JP4452221B2

JP4452221B2 - 筐体および光信号送受信装置

Info

Publication number: JP4452221B2
Application number: JP2005258249A
Authority: JP
Inventors: 幸司杉園; 貴文濱野; 道宏青木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2025-09-06
Also published as: JP2007074280A

Description

本発明は、データ通信におけるデータ転送、データ交換に使用される装置を収容することで装置間の協調動作を実現する通信装置に関する。特に装置間でのデータのやり取りに光信号を用いる装置に関する。

キャリア網に配備されるルータに対し、キャリアグレードの高信頼性と低コスト化を実現するため、PICMGで規定されるATCA規格のハードウェア実装をベースとしたオープンアーキテクチャルータ（OAR）構成法が提案されている。

OARはパケット転送を行う転送エンジン（FE）やスイッチ（SW）機能を持つブレードとブレード間の通信を実現するバックプレーンを提供するシャーシから構成される。シャーシにはブレードを挿入するためのスロットが存在し、それぞれデータ送信用チャネルをもつ。FEはチャネルを介してデータの出力FEへデータを転送する。チャネルのトポロジは全てのスロット間でpoint-point(p-p)接続を行うメッシュ型と各FEはSWとのみp-p接続を行い、SWでデータ交換を行うスター型がATCA規格で採用されている（非特許文献１）。
PICMG3.0http://www.picmg-japan.com/doc/PICMG30SF.pdf

ルータが高速化するにつれ問題化するバックプレーンでの信号劣化を解決する1手法として信号劣化の小さい光信号をバックプレーンで用いる光バックプレーンが存在する。このとき、バックプレーンのトポロジは、スター型は光スイッチング技術がスイッチング速度とメモリ技術の点で未成熟であるため実現困難である。よって、現時点ではメッシュ型のみコスト的に実現可能である。メッシュ型ではシャーシ内の全てのスロット間にp-p接続のデータ送信用導波路が用意される。FEには光信号のトランシーバ（Tx）とレシーバ（Rx）が存在する。シャーシ内の全FEと通信可能な状態にするため、TxとRxの数は、通信可能なスロット数と同数必要である。現在光のTx/Rxは高価であることと、デバイスのルータ実装時に要求される省スペース化の観点から、必要なTx/Rx数を減らすことが課題となる。

本発明の目的は、光信号を用いて装置間で通信を行うとき、従来のメッシュトポロジに比べ送信部や受信部の数が減り、この結果コネクタのサイズが小さくなる装置の筐体と、通信装置と、このような通信装置で使用する光信号送受信装置を提供するものである。

本発明の筐体は、データ通信で用いられるデータ転送装置、データ交換装置、これらの装置の制御装置、またはデータを処理する処理装置のいずれかの装置を収容する筐体であって、
前記装置を収容する複数のスロットと、
各スロットに設けられ、装置を当該スロットに挿入したとき、該装置と該筐体の接触部分に装置間で信号を送受信するためのコネクタと、
入力が前記スロット数と同数存在し、出力が前記スロット数にスロット数−１をかけた数存在する光分岐装置と
を有し、
前記筐体内に存在するスロットの一部が、前記光分岐装置が光信号を送受信できるようなコネクタをもつ分岐装置用スロットであり、光媒体が、入力信号が各スロットから前記分岐装置用スロットまで届き、かつ該入力信号が光分岐装置の入力のうち、該スロットからの信号を分岐するために割り当てられた入力に入り、かつ前記分岐装置用スロットからの出力のうち、前記スロットから到着した信号を、該スロットを除く他のスロットへ分配するように配線されている。

