JP3720819B2 - 光通信装置および光通信方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の通信ノード間の通信がルーティング装置を介して行われる光通信システムで用いられる光通信装置および光通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット、携帯電話などの爆発的普及に伴い、ネットワークの大容量化に向けて内外で活発な研究開発が進められている。従来のネットワークを構成する各通信ノードでは、光ファイバ伝送路からの光信号を電気信号に変換したのちに宛先情報などを読取り、この情報を元に信号を所望の出力ポートへ電気的にスイッチングし、出力ポートにおいて光に変換後、光ファイバ伝送路へ送出する。しかしながら、トラフィックの指数間数的な増大に伴い、近い将来、電気による信号の経路制御（ルーティング）処理能力は限界に達すると考えられている。この問題の解決には、通信ノードにおいて、光信号を電気に変換せずに光レイヤで信号のルーティングを行う、すなわち、光信号を電気に変換せずにルーティングする技術が重要となる。
【０００３】
従来、ルーティング装置を介して複数の通信ノード間の光通信を行う光通信システムとして、図１に示すような構成のシステムが提供されている。
【０００４】
各通信ノード１００ａ〜１００ｄは、それぞれ対応する、１つの光信号７６ａ〜７６ｄを送信する１つの光信号送信器７１ａ〜７１ｄと、光信号のルーティングに必要な制御情報をもつ１つの光ラベル信号７７ａ〜７７ｄを送信する１つの光ラベル信号送信器７２ａ〜７２ｄとを備えている。
【０００５】
ルーティング装置８０は、各通信ノード１００ａ〜１００ｄとそれぞれの光伝送路８１ａ〜８１ｄを介して接続され、光信号と光ラベル信号を分離する光分波器７４と、この光分波器７４で分離された光ラベル信号を受信する光受信器７８ｅと、光分波器７４で分離された光信号を複数の光路に分岐する光分岐器７９と、複数の光路のそれぞれに接続され光ラベル信号７７ａ〜７７ｄの制御情報に基づいて光信号を透過または遮断するルーティング処理により光路を選択する複数の光ゲート器７５ａ〜７５ｄとを備えている。光ゲート器７５ａ〜７５ｄを制御する制御回路部は図示を省略している。
【０００６】
複数の通信ノード１００ａ〜１００ｄ（本図の例では、４つの通信ノード＃１〜＃４）のそれぞれから送出された光信号７６ａ〜７６ｄと、この光信号のルーティングを示す制御情報を含む光ラベル信号７７ａ〜７７ｄとが、光伝送路８１ａ〜８１ｄを通ってルーティング装置８０に達すると、光信号７６ａ〜７６ｄと光ラベル信号７７ａ〜７７ｄは、ルーティング装置８０内に各通信ノードに対応してそれぞれ設けられている光分波器７４によって分離される。
【０００７】
さらに、各光信号７６ａ〜７６ｄはそれぞれ光分波器７４の後段にある光分岐器７９で分岐され、ほぼ等しい長さの複数の光路（本図の例では３本の光路）を通ってそれぞれの光ゲート器（本図の例では、７５ａ〜７５ｄのうちの３個）へ導かれる。一方、光ラベル信号７７ａ〜７７ｄは光受信器７８ｅへ導かれる。次に、複数の光ゲート器７５ａ〜７５ｄのなかで、光受信器７８ｅで受信した光ラベル信号の情報をもとに駆動する１つまたは複数の光ゲート器を、その光信号が透過することで、その光信号の光路８２ａ〜８２ｄが選択される。
【０００８】
光信号７６（７６ａ〜７６ｄの代表番号）がルーティング装置８０の光分波器７４の入力ポートから光ゲート器７５（７５ａ〜７５ｄの代表番号）に到着するまでの時間をｔ１、その光信号７６に対する光ラベル信号７７（７７ａ〜７７ｄの代表番号）がその光分波器７４の入力ポートから光受信器７８ｅに到着するまでの時間をｔ２、光受信器７８ｅが光ラベル信号７７の受信を終了してから光ゲート器７５が駆動する（光信号を透過できる）までの時間をｔ３とする。この条件下で、光ゲート器７５において、光信号７６が正しくゲーティング処理されるためには、各通信ノード１００（１００ａ〜１００ｄの代表番号）は、光分波器７４の入力ポート直前においての光信号７６と光ラベル信号７７とが、下記の式１を満足する相対的時間差Ｔ′（光信号７６のフロントと光ラベル信号７７のエンドの時間差（図２に符号９０で示す））となるように、両信号７６、７７を時間差をおいてそれぞれ送出する必要がある。
【０００９】
Ｔ′＞ ｔ２＋ｔ３−ｔ１ …（式１）
一方、通信ノード１００間のデータ通信効率を高くするために、図３に示すように、光信号７６が光ゲート器７５に到着してから、光ゲート器７５が駆動し、光信号が透過できる状態（符号９２で示す時点）になるまでの時間差Δｔ（符号９１で示す）をできるだけ小さくするように、各通信ノード１００は、上記式１の相対的時間差Ｔ′を調整することが要求される。
【００１０】
上記式１のｔ１，ｔ２，ｔ３を予め測定することにより、光信号７６が光ゲート器７５において正しくゲーティング処理されるために必要な、光信号７６と光ラベル信号７７の相対的時間差Ｔ′を決定することはできる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図１で説明したような、光ラベル信号を利用した光通信システムでは、一般に、ルーティング装置８０において、光信号と光ラベル信号の分離を容易にするために、これら信号にはそれぞれ異なる波長が用いられている。そのため、光信号の伝送媒体である光ファイバの波長分散の影響を受け、光信号と光ラベル信号の相対的時間差は伝送距離によって変化する。その結果、通信ノード１００において定めた光信号と光ラベル信号の送出時間差Ｔと、ルーティング装置８０にある光分波器７４の入力ポート直前における相対的時間差Ｔ′とは異なる値となる。各通信ノード１００からルーティング装置８０までの距離はまちまちであるために、通信ノード１００毎に、相対的時間差Ｔ′が上記の式１を満足するように、光信号と光ラベル信号の送出時間差Ｔを調整する必要がある。
【００１２】
しかしながら、通常、ルーティング装置と各通信ノードは、物理的に離れた場所に設置されているので、上記送出時間差Ｔを各通信ノードで設定する場合に、各通信ノードに正しくデータが届いたか否かかを、リアルタイムに連絡しながら調整する必要があり、従来構成のままでは作業が非常に煩雑となるという点があった。
【００１３】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであって、その目的は、通信ノードから送出される光信号がルーティング装置の光ゲート器を不適切なタイミングで透過することでその光信号の一部あるいはすべてが喪失することがないように、光信号とこの光信号に対する光ラベル信号の送出時間差Ｔを各通信ノードにおいて自立的に調整できるようにし、これにより各通信ノードにおいての送出時間差Ｔの設定に関する作業の大幅な軽減を実現可能にした光通信装置および光通信方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の光通信装置の発明は、光信号を送信する光信号送信器と、前記光信号と波長が異なる該光信号のルーティングに関する制御情報をもつ光ラベル信号を送信する光ラベル信号送信器とを備え、前記光信号と該光信号の前記光ラベル信号とを波長分散の影響により伝送距離に応じて変化する相対的な時間差をもって送出する複数の通信ノードと、各前記通信ノードに対し光伝送路を介して接続され前記光信号と前記光ラベル信号とを分離する分離器と、該分離器で分離された前記光ラベル信号を受信する光ラベル信号受信器と、前記分離器で分離された前記光信号を実質的に等しい長さの複数の光路に分岐する光分岐器と、前記複数の光路の内の１つの対応する光路にそれぞれ接続され前記光ラベル信号の情報に基づいて前記光信号を透過または遮断することでルーティングを行う複数の光ゲート器とを備え、前記光ラベル信号受信器で受信した前記光ラベル信号の制御情報に基づき前記複数の光ゲート器を選択的に駆動して前記光信号を透過あるいは遮断するルーティング装置とを具備する光通信装置であって、前記通信ノードは、それぞれ、自己通信ノード宛の光信号を前記光信号送信器を介して送信する光信号送信手段と、自己通信ノード宛の光ラベル信号を前記光ラベル信号送信器を介して送信する光ラベル信号送信手段と、前記ルーティング装置を通って戻された前記自己通信ノード宛の光信号を受信する光受信器と、前記光受信器で受信された光信号を診断する診断手段と、該診断手段の診断結果に応じて、前記光信号のすべてが前記ルーティング装置の前記光ゲート器を該光ゲート器が開いているタイミングで透過するように前記光信号と前記光ラベル信号との前記相対的な時間差を調整する調整手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記ルーティング装置は、前記通信ノードから前記自己通信ノード宛の光信号と該光信号の光ラベル信号を受信した場合に、開状態となる自己通信ノード用光ゲート器を有することを特徴とすることができる。
【００１６】
また、前記ルーティング装置は、前記自己通信ノード用光ゲート器を通過した前記自己通信ノード宛の光信号を当該光信号を送出した前記通信ノードに戻す通信光路と接続することを特徴とすることができる。
【００１７】
上記目的を達成するため、請求項４の光通信方法の発明は、光信号を送信する光信号送信器と、前記光信号と波長が異なる該光信号のルーティングに関する制御情報をもつ光ラベル信号を送信する光ラベル信号送信器とを備え、前記光信号と該光信号の前記光ラベル信号とを波長分散の影響により伝送距離に応じて変化する相対的な時間差をもって送出する複数の通信ノードと、各前記通信ノードに対して光伝送路を介して接続され前記光信号と前記光ラベル信号とを分離する分離器と、該分離器で分離された前記光ラベル信号を受信する光ラベル信号受信器、前記分離器で分離された前記光信号を実質的に等しい長さの複数の光路に分岐する光分岐と、前記複数の光路の内の１つの対応する光路にそれぞれ接続され前記光ラベル信号の情報に基づいて前記光信号を透過または遮断することでルーティングを行う複数の光ゲート器を備え、前記光ラベル信号受信器で受信した前記光ラベル信号の制御情報に基づき前記複数の光ゲート器を選択的に駆動して前記光信号を透過あるいは遮断するルーティング装置とを用いて光信号の通信を行う光通信方法であって、前記複数の通信ノードのそれぞれにおいて、前記光ラベル信号を用いて当該通信ノード自らに宛てた自己通信ノード宛光信号と該光ラベル信号とを相対的な時間差をもって送出するステップと、前記自己通信ノード宛光信号を前記ルーティング装置を経由して受信するステップと、該受信した自己通信ノード宛光信号が誤りなく受信されたか否かを検査するステップと、該検査結果に応じて、前記光信号のすべてが前記ルーティング装置の前記光ゲート器を該光ゲート器が開いているタイミングで透過するように、前記自己通信ノード宛光信号と前記光ラベル信号の送出時間差を定め、該定めた送出時間差を当該通信ノードにおける光信号と該光信号に対する前記光ラベル信号との前記相対的時間差として設定するステップとを有することを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記検査ステップにおいて、前記自己通信ノード宛光信号が誤りなく受信されたと診断されるまで、前記各ステップの処理を繰り返すことを特徴とすることができる。
【００１９】
また、前記ルーティング装置において、前記通信ノードから前記自己通信ノード宛光信号と該光信号に対する前記光ラベル信号とを受信した場合に、該光ラベル信号に基づいて自己通信ノード用光ゲート器を開状態にすることで、前記自己通信ノード宛光信号を該光信号を送出した前記通信ノードに戻すステップを有することを特徴とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
