JPH07221708A - 光ａｔｍノードでのａｔｍセル精密同期法及び装置 - Google Patents

光ａｔｍノードでのａｔｍセル精密同期法及び装置

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JPH07221708A
JPH07221708A JP6334231A JP33423194A JPH07221708A JP H07221708 A JPH07221708 A JP H07221708A JP 6334231 A JP6334231 A JP 6334231A JP 33423194 A JP33423194 A JP 33423194A JP H07221708 A JPH07221708 A JP H07221708A
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ピエロ・ガムビーニ
Emilio Vezzoni
エミリオ・ヴエツツオーニ
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0075—Arrangements for synchronising receiver with transmitter with photonic or optical means

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＡＴＭセルの精密同期のための方法と装置を
提供することであり、光ファイバー内の波長に対する分
散依存性を利用することにより、ノード内の起こりうる
光経路の差による遅延を補償することを目指している。 【構成】 光ＡＴＭノード内で、同期化されるＡＴＭセ
ルが、高い時間分散を有する光ファイバー（ＦＤ）の所
定の長さのセグメント内に送られる。そして、そのこと
は、セル自身が元々有する波長と異なった波長を有し、
ファイバー（ＦＤ）を通過した効果として、そのセルが
所定の瞬間にノード（ＮＣ）のスイッチング要素（Ｅｍ
１．．．Ｅｍｈ）の入力側に到達するような光搬送波に
チューナブル波長変換器（ＣＬ）において変換された後
に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】ここに記述された発明は光技術に
於ける高速セルスイッチングネットワーク（又はＡＴＭ
- 非同期トランスファーモード- ネットワーク）のスイ
ッチングノードに関し、更に特にそのようなノードの１
つに於けるセルの精密同期方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】広帯域集積化サービスデジタルネットワ
ークに存在するような、超高速でのデジタルフローの伝
送及びスイッチングに対し、ＡＴＭ技術の重要度が増し
つつある。この技術に於いては、様々なサービスに接続
される情報は、情報フィールドとネットワークを通じた
ルーティングに必要な情報を含んだサービス情報を運ぶ
ヘッダーフィールド（タグ）により形成された固定長
（約４００ビット）の「セル」と呼ばれる連続パケット
内に組織されている。ＡＴＭネットワークでは、スイッ
チングノードは２つの基本的な仕事を行わなければなら
ない。即ち、セルのルーティング（即ち、空間的なスイ
ッチング機能）、及び異なる入力から同時にそのノード
に入る幾つかのセルが同じ出力に向いルーティングされ
なければならないとき発生しえる状況の衝突の回避（即
ち、記憶機能を行うモード）である。現在の集積化サー
ビスネットワークのビットレートや帯域への要求を満た
すために、光技術に基づいたＡＴＭスイッチングノード
が提案されてきている。そこで、ルーティングと記憶が
光装置により数Ｇｂｉｔ／ｓのオーダーの超高ビットレ
ートで動作できる方法で実行される。このタイプのノー
ドの例はたとえば同一の出願人による欧州特許出願EP-A
-0 411 562に記載されている。
【０００３】ＡＴＭ技術に基づく通信システムに於いて
は、情報を含むセルが種々の伝送ステーションによりラ
ンダムに放たれ得る。これまで提案された光システムで
は、その操作を容易にするために、ノードの様々な入力
へ到着するセルを同期する必要がある。マルチステージ
ネットワークを含む、大きな光スイッチングノードに於
いては、セルがノード内を通過する光経路の長さについ
ての不確かさにより、いっそう同期の必要性が存在す
