JPH077523A - 全光学通信網アーキテクチュア - Google Patents

全光学通信網アーキテクチュア

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JPH077523A
JPH077523A JP6030732A JP3073294A JPH077523A JP H077523 A JPH077523 A JP H077523A JP 6030732 A JP6030732 A JP 6030732A JP 3073294 A JP3073294 A JP 3073294A JP H077523 A JPH077523 A JP H077523A
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JP
Japan
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optical
wavelength
communication network
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coupled
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Withdrawn
Application number
JP6030732A
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English (en)
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Vincent W S Chan
ダブリュ．エス．チャン ヴィンセント
Robert G Gallager
ジー．ガラジャー ロバート
Alan J Kirby
ジョセフ カービー アラン
Adel A M Saleh
アブデル モネイム サレー アデル
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
AT&T Corp
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Publication date
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 多様性を持つアプリケーション、サービス、
インターフェース、プロトコル及び信号フォーマットを
収容できる全光学通信網を提供する。 【構成】 各レベル０通信網３６〜３９は、内部的に波
長を共有するが、異なるレベル０通信網間において波長
の広範囲に及ぶ再使用が存在する。次に高いレベルのレ
ベル１通信網６２、６４は、本質的に、一つ或は複数の
直接に接続されたレベル０通信網への波長経路を提供す
るため、或はレベル２通信網８０との組合せでそれ自身
の外側の一つ或は複数のレベル０通信網への光経路を提
供するために一つ或は複数のレベル０通信網で結合され
た波長ルータである。レベル２は、波長経路ではなく光
経路をレベル１通信網間で提供する第二のレベルの波長
ルーティング網である。レベル２通信網は、ファイバト
ランクのみか、波長ルータや空間スイッチに加えて周波
数変更デバイスを採用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ伝送網（opti
cal fiber transmission network）、より詳細には、多
重レベル全光学網アーキテクチュア（multilevel all-o
ptical network architecture ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日の商用光波伝送網（lightwave tran
smission network）は送信端末から受信端末に長距離を
通じて多量の多重化された情報を運ぶために光ファイバ
を使用する。殆どの長距離伝送ライン（long-haul tran
smission line ）及び短距離伝送ライン（short-haul t
ransmission line）の殆どの部分、例えば、局間（inte
r-office）及び局内（intra-office）リンク、ローカル
エリア網（ＬＡＮ）、メトロポリタンエリア網（metrop
olitan area network 、ＭＡＮ）、及び広域エリア網
（wide area network 、ＷＡＮ）は、光学網であり、従
って、情報は光ファイバ上を運ばれる。光学形式にて情
報を伝送することの主要な長所は、単一モード光ファイ
バと関連する非常に大きなバンド幅と低損失である。
【０００３】実際の運転においては、光ファイバの送信
端の所で、情報を表わす電子信号が光ファイバに沿って
の伝送のために光信号に変換され、受信端の所で、さら
に処理するために電子信号に戻される。さらに、今日の
通信網においては、光信号が様々なチャネルを電子スイ
ッチを使用してそれらの宛先に交換するため、及び／或
は非常に長いリンク内での電子的再生を遂行するために
電子信号に変換され、再び、光形式に変換される。この
通信網内における光信号から電子信号への変換はユーザ
を事前に指定された信号法フォーマットに制限する。こ
れはまた絶え間なく行なわれるこれら通信網の更新及び
改良作業のコストを高めまた複雑にする。
【０００４】光信号が通信網を横断して通信網内で電子
信号に変換されることなく流れるような全光学通信網を
使用した場合は、光ファイバによって提供される数十テ
ラヘルツ（tens of terahertz ）の帯域幅がよりフレキ
シブルにまたより経済的にアクセスできることが理解で
きる。光ファイバの非常に広い帯域幅に光学的にアクセ
スできる能力の利点及び長所は、設計図（blueprint
）、文字（words ）、音楽、医学及び科学的イメー
ジ、映像、Ｅメールなどのようなデータ或は情報をある
位置から別の位置に運ぶための高容量高速度の通信網を
確立することを可能にする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これら達成可能な利点
を実現するために全光学伝送網が満たさなければならな
い幾つかの基本要件は以下の通りである。第一に、この
通信網は、これが莫大な多様性を持つアプリケーショ
ン、サービス、インターフェース、プロトコル及び信号
フォーマットを収容できるという意味において万能（un
iversal ）でなければならない。第二に、これは、ユー
ザの数、サポートされるデータ速度、及び通信網の地理
上の広がりの観点からスケーラブル（scalable）でなけ
ればならない。第三に、通信網ノードのコスト及び複雑
さを制限するために、この光通信網は、この通信網のコ
ア内においてこれらの光信号の流れが電子技術によって
流れが制御されたとしても光学から電子への変換によっ
て妨害されないように高速ユーザに対して“透明（tran
sparent ）”でなければならない。上に述べた要件を満
たす全光学伝送システムの全国或は全世界レベルの網が
現在必要とされている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、スケーラブル
で万能な広帯域光通信網に関する。ここに開示される通
信網は、全光学通信網であり、これは光信号がこの通信
網を横断してユーザ間で網内において電子信号に変換さ
れることなく流れることができることを意味する。従っ
て、この通信網は、非常に広い帯域幅を持ち、この通信
網によって運ばれるデータは光学信号から電子信号への
変換による妨害を受けることがない。この通信網は、２
５ＴＨｚ（２００ｎｍ）のファイバ帯域幅にアクセスす
るための周波数分割多重を可能にし、Ａ）ポイント・ツ
ウ・ポイント或はポイント・ツウ・マルチポイント高速
回路交換マルチＧｂｐｓデジタル或はアナログセッショ
ン；Ｂ）数ＭｂｐｓからマルチＧｂｐｓの全チャネル速
度までのレンジ内での時間分割回路交換セッション；及
びＣ）データグラムサービスにも使用が可能な制御、ス
ケジューリング及び網管理のために内部的に使用される
サービスから成る三つの基本サービスをサポートするこ
とができる。これらサービスは、各々が全光学データ経
路（all-optical data path ）を持つが、但し、セット
アップ及び制御のために幾らかの電子技法を使用するこ
とができる。
【０００７】開示される通信網は、地理的な広がり、ユ
ーザの数及びデータ速度の次元においてスケーラブルで
ある。これは、ローカルエリア網（local area networ
