JPH0799496A - 高速格子型ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 波長分割多重方式を用いる構成でありなが
ら、従来より、ネットワークの規模を拡大することがで
きるようにする。 【構成】 複数のノード１０は、格子状に配列されると
ともに、各行および各列ごにグループ化されている。各
行グループＧＲｎあるいは列グループＧＣｎには、異な
るパケット送信周波数ｆｎが割り当てられている。すべ
てのノード１０は、共通のパケット伝送路に接続されて
いる。各ノード１０は、パケットの送信周波数と受信周
波数を変更可能なように構成されている。グループ内で
のアクセスは、トークンパッシング方式により制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば、光波長多
重方式の高速格子型ネットワークシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パケット通信を行うためのネット
ワークシステムにおいては、端末の高速化やスループッ
トの向上のために、高速交換が可能なシステムが開発さ
れている。

【０００３】このようなネットワークシステムにおいて
は、データ量が増えても、パケットの衝突による通信効
率の低下が生じないようにする必要がある。また、宛先
ノードの位置に応じて、パケットの到着時間にばらつき
が生じることがないようにする必要がある。

【０００４】この要求に応えるため、本件特許出願人
は、平成４年９月１４日提出の特許願第２４４６２６号
において、高速格子型ネットワークシステムを提案し
た。

【０００５】このシステムは、複数のノードを格子状に
配列し、各行および各列ごとに、それらに属する複数の
ノードを、任意の２つのノード間で直接パケットを送信
可能なように接続するようにしたものである。また、各
ノードにパケットの中継機能を設けるようにしたもので
ある。

【０００６】このような構成によれば、同じ列あるいは
同じ行に属する任意の２つのノード間では、１ホップで
パケットを送信することができる。また、異なる列およ
び異なる行に属する任意の２つのノード間では、この２
つのノードを結ぶ線を一方の対角線とする四角形の他方
の対角線の一端あるいは他端に位置するノードを介して
２ホップでパケットを送信することができる。

【０００７】これにより、宛先ノードの位置に起因する
パケットの到着時間のばらつきを小さくすることができ
る。また、パケットを中継する場合、中継ノードが１つ
で済むため、データ量が増えても、パケットの衝突を発
生しにくくすることができる。これにより、パケットの
衝突による通信効率の低下を防止することができる。

【０００８】ところで、本件特許出願人は、上述した高
速格子型ネットワークシステムにおいて、ノードの物理
的な接続を変更することなく、ノードの論理的な位置
（グループの構成）を変更することができるようにする
ために、平成５年５月６日提出の特許願第１０５３２６
号において、光波長分割多重方式を用いた高速格子型ネ
ットワークシステムを提案した。

【０００９】このシステムは、各ノード位置に異なるパ
ケット送信周波数を割り当てるとともに、１つのパケッ
ト伝送路をすべてのノードで共用するようにしたもので
ある。また、このシステムは、各ノードに、パケット送
信周波数を変更可能なパケット送信手段と、パケット受
信周波数を変更可能なパケット受信手段とを設けるよう
にしたものである。

【００１０】このような構成によれば、すべてのノード
が１つのパケット伝送路に接続されているので、パケッ
ト送信周波数とパケット受信周波数を変更することによ
り、ノードの物理的な接続を変更することなく、論理的
な配列を変更することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光波長分割多重方式を用いた高速格子型ネットワークシ
ステムにおいては、次のような問題があった。

【００１２】すなわち、このシステムの場合、ノード数
を多くすると、パケット伝送路の分岐数が多くなる。こ
れにより、信号の減衰量が大きくなるため、宛先ノード
がパケットを受信することができなくなることがある。
したがって、このシステムの場合、ネットワークの規模
を大きくすることができない。

【００１３】この問題を解決するためには、増幅器を用
いて信号の減衰を補うことが考えられる。しかしなが
ら、増幅器で補うことができる波長の帯域には制限があ
る。現状のレーザダイオードと光波長フィルタを用いた
構成では、１６波ぐらいしか補うことができない。した
がって、各ノード位置ごとにパケット送信周波数を割り
当てる従来のシステムでは、たとえ、増幅器を用いて
も、ネットワークの規模を拡大することができない。

