JP3574363B2

JP3574363B2 - Optical network

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Publication number: JP3574363B2
Application number: JP31092799A
Authority: JP
Inventors: 将人富沢; 一平社家
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2019-11-01
Also published as: JP2001127799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データトラフィック中心の光ネットワークに関わり、特に超高速／大容量の伝送システムを用いた光ネットワークに関する。
【０００２】
【従来の技術】
データトラフィック、特にインターネットのＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）トラフィックは、急激に増加しており、その需要は半年で２倍とも言われている。一方、固定電話のトラフィックは減少傾向にある。したがって、将来のネットワークでは、いかに効率よく高品質でデータトラフィックを運ぶかが課題となっている。
【０００３】
現在のインターネットのデータトラフィックは、ＩＰルータで処理され転送されている。ＩＰルータは、各パケットのＩＰアドレスを読み込み、各ルータが保持しているルーティングテーブルを参照して、パケットを特定のポートに出力する。この転送方法は、ストア・アンド・フォワード（Ｓｔｏｒｅ＆ｆｏｒｗａｒｄ）と呼ばれ、各パケットは一度バッファに必ず蓄えられなければならない。
【０００４】
また、ＩＰレイヤでは、コネクションレスの通信が行われるので、パケットがどのルートで無事到着したかどうかはＩＰレイヤではわからないし、遅延時間に対する保証もない。ルーティングテーブルを作成するには、ＲＩＰ（ＲｏｕｔｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）やＯＳＰＦ（ＯｐｅｎＳｈｏｒｔｅｓｔＰａｔｈＦａｓｔ）というプロトコルが用いられている。どちらのプロトコルも、集中制御装置などは用いずに、分散処理でルーティングテーブル作成用のデータのやりとりを各ルータ間で行っている。特に、ＯＳＰＦでは、１０秒に１回のハロー（Ｈｅｌｌｏ）パケットのやりとりと、３０分に一回の割合でトポロジーデータベースの作成／アップデートを行っている。
【０００５】
従来のＩＰルータのルーティングのコアはソフトウェアで行われていたが、現在ではインターフェース速度の高速化に伴い、図７に示すようにハードウェアスイッチが用いられており、ＡＴＭスイッチを用いるＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ−ＰｒｏｔｏｃｏｌＬａｂｅｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）という方式が主流となりつつある。
図７において、３０−１〜３０−４は光ファイバで接続された伝送装置、３１−１〜３１−４はルータ部、３２−１〜３２−４はレイヤ２スイッチ、３３−１〜３３−４は伝送装置の入力側あるいは出力側でパケットのアドレス読み込みと主信号に対するタグの付加を行う回路である。また、図７において、ＣＬＳとはコネクションレスのことであり、ＣＯとはコネクションオリエンテッドのことである。
【０００６】
ルータ部３１−１〜３１−４の中身はコネクションをＩＰアドレスを基に振られたラベルあるいはタグ（ＴＡＧ）によって設定するが、ルータを外側から見ればコネクションレスになっていることを示している。また、ルータ内部のスイッチ部だけではなく、ルータ間をわたる信号もラベルによりＡＴＭスイッチのみを通り、ネットワークの入口と出口でのみＩＰ処理を行うという方法も提案されている。
【０００７】
一方、音声、ビデオなどのストリーム系のネットワークは回線交換網で構成されているが、データトラフィックには不向きな点が多い。特に、インターフェース速度の速いルータを収容する中継系ネットワークでは、６４ｋｂｉｔ／ｓの回線交換では賄えなくなっている。従来の伝送網では容量の大きいパス（１．５Ｍｂｉｔ／ｓ、５２Ｍｂｉｔ／ｓ、１５６Ｍｂｉｔ／ｓ）をハンドルしており、これらに接続すれば高速ルータからのトラフィックを収容できるが、伝送パスは現在オペレーションシステム（ＯｐＳ）からオペレータの人手を介して設定され、かつ帯域が半永久的に確保されるので、瞬間的に大容量を要求して後に必要なくなるようなバーストトラフィックの場合には帯域が無駄になる。
【０００８】
これに対して、帯域を可変にできるＡＴＭ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ）技術が提案されてきた。セル単位に多重するＡＴＭ多重化方式ではタイムスロットはパス（バーチャルパス）ごとに占有されておらず、帯域が任意に設定可能であるため、統計多重効果により帯域の有効利用が可能となる。
また一方で、スイッチ部を波長分割多重（ＷＤＭ：ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｅｐｅｎｄｅｎｔＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）技術を用いた波長ルーティングによって実現する方法も提案されてきている。この技術では、一波長当たり２．４Ｇｂｉｔ／ｓ以上が可能であり、大束なパスのハンドリングが可能である。現在では波長のコネクション設定はオペレーションシステムからのマニュアルコマンドであるため時間がかかるので半永久的コネクションとならざるを得ないか、あるいはハード的に最初から設定済みであるためにコネクションプロビジョン機能がないため、バーストトラフィックの場合に帯域が無駄になるという問題は解決されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
データ量が増えれば増えるほど、インターフェース速度は高速にならざるを得ない。現在ではインターフェース速度で２．４Ｇｂｉｔ／ｓのものがあるが、数年後には１０Ｇｂｉｔ／ｓや４０Ｇｂｉｔ／ｓ、１６０Ｇｂｉｔ／ｓといった速度のインターフェースが出現すると考えられる。このような将来のインターネットの課題は２つである。
（Ａ）サービスによっては高品質を要求されるが、従来のルータを用いると遅延やパケットロスなどの品質に関する保証がない
（Ｂ）スループットを上げるためのスイッチング技術
【００１０】
前記Ａに関しては旧来からＲＳＶＰ（ＲｅｓｅｒｖａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）などの提案が行われてきたが、ルータ処理が複雑になりすぎて成功していない。本来、コネクションレスのルータの中に帯域という今までになかったパラメータを入れたことが原因であると考えられる。
【００１１】
また、前記Ｂに関してもＡＴＭ技術などが提案されているが、例えば４０Ｇｂｉｔ／ｓの複数のインターフェースをすべてセル処理するのは回路規模より現実的でないし、ＡＴＭ処理に必要なバッファの制限速度（数１００ＭＨｚ）がボトルネックになる。さらに、セルロスやセルディレイバリエーションなどの品質劣化を抑圧するために複雑なアドミッション制御や、トラフィックレギュレーション、スケジューリングなどが必要となり、これらも超高速伝送路を有する装置には現実的でない。ＷＤＭを含めた大容量インターフェースを持つ装置は主信号系の処理が簡単である必要がある。これは、回路のクロックレートや回路規模を考えると当然の帰結である。
【００１２】
また、文献「Ｎ．ＹａｍａｎａｋａａｎｄＫ．Ｓｈｉｏｍｏｔｏ，”ＤＴＭ：Ｄｙｎａｍｉｃｔｒａｎｓｆｅｒｍｏｄｅｂａｓｅｄｏｎｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙａｓｓｉｇｎｅｄｓｈｏｒｔ−ｈｏｌｄｔｉｍｅ−ｓｌｏｔｒｅｌａｙ”，ＩＥＩＣＥＴｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，Ｖｏｌ．Ｗ８２−Ｂ，Ｎｏ．２，ｐｐ．４３９−４４６，１９９９」には、異なったタイプの信号通信方式が提案されている。この方式は、超高速信号の処理を単純化して固定的な時分割多重（ＴＤＭ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）とし、さらにコネクションを事前設定することなく、オンザフライ（ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）ルーティングと呼ばれる方式で信号を送受信する。送信側で送信−中継−受信ノードを指定して、何のセットアップもなしに信号を送ってしまい、中継ノードではＯＫな場合は転送し、ＮＧの場合はバッファに蓄えて転送可能になるまで待つというものである。
【００１３】
しかしながら、この方式では、信号をロスなく送り届けるためには、指定ノード等を読む時間中に信号を蓄えるバッファメモリが必要で、前記文献では時間スイッチに用いるメモリがその役割を果たしていた。前述のように、超高速伝送ではメモリの動作速度がボトルネックとなる。また、転送できなかった場合に信号を蓄えるバッファも同じくボトルネックになる。また、バッファに蓄えられる信号が優先度の高い信号である場合には、品質を保証できないという問題を解決していない。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高品質の通信を保証することができ、スループットを上げるために大規模なスイッチを用いる必要がなく、高スループットを実現することができる光ネットワークを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ネットワークは、複数の伝送装置（１−１〜１−４）が光ファイバで接続されたものである。各伝送装置は、前記光ファイバと接続される第１のインターフェース部（１１ａ，１１ｂ）と、前記光ファイバでやり取りされる高速信号よりも低速の信号を送受信する、光ネットワークの外部と接続するための第２のインターフェース部（１４）と、入力信号の方路を設定する方路設定部（１６）と、前記第１のインターフェース部から入力された信号を低速信号に分離して前記方路設定部に出力する分離部（１２）と、前記方路設定部から入力された低速信号を高速信号に多重化して前記第１のインターフェース部に出力する多重部（１３）と、前記第２のインターフェース部の少なくとも１部および前記方路設定部の入出力と接続され、入力信号の情報に応じた出力先に前記入力信号を出力するルータ部（１５）と、伝送装置全体を制御する装置コントローラ（１９）とを具備するものである。そして、前記ルータ部と装置コントローラ部とは、前記ルータ部が前記第２のインターフェース部より入力信号を受信したとき伝送装置間のコネクションを設定するコネクション設定手段と、前記入力信号が無信号状態となったとき前記伝送装置間のコネクションを削除するコネクション削除手段とを具備するものである。
【００１５】
また、本発明の光ネットワークの１構成例として、前記伝送装置は、前記第２のインターフェース部及びルータ部と方路設定部との間に設けられ、前記第２のインターフェース部あるいはルータ部から入力される各チャネルにタグを書き込む書き込み部（１７）と、前記分離部または書き込み部と方路設定部との間に設けられ、多重分離される対象であるチャネルごとに前記タグを読み込む読み込み部（１８）とを具備するものである。そして、前記装置コントローラは、読み込み部から転送されたタグに従って前記方路設定部を設定制御するものである。
また、本発明の光ネットワークの１構成例として、前記伝送装置は、前記分離部に入力された信号のチャネル識別のためのチャネル識別部（２１）を具備するものである。そして、装置コントローラ（１９ａ）は、各装置コントローラ同士の通信による論理により、特定のチャネルを特定のポートに出力するよう方路設定部（２２〜２５）を設定制御するものである。
【００１６】
また、本発明の光ネットワークの１構成例として、前記伝送装置は、前記光ファイバによってリング状に接続されるものである。
また、本発明の光ネットワークの１構成例として、各伝送装置の前記装置コントローラは、前記光ファイバの一部の帯域を用いて隣接する伝送装置間でリンクごとにあらかじめコネクションを設定しておき、各伝送装置の前記ルータ部は、このコネクションを用いてルーティングテーブルを作成するものである。
また、本発明の光ネットワークの１構成例として、各伝送装置の前記装置コントローラは、装置コントローラ間の通信を主信号とは別のチャネルを用いて行い、前記伝送装置は、前記別のチャネルをリンクごとに終端する手段を具備するものである。
また、本発明の光ネットワークの１構成例は、前記装置コントローラ間の通信に主信号とは異なる波長を割り当て、波長多重通信を行うものである。
また、本発明の光ネットワークの１構成例は、前記装置コントローラ間の通信に主信号とは異なるスロットあるいはオーバーヘッドを割り当て、時分割多重通信を行うものである。
【００１７】
また、本発明の光ネットワークの１構成例として、前記第２のインターフェース部より入力信号を受信した、送信側伝送装置の前記ルータ部は、入力信号のアドレスとサービス種類と使用帯域とからなる情報を読み込む手段と、この入力信号の情報を自伝送装置の前記装置コントローラに転送する手段と、自伝送装置の前記方路設定部に接続されたルータ部出力ポートを前記入力信号の出力先として設定する手段と、前記入力信号を一時的に蓄積する手段と、自伝送装置の前記装置コントローラからキューイング解除メッセージを受け取る手段と、前記キューイング解除メッセージを受け取ったと同時に前記入力信号の蓄積を解除して前記ルータ部出力ポートへの出力を開始し、ルーティングテーブルの書き換え信号を送信する手段と、この信号の送信後に前記入力信号の無信号状態を検出したとき、無信号検出通知を自伝送装置の前記装置コントローラに送信する手段を具備するものである。前記送信側伝送装置の装置コントローラは、自伝送装置の前記ルータ部より転送された前記入力信号の情報を受け取る手段と、低速入力ポートから高速出力ポートへの方路を自伝送装置の前記方路設定部に設定する設定手段と、コネクション設定メッセージを隣接する前記伝送装置の装置コントローラヘ送信する手段と、他の伝送装置の前記装置コントローラからコネクション設定を通知する返信メッセージを受け取る手段と、コネクション設定された場合に自伝送装置の前記ルータ部ヘキューイング解除メッセージを送信する手段と、設定されたコネクションのデータを蓄積／管理する手段と、自伝送装置の前記ルータ部からの無信号検出通知を基に自伝送装置の前記方路設定部の設定を解除する手段と、自伝送装置の前記ルータ部からの無信号検出通知を受け取ったときコネクション解除メッセージを隣接する前記伝送装置の装置コントローラヘ送信する送信手段と、コネクション解除メッセージに対する返信を他の伝送装置の前記装置コントローラから受け取る手段と、自伝送装置の前記ルータ部からの無信号検出通知を受け取ったとき前記設定されたコネクションのデータを消去する手段とを具備するものである。前記送信側伝送装置と受信側伝送装置の途中にある通過伝送装置の装置コントローラは、前記送信側伝送装置からのコネクション設定メッセージを受け取ると共に、このメッセージを次の伝送装置の前記装置コントローラに送信する手段と、自伝送装置の前記方路設定部の空きポートを管理する手段と、前記コネクション設定メッセージを読んだ後に、このメッセージで要求された帯域をスルーできるかどうかを前記空きポートより判断する判断手段と、前記送信側伝送装置の装置コントローラにコネクション設定を示す返信メッセージを返す手段と、高速入力ポートから高速出力ポートへの方路を自伝送装置の前記方路設定部に設定する設定手段と、前記設定されたコネクションが自伝送装置を通過しない場合に自伝送装置の前記方路設定部の設定を解除する手段と、前記コネクション解除メッセージを受け取る手段と、前記コネクション解除メッセージを受け取ると同時に自伝送装置の前記方路設定部の設定を解除する手段とを具備するものである。そして、受信側伝送装置の装置コントローラは、前記送信側伝送装置あるいは通過伝送装置から送られてきたコネクション設定メッセージを受け取る手段と、前記入力信号の情報より自伝送装置の前記ルータ部へ接続されている方路設定部のポートを識別し、コネクションの設定が可能か否かを判断する手段と、前記送信側伝送装置あるいは通過伝送装置の装置コントローラにコネクション設定を示す返信メッセージを返す手段と、高速入力ポートから自伝送装置の前記ルータ部と接続されている低速出力ポートへの方路を自伝送装置の前記方路設定部に設定する設定手段と、前記コネクション解除メッセージを受け取る手段と、前記コネクション解除メッセージを受け取ると同時に自伝送装置の前記方路設定部の設定を解除する手段とを具備するものである。
【００１８】
また、本発明の光ネットワークの１構成例として、前記送信側伝送装置の装置コントローラにおいて前記コネクション設定メッセージを送信する手段は、前記入力信号のアドレスと使用帯域とからなるコネクション設定メッセージを送信するものである。前記送信側伝送装置の装置コントローラにおいて自伝送装置の前記方路設定部に方路を設定する設定手段は、前記書き込み部によって書き込まれ前記読み込み部によって読み込まれたタグ中の受信側伝送装置識別番号に基づき、低速入力ポートから空いている任意の高速出力ポートへの方路を前記方路設定部に設定するものである。前記送信側伝送装置の装置コントローラにおいてコネクションのデータを蓄積／管理する手段は、コネクションデータの内容を送信側伝送装置識別番号と通過伝送装置識別番号と受信側伝送装置識別番号と使用帯域とするものである。前記送信側伝送装置の装置コントローラにおいて前記コネクション解除メッセージを送信する送信手段は、前記書き込み部によって該当コネクションのタグに０を書き込ませることにより、他の伝送装置の方路設定部の設定を解除させるものである。前記通過伝送装置の装置コントローラにおいて前記要求された帯域をスルーできるかどうかを判断する判断手段は、自伝送装置の前記方路設定部の高速出力ポートに空きがあるかどうかにより、コネクションスルーが可能かどうかを判断するものである。そして、前記受信側伝送装置の装置コントローラにおいて自伝送装置の前記方路設定部に方路を設定する設定手段は、前記読み込み部によって読み込まれたタグ中の受信側伝送装置識別番号と前記コネクション設定メッセージ中のアドレスとに基づいて、高速入力ポートから自伝送装置の前記ルータ部と接続されている低速出力ポートへの方路を自伝送装置の前記方路設定部に設定するものである。
【００１９】
また、本発明の光ネットワークの１構成例として、前記各伝送装置の装置コントローラにおいて前記コネクションのデータを蓄積／管理する手段は、送信側伝送装置識別番号と通過伝送装置識別番号と受信側伝送装置識別番号と使用帯域とスロット番号とからなるコネクションデータを蓄積するものである。前記送信側伝送装置の装置コントローラにおいて自伝送装置の前記方路設定部に方路を設定する設定手段は、前記コネクションデータより占有されているスロットとその場所を認識し、新規コネクションの最短ルート上の全伝送装置について空いているスロットとこのスロットに対応する方路設定部の高速側ポートと低速側ポートとを設定するものである。前記送信側伝送装置の装置コントローラにおいて前記コネクション設定メッセージを送信する手段は、前記入力信号のアドレスと使用帯域と新規コネクションに割り当てたスロットの番号とからなるコネクション設定メッセージを送信するものである。前記送信側伝送装置の装置コントローラにおいて前記コネクション解除メッセージを送信する送信手段は、前記コネクションデータと削除コマンドとを含むコネクション解除メッセージを他の伝送装置に送信するものである。前記通過伝送装置の装置コントローラにおいて前記要求された帯域をスルーできるかどうかを判断する判断手段は、コネクション設定メッセージ中のスロット番号と対応する高速側の入力出力ポートに空きがあるかどうかにより、コネクションスルーが可能かどうかを判断するものである。そして、前記受信側伝送装置の装置コントローラにおいて自伝送装置の前記方路設定部に方路を設定する設定手段は、前記コネクション設定メッセージ中のスロット番号とアドレスとを基に、高速入力ポートから自伝送装置の前記ルータ部と接続されている低速出力ポートへの方路を自伝送装置の前記方路設定部に設定するものである。
【００２０】
また、本発明の光ネットワークの１構成例として、前記コネクション設定メッセージは、ブロードキャストで送信され、前記コネクション設定メッセージの返信は、送信側の伝送装置へのユニキャストで返信されるものである。
そして、本発明の光ネットワークの１構成例として、前記コネクション設定メッセージは、隣接伝送装置の装置コントローラ宛に送信され、リンクバイリンクで前記受信側の伝送装置の装置コントローラまで転送されるものであり、前記コネクション設定メッセージの返信は、反対側の隣接伝送装置の装置コントローラからのメッセージに自身のメッセージを付け足して送り出されるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
［実施の形態の１］
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態となる光ネットワークの構成を示すブロック図である。図１において、ＣＬＳとはコネクションレスのことであり、ＣＯとはコネクションオリエンテッドのことである。
【００２２】
本発明では、超高速インターフェースを持つ装置として帯域（スロットや波長）をあるコネクションに占有的に割り当てる方式、すなわち時分割多重（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ、以下、ＴＤＭと略する）あるいは波長分割多重（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｅｐｅｎｄｅｎｔＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ、以下、ＷＤＭと略する）を用いる。これにより、高品質の要求を満たすことができ、さらにスイッチング回路も比較的簡易なものを使用することができる。
【００２３】
本発明は、ＴＤＭ、ＷＤＭ方式の中で、バーストトラフィックの発生時にオペレーションシステムからのマニュアルコマンドを介さないで、自動的かつ高速にコネクション設定を行い、無信号時の帯域の無駄を削減するために使用しないコネクションはただちに削除する方式に関する発明である。これらの制御処理は、超高速の主信号とは別の監視制御インターフェースを用いて行われるので、主信号処理は単純である。
【００２４】
本発明のコネクション設定／解除方式は、ファスト・サーキット・スイッチング（ＦａｓｔＣｉｒｃｕｉｔＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）という分類に入る方式であり、１例が文献「Ｃ．Ｂｏｈｍｅｔａｌ．，”ＦａｓｔＣｉｒｃｕｉｔＳｗｉｔｃｈｉｎｇｆｏｒｔｈｅｎｅｘｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＩＥＥＥＪ．Ｓｅｌｅｃｔ．ＡｒｅａｓＣｏｍｍｕｎ．，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．２，ｐｐ．２９８−３０５，（１９９６）」に開示されている。
【００２５】
ファスト・サーキット・スイッチングの現状の問題点としては、以下の３点がある。
（１）コネクションを設定する契機が不明であり、とくにクライアント（例えばＩＰパケット）とのインターワーキング（ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ）については考慮されていない。
【００２６】
（２）超高速インターフェースを持つネットワークはトポロジーとしてリング型になる傾向がある。これは、マルチベンダ対向を分岐挿入側の低速インターフェースで行えること、ネットワーク管理を閉じたサブネットワークごとに行いオペレーションシステムの負荷を軽減できることなどによる。しかしながら、現在ファスト・サーキット・スイッチングは２重バスを前提としているため、リング型には適していない。
【００２７】