k、ＬＡＮ）、メトロポリタンエリア網（metropolitan
area network 、ＭＡＮ）及び広帯域網（wide area net
work 、ＷＡＮ）を含む。この通信網が数百万の全光学
終端ノードの規模にできるために、この通信網は、全国
的或は全世界的な高速通信インフラストラクチャに対す
る枠組を提供する。開示される通信網は、波長分割多重
（wavelenght division multiplexing、ＷＤＭ）を使用
する３レベル階層を採用する。この階層の最も低いレベ
ルの所には、高性能ローカルエリア網の集合であると見
なすことができるレベル０通信網が存在する。各レベル
０通信網は、同報通信星形結合器（broadcasting star
coupler ）、分割器（splitter）、結合器（combine
r）、バスなどのようなデバイスの使用を通じて波長を
内部的に共有し、異なるレベル０通信網間で広範囲に及
び波長の再使用が存在する。中間のレベルは、レベル１
通信網を含むが、これは、セットのレベル０通信網を互
いに接続するメトロポリタンエリア網であると見なすこ
とができ、波長ルータ（wavelength router ）などのよ
うなデバイスを通じて周波数の再使用を提供する。レベ
ル２通信網である最高のレベルは、波長変更器（wavele
ngth changer）、波長ルータ、及び／或は光学スイッチ
によってレベル１通信網に接続する全国的或は全世界的
な広がりを持つ背骨であると見なすことができる。信号
損失に対処するために網を通じて光増幅器が使用され
る。本発明のより完全な理解は、本発明の特定の説明の
ための実現の以下の説明を付属の図面を参照しながら読
むことによって得られるものである。
【０００８】
【実施例】様々な全てのタイプの情報、例えば、製造用
青写真、文字、数式、音楽、医学及び科学的な像、青写
真、映像等をある場所から別の場所に運ぶための高容量
で、高速度の通信網のための全国的さらには全世界的な
システムに対する需要が存在する。これを試みる現在の
通信網はインタネット（Internet）である。これは、世
界で最大のデータ網であり、１００以上の国においてア
クセス可能である。このインタネット上に運ばれる情報
は、データ交換（Data Exchange ）、電子メール（Elec
tronic Mail ）、デジタルライブラリ（Digital Librar
ies ）、データベース出版（Database Publishing ）、
気象情報（Weather Information ）、電子コミュニティ
（Electronic Communities）等において運ばれる情報を
構成する。より具体的には、電子メール或はＥ−メール
（Electronic Mail 或はE-mail）においては、ユーザ間
で電子メッセージが交換される。ＡＴ＆Ｔ、ＭＣＩ、Co
mpuserve、America Online及びProdigy は全てインタネ
ットへの電子メール接続を提供する。デジタルライブラ
リ（Digital Libraries ）は、低コストにて殆ど全ての
人がアクセスできるようにアセンブリされた大きなライ
ブラリである。データベース出版（Database Publishin
g ）は、現在インタネットを通じて入手が可能である大
きな商業的なデータベース、例えば、Dialog（ダイアロ
グ）及びMead Data Central （メッドデータセントラ
ル）等のことを指す。気象情報（Weather Information
）は、合衆国の任意の都市に対する現在の天気予報の
ことを指す。これに加えて、イリノイ大学（University
of Illinois）にあるコンピュータから時間毎に更新さ
れる気象衛星デジタル写真をコピーすることも可能であ
る。電子コミュニティ（Electronic Communities）は世
界を通じて共通の興味を持つ人々を引き付けるコンピュ
ータを通じての会議を指す。
【０００９】１千万（１０ million）以上の人が全世界
的な通信網であるインタネットを通じて接続されてお
り、また、ある推定ではインタネットへの接続の数は毎
年倍増することが示唆されている。ただし、インタネッ
トは、データをあまりにも低速度にて伝送し、また、全
てのコミュニティに対して利用できるわけではない。明
らかに、必要とされているのは、今日の電話網の場合の
ようにより多くの家庭及び企業に到達するより高速なデ
ータ伝送網である。一つの問題は、合衆国の銅線の電話
線がより高い容量の光ファイバと交換されなければなら
ないことである。このことは長距離回線においては既に
行なわれているが、ただし、企業及び家庭を最寄りの交
換センタに接続するローカル電話回線については行なわ
れていない。もう一つの問題は、合衆国の長距離及びロ
ーカル電話交換機は電子式であり、従って、伝送される
べき巨大な容量のデータを扱うことができないことであ
る。光増幅器及び他の全光学式要素に基づき、電子式再
生器を使用しない全光学通信網が現在世界的なレベルで
の注目を浴びている。このような通信網は、全国的或は
全世界的な広がりを持つ構成可能な光経路を介して様々
なユーザを相互接続することを約束し、今日の通信網か
ら得られるサービスをはるかに超える様々なタイプの柔
軟性のある広帯域サービスを提供する。
【００１０】本発明においては、光ファイバ伝送システ
ムの通信網アーキテクチュアは、周波数分割多重信号を
受信及び送信するように設計される。光信号は、通信網
を横断して通信網内で電子信号に変換されることなくユ
ーザ間を流れることができる。従って、この通信網内に
伝送される信号は光から電子への変換によって妨げられ
ることはない。これは、光増幅器、星形結合器、周波数
ルータ、周波数変更器、光交換機等をこの通信網内に導
入することによって可能にされる。ここに開示される全
光学通信網（all-optical network ）の基本アーキテク
チュアは、Ａ）ポイント・ツウ・ポイント或はポイント
・ツウ・マルチポイント高速回路交換マルチＧｂｐｓデ
ジタル或はアナログ通信；Ｂ）数ＭｂｐｓからマルチＧ
ｂｐｓの全チャネル速度に至るレンジの時間分割多重回
路交換通信サービス；及びＣ）データグラムサービスに
対しても使用することができる制御、スケジューリング
及び網管理のために使用されるサービスのような基本サ
ービスをサポートするために使用されるべき２５ＴＨｚ
（２００ｎｍ）のファイバ帯域にアクセスできるように
周波数分割多重技術を使用することを可能にする。これ
らサービスの各々は全光学経路（all-optical path）を
持つが、但し、典型的には、セットアップ及び制御のた
めに電子技術を使用する。
【００１１】この全光学通信網はローカルエリア網（Ｌ
ＡＮ）、メトロポリタンエリア網（ＭＡＮ）及び広域エ
リア網（ＷＡＮ）を含む。これは、ローカルエリアから
最大数十万の全光学終端ノード（all-optical end node
s ）まで拡張することができ、従って、全国的或は全世
界的な高速通信網基盤に対する骨組みを提供する。光フ
ァイバから利用できる数十テラヘルツの帯域にアクセス
できることの利点は明白である。但し、これら利点が実
現されるためには、この通信網は以下の三つの基本的要
件を満たす必要がある。第一に、この通信網は、これが
非常に多様なアプリケーション、サービス、インターフ
ェース、プロトコル及び信号フォーマットを収容できる
という意味において万能でなければならない。第二に、
この通信網は、ユーザの数、サポートされるデータ速
度、及び通信網の地理的な広がりの観点からスケーラブ
ルでなければならない。第三に、この広帯域光通信網
は、この通信網のコア内の彼等の光信号の流れが、この
流れが電子技術によって制御される場合であっても光信
号から電子信号への変換によって妨害されないように高
速ユーザに対して透明でなければならない。
【００１２】ここに開示される光通信網は、これらに限
定されるものではないが、１）音声、データ、イメージ
及びビデオ；２）広帯域イメージセンサデータ及び科学
的データの転送及び弁別；及び３）スーパコンピュータ
間の接続、データベース／ライブラリ及び集中データ処
理設備への高速アクセスを伴う高性能計算を含む様々な
汎用アプリケーションをサポートする。イメージ及びセ
ンサデータ転送要件は現在Ｇｂｐｓレンジであり、将来
においては、ユーザ当り１０Ｇｂｐｓ或はそれ以上の速
度に向かっている。加えて、複雑な現象のシミュレーシ
ョン及び分析を遂行する多重スーパコンピュータはＧｂ
ｐｓ速度にて通信することを必要とする。
【００１３】将来を正確に予測することは困難である
が、全光学伝送システムが将来の通信網ユーザが使用す
