WO2017145886A1 - Optical path switch system and optical path control method enabling asynchronous optical switch control - Google Patents

Optical path switch system and optical path control method enabling asynchronous optical switch control Download PDF

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紀代 石井
並木　周
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Abstract

A scalable, large-capacity interconnected network is essential for future large-scale parallel processing, but dealing with an increase in communication demand within a rack is difficult with conventional technology in which the introduction of an optical switch in an electrical switch cut-through between racks is being considered. In addition, in regards to optical switch control, if centralized control such as an SDN controller is introduced, the overhead required for control becomes an issue, and trade-offs arise between the number of ports and the communication bands with an AWG-Router that performs routing using a combination of a wavelength and a port. The present invention proposes an optical path control method and an optical path switch system comprising a wavelength multiplexing transmission path, an optical switch and an optical switch control unit that mutually connect a plurality of calculation nodes, the present invention being characterized by the determination of a destination and the execution of optical switching at the optical switch control unit, according to the combination of wavelengths transmitted from optical transmitters of the calculation nodes.

Description

非同期光スイッチ制御を可能とする光パススイッチシステムおよび光パス制御方法Optical path switch system and optical path control method enabling asynchronous optical switch control
　本発明は、データセンターやハイパフォーマンスコンピュータのインターコネクト網に適用可能であって、サーバー等の複数の端末を相互接続する、波長多重伝送路と光スイッチと光スイッチ制御部から構成される、光パススイッチシステムに関する。 The present invention is applicable to an interconnect network of a data center or a high performance computer, and includes an optical path switch composed of a wavelength division multiplexing transmission line, an optical switch, and an optical switch controller that interconnect a plurality of terminals such as servers. About the system.
　将来のハイパフォーマンスコンピュータ(ＨＰＣ)やデータセンター(ＤＣ)には、大規模並列システムを支える大容量インターコネクトが必須となる。 Future high-performance computers (HPCs) and data centers (DCs) will require large-capacity interconnects that support massively parallel systems.
　例えば、ＬＳＩの微細化による性能向上の限界に対し、汎用的な計算ノードを均一に使用するのではなく、ＣＰＵ／メモリ／ストレージ／ＧＰＵなどの専用計算ノードをアプリケーションの要求に従い組み合わせて使用するラックスケールコンピューティングが提案されており、これの実現には大容量インターコネクトが必須である。 For example, a rack that uses a combination of dedicated computing nodes such as CPU / memory / storage / GPU according to the requirements of the application, instead of uniformly using general-purpose computing nodes for the limit of performance improvement due to LSI miniaturization. Scale computing has been proposed, and a large-capacity interconnect is essential to achieve this.
　現在、高速インターコネクト技術として、光伝送技術を採用したActive Optical Cable (ＡＯＣ)や高速Ethernetが導入され始めている。 Currently, Active Optical Cable (AOC) and high-speed Ethernet, which employs optical transmission technology, are beginning to be introduced as high-speed interconnect technologies.
　しかしながら、このスイッチスループットについて、フロントパネル密度やスイッチＡＳＩＣのパッケージサイズ等のボトルネックが指摘されている。
　また、これらのスイッチは光電気変換を用いるため、消費電力が今後課題になることが予測される。 However, bottlenecks such as front panel density and switch ASIC package size have been pointed out regarding this switch throughput.
Moreover, since these switches use photoelectric conversion, it is predicted that power consumption will become an issue in the future.
　将来の大容量インターコネクト網に必要な要素としては、スケーラビリティ(多数の計算ノードを相互接続可能なこと)、高速切替、大容量、コンパクト、低コスト、低消費電力、などがあり、特に大容量・低消費電力の観点から、光スイッチの導入が期待される。 Necessary elements for the future high-capacity interconnect network include scalability (capability of interconnecting many computing nodes), high-speed switching, large capacity, compactness, low cost, low power consumption, etc. From the viewpoint of low power consumption, the introduction of optical switches is expected.
　非特許文献１，２では、ＤＣにおいて、トップオブラックスイッチ(ＴｏＲ)間を光スイッチで接続し、ワークロードに応じて光スイッチを動的に制御するシステムが提案されている。 Non-Patent Documents 1 and 2 propose a system in which top-of-rack switches (ToR) are connected by DC optical switches in DC and the optical switches are dynamically controlled according to the workload.
　しかしながら、光スイッチの導入はラック間接続にのみ適用され、ラック内の接続は対象外である。
　ラック間接続においても、一度ＴｏＲにて電気スイッチを介するため、電気スイッチのスループットにおけるボトルネック解消が困難であり、また、スイッチにおける処理遅延も避けられない。 However, the introduction of the optical switch is applied only to the connection between racks, and the connection within the rack is not the object.
Even in the inter-rack connection, since the electrical switch is once passed through ToR, it is difficult to eliminate the bottleneck in the throughput of the electrical switch, and the processing delay in the switch is inevitable.
　さらに、光スイッチを制御するための集中コントローラ(ＳＤＮコントローラなど)が必要となるため、制御にかかるオーバーヘッドが課題となる。 Furthermore, since a centralized controller (such as an SDN controller) for controlling the optical switch is required, the overhead for control becomes a problem.
　非特許文献３では、送信器で波長を選択することにより受信先を選択可能なＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating)-Ｒｏｕｔｅｒが提案されている。 Non-Patent Document 3 proposes AWG (Arrayed Waveguide Grating) -Router capable of selecting a receiving destination by selecting a wavelength with a transmitter.
　ＡＷＧ-Ｒｏｕｔｅｒを用いれば光スイッチを使用せずに２点間の接続を切り替えることが可能なため、集中コントローラや制御にかかるオーバーヘッドの課題は回避できるが、収容可能な端末数が波長多重数で規定されるため、接続帯域とポート数とにトレードオフが生じることとなる。
　また、高速な切替のためには高速チューナブルレーザーを必要とし、低コストでの実現が困難である。 With AWG-Router, it is possible to switch the connection between two points without using an optical switch, so the overhead of the centralized controller and control can be avoided, but the number of terminals that can be accommodated is the number of multiplexed wavelengths. Therefore, there is a tradeoff between the connection bandwidth and the number of ports.
In addition, a high-speed tunable laser is required for high-speed switching, which is difficult to realize at low cost.
　非特許文献４では、ＤＣのインターコネクトに使用するポート数が大きい光スイッチの構成について、delivery-and-couplingスイッチとArrayed waveguide grating(ＡＷＧ)とを組み合わせた構成が提案されている。 Non-Patent Document 4 proposes a configuration in which a delivery-and-coupling switch and an arrayed waveguide guide (AWG) are combined with respect to the configuration of an optical switch having a large number of ports used for a DC interconnect.
　しかしながら、ポート数を多くとるために、波長領域(波長数)を使用するため、２点間の接続帯域とポート数とにトレードオフが生じており、大容量と大規模とを両立するのが困難な構成である。
　また、高速な切替のためには高速チューナブルレーザーを必要とし、低コストでの実現が困難である。 However, since a wavelength region (number of wavelengths) is used to increase the number of ports, there is a trade-off between the connection bandwidth between the two points and the number of ports, and it is possible to achieve both large capacity and large scale. It is a difficult configuration.
In addition, a high-speed tunable laser is required for high-speed switching, which is difficult to realize at low cost.
　特許文献１では、光パケットの行先判定を光領域で行うことが提案されている。
　ただし、この判定には光学的相関演算を用いるため、複雑な光部品が必要となり、信号を伝送する波長の組合せのみで行先を判定することを特徴とする本提案とは異なる。 In Patent Document 1, it is proposed to perform a destination determination of an optical packet in the optical region.
However, since optical correlation calculation is used for this determination, complicated optical parts are required, and this is different from the present proposal characterized in that the destination is determined only by the combination of wavelengths for transmitting signals.
　特許文献２では、アドレス情報を電気信号に変換することなく、自動的にルーティングを行う、いわゆるセルフルーティング機能を持つ、クロスバー型光スイッチ技術が提案されている。 Patent Document 2 proposes a crossbar optical switch technology having a so-called self-routing function that automatically performs routing without converting address information into an electrical signal.
　ここでは、アドレスを指示するヘッダーパルスを量子井戸構造等を用いて取り出すことを特徴としている。 Here, the feature is that a header pulse indicating an address is taken out using a quantum well structure or the like.
　特許文献３では、光パケットルーティングにおいて、多波長ラベルを用いることにより、ルーティングの識別子用のラベル数を従来より増大する手法が提案されている。 Patent Document 3 proposes a technique of increasing the number of labels for routing identifiers by using multi-wavelength labels in optical packet routing.
　ここでは、ラベル用波長のパルス間の時間差のパターンにより識別しており、また、データとラベルが別波長帯であり、多波長ラベルがパルス信号であり、ラベル発生装置が必要となる。 Here, it is identified by the pattern of the time difference between pulses of the label wavelength, the data and the label are in different wavelength bands, the multi-wavelength label is a pulse signal, and a label generator is required.
特開２００１－１７７５６５号公報　フォトニックネットワークのパケットルーティング方法およびフォトニックネットワーク用パケットルータJP 2001-177565 A Photonic network packet routing method and photonic network packet router 特開２００２－７２２６１号公報　光ルーティング装置JP 2002-72261 A Optical routing device 特開２００２－８４２２８号公報　多波長ラベルを用いた光パケットルーティング方法とその装置、および多波長ラベルを用いた光パケットネットワークJP 2002-84228 A Optical packet routing method and apparatus using multi-wavelength labels, and optical packet network using multi-wavelength labels
　将来の大規模並列処理を支えるには、スケーラブルで大容量なインターコネクト網が必須である。
　これの実現のために光スイッチの導入が期待される。 To support future massively parallel processing, a scalable and high-capacity interconnect network is essential.
The introduction of an optical switch is expected to realize this.
　ラック間の電気スイッチのカットスルーに光スイッチの導入を検討している従来技術では、ラック内の通信需要の増加に対応するのが困難である。 The conventional technology that considers the introduction of optical switches to cut through electrical switches between racks is difficult to meet the increasing demand for communication within the racks.
　また、光スイッチ制御についてＳＤＮコントローラなどの集中制御を導入すると、制御にかかるオーバーヘッドが課題となる。 In addition, when centralized control such as an SDN controller is introduced for optical switch control, overhead for control becomes a problem.
　波長とポートの組合せでルーティングを行うＡＷＧ-Ｒｏｕｔｅｒでは、ポート数と通信帯域との間にトレードオフが生じる。 In AWG-Router that performs routing using a combination of wavelength and port, there is a trade-off between the number of ports and the communication bandwidth.
　本発明は、従来技術の課題やトレードオフを緩和し、大容量でスケーラブルなインターコネクト網技術を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a high-capacity and scalable interconnect network technology that alleviates the problems and trade-offs of the prior art.
