JP2012165267A - 光パケット交換システムおよび光パケット交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光パケット交換方式において、クライアント信号の優先度に応じた方路切り替えを行う。
【解決手段】光パケット交換装置１２は、宛先情報と優先度情報とを含むヘッダを有する光パケット信号を受信する第１入力部６２および第２入力部６３と、光パケット信号を分岐する第１分波器７０および第２分波器７１と、分岐した一方の光パケット信号の方路を切り替える光スイッチ部６０と、分岐した他方の光パケット信号のヘッダを解析して、宛先情報および優先度情報を検出する第１解析部７６および第２解析部７８と、宛先情報に基づいて複数の光パケット信号の時間的な競合を判定し、競合が発生している場合には、優先度情報に基づいて光パケット信号の通過／破棄を判定する出力競合判定部７９とを備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、光パケット信号に付与された宛先情報に従って光スイッチを切り替えることにより、光パケット単位でのパケット交換を可能とする光パケット交換方式に関する。

波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）を用いた光伝送システムにおいて、波長選択スイッチ（ＷＳＳ：wavelength selective switch）等を用いることで、波長単位のパス切替を行う技術が実用化されている。その次の技術として、切替を行う単位を例えばＩＰパケット（１０ＧＥｔｈｅｒ（10 Gigabit Ethernet（登録商標））信号等）一つ一つという細かい単位とし、各々を光パケットという形式に変換して、超高速の光スイッチで方路切り替えを行う光パケット交換方式が検討されている（例えば、特許文献１参照）。

ＩＰパケットはデータが存在しない間は有意な情報が転送されておらず、その分だけ帯域が無駄になっているが、光パケット交換方式が実現すれば、データが存在しない時間帯を別のパケットが占有できることになる。従って、光パケット交換方式は、伝送路の帯域利用効率を飛躍的に高める可能性があり、将来の技術として有望視されている。

特開２００８−２３５９８６号公報

ところで、光パケット交換装置では、複数の入力部に同じタイミングで受信した複数の光パケット信号が、同じ出力部への出力を要求する場合がある。このような場合、光パケット交換装置は通常、先に受信した光パケット信号を有効としてスイッチングを行い、後に受信した光パケット信号を破棄する。

しかしながら、例えばＥｔｈｅｒ信号などのクライアント信号は、データの種類に応じて伝送の優先度が設定されている場合がある。このような場合、優先度の高いクライアント信号を効率的に伝送することが好ましい。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光パケット交換方式において、優先度の高いクライアント信号の効率的に伝送できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の光パケット交換システムは、受信したクライアント信号から宛先情報と、所定の優先度情報とを検出する検出部と、宛先情報と優先度情報とを含むヘッダを生成するヘッダ生成部と、ヘッダをクライアント信号に挿入してパケット信号を生成するヘッダ挿入部と、パケット信号を光パケット信号に変換する電気／光変換部とを備える光パケット送信装置と、光パケット信号を受信する複数の受信部と、光パケット信号を分岐する分岐部と、分岐した一方の光パケット信号の方路を切り替える光スイッチ部と、分岐した他方の光パケット信号のヘッダを解析して、宛先情報および優先度情報を検出する解析部と、宛先情報に基づいて複数の受信部に入力した複数の光パケット信号の時間的な競合を判定し、競合が発生している場合には、優先度情報に基づいて光パケット信号の通過／破棄を判定する出力競合判定部とを備える光パケット交換装置とを備える。

出力競合判定部は、複数の光パケット信号に時間的な競合が発生している場合、競合している光パケット信号の優先度を比較し、それらが同等の優先度を有するときには、先に入力された光パケット信号を通過させ、後に入力された光パケット信号を破棄してもよい。

出力競合判定部は、複数の光パケット信号に時間的な競合が発生している場合、競合している光パケット信号の優先度を比較し、それらが異なる優先度を有するときには、優先度の高い光パケットを通過させ、優先度の低い光パケットを破棄してもよい。

出力競合判定部は、ある第１光パケット信号を通過させているときに、該第１光パケット信号よりも優先度の高い第２光パケット信号が入力された場合、第１光パケット信号の通過を停止させ、第２光パケット信号を通過させてもよい。

光パケット交換装置から出力された光パケット信号を受信する光パケット受信装置をさらに備えてもよい。光パケット受信装置は、出力競合判定部により途中で通過を停止された光パケット信号を受信した場合、該光パケット信号を破棄してもよい。

本発明の別の態様は、光パケット交換装置である。この装置は、宛先情報と優先度情報とを含むヘッダを有する光パケット信号を受信する複数の受信部と、光パケット信号を分岐する分岐部と、分岐した一方の光パケット信号の方路を切り替える光スイッチ部と、分岐した他方の光パケット信号のヘッダを解析して、宛先情報および優先度情報を検出する解析部と、宛先情報に基づいて複数の受信部に入力した複数の光パケット信号の時間的な競合を判定し、競合が発生している場合には、優先度情報に基づいて光パケット信号の通過／破棄を判定する出力競合判定部とを備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を装置、方法、システム、プログラム、プログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、光パケット交換方式において、優先度の高いクライアント信号の効率的に伝送できる。