図４は、本発明の第１実施形態における光通信装置の構成を模式的に示す。図４において、７１ａ〜７１ｄは各通信ノード１００ａ〜１００ｄにおける光信号送出用光源を含む光信号送信器、７２ａ〜７２ｄは各通信ノード１００ａ〜１００ｄにおける光ラベル信号送出用光源を含む光ラベル信号送信器、７３は光合波器（正しくは、光合流器）である。
【００２２】
また、７４はルーティング装置８０の光分離器、７５ａ〜７５ｄはルーティング装置８０の光ゲート器、７６ａ〜７６ｄは光信号、７７ａ〜７７ｄは光ラベル信号である。７８ａ〜７８ｅは光受信器、７９はルーティング装置８０の光分岐器、８１ａ〜８１ｄは各通信ノードの光合波器（正しくは、光合流器）とルーティング装置８０を接続する光伝送路、８２ａ〜８２ｄはルーティング装置８０と各通信ノード１００ａ〜１００ｄの光受信器７８ａ〜７８ｄを接続する光伝送路、１１０ａ〜１１０ｄは各通信ノード１００ａ〜１００ｄにおける本発明に係わる制御装置（送出時間差調整器）である。また、光分岐器７９の各出力ポートから各光ゲート器７５ａ〜７５ｄまでの光路長は互いに等しく設定されている。
【００２３】
図４に示すように、通常時において光通信を遂行するための基本的構成と機能は図１で説明した従来構成と同様であり、この基本構成に光信号とこの光信号に対する光ラベル信号の送出時間差Ｔを各通信ノードにおいて自立的に調整するための本発明に係わる新規な構成が付加されている。
【００２４】
この本発明に係わる（新規な）構成部分を説明すると、各通信ノード１００ａ〜１００ｄのそれぞれにおいて、自己通信ノード宛の光信号を送信等する制御装置１１０ａ〜１１０ｄの１つと、ルーティング装置８０を通って戻された自己通信ノード宛の光信号を受信するための光受信器７８ａ〜７８ｄの１つが追加されている。即ち、自己通信ノード宛の光信号を受信するための光受信器として、通信ノード＃１に対しては光受信器７８ａが追加され、通信ノード＃２に対しては光受信器７８ｂが追加され、通信ノード＃３に対しては光受信器７８ｃが追加され、通信ノード＃４に対に対しては光受信器７８ｄが追加されている。また、各制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、後述のように、それぞれ自己通信ノード宛の光信号を光信号送信器７１ａ〜７１ｄの１つを介して送信し、自己通信ノード宛の光ラベル信号を光ラベル信号送信器７２ａ〜７２ｄの１つを介して送信し、ルーティング装置８０を通って戻された自己通信ノード宛の光信号を受信して、受信された光信号を診断し、その診断結果に応じて光信号と光ラベル信号との送出時間差を調整する機能を有する。
【００２５】
また、ルーティング装置８０には、通信ノード１００ａ〜１００ｄから自己通信ノード宛の光信号７６ａ〜７６ｄとこの光信号の光ラベル信号７７ａ〜７７ｄを受信した場合に、開状態となる、自己通信ノード用光ゲート器７５ａ〜７５ｄが追加されている。即ち、通信ノード＃１に対しては光ゲート器７５ａが追加され、通信ノード＃２に対しては光ゲート器７５ｂが追加され、通信ノード＃３に対しては光ゲート器７５ｃが追加され、通信ノード＃４に対に対しては光ゲート器７５ｄが追加されている。そして、ルーティング装置８０は、自己通信ノード用光ゲート器７５ａ〜７５ｄを通過した自己通信ノード宛の光信号を当該光信号を送出した通信ノード１００ａ〜１００ｄに戻す光伝送路と接続している。即ち、ルーティング装置８０には、各通信ノード１００ａ〜１００ｄが送信した光信号が、再び自己の通信ノードに導かれるための、通信ノード＃１に対する光伝送路８２ａ、通信ノード＃２に対する光伝送路８２ｂ、通信ノード＃３に対する光伝送路８２ｃ、通信ノード＃４に対する光伝送路８２ｄと接続している。
【００２６】
図４に例示の構成においては、通信ノードの数が４個の場合について示してあるが、これにより本発明の通信ノード数が限定されるものではない。また、図４では光ゲート器７５ａ〜７５ｄの出力ポートと各通信ノード１００ａ〜１００ｄの光受信器７８ａ〜７８ｄが光伝送路８２ａ〜８２ｄによって直接接続されているが、光ゲート器７５ａ〜７５ｄと光受信器７８ａ〜７８ｄの光伝送路上に、何らかの光部品（図示しない）が接続されていてもよい。ただし、この光部品は、光ゲート器７５ａ〜７５ｄと同様に光信号を透過／遮断するスイッチング機能はもたないものとする。
【００２７】
光合波器７３としては例えば石英系光導波路型光合波器、光分離器７４としては例えば石英系光導波路型光分離器、光ゲート器７５ａ〜７５ｄとしては例えば光半導体増幅器を含む光部品、光分岐器７９としては、例えば石英系光導波路型光分岐器、光伝送路８１ａ〜８１ｄならびに８２ａ〜８２ｄとしては例えば光ファイバを用いることができる。（ただし、同様の機能を有するものであれば、本発明はこれらに限定されるものではない。）
次に、本実施形態の光通信装置の動作を説明する。
【００２８】
本装置においては、光信号７６ａ〜７６ｄと光ラベル信号７７ａ〜７７ｄを用いて通信を行うが、１００ａの通信ノード＃１から宛先の１００ｃの通信ノード＃３に送られる光信号７６acが光ラベル信号７７ａを利用してどのように各ノード間で通信が行われるかについて説明する。
【００２９】
通信ノード＃１が通信ノード＃３宛の光信号７６acを送出する際、光ラベル信号送信器７２ａから光信号７６acの宛先情報をもつ光ラベル信号７７ａが、図２に示すように、光伝送路８１ａ上において光信号７６acと光ラベル信号７７ａがある時間差９０を保って伝送するように送出する。
【００３０】
ルーティング装置８０に達した光信号７６acと光ラベル信号７７ａは、それぞれ光分離器７４によって分離され、光信号７６acは光分岐器７９が接続されている光路（第１光路）に、光ラベル７７ａは光受信器７８ｅが接続されている光路（第２光路）に導かれる。
【００３１】
第１光路へ分離された光信号７６acは、光分岐器７９を通って光ゲート器７５ａ〜７５ｄに導かれる。一方、第２光路に分離された光ラベル信号７７ａは、光受信器７８ｅで受信され、光信号７６acの宛先情報が解析される。この光ラベル信号の光信号７６acの宛先情報をもとに、宛先通信ノートに対応する光ゲート器が駆動し、その光ゲート器のみを光信号７６acが透過する。通信ノード＃１から通信ノード＃３宛ての光信号７６acの場合には、通信ノード＃３に対応する光ゲート器７５ｃのみが駆動し、光信号７６acを透過する。
【００３２】
この光ゲート器７５ｃを透過した光信号７６acは、ルーティング装置８０から光伝送路８２ｃを介して通信ノード＃３に設置された光受信器７８ｃに導かれ、通信ノード＃１から送出された光信号７６acが宛先の通信ノード＃３に到達する。
【００３３】
同様に、通信ノード＃ｍ（＃ｍは、＃１から＃４のいずれか）から通信ノード＃ｎ（＃ｎは、＃ｍを除く＃１から＃４のいずれか）宛てに送信された光信号は、通信ノード＃ｎに到達する。
【００３４】
上述の通信ノード＃１と通信ノード＃３の間での通信において、通信ノード＃１から送出された通信ノード＃３宛ての光信号７６acが、その信号の一部あるいはすべてを損失せずに、宛先の通信ノード＃３に届くためには、光信号７６acが、光ゲート器７５ｃを正しいタイミングで透過する必要がある。そのためには、通信ノード＃１において送出する光信号７６acと光ラベル信号７７ａの送出時間差を正しく設定する必要がある。
【００３５】
そこで、本発明では、各通信ノードが自己の通信ノード宛てに光信号を送出し、ルーティング装置８０を通って自己の通信ノードに戻ってきた光信号の誤り状態を診断し、この診断結果に基づき、光信号とこの光信号に対する光ラベル信号の送出時間差Ｔを（制御装置１１０ａ〜１１０ｄにより）設定する。
【００３６】
この本発明の動作を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００３７】
通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、自らが送出する試験用光信号とこの光信号に対する光ラベル信号の送出に関する相対的送出時間差Ｔを時間差のＴ′と設定する（ステップＳ１）。この初期値としての時間差Ｔ′は、予め定めた所定値、あるいは伝送路長の設計値から経験上推定できる値のいずれでもよい。
【００３８】
相対的送出時間差Ｔを（Ｔ′として）設定後、通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、自ノード宛に試験用光信号とこの試験用光信号に対応する光ラベル信号を送出する。（更に詳しくは、通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、自通信ノードの光受信器７８ｉ(Iはａ，ｂ，ｃ，ｄのいずれかを表わす)に接続されている光ゲート器を閉状態にするための光ラベル信号を送出し、光ゲートを閉状態にした後に、自通信ノード宛に試験用光信号とこのこの試験用光信号に対応する光ラベル信号をその相対的送出時間差Ｔ（Ｔ′）で送出する。）（ステップＳ２）。
【００３９】
通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、自ら送出した試験用光信号をルーティング装置８０を通して、（自通信ノード宛て専用の）光受信器７８ｉ（ｉはａ，ｂ，ｃ，ｄのいずれかを表わす）で受信する（ステップＳ３）。
【００４０】
通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、受信した試験用光信号が誤りなく受信できたか否かを診断する（ステップＳ４）。
【００４１】
通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、ステップＳ４での診断の結果、試験用光信号が誤りなく受信できなかった場合には、相対的送出時間差ＴをＴ＋ΔＴ（ΔＴは所定の微小時間）と再設定し、上記のステップＳ２へ戻る（ステップＳ５）。
【００４２】
通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、ステップＳ４での診断の結果、試験用光信号が誤りなく受信できた場合には、相対的送出時間差Ｔの設定が完了する（ステップＳ６）。
【００４３】
前述したように、光分岐器７９の各出力ポートからその各出力ポートに接続されている光ゲート器７５ａ〜７５ｄまでの光路長は互いに等しく設定されているので、自己の通信ノード宛てに送出した光信号を基に定めた送出時間差Ｔは、他の通信ノード宛に光信号を送信する際にそのまま適用することができる。
【００４４】
上述したように、本発明では、各通信ノード１００ａ〜１００ｄ（通信ノード＃１〜通信ノード＃４）が送出した試験用光信号をルーティング装置８０を経由してそれぞれ自己の通信ノードに導く通信ルートを新設し、試験用光信号の誤り状態を確認しながら自立的に光信号とこの信号に対する光ラベル信号の送出に関する相対的送出時間差Ｔを定めるようにしているので、各通信ノードにおいての相対的送出時間差Ｔの設定に関する作業を大幅に軽減することが可能となる。
【００４５】
［第２実施形態］
図５で説明した本発明の第１実施形態の処理手順では、通信ノード１００（１００ａ〜１００ｄの代表番号）間のデータ通信効率を高くするために、光ゲート器７５（７５ａ〜７５ｄの代表番号）が駆動して光信号が透過できる状態になってから、光信号７６（７６ａ〜７６ｄの代表番号）が光ゲート器５に到着するまでの時間差Δｔをできるだけ小さくするには、上記ステップＳ１で設定する初期値の時間差Ｔ′を比較的に小さな値にして、ステップＳ５の処理を少なくとも１回は通るように、初期値の時間差Ｔ′の値を予め考慮する必要がある。
【００４６】
そこで、初期値Ｔ′に対するこのような考慮を不要にするため、図６のフローチャートで示す本発明の第２実施形態では、初期値の時間差Ｔ′としてどのような値に設定しても、光信号７６が光ゲート器７５に到着するまでの時間差Δｔをできるだけ小さくできる相対的送出時間差Ｔを設定できるように図っている。
