JPH0974423A - Optical bus, optical data bus and optical bus component - Google Patents
Optical bus, optical data bus and optical bus componentInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】複数のノード間でデータ転送
を行うデータバスに関する。特に、コンピュータ内のデ
ータ通信用バス、あるいは通信用装置のバックボード配
線、架間配線等に用いられるバスに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data bus for transferring data between a plurality of nodes. In particular, the present invention relates to a data communication bus in a computer or a bus used for backboard wiring, wiring between frames, etc. of a communication device.
【0002】[0002]
【従来の技術】データを通信するためのバスは、ノード
間に対応する架間、ボード間、電気IC間を結合する論
理的なデータ転送経路を、いくつかの論理経路で共有し
て、装置内配線(物理経路数)を少なくする構成を用い
ている。ここでは、このように構成されるデータ転送経
路をバスと呼ぶ。2. Description of the Related Art A bus for data communication uses a plurality of logical paths for sharing a logical data transfer path connecting between frames, boards, and electric ICs corresponding to nodes. A configuration in which the number of internal wirings (the number of physical paths) is reduced is used. Here, the data transfer path thus configured is called a bus.
【0003】コンピュータ内においては、CPU、メモ
リー、入出力装置を結合するために一般的にバスが用い
られており、現状の技術では、このバスとして電気配線
が用いられている。例えば、電気IC間を結合するバス
としては、ICが実装されるボード上のパターン配線
が、ボード間を結合するバスとしては、バックボード上
に実装されたバックボード配線が、架間転送用には複数
の電気配線を束ねた電気配線が用いられている。In a computer, a bus is generally used to connect a CPU, a memory, and an input / output device. In the current technology, an electric wiring is used as the bus. For example, as a bus connecting electric ICs, a pattern wiring on a board on which ICs are mounted, and as a bus connecting boards, a backboard wiring mounted on a backboard is used for transfer between frames. Uses an electric wiring in which a plurality of electric wirings are bundled.
【0004】しかしながら、近年のコンピュータ内のC
PU能力の向上、動作速度の高速化に伴い、これら電気
配線で転送するデータ容量の増大が不可欠となってきて
いる。また、高性能化を図るために最近のコンピュータ
では、複数のプロセッサをコンピュータ内に実装し、バ
スあるいはネットワークで結合して並列化を図る構成の
研究・検討が盛んに行われ、バスの転送容量の拡大が大
きな課題となっている。これに対応するために、現在で
は多数の電気配線を用いてのバスの実装が行われている
が、結合装置数の増大、容量の拡大に伴い、バスドライ
バのファンアウトの限界(バス駆動能力の限界)、多数
の電気配線を実装する際に必要となるエリア(大きさ)
の問題が現れている。実際、電気配線では、現状では1
配線あたり50Mbps程度での転送が限界であるた
め、1GB/s程度のバス幅(転送容量)を得るために
は、160本以上の電気配線が必要となる(転送には制
御線も必要であるため、データ転送以外にも電気配線が
必要となる)。However, in recent computers, C
With an improvement in PU capability and an increase in operating speed, it has become indispensable to increase the capacity of data transferred by these electric wires. Also, in recent computers, in order to achieve higher performance, research and studies on a configuration in which a plurality of processors are implemented in the computer and connected in parallel by a bus or a network are being actively studied and studied, and the transfer capacity of the bus is being studied. Is a major issue. To cope with this, buses are currently mounted using a large number of electrical wirings. However, with the increase in the number of coupling devices and the capacity, the bus driver's fan-out limit (bus drive capability) Area), the area (size) required when mounting a large number of electrical wiring
The problem has emerged. In fact, at present, 1
Since transfer at about 50 Mbps per wiring is the limit, 160 or more electrical wirings are required to obtain a bus width (transfer capacity) of about 1 GB / s (control lines are also required for transfer). Therefore, electrical wiring is required in addition to data transfer).
【0005】また、通信用装置においても交換機の要求
スループット増大、クロスコネクト装置の要求スループ
ット増大に伴い、通信装置内ボード間、あるいは通信装
置架間で転送する転送路容量の拡大への要求が高まって
きている。このような容量の拡大に対応するために、光
インターコネクションが検討され、実際通信装置内に
は、電気配線の小型化、省スペース化のためにこの光イ
ンターコネクションが用いられている。このような光イ
ンターコネクションとしては、光ファイバを伝送媒体と
して使用する技術が知られており、並列光モジュール等
が検討されている。[0005] Further, with the increase in the required throughput of the switching equipment and the required throughput of the cross-connect equipment, the demand for increasing the capacity of the transfer path for transferring between boards in the communication equipment or between the communication equipments has increased. Is coming. In order to cope with such an increase in capacity, optical interconnection has been studied. In practice, this optical interconnection has been used in communication devices to reduce the size of electrical wiring and save space. As such an optical interconnection, a technique using an optical fiber as a transmission medium is known, and a parallel optical module and the like are being studied.
【0006】しかしながら、本来、交換機やクロスコネ
クト装置等の通信用装置は、通信装置を構成するそれぞ
れの装置間でデータ転送を行う必要があるため、現状の
光インターコネクション技術を用いると、すべての装置
間に対応する転送路それぞれに光インターコネクション
を配置する必要がある。However, communication devices such as exchanges and cross-connect devices originally need to transfer data between the devices constituting the communication device. It is necessary to arrange optical interconnections on each of the transfer paths corresponding to the devices.
