JP2005522129A

JP2005522129A - 光伝送ネットワークのノードのおけるデータを挿入する動的な方法

Info

Publication number: JP2005522129A
Application number: JP2003581543A
Authority: JP
Inventors: ル・ソーズ，ニコラ; ドタロ，エマニユエル
Original assignee: アルカテル
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2005-07-21
Also published as: ATE327645T1; EP1349416A1; FR2838005A1; DE60305368T2; FR2838005B1; CN1643974A; WO2003084279A1; US20050131940A1; EP1349416B1; DE60305368D1

Abstract

本発明は、光ファイバリンクによって接続された、少なくとも１つのソースノード、１つの宛先ノード、および複数の中間ノードを含む、光ファイバ伝送ネットワークのノードで、データを挿入する動的な方法に関する。この発明の方法は、ソースノードで、宛先ノードに宛てたデータパケットを含む部分、およびそれぞれの中間ノードにより供給されたパケットによって占有され得る空き部分からなる光リソースの送信を生成するステップと、フレームが中間ノードを通過するときに、中間ノードが少なくとも１つの送信するデータパケットを有する場合は、それが空き部分を含んでいるかどうかを検出するステップと、空き部分がデータパケットを含むことができる場合は、フレームの空き部分に、データパケットを挿入するステップとを含む。

Description

本発明は、光ファイバ伝送ネットワークにおけるデータ伝送の技術に関し、特に、光ファイバ伝送ネットワークのノードでデータを挿入する動的な方法に関する。

長年、ネットワーク事業者は、光ファイバ伝送に固有の利点のために、光の形で情報を伝送することに投資を行ってきた。これは、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：ｄｅｎｓｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術の採用のおかげで、ファイバの伝送容量が大幅に増加したからであり、この高密度波長分割多重技術は、それぞれ異なる波長が同時に送信され、したがって、同じ物理ファイバ内での、完全に独立した伝送チャネルの数が増加する。したがって、同じ伝搬媒体内で、数十さらには何百もの波長が組み合わせられ伝送され、インターネット、ならびに公設および私設のデータ伝送ネットワークの拡大によってもたらされた、帯域幅の需要の膨大な増加に応える。

したがって、通信ネットワークの本質的な機能は、しばしば非常に多数存在するネットワークノードを介して、最終の宛先に運ばれる情報の流れを導き（ｄｉｒｅｃｔ）、方向付ける（ｏｒｉｅｎｔ）ことである。したがって、ネットワークノードの主要な装置は、光クロスコネクト（ＯＸＣ：ＯｐｔｉｃａｌＸｃｒｏｓｓＣｏｎｎｅｃｔ）や光分岐挿入装置（ＯＡＤＭ：ｏｐｔｉｃａｌａｄｄａｎｄｄｒｏｐｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）などのスイッチであり、この分岐挿入装置の機能は、その名前が示すように、光領域で、（たとえば、２次ネットワークの入口および出口点で）ローカルトラフィックを挿入し（ａｄｄ）分岐し（ｄｒｏｐ）、残りのトラフィックは、変化せずに、他のネットワークノードを介してその最終宛先に送信される。もちろん、この分岐挿入の機能は、高価な光電子変換装置を使用することを意味する、従来の電子的手段の電気回路に頼る必要を回避するために、本質的に光領域で、可能でなければならない。光回路技術では、少なくとも１つのローカル情報キャリア波長が、ネットワークの２つのノード間の通信のために完全に割り当てられる。したがって、それが、関連ノードで、光領域で、分岐され挿入され得る。しかし、これには、そのようにして割り当てられた波長に対応する帯域幅が、当該ノードによってしか使用され得ないという大きな欠点がある。それらの間に、事実上固定の接続（パス）が確立される。後者はピークトラフィックに合うように選択されなければならないので、一般的に当てはまることであるが、それらが対応するすべての帯域幅を使用しない場合は、未使用の帯域幅は、それがネットワークの他のノード間のデータ伝送に使用され得るとしてさえも、損失になる。したがって、帯域幅の粒度は、１波長である。さらに、この方法は、多数の波長を使用することを意味しており、これは、行われる接続の数がネットワークを構成するノード数の２乗で増加するので、ネットワークの最大規模を、約１０ノードまたは数十ノードに制限する。