（３）ファスト・サーキット・スイッチングは６４ｂｉｔごとのスロットを時分割多重し、１２５μｓごとのフレームを組んでいる。すなわち、８バイトインターリーブとなるが、この多重方式は超高速インターフェースには適していない。電気的な多重の場合は、大規模の行列変換回路が必要になるし、光学的な多重の場合は、超短パルスを低速で変調したあと光カップラで合波するという簡便な方式が使えなくなる。
【００２８】
本発明では、クライアントにＩＰパケットを想定し、トポロジーはリング型を想定し、多重化は最も単純なビット多重あるいはＷＤＭを想定する。ただし上記の使用例に限らなくてもよい。
【００２９】
本発明では、図１に示すように、バーストトラフィック発生時に、この主信号の情報（本実施の形態ではＩＰアドレス）を、ネットワーク入口の伝送装置１−１内のルータ部１５−１が読み込み、各伝送装置１−１，１−２，１−３，１−４が制御回線（ＣＯＮＴ回線）を用いて通信を行い、自動的にコネクションを設定し、ルータ部１５−１に入力される主信号がなくなればコネクションを自動解除する。この場合、主信号のパケット処理は、すべての伝送装置でなされるわけではなく、ネットワークの入口の伝送装置１−１とネットワークの出口の伝送装置１−３だけでなされる。
【００３０】
ただし、バーストトラフィックではない通常のストリーム系トラフィックの場合、コネクションは半永久的に設定されたままであるので、オペレーションシステム（不図示）からのコマンドで設定される方式とする。すなわち、本発明では、両者のトラフィックは混在しており、バースト系トラフィックについてはコネクションを自動的に設定し、ストリーム系トラフィックについてはコネクションをコマンドに従って設定する。
【００３１】
図２は、リングネットワークの初期設定状態を示す図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。
各伝送装置１−１〜１−４は、光ファイバで接続されており、超高速主信号から一部の低速信号を分岐／挿入するＡＤＭ（Ａｄｄ／ＤｒｏｐＭＵＸ）部２０−１〜２０−４と、低速側のルータ部１５−１〜１５−４と、伝送装置全体を制御する装置コントローラ部１９−１〜１９−４とを有している。
【００３２】
従来のルータのＲＳＶＰ（ＲｅｓｅｒｖａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）と異なる点は、コネクションレス系の処理と帯域確保系の処理を分け、これらの間にインターフェースを設けた点である。主信号パケットのアドレスよりコネクションを設定するためにはいくつかの条件が必要である。
【００３３】
まず、各伝送装置１−１〜１−４のルータ部１５−１〜１５−４が、入力主信号のアドレスと自身の出力ポートの番号とを対応付けたルーティングテーブルを作成／保持している必要がある。このルーティングテーブルがないと、入力主信号のアドレスに基づいて前記入力主信号の出力先である出力ポートを決定することができなくなる。
【００３４】
本発明では、超高速伝送路の一部の帯域を各隣接伝送装置間であらかじめ設定することにより、ルータ部１５−１〜１５−４間でルーティングプロトコルのやりとりを可能とする。すなわち、常に隣で新規の追加（ａｄｄ）あるいは取り出し（ｄｒｏｐ）が行われるコネクションをあらかじめ準備しておく。このコネクションは、品質を要求しないバーストトラフィックの収容にも用いられる。
【００３５】
また、高品質や広帯域が要求されるバーストトラフィックを収容するために自動的にコネクションを設定するには、各伝送装置間で制御回線を設定しておかなければならない。この制御回線は主信号とは別の帯域が用いられ、ＷＤＭを用いた別波長の回線でもよいし、新たなオーバーヘッド（ＯＨ）を定義してもよい。いずれにしてもセクションごとに終端される必要がある。本実施の形態では、ＷＤＭを用いた制御回線として説明する。
【００３６】
各伝送装置１−１〜１−４の装置コントローラ１９−１〜１９−４は、各ルータ部１５−１〜１５−４のアドレスと各伝送装置１−１〜１−４に割り当てられた伝送装置識別番号（以下、伝送装置ＩＤと略する）とを認識しているものとする。これらの情報のやりとりは、事前に各装置コントローラ１９−１〜１９−４間で制御回線を介してなされているとする。初期設定状態をまとめると、以下の５点に要約することができる。
【００３７】
（１）リング状の光ファイバの一部の帯域は隣接伝送装置間コネクションとして設定されている。
（２）この隣接伝送装置間コネクションを用いて各伝送装置１−１〜１−４のルータ部１５−１〜１５−４は、ルーティングテーブルを作成する。
【００３８】
（３）各伝送装置１−１〜１−４の装置コントローラ１９−１〜１９−４間の制御回線は、主信号とは別の帯域を用いてリンクバイリンクに設定されている。
（４）各伝送装置１−１〜１−４の装置コントローラ１９−１〜１９−４は、自身が具備するルータ部１５−１〜１５−４のアドレスを認識している。
（５）制御回線を用いて各伝送装置１−１〜１−４の装置コントローラ１９−１〜１９−４は、どのルータ部がどの伝送装置に存在しているのかを認識している。
【００３９】
以下、本実施の形態の伝送装置のより具体的な装置構成およびコネクション設定／解除アルゴリズムを説明する。本実施の形態では、超高速側の通信にＷＤＭを用いるものとしているが、ＴＤＭを用いてもよい。図３は、本実施の形態の各伝送装置１−１〜１−４の具体的な構成を示すブロック図である。
【００４０】
図３の伝送装置は、前記光ファイバと接続され主信号と制御回線とを多重／分離する、高速光送受信インターフェース部（第１のインターフェース部）であるＷＤＭ部１１ａ，１１ｂと、ＷＤＭ部１１ａから入力された超高速信号（本実施の形態では４０Ｇｂｉｔ／ｓ）を低速信号（本実施の形態では２．４Ｇｂｉｔ／ｓ）に分離する分離部であるＤＭＸ部１２と、低速信号を超高速信号に多重化する多重部であるＭＵＸ部１３と、低速の信号を送受信する、光ネットワークの外部と接続するための第２のインターフェース部である低速インターフェース部１４と、低速インターフェース部１４の少なくとも１部および後述するＳＷ部の入出力と接続され、入力信号の情報に応じた出力先に入力信号を出力するルータ部１５と、信号の方路を設定する方路設定部であるＳＷ部１６と、低速インターフェース部１４あるいはルータ部１５から入力される各チャネルにタグを書き込むタグ書き込み部１７と、多重分離される対象であるチャネルごとにタグを読み込むタグ読み込み部１８と、伝送装置全体を制御する装置コントローラ１９とから構成される。
【００４１】
ＷＤＭ部１１ａ，１１ｂ、ＤＭＸ部１２、ＭＵＸ部１３、ＳＷ部１６、タグ書き込み部１７およびタグ読み込み部１８は、図２で説明したＡＤＭ部を構成している。
図３に示す装置構成で特徴的なことは、超高速主信号と制御回線とを多重分離（例えばビット多重／分離）するＷＤＭ部１１ａ，１１ｂの部分では、チャネル識別あるいはフレーム同期が必要ないことである。超高速主信号の各チャネルは、ＷＤＭ部１１ａからＤＭＸ部１２のどのポートに出力されてもかまわない。
【００４２】
主信号に埋め込まれたタグは、ＳＷ部１６に入力される前段のタグ読み込み部１８によって読み込まれる。装置コントローラ１９は、このタグに従って装置内で閉じた論理によりＳＷ部１６の出カポートを指定する。タグについては、チャネル毎に存在するオーバーヘッド（ＯＨ）を用いて伝送するようにしてもよいし、サブキャリアで伝送するようにしてもよい。
ここで、前記装置内で閉じた論理について以下に説明する。本実施の形態では、チャネルの時間位置、すなわちスロット番号を意識することなく、伝送装置の中でいかようにスロットを割り当てても、スルーかドロップかだけ判別できればよい。例えば、スルーの場合、高速入力信号のスロット１番を３番として出力しても、次の伝送装置で３番を２番としてスルーしても、分離後のチャネルＩＤがある限り正確にチャネルが目的地までたどり着ける。つまり、伝送装置のＳＷ部１６は、勝手に（他の伝送装置と相談することなく）チャネルを割り当ててもよい。なお、後述する実施の形態の２では、スルーの場合はスロットが保持されるので、信号を乗せるスロットはネットワーク内で一意に指定されなくてはならず、伝送装置内のＳＷ部は他の伝送装置のスロット状況を知る必要がある。
【００４３】
このタグは、低速信号が新たに追加され多重化されるときにタグ書き込み部１７によって書き込まれるもので、本発明では、送信側伝送装置ＩＤと受信側伝送装置ＩＤのペアからなる。
例えば、低速インターフェース部１４より入力される低速チャネル信号は、まずルータ部１５でパケットのアドレスが読み込まれ、宛先ルータのアドレスが識別される。これらの情報は装置コントローラ１９に転送される。
【００４４】
装置コントローラ１９は、初期設定状態の情報より宛先の受信側伝送装置ＩＤを得る。そして、装置コントローラ１９は、送信側伝送装置（ここでは、自装置）ＩＤと受信側伝送装置ＩＤとからなるタグをタグ書き込み部１７に転送する。タグ書き込み部１７は、ルータ部１５から出力される該当低速信号にタグを書き込む。
【００４５】
ルータ部１５から出力された、タグが付与された低速チャネル信号は、高速側のＤＭＸ部１２から出力された他の低速チャネル信号と共に、タグ読み込み部１８によってタグが読み込まれる。装置コントローラ１９は、このタグに従ってＳＷ部１６の方路を設定する。
【００４６】
このＳＷ部１６は、固定的な空間（あるいは時間）スイッチとし、装置コントローラ１９からの命令がなければスタティックであるとする。ただし例外は、タグが０のときで、このときは該当スイッチ設定を解除する。ここで、コネクション設定時のスイッチの論理は、以下のようなものとする。
【００４７】
（１）タグ中の受信側伝送装置ＩＤが示す宛先が自伝送装置以外であれば、スルー（ＭＵＸ部１３と接続されている出力ポートへの主信号出力、すなわち自伝送装置で主信号の取り出しを行わない、他の伝送装置への送信）。
（２）タグ中の受信側伝送装置ＩＤが示す宛先が自伝送装置であれば、ドロップ（ルータ部１５と接続されている出力ポートへの主信号出力、すなわち自伝送装置での主信号の取り出し）。
【００４８】
（３）スルーの場合、ＭＵＸ部１３の空いているポートならどこへ出力してもよい。例えば、空いている一番上のポートとしてもよい。
（４）ドロップの場合、制御回線を通じて得られるコネクション設定メッセージ中の宛先ルータアドレスにより出力ポートを指定する。
【００４９】
これにより、ＳＷ部１６による方路設定の論理は著しく簡単になる。以上のような伝送装置をリング状に接続したネットワークについてのコネクション設定／解除アルゴリズムを図４に示す。以下、時間順に説明する。
【００５０】
バーストトラフィック発生時、ネットワークの入口である伝送装置１−１のルータ部１５に低速インターフェース部１４を介して主信号（パケット）が到着する。ルータ部１５は、到着したパケットのアドレス（ここではＩＰアドレス）とＭｅｔｒｉｃあるいはＱｏＳ（サービス品質）を読み込み、ルータ内の輻輳状態などによりコネクションを設定するか否か判断する。
【００５１】
コネクションを設定すると判断した場合、ルータ部１５は、読み込んだ情報と要求帯域とを自伝送装置１−１の装置コントローラ１９に転送すると共に、入力信号を一時的に蓄積（キューイング）する。コネクションを設定しないと判断した場合は、初期状態のリンクバイリンクのコネクションによってマルチホップで主信号が転送される。
【００５２】
コネクション設定の場合、伝送装置１−１の装置コントローラ１９は、情報をルータ部１５から受け取り、コネクション設定メッセージを制御回線を介してブロードキャストで各伝送装置１−２〜１−４に送信する。このコネクション設定メッセージは、前記要求帯域が確保できるか否かを問い合わせる情報と、送信ルータ及び受信ルータのアドレスとからなる。
【００５３】
また、伝送装置１−１の装置コントローラ１９は、前述のように受信側伝送装置ＩＤを特定して、送信側伝送装置ＩＤと受信側伝送装置ＩＤとからなるタグをタグ書き込み部１７に転送すると共に、タグ書き込み部１７及びタグ読み込み部１８を介してルータ部１５と接続される入力ポートからＭＵＸ部１３と接続される出力ポートへの方路を自伝送装置のＳＷ１６に設定する。
【００５４】
制御回線を介してコネクション設定メッセージを受け取った伝送装置１−２の装置コントローラ１９は、このメッセージを即座に次の伝送装置１−３に転送する。その後、伝送装置１−２の装置コントローラ１９は、受信したコネクション設定メッセージ中のアドレスよりドロップするかどうかを判断し、そうでないならばスルーできるポートが空いているかどうかをチェックする。ここでは、コネクション設定メッセージ中の受信ルータアドレスが自伝送装置のルータ部１５のアドレスではないので、スルーできるポートが空いているかどうかをチェックする。
【００５５】
伝送装置１−２の装置コントローラ１９は、ＭＵＸ部１３と接続されている、ＳＷ部１６の出力ポートに空きがある場合、コネクションスルーが可能と判断する。ＤＭＸ部１２から入力される主信号に付加されたタグは、タグ読み込み部１８によって読み込まれ、装置コントローラ１９に転送される。
【００５６】
そして、伝送装置１−２の装置コントローラ１９は、このタグ中の受信側伝送装置ＩＤに従い、タグ読み込み部１８を介してＤＭＸ部１２と接続される入力ポートからＭＵＸ部１３と接続される出力ポートへの方路を自伝送装置のＳＷ１６に設定する（スルー設定）。スルー設定の終了後、伝送装置１−２の装置コントローラ１９は、伝送装置１−１に対してスルー設定終了を示すメッセージを制御回線を介して返信する。
【００５７】
伝送装置１−３の装置コントローラ１９は、伝送装置１−２を介して受け取ったコネクション設定メッセージを即座に次の伝送装置１−４に転送する。その後、伝送装置１−３の装置コントローラ１９は、受信したコネクション設定メッセージ中のアドレスよりドロップするかどうかを判断し、そうでないならばスルーできるポートが空いているかどうかをチェックする。ここでは、コネクション設定メッセージ中の受信ルータアドレスが自伝送装置のルータ部１５のアドレスを示しているので、ドロップと認識する。
【００５８】
ＤＭＸ部１２から入力される主信号に付加されたタグは、タグ読み込み部１８によって読み込まれ、装置コントローラ１９に転送される
そして、伝送装置１−３の装置コントローラ１９は、このタグ中の受信側伝送装置ＩＤに従い、タグ読み込み部１８を介してＤＭＸ部１２と接続される入力ポートからルータ部１５と接続される出力ポートへの方路を自伝送装置のＳＷ１６に設定する（ドロップ設定）。ドロップ設定の終了後、伝送装置１−３の装置コントローラ１９は、伝送装置１−１に対してドロップ設定終了を示すメッセージを制御回線を介して返信する。
【００５９】
最短ルート上にない伝送装置１−４の装置コントローラ１９は、伝送装置１−３を介して受け取ったコネクション設定メッセージを伝送装置１−１に転送する。このメッセージは発送元である伝送装置１−１の装置コントローラ１９で終端される。
【００６０】
最短ルート上にない伝送装置１−４の装置コントローラ１９は、伝送装置１−２の装置コントローラと同様の処理を行う。すなわち、伝送装置１−４の装置コントローラ１９は、受信したコネクション設定メッセージ中のアドレスよりスルーと判断する。このとき、伝送装置１−２と異なるのは、主信号が伝送装置１−３で取り出されるために、伝送装置１−４のコントローラ１９が主信号のタグを受け取ることがない点である。
【００６１】
これにより、伝送装置１−４の装置コントローラ１９は、タグが０であると判断して、コネクションを解除し、伝送装置１−１に対してコネクション未設定を示すメッセージを制御回線を介して返信する。
ドロップ設定終了を示すメッセージを伝送装置１−３から受け取った時点で、伝送装置１−１の装置コントローラ１９は、自伝送装置のルータ部１５に対してキューイング解除メッセージを送信する。
【００６２】
伝送装置１−１のルータ部１５は、キューイング解除メッセージを受け取ったと同時に前記入力信号の蓄積を解除して前記ルータ部出力ポートへの出力を開始する。こうして、主信号が開通する。
【００６３】
また、伝送装置１−１の装置コントローラ１９は、全ての伝送装置の返信データから、送信側伝送装置ＩＤ、通過伝送装置ＩＤ及び受信側伝送装置ＩＤを識別して、これらと使用帯域とから構成されるコネクションデータを作成する。このコネクションデータは、伝送装置１−１の装置コントローラ１９でのみ蓄積／管理される。
【００６４】
主信号の送信状態が続いた後、伝送装置１−１のルータ部１５は、入力信号の無信号状態を検出したとき、無信号検出通知を自伝送装置の装置コントローラ１９に送信する。
伝送装置１−１の装置コントローラ１９は、無信号検出通知を受け取ったとき他の伝送装置１−２〜１−４へコネクション解除メッセージを送信する。
【００６５】
すなわち、伝送装置１−１の装置コントローラ１９は、値が０のタグをタグ書き込み部１７に転送する。タグ書き込み部１７は、該当コネクションを通過する主信号にタグ＝０を書き込む。こうして、コネクション解除メッセージが送信される。
【００６６】
伝送装置１−２，１−３の装置コントローラ１９は、自伝送装置のタグ読み込み部１８によって読み込まれたタグが０であるとき、該当コネクションが削除されるよう自伝送装置のＳＷ部１６のスルー、ドロップ設定を解除する。これにより、帯域はアベイラブルになる。
【００６７】
コネクション解除メッセージの送信後、伝送装置１−１の装置コントローラ１９は、該当コネクションが削除されるよう自伝送装置のＳＷ部１６の設定を解除すると共に、自身が蓄積／管理している該当コネクションデータを削除する。
【００６８】
［実施の形態の２］
図５は、本発明の第２の実施の形態となる光ネットワークの各伝送装置の具体的な構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。また、図６は、本実施の形態の光ネットワークのコネクション設定／解除アルゴリズムを示す図である。
初期設定状態などは実施の形態の１と同じであるが、本実施の形態では、実施の形態の１と異なる点として以下の点が挙げられる。
【００６９】
（１）事前にルータアドレスと伝送装置ＩＤのマップ、及びトポロジーマップが各伝送装置１−１〜１−４に配信されており、各伝送装置１−１〜１−４は、ネットワークのトポロジーを認識している。このとき、トポロジーマップは、最短ルートで設定されている。
（２）コネクション設定後のデータ分配により、使用中のスロットは各伝送装置１−１〜１−４が認識している。
【００７０】
以下、図５に示す装置構成と図６に示すアルゴリズムについて実施の形態の１と異なる点について説明する。本実施の形態では、実施の形態の１とは異なり、各伝送装置１−１〜１−４は、ＤＭＸ部１２に入力された信号のチャネル識別のためのチャネル識別部（あるいはフレーム同期回路）２１と、チャネル識別部２１によって特定されたチャネルを特定の出力ポートに出力する分配部２２と、ルータ部１５と分配部２２との間に設けられ、分配部２２からルータ部１５へ出力される信号の方路を設定するＳＷ部２３と、ルータ部１５に接続され、ルータ部１５から入力される信号の方路を設定するＳＷ部２４と、分配部２２あるいはＳＷ部２４から入力される信号を特定の出力ポートに出力するセレクタ２５とを具備している。
【００７１】
ＷＤＭ部１１ａ，１１ｂ、ＤＭＸ部１２、ＭＵＸ部１３、ＳＷ部１６、チャネル識別部２１、分配部２２、ＳＷ部２３，２４及びセレクタ２５は、図２におけるＡＤＭ部を構成している。
本実施の形態では、タグを用いておらず、実施の形態の１のようなタグ書き込み部及びタグ読み込み部は不要である。
【００７２】
また、実施の形態の１のような大規模なＳＷ部は必要なく、主信号（ドロップチャネル）を取り出すためのＳＷ部２３、主信号（アドチャネル）を新規に追加するためのＳＷ部２４を設ければよい。
したがって、本実施の形態は、スルーについては必ず同じスロットを占有する方式となる。
【００７３】
コネクション設定／解除アルゴリズムでは、以下の点が実施の形態の１と異なる。伝送装置１−１の装置コントローラ１９ａの処理では、自伝送装置のルータ部１５から入力信号のアドレスを受信すると、コネクションを設定するルートを決定して、ルート上に存在する装置の空きスロットを認識して指定し、コネクション設定メッセージにこの空きスロットを示すスロット番号を加えて送信する点が実施の形態の１と異なる。
【００７４】
すなわち、伝送装置１−１の装置コントローラ１９ａは、要求帯域が確保できるか否かを問い合わせる情報と、送信ルータ及び受信ルータのアドレスと、スロット番号とからなるコネクション設定メッセージを制御回線を介してブロードキャストで各伝送装置１−２〜１−４に送信する。また、伝送装置１−１の装置コントローラ１９ａは、自伝送装置のルータ部１５から出力される主信号が自伝送装置のセレクタ２３の特定の入力ポートに入力されるよう自伝送装置のＳＷ部２４を制御すると共に、この主信号が自伝送装置のＭＵＸ部１３の特定の入力ポートに入力されるよう自伝送装置のセレクタ２５を制御する。
【００７５】
伝送装置１−２の装置コントローラ１９ａでは、伝送装置１−１から受け取ったコネクション設定メッセージに基づいて指定されたスロットをスルーに設定する点が実施の形態の１と異なる。
すなわち、伝送装置１−２の装置コントローラ１９ａは、自伝送装置のチャネル識別部２１で識別された特定の主信号が自伝送装置のセレクタ２５の特定の入力ポートに入力されるよう自伝送装置の分配部２２を制御すると共に、この主信号が自伝送装置のＭＵＸ部１３の特定の入力ポートに入力されるよう自伝送装置のセレクタ２５を制御する。
【００７６】
伝送装置１−３の装置コントローラ１９ａでは、同じように指定スロットと指定ルータの存在するポートヘの設定が異なる点である。すなわち、伝送装置１−３の装置コントローラ１９ａは、伝送装置１−２から受け取ったコネクション設定メッセージに基づいて、自伝送装置のチャネル識別部２１で識別された特定の主信号が自伝送装置のＳＷ部２３に入力されるよう分配部２２を制御すると共に、この主信号が自伝送装置のルータ部１５に入力されるよう自伝送装置のＳＷ部２３を制御する。
【００７７】
伝送装置１−４の装置コントローラ１９ａでは、スルー設定を実際に行ってしまう点と、スルー設定終了を示すメッセージを伝送装置１−１の装置コントローラ１９ａに返信する点が実施の形態の１と異なる。すなわち、伝送装置１−４の装置コントローラ１９ａは、伝送装置１−２と同様に、自伝送装置の分配部２２とセレクタ２５とを制御する。
【００７８】
また、伝送装置１−１の装置コントローラ１９ａは、主信号の開通後に全ての伝送装置の返信データから、送信側伝送装置ＩＤ、通過伝送装置ＩＤ及び受信側伝送装置ＩＤを識別して、これらと使用帯域と該当コネクションに割り当てられたスロットの番号とからなるコネクションデータを作成する。そして、伝送装置１−１の装置コントローラ１９ａは、このコネクションデータを制御回線を介して他の伝送装置１−２〜１−４へ送信する。
【００７９】
各伝送装置１−１〜１−４は、コネクションデータを保持し、これにより次のコネクション設定のためのスロット使用状態を認識する。
そして、伝送装置１−４の装置コントローラ１９ａは、受け取ったコネクションデータに、自身のＩＤが含まれていないので、該当スロットのスルー設定を解除する。
【００８０】
主信号の送信状態が続いた後、伝送装置１−１のルータ部１５は、入力信号の無信号状態を検出したとき、無信号検出通知を自伝送装置の装置コントローラ１９に送信する。
伝送装置１−１の装置コントローラ１９は、無信号検出通知を受け取ったとき、制御回線を用いて他の伝送装置１−２〜１−４へコネクション解除メッセージを送信する。
【００８１】
伝送装置１−２，１−３の装置コントローラ１９は、コネクション解除メッセージを受け取ったとき、該当コネクションが削除されるよう自伝送装置のＳＷ部１６のスルー設定、ドロップ設定を解除する。また、伝送装置１−２，１−３の装置コントローラ１９は、自身が保持している該当コネクションデータを削除する。
【００８２】
コネクション解除メッセージの送信後、伝送装置１−１の装置コントローラ１９は、該当コネクションが削除されるよう自伝送装置のＳＷ部１６の設定を解除すると共に、自身が蓄積／管理している該当コネクションデータを削除する。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（１）サービスによっては高品質が要求されるが、本発明によれば遅延やパケットロスなどの通信品質に関する保証が可能となる。
（２）スループットを上げるためのスイッチング技術として、単純な空間スイッチや波長スイッチが使用可能である。
（３）高品質／広帯域を要求されるバーストトラフィックの場合に、主信号を送るときだけ帯域を占有するので、帯域の有効利用を図ることができる。
（４）ストリーム系トラフィックや低品質バーストトラフィックと、高品質／広帯域を要求されるバーストトラフィックとの共存／混在が可能となる。