【００１４】そこで、この発明は、波長分割多重方式を
用いる構成でありながら、従来より、ネットワークの規
模を拡大することができる高速格子型ネットワークシス
テムを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、波長分割方式の高速格子型
ネットワークシステムにおいて、パケット送信周波数の
割当ては、各グループごとに行い、グループ内でのアク
セス制御は、トークンパッシング方式に基づいて行うよ
うにしたものである。

【００１６】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明において、パケットの伝送系を複数設けるよう
にしたものである。

【００１７】

【作用】請求項１に係る発明においては、各グループに
属する複数のノードからは、このグループに割り当てれ
た１つのパケット送信周波数でパケットが出力される。
しかし、各ノードのパケットの送信は、トークンパッシ
ング方式に基づいて制御されるため、パケットの混同が
生じることはない。

【００１８】請求項２に係る発明においては、パケット
の伝送系が空間分割多重されるので、時分多重による各
ノードのパケットの送信確率の低下を抑制することがで
きる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照しながら、この発明の実施
例を詳細に説明する。図１は、この発明に係る高速格子
型ネットワークシステムの一実施例の構成を示すもので
ある。

【００２０】図示の如く、このシステムにおいては、複
数のノード１０が、たとえば、Ｎ×Ｎの格子状に配列さ
れている。ただし、この配列は論理的な配列である。ま
た、これら複数のノード１０は、各行（ｒｏｗ）および
各列（ｃｏｌｕｍｎ）ごとにグループ化されている。図
には、ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）行目の行グループをＧ
Ｒｎ、ｎ列目の列グループをＧＣｎとして示す。

【００２１】各グループには、異なるパケット送信周波
数が割り当てられている。ただし、行側と列側では、同
じパケット送信周波数が用いられている。図には、行グ
ループＧＲｎと列グループＧＣｎに割り当てられたパケ
ット送信周波数をｆｎとして示す。

【００２２】各グループに割り当てれたパケット送信周
波数は、これに属するすべてのノード１０で共用され
る。また、すべてのノード１０は、共通のパケット伝送
路に接続されている。このため、各グループにおいて
は、トークンパッシング方式に基づいて、各ノード１０
のアクセスを制御するようになっている。

【００２３】すなわち、各グループに属するノード１０
には、予め、パケットの送信順番を示す番号が付与され
ている。また、パケットのヘッダには、図２に示すごと
く、この番号を示すトークン信号が挿入されている。

【００２４】各ノード１０は、受信パケットからこのト
ークン信号を取り出し、この信号により指定される番号
と自ノードに付与された番号を比較し、両者が一致する
場合だけ、パケットの送信（中継を含む）を行う。この
とき、トークン信号の指定番号は、次の番号に書き替え
られる。

【００２５】なお、パケットの送信権を得たとき、送信
すべきデータがない場合は、このデータや宛先アドレス
を含まないパケット（トークンだけ）が送信される。こ
れにより、パケットの送信権は、データの有無にかかわ
らず、Ｎ個のノード１０の間で、所定の周期で順次回さ
れることになる。

【００２６】ノード１０の物理的な接続構成としては、
バス型、リング型、スター型のいずれの構成も取り得
る。図３は、スター型を採用した場合の構成を示す。

【００２７】この場合、パケット伝送路としては、スタ
ーカプラが用いられる。また、この実施例では、行側と
列側で、同じパケット送信周波数を使用するために、行
側のスターカプラ２０と列側のスターカプラ３０が別々
に設けられる。

【００２８】各ノード１０の行側出力線１０１は、行側
スターカプラ２０を介して、すべてのノード１０の列側
入力線１０３に接続される。同様に、各ノード１０の列
側出力線１０２は、列側スターカプラ３０を介して、す
べてのノード１０の列側入力線１０４に接続される。

