JP3461674B2 - 光パケット集線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光パケット集線装
置に関し、例えば、ＡＴＭ(Asyncronous Transfer Mod
e)交換機で使用し得るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光パケット集線装置として、例え
ば、特開平１−２５６８４６号公報（「光パケット集線
装置及び光パケット交換装置」）に開示されたものがあ
る。この文献に開示された光パケット集線装置は、複数
の入力ポートに入力された光パケット信号を光遅延線
（光バッファ）でバッファリングすることにより、光信
号のまま、集線時における信号の衝突を回避可能とした
ものである。

【０００３】図２に、上記文献に示されている光パケッ
ト集線装置の構成を示す。また、図２に基づいて、その
動作原理を説明する。

【０００４】まず、接続関係を説明する。１０１，１０
２，…，１０Ｎは、光ファイバからなるＮ本の入力ポー
トである。これらＮ個の入力ポート１０１〜１０Ｎは、
パケット受信検出器１１０のＮ個の入力端子に接続され
ており、各入力ポートを介して光パケット信号１５１〜
１５５の入力があったことを検出するようになってい
る。

【０００５】この後段には、Ｎ個の入力端子及びＭ個の
出力端子を有するＮ×Ｍ空間スイッチ１３０が設けられ
ており、そのＮ個の入力端子がパケット受信検出器１１
０のＮ個の出力端子に接続されている。なお、この接続
には、光ファイバ１１１，１１２，１１３，…，１１Ｎ
が用いられる。Ｎ×Ｍ空間スイッチ１３０は、入力され
た光パケット信号を、ＦｌＦＯ制御装置１４０からの制
御信号Ｓ１で指定された遅延線群のバッファ入力端子１
３１〜１３Ｍのいずれかに出力する。

【０００６】空間スイッチ１３０の制御には、ＦｌＦＯ
(First In First Out)制御装置１４０が用いられる。こ
のＦＩＦＯ制御装置１４０のＮ個の入力端子は、パケッ
ト受信検出器１１０のＮ個の出力端子に接続されてい
る。なお、この接続には、光ファイバ１２１，１２２，
１２３，…，１２Ｎが用いられる。また、ＦＩＦＯ制御
装置１４０がＮ×Ｍ空間スイッチ１３０の制御に用いる
制御信号Ｓ１は、空間スイッチ１３０の制御信号入力端
子に接続されている。ＦｌＦＯ制御装置１４０は、書き
込みポインタ管理と、同時に到着した光パケット信号に
対する順位付けを行ってポインタに書き込み、この書き
込みポインタの内容から順々にバッファ入力端子１３１
〜１３Ｍを割り当てるようＮ×Ｍ空間スイッチ１３０を
スイッチング制御する。

【０００７】空間スイッチ１３０のＭ個の出力端子は、
Ｍ個のバッファ入力端子１３１〜１３Ｍを有する光バッ
ファメモリ部１６０に接続されている。光バッファメモ
リ部１６０は、（Ｍ−１）本の遅延線１４１，１４２，
１４３，…，１４Ｍ-１と、２入力１出力型の（Ｍ−
１）個のカプラ１６１，１６２，１６３，…，１６Ｍ-
２，１６Ｍ-１とから構成されている。

【０００８】ここで、各遅延線１４１〜１４Ｍ-１は、
おのおのを光パケット信号が通過することで１パケット
長分の遅延を生じ得るようにその長さが設定されてい
る。従って、バッファ入力端子１３Ｍ-１に光パケット
信号が入力されたときには、遅延線１４Ｍ-１より光パ
ケット信号を１パケット長分遅延させた信号が出力ポー
ト１７０へ出力されることになる。また、バッファ入力
端子１３１に光パケット信号が入力された場合には、最
大の遅延量、すなわち、（Ｍ−１）パケット長分遅延さ
せた信号が出力ポートへ出力されることになる。

【０００９】次に、以上の構成を有する光パケット集線
装置における集線動作について説明する。

【００１０】今、入力ポート１０２に光パケット信号１
５１がｔ１のタイミングで入力されたとする。このタイ
ミングｔ１では光パケット信号が１つなので、ＦｌＦＯ
制御装置１４０は、Ｎ×Ｍ空間スイッチ１３０の出力端
子をバッファ入力端子１３Ｍへ切り替え、入力された光
パケット信号１５１を遅延量０で出力ポート１７０へ出
力させる。

