JP5937684B2 - 光ネットワークシステムおよびノード - Google Patents

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Description

本発明は、光ネットワークシステムおよびノードに関する。
光スイッチノードとして、ＯＡＤＭ（optical add /drop multiplexer：光分岐挿入装置）を含む光ネットワークシステムが知られている。ＯＡＤＭの一種として、再構成が可能なＲＯＡＤＭ(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer：遠隔波長制御可能な波長多重化装置)が非特許文献１に開示されている。ここで、その基本構成となるＯＡＤＭについて簡単に説明する。
図１４６は、従来のＯＡＤＭの一構成例を示すブロック図である。図１４６に示すように、ＯＡＤＭは、光ＳＷ（スイッチ）設定部５０１と、光ＳＷ部５０２と、分波部５０３と、合波部５０４と、送受信部５０５−１〜５０５−Ｎとを有する。
図１４７は、図１４６に示したＯＡＤＭが伝送路を介してリング状に接続された、リング型の光ネットワークシステムの構成例を示す図である。
図１４７に示すように、４つのＯＡＤＭ５１０Ａ〜５１０Ｄが陸上に設けられ、リング状の伝送路５２０を介して接続されている。図１４７に示すシステムでは、ＯＡＤＭ５１０ＡとＯＡＤＭ５１０Ｃとの間で送受信される光信号に波長λ１が割り当てられ、ＯＡＤＭ５１０ＡとＯＡＤＭ５１０Ｄとの間で送受信される光信号に波長λ３が割り当てられている。また、ＯＡＤＭ５１０ＢとＯＡＤＭ５１０Ｃとの間で送受信される光信号に波長λ２が割り当てられ、ＯＡＤＭ５１０ＢとＯＡＤＭ５１０Ｄとの間で送受信される光信号に波長λ４が割り当てられている。このようにして、対地間毎に異なる波長の波長パスが設定されている。
また、一都市程度の規模を有する光ネットワークとして構築されるメトロ網（メトロネットワーク）では、例えば非特許文献２に記載されるように、帯域利用効率の観点から波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）が用いられ、ネットワークトロポジとしては例えばリング状のものが使用される。図１４８は、従来のメトロ網の構成を示している。図１４８に示すメトロ網では、リング状に設けられた光ファイバネットワーク５３１に、複数の再構成可能な光分岐挿入多重装置（ＲＯＡＤＭ）５３０がノードとして設けられている。そして、想定した対地間トラヒック量の最大値に合わせて、対地間毎に静的に波長パスを設定することで、波長パスによる光回線交換型の制御がなされ、帯域割当がなされる。図示した例では、地点Ａと地点Ｄとの間では波長λ１によるパスが設定され、地点Ｂと地点Ｄとの間では波長λ２によるパスが設定されている。図１４９Ａ，図１４９Ｂは、このようなＲＯＡＤＭを用いた従来のメトロ網の動作原理を説明する図である。例えば、図１４９Ａに示す地点Ａ〜Ｃから地点Ｄに対し、それぞれ異なる波長λ１〜λ３によるパスが設定されており、地点Ｄでは、図１４９Ｂに示す地点Ａ〜Ｃからのデータ（Ｄａｔａ１〜Ｄａｔａ４）が、相互に時間的に非同期に受信されることになる。
このような従来の光ネットワークでは、想定した最大トラヒックに応じて対地間で静的に波長パスが設定されているので、トラヒック量が少ないときの帯域利用効率の向上が課題となっている。例えば、実際の対地間のトラヒック量が想定値よりも少なく、装置リソースや帯域に空きが生じていても、その対地間の波長パスによる帯域を他の対地間の通信用途に転用することはできない。逆に言えば、特定の対地間でのトラヒック量が想定よりも大きくなった場合に、他の対地間で使用されている波長パスを使用して一部のデータを疎通させることができない。また、対地数分の波長を用意する必要があり、各ＲＯＡＤＭ装置において出力可能な波長の種類によって、対地数が制限される、という問題もある。
また、ＷＤＭ技術とＴＤＭ（Time Division Multiplexing）技術を用いることで、トラヒック収容効率を向上させる光リングＮＷ（Network）（以下、「光リングＮＷ」は、適宜「リング」と称する）が知られている。このような複数のリングを多段接続することで、より広範囲なエリアからのトラヒックを効率的に収容することができる。
非特許文献３には、複数のリングが多段接続されてなるマルチリングＮＷにおける、ＷＤＭ／ＴＤＭでのリング間でのタイムスロット（TS:Time Slot）交換方式が提案されている。
非特許文献３に記載の従来方式では、リング間のファイバ長を調整することで、リング交換点（リング間を接続するノード）において、上位リング内通信用タイムスロット（第１タイムスロットという）と、下位リングから上位リングへのリング間通信用タイムスロット（第２タイムスロットという）と、が衝突することなくタイムスロット交換を行うことが可能となる。
萩本和男、外２名、"早わかり講座 身近になる光ネットワーク（１５） 光コア網を自在に運用できる「ＲＯＡＤＭ」"、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００６年６月１５日、日経ＢＰ社、［２０１２年５月３０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20060607/240199/＞
萩本 和男、山林 由明、高橋 哲夫、"１週間で学ぶネットワークの要点 早わかり講座 身近になる光ネットワーク（１５） 光コア網を自在に運用できる「ＲＯＡＤＭ」"、[online]、日経ＢＰ社、2006年6月15日、［2012年5月15日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20060607/240199/〉
Demonstration of the Interconnection of Two Optical Packet Rings with a Hybrid Optoelectronic Packet Router（アルカテル, ECOC2010）
図１４７に示したように、従来のＯＡＤＭでは、対地間毎に異なる波長の波長パスが設定されるため、リング内に設置可能なノード数が波長数に制限される。図１４７に示す例では、波長数はλ１〜λ４の４つであり、ノード数が符号５１０Ａ〜５１０Ｄで示すように４つである。つまり、従来のリング型の光ネットワークでは、設置可能なノード数が波長数によって制限されてしまう。
また、図１４８、図１４９Ａ、図１４９Ｂを参照して説明したＷＤＭ技術による従来のメトロ網のような光ネットワークでは、対地間で波長パスを静的に設定するため、帯域の利用効率の向上が見込めず、また、特定の対地間でトラヒック量が想定値を上回るようになる事態にも対応できない、という課題がある。
更に、非特許文献３に記載の従来方式では、マルチリングＮＷにおいて、リング間のファイバ長を調整することで、第１タイムスロットと第２タイムスロットとの衝突を回避している。
しかし、実際の商用ＮＷにおいては外気温の変化によりファイバ長の変動が発生する。この結果、リング長が変動し、リング交換点におけるタイムスロット到着タイミングがずれ、リング交換点において、第１タイムスロットと第２タイムスロットとの衝突が発生してしまうという課題がある。
また、単一のリングからなるシングルリングＮＷにおいても、リング上のあるノードを起点となるマスターノード（以下、「光マスターノード」または「起点ノード」ともいう）として、そのマスターノードにおいて周期的（ｔ時間毎）に動作するタイムスロット処理タイミングに対し、リング１周分の伝搬遅延時間がタイムスロットの整数倍ではない時に、マスターノードにおいて他ノードから送信されたタイムスロットの到着タイミングとタイムスロット処理タイミングにずれが生じる。
このため、マスターノードは、他ノードから到着したタイムスロットを処理することができず、他ノードからのタイムスロットを転送することができないという課題がある。
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、波長数に依存せずノード数を増やすことを可能にし、また、ＷＤＭ技術を使用しながら、トラヒック量に応じた動的な帯域割り当てを行うことによって、システム全体としてトラヒック収容効率を向上させ、更に、マスターノードが、他ノードから到着したタイムスロットを処理することができ、他ノードからのタイムスロットを転送することができる光ネットワークシステムおよびノードを提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の光ネットワークシステムは、マスターノードおよび複数の光スイッチノードを含む光ネットワークシステムであって、前記マスターノードは、任意の波長による波長パスを一定時間のタイムスロットに分割し、前記タイムスロットを前記光スイッチノードの各々に割り当てると共に、タイムスロット開始時刻およびタイムスタンプを含む制御信号を前記光スイッチノードの各々に配信し、前記光スイッチノードの各々は、前記マスターノードから前記制御信号を受信すると、伝送遅延時間分だけずれた時間を設定することで決まる、前記光スイッチノードの各々に共通した時刻に基づいて、前記タイムスロットの同期を取ってデータの送受信または方路切替を行う構成とした。
さらに、本発明のノードは、単一のリングからなるシングルリングネットワークまたは複数のリングが多段接続されてなるマルチリングネットワークからなる光ネットワークシステムにおいて、前記リング上に存在するノードであって、自ノードがマスターノードである場合、前記マスターノード以外の各ノードの時刻を設定するタイムスロット制御部と、自ノードが前記マスターノード以外のノードである場合、当該マスターノードにより設定された時刻から第１のタイムスロットを刻む基準タイムスロット同期部と、自ノードが前記マスターノードである場合、当該マスターノードと当該マスターノード以外の各ノードとの間の伝搬遅延時間と、前記リングの１周分の伝搬遅延時間とを基に、当該マスターノード以外の各ノードのうちの特定ノードのオフセット値を算出し、算出したオフセット値を前記特定ノードに設定する遅延測定部と、自ノードが前記特定ノードである場合、自ノードの第１のタイムスロットの開始タイミングを、前記マスターノードにより設定されたオフセット値分だけずらした第２のタイムスロットを刻む複数タイムスロット管理部とを備える構成である。
本発明によれば、波長数に依存せずノード数を増やすことができる。
また、本発明によれば、トラヒック流入量に合わせて各光スイッチノードにおけるタイムスロット割り当てと波長割り当てとを変更できるので、対地間トラヒック量に合わせた動的な帯域割り当てが実現でき、システム全体としてのトラヒック収容効率を向上させることができるようになるとともに、トラヒック収容効率の向上に伴って、利用する波長数や受信器数を削減できる、という効果が得られる。
さらに、本発明によれば、マスターノードは、マスターノードとマスターノード以外の各ノードとの間の伝搬遅延時間と、リングの１周分の伝搬遅延時間と、を基に、マスターノード以外の各ノードに、最大でタイムスロットを２種類配備させる。
このように、マスターノード以外の各ノードに、データ用のタイムスロットを２種類配備させるため、マルチリングネットワークの場合、下位リングのノードに、リング交換点ノードの基準タイムスロットと同期させた上位リング向けタイムスロットを配備させることができ、それにより、リング交換点ノードでのタイムスロットの衝突の発生を回避することができるという効果が得られる。
また、タイムスロットの配備に際して、リングの１周分の伝搬遅延時間を考慮するため、シングルリングネットワークの場合、マスターノードは、リング１周分の伝搬遅延時間がタイムスロットの整数倍ではない時にも、到着したタイムスロットを処理することができ、他ノードからのタイムスロットを転送することができるという効果が得られる。
本発明の一実施形態の光ネットワークシステムの一構成例を示す図である。 図１に示した光ネットワークシステムの光スイッチノードの構成を説明するための機能ブロック図である。 第１の実施形態における光スイッチノードの一構成例を示すブロック図である。 図３に示す光スイッチノードにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。 第１の実施形態におけるマスター光スイッチノードの一構成例を示すブロック図である。 図５に示すマスター光スイッチノードにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。 ＴＳ開始配信機能・ＴＳ同期機能でトリガを利用する場合のバリエーションを示す図である。 図７のトリガ出力間隔が「ＴＳ長」の場合のイメージ図である。 図７のトリガ出力間隔が「ＴＳ周期」の場合のイメージ図である。 図７のトリガ出力間隔が「ＴＳ周期×Ｎ」の場合のイメージ図である。 図７のＮｏ１００１の場合の動作を説明するための図である。 図７のＮｏ１００２の場合の動作を説明するための図である。 図７のＮｏ１００４の場合の動作を説明するための図である。 リング長に対するＴＳ長・ＴＳ周期の設定方法を説明するための時系列図である。 リング長に対するＴＳ長・ＴＳ周期の設定方法を説明するためのシステム図である。 ゆらぎによるタイムスロットのタイミングのずれを示す図である。 タイムスロット内のデータとガードタイムを示す図である。 物理トポロジが片方向リングの場合の構成例を示すブロック図である。 物理トポロジが双方向リングの場合の構成例を示すブロック図である。 トリガ伝送構成のバリエーション例を示す図である。 トリガ伝送構成のバリエーション例を示す図である。 トリガ伝送構成のバリエーション例を示す図である。 トリガ伝送構成のバリエーション例を示す図である。 ＴＳ送受信部と光ＴＳ−ＳＷ部の接続構成である１出力１入力の場合の構成例を示す図である。 ＴＳ送受信部と光ＴＳ−ＳＷ部の接続構成であるキュー毎出力１入力の場合の構成例を示す図である。 ＴＳ送受信部と光ＴＳ−ＳＷ部の接続構成であるキュー毎出力２入力の場合の構成例を示す図である。 クロックの供給方法のバリエーションを説明するための図である。 クロックの供給方法のバリエーションを説明するための図である。 第２の実施形態における光スイッチノードの一構成例を示すブロック図である。 図２１に示す光スイッチノードにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。 第２の実施形態におけるマスター光スイッチノードの一構成例を示すブロック図である。 図２３に示すマスター光スイッチノードにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。 第２の実施形態の光ネットワークシステムにおいて、トリガ出力間隔が「ＴＳ長」の場合の動作を説明するための図である。 第３の実施形態における光スイッチノードの一構成例を示すブロック図である。 図２６に示す光スイッチノードにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。 第３の実施形態におけるマスター光スイッチノードの一構成例を示すブロック図である。 図２８に示すマスター光スイッチノードにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。 第４の実施形態における光スイッチノードの一構成例を示すブロック図である。 図３０に示す光スイッチノードにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。 第４の実施形態におけるマスター光スイッチノードの一構成例を示すブロック図である。 図３２に示すマスター光スイッチノードにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。 ＴＳ開始配信機能・ＴＳ同期機能で時刻を利用し、時刻カウンタが遅延差付き時刻に設定される場合のバリエーションを示す図である。 図３４のＮｏ２００２の場合の動作を説明するための図である。 伝送路遅延時間が付加された時刻の設定方法を説明するためのシステム図である。 伝送路遅延時間が付加された時刻の設定方法を説明するための時系列図である。 遅延付き時刻の設定方法のバリエーションを説明するための図である。 遅延付き時刻の設定方法のバリエーションを説明するための図である。 物理トポロジが片方向リングの場合の構成例を示すブロック図である。 物理トポロジが双方向リングの場合の構成例を示すブロック図である。 物理トポロジが双方向リングの場合の構成例を示すブロック図である。 マスターノードのＤＲＯＰ切替時間を説明するための図である。 マスターノードのＴＳ情報の設定例を示す図である。 リング１周時間の算出方法および設定方法を説明するための図である。 時刻カウンタが共通時刻に設定される場合のバリエーションを示す図である。 第５の実施形態における光スイッチノードの一構成例を示すブロック図である。 図４４に示す光スイッチノードにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。 第５の実施形態におけるマスター光スイッチノードの一構成例を示すブロック図である。 図４６に示すマスター光スイッチノードにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。 第５の実施形態の光ネットワークシステムの構成例を示す図である。 共通時刻設定した場合のＴＳ開始時刻を説明するためのシステム図である。 共通時刻設定した場合のＴＳ開始時刻を説明するための時系列図である。 遅延時間の測定方法を説明するための図である。 第１〜第５の実施形態で適用可能な光ＴＳ−ＳＷを分類した図である。 実施例１の光ＴＳ−ＳＷの構成を説明するための図である。 実施例２の光ＴＳ−ＳＷの構成を説明するための図である。 実施例３の光ＴＳ−ＳＷの構成を説明するための図である。 実施例４の光ＴＳ−ＳＷの構成を説明するための図である。 実施例５の光ＴＳ−ＳＷの構成を説明するための図である。 実施例６の光ＴＳ−ＳＷの構成を説明するための図である。 実施例６の光ＴＳ−ＳＷのＴＷＣ波長要件を示す図である。 実施例７の光ＴＳ−ＳＷの構成を説明するための図である。 実施例７の光ＴＳ−ＳＷのＴＷＣ波長要件を示す図である。 実施例８の光ＴＳ−ＳＷの構成を説明するための図である。 実施例８の光ＴＳ−ＳＷのＴＷＣ波長要件を示す図である。 ＴＷＣおよびＦＷＣを含む光ＴＳ−ＳＷの一構成例を示す図である。 図６０に示すＴＷＣの一構成例を示すブロック図である。 図６０に示すＦＷＣの一構成例を示すブロック図である。 ブロードキャスト＆セレクト型の空間型スイッチの基本構成を示す図である。 ブロードキャスト＆セレクト型の空間型スイッチの他の構成例を示す図である。 本発明に基づく光ネットワークの動作の概要を説明するシステム図である。 本発明に基づく光ネットワークの動作の概要を説明する時系列図である。 本発明の実施の一形態の光ネットワークのネットワーク構成を示す図である。 データ伝送タイミングを示すタイミング図である。 本発明の実施形態のトリガ型構成におけるマスターノードの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態のトリガ型構成における光スイッチノードの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の時刻同期型構成におけるマスターノードの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の時刻同期型構成における光スイッチノードの構成を示すブロック図である。 トラヒック情報を通知する処理を示すタイムシーケンス図である。 バッファあふれの予測を説明する図である。 ＴＳ送受信部から通知される情報の例を説明する図である。 ＴＳ開始配信とＴＳ同期をトリガによって行う場合に想定される各種の例を示す図である。 トリガ型構成におけるタイムスロットとトリガとの関係を説明する図である。 トリガ型構成におけるＴＳ開始配信およびＴＳ同期の動作例を説明する図である。 トリガ型構成におけるＴＳ開始配信およびＴＳ同期の動作例を説明する図である。 トリガ型構成におけるＴＳ開始配信およびＴＳ同期の動作例を説明する図である。 リング状のネットワーク構成を示す図である。 リング長とＴＳ（タイムスロット）長、ＴＳ周期との関係を示す図である。 クロックゆらぎによるタイムスロットタイミングのずれを説明する図である。 タイムスロット内のデータとガードタイムとの関係を説明する図である。 （トリガ型構成における片方向リングの場合での光スイッチノードのリングトポロジを説明する図である。 トリガ型構成における両方向リングの場合での光スイッチノードのリングトポロジを説明する図である。 遅延差付き時刻による時刻設定についての説明図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成における設定用の制御信号の配信の例を説明する図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成における左回り設定を説明する図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成における右回り設定を説明する図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成における時刻設定方法の一例を説明するシステム図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成における時刻設定方法の一例を説明する時系列図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成における遅延測定方法の一例を説明するシステム図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成における遅延測定方法の一例を説明する時系列図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成における片方向リングの場合での光スイッチノードのリングトポロジを説明する図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成における両方向リングの場合での光スイッチノードのリングトポロジを説明する図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成におけるマスターノードでのＤＲＯＰ切替時間を説明するシステム図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成におけるマスターノードのタイムスロット情報の設定例を説明する図である。 遅延差付き時刻方式による時刻同期型構成におけるローカル時刻およびＴＳ開始時刻の配信の動作の一例を説明する図である。 共通時刻による時刻同期についての説明図である。 共通時刻方式による時刻同期型構成での時刻配布および遅延測定方法を説明するシステム図である。 共通時刻方式による時刻同期型構成での時刻配布および遅延測定方法を説明する時系列図である。 共通時刻方式による時刻同期型構成でのＴＳ開始時刻を説明するシステム図である。 共通時刻方式による時刻同期型構成でのＴＳ開始時刻を説明する時系列図である。 制御用リングが１重とされているときのトポロジを把握するための処理を示すタイムシーケンス図である。 トリガ（あるいは制御信号）を伝送するための構成のバリエーションを示すブロック図である。 トリガ（あるいは制御信号）を伝送するための構成のバリエーションを示すブロック図である。 トリガ（あるいは制御信号）を伝送するための構成のバリエーションを示すブロック図である。 トリガ（あるいは制御信号）を伝送するための構成のバリエーションを示すブロック図である。 光ＴＳ−ＳＷ部とＴＳ送受信部との接続構成の別の例を示すブロック図である。 光ＴＳ−ＳＷ部とＴＳ送受信部との接続構成の別の例を示すブロック図である。 光ＴＳ−ＳＷ部とＴＳ送受信部との接続構成の別の例を示すブロック図である。 光ＴＳ−ＳＷ部（波長スイッチ）の構成の概要を示す図である。 光ＴＳ−ＳＷ部（波長スイッチ）の構成の概要を示す図である。 光ＴＳ−ＳＷ部の基本構成を示すブロック図である。 可変波長変換器（ＴＷＣ）の構成を示すブロック図である。 固定波長変換器（ＦＷＣ）の構成を示すブロック図である。 波長スイッチ型の光ＴＳ−ＳＷ部の種々の構成の説明図である。 Ｋ重リングによる光ＴＳ−ＳＷ部の構成例を示すブロック図である。 ２重リング、１ＡＤＤ、１ＤＲＯＰ、ファイバ間交換可能とした光ＴＳ−ＳＷ部の構成例を示すブロック図である。 ２重リング、１ＡＤＤ、１ＤＲＯＰ、ファイバ間交換可能とし、制御用波長を用いる光ＴＳ−ＳＷ部の構成例を示すブロック図である。 ２重リング、１ＡＤＤ、１ＤＲＯＰ、ファイバ間交換可能とした光ＴＳ−ＳＷ部の別の構成例を示すブロック図である。 ＦＷＣを配備しないでファイバ間波長交換とファイバ内波長交換とを可能にした光ＴＳ−ＳＷ部の構成例を示すブロック図である。 ２重リング、１ＡＤＤ、１ＤＲＯＰ、１ファイバあたり１ＡＷＧとし、制御用波長を用いる光ＴＳ−ＳＷ部の構成例を示すブロック図である。 ＦＷＣを用いた２重リング、ＡＤＤ／ＤＲＯＰ１チャネルの光ＴＳ−ＳＷ部の構成例を示すブロック図である。 光ＴＳ−ＳＷ部のＴＷＣ波長要件を示す図である。 ＦＷＣを用いた２重リング、ＡＤＤ／ＤＲＯＰ１チャネルでファイバ内波長交換を可能にした光ＴＳ−ＳＷ部の構成例を示すブロック図である。 光ＴＳ−ＳＷ部のＴＷＣ波長要件を示す図である。 ＦＷＣを用いた２重リング、ＡＤＤ／ＤＲＯＰ１チャネルでファイバ間波長交換、ファイバ内波長交換を可能にした光ＴＳ−ＳＷ部の構成例を示すブロック図である。 光ＴＳ−ＳＷ部のＴＷＣ波長要件を示す図である。 ブロードキャストおよびセレクト型の光ＴＳ−ＳＷ部の基本構成を示す図である。 ブロードキャストおよびセレクト型の光ＴＳ−ＳＷ部の構成の別の例を示す図である。 タイムスロット同期の定義を説明する図である。 本発明の基本アイデアを説明する図である。 下位リングのタイムスロットとリング交換点ノードのタイムスロットとの同期方法を説明する図である。 各ノードの機能ブロックを説明する図である。 M-C、Sub M-C、S-Cの定義を説明する図である。 起点ノードからのタイムスロット開始タイミングの設定方法を説明するシステム図である。 起点ノードからのタイムスロット開始タイミングの設定方法を説明する時系列図である。 各ノードにおける時刻設定方法を説明する図である。 タイムスロット開始タイミングを設定することの効果を説明するシステム図である。 タイムスロット開始タイミングを設定することの効果を説明する時系列図である。 隣接ノード間の伝搬遅延時間の測定方法を説明する図である。 伝搬遅延時間の測定方法を説明する図である。 伝搬遅延時間の測定方法を説明する図である。 リング１周分の伝搬遅延時間の測定方法を説明する図である。 伝搬遅延を考慮に入れた、上位リングへのＡＤＤと下位リングへのＤＲＯＰのタイミング分離を説明する図である。 下位リングから上位リング向けのタイムスロットを説明するシステム図である。 下位リングから上位リング向けのタイムスロットを説明する時系列図である。 マルチリングでの双方向通信時に必要となるタイムスロットの種類を説明するシステム図である。 マルチリングでの双方向通信時に必要となるタイムスロットの種類を説明する図である。 シングルリングＮＷで用いるタイムスロット（順方向）を説明する図である。 シングルリングＮＷで用いるタイムスロット（順方向）を説明する図である。 シングルリングＮＷで用いるタイムスロット（順方向）を説明する図である。 シングルリングＮＷで用いるタイムスロット（逆方向）を説明する図である。 シングルリングＮＷで用いるタイムスロット（逆方向）を説明する図である。 シングルリングＮＷで用いるタイムスロット（逆方向）を説明する図である。 マルチリングＮＷで用いるタイムスロット（順方向）の他の例を説明する図である。 マルチリングＮＷで用いるタイムスロット（順方向）の他の例を説明する図である。 マルチリングＮＷで用いるタイムスロット（順方向）の他の例を説明する図である。 マルチリングＮＷで用いるタイムスロット（順方向）の他の例を説明する図である。 マルチリングＮＷで用いるタイムスロット（逆方向）を説明する図である。 マルチリングＮＷで用いるタイムスロット（逆方向）の他の例を説明する図である。 マルチリングＮＷで用いるタイムスロット（逆方向）の他の例を説明する図である。 マルチリングＮＷで用いるタイムスロット（逆方向）の他の例を説明する図である。 Ｍ−Ｃにおける時刻カウンタ値の配信動作開始時の動作シーケンスを説明する図である。 Ｍ−Ｃにおける初期時刻カウンタ値の配信設定時の動作シーケンスを説明する図である。 Ｍ−Ｃにおける初期時刻カウンタ値の上位リングへの配信時の動作シーケンスを説明する図である。 上位リングのＳｕｂ Ｍ−Ｃにおける初期時刻カウンタ値の受信時の動作シーケンスを説明する図である。 Ｍ−Ｃにおける初期時刻カウンタ値の下位リングへの配信設定時の動作シーケンスを説明する図である。 Ｍ−Ｃにおける初期時刻カウンタ値の下位リングへの配信時の動作シーケンスを説明する図である。 下位リングのＳ−Ｃにおける時刻回答時の動作シーケンスを説明する図である。 Ｓｕｂ Ｍ−ＣにおけるＳ−Ｃの時刻回答の転送時の動作シーケンスを説明する図である。 Ｓｕｂ Ｍ−ＣにおけるＳ−Ｃの時刻回答の転送時の動作シーケンスを説明するシステム図である。 Ｓｕｂ Ｍ−ＣにおけるＳ−Ｃの時刻回答の転送時の動作シーケンスを説明する図である。 逆方向／Ｍ−Ｃ跨ぎ対応のタイムスロットの生成タイミングを説明する図である。 逆方向タイムスロットの生成方法を説明する図である。 順方向跨ぎタイムスロットの生成方法を説明する図である。 逆方向跨ぎタイムスロットの生成方法を説明する図である。 下位リングのノードの実装例（１）を説明する図である。 下位リングのノードの実装例（２）を説明する図である。 本発明が対象とするマルチリングＮＷを説明する図である。 本発明が対象とするシングルリングＮＷを説明する図である。 従来技術の課題とその課題に対する本発明の具体的な解決手段を説明する図である。 従来のＯＡＤＭの一構成例を示すブロック図である。 図１４６に示したＯＡＤＭが伝送路を介してリング状に接続された、リング型の光ネットワークシステムの構成例を示す図である。 従来のメトロ網の構成の一例を示す図である。 ＲＯＡＤＭを用いた波長分割多重による光ネットワークの構成例を示す図である。 ＲＯＡＤＭを用いた波長分割多重による光ネットワークの動作原理を説明する図である。