【００２９】図４は、ノード１０の内部構成を示すブロ
ック図である。

【００３０】図において、１０５，１０６は、パケット
を光信号として送信するためのレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）である。このレーザダイオード１０５，１０６は、
すべてのパケット送信周波数ｆ１〜ｆｎを選択的に設定
可能な可変波長レーザダイオードとして構成されてい
る。

【００３１】レーザダイオード１０５は、行側出力線１
０１を介して行側スターカプラ２０に接続されている。
一方、レーザダイオード１０６は、列側出力線１０２を
介して、列側スターカプラ３０に接続されている。

【００３２】１０７，１０８は、自ノードが属するグル
ープから送られてくるパケットを受信するためのフィル
タである。この受信フィルタ１０７、１０６は、すべて
のパケット受信周波数ｆ１〜ｆＮを設定可能な可変波長
フィルタとして構成されている。

【００３３】フィルタ１０７は、行側入力線１０３を介
して行側スターカプラ２０に接続されている。フィルタ
１０８は、列側入力線１０４を介して列側スターカプラ
３０に接続されている。

【００３４】１０９は、電気信号の状態で、パケットの
送信処理や受信処理、さらには、中継処理を行うパケッ
ト処理部である。

【００３５】すなわち、このパケット処理部１０９は、
パケットを送信する場合は、その宛先や中継位置に基づ
いて、送信パケットを行側のレーザダイオード１０５あ
るいは列側のレーザダイオード１０６に供給する。ま
た、自ノード宛てのパケットを受信した場合は、これを
たとえば図示しないバッファに取り込む。さらに、自ノ
ードが属する行あるいは列グループの他ノードから自ノ
ードが属する列あるいは行グループ内の他ノードを宛先
とするパケットを受信した場合は、これを列あるいは行
側のレーザダイオード１０６あるいは１０５に供給す
る。

【００３６】パケットの送信や中継は、上記のごとく、
パケットの送信権が与えられたときだけ実行される。こ
のため、パケット処理部１０９は、フィルタ１０７ある
いは１０８により受信されたパケットからトークン信号
を取り出し、この信号により指定される番号と自分に付
与された番号を比較し、両者が一致するときだけ、パケ
ットの送信や中継を行うようになっている。

【００３７】上記構成において、動作を説明する。な
お、以下の説明では、特定のノード１０を表す場合、そ
の座標もいっしょに付す。すなわち、ｎ行ｍ列のノード
１０は、１０（ｎ、ｍ）と表す。

【００３８】まず、ノード１０（１，１）からノード
（１，ｋ）を介してノード（ｋ，ｋ）にパケットを転送
する場合を代表として、パケットの転送動作を説明す
る。

【００３９】この場合、ノード１０（１，１）からは、
ヘッダに宛先ノード（ｋ，ｋ）のアドレスが挿入された
パケットが出力される。この場合のパケット送信周波数
は、行グループＧＲ１に割り当てられたｆ１である。

【００４０】このパケットは、ノード１０（１，１）の
行側出力線１０１を介して行側スターカプラ２０に供給
される。このカプラ２０に供給されたパケットは、この
カプラ２０からすべてのノード１０に送られる。

【００４１】しかし、各ノード１０は、自ノードが属す
る行グループ内の他ノードから出力されたパケットしか
受信しない。したがって、ノード１０（１，１）から出
力されたパケットは、このノード１０（１，１）が属す
る行グループＧＲ１内のノード１０のみにより受信され
る。

【００４２】行グループＧＲ１内の各ノード１０により
受信されたパケットは、その宛先がノード１０（ｋ，
ｋ）であるため、ノード１０（１，ｋ）だけにより中継
され、そのほかのノード１０では廃棄される。この場
合、パケット送信周波数は、ノード１０（１，ｋ）が属
する列グループＧＣｋに割り当てられたｆｋに変換され
る。