　本発明は次の各光パススイッチシステムおよび光パス制御方法を提供できる。
（１）複数の計算ノードを相互接続する、波長多重伝送路と光スイッチと光スイッチ制御部とから構成され、計算ノードの光送信器部から送出される波長の組合せにより光スイッチ制御部にて宛先を判別することを特徴とする、光パススイッチシステムおよび光パス制御方法。 The present invention can provide the following optical path switch systems and optical path control methods.
(1) It is composed of a wavelength division multiplexing transmission line, an optical switch, and an optical switch control unit that interconnect a plurality of calculation nodes. The optical switch control unit uses a combination of wavelengths transmitted from the optical transmitter unit of the calculation node. An optical path switch system and an optical path control method characterized by discriminating a destination.
　図１に構成例を示す。
　各計算ノードから、波長多重された光信号が送出される。
　この波長多重信号は、波長の組合せにより接続先を示す。
　波長組合せは、その波長に該当する光信号の有無（ON/OFF）で表現しても良いし、光信号の強弱により表現してもよい。
送出された光信号は、光カプラにより分岐され、光スイッチおよび光スイッチ制御部に入力される。
　なお、光カプラの分岐比は等比でなくてもよい。 FIG. 1 shows a configuration example.
Each calculation node transmits a wavelength-multiplexed optical signal.
This wavelength multiplexed signal indicates a connection destination by a combination of wavelengths.
The wavelength combination may be expressed by the presence / absence (ON / OFF) of an optical signal corresponding to the wavelength, or may be expressed by the strength of the optical signal.
The transmitted optical signal is branched by the optical coupler and input to the optical switch and the optical switch control unit.
The branching ratio of the optical coupler may not be equal.
　光スイッチ制御部では、入力された波長の組合せにより行先を判定し、これに応じて光スイッチの設定を行う。
　光スイッチに入力された光信号は、光スイッチ制御部により設定された行先に接続されることとなる。 In the optical switch control unit, the destination is determined based on the combination of the input wavelengths, and the optical switch is set according to the destination.
The optical signal input to the optical switch is connected to the destination set by the optical switch control unit.
（２）複数の計算ノードを相互接続する、波長多重伝送路と光スイッチと光スイッチ制御部とから構成され、計算ノードの光送信器部から送出される波長の組合せにより宛先を判別し、各計算ノードに対し多波長光源から波長多重光を配信することを特徴とする、光パススイッチシステムおよび光パス制御方法。 (2) It is composed of a wavelength multiplexing transmission line, an optical switch, and an optical switch control unit that interconnect a plurality of calculation nodes, and determines a destination by a combination of wavelengths transmitted from the optical transmitter unit of the calculation node. An optical path switch system and an optical path control method, characterized by distributing wavelength multiplexed light from a multi-wavelength light source to a computing node.
　図２に構成例を示す。
　各計算ノードでは、配信される波長多重光を変調し光信号を送出する。
　この際、接続先に応じて使用する波長を選択し、不要な波長はブロックして送出しない。
　送信計算ノードから送出される波長多重信号は、波長の組合せにより接続先を示す。
　送出された光信号は、光カプラにより分岐され、光スイッチおよび光スイッチ制御部に入力される。
　なお、光カプラの分岐比は等比でなくてもよい。 FIG. 2 shows a configuration example.
Each computation node modulates distributed wavelength multiplexed light and transmits an optical signal.
At this time, the wavelength to be used is selected according to the connection destination, and unnecessary wavelengths are not blocked and transmitted.
The wavelength multiplexed signal transmitted from the transmission calculation node indicates a connection destination by a combination of wavelengths.
The transmitted optical signal is branched by the optical coupler and input to the optical switch and the optical switch control unit.
The branching ratio of the optical coupler may not be equal.
　光スイッチ制御部では、入力された波長の組合せにより行先を判定し、これに応じて光スイッチの設定を行う。
　光スイッチに入力された光信号は、光スイッチ制御部により設定された受信計算ノードに接続されることとなる。
　これにより、送信計算ノードから受信計算ノードまでの一方向の経路が設定され、通信が可能となる。 In the optical switch control unit, the destination is determined based on the combination of the input wavelengths, and the optical switch is set according to the destination.
The optical signal input to the optical switch is connected to the reception calculation node set by the optical switch control unit.
Thereby, a one-way path from the transmission calculation node to the reception calculation node is set, and communication is possible.
（３）複数の計算ノードを相互接続する、波長多重伝送路と光スイッチと光スイッチ制御部とから構成され、計算ノードの光送信器部から送出される波長の組合せにより光スイッチ制御部にて宛先を判別する光パススイッチシステムおよび光パス制御方法において、光スイッチ制御部において、一方の計算ノードから他方の計算ノードへの接続要求に対し、一方の計算ノードから他方の計算ノードへの光スイッチ経路を設定すると同時に、他方の計算ノードから一方の計算ノードへの経路も設定することで、双方向通信を設定することを特徴とする。 (3) It is composed of a wavelength division multiplexing transmission line, an optical switch, and an optical switch control unit that interconnect a plurality of calculation nodes. The optical switch control unit uses a combination of wavelengths transmitted from the optical transmitter unit of the calculation node. In an optical path switch system and an optical path control method for determining a destination, an optical switch from one computation node to another computation node in response to a connection request from one computation node to the other computation node in an optical switch control unit At the same time that the route is set, the two-way communication is set by setting the route from the other computation node to the one computation node.
　動作シーケンスの例を図３に示す。
　まず、送信計算ノードから受信計算ノードを示す波長組合せの光信号が送出される。
　これは、光カプラを介して光スイッチ制御部および光スイッチとの２か所に到達する。 An example of the operation sequence is shown in FIG.
First, an optical signal having a wavelength combination indicating a reception calculation node is transmitted from the transmission calculation node.
This reaches two places of the optical switch control unit and the optical switch via the optical coupler.
　光スイッチ制御部では、波長組合せに従い光スイッチを設定する。
　この時、送信計算ノードから受信計算ノードへの光スイッチの経路を導通させると同時に、受信計算ノードから送信計算ノードへの光スイッチの経路も導通させる。
　この光スイッチの設定により、送信計算ノードから送出されて光スイッチへと到達していた光信号は、設定された経路に従い光スイッチを通過して受信計算ノードへ到達する。 The optical switch control unit sets the optical switch according to the wavelength combination.
At this time, the path of the optical switch from the transmission calculation node to the reception calculation node is made conductive, and the path of the optical switch from the reception calculation node to the transmission calculation node is also made conductive.
With this setting of the optical switch, the optical signal transmitted from the transmission calculation node and reaching the optical switch passes through the optical switch according to the set path and reaches the reception calculation node.
　受信計算ノードは光信号を受信し、これに応答するため、送信計算ノードを示す波長組合せの光信号を送出する。
　受信計算ノードから送出された光信号は、光カプラを介して光スイッチ制御部および光スイッチに到達し、光スイッチに到達した光信号は、すでに設定されている経路に従い光スイッチを通過し、送信計算ノードに到達する。
　送信計算ノードから受信計算ノードへの復路は、双方向通信が可能な往路と同一システムの光スイッチ経路に設定してもよいし、あるいは、適切な外部インターフェイスを設けて異なるシステムの通信経路に設定してもよい。 In order to receive the optical signal and respond to this, the reception calculation node transmits an optical signal having a wavelength combination indicating the transmission calculation node.
The optical signal sent from the reception calculation node reaches the optical switch control unit and the optical switch via the optical coupler, and the optical signal that has reached the optical switch passes through the optical switch according to the already set route and is transmitted. Reach the compute node.
The return path from the transmission calculation node to the reception calculation node may be set to the same system optical switch path as the forward path capable of bidirectional communication, or set to a different system communication path by providing an appropriate external interface. May be.
（４）複数の計算ノードを相互接続する、波長多重伝送路と光スイッチと光スイッチ制御部とから構成され、計算ノードの光送信器部から送出される波長の組合せにより光スイッチ制御部にて宛先を判別する光パススイッチシステムおよび光パス制御方法において、光スイッチ制御部において、一方の計算ノードから他方の計算ノードへの接続要求に対し、一方の計算ノードから他方の計算ノードへの光スイッチ経路を設定すると同時に、他方の計算ノードから一方の計算ノードへの光スイッチ経路も設定することで、双方向通信を設定する場合に、受信計算ノードが既に別の計算ノードと通信中等の理由で経路を設定できない場合(ブロッキング発生時)に、送信計算ノードでは一定時間以内に受信計算ノードからの光信号が届かないことを以てブロッキングを検知し、光信号の送信を止めることを特徴とする。 (4) It is composed of a wavelength multiplexing transmission line, an optical switch, and an optical switch control unit that interconnect a plurality of calculation nodes, and the optical switch control unit uses a combination of wavelengths transmitted from the optical transmitter unit of the calculation node. In an optical path switch system and an optical path control method for determining a destination, an optical switch from one computation node to another computation node in response to a connection request from one computation node to the other computation node in an optical switch control unit At the same time that the path is set, the optical switch path from the other calculation node to the one calculation node is also set, so that when the two-way communication is set, the receiving calculation node is already communicating with another calculation node. If the route cannot be set (when blocking occurs), the transmitting compute node will not receive an optical signal from the receiving compute node within a certain time. It detects the blocking Te, characterized in that stop the transmission of the optical signal.
　動作シーケンスの例を図４に示す。
　まず、送信計算ノードから受信計算ノードを示す波長組合せの信号が送出される。
　これは、光カプラを介して光スイッチ制御部および光スイッチとの２か所に到達する。 An example of the operation sequence is shown in FIG.
First, a signal having a wavelength combination indicating a reception calculation node is transmitted from the transmission calculation node.
This reaches two places of the optical switch control unit and the optical switch via the optical coupler.
　光スイッチ制御部では、波長組合せに従い接続先を判定し、現在の光スイッチ設定において導通させている経路を損なうことなく、送信計算ノードから受信計算ノードおよび受信計算ノードから送信計算ノードの両経路を設定可能かどうかを判断する。 The optical switch control unit determines the connection destination according to the wavelength combination, and both the path from the transmission calculation node to the reception calculation node and from the reception calculation node to the transmission calculation node without damaging the current path in the current optical switch setting. Determine whether it can be set.
　どちらかでも設定不可能な場合には、光スイッチの設定は行われない。
　送信計算ノードでは、光信号送信開始から一定時間以内に受信計算ノードからの光信号が返ってこない場合に、ブロッキングと判断し、光信号の送信を止める。 If neither setting is possible, the optical switch is not set.
In the transmission calculation node, when the optical signal from the reception calculation node does not return within a certain time from the start of optical signal transmission, it is determined as blocking and the transmission of the optical signal is stopped.