総帯域幅の使用の改善は、光バーストスイッチンング（ＯＢＳ：ｏｐｔｉｃａｌｂｕｒｓｔｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）として知られている、別のさらに複雑な技術によって得ることができる。この技術は、本質的に、ネットワークのノード間で、データバーストの形で、データを交換することである。したがって、ネットワークのノードが、バーストの継続時間について、再構成されなければならない。したがって、使用可能な波長が、ノード対に固定的な方法で割り当てられないので、より効果的に使用され得る。情報交換の粒度は、バーストの粒度になる。このタイプのネットワークは、光スイッチを使用することを意味しており、この光スイッチは、再構成に比較的に長い時間がかかり、その結果、システムが十分に効率的であるためには、バーストは、データパケットが交換される継続時間と比較して、より長い時間継続しなければならない。これによって、バーストを形成するのに十分な数のデータパケットをグループにしなければならなくなり、これは、通常、ノード間のデータ伝送に高遅延が生じる結果となり、またはこの場合も、バースト、したがって総帯域幅が、十分に活用されないことになる。さらに、波長が固定的に割り当てられる場合の様に、中間ノードは、２つのノード間を循環するバーストに、データの挿入も分岐も行い得ないことに留意されたい。

このために、本発明の目的は、所与の宛先ノードに対するすべての帯域幅が完全に使用されていない場合に、光ファイバ伝送ネットワークの各ノードで、ローカルに生成されたデータを進行中に挿入する方法を提供することである。

したがって、本発明は、光ファイバ接続によって接続された、少なくとも１つのソースノード、１つの宛先ノード、および複数の中間ノードを含む、光ファイバ伝送ネットワークのノードで、データを挿入する動的な方法を提供することであり、この方法は、
ａ）ソースノードで、前記宛先ノードに宛てたデータパケットを含む部分、および前記中間ノードのそれぞれにより供給されたパケットによって占有され得る空き部分からなる光リソース（波長、マクロスロットまたはマクロパケット）を作成するステップと、
ｂ）前記リソースが中間ノードを通過するときに、前記中間ノードが少なくとも１つの送信するデータパケットを有する場合は、前記リソースが空き部分を含んでいるかどうかを検出するステップと、
ｃ）空き部分が前記データパケットを含むことができる場合は、リソースの前記空き部分に、前記データパケットを挿入するステップとを含む。

上記方法の第１の実施形態は、
ステップｂ）が、光信号の不在を検出することであり、また
ステップｃ）が、ステップｂ）で、少なくとも前記データパケットの時間に対応する時間の間、どんな光信号も存在しないことが検出された場合に、ネットワークを介して前記データパケットを送信することであることを特徴とする。

上記方法の第２の実施形態は、
前記光リソースが、少なくともマクロパケットの宛先を決定するためのヘッダ、および前記中間ノードのそれぞれで供給されたデータパケットを含むマクロパケットであり、
ステップｂ）が、前記ヘッダの内容を解析することによって、前記マクロパケットの空き部分を判断することであることを特徴とする。

空き領域は、光リソースのパワーを単純に連続検出することによって、またはマクロパケット自体のヘッダを単純に解析することによって検出されるので、上記の実施形態は両方とも、マクロパケット内に既に含まれているパケットを個々に解析する必要なしに、データパケットを、データマクロパケット内に挿入することができる。

本発明の目的、主題および特徴は、図面を参照して、以下の説明を読めば、より明確に分かるようになる。

図１に、３つの中間ノードＮ２、Ｎ３およびＮ４を介して、ソースノードＮ１と宛先ノードＮ５を接続する、光ファイバ伝送ネットワークを示す。ソースノードＮ１において、Ｎ１のインターフェイスで、光リソースに、データが挿入される。本発明によれば、帯域幅の全体が使用されていない場合は、それぞれの中間ノードＮ２、Ｎ３またはＮ４のインターフェイスで、データが進行中に挿入される。最後に、Ｎ５のインターフェイスで、宛先ノードＮ５向けのデータが分岐される。

図２に、一般的な場合であるが、データがパケットの形を取ると仮定した、中間ノードによるデータパケットの挿入の一例を示す。図を簡略化するために、リソースの３つの部分内の送信されたパケットは、固定サイズのパケットに対応するスロットであることに留意されたい。しかし、以下で述べるように、可変サイズのパケットの場合にも、同じ原理が適用される。

パケットは、Ｐｘと指定され、ただし、ｘは、中間ノードの番号である。ソースノードＮ１では、３つのスロット１、５および９が埋まっている。中間ノードＮ２で、空きスロット２および６に、データパケットが挿入される。中間ノードＮ３で、残りの空きスロット３、４および７に、３つのデータパケットが挿入される。最後に、中間ノードＮ４で、中間ノードＮ４が複数の送信するパケットを含んでいても、最後の空きスロット８に、単一のパケットが挿入され得る。