本発明の他の筐体は、データ通信で用いられるデータ転送装置、データ交換装置、これらの装置の制御装置、またはデータを処理する処理装置のいずれかの装置を収容する筐体であって、
前記装置を収容する複数のスロットと、
各スロットに設けられ、装置を当該スロットに挿入したとき、該装置と該筐体の接触部分に装置間で信号を送受信するためのコネクタと、
入力が前記スロット数と同数存在し、出力が前記スロット数にスロット数−１をかけた数存在する光分岐装置と
を有し、
前記光分岐装置用スロットを２つ以上有し、データ転送装置、データ交換装置、これらの装置の制御装置、またはデータを処理する処理装置のいずれかの装置を収容するスロット全てと、前記光分岐装置用スロット全ての間に光媒体が配線され、データ転送装置、データ交換装置、これらの装置の制御装置、またはデータを処理する処理装置のいずれかの装置を収容するスロットから光分岐装置用スロットに向かう光信号を送信するために該光媒体を利用し、かつ前記光媒体が、前記分岐装置用スロットからの出力のうち、前記スロットから到着した信号を、該スロットを除く他のスロットへ分配するように配線されている。

また、本発明の光信号送受信装置は、筐体のスロットに収容されているデータ転送装置と共に用いられ、光信号を用いて通信する際に使用される光信号送受信装置であって、
光信号を送信する１つの送信部と、他のスロットから来る信号を受信する、筐体のスロット数から１引いた数の受信部とを有し、
前記送信部は、該光信号送受信装置が設置されているデータ転送装置から、該データ転送装置が収容されている位置を示す識別子と、データの宛先となるデータ転送装置の位置を示す識別子を外部装置から通知されると、データ送信時にデータに宛先のデータ転送装置の位置を示す識別子を添付する手段と、識別子が添付されたデータを光信号に変換し送信する手段を含み、前記受信部は、データ受信時に受信した光信号のデータを電気信号のデータに変換する手段と、該電気信号のデータに添付されている識別子を、該光信号送受信装置が設置されているデータ転送装置の位置を示す識別子と比較し、一致したときのみ前記データをデータの処理手段に送る手段を含む。

また、本発明の、光信号を用いて通信する際に使用される光信号送受信装置であって、
光信号を送信する１つの送信部と、他のスロットから来る信号を受信する、筐体のスロット数から１引いた数の受信部とを有し、
前記送信部は、該光信号送受信装置が設置されているデータ転送装置から、該データ転送装置が収容されている位置を示す識別子と、データの宛先となるデータ転送装置の位置を示す識別子を外部装置から通知されると、データ送信時にデータに宛先のデータ転送装置の位置を示す識別子を添付する手段と、識別子が添付されたデータを光信号に変換する手段と、変換された光信号を前記筐体が持つ光分岐装置用スロットと同数だけ分岐し、送信する手段を含み、前記受信部は、同じ送信元となるスロットからの光信号を受け取り、これを電気信号のデータに変換する、前記光分岐装置用スロットと同数の手段と、変換された電気信号を入力し、いずれか１つの電気信号を出力する手段と、出力された電気信号のデータに添付されている識別子を、該光信号送受信装置が設置されているデータ転送装置の位置を示す識別子と比較し、一致したときのみ前記データをデータの処理手段に送る手段を含む。

本発明によれば、光信号のトランシーバとレシーバを削減することが可能となり、コネクタのサイズを小さくすることが可能になる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は通信装置の筐体を表から見た図である。筐体１はデータ転送装置やデータ交換装置、これらの制御装置、データ処理装置などの装置１１をスロット２と呼ばれるスペースに挿入する機能と、装置１１と筐体１の接触部分に存在するコネクタ３とコネクタ３間に信号を通すための光媒体４を設置することで、装置１１が挿入されたときに装置間の信号交換インフラを提供する機能を有する。

図２は筐体１を裏から見た図である。裏にはスロット２のコネクタ３間で信号の送受信を実現するための光媒体４が取り付けられている。コネクタ３には光媒体４への出力が１つと他のスロット２内の装置１１からの信号を受信するための入力が、スロット２の数−1だけ存在する。コネクタ３の出力は、スロット２ごとに設置された光分岐素子５の入力へとつながり、コネクタ３の入力はそれぞれそのほかのスロット２のために設けられた光分岐素子５の出力の１つとつながっている。図２の例ではスロット２₁用のコネクタ３₁に対し、光分岐素子５₁が、スロット２₂用のコネクタ３₂に対し、光分岐素子５₂が、スロット２_n用のコネクタ３_nに対し、光分岐素子５_nが、それぞれ割り当てられており、それぞれのコネクタ３の出力が各分岐素子５の入力につながる様子を示す。各光分岐素子５₁〜５_nの出力は、対応するコネクタ以外のコネクタへと接続している。よって、光分岐素子５₁の出力はコネクタ３₂、コネクタ３₃、…コネクタ３_nと接続し、光分岐素子５₂の出力はコネクタ３₁、コネクタ３₃、…コネクタ３_nと接続し、光分岐素子５_nの出力はコネクタ３₁、コネクタ３₂、…コネクタ３_n-1と接続している。各コネクタ３₁〜３_nら出力された光信号は光分岐素子５₁〜５_nにおいて分岐され、他のコネクタへと分配される。