【0007】また、交換機やクロスコネクト装置は、本
来装置としてスイッチ機能を備えているため、スイッチ
機能も含めてバス構成がとれれば、バスのブロードキャ
スト−セレクト機能を用いてスイッチ機能が実現できる
ため、転送路の共有化が図れ、装置自体の大幅な削減が
期待される。しかしながら、近年の通信容量の増大に伴
い、コンピュータ内のバスと同様、このバスを電気配線
技術で実現することは困難となっている。[0007] Further, since the switching equipment and the cross-connect device originally have a switch function as a device, if a bus configuration including the switch function can be taken, the switch function can be realized by using the broadcast-select function of the bus. The transfer path can be shared, and a significant reduction in the device itself is expected. However, with the increase in communication capacity in recent years, it has become difficult to realize this bus by electric wiring technology, as with a bus in a computer.
【0008】また、光技術を用いた光バス技術として
は、特開昭64−11431号公報にあるような波長多
重技術を用いてデータ転送路を共有する技術が検討され
ている。この技術では、同一の光伝送媒体内を、異なる
波長でデータ転送することにより、転送媒体を共有する
構成をとっている。このため、本質的に異なる波長光源
を必要とすること等によるコストの増大が生じる。ま
た、バスの機能を果たすために必要なブロードキャスト
機能を実現するために、信号光を分配するため、バスと
してのファンアウト数は、光分配あるいは光分岐による
損失によって制限される。これら2つの要因により、バ
スによって結合されるノード数は、現状では高々10数
程度に制限されている。As an optical bus technology using an optical technology, a technology for sharing a data transfer path using a wavelength multiplexing technology as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-11431 has been studied. In this technique, the transfer medium is shared by transferring data in the same optical transmission medium at different wavelengths. For this reason, the cost is increased due to the necessity of a light source having a wavelength which is essentially different. In addition, since the signal light is distributed in order to realize the broadcast function required to fulfill the function of the bus, the number of fan-outs as a bus is limited by the loss due to light distribution or optical branching. Due to these two factors, the number of nodes connected by the bus is currently limited to about ten at most.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】以上述べてきたよう
に、現状の電気配線を用いた電気バスで、転送容量の拡
大に答えようとすると、構成するために大きなコストが
かかる問題、および実際に実装しようとした場合にサイ
ズ的に実装が困難となる問題がある。As described above, if an attempt is made to respond to the expansion of the transfer capacity with an electric bus using current electric wiring, a large cost is required to construct the electric bus. There is a problem that it is difficult to implement in terms of size when trying to implement.
【0010】例えば、コンピュータ内のバスでは、従来
の電気バス技術で構成すると、全体的なコスト(バス駆
動能力向上に必要なコストおよび実装に必要なコス
ト)、実際の実装上の問題の2点から実現が困難となっ
ている。For example, when a bus in a computer is constituted by a conventional electric bus technology, there are two points of a total cost (cost required for improving the bus driving capability and cost required for mounting) and an actual mounting problem. Is difficult to achieve.
【0011】また通信装置においては、装置内のデータ
転送に電気配線に代わる光インターコネクション技術が
導入されているが、装置間のポイント−ポイントのデー
タ転送を行う光インターコネクションを用いているた
め、すべての転送経路に対応した光インターコネクショ
ンが必要となる。このため、結合する装置数が増大する
と光インターコネクション数は、装置数の2乗で増大
し、実装の上で大きな問題が生じる。In a communication device, an optical interconnection technology has been introduced in place of electric wiring for data transfer in the device. However, since optical interconnection for performing point-to-point data transfer between devices is used, an optical interconnection technology is used. Optical interconnections corresponding to all transfer paths are required. For this reason, when the number of devices to be coupled increases, the number of optical interconnections increases by the square of the number of devices, which causes a serious problem in mounting.
【0012】さらに、これら実装の問題を解決するため
に、光技術を用いた波長多重バスを用いると、バスに接
続できるノード数がコスト、転送路の分配損失で制限さ
れ、ノード数の増大に対応できない、あるいはバスを構
成するコストが増大する問題点があった。Further, if a wavelength-division multiplexing bus using optical technology is used to solve these mounting problems, the number of nodes that can be connected to the bus is limited by the cost and distribution loss of the transfer path, and the number of nodes increases. There was a problem that it could not cope or the cost of configuring the bus increased.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明は、
複数のノードを接続する複数の論理的経路が共用する物
理的な光データバスと、該光データバスを転送される転
送データが前記光バス上で競合しないためのバス制御用
配線で構成される光バスである。The first invention of the present invention is as follows:
It comprises a physical optical data bus shared by a plurality of logical paths connecting a plurality of nodes, and a bus control wiring for preventing transfer data transferred on the optical data bus from conflicting on the optical bus. It is an optical bus.
【0014】本発明の第2の発明は、複数(n個:nは
整数)のノードを接続する光データバスにおいて、ノー
ド内に、ノード内で発生した他ノードへあるいは自ノー
ドへの転送データを時間多重する時間多重回路と、該時
間多重回路出力を光信号列に変換する電気−光信号変換
器と、該電気−光信号変換器の出力する光信号列を複数
(n個)の光導波路列1からnへ選択的に接続する光ス
イッチとを含み、前記光データバスに接続される複数の
ノードから出された複数の前記光導波路列のm番目(m
は1からnまでの整数)を集線するn個の光集線器と該
光集線器の出力をm番目のノードへ転送する光導波路
と、転送されてきた光信号を電気信号列に変換する光−
電気変換器とで構成されることを特徴とした光データバ
スである。According to a second aspect of the present invention, in an optical data bus connecting a plurality of (n: n is an integer) nodes, data transferred to another node generated within the node or to its own node is stored in the node. Multiplexing circuit for time multiplexing, an electrical-optical signal converter for converting the output of the time multiplexing circuit into an optical signal sequence, and a plurality (n) of optical signal sequences output from the electrical-optical signal converter. An optical switch selectively connected to each of the waveguide arrays 1 to n; and an m-th (m) of the plurality of optical waveguide arrays output from a plurality of nodes connected to the optical data bus.
