JP2006325027A - Computer node coupling network system - Google Patents
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Abstract
Description
複数の計算機ノードと少なくとも1台の管理端末ノードで構成され、これら計算機ノードが互いに協調して相互にデータなどを処理する計算機ノード結合ネットワークシステムに関する。 The present invention relates to a computer node coupled network system that includes a plurality of computer nodes and at least one management terminal node, and these computer nodes cooperate with each other to process data and the like.
パーソナルコンピュータ(以下、計算機ノードと呼ぶ)は、CPUの高速化、メモリの大容量化が急速に進み、その性能向上は著しい。また通信ネットワークにおいても、通信の高速化・大容量化が進んでいる。このような各技術の進歩に伴って、1台の計算機ノードのみでは膨大な計算機時間を要する計算機問題に対して、複数の計算機ノードをネットワーク(結合網)を介して接続し、各計算機ノードでプロセスを分担しながら計算機問題を処理する、いわゆる並列コンピューティング技術が科学計算などの分野で活用され始めている。 Personal computers (hereinafter referred to as “computer nodes”) are rapidly increasing in CPU speed and memory capacity, and their performance is significantly improved. In communication networks, communication speeds and capacities are increasing. With the advancement of each technology, multiple computer nodes are connected via a network (connection network) to a computer problem that requires a large amount of computer time with only one computer node. So-called parallel computing technology, which handles computer problems while sharing processes, is beginning to be used in fields such as scientific computing.
光の高速・広帯域性を利用して構成した計算機ノード結合ネットワークシステムとして、図17のように複数の計算機ノードを、入力する光信号の波長によって出力ポートが異なる波長ルーティング特性をもつ光デバイスを介して結合したシステムがある(非特許文献1参照)。図17では図の簡略化のために、計算機ノード数が4の場合を示している。ただし、計算機ノード結合ネットワークシステムの管理を担う管理端末ノードは省略してある。また、前記光デバイスとしては、例えば石英系のアレイ導波路回折格子がある。 As a computer node coupled network system configured by utilizing high-speed and broadband optical properties, a plurality of computer nodes are connected via optical devices having wavelength routing characteristics in which output ports differ depending on the wavelength of an input optical signal as shown in FIG. (See Non-Patent Document 1). FIG. 17 shows a case where the number of computer nodes is 4 for simplification of the drawing. However, the management terminal node responsible for managing the computer node coupled network system is omitted. The optical device includes, for example, a quartz-based arrayed waveguide diffraction grating.
図17に示す計算機ノード結合ネットワークシステムは、
送信部に波長可変光源を具備した光送受信器1001−1〜1001−4を有する、計算機ノード1000−1〜1000−4と、4つの入力ポート1003−1〜1003−4および4つの出力ポート1004−1〜1004−4を有する4×4のアレイ導波路回折格子1002とを備え、上記光信号送受信器1001−1〜1001−4の光送信部と上記入力ポート1003−1〜1003−4とがそれぞれ光導波路1005−1〜1005−4で接続され、上記光信号送受信器1001−1〜1001−4の光受信部と上記出力ポート1004−1〜1004−4とがそれぞれ光導波路1006−1〜1006−4で接続される。
The computer node coupled network system shown in FIG.
Computer nodes 1000-1 to 1000-4, four input ports 1003-1 to 1003-4, and four output ports 1004 having optical transceivers 1001-1 to 1001-4 each having a wavelength tunable light source in the transmission unit. 4 × 4 arrayed
表1は、アレイ導波路回折格子1002の入出力ポートと波長の関係を示した波長ルーティング特性表である。例えばλ3の光信号がそれぞれ入力ポート1003−1、1003−3に入力したとき、これら光信号は表1に従ってそれぞれ出力ポート1004−3、1004−1に出力される。 Table 1 is a wavelength routing characteristic table showing the relationship between the input and output ports of the arrayed waveguide grating 1002 and the wavelength. For example, when optical signals of λ3 are input to the input ports 1003-1 and 1003-3, these optical signals are output to the output ports 1004-3 and 1004-1, respectively, according to Table 1.
図17に示す計算機ノード結合ネットワークシステムの動作について以下に簡単に説明する。計算機ノード結合ネットワークシステムにおいて、計算機ノード1000−1が計算機ノード1000−4にデータ信号を送る場合、計算機ノード1000−1は、光信号送受信器1001−1に具備された波長可変光源の波長をλ4に設定したのちにデータ信号を送出する。計算機ノード1000−1から送出されたλ4のデータ信号は、アレイ導波路回折格子1002によって表1に基づいて波長ルーティングされ、計算機ノード1000−4の光送受信器1001−4の光受信部に到達する。ただし計算機ノード1000−1は、計算機ノード1000−4に前記データ信号を送出する前に、計算機ノード1000−4が計算機ノード1000−1から前記データ信号を受信できる状態にあることを管理端末ノードに確認している。逆に、計算機ノード1000−4がデータ信号を受信できない状態である場合には、計算機ノード1000−1は計算機ノード1000−4が受信できる状態になってからデータ信号を送信する。 The operation of the computer node coupled network system shown in FIG. 17 will be briefly described below. In the computer node coupled network system, when the computer node 1000-1 sends a data signal to the computer node 1000-4, the computer node 1000-1 sets the wavelength of the wavelength tunable light source provided in the optical signal transceiver 1001-1 to λ4. The data signal is sent after setting to. The data signal of λ4 transmitted from the computer node 1000-1 is wavelength-routed based on Table 1 by the arrayed waveguide diffraction grating 1002, and reaches the optical receiver of the optical transceiver 1001-4 of the computer node 1000-4. . However, the computer node 1000-1 informs the management terminal node that the computer node 1000-4 can receive the data signal from the computer node 1000-1 before sending the data signal to the computer node 1000-4. I have confirmed. On the contrary, when the computer node 1000-4 cannot receive the data signal, the computer node 1000-1 transmits the data signal after the computer node 1000-4 can receive the data signal.
このように、計算機ノードの光送信器に具備された波長可変光源の波長を波長ルーティング光デバイス(図17の例では、アレイ導波路回折格子)の入出力ポートと波長の関係を示した波長ルーティング表に基づいて、計算機ノード間での通信が可能となる。 As described above, the wavelength of the wavelength tunable light source provided in the optical transmitter of the computer node is changed to the wavelength routing indicating the relationship between the input and output ports of the wavelength routing optical device (in the example of FIG. 17, the arrayed waveguide grating) and the wavelength. Communication between computer nodes is possible based on the table.
しかしながら、1つの計算機ノードがネットワークに結合された他のすべての計算機ノードに同一の情報を同時に送信する必要が発生した場合(これをブロードキャスト通信と呼ぶ)、図17で示したネットワークシステムでは、計算機ノードは同時に他のすべての計算機ノードにデータ信号が届く波長をすべて発生し送出する必要がある。すなわち。例えば計算機ノード1000−1が計算機ノード1000−2、1000−3、および1000−4にデータ信号をブロードキャストする場合には、計算機ノード1000−1は、λ2(計算機ノード1000−2宛)、λ3(計算機ノード1000−3宛)、λ4(計算機ノード1000−4宛)の波長を同時に送出しなければならない。しかしながら、計算機ノード1000−1の光送受信部1001−1にある波長可変光源は同時に複数の波長を出力することはできないために、同じデータ信号を計算機ノード1000−2、計算機ノード1000−3、および計算機ノード1000−4に順次送信することになる。ある計算機ノードからブロードキャスト用のデータを送信するのに要する時間をTBとすると、N台の計算機ノードで構成されたシステムでは、TB×(N−1)の時間を要することになる。科学計算などの計算機問題の計算時間を短縮することが主たる目的である計算機ノード結合ネットワークシステムにおいては、図17の構成はブロードキャスト通信が必要な計算機問題に対しては十分なパフォーマンスを発揮できないことになる。 However, when it is necessary for one computer node to simultaneously transmit the same information to all other computer nodes coupled to the network (this is called broadcast communication), the network system shown in FIG. The node needs to generate and transmit all wavelengths at which the data signal reaches all other computer nodes at the same time. That is. For example, when the computer node 1000-1 broadcasts a data signal to the computer nodes 1000-2, 1000-3, and 1000-4, the computer node 1000-1 has λ2 (addressed to the computer node 1000-2), λ3 ( The wavelengths of the computer node 1000-3) and λ4 (addressed to the computer node 1000-4) must be transmitted simultaneously. However, since the variable wavelength light source in the optical transceiver 1001-1 of the computer node 1000-1 cannot output a plurality of wavelengths at the same time, the same data signal is sent to the computer node 1000-2, the computer node 1000-3, and The data is sequentially transmitted to the computer node 1000-4. Assuming that the time required for transmitting broadcast data from a certain computer node is TB, in a system composed of N computer nodes, TB × (N−1) time is required. In a computer node coupled network system whose main purpose is to shorten the calculation time of a computer problem such as scientific calculation, the configuration of FIG. 17 cannot exhibit sufficient performance for a computer problem that requires broadcast communication. Become.
本発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、計算機ノードが波長可変光源を光信号の送出用の光源として用いる波長ルーティングをベースとした計算機ノード結合ネットワークシステムにおいて、各計算機ノードに設置する光源数を増加させることなくブロードキャストを可能にするシンプルな計算機ノード結合ネットワークシステムを実現することが目的である。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and is installed in each computer node in a computer node coupled network system based on wavelength routing in which a computer node uses a wavelength tunable light source as a light source for transmitting an optical signal. It is an object to realize a simple computer node coupled network system that enables broadcasting without increasing the number of light sources to be used.