（５）複数の計算ノードを相互接続する、波長多重伝送路と光スイッチと光スイッチ制御部とから構成され、計算ノードの光送信器部から送出される波長の組合せにより光スイッチ制御部にて宛先を判別する光パススイッチシステムおよび光パス制御方法において、光スイッチ制御部において、一方の計算ノードから他方の計算ノードへの接続要求に対し、一方の計算ノードから他方の計算ノードへの光スイッチ経路を設定すると同時に、他方の計算ノードから一方の計算ノードへの光スイッチ経路も設定することで、双方向通信を設定する場合に、受信計算ノードが既に別の計算ノードと通信中等の理由で経路を設定できない場合(ブロッキング発生時)に、送信計算ノードでは光信号を送出し続けることで、ブロッキングが解消された際に、素早く送信計算ノードと受信計算ノードとの間に双方向通信を設定可能とすることを特徴とする。 (5) It is composed of a wavelength multiplexing transmission line, an optical switch, and an optical switch control unit that interconnect a plurality of calculation nodes. The optical switch control unit uses a combination of wavelengths transmitted from the optical transmitter unit of the calculation node. In an optical path switch system and an optical path control method for determining a destination, an optical switch from one computation node to another computation node in response to a connection request from one computation node to the other computation node in an optical switch control unit At the same time that the path is set, the optical switch path from the other calculation node to the one calculation node is also set, so that when the two-way communication is set, the receiving calculation node is already communicating with another calculation node. When the route cannot be set (when blocking occurs), the sending computation node keeps sending the optical signal, and when blocking is resolved Characterized in that it is possible to set the two-way communication between the quick transmission compute node and the receiving computing node.
　動作シーケンスの例を図５に示す。
　まず、送信計算ノードから受信計算ノードを示す波長組合せの信号が送出される。
　これは、光カプラを介して光スイッチ制御部および光スイッチとの２か所に到達する。 An example of the operation sequence is shown in FIG.
First, a signal having a wavelength combination indicating a reception calculation node is transmitted from the transmission calculation node.
This reaches two places of the optical switch control unit and the optical switch via the optical coupler.
　光スイッチ制御部では、波長組合せに従い接続先を判定し、現在の光スイッチ設定において導通させている経路を損なうことなく、送信計算ノードから受信計算ノードおよび受信計算ノードから送信計算ノードの両経路を設定可能かどうかを判断する。
　どちらかでも設定不可能な場合には、光スイッチの設定は行われない。
　その後も送信計算ノードは光信号を送出し続ける。
　その後、ブロッキングが解消されたら、光スイッチ制御部は送信計算ノードと受信計算ノードとを双方向に接続するように、光スイッチを設定する。 The optical switch control unit determines the connection destination according to the wavelength combination, and both the path from the transmission calculation node to the reception calculation node and from the reception calculation node to the transmission calculation node without damaging the current path in the current optical switch setting. Determine whether it can be set.
If neither setting is possible, the optical switch is not set.
Thereafter, the transmission calculation node continues to transmit the optical signal.
Thereafter, when the blocking is eliminated, the optical switch control unit sets the optical switch so as to connect the transmission calculation node and the reception calculation node bidirectionally.
（６）複数の計算ノードを相互接続する、波長多重伝送路と光スイッチと光スイッチ制御部とから構成され、計算ノードの光送信器部から出力される波長の組合せにより光スイッチ制御部にて宛先を判別する光パススイッチシステムおよび光パス制御方法において、光スイッチ制御部において、一方の計算ノードから他方の計算ノードへの接続要求に対し、一方の計算ノードから他方の計算ノードへの光スイッチ経路を設定すると同時に、他方の計算ノードから一方の計算ノードへの光スイッチ経路も設定することで、双方向通信を設定する場合、この際、受信計算ノードから他の計算ノードへの接続要求が出ていてかつ光スイッチの設定がまだの場合、送信計算ノードと受信計算ノードとの間に双方向通信が設定され受信計算ノードからの接続要求は通信要求の競合によりブロックされて通信要求が競合したために要求とは別の計算ノードと接続されるノードが発生した場合に、送信計算ノードと受信計算ノードとの通信が終わった後、受信計算ノードへの接続要求については即時設立せずに一定時間待ち、その間に受信計算ノードから接続要求が来たらこれを優先することを特徴とする。 (6) It is composed of a wavelength multiplexing transmission line, an optical switch, and an optical switch control unit that interconnect a plurality of calculation nodes. The optical switch control unit uses a combination of wavelengths output from the optical transmitter unit of the calculation node. In an optical path switch system and an optical path control method for determining a destination, an optical switch from one computation node to another computation node in response to a connection request from one computation node to the other computation node in an optical switch control unit At the same time that the path is set, the optical switch path from the other computing node to the one computing node is also set to set bidirectional communication. At this time, a connection request from the receiving computing node to the other computing node is made. If the switch is out and the optical switch has not been set up, two-way communication is set up between the sending computation node and the receiving computation node. After the communication between the sending calculation node and the receiving calculation node is completed when a node connected to a calculation node different from the request occurs because the communication request is blocked due to the communication request conflict, The connection request to the reception calculation node is not established immediately, but waits for a certain time, and if a connection request comes from the reception calculation node during that time, this is given priority.
　通信要求競合時に、要求とは別の計算ノードと接続された計算ノードへの接続要求を一定時間、例えば、制御周期ｉ(＞０)だけ待つことにより、当該計算ノードからの接続要求がいつまでも設立されないというリソーススタベーションの事態を防止する。
　光スイッチ制御部のタイミングの例を図６に示す。
　まず、タイミング１(図６では丸１で示される、以下同じ)で光スイッチ制御部は計算ノード１から計算ノード２への接続要求と、計算ノード２から計算ノード３への接続要求を受ける。 When a communication request conflicts, a connection request from a calculation node is established indefinitely by waiting for a connection request to a calculation node connected to a calculation node different from the request for a certain time, for example, the control cycle i (> 0). Prevents resource starvation that is not done.
An example of the timing of the optical switch control unit is shown in FIG.
First, at timing 1 (indicated by circle 1 in FIG. 6, the same applies hereinafter), the optical switch control unit receives a connection request from the calculation node 1 to the calculation node 2 and a connection request from the calculation node 2 to the calculation node 3.
　ここで、ランダムやFirst-in-First-out等の基準に従い、計算ノード１から計算ノード２への接続を行うこととし、光スイッチに計算ノード１から計算ノード２へと計算ノード２から計算ノード１への経路を設定する。 Here, the calculation node 1 is connected to the calculation node 2 according to a standard such as random or first-in-first-out, and the calculation node 1 to the calculation node 2 and the calculation node 2 to the calculation node are connected to the optical switch. Set the route to 1.
　この時、計算ノード２は計算ノード３との接続ではなく計算ノード１との接続であることを確認し、送出する光信号を計算ノード1を示す波長組合せに変更し、通信を開始する。 At this time, the calculation node 2 confirms that it is not the connection with the calculation node 3 but the connection with the calculation node 1, changes the transmitted optical signal to the wavelength combination indicating the calculation node 1, and starts communication.
　その後、タイミング３で計算ノード４から計算ノード２への接続要求が来るが、計算ノード２は計算ノード１と接続中のためブロッキングとなり、光スイッチは設定されず、計算ノード４は計算ノード２への接続要求を出し続ける。
　その後、タイミング４にて計算ノード１と計算ノード２との間の通信が終わる。 Thereafter, a connection request from the calculation node 4 to the calculation node 2 comes at timing 3, but the calculation node 2 is blocked because it is connected to the calculation node 1, the optical switch is not set, and the calculation node 4 moves to the calculation node 2. Continue issuing connection requests.
Thereafter, the communication between the calculation node 1 and the calculation node 2 ends at timing 4.
　その後、タイミング４，５では、計算ノード４から計算ノード２への接続要求は即時には設立されない。 After that, at timing 4 and 5, the connection request from the calculation node 4 to the calculation node 2 is not established immediately.
　タイミング６において、計算ノード２から計算ノード３への接続要求が到着し、光スイッチ制御部では、計算ノード４から計算ノード２への接続要求より優先して、計算ノード２から計算ノード３への接続要求に従い光スイッチの設定を行う。 At timing 6, a connection request from the calculation node 2 to the calculation node 3 arrives, and the optical switch control unit gives priority to the connection request from the calculation node 4 to the calculation node 2 to the calculation node 3. The optical switch is set according to the connection request.
　本発明により、波長をラベルに行先を判定する光パススイッチシステムにおいて、通信帯域と収容可能端点数との間のトレードオフを解消可能となる。
　これにより、従来より多くの端点(計算ノード)間に、従来より柔軟に大容量の光パスを設定可能となる。 According to the present invention, in an optical path switch system that determines a destination by using a wavelength as a label, it is possible to eliminate a trade-off between a communication band and the number of end points that can be accommodated.
As a result, a large-capacity optical path can be set between a larger number of end points (calculation nodes) than in the past more flexibly than in the past.
　波長をアドレスとして使用する場合，従来のＡＷＧ-Ｒｏｕｔｅｒのように波長１つにつき接続先１つを割り当てると、接続計算ノード数と接続帯域とにトレードオフが生じる。 When using a wavelength as an address, if one connection destination is assigned to each wavelength as in the conventional AWG-Router, a trade-off occurs between the number of connection calculation nodes and the connection bandwidth.
　すなわち、波長多重数Ｎが接続端末数となり、かつ、端末間を接続する光パス数は１波長のみとなり端末間の接続容量が制限される。あるいは、端末間の接続容量を増加するために端末間を接続する波長数をＬ(＞１)に増やすと、接続可能な端末数がＮ／Ｌに減ってしまう。 That is, the wavelength multiplexing number N is the number of connected terminals, and the number of optical paths connecting the terminals is only one wavelength, and the connection capacity between the terminals is limited. Alternatively, if the number of wavelengths connected between terminals is increased to L (> 1) in order to increase the connection capacity between terminals, the number of connectable terminals decreases to N / L.
　本発明では、データを送出する光信号の波長の組合せをアドレスとして行先を判定する。
　即ち、波長多重されるＮ波長のうちＭ波長(Ｍ＜Ｎ)を使用しその組合せをアドレスとする。これにより、NＣMのアドレス空間が構成可能となる。 In the present invention, the destination is determined using the combination of wavelengths of the optical signals for transmitting data as addresses.
That is, M wavelengths (M <N) are used among the N wavelengths that are wavelength-multiplexed, and the combination is used as an address. Thus, the address space of N C M is configurable.
　図７にアドレス空間のスケーラビリティを示す。
　提案方式では，ＷＤＭ波長数Ｎが10程度と少ない場合でも，100を超えるアドレス空間が可能である。
　さらに、必要接続容量に応じてＭを選択することで、従来手法に比べ、収容可能端末数を減らすことなく、端末間の接続容量を容易かつ柔軟に増加可能である。 FIG. 7 shows the scalability of the address space.
In the proposed system, even when the number of WDM wavelengths N is as small as about 10, an address space exceeding 100 is possible.
Furthermore, by selecting M according to the required connection capacity, it is possible to easily and flexibly increase the connection capacity between terminals without reducing the number of terminals that can be accommodated compared to the conventional method.
　本発明では、データを送出する光信号の波長の組合せをアドレスとして行先を判定する。
　そのため、計算ノード間の光パス設立に関して、計算ノードと光スイッチ制御部との間で、シグナリング等のデータをやり取りする必要がない。 In the present invention, the destination is determined using the combination of wavelengths of the optical signals for transmitting data as addresses.