比較例に係る光パケット交換システムを示す図である。 比較例に係る光パケット送信装置の構成を示す図である。 比較例に係る光パケット受信装置の構成を示す図である。 比較例に係る光パケット交換装置の構成を示す図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、比較例に係る光パケット交換装置における出力競合判定を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る光パケット交換システムを示す図である。 本実施形態に係る光パケット送信装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る光パケット受信装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る光パケット交換装置の構成を示す図である。 図１０（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る光パケット交換装置における出力競合判定を説明するための図である。 図１１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る光パケット交換装置における出力競合判定を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る光パケット交換システムについて説明する。まず、本実施形態に係る光パケット交換システムについて説明する前に、本発明者が従来開発してきた光パケット交換システムを比較例として説明する。

図１は、比較例に係る光パケット交換システム１１０を示す。図１に示すように、光パケット交換システム１１０は、光パケット送信装置１１１と、光パケット交換装置１１２と、光パケット受信装置１１３と、第１ＡＷＧ１１４と、第２ＡＷＧ１１５と、第１光増幅器１１６と、第２光増幅器１１７と、第１〜第４光伝送路１１８〜１２１とを備える。

光パケット送信装置１１１は、クライアント側から受信した１０ＧＥｔｈｅｒパケットの転送先を示す経路情報ヘッダ（パケット長、宛先情報、自ノードＩＤを含む）を生成し、パケットの先頭に付加した後、パケットのデータをｎ分割する。そして、分割したｎ個のデータを波長λ１〜λｎの光信号に載せ、ｎ波の光パケット信号として出力する。なお、Ｅｔｈｅｒ信号のパケット長に関わらず、Ｅｔｈｅｒパケットを分割する数はｎ（システムの使用できる最大波長数、例えばｎ＝４０）に固定されている。

光パケット送信装置１１１から出力されたｎ波の光パケット信号（波長λ１〜λｎ）は、第１ＡＷＧ１１４で合波された後、第１光増幅器１１６で増幅され、第２光伝送路１１９に出力される。

第２光伝送路１１９を伝搬した光パケット信号は、光パケット交換装置１１２の第２入力部１６３に入力される。また、光パケット交換装置１１２の第１入力部１６２には、ＷＤＭネットワークに接続された別の光パケット送信装置からの波長多重された光パケット信号が第１光伝送路１１８を介して入力される。

光パケット交換装置１１２は、光パケット信号に付与された宛先情報に従って、光パケット信号の方路を切り替える、２入力×２出力の光パケット交換装置である。光パケット交換装置１１２の第１出力部１６４には第３光伝送路１２０が接続され、第２出力部１６５には第４光伝送路１２１が接続されている。第３光伝送路１２０を伝搬した光パケット信号は、ＷＤＭネットワークに出力される。一方、第４光伝送路１２１を伝搬した光パケット信号は、第２光増幅器１１７で増幅された後、第２ＡＷＧ１１５で波長λ１〜λｎに分波される。第２ＡＷＧ１１５で分波されたｎ波の光パケット信号は、光パケット受信装置１１３に入力される。

光パケット受信装置１１３は、受信したｎ波の光パケット信号を元のＥｔｈｅｒパケットに復元して、クライアント側に出力する。

図２は、比較例に係る光パケット送信装置１１１の構成を示す。図２に示すように、光パケット送信装置１１１は、光／電気変換部１３０と、受信処理部１３２と、経路情報抽出部１３３と、シリアル／パラレル変換部１３４と、フレームメモリ１３５と、送信処理部１３６と、パケット長検出部１３７と、ルックアップテーブル１３８と、ヘッダ生成部１３９と、ヘッダ挿入部１４０と、第１〜第ｎ電気／光変換部１４１−１〜１４１−ｎとを備える。

光パケット送信装置１１１では、クライアント側から入力された１０ＧＥｔｈｅｒ信号は光／電気変換部１３０で電気信号に変換される。この電気のＥｔｈｅｒ信号のデータフォーマットはＭＡＣフレームである。その後、Ｅｔｈｅｒ信号は、受信処理部１３２にて所定の受信処理が行われる。その後、経路情報抽出部１３３は、Ｅｈｔｅｒ信号から経路情報を抽出する。この経路情報は、ルックアップテーブル１３８を参照することにより宛先情報に変換され、ヘッダ生成部１３９に入力される。また、パケット長検出部１３７は、受信したＥｈｔｅｒ信号のパケット長を抽出し、ヘッダ生成部１３９に出力する。

