WO2023095309A1 - 光通信システム、制御回路、記録媒体及び光通信方法 - Google Patents

光通信システム、制御回路、記録媒体及び光通信方法 Download PDF

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WO2023095309A1
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optical
signal
signals
transmission
couplers
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聡 吉間
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三菱電機株式会社
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    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H—ELECTRICITY
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q2011/0086—Network resource allocation, dimensioning or optimisation

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical communication system, a control circuit, a recording medium, and an optical communication method for performing optical communication.
  • Patent Document 1 discloses a configuration having 1:N switches on the input side and N:1 switches on the output side. there is In such a configuration, a signal input to an input port is switched to any output port of the 1:N switch. Then, on the output port side, a selection is made in the N:1 switch to tap only the input port predetermined by the external controller, and the signal is tapped from the output port.
  • Patent Document 1 also discloses a method of using 1:N power dividers instead of 1:N switches on the input side, and a method of using N:1 power combiners instead of N:1 switches on the output side.
  • Power dividers and power combiners may be implemented with active elements, but they can also be implemented with passive elements.
  • the method of using 1:N power dividers and N:1 power combiners is similar to 1:N switches and N:1 switches in that no power is consumed in the passive devices if the power dividers and power combiners are implemented with passive devices. It is possible to reduce power consumption compared to the method using
  • input/output ports hold memories that store data, and multiple switching modules are arranged in a grid pattern to enable low-delay switching from any input port to any output port. configuration is disclosed. This arrangement has the advantage that the digital signals can be switched with the lowest possible delay.
  • Patent Document 3 discloses a configuration in which an optical coupler is used to split multiple-connected signals on the wavelength axis and the time axis in an optical fiber transmission line, and switches from an arbitrary input node to an arbitrary output node. This configuration has the advantage of being able to realize a switching function while making full use of the broadband characteristics of the optical fiber.
  • Patent Document 1 discloses a switch device having a 1:N switch or an N:1 switch, or a 1:N switch and an N:1 switch when realizing a switching function. Since these switches are active elements that require an external power supply, the switch devices described above have the problem of increased power consumption and reduced reliability.
  • the switch device described in Patent Document 1 is a switch device used in a bend-pipe satellite that switches input high-frequency signals without digitizing them. Therefore, the switch device described in Patent Document 1 also has a problem that the device, including peripheral devices such as power supply equipment, becomes large in size.
  • the switch device described in Patent Document 2 digitizes an input high-frequency signal using an ADC (Analog-to-Digital Converter) and performs switching. Therefore, while the switch device described in Patent Document 2 has an advantage in terms of increasing the size of the device, highly integrated electronic circuits such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and FPGA (Field-Programmable Gate Array) are used. There is a problem that power consumption increases due to the switch function used. A problem with highly integrated electronic circuits is that they are inferior to passive devices in terms of reliability.
  • ADC Analog-to-Digital Converter
  • An object of the present invention is to obtain an optical communication system that
  • an optical communication system provides a plurality of packet signals, each of which converts a first data signal, which is an electrical signal, into packet signals of a plurality of optical signals and transmits them. and a packet signal of a plurality of optical signals transmitted from a portion of the plurality of optical transmitters and the portion of the plurality of optical transmitters. multiplexing packet signals of a plurality of optical signals transmitted from different optical transmission devices, and branching the packet signals of the optical signals obtained by combining into transmission signals of a plurality of optical signals of the same information and outputting them and a plurality of optical couplers.
  • An optical communication system receives, from a plurality of optical couplers, one of transmission signals of a plurality of optical signals branched by the plurality of optical couplers, and converts the received transmission signal into an electrical signal.
  • a plurality of optical receivers for converting the signal into two data signals and outputting the same; and a controller for controlling the operations of the plurality of optical transmitters and the plurality of optical receivers.
  • the multiplexing number of some optical couplers out of the plurality of optical couplers is smaller than the number of the plurality of optical transmitters.
  • the number of multiplexed waves of the remaining optical couplers among the plurality of optical couplers is the same as the number of the plurality of optical transmitters.
  • each of the plurality of optical transmitters controls the signals to be transmitted so as not to collide with packet signals of optical signals transmitted from other optical transmitters.
  • a communication resource is allocated and a packet signal of a plurality of optical signals is transmitted.
  • Each of the plurality of optical receivers converts the received transmission signal into an electrical transmission signal, and selects a designated signal portion from the electrical transmission signal based on the second control signal acquired from the control unit. and outputs the selected signal portion as a second data signal.
  • the optical communication system enables switching from any input port to any output port, achieves low power consumption and high reliability, and achieves highly efficient transfer. play.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an optical communication system according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of input/output signals of each component included in the optical communication system according to Embodiment 1;
  • the amount of data aggregated by the optical coupler connected to the TDMA (Time Division Multiple Access) signal generator of the optical communication system according to Embodiment 1 is large, and all the transfer request signals cannot fit within the time domain.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the procedure of operations performed by the optical communication system according to the first embodiment; 6 is a flow chart showing the procedure of operations performed by the optical communication system according to the second embodiment; 10 is a flow chart showing the procedure of operations performed by the optical communication system according to the third embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing a processing circuit when a control unit included in the optical communication system according to Embodiment 1 is realized by the processing circuit;
  • FIG. 4 is a diagram showing a processor when a controller included in the optical communication system according to Embodiment 1 is realized by the processor;
  • FIG. 2 shows a computer-readable recording medium recording a program for causing a computer to execute a method executed by the optical communication system according to the first embodiment;
  • optical communication system control circuit, recording medium, and optical communication method according to the embodiments will be described in detail below with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an optical communication system 1 according to Embodiment 1.
  • the optical communication system 1 has a configuration of N inputs ⁇ J outputs, and has a function of switching a signal from an arbitrary input port to an arbitrary output port.
  • the optical communication system 1 includes a control unit 100, TDMA signal generation units 200-1 to 200-N, optical transmitters 301-1 to 30N-(M+1), optical amplifiers 400-1 to 400-N, optical It has couplers 501-1 to 50(L+1), optical receivers 6011-1 to 60J(L+1), and TDMA signal selectors 700-1 to 700-J. All of N, M, L, K and J are integers of 2 or more. Both L and K are less than N. It should be noted that, in the following, there are cases where each component of the optical communication system 1 is not given a code.
  • the optical transmitters 301-1 to 30N-(M+1) are examples of a plurality of optical transmitters.
  • Each of the plurality of optical transmitters converts a first data signal, which is an electrical signal, into a packet signal of a plurality of optical signals and transmits the packet signals.
  • Optical couplers 501-1 to 50(L+1) are examples of multiple optical couplers.
  • Each of the plurality of optical couplers couples a packet signal of a plurality of optical signals transmitted from a portion of the plurality of optical transmitters with the portion of the plurality of optical transmitters.
  • a plurality of packet signals of optical signals transmitted from different optical transmitters are multiplexed, and the packet signals of the optical signals obtained by the multiplexing are branched into transmission signals of a plurality of optical signals of the same information and output.
  • the optical receivers 6011-1 to 60J(L+1) are examples of multiple optical receivers.
  • Each of the plurality of optical receivers receives one of transmission signals of the plurality of optical signals branched by the plurality of optical couplers from the plurality of optical couplers, and converts the received transmission signal to second data which is an electrical signal. Convert to signal and output.
  • a control unit 100 controls operations of a plurality of optical transmitters and a plurality of optical receivers.
  • the multiplexing number of some optical couplers out of the plurality of optical couplers is smaller than the number of the plurality of optical transmitters.
  • the number of multiplexing waves of the remaining optical couplers among the plurality of optical couplers is the same as the number of the plurality of optical transmitters.
  • each of the plurality of optical transmitters transmits signals so as not to collide with packet signals of optical signals transmitted from other optical transmitters. to transmit a packet signal of a plurality of optical signals.
  • Each of the plurality of optical receivers converts the received transmission signal into an electrical transmission signal, and converts a designated signal portion from the electrical transmission signal based on the second control signal acquired from the control unit 100. Selecting and outputting the selected signal portion as a second data signal.
  • any one of the optical amplifiers 400-1 to 400-N is connected to an optical coupler having the same multiplexing number as the number of the plurality of optical transmitters among the plurality of optical transmitters.
  • An optical amplifier located at the output of the transmitter.
  • An optical communication system 1 is an optical transmitter connected to an optical coupler having the same multiplexing number as the number of optical transmitters out of a plurality of optical couplers, out of a plurality of optical transmitters and a plurality of optical receivers. and optical amplifiers located at the input and output of the optical receiver.
  • the control unit 100 analyzes the amount of total optical signals that can be multiplexed by an optical coupler having a multiplexing number smaller than the number of multiple optical transmitters among multiple optical couplers, and multiplexes the total optical signals by the optical coupler. If the total optical signal can be combined, the total optical signal is transmitted to the optical coupler, and if the total optical signal cannot be multiplexed by the optical coupler, the plurality of optical transmitters among the plurality of optical couplers to each of the plurality of optical transmitters.
  • Each of the plurality of optical transmitters and the plurality of optical receivers stops operating during a period of time during which neither packet signals are transmitted nor received.
  • optical communication system 1 Each component of the optical communication system 1 will be further described below.
  • the TDMA signal generator has a group of optical transceivers with different numbers of input connections in the connected optical couplers. For example, focusing on the TDMA signal generation unit 200-1, the optical transmitters 301-1 to 301-M connected to the optical couplers 501-1 to 501-M having K optical coupler inputs transmit the first optical signal. A group of transmitters. The optical transmitter 301-(M+1) connected to the optical coupler 50(L+1) having N optical coupler inputs is the second optical transmitter group.
  • the second optical transmitter group only one optical transmitter of the optical transmitter 301-(M+1) is illustrated, but like the first optical transmitter group, an arbitrary integer of 2 or more A number of optical transmitters may be arranged in parallel.
  • the second optical transmitter group has a plurality of optical transmitters arranged in parallel, the plurality of optical amplifiers from optical amplifier 400-1 to optical amplifier 400-N and the optical coupler 50(L+1) are also parallelized. and a plurality of optical receivers from optical receiver 601(L+1) to optical receiver 60J(L+1) are also parallelized.
  • the optical amplifiers 400-1, 400-2, . It may be arranged on the side of the optical receivers 601(L+1), 602(L+1), .
  • the optical amplifiers 400-1, 400-2, . . . , 400-N may be arranged not only on one side of the input side or the output side of the optical coupler, but also on both sides of the input side and the output side.
  • Each of TDMA signal generators 200-1 to 200-N adjusts the timing so that the input signal does not collide with time-division multiplexed signals generated by other TDMA signal generators on the time axis.
  • intermittent signal on the top and pass the signal to each connected optical transmitter.
  • the TDMA signal generator 200-1 transfers signals to the optical transmitters 301-1 to 301-(M+1).
  • the electrical signal output from each of the TDMA signal generators 200-1 to 200-N may be a signal followed by "0" indicating no signal, or an idle signal indicating no signal, except for intermittent signal portions. It may also be a signal, for example a "10" alternating signal.
  • the TDMA signal generator and the optical transmitter are coupled by AC (Alternating Current) coupling using a capacitor, so it is possible to insert a DC-balanced idle signal to avoid DC (Direct Current) drift.
  • a gate signal indicating which portion is an intermittent signal portion and which portion is an idle signal is also passed to the optical transmitter through a separate signal line.
  • the gate signal may be passed from the TDMA signal generation section to the optical transmitter, or may be passed from the control section 100 that controls the whole to the optical transmitter.
  • the optical transmitter converts the electrical signal input from the corresponding TDMA signal generator into an optical signal, and transmits the optical signal to the optical fiber network.
  • each of the optical transmitters 301-1 to 301-(M+1) converts the electrical signal input from the TDMA signal generator 200-1 into an optical signal and sends the optical signal to the optical fiber network.
  • the optical transmitter emits light only in the time domain for converting the signal received from the corresponding TDMA signal generator into an optical signal, and transitions to a non-emitting state in other time domains so as not to interfere with signals from other optical transmitters. .
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of input/output signals of each component included in the optical communication system 1 according to the first embodiment.
  • the signal to be transferred in all of TDMA signal generation sections 200-1 to 200-K is Consider a situation that occurs but does not forward the signal to optical transmitter 301-(M+1).
  • the input signal to the TDMA signal generator is a continuous signal with a constant voltage amplitude.
  • the TDMA signal generator chops the input signal in a certain time domain or a certain signal block domain, packetizes the input signal for passing the signal to each optical transmitter, and increases the transmission rate accordingly.
  • FIG. 2 shows how the input signal is segmented in the time domain, emphasizing ease of understanding.
  • the TDMA signal generator divides the input signal into time domains Tc. All input signals separated by the time domain Tc are passed to the TDMA signal selector 700-1.
