JPH10145390A - 光バッファメモリ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッファ容量が小さいため、大容量に対応す
るには装置が大型化する。 【解決手段】 それぞれが１の光信号を第１及び第２の
光信号に分岐して出力する複数個の光カプラと、複数個
の光カプラをループ状に連結し第１の光信号を次段の光
カプラへ転送する複数本のファイバ遅延線とからなるル
ープ状光バッファ手段と、ループ状光バッファ手段の前
段に設けられ、ループ状光バッファ手段に新たに入力さ
れる光信号を、既にループ状光バッファ手段を周回して
いる第１の光信号との位相関係に応じた遅延量だけ適応
的に遅延する入力タイミング調整用バッファ手段と、複
数の光カプラそれぞれから出力される第２の光信号及び
新たに入力される光信号のうちの１つを遅延出力として
出力端へ出力する光信号選択出力手段とで光バッファメ
モリ装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光バッファメモリ
装置に関し、例えば、いわゆる光ＡＴＭ交換機（ＡＴＭ
（Asyncronous Transfer Mode）交換機に光スイッチン
グ技術を導入したもの）におけるバッファ部分に適用し
得るものである。

【０００２】

【従来の技術】

文献名：「時分割・波長分割融合型光ＡＴＭの一検討
1993年電子情報通信学会信学技報SSE92-151」 現在、パケット交換方式の一種であるＡＴＭ交換方式へ
の、光スイッチング技術の導入が進められている。この
方式は、光ＡＴＭ交換方式と呼ばれ光ＡＴＭ交換方式の
主要素技術として、光バッファメモリ技術が挙げられる
が、この光バッファメモリ技術の説明を行う前に、ま
ず、従来技術における光ＡＴＭ交換方式の構成及び動作
原理を図２で説明する。

【０００３】図２において、各入力ポート（光ファイ
バ）10-1、…、10-Nから入力された光セル信号は、対応す
る入力部11-1、…、11-Nに与えられ、各入力部11-1、…、11
-Nによって、入力された光セル信号のヘッダ部分が解析
されて各光セル信号の出力ポート（出力側光ファイバ）
が求められ、この解析結果がルーティング情報として制
御部15-0に送出される。

【０００４】光スイッチ部12-0は、Ｎ×Ｎ2 のスイッチ
ングを行うものであり、光スイッチ部12-10 は、各入力
部11-1、…、11-Nから送出されてきた各々の光セル信号を
制御部15-0からの制御信号に応じて所望の出力ハイウェ
イヘスイッチングする。光スイッチ部12-0からの出力ハ
イウェイは、Ｎ個ずつで組（図中黒星で示している）を
なしており、スイッチングによって同一組の出力ハイウ
ェイに出力された光セル信号は、各組対応の光バッファ
メモリ部（光バッファメモリ装置）13-1、…、13-Nへ入力
される。

【０００５】各光バッファメモリ部13-1、…、13-Nでは、
制御部15-0の制御下で、対応する出力ポート14-1、…、14
-Nへ出力するために出力ハイウェイ間の光セル信号の競
合制御及びバッファリングを行った後に、その出力ポー
ト14-1、…、14-Nへ光セル信号を出力する。このような光
処理構成でなる光バッファメモリ部（光バッファリング
装置）13-i（ｉは１〜Ｎ）については、従来、上記文献
の第52頁の図６に示されるような構成が提案されてお
り、この構成のうちタイプ１のバッファメモリについて
詳細な構成を図３に示し、動作を説明する。なお、この
図２における出力ハイウェイ（図中黒星で示されてい
る）が図３における出力ハイウェイ（図中黒星で示され
ている）に対応している。

【０００６】図３において、光バッファメモリ部24-j
（ｊは１〜Ｊ）は、上述したように、自己に係るＮ個の
出力ハイウェイ20-1〜20-Nからの光セル信号の競合制御
及びバッファリングを行った後に、出力ポート26-0へ光
セル信号を出力するものであり、出力ハイウェイ20-1〜
20-nから入力した光セル信号を使用していない、すなわ
ち光セル信号の存在しないメモリ部に入力するようにス
イッチングするＮ×Ｊ光スイッチ21-0と、光ループメモ
リ部24-jと、この光ループメモリ部24-1〜24-Nからの光
セル信号を出力ポート26-0へ出力するＪ×１光カプラ25
-0とから構成されている。