経路情報抽出部１３３から出力されたＥｈｔｅｒ信号は、シリアル／パラレル変換部１３４にてパラレル信号に変換された後、フレームメモリ１３５に記憶される。その後、Ｅｈｔｅｒ信号は、送信処理部１３６にてｎ等分に分割され、ｎ個のパケット信号が生成される。また送信処理部１３６からは、光パケットＩＤ／コピー情報がヘッダ生成部１３９に出力される。

ヘッダ生成部１３９は、パケット長、宛先情報、自ノードＩＤ、光パケットＩＤ／コピー情報に基づいて、経路情報ヘッダを生成する。生成された経路情報ヘッダは、ヘッダ挿入部１４０により、分割されたｎ個のパケット信号のうち一つのパケット信号に挿入される。そして、ｎ個のパケット信号は、それぞれ第１〜第ｎ電気／光変換部１４１−１〜１４１−ｎにより光信号に変換され、ｎ波（λ１〜λｎ）の光パケット信号として出力される。経路情報ヘッダが挿入された光パケット信号の波長を「ヘッダ波長」と呼ぶ。ここでは、ヘッダ波長＝λ１とする。

図３は、比較例に係る光パケット受信装置１１３の構成を示す。図３に示すように、光パケット受信装置１１３は、第１〜第ｎ光／電気変換部１５０−１〜１５０−ｎと、第１〜第ｎフレームメモリ１５１−１〜１５１−ｎと、ヘッダ処理部１５２と、パケット組立部１５３と、パケット識別部１５４と、ＭＡＣテーブル１５５と、出力制御部１５６と、電気／光変換部１５８とを備える。

光パケット受信装置１１３では、入力されたｎ波（λ１〜λｎ）の光パケット信号がそれぞれ第１〜第ｎ光／電気変換部１５０−１〜１５０−ｎにより電気のパケット信号に変換される。また、ヘッダ処理部１５２は、ヘッダ波長λ１の光パケット信号に対応するパケット信号の経路情報ヘッダから、パケット情報、パケット長、ＥＣＣ（Error Check Code）エラーを抽出し、パケット信号の正常性判断を行う。

第１〜第ｎ光／電気変換部１５０−１〜１５０−ｎから出力されたｎ個のパケット信号は、それぞれ第１〜第ｎフレームメモリ１５１−１〜１５１−ｎに蓄えられる。パケット組立部１５３は、ヘッダ処理部１５２からのパケット情報、パケット長、ＥＣＣエラーを参照して、パケット組み立てを行う。パケット識別部１５４は、パケット組立部１５３の出力からＥｔｈｅｒパケットを識別し、Ｅｔｈｅｒパケットを抜き取る。出力制御部１５６は、ＭＡＣテーブル１５５を参照して、パケット識別部１５４から出力されたＥｔｈｅｒパケット内の宛先ＭＡＣアドレスを、ＭＡＣテーブル１５５に登録されているＭＡＣアドレスに付け替える。その後、Ｅｔｈｅｒパケットは電気／光変換部１５８に入力される。電気／光変換部１５８に入力されるＥｔｈｅｒ信号のデータフォーマットは、ＭＡＣフレームである。電気／光変換部１５８は、Ｅｔｈｅｒパケットを光信号に変換し、クライアント側に出力する。

図４は、比較例に係る光パケット交換装置１１２の構成を示す。図４に示すように、光パケット交換装置１１２は、光スイッチ部１６０と、光スイッチ制御部１６１と、第１入力部１６２と、第２入力部１６３と、第１入力側光増幅器１６６と、第２入力側光増幅器１６７と、第１分波器１７０と、第２分波器１７１と、第１光遅延線１７２と、第２光遅延線１７３と、第１出力側光増幅器１６８と、第２出力側光増幅器１６９と、第１出力部１６４と、第２出力部１６５とを備える。また、光スイッチ制御部１６１は、第１光／電気変換部１７４と、第２光／電気変換部１７５と、第１解析部１７６と、第２解析部１７８と、出力競合判定部１７９とを備える。

光パケット交換装置１１２は、クライアント側またはネットワーク側からＷＤＭ信号として入力した光パケット信号から経路情報ヘッダを抽出する。そして、該経路情報ヘッダを基に出力先を決定し、光スイッチ部１６０にて出力先を切り替える。

第１入力部１６２および第２入力部１６３には、波長多重されたｎ波の光パケット信号が入力される。入力される光パケット信号は、自ノードのクライアント部または別ノードのクライアント部からのＥｈｔｅｒ信号が、図２に示すような光パケット送信装置で変換されたものである。

