JP3566593B2 - WDM network - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重技術と周回性波長多重分離素子(例えば、アレイ導波路回折格子型フィルタ(AWG))を用いてハイパーキューブネットワークを構成することにより高スループット、フォールトトレラントなネットワークを実現する波長多重ネットワークに関する。特に、大規模なネットワークへ容易に拡張可能にするためのネットワーク構成法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータの普及と高速光通信技術の発展を背景として、インターネットをはじめとするネットワーク利用が急速に進んでいる。オフィスでは、事務連絡が電子メールでなされるなど社内業務のネットワーク化が進んでいる。また、家庭においても電子メールやインターネットが外部との連絡や銀行の残高照会、電子ショッピングなどに利用されはじめている。このように生活のあらゆるシーンでのネットワーク利用が進展するにつれて、通信ネットワークには益々の大容量化が求められている。
【0003】
通信ネットワークは接続端子数、接続距離など規模によって分類がなされている。まずビル内、工場内、オフィス内、キャンパス内など比較的小さな領域でコンピュータ端末などを相互接続するためのネットワークとしてのLAN(Local Area Network)がある。ネットワーク規模が地域、都市などの領域に広がったネットワークは、WAN(Wide Area Network )またはMAN(Metropolitan Area Network )などと呼ばれている。さらに、国内あるいは世界中を対象としたネットワークとして広域ネットワークなどが考えられている。これらのネットワークは単独で存在することは少なく、相互に接続されて世界中に広がる巨大なネットワークを構成している。
【0004】
通信ネットワークは、複数の通信ノードと通信ノード間を接続する伝送路から構成されている。通信ノードは複数の入出力端子を持ち、入力された信号を所望の出力先に出力するためのスイッチング機能を持つ。また、伝送路はノード間の通信を確保する。ネットワークを高速化するためには、伝送路として光ファイバを用いた光通信方式の適用が有効である。光ファイバを用いた光通信方式の適用により、従来のメタルケーブルを用いた場合に比べて伝送容量、伝送距離を飛躍的に大きくすることが可能となった。
【0005】
光通信方式には、主に光時分割多重通信方式(TDM)と光波長多重通信方式(WDM)、さらに光ファイバを多芯化して信号を送受信する空間多重通信方式(SDM)がある。TDM方式は複数の電気信号を時間軸上で多重化し高速な光信号に変換して光ファイバに入力する。受信端では受信光信号を電気信号に変換してもとの複数の信号に分離して出力する。光通信方式で一般的に用いられる近赤外光は数百テラヘルツの電磁波であり、テラヘルツオーダーの変調信号を生成することが原理的に可能である。実験室レベルでは数百ギガビット毎秒、実用化レベルでは40ギガビット毎秒の光時分割多重通信が既に実現されている。
【0006】
WDM方式は、複数の電気信号を互いに異なる波長を有する複数の変調信号光に変換して、1本の光ファイバで伝送する方式である。光受信端では、光フィルタを用いて波長ごとに信号光を分離し、それぞれ電気信号に変換して出力する。波長多重通信方式は、光時分割多重通信方式にくらべて各変調信号光の信号速度がそれほど大きくなくても大容量通信が可能なので、電気回路への負担が小さいという特徴がある。そのため、波長多重通信方式をベースとしたネットワーク構成法が最近活発に研究開発されている。
【0007】
WDM方式を用いたネットワーク構成法としては、従来よりスターカプラを用いたスター網構成が提案されている。
図36は、スターカプラを用いた従来の波長多重ネットワークの構成例を示す。図において、41−1〜41−4は光送信機、42はスターカプラ、43−1〜43−4は光フィルタ、44−1〜44−4は光受信機である。スターカプラ42は、複数の入力端子から入力された信号を、それぞれ全出力端子にブロードキャストする機能を持つ光素子である。ノードは互いに異なる波長信号光を送出する光送信機と、光フィルタによって任意の波長信号光を取り出した上で光電気変換を行う光受信機を有する。
【0008】
図36(a) では、各光送信機がそれぞれ単一波長の信号光を送出し、各光受信機は互いに異なる波長信号光を光フィルタで取り出して電気信号に変換する構成になっている。図36(b) は、図36(a) と等価なネットワーク構成であり、光送信機と光受信機を有するノード45−1〜45−4がリング状に接続されている。このように、スターカプラと波長多重技術を用いることにより簡易にネットワークを構成することができる。
【0009】
ここで、図36(a) のネットワーク構成を基本として様々なバリエーションが考えられている。例えば、光送信機は多波長光源を用いるなどして任意の波長信号光を送信できるようにしておき、光受信機の光フィルタによって光受信機ごとに互いに異なる受信波長を設定すれば、光送信機から任意の光受信機に向けて信号を伝送することが可能となる。また、光送信機の出力信号波長はノード間で互いに異なる波長となるように固定しておき、光受信機の光フィルタを可変にしておく構成も考えられる。この場合、光受信機は可変光フィルタを制御することによって、任意の光送信機からの光信号を受信することが可能となる。
【0010】
このようにWDM方式とスターカプラを組み合わせたネットワークでは、光送信機側あるいは光受信機側に波長制御素子を加えることによってスイッチ機能を持たせることもできる。スターカプラとWDM方式を用いたこれらのネットワークは、信号伝送、スイッチングが光信号の段階で行われるため、高速伝送、高速チャンネル切替えなどが可能である。しかし、スターカプラに基づくネットワーク構成では、信号をブロードキャストする必要上、接続ノード数が多くなると光パワーに対する制約が大きくなる問題があった。
【0011】
一方、信号分配に起因する光パワーに対する制約条件を緩和し、かつ少ない部品点数でノード数を増大できる波長多重通信方式をベースとしたネットワーク構成法として、スターカプラの代わりにアレイ導波路回折格子型フィルタ(以下「AWG」という)を用い、効率的なネットワーク構成として知られているハイパーキューブネットワーク(以下「HCN」という)を実現する提案がなされている。
【0012】
図37は、WDM方式とAWGを組み合わせてHCNを実現する従来例を示す。この従来例は、特開平8−242208号公報(ハイパーキューブ型インターコネクションネットワーク)に開示されている構成である。図38は、8ノードによるハイパーキューブネットワークの構成を示す。
【0013】
図において、8個のノードをそれぞれに付与されるアドレス000〜111で表示する。ノード000〜111は、それぞれ送受信部47、光合波器48および光分波器49を有する。ノード000〜111の入出力光リンクは、AWG1の入出力ポート0〜7に順番に接続される。すなわち、ノード000とAWG1の入力ポート0および出力ポート0が接続され、以下同様にノード111とAWG1の入力ポート7および出力ポート7が接続される。
【0014】
図39は、AWGの入出力ポート間の信号波長および各入出力ポートに接続されるノードの関係を示す。8入力8出力のAWGは、入力ポート0に入力された波長λ0 〜λ7 の信号光を出力ポート0〜7に分波し、入力ポート1に入力された波長λ0 〜λ7 の信号光を出力ポート7,0〜6に分波し、以下同様に波長と出力ポートがサイクリックにシフトする。すなわち、入力された8波長をそれぞれ異なる出力ポートから出力するとともに、各出力ポートからは各入力ポートからの信号が互いに異なる波長を有する波長多重信号として出力される。AWGのこのような性質を周回性と呼び、このような素子を一般的に周回性波長多重分離素子という。本明細書ではAWGを中心に説明するが、AWGに限定されるものではない。
【0015】
ここで、HCNについて簡単に説明する。HCNは、2(nは正整数)個のノードを接続するためのネットワーク構成法の1種で、ノード番号を2進数(ノード数が2(nは正整数)個のときはnビットの2進数となる)で表したときに、ノード番号の1ビットだけが反転しているノード同士を接続するものである。例えば、ノード数が8の場合のHCNでは、ノード000とノード001、010、100を接続すればよく、図39からそのときの使用波長をλ1,λ2,λ4 とすればよいことがわかる。すなわち、図37に示すように、ノード000から波長λ1,λ2,λ4 の光信号をAWG1の入力ポート0に入力すると、出力ポート1,2,4に分波され、それぞれノード001、010、100に入力される。他のノードについても同様である(図39中にハッチングで示す)。図38は、このような接続規則でノード同士を接続した様子を示す。図から、立方体の角にノードを配置したような構成となっていることがわかる。ちなみに、nをHCNの次数と言い、8個のノードからなるHCNは3次HCNと呼ばれる。
【0016】
さて、以上の規則でノード間を接続するHCNは種々の利点があることが報告されている。まず、多数のノードを相互接続するときの配線数を少なくすることができる。n次HCN(ノード数N=2個)を実現するための総配線数Mは、M=n2個となる。一方、例えばN個のノードを完全結合した場合の総配線数TはT=Nとなる。ここで、M<Tであるので、総ノード数が多くなるとHCNが総配線数の点で有利になる。
【0017】
次に、平均ホップ数(所望のノードに到達するまでに経由するノード数)を小さくできる。HCNの最大ホップ数はnであるが、例えばメッシュネットワークでは2√N(Nは総ノード数)となり、ノード数が多くなるとやはりHCNが有利となる。
【0018】
次に、ルーティングの単純さとネットワークのフレキシビリティである。各ノードのルーティングは、送られてきた信号の宛先ノード番号を自分のノード番号と比較し、同一の場合には自分のノードで取り込むし、異なる場合には自分のノードが接続されているノードのうち、そのノード番号が宛先ノード番号と比較してビットが反転しているノードへ転送してやれば良い。また、図38からもわかる通り、任意ノード間で信号転送を行う際の経路は一通りではないので、どこかの配線が切れても他の経路を迂回するように制御することもできる。また、各ノードは複数のノードに接続されているが、同じ宛先ノードの信号を複数の配線に分割して転送することにより、信号転送のスループットを大きくすることもできる。
【0019】
このようにHCNは種々の利点があり、主に並列計算機におけるプロセッサ間あるいはプロセッサ−メモリ間の接続ネットワークとして適用されてきた。ただし、実際のネットワークへHCNを適用しようとすると、配線が複雑になるという問題があった。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
従来のWDM方式とAWGを用いたHCNでは、HCNの次数を大きくしてネットワーク規模を大きくしようとすると、AWGの入出力ポート数も大きくする必要があった。しかし、AWGのポート数を多くすることは容易でなく、現状技術で実現できるポート数は高々32ポートである。したがって、従来方式では5次HCNまでしか実現できないことになる。
【0021】
また、上記の特開平8−242208号公報(ハイパーキューブ型インターコネクションネットワーク)では、拡張性を確保するためにAWGの入出力ポートの一部を拡張用に利用する構成も提案されているが、AWGの入出力ポート数が前述のように有限であることから大規模なHCNを実現することは困難であった。また、入出力ポート数が大きくなるとAWGの製作も難しくなるため高価になるという問題もある。
【0022】
本発明は、WDM方式とAWGを用いて複数のノード間をHCN接続するHCNにおいて、容易かつ安価にネットワークの大規模化を可能にする波長多重ネットワークを提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明では、WDM方式とAWGを用いて複数のノード間をHCN接続するHCNにおいて、次のような手段によりネットワークの大規模化を実現する。
【0024】
AWGの入出力ポートに光カプラを配置して見かけ上の入出力ポート数を増大し、各入出力ポートに接続されたノードの番号、波長数、波長などをHCN接続となるように配置することにより、少ない入出力ポート数のAWGを用いて大規模なHCNを実現する。
【0025】
HCN接続された複数のノードからなるサブHCN内に信号出力用AWGと信号入力用AWGを配置し、WDM方式により各サブHCNをHCN接続する構成とすることにより、大規模なHCNを実現する。
【0026】
複数のサブHCN間をWDM方式によりHCN接続する上記のHCNにおいて、群合分波器を組み合わせることによってサブネットワーク内のHCN接続もAWGとWDM方式を用いて構成する。これにより、各ノードから入出力される光ファイバの数を少なくでき、安価に大規模なHCNを実現する。
【0027】
複数のサブHCN間をWDM方式によりHCN接続する上記のHCNにおいて、サブHCNへの信号入出力端に時間多重・波長多重変換回路(TDM/WDM)、波長多重・時間多重変換回路(WDM/TDM)をそれぞれ接続することにより、HCNを再帰的に拡張できる構成とする。これにより、より大規模なHCNを実現する。
【0028】
複数のサブHCN間をWDM方式によりHCN接続する上記のHCNにおいて、サブHCNへの複数の入出力線を束ね、全てのサブHCNの入出力線を1箇所に集線した上でHCN接続を実施する。このような構成により、物理的なHCN接続を既存の通信ネットワークの構成に近いスター網にすることができ、光ファイバケーブルの敷設なども含めたネットワーク構築コストを小さくする。
【0029】
以上の各手段を組み合わせて階層的にHCNを構成することにより、より効率的にHCNを構築することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態:8ポートのAWGによる4次HCN)
図1は、本発明の波長多重ネットワークの第1の実施形態を示す。本実施形態は、8ポートのAWGを用いて4次HCN(16ノード)を構成する場合について説明する。
【0031】
図において、ノード0000〜1111は、それぞれ送受信部、光合波器および光分波器を有する。ノード0000,1000の出力光リンクが光カプラ2で合波されてAWG1の入力ポート0に接続され、以下同様にノード0001〜0111とノード1001〜1111の各出力光リンクがそれぞれ光カプラ2で合波され、AWG1の入力ポート1〜7に順番に接続される。また、AWG1の出力ポート0〜7には光カプラ3が接続され、それぞれ2分岐された一方の入力光リンクがノード0000〜0111に順に接続され、他方の入力光リンクがノード1111〜1000に接続される。
【0032】
本実施形態の基本的な構成は、図37に示した従来のHCNと同じである。異なる点は、AWG1の入出力ポートに光カプラ2,3を接続し、AWG1の1ポートあたり2つのノードからの波長多重信号光の入出力を可能とした点である。そのときに、ノード0000はAWG1の入力ポート0および出力ポート0に接続し、ノード1000はAWGの入力ポート0および出力ポート7に接続する。同様に、ノード0001はAWG1の入力ポート1および出力ポート1に接続し、ノード1001はAWG1の入力ポート1および出力ポート6に接続する。すなわち、ノード0000〜0111は、同一番号の入出力ポート0〜7に順番に接続されるが、ノード1000〜1111は、入力ポート0〜7に順番に接続し、出力ポート7〜0に逆順で接続する。
【0033】
ここで、このような接続により、8ポートのAWGを用いて4次HCN(16ノード)が構成可能な原理について説明する。16個のノード0000〜1111を最上位ビット0と1の2つのグループに分け、下位3ビットについてノード番号とAWGの入出力ポート番号が一致するものを図2(a) に示し、ノード番号とAWGの入力ポート番号が一致し、出力ポート番号が逆順で接続されるものを図2(b) に示す。
【0034】
図2(a) は、入力ポート0〜7にノード0000〜0111を接続し、出力ポート0〜7にノード0000〜0111を接続したものであり、図38に示す3次HCNと同じ入出力関係(図中ハッチングで示す)となる。なお、HCN接続の各入出力ポート間で使用する波長は図38と同様である。
【0035】
図2(b) は、入力ポート0〜7にノード1000〜1111を接続し、出力ポート0〜7にノード1111〜1000を接続したものであり、出力ポート0〜7に接続するノードの降順が図2(a) のものと逆になっている。このような配置において、HCNは例えばノード1000とノード1001、1010、1100を接続すればよく、そのときの使用波長をλ3,λ5,λ6 とすればよいことがわかる。他のノードについても同様である(図中ハッチングで示す)。これにより、2種類の対称な3次HCNが構成され、入力ポートおよび出力ポートにそれぞれ2つのノードを同時に接続可能なことがわかる。
【0036】
図3は、8ポートのAWGによる4次HCNの接続関係(1) を示す。これは図2(a),(b) を組み合わせたものであり、入出力ポート間の波長は省略している。AWGの入力ポート0〜7には、ノード(0000,1000)〜(0111,1111)がそれぞれペアで接続され、出力ポート0〜7には、ノード(0000,1111)〜(0111,1000)がそれぞれペアで接続される。○印は図2(a) にハッチングで示したHCN接続する組み合わせを示し、△印は図2(b) にハッチングで示したHCN接続する組み合わせを示す。また、●,▲印は図2(a) に示すノードと図2(b) に示すノードがHCN接続になることを示す。
【0037】
すなわち、例えば入力ポート0に接続されるノード0000は、HCNの定義からノード0001,0010,0100,1000と接続される必要があり、それぞれλ1,λ2,λ4,λ7 で接続される。一方、同一の入力ポート0に接続されるノード1000は、HCNの定義からノード0000,1001,1010,1100と接続される必要があり、それぞれ波長λ0,λ6,λ5,λ3 で接続される。これは、1つのポートに2つのノードからの波長多重信号を合波して入力した場合であっても、接続のための波長が互いに重複することなくHCN接続が可能であることを示している。他の入出力ポートについても同様のことが図3から分かる。
【0038】
したがって、本実施形態によれば、AWGの入出力ポートに光カプラなどを接続して、各入出力ポートに複数のノードが接続されるような構成とし、入出力ポートへの接続ノード番号、各ノードの信号波長を適当に選択することによってAWGのポート数より大きなノード数を持つHCNを実現できる。すなわち、従来技術では4次HCN(16ノード)には16ポートのAWGが必要であったが、本実施形態では8ポートのAWGで可能となる。AWGはポート数が増加するに従って製造が難しくなり高価になるので、本実施形態の構成を適用すれば、安価な光カプラを使ってAWGのポート数を削減することができ、経済的にHCNを実現することが可能となる。
【0039】
AWGのポート数と、それによって実現できるHCNの規模との関係は、AWGによって提供されるコネクション数Lと、HCNを構成するためのコネクション数Mの大小で決まる。AWGの入力ポート数をp(出力ポート数も同数とする)とすると、AWGで提供されるコネクション数Lは図3の表の枡目数となりp×pである。一方、n次HCN(総ノード数は2)の総コネクション数Mはn×2で表される。原理的に、L≧Mの場合に限ってn次HCNが実現可能となる。
【0040】
たとえば、第1の実施形態では、8ポートのAWGを使っているのでコネクション数L=8×8=64である。一方、4次HCN(16ノード)の総コネクション数M=4×2=64である。したがって、8ポートのAWGを用いて実現できるHCNは4次(16ノード)までということになる。この場合、L=M=64となっているが、これはAWGで提供されている全てのコネクションを利用していることを表し、図3でいえば全ての枡がHCN接続に使われていることに対応している。
【0041】
ところで、第1の実施形態では、AWGの1つの入力ポートと1つの出力ポートにはそれぞれ2つのノードが接続されるが、そのノードの組み合わせには制限がある。例えば、入力ポート0に接続されるノード0000,1000と、出力ポート1に接続されるノード0001,1110をみたときに、入出力ポート間でノード番号が1ビット異なるもの同士(0000−0001)が接続されると、相方のノード同士(1000−1110)が2ビット以上異なるという条件が必要になる。この条件をすべての入出力ポートに適用すると、例えば入力ポートに接続する2つのノードは1ビット異なり、出力ポートに接続する2つのノードは4ビット異なる(全ビット反転)という組み合わせとなる。すなわち、入力ポート(出力ポート)側でノード0000とペアになるのはノード0001,0010,0100,1000の何れかであるときに(図7(b) 参照) 、出力ポート(入力ポート)側でノード0000とペアになるのはノード1111のみとなる。
【0042】