る。最初のケースでは、セル同期システムはプラスマイ
ナス半セルの時間シフトを回復できなければならない
が、２番目のケースでは、回復されるべき時間シフトは
数ナノ秒のオーダーという非常に小さい比率であり得
る。シングルステージ光スイッチングノードの異なる入
力に到達するＡＴＭセルの同期は、上述の欧州特許出願
EP-A 0 411 562 に記載されている。時間再調整は、ル
ーティングに必要なタグ処理を行う装置内で、電気信号
に変換された信号に作用することにより行われる。光信
号に直接操作する可能性についても示唆される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＡＴ
Ｍセルの精密同期のための方法と装置を提供することで
あり、光ファイバー内の波長に対する分散依存性を利用
することにより、ノード内の起こりうる光経路の差によ
る遅延を補償することを目指している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によると、再調整
されるセルがファイバーを通過した結果、セルがノード
の連続スイッチング要素の入力に所定の瞬間に到着する
ような波長を有する再調節光搬送波に変換後、高時間分
散を有する光ファイバーの所定の長さのセグメントに送
られ、そして又、再調整されるセルの始まりが認識さ
れ、セルの始まりと基準瞬間の間の時間遅延が評価さ
れ、この遅延の存在を表わすエラー信号が発生され、再
調整されるセルが有する元の搬送波から再調節搬送波へ
のセルの変化をエラー信号が引き起こす方法が提供され
る。光ファイバーの波長分散依存性を利用することによ
り電気信号に連続的に可変な遅延を課すよう構成された
システムが、論文”連続的に可変な実時間- 遅延変調器
(Continuously variable true-time-delay modulato
r)”、デクスター(J.L. Dexter)ら、OFC/IOOC '93 コ
ンファレンス、サンノゼ(San Jose)（加州、米国）、１
９９３年２月２１- ２６日、論文ThC6に記載されてい
る。所望の可変遅延を表わす信号が、チューナブル光源
の波長を変調し、その光源により発生された光搬送波が
それから光電変調器内の電気信号により振幅変調され、
光ファイバーのセグメントに送られる。与えられた波長
変化に対し、可変遅延した信号がファイバーを出てい
く。その遅延した信号がそこで再び電気信号に変換され
る。このシステムは基準に対する遅延を補償するのが目
的ではなく、従ってＡＴＭセルの同期には適用されな
い。
【０００６】本発明によると、再調整されるセルがファ
イバーに沿って伝送した結果、セルが所定の瞬間にノー
ドのスイッチング要素の入力に到達するような波長を有
する再調節光搬送波に変換後、高い色分散を有する光フ
ァイバーの所定の長さのセグメントに送られるという方
法を実施する装置もまた提供される。本装置は、再調整
されるセルに属する光信号の一部を引き出すための手
段；前記光信号の一部を用いてセルの始まりを認識し、
且つなされた認識を表わす信号を発生するための手段；
セルの始まりの認識がなされたのを表わす信号を受け取
り、それと基準瞬間を表わす信号とを比較し、２つの信
号間の遅延の存在を示すエラー信号を発生するための手
段；および本装置に到着するセルが有する元の搬送波か
ら再調節搬送波に再調整されるセルを変えるための、エ
ラー信号により駆動されたチューナブル波長変換器を含
む。
【０００７】
【実施例】図１において、ＮＣは光ＡＴＭスイッチング
ノードの接続ネットワークであり、n 入力とn 出力がそ
れぞれ光ファイバーFe1 ... Fen 、Fu1 ... Fun に接続
されている。最も一般的なケースでは、純粋なる例とし
て、ノードは２入力、２出力を有する要素として表わさ
れる要素E11 ... E1h ... Em1 ... Emh により構成され
るm ステージからなる。ノード及びスイッチング要素の
構造には本発明の目的からして興味はない。一般的に、
いずれにしても現在のＡＴＭ光ノードは、光接続ネット
ワークと電気的制御構造をもたらすが、後者の方は本発
明により影響を受けないので図に示していない。入力フ
ァイバー Fe1 ... Fen は、装置ＳＹ1 ... ＳＹn に接
続され、この装置は夫々のファイバーにわたり存在する
全てのＡＴＭフローに対してコール同定のどんな必要な