【００４７】
図６において、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ２４、Ｓ２３はそれぞれ図２のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６と同様な内容の処理である。また、ステップＳ１２、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ２０、Ｓ２５に記載のＩは制御フラグである。
【００４８】
初期値の時間差Ｔ′の値が比較的大きな値のため、試験用光信号が誤りなく受信できたか否かを診断するステップＳ１５の判定が最初から肯定判定の場合には、制御はステップＳ１６からステップＳ１７へと移行して、通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、相対的送出時間差ＴをＴ−ΔＴと再設定し、フラグＩを１にしてから（ステップＳ１８）、上記のステップＳ１３へ戻る。
【００４９】
その後も、ステップＳ１５が肯定判定の場合は、ステップＳ１６，Ｓ１９を通って上記ステップＳ１７の処理を繰り返す。
【００５０】
その後、ステップＳ１５が否定判定に変わった場合は、ステップＳ２０からステップＳ２２に移行して、取りすぎ分のΔＴを相対的送出時間差Ｔに加える再調整（Ｔ＋ΔＴ）を行ってから、相対的送出時間差Ｔの設定が完了する（ステップＳ２３）。
【００５１】
一方、初期値の時間差Ｔ′の値が比較的小さく、試験用光信号が誤りなく受信できたか否かを診断するステップＳ１５の判定が最初は否定判定の場合には、図５の実施形態の場合と同様であり、ステップＳ１５、Ｓ２０、Ｓ２４、Ｓ２５からＳ１３へ戻るルートを通って、ステップＳ１５が肯定判定になるまで、ステップＳ２４においてＴ＋ΔＴの加算処理が繰り返され、その後にステップＳ１５が肯定判定になれば、ステップＳ１６，Ｓ１９を通って相対的送出時間差Ｔの設定が完了する（ステップＳ２３）。
【００５２】
［第３実施形態］
図７に、本発明の第３実施形態を示す。図４の第１実施形態においては、光ゲート器７５ａ〜７５ｄの出力ポートと各通信ノード１００ａ〜１００ｄの光受信器７８ａ〜７８ｄとが光伝送路８２ａ〜８２ｄによって直接接続されている。これに対し、本例は、その構成例１のルーティング装置８０内において、光ゲート器７５ａ〜７５ｄと光受信器７８ａ〜７８ｄの間に、光ゲート器７５ａ〜７５ｄのような光信号を透過／遮断するスイッチング機能を持たない光部品として、共有用の多波長光源を接続した場合の構成例を示す。
【００５３】
図７を参照して本発明の第３実施形態を説明する。
【００５４】
各通信ノード１００ａ〜１００ｄにおいて、７１ａ〜７１ｄは光信号送出用光源を含む光信号送信器、７２ａ〜７２ｄは光ラベル信号送出用光源を含む光ラベル信号送信器、７８ａ〜７８ｅは光受信器、１１０ａ〜１１０ｄは本発明に係わる制御装置（送出時間差調整器）である。
【００５５】
また、７３は光合流器、７６ａ〜７６ｄは光信号、７７ａ〜７７ｄは光ラベル信号、８４ａ〜８４ｄは光分波器、８１ａ〜８１ｄは各通信ノードの光合流器７３とルーティング装置８０の入力ポートを接続する光伝送路、８３a〜８３ｄはルーティング装置８０の出力ポートと各通信ノード１００ａ〜１００ｄの光分波器８４ａ〜８４ｄを接続する光伝送路である。
【００５６】
ルーティング装置８０において、７４は光分波器、１０４は光遅延器、７５ａ〜７５ｄは光ゲート器、１０１ａ〜１０１ｄは入力ポート、１０２ａ〜１０２ｄは出力ポート、７９は光分岐器、８８ａ〜８８ｄは共有用の光源、９３ａ〜９３ｄは波長変換器、９４ａ〜９４ｄは光合波器、１０７は光ゲート器制御システムである。光分岐器７９の各出力ポートから各光ゲート器７５ａ〜７５ｄまでの光路長は互いに等しく設定されている。
【００５７】
１２０は波長周回性アレイ導波路型回折格子、１３０ａ〜１３０ｄは波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の入力ポート、１３１ａ〜１３１ｄは波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の出力ポートである。
【００５８】
図７に例示の構成においては、通信ノードの数が４個の場合について示してあるが、これにより本発明の通信ノード数が限定されるものではない。
【００５９】
光合流器７３としては例えば光ファイバ型光合流器、光分波器７４としては例えば光ファイバ型光分波器、光ゲート器７５ａ〜７５ｄとしては例えば半導体光増幅器を含む光部品、光分岐器７９としては例えば石英系光導波路型光分岐器、光伝送路８１ａ〜８１ｄおよび光伝送路８３ａ〜８３ｄとしては例えば光ファイバ、光分波器８４ａ〜８４ｄとしては例えば石英系光導波路型光分波器、共有用の光源８８ａ〜８８ｄとしては例えば分布帰還型半導体レーザ、波長変換器９３ａ〜９３ｄとしては例えば相互利得変調を利用した半導体光増幅器型波長変換器、光合波器９４ａ〜９４ｄとしては例えば石英系光導波路型光分波器、光遅延器１０４としては例えば光ファイバ型光遅延器、を用いることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６０】
共有用の光源である８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄの波長は、それぞれλa、λb、λc、λdである。波長変換器９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄには、共有用の光源からそれぞれ、λa、λb、λc、λdの波長の光が供給されており、波長変換器の入力ポート側に接続されている光ゲート器７５ａ〜７５ｄを透過してくる光信号の波長を共有用の光源の波長に変換する。すなわち、光ゲート器７５ａを透過した光信号の波長は、波長変換器９３ａによってλａの波長に変換され、波長変換器９３ａの出力ポートに出力する。光ゲート器７５ｂを透過した光信号の波長は、波長変換器９３ｂによってλｂの波長に変換され、波長変換器９３ｂの出力ポートに出力する。光ゲート器７５ｃを透過した光信号の波長は、波長変換器９３ｃによってλｃの波長に変換され、波長変換器９３ｃの出力ポートに出力する。光ゲート器７５ｄを透過した光信号の波長は、波長変換器９３ｄによってλｄの波長に変換され、波長変換器９３ｄの出力ポートに出力する。
【００６１】
波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の各ポートの入出力の関係を図８に示す。この図を用いて、波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の波長ルーティング特性を説明する。入力ポート１３０ａにλa、λb、λc、λdの波長をもつ光が入力したとき、λa〜λdの各波長は、図８に示すように、λaは出力ポート１３１ａから、λbは出力ポート１３１ｂから、λcは出力ポート１３１ｃから、λdは出力ポート１３１ｄから出力する。同様に、入力ポート１３０ｂ〜１３０ｄの各入力ポートにλa、λb、λc、λdの波長の光が入力したときには、図８に示した規則に基づいて、λa、λb、λc、λdの波長の光は各出力ポート１３１ａ〜１３１ｄから出力する。
【００６２】
各通信ノード１００ａ〜１００ｄの光分波器８４ａ〜８４ｄは、図９に示すように、入力ポート２００に入力してくるλa、λb、λc、λdの波長の光を、それぞれ異なる出力ポート２０１ａ〜２０１ｄに出力する機能をもつ。本実施形態で用いている光分波器８４ａ〜８４ｄは図９に示すように、λa、λb、λc、λdの波長の光は、それぞれ出力ポート２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄより出力する。
【００６３】
まず最初に、図７に示すネットワーク構成において、各通信ノード間でどのようにして通信が遂行されるかを説明する。以下では、ルーティング装置８０の入力ポート１０１ａに接続された通信ノード１００ａから送出された光信号７６ａが、ルーティング装置８０によって、どのようにして宛先の通信ノード１００ｃに送られるかを例を挙げて説明する。
【００６４】
通信ノード１００ａから送出された通信ノード１００ｃ宛の光信号７６ａと、光ラベル信号７７ａは、ルーティング装置８０の入力ポート１０１ａに入力される。この入力ポート１０１ａに入力された光信号７６ａおよび光ラベル信号７７ａは、光分波器７４によって、光受信器７８ｅが接続されている第１光路と、光遅延器が接続されている第２光路とにそれぞれ分離される。
【００６５】
第１光路に分岐された光ラベル信号７７ａは、光ゲート器制御システム１０７と接続されている光受信器７８ｅに導かれる。一方、第２光路に分岐された光信号７６ａは、光遅延器１０４および光分岐器７９を通して光ゲート器７５ａ〜７５ｄに導かれる。
【００６６】
光ゲート器７５ａ〜７５ｄに入力した光信号７６ａは、先に光受信器７８ｅによって受信した光ラベル信号７７ａの情報に基づいて選択された光ゲート器７５ｉ（ｉは、a、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）から出力する。このとき、光ゲート器の選択制御は、光ゲート器制御システム１０７が行う。光ゲート器７５ｉの出力ポートは波長変換器９３j（jは、a、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）に接続されており、波長変換器９３jは光信号７６ａの波長を、波長ルーティング機能を有する波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０によって通信ノード１００ｃへルーティングされる波長に変換する。
【００６７】
通信ノード１００ａから通信ノード１００ｃへの通信の場合、光ゲート器７５a〜７５ｄの各出力ポートは光合流器７３、波長変換器９３ａ〜９３ｄおよび光合波器９４ａを介して波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の入力ポート１３０ａに接続されているので、波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０によって通信ノード１００ｃへルーティングされる波長は図８からλcである。したがって、光信号７６ａの波長をλcに変換する波長変換器９３cに接続されている光ゲート器７５ｃが、光ゲート器制御システム１０７からの制御信号により選択されてゲートを開き、光信号７６ａを透過させ、光ゲート器７５ｃの出力ポートに光信号７６ａを出力する。
【００６８】
光ゲート器７５ｃから出力した光信号７６ａは、その出力ポートに接続されている波長変換器９３ｃ に入力し、波長λｃに変換され、光合波器９４ａを介して、波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の入力ポート１３０ａに導かれる。入力ポート１３０ａに導かれた波長λｃの光信号７６ａは、波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の図８に示す波長ルーティング特性により、通信ノード１００ｃが接続されている波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の出力ポート１３１ｃから出力する。
【００６９】
出力ポート１３１ｃから出力した光信号７６ａは、ルーティング装置８０の出力ポート１０２ｃ、光伝送路８３ｃを通って、通信ノード１００ｃにある光分波器８４ｃの入力ポートに達する。本例で用いている光分波器８４ａ〜８４ｄは図９に示す出力特性を有するので、光信号７６ａは光分波器８４ｃの出力ポート２０１ｃから出力し、通信ノード１００ｃの光受信器７８ｃによって受信される。
