JP2006174302A - Communication method in optical burst switching - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の通信ノード間を光スイッチノードで接続する光ネットワークシステムにおける通信方法に関する。 The present invention relates to a communication method in an optical network system in which a plurality of communication nodes are connected by an optical switch node.
近年、光ネットワークシステムの大容量化および高速化の要求は絶えることがない。波長多重分割多重（ＷＤＭ）通信技術は、光ファイバ１本あたりの伝送容量を大幅に増加させ、通信の大容量化を実現した。しかしながら、伝送速度の高速化や大容量化に伴い、通信ノードにおける電気的な信号処理の量が膨大となり、近い将来、限界に達すると考えられている。 In recent years, there has been a constant demand for an increase in capacity and speed of optical network systems. Wavelength division division multiplexing (WDM) communication technology has greatly increased the transmission capacity per optical fiber and realized a large communication capacity. However, as the transmission speed increases and the capacity increases, the amount of electrical signal processing in the communication node becomes enormous, and it is considered that the limit will be reached in the near future.
この問題を解決する手段として、光の状態にある実データ信号を電気信号に変換して電気的にルーティングを行うのではなく、光の状態（光レイヤ）のままでルーティングを行う技術が盛んに研究されている。光バーストスイッチングは、その代表的な技術である。光バーストスイッチング技術とは、光ネットワークシステムにおいて、データを伝達するのに必要な時間だけある波長を割り当てて（この光信号を光バースト信号という）、光バースト信号としてデータを伝送した後、その波長の割り当てを解除する技術である。光バーストスイッチングについては、例えば、非特許文献１を参照されたい。
As a means to solve this problem, there is a promising technique for routing in the optical state (optical layer) instead of converting the actual data signal in the optical state into an electrical signal and performing electrical routing. It has been studied. Optical burst switching is a typical technique. Optical burst switching technology means that in an optical network system, a wavelength is allocated for a time required to transmit data (this optical signal is called an optical burst signal), and the data is transmitted as an optical burst signal. It is a technology that cancels the assignment of. For optical burst switching, see Non-Patent
図１に光バーストスイッチング技術を用いた従来の光ネットワークシステムのブロック図を示す。図１において、光スイッチノード１４は、送信側の通信ノード１０−１、１０−２と、受信側の通信ノード１１−１、１１−２の間で光信号のままルーティングを行う。光スイッチノード１４は、光分波器１７−１、１７−２、パス設定回路１５、制御回路１６、光合波器１８−１、１８−２を備えている。また、光導波路１２−１、１２−２は、光分波器１７−１、１７−２と送信側の通信ノード１０−１、１０−２とを結合し、光導波路１３−１、１３−２は、光合波器１８−１、１８−２と受信側の通信ノード１１−１、１１−２とを結合している。
FIG. 1 shows a block diagram of a conventional optical network system using an optical burst switching technique. In FIG. 1, the
光バーストスイッチングの動作について、データを送信側の通信ノード１０−１から受信側の通信ノード１１−２へルーティングする場合を例に説明する。先ず、送信側の通信ノード１０−１において、あて先情報を含む制御信号にある波長が割り当てられ、送出される。その後、所定の時間間隔（オフセット時間という）を空けた後、実データを含む光バースト信号に別の波長が割り当てられ、送出される。 The operation of optical burst switching will be described by taking as an example the case where data is routed from the communication node 10-1 on the transmission side to the communication node 11-2 on the reception side. First, in the communication node 10-1 on the transmission side, a certain wavelength is assigned to the control signal including the destination information and transmitted. Thereafter, after a predetermined time interval (referred to as offset time), another wavelength is assigned to the optical burst signal including actual data and transmitted.
光分波器１７−１は、割り当てられた波長の差により制御信号と光バースト信号を分岐し、制御信号は制御信号線を介して制御回路１６に伝送され、光バースト信号はデータ信号線を介してパス設定回路１５に伝送される。ここで、パス設定回路１５は、入力ポートと出力ポートとの間の接続を切り替えることができる回路である。
The optical demultiplexer 17-1 branches the control signal and the optical burst signal according to the assigned wavelength difference, the control signal is transmitted to the
制御信号が光スイッチノード１４内の制御回路１６に入力されると、制御回路はあて先情報に基づき、あて先となる受信側の通信ノード（この場合は通信ノード１１−２）が空いていれば、パス設定回路１５のパスを切り替えるためのパス設定信号を出力する。パス設定回路のパスが切り替わると、光バースト信号は設定されたパスを介して光合波器１８−２に伝送され、光導波路１３−２を介して受信側の通信ノード１１−２に伝送される。このように、光バースト信号は、電気信号に変換されることなく、光信号のままルーティングされる。
When the control signal is input to the
図２に、送信側の通信ノード１０−１における、制御信号ならびに光バースト信号の送信タイムチャートを示す。先ず、制御信号が時刻ｔ０に送信される。その後、オフセット時間（Ｔｏｆｆｓｅｔ）経過後に光バースト信号が送出される。このオフセット時間には、制御回路１６が制御信号を受信してから、あて先の通信ノードを特定し、パス設定回路にパス設定信号を出力し、パス設定回路が適切なパスを設定するまでに要する時間を設定する。受信側の通信ノード１１−２で光バースト信号を正しく受信するためには、光バースト信号を用いてクロック再生を行う必要がある。クロック再生には、実データ信号ではなく、タイミング情報が埋め込まれたアイドル信号が使われている。このアイドル信号の受信からクロック再生までに要する時間は、クロック再生時間（Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ）と称される。効率よく実データを伝送するためには、アイドル信号の持続時間（Ｔｉｄｌｅ）をクロック再生時間と等しくなるように設定する。
FIG. 2 shows a transmission time chart of the control signal and the optical burst signal in the communication node 10-1 on the transmission side. First, the control signal is sent at time t 0. Thereafter, the optical burst signal is transmitted after the offset time (T offset ) has elapsed. This offset time is required until the
図３に、図１の光ネットワークシステム全体のタイムチャートを示す。制御信号が時刻ｔ０に送信側の通信ノード１０−１から送出され、時刻ｔ０’に光スイッチノード１４に到着する。その後、制御回路１６で制御信号に含まれるあて先情報を読み、あて先となる通信ノードが空いているかどうかを確認し、パスの切り替えが必要であれば、パス設定信号をパス設定回路１５に送出する。制御回路１６が制御信号を受信する時刻ｔａ（＝ｔ０’）から一連の処理を行ってパス設定信号が送出される時刻ｔｂまでの時間を制御回路処理時間（Ｔｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ぶ。また、パス設定回路１５が制御回路１６からパス設定信号を受信する時刻ｔｂ（＝パス設定信号が送出される時刻）からパスの切り替えを完了する時刻ｔｃまでの時間をパス設定回路切替時間（Ｔｓｗｉｔｃｈ）と呼ぶ。
FIG. 3 shows a time chart of the entire optical network system of FIG. The control signal is transmitted from the transmitting communication node 10-1 at time t 0, arrives at the
パスの切り替えが完了すると、通信ノード１０−１から通信ノード１１−２にアイドル信号が伝送される。パスの切り替えが完了すると同時にアイドル信号が光スイッチノードを通過するようにオフセット時間を調整することによって、最短でアイドル信号を受信側の通信ノード１１−２に供給することができる。すなわち、図３から分かるように、Ｔｏｆｆｓｅｔ＝Ｔｃｏｎｔｒｏｌ＋Ｔｓｗｉｔｃｈとなるようにオフセット時間を調整する。そして、所要の時間（≧クロック再生時間）、アイドル信号を流すことによって、受信側通信ノード１１−２において実データ信号を受信することができるようになる。 When the path switching is completed, an idle signal is transmitted from the communication node 10-1 to the communication node 11-2. By adjusting the offset time so that the idle signal passes through the optical switch node as soon as the path switching is completed, the idle signal can be supplied to the communication node 11-2 on the receiving side in the shortest time. That is, as can be seen from FIG. 3, the offset time is adjusted so that T offset = T control + T switch . Then, by flowing an idle signal for a required time (≧ clock recovery time), the reception side communication node 11-2 can receive an actual data signal.