  • the time widths of the signals passed to the optical receivers connected to one TDMA signal generator are all the same and occur at the same timing. As long as there is no conflict on the network, the time widths of the signals passed to the optical receivers may be different, and they do not have to occur at the same timing.
  • all the output signals of the optical transmitter are indicated as "1", but this is to indicate the output from the TDMA signal generation section 200-1, and the contents of the packets indicated in parallel are All different.
  • the output packet from the optical transmitter 301-1 indicates a signal from 0 msec to 0.125 msec relative to the input signal of the TDMA signal generator 200-1, and the output packet from the optical transmitter 301-2 indicates the same relative time. A signal from time 0.125 msec to 0.25 msec is shown.
  • each optical coupler has K input ports and J output ports.
  • K is an integer greater than or equal to 2 and less than N; Since K is an integer equal to or greater than 2 and smaller than N, the number of input ports of the optical coupler can be reduced and the time width that can be assigned to one optical transmitter can be widened.
  • the time width is Tp in FIG.
  • the second column from the right in FIG. 2 shows a sequence of packets from the optical receivers 6011-1 to 601LM connected to the TDMA signal selector 700-1 after being multiplexed by the optical coupler. .
  • the optical receivers 601L-M are not shown for the sake of simplification of the drawing, the optical receivers 601L-M are represented by a rectangle surrounded by the optical receivers 601L-1 in FIG. 1 and indicated by broken lines. are provided inside the area of Each of the optical couplers 501-1 to 50L-M demultiplexes the input signal and passes the signal to other optical receivers. are also received by the optical receivers 6021-1 to 602L-M to the optical receivers 60J1-1 to 60JL-M connected to the TDMA signal selectors 700-2 to 700-J.
  • the packets indicated as "1” have a relative time from 0 msec to 0.125 msec of the input signal of the TDMA signal generator 200-1.
  • the packet described as "2” contains the signal from the relative time 0 msec to 0.125 msec of the input signal of the TDMA signal generation unit 200-2, and is described as "K”.
  • the packet contains a signal from 0 msec to 0.125 msec relative to the input signal of the TDMA signal generator 200-K, and has a cycle of 1 msec in total.
  • the packet train input to the optical receivers 6011-2, 6021-2, .
  • a signal up to .25 msec is included. Since the optical communication system 1 generates a packet sequence as described above, the signal input from any TDMA signal generation section is reconfigured into a signal with a relative time of 0 msec to 1 msec for all TDMA signal selection sections. and select the TDMA signal. Up to this point, it is assumed that all packets have signals with the same relative time width. However, the packet may be a packet having a signal with a different time width for each TDMA signal generator.
  • Each of the optical receivers 6011-1 to 601LM converts an input optical signal into an electrical signal.
  • the transmission path loss from each optical transmitter to the optical receiver or the output optical power of the optical transmitter is different for a sequence of packets input to a certain optical receiver, a difference occurs in the optical level between the packets.
  • This optical level difference can be absorbed without changing the photoelectric conversion gain of the optical receiver, i.e., the signal can be converted to a signal of constant voltage amplitude. It may become necessary to change the conversion gain for each packet.
  • the relative phases are generally different.
  • the phase of the rising edge and the phase of the falling edge are generally different.
  • the ITU-T International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector
  • G.I.T International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector
  • preamble lengths from 128.6 ns to 610.9 ns are defined as preamble lengths, and an appropriate preamble pattern may be inserted according to the system configuration.
  • the longer the preamble length the more relaxed the optimization time required for the optical transmitter and optical receiver, but the higher the transmission speed or time compression rate is required to maintain the desired switching capability.
  • the TDMA signal selector converts the temporally intermittent extracted signal into a temporally continuous signal, converts the transmission rate to match the system connected to the subsequent stage, and transmits the signal.
  • Control information necessary for such control and a reference clock for operating the entire optical communication system 1 in synchronization are supplied from the control unit 100 to the TDMA signal generation unit and the TDMA signal selection unit. be.
  • the controller 100 may supply other necessary control signals to each optical transmitter and each optical receiver.
  • Other necessary control signals mentioned above are, for example, state transition signals of the optical transmitter. 2 only shows lines for supplying signals from the control unit 100 to other components, but each component transmits status information, for example, failure information to the control unit 100 as necessary. and the control unit 100 may change the allocation or destination of the packet signal based on the state information.
  • the above method is a signal transfer method when the optical transmitter 301-(M+1) is not used when the signal is transferred from the TDMA signal generation section 200-1 to the TDMA signal selection section 700-1.
  • a signal transfer method when the optical transmitter 301-(M+1) is also used will be described below. Even when the optical transmitter 301-(M+1) is used, the contents of the above description are maintained unless otherwise specified.
  • FIG. 3 shows that the amount of data collected by optical couplers 501-1 to 501-M connected to TDMA signal generation section 200-1 of optical communication system 1 according to Embodiment 1 is large, and the amount of data is within time domain Tc.
  • 1 is a schematic diagram showing a situation when all transfer request signals cannot fit into .
  • the overflowed data is discarded or the next time of the illustrated time domain Tc is discarded. It is necessary to buffer overflow data in the TDMA signal generator up to the area. If the data is discarded, it becomes necessary to retransmit the data between the TDMA signal generator and the TDMA signal selector, and if the data is buffered, the transfer data delay increases.
  • FIG. 4 shows an example of input/output signals of each component of the optical communication system 1 according to the first embodiment when data is retransmitted or when a delay in transfer data increases.
  • 1 is a schematic diagram showing FIG.
  • a signal can be transferred to a desired TDMA signal selection section without transferring data to the TDMA signal selector.
  • the TDMA signal generation unit 200-1 divides the signal in consideration of the optical transmitter 301-(M+1) in order to avoid transfer data overflow. , 60J(L+1) from the optical transmitter 301-(M+1) on the optical fiber transmission line. or only signals from limited optical transmitters are multiplexed on the time axis, the time width Tp′ that can be assigned to the optical transmitter 301-(M+1) is the time width Tp more likely to be increased.
  • the optical communication system 1 includes the optical amplifiers 400-1 to 400-N to compensate for the loss occurring in the optical coupler 50(L+1) and Secure enough optical reception power to reproduce the
  • the optical receiver can reproduce the signal without an optical amplifier.
  • a configuration may be adopted in which the optical amplifiers 400-1 to 400-N are eliminated and the optical transmitters are directly connected to the optical couplers.
  • optical transmitters 301-(M+1), 302-(M+1), . may have a lower transmission speed than the other optical transmitters and optical receivers.
  • optical transmitters 301-(M+1), 302-(M+1), . By reducing the transmission rate to 1/10 that of the other optical transmitters and optical receivers, the reception sensitivity of optical reception can be improved by 10 to 15 dB. In this case, the number of input ports N and the number of output ports J that enable signal transmission without using the optical amplifiers 400-1, 400-2, . . . , 400-N can be increased.
  • the number of optical transmitters and optical receivers connected to each TDMA signal generation section and each TDMA signal selection section is an integer value of 2 or more as described above.
  • each of the plurality of optical transmitters and the plurality of optical receivers may be arranged in parallel.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the procedure of operations performed by the optical communication system 1 according to the first embodiment. The operation shown in this flowchart is performed for each time domain Tc to which data is allocated.
  • the control unit 100 selects a group of K input optical couplers, that is, M optical couplers of optical couplers 501-1, 501-2, . It is calculated how much time width Tp can be allocated after merging (S1). That is, in step S1, the control unit 100 calculates the total amount of data to be joined by the uncalculated K-input optical coupler group. The calculation in step S1 enables the control unit 100 to grasp in advance how switching should be performed from all the TDMA signal generation units 200-1 to 200-N to all the TDMA signal selection units 700-1 to 200-J.
  • the switching information may be input to the control unit 100 from the outside of the optical communication system 1, and each TDMA signal generation unit may obtain the switching information from the header information of the input signal.
  • the destination TDMA signal selection section information may be read, and the destination information and transfer data amount may be passed to the control section 100 .
  • the control unit 100 determines whether or not the calculated total amount of data after joining the K-input optical coupler group is less than a preset first threshold that allows transfer of the TDMA signal (S2).
  • a K-input optical coupler group is optical couplers 501-1, 501-2, . . . , 501-M. If the controller 100 determines that the total data amount is less than the first threshold (Yes in S2), the optical transmitter transmits all data to the K input optical coupler group (S3).
  • the first threshold is a value excluding the length of the preamble to be added to the beginning of each TDMA signal in the time domain Tc, the time required for the packet interval, and the information related to the encoding required for transmission. can decide. Examples of encoding-related information required for transmission are 64B/66B line codes as specified in 10 Gigabit Ethernet (registered trademark), or parity bits when forward error correction codes are used. .
  • each TDMA signal connected to the K input optical coupler group The total amount of data that will overflow from the generator is calculated and held (S4).
  • the K input optical coupler group is optical couplers 501-1, 501-2, . -K.
  • the control unit 100 performs calculations similar to those described above for other K-input optical coupler groups.
  • An example of another K-input optical coupler group is optical couplers 502-1, 502-2, . . . , 502-M. That is, the control unit 100 sequentially performs calculations similar to the above-described calculations up to the last K input optical coupler group.
  • the final group of K input optical couplers are optical couplers 50L-1, 50L-2, . . . , 50L-M.
  • the control unit 100 determines whether or not calculations have been performed for all K-input photocoupler groups (S5, S6). When the control unit 100 determines that the calculation has not been performed for all the K-input optical coupler groups (No in S5 and S6), it performs the operation of step S1. When the control unit 100 determines that calculation has been performed for all K-input optical coupler groups (Yes in S5), the optical communication system 1 ends the first operation.
  • the control unit 100 ends the calculation, and the operation of the optical communication system 1 transitions to the mode of waiting for the next time region Tc.
  • the control unit 100 determines that the calculation has been performed for all the K-input photocoupler groups (in S6 Yes)
  • the second threshold is a preset threshold at which a TDMA signal can be transferred over the group of N-input optocouplers.
  • the optical transmitter transmits all data to the K input optical coupler group and the N input optical coupler group.
  • the second threshold like the first, relates to the length of the preamble to be prepended to each TDMA signal in the time domain Tc, the time required for packet spacing, and the encoding required for transmission. It can be determined as a value excluding information. Examples of coding-related information are 64B/66B line codes as specified in 10 Gigabit Ethernet, or parity bits if forward error correction codes are used.
  • the optical transmitter assigns the maximum amount of data that can be allocated to the K input optical coupler groups and the N input optical couplers. The remaining data that could not be assigned to the input optical coupler group and transmitted are waited until the next time region Tc and are preferentially assigned as transfer data (S9).
  • the optical communication system 1 performs the operation shown in the flowchart of FIG. Even if a small amount of data is input to the TDMA signal generator, the overall data transfer can be performed efficiently. Furthermore, the optical communication system 1 has an optical coupler, which is a passive element, for both signal coupling and branching, thereby enabling switching from an arbitrary input port to an arbitrary output port, reducing power consumption and reducing power consumption. High reliability and highly efficient transfer can be achieved.
  • Embodiment 2 As described above, in Embodiment 1, the method of first distributing the signals input to the TDMA signal generator to the K input optical coupler group and then dividing the overflowed signal to the N input optical coupler group has been described. However, signals may be distributed by a method different from the method of the first embodiment. Embodiment 2 will explain a method of distributing signals according to the priority of the signals. In Embodiment 2, differences from Embodiment 1 will be mainly described.
  • FIG. 6 is a flow chart showing the procedure of operations performed by the optical communication system 1 according to the second embodiment.
  • the configuration from the control section and TDMA signal generation section to the TDMA signal selection section is the same as the configuration described in the first embodiment.
  • the control unit 100 provides K input optical coupler groups, that is, optical couplers 501-1, 501-2, . . . , 501- It is calculated how much time width Tp can be allocated after merging of M optical couplers.
  • the above calculation performed by the control unit 100 determines how the control unit 100 should switch from all the TDMA signal generation units 200-1 to 200-N to all the TDMA signal selection units 700-1 to 200-J. This is possible because is known in advance.
  • the switching information may be input to the control unit 100 from the outside of the optical communication system 1, and each TDMA signal generation unit may determine the destination from the header information of the input signal.
  • the TDMA signal selector information may be read, and the destination information and transfer data amount may be passed to the controller 100 .
  • the control unit 100 uses data priority as the basis for calculating the allocated time width Tp.
  • the optical transmitter transmits high-priority data to a certain K-input optical coupler group (S11).
  • An example of a K-input optical coupler group is optical couplers 501-1, 501-2, . . . , 501-M. Now assume that the amount of high priority data does not exceed the amount of data that can be transferred to the K-input optocoupler group. If the amount of high priority data exceeds the amount, the control unit 100 makes adjustments and cancels the high priority or waits until the next time domain Tc.