【００７０】
同様に、通信ノード１００ｉ（ｉはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）から通信ノード１００ｊ（ｊはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）宛てに送信された光信号７６ｉ（ｉはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）は、ルーティング装置８０を介して通信ノード１００ｊに送られる。
【００７１】
特に、ルーティング装置８０において、通信ノード１００ａ〜１００ｄから自己通信ノード宛の光信号７６ａ〜７６ｄと光ラベル信号７７ａ〜７７ｄを受信した場合には、開状態となる、自己通信ノード用光ゲート器７５ａ〜７５ｄが設置されている。そのため、通信ノード１００ａが、自己通信ノード宛に光信号７６ａを送出した場合には、光ゲート器７５ａが開状態になり、これによって光信号７６ａの波長は波長変換器９３ａによってλａに変換される。波長λａの光信号７６ａは波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０によって自己通信ノード１００ａが接続されているルーティング装置８０の出力ポート１３１ａに導かれ、光分波器８４ａを介して光受信器７８ａによって自己通信ノード１００ａの制御装置１１０ａに受信される。
【００７２】
同様に、通信ノード１００ｂが、自己通信ノード宛に光信号７６ｂを送出した場合には、光ゲート器７５ｃが開状態になり、これによって光信号７６ｂの波長は、波長変換器９３ｃによってλｃに変換され、波長周回性アレイ導波路型回折格子によって自己通信ノード１００ｂが接続されているルーティング装置８０の出力ポート１３１ｂに導かれ、光分波器８４ｂを介して、光受信器７８ｃによって自己通信ノード１００ｂの制御装置１１０ｂに受信される。
【００７３】
また同様に、通信ノード１００ｃが、自己通信ノード宛に光信号７６ｃを送出した場合には、光ゲート器７５ａが開状態になり、これによって光信号７６ｃの波長は、波長変換器９３ａによってλａに変換され、波長周回性アレイ導波路型回折格子によって自己通信ノード１００ｃが接続されているルーティング装置８０の出力ポート１３１ｃに導かれ、光分波器８４ｃを介して、光受信器７８ａによって自己通信ノード１００ｃの制御装置１１０ｃに受信される。
【００７４】
また同様に、通信ノード１００ｄが、自己通信ノード宛に光信号７６ｄを送出した場合には、光ゲート器７５ｃが開状態になり、これによって光信号７６ｄの波長は、波長変換器９３ｃによってλｃに変換され、波長周回性アレイ導波路型回折格子によって自己通信ノード１００ｄが接続されているルーティング装置８０の出力ポート１３１ｄに導かれ、光分波器８４ｄを介して、光受信器７８ｃによって自己通信ノード１００ｄの制御装置１１０ｄに受信される。
【００７５】
本例のルーティング装置８０においても、光信号７６ｉ（ｉはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）が光ゲート器７５ｊ（ｊはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）を適切なタイミングで透過する必要がある。したがって、本例においても、第１実施形態と同じように、各通信ノード１００ａ〜１００ｄは、自己通信ノード宛の光信号７６ｉとこの光信号７６ｉに対する光ラベル信号７７ｉ（ｉはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）とをある送出時間差Ｔを保って送出し、ルーティング装置８０を介して、自己通信ノード宛の光信号を受信し、自己通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄにおいてその受信した光信号を診断し、その診断結果に応じて光信号と光ラベル信号との送出時間差を自立的に調整するという本発明に係わる送出時間差調整機能を有している。
【００７６】
本例において、各通信ノード１００ａ〜１００ｄから送出される光信号７６ｉとこの光信号７６ｉに対する光ラベル信号の送出時間差Ｔの設定の仕方に関しては、前述の図５または図６の手順と同じである。
【００７７】
（その他の実施形態）
本発明の目的は、前述した実施の形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記録媒体（記憶媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し、実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。そのプログラムコードを記録し、またテーブル等の変数データを記録する記録媒体としては、例えばフロッピディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどを用いことができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、複数の通信ノードのそれぞれにおいて、通信ノードが自己通信ノード宛の光信号（自己通信ノード宛光信号）とその光信号に対する光ラベル信号とをルーティング装置へ送出し、その光ラベル信号の制御情報によりルーティング装置の光ゲート器をその自己通信ノード宛光信号を透過させて再び元の通信ノードに戻し、通信ノードはその自己通信ノード宛光信号を受信した後にその光信号を検査し、光信号が誤りなく受信されるように、通信ノード自らが光信号とこの信号に対する光ラベル信号の送出時間差を調整する。これにより、本発明によれば、光信号とこの光信号に対する光ラベル信号の送出時間差Ｔを各通信ノードにおいて自立的に調整できる。
【００７９】
したがって、本発明によれば、ルーティング装置と各通信のノード間の光路長が異なり、光信号と光ラベル信号がそれぞれ異なる波長を使用している光通信システムの場合でも、各通信ノードから送出される光信号がルーティング装置の光ゲート器をそれぞれ適切なタイミングで透過して、ルーティング処理によりその光信号の一部あるいはすべてが喪失されることを確実に、且つ容易に防止することができる。
【００８０】
また、本発明によれば、各通信ノードにおいて、送出時間差の設定に関する作業を容易にし、作業の大幅な軽減を実現できる。
【００８１】
従って、本発明による光ラベル信号を利用した光パケットルーティングシステムは、通信キャリアのＭＡＮ（都市圏ネットワーク：Metropolitan Area Network），ＷＡＮ（広域ネットワーク：Wide Area Network）並びに、企業、大学などのキャンパスエリアネットワークの光通信システムの発展に寄与できると期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】従来の光通信システムにおいて光信号のフロントと光ラベル信号のエンド時間差を示す模式図である。
【図３】従来の光通信システムにおいて光ゲート器の駆動開始から光信号が光ゲート器に到着するまでの時間差を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態における光通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態における光通信装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態における光通信装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態における光通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図８】波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の入出力関係を示す説明図である。
【図９】光分波器８４ａ〜８４ｄの入出力関係を示す模式図である。
【符号の説明】
７０ 多波長光源装置
７１ａ〜７１ｄ 光信号送出用光源を含む光信号送信器
７２ａ〜７２ｄ 光ラべル信号送出用光源を含む光ラべル信号送信器
７３ 光合流器
７４ 光分波器
７５、７５ａ〜７５ｄ 光ゲート器
７６、７６ａ〜７６ｄ 光信号
７７ａ〜７７ｄ 光ラべル信号
７８ａ〜７８ｅ 光受信器
７９ 光分岐器
８０ ルーテイング装置
８１ａ〜８１ｄ 各通信ノードの光合流器とルーテイング装置を接続する光伝送路
８２ａ〜８２ｄ ルーティング装置と各通信ノードの光受信器を接続する光伝送路
８３ａ〜８３ｄ ルーティング装置と各通信ノードの光分波器を接続する光伝送路
８４ａ〜８４ｄ 光分波器
８８ａ〜８８ｄ 共有用の光源
９０ 光信号のフロントと光ラべル信号のエンドの時間差
９１ 光ゲート器が駆動開始から光信号が光ゲート器に到着するまでの時間
９２ 光ゲート器の駆動開始時点
９３ａ〜９３ｄ 波長変換器
９４ａ〜９４ｄ 光合波器
１００ａ〜１００ｄ 通信ノード
１０１ａ〜１０１ｄ ルーティング装置の入力ポート
１０２ａ〜１０２ｄ ルーティング装置の出カポート
１０４ 光遅延器
１０７ 光ゲート器制御システム
１１０ａ〜１１０ｄ 制御装置（送出時問差調整器）
１２０ 波長周回性アレイ導波路型回折格子
１３０ａ〜１３０ｄ 波長周回性アレイ導波路型回折格子の入カポート
１３１ａ〜１３１ｄ 波長周回性アレイ導波路型回折格子の出力ポート
２００ 光分波器８４ａ〜光分波器８４ｄの入力ポート
２０１ａ〜２０１ｄ 光分波器８４ａ〜光分波器８４ｄの出力ポート
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の通信ノード間の通信がルーティング装置を介して行われる光通信システムで用いられる光通信装置および光通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット、携帯電話などの爆発的普及に伴い、ネットワークの大容量化に向けて内外で活発な研究開発が進められている。従来のネットワークを構成する各通信ノードでは、光ファイバ伝送路からの光信号を電気信号に変換したのちに宛先情報などを読取り、この情報を元に信号を所望の出力ポートへ電気的にスイッチングし、出力ポートにおいて光に変換後、光ファイバ伝送路へ送出する。しかしながら、トラフィックの指数間数的な増大に伴い、近い将来、電気による信号の経路制御（ルーティング）処理能力は限界に達すると考えられている。この問題の解決には、通信ノードにおいて、光信号を電気に変換せずに光レイヤで信号のルーティングを行う、すなわち、光信号を電気に変換せずにルーティングする技術が重要となる。
【０００３】
従来、ルーティング装置を介して複数の通信ノード間の光通信を行う光通信システムとして、図１に示すような構成のシステムが提供されている。
【０００４】
各通信ノード１００ａ〜１００ｄは、それぞれ対応する、１つの光信号７６ａ〜７６ｄを送信する１つの光信号送信器７１ａ〜７１ｄと、光信号のルーティングに必要な制御情報をもつ１つの光ラベル信号７７ａ〜７７ｄを送信する１つの光ラベル信号送信器７２ａ〜７２ｄとを備えている。
【０００５】
ルーティング装置８０は、各通信ノード１００ａ〜１００ｄとそれぞれの光伝送路８１ａ〜８１ｄを介して接続され、光信号と光ラベル信号を分離する光分波器７４と、この光分波器７４で分離された光ラベル信号を受信する光受信器７８ｅと、光分波器７４で分離された光信号を複数の光路に分岐する光分岐器７９と、複数の光路のそれぞれに接続され光ラベル信号７７ａ〜７７ｄの制御情報に基づいて光信号を透過または遮断するルーティング処理により光路を選択する複数の光ゲート器７５ａ〜７５ｄとを備えている。光ゲート器７５ａ〜７５ｄを制御する制御回路部は図示を省略している。
【０００６】