（５）超高速／大容量インターフェースを持ち、高スループットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる光ネットワークの構成を示すブロック図である。
【図２】リングネットワークの初期設定状態を示す図である。
【図３】図１の各伝送装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【図４】図１の光ネットワークにおけるコネクション設定／解除アルゴリズムを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態となる光ネットワークの各伝送装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【図６】図５の光ネットワークにおけるコネクション設定／解除アルゴリズムを示す図である。
【図７】従来の光ネットワークの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１−１〜１−４…伝送装置、１１ａ、１１ｂ…ＷＤＭ部、１２…ＤＭＸ部、１３…ＭＵＸ部、１４…低速インターフェース部、１５、１５−１〜１５−４…ルータ部、１６…ＳＷ部、１７…タグ書き込み部、１８…タグ読み込み部、１９、１９ａ…装置コントローラ、２０−１〜２０−４…ＡＤＭ部、２１…チャネル識別部、２２…分配部、２３、２４…ＳＷ部、２５…セレクタ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical network centered on data traffic, and more particularly to an optical network using an ultra-high speed / large capacity transmission system.
[0002]
[Prior art]
Data traffic, especially Internet Protocol (IP) traffic, is increasing rapidly, and its demand is said to double in six months. On the other hand, fixed telephone traffic is on a downward trend. Therefore, how to efficiently carry data traffic with high quality has become an issue in future networks.
[0003]
Current Internet data traffic is processed and forwarded by IP routers. The IP router reads the IP address of each packet, and refers to the routing table held by each router, and outputs the packet to a specific port. This transfer method is called store & forward, and each packet must be stored in a buffer once.
[0004]
Further, since connectionless communication is performed in the IP layer, it is not known in the IP layer which route the packet has arrived safely, and there is no guarantee for the delay time. In order to create a routing table, a protocol called RIP (Routing Information Protocol) or OSPF (Open Shortest Path Fast) is used. In both protocols, data for routing table creation is exchanged between routers by distributed processing without using a centralized control device or the like. In particular, in the OSPF, the exchange of Hello packets every 10 seconds and the creation / update of the topology database are performed once every 30 minutes.
[0005]
The core of the routing of the conventional IP router is performed by software, but now, as the interface speed is increased, a hardware switch is used as shown in FIG. 7, and an MPLS (Multi-MULTI-based) using an ATM switch is used. Protocol (Label Switching) is becoming mainstream.
In FIG. 7, reference numerals 30-1 to 30-4 denote transmission devices connected by optical fibers, reference numerals 31-1 to 31-4 denote router units, reference numerals 32-1 to 32-4 denote layer 2 switches, and reference numerals 33-1 to 33-33. Reference numeral 4 denotes a circuit for reading the packet address and adding a tag to the main signal on the input side or output side of the transmission apparatus. In FIG. 7, CLS means connectionless, and CO means connection oriented.
[0006]
The contents of the router sections 31-1 to 31-4 are set by a label or tag (TAG) assigned based on the IP address, but when the router is viewed from the outside, the connection is connectionless. . In addition, a method has been proposed in which not only a switch section inside a router but also a signal passing between routers passes only through an ATM switch by a label and performs IP processing only at the entrance and exit of a network.
[0007]
On the other hand, stream networks such as voice and video are constituted by circuit switching networks, but are often unsuitable for data traffic. In particular, in a relay network accommodating a router with a high interface speed, circuit switching at 64 kbit / s cannot be covered. Conventional transmission networks handle large-capacity paths (1.5 Mbit / s, 52 Mbit / s, and 156 Mbit / s). By connecting to these paths, traffic from a high-speed router can be accommodated. Since the bandwidth is set semi-permanently from the system (OpS) and manually set by an operator, the bandwidth is wasted in the case of burst traffic that instantaneously requests a large capacity and becomes unnecessary later. .
[0008]
On the other hand, an ATM (Asynchronous Transfer Mode) technology capable of changing a band has been proposed. In the ATM multiplexing method in which cells are multiplexed, a time slot is not occupied for each path (virtual path) and the band can be set arbitrarily. Therefore, the band can be effectively used by the statistical multiplexing effect.
On the other hand, a method of realizing a switch unit by wavelength routing using a wavelength division multiplexing (WDM) technique has been proposed. With this technology, 2.4 Gbit / s or more per wavelength is possible, and handling of a large number of paths is possible. At present, the wavelength connection setting is a manual command from the operation system, so it takes time, so it has to be a semi-permanent connection, or because there is no connection provision function because it has already been set from the beginning in hardware. However, the problem that bandwidth is wasted in the case of burst traffic has not been solved.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As the amount of data increases, the interface speed must be increased. At present, there is an interface speed of 2.4 Gbit / s, but it is considered that an interface having a speed of 10 Gbit / s, 40 Gbit / s, or 160 Gbit / s will appear several years later. There are two challenges for the future Internet.
(A) High quality is required depending on the service, but there is no guarantee on quality such as delay and packet loss when using a conventional router.
(B) Switching technology to increase throughput
[0010]
Regarding A, proposals such as RSVP (Reservation Protocol) have been made from the past, but the router processing has become too complicated and has not been successful. Originally, it is considered that the cause is that an unprecedented parameter such as a bandwidth was put in a connectionless router.
[0011]
ATM technology is also proposed for B, but it is not practical to perform cell processing on all of a plurality of interfaces of 40 Gbit / s, for example, because of the circuit scale, and the buffer speed limit (number 100 MHz) becomes a bottleneck. Furthermore, complicated admission control, traffic regulation, scheduling, and the like are required to suppress quality deterioration such as cell loss and cell delay variation, and these are not realistic for an apparatus having an ultra-high-speed transmission path. A device having a large-capacity interface including a WDM needs to have simple processing of a main signal system. This is a natural consequence of considering the clock rate and circuit size of the circuit.
[0012]
In addition, the document "N. Yamanaka and K. Shiomoto,""DTM: Dynamic transfer mode based on dynamically shorted-short-hold time-slot relay, IEV. -446, 1999 "proposes a different type of signal communication system. This method simplifies the processing of an ultra-high-speed signal to form a fixed time division multiplex (TDM), and furthermore, a method called on-the-fly routing without setting up a connection in advance. Send and receive signals. The transmission side designates a transmission-relay-reception node and sends a signal without any setup. In the relay node, if the signal is OK, the signal is transferred. If the signal is NG, the signal is stored in a buffer and the transfer is waited until the signal can be transferred. That is.
[0013]
However, in this method, a buffer memory for storing a signal during reading of a designated node or the like is necessary in order to deliver a signal without loss. In the above-mentioned document, a memory used for a time switch plays a role. As described above, the operation speed of the memory becomes a bottleneck in ultra-high-speed transmission. In addition, a buffer that stores a signal when transfer cannot be performed also becomes a bottleneck. Further, the present invention does not solve the problem that quality cannot be guaranteed when the signal stored in the buffer is a signal with a high priority.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can guarantee high-quality communication, and can realize high throughput without using a large-scale switch to increase throughput. It aims to provide an optical network.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The optical network according to the present invention includes a plurality of transmission devices (1-1 to 1-4) connected by optical fibers. Each of the transmission devices is connected to a first interface unit (11a, 11b) connected to the optical fiber, and is connected to the outside of an optical network for transmitting and receiving a signal at a lower speed than a high-speed signal exchanged over the optical fiber. A second interface unit (14), a route setting unit (16) for setting a route of an input signal, and separating the signal input from the first interface unit into a low-speed signal to set the route. A demultiplexing unit (12) for outputting to the first interface unit, a demultiplexing unit (13) for multiplexing a low-speed signal input from the route setting unit into a high-speed signal, and outputting the multiplexed signal to the first interface unit. A router unit (15) that is connected to at least one of the units and the input / output of the route setting unit and outputs the input signal to an output destination according to the information of the input signal; Device is intended to and a controller (19) to be. The router unit and the device controller unit include a connection setting unit that sets a connection between transmission devices when the router unit receives an input signal from the second interface unit, and the input signal is in a no-signal state. Connection deletion means for deleting a connection between the transmission devices when the transmission device becomes a connection.
[0015]
Further, as one configuration example of the optical network of the present invention, the transmission device is provided between the second interface unit and the router unit and a route setting unit, and receives an input from the second interface unit or the router unit. A writing unit (17) for writing a tag to each channel to be separated, and a reading unit (17) provided between the separation unit or the writing unit and the route setting unit and reading the tag for each channel to be demultiplexed. 18). Then, the device controller sets and controls the route setting unit according to the tag transferred from the reading unit.
Further, as one configuration example of the optical network of the present invention, the transmission device includes a channel identification unit (21) for identifying a channel of a signal input to the separation unit. The device controller (19a) sets and controls the route setting units (22 to 25) so as to output a specific channel to a specific port by logic based on communication between the device controllers.