入力された光パケット信号は、光レベル調整用の第１入力側光増幅器１６６、第２入力側光増幅器１６７で増幅された後、ヘッダ波長の光パケット信号のみが第１分波器１７０、第２分波器１７１で光分岐される。分岐したヘッダ波長の光パケット信号は、光スイッチ制御部１６１に入力される。一方、波長多重光パケット信号は、第１光遅延線１７２、第２光遅延線１７３を介して光スイッチ部１６０に入力される。

分岐したヘッダ波長の光パケット信号は、第１光／電気変換部１７４、第２光／電気変換部１７５でそれぞれ電気のパケット信号に変換された後、第１解析部１７６、第２解析部１７８にて経路情報ヘッダが解析され、宛先情報が検出される。

出力競合判定部１７９は、検出された宛先情報に基づいて光パケット信号の通過／破棄を判定し、該判定結果に基づいて光スイッチ部１６０に光スイッチ制御信号を出力する。

第１光遅延線１７２、第２光遅延線１７３は、光スイッチ制御部１６１が光スイッチ制御信号を生成するのに要する時間だけ、波長多重光パケット信号を遅延させる。第１光遅延線１７２、第２光遅延線１７３を設けることにより、光パケット信号が光スイッチ部１６０に到着するタイミングに合わせて、光スイッチ部１６０のオン／オフを制御できる。

光スイッチ部１６０は、２×２の光スイッチであり、第１〜第４光ゲートスイッチ１８０〜１８３と、４つの光カプラ１８４〜１８７とを備える。光ゲートスイッチとしては、半導体光増幅器（ＳＯＡ）を用いたものを利用できる。第１〜第４光ゲートスイッチ１８０〜１８３は、光スイッチ制御部１６１からの光スイッチ制御信号によりオン／オフが制御される。光パケット交換装置１１２では、１つのヘッダ波長の光パケット信号から抽出された宛先情報を基に、波長多重されたｎ波の光パケット信号の全てが一度に方路切替される。

図５（ａ）〜（ｃ）は、光パケット交換装置１１２における出力競合判定を説明するための図である。図５（ａ）は、第１入力部１６２に入力した光パケット信号を示し、図５（ｂ）は、第２入力部１６３に入力した光パケット信号を示し、図５（ｃ）は、第１出力部１６４から出力された光パケット信号を示す。入力した光パケット信号１−１、１−２、および２−１は、いずれも第１出力部１６４を出力先としているとする。

図５に示すように、まず第１入力部１６２に光パケット信号１−１が入力され、次に第２入力部１６３に光パケット信号２−１が入力され、最後に第１入力部１６２に光パケット信号１−２が入力されている。光パケット信号１−１は先着の信号であるので、出力競合判定部１７９は、光パケット信号１−１を第１出力部１６４に出力する。言い換えると、出力競合判定部１７９は、光スイッチ部１６０の光ゲートスイッチ１８０をオンとし、第１入力部１６２から第１出力部１６４へのパスを開放する。

しかしながら、第２入力部１６３に入力した光パケット信号２−１は、第１入力部１６２に入力された光パケット信号１−１と時間的に競合している。つまり、時間的に重なっている。この場合、出力競合判定部１７９は、光パケット信号２−１を破棄する。言い換えると、出力競合判定部１７９は、光パケット信号２−１が入力する光ゲートスイッチ１８２と１８３をオフのままとする。

次に第１入力部１６２に入力した光パケット信号１−２は、光パケット信号２−１とデータ部分が重なっているが、光パケット信号２−１が既に破棄されているので、出力競合判定部１７９は、光パケット信号１−２を第１出力部１６４に出力する。

このように、比較例に係る光パケット交換装置では、複数の入力部から同じタイミングで光パケット信号を受信し、同じ出力方路への出力要求を受けた場合に、光パケット信号の一部での輻輳するときは、先に受信した光パケット信号を通過させ、後に受信した光パケット信号を破棄する処理を行っている。

ところで、Ｅｔｈｅｒ信号などのクライアント信号は、データの種類（メール、電話、映像など）に応じて伝送の優先度が設定されている場合がある。このような場合、クライアント信号の優先度を考慮した方路切替が行われることが好ましい。以下、クライアント信号の優先度に応じた方路切り替えを行うことのできる光パケット交換システムについて説明する。

図６は、本発明の実施形態に係る光パケット交換システム１０を示す。図６に示すように、光パケット交換システム１０は、光パケット送信装置１１と、光パケット交換装置１２と、光パケット受信装置１３と、第１ＡＷＧ１４と、第２ＡＷＧ１５と、第１光増幅器１６と、第２光増幅器１７と、第１〜第４光伝送路１８〜２１とを備える。光パケット交換システム１０の基本的な構成は図１に示す光パケット交換システム１１０と類似するので、ここでは詳細な説明を省略する。