【０００７】また、各光ループメモリ部24-jは、それぞ
れ図２における制御部15-0の制御下でスイッチングを行
う２×２光スイッチ22-jと、ファイバの長さを光信号１
セル分が通過する長さに設定し、このファイバを２×２
光スイッチ22-jの出力側の１端子と入力側の１端子に接
続するファイバ遅延線23-jとで構成されている。

【０００８】従って、各光ループメモリ部24-jにおいて
は、その構成要素である２×２光スイッチ22-jの状態を
制御することにより、所望のセルの遅延時間に応じてフ
ァイバ遅延線23-jの周回数を決定し入力光セル信号を遅
延させる。そのため、同一の出力ポート25-0に対する各
光ループメモリ部24-jに対して、制御部15-0は光セル信
号のルーティング情報に応じて、その光セル信号毎に遅
延時間を適宜制御することにより、光セル信号の時間順
序を維持したまま、しかも競合を避けながら出力ポート
25-0へ光セル信号を出力することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述の構
成によれば、光ファイバ遅延線をセルの遅延時間分必要
とする進行型の光バッファと比較して、ハード量が少な
く制御が比較的容易であるという長所がある。

【００１０】しかしながら、従来技術では以下に示す問
題点があった。すなわち、上述の構成のように、光ファ
イバ遅延線をループ状にしたループバッファの場合、各
ループのファイバ遅延線を１セル分にしか設定できない
ので、図３におけるループメモリ部24の数Ｊがそのまま
光信号を遅延することができるバッファメモリの容量と
１対１に対応するという欠点があった。すなわち、バッ
ファリング数を増加させるためには、ループメモリ部24
を増加させることにつながり、それに伴い、Ｎ×Ｊ光ス
イッチ21-0のスイッチサイズも増加し、ハード量が増大
してしまうのを避け得なかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明においては、光信号を所定時間遅延して出力
する光バッファメモリ装置において、以下の手段を設け
ることを特徴とする。

【００１２】すなわち、(1) それぞれが１の光信号を第
１及び第２の光信号に分岐して出力する複数個の光カプ
ラと、(2) 複数個の光カプラをループ状に連結し第１の
光信号を次段の光カプラへ転送する複数本のファイバ遅
延線とからなるループ状光バッファ手段と、(3) ループ
状光バッファ手段の前段に設けられ、ループ状光バッフ
ァ手段に新たに入力される光信号を、既にループ状光バ
ッファ手段を周回している第１の光信号との位相関係に
応じた遅延量だけ適応的に遅延する入力タイミング調整
用バッファ手段と、(4) 複数の光カプラそれぞれから出
力される第２の光信号及び新たに入力される光信号のう
ちの１つを遅延出力として出力端へ出力する光信号選択
出力手段とを備えることを特徴とする。

【００１３】以上の手段を有する本発明の光バッファメ
モリ装置においては、ループ状光バッファ手段を複数個
の光カプラと複数本のファイバ遅延線とで構成したこと
により、光信号を当該ループを１周させる間に光カプラ
の数だけ異なる数の遅延出力を得ることができる。さら
に、このループ状光バッファ手段の前段に入力タイミン
グ調整用バッファ手段を設け、新たに入力される光信号
と周回中の第１の光信号との位相関係を調整するように
したことにより、複数の光信号を同時にループ状光バッ
ファ手段に周回させることができ、複数の遅延制御を同
時並列的に実行することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（Ａ）光バッファメモリの基本構成 図１は、本発明の実施形態に係る光バッファメモリの構
成を表した図である。この図において、ゲートスイッチ
31-0は、オンのとき光セル信号を通過させる一方、オフ
のとき光セル信号を遮断し、ループバッファ36-0への光
セル信号の入力を制御するスイッチ手段である。