ることを望むアプリケーションに対応できる能力を持つ
ことが重要である。この目的のために、多くのアプリケ
ーションが生成されることはまちがいないが、使用され
る可能性のあるこれら様々なアプリケーションの幾つか
が３つの範疇に分類される。第一の範疇は従来のデジタ
ルサービスを使用するアプリケーションを含む。予測さ
れるデータ速度はＫｂｐｓからＧｂｐｓの範囲であり、
従って、この第一の範疇を速度によって４つのサブグル
ープに細分すると便利である。この範疇の第一のサブグ
ループは、ＡＴＭ或は他の高速パケット交換相互接続；
無圧縮ＨＤＴＶ；及び視覚化、シミュレーション及びス
ーパコンピュータ相互接続などのようなＧｂｐｓデータ
を要求するアプリケーションを包含する。次のザブグル
ープは、ローカルエリア網（ＬＡＮ）（例えば、ＦＤＤ
Ｉ）相互接続、圧縮ＨＤＴＶ、並びにデジタル化された
従来のビデオ及びワークステーションの相互接続などの
ような１００Ｍｂｐｓクラスのアプリケーションを含
む。第三のサブグループは、マルチチャネルデジタル音
響及びイサーネットクラスのコンピュータ網などのよう
な１０Ｍｂｐｓクラスのアプリケーションから構成され
る。最後のサブグループは、従来及び高速の電話サービ
ス及びコンピュータ／周辺装置の相互接続などのような
１Ｍｂｐｓ或はそれ以下を要求するアプリケーションを
含む。
【００１４】第二の範疇はアナログサービスを含む。こ
の要件は多くのチャネルを単一ユニットとして扱うこと
が有利なときの多重チャネル同報通信テレビチャネル
（multi-channel broadcast television channel）の分
配において発生する。このようなユニットがデジタル化
されるべき速度はかなり速く、アナログ形式に保持する
ほうが単純で安価である。第三の範疇は光学インターフ
ェースを要求するユーザアプリケーションをサポートす
る。これは、非常に高速、予期されない信号フォーマッ
ト或は全光学通信網のユニークな特性を使用する要求の
結果として起こる。将来のビデオワークステーション、
多量データベースサーバ及び多重化デジタルＨＤＴＶソ
ースはこの範疇の潜在的なメンバである。最後に、多く
の将来のアプリケーションはマルチメディア及びマルチ
セッションサービスを必要とすることが考えられる。こ
こに開示される光通信網アーキテクチュアはこれらの需
要にも注目する。単一モード光ファイバの低損失波長ウ
インドウは約２５ＴＨｚ（２００ｎｍ）のバンド幅をカ
バーする。ここに開示される光通信網は全世界的な広帯
域情報搬送インフラストラクチャを形成するためにこの
莫大なバンド幅を使用することができる。
【００１５】ここに開示される光通信網は波長或は周波
数分割多重（ＷＤＭ或はＦＤＭ）を使用する３レベル階
層であり、空間を通じての周波数の再使用及び時間分割
技法の使用を通じてスケラビリティ（scalability ）を
提供する。このアーキテクチュアはスケラビリティを持
たない単純な同報通信全光通信網とは異なる。本階層の
低レベルにはレベル０全光学通信網（ＡＯＮ）が存在す
る。これら全光学通信網は高性能ローカルエリア網の集
合と見なすことができる。各々のレベル０通信網は内部
において波長を共有し、異なるレベル０通信網間におい
て、広範囲に及ぶ波長の再使用が存在する。中間レベル
であるレベル−１通信網は、セットのレベル０通信網を
接続し、波長ルータなどのデバイスを通じて周波数再使
用を提供するメトロポリタンエリア網であると見なすこ
とができる。高レベルであるレベル２通信網は波長変更
器（wavelength changer）、波長ルータ及び／或は交換
機を使用してレベル１通信網を接続する全国的或は全世
界的な通信網と見なすことができる。
【００１６】本発明の説明においては、用語“波長経路
（wavelength path ）”はこの全光学通信網の全部或は
一部分を横断するある波長の光信号によって取られる内
部網経路であるものとして定義される。光信号を電子形
式に変換しない或はその光学周波数を変更しない全ての
受動或は能動デバイスがある波長経路内に許される。従
って、本発明においては、定義からある波長経路は、光
増幅器、フィルタ、星形通信網、ルータその他を含むこ
とができる。用語“光経路（ligth path）”は光信号が
この通信網内を発信元から恐らくは光学周波数シフタを
含む単一宛先に向かって横断する経路であると定義され
る。従って、ある光経路は、単純な波長経路である場合
も、或は周波数シフタによって相互接続された複数の波
長経路から構成されることもある。用語“光トリー（li
ght tree）”は、例えば、光信号を発信元から複数の宛
先に運ぶために使用されるトリーのような自由に接続さ
れたセットのブランチのループとして定義される。より
一般的には、光トリーは複数の発信元からの光信号を時
間共有し、この複合信号を複数の宛先に運ぶためにマル
チアクセスモードにおいて使用される。ある光トリーは
周波数シフタを含むが、この場合ある光経路はその中に
単一の発信元と単一の宛先が存在する光トリーの特別の
ケースと見なすことができる。
【００１７】ユーザインターフェース（以降、全光学通
信網のアクセスポート（ＡＰ）として識別される）の所
に提供される伝送サービスの基本タイプは、次の３つの
サービスタイプ：つまり、物理回路サービスであるタイ
プＡ；スケジュールされた時分割多重（ＴＤＭ）サービ
スであるタイプＢ；及びスケジュールされてないデータ
グラムサービスであるタイプＣに分類される。より詳細
には、タイプＡサービスは情報を伝送するための接続の
期間中にポイント・ツウ・ポイント或はポイント・ツウ
・マルチポイントからの一つ或は複数の専用光経路を使
用する物理回路交換サービスである。タイプＡデータ及
び変調フォーマットは、通常、制約を持たない。ただ
し、ソースパワーレベル及び帯域幅仕様がＡＰの所で超
えられてはならない。接続確立時において、この変調及
びデータフォーマットがデータが正確に回復されること
を保証するために宛先の所に提供される。
【００１８】タイプＡサービスに対する接続は、通常、
発信ノードによるＡＰを通じての要求の結果として得ら
れる。但し、他のメカニズム、例えば、第三者の要求或
は網管理を介して指定される永久接続による方法も許さ
れる。このサービスと関連して数個のサブタイプの接続
が存在する。これらは以下の通りである。Ａ）二重接続
（Duplex connection ）−この双方向ポイント・ツウ・
ポイント接続は、最も一般的に要求されるタイプＡのサ
ービスであると思われる。このタイプの接続は全光学通
信網内の二つの専用の光経路を利用する。このタイプの
接続は、例えば、非常に高速のコンピュータ・コンピュ
ータ保証帯域幅チャネル（very hight speed computer-
computer guaranteed-bandwidth channel ）或は従来の
電子パケット或はＡＴＭセル交換システムによる使用の
ためのような専用のチャネルとしての複数の用途を持
つ。Ｂ）マルチカスト接続（Multicast connection）−
この接続においては、要求ノードは単方向伝送の目的の
ために宛先への単一の光トリーを利用する。このタイプ
の接続と関連して、それぞれ、非常に高速の遠隔測定
（very high speed telemetry ）或は無圧縮ＨＤＴＶに
対して使用される一つ或は複数の受信機が存在する。こ
のサービスタイプが要求された場合、要求者は、また、
それが発信者として扱われるべきか或は宛先として扱わ
れるべきかも指定する。Ｃ）共有接続（Shared connect
ion ）−このタイプのサービスにおいては、個々の参加
ノードは単一の専用光トリー上の個々の伝送を送信及び
受信する。個々の接続アルゴリズムはこの接続を共有す
るユーザによってそれらのアプリケーションに合うよう
に同意することができる。
【００１９】Ａタイプサービスは、広いチューニングレ
ンジ、狭いライン幅、並びに良好な周波数安定性、反復
性、及び感度を持つチューナブルレーザ；及び静的及び
動的波長ルータ（wavelength routers）などのように周
波数の再使用を可能にするデバイスにて実現することが
できる。タイプＢサービスは、接続の期間を通じて情報
を伝送するように時間スロット化された光経路或は光ト
リーを使用する“スケジュールされたＴＤＭ”サービス
である。一般的に、あるスケジュールされた時間スロッ
ト（scheduled time-slot ）内のデータ及び変調フォー
マットは、これらは接続のセットアップ時において受信
機が信号を正確に回復することを確保するために指定さ
