JP3391291B2

JP3391291B2 - 光波ネットワークデータ通信方式

Info

Publication number: JP3391291B2
Application number: JP08984099A
Authority: JP
Inventors: 道雄升田; 基夫西原; 憲晋山田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2003-03-31
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: US6678474B1; JP2000286888A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波ネットワーク
データ通信方式に関し、特に波長分割多重化（Ｗａｖｅ
ｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ
ｉｎｇ：ＷＤＭ）技術を利用した大規模基幹網（以降、
光波ネットワーク）を介して多元的なデータ通信を行う
形態において、加入者側ネットワークと光波ネットワー
クとを接続する通信方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】インターネットの発展・普及に伴い、イ
ンターネット事業者およびキャリアにとってＩＰトラヒ
ックの増大が大きな問題となっている。ネットワークに
おけるトラヒックがＩＰプラットフォームに統一されつ
つある中、ＩＰトラヒックに適した新しい基幹網の形態
が議論されている。ＩＰトラヒックが音声トラヒックを
超えつつあり、今後１０年で各家庭や会社のデータと音
声は、ともにＩＰ回線でまかなわれ、課金は時間ではな
くデータ量になると議論されている。

【０００３】また、大企業が長距離回線を２０００年あ
たりから公衆交換電話網（ＰＳＴＮ：ｐｕｂｌｉｃｓ
ｗｉｔｃｈｅｄｔｅｌｅｐｈｏｎｅｎｅｔｗｏｒ
ｋ）からＩＰネットワークに移行しはじめ、コア網を運
用する多くの網運用業者（キャリア）がＩＰプロバイダ
を買収しだすのではないかと予測される。このように、
既存の音声トラフィックを主体とした電話交換網の位置
づけが問われる時期となっており、これを機に従来型キ
ャリアもＩＰトラヒックを本格的に取り扱う方向へ向か
っており、既存網とインターネットの統合が急務であ
る。

【０００４】また、光技術を用いたネットワークの分野
ではＷＤＭ技術を採用したネットワーク設備の構築が北
米市場を中心に急進しており、今後の光通信はＷＤＭが
主流となるといわれている。

【０００５】ＷＤＭは、複数の搬送波の波長を多重化し
て伝送路容量の拡大を図る技術であり、光ファイバ上の
情報伝送量を飛躍的に増大させることができる。

【０００６】光ファイバの伝送波長域は十分広いが、従
来の時分割多重方式（ＴＤＭ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉ
ｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）ではその波長域を使
い切れない。

【０００７】例えば、ＴＤＭ１チャネルで５００Ｇｂｉ
ｔ／ｓを実現しても、その占有帯域はせいぜい５００〜
６００ＧＨｚ程度（波長域としては約５ｎｍ程度）で
ある。ＴＤＭでの大容量化は、そろそろ頭打ちの観があ
り、技術的な革新がないとこれまでのような急速な進歩
は望めない。

【０００８】ＷＤＭ技術を利用することの利点として、
多重化による大容量化と共に、中継ノードをトランスペ
アレントに通過させることによる転送の高速化、中継ノ
ードの処理負荷の軽減がある。

【０００９】また、電子情報通信学会技術研究報告ＳＳ
Ｅ９７−３６，１９９７年「Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｌｅ
ｓｓｏｖｅｒＡＴＭ実現の一方式」（小川、升田
他）等に記載されている技術においては、ＡＴＭコネク
ションレス網内のルーチングを高速・大容量化を実現さ
せる為、コア網へのゲートウェイ機能を持つエッジ装置
と、網内のコア装置から構成されるＡＴＭコネクション
レス網において、網内のコア装置と比較して規模が小さ
くなると考えられるエッジ装置にプロトコル処理を集約
させ、網内のコア装置はソフトウェアによるプロトコル
処理は行わず、すべてハードウェアで実現する。ただ
し、上記従来技術においても、既存の加入者網を光波ネ
ットワークに収容し、高速転送を行う方法については、
いっさい開示されていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＷＤＭでは、
波長資源は限られているためエンド・ツー・エンド（ｅ
ｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ）に波長を割り当てるような使用
（ＬｏｃａｌＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ：ＡＴＭのＶＰ
Ｉ／ＶＣＩなど）は、現実的な解ではない。そして、Ｉ
ＰデータのＷＤＭによる伝送方式の標準化団体ＯＩＦ
（ＯｐｔｉｃａｌＩｎｔｅｒｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ
Ｆｏｒｕｍ）では、既存のＳＤＨレイヤを見直して、Ｗ
ＤＭによる伝送路にＩＰデータを直接のせる方式（ＩＰ
ｏｖｅｒＷＤＭ）の考え方があるが、水面下の議論
であり標準化までは至っていない。