本発明は、上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、L個の入力ポートとL個の出力ポートを有するL×Lユニキャスト用光部品(LはL≧K+1を満足する整数、Kは2以上の整数)と、M個の入力ポートとM個の出力ポートを有するM×Mブロードキャスト用光部品(MはM≧K+1を満足する整数)と、前記L×Lユニキャスト用光部品および前記M×Mブロードキャスト用光部品に接続された波長可変光源を内蔵した光送受信部を有するK台の計算機ノードと、前記L×Lユニキャスト用光部品および前記M×Mブロードキャスト用光部品に接続された光送受信部を有する管理端末ノードとを備えた計算機ノード結合ネットワークシステムであって、前記各計算機ノードの前記光送受信部の光送信部は、入力する光信号の波長によって出力ポートが異なる1×2波長分波器を介して、前記M×Mブロードキャスト用光部品の入力ポートおよび前記L×Lユニキャスト用光部品の入力ポートにそれぞれ接続され、前記各計算機ノードの前記光送受信部の光受信部は、2×1波長合波器を介して、前記M×Mブロードキャスト用光部品の出力ポートおよび前記L×Lユニキャスト用光部品の出力ポートにそれぞれ接続され、前記管理端末ノードの光送受信部の光送信部は、前記M×Mブロードキャスト用光部品の入力ポートに接続され、前記管理端末ノードの光送受信部の光受信部は、前記L×Lユニキャスト用光部品の出力ポートに接続されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an optical component for L × L unicast having L input ports and L output ports (L is L ≧ K + 1). Satisfactory integer, K is an integer of 2 or more), M × M broadcast optical component having M input ports and M output ports (M is an integer satisfying M ≧ K + 1), and L × L K computer nodes having an optical transmission / reception unit including a wavelength tunable light source connected to the unicast optical component and the M × M broadcast optical component, the L × L unicast optical component, and the M × M And a management node node having an optical transmission / reception unit connected to a broadcast optical component, wherein the optical transmission unit of the optical transmission / reception unit of each computer node Each computer node is connected to an input port of the M × M broadcast optical component and an input port of the L × L unicast optical component via a 1 × 2 wavelength demultiplexer whose output port differs depending on the length. The optical receiver of the optical transceiver is connected to the output port of the M × M broadcast optical component and the output port of the L × L unicast optical component via a 2 × 1 wavelength multiplexer, respectively. The optical transmission unit of the optical transmission / reception unit of the management terminal node is connected to the input port of the optical component for M × M broadcast, and the optical reception unit of the optical transmission / reception unit of the management terminal node is the L × L unicast It is connected to the output port of the optical component for use.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の計算機ノード結合ネットワークシステムであって、前記管理端末ノードが有する前記光送受信部の光受信部は、前記L×Lユニキャスト用光部品の出力ポートに接続された1個の入力ポートおよびN個(NはN≧Kを満足する整数、Kは2以上の整数)の出力ポートを有する光分波素子と、前記光分波素子の出力ポートにそれぞれ接続されたN個の光受信素子とを備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、L個の入力ポートとL個の出力ポートを有するL×Lユニキャスト用光部品(LはL≧Kを満足する整数、Kは2以上の整数)と、M個の入力ポートとM個の出力ポートを有するM×Mブロードキャスト用光部品(MはM≧Kを満足する整数)と、前記L×Lユニキャスト用光部品および前記M×Mブロードキャスト用光部品に接続された波長可変光源を内蔵した光送受信部を有するK台の計算機ノードと、前記計算機ノードの光送受信器の各々に接続された光送受信部を有する管理端末ノードとを備えた計算機ノード結合ネットワークシステムであって、前記各計算機ノードの光送受信部の光送信部は、入力する光信号の波長によって出力ポートが異なる第1の1×2波長分波器、および前記第1の1×2波長分波器の出力ポートの一方に接続された入力する光信号の波長によって出力ポートが異なる第2の1×2波長分波器を介して、前記L×Lユニキャスト用光部品の入力ポートおよび前記M×Mブロードキャスト用光部品の入力ポートに接続され、前記第1の1×2波長分波器の出力ポートの他方を介して前記管理端末ノードの光送受信部の光受信部と接続され、前記各計算機ノードの光送受信部の光受信部は、第1の2×1波長合波器、および前記第1の2×1波長合波器の一方の入力ポートに接続された第2の2×1波長合波器を介して、前記L×Lユニキャスト用光部品の出力ポートおよび前記M×Mブロードキャスト用光部品の出力ポートに接続され、前記第1の2×1波長合波器の他方の入力ポートを介して前記管理端末ノードの光送受信部の光送信部と接続されることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is an optical component for L × L unicast having L input ports and L output ports (L is an integer satisfying L ≧ K, K is an integer of 2 or more), M × M broadcast optical component having M input ports and M output ports (M is an integer satisfying M ≧ K), the L × L unicast optical component, and the M × M broadcast light A computer node comprising K computer nodes having an optical transmission / reception unit incorporating a wavelength tunable light source connected to a component, and a management terminal node having an optical transmission / reception unit connected to each of the optical transceivers of the computer node In the coupled network system, the optical transmission unit of the optical transmission / reception unit of each computer node includes a first 1 × 2 wavelength demultiplexer whose output port is different depending on a wavelength of an input optical signal, and the first 1 × Dual wavelength demultiplexer The input port of the optical component for L × L unicast and the M × M via a second 1 × 2 wavelength demultiplexer whose output port differs depending on the wavelength of the input optical signal connected to one of the output ports Connected to the input port of the optical component for broadcasting, connected to the optical receiving unit of the optical transmitting / receiving unit of the management terminal node via the other output port of the first 1 × 2 wavelength demultiplexer, and each of the computer nodes The optical receiver of the optical transceiver includes a first 2 × 1 wavelength multiplexer and a second 2 × 1 wavelength multiplexer connected to one input port of the first 2 × 1 wavelength multiplexer. The other input port of the first 2 × 1 wavelength multiplexer is connected to the output port of the L × L unicast optical component and the output port of the M × M broadcast optical component via a duplexer Via the optical transmission / reception unit of the management terminal node It is characterized in that it is connected to a communication part.
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3記載の計算機ノード結合ネットワークシステムであって、前記管理端末ノードの光送受信部の光送信部は、前記各計算機ノードに対して、前記計算機ノード間の通信を管理および制御するための光信号が送出されることを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the computer node coupled network system according to the first to third aspects, wherein an optical transmission unit of an optical transmission / reception unit of the management terminal node is connected to the computer node with respect to each of the computer nodes. An optical signal for managing and controlling communication between them is transmitted.
請求項5に記載の発明は、L個の入力ポートとL個の出力ポートを有するL×Lユニキャスト用光部品(LはL≧Kを満足する整数、Kは2以上の整数)と、M個の入力ポートとM個の出力ポートを有するM×Mブロードキャスト用光部品(MはM≧Kを満足する整数)と、前記L×Lユニキャスト用光部品および前記M×Mブロードキャスト用光部品に接続された波長可変光源を内蔵した光送受信部および送受信部を有するK台の計算機ノードと、前記計算機ノードの送受信器の各々に接続された送受信部を有する管理端末ノードとを備えた計算機ノード結合ネットワークシステムであって、前記各計算機ノードの光送受信部の光送信部は、入力する光信号の波長によって出力ポートが異なる第1の1×2波長分波器を介して、前記L×Lユニキャスト用光部品の入力ポートおよび前記M×Mブロードキャスト用光部品の入力ポートに接続され、前記各計算機ノードの光送受信部の光受信部は、第1の2×1波長合波器を介して、前記L×Lユニキャスト用光部品の出力ポートおよび前記M×Mブロードキャスト用光部品の出力ポートに接続されることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is an optical component for L × L unicast having L input ports and L output ports (L is an integer satisfying L ≧ K, K is an integer of 2 or more), M × M broadcast optical component having M input ports and M output ports (M is an integer satisfying M ≧ K), the L × L unicast optical component, and the M × M broadcast light A computer comprising an optical transmitter / receiver having a wavelength tunable light source connected to a component and K computer nodes having a transmitter / receiver, and a management terminal node having a transmitter / receiver connected to each of the transceivers of the computer node In the node-coupled network system, the optical transmission unit of the optical transmission / reception unit of each of the computer nodes is connected to the L × via the first 1 × 2 wavelength demultiplexer whose output port is different depending on the wavelength of the input optical signal. L Uni The optical receiving unit of the optical transmitting / receiving unit of each computer node is connected to the input port of the optical component for the cast and the input port of the optical component for the M × M broadcast via the first 2 × 1 wavelength multiplexer. And an output port of the L × L unicast optical component and an output port of the M × M broadcast optical component.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の計算機ノード結合ネットワークシステムであって、前記管理端末ノードが有する送受信部の送信部は、前記各計算機ノードに対して、前記計算機ノード間通信を管理および制御するための信号が送出されることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the computer node coupled network system according to the fifth aspect, wherein the transmission unit of the transmission / reception unit included in the management terminal node communicates the computer nodes with the computer nodes. It is characterized in that a signal for managing and controlling the data is transmitted.
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の計算機ノード結合ネットワークシステムであって、前記M×Mブロードキャスト用光部品はM×Mの光カプラで構成されていることを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention is the computer node coupled network system according to any one of the first to sixth aspects, wherein the M × M broadcast optical component is composed of an M × M optical coupler. It is characterized by.
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の計算機ノード結合ネットワークシステムであって、前記M×Mブロードキャスト用光部品は、M×1波長合波器と、1×M光カプラと、前記M×1波長合波器の出力ポートおよび前記1×M光カプラの入力ポートに接続された光増幅器とを備えることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the computer node coupling network system according to any one of claims 1 to 6, wherein the M × M broadcast optical component includes an M × 1 wavelength multiplexer, and 1 × And an optical amplifier connected to an output port of the M × 1 wavelength multiplexer and an input port of the 1 × M optical coupler.
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至8のいずれかに記載の計算機ノード結合ネットワークシステムであって、前記L×Lユニキャスト用光部品はL×Lアレイ導波路回折格子で構成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the computer node coupling network system according to any one of claims 1 to 8, wherein the L × L unicast optical component is configured by an L × L array waveguide diffraction grating. It is characterized by.
本発明では、各計算機ノードを接続するために、ユニキャスト用光部品だけでなくブロードキャスト用光部品を併用しているために、通信ノードが波長可変光源を光信号の送出用の光源として用いる波長ルーティングをベースとした計算機ノード結合ネットワークシステムにおいて、各計算機ノードに設置する光源数を増加させることなくブロードキャストを可能にするシンプルな計算機ノード結合ネットワークシステムを実現することが可能である。 In the present invention, in order to connect each computer node, not only unicast optical components but also broadcast optical components are used in combination, so that the communication node uses a wavelength tunable light source as a light source for transmitting an optical signal. In a computer node coupled network system based on routing, it is possible to realize a simple computer node coupled network system that enables broadcasting without increasing the number of light sources installed in each computer node.
以下、図面に従って本発明を詳しく説明する。なお、以下の実施形態では、本発明の計算機ノード結合ネットワークシステムの計算機ノード数Kを4、ユニキャスト用光部品の入力ポートおよび出力ポートの数Lを5、ブロードキャスト用光部品の入力ポートおよび出力ポートの数を5として説明しているが、これに限定されるものではない。特に、LならびにMはK+1以上の整数であればよい。また、図1ならびに図8において、図の簡略化のために計算機ノード100−3に関わる部分は一部省略している。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiment, the number K of computer nodes in the computer node coupled network system of the present invention is 4, the number L of input ports and output ports of the unicast optical component is 5, and the input port and output of the broadcast optical component. Although the number of ports is described as five, the present invention is not limited to this. In particular, L and M may be integers greater than or equal to K + 1. Further, in FIGS. 1 and 8, a part related to the computer node 100-3 is partially omitted for simplification of the drawing.
(第1の実施形態)
図1は本発明の計算機ノード結合ネットワークシステムに関して、第1の実施形態の全体構成を示している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the overall configuration of the first embodiment of the computer node coupled network system of the present invention.