ノードでスイッチされる光リソースの粒度、および挿入パケットまたはスロットの構造に応じて、光ストリームの空き領域にデータパケットを挿入するために、それぞれ異なる方法が使用され、本発明を実施するための技術として、また処理技術の光およびデジタル型の変形物が提案される。すべての実施形態において、挿入パケットは一般に、ヘッダおよび「データ」領域で構成される。マクロパケットの場合、まずマクロパケット（固定または可変サイズ）のヘッダを読み出して、その宛先を見つけ出し、次いで、同じ宛先に向かう新しいパケットを追加するためのいずれかの空き領域があるかどうかを見ることが必要である。高ビットレートで、効率的な光スイッチングを実現するために、マクロパケットまたはマクロスロットのアドレスヘッダ内のルーティング情報を、速く解析しなければならないことに留意されたい。従来の方法では、電子ヘッダ認識を使用するが、光認識を使用することも可能である。ある方法は、マクロスロットのパケットヘッダを光符号化するために、減少された情報密度を用いる。これによって、必要な波長で、新しいヘッダを復号し、解釈し、修正し、再生成することが容易になる。

図３に、伝送ネットワークの中間ノードのインターフェイスで、データを挿入するために、空き領域を検出するための光装置の一実施形態を示す。これは、光回路スイッチングまたは時間マクロスロットスイッチングに対応し、これらのスイッチングでは、ルーティングが事前に決定され、したがって、光リソース（波長または時間マクロスロット）の最終宛先を見つけ出すためにヘッダの読出しが不要であり、また空き部分の単純な解析だけが必要である。パケットは、固定サイズでも、可変サイズでもよいことに留意されたい。

図３に示すシステムのような全光型のシステムでは、空き領域に信号を挿入するために、まず関係するノードの入力光信号（ＯＰＴＩＮ）内に、信号送信が存在しないことを検出することが必要である。したがって、入力光信号の小さい部分が、光カプラ（ＯＰＣ：ｏｐｔｉｃａｌｃｏｕｐｌｅｒ）によってサンプリングされ、この光カプラは、光信号のサンプリングされた部分を、信号パワー検出機１４に結合されており、光信号の有無を示す、フォトダイオード１２に送信する。この機構は、結果的に、受信された信号のパワーを測定する。信号が存在しない場合は、光リソースは、空いており、空き領域を使用することができる。したがって、空き領域の継続時間より小さい時間に対応する光パケットを生成することが可能であり、パケットの長さは、この空き領域から、ガードバンドとして知られる２つの安全領域を除いた長さより小さいか、またはそれに等しくなければならない。

後者が信号の不在を検出するとすぐに、信号検出器１４によって、タイマ１６が開始される。タイマは、時間切れになる前に、信号検出器１４によってリセットされない限り、挿入されるパケットのサイズに対応する容量を有し、またデータバッファメモリ１８に、「イネーブル」信号を伝達する。固定長のパケットを挿入するためのこの実施形態は、可変長パケットの挿入を可能にするように改良することができる。

フレームの空き領域に挿入されるデータは、読み書きされ得るように、プロセッサ２２および制御信号ＣＩの制御下で、インターフェイス２０によって提供され、そのデータは、制御信号ＣＭＥＭによって管理されるメモリ２４に格納される。

パケットを適切な位置に挿入するには、解析および処理時間に対応しており、それが挿入装置に入る前に、メインの光パス上に置かれる遅延線２６が必要であり、この挿入装置内で、この信号と、挿入されるパケットの送信のためローカルで生成された信号が混合される。名前が示すように、遅延線は、主信号を、空き領域を解析するのに必要な時間だけ遅延させ、したがって、その値は、パケットを挿入する時間に、ガードバンドに対応する余裕を加算した値でなければならない。提案される機構では、挿入は、電子・光変換装置１９によって、データバッファメモリ１８内のデータが変換された後で、光挿入（ＯＰＩ）カプラ２８によって実施される。１つの波長だけを使用する一実施形態では、出力信号ＯＰＴＯＵＴは、ノードのグローバルスイッチングマトリックスへの入力信号、またはノードの出力信号であり得る。

このレベルでは、２つの異なる実施形態が可能である。もちろん最小値と最大値はあるが、使用可能な領域に関係なく、可変長のパケットを挿入すること、および空き領域が十分である場合に、固定長のパケットを挿入することである。第１の実施形態では、帯域幅が最適化され、第２の実施形態では、実装が簡略化される。固定長のパケットが挿入される場合、光遅延は、一定の大きさであり、挿入されるパケットのサイズに、処理時間、およびガードバンドに対応する余裕を加算した値に対応する。次いで、後述するように、挿入が行えるようになるには、タイマが、パケットのサイズに達するのを待つ必要がある。可変パケットが挿入される場合は、前述のように、光遅延は、挿入されるパケットの最大サイズに、処理時間およびガードバンドを加えた値に対応する。次いで、空き領域が、送信されるパケットのサイズに比べて、十分にあることを確認するために、タイマからの情報を、バッファメモリにロードされたパケットの大きさに関する情報と相関させることが必要である。