Therefore, there is no need to exchange data such as signaling between the computation node and the optical switch control unit with respect to the establishment of the optical path between the computation nodes.
　各計算ノードは他の計算ノードや光スイッチ制御部などとタイミングを調整することなく、非同期に自計算ノードのタイミングで信号送出を開始できる。
　これにより、従来のＳＤＮコントローラなどの集中コントローラを必要とする構成に比べて、パス設立までにかかる制御等のオーバーヘッドを削減可能となる。 Each computing node can start signal transmission asynchronously at the timing of its own computing node without adjusting the timing with other computing nodes or optical switch control units.
As a result, it is possible to reduce overhead such as control required for establishing a path compared to a configuration requiring a centralized controller such as a conventional SDN controller.
本発明を利用した光パススイッチシステムを説明する図である。It is a figure explaining the optical path switch system using this invention. 本発明を利用し多波長光源からの波長多重光の配信を利用した光パススイッチステムを説明する図である。It is a figure explaining the optical path switch stem using distribution of the wavelength division multiplexed light from a multiwavelength light source using the present invention. 本発明を利用した光パススイッチシステムにおいて光パス設定の動作シーケンスを説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement sequence of an optical path setting in the optical path switch system using this invention. 本発明を利用した光パススイッチシステムにおいて光パスがブロックされた際の動作シーケンスを説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement sequence at the time of an optical path being blocked in the optical path switch system using this invention. 本発明を利用した光パススイッチシステムにおいて送信計算ノードが光パスが接続されるまで光を送出させ続ける場合の動作シーケンスを説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement sequence in the case of continuing sending light until a transmission calculation node connects an optical path in the optical path switch system using this invention. 本発明を利用した光パススイッチシステムにおいて接続要求の競合が起こった際の光スイッチ制御部のタイミングを説明する図である。It is a figure explaining the timing of the optical switch control part when the competition of a connection request occurs in the optical path switch system using this invention. 本発明を利用した際の波長数とアドレス空間のスケーラビリティを示す図である。It is a figure which shows the number of wavelengths at the time of utilizing this invention, and the scalability of address space. 計算ノードの構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of a calculation node. 本発明を利用する際の計算ノードの光送信器部の第一の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 1st Example of the optical transmitter part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の計算ノードの光送信器部の第二の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd Example of the optical transmitter part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の計算ノードの光送信器部の第三の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 3rd Example of the optical transmitter part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の計算ノードの光送信器部の第四の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 4th Example of the optical transmitter part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の計算ノードの光送信器部の第五の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 5th Example of the optical transmitter part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の計算ノードの光送信器部の第六の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 6th Example of the optical transmitter part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の計算ノードの光送信器部の第七の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 7th Example of the optical transmitter part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の計算ノードの光送信器部の第八の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 8th Example of the optical transmitter part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の計算ノードの光受信器部の第一の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 1st Example of the optical receiver part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の計算ノードの光受信器部の第二の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd Example of the optical receiver part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の計算ノードの光受信器部の第三の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 3rd Example of the optical receiver part of the calculation node at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の光スイッチ制御部の第一の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 1st Example of the optical switch control part at the time of utilizing this invention. 本発明を利用する際の光スイッチ制御部の第二の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd Example of the optical switch control part at the time of utilizing this invention. 本発明を複数の光スイッチでの構成に適用した実施例を説明する図である。It is a figure explaining the Example which applied this invention to the structure by a some optical switch.
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施の形態はあくまでも例示に過ぎず、種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
　すなわち、以下に示す実施形態を本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形して実施できることは言うまでもない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments described below are merely examples, and are not intended to exclude various modifications and application of technology.
That is, it goes without saying that the following embodiments can be modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
　図８に計算ノードの構成例を示す。
　計算ノードは、光送信器部、光受信器部、および、計算ユニットまたはメモリユニットまたはストレージユニットまたはその他の機能要素またはこれらの組合せから構成される。
　また、光送信器部および光受信器部に加えて、EtherポートやPCI Express等の通信インターフェイスを備えても良い。 FIG. 8 shows a configuration example of the calculation node.
The computing node is composed of an optical transmitter unit, an optical receiver unit, and a calculation unit or memory unit or storage unit or other functional element or a combination thereof.
Further, in addition to the optical transmitter unit and the optical receiver unit, a communication interface such as an Ether port or PCI Express may be provided.
　図９に光送信器部の構成例を示す。
　ＷＤＭ光源、光ブロッカーアレイ、変調器アレイ、光合波器から構成される。
　ＷＤＭ光源はＮの波長出力ポートを持ち、各ポートから異なる波長が１波長ずつ送出される。 FIG. 9 shows a configuration example of the optical transmitter unit.
It consists of a WDM light source, an optical blocker array, a modulator array, and an optical multiplexer.
The WDM light source has N wavelength output ports, and one wavelength is transmitted from each port.
　送出された波長はまず光ブロッカーアレイに到着し、光ブロッカーアレイでは、所望の行先を示す波長組合せを通過させ、それ以外の波長をブロックする。
　光ブロッカーアレイを通過した波長は変調器アレイに到達し、変調器アレイは波長を変調しデータをのせ、光合波器へと波長を送出する。 The transmitted wavelength first arrives at the optical blocker array, and the optical blocker array passes the wavelength combination indicating the desired destination and blocks other wavelengths.
The wavelength that has passed through the optical blocker array reaches the modulator array, and the modulator array modulates the wavelength, puts data, and sends the wavelength to the optical multiplexer.
　送出された波長は光合波器により波長多重され、計算ノードの外部へと送出される。
　各変調器アレイおよび光ブロッカーアレイには計算ユニット等からの入力がある。
　光ブロッカーおよび変調器のアレイ数は波長多重数と等しいＮとなる。 The transmitted wavelength is wavelength-multiplexed by the optical multiplexer and transmitted to the outside of the calculation node.
Each modulator array and optical blocker array has an input from a calculation unit or the like.
The number of arrays of optical blockers and modulators is N equal to the number of wavelength multiplexing.
　図１０に光送信器部の構成例を示す。
　ＷＤＭ光源、変調器アレイ、光合波器から構成される。
　所望の波長以外は変調器によりブロックされる。
　本構成は図９の構成と比べて、光ブロッカーがない分変調器の消光比が要求されるが、構成要素が少なく済む。 FIG. 10 shows a configuration example of the optical transmitter unit.
It consists of a WDM light source, a modulator array, and an optical multiplexer.
Other than the desired wavelength is blocked by the modulator.
Compared with the configuration of FIG. 9, this configuration requires the extinction ratio of the modulator because there is no optical blocker, but requires fewer components.
　図１１に光送信器部の構成例を示す。
　ＷＤＭ光源、ＮｘＭ光スイッチ、変調器アレイ、光カプラから構成される。
　ＷＤＭ光源から送出された波長は、ＮｘＭ光スイッチにより所望の行先を示す波長組合せを通過させ、それ以外の波長はブロックされる。 FIG. 11 shows a configuration example of the optical transmitter unit.
It consists of a WDM light source, NxM optical switch, modulator array, and optical coupler.
The wavelength transmitted from the WDM light source passes the wavelength combination indicating the desired destination by the NxM optical switch, and the other wavelengths are blocked.
　ＮｘＭ光スイッチを通過した波長は変調器アレイに到達し、変調器アレイは波長を変調しデータをのせ、光カプラへと波長を送出する。
　送出された波長は光カプラにより波長多重され、計算ノードの外部へと送出される。
　本構成は、図９・１０の構成と比べてＮｘＭ光スイッチが追加で必要となるが、変調器アレイの数をＭ(＜Ｎ)に削減可能である。
　なお、光スイッチの消光比への要求緩和のために、ＷＤＭ光源とＮｘＭスイッチとの間に、光ブロッカーアレイを備えても良い。 The wavelength that has passed through the NxM optical switch reaches the modulator array, and the modulator array modulates the wavelength, puts data, and transmits the wavelength to the optical coupler.
The transmitted wavelength is wavelength-multiplexed by the optical coupler and transmitted to the outside of the calculation node.
This configuration additionally requires an NxM optical switch as compared with the configurations of FIGS. 9 and 10, but the number of modulator arrays can be reduced to M (<N).
An optical blocker array may be provided between the WDM light source and the NxM switch in order to alleviate the requirement for the extinction ratio of the optical switch.
　図１２に光送信器部の構成例を示す。
　ＷＤＭ光源、ＮｘＭ光スイッチ、変調器アレイ、ＭｘＮ光スイッチ、光合波器から構成される。 FIG. 12 shows a configuration example of the optical transmitter unit.
It consists of a WDM light source, NxM optical switch, modulator array, MxN optical switch, and optical multiplexer.
　本構成は、図１１の構成と比べてＭｘＮ光スイッチが追加で必要となるが、Ｍが大きい際に光カプラのロスが大きくなるのに比べ、ＡＷＧ等の光合波器を用いることで合波にかかる光損失を削減可能である。 Compared with the configuration of FIG. 11, this configuration requires an additional MxN optical switch. However, when M is large, the loss of the optical coupler increases, and by using an optical multiplexer such as AWG, multiplexing is possible. It is possible to reduce the optical loss.
　図１３に多波長光源から波長多重光を配信する場合の光送信器部構成例を示す。
　光分波器、光ブロッカーアレイ、変調器アレイ、および、光合波器から構成される。 FIG. 13 shows an example of the configuration of an optical transmitter unit in the case where wavelength multiplexed light is distributed from a multi-wavelength light source.
An optical demultiplexer, an optical blocker array, a modulator array, and an optical multiplexer are included.
　多波長光源から配信された波長多重光はまず光分波器で分波される。
　分波された波長は、１波長ずつ光ブロッカーアレイに到着し、光ブロッカーアレイでは、所望の行先を示す波長組合せを通過させ、それ以外の波長をブロックする。 The wavelength multiplexed light distributed from the multi-wavelength light source is first demultiplexed by the optical demultiplexer.
The demultiplexed wavelengths arrive at the optical blocker array one wavelength at a time, and the optical blocker array passes the wavelength combination indicating the desired destination and blocks the other wavelengths.
　光ブロッカーアレイを通過した波長は変調器アレイに到達し、変調器アレイは波長を変調しデータをのせ、光合波器へと波長を送出する。
　送出された波長は光合波器により波長多重され、計算ノードの外部へと送出される。
　各変調器アレイおよび光ブロッカーアレイには計算ユニット等からの入力がある。 The wavelength that has passed through the optical blocker array reaches the modulator array, and the modulator array modulates the wavelength, puts data, and sends the wavelength to the optical multiplexer.
The transmitted wavelength is wavelength-multiplexed by the optical multiplexer and transmitted to the outside of the calculation node.
Each modulator array and optical blocker array has an input from a calculation unit or the like.
　この構成では、光送信器部に光源が不要となるため、光送信器部をシリコンフォトニクス技術のみで実現することも可能となり、低コスト化に有利であると考えられる。 This configuration eliminates the need for a light source in the optical transmitter section, which makes it possible to realize the optical transmitter section using only silicon photonics technology, which is advantageous for cost reduction.