【００１１】また、将来的に実現が望まれている全光化
（Ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌ）ネットワークでは、光波フ
レームをスイッチング動作も含め、光のみで処理してル
ーティングするというものであるが、左記に必要なコア
技術は、光波フレームのフレーミングではなく、光スイ
ッチの切替速度やバースト受信可能な高速ＰＬＬの実現
にある。

【００１２】特に実現が困難なのは後者のバースト受信
ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋＬｏｏｐ）であり、本
技術の抜本的な進歩が望まれているが、現状の技術で
は、電気処理を用いたスイッチング技術を用いるのが妥
当である。

【００１３】ただし、通常、電気処理によるパケットス
イッチは、６４ｂｙｔｅの最小ＩＰパケット単位のスイ
ッチングを行うため、例えば２．４Ｇｂｐｓのインタフ
ェース速度の収容インタフェースを有するパケットスイ
ッチの場合は、６４ｂｙｔｅ×８ｂｉｔ×１／２．４Ｇ
ｂｐｓ＝２１０ｎｓｅｃ内にスイッチのスケジューリン
グ判定を行わなければならないため、将来テラレベルの
容量をもつ大規模スイッチへ追随し得ることができず、
高速大容量化ネットワークへの適合性に欠けるという課
題を有している。

【００１４】また、特開平７−９９４８３号公報には、
波長多重光ネットワークにおいて、各波長の光伝送チャ
ネルを複数に分割したタイムスロットを用いて送受信を
行う複数のノード間の通信において、これら複数のノー
ドに対する前記タイムスロットの割当てを集中制御する
ネットワークコントローラを備えた光通信システムに関
わる技術が開示されている。この技術は、大量のデータ
送信を行う一部のノードによって、トラフィックが制限
されてしまい、他のノードが送信先の他のノードに共通
の空きタイムスロットが確保できないという問題を解決
する為になされた発明である。

【００１５】ただし、上記公報に開示の技術において
も、１秒間に数Ｍｉｌｌｉｏｎ発生するＩＰフロー個々
について、タイムスロットの割り当てを集中管理で行う
ことは、現実的な解ではなく、高速大容量ネットワーク
への適用には難点がある。

【００１６】本発明は、光波ネットワークデータ通信方
式に関し、特に波長分割多重化（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤ
Ｍ）技術を利用した大規模基幹網（以降、光波ネットワ
ーク）を介して多元的なデータ通信を行う形態におい
て、光波ネットワーク内のルーティング動作を簡易化す
るとともに、ＩＰフローを集約し一定長未満のパケット
は複数束ねてフレーム化することにより、既存の加入者
側ネットワークと光波ネットワークとを適合させ、現状
のパケットスイッチング処理速度に制限されることな
く、効率的な相互接続を実現する光波ネットワーク通信
方式を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、光波ネットワ
ークデータ通信方式に関し、特に波長分割多重化（Ｗａ
ｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌ
ｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）技術を利用した大規模基幹網（以
降、光波ネットワーク）を介して多元的なデータ通信を
行う形態において、加入者側ネットワークと光波ネット
ワークとを効率的に相互接続する通信方式を提供する。

