JPH10243017A - 光ネットワーク制御方式および光ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い実効スループットを実現する光ネットワ
ーク制御方式および光ネットワークを提供する。 【解決手段】 光ネットワークは、アイドル信号発生回
路５０、光送信機１４-5、光受信機１５-5、およびバッ
ファ・メモリ１１-5を備えるダミーノードＮ５を有して
いる。光スイッチ２１は、マルチキャストが可能であ
る。パケット転送が行われていない状態では、各ノード
の光受信機には、ダミーノードＮ５からのアイドル信号
がマルチキャストされる。ノードＮ１とノードＮ２が同
時にノードＮ３へパケットを送ろうとしたときは、調停
回路２２によって調停がなされる。調停の結果勝った転
送元のノードＮ１から転送先のノードＮ３へのパケット
転送と同時に、負けた転送元のノードＮ２からダミーノ
ードＮ５へのパケット転送がまず行われる。次に、ダミ
ーノードＮ５から転送先のノードＮ３へのパケット転送
が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチを用い
た光ネットワークに関し、特に、並列コンピュータの相
互結合網や光交換機としての光ネットワークならびに光
ネットワーク制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】並列コンピュータには、その複数のプロ
セッサ間、複数のメモリ間、あるいはプロセッサ−メモ
リ間で通信を行うために、相互結合網と呼ばれるネット
ワークが必要である。相互結合網には、バス型網、クロ
スバ網等、様々な構成がある。いずれの構成の相互結合
網においても、２つ以上のノードから同一のノードに対
して同時にパケットを送ろうとすると、競合が生じるた
め、競合制御が必要になる。そこで、各ノードからの送
信要求を調停回路で調停することにより、競合制御を実
現している。

【０００３】図５は、従来の光クロスバ・スイッチを用
いた光ネットワークを示す図である。図５を参照して、
この光ネットワークは、ノードＮ１〜Ｎ４と、ダミーノ
ードＮ５と、光クロスバ・スイッチ２１と、調停回路
（Ａｒｂｉｔｏｒ）２２と、同期化回路（Ｓｙｎｃ）２
３と、入力光ファイバ３１-1〜３１-5と、出力光バッフ
ァ３２-1〜３２-4と、同軸ケーブル４１-1〜４１-4とを
有している。ノードＮ１〜Ｎ４は、送信側構成として入
力バッファ・メモリ（ＦＩＦＯ）１１-1〜１１-4、符号
化回路（ＥＮＣ）１２-1〜１２-4、並列／直列変換回路
（Ｐ／Ｓ）１３-1〜１３-4、光送信機（ＯＴｘ）１４-1
〜１４-4を備え、受信側構成として光受信機（ＯＲｘ）
１５-1〜１５-4、クロック再生回路（ＣＬＫ）１６-1〜
１６-4、直列／並列変換回路（Ｓ／Ｐ）１７-1〜１７-
4、復号回路（ＤＥＣ）１８-1〜１８-4、出力バッファ
・メモリ（ＦＩＦＯ）１９-1〜１９-4を備えている。ダ
ミーノードＮ５は、アイドル信号発生回路（ＩＤＬ）５
０、並列／直列変換回路１３-5、光送信機１４-5を備え
ている。

【０００４】ところで、光ネットワークでは、各ノード
にクロック信号を分配することにより、全ノードを同期
動作させる電気のネットワークとは異なり、クロック分
配は行わずに、各ノードは非同期で動作する。何故な
ら、光ネットワークは長距離伝送が可能なので、ノード
間の距離が離れている場合にも適用され得、この場合に
は各ノードに正確に同位相のクロック信号を分配するこ
とが困難であるからである。

【０００５】そこで、図５に示す従来例では、クロック
再生回路１６-1〜１６-4を用いて、送られてきたパケッ
トからクロック信号を再生する。これらクロック再生回
路１６-1〜１６-4には、通常、位相同期ループが用いら
れる。位相同期ループによるクロック再生を容易にする
ため、パケットに対して８Ｂ１０Ｂ符号などの符号化が
行われる場合が多い。また、位相同期ループの同期引き
込みにはある程度の時間がかかるので、パケットの先頭
には、同期引き込みのためのプリアンブルと呼ばれるパ
ターンを付加する必要がある。

【０００６】ここで、１つの問題が生じる。図５に示し
た従来例においては、光受信機１５-1〜１５-4にパケッ
トが送られてこないと、クロック再生回路１６-1〜１６
-4にも、信号が何も入力されないことになる。このよう
な状態が生じると、クロック再生回路に用いる位相同期
ループが暴走し、次にパケットが入力されたときに同期
引き込みができなくなる可能性がある。このような問題
を防ぐ方法が、特願平７−３４７６８３号公報にて開示
されている。以下、この方法を説明する。