れることはあるが制約はない。タイプＢサービスにおい
ては、タイプＡサービスと同様に、二重、マルチカス
ト、及び共有サブタイプが利用できる。ここに開示され
るアーキテクチュアは、アクセスポートの所における複
数の同時網接続に十分に適応する。例えば、個々のアク
セスポートは、各々が一つ或は複数の受信機を持つ一つ
或は複数の光端末（ＯＴ）に接続することができる。こ
れは、受信機をこの接続の期間を通じてある網接続のた
めに専用に使用することを可能にする。タイプＢサービ
スに対するもう一つの重要な理由はより効率的に光経路
を共有することである。各タイプＢサービス接続が専用
の光経路を必要とする場合、この全光学通信網は、この
貴重な資源をすぐに使い果たしてしまうことになる。
【００２０】幾つかのＯＴはそれらが提供できる総計デ
ータスループット（aggregate datathroughput ）のた
め、或はブロッキング確率の低減のために複数の受信機
及び送信機を必要とするが、多くのＯＴは一つの常に利
用可能な制御チャネルを除いて１セットの光トランシー
バのみを必要とする。これら同一のＯＴは、但し、多く
の同時接続を持つ必要性があると考えられる。従って、
共有が必要となる。ここに開示される通信アーキテクチ
ュアにおいては、個々のＯＴがそれらの仲間ではない他
の接続と干渉することなく複数の同時接続を持つことを
許すスケジュールに従って時間及び波長を通じて多重化
される。スロットの継続期間は、レーザチューニング時
間、ＡＧＣ安定化時間、クロック回復安定化、語及びフ
レーム同期などの期間と比較して大きく１０μｓのオー
ダであるべきである。同様にして、フレーム遅延は、耐
えられるエンド・ツウ・エンド遅延と比較して小さくな
ければならない。これらの制約内では、フレーム当り１
００スロットのオーダが適当であると考えられる。タイ
プＢのサービスについては、送信機と受信機との間の共
通タイムスロットの欠如に起因する呼ブロッキング（ca
ll blocking ）の問題が発生する。但し、フレーム当り
のスロットの数が適当である場合（例えば、約１００の
場合）、ブロッキングの問題はあまり多くの困難を与え
ないと考えられる。これが問題となる場合は、複雑さを
増すという犠牲の下にこの状況をさらに改善するために
タイムスロットを再調節することもできる。タイプＢの
サービスは、高速チューニングレーザ、高速チューニン
グコヒーレント或は直接検出受信機並びに高速ＡＧＣク
ロック回復、ビット及び語同期技術を使用して実現する
ことができる。
【００２１】タイプＣのサービスは、ＯＴが“良く知ら
れた（well known）”波長上を指定されたデータ及び変
調フォーマットにて“情報のパケット”を送信する“ス
ケジュールデータグラム（unscheduled datagram）”サ
ービスである。媒体アクセス制御（media-access-contr
ol、ＭＡＣ）プロトコールは分散アルゴリズム（例え
ば、ＡＬＯＨＡ）を基本とし、Ｃサービスは通信網を自
動構成するために使用されるために中央資源或は中央タ
イミグを必要としない。網管理計画（network manageme
nt scheduling ）及び制御メッセージもタイプＣサービ
スを使用する。“遠隔”ＯＴに対するデータグラムは補
助電子サーバにて転送される。上に説明されたサービス
に加えて、この全光学通信網の“最上部（on top）”に
提供される他のタイプのサービスが存在する。これらサ
ービスは、この全光通信網の上のレベルにおいて電子手
段によって提供される。このため、これらサービスは単
に上に説明の網サービス上に構築することができる。こ
れらサービスの一例として、タイプＡ或はタイプＢチャ
ネルを使用する電子ノードにて構成される高速パケット
交換或はＡＴＭセル交換サービスを挙げることができ
る。
【００２２】図１には、３レベル全光通信網（all-opti
cal network 、ＡＯＮ）が示される。光端末（Optical
Terminal、ＯＴ）２０−２８はアクセスポート（Access
Port 、ＡＰ）インターフェースを介してこの通信網に
接続されたユーザデバイスである。光端末は、通常、こ
の通信網のレベル０網３６、３７、３８、３９に接続さ
れ、この全光通信網サービスのユーザである。これらＯ
Ｔ（光端末）はアクセスポートインターフェース４２−
５０を通じてこの全光通信網に接続されたユーザデバイ
スである。これら光端末２０−２８は、通常、先導し、
全光通信網からデータを受信する電子光（electro-opti
c ）デバイスである。これら光端末は、アクセスポート
４２−５０を通じて交信するとき、この全通信網アーキ
テクチュアによって指定されるプロトコールに準拠す
る。全ての光端末２０−２８が上に説明された全ての伝
送サービスをサポートする訳ではない。ただし、全ての
光端末は、網管理及び制御メッセージに対するタイプＣ
サービスをサポートしなければならない。特定の光端末
はまたタイプＡ及び／或はタイプＢサービスもサポート
する。
【００２３】アクセスポート（Access Port 、ＡＰ）
は、本質的に、全光通信網に対するインターフェースで
あり、ペアの単一モードファイバを使用する。つまり、
片方が入力用として使用され、他方が出力用として使用
される。単一のファイバをトラヒックの両方向を運ぶた
めに二重モードにて使用することもできることに注意す
る。但し、二つのファイバの使用の方が、少なくとも概
念的には、単純なように見える。従って、アクセスポー
トは、波長、レーザ幅、チャープ（chirp ）、周波数安
定性、最大パワー、最大バンド幅の動的レンジなどに対
して定義されたパラメータを持つ光インターフェースで
ある。この通信網内の各光端末と関連して一つ或はそれ
以上の名前及び関連する通信網層アドレス、例えば、イ
ンタネットアドレスが存在する。各光端末に対する名前
はインタネット領域名（internet domain name）とさ
れ、名前とアドレスとの間のマッピングは、例えば、領
域ネームサービス（Domain Name Service ）のようなメ
カニズムによって遂行することができる。加えて、各光
端末は、その光端末上の各アクセスポートに対して一つ
の全光網アドレスを持つ。幾つかの光端末は複数のアク
セスポートを持ち、従って、複数の網アドレスを持つ。
各アクセスポートと関連する網アドレスは階層アドレス
であり、このアドレスの一部分は地理上の意味（topolo
gical significance）を持つ。加えて、この階層アドレ
スの一つのセグメントは、例えば、分散選挙プロトコー
ル（distributed election protocol ）における結び解
体（tie-breaking）の目的に対するIEEE802 ４８ビット
の一意識別のように全世界的に一意である。網層アドレ
スと全光網アドレスとの間のマッピングはアドレス解決
プロトコール（Address Resolution Protocol）或はOSI
ES-IS プロトコールに類似する従来のメカニズムによ
って遂行される。
【００２４】レベル０網３６−３９はこの全光通信網ア
ーキテクチュア内の最低レベルの網であり、各々がバイ
パス手段を持つ“ローカル”同報通信網から構成され、
このバイパス手段は、少なくとも一つの波長信号を除い
て全てがこのローカル同報通信網から離れた位置に伝送
されることを阻止する。図２には、“ローカル”レベル
０網のブロック図が示される。通常、光端末２０、２
１、２２は、ローカルレベル０網に接続される。より詳
細には、ローカルエリア網は、同報通信星形結合器（br
oadcasting star ）或はバスであり、個々のアクセスポ
ート４０、４３、４４は、同一のレベル０網内の他の光
端末によってレベル０網に対するローカル波長上に伝送
された全てを“聞く（hear）”ことができる。これらロ
ーカル波長は、この全光通信網の同一のレベル０網内で
ローカルトラヒックに対して使用される波長であり、周
波数選択ローカルバイパス５２、５３によってこのレベ
ル０網から去ることを阻止される。これら波長は、この
全光通信網のレベル２網内、及び他の全てのレベル０網
内で再使用される。図２により詳細に示される図１のレ
ベル０網、例えば、レベル０網３６の一つの好ましい実
施例は、スパニングトリー（spanning-tree ）物理トポ
ロジを持ち、根分割器／結合器６０に接続された分割器
／結合器５６、５８として示される構築ブロックを使用
する。各分割器／結合器（splitter/combiner 、Ｓ／
Ｃ）はアップ（Up、Ｕ）ポート及びダウン（Down、Ｄ）
ポートをサポートする。根Ｓ／Ｃ６０のＵポートは全光
