JPH0884147A

JPH0884147A - 通信方法および通信網装置

Info

Publication number: JPH0884147A
Application number: JP6220078A
Authority: JP
Inventors: Naoya Henmi; 直也逸見
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-03-26
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: EP0702479A3; EP0702479A2; EP0702479B1; US5687013A; JP2783164B2

Abstract

(57)【要約】【目的】大容量のデータ転送を行う通信網を簡単なハ
ードウェアと簡単な制御方法で行うことを目的とする。【構成】複数（２以上の整数）のノードと、該複数の
ノードを接続する第１のネットワーク媒体と、前記複数
のノードを接続する第２の制御信号伝達媒体とからなる
通信網において、前記ノードからデータ送信を開始する
際に、各々のノードがそれぞれ前記第１のネットワーク
媒体へ送信信号を送信し、受信した全てのノードは前記
送信信号を前記第２の制御信号伝達媒体にループバック
することで受信ノードの輻輳を伝達する通信方式および
その通信網装置。【効果】大容量のデータ転送を行う通信網を簡単なハ
ードウェアで実現するとともに、簡単な制御方法で輻輳
制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】コンピュータ内あるいはコンピュ
ータ間等の複数のノード間を通信する通信方法および通
信網装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のノード間を接続する電気通信網技
術としては、従来の電話網技術に代表されるように複数
のノードと回線交換用スイッチを接続し、この回線交換
スイッチが受信側の輻輳状態を調べ、送信側にデータ通
信用媒体内を通じて輻輳状態を伝達する方式が用いられ
ている。

【０００３】また、複数のプロセッサをノードとするコ
ンピュータ内のネットワークでは、スーパコンピュータ
内のネットワークに見られるように、各プロセッサとク
ロスバースイッチとを接続する同軸ケーブル線と各プロ
セッサ間の通信を制御するクロスバースイッチからネッ
トワークは構成されている。このネットワークにおいて
は、各プロセッサは他プロセッサにデータを転送する際
に、まずクロスバースイッチにデータを送出し、クロス
バースイッチは相手先プロセッサの輻輳状態を送信側に
フィードバックして輻輳している場合には送信出力を停
止すると共に、送出された信号をクロスバースイッチ内
に有するバッファに蓄積する。さらに相手先プロセッサ
の輻輳状態が解除されると、これを検出してバッファに
蓄積したデータを相手側に送信するとともに、通信要求
のあったプロセッサに通信を行うように制御を行ってい
る。

【０００４】上記２例のネットワークは、いずれの場合
も伝送容量が通常Ｇｂ／ｓ以下の比較的容量の小さい通
信を対象にしたネットワークであるため、従来から用い
られてきた電気ネットワークを基盤とした技術が用いら
れている。しかしながら、最近ではプロセッサの動作速
度の高速化、あるいは通信容量への需要の拡大から光通
信を利用した光ネットワークの検討も盛んに行われてい
る。

【０００５】光ネットワーク技術は、大容量光通信回線
に代表されるように、大容量のデータを一括して１本の
光ファイバで伝送する技術として特に優れている。しか
しながら、電気通信技術で行っていた輻輳制御を光の論
理信号処理技術を用いて行うことは現状の技術では不可
能である。そこで電気通信で用いていたメディアアクセ
ス技術を用いて、各ノード間で同一の制御チャンネルを
共有し、この制御信号を用いて全体のネットワーク制御
を行うことが検討されている（アイ・トリプルイー・ジ
ャーナル・オブ・セレクテッド・エアリア・イン・コミ
ュニケーション、１１巻５６８−５７８頁参照、Ｐ．
Ａ．Ｈｕｍｂｌｅｔ，Ｒ．Ｒａｍａｓｗａｎｉ，ａ
ｎｄＫ．Ｎ．Ｓｉｖａｒａｊａｎ， “ＡｎＥｆｆ
ｉｃｉｅｎｔＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｔ
ｏｃｏｌｆｏｒＨｉｇｈ−ＳｐｅｅｄＰａｃｋｅ
ｔ−ＳｗｉｔｃｈｅｄＭｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌＮ
ｅｔｗｏｒｋｓ”，ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆ
ＳｅｌｅｃｔｅｄＡｒｅａｓｉｎＣｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．１１，ｎｏ４．ｐ５６８
−５７８１９９３）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来から用いられてき
た電気通信技術では、データ転送容量が増加するととも
に伝送路自体の帯域不足によりデータ転送が困難となっ
てきている。また、転送されてきた高速データ系列から
制御信号を抽出し、この制御信号に基づいて回線を制御
するためには、一度データを時間分離して抽出し、時間
分離したデータをそれぞれスイッチングを行う等の並列
処理技術を必要とし、大規模回線網が必要となる欠点が
ある。