【０００７】図５に示すように、ダミーノードＮ５を設
け、このダミーノードＮ５中のアイドル信号発生回路５
０によって発生したアイドル信号と呼ばれる固定パター
ンを、光送信機１４-5によって常に送信し続ける。光ク
ロスバ・スイッチ２１は、マルチキャスト機能を持って
おり、調停回路２２はこの光クロスバ・スイッチ２１を
制御して、パケットを受信していないノードにはダミー
ノードＮ５からのアイドル信号が送られるようにする。
こうすることにより、光受信機１５-1〜１５-4は常にパ
ケットかアイドル信号のどちらかを受信していることに
なるので、クロック再生回路１６-1〜１６-4の位相同期
ループが暴走することはない。

【０００８】以下、図５に示した従来例の動作を、具体
的に説明する。

【０００９】図３は、一般のパケット構成図である。パ
ケットは、先頭から４クロック周期のプリアンブルＰ７
１、１クロック周期の転送先アドレスＰ７２、１６クロ
ック周期のデータＰ７３、１クロック周期のエンド・オ
ブ・パケットＰ７４からなり、全長は２２クロック周期
である。

【００１０】初期状態では、入力バッファ・メモリ１１
-1〜１１-4はいずれも、空であるとする。このとき、調
停回路２２は、出力光ファイバ３２-1〜３２-4の全て
が、ダミーノードＮ５に続いている入力光ファイバ３１
-5に接続されるように、光クロスバ・スイッチ２１を制
御する。したがって、アイドル信号発生回路５０が発生
したアイドル信号は、並列／直列変換回路１３-5により
直列信号に変換され、光送信機１４-5から送信され、ノ
ードＮ１〜Ｎ４中の光受信機１５-1〜１５-4へマルチキ
ャストされる。ノードＮ１〜Ｎ４中にて、クロック再生
回路１６-1〜１６-4は、光受信機１５-1〜１５-4で受信
されたアイドル信号に基づいて、位相同期ループにより
クロック信号を再生する。

【００１１】次に、ノードＮ１の入力バッファ・メモリ
１１-1の先頭にノードＮ３宛のパケットがある一方、ノ
ードＮ２の入力バッファ・メモリ１１-2の先頭にノード
Ｎ３宛のパケットがあり、かつ２番目にノードＮ４宛の
パケットがある場合の動作を、図６のタイミングチャー
トを用いて説明する。

【００１２】ノードＮ１とノードＮ２は、それぞれのク
ロック信号の立ち上がりにおいて、ノードＮ３への送信
要求を同軸ケーブル４１-1，４１-2を通して同期化回路
２３に送る。送信要求は、同期化回路２３にて調停回路
２２のクロック信号に乗せ換えられた後、調停回路２２
に送られる。ノードＮ１からの送信要求とノードＮ２か
らの送信要求とが調停回路２２に同時に入力されると、
調停回路２２は、調停する。調停回路２２はさらに、調
停の結果、ノードＮ１が勝ったときは、同軸ケーブル４
１-1を通してノードＮ１に送信許可を返す。ここまでの
処理に３クロック周期を要する。ノードＮ１は、送信要
求を停止し、パケットを入力バッファ・メモリ１１-1か
ら読み出し、符号化回路１２-1により８Ｂ１０Ｂ符号化
を行った後、並列／直列変換回路１３-1で直列信号に変
換する。この処理に３クロック周期を要する。直列信号
に変換されたパケットは、光送信機１４-1から送信され
る。光送信機１４-1から送信されたパケットが光クロス
バ・スイッチ２１に到達する直前のタイミングに、調停
回路２２は、光クロスバ・スイッチ２１を切り換え、出
力光ファイバ３２-3に入力光ファイバ３１-1を接続す
る。出力光ファイバ３２-1，３２-2，３２-4には入力光
ファイバ３１-5が接続されたままなので、光受信機１５
-1，１５-2，１５-4は引き続き、ダミーノードＮ５から
送信されたアイドル信号を受信する。