しかしながら、従来の技術では、図３から明らかなように、制御信号の送信が開始されてから、実データの送信が開始されるまでに、オフセット時間とアイドル信号の持続時間の和（最短の場合、オフセット時間とクロック再生時間の和）だけ常に遅延が生じ、特に、遅延が影響するアプリケーションにおいて好ましくない。また、光ネットワークシステムの大容量化および高速化には、実データの伝送に係る遅延の低減が常に望まれている。 However, in the prior art, as apparent from FIG. 3, the sum of the offset time and the duration of the idle signal from the start of transmission of the control signal to the start of transmission of actual data (in the shortest case) (The sum of the offset time and the clock recovery time) always causes a delay, which is particularly undesirable in applications where the delay affects. Further, in order to increase the capacity and speed of an optical network system, it is always desired to reduce the delay associated with actual data transmission.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数の通信ノード間を接続する光ネットワークシステムにおいて、遅延を低減することが可能な光通信方式を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide an optical communication system capable of reducing delay in an optical network system connecting a plurality of communication nodes. There is.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の通信ノードと、該複数の通信ノード間のデータ信号を光信号のままルーティングする光スイッチノードとを含む光ネットワークシステムにおける通信制御方法であって、通信ノードは、データ信号を送信していない期間はアイドル信号を送信し、データ信号およびアイドル信号は、クロック再生のためのタイミング情報を含み、第１の通信ノードから第２の通信ノードへのデータ信号の送信が発生すると、第１の通信ノードは、あて先情報を含む制御信号とデータ信号とを前記光スイッチノードへ送出するステップと、前記光スイッチノードは、前記制御信号を受信すると、前記あて先情報に基づいて、第１の通信ノードから第２の通信ノードへパスが設定されているか否かを判定するステップと、前記光スイッチノードは、前記パスが設定されていない場合、第２の通信ノードが受信可能であるか否かを判定するステップと、前記光スイッチノードは、前記第２の通信ノードが受信可能である場合、第１の通信ノードから第２の通信ノードへパスを設定すると共に第１の通信ノードに対して再送要求を行うステップとを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention provides a plurality of communication nodes and an optical switch node that routes data signals between the plurality of communication nodes as optical signals. A communication control method in an optical network system including: a communication node that transmits an idle signal during a period in which no data signal is transmitted; the data signal and the idle signal include timing information for clock recovery; When transmission of a data signal from the communication node to the second communication node occurs, the first communication node sends a control signal including destination information and a data signal to the optical switch node, and the optical switch When the node receives the control signal, a path is set from the first communication node to the second communication node based on the destination information. Determining whether or not the optical switch node is capable of receiving a second communication node when the path is not set; and And a step of setting a path from the first communication node to the second communication node and making a retransmission request to the first communication node when the second communication node is receivable. .
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の通信制御方法であって、通信ノードは、データ信号の送信が終了することを知らせる通知情報を含む制御信号を前記光スイッチノードに伝送し、前記光スイッチノードは、前記第２の通信ノードが受信可能でない場合、前記第１の通信ノードに対してデータ信号の送信停止要求を行い、前記第２の通信ノードに送信している第３の通信ノードからの通知情報を含む制御信号を受信するステップと、前記光スイッチノードは、前記第３の通信ノードからの通知情報に基づいて、第１の通信ノードから第２の通信ノードへパスを設定すると共に第１の通信ノードに対して再送要求を行うステップとをさらに備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の通信制御方法であって、前記第１の通信ノードから第２の通信ノードへパスが設定されているか否かを判定するステップにおいて、既にパスが設定されている場合、前記第１の通信ノードからのデータ信号は、前記光スイッチノードの既に設定されているパスを介して、前記第２の通信ノードへ伝送されることを特徴とする。
Invention of
請求項４に記載の発明は、光スイッチノードを介して、通信ノード間のデータ信号を光信号のままルーティングする光ネットワークシステムであって、データ信号およびアイドル信号は、クロック再生のためのタイミング情報を含み、データ信号を送信していない期間はアイドル信号を送信する通信ノードであって、データ信号の送信が発生すると、あて先情報を含む制御信号と共にデータ信号を光スイッチノードへ送出する通信ノードと、送信元の通信ノードから前記制御信号を受信し、前記あて先情報に基づいて通信ノード間のデータ信号のパスを設定する光スイッチノードであって、前記送信元の通信ノードから前記あて先の通信ノードにパスが設定されているか否かを判定し、既にパスが設定されている場合は、前記送信元の通信ノードからのデータ信号を前記あて先の通信ノードにそのままルーティングし、パスが設定されていない場合は、前記あて先の通信ノードが受信可能か否かを判定し、前記あて先の通信ノードが受信可能な場合、前記送信元の通信ノードから前記あて先の通信ノードへパスを設定すると共に前記送信元の通信ノードに対して再送要求を行う光スイッチノードとを備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical network system for routing a data signal between communication nodes as an optical signal via an optical switch node, wherein the data signal and the idle signal are timing information for clock recovery. A communication node that transmits an idle signal during a period in which the data signal is not transmitted, and transmits a data signal to the optical switch node together with a control signal including destination information when the data signal is transmitted. An optical switch node that receives the control signal from a transmission source communication node and sets a path of a data signal between the communication nodes based on the destination information, the transmission node from the transmission source communication node to the destination communication node If a path is already set, if the path is already set, the communication node of the transmission source When the data signal from the host is routed to the destination communication node as it is and no path is set, it is determined whether or not the destination communication node is receivable, and the destination communication node is receivable And an optical switch node for setting a path from the transmission source communication node to the destination communication node and making a retransmission request to the transmission source communication node.
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光ネットワークシステムであって、通信ノードは、データ信号の送信が終了することを知らせる通知情報を含む制御信号を前記光スイッチノードに伝送し、前記光スイッチノードは、前記あて先の通信ノードが受信可能でない場合、前記送信元の通信ノードに対してデータ信号の送信停止要求を行い、前記あて先の通信ノードに送信している通信ノードからの通知情報を含む制御信号を受信すると、該通知情報に基づいて、前記送信元の通信ノードから前記あて先の通信ノードへパスを設定すると共に前記送信元の通信ノードに対して再送要求を行うことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the optical network system according to
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の光ネットワークシステムであって、前記光スイッチノードから前記送信元の通信ノードへの再送要求の伝搬時間と、前記再送要求を前記送信元の通信ノードが受信してから、データ信号を再送し始めるまでに要する処理時間と、前記送信元の通信ノードから前記光スイッチノードへの再送データ信号の伝播時間との和は、前記送信元の通信ノードから前記あて先の通信ノードへのパスの設定開始から設定完了までに要する切替時間よりも大きく、前記切替時間と、前記あて先の通信ノードが前記送信元の通信ノードからのデータ信号またはアイドル信号の受信を開始してから、クロックを再生するまでに要するクロック再生時間との和以下であるように構成されたことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the optical network system according to the fourth or fifth aspect, wherein a retransmission request propagation time from the optical switch node to the transmission source communication node and the retransmission request are transmitted to the transmission node. The sum of the processing time required from the reception of the original communication node to the start of retransmission of the data signal and the propagation time of the retransmission data signal from the transmission node to the optical switch node is the transmission source The switching time is longer than the switching time required from the setting start of the path from the communication node to the destination communication node until the setting is completed, and the switching node and the data signal or idle signal from the source communication node are transmitted to the destination communication node. It is characterized by being configured to be less than or equal to the sum of the clock recovery time required from the start of signal reception to the clock recovery.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、パス設定回路の入力ポートおよび出力ポートの数をそれぞれＮｉｎおよびＮｏｕｔとして、Ｎｉｎ＝Ｎｏｕｔ＝４の場合を例に説明する。しかし、ＮｉｎおよびＮｏｕｔがそれぞれ任意に設定できることは、当業者には明らかであろう。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiment, a case where N in = N out = 4 will be described as an example where the numbers of input ports and output ports of the path setting circuit are N in and N out , respectively. However, it will be apparent to those skilled in the art that N in and N out can each be set arbitrarily.