【０００７】一方、光通信技術を用いた光ネットワーク
技術では、先に述べたように伝送容量は容易に増大でき
る。しかしながら、光ネットワークを制御する制御方法
が、従来の電気通信網技術で用いられてきたメディアア
クセス技術を基盤としているため、効率の良いネットワ
ーク制御が困難となる欠点があった。また、効率の良い
データ転送を行うために制御系を構築すると、ネットワ
ーク全体の同期が必要となる欠点や新たに制御系のため
の光ネットワークが必要となり、システム全体としての
コスト向上、および光デバイス等のリソースが有効利用
できない欠点があった。またスイッチング光デバイス
は、スイッチング時間の点で、Ｇｂ／ｓ以上の応答が困
難となること、およびサイズ的に小型化困難あるいは、
集積化した実装が困難となる欠点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
複数（２以上の整数）のノードと、該複数のノードを接
続する第１のネットワーク媒体と、前記複数のノードを
接続する第２の制御信号伝達媒体とからなる通信網であ
って、前記ノードからデータ送信を開始する際に、各々
のノードがそれぞれ前記第１のネットワーク媒体へ送信
信号を送信し、受信した全てのノードは前記送信信号を
前記第２の制御信号伝達媒体にループバックすることで
受信ノードの輻輳を伝達することを特徴とする通信方法
である。

【０００９】本発明の第２の発明は、複数（２以上の整
数）のノードと、該複数のノードを接続する第１の光フ
ァイバ網と、前記複数のノードを接続する第２の制御信
号伝達用光ファイバ網を含み、前記ノードが第１の光フ
ァイバと結合する光送信器、光データ受信器、受信側制
御信号受信器と前記受信側制御受信器での受信信号から
自ノードへのデータを識別し第１の光ファイバ網から受
信された信号をそのまま第２の制御信号伝達用光ファイ
バ網へループバックするあるいは前記光データ受信器へ
導入する切り替え装置を有し、かつ第２の光ファイバ網
に結合する送信側制御受信器を有することを特徴とする
光通信網装置である。

【００１０】本発明の第３の発明は、第２の発明の光通
信網装置であって、各ノードに備える光送信器の出力波
長が異なることを特徴とする波長多重網光通信網装置で
ある。

【００１１】本発明の第４の発明は、第２の発明の光通
信網装置であって、各ノードに備える切り替え装置とし
て光半導体ゲートスイッチを用いることを特徴とする光
通信網装置である。

【００１２】本発明の第５の発明は、第２の発明の光通
信網装置であって、各ノード毎の送信側制御信号受信器
が、第２の制御信号伝送網から自ノードの光送信器の発
信した信号のみを選択的に受信する装置を備えることを
特徴とする光通信網装置である。

【００１３】本発明の第６の発明は、第４の発明の光通
信網装置であって、光半導体ゲートスイッチを切り替え
スイッチとして動作させるとともに受信側制御信号受信
器としても用いることを特徴とする光通信網装置であ
る。

【００１４】本発明の第７の発明は、第３の発明の光通
信装置を用いた通信方法であって、各ノードがまず光送
信器を用いて第１の光ファイバ網に受信先のアドレスを
送信し、各ノードでは第１の光ファイバ網から受信され
た光データ信号から各ノードからの送信されたアドレス
データを受信側制御信号受信器で受信し、自ノードの光
受信器が輻輳しているか否かをループバック装置を用い
て第２の制御信号伝達網へループバックし、送信側制御
信号受信器へ伝達することを特徴とする通信方法であ
る。

【００１５】本発明の第８の発明は、第７の発明の通信
方法であって、受信側からのループバック信号を検出し
て送信側に送信停止を要求する、あるいは送信信号を送
信側に備えたデータ蓄積バッファに蓄えることを特徴と
する通信方法である。

【００１６】本発明の第９の発明は、第７の発明の通信
方法であって、アドレスデータパターンに同期信号を含
むことを特徴とする通信方法である。

【００１７】

【作用】本発明の第１の発明は、複数のノードを含む通
信網において、ノードから送出された信号をそのまま制
御信号伝達媒体を通じてループバックする通信方式であ
る。この通信方式では、従来から行われてきた輻輳制御
と異なり、容量の大きな例えばＧｂ／ｓ帯の通信を行う
場合においても、輻輳制御を行う装置は、受信した信号
をそのままループバックする。このため、従来の制御方
式で行っていた送信されてきたデータを時間分離して複
雑な処理を行う大規模な回路を必要としない特徴を有す
る。このこのことにより従来の方式に比較して、容易に
かつ安価なシステム構成が可能な通信方式を提供でき
る。

【００１８】本発明の第２の発明は、複数のノードが光
送信器、光受信器、受信側制御信号受信器、送信側制御
信号受信器を有し、光送信器から送信された信号光を受
信側の輻輳状態に応じて送信側に制御信号伝達用光ファ
イバ網を通じてループバックする構成をもつ光通信網装
置である。本来光通信の有する大容量通信が可能である
という特徴を有効利用するためには、光通信網全体の制
御を簡単にかつすみやかに行わなければならないことは
先に述べた。従来の方式では、光ファイバ網内に制御用
別チャンネルを設け、このチャンネルを複数のノードが
共有して制御信号のやりとりを行う方式が用いられてい
る。このため、それぞれのノードはデータ通信用とは別
に制御信号用光送受信器を必要とした。しかしながら、
本発明ではこの制御を、送信側からの送信信号光を受信
側のループバック装置を用いてそのままループバックす
るという簡単な方法で実現している。このため、従来の
光通信網装置で通信網制御用に必要であった光通信網制
御用光送信器が不必要となる利点がある。このため、全
体の光通信網としてシステムコストの低減、および装置
の簡易化が図れることになる。