【００１１】次に、ｔ２のタイミングで光パケット信号
１５２，１５４が入力ポート１０１，１０３に同時に入
力された場合、双方の光パケット信号１５２，１５４が
出力ポート１７０で衝突しないように、ＦｌＦＯ制御装
置１４０がＮ×Ｍ空間スイッチ１３０を切り替える。す
なわち、光パケット信号１５２がバッファ入力端子１３
Ｍに、光パケット信号１５４がバッファ入力端子１３Ｍ
-１へ出力されるように切り替える。この切り替えによ
り、光パケット信号１５２は、遅延量０（すなわち、ｔ
２のタイミング）で出力ポート１７０へ出力される。ま
た、バッファ入力端子１３Ｍ-１に入力された光パケッ
ト信号１５４は遅延量１（１パケット長分）遅延され、
ｔ３のタイミングで出力ポート１７０へ出力される。

【００１２】このように光パケット集線装置は、入力ポ
ートに同時に入力された光パケット信号が衝突すること
なく出力ポートへ出力されるといった集線機能を実現し
ている。すなわち、この方式では出力端子がｋ（ｋは自
然数）の空間スイッチを用いた場合、パケットを集線す
る際に最大、（ｋ−１）パケット長分のバッファリング
が可能である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光パケット集線装置においては、Ｎ×Ｍ空間スイッ
チの入力端子数Ｎが出力端子数Ｍよりも多い場合に、出
力端子数Ｍよりも多い数の光パケット信号が入力端子に
同タイミングで入力されると、全ての光パケット信号に
時間差ができるようにバッファリングしきれず、同タイ
ミングで光パケット信号が入力された入力端子数（例え
ば１０）から出力端子数（例えば８）を減算した数（１
０−８＝２）の光パケット信号が廃棄される問題があっ
た。

【００１４】本発明は、以上の課題を考慮してなされた
もので、使用される空間スイッチの出力端子数よりも多
い数の光パケット信号が同タイミングで入力されても、
光パケット信号が衝突しないようにバッファリングを行
って１つの出力ポートへ出力することが可能な光パケッ
ト集線装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、Ｎ入力Ｍ出力の空間スイッチの後
段に配置された光バッファ手段に対する光信号の入力位
置を選択的に切り替えることにより、各光信号の遅延時
間を調整し、並列的に入力された光信号を時間順次に出
力させるようになされた光パケット集線装置において、
以下の手段を備えるようにする。

【００１６】すなわち、(1) 空間スイッチに入力される
光信号の数が、各時点において光バッファ手段が扱える
信号数以上であるか否か判定する信号数判定手段と、
(2) 入力信号数が許容信号数を越えている場合、入力さ
れた光信号のうち当該許容信号数を超えた数分の光信号
の波長を他の波長に変換してから空間スイッチに出力す
る第１の波長変換手段と、(3) 光バッファ手段から入力
される光信号を分波する分波手段と、(4) 分波手段から
入力される光信号のうち特定の波長を有する光信号のみ
を選択し、出力ポートへ出力する第１の波長選択手段
と、(5) 分波手段から入力される光信号のうち特定の波
長以外の波長を有する光信号を選択し、空間スイッチの
入力端子側へ帰還する第２の波長選択手段とを備えるこ
とを特徴とする。

【００１７】このように本発明によれば、光バッファ手
段が扱える信号数以上の光信号が同時に入力されても、
当該数を越えた光信号については、その波長が他の波長
に変換されて空間スイッチに入力され、その後、光バッ
ファ手段に与えれられることになる。そして、このよう
に波長の変換された光信号については、第２の波長選択
手段を介して空間スイッチの入力端子側へ帰還され、再
度、空間スイッチに入力されることになるので、光信号
を一段と低い廃棄率で集線することが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（Ａ）実施形態 以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

【００１９】（Ａ−１）実施形態の構成 図１は、実施形態に係る光パケット集線装置の構成を表
したブロック図である。図１は、図２と同一又は対応す
る部分に同一又は対応符号を付して示した図面である。
以下、図１に基づいて、図２と異なる部分を中心にその
構成を説明する。

【００２０】本実施形態に係る光パケット集線装置は、
Ｎ−１個の入力ポート１０１，１０２，…，１０Ｎ-１
から光パケット信号を入力し、これらをＮ個の入力端子
を有するパケット受信検出器１１０のＮ−１個の入力端
子に入力するようになっている。なお、Ｎ個の入力端子
のうち残る１個の入力端子は、帰還光パケット信号用と
して設けられている。また、このパケット受信検出器１
１０は、従来装置と同様、各ポートからの光パケット信
号の受信を検出し、検出状況を受信情報として光ファイ
バ１２１〜１２Ｎに出力している。