  • the control unit 100 determines whether or not the K-input photocoupler group has vacant time for data allocation (S12). When the control unit 100 determines that there is a vacant time for data allocation to the K input photocoupler group (Yes in S12), it calculates the amount of low-priority data that can be transferred to the K input photocoupler group (S13). Low priority data is data other than high priority data. The control unit 100 determines whether or not the amount of low-priority data exceeds a preset first threshold at which a TDMA signal can be transferred (S14). That is, in step S14, the control unit 100 determines whether or not the total data amount of the low priority data is less than the first threshold.
  • the optical transmitter transmits all low-priority data to the K-input optical coupler group (S15).
  • the first threshold is the length of the preamble to be added to the beginning of each TDMA signal in the time domain Tc, the time required for the packet interval, and the information related to the encoding required for transmission. can be determined as Examples of encoding-related information required for transmission are 64B/66B line codes as specified in 10 Gigabit Ethernet (registered trademark), or parity bits when forward error correction codes are used. .
  • the control unit 100 determines that there is no idle time in the K input optical coupler group only by allocating the high priority data (No in S12), and when the total amount of data for the low priority data is equal to or greater than the first threshold value. If so (No in S14), the total data amount, which is the amount of data overflowing from each TDMA signal generator connected to the K input optical coupler group, is calculated and held (S16). Examples of the TDMA signal generators connected to the K input optical coupler group are TDMA signal generators 200-1, 200-2, . . . , 200-K.
  • the control unit 100 performs calculations similar to those described above for other K-input optical coupler groups.
  • An example of another K-input optical coupler group is optical couplers 502-1, 502-2, . . . , 502-M. That is, the control unit 100 sequentially performs calculations similar to the above-described calculations up to the last K input optical coupler group.
  • the final group of K input optical couplers are optical couplers 50L-1, 50L-2, . . . , 50L-M.
  • the control unit 100 determines whether or not calculations have been performed for all K-input photocoupler groups (S17). If the control unit 100 determines that all the K-input optical coupler groups have not been calculated (No in S17), it performs the operation of step S11. When the control unit 100 determines that calculation has been performed for all K-input optical coupler groups (Yes in S17), the optical communication system 1 according to the second embodiment ends its operation. That is, if all data is transmitted to all K-input optical coupler groups, the calculation ends there, and the operation of the optical communication system 1 transitions to the mode of waiting for the next time domain Tc.
  • step S16 the control unit 100 performs the same operation as that of step S17 (S18). If the control unit 100 determines that all the K-input optical coupler groups have not been calculated (No in S18), it performs the operation of step S11. If the control unit 100 determines that the calculation has been performed for all the K input optical coupler groups (Yes in S18), the total amount of data overflowing from all the K input optical coupler groups is calculated by the preset N input optical coupler group. A determination is made as to whether or not the TDMA signal transferable second threshold is exceeded (S19).
  • the optical transmitter controls the K input optical coupler groups and the N input optical All data are sent to the coupler group (S20).
  • the second threshold like the first, relates to the length of the preamble to be prepended to each TDMA signal in the time domain Tc, the time required for packet spacing, and the encoding required for transmission. It can be determined as a value excluding information. Examples of coding-related information are 64B/66B line codes as specified in 10 Gigabit Ethernet, or parity bits if forward error correction codes are used.
  • the optical transmitter assigns the maximum amount of data that can be allocated to the K input optical coupler group and the N input optical coupler groups.
  • the remaining data that could not be assigned to the input optical coupler group and transmitted are waited until the next time region Tc and are preferentially assigned as transfer data among the low-priority data (S21).
  • the priority is divided into two, high priority and low priority, in the second embodiment, the priority may be divided into three or more. It is assigned to the K input optical coupler group.
  • Embodiment 2 while high-priority data is firstly transferred reliably, input data is concentrated only in the TDMA signal generation units connected to a specific group of K-input optical couplers, and is input to the other TDMA signal generation units. Even if the data is not input so much, it is possible to efficiently transfer the data as a whole.
  • the control unit 100 analyzes the priority of first data signals converted into optical signals by each of the plurality of optical transmitters, and assigns the data signal with the highest priority among the first data signals to the plurality of optical transmitters.
  • the control unit 100 causes the optical coupler having a multiplexing number smaller than the number of multiple optical transmitters out of the optical couplers to transmit, and the control unit 100 selects the next highest priority among the first data signals out of the multiple optical couplers.
  • the optical coupler is made to transmit the data signal with the next highest priority, and the data signal with the next highest priority is transmitted.
  • the data signal with the next highest priority is transmitted to the optical coupler having the same multiplexing number as the number of multiple optical transmitters among the multiple optical couplers. to each of the plurality of optical transmitters.
  • Embodiment 3 As described above, in Embodiments 1 and 2, the method of first distributing the signal input to the TDMA signal generation unit to the K input optical coupler group and dividing the overflowed signal into the N input optical coupler group will be described. bottom. However, the signals may be distributed in different ways. In the third embodiment, a method of changing the data allocation method according to the density of data in the entire optical communication system 1 will be described. In Embodiment 3, differences from Embodiment 1 will be mainly described.
  • FIG. 7 is a flow chart showing the procedure of operations performed by the optical communication system 1 according to the third embodiment.
  • the configuration from the control section and TDMA signal generation section to the TDMA signal selection section is the same as the configuration described in the first embodiment.
  • the control unit 100 provides K input optical coupler groups, that is, optical couplers 501-1, 501-2, . . . , 501- It is calculated how much time width Tp can be allocated after merging of M optical couplers.
  • the above calculation performed by the control unit 100 determines how the control unit 100 should switch from all the TDMA signal generation units 200-1 to 200-N to all the TDMA signal selection units 700-1 to 700-J. This is possible because is known in advance.
  • the switching information may be input to the control unit 100 from the outside of the optical communication system 1, and each TDMA signal generation unit may determine the destination from the header information of the input signal.
  • the TDMA signal selector information may be read, and the destination information and transfer data amount may be transferred to the controller 100 .
  • control unit 100 uses the amount of data transmitted from all the TDMA signal generation units connected to the switch as the basis for calculating the allocated time width Tp. First, the control unit 100 calculates the total amount of data that each TDMA signal generation unit needs to transmit (S31).
  • the control unit 100 determines whether or not the total amount of data is less than a preset second threshold at which the TDMA signal can be transferred by the N-input optical coupler group (S32). If the controller 100 determines that the total amount of data is less than the second threshold (Yes in S32), the optical transmitter transmits all data to the N-input optical coupler group (S33).
  • the second threshold is a value excluding the length of the preamble to be added to the beginning of each TDMA signal in the time domain Tc, the time required for the packet interval, and the information related to the encoding required for transmission. can decide. Examples of coding-related information are 64B/66B line codes as specified in 10 Gigabit Ethernet, or parity bits if forward error correction codes are used.
  • the controller 100 determines that the total data amount is equal to or greater than the second threshold (No in S32), it calculates the total amount of data overflowing from each TDMA signal generator connected to the N-input optical coupler group. , is held (S34). Next, for each K-input optical coupler group, the control unit 100 determines whether or not the amount of overflowed data is less than a first threshold at which the TDMA signal can be transferred in each K-input optical coupler group (S35). When the controller 100 determines that the amount of overflowed data is less than the first threshold (Yes in S35), the optical transmitter transmits all data to the K input optical coupler group and the N input optical coupler group. (S36).
  • the first threshold like the second, relates to the length of the preamble to be prepended to each TDMA signal in the time domain Tc, the time required for packet spacing, and the encoding required for transmission. It can be determined as a value excluding information. Examples of coding-related information are 64B/66B line codes as specified in 10 Gigabit Ethernet, or parity bits if forward error correction codes are used.
  • the optical transmitter allocates the maximum amount of allocatable data. Data is allocated to the K input optical coupler group and the N input optical coupler group and transmitted, and the remaining data that could not be allocated waits until the next time region Tc and is preferentially allocated as transfer data (S37). ).
  • Embodiment 3 it is possible to lower the probability of data transfer to the K-input optical coupler group, which has a particularly large number of receivers.
  • an optical transmitter connected to the K input optical coupler group not responsible for data transfer within the time domain Tc, an optical receiver, components related to transmission of the TDMA signal generation unit, and a configuration related to reception of the TDMA signal selection unit It is possible to turn off the power of all or part of the elements, and it is possible to reduce the power consumption of the entire optical communication system 1 .
  • the control unit 100 analyzes the total amount of data of the first data signal input to the plurality of optical transmitters, and analyzes the first data signal to determine the number of the plurality of optical transmitters among the plurality of optical couplers. If the optical couplers having the same multiplexing number can be used for multiplexing, the first data signal is transmitted to the optical coupler, and if the first data signal cannot be multiplexed by the optical coupler, multiple A first control signal is output to each of the plurality of optical transmitters to cause the first data signal to be transmitted to the optical coupler having a multiplexing number smaller than the number of the plurality of optical transmitters.
  • the first data signal is a data signal converted into an optical signal by each of the plurality of optical transmitters.
  • FIG. 8 is a diagram showing the processing circuit 81 when the control unit 100 of the optical communication system 1 according to Embodiment 1 is implemented by the processing circuit 81.
  • the control section 100 may be implemented by the processing circuit 81 .
  • the control unit 100 may be a control circuit.
  • the processing circuit 81 is dedicated hardware. Processing circuitry 81 may be, for example, a single circuit, multiple circuits, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof.
  • FIG. 9 is a diagram showing the processor 82 when the controller 100 of the optical communication system 1 according to Embodiment 1 is implemented by the processor 82. As shown in FIG. That is, the functions of the control unit 100 may be realized by the processor 82 executing the programs stored in the memory 83 .
  • the processor 82 is a CPU (Central Processing Unit), processing system, arithmetic system, microprocessor, or DSP (Digital Signal Processor). Memory 83 is also shown in FIG.
  • CPU Central Processing Unit
  • processing system arithmetic system
  • microprocessor microprocessor
  • DSP Digital Signal Processor
  • control unit 100 When the functions of the control unit 100 are implemented by the processor 82, the functions are implemented by the processor 82 and software, firmware, or a combination of software and firmware. Software or firmware is written as a program and stored in the memory 83 . The processor 82 implements the functions of the control unit 100 by reading and executing the programs stored in the memory 83 .
  • the optical communication system 1 has a memory 83 for storing programs that result in the execution of the steps executed by the control unit 100. It can be said that the program stored in the memory 83 causes the computer to execute the procedure or method executed by the control unit 100 .
  • the memory 83 is non-volatile such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). Or a volatile semiconductor memory, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD (Digital Versatile Disk), or the like.
  • part of the plurality of functions may be implemented by software or firmware, and the rest of the plurality of functions may be implemented by dedicated hardware.
  • multiple functions of the control unit 100 can be implemented by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • Each control unit 100 of Embodiments 2 and 3 may be realized by a processing circuit.
  • the processing circuit is a processing circuit similar to the processing circuit 81 .
  • Each control unit 100 of the second and third embodiments may be implemented by a processor that executes a program stored in memory.
  • the memory is a memory similar to memory 83 .
  • the processor is a processor similar to processor 82 .
  • FIG. 10 is a diagram showing a computer-readable recording medium 84 recording a program for causing a computer to execute the method executed by the optical communication system 1 according to the first embodiment. That is, the recording medium 84 includes a procedure in which each of the plurality of optical transmitters converts the first data signal, which is an electrical signal, into a packet signal of a plurality of optical signals for transmission, and each of the plurality of optical couplers, A packet signal of a plurality of optical signals transmitted from a part of the plurality of optical transmitters and a packet signal of a plurality of optical signals transmitted from a different optical transmitter from the part of the plurality of optical transmitters and a step of multiplexing a plurality of packet signals of optical signals and branching the packet signals of the optical signals obtained by the multiplexing into transmission signals of a plurality of optical signals of the same information and outputting them.
  • each of the plurality of optical transmitters converts the first data signal, which is an electrical signal, into a packet signal of a plurality of optical signals
  • a computer-readable recording medium recording a program.
  • each of the plurality of optical receivers receives one of the transmission signals of the plurality of optical signals branched by the plurality of optical couplers from the plurality of optical couplers, and converts the received transmission signal into an electrical signal.
  • a computer storing a program for causing the computer to further execute a procedure for converting it into a second data signal and outputting it, and a procedure for the controller to control the operations of the plurality of optical transmitters and the plurality of optical receivers. It is a readable recording medium.