図４は、本発明の一実施形態に係る光ネットワークシステムを示すブロック図である。図に示すように、光スイッチノード２４０は、上りの光導波路２８０−１〜４および下りの光導波路２９０−１〜４を介して、通信ノード２００−１〜４と接続されている。光スイッチノード２４０は、制御回路２４１とパス設定回路２５０を備え、パス設定回路の入力ポート２５１−１〜４は、上りの光導波路２８０−１〜４にそれぞれ接続され、パス設定回路の出力ポート２５２−１〜４は、下りの光導波路２９０−１〜４にそれぞれ接続されている。パス設定回路２５０は、制御回路２４１からのパス設定信号に基づいて、入力ポートと出力ポートとの間のパスを設定する。
FIG. 4 is a block diagram showing an optical network system according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
一方、通信ノード２００−１〜４はそれぞれ、光信号送信器２１０、制御回路２２０、光信号受信器２３０を備えているが、これらは通信ノード２００−１についてのみ図示している。通信ノードの各光信号送信器２１０は、上りの光導波路２８０−１〜４にそれぞれ接続され、通信ノードの各光信号受信器２３０は、下りの光導波路２９０−１〜４にそれぞれ接続されている。また、通信ノードの制御回路２２０は、制御信号がやりとりされる制御信号線２７０を介して、光スイッチノードの制御回路２４１に接続されている。次に、本発明の一実施形態に係る光ネットワークシステムの動作について説明する。
On the other hand, each of the communication nodes 200-1 to 200-4 includes an
図５は、送信側の通信ノードにおける送信タイムチャートを示している。図に示すように、光信号送信器２１０は、送信するデータ（実データ信号と称する）がない期間は常にアイドル信号を送出している。本発明の一実施形態に係る光ネットワークシステムでは、実データ信号は、送信準備ができ次第、オフセット時間を設けることなく、直ちに制御信号と共に送出される。また、実データ信号の送信終了の時刻ｔ３付近において、送信の終了を示す制御信号を送出し、制御回路２４１に実データ信号の送信が終了することを知らせる。さらに、アイドル信号および実データ信号は共に受信側でクロック再生に必要なタイミング情報が埋め込まれている。
FIG. 5 shows a transmission time chart in the communication node on the transmission side. As shown in the figure, the
制御回路２４１は、パス設定回路の状態情報（および／または制御情報の履歴）に基づき、通信ノード間の現在のパスの設定状態を常に把握しており、例えばその状態をデータベースとして所有している。また、制御回路２４１は、通信ノードからの制御信号に基づいて、パス設定信号をパス設定回路２５０に送出することにより、パス設定回路の入力ポートおよび出力ポート間のパスを設定する。
The
図６および図７では、パス設定回路２５０が、入力ポート２５１−１から出力ポート２５２−２へ、入力ポート２５１−２から出力ポート２５２−３へ、入力ポート２５１−３から出力ポート２５２−４へ、入力ポート２５１−４から出力ポート２５２−１へそれぞれパスを設定している様子を示している。図６では、すべてのパスに実データ信号が伝送されていることを示し、図７では、すべてのパスにアイドル信号が伝送されていることを示している。すなわち、パス設定回路２５０内の実線の矢印は実データ信号を示し、点線の矢印はアイドル信号を示している。
6 and 7, the
（パスの切り替えが発生しない場合）
図７の状態において、通信ノード２００−１から通信ノード２００−２へのデータ送信が発生した場合について考察する。この場合の光ネットワークシステム全体のタイムチャートを図８に示す。なお、図を簡潔にするため、図８には、実データ信号の送信の終了を示す制御信号は図示していない。これは、以降の光ネットワーク全体のタイムチャートについても同様である。
(When path switching does not occur)
Consider the case where data transmission from the communication node 200-1 to the communication node 200-2 occurs in the state of FIG. FIG. 8 shows a time chart of the entire optical network system in this case. For the sake of brevity, FIG. 8 does not show a control signal indicating the end of transmission of the actual data signal. The same applies to the subsequent time chart of the entire optical network.
通信ノード２００−１は、制御信号の送出と同時に（時刻ｔ０）、実データを送出する（時刻ｔ２）。制御信号が光スイッチノード２４０内の制御回路２４１に到着するのとほぼ同時刻に（時刻ｔ０’）、実データ信号が光スイッチノード２４０内のパス設定回路２５０に到着する（時刻ｔ２’）。制御回路２４１は、この制御信号に含まれるあて先情報を抽出する。この場合、あて先は通信ノード２００−２であり、パス設定回路のパスは既に通信ノード２００−１から通信ノード２００−２に設定されているので、パスの切り替えは発生しない。したがって、この場合は、パス設定回路の切り替えを行うことなく、そのまま実データ信号の伝送が可能となる。その様子を図９に示す。
The communication node 200-1 sends the actual data (time t 2 ) at the same time as sending the control signal (time t 0 ). Almost at the same time when the control signal arrives at the
この場合、図３および図８の対比から明らかなように、制御回路処理時間（Ｔｃｏｎｔｒｏｌ）＋パス設定回路切替時間（Ｔｓｗｉｔｃｈ）＋クロック再生時間（Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ）だけ遅延が低減されることが分かる。 In this case, as is clear from the comparison between FIG. 3 and FIG. 8, the delay may be reduced by the control circuit processing time (T control ) + path setting circuit switching time (T switch ) + clock recovery time (T recovery ). I understand.
（パスの切り替えが発生する場合）
次に、図７の状態において、通信ノード２００−１から通信ノード２００−３へのデータ送信が発生した場合について考察する。この場合の光ネットワークシステム全体のタイムチャートを図１０に示す。
(When path switching occurs)
Next, a case where data transmission from the communication node 200-1 to the communication node 200-3 occurs in the state of FIG. FIG. 10 shows a time chart of the entire optical network system in this case.
通信ノード２００−１は、制御信号の送出と同時に（時刻ｔ０）、実データを送出する。制御信号が光スイッチノード２４０内の制御回路２４１に到着するのとほぼ同時刻に（時刻ｔ０’）、実データ信号が光スイッチノード２４０内のパス設定回路２５０に到着する。制御回路２４１は、この制御信号に含まれるあて先情報を抽出する。この場合、あて先は通信ノード２００−３であり、パス設定回路のパスは通信ノード２００−１から通信ノード２００−２に設定されているので、パスの切り替えが発生する。したがって、この場合は、制御回路２４１がパス設定信号をパス設定回路２５０に送出し、パス設定回路がパスの切り替えを開始する。
The communication node 200-1 transmits the actual data simultaneously with the transmission of the control signal (time t 0 ). Almost at the same time when the control signal arrives at the
制御信号が光スイッチノード２４０に到着してから（時刻ｔａ）、パス設定信号がパス設定回路２５０に送出され、パスの切り替えが開始されるまで（時刻ｔｂ）の制御回路処理時間（Ｔｃｏｎｔｒｏｌ）の間は、パス設定回路のパスは通信ノード２００−１から通信ノード２００−２に設定されているため、通信ノード２００−３宛の実データ信号は、通信ノード２００−２へ届くことになる。しかし、通信ノード２００−２では、実データに含まれるあて先情報から、伝送されたデータは自分宛ではないと判定され、破棄される。
The control circuit processing time (T) from when the control signal arrives at the optical switch node 240 (time t a ) until the path setting signal is sent to the
光スイッチノード２４０内の制御回路２４１は、制御信号を受信し（時刻ｔａ）制御回路処理時間（Ｔｃｏｎｔｒｏｌ）の経過後、パス設定信号をパス設定回路２５０に送出すると同時に（時刻ｔｂ）、再び同じデータを送信するよう通信ノード２００−１に制御信号線２７０を介して再送要求を行う。パス設定回路２５０では、パス設定信号を受けて（時刻ｔｂ）からパス設定回路切替時間（Ｔｓｗｉｔｃｈ）の経過後、パスの切り替えが完了する（時刻ｔｃ）。
The
パスの切り替えが完了し次第、実データ信号は、通信ノード２００−３に届くようになる。したがって、通信ノード２００−３には、実データ信号の途中から、実データ信号が届くようになる。ここで、実データ信号には、クロック再生に必要なタイミング情報が埋め込まれているため、実データ信号が届くようになってから、クロック再生時間（Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ）の経過後、通信ノード２００−３の光信号受信器２３０が実データ信号を受信できるようになる。したがって、光信号受信器２３０が実データ信号の受信を開始してから、クロック再生時間（Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ）が経過した後、再送後の実データ信号が受信されるようにすれば良いことになる。すなわち、光スイッチノードにおいて、ｔ２’≧ｔｃ＋Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙとなるようにする。
As soon as the path switching is completed, the actual data signal reaches the communication node 200-3. Therefore, the actual data signal reaches the communication node 200-3 from the middle of the actual data signal. Here, since the timing information necessary for clock recovery is embedded in the actual data signal, the communication node 200-3 after the elapse of the clock recovery time (T recovery ) after the actual data signal arrives. The
一方、送信側の通信ノード２００−１は再送要求を受信すると（時刻ｔｄ）、実データ信号を送信中であれば、その送信を停止し、実データ信号を再度最初から送信し直す。その時、既に実データ信号の送信を終え、アイドル信号を送信中であれば、その送信を停止し、実データ信号をまた最初から送信する。いずれの場合でも、再送要求を受けてから（時刻ｔｄ）、実データ信号の送信を再開する（時刻ｔ２）までに所要の時間を要し、これを送信側処理時間（Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ）と呼ぶ。この場合の送信側の通信ノード２００−１における送信タイムチャートを図１１に示す。 On the other hand, the communication node 200-1 on the transmitting side receives the retransmission request (time t d), if the transmitting actual data signal, stop the transmission, resend the actual data signal again from the beginning. At that time, if the transmission of the actual data signal has already been completed and the idle signal is being transmitted, the transmission is stopped and the actual data signal is transmitted again from the beginning. In either case, a required time is required from the time when a retransmission request is received (time t d ) until the transmission of the actual data signal is resumed (time t 2 ), and this is referred to as a transmission side processing time (T transmit ) Call. A transmission time chart in the communication node 200-1 on the transmission side in this case is shown in FIG.