N is an integer from 1 to n), an optical waveguide for transferring the output of the optical concentrator to the m-th node, and a light for converting the transferred optical signal into an electric signal train.
An optical data bus comprising an electrical converter.
【0015】本発明の第3の発明は、複数(n個:nは
整数)のノードを接続する光データバスにおいて、ノー
ド内に、ノード内で発生した他ノードへの転送データを
時間多重する時間多重回路と、該時間多重回路出力を複
数(n個)の信号経路へ選択的に接続する電気スイッチ
と、該電気スイッチのn個の電気出力信号を、それぞれ
光信号列に変換する電気−光信号アレイ変換器と、該電
気−光信号アレイ変換器出力を結合する複数(n個)の
光導波路列1からnを含み、前記光データバスに接続さ
れる複数のノードから出された複数の前記光導波路列の
m番目(mは1からnまでの整数)を集線するn個の光
集線器と該光集線器の出力をm番目のノードへ転送する
光導波路と、転送されてきた光信号を電気信号列に変換
する光−電気変換器とで構成されることを特徴とした光
データバスである。According to a third aspect of the present invention, in an optical data bus connecting a plurality of (n: n is an integer) nodes, time-multiplexed transfer data generated in the node to another node is transmitted in the node. A time multiplexing circuit, an electric switch for selectively connecting the output of the time multiplexing circuit to a plurality of (n) signal paths, and an electric switch for converting the n electric output signals of the electric switch into optical signal trains. A plurality of optical signal array converters and a plurality of (n) optical waveguide arrays 1 to n for coupling the outputs of the electro-optical signal array converters, the plurality of optical waveguide arrays being output from a plurality of nodes connected to the optical data bus. N optical concentrators for concentrating the m-th optical waveguide array (m is an integer from 1 to n), an optical waveguide for transmitting the output of the optical concentrator to the m-th node, and the transmitted optical signal -To-electric conversion that converts light into an electric signal sequence An optical data bus which is characterized in that it is composed of a.
【0016】本発明の第4の発明は、第3,4の発明記
載の光データバスにおいて、前記光データバスを複数並
列に用意することで、データ転送容量を増大することを
特徴とした光データバスである。According to a fourth aspect of the present invention, in the optical data bus according to the third or fourth aspect, the data transfer capacity is increased by preparing a plurality of the optical data buses in parallel. Data bus.
【0017】本発明の第5の発明は、第2、3、4の発
明記載の光データバスにおいて、光導波路を光ファイバ
で構成することを特徴とする光バスである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the optical data bus according to the second, third, or fourth aspect, wherein the optical waveguide is formed of an optical fiber.
【0018】本発明の第6の発明は、第2、3、4、5
の発明記載の光データバスにおいて、光集線器として、
複数の導波路からの出力を一つの導波路へ結合する際
に、予め入力側の複数の導波路の励振空間モードの数1
(1は1以上の整数)が、出力側の導波路の励振空間モ
ード数k(kは整数)より小さいことを特徴とした光デ
ータバスである。The sixth aspect of the present invention is the second, third, fourth, fifth aspect.
In the optical data bus according to the present invention, as the optical concentrator,
When the outputs from the plurality of waveguides are coupled to one waveguide, the number of excitation spatial modes of the plurality of waveguides on the input side is set to 1
The optical data bus is characterized in that (1 is an integer of 1 or more) is smaller than the number k (k is an integer) of the excitation spatial mode of the waveguide on the output side.
【0019】本発明の第7の発明は、複数のシングルモ
ード光ファイバから出力された信号光を1つのマルチモ
ード光ファイバへ結合する光集線器である。A seventh aspect of the present invention is an optical concentrator that couples signal lights output from a plurality of single mode optical fibers to one multimode optical fiber.
【0020】[0020]
【作用】本発明の第1の発明は、複数のノードを接続す
る複数の論理的経路、複数の光送信器と1つの光受信器
を接続する物理的な光ファイバと、この光ファイバを転
送される光信号が、受信器側で競合しないための制御信
号線を別に有する。このように構成することで、光バス
をハード的に共有でき、かつ光送受信間競合を抑えるこ
とができる。According to the first aspect of the present invention, a plurality of logical paths connecting a plurality of nodes, a physical optical fiber connecting a plurality of optical transmitters and one optical receiver, and a transfer of the optical fiber are provided. The received optical signal has a separate control signal line so as not to compete on the receiver side. With such a configuration, the optical bus can be shared in hardware, and contention between optical transmission and reception can be suppressed.
【0021】本発明の第2の発明は、複数のノードから
発生した信号を時間多重することで光信号出力数を削減
し、かつこの光信号出力を複数の受信器に転送する際、
まず、転送先光受信器を選択する1*nの光スイッチを
含み、この光スイッチが選択した光受信器のみに光信号
出力が転送される光バス構成である。According to a second aspect of the present invention, the number of optical signal outputs is reduced by time-multiplexing signals generated from a plurality of nodes, and when transferring the optical signal outputs to a plurality of receivers,
First, the optical bus configuration includes a 1 * n optical switch for selecting a transfer destination optical receiver, and an optical signal output is transferred only to the optical receiver selected by the optical switch.
【0022】また、複数のノードから同時に1つの受信
器へデータが転送されると、受信側での混信が生じるた
め、これを避けるために本発明の第1の発明で示した制
御信号線を有し、この競合を制御することができる。Further, when data is transferred from a plurality of nodes to one receiver at the same time, interference occurs on the receiving side. To avoid this, the control signal line shown in the first invention of the present invention is used. And control this conflict.
【0023】このような構成にすることで、全体のバス
自体のサイズの削減、従来のバスに比較してコストの大
幅な削減が可能となる。With such a configuration, the size of the entire bus itself can be reduced, and the cost can be significantly reduced as compared with the conventional bus.