図1に示す計算機ノード結合ネットワークシステムは、5つの入力ポート121−1〜121−5および5つの出力ポート122−1〜122−5を有する5×5アレイ導波路回折格子(ユニキャスト用光部品)120と、5つの入力ポート131−1〜131−5および5つの出力ポート132−1〜132−5を有する5×5光カプラ(ブロードキャスト用光部品)130と、上記5×5アレイ導波路回折格子および5×5光カプラに接続された波長可変光源を内蔵した光送受信器101−1〜101−4を有する計算機ノード100−1〜100−4と、上記5×5アレイ導波路回折格子および5×5光カプラに接続される光送受信器111を有する管理端末ノード110とを備える。
The computer node coupled network system shown in FIG. 1 has a 5 × 5 arrayed waveguide diffraction grating (unicast optical component) having five input ports 121-1 to 121-5 and five output ports 122-1 to 122-5. ) 120, 5 × 5 optical coupler (broadcast optical component) 130 having five input ports 131-1 to 131-5 and five output ports 132-1 to 132-5, and the above 5 × 5 arrayed waveguide Computer nodes 100-1 to 100-4 having optical transceivers 101-1 to 101-4 incorporating a tunable light source connected to a diffraction grating and a 5 × 5 optical coupler, and the 5 × 5 array waveguide diffraction grating And a
計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の光送信部は、光導波路160−1〜160−4と、該光導波路に接続された1×2波長分波器140とを介して、5×5アレイ導波路回折格子の入力ポート121−1〜121−4および5×5光カプラの入力ポート131−1〜131−4にそれぞれ接続される。また、計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の光受信部は、光導波路170−1〜170−4と、該光導波路に接続された2×1波長合波器150とを介して、5×5光カプラの出力ポート132−1〜132−4および5×5光カプラの出力ポート132−1〜132−4にそれぞれ接続される。
The optical transmitters of the optical transceivers 101-1 to 101-4 of the computer nodes 100-1 to 100-4 include optical waveguides 160-1 to 160-4 and 1 × 2 wavelength demultiplexing connected to the optical waveguides. Are connected to the input ports 121-1 to 121-4 of the 5 × 5 arrayed waveguide grating and the input ports 131-1 to 131-4 of the 5 × 5 optical coupler, respectively. The optical receivers of the optical transceivers 101-1 to 101-4 of the computer nodes 100-1 to 100-4 include optical waveguides 170-1 to 170-4 and 2 × 1 wavelengths connected to the optical waveguides. The 5 × 5 optical coupler output ports 132-1 to 132-4 and the 5 × 5 optical coupler output ports 132-1 to 132-4 are connected via the
管理端末ノード110の光送受信器111の光送信部は、光導波路180を介して5×5光カプラ130の入力ポート131−5と接続される。また、管理端末ノード110の光送受信器111の光受信部は、光導波路190を介して5×5アレイ導波路回折格子120の出力ポート122−5と接続される。
The optical transmission unit of the
本実施形態の5×5アレイ導波路回折格子120の、入出力ポートと波長の関係(波長ルーティング特性)は表2のとおりである。本実施形態では、λ1は1552.52nm、λ2は1553.32nm、λ3は1554.12nm、λ4は1554.92nm、λ5は1555.72nmである。本実施形態の5×5光カプラ130としては、石英系光導波路型のものを用いる。
Table 2 shows the relationship between input / output ports and wavelengths (wavelength routing characteristics) of the 5 × 5 arrayed
本実施形態の1×2波長分波器140は、1つの入力ポートおよび2つの出力ポートを有する波長分波器であって、図2のような波長分波特性を有している。すなわち、入力ポートに入力した光信号において、波長λ0+Δλ×nは出力ポートAに出力し、波長(λ0+Δλ/2)+Δλ×nは出力ポートBに出力する。ここでnは整数であり、λ0は波長を、Δλは波長幅を示している。本実施形態では石英系光導波路で製作されたマッハツェンダー干渉計を用い、λ0は1552.52nm、Δλは0.8nmである。
The 1 × 2
本実施形態の2×1波長合波器150は、2つの入力ポートおよび1つの出力ポートを有する波長合波器であって、図3のような波長合波特性を有している。すなわち、入力ポートAに入力する光信号の波長がλ0+Δλ×nの場合に前記光信号は出力ポートに出力し、入力ポートBに入力する光信号の波長が(λ0+Δλ/2)+Δλ×nの場合に前記光信号は出力ポートに出力する。ここでnは整数であり、λ0は波長を、Δλは波長幅を示している。本実施形態では石英系光導波路で製作されたマッハツェンダー干渉計を用い、λ0は1552.52nm、Δλは0.8nmである。
The 2 × 1
本実施形態においては、1×2波長分波器140の出力ポートAが5×5アレイ導波路回折格子120に、1×2波長分波器140の出力ポートBが5×5光カプラ130の入力ポートに接続され、2×1波長合波器150の入力ポートAは5×5アレイ導波路回折格子120に接続され、2×1波長合波器150の入力ポートBは5×5光カプラ130の出力ポートに接続されている。
In this embodiment, the output port A of the 1 × 2
本実施形態における管理端末ノード110と光送受信器111の構成を図4に示す。図4に示す管理端末ノード110は、光導波路180および光導波路190を介して5×5光カプラ130の入力ポート131−5および5×5アレイ導波路回折格子120の出力ポート122−5とそれぞれ接続される光送信器210および光分波器内蔵受光器200を有した光送受信器111と、該光分波器内蔵受光器200で受信した計算機ノード100−1〜100−4からの信号を処理するプロセス部220と、情報を保存しプロセス部220からの読み出しおよび書き込みができるメモリ230とを備える。本実施形態では、光送信器210から送出される光信号の波長λMは1550.00nmである。ただし、λMは(λ0+Δλ×n)以外の波長であればよく、λM=1550.00nmに限定されない。
The configuration of the
図5に管理端末ノードに具備されている光分波器内蔵受光器200の内部構造を示した。図5に示す光分波器内蔵受光器200は、光導波路190と接続された1つの入力ポート321および4つの出力ポート320−1〜320−4を有する1×4光分波器300と、光導波路330を介して上記出力ポート320−1〜320−4に接続された光受光素子310−1〜310−4を備える。光受光素子310−1〜310−4から出力された電気信号は、電気信号線340を介して管理端末ノードのプロセス部220に伝達される。
FIG. 5 shows the internal structure of the optical demultiplexer built-in
本実施形態では1×4光分波器300として石英系アレイ導波路回折格子を用いる。また、本実施形態で用いた1×4光分波器300は、波長λ1(1552.52nm)、λ2(1553.32nm)、λ3(1554.12nm)、λ4(1554.92nm)の光信号が入力ポート321に入力した場合、各波長はそれぞれ出力ポート320−1、320−2、320−3、320−4に出力する分波特性を有している。
In this embodiment, a quartz-based arrayed waveguide diffraction grating is used as the 1 × 4
図6に、本実施形態における計算機ノード100−1〜100−4とこれら計算機ノードの波長可変光源を内蔵した光送信器410と光受信器420をもつ光送受信器101の内部構成を示す。図6に示す計算機ノード100は、光導波路160および170に接続された光送受信器101と、該光送受信器、メモリ401、波長可変光源制御部402、および補助記憶媒体403に接続されたプロセス部400とを備える。
FIG. 6 shows an internal configuration of the
光送受信器101の光受信部420は、光導波路170に接続された1つの入力ポート、管理端末ノードからのλMの波長の光信号のみを出力する出力ポート422−1、および波長λM以外の波長の光信号が出力する出力ポート422−2を有する1×2波長分波器421と、該波長分波器421の出力ポート422−2に接続され計算機ノードからのデータ光信号を受信する光受光部423と、波長分波器421の出力ポート422−1に接続され管理端末ノードからの光信号を受信する光受光部424とを有し、上記光受光部423および424がそれぞれ電気信号線431および432を介してプロセス部400と接続される。光受光部423が受信したデータは電気信号線431を介してプロセス部400に伝達され、光受光部424が受信した管理端末ノードからの信号は電気信号線432を介してプロセス部400に伝達される。
The
波長可変光源制御部402は、電気信号線430介して光送受信器101の光送信器410と接続され、光送信器410の波長可変光源に対する制御信号を送信し、光送信器410の波長可変光源からの応答信号を受信する。波長可変光源制御部402は、光送信器410に内蔵されている波長可変光源の波長、温度、出力パワーなどを制御する。
The wavelength tunable light
プロセス部400は、電気信号線433を介して光送受信器101の光送信器410と接続され、光送信器410にデータまたは制御信号を送信する。
The
波長可変光源制御部402、メモリ401、および補助記録媒体403は、それぞれ電気信号線434、435、および436を介してプロセス部と接続される。
The variable wavelength light
本実施形態では、メモリ401として高速にデータの読み書きが可能なランダムアクセスメモリ(RAM)のDDR−SDRAM、補助記憶媒体403としては磁気ディスク型の記憶媒体を、また波長可変光源内蔵の光送信器410の波長可変光源としては、電流で出力する波長が制御できる超周期構造回折型分布ブラッグ反射半導体レーザ(SSG−DBR半導体レーザ、SSG−DBR:Super-Structure-Grating Distributed Bragg Reflector)を用いる。また1×2波長分波器421は、図7のように分波機能として誘電体多層膜フィルタを用いたものである。図7に示す1×2波長分波器は、入力側光ファイバ501と、該入力側光ファイバから入力された光信号を分波し、レンズ503を介して出力側光ファイバ502−1および502−2に出力する誘電体多層膜フィルタ504を備える。
In this embodiment, a random access memory (RAM) DDR-SDRAM capable of reading and writing data at high speed as the
(動作の説明)
次に本発明の計算機ノード結合ネットワークシステムの動作について説明する。本発明の計算機ノード結合ネットワークシステムにおいては、計算機ノード間の通信形態として、1対1の通信(ユニキャスト通信)ならびに1対Nの通信(ブロードキャスト通信)がある。ここで、Kはシステムを構成する計算機ノードの総数であり、本実施形態においてはK=4である。
(Description of operation)
Next, the operation of the computer node coupled network system of the present invention will be described. In the computer node coupled network system of the present invention, there are one-to-one communication (unicast communication) and one-to-N communication (broadcast communication) as communication modes between computer nodes. Here, K is the total number of computer nodes constituting the system, and in this embodiment, K = 4.
本実施形態においては、管理端末ノードの受信部は5×5アレイ導波路回折格子120の出力ポート122−5に接続されているので、計算機ノード100−1〜100−4が管理端末ノードと通信する場合、各計算機ノードの波長可変光源内蔵光送信器から出力する管理端末ノード向け光信号の出力波長は表2から、それぞれλ1(1552.52nm)、λ2(1553.32nm)、λ3(1554.12nm)、λ4(1554.92nm)となる。 In this embodiment, since the receiving unit of the management terminal node is connected to the output port 122-5 of the 5 × 5 arrayed waveguide grating 120, the computer nodes 100-1 to 100-4 communicate with the management terminal node. In this case, the output wavelengths of the optical signals for the management terminal node output from the wavelength tunable light source built-in optical transmitter of each computer node are λ1 (1552.52 nm), λ2 (1553.32 nm), and λ3 (1554. 12 nm) and λ4 (1554.92 nm).