実際には、パスの切り替えは、通信ノード２００−１から通信ノード２００−３へのパスを設定するだけでは不十分である。というのは、通信ノード２００−２から通信ノード２００−３へのパスも設定されているため、通信ノード２００−３は通信ノード２００−１の実データ信号と通信ノード２００−２のアイドル信号の両方を受信することになる。そのため、パスの切り替えは、通信ノード２００−１から通信ノード２００−３へのパスを設定すると同時に、通信ノード２００−３に対する通信ノード２００−２からのパスを別の通信ノードに切り替える必要がある。例えば、通信ノード２００−２からのパスを通信ノード２００−２に切り替える。その様子を図１２に示す。 Actually, it is not sufficient to switch the path only by setting a path from the communication node 200-1 to the communication node 200-3. This is because the path from the communication node 200-2 to the communication node 200-3 is also set, so that the communication node 200-3 transmits the actual data signal of the communication node 200-1 and the idle signal of the communication node 200-2. You will receive both. Therefore, the path switching needs to set the path from the communication node 200-1 to the communication node 200-3 and simultaneously switch the path from the communication node 200-2 to the communication node 200-3 to another communication node. . For example, the path from the communication node 200-2 is switched to the communication node 200-2. This is shown in FIG.
次に、上記のようなパスの切り替えが発生する場合の遅延について考察する。図１０において、光スイッチノードに最初に制御信号が到着する時刻ｔ０’を基準とする。制御信号または実データ信号が、送信側の通信ノード２００−１から光スイッチノード２４０まで（または、その逆の経路）の伝搬に要する時間を伝搬時間（Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）とする。そうすると、図１０から明らかなように、再送後の実データ信号が光スイッチノードに到着する時刻ｔ２’は、時刻ｔ０’から「Ｔｃｏｎｔｒｏｌ＋２×Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＋Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ」の時間が経過した時刻となる（すなわち、ｔ２’＝ｔ０’＋Ｔｃｏｎｔｒｏｌ＋２×Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＋Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ）。 Next, the delay when the path switching as described above occurs will be considered. In FIG. 10, time t 0 ′ when the control signal first arrives at the optical switch node is used as a reference. The time required for propagation of the control signal or the actual data signal from the communication node 200-1 on the transmission side to the optical switch node 240 (or the reverse path) is defined as a propagation time (T propagation ). Then, as is apparent from FIG. 10, the time t 2 ′ at which the actual data signal after retransmission arrives at the optical switch node is the time at which the time “T control + 2 × T propagation + T transmission ” has elapsed from the time t 0 ′. (That is, t 2 ′ = t 0 ′ + T control + 2 × T propagation + T transmit ).
ここで、時刻ｔ２’が時刻「ｔ０’＋Ｔｃｏｎｔｒｏｌ＋Ｔｓｗｉｔｃｈ＋Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ」よりも遅い場合、図３の従来技術と比して、その時間差だけ遅延が大きくなる。また、時刻ｔ２’が時刻「ｔ０’＋Ｔｃｏｎｔｒｏｌ＋Ｔｓｗｉｔｃｈ＋Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ」よりも早い場合は、受信側の光信号受信器２３０がクロックを再生することができず、実データ信号を正しく受信することができない。したがって、この場合は、その時間差だけ実データ信号の再送時刻を送信側の通信ノードで遅らせることにより、受信可能となり、図３の従来技術と比較した場合、遅延時間が等しくなる。
Here, when the time t 2 ′ is later than the time “t 0 ′ + T control + T switch + T recovery ”, the delay is increased by the time difference as compared with the prior art of FIG. If the time t 2 ′ is earlier than the time “t 0 ′ + T control + T switch + T recovery ”, the
以上をまとめたものを図１３に示す。図１３は、あて先の通信ノードが空いている場合に、光スイッチノード２４０の時刻ｔ０’を基準として、実データ信号の先頭が正しく通過するまでの時間をまとめたものである。図１３に見られるように、「２×Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＋Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ」≦「Ｔｓｗｉｔｃｈ＋Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ」という条件下では、本発明に係る光ネットワークシステムの遅延は、常に従来技術の遅延時間と等しいかそれ以下となることが分かる。
A summary of the above is shown in FIG. FIG. 13 summarizes the time until the head of the actual data signal passes correctly with reference to the time t 0 ′ of the
具体的に数値例を挙げる。Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ＝３００ｎｓ、Ｔｓｗｉｔｃｈ＝３００ｎｓ、Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ＝１０００ｎｓとすると、上記の条件「２×Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＋Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ」≦「Ｔｓｗｉｔｃｈ＋Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ」を満たすには、Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎは５００ｎｓ以下であればよいことになる。光導波路２８０−１〜４や制御信号線２７０として、通常の光ファイバを想定すると、これは長さ約１００ｍ以下に相当する。
Specific numerical examples will be given. Assuming T transmit = 300 ns, T switch = 300 ns, and T recovery = 1000 ns, in order to satisfy the above condition “2 × T propagation + T transmit ” ≦ “T switch + T recovery ”, T propagation may be 500 ns or less. become. Assuming ordinary optical fibers as the optical waveguides 280-1 to 280-4 and the
また、図１３から分かるように、本発明は、たとえ上記の条件が満たされない場合でも、現在設定されているパスのあて先と実データ信号のあて先が一致する場合、有効である。すなわち、あて先が一致する場合と一致しない場合の確率に基づいて、平均遅延時間を算定し、この値が従来技術の切替時間「Ｔｃｏｎｔｒｏｌ＋Ｔｓｗｉｔｃｈ＋Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ」より小さければ、統計的に遅延時間を低減することができる。 As can be seen from FIG. 13, the present invention is effective when the destination of the currently set path and the destination of the actual data signal match even if the above condition is not satisfied. That is, the average delay time is calculated based on the probability that the destination matches and the destination does not match, and if this value is smaller than the switching time “T control + T switch + T recovery ” of the prior art, the delay time is statistically calculated. Can be reduced.
また、あて先を一致させる確率を制御することができるアプリケーションでは、さらに有効である。このようなアプリケーションの一例には、ハイパフォーマンスコンピューティングクラスタを挙げることができる。ハイパフォーマンスコンピューティングクラスタとは、単一のジョブを複数の小さな演算単位に分割し、ネットワーク接続された複数のコンピュータ（通信ノード）にそれらの演算を並列処理させることにより処理能力を高める技術である。ハイパフォーマンスコンピューティングクラスタにおいては、実行するプログラムにどの通信ノード間で通信を行うかを記述するため、その通信パターンを予め制御回路２４１に記憶させることにより、設定されているパスのあて先と実データ信号のあて先とが一致する確率を高めることができる。
Further, it is more effective for an application that can control the probability of matching the destinations. An example of such an application may be a high performance computing cluster. The high performance computing cluster is a technique for increasing processing capability by dividing a single job into a plurality of small arithmetic units and causing a plurality of computers (communication nodes) connected to the network to perform the arithmetic processing in parallel. In the high performance computing cluster, in order to describe which communication node communicates in the program to be executed, by storing the communication pattern in the
（あて先の通信ノードが使用中の場合）
次にあて先の通信ノードが別の通信で使用中の場合について考察する。例えば、通信ノード２００−２が通信ノード２００−３へ実データ信号を送信しており、また通信ノード２００−１が通信ノード２００−２へアイドル信号を送信しているものとする。その様子を図１４に示す。
(When the destination communication node is in use)
Next, consider the case where the destination communication node is in use for another communication. For example, it is assumed that communication node 200-2 is transmitting an actual data signal to communication node 200-3, and communication node 200-1 is transmitting an idle signal to communication node 200-2. This is shown in FIG.