【0024】本発明の第3の発明は、第2の発明の受信
側を選択する光スイッチの代わりに、光送信器を受信器
の数だけ用意し、この光送信器を電気の1*nスイッチ
で選択する構成の光バスである。According to a third aspect of the present invention, in place of the optical switch for selecting the receiving side according to the second aspect of the invention, optical transmitters are prepared by the number of receivers, and the optical transmitters are connected to the electric 1 * n. This is an optical bus configured to be selected by a switch.
【0025】この構成では、光送信器が複数必要となる
が、例えばアレイ型の光送信モジュール等を用いれば、
従来の電気スイッチとの併用で光バスが構成できる。In this configuration, a plurality of optical transmitters are required. For example, if an array type optical transmission module is used,
An optical bus can be constructed by using together with a conventional electric switch.
【0026】本発明の第4の発明は、光送信器のデータ
転送能力を向上させる方法として、複数のバスを空間的
に多重するものである。A fourth aspect of the present invention is to spatially multiplex a plurality of buses as a method for improving the data transfer capability of an optical transmitter.
【0027】本発明の第5の発明は、光導波路を光ファ
イバとすることで、実装のフレキシビリティを向上させ
るものである。The fifth invention of the present invention is to improve the mounting flexibility by using an optical fiber as the optical waveguide.
【0028】本発明の第6、7の発明は、本発明の光送
信器と光受信器を接続する光導波路として、複数の光送
信器からの出力を損失を小さくして光受信器へ接続する
ことができる構成を与えるものである。According to the sixth and seventh aspects of the present invention, as an optical waveguide for connecting the optical transmitter and the optical receiver of the present invention, the outputs from the plurality of optical transmitters are connected to the optical receiver by reducing the loss. To provide a configuration that can be used.
【0029】ここで、用いている技術は、複数の励振モ
ード数の少ない光導波路を1つの励振モード数の多い光
導波路へ導く場合には、励振モード毎に導波させること
ができるので、ほぼ損失なしの結合が可能であることを
用いている。従来、特開平1−264323号公報に記
述されているように、シングルモード(励振モード数
1)の光ファイバとマルチモード(励振数が複数)の光
ファイバの結合が、ほぼ損失ゼロで接続されることは用
いられているが、複数のシングルモードファイバ(励振
モード数の少ない光ファイバ)の出力をマルチモード光
ファイバ(励振モード数の多い光ファイバ)へ接続する
ことで、接続損を削減することは知られていなかった。Here, the technique used is that, when a plurality of optical waveguides with a small number of excitation modes are guided to one optical waveguide with a large number of excitation modes, the light can be guided for each excitation mode. It uses that lossless coupling is possible. Conventionally, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-264323, the coupling between a single-mode (1 excitation mode) optical fiber and a multi-mode (a plurality of excitation modes) optical fiber is connected with almost zero loss. The connection loss is reduced by connecting the outputs of a plurality of single-mode fibers (optical fibers with a small number of excitation modes) to multi-mode optical fibers (an optical fiber with a large number of excitation modes). That was not known.
【0030】このような構成を取ることで、光送信器出
力を光受信器へ導く際に従来用いられてきた光カップラ
等の光導波路損(n*1カップラでは、送信に対してほ
ぼ同等に結合すると1/n倍になる)を削減し、理想的
に零とできることになる。このため、従来光送受信間の
損失限界で決定されていたノード数(光バスに接続でき
る光送受信器の数)の限界をなくし、理論的には無限に
拡大できる技術を提供できる。By adopting such a configuration, an optical waveguide loss such as an optical coupler conventionally used for guiding the output of the optical transmitter to the optical receiver (in the case of the n * 1 coupler, almost equal to the transmission). 1 / n times when combined), and can be ideally reduced to zero. For this reason, it is possible to eliminate the limit of the number of nodes (the number of optical transceivers that can be connected to the optical bus) that has been conventionally determined by the loss limit between optical transmission and reception, and to provide a technology that can theoretically be expanded to infinity.
【0031】[0031]
(実施例1)本発明の第1の実施例の構成図を図1に示
す。(Embodiment 1) FIG. 1 shows a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
【0032】複数のノード501,502,503は、
光データバス2001に接続されており、それぞれのノ
ード501,502,503で発生した信号は、それぞ
れ時間多重回路1、2、3で時間多重されて4Gb/s
の信号にされ、光信号列に変換する光送信器11、1
2、13に入力されている。ここで、この光送信器に
は、1.3ミクロンの波長で光を出力する低価格なファ
ブリ−ペロレーザを用いた。この光送信器の出力は、そ
れぞれの光出力を8分する光分岐器151とその分岐器
のそれぞれに光増幅器ゲート152(光増幅器に注入電
流を注入すると信号を通過させ、注入電流を遮断すると
信号を通過させない動作を行う)が集積化された1*8
の光スイッチ(構成図を図3に示す。)21、22、2
3へ接続され、光スイッチ21、22、23は、8芯の
光ファイバアレイ31、32、33へ接続されている。
これら8芯の光ファイバアレイは、1芯目、2芯目、・
・・毎に束ねられ、光集線器である光ファイバカップラ
41、42、43で集線され、集線器41の出力は光フ
ァイバ601を通じてノード501の光受信器51へ、
集線器42の出力は光ファイバ602を通じてノード5
02の光受信器52へと、接続されている。本実施例で
は、まず、光ファイバアレイ31、32、33、光ファ
イバ601、602、としてシングルモードファイバ
を、集線器41、42には、シングルモード光ファイバ
カップラを用いている。このため、集線器41では、信
号パワーは約1/8に減衰して光ファイバ601に入力
される。また、これら光受信器51、52、53の出力
は、時間分離器61、62、63により送信信号に対応
するように時間分離され、受信信号201、202、2
03と変換される。また、それぞれのノードは、データ
を送信する際に、光バス制御用信号を発生する制御信号
発生器301、302、303とこれに接続されるアー
ビタ1001を用いている。光バス上でのデータ転送の
競合を制御している。A plurality of nodes 501, 502, 503
The signals connected to the optical data bus 2001 and generated at the nodes 501, 502, and 503 are time-multiplexed by the time-multiplexing circuits 1, 2, and 3 and 4 Gb / s.
