JP2002535918A

JP2002535918A - 光レイヤの存続性およびセキュリティシステム

Info

Publication number: JP2002535918A
Application number: JP2000595447A
Authority: JP
Inventors: ジー−クンチャン; ジョージオスエリナス; リチャードグレイブマン; クライドモンマ
Original assignee: テルコーディアテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2002-10-22
Also published as: CA2324246A1; WO2000044118A1; US6271946B1; US6233075B1; US6160651A; EP1064748A4; EP1064748A1; US6219161B1

Abstract

(57)【要約】光ネットワークに適用可能な光信号送信ヘッダ技法であって、パケットルーティング情報はデータペイロードと同じチャネルまたは波長に埋め込まれていて、ヘッダおよびデータペイロードは同じパスおよび関連する遅延を伴うネットワーク要素を介して伝播する。この技法は、入力ノードにおいて入力データペイロードの複製されたバージョンを生成することによって、光セキュリティレイヤで従来の電子セキュリティを包囲することによって、光ネットワークの存続性とセキュリティを実行し、また、複数のリンクのうち対応する１つのリンク上で複製されたバージョンの各々を送信することを実行する。さらに、リンクの各々は複数の波長から構成されて光信号または光パケットを伝播し、前記データペイロードの複製されたバージョンの各々は複数のリンクのうち対応する１つのリンクそれぞれの中で、選択された１つの波長上で伝播する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（関連出願のクロスリファレンス）本出願は、１９９９年１月２５日に出願された仮出願番号６０／１１７，０７
４の非仮出願である。

【０００２】（開示の背景）１．発明の分野本発明は一般に光通信システムに関し、より詳細には、高いスループットおよ
び低いレイテンシ・ネットワーク・トラフィック（latency network traffic）
によって特徴付けられ、セキュリティ情報および存続情報を搬送するためにデー
タペイロード（data payload）と共に伝播する光信号送信ヘッダを配置する、安
全で存続性のある光システムに関する。

【０００３】２．背景の説明光波長分割多重（ＷＤＭ）技術における最近の研究の発展は、既存の商用ネッ
トワークよりも送信帯域幅が数桁高く、レイテンシ（latency）が数桁低いネッ
トワークの発展を助長した。スループットの増大とレイテンシの減少はすばらし
いが、国家イニシアチブを含む新しい用途をサポートするための要件を満たせる
次世代の超高速ネットワークを提供する、次世代インターネット（ＮＧＩ）ビジ
ョンを実現するために、安全で存続性のある伝播を確保することも必要である。
この目標に向けて、現在の研究努力は高いスループット、低いレイテンシ、およ
び安全で存続性のあるネットワークという３重の目標を生み出す見込みのあるＷ
ＤＭ光パケット交換技術上で非常にレイテンシの低いインターネットプロトコル
（ＩＰ）を開発することに焦点を当ててきた。このような努力は見込みがある一
方、この３重の目標をまだ十分に実現していない。安全で存続性のあるネットワ
ークで軽減されるべき問題は次の記述で説明される。

【０００４】Ａ．可能性のある「攻撃（Attack）」方法光レイヤ存続性（survivability）およびセキュリティ（ＯＬＳＡＳ）の新し
い形は、現在配置され将来の光ネットワークに加えられる可能性のある信号の誤
誘導、盗聴（信号傍受）、およびサービスの否定（伝播妨害を含む）攻撃に対抗
するために重要である。信号の誤誘導というシナリオは、ネットワーク要素の制
御または信号送信（制御）チャネルの制御を敵に握られた結果などとして考えら
れる。可能性のある光盗聴（信号傍受）方法は、（ｉ）非破壊的なファイバタッ
ピング、（ｉｉ）クライアントレイヤタッピング、および（ｉｉｉ）非線形ミキ
シングを含む可能性がある（破壊的なファイバタッピングも１つの可能性ではあ
るが、このスキームは個別のチャネル上にある監視電力によって簡単に検出され
てしまう）。これらの各方法の説明を次に概略する。

【０００５】（ｉ）非破壊的ファイバタッピングは次の結果である可能性がある。（ａ）光
信号（ＷＤＭシステムが使用された場合、すべての波長）がファイバクラッドか
ら１〜１０％流出され、盗聴者によって集められ、増幅される結果となるファイ
バベンディング、（ｂ）信号傍受の別の方法として、ファイバクラッドを剥ぎ取
り、２つのファイバの中心を溶解することを実行するファイバ側の溶解（これは
実装するには非常に難しい技法であることに注意されたい）、（ｃ）ファイバク
ラッドの外側に光信号（すべての波長）の１〜１０％のもれを生ずる結果となる
、ファイバ上に音響光学的デバイスを置くことを含む音響光学的回析。非破壊的
ファイバタッピングの３つの例は次のとおりである。

【０００６】（ｉｉ）クライアントレイヤタッピングは、マルチプレクサ／デマルチプレク
サのスイッチによって別のチャネルのゼロでない残差を測定した結果である。信
号が光スイッチを通過すると、クライアントレイヤで落とされなかった光信号の
一部はクライアントインタフェースとしてあらわれる。この信号は非常に低い電
力レベルを有するにもかかわらず、多くの場合、認識可能な情報となる可能性が
ある。

【０００７】（ｉｉｉ）非線形ミキシングは高出力ポンプ波を送信し、たとえば４波ミキシ
ングを達成し、すべてのチャネルを悪意のあるユーザによって監視されている異
なる波長にマッピングすることを含む。この技法はファイバ上でゼロ波長の分散
において位相の一致を必要とする。

【０００８】最後に、サービスの拒否は種々の攻撃の結果である可能性がある。これらの攻
撃の１部は、高強度飽和ソース、ＵＶ漂白、または周波数チャープソース（chir
ped source）を使用して光信号を電波妨害することを含む。

【０００９】Ｂ．他の手法との比較光レイヤ内の電子データを暗号化するために現在使用されている３つの手法は
次のとおりである。（ｉ）カオス的光暗号化、（ｉｉ）量子光暗号化、（ｉｉｉ
）光スペクトラム拡散暗号化。これら３つのスキームはすべて電子暗号化レイヤ
の下で使用され、情報を可能性のある攻撃から守ることができる。

【００１０】（ｉ）カオス的光暗号化カオス的光暗号化技法は、「カオス的システム」を光暗号化方法として使用し
ている。これらは、振幅変調または周波数変調を使用してネットワークに「カオ
ス的状態」を導入する、信号波長カオス的同期ファイバレイジングシステム（fi
ber lasing system）である。ネットワーク上で送信される情報は送信側でカオ
スに符号化され、受信側で復号化される。これは、元の光信号を「解読」するた
めに、受信側端で同期化された「カオス的状態」を使用することによって達成さ
れる。カオス的レーザを使用した通信方法はデモンストレーションされており、
その代表的な参照は（１）Ｃ．Ｌｅｅ，Ｊ．Ｌｅｅ，Ｄ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ，″
ＳｅｃｕｒｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＵｓｉｎｇＣｈａｏｓ″，Ｇ
ｌｏｂｅｃｏｍ１９９５、および（２）Ｄ．Ｄｒａｋｅ，Ｄ．Ｗｉｌｌｉａｍ
ｓ，″Ｐｓｅｕｄｏ−ｃｈａｏｓｆｏｒＤｉｒｅｃｔ−Ｓｅｑｕｅｎｃｅ
ＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ″，ＳＰＩＥ
，ＰｈｏｔｏｎｉｃｓＥａｓｔ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，１９９５．こ
れらのスキームは、メッセージがカオスから回復される場所である、受信器シス
テムに送信されるより大きなカオス的搬送波に埋め込まれた比較的小さなメッセ
ージを使用している。カオス的光ソースおよび受信器はほとんど同じなので、２
つのカオス的挙動は同期化できる。この方法には多くの欠点があり、これらの欠
点は本発明による技法で解決されている。

【００１１】第１に、カオス的挙動は初期状態の変化の影響を非常に受けやすい。初期状態
が不安定なため、受信側端のカオス的レーザがカオス的挙動を同期化する可能性
ははるかに小さくなる。たとえば、周囲に変化が起きたために２つのカオス的レ
ーザが比較的空洞長さでドリフトする場合、同期化の可能性は急速に低下する。
したがって、多数の受信側ユーザは自分たちのレーザのパス長さをすべて同期化
しなければならない。多数のチャネル間の分極、位相、振幅におけるクロス変調
は受信側ユーザによって見られた初期状態を変更するように拘束されるので、現
場に配置されたＷＤＭネットワークでは、この状況はさらに複雑になる。実際、
自己位相変調などの非線形光効果は、カオス的搬送波のスペクトラムを変更する
場合さえある。多数波長の光ネットワークで、各パケットについてこのような同
期化が正常に行われると期待するのは困難である。以前に、クランプエルビウム
ドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）およびチャネル出力イコライザ（ＣＰＥ）を
備えた光ネットワーク要素で、閉じたサイクルのレイジングはＥＤＦＡを飽和さ
せない場合でも他の波長チャネルのトランスポート特性に影響を与えることが示
された。閉じたサイクル内のレイジング効果による、透過的な光ネットワーク内
カオス的振動が観察されている。これらは、光リング内の多数のチャネル出力イ
コライザの動作によるものである。不安定なリングレーザの存在は、これらのＥ
ＤＦＡが利得クランプ（gain clamp）されていても、ＥＤＦＡ利得変動を介して
他の波長チャネルに電力損失となる原因となる可能性がある。また、レイジング
出力はＣＰＥによって規定されるため、閉じたサイクルのレイジングはサイクル
内の利得クランプＥＤＦＡを飽和しないことが知られている。この観察と分析は
透過的なＷＤＭネットワーク内のネットワーク要素の設計と動作に大きな影響を
有する。

【００１２】第２に、ノイズとカオス的挙動は非常に周波数に依存している。このようなカ
オス的方法は特定のデータフォーマットではよく機能する場合もあるが、幅広い
データフォーマットにはよく機能できない。

【００１３】第３に、カオス的光搬送波の適応は、役に立つ信号帯域幅、ネットワーク適用
範囲、およびネットワーク容量を犠牲にして行われる。同期化の可能性を強化す
るために、カオス的光搬送波はかなり高い光出力を所有しなければならず、その
結果、そのデータについて使用可能な出力を犠牲にする。単純な信号対雑音の議
論により、ネットワーク容量とネットワーク到達はカオス的搬送波では出力が過
剰なため大幅に低下するという結論に達する。

【００１４】第４に、ネットワークは送信器と受信器の両方にカオス的レーザの固定された
構成に関して一致していなければならない。盗聴者がこの情報を一度取得しまた
は学ぶと、全ネットワークはこの盗聴者に対して開かれる。他方、本発明による
方法は各波長チャネルについて、パケットからパケットへのセキュリティ符号化
を変えることができる。

【００１５】（ｉｉ）量子光暗号化第２の方法は光子の状態を使用することによって量子レベルで光暗号化を適用
し（たとえば光子の分極）、セキュリティの破綻を検出する。この手法の背後に
ある主なアイディアは、単一の光子のランダムに選択された状態の列で、情報を
符号化しようというものである。光の一部を盗聴することによって盗聴しようと
する者は、量子状態の測定を実行しなければならず、光の状態を変更してしまう
。この光子の状態の変更はついで、セキュリティの破綻を検出するために使用さ
れる。この問題に関する代表的な参考文献は、（１）Ｃ．Ｂｅｎｎｅｔ，Ｇ．Ｂ
ｒａｓｓａｒｄ，Ａ．Ｅｋｅｒｔ，″ＱｕａｎｔｕｍＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈ
ｙ″，ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＡｍｅｒｉｃａｎ，１９９２および（２）Ｃ．Ｂ
ｅｎｎｅｔｔ，Ｆ．Ｂｅｓｓｅｔｔｅ，Ｇ．Ｂｒａｓｓａｒｄ，Ｌ．Ｓａｌｖａ
ｉｌ，Ｊ．Ｓｍｏｌｉｎ，″ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＱｕａｎｔｕｍＣｒ
ｙｐｔｏｐｇｒａｐｈｙ″，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｒｙｐｔｏｌｏｇｙ，Ｖ
ｏｌ．５，Ｎｏ．３，１９９２である。この技法の基本的な問題の１つは、この
技法が遅いこと（わずか数Ｍｂ／ｓｅｃのデータレートにのみ適用できる）およ
び、短い距離におよぶ通信にしか適用できないこと（数Ｋｍ）である。さらに、
光信号が比較的長い距離を進む時、光子の分極は変化する可能性がある（分極拡
散ファイバが使用されている場合であっても）。これは間違った警告を生成する
。最後に生じる別の問題は、安全な通信に関係している側に検出不可能な攻撃（
セキュリティの破綻）が実行されるかどうかである（つまり、盗聴者が光の一部
を盗聴した時には、光子の分極は変化しない）。

【００１６】（ｉｉｉ）光領域のスペクトラム拡散技法第３の手法は、スペクトラム拡散技法を使用して情報パケットを多くの異なる
波長に配布する。次のセクションでは、この新しい技法は現在使用されている古
典的なスペクトラム拡散技法に比較してどの程度モバイルシステム内でセキュリ
ティを提供できるかを示そうと試みる。

【００１７】スペクトラム拡散通信は６０年前に始まり、当時の主な目的は軍事的通信信号
を電波妨害から守ることであった。このスキームでは、周波数ホッピングおよび
周波数エジル（agil）多重接続（ＦＤＭＡ）技法が採用されていた。後に、ＣＤ
ＭＡ（符号分割多重接続）および、ＳＤＭＡ（空間分割多重接続）が開発されて
、通信チャネル容量および性能が強化された。

【００１８】ＣＤＭＡ方法は他の接続方法に比べてほぼ１０倍もチャネル容量を増大できる
が、地上の信号干渉、および多数のユーザが同時に存在することによって帯域内
に加わる雑音の両方に敏感である。したがって、送信器出力制御および転送エラ
ー制御（ＦＥＣ）の調節はＣＤＭＡシステムの性能には非常に決定的である。こ
れらのシステムは低いビットエラー率（ＢＥＲ）（１０^-3が典型的な数字）およ
び低いデータレート（Ｋｂｐｓ程度）で動作する。

【００１９】発明的なＯＬＳＡＳメカニズムはＲＦ領域で採用されているこれら３つのすべ
ての手法、すなわち、周波数ホッピングと周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）、Ｃ
ＤＭＡ、およびＳＤＭＡのすべてを組み合わせている。信号帯域内に雑音を追加
するという犠牲を払ってシステムのアクセス容量を増大するのではなく、密なＷ
ＤＭ光ネットワーク内における性能と帯域幅／容量管理について異なる見方が採
用されている。より高いビットレート（１０Ｇｂ／ｓ）でより多い波長（たとえ
ば１２８）を伴うＷＤＭ光クロス接続によって提供される豊富な帯域幅は、各フ
ァイバポートと交換されている。

【００２０】（発明の概要）従来技術のこれらの欠点と制限および他の欠点と制限は、光ネットワーク上で
ソースから受信された入力データペイロードを伝播して存続性とセキュリティを
実行するための方法論と付随する回路によって、本発明によって除去される。光
ネットワークは光ノードおよびノードを相互接続する光リンクを含み、ノードの
うち１つのノードは入力ノードとして機能し、入力ノードは伝播のために複数の
リンクに結合され、この方法論は広義では、（ａ）入力ノードにおける入力デー
タペイロードの複製されたバージョンの生成と記憶（storage）、および（ｂ）
複数のリンクのうち対応する１つのリンク上で複製されたバージョンの各々を光
送信することを含む。さらに、リンクの各々は光信号または光パケットを伝播す
る多数の波長から成り、データペイロードの複製されたバージョンの各々は複数
のリンクのうち対応する１つのリンクの各々の中で、波長のうち選択された１つ
の波長上で伝播される可能性がある。

【００２１】さらに、一連の関連するデータペイロードは分割され、データサブセットを形
成する。一度分割されると、各サブセットはリンクのうち対応する１つのリンク
を構成する波長のうち選択された１つの波長上で伝播される可能性がある。

【００２２】データペイロードの送信に追加されたセキュリティを実行するために、複製さ
れたデータペイロードはインターリーブされてインタリーブ済みサブセットを形
成し、これらのサブセットはリンクのうち対応する１つのリンクを構成する波長
のうち選択された１つの波長上で伝播される可能性がある。

【００２３】光ネットワークを介して伝播を達成するために、データペイロードの複製され
たバージョンの各々にヘッダが追加され、ヘッダとそれに関連するペイロードは
組み合わされた光信号として光ネットワークを介して伝播される。光リンク／波
長は、時間依存型割り当てアルゴリズムを使用して選択されると有利である。ヘ
ッダ情報はリンク／波長の割当てに関する情報を含むので、受信側ノードは複数
の着信光信号を適切に再組み合わせ／再シーケンス化し、元の複製されたバージ
ョンにする。複製されたバージョンのうちの１つは、データペイロードの元のシ
ーケンスの代表として選択される。

【００２４】本発明のセキュリティと存続性の態様はさらに、光ラベル交換方法で実装され
、光ネットワーク上でデータペイロードの伝播を実行する。広義には、本発明の
この方法態様では、複数のネットワーク要素とネットワーク要素を相互接続する
リンクから構成される波長分割多重ネットワーク上で、データペイロードを入力
ネットワーク要素から出力ネットワーク要素に伝播するために次のステップが実
行され、データペイロードは所与のフォーマットおよびプロトコルを有する。実
行されるステップとは、（ａ）ネットワーク要素の各々内でローカルルーティン
グテーブルを生成しストアすることであって、各ローカルルーティングテーブル
はネットワーク要素および対応するリンクの関連付けられた組の１つを介して代
替ローカルルートを決定すること、（ｂ）入力ネットワーク要素内でデータペイ
ロードの複製されたバージョンを生成しストアすること、（ｃ）光ヘッダをデー
タペイロードの複製されたバージョンの各々に追加して複数の対応するパケット
を生成することであって、そのヘッダはフォーマットおよびプロトコルを有し、
各パケットについて各ネットワーク要素を介するローカルルートを示し、データ
ペイロードのフォーマットとプロトコルはヘッダのフォーマットとプロトコルと
無関係であること、（ｄ）パケットの各々をリンクのうち対応する１つのリンク
上で送信すること、（ｅ）パケットの各々がＷＤＭネットワークを介して伝播す
る時に、ネットワーク要素において各パケットのヘッダを検出すること、（ｆ）
対応するローカルルーティングテーブル内でヘッダを検索することにより、ネッ
トワーク要素の各々を介して各パケットをルーティングするための１つのローカ
ルルートを選択すること、および（ｇ）選択されたルートに対応するネットワー
ク要素を介してパケットの各々を出力ネットワーク要素にルーティングすること
である。

【００２５】さらに光ラベル交換を実行するために、各ヘッダは１つまたは２つ以上のヘッ
ダ信号から構成され、各ヘッダ信号は異なる副搬送波周波数によって搬送され、
最も高い検出可能な副搬送波周波数が有効なヘッダ信号に対応するように構成さ
れ、複数の副搬送波周波数は入力データペイロードより上の周波数帯域を占める
。ついで、ラベル交換手法では、検出のステップは（ｉ）ヘッダ信号を同時に測
定してヘッダ選択信号を生成するステップと、（ｉｉ）ヘッダ選択信号の制御下
で最も高い検出可能な副搬送波周波数によって搬送された有効なヘッダ信号を選
択するステップと、（ｉｉｉ）有効なヘッダ信号を処理して、光信号をルーティ
ングするためのスイッチ制御信号を得るステップとを含む。