図７は、本実施形態に係る光パケット送信装置１１の構成を示す。図７に示すように、光パケット送信装置１１は、光／電気変換部３０と、受信処理部３２と、経路情報抽出部３３と、シリアル／パラレル変換部３４と、フレームメモリ３５と、送信処理部３６と、検出部３７と、ルックアップテーブル３８と、ヘッダ生成部３９と、ヘッダ挿入部４０と、第１〜第ｎ電気／光変換部４１−１〜４１−ｎとを備える。光パケット送信装置１１は、Ｅｔｈｅｒ信号／光パケット変換装置として機能する。

光パケット送信装置１１にはクライアント側から１０ＧＥｔｈｅｒ信号が入力される。このＥｔｈｅｒ信号には、データの種類に応じて該データを管理するクライアントにより決定された優先度情報が含まれている。この優先度情報は、Ｅｔｈｅｒ信号の重要度を表しており、優先度の高いＥｔｈｅｒ信号は、優先度の低い信号よりも優先的に伝送される。優先度の高いデータの例としては、例えば大容量の映像データを継続的に送信するＶｉｄｅｏ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ用のデータなどが挙げられる。

クライアント側から入力された１０ＧＥｔｈｅｒ信号は、光／電気変換部３０で電気信号に変換される。この電気のＥｔｈｅｒ信号のデータフォーマットはＭＡＣフレームである。その後、Ｅｔｈｅｒ信号は、受信処理部３２にて所定の受信処理が行われる。その後、経路情報抽出部３３は、Ｅｈｔｅｒ信号から経路情報を抽出する。この経路情報は、ルックアップテーブル３８を参照することにより宛先情報に変換され、ヘッダ生成部３９に入力される。また、検出部３７は、受信したＥｔｈｅｒ信号から、パケット長情報と優先度情報を検出し、ヘッダ生成部３９に出力する。

経路情報抽出部３３から出力されたＥｈｔｅｒ信号は、シリアル／パラレル変換部３４にてパラレル信号に変換された後、フレームメモリ３５に記憶される。その後、Ｅｈｔｅｒ信号は、送信処理部３６にてｎ等分に分割され、ｎ個のパケット信号が生成される。また送信処理部３６からは、光パケットＩＤ／コピー情報がヘッダ生成部３９に出力される。

ヘッダ生成部３９は、パケット長、宛先情報、優先度情報、自ノードＩＤ、および光パケットＩＤ／コピー情報に基づいて、経路情報ヘッダを生成する。生成された経路情報ヘッダは、ヘッダ挿入部４０により、分割されたｎ個のパケット信号のうち一つのパケット信号に挿入される。そして、ｎ個のパケット信号は、それぞれ第１〜第ｎ電気／光変換部４１−１〜４１−ｎにより光信号に変換され、ｎ波（λ１〜λｎ）の光パケット信号として出力される。経路情報ヘッダが挿入された光パケット信号の波長を「ヘッダ波長」と呼ぶ。ここでは、ヘッダ波長＝λ１とする。

図８は、本実施形態に係る光パケット受信装置１３の構成を示す。図８に示すように、光パケット受信装置１３は、第１〜第ｎ光／電気変換部５０−１〜５０−ｎと、第１〜第ｎフレームメモリ５１−１〜５１−ｎと、ヘッダ処理部５２と、パケット組立部５３と、パケット識別部５４と、ＭＡＣテーブル５５と、出力制御部５６と、電気／光変換部５８とを備える。光パケット受信装置１３は、光パケット／Ｅｔｈｅｒ信号変換装置として機能する。

光パケット受信装置１３では、入力されたｎ波（λ１〜λｎ）の光パケット信号がそれぞれ第１〜第ｎ光／電気変換部５０−１〜５０−ｎにより電気のパケット信号に変換される。

ヘッダ処理部５２は、ヘッダ波長λ１の光パケット信号から変換されたパケット信号の経路情報ヘッダから、使用波長、パケット情報、パケット長、ＥＣＣ（Error Check Code）エラーを抽出し、パケット組立部５３に送信する。

第１〜第ｎ光／電気変換部５０−１〜５０−ｎから出力されたｎ個のパケット信号は、それぞれ第１〜第ｎフレームメモリ５１−１〜５１−ｎに蓄えられる。パケット組立部５３は、ヘッダ処理部５２からのパケット情報、パケット長、ＥＣＣエラーを参照して、パケット組み立てを行う。

パケット識別部５４は、パケット組立部５３の出力からＥｔｈｅｒパケットを識別し、Ｅｔｈｅｒパケットを抜き取る。パケット識別部５４は、Ｅｔｈｅｒ信号の宛先アドレス、送信元アドレス、長さ／タイプ、データの各フィールドから計算したＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）値であるＦＣＳ(Frame Check Sequence)の読み出しと自局で計算したＣＲＣ値の比較を行うことにより、パケット異常検出を行い、異常の場合はデータを破棄する。

