、これらのノード
には、予測スイッチング遅延が、フィルタディレイラインの形で組み込まれてい
ることによるものである。さらに、タグスイッチングは、競合の解決のために経
路偏向と波長変換を利用している。
【００７３】 （光技術） 光テクノロジは、本発明を実現するいくつかの重要な側面をカバーしている。
この中には光ヘッダ技術、光多重伝送技術、光スイッチング技術、および波長変
換技術が含まれている。
この中には光ヘッダ技術、光多重伝送技術、光スイッチング技術、および波長変
換技術が含まれている。
【００７４】 (a) 光ヘッダ技術 光ヘッダ技術には、図３および図３を参照して上述した光ヘッダ符号化と、光
ヘッダ除去が含まれている。実際には、光ヘッダ２１０は、ネットワークエレメ
ントへのシグナリングメッセンジャーの働きをし、パケットのデスティネーショ
ン、ソース、および長さをネットワークエレメントに通知する。ヘッダ２１０は
、実際のデータペイロードに対して時間的に変位している。これにより、データ
ペイロードは、任意のデータレート／プロトコルまたはフォーマットをもつこと
が可能になっている。
ヘッダ除去が含まれている。実際には、光ヘッダ２１０は、ネットワークエレメ
ントへのシグナリングメッセンジャーの働きをし、パケットのデスティネーショ
ン、ソース、および長さをネットワークエレメントに通知する。ヘッダ２１０は
、実際のデータペイロードに対して時間的に変位している。これにより、データ
ペイロードは、任意のデータレート／プロトコルまたはフォーマットをもつこと
が可能になっている。
【００７５】 図７と図８を参照して上述したように、ヘッダ符号化は、搬送波をベースにし
ている。この方法によると、ヘッダ２１０を変調周波数で分離できるので、ヘッ
ダ検出が単純化される。ヘッダ２１０は、時間ドメインでデータペイロードの前
に置かれているので、最高データレートよりも周波数搬送波が高くなっている。
この結果、ヘッダ２１０の読み取りが可能になり、最終的には、データペイロー
ドに影響することなくヘッダ２１０の除去が可能になる。
ている。この方法によると、ヘッダ２１０を変調周波数で分離できるので、ヘッ
ダ検出が単純化される。ヘッダ２１０は、時間ドメインでデータペイロードの前
に置かれているので、最高データレートよりも周波数搬送波が高くなっている。
この結果、ヘッダ２１０の読み取りが可能になり、最終的には、データペイロー
ドに影響することなくヘッダ２１０の除去が可能になる。
【００７６】 (b) 光多重伝送技術 光多重伝送は、図示の例のように、シリカ・アレイ導波管格子構造（silica a
rrayed waveguide grating structure）を使用して実装することができる。この
導波管格子構造には、次のような独特の利点がいくつかある。すなわち、低コス
ト、スケーラビリティ、低損失、均一性およびコンパクト性である。
rrayed waveguide grating structure）を使用して実装することができる。この
導波管格子構造には、次のような独特の利点がいくつかある。すなわち、低コス
ト、スケーラビリティ、低損失、均一性およびコンパクト性である。
【００７７】 (c) 光スイッチング技術 高速光スイッチは、非常に長いファイバ遅延を、バッファとして必要としない
でパケットルーティングを達成するのに不可欠である。
でパケットルーティングを達成するのに不可欠である。
【００７８】 マイクロマシン・エレクトロメカニカルスイッチ（Micromachined Electro Me
chanical Switch）によると、スケーラビリティ、低損失、極性無感度、高速ス
イッチング、および無故障動作といった、望ましい特性を最良に組み合わせたも
のが得られる。MEMベースの光追加・ドロップスイッチに関して最近報告された
結果によれば、９マイクロ秒のスイッチング時間が達成されている。
chanical Switch）によると、スケーラビリティ、低損失、極性無感度、高速ス
イッチング、および無故障動作といった、望ましい特性を最良に組み合わせたも
のが得られる。MEMベースの光追加・ドロップスイッチに関して最近報告された
結果によれば、９マイクロ秒のスイッチング時間が達成されている。
【００７９】 (d) 波長変換技術 波長変換によると、経路偏向またはパケットバッファリングを不要にしてパケ
ットコンテンションが解決される。経路偏向とパケットバッファリングのどちら
にも、一連パケットのシーケンスを乱す危険がある。さらに、パケットバッファ
リングは持続時間だけでなく、容量にも制約があり、非透過方法が要求されるこ
とが多い。他方、波長変換は、同一経路を通るように代替波長で伝送することに
よってブロッキングを解決するので、同一遅延が得られることになる。図示の例
では、制限波長変換能力を持つWSXCが配置されている。
ットコンテンションが解決される。経路偏向とパケットバッファリングのどちら
にも、一連パケットのシーケンスを乱す危険がある。さらに、パケットバッファ
リングは持続時間だけでなく、容量にも制約があり、非透過方法が要求されるこ
とが多い。他方、波長変換は、同一経路を通るように代替波長で伝送することに
よってブロッキングを解決するので、同一遅延が得られることになる。図示の例
では、制限波長変換能力を持つWSXCが配置されている。
【００８０】 以上、本発明の教示事項を取り入れた種々実施形態を示し、詳細に説明してき
たが、この分野の精通者ならば容易に理解されるように、上述した教示事項を取
り入れた多数の他の実施形態を実現することが可能である。
たが、この分野の精通者ならば容易に理解されるように、上述した教示事項を取
り入れた多数の他の実施形態を実現することが可能である。
以下では、本発明の教示事項の理解を容易にするために、添付図面を参照して
詳細に説明することにする。
詳細に説明することにする。
【図１】 本発明の一側面によって実施されている、ネットワークの光層と電気層間の結
合を示す一般的ネットワークを図示したものである。
合を示す一般的ネットワークを図示したものである。
【図２】 図１のネットワークの光層を示す図であり、光シグナルヘッダとデータペイロ
ードの相互関係と、ネットワークセットアップでヘッダ／ペイロードがどのよう
に使用されるかを示したものである。
ードの相互関係と、ネットワークセットアップでヘッダ／ペイロードがどのよう
に使用されるかを示したものである。
【図３】 ヘッダ符号化とヘッダ除去のための本発明による１つのプラグアンドプレイモ
ジュールを示すハイレベルブロック図である。
ジュールを示すハイレベルブロック図である。
【図４】 パケットがWDMネットワークエレメントを通るルートを選択するための本発明
による別のプラグアンドプレイモジュールを示すハイレベルブロック図である。
による別のプラグアンドプレイモジュールを示すハイレベルブロック図である。
【図５】 WDM回線交換バックボーンネットワークを示す図である。
【図６】 組み込みスイッチを持つ図１のネットワークエレメントと、ローカル・ルーテ
ィングテーブルの使用を示す図である。
ィングテーブルの使用を示す図である。
【図７】 図３に示すプラグアンドプレイモジュール用のヘッダエンコーダ回路の実施例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図８】 図３に示すプラグアンドプレイモジュール用のヘッダリムーバ回路の実施例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図９】 図４に示すプラグアンドプレイモジュール用のヘッダ検出器回路の実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図１０】 図４の実施例の詳細を示すブロック図であり、タグスイッチコントローラは、