複数の通信ノード１００ａ〜１００ｄ（本図の例では、４つの通信ノード＃１〜＃４）のそれぞれから送出された光信号７６ａ〜７６ｄと、この光信号のルーティングを示す制御情報を含む光ラベル信号７７ａ〜７７ｄとが、光伝送路８１ａ〜８１ｄを通ってルーティング装置８０に達すると、光信号７６ａ〜７６ｄと光ラベル信号７７ａ〜７７ｄは、ルーティング装置８０内に各通信ノードに対応してそれぞれ設けられている光分波器７４によって分離される。
【０００７】
さらに、各光信号７６ａ〜７６ｄはそれぞれ光分波器７４の後段にある光分岐器７９で分岐され、ほぼ等しい長さの複数の光路（本図の例では３本の光路）を通ってそれぞれの光ゲート器（本図の例では、７５ａ〜７５ｄのうちの３個）へ導かれる。一方、光ラベル信号７７ａ〜７７ｄは光受信器７８ｅへ導かれる。次に、複数の光ゲート器７５ａ〜７５ｄのなかで、光受信器７８ｅで受信した光ラベル信号の情報をもとに駆動する１つまたは複数の光ゲート器を、その光信号が透過することで、その光信号の光路８２ａ〜８２ｄが選択される。
【０００８】
光信号７６（７６ａ〜７６ｄの代表番号）がルーティング装置８０の光分波器７４の入力ポートから光ゲート器７５（７５ａ〜７５ｄの代表番号）に到着するまでの時間をｔ１、その光信号７６に対する光ラベル信号７７（７７ａ〜７７ｄの代表番号）がその光分波器７４の入力ポートから光受信器７８ｅに到着するまでの時間をｔ２、光受信器７８ｅが光ラベル信号７７の受信を終了してから光ゲート器７５が駆動する（光信号を透過できる）までの時間をｔ３とする。この条件下で、光ゲート器７５において、光信号７６が正しくゲーティング処理されるためには、各通信ノード１００（１００ａ〜１００ｄの代表番号）は、光分波器７４の入力ポート直前においての光信号７６と光ラベル信号７７とが、下記の式１を満足する相対的時間差Ｔ′（光信号７６のフロントと光ラベル信号７７のエンドの時間差（図２に符号９０で示す））となるように、両信号７６、７７を時間差をおいてそれぞれ送出する必要がある。
【０００９】
Ｔ′＞ ｔ２＋ｔ３−ｔ１ …（式１）
一方、通信ノード１００間のデータ通信効率を高くするために、図３に示すように、光信号７６が光ゲート器７５に到着してから、光ゲート器７５が駆動し、光信号が透過できる状態（符号９２で示す時点）になるまでの時間差Δｔ（符号９１で示す）をできるだけ小さくするように、各通信ノード１００は、上記式１の相対的時間差Ｔ′を調整することが要求される。
【００１０】
上記式１のｔ１，ｔ２，ｔ３を予め測定することにより、光信号７６が光ゲート器７５において正しくゲーティング処理されるために必要な、光信号７６と光ラベル信号７７の相対的時間差Ｔ′を決定することはできる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図１で説明したような、光ラベル信号を利用した光通信システムでは、一般に、ルーティング装置８０において、光信号と光ラベル信号の分離を容易にするために、これら信号にはそれぞれ異なる波長が用いられている。そのため、光信号の伝送媒体である光ファイバの波長分散の影響を受け、光信号と光ラベル信号の相対的時間差は伝送距離によって変化する。その結果、通信ノード１００において定めた光信号と光ラベル信号の送出時間差Ｔと、ルーティング装置８０にある光分波器７４の入力ポート直前における相対的時間差Ｔ′とは異なる値となる。各通信ノード１００からルーティング装置８０までの距離はまちまちであるために、通信ノード１００毎に、相対的時間差Ｔ′が上記の式１を満足するように、光信号と光ラベル信号の送出時間差Ｔを調整する必要がある。
【００１２】
しかしながら、通常、ルーティング装置と各通信ノードは、物理的に離れた場所に設置されているので、上記送出時間差Ｔを各通信ノードで設定する場合に、各通信ノードに正しくデータが届いたか否かかを、リアルタイムに連絡しながら調整する必要があり、従来構成のままでは作業が非常に煩雑となるという点があった。
【００１３】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであって、その目的は、通信ノードから送出される光信号がルーティング装置の光ゲート器を不適切なタイミングで透過することでその光信号の一部あるいはすべてが喪失することがないように、光信号とこの光信号に対する光ラベル信号の送出時間差Ｔを各通信ノードにおいて自立的に調整できるようにし、これにより各通信ノードにおいての送出時間差Ｔの設定に関する作業の大幅な軽減を実現可能にした光通信装置および光通信方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の光通信装置の発明は、光信号を送信する光信号送信器と、前記光信号と波長が異なる該光信号のルーティングに関する制御情報をもつ光ラベル信号を送信する光ラベル信号送信器とを備え、前記光信号と該光信号の前記光ラベル信号とを波長分散の影響により伝送距離に応じて変化する相対的な時間差をもって送出する複数の通信ノードと、各前記通信ノードに対し光伝送路を介して接続され前記光信号と前記光ラベル信号とを分離する分離器と、該分離器で分離された前記光ラベル信号を受信する光ラベル信号受信器と、前記分離器で分離された前記光信号を実質的に等しい長さの複数の光路に分岐する光分岐器と、前記複数の光路の内の１つの対応する光路にそれぞれ接続され前記光ラベル信号の情報に基づいて前記光信号を透過または遮断することでルーティングを行う複数の光ゲート器とを備え、前記光ラベル信号受信器で受信した前記光ラベル信号の制御情報に基づき前記複数の光ゲート器を選択的に駆動して前記光信号を透過あるいは遮断するルーティング装置とを具備する光通信装置であって、前記通信ノードは、それぞれ、自己通信ノード宛の光信号を前記光信号送信器を介して送信する光信号送信手段と、自己通信ノード宛の光ラベル信号を前記光ラベル信号送信器を介して送信する光ラベル信号送信手段と、前記ルーティング装置を通って戻された前記自己通信ノード宛の光信号を受信する光受信器と、前記光受信器で受信された光信号を診断する診断手段と、該診断手段の診断結果に応じて、前記光信号のすべてが前記ルーティング装置の前記光ゲート器を該光ゲート器が開いているタイミングで透過するように前記光信号と前記光ラベル信号との前記相対的な時間差を調整する調整手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記ルーティング装置は、前記通信ノードから前記自己通信ノード宛の光信号と該光信号の光ラベル信号を受信した場合に、開状態となる自己通信ノード用光ゲート器を有することを特徴とすることができる。
【００１６】
また、前記ルーティング装置は、前記自己通信ノード用光ゲート器を通過した前記自己通信ノード宛の光信号を当該光信号を送出した前記通信ノードに戻す通信光路と接続することを特徴とすることができる。
【００１７】
上記目的を達成するため、請求項４の光通信方法の発明は、光信号を送信する光信号送信器と、前記光信号と波長が異なる該光信号のルーティングに関する制御情報をもつ光ラベル信号を送信する光ラベル信号送信器とを備え、前記光信号と該光信号の前記光ラベル信号とを波長分散の影響により伝送距離に応じて変化する相対的な時間差をもって送出する複数の通信ノードと、各前記通信ノードに対して光伝送路を介して接続され前記光信号と前記光ラベル信号とを分離する分離器と、該分離器で分離された前記光ラベル信号を受信する光ラベル信号受信器、前記分離器で分離された前記光信号を実質的に等しい長さの複数の光路に分岐する光分岐と、前記複数の光路の内の１つの対応する光路にそれぞれ接続され前記光ラベル信号の情報に基づいて前記光信号を透過または遮断することでルーティングを行う複数の光ゲート器を備え、前記光ラベル信号受信器で受信した前記光ラベル信号の制御情報に基づき前記複数の光ゲート器を選択的に駆動して前記光信号を透過あるいは遮断するルーティング装置とを用いて光信号の通信を行う光通信方法であって、前記複数の通信ノードのそれぞれにおいて、前記光ラベル信号を用いて当該通信ノード自らに宛てた自己通信ノード宛光信号と該光ラベル信号とを相対的な時間差をもって送出するステップと、前記自己通信ノード宛光信号を前記ルーティング装置を経由して受信するステップと、該受信した自己通信ノード宛光信号が誤りなく受信されたか否かを検査するステップと、該検査結果に応じて、前記光信号のすべてが前記ルーティング装置の前記光ゲート器を該光ゲート器が開いているタイミングで透過するように、前記自己通信ノード宛光信号と前記光ラベル信号の送出時間差を定め、該定めた送出時間差を当該通信ノードにおける光信号と該光信号に対する前記光ラベル信号との前記相対的時間差として設定するステップとを有することを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記検査ステップにおいて、前記自己通信ノード宛光信号が誤りなく受信されたと診断されるまで、前記各ステップの処理を繰り返すことを特徴とすることができる。
【００１９】
また、前記ルーティング装置において、前記通信ノードから前記自己通信ノード宛光信号と該光信号に対する前記光ラベル信号とを受信した場合に、該光ラベル信号に基づいて自己通信ノード用光ゲート器を開状態にすることで、前記自己通信ノード宛光信号を該光信号を送出した前記通信ノードに戻すステップを有することを特徴とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
図４は、本発明の第１実施形態における光通信装置の構成を模式的に示す。図４において、７１ａ〜７１ｄは各通信ノード１００ａ〜１００ｄにおける光信号送出用光源を含む光信号送信器、７２ａ〜７２ｄは各通信ノード１００ａ〜１００ｄにおける光ラベル信号送出用光源を含む光ラベル信号送信器、７３は光合波器（正しくは、光合流器）である。
【００２２】
また、７４はルーティング装置８０の光分離器、７５ａ〜７５ｄはルーティング装置８０の光ゲート器、７６ａ〜７６ｄは光信号、７７ａ〜７７ｄは光ラベル信号である。７８ａ〜７８ｅは光受信器、７９はルーティング装置８０の光分岐器、８１ａ〜８１ｄは各通信ノードの光合波器（正しくは、光合流器）とルーティング装置８０を接続する光伝送路、８２ａ〜８２ｄはルーティング装置８０と各通信ノード１００ａ〜１００ｄの光受信器７８ａ〜７８ｄを接続する光伝送路、１１０ａ〜１１０ｄは各通信ノード１００ａ〜１００ｄにおける本発明に係わる制御装置（送出時間差調整器）である。また、光分岐器７９の各出力ポートから各光ゲート器７５ａ〜７５ｄまでの光路長は互いに等しく設定されている。
【００２３】
図４に示すように、通常時において光通信を遂行するための基本的構成と機能は図１で説明した従来構成と同様であり、この基本構成に光信号とこの光信号に対する光ラベル信号の送出時間差Ｔを各通信ノードにおいて自立的に調整するための本発明に係わる新規な構成が付加されている。
【００２４】
この本発明に係わる（新規な）構成部分を説明すると、各通信ノード１００ａ〜１００ｄのそれぞれにおいて、自己通信ノード宛の光信号を送信等する制御装置１１０ａ〜１１０ｄの１つと、ルーティング装置８０を通って戻された自己通信ノード宛の光信号を受信するための光受信器７８ａ〜７８ｄの１つが追加されている。即ち、自己通信ノード宛の光信号を受信するための光受信器として、通信ノード＃１に対しては光受信器７８ａが追加され、通信ノード＃２に対しては光受信器７８ｂが追加され、通信ノード＃３に対しては光受信器７８ｃが追加され、通信ノード＃４に対に対しては光受信器７８ｄが追加されている。また、各制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、後述のように、それぞれ自己通信ノード宛の光信号を光信号送信器７１ａ〜７１ｄの１つを介して送信し、自己通信ノード宛の光ラベル信号を光ラベル信号送信器７２ａ〜７２ｄの１つを介して送信し、ルーティング装置８０を通って戻された自己通信ノード宛の光信号を受信して、受信された光信号を診断し、その診断結果に応じて光信号と光ラベル信号との送出時間差を調整する機能を有する。