【００１３】ノードＮ１から送信されたパケットは、ノ
ードＮ３の光受信機１５-3に受信され、クロック再生回
路１６-3に入力される。クロック再生回路１６-3の位相
同期ループは、パケットが入力される直前まではアイド
ル信号に同期していたが、パケットが入力されると、パ
ケットに同期する。この間の切り替え時間は極めて短い
ので、位相同期ループの暴走は起こらない。クロック再
生回路１６-3は、パケットからクロック信号を再生し、
このクロック信号でパケットのビット同期をとった後、
パケットを直列／並列変換回路１７-3に渡す。直列／並
列変換回路１７-3に入力されたパケットは、並列信号に
変換された後、復号回路１８-3により１０Ｂ８Ｂ復号さ
れる。復号回路１８-3は、パケットの転送先アドレスＰ
７２を検出し、これが自ノードの番号と等しいときに
は、パケットを出力バッファ・メモリ１９-3に書き込
む。ノードＮ１から送信されたパケットの転送先アドレ
スＰ７２は３なので、パケットは、出力バッファ・メモ
リ１９-3に書き込まれる。ノードＮ１からノードＮ３へ
のパケット転送が終了するまでに、２８クロック周期を
要する。

【００１４】次に、調停回路２２は、光クロスバ・スイ
ッチ２１を初期状態に戻すと同時に、ノードＮ２からノ
ードＮ３への送信要求を受ける。今回は競合が生じない
ので、調停回路２２は、ノードＮ２に送信許可を送る。
ノードＮ２は、送信要求を停止し、パケットを入力バッ
ファ・メモリ１１-2から読み出し、８Ｂ１０Ｂ符号化、
並列／直列変換の後、光送信機１４-2から送信する。光
送信機１４-2から送信されたパケットが光クロスバ・ス
イッチ２１に到達する直前のタイミングに、調停回路２
２は、光クロスバ・スイッチ２１を切り換え、出力光フ
ァイバ３２-3に入力光ファイバ３１-2を接続する。した
がって、ノードＮ２から送信されたパケットは、ノード
Ｎ３の光受信機１５-3に受信され、クロック再生回路１
６-3、直列／並列変換回路１７-3を経て、復号回路１８
-3により１０Ｂ８Ｂ復号される。復号回路１８-3は、パ
ケットの転送先アドレスＰ７２を検出し、これが自ノー
ドの番号と等しいときに、パケットを出力バッファ・メ
モリ１９-3に書き込む。ノードＮ２から送信されたパケ
ットの転送先アドレスは３なので、パケットは、出力バ
ッファ・メモリ１９-3に書き込まれる。以上によりノー
ドＮ２からノードＮ３へのパケット転送が終了する。

【００１５】次に、調停回路２２は、光クロスバ・スイ
ッチ２１を初期状態に戻すと同時に、ノードＮ２からノ
ードＮ４への送信要求を受ける。今回も競合が生じない
ので、調停回路２２はノードＮ２に送信許可を送る。以
後、ノードＮ２からノードＮ３へのパケット転送と同様
にして、ノードＮ２からノードＮ４へのパケット転送が
終了する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来例で
は、ノードＮ１からノードＮ３へのパケット転送が行わ
れている間には、ノードＮ２の先頭のパケットは、何処
へも送ることができない。ノードＮ２の２番目のパケッ
トは競合なしにノードＮ４へ転送可能であるにも拘ら
ず、このパケットはノードＮ１からノードＮ３へのパケ
ット転送とノードＮ２からノードＮ３へのパケット転送
との両方が終了するまでは送れない。

【００１７】即ち、従来例では、調停に勝ったノードが
パケットを送っている間は、調停に負けたノードは何処
へもパケットを送ることができない。このため、従来例
では、実効スループットが入力バッファ型スイッチの理
論限界値を越えることができないという問題がある。
尚、入力バッファ型スイッチの理論限界値については、
例えば、ＡＴＭ詳解 新世代通信網構築技術、マーチン
・ドゥ・プライカー著、松島栄樹訳、プレンティスホー
ル出版、ｐｐ．１７８−１８７にて、５８．６％である
ことが開示されている。

【００１８】本発明の課題は、高い実効スループットを
実現する光ネットワーク装置および光ネットワーク制御
方式を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、データ
を受信していない全てのノードに対してダミーノードか
らアイドル信号を送信する光ネットワーク制御方式にお
いて、複数の転送元ノードから同時に１つの転送先ノー
ドへの送信要求がある場合に調停を行い、調停の結果、
勝った転送元ノードから転送先ノードへパケット転送を
行うと同時に、負けた転送元ノードから前記ダミーノー
ドへパケット転送を行い、これらパケット転送が終了し
た後に該ダミーノードから前記転送先ノードへのパケッ
ト転送を行うことを特徴とする光ネットワーク制御方式
が得られる。