【００１５】光増幅器35-0は、上記ゲートスイッチ31-0
を通ってループバッファ内を周回する間に減衰された光
セル信号を増幅して出力する増幅器である。本例では、
この光増幅器35-0を２×２光カプラ32-0の後段に設置し
ている。なお、この光増幅器35-0は、本来、ループバッ
ファ中のどの位置に挿入しても構わないものである。す
なわち、１×２光カプラ33-1と33-2の間、１×２光カプ
ラ33-2と33-3の間、１×２光カプラ33-3と２×２光カプ
ラ32-0の間でも構わないものである。ただし、光増幅器
35-0の位置に伴い２×２光カプラ32-0、１×２光カプラ
33-1、33-2、33-3の光パワーの分岐比も変更する必要が
ある。

【００１６】２×２光カプラ32-0及び１×２光カプラ33
-1、33-2、33-3は、それぞれ入力光セル信号を２つに分
岐して出力する分光手段である。ここで、各光カプラに
よる光パワーの分岐比は、上記の光増幅器35-0を、図１
に示すように、２×２光カプラ32-0と１×２光カプラ33
-1の間においた場合、２×２光カプラ32-0を１：１、１
×２光カプラ33-1を４：１、１×２光カプラ33-2を３：
１、１×２光カプラ33-3を２：１に設定する。このよう
に分岐させることで、バッファ出力39-0に出力する光セ
ル信号のパワーを一定にしている。

【００１７】待ち合わせバッファ手段34-0は、ループを
周回してきた光セル信号とバッファ入力30-0とが２×２
光カプラ32-0において衝突しないように、バッファ入力
30-0である光セル信号を遅延させるための手段である。

【００１８】ループバッファ36-0は、信号に所定の遅延
をかけるために設けられているものであり、これを構成
する各光カプラ間の光ファイバの長さは求められる遅延
量に応じて設定されている。なお、本実施形態では、各
光カプラ間の光ファイバにより１セル分の遅延をかける
ようにファイバの長さを設定している。

【００１９】セル選択手段37-1、37-2、37-3、37-4は、
各々光カプラ32-0、33-1、33-2、33-3から分岐される光
信号のうち、バッファ出力39-0に出力させたいものを選
択するために設けられている。

【００２０】４×１光カプラ38-0は、上記セル選択手段
37-1〜37-4の各出力端から延びる出力線を集線化し、こ
れらにおいて選択された光セル信号をバッファ出力39-0
に出力するために設けられている。

【００２１】次に、次に待ち合わせバッファ手段34-0の
構成について説明する。１×Ｍ（Ｍ＞２の整数）光スイ
ッチ34-1は、バッファ入力30-0として入力されてきた光
セル信号をスイッチングし、ファイバ遅延線部34-2のい
ずれか一つのファイバ遅延線に導くものである。

【００２２】ファイバ遅延線部34-2は、ループバッファ
を周回してきた光セル信号と新たにバッファ入力30-0と
して入力されてくる光セル信号とが衝突しないように調
整するための手段であり、遅延量の異なる複数のファイ
バ遅延線から構成されている。これら複数のファイバ遅
延線への光セル信号の入力は、１×Ｍ光スイッチ34-1に
よって選択され、各ファイバ遅延線固有の遅延量だけ遅
延されて出力される。Ｍ×１光カプラ34-3は、ファイバ
遅延線部34-2を通過してきた光セル信号を集線し、後段
に送出するための手段である。

【００２３】（Ｂ）光バッファメモリによるバッファリ
ング動作 次に、上述の光バッファメモリ（図１）によるバッファ
リング動作の一例を、この光バッファメモリを光ＡＴＭ
交換装置の光バッファメモリとして使用する場合を例に
図面を参照して説明する。なお、図４は、当該光バッフ
ァメモリを、光ＡＴＭ交換装置の光スイッチ部の出力部
に接続した状態を表した模式図であり、図５は、これら
各光バッファメモリによって実行されるバッファリング
動作の様子を表すものである。なお、図４における出力
ハイウェイ（図中黒星で示されている）と図２における
出力ハイウェイ（図中黒星で示されている）とが対応し
ている。