【００１９】本発明の第３の発明は、第２の発明におい
て各ノードの有する光送信器が相異なる波長の光源であ
ることを特徴としている。このことにより、第１のネッ
トワークに出力された光信号は、光信号波長によりどの
ノードからの出力であるか判別でき、かつ受信側からル
ープバックされる信号も送信波長と同一であるから、自
ノードの出力した波長のみを送信側の制御信号用受信器
で選択的に受信すれば、ネットワーク内の各ノードの輻
輳状態を送信側へループバックすることができる。例え
ば、送信信号の頭に相手側アドレス情報を伝搬し、受信
側が受信可能ならばループバック信号を切ることで受信
側が受信可能であることを送信側へ伝達することが可能
となる。本発明では、送信側からの信号をループバック
しているため、あたかも受信側に波長の異なるいくつか
の光通信網制御用光源が存在し、送信側へ通信網制御用
光ファイバ網を通じて輻輳情報を伝達するのと同等の機
能をはたしている。このため、多波長光通信網制御用光
源を有する場合に比較して、システムコストの低減、必
要デバイス数の削減、システム規模の削減が可能となる
利点がある。

【００２０】本発明の第４の発明は、各ノードの受信側
において、送信側からの信号をループバックあるいは受
信器へと導くための切り替え装置として光半導体ゲート
スイッチを用いた構成を有している。この構成では、受
信した信号をナノ秒オーダーで高速切り替えが可能とな
る利点、および多数の切り替え用の光スイッチを集積化
して小さなデバイスで実現できる利点がある。例えば、
従来から用いられているニオブ酸リチウム導波路型光ス
イッチに比較して格段の小形化が図れ、切り替えを行う
ために必要な電圧も格段に低下できる。

【００２１】本発明の第５の発明は、第２の制御信号伝
達網から自ノードの発信した信号のみを抽出して受信す
る構成の送信側制御信号受信器を備えることを特徴とし
ている。本発明の光通信網装置では、第３の発明の作用
の項で説明したように、送信を行うノードは、それぞれ
のノードに対応した異なる波長信号を送出し、この信号
がそのまま受信側の輻輳状態に応じて制御用信号伝達網
を通じてループバックされる。このため、送信ノードで
受信側の輻輳状態をモニターするには、自ノードの発信
した波長信号をモニターする制御信号受信器を１つ用意
するだけで良いことになる。このことにより、多数の制
御信号を受信する従来の装置に比較して容易にかつ安価
にシステムを構築できる利点がある。また、ここでは波
長でノード識別を行う装置の作用を説明したが、その他
のサブキャリア方式等でノード識別を行い、受信帯域を
変えることで対応することもできる。

【００２２】本発明の第６の発明は、第４の発明の光半
導体ゲートスイッチを受信側での送信信号検出モニタと
しても併用することを特徴とした光通信網装置である。
通常、光半導体ゲートスイッチとしては、進行波型半導
体増幅器が用いられる。このような光半導体ゲートスイ
ッチは、注入電流を流している場合に信号を通過させ、
注入電流を流さない場合に信号を遮断するゲートスイッ
チとして動作する。一方、このようなデバイスの電極間
電圧は、入力信号がある場合とない場合で変化するた
め、光半導体ゲートスイッチ電極間電圧をモニタするこ
とで信号の有無をモニタすることができる。このような
原理を用いると、光半導体ゲートスイッチは、ゲートス
イッチとして動作すると同時に送信信号の有無をモニタ
する制御信号受信器として同時に用いることができる。
このように構成することで、全体として必要光デバイス
数の削減、システムコスト低下に大いに効果がある。

【００２３】本発明の第７の発明は、第２の発明におい
て、送信側から第１の光ファイバ網を通じて相手側のア
ドレスを送信した後に、受信側の輻輳状態をループバッ
クしてもらい、その後に受信側の輻輳がないことが確認
された場合には、送信を開始する通信手順を用いること
を特徴とした通信方式である。この方式を用いること
で、送信側は受信側の輻輳状態をループバック信号の伝
搬時間程度で確認でき、高速の送受信ノード間コネクシ
ョン確立を行うことができる。また、例えば受信器側が
輻輳している場合は送信されてきた信号をループバック
し続け、送信側は送信信号がある限り受信側へアドレス
信号を送り続ければ、受信側はループバック信号を遮断
することで輻輳が解除されたことを送信側へ伝達でき
る。また、１つの受信に対して複数のノードが一度に送
信要求を出した場合には、受信側がどの信号から受信す
るかをスケジュールしループバック信号を順次遮断する
ことで簡単に受信スケジュールを行うこともできる。