通信網の次に高いレベルであるレベル１網６２、６４
（図１を参照）に接続される。Ｓ／Ｃ５６、５８の
“Ｄ”ポートは、Ｓ／Ｃ５６、５８のＵポートに接続さ
れ、ポート５１にアクセスできるように直接に接続され
る。根Ｓ／Ｃ６０のＵポートは光増幅器６６、６８及び
周波数選択結合器５２、５３を介してレベル１網６２、
６４に接続される。この構成においては、単一のレベル
０通信網がおおむね１０００の局をサポートする。根Ｓ
／Ｃ６０結合器６０のＵポートの所で使用される周波数
選択性ローカルバイパス５２、５３は根Ｓ／Ｃからのロ
ーカル波長をレベル０通信網５６、５８に戻るように結
合し、これに加えて、これらが次に高いレベル１通信網
に入ることを阻止する。根Ｓ／Ｃ６０の“Ｕ”ポートは
全光通信網の次に高い層であるレベル１通信網８０に接
続するために使用される。
【００２５】図３には、１ｘＮ分割器８０及びＮｘ１分
割器８４から構築される分割器／結合器５６が示され
る。各Ｓ／Ｃは二つのタイプのポートを持ち、単一Ｕポ
ート８６は、スパニングトリー（spanning tree ）の根
の方向への接続を作るために使用され、多重Ｄポート８
８．．．９０は光端末並びに根からさらに離れた他のＳ
／Ｃデバイスに対するアクセスポートを提供する。波長
選択性ローカルバイパス（図２の５２、５３）はレベル
１通信網内のループから発生する可能性を持つ多重経路
を排除するためにその帯域内の事実上全てのエネルギを
後方に方向転換する。この位置に周波数選択性バイパス
を置くことは、三つの長所を与える。第一に、これは、
同一のローカルレベル０通信網の二つの光端末が交信し
ているとき、光経路の物理長（及び従って）遅延を制限
する。第二に、これがレベル０からレベル１への経路が
失敗した時でさえもレベル０内通信（intra Level-0 co
mmunication ）を可能にするためにＯＴへの全光通信網
の利用の可能性を向上させる。最後に、レベル１通信網
に入ることを阻止された周波数がこの全光通信網内のど
こかで再使用されることを可能にする。星のトリー（tr
ee-of-stars ）トポロジがこの動作性及び敷設上の長所
のために選択される。但し、このレベル０通信網は、幾
つかの自然な競合解決上の長所を持つバスアーキテクチ
ュアを使用して構築することもできる。
【００２６】レベル０においては、タイプＡ、Ｂ及びＣ
サービスを提供するために使用される光学波長は“Ｌ
０”波長及び“Ｌ１”波長と呼ばれる二つのグループに
分割される。Ｌ０波長は同一のローカルレベル０通信網
内のローカルトラヒックに対して使用され、周波数選択
性ローカルバイパスによってこのローカルレベル０通信
網から出ることを阻止される。これら波長は、全光通信
網内のレベル２通信網内及び全ての他のローカルレベル
０通信網内で再使用される。Ｌ１波長はこの全光通信網
の同一のレベル１通信網に接続されたローカルレベル０
通信網間で通信するために使用される。このグループ内
の幾つかの波長はレベル１間通信（interLevel-1 commu
nication ）に対しても使用される。
【００２７】各ローカルレベル０通信網３６．．．３９
は異なるアクセスポート４２．．．５０間に波長及びタ
イムスロット資源を割り当てるための要求を扱うソフト
ウエアプログラムと共に動作するコンピュータを制御す
るスケジューラエージェント（scheduler agent ）を持
つ。このスケジューリングエージェントはローカルレベ
ル０通信網に接続された専用ノード内に実現すること
も、或はローカルレベル０通信網に接続された光端末の
一つ内に実現することもできる。各ローカルレベル０通
信網は、会社、法人、大学などのような単一の主体によ
って管理される。このために、同報通信媒体と関連する
幾つかのプライバシの問題が軽減される。さらに、レベ
ル０スケジューリングエージェントは管理保安政策を強
化する。レベル０内或はレベル０間通信から発生するプ
ライバシの問題は、ＯＴによって或は情報のソースの所
で遂行される暗号化によって解決することができる。
【００２８】レベル１通信網６２、６４はＬ１波長をあ
るレベル０通信網から別の通信網にルートする第一或は
中間レベルの波長ルーティング網である。複数の波長が
グループにて或は個別にルートされる。図４にはレベル
１通信網が示される。本質的に、レベル１通信網は一つ
或は複数の同報通信星形結合器１０１を持つ静的或は動
的波長ルータ１００である。レベル１通信網の目的は一
つ或は複数の直接に接続されたローカルレベル０通信網
に波長経路或は光トリーを提供すること、或はレベル２
通信網との組合わせにて、それ自体の外側の一つ或は複
数のローカルレベル０通信網に光経路或は光トリーを提
供することにある。静的波長ルータ１００は多くの波長
を持つ受信された信号の波長を分離する。図５には、静
的波長ルータの動作の線図が示される。ＮｘＮ静的波長
ルータの場合、各入力ポート１１０から個々の出力ポー
ト１１２への完全な接続性が提供される。入力ポートか
ら受信された場合、出力ポートの選択は使用される波長
の選択によって行なわれる。明らかに、各ファイバ上に
複数の波長が使用されるために、各入力ファイバからの
複数の同時波長経路が存在する。このデバイスの波長ル
ーティング特性は二つの面において周期的である。第一
に、各出力選択に対する周波数間の間隔は等しく、第二
に、このデバイス内に複数の自由スペクトルレンジが存
在し、光ルーティング特性も反復する。そして、これ
は、同報通信星形結合器において遭遇されるパワー分割
損失なしに達成される。図５において、ｎは入力及び出
力ポートの数に等しい自由スペクトルレンジ当りの周波
数の数に等しく；Ｓはアクセスされる自由スペクトルレ
ンジの数に等しい。
【００２９】ルータがｎ個の入力及びｎ個の出力ポート
を持ち、利用できる光学周波数或は波長がｒ＝Ｓｘｎの
場合、Ｓ個の自由スペクトルレンジが使用され、ここ
で、各々のレンジはｎ個の周波数を持つ。従って、ルー
タを通じての同時波長経路の数ｗは、ｗ＝ｎｘｒ＝ｓｘ
ｎ2 である。明らかなように、ｎ＝２５及びｒ＝１００
の場合は、ｗは２５００であり；入力及び出力ポートｎ
＝１００であり、波長ｒ＝５００の場合は、同時波長経
路ｗの数は５０，０００に等しい。静的波長ルータはト
ラヒックマトリックス（traffic matrix）が均一のとき
に最良の性能を示す。ただし、トラヒックマトリックス
が均一でない場合は、図６に示されるような動的に再構
成が可能なデバイスが使用される。図６のデバイスは静
的波長ルータの一般化されたものであり、各自由スペク
トルレンジから一つ以上の波長がＮｘＮ空間スイッチを
通じて同一の出力にルートされることを許す。図６に示
されるように、動的波長ルータは、例えば、ＬｉＮｂＯ
3 或はＩＰ交換要素から製造される複数のＬｉＮｂＯ3
空間光スイッチを使用する。この動的波長ルータはレベ
ル１通信網とレベル２通信網との間のインターフェース
の所或はレベル２通信網内での光学周波数変更器（opti
cal frequency changer ）の必要性を排除する。但し、
周波数変更器の存在はシステムの柔軟性を増すことに注
意する。
【００３０】図４に示される光バイパス星形結合器（op
tical bypass star ）１０１は二つの理由から存在す
る。第一に、これは単一の光トリーがタイプＢサービス
に対して一つ以上の複数のローカルレベル０通信網によ
って共有できるようにすることによって網資源の利用を
大きく向上させることを可能にする。第二に、レベル１
におけるマルチカストサービスを提供する目的での複数
の光トリーブランチ（multiple light tree branches）
を可能にする。
【００３１】各ローカルレベル０通信網と同様に、スケ
ジューラエージェントも各レベル１通信網と関連する。
レベル１スケジューラエージェントはそれらのレベル０
スケジューラエージェントと協力して波長経路をあるレ
ベル０通信網から同一のレベル１通信網からのもう一つ
の通信網への接続、或はレベル０通信網からレベル２通
信網の境界への接続を要求するユーザに割り当てる。レ
ベル１スケジューラエージェントは接続されたレベル０
通信網のスケジューラエージェントと図４のバスパスス
ター１０１を通じてのタイプＣサービスを使用して直接
に通信し、また仲間のレベル１スケジューラエージェン
トとレベル２通信網を通じて直接に通信する。通常、レ
ベル１通信網は、レベル２通信網からのサービスをロー
カル的に接続されたレベル０通信網からの情報を異なる
レベル１通信網に接続されたレベル０通信網に送信する
場合に必要とする。図７に示されるように、レベル２通
信網は、単一のファイバトランク；静的或は動的波長ル
