JP4718764B2 - 光仮想ローカルエリアネットワークにおける経路制御方法、経路切替装置、切替器及び情報伝送方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ：Virtual Local Area Network）を構築する方法及び装置に関し、特に、ＩＥＥＥ規格に規定されたタグ付きフレーム及び波長分割多重方式（Wavelength Division Multiplexing）を用いてＶＬＡＮを構築する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）は、企業ネットワーク、校内ネットワーク等で一般的に用いられている。米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）によってＩＥＥＥ８０２．３規格として規定されたＬＡＮ技術であるイーサネット（登録商標、以下同じ）は、ＬＡＮを構築するための最も一般的かつ有用な技術の一つである。
【０００３】
典型的なＬＡＮは、スイッチと、スイッチ間を接続する通信線とで構成される。通信線は、同軸ケーブル、シールドなしツイストペア（ＵＴＰ）ケーブル又は光ファイバで構成される。通信線が光ファイバであれば、スイッチが電気信号を処理するため、スイッチのインタフェースは光／電気変換器及び電気／光変換器を有する。
【０００４】
ＶＬＡＮは、ＶＬＡＮを構成する装置（メンバー）が、互いに物理的に異なるＬＡＮセグメントにあっても、あたかも各装置が同じセグメントを共有するように、各装置が互いに通信することができるブロードキャスト・ドメインを構成している。換言すると、ＶＬＡＮは、論理ＬＡＮセグメントである。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ規格には、いくつかの種類のＶＬＡＮが規定されている。それらの一つは、ＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮタグ）をフレームに加え、タグ付きフレームとしている。図９は、タグ付きイーサネット・フレームの一例を示す。宛先アドレス（DESTINATION ADDRESS）及び発信元アドレス（SOURCE ADDRESS）は、それぞれ宛先及び発信元のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスである。ＶＬＡＮプロトコル識別子（VLAN PROTOCOL ID）は、「０Ｘ８１００」の値を有する領域である。ＶＬＡＮプロトコル識別子領域が「０Ｘ８１００」の値をとる場合、このフレームはＶＬＡＮタグ付きフレームである。優先順位（PRIORITY）は、フレームの利用者の優先順位を示す領域である。ＣＦＩは、正規フォーマットを示す。正規フォーマットは、フレーム内のバイトのビット順序（すなわち、リトルエンディアンか、ビッグエンディアンか）を示す。ＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮ ＩＤ）は１２ビットの領域である。全て”１”、全て”０”の値の双方は、ＶＬＡＮ ＩＤとして利用することはできず、ＶＬＡＮ ＩＤによって識別可能なＶＬＡＮの最大数は４０９４である。図１８は、ＶＬＡＮ ＩＤを有するネットワーク構成の一つの簡単な例を示す。ＶＬＡＮ ＩＤ＝１を有するフレームは、ＶＬＡＮ２のいずれの装置に対しても転送されない。
【０００６】
近年、イーサネットは、ネットワーク通信事業者の大都市圏通信網（Metro Area Network）及び広域通信網（Wide Area Network）に用いられるようになっている。通信事業者は、ＭＡＮやＷＡＮ等のネットワークを制御し、ＭＡＮやＷＡＮによって互いに接続されたＬＡＮ間に通信サービスを提供する。通信事業者は、仮想専用線（Virtual Private Network）のようなサービスを提供することができる。このような仮想大都市圏通信網（ｖＭＡＮ：Virtual Metro Area Network）は、Extreme Networkによって実現される。ｖＭＡＮスキームは、Extreme Networks社による"Extreme Networks Virtual Metropolitan Area Networks"（非特許文献１）に示されている。要するに、ｖＭＡＮは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ規格のＶＬＡＮタグ（ＶＬＡＮ ＩＤ）のようなｖＭＡＮタグと呼ばれるタグを有するトンネリング技術を用いている。図１９に、ｖＭＡＮの概念を示す。
【０００７】
波長分割多重方式（ＷＤＭ）技術は公知のものである。ＷＤＭは、光フィルタを用いることにより、複数のチャネルの光信号を光ファイバにおいて多重化する技術である。ＷＤＭは、光ファイバのより大きな伝送容量を可能にする。
【０００８】
スイッチを有する典型的なＬＡＮの利点の一つは、ＶＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ規格）技術を用いることができる点である。John Wiley & Sons,Inc.による”The Switch Book”の１１〜１２章（非特許文献２）は、ＶＬＡＮ技術に関する詳細を提供する。
【０００９】
また、米国特許第５５７２３４７号明細書（特許文献１）には、スイッチ式ビデオ・アーキテクチャに関し、スイッチ式ビデオ及び標準的な狭帯域電話サービスを提供する統合光ファイバ通信ネットワークが記載されている。ビデオ分配用ＥＭチャネルを有する狭帯域電話サービス及び制御信号の周波数分割多重が用いられている。
【００１０】
２００１年７月３１日に発行された、Crayfordによる米国特許第６２６９０９８号明細書（特許文献２）には、ＶＬＡＮパケットの経路制御について記載されている。アドレス表は、ＶＬＡＮのインデックス領域を含む。意思決定エンジンは、パケット又はフレームからＶＬＡＮ ＩＤを受け取り、ＶＬＡＮ ＩＤをＶＬＡＮインデックスに変換し、変換されたＶＬＡＮインデックスに基づいて、データ転送先情報をアドレス表から検索する。対応可能なＶＬＡＮの最大数がＶＬＡＮ容量である。ＶＬＡＮ容量は、ＶＬＡＮ領域の大きさを変化させることによって増加又は減少される。
【００１１】
１９９９年１０月５日に発行された、Varghese等による米国特許第５９６３５５６号明細書（特許文献３）には、大規模ＬＡＮを、ルーターで相互接続された複数のＶＬＡＮに、ブリッジ・ポートによって分割することが記載されている。
【００１２】
２０００年３月７日に発行された、McCloghrie等による米国特許第６０３５１０５号明細書（特許文献４）は、フレームが第１種のＶＬＡＮから第２種のＶＬＡＮにブリッジされ又は経路制御される場合のパケット内のＶＬＡＮ識別子の問題に関するものである。
【００１３】
Yuasa等による米国特許第６０８５２３８号明細書（特許文献５）には、グループＩＤを特定の周波数（又は、帯域幅）に関連付けるルーティングテーブルによって、所定の周波数（又は、帯域幅）を用いてＶＬＡＮ中のデータの経路制御をすることが記載されている。
【００１４】
２００１年６月２８日に公開された、Klothによる米国特許出願公開第２００１／５３６９号明細書（特許文献６）には、受信フレーム種類指示又は受信ポートをＶＬＡＮ値の導出に用いることが記載されている。
【００１５】
２００１年１２月６日に発行された、Lindenによる国際公開第０１／９３４８０号パンフレット（特許文献７）には、波長分割多重方式（ＷＤＭ）及びＶＬＡＮの使用について説明する。
【００１６】
【特許文献１】
米国特許第５５７２３４７号明細書
【特許文献２】
米国特許第６２６９０９８号明細書
【特許文献３】
米国特許第５９６３５５６号明細書
【特許文献４】
米国特許第６０３５１０５号明細書
【特許文献５】
米国特許第６０８５２３８号明細書
【特許文献６】
米国特許出願公開第２００１／０００５３６９号明細書
【特許文献７】
国際公開第０１／９３４８０号パンフレット
【非特許文献１】
”Extreme Networks Virtual Metropolitan Area Networks”，Extreme Networks
【非特許文献２】
Rich Selfer，”The Switch Book”，第１１章〜第１２章，John Wiley&Sons,Inc.
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
フレームの転送先を決定を作成するための一つの構成は、バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ）におけるタグを用いるものである。このＶＬＡＮタグは、互いに物理的に離れた場所に位置するユーザのワークグループを作成することによって複数の局へのデータの伝送を容易にするものである。ネットワークにおける局数が増加すると、通常、ＶＬＡＮ数も増加する。近年、ＶＬＡＮは大都市圏通信網（ＭＡＮ）に採用されており、このことは、ネットワークにおけるＶＬＡＮユーザの数の増加をもたらしている。
【００１８】
従って、データパケットのヘッダ情報を変更することなく、そして、スイッチの構造の最小の変更によって、バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ）においてサポートされるＶＬＡＮの数を増加させるように、スイッチ装置及びネットワークを管理する必要がある。
【００１９】
このため、一般的にはＶＬＡＮ ＩＤが使用されるが、ＶＬＡＮ ＩＤは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３Ｑの規定に従ってパケットのＭＡＣフレームのヘッダの１２ビットの領域に格納される。ＶＬＡＮ ＩＤ領域を１２ビットとすると、２の１２乗である４０９６の固有な識別子が存在する。解決方法として、ＶＬＡＮ ＩＤ領域を拡張して多数のＶＬＡＮを得る方法があるが、ネットワーク及びその装置の再構築が必要である。それは複雑で、費用がかかり、その他の特性を犠牲にしてしまう。
【００２０】
本発明は、前述した問題点及びその他の必要性を解決するもので、ＶＬＡＮ ＩＤ領域を変更することなく、また、ネットワークのハードウェアを変更することなく、一つのネットワークにおけるＶＬＡＮユーザを増加することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも一つの光多重分割方式の光パスを含むネットワークで用いられる経路制御方法であって、受信パケットからＶＬＡＮ識別子を導出するＶＬＡＮ識別子導出手順と、前記受信パケットの搬送波波長に関する波長識別子を導出する波長識別子導出手順と、少なくとも前記ＶＬＡＮ識別子と前記波長識別子との双方を用いてパケット出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行う出力ポート選択手順と、送受信されたパケットが記録しているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子を記憶する転送情報データベースを管理するデータベース管理手順とを有し、前記出力ポート選択手順は、前記データベースからデータ転送情報を検索し、前記検索の結果に応じて前記パケットの出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行う手順を含み、前記出力ポート及び前記出力搬送波波長の選択を行う手順は、該受信パケットのＶＬＡＮ識別子及び波長識別子の組み合わせと該受信パケットが送出されるリンク上ですでに割り当てられているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子とが重複しないように選択し、重複する場合にはＶＬＡＮ識別子又は出力搬送波波長を変更する。
【００２２】
また、光多重分割方式の光パスから又は光多重分割方式の光パスへ、受信パケットを切り替える光パス切替手段と、前記受信パケットからＶＬＡＮ識別子を導出するＶＬＡＮ識別子導出手段と、前記パケットに波長識別子を割り当てる波長識別子割当手段と、少なくとも前記ＶＬＡＮ識別子と前記波長識別子との双方を用いてパケット出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行う出力ポート選択手段と、送受信されたパケットが記録しているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子を記憶する転送情報データベースを管理するデータベース管理手段とを有し、前記出力ポート選択手段は、前記データベースからデータ転送情報を検索し、前記検索の結果に応じて前記パケットの出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行い、前記出力ポート及び前記出力搬送波波長を選択する場合には、該受信パケットのＶＬＡＮ識別子及び波長識別子の組み合わせと該受信パケットが送出されるリンク上ですでに割り当てられているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子とが重複しないように選択し、重複する場合にはＶＬＡＮ識別子又は出力搬送波波長を変更する。
【００２３】
また、本発明の情報伝送方法は、同一のＶＬＡＮ識別子を含むフレームを有する第１ＶＬＡＮタグ付きフレーム及び第２ＶＬＡＮタグ付きフレームの双方を受信し、波長分割多重ネットワークの光ファイバを介して、第１波長を使用して前記第１ＶＬＡＮタグ付きフレームを伝送し、前記波長分割多重ネットワークの光ファイバを介して、前記第１波長とは異なる第２波長を使用して前記第２ＶＬＡＮタグ付きフレームを伝送する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、新しい光バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク識別子（ＯＶＬＡＮ ＩＤ）は、パケットヘッダのフィールド又はＭＡＣフレームで見出される既知のＶＬＡＮ ＩＤと、ＷＤＭリンクの波長によって定まる光パスＩＤとの組合せとして規定される。光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ）変換表は、光ＶＬＡＮスイッチノードにおいて用いられる、ＯＶＬＡＮ ＩＤ、ＶＬＡＮ ＩＤ及び光パスＩＤの情報を記憶する。
【００２５】
本実施形態は、より多くの数のＶＬＡＮを処理できるように簡単かつ安価に変更される既知のＷＤＭ光ネットワーク資源をもたらす。それによって、ネットワーク資源の効率は改良される。利点として、ＭＡＣは変化も変更もされないし、実現することができるＯＶＬＡＮの最大数は、ＷＤＭネットワークで用いられる波長の数に比例して増加し、特に既知のマルチ・プロトコル・ラベル・スイッチ（ＭＰＬＳ）ネットワークとの比較において、利用可能な帯域幅を効果的に使用することができる。前述したように、本発明の一態様が、多数のＶＬＡＮをサポートすることであると共に、本発明の別の態様は、本発明においてＶＬＡＮがＶＬＡＮ ＩＤと波長との組合せによって識別されるため、異なるＶＬＡＮドメインに同じＶＬＡＮ ＩＤの使用が許容されることである。
【００２６】