【００１８】そして、光波ネットワーク内転送に整合す
る光波アダプテーションレイヤを定義し、光波アダプテ
ーションフレームを導入して、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ
Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットをネットワークサービス
品質（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ：ＱＯＳ）
に応じてフレーム化する手段を有し、光波アダプテーシ
ョンレイヤ処理として以下の機能を実現する手段を有す
ることを特徴とする。本発明は、（１）加入者網を収容
し、光波ネットワークのゲートウェイに位置するエッジ
ルータと、コア網内のコアルータに対し、光波ネットワ
ーク内転送用の光波ルータアドレスを付与する手段と、
（２）上記エッジルータにおいて、加入者側から受信し
たＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスとＱＯＳ情報から宛
先光波ルータアドレスおよび集約フローラベル（ＡＦ
Ｌ）を解決する手段と、（３）加入者からのＩＰパケッ
トを、前記解決した宛先光波ルータアドレス集約フロー
識別子（ＡＦＬ：集約フローラベル）をヘッダ情報に持
つ、光波アダプテーションフレームに収容する手段と、
（４）光波アダプテーションフレームヘッダの光波ルー
タアドレスおよび集約フロー識別子（ＡＦＬ：集約フロ
ーラベル）に基づいて光波ネットワーク内の経路を確定
し、必要とされるＱＯＳを満たすルーティングを行う手
段と、（５）超高速伝送網（ＯＣ１９２，ＯＣ７６８，
ＯＣ３０７２など）に対応するためにスーパーフレーム
（ＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ）を定義し、ＩＰパケットを
スーパーフレーム単位に更にフレーム化する手段と、
（６）スーパーフレーム単位に統計多重効果を得るため
に、複数のＩＰフローのパケットがスーパーフレームを
転送コンテナとして共有できるアーキテクチャを構築す
る（シェア・ライドスキーム）手段と、（７）スーパー
フレーム単位にトラヒックを監視し、帯域管理サーバに
通知を行うとともに帯域管理サーバの指示により過剰な
トラヒックの規制を行う手段、から構成される。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の光波ネットワークデータ
通信方式は、光波ネットワークに適用する。

【００２０】図１は、本発明を適用する光波ネットワー
クの構成を示した説明図であリ、図１の上部のネットワ
ーク図は、既存網と光波アクセス網、光波コア網の接続
関係の例を示すネットワーク形態を表し、図１の下部の
ブロックは、上記ネットワーク形態に対応する転送網
と、各種ルータのプロトコル階層構造を示したものであ
る。

【００２１】光波ネットワーク（１７）は、例えば既存
網（１６）である加入者網と相互接続され、加入者網か
らのＩＰパケットを光波アダプテーションフレームに収
容するエッジ装置（光波エッジルータ：１２）と、網内
の中継転送処理を光波アダプテーションフレーム単位で
行う網内装置（光波コアルータ：１３）により構成され
る。

【００２２】また、光波ネットワークで用いるＷＤＭ
は、複数波長を多重化して伝送路容量の拡大を図る技術
であり、光波ルータ間を接続する物理リンクを波長パス
と呼ぶ。そして、光波ネットワーク内の静的に張られた
波長パスに対し、各光波ルータが波長選択を行うこと
で、動的に波長パスに対応可能となる。

【００２３】本発明による光波ネットワークモデルは、
光波アクセス網（１５）と光波コア網（１４）の２階層
であり、アクセス網からバックボーンまで統合された拡
張性のあるネットワークを構築する。

【００２４】また、光波アクセス網（１５）は、波長パ
ス（１８）で接続される光波エッジルータ（１２）によ
り構築され、ＯＳＩ（ＯｐｅｎＳｙｓｔｅｍＩｎｔ
ｅｒｆａｃｅ）参照モデルでレイヤ規定される多元的な
既存網（１６）、例えばＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒ
ｏｔｏｃｏｌ）、ＳＤＨ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＤｉ
ｇｉｔａｌＨｉｅｒａｒｃｈｙ）、ＡＴＭ（Ａｓｙｎ
ｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ）等を収
容し、既存網（１６）のプロトコルに応じたレイヤ１、
レイヤ２、レイヤ３の終端処理を行う。