本発明の実施形態の光ネットワークシステムの構成を説明する。
図１は本発明の実施形態の光ネットワークシステムの一構成例を示す図である。
図１に示すように、光ネットワークシステムは、光スイッチノード（以降、光スイッチノードを単に「ノード」ともいう）１０１Ａ〜１０１Ｄが伝送路（物理パス）を介して接続された構成である。ここでは、光スイッチノード１０１Ａがマスターノード（光マスターノード）であるものとする。なお、図１では、光スイッチノード１０１Ａ〜１０１Ｄが４つの場合を示しているが、光スイッチノードの数は複数であればよく、４つの場合に限らない。また、伝送路はリングとも表現する。
光スイッチノード１０１Ａは、任意の波長λｘによる波長パスを一定時間のタイムスロットに分割し、タイムスロットを光スイッチノード１０１Ｂ〜１０１Ｄに割り当てる。光スイッチノード１０１Ｂ〜１０１Ｄのそれぞれは、マスターノードとなる光スイッチノード１０１Ａから配信される情報に基づいて、タイムスロット（以降の説明において「ＴＳ」ともいう）の同期を取ってデータを送受信する。
図２は図１に示した光ネットワークシステムの光スイッチノードの構成を説明するための機能ブロック図である。
光スイッチノード１０１Ａ〜１０１Ｄは、タイムスロット同期部１５１と、波長スイッチである光ＴＳ−ＳＷ部（光タイムスロットスイッチ部）１５２と、図１に示すルータ等１０３Ａ〜１０３Ｄと光ＴＳ−ＳＷ部１５２との間でデータを送受信するＴＳ送受信部１５３とを有する。なお、ＴＳ−ＳＷは、タイムスロットスイッチの略称であり、以降同様とする。
マスターノードとして機能する光スイッチノード１０１Ａ（マスターノード１０１Ａともいう）では、タイムスロット同期部１５１は、任意の波長による波長パスを一定時間のタイムスロットに分割し、タイムスロットを光スイッチノード１０１Ｂ〜１０１Ｄのそれぞれに割り当てる。マスターノード１０１Ａの光ＴＳ−ＳＷ部１５２は、光スイッチノード１０１Ｂ〜１０１Ｄのそれぞれにタイムスロット同期部１５１が割り当てたタイムスロットと同期を取ってデータの送受信を実行させるための情報を、光スイッチノード１０１Ｂ〜１０１Ｄに配信する。
光スイッチノード１０１Ｂ〜１０１Ｄでは、タイムスロット同期部１５１は、光スイッチノード１０１Ａから配信される情報に基づいて、マスターノード１０１Ａから割り当てられた一定時間のタイムスロットの同期を取ってデータの送受信を光ＴＳ−ＳＷ部１５２に指示する。光スイッチノード１０１Ｂ〜１０１Ｄの光ＴＳ−ＳＷ部１５２は、タイムスロット同期部１５１からの指示にしたがって、データの送受信を行う。
なお、図１では、光スイッチノード１０１Ａ〜１０１Ｄが、データ処理に関する指示内容を示すタイムスロット情報を保持している様子を示しているが、タイムスロット情報は各ノードに予め格納されていてもよく、マスターノード１０１Ａから光スイッチノード１０１Ｂ〜１０１Ｄに配信されてもよい。
上述した光ネットワークシステムでは、波長パスを一定時間のタイムスロットに分割し、各ノードに割り当て、割り当てたタイムスロットで各ノードにデータの送受信・方路切替を実行させている。同じ波長パス内で各ノードは、データが衝突しないようにデータ送信・方路切替の同期を取り、割り当てられた自分のタイムスロット単位でデータ送信またはＡＤＤ（挿入）／ＤＲＯＰ（分岐）ができるように、図２に示すＴＳ送受信部１５３および光ＴＳ−ＳＷ部１５２をＴＳ同期部１５１により制御する。同期を取る方法としては、１つにはマスターノード１０１Ａからのトリガに基づく方法があり、他の方法としては時刻に基づく方法がある。
本発明によって、波長パス数に依存しない光ＴＤＭリングシステムが実現できる。さらに、各ノード１０１Ａ〜１０１Ｄに必要な波長数・受信機数を減らすことが可能になる。
以下に、本実施形態の光ネットワークシステムを具体的に説明する。
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態の光ネットワークシステムは、マスターノードがトリガを各ノードに送信することで、各ノードのタイムスロット（ＴＳ）同期を取る。そして、マスターノードがＴＳ長またはＴＳ周期をリング長の整数分の１に設定することで、トリガがリング１周してマスターノードで終端するタイミングと別のトリガを出力するタイミングとを合わせることができ、リングネットワークで周期的なデータ送受信を実現できる。
本実施形態における光スイッチノードの構成を説明する。
図３は本実施形態における光スイッチノード１の一構成例を示すブロック図である。図４は図３に示す光スイッチノード１における、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。破線矢印が制御信号の伝送方向を示し、実線矢印が光信号の伝送方向を示す。以降、他のブロック図においても同様である。
図３に示すように、光スイッチノード１は、ＴＳ情報を設定するＴＳ情報管理部１０と、ＴＳ同期部（タイムスロット同期部）２０と、光ＴＳ−ＳＷ部３０と、ＴＳ送受信部４０とを有する。ＴＳ同期部２０は、トリガ検出部２１、光ＳＷ制御部２２、および送信制御部２３を含む構成である。光ＴＳ−ＳＷ部３０には、光信号の入力側に分波部３１が接続され、光信号の出力側に合波部３２が接続されている。
次に、図４を参照して説明する。ＴＳ情報管理部１０は、ＴＳ情報を保存するための記憶部（図示せず）を有する。本実施形態では、後述するが、ＴＳ情報には、ＴＳ長またはＴＳ周期がリング長の整数分の１で設定される。ＴＳ情報は、データの宛先のノードおよびデータに対する動作の情報など、データ処理に関する指示内容を含む。ここで言う動作とは、ＤＲＯＰおよびＡＤＤなどである。
トリガ検出部２１は、各ノードに設定したタイムスロットの開始タイミングを同期させるためのトリガを検出し、検出結果を光ＳＷ制御部２２および送信制御部２３に通知する。
光ＳＷ制御部２２は、トリガ検出通知受信後からの経過時刻をカウントし、ＴＳ情報管理部１０を参照し、自分に割り当てられたタイムスロットで光ＴＳ−ＳＷ部３０に切替を指示する。
光ＴＳ−ＳＷ部３０は、光ＳＷ制御部２２からの切替指示で方路を切り替える。
送信制御部２３は、トリガ検出通知受信後からの経過時刻をカウントし、ＴＳ情報管理部１０を参照し、自分に割り当てられたタイムスロットでＴＳ送受信部４０にデータ送信を指示する。
ＴＳ送受信部４０は、外部から入力されたデータをバッファ（図示せず）に保存し、送信制御部２３からの指示にしたがってバッファから読み出したデータを光ＴＳ−ＳＷ部３０に送信し、光ＴＳ−ＳＷ部３０から受信するデータを外部に送信する。外部とは、例えば、図１に示すルータ等１０３Ａ〜１０３Ｄの通信機器である。
分波部３１は、外部から伝送路を介して入力される光信号を波長分離して光ＴＳ−ＳＷ部３０に出力する。合波部３２は、光ＴＳ−ＳＷ部３０から入力される光信号を波長多重して伝送路を介して外部に出力する。なお、分波部３１および合波部３２は必須構成ではなく、分波部３１および合波部３２を設ける代わりに、伝送路のファイバ本数を増やしてもよい。
次に、本実施形態におけるマスター光スイッチノード（マスターノードともいう）の構成を説明する。
図５は本実施形態におけるマスターノード２の一構成例を示すブロック図である。図６は図５に示すマスターノード２における、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。
図５に示すように、マスターノード２は、図３を参照して説明した構成の他に、タイムスロット同期のためのトリガを生成し、各ノード１にトリガを送信するトリガ生成部５０を有する。トリガ生成部５０は、送信周期として、「ＴＳ長」、「ＴＳ周期」、および「ＴＳ周期×Ｎ」のうち、何れかに設定する。
次に、トリガ生成部５０のＴＳ開始配信機能５０ａおよび、ＴＳ同期部２０のＴＳ同期機能２０ａでトリガを利用する場合のバリエーションを説明する。
図７はＴＳ開始配信機能５０ａおよびＴＳ同期機能２０ａでトリガを利用する場合のバリエーションを示す図である。図７に示すように、トリガ出力間隔として、「ＴＳ長」、「ＴＳ周期」、および「ＴＳ周期×Ｎ」の中から選択することが可能である。
図８は図７に示す「ＴＳ長」（※１）、「ＴＳ周期」（※２）、および「ＴＳ周期×Ｎ」（※３）のそれぞれの場合のＴＳ出力単位を模式的に示した図である。図８Ａはトリガ出力間隔が「ＴＳ長」の場合のイメージ図であり、図８Ｂはトリガ出力間隔が「ＴＳ周期」の場合のイメージ図であり、図８Ｃはトリガ出力間隔が「ＴＳ周期×Ｎ」の場合のイメージ図である。
次に、本実施形態の光ネットワークシステムの動作を説明する。はじめに、トリガ出力間隔が「ＴＳ長」の場合の動作を説明する。
図９は図７に示したＮｏ１００１の場合の動作を説明するための図である。図９を参照して、光信号でデータを、マスターノード２以外のノードであるノードＡからノードＢへ、ノードＡからノードＣへ、ノードＢからノードＣへ送信する場合の動作を説明する。
予め各ノードＡ〜ＣにＴＳ情報を設定する。図９の［１］および［２］に、ノードＡとノードＢに設定されたＴＳ情報の一例を示す。１種類の波長にＡＤＤするＴＳ番号「０」〜「２」は各ノードＡ〜Ｃで重複しないようにする。ＴＳ長をリング長の整数分の１に設定する。
［３］に示すように、マスターノード２がトリガをＴＳ長（２０μｓｅｃ）間隔でノードＡへ送信する。リングを１周したトリガは終端する。以降、ＴＳ長の単位は、μｓｅｃとする。
ノードＡはトリガを受信すると、［４］に示すように、オフセット時間（５μｓｅｃ）後にＴＳ情報の１番目の動作を実施する。但し、オフセット時間の単位はμｓｅｃである。なお、システムの計時動作上、５μｓｅｃを５カウントのように計時する場合もあるので、オフセット時間の単位をカウントとも称することもある。
つまり、ノードＡは、［１］の１行目に示すように宛先ノードＢのデータをＴＳ０にＡＤＤする。この際の光ＳＷ接続ポートはポート番号３から２へ接続される。ノードＡは次のトリガを受信したら、同様にＴＳ情報の２番目の動作を実施する。ノードＡは、次のトリガ受信時も同様にＴＳ情報の３番目の動作を実施する。つまり、ノードＡは、［１］の３行目に示すように宛先ノードＣのデータをＴＳ２へＡＤＤする。この際の光ＳＷ接続ポートもポート番号３から２へ接続される。
ノードＢはトリガを受信すると、［５］に示すようにオフセット時間（５μｓｅｃ）後に、ＴＳ情報の１番目の動作を実施する。つまり、ノードＢは、［２］にも示すようにＴＳ０のデータをＤＲＯＰする。この際の光ＳＷ接続ポートはポート番号１から３へ接続される。ノードＢは次のトリガを受信すると、同様にＴＳ情報の２番目の動作を実施する。つまり、ノードＢは、［２］に示すように宛先ノードＣのデータをＴＳ１にＡＤＤする。この際の光ＳＷ接続ポートはポート番号３から２へ接続される。
次に、トリガ出力間隔が「ＴＳ周期」の場合の動作を説明する。
図１０は図７に示したＮｏ１００２の場合の動作を説明するための図である。図１０を参照して、光信号でデータを、ノードＡからノードＢへ、ノードＡからノードＣへ、ノードＢからノードＣへ送信する場合の動作を説明する。
予め各ノードＡ〜ＣにＴＳ情報を設定する。図１０の［１］および［２］に、ノードＡとノードＢに設定されたＴＳ情報の一例を示す。１種類の波長にＡＤＤするＴＳ番号は各ノードで重複しないようにする。ＴＳ周期（ＴＳ長×ｍ）がリング長の整数分の１になるようＴＳ長を設定する。
［３］に示すように、マスターノード２がトリガをＴＳ周期間隔でノードＡに送信する。リングを１周したトリガは終端する。
ノードＡはトリガを受信すると、［４］に示すように、オフセット時間（ここでは、５カウントとする）後にＴＳ情報の１番目からｍ番目まで順番に実施する。つまり、ノードＡは、［１］にも示すように、オフセット時間後に宛先ノードＢのデータをＴＳ０にＡＤＤし、４５カウント（オフセット時間＋ＴＳ番号×ＴＳ長＝５＋２×２０）後に宛先ノードＣのデータをＴＳ２にＡＤＤする。この際の光ＳＷ接続ポートはポート番号３から２へ接続される。
ノードＢはトリガを受信すると、［５］に示すように、オフセット時間（５カウント）後にＴＳ情報の１番目からｍ番目までを順番に実施する。つまり、ノードＢは、［２］にも示すように、オフセット時間後にＴＳ０のデータをＤＲＯＰし、２５カウント（オフセット時間＋ＴＳ番号×ＴＳ長＝５＋１×２０）後に宛先ノードＣのデータをＴＳ１にＡＤＤする。この際の光ＳＷ接続ポートは、ＤＲＯＰ時にはポート番号１から３へ接続され、次に、ＡＤＤ時にはポート番号３から２へ接続される。
次に、トリガ出力間隔が「ＴＳ周期×Ｎ」の場合の動作を説明する。
図１１は図７に示したＮｏ１００４の場合の動作を説明するための図である。図１１を参照して、光信号でデータを、ノードＡからノードＢ、ノードＡからノードＣ、ノードＢからノードＣへ送信する場合の動作を説明する。
予め各ノードＡ〜ＣにＴＳ情報を設定する。図１１の［１］および［２］に、ノードＡとノードＢに設定されたＴＳ情報の一例を示す。１種類の波長にＡＤＤするＴＳ番号は各ノードＡ〜Ｃで重複しないようにする。ＴＳ周期（ＴＳ長×ｍ）がリング長の整数分の１になるようＴＳ長を設定する。
［３］に示すように、マスターノード２がトリガをＴＳ周期×Ｎの間隔でノードＡに送信する。リング１周したトリガは終端する。
ノードＡはトリガを受信すると、［４］に示すように、オフセット時間（ここでは、５カウントとする）後にＴＳ情報の１番目からｍ番目まで順番に実施し、ｍ番目を実施した後、次のトリガを受信するまで、１番目からｍ番目の動作を繰り返す。ノードＡは、次のトリガを受信すると、最初のトリガの場合と同様に、ＴＳ情報の１番目からｍ番目までの動作を繰り返す。つまり、ノードＡは、［１］の１行目に示すように宛先ノードＢのデータをＴＳ０にＡＤＤし、次に、［１］の３行目に示すように宛先ノードＣのデータをＴＳ２へＡＤＤする。これらの際の光ＳＷ接続ポートはポート番号３から２へ接続される。
ノードＢはトリガを受信すると、［５］に示すように、オフセット時間（５カウント）後にＴＳ情報の１番目からｍ番目まで順番に実施し、ｍ番目を実施した後、次のトリガを受信するまで、１番目からｍ番目の動作を繰り返す。ノードＢは、次のトリガを受信すると、最初のトリガの場合と同様に、ＴＳ情報の１番目からｍ番目までの動作を繰り返す。つまり、ノードＢは、［２］にも示すようにＴＳ０のデータをＤＲＯＰし、次に、宛先ノードＣのデータをＴＳ１にＡＤＤする。この際の光ＳＷ接続ポートは、ＤＲＯＰ時にはポート番号１から３へ接続され、次に、ＡＤＤ時にはポート番号３から２へ接続される。
次に、リング長に対するＴＳ長・ＴＳ周期の設定方法を説明する。
図１２Ａおよび図１２Ｂはリング長に対するＴＳ長・ＴＳ周期の設定方法を説明するための図である。
光リングシステムでは、リング状の破線で示す伝送路で各ノードＡ〜Ｃがデータを送受信する。そのため、「ノードＣ⇒ノードＡ」（図１２Ａ参照）のようにマスターノード２を越えてデータを受信するためには、ＴＳ長またはＴＳ周期をリング長Ｌの整数分の１に設定すればよい。具体的には、トリガ出力間隔がＴＳ長の場合はＴＳ長をリング長Ｌの整数分の１にし、トリガ出力間隔がＴＳ周期またはＴＳ周期×Ｎの場合はＴＳ周期をリング長Ｌの整数分の１にすればよい。これにより、マスターノード２が新たに送信したトリガで、ノードＡはノードＣが送信したデータを受信することができる。
次に、タイムスロットのタイミングのずれへの対応方法を説明する。
図１３はゆらぎによるタイムスロットのタイミングのずれを示す図である。図１４はタイムスロット内のデータとガードタイムを示す図である。
マスターノード２（図５参照）のトリガ出力間隔のゆらぎや、図７に示したＮｏ１００４、Ｎｏ１００５のように、周期的にタイムスロットを送信する場合のクロックゆらぎにより、図１３にクロックＣＫ１，ＣＫ２で示すように、各ノードＡ〜Ｃのタイムスロットの送受信タイミングがずれてしまうことがある。
図１３の左側にＣＫで示すように、クロックが一致している場合、各ノードＡ〜Ｃが送受信するタイムスロットＴＳ１，ＴＳ２のタイミングは一致する。しかし、図１３の右側にＣＫ１，ＣＫ２で示すように、クロックゆらぎによりタイムスロットのタイミングがずれると、双方向矢印Ｌ１で示すようにタイムスロットのＴＳ１とＴＳ２に重なりが生じる。
そのため、図１４に示すように、クロックゆらぎによるタイムスロットの重なりを考慮し、データの前後にガードタイムを設ける。タイムスロット（ＴＳ長）内に一定のガードタイムを設けることで、タイムスロットの重なりを回避することができる。
次に、物理トポロジについて説明する。
図１５は片方向リングの場合の光スイッチノード１Ａの構成例を示すブロック図である。片方向リングの場合の構成は、図３および図４を参照して説明した構成と同様なため、詳細な説明を省略する。
図１６は双方向リングの場合の光スイッチノード１Ｂの構成例を示すブロック図である。
物理トポロジが双方向（双方向リング）の場合、トリガ検出部２１、ＴＳ情報管理部１０を右回り用と左回り用の２つ設ける。各ノード間の通信がマスターノードを通過しないような送信方向でＴＳ割当を行うことで、リング長に依存せずにＴＳ長またはＴＳ周期を設定することができる。トリガを送信するマスターノードはリングの右回り、左回りにトリガを送信し、各ノードはトリガの送受信方向と対応したＴＳ情報管理部１０のＴＳ情報をもとに、トリガの送受信方向と同じ方向にデータ送受信およびＳＷ切替を行う。各ノードは、右回りのトリガを受信したら、タイムスロット情報管理部（右回り）を利用し、左回りと同様にデータ送受信およびＳＷ切替を行う。
次に、トリガ伝送構成のバリエーションを説明する。図１７Ａ、図１７Ｂおよび図１８Ａ、図１８Ｂはトリガ伝送構成のバリエーション例を示す図である。
図１７Ａ、図１７Ｂはトリガを光ＴＳ−ＳＷ部３０に通す場合の構成例であり、図１８Ａ、図１８Ｂはトリガを光ＴＳ−ＳＷ部３０に通さない場合の構成例である。
図１７Ａに示す構成例では、光ＴＳ−ＳＷ部３０がブロードキャストに設定されている。光ＴＳ−ＳＷ部３０はトリガを分岐する。図１７Ｂに示す構成例では、光ＴＳ−ＳＷ部３０がＤＲＯＰ／ＡＤＤに設定されている。トリガ検出部２１がトリガを分岐する。
図１８Ａに示す構成例では、ＯＥ−ＥＯ（光−電気）変換して電気信号でトリガを分岐、または光カプラでトリガを分岐する。図１８Ｂに示す構成例では、トリガ検出部２１がトリガを分岐する。
次に、ＴＳ送受信部４０と光ＴＳ−ＳＷ部３０の接続構成のバリエーションを説明する。
図１９Ａ〜図１９Ｃは、ＴＳ送受信部４０と光ＴＳ−ＳＷ部３０の接続構成のバリエーション例を示す図である。
図１９Ａは１出力１入力の場合の構成例であり、図１９Ｂはキュー毎出力１入力の場合の構成例であり、図１９Ｃはキュー毎出力２入力の構成例である。
図１９Ａに示す構成では、ＴＳ送受信部４０は複数のキュー４０ｑ１，４０ｑｎを備え、送信データは宛先毎に別々のキューに格納される。ＴＳ送受信部４０と光ＴＳ−ＳＷ部３０との接続はＡＤＤ／ＤＲＯＰで１ポートずつである。
図１９Ｂに示す構成では、ＴＳ送受信部４０は複数のキュー４０ｑ１，４０ｑｎを備え、ＴＳ送受信部４０と光ＴＳ−ＳＷ部３０との接続はキュー毎に１つずつのＡＤＤポートとし、宛先が違うデータはリング送信方向が違えば同時に出力可能にしている。
図１９Ｃに示す構成では、ＴＳ送受信部４０は複数のキュー４０ｑ１，４０ｑｎとバッファ４０ｂを備え、ＴＳ送受信部４０と光ＴＳ−ＳＷ部３０との接続はＤＲＯＰポートも２つとしてリングの左右同時からの受信も可能にしている。
次に、光ＳＷ制御部２２および送信制御部２３での経過時間カウントに用いられるクロックの供給方法のバリエーションを説明する。
図２０Ａおよび図２０Ｂはクロックの供給方法のバリエーションを説明するための図である。
図２０Ａは経過時間カウントに内部クロック（ＣＫ３）を用いた場合の光スイッチノード１Ｃの構成を示すブロック図である。内部クロック（ＣＫ３）としては、セシウム発振器、ルビジウム発振器、および水晶発振器などがある。図２０Ｂは経過時間カウントに外部クロック（ＣＫ４）を用いた場合の光スイッチノード１Ｄの構成を示すブロック図である。外部クロック（ＣＫ４）としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）クロック、ＪＪＹクロック（日本標準電波クロック）などがある。
第１の実施形態によれば、１つの波長による波長パスをタイムスロットに分割し、タイムスロットが重ならないように複数のノードに割り当てることで、ノード毎にデータの送受信または方路切替を実行させることができる。そのため、波長パス数に依存せずにノード数を増やすことができる。
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、タイムスロット情報をトリガ内に埋め込んでトリガと一緒に各ノードに配信するものである。
図２１は第２の実施形態における光スイッチノード１Ｅの一構成例を示すブロック図である。図２２は図２１に示す光スイッチノード１Ｅにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。
図２１に示すように、第２の実施形態の光スイッチノード１Ｅには、図３に示したＴＳ情報管理部１０が設けられていない。その一方、第２の実施形態では、図２２に示すように、トリガ検出部２１は、トリガを受信すると、トリガに埋め込まれたＴＳ情報を送信制御部２３と光ＳＷ制御部２２に引き渡すようになっている。
図２３は第２の実施形態におけるマスター光スイッチノード（マスターノード）２Ｅの一構成例を示すブロック図である。図２４は図２３に示すマスターノード２Ｅにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。
図５に示したマスターノード２の構成と比較すると、図２３および図２４に示すように、第２の実施形態のマスターノード２Ｅは、ＴＳ情報をトリガ内に埋め込んでトリガと一緒に配信するＴＳ情報配信部６０をさらに有する。
次に、第２の実施形態の光ネットワークシステムの動作を、トリガ出力間隔が「ＴＳ長」の場合で説明する。
図２５は、第２の実施形態の光ネットワークシステムにおいて、トリガ出力間隔が「ＴＳ長」の場合の動作を説明するための図である。図２５を参照して、光信号でデータを、ノードＡからノードＢへ送信する場合の動作を説明する。
［１］に示すように、マスターノード２Ｅがトリガ内にＴＳ情報２００，２０１，２０２を記載してＴＳ長の間隔で送信する。１トリガ１ＴＳの情報とする。図２５には、マスターノード２Ｅが、ＴＳ情報２００，２０１，２０２の内容に示すように、ＴＳ番号＝０〜２の３つのＴＳ情報を送信した様子を示す。
ノードＡは、［２］に示すように、トリガを受信すると、トリガ内のＴＳ情報を読み込み、データ送信元またはデータ送信宛先が自ノードであればオフセット時間（５カウントとする）後に、ＴＳ情報内で該当する動作を実施する。ＴＳ番号＝０のＴＳ情報では、データ送信元が自ノードなので、ノードＡはオフセット時間後にデータをＡＤＤする。ノードＡは、次のトリガを受信すると、上記と同様に実施する。
ノードＢは、［３］に示すように、トリガを受信すると、トリガ内のＴＳ情報を読み込み、データ送信元またはデータ送信宛先が自ノードであればオフセット時間後に、ＴＳ情報内で該当する動作を実施する。ＴＳ番号＝０のＴＳ情報では、データ送信宛先が自ノードなので、ノードＢは、オフセット時間後にデータをＤＲＯＰする。ノードＢは、次のトリガを受信すると、上記と同様に実施する。
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果が得られるだけでなく、マスターノード２Ｅおよび光スイッチノード１Ｅの各ノードにＴＳ情報管理部１０を設けなくて済むという利点がある。
次に、ＴＳ同期を、マスターノードから配信されるトリガではなく、時刻で行う場合のバリエーションを説明する。
ここで説明する方法は、ＴＳ開始を時刻で指定することを特徴とする。上述のトリガによる同期はトリガとデータと同一経路である必要があったが、時刻によるＴＳ同期は事前にＴＳ開始時刻を設定することができ、ＴＳ開始時刻を配信する場合であってもデータと同一経路で配信する必要がない。
各ノードでの時刻設定は、マスターノードの時刻に対してデータ伝送路分の遅延時間が付加された時刻を設定する場合（後述の第３の実施形態および第４の実施形態）と、全ノード共通の時刻を設定する場合（後述の第５の実施形態）とが考えられる。
遅延時間が付加された時刻で設定する場合、ＴＳ開始時刻を全ノード共通にできるという特徴がある。共通時刻で設定する場合、ＧＰＳ等を用いた時刻設定が利用できるという特徴がある。
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態の光ネットワークシステムは、マスターノードがタイムスタンプを送信することで伝送遅延時間ずれた時刻で各ノードの時刻を設定し、各ノードが共通した時刻でタイムスロットを同期し、データ送受信を実現するものである。
本実施形態における光スイッチノードの構成を説明する。
図２６は第３の実施形態における光スイッチノード１Ｆの一構成例を示すブロック図である。図２７は図２６に示す光スイッチノード１Ｆにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。
図２６に示すように、光スイッチノード１Ｆは、ＴＳ情報を設定するＴＳ情報管理部１０と、ＴＳ同期部２５と、時刻カウンタ７０と、光ＴＳ−ＳＷ部３０と、ＴＳ送受信部４０とを有する。ＴＳ同期部２５は、制御信号処理部２６、送信制御部２３、および光ＳＷ制御部２２を含む。光ＴＳ−ＳＷ部３０には、光信号の入力側に分波部３１が接続され、光信号の出力側に合波部３２が接続されている。
次に、図２７を参照する。制御信号処理部２６は、各ノードのタイムスロットのタイミングを同期させるための制御信号の検出を行い、信号内のタイムスタンプ値を時刻カウンタ７０に通知し、信号内のタイムスロット開始時刻（以下では、ＴＳ開始時刻と表記する）を送信制御部２３と光ＳＷ制御部２２に通知する。
時刻カウンタ７０は、制御信号処理部２６から通知されたタイムスタンプ値にカウンタ値を設定し、このカウンタ値を、送信制御部２３および光ＳＷ制御部２２に供給する。
送信制御部２３は、制御信号処理部２６からＴＳ開始時刻の通知を受けるとＴＳ情報管理部１０を参照し、時刻カウンタ７０から供給されたカウンタ値がＴＳ開始時刻になると自送信制御部２３に割り当てられたタイムスロットでＴＳ送受信部４０に指示する。
ＴＳ送受信部４０は、外部から入力されたデータをバッファ（図示せず）に保存し、送信制御部２３からの指示にしたがってバッファから読み出したデータを光ＴＳ−ＳＷ部３０に送信し、光ＴＳ−ＳＷ部３０から受信するデータを外部に送信する。
光ＳＷ制御部２２は、制御信号処理部２６からＴＳ開始時刻の通知を受けるとＴＳ情報管理部１０を参照し、時刻カウンタ７０から供給されたカウンタ値がＴＳ開始時刻になると自光ＳＷ制御部２２に割り当てられたタイムスロットで光ＴＳ−ＳＷ部３０に切替を指示する。
光ＴＳ−ＳＷ部３０は、光ＳＷ制御部２２からの切替指示で方路を切り替える。
次に、第３の実施形態におけるマスター光スイッチノードの構成を説明する。
図２８は第３の実施形態におけるマスター光スイッチノード（マスターノード）２Ｆの一構成例を示すブロック図である。図２９は図２８に示すマスターノード２Ｆにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。
図２８に示すように、マスターノード２Ｆは、図２６を参照して説明した構成の他に、ＴＳ開始配信部８０および遅延時間算出部９０を有する。ＴＳ開始配信部８０は、制御信号生成部８１と、マスター時刻カウンタ８２とを有する。
次に、図２９を参照する。マスター時刻カウンタ８２は、制御信号生成部８１にカウンタ値を供給する。
制御信号生成部８１は、ＴＳ開始時刻を含む制御信号を生成し、マスター時刻カウンタ８２から供給されるカウンタ値をタイムスタンプとして制御信号に付与し、各ノード１Ｆへ制御信号を送信する。
遅延時間算出部９０は、リングを１周した制御信号の受信時刻からタイムスタンプ値を引き算し、リング１周の時間を算出し、この算出結果をＴＳ情報管理部１０に書き込む。
なお、第３の実施形態の光ネットワークシステムの動作については、後述する第４の実施形態と重複するため、ここでは、その説明を省略する。
第３の実施形態によれば、マスターノード２Ｆがタイムスタンプを送信することで伝送遅延時間ずれた時刻で各ノード１Ｆの時刻を設定し、各ノード１Ｆは共通した時刻でタイムスロット同期し、データの送受信または方路切替を実行することが可能となる。
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態は、第３の実施形態の光ネットワークシステムにおいて、マスターノードがＴＳ情報を各ノードに配信するものである。
図３０は第４の実施形態における光スイッチノード１Ｇの一構成例を示すブロック図である。図３１は図３０に示す光スイッチノード１Ｇにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。図３０に示すように、本実施形態の光スイッチノード１Ｇは、図２６に示した光スイッチノード１ＦのＴＳ情報管理部１０が設けられていない点が異なる。
図３２は第４の実施形態におけるマスター光スイッチノード（マスターノード）２Ｇの一構成例を示すブロック図である。図３３は図３２に示すマスターノード２Ｇにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。
