JP2004248316A

JP2004248316A - 故障箇所同定方法

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Publication number: JP2004248316A
Application number: JP2004111174A
Authority: JP
Inventors: Tatsunori Boku; 辰憲朴; Atsushi Takada; 篤高田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】ラベルスイッチ方式のリングネットワークにおいて、ファイバ断やリング断などに対応するために、光スイッチが故障したノードを同定することのできる光スイッチの故障個所同定方法を提供し、通信の信頼性を高める。
【解決手段】超高速光パケット転送リングネットワークにおいて、マスターノード装置は所定のデータ列であるパイロットパケットを送出し、パイロットパケットを受信した光挿入分岐型多重分離ノード装置は、受信した前記パイロットパケットが所定のデータ列であるかどうかを検査することによって正常に受信できたかどうかを確認するとともに、正常に受信できたかどうかを前記マスターノード装置に通知し、この通知に基づいて、前記マスターノード装置は前記リング上のどのノードの光スイッチが故障したかを同定する。
【選択図】図３３

Description

この発明は、故障箇所同定方法に関する。

今日、コンピュータなどパケットを用いて通信を行う装置（以下、通信端末と呼ぶ）の間での通信は、データを主にＩＰデータグラムと呼ばれるパケット（以下、ＩＰパケット）に変換して通信を行っている。また、通信ネットワークに接続された多数の通信端末の任意の２台の間で通信を行うため、ネットワークにはルータと呼ばれる複数のパケット転送装置が設置されている。

ルータでは、入力されるＩＰパケットのＩＰヘッダと呼ばれる部分に書き込まれたデータを送受する通信端末の論理的番号を示すＩＰアドレスを認識してパケットの出力方路を選択する。近年のインターネットなどの大規模ネットワークでは、通信端末より送信されたパケットは多数のルータを中継しなければ宛先の通信端末へ転送されない。

従って、ルータでの転送処理がソフトウェアベースで行われる通常の方式ではパケット全体を一旦メモリに組み込んでから処理することになり、ソフトウェア処理時間による遅延は避けられなかった。このため、多数のノードを通過する全ネットワークでの遅延が累積し、全遅延時間が長くなるという問題があった。また、専用ＩＣによりＩＰ処理を高速化したルータを用いたネットワークでも次のような問題が予想されている。

近い将来、インターネット等の大規模ネットワークでは数Tbps（Tera bits per second, テラビット毎秒）から数百Tbpsのネットワークスループットが必要とされている。これを実現するためには大容量のリンクと、リンク間の方路を決定する高スループットのルータが必要である。近年、波長多重や光時分割多重技術等を用いることによりルータ間のリンク容量が数百Ｇｂｐｓ（Giga bits per second, ギガビット毎秒）以上に大容量化が可能となった。一方、これに対応するルータでは数百Ｇｂｐｓ×入出力方路数の転送スループットが必要とされる。専用ＩＣによりＩＰ処理を高速化したルータでも従来の構成のままでは上記のスループットは得られない。

この解決案として多数のＩＣを並列構成とすることにより、個々のＩＣの処理速度は遅いが並列処理することにより高スループットが得られる方法が提案されているが、装置規模の増大やＩＣ間のインターコネクションが問題となっている。

また、あるノードとあるノード間を結ぶパスそれぞれに異なる光波長を割り当て、同じ宛先ノードのパケットは同一の波長の光信号として送出する光パスネットワークが提案されている。この場合、隣接するノード間は波長多重（ＷＤＭ, Wavelength Division Multiplex）伝送され、各ノードではＡＷＧ（アレイ導波路型回折格子, Arrayed Wave Guide）などの波長分散光素子を用いて所定の波長のみパケットに分解してルータでパケット単位の処理がされるが、その他の波長は光の状態のまま隣接するノードヘカットスルーされるため、各ノードのルータ部の負荷が大幅に軽減される。現在、主にリングトポロジー（ＷＤＭ／光ＡＤＭリング網）での検討がなされている。

しかしながら、上記の光パスネットワークによる方法は、パスに光波長を割り当て、その波長単位に準定常的なパス設定を行うため、パス内の実パケットのトラヒックがパス容量と比較して小さい場合、ネットワーク全体のスループットが上がらない。また、ネットワーク全体のスループットを上げるため、トラヒックが大きいパスには大容量光パスを割り当て、小さいパスには小容量光パスを割り当てる等と、動的にパス容量を変化させることも考えられるが、そのためには常時全パスのトラヒックを監視して波長割り当てを変更できる光波長選択デバイスとそのオペレーション網とそのソフトウェアが必要となりネットワーク運用が複雑となる。

そこで、本願発明者らのグループは、既に、パケットを用いて通信を行う際に低遅延、低遅延ジッタ、大容量及び高スケーラビリティ（融通性）での運用を行うことができ且つ、その運用を簡易に行うことができる超高速光パケット転送リングネットワーク、このネットワークに用いられる光挿入分岐型多重分離ノード装置及びこの光挿入分岐型多重分離ノード装置の動作方法を提供することを目的として、次のような超高速光パケット転送リングネットワークを発明し、特許出願している。
すなわち、上記発明とは、光パケットを分岐、挿入、通過させる光挿入分岐型多重分離ノード装置間を光ファイバ伝送路でリング状に接続して成る超高速光パケット転送リングネットワークにおいて、光挿入分岐型多重分離ノード装置が、前記光ファイバ伝送路を通して到着する光パケットが自ノード装置宛のパケットで無ければ光パケット信号のまま当該光ノード装置を通過させ、前記光パケットが自ノード装置宛のパケットであれば分岐して取り込むパケット転送制御部を備えるようにすることである。

本発明の目的は、上記のようなラベルスイッチ方式のリングネットワークにおいて、ファイバ断やリング断などに対応するために、光スイッチが故障したノードを同定することのできる光スイッチの故障箇所同定方法を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、光パケットを分岐、挿入、通過させる光挿入分岐型多重分離ノード装置間を光ファイバ伝送路でリング状に接続して構成され、前記光挿入分岐型多重分離ノード装置のうちの少なくとも１つがマスターノード装置であり、このマスターノード装置はネットワーク内の特定のアドレスの光ノード装置のみがパケット挿入可能となるような内容を記載したラベル信号を所定の頻度で発生して前記光ファイバ伝送路に送出し、前記ラベルを取得した光ノード装置では前記ラベルにより発ノード装置であると指定された光ノード装置以外はパケット挿入を禁止されるところの超高速光パケット転送リングネットワークにおいて、前記マスターノード装置は所定のデータ列であるパイロットパケットを送出し、前記パイロットパケットを受信した前記光挿入分岐型多重分離ノード装置は、受信した前記パイロットパケットが前記所定のデータ列であるかどうかを検査することによって正常に受信できたかどうかを確認するとともに、正常に受信できたかどうかを前記マスターノード装置に通知し、この通知に基づいて、前記マスターノード装置は前記リング上のどのノードの光スイッチが故障したかを同定することを特徴とする光スイッチの故障箇所同定方法を要旨とする。

本発明に関連する、ラベルスイッチ方式のリングネットワークにおいて、ファイバ断やリング断などに対応することのできるラベルスイッチネットワークのプロテクション方法およびその装置の構成例を参考として以下に列記する。

ラベルスイッチネットワークのプロテクション方法は、パケットのラベル情報に含まれるアドレス情報を基にノード間で前記パケットを転送するラベルスイッチネットワークにおいて、前記ラベル情報のフレームに伝送系の誤りを検出あるいは訂正する通信路符号を付加し、前記ノードは前記ラベル情報をモニタすることによって前記伝送系の伝送品質を監視し、プロテクションを行うことを特徴とする。

また、上記ラベルスイッチネットワークのプロテクション方法においては、前記ラベルスイッチネットワークは、前記パケットを光パケットとして転送する光パケット転送ネットワークであり、前記光パケット転送ネットワークにおいては、前記光パケットと前記ラベル情報とは多重化して転送されるものであり、前記ノードは、多重化された前記ラベル情報のみを取り出し、この取り出されたラベル情報を電気信号に変換することによってモニタすることを特徴とする。

また、上記ラベルスイッチネットワークのプロテクション方法においては、前記ラベルスイッチネットワークは、リング状であり、現用系と予備系の伝送系を有し、この現用系と予備系のパケットの転送方向は単方向であり且つ互いに逆方向であり、平常時には前記現用系のみにパケットを転送し、前記各ノードは現用系の前記ラベル情報をモニタしており、モニタリングによって異常を検出した場合には前記現用系の伝送系と前記予備系の伝送系とオペレーション用ネットワークのいずれかを使って前記現用系の上流ノードにこの異常を通知し、異常の通知を受けた前記上流ノードは、前記パケットの転送を前記予備系に迂回させることを特徴とする。

また、リング状に接続した光ファイバ伝送路に配置されて光パケットの分岐、挿入、通過させるノード装置において、このノード装置は、現用系と予備系を有するものであり、
前記現用系は、前記光ファイバ伝送路上の前記光パケットに対応したラベル信号であって、前記光パケットの宛先情報を少なくとも含むラベル信号を、前記光ファイバ伝送路から抽出する光ラベル抽出回路部と、自ノードを通過する前記光パケットに対応する前記ラベル信号を付加するとともに、自ノードから前記光ファイバ伝送路に挿入する光パケットに対応する前記光ラベル信号を付加する光ラベル付加回路部と、前記光伝送路側からの自ノード宛ての前記光パケットを分岐させて取り込み、自ノードから前記光ファイバ伝送路に前記光パケットを挿入し、前記光ファイバ伝送路側の自ノード宛てではない前記光パケットが自ノードを通過するように、スイッチングする光スイッチと、前記光ラベル抽出回路部によって抽出された前記ラベル信号を受信するラベル受信回路部と、受信された前記ラベル信号に含まれる通信路符号を監視し異常があればその異常を通知するトリガを発するモニタと、受信された前記ラベル信号に基づいてタイミングを合わせて、自ノードから前記光ファイバ伝送路に前記光パケットを挿入するためのパケット送信命令を発するとともに、前記モニタによって発せられる前記トリガを受信する制御回路部と、ユーザ側から入力されるデータをそのインターフェースに応じて終端しパケット化する一つ以上の終端回路部と、前記終端回路部から出力される複数のパケットの宛先が同一のノード装置である場合にこれら複数のパケットを一つのパケットに編集及び蓄積し、当該パケットの宛先ノード情報又は経路情報を少なくとも含むラベル信号を前記制御回路部に出力するパケット編集送信回路部と、前記制御回路部から発せられる前記パケット送信命令に基づき、前記パケット編集送信回路部からのパケットを前記光ファイバ伝送路に挿入する一つ以上のパケット送信回路部と、前記光ファイバ伝送路から分岐された自ノード宛ての前記光パケットを受信する一つ以上のパケット受信回路部と、パケット受信回路部からのパケットを編集前の元のパケットに分割し、蓄積し、宛先ユーザに転送するパケット編集受信回路部とを有し、
前記予備系は、前記ラベル信号を抽出する光ラベル抽出回路部と、前記光ファイバ伝送路側からの自ノード宛ての前記光パケットを分岐させて取り込み、前記光ファイバ伝送路側の自ノード宛てではない前記光パケットが自ノードを通過するように、スイッチングする光スイッチと、前記光ラベル抽出回路部によって抽出された前記ラベル信号を受信するラベル受信回路部と、受信された前記ラベル信号に含まれる通信路符号を監視し異常があればその異常を通知するトリガを発するモニタと、受信された前記ラベル信号の情報を受けるとともに、前記モニタによって発せられる前記トリガを受信する制御回路部と、前記光ファイバ伝送路から分岐された自ノード宛ての前記光パケットを受信する１つ以上のパケット受信回路部と、前記パケット受信回路部からのパケットを編集前の元のパケットに分割し、蓄積し、宛先ユーザに転送するパケット編集受信回路部とを有し、
このノード装置は、さらに、前記制御回路部の制御により、前記現用系の光ファイバ伝送路の信号をそのままスルーさせるか転送方向を逆転させて前記予備系の光ファイバ伝送路に送出させるかをスイッチングする第２の光スイッチと、前記予備系の前記光ファイバ伝送路が前記第２の光スイッチに入力する手前に設けられた入力バッファとを有することを特徴とする。

また、上記ラベルスイッチネットワークのプロテクション方法においては、前記ラベルスイッチネットワークは、リング状であり、現用系と予備系の伝送系を有し、この現用系と予備系のパケットの転送方向はそれぞれ単方向であり、且つ互いに同方向あるいは逆方向であり、平常時には、前記ノードは前記現用系と前記予備系の両方にパケットを送出しており、前記ノードの受信端は前記現用系からパケットを受信しており、また前記ノードは前記ラベル情報をモニタしており、モニタリングによって現用系の前記ラベル情報に異常を検出した場合には、前記ノードは受信端を前記予備系に切り替えてパケットを受信することを特徴とする。