図３は光信号の送受信を行う光信号送受信装置の構成を示す。
光信号送受信装置１２は、光信号を出力する送信部１2１と、光信号を受信する、スロット数−1の受信部１２２₁〜１２２_n-1からなる。そして、光送受信装置１２はデータ転送装置１１に取り付けることで、データ転送装置１１から到着したデータ信号を光信号に変換し、光媒体４から到着した光信号を電気信号に変換してデータ転送装置１１に送る。本発明で規定の筐体１を利用するとき、あるスロット２に到着する光信号は該スロット宛のデータだけでなくそのほかのスロット２宛のデータも含む。これらの信号を全てデータ転送装置１１にまわすと、データ転送装置１１の負荷が増し、性能が向上しないという問題が生じる。そこで、データの先頭にデータの宛先を示す識別子を添付し、光送受信装置１２でその識別子を確認することで、自身のあて先に届けられる信号のみデータ転送装置１１に送信する。この機能を実現するために、送信部１２１に識別子を添付する宛先識別子添付回路１２３が存在し、受信部１２２₁〜１２２_n-1に、データに添付されている識別子と光送受信装置１２をつけたデータ転送装置１１を表す識別子を比較し、双方が合致するときのみ信号を転送してデータ転送装置１１に送る信号解析回路１２６を有する。

図４に上記の装置を使ったときの光信号の流れを示す。
この例ではスロット２₁からスロット２₃にデータを流す様子を示す。まず、スロット２₁からデータが送られてくると、光信号送受信装置１２は宛先識別子添付回路１２３でスロット２₃あてを示す識別子をデータに添付する。その後、データを発光素子１２４において、光信号に変換する。光信号はコネクタ３₁を経由して、スロット２₁用に用意された光媒体４₁に向かう。途中の光分岐素子５₁において分岐されたあと、スロット２₁以外のスロット２₂〜２_nに出力される。各スロット２₂〜２_nのコネクタ３₂〜３_nを経由した後、スロット２₂〜２_n内に存在するデータ転送装置１１に取り付けられている光信号送受信装置１２が光信号を受信する。光信号送受信装置１２は、光電変換素子１２５で光信号を電気信号に変換した後、信号解析回路１２６で識別子のチェックを行う。このとき、光信号送受信装置１２は、予めデータ転送装置１１から受け入れる識別子の情報を入手しており、この情報に合致する識別子を持つ信号のみをデータ転送装置１１に配送する。この例では、スロット２₁から来た光信号がコネクタ３₂からコネクタ３_nまで全てに到着している。光信号が各スロット２₂〜２_n内のデータ転送装置１１に取り付けられている光送受信装置１２まで来た時点で光電変換により、信号は電気信号に変換され識別子の確認が行われる。この場合、データの識別子のパターンと受け入れる識別子の情報が合致したスロット２₃内の光信号送受信装置１２のみ信号を受け入れ、データ転送装置１１に信号を送っている。