【００２１】さて、この実施形態においては、Ｎ個の波
長変換器２８１，２８２，２８３，…，２８Ｎ-１，２
８Ｎが、パケット受信検出器１１０とＮ×Ｍ空間スイッ
チ１３０との間に設けられている。これら波長変換器２
８１〜２８Ｎは、パケット受信検出器１１０の各出力端
子から入力された光パケット信号を個別に波長変換し
（無変換を含む）、Ｎ×Ｍ空間スイッチ１３０に出力す
るものである。

【００２２】このうち、波長変換器２８１〜２８Ｎ-1
は、Ｎ×Ｍ空間スイッチ１３０への入力可能な光パケッ
ト信号は波長λ1 のまま出力し、入力が不可能な光パケ
ット信号については波長λ2 に変換して出力する。ま
た、波長変換器２８Ｎは、帰還してきた光パケット信号
の波長λ2 をλ1 に変換して出力するようになってい
る。なお、この波長変換は、制御信号Ｓ２によって制御
される。波長変換器２８１〜２８Ｎの出力は、光ファイ
バ１１１，１１２，１１３，…，１１Ｎを介してＮ×Ｍ
空間スイッチ１３０に与えられる。

【００２３】ＦｌＦＯ制御装置２４０は、空間スイッチ
１３０のスイッチング動作を制御信号Ｓ１により制御す
ると共に、波長変換器２８１〜２８Ｎの波長変換動作を
制御信号Ｓ２により制御する装置である。ＦｌＦＯ制御
装置２４０は、パケット受信検出器１１０のＮ個の出力
端子から光ファイバ１２１，１２２，１２３，…，１２
Ｎを介して受信情報を入力し、当該受信情報に基づい
て、その制御内容を決定するようになっている。なお、
ＦＩＦＯ制御装置２４０は、波長変換器２８Ｎから入力
された光パケット信号を（すなわち、帰還光パケット信
号を）、他の入力ポートから入力されてきた光パケット
信号に優先して出力するように制御するおうになってい
る。

【００２４】分波器２５０は、光バッファメモリ部１６
０から出力されてきた光パケット信号を２つに分岐する
ための手段である。その一つの出力は、出力ポート１７
０へつながる波長選択器２６１の入力端子へ接続され、
他方の出力は、ループバック遅延線２４Ｍにつながる波
長選択器２６２の入力端子へ接続されている。

【００２５】波長選択器２６１は、分波器２５０で分波
された光パケット信号のうち出力ポート１７０に送り出
す光パケット信号、すなわち、波長λ１の光パケット信
号を選択するために設けられている。

【００２６】波長選択器２６２は、波長変換器２８１〜
２８Ｎのいずれかにより波長変換された光パケット信
号、すなわち、波長λ２の光パケット信号を選択するた
めに設けられている。

【００２７】ループバック遅延線２４Ｍは、波長λ２の
光パケット信号を１パケット長分遅延量し得る長さに設
定された遅延線である。

【００２８】光増幅器２７０は、光パケット信号の光パ
ワーの損失分を増幅し、パケット受信検出器１１０に用
意された帰還光パケット信号専用の入力端子へ出力する
手段である。

【００２９】（Ａ−２）実施形態の動作 続いて、以上の構成を有する光パケット集線装置の動作
を、図３及び図４を参照して説明する。但し、図３で
は、Ｎ×Ｍ空間スイッチ１３０として、４×４空間スイ
ッチを用いた場合を例に説明している。また、図４は、
光パケット信号が入力ポートに入力されてから出力ポー
トに達するまでの遷移状態を表した図表である。

【００３０】図３に示すように、入力ポート１０１，１
０２，１０３からｔ１のタイミングで光パケット信号３
９１，３９２，３９３が同時に入力され、ｔ２のタイミ
ングで光パケット信号３９４，３９５，３９６が同時に
入力されるとする。

【００３１】この入力は、パケット受信検出器１１０に
おいて検出される。パケット受信検出器１１０は、その
受信情報を光ファイバ１２１〜１２４を介してＦｌＦＯ
制御装置１４０へ出力すると共に、入力された光パケッ
ト信号を波長変換器２８１〜２８３へ与える。

【００３２】ＦｌＦＯ制御装置１４０は、受信情報を基
に、光パケット信号の衝突が生じないように制御を行
う。この実施形態の場合、ＦＩＦＯ制御装置１４０は、
光パケット信号３９１，３９２，３９３を波長変換させ
ることなく、波長λ1 のまま４×４空間スイッチ１３０
に送出させ、さらに、図４に示すように４×４空間スイ
ッチ１３０をスイッチング制御する。すなわち、光パケ
ット信号３９１をバッファ入力端子１３２に、光パケッ
ト信号３９２をバッファ入力端子１３３に、光パケット
信号３９３をバッファ入力端子１３４に送出させる。