また、リング状に接続した光ファイバ伝送路に配置されて光パケットの分岐、挿入、通過させるノード装置において、このノード装置は現用系および予備系を有し、前記現用系および前記予備系はそれぞれ、前記光ファイバ伝送路上の前記光パケットに対応したラベル信号であって、前記光パケットの宛先情報を少なくとも含むラベル信号を、前記光ファイバ伝送路から抽出する光ラベル抽出回路部と、自ノードを通過する前記光パケットに対応する前記ラベル信号を付加するとともに、自ノードから前記光ファイバ伝送路に挿入する光パケットに対応する前記光ラベル信号を付加する光ラベル付加回路部と、前記光伝送路側からの自ノード宛ての前記光パケットを分岐させて取り込み、自ノードから前記光ファイバ伝送路に前記光パケットを挿入し、前記光ファイバ伝送路側の自ノード宛てではない前記光パケットが自ノードを通過するように、スイッチングする光スイッチと、前記光ラベル抽出回路部によって抽出された前記ラベル信号を受信するラベル受信回路部と、受信された前記ラベル信号に含まれる通信路符号を監視し異常があればその異常を通知するトリガを発するモニタと、受信された前記ラベル信号に基づいてタイミングを合わせて、自ノードから前記光ファイバ伝送路に前記光パケットを挿入するためのパケット送信命令を発するとともに、前記モニタによって発せられる前記トリガを受信する制御回路部と、ユーザ側からの複数のパケットの宛先が同一のノード装置である場合にこれら複数のパケットを一つのパケットに編集及び蓄積し、当該パケットの宛先ノード情報又は経路情報を少なくとも含むラベル信号を前記制御回路部に出力するパケット編集送信回路部と、前記制御回路部から発せられる前記パケット送信命令に基づき、前記パケット編集送信回路部からのパケットを前記光ファイバ伝送路に挿入する一つ以上のパケット送信回路部と、前記光ファイバ伝送路から分岐された自ノード宛ての前記光パケットを受信する一つ以上のパケット受信回路部と、パケット受信回路部からのパケットを編集前の元のパケットに分割し、蓄積し、宛先ユーザに転送するパケット編集受信回路部とを有し、
さらに、ユーザ側から入力されるデータをそのインタフェースに応じて終端しパケット化する一つ以上の終端回路部と、平常時には前記終端回路部からのパケットを現用系と予備系の両方に送るとともに、リング断時には前記終端回路部からのパケットを現用系あるいは予備系のいずれかを選択して送るブリッジ／セレクタと、前記現用系と前記予備系のいずれかの前記パケット編集受信回路部が分割し蓄積したパケットをユーザへの転送のために選択するセレクタとを有することを特徴とする。

また、上記ラベルスイッチネットワークのプロテクション方法においては、前記ラベルスイッチネットワークは、リング状であり、現用系と予備系の伝送系を有し、この現用系と予備系のパケットの転送方向は単方向であり、平常時には、前記ノードは前記現用系と前記予備系の両方にパケットを送出しており、前記ノードの受信端は前記現用系および前記予備系の両方からパケットを受信してこれら両者を比較して記録しており、また前記ノードは前記ラベル情報をモニタしており、モニタリングによって異常を検出した場合には、前記ノードは、パケット毎に受信端を前記現用系あるいは前記予備系に切り替えてパケットを受信することを特徴とする。

また、上記ノード装置は、さらに、前記現用系および前記予備系のそれぞれ前記パケット編集受信回路部が受信したパケット同士を比較し記録するパケット比較回路部を有することを特徴とする。

また、上記ラベルスイッチネットワークのプロテクション方法においては、前記ラベルスイッチネットワークは、リング状であり、現用系と予備系の伝送系を有し、パケットの転送方向は宛先のノードに応じて決定する双方向型であり、且つ互いに逆方向であり、平常時には、前記ノードは前記現用系にパケットを送出しており、また前記ノードは前記現用系の前記ラベル情報をモニタしており、モニタリングによって異常を検出した場合には、前記ノードは当該異常の箇所によって遮断されるノード宛てのパケットを前記予備系に迂回させて送出することを特徴とする。

また、リング状に接続した光ファイバ伝送路に配置されて光パケットの分岐、挿入、通過させるノード装置において、このノード装置はそれぞれ双方向に伝送する現用系および予備系を有し、
前記現用系は、前記光ファイバ伝送路上の前記光パケットに対応したラベル信号であって、前記光パケットの宛先情報を少なくとも含むラベル信号を、前記光ファイバ伝送路から抽出する光ラベル抽出回路部と、自ノードを通過する前記光パケットに対応する前記ラベル信号を付加するとともに、自ノードから前記光ファイバ伝送路に挿入する光パケットに対応する前記光ラベル信号を付加する光ラベル付加回路部と、前記光伝送路側からの自ノード宛ての前記光パケットを分岐させて取り込み、自ノードから前記光ファイバ伝送路に前記光パケットを挿入し、前記光ファイバ伝送路側の自ノード宛てではない前記光パケットが自ノードを通過するように、スイッチングする光スイッチと、前記光ラベル抽出回路部によって抽出された前記ラベル信号を受信するラベル受信回路部と、受信された前記ラベル信号に含まれる通信路符号を監視し異常があればその異常を通知するトリガを発するモニタと、受信された前記ラベル信号に基づいてタイミングを合わせて、自ノードから前記光ファイバ伝送路に前記光パケットを挿入するためのパケット送信命令を発するとともに、前記モニタによって発せられる前記トリガを受信する制御回路部と、ユーザ側から入力されるデータをそのインターフェースに応じて終端しパケット化する一つ以上の終端回路部と、前記終端回路部から出力される複数のパケットの宛先が同一のノード装置である場合にこれら複数のパケットを一つのパケットに編集及び蓄積し、当該パケットの宛先ノード情報又は経路情報を少なくとも含むラベル信号を前記制御回路部に出力するパケット編集送信回路部と、前記制御回路部から発せられる前記パケット送信命令に基づき、前記パケット編集送信回路部からのパケットを前記光ファイバ伝送路に挿入する一つ以上のパケット送信回路部と、前記光ファイバ伝送路から分岐された自ノード宛ての前記光パケットを受信する一つ以上のパケット受信回路部と、パケット受信回路部からのパケットを編集前の元のパケットに分割し、蓄積し、宛先ユーザに転送するパケット編集受信回路部とを有し、
前記予備系は、前記ラベル信号を抽出する光ラベル抽出回路部と、前記光ファイバ伝送路側からの自ノード宛ての前記光パケットを分岐させて取り込み、前記光ファイバ伝送路側の自ノード宛てではない前記光パケットが自ノードを通過するように、スイッチングする光スイッチと、前記光ラベル抽出回路部によって抽出された前記ラベル信号を受信するラベル受信回路部と、受信された前記ラベル信号に含まれる通信路符号を監視し異常があればその異常を通知するトリガを発するモニタと、受信された前記ラベル信号の情報を受けるとともに、前記モニタによって発せられる前記トリガを受信する制御回路部と、前記光ファイバ伝送路から分岐された自ノード宛ての前記光パケットを受信する一つ以上のパケット受信回路部と、前記パケット受信回路部からのパケットを編集前の元のパケットに分割し、蓄積し、宛先ユーザに転送するパケット編集受信回路部とを有し、
このノード装置は、さらに、転送方向が互いに逆の現用系および予備系の光ファイバ伝送路のペアそれぞれについて、前記制御回路部の制御により、前記現用系の光ファイバ伝送路の信号をそのままスルーさせるか転送方向を逆転させて前記予備系の光ファイバ伝送路に送出させるかをスイッチングする第２の光スイッチと、前記予備系の前記光ファイバ伝送路が前記第２の光スイッチに入力する手前に設けられた入力バッファとを有することを特徴とする。

また、上記ラベルスイッチネットワークのプロテクション方法においては、前記ラベルスイッチネットワークは、リング状であり、現用系と予備系の伝送系を有し、パケットの転送方向は宛先のノードに応じて決定する双方向型であり、且つ現用系と予備系で互いに同方向あるいは逆方向であり、平常時には、前記ノードは前記現用系と前記予備系の両方にパケットを送出しており、前記ノードの受信端は前記現用系からパケットを受信しており、また前記ノードは前記ラベル情報をモニタしており、モニタリングによって前記現用系に異常を検出した場合には、前記ノードは受信端を前記予備系に切り替えて前記パケットを受信し、モニタリングによってさらに前記現用系と前記予備系の両方に異常を検出した場合には、現用系と予備系の転送方向が互いに逆ならば受信端を前記予備系に切り替えるとともに、現用系と予備系の転送方向が互いに同じならば異常箇所に隣接するノードは前記現用系および前記予備系の光ファイバ伝送路の全パケットを一旦ドロップしてそれとはそれぞれ逆方向の光ファイバ伝送路に送出することによってパケットの損失を防ぐとともに他ノードに異常個所を特定した通知を行い、各ノードは、前記異常個所に隣接するノードから異常個所を特定した通知を受けると、パケットの宛先のノードに応じて当該異常箇所を避けるように送出方向を決定することを特徴とする。

また、リング状に接続した光ファイバ伝送路に配置されて光パケットの分岐、挿入、通過させるノード装置において、このノード装置は現用系と予備系とを有し、
前記現用系および前記予備系はそれぞれ、前記光ファイバ伝送路上の前記光パケットに対応したラベル信号であって、前記光パケットの宛先情報を少なくとも含むラベル信号を、前記光ファイバ伝送路から抽出する光ラベル抽出回路部と、自ノードを通過する前記光パケットに対応する前記ラベル信号を付加するとともに、自ノードから前記光ファイバ伝送路に挿入する光パケットに対応する前記光ラベル信号を付加する光ラベル付加回路部と、前記光伝送路側からの自ノード宛ての前記光パケットを分岐させて取り込み、自ノードから前記光ファイバ伝送路に前記光パケットを挿入し、前記光ファイバ伝送路側の自ノード宛てではない前記光パケットが自ノードを通過するように、スイッチングする光スイッチと、前記光ラベル抽出回路部によって抽出された前記ラベル信号を受信するラベル受信回路部と、受信された前記ラベル信号に含まれる通信路符号を監視し異常があればその異常を通知するトリガを発するモニタと、受信された前記ラベル信号に基づいてタイミングを合わせて、自ノードから前記光ファイバ伝送路に前記光パケットを挿入するためのパケット送信命令を発するとともに、前記モニタによって発せられる前記トリガを受信する制御回路部と、ユーザ側からの複数のパケットの宛先が同一のノード装置である場合にこれら複数のパケットを一つのパケットに編集及び蓄積し、当該パケットの宛先ノード情報又は経路情報を少なくとも含むラベル信号を前記制御回路部に出力するパケット編集送信回路部と、前記制御回路部から発せられる前記パケット送信命令に基づき、前記パケット編集送信回路部からのパケットを前記光ファイバ伝送路に挿入する一つ以上のパケット送信回路部と、前記光ファイバ伝送路から分岐された自ノード宛ての前記光パケットを受信する一つ以上のパケット受信回路部と、パケット受信回路部からのパケットを編集前の元のパケットに分割し、蓄積し、宛先ユーザに転送するパケット編集受信回路部とを有し、且つ、前記光ラベル抽出回路部と前記光ラベル付加回路部と前記光スイッチと前記ラベル受信回路部と前記モニタと前記パケット送信回路部と前記パケット受信回路部とを双方の転送方向用にそれぞれ有し、
さらに、ユーザ側から入力されるデータをそのインタフェースに応じて終端しパケット化する一つ以上の終端回路部と、平常時には前記終端回路部からのパケットを現用系と予備系の両方に送るとともに、リング断時には前記終端回路部からのパケットを現用系あるいは予備系のいずれかを選択して送るブリッジ／セレクタと、前記現用系と前記予備系のいずれかの前記パケット編集受信回路部が分割し蓄積したパケットをユーザへの転送のために選択するセレクタとを有することを特徴とする。

また、上記ラベルスイッチネットワークのプロテクション方法においては、前記ノードは前記現用系および前記予備系の両方からパケットを受信してこれら両者を比較して記録しており、また前記ノードは前記ラベル情報をモニタしており、モニタリングによって異常を検出した場合には、前記ノードは、パケット毎に受信端を前記現用系あるいは前記予備系に切り替えてパケットを受信することを特徴とする。

また、上記ノード装置は、前記現用系と前記予備系によってドロップされたパケット同士を比較し記録するパケット比較回路部を有しており、前記セレクタは、前記パケット比較回路部からのトリガに基づいて、パケットごとに前記現用系あるいは前記予備系のいずれのパケットを選択するかを決定することを特徴とする。