ータ及び／或は光学スイッチであり得るルーティング網
１２０．．．１２４；及び動的周波数変更デバイス１２
６．．．１３１から構成される。これらルーティング及
び周波数変更デバイスは、一般的には、電子制御の下
で、入力光信号のルート或は周波数を変更する動的に制
御可能なデバイスであるが、簡素化のために、これらデ
バイスの再構成は、タイプＢサービスのスロット時間と
比較して長いタイムスケールにて行なわれるものと想定
される。レベル２通信網内の周波数を任意に変更できる
という能力は、ある光経路を探す場合、レベル１スケジ
ューラが全ての波長割り当ての世界的レベルの知識を持
たなければならない必要性から解き放す。これは、スケ
ジュール計算に課せられる制約を小さくするばかりでな
く、通信網により良好なスケーリング特性（scaling pr
operties）を与える。
【００３２】レベル２通信網は、様々な都市を接続する
ために使用される長距離光ファイバを含む。これら長距
離ファイバは非常に貴重な資源であり、通信網が生命を
維持するためには効率的に使用されなければならない。
これを達成するために、一つ或は複数のスケジューラエ
ージェントがレベル２通信網と関連して存在する。ある
レベル２通信網のスケジューラエージェントは、レベル
１通信網のスケジューラエージェント及びレベル２通信
網の他のスケジューラエージェントと協力してあるレベ
ル１通信網の境界から別のレベル１通信網の境界への光
経路を割り当てる。図７に示されるように、全てのレベ
ル１通信網間には完全な直接接続は存在しないことに注
意する。完全な論理的接続は、必要とされるとき、他の
ルーティング網を使用して間接的な光経路を確立するこ
とによって提供される。幾つかのケースにおいては、幾
つかのレベル１通信網をファイバ／増幅器経路を介して
他のレベル１通信網に直接に接続することが要求され
る。これらのケースにおいては、これらのファイバ経路
はレベル２スケジューラによって管理され、従って、レ
ベル２通信網の一部分であると見なされる。
【００３３】各レベル０通信網内には、各々が一つのス
ケジューラエージェントとしての能力を持つ一つ或は複
数の光端末（optical terminal、ＯＴ）が存在する。一
つ以上のＯＴ端末がスケジューラエージェントとして動
作する能力を持つ場合は、これらは、能動なスケジュー
リングエージェントであるべきものとして一つのみのエ
ージェントを選択するための分散アルゴリズム（distri
buted algorithm ）を実行する。あるスケジューラが失
敗した場合は、この分散選択アルゴリズムが再度実行さ
れる。いったん選択されると、そのスケジューラは複数
の主要な機能に対する責務を負う。これら機能には、
１）そのレベル０通信網内のアクセスポート（ＡＰ）か
らのタイプＡ、Ｂ及びＣ接続に対する要求に対して、本
物であることを証明し、認可し、処理するためのエージ
ェントとして動作すること；２）タイプＢ接続を確立す
るために必要とされるタイミング情報を分配及び収集す
る動作；及び３）それに対して責務を負う全ての波長に
対する正確なスケジュールを維持する動作が含まれる。
この動作には、接続が確立或は切断された場合、及びＡ
Ｐが失敗して資源が回復された場合にスケジュールを更
新する動作が含まれる。これら主要な機能にはさらに、
４）そのレベル１スケジューラエージェントとの更新；
５）チューナブル波長選択性結合器の制御；６）接続要
求に対して、本物であるかを調べ認可する手続きを遂行
するといったような管理政策の強化；７）会計情報の収
集、及び８）アドレスマッピングサービスに対して名前
を与えるといったようなその他の考えられる補助的な機
能の遂行が含まれる。
【００３４】一つのスケジュールが各波長に対して維持
される。このスケジュールは、本質的には、その波長を
制御及び割り当てるために要求される全ての状態情報を
維持するために使用されるデータ構造である。このデー
タ構造の内容は、その波長が割り当てされるサービスの
タイプに依存する。例えば、タイプＡサービスに対して
は、発信及び宛先アドレス、及び割り当てられた時間が
維持される。タイプＢサービスに対して割り当てられた
波長に対しては、このスケジュールは、その波長上の接
続のリスト、並びに各接続の発信及び宛先、並びにその
接続に割り当てられたタイムスロットのリストから構成
される。
【００３５】アクセスポートとそれらの関連するスケジ
ューラエージェントとの間の通信は、タイプＣサービス
を使用する既知の波長及びそのスケジューラエージェン
トに対する既知のアドレスを使用して行なわれる。パワ
ーアップされると、各アクセスポートは、そのスケジュ
ーラエージェントに登録を行なう。これは、システムの
状態についての事前の知識を必要とせず、完全に自動的
な自己構成（self-configuration）を可能にする。レベ
ル１スケジューリングに対しては、レベル１スケジュー
ラエージェントの選択機能及び主要機能はレベル０スケ
ジューラのそれと平行する。これに加えて、レベル１ス
ケジューラは：１）レベル０間及びレベル１間接続に対
する要求に対して、これが本物であることを証明し、認
可し、満足させなければならない。レベル０間要求はレ
ベル１スケジューラの助けを求めることなく満足するこ
とができる。２）その構成レベル１網の一つから別の網
への波長経路を確立するためのマッチメーカ機能（matc
hmaker function ）を提供しなければならない。３）周
波数選択性結合器／スターを使用してマルチカスト接続
を確立することを要求される。４）要求に応じて、光経
路を割り当てるためにレベル２スケジューラ交信しなけ
ればならない。５）タイプＢ接続を準備する目的で、そ
のレベル０網にタイミング情報を提供しなければならな
い。
【００３６】レベル２スケジューリングに関しては、こ
のスケジューラの選択機能及び主要な機能はレベル１及
びレベル１スケジューラのそれと平行し、これに加え
て、レベル２スケジューラは、１）レベル１間接続に対
する要求に対して、本物であることを証明し、認可し、
これらを満足させなければならない。これは、レベル０
網内、及び二つの適当なレベル１網間に存在する空きの
波長経路を発見し、次に、波長変更デバイス及び波長ル
ータを使用してこれら波長経路を通じてのエンド・ツウ
・エンド光経路を提供することによって達成される。電
気通信領域においては、慣習として、光端末（ＯＴ）
は、例えば、Aloha （アロハ）を介して、接続要求をス
ケジューラに通信するために既知の波長を使用する。接
続要求には、要求されるタイプのサービス、要求される
ＯＴのアドレス、要求されるスループット及び優先度が
含まれる。接続要求を受信すると、スケジューラはまた
宛先がそのレベル０網内に存在するか否かを決定する。
存在する場合は、これは、必要とされる資源、光経路及
び十分な共通時間スロットが利用できるか否かを決定
し、存在する場合は、これは、要求されたＯＴに対して
この新たな接続要求について通知する。この宛先がその
後この接続を受け入れた場合は、要求ＯＴがこのことに
ついて通知を受け、通信が開始される。
【００３７】但し、宛先が同一レベル１網内ではなく、
異なるレベル０網上に存在する場合は、レベル０スケジ
ューラは、そのレベル１スケジューラと交信してそれ自
身のレベル０網と他のレベル０網との間の波長経路を提
供する波長を選択する。タイプＢ接続要求に対しては、
光経路が既に存在し、従って、タイムスロットを確立す
ることのみが要求されることに注意する。要求された帯
域幅に対して十分なタイムスロットが存在しない場合
は、別の波長経路が確立される。宛先が同一のレベルｌ
網内にない場合は、レベル０スケジューラはそのレベル
１スケジューラと交信して光経路を発見するが、これ
は、ローカル的に利用できる波長を使用しての波長の変
更を必要とする。光経路がいったん確立されると、この
接続プロセスは、上に説明のように完結される。タイプ
Ｂサービスに対しては、光経路に加えて、発信元及び宛
先内で使用可能なタイムスロットを識別及び割り当てる
ことが要求される。普遍時間源（universal time sourc
e ）を要求する或は要求しないタイミング分配及びスロ
ットマッチングスキームが同一レベル内のＯＴがタイプ
Ｂサービスに対して一つの光経路を共有できるようにす
るために使用される。
【００３８】このタイミング分配及びスロットマッチン
グスキーム（timing distributionand slot matching s
cheme）は強く要求されるものであり、各スケジューラ
の正確な（〜１００ｎｓ）時間同期を提供するためにグ