多ポートスイッチは、局間におけるデータフレームの通信を制御する。スイッチは、データフレームを受信する受信装置と、ＶＬＡＮ情報（ＶＬＡＮインデックス領域）を記憶するアドレス表とを含む。また、スイッチは、ＶＬＡＮ識別子を含むデータフレームから情報を受け、前記アドレス表からデータ転送情報を検索する制御装置（意思決定エンジン）を含む。この内部意思決定エンジンは、ＶＬＡＮ識別子からＶＬＡＮインデックスを生成し、データ転送情報に対してデータ表を検索する。
【００２７】
本発明は、光バーチャル・ローカル・エリア・ネットワークにおける好適な実施形態及び最適な実施例によって説明される。この好適な実施形態及び最適な実施例は、特有の用語による限定的な物理的意味で用いられるのではなく、ユーザにとってはＯＶＬＡＮがＬＡＮであるように論理的意味で用いられる。すなわち、インターネットのような大都市圏通信網（ＭＡＮ）又は広域通信網（ＷＡＮ）とは対照的に、優先順位アクセスによって、ＯＶＬＡＮが一以上のＭＡＮ又はＷＡＮで物理的に実現することができたとしても、論理的意味で用いられるのである。
【００２８】
本発明のその他の態様、特徴及び効果は、単に、本発明を実施するために意図される最適実施例を含む多数の特定の実施形態及び実施例を示すことによって、以下の詳細な説明から容易に理解することができる。また、本発明は、他の異なる実施形態によっても構成可能であり、その多くの詳細は、本発明の技術的思想及び適用範囲から逸脱しない全ての種々の自明な形態に変更することができる。従って、図面及び説明は、その性質において限定的ではなく、説明的なものと解すべきである。
【００２９】
本発明は、同じ参照番号が付されたものは同一の構成である。添付した図面の図において、限定的に説明されるのではなく、例示的に説明される。
【００３０】
［実施例］
光バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＯＶＬＡＮ：Optical Virtual Local Area Network）を実現するシステム、装置、方法、信号、媒体及びソフトウェアを本発明の説明及び実施形態として、そしてまた、本発明を実施するために本発明者にとって現在知られている最良のモードの説明としても記述する。
【００３１】
好適な実施形態では、特定のノードを超えた一定の容量を有する既知のＶＬＡＮ ＩＤに関する問題を解決される
以下の説明では、説明のために、多くの特定の詳細は、本発明のより広義な態様の完全な理解を提供し、並びに本発明のより狭義な態様による特定の詳細自体の効果を理解するために示される。しかし、当業者には明らかなように、本発明のより広義な態様は、これらの特定の詳細はなく、又は、本明細書に明白に規定された均等物により、又は本明細書に示した技術的思想によって規定された均等物により実施することができる。周知の構造及び装置は、不要な詳細によって、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるためにブロック図によって示す。図面及び実施例の記載は説明のためであり、限定的なものではない。
【００３２】
ＶＬＡＮでは、端末はネットワークのバックボーンにわたった優先アクセスを許可されているので、端末は、企業（例えば、法人組織）レベルＬＡＮの同一セグメント上にあるように見える。ＶＬＡＮは、ＭＡＣアドレス又はポートアドレスに基づいて、同様なスイッチ機能を有するＬＡＮスイッチ及びルーターで実現される。メディアアクセス制御（ＭＡＣ）は、ＬＡＮの副階層である。ＭＡＣアドレスは、例えば、各ＬＡＮに固有な４８ビットの符号である。既知のＶＬＡＮＩＤは、ＭＡＣの固定長の領域であり、従って、ＶＬＡＮ ＩＤには、異なるＶＬＡＮを識別するための最大容量が存在する。例えば、１２ビットのＶＬＡＮＩＤ領域は、４０９６の異なる数を作成することができるのみであり、領域の大きさを増加することは、パケット長の問題が生じる。
【００３３】
イーサネットの最大パケット長は、ヘッダ及びデータ領域を含めて、１５１４バイトである。一般的に、イーサネットにおける転送装置は１５１４バイトを超えるパケットを破棄する。ＶＬＡＮ容量を増加するために用いられる既知の方法として、従来のイーサネットフレームに新しいヘッダを追加して、最大利用可能なＶＬＡＮ数を増加する方法がある。しかし、この既知の方法は、パケット長を変えるので、汎用のイーサネット機器を用いることができない点で不利である。
【００３４】
本発明は、新しい光ＬＶＡＮ ＩＤ（ＯＶＬＡＮ ＩＤ）に基づくＬＡＮ利用者に対する仮想通信網であり、新しい光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ）を提供する。ＯＶＬＡＮ ＩＤは、イーサネットフレームの既知のＶＬＡＮタグ（ＶＬＡＮ ＩＤ）と、パケットの一部ではない新しく規定された光パスＩＤ（又は、波長経路ＩＤ（ＷＬ ＩＤ））との組合せとして定義される。
【００３５】
図１には、本発明の実施形態におけるネットワーク構成の例を示す。
【００３６】
光ＶＬＡＮシステムは、多数のＯＶＬＡＮ利用者、及び、光仮想ＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ）を形成するネットワークノード間のＷＤＭリンクを含む。各リンクは、それぞれが光ファイバにおける固有の波長によって規定された一以上の光パスを有することができ、各光パスは二つのノード間でイーサネットパケット／フレームを転送する。図示した３つのＯＶＬＡＮ１の利用者（例えば、端末又はサブネット）は、３つのＯＶＬＡＮ２利用者と波長を共有しながら通信する。ＷＤＭネットワークは、スイッチノードＮＯＤＥ１００、ＮＯＤＥ１１０、ＮＯＤＥ１２０、ＮＯＤＥ１３０及びＮＯＤＥ１４０を有し、太い実線で示したリンクによって接続される。
【００３７】
図１では、実施形態の一例として、ＯＶＬＡＮ１の利用者は、ＮＯＤＥ１２０に接続された米国の西海岸のサンフランシスコ（ＯＶＬＡＮ１）、ＮＯＤＥ１３０に接続された米国の東海岸のニューヨーク（ＯＶＬＡＮ１）、及び、ＮＯＤＥ１１０に接続されたテキサス州ダラス（ＯＶＬＡＮ１）において３つのネットワーク又は端末を有する。ＯＶＬＡＮ１に関する通信サービスは、ネットワーク通信事業者によって提供される。通信事業者は、これら３つの地域のネットワーク又は端末（ＯＶＬＡＮ１）を論理的に接続する。また、ＯＶＬＡＮ２利用者は、ＮＯＤＥ１２０に接続された米国の西海岸のロサンゼルス（ＯＶＬＡＮ２）、ＮＯＤＥ１００に接続された米国の東海岸のワシントンＤＣ（ＯＶＬＡＮ２）、及び、ＮＯＤＥ１１０に接続されたテキサス州フォートワース（ＯＶＬＡＮ２）において３つのネットワーク又は端末を有する。通信事業者は、これら３つの地域のネットワーク又は端末（ＯＶＬＡＮ２）を論理的に接続する。論理的接続は物理的接続とは異なるものである。
【００３８】
本実施形態では、異なる搬送波波長を使用する異なるＯＶＬＡＮを識別することによって、ネットワーク資源を共有する（即ち、同じＶＬＡＮタグ又はＶＬＡＮ ＩＤを共有する）多数の異なる光ＶＬＡＮを提供する。従って、４０９６の異なるＶＬＡＮを識別可能な１２ビットＶＬＡＮタグに対して、ＷＤＭシステムにおいて一つの追加される波長に対して、さらに４０９６の識別を提供することができる。それゆえ、ネットワーク資源（ＶＬＡＮ ＩＤ）及びスイッチ装置の効率が向上する。ＶＬＡＮ容量の増加は、ＯＶＬＡＮが物理的接続ではなく論理的接続に基づくため、ソフトウェアのみを変更することによって、既存のハードウェア構成において得ることができる。それゆえ、低コストでかつ容易な変更によって、ＶＬＡＮ容量を増大することができる。
【００３９】
ネットワークマネジャー、アドミニストレータ又はオペレータ等のネットワーク管理者（ＭＡＮＡＧＥＲ）は、どの顧客がどのＶＬＡＮを有するかを管理かつ設定し、異なる顧客にＶＬＡＮタグを割り当て、汎用ネットワークの対象となる全ノードのデータベースに対応する情報を設定する。
【００４０】
光ＶＬＡＮに対する入力及び出力パケットの典型的なデータに対する機能を図１５に簡単に示す。多重ポートスイッチ（ＳＷＩＴＣＨ）は、転送先情報に基づきフレーム転送先を切り換える。スイッチは、データフレームを受信するための受信装置ＴＲと、発信元アドレス、宛先アドレス及びＶＬＡＮ情報（ＶＬＡＮ索引フィールド）を記憶するためのアドレス表（ＴＡＢＬＥ）とを含む。また、スイッチは、制御装置又は意思決定エンジン（ＣＰＵを有するコンピュータ）を含む。この制御装置又は意思決定エンジンは、ＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮ ＩＤ）を含むデータフレームから情報を取得し、次いでアドレス表からデータ転送情報を検索する。内部に設けられた意思決定エンジンは、ＶＬＡＮ識別子からＶＬＡＮインデックスを生成し、アドレス表からデータ転送情報を検索する。
【００４１】
図示されたノードは、パケット交換に関して、第１波長の搬送波（ＷＬ１）及び第２波長の搬送波（ＷＬ２）に対応する二つの入力ポートを図中左側に有し、二種類の搬送波波長（ＷＬ３、ＷＬ４）に対する二つの出力ポートを図中右側に有する。ノードは両方向（双方向）に動作するものが好ましいが、本発明を不明瞭にすることを避けるために一方向のみを図示している。この逆方向の送受信は、正方向の送受信機能を鏡のように反転させたものである。詳細な図示は省略するが、この波長の増加に応じてＶＬＡＮ容量を増加させるためには、ノードが二種以上の入力波長及び二種以上の出力波長を有することが好ましい。その場合、説明した機能は、追加される波長に関して単に増設されるだけである。スイッチの４つの異なる波長は、単に例の一部であり、一方のポートで用いた波長は、他方のポートで繰り返し用いることができる。例えば、波長ＷＬ４はＷＬ１と同じ波長でもよい。
【００４２】
光ＶＬＡＮノード（ＯＶＬＡＮ）は、各入力ポートにおけるタグ取得手段（ＴＲ）と、各出力ポートにおけるタグ付与手段（ＴＷ）と、パケットスイッチ手段（ＳＷＩＴＣＨ）と、タグ取得手段、タグ付与手段及びパケットスイッチを制御する一以上のＣＰＵと、記憶手段（より一般的には、転送情報データベース）の一部である光ＶＬＡＮ表（ＴＡＢＬＥ）とを有する。ノードは、入力パケットの第２階層（Ｌ２：ネットワーク層）ヘッダを取得するＬＡＮスイッチ又はＬ２ヘッダを読み取る読取手段を有するルーターである。
【００４３】
本発明は、その他の階層や、その他のフレームや、その他の種類のデータの単位におけるＶＬＡＮ ＩＤの実現を想定し、それらを含むものである。パケットのＬ２ヘッダにおけるＭＡＣフレームの構造は、周知であり、かつ本明細書における例ではＶＬＡＮ ＩＤ又はＶＬＡＮタグは、ＭＡＣの１２ビットの領域である。
【００４４】
図１０は、光ＶＬＡＮ表の例を詳細に示す。
【００４５】
タグ取得手段（ＴＲ）及びタグ付与手段（ＴＷ）は、当業者に対して更なる開示を必要としない周知の方法で、それぞれ、入出力パケット又はフレームのＭＡＣイーサネットフレーム（第２階層のヘッダ）のＶＬＡＮタグＩＤを読み取って取得し、ＶＬＡＮタグＩＤを書き込んで付与する。
【００４６】
パケットスイッチ手段（ＳＷＩＴＣＨ）は、接続されたＣＰＵに制御されて、電気的、光学的又は電子光学的に切り換える周知の方法で動作して、入力ポートから受信したパケットを、光ＶＬＡＮ表の情報に基づいて選択された出力ポートに切り換える。特に図示していないが、ＣＰＵは、光ＶＬＡＮ表、オペレーティングシステム及び前述した手段を機能させるためのソフトウェアを保持する記憶手段（ストレージ装置）を動作させるように接続されている。また、ＣＰＵは、本明細書に開示した新しいＯＶＬＡＮ機能を提供するために本明細書に開示したソフトウェアと共に専用コンピュータとなる汎用コンピュータを提供するためにその他の装置（周知の構造の説明により本発明を不明瞭にすることを回避するために説明を省略する）にも接続される。
【００４７】
コンピュータは、代表的には、情報を伝達するためのバス又はその他の通信手段と、メインメモリから命令として受信した情報を処理し、前記バスに接続された演算装置（ＣＰＵ）、情報（光ＶＬＡＮ表）及び前記ＣＰＵが実行する命令（図２や図１１の処理を実現する命令）を保持し、前記バスに接続されたランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）又はその他の動的な記憶装置とを含んでいる。また、メインメモリは、ＣＰＵによる命令の実行中に一時的に必要とされる変数、その他の中間情報を記憶するために用いられる。コンピュータシステムは、代表的には、変化しない情報及びプロセッサに対する変化しない命令を保持する、バスに接続された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、その他の静的記憶装置を、さらに含んでいる。例えば、この静的記憶装置（ＲＯＭ）には、再起動中のＣＰＵに対する命令が記憶されている。この静的記憶装置（ＲＯＭ）は、代表的には、さらに磁気ディスク又は光ディスクを含んで構成することができ、バスに接続されて、情報及び命令を永続的に保持する。
【００４８】
図１０に示す光ＶＬＡＮ表（ＴＡＢＬＥ）は、光ＶＬＡＮ ＩＤ（ＯＶＬＡＮＩＤ）、光パスＩＤ（又は波長経路ＩＤ（ＷＬ ＩＤ））及びＶＬＡＮ ＩＤの対応に関する情報を記憶する。パケットスイッチ手段（ＳＷＩＴＣＨ）は、好ましくは、通常の、ネットワーク層（第２階層）のスイッチ又はトランスポート層（第３階層）のＬＡＮスイッチ、又はＩＰスイッチ、又はスイッチ機能を有するトランスポート層（第３階層）のルーターである。
【００４９】
例として、図１０に示す光ＬＡＮ表（ＴＡＢＬＥ）の第１行によると、光パス１（ＷＬ１）においてＶＬＡＮタグ”１”を有するＭＡＣフレーム（イーサネットフレーム）のデータ１は入力ポート１に入力される。そして、タグ取得手段（ＴＲ）は、ＶＬＡＮ ＩＤとして”１”を取得する。そして、コンピュータはスイッチ（本明細書では２×２クロスバースイッチ）を制御する。すなわち、パケットのＶＬＡＮタグが”１”に保持されたまま、パケットがポート３を介して光パス３（ＷＬ３）に出力されるようにスイッチが制御される。図１０では、ＶＬＡＮ入力及びＶＬＡＮ出力は、ＶＬＡＮ ＩＤ（ＶＬＡＮタグ）＠ＷＬ ＩＤ（経路）の形式で表記されている。
【００５０】
図１０に示す光ＬＡＮ表（ＴＡＢＬＥ）の第３行によると、光パス２（ＷＬ２）においてＶＬＡＮタグ”１”を有するＭＡＣフレームのデータ３は入力ポート２に入力される。タグ取得手段（ＴＲ）は、ＶＬＡＮ ＩＤとして”１”を取得する。そして、コンピュータは、図１０に示す光ＬＡＮ表の第１行において、ＶＬＡＮタグ１が光パス３で既に用いられるため、パケットのＶＬＡＮタグは”１”から”２”に変換され、パケットがポート３を介して光パス３（ＷＬ３）に出力されるようにスイッチを制御する。光ＬＡＮ表は、データ３に関する転送情報のデータベースである。
【００５１】
光パス１においてＶＬＡＮタグ”２”を有するＭＡＣフレームのデータ２は入力ポート１に入力される。タグ取得手段（ＴＲ）は、ＶＬＡＮ ＩＤとして”２”を取得する。そして、コンピュータは、パケットのＶＬＡＮタグは”２”から”１”に変換され（この場合には、ＶＬＡＮタグは”２”であってもよい）、ポート４を介して光パス４（ＷＬ４）に出力されるようにスイッチが制御される。