処理でも行い、各光源の部分でのランダムな放射回数と
伝播時間の起こりうるランダムな変動を補償するのに必
要なセルの位相再調整を行う。装置ＳＹは例えば前記欧
州特許出願に記載されたタイプが使える。精密同期装置
ＳＦ1 ... ＳＦn はＮＣノードのステージの１番目から
連続したスイッチング要素の入力に接続され、１つのス
テージと次のステージ間のセル内光経路のどんな起こり
うる差も補償する。ここでの差とは数ナノ秒のオーダー
の伝播時間の差であってよい。
【０００８】本発明の主題を構成する装置ＳＦは光ファ
イバーの波長分散依存性を利用している。更に特に、装
置ＳＦは基準瞬間に対して再調整されるセルの始まりの
遅延を評価し、セルが元々有するのとは異なる光搬送波
である、ファイバーセグメントの所与の長さに対して所
望の瞬間にセルがそのセグメントの出力に現われるよう
に選ばれた光搬送波にセルを変換した後、セルを高分散
セグメントに送る。ＳＦのような装置もまた、もし必要
なら位相再調整を行う装置ＳＹに接続される。
【０００９】装置ＳＦのブロック図が図２により詳細に
表わされ、ここでは太い線が光信号の経路を示し、細線
が電気信号の経路を示している。パワーデバイダーＲＰ
1 がファイバーＦ上に存在するセルに属する波長λ１の
光信号のパワーの一部を引き出し、それをファイバーセ
グメントｆ1 を経てセルの始まり認識器ＲＩＣに送る。
認識器ＲＩＣは行われた認識を表わす信号を、時間エラ
ーを評価するための装置ＶＥに供給する。ＶＥはセルの
始まりの認識の瞬間と基準瞬間（ノードのタイムベース
ＢＴ により与えられる）の間の比較を行い、セルの
始まりと基準の間の遅延の存在を表わす電気的エラー信
号を発生する。光パワーの残りの部分は、ＲＰ1 により
ＲＩＣとＶＥでの処理時間を補償する役割を有する光遅
延要素ＲＴを経て、本ノードＮＣのスイッチング要素の
入力に接続された高分散光ファイバーＦＤのセグメント
に出力が接続されたチューナブル波長変換器ＣＬに送ら
れる。変換器ＣＬはまた、ＶＥにより発生されたエラー
信号を受け取り、その信号を基に、ファイバーセグメン
トＦＤ の分散特性と長さを考慮して、セルが所定の瞬
間に連続したスイッチング要素の入力に到着するような
波長の値λ２に、セルの波長λ１を変える。ＣＬの機能
を行う装置は、この技術分野においては良く知られてい
る。１例が論文”ハイパフォーマンス光波長シフタ
ー”、グランス(B. Glance) ら、エレクトロニクスレタ
ー、第２８巻、第１８号、１７１４- １７１５頁に記載
されている。高分散ファイバーの使用はセグメントの長
さを制限し、従って大きな遅延を引き起こすことなく時
間調整を達成する。
【００１０】図３はブロックＲＩＣとＶＥの可能な具体
例を表わしている。ブロックＲＩＣについて描かれた構
成は、セルヘッダーが所定の構成の（例示されている４
ビットの）初期語を含んでいるという仮定を基にしてい
る。ブロックＲＩＣは、ｆ1上に存在するパワーを光フ
ァイバーセグメントｆ2 ... ｆ5 に夫々接続された４つ
の異なる出力に（又は一般的にセルの初期語内のビット
と同数の経路に）分ける２番目のパワーデバイダーＲＰ
2 を含む。ｆ２により導かれた遅延を夫々１、２、又は
３ビット時間越える遅延を有してｆ３、ｆ４、ｆ５を信
号が出ていくような長さを４つのファイバーセグメント
は有する。ファイバーセグメントｆ2 ... ｆ5 はこのよ
うに光シリアル- パラレル変換器ＳＰを構成する。初期
語内の４ビットはブロックＲＩＶ内に示される同数の検
出器においてパラレルに検出され、しきい値判定回路Ｄ
Ｓにより論理信号に変換された後、ＲＩＶの出力に存在
するビット構成とメモリＭＥ内に読みこまれ初期語用に
設けられたビット構成が比較される比較器ＣＯＭに供給
される。比較の結果が正なら、比較器ＣＯＭは線１に適
当な論理レベル（例えばレベル１）の信号を放出する。
【００１１】エラー評価回路ＶＥでは、セット- リセッ
トフリップフロップＦＦは線１に接続されたセット入力
と、AND ゲートＡＮの入力に接続された出力 Qを有し、
そのAND ゲート ＡＮはもう一方の入力が ＢＴ によ
り供給される基準瞬間信号ＣＫ1 を受け取る。ＡＮ へ
出ていく信号、即ち、線１上のパルスの基準ＣＫ1に対
する遅延に比例する持続時間を有するパルスが積分器Ｉ
Ｎに供給され、この積分器はＡＮからの入力インパルス
の持続時間に比例する大きさの電圧信号を発生する。積
分信号は、ＡＮにより放たれたパルスの終りから少し経