  • the recording medium 84 prevents a signal transmitted from each of the plurality of optical transmitters from colliding with packet signals of optical signals transmitted from other optical transmitters based on the first control signal acquired from the control unit. a procedure for allocating communication resources to signals to be transmitted to a plurality of optical signals and transmitting packet signals of a plurality of optical signals; a program for causing the computer to further execute a procedure for selecting a designated signal portion from the transmission signal of the electrical signal based on the second control signal and outputting the selected signal portion as the second data signal; It is a computer-readable recording medium on which it is recorded.
  • the multiplexing number of some optical couplers out of the plurality of optical couplers is smaller than the number of the plurality of optical transmitters.
  • the number of multiplexing waves of the remaining optical couplers among the plurality of optical couplers is the same as the number of the plurality of optical transmitters.
  • optical communication system 81 processing circuit, 82 processor, 83 memory, 84 recording medium, 100 control section, 200-1 to 200-N TDMA signal generation section, 301-1 to 30N-(M+1) optical transmitter, 400- 1 to 400-N optical amplifiers, 501-1 to 50(L+1) optical couplers, 6011-1 to 60J(L+1) optical receivers, 700-1 to 700-J TDMA signal selectors.

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Abstract

光通信システム（１）は、複数の光送信器（３０１－１～３０Ｎ－（Ｍ＋１））と、複数の光カプラ（５０１－１～５０（Ｌ＋１））と、複数の光受信器（６０１１－１～６０Ｊ（Ｌ＋１））と、複数の光送信器及び複数の光受信器の動作を制御する制御部（１００）とを有する。複数の光カプラのうちの一部の光カプラの合波数は複数の光送信器の数より少ない。複数の光カプラのうちの残りの光カプラの合波数は複数の光送信器の数と同一である。複数の光送信器の各々は、第１の制御信号に基づいて、送信する信号を他の光送信器から送信される光信号のパケット信号に衝突させないように送信する信号に通信リソースを割り当て、複数の光信号のパケット信号を送信する。複数の光受信器の各々は、受信した送信信号を電気信号の送信信号に変換し、第２の制御信号に基づいて、送信信号から指定された信号部分を選択し、選択した信号部分を第２のデータ信号として出力する。

Description

光通信システム、制御回路、記録媒体及び光通信方法
　本開示は、光通信を行うための光通信システム、制御回路、記録媒体及び光通信方法に関する。
　複数の入力ポートと複数の出力ポートとの間をスイッチング可能なスイッチ装置として、特許文献１は、入力側に１：Ｎスイッチを有し、出力側にＮ：１スイッチを有する構成を開示している。当該構成では、入力ポートに入力された信号は１：Ｎスイッチの任意の出力ポートへとスイッチングされる。その後、出力ポートの側では、外部制御装置であらかじめ決定された入力ポートからのみの信号を取り出すようにＮ：１スイッチで選択が行われ、出力ポートから信号が取り出される。
　特許文献１は、入力側で１：Ｎスイッチの代わりに１：Ｎ電力ディバイダを用いる方法、及び出力側でＮ：１スイッチの代わりにＮ：１電力コンバイナを用いる方法も開示している。電力ディバイダ及び電力コンバイナは、アクティブ素子で実現される場合もあるが、パッシブ素子によって実現することも可能である。電力ディバイダ及び電力コンバイナがパッシブ素子で実現される場合、パッシブ素子で電力が消費されないという観点で、１：Ｎ電力ディバイダ及びＮ：１電力コンバイナを用いる方法は、１：Ｎスイッチ及びＮ：１スイッチを用いる方法と比較して低消費電力化が可能である。
　特許文献２は、入出力ポートにデータを蓄えるメモリを保持し、複数の切替モジュールを格子状に配置することで任意の入力ポートから任意の出力ポートへの低遅延でのスイッチングを可能にするという構成を開示している。当該構成には、デジタル信号を可能な限り低遅延でスイッチングすることができるという利点がある。
　特許文献３は、光カプラを用いて光ファイバ伝送路で波長軸及び時間軸において多元接続された信号を合分岐し、任意の入力ノードから任意の出力ノードへスイッチングする構成を開示している。当該構成には、光ファイバが持つ広帯域性を十分に活かしながら、スイッチング機能も実現することができるという利点がある。
特表２０２１－５０３１９３号公報 特許第６６５６４６６号公報 国際公開第２０２１／００９８６９号
　特許文献１は、スイッチング機能を実現する場合に１：Ｎスイッチ若しくはＮ：１スイッチ、又は１：Ｎスイッチ及びＮ：１スイッチを有すスイッチ装置を開示している。これらのスイッチは外部電源を必要とするアクティブ素子であるので、上記のスイッチ装置には、消費電力が増大するとともに、信頼性が低下するという問題がある。
　更に言うと、特許文献１に記載されているスイッチ装置は、入力された高周波信号をデジタル化せずにスイッチングするベンドパイプ型の衛星で用いられるスイッチ装置である。そのため、特許文献１に記載されているスイッチ装置には、給電設備などの周辺機器を含めて装置が大型化してしまうという課題もある。
　特許文献２に記載されているスイッチ装置は、入力された高周波信号をＡＤＣ（Analog-to-Digital　Converter）を用いてデジタル化してスイッチングする。そのため、特許文献２に記載されているスイッチ装置には、装置の大型化という観点では利点がある一方、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable　Gate　Array）などの高集積電子回路を用いたスイッチ機能により、消費電力が増加してしまうという課題がある。高集積電子回路には、信頼性という観点でパッシブ素子と比較して劣るという問題がある。
　特許文献３に記載されているスイッチ装置には、すべての送信ノードの信号を一つの光ファイバに集約して信号を伝搬させるため、信号を多重するほど１信号当たりの帯域が限られる、すなわち光ファイバ１本で伝送可能な信号容量以下にスイッチング容量を制限しなければならないという欠点がある。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、任意の入力ポートから任意の出力ポートへのスイッチングが可能で、低消費電力化及び高信頼化を実現し、かつ高効率な転送を実現する光通信システムを得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る光通信システムは、各々が、電気信号である第１のデータ信号を複数の光信号のパケット信号に変換して送信する複数の光送信装置と、各々が、複数の光送信装置のうちの一部の光送信装置から送信された複数の光信号のパケット信号と複数の光送信装置のうちの当該一部の光送信装置と異なる光送信装置から送信された複数の光信号のパケット信号とを合波し、合波によって得られる光信号のパケット信号を同一の情報の複数の光信号の送信信号に分岐させて出力する複数の光カプラとを有する。本開示に係る光通信システムは、各々が、複数の光カプラから、複数の光カプラで分岐された複数の光信号の送信信号の一つを受信し、受信した送信信号を電気信号である第２のデータ信号に変換して出力する複数の光受信装置と、複数の光送信装置及び複数の光受信装置の動作を制御する制御部とを更に有する。複数の光カプラのうちの一部の光カプラの合波数は、複数の光送信装置の数より少ない。複数の光カプラのうちの残りの光カプラの合波数は、複数の光送信装置の数と同一である。複数の光送信装置の各々は、制御部から取得した第１の制御信号に基づいて、送信する信号を他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突させないように送信する信号に通信リソースを割り当て、複数の光信号のパケット信号を送信する。複数の光受信装置の各々は、受信した送信信号を電気信号の送信信号に変換し、制御部から取得した第２の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、選択した信号部分を第２のデータ信号として出力する。
　本開示に係る光通信システムは、任意の入力ポートから任意の出力ポートへのスイッチングが可能で、低消費電力化及び高信頼化を実現し、かつ高効率な転送を実現することができるという効果を奏する。
実施の形態１に係る光通信システムの構成を示す図 実施の形態１に係る光通信システムが有する各構成要素の入出力信号の例を示す図 実施の形態１に係る光通信システムが有するＴＤＭＡ（Time　Division　Multiple　Access）信号生成部に接続された光カプラに集約されるデータの量が多く、時間領域内にすべての転送要求信号が入りきらなかった場合の状況を示す概略図 実施の形態１において、データの再送を行う状態又は転送データの遅延の増加が発生した場合の実施の形態１に係る光通信システムが有する各構成要素の入出力信号の例を示す概略図 実施の形態１に係る光通信システムが行う動作の手順を示すフローチャート 実施の形態２に係る光通信システムが行う動作の手順を示すフローチャート 実施の形態３に係る光通信システムが行う動作の手順を示すフローチャート 実施の形態１に係る光通信システムが有する制御部が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図 実施の形態１に係る光通信システムが有する制御部がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図 実施の形態１に係る光通信システムが実行する方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を示す図
　以下に、実施の形態に係る光通信システム、制御回路、記録媒体及び光通信方法を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る光通信システム１の構成を示す図である。光通信システム１は、Ｎ入力×Ｊ出力の構成を持ち、任意の入力ポートからの信号を、任意の出力ポートにスイッチングすることができる機能を持つ。光通信システム１は、制御部１００と、ＴＤＭＡ信号生成部２００－１～２００－Ｎと、光送信器３０１－１～３０Ｎ－（Ｍ＋１）と、光アンプ４００－１～４００－Ｎと、光カプラ５０１－１～５０（Ｌ＋１）と、光受信器６０１１－１～６０Ｊ（Ｌ＋１）と、ＴＤＭＡ信号選択部７００－１～７００－Ｊとを有する。Ｎ、Ｍ、Ｌ、Ｋ及びＪはいずれも、２以上の整数である。Ｌ及びＫはいずれも、Ｎより小さい。なお、以下では、光通信システム１が有する各構成要素に符号が付与されない場合がある。
　光送信器３０１－１～３０Ｎ－（Ｍ＋１）は、複数の光送信装置の例である。複数の光送信器の各々は、電気信号である第１のデータ信号を複数の光信号のパケット信号に変換して送信する。光カプラ５０１－１～５０（Ｌ＋１）は、複数の光カプラの例である。複数の光カプラの各々は、複数の光送信器のうちの一部の光送信器から送信された複数の光信号のパケット信号と複数の光送信器のうちの当該一部の光送信器と異なる光送信器から送信された複数の光信号のパケット信号とを合波し、合波によって得られる光信号のパケット信号を同一の情報の複数の光信号の送信信号に分岐させて出力する。
　光受信器６０１１－１～６０Ｊ（Ｌ＋１）は、複数の光受信装置の例である。複数の光受信器の各々は、複数の光カプラから、複数の光カプラで分岐された複数の光信号の送信信号の一つを受信し、受信した送信信号を電気信号である第２のデータ信号に変換して出力する。制御部１００は、複数の光送信器及び複数の光受信器の動作を制御する。複数の光カプラのうちの一部の光カプラの合波数は、複数の光送信器の数より少ない。複数の光カプラのうちの残りの光カプラの合波数は、複数の光送信器の数と同一である。