【００３３】これにより、各光パケット信号３９１〜３
９３は、おのおのが入力された遅延線により所定の遅延
量だけ遅延された後、順次、次段へ送られる。ただし、
光パケット信号３９１については、遅延線に入力されな
いので、遅延量０で出力ポート１７０へ出力される。こ
の際、光パケット信号３９１は分波器２５０によって波
長選択器１６２へも出力されるが、波長選択器２６２は
波長λ１の信号は選択しないので、ループバック遅延線
１４４へは出力されない。

【００３４】次のｔ２のタイミングでは、入力ポート１
０１〜１０３から光パケット信号３９４，３９５，３９
６が入力され、パケット受信検出器１１０がこの入力を
検出する。検出結果は、受信情報としてＦｌＦＯ制御装
置２４０に通知される。

【００３５】ＦＩＦＯ制御装置２４０は、この受信情報
と前受信情報を基に、前タイミングｔ１で入力された光
パケット信号３９２，３９３は現在遅延線２４２、２４
３へ移行しており、バッファ入力端子の空きは２つであ
るこを判別する。従って、ＦＩＦＯ制御装置２４０は、
入力された３つの光パケット信号３９４〜３９６のう
ち、光パケット信号３９４，３９５については波長変換
せず４×４空間スイッチ１３０に入力されるように波長
変換器１８１，１８２を制御し、光パケット信号３９６
については波長λ２に波長変換するように波長変換器１
８３を制御する。

【００３６】また、ＦＩＦＯ制御装置２４０は、４×４
空間スイッチ１３０をスイッチング制御し、光パケット
信号３９４が遅延線１４２に入力され、光パケット信号
３９５が遅延線１４１に入力されるようにし、それぞれ
遅延線１４１〜１４３により所定の遅延量が与えられる
ようにする。ただし、波長λ２に変換された光パケット
信号３９６については、このｔ２のタイミングでは光バ
ッファメモリ部１６０にバッファリング対象として入力
できないので、バッファ入力端子３９６へ出力されるよ
うにスイッチング制御する。

【００３７】この結果、このタイミングｔ２では、タイ
ミングｔ１で入力された光パケット信号３９３が分波器
２５０及び波長選択器２６１を介して出力ポート１７０
へ出力され、光パケット信号３９３が遅延線１４３に、
光パケット信号３９４が遅延線２４２に、光パケット信
号３９５が遅延線１４１に出力されることになる。な
お、バッファ入力端子１３４に入力された波長λ２の光
パケット信号３９６は、分配器２５０を介して送られた
波長選択器１６２で選択され、ループバック遅延線２４
４へ出力される。

【００３８】光パケット信号３９６は、このループバッ
ク遅延線２４４により１パケット分の遅延量を与えられ
た後、光増幅器２７０により所定の信号強度まで増幅さ
れ、パケット受信検出器１１０に再び入力される。ただ
し、このループバックされた光パケット信号３９６は、
次のタイミングｔ３で入力される光パケット信号のうち
でも優先順位が最も高くなる。

【００３９】従って、次のタイミングｔ３では、光パケ
ット信号３９６の波長が波長変換器２８４により波長λ
１に再び戻されると共に、同じタイミングｔ３で入力ポ
ート１０１〜１０３から入力されてきた光パケット信号
のうち最も優先的に４×４空間スイッチ１３０を介して
空きのバッファ入力端子へ導かれる。この実施形態の場
合には、バッファ入力端子１３１に送出される。その他
の、光パケット信号３９３〜３９５については、前述の
タイミングと同様、順次、次段の遅延線又は出力ポート
１７０へと出力されることになる。

【００４０】（Ａ−１）実施形態の効果 以上のように、第１の実施形態によれば、パケット受信
検出器１１０の受信情報よりＦＩＦＯ制御装置２４０
が、空間スイッチに入力される光信号の数が、各時点に
おいて光バッファ手段が扱える信号数以上であると判定
した場合には、空間スイッチ１３０の前段に設けられた
波長変換手段２８１〜２８Ｎ-1によりその越えた分の光
信号の波長をλ1 からλ2 に変換し、その後、空間スイ
ッチ１３０に出力するようにし、そして波長変換された
光信号については、波長選択器２６２を介して空間スイ
ッチ１３０の入力端子側へ帰還し、波長変換されていな
い波長λ1 の光パケット信号のみ波長選択器２６１を介
して出力ポート１７０へと出力するようにしたことによ
り、低廃棄率の集線装置を実現できる。