【００２０】本発明によればまた、それぞれ光送信機お
よび光受信機を備える複数のノードと、アイドル信号発
生回路および光送信機を備えるダミーノードと、光伝送
媒体を介して前記ノードおよび前記ダミーノードのそれ
ぞれに接続され、マルチキャスト機能を持つ光スイッチ
と、制御信号線を介して前記ノードおよび前記ダミーノ
ードの各々に接続され、該ノードおよび該ダミーノード
のそれぞれから送信される送信要求を調停するように該
ノードおよび該ダミーノードのそれぞれに対して送信許
可／送信禁止の制御を行うと共に、前記光スイッチの制
御を行う調停回路とを有し、前記調停回路は、前記光ス
イッチを制御してデータを受信していない全てのノード
に対して前記光スイッチを制御して前記ダミーノードの
前記アイドル信号発生回路からアイドル信号を送信させ
るものである光ネットワークにおいて、前記ダミーノー
ドはさらに、光受信機およびメモリを備えており、前記
調停回路は、複数の転送元ノードから１つの転送先ノー
ドへの送信要求を同時に受信した場合に調停を行い、調
停の結果、勝った転送元ノードから転送先ノードへパケ
ット転送を行わせると同時に、負けた転送元ノードから
ダミーノードの前記メモリへパケット転送を行わせ、こ
れらパケット転送が終了した後に前記ダミーノードの前
記メモリから前記転送先ノードへのパケット転送を行わ
せるものであることを特徴とする光ネットワークが得ら
れる。

【００２１】本発明によればさらに、前記ダミーノード
は、前記アイドル信号発生回路および前記メモリを選択
的に前記光送信機に接続するセレクタを備えている前記
光ネットワークが得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態による光ネットワーク制御方式および光ネッ
トワークを説明する。

【００２３】図１は、本発明の実施の形態による光ネッ
トワークの構成図である。尚、図１において、従来例と
同一部または同様部には、図５と同符号を付している。

【００２４】図１を参照して、本光ネットワークは、ノ
ードＮ１〜Ｎ４と、ダミーノードＮ５と、光クロスバ・
スイッチ２１と、調停回路２２と、同期化回路２３と、
入力光ファイバ３１-1〜３１-5と、出力光バッファ３２
-1〜３２-5と、同軸ケーブル４１-1〜４１-5とを有して
いる。

【００２５】ノードＮ１〜Ｎ４は、送信側構成として入
力バッファ・メモリ（ＦＩＦＯ）１１-1〜１１-4、符号
化回路（ＥＮＣ）１２-1〜１２-4、並列／直列変換回路
（Ｐ／Ｓ）１３-1〜１３-4、および光送信機（ＯＴｘ）
１４-1〜１４-4を備え、受信側構成として光受信機（Ｏ
Ｒｘ）１５-1〜１５-4、クロック再生回路（ＣＬＫ）１
６-1〜１６-4、直列／並列変換回路（Ｓ／Ｐ）１７-1〜
１７-4、復号回路（ＤＥＣ）１８-1〜１８-4、および出
力バッファ・メモリ（ＦＩＦＯ）１９-1〜１９-4を備え
ている。

【００２６】ダミーノードＮ５は、送信側構成としてア
イドル信号発生回路（ＩＤＬ）５０、入力バッファ・メ
モリ１１-5、符号化回路１２-5、セレクタ（ＳＥＬ）６
０、並列／直列変換回路１３-5、および光送信機１４-5
を備え、受信側構成として光受信機１５-5、クロック再
生回路１６-5、直列／並列変換回路１７-5、および復号
回路１８-5を備えている。

【００２７】図２は、図１における光クロスバ・スイッ
チ２１の構成図である。図２を参照して、本光ネットワ
ークで用いる光クロスバ・スイッチ２１は、一般にスプ
リッタ・コンバイナ型と呼ばれる５×５スイッチであ
り、５個の１：５スプリッタ２１１-1〜２１１-5と、２
５個の半導体光増幅器２１２-1〜２１２-25 と、５個の
５：１コンバイナ２１３-1〜２１３-5とからなる。例え
ば、半導体光増幅器２１２-1をオンにすると、入力光フ
ァイバ３１-1と出力光ファイバ３２-1とを接続すること
ができる。光クロスバ・スイッチ２１は、マルチキャス
トが可能であり、例えば、半導体光増幅器２１２-1，２
１２-2，２１２-3，２１２-4，および２１２-5の全てを
オンにすると、入力光ファイバ３１-1を出力光ファイバ
３２-1〜３２-5の全てに同時に接続することができる。