各計算機ノード100−1〜100−4から送出される管理端末ノード向け光信号は、計算機ノード100−1〜100−4の出力ポートに接続された1×2波長分波器140の出力ポートAから出力し、5×5アレイ導波路回折格子120の入力ポート121−1〜121−4にそれぞれ入力し、出力ポート122−5から管理端末ノードの光分波器内蔵受光器200に導かれ、光分波器300を介して光受光素子310−1〜310−4でそれぞれ受光される。すなわち、λ1は光受光素子310−1によって、λ2は光受光素子310−2によって、λ3は光受光素子310−3によって、λ4は光受光素子310−4によって受光される。
The optical signals for the management terminal nodes sent from the computer nodes 100-1 to 100-4 are output ports A of the 1 × 2
一方、管理端末ノードからの光信号(波長λM=1550.00nm)は、管理端末ノードの光送信器210から出力されると、光導波路180によって5×5光カプラ130の入力ポート131−5に導かれる。光カプラ130の入力ポート131−5に入力した前記光信号は、光カプラ130の出力ポート132−1〜132−4から出力する。出力ポート132−1〜132−4のそれぞれには計算機ノード100−1〜100−4の受信部420が接続されている。前記光信号は光導波路170−1〜170−4を通って、計算機ノード100−1〜100−4の光受信部420に入力し、光受信部420内にある1×2波長分波器421の出力ポート422−1に出力し、光受光部424に受信される。光受光部424に受信された管理端末ノードからの光信号は電気信号に変換後、電気信号線432を介してプロセス部400に送られる。
(ユニキャスト通信の動作)
まず、ユニキャスト通信について説明する。
計算機ノード100−1が計算機ノード100−3に対してデータを送信する場合を考える。計算機100−1はまず、波長可変光源内蔵光送信器410の出力波長をλ1(1552.52nm)に設定し、計算機ノード100−3へデータ信号を希望する情報を載せた管理端末ノード向け光信号M1を送出する。
On the other hand, when the optical signal (wavelength λM = 1550.00 nm) from the management terminal node is output from the
(Unicast communication operation)
First, unicast communication will be described.
Consider a case where the computer node 100-1 transmits data to the computer node 100-3. First, the computer 100-1 sets the output wavelength of the wavelength tunable light source built-in
前記管理端末ノード向け光信号M1は上述した手順により、管理端末ノード110の光受信素子310−1に受信され、電気信号に変換された後に光信号M1の情報(計算機ノード100−3へデータ信号を希望する情報)が電気信号線340を介して、プロセス部220に伝達される。
The optical signal M1 for the management terminal node is received by the optical receiving element 310-1 of the
管理端末ノード110のメモリ230には、どの計算機ノード間でデータ通信が行われているか(これを「計算機ノード間のデータ通信状況」と呼ぶことにする)のデータベースが保存されている。
The
管理端末ノード110のプロセス部220は、メモリ230に保存されている計算機ノード間のデータ通信状況を参照し、計算機ノード100−3の通信状況を確認する。
The
計算機ノード100−3が他の計算機ノードからデータ信号を受信していない場合、管理端末ノード110は計算機ノード100−1に対して計算機ノード100−3への通信許可を与える情報(これを「通信許可情報」と呼ぶ)を載せた光信号(波長λM、λM=1550.00nm)を光送信器210から送出し、メモリ230のデータベースに計算機ノード100−1が計算機ノード100−3に対してデータを送信する状態になったことをデータベースに保存する。一方、計算器ノード100−3が他の計算機ノードからデータ信号を受信している場合、管理端末ノード110は計算機ノード100−3が他の計算機ノードからのデータ信号受信が終了したのち、前記通信許可情報を載せた光信号を送出する。
When the computer node 100-3 has not received a data signal from another computer node, the
前記通信許可情報を載せた光信号は、光カプラ130、2×1波長合波器150を介して計算機ノード100−1の光送受信器の光受光部420に到達する。光受信部420に入力した前記通信許可情報を載せた光信号は、1×2波長分波器421の出力ポート422−1に出力し、光受光部424で受信される。光受光部424において、通信許可情報を載せた光信号は電気信号に変換され、通信許可情報は電気信号線432を通ってプロセス部に伝達される。プロセス部400は、計算機ノード100−3へのデータ信号送信に関する情報(通信許可情報)を受信したことから、波長可変光源制御部402に対して波長可変光源内蔵光送信器410の波長可変光源の波長をλ4(1554.92nm)に設定するように指示信号を出す。前記指示信号を受けて、波長可変光源制御部402は制御信号を波長可変光源内蔵光送信器410の波長可変光源に与え、光源波長をλ4に設定する。ただし、波長可変光源の波長がλ4に設定されるまで光送信器からは光が送出されないように制御されている。前記波長可変光源の波長がλ4に設定されると、波長可変光源内蔵光送信器410は波長可変光源制御部402に対して設定完了信号を出すと同時に、光を送出する。波長可変光源制御部402は前記設定完了信号を受信した後、プロセス部400に対してデータ送出開始信号を与える。プロセス部は前記送出開始信号を受信すると、計算機ノード100−3へ送るべきデータ信号を電気信号線433を介して波長可変光源内蔵光送信器410に流す。前記データ信号は、波長可変光源内蔵光送信器410から波長λ4のデータ光信号として送出される。前記λ4のデータ光信号は1×2波長分波器140に達すると、その波長分波特性により、アレイ導波路回折格子120の入力ポート121−1に接続されている出力ポートから出力し、前記入力ポート121−1に入力する。前記λ4のデータ光信号は、アレイ導波路回折格子120の表2に示した入出力ポートと波長の関係に基づき、出力ポート122−3から出力する。出力ポート122−3から出力した前記λ4のデータ光信号は、2×1波長合波器150を介して計算機ノード100−3の光送受信部101−3に到達する。光送受信器101−3に到達した前記λ4のデータ光信号は、1×2波長分波器421の出力ポート422−2に接続されている光受光部423で受信され、電気信号に変換後、プロセス部に送られる。
The optical signal carrying the communication permission information reaches the
上述の一連の動作により、計算機ノード100−1から計算機ノード100−3へデータ信号が送られる。 Through the series of operations described above, a data signal is sent from the computer node 100-1 to the computer node 100-3.
計算機ノード100−1は、計算機ノード100−3へのデータ信号送出が完了すると、管理端末ノード110に対して、計算機ノード100−3へのデータ信号送出完了情報を管理端末ノード110に送る。このとき、計算機ノード100−1は、データ信号送出完了情報を送出する前に、波長可変光源内蔵光送信器410の波長可変光源の波長をλ1(1552.52nm)に設定する。
When the data signal transmission to the computer node 100-3 is completed, the computer node 100-1 sends the data signal transmission completion information to the computer node 100-3 to the
管理端末ノード110は、計算機ノード100−1から前記データ信号送出完了信号を受信すると、メモリ230に保存されている前記計算機ノード間のデータ通信状況のデータベースを更新する。すなわち、計算機ノード100−1から計算機ノード100−3へのデータ信号送出が終了したことをデータベースに保存する。
When the
ここでは、計算機ノード100−1から計算機ノード100−3へのデータ通信の例について記述したが、他の計算機ノードの組み合わせについても上に記した一連の動作によりデータ通信を行うことができる。
(ブロードキャスト通信の動作)
次に、ブロードキャスト通信について説明する。
Although an example of data communication from the computer node 100-1 to the computer node 100-3 has been described here, data communication can be performed by a series of operations described above for combinations of other computer nodes.
(Broadcast communication operation)
Next, broadcast communication will be described.
計算機ノード100−1が計算機ノード結合ネットワークシステムを構成する他の計算機ノードのすべて(本実施形態の場合には、計算機ノード100−2、計算機ノード100−3、計算機ノード100−4)に対してデータを送信する場合(ブロードキャスト通信)を考える。計算機100−1はまず、波長可変光源内蔵光送信器の出力波長をλ1にし、ブロードキャスト通信を希望する情報を載せた管理端末ノード向け光信号M1を送出する。 The computer node 100-1 is associated with all of the other computer nodes (computer node 100-2, computer node 100-3, computer node 100-4 in this embodiment) constituting the computer node coupled network system. Consider the case of transmitting data (broadcast communication). First, the computer 100-1 sets the output wavelength of the wavelength tunable light source built-in optical transmitter to λ1, and transmits the optical signal M1 for the management terminal node carrying information desired to be broadcast communication.