中間に置かれたデマルチプレクサ、およびヘッダ検出器と高速メモリを備えてい
ることが示されている。
中間に置かれたデマルチプレクサ、およびヘッダ検出器と高速メモリを備えてい
ることが示されている。
【図１１】 図１０の各タグスイッチコントローラによって実行される処理を示すフロー図
である。 添付図面において、理解を容易にするために、各図に共通する同一エレメント
は、可能な限り、同一参照符号を使用して示されている。
である。 添付図面において、理解を容易にするために、各図に共通する同一エレメント
は、可能な限り、同一参照符号を使用して示されている。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年４月１９日（２００１．４．１９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】 図１は、中間層１３０で光層１２０と電気層１１０を結合することによって得
られる、汎用ネットワーク１００の光層１２０と電気層１１０の相互関係を示す
図である。電気層１１０は、簡略化のために、２つの従来のＩＰルータ１１１と
１１２から構成されているものとして示されている。光層１２０は、ネットワー
クエレメントまたはノード１２１〜１２５から構成されているものとして示され
ている。中間層１３０は、ＩＰルータ１１２をネットワークエレメント１２２に
結合する従来のＡＴＭ／ＳＯＮＥＴシステム１３１を示している。層１３０の一
部としてヘッダネットワーク１３２も示されているが、これは、本発明によれば
、ＩＰルータ１１１をネットワークエレメント１２１に結合している。図１には
、完全な相互運用性と再構成可能性をもつ、全国規模の透過ＷＤＭをベースとす
るバックボーンネットワーク上のネットワーク１３２の配置が図示されている。
ここで強調しておきたいことは、図１のエレメントは本発明による実施形態の一
例であり、従って、エレメント１１１は、別の実施形態では、ＡＴＭルータにす
ることも、スイッチにすることも可能である。
られる、汎用ネットワーク１００の光層１２０と電気層１１０の相互関係を示す
図である。電気層１１０は、簡略化のために、２つの従来のＩＰルータ１１１と
１１２から構成されているものとして示されている。光層１２０は、ネットワー
クエレメントまたはノード１２１〜１２５から構成されているものとして示され
ている。中間層１３０は、ＩＰルータ１１２をネットワークエレメント１２２に
結合する従来のＡＴＭ／ＳＯＮＥＴシステム１３１を示している。層１３０の一
部としてヘッダネットワーク１３２も示されているが、これは、本発明によれば
、ＩＰルータ１１１をネットワークエレメント１２１に結合している。図１には
、完全な相互運用性と再構成可能性をもつ、全国規模の透過ＷＤＭをベースとす
るバックボーンネットワーク上のネットワーク１３２の配置が図示されている。
ここで強調しておきたいことは、図１のエレメントは本発明による実施形態の一
例であり、従って、エレメント１１１は、別の実施形態では、ＡＴＭルータにす
ることも、スイッチにすることも可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 次に、図２を参照して説明すると、図１の光層１２０が詳細に示されており、
この中には、本発明によれば、ネットワークエレメント１２１〜１２５から構成
された光ネットワーク２０１で、高速のコネクションをセットアップするための
基本的手法が含まれている。セットアップでは、そのあとに続くデータペイロー
ド２１１に対して光シグナリングヘッダ２１０が使用される。この手法は、回線
交換をベースとするＷＤＭの利点と、パケット交換をベースとするＩＰテクノロ
ジの利点の両方を兼ね備えている。新規のシグナリングヘッダ２１０は、光シグ
ナルヘッダ２１０の形で追加されており、マルチ波長トランスポート環境では、
各波長内をインバンドで搬送される。光シグナリングヘッダ２１０は、パケット
のソース、デスティネーション、優先度、およびパケットの長さなどの、ルーテ
ィング情報と制御情報とを収めているタグであり、データペイロード２１１に先
行して光ネットワーク内を伝達される。各ＷＤＭネットワークエレメント１２１
〜１２５は、光シグナリングヘッダ２１０を検知し、コネクションテーブル（後
述する）を調べ、クロスコネクション（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）、
アッド（ａｄｄ）、ドロップ（ｄｒｏｐ）、ドロップ・コンティニュー（ｄｒｏ
ｐ−ａｎｄ−ｃｏｎｔｉｎｕｅ）などの、必要なステップを実行する。コネクシ
ョンテーブルは、ＮＣ＆Ｍ２２０とＷＤＭネットワークエレメント１２１〜１２
５が、チャネル２２１などの論理コネクションを介して継続的に通信し合うこと
によって絶えず更新されている。光シグナリングヘッダ２１０のあとに続くデー
タペイロード２１１は、コネクションによって確立された各ネットワークエレメ
ントの経路を通るようにルーティングされる（後述する）。図２の構成によれば
、図２にＴで示すように、光シグナリングヘッダ２１０とデータペイロード２１
１の間の時間遅延を管理する必要がないのは、各ネットワークエレメント内でコ
ネクションセットアップのために要求される短時間に対して必要な光遅延が、そ
の間に置かれたファイバの遅延を通して各ネットワークエレメントで与えられる
からである。さらに、データペイロードのフォーマットとプロトコルは、ヘッダ
のそれから独立している。すなわち、あるネットワークが与えられているとき、
ヘッダのフォーマットとプロトコルは事前に決まっているのに対し、データペイ
ロードのフォーマットとプロトコルはヘッダのそれと同じにすることも、異なっ
たものにすることも可能になっている。
この中には、本発明によれば、ネットワークエレメント１２１〜１２５から構成
された光ネットワーク２０１で、高速のコネクションをセットアップするための
基本的手法が含まれている。セットアップでは、そのあとに続くデータペイロー
ド２１１に対して光シグナリングヘッダ２１０が使用される。この手法は、回線
交換をベースとするＷＤＭの利点と、パケット交換をベースとするＩＰテクノロ
ジの利点の両方を兼ね備えている。新規のシグナリングヘッダ２１０は、光シグ
ナルヘッダ２１０の形で追加されており、マルチ波長トランスポート環境では、
各波長内をインバンドで搬送される。光シグナリングヘッダ２１０は、パケット
のソース、デスティネーション、優先度、およびパケットの長さなどの、ルーテ
ィング情報と制御情報とを収めているタグであり、データペイロード２１１に先
行して光ネットワーク内を伝達される。各ＷＤＭネットワークエレメント１２１
〜１２５は、光シグナリングヘッダ２１０を検知し、コネクションテーブル（後
述する）を調べ、クロスコネクション（ｃｒｏｓｓ−ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）、
アッド（ａｄｄ）、ドロップ（ｄｒｏｐ）、ドロップ・コンティニュー（ｄｒｏ
ｐ−ａｎｄ−ｃｏｎｔｉｎｕｅ）などの、必要なステップを実行する。コネクシ
ョンテーブルは、ＮＣ＆Ｍ２２０とＷＤＭネットワークエレメント１２１〜１２
５が、チャネル２２１などの論理コネクションを介して継続的に通信し合うこと
によって絶えず更新されている。光シグナリングヘッダ２１０のあとに続くデー