［第2の実施形態］
本実施形態では光分岐素子の集合を別の装置とすることで、光分岐素子が壊れた場合に、光分岐素子のみ交換できることを特徴とする。これを実現するため、第１の実施形態で筐体と一体となっていた光信号の分岐素子を着脱可能な装置内に実装することが要求される。この着脱可能な装置を光分岐装置とここでは呼称する。図５に光分岐装置の構成を示す。光分岐装置１３はスロット２毎にツリー状の光媒体４を用意し、各スロット２から来た信号を分割して別のスロット２へと送信することを役割とする。このため、入力がスロット２と同数存在し、出力がスロット数×（スロット数-1）存在する。また、各入力から入った信号は他の入力から来た信号と経路を同じにすることなく光分岐素子５へと入り、分岐素子５で分割された信号は他のスロット２それぞれに対応する出力用媒体を通過して出力される。入出力部分の物理的形状は光分岐装置１３を収容可能な筐体１に差し込めるような形になっている。

図６に光分岐装置１３を収容可能な筐体の表面、図７に裏面を示す。この筐体では、スロット２の一部が光分岐装置１３のみ収容可能な構造になっており、コネクタの形状も他のスロットのものとは異なる。ここで、光分岐装置１３用のコネクタを専用コネクタ７、通常のスロットのコネクタを汎用コネクタ６と呼ぶことにする。汎用コネクタ６の形状は第１の実施形態の場合と同じである。専用コネクタ７は光媒体４からの入力用の穴の個数がスロット数と同数で、出力用の穴がスロット数×（スロット数―1）の数だけ存在する。コネクタ間を結ぶ光媒体4のトポロジは、汎用コネクタ６と専用コネクタ７の間に、汎用コネクタ６から専用コネクタ７へと向かう信号用の媒体と専用コネクタ７と汎用コネクタ６へと結ぶ媒体が（スロット数―1）の数だけ存在する。専用コネクタ７から汎用コネクタ７へと向かう信号用媒体は、それぞれ、汎用コネクタ６が設置されているスロット以外のスロットから来た信号を流すため、スロットごとに割り当てられている。このトポロジの元で、光信号は送信側転送装置が存在するスロットから汎用コネクタ６→光媒体４→専用コネクタ７→光分岐装置１３→専用コネクタ７→光媒体４→汎用コネクタ６→受信側転送装置の順に送信される。識別子の添付など、他の送信動作については図４記載の手順と同様である。

[第３の実施形態]
また、光分岐素子が壊れた場合に、通信が途絶することを防ぐため、光信号送受信装置が２つの異なる経路にたいし、同じ信号を送信し、受信側で、到着した信号のどちらか一方の信号からデータを読み出すことが考えられる。図８にこの動作を実現することが可能な二重化対応光信号送受信装置の構造を示す。

二重化対応光信号送受信装置１４は、同じデータをのせた光信号を異なる２つの経路を経由させてデータの宛先となる装置に信号を送信し、光信号を受信する送受信装置は到着している信号のうち、どちらか一方の信号からデータを取得することを行う。同じデータを載せた光信号を生成するため、二重化対応光信号送受信装置１４は宛先識別子添付回路１４１により宛先を示す識別子が添付された電気信号を光信号の発光素子１４２により光信号に変換し、発生された光信号を光分岐素子１４３により分岐させることで同じデータをのせる光信号を生成する。また、２つの異なる経路を経由した光信号を受信し、どちらか一方の光信号からデータを復元するために、光信号の選択素子である信号切替回路１４５を光電変換素子１４４で光信号を電気信号に変換した後の部分に設置する。また、同時に到着していた信号のうち、どちらかが来なくなった場合、まだ到着している光信号からデータを復元するため、信号切替回路１４５は絶えず信号の電力レベルを検出し、光信号が来ているかどうかをチェックする。そして、どちらかの信号が来なくなった場合、まだ到着している信号を通し、信号解析回路１４６においてデータを復元する。