【００２６】最後に、たとえばリンクの暴力的侵害などがあり、光信号がリンクを横断する
時にラベルをスワップまたは置換えることが必要な時にはいつでも、例として上
記に示された方法は、ルーティングするステップの前に次のステップをさらに完
了することによって実行される。そのステップとは、（１）新しい有効なヘッダ
信号を決定するステップと、（２）光信号の対応する１つの信号に、最も高い検
出可能な副搬送波周波数を超える、次に高い副搬送波によって搬送されるように
新しい有効なヘッダ信号を挿入するステップである。

【００２７】本発明による発明的な主題の特徴を次に説明する。

【００２８】光ラベル（または光タグ）交換パケットは、ヘッダとデータペイロードを有し
、発明的なＯＬＳＡＳ方法は光レイヤセキュリティ機能を各パケットのヘッダに
書き込む。したがって盗聴者はすべてのパケット各々について個別に暗号化の中
に入り込もうと試みなければならない。光ヘッダはスペクトラム拡散とパケット
シーケンス化番号を解読するための「キー」情報などのセキュリティ機能を持つ
。パケットごとにこの基礎となるスキームに入り込むのは困難である。さらに、
このセキュリティ方法は符号分割多重接続という性質があるので、敵による伝播
妨害の試みを比較的受けにくく、波長伝播妨害は、このような電波妨害信号が偶
然セキュリティ符号化のレイヤに一致した場合にのみパケット存続性スキームに
影響を与える。発明的な暗号化方法は実際には光ラベル交換パケットが要求され
た完全性で送信される限り、機能することが保証される。許可されたネットワー
クユーザは、送信器と受信器のペアの両方で、許可されたネットワークアクセス
キーおよび同期化された安全な擬似乱数発生器（ＳＰＲＮＧ）ワークステーショ
ンで各パケットの解読ができる。

【００２９】ＯＬＳＡＳメカニズムは密なＷＤＭ（ＤＷＤＭ）光ラベル交換に基づいており
、従来のセキュリティ方法などの他の方法や同期化カオス的リンクを使用した方
法に比べて多くの利点を提供する。単一の信号（波長）チャネル上で実装される
従来の暗号化方法は、解読キーを取得してしまった盗聴者から被害を受けやすい
。このような場合、盗聴者はつかまるまでまたはキーが変更されるまで、すべて
の着信データを解読し続ける。キーを大幅に変更するためには、送信者はその変
更を異なる、安全な手段で通知しなければならないのでそのような変更はさらに
困難である。しかし、安全なキー配布と同期化を追加することにより、大きな利
益が得られる。第１に、データの統合性の基礎としてキーの配布と共に強力な暗
号の証明を統合することが可能になる。第２に、選択された秘密共有メカニズム
は、敵の仕事をさらに複雑にするような方法で、迅速に予想不可能な方法で変え
ることができる。単一のファイバは１２８の異なる波長を搬送でき、メッセージ
はこれらの波長の任意の数にわたって分割できるので、単一のファイバだけを考
慮した場合でも、任意の時にメッセージが送信され保護されている方法を示すキ
ーは、順列組み合わせ的に急増する。発明的な方法は、パケットごとのベースで
パケットをランダムに選択された異なる波長に割り当てることによって安全な通
信を達成できる。

【００３０】許可されたネットワークユーザはネットワークアクセスキーを所有し、ネット
ワークアクセスキーを使用すると許可された送信者から着信するパケットについ
て信号送信ヘッダを解読できる。解読された信号送信ヘッダはパケットのデータ
ペイロードを解読するためのキーについての情報を所有する。これは各パケット
について、パケットごとに異なるキーについての情報で起きる。

【００３１】別の相違点は、従来のセキュリティスキームは、実際には固定データフォーマ
ットとプロトコルについてしか機能しないという事実にある。発明的なＯＬＳＡ
Ｓ方法は光ラベル交換に基づいており、これによって光ヘッダとデータペイロー
ドはまったく異なるフォーマットおよびプロトコルを有することができる。した
がって、データフォーマットとプロトコルを変更することが可能になり、したが
って盗聴者または侵入者の仕事をさらに困難にする。

【００３２】（詳細な説明）（光レイヤ存続性およびセキュリティ（ＯＬＳＡＳ）システムの概観）以下で詳細に述べる例示的実施形態による技術では、背景のセクションで記載
した３つの光の「攻撃」スキームすべてに対する、ならびに、他の攻撃シナリオ
に対する、様々なレベルの保護を提供する。（ａ）多数の光波長および（ｂ）多
様なネットワークパスの存在を利用することによって、盗聴、方向違い、および
サービス攻撃の拒否の影響を軽減しながら、ネットワーク存続性を向上して情報
の保全性を支持する方法で、情報を伝送することが可能である。たとえば、情報
を特定のセッションから（ランダムに選択した）１組の波長（すなわち、リンク
上またはネットワークで使用可能なすべての可能な波長のサブセット）に渡って
分散させることで、敵対者による非破壊ファイバ傍受、または、敵によるネット
ワークノードまたは制御チャネルの乗っ取りによる信号の方向違いに対して、防
御することができる。さらに、多数のパスによって、妨害など、サービス攻撃の
拒否に対してよりすぐれた許容差が可能となる。

【００３３】ＯＬＳＡＳ技術が、電子領域内の既存または将来のセキュリティおよび存続性
メカニズムに対して相補的であることにも留意されたい。これらのＯＬＳＡＳ技
術は、現在使用可能な莫大なセキュリティおよび暗号化メカニズムに代るものと
して意図されていない。むしろ、これらは、光交換および多重化技術の力を使用
して、光（物理）レイヤ内において特別なレベルのセキュリティを提供すること
によって、電子的セキュリティメカニズムを向上しようと努めている。

【００３４】この２レイヤセキュリティ手法の絵画図を図１に示す。システム１００は高レ
ベルのブロック図形式であり、（ａ）図示のように光路１１５、．．．、１１８
に結合されたＷＤＭノード１１１、．．．、１１４を有する光ネットワークバッ
クボーン「雲」、（ｂ）ネットワークバックボーン１１０によって処理されるＩ
Ｐルータ１０１、１０２、および１０３、（ｃ）各ＩＰルータの出力にそれぞれ
結合された終端間電子セキュリティデバイス１２１、１２２、および１２３、（
ｄ）それぞれ対応する電子セキュリティデバイスとネットワークバックボーン１
１０の間に介在する光リンクセキュリティデバイス１３１、１３２、および１３
３を含む。図１の図は、電子および光セキュリティデバイスの相補的性質を明確
に例示する。

【００３５】ＯＬＳＡＳシステムは、光ヘッダのネットワークおよびセキュリティ機能に基
づいて情報フロー保護を実行するために考案された。光ヘッダは、個々の波長内
でバンド内で搬送され、周波数領域でバンド外で変調される。各情報フローに含
まれたＩＰパケットは、多数の分岐パスの選択を介してランダムに選択されたい
くつかの波長チャネルの少なくとも２つのコピーを介して移送される。したがっ
て、データの「フロー」または「ストリーム」は、これらのＯＬＳＡＳ技術に基
づいて存続可能にすることができる。

【００３６】図２は以下でＯＬＳＡＳ技術の一実施形態を例示する。ソースＩＰネットワー
ク＃１２０５からのＩＰパケットが、ＷＤＭバックボーンネットワーク２１０
へ、ＩＰルータ２０１を介して入り、ＩＰルータ２０２を介してＩＰネットワー
ク＃２２０６へ向けられる。ＷＤＭネットワーク２１０は、図示のリンク／エ
ッジによって結合されたＷＤＭノード２１１、．．．、２１５から構成される。
すなわち、ノード２１１および２１２がリンク２２１によって結合され、ノード
２１２およびノード２１５がリンク２２２によって結合され、以下同様に結合さ
れる。ルータ２０１によって排出されたパケットが、ルータ２０１とネットワー
ク２１０の間に介在する送信光ネットワークモジュール（ＯＮＭ）２０３で処理
される。ＯＮＭ２０３では、電子パケットが、関連する光ヘッダを備えた同等の
光ＩＰパケットに変換される。加えて、ＯＮＭ２０３は、ＯＬＳＡＳ技術を適用
して（たとえば、以下でより詳細に論ずるような安全疑似乱数発生器（ＳＰＲＮ
Ｇ）を使用する）、ＷＤＭネットワークを通じた多数のパスを選択し、それぞれ
が特定のＩＰセッションにおいてパケットの暗号シェア（cryptographic share
）を搬送する。図２の例では、２つの分岐パス、パス１（連続してノード２１１
、リンク２２１、ノード２１２、リンク２２２およびノード２１５から構成され
る）、およびパス２（連続してノード２１１、リンク２２５、ノード２１４、リ
ンク２２６およびノード２１５から構成される）がある。パス１およびパス２の
それぞれでは、ＯＮＭ２０３が、使用可能な波長の（同じあるいは異なる）疑似
ランダムサブセットを割り当て、これで「シェアする（shares）」、つまり、特
定のセッションからのパケットの集まりを伝送する。図２では、参照番号２３１
、．．．、２３２を有する波長λ_i1、．．．、λ_iNが、パス１上での伝播のため
の波長の第１のサブセットを定義し、参照番号２３３、．．．、２３４を有する
波長λ_j1、．．．、λ_jNが、パス２上での伝播のための波長の第２のサブセット
を定義する。１つの可能な構成は、パス１のλ_i1を使用してパケット１を、λ_iN を使用してパケットＮを伝播することであり、同時に、λ_j1を利用してパケット
１が、パス２のλ_jNを利用してパケットＮが送信される。多数のパスおよび波長
の選択は、通常の時間間隔で、所望のレベルの存続性およびセキュリティに応じ
たレートで変わる。データペイロードを搬送するＩＰパケットシェアは、決して
検査あるいは修正されず、したがってより高いレベルのプロトコルスタックの透
過性および独立性を保持する。

【００３７】遠方の側では、ＩＰパケットシェアが受信側ＯＮＭ２０４によって受信され、
電子パケットへ変換され戻され、ＩＰネットワーク＃２に関連付けられたＩＰル
ータ２０２へ渡される。

【００３８】ＯＮＭ２０３および２０４は同期化され、言及したように、いずれかの強固な
（robust）安全疑似乱数発生器（ＳＰＲＮＧ）を使用して、特定のＩＰセッショ
ンのためのパスおよび波長の疑似ランダム割り当てを調整する。暗号的に、ＳＰ
ＲＮＧは、機密のシェアを構築し、上述のベクトルを検査する必要がある。これ
らの発生器は、実際にはランダムなソースから、識別不能な出力ビットを、いず
れかのリソースと境界を画する敵対者に対して生成する。これは、ある者にいず
れかの単一ビットが削除される出力ビット文字列が提示された場合、この者がミ
ッシングビットを０．５よりも適度に高い確率で推測することができないことを
含意する。保全性または機密性が、メッセージをファイバ上の波長の間で分割す
ることに基づいているので、最大のセキュリティが残りの不使用波長の内容を偽
装して、それらを生のデータから識別不能にすることが必要である可能性がある
。これは、むしろ暗号的に強力な疑似ランダムビットの大量供給を必要とする。
ソースＯＮＭ２０３および宛先ＯＮＭ２０４の間のすべての調整は、パケットの
光ヘッダを通じて行われ、下にあるＩＰセッション、パケット、アプリケーショ
ンまたは特定のデータ項目には依拠しない。

【００３９】図２の手法は、安全な伝送を実施する１つの例示的手法を表し、これは２つま
たは３つ以上の分岐パスを配備して、情報を異なるエンドシステムの間で搬送す
る。一般の手法における別の変形形態は、分岐パスの数の情報を重複させないこ
とであり、しかしむしろ一部の情報のみが各パス上で送信される。一方のパス上
の情報が傍受された場合でも、その情報を搬送するために使用された波長のサブ
セットを計算することが可能である場合でも、送信中のすべての情報を取り込む
ことは不可能である。この変形形態の利点は、送信中の情報を得るために、敵対
者が多数のパスを傍受して、このような各パスの波長の異なるサブセットを計算
する必要があることである。明らかに、この変形形態は、分岐光パスが増加した
ときにより効果的になる。この構成の受信側では、いくつかのパスが結合されて
、送信中の元の情報が得られる。

【００４０】メッセージをシェアまたはコンポーネントに分割することによって安全にする
方法は機密共有（secret sharing）と呼ばれ、つまり、共有は情報を多数の部分
またはシェアに分割する。シェアのいくつかのサブセットは、機密情報を再構築
するために十分であるが、より小さいサブセットは不十分である。いわゆるしき
い値スキームは、不十分なサブセットが保護中のものに関する部分的な情報を明
かすことがないという望ましい特性を有するので、完全（perfect）と呼ばれる
。メッセージの完全機密共有は、受動的な敵対者に関する機密、および、ネット
ワーク障害に関する存続性を提供することができる。

【００４１】典型的には、機密共有では、シェアの１つが汚染された場合、誤った値が再構
築される。したがって、検証可能な機密共有は、機密共有の重要な拡張となって
おり、調節可能な能動的な敵対者に関して保全性を提供する。検証可能な機密共
有では、汚染されたシェアを識別させ、除去させることが可能となる。これを達
成するために、すべてのシェアの簡素なチェックサムを各シェアに分散させるこ
とができるので、いかなる「誠実な大多数」も常に汚染されたシェアを正確に指
摘することができる。

【００４２】図３Ａのブロック図はこのメカニズムを例示する。この例では、メッセージ３
００がシェア１、シェア２、．．．、シェア５（それぞれ参照番号３０１〜３０
５）に分割され、それによってこのうちのいかなる３つを使用してもメッセージ
３００を再構築することができる。シェア１、３、および５は損なわれていない
状態で受信され、これはメッセージ３００を再構築するために十分である。盗聴
者（参照番号３１０）は、シェア１および３を得ることができるが、２つのシェ
アだけではメッセージ３００に関する何事も明かされない。シェア２は能動的電
話盗聴３１５によって影響を受け、シェア２^*を生成し、これが詐称者として識
別され、大多数によって拒否され（シェア１、３、および５）、シェア４は参照
番号３２０によって示すケーブル破損のために決して到着することがない。

【００４３】図３Ｂは、絵画様式で、３つの分岐パス、すなわちパス３２１、３２２、およ
び３２３を使用する別の例を示す。各パス上で、３分の２の情報が送信中であり
（３つのパケットのうち２つ）、第１のパケットが第１の波長で、第２のパケッ
トが第２の波長で送信中である。敵対者が１つのパスを傍受し、使用中の波長の
適切なサブセットを計算することができた場合、敵対者は送信中の情報の３分の
２しか得ることができない。受信側では、すべての情報を得るためには２つのパ
スで十分である。

【００４４】（例示的実施形態）（ＯＬＳＡＳ技術を配備するための例示的ネットワーク）ＯＬＳＡＳ方法は、ＷＤＭ光ラベル交換と呼ばれる技術によって生じ、バンド
内光信号ヘッダによるバースト時間のためのルーティングパスの動的生成および
決定として定義される。データパケットは、各パケットのためのバンド内ＷＤＭ
信号ヘッダを使用して、ＷＤＭネットワークを通じてルーティングされる。交換
ノードでは、信号ヘッダが処理され、ヘッダおよびデータペイロードを、（１）
すでに既存のフロー状態接続を通じて直接転送することができ（以下で論ずる）
、あるいは（２）パスをバースト時間でセットアップして、ヘッダおよびデータ
ペイロードを処理することができる。ＷＤＭラベル交換は、非常に効率的なルー
ティングおよびスループットを可能にし、ルーティング情報を作成して維持する
ネットワーク制御および管理（ＮＣ＆Ｍ）によって管理されるように、光レベル
でのパケットルーティングを１つのホップ（hop）に保つことによって、必要と
なるＩＰレベルホップの数を減らす。

【００４５】次いで、まず、ＯＬＳＡＳ技術がオーバーレイされる一般的なＷＤＭネットワ
ークを論じた後に、ＯＬＳＡＳ方法の詳細を論することが有益である。この手法
は、ＯＬＳＡＳオーバーレイの説明に有益な専門用語を導入するために役立ち、
ならびにＯＬＳＡＳ技術の目的について発見的な動機付けを提供する。

【００４６】図４は、汎用ネットワーク４００の光レイヤ４２０と電気レイヤ４１０の間の
相互関係を示し、これは光レイヤおよび電気レイヤを結合する中間レイヤ４３０
によって提供される。電気レイヤ４１０は、簡単のために、２つの従来のＩＰル
ータ４１１および４１２から構成されるように示される。光レイヤ４２０は、ネ
ットワーク要素またはノード４２１〜４２５から構成されるように示される。中
間レイヤ４３０は、ＩＰルータ４１２をネットワーク要素４２２へ結合する従来
のＡＴＭ／ＳＯＮＥＴシステム４３１を示す。レイヤ４３０の一部として示すも
のは、ヘッダルーティングネットワーク４３２であり（この機能については、本
発明と共に以下で論ずる）、これはＩＰルータ４１１をネットワーク要素４２３
へ結合する。図４は、ネットワーク４３２の位置を、全国規模の、完全な相互運
用性および再構成可能性を有する透過ＷＤＭベースのバックボーンネットワーク
上で、絵画的に例示する。この時点で、図４の要素が一実施形態の例示的なもの
であり、したがって、たとえば、要素４１１が、別の実施形態ではＡＴＭルータ
またはスイッチにもなる可能性があることを強調することが重要である。

【００４７】このとき、図５を参照して、図４の光レイヤ４２０をより詳細に、ネットワー
ク要素４２１〜４２５から構成される光ネットワーク５００で高速接続をセット
アップするための基本技術を含めて示し、このセットアップでは、添付のデータ
ペイロード５１１のための光信号ヘッダ５１０を使用する。この技術は、回線交
換ベースのＷＤＭおよびパケット交換ベースのＩＰ技術の利点を組み合わせる。
新しい信号情報が光信号ヘッダ５１０の形式で追加され、これが多重波長移送環
境においてバンド内で各波長内で搬送される。光信号ヘッダ５１０は、ソース、
宛先、優先順位、およびパケットの長さなどのルーティングおよび制御情報を含
むラベルであり、データペイロード５１１に先行する光ネットワーク５００を通
じて伝播する。各ＷＤＭネットワーク要素４２１〜４２５が光信号ヘッダ５１０
を検知し、接続テーブルをルックアップし（以下で論ずる）、交差接続、追加、
ドロップ、またはドロップおよび継続など必要なステップを行う。接続テーブル
は、ＮＣ＆Ｍ５２０とＷＤＭネットワーク要素４２１〜４２５の間の連続通信に
よって絶えず更新される。データペイロード５１１は光信号ヘッダ５１０の後に
続き、接続によって確立されるような各ネットワーク要素（以下で論ずる）のパ
スを通じてルーティングされる。図５の構成では、図５にＴによって示す、光信
号ヘッダ５１０とデータペイロード５１１の間の時間遅延を管理する必要がない
。これは、各ネットワーク要素が、介在するファイバの遅延を介して各ネットワ
ーク要素内の接続セットアップに必要となる短時間のために必要な光遅延を提供
するからである。そのうえ、データペイロードのフォーマットおよびプロトコル
はヘッダのものとは無関係であり、つまり、所与のネットワークではヘッダのフ
ォーマットおよびプロトコルが予め定められているが、データペイロードのフォ
ーマットおよびプロトコルをヘッダのものと同じものにすることができ、あるい
は異なるようにすることができる。