前記管理端末ノード向け光信号M1は上述した手順により、管理端末ノード110の光受信素子310−1に受信され、電気信号に変換された後に光信号M1の情報(ブロードキャスト通信を希望する情報)が電気信号線340を介して、プロセス部220に伝達される。
The optical signal M1 for the management terminal node is received by the optical receiving element 310-1 of the
管理端末ノード110のプロセス部220は、メモリ230に保存されている計算機ノード間のデータ通信状況を参照し、計算機ノード100−1以外の計算機ノードの通信状況を確認する。
The
計算機ノード100−1も含めて、すべての計算機ノードがデータ信号を受信していない、あるいはデータ信号の受信を開始する予定がない場合、管理端末ノード110は計算機ノード100−1に対してブロードキャスト通信の許可を与える情報(これを「ブロードキャスト通信許可情報」と呼ぶ)を載せた光信号(波長λ1M、λ1M=1550.00nm)を光送信器210から送出する。一方、他の計算機ノードからデータ信号を受信している計算機ノード(計算機ノード100−1も含む)が存在した場合、管理端末ノード110はすべての計算機ノードのデータ信号受信が終了したのちに、前記ブロードキャスト通信許可情報を載せた光信号を送出する。
When all the computer nodes including the computer node 100-1 have not received the data signal or do not plan to start receiving the data signal, the
前記ブロードキャスト通信許可情報を載せた前記光信号は、光カプラ130、2×1波長合波器150を介して計算機ノード100−1の光送受信器の光受光部420に到達する。光受信部420に入力した前記ブロードキャスト通信許可情報を載せた光信号は、1×2波長分波器421の出力ポート422−1に出力し、光受光部424で受信される。光受光部424において、前記ブロードキャスト通信許可情報を載せた光信号は電気信号に変換され、前記ブロードキャスト通信許可情報は電気信号線432を通ってプロセス部に伝達される。プロセス部はブロードキャスト通信許可情報を受信したことから、波長可変光源制御部402に対して波長可変光源内蔵光送信器410の波長可変光源の波長をブロードキャストの波長λB=(λ0+Δλ/2)+Δλ×nに対応する波長1552.92nmに設定するように指示信号を出す。前記指示信号を受けて、波長可変光源制御部402は制御信号を波長可変光源内蔵光送信器410の波長可変光源に与え、光源波長を1552.92nmに設定する。ただし、波長可変光源の波長が1552.92nmに設定されるまで光送信器からは光が送出されないように制御されている。前記波長可変光源の波長が1552.92nmに設定されると、波長可変光源内蔵光送信器410は波長可変光源制御部402に対して設定完了信号を出すと同時に、光を送出する。波長可変光源制御部402は前記設定完了信号を受信した後、プロセス部400に対してデータ送出開始信号を与える。プロセス部400は前記送出開始信号を受信すると、ブロードキャスト通信すべきデータ信号を電気信号線433を介して波長可変光源内蔵光送信器410に流す。前記データ信号は、波長可変光源内蔵光送信器410から波長1552.92nmのデータ光信号として送出される。前記波長1552.92nmのデータ光信号は1×2波長分波器140に達すると、その波長分波特性により、光カプラ130の入力ポート131−1に接続されている出力ポートから出力し、前記入力ポート131−1に入力する。前記波長1552.92nmのデータ光信号は、光カプラ130の出力ポート132−1〜132−5から出力する。特に出力ポート132−2〜132−4から出力した前記波長1552.92nmのデータ光信号は、2×1波長合波器150を介して計算機ノード100−2〜100−4の光送受信部101−2〜100−4に到達する。光送受信器101−2〜101−4に到達した前記波長1552.92nmのデータ光信号は、1×2波長分波器421の出力ポート422−2に接続されている光受光部423で受信され、電気信号に変換後、プロセス部に送られる。
The optical signal carrying the broadcast communication permission information reaches the
上述したブロードキャスト通信用の波長λB=(λ0+Δλ/2)+Δλ×nは予め各計算機ノードごとに決められている。本実施形態の場合には、計算機ノード100−1に対しては1552.92nm、計算機ノード100−2に対しては1553.72nm、計算機ノード100−3に対しては1554.52nm、計算機ノード100−4に対しては1555.32nmに決められている。これら波長はすべてλB=(λ0+Δλ/2)+Δλ×nを満足している。 The above-mentioned wavelength λB = (λ0 + Δλ / 2) + Δλ × n for broadcast communication is determined in advance for each computer node. In the case of this embodiment, the computer node 100-1 is 1552.92 nm, the computer node 100-2 is 1553.72 nm, the computer node 100-3 is 1554.52 nm, and the computer node 100 -4 is set to 1555.32 nm. All of these wavelengths satisfy λB = (λ0 + Δλ / 2) + Δλ × n.
上述の一連の動作により、計算機ノード100−1から他のすべての計算機ノードに対してデータ信号がブロードキャストされる。 Through the series of operations described above, a data signal is broadcast from the computer node 100-1 to all other computer nodes.
計算機ノード100−1は、データ信号送出が完了すると、管理端末ノード110に対して、ブロードキャスト通信のデータ信号送出完了情報を管理端末ノード110に送る。このとき、計算機ノード100−1は、データ信号送出完了情報を送出する前に、波長可変光源内蔵光送信器410の波長可変光源の波長をλ1(=1552.52nm)に設定する。
When the data signal transmission is completed, the computer node 100-1 sends data signal transmission completion information of broadcast communication to the
管理端末ノード110は、計算機ノード100−1から前記データ信号送出完了信号を受信すると、メモリ230に保存されている前記計算機ノード間のデータ通信状況のデータベースを更新する。すなわち、計算機ノード100−1のブロードキャスト通信が終了したことをデータベースに保存する。
When the
ここでは、計算機ノード100−1のブロードキャスト通信について説明したが、他の計算機ノードのブロードキャスト通信に関しても上に記した一連の動作によって行うことができる。 Here, the broadcast communication of the computer node 100-1 has been described. However, the broadcast communication of other computer nodes can be performed by the series of operations described above.
以上のように本発明により、計算機ノードが波長可変光源を光信号の送出用の光源として用いる波長ルーティングをベースとした計算機ノード結合ネットワークシステムにおいて、各計算機ノードに設置する光源数を増加させることなくユニキャスト通信とブロードキャスト通信を可能にするシンプルな計算機ノード結合ネットワークシステムを実現することができる。 As described above, according to the present invention, in a computer node coupled network system based on wavelength routing in which a computer node uses a wavelength tunable light source as a light source for transmitting an optical signal, the number of light sources installed in each computer node is not increased. It is possible to realize a simple computer node coupled network system that enables unicast communication and broadcast communication.
なお、本実施形態の光導波路として光ファイバを用いてもよいが、これに限定されない。 In addition, although an optical fiber may be used as the optical waveguide of this embodiment, it is not limited to this.
なお、本実施形態の1×2波長分波器420としては、図7のように誘電体多層膜フィルタを用いたものを用いているが、これに限定されない。
As the 1 × 2
(第2の実施形態)
図8は本発明の計算機ノード結合ネットワークシステムに関して、第2の実施形態の全体構成を示している。図8に示す計算機ノード結合ネットワークシステムは、4つの入力ポート521−1〜521−4および4つの出力ポート522−1〜522−4を有する4×4アレイ導波路回折格子(ユニキャスト用光部品)520と、4つの入力ポート531−1〜531−4および4つの出力ポート532−1〜532−4を有する4×4ブロードキャスト用光部品530と、上記4×4アレイ導波路回折格子および4×4ブロードキャスト用光部品に接続される波長可変光源を内蔵した光送受信器101−1〜101−4を有する計算機ノード100−1〜100−4と、上記計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の各々に接続される光送受信器111を有する管理端末ノード110とを備える。
(Second Embodiment)
FIG. 8 shows the overall configuration of the second embodiment regarding the computer node coupled network system of the present invention. The computer node coupled network system shown in FIG. 8 includes a 4 × 4 array waveguide diffraction grating (unicast optical component) having four input ports 521-1 to 521-4 and four output ports 522-1 to 522-4. 520, 4 × 4 broadcast
計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の光送信部は、光導波路160−1〜160−4と、該光導波路に接続された1×2波長分波器540と、該1×2波長分波器540の出力ポートの一方に接続された1×2波長分波器140とを介して、4×4アレイ導波路回折格子520の入力ポート521−1〜521−4および4×4ブロードキャスト用光部品530の入力ポート531−1〜531−4にそれぞれ接続される。また、計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の光送信部は、上記1×2波長分波器540の出力ポートの他方に接続された光導波路190を介して、管理端末ノード110の光送受信器111の光受信部と接続される。
The optical transmitters of the optical transceivers 101-1 to 101-4 of the computer nodes 100-1 to 100-4 include optical waveguides 160-1 to 160-4 and 1 × 2 wavelength demultiplexing connected to the optical waveguides. The input port 521-1 of the 4 × 4 arrayed waveguide grating 520 is connected to the output port of the 1 × 2
計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の光受信部は、光導波路170−1〜170−4と、該光導波路に接続された2×1波長合波器550と、該2×1波長合波器550の入力ポートの一方に接続された2×1波長合波器150とを介して、4×4アレイ導波路回折格子520の出力ポート522−1〜522−4および4×4ブロードキャスト用光部品530の入力ポート532−1〜532−4にそれぞれ接続される。また、計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の光受信部は、上記2×1波長合波器550の入力ポートの他方に接続された光導波路190を介して、管理端末ノード110の光送受信器111の光送信部と接続される。
The optical receivers of the optical transceivers 101-1 to 101-4 of the computer nodes 100-1 to 100-4 include optical waveguides 170-1 to 170-4 and 2 × 1 wavelength multiplexing coupled to the optical waveguides. The output port 522-1 of the 4 × 4 array
1×2波長分波器140および540は、1つの入力ポートおよび2つの出力ポートを有する波長分波器である。2×1波長合波器150および550は、2つの入力ポートおよび1つの出力ポートを有する波長合波器である。
The 1 × 2
本実施形態の4×4アレイ導波路回折格子520の、入出力ポートと波長の関係(波長ルーティング特性)は表3のとおりである。本実施形態では、λ1は1552.52nm、λ2は1553.32nm、λ3は1554.12nm、λ4は1554.92nmである。 Table 3 shows the relationship between input / output ports and wavelengths (wavelength routing characteristics) of the 4 × 4 arrayed waveguide grating 520 of this embodiment. In the present embodiment, λ1 is 1552.52 nm, λ2 is 1553.32 nm, λ3 is 1554.12 nm, and λ4 is 1554.92 nm.