図３は、単純な固定サイズの実施形態を示す。この解決策を、異なるパケットサイズに合うように、どのように適応させるかは当業者には明らかであろう。

直前に説明した機構は、光ネットワークが１つまたは複数の波長を使用する場合に、適用され得る。それは、それぞれの波長について、図３の装置を独立に再現するのに十分である。

図４のフローチャートは、図３の装置で実施される、空き領域検出および処理のプロセスを示す。このプロセスの開始点３０は、信号の状態変化の検出である。信号の有無に従って、選択が行われ３２、それによって、タイマを停止し３４、またはタイマを始動する３６。タイマが始動されると、プロセスは、戻って、信号の状態変化を待つ３０。タイマが停止されると３４、それが達した値がチェックされて３８、限界値ＩＭより大きいかどうかを確認し、パケットの挿入をイネーブルする４０。次いで、待機状態３０に戻る前に、タイマがリセットされる。そのようでない場合、即ち、限界に達していない場合には、待機状態３０に戻る前に、タイマはリセットされる。可変サイズのパケットの場合、バッファメモリ内のパケットのサイズによって設定される可変限界値を使用して、同じ手順で行われる。

図３の全光型装置の代替法は、図５に示す変換装置５０内で、入力光信号を電気信号に変換することである。これは、ルーティングヘッダを含むマクロスロットの処理に対応する。信号は、２つのサブシステム：マクロパケットのヘッダを検出し処理するための機構、およびマクロパケットの「データ」部分を検出し処理するための機構に転送される。好ましくは、この種の環境に使用可能なパケットまたはマクロスロットは、固定サイズのものであるが、以下で述べるように、マクロスロットの要素間にガードバンドを挿入して、適用することができる、可変サイズのものでもよい。

この実施形態では、ヘッダサブシステムは、ストリームから、ヘッダ部分を抽出するためのヘッダ同期装置（ＨＳＹＮＣ）５２を含み、このヘッダ部分は、ヘッダの一部のフィールドを読み書きすることできる、状態マシン（ＳＭ）５６の制御下にあるバッファメモリ５４内に格納される。状態マシンは、単にヘッダを解析するだけで、フレームが空き部分を含むかどうかを決定する。

提案の実施形態は、単一の宛先にすべてのパケットを送信するためのシステム、したがって、マクロスロットの宛先アドレスが、挿入されるパケットに対応する場合にだけ、データを挿入するシステムである。マクロスロットのヘッダ内に含まれるアドレスに応じて、どのように必要な数のバッファメモリ（宛先ごとに１つ）を挿入し、またバッファメモリを選択するかを当業者は知っていることは明らかである。

データサブシステムは、ストリームから、データ部分を抽出するためのデータフィールド同期装置（ＰＳＹＮＣ）５８を含み、このデータ部分は、状態マシン（ＳＭ）５６の制御下で、中継バッファメモリ（ｔｒａｎｓｉｔｂｕｆｆｅｒｍｅｍｏｒｙ）６０内に格納され、この状態マシンは、このメモリ内のある特定のフィールドを書き込み、特に、既に存在するデータに、データを追加することができる。

上述のように、提案の実施形態は、パケットに挿入されるデータを準備し、バッファメモリ１８内にそれを置く。データは、プロセッサ２２および１組の制御信号ＣＩの制御下で、インターフェイス２０によって供給され、プロセッサは、制御システムＣＭＥＭによって管理されるメモリ２４内にデータを格納して、特に、読み書きを可能にする。送信される最も至急のデータは、パケットプロセッサ２２によって、メモリ２４からデータバッファ１８に転送され、このパケットプロセッサは、ヘッダフィールドの修正のため、状態マシン（ＳＭ）５６によって読み出され得る、バッファの内容に関連する情報フィールドＩＮＦＯの定義をも行う。情報は、たとえば、バッファ（可変の場合）、およびデータの宛先の長さであり得る。送信されるデータの長さは、送信中に、バッファ１８を選択する時間に関しても有用である。この実施形態は、固定サイズのマクロパケットだけに関連する。マクロパケットが可変サイズである状況では、上記で述べたもののような、空き領域検出の機構を追加する必要がある。ヘッダが修正される場合には、状態マシンは、修正されたマクロパケットを送信し、すなわち、それはまず、セレクタ（ＳＥＬ）６２によって適切な選択を行うことにより、ヘッダバッファ（ＨＢＵＦＦＥＲ）５４内の新しいヘッダを送信し、ついで、セレクタ（ＳＥＬ）６２によって別の選択を行うことにより、ペイロードバッファ（ＰＢＵＦＦＥＲ）６０内に含まれるデータ伝送につなげ、最後に、データバッファメモリ１８内に格納されたデータを送信して終了する。最後に、電気・光変換装置６４を使用して、光領域に戻す。