【００４８】各宛先は、「コスト」を最小にする好ましいパスに関連付けられ、図５では、
ソース４２３から宛先４２２への好ましいパス全体がパス５０１および５０２を
縦続接続で含み、その両方が波長Ｗｐを利用する。このコストは、合計の伝播距
離、ホップの数、およびトラフィック負荷に基づいて計算される。好ましい波長
は、省略時指定として元の波長にされる。たとえば、パス５０２の好ましい波長
はＷｐである。デフォルト波長のこの好ましいパスがすでに別のパケットによっ
て占有されている場合、ネットワーク要素４２１は迅速に、同じ好ましいパスを
通じて使用可能な代替波長Ｗａがあるかどうかを判断する。この代替波長は、ネ
ットワーク要素４２１における制限された波長変換によって提供された選択の１
つにしなければならない。パケットをもっとも好ましいパスを通じて移送するこ
とが可能となる波長の選択がなかった場合、次に好ましいパスが選択される（パ
ス偏向）。たとえば、図５では、縦続接続のパス５０３および５０４が代替パス
を表すことができる。この時点で、好ましい波長が省略時指定で元の波長Ｗｐに
戻される。このデフォルト波長が再びすでに占有されていた場合、代替波長を探
す同一のプロセスを進めることができる。図５では、パス５０３が同じ波長Ｗｐ
を有する代替パスであり、パス５０４が代替波長Ｗａを使用する代替パスである
。パスおよび波長の組み合せがない、可能性の低い場合では、偏向がパケットの
移送を提供することができ、ネットワーク要素４２１は優先順位がより低いパケ
ットをドロップするように判断する。すなわち、好ましいパスを通じた元の波長
での新しいパケット移送は、優先順位がより低い、すでに好ましいパスを占有し
ている他のパケットをドロップすることによって行われる。

【００４９】ネットワーク要素４２１〜４２５は、２タイプのいわゆる「プラグアンドプレ
イ」モジュールで増補されて、パケット交換能力を従来の回線交換ＷＤＭネット
ワーク要素４２１〜４２５に提供することによって、バーストなトラフィックを
効率的に処理し、それによって信号ヘッダがＩＰパケット上に符号化されて必要
なときに除去される。

【００５０】第１タイプの「プラグアンドプレイ」モジュールは、図４の電気光学要素４３
２によって表したが、ここでは図６のブロック図の形式に示す。概念的なモジュ
ール４３２はスタンドアロン要素であり、実際的には、モジュール４３２は図６
に示すようにネットワーク要素４２３に統合される。モジュール４３２は、ネッ
トワーク要素４２３の準拠クライアントインタフェース（ＣＣＩ）６１０とＩＰ
ルータ４１１の間に介在して、光信号ヘッダ５１０を、ヘッダ符号器６２１を介
してネットワークに追加されたパケット上に符号化し、光信号ヘッダ５１０を、
ヘッダ除去器６２２を介してネットワークからドロップするパケットから除去す
る。

【００５１】一般に、符号化／除去モジュール４３２は、ＩＰトラフィックがＷＤＭネット
ワークとインタフェースを取る位置に配置され、これはネットワーク要素のクラ
イアントインタフェースとＩＰルータの間である。クライアントインタフェース
は、ＣＣＩタイプまたは非準拠クライアントインタフェース（ＮＣＩ）タイプの
いずれかにすることができる。これらのインタフェースでは、ＩＰ信号がネット
ワーク５０１に移送されるので、ヘッダ符号器６２１が、宛先および他の情報を
搬送する光ヘッダ５１０をデータペイロード５１１の前に置く。光ヘッダ５１０
は、光変調器によって光領域で符号化される。信号ヘッダ除去器６２２はヘッダ
５１０を、クライアントインタフェースを介してドロップされた光信号から削除
し、電気ＩＰパケットをＩＰルータ４１１へ提供する。

【００５２】具体的には、モジュール４３２が電気信号をＩＰルータ４１１から受け入れ、
この電気信号を所望の準拠波長光信号に変換し、光ヘッダ５１０をパケット全体
の前に配置する。モジュール４３２はＮＣ＆Ｍ５２０と通信し、ＮＣ＆Ｍ５２０
によって要求された場合、データを光学的に変換する前にこのデータをバッファ
に入れる。モジュール４３２が、クライアントインタフェース波長と合致した波
長で光送信器を使用する。

【００５３】図７は、第２のタイプの「プラグアンドプレイ」モジュールを示し、光要素７
１０は各ＷＤＭネットワーク要素４２１〜４２５に関連付けられ、要素４２１を
論ずる。モジュール７１０は、従来のネットワーク要素回線交換コントローラ７
２０と従来の交換デバイス７３０の間に介在する。モジュール７１０は、いずれ
かのファイバ７０１〜７０３を介して伝播する各信号ヘッダ５１０からの情報を
検出し、これらは分岐されたファイバパス７０４〜７０６によってモジュール７
１０に提供される。モジュール７１０は、超高速テーブルルックアップおよび交
換デバイス７３０への高速シグナリングを達成するように機能する。交換コント
ローラ７２０は、機能的には、ネットワーク要素を制御するために使用された従
来の「クラフトインタフェース」と等しいが、この場合、この交換コントローラ
７２０の目的は、回線交換信号をＮＣ＆Ｍ５２０から受け入れ、どの制御コマン
ドがラベル交換コントローラ７１０へ送信されるかを優先順位に基づいて決定す
ることである。したがって、ラベル交換コントローラ７１０が、回線交換制御信
号をネットワーク要素回線交換コントローラ７２０から、ならびに、各ヘッダ５
１０への各信号から導出された情報を受信し、回線交換およびラベル交換制御ス
キームの間で知的に選択する。交換デバイス７３０を含むスイッチは、高速交換
も達成する。ファイバ７１５、７１６、または７１６によって加えられた遅延は
交換デバイス７３０への入力パス７０１〜７０３に配置され、信号ヘッダ５１０
を読み取り、テーブルルックアップを完了し、交換を実施するために要する合計
時間よりも遅延が大きくなるようにする。およそ２ｋｍのファイバは１０マイク
ロセカンドの処理時間を提供する。要素４２１〜４２５によって表されたＷＤＭ
ネットワーク要素のタイプ、および交換デバイス７３０を包含するタイプには、
波長アドドロップ（Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ）マルチプレクサ（ＷＡＤＭｓ）、波長選
択交差接続（ＷＳＸＣｓ）、および波長変換能力を備えた波長交換交差接続（Ｗ
ＩＸＣｓ）が含まれる。

【００５４】動作する際には、モジュール７１０が、各信号ヘッダ５１０の情報を検出して
、モジュール７１０に格納された接続テーブルをルックアップした後に交換デバ
イス７３０のための適切なコマンドを決定するために、パス７０１〜７０３上に
現れる光信号の小さい断片を傍受する。ファイバ遅延がパス７０１〜７０３に配
置され、ヘッダ５１０およびペイロード５１１を有するパケットが交換デバイス
７３０に、実際の交換が発生した後にのみ到着するようにする。このファイバ遅
延は、ヘッダ検出、テーブルルックアップ、および交換に関連付けられた遅延に
特有であり、典型的にはファイバ７１５〜７１７の約２ｋｍのファイバ遅延で約
１０マイクロセカンドで実施することができる。

【００５５】パケットは、各パケットの信号ヘッダ５１０の情報を使用して、ネットワーク
５０１を通じてルーティングされる。パケットがネットワーク要素に到着したと
き、信号ヘッダ５１０が読み込まれ、パケットが、（ａ）ラベルルーティングル
ックアップテーブルに従って選択された、新しい適切な出力ポートにルーティン
グされるか、あるいは（ｂ）ネットワーク要素内ですでに既存のラベル交換で生
じた接続を通じて直接転送される。後者の場合は「フロー交換」と呼ばれ、光ラ
ベル交換の一部として支持される。フロー交換は大量のバーストなモードのトラ
フィックに使用される。

【００５６】ラベル交換ルーティングルックアップテーブルは、フロー交換状態がセットア
ップされていなときに迅速に光パケットをネットワーク要素を通じてルーティン
グするために、ネットワーク要素４２１〜４２５に含まれる。光信号ヘッダ５１
０によって搬送された接続セットアップ要求は、迅速に、各ネットワーク要素内
のラベル交換ルーティングルックアップテーブルと比較される。いくつかの場合
では、もっとも効率的な信号ルーティングのための最適な接続がすでに占有され
ている可能性がある。可能な接続ルックアップテーブルは、すでに代替波長割り
当て、または信号をルーティングするための代替パスを提供するようにも構成さ
れる。少なくとも１つの代替波長を提供することによって、ブロッキングの確率
が著しく低減する。代替波長ルーティングは、最適な場合と同じ伝播遅延および
ホップ数も達成し、多数のパケットの順序付けにおける難点を解消する。代替パ
スのルーティングは、潜在的に遅延およびホップ数を増加させることができ、パ
ケットの信号対雑音比が光学的に監視されて、パケットが多数のホップを通じて
ルーティングされる可能性が解消される。第２のパスまたは波長が使用可能でな
い場合、出力リンクでの競合を、先着順サービスに基づいて、あるいは優先順位
に基づいて解決することができる。情報は通常のＩＰルータに提示され、次いで
、必要なときには再伝送を使用して、より高いレイヤのプロトコルによって見直
される。

【００５７】（ルーティング例）米国のある大都市におけるエンドユーザの間でパケットを通信するための例示
的ＷＤＭ回線交換バックボーンネットワーク８００を、図８に絵画的形式で図示
する。ネットワーク８００を、最初にその従来の動作に関して論ずる。つまり、
オーバーレイの前に、本発明による要素および方法を提示する。

【００５８】図８を参照して、ニューヨーク市がネットワーク要素８０１によって処理され
、シカゴがネットワーク要素８０２によって処理され、．．．、ロサンゼルスが
ネットワーク要素８０４によって処理され、．．．、ミネアポリスがネットワー
ク要素８０７によって処理されると仮定する。（ネットワーク要素は結局ノード
とも呼ぶことができる。）そのうえ、ＮＣ＆Ｍ５２０は、すべてのネットワーク
要素８０１〜８０７への論理接続（破線によって示す、チャネル５２１からネッ
トワーク要素８０１およびチャネル５２２からネットワーク要素８０７など）を
、物理レイヤ光監視チャネルを介して有する。ＮＣ＆Ｍ５２０およびネットワー
ク要素８０１〜８０７の間に連続通信がある。ＮＣ＆Ｍ５２０は周期的に以下に
関する情報を要求し、受信する。すなわち、（ａ）各ネットワーク要素の一般的
な状態（たとえば、作動状態であるか、非常事態のためにシャットダウンされて
いるか）、（ｂ）各ネットワーク要素によって提供される光波長（たとえば、ネ
ットワーク要素８０１は、波長Ｗ１を有する光ファイバ媒体８３１および波長Ｗ
２を有する光ファイバ媒体８３２によって処理中であるように示され、それぞれ
ネットワーク要素８０２（シカゴ）および８０５（ボストン）に接続する）、お
よび（ｃ）波長によって処理されるポート（たとえば、要素８０１のポート８１
０が、パケット８２０を搬送する入力クライアントインタフェースに関連付けら
れ、ポート８１１がＷ１に関連付けられ、ポート８１２がＷ２に関連付けられ、
要素８０２のポート８１３はＷ１に関連付けられる）、である。

【００５９】したがって、ＮＣ＆Ｍ５２０は、いかなるときにも、ネットワーク要素によっ
て入力パケットトラフィックを搬送するためのパスを公式化するために必要な広
域の情報を格納している。したがって、周期的に、ＮＣ＆Ｍ５２０がルーティン
グ情報を、たとえば広域ルーティングテーブルの形式で決定し、監視チャネル５
２１、５２２、．．．を使用して広域ルーティングテーブルを各要素にダウンロ
ードする。広域ルーティングテーブルは、ネットワーク要素のポートを、ある通
信リンクを作成するように構成する。たとえば、ＮＣ＆Ｍ５２０は、トラフィッ
ク要求および統計に基づいて、ニューヨーク市からロサンゼルスまでの光ファイ
バリンク（それぞれネットワーク要素８０１および８０４）が現在要求されてい
ることを決定することができ、このリンクは、連続して、要素８０１のポート８
１１をネットワーク要素８０２のポート８１３に結合するＷ１、要素８０２のポ
ート８１４を要素８０３のポート８１５に結合するＷ１、および、要素８０３の
ポート８１６を要素８０４のポート８１７に結合するＷ２から構成される。次い
で、ネットワーク要素８０１（ニューヨーク市）に入ってきて、ネットワーク要
素８０４（ロサンゼルス）の宛先を有する入力パケット８２０が、この確立され
たリンクを介して直接ルーティングされる。ネットワーク要素８０４では、伝播
されたパケットが出力パケット８２１として、クライアントインタフェースポー
ト８１８を介して送達される。

【００６０】類似の方法で、要素８０６および８０７（それぞれセントルイスおよびミネア
ポリス）の間の専用パスが、ネットワーク要素８０６および８０２の間のＷ３、
および要素８０２および８０７の間のＷ２を使用して確立されるように示される
。

【００６１】この方法で生成されたリンクは、広域ルーティングテーブルに基づいており、
それらの剛性によって特徴付けられる。つまり、ＮＣ＆Ｍ５２０がリンクを確立
するための接続を決定し、そのリンクのための接続性情報をダウンロードし、各
ネットワーク要素のための入出力ポートを確立するためには、数秒を要する。各
リンクは回線交換接続の特性を有し、つまり、これは基本的に永久接続または専
用パスまたは長い間隔の「パイプ」であり、ＮＣ＆Ｍ５２０のみがリンクを通常
の動作で分断し、再確立することができる。このような専用パスの利点は、すで
に確立された専用パスにマッピングする、起点および宛先を有するトラフィック
を、いかなるセットアップの必要もなく直接ルーティングできることである。他
方では、専用パスは、専用パスを小さい割合の時間（たとえば、セットアップ期
間全体の２０％〜５０％）しか使用することができないという意味で非効率的に
なることがあり、もっともよくそうなる。そのうえ、入出力ポートを交差接続す
る、各ネットワーク要素に埋め込まれた交換デバイス７３０（図７参照）は、有
限数の入出力ポートのみを有する。上記のシナリオが変更されて、セントルイス
からミネアポリスへのリンクが要求されており、ニューヨークからロサンゼルス
へのリンクにすでに割り当てられたポートが使用される場合（たとえば、ネット
ワーク要素８０２のポート８１４）、ＮＣ＆Ｍ５２０が応答できるようになり、
したがって広域ルーティングテーブルを変更できるようになるまで、時間遅延が
ある。

【００６２】このとき、この例を、「ラベル交換」が上の説明にオーバーレイされるように
拡張する。最初に、「ラベル交換状態」と呼ばれるパラメータを導入し、ルーテ
ィングにおけるその使用を論ずる。次いで、次のパラグラフで、ラベル交換状態
を生成する方法を解明する。このラベル交換状態が光ラベル交換を生ずる。

【００６３】ＮＣ＆Ｍ５２０がさらに、ラベル交換状態をクライアントインタフェースから
ネットワーク要素へ入ってくる各パケットに割り当てることができるように構成
され、ラベル交換状態がプラグアンドプレイモジュール４３２によって追加され
、この考察のために、ラベル交換状態はヘッダ５１０と同一基準である（図５参
照）。ラベル交換状態はＮＣ＆Ｍ５２０によって計算され、各ネットワーク要素
８０１〜８０７へローカルルーティングテーブルの形式でダウンロードされる。
図９を参照して、ネットワーク要素８０１およびその埋め込みスイッチ９０１を
絵画的形式で示す。遅延ループ９０３を備え、ヘッダ５１０およびペイロード５
１１から構成されるパケット９２０を搬送する、入力光ファイバ９０２も図示す
る。ペイロード５１１はこの場合、図８のパケット８２０である。ファイバ９０
２２は、遅延されたバージョンのパケット９２０をネットワーク要素８０１へ送
達する。ファイバ９０２上に現れる光エネルギーの一部が、ファイバ９０２１を
介して傍受され、光モジュール７１０に入力され、これが入力パケット９２０を
処理してヘッダ５１０を検出する。パケット９２０のヘッダ５１０は、参照番号
９１５によって識別されたラベル交換状態「１１１０１０１１０００」から構成
されているように示される。図９には、ローカルルックアップテーブル９１０も
示し、これは３つの列、すなわち「ラベル交換状態」（列９１１）、「ローカル
アドレス」（列９１２）、および「優先順位レベル」（列９１３）から構成され
ている。パケット９２０の特定のラベル交換状態がルックアップテーブル９１０
で相互参照されて、入力パケットのルーティングが決定される。この場合、パケ
ット９２０のラベル交換状態が、ルックアップテーブル９１０の第４行へのエン
トリである。このラベル交換状態に対応するローカル交換アドレス（列９１１の
「ローカルアドレス」）は「０１１１」であり、これは次のように解釈される。
すなわち、第１の２進数字が入力ポートを指示し、第２の２進数字が出力ポート
を指示する。この場合、例示的な４入力４出力のスイッチでは、入力パケットが
入力ポート「０１」から出力ポート「１１」へルーティングされるので、したが
ってスイッチ９０１が交換される（図示のように）。ファイバ遅延９０３によっ
て遅延が提供された後、ファイバ９０２２上の入力パケットがファイバ９０４上
へ、スイッチ９０１を介して伝播される。

【００６４】前述のラベル交換状態の説明は、この使用方法を指示する。ラベル交換状態の
生成方法を、ここで考察する。ＮＣ＆Ｍ５２０は再度周期的なベースで、パケッ
トをルーティング／交換するための１組のローカルルックアップテーブルを、対
応する各ネットワーク要素（ネットワーク要素８０１のためのテーブル９１０な
ど）を通じてコンパイルし、次いで、各ルックアップテーブルが対応するネット
ワーク要素にダウンロードされる。各ルックアップテーブルの生成は、ネットワ
ーク８００のＮＣ＆Ｍ５２０の広域な知識を考慮する。たとえば、ネットワーク
要素８０１への入力パケット８２０がネットワーク要素８０４へ向けられた場合
（再度、ニューヨークからロサンゼルスへ）、ポート８１０が入力ポート「０１
」に関連付けられてファイバ９０２を処理した場合、および、出力ポート８１１
が出力ポート「１１」に関連付けられてファイバ９０４を処理した場合、ＮＣ＆
Ｍ５２０は適切なエントリをルックアップテーブル９１０（すなわち、第４行）
に生成し、テーブル９１０をネットワーク要素８０１にダウンロードすることが
できる。この場合、パケット８２０が電気光学モジュール４３２によって、ヘッ
ダ５１０をパケット８２０へ追加して増補パケット９２０を作成するように処理
されたとき、ＮＣ＆Ｍ５２０が有するダウンロードされたローカルルーティング
テーブルの知識、ならびに、モジュール４３２を介して得られたパケット８２０
に埋め込まれた宛先アドレスの知識によって、ＮＣ＆Ｍ５２０がモジュール４３
２に、適切なラベル交換状態をヘッダ５１０として、この場合は「１１１０１０
１１０００」を追加するように命令することが可能となる。

【００６５】ラベル交換状態パラメータを使用してパケットを処理することは、現実にはバ
ーストであり、つまり、スイッチ８０１が入力ラベル交換状態を処理するように
セットアップされた後に、スイッチ８０１を、フロー状態を処理する前のその状
態へ戻すことができることは、容易に理解することができる。たとえば、スイッ
チ８０１は、パケット９２０が到着する前に入力ポート「０１」を出力ポート「
１０」へ交差接続しておくことができ、処理した後に「０１１０」の状態へ戻す
ことができる（たとえば、パケットトレーラによって決定されるように）。もち
ろん、回線交換パスがラベル交換状態パスに等しい可能性があり、その場合、ラ
ベル交換状態を処理するためにスイッチ８０１を通じたローカルルーティングを
修正する必要もない。しかし、スイッチ８０１を一時的に変更する必要がある場
合、下にある回線交換トラフィックがあれば、これを再ルーティングあるいは再
送信することができる。

