JP5131760B2 - Optical coupling system - Google Patents
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この発明は、ノード(Node)間の情報伝送をハブ(Hub)を介して実現するための光結合システムに関する。 The present invention relates to an optical coupling system for realizing information transmission between nodes via a hub.
近年、広帯域なネットワークの拡充と動画像転送など大量の高速パケット転送を必要とする応用の増大によりネットワークを流通する情報量が増大している。その結果、インターネットにおけるルータ等の中継機器システム内において情報伝送を行う単位となる電気回路サブシステムであるノードや、ノード相互間の通信を媒介するサブシステムであるハブ等の情報処理容量の向上が求められている。このようなノード間の相互接続は、一般的には、電気信号が用いられている。 In recent years, the amount of information distributed through networks has increased due to the expansion of broadband networks and the increase in applications that require a large amount of high-speed packet transfer such as moving image transfer. As a result, it is possible to improve the information processing capacity of nodes, which are electrical circuit subsystems that are units for transmitting information in relay device systems such as routers on the Internet, and hubs that are subsystems that mediate communication between nodes. It has been demanded. Generally, electrical signals are used for such interconnection between nodes.
しかしながら電気信号による伝送速度限界が、システム全体としての情報処理容量の向上の障壁となっている。この障壁を打開するためには、ノード間を光伝送路によって相互接続することが有効である。ノード間を光伝送路によって相互接続する具体的な例として、光ファイバ等の光伝送路を敷線した光バックプレーンに、ノード及びハブを、光ソケットを介して挿入接続することによって達成されるシステムも提案されている(例えば、特許文献1〜3を参照)。
However, the transmission speed limit due to the electric signal is a barrier to the improvement of the information processing capacity of the entire system. In order to overcome this barrier, it is effective to interconnect the nodes with an optical transmission line. As a specific example of interconnecting nodes with an optical transmission line, it is achieved by inserting and connecting a node and a hub via an optical socket to an optical backplane laid with an optical transmission line such as an optical fiber. A system has also been proposed (see, for example,
このシステムでは、ノード及びハブには光電変換器が具えられている。また、ノードは、外部ネットワークに接続され、パケット処理を行うLSI群、光電変換器等の素子が一枚のプリント配線基板上に配置され、これら素子間がこのプリント配線基板上に形成されている電気信号伝送路及び光信号伝送路によって接続されて構成されている。 In this system, nodes and hubs are provided with photoelectric converters. The node is connected to an external network, and a group of LSIs that perform packet processing, elements such as photoelectric converters are arranged on a single printed wiring board, and the elements are formed on the printed wiring board. They are connected by an electric signal transmission line and an optical signal transmission line.
図1を参照して、ノード間の相互接続技術を用いる従来の光結合システムの基本的構成及びその動作の概略について説明する。図1は、動的網(dynamic network)を具えているハブを用いた従来の光結合システムの概略的ブロック構成図である。動的網とは、送信側のノードと受信側のノードとを結ぶ伝送線路の選択を、スイッチ動作に基づいて行う配線ネットワークをいう。例えば、動的網は電気的に動作するクロスポイントスイッチLSI等によって実現される。図1において、ブロックが具える素子間の結線については、図示を省略してある。 With reference to FIG. 1, a basic configuration of a conventional optical coupling system using an interconnection technology between nodes and an outline of the operation will be described. FIG. 1 is a schematic block diagram of a conventional optical coupling system using a hub having a dynamic network. The dynamic network is a wiring network that selects a transmission line that connects a transmission-side node and a reception-side node based on a switch operation. For example, a dynamic network is realized by an electrically operated crosspoint switch LSI or the like. In FIG. 1, the connection between the elements provided in the block is not shown.
図1に示す従来の光結合システムの構成上の特徴は、複数のノードの各ノードに対して他のノードを接続して通信を実行するために、クロスポイントスイッチによって、送信側のノードと受信側のノードとを結ぶ伝送線路の選択が行われる点にある。すなわち、従来の光結合システムは、ノード間を接続する伝送路の選択に、動的網が使われることが特徴である。 Characteristic structure on the conventional optical coupling system shown in Figure 1, in order to perform communication by connecting to other nodes for each node of the plurality of nodes, the crosspoint switch, the node of the transmitting side The transmission line connecting the receiving side node is selected. That is, the conventional optical coupling system is characterized in that a dynamic network is used to select a transmission path for connecting nodes.
図1に示す従来の光結合システムは、ハブ30を介してノード10とノード60が結合されている。ハブ30は、クロスポイントスイッチLSI等(図示を省略してある。)によって実現される動的網30-1と光電変換器30-2を具えている。また、ノードは送信信号である送信パケット信号及び受信信号である受信パケット信号を処理するパケット信号処理回路と光電変換器とを具えている。ノード10はパケット信号処理回路10-1と光電変換器10-2とを具え、ノード60は、パケット信号処理回路60-1と光電変換器60-2とを具えている。
In the conventional optical coupling system shown in FIG. 1, the
図1では、ハブ30を介してノード10とノード60とを代表して示してあるが、光結合システムが具えるノードは、総計3個以上であれば幾つであってもかまわない。また、ハブ30の他に更に別のハブを設けて、複数のハブ及び複数のノードを具える構成とすることも可能である。
In FIG. 1, the
ノード10からノード60に向けて信号が送られる場合、ノード10から送信される信号は、ハブ30が具える動的網30-1によって、ノード60に出力されるための伝送線路が選択されて出力され、光バックプレーン80を介してノード60に入力される。このようにして、ノード10からノート60へ向けた通信が行われる。複数のハブを具える構成であっても、ノード間の通信は、送信側のノードから受信側のノードに向けて、単一あるいは複数のハブを介して、同様に行われる。
When a signal is sent from the
図1に示すように従来の光結合システムは、ノードとハブのいずれにおいても光電変換が行われる。ノードにおける光電変換は、ノードにおける受信パケット信号の処理が電気的手段で行われるため、光パケット信号の形態で受信された受信パケット信号を、電気パケット信号に変換する必要性から行われる。現在の技術では、ノードにおいて実行される受信パケット信号処理を光学的に行うことは不可能であるので、ノードにおいて実行される光電変換は必須の機能である。一方、ハブにおける光電変換は、動的網を実現する手段が電気的に機能するクロスポイントスイッチLSI等が用いられていることに起因して必要とされる。 As shown in FIG. 1, in the conventional optical coupling system, photoelectric conversion is performed in both the node and the hub. The photoelectric conversion at the node is performed from the necessity of converting the received packet signal received in the form of an optical packet signal into an electric packet signal because the processing of the received packet signal at the node is performed by electrical means. With the current technology, it is impossible to optically perform the received packet signal processing executed at the node, and thus photoelectric conversion executed at the node is an essential function. On the other hand, photoelectric conversion in the hub is required due to the use of a crosspoint switch LSI or the like in which means for realizing a dynamic network functions electrically.
すなわち、動的網をクロスポイントスイッチLSIによって実現する場合、光電変換器を必要とする。すなわち、光パケット信号を電気パケット信号に変換してクロスポイントスイッチLSIに入力し、また、クロスポイントスイッチLSIから出力される電気パケット信号を光パケット信号に変換する光電変換器を必要とする。この光電変換器とクロスポイントスイッチLSIとを結合するインターフェースを工夫することによって、低コスト、低消費電力、かつ高いスループットが実現された光結合システムが開示されている(例えば非特許文献1を参照)。
上述の従来の光結合システムは、一のノードから他のノードにハブを介して情報を伝送するに当たり、ハブが具えている電気的スイッチ回路によって情報の伝達回路を確保する動的網が形成されている。動的網においては現状では実用的な光スイッチが存在していないために、ハブにおいて電気信号を光信号に変換する光電変換器が必要とされる。 In the conventional optical coupling system described above, when transmitting information from one node to another node via a hub, a dynamic network is formed in which an information transmission circuit is secured by an electrical switch circuit included in the hub. ing. Since there is no practical optical switch at present in a dynamic network, a photoelectric converter that converts an electrical signal into an optical signal at a hub is required.
すなわち、動的網においては、上述の光電変換器あるいは電気的スイッチ回路といった能動素子が必要とされ、能動素子は受動素子と比較してその信頼性は低い。そのためシステムとしての信頼性を確保するために、通常、同一構造を二重化する等の対策が講じられることがあり、そのために装置の製造コストが高くなる。すなわち、二重化により、配線数、ハブと接続部品が全て2倍となる。 That is, in the dynamic network, an active element such as the above-described photoelectric converter or electrical switch circuit is required, and the reliability of the active element is lower than that of the passive element. For this reason, in order to ensure the reliability of the system, measures such as duplicating the same structure are usually taken, which increases the manufacturing cost of the apparatus. In other words, by duplication, the number of wires, hub and connecting parts are all doubled.
また、能動素子は、光回路素子等の受動素子と比較するとその動作速度が遅い。そのためノード間の情報の伝送速度を向上させるために、ノード間を光信号によって相互接続する手段を用いても、達成可能な伝送速度には、能動素子の動作速度によって規定される上限が存在する。 In addition, the active element is slower in operation speed than a passive element such as an optical circuit element. Therefore, even if a means for interconnecting nodes with optical signals is used to improve the transmission speed of information between nodes, there is an upper limit defined by the operating speed of active elements in the achievable transmission speed. .
そこで、動的網ではなく光学的手段を用い静的網(static network)を構成して、能動素子の動作速度に起因する伝送速度の律速状況を打開することが考えられる。静的網とは、送信側のノードと受信側のノードとを結ぶ伝送線路が決定されているネットワークを言う。すなわち、静的網では、送信側のノードと受信側のノードの全ての組み合わせが伝送路によって常につながっており、スイッチ動作に基づいて伝送路の切換を行う必要がない。以後、光学的手段を用いて構成される静的網を光学的静的網ということもある。 In view of this, it is conceivable to construct a static network using optical means instead of a dynamic network to overcome the rate-determining situation of the transmission rate due to the operating speed of the active element. The static network is a network in which a transmission line connecting a transmission side node and a reception side node is determined. That is, in the static network, all combinations of the transmission side node and the reception side node are always connected by the transmission line, and it is not necessary to switch the transmission line based on the switch operation. Hereinafter, a static network configured using optical means may be referred to as an optical static network.
光学的静的網によって光結合システムを構成する場合、単純には、ハブを廃止して、光バックプレーンにおいて光ファイバあるいは光伝送路を用いて、複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する静的網を形成すれば、上述の動的網を利用する場合の問題点は解消される。しかしながら、この光バックプレーンに静的網を構成する手法は、複数のノード間を1対1の関係で独立して接続するために非常に複雑な光伝送路の配置をする必要が生じ、現実的には実現が困難である。 When configuring an optical coupling system with an optical static network, simply remove the hub and use optical fibers or optical transmission lines on the optical backplane to connect each node of multiple nodes to other nodes. Thus, if a static network that is independently connected in a one-to-one relationship is formed, the problems in the case of using the dynamic network described above can be solved. However, this method of constructing a static network on the optical backplane requires a very complicated arrangement of optical transmission lines to connect multiple nodes independently in a one-to-one relationship. It is difficult to realize.
例えば、光バックプレーンに静的網を構成するには、複雑な光伝送路を、光バックプレーンに設置されている多数の電気コネクタあるいは光コネクタを避けながら配置しなければならない。このような構成は、ノードの数が増えるとそれに比例して光伝送路の本数が増えるので、ノードの数の増大にともなって実現が非常に困難となる。 For example, in order to configure a static network on the optical backplane, it is necessary to arrange a complicated optical transmission line while avoiding a large number of electrical connectors or optical connectors installed on the optical backplane. Such a configuration becomes very difficult to implement as the number of nodes increases because the number of optical transmission lines increases in proportion to the number of nodes.