図３の全電子型の代替法は、単に図５を簡略化することによって考えられ得ることに留意されたい。このためには、ヘッダ処理部分を除去し、Ｏ／Ｅ変換装置５０、元データのための中継バッファ６０、挿入されるデータのためのデータバッファメモリ１８、およびセレクタ６２を残すことで十分である。この場合、挿入されるデータのためのバッファは、中継バッファメモリが空である場合に選択され、次いで、挿入されるすべてのパケットがサービスされる。転送中の別のパケットが到着すると、それは、挿入されるパケットのサービスが終了するまで格納され、次いで、その後で、サービスされるなどと続く。

この機構は、様々なフィールドを、同様にうまく連結し、またはセレクタ（ＳＥＬ）６２で、ゼロの挿入に対応する、空き領域の挿入を行えることにも留意されたい。したがって、この実施形態は、説明するすべての構造、すなわち固定または可変長の、ヘッダとデータの間のガードバンド有りまたは無し、異なるデータ領域間のガードバンド有りまたは無しに適応する。これは、全電子型構造のフィールドの操作に関して、有利である。

図５に示す実施形態では、空き領域検出および処理のプロセスは、処理がより複雑であり、したがって、パケットの構造およびサイズで、さらなるデータ挿入が可能であることを確認する状態マシンが、タイマに取って替わるという点を除けば、図４のフローチャートによって示す全光型の実施形態とほとんど同じステップを含む。

本発明の文脈では、ガードバンドによって生じるロスを低減するために、長いフレームを使用することが有用である。しかしながら、これは、データの一時的な格納を複雑とし、フレームを正確に埋め能力が必要になる。１つの解決策は、こうした２つの制約を満たし、光ファイバの占有を最適化する、マクロスロットを使用することである。

図６に、ヘッダＨとデータ部分Ｐの分離がなく、したがって、図５に示す電子処理に適している、この類のマクロスロット構造ＭＳを示す。この例は、固定サイズのマクロスロットを使用する。それぞれのマクロスロット「ＭＳｎ」は、中間ノードで、マクロスロットの光スイッチングを可能にするために、ガードバンドによって、その近隣のマクロスロットから分離される。

マクロスロットがデータの最後に空き部分を含む状況では、図示するように、データ伝送のために、空きリソースを割り当てることができる。次いで、マクロスロット内の空きスロットは、それを検出する中間ノードによって使用することができる。パケットのヘッダＨ_ｎまたはマクロスロットは、データの挿入を反映するように修正されなければならない（Ｈ_ｎ’）。新しいデータフィールドＡＤＤは、マクロスロットのデータ部分に追加される。別のノードによって使用することができる、マクロスロットの最後の領域Ｌは、まだ空きのままであり得る。この例では、マクロスロット内のスロットが固定サイズか、それとも可変サイズかについては、その両方のオプションが可能であるので、指定されていない。

図７に、空き領域によって、マクロスロットＭＳ_ｎがマクロスロットＭＳ_ｎ＋１から分離されている、可変サイズのマクロスロット構造を示す。中間ノードがマクロスロットに、データＡＤＤを追加すると、後者のサイズが修正され、次いで、ＭＳ_ｎ’で表される。図示するように、その結果、新しいマクロスロットとその次のマクロスロットの間の空き領域は、小さくなる。この構造の利点は、ネットワークの空き状況に応じて、マクロスロットのサイズを変更できることである。光マトリックスにおける正確なスイッチングを確実にするために、マクロパケットの新しい長さに関するこの情報を、ノードコントローラに伝達することも必要である。図８に、マクロスロットの構造体がガードバンドを使用して、すべてのグローバルヘッダ領域とデータ要素を分離する、マクロスロットの代替の実装を示す。この利点は、ハイブリッド（光および電子型）の解決策を使用して、さらに高速の処理およびスイッチングを可能にする挿入機能を実装できることである。