タペイロード２１１は、コネクションによって確立された各ネットワークエレメ
ントの経路を通るようにルーティングされる（後述する）。図２の構成によれば
、図２にＴで示すように、光シグナリングヘッダ２１０とデータペイロード２１
１の間の時間遅延を管理する必要がないのは、各ネットワークエレメント内でコ
ネクションセットアップのために要求される短時間に対して必要な光遅延が、そ
の間に置かれたファイバの遅延を通して各ネットワークエレメントで与えられる
からである。さらに、データペイロードのフォーマットとプロトコルは、ヘッダ
のそれから独立している。すなわち、あるネットワークが与えられているとき、
ヘッダのフォーマットとプロトコルは事前に決まっているのに対し、データペイ
ロードのフォーマットとプロトコルはヘッダのそれと同じにすることも、異なっ
たものにすることも可能になっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】 一般的に、符号化／除去モジュール１３２は、ＩＰトラフィックがＷＤＭネッ
トワークに入ったり、出たりするインタフェースとなっている個所に置かれ、こ
れはネットワークエレメントのクライアント・インタフェースとＩＰルータの間
に位置している。クライアント・インタフェースは、ＣＣＩタイプにすることも
、非コンブライアント・クライアント・インタフェース（ｎｏｎ−ｃｏｍｐｌｉ
ａｎｔ ｃｌｉｅｎｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ＮＣＩ）タイプにすることも可
能である。これらのインタフェースの個所で、ヘッダエンコーダ３２１は、ＩＰ
シグナルがネットワーク２０１に送り込まれるとき、デスティネーションと他の
情報を収めている光ヘッダ２１０を、データペイロード２１１の前に置く。光ヘ
ッダ２１０は、インターネット３１１を介してＩＰルータ１１１から取得された
ＩＰシグナルの元のＩＰアドレスに基づき、光変調器（後述する）によって光ド
メイン内で符号化される。シグナリングヘッダリムーバ３２２は、クライアント
・インタフェースからドロップされた光シグナルのヘッダ２１０を検出し、電気
的なＩＰパケットをＩＰルータ１１１に引き渡す。
トワークに入ったり、出たりするインタフェースとなっている個所に置かれ、こ
れはネットワークエレメントのクライアント・インタフェースとＩＰルータの間
に位置している。クライアント・インタフェースは、ＣＣＩタイプにすることも
、非コンブライアント・クライアント・インタフェース（ｎｏｎ−ｃｏｍｐｌｉ
ａｎｔ ｃｌｉｅｎｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ＮＣＩ）タイプにすることも可
能である。これらのインタフェースの個所で、ヘッダエンコーダ３２１は、ＩＰ
シグナルがネットワーク２０１に送り込まれるとき、デスティネーションと他の
情報を収めている光ヘッダ２１０を、データペイロード２１１の前に置く。光ヘ
ッダ２１０は、インターネット３１１を介してＩＰルータ１１１から取得された
ＩＰシグナルの元のＩＰアドレスに基づき、光変調器（後述する）によって光ド
メイン内で符号化される。シグナリングヘッダリムーバ３２２は、クライアント
・インタフェースからドロップされた光シグナルのヘッダ２１０を検出し、電気
的なＩＰパケットをＩＰルータ１１１に引き渡す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】 図４は、第２タイプの「プラグアンドプレイ」モジュールである光エレメント
４１０を示しているが、これは、各々のＷＤＭネットワークエレメント１２１〜
１２５と関連付けられている。ここでは、説明の便宜上、エレメント１２１が示
されている。モジュール４１０は、従来のネットワークエレメント回線スイッチ
コントローラ４２０と、従来のスイッチングデバイス４３０との間に置かれてい
る。モジュール４１０は、タップファイバ経路（ｔａｐｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ｐ
ａｔｈ）４０４〜４０６からモジュール４１０へ供給された、いずれかのファイ
バ４０１〜４０３上を伝達された各シグナリングヘッダ２１０からの情報を検出
する。モジュール４１０の働きは、テーブルルックアップを高速化し、スイッチ
ングデバイス４３０へのシグナリングを高速化することである。スイッチコント
ローラ４２０は、ネットワークエレメントを制御するために使用されている従来
の「クラフトインタフェース（ｃｒａｆｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」と同じ働き
をする。しかし、この場合には、このスイッチコントローラ４２０の目的は、Ｎ
Ｃ＆Ｍ２２０から回線交換シグナリングを受け取り、タグスイッチコントローラ
４１０にどのコマンドを送るべきかを、優先度に基づいて判断することである。
従って、タグスイッチコントローラ４１０は、ネットワークエレメント回線スイ
ッチコントローラ４２０から回線交換制御シグナルのほかに、シグナリングヘッ
ダ２１０から引き出された情報も受信し、回線交換方式にするか、タグスイッチ
制御方式にするかを統合的に選択する。スイッチングデバイス４３０を構成する
スイッチも、スイッチングを高速化する。スイッチングデバイス４３０への入力
経路４０１〜４０３に置かれているファイバ４１５、４１６、または４１７に要
求される遅延は、遅延がシグナリングヘッダを読み取り、テーブルルックアップ
を完了し、スイッチングを行うために要する総時間より大になるようになってい
る。概算であるが、２ｋｍファイバでは、処理時間は１０ミリ秒になる。エレメ
ント１２１〜１２５で表され、スイッチングデバイス４３０を含んでいるＷＤＭ
ネットワークエレメントのタイプとしては、波長アッドドロップ・マルチプレク
サ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｗ
ＡＤＭ）、波長選択クロスコネクト（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖ
ｅ Ｃｒｏｓｓｃｏｎｎｅｃｔ ＷＳＸＣ）、および制限波長変換能力もつ波
長インターチェンジ・クロスコネクト （Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｉｎｔｅｒｃ
ｈａｎｇｉｎｇ Ｃｒｏｓｓｃｏｎｎｅｃｔ ＷＩＸＣ）がある。
４１０を示しているが、これは、各々のＷＤＭネットワークエレメント１２１〜
１２５と関連付けられている。ここでは、説明の便宜上、エレメント１２１が示
されている。モジュール４１０は、従来のネットワークエレメント回線スイッチ
コントローラ４２０と、従来のスイッチングデバイス４３０との間に置かれてい
る。モジュール４１０は、タップファイバ経路（ｔａｐｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ｐ
ａｔｈ）４０４〜４０６からモジュール４１０へ供給された、いずれかのファイ
バ４０１〜４０３上を伝達された各シグナリングヘッダ２１０からの情報を検出
する。モジュール４１０の働きは、テーブルルックアップを高速化し、スイッチ
ングデバイス４３０へのシグナリングを高速化することである。スイッチコント
ローラ４２０は、ネットワークエレメントを制御するために使用されている従来
の「クラフトインタフェース（ｃｒａｆｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）」と同じ働き