上述の問題は、例えば次のようにすれば回避することが可能である。すなわち、ハブに静的網を設け、この静的網によって複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する機能をハブに与え、このハブと、ノード及び光バックプレーンを具える光結合システムを実現する。 The above problem can be avoided by, for example, the following. In other words, a static network is provided in the hub, and the function of independently connecting each node of the plurality of nodes to the other nodes in a one-to-one relationship by this static network is provided to the hub. And an optical coupling system comprising an optical backplane.
このような構成の光結合システムとすれば、ハブが静的網を具えているので、光バックプレーンに設置されている光伝送路の形態を何ら変更する必要はなく、光バックプレーンは、単純に複数本の光ファイバあるいは光伝送路等の光伝送路を平行に配置すれば良い。すなわち、光バックプレーンに設置されている多数の電気コネクタあるいは光コネクタを避けながら複雑な光伝送路を光バックプレーンに形成する必要はない。また、静的網はハブを構成するプリント配線基板上に設置すればよく、プリント配線基板上に静的網を設置するために必要なスペースを確保すればよく、設計上何ら支障を生じることなく可能である。 In the optical coupling system having such a configuration, since the hub has a static network, there is no need to change the form of the optical transmission path installed in the optical backplane. In addition, a plurality of optical fibers or optical transmission paths such as optical transmission paths may be arranged in parallel. That is, it is not necessary to form a complicated optical transmission line on the optical backplane while avoiding a large number of electrical connectors or optical connectors installed on the optical backplane. In addition, the static network may be installed on the printed circuit board that constitutes the hub, and the space necessary for installing the static network on the printed circuit board may be ensured without causing any design problems. Is possible.
しかしながら、この光結合システムであってもノードの数が増大すれば、ハブに設けることが必要な光端子数が増大する。N個のノードを1つのハブに接続させるには、ノード間を接続する伝送路を双方向とするために2本ずつ設けるとすると、全体で2N(N-1)の光端子数を必要とする。すなわち、ノード数の2乗に比例してハブに設けられる光端子数が増大する。Nは2以上の整数である。この結果、Nが大きくなると、定められた光バックプレーンのコネクタ接続領域にこの光端子を収納できなくなる。 However, even in this optical coupling system, if the number of nodes increases, the number of optical terminals that need to be provided in the hub increases. In order to connect N nodes to one hub, if two lines are provided in order to make the transmission line connecting the nodes bidirectional, 2 N (N-1) optical terminals are required as a whole. And That is, the number of optical terminals provided in the hub increases in proportion to the square of the number of nodes. N is an integer of 2 or more. As a result, when N increases, the optical terminal cannot be stored in the connector connection region of the predetermined optical backplane.
そこで、この発明の目的は、複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する光学的静的網を容易に形成することが可能であって、かつノードの数が多くなっても、ハブにおける光端子数の増大を抑制することが可能である光結合システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to easily form an optical static network in which each node of a plurality of nodes is independently connected to other nodes in a one-to-one relationship, and An object of the present invention is to provide an optical coupling system capable of suppressing an increase in the number of optical terminals in a hub even when the number of nodes increases.
この発明の発明者は、ハブに光学的静的網を設け、このハブ、ノード及び光バックプレーンを具えて構成される光結合システムにおいて、ハブを3個具える構成とすることによって、ノード数が増大してもハブに設ける光端子数の増大を効果的に抑制することが可能であることを発見した。詳細は後述するが、3N個のノードを3個のハブを介して接続される光結合システムにおいて、これら3個のハブのそれぞれは、ノード間を接続する伝送路を双方向とするために2本ずつ設けるとすると、全体で2×2N(2N-1)の光端子数で済むことを見出した。ちなみに、ハブが1台だけで構成される同様の光結合システムにおいては、ハブに設けるべき光端子数は2×3N(3N-1)であるから、2×2N(2N-1)/(2×3N(3N-1))=2(2N-1)/3(3N-1)に光端子数の増大を抑制することが可能である。 The inventor of the present invention provides an optical static network in the hub, and in the optical coupling system configured to include the hub, the node, and the optical backplane, the number of nodes is increased by including three hubs. It was discovered that the increase in the number of optical terminals provided in the hub can be effectively suppressed even when the number of optical terminals increases. Although details will be described later, in an optical coupling system in which 3N nodes are connected via three hubs, each of these three hubs is required to make the transmission line connecting the nodes bidirectional. It has been found that the number of optical terminals required is 2 × 2N (2N-1) as a whole. By the way, in a similar optical coupling system with only one hub, the number of optical terminals to be provided in the hub is 2 × 3N (3N-1), so 2 × 2N (2N-1) / (2 × 3N (3N-1) ) = 2 (2N-1) / 3 (3N-1) It is possible to suppress an increase in the number of optical terminals.
上述の理念に基づくこの発明の要旨によれば、以下の構成の光結合システムが提供される。 According to the gist of the present invention based on the above philosophy, an optical coupling system having the following configuration is provided.
この発明の光結合システムは、3つ以上のノードと、第1〜第3の3つのハブと光バックプレーンとを具え、ノードから、任意に選択された2つで1組を構成するノード対は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブに共通に接続されており、ノードの各々は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で独立して接続されている。以下の説明において参照する図では、簡単のためノードとハブを結ぶ接続線は1本で示されている場合があるが、他の3つのノードにハブを介して独立して接続するため、ハブへの入力線3本及び出力線3本の接続線を含んでいる。そして、第1〜第3のハブはそれぞれ静的網を具えている。ノードとは、情報伝送を行う単位となる電気回路サブシステムを指し、ハブとはノード相互間の通信を媒介するサブシステムを指す。 An optical coupling system according to the present invention includes three or more nodes, first to third three hubs, and an optical backplane, and a pair of nodes that form a set of two arbitrarily selected from the nodes. Are commonly connected to any one of the first to third hubs, and each of the nodes is connected to the other nodes via any one of the first to third hubs. They are connected independently in a one-to-one relationship. In the drawings to be referred to in the following description, there is a case where the connection line connecting the node and the hub is shown as one for simplicity, but the hub is connected to the other three nodes independently via the hub. It includes three input lines and three output lines. Each of the first to third hubs has a static net. A node refers to an electric circuit subsystem that is a unit for transmitting information, and a hub refers to a subsystem that mediates communication between nodes.
このようなノードとハブとの接続は、以下のとおりにするのが好適である。 Such a connection between the node and the hub is preferably as follows.
第1のハブに接続されるノードが集合G(1)に属し、第2のハブに接続されるノードが集合G(2)に属し、第3のハブに接続されるノードが集合G(3)に属し、集合G(3)が集合G(1)と集合G(2)の排他的論理和で与えられる関係に設定する。 Nodes connected to the first hub belong to the set G (1), nodes connected to the second hub belong to the set G (2), and nodes connected to the third hub belong to the set G (3 ) And the set G (3) is set to a relationship given by the exclusive OR of the set G (1) and the set G (2).
また、この発明の光結合システムに含まれるノードが全部でk個である場合、ノードとハブとの接続は以下のとおりにするのが好適である。ここでkは3以上の整数である。 In addition, when the total number of nodes included in the optical coupling system of the present invention is k, it is preferable to connect the nodes and the hub as follows. Here, k is an integer of 3 or more.
以下の説明の便宜のために、この発明の光結合システムに含まれるk個のノードに1〜kの番号を付し、第1〜第kのノードとして設定する。そして第iのノードと第jのノードとの接続について説明する。ここで、i及びjは、i≠jであり、1≦i≦kかつ1≦j≦kを満たす整数ある。 For convenience of the following description, k nodes included in the optical coupling system of the present invention are numbered 1 to k and set as first to kth nodes. A connection between the i-th node and the j-th node will be described. Here, i and j are integers that satisfy i ≦ j and satisfy 1 ≦ i ≦ k and 1 ≦ j ≦ k.
ノードの数kがk=3Nである場合には、第1〜第2Nのノードを集合G(1)の要素とし、第(N+1)〜第3Nのノードを集合G(2)の要素とし、第1〜第Nのノード及び第(2N+1)〜第3Nのノードを集合G(3)の要素とするように設定する。 When the number of nodes k is k = 3N, the first to second N nodes are elements of the set G (1), and the (N + 1) th to third N nodes are elements of the set G (2). And the first to Nth nodes and the (2N + 1) th to 3Nth nodes are set as elements of the set G (3).
ノードの数kがk=3N+1である場合には、第1〜第2Nのノードを集合G(1)の要素とし、第(N+1)〜第3Nのノードを集合G(2)の要素とし、第1〜第Nのノード及び第(2N+1)〜第3Nのノードを集合G(3)の要素とするように設定する。そして、第(3N+1)のノードが、集合G(1)〜G(3)のいずれか2つの集合の共通要素となるように設定する。 When the number k of nodes is k = 3N + 1, the first to second N nodes are elements of the set G (1), and the (N + 1) th to third N nodes are the set G (2). The first to Nth nodes and the (2N + 1) th to 3Nth nodes are set to be elements of the set G (3). The (3N + 1) th node is set to be a common element of any two sets of the sets G (1) to G (3).
ノードの数kがk=3N+2である場合には、第1〜第2Nのノードを集合G(1)の要素とし、第(N+1)〜第3Nのノードを集合G(2)の要素とし、第1〜第Nのノード及び第(2N+1)〜第3Nのノードを集合G(3)の要素とするように設定する。そして、第(3N+1)のノードが、集合G(1)〜G(3)のいずれか2つの集合の共通要素となるように設定し、第(3N+2)のノードが、集合G(1)〜G(3)のいずれか2つの集合の共通要素となるように設定する。 When the number of nodes k is k = 3N + 2, the first to second N nodes are elements of the set G (1), and the (N + 1) th to third N nodes are the set G (2). The first to Nth nodes and the (2N + 1) th to 3Nth nodes are set to be elements of the set G (3). Then, the (3N + 1) -th node is set to be a common element of any two of the sets G (1) to G (3), and the (3N + 2) -th node is set to the set G. Set to be a common element of any two sets of (1) to G (3).
静的網には数々の種類が知られており、例えば、一般的な解説が富田著、「並列コンピュータ工学」(昭晃堂、1996年、ISBN978-4-7856-3100-0)に記載されている。複数のノード間を接続する静的網のうち、任意の送信側のノードが他の全てのノードと直接接続される構成の静的網は、完全網(complete network)と呼ばれている。これに対して、完全網以外の静的網としては、リング網、スター網等が知られている。 Many types of static networks are known. For example, a general explanation is given in Tomita, "Parallel Computer Engineering" (Shokudo, 1996, ISBN978-4-7856-3100-0). ing. Of the static networks connecting a plurality of nodes, a static network in which an arbitrary transmission-side node is directly connected to all other nodes is called a complete network. On the other hand, ring networks, star networks, and the like are known as static networks other than complete networks.
静的網は、上述したように種々の種類があり、このうち最も強力な静的網が完全網である。完全網を採用すれば、送信側のノードから受信側のノードに向けての通信は、第3のノードを介することなく直接実行される。このため、送信側のノードから受信側のノードに向けての通信を実行する際、送信側のノードと受信側のノードとの間に第3のノードを介して通信を行う必要がないので、それだけ通信の確実性が増す。 There are various types of static networks as described above, and the most powerful static network among them is the complete network. If the complete network is adopted, communication from the transmission side node to the reception side node is directly executed without going through the third node. For this reason, when performing communication from the transmission side node to the reception side node, it is not necessary to perform communication via the third node between the transmission side node and the reception side node. The certainty of communication increases accordingly.