基本的な可変長のマクロスロットＭＳ_ｎは、ガードバンドによって分離された、ヘッダＨ_ｎおよびデータ要素Ｐ_ｎで構成される。中間ノードで、データ要素Ｐ_ｎｂが挿入され、それによって、ヘッダの修正が必要になり、その指定をＨ_ｎからＨ_ｎ’に変更する。次のマクロスロットの前に、ガードバンドより大きい、空き領域が残っている。後のノードは、この空き領域を使用することができる。したがって、データＰ_ｎｔのさらなる追加は、ヘッダのさらなる修正と関連付けることができ、したがって、Ｈ_ｎ”と表される。この解決策によれば、遅延線の長さを固定するので、最大サイズが制限されなければならないことを忘れずに、次のエンティティの前に、少なくとも１つのガードバンドが残っているのであれば、データの挿入は、任意のサイズでよい。

図８に示す可変サイズのマクロスロット構造体は、図９に示すように、図３に示す光処理装置の原理と、図５に示す電子処理装置の原理を組み合わせたハイブリッド装置に関連して使用することができる。元のヘッダは、スイッチ６６（たとえば、ＳＯＡ光ゲート）を使用することによって、メインパス上で削除することができる。既存のデータは、遅延線２６内に格納することによって、光領域で保持され、カプラ２８を用いて、適切なときに、それを再び取り入れる。ヘッダが削除され、中間ノードによって書き換えられるこの状況では、可変マクロパケットの場合だけに、次のヘッダの到着（遅延線２６）より前に検出するために、光パワー検出方法が有用である。固定長の状況では、マクロパケット内で占有される領域は、ヘッダから知られており、またそのサイズが一定なので、空き領域のサイズは直ぐに知られる。

マクロパケットのヘッダが書き換えられない場合は、しかしながら、マクロパケットの宛先を決定するために、ヘッダを検出し読み出すことが必要であるが、中間ノードで、後者は、修正されない。この場合、中継パス上で、ヘッダを削除し、または新しいヘッダを追加する必要はないが、空き領域が新しいデータパケットを送信するのに十分なほどであることを確認するために、光パワー検出方法を使用しなければならない。

図５と同様に、宛先が複数である場合は、宛先ごとに１つのデータバッファが使用される。

領域が空いていなければならないが、図５を参照して説明した、電子挿入と同じ原理が使用されるので、マクロスロットにデータを挿入するために、データを削除する必要はない。メインパスは、ヘッダ処理に必要な時間に等しい時間だけ遅延され、また信号を検出しまたはヘッダを復号することによって、既存のマクロスロットの長さを決定した後に、バッファ領域１８内にすでに準備されている挿入データが、進行中に配置される。

現在のマクロスロットの終わりと、次のマクロスロットのヘッダの間に、十分な領域が存在する場合は、これによって、マクロスロットの拡張の可能性が確認される。したがって、このために、光信号ＯＰＴＩＮの小さい部分が、光カプラ（ＣＰＣ）１０をサンプリングすることによって、入力光信号からサンプリングされ、この光カプラは、光信号のこの部分を、光信号の有無を示す信号パワー検出器１４に連結された、フォトダイオード１２に送信する。この機構では、結果的に、受信信号のパワーを測定する。信号の有無は、マクロスロットへのデータ挿入を許しまたは禁じるために、この状態を管理する状態マシン（ＳＭ）５６に送信される。この光検出は、既存のデータ要素の長さを与える、ヘッダの解析で置き換えることができる。一方、マクロスロットが可変サイズである場合は、残りの空き領域を見つけ出すために、光検出は、空き領域の確認のための最も単純な解決策にとどまる。

ヘッダが書き換えられる場合、状態マシン５６は、信号検出器１４からの情報、およびヘッダからの情報を使用して、遅延線２６内に所望のデータだけを格納するように、スイッチ６６を動作させることに留意されたい。

これと並行に、ヘッダの復号が、光・電子変換装置５０、およびヘッダ部分を同期化させるためのヘッダ同期装置５２からなる処理機構によってアクティブ化され、次いで、これは、状態マシン５６の制御下で、バッファメモリ５４内に格納される。

またこの提案された実装では、パケットに追加されるデータを準備し、それをバッファメモリ１８内に置く。データは、プロセッサ２２および１組の制御信号ＣＩの制御下で、インターフェイス２０から供給され、制御システムＣＭＥＭによって管理されるメモリ２４内に格納される。送信される最も緊急のデータは、プロセッサ２２を介して、メモリ２４からデータバッファ１８に送信され、これはさらに、ヘッダフィールドの修正のため、状態マシン（ＳＭ）５６によって読み出され得る、バッファの内容に関連する情報フィールドＩＮＦＯを定義する。情報は、たとえば、バッファの長さ（可変の場合）、およびデータの宛先であり得る。送信されるデータの長さを知ることは、送信時に、バッファ１８を選択する時間に関しても有用である。