[0016]
Further, as one configuration example of the optical network according to the present invention, the transmission device is connected in a ring shape by the optical fiber.
As one configuration example of the optical network of the present invention, the device controller of each transmission device sets in advance a connection for each link between adjacent transmission devices using a part of the band of the optical fiber, The router unit of each transmission device creates a routing table using this connection.
Further, as one configuration example of the optical network of the present invention, the device controller of each transmission device performs communication between the device controllers using a channel different from a main signal, and the transmission device uses the another channel for the communication. It has means for terminating each link.
In one configuration example of the optical network of the present invention, a wavelength different from the main signal is allocated to communication between the device controllers, and wavelength multiplex communication is performed.
In one configuration example of the optical network according to the present invention, a slot or overhead different from a main signal is allocated to communication between the device controllers, and time division multiplex communication is performed.
[0017]
Further, as one configuration example of the optical network of the present invention, the router unit of the transmission-side transmission device, which has received an input signal from the second interface unit, stores information including an address of the input signal, a service type, and a used band. Means for reading the input signal, means for transferring the information of the input signal to the device controller of the own transmission device, and setting a router unit output port connected to the route setting unit of the own transmission device as an output destination of the input signal. Means for temporarily storing the input signal; means for receiving a queuing release message from the device controller of the own transmission device; and releasing the accumulation of the input signal upon receiving the queuing release message. Means for starting output to the router unit output port and transmitting a rewriting signal for the routing table, Wherein when detecting a no-signal state of the input signal after transmission of the items, a no-signal detection notification is to include a means for transmitting to said device controller of its own transmission apparatus. The device controller of the transmission-side transmission device includes: a unit that receives information of the input signal transferred from the router unit of the transmission device; and a route from a low-speed input port to a high-speed output port. Setting means for setting in a setting unit, means for transmitting a connection setting message to a device controller of an adjacent transmission device, means for receiving a reply message notifying connection setting from the device controller of another transmission device, and connection setting Means for transmitting a queuing release message to the router unit of the own transmission device in the case of being transmitted, means for storing / managing data of the set connection, and a no-signal detection notification from the router unit of the own transmission device. Means for canceling the setting of the route setting unit of the own transmission device; Transmitting means for transmitting a connection release message to the device controller of the adjacent transmission device when receiving the signal detection notification, means for receiving a reply to the connection release message from the device controller of another transmission device, and Means for erasing the data of the set connection when a no-signal detection notification is received from the router unit. The device controller of the pass-through transmission device in the middle of the transmission device and the reception device receives the connection setting message from the transmission device and transmits the message to the device controller of the next transmission device. Means, means for managing an empty port of the route setting unit of the own transmission device, and, after reading the connection setting message, judging from the empty port whether or not the bandwidth requested by this message can be passed. Means, means for returning a reply message indicating a connection setting to the device controller of the transmission-side transmission device, and setting means for setting a route from a high-speed input port to a high-speed output port in the route setting unit of the own transmission device. Setting the route of the own transmission device when the set connection does not pass through the own transmission device. Means for canceling the setting of the one in which comprises means for receiving the connection release message, and means for releasing the setting of the route setting unit of the receiving the connection release message at the same time its own transmission apparatus. The device controller of the receiving side transmission device is connected to the router unit of the own transmission device based on information of the input signal and a unit for receiving a connection setting message sent from the transmission side transmission device or the passing transmission device. Means for identifying the port of the route setting unit which is present and determining whether or not connection setting is possible; means for returning a reply message indicating the connection setting to the device controller of the transmitting side transmission device or the passing transmission device; Setting means for setting a route from an input port to a low-speed output port connected to the router unit of the own transmission device in the route setting unit of the own transmission device; means for receiving the connection release message; Means for canceling the setting of the route setting unit of the own transmission device upon receiving the cancellation message. It is intended to.
[0018]
Further, as one configuration example of the optical network of the present invention, the means for transmitting the connection setting message in the device controller of the transmitting side transmission device transmits a connection setting message including an address of the input signal and a used band. It is. The setting means for setting a route in the route setting unit of the own transmission device in the device controller of the transmission side transmission device includes a reception side transmission device identification number in a tag written by the writing unit and read by the reading unit. Based on the above, a route from a low-speed input port to any available high-speed output port is set in the route setting unit. The means for accumulating / managing the connection data in the device controller of the transmitting side transmission device includes the contents of the connection data as a transmitting side transmission device identification number, a passing transmission device identification number, a receiving side transmission device identification number, and a used band. It is. The transmission unit for transmitting the connection release message in the device controller of the transmission-side transmission device releases the setting of the route setting unit of another transmission device by causing the writing unit to write 0 in the tag of the corresponding connection. Things. The judgment means for judging whether or not the requested band can be passed through in the device controller of the pass-through transmission device, the connection through is possible depending on whether there is a vacancy in the high-speed output port of the route setting unit of the own transmission device. It is to judge whether or not. And setting means for setting a route in the route setting unit of the own transmission device in the device controller of the reception side transmission device, the reception side transmission device identification number in the tag read by the reading unit and the connection setting A route from a high-speed input port to a low-speed output port connected to the router unit of the own transmission device is set in the route setting unit of the own transmission device based on the address in the message.
[0019]
Further, as one configuration example of the optical network of the present invention, the means for storing / managing the data of the connection in the device controller of each of the transmission devices comprises: It stores connection data including an identification number, a used band, and a slot number. The setting means for setting a route in the route setting unit of the own transmission device in the device controller of the transmission-side transmission device recognizes a slot occupied by the connection data and the location thereof, and determines on the shortest route of the new connection This is for setting the vacant slots for all the transmission devices and the high-speed side port and the low-speed side port of the route setting unit corresponding to this slot. The means for transmitting the connection setting message in the device controller of the transmitting side transmission device transmits a connection setting message including an address of the input signal, a used band, and a slot number allocated to a new connection. The transmitting means for transmitting the connection release message in the device controller of the transmission side transmission device transmits a connection release message including the connection data and a delete command to another transmission device. The determining means for determining whether or not the requested band can be passed through in the device controller of the pass-through transmission device determines whether or not there is a vacancy in the high-speed input / output port corresponding to the slot number in the connection setting message. This is to determine whether or not through is possible. And setting means for setting a route in the route setting unit of the own transmission device in the device controller of the receiving side transmission device, based on the slot number and address in the connection setting message, from the high-speed input port. A route to a low-speed output port connected to the router unit of the transmission device is set in the route setting unit of the transmission device.
[0020]
Further, as one configuration example of the optical network of the present invention, the connection setting message is transmitted by broadcast, and the reply of the connection setting message is returned by unicast to the transmission device on the transmission side.