また、プロテクション方法は、光パケットを分岐、挿入、通過させる光挿入分岐型多重分離ノード装置（１−１，１−２，１−３，１−４）間を光ファイバ伝送路（２）でリング状に接続して成り、前記光ファイバ伝送路を通して到着する光パケットが自ノード装置宛のパケットで無ければ、光パケット信号のまま当該光ノード装置を通過させ、前記光パケットが自ノード装置宛のパケットであれば、分岐して取り込むパケット転送制御部を、前記各光挿入分岐型多重分離ノード装置に具備する超高速光パケット転送リングネットワークにおけるプロテクション方法であって、前記超高速光パケット転送リングネットワークは、パケットのラベル情報に含まれるアドレス情報を基にノード間で前記パケットを転送するラベルスイッチネットワークであり、前記ラベル情報のフレームに伝送系の誤りを検出あるいは訂正する通信路符号を付加し、前記ノードは前記ラベル情報をモニタすることによって前記伝送系の伝送品質を監視することを特徴とする。

また、光挿入分岐型多重ノード装置は、リング状に接続した光ファイバ伝送路に配置されて光パケットを分岐、挿入、通過させる光挿入分岐型多重分離ノード装置において、ユーザ側から入力されるパケットを一旦蓄積した後、前記パケットを光パケットに変換して出力するとともに、送信する前記パケットに対応した宛先ノード装置のアドレスまたは宛先ノード装置間の経路情報を示したラベル信号を作成するパケット終端送出回路部（１１）と、前記光ファイバ伝送路から入力される光信号を分離することにより光パケットと光ラベル信号を分離して取り出し、分離された前記光パケットと前記パケット終端送出回路部（１１）から出力された前記光パケットの２系列の光パケットを入力して、前記光ファイバ伝送路から入力される前記分離された光パケットをそのまま前記光ファイバ伝送路上に通過させるバー状態と、前記光ファイバ伝送路側からの前記分離光パケットを分岐させて出力し且つ前記パケット終端送出回路部（１１）からの光パケットを前記光ファイバ伝送路上に挿入するクロス状態とを切り替え、更に、入力される挿入光ラベル信号を通過光パケットまたは挿入光パケットと波長多重または偏波多重して前記光ファイバ伝送路上へ送出する光回路部（１４）と、前記光回路部（１４）によって取り出された前記光ラベル信号に基づいて対応する光パケットの有無と宛先を判断し、もし前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先とするか、或いは、通過する光パケットが無く且つ前記パケット終端送出回路部（１１）に蓄積されたパケットが存在する場合は、前記光回路部（１４）を前記クロス状態に保つ駆動信号を出力し、また、このとき前記パケット終端送出回路部（１１）に蓄積されたパケットが存在する場合は光パケット送出命令信号を前記パケット終端送出回路部（１１）へ出力するとともに、挿入または通過する光パケットに対応した前記光ラベル信号を前記光伝送路に挿入するために所定のタイミングで前記光回路部（１４）に出力し、もし前記光ファイバ伝送路側の光パケットが自ノード装置を宛先としない場合は、前記光回路部（１４）に前記バー状態を保つ駆動信号を送出するとともに、通過パケットに対応して前記光ラベル信号を前記光回路部（１４）に送出するパケット制御送受信部（１２）と、前記光回路部（１４）によって前記光ファイバ伝送路側から分離された自ノード装置を宛先とする前記光パケットを光電変換し、この変換によって得られたパケット情報内部のユーザ宛先アドレス又は宛先ノード装置間の経路情報を読み出すことによりパケット編集前のパケットの状態に再編集し、当該パケットを所定の出力ポートに出力するパケット受信終端回路部（１３）とを具備するとともに、前記光ラベル信号のフレームに伝送系の誤りを検出あるいは訂正する通信路符号を付加し、この光ラベル信号をモニタすることによって前記伝送系の伝送品質を監視することを特徴とする。

また、リング状に接続した光ファイバ伝送路に配置されて光パケットの分岐、挿入、通過させるノード装置において、このノード装置は現用系および予備系を有し、
前記現用系および予備系は、それぞれ、前記光ファイバ伝送路上の前記光パケットに対応したラベル信号であって、前記光パケットの宛先情報を少なくとも含むラベル信号を、前記光ファイバ伝送路から抽出する光ラベル抽出回路部と、抽出された前記ラベル信号を監視し異常があればその異常を通知するトリガを発するモニタと、抽出された前記ラベル信号に基づき、このラベル信号に対応する光パケットが自ノードに取り込まれるべきものであるか自ノードを通過すべきものであるかを判定する制御回路部と、前記制御回路部の判定結果に基づき、当該光パケットが自ノードを通過すべきものである場合には当該光パケットに対応するラベル信号を前記光ファイバ伝送路上に送出する光ラベル付加回路部と、前記制御回路部の判定結果に基づき、前記光パケットの経路を切り替える光スイッチと、前記光スイッチを経由して自ノードに取り込まれた前記光パケットを受信する受信回路とを有しており、
さらに前記現用系においては、ユーザ側からのデータを光パケットとして前記光スイッチを経由して前記光ファイバ伝送路上に送出する送信回路を有するとともに、前記制御回路は前記送信回路が前記光パケットを送出するタイミングで前記光スイッチを切り替える制御をするものであり、前記制御回路は、前記モニタ回路部が発したトリガに基づき、前記現用系と前記予備系との切り替え使用を制御することを特徴とする。

また、上記ノード装置においては、前記予備系は、さらに、ユーザ側からのデータを光パケットとして前記光スイッチを経由して前記光ファイバ伝送路上に送出する送信回路を有するとともに、前記制御回路は前記送信回路が前記光パケットを送出するタイミングで前記光スイッチを切り替える制御をするものであり、平常時において、同一の光パケットを前記現用系と前記予備系の両方の前記光ファイバ伝送路上に挿入することを特徴とする。

また、上記ノード装置においては、前記現用系と前記予備系の前記光ファイバ伝送路は各々１本ずつであり、前記光パケットの転送方向は宛先のノード装置に関わらず一定であることを特徴とする。

また、上記ノード装置においては、前記現用系と前記予備系の前記光ファイバ伝送路は各々互いに転送方向の異なる２本ずつであり、前記光パケットの転送方向は宛先のノード装置に応じて決定されることを特徴とする。

本発明によれば、パケットベースのラベルスイッチネットワークにおいて、光スイッチが故障したノードを同定することができる。これにより、伝送路の信号品質を常時監視できるようになるため、ノード距離が大きくなる広域通信網においても信頼性が高く、高速切り替えを行えるプロテクションが可能となる。このようなプロテクションにより、ラベルスイッチネットワークの統計多重効果による高スループットおよび柔軟性というメリットを活かすことができる。また、光パケット転送ネットワークにおいて、従来技術においては途中ノード毎に光パケットを光／電気変換しなければ伝送路の信号品質を常時監視できなかったが、光ラベルだけを電気的に終端して監視することにより常時監視が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る超高速光パケット転送リングネットワークの構成を示した図である。
超高速光パケット転送ネットワークは、光挿入分岐型多重分離ノード装置１−１、１−２、１−３、１−４を光ファイバ伝送路２でリング状に接続して成り、各光挿入分岐型多重分離ノード装置１−１、１−２は通信端末３−１、３−２等を接続している。

次に、本ネットワークの動作の概略を述べる。パケットを転送することを目的に本ネットワーク利用する例えば通信端末３−１等はリングネットワークを構成する光挿入分岐型多重分離（光ＡＤＭ, optical add/drop multiplex）ノード装置（以降、単に光ノード装置と称することもある）１−１に接続される。その光挿入分岐型多重分離ノード装置１−１は通信端末３−１から受け渡されたパケットのヘッダ情報を読み取ることにより、宛先の通信端末３−２が接続された光挿入分岐型多重分離ノード装置１−２のアドレスまたは経路情報を割り出す。

光ノード装置１−１では、このパケットの宛先ノード装置１−２の情報をデジタルＰＣＭ（パルスコードモジュレーション）信号形式で含むラベルが作成される。パケットとラベルはどちらも電、光変換により光信号に変換され、偏波多重または光波長多重により同一の光ファイバ伝送路２に送出される。

この光パケットとラベル信号が通過する全ての光挿入分岐型多重分離ノード装置１−１〜１−４ではラベル信号を偏波分離または波長分離により得て電気信号に変換し、電子回路により対応するパケットが自ノード装置宛か否かを判断し、もし、自ノード装置宛であれば光パケットが入力する光スイッチを駆動してドロップさせ、もし自ノード装置宛でなければ光スイッチを駆動して光信号のままスルーさせる。スルーさせる場合においても対応する光ラベルを再生し、通過させる光パケットと多重化して送出する。即ち、経路制御は電気回路により行い、光信号の転送制御は光スイッチにより行うことにより、超高速の光パケット信号のままでの転送制御を可能としている。

図２は光挿入分岐型多重分離ノード装置の一実施形態を示したブロック図である。本例の光挿入分岐型多重分離ノード装置は、図１に示した光挿入分岐型多重分離ノード装置（１−１〜１−４）に相当し、パケット終端送出回路部１１、パケット制御送受信部１２、パケット受信終端回路部１３及び光回路部１４を有している。

図３は図２に示した光挿入分岐型多重分離ノード装置の詳細構成例を示したブロック図である。パケット終端送出回路部１１は複数の終端回路部１１１、パケット編集送出回路部１１２、Ｅ／Ｏ変換部１１３２とパケット圧縮回路１１３１から成る複数の送信パッケージ１１３、パケット多重部１１４を備えている。パケット制御送受信部１２は、ラベルＯ／Ｅ変換部１２２、Ｅ／Ｏ変換部（２）１２３、パケット制御回路部１２１を備えている。パケット受信終端回路部１３はパケット分離部１３１、パケット伸長回路１３２１とパケットＯ／Ｅ変換部１３２２から成る複数の受信パッケージ１３２、パケット編集受信回路部１３３、Ｅ／Ｏ変換部１３４を備えている。光回路部１４は２×２光スイッチ１４１、光ラベル分離部１４２、光ラベル多重部１４３を備えている。

次に、光挿入分岐型多重分離ノード装置の構成を中心にネットワークの動作を詳細に述べる。パケット終端送出回路部１１のパケット終端回路部１１１は、本ネットワークに接続される通信端末からのパケットがイーサネット（登録商標）やＳＤＨ等種々の物理ネットワークを利用して接続されることが想定される。このため、それらのフォーマットを終端し、同一のフォーマットで次段のパケット編集送出回路１１２に受け渡すための回路部であり、その当該光ノード装置に接続される通信端末の数だけある。

パケット編集送出回路１１２は入力されたパケットのデータ部とその発／宛先アドレス、サービス情報（優先度、許容遅延等）を一旦電気的にバッファリングする。パケット編集送出回路部１１２では他の終端回路部１１１からのパケットでもそれらの宛先通信端末が同一で、同一のサービスレベルである場合、それらのパケットを纏めて一つの新たなパケットとして編集することもできる。
また、パケット編集送出回路部１１２は入力パケットの宛先通信端末がどこの光ノード装置に接続されているかのテーブルを有し、それを参照することにより、パケットの宛先通信端末が接続されている光ノード装置のアドレス情報を各パケットのラベルとして作成し、パケットとそのラベルの対応を管理する。そして、このラベルはパケット制御送受信部１２へ出力される。パケット制御送受信部１２からの光パケット送出命令信号により、パケット編集送出回路部１１２よりパケットは送信パッケージ１１３のＥ／Ｏ変換部１１３２へ出力される。パケット送出命令信号が送出されるのは光ファイバ伝送路側からの入力パケットが無いか、自ノード宛のパケットである場合である（図６参照：後述）。

パケット編集送出回路部１１２から出たパケット信号はＥ／Ｏ変換部１１３２によって光信号に変換される。光パケットの波長は本リングネットワーク１つに対し、ただ一つの所定の波長（パケット波長）に近いほうがよい。これは各光挿入分岐型多重分離ノード装置ごとに送出する光パケット波長が異なっていた場合、光ファイバ伝送路の波長分散により、パケット間のウォークオフ（パケット間相対遅延時間の変動）を招き、隣接する光パケットが時間的に重なってパケット分離が不可能となるためである。また、パケット制御送受信部１２からはパケットに対応するラベル信号がＥ／Ｏ変換部（２）１２３へ出力され、Ｅ／Ｏ変換部（２）１２３でラベル波長を有する光ラベル信号に変換される。

光パケット信号は光回路部１４の２×２光スイッチ１４１によりリング伝送路側光ファイバに挿入され、この光パケットに対応したラベル信号は光ラベル多重部１４３により、リング伝送路側光ファイバに対応する光パケットと所定の時間差で偏波多重または波長多重される。光パケットと光ラベルの送出時間差は、次ノード装置ヘ送出される光パケットと光ラベル間の次ノード装置における到着時間差がある所定の値となるように送出される。

図４に上記各機能部の動作方法を説明するタイムチャートを示す。この図に示したように、光パケットと光ラベルの到着時間差（光ラベルが先に到着する）はパケット制御送受信部１２におけるラベル判別処理１０１ｂの処理時間とパケット終端送出回路部１１における光パケット送出処理１０１ｃの時間より長くなるように決定される。特に光パケットと光ラベルが波長多重される場合、両者の波長が異なるため、光ファイバ伝送路２の群速度分散を考慮して送出時間差を決定することになる。尚、図４のタイムチャートの各処理ステップについて後述する。