　図１４に多波長光源から波長多重光を配信する場合の光送信器部構成例を示す。
　光分波器、変調器アレイ、および、光合波器から構成される。
　所望の波長以外は変調器によりブロックされる。 FIG. 14 shows an example of the configuration of an optical transmitter unit when wavelength multiplexed light is distributed from a multi-wavelength light source.
It consists of an optical demultiplexer, a modulator array, and an optical multiplexer.
Other than the desired wavelength is blocked by the modulator.
　本構成は図１３の構成と比べて、光ブロッカーがない分変調器の消光比が要求されるが、構成要素が少なく済む。 This configuration requires the extinction ratio of the modulator because there is no optical blocker, but requires fewer components than the configuration of FIG.
　図１５に多波長光源からの波長多重光配信を利用する場合の光送信器部構成例を示す。
　光分波器、ＮｘＭ光スイッチ、変調器アレイ、光カプラから構成される。
　多波長光源から配信された波長は、光分波器により分波された後、ＮｘＭ光スイッチにより所望の行先を示す波長組合せを通過させ、それ以外の波長はブロックされる。 FIG. 15 shows a configuration example of an optical transmitter unit in the case of using wavelength division multiplexed light distribution from a multi-wavelength light source.
It consists of an optical demultiplexer, an NxM optical switch, a modulator array, and an optical coupler.
The wavelength distributed from the multi-wavelength light source is demultiplexed by the optical demultiplexer, and then the wavelength combination indicating the desired destination is passed by the NxM optical switch, and the other wavelengths are blocked.
　光ブロッカーアレイを通過した波長は変調器アレイに到達し、変調器アレイは波長を変調しデータをのせ、光カプラへと波長を送出する。送出された波長は光カプラにより波長多重され、計算ノードの外部へと送出される。 The wavelength that has passed through the optical blocker array reaches the modulator array, and the modulator array modulates the wavelength, puts data, and sends the wavelength to the optical coupler. The transmitted wavelength is wavelength-multiplexed by the optical coupler and transmitted to the outside of the calculation node.
　本構成は、図１３・１４の構成と比べてＮｘＭ光スイッチが必要となるが、変調器アレイの数をＭ(＜Ｎ)に削減可能である。
　なお、光スイッチの消光比への要求緩和のために、ＷＤＭ光源とＮｘＭスイッチとの間に、光ブロッカーアレイを備えても良い。 This configuration requires an NxM optical switch as compared with the configurations of FIGS. 13 and 14, but the number of modulator arrays can be reduced to M (<N).
An optical blocker array may be provided between the WDM light source and the NxM switch in order to alleviate the requirement for the extinction ratio of the optical switch.
　図１６に多波長光源から波長多重光を配信する場合の光送信器部構成例を示す。
　光分波器、ＮｘＭ光スイッチ、変調器アレイ、ＭｘＮ光スイッチ、光合波器から構成される。 FIG. 16 shows an example of the configuration of an optical transmitter unit when wavelength multiplexed light is distributed from a multi-wavelength light source.
It consists of an optical demultiplexer, an NxM optical switch, a modulator array, an MxN optical switch, and an optical multiplexer.
　本構成は、図１５の構成と比べてＭｘＮ光スイッチが追加で必要となるが、Ｍが大きい際に光カプラのロスが大きくなるのに比べ、ＡＷＧ等の光合波器を用いることで合波にかかる光損失を削減可能である。 Compared with the configuration of FIG. 15, this configuration requires an additional MxN optical switch. However, when M is large, the loss of the optical coupler increases, and by using an optical multiplexer such as AWG, multiplexing is possible. It is possible to reduce the optical loss.
　図１７に光受信器部構成例を示す。
　光分波器と光受信器アレイとから構成される。 FIG. 17 shows a configuration example of the optical receiver unit.
It consists of an optical demultiplexer and an optical receiver array.
　他の計算ノードから波長多重信号として送出された光信号は、インターコネクト網で光スイッチを介して光受信器部の光分波器へと入力される。
　光分波器で１波長ずつに分波されたのちに、光受信器アレイへと入力される。
　受信器のアレイ数はＮである。 An optical signal transmitted as a wavelength multiplexed signal from another calculation node is input to an optical demultiplexer of the optical receiver unit via an optical switch in the interconnect network.
After being demultiplexed one wavelength at a time by the optical demultiplexer, it is input to the optical receiver array.
The number of receiver arrays is N.
　光信号受信後、所望のＭ波長分の信号の抽出を電気領域で行う。
　受信信号は計算ユニット等へと接続される。 After receiving the optical signal, a signal for a desired M wavelength is extracted in the electrical domain.
The received signal is connected to a calculation unit or the like.
　図１８に光受信器部構成例を示す。
　光分波器、ＮｘＭ光スイッチ、光受信器アレイから構成される。
　ＮｘＭ光スイッチにより、自計算ノードを示す波長組合せが光受信器アレイへと接続される。 FIG. 18 shows a configuration example of the optical receiver unit.
It consists of an optical demultiplexer, an NxM optical switch, and an optical receiver array.
The NxM optical switch connects the wavelength combination indicating its own computation node to the optical receiver array.
　本構成は、図１７の構成と比べてＮｘＭ光スイッチが追加で必要となるが、光受信器アレイの数をＭ(＜Ｎ)に削減可能である。
　また、所望のＭ波長分の信号の抽出を光領域で行う構成である。 This configuration requires an additional NxM optical switch as compared with the configuration of FIG. 17, but the number of optical receiver arrays can be reduced to M (<N).
In addition, a signal for extracting a desired M wavelengths is extracted in the optical region.
　ＮｘＭ光スイッチの設定は、各計算ノードを示す波長組合せが割り振られた時に行われる。
　その後、波長組合せの割当が変わらない限り、光スイッチの設定は変更不要である。 The setting of the NxM optical switch is performed when a wavelength combination indicating each calculation node is allocated.
Thereafter, the setting of the optical switch does not need to be changed unless the allocation of wavelength combinations is changed.
　図１９に多波長光源からの波長多重光を利用してコヒーレント受信を行う場合の光受信器部構成例を示す。
　光分波器、ミキサーアレイ(次数Ｎ)、光受信器アレイから構成される。 FIG. 19 shows a configuration example of an optical receiver unit in the case where coherent reception is performed using wavelength multiplexed light from a multi-wavelength light source.
It consists of an optical demultiplexer, a mixer array (order N), and an optical receiver array.
　多波長光源から配信される波長多重光と他の計算ノードから送られてくる信号光とをミキサーアレイ部にて干渉させ、コヒーレント受信を行う。光信号受信後、所望のＭ波長分の信号の抽出を電気領域で行う。 The coherent reception is performed by causing the wavelength division multiplexed light distributed from the multi-wavelength light source to interfere with the signal light transmitted from another calculation node at the mixer array unit. After receiving the optical signal, a signal for a desired M wavelength is extracted in the electrical domain.
　図２０に光スイッチ制御部構成例を示す。
　光分波器(Ｋ)、光受信器アレイ(Ｎ)(光受信器アレイの総次数ＫＮ。ただし、Ｋは当該光スイッチおよび光スイッチ制御部が収容する計算ノード数)、制御回路から構成される。
　計算ノードから送出される波長多重された光信号が、光分波器へと入力される。 FIG. 20 shows a configuration example of the optical switch control unit.
An optical demultiplexer (K), an optical receiver array (N) (total order KN of the optical receiver array, where K is the number of calculation nodes accommodated by the optical switch and the optical switch controller), and a control circuit. The
The wavelength-multiplexed optical signal transmitted from the calculation node is input to the optical demultiplexer.
　分波された波長は光受信器アレイに入力され、光パワーを観測される。
　観測された光パワーにより、各計算ノードから送出される波長の組合せを判別し、対応する光スイッチの制御を制御回路により行う。
　なお、ここで使用する光受信器は光パワーをモニタできればよく、光信号からデータを受信する必要はない。 The demultiplexed wavelength is input to the optical receiver array and the optical power is observed.
Based on the observed optical power, the combination of wavelengths transmitted from each calculation node is determined, and the corresponding optical switch is controlled by the control circuit.
The optical receiver used here only needs to be able to monitor the optical power and does not need to receive data from the optical signal.
　図２１に光スイッチ制御部構成例を示す。
　光分波器、光スイッチ、光受信器、制御回路から構成される。
　光スイッチは１つでも良いし、複数に分割されていても良い。
　また、光受信器は１つでも良いし、複数を使用しても良い。 FIG. 21 shows a configuration example of the optical switch control unit.
It consists of an optical demultiplexer, optical switch, optical receiver, and control circuit.
There may be one optical switch or a plurality of optical switches.
One optical receiver or a plurality of optical receivers may be used.
　光スイッチを用いて、光受信器と接続する光分波器出力ポートとを順次切り替えて、入力波長パターンを識別する。 Using an optical switch, the input wavelength pattern is identified by sequentially switching the optical demultiplexer output port connected to the optical receiver.
　本構成は図２０と比べて、光スイッチが追加で必要となるが、必要となる光受信器の数を削減可能である。 This configuration requires an additional optical switch compared to FIG. 20, but the number of required optical receivers can be reduced.
　図２２に複数の光スイッチを用いる場合の提案する光パススイッチシステムの構成例を示す。 FIG. 22 shows a configuration example of the proposed optical path switch system when a plurality of optical switches are used.
　図１に示した、複数の計算ノードと光スイッチと光スイッチ制御部の構成間を、ラック間光スイッチにより接続する。 The configuration of a plurality of calculation nodes, optical switches, and optical switch control units shown in FIG. 1 is connected by an inter-rack optical switch.
　ラック内光スイッチとラック間光スイッチとの階層型構成にすることで、ラック内光スイッチのポート数が限られる場合でも接続計算ノード数を増加可能となる。 The hierarchical configuration of the intra-rack optical switch and the inter-rack optical switch makes it possible to increase the number of connection calculation nodes even when the number of ports of the optical switch in the rack is limited.
　ラック間光スイッチはラック間光スイッチ制御部により制御される。
　ラック間光スイッチ制御部へは、各ラック内の光スイッチ制御部から接続要求情報を送出する、あるいは、各計算ノードの光信号をモニタしても良い。 The inter-rack optical switch is controlled by the inter-rack optical switch controller.
Connection request information may be sent from the optical switch control unit in each rack to the inter-rack optical switch control unit, or the optical signal of each calculation node may be monitored.
　本発明は、データセンターやハイパフォーマンスコンピュータなどのインターコネクト網において利用される。 The present invention is used in interconnect networks such as data centers and high performance computers.