Optical transmitters 11 and 1 that convert the optical signals into optical signal trains.
2, 13 are input. Here, an inexpensive Fabry-Perot laser that outputs light at a wavelength of 1.3 microns was used for the optical transmitter. The output of this optical transmitter is divided into an optical splitter 151 that divides each optical output into eight, and an optical amplifier gate 152 (when an injection current is injected into the optical amplifier, a signal passes therethrough; 1 * 8 with integrated operation that does not pass signals)
Optical switches 21, 22, and 2 (the configuration diagram is shown in FIG. 3)
3 and the optical switches 21, 22, and 23 are connected to eight-core optical fiber arrays 31, 32, and 33, respectively.
These eight-core optical fiber arrays have a first core, a second core,.
.. Each bundle is bundled and converged by optical fiber couplers 41, 42, and 43 which are optical concentrators, and the output of the concentrator 41 is transmitted to the optical receiver 51 of the node 501 through the optical fiber 601.
The output of the concentrator 42 is connected to the node 5 through the optical fiber 602.
02 is connected to the optical receiver 52. In this embodiment, first, single-mode fibers are used as the optical fiber arrays 31, 32, and 33, and the optical fibers 601 and 602, and single-mode optical fiber couplers are used as the concentrators 41 and. Therefore, in the concentrator 41, the signal power is attenuated to about 1/8 and input to the optical fiber 601. The outputs of the optical receivers 51, 52, and 53 are time-separated by time separators 61, 62, and 63 so as to correspond to the transmission signals.
Converted to 03. In transmitting data, each node uses control signal generators 301, 302, and 303 for generating optical bus control signals, and an arbiter 1001 connected thereto. It controls contention for data transfer on the optical bus.
【0033】次に本実施例の具体的な動作について説明
する。Next, a specific operation of this embodiment will be described.
【0034】先に構成で説明したように、それぞれのノ
ード501、502、503は光バス2001を通じて
接続されており、この光バス2001を通じてデータの
転送を行う。例えば、ノード501がデータ101をノ
ード502に転送する動作を説明する。ノード501で
は、まず制御信号発生器301を通じてアービタ100
1に転送先ノードであるノード502の光受信器の空き
状態を確認する。もし、ノード502の光受信器が他ノ
ードとのデータ転送を行っている場合には、アービタは
この情報を制御信号発生器301にフィードバックして
転送を一時的に停止させ、光バス2001上での競合を
回避する制御を行う。もしノード502の光受信器が空
き状態であれば、アービタは制御信号発生器301に転
送許可を行い、データは時間多重器1で時間多重された
後に光送信器11で1.3ミクロン光信号に変換され、
光スイッチ21に入力される。光スイッチは、ノード5
02に接続される光ゲートのみに注入電流を加えて光信
号を通過させる。ここでは、光ファイバアレイ31の2
芯目にのみ光信号を導入する。この際、光送信器11か
らの出力光が、光スイッチで遮断されないように、光送
信器と光スイッチは同期して動作させている。本構成で
は、光送信器と光スイッチが同一ノード内(本実施例で
は同一ボード上)に設置されているので、同期状態は数
10ps以下の精度で調整が容易にできた。この信号
は、集線器42に入力された後に光ファイバ602に入
力され、ノード502の光受信器52へと導かれる。以
上のような動作を行うことで、光バス上でのデータ転送
競合を回避してデータ転送ができる。また、転送終了後
には、制御信号発生器301は、アービタ1001に対
して、信号転送終了を伝達し、ノード502の空き状態
を伝達する。As described above, the nodes 501, 502, and 503 are connected via the optical bus 2001, and transfer data via the optical bus 2001. For example, an operation in which the node 501 transfers the data 101 to the node 502 will be described. In the node 501, the arbiter 100 is first passed through the control signal generator 301.
In step 1, the idle state of the optical receiver of the node 502 which is the transfer destination node is confirmed. If the optical receiver of the node 502 is performing data transfer with another node, the arbiter feeds back this information to the control signal generator 301 to temporarily stop the transfer, and Control to avoid contention. If the optical receiver at node 502 is idle, the arbiter grants transfer to control signal generator 301 and the data is time multiplexed by time multiplexer 1 and then transmitted by optical transmitter 11 to the 1.3 micron optical signal. Is converted to
Input to the optical switch 21. The optical switch is at node 5
The optical signal is passed by applying an injection current only to the optical gate connected to 02. Here, 2 of the optical fiber array 31
An optical signal is introduced only at the core. At this time, the optical transmitter and the optical switch are operated synchronously so that the output light from the optical transmitter 11 is not blocked by the optical switch. In this configuration, since the optical transmitter and the optical switch are installed in the same node (in this embodiment, on the same board), the synchronization state can be easily adjusted with an accuracy of several tens ps or less. This signal is input to the optical fiber 602 after being input to the concentrator 42, and is guided to the optical receiver 52 of the node 502. By performing the above operation, data transfer can be performed while avoiding data transfer competition on the optical bus. After the end of the transfer, the control signal generator 301 informs the arbiter 1001 of the end of the signal transfer and the idle state of the node 502.