好ましい場合では、マクロスロットのヘッダは、修正され、対応するデータを含むスロットが、マクロスロットに追加される。マクロスロットのヘッダは、次のパケットのヘッダ検出の設定をするために、マクロスロットの全長に関する情報を含む。サイズが修正される場合は、ヘッダ内のこの値が変更される。次いで、元のヘッダを、新しいヘッダで置き換える必要がある。

ヘッダが修正される場合、状態マシンは、修正されたパケットを送信し、すなわちセレクタ（ＳＥＬ）６２による適切な選択によって、ＨＢＵＦＦＥＲバッファ５４内に位置する新しいヘッダをまず送信し、したがって、新しいヘッダは、遅延線２６によって（ヘッダと、マクロパケットの第１のデータパケットの間のガードバンドを維持するように）遅延されたデータが、カプラ２８を介して到着する直前に挿入され、最後に、再びセレクタ（ＳＥＬ）６２による適切な選択によって、バッファメモリ１８およびＨＢＵＦＦＥＲバッファ５４内のデータが送信される。セレクタ６２から生じる要素については、電気・光変換装置６４を使用して、光領域に戻される。ヘッダを書き換える場合には、その後の光カプラ２８を、スイッチングマトリックスで置き換えることもできる。ＳＯＡを使用する代わりに、高速２ｘ１スイッチを使用することができ、入力チャネルが、新しいデータ−ヘッダ（同時に、古いヘッダがブロックされる）および新しいパケットを挿入するために使用され、他の入力チャネルがマクロパケットの「古い」パケットを透過的に通過できるようにすることに留意されたい。この実施形態では、図３に示した光型の実施形態の様に、パケット間の通常のガードバンドに加えて、ヘッダと、対応するマクロスロットのデータの間に、安全領域またはガードバンドが保持される。同じことが、マクロスロットへのデータ要素の挿入に適用され、挿入時の競合を避けるため、元のマクロスロットの前に、ガードバンドが必要である。このガードバンドは、ゼロで構成され、またマクロスロットの各要素をより明確に識別するために、それぞれのデータ要素に固有のヘッダが使用され、それがさらに、要素が属するマクロスロットを識別する部分を含む。

本発明の方法を実施する光ファイバネットワークの一部のブロック図である。図１に示すネットワークにおける転送中の光フレーム内へのデータパケット挿入を示す図である。中間ノードのインターフェイスにおける光リソース内の光データ挿入装置を示す図である。図３に示す装置内で実施される処理ステップを示すフローチャートである。中間ノードのインターフェイスで、フレームにデータを挿入するための電気装置を示すブロック図である。固定サイズのマクロスロットへのデータパケット挿入を示す図である。可変サイズのマクロスロットへのデータパケット挿入を示す図である。ヘッダとデータ要素がガードバンドによって分離されている、可変サイズのマクロスロットへのデータパケット挿入を示す図である。中間ノードのインターフェイスで、フレームにデータを挿入するためのハイブリッド光電子装置を示す図である。