【００５２】
図１６及び図１７に、ノードの他の実施例を示す。
【００５３】
ＷＤＭ ＤＥＭＡＸ、ＷＤＭ ＭＡＸは、それぞれＷＤＭデマルチプレクサ（WDM demultiplexer）、ＷＤＭマルチプレクサ（WDM multiplexer）である。Ｉｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは、少なくとも、Ｏ／Ｅ（Optical/Electrical）コンバータとＭＡＣ処理ユニットを有する。Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは、少なくとも、ＭＡＣ処理ユニットとＥ／Ｏ（Electrical/ Optical）コンバータを有する。スイッチモジュールは、エレクトリカルスイッチモジュールであり、例えば、クロスバースイッチで構成される。Ｉｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは、入力されたＭＡＣフレームからＶＡＬＮ ＩＤを取り出し、それをＣＰＵに送る。
【００５４】
ＣＰＵはフォワーディングテーブル（転送情報データ）を参照して、出力ポート及び出力ＭＡＣフレームにつけるＶＬＡＮ ＩＤを決定する。Ｉｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは、入力ＭＡＣフレームのＶＬＡＮ ＩＤを、ＣＰＵにより決定された出力ＭＡＣフレーム用のＶＡＬＮ ＩＤに書き換え、スイッチモジュールに出力する。
【００５５】
スイッチモジュールは、入力されたフレームを、ＣＰＵにより決定される出力ポートに出力する。Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは、スイッチから受信したフレームに対しＭＡＣ処理、Ｅ／Ｏ変換処理を行い、それらの処理がなされたフレームをＷＤＭ ＭＡＸに出力する。
【００５６】
図１７は、転送情報データが格納されるフォワーディングテーブルの一実施例を示す。例えば、Ｉｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆ１１にＶＡＬＮ ＩＤ１のフレームが入力された場合、このフレームが出力されるＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは２１であり、ＶＡＬＮ ＩＤは１から２に書き換えられる。
【００５７】
図３から図５は、それぞれ、どのように光ＶＬＡＮがネットワーク・プロバイダによって構築されるかを示す。この例では、３つの異なるＶＬＡＮを有する３つの顧客が存在し、これらのＶＬＡＮは単一のネットワークを共有する。以下の方法で、通信事業者はネットワークにおける光ＶＬＡＮサービスを提供する。
【００５８】
本発明の実施形態では、ＶＬＡＮ ＩＤと搬送波波長との双方の組合せによって規定された、ＯＶＬＡＮ ＩＤを用いる。このようにすると、ＶＬＡＮ ＩＤと波長との関係（異なる波長であること）を容易に理解することができる。しかし、本発明は、波長以外の他の経路識別子、例えば、入力ポート番号又は経路タグに適用しても効果的である。各ポートに異なる波長が割り当てられている場合、ポートの識別によって波長を識別することができる。経路識別のための波長ＩＤは、一つのポートに複数の搬送波波長が割り当てられている場合に特に有効である。経路ＩＤがネットワークのスイッチ機能付きノードで決定される間に、ＶＬＡＮ ＩＤは、パケットヘッダにあるか、さもなければ、フレームによって転送される。
【００５９】
図３から図８に例を示す。図３はＶＬＡＮ１を示し、図４はＶＬＡＮ２を示し、図５はＶＬＡＮ３を示す。各ＶＬＡＮは太線で表され、ノードとノード間のリンクとを含んでいる。
【００６０】
これらの図では、２０のノードによるネットワークが示される。これらのノードは、その全部又は一部にスイッチ機能を有している。各ノードは、本明細書では参照のためにのみ番号を付されている。図３では、ネットワークの物理的レイアウトを示し、第１の顧客はノード７から１０とノード１２から１５とを相互接続するように設定されたＶＬＡＮ１を有する。図４では、図３に示したものと同じ物理的レイアウトのネットワークにおいて、第２の顧客はノード１から４とノード６から９とを相互接続するように設定されたＶＬＡＮ２を有する。図５では、図３に示したものと同じ物理的レイアウトのネットワークにおいて、第３の顧客は、ノード２から４、ノード７から９及びノード１２から１４を相互接続するように設定されたＶＬＡＮ３設定を有する。
【００６１】
図示されたＶＬＡＮのリンクは、全てＷＤＭを有する光通信路である。他のいくつかのノード（例えば、ノード５、１１及び１６から２０）は、ＷＤＭを有する光リンク以外の通信路によって構成してもよい。さらに、一部のノードは、異なるネットワークセグメント間又は一つ以上の図示したノードを含むネットワーク間のブリッジ又はゲートウェイであってもよい。即ち、一つのＶＬＡＮ内で、複数の物理的ＬＡＮ、ＷＡＮ等が存在しうる。例えば、図３から図５に示すネットワークは、ＬＡＮ、ＷＡＮ又はインターネットで構成してもよい。ＶＬＡＮのノードの一つが異なる波長を用いなければ、このノードは別の手段によるリンクを用いることができる。
【００６２】
この例では、ＶＬＡＮ ＩＤは、パケットヘッダのＭＡＣフレームの１２ビットの領域によって規定されるので、最大４０９６の一意のＶＬＡＮを識別することができる。よって、特定のノードが特定のリンクに対して４０９６以上の異なるＶＬＡＮを取り扱うのであれば、通常のＶＬＡＮ ＩＤを用いるのみでは不十分となる。
【００６３】
図３において、ＶＬＡＮ１のパケットがノード８と９の間を転送されるためにノード８に到達した場合、少なくとも４０９６の異なるＶＬＡＮがノード８で既に規定されているかもしれない。本発明は、固有のＯＶＬＡＮ ＩＤを有する新しいパケットを転送することができる。ＯＶＡＬＮ ＩＤは、偶然に、同じＶＬＡＮ ＩＤが付与されている異なるＶＬＡＮによって使用されていない波長を用いることができる。新しいパケットが異なる入力ポートに又は異なる波長で到達したので、ノードは、新しいパケットが前のパケットと同じＶＬＡＮ ＩＤを有していても、異なるＶＬＡＮが含まれることを決定する。３種類の波長のＷＤＭ及び１２ビットＶＬＡＮ ＩＤを有するＯＶＬＡＮ ＩＤを用いることによって、最大１２２８８＝３×４０９６のＯＶＬＡＮ ＩＤを定義することができる。こてれによって、例えば、ハードウェア又はネットワークの接続（物理的構成）を変更することなく、ＶＬＡＮ容量を３００％増加させることができる。
【００６４】
各光パスは、パケットヘッダに１２ビットＶＬＡＮ ＩＤを有する４０９６の異なるＶＬＡＮタグを用いることができる。ＶＬＡＮタグがリンクに対して使用されたならば、リンクは、さらに搬送波波長が異なることを識別することによって、より多くの光ＶＬＡＮ ＩＤを効果的に使用することができる。本実施形態によれば、ＯＶＬＡＮは、図２に示す各ノード又は図１１に示す所定のＶＬＡＮ数を超えたノードのみで、ＶＬＡＮ ＩＤとＷＤＭ通信路で用いられる複数の搬送波波長のうちの一つの波長との双方によって規定される。
【００６５】
図６は、ＷＤＭにおける波長１（ＷＬ１）に関するネットワークを示し、図３に示した第１のＶＬＡＮの一部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ１）の二つのセグメントを示す。図７は、ＷＤＭにおける波長２（ＷＬ２）に関する同じネットワークを示し、図４に示した第２のＶＬＡＮの一部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ２）の二つのセグメント、及び、図３に示した第１のＶＬＡＮの一部を実現するために構築された光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ１）の一つのセグメントを示す。図８は、ＷＤＭにおける波長３（ＷＬ３）に関する同じネットワークを示し、図４に示した第２のＶＬＡＮを一部に実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ２）の一つのセグメント、及び、図５に示した第３のＶＬＡＮの全部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ３）を示す。図６〜図８に示すリンクは双方向であるため、例えば、リンク表記７−８は、リンク表記８−７と同じである。
【００６６】
従って、ＯＶＬＡＮ１は、図６に示す波長１（ＷＬ１）を有する７−８、７−１２、８−１３、１３−１２、９−１０、９−１４、１４−１５及び１５−１０のリンクを含む。また、図７に示す波長２（ＷＬ２）を有する８−９及び１３−１４のリンクを含んでいる。
【００６７】
同様に、ＯＶＬＡＮ２は、図７に示す波長２（ＷＬ２）を有する１−２、１−６、６−７、２−７、３−４、４−９及び９−８のリンクを含む。また、図８に示す波長３（ＷＬ３）を有する２−３、７−８及び８−３のリンクを含んでいる。
【００６８】
そして、ＯＶＬＡＮ３は、図８に示す波長３（ＷＬ３）を有する２−３、３−４、２−７、３−８、４−９、７−８、８−９、７−１２、８−１３、９−１４、１２−１３及び１３−１４。のリンクを含んでいる。
【００６９】
図６〜図８において、ＯＶＬＡＮ２とＯＶＬＡＮ３とを比較すると、以下のことが分かる。リンク２−３、３−８及び７−８は、同じ波長で、ＯＶＬＡＮ２及びＯＶＬＡＮ３によって共有される。これらのリンクでは、ＯＶＬＡＮ２及びＯＶＬＡＮ３は、異なるＶＬＡＮ ＩＤを必要とする。しかし、ＯＶＬＡＮ２及びＯＶＬＡＮ３はリンク２−７、３−４、４−９及び９−８を共有するが、ＯＶＬＡＮ２とＯＶＬＡＮ３とは異なる波長が（ＯＶＬＡＮ２には波長２が、ＯＶＬＡＮ３には波長３が）割り当てられている。よって、ＯＶＬＡＮ２及びＯＶＬＡＮ３には、異なるＶＬＡＮ ＩＤの他、同じＶＬＡＮ ＩＤも割り当てることができる。
【００７０】
図２は、図１によるネットワークの動作のフローチャートであって、特に、ＯＶＬＡＮ ＩＤに関して処理される全てのＶＬＡＮ識別パケット又はフレームを有するノードに関する。
【００７１】
図２のステップ２００では、パケットはネットワークのノード（ＷＤＭを有するノード）で受信される。例えば、パケットはＯＶＬＡＮ２からのものであり、図１のノード１２０で受信される。
【００７２】
図２のステップ２０５では、ノード１２０におけるコンピュータ（ＣＰＵを含む）は、タグ取得手段（ＴＲ）からの信号を受信する。このとき、各入力ポートに異なる波長が割り当てられている場合には、入力される搬送波波長によって、波長１（ＷＬ１）が割り当てられるポートで受信したものであるとパケットを識別して受信する。入力ポートに一種類以上の波長が割り当てられている場合、既知の装置によって、搬送波波長が容易に識別され、コンピュータに通知される。
【００７３】
図２のステップ２１０では、受信されたパケットは、解析エンジン（パーシングエンジン）に送られる。解析エンジンは、既知の方法でパケットの構文を解析するようにコンピュータにプログラムされたものであり、当該技術分野で周知である。
【００７４】
図２のステップ２１５では、受信したパケットのヘッダがデータから解析され、ＯＶＬＡＮ ＩＤがヘッダ（特に、ＭＡＣ）から解析される。
【００７５】
図２のステップ２２０では、ＯＶＬＡＮ ＩＤが有効であるか否かに対する決定がなされる。ＯＶＬＡＮ ＩＤが有効であるかの判定は、ＯＶＬＡＮ ＩＤが存在するか否かの識別に過ぎない。この処理による判定結果が肯定的である場合はステップ２２５に進む、この処理による判定結果が肯定的でない場合はステップ２４５に進む。
【００７６】
図２のステップ２４５、２５０、２６０及び２４０では、解析したパケットヘッダから宛先情報を導出し（ステップ２４５）、導出した宛先情報を使用して転送情報データベースにアクセスし（ステップ２５０）、その後、必要に応じて、パケットヘッダに設定する転送情報を導出する（ステップ２６０）。そして、ステップ２４０で、これらの転送情報に従ってパケットが転送される。
【００７７】
図２のステップ２２５では、ステップ２１５で解析され、ステップ２２０で存在することが検出されたＶＬＡＮ ＩＤ、及び、ステップ２０５で決定された入力搬送波波長（ＷＬ１）から、ＯＶＬＡＮ ＩＤを導出する。
【００７８】
図２のステップ２３０では、転送情報データベース（例えば、図１０に示す表を含む）にアクセスするために、ステップ２２５で導出されたＯＶＬＡＮ ＩＤを用いる。
【００７９】
図２のステップ２３５では、ステップ２３０で得られた転送情報データベースからの情報によって、出力搬送波波長及びポートを導出する。
【００８０】
図２のステップ２４０では、必要に応じて、所定の情報をパケットヘッダに設定する。このパケットヘッダに設定される所定の情報は、当該技術分野において公知のものである。そして、パケットは、ステップ２３５で導出された搬送波波長で、出力ポートから転送される。これによって、出力搬送波波長の信号は、次のスイッチノードにおける入力搬送波波長の信号になり、次のスイッチノードにおいて受信処理（ステップ２０５）が実行される。
【００８１】
前述した特定のＯＶＬＡＮリンクは、二方向通信リンクであるのが好ましいが、本発明は、一方向リンクにおいても実施することができる。例えば、一つのリンクは、一つの方向に波長１を、反対の方向に波長３を含むようにする。
【００８２】
図１１は、図１によるネットワークの、図２に示す方法とは異なる動作のフローチャートであり、ＶＬＡＮを識別するためにＶＬＡＮ ＩＤの容量を超えた場合にのみ、図２のように、ＶＬＡＮ識別パケット又はフレームがＯＶＬＡＮ ＩＤによって処理されるものである。
【００８３】
図１１のステップ２００、２１５、２０５、２２０、２４５、２５０、２６０及び２４０では、図２の方法において対応する番号が付けられたステップと同じ動作をするので、その詳細な説明は省略する。
【００８４】
順番に依存しないステップ（例えば、ステップ２０５、ステップ２１５）は、実行順序が逆でもよいことが分る。このことを示すために、図１１に示す処理では、図２に示す処理に対して、ステップ２０５とステップ２１５との実行順序が変更されている。また、本発明から逸脱することなく組合せたり又は分けることができるステップもある。このことを示すために、図２に明示されているステップ２１０は、図１１に示す処理ではステップ２００又はステップ２１５のいずれかに含まれている。さらに、図２と比較して図１１において追加されたステップによって示されるように、その他のステップを必要に応じて追加することができる。
【００８５】
図１１のステップ２７０では、ステップ２２０で決定された有効なＶＬＡＮ ＩＤを受信されたパケットが有する場合、ノードデータベースは、最大ＶＬＡＮＩＤ容量に達したかどうかを決定するための判定がされる。この判定は、異なるＶＬＡＮとして識別可能な数の１００％又はそれ以下の値（例えば、異なるＶＬＡＮとして識別可能な数の８０％）を用いる。前述したように、異なるＶＬＡＮ ＩＤとして識別可能な数は、例えば、ＭＡＣのＶＬＡＮタグ領域の関数として与えられる。例えば、ＶＬＡＮ ＩＤ領域が１２ビットである場合、異なるＶＬＡＮとして可能な数は４０９６である。
【００８６】