出力制御部５６は、ＭＡＣテーブル５５を参照して、パケット識別部５４から出力されたＥｔｈｅｒパケット内の宛先ＭＡＣアドレスを、ＭＡＣテーブル５５に登録されているＭＡＣアドレスに付け替える。その後、Ｅｔｈｅｒパケットは電気／光変換部５８に入力される。電気／光変換部５８に入力されるＥｔｈｅｒ信号のデータフォーマットは、ＭＡＣフレームである。電気／光変換部５８は、Ｅｔｈｅｒパケットを光信号に変換し、クライアント側に出力する。

図９は、本実施形態に係る光パケット交換装置１２の構成を示す。図９に示すように、光パケット交換装置１２は、光スイッチ部６０と、光スイッチ制御部６１と、第１入力部６２と、第２入力部６３と、第１入力側光増幅器６６と、第２入力側光増幅器６７と、第１分波器７０と、第２分波器７１と、第１光遅延線７２と、第２光遅延線７３と、第１出力側光増幅器６８と、第２出力側光増幅器６９と、第１出力部６４と、第２出力部６５とを備える。また、光スイッチ制御部６１は、第１光／電気変換部７４と、第２光／電気変換部７５と、第１解析部７６と、第２解析部７８と、出力競合判定部７９とを備える。

光パケット交換装置１２は、クライアント側またはネットワーク側からＷＤＭ信号として入力した光パケット信号から経路情報ヘッダを抽出する。そして、該経路情報ヘッダを基に出力先を決定し、光スイッチ部６０にて出力先を切り替える。

第１入力部６２および第２入力部６３には、波長多重された光パケット信号が入力される。入力される光パケット信号は、自ノードのクライアント部または別ノードのクライアント部からのＥｈｔｅｒ信号が、図７に示すような光パケット送信装置で変換されたものである。

第１入力部６２、第２入力部６３に入力された光パケット信号は、光レベル調整用の第１入力側光増幅器６６、第２入力側光増幅器６７で増幅された後、ヘッダ波長の光パケット信号のみが第１分波器７０、第２分波器７１で光分岐される。分岐したヘッダ波長の光パケット信号は、光スイッチ制御部６１に入力される。その後、ヘッダ波長の光パケット信号は、それぞれ第１光／電気変換部７４、第２光／電気変換部７５で電気信号に変換された後、第１解析部７６、第２解析部７８にて経路情報ヘッダが解析され、宛先情報、優先度情報、およびパケット長情報が検出される。一方、第１分波器７０、第２分波器７１を通過した波長多重光パケット信号は、第１光遅延線７２、第２光遅延線７３を介して光スイッチ部６０に入力される。

出力競合判定部７９は、第１解析部７６、第２解析部７８にて検出された宛先情報およびパケット長情報に基づいて、第１入力部６２、第２入力部６３に入力した光パケット信号の時間的な競合を判定し、競合が発生している場合には、優先度情報に基づいて光パケット信号の通過／破棄を判定する。そして、出力競合判定部７９は、該判定結果に基づいて光スイッチ部６０に光スイッチ制御信号を出力する。

第１光遅延線７２、第２光遅延線７３は、光スイッチ制御部６１が光スイッチ制御信号を生成するのに要する時間だけ、波長多重光パケット信号を遅延させる。第１光遅延線７２、第２光遅延線７３を設けることにより、光パケット信号が光スイッチ部６０に到着するタイミングに合わせて、光スイッチ部６０のオン／オフを制御できる。

光スイッチ部６０は、２×２の光スイッチであり、第１〜第４光ゲートスイッチ８０〜８３と、４つの光カプラ８４〜８７とを備える。光ゲートスイッチとしては、半導体光増幅器（ＳＯＡ）を用いたものを利用できる。第１〜第４光ゲートスイッチ８０〜８３は、光スイッチ制御部６１からの光スイッチ制御信号によりオン／オフが制御される。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、光パケット交換装置１２における出力競合判定を説明するための図である。図１０（ａ）は、第１入力部６２に入力した第１光パケット信号Ｐ１を示し、図１０（ｂ）は、第２入力部６３に入力した第２光パケット信号Ｐ２を示し、図１０（ｃ）は、第１出力部６４から出力された光パケット信号を示す。

図１０（ａ）（ｂ）に示すように、ここではまず第１入力部６２に第１光パケット信号Ｐ１が入力され、次に第２入力部６３に第２光パケット信号Ｐ２が入力されている。光パケット信号Ｐ１およびＰ２は、いずれも第１出力部６４を出力先としている。また、第１光パケット信号Ｐ１および第２光パケット信号Ｐ２は、共に優先度が同レベル（ここでは両方とも優先度：低）の光パケット信号である。