(ブロードキャスト用光部品530の説明)
図13に、本実施形態のブロードキャスト光部品530の内部構成を示す。図13に示すブロードキャスト光部品530は、4つの入力ポート811−1〜811−4および1つの出力ポート812を有する波長合波器810と、1つの入力ポート821および4つの出力ポート822−1〜822−4を有する光カプラ820と、上記波長合波器810の出力ポート812および上記光カプラ820の入力ポート821とそれぞれ光導波路840および850で接続された光増幅器830とを備える。
(Description of Broadcast Optical Component 530)
FIG. 13 shows an internal configuration of the broadcast
ブロードキャスト光部品530の入力ポート531−1、531−2、531−3、および531−4は、それぞれ波長合波器810の入力ポート811−1、811−2、811−3、および811−4に接続されている。また、ブロードキャスト光部品530の出力ポート532−1、532−2、532−3、および532−4は、それぞれ光カプラ820の出力ポート822−1、822−2、822−3、および822−4に接続されている。
The input ports 531-1, 531-2, 531-3, and 531-4 of the broadcast
本実施形態で用いる前記4×1波長合波器810は、入力ポート811−1に波長1551.72nm(λB1)、入力ポート811−2に波長1550.92nm(λB2)、入力ポート811−3に波長1550.12nm(λB3)、入力ポート811−4に波長1549.32nm(λB4)が入力すると、λB1〜λB4は出力ポート812から出力する。本実施形態では、波長合波器810として石英型アレイ導波路回折格子を用いるが、ここで述べた波長合波特性を有するものであればこれに限定されない。
The 4 × 1
本実施形態で用いる光カプラ820は石英光導波路型のものを用いるが、これに限定されない。また、本実施形態で用いる光増幅器830としては半導体光増幅器を用いるが、これに限定されない。
The
本実施形態の1×2波長分波器140は、図9のような波長分波特性を有している。すなわち、入力ポートに入力した光信号において、その波長λが、λ>λ0の場合には出力ポートAから出力し、λ<λ0の場合には出力ポートBから出力する。ここで、λ0は波長を示している。本実施形態では誘電体多層膜フィルタを用いた波長分波器を用い、λ0は1552.12nmである。
The 1 × 2
本実施形態の2×1波長合波器150は、図10のような波長合波特性を有している。すなわち、入力ポートAに入力する光信号において、その波長λが、λ>λ0の場合には前記光信号は出力ポートに出力し、入力ポートBに入力する光信号において、その波長が、λ<λ0の場合に前記光信号は出力ポートに出力する。ここでλ0は波長を示している。本実施形態では誘電体多層膜フィルタを用いた波長合波器を用い、λ0は1552.12nmである。
The 2 × 1
本実施形態の1×2波長分波器540は、1.31μm帯の光信号と1.55μm帯の光信号を分波する波長分波器である。図8において、波長分波器540の1.31μm帯の光信号が出力する出力ポートは光導波路190に接続されており、また、1.55μm帯の光信号が出力する出力ポートは1×2波長分波器140の入力ポートに接続されている。本実施形態では、波長分波器540に関して光ファイバ型の1×2波長分波器を用いる。
The 1 × 2
本実施形態の2×1波長合波器550は、1.31μm帯の光信号と1.55μm帯の光信号を合波する波長合波器である。図8において、波長合波器550の1.31μm帯の光信号が合波される入力ポートは光導波路180に接続されており、また、1.55μm帯の光信号が合波される入力ポートは2×1波長合波器150の出力ポートに接続されている。本実施形態では、波長合波器550に関して光ファイバ型の2×1波長合波器を用いる。
The 2 × 1
本実施形態においては、1×2波長分波器140の出力ポートAが4×4アレイ導波路回折格子520に、1×2波長分波器140の出力ポートBが4×4ブロードキャスト用光部品530の入力ポートに接続され、2×1波長合波器150の入力ポートAは4×4アレイ導波路回折格子520に接続され、2×1波長合波器150の入力ポートBは4×4ブロードキャスト用光部品530の出力ポートに接続されている。
In this embodiment, the output port A of the 1 × 2
本実施形態における管理端末ノード110の構成を図11に示す。図11に示す管理端末ノード110は、光導波路190を介して計算機ノードから光信号を受信する光受信器600および計算機ノードへの光信号を1×4光カプラ640を介して光導波路180へ出力する光送信器610を有する光送受信器111と、該光送受信器111と電気信号線650を介して接続されるプロセス部620と、情報を保存し該プロセス部620からの読み出しおよび書き込みができるメモリ630とを備える。
The configuration of the
1×4光カプラ640は、1つの入力ポートおよび4つの出力ポートを有する。本実施形態では、光送信器610から送出される光信号の波長λMは1310nmである。ただし、λMは2×1波長合波器550によって合波される1.31μm帯の波長であればよく、λM=1310nmに限定されてはいない。また、1×4光カプラ640としては石英系光導波路型光カプラを用いるが、これに限定されない。
The 1 × 4
本実施形態における計算機ノード100−1〜100−4とこれら計算機ノードの波長可変光源を内蔵した光送信器と光受信器をもつ光送受信器101の内部構成を図12に示す。図12に示す計算機ノード100は、光導波路160および光導波路170に接続された光送受信器101と、該光送受信器、メモリ701、波長可変光源制御部702、および補助記憶媒体703に接続されたプロセス部700とを備える。光送受信器101は、光受信部720と、長可変光源内蔵の光送信器710と、管理端末ノード向けの信号を送出する1.31μm帯の光送信器711とを備える。
FIG. 12 shows the internal configuration of the
光送受信器101の光受信部720は、光導波路170に接続された1つの入力ポート、管理端末ノードからのλM(1.31μm帯の波長)の波長の光信号のみを出力する出力ポート722−1、および1.55μm帯の波長の光信号を出力する出力ポート722−2を有する1×2波長分波器721と、該波長分波器721の出力ポート722−1に接続され管理端末ノードからの光信号(波長λM:1.31μm帯の波長)を受信する光受光部724と、上記波長分波器721の出力ポート722−2に接続され計算機ノードからのデータ光信号を受信する光受光部723とを有し、上記光受光部723および724がそれぞれ電気信号線731および732を介してプロセス部700と接続される。光受光部723および724がそれぞれ受信した他の計算機ノードからのデータおよび管理ノードからの信号は電気信号線731および732を介してプロセス部700に伝達される。
The
波長可変光源制御部702は、電気信号線730を介して光送信器710と接続され、光送信器710の波長可変光源に対する制御信号を送信し、光送信器710の波長可変光源からの応答信号を受信する。波長可変光源制御部702は、光送信器710に内蔵されている波長可変光源の波長、温度、出力パワーなどを制御する。
The wavelength tunable light
プロセス部700は、電気信号線733を介して波長可変光源内蔵の光送信器710と接続され、光送信器710にデータ信号および制御信号を伝達する。また、プロセス部700は、電気信号線734を介して光送信器711に接続され、管理端末ノードに送出する信号を伝達する。
The
波長可変光源制御部702、メモリ701、および補助記録媒体703は、それぞれ電気信号線735、736、および737を介してプロセス部と接続される。
The variable wavelength light
本実施形態では、メモリ701として高速にデータの読み書きが可能なランダムアクセスメモリ(RAM)のDDR−SDRAM、補助記憶媒体703としては磁気ディスク型の記憶媒体を、また波長可変光源内蔵の光送信器710の波長可変光源としては、電流で出力する波長が制御できる超周期構造回折型分布ブラッグ反射半導体レーザ(SSG−DBR半導体レーザ、SSG−DBR:Super-Structure-Grating Distributed Bragg Reflector)を用いる。また1×2波長分波器721は、光ファイバ型の波長分波器である。
In this embodiment, a random access memory (RAM) DDR-SDRAM capable of reading and writing data at high speed as the
(動作の説明)
次に本発明の計算機ノード結合ネットワークシステムの動作について説明する。本発明の計算機ノード結合ネットワークシステムにおいては、計算機ノード間の通信形態として、1対1の通信(ユニキャスト通信)ならびに1対Nの通信(ブロードキャスト通信)がある。ここで、Nはシステムを構成する計算機ノードの総数であり、本実施形態においてはN=4である。
(Description of operation)
Next, the operation of the computer node coupled network system of the present invention will be described. In the computer node coupled network system of the present invention, there are one-to-one communication (unicast communication) and one-to-N communication (broadcast communication) as communication modes between computer nodes. Here, N is the total number of computer nodes constituting the system, and N = 4 in this embodiment.
各計算機ノード100−1〜100−4から送出される管理端末ノード向け光信号(波長は1.31μm帯)は、計算機ノード100−1〜100−4の出力ポートに接続された1×2波長分波器540の光導波路190に接続されている出力ポートから出力し、管理端末ノードの光受信器600において受信される。
Optical signals (wavelength is 1.31 μm band) for management terminal nodes transmitted from the computer nodes 100-1 to 100-4 are 1 × 2 wavelengths connected to the output ports of the computer nodes 100-1 to 100-4. The signal is output from the output port connected to the
一方、管理端末ノードからの光信号(波長λM=1310nm)は、管理端末ノードの光送信器から出力されると、光導波路180によって2×1波長合波器550の入力ポートに導かれ、波長合波器550の出力ポートから出力後、計算機ノードの光受信部720に入力し、光受信部720内にある1×2波長分波器721の出力ポート722−1に出力し、光受光部724に受信される。光受光部724に受信された管理端末ノードからの光信号は電気信号に変換後、電気信号線732を介してプロセス部700に送られる。
On the other hand, when the optical signal (wavelength λM = 1310 nm) from the management terminal node is output from the optical transmitter of the management terminal node, it is guided to the input port of the 2 × 1
(ユニキャスト通信の動作)
次に、ユニキャスト通信について説明する。
計算機ノード100−1が計算機ノード100−3に対してデータを送信する場合を考える。計算機100−1はまず、管理端末ノード向けの信号を送出する出力波長1.31μm帯の光送信器711から、計算機ノード100−3へデータ信号を希望する情報を載せた管理端末ノード向け光信号M1(本実施形態ではM1の波長は1310nm)を送出する。
(Unicast communication operation)
Next, unicast communication will be described.
Consider a case where the computer node 100-1 transmits data to the computer node 100-3. First, the computer 100-1 sends an optical signal for the management terminal node on which information desired to be a data signal is loaded to the computer node 100-3 from the
前記管理端末ノード向け光信号M1は、上述した手順により、管理端末ノード110の光受信器600に受信され、電気信号に変換された後に光信号M1の情報(計算機ノード100−3へデータ信号を希望する情報)を電気信号線650を介して、プロセス部620に伝達される。
The optical signal M1 for the management terminal node is received by the
管理端末ノード110のメモリ630には、どの計算機ノード間でデータ通信が行われているか(これを「計算機ノード間のデータ通信状況」と呼ぶことにする)のデータベースが保存されている。
The
管理端末ノード110のプロセス部620は、メモリ630に保存されている計算機ノード間のデータ通信状況を参照し、計算機ノード100−3の通信状況を確認する。
The
計算機ノード100−3が他の計算機ノードからデータ信号を受信していない場合、管理端末ノード110は計算機ノード100−1に対して計算機ノード100−3への通信許可を与える情報(これを「通信許可情報」と呼ぶ)を載せた光信号(波長λM=1310nm)を光送信器610から送出し、メモリ630のデータベースに計算機ノード100−1が計算機ノード100−3に対してデータを送信する状態になったことをデータベースに保存する。一方、計算器ノード100−3が他の計算機ノードからデータ信号を受信している場合、管理端末ノード110は計算機ノード100−3が他の計算機ノードからのデータ信号受信が終了したのちに、前記通信許可情報を載せた光信号を送出する。
When the computer node 100-3 has not received a data signal from another computer node, the
前記通信許可情報を載せた光信号は、光カプラ640、2×1波長合波器550を介して計算機ノード100−1の光送受信器の光受光部720に到達する。光受信部720に入力した前記通信許可情報を載せた光信号は、1×2波長分波器721の出力ポート722−1に出力し、光受光部724で受信される。光受光部724において、通信許可情報を載せた光信号は電気信号に変換され、通信許可情報は電気信号線732を通ってプロセス部700に伝達される。プロセス部700は、計算機ノード100−3へのデータ信号送信に関する情報(通信許可情報)を受信したことから、波長可変光源制御部702に対して波長可変光源内蔵光送信器710の波長可変光源の波長をλ3(1554.12nm)に設定するように指示信号を出す。前記指示信号を受けて、波長可変光源制御部702は制御信号を波長可変光源内蔵光送信器710の波長可変光源に与え、光源波長をλ3に設定する。ただし、波長可変光源の波長がλ3に設定されるまで光送信器からは光が送出されないように制御されている。前記波長可変光源の波長がλ3に設定されると、波長可変光源内蔵光送信器710は波長可変光源制御部702に対して設定完了信号を出すと同時に、光を送出する。波長可変光源制御部702は前記設定完了信号を受信した後、プロセス部700に対してデータ送出開始信号を与える。プロセス部は前記送出開始信号を受信すると、計算機ノード100−3へ送るべきデータ信号を電気信号線733を介して波長可変光源内蔵光送信器710に流す。前記データ信号は、波長可変光源内蔵光送信器710から波長λ3のデータ光信号として送出される。前記λ3のデータ光信号は1×2波長分波器540の入力ポートに入力し、1×2波長分波器140の入力ポート側に出力する。前記データ信号は1×2波長分波器140に入力すると、1×2波長分波器140の波長分波特性により、アレイ導波路回折格子520の入力ポート521−1に接続されている出力ポートから出力し、前記入力ポート521−1に入力する。前記λ3のデータ光信号は、アレイ導波路回折格子520の表3に示した入出力ポートと波長の関係に基づき出力ポート522−3から出力する。出力ポート522−3から出力した前記λ3のデータ光信号は、2×1波長合波器150と550を介して計算機ノード100−3の光送受信器101−3に到達する。光送受信器101−3に到達した前記λ3のデータ光信号は、1×2波長分波器721の出力ポート722−2に接続されている光受光部723で受信され、電気信号に変換後、プロセス部700に送られる。
The optical signal carrying the communication permission information reaches the
上述の一連の動作により、計算機ノード100−1から計算機ノード100−3へデータ信号が送られる。 Through the series of operations described above, a data signal is sent from the computer node 100-1 to the computer node 100-3.