ロバルポジショニングシステム（Global Positioning S
ystem 、ＧＰＳ）の受信機を使用する代替アプローチで
ある。このような正確なグローバルタイミング同期は、
接続セットアップ時における任意のＯＴから別のＯＴへ
の伝播遅延を直接に測定することを可能にする。いった
ん知られると、これら伝播遅延は、伝送時間を適当に調
節することによって補償することができる。動作におい
て、通信経路をＡ）同一の同報通信ローカルエリア網；
つまりレベル０ローカルエリア網に接続された光学ポー
ト（図１参照）４２と４４の間；或はＢ）同一ＬＡＮ内
ではないが同一ＭＡＮ、つまりレベル１内の光学ポート
４２と４６の間；或はＣ）同一ＭＡＮ内に存在しない光
学ポート４２と４８との間に確立することができる。
【００３９】光ポート４２と４４との間に通信経路を確
立するためには； １）光ポート４２がレベル０（ＬＡＮ）網３６のスケジ
ューラエージェントに要求を送り； ２）スケジューラエージェントがどのローカル波長が利
用可能であるか、及びポート４４がビジーであるか否か
を識別する信号を送り返す。ポート４４がビジーでない
ときは、スケジューラエージェントはポート４４にもこ
の要求について通知する。 ３）ポート４２はその送信機（レーザ）を利用可能なロ
ーカル波長にチューニングし、この波長が次にレベル０
（ＬＡＮ）網３６に接続された全てのポートに同報通信
される。但し、この波長信号はローカルバイパスのため
にレベル１通信網６２へは行かない。 ４）ポート４４がその受信機をこれと同一の波長にチュ
ーニングし、通信経路が確立される。
【００４０】光ポート４２と４６との間の通信経路を確
立するためには； １）光ポート４２がそのレベル０通信網３６のスケジュ
ーラエージェントと交信する。レベル０網はすると宛先
レベル０通信網３７のスケジューラエージェントと交信
するが、これは、ポート４６にこの要求について通知
し、ポート４６が空いているか否かを決定する。これ
は、レベル１通信網６４のスケジューラエージェントを
通じて行なわれる。 ２）ポート４２はそのスケジューラエージェントによっ
てどのレベル１波長が使用するために空いているかを通
知され、レベル１ルータは、この光学信号をレベル０通
信網３７の宛先ポートに向ける。 ３）ポート４２はその送信機を割り当てられた波長にチ
ューニングするが、次に、この波長は、第一のレベル０
通信網３６からローカルバスパスを通過し、レベル１ル
ータを経て、次に宛先レベル０通信網３７の全てのポー
トへと送信される。周波数の変更は行なわれない。 ４）ポート４６がその受信機をこの周波数にチューニン
グし、通信が確立される。
【００４１】光学ポート４２と４８との間の通信経路を
確立するためには； １）ポート４２がその要求を行なった後に、そのレベル
０網内のスケジューラエージェント、そのレベル１網、
レベル２網；宛先レベル１網及び宛先レベル０網は、全
てが協力してポート４２からポート４８への光学経路
（光経路）を探す。この光経路の指定は、伝送波長、受
信波長、及び要求される場合は、レベル２内の全ての中
間波長の指定を伴う。 ２）ポート４２がその送信機を要求される送信波長にチ
ューニングする。この信号は、レベル０通信網３６から
レベル１通信網６２のルータを経てレベル２通信網８０
内のあるポイントに向かう。周波数は、レベル１通信網
６２からレベル２通信網８０への途中で、或はレベル２
通信網８０内において変更される。 ３）レベル２スケジューラエージェントが発信元レベル
１網６２から宛先レベル１網６４への経路を確立する。
これは、レベル２通信網８０内において光学スイッチ、
動的ルータ及び／或は周波数変更器を構成することによ
って遂行される。 ４）レベル２通信網８０が信号を宛先レベル１通信網６
４に配達し、必要であれば、適当な中間ルーティング及
び／或は受信周波数に変更する。これは、レベル２通信
網８０内において、或はレベル２通信網８０と宛先レベ
ル０通信網３８との間において遂行される。 ５）信号はレベル２通信網８０から宛先レベル１通信網
６４のルータを経て、最後に、その周波数が正しいため
に、宛先レベル０通信網３８へとルートされる。 ６）上に説明のように、ポート４８はその送信機を正し
い波長にチューニングし、この通信経路が確立される。
【００４２】こうして、当業者においては、ここに明示
的に示されない或は説明されていないが本発明の原理を
具現する様々な構成を考案できることが理解できると思
われる。従って、特許請求項の精神及び範囲に入るこれ
ら全ての代替、修正及びバリエーションも本発明の原理
によって網羅されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】三つのレベル、例えば、レベル０、レベル１及
びレベル２を持つ全光学通信網のブロック図である。
【図２】図１の全光学通信網のレベル０の実現のブロッ
ク図である。
【図３】分割器／結合器の詳細なブロック図である。
【図４】図１の全光学通信網のレベル２のブロック図で
ある。
【図５】静的波長ルータの動作図である
【図６】動的波長ルータの斜視図である。
【図７】レベル２通信網の構成図である。
【符号の説明】
３６〜３９、６２、６４、８０ レベル通信網 ５６、５８、６０ 分割器／結合器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ジー．ガラジャー アメリカ合衆国 01890 マサチューセッ ツ，ウィンチェスター，ワインライト ロ ード ナンバー31 ７ (72)発明者 アラン ジョセフ カービー アメリカ合衆国 03049 ニューハンプシ ャー，ホリス，メンデルソーン ドライヴ 17 (72)発明者 アデル アブデル モネイム サレー アメリカ合衆国 07733 ニュージャーシ ィ，ホルムデル，クラウフォーズ コーナ ー ロード 112

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 通信網であって、これが複数のダウンア
    クセスポート及び少なくとも一つのアップアクセスポー
    トを持つ第一の全光学同報通信ローカルエリア網、 波長信号を送信／受信するための前記の複数のダウンア
    クセスポートの第一のポートに結合された第一の光端
    末、 光信号を送信／受信するための前記の複数のダウンアク
    セスポートの第二のポートに結合された第二の光端末、
    及び光信号を送信／受信するための前記の複数のダウン
    アクセスポートの第三のポートに結合された第三の光ポ
    ートを含み、 前記の光端末が波長送信機及び波長受信機、 前記の光端末の一つの所の送信機及び／或は前記の光端
    末のもう一つの所の受信機をある選択された波長にチュ
    ーニングするために光端末に結合された手段、及び少な
    くとも一つの波長信号を除いて全ての波長信号が前記の
    第一の全光学同報通信ローカルエリア網から送信される
    ことを阻止するために前記のアップアクセスポートに結
    合されたバイパス手段を含むことを特徴とする通信網。
  2. 【請求項２】 前記の全光学同報通信網が星形結合器を
    含むことを特徴とする請求項１の通信網。
  3. 【請求項３】 前記の波長送信機及び／或は前記の波長
    受信機の少なくとも一つがチューナブルであることを特
    徴とする請求項１の通信網。
  4. 【請求項４】 前記の全光学同報通信通信網がバスを含
    むことを特徴とする請求項１の通信網。
  5. 【請求項５】 前記の全光学同報通信通信網が分割器／
    結合器を含むことを特徴とする請求項１の通信網。
  6. 【請求項６】 前記の第一の全光学同報通信ローカルエ
    リア網が複数のダウンポート及び少なくとも一つのアッ
    プポートを持つ第一の分割器／結合器、 複数のダウンポート及び少なくとも一つのアップポート
    を持つ第二の分割器／結合器、及び複数のダウンポート
    及び少なくとも一つのアップポートを持つ第三の分割器
    ／結合器を含み、前記の第三の分割器／結合器の前記の
    複数のダウンポートが前記の第一及び第二の分割器／結
    合器の前記のアップポートに結合され、前記の第三の分
    割器／結合器の前記のアップポートが少なくとも一つの
    選択された波長信号を受信或は送信するために前記のバ
    イパス手段に結合されることを特徴とする請求項１の通
    信網。
  7. 【請求項７】 前記の第三の分割器／結合器のダウンポ
    ートに結合された第四の光端末がさらに含まれることを
    特徴とする請求項６の通信網。