った瞬間にＢＴにより放たれたサンプリングパルスＣＫ
2 により制御されたサンプルホールド回路ＣＴに供給さ
れる（例えば、経過セルに許された最大遅延の後）。積
分器ＩＮは、ＣＫ2 に続く瞬間にＢＴによって放たれた
信号ＣＫ3 によりリセットされる。回路ＣＴは等価回路
ＥＱに供給される安定したレベルの信号を発生し、この
等価回路は波長変換器ＣＬ（図２）内の光源の非線形特
性を補償する働きを有する。従って、ＣＬ内の波長変換
を制御するエラー信号はＥＱの出力２上に存在する。回
路ＶＥ内で調整する様々な信号がまた図４に示されてお
り、線１、Ｑ、ＡＮ、ＩＮ、ＣＴが夫々線１、ＦＦの出
力、回路ＡＮ、ＩＮの出力に存在する信号を示してい
る。
【００１２】
【発明の効果】上記のことが非制限的な例として単に与
えられ、変形と改良が本発明の範囲を離れることなく可
能であるのは明らかである。例えば、セルの始まりの認
識器において、ｆ1 に存在するシリアル信号を直接検出
したり、電気信号のシリアル-パラレル変換を行うのは
可能である。しかしながら、光学的に行われるシリアル
- パラレル変換は電気信号を操作するとき出くわす帯域
や減衰の問題を除去してくれる。更に、光ファイバーに
ついて述べてきたが、本装置の要素が集積化光ガイドを
利用できるのは明らかである。さらにその上、ＣＯＭが
セル周期に等しいインターバルで所定の回数（例えば３
または４）初期語を認識した後、線１上に信号を発生す
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いたスイッチングノードのブロック
図である。
【図２】本発明による装置のブロック図である。
【図３】図２中のいくつかのブロックの回路図である。
【図４】エラーを評価するために用いられるいくつかの
信号のタイム図である。
【符号の説明】
ＮＣ 光ＡＴＭスイッチングノード Fe1, ..., Fen 光ファイバー Fu1, ..., Fun 光ファイバー E11, ..., E1h, ..., Em1, ..., Emh スイッチング要
素 ＳＦ1, ..., ＳＦn 精密同期装置 Ｆ ファイバー ｆ１, ..., ｆ５ ファイバーセグメント ＲＰ１， ＲＰ２ パワーデバイダー ＲＩＣ 認識器 ＣＬ チューナブル波長変換器 ＲＴ 光遅延要素 ＦＤ ファイバーセグメント ＢＴ タイムベース ＳＰ 光シリアル- パラレル変換器 ＲＩＶ 検出器 ＤＳ しきい値判定回路 ＣＯＭ 比較器 ＭＥ メモリー ＶＥ エラー評価回路 ＦＦ セット- リセットフリップフロップ ＡＮ AND ゲート ＩＮ 積分器 ＣＴ サンプル- ホールド回路 ＥＱ 等価回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｑ 3/00 8732−5Ｋ Ｈ０４Ｌ 11/20 Ｄ (72)発明者 エミリオ・ヴエツツオーニ イタリー国 トリノ、ヴイア・カリシオ 21

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ファイバー分散の効果として、再調整さ
    れるセルが所定の瞬間にノード（ＮＣ）の連続したスイ
    ッチング要素（Ｅｍ１．．．Ｅｍｈ）の入力に到達する
    ような波長に再調節光搬送波に変換後、高時間分散を有
    する光ファイバーの所定の長さのセグメントに送られ
    る、光ＡＴＭスイッチングノードでのＡＴＭ セルの精
    密時間再調整の方法であって、 再調整されるセルの始まりが認識され、セルの始まりと
    基準瞬間の間の時間オフセットが評価され、そしてその
    オフセットの存在を表わすエラー信号が発生され、再調
    整されるセルが有する元の搬送波から再調節搬送波に該
    セルを変えるよう命ずることを特徴とする該ＡＴＭセル
    の精密時間再調整の方法。
  2. 【請求項２】 所定の初期ビット構成を有するセルの時
    間再調整のための、請求項１に記載の方法であって、セ
    ルの始まりの認識が以下の操作すなわち、 - 前記初期ビット構成のビット数に等しいパラレル度で
    の、再調整されるセルの光ビットのシリアル- パラレル
    変換、 - 検出と前記シリアル- パラレル変換から生じる光ビッ
    トの各グループの論理信号への変換、 - 論理信号の各グループと前記初期ビット構成との比