【００６６】これまで論じたように、ラベル交換では、宛先に向けたパケットのルーティン
グが、ネットワーク要素の助力を得ずにデータパケット全体を検査することが可
能となる。新しい信号情報、すなわちラベルが、光信号ヘッダ５１０の形式で追
加され、これが、多重波長移送環境において各波長内でバンド内で搬送される。
このラベル交換は通常、パケット毎に発生する。しかし、典型的には、多数のパ
ケットが順次同じ宛先に向けて移送される。これは特に、バーストなデータで、
大きいブロックのデータを移送するために多数のパケットに区分する場合に真で
ある。このような場合、特定の各ネットワーク要素が慎重に各ラベルを検査して
ルーティングパスを判断することは、非効率的である。むしろ、ソースから宛先
までの「仮想回路」をセットアップすることがより効率的である。各パケットの
ヘッダ５１０は、仮想回路の継続または終了を知らせるだけであり、これはフロ
ー状態接続と呼ばれる。このような終端間フロー状態パスが確立され、ネットワ
ーク要素のプラグアンドプレイモジュールは、切断が必要となるまでこのような
フロー状態接続を中断させない。このようなパケットのシーケンスが末端に来た
か、または優先順位がはるかに高い別のパケットがこのフロー状態接続の中断を
要求した場合に、切断が行われる。

【００６７】パケットの優先順位の態様も、図９に関して示す。ローカルルックアップテー
ブルは「優先順位レベル」（列９１３）を有し、これがラベル交換状態に割り当
てられた優先順位を示す。ヘッダ５１０はナンバー「２」として示された優先順
位データも添えている（参照番号９１６）。テーブル９１０の「ラベル交換状態
」列９１１の第４および第５行は共にローカルアドレス「０１１１」を有する。
より早いデータパケットが第５行のエントリを使用して、たとえば、仮想回路ま
たはフロー交換状態を確立し、別のパケットが列９１１の第４行により処理され
る場合、優先順位がより高いデータ（「２」対「４」、「１」が最高）が先行し
、仮想回路が終了される。

【００６８】（ＯＬＳＡＳ方法による光ネットワーキングモジュール（ＯＮＭ））３つの光ネットワーキングモジュールが使用されて、光レイヤ存続性およびセ
キュリティシステムが実施される。第１のＯＬＳＡＳモジュールが多重波長移送
インタフェースのそれぞれに配備され（たとえば、図４のノード４２１の多重移
送インタフェースに）、第２のＯＬＳＡＳモジュール（たとえば、図２のＯＮＭ
２０３）が各単一波長クライアントインタフェースの送信側に配備され（たとえ
ば、図４のノード４２３の各単一クライアントインタフェースの送信側に）、第
３のモジュール（たとえば、図２のＯＮＭ２０４）が、各単一波長クライアント
インタフェースの受信側に配備される（たとえば、図４のノード４２２の各単一
クライアントインタフェースの受信側に）。

【００６９】（移送インタフェース光ネットワークモジュール）移送インタフェースに位置する第１の光ネットワーキングモジュールは、構造
的には、基本的に、特に図９に関して先に論じた第２のタイプのプラグアンドプ
レイモジュールと同じである。図９の考察から、第２のタイプのプラグアンドプ
レイモジュールが光レベル交換機能を担うことを思い出されたい。ヘッダおよび
データペイロード（たとえば、図９の５１０および５１１）が移送ノード（たと
えば、図９のノード８０１）に達したとき、小さい割合（たとえば、１０パーセ
ント）の光信号が傍受され（光線９０２１を介して）、信号の残りの部分が光遅
延線（たとえば、回線９０３）で遅延される。信号のうち傍受された部分では、
光ヘッダがヘッダ検出器（たとえば、図９の７１０）において光信号から取り除
かれ、ヘッダ検出器を構成する従来の電気回路を介して検出される。光ヘッダは
光ラベル（たとえば、９１５）を搬送し、これはパケットを、スイッチ（たとえ
ば、９０１）を通じて適切にルーティングすることを可能とする。

【００７０】本発明による方法の変形形態は、第２タイプのプラグアンドプレイモジュール
での波長のサブセットの各波長を介して到着するヘッダ／ペイロードの組み合せ
が、必ずしも無関係で異なる必要はないものである。図２に関して論じたように
、たとえば、ノード２１２へのリンク２２１上に到着する波長λ_i1およびλ_iNが
、パケットを所与のＩＰセッションから搬送する。しかし、第２タイプのプラグ
アンドプレイモジュールは、この関係とは関与せず、したがって各入力パケット
を他のいかなるパケットとも無関係に処理する。すなわち、プラグアンドプレイ
モジュールの動作は、パケットの間の関係による影響を受けない。

【００７１】（光ネットワークモジュール２０３）単一波長クライアントインタフェースの送信側が、第２タイプのモジュールで
ある光ネットワークモジュール２０３を配備する。モジュール２０３は、実際に
おいて、第１タイプのプラグアンドプレイモジュール４３２を置換するか、ある
いはこれを増補するように構成されて、幅広く以下の手順を実施する。すなわち
、（ａ）入力移送ノードにおいて入力パケットの多数の光コピーを生成して格納
し、（ｂ）多数の各光コピーを、入力移送ノードに接続されたリンクのうち対応
するものを介して光学的に伝送する。例示的実施形態では、このようなステップ
をさらに、（ｉ）データパケットの多数のコピー（少なくとも２つ）を生成して
、少なくとも２つのリンクおよびノードの分岐パスを介した下りの伝送に向けら
れた情報を送信するステップであって、多数のコピーは当技術分野で知られたＩ
Ｐパケット乗算器を使用することによって達成でき、（ｉｉ）ＩＰパケットをバ
ッファに入れ、ＳＰＲＮＧサブシステムを使用してパケットに「スクランブル」
をかけ、スクランブルがかけられたパケットをバッファから、Ｍ個の多数の出力
ポートを使用して排出するステップ、および（ｉｉｉ）ＳＰＲＮＧサブシステム
を使用して、各出力ポートに波長を再度ランダムに割り当てるステップによって
特徴付けることができる。この手順では、各パスに、ネットワークにおける既存
の波長の合計数のうちＭ個の波長の異なるサブセットが割り当てられる。

【００７２】図１０を参照して、ＯＮＭ２０３の一実施形態である例示的構成１０００を示
す。パケットソース１０１０（図４のＩＰ要素４１１など）が、Ａ、Ｂ、Ｃ、．
．．、Ｈによって示すパケットストリームをＩＰパケット乗算器１０２０へ提供
する。パケット乗算器１０２０の出力は、２つの等しいストリームであり、Ａ、
Ｂ、Ｃ、．．．、ＨおよびＡ′、Ｂ′、Ｃ′、．．．、Ｈ′と示す。第１のスト
リームはパケットバッファ１０３０への入力としての機能を果たし、第２のスト
リームはバッファ１０３１への入力である。安全疑似乱数発生器１０７０は、「
スクランブリング」情報を各パケットバッファに提供して、この例では、４つの
出力ストリームをパケットバッファごとに生成する。詳細には、パケットバッフ
ァ１０３０が、第１ストリームＢ、Ｃ、Ｇ、第２ストリームＡ、Ｄ、Ｅ、第３ス
トリームＦ、Ｈ、Ｊ、および第４ストリームＩ、Ｋ、Ｌを出力する（時間の順に
）。類似の方法で、パケットバッファ１０３１が、バッファ１０３０からの出力
ストリームとは異なる、スクランブルがかけられた４つのストリームを出力する
。この態様のスクランブリングでは、すべてのパケット情報が構成１０００の出
力での個々の光波長上で重複されることがない。

【００７３】次に、ＳＰＲＮＧ１０７０がパケットストリームを再構成し、パケットバッフ
ァ１０３０および１０３１からのストリームを、この場合は２つの光リンクに渡
って拡散することができるようにする。詳細には、ＳＰＲＮＧ１０７０が電子交
差接続１０４０を制御して、４つの出力ストリーム、すなわち、Ｂ′、Ｇ′、Ｊ
′、Ｄ′、Ｅ′、Ｋ′、Ｉ、Ｋ、Ｌ、およびＣ′、Ｆ′、Ｈ′を、交差接続１０
４０のリンク１出力に生成する。類似の方法で、４つの再構成されたストリーム
が、交差接続１０４０から発出するリンク２を介した伝送のために組み立てられ
る。４つのストリームの各組が、光ラベル交換送信器（ＯＬＳ／ＴＸ）１０５０
への入力としての機能を果たし、これはパケットストリームＢ′、Ｇ′、Ｊ′を
、適切なヘッダと共に、リンク１上の波長λ₁上へ光学的に変調し、類似の方法
で、ストリームＤ′、Ｅ′、Ｋ′がそのヘッダと共に、リンク１上の波長λ₂に
よる伝播のために光学的に変調され、リンク１ではこのようになる。同時に、ス
トリームＢ、Ｃ、Ｇがそのヘッダと共に、光送信器１０５０によってリンク２の
波長λ_K上へ光学的に変調され、類似の方法で、リンク２の残りのヘッダ／パケ
ットストリームも変調される。最後に、図１１に関して記載したように、光スイ
ッチ１０６０が光ストリームを対応するリンクへ接続するように処理する。ＯＬ
ＳＡＳシステムコントローラ１０８０は、送信器１０５０およびスイッチ１０６
０の動作を、ＳＰＲＮＧデバイス１０７０と調和するように制御する。

【００７４】光パケットが図１０の光スイッチ１０６０に達したとき、交換構造は、１つの
分岐パス（たとえば、リンク１）で使用されるすべてのパケットが同じ出力ファ
イバを使用してスイッチを残すように設定される。これについては図１１を参照
して以下に記載する。

【００７５】図１１は、２つの分岐パスのための光パケットが２つの異なる出力ファイバを
使用して、クライアントインタフェース１１５０からＩＰルータ１１４０および
光ネットワークモジュール送信器（ＯＮＭ−Ｔｘ）１１３０を介してＷＤＭネッ
トワークへ入る方法を示し、これは、図１０を参照して、ＩＰパケット乗算器１
０２０、パケットバッファ１０３０および１０３１、交差接続１０４０、および
ＳＰＲＮＧ１０７０を包含する。光スイッチ１１６０は、光信号を排出するため
の右側部分、および光信号を受信するための左側部分から構成される。右側部分
は、図１０に示す光スイッチ１０６０によって示されている（左側部分は、図１
２に関して短く論じた光スイッチ１２６０である）。光信号を送信するために使
用される右側部分に焦点を置くと、スイッチ１１６０は、（図１０のコントロー
ラ１０８０から）パス１０６１を介して到着する信号の制御下で、クライアント
インタフェース１１５０によって伝播された入力光信号を交換するための交換点
から構成され、このような１つの交換点を参照番号１１６２によって示す。波長
λ₄によって搬送された光信号を例示的に使用して、スイッチ１１６０が交換点
１１６２を閉じて、入ってくる光信号をマルチプレクサ１１１０に結合し、これ
が多重化信号を光リンク１へ供給する。類似のコメントは、マルチプレクサ１１
１０または１１１１のいずれかに向けて送ることができる各入力光信号に関して
当てはまる。したがって、図１０でＫ＝８の場合（λ₁、λ₂、．．．λ₈）、波
長λ₁、λ₂、λ₄、およびλ₆を有する光信号がスイッチ１１６０によってマルチ
プレクサ１１１０へ交換され、リンク１を介して伝播される。類似の方法で、波
長λ₃、λ₅、λ₇、およびλ₈を有する光信号がスイッチ１１６０によってマルチ
プレクサ１１１１へ交換され、リンク２を介して伝播される。

【００７６】モジュール２０３は本質的に、１セッションのためのデータパケットをいくつ
かの異なる波長および分岐パス中に分散させることを担う。この組の波長は、ネ
ットワークで使用可能な波長の合計数のサブセットである。光ヘッダは符号化さ
れた情報を搬送し、ついでこれが受信側ＯＮＭで使用されて、所与のソースと宛
先の間の通信に使用される波長のサブセットが選択される。これについては以下
で論ずる。

【００７７】（光ネットワークモジュール２０４）図１２の構成１２００に示すように、光移送ネットワークの受信側ノードに第
３タイプのモジュールが配備され、これは本質的に送信側に位置するモジュール
の逆の機能性を担う。パケットシェアのすべてのパケットが光スイッチ１２６０
で光リンク１および２を介して受信され、各パケットの光ヘッダが読み込まれる
。次いで、符号化キーなど、各ヘッダに含まれたセキュリティ情報がＯＬＳＡＳ
システムコントローラ１２８０へ転送され、これはこの情報をＳＰＲＮＧデバイ
ス１２７０へ渡す。続いて、この情報が使用されて、正しく適切な波長でパケッ
トが検索される。そのうえ、各波長が光ラベル交換受信器１２５０によって処理
されて、パケットが検出される。たとえば、受信器１２５０が、波長λ₁で到着
するパケットの光−電気変換を実施し、電子パケットＪ′、Ｇ′、Ｂ′を生成す
る。次いで、バッファ／リシーケンサ１２３０のパケットを再順序付けするため
の準備において、パケットが交差接続デバイス１２４０によって処理される。図
示のように、デバイス１２４０がＳＰＲＮＧ要素１２７０からのその入力を受信
して、第１のストリームからのパケット（すべての「準備ができていない」パケ
ットＡ、Ｂ、Ｃ．．．、Ｈ）、および第２のストリームからのパケット（すべて
の「準備ができている」パケット）を関連付けし直す。リシーケンサ１２３０が
、バッファに入れられたパケットシェアを単一のストリームＡ、Ｂ、Ｃ、．．．
Ｈに変換し、類似の方法で「準備ができている」パケットシェアを対応する単一
のストリームに変換する。最後に、ＩＰセレクタ１２２０が使用されて、単一の
通信セッションの情報を搬送する多数の分岐パスのうち１つが選択され、この選
択されたストリームを、要素１２１０によって示されたＩＰ宛先へ送達する。

【００７８】再度図１１を参照すると、２つの分岐パスのための光パケットが２つの異なる
出力ファイバを使用して、ＩＰルータ１１４０および光ネットワークモジュール
受信器（ＯＮＭ−Ｒｘ）１１３１を介して、クライアントインタフェース１１５
０を介してＷＤＭネットワークを出る。これは、図１２を参照すると、交差接続
１２４０、バッファおよびリシーケンサ１２３０、ＩＰセレクタ１２２０、およ
びＳＰＲＮＧ１２７０を包含する。光スイッチ１１６０の左側部分を、図１２に
示す光スイッチ１２６０によって示した。光信号を受信するために使用される左
側部分に焦点を置くと、スイッチ１１６０は、（図１２のコントローラ１２８０
から）パス１２８１を介して到着する信号の制御下で、ＷＤＭネットワークによ
って伝播された入力光信号を交換するための交換点から構成され、このような１
つの交換点を参照番号１１６３によって示す。波長λ₁によって搬送された光信
号を例示的に使用して、スイッチ１１６０が交換点１１６３を閉じて、マルチプ
レクサ１１２０から入ってくる光信号をクライアントインタフェース１１５０に
結合し、ＯＮＭ−Ｒｘ１１３１およびＩＰルータ１１４０に結合する。類似のコ
メントは、マルチプレクサ１１２０または１１２１のいずれかから向けて送るこ
とができる各入力光信号に関して当てはまる。したがって、図１２でＫ＝８の場
合（λ₁、λ₂、．．．λ₈）、波長λ₂、λ₄、λ₅、およびλ₇を有する光信号が
、マルチプレクサ１１２０から受信されたときにスイッチ１１６０によって交換
される。類似の方法で、波長λ₁、λ₃、λ₆、およびλ₈を有する光信号が、マル
チプレクサ１１２１から受信されたときにスイッチ１１６０によって交換される
。

【００７９】図１３は、電子および光レベルのセキュリティ方法を、高レベルのフローチャ
ート１３００を用いて要約する。初めに、処理ブロック１３０５が電子パケット
を生成するように動作する。次に、電子パケットが処理されて、ブロック１３１
０を介して電子パケットを電子セキュリティでカプセル化し、次いでブロック１
３１５を介して、ヘッダを介して光セキュリティ情報を追加し、これは中間ノー
ドでのラベル交換に影響を与える情報も含む。処理ブロック１３２０が呼び出さ
れて、結合されたヘッダ／ペイロード情報を搬送するための波長のサブセットお
よびリンクが生成される。ヘッダ／ペイロード情報が光ネットワーク（たとえば
、図１の「雲」１１０によって図示する）を介して伝播され、これは処理ブロッ
ク１３２５によって実行される。ヘッダ／ペイロードパケットがネットワークを
介して伝播するにつれて、光ラベル交換が配備されて光パケットがルーティング
され、これを処理ブロック１３３０によって示す。次に、処理ブロック１３３５
によって明示するように、パケットが波長の元のサブセットおよび対応するリン
クを介して受信され、ラベル上の光セキュリティ情報が使用されてパケットが電
子形式に変換され、次いで再組立てされ、再順序付けされて、入力ソースパケッ
トに対応する受信電子パケットが生成される。ブロック１３４０は、複数の検出
ストリームからの１つのストリームが、宛先への送達から選択される処理を示す
。次に、ブロック１３４５による処理が呼び出されて、電子メッセージが解読さ
れる。最後に、ブロック１３５０に示すように、再生されたバージョンの元のメ
ッセージが宛先で受信される。

【００８０】（このＯＬＳＡＳ技術によって提供されるセキュリティのレベルは、情報を送
信するために選択された波長の数、使用可能な波長の合計数、およびこれらの（
疑似ランダム）サブセットが変更される際の周波数、およびパケットが拡散され
る際のパスの数によって決まる（すべてのパケットが図３Ａおよび図３Ｂによる
各分岐パスを介して送信されるわけではないと仮定する）。明らかに、１２８波
長のうちわずか１６波長を使用して（商用システムは１２８または１２９以上の
波長を提供する）情報を搬送することは、１００ビットより多い有効キーサイズ
を生じる。）

【００８１】追加のセキュリティ情報を搬送する光ヘッダを副搬送波領域で実施することが
でき、これについては例示的実施形態を以下に記載する。図１４は、副搬送波ヘ
ッダを含む光パケットを示し、従来の「タグ」手法（図１４Ａ）をＷＤＭ副搬送
波光ラベル手法（図１４Ｂ）と対比させる。従来の手法では、ネットワーク機能
（１４０１）および安全機能（１４０２）が時間的にＩＰヘッダ（１４０３）お
よびＩＰデータペイロード（１４０４）と連続する。図１４Ｂに示すように、「
副搬送波光ラベリング」では、ネットワーク機能および安全機能が、ＩＰヘッダ
およびＩＰデータペイロードと同時に所与の波長で伝播されるが、周波数におい
て変位される。

【００８２】いわゆる光ラベル交換は、パケット転送をこの多重パス手法で実行するように
、ＯＬＳＡＳシステムの伝送モジュールに接続されたＩＰルータに必要とされる
。光ラベル交換は、ヘッダ挿入技術（古いラベルを除去することなく新しい副搬
送周波数を追加することによって、新しいラベルが導入される）またはヘッダ置
換技術（古い副搬送波情報を新しいもので置換することによって、新しいラベル
が導入される）のいずれかで達成することができる。これらの技術を以下で短く
記載する。