ただし、AWGの入出力ポートとノードとの接続関係、すなわち入出力ポートに対するノードの配列には自由度がある。以下、それについて説明する。図3に示す入出力ポート0〜7に接続されるノードの配列を共にパターンAとする。なお、入力ポートのパターンAと出力ポートのパターンAは、上記のような組み合わせになっており同じものではない。入力ポートのパターンAと出力ポートのパターンAによるHCN接続を示す○,●,△,▲のパターン(HCNパターン)をAAとする。いま、ノード配列の他のパターンの一例として、パターンA’,B,B’を次のように定義する。
【0043】
パターンA’:パターンAを4ポート単位で配列を反転させたもの
パターンB:パターンAを2ポート単位で配列を反転させたもの
パターンB’:パターンBを4ポート単位で配列を反転させたもの(パターンA’を2ポート単位で配列を反転させたもの)
図4は、8ポートのAWGによる4次HCNの接続関係(2) を示す。これは出力ポートをパターンA’としたものである。このHCNパターンをAA’という。図5は、8ポートのAWGによる4次HCNの接続関係(3) を示す。これは出力ポートをパターンBとしたものである。このHCNパターンをABという。図6は、8ポートのAWGによる4次HCNの接続関係(4) を示す。これは出力ポートをパターンB’としたものである。このHCNパターンをAB’という。図4〜6において、○,●,△,▲は、図3と同様の表記法に基づいている。さらに、入力ポートに接続されるノードの配列をパターンA以外に変えても、同様にHCNパターンを形成することができる。
【0044】
また、入出力ポートのパターンは上記の4つのパターンに限定されるものではなく、ランダムに配列を入れ替えてもよい。ここで、図3に示す入力ポートのパターンAと出力ポートのパターンAをそれぞれ1つずつシフトした場合の4次HCNの接続関係を図7(a) に示す。また、入力ポートに接続する2つのノードの組み合わせを変えた場合の4次HCNの接続関係を図7(b) に示す。
【0045】
(16ポートのAWGによる5次HCN)
以上の定義による4パターンを用いて、16ポートのAWGにより5次HCN(32ノード)を構成する場合について説明する。32ノードのノード番号は5ビットで00000〜11111となるが、ここでは上位1ビットと下位4ビットに分けて考える。さらに、16の入出力ポートを0〜7と8〜15の各2つのブロック1、2に分け、それぞれにパターンA、A’、B、B’のいずれかを割り当てる。
【0046】
図8は、16ポートのAWGによる5次HCNの接続関係(1) を示す。ここでは、入力ポートのブロック1,2に上位1ビット0,1を割り当て、下位4ビットにそれぞれパターンAを割り当てる。また、出力ポートのブロック1,2に上位1ビット0,1を割り当て、下位4ビットにそれぞれパターンAを割り当てる。
【0047】
このとき、入力ポートのブロック1と出力ポートのブロック1、入力ポートのブロック2と出力ポートのブロック2では、それぞれ上位1ビットが等しいので、下位4ビットのうち1ビットが異なるもの同士を接続することによりHCNパターンAAが形成される。一方、入力ポートのブロック1と出力ポートのブロック2、入力ポートのブロック2と出力ポートのブロック1では、それぞれ上位1ビットが異なるので、下位4ビットが同じもの同士(図中◆)を接続することによりHCN接続となる。このHCNパターンをA−Aという。
【0048】
図9は、16ポートのAWGによる5次HCNの接続関係(2) を示す。ここでは、入力ポートのブロック1,2に上位1ビット0,1を割り当て、下位4ビットにそれぞれにパターンAを割り当てる。また、出力ポートのブロック1,2に上位1ビット0,1を割り当て、下位4ビットにそれぞれパターンA、A’を割り当てる。
【0049】
このとき、入力ポートのブロック1と出力ポートのブロック1ではHCNパターンAAが形成され、入力ポートのブロック2と出力ポートのブロック2ではHCNパターンAA’が形成される。一方、入力ポートのブロック1と出力ポートのブロック2ではHCNパターンA−A’が形成され、入力ポートのブロック2と出力ポートのブロック1ではHCNパターンA−Aが形成される。
【0050】
図10は、16ポートのAWGによる5次HCNの接続関係(3) を示す。ここでは、入力ポートのブロック1,2に上位1ビット0,1を割り当て、下位4ビットにそれぞれパターンAを割り当てる。また、出力ポートのブロック1,2に上位1ビット0,1を割り当て、下位4ビットにそれぞれパターンB、B’を割り当てる。
【0051】
このとき、入力ポートのブロック1と出力ポートのブロック1ではHCNパターンABが形成され、入力ポートのブロック2と出力ポートのブロック2ではHCNパターンAB’が形成される。一方、入力ポートのブロック1と出力ポートのブロック2ではHCNパターンA−B’が形成され、入力ポートのブロック2と出力ポートのブロック1ではHCNパターンA−Bが形成される。
【0052】
このように、入出力ポート0〜15を8個ずつ2つのブロックに分け、それぞれにパターンA、A’、B、B’、あるいはその他のパターンを割り当てることにより、16ポートのAWGにより5次HCN(32ノード)を構成することができる。なお、図8〜10では、入力ポートの2つのブロックにいずれもパターンAを割り当てているが、その他のパターンを割り当てても同様に5次HCNを構成することができる。
【0053】
図11は、16ポートのAWGによる5次HCNの接続関係(4) を示す。ここでは、入力ポート0〜15にノード00000〜01111とノード10000〜11111をそれぞれ対応させてペア接続し、出力ポート0〜15にノード00000〜01111とノード11111〜10000をそれぞれ対応させてペア接続する。これは、図3の8ポートのAWGを用いた4次HCNの構成を、16ポートのAWGを用いた5次HCNに拡張したものである。この考え方は、32ポートのAWGを用いた6次HCN、64ポートのAWGを用いた7次HCN等に順次拡張していくことができるが、以下の説明ではその構成法については省略し、上記のブロックパターンに基づいた構成法について説明する。図11の○、●、△、▲は、図3と同様の表記法に基づいている。また、16ポートのAWGについては、λ0 〜λ15が入出力ポート間でサイクリックに割り当てられており、HCN接続する波長はそれぞれ対応するものが選択される。
【0054】
なお、16ポートのAWGによる5次HCN(32ノード)は、AWGのコネクション数L=16×16=256 、5次HCNのコネクション数M=5×2=128 であり、L>Mの関係を満たすのでHCNが実現される。ちなみに、6次HCN(ノード数64)はM=384 となって、Lより大きくなってしまうので実現不可能である。
【0055】
(32ポートのAWGによる6次HCN)
上記の定義によるパターンを用いて、32ポートのAWGにより6次HCN(64ノード)を構成する場合について説明する。64ノードのノード番号は6ビットの000000〜111111となるが、ここでは上位2ビットと下位4ビットに分けて考える。さらに、32の入出力ポートを0〜7と8〜15と16〜23と24〜31の各4つのブロック1〜4に分け、それぞれにパターンA、A’、B、B’のいずれかを割り当てる。
【0056】
図12は、32ポートのAWGによる6次HCNの接続関係(1) を示す。ここでは、入力ポートのブロック1〜4に上位2ビット00〜11を割り当て、下位4ビットにそれぞれパターンAを割り当てる。また、出力ポートのブロック1〜4に上位2ビット00〜11を割り当て、下位4ビットにそれぞれパターンA、A’、B、B’を割り当てる。このとき、上位2ビットが等しいブロック同士では、HCNパターンAA、AA’、AB、AB’が形成される。一方、上位2ビットのうち1ビットが異なるブロック同士では、HCNパターンA−A’、A−B、A−A、A−B’が形成される。
【0057】
図13は、32ポートのAWGによる6次HCNの接続関係(2) を示す。ここでは、入力ポートのブロック1〜4に上位2ビット00〜11を割り当て、下位4ビットにそれぞれパターンA’を割り当てる。また、出力ポートのブロック1〜4に上位2ビット11〜00を割り当て、下位4ビットにそれぞれパターンB’、B、A’、Aを割り当てる(上位2ビットおよび下位4ビットともに図12の逆順)。このとき、上位2ビットが等しいブロック同士では、HCNパターンA’A、A’A’、A’B、A’B’が形成される。一方、上位2ビットのうち1ビットが異なるブロック同士では、HCNパターンA’−A’、A’−B、A’−A、A’−B’が形成される。
【0058】
なお、32ポートのAWGによる6次HCNでは、ブロック単位に上位2ビット00〜11と下位4ビットのパターンの組み合わせは任意であり、ブロック内の下位4ビットについてもパターンA、A’、B、B’に限定されるものではない。
【0059】
ここで、以上示したHCNパターンAA、AA’、AB、AB’、A’A、A’A’、A’B、A’B’、A−A、A−A’、A−B、A−B’、A’−A’、A’−B、A’−A、A’−B’を整理して図14に示す。パターンA、A’、B、B’の定義から分かるように、例えばHCNパターンAAとA’A’は同じパターンになり、他のHCNパターンについても図14に示すように同じものがある。
【0060】
以上の関係に基づいて、図12,13の接続関係およびHCNパターンを整理したものを図15(a),(b) に示す。ここで、ハッチングした箇所では、入出力ポート間で上位2ビットが等しく、下位4ビットのうち1ビット異なるもの同士を接続し、HCNパターンAA(A’A’)、AA’(A’A)、AB(A’B’)、AB’(A’B)のいずれかになる。また、入出力ポート間で上位2ビットのうち1ビットが異なり、下位4ビットが等しいもの同士を接続した箇所では、HCNパターンA−A(A’−A’)、A−A’(A’−A)、A−B(A’−B’)、A−B’(A’−B)のいずれかになる。
【0061】
これを組み合わせることにより、図3に示す8ポートのAWGにより4次HCNを構成した場合と同様に、32ポートのAWGにより7次HCN(128 ノード) を構成することができる。 128ノードのノード番号は7ビットの0000000〜1111111となるが、ここでは上位3ビットと下位4ビットに分けて考える。さらに、32の入出力ポートを0〜7と8〜15と16〜23と24〜31の4つのブロック1〜4に分け、それぞれにパターンA、A’、B、B’のいずれかを割り当てる。
【0062】
(32ポートのAWGによる7次HCN)
図16は、32ポートのAWGによる7次HCNの接続関係(1) を示す。ここでは、入力ポートのブロック1〜4にまず上位3ビットの000〜011を順に割り当て、同時にそれぞれ組となる上位3ビットを100〜111を下記の条件に従って決め、さらに下位4ビットとしてパターンA、A’を割り当てる。また、出力ポートのブロック1〜4にまず上位3ビットの000〜011を順に割り当て、同時にそれぞれ組となる上位3ビットの100〜111を下記の条件に従って決め、さらに下位4ビットとしてパターンA、A’、B、B’を割り当てる。すなわち、AWGの各入出力ポートに接続される光カプラには、それぞれ4つのノードが接続されることになる。
【0063】
図17は、32ポートのAWGによる7次HCNの接続関係(2) を示す。図16との違いは、各ブロックの出力ポートに接続するノード番号の下位4ビットのパターンの配列(組み合わせ)が異なることである。図18は、32ポートのAWGによる7次HCNの接続関係(3) を示す。図16との違いは、各ブロックの出力ポートに接続するノード番号の上位3ビットの配列(組み合わせ)が異なることである。ここでは、出力ポートのブロック1〜4にまず上位3ビットの000,001,100,101を順に割り当て、同時にそれぞれ組となる上位3ビットの011,010,111,110を下記の条件に従って決め、さらに下位4ビットとしてパターンA、A’、B、B’を割り当てる。
【0064】
ここで、入出力ポートに接続されるノード番号の上位3ビットおよび下位4ビットの組み合わせの条件1〜4について、図16〜18の例を参照して具体的に説明する。
【0065】
条件1は、各ブロックの入出力ポートに接続するノード番号は、上位3ビットのうち2ビットが異なるものを組み合わせる。例えば、入力ポートのブロック1については000に対して101、入力ポートのブロック2については001に対して100というように割り当てる。
【0066】
条件2は、各ブロックの入出力ポートに接続するノード番号を対応させたときに、図16〜18のハッチング箇所で、上位3ビット同士で3ビット一致が1組、残り3組が2ビット相違する組み合わせになるように割り当てる。例えば、図19に示すように、入力ポートのブロック1において000と101を対にすると、出力ポートのブロック1において000と対になるのは110か011となる。図16,17は図19(a) の組み合わせを採用し、図18は図19(b) の組み合わせを採用している。
【0067】
条件3は、各ブロックの入出力ポートに接続するノード番号を対応させたときに、図16〜18にハッチングしていない箇所で、上位3ビット同士で1ビット相違が3組となる組み合わせになるように割り当てる。例えば、図20に示すように、入力ポートのブロック1において000と101を対にすると、出力ポートのブロック2において001と対になるのは111か010となる。図16,17は図20(a) の組み合わせを採用し、図18は図20(b) の組み合わせを採用している。
【0068】
条件4は、各ブロックの入出力ポートに接続するノード番号を対応させたときに、図16〜18にハッチングしていない箇所で、上位3ビット同士で1ビット相違の3組の下位4ビットによるHCNパターンが互いに異なるように割り当てる。例えば、図16の入力ポートのブロック1において、上位3ビットの000、101に対する下位4ビットをパターンA、A’とすると、出力ポートのブロック2において、上位3ビットの001、111に対する下位4ビットをパターンA’、Bとする。これにより、上位3ビット同士で1ビット相違の3組(000−001、101−001、101−111)において、互いに異なるHCNパターンA−A’、A’−A’、A’−Bが形成される。
【0069】
図16〜18のハッチングしていない箇所では、図14に示す4つのHCNパターンA−A(A’−A’)、A−A’(A’−A)、A−B(A’−B’)、A−B’(A’−B)のうち、互いに異なる3つを重ねることになる。そのHCNパターンを図21に示す。
【0070】
ここで、図16において、32ポートのAWGの各入出力ポートに接続される4つのノード番号を図22に示し、○、●、△、▲、◆で表示するHCNパターンを図23に示す。このマークを付したところが、HCN接続する入出力ポート位置を示し、対応する波長が決定される。
【0071】
なお、図16〜18に示したHCN接続関係は一例であり、上記の条件1〜4を満足すれば、入出力ポートにそれぞれ接続するノード番号の上位3ビットおよび下位4ビットの組み合わせおよび配列は任意に選択可能である。
【0072】
また、32ポートのAWGによる6次HCN(64ノード)は、AWGのコネクション数L=32×32=1024、6次HCNのコネクション数M=6×2=384 である。7次HCN(128 ノード)のコネクション数M=7×2=896 である。したがって、ともにL>Mの関係を満たすので、上記のように32ポートのAWGで6次HCNおよび7次HCNが実現される。
【0073】
このように、従来の8ポートのAWGによる3次HCN(8ノード) や16ポートのAWGによる4次HCN(16ノード) に対して、本発明では8ポートのAWGと1×2光カプラによる4次HCN(16ノード) 、16ポートのAWGと1×2光カプラによる5次HCN(32ノード) 、32ポートのAWGと1×2光カプラによる6次HCN(64ノード) 、32ポートのAWGと1×4光カプラによる7次HCN( 128ノード) が可能となる。すなわち、少ないポート数のAWGと安価な光カプラを用いて、1次または2次上の大規模なHCNを実現することができる。以下同様にして、64ポートのAWGと1×4光カプラによる8次HCN(256 ノード) 、 128ポートのAWGと1×4光カプラによる9次HCN(512 ノード) 、 128ポートのAWGと1×8光カプラによる10次HCN(1024ノード) 等、順次拡張していくことができる。
【0074】
(第2の実施形態)
図24は、本発明の波長多重ネットワークの第2の実施形態を示す。本実施形態は、ノード数4の2次HCNをサブHCNとし、4つのサブHCNを接続して4次HCN(ノード数16)を構成する場合について説明する。
【0075】
図において、サブHCN00〜11は、それぞれノード0000〜0011、ノード0100〜0111、ノード1000〜1011、ノード1100〜1111を収容し、各ノード間がHCN接続されている。例えば、サブHCN00では、ノード0000−0001、0000−0010、0001−0011、0010−0011間がそれぞれ双方向接続されている。なお、サブHCNを実現する際のインターコネクションの種類については特に言及しない。
【0076】
また、各ノードには、複数の波長信号光を多重化して出力する光送信部と、入力された波長多重信号光を分波して受信する光受信部が備えられる。一方、各サブHCNには、外部ネットワークへのインターフェースとして信号出力用AWG5および信号入力用AWG6が接続される。各ノードの光送信部および光受信部には、信号出力用AWG5の対応する入力ポートおよび信号入力用AWG6の対応する出力ポートが接続される。なお、各ノードは、信号出力用AWG5および信号入力用AWG6の同一のポート番号を使用する。例えば、ノード0000には、信号出力用AWG5の入力ポート0と信号入力用AWG6の出力ポート0が接続される。
【0077】
各サブHCN00〜11は、信号出力用AWG5および信号入力用AWG6を介してHCN接続される。すなわち、サブHCN00−01、00−10、01−11、10−11間が双方向接続される。ただし、各サブHCNの接続では、信号出力用AWG5および信号入力用AWG6の同一のポート番号を使用する。例えば、サブHCN00とサブHCN01を接続する際には、信号出力用AWG5の出力ポート0と信号入力用AWG6の入力ポート0が接続される。信号出力用AWG5および信号入力用AWG6の入出力ポートと入出力波長の関係を図25に示す。
【0078】
ここで、サブHCNをまたぐHCN接続では、例えばサブHCN00のノード0000と、サブHCN01のノード0100およびサブHCN10の1000を接続することになる。このとき、図25の関係によると、ノード0000から波長λ0 、λ1 の信号光を送出することによって接続可能となる。ノード0000から送出された波長λ0 の信号光は、サブHCN00の信号出力用AWG5の入力ポート0へ入力され、出力ポート0から出力される。信号出力用AWG5の出力ポート0には、サブHCN01の信号入力用AWG6の入力ポート0が接続されているので、この波長λ0 の信号光は信号入力用AWG6の出力ポート0からノード0100へ入力される。同様に、ノード0000から送出された波長λ1 の信号光は、サブHCN00の信号出力用AWG5およびサブHCN10の信号入力用AWG6を通過し、ノード1000へ入力される。
【0079】
以下同様に、各ノードの入出力信号光の波長を適切に選択することによって、全てのノードをHCN接続することが可能となる。すなわち、4つの2次HCN(ノード数4)を、AWGを介してHCN接続することにより、4次HCN(16ノード)を実現される。
【0080】
本構成によれば、サブHCNの信号入出力用AWGのポート数分だけHCNの次数を拡張することが可能である。図24の場合で言えば、信号入出力用AWGが4ポートあるので、この4ポートを用いて16個のサブHCNを図26のようなHCN接続することにより、最大6次HCN(64ノード)まで拡張することが可能である。なお、図26において、9はサブHCNを示し、各サブHCNが接続線を介して接続される。
【0081】
以上説明したように、本実施形態によれば、HCN接続されたサブHCN間を接続するために、各ノードに波長多重信号の送受信部を設け、サブHCNに信号出力用AWG5と信号入力用AWG6を設け、これら2つのAWGを用いて複数のサブHCNをHCN接続することにより、HCNの次数あるいはノード数を容易に拡張することができる。
【0082】
(第3の実施形態)
図27は、本発明の波長多重ネットワークの第3の実施形態を示す。本実施形態は、図24に示す第2の実施形態のサブHCN内の配線をWDM方式とAWGを用いて実現し、さらにサブHCN内でノード間を入出力する波長とサブHCN間を入出力する波長の帯域を分け、それぞれの帯域ごとに合分波する群合分波器を用いて各ノードからの信号入出力線をそれぞれ1本とする構成について説明する。
【0083】
図において、サブHCN00、01は、それぞれノード0000〜0111、ノード1000〜1111を収容し、各ノード間が8ポートのAWG1を介してHCN接続される。8ポートのAWGによる3次HCNは、図37に示す従来のHCNでも対応できる。
【0084】
各ノードには、複数の波長信号光を多重化して出力する光送信部と、入力された波長多重信号光を分波して受信する光受信部が備えられる。一方、各サブHCNには、外部ネットワークへのインターフェースとして信号出力用AWG5および信号入力用AWG6が接続される。各ノードの光送信部には、群分波器7を介してAWG1および信号出力用AWG5の対応する入力ポートが接続され、各ノードの光受信部には、群合波器8を介してAWG1および信号入力用AWG6の対応する出力ポートが接続される。
【0085】