【００２４】まず、図４に示すように、各々の出力ハイ
ウェイ40-1〜40-Nにセルが入力したと仮定する。すなわ
ち、出力ハイウェイ40-1にはセルＡ、出力ハイウェイ40
-2にはセルＢ、出力ハイウェイ40-3にはセルＣ、出力ハ
イウェイ40-4にはセルＤ、出力ハイウェイ40-5にはセル
Ｅ、…出力ハイウェイ40-NにはセルＦ及びセルＧが入力
されるものとする。また、セルＡ〜セルＦは時刻ｔ0
に、セルＧは時刻ｔ5 にＮ×１光カプラ42-0に対して入
力されるものとする。

【００２５】さてこのように、時刻ｔ0 においてセルＡ
〜セルＦが同時に入力された場合、これら全てのセルＡ
〜セルＦを全てそのまま出力ポート43-0へ出力しようと
すると、出力ポートにおいて衝突が生じてしまう。

【００２６】そこで、この実施形態に係る光ＡＴＭ交換
装置においては、光バッファメモリ部41-1〜41-Nに上述
の光バッファメモリ（図１）を用いることにより、出力
ポート43-0におけるセルの衝突を防ぐことにする。

【００２７】なお、これら光バッファメモリ部41-1〜41
-Nにおいては、４セル以上の遅延が必要な場合、各光バ
ッファメモリ内におけるループバッファにより光セル信
号を周回させることにより、必要な遅延量を得るように
している。

【００２８】ただし、何らの手当をせず光セル信号を周
回させると、１周してきた光セル信号と新たに光りバッ
ファメモリ部に入力されてきた光セル信号とが衝突して
しまうので、１周してきた光セル信号についてはその波
長を変換することにより、新たに入力されてきた光セル
信号との衝突を避けることにしている。

【００２９】以下、当該光バッファメモリによる光セル
信号の遅延制御動作を説明する。

【００３０】次に、上記図４の例のようにセルが入力さ
れた場合における光バッファメモリ部での動作を、図５
を参照しながら詳しく説明する。なお、図５は、図４に
示すＮ個の光バッファメモリ部41-1〜41-Nのうち光バッ
ファメモリ部41-Nの動作内容を示すものである。

【００３１】図５に示すように、バッファ入力30-0に、
時刻ｔ0 でセルＦが入力された時、セルＦは、まず、待
ち合わせバッファ手段34-0に入力される。ここで、待ち
合わせバッファ手段34-0は、ｌ×Ｍ光スイッチ34-1によ
り、入力光セル信号に施すべき遅延量に応じて当該セル
Ｆを出力するファイバ遅延線をＭ本のファイバ遅延線34
-21〜34-2Mの中から選択し、選択されたファイバ遅延線
に１×Ｍ光スイッチ34-1の出力を接続するように動作す
る。

【００３２】この例の場合、セルＦに必要な遅延量は”
０”であるので、１×Ｍ光スイッチ34-1の出力はファイ
バ遅延線34-21に接続される。なお、当該ファイバ遅延
線34-21の出力は、他のファイバ遅延線34-22〜34-2Nの
出力と共にＭ×１光カプラ34-3において集線され、後段
に出力される。このように待ち合わせバッファ手段34-0
を通過した光セル信号Ｆは、後段のループバッファ36-0
の入力段に位置する２×２光カプラ32-0に入力される。

【００３３】２×２光カプラ32-0は、入力された光セル
信号を分岐する。ここで、分岐された光セル信号のうち
片方の光セル信号はセル選択手段37-1に進み、もう片方
の光セル信号は光増幅器35-0による増幅後、ループバッ
ファ中を周回して１×２光カプラ33-1に進む。なお、ル
ープバッファを進むことになった光セル信号は、その後
も、各１×２光カプラ33-1、33-2、33-3における分岐を
繰り返しながら周回する。ただし、各１×２光カプラ間
における遅延量は、ファイバ長により定まる１セル分に
設定されている。