計算機ノード100−1は、計算機ノード100−3へのデータ信号送出が完了すると、管理端末ノード110に対して、計算機ノード100−3へのデータ信号送出完了情報を管理端末ノード向けの信号を送出する光送信器711から管理端末ノード110に送る。
When the data signal transmission to the computer node 100-3 is completed, the computer node 100-1 transmits data signal transmission completion information to the computer node 100-3 to the
管理端末ノード110は、計算機ノード100−1から前記データ信号送出完了信号を受信すると、メモリ630に保存されている前記計算機ノード間のデータ通信状況のデータベースを更新する。すなわち、計算機ノード100−1から計算機ノード100−3へのデータ信号送出が終了したことをデータベースに保存する。
When the
ここでは、計算機ノード100−1から計算機ノード100−3へのデータ通信の例について記述したが、他の計算機ノードの組み合わせについても上に記した一連の動作によりデータ通信を行うことができる。 Although an example of data communication from the computer node 100-1 to the computer node 100-3 has been described here, data communication can be performed by a series of operations described above for combinations of other computer nodes.
(ブロードキャスト通信の動作)
次に、ブロードキャスト通信について説明する。
計算機ノード100−1が計算機ノード結合ネットワークシステムを構成する他の計算機ノードすべて(本実施形態の場合には、計算機ノード100−2、計算機ノード100−3、計算機ノード100−4)に対してデータを送信する場合(ブロードキャスト通信)を考える。計算機100−1はまず、管理端末ノード向けの信号を送出する出力波長1.31μm帯の光送信器711から、ブロードキャスト通信を希望する情報を載せた管理端末ノード向け光信号M1(本実施形態ではM1の波長は1310nm)を送出する。
(Broadcast communication operation)
Next, broadcast communication will be described.
Data for all the other computer nodes (computer node 100-2, computer node 100-3, computer node 100-4 in this embodiment) that the computer node 100-1 constitutes the computer node coupled network system. Is considered (broadcast communication). First, the computer 100-1 sends an optical signal M1 for the management terminal node carrying information desired for broadcast communication from the
前記管理端末ノード向け光信号M1は、上述した手順により、管理端末ノード110の光受信器600に受信され、電気信号に変換された後に光信号M1の情報(ブロードキャストを希望する情報)を電気信号線650を介して、プロセス部620に伝達される。
The optical signal M1 for the management terminal node is received by the
管理端末ノード110のメモリ630には、どの計算機ノード間でデータ通信が行われているか(「計算機ノード間のデータ通信状況」)のデータベースが保存されている。
The
管理端末ノード110のプロセス部620は、メモリ630に保存されている計算機ノード間のデータ通信状況を参照し、計算機ノード100−1以外の計算機ノードの通信状況を確認する。
The
計算機ノード100−1も含めて、すべての計算機ノードがデータ信号を受信していない、あるいはデータ信号の受信を開始する予定がない場合、管理端末ノード110は計算機ノード100−1に対してブロードキャスト通信の許可を与える情報(これを「ブロードキャスト通信許可情報」と呼ぶ)を載せた光信号(波長λM=1310nm)を光送信器610から送出する。一方、他の計算機ノードからデータ信号を受信している計算機ノード(計算機ノード100−1も含む)が存在した場合、管理端末ノード110はすべての計算機ノードのデータ信号受信が終了したのちに、前記ブロードキャスト通信許可情報を載せた光信号を送出する。
When all the computer nodes including the computer node 100-1 have not received the data signal or do not plan to start receiving the data signal, the
前記ブロードキャスト通信許可情報を載せた光信号は、2×1波長合波器550を介して計算機ノード100−1の光送受信器の光受光部720に到達する。光受信部720に入力した前記ブロードキャスト通信許可情報を載せた光信号は、1×2波長分波器721の出力ポート722−1に出力し、光受光部724で受信される。光受光部724において、前記ブロードキャスト通信許可情報を載せた光信号は電気信号に変換され、前記ブロードキャスト通信許可情報は電気信号線732を通ってプロセス部に伝達される。プロセス部はブロードキャスト通信許可情報を受信したことから、波長可変光源制御部702に対して波長可変光源内蔵光送信器710の波長可変光源の波長をブロードキャストの波長λB=(λ0+Δλ/2)+Δλ×nに対応する波長λB1=1551.72nmに設定するように指示信号を出す。前記指示信号を受けて、波長可変光源制御部702は制御信号を波長可変光源内蔵光送信器710の波長可変光源に与え、光源波長を1551.72nmに設定する。ただし、波長可変光源の波長が1551.72nmに設定されるまで光送信器からは光が送出されないように制御されている。前記波長可変光源の波長が1551.72nmに設定されると、波長可変光源内蔵光送信器710は波長可変光源制御部702に対して設定完了信号を出すと同時に、光を送出する。波長可変光源制御部702は前記設定完了信号を受信した後、プロセス部700に対してデータ送出開始信号を与える。プロセス部700は前記送出開始信号を受信すると、ブロードキャストすべきデータ信号を電気信号線733を介して波長可変光源内蔵光送信器710に流す。前記データ信号は、波長可変光源内蔵光送信器710から波長1551.72nmのデータ光信号として送出される。前記波長1551.72nmのデータ光信号は1×2波長分波器540の入力ポートに入力し、1×2波長分波器140の入力ポート側に出力する。前記データ信号は1×2波長分波器140に入力すると、1×2波長分波器140の波長分波特性により、ブロードキャスト用光部品530の入力ポート531−1に接続されている出力ポートから出力し、前記入力ポート531−1に入力する。前記波長1551.72nmのデータ光信号は、ブロードキャスト用光部品530の4×1波長合波器810、光増幅器830、1×4光カプラ820と通って出力ポート532−1〜532−4から出力する。特に出力ポート532−2〜532−4から出力した前記波長1551.72nmのデータ光信号は、2×1波長合波器150および550を介して計算機ノード100−2〜100−4の光送受信部101−2〜100−4に到達する。光送受信器101−2〜101−4に到達した前記波長1551.72nmのデータ光信号は、1×2波長分波器721の出力ポート722−2に接続されている光受光部723で受信され、電気信号に変換後、プロセス部700に送られる。
The optical signal carrying the broadcast communication permission information reaches the
上述したブロードキャスト通信用の波長λBは、ブロードキャスト光部品530内にある4×1波長合波器の合波特性に基づき、予め各計算機ノードごとに決められている。本実施形態の場合には、計算機ノード100−1に対しては1551.72nm、計算機ノード100−2に対しては1550.92nm、計算機ノード100−3に対しては1550.12nm、計算機ノード100−4に対しては1549.32nmに決められている。
The wavelength λB for broadcast communication described above is determined in advance for each computer node based on the multiplexing characteristics of the 4 × 1 wavelength multiplexer in the broadcast
上述の一連の動作により、計算機ノード100−1から他のすべての計算機ノードに対してデータ信号がブロードキャストされる。 Through the series of operations described above, a data signal is broadcast from the computer node 100-1 to all other computer nodes.
計算機ノード100−1は、データ信号送出が完了すると、管理端末ノード110に対して、ブロードキャスト通信のデータ信号送出完了情報を管理端末ノード向けの信号を送出する光送信器711から管理端末ノード110に送る。
When the transmission of the data signal is completed, the computer node 100-1 transmits the data signal transmission completion information of the broadcast communication to the
管理端末ノード110は、計算機ノード100−1からブロードキャスト完了信号を受信すると、メモリ630に保存されている前記計算機ノード間のデータ通信状況のデータベースを更新する。すなわち、計算機ノード100−1のブロードキャスト通信が終了したことをデータベースに保存する。
When receiving the broadcast completion signal from the computer node 100-1, the
ここでは、計算機ノード100−1のブロードキャスト通信について説明したが、他の計算機ノードのブロードキャスト通信に関しても上に記した一連の動作によって行うことができる。 Here, the broadcast communication of the computer node 100-1 has been described. However, the broadcast communication of other computer nodes can be performed by the series of operations described above.
以上のように本発明により、計算機ノードが波長可変光源を光信号の送出用の光源として用いる波長ルーティングをベースとした計算機ノード結合ネットワークシステムにおいて、各計算機ノードに設置する光源数を増加させることなくユニキャスト通信とブロードキャスト通信を可能にするシンプルな計算機ノード結合ネットワークシステムを実現することができる。 As described above, according to the present invention, in a computer node coupled network system based on wavelength routing in which a computer node uses a wavelength tunable light source as a light source for transmitting an optical signal, the number of light sources installed in each computer node is not increased. It is possible to realize a simple computer node coupled network system that enables unicast communication and broadcast communication.
なお、本実施形態の光導波路として光ファイバを用いてもよいが、これに限定されない。 In addition, although an optical fiber may be used as the optical waveguide of this embodiment, it is not limited to this.
(第3の実施形態)
図14は本発明の計算機ノード結合ネットワークシステムに関して、第3の実施形態の全体構成を示している。
(Third embodiment)
FIG. 14 shows the overall configuration of the third embodiment regarding the computer node coupled network system of the present invention.