図１１のステップ２２５、２３０、２３５及び２４０は、図２の対応するステップと同じ動作をする。ステップ２７０において、ＶＬＡＮ ＩＤの容量が最大値に達していると決定された場合に、これらのステップが実行される。
【００８７】
図１１のステップ２８０では、ステップ２７０において、ＶＬＡＮ ＩＤの容量が最大値に達していないと決定された場合、波長ＩＤを用いることなく、ＶＬＡＮ ＩＤが転送情報データベースへのアクセスのために用いられる。この転送情報データベースへのアクセスは、例えば、周知の従来技術が用いられる。
【００８８】
図１１のステップ２９０では、ＶＬＡＮは、転送情報データベースから転送情報を導出するために用いられる。この転送情報データベースへのアクセスは、例えば、周知の従来技術が用いられる。
【００８９】
図１１のステップ２４０では、必要に応じて、所定の情報がパケットヘッダに設定される。このパケットヘッダに設定される所定の情報は、当該技術分野において公知のものである。そして、パケットは、ステップ２９０で導出された出力ポートから転送される。
【００９０】
方法を実現するためのコード（プログラム）を記録するコンピュータ読取可能媒体は、本発明により機能するために実行可能なコードを供給することができるあらゆる媒体を意味する。例えば、このコードは、図１に示す多重ポートスイッチ（ＳＷＩＴＣＨ）に設けられたＣＰＵによって実行される。また、例えば、この記憶媒体には、不揮発性媒体、揮発性媒体及び伝送媒体を含む。光ＬＡＮ表（ＴＡＢＬＥ）を含む記憶装置のような不揮発性媒体には、例えば、光又は磁気フレキシブルディスク又はテープ及びハードディスクが含まれる。より具体的には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤＲＷ、ＤＶＤ、パンチカード、紙テープ、光学的マークシート又は穿孔パターンを有する他の物理的媒体を含む。揮発性媒体には、ＲＡＭによって構成される主記憶装置が含まれる。本明細書で用いられる汎用コンピュータ読取可能媒体には、コンピュータがそれからコードを読み取ることができる、一時的又はより永久的な、物理的固定を含む。
【００９１】
実施形態のスイッチ装置において本発明を実現するための信号を搬送する伝送線は、同軸ケーブル、銅線、無線回線及び光ファイバを含む。これらは、例えば、無線周波数（ＲＦ）、光、赤外線（ＩＲ）等によるデータ通信が可能な、音、光又は電磁波を送ることができるものであればよい。
【００９２】
図１２から図１４に示す実施形態において、伝送線は、ＷＤＭ ＤＥＭＡＸ（ＷＤＭデマルチプレクサ）モジュールで接続された光ファイバである。例えば、このＷＤＭ ＤＥＭＡＸモジュールは、前述したようなクロスバースイッチのような、電気的スイッチモジュールである。入力ポートは、少なくとも一つのＯ／Ｅ（光／電気）変換器及び少なくとも一つのＭＡＣ処理装置を有する。入力ポートは、ＶＬＡＮ ＩＤを読みとり、出力フレームからＶＬＡＮ ＩＤを取得して、ＶＬＡＮ ＩＤを書き直す。出力ポートは、少なくともＭＡＣ処理装置及び少なくとも一つのＥ／Ｏ変換器を有する。
【００９３】
ネットワーク管理者が、新しいＶＬＡＮ利用者（例えば、ＶＬＡＮ Ｃ）に、ＶＬＡＮサービスを提供する場合、利用者は経路を選択する。図１２に示すように、経路に二つのＶＬＡＮ利用者、ＶＬＡＮ Ａ（ＶＬＡＮ ＩＤ＝１）とＶＬＡＮ Ｂ（ＶＬＡＮ ＩＤ＝２）が存在し、かつＶＬＡＮ Ａ及びＶＬＡＮ Ｂからのタグ付きフレームが同じ波長ｆ１で転送されている場合には、管理者は、ＶＬＡＮ Ｃに対して、ＶＬＡＮ ＩＤ＝１に用いなかった波長（例えば、ｆ２）を選択する。このような方法の一つとして、図１３に示す表（フォワーディングテーブル）を用いることができる。このようにすれば、ＶＬＡＮ Ｃからのタグ付きフレームのＶＬＡＮ ＩＤをネットワーク中において異なるＶＬＡＮ ＩＤに置換える必要はない。従って、ノードはタグ書換機能を必要としない。フォワーディングテーブルの例を図１４に示す。ノードはタグ書換機能を必要としないので、図１７で説明したフォワーディングテーブルと異なり、図１４に示すフォワーディングテーブルでは出力フレーム用のＶＬＡＮ ＩＤのフィールドが不要となる。
【００９４】
図１２から図１４に示す実施形態のネットワークは、図１から図１１に示す実施形態のネットワークよりも少ない数のＶＬＡＮしかサポートすることができない。しかし、図１２から図１４に示す実施形態においては、ＶＬＡＮ ＩＤの書き換えが不要なので、既存のＬＡＮスイッチが利用可能である。また、図１２から図１４に示す実施の形態においては、リンク毎にＶＬＡＮ ＩＤを管理する必要がないので、ネットワーク管理者の負担が軽減される。
【００９５】
［結論］
従って、パケットスイッチ及びＷＤＭを含むネットワークでは、パケットヘッダにおけるＶＬＡＮ ＩＤのみを使用した場合と比べ、光ＶＬＡＮに関してより多くの容量を提供することができる。
【００９６】
図９〜図１１の特徴を含む実施形態は、多数のＶＬＡＮをサポートする。ＶＬＡＮがＶＬＡＮ ＩＤと波長との組合せによって識別されるため、異なるＶＬＡＮドメインに同じＶＬＡＮ ＩＤを使用することが許容される。
【００９７】
ある意味では、細分性は、装置のスケーラビリティに関係している。本明細書では、必要に応じて処理されるＶＬＡＮ数の増加を処理するスイッチのスケーラビリティに関係している。細分性は、一般的には曖昧な意味のマーケティング用語であるが、費用の不均衡な大きな増加を伴わないで、小さな増加で装置の機能を増加する装置の能力に関係する。本発明では、スイッチの機能は、ＶＬＡＮ ＩＤのみを用いる機能の簡単な倍数になる。この倍数は、出力における異なる波長の数に等しく、増加した費用は、主としてソフトウェア及びその実装のための費用である。よって、このスイッチの機能は、非常に小さい費用増加に比べて大きな機能の増加をもたらすことができる。
【００９８】
本発明のいくつかの特徴は、以下のものを含む。既知のＶＬＡＮ ＩＤ（例えばＬ２又はＭＡＣフレームにおける既知のＶＬＡＮ ＩＤ）は変更されないが、異なるＶＬＡＮに対する容量を拡張するために、異なる経路又は波長に関して、ＶＬＡＮ ＩＤは再使用される。ＶＬＡＮ容量は、制御トラフィックを増大することなく、特に拡張を管理する管理者を含めることなく。それによってノードでサービス可能なＶＬＡＮの最大数、すなわちＶＬＡＮの容量は、経路と波長の数に比例して増大する。
【００９９】
従って、本発明は、特に、ネットワーク通信事業者にとって有用である。特に、公共イーサネットの地域交換事業者が、適応性の高いＶＬＡＮサービスを提供することができ、ＶＬＡＮ利用者に対するネットワーク容量を増大することによってネットワーク資源を効果的に管理することができる。本発明は、バックボーン・ネットワーク、大都市圏通信網（ＭＡＮ）及びアクセス・ネットワークにおいて、ＷＤＭ技術を用いるバーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ）に一般的に用いることができる。
【０１００】
本発明は、狭帯域サービスの単一の光ファイバによってビデオサービスを伝送するために用いることができ、全てのサービスに対して共通の装置を使用することができる。周波数分割多重の狭帯域電話サービス、及び、ビデオ分配用のＥＭチャネルの制御信号に用いることができる。本発明のシステムはこの使用に対して従来技術よりもより適応性が高い。
【０１０１】
本発明を多数の実施形態及び実施に関して説明したが、本発明は、そのような説明をした実施に制限されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲に含まれる様々な自明の変更及び均等の変更に及ぶ。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明は、パケットのＭＡＣフレームに格納されるＶＬＡＮ ＩＤを用いる光データ伝送ネットワークにおいて、光データ伝送ネットワークによって用いられる波長分割多重方式（ＷＤＭ）の波長の数の倍数まで、ＶＬＡＮ ＩＤのみによって設けられる固有のＩＤ数を超えて一意に識別可能なＶＬＡＮの最大数を増加する。そして、パケットヘッダからのＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮ ＩＤ）とＷＤＭ伝送線において利用可能なもののうち選択された波長を識別する波長識別子との組合せである光ＶＬＡＮ番号（ＯＶＬＡＮ ＩＤ）を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の光バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＯＶＬＡＮ）を有するネットワークの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示すネットワークの動作のフローチャートであり、特に、ＯＶＬＡＮ ＩＤに関して処理される全てのＶＬＡＮ識別パケット又はフレームを処理するノードの代表的なフローチャートである。
【図３】図１に示すネットワークにおいて、ノード７−１０及びノード１２−１５を接続する第１のＶＬＡＮを示すネットワーク構成図である。
【図４】図１に示すネットワークにおいて、ノード１−４及びノード６−９を接続する第２のＶＬＡＮを示すネットワーク構成図である。
【図５】図１に示すネットワークにおいて、ノード２−４、ノード７−９及びノード１２−１４を接続する第３のＶＬＡＮを示すネットワーク構成図である。
【図６】波長分割多重方式における第１の波長に関して、図３に示した第１のＶＬＡＮの一部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ１）の二つのセグメントを示すネットワーク構成図である。
【図７】波長分割多重方式における第２の波長に関して、図４に示した第２のＶＬＡＮの一部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ２）の二つのセグメント、及び、図３に示した第１のＶＬＡＮの一部を実現するために構築された光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ１）の一つのセグメントを示すネットワーク構成図である。
【図８】波長分割多重方式における第３の波長に関して、図４に示した第２のＶＬＡＮを一部に実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ２）の一つのセグメント、及び、図５に示した第３のＶＬＡＮの全部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ３）を示すネットワーク構成図である。
【図９】ネットワークのノードに対応するデータパケットのフォーマット図である。
【図１０】ノードにおける転送経路データベースの内容の説明図であり、特に、ＯＶＬＡＮで図９に示すパケットを転送するための表形式にされた転送情報データを示す。
【図１１】図１に示すネットワークの動作のフローチャートであり、特に、図２に示すフローチャートに代わって、ＶＬＡＮ ＩＤの容量が単にＶＬＡＮを識別するために超過した場合に、ＯＶＬＡＮ ＩＤに関して処理される全てのＶＬＡＮ識別パケット又はフレームを処理するノードの代表的なフローチャートである。
【図１２】本発明の別の実施形態を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示すスイッチのフォワーディングテーブルの説明図である。
【図１４】図１２に示すスイッチの別のフォワーディングテーブルの説明図である。
【図１５】光ＶＬＡＮからの入出力パケットのデータに対する機能を示すブロック図である。
【図１６】ノードの他の実施例を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示すノードのフォワーディングテーブルの説明図である。
【図１８】ＶＬＡＮ ＩＤを有するネットワーク構成の一例を示すブロック図である。
【図１９】ｖＭＡＮの概念を示す説明図である。
【符号の説明】
１００、１１０、１２０、１３０、１４０ ノード
【発明が属する技術分野】
本発明は、バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ：Virtual Local Area Network）を構築する方法及び装置に関し、特に、ＩＥＥＥ規格に規定されたタグ付きフレーム及び波長分割多重方式（Wavelength Division Multiplexing）を用いてＶＬＡＮを構築する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）は、企業ネットワーク、校内ネットワーク等で一般的に用いられている。米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）によってＩＥＥＥ８０２．３規格として規定されたＬＡＮ技術であるイーサネット（登録商標、以下同じ）は、ＬＡＮを構築するための最も一般的かつ有用な技術の一つである。
【０００３】
典型的なＬＡＮは、スイッチと、スイッチ間を接続する通信線とで構成される。通信線は、同軸ケーブル、シールドなしツイストペア（ＵＴＰ）ケーブル又は光ファイバで構成される。通信線が光ファイバであれば、スイッチが電気信号を処理するため、スイッチのインタフェースは光／電気変換器及び電気／光変換器を有する。
【０００４】
ＶＬＡＮは、ＶＬＡＮを構成する装置（メンバー）が、互いに物理的に異なるＬＡＮセグメントにあっても、あたかも各装置が同じセグメントを共有するように、各装置が互いに通信することができるブロードキャスト・ドメインを構成している。換言すると、ＶＬＡＮは、論理ＬＡＮセグメントである。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ規格には、いくつかの種類のＶＬＡＮが規定されている。それらの一つは、ＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮタグ）をフレームに加え、タグ付きフレームとしている。図９は、タグ付きイーサネット・フレームの一例を示す。宛先アドレス（DESTINATION ADDRESS）及び発信元アドレス（SOURCE ADDRESS）は、それぞれ宛先及び発信元のＭＡＣ（Media Access Control）アドレスである。ＶＬＡＮプロトコル識別子（VLAN PROTOCOL ID）は、「０Ｘ８１００」の値を有する領域である。ＶＬＡＮプロトコル識別子領域が「０Ｘ８１００」の値をとる場合、このフレームはＶＬＡＮタグ付きフレームである。優先順位（PRIORITY）は、フレームの利用者の優先順位を示す領域である。ＣＦＩは、正規フォーマットを示す。正規フォーマットは、フレーム内のバイトのビット順序（すなわち、リトルエンディアンか、ビッグエンディアンか）を示す。ＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮ ＩＤ）は１２ビットの領域である。全て”１”、全て”０”の値の双方は、ＶＬＡＮ ＩＤとして利用することはできず、ＶＬＡＮ ＩＤによって識別可能なＶＬＡＮの最大数は４０９４である。図１８は、ＶＬＡＮ ＩＤを有するネットワーク構成の一つの簡単な例を示す。ＶＬＡＮ ＩＤ＝１を有するフレームは、ＶＬＡＮ２のいずれの装置に対しても転送されない。