【００４３】ノード（１，ｋ）により中継されたパケッ
トは、その列側出力線１０２から列側スターカプラ３０
に供給される。このカプラ３０に供給されたパケット
は、このカプラ３０からすべてのノード１０に供給され
る。

【００４４】しかし、この場合も、各ノード１０は、自
ノードが属する列グループ内の他ノードから出力された
パケットしか受信しない。したがって、ノード１０
（１，ｋ）により中継されたパケットは、このノード１
０（１，ｋ）が属する列グループＧｋ内のノード１０の
みにより受信される。

【００４５】列グループＧＣｋ内の各ノード１０により
受信されたノードは、その宛先がノード１０（ｋ，ｋ）
であるため、このノード１０（ｋ，ｋ）だけにより取り
込まれ、そのほかのノード１０では、廃棄される。

【００４６】以上がパケットの転送動作である。次に、
図５を参照しながら、パケットの送信権を移行する動
作、すなわち、各グループ内でのアクセス制御動作を説
明する。なお、図５は、たとえば、行グループＧＲ１内
でのアクセス制御動作を代表として示す。

【００４７】いま、パケットの送信順番が、１０（１，
１）→１０（１，２）→…→１０（１，Ｎ）→１０
（１，１）→…の順に定められているものする。また、
各ノード１０（１，１），（１，２），…，１０（１，
Ｎ）には、パケットの送信順番を示す番号として、それ
ぞれ１，２，…，Ｎが付与されているものとする。

【００４８】図５の（ａ）はノード１０（１，１）が送
信権を得た場合を示す。この場合、ノード１０（１，
１）からは、番号２を指定するトークン信号を含むパケ
ットＰ（２）が出力される。

【００４９】このパケットＰ（２）は、上記のごとく、
行グループＧＲ１内のすべてのノード１０に放送され
る。このグループ内放送通信により、ノード１０（１，
２）は、自ノードが宛先ノードや中継ノードでなくて
も、パケットＰ（２）を受信する。

【００５０】パケットＰ（２）を受信したノード１０
（１，２）は、トークン信号の指定番号から自ノードに
パケットの送信権が付与されたことを認識する。これに
より、ノード１０（１，２）からは、図５（ｂ）に示す
ごとく、番号３を指定するトークン信号を含むパケット
Ｐ（３）が出力される。これにより、今度は、パケット
の送信権がノード１０（１，３）に移行する。

【００５１】以下、パケットの送信権は、行グループＧ
Ｒ１内の各ノード１０に順番に移され、最後のノード１
０（１，Ｎ）まで移ると、再び、最初のノード１０
（１，１）に移る。

【００５２】なお、図５において、Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔ
Ｎは、各ノード１０（１，１），（１，２），…，１０
（１，Ｎ）のパケット送信タイミングを示す。ここで、
隣合うタイミング間の間隔は等しい。つまり、ノード１
０（１，１），（１，２），…，１０（１，Ｎ）は、所
定の周期で順次パケットを送信することになる。

【００５３】これにより、パケットの送信権も、順次、
所定の周期で、各ノード１０（１，１），（１，２），
…，１０（１，Ｎ）に移行されることになる。このと
き、送信権を得たノード１０は、送信データがあれば、
これとその宛先アドレスをパケットに挿入し、送信デー
タがなければ、トークン信号だけを挿入する。

【００５４】以上が、パケットの送信権を移行するため
の動作である。最後に、たとえば、ノード１０（１，
１）の論理的な位置を、座標（１，１）から（ｋ，２）
に変更する場合を代表として、ノード１０の論理的な位
置の変更処理を説明する。

【００５５】この場合、行側のレーザダイオード１０５
の周波数は、行グループＧＲ１に割り当てれたｆ１から
行グループＧＲｋに割り当てれたｆｋに変更される。同
様に、列側のレーザダイオード１０６の周波数は、列グ
ループＧＣ１に割り当てれたｆ１から列グループＧＲ２
に割り当てれたｆ２に変更される。