図28は、群分波器7の機能を示す。なお、群合波器8は群分波器7と可逆であるので、ここでは群分波器7によりその機能を説明する。図28(a) に示す群分波器7aは、サブHCN内をHCN接続するための信号光の使用波長帯をλ0 〜λp−1 の短波長側とし、サブHCN間を接続するための信号光の使用波長帯をλp 〜λq の長波長側とする構成に適用される。群分波器7aの動作は、入力された波長多重信号光をサブHCN内接続用の波長帯とサブHCN間接続用の波長帯とを分波して出力する。このような機能は、例えば入力波長多重信号光を光カプラなどを用いて2分岐し、一方の出力には短波長側の波長帯のみを通過するハイパス光フィルタを接続し、他方の出力には長波長側の波長帯のみを通過するローパス光フィルタを接続することにより実現できる。また、短波長側を波長1.3 μm帯とし、長波長側を波長1.55μm帯とすれば、市販のWDMカプラを用いることもできる。
【0086】
図28(b) に示す群分波器7bは、サブHCN内をHCN接続するための信号光の使用波長と、サブHCN間を接続するための信号光の使用波長が交互になるような構成に適用される。このような群分波器7bは、例えば入力波長多重信号光を光カプラなどを用いて2分岐し、各出力に透過波長に周期性のあるファブリペロ型フィルタ等を接続することにより実現できる。
【0087】
このように、本実施形態では、サブHCN内接続用のAWG1と、サブHCN間接続用の信号出力用AWG5および信号入力用AWG6をそれぞれ用意し、サブHCN内外への接続の切り分けをAWG外の群分波器7および群合波器8で実現することにより、各ノードに入出力する信号線が2本だけで第2の実施形態と同様の機能を実現することができる。さらに、光サーキュレータを組み合わせることにより、各ノードへの入出力信号線を1本にすることが可能となる。また、本実施形態の構成では波長選択の自由度を大きい。例えば、上記のようにサブHCN内の接続には安価な1.3 μm帯の光部品を用い、サブHCN間の接続には長距離伝送が可能な1.55μm帯の光部品を用いることが可能となる。そのため、ネットワークを安価に実現することが可能となる。
【0088】
なお、図27のHCNは、8ノードからなる3次HCNを2個接続して4次HCN(16ノード) を実現する構成である。ネットワーク拡張用のAWGは8ポートなので、これを全て利用すれば最大で 256個のサブHCNをHCN接続することができる。その場合には、全体で11次HCN(2048ノード)、各ノードの入出力波長信号数は11となる。
【0089】
図29は、第3の実施形態のサブHCNとして第1の実施形態の構成(図1)を適用した例を示す。図において、ノード0000〜1111、AWG1、光カプラ2,3は図1に示す第1の実施形態の構成に対応し同様に接続される。また、群分波器7および群合波器8、サブHCN間接続に用いる信号出力用AWG5および信号入力用AWG6は、図27に示す第3の実施形態に対応する。
【0090】
ここで、群分波器7−1は、ノード0000〜0111からの出力信号光を分波し、AWG1の入力ポート0〜7および信号出力用AWG5の入力ポート8〜15に接続する。群分波器7−2は、ノード1000〜1111からの出力信号光を分波し、AWG1の入力ポート0〜7および信号出力用AWG5の入力ポート0〜7に接続する。群合波器8−1は、AWG1の出力ポート0〜7および信号入力用AWG6の出力ポート15〜8の出力信号光をノード0000〜0111に接続する。群合波器8−2は、AWG1の出力ポート0〜7および信号入力用AWG6の出力ポート0〜7の出力信号光をノード1111〜1000に接続する。
【0091】
このような構成により、少ないポート数のAWGを用いてHCNを構成することが可能となり、経済的にネットワークを構築できる。図29のサブHCNのノード数は16で4次HCNとなっている。このサブHCNでサブHCN間接続に用いる信号入出力用AWG5,6は16ポートなので、これを全て利用すれば216個のサブHCNをHCN接続することができる。その場合には、全体で20次HCN(1,048,576 ノード)となる。
【0092】
以上説明したように、図27〜29に示す第3の実施形態では、各ノードへの入出力信号線の数を少なくすることができ、経済的にHCNを実現することが可能となる。
【0093】
(第4の実施形態)
図30は、本発明の波長多重ネットワークの第4の実施形態を示す。本実施形態は、第2および第3の実施形態において、他のサブHCNとの接続用に設けられている信号出力用AWG5の出力ポートに波長多重・時間多重変換回路(WDM/TDM)を接続し、信号入力用AWG6の入力ポートに時間多重・波長多重変換回路(TDM/WDM)を接続することにより、再帰的なネットワーク構築を可能とするものである。
【0094】
図において、サブHCN9は、ここでは図27に示す第3の実施形態の1つのサブHCNとする。信号出力用AWG5の出力ポート0〜7には、それぞれWDM/TDM10が接続され、さらにその出力が波長多重回路11により波長多重されて外部に出力される。外部からの波長多重信号は波長分離回路12により波長分離され、さらにそれぞれ対応するTDM/WDM13を介して信号入力用AWG6の入力ポート0〜7に接続される。図30は、このようなサブHCN9を一つのノードとして階層的に接続した状態を示す。
【0095】
図31は、信号出力用AWG5の各出力ポートに接続されるWDM/TDM10の構成例を示す。WDM/TDM10は、WDM/TDM変換部14と光源15から構成される。
【0096】
WDM/TDM変換部14には、波長多重信号光(図ではλ0 〜λ3 )が入力される。ここでは、各波長信号光は強度変調されたパルス信号とする。WDM/TDM変換部14は、入力された複数の波長信号光を分波し、各波長ごとに電気信号に変換した後にパルス幅を圧縮して時間軸上に多重化する。さらに、この時分割多重信号で光源15から出力される波長λa の光を変調して出力する。なお、光源15は予め発振波長が決められた光源を用いてもよいし、波長可変光源を用いてもよい。このようにWDM/TDM10は、複数の異なる波長の光信号を単一波長の光信号に変換する機能をもつ。なお、ここでは、入出力信号光として強度変調された光信号を想定しているが、位相変調、周波数変調など他の変調方式であってもよい。
【0097】
信号出力用AWG5の各出力ポートに接続されるWDM/TDM10の各光源15の波長は互いに異なっており、それぞれ異なる単一波長の光に時間多重された信号が図30に示す波長多重回路11により波長多重される。この波長多重された信号は、図30の波長分離回路12で波長分離されて各TDM/WDM13に入力される。
【0098】
図32は、信号入力用AWG6の各入力ポートに接続されるTDM/WDM13の構成例を示す。TDM/WDM13は、TDM/WDM変換部16と複数の光源17から構成され、WDM/TDM10と逆の動作をする。
【0099】
TDM/WDM変換部16には、単一波長の光に時間多重された信号が入力され、一旦電気信号に変換して複数の時間多重分離信号を生成する。そして、時間多重分離された各信号は、互いに波長が異なる光源17からの光をそれぞれ変調し、波長多重して出力する。なお、複数の光源17は、互いに異なる波長の光源を複数個用いてもよいし、波長可変光源を用いてもよい。
【0100】
このように、サブHCNの入出力端にWDM/TDM10およびTDM/WDM13を付加することにより、サブHCNをサブHCNと同一構成のネットワークのノード部分に埋め込むことが可能となる。その際、WDM/TDM10から出力される信号光の波長、TDM/WDM13から出力される信号光の波長は、それぞれネットワーク全体がHCNを構成するように設定される必要がある。図30では8ノードからなる3次HCNを2回再帰的に構成することによって、64ノードからなる6次HCNを実現している。同じような構成を繰り返すことによって、ネットワーク規模をさらに拡大することが可能である。
【0101】
図33は、第4の実施形態を用いて再帰的にネットワークを構成した場合の物理的なネットワークの構成を示す。図において、21はサブHCN内のノード、22はサブHCNのノード以外のAWGを含む回路部分、23は再帰的にネットワークを構成した際の上位ネットワークのノード以外の回路部分を表す。
【0102】
サブHCNは、AWGを中心としたスター網構成をもつと見ることもできるので、再帰的なネットワーク構成では図のような階層型スター網構成をとる。これは、現在の通信網の構成に近い形であり、既存のネットワークとの整合性もよいと言える。また、階層の上部にいくにつれて、各光ファイバに多重化される信号の容量が大きくなるので、本発明の第2の実施形態と組み合わせた構成も現実的な実現方法として考えられる。
【0103】
以上説明したように、本実施形態によれば、サブHCNを相互にHCN接続して大規模なHCNを構成する波長多重ネットワークにおいて、WDM/TDM10およびTDM/WDM13を組み合わせることによって再帰的なネットワーク構成を可能とし、大規模なHCNが実現可能となる。
【0104】
(第5の実施形態)
ところで、第2および第3の実施形態では、サブHCN同士を接続するためにAWGを用いており、その間の配線はAWGのポート数および接続するサブHCN数に応じて複雑になる。例えば、AWGのポート数が4であれば、最大で16個のサブHCNのHCN接続が可能であるが、各サブHCNが互いに離れていればその間をHCN接続することは容易ではない。第5の実施形態では、空間多重(SDM)を用いることにより、サブHCN間のケーブル布設を容易にしたものである。
【0105】
図34は、本発明の波長多重ネットワークの第5の実施形態を示す。本実施形態は、サブHCN00〜11間を接続するために、各サブHCNの信号出力用AWG5および信号入力用AWG6に接続される入出力線を多芯光ファイバケーブル24に収容し、インターコネクションノード25に集線した構成になっている。なお、サブHCN内の構成は、第2および第3の実施形態のいずれでもよい。
【0106】
インターコネクションノード25は、複数の入出力線をHCN接続する。インターコネクションノード25内のHCN接続は、光ファイバをHCN接続してもよいし、平面光導波路を用いてHCN接続する導波路パターンを形成してもよい。なお、各サブHCNの信号出力用AWG5および信号入力用AWG6は4ポートあり、最大で16個のサブHCNを接続可能であるので、インターコネクションノード25ではそのための空きポートが用意されている。
【0107】
このように、サブHCNの入出力線をインターコネクションノード25に集線し、その中でHCN接続する構成にすることにより、互いに離れた位置にあるサブHCN同士を直接HCN接続する場合に比べて、配線が単純になるとともに、光ファイバ敷設の手間を簡略化することができる。これにより、経済的にHCNを構成することが可能となる。
【0108】
(第6の実施形態)
図35は、本発明の波長多重ネットワークの第6の実施形態を示す。本実施形態は、これまで説明した各実施形態を組み合わせて、大規模なHCNを階層的に実現する構成を示す。
【0109】
図において、26はノード、27はAWGと群合分波器とWDM/TDMとTDM/WDMからなるノード、28はAWGと群合分波器からなるノード、29はインターコネクションノード、30〜33は第1〜第4のサブHCN階層を表す。各階層の構成は、例えば第1階層および第2階層に第4の実施形態の構成(図30)を適用し、第3階層には第5の実施形態の構成(図34)を適用しており、第4階層はノード間を直接HCN接続する構成になっている。このように、本発明の各実施形態および直接HCN接続する構成を組み合わせて階層的にHCNを構成することにより、既存の通信網と整合がとれた形で大規模なHCNを実現することができる。
【0110】
ここでサブHCNの階層化により実現可能な伝送容量の具体的数値例を示す。
第1階層では、各ノードの伝送容量を2.5[Gbit/s]×4チャネル(4波)、ノード数を16とすると、10 [Gbit/s]×16=160[Gbit/s]が実現する。
【0111】
第2階層まででは、各ノードの伝送容量が2.5[Gbit/s]×8チャネル(8波)、ノード数が256 となり、20 [Gbit/s]×256 =5.12 [Tbit/s]が実現する。
第3階層まででは、各ノードの伝送容量が2.5[Gbit/s]×12チャネル(12波)、ノード数が4,096 となり、30 [Gbit/s]×4096=122.88 [Tbit/s]が実現する。
【0112】
第4階層まででは、各ノードの伝送容量が2.5[Gbit/s]×16チャネル(16波)、ノード数が65,536となり、40 [Gbit/s]×65536 =2.62 [Pbit/s]が実現する。
【0113】
以上説明したように、本実施形態によれば、本発明の第1〜第5の実施形態の構成を組み合わせて階層的にHCNを構成することによって、大規模なHCNを実現することができる。しかも、上記のように階層化によりペタビットネットワークが実現可能な場合でも、上位の階層で各ノードの処理速度が飛躍的に大きくなることがなく、現状の技術で十分に対応可能である。
【0114】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の波長多重ネットワークは、WDM方式と周回性波長多重分離素子(例えはAWG)を組み合わせたHCNにおいて、次のような効果が得られる。
【0115】
AWGの入出力ポートに光カプラを接続し、AWGの入出力ポートに複数のノードを接続することにより、少ないポート数のAWGを用いて大規模なHCNを実現することができる。
【0116】
また、AWGをサブHCN間の信号入出力用に用いることにより、HCNをさらに拡張することが可能になる。
また、サブHCN内のHCN接続用とサブHCN間のHCN接続用の波長帯を分離し、波長帯ごとに合分波を行う群合分波器を用いることにより、サブHCN内外の接続をAWGで実現し、全体として配線数を削減することができる。
【0117】
また、WDM/TDM、TDM/WDMの各変換回路をサブHCN接続時に用いることにより、再帰的なネットワーク構成が可能となり、現状のネットワーク構成との整合性がよい大規模なネットワークを経済的に実現することができる。
【0118】
さらに、以上の各構成を組み合わせることにより、大規模かつ大容量のネットワークを低コストで実現することができる。
なお、本発明の波長多重ネットワークは、主にLAN、WANへの適用を想定しているが、適用分野はこれに限られるものでなく、広域ネットワークや並列処理装置内のプロセッサ間、プロセッサ−メモリ間ネットワーク、あるいはルータ、ATMスイッチ内の配線としても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の波長多重ネットワークの第1の実施形態を示す図。
【図2】8ポートのAWGを用いて4次HCN(16ノード)を構成する過程を説明する図。
【図3】8ポートのAWGによる4次HCNの接続関係(1) を示す図。
【図4】8ポートのAWGによる4次HCNの接続関係(2) を示す図。
【図5】8ポートのAWGによる4次HCNの接続関係(3) を示す図。
【図6】8ポートのAWGによる4次HCNの接続関係(4) を示す図。
【図7】8ポートのAWGによる4次HCNの接続関係(その他)を示す図。
【図8】16ポートのAWGによる5次HCNの接続関係(1) を示す図。
【図9】16ポートのAWGによる5次HCNの接続関係(2) を示す図。
【図10】16ポートのAWGによる5次HCNの接続関係(3) を示す図。
【図11】16ポートのAWGによる5次HCNの接続関係(4) を示す図。
【図12】32ポートのAWGによる6次HCNの接続関係(1) を示す図。
【図13】32ポートのAWGによる6次HCNの接続関係(2) を示す図。
【図14】HCNパターン例を示す図。
【図15】32ポートのAWGによる6次HCNの接続関係(図12,13)を示す図。
【図16】32ポートのAWGによる7次HCNの接続関係(1) を示す図。
【図17】32ポートのAWGによる7次HCNの接続関係(2) を示す図。
【図18】32ポートのAWGによる7次HCNの接続関係(3) を示す図。
【図19】32ポートのAWGによる7次HCNを構成する条件2を説明する図。
【図20】32ポートのAWGによる7次HCNを構成する条件3を説明する図。
【図21】32ポートのAWGによる7次HCNを構成する条件4を説明する図。
【図22】7次HCNにおける32ポートのAWGとノードの接続関係を示す図。
【図23】32ポートのAWGによる7次HCNのHCNパターンを示す図。
【図24】本発明の波長多重ネットワークの第2の実施形態を示す図。
【図25】信号入出力用AWG5,6の入出力ポートと入出力波長の関係を示す図。
【図26】4次HCNの接続関係を示す図。
【図27】本発明の波長多重ネットワークの第3の実施形態を示す図。
【図28】群分波器7の機能を説明する図。
【図29】第3の実施形態のサブHCNとして第1の実施形態の構成(図1)を適用した例を示す図。
【図30】本発明の波長多重ネットワークの第4の実施形態を示す図。
【図31】WDM/TDM10の構成例を示す図。
【図32】TDM/WDM13の構成例を示す図。
【図33】第4の実施形態を用いて再帰的にネットワークを構成した場合の物理的なネットワークの構成を示す図。
【図34】本発明の波長多重ネットワークの第5の実施形態を示す図。
【図35】本発明の波長多重ネットワークの第6の実施形態を示す図。
【図36】スターカプラを用いた従来の波長多重ネットワークの構成例を示す図。
【図37】WDM方式とAWGを組み合わせてHCNを実現する従来例を示す図。
【図38】ハイパーキューブネットワークの構成を示す図。
【図39】AWGの入出力ポート間の信号波長および各入出力ポートに接続されるノードの関係を示す図。
【符号の説明】
1 アレイ導波路回折格子型フィルタ(AWG)
2,3 光カプラ
5 信号出力用AWG
6 信号入力用AWG
7 群分波器
8 群合波器
9 サブHCN
10 波長多重・時間多重変換回路(WDM/TDM)
11 波長多重回路
12 波長分離回路
13 時間多重・波長多重変換回路(TDM/WDM)
14 WDM/TDM変換部
15 光源
16 TDM/WDM変換部
17 光源
21 サブHCN内のノード
22 サブHCNのノード以外のAWGを含む回路部分
23 上位ネットワークのノード以外の回路部分
24 多芯光ファイバケーブル
25 インターコネクションノード
26 ノード
27 AWGと群合分波器とWDM/TDMとTDM/WDMからなるノード
28 AWGと群合分波器からなるノード
29 インターコネクションノード
30〜33 第1〜第4のサブHCN階層
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a wavelength that realizes a high-throughput, fault-tolerant network by configuring a hypercube network using a wavelength multiplexing technique and a repetitive wavelength division multiplexing / demultiplexing element (for example, an arrayed waveguide grating filter (AWG)). Regarding multiple networks. In particular, the present invention relates to a network configuration method for easily expanding a large-scale network.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the spread of personal computers and the development of high-speed optical communication technology, the use of networks such as the Internet has been rapidly advancing. In the office, networking of in-house operations is progressing, for example, e-mails are used for office communications. Also, at home, e-mail and the Internet have begun to be used for external contacts, bank balance inquiries, electronic shopping, and the like. As the use of networks in all scenes of life progresses in this way, communication networks are required to have ever-increasing capacities.
[0003]