図１４の状態において、通信ノード２００−１から通信ノード２００−３への実データ信号が発生したとする。この場合の光ネットワークシステム全体のタイムチャートを図１５に示す。通信ノード２００−１は、制御信号の送出と同時に、実データ信号を送出する（時刻ｔ０）。制御信号が光スイッチノード２４０内の制御回路２４１に到着するのとほぼ度時刻に（時刻ｔａ）、実データ信号が光スイッチノード２４０内のパス設定回路２５０に到着する（時刻ｔ０’）。制御回路２４１は、この制御信号に含まれるあて先情報を抽出する。この場合、あて先は通信ノード２００−３であり、パス設定回路のパスは通信ノード２００−２から通信ノード２００−３に設定されており、かつ使用中であるため、パス設定回路のパスを切り替えることができない。そのため、制御回路２４１はパス設定信号をパス設定回路２５０に送出せず、その代わり、送信側の通信ノード２００−１に送信を停止するよう、制御信号線２７０を介して送信停止要求を行う（時刻ｔｂ）。
Assume that an actual data signal is generated from the communication node 200-1 to the communication node 200-3 in the state of FIG. FIG. 15 shows a time chart of the entire optical network system in this case. The communication node 200-1 transmits an actual data signal simultaneously with the transmission of the control signal (time t 0 ). Almost every time when the control signal arrives at the
この場合、パス設定回路２５０のパスは切り替わらないので、通信ノード２００−３宛の実データ信号は、そのまま通信ノード２００−２へ届くことになる。しかし、通信ノード２００−２では、実データに含まれるあて先情報から、伝送されたデータは自分宛ではないと判定され、破棄される。
In this case, since the path of the
送信停止要求を受けた送信側の通信ノード２００−１は、実データ信号を送信中であれば、その送信を停止し、アイドル信号の送信に切り替える。その時、既に実データ信号の送信を終え、アイドル信号を送信中であれば、そのままアイドル信号を送信し続ける。送信停止要求を受けてから（時刻ｔｄ）、実データ信号の送信を停止し、アイドル信号に切り替える（時刻ｔｅ）までの時間を送信側処理時間（Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ）と呼ぶ。送信側の通信ノード２００−１における送信タイムチャートを図１６に示す。 If the transmission side communication node 200-1 receiving the transmission stop request is transmitting the actual data signal, it stops the transmission and switches to transmission of the idle signal. At that time, if the transmission of the actual data signal has already been completed and the idle signal is being transmitted, the idle signal continues to be transmitted as it is. The time from reception of the transmission stop request (time t d ) until the transmission of the actual data signal is stopped and switched to the idle signal (time t e ) is referred to as transmission-side processing time (T transmit ). A transmission time chart in the communication node 200-1 on the transmission side is shown in FIG.
通信ノード２００−２から通信ノード２００−３への実データ信号の送信が終了すると、制御回路２４１は、そのことを通信ノード２００−２の制御回路２２０からの送信の終了を示す制御信号を受け取ることによって知る。制御回路２４１は、そのことを認識すると、パス設定信号をパス設定回路に送出すると同時に、再び同じデータを送信するよう通信ノード２００−１に制御信号線２７０を介して再送要求を行う（時刻ｔｆ）。パス設定回路２５０では、パス設定信号を受けてから（時刻ｔｆ）、パス設定回路切替時間（Ｔｓｗｉｔｃｈ）の経過後にパスの切り替えが完了する（時刻ｔｇ）。
When the transmission of the actual data signal from the communication node 200-2 to the communication node 200-3 is completed, the
パスの切り替えが完了し次第、通信ノード２００−１が送出するアイドル信号が通信ノード２００−３に届くようになる。アイドル信号が届くようになってから、クロック再生時間（Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ）の経過後、通信ノード２００−３の光信号受信器２３０で実データ信号が受信できるようになる（時刻ｔ２”）。一方、再送要求を受けた送信側の通信ノード２００−１は、再送要求を受けてから（時刻ｔｈ）、実データ信号の再送を再開するまで（時刻ｔ２）に送信側処理時間（Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ）を要することになる。
As soon as the path switching is completed, an idle signal transmitted from the communication node 200-1 reaches the communication node 200-3. After the idle signal has arrived, after the clock recovery time (T recovery ) has elapsed, the
ここで、図１５におけるアイドル信号の持続時間（Ｔｉｄｌｅ）は、２×Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＋Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ−Ｔｓｗｉｔｃｈとなる。もしこの時間（Ｔｉｄｌｅ）がクロック再生時間（Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ）よりも短ければ、その時間差だけ実データ信号の再送時刻（ｔ２）を送信側の通信ノードで遅らせることにより、受信可能となる。すなわち、光スイッチノード２４０において、通信ノード２００−２から通信ノード２００−３への実データ信号の送信が終了したことを知ってから（時刻ｔｆ）、通信ノード２００−１から通信ノード２００−３への受信可能な再送後の実データ信号の先頭が到着するまでの所要時間は、Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ＋Ｔｓｗｉｔｃｈとなる。
Here, the duration (T idle ) of the idle signal in FIG. 15 is 2 × T propagation + T transmit −T switch . If this time (T idle ) is shorter than the clock recovery time (T recovery ), it becomes possible to receive by delaying the retransmission time (t 2 ) of the actual data signal by the time difference in the communication node on the transmission side. That is, in the
従来技術では、制御回路が使用中の通信ノードへの送信が終了したことを知ってから（図１５の時刻ｔｆに相当）、パス設定を行うと同時に送信側の通信ノードへ再送要求を行い、送信側処理時間（Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ）を経て、アイドル信号をクロック再生時間（Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ）流した後、実データ信号を伝送することになる。したがって、光スイッチノードにおいて、使用中の通信ノードへの送信が終了したことを知ってから、その通信ノードへの新たな受信可能な実データ信号の先頭が到着するまでの所要時間は、２×Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＋Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ＋Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙとなる。このことから、本発明では、従来技術に比べ、２×Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＋Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ−Ｔｓｗｉｔｃｈだけ遅延が低減されることが分かる。すなわち、本発明は、２×Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＋Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ＞Ｔｓｗｉｔｃｈの場合、実質的に遅延時間の低減の効果がある。よって、Ｔｓｗｉｔｃｈ＜「２×Ｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＋Ｔｔｒａｎｓｍｉｔ」≦「Ｔｓｗｉｔｃｈ＋Ｔｒｅｃｏｖｅｒｙ」が満たされていれば、あて先の通信ノードが使用中であるか否かに関わらず、常に遅延時間の低減の効果がある。 In the prior art, since knowing control circuit that transmission to the communication node in use is completed (corresponding to time t f in Figure 15), the performing the retransmission request at the same time to the communication node on the transmitting side path setting After the transmission side processing time (T transmit ), the idle signal is passed through the clock recovery time (T recovery ), and then the actual data signal is transmitted. Therefore, in the optical switch node, the time required from the time when the transmission to the communication node in use is completed until the beginning of the new receivable real data signal to the communication node arrives is 2 × T propagation + T transmit + T recovery . From this, it can be seen that in the present invention, the delay is reduced by 2 × T propagation + T transmit −T switch as compared with the conventional technique. That is, according to the present invention, when 2 × T propagation + T transmit > T switch , the delay time is substantially reduced. Therefore, as long as T switch <“2 × T propagation + T transmission ” ≦ “T switch + T recovery ” is satisfied, the effect of always reducing the delay time regardless of whether or not the destination communication node is in use. There is.
また、本発明は、たとえ上記の条件が満たされない場合でも有効である。すなわち、あて先の通信ノードが使用中である場合と、あて先の通信ノードが空いている場合（更には、パスのあて先と実データ信号のあて先が一致する場合と一致しない場合）の確率に基づいて、遅延時間の平均時間を算定し、この値が従来技術の遅延時間より小さければ統計的に遅延時間を低減することができることは、（パスの切り替えが発生する場合）で述べたことと同様である。また、あて先の通信ノードが使用中か否かを制御することができるアプリケーションでは、さらに有効である。このようなアプリケーションの一例には、ハイパフォーマンスコンピューティングクラスタを挙げることができる。ハイパフォーマンスコンピューティングクラスタにおいては、実行するプログラムにどの通信ノード間で通信を行うかを記述するため、あて先の通信ノードが使用中にならないようなプログラムを作成することにより、使用中の確率を減らすことができる。 The present invention is effective even when the above conditions are not satisfied. That is, based on the probability when the destination communication node is in use and when the destination communication node is free (and when the destination of the path and the destination of the actual data signal do not match). The average delay time is calculated, and if this value is smaller than the delay time of the prior art, the delay time can be statistically reduced as in the case of path switching. is there. Further, it is more effective for an application that can control whether the destination communication node is in use. An example of such an application may be a high performance computing cluster. In a high-performance computing cluster, the communication nodes that communicate with each other are described in the program to be executed. Therefore, by creating a program that prevents the destination communication node from being used, the probability of being used is reduced. Can do.
以上をまとめ、本発明の一実施形態に係る光ネットワークシステムの光スイッチノードの制御回路における処理の流れ図を図１７に示す。 In summary, FIG. 17 shows a flowchart of processing in the control circuit of the optical switch node of the optical network system according to the embodiment of the present invention.