図14に示す計算機ノード結合ネットワークシステムは、計算機ノード100と管理端末ノード110とが直接通信回線900で接続される点で、図8に示す計算機ノード結合ネットワークシステムを異なる。
The computer node coupling network system shown in FIG. 14 differs from the computer node coupling network system shown in FIG. 8 in that the
本実施形態の計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の光送信部は、光導波路160−1〜160−4と、該光導波路に接続された1×2波長分波器140とを介して、4×4アレイ導波路回折格子520の入力ポート521−1〜521−4および4×4ブロードキャスト用光部品530の入力ポート531−1〜531−4にそれぞれ接続される。また、計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の光送信部は、通信回線900を介して、管理端末ノード110の送受信器600と接続される。
The optical transmitters of the optical transceivers 101-1 to 101-4 of the computer nodes 100-1 to 100-4 of the present embodiment are the optical waveguides 160-1 to 160-4 and 1 × connected to the optical waveguides. Via the two-
計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の光受信部は、光導波路170−1〜170−4と、該光導波路に接続された2×1波長合波器150とを介して、4×4アレイ導波路回折格子520の出力ポート522−1〜522−4および4×4ブロードキャスト用光部品530の入力ポート532−1〜532−4にそれぞれ接続される。また、計算機ノード100−1〜100−4の光送受信器101−1〜101−4の光受信部は、通信回線900を介して、管理端末ノード110の送受信器600と接続される。
The optical receivers of the optical transceivers 101-1 to 101-4 of the computer nodes 100-1 to 100-4 include optical waveguides 170-1 to 170-4 and 2 × 1 wavelength multiplexing coupled to the optical waveguides. Are connected to the output ports 522-1 to 522-4 of the 4 × 4 arrayed waveguide grating 520 and the input ports 532-1 to 532-4 of the optical component for 4 × 4
図15に、本発明の第3の実施形態の計算機ノードの構成を示す。本実施形態の計算機ノード100は、光導波路160、光導波路170および通信回線900に接続された光送受信器101と、該光送受信器、メモリ701、波長可変光源制御部702、および補助記憶媒体703に接続されたプロセス部700とを備える。光送受信器101は、光受信部720と、長可変光源内蔵の光送信器710と、管理端末ノード向けの信号を通信回線900に送出する1.31μm帯の光送信器712とを備える。
FIG. 15 shows the configuration of a computer node according to the third embodiment of this invention. The
光送受信器101の光受信部720は、通信回線900に接続された、管理端末ノードからの光信号(波長λM:1.31μm帯の波長)を受信する光受光部724と、光導波路170に接続された、計算機ノードからの1.55μm帯の波長のデータ光信号を受信する光受光部723とを有し、上記光受光部723および724がそれぞれ電気信号線731および732を介してプロセス部700と接続される。
The
波長可変光源制御部702は、電気信号線730を介して光送信器710と接続され、光送信器710の波長可変光源に対する制御信号を送信し、光送信器710の波長可変光源からの応答信号を受信する。波長可変光源制御部702は、光送信器710に内蔵されている波長可変光源の波長、温度、出力パワーなどを制御する。
The wavelength tunable light
プロセス部700は、電気信号線733を介して波長可変光源内蔵の光送信器710と接続され、光送信器710にデータ信号および制御信号を伝達する。また、プロセス部700は、電気信号線738を介して光送信器712に接続され、管理端末ノードに送出する信号を伝達する。
The
波長可変光源制御部702、メモリ701、および補助記録媒体703は、それぞれ電気信号線735、736、および737を介してプロセス部と接続される。
The variable wavelength light
図16に、本発明の第3の実施形態の管理端末ノードの構成を示す。
本実施形態の管理端末ノード110は、通信回線900を介して計算機ノードから光信号を受信する送受信器660、該送受信器660と電気信号線670および680を介して接続されるプロセス部620と、情報を保存し該プロセス部620からの読み出しおよび書き込みができるメモリ630とを備える。
FIG. 16 shows a configuration of a management terminal node according to the third exemplary embodiment of the present invention.
The
本実施形態は、本発明の第2の実施形態において、各計算機ノードと管理端末ノードとの通信に関わる箇所のみが異なるだけであり、ユニキャスト通信、ブロードキャスト通信のどちらの場合に関しても、その動作は本発明の第2の実施形態と同じである。 This embodiment is different from the second embodiment of the present invention only in the part related to the communication between each computer node and the management terminal node, and the operation is performed in both cases of unicast communication and broadcast communication. Is the same as in the second embodiment of the present invention.
なお、本実施形態では通信回線900を光導波路として、計算機ノード100の光受信部720および光送信器712を説明したが、これに限定されない。すなわち通信回線900として電気信号を伝送する回線を用いることもできる。
In this embodiment, the
また、計算機ノード100の光受信部720および光送信器712と管理端末ノード110の送受信器660との間で送受信する光信号の波長λMを1.31μm帯の波長として説明したが、これに限定されるものではない。
In addition, the wavelength λM of the optical signal transmitted / received between the
100 計算機ノード
110 管理端末ノード
120 5×5アレイ導波路回折格子(ユニキャスト用光部品)
130 5×5光カプラ(ブロードキャスト用光部品)
140、421、540 1×2波長分波器
150、550 2×1波長合波器
520 4×4アレイ導波路回折格子
530 4×4ブロードキャスト用光部品
100
130 5 × 5 optical coupler (optical component for broadcast)
140, 421, 540 1 × 2
Claims (9)
前記各計算機ノードの前記光送受信部の光送信部は、入力する光信号の波長によって出力ポートが異なる1×2波長分波器を介して、前記M×Mブロードキャスト用光部品の入力ポートおよび前記L×Lユニキャスト用光部品の入力ポートにそれぞれ接続され、
前記各計算機ノードの前記光送受信部の光受信部は、2×1波長合波器を介して、前記M×Mブロードキャスト用光部品の出力ポートおよび前記L×Lユニキャスト用光部品の出力ポートにそれぞれ接続され、
前記管理端末ノードの光送受信部の光送信部は、前記M×Mブロードキャスト用光部品の入力ポートに接続され、
前記管理端末ノードの光送受信部の光受信部は、前記L×Lユニキャスト用光部品の出力ポートに接続されることを特徴とする計算機ノード結合ネットワークシステム。 L × L unicast optical component having L input ports and L output ports (L is an integer satisfying L ≧ K + 1, K is an integer of 2 or more), M input ports and M An M × M broadcast optical component having an output port (M is an integer satisfying M ≧ K + 1), an L × L unicast optical component, and a wavelength tunable light source connected to the M × M broadcast optical component A computer node comprising K computer nodes having a built-in optical transceiver, and a management terminal node having an optical transceiver connected to the L × L unicast optical component and the M × M broadcast optical component A combined network system,
The optical transmission unit of the optical transmission / reception unit of each computer node has an input port of the optical component for M × M broadcasting and the input port via a 1 × 2 wavelength demultiplexer whose output port differs depending on the wavelength of the input optical signal. It is connected to the input port of each L × L unicast optical component,
The optical receiving unit of the optical transmitting / receiving unit of each computer node is connected to an output port of the M × M broadcast optical component and an output port of the L × L unicast optical component via a 2 × 1 wavelength multiplexer. Each connected to
The optical transmission unit of the optical transmission / reception unit of the management terminal node is connected to an input port of the M × M broadcast optical component,
An optical receiving unit of an optical transmitting / receiving unit of the management terminal node is connected to an output port of the L × L unicast optical component.
前記各計算機ノードの光送受信部の光送信部は、入力する光信号の波長によって出力ポートが異なる第1の1×2波長分波器、および前記第1の1×2波長分波器の出力ポートの一方に接続された入力する光信号の波長によって出力ポートが異なる第2の1×2波長分波器を介して、前記L×Lユニキャスト用光部品の入力ポートおよび前記M×Mブロードキャスト用光部品の入力ポートに接続され、前記第1の1×2波長分波器の出力ポートの他方を介して前記管理端末ノードの光送受信部の光受信部と接続され、
前記各計算機ノードの光送受信部の光受信部は、第1の2×1波長合波器、および前記第1の2×1波長合波器の一方の入力ポートに接続された第2の2×1波長合波器を介して、前記L×Lユニキャスト用光部品の出力ポートおよび前記M×Mブロードキャスト用光部品の出力ポートに接続され、前記第1の2×1波長合波器の他方の入力ポートを介して前記管理端末ノードの光送受信部の光送信部と接続されることを特徴とする計算機ノード結合ネットワークシステム。 L × L unicast optical component having L input ports and L output ports (L is an integer satisfying L ≧ K, K is an integer of 2 or more), M input ports and M An M × M broadcast optical component having an output port (M is an integer satisfying M ≧ K), an L × L unicast optical component, and a wavelength tunable light source connected to the M × M broadcast optical component A computer node coupled network system comprising K computer nodes having a built-in optical transceiver, and a management terminal node having an optical transceiver connected to each of the optical transceivers of the computer node,
The optical transmission unit of the optical transmission / reception unit of each of the computer nodes has a first 1 × 2 wavelength demultiplexer whose output port is different depending on the wavelength of the input optical signal, and an output of the first 1 × 2 wavelength demultiplexer An input port of the optical component for L × L unicast and the M × M broadcast via a second 1 × 2 wavelength demultiplexer whose output port is different depending on the wavelength of the input optical signal connected to one of the ports Connected to the input port of the optical component for use, connected to the optical receiver of the optical transceiver of the management terminal node via the other output port of the first 1 × 2 wavelength demultiplexer,
The optical reception unit of the optical transmission / reception unit of each computer node includes a first 2 × 1 wavelength multiplexer and a second 2 connected to one input port of the first 2 × 1 wavelength multiplexer. The first 2 × 1 wavelength multiplexer is connected to the output port of the L × L unicast optical component and the output port of the M × M broadcast optical component via a × 1 wavelength multiplexer. A computer node coupling network system, characterized in that it is connected to the optical transmission unit of the optical transmission / reception unit of the management terminal node via the other input port.
前記各計算機ノードの光送受信部の光送信部は、入力する光信号の波長によって出力ポートが異なる第1の1×2波長分波器を介して、前記L×Lユニキャスト用光部品の入力ポートおよび前記M×Mブロードキャスト用光部品の入力ポートに接続され、
前記各計算機ノードの光送受信部の光受信部は、第1の2×1波長合波器を介して、前記L×Lユニキャスト用光部品の出力ポートおよび前記M×Mブロードキャスト用光部品の出力ポートに接続されることを特徴とする計算機ノード結合ネットワークシステム。 L × L unicast optical component having L input ports and L output ports (L is an integer satisfying L ≧ K, K is an integer of 2 or more), M input ports and M An M × M broadcast optical component having an output port (M is an integer satisfying M ≧ K), an L × L unicast optical component, and a wavelength tunable light source connected to the M × M broadcast optical component A computer node coupled network system comprising: K computer nodes having a built-in optical transceiver unit and transceiver unit; and a management terminal node having a transceiver unit connected to each of the transceivers of the computer node,
The optical transmission unit of the optical transmission / reception unit of each computer node inputs the optical component for L × L unicast via a first 1 × 2 wavelength demultiplexer whose output port differs depending on the wavelength of the input optical signal. Connected to the port and the input port of the optical component for M × M broadcasting,
The optical receiving unit of the optical transmitting / receiving unit of each computer node receives the output port of the L × L unicast optical component and the optical component for M × M broadcast via the first 2 × 1 wavelength multiplexer. A computer node coupled network system characterized by being connected to an output port.
9. The computer node coupled network system according to claim 1, wherein the L × L unicast optical component is configured by an L × L arrayed waveguide diffraction grating.
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