    較、及び - 前記比較が正の結果のとき、所定の論理レベルの信号
    を発生することを含むことを特徴とする該方法。
  3. 【請求項３】 エラー信号の発生のために、認識の瞬間
    と基準瞬間との間の遅延に比例した持続時間の信号がセ
    ルの始まりの認識を示す信号から得られ、そのような信
    号が遅延に比例した大きさを有する信号を得るために積
    分され、その積分された信号が安定なレベルの信号を得
    るためサンプリングされることを特徴とする請求項１又
    は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記サンプリングの結果生じる信号が、
    波長変換操作を行う手段の起こりうるいかなる非線形性
    をも補償するように等価されることを特徴とする請求項
    ３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 ファイバーに沿った通過の効果として、
    再調整されるセルが所定の瞬間にノード（ＮＣ）の連続
    するスイッチング要素（Ｅｍ１．．．Ｅｍｈ）の入力に
    到達するような波長の再調節光搬送波に変換後、高時間
    分散を有する所定の長さの光ファイバーのセグメント
    （ＦＤ）内に送られる、光ＡＴＭスイッチングノードで
    のＡＴＭセルの精密な時間再調整のための装置であっ
    て、 - 再調整されるセルに属する光信号の１部を抽出するた
    めの手段（ＲＰ1 ）、 - 光信号の前記１部を用いることによりセルの始まりを
    認識するための、及びなされた認識を表わす信号を発生
    するための手段（ＲＩＣ）、 - セルの始まりが認識されたことを表わす信号と基準瞬
    間を表わす信号を受け取り比較するための、及び前記２
    つの信号間の遅延の存在を表わすエラー信号を発生する
    ための手段（ＶＥ）、 - 再調整されるセルを本装置が受け取ったセルが有する
    元の搬送波から再調節搬送波へ変えるための、前記エラ
    ー信号により駆動されるチューナブル波長変換器（Ｃ
    Ｌ）を含むことを特徴とする該装置。
  6. 【請求項６】 所定の初期ビット構成を有するセルの時
    間再調整のための、請求項５に記載の装置であって、セ
    ルの始まりを認識するための手段が、 - 再調整されるセルの光ビットのシリアル- パラレル変
    換器（ＳＰ）であって、前記初期ビット構成のビットと
    同数の出力を有する該変換器、 - 前記シリアル- パラレル変換器（ＳＰ）から出てくる
    光ビットの各グループを論理電気信号に変換するための
    検出手段（ＲＩＶ）、及び - 論理信号の各グループと前記初期構成を比較し、その
    比較の結果が正なら所定の論理レベルの信号を発生する
    ための比較論理ネットワーク（ＣＯＭ）を含むことを特
    徴とする該装置。
  7. 【請求項７】 エラー信号を発生するための手段（Ｖ
    Ｅ）が、 - 前記比較論理ネットワーク（ＣＯＭ）により放たれた
    所定の論理レベルの信号によりセットされ、セルの終り
    でリセットされる双安定装置（ＦＦ）、 - 第１入力で時間基準信号（ＣＫ1 ）を、第２入力で前
    記双安定装置（ＦＦ）の出力信号を受け取り、基準信号
    に対する双安定装置（ＦＦ）の出力信号の遅延に比例し
    た持続時間を有するパルスを発生する２入力論理ゲート
    （ＡＮ）、 - 論理ゲート（ＡＮ）の出力信号を前記遅延に比例した
    大きさを有する信号に変換するための積分器（ＩＮ）、
    及び - 積分器（ＩＮ）を出た信号をサンプリングし、エラー
    信号を構成する安定したレベルの信号を発生するサンプ
    ル- ホールド回路（ＣＴ）を含むことを特徴とする請求
    項５又は６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 サンプル- ホールド回路（ＣＴ）からの
    エラー信号を受け取り、チューナブル波長変換器（Ｃ
    Ｌ）内の光源のいかなる非線形性も補償した後、チュー
    ナブル波長変換器（ＣＬ）にそれを供給する等価回路
    （ＥＱ）を含むことを特徴とする請求項７に記載の装
    置。
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