　複数の光送信器の各々は、制御部１００から取得した第１の制御信号に基づいて、送信する信号を他の光送信器から送信される光信号のパケット信号に衝突させないように送信する信号に通信リソースを割り当て、複数の光信号のパケット信号を送信する。複数の光受信器の各々は、受信した送信信号を電気信号の送信信号に変換し、制御部１００から取得した第２の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、選択した信号部分を第２のデータ信号として出力する。
　光アンプ４００－１～４００－Ｎのいずれかは、複数の光送信器のうちの、複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数と同じ合波数を有する光カプラに接続される光送信器の出力部に位置する光アンプである。なお、光通信システム１は、複数の光送信器のうちの、複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数と同じ合波数を有する光カプラに接続される光送信器の入力部に位置する光アンプを有してもよい。光通信システム１は、複数の光送信器及び複数の光受信器のうちの、複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数と同じ合波数を有する光カプラに接続される光送信器及び光受信器の入力部及び出力部に位置する光アンプを有してもよい。
　複数の光送信器及び複数の光受信器のうちの、複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数と同じ合波数を有する光カプラに接続される光送信器及び光受信器の伝送速度は、複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数より少ない合波数を有する光カプラに接続される光送信器及び光受信器の伝送速度より低速である。
　制御部１００は、複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数より少ない合波数を有する光カプラで合波可能な総光信号の量を解析し、総光信号を当該光カプラで合波することができる場合には総光信号を当該光カプラへ送信させて、総光信号を当該光カプラで合波することができない場合には当該複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数と同じ合波数を有する光カプラへ総光信号を送信させる内容の第１の制御信号を複数の光送信器の各々に出力する機能を有する。
　複数の光送信器及び複数の光受信器の各々は、パケット信号を送信も受信も行っていない時間帯に動作を停止する。
　以下に、光通信システム１が有する各構成要素について更に説明する。
　ＴＤＭＡ信号生成部は、接続される光カプラでの入力接続数が異なる光送受信器群を持つ。例えばＴＤＭＡ信号生成部２００－１に着目すると、光カプラ入力数がＫである光カプラ５０１－１～５０１－Ｍに接続される光送信器３０１－１～３０１－Ｍが、一つ目の光送信器群である。光カプラ入力数がＮである光カプラ５０（Ｌ＋１）に接続される光送信器３０１－（Ｍ＋１）が、二つ目の光送信器群である。
　二つ目の光送信器群については、光送信器３０１－（Ｍ＋１）の一つの光送信器しか図示されていないが、一つ目の光送信器群のように２以上の任意の整数の個数の光送信器が並列に配置されてもよい。二つ目の光送信器群が並列に配置された複数の光送信器を有する場合、光アンプ４００－１から光アンプ４００－Ｎまでの複数の光アンプ及び光カプラ５０（Ｌ＋１）も並列化され、光受信器６０１（Ｌ＋１）から光受信器６０Ｊ（Ｌ＋１）までの複数の光受信器も並列化される。
　なお、実施の形態１では、光アンプ４００－１，４００－２，・・・，４００－Ｎは、光送信器の直後に配置されているが、光カプラ５０（Ｌ＋１）の出力側、すなわち光受信器６０１（Ｌ＋１），６０２（Ｌ＋１），・・・，６０Ｊ（Ｌ＋１）の側に配置されてもよい。光アンプ４００－１，４００－２，・・・，４００－Ｎは、光カプラの入力側又は出力側の片側のみならず、入力側及び出力側の両側に配置されてもよい。
　ＴＤＭＡ信号生成部２００－１～２００－Ｎの各々は、入力される信号を他のＴＤＭＡ信号生成部で生成される時分割多重信号と時間軸上で衝突させないようにタイミングを調整して時間軸上での間欠的な信号に変換し、接続されている各光送信器に信号を受け渡す。例えば、ＴＤＭＡ信号生成部２００－１は、光送信器３０１－１～３０１－（Ｍ＋１）に信号を受け渡す。ＴＤＭＡ信号生成部２００－１～２００－Ｎの各々が出力する電気信号は、間欠的な信号部分以外は、無信号を示す“０”が続く信号であってもよいし、無信号を示すアイドル信号、例えば“１０”の交番信号であってもよい。
　通常、ＴＤＭＡ信号生成部と光送信器とはキャパシタを使用したＡＣ（Alternating　Current）結合で結合されるため、ＤＣ（Direct　Current）ドリフトを避けるためにＤＣバランスのとれたアイドル信号を挿入することが一般的である。この場合、どの部分が間欠的な信号部分で、どの部分がそれ以外のアイドル信号なのかを示すゲート信号も別信号ラインにて併せて光送信器に渡される。ゲート信号は、ＴＤＭＡ信号生成部から光送信器に渡されてもよいし、全体を制御する制御部１００から光送信器に渡されてもよい。
　光送信器は、対応するＴＤＭＡ信号生成部から入力された電気信号を光信号に変換し、光ファイバ網に光信号を送出する。例えば、光送信器３０１－１～３０１－（Ｍ＋１）の各々は、ＴＤＭＡ信号生成部２００－１から入力された電気信号を光信号に変換し、光ファイバ網に光信号を送出する。光送信器は、対応するＴＤＭＡ信号生成部から受け取った信号を光信号化する時間領域のみ発光し、それ以外の時間領域ではその他の光送信器からの信号に干渉しないよう無発光状態に遷移する。
　図２は、実施の形態１に係る光通信システム１が有する各構成要素の入出力信号の例を示す図である。入出力信号の前提として、ＴＤＭＡ信号生成部２００－１からＴＤＭＡ信号選択部７００－１へと信号が受け渡される場合、ＴＤＭＡ信号生成部２００－１～２００－Ｋのすべてにおいて転送すべき信号が発生する一方、光送信器３０１－（Ｍ＋１）へは信号を転送しない状況を考える。
　ＴＤＭＡ信号生成部への入力信号は、一定の電圧の振幅の連続信号である。ＴＤＭＡ信号生成部は、ある時間領域又はある信号ブロック領域で入力信号を切り取り、各光送信器へ信号を渡すために入力信号をパケット化すると共に、それに伴って伝送速度を高速化する。図２では、分かりやすさを重視して、時間領域で入力信号を区切る場合の様子が示されている。ＴＤＭＡ信号生成部は、入力された信号を時間領域Ｔｃで区切る。時間領域Ｔｃで区切られた入力信号はすべて、ＴＤＭＡ信号選択部７００－１に渡される。
　その後、各光送信器からの出力の伝送速度が上がりすぎないように、各ＴＤＭＡ信号生成部は信号をＭ個に分割する。例えばＴｃ＝１ｍｓｅｃかつＭ＝８の場合、各ＴＤＭＡ信号生成部は信号を１ｍｓｅｃ／８＝０．１２５ｍｓｅｃ毎に分割する。各ＴＤＭＡ信号生成部は、分割によって得られた信号を他のＴＤＭＡ信号生成部からの信号と時間領域Ｔｃで衝突させないように高速化する。各ＴＤＭＡ信号生成部は、時間領域で考えると入力信号を圧縮する。
　例えば、同一ファイバ線路上に接続されるＴＤＭＡ信号生成部の並列数Ｋが２であって光通信システム１がノンブロッキング処理を行う場合、光送受信器１台当たりの信号の時間幅Ｔｐは、１ｍｓｅｃ／２＝０．５ｍｓｅｃとなる。なお、同一ファイバ線路上に多重される入力ポート数が例え２ポートより多かったとしても、同時にスイッチングするポート数が少なければ、上記の０．５ｍｓｅｃという信号時間幅を延ばしても信号の衝突を回避することができる。また、図２では、１台のＴＤＭＡ信号生成部に接続された光受信器に渡される信号の時間幅はすべて同一かつ同タイミングで発生するが、他のＴＤＭＡ信号生成部からの信号と光ファイバ網上で衝突しなければ、光受信器に渡される信号については、時間幅は、異なっていてもよいし、同じタイミングで発生しなくてもよい。
　図２では、光送信器の出力信号はすべて“１”と表記されているが、これはＴＤＭＡ信号生成部２００－１からの出力を表すためであり、並列に表記されているパケットの内容はすべて異なる。例えば、光送信器３０１－１からの出力パケットはＴＤＭＡ信号生成部２００－１の入力信号の相対時間０ｍｓｅｃから０．１２５ｍｓｅｃまでの信号を示し、光送信器３０１－２からの出力パケットは同相対時間０．１２５ｍｓｅｃから０．２５ｍｓｅｃまでの信号を示す。
　上述の例において、各光送信器３０１－１～３０１－Ｍからの出力は光カプラ５０１－１～５０１－Ｍに入力されて合波される。ここで、光カプラは各々、Ｋ入力ポートと、Ｊ出力ポートとを持つものとする。Ｋは、２以上でＮより小さい整数である。Ｋが２以上でＮより小さい整数であるので、光カプラの入力ポート数を減らし、一つの光送信器に割り当てることができる時間幅を広くすることができる。当該時間幅は、図２のＴｐである。
　図２の右から２番目の列に、光カプラで合波された後に、ＴＤＭＡ信号選択部７００－１に接続された光受信器６０１１－１～６０１Ｌ－Ｍまでのパケット列が示されている。なお、図の簡略化のため光受信器６０１Ｌ－Ｍは図示されていないが、光受信器６０１Ｌ－Ｍは、図１の光受信器６０１Ｌ－１が囲まれていて破線で示されている四角形の領域の内部に用意されている。なお、光カプラ５０１－１～５０Ｌ－Ｍの各々は、入力された信号を分波して他の光受信器にも信号を渡すため、光受信器６０１１－１～６０１Ｌ－Ｍまでのパケット列は、ＴＤＭＡ信号選択部７００－２から７００－Ｊまでに接続された光受信器６０２１－１～６０２Ｌ－Ｍから光受信器６０Ｊ１－１～６０ＪＬ－Ｍでも受信される。
　上述の例に倣うと、一番上の行に示されたパケット列については、“１”と記載されたパケットにはＴＤＭＡ信号生成部２００－１の入力信号の相対時間０ｍｓｅｃから０．１２５ｍｓｅｃまでの信号が入っており、“２”と記載されたパケットにはＴＤＭＡ信号生成部２００－２の入力信号の相対時間０ｍｓｅｃから０．１２５ｍｓｅｃまでの信号が入っており、“Ｋ”と記載されたパケットにはＴＤＭＡ信号生成部２００－Ｋの入力信号の相対時間０ｍｓｅｃから０．１２５ｍｓｅｃまでの信号が入っており、合計で１ｍｓｅｃの周期となっている。
　図２には示されていないが、その次に来るべき光受信器６０１１－２，６０２１－２，・・・，６０Ｎ１－２に入力されるパケット列には、同相対時間０．１２５ｍｓｅｃから０．２５ｍｓｅｃまでの信号が入っている。光通信システム１は、上述の通りにパケット列を生成するので、すべてのＴＤＭＡ信号選択部に対して、任意のＴＤＭＡ信号生成部から入力される信号を相対時間０ｍｓｅｃから１ｍｓｅｃまでの信号に再構成することとＴＤＭＡ信号を選択することとが可能になる。なお、ここまではすべてのパケットが同じ相対時間幅の信号を有するパケットであることが想定されている。しかしながら、パケットは、ＴＤＭＡ信号生成部別に異なる時間幅の信号を有するパケットであってもよい。
　光受信器６０１１－１～６０１Ｌ－Ｍの各々は、入力された光信号を電気信号へ変換する。ここで、ある光受信器へ入力されるパケット列に関して、各光送信器から光受信器への伝送路損失又は光送信器の出力光パワーが異なる場合、パケット間の光レベルに差が生じる。この光レベルの差は光受信器の光電変換利得を変化させずに吸収することができる、すなわち信号を一定の電圧の振幅の信号に変換することができる場合もあり得るが、構成によっては光電変換利得をパケット毎に変更する必要がでてくる場合もあり得る。
　また、異なる光送信器間において受信端でのパケット毎の信号の位相を完全に合わせることは困難であるため、相対的な位相は、異なるのが一般的である。例えばＮＲＺ（Non-Return　to　Zero）信号が用いられる場合、立上りの位相と立下りエッジの位相とは、異なるのが一般的である。その場合、信号ロスが発生しないよう光レベル差又は位相差を吸収するために光受信器の状態をパケット毎に最適化する必要がある。このため、各パケットの先頭には、プリアンブルパタンが挿入される。例えば１０Ｇｂｐｓ級のシステムであるＸＧＳ－ＰＯＮ（10Gigabit　capable　symmetric　Passive　Optical　Network）を規定したＩＴＵ－Ｔ（International　Telecommunication　Union　Telecommunication　Standardization　Sector）　Ｇ．９８０７．１では、プリアンブル長として１２８.６ｎｓから６１０．９ｎｓまでの長さが規定されており、システム構成に合わせて適切なプリアンブルパタンが挿入されればよい。プリアンブル長が長いほど、光送信器及び光受信器に求められる最適化時間は緩和されるが、所望のスイッチング能力を維持するために伝送速度又は時間圧縮率の向上が求められる。
　光受信器によって光電変換された電気信号については、制御部１００からＴＤＭＡ信号選択部にあらかじめ入力された制御信号に従って、必要な宛先の信号のみが抽出され、それ以外の信号は破棄される。その後、ＴＤＭＡ信号選択部は、時間的に間欠な抽出信号を時間的に連続する信号へ変換し、伝送速度を後段に接続されるシステムに合わせて変換して信号を送出する。
　このような制御を行うために必要な制御情報と、光通信システム１の全体が同期して動作するための基準クロックとは、制御部１００からＴＤＭＡ信号生成部とＴＤＭＡ信号選択部とに供給される。なお、図２には示されていないが、制御部１００は、その他の必要な制御信号を各光送信器及び各光受信器に供給してもよい。上記のその他の必要な制御信号は、例えば光送信器の状態遷移信号である。また、図２では制御部１００がその他の構成要素に対して信号を供給するラインのみが示されているが、必要に応じて各構成要素は、状態情報を、例えば故障情報を制御部１００に対して送信し、制御部１００は、状態情報をもとにパケット信号の割り振り又は宛先を変更してもよい。
　上述の方法が、ＴＤＭＡ信号生成部２００－１からＴＤＭＡ信号選択部７００－１に対して信号が転送される場合に光送信器３０１－（Ｍ＋１）を用いないときの信号転送方法である。以下に、光送信器３０１－（Ｍ＋１）も用いた場合の信号転送方法を説明する。なお、光送信器３０１－（Ｍ＋１）を用いた場合でも、特に断りのない限り、上述の説明の内容は維持される。