図２８に示した構成と比較すると、図３２に示すように、マスターノード２Ｇには、ＴＳ情報管理部１０が設けられていないが、ＴＳ情報を制御信号生成部８１に供給するＴＳ情報配信部６０が設けられている。
上述した構成の光ネットワークシステムにおいて、ＴＳ開始配信機能およびＴＳ同期機能で時刻を利用し、時刻カウンタが遅延差付き時刻に設定される場合のバリエーションを説明する。
図３４はＴＳ開始配信機能およびＴＳ同期機能で時刻を利用し、時刻カウンタが遅延差付き時刻に設定される場合のバリエーションを示す図である。ＴＳ情報の設定用の制御信号として、図３４の下側に示すように、複数の情報をまとめて制御信号ＳＳに含めて送ってもよく、複数の情報をばらばらにして制御信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３に含めて送ってもよい。即ち、制御信号ＳＳは、ＴＳ開始時刻、タイムスタンプ及びＴＳ情報を纏めて含んでいる。制御信号ＳＳ１はＴＳ開始時刻を含み、制御信号ＳＳ２はタイムスタンプを含み、制御信号ＳＳ３はＴＳ情報を含んでいる。
次に、第４の実施形態の光ネットワークシステムの動作を説明する。
図３５は図３４に示したＮｏ２００２の場合の動作を説明するための図である。図３５を参照して、ローカル時刻・ＴＳ開始時刻を配信し、全ＴＳを事前に設定する場合を説明する。
［１］および［２］に示すように、マスターノード２Ｇが各ノードＡ，Ｂにタイムスロット情報を設定する。続いて、［３］に示すように、マスターノード２ＧがＴＳ開始時刻およびタイムスタンプ値（例えば８０）を含む制御信号ＳＳ４をＴＳ周期毎に送信する。
ノードＡは、［４］に示すように、マスターノード２Ｇから制御信号ＳＳ４を受信すると、タイムスタンプ値（８０）に時刻カウンタ（８０）を設定する。そして、ノードＡは、［５］に示すように、時刻カウンタがＴＳ開始時刻（１００）になると、ＴＳ０から順に動作を実施する。つまり、ノードＡは、「ＴＳ開始時刻＋ＴＳ番号×ＴＳ長」の時刻になったらＴＳ情報の動作を実施する。ここでは、ノードＡは、時刻カウンタ１００〜１２０で、［１］の１行目に示すようにＴＳ０にデータをＡＤＤし、時刻カウンタ１４０〜１６０で、［１］の３行目に示すようにＴＳ２にデータをＡＤＤする。
ノードＢは、［６］に示すように、制御信号ＳＳ４を受信すると、タイムスタンプ値に時刻カウンタ（８０）を設定する。そして、ノードＢは、時刻カウンタがＴＳ開始時刻（１００）になると、ＴＳ０から順に動作を実施する。つまり、ノードＢは、時刻カウンタ（＝ＴＳ開始時刻＋ＴＳ番号×ＴＳ長)１００〜１２０で、［２］の１行目に示すようにＴＳ０のデータをＤＲＯＰし、時刻カウンタ１２０〜１４０で、［２］の２行目に示すようにＴＳ２にデータをＡＤＤする。
次に、伝送路遅延時間が付加された時刻の設定方法について説明する。
図３６Ａ、図３６Ｂは、伝送路遅延時間が付加された時刻の設定方法を説明するための図である。
図３６Ａに示すように、マスターノード２Ｇが枠Ｇ１内に示すようにタイムスタンプ付与の時刻同期信号を送信する。各光スイッチノード１Ｇは、枠Ｇ２内に示すように、受信した時刻同期信号のタイムスタンプ値を現在時刻に設定する。
図３６Ｂに示すように、マスターノード２Ｇにおいて、時刻同期信号を送信する時の時刻（Ｔ１）がタイムスタンプとして付与される。このタイムスタンプ値Ｔ１が付与された時刻同期信号ＳＣ１が各光スイッチノード１Ｇへ送信される。各光スイッチノード１Ｇにおいて、タイムスタンプの値（Ｔ１）が自光スイッチノード１Ｇの現在時刻として設定される。
このようにして、マスターノード２Ｇがタイムスタンプ付きの時刻同期信号ＳＣ１を光スイッチノード１Ｇに送信して設定するが、定期的に時刻同期信号ＳＣ１を送信することで温度変化による伝送路長の変化を吸収することが可能となる。
次に、遅延付き時刻の設定方法のバリエーションを説明する。
図３７Ａ、図３７Ｂは遅延付き時刻の設定方法のバリエーションを説明するための図である。図３７Ａは矢印Ｙ１で示すように反時計回り（左回り）の場合であり、図３７Ｂは矢印Ｙ２で示すように時計回り（右回り）の場合である。
片方向設定の場合、図３７Ａに示す左回り、または図３７Ｂに示す右回りのどちらかで、マスターノード２Ｇがタイムスタンプ付きの制御信号を送信して各ノード１Ｇ１，１Ｇ２，１Ｇ３に設定する。
左回りの場合で説明すると、図３７Ａに示すように、マスターノード２Ｇがローカル時刻ｔをタイムスタンプ値として制御信号に含めて送信し、この制御信号をノード１Ｇ１が受信したとする。この場合、マスターノード２Ｇとノード１Ｇ１間の伝送遅延がａ（遅延＝ａ）であるとすると、ノード１Ｇ１は、制御信号のタイムスタンプ値ｔを自ノード１Ｇ１の時刻カウンタにローカル時刻として設定する。このとき、マスターノード２Ｇのローカル時刻は遅延時間ａ進んでいるためノード１Ｇ１のローカル時刻はマスターノードのローカル時刻よりも遅延時間ａ分ずれた時刻（ｔ−ａ）に設定される。
以降同様に、次のノード１Ｇ２においては、ローカル時刻はｔが設定される。これにより、ノード１Ｇ２のローカル時刻は、マスターノード２Ｇのローカル時刻よりも遅延時間（ａ＋ｂ）分ずれた時刻（ｔ−ａ−ｂ）に設定される。ノード１Ｇ３においては、ローカル時刻はｔが設定される。これにより、ノード１Ｇ３のローカル時刻は、マスターノード２Ｇのローカル時刻よりも遅延時間（ａ＋ｂ＋ｃ）分ずれた時刻（ｔ−ａ−ｂ−ｃ）に設定される。
双方向設定の場合、図３７Ａに示す左回りと図３７Ｂに示す右回りの両方でマスターノード２Ｇがタイムスタンプ付きの制御信号を各ノード１Ｇ１〜１Ｇ３に送信して設定する。図３７Ａおよび図３７Ｂに示すように、タイムスタンプ値を右回り・左回りで送信した時に設定されるローカル時刻が異なる。そのため、各ノード１Ｇ１〜１Ｇ３は、右回り用と左回り用の２つの時刻カウンタを備えることが望ましい。
次に、物理トポロジのバリエーションを説明する。
図３８は片方向リングの場合の光スイッチノード１Ｈの構成例を示すブロック図である。片方向リングの場合の構成は、図２６および図２７を参照して説明した構成と同様なため、詳細な説明を省略する。
図３９Ａおよび図３９Ｂは双方向リングの場合の光スイッチノード１Ｉ，２Ｊの構成例を示すブロック図である。但し、図３９Ａに示す光スイッチノード１Ｉは、後述のようにマスターノード２Ｉとしても適用される。
図３９Ａに示す、物理トポロジが双方向の場合、制御信号処理部２６、ＴＳ情報管理部１０および時刻カウンタ７０を右回り用と左回り用のものを２つ設けることを特徴とする。マスターノード２Ｉは、制御信号をリングの右回りと左回りに送信し、各ノード１Ｉは、制御信号の送受信方向に対応するＴＳ情報管理部１０のＴＳ情報と時刻カウンタ７０を使用して動作する。各ノード１Ｉは、右回りの制御信号を受信すると、右回り用のＴＳ情報管理部１０と右回り用の時刻カウンタ７０を利用する。
図３９Ｂに示すように、物理トポロジが双方向の場合、制御信号処理部２６、ＴＳ情報管理部１０、時刻カウンタ７０を１セットで双方向通信をすることを特徴とする。但し、図３９Ｂは、マスターノード２Ｊの構成を示す。マスターノード２Ｊは、制御信号をリングの右回りまたは左回りに送信し、制御信号の送受信方向と反対向きにデータ送信を行う場合、ＴＳ開始時刻を遅延時間算出部９０で遅延時間分引いた時刻として動作する。マスターノードは、制御信号の受信方向と同じ向きにデータ送信する場合は片方向リングと同じ方法で行う。
次に、マスターノードのＤＲＯＰ切替時間について説明する。
図４０はマスターノード２ＪのＤＲＯＰ切替時間を説明するための図である。
各ノード１Ｊ１〜１Ｊ３は、図３７Ａ、図３７Ｂを参照して説明したように、マスターノード２Ｊと遅延分の時差が付いたローカル時刻が設定される。このため、タイムスタンプを送信した向きと同じ向きにデータ送信する場合には、「受信ノードのローカル時刻での受信時間」＝「送信ノードのローカル時刻での送信時間」になる。例えば、マスターノード２Ｊがローカル時刻＝ｔ１でデータ送信すると、各ノード１Ｊ１〜１Ｊ３には各ノード１Ｊ１〜１Ｊ３のローカル時刻＝ｔ１でデータが到着する。
しかし、各ノード１Ｊ１〜１Ｊ３からマスターノード２Jに送信する場合やマスターノード２Ｊを跨いでノード間送受信する場合は、「受信ノードのローカル時刻での受信時間」＝「送信ノードのローカル時刻での送信時刻」＋「リング１周の時間（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）」になる。
但し、マスターノード２Ｊを跨ぐ送受信（跨ぎ通信）とは、送信の順方向においては、マスターノード２Ｊの上流側に接続されたノード１Ｊ３から、マスターノード２Ｊをスルーして（跨いで）、マスターノード２Ｊの下流側に接続されたノード１Ｊ１で信号を受信、又は更に下流のノードで信号を受信することである。送信の逆方向においては、マスターノード２Ｊの下流側に接続されたノード１Ｊ１から、マスターノード２Ｊをスルーして（跨いで）、マスターノード２Ｊの上流側に接続されたノード１Ｊ３で信号を受信又は更に上流のノードで信号を受信することである。
例えば、ノード１Ｊ１がローカル時刻＝ｔ２でデータ送信すると、そのデータはマスターノード２Ｊには、マスターノード２Jでのローカル時刻＝ｔ２＋ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄに到着する。このため、マスターノード２ＪのＤＲＯＰ切替時間は、「ＴＳ開始時刻＋ＴＳ番号×ＴＳ長＋リング１周時間」にする。ノード１Ｊ３からノード１Ｊ１へデータを送受信する場合のように、マスターノード２Ｊを跨ぐ送受信についても同様にＤＲＯＰ切替時間は、「ＴＳ開始時刻＋ＴＳ番号×ＴＳ長＋リング１周時間」にする。
図４１はマスターノードのＴＳ情報の設定例を示す図である。
図４１に示すように、受信時間＝送信時間にならない場合に対応するため、リング１周時間（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）を追加する。マスターノード２JがＤＲＯＰする時間は「ＴＳ開始時刻＋ＴＳ番号×ＴＳ長＋リング１周時間」とする。
次に、リング１周時間の算出方法および設定方法を説明する。ここでは、２つの方法を説明する。
第１の方法は、ＯＴＤＲ等の測定器で事前に遅延時間を測定し、測定結果をＴＳ情報管理部１０に設定するものである。ＴＳ情報管理部１０への設定は手動等でよい。
第２の方法は、リング１周した制御信号から算出するものである。この第２の方法について、図４２を参照して説明する。図４２は、リング１周時間の算出方法および設定方法を説明するための図である。
図４２に示すように、マスターノード２Ｋが制御信号生成部８１でタイムスタンプ付きの制御信号ＳＳ１０を生成し、制御信号ＳＳ１０を送信する。そして、マスターノード２Ｋは、リング１周して戻ってきたタイムスタンプ付きの制御信号ＳＳ１０を遅延時間算出部９０で受信し、受信時刻からタイムスタンプ値を引くことでリング１周時間を算出し、ＴＳ情報管理部１０に書き込む。
図４３は時刻カウンタが共通時刻に設定される場合のバリエーションを示す図である。本実施形態では、共通時刻設定のため、各ノードのローカル時刻を設定する信号の配信が不要となる。
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態は、各ノードが共通時刻の情報を共有し、遅延時間を測定し、ＴＳ開始時刻から遅延時間を引いてＴＳ同期するものである。
第５の実施形態における光スイッチノードの構成を説明する。
図４４は第５の実施形態における光スイッチノード１Ｌの一構成例を示すブロック図である。図４５は図４４に示す光スイッチノード１Ｌにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。
図４４に示すように、光スイッチノード１Ｌは、ＴＳ情報を設定するＴＳ情報管理部１０と、ＴＳ同期部２５と、共通時刻カウンタ７５と、遅延時間管理部９５と、光ＴＳ−ＳＷ部３０と、ＴＳ送受信部４０とを有する。ＴＳ同期部２５は、制御信号処理部２６、送信制御部２３、および光ＳＷ制御部２２を含む。光ＴＳ−ＳＷ部３０には、光信号の入力側に分波部３１が接続され、光信号の出力側に合波部３２が接続されている。
次に、図４５を参照して説明する。制御信号処理部２６は、制御信号を受信するとＴＳ開始時刻を送信制御部２３と光ＳＷ制御部２２に通知する。制御信号処理部２６は、制御信号にＴＳ情報が含まれていると、ＴＳ情報をＴＳ情報管理部１０に書き込む。
ＴＳ情報管理部１０はＴＳ情報を管理し、送信制御部２３と光ＳＷ制御部２２にＴＳ情報を参照させる。ＴＳ情報は、ＴＳ番号、データ送信宛先、動作、光ＳＷ接続ポート番号、ＴＳ長およびＴＳ周期の情報を含む。
送信制御部２３は、制御信号処理部２６からＴＳ開始時刻通知を受けるとＴＳ情報管理部１０と遅延時間管理部９５を参照し、該当するＴＳ番号の動作を実施する。動作がＡＤＤであればＴＳ送受信部にデータ送信宛先へのデータの送信を指示する。送信制御部２３は、共通時刻カウンタ７５から時刻を供給してもらう。
ＴＳ送受信部４０は、外部装置（図示せず）と光ＴＳ−ＳＷ部３０の間でデータを送受信する。外部の装置は、例えば、図１に示したルータ等の通信機器である。ＴＳ送受信部４０は、光ＴＳ−ＳＷ部３０を介して他の光スイッチノードへデータを送信する場合、送信制御部２３からの送信指示にしたがって該当する光スイッチノードが宛先になるようにデータをバッファ内（図示せず）のキューから読み出して光ＴＳ−ＳＷ部３０に渡す。ＴＳ送受信部４０は、外部装置からデータを受信すると、送信制御部２３からの送信指示があるまでバッファ内のキューにデータを溜めておく。
光ＳＷ制御部２２は、制御信号処理部２６からＴＳ開始時刻通知を受けるとＴＳ情報管理部１０と遅延時間管理部９５を参照し、該当するＴＳ番号の動作を実施する。動作がＡＤＤまたはＤＲＯＰであれば光ＴＳ−ＳＷ部３０に切替を指示する。切替を指示した後、ＴＳ長の時間経過後に光ＴＳ−ＳＷ部３０に切り戻しを指示する。光ＳＷ制御部２２は、共通時刻カウンタ７５から時刻を供給してもらう。
光ＴＳ−ＳＷ部３０は、光ＳＷ制御部２２からの切替指示で光ＳＷ内の接続を切り替える。
共通時刻カウンタ７５は、クロック（図示せず）をもらい、時刻をカウントする。この時刻は各ノード共通の時刻となる。
遅延時間管理部９５は、マスターノードと自ノードの遅延時間を管理する。
次に、本実施形態におけるマスター光スイッチノード（マスターノード）の構成を説明する。
図４６は本実施形態におけるマスターノード２Ｌの一構成例を示すブロック図である。図４７は図４６に示すマスターノード２Ｌにおける、制御信号および光信号の伝送経路を模式的に示す図である。
図４６及び図４７に示すように、マスターノード２Ｌは、図４４を参照して説明した構成のうち、遅延時間管理部９５を有していない代わりに、制御信号生成部８１を有する。制御信号生成部８１は、ＴＳ開始時刻およびタイムスタンプを含む制御信号を生成し、制御信号を各ノードへ送信する。
図４８は、第５の実施形態の光ネットワークシステムの構成例を示す図である。図４８に示すマスターノード２Ｌが図４６に示したマスターノード２Ｌに相当し、ノード１Ｌ１〜１Ｌ５が図４４に示した光スイッチノード１Ｌに相当する。この構成において、マスターノード２Ｌが矢印Ｙ３で示す反時計回りに、制御信号ＳＳ１１及びデータＤ１１を送信する。
次に、共通時刻設定した場合のＴＳ開始時刻を説明する。
図４９Ａは、マスターノード２Ｌと、２つのノード１Ｌ１，１Ｌ２とをリング接続した光ネットワークシステムの構成図である。図４９Ｂは、その光ネットワークシステムにおいて、共通時刻設定した場合のＴＳ開始時刻を説明するための図である。
図４９Ｂに示すように、マスターノード２Ｌが送信するＴＳ開始時刻をtとすると、各ノード１Ｌ１，１Ｌ２は、送信されたＴＳ開始時刻tにマスターノード２Ｌとの遅延時間ａ又はａ＋ｂを足した値を新たにＴＳ開始時刻とする。
図４９Ａで説明すると、マスターノード２Ｌでは、矢印Ｙ４で示す左回りの遅延時刻≒０、矢印Ｙ５で示す右回りの遅延時刻≒０となる（遅延時刻が微小のため０とする）。一方、ノード１Ｌ１では、マスターノード２Ｌからの左回りの遅延時刻＝ａとなり、右回りの遅延時刻＝ｂ＋ｃとなる。ノード１Ｌ２では、マスターノード２Ｌからの左回りの遅延時刻＝ａ＋ｂとなり、右回りの遅延時刻＝ｃとなる。
次に、遅延時間の測定方法を説明する。
図５０は遅延時間の測定方法を説明するための図である。図５０では、マスターノード２Ｍおよび光スイッチノード１Ｍにおける機能ブロックのうち、遅延時間の測定方法に関連する構成について図に示し、他の構成を図に示すことを省略している。
タイムスタンプの送受信により遅延時間を、次のようにして測定する。
はじめに、マスターノード２Ｍがタイムスタンプ送信部８１ｍからタイムスタンプを送信する。双方向リングの場合は逆回りも実施する。光スイッチノード１Ｍは、タイムスタンプを受信すると、タイムスタンプ処理部２６ｍで受信時刻からタイムスタンプ値を引いて遅延時間を算出する。算出結果を遅延時間管理部９５に書き込む。遅延時間は、「遅延時間＝受信時刻−タイムスタンプ値」で算出される。遅延時間管理部９５は、リングの右回りと左回りの両方の遅延時間を管理する。
次に、上述した実施形態のマスターノード２Ｍおよび光スイッチノード１Ｍの光ＴＳ−ＳＷ部の構成の具体例を説明する。
図５１は上述した実施形態に適用可能な光ＴＳ−ＳＷ部を分類した図である。
光ＴＳ−ＳＷ部は、リングネットワークのデータ線を収容し、スケジューラの指示にしたがって入力ポートと出力ポートの接続関係の変更を行う。収容するデータ線は、［１］波長多重したデータ線の場合と、［２］波長多重しないデータ線の場合の２ケースある。光ＴＳ−ＳＷ部は、波長変換による波長ルーティング型スイッチやブロードキャスト＆セレクト型の空間型スイッチとする。
更に説明すると、波長多重したデータ線を収容する場合には、［１］に示すように、光ＴＳ−ＳＷ部の入力前に分波部を設置して、波長多重により入力したデータを例えばＮ個の波長に分波してそれぞれをＩＮ １〜ＩＮ Ｎで示される入力ポートに与える。そして、光ＴＳ−ＳＷ部の後段に合波部を設置し、光ＴＳ−ＳＷ部のＮ個の出力ポートＯＵＴ １〜ＯＵＴ Ｎからの光信号を波長多重し、リングネットワーク上での次のノード（次段のノード）に伝送するようにしている。光ＴＳ−ＳＷ部は、光信号挿入（ＡＤＤ）及び光信号分岐（ＤＲＯＰ）の機能も備えており、ＡＤＤ用のポートが光ＴＳ−ＳＷ部の入力ポートとして設けられ、ＤＲＯＰ用のポートが光ＴＳ−ＳＷ部の出力ポートとして設けられている。

波長多重しないデータ線を収容する場合には、［２］に示すように、分波部及び合波部は設けられない。この場合、リングのデータ線数は、光スイッチにおけるＡＤＤ／ＤＲＯＰ用のインタフェース数を引いた端子（ポート）の数と等しくなる。
次に、波長ルーティング型スイッチの実施例１〜８を説明する。
但し、実施例１〜５は、ＦＷＣ（固定波長変換器）を有していない光ＴＳ−ＳＷ部の構成例であり、実施例６〜８は、ＦＷＣを有する光ＴＳ−ＳＷ部の構成例である。各実施例１〜８の図において、波長λの信号に対する動作（ＤＲＯＰ、等）を区別するために、波長λの数字にアルファベットの添え字を付けるものとする。
実施例１の光ＴＳ−ＳＷ部の構成を説明する。ここでは、２重リング、１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ、ファイバ間交換可能な場合とする。
図５２は実施例１の光ＴＳ−ＳＷ部３０Ａの構成を説明するための図である。

光ＴＳ−ＳＷ部３０Ａは、λｉ（ｉ＝０〜ｋＮ−１）のｋＮ個の波長において、（ｉ ＭＯＤ Ｎ）が同じ値となる複数波長を同一波長として、ｋＮ×ｋＮの周回性ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating：アレイ導波路型回折格子）３０ａと、その前段に配置され、波長変換部および分波部としてｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ３０ｂ，３０ｃと、ｋ（Ｎ−２）個のＴＨＲＵ（通過）／ＤＲＯＰ用ＴＷＣ１〜ＴＷＣ４と、１つのＡＤＤ用ＴＷＣ［Ａ］と、１つのＤＲＯＰ ＩＦ（インタフェース）としての光受信器３０ｅと、ｋ個の（Ｎ−１）×１ 合波部３０ｘ，３０ｙとを有する。図５２は、ｋ＝２、Ｎ＝４の場合である。
但し、ＴＷＣは、可変波長変換器である。また、周回性ＡＷＧ（単に、ＡＷＧともいう）３０ａは、各入力ポートに入力した光信号をその波長に応じて出力ポートに振り分ける処理を行うものである。 つまり、光ＴＳ−ＳＷ部３０Ａは、２重リングであって１リングあたり４波長を用いる場合の、ＦＷＣを用いない１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ構成でファイバ間波長交換を行う例を示している。
実施例２の光ＴＳ−ＳＷ部の構成を説明する。ここでは、２重リング、１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ、ファイバ間交換可能、スイッチ制御用波長の場合とする。
図５３は実施例２の光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｂの構成を説明するための図である。
光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｂは、λｉ（ｉ＝０〜ｋＮ−１）のｋＮ個の波長において、（ｉ ＭＯＤ Ｎ）が同じ値となる複数波長を同一波長として、ｋＮ×ｋＮの周回性ＡＷＧ３０ａと、その前段に配置され、波長変換部および分波部としてｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ３０ｂ，３０ｃと、ｋ（Ｎ−２）個のＴＨＲＵ／ＤＲＯＰ用ＴＷＣ１〜ＴＷＣ４と、１つのＡＤＤ用ＴＷＣ［Ａ］と、１つのＤＲＯＰ ＩＦとしての光受信器３０ｅと、ｋ個の（Ｎ−１）×１ 合波部３０ｘ，３０ｙとを有する。そして、スイッチ制御を行うための制御用波長を準備し、制御用波長のリーチャビリティを担保するために分波部３０ｂ，３０ｃにカプラ３０ｆ，３０ｇを接続し、各スイッチでコピーする構成である。図５３は、ｋ＝２、Ｎ＝４の場合である。

つまり、光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｂは、２重リングであって１リングあたり４波長を用いる場合の、ＦＷＣを用いない１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ構成でファイバ間波長交換を行い、さらに制御用波長を用いる例を示している。
実施例３の光ＴＳ−ＳＷ部の構成を説明する。ここでは、２重リング、１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ、ファイバ間交換可能な場合とする。
図５４は実施例３の光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｃの構成を説明するための図である。
光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｃは、λｉ（ｉ＝０〜ｋＮ−１）のｋＮ個の波長において、（ｉ ＭＯＤ Ｎ）が同じ値となる複数波長を同一波長として、ｋＮ×ｋＮの周回性ＡＷＧ３０ａと、その前段に配置され、波長変換部および分波部としてｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ３０ｂ，３０ｃと、ｋ（Ｎ−２）個のＴＨＲＵ/ＤＲＯＰ用ＴＷＣ１〜ＴＷＣ４と、その後段に１つのＡＤＤ用ＴＷＣ［Ａ］及び分波部３０ｊと、１つのＤＲＯＰ ＩＦとしての光受信器３０ｅと、ｋ個の（Ｎ−１）×１ 合波部３０ｘ，３０ｙとを有する。図５４は、ｋ＝２、Ｎ＝４の場合である。
つまり、２重リングであって１リングあたり４波長を用いる場合の、ＦＷＣを用いない１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ構成でファイバ間波長交換を行う例を示している。
実施例４の光ＴＳ−ＳＷ部の構成を説明する。ここでは、ファイバ間交換、ファイバ内交換の場合とする。
図５５は実施例４の光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｄの構成を説明するための図である。
光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｄは、λｉ（ｉ＝０〜ｋＮ−１）のｋＮ個の波長において、（ｉ ＭＯＤ Ｎ）が同じ値となる複数波長を同一波長として、ｋＮ×ｋＮの周回性ＡＷＧ３０ａと、その前段に配置され、波長変換部および分波部としてｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ３０ｂ，３０ｃと、周回性ＡＷＧ３０ａの後段に１×Ｎカプラ（合波部）３０ｊ，３０ｌと、ｋ本の出力用ポート３０ｒ，３０ｓとを有する。
つまり、２重リングであって１リングあたり４波長を用いる場合に、ＦＷＣを配備しないでファイバ間波長交換とファイ内波長交換とを可能にした光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｄの構成例を示している。
実施例５の光ＴＳ−ＳＷ部の構成を説明する。ここでは、２重リング、１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ、１ＡＷＧ／１ファイバ、スイッチ制御用波長の場合とする。
図５６は実施例５の光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｅの構成を説明するための図である。
光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｅは、λｉ（ｉ＝０〜ｋＮ−１）のｋＮ個の波長において、（ｉ ＭＯＤ Ｎ）が同じ値となる複数波長を同一波長として、１ファイバあたりＮ×Ｎの周回性ＡＷＧ３０ｔ，３０ｕと、その前段に配置され、波長変換部および分波部としてｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ３０ｂ，３０ｃと、ｋ（Ｎ−２）個のＴＨＲＵ/ＤＲＯＰ用ＴＷＣ１〜ＴＷＣ４と、１つのＡＤＤ用ＴＷＣ［Ａ］と、１つのＤＲＯＰ ＩＦとしての光受信器３０ｅと、ファイバ間でのＡＤＤ／ＤＲＯＰ用のＴＷＣ［Ａ／Ｄ］と、ｋ個のＮ×１ 合波部３０ｘ，３０ｙとを有する。そして、スイッチ制御を行うための制御用波長を準備し、制御用波長のリーチャビリティを担保するために分波部にカプラ３０ｆ，３０ｇを接続し、各スイッチでコピーする構成である。
図５６は、ｋ＝２、Ｎ＝４の場合である。データ用波長は２波長／ファイバであり、制御用波長は１波長／ファイバである。つまり、光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｅは、２重リング（１リングあたり４波長）を使用しつつＡＷＧ３０ｔ，３０ｕの１個当たり１ファイバとし、ＦＷＣを用いない１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ構成で制御用波長を用いる例を示している。
実施例６の光ＴＳ−ＳＷ部の構成を説明する。ここでは、２重リング（１リング４波長）、ＡＤＤ／ＤＲＯＰ １ＣＨ（チャンネル）の場合とする。
図５７Ａは実施例６の光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｆの構成を説明するための図である。図５７Ｂは光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｆにおける８個のＴＷＣ１〜ＴＷＣ８とＡＤＤ用ＴＷＣ［Ａ］とのＴＷＣ波長要件を示す図である。
図５７Ａに示すように、光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｆは、９×９ＡＷＧ３０ｖと、その前段に設けられた８個のＴＷＣ１〜ＴＷＣ８と、９×９の後段に設けられた８個のＦＷＣ１〜ＦＷＣ４＋ＦＷＣ１〜ＦＷＣ４と、ＡＤＤ用ＴＷＣ［Ａ］とを有する。この図５７Ａおよび図５７Ｂでは、各波長を識別するために、ＴＨＲＵ用波長の添え字をｒとし、ＤＲＯＰ用波長の添え字をｇとし、ＡＤＤ用波長の添え字をｂとしている。
ＡＤＤは、ＡＷＧ３０ｖのＩＮ１に入力された信号をＯＵＴ１〜９の何れかに出力することを意味する。ＤＲＯＰは、ＡＷＧ３０ｖのＩＮ２〜９に入力された信号をＯＵＴ９に出力することを意味する。スルーは、ＡＷＧ３０ｖのＩＮ２〜９に入力された信号をＩＮ番号から１を引いたＯＵＴ番号に出力することを意味する。
図５７Ａをもとに詳細な動作を説明する。ＡＤＤする場合、ＯＵＴ１〜８のどこに出力するかによりＴＷＣ［Ａ］により波長をλ１ｂ〜８ｂの何れかに変換してＩＮ１に入力する。ＩＮ１に入力される波長と出力先の対応はλ１ｂがＯＵＴ１、λ２ｂがＯＵＴ２、λ３ｂがＯＵＴ３、λ４ｂがＯＵＴ４、λ５ｂがＯＵＴ５、λ６ｂがＯＵＴ６、λ７ｂがＯＵＴ７、λ８ｂがＯＵＴ８となる。ファイバ１及びファイバ２からくる信号はＡＷＧ３０ｂ，３０ｃで分波され、スルーするか、ＤＲＯＰするかに応じてＴＷＣ１〜８により波長が変換される。ＴＷＣ１を例に波長と出力先を説明すると、スルーする場合はλ１ｇ、λ２ｒはＯＵＴ１となる。
実施例７の光ＴＳ−ＳＷ部の構成を説明する。ここでは、２重リング（１リング４波長）、ＡＤＤ／ＤＲＯＰ １ＣＨ、ファイバ内波長交換の場合とする。
図５８Ａは実施例７の光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｇの構成を説明するための図である。図５８Ｂは光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｇにおける８個のＴＷＣ１〜ＴＷＣ８とＡＤＤ用ＴＷＣ［Ａ］とのＴＷＣ波長要件を示す図である。