ネットワークを構成する全光挿入分岐型多重分離光ノード装置１−１〜１−４では、光回路部１４の光ラベル分離部１４２により波長分離または偏波分離された光ラベル信号をパケット制御送受信部１２のラベルＯ／Ｅ変換部１２２で電気信号に変換し、パケット制御回路部１２１で対応する光パケットが自ノード装置向けのパケットか否かを判別し、判別内容に応じて２×２光スイッチ１４１に駆動信号を送出し、パケット終端送出回路部１１に光パケット送出命令信号を送出する。

入力光パケットの有無と宛先及びその光ノード装置からの挿入パケットの有無によるあるべき２×２光スイッチ１４１の状態を図５の（ａ）および（ｂ）に示す。

これらの図では、２×２光スイッチ１４１の２つの状態の入出力間ポートの結合状態を示している。リング伝送路側より入力された光パケットが自ノード装置向けのパケットの場合、その２×２光スイッチ１４１に駆動信号を送出して図５（ｂ）に示すようにクロス状態に遷移させ、到着した光パケットを分岐させてパケット受信終端回路部１３の受信パッケージ１３２のパケットＯ／Ｅ変換部１３２２に導く。このとき挿入するパケットがある場合、リング伝送路側からの光パケットをドロップ分岐するのと同時に挿入パケットをリング伝送路側へ挿入する。

また、入力光パケットが自ノード装置を宛先としない場合、２×２光スイッチ１４１に駆動信号を送出して、図５（ａ）に示すようにバー状態に遷移させ、対応する光パケットをそのまま次ノード装置へ通過させる。前述と同様に、このとき終端したラベル信号は再度光ラベル化し、対応する光パケットと所定の時間間隔で次ノード装置へ到着するように時間間隔を調整して、光パケットと光ラベル多重部１４３において偏波多重または波長多重して送出する。図６の表図に上記した２×２光スイッチ１４１の状態遷移の一覧を示してある。

ここで、上記したパケット終端送出回路部１１、パケット制御送受信部１２及び光回路部１４の動作タイミングを図３のタイミングチャートを参照して説明する。光回路部１４に光ラベル信号が到着すると（ステップ１０１ａ）、パケット制御送受信部１２は前記光ラベル信号の宛先などの判別処理を行い（ステップ１０１ｂ）、判別終了後（ステップ１０２ｂ）、リング側からの入力パケットが無いか、対応するパケットが自ノード装置宛である場合、パケット終端送出回路部１１に光パケット送出命令を出すと共に、待機時間後（ステップ１０３ｂ）に、２×２光スイッチ１４１の駆動信号を光回路部１４に出力する。一方、リング側からの入力パケットが有ったり、対応するパケットが自ノード装置宛で無い場合、パケット制御送受信部１２は到着ラベルの再作成処理をして、新たに光ラベルを作成する（ステップ１０４ｂ，１０５ｂ）。

これにより、パケット終端送出回路部１１は光パケット送出処理を行って（ステップ１０１ｃ）、光パケットを送出する（ステップ１０２ｃ）。光回路部１４はステップ１０２ａでリング伝送路側の光パケットが到着すると（ステップ１０２ａ）、２×２光スイッチ１４１が図５（ａ）および（ｂ）で説明したように切り替えられる（ステップ１０３ａ）。その後、ステップ１０４ａで、パケット終端送出回路部１１で再生した光ラベルを送出し、光パケット遅延線の伝搬により時間調整した対応する光パケット（転送光パケット）をリング伝送路に出射する（ステップ１０５ａ）。

パケット受信終端回路部１３のパケット編集受信回路部１３３では受信パッケージ１３２のパケットＯ／Ｅ変換部１３２２からのパケット信号を入力して、元のパケット編集送出回路部において編集される前のパケットのフォーマットに再編集する。再編集時に元パケットのIPアドレス等の宛先通信端末のアドレス情報を読み取り、これら情報に基づいて再編集したパケットを該当の出力ポートに出力する。

前述の光挿入分岐型多重分離ノード装置１を用いたネットワークでは、ある光ノード装置の上流にあるノード装置のトラヒックが多く、パケットの占有確率が１に近い場合、リング伝送路ヘの挿入確率が減少する。挿入不可の場合、パケット終端送出回路部１１のメモリに挿入可能なスロットが到来するまで蓄積される。しかし、この場合、空きスロットの到来間隔の平均値が小さく確率的であるため、転送遅延や転送遅延揺らぎが増加し、最悪の場合メモリサイズを超過してパケット損失が生じる。

そこで本例では、リング伝送路に含まれる光挿入分岐型多重分離ノード装置のうち少なくとも１つが、リング伝送路内の特定の光挿入分岐型多重分離ノード装置のアドレスのみにその光ノード装置からのパケット挿入が可能となるようなラベルを所定の頻度で発生するように制御する。それらのラベルの対応するパケットのスロットは空とする。リング内の指定光挿入分岐型多重分離ノード装置以外の各光ノード装置は上述したルーチンにより、このラベルを読み取って挿入不可と判断するため、このラベルに対応するパケットのスロットは空のまま指定の光ノード装置に到達する。

すなわち、指定された光挿入分岐型多重分離光ノード装置は一定の間隔で挿入可能なパケットスロットが到来するため、その頻度を最低帯域幅とするパケット送出レートが保証されることとなる。ある光ノード装置の専用パケットの全周回パケットに対する占有率を１％として、パケット時間長を８０ｎｓ（nano second, ナノ秒）とすると、その光ノード装置への専用パケット到来周期は１２５ｋＨｚ（kilo hertz, キロヘルツ）となる。１パケットに含まれるビット数を１５００バイト（１２０００ビット）とすると、１．５Ｇｂｐｓ（Giga bits per second, ギガビット毎秒）の帯域を当該光ノード装置に保証することが可能となる。

本例では、パケット圧縮回路１１３１とパケット伸張回路１３２１を用いてネットワークスループットを増大させることができる。図７にパケット圧縮／伸張の概念図を示す。同じパケットサイズ（パケットに含まれるビット数）でも、ビット速度を高速化することによりパケット持続時間領域が小さくなり、より多くのパケットをリング伝送路上で転送することができるようになって、ネットワークスループットが増大する。光信号領域でパケット圧縮／伸張を行うことによりパケット編集送出回路部１１２やパケット編集受信回路部１３３の構成や性能を変更する必要は無い。

パケット圧縮／伸張回路１１３１、１３２１を使用する光挿入分岐型多重分離ノード装置でのパケット挿入時は、フロー制御方法を用いている。パケット圧縮比をＮ、パケットＯ／Ｅ変換部１３２２の数をＭとすると、パケット伸長回路１３２１のパケット伸張時には原理的にＮ／Ｍパケット時間長だけ伸張化時間が必要となる。もしこの伸張化処理の間にその光ノード装置を宛先とする次の光パケットが到来した場合、パケット受信終端回路部１３においてパケット間での干渉等によりパケット受信ができなくなる。これを回避するために、各光ノード装置よりパケットを挿入しようとする時、同一宛先のパケットが挿入予定パケット時間位置の前後にＮ／Ｍパケット（挿入予定パケット位置も含む）内に無いことを確認し、無い場合のみ挿入するプロトコルを定める。これを実現するための光ラベルと光パケットのタイミングチャートを図８に示す。

この図８に示した「他の要因による遅延付与」分は、このフロー制御プロトコルを使用しない場合においても必要なラベルとパケットの時間差のことである。全ての光挿入分岐型多重分離ノード装置はパケット制御回路部１２１においてラベル送出タイミングをパケット送出タイミングより、パケット圧縮／伸張回路１１３１／１３２１が無い場合と比較して（Ｎ／Ｍ−１）パケットスロット分だけ早めに送出する。パケット挿入光ノード装置では、挿入目標位置より時間的にＮ／Ｍ以上前のパケットスロットもモニタしておく。

もし、挿入目標位置の前後Ｎ／Ｍパケット内に当該光ノード装置が挿入しようとするパケットの宛先ノード装置と同一のノード装置を宛先とするパケットが存在する場合は挿入を中止し、もし同一ノード装置を宛先とするパケットが存在しない場合は挿入を実行する。このフロー制御プロトコルによりリング伝送路内のどのパケット列を抽出しても同一の光ノード装置を宛先とするパケットが連続するＮ／Ｍパケット列内に２個以上存在することを無くすことが可能となる。

本例では、光挿入分岐型多重分離ノード装置はラベルとラベルのビット同期を確立してラベルを送出する。パケット間でのビット列が非同期のパケット転送網では、受信パケットから１０^−７以上の周波数精度を有するクロックを抽出することは非常に困難である。映画など長時間に亙る映像データをリアルタイムで分配するアプリケーションの場合、送信端末での映像符号化クロックと受信端末での映像再生クロックが高い精度で一致する必要がある。

受信端末での再生クロックが送信端末での符号化クロックより高い場合、受信端末でのデータの欠落が生じ、受信端末での再生クロックが送信端末での符号化クロックより低い場合、受信端末でのバッファメモリが溢れて映像後部のデータが消滅する。例えばクロック周波数６００ＭＨｚ（Mega hertz, メガヘルツ）の２時間の高精細動画像データをクロック周波数差が１０^−５の送受信端間で伝送した場合、映像終了時には４．３メガビットものずれが生じる。ラベル間のビット同期を確立することにより、ネットワーク内の全ての光ノード装置が１０^−９以上の高い精度で共通のクロックを共有することが可能となり、上記のようなリアルタイムアプリケーションも転送可能とする。以下具体的な方法を記述する。

リング伝送路に含まれる光挿入分岐型多重分離ノード装置の少なくとも１つの光ノード装置をラベルのクロックを供給するマスターノード装置とする。各光ノード装置は光パケットと偏波多重または波長多重された光ラベルを分離し、電気的に終端する。すなわち各光ノード装置でラベルのクロックの抽出、ラベルのビット識別再生を行い、内容の判別を行う。その後、抽出したクロックを元にビット再生して電光変換することにより光ラベルを作成し、偏波多重または波長多重により光パケットと多重して次ノード装置に発出する。すなわち各光ノード装置は受信ラベルのクロックを抽出することによりマスターノード装置のクロックを共有することができる。このとき、ラベルをフレームとするフレーム同期をしてラベル認識を容易にしてもよいし、ラベルとラベルの間に適当な空ビットを挿入してラベル発出レートを調整することも可能である。勿論この場合でもビットレベルでの同期は確立している。

図９は超高速光パケット転送リングネットワークの設計例を示した表図である。リング長を５００ｋｍとする。リング伝送路ファイバを１．５５μｍにおいてファイバ分散が２．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以内とした零分散波長シフト光ファイバを用い、各光挿入分岐型多重分離ノード装置の光パケット用光源の光周波数偏差（波長偏差）を２０ＧＨｚ（Giga hertz, ギガヘルツ）以内とすることにより、各光挿入分岐型多重分離ノード装置より発信されたパケットがリングを一周した後のウォークオフ時間を０．１ｎｓ以下に留めることができる。

パケット間ビット同期は非同期としているため、各光ノード装置の受信器ではパケット毎にビット同期を確立する必要がある。パケットの先頭ビットでビット位相を合わせたとき、パケット末尾でビット位相が合致するために、各T-O 光挿入分岐型多重分離ノード装置で設置するパケット伸張用のクロックの精度Δｆ（Ｈｚ）は、Δｆ≦γ／Ｔｂとなる必要がある。Ｔｂは圧縮前のパケット時間長、γはパケット末尾でのビット位相の許容誤差である。圧縮前パケットのクロックを４０ＧＨｚ、パケットビット長Ｌ＝１２０００ビット、γ＝２％とすると、必要な周波数精度は６６．７ｋＨｚとなり、個々の光ノード装置に左記の精度を有する独立なクロックを設置すればよい。このとき、パケットの先頭のプリアンブル時間の内にビット位相のみ合わせる。プリアンブル時間を4ns とすることにより、マイクロ波ミキサ等の位相比較回路を用いることにより、パケット毎にビット位相を合致させることが可能となる。

ここでは４０Ｇｂｐｓの光パケットを４分の１に圧縮して１６０Ｇｂｐｓの超高速光パケットとしてリング伝送路側へ挿入する例を示す。この際の光挿入分岐型多重分離ノード装置の構成は図２と同様である。パケット圧縮回路へ入力する光パケットのビット長は固定の１５００バイトとする。パケット圧縮回路の構成例を図１０に示す。

パルス圧縮／伸張用ループの長さに経時変化があると、圧縮／伸張後のビット間隔が不均一になるため、ループ実効長を安定化させる必要がある。ループ用光ファイバ熱線膨張係数をβ（／℃）、温度変化をΔＴ（℃）、ビット間隔の許容不均一率をγ（０＜γ＜１）とすると、
βＮＬΔＴ＜γ
の関係が満足される必要がある。ここで、Ｎはパケット圧縮比である。