【００２４】本発明の第８の発明は、第７の発明の作用
の項で説明したように、受信側の輻輳状態を送信側にル
ープバックすることで送信を停止する通信方式である。
通信方式によっては、送信側が受信側の輻輳状態を確認
する間、送信を停止できない場合もある。このような場
合には、送信データを蓄積するデータバッファが必要と
なる。本発明の光通信網装置では、受信側にバッファを
持たせると必要なバッファサイズが大きくなる。しかし
送信側にバッファをもたせることで、バッファサイズを
小さくできる利点がある。また、この様な光通信網をい
くつか組み合わせて、さらに大きな光通信網を作ること
を考えると、受信側から送信側に輻輳状態をループバッ
クし、送信側のバッファがいっぱいになるとこれをさら
に前段の光通信網の送信側にループバックすることで、
複数の光ネットワークを組み合わせるあるいは多段にし
て構成することもできる。

【００２５】本発明の第９の発明は、第７の発明で通信
手順として送信側からまず受信側へアドレス信号を送る
手順が必要であることを述べたが、このアドレス信号に
重畳して受信側に同期を行わせることを特徴とした通信
方式である。通常、光通信網では、全体のノードが分散
して存在するため全ノードが同期して動作することは難
しい。このため、受信側がある送信ノード１から異なる
送信ノード２に切り替える場合、ノード１と２からの信
号が同期していることは期待できない。このため、受信
信号を切り替える毎に新たにビット同期あるいはフレー
ム同期等の送受信間の同期を確立する必要がある。従来
からこの同期確立のためには、データ伝送の頭にアンサ
ンブル信号と呼ばれるビットパターンを伝送し、これを
用いて送受信間の同期を確立する過程が必要であった。
本発明では、送信側から受信側へのアドレス伝送情報内
に同期確立信号を重畳し、アドレス情報転送と同時に受
信側の同期を確立するものである。この方式を用いるこ
とにより、アドレスを伝達する過程と同期を確立する過
程を同時に行え、送受信間のコネクション確立時間を大
幅に短縮できる特徴を有する。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の第１の発明の実施例を示す構
成図である。

【００２７】まず本実施例の構成に関して説明する。複
数のノード１、２、３、４は、これらを接続する第１の
ネットワーク媒体であるネットワーク１０によってリン
グ状に結合されている。また、それぞれのノードは、ノ
ード１、２、３、４に対応して第２の制御信号伝達媒体
２０上にノード１１、１２、１３、１４を有し、この第
２の伝達媒体はスター上の構成を有している。また、ノ
ード１−１１、２−１２、３−１３、４−１４間は、ル
ープバック信号を伝達する回路１６、１７、１８、１９
で結合されている。

【００２８】次に、この通信方式の動作に関して説明す
る。各ノードは、それぞれ１５０Ｍｂ／ｓのデータをネ
ットワーク内の他のノードに転送することを目的に構成
されている。ここでは、ノード１がノード３へデータを
転送する場合に関して動作を説明する。まずノード１
は、まずネットワーク１０へそれぞれのノード１に予め
割り当てられた周波数１ＫＨｚに重畳したサブキャリア
信号を用いて相手先アドレスを送信する。それぞれのノ
ードは、このネットワーク１０によって転送されてきた
信号を検出し、サブキャリア信号を復調し、そのまま次
のノードへ転送する動作を行う。ここで送信されてきた
サブキャリア信号が自ノードアドレス信号である場合に
は、この信号は自ノード宛信号であるため、自ノードの
輻輳状況をネットワーク２０を通じて送信側へループバ
ックする動作をする。つまり、ノード１からネットワー
ク１０へ送出されたアドレス信号はノード２へ伝達さ
れ、ノード２はこのアドレス信号が自ノード宛信号でな
いことを判断し、そのままノード３へ転送する。ノード
３では、ノード２から転送されてきた信号が自ノード宛
信号であることを判断し、この信号をループバック回路
１８を通じてノード１３へそのまま転送し、ノード１３
は、ネットワーク２０を通じてループバック信号を送信
側ノードに結合したノード１１へループバックしてい
る。ここでは、ノード３が輻輳している場合にループバ
ック信号を送り、ノード３が状態で無い場合にループバ
ック信号を返送しない制御を行った。このことにより、
ノード１はループバック信号がある時間内にノード１１
を通じて返らない場合、相手側ノード３が受信可能状態
であると判断してデータを送信開始することができた。
また、ノード３がループバック信号を返し続ける限り、
受信ノードが受信不可能であることがノード１へループ
バックされる輻輳制御が可能となった。

【００２９】以上のように、本発明の通信方式を用いる
ことにより、受信側が送信側へ受信側への輻輳状態を伝
達する際、受信側で高速信号処理を行う必要がなく、か
つ簡単なループバック信号の開閉を行うだけで輻輳制御
を行うことができた。