図５８Ａに示す光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｇは、図５７Ａの光ＴＳ−ＳＷ部３０ＦとＴＷＣ１〜ＴＷＣ８，［Ａ］の波長要件が異なるだけで、同構成であるため、その説明を省略する。図５８Ａおよび図５８Ｂでは、各波長を識別するために、ＴＨＲＵ用波長の添え字をｒとし、ＤＲＯＰ用波長の添え字をｇとし、ＡＤＤ用波長の添え字をｂとし、ファイバ内交換波長の添え字をｙとしている。
ファイバ内交換は、ＡＷＧ３０ｖのＩＮ２〜５に入力された信号をＯＵＴ１〜４のスルーする出力先以外の何れかに出力する。ＡＷＧ３０ｖのＩＮ６〜９に入力された信号をＯＵＴ５〜８のスルーする出力先以外の何れかに出力することを意味する。図５８Ａおよび図５８Ｂをもとに詳細な動作を説明する。ＡＤＤ、Ｄｒｏｐ、スルーは実施例６と同じなため、ファイバ内交換の場合をＴＷＣ１を例に説明する。ＡＷＧ３０ｖのＩＮ２に入力された信号の出力先をＯＵＴ２に変更する場合は、ＴＷＣ１に入力された信号の波長をλ３ｙとする。同様にＯＵＴ３に出力する場合はλ４ｙ、ＯＵＴ４に出力する場合はλ５ｙとする。
実施例８の光ＴＳ−ＳＷ部の構成を説明する。ここでは、２重リング（１リング４波長）、ＡＤＤ／ＤＲＯＰ １ＣＨ、ファイバ間・ファイバ内波長交換の場合とする。
図５９Ａは実施例８の光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｈの構成を説明するための図である。図５９Ｂは光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｈにおける８個のＴＷＣ１〜ＴＷＣ８とＡＤＤ用ＴＷＣ［Ａ］とのＴＷＣ波長要件を示す図である。
図５９Ａに示す光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｈは、図５７Ａの光ＴＳ−ＳＷ部３０ＦとＴＷＣ１〜ＴＷＣ８，［Ａ］の波長要件が異なるだけで、同構成であるため、その説明を省略する。図５９Ａおよび図５９Ｂでは、各波長を識別するために、ＴＨＲＵ用波長の添え字をｒとし、ＤＲＯＰ用波長の添え字をｇとし、ＡＤＤ用波長の添え字をｂとし、ファイバ内交換波長の添え字をｙとし、ファイバ間交換波長の添え字をｐとしている。
ファイバ間交換は、ＡＷＧ３０ｖのＩＮ２〜５に入力された信号をＯＵＴ５〜８の何れかに出力する。ＡＷＧ３０ｖのＩＮ６〜９に入力された信号をＯＵＴ１〜４の何れかに出力することを意味する。図５９Ａおよび図５９Ｂをもとに詳細な動作を説明する。ＡＤＤ、Ｄｒｏｐ、スルー、ファイバ内交換は実施例７と同じなため、ファイバ間交換の場合をＴＷＣ１を例に説明する。ＡＷＧ３０ｖのＩＮ２に入力された信号の出力先をＯＵＴ５に変更する場合は、ＴＷＣ１に入力された信号の波長をλ６ｐとする。同様にＯＵＴ６に出力する場合はλ７ｐ、ＯＵＴ７に出力する場合はλ８ｐ、ＯＵＴ８に出力する場合はλ９ｐとする。
次に、ＴＷＣおよびＦＷＣの構成を説明する。
図６０はＴＷＣおよびＦＷＣを含む光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｊの一構成例を示すブロック図である。
光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｊは、１または複数の入力ポートと複数の出力ポートとを備え、波長多重された入力光信号を波長毎に分波する分波器（分波部）３０ｂと、各入力ポートに入力した光信号をその波長に応じて出力ポートに振り分けるＡＷＧ３０ａと、光スイッチノードでの通過（Ｔｈｒｏｕｇｈ）、挿入（ＡＤＤ）及び分岐（ＤＲＯＰ）を選択するために波長変換を実行するＴＷＣ［Ａ］１〜ＴＷＣ［Ａ］３，ＴＷＣ１〜ＴＷＣ８と、次段に伝送するために各波長の出力光信号を波長多重する合波器（合波部）３０ｘと、次段の分波部（図示せず）で光信号が同一ポートに出力されるように波長変換するＦＷＣ１〜ＦＷＣ８と、ＡＷＧ３０ａで分岐（ＤＲＯＰ）させた光信号を受信する光受信器３０ｅと、から構成されている。
図示したものでは、前段から波長多重によって伝送された光信号は分波器３０ｂにより波長λ１〜λ８に分波され、これらの分波された光信号は、それぞれ、ＴＷＣ１〜ＴＷＣ８を介してＡＷＧ３０ａの入力ポートに与えられている。これらとは別に、挿入されるべき光信号が、ＴＷＣ［Ａ］１〜ＴＷＣ［Ａ］３を介してＡＷＧ３０ａの入力ポートに与えられている。ＡＷＧ３０ａの出力ポートのうち８個は次段への伝送用であり、これらの出力ポートからの光信号はそれぞれＦＷＣ１〜ＦＷＣ８を経て合波器（合波部）３０ｘに入力され、波長多重されて次段に伝送される。
それとは別に、ＡＷＧ３０ａには分岐（ＤＲＯＰ）に用いられる出力ポートがあり、この出力ポートには、光受信器３０ｅが接続されている。光受信器３０ｅは、光電変換を行う光電素子（ＡＰＤ）と、光信号間のパワー差を吸収するためのリミッティング増幅器（ＬＩＭ）と、光信号間での位相差を吸収するためのクロック・データ・リカバリ回路（ＣＤＲ）とがこの順で直列に接続された構成となっており、信号間のパワー差／位相差を吸収して光信号を受信する。
なお、図６０に示したものでは、波長λ８は、制御用の固定波長とされている。また、ＡＤＤ及びＤＲＯＰの１チャネルずつも制御用のものとされて、光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｊを制御するためのスイッチ制御部３０ｋに接続されている。スイッチ制御部３０ｋも、ＡＰＤ，ＬＩＭ，ＣＤＲを備えて構成されている。
図６１は図６０に示すＴＷＣ１〜ＴＷＣ８（又はＴＷＣ［Ａ］１〜ＴＷＣ［Ａ］３）の一構成例を示すブロック図である。
図６１に示すように、ＴＷＣは、光バースト受信器３０１と、波長可変光源３０２ａと、変調器３０３ａとを有する。光バースト受信器３０１は、ＡＰＤ、ＬＩＭおよびＣＤＲを有する。図６１では、光信号の伝送路を実線で示し、電気信号の伝送路を破線で示す。
ＡＰＤは光信号を電気信号に変換する光電変換を行う。ＬＩＭは、各フレーム間に生じるパワー差を低減する役目を果たす。パワー差は、例えば、異なる伝送路長による損失差や光源の出力パワー差に起因する。ＣＤＲは、各フレーム間に生じる位相差を低減する役目を果たす。位相差は、例えば、異なる伝送路長による位相差に起因する。
波長可変光源３０２ａは、ＡＷＧ３０ａにおける出力先を変更するために発振波長を変える。変調器３０３ａは受信した信号を異なる波長に載せ替える。
ＴＷＣは、上述の構成により、光−電気−光（OEO：Optical- Electrical- Optical）変換を行うことで、光信号でデータを長距離伝送させた場合でも、減衰した光のパワーを回復させることができ、光アンプが不要となる。
図６２は図６０に示すＦＷＣ１〜ＦＷＣ８の一構成例を示すブロック図である。
ＦＷＣは、光バースト受信器３１１ａと、固定波長光源３１２とを有する。光バースト受信器３１１ａは、ＡＰＤ、ＬＩＭおよびＣＤＲを有する。図６２では、光信号の伝送路を実線で示し、電気信号の伝送路を破線で示す。
ＡＰＤは光電変換を行う。ＬＩＭは、各フレーム間に生じるパワー差を低減する役目を果たす。パワー差は、例えば、ＡＷＧで受けるポート毎に異なる損失や光源の出力パワー差に起因する。ＣＤＲは、各フレーム間に生じる位相差を低減する役目を果たす。位相差は、例えば、異なるＡＷＧ３０ａの光路差に起因する。
固定波長光源３１２は、次段の分波部（図示せず）で同一ポートに出力されるように、通過（Ｔｈｒｏｕｇｈ）データとＡＤＤデータの波長が同じになるように波長変換を行う。
次に、光ＴＳ−ＳＷ部がブロードキャスト＆セレクト型の空間型スイッチの場合を説明する。
図６３はブロードキャスト＆セレクト型の空間型スイッチの基本構成を示す図である。
図６３に示す光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｋは、波長多重信号（ＷＤＭｉ）を分波するＡＷＧ３０ｂと、複数のＮ×１ ＳＷ３０ｍと、ＤＲＯＰ用Ｎ×１ ＳＷ３０ｎと、ＡＤＤ用ＴＷＣ３０ｄと、複数のＮ×１ＳＷからの光信号を合波するカプラ３０ｐとを有する。Ｎ×１ ＳＷ３０ｍは、半導体光増幅器（ＳＯＡ）を含む構成である。
光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｋは、波長多重信号（ＷＤＭｉ）で入力してきた光信号をＡＷＧ３０ｂによって分波し、分波した各波長成分をカプラ３０ｇによって複数のＮ×１ ＳＷ３０ｍに伝送する。各Ｎ×１ ＳＷ３０ｍでは、半導体光増幅器（ＳＯＡ）により信号の透過または遮断の制御（スルー制御）を行う。Ｎ×１ ＳＷ３０ｍのうちの１つはＤＲＯＰ用のポートとする。残りのＮ×１ ＳＷ３０ｍの出力とＡＤＤ用のＴＷＣ３０ｄからの出力とを、カプラ３０ｐで合波して、波長多重信号（ＷＤＭｏ）として次段に伝送する。各Ｎ×１ ＳＷ３０ｍには、入力ポートごとのＳＯＡと、出力ポートのＳＯＡと空間スイッチが設けられている。ポート数がＮであるときには、制御対象となるＳＯＡの数がＮ2個となる。
図６４はブロードキャスト＆セレクト型の空間型スイッチの他の構成例を示す図である。
図６４に示す光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｌでは、図６３に示した光ＴＳ−ＳＷ部３０Ｋの構成のうち、前段のＡＷＧ３０ｂをなくし、ＳＯＡを用いたＮ×１ ＳＷ３０ｍを波長可変フィルタ３０ｑに変え、任意の波長の透過または遮断の切替を行う構成となっている。各波長可変フィルタ３０ｑにおいては、任意の波長に関し、波長フィルタにより信号の透過または遮断（スルー制御）を行うようにしている。この構成では、前段のＡＷＧ３０ｂを必要としないので、図６３に示したものに比べ、スイッチのために制御を行う素子数をＮ2個からＮ個に減らすことが可能である。
＜第６の実施形態＞
次に、第６の実施形態について、図面を参照して説明する。
第６の実施形態に基づく光ネットワークでは、波長分割多重（ＷＤＭ）による光ネットワークに対し、さらに、一定時間周期のタイムスロット（ＴＳ）の概念を加えることによって時間多重分割（ＴＤＭ）による処理を併用するようにしている。このネットワークでは、トラヒック流入量に合わせて動的にＴＳ割り当てと波長割り当てとを変更することで、対地間トラヒック量に合わせた動的な帯域割り当てを実現し、システム全体としてのトラヒック収容効率を向上させている。波長多重分割のみを用いる場合には、対地間で波長が異なることにより、ファイバネットワーク上でのデータの衝突（コリジョン）の発生の問題を無視することができたが、本実施形態に基づく光ネットワークでは、ＴＳを併用していることにより、伝搬遅延も加味して各ノードでの送受信タイミングを正確に制御する必要がある。そこで、本実施形態に基づく光ネットワークでは、マスターノードと、従来の光ネットワークにおけるＯＡＤＭノードに相当する光スイッチノードとを設け、マスターノードが各光スイッチノードにおけるＴＳ割り当てと波長割り当てとを動的に変更するようにしている。
図６５Ａ、図６５Ｂは、本実施形態に基づく光ネットワークの動作の概要を示す図である。ここでは図６５Ａａ）に示すように、地点Ａ〜Ｄにそれぞれ光スイッチノード１２１が設けられており、リング状の光ネットワークを介してこれらの地点間で光通信によるデータ伝送が行われるようになっている。光スイッチノード１２１に対してスロット割り当ておよび光スイッチの切り替え指示を行うマスターノード１２０が設けられている。ここでは光スイッチノード１２１とは別個にマスターノード１２０が描かれているが、何れかの光スイッチノードがマスターノードとして機能するように構成してもよい。すなわち、何れかの光スイッチノード内にマスターノードが設けられていてもよい。マスターノード１２０から矢印Ｙ１０で示すように割り当てられたＴＳ情報に従って光スイッチノードがデータ送信とスイッチ切り替えを行うことで、データ衝突を発生させることなく、同一宛先データについて単一波長で送信することが可能となる。図示した例では、地点Ａ〜Ｃから地点Ｄに対するデータは、何れも波長λ１を用いて伝送されている。データ衝突を防ぐために、図６５Ｂに示すように、地点Ａ，Ｂ，Ｃ毎にタイムスロットＴＳの＜１＞，＜２＞，＜３＞が割り当てられている。また、この構成では、各タイムスロット＜１＞，＜２＞，＜３＞で用いる波長を変更することで、ＷＤＭ化が可能となる。例えば、異なる宛先に対しては異なる波長を用いることとし、同一宛先に関して送信元ノード毎にタイムスロットを割り当てることができる。
図６６Ａは、本実施形態の他の形態の光ネットワークシステムの構成を示している。ここでは、リング状の光ネットワークが設けられ、光ネットワーク上にマスターノード１２０と複数の光スイッチノード１２１とが設けられている。光ネットワークは、データ伝送に用いられる片方向伝送のデータ線１２２と、制御データの伝送に用いられる制御線１２３，１２４とからなっており、制御線１２３はネットワーク上で図示右回りで制御情報を伝送し、制御線１２４は図示左回りで制御情報を伝送する。
この光ネットワークシステムは、波長多重とタイムスロット（ＴＳ）による時間多重とを併用してデータのＡＤＤ／ＤＲＯＰを行うＮ波長多重のＷＤＭ／ＴＤＭリングネットワークである。このネットワークシステムでは、外部ネットワークからのトラヒック量に応じて動的な帯域割り当てが行なわれる。この帯域割り当ては、波長と光ネットワークシステム内で定義するＴＳの割り当て量を変更することで実現される。光ネットワークシステムの入り口では割り当てられたＴＳ量に従い、外部ネットワークからのデータをタイムスロット内のデータに変換する。一方、光ネットワークシステムの内部では、バッファレス／ヘッダレスでＷＤＭ／ＴＤＭにより光のままスイッチングを行う。
マスターノード１２０は、
（ａ）各光スイッチノード１２１から流入するトラヒック量を定期的に収集し、トラヒック量に対応させて各スイッチノード１２１に割り当てるＴＳ量を決定する、
（ｂ）異なる光スイッチノード１２１のバッファ−バッファ間の伝搬遅延時間を考慮に入れて、割り当てたＴＳに従って動作開始するタイミングを指定する、
（ｃ）一定周期（Ｔ）毎に各光スイッチノードから収集したトラヒック量に応じてタイムスロットの再割当を実施する、
という機能を有する。上述したように、マスターノード１２０は光スイッチノード内に存在してもよい。
光スイッチノード１２１は、ＷＤＭ／ＴＤＭスイッチから構成される。光ネットワークのエッジに配備された光スイッチノードには、ＷＤＭ／ＴＤＭスイッチに加えて、ＴＳ変換を行うバッファ部を設ける。
光スイッチノード１２１は、
（ａ）外部ネットワークからの入力信号をバッファに蓄積し、宛先ごとのデータ量をマスターノード１２０に報告する、
（ｂ）マスターノード１２１から設定されたＴＳテーブルに従い、自バッファからのデータ送信（ＡＤＤ）とＷＤＭ／ＴＤＭスイッチにおける方路変更を行う、
（ｃ）マスターノード１２１から再度ＴＳテーブルが設定されるまで、一定周期（周期ｔ）に対する動作情報が記されたＴＳテーブルに従い、送信／スイッチ切り替え動作を行う、
という機能を有する。このような光スイッチノード１２１は、後述するように、ＡＤＤ／ＤＲＯＰとＷＤＭ／ＴＤＭスイッチとを実現する光ＴＳ−ＳＷ部を備える。
マスターノード１２０と光スイッチノード１２１と間の情報伝達には、データ用とは異なる制御用波長を用いるか、データ用とは異なるファイバ（例えば、図示した制御線１２３，１２４）を用いることとする。これは、アクティブな光ＴＳ−ＳＷ部（ＷＤＭ／ＴＤＭスイッチ）を動作させるためのＴＳテーブルが、各光スイッチノード１２１まで届くようにリーチャビリティを確保するためである。マスターノード１２０は、光スイッチノード１２１が送信する制御信号とデータ信号に対して、リング内でパケット衝突が発生しないようにタイムスロット割り当てを行う。なお、光ＴＳ−ＳＷ部に接続する信号線は、制御パケットを送信する制御信号と、データパケットを送信するデータ信号の２種類である。光スイッチノード１２１のバッファ部は同一装置内に存在する必要はなく、地理的に離れた場所に設置されてもよいが、この場合、バッファ部とスイッチ制御部との間で遅延測定等のどの程度離れているか測定する仕組みを有する形態が望ましい。また、光スイッチノード１２１間の制御信号線とデータ線は、波長多重しファイバ共有することも可能である。
図６６Ｂは、図６６Ａにおいて＜１＞〜＜３＞で示された光スイッチノード１２１から、図においてＡ，Ｂで示される光スイッチノード（Ｂはマスターノード１２０でもある）にデータ送信する際のＴＳ割り当て例を示している。＜１＞〜＜３＞で示される光スイッチノードは、割当られたタイムスロットで送信し、再割り当てが行われるまで、同じ債務スロットでの送信を繰り返す。
本実施形態の光ネットワークシステムでは、各光スイッチノードでの送受信のタイミングを正確に制御する必要がある。そのための構成として、トリガ型と時刻同期型との２つの構成が想定される。トリガ型を用いるか、時刻同期型を用いるかによって、マスターノード１２０および光スイッチノード１２１の構成は異なる。
トリガ型は、制御パケットとデータパケットとが同じ経路を通ること、すなわち同じ伝搬遅延時間を有することを前提として、マスターノード１２０からのＴＳ情報（トリガ）が到着した瞬間に各光スイッチノード１２１においてスロット送信とスイッチ切り替えを行うことで、伝搬遅延の考慮なしで光スイッチノード間でのスロット衝突の発生を防ぐものである。
時刻同期型は、制御パケットとデータパケットとが同じ経路を経由しない場合においても、バッファ〜バッファ間、光スイッチノード間の伝搬遅延時間を測定し、伝搬遅延を考慮した時刻同期制御を行って、光スイッチノード間でスロット衝突が発生しないようにするものである。
図６７Ａはトリガ型におけるマスターノード１２０の構成を示し、図６７Ｂはトリガ型における光スイッチノード１２１の構成を示している。図において実線の矢印はデータ信号の経路を表し、破線の矢印は制御信号の経路を示している。
トリガ型のマスターノード１２０は、伝送路から入ってくる光信号を波長分離する分波部１３１と、伝送路に出力する信号を波長多重する合波部１３２と、分波器（分波部）１３１で分離された制御用信号を受信する制御信号受信部１３３と、各光スイッチノードから送信されてくるトラヒック情報を集計するトラヒック情報収集部１３４と、各光スイッチノードの光ＴＳ−ＳＷ部の接続情報を管理するトポロジ管理部１３５と、トラジック情報収集部３４で集計したトラヒック情報とトポロジ管理部１３５で取得したトポロジ情報とに基づいて各光スイッチノード１２１に対してタイムスロット割り当てを行うＴＳ割当部１３６と、一定間隔でトリガパルスを発生するＴＳ開始配信部１３７と、トリガパルスとともにＴＳ情報を各光スイッチノードに配信するＴＳ情報配信部１３８と、を備えている。
トリガ型の光スイッチノード１２１は、伝送路から入ってくる光信号を波長分離する分波部１４１と、伝送路に出力する信号を波長多重する合波部１４２と、分波器（分波部）１４１で分離された制御用信号を受信する制御信号受信部１４３と、分波部１４１と合波部１４２との間に設けられＡＤＤ／ＤＲＯＰとＷＤＭ／ＴＤＭスイッチとを実現する光ＴＳ−ＳＷ部１４４と、制御信号受信部１４３に接続してタイムスロット同期を実現するＴＳ同期部１４５と、外部装置から入力されたデータを蓄積するバッファを備えてバッファから光ＴＳ−ＳＷ部１４４にデータ送信を行い、光ＴＳ−ＳＷ部１４４からデータを受信して外部装置とデータを送信するＴＳ送受信部１４６と、ＴＳ送受信部１４６のバッファに蓄積されたデータ量をマスターノード１２０のトラヒック情報収集部１３４へ送信するトラヒック情報送信部１４７と、を備えている。ここでＴＳ同期部１４５は、光スイッチノードのタイムスロットのタイミングを同期させるためのトリガを制御信号受信部１３３で受信した信号から検出し、トリガ情報通知受信後からの経過時刻をカウントし、トリガ情報とともに通知されたタイムスロット情報に従って、自ノードに割り当てられたタイムスロットでＴＳ送受信部１４６と光ＴＳ−ＳＷ部１４４にデータ送信指示を行う。このＴＳ同期部１４５からの切替指示によって、光ＴＳ−ＳＷ部１４４は方路の切り替えを行い、ＴＳ送受信部１４６は、バッファから光ＴＳ−ＳＷ部１４４へのデータ送信を行う。
図６８Ａは時刻同期型におけるマスターノード１２０の構成を示し、図６８Ｂは時刻同期型における光スイッチノード１２１の構成を示している。図において実線の矢印はデータ信号の経路を表し、破線の矢印は制御信号の経路を示している。
時刻同期型のマスターノード１２０は、図６７Ａに示したトリガ型のものと同様の構成のものであるが、自ノードのローカル時刻を各光スイッチノードに配信する時刻配信部３９を備える点で、図６７Ａに示すものと異なっている。時刻同期型のマスターノード１２０では、ＴＳ開始配信部１３７は、トリガパルスを発生する代わりに、光スイッチノードがＴＳ情報にもとづき動作開始する時刻を指定し、ＴＳ情報配信部１３８は、ＴＳ情報を各光スイッチノードに配信する。
時刻同期型の光スイッチノード１２１は、図６７Ｂに示したトリガ型のものと同様の構成のものであるが、受信したタイムスロット情報を保持するＴＳ情報管理部１４８を備える点で、図６７Ｂに示したものと異なっている。ＴＳ同期部１４５は、各ノードのタイムスロットのタイミングを同期させるための制御信号の検出を行い、信号内のタイムスタンプ値を時刻カウンタ（不図示）に通知し、信号内のタイムスロット開始時刻（以降、ＴＳ開始時刻と予備）に従って、自ノードに割り当てられたタイムスロットでＴＳ送受信部１４６と光ＴＳ−ＳＷ部１４４にデータ送信指示を行う。
トリガ型と時刻同期型とを比較すると、トリガ型では、マスターノード１２０から各光スイッチノード１２１に対してタイムスロット情報とタイムスロット開始を示すトリガとを同時に配信しているので、各光スイッチノード１２１においてＴＳ情報管理部１４８を設ける必要がなくなる。なお、図６７Ａ、図６７Ｂおよび図６８Ａ、図６８Ｂに示した構成において、伝送路のファイバ本数を増やすことによって、分波部１３１，１４１および合波部１３２，１４２を設けないようにすることもできる。
この光ネットワークシステムでは、マスターノード１２０において各光スイッチノード１２０からトラヒック情報を収集しているが、その場合、制御用のファイバあるいは波長において、複数の光スイッチノード１２１からのトラヒック情報が衝突しないようにする必要がある。そこで、マスターノード１２１は、制御信号送信用のタイムスロット割当も行う。そこで本実施形態では、各光スイッチノード１２１は、制御信号送信ＴＳ割当信号を受信した瞬間から制御信号用タイムスロット刻みを開始するようにする。開始時のタイムスロット番号を１として、単位タイムスロット毎にスロット番号をインクリメントしていく。インクリメントしたスロット番号が、制御信号送信ＴＳ割当信号内に記載されたタイムスロット番号となったときに、この光スイッチノードはトラヒック情報（ＴＳ送受信部単位）をマスターノード１２０に送信することができる。なお、このタイムスロットは周期的であり、各光スイッチノード１２１は一定の周期で制御信号を送信することができる。
図６９は、このような制御によって光スイッチノード１２１からマスターノード１２０にトラヒック情報を送る際の手順を示している。
この手順を説明する。ステップ２１１において、マスターノード１２０が制御信号により各光スイッチノード１２１に制御用のタイムスロットの割り当てを行う。次に、ステップ２１２において、光スイッチノード１２１は、外部通信装置１９０から送信されてくるデータパケットを受信し、トラヒック量を測定する。ステップ２１３において、光スイッチノード１２１は、そのトラヒック量をトラヒック情報としてマスターノード１２０へ送信する。
次に、ステップ２１４において、マスターノード１２０が、そのトラヒック情報からトラヒック量を把握し、トラヒック量に応じたタイムスロットの割り当て量（タイムスロット長）を計算する。ステップ２１５において、その計算されたタイムスロット長を光スイッチノード１２１へ通知する。ステップ２１６において、光スイッチノード１２１は、その通知されたタイムスロット長のタイムスロットを設定してデータの送信を行う。
ここで、光スイッチノード１２１からマスターノード１２０に通知されるトラヒック情報の例について説明する。
トラヒック情報通知の一例として、ＴＳ送受信部１４６のバッファに蓄積されているデータサイズと、バッファあふれ発生までの予測時間とを通知するものがある。バッファあふれ発生までの予測時間とは、ＴＳ送受信部１４６のバッファが何秒後にバッファあふれを発生させるかを推定したものである。この推定時刻をマスターノード１２０に通知することで、バッファあふれが発生しうるＴＳ送受信部内の仮想キューに対して優先的に大きなＴＳを割り当てることができ、バッファあふれを回避することができる。
図７０は、バッファあふれの予測を説明する図である。ＴＳ送受信部１４６内に複数の仮想キュー１〜Ｎが設定されているものとする。仮想キューにおける残メモリ部分の減少度合いから、バッファが何秒後にあふれるかを予測する。時刻ｔと時刻ｔ＋１との時間間隔をΔＴとし、この間に、仮想キューの残メモリがΔｄａｔａだけ減少したとすると、［（時刻ｔ＋１での残メモリ量）／Δｄａｔａ」×ΔＴが、バッファあふれ発生までの予測時間ということになる。
あるいは、トラヒック情報として、（ａ）現在の全蓄積データ量と、（ｂ）設定した閾値に対して、閾値を超えない最大のＴＳ量と、をマスターノード１２０に通知してもよい。図７１は、閾値と、上りデータフレームとして表される現在の全蓄積データ量（［ａ］で表示）と、閾値を超えない最大のＴＳ量（［ｂ］で表示）との関係を示している。
次に、トリガ型の構成におけるＴＳ開始配信およびＴＳ同期の具体例について説明する。
図７２は、ＴＳ開始配信とＴＳ同期をトリガによって行う場合に想定される各種の例を示している。ここでは、例えば波長多重によって、トリガとデータとが同一経路で伝送されることを前提としている。
図７３は、タイムスロットとトリガとの関係を説明しており、図７２のＮｏ１０１１に示すようにタイムスロット毎にトリガが出力する例が図７３の※１に示され、図７２のＮｏ１０１２や１０１３に示すようにＴＳ周期毎にトリガが出力される例が図７３の※２に示され、図７２のＮｏ１０１４や１０１５に示すようにＴＳ周期のＮ倍毎にトリガが出力される例が、図７３の※３に示されている。
図７４は、図７２のＮｏ１０１１に示す場合（図７３の※１に示す場合）において、ノードＡからノードＢ、ノードＡからノードＣ、ノードＢからノードＣへと送信する動作例を示している。まず、［１］に示すように、マスターノード１２０が各光スイッチノードにＴＳ情報を設定する。一つの波長に挿入（ＡＤＤ）することとなるタイムスロットのＴＳ番号は、各ノードで重複しないようにする。ＴＳ長はリング長の整数分の１に設定する。ここでいうリング長とは、信号がリングを１周するときの伝搬遅延のことである。続いて、［２］に示すように、マスターノード１２０は、トリガをＴＳ長間隔で送信する。ここではリング状のネットワークを想定しているので、トリガはリングを１周するが、１周したトリガについてはマスターノード１２０で終端する。このようにトリガを送信すると各ノードによってトリガが順次受信される。［３］に示すように、ノードＡは、トリガを受信したら、オフセット時間（ここでは５カウント）後にＴＳ情報の１行目の動作を実施する（宛先ＢのデータをタイムスロットＴＳ０で挿入（ＡＤＤ）する）。次のトリガを受信したら同様に、ＴＳ情報の２行目の動作を実施する。その次のトリガの受信時には、ＴＳ情報の３行目の動作を実施する（宛先ノードＣのデータをタイムスロットＴＳ２へＡＤＤする）。トリガはリング上を伝搬するのでノードＢによっても受信されるが、ノードＢは、［４］に示すように、トリガを受信したら、オフセット時間（５カウント）後にＴＳ情報の１行目の動作を実施する（タイムスロットＴＳ０のデータを分岐（ＤＲＯＰ）する）。次のトリガを受信したら、同様にＴＳ情報の２行目の動作を実施する（宛先ノードＣのデータをＴＳ１にＡＤＤ）。
このようにして、割り当てられたＴＳに対してＡＤＤやＤＲＯＰの処理がなされることになる。
図７５は、図７２のＮｏ１０１２や１０１３に示す場合（図７３の※２に示す場合）において、ノードＡからノードＢ、ノードＡからノードＣ、ノードＢからノードＣへと送信する動作例を示している。まず、［１］に示すように、マスターノード１２０が、各光スイッチノード１２１にＴＳ情報を設定する。一つの波長にＡＤＤするタイムスロットのＴＳ番号は各ノードＡ〜Ｃで重複しないようにする。ＴＳ周期（ＴＳ長×ｍ）がリング長の整数分の１になるようＴＳ長を設定する。続いて、［２］に示すように、マスターノード１２０が、トリガをＴＳ周期間隔で送信する。リング１周したトリガは、マスターノード１２０によって終端される。送信されたトリガをノードＡが受信すると、［３］に示すように、ノードＡは、トリガ受信からオフセット時間（ここでは５カウント）後にＴＳ情報の１行目からｍ行目まで順番に実施する。すなわち、オフセット時間後に、宛先ＢのデータをＴＳ０にＡＤＤし、４５カウント（オフセット時間＋ＴＳ番号×ＴＳ長＝５＋２×２０）後に宛先ノードＣのデータをＴＳ２にＡＤＤする。同様にノードＢは、トリガを受信すると、［４］に示すように、トリガ受信からオフセット時間（５カウント）後にＴＳ情報の１行目からｍ行目まで順番に実施。すなわち、オフセット時間後にＴＳ０のデータをＤＲＯＰし、２５カウント（オフセット時間＋ＴＳ番号×ＴＳ長＝５＋１×２０）後に宛先ノードＣのデータをＴＳ１にＡＤＤする。
図７６は、図７２のＮｏ１０１４や１０１５に示す場合（図７３の※３に示す場合）において、ノードＡからノードＢ、ノードＡからノードＣ、ノードＢからノードＣへと送信する動作例を示している。まず、マスターノード１２０は、［１］に示すように、各ノードＡ〜ＣにＴＳ情報を設定する。一つの波長にＡＤＤするタイムスロットのＴＳ番号は各ノードで重複しないようにする。ＴＳ周期（ＴＳ長×ｍ）がリング長の整数分の１になるようＴＳ長を設定する。続いてマスターノード１２０は、ＴＳ周期×Ｎの間隔で送信する。リングを１周したトリガはマスターノード１２０によって終端される。ノードＡは、トリガを受信したら、［３］に示すように、オフセット時間（ここでは５カウント）後にＴＳ情報の１行目からｍ行目まで順番に実施し、ｍ行目の実施後、次のトリガが来るまで、ＴＳ情報の１行目からｍ行目の動作を繰り返す。次のトリガを受信したら、同様にオフセット時間後にＴＳ情報の１行目からｍ行目まで繰返し実施する。また、ノードＢは、トリガを受信したら、［４］に示すように、オフセット時間（ここでは５カウント）後にＴＳ情報の１行目からｍ行目まで順番に実施し、次のトリガが来るまでこれを繰り返し実施する。次のトリガを受信したら同様に、オフセット時間後に、ＴＳ情報の１行目からｍ行目まで繰返し実施する。