本設計例ではγ＝２％と仮定すると、β〜１０^―７低減したファイバでは室温付近で５℃以内で安定化すればよい。また、ファイバループ長は約１５ｍとなる。この例では入力ビット列と出力ビット列ではビット順序が入れ替わるが、宛先ノード装置におけるパケット伸張回路において、同じループ長の伸張回路を使用すればパケット伸張後に圧縮前と同じビット順序が再生される。

使用する光スイッチはニオブ酸リチウム（lithium niobate,ＬｉＮｂＯ_３）結晶に光導波路を作成し、プレーナ電極を配置したマッハゼンダ干渉計型光スイッチを用いることができる。市販光スイッチの技術レベルで変調帯域幅１０ＧＨｚは現状でも十分可能であるため、スイッチング遷移時間（クロス状態とバー状態間の切り替え時間）は０．１ｎｓ以下にできる。

光パケット間のガードタイムは上記の光スイッチの遷移時間、光パケット間ウォークオフ時間の他にラベル送出回路のジッタ等を考慮して決定される。ここではマージンを０．７ｎｓを含んで全ガードタイムを１ｎｓと設計した。上述のプリアンブルタイムと合わせて、伝送帯域の内ペイロードパケット転送以外に使用されるオーバヘッド時間は５ｎｓとなり、その占有率は約６％となる。

ラベル情報は隣接するノード間でビットシンクロナスモード（bit synchronous mode）で転送される。リング内にラベルのクロックを供給する１台のマスターノード装置を設ける。リング網を周回後マスターノード装置に戻ったパケットのパケット位相はリング周回時間がリングファイバ伝送路の環境温度変動による線膨張／収縮等により変動しているため、その周回後の時点のマスターノード装置におけるパケット送出位相と位相が合致しているとは限らない。そこでパケット送出周期をリング周回時間の整数分の１に常時同期するようにパケット送出の周波数（すなわちラベル送出の周波数と同一）をリング周回時間の変動に合わせる必要がある。

１６０Ｇｂｐｓの光パケットの持続時間は８０ｎｓであるので、ラベル信号として８０ビットを使用粋とすると、ラベルのビットレートは１Ｇｂｐｓ、ラベル送出周波数は１２．５ＭＨｚとなる。したがって、イーサネット（登録商標）（Ethernet（登録商標））技術など現状の電子回路技術でラベル処理を行うことが可能となる。

帯域保証を行う場合、前述のクロック供給のマスターノード装置を図１１に示すような専用ラベル送出のためのマスターノード装置としてよい。例えは、ある光ノード装置ｋに帯域２Ｇｂｐｓの帯域を保証する場合、宛先をｋとしたラベルを１５６．２５ｋＨｚのレート（すなわちラベル送出レートの８０分の１のレート）で発出すればよい。これにより、その他のノードはこのパケットを光ノード装置ｋまで通過させるため、光ノード装置ｋにはそのレートを最低レートとするパケット挿入が保証できる。

上記した実施例で示した設計の場合の収容可能な光挿入分岐型多重分離ノード装置の計算例を図１２に示す。この図ではネットワークヘの入力パケットの平均トラヒックに対するピークトラヒックをバースト率としている。ηはリング側伝送容量に対するノード間ピークビットレートである。リング側を１６０Ｇｂｐｓ、光ノード装置間ピークビットレートを１Ｇｂｐｓ、入力パケットのバースト率を５とすると、各光ノード装置間に３６の光挿入分岐型多重分離ノード装置が収容可能となる。

一般的にネットワーク転送遅延時間は送着信光ノード装置におけるパケット化／非パケット化遅延、各通過光ノード装置でのキュー遅延とスイッチ遅延、伝送路の伝搬遅延の総和である。本例では超高速の光パケットの転送を送信ノード装置で光信号を電気信号に変換してそのアドレス情報を認識するのではなく、光信号の状態のままで分岐するか、通過させることにより、電気回路のボトルネックによる転送処理能力の制限を受けない。電気回路によるパケット処理は送信ノード装置と着信ノード装置のみであり、通過光ノード装置は光信号のままカットスルーされる。また送信ノード装置においてリングヘのパケット挿入時のみキュー遅延を受けるが、その遅延量は少ない。

図１３にキュー遅延量、図１４にキュー遅延の変動の計算例を示す。パケット利用率０．６程度でも１０パケット分以内の遅延である。本例では、超高速パケットを用いるため、パケット遅延は極めて小さい。実施例では１パケット８０nsであるため、１０パケット分のキュー遅延としても実時間では０．８μs と、極めて短いため、総転送遅延はほぼ伝送路の伝搬遅延となる。また、遅延揺らぎも送信ノード装置におけるキュー遅延揺らぎのみであり、十分に小さい。もし、数パケットの遅延揺らぎも許容できないアプリケーションの場合には、前述した帯域保証アルゴリズムを起動する事により、遅延揺らぎが無く最低帯域を保証されたパケット転送が可能となる。

次に、上述したようなラベルスイッチネットワークにおけるプロテクション方法について図１５〜図３３を参照しながら説明する。

従来、パケットベースのラベルスイッチネットワークによって構成されるＬＡＮ（Local Area Network）においては、ルーティングプロトコルによって保守運用管理パケットをやりとりすることにより、障害などの監視を行ったり保守用のオペレーション情報を通知したりされる。また、パケットを受信した情報端末がパケットの誤りを検出し、誤りがあればパケットの再送を要求するが、２地点間の伝送路の品質が監視されているわけではない。

ラベルスイッチネットワークによって構成されるＷＡＮ（Wide Area Network）においては、ノード間距離が大きくなるので、２地点間にパスを設定し、ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）やＳＯＮＥＴ（Synchronous Optical Network）のフレームに多重化して転送している。そして、伝送フレームのオーバヘッドに監視バイトで品質を監視し、異常を検出した場合は自動切り替えバイトで切り替えを制御している。

また、The Patent Cooperation Treaty （ＰＣＴ）によって刊行された国際特許出願"Redundant Path Data Communication", International Publication Number WO 00/13376, International Publication Date 9 March 2000には次のような技術が開示されている。すなわち、ラベルスイッチネットワークにおいて同一パケットを異なるパスで転送する際に、パケットが途中で損失された場合、プロテクションパスの方のパケットを受信する。そして、パケット損失をカウントして、しきい値をこえるとエラーを通知するか記録する。しかし、このような技術では、パケットが到着しなければ障害を検知することができず、受信ノードでしかパケット損失を検知できないので、どこで障害が起こったかがわからない。また、常時伝送品質を監視していないので高速切り替えができないという問題がある。また、上記国際公開では、障害に対応するためのアルゴリズムやノード装置の構成やその動作に関して記述されていないため、技術的詳細事項は不明である。

パケットベースのラベルスイッチネットワークはコンピュータ間のデータ通信のようなバーストトラヒックに対してリンクの帯域利用効率が良いが、ＬＡＮの従来法ではノード間の距離が大きくなると、プロテクションに対する信頼性および高速性を上げるためには常時保守運用管理パケットを頻繁にやりとりする必要があり、実際のデータのスループットを低減させてしまう。ＷＡＮにおいてはパケットベースの転送ではなく、ＳＤＨ（ＳＯＮＥＴを含む）方式は常時伝送品質を監視しており高速プロテクションは可能だが、２地点間において一定の帯域のパスを設定して、トラヒックの増減にかかわらず一定の帯域を確保しているため、バーストトラヒックにとってはリンクの帯域利用効率が低減する。

本実施の形態では、上記のような事情を考慮して、バーストトラヒックに対してスループットの高いパケットベースのパケット転送ネットワークを実現するとともに、常時伝送品質を監視することによって高速切り替えが可能な、ＳＤＨと同等以上の信頼性の高さを持つプロテクションを実現する。

また、光パケットネットワークにおいて、パケットを光信号のまま転送した場合には高信頼性を有し高速切り替えが可能なプロテクションの実現は困難であるが、本実施の形態ではこの問題を解決し、高信頼かつ高速切り替え可能な品質監視方法を提供する。

以下では、図１５から図３３を参照しながら、プロテクションの実施形態について説明する。

ラベルのアドレス情報を基にパケットを転送するラベルスイッチネットワークにおいて、ラベル情報のフレームに伝送系の誤りを検出あるいは訂正する数ビットの通信路符号を付加し、ノードはパケットのラベルをモニタすることによって伝送品質を監視する。この監視は、例えば、ｎビットのラベル信号に１ビットのパリティビットを加え、（ｎ＋１）ビットの中で“１”の個数が常に偶数あるいは奇数になるように定めておくパリティチェックを用いて行う。パリティビットによって、（ｎ＋１）ビット中の１ビットの誤りを検出できる。その結果、ビットエラーレートを算出できるので、２地点間の伝送品質を監視できる。

＜２ファイバ１：１単方向型リングネットワーク＞
２ファイバ１：１単方向型リングネットワークにおいて、図１５は異常検出におけるフローチャートである。また、図１６の（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）はそれぞれ平常時、ファイバ断時、リング断時のラベルスイッチパスを示した概略図である。ここで、「ファイバ断」とは現用系か予備系が断状態となることである。また、「リング断」とはリング上のいずれかの箇所においてノード間のリンクが断状態となることである。

以下、図１５のフローチャートに沿って、図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照しながら説明する。平常時には、２ファイバのうちの一方が現用系となり、他方は予備系として待機している。そして各ノードはデータパケットを現用系に送出する。図１６（ａ）に示すように、例えばノード６はラベルスイッチパスで各ノードへパケットを送信する。受信ノードは現用系での受信を行い、モニタにて現用系のラベル信号の品質を監視している。図１６（ｂ）および同（ｃ）に示すように、ノード１と２との間に伝送路障害（それぞれファイバ断およびリング断）が起こった場合、ノード２は現用系のラベル信号に異常を検出する。信号の品質が所定のレベル以下になると、予備系あるいは図示しないオペレーション用ネットワークを経由して上流ノードであるノード１に異常を通知し、ノード１は現用系の信号を予備系に迂回させ、障害を回避する。その後伝送路障害が復旧すると、もとの現用系に再度もどることができる。

図１７は、上記のような障害回避および復旧のアルゴリズムに従って動作するノードの構成例を示すブロック図である。リングネットワークを通ってこのノードに到着する光パケットに関して、光ラベル抽出回路２００１は光ラベルを抽出し、抽出された光ラベルは光ラベル受信回路２００３において光／電気（Ｏ／Ｅ，optical to electrical）変換される。そしてモニタ２００４は電気信号に変換されたこのラベル信号を監視する。

ラベル情報を基に、２×２光スイッチ２００６において自ノード宛ての光パケットをリング側から分岐させ、光パケット受信回路２００７で受信し光／電気変換する。そしてパケット編集受信回路２００８において基のパケットに戻し、宛先のユーザへ転送する。

ユーザ側からのデータ信号は、そのインターフェースに応じて、終端回路２０１０において電気的に終端される。そして光パケット編集送信回路部２０１１では、パケットのデータ部、その発アドレス／宛先アドレス、サービス情報（優先度、許容遅延等）が一旦電気的にバッファリングされる。ここで、宛先が同一のパケットや同一サービスレベルのパケットをまとめて一つの新たなパケットとして編集するようにしても良い。また、宛先ノード装置のアドレスまたは宛先ノード装置までの経路を含む情報を示したラベル信号が作成され、制御回路部２００５に通知される。制御回路部２００５はリング側にパケットを挿入するタイミングをはかって光パケット送信回路２０１２にトリガを送り、光パケットをリング側に挿入する。

また、ラベル信号を監視しているモニタ２００４によって異常が検出されると、制御回路部２００５は２×２光スイッチ２０１４をクロス状態にして切り替え制御を行い、現用系の信号を予備系に迂回させる。予備系の光パケットは、上記と同じ動作によって、自ノード宛てのものについてはリング側から分岐され、そうでなければ光のまま通過させるようにする。

なお、図１７において、符号２００９はパケット編集受信回路２００８によって受信されたパケットをユーザ側へ転送するための電気／光（Ｅ／Ｏ，electrical to optical）変換回路である。

＜２ファイバ１＋１単方向型リングネットワーク＞
次に、２ファイバ１＋１単方向型リングネットワークの場合について説明する。図１８は、同形態のネットワークにおける異常検出時の処理を示すフローチャートである。また、図１９は、現用系と予備系の転送方向が逆方向の場合の、それぞれ、（ａ）平常時、（ｂ）ファイバ断時、（ｃ）リング断時のラベルスイッチパスを示した概略図である。また、図２０は、現用系と予備系の転送方向が同方向の場合の、それぞれ、（ａ）平常時、（ｂ）ファイバ断時のラベルスイッチパスを示した概略図である。