をする。しかし、この場合には、このスイッチコントローラ４２０の目的は、Ｎ
Ｃ＆Ｍ２２０から回線交換シグナリングを受け取り、タグスイッチコントローラ
４１０にどのコマンドを送るべきかを、優先度に基づいて判断することである。
従って、タグスイッチコントローラ４１０は、ネットワークエレメント回線スイ
ッチコントローラ４２０から回線交換制御シグナルのほかに、シグナリングヘッ
ダ２１０から引き出された情報も受信し、回線交換方式にするか、タグスイッチ
制御方式にするかを統合的に選択する。スイッチングデバイス４３０を構成する
スイッチも、スイッチングを高速化する。スイッチングデバイス４３０への入力
経路４０１〜４０３に置かれているファイバ４１５、４１６、または４１７に要
求される遅延は、遅延がシグナリングヘッダを読み取り、テーブルルックアップ
を完了し、スイッチングを行うために要する総時間より大になるようになってい
る。概算であるが、２ｋｍファイバでは、処理時間は１０ミリ秒になる。エレメ
ント１２１〜１２５で表され、スイッチングデバイス４３０を含んでいるＷＤＭ
ネットワークエレメントのタイプとしては、波長アッドドロップ・マルチプレク
サ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｗ
ＡＤＭ）、波長選択クロスコネクト（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖ
ｅ Ｃｒｏｓｓｃｏｎｎｅｃｔ ＷＳＸＣ）、および制限波長変換能力もつ波
長インターチェンジ・クロスコネクト （Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｉｎｔｅｒｃ
ｈａｎｇｉｎｇ Ｃｒｏｓｓｃｏｎｎｅｃｔ ＷＩＸＣ）がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】 各ネットワークエレメント１２１〜１２５をＮＣ＆Ｍ２２０と結合すると、適
応性のあるルーティングプロトコルが実施される。このルーティングプロトコル
は、次のような機能を実行する。（ａ） ルーティングストラテジに関係する通
信回線のステート、予測されたトラフィック、遅延、および容量利用率など、ネ
ットワークパラメータを測定し、（ｂ） ルーティング計算のために測定情報を
ＮＣ＆Ｍ２２０に転送し、（ｃ） ＮＣ＆Ｍ２２０でルーティングテーブルを計
算し、（ｄ） ルーティングテーブルを各ネットワークエレメント１２１〜１２
５に配布し、各ネットワークエレメントでパケットルーティングの判断をさせる
。ＮＣ＆Ｍ２２０は、各ネットワークエレメントからネットワークパラメータ情
報を受信し、ルーティングテーブルを定期的に更新し、そのあと（ｅ） エレメ
ント１１１などのＩＰルータからのコネクション要求をＮＣ＆Ｍ２２０に転送し
、（ｆ） ＮＣ＆Ｍ２２０からのルーティング情報を各ネットワークエレメント
１２１〜１２５に転送し、光シグナリングヘッダ２１０に入力させる。
応性のあるルーティングプロトコルが実施される。このルーティングプロトコル
は、次のような機能を実行する。（ａ） ルーティングストラテジに関係する通
信回線のステート、予測されたトラフィック、遅延、および容量利用率など、ネ
ットワークパラメータを測定し、（ｂ） ルーティング計算のために測定情報を
ＮＣ＆Ｍ２２０に転送し、（ｃ） ＮＣ＆Ｍ２２０でルーティングテーブルを計
算し、（ｄ） ルーティングテーブルを各ネットワークエレメント１２１〜１２
５に配布し、各ネットワークエレメントでパケットルーティングの判断をさせる
。ＮＣ＆Ｍ２２０は、各ネットワークエレメントからネットワークパラメータ情
報を受信し、ルーティングテーブルを定期的に更新し、そのあと（ｅ） エレメ
ント１１１などのＩＰルータからのコネクション要求をＮＣ＆Ｍ２２０に転送し
、（ｆ） ＮＣ＆Ｍ２２０からのルーティング情報を各ネットワークエレメント
１２１〜１２５に転送し、光シグナリングヘッダ２１０に入力させる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５９】 （ルーティングプロトコル） ＮＧＩと同規模のネットワークでは、ルーティング判断を集中化することは実
現不可能であるので、このアプローチは、分散意思決定まで一般化する必要があ
る。階層アドレシングとルーティングは、ＩＰルーティングの場合と同じように
使用されている。新しいコネクションが要求されると、ＮＣ＆Ｍ２２０は、ＷＤ
Ｍ経路がＷＤＭベースのネットワーク内のそのペア（ソース、デスティネーショ
ン）に用意されているかどうかを判断する。そうであれば、パケットは、即時に
その（１ホップＩＰレベルの）経路上に送出される。そのような経路が用意され
ていなければ、ＮＣ＆Ｍ２２０は、最初のＷＤＭネットワークエレメント用の初
期出方路リンクと、新トラフィックを搬送する波長を判断する。この判断は、新
コネクションの要求時に、ネットワーク内に残っているコネクションに基づいて
行われる。その後、ＮＣ＆Ｍ２２０は、該当するプロコトルを通してシグナリン
グを使用し、関係情報を初期ＷＤＭネットワークエレメントに転送し、シグナリ
ングヘッダに入れられる。初期出方路リンクが判断された後、ルーティング判断
の残りは、光シグナリングヘッダ情報に従って個別のネットワークエレメント（
ＮＥ）で行われる。この方法によると、各スイッチングノードに置かれたルーテ
ィングテーブルと、必要とされるシグナリングヘッダ処理が、相対的に小さく保
たれることが保証される。また、この方法によると、ネットワークは、スイッチ
ングノードとネットワークユーザの点でスケーリングが容易化される。なお、複
数のＷＤＭサブネットを１つに相互接続し、各サブネットに独自のＮＣ＆Ｍをも
たせることも可能である。
現不可能であるので、このアプローチは、分散意思決定まで一般化する必要があ
る。階層アドレシングとルーティングは、ＩＰルーティングの場合と同じように
使用されている。新しいコネクションが要求されると、ＮＣ＆Ｍ２２０は、ＷＤ
Ｍ経路がＷＤＭベースのネットワーク内のそのペア（ソース、デスティネーショ
ン）に用意されているかどうかを判断する。そうであれば、パケットは、即時に
その（１ホップＩＰレベルの）経路上に送出される。そのような経路が用意され
ていなければ、ＮＣ＆Ｍ２２０は、最初のＷＤＭネットワークエレメント用の初
期出方路リンクと、新トラフィックを搬送する波長を判断する。この判断は、新
コネクションの要求時に、ネットワーク内に残っているコネクションに基づいて
行われる。その後、ＮＣ＆Ｍ２２０は、該当するプロコトルを通してシグナリン
グを使用し、関係情報を初期ＷＤＭネットワークエレメントに転送し、シグナリ
ングヘッダに入れられる。初期出方路リンクが判断された後、ルーティング判断
の残りは、光シグナリングヘッダ情報に従って個別のネットワークエレメント（
ＮＥ）で行われる。この方法によると、各スイッチングノードに置かれたルーテ
ィングテーブルと、必要とされるシグナリングヘッダ処理が、相対的に小さく保
たれることが保証される。また、この方法によると、ネットワークは、スイッチ
ングノードとネットワークユーザの点でスケーリングが容易化される。なお、複
数のＷＤＭサブネットを１つに相互接続し、各サブネットに独自のＮＣ＆Ｍをも
たせることも可能である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６２】 本発明による手法では、このルーティングプロトコルは、偏向ルーティング方
式に似ている（「発明の背景」の個所参照）。そこでは、セッションは、優先経