【００２５】そして、光波コア網（１４）は、波長パス
（１８）で接続される光波コアルータ（１３）により構
築され、レイヤ１およびレイヤ２のみの終端を行う。

【００２６】光波ネットワーク（１７）における光波エ
ッジルータ（１２）相互間、光波コアルータ（１３）
間、および光波エッジルータ（１２）・光波コアルータ
（１３）間は、それぞれ波長パス（１８）により接続さ
れる。

【００２７】また、既存のＷＤＭ網の光クロスコネクト
（Ｏｐｔｉｃａｌｃｒｏｓｓｃｏｎｎｅｃｔ：ＯＸ
Ｃ）や光ＡＤＭ（Ａｄｄ／ＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅ
ｘｅｒ）装置等の波長リソースを介して光波ネットワー
クを構築してもよく、既存インフラとの整合性に応じて
導入コストを抑えることも可能である。

【００２８】本発明で記載する光波ネットワークデータ
通信方式は、光波ネットワーク内で通用する光波ルータ
アドレスと、加入者側からの個々のＩＰフローを網内フ
ローに集約した集約フロー、及び、光波ルータアドレス
と集約フローを収容するための光波アダプテーションフ
レームを構成要素とし、光波ネットワーク内のルーティ
ングを行うものであり、さらに、網内のパケット転送動
作を効率化する為、スーパーフレーム転送方式を導入す
る。

【００２９】まず、光波ルータアドレスについて説明す
る。

【００３０】光波ルータアドレスとは、光波ネットワー
ク内で固有に定めたアドレスであり、この光波アドレス
は、光波エッジルータ（１２）及び、光波コアルータ
（１３）に対して付与される。

【００３１】周知のように、ＩＰアドレスは階層化され
ていないフラットなアドレス体系であり、ＩＰアドレス
を参照しただけでは、その端末の物理位置を特定できな
い。このため各ノードではルーティングプロトコル処理
やアドレス解決処理が必要となるが、大規模基幹網にお
いては通過ノード数が多くなるので、経由ノード毎に、
このような処理を行うとスループットが低下する恐れが
ある。

【００３２】これに対して、本発明による方式は、アド
レス解決は光波エッジルータ（１２）におけるＩＰアド
レスから光波ルータアドレスへの解決に限られ、光波ネ
ットワーク内転送ではアドレス解決が不要である。この
ため、ＩＰアドレスを直接扱うよりも網全体のスループ
ットは著しく向上すると考えられる。

【００３３】光波ネットワークは、光波エッジルータ
（１２）によって他の網から遮蔽されているため、光波
ルータアドレスは基幹網を運営する網運用業者が独自に
管理できる利点があるとともに、光波ネットワーク内の
網内装置である光波コアルータではルーティングプロト
コル処理やアドレス解決処理が不要となり、高速・大容
量処理を実現する。光波ルータアドレスを階層化して形
成することによって、ルーティングテーブル規模の削減
や検索時間の短縮も可能である。

【００３４】次に本発明の集約フローラベルの概念につ
いて図を用いて説明する。

【００３５】図３は、本発明で適用する集約フローを導
入した際の転送モデルを示す動作概念図である。

【００３６】図４は、本発明で適用する集約フローを導
入した場合のフロー管理テーブルの構成例である。

【００３７】従来においては、たとえば、６２２Ｍビッ
ト／秒のＳＯＮＥＴ伝送方式であるＯＣ１２等の高速回
線で転送中となるＩＰフローの数は１Ｍｉｌｌｉｏｎ
（１００万個）に及び、また個々のフローが生起、ある
いは死滅する頻度は非常に不安定である。しかしなが
ら、個々のフローを集約した単位で捉えた場合は、非常
に長い期間持続することが知られている。