  8. 【請求項８】 複数のダウンアクセスポート及び少なく
    とも一つのアップアクセスポートを持つ第二の全光学同
    報通信ローカルエリア網、 光信号を送信／受信するための前記の第二の同報通信ロ
    ーカルエリア網の前記の複数のダウンアクセスポートの
    第一のポートに結合された第四の光端末、及び光信号を
    送信／受信するための前記の第二の同報通信ローカルエ
    リア網の前記の複数のダウンアクセスポートの第二のポ
    ートに結合された第五の光端末がさらに含まれ、 前記の光端末が波長送信機及び波長受信機、 少なくとも一つの波長信号を除く送信機からの全ての波
    長信号が前記の第二の全光学ローカルエリア網から伝送
    されることを阻止するために前記の第二の全光学ローカ
    ルエリア網の前記のアップアクセスポートに結合された
    第二のバイパス手段；及び前記の第一と第二のバイパス
    手段間に波長信号をパスするために結合された波長ルー
    タ手段を含むことを特徴とする請求項６の通信網。
  9. 【請求項９】 前記の第二の全光学同報通信ローカルエ
    リア網が複数のダウンポート及び少なくとも一つのアッ
    プポートを持つ第四の分割器／結合器 複数のダウンポート及び少なくとも一つのアップポート
    を持つ第五の分割器／結合器 前記の第一及び第二の結合器の前記のアップポートに結
    合された複数のダウンポート及び少なくとも一つのアッ
    プポートを持つ第六の分割器／結合器、及び前記の第一
    及び第二の全光学同報通信ローカルエリア網の前記の第
    三の分割器／結合器と前記の第六の分割器／結合器の前
    記のアップポートの間に波長信号をパスするために前記
    の第一及び第二のバスパス手段に結合された波長ルータ
    手段をさらに含むことを特徴とする請求項８の通信網。
  10. 【請求項１０】 前記の波長ルータ手段が静的波長ルー
    タ手段であることを特徴とする請求項９の通信網。
  11. 【請求項１１】 前記の波長ルータ手段が動的波長ルー
    タ手段であることを特徴とする請求項９の通信網。
  12. 【請求項１２】 複数のダウンアクセスポート及び少な
    くとも一つのアップポートを持つ第二の全光学同報通信
    ローカルエリア網、 波長信号を送信／受信するための前記の第二のローカル
    エリア網の前記の複数のダウンアクセスポートの第一の
    ポートに結合された第四の光端末、 波長信号を送信／受信するための前記の第二のローカル
    エリア網の前記の複数のダウンアクセスポートの第二の
    ポートに結合された第五の光端末、 少なくとも一つの波長信号を除いて全ての波長信号が前
    記の第二の全光学同報通信ローカルエリア網から伝送さ
    れるのを阻止するために前記のアップポートに結合され
    たバイパス手段、 第一及び第二の全光学同報通信ローカルエリア網の前記
    のバイパス手段間に波長信号経路を提供するために結合
    された第一の波長ルータ手段、 複数のダウンアクセスポート及び少なくとも一つのアッ
    プポートを持つ第三の全光学同報通信ローカルエリア
    網、 波長信号を送信／受信するための前記の第三のローカル
    エリア網の前記の複数のダウンアクセスポートの第一の
    ポートに結合された第六の光端末、 波長信号を送信／受信するための前記の第三のローカル
    エリア網の前記の複数のダウンアクセスポートの第二の
    ポートに結合された第七の光端末、 少なくとも一つの波長信号を除いて全ての波長信号が前
    記の第三の全光学同報通信ローカルエリア網から伝送さ
    れることを阻止するために前記のアップポートに結合さ
    れたバイパス手段、 複数のダウンアクセスポート及び少なくとも一つのアッ
    プポートを持つ第四の全光学同報通信ローカルエリア
    網、 波長信号を送信／受信するために前記の第四のローカル
    エリア網の前記の複数のダウンアクセスポートの第一の
    ポートに結合された第八の光端末、 波長信号を送信／受信するための前記の第三のローカル
    エリア網の前記の複数のダウンアクセスポートの第二の
    ポートに結合された第九の光端末、 少なくとも一つの波長信号を除く全ての波長信号が前記
    の第四の全光学同報通信ローカルエリア網から伝送され
    るのを阻止するために前記のアップポートに結合された
    バイパス手段、 前記の第三及び第四の全光学同報通信ローカルエリア網
    の前記のバイパス手段間に波長信号経路を提供するため
    に結合された第二の波長ルータ手段、及び前記の第一と
    第二の波長ルータ手段の間に光経路を提供するために結
    合された接続手段がさらに含まれることを特徴とする請
    求項１の通信網。
  13. 【請求項１３】 前記の第一の波長ルータが第一の同報
    通信星形網に結合され、前記の第二の波長ルータが第二
    の同報通信星形網に結合されることを特徴とする請求項
    １２の通信網。
  14. 【請求項１４】 前記の接続手段が光ファイバから構成
    されることを特徴とする請求項１３の通信網。
  15. 【請求項１５】 前記の光ファイバに結合された波長変
    更器がさらに含まれることを特徴とする請求項１４の通
    信網。
  16. 【請求項１６】 前記の光ファイバに結合された波長ル
    ータがさらに含まれることを特徴とする請求項１４の通
    信網。
  17. 【請求項１７】 前記の光ファイバに結合された光学ス
    イッチがさらに含まれることを特徴とする請求項１４の
    通信網。
  18. 【請求項１８】 前記の光ファイバに結合された波長ル
    ータ及び波長変更器がさらに含まれることを特徴とする
    請求項１４の通信網。
  19. 【請求項１９】 前記の光ファイバに結合された波長ル
    ータ及び光学スイッチがさらに含まれることを特徴とす
    る請求項１４の通信網。
  20. 【請求項２０】 前記の光ファイバに結合された波長変
    更器及び光学スイッチがさらに含まれることを特徴とす
    る請求項１４の通信網。
  21. 【請求項２１】 前記光ファイバに結合された波長変更
    器、波長ルータ及び光スイッチが更に含まれることを特
    徴とする請求項１４の通話網。
  22. 【請求項２２】 前記の波長ルータが静的波長ルータで
    あることを特徴とする請求項１６、１８或は１９の通信
    網。
  23. 【請求項２３】 前記の波長ルータが動的波長ルータで
    あることを特徴とする請求項１６、１８或は１９の通信
    網。
  24. 【請求項２４】 前記の第一、第二、第三及び第四の全
    光学同報通信ローカルエリア網の各々が、 各々がアクセスポートに接続されるように適応された複
    数のダウンポート及び少なくとも一つのアップポートを
    持つ第一の分割器／結合器、 各々がアクセスポートに接続されるように適応された複
    数のダウンポート及び少なくとも一つのアップポートを
    持つ第二の分割器／結合器、及び複数のダウンポート及
    び少なくとも一つのアップポートを持つ第三の分割器／
    結合器を含み、前記の第三の分割器／結合器の前記の複
    数のダンポートが前記の第一及び第二の分割器／結合器
    の前記のアップポートに結合され、前記の第三の分割器
    ／結合器の前記のアップポートが前記のバイパス手段に
    結合されることを特徴とする請求項１２の通信網。
  25. 【請求項２５】 前記の第一及び第二の波長ルータ手段
    がそれぞれ同報通信網に結合されることを特徴とする請
    求項２４の通信網。
  26. 【請求項２６】 前記の波長ルータ手段が静的波長ルー
    タから構成されることを特徴とする請求項２５の通信
    網。
  27. 【請求項２７】 前記の波長ルータ手段が動的波長ルー
    タから構成されることを特徴とする請求項２５の通信
    網。
  28. 【請求項２８】 前記の接続手段が光ファイバから構成
    されることを特徴とする請求項２５の通信網。
  29. 【請求項２９】 前記の接続手段が前記の光ファイバに
    結合された動的波長変更器及び／或は波長ルータ及び／
    或は光学スイッチから構成されることを特徴とする請求
    項２５の通信網。
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