As one configuration example of the optical network of the present invention, the connection setting message is transmitted to a device controller of an adjacent transmission device, and is transferred to a device controller of the transmission device on the receiving side by link-by-link. The reply of the connection setting message is sent by adding a message from the device controller of the adjacent transmission device on the opposite side to its own message.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical network according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, CLS means connectionless, and CO means connection oriented.
[0022]
In the present invention, as a device having an ultra-high speed interface, a method of exclusively allocating a band (slot or wavelength) to a certain connection, that is, time division multiplex (hereinafter abbreviated as TDM) or wavelength division multiplexing (Wavelength Dependent). Multiplexer (hereinafter abbreviated as WDM) is used. As a result, high quality requirements can be satisfied, and a relatively simple switching circuit can be used.
[0023]
The present invention provides a method for automatically and quickly setting a connection without a manual command from an operation system at the time of occurrence of burst traffic in a TDM or WDM system to reduce waste of bandwidth when there is no signal. This is an invention relating to a method of immediately deleting unused connections. Since these control processes are performed using a supervisory control interface different from the super-high-speed main signal, the main signal processing is simple.
[0024]
The connection setting / cancellation method according to the present invention is a method falling under the category of fast circuit switching, and one example is a document "C. Bohm et al.,""Fast Circuit Switching for the next generation of high." performance networks ", IEEE J. Select. Areas Commun., Vol. 14, No. 2, pp. 298-305, (1996)".
[0025]
There are the following three problems of the fast circuit switching at present.
(1) The timing of setting a connection is unknown, and interworking with a client (for example, an IP packet) is not considered.
[0026]
(2) Networks having ultra-high-speed interfaces tend to be ring-type topologies. This is because multi-vendor opposition can be performed by the low-speed interface on the add / drop side, and network management can be performed for each closed subnetwork to reduce the load on the operation system. However, since fast circuit switching is currently based on a double bus, it is not suitable for a ring type.
[0027]
(3) In fast circuit switching, slots every 64 bits are time-division multiplexed to form a frame every 125 μs. That is, although it is 8-byte interleaved, this multiplexing method is not suitable for an ultra-high-speed interface. In the case of electrical multiplexing, a large-scale matrix conversion circuit is required, and in the case of optical multiplexing, a simple method of modulating ultrashort pulses at low speed and then combining them with an optical coupler cannot be used. .
[0028]
In the present invention, an IP packet is assumed for a client, a topology is assumed to be a ring type, and multiplexing is assumed to be the simplest bit multiplexing or WDM. However, the present invention is not limited to the above use example.
[0029]
In the present invention, as shown in FIG. 1, when burst traffic occurs, the router unit 15-1 in the transmission device 1-1 at the network entrance reads the information of the main signal (in this embodiment, the IP address), Each of the transmission devices 1-1, 1-2, 1-3, and 1-4 performs communication using a control line (CONT line), automatically sets up a connection, and sets a connection to the router unit 15-1. When the signal disappears, the connection is automatically released. In this case, the packet processing of the main signal is not performed by all the transmission devices, but is performed only by the transmission device 1-1 at the entrance of the network and the transmission device 1-3 at the exit of the network.
[0030]
However, in the case of ordinary stream traffic other than burst traffic, the connection is set semi-permanently, so that the method is set by a command from an operation system (not shown). That is, in the present invention, both traffics are mixed, and the connection is automatically set for the burst traffic and the connection is set according to the command for the stream traffic.
[0031]
FIG. 2 is a diagram showing an initial setting state of the ring network, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
Each of the transmission devices 1-1 to 1-4 is connected by an optical fiber, and an ADM (Add / Drop MUX) unit 20-1 to 20-4 for dropping / inserting a part of a low-speed signal from an ultra-high-speed main signal. And low-speed router units 15-1 to 15-4, and device controller units 19-1 to 19-4 for controlling the entire transmission device.
[0032]
The difference from the conventional router RSVP (Reservation Protocol) is that the connectionless processing and the bandwidth securing processing are separated, and an interface is provided between them. Several conditions are required to set a connection from the address of the main signal packet.
[0033]
First, the router units 15-1 to 15-4 of each of the transmission devices 1-1 to 1-4 create / hold a routing table in which the address of the input main signal is associated with the number of its own output port. There is a need. Without this routing table, it becomes impossible to determine the output port to which the input main signal is output based on the address of the input main signal.
[0034]
In the present invention, the routing protocol can be exchanged between the routers 15-1 to 15-4 by setting a part of the bandwidth of the ultra-high-speed transmission path between adjacent transmission devices in advance. That is, a connection in which a new addition (add) or a removal (drop) is always performed next to the terminal is prepared in advance. This connection is also used to accommodate burst traffic that does not require quality.
[0035]
Also, in order to automatically set up a connection to accommodate burst traffic requiring high quality and a wide band, a control line must be set up between transmission apparatuses. This control line uses a band different from the main signal, and may be a line of another wavelength using WDM, or a new overhead (OH) may be defined. In any case, it must be terminated for each section. In the present embodiment, a control line using WDM will be described.
[0036]
The device controllers 19-1 to 19-4 of the transmission devices 1-1 to 1-4 respectively transmit the addresses of the router units 15-1 to 15-4 and the transmissions assigned to the transmission devices 1-1 to 1-4. It is assumed that the device identification number (hereinafter, abbreviated as transmission device ID) is recognized. It is assumed that the exchange of this information has been performed in advance between the respective device controllers 19-1 to 19-4 via the control line. The initial setting state can be summarized into the following five points.
[0037]
(1) Part of the band of the ring-shaped optical fiber is set as a connection between adjacent transmission devices.
(2) The router units 15-1 to 15-4 of the transmission devices 1-1 to 1-4 create a routing table using the connection between the adjacent transmission devices.
[0038]
(3) The control lines between the device controllers 19-1 to 19-4 of the transmission devices 1-1 to 1-4 are set to link-by-link using a band different from the main signal.
(4) The device controllers 19-1 to 19-4 of each of the transmission devices 1-1 to 1-4 recognize the addresses of the router units 15-1 to 15-4 provided therein.
(5) Using the control line, the device controllers 19-1 to 19-4 of the transmission devices 1-1 to 1-4 recognize which router unit is present in which transmission device.
[0039]
Hereinafter, a more specific device configuration and a connection setting / release algorithm of the transmission device of the present embodiment will be described. In the present embodiment, WDM is used for communication on the very high speed side, but TDM may be used. FIG. 3 is a block diagram illustrating a specific configuration of each of the transmission devices 1-1 to 1-4 according to the present embodiment.
[0040]
The transmission device shown in FIG. 3 includes WDM units 11a and 11b, which are high-speed optical transmission / reception interface units (first interface units) connected to the optical fiber and multiplexes / demultiplexes a main signal and a control line. A DMX section 12 which is a separating section for separating the input ultra-high-speed signal (40 Gbit / s in the present embodiment) into a low-speed signal (2.4 Gbit / s in the present embodiment), and converts the low-speed signal into an ultra-high-speed signal. A multiplexing unit 13 for multiplexing, a low-speed interface unit 14 for transmitting and receiving low-speed signals and a second interface unit for connection to the outside of the optical network, and at least one part of the low-speed interface unit 14; A router unit 15 connected to the input / output of a SW unit to be described later and outputting an input signal to an output destination corresponding to information of the input signal; SW section 16 which is a route setting section to be set, tag writing section 17 for writing a tag to each channel input from low-speed interface section 14 or router section 15, and reading a tag for each channel to be demultiplexed It comprises a tag reading unit 18 and a device controller 19 for controlling the entire transmission device.
[0041]
The WDM units 11a and 11b, the DMX unit 12, the MUX unit 13, the SW unit 16, the tag writing unit 17, and the tag reading unit 18 constitute the ADM unit described in FIG.
A characteristic feature of the device configuration shown in FIG. 3 is that channel identification or frame synchronization is not required in the WDM units 11a and 11b for demultiplexing (eg, bit multiplexing / demultiplexing) an ultra-high speed main signal and a control line. It is. Each channel of the ultra-high-speed main signal may be output to any port of the DMX unit 12 from the WDM unit 11a.
[0042]
The tag embedded in the main signal is read by the tag reading unit 18 at the preceding stage which is input to the SW unit 16. The device controller 19 designates an output port of the SW unit 16 by logic closed in the device according to the tag. The tag may be transmitted using an overhead (OH) existing for each channel, or may be transmitted on a subcarrier.