【００３０】第１の実施例にはこの他にもさまざまな変
形例が存在する。第１、第２のネットワークによって接
続されるノード数は４個とは限らず、これ以上これ以下
であってもかまわない。第１、第２のネットワーク構成
は、リング、スター構成に限らずメッシュ等のその他の
トポロジーでもかまわない。伝送するビットレートも１
５０Ｍｂ／ｓに限らず、１００Ｍｂ／ｓでも１Ｇｂ／ｓ
でもまたこれ以上これ以下でも構わない。また、それぞ
れのノードから転送されるデータ容量は一致している必
要はなく、異なるデータレートで伝送することも可能で
ある。相手先ノードへのアドレス信号伝達方式は、サブ
キャリア方式に限らず、ループバックした信号が自ノー
ド発信データであることが判別できれば、時間多重した
データで伝送しても良いし、ＣＤＭＡのようにコード多
重によって伝送することもできる。また、受信側の輻輳
状態を伝達する手段は、ループバック信号の有無を用い
る方法だけではなく、ループバック信号を変調して転送
することもできるし、この他の方法を用いても送信側へ
受信側の輻輳状態を伝達できればどのような方法を用い
ても問題ない。

【００３１】次に本発明の第２および第３の発明の実施
例に関して図２を用いて説明する。

【００３２】まず本実施例の光通信網装置の構成を説明
する。複数のノードは、それぞれ光送信部５１と光受信
部１５１あるいは光送信部５２、５３、５４と光受信部
１５２、１５３、１５４のペアーで構成されている。こ
れらのノードは、スター状に構成された第１の光ファイ
バ網１０１を通じて結合されている。また、それぞれの
ノードは、受信側から送信側への制御信号ループバック
用のスター状に構成された第２の光ファイバ網２０１を
用いて結合されている。またそれぞれのノードは、光送
信器６１、６２、６３、６４、光データ受信器１６１、
１６２、１６３、１６４、受信側制御信号受信器１８
１、１８２、１８３、１８４、切り替え装置である１７
１、１７２、１７３、１７４、受信側制御信号受信器で
受信された制御信号を用いてループバック装置を制御す
る制御器１９１、１９２、１９３、１９４、および第２
の光ファイバ網２０１を通じてループバック信号を受信
する送信側制御信号受信器７１、７２、７３、７４とこ
の受信器で得られた信号を用いて光送信器を制御する制
御器８１、８２、８３、８４から構成されている。ま
た、本実施例では本発明の第３の発明に対応して、光送
信器の出力波長は１．５３μm 、１．５４μm 、１．５
５μm 、１．５６μm とそれぞれ相異なる波長に設定さ
れている。

【００３３】図３は、それぞれのノードにあるループバ
ック装置の構成例を詳細に示した図である。ループバッ
ク装置は、送信されてきた信号１０００を波長分離器２
０００で１．５３μm 、１．５４μm 、１．５５μm 、
１．５６μm の光信号が１００１−１００４に対応する
ように波長分離し、受信側制御信号受信器１０１１−１
０１４へ導入するとともに空間スイッチ１０２１−１０
２４へと導入する。空間スイッチ１０２１−１０２４
は、受信側制御信号受信器１０１１−１０１４からの信
号により、接続先を光受信器に接続される回線１０５１
−１０５４、ループバックに接続される回線１０６１−
１０６４、無接続となる１０７１−１０７４の３状態に
設定できるようになっている。また空間スイッチから出
力された回線１０５１−１０５４は、波長多重器２００
１で波長多重されて光受信器への回線３００１へ、回線
１０６１−１０６４は波長多重器２００２で波長多重さ
れてループバック回線３００２へと出力される構成とな
っている。図２の構成図中、第１のノードの切り替え装
置を例に取ると、図３中、入力信号３００は信号１００
０に、光受信器への信号３０１は３００１に、ループバ
ック信号３０２は信号３００２に対応している。

【００３４】次に本発明の光通信網装置の動作に関して
説明する。ここでは、第１のノードから第４のノードへ
データ転送する要求が出た場合の動作を例に取って説明
する。この場合、まず第１のノードはネットワーク１０
１へ光送信器６１を用いて１．５３μm の波長で第４の
ノードのアドレスデータを送信する。送信された信号
は、ネットワーク１０１を通じて各ノードの切り替え装
置１７１−１７４へ入力されると同時に、波長分離され
制御信号受信器１８１−１８４で受信される。制御信号
受信器１８１−１８３は、この例の場合１．５３μm に
波長に対応した受信側制御信号受信器１０１１がノード
１からの送信要求があることを検出する。しかしながら
１．５３μm 信号には自ノード宛アドレス信号が伝送さ
れていないことを検出し、空間スイッチを無接続状態に
設定する。一方、受信側に対応する第４のノードでは、
制御信号受信器１８４が自ノード宛アドレスを受信側制
御信号受信器１０１１で検出する。この時、ループバッ
ク信号制御器１９４は、自ノードの光受信器１６４が他
ノードと異なる波長で通信している状態の場合、空間ス
イッチ１７４をループバックへ接続し、自ノードへ送信
されてきた１．５３μm 波長のアドレスデータをネット
ワーク２０１を通じてループバックする。また、自ノー
ド光受信器が他ノードと通信していない場合、光受信器
側に接続して受信スタンバイ状態に設定するよう切り替
え装置を制御した。