静的網は、好ましくは、光配線板を用いて構成するのがよい。また、光配線板は、フレキシブルなシート又は基板上に、光ファイバを1対1の関係で独立して接続する配線パターンで配線しかつ固定して、その上に保護膜を設けて形成されるフレキシブル光ファイバ配線板とするのが好適である。 The static network is preferably constructed using an optical wiring board. The optical wiring board is formed by wiring and fixing optical fibers on a flexible sheet or substrate with a wiring pattern for independently connecting them in a one-to-one relationship, and providing a protective film thereon. A flexible optical fiber wiring board is preferable.
例えば、社団法人日本プリント回路工業会によるJPCA(Japan Printed Circuit Association)規格で規定されたフレキシブル光ファイバ配線板等を適宜利用すれば、この発明の光結合システムに好適な静的網を、ハブを構成するプリント配線基板上に設置することが可能である。JPCA規格についての詳細は、社団法人日本プリント回路工業会から発行されている「石英系光ファイバを用いたフレキシブル光配線板の配線設計ガイダンス」(2005年発行)に記載されている。 For example, if a flexible optical fiber wiring board specified by the JPCA (Japan Printed Circuit Association) standard by the Japan Printed Circuit Industry Association is appropriately used, a static network suitable for the optical coupling system of the present invention can be used as a hub. It can be installed on a printed wiring board to be configured. Details of the JPCA standard are described in “Wiring Design Guidance for Flexible Optical Wiring Boards Using Quartz-Based Optical Fibers” (issued in 2005) published by Japan Printed Circuit Industries Association.
また、ノードの入出力端と光伝送路の入出力端との接合をする光入出力端子、及び光配線板の入出力端と光伝送路の入出力端との接合をする光入出力端子を、MTコネクタ(Mechanically Transferable Connector)とするのが好適である。以後、入出力端子を、入力端子と出力端子との接続機能を具えたコネクタという意味に使うこともある。光入出力端子を、接続機能を含めて意味する場合、光コネクタということもある。また、光コネクタを実装上の具体的な形状を有する素子として捉える場合は、光ソケットということもある。更に、混乱が生じない範囲で、光ソケットを単にソケットということもある。 Also, an optical input / output terminal that joins the input / output end of the node and the input / output end of the optical transmission line, and an optical input / output terminal that joins the input / output end of the optical wiring board and the input / output end of the optical transmission line Is preferably an MT connector (Mechanically Transferable Connector). Hereinafter, the input / output terminal is sometimes used to mean a connector having a connection function between an input terminal and an output terminal. When an optical input / output terminal is meant to include a connection function, it is sometimes called an optical connector. Further, when an optical connector is regarded as an element having a specific shape on mounting, it may be called an optical socket. Furthermore, the optical socket may be simply referred to as a socket within a range where no confusion occurs.
ハブは、電気信号によって全てのノードと結合されており、電源投入時の初期設定、システム故障処理、当該ハブの温度制御処理を行う管理システムを有しているのが良い。 The hub is coupled to all nodes by electrical signals, and preferably has a management system that performs initial setting at power-on, system failure processing, and temperature control processing of the hub.
この発明の光結合システムは、第1〜第3の3つのハブを具え、ノードから、任意に選択された2つで1組を構成するノード対は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブに共通に接続されており、ノードの各々は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で独立して接続されている。 The optical coupling system of the present invention includes first to third three hubs, and a node pair that constitutes one set of two arbitrarily selected from the nodes is one of the first to third hubs. It is commonly connected to one hub, and each of the nodes is independently connected in a one-to-one relationship with the other nodes via any one of the first to third hubs. Yes.
このように光結合システムを構築するには、具体的に以下のようにすればよい。すなわち、第1のハブに接続されるノードの集合をG(1)とし、第2のハブに接続されるノードの集合をG(2)とし、第3のハブに接続されるノードの集合をG(3)とする。また、集合G(1)の補集合をG'(1)とし、集合G(2)の補集合をG'(2)とする。そして、G(3)=G'(1)∪G'(2)=[G(1)∩G'(2)]∪[G'(1)∩G(2)]となるように、この発明の光結合システムに含まれるk個のノードを、それぞれ集合G(1)、G(2)及びG(3)に分配すれば、k個のノードのそれぞれは、集合G(1)、G(2)及びG(3)のいずれか2つの集合の共通する要素となる。 In order to construct an optical coupling system in this way, the following may be specifically performed. That is, the set of nodes connected to the first hub is G (1), the set of nodes connected to the second hub is G (2), and the set of nodes connected to the third hub is Let G (3). Also, the complement of the set G (1) is G ′ (1), and the complement of the set G (2) is G ′ (2). And so that G (3) = G '(1) ∪G' (2) = [G (1) ∩G '(2)] ∪ [G' (1) ∩G (2)] If the k nodes included in the optical coupling system of the invention are distributed to the sets G (1), G (2) and G (3), respectively, each of the k nodes becomes the set G (1), G It is a common element of any two sets of (2) and G (3).
G(3)=G'(1)∪G'(2)=[G(1)∩G'(2)]∪[G'(1)∩G(2)]を満たす関係とは、集合G(3)が集合G(1)と集合G(2)の排他的論理和で与えられる関係であることを意味する。すなわち、集合G(3)が集合G(1)と集合G(2)の排他的論理和で与えられる関係となるように設定すれば、k個のノードのそれぞれは、集合G(1)、G(2)及びG(3)のいずれか2つの集合の共通する要素となる。 A relation satisfying G (3) = G ′ (1) ∪G ′ (2) = [G (1) ∩G ′ (2)] ∪ [G ′ (1) ∩G (2)] is a set G (3) means that the relationship is given by exclusive OR of the set G (1) and the set G (2). That is, if the set G (3) is set to have a relationship given by the exclusive OR of the set G (1) and the set G (2), each of the k nodes is set to the set G (1), It is a common element of any two sets of G (2) and G (3).
第iのノードと第jのノードが同一の集合に属していれば、その集合に接続されているハブを、第iのノードと第jのノードとが共有することになる。例えば、第iのノードと第jのノードが集合G(1)に属していれば、第1のハブを共有することとなる。第iのノードと第jのノードが集合G(2)あるいは集合G(3)に属していれば、それぞれ第2あるいは第3のハブを共有することとなる。 If the i-th node and the j-th node belong to the same set, the i-th node and the j-th node share the hub connected to the set. For example, if the i-th node and the j-th node belong to the set G (1), the first hub is shared. If the i-th node and the j-th node belong to the set G (2) or the set G (3), they share the second or third hub, respectively.
また、第iのノードと第jのノードが同一の集合に属していない場合、すなわち、第iのノードが集合G(1)に属しており、第jのノードが集合G(1)に属していなければ、第jのノードは集合G'(1)∩G(2)に属していることになる。この場合は、G(3)=G'(1)∪G'(2)であるから、第iのノードと第jのノードとは第3のハブを共有することとなる。第iのノードが集合G(2)に属しており、第jのノードが集合G(2)に属していない場合は、第jのノードは集合G'(2)∩G(1)に属していることになる。この場合も、第iのノードと第jのノードとは第3のハブを共有することとなる。 In addition, when the i-th node and the j-th node do not belong to the same set, that is, the i-th node belongs to the set G (1), and the j-th node belongs to the set G (1). If not, the j-th node belongs to the set G ′ (1) ∩G (2). In this case, since G (3) = G ′ (1) ∪G ′ (2), the i-th node and the j-th node share the third hub. If the i-th node belongs to the set G (2) and the j-th node does not belong to the set G (2), the j-th node belongs to the set G '(2) ∩G (1) Will be. Also in this case, the i-th node and the j-th node share the third hub.
いずれにしても、ノードとハブとを上述の規則に従って接続すれば、ノードから、任意に選択された2つで1組を構成するノード対が、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブに共通に接続されており、ノードの各々は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で独立して接続された状態を実現することが可能である。 In any case, if a node and a hub are connected according to the above-mentioned rules, a node pair that constitutes one set of two arbitrarily selected from the nodes is one of the first to third hubs. It is commonly connected to the hub, and each of the nodes is independently connected in a one-to-one relationship with the other nodes via any one of the first to third hubs. It is possible to realize.
第1〜第3のハブに同数のノードを接続するには、k=3Nである場合、次のように行えばよい。第1〜第2Nのノードを集合G(1)の要素とし、第(N+1)〜第3Nのノードを集合G(2)の要素とし、第1〜第Nのノード及び第(2N+1)〜第3Nのノードを集合G(3)の要素とするように設定する。このように3N個のノードを分配すると、3N個のノードのそれぞれは、集合G(1)、G(2)及びG(3)のいずれか2つの集合の共通する要素となり、上述した条件G(3)=G'(1)∪G'(2)を満たしている。 In order to connect the same number of nodes to the first to third hubs, when k = 3N, the following may be performed. The first to second N nodes are elements of the set G (1), the (N + 1) th to third N nodes are elements of the set G (2), and the first to Nth nodes and (2N +) 1) to 3N nodes are set to be elements of set G (3). When 3N nodes are distributed in this way, each of the 3N nodes becomes a common element of any two sets of the sets G (1), G (2), and G (3), and the above-described condition G (3) = G ′ (1) ∪G ′ (2) is satisfied.
この場合、第1〜第3のハブはそれぞれ2N個のノードのそれぞれを1対1の関係で独立して接続することとなるので、これら第1〜第3のハブのそれぞれは、ノード間を接続する伝送路を双方向とするために2本ずつ設けるとすると、全体で2×2N(2N-1)の光端子を設ければよい。すなわち、2N個のノードから任意に選択された2つで1組を構成するノード対の数は2NC2であり、1対のノード間は2本ずつ伝送路が設けられるので、伝送路の数は、2×2N(2N-1)となる。 In this case, since each of the first to third hubs independently connects each of 2N nodes in a one-to-one relationship, each of the first to third hubs connects between the nodes. If two transmission lines are provided so as to be connected in two directions, a total of 2 × 2N (2N−1) optical terminals may be provided. That is, the number of node pairs constituting one set with two arbitrarily selected from 2N nodes is 2N C 2 , and two transmission paths are provided between each pair of nodes. The number is 2 x 2N (2N-1).
一般に、第1〜第3のハブのそれぞれがノード間を接続する伝送路をS本ずつ設けるとすると、全体でS倍の光端子を設ければよい。実用の光結合システムにおいては、後述するように、第1〜第3のハブのそれぞれがノード間を接続する伝送路が6本等、多くの伝送路を利用することが望ましい。 In general, if each of the first to third hubs is provided with S transmission lines connecting the nodes, it is sufficient to provide S times as many optical terminals as a whole. In a practical optical coupling system, as will be described later, it is desirable to use a large number of transmission paths such as six transmission paths for connecting the nodes to each of the first to third hubs.
上述したように、ハブが1台だけで構成される同様の光結合システムにおいては、ハブに設けるべき光端子数は2×3N(3N-1)であるから、この発明の光結合システムによれば、2×2N(2N-1)/2×[3N(3N-1)]=2(2N-1)/[3(3N-1)]に光端子数の増大を抑制することが可能である。上述のように、第1〜第3のハブのそれぞれがノード間を接続する伝送路をS本ずつ設けられている場合であっても、この発明の光結合システムによれば、2×2N(2N-1)/(2×3N(3N-1))=2(2N-1)/(3(3N-1))に光端子数の増大を抑制することが可能である点に変わりはない。 As described above, in a similar optical coupling system including only one hub, the number of optical terminals to be provided on the hub is 2 × 3N (3N-1). For example, 2 × 2N (2N-1) / 2 × [3N (3N-1)] = 2 (2N-1) / [3 (3N-1)] can suppress the increase in the number of optical terminals. is there. As described above, even if each of the first to third hubs is provided with S transmission lines connecting the nodes, according to the optical coupling system of the present invention, 2 × 2N ( 2N-1) / (2 × 3N (3N-1) ) = 2 (2N-1) / ( 3 (3N-1) ) It is possible to suppress the increase in the number of optical terminals. .