　　１　光スイッチ
　　２　光スイッチ制御部
　　３　計算ノード
　　４　多波長光源
　　５　光送信器部
　　６　光受信器部
　　７　ＷＤＭ光源
　　８　光ブロッカーアレイ
　　９、９ｂ　変調器アレイ
　１０　光合波器
　１１　ＮｘＭ光スイッチ
　１２　ＭｘＮ光スイッチ
　１３　光カプラ
　１４　光分波器
　１５、１５ｂ　光受信器アレイ
　１６　ミキサーアレイ
　１７　光受信器アレイ
　１８　制御回路
　１９　光受信器
　２０　光スイッチ制御部内光スイッチ制御線
　２１　ラック間光スイッチ
　２２　ラック間光スイッチ制御部

 
  DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical switch 2 Optical switch control part 3 Computation node 4 Multiwavelength light source 5 Optical transmitter part 6 Optical receiver part 7 WDM light source 8 Optical blocker array 9, 9b Modulator array 10 Optical multiplexer 11 NxM optical switch 12 MxN optical switch DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Optical coupler 14 Optical demultiplexer 15, 15b Optical receiver array 16 Mixer array 17 Optical receiver array 18 Control circuit 19 Optical receiver 20 Optical switch control line in optical switch control part 21 Optical switch between racks 22 Optical switch control between racks Part


Claims (32)

  1. 　データ信号をやり取りする複数の計算ノードを相互接続する波長多重伝送路の光パス(行路)を制御する光スイッチと光スイッチ制御部とから構成され(以下ラックと呼ぶ)、
    　前記計算ノードは多波長光源(次数Ｎ、Ｎは２以上の自然数、以下同じ)と光送信器部と光受信器部を備え、
    　前記光送信器部は前記多波長光源が出力する前記データ信号の送信先に対応するＭ波長(Ｍは２以上の自然数であってＭ＜Ｎを満たす)に前記データ信号を重畳した光信号を前記波長多重伝送路に送出し、
    　前記光スイッチ制御部は前記送出された前記Ｍ波長から前記送信先を判別して当該送信先に送信し得る光パスを設定すること特徴とする光パススイッチシステム。     Consists of an optical switch and an optical switch control unit (hereinafter referred to as a rack) that controls an optical path (path) of a wavelength division multiplexing transmission line that interconnects a plurality of calculation nodes that exchange data signals,
    The calculation node includes a multi-wavelength light source (order N, N is a natural number of 2 or more, the same applies hereinafter), an optical transmitter unit, and an optical receiver unit,
    The optical transmitter unit outputs an optical signal in which the data signal is superimposed on an M wavelength (M is a natural number of 2 or more and satisfies M <N) corresponding to a transmission destination of the data signal output from the multi-wavelength light source. Sent to the wavelength division multiplexing transmission line,
    The optical path switch system, wherein the optical switch control unit determines the transmission destination from the transmitted M wavelength and sets an optical path that can be transmitted to the transmission destination.
  2. 　さらに波長多重光を配信しうる多波長光源(Ｎ)(以下波長バンクと呼ぶ)を備え、
    　前記各計算ノードに備わる多波長光源に代わって前記各計算ノードに波長多重光を配信する事を特徴とする請求項１に記載する光パススイッチシステム。     Furthermore, a multi-wavelength light source (N) (hereinafter referred to as a wavelength bank) capable of distributing wavelength multiplexed light is provided,
    2. The optical path switch system according to claim 1, wherein wavelength division multiplexed light is distributed to each calculation node in place of the multi-wavelength light source provided in each calculation node.
  3. 　さらに前記光スイッチ制御部は、前記計算ノード(以下送信計算ノードと呼ぶ)とその送信先の計算ノード(以下受信計算ノードと呼ぶ)を当該受信計算ノードからのデータ信号を前記送信計算ノードに送信し得る双方向通信可能な光パスを適宜設定することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の光パススイッチシステム。 Further, the optical switch control unit transmits a data signal from the reception calculation node to the transmission calculation node by transmitting the calculation node (hereinafter referred to as a transmission calculation node) and a destination calculation node (hereinafter referred to as a reception calculation node). The optical path switch system according to any one of claims 1 to 2, wherein an optical path capable of bidirectional communication is set as appropriate.
  4. 　前記受信計算ノードに前記送信計算ノード以外の双方向通信可能な光パスが既に設定されている場合に、前記送信計算ノードでは所定時間以内に前記受信計算ノードからのデータ信号が届かないことを以て前記受信計算ノードへの前記データ信号の送信を止めることを特徴とする請求項３に記載の光パススイッチシステム。 When an optical path capable of bidirectional communication other than the transmission calculation node is already set in the reception calculation node, the transmission calculation node does not receive a data signal from the reception calculation node within a predetermined time. 4. The optical path switch system according to claim 3, wherein transmission of the data signal to a reception calculation node is stopped.
  5. 　前記送信計算ノードは前記所定時間以内にデータ信号を前記光スイッチ制御部へ送出し続け(接続要求と呼ぶ)、前記光スイッチ制御部が前記受信計算ノードとの間に双方向通信を設定可能とすることを特徴とする請求項３に記載の光パススイッチシステム。 The transmission calculation node continues to send a data signal to the optical switch control unit within the predetermined time (referred to as a connection request), and the optical switch control unit can set bidirectional communication with the reception calculation node The optical path switch system according to claim 3, wherein:
  6. 　前記受信計算ノードに設定された前記送信計算ノードとの間に設定された前記双方向通信を行う光パスが解放された場合において、
    　前記光スイッチ制御部は、その後所定の制御周期が経過するまでは前記受信計算ノードの接続要求を優先して双方向通信可能な光パスを設定することを特徴とする請求項５に記載の光パススイッチシステム。     In the case where the optical path for performing the bidirectional communication set with the transmission calculation node set in the reception calculation node is released,
    The optical switch according to claim 5, wherein the optical switch control unit sets an optical path capable of bidirectional communication with priority given to a connection request of the reception calculation node until a predetermined control period thereafter. Path switch system.
  7. 　前記光送信器部はさらに光ブロッカーアレイ(Ｎ)と変調器アレイ(Ｎ)と光合波器を備え、
    　前記光ブロッカーアレイは前記多波長光源から出力された波長から前記Ｍ波長を選択し、
    　前記変調器アレイは前記選択されたＭ波長に当該データ信号を重畳して、
    　前記光合波器は当該データ信号が重畳された当該Ｍ波長を波長多重した光信号を前記波長多重伝送路に送出することを特徴とする請求項１に記載の光パススイッチシステム。     The optical transmitter unit further includes an optical blocker array (N), a modulator array (N), and an optical multiplexer,
    The optical blocker array selects the M wavelength from the wavelengths output from the multi-wavelength light source,
    The modulator array superimposes the data signal on the selected M wavelength,
    2. The optical path switch system according to claim 1, wherein the optical multiplexer transmits an optical signal obtained by wavelength multiplexing the M wavelength on which the data signal is superimposed to the wavelength multiplexing transmission line.
  8. 　前記光送信器部はさらにＮｘＭ光スイッチと変調器アレイ(Ｍ)と光カプラを備え、
    　前記ＮｘＭ光スイッチは前記多波長光源から出力された波長から前記Ｍ波長を選択し、
    　前記変調器アレイは前記選択されたＭ波長に当該データ信号を重畳して、
    　前記光カプラは当該データ信号が重畳された当該Ｍ波長を波長多重した光信号を前記波長多重伝送路に送出することを特徴とする請求項１に記載の光パススイッチシステム。     The optical transmitter unit further includes an NxM optical switch, a modulator array (M), and an optical coupler,
    The NxM optical switch selects the M wavelength from wavelengths output from the multi-wavelength light source,
    The modulator array superimposes the data signal on the selected M wavelength,
    2. The optical path switch system according to claim 1, wherein the optical coupler transmits an optical signal obtained by wavelength multiplexing the M wavelength on which the data signal is superimposed to the wavelength multiplexing transmission line.
  9. 　前記光送信器部はさらに光分波器と光ブロッカーアレイ(Ｎ)と変調器アレイ(Ｎ)と光合波器を備え、
    　前記光分波器は前記波長バンクから配信されたＮ波長をＮ個の波長に分波し、
    　前記光ブロッカーアレイは前記分波されたＮ波長から前記Ｍ波長を選択し、
    　前記変調器アレイは前記選択されたＭ波長に当該データ信号を重畳して、
    　前記光合波器は当該データ信号が重畳された当該Ｍ波長を波長多重した光信号を前記波長多重伝送路に送出することを特徴とする請求項２に記載の光パススイッチシステム。     The optical transmitter unit further includes an optical demultiplexer, an optical blocker array (N), a modulator array (N), and an optical multiplexer,
    The optical demultiplexer demultiplexes N wavelengths distributed from the wavelength bank into N wavelengths,
    The optical blocker array selects the M wavelengths from the demultiplexed N wavelengths;
    The modulator array superimposes the data signal on the selected M wavelength,
    3. The optical path switch system according to claim 2, wherein the optical multiplexer transmits an optical signal obtained by wavelength multiplexing the M wavelength on which the data signal is superimposed to the wavelength multiplexing transmission line.
  10. 　前記光送信器部はさらに光分波器とＮｘＭ光スイッチと変調器アレイ(Ｍ)と光カプラを備え、
    　前記光分波器は前記波長バンクから配信されたＮ波長をＮ個の波長に分波し、
    　前記ＮｘＭ光スイッチは前記分波されたＮ波長から前記Ｍ波長を選択し、
    　前記変調器アレイは前記選択されたＭ波長に当該データ信号を重畳して、
    　前記光カプラは当該データ信号が重畳された当該Ｍ波長を波長多重した光信号を前記波長多重伝送路に送出することを特徴とする請求項２に記載の光パススイッチシステム。     The optical transmitter unit further includes an optical demultiplexer, an NxM optical switch, a modulator array (M), and an optical coupler,
    The optical demultiplexer demultiplexes N wavelengths distributed from the wavelength bank into N wavelengths,
    The NxM optical switch selects the M wavelength from the demultiplexed N wavelengths;
    The modulator array superimposes the data signal on the selected M wavelength,
    3. The optical path switch system according to claim 2, wherein the optical coupler transmits an optical signal obtained by wavelength multiplexing the M wavelength on which the data signal is superimposed to the wavelength multiplexing transmission line.
  11. 　前記光受信器部はさらに光受信器アレイ(Ｎ)と光分波器を備え、
    　前記光分波器は前記波長多重伝送路から受信した前記Ｍ波長の光信号を波長毎に分波し、
    　前記光受信器アレイは前記分波された波長から前記重畳されたデータ信号を受信し、その後、電気領域にて前記光受信器アレイ(Ｎ)から前記Ｍ波長分の信号を抽出することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の光パススイッチシステム。     The optical receiver unit further includes an optical receiver array (N) and an optical demultiplexer,
    The optical demultiplexer demultiplexes the M-wavelength optical signal received from the wavelength multiplexing transmission path for each wavelength,
    The optical receiver array receives the superimposed data signal from the demultiplexed wavelength, and then extracts signals for the M wavelengths from the optical receiver array (N) in an electrical domain. The optical path switch system according to any one of claims 1 and 2.