【００２８】図３は、本光ネットワークで用いるパケッ
ト構成図である。パケットは、従来例と同じであって、
先頭から４クロック周期のプリアンブルＰ７１、１クロ
ック周期の転送先アドレスＰ７２、１６クロック周期の
データＰ７３、および１クロック周期のエンド・オブ・
パケットＰ７４からなり、全長は２２クロック周期であ
る。

【００２９】ノードＮ１〜Ｎ４、ダミーノードＮ５、お
よび調停回路２２はそれぞれ、固有の周期１０ナノ秒の
クロック信号に同期して動作している。アイドル信号発
生回路５０は、アイドル信号として８Ｂ１０Ｂ符号のＫ
２８．５キャラクタ（１１０００００１０１）を発生す
る。

【００３０】初期状態では、入力バッファ・メモリ１１
-1〜１１-5はいずれも、空であるとする。このとき、セ
レクタ６０はアイドル信号発生回路５０を選択してお
り、調停回路２２は、出力光ファイバ３２-1〜３２-5の
全てが入力光ファイバ３１-5と接続されるように光クロ
スバ・スイッチ２１を制御する。したがって、アイドル
信号発生回路５０が発生したアイドル信号は、並列／直
列変換回路１３-5により直列信号に変換され、光送信機
１４-5から光受信機１５-1〜１５-5にマルチキャストさ
れる。クロック再生回路１６-1〜１６-5は光受信機１５
-1〜１５-5で受信されたアイドル信号から位相同期ルー
プによりクロック信号を再生する。

【００３１】次に、ノードＮ１の入力バッファ・メモリ
１１-1の先頭にノードＮ３宛のパケットがある一方、ノ
ードＮ２の入力バッファ・メモリ１１-2の先頭にノード
Ｎ３宛のパケットがあり、かつ２番目にノードＮ４宛の
パケットがある場合の動作を、図４のタイミング図を用
いて説明する。

【００３２】ノードＮ１とノードＮ２は、それぞれのク
ロック信号の立ち上がりにおいて、ノードＮ３への送信
要求を同軸ケーブル４１-1，４１-2を通して同期化回路
２３に送る。送信要求は、同期化回路２３にて調停回路
２２のクロック信号に乗せ換えられた後、調停回路２２
に送られる。ノードＮ１からの送信要求とノードＮ２か
らの送信要求とが同時に入力されると、調停回路２２
は、ラウンドロビン方式により調停する。

【００３３】調停の結果ノードＮ１が勝ったとする。こ
こで、調停回路２２は、同軸ケーブル４１-1，４１-2を
用いて、ノードＮ１とノードＮ２の両方に送信許可を返
す。ここまでの処理に３クロック周期を要する。

【００３４】ノードＮ１，Ｎ２は送信要求を停止し、パ
ケットを入力バッファ・メモリ１１-1，１１-2から読み
出し、符号化回路１２-1，１２-2により８Ｂ１０Ｂ符号
化を行った後、並列／直列変換回路１３-1，１３-2で直
列信号に変換する。この処理に３クロック周期を要す
る。直列信号に変換されたパケットは光送信機１４-1，
１４-2から送信される。

【００３５】光送信機１４-1，１４-2から送信されたパ
ケットが光クロスバ・スイッチ２１に到達する直前のタ
イミングに、調停回路２２は、光クロスバ・スイッチ２
１を切り換え、出力光ファイバ３２-3に入力光ファイバ
３１-1を接続する一方、出力光ファイバ３２-5に入力光
ファイバ３１-2を接続する。

【００３６】出力光ファイバ３２-1，３２-2，３２-4に
は入力光ファイバ３１-5が接続されたままなので、光受
信機１５-1，１５-2，１５-4は、ダミーノードＮ５から
送信されたアイドル信号を引き続き受信する。

【００３７】ノードＮ１から送信されたパケットは、ノ
ードＮ３の光受信機１５-3に受信され、クロック再生回
路１６-3に入力される。クロック再生回路１６-3の位相
同期ループは、パケットが入力される直前まではアイド
ル信号に同期していたが、パケットが入力されるとパケ
ットに同期する。この間の切り替え時間は極めて短いの
で位相同期ループの暴走は起こらない。クロック再生回
路１６-3は、パケットからクロック信号を再生し、この
クロック信号でパケットのビット同期をとった後、パケ
ットを直列／並列変換回路１７-3に渡す。直列／並列変
換回路１７-3に入力されたパケットは、並列信号に変換
された後、復号回路１８-3により１０Ｂ８Ｂ復号され
る。復号回路１８-3はパケットの転送先アドレスＰ７２
を検出し、これが自ノードの番号と等しいときに、パケ
ットを出力バッファ・メモリ１９-3に書き込む。ノード
Ｎ１から送信されたパケットの転送先アドレスＰ７２は
３なので、パケットは出力バッファ・メモリ１９-3に書
き込まれる。