Communication networks are classified according to the scale such as the number of connection terminals and the connection distance. First, there is a LAN (Local Area Network) as a network for interconnecting computer terminals and the like in a relatively small area such as a building, a factory, an office, or a campus. A network whose network scale has spread to an area such as a region or a city is called a WAN (Wide Area Network) or a MAN (Metropolitan Area Network). Furthermore, wide area networks and the like have been considered as networks for domestic or worldwide use. These networks rarely exist alone, and constitute a huge network interconnected and spread around the world.
[0004]
The communication network includes a plurality of communication nodes and a transmission line connecting the communication nodes. The communication node has a plurality of input / output terminals, and has a switching function for outputting an input signal to a desired output destination. The transmission path secures communication between nodes. In order to speed up the network, it is effective to apply an optical communication system using an optical fiber as a transmission path. By applying an optical communication system using an optical fiber, it has become possible to dramatically increase the transmission capacity and transmission distance as compared with the case where a conventional metal cable is used.
[0005]
Optical communication systems mainly include an optical time division multiplexing communication system (TDM), an optical wavelength multiplexing communication system (WDM), and a spatial multiplexing communication system (SDM) in which optical fibers are multi-core to transmit and receive signals. In the TDM method, a plurality of electric signals are multiplexed on a time axis, converted into a high-speed optical signal, and input to an optical fiber. At the receiving end, the received optical signal is converted into an electric signal, separated into a plurality of original signals, and output. Near-infrared light generally used in the optical communication system is an electromagnetic wave of several hundred terahertz, and it is possible in principle to generate a terahertz-order modulated signal. Optical time division multiplexing communication of several hundred gigabits per second at the laboratory level and 40 gigabits per second at the practical level have already been realized.
[0006]
The WDM method is a method of converting a plurality of electric signals into a plurality of modulated signal lights having different wavelengths from each other and transmitting the modulated signal light through one optical fiber. At the optical receiving end, the signal light is separated for each wavelength using an optical filter, converted into an electric signal, and output. The wavelength division multiplexing communication method has a feature that, compared to the optical time division multiplexing communication method, large-capacity communication is possible even if the signal speed of each modulated signal light is not so large, so that a load on an electric circuit is small. Therefore, a network configuration method based on the wavelength division multiplexing communication system has been actively researched and developed recently.
[0007]
As a network configuration method using the WDM system, a star network configuration using a star coupler has been conventionally proposed.
FIG. 36 shows a configuration example of a conventional wavelength multiplexing network using a star coupler. In the figure, 41-1 to 41-4 are optical transmitters, 42 is a star coupler, 43-1 to 43-4 are optical filters, and 44-1 to 44-4 are optical receivers. The star coupler 42 is an optical element having a function of broadcasting signals input from a plurality of input terminals to all output terminals. The node has an optical transmitter for transmitting different wavelength signal light, and an optical receiver for extracting an arbitrary wavelength signal light by an optical filter and performing photoelectric conversion.
[0008]
In FIG. 36 (a), each optical transmitter sends out signal light of a single wavelength, and each optical receiver takes out signal light of a different wavelength by an optical filter and converts it into an electric signal. FIG. 36B shows a network configuration equivalent to that of FIG. 36A, in which nodes 45-1 to 45-4 having an optical transmitter and an optical receiver are connected in a ring. Thus, a network can be easily formed by using the star coupler and the wavelength multiplexing technique.
[0009]
Here, various variations are considered based on the network configuration of FIG. For example, if an optical transmitter is configured to transmit a signal light of an arbitrary wavelength by using a multi-wavelength light source or the like, and a different receiving wavelength is set for each optical receiver by an optical filter of the optical receiver, an optical transmission is performed. It is possible to transmit a signal from the device to an arbitrary optical receiver. Further, a configuration is also conceivable in which the output signal wavelength of the optical transmitter is fixed so as to be different from each other between the nodes, and the optical filter of the optical receiver is made variable. In this case, the optical receiver can receive an optical signal from any optical transmitter by controlling the variable optical filter.
[0010]
As described above, in a network in which the WDM system and the star coupler are combined, a switching function can be provided by adding a wavelength control element to the optical transmitter or the optical receiver. In these networks using the star coupler and the WDM system, signal transmission and switching are performed at the stage of an optical signal, so that high-speed transmission and high-speed channel switching can be performed. However, in the network configuration based on the star coupler, there is a problem in that the signal power needs to be broadcasted and the restriction on the optical power increases as the number of connection nodes increases.
[0011]
On the other hand, as a network configuration method based on a wavelength division multiplexing communication system that can reduce the constraints on optical power due to signal distribution and increase the number of nodes with a small number of components, an array waveguide diffraction grating type is used instead of a star coupler. Proposals have been made to realize a hypercube network (hereinafter, referred to as “HCN”) known as an efficient network configuration using a filter (hereinafter, referred to as “AWG”).
[0012]
FIG. 37 shows a conventional example in which HCN is realized by combining the WDM method and the AWG. This conventional example has a configuration disclosed in JP-A-8-242208 (Hypercube type interconnection network). FIG. 38 shows a configuration of a hypercube network including eight nodes.
[0013]
In the figure, eight nodes are indicated by addresses 000 to 111 assigned to them. Each of the nodes 000 to 111 has a transmission / reception unit 47, an optical multiplexer 48, and an optical demultiplexer 49. The input / output optical links of the nodes 000 to 111 are sequentially connected to the input / output ports 0 to 7 of the AWG 1. That is, the input port 0 and the output port 0 of the AWG1 are connected to the node 000, and similarly, the node 111 and the input port 7 and the output port 7 of the AWG1 are connected.
[0014]
FIG. 39 shows the relationship between signal wavelengths between input / output ports of the AWG and nodes connected to each input / output port. The 8-input 8-output AWG splits the signal light of wavelengths λ0 to λ7 input to the input port 0 into output ports 0 to 7, and outputs the signal light of wavelengths λ0 to λ7 input to the input port 1 to the output port. The wavelength and the output port are cyclically shifted in the same manner. That is, the input eight wavelengths are output from different output ports, respectively, and the signals from each input port are output from each output port as a wavelength multiplexed signal having different wavelengths. Such a property of the AWG is called looping property, and such an element is generally called a looping wavelength multiplexing / demultiplexing element. In this specification, AWG will be mainly described, but the present invention is not limited to AWG.
[0015]
Here, HCN will be briefly described. HCN is 2 n A type of network configuration for connecting (n is a positive integer) nodes, where node numbers are represented by binary numbers (the number of nodes is 2 n (Where n is a positive integer) is an n-bit binary number), and connects nodes in which only one bit of the node number is inverted. For example, in an HCN with eight nodes, the node 000 and the nodes 001, 010, and 100 may be connected, and FIG. 39 shows that the wavelengths used at that time may be set to λ1, λ2, and λ4. That is, as shown in FIG. 37, when an optical signal of wavelengths λ1, λ2, λ4 is input to the input port 0 of the AWG 1 from the node 000, it is demultiplexed to the output ports 1, 2, 4 and the nodes 001, 010, 100, respectively. Is input to The same applies to other nodes (indicated by hatching in FIG. 39). FIG. 38 shows a state where nodes are connected to each other according to such a connection rule. From the figure, it can be seen that the configuration is such that nodes are arranged at the corners of the cube. Incidentally, n is called the order of the HCN, and the HCN composed of eight nodes is called the tertiary HCN.