次に、リング長とＴＳ長、ＴＳ周期の関係について説明する。
リング状のネットワークにマスターノードと複数の光スイッチノードが配置されているとき、ネットワーク上でマスターノードを超えてデータを送受信しなければならない場合が生じる。図７７Ａはそのようなネットワーク構成を示している。図において、ノードＣからノードＡへの送信は、マスターノード１２０を超えて行う必要がある。そこで、図７７Ｂに示すように、マスターノードを越えてデータを受信するためにＴＳ長またはＴＳ周期をリング長の整数分の１にしてもよい（トリガ出力間隔がＴＳ長の場合もはＴＳ長をリング長の整数分の１とし、トリガ出力間隔がＴＳ周期またはＴＳ周期×Ｎの場合にはＴＳ周期をリング長の整数分の１とする）。これにより、マスターノード１２０が新たに送信したトリガによって、ノードＡはノードＣが送信したデータを受信できるようになる。
ところで、クロックのゆらぎなどにより、各ノードのタイムスロットの送受信タイミングがずれることがある。例えばマスターノード１２０のトリガ出力間隔のゆらぎや、図７２におけるＮｏ１０１４や１０１５のように周期的にタイムスロットを送信する場合に、タイムスロットの送受信タイミングがずれることがある。図７８はタイムスロットのタイミングのずれを説明している。クロックが一致している場合は各ノード１２０，Ａ〜Ｃが送受信するタイムスロットのタイミングは一致するが、クロックゆらぎにより例えばノードＡのようにクロックが速くなる、あるいはノードＢのように遅くなる場合には、タイムスロットＴＳ１，ＴＳ２のタイミングがずれ、ノードＡ〜Ｃ間でのタイムスロットの重なりが生ずる恐れがある。そこでこのようなクロックゆらぎが生じてもデータ衝突が起こらないようにするためには、図７９に示すように、クロックゆらぎによるタイムスロットの重なりを考慮して、クロックスロット内のデータの前後にガードタイムを設定すればよい。
次に、トリガ型構成におけるリングトポロジと光スイッチノードの構成との関係を説明する。
リング型ネットワークでは、ネットワーク内でのデータの伝送方法を片方向（右回りか左回りかの一方）とすることも、双方向（右回りと左回りの両方）とすることもできる。トリガはデータと同じ経路で伝送されるから、トリガについても片方向、双方向が想定される。図８０Ａは、片方向リングの場合の光スイッチノード１２１Ａの構成を示している。図８０Ａではトラヒック情報送信部の記載を省略しており、この光スイッチノード１２１Ａは、図６７Ｂや図６８Ｂに示すものと同等のものとなっている。これに対し、図８０Ｂは双方向リングに適合した光スイッチノード１２１Ｂの構成を示している。物理トポロジが双方向の場合には、光スイッチノード１２１Ｂにおいて、制御信号受信部１４３ａ，１４３ｂおよびＴＳ情報管理部１４８ａ，１４８ｂを左回り用と右回り用との２つずつ設ける。トリガを送信するマスターノード１２０は、リングの右回り、左回りにトリガを送信し、各光スイッチノード１２１Ａ，１２１Ｂは、トリガの送受信方向と対応したＴＳ情報管理部１４８ａ，１４８ｂのＴＳ情報をもとにトリガの送受信方向と同じ方向にデータ送受信とＳＷ切替を行う。
次に、時刻同期型の構成について、詳しく説明する。時刻同期型は、ＴＳ開始を時刻で指定することを特徴とするものである。上述のトリガ型による同期では、トリガとデータとを同一経路で伝送する必要があったが、時刻によるＴＳ同期では、事前にＴＳ開始時刻を設定することができ、ＴＳ開始時刻を配信する場合でもデータと同一経路で配信する必要がない。時刻同期型における各ノードの時刻設定の方法としては、（ａ）マスターノード１２０の時刻に対してデータ伝送路分の遅延時間が付加され時刻を各ノードに設定する場合と（ｂ）マスターノード１２０と光スイッチノード１２１の全体に対して共通の時刻を設定する場合とがある。（ａ）の遅延時間が付加された時刻設定（遅延差付き時刻）の特徴としては、ＴＳ開始時刻の値を全ノード共通にできるというものがある。また、（ｂ）の共通時刻設定の特徴としては、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）等を用いた時刻設定が利用できることが挙げられる。
まず、遅延差付き時刻による時刻設定について説明する。遅延差付き時刻によってＴＳ開始配信およびＴＳ同期を設定する場合、各ノードには、ノード間の遅延時間分の時差の付いた時刻が各ノードに設定される。この場合のＴＳ開始配信およびＴＳ同期の設定のやり方については、図８１に示すように、いくつかのやり方がある。
また、設定用の制御信号として、マスターノード１２０が配信する情報の組み合わせとしては、図８２に符号ＳＳ２０で示すように、ＴＳ開始時刻とタイムスタンプとＴＳ情報とをまとめて送信するものと、符号ＳＳ２１〜ＳＳ２３で示すように、これらを別々に送信するものとがある。別々に送信した場合には、タイムスタンプを独立に送ることができるので、カウンタ値のずれを補正することができる。
また、リングトポロジとして、片方向トポロジなのか双方向トポロジなのかにより、マスターノードからのタイムスタンプ付きの制御信号の送信方向についても、片方向設定と双方向設定とが想定される。図８３Ａは、矢印Ｙ１で示すように左回りに制御信号を送信する例を示しており、ローカル時刻ｔにおいてマスターノード１２０がタイムスタンプ付きの制御信号を送信すると、ノード１２１ａ、ノード１２１ｂ、ノード１２１cと送信される間に遅延が付加されることになる。各ノード１２１ａ〜１２１ｃでは、タイムスタンプ付きの制御信号を受信したら、その制御信号のタイムスタンプを自ノードの時刻カウンタに設定する。その結果、ローカル時刻は、遅延時間だけずれた時刻に設定される。図８３Ｂは、矢印Ｙ２で示すように、マスターノード１２０から右回りに制御信号を送信する例を示している。
双方向設定では、マスターノードは、左回りでも右回りでも、タイムスタンプ付きの制御信号を送信する。ノード毎に右回りでの遅延と左回りでの遅延とは当然に異なるから、各ノードでは、右回り用と左回り用の時刻カウンタを保持して、右回りと左回りとで別々にローカル時刻を管理するようにする。
図８４Ａは光ネットワークシステムの構成を示し、図８４Ｂは、遅延差付き時刻による時刻同期での時刻設定タイムチャートを示している。本実施形態の光ネットワークシステムでは、各光スイッチノード（単に、スイッチノード又はノードともいう）１２１ａ，１２１ｂに対してマスターノード１２０が光スイッチ切り替え時間とパケット送信時間を指定して制御するので、マスターノード１２０が各スイッチノード１２１ａ，１２１ｂに対して時刻設定を行う必要がある。図中の［１］に示すように、まず、マスターノード１２０は、タイムスタンプを付与して時刻設定パケットを光スイッチノードに対して送信する。各光スイッチノード１２１ａ，１２１ｂは、［２］に示すように、時刻設定パケット受信時に、タイムスタンプに記述された値を自ノードの現在時刻として設定する。この時、光スイッチノード１２１ａ，１２１ｂに設定された時刻＝マスターノード時刻−片道伝搬遅延時間との関係となり、マスターノード１２０は予め片道伝搬遅延時間を把握していることから、各光スイッチノード１２１ａ，１２１ｂに設定されている時刻も把握可能となる。
ところで、マスターノード１２０は、各ノード１２１ａ，１２１ｂまでの片道伝搬遅延時間を予め知っておく必要があるから、遅延を実際に測定する必要がある。伝搬遅延時間は、マスターノード１２０と光スイッチノード１２１ａ，１２１ｂとの間で、マスターノード１２０の付与したタイムスタンプを同一経路に対して往復して送受信することで測定することができる。図８５Ａ、図８５Ｂは、そのような遅延時間測定を説明する図である。図中の［１］に示すようにまず、マスターノード１２０は、タイムスタンプを付与した時刻設定パケットを送信し、それを受信した各光スイッチノード１２１ａ，１２１ｂは、［２］，［３］に示すように、マスターノード１２０で付与されたタイムスタンプを含む遅延測定パケットを応答パケットとしてマスターノード１２０に返信する。マスターノード１２０は、［４］に示すように、応答パケット到着時刻からその最初のタイムスタンプの時刻までの差から片道伝搬遅延時間を算出する。実際には、光スイッチでの処理遅れがあるので、図に示すように、その処理時間も考慮する必要がある。
遅延差付き時刻による時刻同期の場合も、トリガ型場合と同様に、物理トポロジが片方向リングなのか双方向リングなのかに応じて、光スイッチノードの構成が変わってくる。図８６Ａは、片方向リングに対応した光スイッチノード１２１Ａを示している。この光スイッチノード１２１Ａは、図６８Ｂに示す光スイッチノード１２１と比べ、トラヒック情報送信部の記載が省略され、ＴＳ同期部１４５による時刻同期を明確にするために時刻カウンタ１４９と内部クロック１５０とが記載されているが、実質的には図６８Ｂに記載したものと同様のものである。
これに対し物理トポロジが双方向の場合には、図８６Ｂに示すように、光スイッチノード１２１Ｂにおいて、制御信号受信部、ＴＳ情報管理部および時刻カウンタのそれぞれについて左回り用と右回り用との２つずつ設ける。図では、右回り用のものとして、制御信号受信部１４３ｂ、ＴＳ情報管理部１４８ｂおよび時刻カウンタ１４９ｂが示されている。マスターノード１２０は、リングの右回り、左回りに制御信号を送信し、各光スイッチノード１２１Ａ，１２１Ｂは、制御信号の送受信方向に対応したＴＳ情報管理部のＴＳ情報と時刻カウンタとに基づいて動作を行う。例えば、右回りの制御信号を受信したら、右回り用のＴＳ情報管理部４８ｂを利用する。
ところで、遅延差付き時刻による時刻同期の場合、各ノードは、マスターノードに対して遅延分の時差が付いたローカル時刻が設定されるため、タイムスタンプを送信した向きと同じ向きにデータ送信する場合には、「受信ノードのローカル時刻の受信時間」＝「送信ノードのローカル時刻の送信時間」になる。例えば、図８７Ａ、図８７Ｂに示す場合、マスターノード１２０がローカル時刻＝ｔ１でデータ送信すると、各ノード１２１ａ〜１２１ｃには各ノードのローカル時刻＝ｔ１でデータが到着する。しかしながら、各ノード１２１ａ〜１２１ｃからマスターノード１２０にデータを送信する場合や、マスターノード１２０を跨いでノード間で送受信する場合は、「受信ノードのローカル時刻の受信時間」＝「送信ノードのローカル時刻の送信時刻」＋「リング１周の時間（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）」になる。例えば、ノード１２１ａがそのローカル時刻＝ｔ２でデータを送信すると、そのデータは、マスターノード１２０には、マスターノード１２０でのローカル時刻＝ｔ２＋ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄに到着する。このデータをマスターノード１２０で分岐（ＤＲＯＰ）するためには、マスターノード１２０でのＤＲＯＰ切替時間を「ＴＳ開始時刻＋リング１周時間」にする必要がある。同様に、ノード１２１ｃからノード１２１ａのようにマスターノード１２０を跨ぐ送受信についても、ＤＲＯＰ切替時間を「ＴＳ開始時刻＋リング１周時間」にするか、マスターノード１２０を跨がないよう逆回りでＴＳ設定を行う必要がある。
リング１周時間の算出・設定方法としては、例えば、ＯＴＤＲ（光パルス試験器：Optical Time Domain Reflectmeter）等の測定器で事前に遅延時間を測定し、測定結果をＴＳ情報管理部に手動などで設定する方法や、リングを１周した制御信号から算出する方法がある。リングを１周した制御信号から算出する場合には、例えば、マスターノードによってタイムスタンプ付きの制御信号を生成して送信し、リングを１周した制御信号をマスターノードの遅延測定機能部（不図示）が受信し、受信時間からタイムスタンプ値を引いた値をリング１周時間として算出すればよい。
図８８は、図８１のＮｏ２０１３に示す場合における、遅延差付き時刻による時刻同期型構成におけるローカル時刻およびＴＳ開始時刻の配信の動作例を示している。ここでは、全ＴＳを事前に設定するものとする。まず、［１］に示すように、マスターノード１２０は、ノードＡにタイムスロット情報を設定する。続いてマスターノード１２０は、［２］に示すように、ＴＳ開始時刻およびタイムスタンプ値の入った制御信号をＴＳ周期毎に送信する。ノードＡは、［３］に示すように、制御信号を受信したら、制御信号のタイムスタンプ値に自ノードの時刻カウンタを設定する。そしてノードＡは、［４］に示すように、時刻カウンタがＴＳ開始時刻になったら、タイムスロットＴＳ０から順に動作を開始する。すなわち、（ＴＳ開始時刻＋ＴＳ番号×ＴＳ長）になったら、ＴＳ情報の動作実施する。
図示したノードＡの場合であれば、時刻カウンタ１００〜１２０のタイムスロットＴＳ０においてＡＤＤを実施し、時刻カウンタ１４０〜１６０でタイムスロットＴＳ２にＡＤＤする。ノードＡは、次のＴＳ開始時刻が送信されるまで、この動作を繰り返す。その後、ノードＢは、［５］に示すように、制御信号を再度受信したら、その制御信号のタイムスタンプ値に自ノードの時刻カウンタを設定する。その後、［６］に示すように、ノードＢは、時刻カウンタがＴＳ開始時刻になったら、タイムスロットＴＳ０から順に動作する。ここに示したノードの場合であれば、時刻カウンタ１００（（時刻カウンタ＝ＴＳ開始時刻＋ＴＳ番号×ＴＳ長）〜１２０においてＴＳ０をＤＲＯＰし、時刻カウンタ１２０〜１４０でにおいてＳ２にＡＤＤする。次のＴＳ開始時刻が送信されるまで、このＴＳ情報による動作を繰り返す。
次に、共通時刻による時刻同期について説明する。共通時刻では、各ノードにおいて独立して共通時刻に対する時刻設定がなされるので、各ノードのローカル時刻を設定するための信号の配信が不要になる。ここでいう共通時刻とは、各ノードにおいて他ノードからとは無関係に入手できる時刻情報である。このような共通時刻は、単一の時刻体系であって、各ノードにおけるそれぞれの伝搬遅延に依存しないものである。そのようなものとしては、各ノードに設けられた高精度の内部クロック（例えば、セシウム発振器やルビジウム発振器などの原子時刻標準、あるいは水晶発振器など）や、各ノードにおいて等しく享受することができる外部クロック（例えばＧＰＳクロックやＪＪＹクロック（日本標準電波クロック））などが挙げられる。内部クロックを用いる場合、各ノードごとの内部クロックは、あらかじめ、同一の真の時刻に高精度に時刻合わせされている。共通時刻によるＴＳ同期には、図８９に示すように、いくつかのやり方がある。
ＧＰＳなどの共通時刻を用いることによりマスターノードおよび光スイッチノードを含めて全ノードのローカル時刻が正確に一致しているとしても、タイムスロットの割り当てに際してはノード間の遅延を考慮してデータ衝突が起こらないようにする必要がある。したがって、共通時刻を用いる場合であっても遅延の測定は必要である。図９０Ａは光ネットワークシステムの構成を示し、図９０Ｂは、ＧＰＳを用いて各ノードに共通時刻を配布するとともに、遅延を測定するための手順を示している。
マスターノード１２０および各光スイッチノード１２１ａ，１２１ｂには、それぞれ、ＧＰＳ受信機が接続しており、各ノード１２０，１２１ａ，１２１ｂのローカル時刻としてＧＰＳによって得られた正確な時刻が設定されるようになっている。まず、マスターノード１２０は、［１］に示すように、マスターノード内部の時刻（Ｔ１）をタイムスタンプとして付与した遅延測定パケットを送信する。各ノードはこの遅延測定パケットを受信するが、［２］に示すように、受信したパケットのタイムスタンプの値（Ｔ１）と自ノードでの現在の時刻とから、伝搬遅延時間＝現在時刻−タイムスタンプ値として伝搬遅延時間を算出する。その後、各ノード１２１ａ，１２１ｂは、［３］に示すように、マスターノード１２０に対して測定した伝搬遅延時間を通知する。
なお、この共通時刻による時刻同期は、２重化した制御信号線（右回りと左回りの制御線）を用いる必要はなく、１重化構成すなわち片方向の制御線でも実現可能である。各ノードにおいて、遅延測定パケットと同じ方向でタイムスロット割り当てを行うことで、衝突することなく測定した伝搬遅延時間を送信することができる。
次に、共通時刻によって時刻同期を行った場合のＴＳ開始時刻について説明する。共通時刻による時刻同期では、各ノードのローカル時刻が正確に一致しているので、データ衝突が起こらないようにタイムスロットの開始時間を定めるためには、ノード間の遅延を考慮する必要がある。すなわち、マスターノードが送信するＴＳ開始時刻をｔとすると、各ノードは、送信されたＴＳ開始時刻ｔにマスターノードとの遅延時間を加えた値を新たにＴＳ開始時刻とする必要がある。図９１Ａ、図９１Ｂは、このようなＴＳ開始時刻の決定を説明している。
この説明では、図９１Ａに示すように、リング接続されたマスターノード１２０に［１］、ノード１２１ａに［２］、ノード１２１ｂに［３］を付して、各ノード［１］〜［３］として表わし、図９１Ｂにも同符号［１］〜［３］を示してノードを表している。
図９１Ａに示すリングの左回りにおいて、マスターノード［１］のＴＳ開始時刻を、図９１Ｂに時刻ｔ１で示す。左回りにおいて、マスターノード［１］とノード「２」間の信号送信時の遅延時刻はａなので、時刻ｔ１＋ａ＝ｔ２がノード［１］の左回りのＴＳ開始時刻となる。同様に、マスターノード［１］とノード［３］間の遅延時刻はａ＋ｂなので、時刻ｔ１＋ａ＋ｂ＝ｔ３がノード［３］の左回りのＴＳ開始時刻となる。
次に、右回りにおいて、マスターノード［１］とノード「３」間の遅延時刻はｃなので、時刻ｔ１＋ｃ＝ｔ２ａがノード［３］の右回りのＴＳ開始時刻となる。同様に、マスターノード［１］とノード［２］間の遅延時刻はｃ＋ｂなので、時刻ｔ１＋ｃ＋ｂ＝ｔ４がノードの右回りのＴＳ開始時刻となる。
次に、マスターノード１２０のトポロジ管理部１３５におけるトポロジ把握の処理について説明する。図９２は、制御用リングが１重である場合のトポロジ把握の動作を示すタイムシーケンス図である。
マスターノード１２０は、リングネットワークに接続されている、光スイッチノード１２１間の接続構成と、光スイッチノード１２１に接続している端末（外部通信装置）１９０とを把握するために、各光スイッチノード１２１に対して、まず、そのスイッチのＩＤ（識別番号）、スイッチのインタフェース（ＴＳ送受信部）のＩＤなどを要求し（ＩＤ要求Ｓ１）、光スイッチノード１２１は、このＩＤ要求に対してＩＤ回答Ｓ２を返す。その後、マスターノード１２０は、管理端末アドレス要求として、光スイッチノード１２１に対して、その光スイッチノード１２１に接続している端末（外部通信装置）１９０のアドレスなどを要求する（管理端末アドレス要求Ｓ３）。光スイッチノード１２１は、そこに接続される端末１９０から端末アドレスが更新されるたびにそれを通知Ｓ４され、各端末アドレス１９０ｍを記憶しているので、管理アドレス端末要求に対して、端末アドレス回答Ｓ５によって、管理している端末（外部通信装置）１９０のアドレスなどをマスターノード１２０に通知する。これにより、マスターノード１２０は、リングネットワークに接続している光スイッチノード１２１のスイッチＩＤ、ＴＳ送受信部のＩＤ、光スイッチノード１２１においてＴＳ送受信部に接続するポート(Port)番号、光スイッチノード１２１においてリンク確立に使用されているポート番号、光スイッチノード１２１の配下に存在する端末１９０のアドレスを把握する。
ここでは制御用リングが１重構成であるとしているので、トポロジ管理のためのデータの衝突を回避するために、マスターノード１２０からの制御信号を受信した後に、各光スイッチノード１２１は、数珠つなぎ的に、受信したパケットの後ろにマスターノード１２０から要求されている情報を付与して、次段の光スイッチノード１２１に送信する。
ここで、本実施形態の光ネットワークシステムにおけるトリガや制御信号の伝送構成について説明する。各光スイッチノードでは、データについては光ＴＳ−ＳＷ部を介して次段の光スイッチノードに送るかＤＲＯＰする必要があり、トリガ（あるいは制御信号）については、次段の光スイッチノードに送るとともに自ノードの制御信号受信部に与えられる必要がある。トリガや制御信号は制御用の波長λｃによって伝送されるとして、トリガや制御信号の伝送構成としては、例えば図９３Ａ〜図９３Ｄに示すようなバリエーションがある。図９３Ａ〜図９３Ｄに関する説明において、制御信号も含めてトリガと呼ぶことにする。
図９３Ａに示すものは、トリガも光ＴＳ−ＳＷ部１４４に通すようにしたものであり、トリガは光ＴＳ−ＳＷ部１４４で分岐して制御信号受信部１４３に供給している。この場合、光ＴＳ−ＳＷ部１４４はブロードキャストに設定される。
図９３Ｂに示したものも、トリガを光ＴＳ−ＳＷ部１４４に通すようにしたものであるが、光ＴＳ−ＳＷ部１４４をＤＲＯＰおよびＡＤＤに設定し、光ＴＳ−ＳＷ部１４４でトリガをＤＲＯＰして制御信号受信部１４３に供給し、制御信号受信部１４３においてトリガを分岐し、次段以降へのものを光ＴＳ−ＳＷ部１４４でＡＤＤするようにしている。
図９３Ｃに示すものは、光ＴＳ−ＳＷ部１４４にトリガを通さないようにしたものであり、制御用波長λｃに関し、ＯＥ（光／電気）−ＥＯ（電気／光）変換を行って電気信号の状態でトリガを分岐するか、または光カプラを用いてトリガを分岐し、制御信号受信部１４３に与えている。
図９３Ｄに示すものも、光ＴＳ−ＳＷ部１４４にトリガを通さないようにしたものであるが、ここでは、データとは独立して、制御用波長λｃに関し、制御信号受信部１４３においてトリガを分岐している。
次に、光ＴＳ−ＳＷ部とＴＳ送受信部との接続構成について説明する。光ＴＳ−ＳＷ部とＴＳ送受信部との接続構成については、例えば図９４Ａ〜図９４Ｃに示すようなバリエーションがある。
図９４Ａに示すものは、ＴＳ送受信部１４６で１出力、１入力としたものである。ＴＳ送受信部１４６において送信データは、宛先毎に別のキューに格納される。ＴＳ送受信部１４６は光ＴＳ−ＳＷ部１４４に対し、ＡＤＤとＤＲＯＰで１ポートずつ接続している。
図９４Ｂに示すものは、ＴＳ送受信部１４６のキュー毎に１出力とし、入力についてはＴＳ送受信部１４６の全体で１つとしたものである。ＴＳ送受信部１４６において送信データは、宛先毎に別のキューに格納される。ＴＳ送受信部１４６の光ＴＳ−ＳＷ部１４４での接続は、キュー毎に１つのＡＤＤポートを使用している。ＤＲＯＰポートについてはＴＳ送受信部１４６全体に対して１つ用いられている。キュー毎にＡＤＤポートを用いるので、宛先が異なるデータは、リング送信方向が異なれば、同時に出力することが可能である。
図９４Ｃに示すものは、図９４Ｂに示したものに対し、ＴＳ送受信部１４６内にバッファを設けるとともに２つのＤＲＯＰポートからバッファにおいてデータを受けるようにしたものである。ＤＲＯＰポートを２つ用いているので、リングにおける右回り方向と左回り方向の両方からの同時受信が可能である。
次に、光スイッチノード１２１に設けられる光ＴＳ（タイムスロット）−ＳＷ（スイッチ）部１４４の構成について説明する。
上述したように光ＴＳ−ＳＷ部１４４は、入力ポートと出力ポートとを備えてリングネットワークのデータ線を収容し、マスターノード１２０からの指示に従って入力ポートと出力ポートとの接続関係を変更し、合わせて、必要に応じて波長変換などの処理も実行する。このような光ＴＳ−ＳＷ部１４４は、以下に具体例を挙げて説明するように、波長変換による波長ルーティング型スイッチとして構成することができ、あるいは、ブロードキャストおよびセレクト型の空間型スイッチとして構成することもできる。光ＴＳ−ＳＷ部１４４に収容されるデータ線としては、波長多重したデータ線の場合と波長多重しないデータ線の場合とがある。図９５Ａ、図９５Ｂは波長スイッチとして構成された光ＴＳ−ＳＷ部１４４の概要を示す図であり、図９５Ａは波長多重したデータ線を収容する場合を示し、図９５Ｂは波長多重しないデータ線を収容する場合を示している。
波長多重したデータ線を収容する場合には、図９５Ａに示すように、光ＴＳ−ＳＷ部１４４の入力前に分波部１４１を設置して、波長多重により入力したデータを例えばＮ個の波長に分波してそれぞれをＩＮ １〜ＩＮ Ｎで示される入力ポートに与える。そして、光ＴＳ−ＳＷ部１４４の後段に合波部１４２を設置し、光ＴＳ−ＳＷ部１４４のＮ個の出力ポートＯＵＴ １〜ＯＵＴ Ｎからの光信号を波長多重し、リングネットワーク上での次のノード（次段のノード）に伝送するようにしている。光ＴＳ−ＳＷ部１４４は、光信号挿入（ＡＤＤ）および光信号分岐（ＤＲＯＰ）の機能も備えており、ＡＤＤ用のポート(port)が光ＴＳ−ＳＷ部１４４の入力ポートとして設けられ、ＤＲＯＰ用のポート(port)が光ＴＳ−ＳＷ部１４４の出力ポートとして設けられている。
波長多重しないデータ線を収容する場合には、図９５Ｂに示すように、分波部および合波部は設けられない。この場合、リングのデータ線数は、光スイッチにおけるＡＤＤ／ＤＲＯＰ用のインタフェース数を引いた端子（ポート）の数と等しくなる。
図９６は、波長スイッチとして構成される光ＴＳ−ＳＷ部１４４の基本構成の一例を示している。光ＴＳ−ＳＷ部１４４は、１または複数の入力ポートと複数の出力ポートとを備え、波長多重された入力光信号を波長毎に分波する分波器１４１と、各入力ポートに入力した光信号をその波長に応じて出力ポートに振り分けるＡＧＷ（アレイ導波路型回折格子：arrayed waveguide grating）１４４ｉと、光スイッチノードでの通過(Through)、挿入(ADD)および分岐(DROP)を選択するために波長変換を実行するＴＷＣ（可変波長変換器：tunable wavelength converter）１〜ＴＷＣ８，ＴＷＣ［Ａ］１〜ＴＷＣ［Ａ］３と、次段に伝送するために各波長の出力光信号を波長多重する合波器（合波部）１４２と、次段の分波部で光信号が同一ポートに出力されるように波長変換するＦＷＣ（固定波長変換器：fixed wavelenght converter）１〜ＦＷＣ８と、ＡＷＧ１４４ｉで分岐(DROP)させた光信号を受信する光受信器１４４ｊと、から構成されている。
図示したものでは、前段から波長多重によって伝送された光信号は分波器１４１により波長λ１〜λ８に分波され、これらの分波された光信号は、それぞれ、ＴＷＣ１〜ＴＷＣ８を介してＡＷＧ１４４ｉの入力ポートに与えられている。これらとは別に、挿入されるべき光信号が、ＴＷＣ［Ａ］１〜ＴＷＣ［Ａ］３を介してＡＷＧ１４４ｉの入力ポートに与えられている。ＡＷＧ１４４ｉの出力ポートのうち８個は次段への伝送用であり、これらの出力ポートからの光信号はそれぞれＦＷＣ１〜ＦＷＣ８を経て合波器１４２に入力し、波長多重されて次段に伝送される。それとは別に、ＡＷＧ１４４ｉには分岐（ＤＲＯＰ）に用いられる出力ポートがあり、この出力ポートには、光受信器１４４ｊが接続されている。光受信器１４４ｊは、光電変換を行う光電素子（ＡＰＤ）と、光信号間のパワー差を吸収するためのリミッティング増幅器（ＬＩＭ）と、光信号間での位相差を吸収するためのクロック・データ・リカバリ回路（ＣＤＲ）とがこの順で直列に接続した構成を有し、信号間のパワー差／位相差を吸収して光信号を受信する。なお、図９６に示したものでは、波長λ８は、制御用の固定波長とされている。また、ＡＤＤおよびＤＲＯＰの１チャネルずつも制御用のものとされて、光ＴＳ−ＳＷ部１４４を制御するためのスイッチ制御部に接続されている。
図９７Ａは、ＴＷＣの構成の一例を示している。図において太実線は光信号であることを示し、太点線は電気信号であることを示している。ＴＷＣは、上述と同様にＡＰＤ、ＬＩＭおよびＣＤＲからなる光バースト受信器１７０と、ＡＷＧにおける出力先を変更するために発振波長を変化させることができる波長可変光源１７１と、光バースト受信器１７０からの電気信号によって波長可変光源１７１からの光を変調する変調器１７２とから構成されている。ＴＷＣにおいては、ＬＩＭは、異なる伝送路長による損失差や、光源の出力パワー差を吸収するために設けられ、ＣＤＲは、異なる伝送路長による位相差を吸収するために設けられている。このようなＴＷＣは、光−電気−光変換を行うことにより、長距離伝送によって減衰した光のパワーを回復させることができ、ＴＷＣを用いることによって、光アンプが不要となる。
図９７Ｂは、ＦＷＣの構成の一例を示している。図において太実線は光信号であることを示し、太点線は電気信号であることを示している。ＦＷＣは、ＡＰＤ、ＬＩＭおよびＣＤＲからなる光バースト受信器１７０と、次段の分波部で同一ポートに出力されるように通過データとＡＤＤデータの波長が同じになるように波長変換するための固定波長光源１７３とから構成されている。ＦＷＣにおいては、ＬＩＭは、ＡＷＧでのポート毎に異なる損失差や、光源の出力パワー差を吸収するために設けられて、ＣＤＲは、ＡＷＧでの異なる伝送路による位相差を吸収するために設けられている。
波長スイッチ型の光ＴＳ−ＳＷ部は、その構成として種々のものが考えられる。図９８にどのような構成が想定されるかを示している。ここでは、１個のＡＷＧあたり何本のファイバを設けるか、ＦＷＣを設けるかどうか、ＡＤＤ接続のためのポートをＡＷＧの前段に設けるか後段に設けるか、波長交換をファイバ間で行うかファイバ内で行うかによって、どのような構成が可能かを示している。ＦＷＣを用いない構成とすれば、その分、コストを削減することができる。ファイバ間波長交換とすれば、１本の光ファイバで断線が生じたとしても通信が可能なので、耐障害性が向上する。また、ファイバ内波長変換とすれば、より柔軟な運用が可能になる。
以下、波長スイッチ型の光ＴＳ−ＳＷ部の具体的な構成例をいくつか説明する。