　図３は、実施の形態１に係る光通信システム１が有するＴＤＭＡ信号生成部２００－１に接続された光カプラ５０１－１～５０１－Ｍに集約されるデータの量が多く、時間領域Ｔｃ内にすべての転送要求信号が入りきらなかった場合の状況を示す概略図である。この場合、時間領域Ｔｃ内にすべてのＴＤＭＡ信号生成部２００－１～２００－Ｋのデータを入れ込むことができないため、溢れたデータを破棄するか、図示されている時間領域Ｔｃの次の時間領域までＴＤＭＡ信号生成部内で溢れたデータをバッファリングするか、を行う必要がある。データを破棄する場合、ＴＤＭＡ信号生成部とＴＤＭＡ信号選択部との間でデータの再送を行う必要性が発生し、データをバッファリングする場合、転送データの遅延の増加が発生する。
　上述の状態が発生した場合、本状態が発生した光カプラ群以外の光カプラ群で集約されるデータの量が比較的少ないことを仮定する。本状態が発生した光カプラ群の例は５０１－１～５０１－Ｍであり、本状態が発生した光カプラ群以外の光カプラ群の例は光カプラ５０２－１～５０２－Ｍ，５０３－１～５０３－Ｍ，・・・，５０Ｌ－１～５０Ｌ－Ｍである。図４は、実施の形態１において、データの再送を行う状態又は転送データの遅延の増加が発生した場合の実施の形態１に係る光通信システム１が有する各構成要素の入出力信号の例を示す概略図である。
　この場合、光カプラ５０２－１～５０２－Ｍ，５０３－１～５０３－Ｍ，・・・，５０Ｌ－１～５０Ｌ－Ｍに接続されるＴＤＭＡ信号生成部の各々は、Ｍ＋１番目の光送信器にデータを転送せずとも、所望のＴＤＭＡ信号選択部へ信号を転送することができる。一方、転送データ溢れを回避するために光送信器３０１－（Ｍ＋１）も考慮して、ＴＤＭＡ信号生成部２００－１は信号を分割する。そのようにすると、光受信器６０１（Ｌ＋１），６０２（Ｌ＋１），・・・，６０Ｊ（Ｌ＋１）に入力される信号については、光ファイバ伝送線路上では、光送信器３０１－（Ｍ＋１）からの信号のみ、又は限られた光送信器からの信号のみが時間軸上に多重されることになるため、光送信器３０１－（Ｍ＋１）に割り当てることができる時間幅Ｔｐ’は、時間幅Ｔｐより増加させることができる可能性が高くなる。
　一般的に、複数の入力ポートと複数の出力ポートとを有するスイッチでは、ポート数が増加するほどすべてのポートに均一にデータが入力されるという時間帯より任意のポートにはデータが入出力されるが、それ以外のポートにはデータが入出力されないという時間帯の方が多い。よって、図１に示されるように限られた入力ポートからデータを集約するだけでなく、すべての入力ポートからデータを集約する方が統計多重効果によるデータの時間領域を長く取りやすくなるという利点がある。当該時間領域は、図４でのＴｐ’である。
　しかしながら、全入力ポートと全出力ポートとを光カプラで接続した場合、入力ポート数Ｎと出力ポート数Ｊとのうちの数値が大きい方で合分岐損失が決定される。よって、図１に示されるように、光通信システム１は、光アンプ４００－１～４００－Ｎを有することで、光カプラ５０（Ｌ＋１）で発生する損失を補償し、光受信器にて信号を再生することができるだけの光受信パワーを確保する。
　なお、光送信器の出力光パワーと光受信器の受光感度とのうちのどちらか一方又は両方が高い場合、光アンプがなくても光受信器が信号を再生することができるため、そのような場合、光アンプ４００－１～４００－Ｎを削除して、光送信器を光カプラに直接接続する構成が取られてもよい。
　また、光送信器３０１－（Ｍ＋１），３０２－（Ｍ＋１），・・・，３０Ｎ－（Ｍ＋１）と、光受信器６０１（Ｌ＋１），６０２（Ｌ＋１），・・・，６０Ｊ（Ｌ＋１）とは、それら以外の光送信器及び光受信器より伝送速度を低くしてもよい。例えば、光送信器３０１－（Ｍ＋１），３０２－（Ｍ＋１），・・・，３０Ｎ－（Ｍ＋１）、及び光受信器６０１（Ｌ＋１），６０２（Ｌ＋１），・・・，６０Ｊ（Ｌ＋１）の伝送速度を、それら以外の光送信器及び光受信器の伝送速度の１／１０にすることで、光受信の受信感度を１０から１５ｄＢ向上させることができる。この場合、光アンプ４００－１，４００－２，・・・，４００－Ｎを用いなくても信号の伝送が可能となる入力ポート数Ｎ及び出力ポート数Ｊを多くすることができる。
　伝送速度が低下された光送信器及び光受信器についても、前述した通り各ＴＤＭＡ信号生成部及び各ＴＤＭＡ信号選択部に接続される光送信器及び光受信器の数は２以上の整数値であってもよく、複数の光送信器及び複数の光受信器の各々は並列に配置されてもよい。
　ここで、実施の形態１ではどのような場合に光送信器３０１－（Ｍ＋１），３０２－（Ｍ＋１），・・・，３０Ｎ－（Ｍ＋１）に転送データを割り当てるのかを図５のフローチャートを用いて説明する。図５は、実施の形態１に係る光通信システム１が行う動作の手順を示すフローチャートである。本フローチャートが示す動作は、データを割り当てる時間領域Ｔｃ毎に行われる。
　制御部１００は、時間領域Ｔｃ毎に、Ｋ入力光カプラ群、すなわちＴＤＭＡ信号生成部２００－１にとっては光カプラ５０１－１，５０１－２，・・・，５０１－ＭのＭ個の光カプラの合流後にどの程度の時間幅Ｔｐを割り当てることができるのかを計算する（Ｓ１）。つまり、ステップＳ１において、制御部１００は、未計算のＫ入力光カプラ群で合流される総データ量を計算する。ステップＳ１における計算は、全ＴＤＭＡ信号生成部２００－１～２００－Ｎから全ＴＤＭＡ信号選択部７００－１～２００－Ｊに対してどのようにスイッチングを行うべきかを制御部１００があらかじめ把握できているために可能となる。制御部１００がスイッチング情報を把握するためには、スイッチング情報が光通信システム１の外部から制御部１００に入力されていてもよいし、各ＴＤＭＡ信号生成部が、入力された信号のヘッダ情報から宛先ＴＤＭＡ信号選択部情報を読み取り、制御部１００に対して宛先情報と転送データ量とを受け渡してもよい。
　制御部１００は、計算したＫ入力光カプラ群の合流後の総データ量が、あらかじめ設定されたＴＤＭＡ信号を転送可能な第１閾値より少ないか否かを判断する（Ｓ２）。Ｋ入力光カプラ群の例は、光カプラ５０１－１，５０１－２，・・・，５０１－Ｍである。総データ量が第１閾値より少ないと制御部１００によって判断された場合（Ｓ２でＹｅｓ）、光送信器はＫ入力光カプラ群に全データを送信する（Ｓ３）。第１閾値は、時間領域Ｔｃの中で各ＴＤＭＡ信号の先頭に付加すべきプリアンブルの長さ、パケット間隔に必要な時間、及び伝送するために必要な符号化に関連する情報を除いた値として決定することができる。伝送するために必要な符号化に関連する情報の例は、１０Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）で規定されているような６４Ｂ／６６Ｂ伝送路符号、又は前方誤り訂正符号が用いられる場合のパリティビットである。
　他方、制御部１００は、計算したＫ入力光カプラ群の合流後の総データ量が第１閾値以上であると判断した場合（Ｓ２でＮｏ）、Ｋ入力光カプラ群に接続された各ＴＤＭＡ信号生成部から溢れることになるデータの総量を計算し、保持する（Ｓ４）。例えば、Ｋ入力光カプラ群は光カプラ５０１－１，５０１－２，・・・，５０１－Ｍであり、ＴＤＭＡ信号生成部はＴＤＭＡ信号生成部２００－１，２００－２，・・・，２００－Ｋである。
　制御部１００は、上述の計算と同様の計算を、他のＫ入力光カプラ群についても行う。他のＫ入力光カプラ群の例は、光カプラ５０２－１，５０２－２，・・・，５０２－Ｍである。つまり、制御部１００は、上述の計算と同様の計算を、最後のＫ入力光カプラ群まで順次行う。最後のＫ入力光カプラ群は、光カプラ５０Ｌ－１，５０Ｌ－２，・・・，５０Ｌ－Ｍである。
　具体的には、制御部１００は、ステップＳ３及びステップＳ４の動作を行った後、すべてのＫ入力光カプラ群について計算を行ったか否かを判断する（Ｓ５，Ｓ６）。制御部１００は、すべてのＫ入力光カプラ群について計算を行っていないと判断した場合（Ｓ５，Ｓ６でＮｏ）、ステップＳ１の動作を実行する。制御部１００がすべてのＫ入力光カプラ群について計算を行ったと判断した場合（Ｓ５でＹｅｓ）、光通信システム１は第１の動作を終了する。
　つまり、全Ｋ入力光カプラ群について、総データ量が第１閾値より少ない場合、制御部１００は計算を終了し、光通信システム１の動作は次の時間領域Ｔｃを待つモードへと遷移する。他方、Ｋ入力光カプラ群の中で一つでも総データ量が第１閾値以上である場合、すなわち、制御部１００は、すべてのＫ入力光カプラ群について計算を行ったと判断した場合（Ｓ６でＹｅｓ）、すべてのＫ入力光カプラ群から溢れたデータの総量が第２閾値より少ないか否かを判断する（Ｓ７）。第２閾値は、Ｎ入力光カプラ群でＴＤＭＡ信号を転送可能なあらかじめ設定された閾値である。
　溢れたデータの総量が第２閾値より少ないと制御部１００によって判断された場合（Ｓ７でＹｅｓ）、光送信器は、Ｋ入力光カプラ群とＮ入力光カプラ群とにすべてのデータを送信する（Ｓ８）。第２閾値は、第１閾値と同じく、時間領域Ｔｃの中で各ＴＤＭＡ信号の先頭に付加すべきプリアンブルの長さ、パケット間隔に必要な時間、及び伝送するために必要な符号化に関連する情報を除いた値として決定することができる。符号化に関連する情報の例は、１０Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）で規定されているような６４Ｂ／６６Ｂ伝送路符号、又は前方誤り訂正符号が用いられる場合のパリティビットである。
　他方、溢れたデータの総量が第２閾値以上であると制御部１００によって判断された場合（Ｓ７でＮｏ）、光送信器は、割り当て可能な最大の量のデータをＫ入力光カプラ群とＮ入力光カプラ群とへ割り当てて送信し、割り当てることができなかった残データについては、次の時間領域Ｔｃまで待機して、優先的に転送データとして割り当てる（Ｓ９）。
　実施の形態１に係る光通信システム１は、図５のフローチャートが示す動作を行うことで、ある特定のＫ入力光カプラ群に接続されたＴＤＭＡ信号生成部にのみ入力データが集中し、それ以外のＴＤＭＡ信号生成部にデータがそれほど入力されない場合でも、全体でのデータの転送を効率よく行うことができる。更に言うと、光通信システム１は、信号の合分岐のいずれについてもパッシブ素子である光カプラを有することにより、任意の入力ポートから任意の出力ポートへのスイッチングが可能で、低消費電力化及び高信頼化を実現し、かつ高効率な転送を実現することができる。
実施の形態２．
　上述のように、実施の形態１では、ＴＤＭＡ信号生成部に入力された信号をＫ入力光カプラ群にまず分配し、溢れた信号をＮ入力光カプラ群に分ける方法を説明した。しかしながら、実施の形態１の方法と異なる方法で信号を分配してもよい。実施の形態２では、信号の優先度に応じて信号を振り分ける方法を説明する。実施の形態２では、実施の形態１との相違点を主に説明する。
　実施の形態２では、どのような場合に光送信器３０１－（Ｍ＋１），３０２－（Ｍ＋１），・・・，３０Ｎ－（Ｍ＋１）に転送データを割り当てるのかを図６のフローチャートを用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る光通信システム１が行う動作の手順を示すフローチャートである。なお、制御部及びＴＤＭＡ信号生成部からＴＤＭＡ信号選択部までの構成は、実施の形態１で説明した構成と同一である。
　実施の形態１と同じく、制御部１００は、時間領域Ｔｃ毎に、Ｋ入力光カプラ群、すなわちＴＤＭＡ信号生成部２００－１にとっては光カプラ５０１－１，５０１－２，・・・，５０１－ＭのＭ個の光カプラの合流後にどの程度の時間幅Ｔｐを割り当てることができるのかを計算する。制御部１００が行う上述の計算は、全ＴＤＭＡ信号生成部２００－１～２００－Ｎから全ＴＤＭＡ信号選択部７００－１～２００－Ｊに対してどのようにスイッチングを行うべきかを制御部１００があらかじめ把握できているために可能となる。制御部１００がスイッチング情報を把握するために、スイッチング情報が光通信システム１の外部から制御部１００に入力されていてもよいし、各ＴＤＭＡ信号生成部が、入力された信号のヘッダ情報から宛先ＴＤＭＡ信号選択部情報を読み取り、制御部１００に対して宛先情報と転送データ量とを受け渡してもよい。
　制御部１００は、計算する割り当て時間幅Ｔｐの算出根拠として、実施の形態２ではデータの優先度を用いる。まず、光送信器は、あるＫ入力光カプラ群へ高優先データを送信する（Ｓ１１）。Ｋ入力光カプラ群の例は、光カプラ５０１－１，５０１－２，・・・，５０１－Ｍである。ここで、高優先データの量はＫ入力光カプラ群へ転送することができるデータの量を超えないことを仮定する。もし高優先データの量が当該量を超えてしまった場合、制御部１００は、調整を行い、高優先権を取り消すか、次の時間領域Ｔｃまで待つ。
　高優先データがＫ入力光カプラ群に送信された後、制御部１００は、Ｋ入力光カプラ群にデータ割り当ての空き時間があるか否かを判断する（Ｓ１２）。制御部１００は、Ｋ入力光カプラ群にデータ割り当ての空き時間があると判断した場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、Ｋ入力光カプラ群へ転送可能な低優先データの量を計算する（Ｓ１３）。低優先データは、高優先データ以外のデータである。制御部１００は、低優先データの量があらかじめ設定されたＴＤＭＡ信号を転送可能な第１閾値を超えていないかを判断する（Ｓ１４）。つまり、ステップＳ１４において、制御部１００は、低優先データについての総データ量が第１閾値より少ないか否かを判断する。
　低優先データについての総データ量が第１閾値より少ないと制御部１００によって判断された場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、光送信器は、Ｋ入力光カプラ群へ全低優先データを送信する（Ｓ１５）。ここで、第１閾値は、時間領域Ｔｃの中で各ＴＤＭＡ信号の先頭に付加すべきプリアンブルの長さ、パケット間隔に必要な時間、及び伝送するために必要な符号化に関連する情報を除いた値として決定することができる。伝送するために必要な符号化に関連する情報の例は、１０Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）で規定されているような６４Ｂ／６６Ｂ伝送路符号、又は前方誤り訂正符号が用いられる場合のパリティビットである。