ノードの数kが(3N+1)個である場合は、第1〜第3のハブに対して完全に同数のノードを接続することはできないが、ノード1つ分を集合G(1)〜G(3)のいずれか2つの集合の共通要素となるように設定すればよい。また、ノードの数kが(3N+2)個である場合も同様に、ノード2つ分を集合G(1)〜G(3)のいずれか2つの集合の共通要素となるように設定すればよい。いずれにしても、第1〜第3のハブには、接続するノードの数が1つあるいは2つ増えるだけであり、第1〜第3のハブに設ける光端子数の増大は無視できる程度である。 When the number of nodes k is (3N + 1), the same number of nodes cannot be connected to the first to third hubs, but one node is set to the set G (1) to What is necessary is just to set so that it may become a common element of any two sets of G (3). Similarly, when the number of nodes k is (3N + 2), two nodes are similarly set to be a common element of any two sets G (1) to G (3). That's fine. In any case, the number of nodes connected to the first to third hubs only increases by one or two, and the increase in the number of optical terminals provided on the first to third hubs is negligible. is there.
静的網を、ハブを構成するプリント配線基板上に設置するには、このプリント配線基板上に静的網を設置するために必要なスペースを確保すればよい。ハブを構成するプリント配線基板に静的網を設置するために必要なスペースを確保することは、設計上何ら支障を生じることなく可能である。すなわち、光結合システムにおいて必要とされる、複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する機能を有する静的網を、ハブを構成するプリント配線基板上に容易に形成することが可能である。 In order to install the static network on the printed circuit board constituting the hub, a space necessary for installing the static network on the printed circuit board may be secured. It is possible to secure a space necessary for installing the static network on the printed wiring board constituting the hub without causing any trouble in design. In other words, a static wiring network that has a function of independently connecting each node of a plurality of nodes to other nodes in a one-to-one relationship, which is required in an optical coupling system, is a printed wiring board constituting a hub. It can be easily formed on top.
光配線板として、フレキシブル光ファイバ配線板を利用することが可能であり、JPCA規格で規定されたフレキシブル光ファイバ配線板等を適宜利用すれば、標準的な部品を利用して光結合システムを実現することが可能である。そのことによって、光結合システムの部品の統一化を容易に実現でき、よって製造コストの低減に資することとなり、光結合システムの産業上の利用価値が高まる。 A flexible optical fiber wiring board can be used as the optical wiring board. If a flexible optical fiber wiring board specified by the JPCA standard is used as appropriate, an optical coupling system can be realized using standard components. Is possible. As a result, it is possible to easily unify the components of the optical coupling system, thereby contributing to a reduction in manufacturing cost, and the industrial utility value of the optical coupling system is increased.
ノードの入出力端と光伝送路の入出力端との接合をする光入出力端子、及び光配線板の入出力端と光伝送路の入出力端との接合をする光入出力端子を、この業界において既に統一規格となっているMTコネクタとすることによって、上述のフレキシブル光ファイバ配線板同様、光結合システムの部品の統一化による利益を享受できる。 An optical input / output terminal that joins the input / output end of the node and the input / output end of the optical transmission line, and an optical input / output terminal that joins the input / output end of the optical wiring board and the input / output end of the optical transmission line, By using the MT connector that has already become a unified standard in this industry, it is possible to enjoy the benefits of unifying the components of the optical coupling system, like the above-mentioned flexible optical fiber wiring board.
また、ハブが上述の管理システムを有することによって、電源投入時の初期設定、システム故障処理、当該ハブの温度制御処理を行うことが可能である、優れた光結合システムを実現することが可能となる。 In addition, since the hub has the above-described management system, it is possible to realize an excellent optical coupling system that can perform initial setting at power-on, system failure processing, and temperature control processing of the hub. Become.
以下、図2から図8を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明が理解できる程度に各構成部分を概略的に示してあるに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、上述の図1を含め、各図において同様の構成要素については同一の番号を付して示し、これらの機能等に関して、その重複する説明を省略することもある。以下の図2から図8において、光信号の経路を太線で示し、電気信号の経路を細線で示してある。また、図1〜図5では一本の線でハブとノードの接続が示されているが、実際には、1対1の関係で独立して接続するために、例えば図8に示すように複数の線で接続されている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Each drawing schematically shows each component so that the present invention can be understood, and the present invention is not limited to the illustrated examples. In addition, in the drawings including FIG. 1 described above, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions of these functions may be omitted. In FIGS. 2 to 8 below, the path of the optical signal is indicated by a bold line, and the path of the electrical signal is indicated by a thin line. In addition, in FIG. 1 to FIG. 5, the connection between the hub and the node is shown by a single line, but actually, in order to connect independently in a one-to-one relationship, for example, as shown in FIG. Connected with multiple lines.
<光結合システム>
この発明の実施の形態の光結合システムの構成及びその動作の理解に資するために、図2を参照してハブを1個具える光結合システムについて説明する。図2は、ハブを1個具える光結合システムの概略的ブロック構成図である。図2において、ブロックが具える素子間の結線については、図示を省略してある。
<Optical coupling system>
In order to help understand the configuration and operation of the optical coupling system according to the embodiment of the present invention, an optical coupling system including one hub will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic block diagram of an optical coupling system having one hub. In FIG. 2, the connection between the elements provided in the block is not shown.
光結合システムは、ノード110、ノード112等の複数のノードとハブ130と光バックプレーン80とを具えて構成される。ハブ130は、複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する静的網132を具えている。光バックプレーン80は、ノード110、ノード112等の複数のノードとハブ130とを結ぶ光伝送路を有している。
The optical coupling system includes a plurality of nodes such as a
すなわち、光結合システムの、ノード110及びノード112を取り上げて説明すると、ハブ130を介してノード110とノード112が結合されている。静的網132は、フレキシブル光ファイバ配線板等の光配線板によって構成されている。また、ノードは、図1を参照して説明した従来の光結合システムと同様に、送信信号である送信パケット信号及び受信信号である受信パケット信号を処理するパケット信号処理回路と光電変換器とを具えている。すなわち、ノード110はパケット信号処理回路 110-1と光電変換器110-2とを具え、ノード112は、パケット信号処理回路112-1と光電変換器112-2とを具えている。図2に示す構成例では、ハブ130を介してノード110とノード112とを代表して示してあるが、ノードは3個以上であれば設計に応じた必要な個数だけ設ければよいことは、図1を参照して説明した従来の光結合システムと同様である。
In other words, the
ノード110からノード112に向けて送信される信号は、ハブ130が具える静的網132を介して、ノード112に出力される伝送線路に出力され、光バックプレーン80を介してノード112に入力される。このようにして、ノード110からノード112へ向けた通信が行われる。
A signal transmitted from the
次に、図3を参照して、光結合システムをより具体化した例について説明する。図3は、光結合システムの概略的ブロック構成図である。 Next, with reference to FIG. 3, a more specific example of the optical coupling system will be described. FIG. 3 is a schematic block diagram of the optical coupling system.
光結合システムは、ノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードとハブ130とバックプレーン100とを具えて構成され、ハブ130は、複数のノードの各ノードを他のノードに対して1対1の関係で独立して接続する静的網132と、管理システム134とを具えている。
The optical coupling system includes a plurality of nodes such as a
バックプレーン100は、電源配線バックプレーン102、電気バックプレーン104及び光バックプレーン106を具えて構成されている。
The
ハブ130が具える管理システム134は、電気バックプレーン104を介してノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードと電気的に個別に接続されており、電源投入時の初期設定、システム故障処理、当該ハブの温度制御処理を行う。また、静的網132は、ノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードに対してこれらのノードを1対1の関係で独立して接続する機能を有している。静的網132とノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードとは、光バックプレーン106を介して光学的に個別に接続されている。
The
ノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードには、外部ネットワーク200から、例えば、10ギガビットイーサネットパケットが入出力される。ここで、イーサネットは富士ゼロックス株式会社の登録商標であり、IEEE 802.3委員会によって標準化されたコンピュータネットワークの規格のひとつである。
For example, 10 gigabit Ethernet packets are input / output from / to the plurality of nodes such as the
ノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードでは、それぞれ光信号の形態の光パケット信号を電気信号の形態である電気パケット信号に変換して、この電気パケット信号のヘッダに示されている宛先のアドレスに応じて、当該ノードで処理すべきパケットに対しては当該ノードが具える情報処理回路(図示を省略してある。)によって所定の処理がなされて受信される。また、電気信号のヘッダに示されている宛先のアドレスが他のノードである場合は、当該アドレスで規定されるノードへの出力ポートを選択して、当該ノードに送信する。この場合、電気パケット信号を光パケット信号に変換した上で、光バックプレーン106を介して当該ノードに向けて送信される。
In a plurality of nodes such as the
図3に示す電源120は、電源配線バックプレーン102を介して、ノード110、ノード112、ノード114等の複数のノードに対して電力を供給する。電源120から供給される電力は、ハブ130が具える管理システム134に直接供給されて、電源投入時の初期設定、システム故障処理、当該ハブの温度制御処理のために使われる。
The power supply 120 shown in FIG. 3 supplies power to a plurality of nodes such as the
以上説明した様に、図3に示す光結合システムのバックプレーン100が具える電源配線バックプレーン102及び電気バックプレーン104については、従来の光結合システムにおける場合と同様である。
As described above, the power
<光バックプレーンとノードとの接続>
図4を参照して、光バックプレーンとノードとの接続に関して説明する。図4は、光バックプレーンとノードとの接続の説明に供するための概略的ブロック構成図である。図4では、ノード110を一例として示してあるが、他のノードも同様の構成である。また、図4では、説明の便宜上光バックプレーンに接続されるノードの数を4個である場合を想定して示してある。そのため、ノード110から光バックプレーン106に向けて光パケット信号を送るための光伝送路が3本必要であり、光バックプレーン106からノード110に向けて光パケット信号を送るための光伝送路が3本必要であるので、光バックプレーン106とノード110との間には、光伝送路が合計6本必要となる。なお、図6に示されているように、各ノードは実際には2個のハブに接続されるため、図4の光ソケット146と156はそれぞれ2個必要となり、光伝送路は合計12本が必要となる。
<Connection between optical backplane and node>
The connection between the optical backplane and the node will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic block diagram for explaining the connection between the optical backplane and the node. In FIG. 4, the
図1及び図2では電気信号を光信号に変換する光電変換器も、光信号を電気信号に変換する光電変換器も互いに区別することなくO/Eと表記してあるが、両者を特に区別して説明する必要があるときは、以後、電気信号を光信号に変換する光電変換器をE/O変換器、光信号を電気信号に変換する光電変換器をO/E変換器と書き分けることもある。 In FIG. 1 and FIG. 2, the photoelectric converter that converts an electrical signal into an optical signal and the photoelectric converter that converts an optical signal into an electrical signal are indicated as O / E without distinction from each other. When it is necessary to explain separately, the photoelectric converter that converts an electrical signal into an optical signal is hereinafter referred to as an E / O converter, and the photoelectric converter that converts an optical signal into an electrical signal is referred to as an O / E converter. is there.