【００５６】また、行側のフィルタ１０７の周波数は、
行グループＧＲ１に割り当てれたｆ１から行グループＧ
Ｒｋに割り当てれたｆｋに変更される。同様に、列側の
フィルタ１０８の周波数は、列グループＧＣ１に割り当
てれたｆ１から列グループＧＣ２に割り当てれたｆ２に
変更される。

【００５７】さらに、各グループにおけるパケットの送
信順番の設定の仕方が上述した例と同じであるとすれ
ば、行グループＧＲｋ内での番号は１から２に変更さ
れ、列グループＧＣ２内での番号は、１からｋに変更さ
れる。

【００５８】以上の処理により、ノード１０（１，１）
の論理的な位置は、座標（１，１）から（ｋ，２）に変
更されたことになる。言い換えれば、ノード１０（１，
１）は、ノード１０（ｋ，２）に変更されたことにな
る。

【００５９】以上詳述したこの実施例によれば、次のよ
うな効果がある。

【００６０】（１）まず、パケット送信周波数の割当て
は各グループごととし、グループ内でのパケットの送信
は、トークンパッシング方式に基づいて制御するように
したので、従来より波長多重度を小さくすることができ
る。これにより、従来と同じ波長多重度で、従来より規
模の大きいネットワークを構成することができる。

【００６１】ちなみに、この実施例では、ネットワーク
の規模を従来と同じとした場合、波長多重度を従来の１
／Ｎにすることができる。

【００６２】（２）また、グループ内のアクセスを時分
割で制御するのに、トークンパッシング方式を採用する
ようにしたので、アクセスの順番を自由に変更すること
ができるという利点が得られる。

【００６３】図６は、この発明の他の実施例におけるノ
ードの物理的な接続構成を示す図である。

【００６４】先の実施例では、パケットの伝送系を１系
統設ける場合を説明した。これに対し、この実施例は、
この伝送系を２系統設けるようにしたものである。

【００６５】すなわち、図６において、４０は一方の伝
送系（以下、「Ａ系」という）のスターカプラであり、
５０は、他方の伝送系（以下、「Ｂ系」という）のスタ
ーカプラである。

【００６６】各ノード１０のＡ系の出力線１１１は、Ａ
系のスターカプラ４０を介して、すべてのノード１０の
Ａ系の入力線１１３に接続されている。同様に、各ノー
ド１０のＢ系の出力線１１２は、Ｂ系のスターカプラ５
０を介して、すべてのノード１０のＢ系の入力線１１４
に接続されている。

【００６７】なお、送信側の実線は、各ノード１０で選
択されている系を示す。図示のごとく、送信系では、Ａ
系とＢ系のいずれか一方が選択される。これに対し、受
信側では、すべてのノード１０において、２つの系がい
ずれも選択される。

【００６８】また、図には示さないが、各系は、先の実
施例と同様に、行側と列側に分けられている。

【００６９】図７は、ノード１０の内部構成を示す図で
ある。

【００７０】図示のごとく、行側のレーザダイオード１
０５とＡ系の行側出力線１１１（Ｒ）とＢ系の行側出力
線１１２（Ｒ）との間には、光スイッチ（ＳＷ）１１５
が設けられている。これにより、レーザダイオード１０
５は、行側出力線１１１（Ｒ），１１２（Ｒ）のいずれ
か一方に接続される。

【００７１】同様に、列側のレーザダイオード１０６と
Ａ系の列側出力線１１１（Ｒ）とＢ系の列側出力線１１
２（Ｃ）との間にも、光スイッチ１１６が設けられ、レ
ーザダイオード１０６は、列側出力線１１１（Ｃ），１
１２（Ｃ）のいずれか一方に接続されるようになってい
る。

【００７２】また、行側の受信フィルタとしては、Ａ系
のフィルタ１１７（Ｒ）とＢ系のフィルタ１１８（Ｒ）
が設けられ、それぞれＡ系の行側入力線１１３（Ｒ）と
Ｂ系の行側入力線１１４（Ｒ）に接続されている。