（パス設定回路の具体例）
次に、パス設定回路の具体例について説明する。図１８は、２入力２出力スイッチを組み合わせたパス設定回路の一例を示している。図１８では、２入力２出力スイッチを１６個用いている。この２入力２出力スイッチ３００は、バー状態とクロス状態の２つの接続状態を持ち、制御回路２４１が送出するパス設定信号により、どちらかの状態に切り替えられるようになっている。図１８では、図６に示すように、入力ポート２５１−１を出力ポート２５２−２に、入力ポート２５１−２を出力ポート２５２−３に、入力ポート２５１−３を出力ポート２５２−４に、入力ポート２５１−４を出力ポート２５２−１にそれぞれ接続した状態を示している。
(Specific example of path setting circuit)
Next, a specific example of the path setting circuit will be described. FIG. 18 shows an example of a path setting circuit in which 2-input 2-output switches are combined. In FIG. 18, 16 2-input 2-output switches are used. The two-input two-
パス設定回路２５０の別の例として、図１９に可変波長変換器とＮ×Ｎアレイ導波路回折格子を用いたものを示す。図１９に示すパス設定回路２５０は、４つの可変波長変換器３１０−１〜４と、１つの４×４アレイ導波路回折格子３１１とを備えている。
FIG. 19 shows another example of the
可変波長変換器３１０−１〜４は、パス設定信号に応じて、入力ポート２５１−１〜４から入力されるアイドル信号または実データ信号の波長を別の波長に変換する。４×４アレイ導波路回折格子３１１は、４つの入力ポートと４つの出力ポートを備え、入力ポートに入力された光信号は、その波長に応じて、出力される出力ポートが変わる。図２０および図２１は、４×４アレイ導波路回折格子の入力ポートと出力ポートが波長によってどのように結ばれているかを示しており、図２０は、波長周回性を有するものを、図２１は、波長周回性を有しないものを示している。 The variable wavelength converters 310-1 to 310-4 convert the wavelength of the idle signal or actual data signal input from the input ports 251-1 to 251-4 into another wavelength according to the path setting signal. The 4 × 4 arrayed waveguide grating 311 includes four input ports and four output ports, and the output port of the optical signal input to the input port varies depending on the wavelength. 20 and 21 show how the input port and the output port of the 4 × 4 arrayed waveguide grating are connected according to the wavelength. FIG. Indicates those that do not have wavelength circulation.
例えば、図２０において、入力ポート１に波長λ３の光が入力されたとき、この光は出力ポート３より出力される。したがって、通信ノード２００−１から送出されたアイドル信号や実データ信号は、可変波長変換器３１０−１にて波長λ３に変換されると、この波長λ３の信号は、４×４アレイ導波路回折格子３１１により波長ルーティングされ、出力ポート２５２−３から出力される。そして、この波長λ３の信号は、光導波路２９０−３を通って通信ノード２００−３に届くことになる。
For example, in FIG. 20, when light having a wavelength λ3 is input to the
図２０の特性に基づいて、図７に示すパス設定状態にするためには、パス設定信号により、可変波長変換器３１０−１の出力波長をλ２に、可変波長変換器３１０−２の出力波長をλ４に、可変波長変換器３１０−３の出力波長をλ２に、可変波長変換器３１０−４の出力波長をλ４に設定することになる。また、図７の状態において、通信ノード２００−１から通信ノード２００−３へのデータ送信が発生したとする。この場合、パスの切り替えが必要となり、パス設定信号により、可変波長変換器３１０−１の出力波長をλ３に、可変波長変換器３１０−２の出力波長をλ３に設定することにより、図１２の状態になる。このように、可変波長変換器とＮ×Ｎアレイ導波路回折格子を用いることによって、パスの切り替えが可能となる。 In order to obtain the path setting state shown in FIG. 7 based on the characteristics of FIG. 20, the output wavelength of the variable wavelength converter 310-1 is set to λ2 and the output wavelength of the variable wavelength converter 310-2 by the path setting signal. Is set to λ4, the output wavelength of the variable wavelength converter 310-3 is set to λ2, and the output wavelength of the variable wavelength converter 310-4 is set to λ4. Further, it is assumed that data transmission from the communication node 200-1 to the communication node 200-3 occurs in the state of FIG. In this case, it is necessary to switch the path, and by setting the output wavelength of the variable wavelength converter 310-1 to λ3 and the output wavelength of the variable wavelength converter 310-2 to λ3 by the path setting signal, FIG. It becomes a state. Thus, the path can be switched by using the variable wavelength converter and the N × N array waveguide diffraction grating.
パス設定回路２５０のさらに別の例を図２２に示す。このパス設定回路は、波長可変光源１３４０−１〜４と、第１のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子１３５０と、波長変換器１０４０−１〜４と、第２のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子１０５０とを備えている。波長可変光源１３４０−１〜４は、制御回路２４１からのパス設定信号により、出力波長を変化させる。
Another example of the
波長可変光源１３４０−１〜４から出力された光は、第１の４×４アレイ導波路回折格子の入力ポート１３６０−１〜４にそれぞれ入力される。第１の４×４アレイ導波路回折格子１３５０は、波長周回性を有し、図２０に示す特性を有するものとする。第１の４×４アレイ導波路回折格子の入力ポート１３６０−１〜４に入力された光は、図２０の特性に従って、出力ポート１３７０−１〜４からそれぞれ出力される。 The light output from the wavelength tunable light sources 1340-1 to 1340-4 is input to the input ports 1360-1 to 1360-1 of the first 4 × 4 arrayed waveguide diffraction grating, respectively. The first 4 × 4 arrayed waveguide diffraction grating 1350 is assumed to have a wavelength circulation property and the characteristics shown in FIG. The light input to the input ports 1360-1 to 1360-1 to 4160 of the first 4 × 4 arrayed waveguide grating is output from the output ports 1370-1 to 1370-4 according to the characteristics of FIG.
第１の４×４アレイ導波路回折格子の出力ポート１３７０−１〜４から出力された光は、波長変換器１０４０−１〜４にそれぞれ入力される。波長変換器１０４０−１〜４は、入力ポート２５１−１〜４を介して、通信ノード２００−１〜４から送られてくる実データ信号またはアイドル信号の波長と、第１の４×４アレイ導波路回折格子の出力ポート１３７０−１〜４から入力される光の波長とによって決定される波長へ、実データ信号またはアイドル信号の波長を変換する。 Light output from the output ports 1370-1 to 1370-1 to 4 of the first 4 × 4 arrayed waveguide grating is input to the wavelength converters 1040-1 to 1040-1 respectively. The wavelength converters 1040-1 to 1040-4 receive the wavelengths of actual data signals or idle signals sent from the communication nodes 200-1 to 200-4 via the input ports 251-1 to 251-4 and the first 4 × 4 array. The wavelength of the actual data signal or the idle signal is converted to a wavelength determined by the wavelength of light input from the output ports 1370-1 to 1370-4 of the waveguide diffraction grating.
例として波長変換器１０４０−１を考える。通信ノード２００−１から送られてくる実データ信号またはアイドル信号の波長をλｉｎとして、第１の４×４アレイ導波路回折格子の出力ポート１３７０−１から入力される光の波長がλ１、λ２、λ３、λ４のとき、波長変換器１０４０−１から出力される実データ信号またはアイドル信号の波長は、それぞれλ１’、λ２’、λ３’、λ４’に変換されるものとする。ここで、１つの波長変換器（例えば、波長変換器１０４０−１）には、第１の４×４アレイ導波路回折格子の出力ポート（例えば、出力ポート１３７０−１）から波長の異なる複数の光を入力しても良い。例えば、出力ポートから波長λ２、λ３の光が入力されたとすると、波長変換器１０４０−１から出力される実データ信号またはアイドル信号の波長は、それぞれλ２’、λ３’となる。 As an example, consider wavelength converter 1040-1. The wavelength of light input from the output port 1370-1 of the first 4 × 4 arrayed waveguide grating is λ1, λ2 where λin is the wavelength of the actual data signal or idle signal sent from the communication node 200-1. , Λ3, λ4, the wavelengths of the actual data signal or idle signal output from the wavelength converter 1040-1 are converted to λ1 ′, λ2 ′, λ3 ′, and λ4 ′, respectively. Here, one wavelength converter (for example, wavelength converter 1040-1) includes a plurality of different wavelengths from the output port (for example, output port 1370-1) of the first 4 × 4 arrayed waveguide grating. Light may be input. For example, if light of wavelengths λ2 and λ3 is input from the output port, the wavelengths of the actual data signal or the idle signal output from the wavelength converter 1040-1 are λ2 ′ and λ3 ′, respectively.