ノード110は、外部ネットワーク200から光パケット信号を受信して、このパケット信号を処理して、ノード110から出力する光パケット信号を生成してバックプレーン100に向けて出力するために、受信パケット信号処理部140、パラレル/シリアル変換器(P/S変換器)142、及びE/O変換器144を具えている。以下では、外部ネットワークからの入出力線が3本の場合についての一例を説明する。P/S変換器142は、受信パケット信号処理部140から出力される並列化されたパラレル信号をシリアル信号に変換する。E/O変換器144は、P/S変換器142から出力されるシリアル信号を光パケット信号に変換する。受信パケット信号処理部140からP/S変換器142に電気パケット信号を送信する電気伝送路が6本示してあるが、これは6本に限定されることはない。
The
すなわち、P/S変換器142から出力されるシリアル信号の出力数は、この光結合システムが有するノード数をkとして(k-1)に等しくなる。P/S変換器142に入力されるパラレル信号の入力数と、P/S変換器142から出力されるシリアル信号の出力数の比をパラレル数と言うものとすると、パラレル数は1つのシリアル信号が幾つのパラレル信号がP/S変換されて生成されたかを示している。
That is, the number of serial signals output from the P /
P/S変換器142からは、E/O変換器144にシリアル信号が出力されて、E/O変換器からは、ノード110以外の3個のノードに送信するための光パケット信号が生成されて出力される。図4では、このことを、ノード110から先端に矢印を付した3本の上向きの直線で示してある。
The P /
また、ノード110は、バックプレーン100から受け取った光パケット信号を処理して、外部ネットワーク200へ向けて送信するために、送信パケット信号処理部150、シリアル/パラレル変換器(S/P変換器)152、及びO/E変換器154を具えている。O/E変換器154は、光バックプレーン106を伝搬してノード110に入力された光パケット信号を、電気パケット信号に変換して出力する。S/P変換器152は、O/E変換器154から出力される電気パケット信号(シリアル信号)を電気パケット信号(パラレル信号)に変換する。S/P変換器152から出力された電気パケット信号は送信パケット信号処理部150に入力されて、この電気パケット信号のヘッダに示されている宛先のアドレスに応じて、ノード110で処理すべきパケットと他のノードに送信すべき電気パケット信号とが識別されてそれぞれ処理される。
In addition, the
送信パケット信号処理部150にS/P変換器152から入力される電気パケット信号を送信する電気伝送路が6本示してあるが、これは6本に限定されることがないことは、上述したP/S変換器142に電気パケット信号を送信する電気伝送路が6本に限定されないことと同様である。1バイトが8ビットであることから、通常多くの場合、ノード数が4つの場合を例にとると、任意の一つのノードがこのノードを除く他の3つのノードと結ぶ線路は24本(=8×3)となる。
Although six electric transmission paths for transmitting electric packet signals input from the S /
外部ネットワーク200からは、ノード110以外の3個のノードからそれぞれ送られてくる独立した光パケット信号がそれぞれO/E変換器164、172及び180に入力されて電気パケット信号に変換され、それぞれS/P変換器162、170及び178でパラレル信号に変換されて出力される。S/P変換器162、170及び178から出力されるそれぞれのパラレル信号は、受信パケット信号処理部140に入力される。
From the
また、送信パケット信号処理部150からは、ノード110以外の3個のノードへ送るための独立した3系統の電気パラレル信号が出力される。送信パケット信号処理部150から出力された独立した3系統の電気パラレル信号は、それぞれP/S変換器166、174及び182に入力され電気シリアル信号に変換されて出力される。P/S変換器166、174及び182から出力された電気シリアル信号は、それぞれE/O変換器168、176及び184に入力されて光シリアル信号、すなわち光パケット信号に変換されて、外部ネットワーク200に入力される。
Further, the transmission packet
図4では、ノード110とバックプレーン100との結合の構成と、ノード110の具体的な構成の実施例を示したが、図3に示したノード112及び114についても同様である。
FIG. 4 shows an example of the configuration of the connection between the
受信パケット信号処理部140及び送信パケット信号処理部150を電気的に制御するための電気信号は、バックプレーン100が具える電気バックプレーン104を介して供給される。図2に示したノード110が具えるパケット信号処理回路110-1とは、図4に示す受信パケット信号処理部140、送信パケット信号処理部150、複数のP/S変換器及び複数のS/P変換器等の素子を統合したパケット信号処理回路に対応する。また、図2に示した光電変換器110-2は、E/O変換器144、O/E変換器154等の複数の光電変換器に対応する。
An electrical signal for electrically controlling the reception packet
ノード110とバックプレーン100とは、光ソケット146、156、及び電気ソケット158、160によって、光学的及び電気的に接続される。図4ではこれらのソケットが簡略化してノード110にのみに具えられているように図示してあるが、バックプレーン100側にもこれらのソケットとかみ合わさって接合するための同種のソケットが設けられている。
The
また、受信パケット信号処理部140、送信パケット信号処理部150、複数のP/S変換器及び複数のS/P変換器を駆動するための電力は、図3に示した電源120から、バックプレーン100が具える電源配線バックプレーン102及び電気ソケット160を介して供給される。図4では、電気ソケット160からノード110の内部につながる電気配線については、この発明の本質的な部分ではないので、図示を省略してある。
The power for driving the reception packet
図4では、ノード110から出力される光パケット信号を伝送する光伝送路を、概念的に太線の先端に矢印をつけた直線で示してある。実装においては、ノード110及びバックプレーン100に具えられる光ソケットによって、接続され、ノード110から出力される光パケット信号が、光バックプレーン106に配線されている光伝送路に入力される構成となっている。この部分の実装上の構成については、従来の光結合システムと同様であるので、当業者にとっては自明の構成である。
In FIG. 4, the optical transmission line for transmitting the optical packet signal output from the
光ソケット146は、ノード110から出力される光パケット信号を、一つのハブに向けて光バックプレーン106に出力するための光伝送路を接続するための光ソケットである。図4ではこの光伝送路を3本としてあるが、本数には本質的な意味はなく、光結合システムの設計的事項に属する。すなわち、図4ではバックプレーン100を介して接続されているノードの数が4個であるとして設定されているので、ノード110を除く他の3個のノードに接続される光伝送路が3本必要となることを示しているに過ぎない。一般にバックプレーン100を介して一つのハブに接続されているノードの数がk個である場合は、この光伝送線の数は(k−1)本となる。
The
<この発明の実施の形態の光結合システム>
図5を参照してこの発明の実施の形態の光結合システムの基本構成及びその動作の概略について説明する。図5は、この発明の実施の形態の光結合システムの概略的ブロック構成図である。図5に示す光結合システムでは、図4に示したノード110を具えていることを想定してある。すなわち、ハブが出力用の光ソケットを3つ、入力用の光ソケットを3つの合計6つの光ソケットを有している。そして、ハブとノード間において双方向通信が可能であるように、ハブとノード間は入出力各6本の伝送路で結合される。
<Optical Coupling System of Embodiment of the Invention>
With reference to FIG. 5, an outline of the basic configuration and operation of the optical coupling system according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a schematic block diagram of the optical coupling system according to the embodiment of the present invention. The optical coupling system shown in FIG. 5 is assumed to include the
この光結合システムは、3つ以上のノードと、第1〜第3の3つのハブと、ノードと第1〜第3のハブとを結ぶ光バックプレーンを具えて構成される。そして複数のノードから、任意に選択された2つで1組を構成するノード対は、第1〜第3のハブのいずれか1つのハブに共通に接続されている。 This optical coupling system includes three or more nodes, first to third hubs, and an optical backplane that connects the nodes to the first to third hubs. And a plurality of nodes, the node pair which constitutes the 2 Tsude pair chosen arbitrarily, Ru Tei is connected in common to any one of the hubs of the first to third hub.
図5では、この発明の実施の形態の光結合システムが具える第1〜第6のノードをそれぞれノードN1〜N6と示してあり、第1〜第3のハブをそれぞれHub-1〜Hub-3と示してある。すなわち、図5に示す光結合システムは、k=3N=6、N=2である場合を示している。以後、第1〜第6のノードをそれぞれノードN1〜N6と表記し、第1〜第3のハブをそれぞれHub-1〜Hub-3と表記することもある。図5では、ハブとノード間の接続は簡単のため一本の線で示されているが、実際には図8に示すように同一のハブに接続されている4個のノード間を1対1で独立に接続するため3本の入力線と3本の出力線で一つのハブと接続されている。 In FIG. 5, the first to sixth nodes included in the optical coupling system according to the embodiment of the present invention are indicated as nodes N1 to N6, respectively, and the first to third hubs are indicated as Hub-1 to Hub- It is shown as 3. That is, the optical coupling system shown in FIG. 5 shows a case where k = 3N = 6 and N = 2. Hereinafter, the first to sixth nodes may be referred to as nodes N1 to N6, respectively, and the first to third hubs may be referred to as Hub-1 to Hub-3, respectively. In FIG. 5, the connection between the hub and the node is shown by a single line for the sake of simplicity, but in reality, as shown in FIG. 8, a pair of four nodes connected to the same hub is connected. In order to connect independently with 1, it is connected to one hub with three input lines and three output lines.
図5では、ノードN1〜N4が集合G(1)の要素であり、ノードN3〜N6が集合G(2)の要素であり、ノードN1〜N2及びノードN5〜N6が集合G(3)の要素である。Hub-1に接続されるノードが集合G(1)に属し、Hub-2に接続されるノードが集合G(2)に属し、Hub-3に接続されるノードが集合G(3)に属している。集合G(1)の補集合である集合G'(1)の要素は、ノードN5及びN6であり、集合G(2)の補集合である集合G'(2)の要素は、ノードN1及びN2である。 In FIG. 5, the nodes N1 to N4 are elements of the set G (1), the nodes N3 to N6 are elements of the set G (2), and the nodes N1 to N2 and the nodes N5 to N6 are the elements of the set G (3). Is an element. Nodes connected to Hub-1 belong to set G (1), nodes connected to Hub-2 belong to set G (2), and nodes connected to Hub-3 belong to set G (3) ing. The elements of set G ′ (1), which is the complement of set G (1), are nodes N5 and N6, and the elements of set G ′ (2), which is the complement of set G (2), are nodes N1 and N2.
したがって、
G(1)={N1, N2, N3, N4} (1)
G(2)={N3, N4, N5, N6} (2)
G(3)={N1, N2, N5, N6} (3)
G'(1)={N5, N6} (4)
G'(2)={N1, N2} (5)
であるから、式(1)及び式(5)から
G(1)∩G'(2)={N1, N2}=G'(2) (6)
となり、式(2)及び式(4)から
G'(1)∩G(2)={N5, N6}=G'(1) (7)
となる。
Therefore,
G (1) = {N1, N2, N3, N4} (1)
G (2) = {N3, N4, N5, N6} (2)
G (3) = {N1, N2, N5, N6} (3)
G '(1) = {N5, N6} (4)
G '(2) = {N1, N2} (5)
Therefore, from Equation (1) and Equation (5)
G (1) ∩G '(2) = {N1, N2} = G' (2) (6)
From Equation (2) and Equation (4)
G '(1) ∩G (2) = {N5, N6} = G' (1) (7)
It becomes.
また、式(4)及び式(5)から
G'(1)∪G'(2)={N1, N2, N5, N6} (8)
となるから、式(3)、式(6)〜式(8)から、G(3)は、次式(9)を満たしている。
G(3)=G'(1)∪G'(2)=[G(1)∩G'(2)]∪[G'(1)∩G(2)] (9)
すなわち、集合G(3)が集合G(1)と集合G(2)の排他的論理和で与えられる関係に設定されている。
From Equation (4) and Equation (5)
G '(1) ∪G' (2) = {N1, N2, N5, N6} (8)
Therefore, from the equations (3) and (6) to (8), G (3) satisfies the following equation (9).