【００８３】（安全光レイヤ制御モジュール（ＳＯＬＣＭ））図１５を参照すると、リンク１５１１および１５１２上の安全光レイヤ制御プ
ロトコル（ＳＯＬＣＰ）を使用して、安全光レイヤ制御モジュール１５１０がメ
ッセージを作成してＯＮＭ１５３０および１５３５へ配布する。ＯＮＭ１５３０
は安全データネットワーク１５１５を公衆光ネットワーク１５２５へ結合し、Ｏ
ＮＭ１５３５が安全データネットワーク１５２０を公衆網１５２５へ結合する。
モジュール１５１０は、ネットワークの状況の情報を全体として維持する重要な
機能を有する。つまり、公衆光ネットワーク１５２５およびモジュール１５１０
が、１組のＳＯＬＣＰメッセージを介してＯＮＭ１５３０および１５３５と通信
する。このようなメッセージは、特定のタスクを実行するためにＯＮＭ１５３０
または１５３５を必要とする可能性があり、あるいは、このメッセージは警報、
警告、リンク状況、使用可能な波長などの照会である可能性がある。この制御動
作は、ネットワーク１５２５内のリンク状況のデータを処理することができる。
たとえば、モジュール１５１０は、パケット損失、スループット、および遅延に
関する統計情報を使用して、いかなる所与の伝送アプリケーションにも使用する
ために「最適な」リンクであるリンクのデータベースを開発することができる。
モジュール１５１０は、明示的にルーティングされ、タイムスタンプが付けられ
たパケットをネットワークに周期的に送信して、ネットワーク状況データを生成
することもできる。モジュール１５１０をＮＣ＆Ｍ５２０と併合あるいは統合し
て、「安全ＮＣ＆Ｍ」モジュールを作成することができる。つまり、ＳＯＬＣＭ
に必要される機能性を、ＮＣ＆Ｍによって実施することもできる。

【００８４】（光ヘッダ処理）あるレベルの光ヘッダ処理に焦点を置いた前述の説明は、オーバーレイされた
セキュリティ／存続性ネットワークモジュールで構成されたＮＧＩシステム全体
の説明と同一基準である。いかに存続性およびセキュリティを回路詳細レベルで
達成できるかを例示するために、ここでは、より詳細なレベルのヘッダ処理の説
明が適切である。このために、図１６の構成を考察する。図１６に見られるよう
に、光ヘッダプロセッサ１６０１は、その入力としてデマルチプレクサ（ｄｅｍ
ｕｘ）１６０２を介した光信号を有する。詳細には、光ヘッダプロセッサ１６０
１は、この実施形態では、（ａ）ｄｅｍｕｘ１６０２から発出する光波長λ₁で
光信号における分散を補正するための分散補償器１６０５、（ｂ）補償器１６０
５から出た光信号から電気出力信号１６１１を生成するための光−電気変換器１
６１０（たとえば、光検出器）、（ｃ）電気信号１６１１の周波数構成要素を中
間周波数（ＩＦ）に周波数偏移するために、乗算器１６２１、１６３１、．．．
、１６４１にそれぞれ供給する周波数ｆ₁、ｆ₂、．．．、ｆ_Nを有するローカル
発振器のバンク、（ｄ）図１６の左上側に示すヘッダ信号１６１３、．．．、１
６１５の周波数領域エネルギーをフィルタリングするために、乗算器１６２１、
１６３１、．．．、１６４１にそれぞれ応答するＩＦ帯域フィルタ（ＩＦ−ＢＰ
Ｆ）１６２２、１６３２、．．．、１６４２のバンク、（ｅ）縦続接続のエンベ
ロープ検出器／判断回路の組１６２３／１６２４、１６３３／１６３４、．．．
、１６４３／１６４４であり、ｆ₁、ｆ₂、．．．、ｆ_Nを中心とする周波数帯域
のいずれかの周波数領域エネルギーの存在が、判断回路１６２４、１６３４、．
．．、１６４４の出力側で論理「１」として示され、ｆ₁、ｆ₂、．．．、ｆ_Nで
の周波数領域エネルギーの不在が論理「０」として示され、（ｆ）スイッチ選択
信号を選択リード線１６６０上に提供する論理回路１６５０であって、この機能
は以下の動作説明でより詳細に論じ、（ｇ）ＢＰＦフィルタ１６２２、．．．、
１６４２に結合された遅延回路１６２５、１６３５、．．．、１６４５、（ｈ）
遅延回路１６２５、．．．、１６４５に入力として結合されたスイッチ１６６１
、１６６２、．．．、１６６３であって、これはリード線１６６０上の信号によ
って制御され、（ｇ）スイッチ１６６１、．．．、１６６３に接続された入力リ
ード線１６６５であって、これは復調器１６９１への入力としての機能を果たし
、（ｈ）復調器１６９１に応答する検出器１６９２、および（ｉ）信号１６０３
を出力する読取り回路１６９３を含み、この信号が光スイッチ１６０７によって
処理されて、交換アクションの動作が制御される。

【００８５】図１６のヘッダ検出器１６０１の動作は、以下の通りである。光ネットワーク
からの光信号（たとえば、図４の光ネットワークモジュール４３２から受信され
たもの）が、２．５ＧｂｐｓのＩＰデータパケットを伝播し（たとえば、ＱＰＳ
Ｋ／ＱＡＭ変調で）、これは中心周波数ｆ₁で１５５Ｍｂｐｓヘッダパケットで
多重化された副搬送波であり（たとえば、ＱＡＭ変調で）、前のように、ヘッダ
は時間的にデータペイロードに先行し、両方とも光波長λ₁によって搬送される
。波長λ₁で結合されたヘッダおよびペイロードを受信する各ネットワークノー
ドでは、ｆ₁での副搬送波ヘッダがエンベロープ検出器１６２３によって検出さ
れる。ヘッダ信号が存在するためにｆ₁を中心とする周波数帯域に存在するエネ
ルギーがあるので、判断回路１６２４が論理「１」を検出し、他のすべての判断
回路が論理「０」を検出する。並列のこの論理信号の組み合せ（「１００．．．
０」）が、論理回路１６５０への入力側で選択信号１６６０を生成し、これはス
イッチ１６６１のみを閉じることを実施する。（入力論理信号が直列でなく、同
時に並列で生成され、それによってヘッダ検出プロセスの速度が著しく向上する
ことを強調することが重要である。）ＩＦ−ＢＰＦ１６２２の出力側に供給され
た実際のヘッダ信号が、遅延回路１６２５によって遅延が加えられた後に、リー
ド線１６６５を介した復調器１６９１への入力としての機能を果たす。回路１６
２５の遅延は重大ではなく、遅延以外のものは、エンベロープ検出器１６２３お
よび判断回路１６２４を介して論理信号を導出するために要する時間と、論理回
路１６５０の選択信号リード線１６６０上の制御信号を計算してスイッチ１６６
１を閉じるために要する時間を加えたものよりも大きい。（遅延はデジタルで実
施することができ、たとえば、縦続接続の復調器およびデジタル遅延によって図
１６の各アナログ遅延を置換することによる。）したがって、ｆ₁でのヘッダ信
号は、復調器１６９１（たとえば、ＱＡＭ復調器）によって復調される唯一のヘ
ッダ信号であり、次いで、復調されたベースバンドデータバーストが検出器１６
９２（たとえば、１５５Ｍｂｐｓのバーストモード受信器）によって検出され、
回路１６９３（たとえば、マイクロプロセッサ）によって読み込まれる。

【００８６】この前述の動作説明は、図７の交換デバイス７１０を通じてルーティングパス
を制御するための光ヘッダの検出のみに焦点を置いた。上で言及したように、ヘ
ッダ置換は、この場合、たとえばリンクの故障および様々なトラフィックパター
ンによりデータパスが変更される、パケット交換ネットワークにおける高スルー
プット動作を達成するために、今日のＮＧＩ技術に重要であると見なされる。そ
のうえ、ヘッダ置換は、プロトコル互換性を維持するために有効である。これま
でに記載していない図１６の構成要素が、ヘッダ置換における中心の役割を担う
。実際に、ヘッダ置換の概念はより幅広い内包を有し、ヘッダが「ラベル」フィ
ールドおよび「残り時間」フィールドなどの様々なフィールドから構成される可
能性がある。この時点までの説明は、ヘッダおよびラベルを相互交換可能的に使
用したが、この場合は、ヘッダが実際に複数のフィールドを有することができ、
そのいずれかまたはすべてをいかなるノードでも置換できることが明らかである
。

【００８７】ここで、図１６の説明を続けると、図では、論理回路１６５０が第２の選択信
号も選択リード線１６７０上に供給する。このリード線がスイッチ１６７１、１
６７２、．．．、１６７３を制御し、これらはすべてリード線１６９５へ接続さ
れる。リード線１６９５とヘッダ出力リード線１６０３の間に介在するのが、変
調器１６９６と縦続接続の書込み回路１６９４である。書込み回路１６９４は、
新しいヘッダ信号を供給することを担う。ｄｅｍｕｘ１６０２への入力側に到着
するヘッダ信号は、アクティブヘッダ信号と呼ばれる。ヘッダ信号を処理するた
めの第１ノードでは、アクティブヘッダ信号および元のヘッダ信号が合体する。
実際にアクティブヘッダ信号を上書きするのではなく、新しいヘッダ信号が、ア
クティブヘッダ信号の周波数帯域を上回る周波数帯域に配置される。つまり、組
ｆ₁、ｆ₂、．．．、ｆ_Nから次に高い使用可能な中心周波数が利用されて、新し
いヘッダ信号が伝播される。次に高い使用可能な中心周波数を選択するため、論
理回路１６６０は、判断回路１６２４、１６３４、．．．、１６４４がアクティ
ブな中心周波数ｆ_iを生じた場合に、選択信号１６７０がリード線１６９５を中
心周波数ｆ_i+1に接続する組１６７１、１６７２、．．．、１６７３からのスイ
ッチのみを閉じるように、構成される。つまり、リード線１６９５は、周波数ｆ _i+1 に対応する組１６８１、１６８２、．．．、１６８３から乗算器へ接続され
る。乗算器１６８１、１６８２、．．．、１６８３の出力がリード線１６８４へ
接続され、これは光交換／アドドロップマルチプレクサ１６０７への第２の入力
としての機能を果たし、他の入力はリード線１０６３上のヘッダ信号によって提
供される。この場合、回路１６０７は二重の機能性を有し、すなわち、図７の交
換デバイス７３０として動作するが、リード線１６８４上のものなどの入力電気
信号を光信号へ変換して、回路１６０７への入力側に存在する同じ光波長（この
場合は、波長λ₁）によって伝播するようにも構成される。したがって、リード
線１６８４上の新しいヘッダ信号が、データペイロード、ならびにリード線１６
０８上に到着する他のすべての既存のヘッダより上に周波数偏移される。これを
、図１６の右上隅で周波数領域の視覚化において図示する。これは左上隅の視覚
化の対照物である。新しいヘッダ信号が時間的にデータペイロードの前方に配置
されるので、遅延がファイバループ１６０６によって導入される。

【００８８】図１６の構成のヘッダ置換のための動作は、以下の通りである。再度、同じ例
を使用して、光ヘッダに加えてデータペイロードが、パケットを注入したノード
の直後に続くネットワークノードに入っていくようにする。新しいヘッダ信号を
書き込むことが望ましく、図１６の実施形態では、読取り回路１６９３の出力が
書込み回路１６９４への入力としての機能を果たす。この方法では、アクティブ
ヘッダ信号が新しいヘッダ信号の計算を助けるものとしての機能を果たすことが
できる。入力アクティブヘッダ信号が約ｆ₁を中心とするので、新しいヘッダ信
号は中心周波数ｆ₂によって搬送される。実際には、新しいヘッダ信号が元の光
上に書き込まれ、これはデータパケットと古い副搬送波ヘッダまたはアクティブ
ヘッダ信号とをｆ₁において含む。したがって、所与のノードを離れる変調光が
、データパケットおよび２つの副搬送波ヘッダ信号を含む。（２つの例示的書込
み技術で、その両方が高速（〜１０ＧＨｚ）ＬｉＮｂＯ₃ベースの変調器／スイ
ッチを使用するが、これについては以下で説明する。）搬送周波数ｆ₂は、１５
５Ｍｂｐｓのデータではｆ₁よりも約２００ＭＨｚ高いが、Ｍ−ＱＡＭなどのよ
り特殊で効率的な変調方法が採用された場合は、ｆ₁とｆ₂の間の周波数差をより
小さくすることができる。このノードが、論理回路１６５０を介して、アクティ
ブヘッダ信号が副搬送波ｆ₁を使用して新しいヘッダ信号が副搬送波ｆ₂上に書き
込まれることを知るための知能を有することに留意されたい。

【００８９】類似の方法で、パスに沿った第３のネットワークノードが副搬送波ｆ₂上のア
クティブヘッダ信号を読み取り、新しいヘッダ情報を副搬送波ｆ₃上へ書き込み
、光スイッチ／ＡＤＭ１６０７の変調帯域幅が消耗されるまで、処理が継続する
。たとえば、典型的な１０ＧＨｚの外部ＬｉＮｂＯ₃ベースの変調器／スイッチ
が、約４０（（１０−２）／０．２）の新しい副搬送波ヘッダ信号を書き込むこ
とができ、このとき、２．５Ｇｂｐｓのデータが２ＧＨｚの帯域幅を占有すると
仮定している。

【００９０】図１６は実際に、パケットが移動するパスに沿った第４のネットワークノード
の実施の詳細を例示する。λ₁上の３つの副搬送波ヘッダは同時にＩＦ帯域に下
方変換され、それらの存在のために、判断回路１６２４、１６３４、．．．、１
６４４が論理「１」信号を論理回路１６５０に「１１１０００．．．０００」の
パターンで生成する。この例で４０の下方変換器がある場合、ｆ₄、ｆ₅、．．．
ｆ₄₀上に副搬送波がないので、３７の判断回路が論理「０」を生成することに留
意されたい。論理回路１６５０は出力「１１１００００．．．．０」（３個の１
および３７個の０）を使用して、４０のマイクロ波スイッチ１６６１、１６６２
、．．．、１６６３を、第３のマイクロ波スイッチのみが閉じられて他のすべて
の３９のスイッチが開かれるように制御する。したがって、ｆ₃上のヘッダ情報
はアクティブヘッダ信号になり、それが次いで復調器１６９１によって復調され
る。「読取り」プロセスの直後、新しいヘッダ信号が書込み回路１６９４によっ
て生成され、次いでＩＦの変調器１６９６へ印加される。図１６に示したように
、新しいヘッダ信号が第４のマイクロ波スイッチに送り出され、これは選択信号
１６７０によってターンオンされる。次いで、新しいヘッダ信号がｆ₄によって
上方変換され、これが使用されて、光路１６０８（本来３つの副搬送波ヘッダの
みを含む）上の遅延された主要パス信号が変調される。したがって、結果として
生じた変調光は、図示のように４つの副搬送波ヘッダを含む。

【００９１】ここで使用可能な構成要素に関して、エンベロープ検出器（１６２３、．．．
）、判断回路（１６２４、．．．）、論理回路（１６５０）、および特定のマイ
クロ波スイッチ（１６６１、．．．）をターンオンすることの処理時間が、３０
ｎｓより少ない時間を要するべきであることに留意されたい。他方では、各パケ
ットヘッダ信号に１５ビットがあると仮定した場合、１５ビットを読み取り、１
５ビットを書き込み、１０プリアンブルビットを追加するための時間が、１５５
Ｍｂｐｓバーストでは約２６０ｎｓを要する可能性がある。したがって、いくつ
かの変形形態を考慮すると、各ヘッダ信号が約３００ｎｓである。これは、主要
光路１６０８の遅延線１６０６の長さを約６０メートルにするべきであるという
意味である。

【００９２】提案した図１６の副搬送波ヘッダ挿入技術には、いくつかの上限がある。すな
わち、（ａ）１０ＧＨｚの高さの搬送周波数での副搬送波は、ある伝送距離（通
常は数十キロメートル）後のファイバ分散によりひどく減衰されるようになる可
能性がある。幸いにも、この問題は、分散補償器ファイバ（補償器１６０５など
）またはチャープ型ファイバ格子を各ネットワークノードで繰り返し使用するこ
とによって、解決することができる。（ｂ）各中間ネットワークノードで、その
変調器１６９６（たとえば、ＬｉＮｂＯ₃ベースの変調器）が、入ってくる「変
調された」光を新しい副搬送波ヘッダ信号によって変調し、これは、新しい相互
変調歪みの発生を引き起こす可能性がある。しかし、この技術は、４０回の連続
副搬送波ヘッダ信号の書込み後の非線型歪みの不利が、最大２０００ｋｍの距離
のデータペイロードおよび副搬送波ヘッダ信号のビット誤り率（ＢＥＲ）を低下
させるほど十分に大きくないようになっている。（ｃ）１０ＧＨｚの変調器を使
用すると挿入可能な副搬送波ヘッダ信号の最大数が約４０なので、ネットワーク
のあるポイントで、副搬送波ヘッダ信号全体を消去して、新しい組の副搬送波ヘ
ッダ信号を受信光の上に再度書込みできるようにしなければならない。保守的に
すると、図１６の構成を使用した最大伝送距離が約２０００ｋｍであると決定さ
れる。したがって、重大な「リセット」ネットワークノードが実施されることが
可能であり、これは図１７のように構成され、全国を通じてまばらに配置されて
、４０回の書込み制限を決して超えないことが保証される。しかし、どのノード
も新しいヘッダ信号を挿入するわけではないことに留意されたい（新しいヘッダ
信号が、典型的には、徐々に変化するネットワークの故障により、あるいはプロ
トコル互換性のために挿入されることを思い出されたい）。実際にこの場合、４
０のヘッダ信号挿入が、いかなる２か国以上に渡る光パケットの移送をも包含す
るために十分である以上のものであると予想される。

【００９３】しかし、新しいヘッダ信号を必要なときに挿入できることを確実にするために
、いくつかまたはすべてのネットワークノードを図１７の回路１７００で構成す
ることが好ましい。図１６と図１７の間の主な違いは図１６の上方パスであり、
補償器１６０５の出力側に現れる主要パス光信号が光−電気変換器１６１０を介
して電気領域へ変換されて戻され、その古い副搬送波ヘッダ信号は低域フィルタ
（ＬＰＦ）１７１１を使用することによって消去される。周波数ｆ₁を中心とす
る新しい単一の副搬送波ヘッダ信号が、電気加算器１７１３において再生成され
たデータペイロードに追加される。データペイロードは、従来の電気的方法でタ
イミング回復および判断回路１７１２によって再生成される。データペイロード
および新しいヘッダ信号は共に、同じ波長λ₁を有する電気−光送信器１７１４
を変調する。したがって、このリセットノードから、再度リセットする必要があ
るようになる（可能性は少ない）前に、別の４０の副搬送波ヘッダ信号を書き込
むことができる。

【００９４】（ヘッダ挿入技術の別の例示的実施形態）図１６および図１７の回路構成は、論理的な光注入の必要がなく実現された。
伝送距離を、予想された２０００ｋｍの制限を超えて増すために、別のノードヘ
ッダ処理構成が必要とされ、これを図１８に示す。この構成は、波長λ₁でのロ
ーカル光の注入を配備する。図１６と図１８の間の主な違いは、以下の構成要素
から構成された処理パスである。すなわち、（ａ）光−電気変換器１８１０、（
ｂ）変換器１８１０に応答する判断回路１８４０、（ｃ）直列構成の遅延線１８
１１および光ゲート１８２０であって、遅延線１８１１は補償器１６０５の出力
に応答し、（ｄ）ゲート１８２０に応答する結合器１８３０、（ｅ）結合器１８
３０からの出力光をその入力に送るための光フィードバックパス１８３１であっ
て、パス１８３１はエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１８３２および
光スイッチ１８３３から構成され、（ｆ）前述のようにパス１６８４上に現れる
電気信号に応答する光変調器１８５０、および（ｇ）光変調器１８５０および光
スイッチ／ＡＤＭ１６０７に共に応答する光加算器１８６０である。増補された
光パケット１８７０は図１８の左下隅に示す形式を有し、この場合、光入力パス
を介して図１８のネットワークノードに到着する。光パケットヘッダ１８７０の
プリアンブル１８７１は、光−電気変換器１８１０における光−電気変換の後、
検出回路１８４０に向かい、光ゲート１８２０をターンオンし、λ₁での短いＣ
Ｗ光バースト１８７２（約３０ｎｓの時間）を結合器１８３０へ通過させる。次
いで、ＣＷ光バースト１８７２は、フィードバックパス１８３１を介して数回ル
ープして、ＣＷ光時間を約３００ｎｓまで延ばす。この延長された時間のＣＷバ
ーストは、結合器１８３０から出力パス１８５１を介して光変調器１８５０への
入力としての機能を果たす。次いで、リード線１６８４上に現れる新しい副搬送
波ヘッダ信号が、リード線１８５２上でローカルで再生成されたこのＣＷ光バー
ストを、光変調器１８５０を介して（たとえば、ＬｉＮｂＯ₃変調器を介して）
変調する。変調された光は光変調器１８５０の出力リード線１８５２上に現れ、
新しいアクティブ副搬送波ヘッダ信号のみを含み、次いで、スイッチ１６０７に
よって排出されたデータペイロードおよび古い副搬送波ヘッダ信号を含む主要パ
ス光と共に、光加算器１８６０に結合される。新しい副搬送波ヘッダ信号の発生
時間は、本質的に元の光パケット１８７０と同時に光加算器１８６０に到着する
。（中間ネットワークノードでは、ノードが新しいヘッダを、ペイロードデータ
と同じ時間フレームで元の波長上へ再変調することが重要である。）したがって
、新しいアクティブヘッダ信号を搬送する光パルスは入力ヘッダ信号１８７３と
同じ時間間隔を占有し、古いヘッダ信号および新しいアクティブヘッダ信号がそ
れらの対応する副搬送周波数によって周波数領域において分離されることが異な
る。つまり、新しいヘッダ信号が追加されるときには、所与の波長λ₁で新しい
ヘッダ信号を搬送する光が、古いヘッダ信号を搬送する入力光信号上にオーバー
レイされるが、周波数領域特性は副搬送周波数によって決定されるようになる。