路にたどって行くことができないとき、他の出方路リンク（優先度で見たとき）
に偏向される。パケットは、継続的に偏向されることは許されていない。従来の
ルーティングプロトコルでは、特定数のホップの後、セッションをブロックする
ためにホップカウントが使用されている。新規方式では、スイッチングノードで
ヘッダ再生成が許されていない場合には、ホップカウント手法は使用できない。
その代わりに、光シグナリングヘッダの特性（つまり、シグナリングヘッダの信
号対雑音比）を調べて、パケットをドロップすべきかどうかを決定することが可
能になっている。
式に似ている（「発明の背景」の個所参照）。そこでは、セッションは、優先経
路にたどって行くことができないとき、他の出方路リンク（優先度で見たとき）
に偏向される。パケットは、継続的に偏向されることは許されていない。従来の
ルーティングプロトコルでは、特定数のホップの後、セッションをブロックする
ためにホップカウントが使用されている。新規方式では、スイッチングノードで
ヘッダ再生成が許されていない場合には、ホップカウント手法は使用できない。
その代わりに、光シグナリングヘッダの特性（つまり、シグナリングヘッダの信
号対雑音比）を調べて、パケットをドロップすべきかどうかを決定することが可
能になっている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６９】 図１０の回路図は、図４の実施形態の詳細を示す例である。図１０において、
各ヘッダ検出器１０１０、１０２０、．．．、１０５０、．．．、または１０８
０は、それぞれ経路１００１、１００２、１００３、および１００４上にあって
、デマルチプレクサ１００５、１００６、１００７、および１００８によって処
理された光入力を構成している各波長からの情報を処理する。各デマルチプレク
サの例は、図９の回路９００に示されている。処理された情報は、各波長別にグ
ループ化される。従って、例えば、高速メモリ１０２１は、ある波長が与えられ
ているとき、ヘッダ検出器１０１０からのリード１０１１に現れたシグナルと、
ヘッダ検出器１０３０からのリード１０１２に現れたシグナルと、ヘッダ検出器
１０５０からのリード１０１３に現れたシグナルと、ヘッダ検出器１０７０から
のリード１０１４に現れたシグナルを、入力として受け入れる。各高速メモリ１
０２１〜１０２４は、内容アドレスメモリ（ｃｏｎｔｅｎｔ−ａｄｄｒｅｓｓａ
ｂｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）のように、対応するタグスイッチコントローラ１０３１
〜１０３４への入力となる働きをしている。各タグスイッチコントローラ１０３
１〜１０３４は、図４のネットワークエレメントスイッチコントローラ４２０か
ら回線交換制御シグナルも受信する。各タグスイッチコントローラは、コントロ
ーラ４２０から与えられる回線交換コントロールと、対応する高速メモリから与
えられるタグスイッチ情報のどちらかを統合的に選択し、該当制御シグナルを図
４のスイッチングデバイス４３０に与える。
各ヘッダ検出器１０１０、１０２０、．．．、１０５０、．．．、または１０８
０は、それぞれ経路１００１、１００２、１００３、および１００４上にあって
、デマルチプレクサ１００５、１００６、１００７、および１００８によって処
理された光入力を構成している各波長からの情報を処理する。各デマルチプレク
サの例は、図９の回路９００に示されている。処理された情報は、各波長別にグ
ループ化される。従って、例えば、高速メモリ１０２１は、ある波長が与えられ
ているとき、ヘッダ検出器１０１０からのリード１０１１に現れたシグナルと、
ヘッダ検出器１０３０からのリード１０１２に現れたシグナルと、ヘッダ検出器
１０５０からのリード１０１３に現れたシグナルと、ヘッダ検出器１０７０から
のリード１０１４に現れたシグナルを、入力として受け入れる。各高速メモリ１
０２１〜１０２４は、内容アドレスメモリ（ｃｏｎｔｅｎｔ−ａｄｄｒｅｓｓａ
ｂｌｅ ｍｅｍｏｒｙ）のように、対応するタグスイッチコントローラ１０３１
〜１０３４への入力となる働きをしている。各タグスイッチコントローラ１０３
１〜１０３４は、図４のネットワークエレメントスイッチコントローラ４２０か
ら回線交換制御シグナルも受信する。各タグスイッチコントローラは、コントロ
ーラ４２０から与えられる回線交換コントロールと、対応する高速メモリから与
えられるタグスイッチ情報のどちらかを統合的に選択し、該当制御シグナルを図
４のスイッチングデバイス４３０に与える。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７９】 （ｄ） 波長変換技術 波長変換は、経路偏向またはパケットバッファリングを不要にしてパケットコ
ンテンションの解決に用いられる。経路偏向とパケットバッファリングのどちら
にも、一連パケットのシーケンスを乱す危険がある。さらに、パケットバッファ
リングは持続時間だけでなく、容量にも制約があり、非透過方法が要求されるこ
とが多い。他方、波長変換は、同一経路を通るように代替波長で伝送することに
よってブロッキングを解決するので、同一遅延が得られることになる。図示の例
では、制限波長変換能力を持つＷＳＸＣが配置されている。
ンテンションの解決に用いられる。経路偏向とパケットバッファリングのどちら
にも、一連パケットのシーケンスを乱す危険がある。さらに、パケットバッファ
リングは持続時間だけでなく、容量にも制約があり、非透過方法が要求されるこ
とが多い。他方、波長変換は、同一経路を通るように代替波長で伝送することに
よってブロッキングを解決するので、同一遅延が得られることになる。図示の例
では、制限波長変換能力を持つＷＳＸＣが配置されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スン−ジョー ヨー アメリカ合衆国 95616 カリフォルニア 州 デービス クリーブランド ストリー ト 635 Ｆターム(参考） 5K002 AA06 BA02 BA06 CA14 DA02 DA03 DA05 DA09 DA13 FA01 5K028 AA11 BB08 CC02 CC05 DD04 KK03 KK32 MM05 MM12 RR01 TT02 5K030 GA03 HA08 HC01 HD03 JA01 JA11 JA14 JL03 JL07 KA05 KX20 LA07 LA17 LB05
Claims (29)
- 【請求項１】 波長分割多重伝送（WDM）ネットワーク内で入力ネットワー
クエレメントから出力ネットワークエレメントへデータペイロードを伝達するた
めの方法であって、前記データペイロードは、所定のフォーマットとプロトコル
を有する方法において、 ローカル・ルーティング・ルックアップテーブルを生成し、前記ネットワーク
エレメントの各々にストアするステップであって、各々のローカル・ルーティン
グテーブルは、関連する前記ネットワークエレメントの１つを通るローカルルー
トを決定するステップと、 前記データペイロードを前記入力ネットワークエレメントに入力する前に光ヘ
ッダを前記データペイロードに追加するステップであって、前記ヘッダは、フォ
ーマットとプロトコルを有し、前記データペイロードと前記ヘッダが各々の前記
ネットワークエレメントを通る前記ローカルルートを示しており、前記データペ
イロードの前記フォーマットとプロトコルは、前記ヘッダの前記フォーマットと
プロトコルから独立しているステップと、 前記データペイロードとヘッダがWDMネットワーク内を伝達するときに前記ネ