Claims

光ファイバ接続によって接続された、少なくとも１つのソースノード、１つの宛先ノード、および複数の中間ノードを含む、光ファイバ伝送ネットワークのノードで、データを挿入する動的な方法であって、
ａ）ソースノードで、前記宛先ノードに宛てたデータパケットを含む部分、および前記中間ノードのそれぞれにより供給されたパケットによって占有され得る空き部分からなる光リソースを生成するステップと、
ｂ）前記リソースが中間ノードを通過するときに、前記中間ノードが少なくとも１つの送信するデータパケットを有する場合は、前記リソースが空き部分を含んでいるかどうかを検出するステップと、
ｃ）空き部分が前記データパケットを含むことができる場合は、リソースの前記空き部分に、前記データパケットを挿入するステップとを含み、
ステップｂ）が光信号の不在を検出することであり、また
ステップｃ）が、ステップｂ）で、少なくとも前記データパケットの時間に対応する時間の間、どんな光信号も存在しないことが検出された場合に、ネットワークを介して前記データパケットを送信することであることを特徴とする方法。
前記中間ノードによって受信された光データ信号が、遅延線によって、前記光信号のサンプリングされた部分を解析し処理するのに必要な時間に対応する時間だけ遅延される請求項１に記載の方法。
ステップｂ）が、
ｂ１）前記中間ノードによって受信された光信号を、電子信号に変換するステップと、
ｂ２）電子信号に変換された前記光リソースから元のデータを抽出し、中継バッファメモリに、前記データを格納するステップと、
ｂ３）前記中継バッファメモリが空である場合、電子信号の不在を検出するステップとを含む請求項１に記載の方法。
光ファイバ接続によって接続された、少なくとも１つのソースノード、１つの宛先ノード、および複数の中間ノードを含む、光ファイバ伝送ネットワークのノードで、データを挿入する動的な方法であって、
ａ）ソースノードで、前記宛先ノードに宛てたデータパケットを含む部分、および前記中間ノードのそれぞれにより供給されたパケットによって占有され得る空き部分からなる光リソースを生成するステップと、
ｂ）前記リソースが中間ノードを通過するときに、前記中間ノードが少なくとも１つの送信するデータパケットを有する場合は、前記リソースが空き部分を含んでいるかどうかを検出するステップと、
ｃ）空き部分が前記データパケットを含むことができる場合は、リソースの前記空き部分に、前記データパケットを挿入するステップとを含み、
前記光リソースが、少なくともマクロパケットの宛先を決定するためのヘッダ、および前記中間ノードのそれぞれで供給されたデータパケットを含む前記マクロパケットであり、
ステップｂ）が、前記ヘッダの内容を解析することによって、前記マクロパケットの空き部分を決定することであることを特徴とする方法。
ステップｂ）が、
ｂ１）前記中間ノードによって受信された光信号を、前記マクロパケットを搬送する電子信号に変換するステップと、
ｂ２）前記マクロパケットのヘッダを抽出し、前記ヘッダをヘッダバッファメモリに格納するステップと、
ｂ３）前記マクロパケットから元のデータを抽出し、前記データを中継バッファメモリに格納するステップと、
ｂ４）状態マシンによって、ヘッダを分析して、前記マクロパケットがそこへ前記データパケットを挿入できるほど十分な空き部分を含むかどうかを決定するステップとを含む請求項４に記載の方法。
ステップｂ）が、
ｂ１）前記中間ノードによって受信された光信号を、前記マクロパケットを搬送する電子信号に変換するステップと、
ｂ２）前記マクロパケットのヘッダを抽出し、前記ヘッダをヘッダバッファメモリに格納するステップと、
ｂ３）前記マクロパケットから元のデータを抽出し、前記データを中継バッファメモリに格納するステップと、
ｂ４）前記中継バッファメモリ内のデータ信号の不在を測定し、または新しいヘッダの到着前に経過した時間を測定して、前記マクロパケットがそこへ前記データパケットを挿入できるほど十分な空き部分を含むかどうかを決定するステップとを含む請求項４に記載の方法。
ステップｃ）が、
ｃ１）マクロパケットに挿入される前記データパケットに応じて、バッファメモリに格納された前記ヘッダを修正するステップと、
ｃ２）前記状態マシンの制御下で、前記修正されたヘッダ、前記元のデータ、およびデータバッファメモリに以前に格納された前記データパケットを含む新しいマクロパケットを送信するステップと、
ｃ３）前記新しいマクロパケットを、ネットワークを介して送信される光信号に変換するステップとを含む請求項４に記載の方法。
ステップｃ）が、
ｃ１）マクロパケットに挿入される前記データパケットに応じて、中継バッファメモリに格納された前記ヘッダを修正するステップと、
ｃ２）前記遅延線の上流または下流に位置するスイッチによって、元のヘッダを削除するステップと、
ｃ３）前記状態マシンの制御下で、前記修正されたヘッダ、前記光遅延線によって遅延された前記元のデータ、およびデータバッファメモリに以前に格納された前記データパケットの構成からもたらされる新しいマクロパケットを構成するステップとを含む請求項４に記載の方法。
前記マクロパケットの空き部分が、
ｂ１）サンプリングカプラ（ＯＰＣ）によって、前記中間ノードによって受信された光信号の一部をサンプリングして、前記一部を電子信号に変換し、信号の他の部分は光領域にとどまり、
ｂ２）前記電子信号によって運ばれた前記マクロパケットのヘッダを抽出し、前記ヘッダをヘッダバッファメモリに格納し、
ｂ３）状態マシンによって、ヘッダを分析して、前記マクロパケットの宛先を決定し、および
ｂ４）挿入されるデータパケットの最大継続時間を決定するために、前記サンプリングされた信号部分内で、信号が不在である時間を測定することからなるステップｂ）の間に単純に分析される請求項４に記載の方法。
光領域にとどまる光信号の前記部分が、光信号の前記サンプリングされた部分を分析し処理するのに必要な時間に対応する時間の間、遅延線内で遅延される請求項９に記載の方法。
ステップｃ）は、ステップｂ）が、少なくとも前記データパケットの時間に対応する時間の間、光信号の不在が検出された場合に、データバッファメモリに以前に格納された前記データパケットを、ネットワークを介して送信することよりなる請求項９に記載の方法。
請求項１から１１のいずれかに記載の方法のステップを実施するように構成された手段を含むシステム。