【００３８】一方、網運用業者（キャリア）の行う差別
化したサービス（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄＳｅ
ｒｖｉｃｅ）は、個々のＩＰのフローに関し、契約種
別、トラヒック種別、アプリケーション別等のサービス
品質に応じて、ネットワーク転送の差別化を行うもので
あり、リンク当たり数Ｍｉｌｌｉｏｎ、数１０Ｍｉｌｌ
ｉｏｎに及ぶＩＰフローをどのように監視制御し、ネッ
トワークＱＯＳを保証するかが課題となる。

【００３９】上記課題を解決する手段として、本発明に
よる光波ネットワーク内に設置される光波エッジルータ
（１２）及び光波コアルータ（１３）などの各ノードで
は集約フローの概念を導入する。

【００４０】次に、図を用いて集約フローの転送とフロ
ー管理テーブルの構成例について説明する。

【００４１】図３に示すようにエッジ（図３中ノード番
号＃１）における光波ルータの処理は、加入者側で個々
のＩＰフローを監視し、それらを光波ネットワーク内で
定義される宛先光波ルータアドレス毎に集約したフロー
ラベル（集約フローラベル）にマッピングする手段を備
えている。

【００４２】たとえば、図３（ａ）に示すように、エッ
ジ装置である加入者ルータ１１は、１秒当たり数Ｍｉｌ
ｌｉｏｎから数１０Ｍｉｌｌｉｏｎ発生するＩＰフロー
に対し、ＩＰヘッダ情報を読み取り、個々の情報を管理
するフロー管理テーブルに照らし合わせて、当該フロー
の転送先を決定し、網内に転送を行っていた。よって、
テーブルの大規模化及び検索時間の増大による転送遅延
などの問題があった。

【００４３】しかし、図３（ｂ）に示すように集約フロ
ーの概念を用いると、加入者ルータは、同一宛先ノード
に転送されるフロー単位に集約を行う為、本発明のエッ
ジ装置における光波ルータ１２または１３は、集約フロ
ー単位に転送先を決定すればよく、大規模網における高
速転送に適している。

【００４４】また、図３（ａ）の従来の転送動作に対応
する図４（ａ）のフロー管理テーブル（３０１）では、
たとえば、数Ｍｉｌｌｉｏｎに及ぶエントリを登録する
必要があったが、図３（ｂ）に対応する集約フローの概
念を取り入れた本発明のフロー管理テーブル（３０２）
では、宛先ノードと所定の集約単位である集約フローラ
ベル０〜Ｎ毎に、情報をまとめることで、記憶領域と検
索時間の大幅な削減が行える。

【００４５】以上説明したように、光波エッジルータは
光波ネットワーク内で定義される集約されたフローのみ
監視すれば良いため、非常に高速なインタフェースであ
ってもフロー管理を簡易に実現することが可能となる。

【００４６】次にユーザーパケットを収容し、光波ネッ
トワークに転送する為の光波アダプテーションフレーム
について説明する。

【００４７】光波アダプテーションフレームは、すなわ
ち、受信したユーザーパケットに対し、前述した集約フ
ローラベル、光波ルータアドレスを付与して光波ネット
ワーク内を転送する為のフレームに収容するために定義
され、ユーザーパケットを光波ネットワークに適合（Ａ
ｄａｐｔａｔｉｏｎ）させる為のフレームである。

【００４８】以下、光波アダプテーションフレームとフ
レーム化過程について図を用いて説明する。

【００４９】図５は、本発明の実施の形態の光波アダプ
テーションフレームへの収容手順を示す動作概念図であ
り、ユーザーＩＰパケット（４０１）であるＩＰｖ６フ
レームを光波アダプテーションフレーム（光波ＡＤＰフ
レーム：４０２）にカプセル化する概念を示している。

【００５０】カプセル化とは、既存のユーザーパケット
等を別のフレームのデータ領域に格納し、新たなヘッダ
情報を付けてフレーム形成する処理であり、カプセル化
後の転送処理は、新たなヘッダ情報である光波アダプテ
ーションフレームヘッダ（光波ＡＤＰフレームヘッダ：
４０３）に基づいて行われ、データ領域に格納されてい
るユーザーＩＰパケット（４０１）のヘッダは、光波網
内の転送上の宛先情報として参照されない。