【００３８】同様にして、ノードＮ２から送信されたパ
ケットは、ダミーノードＮ５の受信機１５-5に受信さ
れ、クロック再生回路１６-5、直列／並列変換回路１７
-5を経て復号回路１８-5により１０Ｂ８Ｂ復号される。
復号回路１８-5は、セレクタ６０がアイドル信号発生回
路５０の側に切り換えられているとき、パケットの転送
先アドレスＰ７２を検出すると、これが自ノードの番号
と等しくなくても、パケットを入力バッファ・メモリ１
１-5に書き込む。以上の動作、即ち、ノードＮ１からノ
ードＮ３へのパケット転送が終了すると共に、ノードＮ
２からダミーノードＮ５へのパケット転送が終了するま
でに、２８クロック周期を要する。

【００３９】次に、調停回路２２は、光クロスバ・スイ
ッチ２１を初期状態に戻すと共に、ダミーノードＮ５か
らノードＮ３への送信要求と、ノードＮ２からノードＮ
４への送信要求とを受ける。何れの送信要求も他と競合
しないので、調停回路２２は、ノードＮ２とダミーノー
ドＮ５に送信許可を送る。

【００４０】ノードＮ２は送信要求を停止し、パケット
を入力バッファ・メモリ１１-2から読み出し、８Ｂ１０
Ｂ符号化、並列／直列変換の後、光送信機１４-2から送
信する。

【００４１】一方、ダミーノードＮ５も、送信要求を停
止し、パケットを入力バッファ・メモリ１１-5から読み
出し、符号化回路１２-5により８Ｂ１０Ｂ符号化を行
う。ここで、ダミーノードＮ５は、セレクタ６０をアイ
ドル信号発生回路５０の側から符号化回路１２-5の側に
切り換える。したがって、パケットは、並列／直列変換
回路１３-5で直列信号に変換され、光送信機１４-5から
送信される。

【００４２】光送信機１４-2，１４-5から送信されたパ
ケットが光クロスバ・スイッチ２１に到達する直前のタ
イミングに、調停回路２２は、光クロスバ・スイッチ２
１を切り換え、出力光ファイバ３２-4に入力光ファイバ
３１-2を接続する。出力光ファイバ３２-1，３２-2，３
２-3，３２-5には、入力光ファイバ３１-5が接続された
ままになっている。

【００４３】したがって、ノードＮ２から送信されたパ
ケットはノードＮ４の光受信機１５-4に受信され、クロ
ック再生回路１６-4、直列／並列変換回路１７-5を経
て、復号回路１８-4により１０Ｂ８Ｂ復号される。復号
回路１８-4は、パケットの転送先アドレスＰ７２を検出
し、これが自ノードの番号と等しいときに、パケットを
出力バッファ・メモリ１９-4に書き込む。ノードＮ２か
ら送信されたパケットの転送先アドレスは４なので、パ
ケットは出力バッファ・メモリ１９-4に書き込まれる。

【００４４】一方、ダミーノードＮ５から送信されたパ
ケットは、ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３、およびダミーノー
ドＮ５の光受信機１５-1，１５-2，１５-3，および１５
-5に受信され、クロック再生回路１６-1，１６-2，１６
-3，および１６-5、直列／並列回路１７-1，１７-2，１
７-3，および１７-5を経て復号回路１８-1，１８-2，１
８-3，および１８-5により１０Ｂ８Ｂ復号される。復号
回路１８-1，１８-2，１８-3はパケットの転送先アドレ
スＰ７２を検出し、これが自ノードの番号と等しいとき
に、パケットを出力バッファ・メモリ１９-1，１９-2，
１９-3に書き込む。また、復号回路１８-5は、セレクタ
６０が符号化回路１２-5の側に切り換えられているとき
は、パケットの転送先アドレスＰ７２を検出しても入力
バッファ・メモリ１１-5に書き込まない。ダミーノード
Ｎ５から送信されたパケットの転送先アドレスは３なの
で、出力バッファ・メモリ１９-3だけにパケットが書き
込まれる。以上により、ノードＮ２からノードＮ４へ、
ダミーノードＮ５からノードＮ３へのパケット転送が終
了する。