【0035】さらに、本実施例では、他の受信器の空き
状態が確認されれば、ノード501からノード502へ
のデータ転送と同時に複数の受信器に向かって、光スイ
ッチの複数の光ゲートを透過状態にすることで、マルチ
キャスト動作させることもできた。また、このノード5
01からノード502へのデータ転送と同時に、ノード
502からノード503への転送がアービタでの競合制
御を用いて行うことができ、全体としてバスのデータ転
送容量の拡大も実現できた。Further, in this embodiment, when the empty state of the other receiver is confirmed, the plurality of optical gates of the optical switch are transmitted to the plurality of receivers simultaneously with the data transfer from the node 501 to the node 502. By setting it in the transparent state, it was possible to perform multicast operation. Also, this node 5
At the same time as the data transfer from 01 to the node 502, the transfer from the node 502 to the node 503 can be performed using the contention control in the arbiter, and the data transfer capacity of the bus can be increased as a whole.
【0036】以上のように本実施例を用いると、従来の
電気技術では実現の困難であった大容量のデータ転送を
ファブリ−ペロレーザのような低価格の光素子を用いて
実現することができた。また、光スイッチを用いて従来
のポイント−ポイント通信をベースにした光インターコ
ネクションに比較して結合光ファイバ配線数を大幅に削
減できた。As described above, when this embodiment is used, a large-capacity data transfer, which is difficult to realize by the conventional electric technology, can be realized by using a low-cost optical device such as a Fabry-Perot laser. Was. Further, the number of coupled optical fiber wirings can be significantly reduced as compared with the conventional optical interconnection based on point-to-point communication using an optical switch.
【0037】(実施例2)次に、第2の実施例として、
本発明の第1の実施例に本発明の第6、7の発明を適用
した場合に関して説明する。(Embodiment 2) Next, as a second embodiment,
A case where the sixth and seventh aspects of the present invention are applied to the first example of the present invention will be described.
【0038】構成は、図1と同じであるが、集線器4
1、42として光ファイバ31、32、33をモード数
の小さい(モード数1)であるシングルモードファイ
バ、光ファイバ602、603としてマルチモードファ
イバ(モード数複数)を用いている点のみが第1の実施
例と異なる。構成図を図4に示した。The structure is the same as that of FIG.
The first point is that the optical fibers 31, 32, and 33 are single-mode fibers having a small number of modes (the number of modes is 1) as 1, 42, and the multimode fibers (a plurality of modes) are as the optical fibers 602 and 603. Is different from the embodiment described above. The configuration diagram is shown in FIG.
【0039】このような構成にすることにより、第1の
実施例で説明した集線器41、42の損失約1/8は、
ほぼなくすことができた。本実施例でも、集線器での損
失は1dB以下となった。With such a configuration, the loss of about 1/8 of the concentrators 41 and 42 described in the first embodiment can be reduced.
I could almost eliminate it. Also in this example, the loss in the concentrator was 1 dB or less.
【0040】以上のことから、第1の実施例では、光バ
スに接続されたノード数の増加とともに、集線器での損
失が大きくなり、光バスに収容できるノード数に制限が
現れたが、本実施例ではノード数を増加させても集線器
での損失に変化が現れず、光バスに接続できるノード数
制限が解消され、ノード数を16にも32にも拡張する
ことができた。As described above, in the first embodiment, as the number of nodes connected to the optical bus increases, the loss in the concentrator increases, and the number of nodes that can be accommodated in the optical bus is limited. In the embodiment, even if the number of nodes is increased, the loss in the concentrator does not change, the limitation on the number of nodes that can be connected to the optical bus is eliminated, and the number of nodes can be expanded to 16 or 32.
【0041】(実施例3)次に、第3の実施例として、
本発明の第3の発明を適用した場合に関して説明する。(Embodiment 3) Next, as a third embodiment,
The case where the third invention of the present invention is applied will be described.
【0042】本実施例が、第1の実施例と異なる点は、
時間多重器1、2、3の出力を、1:8の電気のスイッ
チ111、112、113に入力し、この電気スイッチ
出力を用いてレーザアレイモジュール121、122、
123を変調して信号を得ている点である。ここでは、
光スイッチを用いる代わりに、電気のスイッチで光送信
器を選択して、光送信信号をつくり、これらからの出力
を光バス2001へ導入して受信ノードとのデータ転送
を行う動作を行っている。動作に関しては、第1の実施
例と同様であるので省略する。This embodiment is different from the first embodiment in that
The outputs of the time multiplexers 1, 2, and 3 are input to 1: 8 electric switches 111, 112, and 113, and the laser array modules 121, 122, and
The point is that a signal is obtained by modulating 123. here,
Instead of using an optical switch, an optical switch is selected by an electric switch to generate an optical transmission signal, an output from the optical transmission signal is introduced to an optical bus 2001, and data is transferred to a receiving node. . The operation is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0043】(本発明の変形例)本発明の第1の実施例
には他にもいろいろな変形例が存在する。(Modifications of the Present Invention) There are various other modifications in the first embodiment of the present invention.