[0016]
By the way, it has been reported that HCN connecting between nodes by the above rules has various advantages. First, the number of wirings for interconnecting a large number of nodes can be reduced. nth-order HCN (number of nodes N = 2 n ), The total number of wirings M for realizing M = n2 is M = n2 n Individual. On the other hand, for example, when N nodes are completely coupled, the total number of wirings T is T = N 2 It becomes. Here, since M <T, as the total number of nodes increases, HCN becomes more advantageous in terms of the total number of wires.
[0017]
Next, the average number of hops (the number of nodes that pass through to reach a desired node) can be reduced. Although the maximum number of hops of the HCN is n, for example, in a mesh network, 2√N (N is the total number of nodes), and as the number of nodes increases, the HCN also becomes advantageous.
[0018]
Second is the simplicity of routing and the flexibility of the network. The routing of each node compares the destination node number of the transmitted signal with its own node number, if it is the same, captures it at its own node, and if it is different, the node of its own connected node The node number may be transferred to the node whose bit is inverted as compared with the destination node number. Further, as can be seen from FIG. 38, since there is not one route when performing signal transfer between arbitrary nodes, it is possible to control so that even if some wiring is cut, another route is bypassed. Although each node is connected to a plurality of nodes, the signal transfer throughput can be increased by dividing and transferring the signal of the same destination node to a plurality of wirings.
[0019]
As described above, the HCN has various advantages, and has been mainly applied as a connection network between processors or a processor-memory in a parallel computer. However, applying HCN to an actual network has a problem that wiring becomes complicated.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional HCN using the WDM method and the AWG, when the order of the HCN is increased to increase the network scale, the number of input / output ports of the AWG also needs to be increased. However, it is not easy to increase the number of ports of the AWG, and the number of ports that can be realized by the current technology is at most 32 ports. Therefore, only the fifth-order HCN can be realized by the conventional method.
[0021]
Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-242208 (Hypercube-type interconnection network) proposes a configuration in which a part of an AWG input / output port is used for expansion in order to secure expandability. Since the number of input / output ports of the AWG is limited as described above, it has been difficult to realize a large-scale HCN. Further, when the number of input / output ports is large, it is difficult to manufacture the AWG, and thus there is a problem that the AWG becomes expensive.
[0022]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wavelength multiplexing network capable of easily and inexpensively increasing the size of a network in an HCN that connects a plurality of nodes with an HCN using the WDM scheme and the AWG.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in an HCN in which a plurality of nodes are HCN-connected by using the WDM method and the AWG, the network can be enlarged by the following means.
[0024]
To increase the apparent number of input / output ports by arranging optical couplers at the input / output ports of the AWG, and to arrange the numbers, wavelengths, wavelengths, etc. of the nodes connected to each input / output port so as to be HCN-connected. Thus, a large-scale HCN is realized using an AWG having a small number of input / output ports.
[0025]
A large-scale HCN is realized by arranging a signal output AWG and a signal input AWG in a sub HCN composed of a plurality of nodes connected by the HCN and connecting each sub HCN by the WDM method.
[0026]
In the above-described HCN in which the plurality of sub-HCNs are HCN-connected by the WDM method, the HCN connection in the sub-network is also configured by using the AWG and the WDM method by combining the group multiplexer / demultiplexer. Thus, the number of optical fibers input / output from each node can be reduced, and a large-scale HCN can be realized at low cost.
[0027]
In the above HCN in which the plurality of sub HCNs are HCN-connected by the WDM method, a time multiplexing / wavelength multiplexing conversion circuit (TDM / WDM), a wavelength multiplexing / time multiplexing conversion circuit (WDM / TDM) is provided at a signal input / output terminal to the sub HCN. ) Are connected so that the HCN can be expanded recursively. Thereby, a larger-scale HCN is realized.
[0028]
In the above-described HCN in which the plurality of sub-HCNs are HCN-connected by the WDM method, a plurality of input / output lines to the sub-HCN are bundled, and the input / output lines of all the sub-HCNs are gathered at one location, and then the HCN connection is performed. . With such a configuration, the physical HCN connection can be made into a star network close to the configuration of the existing communication network, and the network construction cost including the laying of the optical fiber cable is reduced.
[0029]
By constructing the HCN hierarchically by combining the above-described units, the HCN can be constructed more efficiently.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment: Fourth-order HCN by 8-port AWG)
FIG. 1 shows a first embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention. In the present embodiment, a case will be described in which a fourth-order HCN (16 nodes) is configured using an 8-port AWG.
[0031]
In the figure, nodes 0000 to 1111 each have a transmission / reception unit, an optical multiplexer, and an optical demultiplexer. The output optical links of the nodes 0000 and 1000 are multiplexed by the optical coupler 2 and connected to the input port 0 of the AWG 1. Similarly, the output optical links of the nodes 0001 to 0111 and the nodes 1001 to 1111 are similarly coupled by the optical coupler 2. And is connected to the input ports 1 to 7 of the AWG 1 in order. Further, the optical coupler 3 is connected to the output ports 0 to 7 of the AWG 1, and one of the two branched input optical links is connected to the nodes 0000 to 0111 in order, and the other input optical link is connected to the nodes 1111 to 1000. Is done.
[0032]
The basic configuration of this embodiment is the same as the conventional HCN shown in FIG. The difference is that the optical couplers 2 and 3 are connected to the input / output ports of the AWG 1 to enable input / output of wavelength multiplexed signal light from two nodes per AWG 1 port. At that time, the node 0000 connects to the input port 0 and the output port 0 of the AWG1, and the node 1000 connects to the input port 0 and the output port 7 of the AWG. Similarly, node 0001 connects to input port 1 and output port 1 of AWG1, and node 1001 connects to input port 1 and output port 6 of AWG1. That is, nodes 0000 to 0111 are sequentially connected to input / output ports 0 to 7 of the same number, while nodes 1000 to 1111 are connected to input ports 0 to 7 in order and output ports 7 to 0 in reverse order. Connecting.
[0033]
Here, a description will be given of a principle that a quaternary HCN (16 nodes) can be configured using an 8-port AWG by such a connection. The 16 nodes 0000 to 1111 are divided into two groups of the most significant bits 0 and 1, and those in which the node number and the AWG input / output port number match for the lower three bits are shown in FIG. FIG. 2 (b) shows an example in which the input port numbers of the AWG match and the output port numbers are connected in reverse order.
[0034]
FIG. 2A shows a case where nodes 0000 to 0111 are connected to input ports 0 to 7 and nodes 0000 to 0111 are connected to output ports 0 to 7. The same input / output relationship as the tertiary HCN shown in FIG. (Indicated by hatching in the figure). The wavelength used between the input and output ports of the HCN connection is the same as in FIG.
[0035]
FIG. 2B shows a configuration in which nodes 1000 to 1111 are connected to input ports 0 to 7 and nodes 1111 to 1000 are connected to output ports 0 to 7. The descending order of the nodes connected to output ports 0 to 7 is as follows. It is opposite to that of FIG. In such an arrangement, the HCN may connect, for example, the node 1000 to the nodes 1001, 1010, and 1100, and the wavelengths used at that time may be set to λ3, λ5, and λ6. The same applies to other nodes (indicated by hatching in the figure). Thus, it is understood that two types of symmetric tertiary HCNs are configured, and two nodes can be simultaneously connected to the input port and the output port, respectively.
[0036]
FIG. 3 shows the connection relationship (1) of the quaternary HCN by the 8-port AWG. This is a combination of FIGS. 2A and 2B, and the wavelength between the input and output ports is omitted. Nodes (0000, 1000) to (0111, 1111) are connected in pairs to input ports 0 to 7 of the AWG, and nodes (0000, 1111) to (0111, 1000) are connected to output ports 0 to 7. Each is connected in pairs. The circles indicate the combinations for HCN connection indicated by hatching in FIG. 2 (a), and the triangles indicate the combinations for HCN connection indicated by hatching in FIG. 2 (b). Also, ● and ▲ indicate that the node shown in FIG. 2 (a) and the node shown in FIG. 2 (b) are connected by HCN.
[0037]
That is, for example, the node 0000 connected to the input port 0 needs to be connected to the nodes 0001, 0010, 0100, and 1000 according to the definition of HCN, and is connected at λ1, λ2, λ4, and λ7, respectively. On the other hand, the nodes 1000 connected to the same input port 0 must be connected to the nodes 0000, 1001, 1010, and 1100 according to the definition of HCN, and are connected at wavelengths λ0, λ6, λ5, and λ3, respectively. This indicates that even when wavelength multiplexed signals from two nodes are multiplexed and input to one port, HCN connection is possible without overlapping wavelengths for connection. . The same can be seen from FIG. 3 for the other input / output ports.
[0038]
Therefore, according to the present embodiment, an optical coupler or the like is connected to the input / output port of the AWG so that a plurality of nodes are connected to each input / output port. By appropriately selecting the signal wavelength of the node, an HCN having a larger number of nodes than the number of ports of the AWG can be realized. That is, in the related art, the 16th port AWG is required for the quaternary HCN (16 nodes), but in the present embodiment, it is possible with the 8 port AWG. Since the AWG becomes difficult and expensive to manufacture as the number of ports increases, if the configuration of the present embodiment is applied, the number of ports of the AWG can be reduced using an inexpensive optical coupler, and HCN can be economically reduced. It can be realized.
[0039]
The relationship between the number of ports of the AWG and the scale of the HCN that can be realized by the number of ports depends on the number of connections L provided by the AWG and the number of connections M for configuring the HCN. Assuming that the number of input ports of the AWG is p (the number of output ports is also the same), the number of connections L provided by the AWG is the number of cells in the table of FIG. 3 and is p × p. On the other hand, the n-th order HCN (the total number of nodes is 2 n ) The total number of connections M is n × 2 n It is represented by In principle, an nth-order HCN can be realized only when L ≧ M.
[0040]
For example, in the first embodiment, the number of connections L = 8 × 8 = 64 because an AWG with eight ports is used. On the other hand, the total number of connections of the fourth-order HCN (16 nodes) M = 4 × 2 4 = 64. Therefore, the HCN that can be realized by using the 8-port AWG is up to the fourth order (16 nodes). In this case, L = M = 64, which indicates that all the connections provided by the AWG are used. In FIG. 3, all the cells are used for the HCN connection. It corresponds to that.
[0041]
By the way, in the first embodiment, two nodes are connected to one input port and one output port of the AWG, respectively, but there are restrictions on the combination of the nodes. For example, when the nodes 0000 and 1000 connected to the input port 0 and the nodes 0001 and 1110 connected to the output port 1 are seen, the nodes (0000-0001) having different node numbers by 1 bit between the input and output ports are found. Once connected, a condition is required that the nodes (1000-1110) of each other differ by 2 bits or more. If this condition is applied to all the input / output ports, for example, two nodes connected to the input port are different by one bit, and two nodes connected to the output port are different by four bits (all bits are inverted). That is, when any of the nodes 0001, 0010, 0100, and 1000 is paired with the node 0000 on the input port (output port) side (see FIG. 7B), the output port (input port) side Only the node 1111 is paired with the node 0000.
[0042]
However, there is a degree of freedom in the connection relationship between the input / output ports of the AWG and the nodes, that is, the arrangement of the nodes for the input / output ports. Hereinafter, this will be described. The array of nodes connected to the input / output ports 0 to 7 shown in FIG. In addition, the pattern A of the input port and the pattern A of the output port are a combination as described above and are not the same. AA indicates a pattern (HCN pattern) of ○, ●, △, ▲ indicating the HCN connection by the input port pattern A and the output port pattern A. Now, patterns A ′, B, and B ′ are defined as follows as another example of the node array.
[0043]
Pattern A ': Pattern A in which the array is inverted in units of 4 ports
Pattern B: Pattern A in which the array is inverted every two ports
Pattern B ': Pattern B in which the array is inverted in units of 4 ports (Pattern A' in which the array is inverted in units of 2 ports)
FIG. 4 shows the connection relation (2) of the quaternary HCN by the 8-port AWG. This is an output port of pattern A '. This HCN pattern is called AA '. FIG. 5 shows the connection relationship (3) of the quaternary HCN by the 8-port AWG. This is an output port of pattern B. This HCN pattern is called AB. FIG. 6 shows the connection relationship (4) of the quaternary HCN by the 8-port AWG. This is an output port of pattern B '. This HCN pattern is called AB '. 4 to 6, ,, ●, Δ, and ▲ are based on the same notation as in FIG. Further, even if the arrangement of the nodes connected to the input ports is changed to a pattern other than the pattern A, the HCN pattern can be similarly formed.
[0044]
Further, the pattern of the input / output ports is not limited to the above four patterns, and the arrangement may be changed at random. Here, FIG. 7A shows the connection relationship of the fourth-order HCN when the pattern A of the input port and the pattern A of the output port shown in FIG. 3 are shifted by one each. FIG. 7B shows the connection relationship of the quaternary HCN when the combination of the two nodes connected to the input port is changed.
[0045]
(Fifth-order HCN with 16-port AWG)
A case where a fifth-order HCN (32 nodes) is configured by a 16-port AWG using the four patterns defined above will be described. The node number of the 32 nodes is 0000 to 11111 in 5 bits, but here, the upper 1 bit and the lower 4 bits are considered separately. Further, the 16 input / output ports are divided into two blocks 1 and 2 of 0 to 7 and 8 to 15 respectively, and one of patterns A, A ', B and B' is assigned to each.
[0046]
FIG. 8 shows the connection relationship (1) of the fifth-order HCN by the 16-port AWG. Here, upper 1 bits 0 and 1 are allocated to blocks 1 and 2 of the input port, and pattern A is allocated to the lower 4 bits. Also, upper 1 bits 0 and 1 are assigned to output port blocks 1 and 2, and pattern A is assigned to the lower 4 bits.
[0047]
At this time, in the block 1 of the input port and the block 1 of the output port, and in the block 2 of the input port and the block 2 of the output port, the upper one bit is equal to each other. Thus, the HCN pattern AA is formed. On the other hand, in the block 1 of the input port and the block 2 of the output port, and in the block 2 of the input port and the block 1 of the output port, the upper 1 bit is different. Thus, HCN connection is established. This HCN pattern is called AA.
[0048]
FIG. 9 shows the connection relationship (2) of the fifth-order HCN by the 16-port AWG. Here, upper 1 bits 0 and 1 are allocated to input port blocks 1 and 2, and pattern A is allocated to the lower 4 bits. Also, upper 1 bits 0 and 1 are allocated to output port blocks 1 and 2, and patterns A and A 'are allocated to lower 4 bits, respectively.
[0049]
At this time, the HCN pattern AA is formed in the block 1 of the input port and the block 1 of the output port, and the HCN pattern AA ′ is formed in the block 2 of the input port and the block 2 of the output port. On the other hand, an HCN pattern AA ′ is formed in the input port block 1 and the output port block 2, and an HCN pattern AA is formed in the input port block 2 and the output port block 1.
[0050]
FIG. 10 shows the connection relationship (3) of the fifth-order HCN by the 16-port AWG. Here, upper 1 bits 0 and 1 are allocated to blocks 1 and 2 of the input port, and pattern A is allocated to the lower 4 bits. Also, upper 1 bits 0 and 1 are allocated to output port blocks 1 and 2, and patterns B and B 'are allocated to lower 4 bits, respectively.
[0051]
At this time, the HCN pattern AB is formed in the block 1 of the input port and the block 1 of the output port, and the HCN pattern AB ′ is formed in the block 2 of the input port and the block 2 of the output port. On the other hand, the HCN pattern AB ′ is formed in the block 1 of the input port and the block 2 of the output port, and the HCN pattern AB is formed in the block 2 of the input port and the block 1 of the output port.
[0052]
In this way, the input / output ports 0 to 15 are divided into two blocks of eight each, and the patterns A, A ′, B, B ′ or other patterns are assigned to each of them. (32 nodes). In FIGS. 8 to 10, the pattern A is assigned to each of the two blocks of the input port. However, the fifth order HCN can be similarly configured by assigning other patterns.