【００９５】この技術では、すでに変調されている光の変調によって追加の非線型歪みが生
成されることはない。スイッチ１６０７からの主要パス光と光変調器１８５０か
らローカルで注入された光の間の光電力比が最適化され、副搬送波ヘッダおよび
データペイロードの変調深度が最適化される限り、２０００ｋｍを超えることが
できる伝送が実施される。

【００９６】（代替ヘッダ置換技術）非常に高いフィネスを有する光ノッチフィルタを使用して、古い副搬送波ヘッ
ダ信号をノッチアウト（ｎｏｔｃｈｏｕｔ）することも可能である。ネットワ
ークノード構成１９００を図１９に示す。ノード構成１９００が、図１６の実施
と相対的に大幅に簡素化されていることが容易に理解されよう。ｆ_Nを中心とす
る副搬送波ヘッダ信号が、故意に高周波搬送波（たとえば９ＧＨｚ）で割り振ら
れて、ｆ_Nで搬送されたヘッダ信号が低周波数領域のデータペイロードに影響を
与えないようにする。補償器１６０５の出力は光回路１９１０に送られ、これが
ファイバファブリ−ペロー（ＦＦＰ）ノッチフィルタ１９１５および減衰器１９
２０に直列に結合される。これらの構成要素の影響を組み合わせたものは、ｆ_N
を中心とするヘッダ信号をノッチアウトすることであり、光サーキュレータ１９
１０への入力のスペクトルを左上隅に示し、サーキュレータ１９１０の出力のス
ペクトルを中央上部に示す。新たに挿入されたヘッダ信号は、連続の組み合せ、
すなわち、書込み回路１６９４、変調器１６９６、副搬送波ｆ_Nによって駆動さ
れる上方変換器１６８１によって、図１６よりもはるかに簡素化された方法で供
給される。

【００９７】（光技術）光技術は、本発明を実現するいくつかの重要な態様に及ぶ。これらには、光ヘ
ッダ技術、光多重化技術、光交換技術、および波長変換技術が含まれる。

【００９８】（ａ）光ヘッダ技術光ヘッダ技術は、図３および図４に関して論じた光ヘッダ符号化および光ヘッ
ダ除去を含む。実際には、光ヘッダ２１０がネットワーク要素への信号メッセン
ジャとしての機能を果たし、ネットワーク要素に宛先、ソース、およびパケット
の長さを知らせる。ヘッダ２１０は、実際のデータペイロードと比較して時間に
おいて変位される。これによって、データペイロードがいかなるデータ転送速度
／プロトコルまたはフォーマットを有することも可能となる。

【００９９】（ｂ）光多重化技術光多重化は、例示的には、知られているシリカ配列導波路格子構造を使用して
実施することができる。この導波路格子構造は、低コスト、スケーラビリティ、
低損失、一様性、および小型性を含む、いくつかのユニークな利点を有する。

【０１００】（ｃ）光交換技術高速光スイッチは、バッファのような過度に長いファイバ遅延を必要とするこ
となくパケットルーティングを達成するために必須である。

【０１０１】マイクロ機械加工電気機械スイッチは、望ましい特性の最適な組み合わせ、す
なわち、スケーラビリティ、低損失、偏光無反応性、高速交換、およびロバスト
な動作を提供する。ＭＥＭベースの光アドドロップ（Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ）スイッ
チで最近報告された結果は、９マイクロセカンドの交換時間を達成した。

【０１０２】（ｄ）波長変換技術波長変換は、パス偏向またはパケットバッファリングを必要とすることなくパ
ケット競合を解決する。パス偏向およびパケットバッファリングは共に、ひと続
きのパケットのシーケンスを歪める危険を投じる。加えて、パケットバッファリ
ングは、持続時間ならびに容量において制限され、しばしば非透過的方法を必要
とする。他方では、波長変換は、同じパスを通じて代替波長で伝送することによ
るブロッキングを解決し、結果として等しい遅延となる。例示的に、波長変換能
力が制限されたＷＳＸＣが配備される。

【０１０３】本発明の教示を組み込む様々な実施形態を、本明細書で詳細に示し、記述した
が、当業者は容易に、なおこれらの教示を組み込む他の多数の様々な実施形態を
考案することができる。

【図面の簡単な説明】

本発明の教示は、次の詳細な説明と付随する図面を考慮することによって容易
に理解できる。

【図１】本発明によるバックボーンネットワーク内の光リンクセキュリティデバイスの
位置を示す高レベルのブロック図である。

【図２】解体されたパス上および波長のサブセット上でパケットを送信するための実施
形態の例である。

【図３Ａ】単一のパス上で１つのセッションのすべてのパケットを送信することなく、解
体されたパス上でパケットのサブセットを送信するための実施形態の例を示す図
である。

【図３Ｂ】単一のパス上で１つのセッションのすべてのパケットを送信することなく、解
体されたパス上でパケットのサブセットを送信するための実施形態の例を示す図
である。

【図４】ネットワークの光レイヤとネットワークレイヤの間の結合を示す、一般的なネ
ットワークを描写した図である。

【図５】光信号ヘッダとデータペイロードの間の関係と、ネットワーク設定内でヘッダ
／ペイロードの使用を示す図４の光レイヤの図である。

【図６】ヘッダ符号化と除去を実行する入力ノードの高レベルのブロック図である。

【図７】ラベル交換によって生まれた光スイッチに適用された制御の、高レベルのブロ
ック図である。

【図８】ＷＤＭ回線交換バックボーンネットワークを示す図である。

【図９】ヘッダ検出装置回路、光スイッチ、ラベルスイッチコントローラに常駐する転
送表の例としての実施形態を示すブロック図である。

【図１０】本発明による送信光ネットワークモジュールの高レベルのブロック図である。

【図１１】光スイッチ構造を使用した多数の光リンクからパケットストリームを送信しお
よび受信する方法を示す図である。

【図１２】本発明による受信光ネットワークモジュールの高レベルのブロック図である。

【図１３】ＯＬＳＡＳシステムの動作に関する高レベルのブロック図フローチャートであ
る。

【図１４Ａ】従来の使用法におけるセキュリティ機能情報の構成を描いた図である。

【図１４Ｂ】本発明によるＷＤＭ副搬送波ラベル交換構成に配置されたセキュリティ機能情
報の構成を描いた図である。

【図１５】光ネットワーク、ＳＯＬＣモジュール、ＳＯＬＣモジュールが同期化情報を安
全な光ネットワークモジュールに送信する方法を描いた高レベルのブロック図で
ある。