【００３５】ここで、この通信プロセスが完了して第１
のノードと第４のノードが１０Ｇｂ／ｓのデータレート
で通信を開始した後に、第２のノードが第４のノードに
送信要求を送信した。第２のノードは送信器６２を用い
て１．５４μm 信号波長を用いてアドレス信号を送信す
る。この信号は、第４のノードの受信側で波長分離され
た後、受信側制御信号受信器１８４で検出され、自ノー
ドが第１のノードと通信しているため、波長１．５４μ
m の信号を切り替え装置１７４をループバック側へ接続
し、ネットワーク２０１を通じてノード２に自ノードの
輻輳状態を伝達することができた。

【００３６】以上、本発明の光通信網装置を用いること
により、簡単に受信側の輻輳状態を送信側に伝達するこ
とができる光通信網装置を実現することができた。

【００３７】本発明にはこの他にさまざまな変形例が存
在する。ノード数は４個に限ることなくこれ以上でもこ
れ以下でもかまわない。伝送データレートも１０Ｇｂ／
ｓに限ることなく、１Ｇｂ／ｓでも２０Ｇｂ／ｓでもこ
れ以上でもこれ以下でもかまわない。また、ネットワー
ク全体の同期を必要としないので、それぞれのノードが
異なるビットレートでデータ送信することもできる。送
信ノードに異なる波長を割り当てる代わりにサブキャリ
アの周波数を割り当てることもできる。またネットワー
クの構成もスター構成に限らずリングでもメッシュでも
その他のトポロジーで構成されていても問題ない。ま
た、第１のネットワークを送受反転したネットワークを
第２のネットワークとして考え、１つの光ファイバ網を
双方向に利用することで等価的に２つのネットワークが
存在するようにした構成にすることも可能である。ま
た、光送信器に割り当てられた信号波長も、１．５３、
１．５４、１．５５、１．５６μm の波長に限ることな
く、波長としては０．８μm でも、１．３μm でも必要
な波長光源が得られればいかなる波長でも問題ない。ま
た、設定する波長間隔も、０．０１μm に限ることなく
１nmでも０．１μm でもこれ以上でもこれ以下でも問題
ない。また、光ファイバ網内には、損失補償用として光
増幅器を導入することもできる。

【００３８】さらに送信側と受信側を１ノード内とせず
に、信号入力側と信号出力側と対応させると、非同期で
動作するスイッチとして考えることもできる。この場
合、第８の発明のバッファを設けることで、例えばＡＴ
Ｍ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏ
ｄｅ）として動作させることもできる。

【００３９】図４は本発明の第４の発明の実施例を表す
構成図である。本実施例は、図３で示したループバック
系に光半導体ゲートスイッチを用いることを特徴として
いる。

【００４０】構成を図４を用いて説明する。図４は、各
ノードに備える切り替え装置の構成を示したものであ
る。この装置の機能は、図３中の空間スイッチ１０２１
と同等の機能となる。本発明の切り替えスイッチでは、
入力された光信号４００は、光分岐器４０２で２分岐さ
れ、光半導体ゲートスイッチ４０３、４０４へと導かれ
る。このうち光半導体ゲートスイッチ４０３を通過した
光信号は光受信器信号４０１へ、光半導体ゲートスイッ
チ４０４を通過した光信号はループバック信号４０５と
なる。

【００４１】以下に本切り替え装置の動作を説明する。
本切り替え装置は、入力信号を受信器への回線接続、ル
ープバック回線接続、あるいは無接続の３状態に設定し
て出力する機能を有する必要がある。ここで光半導体ゲ
ートスイッチは半導体光アンプであり、注入電流を数１
０ｍＡ加えると光を通過させ、注入電流を遮断すると光
の通過を阻止する特性を有している。そこで、入力信号
４００を受信器側へ接続する場合には半導体ゲートスイ
ッチ４０３に注入電流を加え（オン）、半導体ゲートス
イッチ４０４への注入電流を遮断（オフ）する。またル
ープバックする場合には、半導体ゲートスイッチ４０４
をオン、半導体ゲートスイッチ４０３をオフする動作を
行った。さらに、同時に半導体ゲートスイッチ４０３、
４０４をオフすることで、無接続状態を実現できた。

【００４２】以上のように、発明の光半導体ゲートスイ
ッチを用いることで、数１０ｍＡという少ない電流を加
えることで、切り替え装置を動作させることができ、か
つ半導体素子を用いることで小型のスイッチ構成を得る
ことができた。

【００４３】図５は、本発明の第５の発明の構成を示す
図である。本発明では、ループバックされた信号を第２
の光ファイバ網から検出する制御受信器構成に関するも
のであり、図２中送信側制御受信器７１−７４の構成を
詳細に示すものである。

【００４４】図５の（ａ）は第３の発明に示したように
送信側に異なる波長を割り当てた場合に、それぞれのノ
ードへ分配したアドレス信号をループバック信号として
受信する受信器である。ここで、１例としてノード１に
対応した送信側制御信号受信器の構成を示す。制御信号
受信器はノード１の発信した波長１．５３μm に対応し
た１．５３μm を中心とし帯域２nmの光帯域通過フィル
タ５０１を通過した後に光受信器５０２で受信され、送
信制御器５０３に信号を伝達する構成となっている。こ
のように構成することで容易にノード１の送信した信号
のループバックした信号を選択的に受信することができ
た。