【0044】光データバス自体は光ファイバで構成され
るとは限らず、光導波路で構成され、例えばバックボー
ド配線のような形状を取っても構わない。また、時間多
重された信号のデータレートは、4Gb/sに限らず1
Gb/sでも10Gb/sでもまたこれ以上、これ以下
であっても構わない。光送信器の構成も、1.3ミクロ
ンのファブリ−ペロレートに限らず、波長は1.5ミク
ロンでも0.8ミクロンでも長波でも短波でも構わない
し、レーザ構成もファブリ−ペロレーザのようなマルチ
モードレーザに限らず分布帰還型レーザのようなシング
ルモードレーザでも構わない。転送容量が不足する場合
には、複数の時間多重器、光送信器、光スイッチ、光バ
スを用いることで対応することもできる。また変調方式
も、注入電流を直接変調する方式でも、外部変調器を用
いて変調する方式でも構わない。光スイッチとしては、
光分岐と光ゲートを集積化した光スイッチに限らず、リ
チウムナイオベートのスイッチでも、また、集積化して
いない複数のスイッチを組み合わせて、この機能を実現
しても構わない。また、本実施例では、簡単なバスの競
合制御を用いたが、この他にも受信器での競合状態を受
信器自体に問い合わせるあるいは、受信器が空き状態に
なったときに受信器が空き状態をアービタに伝達する制
御方法等の制御も考えられる。The optical data bus itself is not always constituted by an optical fiber, but is constituted by an optical waveguide, and may take a shape such as a backboard wiring. The data rate of the time-multiplexed signal is not limited to 4 Gb / s,
Gb / s or 10 Gb / s may be higher or lower. The configuration of the optical transmitter is not limited to the Fabry-Perot rate of 1.3 μm, the wavelength may be 1.5 μm, 0.8 μm, long wavelength or short wavelength, and the laser configuration may be a multi-mode laser such as a Fabry-Perot laser. However, a single mode laser such as a distributed feedback laser may be used. When the transfer capacity is insufficient, it is possible to deal with it by using a plurality of time multiplexers, optical transmitters, optical switches, and optical buses. The modulation method may be a method of directly modulating the injection current or a method of modulating using an external modulator. As an optical switch,
This function is not limited to the optical switch in which the optical branch and the optical gate are integrated, but may be realized by a lithium niobate switch or a combination of a plurality of non-integrated switches. Further, in the present embodiment, the simple bus contention control is used. However, in addition to this, the contention status at the receiver is inquired to the receiver itself, or when the receiver becomes idle, the receiver becomes idle. Control such as a control method for transmitting the state to the arbiter is also conceivable.
【0045】また本実施例では、光送信器と光スイッチ
の同期を取りやすくするため、これらの2素子を同一ノ
ード内に実装したが、構成が本実施例と同じであれば、
必ずしも光送信器と光スイッチを同一ノード内に実装せ
ずに、それぞれのノードのスイッチを統合して設置する
ことも可能である。In this embodiment, these two elements are mounted in the same node in order to easily synchronize the optical transmitter and the optical switch. However, if the configuration is the same as that of this embodiment,
Instead of mounting the optical transmitter and the optical switch in the same node, the switches of the respective nodes can be integrated and installed.
【0046】本発明の第2の実施例にも第1の実施例と
同じ変形例が存在する。The second embodiment of the present invention has the same modification as the first embodiment.
【0047】また、本実施例においては、光集線器とし
て複数のシングルモード光ファイバを1本のマルチモー
ド光ファイバへ結合する集線器を用いたが、複数のマル
チモード光ファイバをさらにモード数の多い光ファイバ
へ結合する光集線器を用いることもできる。また、接続
されるノードの数も本実施例で示した8,16,32に
限らず、これ以下の3でもあるいはこれ以上の50で
も、またこれ以下これ以上のどのようなノード数にも対
応できる。In this embodiment, a concentrator for coupling a plurality of single-mode optical fibers to one multimode optical fiber is used as an optical concentrator. Optical concentrators that couple to fibers can also be used. Also, the number of connected nodes is not limited to 8, 16, and 32 shown in the present embodiment, and may be 3 or less, or 50 or more, and any number of nodes less than this. it can.
【0048】本発明の第3の実施例に関しても、第1、
第2の実施例と同様の変形例が存在する。As for the third embodiment of the present invention, the first,
There are modifications similar to the second embodiment.
【0049】[0049]
【発明の効果】本発明を用いるより、現状の電気配線を
用いた電気バスで、転送容量の拡大に答えようとする
と、構成するために大きなコストがかかる問題、および
実際に実装しようとした場合にサイズ的に実装が困難と
なる問題が解決できた。また例えば、コンピュータ内の
バスでは、従来の電気バス技術で構成すると、全体的な
コスト(バス駆動能力向上に必要なコストおよび実装に
必要なコスト)、実際の実装上の問題に関しての解決策
を与えた。According to the present invention, when an attempt is made to respond to an increase in transfer capacity with an electric bus using current electric wiring, a problem that a large cost is required for the configuration, and a case where an actual mounting is attempted. The problem that the implementation was difficult due to the size was solved. For example, in the case of a bus in a computer, if it is configured by the conventional electric bus technology, the overall cost (the cost required for improving the bus driving capability and the cost required for mounting) and a solution for the actual mounting problem can be solved. Gave.
【0050】また通信装置においては、装置内のデータ
転送に電気配線に代わる光インターコネクション技術が
導入されているが、装置間のポイント−ポイントのデー
タ転送を行う光インターコネクションを用いているた
め、すべての転送経路に対応した光インターコネクショ
ンが必要となる。このため、結合する装置数が増大する
と光インターコネクション数を削減する解決策を与え
た。In a communication device, an optical interconnection technology has been introduced in place of electric wiring for data transfer in the device. However, since an optical interconnection for performing point-to-point data transfer between devices is used, an optical interconnection technology is used. Optical interconnections corresponding to all transfer paths are required. Therefore, a solution has been provided to reduce the number of optical interconnections when the number of devices to be coupled increases.
【0051】さらに、これら実装の問題を解決するため
に、光技術を用いた波長多重バスを用いると、バスに接
続できるノード数がコスト、転送路の分配損失で制限さ
れ、ノード数の増大に対応できない、あるいはバスを構
成するコストが増大する問題への解決策も与えた。Furthermore, if a wavelength multiplexing bus using optical technology is used to solve these mounting problems, the number of nodes that can be connected to the bus is limited by cost and distribution loss of a transfer path, and the number of nodes increases. It also provided a solution to the problem of not being able to handle or increasing the cost of configuring the bus.
【図1】本発明の第1の実施例の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
【図3】1*8光スイッチの構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a 1 * 8 optical switch.
【図4】本発明の第2の実施例で用いた光集線器の構
成。FIG. 4 is a configuration of an optical concentrator used in a second embodiment of the present invention.