【００５１】光波アダプテーションフレーム（４０２）
は、そのヘッダ部分に網内アドレスとして使用する光波
ルータアドレス、網内フロー識別子として使用する集約
フローラベル、およびその他の網内サービス識別情報を
収容することを目的とし、ＩＰパケットをＷＤＭをベー
スとしたＳＤＨに適合させる為の中間的な網内フレーム
である。

【００５２】光波アダプテーションフレーム（４０２）
は、前述の光波ルータアドレス、集約フローラベル、網
内サービス識別子を収容可能な網内フレームであれば、
どのようなフレーム体系でもよいが、本発明ではＩＰｖ
６フレームを光波アダプテーションフレーム（４０２）
として採用した場合の実施例に関して説明する。

【００５３】ＩＰｖ６フレームフォーマットは、１６ｂ
ｙｔｅという十分に広いアドレスフィールドを持ってお
り、光波ルータアドレスを収容するには十分である。ま
た、ＩＰｖ６のアドレス体系は、階層化アドレス体系を
持つため、ネットワーク上の位置情報などを意識した効
率的なルーティング処理に適した形式に構成することが
可能であると同時に、ルーティングテーブルの小型化を
図ることが可能である。

【００５４】現状の大半の加入者パケットはＩＰｖ４パ
ケットであると考えられるが、ＩＰｖ６ではＩＰｖ４の
収用法も標準的に規定されており、ＩＰｖ６を利用すれ
ば個別の収用法を避けることも可能である他、将来的に
ＩＰｖ６が広まれば、加入者網、光波網間の接点を意識
せずに転送が可能である利点があり、ＩＰｖ６のヘッダ
フィールドは、光波アダプテーションフレームとして使
用する目的に適している。

【００５５】次に、ユーザーＩＰパケットの光波アダプ
テーションフレームへのカプセル化動作について説明す
る。

【００５６】図５に示すように、既存加入者網（１６）
から光波エッジルータ（１２）に流入するユーザＩＰパ
ケット（４０１）は、光波アダプテーションフレーム
（４０２）として採用したＩＰｖ６フレームでカプセル
化して光波ネットワーク（１７）内に転送される。

【００５７】光波アダプテーションフレーム（４０２）
のヘッダ部である光波アダプテーションフレームヘッダ
（４０３）は図６に示すように、光波ネットワーク（１
７）内で使用される各パラメータである宛先光波ルータ
アドレス（４０７）、集約フローラベル（Ａｇｇｒｅｇ
ａｔｅｄＦｌｏｗＬａｂｅｌ：４０５）、網内ＱＯ
Ｓ識別子であるＣｌａｓｓ（４０４）、Ｐａｙｌｏａｄ
Ｌｅｎｇｔｈ（４０６）等が収容される。

【００５８】このようなユーザパケット（４０１）か
ら、光波アダプテーションフレームを構築する方法は、
光波エッジルータ（１２）、あるいは光波コアルータが
設置されるネットワーク形態に応じて、複数の光波アダ
プテーションフレーム構築モードが存在する。

【００５９】ここで、本発明の光波ルータでは光波アダ
プテーションフレームへのフレーム化モードとして、以
下のシングルフレームモード（ＳｉｎｇｌｅＦｒａｍ
ｅＭｏｄｅ）とスーパーフレームモード（Ｓｕｐｅｒ
ＦｒａｍｅＭｏｄｅ）の２種類を規定する。

【００６０】すなわち、ユーザパケットごとに光波アダ
プテーションフレームへのカプセル化を行うモードがシ
ングルフレームモードであり、同じ集約フローに属する
複数のユーザパケットを１つの光波アダプテーションフ
レームとして構築するモードが、スーパーフレームモー
ドである。