図１０（ａ）（ｂ）に示すように、第１光パケット信号Ｐ１と第２光パケット信号Ｐ２は、時間的に競合している（つまり時間的な重複が生じている）。この時間的な競合は、第１光パケット信号Ｐ１および第２光パケット信号Ｐ２に関する宛先情報およびパケット長情報に基づき判定できる。本実施形態に係る光パケット交換装置１２においては、このように複数の光パケット信号が時間的に競合している場合、出力競合判定部７９は、競合している光パケット信号の優先度を比較する。そして、それらが同等の優先度を有するときには、先に入力された光パケット信号を通過させ、後に入力された光パケット信号を破棄する判定をする。具体的に図１０（ａ）〜（ｃ）の例では、競合している第１光パケット信号Ｐ１と第２光パケット信号Ｐ２の優先度が共に「低」であるので、出力競合判定部７９は、先に入力された第１光パケット信号Ｐ１を通過させ、後に入力された第２光パケット信号Ｐ２を破棄する。図１０（ａ）〜（ｃ）の例では、２つの光パケット信号の優先度が「低」である場合について説明したが、例えば優先度が共に「高」である場合も同様である。

図１１（ａ）〜（ｃ）もまた、光パケット交換装置１２における出力競合判定を説明するための図である。図１１（ａ）は、第１入力部６２に入力した第１光パケット信号Ｐ１および第３光パケット信号Ｐ３を示し、図１１（ｂ）は、第２入力部６３に入力した第２光パケット信号Ｐ２を示し、図１１（ｃ）は、第１出力部６４から出力された光パケット信号を示す。

図１１（ａ）（ｂ）に示すように、ここではまず第１入力部６２に第１光パケット信号Ｐ１が入力され、次に第２入力部６３に第２光パケット信号Ｐ２が入力され、次に第１入力部６２に第３光パケット信号Ｐ３が入力されている。第１〜第３光パケット信号Ｐ１〜Ｐ３は、いずれも第１出力部６４を出力先としている。また、第１光パケット信号Ｐ１および第３光パケット信号Ｐ３は、共に優先度が「低」であり、第２光パケット信号Ｐ２は、優先度が「高」である。

本実施形態に係る光パケット交換装置１２においては、出力競合判定部７９は、複数の光パケット信号に時間的な競合が発生している場合、競合している光パケット信号の優先度を比較し、それらが異なる優先度を有するときには、優先度の高い光パケットを通過させ、優先度の低い光パケットを破棄する処理を行う。

図１１（ａ）〜（ｃ）を参照して上記の処理を具体的に説明する。第１光パケット信号Ｐ１は、入力タイミングが一番早いため、第１出力部６４に出力されている。そして、第１光パケット信号を通過させているときに、第１光パケット信号Ｐ１よりも優先度の高い第２光パケット信号Ｐ２が第２入力部６３に入力されたとする。この場合、出力競合判定部７９は、優先度の低い第１光パケット信号Ｐ１の通過を停止させ、優先度の高い第２光パケット信号Ｐ２を通過させる。すなわち、第１光パケット信号Ｐ１が第１出力部６４に出力されている途中で光スイッチ部６０の第３光ゲートスイッチ８２をオフとし、その後第１光ゲートスイッチ８０をオンにする。なお、第３光ゲートスイッチ８２をオフにするタイミングと第１光ゲートスイッチ８０をオンにするタイミングの間には、所定の「ガードタイム」と呼ばれる無信号期間が設けられる。このガードタイムは、後段の受信器において、第２光パケット信号Ｐ２が正常なデータとして認識できるようにするためのものである。その後、第１入力部６２には優先度の低い第３光パケット信号Ｐ３が入力されている。この第３光パケット信号Ｐ３は、第２光パケット信号Ｐ２と時間的に重複しているが、優先度が第２光パケット信号Ｐ２よりも低いため、破棄される。

図１１（ａ）〜（ｃ）の例では、第１出力部６４から第１光パケット信号Ｐ１が一部のデータが欠落した状態で出力される。この第１光パケット信号Ｐ１は、図８に示す光パケット受信装置１３に入力される。光パケット受信装置１３では、上述したようにパケット識別部５４により受信パケットの異常検出が行われるので、第１光パケット信号Ｐ１のような一部データが欠落したパケット信号は破棄される。従って、優先度の低い光パケット信号の出力を途中で停止したとしても、光パケット受信装置１３は影響を受けない。

以上説明したように、本実施形態に係る光パケット交換システム１０によれば、出力競合判定において優先度情報を利用することにより、優先度の高い信号を効率的に伝送することができる。