【００２５】
また、ルーティング装置８０には、通信ノード１００ａ〜１００ｄから自己通信ノード宛の光信号７６ａ〜７６ｄとこの光信号の光ラベル信号７７ａ〜７７ｄを受信した場合に、開状態となる、自己通信ノード用光ゲート器７５ａ〜７５ｄが追加されている。即ち、通信ノード＃１に対しては光ゲート器７５ａが追加され、通信ノード＃２に対しては光ゲート器７５ｂが追加され、通信ノード＃３に対しては光ゲート器７５ｃが追加され、通信ノード＃４に対に対しては光ゲート器７５ｄが追加されている。そして、ルーティング装置８０は、自己通信ノード用光ゲート器７５ａ〜７５ｄを通過した自己通信ノード宛の光信号を当該光信号を送出した通信ノード１００ａ〜１００ｄに戻す光伝送路と接続している。即ち、ルーティング装置８０には、各通信ノード１００ａ〜１００ｄが送信した光信号が、再び自己の通信ノードに導かれるための、通信ノード＃１に対する光伝送路８２ａ、通信ノード＃２に対する光伝送路８２ｂ、通信ノード＃３に対する光伝送路８２ｃ、通信ノード＃４に対する光伝送路８２ｄと接続している。
【００２６】
図４に例示の構成においては、通信ノードの数が４個の場合について示してあるが、これにより本発明の通信ノード数が限定されるものではない。また、図４では光ゲート器７５ａ〜７５ｄの出力ポートと各通信ノード１００ａ〜１００ｄの光受信器７８ａ〜７８ｄが光伝送路８２ａ〜８２ｄによって直接接続されているが、光ゲート器７５ａ〜７５ｄと光受信器７８ａ〜７８ｄの光伝送路上に、何らかの光部品（図示しない）が接続されていてもよい。ただし、この光部品は、光ゲート器７５ａ〜７５ｄと同様に光信号を透過／遮断するスイッチング機能はもたないものとする。
【００２７】
光合波器７３としては例えば石英系光導波路型光合波器、光分離器７４としては例えば石英系光導波路型光分離器、光ゲート器７５ａ〜７５ｄとしては例えば光半導体増幅器を含む光部品、光分岐器７９としては、例えば石英系光導波路型光分岐器、光伝送路８１ａ〜８１ｄならびに８２ａ〜８２ｄとしては例えば光ファイバを用いることができる。（ただし、同様の機能を有するものであれば、本発明はこれらに限定されるものではない。）
次に、本実施形態の光通信装置の動作を説明する。
【００２８】
本装置においては、光信号７６ａ〜７６ｄと光ラベル信号７７ａ〜７７ｄを用いて通信を行うが、１００ａの通信ノード＃１から宛先の１００ｃの通信ノード＃３に送られる光信号７６acが光ラベル信号７７ａを利用してどのように各ノード間で通信が行われるかについて説明する。
【００２９】
通信ノード＃１が通信ノード＃３宛の光信号７６acを送出する際、光ラベル信号送信器７２ａから光信号７６acの宛先情報をもつ光ラベル信号７７ａが、図２に示すように、光伝送路８１ａ上において光信号７６acと光ラベル信号７７ａがある時間差９０を保って伝送するように送出する。
【００３０】
ルーティング装置８０に達した光信号７６acと光ラベル信号７７ａは、それぞれ光分離器７４によって分離され、光信号７６acは光分岐器７９が接続されている光路（第１光路）に、光ラベル７７ａは光受信器７８ｅが接続されている光路（第２光路）に導かれる。
【００３１】
第１光路へ分離された光信号７６acは、光分岐器７９を通って光ゲート器７５ａ〜７５ｄに導かれる。一方、第２光路に分離された光ラベル信号７７ａは、光受信器７８ｅで受信され、光信号７６acの宛先情報が解析される。この光ラベル信号の光信号７６acの宛先情報をもとに、宛先通信ノートに対応する光ゲート器が駆動し、その光ゲート器のみを光信号７６acが透過する。通信ノード＃１から通信ノード＃３宛ての光信号７６acの場合には、通信ノード＃３に対応する光ゲート器７５ｃのみが駆動し、光信号７６acを透過する。
【００３２】
この光ゲート器７５ｃを透過した光信号７６acは、ルーティング装置８０から光伝送路８２ｃを介して通信ノード＃３に設置された光受信器７８ｃに導かれ、通信ノード＃１から送出された光信号７６acが宛先の通信ノード＃３に到達する。
【００３３】
同様に、通信ノード＃ｍ（＃ｍは、＃１から＃４のいずれか）から通信ノード＃ｎ（＃ｎは、＃ｍを除く＃１から＃４のいずれか）宛てに送信された光信号は、通信ノード＃ｎに到達する。
【００３４】
上述の通信ノード＃１と通信ノード＃３の間での通信において、通信ノード＃１から送出された通信ノード＃３宛ての光信号７６acが、その信号の一部あるいはすべてを損失せずに、宛先の通信ノード＃３に届くためには、光信号７６acが、光ゲート器７５ｃを正しいタイミングで透過する必要がある。そのためには、通信ノード＃１において送出する光信号７６acと光ラベル信号７７ａの送出時間差を正しく設定する必要がある。
【００３５】
そこで、本発明では、各通信ノードが自己の通信ノード宛てに光信号を送出し、ルーティング装置８０を通って自己の通信ノードに戻ってきた光信号の誤り状態を診断し、この診断結果に基づき、光信号とこの光信号に対する光ラベル信号の送出時間差Ｔを（制御装置１１０ａ〜１１０ｄにより）設定する。
【００３６】
この本発明の動作を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００３７】
通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、自らが送出する試験用光信号とこの光信号に対する光ラベル信号の送出に関する相対的送出時間差Ｔを時間差のＴ′と設定する（ステップＳ１）。この初期値としての時間差Ｔ′は、予め定めた所定値、あるいは伝送路長の設計値から経験上推定できる値のいずれでもよい。
【００３８】
相対的送出時間差Ｔを（Ｔ′として）設定後、通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、自ノード宛に試験用光信号とこの試験用光信号に対応する光ラベル信号を送出する。（更に詳しくは、通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、自通信ノードの光受信器７８ｉ(Iはａ，ｂ，ｃ，ｄのいずれかを表わす)に接続されている光ゲート器を閉状態にするための光ラベル信号を送出し、光ゲートを閉状態にした後に、自通信ノード宛に試験用光信号とこのこの試験用光信号に対応する光ラベル信号をその相対的送出時間差Ｔ（Ｔ′）で送出する。）（ステップＳ２）。
【００３９】
通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、自ら送出した試験用光信号をルーティング装置８０を通して、（自通信ノード宛て専用の）光受信器７８ｉ（ｉはａ，ｂ，ｃ，ｄのいずれかを表わす）で受信する（ステップＳ３）。
【００４０】
通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、受信した試験用光信号が誤りなく受信できたか否かを診断する（ステップＳ４）。
【００４１】
通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、ステップＳ４での診断の結果、試験用光信号が誤りなく受信できなかった場合には、相対的送出時間差ＴをＴ＋ΔＴ（ΔＴは所定の微小時間）と再設定し、上記のステップＳ２へ戻る（ステップＳ５）。
【００４２】
通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、ステップＳ４での診断の結果、試験用光信号が誤りなく受信できた場合には、相対的送出時間差Ｔの設定が完了する（ステップＳ６）。
【００４３】
前述したように、光分岐器７９の各出力ポートからその各出力ポートに接続されている光ゲート器７５ａ〜７５ｄまでの光路長は互いに等しく設定されているので、自己の通信ノード宛てに送出した光信号を基に定めた送出時間差Ｔは、他の通信ノード宛に光信号を送信する際にそのまま適用することができる。
【００４４】
上述したように、本発明では、各通信ノード１００ａ〜１００ｄ（通信ノード＃１〜通信ノード＃４）が送出した試験用光信号をルーティング装置８０を経由してそれぞれ自己の通信ノードに導く通信ルートを新設し、試験用光信号の誤り状態を確認しながら自立的に光信号とこの信号に対する光ラベル信号の送出に関する相対的送出時間差Ｔを定めるようにしているので、各通信ノードにおいての相対的送出時間差Ｔの設定に関する作業を大幅に軽減することが可能となる。
【００４５】
［第２実施形態］
図５で説明した本発明の第１実施形態の処理手順では、通信ノード１００（１００ａ〜１００ｄの代表番号）間のデータ通信効率を高くするために、光ゲート器７５（７５ａ〜７５ｄの代表番号）が駆動して光信号が透過できる状態になってから、光信号７６（７６ａ〜７６ｄの代表番号）が光ゲート器５に到着するまでの時間差Δｔをできるだけ小さくするには、上記ステップＳ１で設定する初期値の時間差Ｔ′を比較的に小さな値にして、ステップＳ５の処理を少なくとも１回は通るように、初期値の時間差Ｔ′の値を予め考慮する必要がある。
【００４６】
そこで、初期値Ｔ′に対するこのような考慮を不要にするため、図６のフローチャートで示す本発明の第２実施形態では、初期値の時間差Ｔ′としてどのような値に設定しても、光信号７６が光ゲート器７５に到着するまでの時間差Δｔをできるだけ小さくできる相対的送出時間差Ｔを設定できるように図っている。
【００４７】
図６において、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ２４、Ｓ２３はそれぞれ図２のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６と同様な内容の処理である。また、ステップＳ１２、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ２０、Ｓ２５に記載のＩは制御フラグである。
【００４８】
初期値の時間差Ｔ′の値が比較的大きな値のため、試験用光信号が誤りなく受信できたか否かを診断するステップＳ１５の判定が最初から肯定判定の場合には、制御はステップＳ１６からステップＳ１７へと移行して、通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄは、相対的送出時間差ＴをＴ−ΔＴと再設定し、フラグＩを１にしてから（ステップＳ１８）、上記のステップＳ１３へ戻る。
【００４９】
その後も、ステップＳ１５が肯定判定の場合は、ステップＳ１６，Ｓ１９を通って上記ステップＳ１７の処理を繰り返す。
【００５０】
その後、ステップＳ１５が否定判定に変わった場合は、ステップＳ２０からステップＳ２２に移行して、取りすぎ分のΔＴを相対的送出時間差Ｔに加える再調整（Ｔ＋ΔＴ）を行ってから、相対的送出時間差Ｔの設定が完了する（ステップＳ２３）。
【００５１】
一方、初期値の時間差Ｔ′の値が比較的小さく、試験用光信号が誤りなく受信できたか否かを診断するステップＳ１５の判定が最初は否定判定の場合には、図５の実施形態の場合と同様であり、ステップＳ１５、Ｓ２０、Ｓ２４、Ｓ２５からＳ１３へ戻るルートを通って、ステップＳ１５が肯定判定になるまで、ステップＳ２４においてＴ＋ΔＴの加算処理が繰り返され、その後にステップＳ１５が肯定判定になれば、ステップＳ１６，Ｓ１９を通って相対的送出時間差Ｔの設定が完了する（ステップＳ２３）。
【００５２】
［第３実施形態］