　制御部１００は、高優先データを割り当てただけでＫ入力光カプラ群に空き時間がないと判断した場合（Ｓ１２でＮｏ）、及び低優先データについての総データ量が第１閾値以上であると判断した場合（Ｓ１４でＮｏ）、Ｋ入力光カプラ群に接続された各ＴＤＭＡ信号生成部から溢れることになるデータの量である総データ量を計算し、保持する（Ｓ１６）。上記のＫ入力光カプラ群に接続された各ＴＤＭＡ信号生成部の例は、ＴＤＭＡ信号生成部２００－１，２００－２，・・・，２００－Ｋである。
　制御部１００は、上述の計算と同様の計算を、他のＫ入力光カプラ群についても行う。他のＫ入力光カプラ群の例は、光カプラ５０２－１，５０２－２，・・・，５０２－Ｍである。つまり、制御部１００は、上述の計算と同様の計算を、最後のＫ入力光カプラ群まで順次行う。最後のＫ入力光カプラ群は、光カプラ５０Ｌ－１，５０Ｌ－２，・・・，５０Ｌ－Ｍである。
　具体的には、制御部１００は、ステップＳ１５の動作を行った後、すべてのＫ入力光カプラ群について計算を行ったか否かを判断する（Ｓ１７）。制御部１００は、すべてのＫ入力光カプラ群について計算を行っていないと判断した場合（Ｓ１７でＮｏ）、ステップＳ１１の動作を実行する。制御部１００がすべてのＫ入力光カプラ群について計算を行ったと判断した場合（Ｓ１７でＹｅｓ）、実施の形態２に係る光通信システム１は動作を終了する。つまり、もし全Ｋ入力光カプラ群にすべてのデータが送信されれば、そこで計算は終了し、光通信システム１の動作は次の時間領域Ｔｃを待つモードへと遷移する。
　制御部１００は、ステップＳ１６の動作を行った後、ステップＳ１７の動作と同じ動作を行う（Ｓ１８）。制御部１００は、すべてのＫ入力光カプラ群について計算を行っていないと判断した場合（Ｓ１８でＮｏ）、ステップＳ１１の動作を実行する。制御部１００は、すべてのＫ入力光カプラ群について計算を行ったと判断した場合（Ｓ１８でＹｅｓ）、すべてのＫ入力光カプラ群から溢れたデータの総量があらかじめ設定されたＮ入力光カプラ群でＴＤＭＡ信号を転送可能な第２閾値を超えていないかを判断する（Ｓ１９）。
　すべてのＫ入力光カプラ群から溢れたデータの総量が第２閾値を超えていないと制御部１００によって判断された場合（Ｓ１９でＹｅｓ）、光送信器は、Ｋ入力光カプラ群とＮ入力光カプラ群とにすべてのデータを送信する（Ｓ２０）。第２閾値は、第１閾値と同じく、時間領域Ｔｃの中で各ＴＤＭＡ信号の先頭に付加すべきプリアンブルの長さ、パケット間隔に必要な時間、及び伝送するために必要な符号化に関連する情報を除いた値として決定することができる。符号化に関連する情報の例は、１０Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）で規定されているような６４Ｂ／６６Ｂ伝送路符号、又は前方誤り訂正符号が用いられる場合のパリティビットである。
　他方、溢れたデータの総量が第２閾値以上であると制御部１００によって判断された場合（Ｓ１９でＮｏ）、光送信器は、割り当て可能な最大の量のデータをＫ入力光カプラ群とＮ入力光カプラ群とへ割り当てて送信し、割り当てることができなかった残データについては、次の時間領域Ｔｃまで待機して、低優先データのなかでも優先的に転送データとして割り当てる（Ｓ２１）。
　実施の形態２では、優先度を高優先と低優先との二つに分けて説明したものの、優先度は三つ以上に分けられてもよく、その場合、データは最も高い優先度から順番にＫ入力光カプラ群に割り当てられる。
　また、Ｎ入力光カプラ群へのデータの割り当てについても、全ＴＤＭＡ信号生成部から溢れたデータの中で最も高い優先度のデータから割り当てられ、より低優先度のデータが残データとなった場合、次の時間領域Ｔｃまで待機して、同じ優先度のデータの中でも優先的に転送データとして時間が割り当てられる。
　実施の形態２により、高優先データをまず確実に転送しつつ、ある特定のＫ入力光カプラ群に接続されたＴＤＭＡ信号生成部にのみ入力データが集中し、それ以外のＴＤＭＡ信号生成部に入力データがそれほど入力されない場合にでも全体でのデータの転送を効率よく行うことが可能となる。
　以下に、実施の形態２の制御部１００について更に言及する。制御部１００は、複数の光送信器の各々によって光信号に変換される第１のデータ信号の優先度を解析し、第１のデータ信号の中の最も優先度の高いデータ信号を、複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数より少ない合波数を有する光カプラへ送信させ、制御部１００は、複数の光カプラのうちの第１のデータ信号の中の次に優先度の高いデータ信号を複数の光送信器の数より少ない合波数を有する光カプラで合波することができる場合、当該光カプラへ次に優先度の高いデータ信号を送信させて、次に優先度の高いデータ信号を当該光カプラで合波することができない場合、複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数と同じ合波数を有する光カプラへ次に優先度の高いデータ信号を送信させる内容の第１の制御信号を複数の光送信器の各々に出力する。
実施の形態３．
　上述のように、実施の形態１及び実施の形態２では、ＴＤＭＡ信号生成部に入力された信号をＫ入力光カプラ群にまず分配し、溢れた信号をＮ入力光カプラ群に分ける方法を説明した。しかしながら、異なる方法で信号を分配してもよい。実施の形態３では、光通信システム１の全体のデータの疎密具合によってデータ割り当て方法を変更する方法を説明する。実施の形態３では、実施の形態１との相違点を主に説明する。
　実施の形態３では、どのような場合に光送信器３０１－（Ｍ＋１），３０２－（Ｍ＋１），３０Ｎ－（Ｍ＋１）に転送データを割り当てるのかを図７のフローチャートを用いて説明する。図７は、実施の形態３に係る光通信システム１が行う動作の手順を示すフローチャートである。なお、制御部及びＴＤＭＡ信号生成部からＴＤＭＡ信号選択部までの構成は、実施の形態１で説明した構成と同一である。
　実施の形態１と同じく、制御部１００は、時間領域Ｔｃ毎に、Ｋ入力光カプラ群、すなわちＴＤＭＡ信号生成部２００－１にとっては光カプラ５０１－１，５０１－２，・・・，５０１－ＭのＭ個の光カプラの合流後にどの程度の時間幅Ｔｐを割り当てることができるのかを計算する。制御部１００が行う上述の計算は、全ＴＤＭＡ信号生成部２００－１～２００－Ｎから全ＴＤＭＡ信号選択部７００－１～７００－Ｊに対してどのようにスイッチングを行うべきかを制御部１００があらかじめ把握できているために可能となる。制御部１００がスイッチング情報を把握するために、スイッチング情報が光通信システム１の外部から制御部１００に入力されていてもよいし、各ＴＤＭＡ信号生成部が、入力された信号のヘッダ情報から宛先ＴＤＭＡ信号選択部情報を読み取り、制御部１００に対して宛先情報と転送データ量を受け渡してもよい。
　制御部１００は、計算する割り当て時間幅Ｔｐの算出根拠として、実施の形態３ではスイッチに接続される全ＴＤＭＡ信号生成部から送信されるデータの量を用いる。まず、制御部１００は、各ＴＤＭＡ信号生成部が送信する必要があるデータの総量である総データ量を計算する（Ｓ３１）。
　次に、制御部１００は、総データ量がＮ入力光カプラ群でＴＤＭＡ信号を転送可能なあらかじめ設定された第２閾値より少ないか否かを判断する（Ｓ３２）。総データ量が第２閾値より少ないと制御部１００によって判断された場合（Ｓ３２でＹｅｓ）、光送信器は、Ｎ入力光カプラ群にすべてのデータを送信する（Ｓ３３）。第２閾値は、時間領域Ｔｃの中で各ＴＤＭＡ信号の先頭に付加すべきプリアンブルの長さ、パケット間隔に必要な時間、及び伝送するために必要な符号化に関連する情報を除いた値として決定することができる。符号化に関連する情報の例は、１０Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）で規定されているような６４Ｂ／６６Ｂ伝送路符号、又は前方誤り訂正符号が用いられる場合のパリティビットである。
　制御部１００は、総データ量が第２閾値以上であると判断した場合（Ｓ３２でＮｏ）、Ｎ入力光カプラ群に接続された各ＴＤＭＡ信号生成部から溢れることになるデータの総量を計算し、保持する（Ｓ３４）。次に、各Ｋ入力光カプラ群について、制御部１００は、溢れたデータの量が各Ｋ入力光カプラ群でＴＤＭＡ信号を転送可能な第１閾値より少ないか否かを判断する（Ｓ３５）。溢れたデータの量が第１閾値より少ないと制御部１００によって判断された場合（Ｓ３５でＹｅｓ）、光送信器は、Ｋ入力光カプラ群とＮ入力光カプラ群とにすべてのデータを送信する（Ｓ３６）。
　第１閾値は、第２閾値と同じく、時間領域Ｔｃの中で各ＴＤＭＡ信号の先頭に付加すべきプリアンブルの長さ、パケット間隔に必要な時間、及び伝送するために必要な符号化に関連する情報を除いた値として決定することができる。符号化に関連する情報の例は、１０Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）で規定されているような６４Ｂ／６６Ｂ伝送路符号、又は前方誤り訂正符号が用いられる場合のパリティビットである。
　Ｎ入力光カプラ群と全Ｋ入力光カプラ群とにすべてのデータが送信されれば、そこで計算は終了し、光通信システム１の動作は次の時間領域Ｔｃを待つモードへと遷移する。他方、Ｋ入力光カプラ群の中で一つでも総データ量が第１閾値以上であると制御部１００によって判断された場合（Ｓ３５でＮｏ）、光送信器は、割り当て可能な最大の量のデータをＫ入力光カプラ群とＮ入力光カプラ群とへ割り当てて送信し、割り当てることができなかった残データについては、次の時間領域Ｔｃまで待機して、優先的に転送データとして割り当てる（Ｓ３７）。
　実施の形態３により、特に受信器の数が多くなるＫ入力光カプラ群へのデータの転送確率を下げることが可能となる。この結果、時間領域Ｔｃ内でデータ転送を担わないＫ入力光カプラ群へ接続される光送信器、光受信器及びＴＤＭＡ信号生成部の送信に係る構成要素、ＴＤＭＡ信号選択部の受信に係る構成要素の全部又は一部の電源をオフすることが可能となり、光通信システム１の全体での低消費電力化を実現することが可能となる。
　以下に、実施の形態３の制御部１００について更に言及する。制御部１００は、複数の光送信器に入力される第１のデータ信号の総データ量を解析し、解析により第１のデータ信号を複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数と同じ合波数を有する光カプラで合波することができる場合、第１のデータ信号を当該光カプラへ送信させて、第１のデータ信号を当該光カプラで合波することができない場合、複数の光カプラのうちの複数の光送信器の数より少ない合波数を有する光カプラへ第１のデータ信号を送信させる内容の第１の制御信号を複数の光送信器の各々に出力する。第１のデータ信号は、複数の光送信器の各々によって光信号に変換されるデータ信号である。
　図８は、実施の形態１に係る光通信システム１が有する制御部１００が処理回路８１によって実現される場合の処理回路８１を示す図である。つまり、制御部１００は、処理回路８１によって実現されてもよい。更に言うと、制御部１００は、制御回路であってもよい。処理回路８１は、専用のハードウェアである。処理回路８１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらを組み合わせたものである。
　図９は、実施の形態１に係る光通信システム１が有する制御部１００がプロセッサ８２によって実現される場合のプロセッサ８２を示す図である。つまり、制御部１００の機能は、メモリ８３に格納されるプログラムを実行するプロセッサ８２によって実現されてもよい。プロセッサ８２は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、処理システム、演算システム、マイクロプロセッサ、又はＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）である。図９には、メモリ８３も示されている。
　制御部１００の機能がプロセッサ８２によって実現される場合、当該機能は、プロセッサ８２と、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせとによって実現される。ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ８３に格納される。プロセッサ８２は、メモリ８３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部１００の機能を実現する。
　制御部１００の機能がプロセッサ８２によって実現される場合、光通信システム１は、制御部１００によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ８３を有する。メモリ８３に格納されるプログラムは、制御部１００が実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
　メモリ８３は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read-Only　Memory）等の不揮発性若しくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital　Versatile　Disk）等である。
　制御部１００の複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、制御部１００の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。
　実施の形態２及び実施の形態３の各制御部１００は、処理回路によって実現されてもよい。当該処理回路は、処理回路８１と同様の処理回路である。実施の形態２及び実施の形態３の各制御部１００は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。当該メモリは、メモリ８３と同様のメモリである。当該プロセッサは、プロセッサ８２と同様のプロセッサである。