【００４５】また、図５（ｂ）は、送信側に異なるサブ
キャリア周波数を与えた場合の典型的なループバック制
御信号受信器構成を表している。この構成では、ループ
バック信号はまず光受信され、その後そのノードの発信
したサブキャリア周波数に対応した電気フィルタで分離
されて受信される構成になっている。

【００４６】以上のように、予めそれぞれの送信信号を
異なる波長、あるいは異なるサブキャリアを用いて送信
することで、ループバックされた信号を容易に分離して
受信することのできる制御信号受信器を構成することが
できた。

【００４７】本実施例に関してもさまざまな変形例が存
在する。波長分離するフィルタの帯域は、２nmに限るこ
となく他ノードからの信号と分離できればこれ以上これ
以下でも構わない。また必ずしも帯域通過フィルタであ
る必要もない。また、サブキャリア信号を選択的に抽出
するフィルタも選択的に受信できればどのような電気フ
ィルタを用いても構わない。さらに、ＣＤＭＡ等のコー
ドを用いて他ノードの発信信号と識別することも可能で
ある。

【００４８】本発明の第６の発明の実施例の構成図を図
６に示す。

【００４９】本発明は、先に図４に示した光半導体ゲー
トスイッチを受信側制御受信器としても併用することを
特徴としたものである。本発明では図３に示したように
受信側には切り替え装置１０２１−１０２４と制御信号
受信器１０１１−１０１４が不可欠である。そこで、切
り替えスイッチにある光半導体ゲートスイッチの端子電
圧を用いて制御信号を受信することを特徴とするもので
ある。

【００５０】本実施例で用いたデバイスは、半導体光ア
ンプ６０１で、この光アンプ６０１の端子電圧を電圧モ
ニタ６０２で検出し、同時に駆動回路６０３でバイアス
コントロールした。端子電圧モニタを行う場合には、駆
動回路６０３は光アンプを逆バイアス状態に設定し、通
常の光検出器と同様の動作を行った。一方、受信した信
号から半導体光アンプをオンする場合には、光アンプ６
０１を順バイアスに設定してスイッチとして動作させる
こともできた。

【００５１】本実施例にもさまざまな変形例が存在す
る。本実施例では光半導体ゲートスイッチを信号検出器
として用いる際に、バイアス電圧を変化させてモニタす
ることとしたが、バイアスコントロールをせずに無バイ
アス状態でモニタすることもできる。

【００５２】本発明の第７の発明に関しては、第２、第
３の発明の実施例中の動作で示したので省略する。

【００５３】本発明の第８の発明は、第２、第３の発明
の実施例で示した構成において、送信側にデータ蓄積バ
ッファを備えることにより、受信側が輻輳状態である場
合に、バッファに送信ノードに送られてきた信号を蓄え
ることを特徴とした通信方式である。この通信方式の対
象とする光通信網は、第２、第３の発明の実施例で示し
た光通信網において、送信側が受信側の輻輳状態を検知
する時間、送信データを蓄積するデータバッファを有
し、送信データをこのバッファ内に蓄積することでデー
タの損失をなくすことを特徴とした通信方式である。

【００５４】この通信方式では、送信側に送信データを
蓄積するバッファを設け、このバッファに送信側が受信
側の輻輳状態を調べている時間分だけのデータを蓄える
ことで、送信側が送信しようとするデータを損失する事
無く受信側に伝達することができた。また、ループバッ
ク信号で受信側の輻輳を検知した場合には、送信信号の
発生を停止してバックプレッシャをかけることで送信側
の送信しようとするデータを完全に受信側に伝送するこ
とができた。

【００５５】本発明の第９の発明は、送信側が受信側に
アドレス信号を送信する際、このアドレス信号に送信信
号のデータ信号周期を予め重畳しておき、これによって
切り替え装置が送受信装置をつなぎ合わせたと同時に送
受信器間の同期を確立する動作時間を省いて通信ができ
る通信方式である。

【００５６】実際、アドレス信号としてデータ伝送レー
トと同じに設定し、かつバイト毎に特徴のある信号を伝
送することで、アドレス信号の送信と同時に受信側の同
期確立が行われ、従来のアンサンブル信号伝送を行うこ
と無く接続と同時に同期確立を行う動作が確認された。

【００５７】

【発明の効果】従来から用いられてきた電気通信技術で
は、データ転送容量が増加するとともに伝送路自体の帯
域不足によりデータ転送が困難となっていた。また、転
送されてきた高速データ系列から制御信号を抽出し、こ
の制御信号に基づいて回線を制御するためには、一度デ
ータを時間分離して抽出し、時間分離したデータをそれ
ぞれスイッチングを行う等の並列処理技術を必要とし、
大規模回路網が必要となっていた。本発明を用いること
により、大容量のデータ転送を簡単なハードウェアで制
御でき通信を実現できる。