【００４５】以上説明したように、本実施の形態では、
ノードＮ１との競合に負けたノードＮ２からノードＮ３
へのパケットを、一旦、ダミーノードＮ５へ送ることに
より、ノードＮ２の２番目のパケットを速やかにノード
Ｎ４へ送ることが可能になる。これにより、図５に示し
た従来例では全てのパケット転送が終了するまでに２８
×３クロック周期かかっていたのが、本実施の形態では
２８×２クロック周期で済む。したがって、本実施の形
態による光ネットワークの実効スループットは、通常の
入力バッファ型スイッチである図５に示した従来例の光
ネットワークよりも高くなり、入力バッファ型スイッチ
の理論限界値５８．６％よりも高い値を実現することが
可能である。本実施の形態のダミーノードＮ５は、図５
に示した従来例にも実質的には存在していたものであ
り、新たに付け加えられたのは、基本的に、入力バッフ
ァ・メモリ１１-5、符号化回路１２-5、およびセレクタ
６０と、光受信機１５-5とだけなので、大きなコスト増
加にならない。

【００４６】尚、本実施の形態では光ネットワークとし
てクロスバ網を例にしたが、本発明は、クロスバ網に限
らず、多段スイッチ網等の各種光ネットワークに適用さ
れる。

【００４７】本実施の形態では光スイッチとして半導体
光増幅器を用いたスプリッタ・コンバイナ型光スイッチ
を用いたが、マルチキャストが可能な構成であれば、他
の光スイッチであってもよい。例えば、ニオブ酸リチウ
ムを材料とする光スイッチや、機械式光スイッチなどが
挙げられる。

【００４８】本実施の形態は送信側で並列／直列変換を
行う一方、受信側で直列／並列変換を行っているが、本
発明は、これらの操作を行わない場合にも適用される。

【００４９】本実施の形態では伝送路符号として８Ｂ１
０Ｂ符号を用いたが、８Ｂ１Ｃ符号等の別の符号を用い
たり、擬似ランダム・パターンによるスクランブルを行
ってもよいし、あるいはそれらの何れをも行わなくても
よい。また、アイドル信号としては８Ｂ１０Ｂ符号のＫ
２８．５キャラクタを用いたが、アイドル信号はこれに
限らず、任意のパターンを用いることができる。

【００５０】本実施の形態では制御信号線として同軸ケ
ーブルを用いると共に、パケットを伝送するための光伝
送媒体として光ファイバを用いたが、本発明の制御信号
線には、より対線など、他の種類の電気伝送媒体や、光
ファイバなどの光伝送媒体を用いることができるし、パ
ケットを伝送するための光伝送媒体としては、石英導波
路、半導体導波路等を用いることもできる。また、波長
多重技術を用いて、１つの光伝送媒体に制御信号とパケ
ットの両方を通すこともできる。

【００５１】本実施の形態ではダミーノードは独立のノ
ードとして存在するが、実装上は、ダミーノードは光ス
イッチと同一の場所に配置してもよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明による光ネットワーク制御方式
は、複数の転送元ノードから同時に１つの転送先ノード
への送信要求がある場合に調停を行い、調停の結果、勝
った転送元ノードから転送先ノードへパケット転送を行
うと同時に、負けた転送元ノードからダミーノードへパ
ケット転送を行い、これらパケット転送が終了した後に
ダミーノードから転送先ノードへのパケット転送を行う
ため、高い実効スループットを実現できる。即ち、ノー
ド間で競合が発生した場合に、競合に負けたノードの先
頭のパケットを、勝ったノードの先頭のパケットと同時
に送信することができるので、競合に負けたノードの２
番目のパケットを続けて送信することが可能になる。よ
って、ネットワークの実効スループットを、通常の入力
バッファ型スイッチの理論限界値５８．６％よりも高い
値にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による光ネットワークの構
成を示す図である。