二重化対応光送受信装置１４を使用するためには、光の伝送経路が二重化されている、すなわち、光信号送受信装置から同じデータをのせた光信号が同時に送信され、かつ、それぞれの伝送経路が異なることが要求される。この要求条件を満たす筐体と伝送経路となる光媒体の配線状況を示した図をそれぞれ図８と図９に示す。この筐体は図９に示すように光分岐装置（分岐装置集積装置１３）を収容することができるスロットを２つ以上備えたものである。また、他の装置が接続できる汎用コネクタ７のついたスロットには二重化対応光送受信装置１４を設置したデータ転送装置が収容される。図１０にスロット間に設置されている光媒体の配線状況を示す。ここでは汎用コネクタ６が４つ（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）存在し、光分岐装置用のコネクタ（専用コネクタ）７が２つ（７ａ、７ｂ）存在する筐体について示す。汎用コネクタ６のついたスロットから光分岐装置用のスロットへ到達する光信号を伝送するための光媒体８を光分岐装置用スロットごとに用意する。ここでは、ここでは、コネクタ６ａにはコネクタ６ａ→７ａ、６ａ→７ｂへ向かう光媒体８が用意され、コネクタ６ｂ、６ｃ、６ｄについてはそれぞれ、６ｂ→７ａ、６ｂ→７ｂ、６ｃ→７ａ、６ｃ→７ｂ、６ｄ→７ａ、６ｄ→７ｂへ向かう光媒体８が用意されている。光分岐装置用スロットから汎用コネクタ６のついたスロットへむかう信号を伝送する光媒体は、図７の配線状況と同様な配線状況で接続されている。すなわち、光分岐装置用コネクタ７ａ、７ｂから汎用コネクタ６ａに向かう信号を運ぶ光媒体８は、７ａから６ａに向かう光媒体８として、コネクタ６ａが送信したもの以外の信号を運ぶために、コネクタ６ｂ、６ｃ、６ｄから送信された光信号を運ぶ光媒体８が３本用意されている。同様に、コネクタ７ｂから６ａに向かう信号を運ぶ光媒体も、コネクタ６ｂ、６ｃ、６ｄから送信された光信号を運ぶ光媒体８が３本用意されている。コネクタ７ａ、７ｂからコネクタ６ｂに向かう信号についても、同様な光媒体８が用意されている。すなわち、コネクタ７ａから６ｂに向かう光媒体として、コネクタ６ｂが送信したもの以外の信号を運ぶため、コネクタ６ａ、６ｃ、６ｄから送信された光信号を運ぶ光媒体８が３本用意され、コネクタ７ｂから６ｂに向かう信号を運ぶ光媒体８も、コネクタ６ａ、６ｃ、６ｄから送信された光信号を運ぶ光媒体８が３本用意されている。コネクタ６ｃ、６ｄについても同様の光媒体８が用意されている。

なお、本発明は、以上の実施形態で記載された専用コネクタ数および汎用コネクタ数に限定されるものではない。

本発明の第一の実施形態による筐体の表面側から見た斜視図である。本発明の第一の実施形態による筐体の裏面側から見た斜視図である。本発明の一実施形態による光信号送受信装置のブロック図である。図３の光信号送受信装置における光信号の流れを示す図である。本発明の一実施形態の光分岐装置のブロック図である。図５の光分岐装置を収容可能な筐体の表面側から見た斜視図である。図５の光分岐装置を収容可能な筐体の裏面側から見た斜視図である。二重化対応光信号送受信装置のブロック図である。図８の二重化対応光信号送受信装置に対応する筐体の表面側から見た斜視図である。光媒体の配線状況を示す図である。

符号の説明

１筐体
２、２₁〜２_nスロット
３、３₁〜３_nコネクタ
４，４₁〜４_n 光媒体
５₁〜５_n 光分岐素子
６汎用スロット
７専用スロット
８光媒体
１１データ転送装置
１２光信号送受信装置
１２１送信部
１２２₁〜１２２_n-1 受信部
１２３宛先識別子添付回路
１２４発光素子
１２５光電変換素子
１２６信号解析回路
１３光分岐装置
１４二重化対応光電変換装置
１４１宛先識別子添付回路
１４２発光素子
１４３分岐素子
１４４光電変換素子
１４５信号切替回路
１４６信号解析回路