図９９は、図９８における［１］の場合に相当するものであって、ファイバ数がＫ本であるＫ重リングを用い、１リングあたりＮ波長を用いる場合の光ＴＳ−ＳＷ部１４４の構成例を示している。図では、Ｋ＝２、Ｎ＝４の例を示している。ここでは、ＦＷＣを配備しない場合にＫ本のファイバ間での波長交換をどのように行うかの一例が示されている。ｋＮ個の波長λi（０≦ｉ≦ｋＮ−１）において、（ｉ ＭＯＤ Ｎ）が同じ値となる複数波長を同一波長とすることで、ＦＷＣを導入することなく、スイッチング後の信号が、次段の波長変換部（ＴＷＣ）において、同一波長単位で入力されるようにしている。具体的には、ｋＮ×ｋＮの周回性ＡＷＧ１４１ａ，１４１ｂを配備し、その前段に、Ｎ個のＴＷＣ１〜ＴＷＣ８と分波部としてのｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ１４４ｉとを配備し、後段にｋ本の出力用ポート１４４ｋ，１４４ｌを配備している。
図１００は、図９８における［１ａ］の場合に相当するものであって、Ｋ重リングであって１リングあたりＮ波長を用いる場合の、ＦＷＣを用いない１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ構成でファイバ間波長交換を行う例を示している。図では、Ｋ＝２、Ｎ＝４の例を示している。ｋＮ個の波長λi（０≦ｉ≦ｋＮ−１）において、（ｉ ＭＯＤ Ｎ）が同じ値となる複数波長を同一波長とし、ｋＮ×ｋＮ周回性ＡＷＧ１４４ｉを設け、その前段に、ｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ１４１ｃ，１４１ｄと、ｋ（Ｎ−２）個の通過(Through)／分岐(DROP)用のＴＷＣ１〜ＴＷＣ４と、１つの挿入(ADD)用ＴＷＣ［Ａ］とを設けている。ｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ１４１ｃ，１４１ｄは、波長変換も行う分波部として機能するものである。ｋＮ×ｋＮ周回性ＡＷＧ１４４ｉの出力側には、分岐用のインタフェースである光受信器１４４ｊと、ｋ個の（Ｎ−１）×Ｎ合波部１４２ｃ，１４２ｄとを設けている。
図１０１は、図９８における［１ａ］の場合に相当するものであって、Ｋ重リングであって１リングあたりＮ波長を用いる場合の、ＦＷＣを用いない１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ構成でファイバ間波長交換を行い、さらに制御用波長を用いる例を示している。図では、Ｋ＝２、Ｎ＝４の例を示している。ｋＮ個の波長λi（０≦ｉ≦ｋＮ−１）において、（ｉ ＭＯＤ Ｎ）が同じ値となる複数波長を同一波長とし、ｋＮ×ｋＮの周回性ＡＷＧ１４４ｉを設け、その前段に、波長変換も行う分波部として機能するｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ１４１ｃ，１４１ｄと、ｋ（Ｎ−２）個の通過(Through)／分岐(DROP)用のＴＷＣ１〜ＴＷＣ４と、１つの挿入(ADD)用ＴＷＣ［Ａ］とを設けている。ｋＮ×ｋＮ周回性ＡＷＧ１４４ｉの出力側には、分岐用のインタフェースである光受信器１４４ｊと、ｋ個の（Ｎ−１）×Ｎ合波部１４２ｃ，１４２ｄと、を設けている。さらにこの構成では、スイッチ制御を行うための制御用波長を準備し、制御用波長のリーチャビリティを担保するために、各分波部にカプラ１４４ｒを接続して各スイッチでコピーするようにしている。
図１０２は、図９８における［１ｂ］の場合に相当するものであって、Ｋ重リングであって１リングあたりＮ波長を用いる場合の、ＦＷＣを用いない１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ構成でファイバ間波長交換を行う例を示している。図では、Ｋ＝２、Ｎ＝４の例を示している。ｋＮ×ｋＮの周回性ＡＷＧ１４４ｉを設け、その前段に、波長変換も行う分波部と機能するｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ１４１ｃ，１４１ｄと、ｋ（Ｎ−２）個の通過(Through)／分岐(DROP)用のＴＷＣ１〜ＴＷＣ４とを設けている。ｋＮ×ｋＮ周回性ＡＷＧ１４４ｉの後段側には、１つの挿入(ADD)用ＴＷＣ［Ａ］と、このＴＷＣ［Ａ］の後段に分岐用のＡＷＧ１４１ｅと、分岐用のインタフェースである光受信器１４４ｊと、ｋ個の（Ｎ−１）×Ｎ合波部１４２ｃ，１４２ｄとを設けている。
図１０３は、図９８における［２］の場合に相当するものであって、Ｋ重リングであって１リングあたりＮ波長を用いる場合に、ＦＷＣを配備しないでファイバ間波長交換とファイバ内波長交換とを可能にした光ＴＳ−ＳＷ部１４４の構成例を示している。図では、Ｋ＝２、Ｎ＝４の例を示している。ｋＮ個の波長λi（０≦ｉ≦ｋＮ−１）において、（ｉ ＭＯＤ Ｎ）が同じ値となる複数波長を同一波長とすることで、ＦＷＣを導入することなく、スイッチング後の信号が、次段の波長変換部において、同一波長単位で入力されるようにしている。具体的には、ｋＮ×ｋＮの周回性ＡＷＧ１４４ｉを配備し、その前段に、ＴＷＣ１〜ＴＷＣ８と、分波部としてのｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ１４１ｃ，１４１ｄとを配備し、後段にｋ個のＮ×１スターカプラ１４４ｓ，１４４ｔとｋ本の出力用ポート１４４ｋ，１４４ｌとを配備している。
図１０４は、図９８における［３］の場合に相当するものであって、ｋ重リング（１リングあたりＮ波長）を使用しつつＡＷＧ１個当たり１ファイバとし、ＦＷＣを用いない１ＡＤＤ／１ＤＲＯＰ構成で制御用波長を用いる例を示している。図では、Ｋ＝２、Ｎ＝４の例が示されている。ｋＮ個の波長λi（０≦ｉ≦ｋＮ−１）において、（ｉ ＭＯＤ Ｎ）が同じ値となる複数波長を同一波長とし、ｋ個のＮ×Ｎ周回性ＡＷＧ（図では２個の４×４周回性ＡＷＧ）１４４ｈ，１４４ｉが設けられている。ｋ個のＮ×Ｎ周回性ＡＷＧ１４４ｈ，１４４ｉの前段には、波長変換も行う分波部として機能するｋ個の周回性１×Ｎ ＡＷＧ１４２ｃ，１４２ｄと、ｋ（Ｎ−２）個の通過(Through)／分岐(DROP)用のＴＷＣ１〜ＴＷＣ４と、１つの挿入(ADD)用ＴＷＣ［Ａ］とを設けている。挿入用ＴＷＣ［Ａ］は、図面では上側の４×４ＡＷＧ１４４ｈに接続している。ｋ個のＮ×Ｎ周回性ＡＷＧ１４４ｈ，１４４ｉの後段には、分岐用のインタフェースである光受信器１４４ｊと、ｋ個のＮ×Ｎ合波部１４２ｃ、１４２ｄと、が設けられている。光受信器は図面では下側の４×４ＡＷＧ１４４ｉに接続している。上側の４×４ＡＷＧ１４４ｈの出力と下側の４×４ＡＷＧ１４４ｉの入力とを接続するように、ファイバ間でのADD/DROP用ＴＷＣ［Ａ／Ｄ］が設けられている。さらに、制御用波長のリーチャビリティを担保するために、各分波部にカプラ１４４ｒを接続して各スイッチでコピーするようにしている。
図１０５Ａは、図９６に示した基本構成の具体例を示したものであり、ここでは、１リングあたり４波長とした２重リングを用い、ＡＤＤ／ＤＲＯＰが１チャネルで行われる構成が示されている。ＡＷＧ１４４ｉとしては９×９ＡＷＧ１４４ｇが用いられ、ＡＷＧ１４４ｇの出力ポートのうちＤＲＯＰポートを除いたものにはそれぞれＦＷＣ１〜ＦＷＣ４＋ＦＷＣ１〜ＦＷＣ４が設けられている。図１０５Ｂには、ＡＷＧ１４４ｇの入力側に設けられる各ＴＷＣ［Ａ］，ＴＷＣ１〜ＴＷＣ８における波長要件を示している。
図１０６Ａは、図９８の［０ａ］の場合に相当するものであって、ここでは、１リングあたり４波長とした２重リングを用い、９×９ＡＷＧ１４４ｇの後段にＦＷＣ１〜ＦＷＣ４＋ＦＷＣ１〜ＦＷＣ４を設け、ＡＤＤ／ＤＲＯＰが１チャネルで行われ、かつファイバ内での波長交換が行われる構成が示されている。図１０６Ｂには、ＡＷＧ１４４ｇの入力側に設けられる各ＴＷＣ［Ａ］，ＴＷＣ１〜ＴＷＣ８における波長要件を示している。
図１０７Ａは、図９８の［０ｂ］の場合に相当するものであって、ここでは、１リングあたり４波長とした２重リングを用い、９×９ＡＷＧ１４４ｇの後段にＦＷＣ１〜ＦＷＣ８を設け、ＡＤＤ／ＤＲＯＰが１チャネルで行われ、かつファイバ間での波長交換とファイバ内での波長交換が行われる構成が示されている。図１０７Ｂは、ＡＷＧ１４４ｇの入力側に設けられる各ＴＷＣ［Ａ］，ＴＷＣ１〜ＴＷＣ８における波長要件を示している。
次に、ブロードキャストおよびセレクト型の空間型スイッチとした光ＴＳ−ＳＷ部の構成について説明する。
図１０８は、ブロードキャストおよびセレクト型の光ＴＳ−ＳＷ部１４４Ａの基本構成を示している。波長多重（ＷＤＭ）で入力してきた光信号をＡＷＧ１４１によって分波し、分波した各波長成分をカプラ１４４ｒによって複数のＮ×１ＳＷ（スイッチ）１４４ｔに伝送する。各Ｎ×１ＳＷ１４４ｔでは、半導体光増幅器（ＳＯＡ）により信号の透過または遮断の制御（スルー制御）を行う。Ｎ×１ＳＷ１４４ｔのうちの１つはＤＲＯＰ用のポートとする。残りのＮ×１ＳＷ１４４ｔのスイッチの出力とＡＤＤ用のＴＷＣ［Ａ］１からの出力とをカプラ１４２で合波して、波長多重信号として次段に伝送する。各Ｎ×１ＳＷ１４４ｔには、入力ポートごとの半導体光増幅器（ＳＯＡ）１４４ｕと出力ポートのＳＯＡ１４４ｗと空間スイッチ１４４ｖが設けられている。ポート数がＮであるときには、制御対象となるＳＯＡの数がＮ2個となる。
図１０９は、ブロードキャストおよびセレクト型の光ＴＳ−ＳＷ部１４４Ｂの構成の別の例を示している。図１０８に示したものでは、Ｎ×１ＳＷ１４４ｔを構成するために大量のＳＯＡ１４４ｕ，１４４ｗを必要とするため、図１０９に示したものでは、図１０８におけるＮ×１ＳＷ１４４ｔの代わりに波長可変フィルタ１４４ｘを用いるようにし、各波長可変フィルタ１４４ｘにおいて、任意の波長に関し、波長フィルタにより信号の透過または遮断の制御（スルー制御）を行うようにしている。この構成では、前段のＡＷＧ１４４ｉを必要としない。図１０９に示したものは、図１０８に示したものに比べ、スイッチのために制御を行う素子数をＮ2個からＮ個に減らすことが可能である。
＜第７の実施形態＞
次に、第７の実施形態について、図面を参照して説明する。 まず、図１１０を参照して、タイムスロット同期の定義について説明する。
タイムスロット送信ノード（ノードＡ）とタイムスロット受信ノード（ノードＢ）とが存在している。この場合、ノードＡからの送信信号は、ノードＡ，Ｂ間の伝搬遅延時間３０１ＡＢ遅れてノードＢに到達する。従って、ノードＡで動作しているタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５のタイムスロット開始タイミング３０１Ａは、ノードＢで動作しているタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５よりも、伝搬遅延時間分（＋ガードバンド）３０１ＡＢだけ早くしている。これにより、ノードＡで動作しているタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５と、ノードＢで動作しているタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５と、を同期させている。このタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５は周期的に動作しているものであり、以下、タイムスロット周期の開始タイミングをタイムスロット開始位置と呼ぶ。各タイムスロットの動作周期と、タイムスロットの長さは各ノードＡ，Ｂ内に存在するカウンタにより計測し、ローカルクロック周波数の１クロック毎にカウントアップすることで計測可能となる。
次に、図１１１を参照して、片方向通信のマルチリングネットワーク（マルチリングともいう）３０２を例に、本発明の基本アイデアについて説明する。
マルチリング３０２は、上位リング３０３と、複数の下位リング３０４とが、リング交換点ノードＡで接続されて構成されている。
（１）リング交換点ノードＡと下位リング３０４の各ノードＢとにおいて基準タイムスロット（第１のタイムスロット）３０５を動作させる。
基準タイムスロット３０５は、上位リング３０３に存在する起点ノードＡ０内で動作しているタイムスロットに同期したタイムスロットである。但し、起点ノードＡ０は、リングに接続された複数のノードのうち何れかを起点ノードとして定めたものであり、前述したマスターノードに対応している。
基準タイムスロットの同期方法は、起点ノードＡ０が起点ノードＡ０内の基準タイムスロット開始位置のタイミングで送信した同期フレーム（同期フレーム内には同期フレームを送信した時の起点ノード内の時刻値を挿入している）を、起点ノード以外の各ノードに配信し、起点ノード以外の各ノードは、起点ノードＡ０からの同期フレームを受信すると、同期フレーム内の時刻値を自ノードの現在時刻として設定し、基準タイムスロットを開始する。同様に、下位リング３０４の各ノードＢも起点ノードＡ０からの同期フレームを受信することで基準タイムスロットを開始させる。ここで、起点ノードＡ０からの同期フレームを、起点ノード以外の上位リング３０３のノードと、下位リング３０４のノードＢに配信する必要があるが、各ノードにおいて、光カプラで同期フレームを分岐することで実現可能である。
（２）リング交換点ノードＡは、矢印Ｙ２０で示すＴＳ１のように送信が行われる下位リング３０４のノードＢに対して、自ノードにおける基準タイムスロット（第１のタイムスロット）３０５に対して同期したオフセット値(遅延時間)ＤＢ分ずらした上位リング３０３向けタイムスロット（第２のタイムスロット）３０６を設定する。但し、オフセット値ＤＢとは、マルチリング３０２に示すノードＢからリング交換点ノードＡへの伝搬遅延時間ＤＢに対応している。
これにより、ノードＢの上位リング３０３向けタイムスロット３０６と、リング交換点ノードＡの基準タイムスロット３０５とを同期させる。そして、ノードＢにおいて、上位リング３０３から下位リング３０４への矢印Ｙ２０で示す下り通信には基準タイムスロット３０５を用い、下位リング３０４から上位リング３０３への矢印Ｙ２１で示すＴＳ５のように送信が行われる上り通信には上位リング向けタイムスロット３０６を用いる。但し、ＴＳ５はデータ挿入対象のタイムスロットである。
これにより、ノードＢにおいて、上位リング３０３へのタイムスロット送信（ＡＤＤ）と上位リング３０３からのタイムスロット受信（ＤＲＯＰ）に用いるＴＤＭ制御タイミングを分離させる。
このように、下位リング３０４の各ノードＢの上位リング向けタイムスロット３０６を、リング交換点ノードＡの基準タイムスロット３０５と同期させ、下位リング３０４から上位リング３０３への上り通信には上位リング向けタイムスロット３０６を用いることで、タイムスロット衝突が発生することなくリング間でのタイムスロット交換が可能になる。また、必要となるガードバンド長を短くすることができる。なお、上りと下りのタイムスロットを使用する論理構成の概念図を示した（矢印Ｙ２２）。
次に、図１１２を参照して、片方向通信のマルチリングネットワークにおいて下位リング３０４のタイムスロットとリング交換点ノードＡのタイムスロットとの同期方法について説明する。
（１）起点ノードＡ０何れは、基準タイムスロットを開始し、起点ノード以外の各ノードに対して基準タイムスロットを同期させる。基準タイムスロットの同期方法は、起点ノードＡ０が起点ノードＡ０内の基準タイムスロット開始位置のタイミングで送信した同期フレーム（同期フレーム内には同期フレームを送信した時の起点ノード内の時刻値を挿入している）を、起点ノード以外の各ノードに配信し、起点ノード以外の各ノードは、起点ノードＡ０からの同期フレームを受信すると、同期フレーム内の時刻値を自ノードの現在時刻として設定し、基準タイムスロットを開始する。これにより、起点ノードＡ０と起点ノード以外のノード間で基準タイムスロット３０８が同期される。この基準タイムスロット３０８を用いることで、同期フレームを配信した方向に対する、異なるノード間でのタイムスロットのＡＤＤ／ＤＲＯＰが可能となる。
（２）リング交換点ノードＡは、下位リング３０４の各ノードＢに対して、リング交換点ノードＡの基準タイムスロット３０８に同期した上位リング向けタイムスロット３０９を設定する。下位リング３０４の各ノードＢにおける上位リング向けタイムスロット３０９を設定するために、リング交換点ノードＡは下位リングＢのリング1周遅延を測定する。
これは、マルチリング３０２において、下位リング３０４の各ノードＢから送信したタイムスロット３０９がリング交換点ノードＡにＤ１時間後に到着することと、下位リング３０４の各ノードＢの基準タイムスロットの開始タイミングがリング交換点ノードＡの基準タイムスロット３０８に対してＤ２時間遅れていることの和（Ｄ１＋Ｄ２）が、下位リング1周遅延時間になることに起因する。但し、Ｄ１時間とは、下位のノード(例えばＢ)から上位のノード(例えばＡ)に向かう経路の遅延時間であり、Ｄ２時間とは、その逆に、上位のノードＡから下位のノードＢに向かう経路の遅延時間である。
このことから、下位リング３０４の各ノードＢの上位リング向けタイムスロット３０９は、下位リング３０４の各ノードＢ自体の基準タイムスロットのタイムスロット開始タイミングに対して、リング1周時間早く開始することで、リング交換点ノードＡの基準タイムスロット３０８のタイムスロット開始タイミングに合わせることができる。
下位リング１周遅延時間の測定の方法は、（ａ）リング交換点ノードＡが下位リング１周遅延測定フレームを送信し、（ｂ）リング交換点ノードＡが下位リング１周したリング１周遅延測定フレームを受信し、（ｃ）、（ａ）（ｂ）処理時のカウンタ値を引き算することで測定する。
（３）下位リング３０４の各ノードＢは、自ノードの基準タイムスロット３０８に対して、オフセット値分だけタイムスロット開始タイミングをずらしたタイムスロット（上位リング向けタイムスロット）３０９を刻む。これにより、下位リング３０４の各ノードＢの上位リング向けタイムスロット３０９とリング交換点ノードＡの基準タイムスロット３０８とを同期させる。リング交換点ノードＡは、下位リング３０４の各ノードＢに対して、上位リング向けタイムスロット３０９の刻みを開始させるための同期フレームを送信する。この時、リング交換点ノードＡは同期フレーム内に測定した下位リング1周遅延をタイムスタンプとして付与して送信する。送信するタイミングは、下位リング３０４の各ノードＢにおける基準タイムスロットの先頭位置で同期フレームが届くように、下位リング1周時間を測定した後の基準タイムスロットのタイムスロット周期の開始タイミングとする。下位リング３０４の各ノードＢは、同期フレームを受信した後、自ノードの基準タイムスロット３０８に対して、同期フレーム内に記載された下位リング1周時間分早めて上位リング向けタイムスロット３０９を刻む。具体的には、同期フレーム受信時の基準カウンタ値に同期フレーム内のタイムスタンプ値を足した値を初期値として、上位リング向けタイムスロット用のカウンタを開始させる。この上位リング向けタイムスロット３０９を用いることで下位リング３０４のノードＢから上位リング３０３のノードＡ０へのタイムスロット送受信が可能となる。
また、片方向のシングルネットワークにおいて、起点ノードＡ０で動作している基準タイムスロットと、起点ノードＡ０を跨いだ時に用いるタイムスロット（跨ぎ用タイムスロット）を同期させる方法を以下に示す。
（１）基準タイムスロットを全ノード間で同期させる。基準タイムスロットの同期方法は、起点ノードＡ０から起点ノード以外のノードに同期フレームを配信することで実現する。同期フレームの通信として、データ用の波長とは別の制御用波長を用いることでノード間のリーチャビリティを確保する。
具体的には、起点ノードＡ０は自ノード内の基準タイムスロットの先頭開始位置で同期フレームを送信する。起点ノード以外のノードは光カプラで制御信号をコピーすることで同期フレームを受信し、同期フレームを受信したタイミングから基準タイムスロット用のビットカウンタを開始し、基準タイムスロットの刻みを開始する。本カウンタはタイムスロット周期とタイムスロット長のカウントを行うためのものであり、ローカルクロック周波数の１クロック毎にカウントアップする。この結果、基準タイムスロットはノード間の伝搬遅延時間分だけタイムスロット周期の開始時間が遅れて動作し、各ノード間で基準タイムスロットを同期させることができる。この基準タイムスロットを用いることで、同期フレームを送信した方向における異なるノード間でのタイムスロットのＡＤＤ／ＤＲＯＰが可能となる。
（２）リング1周遅延測定では、起点ノードＡ０の基準タイムスロットに合わせて起点ノード以外のノードの跨ぎ用タイムスロットのタイムスロット開始タイミングを合わせるために、起点ノードＡ０がリング1周遅延を測定する。これは、起点ノード以外のノードから送信したタイムスロットが起点ノードＡ０にＤ１時間後に到着することと、起点ノード以外のノードの基準タイムスロットのタイムスロット開始タイミングが、起点ノードＡ０の基準タイムスロット対してＤ２時間遅れていることの和が、リング1周遅延時間（Ｄ１＋Ｄ２）になることに起因する。
このことから、起点ノード以外のノードの跨ぎ用タイムスロットは、自ノード（起点ノード以外のノード）の基準タイムスロットのタイムスロット開始タイミングに対して、リング１周時間早く開始することで起点ノードＡ０の基準タイムスロットのタイムスロット開始タイミングに合わせることができる。
リング１周遅延時間の測定の方法は、（ａ）起点ノードＡ０が同期フレームを送信し、（ｂ）起点ノードがリング１周した同期フレームを受信し、（ｃ）、（ａ）（ｂ）処理時のカウンタ値を引き算することで測定する。
（３）起点ノードＡ０の基準タイムスロットに同期した跨ぎ用タイムスロットの設定について説明する。起点ノードＡ０は、起点ノード以外のノードに対して、跨ぎ用タイムスロットの刻みを開始させるための同期フレームを送信する。この時、起点ノードＡ０は同期フレーム内に測定したリング１周遅延をタイムスタンプとして付与して送信する。送信するタイミングは、起点ノード以外のノードの基準タイムスロットのタイムスロット開始位置で同期フレームが届くように、リング１周時間を測定した後の基準タイムスロットのタイムスロット開始位置とする。
各起点ノード以外のノードは、同期フレームを受信した後、自ノードの基準タイムスロットに対して、同期フレーム内に記載されたリング１周時間分早めることにより、跨ぎ用タイムスロットを刻む。具体的には、同期フレーム受信時の基準カウンタ値に同期フレーム内のタイムスタンプ値を足した値を初期値として、跨ぎ用カウンタを開始させる。この跨ぎ用タイムスロットを用いることで起点ノード以外のノードから起点ノードＡ０へのタイムスロット送受信が可能となる。
次に、図１１３を参照して、各ノードの機能ブロックについて説明する。
各ノードは、光スイッチ部（光タイムスロットスイッチ部）３１１と、バッファ部３１２と、制御情報送信部３１３と、基準ＴＳ同期部３１４と、遅延測定部３１５と、複数ＴＳ管理部３１６と、カウンタ管理部３１７と、内部クロック部３１８と、ＴＳ制御部３１９と、ＴＳ量更新時算出部３２０と、制御情報受信部３２１とを備えて構成されている。また、符号ａは遅延測定結果、ｂはクロック、ｃは基準時刻、ｄは現在時刻、ｅは他ノードからのタイムスタンプ情報、ｆは割り当てＴＳ情報、ｇは各ＴＳにおけるタイムスタンプ情報、ｈはＴＳ送信タイミング、ｉは光スイッチ切換えタイミング、ｊはバッファ蓄積量、ｋは基準ＴＳ量の先頭開始位置、ｌはＴＳ変更情報、ｍはＴＳ情報とＴＳ切替えタイミング、ｎは複数ＴＳの先頭開始タイミングである。
光スイッチ部３１１は、タイムスロットのＡＤＤ／ＤＲＯＰを行う。
制御情報受信部３２１は、光スイッチ部３１１でＤＲＯＰされた制御信号を受信する。
バッファ部３１２は、外部装置（図示せず）から入力されたデータを蓄積するバッファを備え、バッファのＴＸから光スイッチ部３１１にデータ送信を行い、光スイッチ部３１１からデータをＲＸで受信して外部装置へ送信する。
制御情報送信部３１３は、バッファ部３１２のバッファに蓄積されたデータ量と、カウンタ管理部３１７内部の時刻カウンタ値を起点ノードに送信する。
基準ＴＳ同期部３１４は、起点ノードにより設定された時刻（起点ノードから同期フレームを受信した時刻）から一定周期のタイムスロット（基準タイムスロット）を刻む。
遅延測定部３１５は、他ノードからの制御信号（遅延測定フレーム）内のタイムスタンプと、カウンタ管理部３１７内部の時刻カウンタ値とから、他ノードとの間の伝搬遅延時間を測定し、測定した他ノードとの間の伝搬遅延時間から各ノード間の伝搬遅延時間を算出し、各ノードのタイムスロットの開始タイミングを決定するオフセット値を求める。
複数ＴＳ管理部３１６は、遅延測定部３１５からのオフセット値に従って、各ノードの基準タイムスロットに対してオフセット値分の開始タイミングをずらしたタイムスロットを管理する。また、複数ＴＳ管理部３１６は、他ノードからの制御信号（複数タイムスロット開始用フレーム）に含まれるオフセット値に従って、基準タイムスロットに対してオフセット値分の開始タイミングをずらして一定周期のタイムスロットを刻む。また、複数ＴＳ管理部３１６は、タイムスロット毎に割り当てられたタイムスロット位置を記憶する。
カウンタ管理部３１７は、起点ノードから受信した同期フレーム内のタイムスタンプを初期時刻カウンタ値に設定し、同期フレームを受信した時刻から、内部クロック部３１８からのクロックに従い、時刻カウンタ値をインクリメントさせる。
内部クロック部３１８は、カウンタ管理部３１７内に存在する時刻カウンタ値を進めるためのクロックをカウンタ管理部３１７に供給する。
ＴＳ制御部３１９は、複数ＴＳ管理部３１６内部のタイムスロット処理シナリオに従い、カウンタ管理部３１７内部の時刻カウンタ値と、タイムスロット処理シナリオに記載のタイミング値とを比較して、光スイッチ部３１１とバッファ部３１２に対してタイムスロット送信およびタイムスロットスイッチ動作の制御を行う。なお、後述する遅延測定フレームや複数タイムスロット開始用フレームの送信等は、ＴＳ制御部３１９が制御して行う。
ＴＳ量更新時算出部３２０は、複数のタイムスロット間で共通となるタイムスロット量と、タイムスロットの切り替えタイミングとを算出する。
光スイッチ部３１１の各入出力と、バッファ部３１２におけるＴＸ（送信）、ＲＸ（受信）は少なくとも１つのタイムスロットに従って動作する。
次に、図１１４を参照して、片方向通信・２段リングにおけるトポロジーを例に挙げて、Ｍ−Ｃ、ＳｕｂＭ−Ｃ、Ｓ−Ｃの定義について説明する。但し、Ｍ−Ｃ３３１は、マスターノードである起点ノード、ＳｕｂＭ−Ｃ３３２ａ，３３２ｂ（３３２）はサブマスターノードであるリング交換点ノード、Ｓ−Ｃ３３３ａ〜３３３ｃ（３３３）はスレーブノードであるノード（上述したマスターノード以外の光スイッチノードに該当）である。
Ｍ−Ｃ３３１は、光ネットワークシステム上に１台存在する代表ノード（起点ノード）である。
Ｍ−Ｃ３３１の主な役割は次の通りである。
Ｍ−Ｃ３３１は、各ノード３３２，３３３に対してタイムスロットを開始させる同期フレームの送信と、・各ノード３３２，３３３間の伝搬遅延時間の測定・オフセット値の算出とを行う。
ＳｕｂＭ−Ｃ３３２の主な役割は次の通りである。
ＳｕｂＭ−Ｃ３３２は、各ノード３３２，３３３ですでに動作しているタイムスロットに対して、算出したオフセット値分ずらした新規タイムスロットを開始させる複数タイムスロット開始用フレームを送信するものであり、リング交換点に位置し、光スイッチ部３１１（図１１３参照）を制御する。
即ち、ＳｕｂＭ−Ｃ３３２は、Ｍ−Ｃ３３１の指示に従い複数のタイムスロットを刻む。また、Ｍ−Ｃ３３１により割り当てられたタイムスロットに従って、自ノード内部の光スイッチ部３１１の制御を行う。
Ｓ−Ｃ３３３は、リング交換点外に位置し、光スイッチ部３１１とバッファ部３１２（図１１３参照）を制御するノードである。
Ｓ−Ｃ３３３の主な役割は次の通りである。
Ｓ−Ｃ３３３は、Ｍ−Ｃ３３１の指示に従い複数のタイムスロットを刻む。また、Ｍ−Ｃ３３１により割り当てられたタイムスロットに従って、自ノード内部の光スイッチ部３１１とバッファ部３１２の制御を行う。
次に、図１１５Ａ、図１１５Ｂを参照して、起点ノード３３１からのタイムスロット開始タイミングの設定方法について説明する。但し、図１１５Ａの光ネットワークシステムにおいて、上位リング３３５と、２つの下位リング３３６ａ，３３６ｂとが、ＳｕｂＭ−Ｃであるノード（リング交換点ノード）３３２ａ，３３２ｂで接続され、上位リング３３５に起点ノード３３１及びＳ−Ｃであるノード（光スイッチノード）３３３ｃを備え、下位リング３３６ａ，３３６ｂにノード（光スイッチノード）３３３ａ，３３３ｂを備える。また、ノード間の伝搬遅延時間は、図１１５Ｂに示すように、起点ノード３３１とノード３３２ａ間が「１５０」、ノード３３２ａとノード３３３ｂ間が「２００」であるとする。但し、起点ノードは単にノード３３１、リング交換点ノードは単にノード３３２、光スイッチノードは単にノード３３３ともいう。
また、タイムスロット開始タイミングの設定は、各ノード３３１〜３３３において周期的に動作するタイムスロットの開始タイミングを、各ノード３３２，３３３と起点ノード３３１間の伝搬遅延時間分だけずらすために行う。
まず、光ネットワークシステム上に起点ノード３３１を１台設ける。そして、起点ノード３３１から、起点ノード以外の各ノード３３２ａ，３３３ｂに対してタイムスロット開始タイミングｔ１０を決定するための同期フレームを矢印Ｙ２５，Ｙ２６で示すように送信する。起点ノード以外の各ノード３３２，３３３は、同期フレーム受信時にタイムスロット動作を開始させる。この結果、起点ノード以外の各ノード３３２ａ，３３３ｂで動作するタイムスロットの開始タイミングは、各ノード３３２ａ，３３３ｂと起点ノード３３１間の伝搬遅延時間「１５０，２００」分ずれて動作することになる。
即ち、起点ノード３３１のタイミング時刻ｔ１０から伝送遅延「１５０」分ずれた時刻ｔ１１ａが、ノード３３２ａのバースト送信周期に同期したタイムスロットの開始タイミングとなり、更に、タイミング時刻ｔ１０から伝送遅延「１５０＋２００＝３５０」分ずれた時刻ｔ１３ａが、ノード３３３ｂのバースト送信周期に同期したタイムスロットの開始タイミングとなる。