ットワークエレメントで前記ヘッダを光学的に判断するステップと、 前記対応するローカル・ルーティングテーブル内の前記ヘッダを調べることに
よって決定された通りに、前記データペイロードと前記ヘッダが前記ネットワー
クエレメントを通る前記ローカルルートを選択するステップと、 前記選択されたルートに対応するように前記ネットワークエレメントを通る前
記データペイロードと前記ヘッダのルート選択をするステップと を備えたことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記光ヘッダは、前記ネットワークエレメントを通る前記光
ヘッダと前記データペイロードのルート選択のためのタグスイッチステートを含
み、光ヘッダを追加するステップは、前記入力ネットワークエレメントから前記
出力ネットワークエレメントへ前記ネットワークエレメントを通る前記光ヘッダ
と前記データペイロードのルート選択のための該当するタグスイッチステートを
判断し、前記光ヘッダに挿入するステップを含むことを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 前記光ヘッダは、前記光ヘッダと前記データペイロードが前
記ネットワークエレメントを通って伝達するときにルート競合を解決する際に使
用する優先度データをさらに含み、ローカル・ルーティングテーブルを生成し、
ストアするステップは、優先度レベルを各々のタグスイッチステートに関連付け
るステップを含み、前記光ヘッダを追加するステップは、前記データペイロード
の該当する優先度データを前記光ヘッダに挿入するステップを含み、選択するス
テップは、前記優先度データと前記優先度レベルに基づいて前記ローカルルート
を判断するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記光ヘッダを前記データペイロードに追加するステップは
、時間的に前記データペイロードより進んだ位置に前記光ヘッダを置くステップ
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記光ヘッダと前記データペイロードは、最初にベースバン
ドで生成され、前記光ヘッダを前記データペイロードに追加するステップは、 前記ベースバンド光ヘッダを、前記ベースバンドデータペイロードの周波数帯
域より上の周波数帯域に周波数シフトするステップと、 前記周波数シフトされたベースバンド光ヘッダと前記ベースバンドデータペイ
ロードを結合して複合周波数信号を形成するステップと、 所定の波長の光源を使用して前記複合周波数信号を光変調して、WDMネットワ
ークを通って前記ヘッダと前記データペイロードを伝達する光信号を生成するス
テップと を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 各々の前記ネットワークエレメントで前記ヘッダを光学的に
判断するステップは、 前記光ヘッダをホト検出して検出信号を生成するステップと、 ローカルロッキングオシレータで前記検出信号をロッキングして、ロック信号
を生成するステップと、 前記検出信号と前記ロック信号を混合して、ベースバンドの前記ヘッダを表す
ベースバンド信号を出力するステップと を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 ルート選択をするステップは、前記選択されたルートの競合
を解決するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 競合を解決するステップは、前記選択されたルートに関連し
て決定された代替ルートをルート選択するステップを含むことを特徴とする請求
項７に記載の方法。 - 【請求項９】 競合を解決するステップは、前記選択されたルートに使用さ
れた波長に関連して決定された代替波長をルート選択するステップを含むことを
特徴とする請求項７に記載の方法。 - 【請求項１０】 複数のネットワークエレメントで構成された波長分割多重
伝送（WDM）ネットワー内で入力ネットワークエレメントから出力ネットワーク
エレメントへデータペイロードのシーケンスを伝達するための方法であって、前
記データペイロードの各々は、所定のフォーマットとプロトコルを有する方法に
おいて、 ローカル・ルーティング・ルックアップテーブルを生成し、前記ネットワーク
エレメントの各々にストアするステップであって、各々のローカル・ルーティン
グテーブルは、関連する前記ネットワークエレメントの１つを通るローカルルー
トを決定するステップと、 前記データペイロードを前記入力ネットワークエレメントに入力する前に光ヘ
ッダを前記データペイロードの各々に追加するステップであって、前記ヘッダは
、フォーマットとプロトコルを有し、前記データペイロードの各々とそれぞれに
対応するヘッダが各々の前記ネットワークエレメントを通る前記ローカルルート
を示しており、前記データペイロードの各々の前記フォーマットとプロトコルは
、それぞれに対応するヘッダの前記フォーマットとプロトコルから独立している
ステップと、 前記データペイロードの各々とそれぞれに対応するヘッダがWDMネットワーク
内を伝達するときに前記ネットワークエレメントで前記ヘッダを光学的に判断す
るステップと、 前記対応するローカル・ルーティングテーブル内の前記ヘッダを調べることに
よって決定された通りに、前記データペイロードの第１とそれに対応するヘッダ
が前記ネットワークエレメントを通る前記ローカルルートを選択するステップと
、 前記選択されたルートに対応するように前記ネットワークエレメントを通る前
記データペイロードの第１とそれに対応するヘッダのルート選択をするステップ
と、 前記データペイロードの第１で選択された前記ローカルルートを通って前記シ
ーケンス中の前記データペイロードの後続する各々のルート選択をするステップ
と を備えたことを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 ルート選択する各ステップは、前記選択されたルートの競
合を解決するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 競合を解決するステップは、前記選択されたルートに関連
して決定された代替ルートをルート選択するステップを含むことを特徴とする請
求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 競合を解決するステップは、前記選択されたルートに使用
された波長に関連して決定された代替波長をルート選択するステップを含むこと
を特徴とする請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１４】 入力ネットワークエレメントに到着したデータペイロード
を、複数のネットワークエレメントで構成された波長分割多重伝送（WDM）ネッ
トワーク上を伝達させるための方法であって、前記データペイロードは、所定の
フォーマットとプロトコルを有する方法において、 前記データペイロードに関連付けられた光ヘッダを生成するステップであって
、前記ヘッダは、フォーマットとプロトコルを有し、前記データペイロードと前
記ヘッダが各々の前記ネットワークエレメントを通るローカルルートを示してお
り、前記データペイロードの前記フォーマットとプロトコルは、前記ヘッダの前
記フォーマットとプロトコルから独立しているステップと、 前記データペイロードを前記入力ネットワークエレメントに入力する前に前記