【図１６】有効なヘッダ信号を検出し、光のローカルな注入なしに新しい有効なヘッダ信
号を挿入するための回路のブロック図である。

【図１７】すべての着信ヘッダ信号を削除し、新しい元のヘッダ信号を挿入するために回
路をリセットするブロック図である。

【図１８】有効なヘッダ信号を検出し、光のローカルな注入を使用して新しい有効なヘッ
ダ信号を挿入するための回路のブロック図である。

【図１９】単一のヘッダ信号を除去し、除去されたヘッダ信号を新しいヘッダ信号で置き
換える回路のブロック図である。理解を促進するために、可能な場合は、図の中で共通な同じ要素を示すために
同じ参照番号が使用されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｑ 3/52 (72)発明者エリナスジョージオスアメリカ合衆国 11105 ニューヨーク州ロングアイランドシティー 35 ストリート 23−71 アパートメントナンバー１ (72)発明者グレイブマンリチャードアメリカ合衆国 07960 ニュージャージー州モーリスタウンパークアベニュー 15 (72)発明者モンマクライドアメリカ合衆国 08807 ニュージャージー州ブリッジウォーターカボットヒルロード 584 Ｆターム(参考） 5J104 AA41 BA07 5K002 CA00 DA01 FA01 5K030 GA15 HA08 KA15 KX20 LA17 LB06 LE14 5K069 BA09 DB33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソースから受信された入力データペイロードを光ネットワー
ク上で伝播して存続性およびセキュリティを実行するための方法であって、前記
光ネットワークは光ノードおよび前記ノードを相互接続する光リンクを含み、前
記ノードのうち１つのノードは前記入力データペイロードのための入力ノードと
して機能し、前記入力ノードは複数の前記リンクに結合されおり、前記方法は、前記入力データペイロードの複製されたバージョンを生成するステップと、前記データペイロードの前記複製されたバージョンの各々を前記複数のリンク
のうち１つの対応するリンク上で光学的に送信するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】ソースから受信された一連の入力データペイロードを光ネッ
トワーク上で伝播して存続性およびセキュリティを実行するための方法であって
、前記光ネットワークは光ノードおよび前記ノードを相互接続する光リンクを含
み、前記ノードのうち１つのノードは前記データペイロードのための入力ノード
として機能し、前記入力ノードは複数のリンクに結合されており、前記方法は、前記一連のデータペイロードをサブセットに分割するステップと、前記サブセットの各々を前記複数のリンクのうち対応する１つのリンク上で光
学的に送信するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項３】ソースから受信された一連のデータペイロードを光ネットワ
ーク上で伝播して存続性およびセキュリティを実行するための方法であって、前
記光ネットワークは光ノードおよび前記ノードを相互接続する光リンクを含み、
前記ノードのうち１つのノードは前記データペイロードのための入力ノードとし
て機能し、前記入力ノードは複数のリンクに結合され、前記複数のリンクの各々
は多数の光波長から構成されており、前記方法は、前記入力ノードの中で前記一連のデータペイロードの複製されたコピーを生成
しおよびバッファリングするステップと、前記格納されたコピーの各々をインタリーブして対応する複数のインタリーブ
されたストリームを生成するステップであって、前記インタリーブされたストリ
ームの各々は前記一連のデータペイロードのサブセットから構成されるステップ
と、前記複数のインタリーブされたストリームの各々を、前記光波長のうち対応す
る１つの光波長を使用してリンクのうち１つのリンク上で光学的に送信するステ
ップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項４】ソースから受信された一連のデータペイロードを光ネットワ
ーク上で伝播して存続性およびセキュリティを実行するための方法であって、前
記光ネットワークは光ノードおよび前記ノードを相互接続する光リンクを含み、
前記ノードのうち１つのノードは前記データペイロードのための入力ノードとし
て機能し、前記入力ノードは複数のリンクに結合され、前記複数のリンクの各々
は多数の光波長から構成されており、前記方法は、前記入力ノードの中で前記一連のデータペイロードの複製されたコピーを生成
しおよびバッファリングするステップと、前記格納されたコピーの各々をインタリーブして対応する複数のインタリーブ
されたストリームを生成するステップであって、前記インタリーブされたストリ
ームの各々は前記一連のデータペイロードのサブセットから構成されるステップ
と、前記インタリーブされたストリームの各々を構成する前記サブセットを再順序
付けして複数の再順序付けされたストリームを生成するステップと、前記複数の再順序付けされたストリームの各々を、前記光波長のうち対応する
１つの光波長を使用して前記リンクのうち１つのリンク上で光学的に送信するス
テップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項５】ソースから発信し、受信器に宛てられた入力データペイロー
ドを受信する方法であって、前記データペイロードは光ネットワーク上で伝播さ
れ、前記光ネットワークは光ノードおよび該ノードを相互接続する光リンクを含
み、入力ノードは前記ソースに応答し、および前記データペイロードの複製され
たバージョンを複数の対応するリンク上で光学的に送信するように構成され、出
力ノードは前記受信器に結合されており、前記方法は前記複数の対応するリンク上で伝播された前記出力ノードに到着した前記デー
タペイロードの前記複製されたバージョンの各々を検出するステップと、前記ソースから発信された前記パケットを代表する前記データペイロードの前
記複製されたバージョンのうち１つのバージョンを選択するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項６】ソースから受信された入力データペイロードを光ネットワー
ク上で伝播して存続性およびセキュリティを実行するための方法であって、前記
光ネットワークは光ノードおよび前記ノードを相互接続する光リンクを含み、前
記ノードのうち１つのノードは前記入力データペイロードのための入力ノードと
して機能しおよび前記ノードのうち別のノードは出力ノードとして機能し、前記
入力ノードおよび前記出力ノードは複数の前記リンクによって相互接続されてお
り、前記方法は、前記入力データペイロードの複製されたバージョンを生成するステップと、前記データペイロードの前記複製されたバージョンの各々を前記複数の相互接
続リンクのうち１つの対応するリンク上で光学的に送信するステップと前記複数の対応するリンク上で伝播された前記出力ノードに到着した前記デー
タペイロードの前記複製されたバージョンの各々を検出するステップと、前記ソースから発信された前記データペイロードを代表する前記データペイロ
ードの前記複製されたバージョンのうち１つのバージョンを選択するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項７】ソースから受信された入力データペイロードを光ネットワー
ク上で伝播して存続性およびセキュリティを実行するためのシステムであって、
前記光ネットワークは光ノードおよび該ノードを相互接続する光リンクを含み、
前記ノードのうち１つのノードは前記入力データペイロードのための入力ノード
として機能し、前記入力ノードは複数の前記リンクに結合されており、前記シス
テムは、前記入力データペイロードの複製されたバージョンを生成するためのデータペ
イロード生成装置と、前記データペイロードの前記複製されたバージョンの各々を前記リンクのうち
１つの対応するリンク上で送信するための光送信装置とを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項８】ソースから受信された一連の入力データペイロードを光ネッ
トワーク上で伝播して存続性およびセキュリティを実行するためのシステムであ
って、前記光ネットワークは光ノードおよび前記ノードを相互接続する光リンク
を含み、前記ノードのうち１つのノードは前記データペイロードのための入力ノ
ードとして機能し、前記入力ノードは複数の前記リンクに結合されており、前記
システムは、前記一連のデータペイロードをサブセットに分割するデータ選択装置と、前記サブセットの各々を前記複数のリンクのうち対応する１つのリンク上で送
信するための光送信器とを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項９】ソースから受信された一連のデータペイロードを光ネットワ
ーク上で伝播して存続性およびセキュリティを実行するためのシステムであって
、前記光ネットワークは光ノードおよび前記ノードを相互接続する光リンクを含
み、前記ノードのうち１つのノードはデータペイロードのための入力ノードとし
て機能し、前記入力ノードは複数のリンクに結合され、前記複数のリンクの各々
は多数の光波長から構成されており、前記システムは、前記一連のデータペイロードの複製されたコピーを前記入力ノードに生成する
ための生成装置と、前記複製されたコピーをバッファリングするための装置と、前記格納されたコピーの各々をインタリーブして対応する複数のインタリーブ
されたストリームを生成するデータ選択装置であって、前記インタリーブされた
ストリームの各々は前記一連のデータペイロードのサブセットから構成されるデ
ータ選択装置と、前記インタリーブされたストリームの各々を構成する前記サブセットを再順序
付けして複数の再順序付けされたストリームを生成するための手段と、前記複数の再順序付けされたストリームの各々を、前記光波長のうち対応する
１つの光波長を使用して前記リンクのうち１つのリンク上で送信するための光送
信器とを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１０】ソースから受信された入力データペイロードを光ネットワ
ーク上で伝播して存続性およびセキュリティを実行するためのシステムであって
、前記光ネットワークは光ノードおよび前記ノードを相互接続する光リンクを含
み、前記ノードのうち１つのノードは前記入力データペイロードのための入力ノ
ードとして機能し、および前記ノードのうち別のノードは出力ノードとして機能
し、前記入力ノードおよび前記出力ノードは複数の前記リンクによって相互接続
されており、前記システムは、前記入力データペイロードの複製されたバージョンを生成するための生成装置
と、前記データペイロードの前記複製されたバージョンの各々を前記複数の相互接
続リンクのうち１つの対応するリンク上で送信するための光送信器と、前記複数の対応するリンク上で伝播された前記出力ノードに到着した前記デー
タペイロードの前記複製されたバージョンの各々を検出するための検出装置と、前記ソースから発信された前記データペイロードを代表する前記データペイロ
ードの前記複製されたバージョンのうち１つのバージョンを選択するための選択
装置とを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１１】データペイロードを複数のネットワーク要素および前記ネ
ットワーク要素を相互接続するリンクからなる波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワ
ーク上で入力ネットワーク要素から出力ネットワーク要素へ伝播する方法であっ
て、前記データペイロードは所与のフォーマットとプロトコルを有してセキュリ
ティおよび存続性を提供し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中にローカルルーティングテーブルを生成しス
トアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前記ネットワー
ク要素および前記対応するリンクの関連付けられた１つの組を介して代替のロー
カルルートを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記データペイロードの複製されたバージョ
ンを生成しストアするステップと、前記データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に光ヘッダを追加し
て複数の対応するパケットを生成するステップであって、前記ヘッダはフォーマ
ットおよびプロトコルを有しおよび前記パケットの各々について前記ネットワー
ク要素の各々を介してローカルルートを示し、前記データペイロードの前記フォ
ーマットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコルと
無関係であるステップと、前記パケットの各々を前記リンクのうち対応している１つのリンク上で光学的
に送信するステップと、前記パケットが前記ＷＤＭネットワークを介して伝播している時に前記ネット
ワーク要素において前記パケットの各々の前記ヘッダを検出するステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記ヘッダを検索すること
によって、前記ネットワーク要素の各々を介して前記パケットの各々をルーティ
ングするために前記ローカルルートの１つを選択するステップと、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素を介して前記パケット
の各々を前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】関連するデータペイロードのシーケンスを複数のネットワ
ーク要素および前記ネットワーク要素を相互接続するリンクからなる波長分割多
重（ＷＤＭ）ネットワーク上で入力ネットワーク要素から出力ネットワーク要素
へ伝播し、前記関連するデータペイロードの各々は所与のフォーマットおよびプ
ロトコルを有する方法であって、該方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングテーブルを生成しス
トアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前記ネットワー
ク要素および前記対応するリンクの関連付けられた１つの組を介して代替のロー
カルルートを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記関連するデータペイロードの各々の複製
されたバージョンを生成しストアするステップと、前記関連するデータペイロードの前記複製されたバージョンの各々に光ヘッダ
を追加して複数の対応するパケットを生成するステップであって、前記ヘッダは
フォーマットおよびプロトコルを有しおよび前記パケットの各々について前記ネ
ットワーク要素の各々を介してローカルルートを示し、前記関連するデータペイ
ロードの前記フォーマットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットお
よびプロトコルと無関係であるステップと、前記パケットの各々を前記リンクのうち対応する１つのリンク上で光学的に送
信するステップと、前記各パケットが前記ＷＤＭネットワークを介して伝播している時に前記ネッ
トワーク要素において前記各パケットについて前記ヘッダ内のヘッダ情報を検出
するステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記ヘッダ情報を検索する
ことによって、前記ネットワーク要素の各々を介して前記パケットの各々をルー
ティングするために前記ローカルルートの１つのルートを選択するステップと、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素を介して前記パケット
の各々を前記出力ネットワーク要素にルーティングするステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】入力ネットワーク要素に到着したデータペイロードを、リ
ンクによって相互接続された複数のネットワーク要素から構成される波長分割多
重（ＷＤＭ）ネットワーク上で伝播するための方法であって、前記データペイロ
ードは所与のフォーマットおよびプロトコルを有し、前記方法は、前記入力ネットワーク要素の中で前記データペイロードの複製されたバージョ
ンを生成しストアするステップと、複製されたデータペイロードの各々と関連付けられたヘッダを生成するステッ
プであって、前記ヘッダはフォーマットおよびプロトコルを有しおよび前記ヘッ
ダおよびそれに関連付けられたデータペイロードについて前記ネットワーク要素
の各々を介してローカルルートを示し、前記データペイロードの前記フォーマッ
トおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコルと無関係
であるステップと、前記ヘッダをその関連付けられたデータペイロードに光学的に追加して複数の
対応するパケットを生成するステップと、前記パケットの各々を前記リンクのうち対応する１つのリンク上で光学的に送
信するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】ヘッダおよび複製されたデータペイロードを、複数のネッ
トワーク要素から構成される波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で各特定
のネットワーク要素の前記入力から前記出力へ転送するための方法であって、前
記データペイロードは前記ヘッダのフォーマットおよびプロトコルと無関係であ
る所与のフォーマットおよびプロトコルを有し、前記方法は、前記特定のネットワーク要素の中でローカルルーティングテーブルを生成しス
トアし、前記ローカルルーティングテーブルは前記特定のネットワーク要素を介
してローカルルートを決定するステップと、前記複製されたデータペイロードおよび前記ヘッダが前記入力において前記特
定のネットワーク要素へ到着した時に前記ヘッダを光学的に決定するステップと
、前記ローカルルーティングテーブル内の前記ヘッダを検索することによって決
定された、前記特定のネットワーク要素を介して前記複製されたデータペイロー
ドおよび前記ヘッダのための前記ローカルルートを選択するステップと、前記複製されたデータペイロードおよび前記ヘッダを、前記選択されたルート
に対応する前記特定のネットワーク要素を介してルーティングするステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１５】（ａ）電気的なレイヤおよび、（ｂ）複数のネットワーク
要素を含む波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークからなる光レイヤと組み合わさ
れ、前記電気的なレイヤ内のソースデバイスによって生成されおよび前記電気的
なレイヤ内の宛先デバイスに宛てられたデータペイロードを伝播し、前記データ
ペイロードは所与のフォーマットおよびプロトコルを有するシステムであって、
該システムは、前記ソースデバイスおよび前記ＷＤＭネットワークを結合し、前記入力ネット
ワーク要素の中で前記データペイロードの複製されたバージョンを作成し格納し
、前記データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に光ヘッダを追加し
て複数の対応するパケットを生成する第１のモジュールであって、前記ヘッダは
フォーマットおよびプロトコルを有しおよび前記パケットの各々について前記ネ
ットワーク要素の各々を介して前記ローカルルートを示し、前記データペイロー
ドの前記フォーマットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよび
プロトコルと無関係であり、および前記リンクのうち対応する１つのリンク上で
前記パケットの各々を光学的に送信する第１のモジュールと、前記ネットワーク要素の各々に関連付けられ、前記ネットワーク要素のうち対
応する１つの要素の中でローカルルーティングテーブルを格納する第２のモジュ
ールであって、各ローカルルーティングテーブルは前記ネットワーク要素のうち
前記対応する１つの要素を介してルーティングパスを決定し、前記データペイロ
ードおよびヘッダが前記ＷＤＭネットワーク上を伝播する時に前記ネットワーク
要素のうち対応する１つの要素において前記ヘッダを光学的に決定し、前記ヘッ
ダを前記対応するローカルルーティングテーブルの中で検索することによって決
定された、前記ネットワーク要素のうち前記対応する１つの要素を介して前記ロ
ーカルルートを前記ヘッダおよびその関連付けられたデータペイロードのために
選択し、前記ヘッダおよびその関連付けられたデータペイロードを前記選択され
たルートに対応する前記ネットワーク要素のうち前記対応する１つの要素を介し
てルーティングするための第２のモジュールと、前記ＷＤＭネットワークおよび前記宛先デバイスを結合し、前記光ヘッダをそ
の関連付けられたデータペイロードから除去し、前記データペイロードの前記複
製されたバージョンの各々を電子光学的に変換しおよび前記データペイロードの
前記変換され複製されたバージョンのうちの１つのバージョンを選択して前記宛
先デバイスに送達する第３のモジュールとを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１６】（ａ）電気的なレイヤおよび、（ｂ）複数のネットワーク
要素を含む波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークからなる光レイヤと組み合わさ
れ、前記電気的なレイヤ内のソースデバイスによって生成されおよび前記電気的
なレイヤ内の宛先デバイスに宛てられたデータペイロードを伝播し、前記データ
ペイロードは所与のフォーマットおよびプロトコルを有する光ヘッダモジュール
であって、前記光ヘッダモジュールは、前記ソースデバイスおよび前記ＷＤＭネ
ットワークを結合し、前記データペイロードの複製されたバージョンを生成する
ための手段と、前記データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に関連
付けられた光ヘッダを生成するための手段とを含み、前記ヘッダはフォーマット
およびプロトコルを有しおよび各ヘッダおよびその関連付けられた前記データペ
イロードについて前記ネットワーク要素の各々を介してローカルルートを示し、
前記データペイロードのフォーマットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォ
ーマットおよびプロトコルと無関係であり、前記光ヘッダモジュールはさらに各
ヘッダを前記データペイロードに追加して前記データペイロードを前記入力ネッ
トワーク要素に入力するための手段と、前記データペイロードおよびその関連付
けられたヘッダの前記複製されたバージョンの各々を前記リンクのうち対応する
１つのリンクの上で光学的に送信するための手段とを含むことを特徴とする光ヘ
ッダモジュール。
【請求項１７】（ａ）電気的なレイヤおよび、（ｂ）複数のネットワーク
要素を含む波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークからなる光レイヤと組み合わさ
れ、前記電気的なレイヤ内のソースデバイスによって生成されおよび前記電気的
なレイヤ内の宛先デバイスに宛てられた複製されたデータペイロードを伝播し、
前記複製されたデータペイロードは所与のフォーマットおよびプロトコルを有し
、前記光ヘッダプロセッサモジュールは前記ネットワーク要素の各々と関連付け
られている光ヘッダプロセッサであって、前記ネットワーク要素のうち各対応する１つの要素の中でローカルルーティン
グルックアップテーブルを格納するための手段であって、各ローカルルーティン
グテーブルは前記ネットワーク要素のうち前記対応する１つの要素を介してルー
ティングパスを決定するための手段と、前記複製されたデータペイロードおよびヘッダが前記ＷＤＭネットワーク上を
伝播する時に前記ネットワーク要素のうち前記対応する１つの要素において前記
ヘッダを光学的に決定するための手段と、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記ヘッダを検索すること
によって決定された、前記複製されたデータペイロードおよび前記ヘッダのため
に前記ネットワーク要素のうち前記対応する１つの要素を介して前記ローカルル
ートを選択するための手段と、前記複製されたデータペイロードおよび前記ヘッダを、前記選択されたルート
に対応する前記ネットワーク要素のうち前記対応する１つの要素を介してルーテ
ィングするための手段とを備えたことを特徴とする光ヘッダプロセッサ。
【請求項１８】（ａ）電気的なレイヤおよび、（ｂ）複数のネットワーク
要素を含む波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークからなる光レイヤと組み合わさ
れ、前記電気的なレイヤ内のソースデバイスによって生成されおよび前記電気的
なレイヤ内の宛先デバイスに宛てられたデータペイロードを伝播し、前記データ
ペイロードは所与のフォーマットおよびプロトコルを有するシステムであって、
前記ネットワークは前記ネットワーク要素に結合されたネットワークマネージャ
をさらに含んで前記ネットワークを介して回線交換されたルートを決定し、前記
ネットワーク要素の各々は（ｉ）交換デバイス、および（ｉｉ）回線交換コント
ローラを含み、前記ネットワークマネージャに応答し、前記ネットワークマネー
ジャからの入力に基づいて前記交換デバイスを制御し、前記ＷＤＭネットワーク
を介して回線交換ルーティングパスを確立するシステムであって、該システムは
、前記ソースデバイスおよび前記ＷＤＭネットワークを結合し、前記データペイ
ロードの複製されたバージョンを生成し、各複製されたデータペイロードの前に
光ヘッダを追加して前記複製されたデータペイロードを前記ＷＤＭネットワーク
に入力し、前記ヘッダは各複製されたデータペイロードおよび前記ヘッダについ
て前記ネットワーク要素を介してローカルルートを示し、前記複製されたデータ
ペイロードの前記フォーマットおよびプロトコルは前記ヘッダのフォーマットお
よびプロトコルと無関係である第１のモジュールと、前記ネットワークマネージャおよび前記回線交換コントローラに応答しおよび
前記スイッチングデバイスに結合され、前記ネットワークマネージャによって提
供された各ネットワーク要素の中でローカルルーティングテーブルを格納し、各
ローカルルーティングテーブルは各ネットワーク要素を介してルーティングパス
を決定する手段と、各複製されたデータペイロードおよびヘッダが前記ＷＤＭネ
ットワーク上を伝播する時に各ネットワーク要素において前記データを光学的に
決定する手段と、前記対応するローカルルーティングテーブル内の前記ヘッダを
検索することによって決定された各複製されたデータペイロードおよび前記ヘッ
ダのために各ネットワーク要素を介して前記ローカルルートを選択するための手
段と、前記回線交換コントローラおよび前記ローカルルーティングテーブルから
の入力を処理することによって、前記選択されたルートに対応する各ネットワー
ク要素を介して各複製されたデータペイロードおよび前記ヘッダをルーティング
して交換デバイスを制御するための手段とを含む第２のモジュールと、前記ＷＤＭネットワークおよび前記宛先デバイスを結合し、前記光ヘッダを各
複製されたデータペイロードから除去し、前記データペイロードの前記複製され
たバージョンの各々を電子光学的に変換しおよび前記データペイロードの変換さ
れ複製されたバージョンのうち１つのバージョンを選択して前記宛先デバイスに
送達するための第３のモジュールとを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１９】各々がスイッチを含む複数のネットワーク要素から構成さ
れる波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で入力データペイロードを入力ネ
ットワーク要素から出力ネットワーク要素へ伝播する方法であって、前記入力デ
ータペイロードは所与のフォーマットおよびプロトコルを有し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前
記ネットワーク要素のうち前記関連付けられた１つの要素を介して代替ローカル
ルートを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記入力データペイロードの複製されたバー
ジョンを生成しストアするステップと、光ヘッダを前記入力データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に追
加して複数の対応する光信号を生成するステップであって、前記ヘッダはフォー
マットおよびプロトコルを有しおよび前記光信号の各々について前記ネットワー
ク要素の各々を介してローカルルートを示し、前記データペイロードの前記フォ
ーマットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコルと
無関係であるステップと、前記リンクのうち対応する１つのリンク上で前記光信号の各々を光学的に送信
するステップと、前記光信号の各々が前記ＷＤＭネットワークを介して伝播する時に前記ネット
ワーク要素において前記光信号の各々の前記ヘッダを検出して対応するスイッチ
制御信号を生成する検出ステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記スイッチ制御信号を検
索することによって、前記ネットワーク要素の各々を介して前記光信号の各々を
ルーティングするために前記ローカルルートのうち１つを選択して、前記対応す
るスイッチを動作させるステップと、前記光信号の各々を、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素
を介して前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを備え、各ヘッダは１つまたは２つ以上のヘッダ信号から構成され、各ヘッダ信号は異
なる副搬送波周波数によって搬送されおよび最も高い検出可能な副搬送波が有効
なヘッダ信号に対応するように構成され、前記複数の副搬送波周波数は前記入力
データペイロードより高い周波数帯域を占め、前記検出ステップは、前記ヘッダ信号を同時に測定してヘッダ選択信号を生成するステップと、前記ヘッダ選択信号の制御の下で前記最も高い検出可能な副搬送波周波数によ
って搬送された前記有効なヘッダ信号を選択するステップと、前記有効なヘッダ信号を処理して前記光信号をルーティングするためのスイッ
チ制御信号を得るステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】関連するデータペイロードのシーケンスを複数のネットワ
ーク要素および該ネットワーク要素を相互接続するリンクからなる波長分割多重
（ＷＤＭ）ネットワーク上で入力ネットワーク要素から出力ネットワーク要素へ
伝播する方法であって、前記関連するデータペイロードの各々は所与のフォーマ
ットおよびプロトコルを有し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前
記ネットワーク要素の前記関連付けられた１つの要素を介して代替ローカルルー
トを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記関連するデータペイロード各々の複製さ
れたバージョンを生成しストアするステップと、光ヘッダを前記関連するデータペイロードの前記複製されたバージョンの各々
に追加して複数の対応する光信号を生成するステップであって、前記ヘッダはフ
ォーマットおよびプロトコルを有しおよび前記光信号の各々について前記ネット
ワーク要素の各々を介して前記ローカルルートを示し、前記関連するデータペイ
ロード各々の前記複製されたバージョンの各々の前記フォーマットおよびプロト
コルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコルと無関係であるステップ
と、前記光信号の各々を前記リンクのうち対応する１つのリンク上で光学的に送信
するステップと、前記光信号の各々が前記ＷＤＭネットワークを介して伝播する時に前記ネット
ワーク要素において前記光信号の各々の前記ヘッダを検出して対応するスイッチ
制御信号を生成する検出ステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記スイッチ制御信号を検
索することにより、前記ネットワーク要素の各々を介して前記光信号の各々をル
ーティングするための前記ローカルルートの１つを選択して前記対応するスイッ
チを動作させるステップと、前記光信号の各々を、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素