以降では、基準タイムスロットの中で、図１１５Ａにおいて、起点ノード３３１から矢印Ｙ２５，Ｙ２６の方向へ送信されるタイムスロットを順方向タイムスロットと呼ぶ。
次に、図１１６を参照して、各ノードにおける時刻設定方法について説明する。
起点ノード３３１は、起点ノード３３１内部の現在の時刻をタイムスタンプとして同期フレームに付与し、起点ノード以外の各ノード３３２，３３３に対して同期フレームを送信する。起点ノード以外の各ノード３３２，３３３は、同期フレームを受信した時に、同期フレーム内のタイムスタンプを自ノードの現在時刻として設定する。この結果、起点ノード以外の各ノード３３２，３３３の時刻は、起点ノード３３１との間の伝搬遅延時間分ずれて設定されることになる。
このとき、アクティブな光スイッチ部３１１を経由して同期フレームを各ノード３３２，３３３に送信するため、同期フレームの送信には、データ用の波長とは別に制御用波長を用いる。
このとき、各ノードに必ず同期フレームが届くようにするため、枠３２４内のように、１つの制御用波長に対して、各ノード３３２，３３３毎に制御用波長を光カプラ３２２等でコピーしても良い。または、枠３２５内のように、各ノード３３２，３３３に対して個別の制御用波長を用いてＰ−ｔｏ−Ｐ（Peer to Peer）で送信してもよい。即ち、Ｐ−ｔｏ−Ｐによって、ネットワーク上で対等な関係にあるノード間を相互に直接接続し、データを送受信してもよい。
次に、図１１７Ａ、図１１７Ｂを参照して、図１１５のようにタイムスロット開始タイミングを設定することの効果について説明する。
図１１７Ｂに時刻ｔ１１で示すように、起点ノード３３１からタイムスロット開始タイミングを設定することにより、同期フレームと同じ向きに、即ち図１１７Ｂでは斜め下向き矢印Ｙ２８で示すように、図１１７Ａでは左回り矢印Ｙ２８で示すように、タイムスロット送信を行う。、この順方向タイムスロットに合わせて、バッファ部３１２と光スイッチ部３１１を制御することで、図１１７Ｂのノード３３１のＴＳ２にＡＤＤを示し、ノード３３２ａのＴＳ２にスル―を示し、ノード３３３ｂのＴＳ２にＤＲＯＰを示すように、各々の動作が可能となる。
次に、図１１８を参照して、隣接ノード間の伝搬遅延時間の測定方法について説明する。
起点ノード３３１は、図１１８の枠１１８ｅ内に示すように、起点ノード３３１内部の現在の時刻（Ｔ１）をタイムスタンプとして付与した同期フレームを、矢印Ｙ３１で示すように起点ノード以外の各ノード３３２，３３３に送信する。
起点ノード以外の各ノード３３２，３３３は、起点ノード３３１から受信した同期フレーム内のタイムスタンプを自ノードの現在時刻Ｔ１として設定する。そして、パラメータで設定される処理時間ｔａ後に、自ノード内部の現在の時刻Ｔ２をタイムスタンプとして付与した遅延測定フレームを、矢印Ｙ３２で示すように起点ノード３３１に送信する。この送信時の説明を、枠１１８ａ内にも示す。
このとき、遅延測定フレームは、起点ノード３３１が同期フレームを送信した経路を通って送信する。遅延測定フレームを同期フレームと同じ経路を通すことで、ノード３３１〜３３３間の伝搬遅延時間を測定可能とする。なお、遅延測定フレームの送信は、各ノード３３１〜３３３からの遅延測定フレームが衝突する可能性があるため、ランダムなタイミングで繰り返し送信する。もしくは各ノード３３１〜３３３に対して割り当てられたタイムスロットに従い送信する。また、遅延測定フレームは、アクティブな光スイッチを経由して各ノード３３１〜３３３に送信されるため、データ用の波長とは別に制御用波長を用いる。
起点ノード３３１は、遅延測定フレームを受信した時の起点ノード３３１内部の時刻Ｔ３と遅延測定フレーム内のタイムスタンプの時刻Ｔ２とにより、起点ノード３３１から各ノード３３２，３３３までの伝搬遅延時間（＝（Ｔ３−Ｔ２）÷２）を求める。２で割るのは、枠１１８ｂ内に示すように、片道の伝搬遅延時間を求めるためである。
このようにして、起点ノード３３１は、起点ノード以外の各ノード３３２，３３３との間の伝搬遅延時間を測定し、この測定結果を基に隣接ノード間の伝搬遅延時間を算出する。例えば、起点ノード３３１は、ノード３３１−３３３ｂ間の伝搬遅延時間とノード３３１−３３２ａ間の伝搬遅延時間との差分を算出し、この差分を隣接ノード３３２ａ−３３３ｂ間の伝搬遅延時間とする。このように測定される伝搬遅延時間と、算出される伝搬遅延時間との概念図および説明を図１１８の枠１１８ｄ，１１８ｃ内に示している。但し、枠１１８ｄにおいて、起点ノードであるマスターノード以外のノード（光スイッチノード）には、符号Ａ〜Ｅを示している。
また、起点ノード３３１は起点ノードを跨いだ通信用タイムスロットに用いるためにリング１周遅延時間を測定する。リング１周遅延時間の測定の方法は、（ａ）起点ノード３３１がリング１周遅延測定フレームを送信し、（ｂ）起点ノード３３１がリング１周したリング１周遅延測定フレームを受信し、（ｃ）、（ａ）（ｂ）処理時のカウンタ値を引き算することで測定する。
また、リング交換点ノード３３２は下位リング３３６ａ，３３６ｂのノード３３３ａ，３３３ｂから上位リング３３５のノード３３３ｃへの通信用タイムスロットに用いるために下位リング１周遅延時間を測定する。下位リング１周遅延時間の測定の方法は、（ａ）リング交換点ノード３３２が下位リング１周遅延測定フレームを送信し、（ｂ）リング交換点ノード３３２が下位リング１周したリング１周遅延測定フレームを受信し、（ｃ）、（ａ）（ｂ）処理時のカウンタ値を引き算することで測定する。
次に、図１１９Ａ、図１１９Ｂを参照して、伝搬遅延時間の測定方法について説明する。
図１１９Ａを参照して、同期フレームと遅延測定フレームの経路が対称である場合について説明する。
起点ノード以外の各ノード３３２，３３３は、同期フレーム内のタイムスタンプを自ノードの現在時刻として設定し、その時刻（または、その時刻から各ノードのローカルクロックに従って刻んだ時刻）をタイムスタンプとして付与した遅延測定フレームを起点ノード宛に、矢印Ｙ３０で示す方向に送信される同期フレームと同経路を、矢印Ｙ３１で示すように逆方向に送信する。このとき、起点ノード３３１に必ず遅延測定フレームが届くように、光スイッチ部３１１とは別の経路で光カプラ３２２を置き、遅延測定フレームを送信する。
起点ノード３３１は、受信した遅延測定フレーム内のタイムスタンプと、遅延測定フレームを受信した時の自ノード内部の時刻との差をとることで、各ノード３３２，３３３との間の往復伝搬遅延時間の測定を行う。
次に、図１１９Ｂを参照して同期フレームと遅延測定フレームの経路が非対称である場合について説明する。
起点ノード以外の各ノード３３２，３３３は、各ノード（起点ノードを含む）３３１〜３３３に共通となる時刻（共通時刻）を設定し（例えば、ＧＰＳ受信器３２４を用いる）、その共通時刻をタイムスタンプとして付与した遅延測定フレームを起点ノード３３１宛に、矢印Ｙ３０で示す方向に送信される同期フレームの経路とは異なる経路で、矢印Ｙ３２で示すように同じ方向に送信する。
起点ノード３３１は、受信した遅延測定フレーム内のタイムスタンプと、遅延測定フレームを受信した時の自ノード内部の共通時刻との差をとることで、各ノード３３２，３３３との間の片道伝搬遅延時間の測定を行う。
ここで、上記図１１９Ａと図１１９Ｂを参照した動作によれば次の（Ａ）および（Ｂ）のことが言える。
（Ａ）複数のノード３３１〜３３３で制御用波長を共有するときには、各ノード３３１〜３３３がランダムなタイミングで遅延測定フレームを送信し続けることで、起点ノード３３１まで各ノード３３２，３３３からの遅延測定フレームを到達させる。２回目以降の測定においては、起点ノード３３１と各ノード３３２，３３３間の遅延時間をもとに同期した制御用のタイムスロットを用いることで、異なるノード３３２，３３３間での遅延測定フレームの衝突回避が可能となる。
（Ｂ）ノード３３１〜３３３毎に個別の制御用波長を用いてＰ−ｔｏ−Ｐに遅延測定フレームを起点ノードに送信してもよい。
また、起点ノード３３１は、制御用波長を用いて自ノード宛に同期フレームを送信してこれを受信し、同期フレーム内のタイムスタンプと自ノード内部の時刻とを基に、上位リング１周分の伝搬遅延時間を測定する。
また、リング交換点ノード３３２は、制御用波長を用いて自ノード宛に同期フレームを送信してこれを受信し、同期フレーム内のタイムスタンプと自ノード内部の時刻とを基に、上位リング３３５または下位リング３３６の１周分の伝搬遅延時間を測定する。なお、下位リング３３６の１周分の伝搬遅延時間は、起点ノード３３１に通知する。
また、起点ノード３３１は、起点ノード以外の各ノード３３２，３３３と起点ノード３３１間の伝搬遅延時間の差分を算出することで、起点ノード以外の各ノード３３２，３３３間の伝搬遅延時間を算出する。
次に、図１２０を参照して、リング１周分の伝搬遅延時間の測定方法について説明する。
起点ノード３３１とリング交換点ノード３３２ａ，３３２ｂは、枠１２０ａ内に示すように、自ノード宛てに同期フレームを送信してこれを受信し、同期フレーム受信時に、自ノード内部の現在時刻と同期フレーム内のタイムスタンプとの差分を取ることでリング１周分の伝搬遅延時間を測定する。
なお、同期フレームの送信方法は、専用波長を割り当てて必ず自ノードに同期フレームが届くようにするか、もしくは、各ノードに対して割り当てられたタイムスロットに従い同期フレームを送信する。
次に、図１２１を参照して、伝搬遅延を考慮に入れた、図１２０に示した上位リング３３５へのＡＤＤと下位リング３３６へのＤＲＯＰのタイミング分離について説明する。この場合、タイムスロット数分だけＡＤＤ ＩＦ(インタフェース)を配備するか、または、１つのＡＤＤ ＩＦで可変タイムスロットにする。
起点ノード３３１は、起点ノード以外の各ノード３３２，３３３間の伝搬遅延時間を基に、経路数分の伝搬遅延を考慮に入れて、各ノード３３２，３３３に対して、複数のタイムスロットを設定する。
起点ノード３３１は、起点ノード以外の各ノード３３２，３３３内ですでに動作している順方向タイムスロットからのオフセット値を記した複数タイムスロット開始用フレームを、時刻ｔ１１から矢印Ｙ３３で示すように起点ノード以外の各ノード３３２ａ，３３３ｂに対して送信する。
起点ノード以外の各ノード３３２ａ，３３３ｂは、複数タイムスロット開始用フレームの受信時に、順方向イムスロットに対して矢印Ｙ３４で示すようにオフセット値分ずらしたタイムスロット（上位リング向けタイムスロット）を刻み始める。この内容を枠１２１ｆ内に示す。
ここで、各ノード３３２，３３３に必要となるタイムスロット数は、２×Πｉ＝１，Ｎ（各段のリングにおける通信経路数）となる。
ただし、ｉ＝上位リングから数えた時の各ノードが所属するリングの段数である。
例えば、片方向通信（各ノードに対して、片側回りでデータ到着）の２段リングの場合、上位リングと下位リングのタイムスロット数は次の（１）、（２）ようになる。
（１）上位リングのタイムスロット数は、２つ（順方向タイムスロット、リング１周用タイムスロット）である。
（２）下位リングのタイムスロット数は、４つ（順方向タイムスロット、リング１周用タイムスロット、上位リングの順方向タイムスロット向けタイムスロット、上位リングのリング１周用タイムスロット向けタイムスロット）である。
次に、図１２２Ａ、図１２２Ｂを参照して、下位リング３３６から上位リング３３５向けのタイムスロットについて説明する。
下位リング３３６ｂのノード３３３ｂから、上位リング３３５のノード３３２ａの順方向タイムスロットに対してＡＤＤする場合を考える。なお、ノード３３２ａからノード３３３ｂへの左回りの経路はノード間距離が「２００」（伝搬遅延時間はこれに相当するＤ４５）であり、ノード３３３ｂからノード３３２ａへの左回りの経路はノード間距離が５０（伝搬遅延時間はこれに相当するＤ５４）であるとする。
（１）上位リング３３５のノード３３２ａに対して、下位リング３３６ｂのノード３３３ｂのタイムスロット開始タイミングは、図１２２Ｂに時刻ｔ１１ａとｔ１３ａで示すように伝搬遅延時間Ｄ４５だけ遅い。
（２）下位リングノード３３３ｂから送信したタイムスロットのデータは、上位リングノード３３２ａにおいて、矢印Ｙ３５で示すように伝搬遅延時間Ｄ５４だけ遅れて到着する。
従って、上記の（１）、（２）から、下位リングノード３３３ｂで動作している順方向タイムスロットに対して、矢印Ｙ３６に示すように、Ｄ４５＋Ｄ５４（＝下位リング１周分の伝搬遅延時間分）だけ、開始タイミングを早めたタイムスロット（上位リング向けタイムスロット）を用いることで、ノード３３３ｂにおいて、上位リングに対するＡＤＤが可能となる。
次に、図１２３Ａ、図１２３Ｂを参照して、マルチリングでの双方向通信（起点ノードに対して、左右両回りからタイムスロットデータ到着）時に必要となるタイムスロットの種類について説明する。
伝搬遅延時間の定義は、図１２３Ａに示すように、以下の通りである。
Ｄｒｕ：上位リングの１周分の伝搬遅延時間。 Ｄｎ：上位リングにおけるＭ−Ｃ〜Ｓ−Ｃ間の伝搬遅延時間。 Ｄｓ：上位リングにおけるＭ−Ｃ〜Ｓｕｂ Ｍ−Ｃ間の伝搬遅延時間。 Ｄｒｌ：下位リングの１周分の伝搬遅延時間。 Ｄｐ：下位リングにおけるＳｕｂ Ｍ−Ｃ〜Ｓ−Ｃ間の伝搬遅延時間。
次に、図１２３Ｂを参照して説明する。但し、図１２３Ｂには、起点ノード３３１をＭ−Ｃと表わしている。また、図１２３Ａおよび図１２３Ｂの説明において、ｔ：タイムスロット周期、ｔ０：タイムスロット長とする。
［１］順方向タイムスロットは、上位リングにおいて、Ｍ−Ｃ内部の順方向タイムスロットに対してＤｎ時間遅れたタイムスロットであり、下位リングにおいて、Ｍ−Ｃ内部の順方向タイムスロットに対してＤｓ＋Ｄｐ時間遅れたタイムスロットとなる。
［２］逆方向タイムスロットは、上位リングにおいて、自ノード内部の順方向タイムスロットに対して２Ｄｎ時間分進めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ−ＭＯＤ（２Ｄｎ，ｔ）時間分遅めたタイムスロット（ここで、ＭＯＤ（Ａ，Ｂ）は、Ａ÷Ｂの余りを意味する。例えば、ＭＯＤ（３，２）＝１、ＭＯＤ（２，７）＝２、以下、同じとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ０−ＭＯＤ（２Ｄｎ，ｔ０）時間分遅めたタイムスロットとなる。
下位リングにおいて、自ノード内部の順方向タイムスロットに対して、２（Ｄｓ＋Ｄｐ）時間分進めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ−ＭＯＤ（２（Ｄｓ＋Ｄｐ），ｔ）時間分遅めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ０−ＭＯＤ（２（Ｄｓ＋Ｄｐ），ｔ０）時間分遅めたタイムスロットとなる。
［３］順方向跨ぎタイムスロットは、上位リングにおいて、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、Ｄｒｕ時間分進めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ−ＭＯＤ（Ｄｒｕ，ｔ）時間分遅めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ０−ＭＯＤ（Ｄｒｕ，ｔ０）時間分遅めたタイムスロットとなる。
下位リングにおいて、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、Ｄｒｌ時間分進めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ−ＭＯＤ（Ｄｒｌ，ｔ）時間分遅めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ０−ＭＯＤ（Ｄｒｌ，ｔ０）時間分遅めたタイムスロットとなる。
［４］逆方向跨ぎタイムスロットは、上位リングにおいて、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、２Ｄｎ−Ｄｒｕ時間分進めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ−ＭＯＤ（２Ｄｎ−Ｄｒｕ，ｔ）時間分遅めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ０−ＭＯＤ（２Ｄｎ−Ｄｒｕ，ｔ０）時間分遅めたタイムスロットとなる。
下位リングにおいて、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、２（Ｄｓ＋Ｄｐ）−Ｄｒｌ時間分進めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ−ＭＯＤ（２（Ｄｓ＋Ｄｐ）−Ｄｒｌ，ｔ）時間分遅めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ０−ＭＯＤ（２（Ｄｓ＋Ｄｐ）−Ｄｒｌ，ｔ０）時間分遅めたタイムスロットとなる。
［５］上位リング順方向跨ぎ用タイムスロット向けタイムスロットは、下位リングにおいて、自ノード内部の順方向タイムスロットに対して、Ｄｒｕ＋Ｄｒｌ時間分進めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ−ＭＯＤ（Ｄｒｕ＋Ｄｒｌ，ｔ）時間分遅めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ０−ＭＯＤ（Ｄｒｕ＋Ｄｒｌ，ｔ０）時間分遅めたタイムスロットとなる。
［６］上位リング逆方向跨ぎ用タイムスロット向けタイムスロットは、下位リングにおいて、自ノード内部の順方向タイムスロットに対して、２（Ｄｓ＋Ｄｐ）−（Ｄｒｕ＋Ｄｒｌ）時間分進めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ−ＭＯＤ（２（Ｄｓ＋Ｄｐ）−（Ｄｒｕ＋Ｄｒｌ），ｔ）時間分遅めたタイムスロットとなる。
もしくは、自ノード内部の順方向のタイムスロットに対して、ｔ０−ＭＯＤ（２（Ｄｓ＋Ｄｐ）−（Ｄｒｕ＋Ｄｒｌ），ｔ０）時間分遅めたタイムスロットとなる。
次に、図１２４Ａ〜図１２４Ｃを参照して、シングルリングＮＷで用いるタイムスロット（順方向）について説明する。但し、Ｍ−Ｃ３５１、Ｓ−Ｃ３５２，３５３，３５５が、伝送路３５７でリング接続されたシステム構成となっている。基本ポリシーは、Ｍ−Ｃ３５１で動作しているタイムスロットに合うように、各ノード３５２〜３５４に他のタイムスロットを刻ませることである。
図１２４Ａは、矢印Ｙ４１で示すように順方向通信の場合であり、Ｍ−Ｃ３５１を跨ぐ跨ぎ通信がないため、各ノード３５１〜３５４のタイムスロットは全て順方向タイムスロット３５８となる。ここで、順方向通信における跨ぎ通信とは、図１２４Ｃに双方向矢印Ｙ４２で示す起点ノードであるＭ−Ｃ３５１とＳ−Ｃ３５４との間を、矢印Ｙ４３で示すように順方向に信号が通過することである。換言すれば、ノード３５４側から起点ノード（Ｍ−Ｃ）３５１への跨ぎ通信である。
図１２４Ｂは、矢印Ｙ４４で示すようにＭ−Ｃ３５１の跨ぎがある場合である。Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎのあるノード３５３，３５４のタイムスロットは、順方向跨ぎタイムスロット３５９となり、その他は順方向タイムスロット３５８となる。
次に、図１２５Ａ〜図１２５Ｃを参照して、シングルリングＮＷで用いるタイムスロット（逆方向）について説明する。基本ポリシーは、Ｍ−Ｃ３５１で動作しているタイムスロットに合うように、各ノード３５２〜３５４に他のタイムスロットを刻ませることである。
図１２５Ａは、矢印Ｙ４５で示すように逆方向通信の場合であり、Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎ通信がないため、各ノード３５１〜３５４のタイムスロットは全て逆方向タイムスロット３６１となる。ここで、逆方向通信における跨ぎ通信とは、図１２５Ｃに双方向矢印Ｙ４２で示す起点ノードであるＭ−Ｃ３５１とＳ−Ｃ３５４との間を、矢印Ｙ４６で示すように逆方向に信号が通過することである。換言すれば、起点ノード（Ｍ−Ｃ）３５１からノード３５４側への跨ぎ通信である。
図１２５Ｂは、矢印Ｙ４７で示すようにＭ−Ｃ３５１の跨ぎがある場合である。Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎのあるノード３５４のタイムスロットは、逆方向跨ぎタイムスロット３６２となり、その他は逆方向タイムスロット３６１となる。
よって、起点ノード３５１は、シングルリングＮＷの場合、タイムスロットの方向、起点ノード３５１の跨ぎの有無を考慮して、起点ノード以外のノード３５２〜３５４のうち順方向タイムスロット以外のタイムスロットを刻ませる必要があるノード（特定ノード）３５４に設定するオフセット値を決定する。
次に、図１２６Ａ〜図１２６Ｄを参照して、マルチリングＮＷで用いるタイムスロット（順方向）について説明する。但し、Ｍ−Ｃ３５１、Ｓ−Ｃ３５２，３５３が上位リング３５７で接続され、この上位リング３５７と下位リング３７７とがリング交換点ノードであるＳｕｂＭ−Ｃ３７１で接続され、下位リング３７７にＳ−Ｃ３７２，３７３が接続されたシステム構成となっている。基本ポリシーは、Ｍ−Ｃ３５１で動作しているタイムスロットに合うように、各ノード３５２，３５３，３７１〜３７３に他のタイムスロットを刻ませることである。
図１２６Ａは、矢印Ｙ５１で示すように順方向通信の際に下位リング３７７から上位リング３５７への通信がある場合である。下位リング３７７のノード３７３のタイムスロットは、順方向跨ぎタイムスロット３７５となり、その他は順方向タイムスロット３７６となる。
ここで、順方向通信における下位リング３７７から上位リング３５７への跨ぎ通信とは、図１２６Ｄに双方向矢印Ｙ４２ｂで示す下位リング３７７のノードであるＳ−Ｃ３７３とＳｕｂＭ−Ｃ３７１との間を、矢印Ｙ５２で示すように順方向に信号が通過することである。即ち、図１２６Ｂに示すように、下位リング３７７のノード３７３のタイムスロットが上位リング順方向跨ぎ用タイムスロット向けタイムスロット３７８となる。なお、図１２６Ｄの同じ矢印Ｙ５２で示すように、双方向矢印Ｙ４２ａで示す上位リング３５７のノードであるＳ−Ｃ３５３とＭ−Ｃ３５１との間を、順方向に信号が通過する場合は、Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎ通信（順方向跨ぎ通信）となる。
図１２６Ｂは、矢印Ｙ５３で示すように、下位リング３７７から上位リング３５７への跨ぎと、Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎがある場合である。Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎに拘る上位リング３５７のノード３７１，３５３のタイムスロットは順方向跨ぎタイムスロット３７７ａ，３７７ｂとなり、下位リング３７７の跨ぎに拘るノード３７３のタイムスロットは上位リング順方向跨ぎ用タイムスロット向けタイムスロット３７８となり、その他は順方向タイムスロット３７６となる。
図１２６Ｃは、矢印Ｙ５４で示すように、Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎと、上位リング３５７から下位リング３７７への通信がある場合である。Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎに拘る上位リング３５７のノード３５３のタイムスロットは順方向跨ぎタイムスロット３７７ｂとなり、その他は順方向タイムスロット３７６となる。
また、この他のケースとして、上位リングから下位リングへの通信はあるがＭ−Ｃの跨ぎはない上位リング３５７から下位リング３７７へのタイムスロットは、全て順方向タイムスロット３７６となる。
次に、図１２７Ａ〜図１２７Ｄを参照して、マルチリングＮＷで用いるタイムスロット（逆方向）について説明する。基本ポリシーは、Ｍ−Ｃ３５１で動作しているタイムスロットに合うように、各ノード３５２，３５３，３７１〜３７３に他のタイムスロットを刻ませることである。
図１２７Ａは、矢印Ｙ５５で示すように逆方向通信の際に、上位リング３５２から下位リング３７７への通信がある場合である。下位リング３７７のノード３７３のタイムスロットは、逆方向跨ぎタイムスロット３８１となり、その他は逆方向タイムスロット３８２となる。
ここで、逆方向通信における上位リング３５７から下位リング３７７への跨ぎ通信とは、図１２７Ｄに双方向矢印Ｙ４２ｂで示す上位リング３５７のノードであるＳｕｂＭ−Ｃ３７１と下位リング３７７のＳ−Ｃ３７３との間を、矢印Ｙ５６で示すように逆方向に信号が通過することである。即ち、図１２７Ｂに示すように下位リング３７７のノード３７３のタイムスロットは上位リング逆方向跨ぎ用タイムスロット向けタイムスロット３８３となる。なお、図１２７Ｄの同じ矢印Ｙ５６で示すように、双方向矢印Ｙ４２ａで示す上位リング３５７のノードであるＳ−Ｃ３５３とＭ−Ｃ３５１との間を、逆方向に信号が通過する場合は、Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎ通信（逆方向跨ぎ通信）となる。
図１２７Ｂは、矢印Ｙ５７で示すように、上位リング３５７から下位リング３７７への跨ぎと、Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎがある場合である。下位リング３７７のノード３７３のタイムスロットは上位リング逆方向跨ぎ用タイムスロット向けタイムスロット３８３となり、Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎのある上位リング３５７のノード３５３とＳｕｂＭ−Ｃ３７１のタイムスロットは逆方向跨ぎタイムスロット３８４ａ，３８４ｂとなり、その他は逆方向タイムスロット３８２となる。
図１２７Ｃは、矢印Ｙ５８で示すように、下位リング３７７から上位リング３５７への通信と、Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎがある。Ｍ−Ｃ３５１の跨ぎのある上位リング３５７のノード３５３のタイムスロットは逆方向跨ぎタイムスロット３８４となり、その他は逆方向タイムスロット３８２となる。
また、この他のケースとして、下位リングから上位リングへの通信はあるが、Ｍ−Ｃの跨ぎはない下位リング３７７から上位リング３５７へのタイムスロットは、全て逆方向タイムスロット３８２となる。
よって、起点ノード３５１は、マルチリングＮＷの場合、タイムスロットの方向、起点ノード３５１の跨ぎの有無、上位リング３５７から下位リング３７７への跨ぎの有無、下位リング３７７から上位リング３５７への跨ぎの有無を考慮して、起点ノード以外のノード３５２，３５３，３７１〜３７３のうち順方向タイムスロット以外のタイムスロットを刻ませる必要があるノード（特定ノード）３５３，３７３に設定するオフセット値を決定する。
次に、図１２８を参照して、Ｍ−Ｃ［１］における時刻カウンタ値の配信動作開始時の動作シーケンスについて説明する。但し、この動作は、図１２３Ａに示したマルチリンクＮＷにおいて、上位リンクにＭ−Ｃ［１］、Ｓ−Ｃ［２］が接続され、上位リンクと下位リンクとがＳｕｂＭ−Ｃ［３］，［４］で中継接続され、下位リンクにＳ−Ｃ［５］が接続されたシステムにおける動作であるとする。
また、図１２８に示すように、伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４は、Ｍ−Ｃ［１］とＳ−Ｃ［２］間がＤ１、Ｍ−Ｃ［１］とＳｕｂＭ−Ｃ［３］間がＤ２、Ｍ−Ｃ［１］とＳｕｂＭ−Ｃ［４］間がＤ３、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］とＳ−Ｃ［５］間がＤ４となっている。
Ｍ−Ｃ［１］は、コマンド投入を契機に、Ｍ−Ｃ［１］内部のカウンタ管理部３１７(図１１３参照)の時刻カウンタ値のカウントを開始し、制御用順方向タイムスロットとデータ用順方向タイムスロットの双方の刻みを開始する。図１２８においては、時刻カウンタ値の初期値は「１００」、制御用タイムスロットはＴＳ１から開始され、「２００」でＴＳ２、「３００」でＴＳ３と、時刻カウンタ値のカウントアップに従ってタイムスロットが順次インクリメントされてゆく。なお、この制御用タイムスロット以外に、同時に、図示せぬデータ用タイムスロットの刻みも行っている。
次に、図１２９を参照して、Ｍ−Ｃ［１］における初期時刻カウンタ値の配信設定時の動作シーケンスについて説明する。
Ｍ−Ｃ［１］は、Ｍ−Ｃ以外の各ノード［２］〜［５］への初期時刻カウンタ値の配信設定を行う。初期時刻カウンタ値は、同期フレーム内のコマンド設定情報に含めて配信する。コマンド設定情報には、初期時刻カウンタ値の配信に用いる制御用順方向タイムスロット番号、宛先ＭＡＣアドレス、宛先コントローラＩＤ、初期時刻カウンタ値の応答のために割り当てる割り当て制御用タイムスロット番号を設定する。なお、初期時刻カウンタ値は、時刻カウンタ動作開始コマンドに含めても良い。
次に、図１３０を参照して、Ｍ−Ｃ［１］における初期時刻カウンタ値の上位リングへの配信時の動作シーケンスについて説明する。
Ｍ−Ｃ［１］は、制御用順方向タイムスロットで、初期時刻カウンタ値「１００，２００，３００，…」をタイムスタンプとして付与した同期フレームを、Ｍ−Ｃ以外の各ノード［３］に配信する。
Ｍ−Ｃ［１］は、例えば、制御用順方向タイムスロットＴＳ３で送信する場合、制御用順方向タイムスロットＴＳ３の先頭の時刻カウンタ値「３００」からタイムスタンプ付与処理遅延時間分（例えば、１）を足した値「３００＋１＝３０１）をタイムスタンプとして付与する。タイムスタンプ付与処理遅延時間とは、タイムスタンプを付与する処理に掛かる時間である。その「３０１」を、矢印Ｙ６１で示すようにＳｕｂＭ−Ｃ［３］へ送信する。