【０００６】
近年、イーサネットは、ネットワーク通信事業者の大都市圏通信網（Metro Area Network）及び広域通信網（Wide Area Network）に用いられるようになっている。通信事業者は、ＭＡＮやＷＡＮ等のネットワークを制御し、ＭＡＮやＷＡＮによって互いに接続されたＬＡＮ間に通信サービスを提供する。通信事業者は、仮想専用線（Virtual Private Network）のようなサービスを提供することができる。このような仮想大都市圏通信網（ｖＭＡＮ：Virtual Metro Area Network）は、Extreme Networkによって実現される。ｖＭＡＮスキームは、Extreme Networks社による"Extreme Networks Virtual Metropolitan Area Networks"（非特許文献１）に示されている。要するに、ｖＭＡＮは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ規格のＶＬＡＮタグ（ＶＬＡＮ ＩＤ）のようなｖＭＡＮタグと呼ばれるタグを有するトンネリング技術を用いている。図１９に、ｖＭＡＮの概念を示す。
【０００７】
波長分割多重方式（ＷＤＭ）技術は公知のものである。ＷＤＭは、光フィルタを用いることにより、複数のチャネルの光信号を光ファイバにおいて多重化する技術である。ＷＤＭは、光ファイバのより大きな伝送容量を可能にする。
【０００８】
スイッチを有する典型的なＬＡＮの利点の一つは、ＶＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ規格）技術を用いることができる点である。John Wiley & Sons,Inc.による”The Switch Book”の１１〜１２章（非特許文献２）は、ＶＬＡＮ技術に関する詳細を提供する。
【０００９】
また、米国特許第５５７２３４７号明細書（特許文献１）には、スイッチ式ビデオ・アーキテクチャに関し、スイッチ式ビデオ及び標準的な狭帯域電話サービスを提供する統合光ファイバ通信ネットワークが記載されている。ビデオ分配用ＥＭチャネルを有する狭帯域電話サービス及び制御信号の周波数分割多重が用いられている。
【００１０】
２００１年７月３１日に発行された、Crayfordによる米国特許第６２６９０９８号明細書（特許文献２）には、ＶＬＡＮパケットの経路制御について記載されている。アドレス表は、ＶＬＡＮのインデックス領域を含む。意思決定エンジンは、パケット又はフレームからＶＬＡＮ ＩＤを受け取り、ＶＬＡＮ ＩＤをＶＬＡＮインデックスに変換し、変換されたＶＬＡＮインデックスに基づいて、データ転送先情報をアドレス表から検索する。対応可能なＶＬＡＮの最大数がＶＬＡＮ容量である。ＶＬＡＮ容量は、ＶＬＡＮ領域の大きさを変化させることによって増加又は減少される。
【００１１】
１９９９年１０月５日に発行された、Varghese等による米国特許第５９６３５５６号明細書（特許文献３）には、大規模ＬＡＮを、ルーターで相互接続された複数のＶＬＡＮに、ブリッジ・ポートによって分割することが記載されている。
【００１２】
２０００年３月７日に発行された、McCloghrie等による米国特許第６０３５１０５号明細書（特許文献４）は、フレームが第１種のＶＬＡＮから第２種のＶＬＡＮにブリッジされ又は経路制御される場合のパケット内のＶＬＡＮ識別子の問題に関するものである。
【００１３】
Yuasa等による米国特許第６０８５２３８号明細書（特許文献５）には、グループＩＤを特定の周波数（又は、帯域幅）に関連付けるルーティングテーブルによって、所定の周波数（又は、帯域幅）を用いてＶＬＡＮ中のデータの経路制御をすることが記載されている。
【００１４】
２００１年６月２８日に公開された、Klothによる米国特許出願公開第２００１／５３６９号明細書（特許文献６）には、受信フレーム種類指示又は受信ポートをＶＬＡＮ値の導出に用いることが記載されている。
【００１５】
２００１年１２月６日に発行された、Lindenによる国際公開第０１／９３４８０号パンフレット（特許文献７）には、波長分割多重方式（ＷＤＭ）及びＶＬＡＮの使用について説明する。
【００１６】
【特許文献１】
米国特許第５５７２３４７号明細書
【特許文献２】
米国特許第６２６９０９８号明細書
【特許文献３】
米国特許第５９６３５５６号明細書
【特許文献４】
米国特許第６０３５１０５号明細書
【特許文献５】
米国特許第６０８５２３８号明細書
【特許文献６】
米国特許出願公開第２００１／０００５３６９号明細書
【特許文献７】
国際公開第０１／９３４８０号パンフレット
【非特許文献１】
”Extreme Networks Virtual Metropolitan Area Networks”，Extreme Networks
【非特許文献２】
Rich Selfer，”The Switch Book”，第１１章〜第１２章，John Wiley&Sons,Inc.
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
フレームの転送先を決定を作成するための一つの構成は、バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ）におけるタグを用いるものである。このＶＬＡＮタグは、互いに物理的に離れた場所に位置するユーザのワークグループを作成することによって複数の局へのデータの伝送を容易にするものである。ネットワークにおける局数が増加すると、通常、ＶＬＡＮ数も増加する。近年、ＶＬＡＮは大都市圏通信網（ＭＡＮ）に採用されており、このことは、ネットワークにおけるＶＬＡＮユーザの数の増加をもたらしている。
【００１８】
従って、データパケットのヘッダ情報を変更することなく、そして、スイッチの構造の最小の変更によって、バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ）においてサポートされるＶＬＡＮの数を増加させるように、スイッチ装置及びネットワークを管理する必要がある。
【００１９】
このため、一般的にはＶＬＡＮ ＩＤが使用されるが、ＶＬＡＮ ＩＤは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３Ｑの規定に従ってパケットのＭＡＣフレームのヘッダの１２ビットの領域に格納される。ＶＬＡＮ ＩＤ領域を１２ビットとすると、２の１２乗である４０９６の固有な識別子が存在する。解決方法として、ＶＬＡＮ ＩＤ領域を拡張して多数のＶＬＡＮを得る方法があるが、ネットワーク及びその装置の再構築が必要である。それは複雑で、費用がかかり、その他の特性を犠牲にしてしまう。
【００２０】
本発明は、前述した問題点及びその他の必要性を解決するもので、ＶＬＡＮ ＩＤ領域を変更することなく、また、ネットワークのハードウェアを変更することなく、一つのネットワークにおけるＶＬＡＮユーザを増加することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも一つの光多重分割方式の光パスを含むネットワークで用いられる経路制御方法であって、受信パケットからＶＬＡＮ識別子を導出するＶＬＡＮ識別子導出手順と、前記受信パケットの搬送波波長に関する波長識別子を導出する波長識別子導出手順と、少なくとも前記ＶＬＡＮ識別子と前記波長識別子との双方を用いてパケット出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行う出力ポート選択手順と、送受信されたパケットが記録しているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子を記憶する転送情報データベースを管理するデータベース管理手順とを有し、前記出力ポート選択手順は、前記データベースからデータ転送情報を検索し、前記検索の結果に応じて前記パケットの出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行う手順を含み、前記出力ポート及び前記出力搬送波波長の選択を行う手順は、該受信パケットのＶＬＡＮ識別子及び波長識別子の組み合わせと該受信パケットが送出されるリンク上ですでに割り当てられているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子とが重複しないように選択し、重複する場合にはＶＬＡＮ識別子又は出力搬送波波長を変更する。
【００２２】
また、光多重分割方式の光パスから又は光多重分割方式の光パスへ、受信パケットを切り替える光パス切替手段と、前記受信パケットからＶＬＡＮ識別子を導出するＶＬＡＮ識別子導出手段と、前記パケットに波長識別子を割り当てる波長識別子割当手段と、少なくとも前記ＶＬＡＮ識別子と前記波長識別子との双方を用いてパケット出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行う出力ポート選択手段と、送受信されたパケットが記録しているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子を記憶する転送情報データベースを管理するデータベース管理手段とを有し、前記出力ポート選択手段は、前記データベースからデータ転送情報を検索し、前記検索の結果に応じて前記パケットの出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行い、前記出力ポート及び前記出力搬送波波長を選択する場合には、該受信パケットのＶＬＡＮ識別子及び波長識別子の組み合わせと該受信パケットが送出されるリンク上ですでに割り当てられているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子とが重複しないように選択し、重複する場合にはＶＬＡＮ識別子又は出力搬送波波長を変更する。
【００２３】
また、本発明の情報伝送方法は、同一のＶＬＡＮ識別子を含むフレームを有する第１ＶＬＡＮタグ付きフレーム及び第２ＶＬＡＮタグ付きフレームの双方を受信し、波長分割多重ネットワークの光ファイバを介して、第１波長を使用して前記第１ＶＬＡＮタグ付きフレームを伝送し、前記波長分割多重ネットワークの光ファイバを介して、前記第１波長とは異なる第２波長を使用して前記第２ＶＬＡＮタグ付きフレームを伝送する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、新しい光バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク識別子（ＯＶＬＡＮ ＩＤ）は、パケットヘッダのフィールド又はＭＡＣフレームで見出される既知のＶＬＡＮ ＩＤと、ＷＤＭリンクの波長によって定まる光パスＩＤとの組合せとして規定される。光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ）変換表は、光ＶＬＡＮスイッチノードにおいて用いられる、ＯＶＬＡＮ ＩＤ、ＶＬＡＮ ＩＤ及び光パスＩＤの情報を記憶する。
【００２５】
本実施形態は、より多くの数のＶＬＡＮを処理できるように簡単かつ安価に変更される既知のＷＤＭ光ネットワーク資源をもたらす。それによって、ネットワーク資源の効率は改良される。利点として、ＭＡＣは変化も変更もされないし、実現することができるＯＶＬＡＮの最大数は、ＷＤＭネットワークで用いられる波長の数に比例して増加し、特に既知のマルチ・プロトコル・ラベル・スイッチ（ＭＰＬＳ）ネットワークとの比較において、利用可能な帯域幅を効果的に使用することができる。前述したように、本発明の一態様が、多数のＶＬＡＮをサポートすることであると共に、本発明の別の態様は、本発明においてＶＬＡＮがＶＬＡＮ ＩＤと波長との組合せによって識別されるため、異なるＶＬＡＮドメインに同じＶＬＡＮ ＩＤの使用が許容されることである。
【００２６】
多ポートスイッチは、局間におけるデータフレームの通信を制御する。スイッチは、データフレームを受信する受信装置と、ＶＬＡＮ情報（ＶＬＡＮインデックス領域）を記憶するアドレス表とを含む。また、スイッチは、ＶＬＡＮ識別子を含むデータフレームから情報を受け、前記アドレス表からデータ転送情報を検索する制御装置（意思決定エンジン）を含む。この内部意思決定エンジンは、ＶＬＡＮ識別子からＶＬＡＮインデックスを生成し、データ転送情報に対してデータ表を検索する。
【００２７】
本発明は、光バーチャル・ローカル・エリア・ネットワークにおける好適な実施形態及び最適な実施例によって説明される。この好適な実施形態及び最適な実施例は、特有の用語による限定的な物理的意味で用いられるのではなく、ユーザにとってはＯＶＬＡＮがＬＡＮであるように論理的意味で用いられる。すなわち、インターネットのような大都市圏通信網（ＭＡＮ）又は広域通信網（ＷＡＮ）とは対照的に、優先順位アクセスによって、ＯＶＬＡＮが一以上のＭＡＮ又はＷＡＮで物理的に実現することができたとしても、論理的意味で用いられるのである。
【００２８】
本発明のその他の態様、特徴及び効果は、単に、本発明を実施するために意図される最適実施例を含む多数の特定の実施形態及び実施例を示すことによって、以下の詳細な説明から容易に理解することができる。また、本発明は、他の異なる実施形態によっても構成可能であり、その多くの詳細は、本発明の技術的思想及び適用範囲から逸脱しない全ての種々の自明な形態に変更することができる。従って、図面及び説明は、その性質において限定的ではなく、説明的なものと解すべきである。
【００２９】
本発明は、同じ参照番号が付されたものは同一の構成である。添付した図面の図において、限定的に説明されるのではなく、例示的に説明される。
【００３０】
［実施例］
光バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＯＶＬＡＮ：Optical Virtual Local Area Network）を実現するシステム、装置、方法、信号、媒体及びソフトウェアを本発明の説明及び実施形態として、そしてまた、本発明を実施するために本発明者にとって現在知られている最良のモードの説明としても記述する。
【００３１】
好適な実施形態では、特定のノードを超えた一定の容量を有する既知のＶＬＡＮ ＩＤに関する問題を解決される
以下の説明では、説明のために、多くの特定の詳細は、本発明のより広義な態様の完全な理解を提供し、並びに本発明のより狭義な態様による特定の詳細自体の効果を理解するために示される。しかし、当業者には明らかなように、本発明のより広義な態様は、これらの特定の詳細はなく、又は、本明細書に明白に規定された均等物により、又は本明細書に示した技術的思想によって規定された均等物により実施することができる。周知の構造及び装置は、不要な詳細によって、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるためにブロック図によって示す。図面及び実施例の記載は説明のためであり、限定的なものではない。
【００３２】