Here, the logic closed in the device will be described below. In the present embodiment, no matter how the slots are allocated in the transmission device without regard to the time position of the channel, that is, the slot number, it is only necessary to be able to determine only through or drop. For example, in the case of through, even if the slot 1 of the high-speed input signal is output as No. 3 or the third transmission is passed as No. 3 in the next transmission device, the channel can be correctly output as long as the separated channel ID exists. Get to your destination. That is, the SW unit 16 of the transmission device may allocate the channel without permission (without consulting with another transmission device). In the second embodiment to be described later, since the slot is held in the case of the through mode, the slot for carrying the signal must be uniquely specified in the network, and the SW unit in the transmission apparatus is provided with another transmission section. Need to know the slot status of the device.
[0043]
The tag is written by the tag writing unit 17 when a low-speed signal is newly added and multiplexed. In the present invention, the tag includes a pair of a transmitting-side transmitting device ID and a receiving-side transmitting device ID.
For example, the low-speed channel signal input from the low-speed interface unit 14 first reads the address of the packet by the router unit 15 and identifies the address of the destination router. These pieces of information are transferred to the device controller 19.
[0044]
The device controller 19 obtains the destination receiving device ID from the information of the initial setting state. Then, the device controller 19 transfers a tag including the transmission-side transmission device (here, the own device) ID and the reception-side transmission device ID to the tag writing unit 17. The tag writing unit 17 writes a tag in the corresponding low-speed signal output from the router unit 15.
[0045]
The tag is read by the tag reading unit 18 together with the other low-speed channel signals output from the DMX unit 12 on the high-speed side, to the low-speed channel signal with the tag output from the router unit 15. The device controller 19 sets the route of the SW unit 16 according to the tag.
[0046]
The SW unit 16 is a fixed space (or time) switch, and is static unless there is an instruction from the device controller 19. However, the exception is when the tag is 0, in which case the corresponding switch setting is released. Here, the logic of the switch when setting the connection is as follows.
[0047]
(1) If the destination indicated by the receiving-side transmission device ID in the tag is other than the own transmission device, the through signal (main signal output to an output port connected to the MUX unit 13, that is, extraction of the main signal by the own transmission device) Do not perform transmission to other transmission devices).
(2) If the destination indicated by the receiving-side transmission device ID in the tag is the own transmission device, drop (output the main signal to the output port connected to the router unit 15, that is, take out the main signal in the own transmission device) ).
[0048]
(3) In the case of through, any port that is available in the MUX unit 13 may be output. For example, it may be a free top port.
(4) In the case of a drop, the output port is specified by the destination router address in the connection setup message obtained through the control line.
[0049]
Thereby, the logic of the route setting by the SW unit 16 is significantly simplified. FIG. 4 shows a connection setting / release algorithm for a network in which the above transmission devices are connected in a ring. Hereinafter, description will be given in chronological order.
[0050]
When burst traffic occurs, a main signal (packet) arrives via the low-speed interface unit 14 at the router unit 15 of the transmission device 1-1, which is the entrance of the network. The router unit 15 reads the address (here, the IP address) of the arriving packet and the metric or QoS (quality of service), and determines whether or not to set up a connection based on a congestion state in the router.
[0051]
If it is determined that a connection is to be set, the router unit 15 transfers the read information and the requested bandwidth to the device controller 19 of the own transmission device 1-1, and temporarily stores (queues) the input signal. If it is determined that no connection is set, the main signal is transferred in multiple hops by the link-by-link connection in the initial state.
[0052]
In the case of connection setting, the device controller 19 of the transmission device 1-1 receives information from the router unit 15, and transmits a connection setting message to each of the transmission devices 1-2 to 1-4 by broadcast via a control line. This connection setting message is composed of information for inquiring whether or not the required bandwidth can be secured, and addresses of the transmitting router and the receiving router.
[0053]
Further, the device controller 19 of the transmission device 1-1 specifies the reception-side transmission device ID as described above, and transfers the tag including the transmission-side transmission device ID and the reception-side transmission device ID to the tag writing unit 17. At the same time, a route from the input port connected to the router unit 15 to the output port connected to the MUX unit 13 via the tag writing unit 17 and the tag reading unit 18 is set in the SW 16 of the own transmission device.
[0054]
The device controller 19 of the transmission device 1-2 that has received the connection setting message via the control line immediately transfers this message to the next transmission device 1-3. Thereafter, the device controller 19 of the transmission device 1-2 determines whether or not to drop from the address in the received connection setting message, and if not, checks whether or not a through port is available. Here, since the receiving router address in the connection setting message is not the address of the router unit 15 of the own transmission apparatus, it is checked whether or not a port that can be passed is free.
[0055]
The device controller 19 of the transmission device 1-2 determines that connection through is possible when there is a vacancy in the output port of the SW unit 16 connected to the MUX unit 13. The tag added to the main signal input from the DMX unit 12 is read by the tag reading unit 18 and transferred to the device controller 19.
[0056]
Then, the device controller 19 of the transmission device 1-2 sends the output port connected to the MUX unit 13 from the input port connected to the DMX unit 12 via the tag reading unit 18 according to the reception-side transmission device ID in the tag. Is set in the SW 16 of its own transmission device (through setting). After the completion of the through setting, the device controller 19 of the transmission device 1-2 returns a message indicating the completion of the through setting to the transmission device 1-1 via the control line.
[0057]
The device controller 19 of the transmission device 1-3 immediately transfers the connection setting message received via the transmission device 1-2 to the next transmission device 1-4. Thereafter, the device controller 19 of the transmission device 1-3 determines whether or not to drop from the address in the received connection setting message, and if not, checks whether or not a through port is available. Here, since the receiving router address in the connection setting message indicates the address of the router unit 15 of the own transmission device, it is recognized as a drop.
[0058]
The tag added to the main signal input from the DMX unit 12 is read by the tag reading unit 18 and transferred to the device controller 19.
Then, the device controller 19 of the transmission device 1-3 transmits the output port connected to the router unit 15 from the input port connected to the DMX unit 12 via the tag reading unit 18 according to the reception-side transmission device ID in the tag. To the SW 16 of the own transmission device (drop setting). After the end of the drop setting, the device controller 19 of the transmission device 1-3 returns a message indicating the end of the drop setting to the transmission device 1-1 via the control line.
[0059]
The device controller 19 of the transmission device 1-4 that is not on the shortest route transfers the connection setup message received via the transmission device 1-3 to the transmission device 1-1. This message is terminated by the device controller 19 of the transmission device 1-1 that is the sender.
[0060]
The device controller 19 of the transmission device 1-4 that is not on the shortest route performs the same processing as the device controller of the transmission device 1-2. That is, the device controller 19 of the transmission device 1-4 determines that the connection is through based on the address in the received connection setting message. At this time, the difference from the transmission device 1-2 is that the controller 19 of the transmission device 1-4 does not receive the tag of the main signal because the main signal is extracted by the transmission device 1-3.
[0061]
Accordingly, the device controller 19 of the transmission device 1-4 determines that the tag is 0, releases the connection, and returns a message indicating that the connection has not been set to the transmission device 1-1 via the control line. I do.
Upon receiving the message indicating the end of the drop setting from the transmission device 1-3, the device controller 19 of the transmission device 1-1 transmits a queuing release message to the router unit 15 of the transmission device.
[0062]
Upon receiving the queuing release message, the router unit 15 of the transmission device 1-1 releases the accumulation of the input signal and starts outputting to the router unit output port. Thus, the main signal is opened.
[0063]
Further, the device controller 19 of the transmission device 1-1 identifies the transmission-side transmission device ID, the pass-through transmission device ID, and the reception-side transmission device ID from the return data of all the transmission devices, and configures these with the used band. Create connection data to be created. This connection data is stored / managed only by the device controller 19 of the transmission device 1-1.
[0064]
After the transmission state of the main signal continues, when the router unit 15 of the transmission apparatus 1-1 detects the non-signal state of the input signal, it transmits a non-signal detection notification to the apparatus controller 19 of the transmission apparatus.
Upon receiving the no-signal detection notification, the device controller 19 of the transmission device 1-1 transmits a connection release message to the other transmission devices 1-2 to 1-4.