G (3) = G '(1) ∪G' (2) = [G (1) ∩G '(2)] ∪ [G' (1) ∩G (2)] (9)
That is, the set G (3) is set to a relationship given by the exclusive OR of the set G (1) and the set G (2).
図5において、Hub-1に接続される集合G(1)に属するノードとHub-1とを破線で囲ってG1と示してあり、Hub-2に接続される集合G(2)に属するノードとHub-2とを破線で囲ってG2と示してあり、Hub-3に接続される集合G(3)に属するノードとHub-1とを破線で囲ってG3と示してある。 In FIG. 5, the nodes belonging to the set G (1) connected to Hub-1 and Hub-1 are surrounded by broken lines and indicated as G1, and the nodes belonging to the set G (2) connected to Hub-2 And Hub-2 are surrounded by a broken line and indicated as G2, and a node belonging to the set G (3) connected to Hub-3 and Hub-1 are surrounded by a broken line and indicated as G3.
ノードN1とN2はHub-1に接続されており、ノードN2とN3はHub-1に接続されており、ノードN3とN4はHub-1に接続されており、ノードN4とN5はHub-2に接続されており、ノードN5とN6はHub-2に接続されている。ノードN1とN3のノード対等、任意に選択された2つで1組を構成するノード対は、Hub-1〜Hub-3のいずれか1つのハブに共通に接続されている。 Nodes N1 and N2 are connected to Hub-1, Nodes N2 and N3 are connected to Hub-1, Nodes N3 and N4 are connected to Hub-1, and Nodes N4 and N5 are Hub-2 Nodes N5 and N6 are connected to Hub-2. A node pair that constitutes a set of two arbitrarily selected nodes, such as the node pair of the nodes N1 and N3, is commonly connected to any one hub of Hub-1 to Hub-3.
また、ノードN1はHub-1を介してノードN2、N3及びN4に1対1の関係で接続され、Hub-3を介してノードN5及びN6に1対1の関係で接続されている。ノードN2〜N6についても同様にHub-1〜Hub-3のいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で独立して接続されている。 The node N1 is connected to the nodes N2, N3, and N4 in a one-to-one relationship via Hub-1, and is connected to the nodes N5 and N6 in a one-to-one relationship via Hub-3. Similarly, the nodes N2 to N6 are independently connected in a one-to-one relationship to other nodes via any one hub of Hub-1 to Hub-3.
ノードの数kがk=3×2+1=7である場合は、ノードN1〜N6については上述の図5に示すように接続し、ノードN7についてはHub-1〜Hub-3のいずれか2つに接続すればよい。例えば、ノードN7についてはHub-1とHub-2に接続するか、Hub-1とHub-3に接続するか、Hub-2とHub-3に接続するかのいずれかを選択すればよい。ノードN7の接続については、上述のように3通りの選択肢があり、これらの選択肢については誤解の余地がないので、図5では図示を省略してある。 When the number k of nodes is k = 3 × 2 + 1 = 7, the nodes N1 to N6 are connected as shown in FIG. 5 above, and the node N7 is any one of Hub-1 to Hub-3 Connect to the two. For example, the node N7 may be selected to connect to Hub-1 and Hub-2, connect to Hub-1 and Hub-3, or connect to Hub-2 and Hub-3. There are three options for connecting the node N7 as described above, and there is no room for misunderstanding about these options, so illustration is omitted in FIG.
ノードの数kがk=3×2+2=8である場合は、ノードN1〜N6については上述の図5に示すように接続し、ノードN7及びN8のそれぞれについてはHub-1〜Hub-3のいずれか2つに接続すればよい。ノードN7及びN8の接続については、ノードN7についてはHub-1〜Hub-3のいずれか2つに接続すればよい。例えば、ノードN7についてはHub-1とHub-2に接続するか、Hub-1とHub-3に接続するか、Hub-2とHub-3に接続するかのいずれかを選択すればよい。 When the number k of nodes is k = 3 × 2 + 2 = 8, the nodes N1 to N6 are connected as shown in FIG. 5 and the nodes N7 and N8 are connected to Hub-1 to Hub−. Connect to any two of 3. As for the connection of the nodes N7 and N8, the node N7 may be connected to any two of Hub-1 to Hub-3. For example, the node N7 may be selected to connect to Hub-1 and Hub-2, connect to Hub-1 and Hub-3, or connect to Hub-2 and Hub-3.
また、ノードN8についてはHub-1とHub-2に接続するか、Hub-1とHub-3に接続するか、Hub-2とHub-3に接続するかのいずれかを選択すればよい。この場合、ノードN7をHub-1とHub-2に接続した場合、ノードN8はHub-1とHub-3に接続するか、Hub-2とHub-3に接続するかのいずれかを選択するのがよい。すなわち、ノードN8を接続するHubについては、ノードN7を接続するHubの組を避けて選択するのがよい。そうすることで、各Hubに接続させるノードの数のばらつきを小さくでき、結果として各ハブが具える光端子数を最小にすることができる。 Further, the node N8 may be selected from either connecting to Hub-1 and Hub-2, connecting to Hub-1 and Hub-3, or connecting to Hub-2 and Hub-3. In this case, if node N7 is connected to Hub-1 and Hub-2, node N8 selects either Hub-1 and Hub-3 or Hub-2 and Hub-3. It is good. That is, it is preferable to select a hub that connects the node N8 while avoiding a set of hubs that connect the node N7. By doing so, the variation in the number of nodes connected to each hub can be reduced, and as a result, the number of optical terminals included in each hub can be minimized.
ノードの数kがk=3N、k=3N+1及びk=3N+2である場合として、N=2である場合を例にして説明したが、Nが3以上であっても、ノードの数が増えるだけであり、同様にハブとノードの接続を行うことが可能である。 The case where the number k of nodes is k = 3N, k = 3N + 1, and k = 3N + 2 and N = 2 is described as an example, but even if N is 3 or more, Only the number increases, and it is possible to connect the hub and the node in the same way.
<光バックプレーンによる接続>
光バックプレーンが具える光伝送路を介して、Hub-1〜3と、ノードN1〜N6のそれぞれの端子がどのように接続されるかについて、図6を参照して説明する。図6は、図5を参照して説明したこの発明の実施の形態の光結合システムにおいて、光学的静的網を具える3個のハブ(Hub-1〜3)、及び6個のノード(N1〜N6)がそれぞれ具える光ソケットと、これらの光ソケットを結ぶ光バックプレーンに形成される光伝送路との関係を示す図である。
<Connection by optical backplane>
A description will be given of how the terminals of Hub-1 to Hub-3 and nodes N1 to N6 are connected via an optical transmission line provided in the optical backplane with reference to FIG. FIG. 6 shows an optical coupling system according to an embodiment of the present invention described with reference to FIG. 5, three hubs (Hub-1 to 3) including an optical static network, and six nodes ( It is a figure which shows the relationship between the optical socket which each of N1-N6) provides, and the optical transmission path formed in the optical backplane which connects these optical sockets.
光バックプレーンに形成される光伝送路には、複数本の光ファイバを並列に配列して構成される、通常のフラット光ファイバケーブルを利用するのが好適である。以後、複数本の光ファイバを並列に配列して構成されるフラット光ファイバケーブルを、光ファイバープレートということもある。光ファイバープレートは、JPCA規格であるJPCA-PE02に規定されて作製された光配線板の中から適宜選択して利用することが可能である。 For the optical transmission line formed on the optical backplane, it is preferable to use a normal flat optical fiber cable configured by arranging a plurality of optical fibers in parallel. Hereinafter, a flat optical fiber cable configured by arranging a plurality of optical fibers in parallel may be referred to as an optical fiber plate. The optical fiber plate can be used by appropriately selecting from optical wiring boards manufactured according to JPCA-PE02, which is a JPCA standard.
図6において、集合G(1)に属するノードとHub-1とを破線で囲ってG1と示してあり、集合G(2)に属するノードとHub-2とを破線で囲ってG2と示してあり、集合G(3)に属するノードとHub-3とを破線で囲ってG3と示してある。また、図6では、光バックプレーンに形成される光伝送路を太線で示し、信号の伝送方向を太線で示した光伝送路の終端に矢印を付して示してある。光伝送路の先端に付した矢印は、信号の伝送方向を示している。 In FIG. 6, the nodes belonging to the set G (1) and Hub-1 are surrounded by broken lines and indicated as G1, and the nodes belonging to the set G (2) and Hub-2 are surrounded by broken lines and indicated as G2. Yes, a node belonging to the set G (3) and Hub-3 are surrounded by a broken line and indicated as G3. In FIG. 6, the optical transmission line formed on the optical backplane is indicated by a thick line, and the signal transmission direction is indicated by a thick line with an arrow attached to the end of the optical transmission line. An arrow attached to the tip of the optical transmission line indicates the signal transmission direction.
図6は、図4を参照して説明したノードを利用することを前提にして作成されている。すなわち、Hub-1〜3のそれぞれがノード間を接続する光伝送路を送信用3本と受信用3本の合計6本ずつ設けられている例が示してある。ノードN1〜N6の各ノードが送信用ソケットとして(1、2、3)及び(7、8、9)を具えており、受信用ソケットとして(4、5、6)及び(10、11、12)を具えている。以後、ソケットの識別番号である(1、2、3)等を、ポート番号ということもある。また、ポート番号(1、2、3)等で指定されるソケットを単にポートと言うこともある。 FIG. 6 is created on the assumption that the node described with reference to FIG. 4 is used. That is, an example is shown in which each of Hub-1 to Hub-3 is provided with a total of six optical transmission paths connecting three nodes, three for transmission and three for reception. Each of the nodes N1 to N6 has (1, 2, 3) and (7, 8, 9) as transmission sockets, and (4, 5, 6) and (10, 11, 12) as reception sockets. ). Hereinafter, the socket identification number (1, 2, 3) or the like may be referred to as a port number. A socket specified by a port number (1, 2, 3) or the like may be simply referred to as a port.
図6では煩雑を避けるため、ノードN1〜N6のそれぞれのソケットに1本の光伝送路が接続されているように示されているが、図4を参照して説明したノードを利用することを前提とすると、3本の光伝送路が接続されている。 In FIG. 6, for the sake of simplicity, it is shown that one optical transmission line is connected to each of the sockets of the nodes N1 to N6. However, it is assumed that the node described with reference to FIG. 4 is used. Assuming that three optical transmission lines are connected.
Hub-1〜3は、それぞれ光コネクタHUA、HDA、HUB及びHDBの4個の光コネクタを具えている。光コネクタHUAはポート番号が1〜3である入力端及びポート番号が4〜6である出力端を具えた光コネクタであり、光コネクタHDAはポート番号が1〜3である入力端及びポート番号が4〜6である出力端を具えた光コネクタであり、光コネクタHUBはポート番号が7〜9である入力端及びポート番号が10〜12である出力端を具えた光コネクタであり、光コネクタHDBはポート番号が7〜9である入力端及びポート番号が10〜12である出力端を具えた光コネクタである。
図7を参照して、G(1)に属するノードN1〜N4とHub-1との接続ついてより詳細に説明する。図7は、G(1)に属する第1のハブ(Hub-1)と第1〜第4のノード(N1〜N4)のそれぞれの接続端子との接続の形態の詳細を示す構成図である。G(2)に属するノードN3〜N6とHub-2との接続、及びG(3)に属するノードN1、N2、N5、N6とHub-3との接続についても同様である。 With reference to FIG. 7, the connection between the nodes N1 to N4 belonging to G (1) and Hub-1 will be described in more detail. FIG. 7 is a configuration diagram showing details of a connection form between the first hub (Hub-1) belonging to G (1) and the connection terminals of the first to fourth nodes (N1 to N4). . The same applies to the connection between the nodes N3 to N6 belonging to G (2) and Hub-2 and the connection between the nodes N1, N2, N5, N6 belonging to G (3) and Hub-3.