この例の場合、制御用順方向タイムスロット開始時刻カウンタ値は、送信に用いた制御用順方向タイムスロットの先頭カウンタ値の「３００」である。制御用順方向タイムスロット開始タイムスロット番号は、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］に対応する制御用順方向タイムスロットのタイムスロット番号の「ＴＳ３」である。データ用順方向タイムスロット開始時刻カウンタ値は、送信に用いた制御用順方向タイムスロットの直後のデータ用順方向タイムスロットの区切りの先頭カウンタ値の「４５０」である。データ用順方向タイムスロット開始タイムスロット番号は、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］に対応するデータ用順方向タイムスロット番号の「ＴＳ２」である。
次に、図１３１を参照して、上位リングのＳｕｂＭ−Ｃ［３］，［４］における初期時刻カウンタ値の受信時の動作シーケンスについて説明する。
ＳｕｂＭ−Ｃ(例えば［３］)は、上述の図１３０で説明した同期フレームを受信すると、同期フレーム内の時刻カウンタ値「３０１）から、初期時刻カウンタ値送信までの回路処理遅延時間分の「１」を減算し、減算により得られる値「３００−１＝３００」を自ノードの時刻カウンタ値「３００」として付与する。これは、Ｍ−Ｃ［１］から同期フレームを送信する際に、タイムスタンプ付与処理遅延時間として「１」を足したので、この「１」を減算することによって、正確なカウンタ値「３００」を得るために行う。
また、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］は、データ用順方向タイムスロット開始時刻カウンタ値の「４５０」も受信するので、その「４５０」も刻む。
ここで、図１３２を参照して、Ｍ−Ｃ［１］における初期時刻カウンタ値の下位リングへの配信設定時の動作シーケンスについて説明する。
Ｍ−Ｃ［１］は、制御用順方向タイムスロットで、初期時刻カウンタ値をタイムスタンプとして付与した同期フレームを、Ｍ−Ｃ［１］以外の各ノード［２］〜［４］に配信する。Ｓ−Ｃ［２］は、左回り用タイムスロット（データ用タイムスロットを含む）を開始する。なお、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］，［４］、Ｓ−Ｃ［５］は、制御用タイムスロット以外に、データ用タイムスロットの刻みも同時に行っている。
また、Ｍ−Ｃ［１］は、左回り、右回りの両方から同時に同期フレームを配信する場合もある。
もとの説明の流れに戻って図１３３を参照し、Ｍ−Ｃ［１］における初期時刻カウンタ値の下位リングへの配信時の動作シーケンスについて説明する。
Ｍ−Ｃ以外の各ノード［２］〜［５］は、Ｍ−Ｃ［１］から初期時刻カウンタ値をタイムスタンプとして付与した同期フレームが配信されてきた場合に、これに対する応答は制御用順方向タイムスロットを用いる。
そのため、Ｍ−Ｃ［１］は、上位リングのＭ−Ｃ以外の各ノード［２］〜［５］に対し、矢印Ｙ６３、Ｙ６４，Ｙ６５で示すように、Ｍ−Ｃ［１］に近いノードから順に若番の制御用タイムスロットを割り当てる。
また、Ｍ−Ｃ［１］は、下位リングのノードに対し、Ｍ−Ｃ［１］またはＳｕｂＭ−Ｃ［３］，［４］に近いノード（例えば［５］）から順に、矢印Ｙ６６で示すように、上位リングで割り当てられた制御用タイムスロット以外の制御用タイムスロットの中から若番のスロットを割り当てる。
なお、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］，［４］は、事前に下位リングトポロジ・コントローラＩＤを把握済みであり、事前にコマンドにより設定していることを前提とする。また、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］，［４］は、初期時刻カウンタ値の受信時から周期の１周期以内のタイミングで、下位リング宛に初期時刻カウンタ値の配信を行うものとする。
この制御用順方向タイムスロット以外に、データ用タイムスロットの刻みも同時に行っている。
次に、図１３４を参照して、下位リングのＳ−Ｃ［５］，［６］における時刻回答時の動作シーケンスについて説明する。但し、Ｓ−Ｃ［６］は、Ｓ−Ｃ［５］が接続されている下位リンクに接続されたノードであるとする。
下位リングのＳ−Ｃ［５］，［６］は、Ｍ−Ｃ［１］により自ノードに割り当てられた制御用順方向タイムスロットＴＳ７，ＴＳ８を用いて、矢印Ｙ６７，Ｙ６８で示すように、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］に対し、自ノードの初期時刻カウンタ値をタイムスタンプとして付与した遅延測定フレームを送信する。なお、Ｓ−Ｃ［５］，［６］は、初期時刻カウンタ値の受信時から周期の１周期以内のタイミングで、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］に対して初期時刻カウンタ値を回答する。Ｓ−Ｃ［５］，［６］は、時刻カウンタ値から初期時刻カウンタ値送信までの回路処理遅延時間分「例えば、１」を足し、足した値を自ノードの時刻カウンタ値として付与する。
次に、図１３５を参照して、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］におけるＳ−Ｃ［５］，［６］の時刻回答の転送時の動作シーケンスについて説明する。
ＳｕｂＭ−Ｃ［３］は、矢印Ｙ６７で示すように、下位リングのＳ−Ｃ［５］から初期時刻カウンタ値をタイムスタンプとして付与した遅延測定フレームを受信すると、枠１３５ａで示すように伝搬遅延時間を測定する。更に、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］は、Ｍ−Ｃ［１］により自ノードに割り当てられた制御用順方向タイムスロットを用いて、矢印Ｙ６９で示すように、Ｍ−Ｃ［１］に対し、Ｓ−Ｃ［５］の初期時刻カウンタ値をタイムスタンプとして付与した遅延測定フレームをタイムスロット「ＴＳ１２」で送信する。なお、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］は、送信後、さらに新規に下位リングのＳ−Ｃ［６］から矢印Ｙ６８で示すように初期時刻カウンタ値を受信した場合は、次の周期の割り当てられた制御用順方向タイムスロットで送信を行う。
次に、図１３６Ａ、図１３６Ｂを参照して、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］におけるＳ−Ｃ［５］の時刻回答の転送時の動作シーケンスについて説明する。なお、図１３６Ａにマルチリングネットワークの構成図を示し、各ノードの符号［１］〜［５］を付した。
ＳｕｂＭ−Ｃ［３］は、矢印Ｙ７１で示すタイムスロット「ＴＳ９」において、下位リングのＳ−Ｃ［５］宛ての初期時刻カウンタ値をタイムスタンプとして付与した同期フレームを配信し、これが下位リングを１周してＳｕｂＭ−Ｃ［３］に戻ってきたらＤＲＯＰする。これにより、枠１３６ａに示すように、下位リング１周分の伝搬遅延時間を測定する。
また、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］は、下位リングのＳ−Ｃ［５］から初期時刻カウンタ値をタイムスタンプとして付与した遅延測定フレームを受信すると、Ｍ−Ｃ［１］により自ノードに割り当てられた制御用順方向タイムスロットを用いて、矢印Ｙ７２で示すように、Ｍ−Ｃ［１］に対し、Ｓ−Ｃ［５］の初期時刻カウンタ値をタイムスタンプとして付与した遅延測定フレームを送信する。なお、ＳｕｂＭ−Ｃ［３］は、送信後、さらに新規に下位リングのＳ−Ｃからの初期時刻カウンタ値を受信した場合は、次の周期の割り当てられた制御用順方向タイムスロットで送信を行う。
次に、図１３７を参照して、逆方向／Ｍ−Ｃ跨ぎ対応のタイムスロットの生成タイミングについて説明する。
Ｓ−Ｃ［２］（またはＳｕｂＭ−Ｃ）は、矢印Ｙ７３で示すように、Ｍ−Ｃ［１］から複数タイムスロット開始用フレームを受信すると、枠１３７ａ内に符号１３７ｂで示すように、自ノードで動作している制御用、データ用の順方向タイムスロットを基に、矢印Ｙ７４で示すように次のタイムスロットを生成する。即ち、符号１３７ｃで示す制御用、データ用の逆方向タイムスロットと、符号１３７ｄで示す順方向跨ぎタイムスロットと、符号１３７ｅで示す逆方向跨ぎタイムスロットと、符号１３７ｆで示す上位リング順方向跨ぎ用タイムスロット向けタイムスロットと、符号１３７ｇで示す上位リング逆方向跨ぎ用タイムスロット向けタイムスロットとを生成する。
次に、図１３８を参照して、逆方向タイムスロットの生成方法について説明する。
図１３７を参照して説明したように、Ｓ−Ｃ［２］（またはＳｕｂＭ−Ｃ）は、矢印Ｙ７３で示すように、Ｍ−Ｃから複数タイムスロット開始用フレームを受信すると、複数タイムスロット開始用フレームに記載のオフセット値（２×Ｄｎ）に従って、データ用順方向タイムスロットの先頭位置からオフセット値分早めたタイムスロット［ＴＳ４］を動作開始させる。このタイムスロットを逆方向タイムスロットとする。
次に、図１３９を参照して、順方向跨ぎタイムスロットの生成方法について説明する。
Ｓ−Ｃ［２］（またはＳｕｂＭ−Ｃ）は、矢印Ｙ７３で示すように、Ｍ−Ｃ［１］から複数タイムスロット開始用フレームを受信すると、複数タイムスロット開始用フレームに記載のオフセット値（Ｄｒｕ）に従って、データ用順方向タイムスロットの先頭位置からオフセット値分早めたタイムスロットを動作開始させる。このタイムスロットを順方向跨ぎタイムスロットとする。
次に、図１４０を参照して、逆方向跨ぎタイムスロットの生成方法について説明する。
Ｓ−Ｃ［２］（またはＳｕｂＭ−Ｃ）は、矢印Ｙ７３で示すように、Ｍ−Ｃ［１］から複数タイムスロット開始用フレームを受信すると、複数タイムスロット開始用フレームに記載のオフセット値（２Ｄｎ−Ｄｒｕ）に従って、データ用順方向タイムスロットの先頭位置からオフセット値分早めたタイムスロットを動作開始させる。このタイムスロットを逆方向跨ぎタイムスロットとする。
次に、図１４１を参照して、下位リングのノード（例えばＳ−Ｃ［５］とする）の第１実装例について説明する。
第１実装例は、片方向通信（上り下りの経路が非対称）・マルチリングにおける下位リングの実装例である。矢印Ｙ７６は下位リング内のＡＤＤ／ＤＲＯＰを示し、矢印Ｙ７７は送信部であるＴＸ１からの上位リンク向けＡＤＤ、矢印Ｙ７８はＴＸ２からの上位リンク向けＡＤＤを示す。
下位リング内のタイムスロットへのＡＤＤ、上位リングへのタイムスロットのＡＤＤで異なるタイムスロットで動作する必要がある。
このことから、タイムスロット数分のＴＸ（ＡＤＤ ＩＦ）を配備する。また、各タイムスロットで用いる波長を別にする。
この時、タイムスロット毎にＡＤＤ ＩＦが分かれていることから、枠１４１ｆ内に示すように、時刻ｔ３３ａの「ＴＳ１を」矢印Ｙ７９で示すように、下位リング１週遅延分、開始タイミングを時刻ｔ３１に早める。これによって、同タイミングで、異なるタイムスロットでのＡＤＤが可能となる。例えば、順方向タイムスロットＴＳ１［ＴＸ１］と、上位リング向けタイムスロットタイムスロットＴＳ３［ＴＸ２］と、を同時に送信可能となる。これと同時に、順方向タイムスロットＴＳ１［ＲＸ］で受信可能となる。
次に、図１４２を参照して、下位リングのノード（例えばＳ−Ｃ［５］とする）の第２実装例について説明する。
第２実装例は、片方向通信（上り下りの経路が非対称）のマルチリングにおける下位リングの実装例であるが、第１実装例とは異なり、枠１４２ａ内に示すように、上位と下位リング向けのＡＤＤ ＩＦを共用化している。よって、タイムスロット数分のＡＤＤ ＩＦを準備する必要がないため、デバイスコストを削減可能となる。なお、矢印Ｙ７６は下位リング内のＤＲＯＰを示し、矢印Ｙ７９ａ，Ｙ７９ｂは送信部であるＴＸからの上位リンク向けＡＤＤを示す。
この時、枠１４２ｂ内に示すＡＤＤ ＩＦで動作するタイムスロット「ＴＳ１〜ＴＳ７」は、周期ｔ−ｎの不等間隔のタイムスロットを規定して、各タイムスロット「ＴＳ１〜ＴＳ７」を送信する。
ただし、周期ｔ−ｎの大きさは、複数のタイムスロットに対して、同じサイクル数の周期ｔにおいて、最も早いタイムスロットの先頭位置Ｐａと最も遅いタイムスロットの先頭位置Ｐｂから（Ｐｂ−Ｐａ）となる。
この時、ＡＤＤ ＩＦ数は１つであるため、各タイムスロット宛てに同時にＡＤＤすることはできない。そのため、例えば、枠１４２ｃ内に示すように、［２］上位リング向けタイムスロットＴＳ１、［１］順方向タイムスロットＴＳ１、［２］上位リング向けタイムスロットＴＳ４、［１］順方向タイムスロットＴＳ４の順に送信することとなり、［２］上位リング向けタイムスロットＴＳ２の前半部分ＴＳ２ａ等は使えない領域になる。
次に、図１４３を参照して、第７の実施形態が対象とするマルチリングＮＷについて説明する。
本実施形態においては、図１４３に示すようなマルチリングＮＷ（片方向通信、双方向通信）を対象としており、マルチリングＮＷのＷＤＭ／ＴＤＭネットワークにおけるタイムスロット交換が可能となる。
本実施形態においては、特に、破線で囲んだ制御課題を解決することができる。
具体的には、本実施形態においては、片方向通信で上り下りの経路が非対称のマルチリングＮＷにおいて、上位リング１周の伝搬遅延時間がタイムスロットの整数倍ではない時のリング１周時のタイムスロットを同期させることができる。その理由は、リング１周分の伝搬遅延時間を測定可能であるためである。また、下位リングから上位リングにタイムスロット送信をする際のタイムスロットを同期させることができる。その理由は、リング交換点ノードでのタイムスロット衝突の発生を回避することができるからである。
また、本実施形態においては、双方向通信のマルチリングＮＷにおいて、同一起点ノードの同一出力ＩＦ宛てに左右両回りからタイムスロットが到着する際の左右のタイムスロットを同期させることができる。その理由は、タイムスロットの方向、リング跨ぎの有無、Ｍ−Ｃ跨ぎの有無等に応じて、タイムスロットを設定することができるからである。
次に、図１４４を参照して、本実施形態が対象とするシングルリングＮＷについて説明する。
本実施形態においては、図１４４に示すようなシングルリングＮＷ（片方向通信、双方向通信）を対象としており、シングルリングＮＷでかつ複数の起点ノードが存在するＷＤＭ／ＴＤＭネットワークにおけるタイムスロット交換が可能となる。
本実施形態においては、特に、破線で囲んだ制御課題を解決することができる。
具体的には、本実施形態においては、片方向通信で上り下りの経路が非対称のシングルリングＮＷにおいて、上位リング１周の伝搬遅延時間がタイムスロットの整数倍ではない時のリング１周時のタイムスロットを同期させることができる。その理由は、リング１周分の伝搬遅延時間を測定可能であるためである。
また、本実施形態においては、双方向通信のシングルリングＮＷにおいて、同一起点ノードの同一出力ＩＦ宛てに左右両回りからタイムスロットが到着する際の左右のタイムスロットを同期させることができる。その理由は、タイムスロットの方向、Ｍ−Ｃ跨ぎの有無等に応じて、タイムスロットを設定することができるからである。
最後に、従来技術の課題と、その課題に対する本実施形態の具体的な解決手段をまとめたものを図１４５に示す。
本実施形態においては、破線で囲んだ解決手段に特徴がある。なお、破線で囲んだものを含む解決手段の内容は、上述してきたので説明を省略する。
上述したように第７の実施形態においては、起点ノードは、起点ノードと起点ノード以外の各ノードとの間の伝搬遅延時間と、リングの１周分の伝搬遅延時間とを基に、起点ノード以外の各ノードに、最大でデータ用のタイムスロットを２種類配備させる。
このように、起点ノード以外の各ノードに、データ用のタイムスロットを２種類配備させるため、マルチリングＮＷにおいて、下位リングのノードに、リング交換点ノードの基準タイムスロットと同期させた上位リング向けタイムスロットを配備させることができる。これにより、リング交換点ノードでのタイムスロットの衝突の発生を回避することができるという効果が得られる。
また、タイムスロットの配備に際して、リングの１周分の伝搬遅延時間を考慮するため、シングルリングＮＷにおいて、起点ノードは、リング１周分の伝搬遅延時間がタイムスロットの整数倍ではない時にも、到着したタイムスロットを処理することができる。これにより、他ノードからのタイムスロットを転送することができるという効果が得られる。
１０ ＴＳ情報管理部
２１ トリガ検出部
２２ 光ＳＷ制御部
２３ 送信制御部
２６ 制御信号処理部
５０ トリガ生成部
６０ ＴＳ情報配信部
８０ ＴＳ開始配信部
８１ 制御信号生成部
９０ 遅延時間算出部
２０，２５，１４５ ＴＳ同期部
３０，１５２ 光ＴＳ−ＳＷ部
４０，１５３ ＴＳ送受信部
１０１Ａ〜１０１Ｄ 光スイッチノード
１２０ 光マスターノード（マスターノード）
１２１ 光スイッチノード
１２２ データ線
１２３，１２４ 制御線
３１，１４１ 分波部
３２，１４２ 合波部
１３３，１４３，１４３ａ，１４３ｂ 制御信号受信部
１３４ トラヒック情報収集部
１３５ トポロジ管理部
１３６ ＴＳ（タイムスロット）割当部
１３７ ＴＳ開始配信部
１３８ ＴＳ情報配信部
１３９ 時刻配信部
１４４ 光ＴＳ−ＳＷ（スイッチ）部
１４５ ＴＳ同期部
１４６ ＴＳ送受信部
１４７ トラヒック情報送信部
１４８，１４８ａ，１４８ｂ ＴＳ情報管理部
１４９，１４９ｂ 時刻カウンタ
１５０ 内部クロック
３１１ 光スイッチ部
３１２ バッファ部
３１３ 制御情報送信部
３１４ 基準ＴＳ同期部
３１５ 遅延測定部
３１６ 複数ＴＳ管理部
３１７ カウンタ管理部
３１８ 内部クロック部
３１９ ＴＳ制御部
３２０ ＴＳ量更新時算出部
３２１ 制御情報受信部
５３０ ＲＯＡＤＭ（再構成可能光分岐挿入多重）装置
５３１ 光ファイバネットワーク

Claims (22)

  1. マスターノードおよび複数の光スイッチノードを含む光ネットワークシステムであって、
    前記マスターノードは、任意の波長による波長パスを一定時間のタイムスロットに分割し、前記タイムスロットを前記光スイッチノードの各々に割り当てると共に、タイムスロット開始時刻およびタイムスタンプを含む制御信号を前記光スイッチノードの各々に配信し、
    前記光スイッチノードの各々は、前記マスターノードから前記制御信号を受信すると、伝送遅延時間分だけずれた時間を設定することで決まる、前記光スイッチノードの各々に共通した時刻に基づいて、前記タイムスロットの同期を取ってデータの送受信または方路切替を行う
    ことを特徴とする光ネットワークシステム。
  2. 前記光スイッチノードの各々は、前記マスターノードから配信されるトリガに基づいて、前記タイムスロットの同期を取ることを特徴とする請求項１に記載の光ネットワークシステム。
  3. 前記トリガに、データ処理に関する指示内容を示すタイムスロット情報が含まれることを特徴とする請求項２に記載の光ネットワークシステム。
  4. 前記マスターノードが前記光スイッチノードの各々に、データ処理に関する指示内容を示すタイムスロット情報を配信することを特徴とする請求項１に記載の光ネットワークシステム。
  5. 前記マスターノードは、タイムスロット開始時刻およびタイムスタンプを含む制御信号を前記光スイッチノードの各々に配信し、
    前記光スイッチノードの各々が共通時刻の情報を共有し、前記光スイッチノードの各々は、前記マスターノードから前記制御信号を受信すると、該制御信号の受信時刻から該タイムスタンプの値を引いた遅延時間に基づいて、前記タイムスロットの同期を取ってデータの送受信または方路切替を行うことを特徴とする請求項１に記載の光ネットワークシステム。
  6. 波長多重による光伝送を行うリング型の光ネットワークを更に備え、
    前記光スイッチノードの各々は、前記光ネットワークに設けられ、光スイッチ動作とデータの挿入および分岐とを行い、
    前記マスターノードは、前記光ネットワーク上でのデータの衝突が起こらないように前記光スイッチノードの各々に対してタイムスロットを割り当て、割り当てたタイムスロットを示すタイムスロット情報を当該光スイッチノードの各々に配信し、前記光スイッチノード間のトラヒック量に応じて前記タイムスロットの割り当てを行うことにより帯域割り当てを可能にした
    ことを特徴とする請求項１に記載の光ネットワークシステム。
  7. 前記マスターノードは、前記光スイッチノードの各々から送信されてくるトラヒック情報を集計するトラヒック情報収集部と、前記集計したトラヒック情報を使用して前記光スイッチノードの各々に対するタイムスロットの割り当てを行うタイムスロット割当部と、前記タイムスロット情報を配信するタイムスロット配信部と
    を備え、
    前記光スイッチノードは、光スイッチ動作とデータの挿入および分岐とを行う光タイムスロットスイッチ部と、当該光スイッチノードに接続する外部通信装置と光タイムスロットスイッチ部との間でのデータの送受信を行うタイムスロット送受信部と、当該光スイッチノード宛ての前記タイムスロット情報に基づいて、前記光タイムスロットスイッチ部での光スイッチ動作および前記タイムスロット送受信部での送受信タイミングを制御するタイムスロット同期部と
    を備えることを特徴とする請求項６に記載の光ネットワークシステム。
  8. 前記マスターノードは、タイムスロットの開始を示すトリガを所定周期で発生するタイムスロット開始配信部を備えて前記タイムスロット情報と前記トリガとを同一経路で配信し、
    前記光スイッチノードにおいて前記タイムスロット同期部は、当該光スイッチノードが受信した前記トリガを検出して、該トリガに基づき、前記タイムスロット情報によって指定された処理を実行するように前記光タイムスロットスイッチ部および前記タイムスロット送受信部を制御する
    ことを特徴とする請求項７に記載の光ネットワークシステム。
  9. 前記光ネットワークにおいて、前記トリガは、当該光ネットワークにおける制御用波長を用いて、または、前記光スイッチノード間のデータの伝送に用いられるものとは異なるファイバを用いて伝送される
    ことを特徴とする請求項８に記載の光ネットワークシステム。
  10. 前記タイムスロットの時間長または前記タイムスロットの繰返し周期を、前記光ネットワークの１周の伝搬遅延の整数分の１に設定する
    ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の光ネットワークシステム。
  11. 前記タイムスロット情報は、対応するタイムスロットの開始時刻に関する情報を含み、
    前記光スイッチノードの各々は、当該光スイッチノードでのローカル時刻に基づいて、前記開始時刻に応じて前記タイムスロット情報で指定された処理を実行する
    ことを特徴とする請求項６または７に記載の光ネットワークシステム。
  12. 前記マスターノードは、当該マスターノードのローカル時刻をタイムスタンプとして有する時間同期フレームを前記光スイッチノードに配信する時刻配信部を備え、
    前記時間同期フレームを受信した前記光スイッチノードの各々は、前記タイムスタンプで示される時刻に当該光スイッチノードのローカル時刻を設定する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の光ネットワークシステム。
  13. 前記光ネットワークにおいて、前記時間同期フレームは、当該光ネットワークにおける制御用波長を用いて、または、前記光スイッチノード間のデータの伝送に用いられるものとは異なるファイバを用いて伝送される
    ことを特徴とする請求項１２に記載の光ネットワークシステム。
  14. 前記マスターノードおよび前記光スイッチノードの各々に、伝搬遅延に依存しない共通の時刻がローカル時刻として設定され、
    前記マスターノードは、前記光スイッチノードの各々に対する伝搬遅延時間の測定結果に基づいて、データの衝突が起こらないように前記タイムスロットの割り当てを行う
    ことを特徴とする請求項１１に記載の光ネットワークシステム。
  15. 前記マスターノードは、複数の前記光スイッチノードの中の１つに設けられる
    ことを特徴とする請求項６に記載の光ネットワークシステム。
  16. 単一のリングからなるシングルリングネットワークまたは複数のリングが多段接続されてなるマルチリングネットワークを備え、
    前記リング上の１台のノードを前記マスターノードとし、
    前記マスターノードは、
    前記マスターノード以外の前記光スイッチノードである各ノードの時刻を設定し、
    前記マスターノード以外の各ノードは、
    前記マスターノードにより設定された時刻から第１のタイムスロットを刻み、
    前記マスターノードは、
    前記マスターノードと前記マスターノード以外の各ノードとの間の伝搬遅延時間と、前記リングの１周分の伝搬遅延時間とを基に、前記マスターノード以外のノードのうちの特定ノードのオフセット値を算出し、算出したオフセット値を前記特定ノードに設定し、
    前記特定ノードは、
    自ノードの第１のタイムスロットの開始タイミングを、前記マスターノードにより設定されたオフセット値分だけずらした第２のタイムスロットを刻む
    ことを特徴とする請求項１に記載の光ネットワークシステム。
  17. 前記マスターノードは、
    前記マスターノード内部の現在時刻をタイムスタンプとして付与した同期フレームを、前記マスターノード以外の各ノードに対して送信し、
    前記マスターノード以外の各ノードは、
    前記同期フレームの受信時に、当該同期フレーム内のタイムスタンプを、自ノード内部の現在時刻として設定し、
    自ノード内部の現在時刻をタイムスタンプとして付与した遅延測定フレームを、前記マスターノードに対して送信し、
    前記マスターノードは、
    前記遅延測定フレームの受信時に、当該遅延測定フレーム内のタイムスタンプと前記マスターノード内部の現在時刻とを基に、前記マスターノードと前記マスターノード以外の各ノードとの間の伝搬遅延時間を測定する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の光ネットワークシステム。
  18. 前記光ネットワークシステムは、前記シングルリングネットワークからなり、
    前記マスターノードは、
    前記同期フレームを、自ノードに対して送信し、
    前記同期フレームの受信時に、当該同期フレーム内のタイムスタンプと当該マスターノード内部の現在時刻とを基に、前記リングの１周分の伝搬遅延時間を測定する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の光ネットワークシステム。
  19. 前記マスターノードは、
    前記マスターノードと前記マスターノード以外の各ノードとの間の伝搬遅延時間の測定結果と、前記リングの１周分の伝搬遅延時間の測定結果とを基に、前記同期フレームの配信方向に順次位置する前記各ノードが、当該同期フレームの受信時に当該各ノードのタイムスロット動作を開始する実行順序の昇順方向を示すタイムスロットの方向および前記マスターノードの通過の有無を考慮して、前記特定ノードに設定するオフセット値を決定する
    ことを特徴とする請求項１８に記載の光ネットワークシステム。
  20. 前記マルチリングネットワークは、上位リングと下位リングとがリング交換点ノードで接続されてなり、前記マスターノードは、前記上位リング上のノードであり、
    前記マスターノードは、
    前記同期フレームを、自ノードに対して送信し、
    前記同期フレームの受信時に、当該同期フレーム内のタイムスタンプと当該マスターノード内部の現在時刻とを基に、前記上位リングの１周分の伝搬遅延時間を測定し、
    前記リング交換点ノードは、
    前記同期フレームを、自ノードに対して送信し、
    前記同期フレームの受信時に、当該同期フレーム内のタイムスタンプと前記リング交換点ノード内部の現在時刻とを基に、前記下位リングの１周分の伝搬遅延時間を測定する
    ことを特徴とする請求項１７に記載の光ネットワークシステム。
  21. 前記マスターノードは、
    前記マスターノードと当該マスターノード以外の各ノードとの間の伝搬遅延時間の測定結果と、前記上位リングおよび前記下位リングの１周分の伝搬遅延時間の測定結果とを基に、前記同期フレームの配信方向に順次位置する前記各ノードが、当該同期フレームの受信時に当該各ノードのタイムスロット動作を開始する実行順序の昇順方向を示すタイムスロットの方向、前記マスターノードの通過の有無、前記上位リングから前記下位リングへの通過の有無および前記下位リングから前記上位リングへの通過の有無を考慮して、前記特定ノードに設定するオフセット値を決定する
    ことを特徴とする請求項２０に記載の光ネットワークシステム。
  22. 単一のリングからなるシングルリングネットワークまたは複数のリングが多段接続されてなるマルチリングネットワークからなる光ネットワークシステムにおいて、前記リング上に存在するノードであって、
    自ノードがマスターノードである場合、前記マスターノード以外の各ノードの時刻を設定するタイムスロット制御部と、
    自ノードが前記マスターノード以外のノードである場合、当該マスターノードにより設定された時刻から第１のタイムスロットを刻む基準タイムスロット同期部と、
    自ノードが前記マスターノードである場合、当該マスターノードと当該マスターノード以外の各ノードとの間の伝搬遅延時間と、前記リングの１周分の伝搬遅延時間とを基に、当該マスターノード以外の各ノードのうちの特定ノードのオフセット値を算出し、算出したオフセット値を前記特定ノードに設定する遅延測定部と、
    自ノードが前記特定ノードである場合、自ノードの第１のタイムスロットの開始タイミングを、前記マスターノードにより設定されたオフセット値分だけずらした第２のタイムスロットを刻む複数タイムスロット管理部と
    を備えることを特徴とするノード。
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