ＶＬＡＮでは、端末はネットワークのバックボーンにわたった優先アクセスを許可されているので、端末は、企業（例えば、法人組織）レベルＬＡＮの同一セグメント上にあるように見える。ＶＬＡＮは、ＭＡＣアドレス又はポートアドレスに基づいて、同様なスイッチ機能を有するＬＡＮスイッチ及びルーターで実現される。メディアアクセス制御（ＭＡＣ）は、ＬＡＮの副階層である。ＭＡＣアドレスは、例えば、各ＬＡＮに固有な４８ビットの符号である。既知のＶＬＡＮＩＤは、ＭＡＣの固定長の領域であり、従って、ＶＬＡＮ ＩＤには、異なるＶＬＡＮを識別するための最大容量が存在する。例えば、１２ビットのＶＬＡＮＩＤ領域は、４０９６の異なる数を作成することができるのみであり、領域の大きさを増加することは、パケット長の問題が生じる。
【００３３】
イーサネットの最大パケット長は、ヘッダ及びデータ領域を含めて、１５１４バイトである。一般的に、イーサネットにおける転送装置は１５１４バイトを超えるパケットを破棄する。ＶＬＡＮ容量を増加するために用いられる既知の方法として、従来のイーサネットフレームに新しいヘッダを追加して、最大利用可能なＶＬＡＮ数を増加する方法がある。しかし、この既知の方法は、パケット長を変えるので、汎用のイーサネット機器を用いることができない点で不利である。
【００３４】
本発明は、新しい光ＬＶＡＮ ＩＤ（ＯＶＬＡＮ ＩＤ）に基づくＬＡＮ利用者に対する仮想通信網であり、新しい光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ）を提供する。ＯＶＬＡＮ ＩＤは、イーサネットフレームの既知のＶＬＡＮタグ（ＶＬＡＮ ＩＤ）と、パケットの一部ではない新しく規定された光パスＩＤ（又は、波長経路ＩＤ（ＷＬ ＩＤ））との組合せとして定義される。
【００３５】
図１には、本発明の実施形態におけるネットワーク構成の例を示す。
【００３６】
光ＶＬＡＮシステムは、多数のＯＶＬＡＮ利用者、及び、光仮想ＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ）を形成するネットワークノード間のＷＤＭリンクを含む。各リンクは、それぞれが光ファイバにおける固有の波長によって規定された一以上の光パスを有することができ、各光パスは二つのノード間でイーサネットパケット／フレームを転送する。図示した３つのＯＶＬＡＮ１の利用者（例えば、端末又はサブネット）は、３つのＯＶＬＡＮ２利用者と波長を共有しながら通信する。ＷＤＭネットワークは、スイッチノードＮＯＤＥ１００、ＮＯＤＥ１１０、ＮＯＤＥ１２０、ＮＯＤＥ１３０及びＮＯＤＥ１４０を有し、太い実線で示したリンクによって接続される。
【００３７】
図１では、実施形態の一例として、ＯＶＬＡＮ１の利用者は、ＮＯＤＥ１２０に接続された米国の西海岸のサンフランシスコ（ＯＶＬＡＮ１）、ＮＯＤＥ１３０に接続された米国の東海岸のニューヨーク（ＯＶＬＡＮ１）、及び、ＮＯＤＥ１１０に接続されたテキサス州ダラス（ＯＶＬＡＮ１）において３つのネットワーク又は端末を有する。ＯＶＬＡＮ１に関する通信サービスは、ネットワーク通信事業者によって提供される。通信事業者は、これら３つの地域のネットワーク又は端末（ＯＶＬＡＮ１）を論理的に接続する。また、ＯＶＬＡＮ２利用者は、ＮＯＤＥ１２０に接続された米国の西海岸のロサンゼルス（ＯＶＬＡＮ２）、ＮＯＤＥ１００に接続された米国の東海岸のワシントンＤＣ（ＯＶＬＡＮ２）、及び、ＮＯＤＥ１１０に接続されたテキサス州フォートワース（ＯＶＬＡＮ２）において３つのネットワーク又は端末を有する。通信事業者は、これら３つの地域のネットワーク又は端末（ＯＶＬＡＮ２）を論理的に接続する。論理的接続は物理的接続とは異なるものである。
【００３８】
本実施形態では、異なる搬送波波長を使用する異なるＯＶＬＡＮを識別することによって、ネットワーク資源を共有する（即ち、同じＶＬＡＮタグ又はＶＬＡＮ ＩＤを共有する）多数の異なる光ＶＬＡＮを提供する。従って、４０９６の異なるＶＬＡＮを識別可能な１２ビットＶＬＡＮタグに対して、ＷＤＭシステムにおいて一つの追加される波長に対して、さらに４０９６の識別を提供することができる。それゆえ、ネットワーク資源（ＶＬＡＮ ＩＤ）及びスイッチ装置の効率が向上する。ＶＬＡＮ容量の増加は、ＯＶＬＡＮが物理的接続ではなく論理的接続に基づくため、ソフトウェアのみを変更することによって、既存のハードウェア構成において得ることができる。それゆえ、低コストでかつ容易な変更によって、ＶＬＡＮ容量を増大することができる。
【００３９】
ネットワークマネジャー、アドミニストレータ又はオペレータ等のネットワーク管理者（ＭＡＮＡＧＥＲ）は、どの顧客がどのＶＬＡＮを有するかを管理かつ設定し、異なる顧客にＶＬＡＮタグを割り当て、汎用ネットワークの対象となる全ノードのデータベースに対応する情報を設定する。
【００４０】
光ＶＬＡＮに対する入力及び出力パケットの典型的なデータに対する機能を図１５に簡単に示す。多重ポートスイッチ（ＳＷＩＴＣＨ）は、転送先情報に基づきフレーム転送先を切り換える。スイッチは、データフレームを受信するための受信装置ＴＲと、発信元アドレス、宛先アドレス及びＶＬＡＮ情報（ＶＬＡＮ索引フィールド）を記憶するためのアドレス表（ＴＡＢＬＥ）とを含む。また、スイッチは、制御装置又は意思決定エンジン（ＣＰＵを有するコンピュータ）を含む。この制御装置又は意思決定エンジンは、ＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮ ＩＤ）を含むデータフレームから情報を取得し、次いでアドレス表からデータ転送情報を検索する。内部に設けられた意思決定エンジンは、ＶＬＡＮ識別子からＶＬＡＮインデックスを生成し、アドレス表からデータ転送情報を検索する。
【００４１】
図示されたノードは、パケット交換に関して、第１波長の搬送波（ＷＬ１）及び第２波長の搬送波（ＷＬ２）に対応する二つの入力ポートを図中左側に有し、二種類の搬送波波長（ＷＬ３、ＷＬ４）に対する二つの出力ポートを図中右側に有する。ノードは両方向（双方向）に動作するものが好ましいが、本発明を不明瞭にすることを避けるために一方向のみを図示している。この逆方向の送受信は、正方向の送受信機能を鏡のように反転させたものである。詳細な図示は省略するが、この波長の増加に応じてＶＬＡＮ容量を増加させるためには、ノードが二種以上の入力波長及び二種以上の出力波長を有することが好ましい。その場合、説明した機能は、追加される波長に関して単に増設されるだけである。スイッチの４つの異なる波長は、単に例の一部であり、一方のポートで用いた波長は、他方のポートで繰り返し用いることができる。例えば、波長ＷＬ４はＷＬ１と同じ波長でもよい。
【００４２】
光ＶＬＡＮノード（ＯＶＬＡＮ）は、各入力ポートにおけるタグ取得手段（ＴＲ）と、各出力ポートにおけるタグ付与手段（ＴＷ）と、パケットスイッチ手段（ＳＷＩＴＣＨ）と、タグ取得手段、タグ付与手段及びパケットスイッチを制御する一以上のＣＰＵと、記憶手段（より一般的には、転送情報データベース）の一部である光ＶＬＡＮ表（ＴＡＢＬＥ）とを有する。ノードは、入力パケットの第２階層（Ｌ２：ネットワーク層）ヘッダを取得するＬＡＮスイッチ又はＬ２ヘッダを読み取る読取手段を有するルーターである。
【００４３】
本発明は、その他の階層や、その他のフレームや、その他の種類のデータの単位におけるＶＬＡＮ ＩＤの実現を想定し、それらを含むものである。パケットのＬ２ヘッダにおけるＭＡＣフレームの構造は、周知であり、かつ本明細書における例ではＶＬＡＮ ＩＤ又はＶＬＡＮタグは、ＭＡＣの１２ビットの領域である。
【００４４】
図１０は、光ＶＬＡＮ表の例を詳細に示す。
【００４５】
タグ取得手段（ＴＲ）及びタグ付与手段（ＴＷ）は、当業者に対して更なる開示を必要としない周知の方法で、それぞれ、入出力パケット又はフレームのＭＡＣイーサネットフレーム（第２階層のヘッダ）のＶＬＡＮタグＩＤを読み取って取得し、ＶＬＡＮタグＩＤを書き込んで付与する。
【００４６】
パケットスイッチ手段（ＳＷＩＴＣＨ）は、接続されたＣＰＵに制御されて、電気的、光学的又は電子光学的に切り換える周知の方法で動作して、入力ポートから受信したパケットを、光ＶＬＡＮ表の情報に基づいて選択された出力ポートに切り換える。特に図示していないが、ＣＰＵは、光ＶＬＡＮ表、オペレーティングシステム及び前述した手段を機能させるためのソフトウェアを保持する記憶手段（ストレージ装置）を動作させるように接続されている。また、ＣＰＵは、本明細書に開示した新しいＯＶＬＡＮ機能を提供するために本明細書に開示したソフトウェアと共に専用コンピュータとなる汎用コンピュータを提供するためにその他の装置（周知の構造の説明により本発明を不明瞭にすることを回避するために説明を省略する）にも接続される。
【００４７】
コンピュータは、代表的には、情報を伝達するためのバス又はその他の通信手段と、メインメモリから命令として受信した情報を処理し、前記バスに接続された演算装置（ＣＰＵ）、情報（光ＶＬＡＮ表）及び前記ＣＰＵが実行する命令（図２や図１１の処理を実現する命令）を保持し、前記バスに接続されたランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）又はその他の動的な記憶装置とを含んでいる。また、メインメモリは、ＣＰＵによる命令の実行中に一時的に必要とされる変数、その他の中間情報を記憶するために用いられる。コンピュータシステムは、代表的には、変化しない情報及びプロセッサに対する変化しない命令を保持する、バスに接続された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、その他の静的記憶装置を、さらに含んでいる。例えば、この静的記憶装置（ＲＯＭ）には、再起動中のＣＰＵに対する命令が記憶されている。この静的記憶装置（ＲＯＭ）は、代表的には、さらに磁気ディスク又は光ディスクを含んで構成することができ、バスに接続されて、情報及び命令を永続的に保持する。
【００４８】
図１０に示す光ＶＬＡＮ表（ＴＡＢＬＥ）は、光ＶＬＡＮ ＩＤ（ＯＶＬＡＮＩＤ）、光パスＩＤ（又は波長経路ＩＤ（ＷＬ ＩＤ））及びＶＬＡＮ ＩＤの対応に関する情報を記憶する。パケットスイッチ手段（ＳＷＩＴＣＨ）は、好ましくは、通常の、ネットワーク層（第２階層）のスイッチ又はトランスポート層（第３階層）のＬＡＮスイッチ、又はＩＰスイッチ、又はスイッチ機能を有するトランスポート層（第３階層）のルーターである。
【００４９】
例として、図１０に示す光ＬＡＮ表（ＴＡＢＬＥ）の第１行によると、光パス１（ＷＬ１）においてＶＬＡＮタグ”１”を有するＭＡＣフレーム（イーサネットフレーム）のデータ１は入力ポート１に入力される。そして、タグ取得手段（ＴＲ）は、ＶＬＡＮ ＩＤとして”１”を取得する。そして、コンピュータはスイッチ（本明細書では２×２クロスバースイッチ）を制御する。すなわち、パケットのＶＬＡＮタグが”１”に保持されたまま、パケットがポート３を介して光パス３（ＷＬ３）に出力されるようにスイッチが制御される。図１０では、ＶＬＡＮ入力及びＶＬＡＮ出力は、ＶＬＡＮ ＩＤ（ＶＬＡＮタグ）＠ＷＬ ＩＤ（経路）の形式で表記されている。
【００５０】
図１０に示す光ＬＡＮ表（ＴＡＢＬＥ）の第３行によると、光パス２（ＷＬ２）においてＶＬＡＮタグ”１”を有するＭＡＣフレームのデータ３は入力ポート２に入力される。タグ取得手段（ＴＲ）は、ＶＬＡＮ ＩＤとして”１”を取得する。そして、コンピュータは、図１０に示す光ＬＡＮ表の第１行において、ＶＬＡＮタグ１が光パス３で既に用いられるため、パケットのＶＬＡＮタグは”１”から”２”に変換され、パケットがポート３を介して光パス３（ＷＬ３）に出力されるようにスイッチを制御する。光ＬＡＮ表は、データ３に関する転送情報のデータベースである。
【００５１】
光パス１においてＶＬＡＮタグ”２”を有するＭＡＣフレームのデータ２は入力ポート１に入力される。タグ取得手段（ＴＲ）は、ＶＬＡＮ ＩＤとして”２”を取得する。そして、コンピュータは、パケットのＶＬＡＮタグは”２”から”１”に変換され（この場合には、ＶＬＡＮタグは”２”であってもよい）、ポート４を介して光パス４（ＷＬ４）に出力されるようにスイッチが制御される。
【００５２】
図１６及び図１７に、ノードの他の実施例を示す。
【００５３】
ＷＤＭ ＤＥＭＡＸ、ＷＤＭ ＭＡＸは、それぞれＷＤＭデマルチプレクサ（WDM demultiplexer）、ＷＤＭマルチプレクサ（WDM multiplexer）である。Ｉｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは、少なくとも、Ｏ／Ｅ（Optical/Electrical）コンバータとＭＡＣ処理ユニットを有する。Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは、少なくとも、ＭＡＣ処理ユニットとＥ／Ｏ（Electrical/ Optical）コンバータを有する。スイッチモジュールは、エレクトリカルスイッチモジュールであり、例えば、クロスバースイッチで構成される。Ｉｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは、入力されたＭＡＣフレームからＶＡＬＮ ＩＤを取り出し、それをＣＰＵに送る。
【００５４】
ＣＰＵはフォワーディングテーブル（転送情報データ）を参照して、出力ポート及び出力ＭＡＣフレームにつけるＶＬＡＮ ＩＤを決定する。Ｉｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは、入力ＭＡＣフレームのＶＬＡＮ ＩＤを、ＣＰＵにより決定された出力ＭＡＣフレーム用のＶＡＬＮ ＩＤに書き換え、スイッチモジュールに出力する。
【００５５】
スイッチモジュールは、入力されたフレームを、ＣＰＵにより決定される出力ポートに出力する。Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは、スイッチから受信したフレームに対しＭＡＣ処理、Ｅ／Ｏ変換処理を行い、それらの処理がなされたフレームをＷＤＭ ＭＡＸに出力する。
【００５６】
図１７は、転送情報データが格納されるフォワーディングテーブルの一実施例を示す。例えば、Ｉｎｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆ１１にＶＡＬＮ ＩＤ１のフレームが入力された場合、このフレームが出力されるＯｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ Ｉ／Ｆは２１であり、ＶＡＬＮ ＩＤは１から２に書き換えられる。
【００５７】
図３から図５は、それぞれ、どのように光ＶＬＡＮがネットワーク・プロバイダによって構築されるかを示す。この例では、３つの異なるＶＬＡＮを有する３つの顧客が存在し、これらのＶＬＡＮは単一のネットワークを共有する。以下の方法で、通信事業者はネットワークにおける光ＶＬＡＮサービスを提供する。
【００５８】
本発明の実施形態では、ＶＬＡＮ ＩＤと搬送波波長との双方の組合せによって規定された、ＯＶＬＡＮ ＩＤを用いる。このようにすると、ＶＬＡＮ ＩＤと波長との関係（異なる波長であること）を容易に理解することができる。しかし、本発明は、波長以外の他の経路識別子、例えば、入力ポート番号又は経路タグに適用しても効果的である。各ポートに異なる波長が割り当てられている場合、ポートの識別によって波長を識別することができる。経路識別のための波長ＩＤは、一つのポートに複数の搬送波波長が割り当てられている場合に特に有効である。経路ＩＤがネットワークのスイッチ機能付きノードで決定される間に、ＶＬＡＮ ＩＤは、パケットヘッダにあるか、さもなければ、フレームによって転送される。