[0053]
FIG. 11 shows the connection relationship (4) of the fifth-order HCN by the 16-port AWG. Here, pairs of nodes 0000 to 01111 and nodes 1000 to 11111 are connected to input ports 0 to 15, respectively, and nodes 0000 to 01111 and nodes 11111 to 10000 are paired to output ports 0 to 15, respectively. . This is an extension of the configuration of the quaternary HCN using the 8-port AWG in FIG. 3 to the quintic HCN using the 16-port AWG. This concept can be sequentially extended to a 6th-order HCN using a 32-port AWG, a 7th-order HCN using a 64-port AWG, etc. However, in the following description, the configuration method is omitted, and A configuration method based on this block pattern will be described. ○, 表 記, △ in FIG. 11 are based on the same notation as in FIG. As for the 16-port AWG, [lambda] 0 to [lambda] 15 are cyclically allocated between the input and output ports, and the corresponding wavelength is selected for HCN connection.
[0054]
Note that the fifth-order HCN (32 nodes) by the 16-port AWG has the number of AWG connections L = 16 × 16 = 256 and the number of connections of the fifth-order HCN M = 5 × 2 5 = 128, and the relationship of L> M is satisfied, so that HCN is realized. Incidentally, the sixth-order HCN (the number of nodes 64) is M = 384, which is larger than L, and is not feasible.
[0055]
(Sixth-order HCN with 32-port AWG)
A case where a sixth-order HCN (64 nodes) is configured by a 32-port AWG using the pattern defined above will be described. The node number of the 64 nodes is 6 bits from 000000 to 111111. Here, the upper 2 bits and the lower 4 bits are considered separately. Further, 32 input / output ports are divided into four blocks 1 to 4 of 0 to 7, 8 to 15, 16 to 23, and 24 to 31, and any one of patterns A, A ', B, and B' assign.
[0056]
FIG. 12 shows a connection relationship (1) of a sixth-order HCN by a 32-port AWG. Here, upper two bits 00 to 11 are allocated to input port blocks 1 to 4 and a pattern A is allocated to lower four bits. Also, upper two bits 00 to 11 are assigned to the output port blocks 1 to 4, and patterns A, A ', B, and B' are assigned to the lower four bits, respectively. At this time, HCN patterns AA, AA ′, AB, AB ′ are formed between blocks having the same upper two bits. On the other hand, HCN patterns AA ′, AB, AA, and AB ′ are formed between blocks in which one bit is different from the upper two bits.
[0057]
FIG. 13 shows a connection relationship (2) of a sixth-order HCN by a 32-port AWG. Here, upper two bits 00 to 11 are allocated to the input port blocks 1 to 4 and a pattern A ′ is allocated to the lower four bits. The upper two bits 11 to 00 are allocated to the output port blocks 1 to 4 and the patterns B ′, B, A ′, and A are allocated to the lower four bits (both the upper two bits and the lower four bits are reversed in FIG. 12). . At this time, HCN patterns A'A, A'A ', A'B, A'B' are formed between blocks having the same upper two bits. On the other hand, HCN patterns A'-A ', A'-B, A'-A, and A'-B' are formed between blocks in which one bit is different from the upper two bits.
[0058]
In the sixth-order HCN based on the 32-port AWG, the combination of the upper 2 bits 00 to 11 and the lower 4 bits can be arbitrarily combined in block units, and the patterns A, A ', B, It is not limited to B '.
[0059]
Here, the HCN patterns AA, AA ', AB, AB', A'A, A'A ', A'B, A'B', AA, AA ', AB, A shown above. -B ', A'-A', A'-B, A'-A, and A'-B 'are shown in FIG. As can be seen from the definitions of the patterns A, A ', B, and B', for example, the HCN patterns AA and A'A 'are the same pattern, and the other HCN patterns have the same pattern as shown in FIG.
[0060]
FIGS. 15A and 15B show the connections and the HCN patterns of FIGS. 12 and 13 arranged based on the above relationship. Here, at the hatched portions, the upper two bits are equal between the input / output ports, and those different by one bit from the lower four bits are connected to each other, and the HCN patterns AA (A'A '), AA'(A'A) , AB (A'B '), or AB'(A'B). Also, at the point where one of the upper two bits is different and the lower four bits are equal between the input / output ports, the HCN patterns AA (A'-A ') and AA' (A ' -A), AB (A'-B '), or AB'(A'-B).
[0061]
By combining these, a 7th-order HCN (128 nodes) can be formed by a 32-port AWG, as in the case of forming a 4th-order HCN by an 8-port AWG shown in FIG. The node number of the 128 nodes is 00000000-1111111 of 7 bits. Here, the upper 3 bits and the lower 4 bits are considered. Further, 32 input / output ports are divided into four blocks 1 to 4, 0 to 7, 8 to 15, 16 to 23, and 24 to 31, and one of patterns A, A ', B, and B' is assigned to each. .
[0062]
(7th-order HCN with 32-port AWG)
FIG. 16 shows the connection relationship (1) of the seventh-order HCN by the 32-port AWG. Here, upper three bits 000 to 011 are first allocated to blocks 1 to 4 of the input port in order, and at the same time, upper three bits forming a group are determined to 100 to 111 according to the following conditions. Assign A '. First, upper 3 bits 000 to 011 are sequentially allocated to the output port blocks 1 to 4, and at the same time, upper 3 bits 100 to 111 to form a set are determined according to the following conditions. ', B, B' are assigned. That is, four nodes are connected to the optical couplers connected to the respective input / output ports of the AWG.
[0063]
FIG. 17 shows the connection relationship (2) of the seventh-order HCN by the 32-port AWG. The difference from FIG. 16 is that the pattern arrangement (combination) of the lower 4 bits of the node number connected to the output port of each block is different. FIG. 18 shows the connection relationship (3) of the seventh-order HCN by the 32-port AWG. The difference from FIG. 16 is that the arrangement (combination) of the upper 3 bits of the node number connected to the output port of each block is different. Here, first, the upper three bits 000,001,100,101 are sequentially allocated to the output port blocks 1-4, and at the same time, the upper three bits, 011,010,111,110, which form a set, respectively, are determined according to the following conditions. Further, patterns A, A ', B and B' are assigned as lower 4 bits.
[0064]
Here, the conditions 1 to 4 of the combination of the upper 3 bits and the lower 4 bits of the node number connected to the input / output port will be specifically described with reference to the examples of FIGS.
[0065]
Condition 1 is that a node number connected to an input / output port of each block is a combination of two different upper two bits. For example, 101 is assigned to 000 for block 1 of the input port, and 100 is assigned to 001 for block 2 of the input port.
[0066]
Condition 2 is that when the node numbers connected to the input / output ports of each block correspond to each other, at the hatched portions in FIGS. Assign so that it becomes a combination. For example, as shown in FIG. 19, when 000 and 101 are paired in block 1 of the input port, 110 or 011 is paired with 000 in block 1 of the output port. 16 and 17 employ the combination of FIG. 19A, and FIG. 18 employs the combination of FIG. 19B.
[0067]
Condition 3 is a combination in which, when the node numbers connected to the input / output ports of each block are associated with each other, the upper three bits have three 1-bit differences between the upper three bits at the locations not hatched in FIGS. To assign. For example, as shown in FIG. 20, when 000 and 101 are paired in block 1 of the input port, 111 or 010 is paired with 001 in block 2 of the output port. 16 and 17 employ the combination of FIG. 20 (a), and FIG. 18 employs the combination of FIG. 20 (b).
[0068]
Condition 4 is that, when the node numbers connected to the input / output ports of each block are associated with each other, the lower 4 bits of the upper 3 bits are different from the lower 3 bits by 1 bit at locations not hatched in FIGS. HCN patterns are assigned so as to be different from each other. For example, assuming that the lower 4 bits corresponding to the upper 3 bits 000 and 101 in the block 1 of the input port in FIG. 16 are patterns A and A ′, the lower 4 bits corresponding to the upper 3 bits 001 and 111 in the block 2 of the output port. Are patterns A ′ and B. Thereby, mutually different HCN patterns AA ', A'-A', and A'-B are formed in three sets (000-001, 101-001, 101-111) in which the upper three bits differ by one bit. Is done.
[0069]
In the portions not hatched in FIGS. 16 to 18, the four HCN patterns AA (A′-A ′), AA ′ (A′-A), and AB (A′-B) shown in FIG. ') And AB'(A'-B), which are different from each other. FIG. 21 shows the HCN pattern.
[0070]
Here, in FIG. 16, four node numbers connected to each input / output port of the 32-port AWG are shown in FIG. 22, and HCN patterns indicated by ○, ●, Δ, ▲, Δ are shown in FIG. The location of this mark indicates the position of the input / output port for HCN connection, and the corresponding wavelength is determined.
[0071]
Note that the HCN connection relationship shown in FIGS. 16 to 18 is an example, and when the above conditions 1 to 4 are satisfied, the combination and arrangement of the upper 3 bits and lower 4 bits of the node number connected to the input / output port are It can be arbitrarily selected.
[0072]
Further, the sixth-order HCN (64 nodes) based on the 32-port AWG has the number of AWG connections L = 32 × 32 = 1024, and the number of sixth-order HCN connections M = 6 × 2 6 = 384. Number of 7th-order HCN (128 node) connections M = 7 × 2 7 = 896. Therefore, since both satisfy the relationship of L> M, the 6th-order HCN and the 7th-order HCN are realized by the 32-port AWG as described above.
[0073]
As described above, in contrast to the conventional tertiary HCN (8 nodes) based on the 8-port AWG and the quaternary HCN (16 nodes) based on the 16-port AWG, the present invention uses the 4-port AWG and the 4 × 1 × 2 optical coupler. Next-order HCN (16 nodes), 5th-order HCN (32 nodes) with 16-port AWG and 1 × 2 optical coupler, 6th-order HCN (64 nodes) with 32 port AWG and 1 × 2 optical coupler, 32 port AWG 7th order HCN (128 nodes) by 1 × 4 optical coupler is possible. That is, a large-scale primary or secondary HCN can be realized using an AWG with a small number of ports and an inexpensive optical coupler. Similarly, an 8th-order HCN (256 nodes) using a 64-port AWG and 1 × 4 optical coupler, a 9th-order HCN (512 nodes) using a 128-port AWG and 1 × 4 optical coupler, and a 128-port AWG and 1 × It can be expanded sequentially, such as a 10th-order HCN (1024 nodes) using eight optical couplers.
[0074]
(Second embodiment)
FIG. 24 shows a second embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention. In the present embodiment, a case will be described in which a secondary HCN having four nodes is set as a sub HCN and four sub HCNs are connected to form a fourth HCN (16 nodes).
[0075]
In the figure, sub HCNs 00 to 11 respectively contain nodes 0000 to 0011, nodes 0100 to 0111, nodes 1000 to 1011, and nodes 1100 to 1111. HCN connections are established between the nodes. For example, in the sub HCN00, the nodes 0000-0001, 0000-0010, 0001-0011, and 0010-0011 are bidirectionally connected. It should be noted that the type of interconnection when implementing sub HCN is not particularly mentioned.
[0076]
Each node includes an optical transmission unit that multiplexes a plurality of wavelength signal lights and outputs the multiplexed signal light, and an optical reception unit that splits and receives the input wavelength multiplex signal light. On the other hand, a signal output AWG 5 and a signal input AWG 6 are connected to each sub HCN as an interface to an external network. A corresponding input port of the signal output AWG 5 and a corresponding output port of the signal input AWG 6 are connected to the optical transmission unit and the optical reception unit of each node. Each node uses the same port number of the signal output AWG5 and the signal input AWG6. For example, the input port 0 of the signal output AWG 5 and the output port 0 of the signal input AWG 6 are connected to the node 0000.
[0077]
Each of the sub HCNs 00 to 11 is HCN-connected via a signal output AWG 5 and a signal input AWG 6. That is, the sub HCNs 00-01, 00-10, 01-11, and 10-11 are bidirectionally connected. However, the connection of each sub HCN uses the same port number of the signal output AWG 5 and the signal input AWG 6. For example, when connecting the sub HCN 00 and the sub HCN 01, the output port 0 of the signal output AWG 5 and the input port 0 of the signal input AWG 6 are connected. FIG. 25 shows the relationship between the input / output ports of the signal output AWG 5 and the signal input AWG 6 and the input / output wavelength.
[0078]
Here, in the HCN connection across the sub HCN, for example, the node 0000 of the sub HCN 00 is connected to the node 0100 of the sub HCN 01 and the node 1000 of the sub HCN 10. At this time, according to the relationship shown in FIG. 25, connection is possible by transmitting signal light of wavelengths λ0 and λ1 from the node 0000. The signal light of wavelength λ0 transmitted from the node 0000 is input to the input port 0 of the signal output AWG 5 of the sub HCN00, and output from the output port 0. Since the output port 0 of the signal output AWG 5 is connected to the input port 0 of the signal input AWG 6 of the sub HCN 01, the signal light of the wavelength λ0 is input from the output port 0 of the signal input AWG 6 to the node 0100. You. Similarly, the signal light of wavelength λ1 transmitted from the node 0000 passes through the signal output AWG 5 of the sub HCN 00 and the signal input AWG 6 of the sub HCN 10 and is input to the node 1000.
[0079]
Similarly, by appropriately selecting the wavelength of the input / output signal light of each node, all nodes can be HCN-connected. That is, by connecting the four secondary HCNs (the number of nodes is 4) to the HCN via the AWG, a fourth-order HCN (16 nodes) is realized.
[0080]
According to this configuration, it is possible to extend the order of the HCN by the number of ports of the signal input / output AWG of the sub HCN. In the case of FIG. 24, there are four AWGs for signal input / output, and by connecting 16 sub HCNs using these four ports as shown in FIG. 26, a maximum of 6th order HCN (64 nodes) It can be extended to: In FIG. 26, reference numeral 9 denotes sub HCNs, and each sub HCN is connected via a connection line.
[0081]
As described above, according to the present embodiment, in order to connect the sub HCNs connected to the HCN, each node is provided with a transmission / reception unit for a wavelength multiplexed signal, and the sub HCN has a signal output AWG5 and a signal input AWG6. And by connecting a plurality of sub-HCNs by HCN using these two AWGs, the order of the HCN or the number of nodes can be easily expanded.
[0082]
(Third embodiment)
FIG. 27 shows a third embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention. In this embodiment, the wiring in the sub HCN of the second embodiment shown in FIG. 24 is realized by using the WDM system and the AWG, and furthermore, the wavelength of input / output between nodes in the sub HCN and the input / output between sub HCNs A configuration will be described in which the signal wavelength input / output lines from each node are divided into one by using a group multiplexer / demultiplexer that divides the wavelength band to be used and multiplexes / demultiplexes for each band.
[0083]
In the figure, sub HCNs 00 and 01 accommodate nodes 0000 to 0111 and nodes 1000 to 1111 respectively, and each node is HCN-connected via an 8-port AWG1. The tertiary HCN using the 8-port AWG can be handled by the conventional HCN shown in FIG.
[0084]
Each node includes an optical transmitter for multiplexing and outputting a plurality of wavelength signal lights, and an optical receiver for demultiplexing and receiving the input wavelength-multiplexed signal light. On the other hand, a signal output AWG 5 and a signal input AWG 6 are connected to each sub HCN as an interface to an external network. The corresponding input ports of the AWG 1 and the signal output AWG 5 are connected to the optical transmission unit of each node via the group splitter 7, and the AWG 1 is connected to the optical reception unit of each node via the group multiplexer 8. And the corresponding output port of the signal input AWG 6 are connected.
[0085]
FIG. 28 shows the function of the group branching filter 7. Since the group multiplexer 8 is reversible to the group multiplexer 7, the function of the group multiplexer 7 will be described here. The group splitter 7a shown in FIG. 28 (a) sets the wavelength band used for the signal light for connecting the HCN inside the sub HCN to the shorter wavelength side of λ0 to λp−1, and the signal for connecting the sub HCNs. It is applied to a configuration in which the wavelength band used for light is on the long wavelength side of λp to λq. The operation of the group splitter 7a is such that the input wavelength multiplexed signal light is split into a wavelength band for connection within the sub-HCN and a wavelength band for connection between the sub-HCNs and output. Such a function is, for example, to split the input wavelength multiplexed signal light into two using an optical coupler or the like, connect a high-pass optical filter that passes only the short wavelength band to one output, and connect the other output to the other output. This can be realized by connecting a low-pass optical filter that passes only the wavelength band on the long wavelength side. If the short wavelength side is set to a wavelength band of 1.3 μm and the long wavelength side is set to a wavelength of 1.55 μm, a commercially available WDM coupler can be used.