以下、図１８のフローチャートに沿って、図１９の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および図２０の（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。平常時には、各ノードはデータを現用系および予備系両方のパス（ラベルスイッチパス）にパケットを送出する。図１９（ａ）および図２０（ａ）に示すように、例えばノード６は現用系と予備系のラベルスイッチパスを経由して各ノードへパケットを送信する。受信ノードは、現用系のデータを受信するとともに、現用系と予備系の両方のモニタにおいてラベル信号を電気的に終端し、信号の品質を監視している。図１９（ｂ）、（ｃ）、および図２０（ｂ）に示すようにノード１と２との間に障害（ファイバ断あるいはリング断）が起こった場合には、現用系のラベル信号のみに異常が検出される。信号の品質が所定のレベル以下になると、ノードは受信端を予備系に切り替える。図１９（ｂ）、（ｃ）、および図２０（ｂ）には、そのときのノード６から他のノードへのラベルスイッチパスが示されている。なお、２ファイバ１＋１型では、現用系の転送方向と予備系の転送方向が同方向であるネットワークにおいてリング断が起こった場合には、予備系への切り替えによる障害回避の対応は行えない。

図２１は、現用系の転送方向と予備系の転送方向とが互いに逆方向である場合のノード構成例を示すブロック図である。図２１において、符号２０２１は現用系のパケット編集受信回路２００８あるいは予備系のパケット編集受信回路２００８からのパケットを選択するセレクタである。また、２０２２は、平常時には現用系と予備系の両方に同一のパケットを送出するブリッジとして機能し、リング断時には現用系あるいは予備系のいずれか一方にパケットを送出するセレクタとして機能するブリッジ／セレクタである。なお、図２１は現用系と予備系の転送方向が逆である場合を示しているが、現用系と予備系の転送方向が同じである場合には、両系の転送方向が同じになるような同様の構成を用いることができる。

図１８のフローチャートに示した手順に、両系で受信したパケットを比較および記録する手順を付加しても良い。そのような手順を図２２のフローチャートに示す。図２２に示す手順においては、リングから分岐された現用系と予備系の受信パケットを比較および記録する処理が設けられている。これにより、障害時に受信端をパケット毎に現用系と予備系に切り替えるパケット切り替えが可能となり、光ファイバやノードや帯域などといったネットワーク資源を有効に活用することができる。

図２３は、図２２に示した手順を実現するパケット切り替え型のノード構成例を示すブロック図である。図２３に示す構成の特徴は、現用系のパケット編集受信回路２００８と予備系のパケット編集受信回路２００８とが受信したパケットを比較するパケット比較回路２０２３が設けられている点である。

＜４ファイバ１：１双方向型リングネットワーク＞
次に、４ファイバ１：１双方向型リングネットワークの場合について説明する。この形態のネットワークにおいては、現用系および予備系それぞれが双方向の光伝送路を有している。図２４は、同形態のネットワークにおける異常検出時の処理を示すフローチャートである。また、図２５は、それぞれ、（ａ）平常時、（ｂ）ファイバ断時、（ｃ）リング断時のラベルスイッチパスを示した概略図である。

以下、図２４のフローチャートに沿って、図２５（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）を参照しながら説明する。平常時には、各ノードは現用系伝送路の最短経路の方向にパケットを送出する。例えばノード６は、図２５（ａ）に示すようなラベルスイッチパスで、各ノードへパケットを送信する。受信ノードは現用系を用いた受信を行い、モニタにてラベル信号の品質を監視している。図２５（ｂ）および２５（ｃ）に示すように、例えばノード１と２との間で障害（ファイバ断あるいはリング断）が起こった場合、ノード１と２は現用系のラベル信号の異常を検出する。信号の品質が所定のレベル以下になると、ノード１と２は現用系の信号を予備系に迂回させる。

図２６は、４ファイバ１：１双方向型リングネットワークにおいて上記のような障害回避の動作をするノード構成例を示すブロック図である。このノード構成においては、計４本のファイバのそれぞれに光ラベル検出回路２００１と光ラベル受信回路２００３とモニタ２００４が設けられており、それぞれ常時監視を行っている。また、自ノード宛ての光パケットは２×２光スイッチ２００６あるいは１×２光スイッチ２００６−１において分岐され、光パケット受信回路２００７によって受信され、パケット編集受信回路２００８によって編集されて、ユーザ側へ転送される。また、送信パケットは光パケット編集送信回路２０１１によって編集され、光パケット送信回路２０１２によって送信され、２×２光スイッチ２００６において挿入される。

平常時には現用系を用いて宛先に応じて双方向にパケットを送出しており、モニタによってラベル信号の異常が検出されると、２×２光スイッチ２００６をクロス状態にすることによって、現用系を予備系に切り替える制御を行う。

＜４ファイバ１＋１双方向型リングネットワーク＞
次に、４ファイバ１＋１双方向型リングネットワークの場合について説明する。
図２７は、同形態のネットワークにおいて現用系と予備系の転送方向が同方向の場合における異常検出時の処理を示すフローチャートである。また、図２８は、現用系と予備系の転送方向が同方向の場合の、それぞれ、（ａ）平常時、（ｂ）ファイバ断時、（ｃ）リング断時のラベルスイッチパスを示した概略図である。
図４８は、同形態のネットワークにおいて現用系と予備系の転送方向が逆方向の場合における異常検出時の処理を示すフローチャートである。また、図２９は、現用系と予備系の転送方向が逆方向の場合の、それぞれ（ａ）平常時、（ｂ）ファイバ断時、（ｃ）リング断時のラベルスイッチパスを示した概略図である。また、図３０は、現用系と予備系の転送方向が逆方向の場合の４ファイバ１＋１双方向型ノード構成例を示すブロック図である。

以下、図２７および図４８のフローチャートに沿って、図２８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図２９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および図３０を参照しながら説明する。平常時には、各ノードはデータを現用系と予備系両方の最短ルートのパス（ラベルスイッチパス）にパケットを送出する。例えばノード６は、図２８（ａ）および図２９（ａ）に示すようなラベルスイッチパスで各ノードへパケットを送信する。ノードはすべてのパケットのラベル信号をモニタで常時監視している。

ここで、図２８（ｂ）および図２９（ｂ）に示すようにノード１と２との間に伝送路障害（ファイバ断）が起こった場合を考える。ノード１と２はファイバ断の箇所の側から現用系のラベル信号の異常を検出する。このとき予備系はファイバ断の影響を受けないため、予備系のラベル信号は正常である。現用系の信号の品質が所定のレベル以下になると、受信端が現用系から予備系に切り替えられる。

次に、ノード１と２との間に伝送路障害（リング断）が起こった場合を考える。図２８（ｃ）に示すように、現用系と予備系の転送方向が同じ場合においてノード１と２との間にリング断が起こると、障害箇所に隣接するノード１と２は現用系と予備系の両方のラベル信号に異常を検出し、リング断が起こったことを認識する。そして、まず一旦、現用系と予備系の障害箇所への方向のリング状のパケットを分岐し、それぞれ逆方向の現用系と予備系に迂回させる。つまり、図３０に示すパケット編集受信回路２００８から光パケット編集送信回路２０１１へパケットを転送し、受信したパケットを逆方向へ迂回させるように送出する。その際、処理すべきパケットが増えることによって輻輳が起こることがあるので、ユーザ側からのパケットを現用系と予備系とに振り分けてトラヒックを分散させる。そして、その箇所にリング断が起こった旨を、現用系、予備系、あるいは図示されてないオペレーション用ネットワークを用いて通知する。この通知を受けた全てのノードは、その障害箇所を避けるようにラベルスイッチパスを設定し、パケットを送出する。

図２９（ｃ）に示すように、現用系と予備系の転送方向が逆の場合においてノード１と２との間にリング断が起こり、ラベル信号の品質が所定のレベル以下になると、受信端を現用系から予備系に切り替える。

図３０に示すように、このノードは、平常時には現用系と予備系の両方を用いて、宛先に応じた方向にパケットを転送している。ユーザ側からのデータは終端され、ブリッジ／セレクタ２０２２は平常時には現用系と予備系の両方に同一パケットを送出し、リング断時にはいずれか一方のみに切り替えてパケットを送出する。また、リング側からの受信に関しては、セレクタ２０２１において、現用系のパケット編集受信回路２００８あるいは予備系のパケット編集受信回路２００８のいずれから受信するかを切り替える。

なお、図３０においては、現用系と予備系の転送方向が逆の場合の構成を示したが、現用系と予備系の転送方向が同じ場合にも転送方向のみを逆にした同様の構成を用いることができる。

図２７および図４８のフローチャートに示した手順に、両系で受信したパケットを比較および記録する手順を付加しても良く、リングから分岐された現用系と予備系の受信パケットを比較および記録する処理が設けられている。これにより、障害時に受信端をパケット毎に現用系と予備系に切り替えるパケット切り替えが可能となり、光ファイバやノードや帯域などといったネットワーク資源を有効に活用することができる。そのような手順のうち、現用系と予備系の転送が同方向の場合を図３１のフローチャートに示す。

図３２は、図３１に示した手順を実現するパケット切り替え型のノード構成例を示すブロック図である。図３１に示す構成の特徴は、現用系のパケット編集受信回路２００８と予備系のパケット編集受信回路２００８とが受信したパケットを比較するパケット比較回路２０２３が設けられている点である。

次に、前述した光パケット転送リングネットワークにおいて、ノードにおける光スイッチの故障が発生した場合に、そのノードを同定する方法について説明する。そのリングネットワークとは、すなわち、光挿入分岐型多重分離ノード装置の少なくとも１つがネットワーク内の特定アドレスの光ノード装置のみがパケット挿入可能となるような内容を記載したラベル信号を所定の頻度で発生して光ファイバ伝送路に送出し、前記ラベルを取得した光ノード装置では、前記ラベルにより発ノード装置であると指定された光ノード装置以外は、パケット挿入を禁止されることを特徴とする光パケット転送リングネットワークである。

図３３は、このようなネットワークにおける光スイッチの故障箇所同定アルゴリズムを示すフローチャートである。図３３に示すように、リングを統括する特定のマスターノードが、各ノードに双方向からパイロットパケットを送出する。このパイロットパケットは決まったデータ列である。各ノードはこのパイロットパケットを受信し、その内容が正常かどうかを確認し、確認結果をマスターノードに、現用系、予備系、あるいはオペレーション用ネットワークにより、通知する。これによってマスターノードはリング中のノードの光スイッチが故障したかを同定することができる。マスターノードは故障した光スイッチのあるノードを同定すると、これを取り替えるように、通知する。

以上のような技術により、パケットベースのラベルスイッチネットワークにおいて伝送路の信号品質を常時監視できるようになるため、ノード距離が大きくなる広域通信網においても信頼性が高く、高速切り替えを行えるプロテクションが可能となる。このようなプロテクションにより、ラベルスイッチネットワークの統計多重効果による高スループットおよび柔軟性というメリットを活かすことができる。また、光パケット転送ネットワークにおいて、従来技術においては途中ノード毎に光パケットを光／電気変換しなければ伝送路の信号品質を常時監視できなかったが、光ラベルだけを電気的に終端して監視することにより常時監視が可能となる。

次に、上述したようなラベルスイッチネットワークにおける光パケット圧縮回路および伸長回路について図３４〜図４５を参照しながら説明する。

以下に述べる技術は、直接電気／光変換法では得られない超高速の光パケット転送ネットワーク及びノード装置内のインターコネクションを実現するものである。このような技術は、パケットバイパケット（packet by packet）方式のパケット転送ネットワークにおいて光パケットを電気領域から光領域のビットレートに超高速化しスループットを上げる手段であり、パケット衝突確立を低減するためあるいはパケット衝突におけるキュー遅延を低減するためにパケット時間長を短くする手段であり、ネットワークトラヒックの混雑時にもパケット圧縮によってスループットを低下させない手段であり、大容量データを送信する際に帯域を占有する時間を低減して瞬時に伝送する手段である。

超高速の光パケットを直接電気／光変換によって光パケットを発生させる場合、電気パケット生成回路及び光変調器の応答特性により速度が制限されるという問題点があった。この問題を解決するための、従来技術によるパケット圧縮回路の構成を図３４、３５、３６に示す。

図３４に示す光パケット圧縮回路においては、レーザ発振器４００２から出射した光パルス列を光分岐器４００３によってＮ本並列に分岐し、光ファイバ遅延線４００５によってこれらのパルス列を相対的に時間遅延させ、さらに光カップラ４００６で合波し、Ｎ多重された光パルスビット列を出力している。各外部変調器４００４は、入力された電気信号４０１１に基づいてシフトレジスタ４０１２によって制御されて、１パルスずつ変調する。Ｎ本の光ファイバ遅延線４００５の遅延量は、それぞれ、０、Δｔ・ｃ／ｎ、２Δｔ・ｃ／ｎ、・・・・・・、（Ｎ−１）Δｔ・ｃ／ｎと設定する。ここでΔｔは光パルス間隔、ｃは光速、ｎはコアの屈折率である。