【００５９】
図３から図８に例を示す。図３はＶＬＡＮ１を示し、図４はＶＬＡＮ２を示し、図５はＶＬＡＮ３を示す。各ＶＬＡＮは太線で表され、ノードとノード間のリンクとを含んでいる。
【００６０】
これらの図では、２０のノードによるネットワークが示される。これらのノードは、その全部又は一部にスイッチ機能を有している。各ノードは、本明細書では参照のためにのみ番号を付されている。図３では、ネットワークの物理的レイアウトを示し、第１の顧客はノード７から１０とノード１２から１５とを相互接続するように設定されたＶＬＡＮ１を有する。図４では、図３に示したものと同じ物理的レイアウトのネットワークにおいて、第２の顧客はノード１から４とノード６から９とを相互接続するように設定されたＶＬＡＮ２を有する。図５では、図３に示したものと同じ物理的レイアウトのネットワークにおいて、第３の顧客は、ノード２から４、ノード７から９及びノード１２から１４を相互接続するように設定されたＶＬＡＮ３設定を有する。
【００６１】
図示されたＶＬＡＮのリンクは、全てＷＤＭを有する光通信路である。他のいくつかのノード（例えば、ノード５、１１及び１６から２０）は、ＷＤＭを有する光リンク以外の通信路によって構成してもよい。さらに、一部のノードは、異なるネットワークセグメント間又は一つ以上の図示したノードを含むネットワーク間のブリッジ又はゲートウェイであってもよい。即ち、一つのＶＬＡＮ内で、複数の物理的ＬＡＮ、ＷＡＮ等が存在しうる。例えば、図３から図５に示すネットワークは、ＬＡＮ、ＷＡＮ又はインターネットで構成してもよい。ＶＬＡＮのノードの一つが異なる波長を用いなければ、このノードは別の手段によるリンクを用いることができる。
【００６２】
この例では、ＶＬＡＮ ＩＤは、パケットヘッダのＭＡＣフレームの１２ビットの領域によって規定されるので、最大４０９６の一意のＶＬＡＮを識別することができる。よって、特定のノードが特定のリンクに対して４０９６以上の異なるＶＬＡＮを取り扱うのであれば、通常のＶＬＡＮ ＩＤを用いるのみでは不十分となる。
【００６３】
図３において、ＶＬＡＮ１のパケットがノード８と９の間を転送されるためにノード８に到達した場合、少なくとも４０９６の異なるＶＬＡＮがノード８で既に規定されているかもしれない。本発明は、固有のＯＶＬＡＮ ＩＤを有する新しいパケットを転送することができる。ＯＶＡＬＮ ＩＤは、偶然に、同じＶＬＡＮ ＩＤが付与されている異なるＶＬＡＮによって使用されていない波長を用いることができる。新しいパケットが異なる入力ポートに又は異なる波長で到達したので、ノードは、新しいパケットが前のパケットと同じＶＬＡＮ ＩＤを有していても、異なるＶＬＡＮが含まれることを決定する。３種類の波長のＷＤＭ及び１２ビットＶＬＡＮ ＩＤを有するＯＶＬＡＮ ＩＤを用いることによって、最大１２２８８＝３×４０９６のＯＶＬＡＮ ＩＤを定義することができる。こてれによって、例えば、ハードウェア又はネットワークの接続（物理的構成）を変更することなく、ＶＬＡＮ容量を３００％増加させることができる。
【００６４】
各光パスは、パケットヘッダに１２ビットＶＬＡＮ ＩＤを有する４０９６の異なるＶＬＡＮタグを用いることができる。ＶＬＡＮタグがリンクに対して使用されたならば、リンクは、さらに搬送波波長が異なることを識別することによって、より多くの光ＶＬＡＮ ＩＤを効果的に使用することができる。本実施形態によれば、ＯＶＬＡＮは、図２に示す各ノード又は図１１に示す所定のＶＬＡＮ数を超えたノードのみで、ＶＬＡＮ ＩＤとＷＤＭ通信路で用いられる複数の搬送波波長のうちの一つの波長との双方によって規定される。
【００６５】
図６は、ＷＤＭにおける波長１（ＷＬ１）に関するネットワークを示し、図３に示した第１のＶＬＡＮの一部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ１）の二つのセグメントを示す。図７は、ＷＤＭにおける波長２（ＷＬ２）に関する同じネットワークを示し、図４に示した第２のＶＬＡＮの一部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ２）の二つのセグメント、及び、図３に示した第１のＶＬＡＮの一部を実現するために構築された光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ１）の一つのセグメントを示す。図８は、ＷＤＭにおける波長３（ＷＬ３）に関する同じネットワークを示し、図４に示した第２のＶＬＡＮを一部に実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ２）の一つのセグメント、及び、図５に示した第３のＶＬＡＮの全部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ３）を示す。図６〜図８に示すリンクは双方向であるため、例えば、リンク表記７−８は、リンク表記８−７と同じである。
【００６６】
従って、ＯＶＬＡＮ１は、図６に示す波長１（ＷＬ１）を有する７−８、７−１２、８−１３、１３−１２、９−１０、９−１４、１４−１５及び１５−１０のリンクを含む。また、図７に示す波長２（ＷＬ２）を有する８−９及び１３−１４のリンクを含んでいる。
【００６７】
同様に、ＯＶＬＡＮ２は、図７に示す波長２（ＷＬ２）を有する１−２、１−６、６−７、２−７、３−４、４−９及び９−８のリンクを含む。また、図８に示す波長３（ＷＬ３）を有する２−３、７−８及び８−３のリンクを含んでいる。
【００６８】
そして、ＯＶＬＡＮ３は、図８に示す波長３（ＷＬ３）を有する２−３、３−４、２−７、３−８、４−９、７−８、８−９、７−１２、８−１３、９−１４、１２−１３及び１３−１４。のリンクを含んでいる。
【００６９】
図６〜図８において、ＯＶＬＡＮ２とＯＶＬＡＮ３とを比較すると、以下のことが分かる。リンク２−３、３−８及び７−８は、同じ波長で、ＯＶＬＡＮ２及びＯＶＬＡＮ３によって共有される。これらのリンクでは、ＯＶＬＡＮ２及びＯＶＬＡＮ３は、異なるＶＬＡＮ ＩＤを必要とする。しかし、ＯＶＬＡＮ２及びＯＶＬＡＮ３はリンク２−７、３−４、４−９及び９−８を共有するが、ＯＶＬＡＮ２とＯＶＬＡＮ３とは異なる波長が（ＯＶＬＡＮ２には波長２が、ＯＶＬＡＮ３には波長３が）割り当てられている。よって、ＯＶＬＡＮ２及びＯＶＬＡＮ３には、異なるＶＬＡＮ ＩＤの他、同じＶＬＡＮ ＩＤも割り当てることができる。
【００７０】
図２は、図１によるネットワークの動作のフローチャートであって、特に、ＯＶＬＡＮ ＩＤに関して処理される全てのＶＬＡＮ識別パケット又はフレームを有するノードに関する。
【００７１】
図２のステップ２００では、パケットはネットワークのノード（ＷＤＭを有するノード）で受信される。例えば、パケットはＯＶＬＡＮ２からのものであり、図１のノード１２０で受信される。
【００７２】
図２のステップ２０５では、ノード１２０におけるコンピュータ（ＣＰＵを含む）は、タグ取得手段（ＴＲ）からの信号を受信する。このとき、各入力ポートに異なる波長が割り当てられている場合には、入力される搬送波波長によって、波長１（ＷＬ１）が割り当てられるポートで受信したものであるとパケットを識別して受信する。入力ポートに一種類以上の波長が割り当てられている場合、既知の装置によって、搬送波波長が容易に識別され、コンピュータに通知される。
【００７３】
図２のステップ２１０では、受信されたパケットは、解析エンジン（パーシングエンジン）に送られる。解析エンジンは、既知の方法でパケットの構文を解析するようにコンピュータにプログラムされたものであり、当該技術分野で周知である。
【００７４】
図２のステップ２１５では、受信したパケットのヘッダがデータから解析され、ＯＶＬＡＮ ＩＤがヘッダ（特に、ＭＡＣ）から解析される。
【００７５】
図２のステップ２２０では、ＯＶＬＡＮ ＩＤが有効であるか否かに対する決定がなされる。ＯＶＬＡＮ ＩＤが有効であるかの判定は、ＯＶＬＡＮ ＩＤが存在するか否かの識別に過ぎない。この処理による判定結果が肯定的である場合はステップ２２５に進む、この処理による判定結果が肯定的でない場合はステップ２４５に進む。
【００７６】
図２のステップ２４５、２５０、２６０及び２４０では、解析したパケットヘッダから宛先情報を導出し（ステップ２４５）、導出した宛先情報を使用して転送情報データベースにアクセスし（ステップ２５０）、その後、必要に応じて、パケットヘッダに設定する転送情報を導出する（ステップ２６０）。そして、ステップ２４０で、これらの転送情報に従ってパケットが転送される。
【００７７】
図２のステップ２２５では、ステップ２１５で解析され、ステップ２２０で存在することが検出されたＶＬＡＮ ＩＤ、及び、ステップ２０５で決定された入力搬送波波長（ＷＬ１）から、ＯＶＬＡＮ ＩＤを導出する。
【００７８】
図２のステップ２３０では、転送情報データベース（例えば、図１０に示す表を含む）にアクセスするために、ステップ２２５で導出されたＯＶＬＡＮ ＩＤを用いる。
【００７９】
図２のステップ２３５では、ステップ２３０で得られた転送情報データベースからの情報によって、出力搬送波波長及びポートを導出する。
【００８０】
図２のステップ２４０では、必要に応じて、所定の情報をパケットヘッダに設定する。このパケットヘッダに設定される所定の情報は、当該技術分野において公知のものである。そして、パケットは、ステップ２３５で導出された搬送波波長で、出力ポートから転送される。これによって、出力搬送波波長の信号は、次のスイッチノードにおける入力搬送波波長の信号になり、次のスイッチノードにおいて受信処理（ステップ２０５）が実行される。
【００８１】
前述した特定のＯＶＬＡＮリンクは、二方向通信リンクであるのが好ましいが、本発明は、一方向リンクにおいても実施することができる。例えば、一つのリンクは、一つの方向に波長１を、反対の方向に波長３を含むようにする。
【００８２】
図１１は、図１によるネットワークの、図２に示す方法とは異なる動作のフローチャートであり、ＶＬＡＮを識別するためにＶＬＡＮ ＩＤの容量を超えた場合にのみ、図２のように、ＶＬＡＮ識別パケット又はフレームがＯＶＬＡＮ ＩＤによって処理されるものである。
【００８３】
図１１のステップ２００、２１５、２０５、２２０、２４５、２５０、２６０及び２４０では、図２の方法において対応する番号が付けられたステップと同じ動作をするので、その詳細な説明は省略する。
【００８４】
順番に依存しないステップ（例えば、ステップ２０５、ステップ２１５）は、実行順序が逆でもよいことが分る。このことを示すために、図１１に示す処理では、図２に示す処理に対して、ステップ２０５とステップ２１５との実行順序が変更されている。また、本発明から逸脱することなく組合せたり又は分けることができるステップもある。このことを示すために、図２に明示されているステップ２１０は、図１１に示す処理ではステップ２００又はステップ２１５のいずれかに含まれている。さらに、図２と比較して図１１において追加されたステップによって示されるように、その他のステップを必要に応じて追加することができる。
【００８５】
図１１のステップ２７０では、ステップ２２０で決定された有効なＶＬＡＮ ＩＤを受信されたパケットが有する場合、ノードデータベースは、最大ＶＬＡＮＩＤ容量に達したかどうかを決定するための判定がされる。この判定は、異なるＶＬＡＮとして識別可能な数の１００％又はそれ以下の値（例えば、異なるＶＬＡＮとして識別可能な数の８０％）を用いる。前述したように、異なるＶＬＡＮ ＩＤとして識別可能な数は、例えば、ＭＡＣのＶＬＡＮタグ領域の関数として与えられる。例えば、ＶＬＡＮ ＩＤ領域が１２ビットである場合、異なるＶＬＡＮとして可能な数は４０９６である。
【００８６】
図１１のステップ２２５、２３０、２３５及び２４０は、図２の対応するステップと同じ動作をする。ステップ２７０において、ＶＬＡＮ ＩＤの容量が最大値に達していると決定された場合に、これらのステップが実行される。
【００８７】
図１１のステップ２８０では、ステップ２７０において、ＶＬＡＮ ＩＤの容量が最大値に達していないと決定された場合、波長ＩＤを用いることなく、ＶＬＡＮ ＩＤが転送情報データベースへのアクセスのために用いられる。この転送情報データベースへのアクセスは、例えば、周知の従来技術が用いられる。
【００８８】
図１１のステップ２９０では、ＶＬＡＮは、転送情報データベースから転送情報を導出するために用いられる。この転送情報データベースへのアクセスは、例えば、周知の従来技術が用いられる。
【００８９】
図１１のステップ２４０では、必要に応じて、所定の情報がパケットヘッダに設定される。このパケットヘッダに設定される所定の情報は、当該技術分野において公知のものである。そして、パケットは、ステップ２９０で導出された出力ポートから転送される。
【００９０】
方法を実現するためのコード（プログラム）を記録するコンピュータ読取可能媒体は、本発明により機能するために実行可能なコードを供給することができるあらゆる媒体を意味する。例えば、このコードは、図１に示す多重ポートスイッチ（ＳＷＩＴＣＨ）に設けられたＣＰＵによって実行される。また、例えば、この記憶媒体には、不揮発性媒体、揮発性媒体及び伝送媒体を含む。光ＬＡＮ表（ＴＡＢＬＥ）を含む記憶装置のような不揮発性媒体には、例えば、光又は磁気フレキシブルディスク又はテープ及びハードディスクが含まれる。より具体的には、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤＲＷ、ＤＶＤ、パンチカード、紙テープ、光学的マークシート又は穿孔パターンを有する他の物理的媒体を含む。揮発性媒体には、ＲＡＭによって構成される主記憶装置が含まれる。本明細書で用いられる汎用コンピュータ読取可能媒体には、コンピュータがそれからコードを読み取ることができる、一時的又はより永久的な、物理的固定を含む。
【００９１】
実施形態のスイッチ装置において本発明を実現するための信号を搬送する伝送線は、同軸ケーブル、銅線、無線回線及び光ファイバを含む。これらは、例えば、無線周波数（ＲＦ）、光、赤外線（ＩＲ）等によるデータ通信が可能な、音、光又は電磁波を送ることができるものであればよい。
【００９２】
図１２から図１４に示す実施形態において、伝送線は、ＷＤＭ ＤＥＭＡＸ（ＷＤＭデマルチプレクサ）モジュールで接続された光ファイバである。例えば、このＷＤＭ ＤＥＭＡＸモジュールは、前述したようなクロスバースイッチのような、電気的スイッチモジュールである。入力ポートは、少なくとも一つのＯ／Ｅ（光／電気）変換器及び少なくとも一つのＭＡＣ処理装置を有する。入力ポートは、ＶＬＡＮ ＩＤを読みとり、出力フレームからＶＬＡＮ ＩＤを取得して、ＶＬＡＮ ＩＤを書き直す。出力ポートは、少なくともＭＡＣ処理装置及び少なくとも一つのＥ／Ｏ変換器を有する。
【００９３】