【００３４】従って、１×２光カプラ33-1で分岐された
光セル信号は時刻ｔ1 のタイミングでセル選択手段37-2
に入力され、以下同様に、各光カプラ33-2、33-3の出力
は時刻ｔ2 、ｔ3 のタイミングでループバッファ36-0よ
り出力されることになる。

【００３５】しかしこの例の場合、図５に示すように、
光セル信号Ｆは時刻ｔ5 のタイミング、すなわちバッフ
ァ部により５セル分の遅延をかけてから出力されなけれ
ばならない。そのため、ループバッフア36-0の１周回目
は上記のようにループバッファを周回することで出力さ
れた光セル信号をセル選択手段37-1〜37-4では選択しな
い。すなわち、光セル信号Ｆは１周回目ではバッファ出
力39-0に出力されない。

【００３６】続く２周回目、光セル信号Ｆは、１×２光
カプラ33-3を通過した後も１周回目の場合と同様に、各
光カプラ32-0、33-1、33-2、33-3において所定の分岐比
によって分岐される。従って、２周回目の１×２光カプ
ラ33-1において分岐された光セル信号をセル選択手段37
-2により取り出せば、予定通り５セル分遅延された光セ
ル信号Ｆをバッファ出力39-0として出力することができ
る。

【００３７】しかしながら、この光セル信号Ｆが２周回
目に入るタイミング、すなわち時刻ｔ4 のタイミングに
おいてバッファ入力30-0から光セル信号Ｇの入力があっ
た場合、何らの手当をせずに新たに入力されてきた光セ
ル信号Ｇをループバッファ36-0に入力することにする
と、光セル信号Ｇと周回してきた光セル信号Ｆとの間に
衝突という現象が発生してしまう。

【００３８】そこで、この実施形態においては、待ち合
わせバッファ手段34-0において、新たに入力されてくる
光セル信号Ｇに待ち合わせバッファ手段34-0により遅延
をかけ、光セル信号Ｇのループバッファ36-0ヘの入力を
遅れさせることにより衝突を回避する。すなわち、バッ
ファ入力30-0より時刻ｔ4 で入力されてきた光セル信号
Ｇは、待ち合わせバッファ手段34-0において少なくとも
１セル分の遅延をかけることにより衝突を回避する。

【００３９】このため、１×Ｍ光スイッチ54-1は、後段
のファイバ遅延線部34-2のうち、１セル分の遅延量を実
現するファイバ遅延線34-22にその出力を接続する。こ
れにより、光セル信号Ｇは１セル分遅延される。なお、
光セル信号Ｇは、かかる後、Ｍ×１光カプラ34-3により
集線され、後段のループバッファ36-0へ導かれる。この
結果、ループバッファ36-0の２×２光カプラ32-0に光セ
ル信号Ｇが入力されるタイミングを時刻ｔ5 とずらすこ
とが可能となり、上記光セル信号Ｆと衝突することなく
ループバッファ36-0に入力することができる。

【００４０】（Ｃ）実施形態における光バッファメモリ
による効果 以上のように、本実施形態によれば、複数の信号経路の
それぞれについて光セル信号が同時に入力されるような
場合にも、これら複数の光セル信号を衝突させずに出力
させることが可能となる。すなわち、従来型の出力バッ
ファメモリでは、図３に示したように、ループバッファ
を１周回することで１セル分の遅延しかかけることがで
きなかったが、本方式によればループバッファ36-0を１
周回させることで４セル分の遅延をかけることができ
る。さらに、本実施形態の場合には、ループバッファ36
-0の前段に待ち合わせバッファ手段34-0を設け、光セル
信号が周回している間に新たな光セル信号の入力があっ
ても、２つの光セル信号がループバッファ36-0上で衝突
を起こさないように新たな光セル信号の入力を遅延する
ようにしたので、複数の光セル信号をそれぞれ所定の遅
延量だけ遅延して出力することができる光バッファメモ
リを実現することができる。