[0065]
That is, the device controller 19 of the transmission device 1-1 transfers the tag having the value of 0 to the tag writing unit 17. The tag writing unit 17 writes tag = 0 in a main signal passing through the connection. Thus, the connection release message is transmitted.
[0066]
When the tag read by the tag reading unit 18 of the own transmission device is 0, the device controller 19 of the transmission device 1-2 or 1-3 transmits the through-line of the SW unit 16 of the own transmission device so that the corresponding connection is deleted. Cancel the drop setting. This makes the band available.
[0067]
After transmitting the connection release message, the device controller 19 of the transmission device 1-1 releases the setting of the SW unit 16 of its own transmission device so that the connection is deleted, and also stores the corresponding connection data stored / managed by itself. Remove.
[0068]
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a block diagram showing a specific configuration of each transmission device of the optical network according to the second embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. FIG. 6 is a diagram showing a connection setup / release algorithm of the optical network according to the present embodiment.
The initial setting state and the like are the same as those in the first embodiment, but the present embodiment differs from the first embodiment in the following points.
[0069]
(1) A map of the router address and the transmission device ID and a topology map are distributed to the transmission devices 1-1 to 1-4 in advance, and each of the transmission devices 1-1 to 1-4 stores the topology of the network. It has recognized. At this time, the topology map is set with the shortest route.
(2) Each transmission device 1-1 to 1-4 recognizes a slot in use by data distribution after connection setting.
[0070]
Hereinafter, differences between the device configuration illustrated in FIG. 5 and the algorithm illustrated in FIG. 6 from the first embodiment will be described. In the present embodiment, different from the first embodiment, each of the transmission devices 1-1 to 1-4 includes a channel identification unit (or a frame synchronization circuit) for identifying a channel of a signal input to the DMX unit 12. 21, a distribution unit 22 that outputs a channel specified by the channel identification unit 21 to a specific output port, and a router unit 15 provided between the distribution unit 22 and output from the distribution unit 22 to the router unit 15. A SW unit 23 for setting a signal route, a SW unit 24 connected to the router unit 15 for setting a route of a signal input from the router unit 15, and a signal input from the distribution unit 22 or the SW unit 24 To a specific output port.
[0071]
The WDM units 11a and 11b, the DMX unit 12, the MUX unit 13, the SW unit 16, the channel identification unit 21, the distribution unit 22, the SW units 23 and 24, and the selector 25 constitute an ADM unit in FIG.
In the present embodiment, no tag is used, and the tag writing unit and the tag reading unit as in the first embodiment are unnecessary.
[0072]
Further, a large-scale SW unit as in the first embodiment is not required, and a SW unit 23 for extracting a main signal (drop channel) and a SW unit 24 for newly adding a main signal (add channel) are provided. It may be provided.
Therefore, in the present embodiment, the through slot always occupies the same slot.
[0073]
The connection setting / release algorithm differs from the first embodiment in the following points. In the process of the device controller 19a of the transmission device 1-1, when the address of the input signal is received from the router unit 15 of the transmission device itself, the route for setting the connection is determined, and the empty slot of the device existing on the route is recognized. The second embodiment differs from the first embodiment in that the connection setting message is added to the connection setting message and the slot number indicating the empty slot is transmitted.
[0074]
That is, the device controller 19a of the transmission device 1-1 broadcasts, via the control line, a connection setting message including information for inquiring whether the required bandwidth can be secured, the addresses of the transmitting router and the receiving router, and the slot number. To each of the transmission devices 1-2 to 1-4. In addition, the device controller 19a of the transmission device 1-1 controls the SW unit 24 of the transmission device so that the main signal output from the router unit 15 of the transmission device is input to a specific input port of the selector 23 of the transmission device. And controls the selector 25 of the own transmission apparatus so that the main signal is input to a specific input port of the MUX unit 13 of the own transmission apparatus.
[0075]
The device controller 19a of the transmission device 1-2 differs from the first embodiment in that the designated slot is set to through based on the connection setting message received from the transmission device 1-1.
That is, the device controller 19a of the transmission device 1-2 transmits the specific main signal identified by the channel identification unit 21 of the transmission device to the transmission device 1-2 such that the specific main signal is input to the specific input port of the selector 25 of the transmission device. In addition to controlling the distribution unit 22, the selector 25 of the own transmission device is controlled so that this main signal is input to a specific input port of the MUX unit 13 of the own transmission device.
[0076]
In the device controller 19a of the transmission device 1-3, the setting of the designated slot and the port where the designated router exists is different in the same manner. That is, the device controller 19a of the transmission device 1-3 transmits the specific main signal identified by the channel identification unit 21 of the transmission device to the SW of the transmission device based on the connection setting message received from the transmission device 1-2. In addition to controlling the distribution unit 22 so as to be input to the unit 23, the SW unit 23 of the own transmission device is controlled so that the main signal is input to the router unit 15 of the own transmission device.
[0077]
The device controller 19a of the transmission device 1-4 differs from the first embodiment in that the through setting is actually performed and a message indicating the end of the through setting is returned to the device controller 19a of the transmission device 1-1. . That is, the device controller 19a of the transmission device 1-4 controls the distribution unit 22 and the selector 25 of its own transmission device, similarly to the transmission device 1-2.
[0078]
Further, the device controller 19a of the transmission device 1-1 identifies the transmission-side transmission device ID, the passing transmission device ID, and the reception-side transmission device ID from the return data of all the transmission devices after the main signal is opened, and Create connection data consisting of the used bandwidth and the number of the slot assigned to the connection. Then, the device controller 19a of the transmission device 1-1 transmits the connection data to the other transmission devices 1-2 to 1-4 via the control line.
[0079]
Each of the transmission devices 1-1 to 1-4 holds connection data, and thereby recognizes a slot use state for setting a next connection.
Then, the device controller 19a of the transmission device 1-4 cancels the through setting of the corresponding slot because the received connection data does not include its own ID.
[0080]
After the transmission state of the main signal continues, when the router unit 15 of the transmission apparatus 1-1 detects the non-signal state of the input signal, it transmits a non-signal detection notification to the apparatus controller 19 of the transmission apparatus.
When receiving the no-signal detection notification, the device controller 19 of the transmission device 1-1 transmits a connection release message to the other transmission devices 1-2 to 1-4 using the control line.
[0081]
When the device controller 19 of the transmission device 1-2 or 1-3 receives the connection release message, the device controller 19 releases the through setting and the drop setting of the SW unit 16 of the own transmission device so that the connection is deleted. Further, the device controller 19 of the transmission device 1-2, 1-3 deletes the corresponding connection data held by itself.
[0082]
After transmitting the connection release message, the device controller 19 of the transmission device 1-1 releases the setting of the SW unit 16 of its own transmission device so that the connection is deleted, and also stores the corresponding connection data stored / managed by itself. Remove.
[0083]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) High quality is required for some services, but according to the present invention, it is possible to guarantee communication quality such as delay and packet loss.
(2) A simple space switch or wavelength switch can be used as a switching technique for increasing the throughput.
(3) In the case of burst traffic requiring high quality / wide band, the band is occupied only when the main signal is transmitted, so that the band can be effectively used.
(4) Stream traffic and low-quality burst traffic can coexist with and coexist with burst traffic requiring high quality / wide band.
(5) It has an ultra-high-speed / large-capacity interface and can achieve high throughput.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical network according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an initial setting state of a ring network.
FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of each transmission device in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a connection setup / release algorithm in the optical network of FIG. 1;
FIG. 5 is a block diagram illustrating a specific configuration of each transmission device of an optical network according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a connection setup / release algorithm in the optical network of FIG. 5;
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional optical network.
[Explanation of symbols]
1-1 to 1-4: Transmission device, 11a, 11b: WDM unit, 12: DMX unit, 13: MUX unit, 14: Low-speed interface unit, 15, 15-1 to 15-4: Router unit, 16: SW Unit, 17: tag writing unit, 18: tag reading unit, 19, 19a: device controller, 20-1 to 20-4: ADM unit, 21: channel identification unit, 22: distribution unit, 23, 24: SW unit, 25 ... Selector.