図7においては、Hub-1がノード間を接続する光伝送路を送信用3本と受信用3本の合計6本ずつ設けられている例が光伝送路の本数を省略せずに示してある。ノードN1〜N6の各ノードが送信用ソケットとして(1、2、3)及び(7、8、9)を具えており、受信用ソケットとして(4、5、6)及び(10、11、12)を具えている。そしてこの各ソケットの全てに光伝送路が接続されている。光伝送路の先端に付した矢印は、信号の伝送方向を示している。 In FIG. 7, an example in which Hub-1 has six optical transmission lines connecting three nodes, three for transmission and three for reception, is shown without omitting the number of optical transmission lines. is there. Each of the nodes N1 to N6 has (1, 2, 3) and (7, 8, 9) as transmission sockets, and (4, 5, 6) and (10, 11, 12) as reception sockets. ). An optical transmission line is connected to all the sockets. An arrow attached to the tip of the optical transmission line indicates the signal transmission direction.
ノードN1とHub-1とは光ファイバープレート190で光学的に結合されており、ノードN2とHub-1とは光ファイバープレート192で光学的に結合されており、ノードN3とHub-1とは光ファイバープレート194で光学的に結合されており、ノードN4とHub-1とは光ファイバープレート196で光学的に結合されている。光ファイバープレート190、192、194及び196は、光バックプレーン106に設置されている。
Node N1 and Hub-1 are optically coupled by an
同様に、Hub-2とノードN3〜N6との光学的結合、及びHub-3とノードN1、N2、N5、N6との光学的結合に使われる光ファイバープレートも光バックプレーン106に設置されている。Hub-1とノードN1〜N4との光学的結合、Hub-2とノードN3〜N6との光学的結合、及びHub-3とノードN1、N2、N5、N6との光学的結合に使われるそれぞれの光ファイバープレートを構成する光配線板は、光バックプレーン上で層状に積層させる構成とすればよい。
Similarly, an optical fiber plate used for optical coupling between Hub-2 and nodes N3 to N6 and between Hub-3 and nodes N1, N2, N5, and N6 is also installed on the
図6では、説明の便宜上Hub-1〜3のそれぞれが光コネクタHUA、HDA、HUB及びHDBの4個のコネクタを具えている場合を示しているが、これに限定されるものではない。例えば、ポート番号が1〜6である入力端及びポート番号が7〜12である出力端を具えた光コネクタHA(HUAとHDAとが一体化された光コネクタ)と、ポート番号が1〜6である入力端及びポート番号が7〜12である出力端を具えた光コネクタHB(HUBとHDBとが一体化された光コネクタ)とを具える構成とすることも可能である。どのような数の入出力端を具える光コネクタを使うかは設計的事項に属する。
Although FIG. 6 shows a case where each of
図6に示す、Hub-1〜3のそれぞれが具える光コネクタHUA、HDA、HUB及びHDBの4個の光コネクタとしては、MTコネクタを適宜利用することが可能である。また、JPCA規格であるJPCA-PE03-01に規定されて作製された光コネクタから適宜選択して利用することが可能である。
As the four optical connectors HUA, HDA, HUB, and HDB included in each of
図6及び図7において、Hub-1〜3については破線の長方形で囲って示してあり、その破線の長方形内には光コネクタの識別記号であるHUA、HDA、HUB及びHDBと、それぞれポート番号だけを示してある。HUA、HDA、HUB及びHDBの各ポートを結ぶ光伝送路である光学的静的網については、図示を省略してある。そこで次にこの光学的静的網の実施形態例について説明する。
In FIGS. 6 and 7,
<光学的静的網>
図8を参照して、この発明の実施の形態の光結合システムに用いて好適な光学的静的網の実施形態例について説明する。図8は、この発明の実施の形態の光結合システムに用いて好適な静的網の概略的構成図である。図8では、G(1)に属するノードN1〜N4とHub-1との接続に関し、Hub-1が具える光学的静的網について示してあるが、Hub-2が具える光学的静的網、及びHub-3が具える光学的静的網についても同様である。Hub-2及びHub-3がそれぞれ具える光学的静的網については、HUA、HDA、HUB及びHDBの各ポート番号を図6に示すポート番号と対応するように、HUA、HDA、HUB及びHDBの各ポート番号とノードN1〜N6の具えるソケット番号とを付け替えれば、図8と同様の構成とすることが可能である。
<Optical static network>
With reference to FIG. 8, an embodiment of an optical static network suitable for use in the optical coupling system according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a static network suitable for use in the optical coupling system according to the embodiment of the present invention. In FIG. 8, regarding the connection between the nodes N1 to N4 belonging to G (1) and Hub-1, the optical static network provided by Hub-1 is shown, but the optical static provided by Hub-2 is shown. The same applies to the net and the optical static net included in Hub-3. For the optical static networks that Hub-2 and Hub-3 have, respectively, HUA, HDA, HUB, and HDB so that the port numbers of HUA, HDA, HUB, and HDB correspond to the port numbers shown in Fig. 6. 8 and the socket numbers provided in the nodes N1 to N6 can be replaced with each other, the configuration similar to that shown in FIG. 8 can be obtained.
図8において、破線の長方形でHub-1(130)及び静的網132の存在を示してある。Hub-1は、上述したように光コネクタHUA、HDA、HUB及びHDBの4個の光コネクタを具え、各光コネクタは3個の入力ポート及び3個の出力ポートを具えている。図8において、3個の入力ポート及び3個の出力ポートを具えるノードN1〜N4の光コネクタを、簡単のためにN1〜N4と示してある。
In FIG. 8, the presence of the Hub-1 (130) and the
上述したように、N1のポート1〜3は出力ポートであり、ポート4〜6は入力ポートである。同様に、N2のポート1〜3は出力ポートであり、ポート4〜6は入力ポートである。N3のポート1〜3は出力ポートであり、ポート4〜6は入力ポートである。N4のポート1〜3は出力ポートであり、ポート4〜6は入力ポートである。
As described above,
また、光コネクタHUA、HDA、HUB及びHDBの4個の光コネクタのそれぞれは、ノードN2、N1、N3、及びN4が具える光コネクタと光伝送路を介して結合されている。光コネクタHUAのポート1〜3は入力ポートであり、ポート4〜6は出力ポートである。光コネクタHDAのポート1〜3は入力ポートであり、ポート4〜6は出力ポートである。光コネクタHUBのポート7〜9は入力ポートであり、ポート10〜12は出力ポートである。光コネクタHDBのポート7〜9は入力ポートであり、ポート10〜12は出力ポートである。
Also, each of the four optical connectors, optical connectors HUA, HDA, HUB, and HDB, is coupled to an optical connector including nodes N2, N1, N3, and N4 via an optical transmission line.
図8では、光コネクタHUA、HUB、HDA及びHDBの入力ポートを実線の正方形で、出力ポートを破線に正方形で示してある。また、光コネクタN1と光コネクタHDAとの間、光コネクタN2と光コネクタHUAとの間、光コネクタN3と光コネクタHUBとの間、光コネクタN4と光コネクタHDBとの間は、図6及び図7に示したように、それぞれ光パックプレーンが具える光ファイバープレートで構成された光伝送路で結合されているが、簡潔のために図8ではこれらの光伝送路は図示を省略してある。 In FIG. 8, the input ports of the optical connectors HUA, HUB, HDA, and HDB are indicated by solid squares and the output ports are indicated by squares by broken lines. Further, between the optical connector N1 and the optical connector HDA, between the optical connector N2 and the optical connector HUA, between the optical connector N3 and the optical connector HUB, between the optical connector N4 and the optical connector HDB, FIG. As shown in FIG. 7, they are coupled by optical transmission lines each composed of an optical fiber plate having an optical pack plane, but for the sake of simplicity, these optical transmission lines are not shown in FIG. .
図8に光伝送路を太線で示し、信号の伝送方向をそれぞれの太線で示した光伝送路の先端に矢印を付して示してある。図8に示す接続パターンは一例にすぎず、この接続パターンに限られるものではない。静的網を介して接続されているノードの数が全部でn個である場合、各ノードの出力ポート及び入力ポートはそれぞれ(n-1)個必要である。そして、それぞれのノードが具える出力ポート何れもが、当該ノードを除く全ての何れかのノード対して1対1の関係で独立して接続されるという条件を満たしていれば、いかなる接続パターンを形成してもよい。 In FIG. 8, the optical transmission line is indicated by a thick line, and the signal transmission direction is indicated by an arrow at the end of the optical transmission line indicated by the bold line. The connection pattern shown in FIG. 8 is merely an example, and is not limited to this connection pattern. When the total number of nodes connected via the static network is n, (n-1) output ports and input ports are required for each node. Any connection pattern can be used as long as all output ports included in each node satisfy the condition that they are independently connected in a one-to-one relationship to any one of the nodes other than the node. It may be formed.
一般に一つのハブに接続されるノードの個数がn個(nは3以上の整数である。)である場合、これらのノードをN1〜Nnとしたとき、ノードN1が具えている(n−1)個の出力ポートは、ノードN1を除き、ノードN2が具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと、ノードN3が具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと、...ノードNnが具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと接続される。ノードN2が具えている(n−1)個の出力ポートは、ノードN2を除き、ノードN1が具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと、ノードN3が具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと、...ノードNnが具えている(n−1)個の入力ポートの内の一つの入力ポートと接続される。ノードN3からノードNnがそれぞれ具えている(n−1)個の出力ポートについても同様である。 In general, when the number of nodes connected to one hub is n (n is an integer of 3 or more), when these nodes are N1 to Nn, the node N1 is provided (n−1 ) Output ports, except for node N1, one input port of (n−1) input ports provided by node N2 and (n−1) inputs provided by node N3 It is connected to one input port of the ports and one input port of the (n−1) input ports provided by the node Nn. The (n−1) output ports included in the node N2 include one input port among the (n−1) input ports included in the node N1 and the node N3 except for the node N2. It is connected to one input port of the (n−1) input ports, and one input port of the (n−1) input ports provided with the node Nn. The same applies to the (n−1) output ports provided by the nodes N3 to Nn.
従って、図8に示す4つの各ノードは一つのハブと接続するための送信用3本、及び受信用3本の合計6本の光伝送路を接続するための光端子(入力ポート3つ、及び出力ポート3つ)を設ければよいこととなる。具体的には、以下のように、Hub-1とノードN1〜N4とが接続される。 Accordingly, each of the four nodes shown in FIG. 8 has optical terminals (three input ports, three input ports for connecting a total of six optical transmission lines, three for transmission and three for reception to be connected to one hub . And three output ports). Specifically, Hub-1 and nodes N1 to N4 are connected as follows.
上述の例では、1ビット単位でのノード間の送受信について述べたが、Mビット単位で送受信するためには、接続線数および接続端子数をM倍にすればよい。In the above example, transmission / reception between nodes in units of 1 bit has been described. However, in order to perform transmission / reception in units of M bits, the number of connection lines and the number of connection terminals may be increased M times.