【００６１】本発明のフレーム化モードを図７にまとめ
る。

【００６２】図７は、本発明の実施の形態のフレーム化
モードの説明図である。

【００６３】図７および図１を参照して各光波アダプテ
ーションフレームモードとその適用形態に関して説明す
る。

【００６４】シングルフレームモードでは、ユーザパケ
ット単位に光波アダプテーションフレームへのカプセル
化を１対１に行う。ここでは、最小パケット（ＩＰパケ
ットの規定は最小６４Ｂｙｔｅｓ）に対しても４０Ｂｙ
ｔｅｓの光波アダプテーションフレームヘッダによるオ
ーバーヘッドが付与されることより、光波ネットワーク
（１７）側のリンク容量が十分に確保できる形態で使用
される。図１では、光波アクセス網（１５）をシングル
フレーム（ＳｉｎｇｌｅＦｒａｍｅ）転送網とした例
を示している。

【００６５】スーパーフレームモードでは、同じ集約フ
ローに属するユーザパケット（４０１）をとりまとめ、
一定長以上のビッグパケット単位に光波アダプテーショ
ンフレーム（４０２）へのカプセル化を行う。従って、
光波アダプテーションフレームヘッダのオーバーヘッド
処理は緩和される。そして、パケット長の長いフレーム
を扱う光波コアネットワーク（１４）に接続する形態で
使用される。

【００６６】次に、本発明で導入した光波ルータアドレ
ス、集約フローラベルを用いて、各光波エッジルータ
（１２）、光波コアルータ（１３）における本発明の光
波ネットワーク内ルーティング動作について説明する。

【００６７】図８，図９は、集約フローを導入した際の
パケット転送動作（振り分け手順）を示す説明図であ
る。

【００６８】図８は、ＡＦＬ（集約フローラベル）単位
のトラヒック分散手順を示す動作概念図であり、図９
は、振り分け比率を考慮したトラフィック分散手順の拡
張形態である。

【００６９】光波ネットワーク（１７）内では、前述し
た宛先光波ルータアドレスと集約フローラベルにより光
波アダプテーションフレームのルーティングを行う。

【００７０】光波ネットワーク（１７）内では、ある送
信元光波ルータから宛先光波ルータに至る経路（波長パ
ス）は複数存在し、各経路のトラヒック負荷状況とネッ
トワーク内のトラヒック設計から適合する一つの経路を
動的に選択する。

【００７１】図８における転送例では、同一宛先光波ル
ータＤに向かうパケットが光波ルータ：Ａに到着した場
合の振り分け手順を示したものである。

【００７２】図８に示すように、光波アダプテーション
フレームを受信した光波ルータＡからＤに向かう経路に
は、光波ルータＢを経由する経路と光波ルータＣを経由
する経路の２通りが存在する。

【００７３】この時、光波ルータＡでは、受信した光波
アダプテーションフレームヘッダ部の集約フローラベル
（ＡＦＬ）をＫｅｙに、自身がもつルーティングテーブ
ル（後述）を参照し、ＡＦＬ＝１の光波アダプテーショ
ンフレームは光波ルータＢへの経路を選択し、ＡＦＬ＝
２の光波アダプテーションフレームは光波ルータＣへの
経路を選択する。

【００７４】図９における転送例は、図８の転送例を一
部拡張したものであり、前記同様２種類の経路候補のう
ち、光波ルータＢを経由する経路には全体の２５％の比
率で振り分け、光波ルータＣを経由する経路には全体の
７５％の比率で振り分け転送を実施している。

【００７５】このように、同じ宛先光波ルータアドレス
Ｄに対して複数のＡＦＬ（集約フローラベル）を定義す
ることで、細かい比率単位のトラヒック分散も可能であ
る。

【００７６】なお、個々のＩＰフローは、光波ネットワ
ークの入り口エッジにおいて、フローの終了まで同一の
集約フローラベルが割り当てられる手段を有しているの
で、個々のＩＰフロー内でパケットの優先順位が崩れる
ことはない。

【００７７】次に、網内の転送効率を上げる為、同一の
集約フローに属する複数のフレームを１つの大きなフレ
ームに格納し転送するスーパーフレーム転送方式につい
て図を用いて説明する。