  12. 　前記光受信器部はさらに光受信器アレイ(Ｍ)と光分波器とＭｘＮ光スイッチを備え、
    　前記光分波器は前記波長多重伝送路から受信した前記Ｍ波長の光信号を波長毎に分波し、
    　前記ＭｘＮ光スイッチは前記光分波器のＮ入力から前記Ｍ波長を選択し、
    　前記光受信器アレイは前記選択された前記Ｍ波長から前記重畳されたデータ信号を抽出することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の光パススイッチシステム。     The optical receiver unit further includes an optical receiver array (M), an optical demultiplexer, and an MxN optical switch,
    The optical demultiplexer demultiplexes the M-wavelength optical signal received from the wavelength multiplexing transmission path for each wavelength,
    The MxN optical switch selects the M wavelength from N inputs of the optical demultiplexer;
    3. The optical path switch system according to claim 1, wherein the optical receiver array extracts the superimposed data signal from the selected M wavelengths. 4.
  13. 　前記受信部はさらに光分波器とミキサーアレイ(Ｎ)と光受信器アレイを備え、
    　前記波長バンクから配信される波長多重光と前記波長多重伝送路から受信した前記信号光とを前記ミキサーアレイにて干渉させコヒーレント受信して前記重畳されたデータ信号を前記光受信器アレイにて受信し、その後、電気領域にて前記受信アレイ(Ｎ)から前記Ｍ波長分の信号を抽出することを特徴とする請求項２に記載の光パススイッチシステム。     The receiver further includes an optical demultiplexer, a mixer array (N), and an optical receiver array,
    Wavelength multiplexed light distributed from the wavelength bank and the signal light received from the wavelength multiplexed transmission line interfere with each other at the mixer array and receive the superimposed data signal at the optical receiver array. Then, after that, signals for the M wavelengths are extracted from the receiving array (N) in the electrical domain.
  14. 　前記光スイッチ制御部はさらに光受信器アレイ(Ｎ)を備えた複数(Ｋ)の光分波器と(光受信器アレイの総次数ＫＮ、ただし、Ｋは前記光スイッチ制御部及び前記光スイッチが収容する計算ノード数、以下同じ)と制御回路を備え、
    　前記各光信号はそれぞれ前記光分波器でＮ個の波長に分波され光受信器アレイに入力されて光パワーが観測され、
    　前記制御回路は当該観測されたＭ個の波長の組み合わせにより当該信号の当該送信先を判別し、
    　当該判別に基づいて当該光信号の光パスを設定して制御することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の光パススイッチシステム。     The optical switch control unit further includes a plurality of (K) optical demultiplexers including an optical receiver array (N) and a total order KN of the optical receiver array, where K is the optical switch control unit and the optical switch. Equipped with a control circuit and the number of computation nodes accommodated by
    Each of the optical signals is demultiplexed into N wavelengths by the optical demultiplexer and input to an optical receiver array, and optical power is observed.
    The control circuit determines the transmission destination of the signal by the combination of the observed M wavelengths,
    3. The optical path switch system according to claim 1, wherein an optical path of the optical signal is set and controlled based on the determination.
  15. 　前記光スイッチ制御部はさらに光受信器アレイ(Ｎ)を備えた複数(Ｋ)の光分波器と光スイッチと制御回路を備え、
    　前記各光信号はそれぞれ前記光分波器でＮ個の波長に分波され前記光スイッチにより順次前記光受信器に入力されて光パワーが観測され、
    　前記制御回路は当該観測されたＭ個の波長の組み合わせにより当該信号の当該送信先を判別し、
    　当該判別に基づいて当該光信号の光パスを設定して制御することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の光パススイッチシステム。     The optical switch control unit further includes a plurality (K) of optical demultiplexers including an optical receiver array (N), an optical switch, and a control circuit.
    Each optical signal is demultiplexed into N wavelengths by the optical demultiplexer, and is sequentially input to the optical receiver by the optical switch, and optical power is observed.
    The control circuit determines the transmission destination of the signal by the combination of the observed M wavelengths,
    3. The optical path switch system according to claim 1, wherein an optical path of the optical signal is set and controlled based on the determination.
  16. 　請求項１１に記載するラックを複数と各前記ラックに接続されたラック間光スイッチとそれらを制御するラック間光スイッチ制御部を備え、
    　前記光信号を受信すべき受信計算ノードが当該ラックに存在しない場合には、当該接続要求を前記ラック間光スイッチ制御部に送信し、
    　前記ラック間光スイッチ制御部は、前記光信号に含まれる当該Ｍ波長に基づいて、当該Ｍ波長を受信すべき他のラックの受信計算ノードを含むラック間光スイッチに送信し、
    　異なる前記ラック間の前記計算ノード間において前記データ信号のやり取りを可能としたこと特徴とする光パススイッチシステム。     A plurality of racks according to claim 11, an inter-rack optical switch connected to each of the racks, and an inter-rack optical switch controller for controlling them,
    When the reception calculation node that should receive the optical signal does not exist in the rack, the connection request is transmitted to the inter-rack optical switch control unit,
    The inter-rack optical switch control unit, based on the M wavelength included in the optical signal, transmits the M wavelength to an inter-rack optical switch including a reception calculation node of another rack that should receive the M wavelength.
    An optical path switch system characterized in that the data signal can be exchanged between the calculation nodes between different racks.
  17. 　光スイッチと光スイッチ制御部を用いたデータ信号をやり取りする複数の計算ノードを相互接続する波長多重伝送路の光パス(行路)制御方法であって、
    　前記計算ノードは多波長光源(次数Ｎ、Ｎは２以上の自然数、以下同じ)と光送信器部と光受信器部を備え、
    　前記光送信器部は前記多波長光源が出力する前記データ信号の送信先に対応するＭ波長(Ｍは２以上の自然数であってＭ＜Ｎを満たす)に前記データ信号を重畳した光信号を前記波長多重伝送路に送出し、
    　前記光スイッチ制御部は前記送出された前記Ｍ波長から前記送信先を判別して当該送信先に送信し得る光パスを設定すること特徴とする波長多重伝送路の光パス制御方法。     An optical path (path) control method of a wavelength division multiplexing transmission line that interconnects a plurality of calculation nodes that exchange data signals using an optical switch and an optical switch control unit,
    The calculation node includes a multi-wavelength light source (order N, N is a natural number of 2 or more, the same applies hereinafter), an optical transmitter unit, and an optical receiver unit,
    The optical transmitter unit outputs an optical signal in which the data signal is superimposed on an M wavelength (M is a natural number of 2 or more and satisfies M <N) corresponding to a transmission destination of the data signal output from the multi-wavelength light source. Sent to the wavelength division multiplexing transmission line,
    The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission path, wherein the optical switch control unit determines the transmission destination from the transmitted M wavelength and sets an optical path that can be transmitted to the transmission destination.
  18. 　さらに波長多重光を配信しうる多波長光源(Ｎ)(以下波長バンクと呼ぶ)を用い、
    　前記各計算ノードに備わる多波長光源に代わって前記各計算ノードに波長多重光を配信する事を特徴とする請求項１７に記載する波長多重伝送路の光パス制御方法。     Furthermore, using a multi-wavelength light source (N) (hereinafter referred to as a wavelength bank) capable of delivering wavelength multiplexed light,
    The optical path control method of a wavelength division multiplexing transmission line according to claim 17, wherein wavelength division multiplexed light is distributed to each calculation node in place of the multi-wavelength light source provided in each calculation node.
  19. 　さらに前記光スイッチ制御部は、前記計算ノード(以下送信計算ノードと呼ぶ)とその送信先の計算ノード(以下受信計算ノードと呼ぶ)を当該受信計算ノードからのデータ信号を前記送信計算ノードに送信し得る双方向通信可能な光パスを適宜設定することを特徴とする請求項１７乃至請求項１８のいずれか１項に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。 Further, the optical switch control unit transmits a data signal from the reception calculation node to the transmission calculation node by transmitting the calculation node (hereinafter referred to as a transmission calculation node) and a destination calculation node (hereinafter referred to as a reception calculation node). The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission line according to any one of claims 17 to 18, wherein an optical path capable of bidirectional communication is set appropriately.
  20. 　前記受信計算ノードに前記送信計算ノード以外の双方向通信可能な光パスが既に設定されている場合に、前記送信計算ノードでは所定時間以内に前記受信計算ノードからのデータ信号が届かないことを以て前記受信計算ノードへの前記データ信号の送信を止めることを特徴とする請求項１９に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。 When an optical path capable of bidirectional communication other than the transmission calculation node is already set in the reception calculation node, the transmission calculation node does not receive a data signal from the reception calculation node within a predetermined time. 20. The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission line according to claim 19, wherein transmission of the data signal to a reception calculation node is stopped.
  21. 　前記送信計算ノードは前記所定時間以内にデータ信号を前記光スイッチ制御部へ送出し続け(接続要求と呼ぶ)、前記光スイッチ制御部が前記受信計算ノードとの間に双方向通信を設定可能とすることを特徴とする請求項１９に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。 The transmission calculation node continues to send a data signal to the optical switch control unit within the predetermined time (referred to as a connection request), and the optical switch control unit can set bidirectional communication with the reception calculation node The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission line according to claim 19.
  22. 　前記受信計算ノードに設定された前記送信計算ノードとの間に設定された前記双方向通信を行う光パスが解放された場合において、
    　前記光スイッチ制御部は、その後所定の制御周期が経過するまでは前記受信計算ノードの接続要求を優先して双方向通信可能な光パスを設定することを特徴とする請求項２１に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。     In the case where the optical path for performing the bidirectional communication set with the transmission calculation node set in the reception calculation node is released,
    The wavelength according to claim 21, wherein the optical switch control unit sets an optical path capable of bidirectional communication by giving priority to a connection request of the reception calculation node until a predetermined control period thereafter. Optical path control method for multiple transmission lines.
  23. 　前記光送信器部はさらに光ブロッカーアレイ(Ｎ)と変調器アレイ(Ｎ)と光合波器を備え、
    　前記光ブロッカーアレイは前記多波長光源から出力された波長から前記Ｍ波長を選択し、
    　前記変調器アレイは前記選択されたＭ波長に当該データ信号を重畳して、
    　前記光合波器は当該データ信号が重畳された当該Ｍ波長を波長多重した光信号を前記波長多重伝送路に送出することを特徴とする請求項１７に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。     The optical transmitter unit further includes an optical blocker array (N), a modulator array (N), and an optical multiplexer,
    The optical blocker array selects the M wavelength from the wavelengths output from the multi-wavelength light source,
    The modulator array superimposes the data signal on the selected M wavelength,
    18. The optical path control method of a wavelength division multiplexing transmission path according to claim 17, wherein the optical multiplexer transmits an optical signal obtained by wavelength multiplexing the M wavelength on which the data signal is superimposed to the wavelength division multiplexing transmission path. .