Claims

In an optical network in which a plurality of transmission devices are connected by optical fibers,
The transmission device, a first interface unit connected to the optical fiber,
A second interface unit for transmitting and receiving signals at a lower speed than the high-speed signals exchanged with the optical fiber, for connecting to the outside of the optical network;
A route setting unit for setting a route of the input signal;
A separating unit that separates a signal input from the first interface unit into a low-speed signal and outputs the low-speed signal to the route setting unit;
A multiplexing unit that multiplexes a low-speed signal input from the route setting unit into a high-speed signal and outputs the multiplexed signal to the first interface unit;
A router unit connected to at least one part of the second interface unit and the input / output of the route setting unit, and outputting the input signal to an output destination according to information of the input signal;
A device controller for controlling the entire transmission device,
The router unit and the device controller unit have connection setting means for setting a connection between transmission devices when the router unit receives an input signal from the second interface unit, and the input signal is in a non-signal state. An optical network comprising: a connection deletion unit for deleting a connection between the transmission devices.

The optical network according to claim 1,
A writing unit that is provided between the second interface unit and the router unit and a route setting unit and writes a tag to each channel input from the second interface unit or the router unit;
A reading unit that is provided between the separation unit or the writing unit and the route setting unit, and that reads the tag for each channel to be demultiplexed,
The optical network, wherein the device controller performs setting control of the route setting unit according to a tag transferred from the reading unit.

The optical network according to claim 1,
The transmission device includes a channel identification unit for channel identification of a signal input to the separation unit,
The optical network, wherein the device controller performs setting control of the route setting unit so as to output a specific channel to a specific port by a logic based on communication between the device controllers.

The optical network according to claim 1,
An optical network, wherein the transmission devices are connected in a ring by the optical fiber.

The optical network according to claim 4,
The device controller of each transmission device, a connection is set in advance for each link between adjacent transmission devices using a part of the band of the optical fiber,
The optical network, wherein the router unit of each transmission device creates a routing table using the connection.

The optical network according to claim 1,
The device controller of each transmission device performs communication between the device controllers using a channel different from a main signal, and the transmission device includes means for terminating the another channel for each link. Optical network.

The optical network according to claim 6,
An optical network, wherein a wavelength different from a main signal is assigned to communication between the device controllers, and wavelength multiplex communication is performed.

The optical network according to claim 6,
An optical network, wherein a time slot multiplex communication is performed by allocating a slot or overhead different from a main signal to communication between the device controllers.

The optical network according to claim 1,
Upon receiving an input signal from the second interface unit, the router unit of the transmission-side transmission device,
Means for reading information comprising the address of the input signal, the service type, and the band used;
Means for transferring the information of the input signal to the device controller of its own transmission device,
Means for setting a router unit output port connected to the route setting unit of the own transmission device as an output destination of the input signal,
Means for temporarily storing the input signal;
Means for receiving a queuing release message from the device controller of its own transmission device,
Means for releasing the accumulation of the input signal at the same time as receiving the queuing release message, starting output to the router unit output port, and transmitting a rewriting signal of the routing table;
When detecting a no-signal state of the input signal after transmission of this signal, it comprises means for transmitting a no-signal detection notification to the device controller of its own transmission device,
The device controller of the transmission-side transmission device,
Means for receiving information of the input signal transferred from the router unit of its own transmission device,
Setting means for setting a route from the low-speed input port to the high-speed output port in the route setting unit of the own transmission device;
Means for transmitting a connection setting message to a device controller of the adjacent transmission device,
Means for receiving a reply message notifying the connection setting from the device controller of another transmission device,
Means for transmitting a queuing release message to the router unit of the own transmission device when a connection is set;
Means for storing / managing data of the set connection;
Means for canceling the setting of the route setting unit of the own transmission device based on the no-signal detection notification from the router unit of the own transmission device,
Transmission means for transmitting a connection release message to the device controller of the adjacent transmission device when receiving a no-signal detection notification from the router unit of the own transmission device,
Means for receiving a reply to the connection release message from the device controller of another transmission device,
Means for erasing the data of the set connection when receiving a no-signal detection notification from the router unit of the own transmission device,
The device controller of the pass-through transmission device in the middle of the transmission-side transmission device and the reception-side transmission device,
Means for receiving a connection setting message from the transmitting side transmission device and transmitting the message to the device controller of the next transmission device;
Means for managing an empty port of the route setting unit of the own transmission device,
After reading the connection setting message, determining means to determine from the vacant port whether the bandwidth requested in this message can be passed,
Means for returning a reply message indicating the connection setting to the device controller of the transmission-side transmission device,
Setting means for setting a route from a high-speed input port to a high-speed output port in the route setting unit of the own transmission device;
Means for canceling the setting of the route setting unit of the own transmission device when the set connection does not pass through the own transmission device,
Means for receiving the connection release message;
Means for canceling the setting of the route setting unit of the own transmission device at the same time as receiving the connection cancellation message,
The device controller of the receiving-side transmission device:
Means for receiving a connection setting message sent from the transmitting side transmitting apparatus or the passing transmitting apparatus;
Means for identifying a port of a route setting unit connected to the router unit of the own transmission device from the information of the input signal, and determining whether connection setting is possible,
Means for returning a reply message indicating a connection setting to a device controller of the transmitting side transmission device or the passing transmission device,
Setting means for setting a route from a high-speed input port to a low-speed output port connected to the router unit of the own transmission device in the route setting unit of the own transmission device;
Means for receiving the connection release message;
Means for canceling the setting of the route setting unit of the transmission apparatus at the same time as receiving the connection cancellation message.

In the optical network according to claims 2 and 9,
The means for transmitting the connection setting message in the device controller of the transmission-side transmission device transmits a connection setting message including an address of the input signal and a used band,
The setting means for setting a route in the route setting unit of the own transmission device in the device controller of the transmission side transmission device includes a reception side transmission device identification number in a tag written by the writing unit and read by the reading unit. Based on, to set a route from the low-speed input port to any available high-speed output port in the route setting unit,
The means for accumulating / managing the connection data in the device controller of the transmitting side transmission device includes the contents of the connection data as a transmitting side transmission device identification number, a passing transmission device identification number, a receiving side transmission device identification number, and a used band. And
The transmission unit for transmitting the connection release message in the device controller of the transmission-side transmission device releases the setting of the route setting unit of another transmission device by causing the writing unit to write 0 in the tag of the corresponding connection. Things,
The judgment means for judging whether or not the requested band can be passed through in the device controller of the pass-through transmission device, the connection through is possible depending on whether there is a vacancy in the high-speed output port of the route setting unit of the own transmission device. To determine whether
The setting means for setting a route in the route setting unit of the own transmission device in the device controller of the receiving side transmission device includes a receiving side transmission device identification number in a tag read by the reading unit and the connection setting message. The address from the high-speed input port to the low-speed output port connected to the router unit of the own transmission device, the route setting unit of the own transmission device to set the route, Optical network.

In the optical network according to claims 3 and 9,
The means for accumulating / managing the connection data in the device controller of each transmission device stores the connection data including the transmission-side transmission device identification number, the pass-through transmission device identification number, the reception-side transmission device identification number, the used band, and the slot number. To accumulate,
The setting means for setting a route in the route setting unit of the own transmission device in the device controller of the transmission-side transmission device recognizes a slot occupied by the connection data and the location thereof, and determines on the shortest route of the new connection And setting a vacant slot and a high-speed port and a low-speed port of a route setting unit corresponding to this slot for all the transmission devices,
The means for transmitting the connection setting message in the device controller of the transmission-side transmission device transmits a connection setting message including an address of the input signal, a used band, and a slot number assigned to a new connection.
Transmitting means for transmitting the connection release message in the device controller of the transmitting side transmission device, to transmit a connection release message including the connection data and a delete command to another transmission device,
The determining means for determining whether or not the requested band can be passed through in the device controller of the pass-through transmission device determines whether or not there is a vacancy in the high-speed input / output port corresponding to the slot number in the connection setting message. Is to determine whether or not through is possible,
Setting means for setting a route in the route setting unit of the own transmission device in the device controller of the reception side transmission device, based on a slot number and an address in the connection setting message, An optical network, wherein a route to a low-speed output port connected to the router unit is set in the route setting unit of the own transmission device.

The optical network according to claim 9,
The optical network, wherein the connection setting message is transmitted by broadcast, and a reply of the connection setting message is returned by unicast to a transmission device on the transmission side.

The optical network according to claim 9,
The connection setting message is transmitted to the device controller of the adjacent transmission device, and is transferred to the device controller of the transmission device on the receiving side by link-by-link,
The optical network according to claim 1, wherein the reply of the connection setting message is sent by adding a message from a device controller of an adjacent transmission device on the transmission side and an own message.