波長変換器１０４０−１〜４によって波長が変換されて、出力される実データ信号またはアイドル信号は、第２の４×４アレイ導波路回折格子１０５０に入力ポート１０６０−１〜４から入力される。ここで、第２の４×４アレイ導波路回折格子は、波長周回性を有し、図２３に示す特性を有するものとする。第２の４×４アレイ導波路回折格子の入力ポート１０６０−１〜４に入力された光は、図２３の特性に従って、第２の４×４アレイ導波路回折格子の出力ポート１０７０−１〜４からそれぞれ出力される。第２の４×４アレイ導波路回折格子の出力ポート１０７０−１〜４は、パス設定回路２５０の出力ポート２５２−１〜４にそれぞれ接続されている。
The actual data signal or idle signal output after the wavelength is converted by the wavelength converters 1040-1 to 1040-4 is input to the second 4 × 4 arrayed waveguide grating 1050 from the input ports 1060-1 to 104-4. . Here, it is assumed that the second 4 × 4 arrayed waveguide diffraction grating has a wavelength circulation property and the characteristics shown in FIG. The light input to the input ports 1060-1 to 1060-1 to 2nd 4 × 4 arrayed waveguide grating is output to the output ports 1070-1 to 1070-1 to 2nd 4 × 4 arrayed waveguide grating according to the characteristics shown in FIG. 4 respectively. The output ports 1070-1 to 1070-1 to 4 of the second 4 × 4 arrayed waveguide grating are connected to the output ports 252-1 to 25-2 of the
例えば、図２０において、入力ポート３に波長λ３の光が入力されると、この光は出力ポート１より出力される。したがって、波長可変光源１３４０−３から出力された波長λ３の光は、通信ノード２００−１からの波長λｉｎの実データ信号またはアイドル信号と共に波長変換器１０４０−１に入力されることになる。波長変換器１０４０−１から出力される波長λ３’の実データ信号またはアイドル信号は、第２の４×４アレイ導波路回折格子の入力ポート１０６０−１に入力され、図２３の特性に従って、出力ポート１０７０−３から出力される。そして、パス設定回路の出力ポート２５２−３を介して通信ノード２００−３の光信号受信器２３０で受信される。
For example, in FIG. 20, when light of wavelength λ3 is input to the
第１の４×４アレイ導波路回折格子の特性を図２０および第２の４×４アレイ導波路回折格子の特性を図２３として、図７に示すパス設定状態にするためには、波長可変光源１３４０−１および波長可変光源１３４０−３の出力波長をλ４、波長可変光源１３４０−２および波長可変光源１３４０−４の出力波長をλ２とする。また、図７の状態において、通信ノード２００−１から通信ノード２００−３へのデータ送信が発生したとすると、パスの切り替えが必要となる。この場合、パス設定信号により、波長可変光源１３４０−３の出力波長をλ３、波長可変光源１３４０−２の出力波長をλ３に設定することによって図１２の状態となる。 FIG. 20 shows the characteristics of the first 4 × 4 array waveguide diffraction grating and FIG. 23 shows the characteristics of the second 4 × 4 array waveguide diffraction grating. In order to obtain the path setting state shown in FIG. The output wavelengths of the light source 1340-1 and the wavelength tunable light source 1340-3 are λ4, and the output wavelengths of the wavelength tunable light source 1340-2 and the wavelength tunable light source 1340-4 are λ2. In addition, in the state of FIG. 7, if data transmission from the communication node 200-1 to the communication node 200-3 occurs, switching of the path is necessary. In this case, the state shown in FIG. 12 is obtained by setting the output wavelength of the wavelength tunable light source 1340-3 to λ3 and the output wavelength of the wavelength tunable light source 1340-2 to λ3 by the path setting signal.
上記の例では、第１の４×４アレイ導波路回折格子および第２の４×４アレイ導波路回折格子は波長周回性を有し、その特性はそれぞれ図２０および図２３を想定したが、図２１および図２４のように波長周回性を持たないアレイ導波路回折格子を使用することもできる。 In the above example, the first 4 × 4 arrayed waveguide diffraction grating and the second 4 × 4 arrayed waveguide diffraction grating have wavelength revolving characteristics, and their characteristics are assumed to be FIGS. 20 and 23, respectively. As shown in FIGS. 21 and 24, it is also possible to use an arrayed waveguide diffraction grating that does not have wavelength recursion.
（制御回路の接続）
次に、光スイッチノードの制御回路２４１と通信ノードの制御回路２２０との接続について説明する。図２５に、これら制御回路間の接続形態の一例を示す。通信ノード２００−１〜４の制御回路２２０は、それぞれ光合波器２０６０を介して上りの光導波路２８０−１〜４に接続され、光スイッチノードの制御回路２４１は、それぞれ光分波器７−１〜４を介して上りの光導波路２８０−１〜４に接続されている。また、通信ノード２００−１〜４の制御回路２２０は、それぞれ光分波器２０７０を介して下りの光導波路２９０−１〜４に接続され、光スイッチノードの制御回路２４１は、それぞれ光合波器８−１〜４を介して下りの光導波路２９０−１〜４に接続されている。
(Control circuit connection)
Next, the connection between the
通信ノードの制御回路２２０が出力する制御信号の波長λｕｐを、光信号送信器２１０が出力する実データ信号またはアイドル信号の波長λｉｎと異なったものにすれば、それぞれ光合波器２０６０で合波し、光分波器７−１〜４で分波することが可能になる。また、制御回路２４１が出力する制御信号の波長λｄｏｗｎを、光信号受信器２３０に入力される実データ信号またはアイドル信号の波長λｏｕｔと異なったものにすれば、それぞれ光合波器８−１〜８−４で合波し、光分波器２０７０で分波することができる。
If the wavelength λup of the control signal output from the
以上、本発明について、具体的に説明してきたが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、光導波路２８０−１〜４および光導波路２９０−１〜４として光ファイバを用いることもできる。このように、ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができることが理解されよう。 Although the present invention has been specifically described above, in view of the many possible embodiments to which the principles of the present invention can be applied, the embodiments described herein are merely illustrative and are within the scope of the present invention. It is not limited. For example, optical fibers can be used as the optical waveguides 280-1 to 280-4 and the optical waveguides 290-1 to 290-4. Thus, it will be understood that the embodiments illustrated herein may be modified in configuration and detail without departing from the spirit of the invention.