Claims

データ通信で用いられるデータ転送装置、データ交換装置、これらの装置の制御装置、またはデータを処理する処理装置のいずれかの装置を収容する筐体であって、
前記装置を収容する複数のスロットと、
各スロットに設けられ、装置を当該スロットに挿入したとき、該装置と該筐体の接触部分に装置間で信号を送受信するためのコネクタと、
入力が前記スロット数と同数存在し、出力が前記スロット数にスロット数−１をかけた数存在する光分岐装置と
を有し、
前記筐体内に存在するスロットの一部が、前記光分岐装置が光信号を送受信できるようなコネクタをもつ分岐装置用スロットであり、光媒体が、入力信号が各スロットから前記分岐装置用スロットまで届き、かつ該入力信号が光分岐装置の入力のうち、該スロットからの信号を分岐するために割り当てられた入力に入り、かつ前記分岐装置用スロットからの出力のうち、前記スロットから到着した信号を、該スロットを除く他のスロットへ分配するように配線されている筐体。
データ通信で用いられるデータ転送装置、データ交換装置、これらの装置の制御装置、またはデータを処理する処理装置のいずれかの装置を収容する筐体であって、
前記装置を収容する複数のスロットと、
各スロットに設けられ、装置を当該スロットに挿入したとき、該装置と該筐体の接触部分に装置間で信号を送受信するためのコネクタと、
入力が前記スロット数と同数存在し、出力が前記スロット数にスロット数−１をかけた数存在する光分岐装置と
を有し、
前記光分岐装置用スロットを２つ以上有し、データ転送装置、データ交換装置、これらの装置の制御装置、またはデータを処理する処理装置のいずれかの装置を収容するスロット全てと、前記光分岐装置用スロット全ての間に光媒体が配線され、データ転送装置、データ交換装置、これらの装置の制御装置、またはデータを処理する処理装置のいずれかの装置を収容するスロットから光分岐装置用スロットに向かう光信号を送信するために該光媒体を利用し、かつ前記光媒体が、前記分岐装置用スロットからの出力のうち、前記スロットから到着した信号を、該スロットを除く他のスロットへ分配するように配線されている筐体。
筐体のスロットに収容されているデータ転送装置と共に用いられ、光信号を用いて通信する際に使用される光信号送受信装置であって、
光信号を送信する１つの送信部と、他のスロットから来る信号を受信する、筐体のスロット数から１引いた数の受信部とを有し、
前記送信部は、該光信号送受信装置が設置されているデータ転送装置から、該データ転送装置が収容されている位置を示す識別子と、データの宛先となるデータ転送装置の位置を示す識別子を外部装置から通知されると、データ送信時にデータに宛先のデータ転送装置の位置を示す識別子を添付する手段と、識別子が添付されたデータを光信号に変換し送信する手段を含み、前記受信部は、データ受信時に受信した光信号のデータを電気信号のデータに変換する手段と、該電気信号のデータに添付されている識別子を、該光信号送受信装置が設置されているデータ転送装置の位置を示す識別子と比較し、一致したときのみ前記データをデータの処理手段に送る手段を含む光信号送受信装置。
請求項３記載の光信号送受信装置を設置することで、光媒体に信号を流すことを特徴としたデータ転送装置。
光信号を用いて通信する際に使用される光信号送受信装置であって、
光信号を送信する１つの送信部と、他のスロットから来る信号を受信する、筐体のスロット数から１引いた数の受信部とを有し、
前記送信部は、該光信号送受信装置が設置されているデータ転送装置から、該データ転送装置が収容されている位置を示す識別子と、データの宛先となるデータ転送装置の位置を示す識別子を外部装置から通知されると、データ送信時にデータに宛先のデータ転送装置の位置を示す識別子を添付する手段と、識別子が添付されたデータを光信号に変換する手段と、変換された光信号を前記筐体が持つ光分岐装置用スロットと同数だけ分岐し、送信する手段を含み、前記受信部は、同じ送信元となるスロットからの光信号を受け取り、これを電気信号のデータに変換する、前記光分岐装置用スロットと同数の手段と、変換された電気信号を入力し、いずれか１つの電気信号を出力する手段と、出力された電気信号のデータに添付されている識別子を、該光信号送受信装置が設置されているデータ転送装置の位置を示す識別子と比較し、一致したときのみ前記データをデータの処理手段に送る手段を含む光信号送受信装置。
請求項５記載の光信号送受信装置が設置されているデータ転送装置。