光ヘッダを前記データペイロードに追加するステップと を備えたことを特徴とする方法。 - 【請求項１５】 前記光ヘッダと前記ペイロードは、最初にベースバンドで
生成され、前記光ヘッダを前記データペイロードに追加するステップは、 前記ベースバンド光ヘッダを、前記ベースバンドデータペイロードの周波数帯
域より上の周波数帯域に周波数シフトするステップと、 前記周波数シフトされたベースバンド光ヘッダと前記ベースバンドデータペイ
ロードを結合して複合周波数シグナルを形成するステップと、 所定の波長の光源を使用して前記複合周波数信号を光変調して、WDMネットワ
ークを通って前記ヘッダと前記データペイロードを伝達する光信号を生成するス
テップと を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 複数のネットワークエレメントで構成された波長分割多重
伝送（WDM）ネットワーク内で各々の特定のネットワークエレメントの入力から
出力にヘッダとデータペイロードを転送するための方法であって、前記データペ
イロードは、所定のフォーマットとプロトコルを有し、ヘッダのフォーマットと
プロトコルから独立している方法において、 ローカル・ルーティング・ルックアップテーブルを生成し、前記特定のネット
ワークエレメントにストアするステップであって、前記ローカル・ルーティング
テーブルは、前記特定のネットワークエレメントを通るローカルルートを決定す
るステップと、 前記ペイロードとヘッダが前記特定のネットワークエレメントの前記入力に到
達したときに前記ヘッダを光学的に判断するステップと、 前記ローカル・ルーティングテーブル内の前記ヘッダを調べることによって決
定された通りに、前記データペイロードと前記ヘッダが前記特定のネットワーク
エレメントを通る前記ローカルルートを選択するステップと、 前記選択されたルートに対応するように前記特定のネットワークエレメントを
通る前記データペイロードと前記ヘッダのルート選択をするステップと を備えたことを特徴とする方法。 - 【請求項１７】 各々の前記ネットワークエレメントで前記ヘッダを光学的
に判断するステップは、 前記光ヘッダをホト検出して検出信号を出力するステップと、 ローカルロッキングオシレータで前記検出信号をロッキングして、ロック信号
を生成するステップと、 前記検出信号と前記ロック信号を混合して、ベースバンドの前記ヘッダを表す
ベースバンド信号を出力するステップと を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 複数のネットワークエレメントを含む波長分割多重伝送（
WDM）ネットワークで構成される (a) 電気層と (b) 光層の組み合わせ構造にお
いて、電気層のソースデバイスによって生成され、電気層のデスティネーション
デバイスへ送られるデータペイロードを伝達するためのシステムであって、前記
データペイロードは、所定のフォーマットとプロトコルを有するシステムにおい
て、 前記ソースデバイスと前記WDMネットワークを結合し、前記データペイロード
を前記WDMネットワークに入力する前に光ヘッダを前記データペイロードの前に
追加するための光ヘッダモジュールの第１のタイプであって、前記ヘッダは、前
記データペイロードと前記ヘッダが前記ネットワークエレメントを通るローカル
ルートを示しており、前記データペイロードの前記フォーマットとプロトコルは
、前記ヘッダの前記フォーマットとプロトコルから独立している光ヘッダモジュ
ールの第１のタイプと、 各々の前記ネットワークエレメントに付加された光ヘッダモジュールの第２の
タイプであって、ローカル・ルーティング・ルックアップテーブルを対応する前
記ネットワークエレメントの１つにストアする手段であって、各々のローカル・
ルーティングテーブルは、対応する前記ネットワークエレメントの１つを通るル
ーティング経路を決定する手段と、前記データペイロードとヘッダがWDMネット
ワーク上を伝達するときに対応する前記ネットワークエレメントの１つで前記ヘ
ッダを光学的に判断する手段と、前記対応するローカル・ルーティングテーブル
内の前記ヘッダを調べることによって決定された通りに、前記データペイロード
と前記ヘッダが対応する前記ネットワークエレメントの１つを通る前記ローカル
ルートを選択する手段と、前記選択されたルートに対応するように対応する前記
ネットワークエレメントの１つを通る前記データペイロードと前記ヘッダのルー
ト選択をする手段とを含む光ヘッダモジュールの第２のタイプと を備えたことを特徴とするシステム。 - 【請求項１９】 前記光ヘッダモジュールの第１のタイプの他方は、WDMネ
ットワークをデスティネーションデバイスに結合しており、前記光ヘッダモジュ
ールの第１のタイプは、前記デスティネーションデバイスに配達する前に前記デ
ータペイロードから前記ヘッダを除去する手段を含むことを特徴とする請求項１
８に記載のシステム。 - 【請求項２０】 複数のネットワークエレメントを含む波長分割多重伝送（
WDM）ネットワークで構成される (a) 電気層と (b) 光層の組み合わせ構造にお
いて、電気層のソースデバイスによって生成され、電気層のデスティネーション
デバイスへ送られるデータペイロードを伝達するための光ヘッダモジュールであ
って、前記データペイロードは、所定のフォーマットとプロトコルを有する光ヘ
ッダモジュールにおいて、前記光ヘッダモジュールは、前記ソースデバイスと前
記WDMネットワークを結合し、前記光ヘッダモジュールは、前記データペイロー
ドに関連付けられた光ヘッダを生成する手段であって、前記ヘッダは、フォーマ
ットとプロトコルを有し、前記データペイロードと前記ヘッダが各々の前記ネッ
トワークエレメントを通るローカルルートを示しており、前記データペイロード
の前記フォーマットとプロトコルは、前記ヘッダの前記フォーマットとプロトコ
ルから独立している手段と、前記データペイロードを前記入力ネットワークエレ
メントに入力する前に前記光ヘッダを前記データペイロードに追加する手段とを
含むことを特徴とする光ヘッダモジュール。 - 【請求項２１】 前記光ヘッダは、前記ネットワークエレメントを通る前記
光ヘッダと前記データペイロードのルート選択のためのタグスイッチステートを
含み、光ヘッダを追加する手段は、前記ネットワークエレメントを通る前記光ヘ
ッダと前記データペイロードのルート選択のための該当するタグスイッチステー
トを判断し、前記光ヘッダに挿入する手段を含むことを特徴とする請求項２０に
記載のシステム。 - 【請求項２２】 前記光ヘッダを前記データペイロードに追加する手段は、
時間的に前記データペイロードより進んだ位置に前記光ヘッダを置く手段を含む
ことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。 - 【請求項２３】 前記光ヘッダと前記データペイロードは、最初にベースバ
ンドで生成され、前記光ヘッダを前記データペイロードに追加する手段は、 前記ベースバンド光ヘッダを、前記ベースバンドデータペイロードの周波数帯
域より上の周波数帯域に周波数シフトする手段と、 前記周波数シフトされたベースバンド光ヘッダと前記ベースバンドデータペイ
ロードを結合して複合周波数信号を形成する手段と、 所定の波長の光源を使用して前記複合周波数信号を光変調して、WDMネットワ
ークを通って前記ヘッダと前記データペイロードを伝達する光信号を生成する手
段と を含むことを特徴とする請求項２０に記載のシステム。 - 【請求項２４】 複数のネットワークエレメントを含む波長分割多重伝送（
WDM）ネットワークで構成される (a) 電気層と (b) 光層の組み合わせ構造にお