７−１、７−２、７−３、７−４ 光分波器
８−１、８−２、８−３、８−４ 光合波器
１０−１、１０−２ 送信側の通信ノード
１１−１、１１−２ 受信側の通信ノード
１２−１、１２−２ 上りの光導波路
１３−１、１３−２ 下りの光導波路
１４ 光スイッチノード
１５ パス設定回路
１６ 制御回路
１７−１、１７−２ 光分波器
１８−１、１８−２ 光合波器
２００−１、２００−２、２００−３、２００−４ 通信ノード
２１０ 光信号送信器
２２０ 制御回路
２３０ 光信号受信器
２４０ 光スイッチノード
２４１ 制御回路
２５０ パス設定回路
２５１−１、２５１−２、２５１−３、２５１−４ 入力ポート
２５２−１、２５２−２、２５２−３、２５２−４ 出力ポート
２７０ 制御信号線
２８０−１、２８０−２、２８０−３、２８０−４ 上りの光導波路
２９０−１、２９０−２、２９０−３、２９０−４ 下りの光導波路
３００ ２入力２出力スイッチ
３１０−１、３１０−２、３１０−３、３１０−４ 可変波長変換器
３１１ ４×４アレイ導波路回折格子
１０４０−１、１０４０−２、１０４０−３、１０４０−４ 波長変換器
１０５０ 第２のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子
１０６０−１、１０６０−２、１０６０−３、１０６０−４ 入力ポート
１０７０−１、１０７０−２、１０７０−３、１０７０−４ 出力ポート
１３４０−１、１３４０−２、１３４０−３、１３４０−４ 波長可変光源
１３５０ 第１のＮ×Ｎアレイ導波路回折格子
１３６０−１、１３６０−２、１３６０−３、１３６０−４ 入力ポート
１３７０−１、１３７０−２、１３７０−３、１３７０−４ 出力ポート
２０６０ 光合波器
２０７０ 光分波器
7-1, 7-2, 7-3, 7-4 Optical demultiplexer 8-1, 8-2, 8-3, 8-4 Optical multiplexer 10-1, 10-2 Communication node 11 on transmission side 11 -1, 11-2 Communication nodes on reception side 12-1, 12-2 Uplink optical waveguide 13-1, 13-2 Downlink optical waveguide 14 Optical switch node 15 Path setting circuit 16 Control circuit 17-1, 17- 2 Optical demultiplexer 18-1, 18-2 Optical multiplexer 200-1, 200-2, 200-3, 200-4 Communication node 210 Optical signal transmitter 220 Control circuit 230 Optical signal receiver 240 Optical switch node 241 Control circuit 250 Path setting circuit 251-1, 251-2, 251-3, 251-4 Input port 252-1, 252-2, 252-3, 252-4 Output port 270 Control signal line 280-1, 280- 2, 280-3, 2 0-4 Up optical waveguide 290-1, 290-2, 290-3, 290-4 Down optical waveguide 300 2-input 2-output switch 310-1, 310-2, 310-3, 310-4 Variable wavelength conversion 311 4 × 4 array waveguide diffraction grating 1040-1, 1040-2, 1040-3, 1040-4 wavelength converter 1050 second N × N array waveguide diffraction grating 1060-1, 1060-2, 1060- 3, 1060-4 Input port 1070-1, 1070-2, 1070-3, 1070-4 Output port 1340-1, 1340-2, 1340-3, 1340-4 Tunable light source 1350 First N × N array Waveguide diffraction grating 1360-1, 1360-2, 1360-3, 1360-4 Input port 1370-1, 1370-2, 1370-3, 1370 4 output ports 2060 optical multiplexer 2070 optical demultiplexer
Claims (6)
通信ノードは、データ信号を送信していない期間はアイドル信号を送信し、データ信号およびアイドル信号は、クロック再生のためのタイミング情報を含み、
第１の通信ノードから第２の通信ノードへのデータ信号の送信が発生すると、第１の通信ノードは、あて先情報を含む制御信号とデータ信号とを前記光スイッチノードへ送出するステップと、
前記光スイッチノードは、前記制御信号を受信すると、前記あて先情報に基づいて、第１の通信ノードから第２の通信ノードへパスが設定されているか否かを判定するステップと、
前記光スイッチノードは、前記パスが設定されていない場合、第２の通信ノードが受信可能であるか否かを判定するステップと、
前記光スイッチノードは、前記第２の通信ノードが受信可能である場合、第１の通信ノードから第２の通信ノードへパスを設定すると共に第１の通信ノードに対して再送要求を行うステップと
を備えることを特徴とする通信制御方法。 A communication control method in an optical network system including a plurality of communication nodes and an optical switch node that routes data signals between the plurality of communication nodes as optical signals,
The communication node transmits an idle signal during a period in which the data signal is not transmitted, the data signal and the idle signal include timing information for clock recovery,
When transmission of a data signal from the first communication node to the second communication node occurs, the first communication node sends a control signal including destination information and a data signal to the optical switch node;
The optical switch node, upon receiving the control signal, determining whether a path is set from the first communication node to the second communication node based on the destination information;
The optical switch node determines whether the second communication node is receivable when the path is not set; and
The optical switch node, when the second communication node is receivable, setting a path from the first communication node to the second communication node and making a retransmission request to the first communication node; A communication control method comprising:
通信ノードは、データ信号の送信が終了することを知らせる通知情報を含む制御信号を前記光スイッチノードに伝送し、
前記光スイッチノードは、前記第２の通信ノードが受信可能でない場合、前記第１の通信ノードに対してデータ信号の送信停止要求を行い、前記第２の通信ノードに送信している第３の通信ノードからの通知情報を含む制御信号を受信するステップと、
前記光スイッチノードは、前記第３の通信ノードからの通知情報に基づいて、第１の通信ノードから第２の通信ノードへパスを設定すると共に第１の通信ノードに対して再送要求を行うステップと
をさらに備えることを特徴とする通信制御方法。 The communication control method according to claim 1,
The communication node transmits a control signal including notification information notifying that transmission of the data signal is finished to the optical switch node,
If the second communication node is not receivable, the optical switch node makes a data signal transmission stop request to the first communication node, and transmits to the second communication node. Receiving a control signal including notification information from a communication node;
The optical switch node sets a path from the first communication node to the second communication node and makes a retransmission request to the first communication node based on the notification information from the third communication node. A communication control method, further comprising:
前記第１の通信ノードから第２の通信ノードへパスが設定されているか否かを判定するステップにおいて、既にパスが設定されている場合、前記第１の通信ノードからのデータ信号は、前記光スイッチノードの既に設定されているパスを介して、前記第２の通信ノードへ伝送されることを特徴とする通信制御方法。 The communication control method according to claim 1 or 2,
In the step of determining whether or not a path is set from the first communication node to the second communication node, if a path has already been set, the data signal from the first communication node is the optical signal A communication control method, wherein the data is transmitted to the second communication node via a path that is already set in the switch node.
データ信号およびアイドル信号は、クロック再生のためのタイミング情報を含み、データ信号を送信していない期間はアイドル信号を送信する通信ノードであって、データ信号の送信が発生すると、あて先情報を含む制御信号と共にデータ信号を光スイッチノードへ送出する通信ノードと、
送信元の通信ノードから前記制御信号を受信し、前記あて先情報に基づいて通信ノード間のデータ信号のパスを設定する光スイッチノードであって、
前記送信元の通信ノードから前記あて先の通信ノードにパスが設定されているか否かを判定し、
既にパスが設定されている場合は、前記送信元の通信ノードからのデータ信号を前記あて先の通信ノードにそのままルーティングし、
パスが設定されていない場合は、前記あて先の通信ノードが受信可能か否かを判定し、
前記あて先の通信ノードが受信可能な場合、前記送信元の通信ノードから前記あて先の通信ノードへパスを設定すると共に前記送信元の通信ノードに対して再送要求を行う光スイッチノードと
を備えたことを特徴とする光ネットワークシステム。 An optical network system for routing data signals between communication nodes as optical signals via an optical switch node,
The data signal and the idle signal include timing information for clock recovery, and a communication node that transmits an idle signal during a period in which the data signal is not transmitted. A communication node for sending a data signal together with the signal to the optical switch node;
An optical switch node that receives the control signal from a communication node of a transmission source and sets a path of a data signal between the communication nodes based on the destination information;
Determining whether a path is set from the source communication node to the destination communication node;
If a path is already set, the data signal from the source communication node is routed to the destination communication node as it is,
If the path is not set, determine whether the destination communication node is receivable,
An optical switch node that sets a path from the source communication node to the destination communication node and makes a retransmission request to the source communication node when the destination communication node is receivable. An optical network system characterized by
通信ノードは、データ信号の送信が終了することを知らせる通知情報を含む制御信号を前記光スイッチノードに伝送し、
前記光スイッチノードは、前記あて先の通信ノードが受信可能でない場合、前記送信元の通信ノードに対してデータ信号の送信停止要求を行い、前記あて先の通信ノードに送信している通信ノードからの通知情報を含む制御信号を受信すると、該通知情報に基づいて、前記送信元の通信ノードから前記あて先の通信ノードへパスを設定すると共に前記送信元の通信ノードに対して再送要求を行うことを特徴とする光ネットワークシステム。 The optical network system according to claim 4,
The communication node transmits a control signal including notification information notifying that transmission of the data signal is finished to the optical switch node,
When the destination communication node is not receivable, the optical switch node issues a data signal transmission stop request to the source communication node, and notifies the destination communication node from the communication node. When a control signal including information is received, a path is set from the transmission source communication node to the destination communication node based on the notification information, and a retransmission request is made to the transmission source communication node. Optical network system.
前記光スイッチノードから前記送信元の通信ノードへの再送要求の伝搬時間と、
前記再送要求を前記送信元の通信ノードが受信してから、データ信号を再送し始めるまでに要する処理時間と、
前記送信元の通信ノードから前記光スイッチノードへの再送データ信号の伝播時間との和は、
前記送信元の通信ノードから前記あて先の通信ノードへのパスの設定開始から設定完了までに要する切替時間よりも大きく、
前記切替時間と、
前記あて先の通信ノードが前記送信元の通信ノードからのデータ信号またはアイドル信号の受信を開始してから、クロックを再生するまでに要するクロック再生時間との和以下であるように構成されたことを特徴とする光ネットワークシステム。 An optical network system according to claim 4 or 5,
Propagation time of a retransmission request from the optical switch node to the source communication node;
Processing time required from when the source communication node receives the retransmission request until it starts to retransmit the data signal;
The sum of the propagation time of the retransmission data signal from the source communication node to the optical switch node is:
Greater than the switching time required from the start of setting the path to the destination communication node from the transmission source communication node to the completion of the setting;
The switching time;
The destination communication node is configured to be less than or equal to the sum of the clock recovery time required from the start of reception of the data signal or idle signal from the transmission source communication node to the recovery of the clock. A featured optical network system.
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