【００４１】例えば、従来技術で説明した集線装置で
は、空間スイッチの出力ポートがＪ個（Ｊは自然数）の
場合、Ｊ＋１個の光パケット信号が入力ポートに同時に
入力したときは、光パケットの廃棄が生じてしまうが、
当該実施形態の集線装置の場合には、同じ空間スイッチ
の出力ポートがＪ個であっても、２Ｊ個の光パケット信
号を廃棄せずにバッファリングすることが可能となる。

【００４２】また、Ｊ入力Ｊ出力の空間スイッチを用い
た場合でも、２連続して全ての入力ポートから光パケッ
ト信号が入力してくるような場合でも、本方式ではパケ
ットを廃棄することなくバッファリングして集線するこ
とができる。

【００４３】（Ｂ）他の実施形態、 なお、上述の実施形態においては、ループバック遅延線
２４Ｍ上に光増幅器２７０を設ける場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、光増幅器２７０を設けない
場合にも適用し得る。

【００４４】また、上述の実施形態においては、波長変
換器２８１〜２８Ｎにおいて変換する波長をλ1 、λ2
の２種類としたが、変換できる波長を３種類以上用意し
ても良い。そのようにすれば、より多くの光パケット信
号を扱うことができるようになる。

【００４５】さらに、上述の実施形態においては、波長
選択器２６１及び２６２のそれぞれにおいて、波長がλ
1 、λ2 の光信号を固定的に選択する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、各波長選択器２６１及び
２６２が選択する波長は適応的に変更できるようにして
も良い。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、空間スイ
ッチに入力される光信号の数が、各時点において光バッ
ファ手段が扱える信号数以上であるか否か判定する信号
数判定手段を用意し、当該信号数判定手段が入力信号数
が許容信号数を越えていると判定した場合には、第１の
波長変換手段により、入力された光信号のうち当該許容
信号数を超えた数分の光信号の波長を他の波長に変換し
てから空間スイッチに出力するようにし、さらに、かか
る波長変換された光信号については、第２の波長選択手
段を介して空間スイッチの入力端子側に再度入力するよ
うにしたので、光バッファ手段が扱える信号数以上の光
信号が同時に入力されても、光信号の廃棄率が一段と小
さい光パケット集線装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る光パケット集線装置のブロック
図である。

【図２】従来例に係る光パケット集線装置のブロック図
である。

【図３】動作説明に供するブロック図である。

【図４】図３の光パケット集線装置による光パケット信
号の遷移状態を表した図表である。

【符号の説明】

１０１〜１０Ｎ-１…入力ポート、１１０…パケット受
信検出器、１１１〜１１Ｎ、１２１〜１２Ｎ…光ファイ
バ、１１０…Ｎ×Ｍ空間スイッチ、１１１〜１１Ｍ…バ
ッファ入力端子、１４１〜１４Ｍ-１…遅延線、１６０
…光バッファメモリ部、１７０…出力ポート、２４０…
ＦｌＦＯ制御装置、２５０…分波器、２６１、２６２…
波長選択器、２４Ｍ…ループバック遅延線、２７０…光
増幅器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28 H04B 10/02 H04Q 3/52

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｎ入力Ｍ出力の空間スイッチの後段に配
   置された光バッファ手段に対する光信号の入力位置を選
   択的に切り替えることにより、各光信号の遅延時間を調
   整し、並列的に入力された光信号を時間順次に出力させ
   るようになされた光パケット集線装置において、 上記空間スイッチに入力される光信号の数が、各時点に
   おいて上記光バッファ手段が扱える信号数以上であるか
   否か判定する信号数判定手段と、 入力信号数が許容信号数を越えている場合、入力された
   光信号のうち当該許容信号数を超えた数分の光信号の波
   長を他の波長に変換してから上記空間スイッチに出力す
   る第１の波長変換手段と、 上記光バッファ手段から入力される光信号を分波する分
   波手段と、 上記分波手段から入力される光信号のうち特定の波長を
   有する光信号のみを選択し、出力ポートへ出力する第１
   の波長選択手段と、 上記分波手段から入力される光信号のうち上記特定の波
   長以外の波長を有する光信号を選択し、上記空間スイッ
   チの入力端子側へ帰還する第２の波長選択手段とを備え
   ることを特徴とする光パケット集線装置。
2. 【請求項２】 上記第２の波長選択手段により選択され
   帰還される光信号を再び元の波長に戻した後、上記空間
   スイッチへ出力する第２の波長変換手段を備えることを
   特徴とする請求項１に記載の光パケット集線装置。
3. 【請求項３】 上記第２の波長選択手段により選択され
   帰還される光信号を増幅する光増幅手段を備えることを
   特徴とする請求項１に記載の光パケット集線装置。