ネットワーク管理者が、新しいＶＬＡＮ利用者（例えば、ＶＬＡＮ Ｃ）に、ＶＬＡＮサービスを提供する場合、利用者は経路を選択する。図１２に示すように、経路に二つのＶＬＡＮ利用者、ＶＬＡＮ Ａ（ＶＬＡＮ ＩＤ＝１）とＶＬＡＮ Ｂ（ＶＬＡＮ ＩＤ＝２）が存在し、かつＶＬＡＮ Ａ及びＶＬＡＮ Ｂからのタグ付きフレームが同じ波長ｆ１で転送されている場合には、管理者は、ＶＬＡＮ Ｃに対して、ＶＬＡＮ ＩＤ＝１に用いなかった波長（例えば、ｆ２）を選択する。このような方法の一つとして、図１３に示す表（フォワーディングテーブル）を用いることができる。このようにすれば、ＶＬＡＮ Ｃからのタグ付きフレームのＶＬＡＮ ＩＤをネットワーク中において異なるＶＬＡＮ ＩＤに置換える必要はない。従って、ノードはタグ書換機能を必要としない。フォワーディングテーブルの例を図１４に示す。ノードはタグ書換機能を必要としないので、図１７で説明したフォワーディングテーブルと異なり、図１４に示すフォワーディングテーブルでは出力フレーム用のＶＬＡＮ ＩＤのフィールドが不要となる。
【００９４】
図１２から図１４に示す実施形態のネットワークは、図１から図１１に示す実施形態のネットワークよりも少ない数のＶＬＡＮしかサポートすることができない。しかし、図１２から図１４に示す実施形態においては、ＶＬＡＮ ＩＤの書き換えが不要なので、既存のＬＡＮスイッチが利用可能である。また、図１２から図１４に示す実施の形態においては、リンク毎にＶＬＡＮ ＩＤを管理する必要がないので、ネットワーク管理者の負担が軽減される。
【００９５】
［結論］
従って、パケットスイッチ及びＷＤＭを含むネットワークでは、パケットヘッダにおけるＶＬＡＮ ＩＤのみを使用した場合と比べ、光ＶＬＡＮに関してより多くの容量を提供することができる。
【００９６】
図９〜図１１の特徴を含む実施形態は、多数のＶＬＡＮをサポートする。ＶＬＡＮがＶＬＡＮ ＩＤと波長との組合せによって識別されるため、異なるＶＬＡＮドメインに同じＶＬＡＮ ＩＤを使用することが許容される。
【００９７】
ある意味では、細分性は、装置のスケーラビリティに関係している。本明細書では、必要に応じて処理されるＶＬＡＮ数の増加を処理するスイッチのスケーラビリティに関係している。細分性は、一般的には曖昧な意味のマーケティング用語であるが、費用の不均衡な大きな増加を伴わないで、小さな増加で装置の機能を増加する装置の能力に関係する。本発明では、スイッチの機能は、ＶＬＡＮ ＩＤのみを用いる機能の簡単な倍数になる。この倍数は、出力における異なる波長の数に等しく、増加した費用は、主としてソフトウェア及びその実装のための費用である。よって、このスイッチの機能は、非常に小さい費用増加に比べて大きな機能の増加をもたらすことができる。
【００９８】
本発明のいくつかの特徴は、以下のものを含む。既知のＶＬＡＮ ＩＤ（例えばＬ２又はＭＡＣフレームにおける既知のＶＬＡＮ ＩＤ）は変更されないが、異なるＶＬＡＮに対する容量を拡張するために、異なる経路又は波長に関して、ＶＬＡＮ ＩＤは再使用される。ＶＬＡＮ容量は、制御トラフィックを増大することなく、特に拡張を管理する管理者を含めることなく。それによってノードでサービス可能なＶＬＡＮの最大数、すなわちＶＬＡＮの容量は、経路と波長の数に比例して増大する。
【００９９】
従って、本発明は、特に、ネットワーク通信事業者にとって有用である。特に、公共イーサネットの地域交換事業者が、適応性の高いＶＬＡＮサービスを提供することができ、ＶＬＡＮ利用者に対するネットワーク容量を増大することによってネットワーク資源を効果的に管理することができる。本発明は、バックボーン・ネットワーク、大都市圏通信網（ＭＡＮ）及びアクセス・ネットワークにおいて、ＷＤＭ技術を用いるバーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ）に一般的に用いることができる。
【０１００】
本発明は、狭帯域サービスの単一の光ファイバによってビデオサービスを伝送するために用いることができ、全てのサービスに対して共通の装置を使用することができる。周波数分割多重の狭帯域電話サービス、及び、ビデオ分配用のＥＭチャネルの制御信号に用いることができる。本発明のシステムはこの使用に対して従来技術よりもより適応性が高い。
【０１０１】
本発明を多数の実施形態及び実施に関して説明したが、本発明は、そのような説明をした実施に制限されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲に含まれる様々な自明の変更及び均等の変更に及ぶ。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明は、パケットのＭＡＣフレームに格納されるＶＬＡＮ ＩＤを用いる光データ伝送ネットワークにおいて、光データ伝送ネットワークによって用いられる波長分割多重方式（ＷＤＭ）の波長の数の倍数まで、ＶＬＡＮ ＩＤのみによって設けられる固有のＩＤ数を超えて一意に識別可能なＶＬＡＮの最大数を増加する。そして、パケットヘッダからのＶＬＡＮ識別子（ＶＬＡＮ ＩＤ）とＷＤＭ伝送線において利用可能なもののうち選択された波長を識別する波長識別子との組合せである光ＶＬＡＮ番号（ＯＶＬＡＮ ＩＤ）を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の光バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＯＶＬＡＮ）を有するネットワークの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示すネットワークの動作のフローチャートであり、特に、ＯＶＬＡＮ ＩＤに関して処理される全てのＶＬＡＮ識別パケット又はフレームを処理するノードの代表的なフローチャートである。
【図３】図１に示すネットワークにおいて、ノード７−１０及びノード１２−１５を接続する第１のＶＬＡＮを示すネットワーク構成図である。
【図４】図１に示すネットワークにおいて、ノード１−４及びノード６−９を接続する第２のＶＬＡＮを示すネットワーク構成図である。
【図５】図１に示すネットワークにおいて、ノード２−４、ノード７−９及びノード１２−１４を接続する第３のＶＬＡＮを示すネットワーク構成図である。
【図６】波長分割多重方式における第１の波長に関して、図３に示した第１のＶＬＡＮの一部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ１）の二つのセグメントを示すネットワーク構成図である。
【図７】波長分割多重方式における第２の波長に関して、図４に示した第２のＶＬＡＮの一部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ２）の二つのセグメント、及び、図３に示した第１のＶＬＡＮの一部を実現するために構築された光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ１）の一つのセグメントを示すネットワーク構成図である。
【図８】波長分割多重方式における第３の波長に関して、図４に示した第２のＶＬＡＮを一部に実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ２）の一つのセグメント、及び、図５に示した第３のＶＬＡＮの全部を実現するための光ＶＬＡＮ（ＯＶＬＡＮ３）を示すネットワーク構成図である。
【図９】ネットワークのノードに対応するデータパケットのフォーマット図である。
【図１０】ノードにおける転送経路データベースの内容の説明図であり、特に、ＯＶＬＡＮで図９に示すパケットを転送するための表形式にされた転送情報データを示す。
【図１１】図１に示すネットワークの動作のフローチャートであり、特に、図２に示すフローチャートに代わって、ＶＬＡＮ ＩＤの容量が単にＶＬＡＮを識別するために超過した場合に、ＯＶＬＡＮ ＩＤに関して処理される全てのＶＬＡＮ識別パケット又はフレームを処理するノードの代表的なフローチャートである。
【図１２】本発明の別の実施形態を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示すスイッチのフォワーディングテーブルの説明図である。
【図１４】図１２に示すスイッチの別のフォワーディングテーブルの説明図である。
【図１５】光ＶＬＡＮからの入出力パケットのデータに対する機能を示すブロック図である。
【図１６】ノードの他の実施例を示すブロック図である。
【図１７】図１６に示すノードのフォワーディングテーブルの説明図である。
【図１８】ＶＬＡＮ ＩＤを有するネットワーク構成の一例を示すブロック図である。
【図１９】ｖＭＡＮの概念を示す説明図である。
【符号の説明】
１００、１１０、１２０、１３０、１４０ ノード
Claims (12)
- 少なくとも一つの光多重分割方式の光パスを含むネットワークで用いられる経路制御方法であって、
受信パケットからＶＬＡＮ識別子を導出するＶＬＡＮ識別子導出手順と、
前記受信パケットの搬送波波長に関する波長識別子を導出する波長識別子導出手順と、
少なくとも前記ＶＬＡＮ識別子と前記波長識別子との双方を用いてパケット出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行う出力ポート選択手順と、
送受信されたパケットが記録しているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子を記憶する転送情報データベースを管理するデータベース管理手順と、を有し、
前記出力ポート選択手順は、前記データベースからデータ転送情報を検索し、前記検索の結果に応じて前記パケットの出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行う手順を含み、
前記出力ポート及び前記出力搬送波波長の選択を行う手順は、該受信パケットのＶＬＡＮ識別子及び波長識別子の組み合わせと該受信パケットが送出されるリンク上ですでに割り当てられているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子とが重複しないように選択し、重複する場合にはＶＬＡＮ識別子又は出力搬送波波長を変更する経路制御方法。 - 受信パケットを解析し、該受信パケット中に有効なＶＬＡＮ識別子が存在するか否かを決定するＶＬＡＮ識別子決定手順と、をさらに含み、
前記ＶＬＡＮ識別子決定手順によって、有効なＶＬＡＮ識別子が存在すると決定された場合に、前記ＶＬＡＮ識別子導出手順、前記波長識別子導出手順、及び、前記出力ポート選択手順を実行する請求項１に記載の経路制御方法。 - 受信パケットを解析し、該受信パケット中に有効なＶＬＡＮ識別子が存在するか否かを決定するＶＬＡＮ識別子決定手順と、
予め設定されたＶＬＡＮ識別子の最大容量に達したか否かを判定するＶＬＡＮ上限判定手順と、をさらに含み、
前記ＶＬＡＮ上限判定手順によって、前記ＶＬＡＮ識別子の最大容量に達したと判定された場合に、前記ＶＬＡＮ識別子導出手順、前記波長識別子導出手順、及び、前記出力ポート選択手順を実行する請求項１に記載の経路制御方法。 - コンピュータに、請求項１に記載した手順の経路制御方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- コンピュータに、請求項１に記載した手順の経路制御方法を実行させるためのプログラム。
- 光多重分割方式の光パスから又は光パスへ、受信パケットを切り替える光パス切替手段と、
前記受信パケットからＶＬＡＮ識別子を導出するＶＬＡＮ識別子導出手段と、
前記受信パケットに波長識別子を割り当てる波長識別子割当手段と、
少なくとも前記ＶＬＡＮ識別子と前記波長識別子との双方を用いてパケット出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行う出力ポート選択手段と、
送受信されたパケットが記録しているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子を記憶する転送情報データベースを管理するデータベース管理手段と、を有し、
前記出力ポート選択手段は、
前記データベースからデータ転送情報を検索し、前記検索の結果に応じて前記パケットの出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行い、
前記出力ポート及び前記出力搬送波波長を選択する場合には、該受信パケットのＶＬＡＮ識別子及び波長識別子の組み合わせと該受信パケットが送出されるリンク上ですでに割り当てられているＶＬＡＮ識別子及び波長識別子とが重複しないように選択し、重複する場合にはＶＬＡＮ識別子又は出力搬送波波長を変更する経路切替装置。 - 既に使用されたＶＬＡＮ識別子が所定の閾値に達したことが、経路情報データベースによって示された場合に、前記波長識別子割当手段が機能する請求項６に記載の経路切替装置。
- 受信パケットを解析し、該受信パケット中に有効なＶＬＡＮ識別子が存在するか否かを決定するＶＬＡＮ識別子決定手段を有し、
前記ＶＬＡＮ識別子決定手段によって、前記受信パケット中に有効なＶＬＡＮ識別子が存在すると決定された場合に、前記波長識別子割当手段が機能する請求項６に記載の経路切替装置。 - パケットを受信する入力ポートと、
前記パケットを転送する出力ポートと、
少なくとも前記ポートの一つが使用する波長分割多重方式の光パスと、
前記受信パケットのＶＬＡＮ領域からＶＬＡＮ識別子を導出する解析手段と、
コンピュータと、
前記コンピュータに請求項１に記載の手順の経路制御方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とを備える切替器。 - パケットを受信する入力ポートと、
前記パケットを転送する出力ポートと、
少なくとも前記ポートの一つが使用する波長分割多重方式の光パスと、
前記受信パケットのＶＬＡＮ領域からＶＬＡＮ識別子を導出する解析手段と、
コンピュータと、
前記コンピュータに請求項２に記載の手順の経路制御方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とを備える切替器。 - パケットを受信する入力ポートと、
前記パケットを転送する出力ポートと、
少なくとも前記ポートの一つが使用する波長分割多重方式の光パスと、
前記受信パケットのＶＬＡＮ領域からＶＬＡＮ識別子を導出する解析手段と、
コンピュータと、
前記コンピュータに請求項３に記載の手順の経路制御方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とを備える切替器。 - 受信した第１のフレーム及び第２のフレームの双方から前記ＶＬＡＮ識別子導出手段が同一のＶＬＡＮ識別子を導出し、
前記波長識別子割当手段が前記第１のフレームに第１波長を使用した第１波長識別子を割り当て、
前記波長識別子割当手段が前記第２のフレームに前記第１波長とは異なる第２波長を使用した第２波長識別子を割り当て、
前記ＶＬＡＮ識別子と前記第１波長識別子との双方を用いて前記第１のフレームの出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行い、
前記ＶＬＡＮ識別子と前記第２波長識別子との双方を用いて前記第２のフレームの出力ポート及び出力搬送波波長の選択を行い、
前記第１のフレームと前記第２のフレームを異なるポートに出力する請求項６に記載の経路切替装置。
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