図７に、本発明の第３実施形態を示す。図４の第１実施形態においては、光ゲート器７５ａ〜７５ｄの出力ポートと各通信ノード１００ａ〜１００ｄの光受信器７８ａ〜７８ｄとが光伝送路８２ａ〜８２ｄによって直接接続されている。これに対し、本例は、その構成例１のルーティング装置８０内において、光ゲート器７５ａ〜７５ｄと光受信器７８ａ〜７８ｄの間に、光ゲート器７５ａ〜７５ｄのような光信号を透過／遮断するスイッチング機能を持たない光部品として、共有用の多波長光源を接続した場合の構成例を示す。
【００５３】
図７を参照して本発明の第３実施形態を説明する。
【００５４】
各通信ノード１００ａ〜１００ｄにおいて、７１ａ〜７１ｄは光信号送出用光源を含む光信号送信器、７２ａ〜７２ｄは光ラベル信号送出用光源を含む光ラベル信号送信器、７８ａ〜７８ｅは光受信器、１１０ａ〜１１０ｄは本発明に係わる制御装置（送出時間差調整器）である。
【００５５】
また、７３は光合流器、７６ａ〜７６ｄは光信号、７７ａ〜７７ｄは光ラベル信号、８４ａ〜８４ｄは光分波器、８１ａ〜８１ｄは各通信ノードの光合流器７３とルーティング装置８０の入力ポートを接続する光伝送路、８３a〜８３ｄはルーティング装置８０の出力ポートと各通信ノード１００ａ〜１００ｄの光分波器８４ａ〜８４ｄを接続する光伝送路である。
【００５６】
ルーティング装置８０において、７４は光分波器、１０４は光遅延器、７５ａ〜７５ｄは光ゲート器、１０１ａ〜１０１ｄは入力ポート、１０２ａ〜１０２ｄは出力ポート、７９は光分岐器、８８ａ〜８８ｄは共有用の光源、９３ａ〜９３ｄは波長変換器、９４ａ〜９４ｄは光合波器、１０７は光ゲート器制御システムである。光分岐器７９の各出力ポートから各光ゲート器７５ａ〜７５ｄまでの光路長は互いに等しく設定されている。
【００５７】
１２０は波長周回性アレイ導波路型回折格子、１３０ａ〜１３０ｄは波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の入力ポート、１３１ａ〜１３１ｄは波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の出力ポートである。
【００５８】
図７に例示の構成においては、通信ノードの数が４個の場合について示してあるが、これにより本発明の通信ノード数が限定されるものではない。
【００５９】
光合流器７３としては例えば光ファイバ型光合流器、光分波器７４としては例えば光ファイバ型光分波器、光ゲート器７５ａ〜７５ｄとしては例えば半導体光増幅器を含む光部品、光分岐器７９としては例えば石英系光導波路型光分岐器、光伝送路８１ａ〜８１ｄおよび光伝送路８３ａ〜８３ｄとしては例えば光ファイバ、光分波器８４ａ〜８４ｄとしては例えば石英系光導波路型光分波器、共有用の光源８８ａ〜８８ｄとしては例えば分布帰還型半導体レーザ、波長変換器９３ａ〜９３ｄとしては例えば相互利得変調を利用した半導体光増幅器型波長変換器、光合波器９４ａ〜９４ｄとしては例えば石英系光導波路型光分波器、光遅延器１０４としては例えば光ファイバ型光遅延器、を用いることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６０】
共有用の光源である８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄの波長は、それぞれλa、λb、λc、λdである。波長変換器９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄには、共有用の光源からそれぞれ、λa、λb、λc、λdの波長の光が供給されており、波長変換器の入力ポート側に接続されている光ゲート器７５ａ〜７５ｄを透過してくる光信号の波長を共有用の光源の波長に変換する。すなわち、光ゲート器７５ａを透過した光信号の波長は、波長変換器９３ａによってλａの波長に変換され、波長変換器９３ａの出力ポートに出力する。光ゲート器７５ｂを透過した光信号の波長は、波長変換器９３ｂによってλｂの波長に変換され、波長変換器９３ｂの出力ポートに出力する。光ゲート器７５ｃを透過した光信号の波長は、波長変換器９３ｃによってλｃの波長に変換され、波長変換器９３ｃの出力ポートに出力する。光ゲート器７５ｄを透過した光信号の波長は、波長変換器９３ｄによってλｄの波長に変換され、波長変換器９３ｄの出力ポートに出力する。
【００６１】
波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の各ポートの入出力の関係を図８に示す。この図を用いて、波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の波長ルーティング特性を説明する。入力ポート１３０ａにλa、λb、λc、λdの波長をもつ光が入力したとき、λa〜λdの各波長は、図８に示すように、λaは出力ポート１３１ａから、λbは出力ポート１３１ｂから、λcは出力ポート１３１ｃから、λdは出力ポート１３１ｄから出力する。同様に、入力ポート１３０ｂ〜１３０ｄの各入力ポートにλa、λb、λc、λdの波長の光が入力したときには、図８に示した規則に基づいて、λa、λb、λc、λdの波長の光は各出力ポート１３１ａ〜１３１ｄから出力する。
【００６２】
各通信ノード１００ａ〜１００ｄの光分波器８４ａ〜８４ｄは、図９に示すように、入力ポート２００に入力してくるλa、λb、λc、λdの波長の光を、それぞれ異なる出力ポート２０１ａ〜２０１ｄに出力する機能をもつ。本実施形態で用いている光分波器８４ａ〜８４ｄは図９に示すように、λa、λb、λc、λdの波長の光は、それぞれ出力ポート２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄより出力する。
【００６３】
まず最初に、図７に示すネットワーク構成において、各通信ノード間でどのようにして通信が遂行されるかを説明する。以下では、ルーティング装置８０の入力ポート１０１ａに接続された通信ノード１００ａから送出された光信号７６ａが、ルーティング装置８０によって、どのようにして宛先の通信ノード１００ｃに送られるかを例を挙げて説明する。
【００６４】
通信ノード１００ａから送出された通信ノード１００ｃ宛の光信号７６ａと、光ラベル信号７７ａは、ルーティング装置８０の入力ポート１０１ａに入力される。この入力ポート１０１ａに入力された光信号７６ａおよび光ラベル信号７７ａは、光分波器７４によって、光受信器７８ｅが接続されている第１光路と、光遅延器が接続されている第２光路とにそれぞれ分離される。
【００６５】
第１光路に分岐された光ラベル信号７７ａは、光ゲート器制御システム１０７と接続されている光受信器７８ｅに導かれる。一方、第２光路に分岐された光信号７６ａは、光遅延器１０４および光分岐器７９を通して光ゲート器７５ａ〜７５ｄに導かれる。
【００６６】
光ゲート器７５ａ〜７５ｄに入力した光信号７６ａは、先に光受信器７８ｅによって受信した光ラベル信号７７ａの情報に基づいて選択された光ゲート器７５ｉ（ｉは、a、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）から出力する。このとき、光ゲート器の選択制御は、光ゲート器制御システム１０７が行う。光ゲート器７５ｉの出力ポートは波長変換器９３j（jは、a、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）に接続されており、波長変換器９３jは光信号７６ａの波長を、波長ルーティング機能を有する波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０によって通信ノード１００ｃへルーティングされる波長に変換する。
【００６７】
通信ノード１００ａから通信ノード１００ｃへの通信の場合、光ゲート器７５a〜７５ｄの各出力ポートは光合流器７３、波長変換器９３ａ〜９３ｄおよび光合波器９４ａを介して波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の入力ポート１３０ａに接続されているので、波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０によって通信ノード１００ｃへルーティングされる波長は図８からλcである。したがって、光信号７６ａの波長をλcに変換する波長変換器９３cに接続されている光ゲート器７５ｃが、光ゲート器制御システム１０７からの制御信号により選択されてゲートを開き、光信号７６ａを透過させ、光ゲート器７５ｃの出力ポートに光信号７６ａを出力する。
【００６８】
光ゲート器７５ｃから出力した光信号７６ａは、その出力ポートに接続されている波長変換器９３ｃ に入力し、波長λｃに変換され、光合波器９４ａを介して、波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の入力ポート１３０ａに導かれる。入力ポート１３０ａに導かれた波長λｃの光信号７６ａは、波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の図８に示す波長ルーティング特性により、通信ノード１００ｃが接続されている波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の出力ポート１３１ｃから出力する。
【００６９】
出力ポート１３１ｃから出力した光信号７６ａは、ルーティング装置８０の出力ポート１０２ｃ、光伝送路８３ｃを通って、通信ノード１００ｃにある光分波器８４ｃの入力ポートに達する。本例で用いている光分波器８４ａ〜８４ｄは図９に示す出力特性を有するので、光信号７６ａは光分波器８４ｃの出力ポート２０１ｃから出力し、通信ノード１００ｃの光受信器７８ｃによって受信される。
【００７０】
同様に、通信ノード１００ｉ（ｉはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）から通信ノード１００ｊ（ｊはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）宛てに送信された光信号７６ｉ（ｉはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）は、ルーティング装置８０を介して通信ノード１００ｊに送られる。
【００７１】
特に、ルーティング装置８０において、通信ノード１００ａ〜１００ｄから自己通信ノード宛の光信号７６ａ〜７６ｄと光ラベル信号７７ａ〜７７ｄを受信した場合には、開状態となる、自己通信ノード用光ゲート器７５ａ〜７５ｄが設置されている。そのため、通信ノード１００ａが、自己通信ノード宛に光信号７６ａを送出した場合には、光ゲート器７５ａが開状態になり、これによって光信号７６ａの波長は波長変換器９３ａによってλａに変換される。波長λａの光信号７６ａは波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０によって自己通信ノード１００ａが接続されているルーティング装置８０の出力ポート１３１ａに導かれ、光分波器８４ａを介して光受信器７８ａによって自己通信ノード１００ａの制御装置１１０ａに受信される。
【００７２】
同様に、通信ノード１００ｂが、自己通信ノード宛に光信号７６ｂを送出した場合には、光ゲート器７５ｃが開状態になり、これによって光信号７６ｂの波長は、波長変換器９３ｃによってλｃに変換され、波長周回性アレイ導波路型回折格子によって自己通信ノード１００ｂが接続されているルーティング装置８０の出力ポート１３１ｂに導かれ、光分波器８４ｂを介して、光受信器７８ｃによって自己通信ノード１００ｂの制御装置１１０ｂに受信される。
【００７３】
また同様に、通信ノード１００ｃが、自己通信ノード宛に光信号７６ｃを送出した場合には、光ゲート器７５ａが開状態になり、これによって光信号７６ｃの波長は、波長変換器９３ａによってλａに変換され、波長周回性アレイ導波路型回折格子によって自己通信ノード１００ｃが接続されているルーティング装置８０の出力ポート１３１ｃに導かれ、光分波器８４ｃを介して、光受信器７８ａによって自己通信ノード１００ｃの制御装置１１０ｃに受信される。