1、2、3 時間多重器 11、12、13 光送信器 21、22、23 光スイッチ 31、32、33 光ファイバアレイ 41、42、43 光集線器 51、52、53 光受信器 61、62、63 時間分離器 101、102、103 送信信号 201、202、203 受信信号 301、302、303 制御信号発生器 501、502、503 ノード 1001 アービタ 2001 光バス 111、112、113 電気スイッチ 121、122、123 レーザアレイモジュール 1, 2, 3 time multiplexers 11, 12, 13 optical transmitters 21, 22, 23 optical switches 31, 32, 33 optical fiber arrays 41, 42, 43 optical concentrators 51, 52, 53 optical receivers 61, 62, 63 Time separator 101, 102, 103 Transmit signal 201, 202, 203 Receive signal 301, 302, 303 Control signal generator 501, 502, 503 Node 1001 Arbiter 2001 Optical bus 111, 112, 113 Electrical switch 121, 122, 123 Laser array module
───────────────────────────────────────────────────── 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 H04B 9/00 U ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display H04B 9/00 U
Claims (7)
が共用する物理的な光データバスと、該光データバスを
転送される転送データが前記光バス上で競合しないため
のバス制御用配線で構成されることを特徴とする光バ
ス。1. A bus control for controlling a physical optical data bus shared by a plurality of logical paths connecting a plurality of nodes and transfer data transferred on the optical data bus on the optical bus. An optical bus that is composed of wiring.
る光データバスにおいて、ノード内に、ノード内で発生
した他ノードへあるいは自ノードへの転送データを時間
多重する時間多重回路と、該時間多重回路出力を光信号
列に変換する電気−光信号変換器と、該電気−光信号変
換器の出力する光信号列を複数(n個)の光導波路列1
からnへ選択的に接続する光スイッチとを含み、前記光
データバスに接続される複数のノードから出された複数
の前記光導波路列のm番目(mは1からnまでの整数)
を集線するn個の光集線器と該光集線器の出力をm番目
のノードへ転送する光導波路と、転送されてきた光信号
を電気信号列に変換する光−電気変換器とで構成される
ことを特徴とする光データバス。2. In an optical data bus connecting a plurality of (n: n is an integer) nodes, a time-multiplexing circuit for time-multiplexing transfer data generated in a node to another node or to its own node. And an electro-optical signal converter for converting the time-multiplexed circuit output into an optical signal train, and a plurality (n) of optical waveguide trains 1 for outputting the optical signal train from the electro-optical signal converter.
To n through an optical switch selectively connected to the optical data bus, the m-th optical waveguide row from the plurality of nodes (m is an integer from 1 to n)
And n optical concentrators for concentrating the light, an optical waveguide for transferring the output of the optical concentrator to the m-th node, and an opto-electric converter for converting the transferred optical signals into an electric signal train. Optical data bus characterized by.
る光データバスにおいて、ノード内に、ノード内で発生
した他ノードへの転送データを時間多重する時間多重回
路と、該時間多重回路出力を複数(n個)の信号経路へ
選択的に接続する電気スイッチと、該電気スイッチのn
個の電気出力信号を、それぞれ光信号列に変換する電気
−光信号アレイ変換器と、該電気−光信号アレイ変換器
出力を結合する複数(n個)の光導波路列1からnを含
み、前記光データバスに接続される複数のノードから出
された複数の前記光導波路列のm番目(mは1からnま
での整数)を集線するn個の光集線器と該光集線器の出
力をm番目のノードへ転送する光導波路と、転送されて
きた光信号を電気信号列に変換する光−電気変換器とで
構成されることを特徴とする光データバス。3. In an optical data bus connecting a plurality of (n: n is an integer) nodes, a time multiplexing circuit for time-multiplexing transfer data generated in a node to another node, and the time. An electrical switch for selectively connecting the multiplex circuit output to a plurality (n) of signal paths, and n of the electrical switch
An electric-optical signal array converter for converting each electric output signal into an optical signal train, and a plurality (n) of optical waveguide trains 1 to n for coupling the electric-optical signal array converter outputs, The n optical concentrators for concentrating the m-th (m is an integer from 1 to n) of the plurality of optical waveguide rows emitted from the plurality of nodes connected to the optical data bus and the output of the optical concentrator are m An optical data bus comprising an optical waveguide for transferring to the th node and an optical-electrical converter for converting the transferred optical signal into an electric signal train.
スにおいて、前記光データバスを複数並列に用意するこ
とで、データ転送容量を増大することを特徴とする光デ
ータバス。4. An optical data bus according to claim 3 or 4, wherein a plurality of said optical data buses are provided in parallel to increase data transfer capacity.
載の光データバスにおいて、光導波路を光ファイバで構
成することを特徴とする光バス。5. The optical data bus according to claim 2, claim 3 or claim 4, wherein the optical waveguide comprises an optical fiber.
バスにおいて、光集線器として、複数の導波路からの出
力を一つの導波路へ結合する際に、予め入力側の複数の
導波路の励振空間モードの数1(1は1以上の整数)
が、出力側の導波路の励振空間モード数k(kは整数)
より小さいことを特徴とする光データバス。6. The optical data bus according to claim 2, 3, 4 or 5, wherein as an optical concentrator, when coupling outputs from a plurality of waveguides into a single waveguide, a plurality of conductors on the input side are previously provided. Number of waveguide excitation spatial modes 1 (1 is an integer greater than or equal to 1)
Is the number of excitation spatial modes of the output waveguide k (k is an integer)
Optical data bus characterized by being smaller.
された信号光を1つのマルチモード光ファイバへ結合す
る光集線器。7. An optical concentrator for coupling signal lights output from a plurality of single mode optical fibers into one multimode optical fiber.
Priority Applications (1)
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