[0086]
The group branching filter 7b shown in FIG. 28 (b) is configured such that the operating wavelength of the signal light for connecting the HCN inside the sub HCN and the operating wavelength of the signal light for connecting the sub HCNs alternate. Applied to Such a group branching filter 7b can be realized, for example, by splitting an input wavelength multiplexed signal light into two using an optical coupler or the like, and connecting a Fabry-Perot filter having a periodic transmission wavelength to each output.
[0087]
As described above, in the present embodiment, the AWG1 for connection within the sub-HCN, the AWG5 for signal output and the AWG6 for signal input for connection between the sub-HCNs are prepared, and the connection between the inside and outside of the sub-HCN is separated from the outside of the AWG. By realizing with the group splitter 7 and the group multiplexer 8, the same function as that of the second embodiment can be realized with only two signal lines inputting and outputting to each node. Further, by combining optical circulators, it becomes possible to use only one input / output signal line for each node. In the configuration of the present embodiment, the degree of freedom in wavelength selection is large. For example, as described above, inexpensive 1.3 μm band optical components are used for connection within the sub-HCN, and 1.55 μm band optical components capable of long-distance transmission are used for connection between the sub-HCNs. It becomes possible. Therefore, a network can be realized at low cost.
[0088]
The HCN shown in FIG. 27 has a configuration in which two tertiary HCNs consisting of eight nodes are connected to realize a quaternary HCN (16 nodes). Since the AWG for network expansion has eight ports, if all of these ports are used, a maximum of 256 sub HCNs can be connected to the HCN. In that case, the 11th-order HCN (2048 nodes) as a whole, and the number of input / output wavelength signals of each node is 11.
[0089]
FIG. 29 shows an example in which the configuration (FIG. 1) of the first embodiment is applied as a sub HCN of the third embodiment. In the figure, nodes 0000 to 1111, AWG 1 and optical couplers 2 and 3 correspond to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 and are similarly connected. In addition, the group splitter 7 and the group multiplexer 8, the signal output AWG 5 and the signal input AWG 6 used for connection between sub HCNs correspond to the third embodiment shown in FIG.
[0090]
Here, the group splitter 7-1 splits the output signal light from the nodes 0000 to 0111, and connects them to the input ports 0 to 7 of the AWG1 and the input ports 8 to 15 of the AWG5 for signal output. The group splitter 7-2 splits the output signal light from the nodes 1000 to 1111 and connects them to the input ports 0 to 7 of the AWG 1 and the input ports 0 to 7 of the AWG 5 for signal output. The group multiplexer 8-1 connects the output signal lights of the output ports 0 to 7 of the AWG 1 and the output ports 15 to 8 of the AWG 6 for signal input to the nodes 0000 to 0111. The group multiplexer 8-2 connects the output signal lights of the output ports 0 to 7 of the AWG 1 and the output ports 0 to 7 of the signal input AWG 6 to the nodes 1111 to 1000.
[0091]
With such a configuration, the HCN can be configured using the AWG having a small number of ports, and a network can be economically constructed. The number of nodes of the sub HCN in FIG. 29 is 16, which is a fourth-order HCN. Since the signal input / output AWGs 5 and 6 used for connection between the sub HCNs in this sub HCN are 16 ports, if all of them are used, 2 16 HCN connections can be made to the number of sub HCNs. In that case, the total is 20th-order HCN (1,048,576 nodes).
[0092]
As described above, in the third embodiment shown in FIGS. 27 to 29, the number of input / output signal lines to each node can be reduced, and HCN can be realized economically.
[0093]
(Fourth embodiment)
FIG. 30 shows a fourth embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention. In the present embodiment, in the second and third embodiments, a wavelength division multiplexing / time division conversion circuit (WDM / TDM) is connected to an output port of a signal output AWG 5 provided for connection with another sub-HCN. By connecting a time multiplexing / wavelength multiplexing conversion circuit (TDM / WDM) to the input port of the signal input AWG 6, a recursive network can be constructed.
[0094]
In the figure, the sub HCN 9 is one sub HCN of the third embodiment shown in FIG. 27 here. The WDM / TDM 10 is connected to the output ports 0 to 7 of the signal output AWG 5, respectively, and the output is wavelength-multiplexed by the wavelength multiplexing circuit 11 and output to the outside. The wavelength-division multiplexed signal from the outside is wavelength-separated by the wavelength separation circuit 12, and further connected to the input ports 0 to 7 of the signal input AWG 6 via the corresponding TDM / WDM 13. FIG. 30 shows a state where such a sub HCN 9 is hierarchically connected as one node.
[0095]
FIG. 31 shows a configuration example of the WDM / TDM 10 connected to each output port of the signal output AWG 5. The WDM / TDM 10 includes a WDM / TDM converter 14 and a light source 15.
[0096]
The WDM / TDM converter 14 receives wavelength multiplexed signal light (λ0 to λ3 in the figure). Here, each wavelength signal light is an intensity-modulated pulse signal. The WDM / TDM conversion unit 14 splits the input plurality of wavelength signal lights, converts them into electric signals for each wavelength, compresses the pulse width, and multiplexes them on the time axis. Further, the light of wavelength λa output from the light source 15 is modulated by the time division multiplexed signal and output. Note that the light source 15 may use a light source whose oscillation wavelength is determined in advance, or may use a wavelength variable light source. As described above, the WDM / TDM 10 has a function of converting optical signals of a plurality of different wavelengths into optical signals of a single wavelength. Here, an intensity-modulated optical signal is assumed as the input / output signal light, but other modulation methods such as phase modulation and frequency modulation may be used.
[0097]
The wavelengths of the respective light sources 15 of the WDM / TDM 10 connected to the respective output ports of the signal output AWG 5 are different from each other, and the signals multiplexed with the light of the different single wavelengths by the wavelength multiplexing circuit 11 shown in FIG. The wavelength is multiplexed. The wavelength-multiplexed signal is wavelength-separated by the wavelength separation circuit 12 in FIG. 30 and input to each TDM / WDM 13.
[0098]
FIG. 32 shows a configuration example of the TDM / WDM 13 connected to each input port of the AWG 6 for signal input. The TDM / WDM 13 includes a TDM / WDM conversion unit 16 and a plurality of light sources 17, and performs an operation opposite to that of the WDM / TDM 10.
[0099]
The TDM / WDM conversion unit 16 receives a signal that is time-multiplexed with light of a single wavelength and temporarily converts the signal into an electric signal to generate a plurality of time-multiplexed demultiplexed signals. Each of the time-division-multiplexed signals modulates light from the light source 17 having a different wavelength from each other, wavelength-multiplexes the signals, and outputs the resulting signals. As the plurality of light sources 17, a plurality of light sources having different wavelengths may be used, or a variable wavelength light source may be used.
[0100]
As described above, by adding the WDM / TDM 10 and the TDM / WDM 13 to the input / output terminal of the sub HCN, the sub HCN can be embedded in a node portion of a network having the same configuration as the sub HCN. At that time, the wavelength of the signal light output from the WDM / TDM 10 and the wavelength of the signal light output from the TDM / WDM 13 need to be set so that the entire network constitutes the HCN. In FIG. 30, a tertiary HCN composed of eight nodes is recursively configured twice to realize a sixth-order HCN composed of 64 nodes. By repeating the same configuration, it is possible to further expand the network scale.
[0101]
FIG. 33 shows a physical network configuration when a network is configured recursively using the fourth embodiment. In the figure, reference numeral 21 denotes a node in the sub HCN, reference numeral 22 denotes a circuit portion including an AWG other than the node of the sub HCN, and reference numeral 23 denotes a circuit portion other than the node of the upper network when the network is configured recursively.
[0102]
Since the sub-HCN can be regarded as having a star network configuration centered on AWG, the recursive network configuration has a hierarchical star network configuration as shown in the figure. This is close to the configuration of the current communication network, and can be said to have good compatibility with existing networks. In addition, since the capacity of the signal multiplexed on each optical fiber increases toward the upper level of the hierarchy, the configuration combined with the second embodiment of the present invention can be considered as a realistic realization method.
[0103]
As described above, according to the present embodiment, in a wavelength multiplexing network in which sub HCNs are connected to each other by HCN to form a large-scale HCN, a recursive network configuration is realized by combining WDM / TDM 10 and TDM / WDM 13. And a large-scale HCN can be realized.
[0104]
(Fifth embodiment)
By the way, in the second and third embodiments, the AWG is used to connect the sub HCNs, and the wiring between them becomes complicated depending on the number of ports of the AWG and the number of sub HCNs to be connected. For example, if the number of ports of the AWG is 4, HCN connection of a maximum of 16 sub HCNs is possible, but if the sub HCNs are separated from each other, it is not easy to make an HCN connection between them. In the fifth embodiment, cable laying between sub-HCNs is facilitated by using spatial multiplexing (SDM).
[0105]
FIG. 34 shows a fifth embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention. In this embodiment, in order to connect the sub HCNs 00 to 11, the input / output lines connected to the signal output AWG 5 and the signal input AWG 6 of each sub HCN are accommodated in the multi-core optical fiber cable 24, and the interconnection node 25. The configuration inside the sub HCN may be any of the second and third embodiments.
[0106]
The interconnection node 25 connects a plurality of input / output lines by HCN. For the HCN connection in the interconnection node 25, an optical fiber may be HCN connected, or a waveguide pattern for HCN connection using a planar optical waveguide may be formed. The signal output AWG 5 and the signal input AWG 6 of each sub HCN have four ports, and up to 16 sub HCNs can be connected. Therefore, the interconnection node 25 has an empty port for it.
[0107]
In this way, the configuration in which the input / output lines of the sub-HCN are connected to the interconnection node 25 and the HCN connection is made in the connection node 25 makes it possible to make the HCN connection between the sub-HCNs located at remote positions directly. This simplifies the wiring and simplifies the work of laying the optical fiber. This makes it possible to construct the HCN economically.
[0108]
(Sixth embodiment)
FIG. 35 shows a sixth embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention. This embodiment shows a configuration in which a large-scale HCN is realized hierarchically by combining the embodiments described above.
[0109]
In the figure, 26 is a node, 27 is a node composed of AWG and group multiplexer / demultiplexer, WDM / TDM and TDM / WDM, 28 is a node composed of AWG and group multiplexer / demultiplexer, 29 is an interconnection node, and 30 to 33 Represents the first to fourth sub HCN layers. The configuration of each layer is, for example, applying the configuration of the fourth embodiment (FIG. 30) to the first and second layers, and applying the configuration of the fifth embodiment (FIG. 34) to the third layer. The fourth hierarchy has a configuration in which nodes are directly HCN-connected. As described above, by forming the HCN hierarchically by combining the embodiments of the present invention and the configuration for directly connecting the HCN, it is possible to realize a large-scale HCN in a form consistent with the existing communication network. .
[0110]
Here, a specific numerical example of the transmission capacity that can be realized by hierarchization of sub HCNs will be described.
In the first layer, if the transmission capacity of each node is 2.5 [Gbit / s] × 4 channels (4 waves) and the number of nodes is 16, 10 [Gbit / s] × 16 = 160 [Gbit / s] Realize.
[0111]
Up to the second layer, the transmission capacity of each node is 2.5 [Gbit / s] × 8 channels (8 waves), the number of nodes is 256, and 20 [Gbit / s] × 256 = 5.12 [Tbit / s] ] Is realized.
Up to the third layer, the transmission capacity of each node is 2.5 [Gbit / s] × 12 channels (12 waves), the number of nodes is 4,096, and 30 [Gbit / s] × 4096 = 122.88 [Tbit] / S] is realized.
[0112]
Up to the fourth layer, the transmission capacity of each node is 2.5 [Gbit / s] × 16 channels (16 waves), the number of nodes is 65,536, and 40 [Gbit / s] × 65536 = 2.62 [Pbit] / S] is realized.
[0113]
As described above, according to the present embodiment, a large-scale HCN can be realized by configuring the HCN hierarchically by combining the configurations of the first to fifth embodiments of the present invention. Moreover, even when a petabit network can be realized by layering as described above, the processing speed of each node does not increase dramatically in the higher layers, and the current technology can sufficiently cope with it.
[0114]
【The invention's effect】
As described above, the wavelength multiplexing network of the present invention has the following effects in an HCN that combines a WDM system and a repetitive wavelength division multiplexing / demultiplexing element (for example, AWG).
[0115]
By connecting an optical coupler to an input / output port of the AWG and connecting a plurality of nodes to the input / output port of the AWG, a large-scale HCN can be realized using a small number of ports of the AWG.
[0116]
Further, by using the AWG for signal input / output between the sub HCNs, the HCN can be further expanded.
Also, by separating a wavelength band for HCN connection in the sub HCN and a wavelength band for HCN connection between the sub HCNs, and using a group multiplexer / demultiplexer for multiplexing / demultiplexing for each wavelength band, the connection inside / outside the sub HCN can be AWG. And the number of wirings can be reduced as a whole.
[0117]
Also, by using each of the WDM / TDM and TDM / WDM conversion circuits at the time of sub HCN connection, a recursive network configuration becomes possible, and a large-scale network with good consistency with the current network configuration is economically realized. can do.
[0118]
Furthermore, a large-scale and large-capacity network can be realized at low cost by combining the above-described configurations.
The wavelength division multiplexing network of the present invention is mainly assumed to be applied to LANs and WANs. However, the application field is not limited to this. The present invention can also be applied to an inter-network, or a wiring in a router or an ATM switch.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a wavelength division multiplexing network of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a process of configuring a fourth-order HCN (16 nodes) using an 8-port AWG.
FIG. 3 is a diagram showing a connection relationship (1) of a quaternary HCN by an 8-port AWG.
FIG. 4 is a diagram showing a connection relationship (2) of a quaternary HCN by an 8-port AWG.
FIG. 5 is a diagram showing a connection relationship (3) of a quaternary HCN by an 8-port AWG.
FIG. 6 is a diagram showing a connection relationship (4) of a quaternary HCN by an 8-port AWG.
FIG. 7 is a diagram showing a connection relationship (others) of a quaternary HCN by an 8-port AWG.
FIG. 8 is a diagram showing a connection relationship (1) of a fifth-order HCN by a 16-port AWG.
FIG. 9 is a diagram showing a connection relationship (2) of a fifth-order HCN by a 16-port AWG.
FIG. 10 is a diagram showing a connection relationship (3) of a fifth-order HCN by a 16-port AWG.
FIG. 11 is a diagram showing a connection relationship (4) of a fifth-order HCN by a 16-port AWG.
FIG. 12 is a view showing a connection relationship (1) of a sixth-order HCN by a 32-port AWG.
FIG. 13 is a diagram showing a connection relationship (2) of a sixth-order HCN by a 32-port AWG.
FIG. 14 is a diagram showing an example of an HCN pattern.
FIG. 15 is a view showing a connection relationship (FIGS. 12 and 13) of a sixth-order HCN by a 32-port AWG.
FIG. 16 is a diagram showing a connection relationship (1) of a seventh-order HCN by a 32-port AWG.
FIG. 17 is a diagram showing a connection relationship (2) of a seventh-order HCN by a 32-port AWG.
FIG. 18 is a diagram showing a connection relationship (3) of a seventh-order HCN by a 32-port AWG.
FIG. 19 is a view for explaining Condition 2 of configuring a 7th-order HCN using a 32-port AWG.
FIG. 20 is a view for explaining condition 3 of configuring a seventh-order HCN using a 32-port AWG.
FIG. 21 is a view for explaining Condition 4 of configuring a 7th-order HCN using a 32-port AWG.
FIG. 22 is a view showing a connection relationship between a 32-port AWG and a node in the seventh-order HCN.
FIG. 23 is a view showing an HCN pattern of a seventh-order HCN by a 32-port AWG.
FIG. 24 is a diagram showing a second embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention.
FIG. 25 is a diagram showing a relationship between input / output ports of signal input / output AWGs 5 and 6, and input / output wavelengths.
FIG. 26 is a diagram showing a connection relationship of a quaternary HCN.
FIG. 27 is a diagram showing a third embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention.
FIG. 28 is a view for explaining functions of the group branching filter 7;
FIG. 29 is a diagram showing an example in which the configuration (FIG. 1) of the first embodiment is applied as a sub HCN of the third embodiment.