【００４１】（Ｄ）他の実施形態 なお、上述の実施形態では、ループバッファを１周回す
ることで４セルのバッファリングを可能にする例を示し
たが、１×２光カプラをループバッファ中にさらに挿入
し、各光カプラ間のループバッファの長さを１セル分に
設定するようにすれば、１周回当たりのバッファリング
時間をさらに増加させることもできる。また、上述の実
施形態においては、また、上述の実施形態においては、
待ち合わせバッファ手段34-0を１段のみループバッファ
34-0の前段に配置する場合について述べたが、本発明は
これに限らず、２段以上配置して遅延時間を調整するよ
うにしても良い。

【００４２】さらに、上述の実施形態においては、ＡＴ
Ｍ交換方式における交換装置に本発明を適用する場合に
ついて述べたが、他のパケット交換方式で光信号を交換
する交換装置にも適用することができる。

【００４３】

【効果の説明】をループ状に連結し上記第１の光信号を
次段へ転送する複数本のファイバ遅延線とでループ状光
バッファ手段を構成し、当該ループ状光バッファ手段に
入力された光信号を周回させることにより遅延時間の異
なる複数通りの遅延出力候補を生成することができる。
また、その際、ループ状光バッファ手段の前段に設けた
入力タイミング調整用バッファ手段で新たに入力される
光信号の入力タイミングを調整するようにしたことによ
り、１つのループ状光バッファ手段状に複数種類の光信
号を同時並列的に周回させることができ、複数の光信号
を対象とした遅延制御を同時並列的に実行することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る光バッファメモリ装置の構成例
を示す説明図である。

【図２】光交換装置の構成例を示す説明図である。

【図３】従来例に係る光バッファメモリ装置の構成を示
す説明図である。

【図４】実施形態光バッファメモリ装置を適用した光交
換装置の出力段構成を示す説明図である。

【図５】実施形態に係る光バッファメモリ装置の動作説
明に供する説明図である。

【符号の説明】

31-0…ゲートスイッチ、32-0…２×２光カプラ、33-1、
33-2、33-3…１×２光カプラ、34-0…待ち合わせバッフ
ァ手段、34-1…１×Ｍ光スイッチ、34-2…ファイバ遅延
線部、34-3…Ｍ×１光カプラ、35-0…光増幅器、36-0…
ループバッファ、37-1〜37-4…セル選択手段、38…４×
１光カプラ、41-1〜41-N…光バッファメモリ部、42-0…
Ｎ×１光カプラ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｌ 12/42 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｎ 12/56 Ｅ Ｈ０４Ｑ 3/00 Ｈ０４Ｌ 11/00 ３３０ 3/52 11/20 １０２Ｚ １０１ (72)発明者 野崎 正典 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】 光信号を所定時間遅延して出力する光バ
   ッファメモリ装置において、 それぞれが１の光信号を第１及び第２の光信号に分岐し
   て出力する複数個の光カプラと、上記複数個の光カプラ
   をループ状に連結し上記第１の光信号を次段の光カプラ
   へ転送する複数本のファイバ遅延線とからなるループ状
   光バッファ手段と、 上記ループ状光バッファ手段の前段に設けられ、ループ
   状光バッファ手段に新たに入力される光信号を、既にル
   ープ状光バッファ手段を周回している上記第１の光信号
   との位相関係に応じた遅延量だけ適応的に遅延する入力
   タイミング調整用バッファ手段と、 上記複数の光カプラそれぞれから出力される上記第２の
   光信号及び新たに入力される光信号のうちの１つを遅延
   出力として出力端へ出力する光信号選択出力手段とを備
   えることを特徴とする光バッファメモリ装置。
2. 【請求項２】 上記入力タイミング調整用バッファ手段
   は、 入力された光信号を複数個の光信号に分岐する光分岐手
   段と、 上記光分岐手段の分岐数に対応し、それぞれが異なる遅
   延量に設定された複数本のファイバ遅延線と、 上記複数本のファイバ遅延線の各出力を合流させ、上記
   ループ状光バッファ手段に出力する光信号合流手段とを
   備えたことを特徴とする請求項１に記載の光バッファメ
   モリ装置。