  24. 　前記光送信器部はさらにＮｘＭ光スイッチと変調器アレイ(Ｍ)と光カプラを備え、
    　前記ＮｘＭ光スイッチは前記多波長光源から出力された波長から前記Ｍ波長を選択し、
    　前記変調器アレイは前記選択されたＭ波長に当該データ信号を重畳して、
    　前記光カプラは当該データ信号が重畳された当該Ｍ波長を波長多重した光信号を前記波長多重伝送路に送出することを特徴とする請求項１７に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。     The optical transmitter unit further includes an NxM optical switch, a modulator array (M), and an optical coupler,
    The NxM optical switch selects the M wavelength from wavelengths output from the multi-wavelength light source,
    The modulator array superimposes the data signal on the selected M wavelength,
    18. The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission line according to claim 17, wherein the optical coupler transmits an optical signal obtained by wavelength multiplexing the M wavelength on which the data signal is superimposed to the wavelength division multiplexing transmission line.
  25. 　前記光送信器部はさらに光分波器と光ブロッカーアレイ(Ｎ)と変調器アレイ(Ｎ)と光合波器を備え、
    　前記光分波器は前記波長バンクから配信されたＮ波長をＮ個の波長に分波し、
    　前記光ブロッカーアレイは前記分波されたＮ波長から前記Ｍ波長を選択し、
    　前記変調器アレイは前記選択されたＭ波長に当該データ信号を重畳して、
    　前記光合波器は当該データ信号が重畳された当該Ｍ波長を波長多重した光信号を前記波長多重伝送路に送出することを特徴とする請求項１８に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。     The optical transmitter unit further includes an optical demultiplexer, an optical blocker array (N), a modulator array (N), and an optical multiplexer,
    The optical demultiplexer demultiplexes N wavelengths distributed from the wavelength bank into N wavelengths,
    The optical blocker array selects the M wavelengths from the demultiplexed N wavelengths;
    The modulator array superimposes the data signal on the selected M wavelength,
    19. The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission line according to claim 18, wherein the optical multiplexer transmits an optical signal obtained by wavelength multiplexing the M wavelength on which the data signal is superimposed to the wavelength division multiplexing transmission line. .
  26. 　前記光送信器部はさらに光分波器とＮｘＭ光スイッチと変調器アレイ(Ｍ)と光カプラを備え、
    　前記光分波器は前記波長バンクから配信されたＮ波長をＮ個の波長に分波し、
    　前記ＮｘＭ光スイッチは前記分波されたＮ波長から前記Ｍ波長を選択し、
    　前記変調器アレイは前記選択されたＭ波長に当該データ信号を重畳して、
    　前記光カプラは当該データ信号が重畳された当該Ｍ波長を波長多重した光信号を前記波長多重伝送路に送出することを特徴とする請求項１８に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。     The optical transmitter unit further includes an optical demultiplexer, an NxM optical switch, a modulator array (M), and an optical coupler,
    The optical demultiplexer demultiplexes N wavelengths distributed from the wavelength bank into N wavelengths,
    The NxM optical switch selects the M wavelength from the demultiplexed N wavelengths;
    The modulator array superimposes the data signal on the selected M wavelength,
    19. The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission line according to claim 18, wherein the optical coupler transmits an optical signal obtained by wavelength multiplexing the M wavelength on which the data signal is superimposed to the wavelength division multiplexing transmission line.
  27. 　前記光受信器部はさらに光受信器アレイ(Ｎ)と光分波器を備え、
    　前記光分波器は前記波長多重伝送路から受信した前記Ｍ波長の光信号を波長毎に分波し、
    　前記光受信器アレイは前記分波された波長から前記重畳されたデータ信号を受信し、その後、電気領域にて前記光受信器アレイ(Ｎ)から前記Ｍ波長分の信号を抽出することを特徴とする請求項１７または請求項１８のいずれか１項に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。     The optical receiver unit further includes an optical receiver array (N) and an optical demultiplexer,
    The optical demultiplexer demultiplexes the M-wavelength optical signal received from the wavelength multiplexing transmission path for each wavelength,
    The optical receiver array receives the superimposed data signal from the demultiplexed wavelength, and then extracts signals for the M wavelengths from the optical receiver array (N) in an electrical domain. The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission line according to any one of claims 17 and 18.
  28. 　前記光受信器部はさらに光受信器アレイ(Ｍ)と光分波器とＭｘＮ光スイッチを備え、
    　前記光分波器は前記波長多重伝送路から受信した前記Ｍ波長の光信号を波長毎に分波し、
    　前記ＭｘＮ光スイッチは前記光分波器のＮ入力から前記Ｍ波長を選択し、
    　前記光受信器アレイは前記選択された前記Ｍ波長から前記重畳されたデータ信号を抽出することを特徴とする請求項１７または請求項１８のいずれか１項に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。     The optical receiver unit further includes an optical receiver array (M), an optical demultiplexer, and an MxN optical switch,
    The optical demultiplexer demultiplexes the M-wavelength optical signal received from the wavelength multiplexing transmission path for each wavelength,
    The MxN optical switch selects the M wavelength from N inputs of the optical demultiplexer;
    19. The optical path of a wavelength division multiplexing transmission line according to claim 17, wherein the optical receiver array extracts the superimposed data signal from the selected M wavelengths. Control method.
  29. 　前記受信部はさらに光分波器とミキサーアレイ(Ｎ)と光受信器アレイを備え、
    　前記波長バンクから配信される波長多重光と前記波長多重伝送路から受信した前記信号光とを前記ミキサーアレイにて干渉させコヒーレント受信して前記重畳されたデータ信号を前記光受信器アレイにて受信し、その後、電気領域にて前記受信アレイ(Ｎ)から前記Ｍ波長分の信号を抽出することを特徴とする請求項１８に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。     The receiver further includes an optical demultiplexer, a mixer array (N), and an optical receiver array,
    Wavelength multiplexed light distributed from the wavelength bank and the signal light received from the wavelength multiplexed transmission line interfere with each other at the mixer array and receive the superimposed data signal at the optical receiver array. 19. The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission line according to claim 18, wherein after that, signals for the M wavelengths are extracted from the receiving array (N) in the electrical domain.
  30. 　前記光スイッチ制御部はさらに光受信器アレイ(Ｎ)を備えた複数(Ｋ)の光分波器と(光受信器アレイの総次数ＫＮ、ただし、Ｋは前記光スイッチ制御部及び前記光スイッチが収容する計算ノード数、以下同じ)と制御回路を備え、
    　前記各光信号はそれぞれ前記光分波器でＮ個の波長に分波され光受信器アレイに入力されて光パワーが観測され、
    　前記制御回路は当該観測されたＭ個の波長の組み合わせにより当該信号の当該送信先を判別し、
    　当該判別に基づいて当該光信号の光パスを設定して制御することを特徴とする請求項１７または請求項１８のいずれか１項に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。     The optical switch control unit further includes a plurality of (K) optical demultiplexers including an optical receiver array (N) and a total order KN of the optical receiver array, where K is the optical switch control unit and the optical switch. Equipped with a control circuit and the number of computation nodes accommodated by
    Each of the optical signals is demultiplexed into N wavelengths by the optical demultiplexer and input to an optical receiver array, and optical power is observed.
    The control circuit determines the transmission destination of the signal by the combination of the observed M wavelengths,
    The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission line according to any one of claims 17 and 18, wherein the optical path of the optical signal is set and controlled based on the determination.
  31. 　前記光スイッチ制御部はさらに光受信器アレイ(Ｎ)を備えた複数(Ｋ)の光分波器と光スイッチと制御回路を備え、
    　前記各光信号はそれぞれ前記光分波器でＮ個の波長に分波され前記光スイッチにより順次前記光受信器に入力されて光パワーが観測され、
    　前記制御回路は当該観測されたＭ個の波長の組み合わせにより当該信号の当該送信先を判別し、
    　当該判別に基づいて当該光信号の光パスを設定して制御することを特徴とする請求項１７または請求項１８のいずれか１項に記載の波長多重伝送路の光パス制御方法。     The optical switch control unit further includes a plurality (K) of optical demultiplexers including an optical receiver array (N), an optical switch, and a control circuit.
    Each optical signal is demultiplexed into N wavelengths by the optical demultiplexer, and is sequentially input to the optical receiver by the optical switch, and optical power is observed.
    The control circuit determines the transmission destination of the signal by the combination of the observed M wavelengths,
    The optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission line according to any one of claims 17 and 18, wherein the optical path of the optical signal is set and controlled based on the determination.
  32. 　請求項２７に記載するラックを複数と各前記ラックに接続されたラック間光スイッチとそれらを制御するラック間光スイッチ制御部を用い、
    　前記光信号を受信すべき受信計算ノードが当該ラックに存在しない場合には、当該接続要求を前記ラック間光スイッチ制御部に送信し、
    　前記ラック間光スイッチ制御部は、前記光信号に含まれる当該Ｍ波長に基づいて、当該Ｍ波長を受信すべき他のラックの受信計算ノードを含むラック間光スイッチに送信し、
    　異なる前記ラック間の前記計算ノード間において前記データ信号のやり取りを可能としたこと特徴とする波長多重伝送路の光パス制御方法。
     

          A plurality of racks according to claim 27, an inter-rack optical switch connected to each of the racks, and an inter-rack optical switch controller for controlling them,
    When the reception calculation node that should receive the optical signal does not exist in the rack, the connection request is transmitted to the inter-rack optical switch control unit,
    The inter-rack optical switch control unit, based on the M wavelength included in the optical signal, transmits the M wavelength to an inter-rack optical switch including a reception calculation node of another rack that should receive the M wavelength.
    An optical path control method for a wavelength division multiplexing transmission path, wherein the data signal can be exchanged between the calculation nodes between different racks.


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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023105729A1 (en) * 2021-12-09 2023-06-15 日本電信電話株式会社 Optical path switching system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004272117A (en) * 2003-03-11 2004-09-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Programmable multi-wavelength light source
JP2005244261A (en) * 2004-02-10 2005-09-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Multichannel optical modulator and multichannel optical transmitter
JP2006215815A (en) * 2005-02-03 2006-08-17 Fujitsu Ltd Information processing system, computation node and control method for information processing system
JP2014050002A (en) * 2012-09-03 2014-03-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wavelength variable light source, wavelength variable transmitter and optical transmission system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08160248A (en) * 1994-12-12 1996-06-21 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical switch and optical switch group using the same
JP2000332693A (en) * 1999-05-19 2000-11-30 Nec Corp Wave length multiplexing light source
JP4810507B2 (en) * 2007-06-28 2011-11-09 日本電信電話株式会社 Optical transmitter and optical transmission system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004272117A (en) * 2003-03-11 2004-09-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Programmable multi-wavelength light source
JP2005244261A (en) * 2004-02-10 2005-09-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Multichannel optical modulator and multichannel optical transmitter
JP2006215815A (en) * 2005-02-03 2006-08-17 Fujitsu Ltd Information processing system, computation node and control method for information processing system
JP2014050002A (en) * 2012-09-03 2014-03-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wavelength variable light source, wavelength variable transmitter and optical transmission system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023105729A1 (en) * 2021-12-09 2023-06-15 日本電信電話株式会社 Optical path switching system

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