【図２】図１に示す光ネットワークのクロスバ・スイッ
チの構成を示す図である。

【図３】本発明および従来例に用いられるパケットの構
成図である。

【図４】図１に示す光ネットワークの動作を説明するた
めのタイミング図である。

【図５】従来例による光ネットワークの構成を示す図で
ある。

【図６】図５に示す光ネットワークの動作を説明するた
めのタイミング図である。

【符号の説明】

１１-1〜１１-5 入力バッファ・メモリ １２-1〜１２-5 符号化回路 １３-1〜１３-5 並列／直列変換回路 １４-1〜１４-5 光送信機 １５-1〜１５-5 光受信機 １６-1〜１６-5 クロック再生回路 １７-1〜１７-5 直列／並列変換回路 １８-1〜１８-5 復号回路 １９-1〜１９-4 出力バッファ・メモリ ２１ 光クロスバ・スイッチ ２２ 調停回路 ２３ 同期化回路 ３１-1〜３１-5 入力光ファイバ ３２-1〜３２-5 出力光ファイバ ４１-1〜４１-5 同軸ケーブル ５０ アイドル信号発生回路 ６０ セレクタ ２１１-1〜２１１-5 スプリッタ ２１２-1〜２１２-25 半導体光増幅器 ２１３-1〜２１３-5 コンバイナ Ｎ１〜Ｎ４ ノード Ｎ５ ダミーノード Ｐ７１ プリアンブル Ｐ７２ 転送先アドレス Ｐ７３ データ Ｐ７４ エンド・オブ・パケット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データを受信していない全てのノードに
   対してダミーノードからアイドル信号を送信する光ネッ
   トワーク制御方式において、複数の転送元ノードから同
   時に１つの転送先ノードへの送信要求がある場合に調停
   を行い、調停の結果、勝った転送元ノードから転送先ノ
   ードへパケット転送を行うと同時に、負けた転送元ノー
   ドから前記ダミーノードへパケット転送を行い、これら
   パケット転送が終了した後に該ダミーノードから前記転
   送先ノードへのパケット転送を行うことを特徴とする光
   ネットワーク制御方式。
2. 【請求項２】 それぞれ光送信機および光受信機を備え
   る複数のノードと、アイドル信号発生回路および光送信
   機を備えるダミーノードと、光伝送媒体を介して前記ノ
   ードおよび前記ダミーノードのそれぞれに接続され、マ
   ルチキャスト機能を持つ光スイッチと、制御信号線を介
   して前記ノードおよび前記ダミーノードの各々に接続さ
   れ、該ノードおよび該ダミーノードのそれぞれから送信
   される送信要求を調停するように該ノードおよび該ダミ
   ーノードのそれぞれに対して送信許可／送信禁止の制御
   を行うと共に、前記光スイッチの制御を行う調停回路と
   を有し、前記調停回路は、前記光スイッチを制御してデ
   ータを受信していない全てのノードに対して前記光スイ
   ッチを制御して前記ダミーノードの前記アイドル信号発
   生回路からアイドル信号を送信させるものである光ネッ
   トワークにおいて、前記ダミーノードはさらに、光受信
   機およびメモリを備えており、前記調停回路は、複数の
   転送元ノードから１つの転送先ノードへの送信要求を同
   時に受信した場合に調停を行い、調停の結果、勝った転
   送元ノードから転送先ノードへパケット転送を行わせる
   と同時に、負けた転送元ノードからダミーノードの前記
   メモリへパケット転送を行わせ、これらパケット転送が
   終了した後に前記ダミーノードの前記メモリから前記転
   送先ノードへのパケット転送を行わせるものであること
   を特徴とする光ネットワーク。
3. 【請求項３】 前記ダミーノードは、前記アイドル信号
   発生回路および前記メモリを選択的に前記光送信機に接
   続するセレクタを備えている請求項２に記載の光ネット
   ワーク。
4. 【請求項４】 それぞれ光送信機および光受信機を備え
   る複数のノードと、アイドル信号発生回路および光送信
   機を備えるダミーノード部ならびに光伝送媒体を介して
   前記ノードおよび該ダミーノード部のそれぞれに接続さ
   れ、マルチキャスト機能を持つ光スイッチ部からなる光
   スイッチ装置と、制御信号線を介して前記ノードおよび
   前記ダミーノード部の各々に接続され、該ノードおよび
   該ダミーノード部のそれぞれから送信される送信要求を
   調停するように該ノードおよび該ダミーノード部のそれ
   ぞれに対して送信許可／送信禁止の制御を行うと共に、
   前記光スイッチの制御を行う調停回路とを有し、前記調
   停回路は、前記光スイッチを制御してデータを受信して
   いない全てのノードに対して前記光スイッチを制御して
   前記ダミーノード部の前記アイドル信号発生回路からア
   イドル信号を送信させるものである光ネットワークにお
   いて、前記光スイッチ装置の前記ダミーノード部はさら
   に、光受信機、メモリ、ならびに前記アイドル信号発生
   回路および該メモリを選択的に前記光送信機に接続する
   セレクタを備えており、前記調停回路は、複数の転送元
   ノードから１つの転送先ノードへの送信要求を同時に受
   信した場合に調停を行い、調停の結果、勝った転送元ノ
   ードから転送先ノードへパケット転送を行わせると同時
   に、負けた転送元ノードからダミーノード部の前記メモ
   リへパケット転送を行わせ、これらパケット転送が終了
   した後に前記ダミーノード部の前記メモリから前記転送
   先ノードへのパケット転送を行わせるものであることを
   特徴とする光ネットワーク。