FIG. 30 is a diagram showing a fourth embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention.
FIG. 31 is a diagram showing a configuration example of a WDM / TDM 10.
FIG. 32 is a diagram showing a configuration example of a TDM / WDM 13.
FIG. 33 is a diagram illustrating a physical network configuration when a network is configured recursively using the fourth embodiment;
FIG. 34 is a diagram showing a fifth embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention.
FIG. 35 is a diagram showing a sixth embodiment of the wavelength division multiplexing network of the present invention.
FIG. 36 is a diagram showing a configuration example of a conventional wavelength multiplexing network using a star coupler.
FIG. 37 is a diagram showing a conventional example that realizes HCN by combining the WDM method and AWG.
FIG. 38 is a diagram showing a configuration of a hypercube network.
FIG. 39 is a diagram showing the relationship between signal wavelengths between input / output ports of the AWG and nodes connected to the input / output ports.
[Explanation of symbols]
1 Array waveguide diffraction grating type filter (AWG)
2,3 optical coupler
5 AWG for signal output
6 AWG for signal input
7 Group splitter
8 group multiplexer
9 Sub HCN
10. Wavelength multiplexing / time multiplexing conversion circuit (WDM / TDM)
11 Wavelength multiplexing circuit
12. Wavelength separation circuit
13. Time multiplexing / wavelength multiplexing conversion circuit (TDM / WDM)
14 WDM / TDM converter
15 Light source
16 TDM / WDM converter
17 Light source
21 Node in Sub HCN
22 Circuit part including AWG other than sub HCN node
23 Circuit parts other than nodes of the upper network
24 multi-core optical fiber cable
25 Interconnection Node
26 nodes
27 Node consisting of AWG, group multiplexer / demultiplexer, WDM / TDM and TDM / WDM
28 Node consisting of AWG and group multiplexer / demultiplexer
29 Interconnection Node
30 to 33 1st to 4th sub HCN levels

Claims (10)

複数の波長信号光を合波して波長多重信号光として送信する光送信部と、波長多重信号光を複数の波長信号光に分波して受信する光受信部とを有する複数のノードと、
複数の入力ポートと複数の出力ポートを有し、各入力ポートから入力された波長多重信号光を互いに異なる出力ポートに分波し、複数の入力ポートから入力された互いに異なる波長の信号光を各出力ポートに合波して出力する波長多重分離素子とを備え、
前記波長多重分離素子を介して、前記複数のノードのうち2進表示したノード番号の1ビットのみが異なるノード同士をハイパーキューブネットワーク接続(以下「HCN接続」という)する波長多重ネットワークにおいて、
前記複数のノードから出力される波長多重信号光を所定の組み合わせでそれぞれ合波し、前記波長多重分離素子の所定の入力ポートに接続する合波手段と、
前記波長多重分離素子の出力ポートから出力される波長多重信号光を複数に分岐し、所定の複数のノードに接続する分岐手段とを備え、
前記複数のノードのノード番号、入出力信号光の波長および波長数、各ノードに接続する前記波長多重分離素子の入出力ポートについて、HCN接続となるように設定する構成である
ことを特徴とする波長多重ネットワーク。
An optical transmission unit that multiplexes a plurality of wavelength signal lights and transmits the multiplexed signal light as wavelength multiplexed signal light, and a plurality of nodes including an optical reception unit that receives the wavelength multiplexed signal light by demultiplexing the wavelength multiplexed signal light into the plurality of wavelength signal lights,
It has a plurality of input ports and a plurality of output ports, demultiplexes the wavelength multiplexed signal light input from each input port to different output ports, and separates the signal light of different wavelengths input from the plurality of input ports into each A wavelength division multiplexing / demultiplexing element for multiplexing and outputting to the output port,
In a wavelength multiplexing network for connecting hypercube network connection (hereinafter referred to as "HCN connection") between nodes differing only by one bit of a node number in binary representation from among the plurality of nodes via the wavelength division multiplexing / demultiplexing device,
Multiplexing means for multiplexing wavelength multiplexed signal lights output from the plurality of nodes in a predetermined combination, respectively, and connecting to a predetermined input port of the wavelength multiplexing / demultiplexing element;
Branching means for branching the wavelength division multiplexed signal light output from the output port of the wavelength division multiplexing / demultiplexing element into a plurality of parts and connecting to a plurality of predetermined nodes;
The node numbers of the plurality of nodes, the wavelength and the number of input / output signal lights, and the input / output ports of the wavelength division multiplexing / demultiplexing element connected to each node are set so as to establish HCN connection. Wavelength multiplexing network.
請求項1に記載の波長多重ネットワークにおいて、
前記合波手段を介して前記波長多重分離素子の入力ポートに接続される複数のノードと、前記分岐手段を介して前記波長多重分離素子の出力ポートに接続される複数のノードは、入出力ポート間のノード同士でHCN接続となる組み合わせが1組以下であり、他のノード同士のノード番号が互いに2ビット以上異なる組み合わせとなる
ことを特徴とする波長多重ネットワーク。
The wavelength division multiplexing network according to claim 1,
A plurality of nodes connected to the input port of the wavelength division multiplexing element via the multiplexing means, and a plurality of nodes connected to the output port of the wavelength division multiplexing element via the branching means, 1. A wavelength division multiplexing network, wherein the number of combinations of HCN connections between nodes between the nodes is one or less, and the node numbers of other nodes are different from each other by at least two bits.
請求項1または請求項2に記載の波長多重ネットワークにおいて、
前記波長多重分離素子の入出力ポート数がそれぞれ2(nは3以上の整数)としたときに、各入出力ポートにそれぞれ2個のノードを接続して2n+1 個のノードをHCN接続する(n+1)次、または各入出力ポートにそれぞれ4個のノードを接続して2n+2 個のノードをHCN接続する(n+2)次のハイパーキューブネットワークを構成する
ことを特徴とする波長多重ネットワーク。
In the wavelength multiplexing network according to claim 1 or 2,
When the number of input / output ports of the wavelength division multiplexing / demultiplexing device is 2 n (n is an integer of 3 or more), two nodes are connected to each input / output port, and 2 n + 1 nodes are HCN-connected. A wavelength-division multiplexing network comprising an (n + 1) -order or a (n + 2) -order hypercube network in which four nodes are connected to respective input / output ports and 2 n + 2 nodes are HCN-connected.
複数のノードがHCN接続された複数のサブハイパーキューブネットワークをHCN接続する波長多重ネットワークにおいて、
前記ノードは、他のサブハイパーキューブネットワークのHCN接続する各ノード宛ての波長信号光を合波して波長多重信号光として送信する光送信部と、他のサブハイパーキューブネットワークのHCN接続する各ノードから送信された波長信号光を波長多重信号光として入力し、分波して各波長信号光を受信する光受信部とを備え、
前記サブハイパーキューブネットワークは、複数の入力ポートと複数の出力ポートを有し、各入力ポートから入力された波長多重信号光を互いに異なる出力ポートに分波し、複数の入力ポートから入力された互いに異なる波長の信号光を各出力ポートに合波して出力する波長多重分離素子を他のサブハイパーキューブネットワークに対する出力用および入力用に2個備え、
前記サブハイパーキューブネットワーク内の各ノードから他のサブハイパーキューブネットワークに送信する波長多重信号光を前記出力用の波長多重分離素子の各入力ポートに接続し、前記入力用の波長多重分離素子の各出力ポートから出力された波長多重信号光を各ノードに接続し、
HCN接続となるサブハイパーキューブネットワーク間で、前記各サブハイパーキューブネットワークの前記出力用の波長多重分離素子の各出力ポートと前記入力用の波長多重分離素子の各入力ポートを接続し、
前記複数のノードのノード番号、入出力信号光の波長および波長数、各ノードに接続する前記波長多重分離素子の入出力ポートについて、HCN接続となるように設定する構成である
ことを特徴とする波長多重ネットワーク。
In a wavelength multiplexing network in which a plurality of nodes are HCN-connected to a plurality of sub-hypercube networks connected to each other by HCN,
The node includes: an optical transmission unit that multiplexes wavelength signal light addressed to each node connected to HCN of another sub-hypercube network and transmits the multiplexed signal light as wavelength multiplexed signal light; An optical receiving unit that receives the wavelength signal light transmitted from as a wavelength multiplexed signal light, receives the wavelength signal light by demultiplexing,
The sub-hypercube network has a plurality of input ports and a plurality of output ports, splits the wavelength multiplexed signal light input from each input port into different output ports, and outputs the wavelength-multiplexed signal light from the plurality of input ports. Two wavelength multiplexing / demultiplexing elements for multiplexing and outputting signal lights of different wavelengths to respective output ports are provided for output and input to another sub-hypercube network,
A wavelength multiplexed signal light transmitted from each node in the sub-hypercube network to another sub-hypercube network is connected to each input port of the output wavelength multiplexing / demultiplexing element, and each of the input wavelength multiplexing / demultiplexing elements is connected. Connect the wavelength multiplexed signal light output from the output port to each node,
Connecting each output port of the output wavelength demultiplexing element and each input port of the input wavelength demultiplexing element of the sub hypercube network between the sub-hypercube networks to be HCN-connected,
The node numbers of the plurality of nodes, the wavelength and the number of input / output signal lights, and the input / output ports of the wavelength division multiplexing / demultiplexing element connected to each node are set so as to establish HCN connection. Wavelength multiplexing network.
請求項4に記載の波長多重ネットワークにおいて、
前記サブハイパーキューブネットワークは、請求項1に記載の波長多重ネットワークである
ことを特徴とする波長多重ネットワーク。
The wavelength division multiplexing network according to claim 4,
The wavelength multiplexing network according to claim 1, wherein the sub-hypercube network is the wavelength multiplexing network according to claim 1.
請求項4または請求項5に記載の波長多重ネットワークにおいて、
前記ノードは、自ノードが所属するサブハイパーキューブネットワーク(以下「自サブHCN」という)用の波長多重信号光と、他のサブハイパーキューブネットワーク(以下「他サブHCN」という)用の波長多重信号光を合波して送信する光送信部と、前記自サブHCN用の波長多重信号光と前記他サブHCN用の波長多重信号光を分波して受信する光受信部とを備え、
前記サブハイパーキューブネットワークは、前記ノードから送信された前記自サブHCN用および前記他サブHCN用の波長多重信号光を分波し、自サブHCNでHCN接続するための波長多重分離素子と前記出力用の波長多重分離素子に接続する群分波器と、自サブHCNでHCN接続するための波長多重分離素子と前記入力用の波長多重分離素子から入力する前記自サブHCN用および前記他サブHCN用の波長多重信号光を合波して前記各ノードに接続する群合波器とを備えた
ことを特徴とする波長多重ネットワーク。
In the wavelength multiplexing network according to claim 4 or 5,
The node includes a wavelength multiplexed signal light for a sub-hypercube network to which the node belongs (hereinafter, referred to as “own sub-HCN”) and a wavelength multiplexed signal for another sub-hypercube network (hereinafter, referred to as “other sub-HCN”). An optical transmitting unit that multiplexes and transmits light, and an optical receiving unit that receives the wavelength division multiplexed signal light for the own sub-HCN and the wavelength division multiplexed signal light for the other sub-HCN,
The sub-hypercube network includes a wavelength division multiplexing / demultiplexing element for demultiplexing the wavelength multiplexed signal light for the own sub HCN and the other sub HCN transmitted from the node, and performing HCN connection with the own sub HCN, and the output. Group demultiplexer connected to the wavelength multiplexing / demultiplexing element for use, a wavelength multiplexing / demultiplexing element for performing HCN connection with the own sub HCN, and the self-sub HCN and the other sub HCN input from the input wavelength multiplexing / demultiplexing element And a group multiplexer for multiplexing wavelength multiplexed signal light for use and connecting to each of the nodes.
請求項4〜6のいずれかに記載の波長多重ネットワークにおいて、
前記サブハイパーキューブネットワークは、
波長多重信号光を時間多重された単一波長の信号光に変換して出力する波長多重・時間多重変換回路と、時間多重された単一波長の信号光を波長多重信号光に変換して出力する時間多重・波長多重変換回路とを備え、
前記他のサブハイパーキューブネットワークに接続するための出力用の波長多重分離素子の各出力ポートに前記波長多重・時間多重変換回路を接続し、前記出力用の波長多重分離素子の各出力ポートから出力された波長多重信号光をそれぞれ時間多重された互いに異なる単一波長の信号光に変換し、それを波長多重して出力する波長多重回路を備え、
外部から入力される波長多重信号光を波長分離し、それぞれ時間多重された互いに異なる単一波長の信号光として前記時間多重・波長多重変換回路に入力する波長分離回路を備え、前記時間多重・波長多重変換回路でそれぞれ時間多重された信号光から変換された波長多重信号光を前記他のサブハイパーキューブネットワークに接続するための入力用の波長多重分離素子の各入力ポートに接続し、
前記各回路を備えたサブハイパーキューブネットワークを請求項4〜6のいずれかに記載の波長多重ネットワークのノードとして用いてハイパーキューブネットワークを構成する
ことを特徴とする波長多重ネットワーク。
The wavelength multiplexing network according to any one of claims 4 to 6,
The sub-hypercube network is
A wavelength-division multiplexing / time-division conversion circuit that converts wavelength-division multiplexed signal light into time-multiplexed single-wavelength signal light and outputs it, and converts a time-multiplexed single-wavelength signal light into wavelength-multiplexed signal light and outputs it Time multiplexing / wavelength multiplexing conversion circuit
The wavelength multiplexing / time multiplexing conversion circuit is connected to each output port of an output wavelength multiplexing / demultiplexing device for connection to the other sub-hypercube network, and output from each output port of the output wavelength multiplexing / demultiplexing device. A wavelength multiplexing circuit that converts the wavelength-multiplexed signal light into time-multiplexed signal light of different single wavelengths, wavelength-multiplexes the signal light, and outputs it.
A wavelength demultiplexing circuit for demultiplexing wavelength-multiplexed signal light input from the outside and inputting the time-multiplexed signal light having a different single wavelength to the time-multiplexing / wavelength-multiplexing conversion circuit; The wavelength-division multiplexed signal light converted from the time-multiplexed signal light in the multiplex conversion circuit is connected to each input port of the wavelength-division multiplexing / demultiplexing element for input for connection to the other sub-hypercube network,
A wavelength-division multiplexing network comprising a sub-hypercube network provided with each of the circuits as a node of the wavelength-division multiplexing network according to claim 4.
請求項7に記載のサブハイパーキューブネットワークを請求項1に記載の波長多重ネットワークのノードとして用いてハイパーキューブネットワークを構成する
ことを特徴とする波長多重ネットワーク。
A wavelength multiplexing network comprising a sub-hypercube network according to claim 7 as a node of the wavelength multiplexing network according to claim 1 to form a hypercube network.
請求項4〜6のいずれかに記載の波長多重ネットワークにおいて、
HCN接続となるサブハイパーキューブネットワーク間で、前記各サブハイパーキューブネットワークの前記出力用の波長多重分離素子の各出力ポートと前記入力用の波長多重分離素子の各入力ポートを接続する際に、前記波長多重分離素子の各出力ポートおよび各入力ポートに接続する複数の光ファイバを集線する多芯光ファイバケーブルを備え、前記各サブハイパーキューブネットワークに接続された前記多芯光ファイバケーブルの他端を1箇所に集めてその芯線をHCN接続する構成である
ことを特徴とする波長多重ネットワーク。
The wavelength multiplexing network according to any one of claims 4 to 6,
When connecting each output port of the wavelength multiplexing / demultiplexing element for output and each input port of the wavelength multiplexing / demultiplexing element for input between the sub-hypercube networks to be HCN-connected, A multi-core optical fiber cable for concentrating a plurality of optical fibers connected to each output port and each input port of the wavelength division multiplexing / demultiplexing device, and the other end of the multi-core optical fiber cable connected to each of the sub-hypercube networks is provided. A wavelength division multiplexing network having a configuration in which the core wires are collected at one location and HCN connections are made.
請求項1〜9のいずれかに記載の波長多重ネットワークを互いに組み合わせ、階層構造を有するハイパーキューブネットワークを構成する
ことを特徴とする波長多重ネットワーク。
A wavelength division multiplexing network, wherein the wavelength division multiplexing networks according to any one of claims 1 to 9 are combined with each other to form a hypercube network having a hierarchical structure.
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