を介して前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを備え、各ヘッダは１つまたは２つ以上のヘッダ信号から構成され、各ヘッダ信号は異
なる副搬送波周波数によって搬送されおよび最も高い検出可能な副搬送波が有効
なヘッダ信号に対応するように構成され、前記複数の副搬送波周波数は前記入力
データペイロードより高い周波数帯域を占め、前記検出ステップは、前記ヘッダ信号を同時に測定してヘッダ選択信号を生成するステップと、前記ヘッダ選択信号の制御の下で前記最も高い検出可能な副搬送波周波数によ
って搬送された前記有効なヘッダ信号を選択するステップと、前記有効なヘッダ信号を処理して前記光信号をルーティングするための前記ス
イッチ制御信号を得るステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】入力ネットワーク要素に到着したデータペイロードを、リ
ンクによって相互接続された多数のネットワーク要素から構成される波長分割多
重（ＷＤＭ）ネットワーク上で伝播するための方法であって、データペイロード
は所与のフォーマットおよびプロトコルを有し、前記方法は、前記入力ネットワーク要素の中で前記データペイロードの複製されたバージョ
ンを生成しストアするステップと、複製されたデータペイロードの各々と関連付けられたヘッダを生成するステッ
プであって、前記ヘッダはフォーマットおよびプロトコルを有しおよび前記ヘッ
ダおよびそれに関連付けられたデータペイロードについて前記ネットワーク要素
の各々を介してローカルルートを示し、前記フォーマットと前記データペイロー
ドのプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコルと無関係であ
るステップと、前記ヘッダをその関連付けられたデータペイロードに光学的に追加して複数の
対応する光信号を生成するステップと、前記光信号の各々を前記リンクのうち対応する１つのリンク上で光学的に送信
するステップとを備え、各ヘッダを生成する前記ステップは、予め定められた周波数スペクトラムでベースバンドでヘッダ信号を生成するス
テップであって、前記ヘッダ信号は前記ヘッダの代表であるステップと、搬送波周波数を使用して前記ヘッダ信号を周波数シフトし、前記ヘッダ信号の
前記周波数シフトされたスペクトラムは前記データペイロードの前記周波数スペ
クトラムより高いステップと、前記周波数シフトされたヘッダ信号および前記データペイロードを加えて組み
合わせられた信号を生成するステップと、前記組み合わされた信号を電子光学的に変換して前記光信号のうち前記対応す
る１つの光信号を生成するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】リンクによって相互接続された複数のネットワーク要素か
ら構成される波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で、入力データペイロー
ドを入力ネットワーク要素から出力ネットワーク要素へ伝播するためのシステム
であって、前記データペイロードは所与のフォーマットおよびプロトコルを有し
、前記システムは、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするためのルート生成装置であって、各ローカルルーティング
テーブルは前記ネットワーク要素のうち関連付けられた１つの要素を介して代替
のローカルルートを決定するルート生成装置と、前記入力ネットワーク要素の中で前記入力データペイロードの複製されたバー
ジョンを生成しストアするためのデータ生成装置と、ヘッダを前記複製されたデータペイロードの各々に追加してから前記データペ
イロードの各々を前記入力ネットワーク要素に入力して複数の対応する光信号を
生成するヘッダ符号器であって、前記ヘッダはフォーマットおよびプロトコルを
有しおよび前記入力データペイロードおよび前記ヘッダについて前記ネットワー
ク要素の各々を介して前記ローカルルートを示し、前記入力データペイロードの
前記フォーマットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロ
トコルと無関係であるヘッダ符号器と、前記データペイロードおよびヘッダが前記ＷＤＭネットワークを介して伝播す
る時に、前記ネットワーク要素において各ヘッダを検出してスイッチ制御信号を
生成するための検出装置と、前記対応するローカルルーティングテーブルによって前記スイッチ制御信号を
検索することによって決定された、前記ネットワーク要素を介して前記光信号を
ルーティングするための１つの前記ローカルルートを選択するための選択装置と
、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素を介して前記光信号を
ルーティングするためのスイッチとを備え、各ヘッダは１つまたは２つ以上のヘッダ信号から構成され、各ヘッダ信号は異
なる副搬送波周波数によって搬送されおよび最も高い検出可能な副搬送波が有効
なヘッダ信号に対応するように構成され、前記複数の副搬送波周波数は前記デー
タペイロードより高い周波数帯域を占め、前記検出装置は、前記ヘッダ信号を同時に測定しヘッダ選択信号を生成するための測定デバイス
と、前記測定デバイスに結合され、前記ヘッダ選択信号の制御の下で前記最も高い
検出可能な副搬送波周波数によって搬送された前記有効なヘッダ信号を決定する
ための選択装置と、前記選択装置に結合され、前記有効なヘッダ信号を処理して前記スイッチ制御
信号を生成し、前記スイッチを制御するためのプロセッサとをさらに備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２３】入力データペイロードを、複数のネットワーク要素から構
成される波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で入力ネットワーク要素から
出力ネットワーク要素へ伝播するための方法であって、各ネットワーク要素はス
イッチを含み、前記入力ネットワーク要素は前記ネットワークに結合された複数
のリンクを有し、前記入力データペイロードは所与のフォーマットおよびプロト
コルを有し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前
記ネットワーク要素の前記関連付けられた１つの要素を介して代替ローカルルー
トを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記入力データペイロードの複製されたバー
ジョンを生成しストアするステップと、光ヘッダを前記入力データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に追
加して複数の対応する光信号を生成するステップであって、前記ヘッダはフォー
マットおよびプロトコルを有しおよび前記光信号の各々について前記ネットワー
ク要素の各々を介して前記ローカルルートを示し、前記データペイロードの前記
フォーマットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコ
ルと無関係であるステップと、前記光信号の各々を、前記入力要素に接続された前記リンクのうち対応する１
つのリンク上で光学的に送信するステップと、前記光信号の各々が前記ＷＤＭネットワークを介して伝播する時に前記ネット
ワーク要素において前記光信号の各々の前記ヘッダを検出して対応するスイッチ
制御信号を生成する検出ステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記スイッチ制御信号を検
索することによって前記ネットワーク要素の各々を介して前記光信号の各々をル
ーティングするための前記ローカルルートの１つを選択して前記対応するスイッ
チを動作させるステップと、前記光信号の各々を、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素
を介して前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを備え、前記ヘッダは１つまたは２つ以上のヘッダ信号から構成され、各ヘッダ信号は
異なる副搬送波周波数によって搬送されおよび最も高い検出可能な副搬送波が有
効なヘッダ信号に対応するように構成され、前記複数の副搬送波周波数は前記入
力データペイロードより高い周波数帯域を占め、前記検出ステップは、前記ヘッダ信号を同時に測定してヘッダ選択信号を生成するステップと、前記ヘッダ選択信号の制御の下で前記最も高い検出可能な副搬送波周波数によ
って搬送された前記有効なヘッダ信号を選択するステップと、前記有効なヘッダ信号を処理して前記光信号のうち対応する１つの信号をルー
ティングするための前記スイッチ制御信号を得るステップとを含み、前記方法は、前記ルーティングするステップの前に、新しい有効なヘッダ信号を決定するステップと、前記光信号のうち前記対応する１つの信号の中に、前記最も高い検出可能な
副搬送波周波数を超える、次に高い副搬送波周波数によって搬送された前記新し
い有効なヘッダ信号を挿入するステップとをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項２４】入力データペイロードを、複数のネットワーク要素から構
成される波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で入力ネットワーク要素から
出力ネットワーク要素へ伝播するための方法であって、各ネットワーク要素はス
イッチを含み、前記入力ネットワーク要素は前記ネットワークに結合された複数
のリンクを有し、前記入力データペイロードは所与のフォーマットおよびプロト
コルを有し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前
記ネットワーク要素の前記関連付けられた１つの要素を介して代替ローカルルー
トを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記入力データペイロードの複製されたバー
ジョンを生成しストアするステップと、光ヘッダを前記入力データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に追
加して複数の対応する光信号を生成するステップであって、前記ヘッダはフォー
マットおよびプロトコルを有しおよび前記光信号の各々について前記ネットワー
ク要素を介して前記ローカルルートを示し、前記データペイロードの前記フォー
マットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコルと無
関係であるステップと、前記光信号の各々を、前記入力要素に接続された前記リンクのうち対応する１
つのリンク上で光学的に送信するステップと、前記光信号の各々が前記ＷＤＭネットワークを介して伝播する時に前記ネット
ワーク要素において前記光信号の各々の前記ヘッダを検出して対応するスイッチ
制御信号を生成する検出ステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記スイッチ制御信号を検
索することによって前記ネットワーク要素の各々を介して前記光信号の各々をル
ーティングするための前記ローカルルートの１つを選択して前記対応するスイッ
チを動作させるステップと、前記光信号の各々を、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素
を介して前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを含み、前記ヘッダは１つまたは２つ以上のヘッダ信号から構成され、各ヘッダ信号は
異なる副搬送波周波数によって搬送されおよび最も高い検出可能な副搬送波は有
効なヘッダ信号に対応するように構成され、前記複数の副搬送波周波数は前記デ
ータペイロードより高い周波数帯域を占め、前記検出ステップは、前記ヘッダによって搬送された前記ヘッダ信号を同時に測定してヘッダ選択信
号を生成するステップと、前記ヘッダ選択信号の制御の下で前記最も高い検出可能な副搬送波周波数によ
って搬送された前記有効なヘッダ信号を選択するステップと、前記光信号を処理して前記ヘッダ信号を削除しおよび前記データペイロードの
みを回復するステップとを含み、前記方法は、前記ルーティングするステップの前に、新しい有効なヘッダ信号を決定するステップと、前記新しい有効なヘッダ信号を前記光信号の前記削除されたヘッダ信号の場
所に挿入するステップとをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項２５】入力データペイロードを、複数のネットワーク要素から構
成される波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で入力ネットワーク要素から
出力ネットワーク要素へ伝播するための方法であって、各ネットワーク要素はス
イッチを含み、前記入力ネットワーク要素は前記ネットワークに結合された複数
のリンクを有し、前記入力データペイロードは所与のフォーマットおよびプロト
コルを有し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前
記ネットワーク要素の前記関連付けられた１つの要素を介して代替ローカルルー
トを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記入力データペイロードの複製されたバー
ジョンを生成しストアするステップと、光ヘッダを前記入力データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に追
加して複数の対応する光信号を生成するステップであって、前記ヘッダはフォー
マットおよびプロトコルを有しおよび前記光信号の各々について前記ネットワー
ク要素を介して前記ローカルルートを示し、前記データペイロードの前記フォー
マットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコルと無
関係であるステップと、前記光信号の各々を、前記入力要素に接続された前記リンクのうち対応する１
つのリンク上で光学的に送信するステップと、前記光信号の各々が前記ＷＤＭネットワークを介して伝播する時に前記ネット
ワーク要素において前記光信号の各々の前記ヘッダを検出して対応するスイッチ
制御信号を生成する検出ステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記スイッチ制御信号を検
索することによって前記ネットワーク要素の各々を介して前記光信号の各々をル
ーティングするための前記ローカルルートの１つを選択して前記対応するスイッ
チを動作させるステップと、前記光信号の各々を、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素
を介して前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを備え、前記ヘッダは１つまたは２つ以上のヘッダ信号から構成され、各ヘッダ信号は
異なる副搬送波周波数によって搬送されおよび最も高い検出可能な副搬送波が有
効なヘッダ信号に対応するように構成され、前記複数の副搬送波周波数は前記入
力データペイロードより高い周波数帯域を占め、前記検出ステップは、前記ヘッダ信号を同時に測定してヘッダ選択信号を生成するステップと、前記ヘッダ選択信号の制御の下で前記最も高い検出可能な副搬送波周波数によ
って搬送された前記有効なヘッダ信号を選択するステップと、前記有効なヘッダ信号を処理して前記光信号をルーティングするスイッチ制御
信号を生成するステップとを含み、前記方法は、前記ルーティングするステップの前に、新しい有効なヘッダ信号を決定するステップと、前段の制御の下に、光バーストを光学的に循環して時間が延長された光バー
ストを生成するステップと、前記最も高い検出可能な副搬送波周波数を超える、次に高い副搬送波周波数
によって搬送された前記新しい有効なヘッダ信号で前記時間が延長された光バー
ストを光変調して出力光ヘッダを生成するステップと、前記出力光ヘッダを前記光信号に挿入して前記光信号を増大するステップとをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項２６】入力データペイロードを、複数のネットワーク要素から構
成される波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で入力ネットワーク要素から
出力ネットワーク要素へ伝播するための方法であって、各ネットワーク要素はス
イッチを含み、前記入力ネットワーク要素は前記ネットワークに結合された複数
のリンクを有し、前記入力データペイロードは所与のフォーマットおよびプロト
コルを有し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前
記ネットワーク要素の前記関連付けられた１つの要素を介して代替ローカルルー
トを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記入力データペイロードの複製されたバー
ジョンを生成しストアするステップと、光ヘッダを前記入力データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に追
加して複数の対応する光信号を生成するステップであって、前記ヘッダはフォー
マットおよびプロトコルを有しおよび前記光信号の各々について前記ネットワー
ク要素の各々を介して前記ローカルルートを示し、前記データペイロードの前記
フォーマットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコ
ルと無関係であるステップと、前記光信号の各々を、前記入力要素に接続された前記リンクのうち対応する１
つのリンク上で光学的に送信するステップと、前記光信号の各々が前記ＷＤＭネットワークを介して伝播する時に前記ネット
ワーク要素において前記光信号の各々の前記ヘッダを検出して対応するスイッチ
制御信号を生成する検出ステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記スイッチ制御信号を検
索することによって前記ネットワーク要素の各々を介して前記光信号の各々をル
ーティングするための前記ローカルルートの１つを選択して前記対応するスイッ
チを動作させるステップと、前記光信号の各々を、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素
を介して前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを含み、前記ヘッダは、前記ヘッダ信号の前記スペクトラムは前記データペイロードよ
り高い周波数帯域を占めるように、異なる搬送波周波数によって搬送されたヘッ
ダ信号から構成され、前記検出ステップは、前記光信号を光電子工学的に変換し、前記ヘッダ信号内のヘッダ情報を検出す
るステップと、前記ヘッダ情報を読み込んでスイッチ制御信号を生成して入力される前記光信
号をルーティングするステップとを含み、前記方法は、前記ルーティングするステップの前に、前記光信号を光学的に処理して前記ヘッダ信号を削除し前記データペイロー
ドのみを回復するステップと、新しいヘッダ信号を前記光信号の前記削除されたヘッダ信号の場所に挿入す
るステップとをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項２７】一連の関連するデータペイロードを、複数のネットワーク
要素から構成される波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で入力ネットワー
ク要素から出力ネットワーク要素へ伝播するための方法であって、各ネットワー
ク要素はスイッチを含み、前記入力ネットワーク要素は前記ネットワークに結合
された複数のリンクを有し、前記関連するデータペイロードの各々は所与のフォ
ーマットおよびプロトコルを有し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前
記ネットワーク要素の前記関連付けられた１つの要素を介して代替ローカルルー
トを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記関連するデータペイロードの各々の複製
されたバージョンを生成しストアするステップと、光ヘッダを前記入力データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に追
加して複数の対応する光信号を生成するステップであって、前記ヘッダはフォー
マットおよびプロトコルを有しおよび前記光信号の各々について前記ネットワー
ク要素を介して前記ローカルルートを示し、前記データペイロードの前記フォー
マットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコルと無
関係であるステップと、前記光信号の各々を、前記入力要素に結合された前記複数のリンクのうち対応
する１つのリンク上で光学的に送信するステップと、前記光信号の各々が前記ＷＤＭネットワークを介して伝播する時に前記ネット
ワーク要素において前記光信号の各々の前記ヘッダを検出して対応するスイッチ
制御信号を生成する検出ステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記スイッチ制御信号を検
索することによって前記ネットワーク要素の各々を介して前記光信号の各々をル
ーティングするための前記ローカルルートの１つを選択して前記対応するスイッ
チを動作させるステップと、前記光信号の各々を、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素
を介して前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを備え、前記ヘッダは１つまたは２つ以上のヘッダ信号から構成され、各ヘッダ信号は
異なる副搬送波周波数によって搬送されおよび最も高い検出可能な副搬送波周波
数は有効なヘッダ信号に対応するように構成され、前記複数の副搬送波周波数は
前記入力データペイロードより高い周波数帯域を占め、前記検出ステップは、前記ヘッダ信号を同時に測定してヘッダ選択信号を生成するステップと、前記ヘッダ選択信号の制御の下で前記最も高い検出可能な副搬送波周波数によ
って搬送された前記有効なヘッダ信号を選択するステップと、前記有効なヘッダ信号を処理して、前記光信号のうち前記対応する１つの光信
号をルーティングするための前記スイッチ制御信号を得るステップとを含み、前記方法は、前記ルーティングするステップの前に、新しい有効なヘッダ信号を決定するステップと、前記光信号のうち前記対応する１つの信号に、前記最も高い検出可能な副搬
送波周波数を超える、次に高い副搬送波周波数によって搬送された前記新しい有
効なヘッダ信号を挿入するステップとをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項２８】一連の関連するデータペイロードを、複数のネットワーク
要素から構成される波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で入力ネットワー
ク要素から出力ネットワーク要素へ伝播するための方法であって、各ネットワー
ク要素はスイッチを含み、前記入力ネットワーク要素は前記ネットワークに結合
された複数のリンクを有し、前記関連するデータペイロードの各々は所与のフォ
ーマットおよびプロトコルを有し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前
記ネットワーク要素の前記関連付けられた１つの要素を介して代替ローカルルー
トを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記関連するデータペイロードの各々の複製
されたバージョンを生成しストアするステップと、光ヘッダを前記入力データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に追
加して複数の対応する光信号を生成するステップであって、前記ヘッダはフォー
マットおよびプロトコルを有しおよび前記光信号の各々について前記ネットワー
ク要素を介して前記ローカルルートを示し、前記データペイロードの前記フォー
マットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコルと無
関係であるステップと、前記光信号の各々を、前記入力要素に結合された前記複数のリンクのうち対応
する１つのリンク上で光学的に送信するステップと、前記光信号の各々が前記ＷＤＭネットワークを介して伝播する時に前記ネット
ワーク要素において前記光信号の各々の前記ヘッダを検出して対応するスイッチ
制御信号を生成する検出ステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記スイッチ制御信号を検
索することによって前記ネットワーク要素の各々を介して前記光信号の各々をル
ーティングするための前記ローカルルートの１つを選択して前記対応するスイッ
チを動作させるステップと、前記光信号の各々を、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素
を介して前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを備え、前記ヘッダは１つまたは２つ以上のヘッダ信号から構成され、１つまたは２つ
以上のヘッダ信号の各々は異なる副搬送波周波数によって搬送されおよび最も高
い検出可能な副搬送波周波数が有効なヘッダ信号に対応するように構成され、前
記複数の副搬送波周波数は前記入力データペイロードより高い周波数帯域を占め
、前記検出ステップは、前記ヘッダによって搬送された前記ヘッダ信号を同時に測定してヘッダ選択信
号を生成するステップと、前記ヘッダ選択信号の制御の下で前記最も高い検出可能な副搬送波周波数によ
って搬送された前記有効なヘッダ信号を選択するステップと、前記光信号を処理して前記ヘッダ信号を削除して前記データペイロードのみ回
復するステップとを含み、前記方法は、前記ルーティングするステップの前に、新しい有効なヘッダ信号を決定するステップと、前記光信号の、前記削除されたヘッダ信号の場所に前記新しい有効なヘッダ
信号を挿入するステップとをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項２９】一連の関連するデータペイロードを、複数のネットワーク
要素から構成される波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で入力ネットワー
ク要素から出力ネットワーク要素へ伝播するための方法であって、各ネットワー
ク要素はスイッチを含み、前記入力ネットワーク要素は前記ネットワークに結合
された複数のリンクを有し、前記関連するデータペイロードの各々は所与のフォ
ーマットおよびプロトコルを有し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前
記ネットワーク要素の前記関連付けられた１つの要素を介して代替ローカルルー
トを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記関連するデータペイロード各々の複製さ
れたバージョンを生成しストアするステップと、光ヘッダを前記入力データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に追
加して複数の対応する光信号を生成するステップであって、前記ヘッダはフォー
マットおよびプロトコルを有しおよび前記光信号の各々について前記ネットワー
ク要素の各々を介して前記ローカルルートを示し、前記データペイロードの前記
フォーマットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコ
ルと無関係であるステップと、前記光信号の各々を、前記入力要素に結合された前記複数のリンクのうち対応
する１つのリンク上で光学的に送信するステップと、前記光信号の各々が前記ＷＤＭネットワークを介して伝播する時に前記ネット
ワーク要素において前記光信号の各々の前記ヘッダを検出して対応するスイッチ
制御信号を生成する検出ステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記スイッチ制御信号を検
索することによって前記ネットワーク要素の各々を介して前記光信号の各々をル
ーティングするための前記ローカルルートの１つを選択して前記対応するスイッ
チを動作させるステップと、前記光信号の各々を、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素
を介して前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを備え、前記ヘッダは１つまたは２つ以上のヘッダ信号から構成され、１つまたは２つ
以上のヘッダ信号の各々は異なる副搬送波周波数によって搬送されおよび最も高
い検出可能な副搬送波周波数が有効なヘッダ信号に対応するように構成され、前
記複数の副搬送波周波数は前記入力データペイロードより高い周波数帯域を占め
、前記検出ステップは、前記ヘッダ信号を同時に測定してヘッダ選択信号を生成するステップと、前記ヘッダ選択信号の制御の下で前記最も高い検出可能な副搬送波周波数によ
って搬送された前記有効なヘッダ信号を選択するステップと、前記有効なヘッダ信号を処理して前記光信号をルーティングするための前記ス
イッチ制御信号を生成するステップとを含み、前記方法は、前記ルーティングするステップの前に新しい有効なヘッダ信号を決定するステップと、前段の制御の下に、前記光バーストを光学的に循環させて時間が延長された
光バーストを生成するステップと、前記最も高い検出可能な副搬送波周波数を超える、次に高い副搬送波周波数
によって搬送された前記新しい有効なヘッダ信号で前記時間が延長された光バー
ストを光変調して出力光ヘッダを生成するステップと、前記出力光ヘッダを前記光信号に挿入して前記光信号を増大するステップとをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項３０】一連の関連するデータペイロードを、複数のネットワーク
要素から構成される波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの中で入力ネットワー
ク要素から出力ネットワーク要素へ伝播するための方法であって、各ネットワー
ク要素はスイッチを含み、前記入力ネットワーク要素は前記ネットワークに結合
された複数のリンクを有し、前記関連するデータペイロードの各々は所与のフォ
ーマットおよびプロトコルを有し、前記方法は、前記ネットワーク要素の各々の中でローカルルーティングルックアップテーブ
ルを生成しストアするステップであって、各ローカルルーティングテーブルは前
記ネットワーク要素の前記関連付けられた１つの要素を介して代替ローカルルー
トを決定するステップと、前記入力ネットワーク要素の中で前記関連するデータペイロード各々の複製さ
れたバージョンを生成しストアするステップと、光ヘッダを前記入力データペイロードの前記複製されたバージョンの各々に追
加して複数の対応する光信号を生成するステップであって、前記ヘッダはフォー
マットおよびプロトコルを有しおよび前記光信号の各々について前記ネットワー
ク要素を介して前記ローカルルートを示し、前記データペイロードの前記フォー
マットおよびプロトコルは前記ヘッダの前記フォーマットおよびプロトコルと無
関係であるステップと、前記光信号の各々を、前記入力要素に結合された前記複数のリンクのうち対応
する１つのリンク上で光学的に送信するステップと、前記光信号の各々が前記ＷＤＭネットワークを介して伝播する時に前記ネット
ワーク要素において前記光信号の各々の前記ヘッダを検出して対応するスイッチ
制御信号を生成する検出ステップと、前記対応するローカルルーティングテーブルの中で前記スイッチ制御信号を検
索することによって前記ネットワーク要素の各々を介して前記光信号の各々をル
ーティングするための前記ローカルルートの１つを選択して前記対応するスイッ
チを動作させるステップと、前記光信号の各々を、前記選択されたルートに対応する前記ネットワーク要素
を介して前記出力ネットワーク要素へルーティングするステップとを備え、前記ヘッダは異なる搬送波周波数によって搬送されたヘッダ信号から構成され
、前記ヘッダ信号の前記スペクトラムは前記データペイロードより高い周波数帯
域を占め、前記検出ステップは、前記光信号を光電子工学的に変換し、前記ヘッダ信号の中でヘッダ情報を検出
するステップと、前記ヘッダ情報を読み込んでスイッチ制御信号を生成して前記着信光信号をル
ーティングするステップとを含み、前記方法は、前記ルーティングするステップの前に、前記光信号を光学的に処理して前記ヘッダ信号を削除し前記データペイロー
ドのみを回復するステップと、新しいヘッダ信号を前記光信号の、削除されたヘッダ信号の場所に挿入する
ステップとをさらに備えることを特徴とする方法。