図３５に示す光パケット圧縮回路は、１×２光スイッチ４０２２と光ファイバ遅延線４０２３と２×１光合波器４０２４とからなる回路をｋ段有している（ｋは自然数）。光パケットを構成する奇数番目のパルスは光スイッチ４０２２で上側に、偶数番目のパルスは下側に分岐され、上側のパルスはファイバ遅延線４０２３により遅延が生じ、光合波器４０２４で下側のパルスより時間的に少しずれて合波される。このような回路をｋ段介した後、光ゲートスイッチ４０２５で余分なパルスを除去することによって、２kビットからなる高速光パケットを生成できる。

図３６に示す光パケット圧縮回路は、光増幅器４０４５と光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）４０４２とディレイライン４０４６と２×２光スイッチ４０４３とからなる遅延ループと、光ゲートスイッチ４０４４によって構成される。２×２光スイッチ４０４３で光パケットのパルスの一部が遅延ループで周回した分、次のパルスとの時間間隔が狭くなった状態になる。このような周回を繰り返すことにより、全てのパルスの時間間隔が短くなり、そして２×２光スイッチ４０４３をクロス状態にして全パワーを出力する。そして、光ゲートスイッチ４０４４により、パケット圧縮された光パケットのみを出力する。

図３７は、図３５の光パケット圧縮回路と類似の構成を有する光パケット伸長回路を示すブロック図である。この光パケット伸長回路は、１×２光スイッチ４０６１と光ファイバ遅延線４０６２と２×１光合波器４０６３とからなる回路をｋ段有している。１×２光スイッチ４０６１は、入力される高速光パケットの奇数番目のパルスを下方向に、偶数番目のパルスを上方向に振り分ける。上側に振り分けられたパルスにはファイバ遅延線４０６２による遅延が生じるため、２×１光合波器４０６３から出力される段階ではパルス間隔は倍に広がっている。このような回路をｋ段の回路を介した後には、パルス間隔が十分広がり、入力されたパルス順序は維持されている。このように伸長された光パケットは、図示しない光検出器で光／電気変換される。

図３８は、図３６の光パケット圧縮回路と類似の構成を有する光パケット伸長回路を示すブロック図である。この光パケット伸長回路は、光増幅器４０４５と光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）４０４２とディレイライン４０４６と２×２光スイッチ４０４３からなる遅延ループと、光ゲートスイッチ４０４４によって構成される。パルス列は遅延ループを周回し、２×２光スイッチ４０４３で最初のパルスから順に１パルスずつ、光遅延ループによって遅延させながら抜き出す。そして、光ゲートスイッチ４０４４で必要なパルスのみ通過させる。

以上説明した従来技術による圧縮回路および伸長回路には、次に述べるような問題点がある。
図３４に示した従来の光パケット圧縮回路において、１つの入力データに対して１つの光パケット圧縮回路は１つであるので、そのスループットは入力電気信号と同じである。従って、圧縮した分に応じてスループットを上げるには複数の光パケット圧縮回路が必要となり、規模およびコスト等が増大する。

図３５に示した従来の光パケット圧縮回路において、Ｌビットの光パケットを圧縮するのに、１×２スイッチと、光ファイバ遅延線と、２×１光合波器とからなる回路がｌｏｇ２（Ｌ）段以上も必要となる。このように、回路を多段に接続した場合、光パワーのロス、回路規模、コスト等が増大するという問題がある。また、光ファイバ遅延線が長く、温度によるファイバ伸縮補償する必要もある。また、１５００バイト（bytes）つまり１２０００ビットのパケットを、１０Ｇｂｐｓから１００Ｇｂｐｓのビットレートに圧縮する場合、必要となる回路の段数ｋは１９となり、
ｃ／ｎ＝２×１０８ｍ／ｓ（但し、ｃは光速、ｎはコアの屈折率）
として、最初のパルスは、光ファイバの遅延線を合計で１２０００×（１００［ｐｓ］−１０［ｐｓ］）×（２×１０８［ｍ／ｓ］）＝２１６［ｍ］伝搬することになる。光ファイバの熱線膨張係数は１０^−６から１０^−５の範囲なので、これを１０^−５とした場合には、２１６［ｍ］×１０^−５［／℃］=２．１６［ｍｍ／℃］となる。必要となるビット間隔Δtは１０ｐｓ（pico seconds, ピコ秒）であるので、その間に光ファイバ内を進む距離はΔｔ・ｃ／ｎ＝２×１０^−３ｍ（メートル）である。従って、ジッタの許容度を１／１００としても、求められる光ファイバの長さの精度は２０μｍ（マイクロメートル）以下となる。つまり、ジッタ許容度を１／１００として２０μｍ以下の光ファイバの長さの精度を保つためには、約０．０１℃以下の精度で温度を一定にする必要がある。ここでも、超高速化するにつれて、上記のように光ファイバの長さや温度に求められる精度が高くなり、実現が困難となってくる。

図３６に示した従来の光パケット圧縮回路においては、最初のほうのパルスほど、遅延ループの周回を多く繰り返すので光増幅器４０４５を通る回数が多くなりＳ／Ｎ比が悪くなるという問題がある。また、温度によるファイバの伸縮も問題となる。例えば、１５００バイトつまり１２０００ビットのパケットを、１０Ｇｂｐｓから１００Ｇｂｐｓのビットレートに圧縮する場合、最初のパルスは、光ファイバの遅延線を合計で１２０００×（１００［ｐｓ］−１０［ｐｓ］）×（２×１０８［ｍ／ｓ］）＝２１６［ｍ］伝搬することになる。このとき、前述したように光ファイバループを約０．０１℃以下の精度で温度を一定にしたり、ディレイラインを時間的に２０μｍ以下の高い制度で制御したりする必要がある。また、パケット圧縮できるパルス数は遅延ループの長さによって制限されてしまう。

図３７に示した従来の光パケット伸長回路においては、図３５に示した光パケット圧縮回路の上記問題点のほかにも、次のような問題がある。すなわち、第１段目の１×２光スイッチ４０６１は、光パケットのパルス間隔の数分の１以下という超高速での応答が必要となる。また、高速化するにつれて、ビット位相同期も困難になる。

図３８に示した従来の光パケット伸長回路においては、図３６に示した光パケット圧縮回路の上記問題点の他にも、次のような問題がある。すなわち、２×２光スイッチ４０４３は、光パケットのパルス間隔の数分の１以下という超高速での応答が必要となる。また、高速化するにつれて、ビット位相同期も困難になる。

以上のように、従来技術を用いるだけでは、１５００バイト程度のパケットを１００Ｇｂｐｓ以上の超高速な光パケットに圧縮したり、伸張したりすることは困難である。本実施形態では、１５００バイト程度のパケットを１００Ｇｂｐｓ以上というビットレートの光パケットにも適した圧縮および伸長の技術を提供することを目的としている。

以下、図面を参照しながら、一実施形態による光パケット圧縮回路および光パケット伸長回路を説明する。
図３９は、一実施形態による光パケット圧縮回路の構成を示すブロック図である。電気信号として入力されるＮ系列（＃１〜＃Ｎ）のデータ信号（クロック周波数：１／ΔＴ）は、それぞれバッファリング回路３０１０に入力される。各バッファリング回路３０１０はシリアル／パラレル変換回路３０１１を有しており、入力電気信号はこのシリアル／パラレル変換回路３０１１によってＮ並列出力され、これらのＮ個の出力がそれぞれメモリ３０１２に入力される。メモリ３０１２は、入力電気パルスによるパケット長に応じた容量を有しており、読み出しクロック信号に基づいて記憶されたデータをＮビットずつ並列に出力する。読み出しクロック信号は時間間隔ΔＴでクロック信号制御回路３０１９に入力され、このクロック信号制御回路３０１９からの出力が、前記の各メモリ３０１２にそれぞれ入力される。Ｎ個のＯＲ回路３０１７は、Ｎ個のメモリ３０１２から出力される同時間位置のデータの論理和をとり、その出力は次に述べる光変調器３００４の駆動信号となる。つまりＯＲ回路３０１７はＮ個の入力電気信号のうちの１個を選択する作用を有する。

クロック発生器３００１とレーザ発振器３００２によって生成される光パルス（繰り返し周波数：１／ΔＴ）は、光分岐器３００３でＮ本に分岐され、分岐された各信号線上の光変調器３００４において、対応するＯＲ回路３０１７からの駆動信号によって変調され、それら変調された信号は光遅延線３００８において時間Δｔずつずれるように遅延されて光合波器３００５で合波される。

図４０は、図３９で示した光パケット圧縮回路における、各ポートでのパルス列のタイミングを示すタイミングチャートである。図４０の（ａ）〜（ｌ）は、図３９の回路上の（ａ）〜（ｌ）にそれぞれ対応している。図４０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す入力電気パルス列は、パルス間隔がΔＴであり、つまりビットレートが１／（ΔＴ）［ｂｉｔ／ｓ］である。図４０（ａ）の電気パルス列は、シリアル／パラレル変換回路で図４０（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示すように１パルスずつメモリ３０１２に入力される。そして、クロック信号制御回路３０１９が出力する制御信号に基づいてメモリ３０１２からの読み出しが行われる。超短パルス発振器（レーザ発振器３００２）において出力された短パルスは光分岐器３００３でＮ分岐されて、メモリ３０１２から読み出された電気信号によって各光変調器３００４で変調される。変調後、各ポートの光パルス列は光遅延線３００８によりΔｔずつ時間ずれが生じるので、図３９の（ｈ）〜（ｋ）におけるパルス列は図４０の（ｈ）〜（ｋ）のようになる。そして、光合波器３００５で合波されると、図４０（ｌ）に示すように、間隔がΔtの光パルス列となって複数の光パケットが出力される。つまり、ビットレート１／（ΔＴ）［ｂｉｔ／ｓ］の複数のパケットが、ビットレート１／（Δｔ）［ｂｉｔ／ｓ］の光パケットに圧縮される。

図４１は、一実施形態による光パケット伸長回路の構成を示すブロック図である。図４１に示すように、この光パケット伸長回路は、光信号を直列／並列変換する光シリアル／パラレル変換回路３１０１によって１パルスごとにＮ本に分岐され、これをＮパルス周期で繰り返す。なお、光シリアル／パラレル変換回路の実施例として、ＯＴＤＭ／ＷＤＭ変換回路３１１１とＡＷＧ（Arrayed Wave Guide）３１１２で構成されたものを図４２に示す。このＡＷＧは波長分岐器として作用する。ＯＴＤＭ／ＷＤＭ変換回路の実施例については、K. Uchiyama et al., "Multiple-channel output all-optical OTDM demultiplexer using XPM-induced chirp compensation (MOXIC)", Electronics Letters, Vol.34 No.6 pp.575-576, 19 March 1998 等を参照。

１パルスごとにＮ本に分岐された光信号は、Ｎ個の光検出器３１０３によってそれぞれ光／電気変換され、少なくとも１個のスタートビット検出回路３１０４に入力される。スタートビット検出回路３１０４は、スタートビットを検出すると読み出し回路３１０７に対してトリガを発する。またスタートビット検出回路３１０４を通過した電気パルス信号はＮ個のスイッチ３１０５でパケットごとにメモリに振り分けられ、電気メモリ３１０６にそれぞれ一時的に蓄積される。また、上記トリガに基づき、読み出し回路３１０７が、検出されたスタートビットに接続された電気メモリ３１０６を最初として、各電気メモリ３１０６に対する読み出し信号をΔＴの間隔で発し、これによって各電気メモリ３１０６の内容がΔＴの間隔で順次読み出される。なお、メモリ（３１０６）＃ｉ−ｊはスイッチ（３１０５）＃ｉを入力とし、ＯＲ回路（３１０８）＃ｊを出力とする（ｉ，ｊ＝１，２，…，Ｎ）。ＯＲ回路３１０８からは、Ｎ個のメモリから出力された電気信号の論理和が出力される。

図４３および図４４は、図４１に示した光パケット伸長回路の各ポートにおけるパルス列のタイミングを示すタイミングチャートである。図４３および図４４の（ａ）〜（ｑ）は、図４１の回路上の（ａ）〜（ｑ）にそれぞれ対応している。図４３（ａ）によって示される入力超高速光パルス列は、１パルスずつ光シリアル／パラレル変換回路３１０１によって振り分けられ、それぞれ光検出器３１０３によって電気信号に変換され、（ｂ）〜（ｅ）に示すタイミングの電気パルスとなり、さらにスイッチ３１０５によって振り分けられて（ｆ）〜（ｎ）に示すようにパケットごとにメモリ３１０６に一時的に蓄積される。そして、読み出し回路３１０７からの信号に基づき電気メモリ３１０５から１パルスずつΔＴの時間間隔で順次読み出されるため、ＯＲ回路３１０８からの出力は図４２（ｏ）、（ｐ）、（ｑ）に示すようなパルス間隔がΔｔからΔＴに伸長された電気パルス列のパケットとして出力される。