いて、電気層のソースデバイスによって生成され、電気層のデスティネーション
デバイス向けに送られるデータペイロードを伝達するための光ヘッダプロセッサ
であって、前記データペイロードは、所定のフォーマットとプロトコルを有する
光ヘッダプロセッサにおいて、前記光ヘッダプロセッサは、各々の前記ネットワ
ークエレメントと関連付けられ、前記光ヘッダプロセッサは、 ローカル・ルーティング・ルップアップテーブルを生成し、対応する前記ネッ
トワークエレメントの１つにストアする手段であって、各々のローカル・ルーテ
ィングテーブルは、対応する前記ネットワークエレメントの１つを通るルーティ
ング経路を決定する手段と、 前記データペイロードとヘッダがWDMネットワーク内を伝達するときに対応す
る前記ネットワークエレメントの１つで前記ヘッダを光学的に判断する手段と、 前記対応するローカル・ルーティングテーブル内の前記ヘッダを調べることに
よって決定された通りに、前記データペイロードと前記ヘッダが対応する前記ネ
ットワークエレメントの１つを通る前記ローカルルートを選択する手段と、 前記選択されたルートに対応するように対応する前記ネットワークエレメント
の１つを通る前記データペイロードと前記ヘッダのルート選択をする手段と を備えたことを特徴とする光ヘッダプロセッサ。 - 【請求項２５】 各々の前記ネットワークエレメントで前記ヘッダを光学的
に判断する手段は、 前記光ヘッダをホト検出して検出信号を出力する手段と、 前記検出信号をロッキングしてロック信号を生成するローカルロッキングオシ
レータと、 前記検出信号と前記ロック信号を混合して、ベースバンドの前記ヘッダを表す
ベースバンド信号を出力する手段と を含むことを特徴とする請求項２４に記載のヘッダプロセッサ。 - 【請求項２６】 複数のネットワークエレメントを含む波長分割多重伝送（
WDM）ネットワークで構成される (a) 電気層と (b) 光層の組み合わせ構造にお
いて、電気層のソースデバイスによって生成され、電気層のデスティネーション
デバイスへ送られるデータペイロードを伝達するためのシステムであって、前記
データペイロードは、所定のフォーマットとプロトコルを有し、前記ネットワー
クは、前記ネットワークエレメントに結合され、前記ネットワークを通る回線交
換ルートを決定するネットワークマネージャを含み、各々の前記ネットワークエ
レメントは、(i) スイッチングデバイスと、(ii) 前記ネットワークマネージャ
に応答して、前記ネットワークマネージャからの入力に基づいて前記スイッチン
グデバイスを制御して、前記WDMネットワークを通る回線交換ルーティング経路
を確立する回線交換コントローラとを含むシステムにおいて、 前記ソースデバイスと前記WDMネットワークを結合し、前記データペイロード
を前記WDMネットワークに入力する前に光ヘッダを前記データペイロードの前に
追加するための光ヘッダモジュールの第１のタイプであって、前記ヘッダは、前
記データペイロードと前記ヘッダが前記ネットワークエレメントを通るローカル
ルートを示しており、前記データペイロードの前記フォーマットとプロトコルは
、前記ヘッダの前記フォーマットとプロトコルから独立している光ヘッダモジュ
ールの第１のタイプと、 前記ネットワークマネージャと前記回線交換コントローラに応答し、前記スイ
ッチングデバイスに結合されている光ヘッダモジュールの第２のタイプであって
、前記ネットワークマネージャから与えられたローカル・ルーティングテーブル
を各々のネットワークエレメントにストアする手段であって、各々のローカル・
ルーティングテーブルは、各々のネットワークエレメントを通るルーティング経
路を決定する手段と、前記データペイロードと前記ヘッダが前記WDMネットワー
ク内を伝達されるときに各々の前記ネットワークエレメントで前記ヘッダを光学
的に判断する手段と、前記対応するローカル・ルーティングテーブル内の前記ヘ
ッダを調べることによって決定された通りに、前記データペイロードと前記ヘッ
ダが各々の前記ネットワークエレメントを通る前記ローカルルートを選択する手
段と、前記回線交換コントローラからの入力と前記ローカル・ルーティングテー
ブルを処理して前記スイッチングデバイスを制御することによって、前記選択さ
れたルートに対応するように各々の前記ネットワークを通る前記データペイロー
ドと前記ヘッダのルート選択をする手段と を備えたことを特徴とするシステム。 - 【請求項２７】 前記スイッチングデバイスの前に置かれていて、前記スイ
ッチングデバイスへの前記データペイロードと前記ヘッダの配達を、あらかじめ
決めたインターバルで遅延させる手段をさらに含むことを特徴とする請求項２６
に記載のシステム。 - 【請求項２８】 各々の前記ネットワークエレメントで前記ヘッダを光学的
に判断する手段は、前記WDMネットワーク上を伝達する前記ヘッダをベースバン
ドのヘッダに復調するデマルチプレクサを含み、 選択する手段は、前記デマルチプレクサに応答して、前記ベースバンドのヘッ
ダに含まれるルート情報を判断するための高速メモリを含み、 ルートを選択する手段は、前記ローカル・ルーティングテーブルに結合され、
前記高速メモリと前記回線交換コントローラに応答して、前記スイッチングデバ
イスを制御するためのタグスイッチコントローラを含むことを特徴とする請求項
２６に記載のシステム。 - 【請求項２９】 複数のネットワークエレメントを含む波長分割多重伝送（
WDM）ネットワークで構成される (a) 電気層と (b) 光層の組み合わせ構造にお
いて、電気層のソースデバイスによって生成され、電気層のデスティネーション
デバイスへ送られるデータペイロードを伝達するためのシステムであって、前記
データペイロードは、所定のフォーマットとプロトコルを有するシステムにおい
て、 前記ソースデバイスと前記WDMネットワークを結合し、前記データペイロード
を前記WDMネットワークに入力する前に光ヘッダを前記データペイロードの前に
追加するための光ヘッダモジュールの第１のタイプであって、前記ヘッダは、前
記データペイロードと前記ヘッダが前記ネットワークエレメントを通るローカル
ルートを示しており、前記データペイロードの前記フォーマットとプロトコルは
、前記ヘッダの前記フォーマットとプロトコルから独立している光ヘッダモジュ
ールの第１のタイプと、 各々の前記ネットワークエレメントに付加された光ヘッダモジュールの第２の
タイプであって、ローカル・ルーティング・ルックアップテーブルを対応する前
記ネットワークエレメントの１つにストアする手段であって、各々のローカル・
ルーティングテーブルは、対応する各々の前記ネットワークエレメントの１つを
通るルーティング経路を決定する手段と、前記データペイロードとヘッダが前記
WDMネットワーク上を伝達するときに対応する前記ネットワークエレメントの１
つで前記ヘッダを光学的に判断する手段と、前記対応するローカル・ルーティン
グテーブル内の前記ヘッダを調べることによって決定された通りに、前記データ
ペイロードと前記ヘッダが対応する前記ネットワークエレメントの１つを通るロ
ーカルルートを選択する手段と、前記選択されたルートに対応するように対応す
る前記ネットワークエレメントの１つを通る前記データペイロードと前記ヘッダ
のルート選択をする手段と、同じローカルルートを有する後続の連続するヘッダ
の各々に対して前記選択されたルートを維持する手段とを含む光ヘッダモジュー
ルの第２のタイプと を備えたことを特徴とするシステム。
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