【００７３】同様に、列側の受信フィルタとしては、Ａ
系のフィルタ１１７（Ｃ）とＢ系のフィルタ１１８
（Ｃ）が設けられ、それぞれＡ系の列側入力線１１３
（Ｃ）とＢ系の列側入力線１１４（Ｃ）に接続されてい
る。

【００７４】このような構成によれば、伝送系を空間的
に多重することができるので、時分割多重による各ノー
ド１０のパケット送信確立の低下を抑制することができ
る。

【００７５】以上、この発明の２つの実施例を詳細に説
明したが、この発明は、上述したような実施例に限定さ
れるものではない。

【００７６】（１）例えば、先の実施例では、この発明
を、パケット転送信号として光信号を用いる波長分割多
重方式の高速格子型ネットワークシステムに適用する場
合を説明したが、この発明は、電気信号を用いる波長分
割多重方式の高速格子型ネットワークシステムにも適用
することができる。

【００７７】（２）また、先の実施例では、行グループ
と列グループに同じパケット送信周波数を割り当てる場
合を説明したが、異なるパケット送信周波数を割り当て
るようにしてもよい。このようにすれば、行側と列側で
１つのパケット伝送路を共用することができる。

【００７８】（３）このほかにも、この発明は、その要
旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿
論である。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
波長分割多重方式を用いる構成でありながら、従来よ
り、ネットワークの規模を拡大することが可能な高速格
子型ネットワークシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施例の構成を示す図である。

【図２】 一実施例のパケットの構成を示す図である。

【図３】 一実施例のノードの論理的な接続構成を示す
図である。

【図４】 一実施例のノードの内部構成を示すブロック
図である。

【図５】 一実施例のグループ内アクセス制御を示す図
である。

【図６】 他の実施例のノードの物理的な接続構成を示
す図である。

【図７】 他の実施例のノードの内部構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０…ノード、２０…行側スターカプラ、３０…列側ス
ターカプラ、１０１，１１１（Ｒ），１１２（Ｒ）…行
側出力線、１０２，１１１（Ｃ），１１２（Ｃ）…列側
出力線、１０３，１１３（Ｒ），１１４（Ｒ）…行側入
力線、１０４，１１３（Ｃ），１１４（Ｃ）…列側入力
線、１０５，１０６…レーザダイオード、１０７，１０
８，１１７（Ａ），１１７（Ｂ），１１８（Ａ），１１
８（Ｂ）…受信フィルタ、１０９…パケット処理部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古沢 聡 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノードを格子状に配列するととも
   に、各行および各列ごとにグループ化し、同じグループ
   に属する任意の２つのノード間では１ホップでパケット
   を転送することができ、異なるグループに属する任意の
   ２つのノード間では、これら２つのノードを結ぶ線を一
   方の対角線とする四角形の他方の対角線の一端あるいは
   他端に位置するノードを介して２ホップでパケットを転
   送することができるように構成された高速格子型ネット
   ワークシステムにおいて、 すべてのノードで共用されるパケット伝送路と、 各ノードに設けられ、トークンパッシング方式に基づい
   て、パケットの送信権が与えられた場合のみ、パケット
   を送信するとともに、各グループごとに割り当てられた
   複数のパケット送信周波数を選択的に設定可能なパケッ
   ト送信手段と、 各ノードに設けられ、自ノードが属するグループ内の他
   ノードから送られてきたパケットのみを受信するととも
   に、前記パケット送信手段のパケット送信周波数の変更
   に合わせてパケット受信周波数を変更可能なパケット受
   信手段とを具備したことを特徴とする高速格子型ネット
   ワークシステム。
2. 【請求項２】 前記パケット伝送路は複数設けられ、 前記パケット送信手段は、前記複数のパケット伝送路の
   中からいずれか１つを選択し、この選択したパケット伝
   送路にパケットを送出するように構成され、 前記パケット受信手段は、前記複数のパケット伝送路の
   すべてからこのパケット伝送路を介して送られてくるパ
   ケットを受信するように構成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の高速格子型ネットワークシステム。