【００５８】また光通信技術を用いた光ネットワーク技
術では、伝送容量は容易にＧｂ／ｓ以上に増大できる。
しかしながら、光ネットワークを制御する制御方法が、
従来の電気通信網技術で用いられてきたメディアアクセ
ス技術を基盤としているため、効率の良いネットワーク
制御が困難となる欠点があった。本発明を用いることに
より効率の良いデータ転送を行うための簡単な制御系を
構築することができ、システム全体としてのコスト向
上、および光デバイス等のリソースが有効利用できるネ
ットワーク構成、あるいは通信方式を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の発明の実施例の構成を表す図。

【図２】本発明の第２の発明の実施例の構成を表す図。

【図３】本発明の第３の発明の実施例の構成を表す図。

【図４】本発明の第４の発明の実施例の構成を表す図。

【図５】本発明の第５の発明の実施例の構成を表す図。

【図６】本発明の第６の発明の実施例の構成を表す図。

【符号の説明】

１、２、３、４、１１、１２、１３、１４ノード１０、２０ネットワーク１６、１７、１８、１９ループバック信号を伝達する
回路５１、５２、５３、５４光送信部１５１、１５２、１５３、１５４光受信部１０１、２０１光ファイバ網６１、６２、６３、６４光送信器１６１、１６２、１６３、１６４光データ受信器１８１、１８２、１８３、１８４受信側制御信号受信
器１７１、１７２、１７３、１７４切り替え装置１９１、１９２、１９３、１９４制御器７１、７２、７３、７４送信側制御信号受信器８１、８２、８３、８４制御器１０００入力信号２０００波長分離器１００１、１００２、１００３、１００４波長分離出
力１０１１、１０１２、１０１３、１０１４受信側制御
信号受信器１０２１、１０２２、１０２３、１０２４空間スイッ
チ１０５１、１０５２、１０５３、１０５４光受信器に
接続される回線１０６１、１０６２、１０６３、１０６４ループバッ
クに接続される回線１０７１、１０７２、１０７３、１０７４無接続回線３００１、３００２波長多重器４００光信号４０２光分岐器４０３、４０４光半導体スイッチ４０５ループバック信号５０１光帯域通過フィルタ５０２光受信器５０３送信制御器６０１半導体光アンプ６０２電圧モニタ６０３駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｈ０４Ｊ 14/02 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数（２以上の整数）のノードと、該複数
のノードを接続する第１のネットワーク媒体と、前記複
数のノードを接続する第２の制御信号伝達媒体とからな
る通信網において、前記ノードからデータ送信を開始す
る際に、各々のノードがそれぞれ前記第１のネットワー
ク媒体へ送信信号を送信し、受信した全てのノードは前
記送信信号を前記第２の制御信号伝達媒体にループバッ
クすることで受信ノードの輻輳を伝達することを特徴と
する通信方法。
【請求項２】複数（２以上の整数）のノードと、該複数
のノードを接続する第１の光ファイバ網と、前記複数の
ノードを接続する第２の制御信号伝達用光ファイバ網を
含み、前記ノードが第１の光ファイバと結合する光送信
器、光データ受信器、受信側制御信号受信器と前記受信
側制御受信器での受信信号から自ノードへのデータを識
別し第１の光ファイバ網から受信された信号をそのまま
第２の制御信号伝達用光ファイバ網へループバックする
あるいは前記光データ受信器へ導入する切り替え装置を
有し、かつ第２の光ファイバ網に結合する送信側制御受
信器を有することを特徴とする光通信網装置。
【請求項３】請求項２記載の光通信網装置であって、各
ノードに備える光送信器の出力波長が異なることを特徴
とする波長多重網光通信網装置。
【請求項４】請求項２記載の光通信網装置であって、各
ノードに備える切り替え装置として光半導体ゲートスイ
ッチを用いることを特徴とする光通信網装置。
【請求項５】請求項２記載の光通信網装置であって、各
ノード毎の送信側制御信号受信器が、第２の制御信号伝
送網から自ノードの光送信器の発信した信号のみを選択
的に受信する装置を備えることを特徴とする光通信網装
置。
【請求項６】請求項４記載の光通信網装置であって、光
半導体ゲートスイッチを切り替えスイッチとして動作さ
せるとともに受信側制御信号受信器としても用いること
を特徴とする光通信網装置。
【請求項７】請求項３記載の光通信装置を用いた通信方
法であって、各ノードがまず光送信器を用いて第１の光
ファイバ網に受信先のアドレスを送信し、各ノードでは
第１の光ファイバ網から受信された光データ信号から各
ノードからの送信されたアドレスデータを受信側制御信
号受信器で受信し、自ノードの光受信器が輻輳している
か否かをループバック装置を用いて第２の制御信号伝達
網へループバックし、送信側制御信号受信器へ伝達する
ことを特徴とする通信方法。
【請求項８】請求項７記載の通信方法であって、受信側
からのループバック信号を検出して送信側に送信停止を
要求する、あるいは送信信号を送信側に備えたデータ蓄
積バッファに蓄えることを特徴とする通信方法。
【請求項９】請求項７記載の通信方法であって、アドレ
スデータパターンに同期信号を含むことを特徴とする通
信方法。