上述の実施形態では、優先度を「高」と「低」の２段階としたが、これに限定されず、優先度には複数の段階が設定されてもよい。この場合、出力競合判定においては、最も優先度の高い光パケット信号が優先的に出力される。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せによりいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０ 光パケット交換システム、 １１ 光パケット送信装置、 １２ 光パケット交換装置、 １３ 光パケット受信装置、 ３０ 光／電気変換部、 ３２ 受信処理部、 ３３ 経路情報抽出部、 ３４ シリアル／パラレル変換部、 ３６ 送信処理部、 ３７ 検出部、 ３９ ヘッダ生成部、 ４０ ヘッダ挿入部、 ５２ ヘッダ処理部、 ５３ パケット組立部、 ５４ パケット識別部、 ５６ 出力制御部、 ５８ 電気／光変換部、 ６０ 光スイッチ部、 ６１ 光スイッチ制御部、 ６２ 第１入力部、 ６３ 第２入力部、 ６４ 第１出力部、 ６５ 第２出力部、 ７０ 第１分波器、 ７１ 第２分波器、 ７２ 第１光遅延線、 ７３ 第２光遅延線、 ７４ 第１光／電気変換部、 ７５ 第２光／電気変換部、 ７６ 第１解析部、 ７８ 第２解析部、 ７９ 出力競合判定部。

Claims (9)

1. 受信したクライアント信号から宛先情報と、所定の優先度情報とを検出する検出部と、
   宛先情報と優先度情報とを含むヘッダを生成するヘッダ生成部と、
   ヘッダをクライアント信号に挿入してパケット信号を生成するヘッダ挿入部と、
   パケット信号を光パケット信号に変換する電気／光変換部と、を備える光パケット送信装置と、
   光パケット信号を受信する複数の受信部と、
   光パケット信号を分岐する分岐部と、
   分岐した一方の光パケット信号の方路を切り替える光スイッチ部と、
   分岐した他方の光パケット信号のヘッダを解析して、宛先情報および優先度情報を検出する解析部と、
   宛先情報に基づいて複数の前記受信部に入力した複数の光パケット信号の時間的な競合を判定し、競合が発生している場合には、優先度情報に基づいて光パケット信号の通過／破棄を判定する出力競合判定部と、を備える光パケット交換装置と、
   を備えることを特徴とする光パケット交換システム。
2. 前記出力競合判定部は、複数の光パケット信号に時間的な競合が発生している場合、競合している光パケット信号の優先度を比較し、それらが同等の優先度を有するときには、先に入力された光パケット信号を通過させ、後に入力された光パケット信号を破棄することを特徴とする請求項１に記載の光パケット交換システム。
3. 前記出力競合判定部は、複数の光パケット信号に時間的な競合が発生している場合、競合している光パケット信号の優先度を比較し、それらが異なる優先度を有するときには、優先度の高い光パケットを通過させ、優先度の低い光パケットを破棄することを特徴とする請求項１または２に記載の光パケット交換システム。
4. 前記出力競合判定部は、ある第１光パケット信号を通過させているときに、該第１光パケット信号よりも優先度の高い第２光パケット信号が入力された場合、第１光パケット信号の通過を停止させ、第２光パケット信号を通過させることを特徴とする請求項３に記載の光パケット交換システム。
5. 前記光パケット交換装置から出力された光パケット信号を受信する光パケット受信装置をさらに備え、
   前記光パケット受信装置は、前記出力競合判定部により途中で通過を停止された光パケット信号を受信した場合、該光パケット信号を破棄することを特徴とする請求項４に記載の光パケット交換システム。
6. 宛先情報と優先度情報とを含むヘッダを有する光パケット信号を受信する複数の受信部と、
   光パケット信号を分岐する分岐部と、
   分岐した一方の光パケット信号の方路を切り替える光スイッチ部と、
   分岐した他方の光パケット信号のヘッダを解析して、宛先情報および優先度情報を検出する解析部と、
   宛先情報に基づいて複数の前記受信部に入力した複数の光パケット信号の時間的な競合を判定し、競合が発生している場合には、優先度情報に基づいて光パケット信号の通過／破棄を判定する出力競合判定部と、
   を備えることを特徴とする光パケット交換装置。
7. 前記出力競合判定部は、複数の光パケット信号に時間的な競合が発生している場合、競合している光パケット信号の優先度を比較し、それらが同等の優先度を有するときには、先に入力された光パケット信号を通過させ、後に入力された光パケット信号を破棄することを特徴とする請求項６に記載の光パケット交換装置。
8. 前記出力競合判定部は、複数の光パケット信号に時間的な競合が発生している場合、競合している光パケット信号の優先度を比較し、それらが異なる優先度を有するときには、優先度の高い光パケットを通過させ、優先度の低い光パケットを破棄することを特徴とする請求項６または７に記載の光パケット交換装置。
9. 前記出力競合判定部は、ある第１光パケット信号を通過させているときに、該第１光パケット信号よりも優先度の高い第２光パケット信号が入力された場合、第１光パケット信号の通過を停止させ、第２光パケット信号を通過させることを特徴とする請求項８に記載の光パケット交換装置。

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