　図１０は、実施の形態１に係る光通信システム１が実行する方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体８４を示す図である。すなわち、記録媒体８４は、複数の光送信器の各々が、電気信号である第１のデータ信号を複数の光信号のパケット信号に変換して送信する手順と、複数の光カプラの各々が、複数の光送信器のうちの一部の光送信器から送信された複数の光信号のパケット信号と複数の光送信器のうちの当該一部の光送信器と異なる光送信器から送信された複数の光信号のパケット信号とを合波し、合波によって得られる光信号のパケット信号を同一の情報の複数の光信号の送信信号に分岐させて出力する手順とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。記録媒体８４は、複数の光受信器の各々が、複数の光カプラから、複数の光カプラで分岐された複数の光信号の送信信号の一つを受信し、受信した送信信号を電気信号である第２のデータ信号に変換して出力する手順と、制御部が、複数の光送信器及び複数の光受信器の動作を制御する手順とを更にコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。記録媒体８４は、複数の光送信器の各々が、制御部から取得した第１の制御信号に基づいて、送信する信号を他の光送信器から送信される光信号のパケット信号に衝突させないように送信する信号に通信リソースを割り当て、複数の光信号のパケット信号を送信する手順と、複数の光受信器の各々が、受信した送信信号を電気信号の送信信号に変換し、制御部から取得した第２の制御信号に基づいて、電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、選択した信号部分を第２のデータ信号として出力する手順とを更にコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。複数の光カプラのうちの一部の光カプラの合波数は、複数の光送信器の数より少ない。複数の光カプラのうちの残りの光カプラの合波数は、複数の光送信器の数と同一である。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。
　１　光通信システム、８１　処理回路、８２　プロセッサ、８３　メモリ、８４　記録媒体、１００　制御部、２００－１～２００－Ｎ　ＴＤＭＡ信号生成部、３０１－１～３０Ｎ－（Ｍ＋１）　光送信器、４００－１～４００－Ｎ　光アンプ、５０１－１～５０（Ｌ＋１）　光カプラ、６０１１－１～６０Ｊ（Ｌ＋１）　光受信器、７００－１～７００－Ｊ　ＴＤＭＡ信号選択部。

Claims (12)

  1. 　各々が、電気信号である第１のデータ信号を複数の光信号のパケット信号に変換して送信する複数の光送信装置と、
    　各々が、前記複数の光送信装置のうちの一部の光送信装置から送信された前記複数の光信号のパケット信号と前記複数の光送信装置のうちの前記一部の光送信装置と異なる光送信装置から送信された前記複数の光信号のパケット信号とを合波し、合波によって得られる光信号のパケット信号を同一の情報の複数の光信号の送信信号に分岐させて出力する複数の光カプラと、
    　各々が、前記複数の光カプラから、前記複数の光カプラで分岐された前記複数の光信号の送信信号の一つを受信し、受信した送信信号を電気信号である第２のデータ信号に変換して出力する複数の光受信装置と、
    　前記複数の光送信装置及び前記複数の光受信装置の動作を制御する制御部とを備え、
    　前記複数の光カプラのうちの一部の光カプラの合波数は、前記複数の光送信装置の数より少なく、
    　前記複数の光カプラのうちの残りの光カプラの合波数は、前記複数の光送信装置の数と同一であり、
    　前記複数の光送信装置の各々は、前記制御部から取得した第１の制御信号に基づいて、送信する信号を他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突させないように前記送信する信号に通信リソースを割り当て、前記複数の光信号のパケット信号を送信し、
    　前記複数の光受信装置の各々は、前記受信した送信信号を電気信号の送信信号に変換し、前記制御部から取得した第２の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、選択した信号部分を前記第２のデータ信号として出力する
    　ことを特徴とする光通信システム。
  2. 　前記複数の光送信装置のうちの、前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数と同じ合波数を有する光カプラに接続される光送信装置の出力部に位置する光アンプを更に備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
  3. 　前記複数の光送信装置のうちの、前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数と同じ合波数を有する光カプラに接続される光受信装置の入力部に位置する光アンプを更に備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
  4. 　前記複数の光送信装置及び前記複数の光受信装置のうちの、前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数と同じ合波数を有する光カプラに接続される光送信装置及び光受信装置の入力部及び出力部に位置する光アンプを更に備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
  5. 　前記複数の光送信装置及び前記複数の光受信装置のうちの、前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数と同じ合波数を有する光カプラに接続される光送信装置及び光受信装置の伝送速度は、前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数より少ない合波数を有する光カプラに接続される光送信装置及び光受信装置の伝送速度より低速である
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光通信システム。
  6. 　前記制御部は、前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数より少ない合波数を有する光カプラで合波可能な総光信号の量を解析し、前記総光信号を前記光カプラで合波することができる場合には前記総光信号を前記光カプラへ送信させて、前記総光信号を前記光カプラで合波することができない場合には前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数と同じ合波数を有する光カプラへ前記総光信号を送信させる内容の前記第１の制御信号を前記複数の光送信装置の各々に出力する
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光通信システム。
  7. 　前記制御部は、前記第１のデータ信号の優先度を解析し、前記第１のデータ信号の中の最も優先度の高いデータ信号を、前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数より少ない合波数を有する光カプラへ送信させ、前記複数の光カプラのうちの前記第１のデータ信号の中の次に優先度の高いデータ信号を前記複数の光送信装置の数より少ない合波数を有する光カプラで合波することができる場合、前記光カプラへ前記次に優先度の高いデータ信号を送信させて、前記次に優先度の高いデータ信号を前記光カプラで合波することができない場合、前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数と同じ合波数を有する光カプラへ前記次に優先度の高いデータ信号を送信させる内容の前記第１の制御信号を前記複数の光送信装置の各々に出力する
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光通信システム。
  8. 　前記制御部は、前記複数の光送信装置に入力される前記第１のデータ信号の総データ量を解析し、解析により前記第１のデータ信号を前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数と同じ合波数を有する光カプラで合波することができる場合、前記第１のデータ信号を前記光カプラへ送信させて、前記第１のデータ信号を前記光カプラで合波することができない場合、前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数より少ない合波数を有する光カプラへ前記第１のデータ信号を送信させる内容の前記第１の制御信号を前記複数の光送信装置の各々に出力する
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光通信システム。
  9. 　前記複数の光送信装置及び前記複数の光受信装置の各々は、前記パケット信号を送信も受信も行っていない時間帯に動作を停止する
    　ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光通信システム。
  10. 　複数の光カプラを有する光通信システムが有する複数の光送信装置及び複数の光受信装置の動作を制御する制御回路であって、
    　前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数より少ない合波数を有する光カプラで合波可能な総光信号の量を解析し、前記総光信号を前記光カプラで合波することができる場合には前記総光信号を前記光カプラへ送信させて、前記総光信号を前記光カプラで合波することができない場合には前記複数の光カプラのうちの前記複数の光送信装置の数と同じ合波数を有する光カプラへ前記総光信号を送信させる内容の第１の制御信号を前記複数の光送信装置の各々に出力する
    　ことを特徴とする制御回路。
  11. 　複数の光送信装置の各々が、電気信号である第１のデータ信号を複数の光信号のパケット信号に変換して送信する手順と、
    　複数の光カプラの各々が、前記複数の光送信装置のうちの一部の光送信装置から送信された前記複数の光信号のパケット信号と前記複数の光送信装置のうちの前記一部の光送信装置と異なる光送信装置から送信された前記複数の光信号のパケット信号とを合波し、合波によって得られる光信号のパケット信号を同一の情報の複数の光信号の送信信号に分岐させて出力する手順と、
    　複数の光受信装置の各々が、前記複数の光カプラから、前記複数の光カプラで分岐された前記複数の光信号の送信信号の一つを受信し、受信した送信信号を電気信号である第２のデータ信号に変換して出力する手順と、
    　制御部が、前記複数の光送信装置及び前記複数の光受信装置の動作を制御する手順と、
    　前記複数の光送信装置の各々が、前記制御部から取得した第１の制御信号に基づいて、送信する信号を他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突させないように前記送信する信号に通信リソースを割り当て、前記複数の光信号のパケット信号を送信する手順と、
    　前記複数の光受信装置の各々が、前記受信した送信信号を電気信号の送信信号に変換し、前記制御部から取得した第２の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、選択した信号部分を前記第２のデータ信号として出力する手順と
    　をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    　前記複数の光カプラのうちの一部の光カプラの合波数は、前記複数の光送信装置の数より少なく、
    　前記複数の光カプラのうちの残りの光カプラの合波数は、前記複数の光送信装置の数と同一である
    　ことを特徴とする記録媒体。
  12. 　複数の光送信装置の各々が、電気信号である第１のデータ信号を複数の光信号のパケット信号に変換して送信するステップと、
    　複数の光カプラの各々が、前記複数の光送信装置のうちの一部の光送信装置から送信された前記複数の光信号のパケット信号と前記複数の光送信装置のうちの前記一部の光送信装置と異なる光送信装置から送信された前記複数の光信号のパケット信号とを合波し、合波によって得られる光信号のパケット信号を同一の情報の複数の光信号の送信信号に分岐させて出力するステップと、
    　複数の光受信装置の各々が、前記複数の光カプラから、前記複数の光カプラで分岐された前記複数の光信号の送信信号の一つを受信し、受信した送信信号を電気信号である第２のデータ信号に変換して出力するステップと、
    　制御部が、前記複数の光送信装置及び前記複数の光受信装置の動作を制御するステップとを含み、
    　前記複数の光カプラのうちの一部の光カプラの合波数は、前記複数の光送信装置の数より少なく、
    　前記複数の光カプラのうちの残りの光カプラの合波数は、前記複数の光送信装置の数と同一であり、
    　前記複数の光送信装置の各々が、前記制御部から取得した第１の制御信号に基づいて、送信する信号を他の光送信装置から送信される光信号のパケット信号に衝突させないように前記送信する信号に通信リソースを割り当て、前記複数の光信号のパケット信号を送信するステップと、
    　前記複数の光受信装置の各々が、前記受信した送信信号を電気信号の送信信号に変換し、前記制御部から取得した第２の制御信号に基づいて、前記電気信号の送信信号から指定された信号部分を選択し、選択した信号部分を前記第２のデータ信号として出力するステップとを更に含む
    　ことを特徴とする光通信方法。
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