図8に示すHub-1に接続されるノードは、ノードN1〜N4の4つであるので、ノードN1が具えている3個の出力ポート(1、2、3)は、ノードN1を除き、ノードN2が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと、ノードN3が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと、ノードN4が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと接続される。ノードN2が具えている3個の出力ポート(1、2、3)は、ノードN2を除き、ノードN1が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと、ノードN3が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと、ノードN4が具えている3個の入力ポート(4、5、6)の内の一つの入力ポートと接続される。ノードN3及びノードN4がそれぞれ具えている3個の出力ポートについても同様である。 Since the nodes connected to Hub-1 shown in FIG. 8 are the four nodes N1 to N4, the three output ports (1, 2, 3) provided by the node N1 are excluded except for the node N1. One of the three input ports (4, 5, 6) provided by node N2 and one of the three input ports (4, 5, 6) provided by node N3 The input port is connected to one of the three input ports (4, 5, 6) included in the node N4. The three output ports (1, 2, 3) provided by the node N2 are one input port among the three input ports (4, 5, 6) provided by the node N1, except for the node N2. And one of the three input ports (4, 5, 6) provided by the node N3 and one of the three input ports (4, 5, 6) provided by the node N4. Connected to one input port. The same applies to the three output ports provided by the node N3 and the node N4, respectively.
接続パターンを決定するに当たり、光伝送路が互いに交差する点において、3個以上の光伝送路が同一の位置で交差することがないように光伝送路を配置するのがよい。 In determining the connection pattern, it is preferable to arrange the optical transmission lines so that three or more optical transmission lines do not intersect at the same position at the point where the optical transmission lines intersect each other.
これは、3個以上の光伝送路が同一の位置で交差すると、この交差点において、光伝送路の重なりのための積層厚みが厚くなり、この交差点の近傍で、光伝送路の曲げの曲率半径を小さくする必要が生じる。光伝送路はできるだけ曲率半径が大きくなるように曲げるのが、光損失の大きさを小さく保つ上で、また、光伝送路に加わる応力の大きさを小さくする上で望ましい。従って、光伝送路を、曲率半径を小さくして曲げざるを得なくなるような、3個以上の光伝送路が1点で交差する配線形態を採らないのが望ましい。 This is because when three or more optical transmission lines intersect at the same position, the laminated thickness for overlapping the optical transmission lines increases at this intersection, and the bending radius of curvature of the optical transmission line is increased in the vicinity of this intersection. Need to be reduced. It is desirable to bend the optical transmission line so that the radius of curvature is as large as possible in order to keep the magnitude of optical loss small and to reduce the magnitude of stress applied to the optical transmission line. Therefore, it is desirable not to adopt a wiring configuration in which three or more optical transmission paths intersect at one point, so that the optical transmission path must be bent with a reduced radius of curvature.
ハブが具える静的網を形成するには、高分子フィルム等のフレキシブルなシート又は基板上の光ファイバを挟んで積層構造に形成した光配線板を利用することが可能である。光配線板としては、JPCA規格であるJPCA-PE02-01に規定されて作製された光配線板から適宜選択して利用することが可能である。JPCA-PE02-01に規定されて作製された光配線板には、フレキシブルなシート又は基板上に、光ファイバを1対1の関係で独立して接続する配線パターンで配線しかつ固定して、その上に保護膜を設けて形成されるフレキシブル光ファイバ配線板が存在する。このフレキシブル光ファイバ配線板を、ハブ130の配線ボードに貼り付けることによって、この発明の光結合システムに利用して好適な静的網を形成することができる。
In order to form a static net provided with a hub, it is possible to use an optical wiring board formed in a laminated structure with a flexible sheet such as a polymer film or an optical fiber on a substrate interposed therebetween. As the optical wiring board, it is possible to appropriately select and use an optical wiring board manufactured according to JPCA-PE02-01 which is a JPCA standard. In the optical wiring board manufactured as defined in JPCA-PE02-01, the optical fiber is wired and fixed on a flexible sheet or substrate in a one-to-one relationship independently, and fixed. There is a flexible optical fiber wiring board formed by providing a protective film thereon. By sticking this flexible optical fiber wiring board to the wiring board of the
10、60、110、112、114:ノード
10-1、60-1、110-1、112-1:パケット信号処理回路
10-2、30-2、60-2、110-2、112-2:光電変換器
30、130:ハブ
30-1:動的網
80、106:光バックプレーン
100:バックプレーン
102:電源配線バックプレーン
104:電気バックプレーン
120:電源
132:静的網
134:管理システム
140:受信パケット信号処理部
142、166、174、182:P/S変換器
144、168、176、184:E/O変換器
146、156:光ソケット
150:送信パケット信号処理部
152、162、170、178:S/P変換器
154、164、172、180:O/E変換器
158、160:電気ソケット
190、192、194、196:光ファイバープレート
200:外部ネットワーク
10, 60, 110, 112, 114: Node
10-1, 60-1, 110-1, 112-1: Packet signal processing circuit
10-2, 30-2, 60-2, 110-2, 112-2: Photoelectric converter
30, 130: Hub
30-1: Dynamic network
80, 106: Optical backplane
100: Backplane
102: Power supply wiring backplane
104: Electric backplane
120: Power supply
132: Static network
134: Management system
140: Received packet signal processor
142, 166, 174, 182: P / S converter
144, 168, 176, 184: E / O converter
146, 156: Optical socket
150: Transmission packet signal processor
152, 162, 170, 178: S / P converter
154, 164, 172, 180: O / E converter
158, 160: Electrical socket
190, 192, 194, 196: Optical fiber plate
200: External network
Claims (10)
前記ノード相互間の通信を媒介するサブシステムである第1〜第3の3つのハブ(Hub)と、
前記複数のノードと前記第1〜第3のハブとを結ぶ光伝送路を有する光バックプレーンを具え、
前記複数のノードから、任意に選択された2つで1組を構成するノード対は、前記第1〜第3のハブのいずれか1つのハブに共通に接続されており、
前記第1〜第3のハブはそれぞれ静的網(static network)を具えており、及び
前記複数のノードの各々は、前記第1〜第3のハブのいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で独立して接続され、
前記第1〜第3のそれぞれのハブには、少なくとも1対の互いに異なるノード対が接続されている
ことを特徴とする光結合システム。 Three or more nodes (Nodes), which are electrical circuit subsystems that are units of information transmission,
First to third three hubs (Hub) that are subsystems that mediate communication between the nodes;
Comprising an optical backplane having an optical transmission line connecting the plurality of nodes and the first to third hubs;
A node pair constituting one set of two arbitrarily selected from the plurality of nodes is commonly connected to any one of the first to third hubs,
Each of the first to third hubs includes a static network, and each of the plurality of nodes is connected to another one through one of the first to third hubs. Connected to the nodes independently in a one-to-one relationship,
At least one pair of different node pairs is connected to each of the first to third hubs .
前記ノード相互間の通信を媒介するサブシステムである第1〜第3の3つのハブ(Hub)と、
前記複数のノードと前記第1〜第3のハブとを結ぶ光伝送路を有する光バックプレーンを具え、
前記第1のハブに接続されるノードが集合G(1)に属し、前記第2のハブに接続されるノードが集合G(2)に属し、前記第3のハブに接続されるノードが集合G(3)に属し、
前記集合G(3)が前記集合G(1)と前記集合G(2)の排他的論理和で与えられる関係に設定されており、
その結果、任意のノードが前記3つのノード集合G(1)、G(2)、G(3)のうちのいずれか2つに属するように設定され、
その結果、前記ノードの全集合の任意のノード対は、前記3つのノード集合G(1)、G(2)、G(3)のうちの同一の集合に含まれる関係となっており、
前記第1〜第3のハブはそれぞれ完全網(complete network)を具えており、及び
前記複数のノードの各々は、前記第1〜第3のハブのいずれか1つのハブを介して他のノードに対して1対1の関係で接続されていることを特徴とする光結合システム。 Three or more nodes (Nodes), which are electrical circuit subsystems that are units of information transmission,
First to third three hubs (Hub) that are subsystems that mediate communication between the nodes;
Comprising an optical backplane having an optical transmission line connecting the plurality of nodes and the first to third hubs;
Nodes connected to the first hub belong to the set G (1), nodes connected to the second hub belong to the set G (2), and nodes connected to the third hub are set Belonging to G (3),
The set G (3) is set to a relationship given by an exclusive OR of the set G (1) and the set G (2);
As a result, an arbitrary node is set to belong to any two of the three node sets G (1), G (2), G (3),
As a result, an arbitrary node pair of the entire set of nodes has a relationship included in the same set of the three node sets G (1), G (2), G (3),
The first to third hubs each have a complete network , and each of the plurality of nodes is connected to another node via any one of the first to third hubs. optical coupling system characterized in that it is connected in a one-to-one relationship with.
前記ノード相互間の通信を媒介するサブシステムである前記第1〜第3の3つのハブ(Hub)と、
k個の前記ノードと前記第1〜第3のハブとを結ぶ光伝送路を有する光バックプレーンを具え、
前記ノードの数kがk=3Nであって、第1〜第2Nのノードを前記集合G(1)の要素とし、第(N+1)〜第3Nのノードを前記集合G(2)の要素とし、前記集合G(1)とG(2)の排他的論理和である、第1〜第Nのノード及び第(2N+1)〜第3Nのノードを前記集合G(3)の要素とすることを特徴とする請求項2に記載の光結合システム。
ここで、Nは2以上の整数である。 K pieces of said nodes is an electric circuit subsystem as a unit of information transmission and (Node),
The node first to third three hub communications between each other a subsystem that mediates the (Hub),
The optical backplane comprising having a light transmission path connecting the k number the node between said first to third hub,
And the number k of the node is a k = 3N, the nodes of the first to 2N and the element of the set G (1), of the (N + 1) ~ node the set G of the 3N (2) as an element, exclusively a logical sum of the node of the first to N and the (2N + 1) ~ a 3N node the set G (3) of the group G (1) and G (2) optical coupling system of claim 2, wherein the Ruco be between.
Here, N is an integer of 2 or more.
前記ノード相互間の通信を媒介するサブシステムである前記第1〜第3の3つのハブ(Hub)と、
k個の前記ノードと前記第1〜第3のハブとを結ぶ光伝送路を有する光バックプレーンを具え、
前記ノードの数kがk=3N+1であって、
第1〜第3Nのノードを前記集合G(1)とG(2)に分配し、第(3N+1)のノードを前記集合G(1)または前記集合G(2)の要素に付け加える
ことを特徴とする請求項2に記載の光結合システム。
ここで、Nは2以上の整数である。 K pieces of said nodes is an electric circuit subsystem as a unit of information transmission and (Node),
The node first to third three hub communications between each other a subsystem that mediates the (Hub),
The optical backplane comprising having a light transmission path connecting the k number the node between said first to third hub,
The number k of nodes is k = 3N + 1,
The first to third N nodes are distributed to the sets G (1) and G (2), and the (3N + 1) th node is added to the elements of the set G (1) or the set G (2) < The optical coupling system according to claim 2, wherein:
Here, N is an integer of 2 or more.
前記ノード相互間の通信を媒介するサブシステムである前記第1〜第3の3つのハブ(Hub)と、
k個の前記ノードと前記第1〜第3のハブとを結ぶ光伝送路を有する光バックプレーンを具え、
前記ノードの数kが、Nを2以上の整数としたとき、k=3N+2であって、
第1〜第3Nのノードを前記集合G(1)とG(2)に分配し、第(3N+1)のノードを前記集合G(1)の要素に付け加え、第(3N+2)のノードを前記集合G(2)の要素に付け加える
ことを特徴とする請求項2に記載の光結合システム。 K pieces of said nodes is an electric circuit subsystem as a unit of information transmission and (Node),
The node first to third three hub communications between each other a subsystem that mediates the (Hub),
The optical backplane comprising having a light transmission path connecting the k number the node between said first to third hub,
The number k of nodes is k = 3N + 2 where N is an integer greater than or equal to 2 ,
The first to third N nodes are distributed to the sets G (1) and G (2), the (3N + 1) th node is added to the elements of the set G (1), and the (3N + 2) th node The optical coupling system according to claim 2, wherein a node is added to an element of the set G (2) .
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