図４５は、他の実施形態によるパケット伸長回路の構成を示すブロック図である。図４５に示すように、このパケット伸長回路は、次のような部分回路をｍ段接続することによって構成されている（ｍは段数）。すなわち、所定数のパルス毎に異なる波長の光信号に変換するＯＴＤＭ／ＷＤＭ変換回路３１２１と、波長に応じて異なる遅延を生じさせる分散媒質３１２２とからなる部分回路である。入力される光信号は、ＯＴＤＭ／ＷＤＭ変換回路３１２１によって所定数のパルス毎に異なる波長に変換され、分散媒質３１２２によって波長に応じて異なる遅延が生じせしめられる。これをｍ段繰り返すことにより、パケット全体のパルス時間間隔が伸長されて出力される。

図４６は、図４５に示した分散媒質の実施例を示す。この分散媒質は、光回路３１３１と、波長に応じて異なる位置で光信号を反射するチャープドファイバグレーティング（ＣＦＧ, chirped fiber grating）３１３２とからなり、所定数のパルス毎に異なる波長に変換されて入力される光信号は、光回路３１３１を通過してチャープドファイバグレーティング３１３２に入射される。チャープドファイバグレーティング３１３２における反射位置は波長に応じて異なるため、波長に応じて伝送経路長が変わる。このためチャープドファイバグレーティング３１３２から出射されて光回路３１３１から次段へ出力される時点では波長毎に時間間隔が空いた状態となる。

本方法によると、ＯＴＤＭ／ＷＤＭ変換回路３１２１において、入力光パルスの変換後の波長が、受信回路のビット位相同期のずれによってドリフトしても、パケット伸長後のパケット時間位置のドリフトとなるのみであるので、精密なビット位相同期を必要としない。

図４７は、図４５に示した光パケット伸長回路の各ポートにおけるパルス列のタイミングを示すタイミングチャートである。図４７の（ａ）〜（ｅ）は、図４５の回路上の（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ対応している。図４７（ａ）に示すようにΔｔの時間間隔で入力されるパルス列は、１段目のＯＴＤＭ／ＷＤＭ変換回路３１２１によって、数パルスずつまとめて、（ｂ）に示すように、異なる波長λ１，λ１＋Δλ，λ１＋２Δλ，λ１＋３Δλ，…に変換される。この（ｂ）に示す信号が１段目の分散媒質３１２２に入射し、出射された後の段階では、（ｃ）に示すように波長に応じてタイミングがずれている。つまり、本例では、波長λ１よりも波長（λ１＋Δλ）のほうが、分散媒質３１２２での遅延が大きく、図４６ではチャープドファイバグレーティング３１３２内での反射位置が遠く、伝送経路が長いために、その分遅れて出力されている。２段目のＯＴＤＭ／ＷＤＭ変換回路３１２１においては、（ｃ）においてλ１の波長の複数のパルスが、さらに数パルスまとめて、異なる波長λ２，λ２＋Δλ，…に変換される。また、２段目の分散媒質３１２２によって波長（λ２＋Δλ），（λ２＋２Δλ）の信号が遅延され、（ｄ）に示すようなパルスタイミングとなる。以下同様に、ｍ段目まで段階的にパルスのタイミングをずらしていくことによって、最終的には、（ｅ）に示すようにΔＴの時間間隔で１パルスずつ出力される。この時間間隔ΔＴは、分散媒質３１２２の波長間隔の遅延量によって決まる。またこのΔＴは、図４６では、チャープドファイバグレーティング３１３２のグリッド間隔によって定まる。

また、図４５に示した光パケット伸長回路では、ＯＴＤＭ／ＷＤＭ変換によって確保できる帯域幅と伸長するパルス数との関係を考慮して多段構成としたが、光パケットの各パルスを一括ですべて異なる波長に変換できる広帯域なＯＴＤＭ／ＷＤＭ変換回路と、その広帯域をカバーする分散媒質を用いて、１段の回路で１パルスずつ伸長する１段構成としても良い。

以上、各実施形態で説明したように、上記光パケット圧縮回路は、従来技術に比べて遅延量の制御が簡易でビット揺らぎが小さく、温度変化の影響が小さいので、電気領域（現在４０Ｇｂｐｓ）から１００Ｇｂｐｓ以上の光領域のビットレートに、高精度で容易に変換することが可能となる。また、連続する超高速光パケットを生成できるので、従来技術に比べて、１つの光パケット圧縮回路に対して圧縮比Ｎのとき、Ｎ倍のスループットとすることが可能である。

また、従来技術の光パケット伸長回路は、ビット位相同期と超高速光スイッチを必須としており、現在の高速光スイッチはせいぜい数百psの切り替え速度しかないので、１０Ｇｂｐｓ程度以下の光パケットの伸長しか実現できず、１００Ｇｂｐｓ以上の超高速光パケットを電気領域にパルス間隔を伸長する事は困難であった。しかしながら、上記による光パケット伸長回路は、前記各実施形態で説明したように、超高速光スイッチやビット位相同期を必要とせずに、容易に１００Ｇｂｐｓ以上の超高速光パケットを伸長することが可能となり、連続する光パケットを伸長できるので、従来技術に比べて、１つの光パケット伸長回路に対して、伸長比ＮのときＮ倍のスループットである。

上記各実施形態においては、ＷＡＮを実現するための各ノード装置間での通信について説明したが、同様の技術を、単一の装置内における構成要素間の通信のための相互接続に応用することも可能である。これにより、装置内での信号の伝送を超高速に行うとともに、信号線の障害の際にも、その障害の影響を局所に留め、装置全体の故障につながらないようにすることが可能となる。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

超高速光パケット転送リングネットワークの一実施形態に係る構成を示した概略図である。光挿入分岐型多重分離ノード装置の一実施形態の構成を示したブロック図である。図２に示した光挿入分岐型多重分離ノード装置の詳細構成例を示したブロック図である。図３に示した光挿入分岐型多重分離ノード装置の各部の動作方法を説明するタイミングチャートである。図３に示した２×２光スイッチの状態と場合分けを示した説明図である。図３に示した２×２光スイッチの状態遷移を一覧として示した表図である。図３に示した光ノード装置におけるパケット圧縮／伸張の概念を説明する概略図である。図３に示した光ノード装置でのパケット挿入時のフロー制御方法を示したタイミングチャートである。超高速光パケット転送リングネットワークの設計数値の例を示した表図である。図３に示したパケット圧縮回路の構成例を説明する概略図である。マスターノード装置で帯域保証を行う場合に送出される専用ラベルの構成例を示したタイミングチャートである。超高速光パケット転送リングネットワークの設計において、バースト率と収容可能ノード数の関係を示したグラフである。利用率と平均待ち時間［パケット］の関係で示されるキュー遅延量を示したグラフである。利用率と待ち時間の分散［パケット］との関係で示されるキュー遅延揺らぎを示したグラフである。２ファイバ１：１単方向型ネットワークにおけるプロテクションの手順を示すフローチャートである。２ファイバ１：１単方向型ネットワークにおいて、それぞれ（ａ）正常時、（ｂ）ファイバ断時、および（ｃ）リング断時の、ノード６から他の各ノードへのラベルスイッチパスを示す概略図である。２ファイバ１：１単方向型ネットワークにおけるノード構成例を示すブロック図である。２ファイバ１＋１単方向型ネットワークにおけるプロテクションの手順を示すフローチャートである。２ファイバ１＋１単方向型ネットワークにおいて現用系と予備系の転送方向が互いに逆の場合に、それぞれ（ａ）正常時、（ｂ）ファイバ断時、および（ｃ）リング断時の、ノード６から他の各ノードへのラベルスイッチパスを示す概略図である。２ファイバ１＋１単方向型ネットワークにおいて現用系と予備系の転送方向が同じ場合に、それぞれ（ａ）正常時および（ｂ）ファイバ断時の、ノード６から他の各ノードへのラベルスイッチパスを示す概略図である。２ファイバ１＋１単方向型ネットワークにおいて、現用系と予備系の転送方向が互いに逆の場合のノード構成例を示すブロック図である。パケット切り替え２ファイバ１＋１単方向型ネットワークにおけるプロテクションの手順を示すフローチャートである。パケット切り替え２ファイバ１＋１単方向型ネットワークにおいて、現用系と予備系の転送方向が互いに逆の場合のノード構成例を示すブロック図である。４ファイバ１：１双方向型ネットワークにおけるプロテクションの手順を示すフローチャートである。４ファイバ１：１双方向型ネットワークにおいて、それぞれ（ａ）正常時、（ｂ）ファイバ断時、および（ｃ）リング断時の、ノード６から他の各ノードへのラベルスイッチパスを示す概略図である。４ファイバ１：１双方向型ネットワークにおけるノード構成例を示すブロック図である。４ファイバ１＋１双方向型ネットワークにおいて、現用系と予備系の転送方向が同じ場合のプロテクションの手順を示すフローチャートである。４ファイバ１＋１双方向型ネットワークにおいて現用系と予備系の転送方向が同じ場合に、それぞれ（ａ）正常時、（ｂ）ファイバ断時、および（ｃ）リング断時の、ノード６から他の各ノードへのラベルスイッチパスを示す概略図である。４ファイバ１＋１双方向型ネットワークにおいて現用系と予備系の転送方向が互いに逆の場合に、それぞれ（ａ）正常時、（ｂ）ファイバ断時、および（ｃ）リング断時の、ノード６から他の各ノードへのラベルスイッチパスを示す概略図である。４ファイバ１＋１双方向型ネットワークにおいて、現用系と予備系の転送方向が互いに逆の場合のノード構成例を示すブロック図である。パケット切り替え４ファイバ１＋１双方向型ネットワークにおいて、現用系と予備系の転送方向が同じ場合のプロテクションの手順を示すフローチャートである。パケット切り替え４ファイバ１＋１双方向型ネットワークにおいて、現用系と予備系の転送方向が同じ場合のノード構成例を示すブロック図である。光スイッチの故障箇所を同定する手順を示すフローチャートである。従来技術による光パケット圧縮回路の例を示すブロック図である。従来技術による光パケット圧縮回路の他の例を示すブロック図である。従来技術による光パケット圧縮回路のさらに他の例を示すブロック図である。従来技術による光パケット伸長回路の例を示すブロック図である。従来技術による光パケット伸長回路の他の例を示すブロック図である。一実施形態による光パケット圧縮回路の構成を示すブロック図である。図３９に示した光パケット圧縮回路におけるパルス信号のタイミングを示すタイミングチャートである。一実施形態による光パケット伸長回路の構成を示すブロック図である。図４１に示した光パケット伸長回路における光シリアル／パラレル変換回路の詳細構成を示すブロック図である。図４１に示した光パケット伸長回路におけるパルス信号のタイミングを示すタイミングチャートである。図４１に示した光パケット伸長回路におけるパルス信号のタイミングを示すタイミングチャートである。他の実施形態による光パケット伸長回路の構成を示すブロック図である。図４５に示した光パケット伸長回路における分散媒質の詳細構成を示すブロック図である。図４５に示した光パケット伸長回路におけるパルス信号のタイミングを示すタイミングチャートである。４ファイバ１＋１双方向型ネットワークにおいて、現用系と予備系の転送方向が互いに逆の場合におけるプロテクションの手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２００１光ラベル抽出回路
２００３光ラベル受信回路
２００４モニタ
２００５制御回路部
２００６２×２光スイッチ
２００７光パケット受信回路
２００８パケット編集受信回路
２００９電気／光（Ｅ／Ｏ）変換回路
２０１０終端回路
２０１１光パケット編集送信回路部
２０１２光パケット送信回路
２０１４２×２光スイッチ
２０２１セレクタ
２０２２ブリッジ／セレクタ
２０２３パケット比較回路

Claims

光パケットを分岐、挿入、通過させる光挿入分岐型多重分離ノード装置間を光ファイバ伝送路でリング状に接続して構成され、前記光挿入分岐型多重分離ノード装置のうちの少なくとも１つがマスターノード装置であり、このマスターノード装置はネットワーク内の特定のアドレスの光ノード装置のみがパケット挿入可能となるような内容を記載したラベル信号を所定の頻度で発生して前記光ファイバ伝送路に送出し、前記ラベルを取得した光ノード装置では前記ラベルにより発ノード装置であると指定された光ノード装置以外はパケット挿入を禁止されるところの超高速光パケット転送リングネットワークにおいて、
前記マスターノード装置は所定のデータ列であるパイロットパケットを送出し、
前記パイロットパケットを受信した前記光挿入分岐型多重分離ノード装置は、受信した前記パイロットパケットが前記所定のデータ列であるかどうかを検査することによって正常に受信できたかどうかを確認するとともに、正常に受信できたかどうかを前記マスターノード装置に通知し、
この通知に基づいて、前記マスターノード装置は前記リング上のどのノードの光スイッチが故障したかを同定する
ことを特徴とする光スイッチの故障箇所同定方法。