【００７４】
また同様に、通信ノード１００ｄが、自己通信ノード宛に光信号７６ｄを送出した場合には、光ゲート器７５ｃが開状態になり、これによって光信号７６ｄの波長は、波長変換器９３ｃによってλｃに変換され、波長周回性アレイ導波路型回折格子によって自己通信ノード１００ｄが接続されているルーティング装置８０の出力ポート１３１ｄに導かれ、光分波器８４ｄを介して、光受信器７８ｃによって自己通信ノード１００ｄの制御装置１１０ｄに受信される。
【００７５】
本例のルーティング装置８０においても、光信号７６ｉ（ｉはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）が光ゲート器７５ｊ（ｊはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）を適切なタイミングで透過する必要がある。したがって、本例においても、第１実施形態と同じように、各通信ノード１００ａ〜１００ｄは、自己通信ノード宛の光信号７６ｉとこの光信号７６ｉに対する光ラベル信号７７ｉ（ｉはａ、ｂ、ｃ、ｄのいずれかを表わす）とをある送出時間差Ｔを保って送出し、ルーティング装置８０を介して、自己通信ノード宛の光信号を受信し、自己通信ノードの制御装置１１０ａ〜１１０ｄにおいてその受信した光信号を診断し、その診断結果に応じて光信号と光ラベル信号との送出時間差を自立的に調整するという本発明に係わる送出時間差調整機能を有している。
【００７６】
本例において、各通信ノード１００ａ〜１００ｄから送出される光信号７６ｉとこの光信号７６ｉに対する光ラベル信号の送出時間差Ｔの設定の仕方に関しては、前述の図５または図６の手順と同じである。
【００７７】
（その他の実施形態）
本発明の目的は、前述した実施の形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記録媒体（記憶媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し、実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。そのプログラムコードを記録し、またテーブル等の変数データを記録する記録媒体としては、例えばフロッピディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどを用いことができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、複数の通信ノードのそれぞれにおいて、通信ノードが自己通信ノード宛の光信号（自己通信ノード宛光信号）とその光信号に対する光ラベル信号とをルーティング装置へ送出し、その光ラベル信号の制御情報によりルーティング装置の光ゲート器をその自己通信ノード宛光信号を透過させて再び元の通信ノードに戻し、通信ノードはその自己通信ノード宛光信号を受信した後にその光信号を検査し、光信号が誤りなく受信されるように、通信ノード自らが光信号とこの信号に対する光ラベル信号の送出時間差を調整する。これにより、本発明によれば、光信号とこの光信号に対する光ラベル信号の送出時間差Ｔを各通信ノードにおいて自立的に調整できる。
【００７９】
したがって、本発明によれば、ルーティング装置と各通信のノード間の光路長が異なり、光信号と光ラベル信号がそれぞれ異なる波長を使用している光通信システムの場合でも、各通信ノードから送出される光信号がルーティング装置の光ゲート器をそれぞれ適切なタイミングで透過して、ルーティング処理によりその光信号の一部あるいはすべてが喪失されることを確実に、且つ容易に防止することができる。
【００８０】
また、本発明によれば、各通信ノードにおいて、送出時間差の設定に関する作業を容易にし、作業の大幅な軽減を実現できる。
【００８１】
従って、本発明による光ラベル信号を利用した光パケットルーティングシステムは、通信キャリアのＭＡＮ（都市圏ネットワーク：Metropolitan Area Network），ＷＡＮ（広域ネットワーク：Wide Area Network）並びに、企業、大学などのキャンパスエリアネットワークの光通信システムの発展に寄与できると期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】従来の光通信システムにおいて光信号のフロントと光ラベル信号のエンド時間差を示す模式図である。
【図３】従来の光通信システムにおいて光ゲート器の駆動開始から光信号が光ゲート器に到着するまでの時間差を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態における光通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態における光通信装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態における光通信装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態における光通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図８】波長周回性アレイ導波路型回折格子１２０の入出力関係を示す説明図である。
【図９】光分波器８４ａ〜８４ｄの入出力関係を示す模式図である。
【符号の説明】
７０ 多波長光源装置
７１ａ〜７１ｄ 光信号送出用光源を含む光信号送信器
７２ａ〜７２ｄ 光ラべル信号送出用光源を含む光ラべル信号送信器
７３ 光合流器
７４ 光分波器
７５、７５ａ〜７５ｄ 光ゲート器
７６、７６ａ〜７６ｄ 光信号
７７ａ〜７７ｄ 光ラべル信号
７８ａ〜７８ｅ 光受信器
７９ 光分岐器
８０ ルーテイング装置
８１ａ〜８１ｄ 各通信ノードの光合流器とルーテイング装置を接続する光伝送路
８２ａ〜８２ｄ ルーティング装置と各通信ノードの光受信器を接続する光伝送路
８３ａ〜８３ｄ ルーティング装置と各通信ノードの光分波器を接続する光伝送路
８４ａ〜８４ｄ 光分波器
８８ａ〜８８ｄ 共有用の光源
９０ 光信号のフロントと光ラべル信号のエンドの時間差
９１ 光ゲート器が駆動開始から光信号が光ゲート器に到着するまでの時間
９２ 光ゲート器の駆動開始時点
９３ａ〜９３ｄ 波長変換器
９４ａ〜９４ｄ 光合波器
１００ａ〜１００ｄ 通信ノード
１０１ａ〜１０１ｄ ルーティング装置の入力ポート
１０２ａ〜１０２ｄ ルーティング装置の出カポート
１０４ 光遅延器
１０７ 光ゲート器制御システム
１１０ａ〜１１０ｄ 制御装置（送出時問差調整器）
１２０ 波長周回性アレイ導波路型回折格子
１３０ａ〜１３０ｄ 波長周回性アレイ導波路型回折格子の入カポート
１３１ａ〜１３１ｄ 波長周回性アレイ導波路型回折格子の出力ポート
２００ 光分波器８４ａ〜光分波器８４ｄの入力ポート
２０１ａ〜２０１ｄ 光分波器８４ａ〜光分波器８４ｄの出力ポート
Claims (6)
- 光信号を送信する光信号送信器と、前記光信号と波長が異なる該光信号のルーティングに関する制御情報をもつ光ラベル信号を送信する光ラベル信号送信器とを備え、前記光信号と該光信号の前記光ラベル信号とを波長分散の影響により伝送距離に応じて変化する相対的な時間差をもって送出する複数の通信ノードと、
各前記通信ノードに対し光伝送路を介して接続され前記光信号と前記光ラベル信号とを分離する分離器と、該分離器で分離された前記光ラベル信号を受信する光ラベル信号受信器と、前記分離器で分離された前記光信号を実質的に等しい長さの複数の光路に分岐する光分岐器と、前記複数の光路の内の１つの対応する光路にそれぞれ接続され前記光ラベル信号の情報に基づいて前記光信号を透過または遮断することでルーティングを行う複数の光ゲート器とを備え、前記光ラベル信号受信器で受信した前記光ラベル信号の制御情報に基づき前記複数の光ゲート器を選択的に駆動して前記光信号を透過あるいは遮断するルーティング装置とを具備する光通信装置であって、
前記通信ノードは、それぞれ、
自己通信ノード宛の光信号を前記光信号送信器を介して送信する光信号送信手段と、
自己通信ノード宛の光ラベル信号を前記光ラベル信号送信器を介して送信する光ラベル信号送信手段と、
前記ルーティング装置を通って戻された前記自己通信ノード宛の光信号を受信する光受信器と、
前記光受信器で受信された光信号を診断する診断手段と、
該診断手段の診断結果に応じて、前記光信号のすべてが前記ルーティング装置の前記光ゲート器を該光ゲート器が開いているタイミングで透過するように前記光信号と前記光ラベル信号との前記相対的な時間差を調整する調整手段と
を有することを特徴とする光通信装置。 - 前記ルーティング装置は、前記通信ノードから前記自己通信ノード宛の光信号と該光信号の光ラベル信号を受信した場合に、開状態となる自己通信ノード用光ゲート器を有することを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
- 前記ルーティング装置は、前記自己通信ノード用光ゲート器を通過した前記自己通信ノード宛の光信号を当該光信号を送出した前記通信ノードに戻す通信光路と接続することを特徴とする請求項２に記載の光通信装置。
- 光信号を送信する光信号送信器と、前記光信号と波長が異なる該光信号のルーティングに関する制御情報をもつ光ラベル信号を送信する光ラベル信号送信器とを備え、前記光信号と該光信号の前記光ラベル信号とを波長分散の影響により伝送距離に応じて変化する相対的な時間差をもって送出する複数の通信ノードと、
各前記通信ノードに対して光伝送路を介して接続され前記光信号と前記光ラベル信号とを分離する分離器と、該分離器で分離された前記光ラベル信号を受信する光ラベル信号受信器、前記分離器で分離された前記光信号を実質的に等しい長さの複数の光路に分岐する光分岐と、前記複数の光路の内の１つの対応する光路にそれぞれ接続され前記光ラベル信号の情報に基づいて前記光信号を透過または遮断することでルーティングを行う複数の光ゲート器を備え、前記光ラベル信号受信器で受信した前記光ラベル信号の制御情報に基づき前記複数の光ゲート器を選択的に駆動して前記光信号を透過あるいは遮断するルーティング装置とを用いて光信号の通信を行う光通信方法であって、
前記複数の通信ノードのそれぞれにおいて、
前記光ラベル信号を用いて当該通信ノード自らに宛てた自己通信ノード宛光信号と該光ラベル信号とを相対的な時間差をもって送出するステップと、
前記自己通信ノード宛光信号を前記ルーティング装置を経由して受信するステップと、
該受信した自己通信ノード宛光信号が誤りなく受信されたか否かを検査するステップと、
該検査結果に応じて、前記光信号のすべてが前記ルーティング装置の前記光ゲート器を該光ゲート器が開いているタイミングで透過するように、前記自己通信ノード宛光信号と前記光ラベル信号の送出時間差を定め、該定めた送出時間差を当該通信ノードにおける光信号と該光信号に対する前記光ラベル信号との前記相対的時間差として設定するステップと
を有することを特徴とする光通信方法。 - 前記検査ステップにおいて、前記自己通信ノード宛光信号が誤りなく受信されたと診断されるまで、前記各ステップの処理を繰り返すことを特徴とする請求項４に記載の光通信方法。
- 前記ルーティング装置において、前記通信ノードから前記自己通信ノード宛光信号と該光信号に対する前記光ラベル信号とを受信した場合に、該光ラベル信号に基づいて自己通信ノード用光ゲート器を開状態にすることで、前記自己通信ノード宛光信号を該光信号を送出した前記通信ノードに戻すステップを有することを特徴とする請求項４または５に記載の光通信方法。
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