【００７８】スーパーフレームとは、一定長以上のフレ
ーム長で規定され、例えばイーサネット（登録商標）
（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））の最長パケットであ
る１．５Ｋｂｙｔｅを基準にロングパケット長を規定し
た場合について具体的に説明する。

【００７９】規定長（１．５ＫＢｙｔｅ）以上のロング
パケットは単一でスーパーフレームとして扱い、光波ネ
ットワーク（１７）内に転送する。一方、数１０ｂｙｔ
ｅ、数１００ｂｙｔｅのショートパケットは複数で一つ
のスーパーフレームに組み立てて転送する。

【００８０】図１０を参照して、光波アダプテーション
フレーム（スーパーフレーム）へのカプセル化過程に関
して説明する。

【００８１】図１０は、光波アダプテーションフレーム
（スーパーフレーム）へのカプセル化過程を示す動作概
念図である。

【００８２】同一の宛先光波ルータに向かい且つ同一Ａ
ＦＬが割り当てられたユーザパケットは、出力側の光波
ネットワークインタフェース回線カード（２０３）のス
ーパーフレーム構築部（ＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ構築
部：２２２）で、一定長以上のスーパーフレームに構築
される。

【００８３】図１０の例では、加入者インタフェース回
線カード（２０２）のインタフェース番号：＃１に到着
したＰＫＴ＿１、インタフェース番号：＃２に到着した
ＰＫＴ＿２、光波ＮＷＩＦ回線カード（２０３）のイン
タフェース番号：＃２に到着したＰＫＴ＿４は、いずれ
もＡＦＬ＝２を光波アダプテーションフレームヘッダと
して持つため、Ｎ×Ｎパケットスイッチ（２０５）を介
した出力先となる光波ネットワークインタフェース回線
カード（２０３）のインタフェース番号：＃１のスーパ
ーフレーム構築部（２２２）において、新たなＡＦＬ＝
２のスーパーフレームに再構築されていることを示して
いる。

【００８４】次に、本発明の実施の形態について、前述
した光波ネットワーク内の転送メカニズムを実現するた
めの装置構成に関して概要を説明する。

【００８５】図２は、本発明で適用する光波エッジルー
タの構成を示す要部ブロック図である。

【００８６】光波エッジルータ（１２）は、加入者網を
収容し、ゲートウェイとして機能する加入者インタフェ
ース回線カード（２０２）と、光波ネットワークの接続
点として機能する光波ネットワークインタフェース回線
カード（２０３）と、Ｎ×Ｎパケットスイッチ（２０
５）と、装置内サーバとして機能する監視制御部（２０
４）とを備えている。

【００８７】対して、光波コアルータ（１３）は、送受
信部とも光波ネットワークとの接続インタフェースを有
する光波ネットワークインタフェース回線カード（２０
３）と、Ｎ×Ｎパケットスイッチ（２０５）と、装置内
サーバとして機能する監視制御部（２０４）とを備えて
おり、加入者インタフェース回線カード（２０２）を持
たないという光波エッジルータ（１２）との構成の違い
がある。

【００８８】以下、光波エッジルータの加入者インタフ
ェース回線カード（２０２）の構成要素に関して説明す
る。

【００８９】加入者インタフェース回線カード（２０
２）は、加入者網（１６）からのユーザパケットの送受
信を行う加入者ネットワーク（Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＮＷ）
インタフェース（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＩＦ）部（２０
６）と、加入者ネットワークから受信したユーザパケッ
トを光波アダプテーションフレームの一つのモードであ
るシングルフレームにカプセル化するＳｉｎｇｌｅＦ
ｒａｍｅ構築処理部（２０７）と、各ユーザパケットに
対し、図６を用いて説明した光波アダプテーションフレ
ームヘッダ（４０３）に光波ネットワーク（１７）内の
転送処理で使用される解決対象エントリである宛先光波
ルータアドレス（４０７）、集約フローラベル（４０
５）、網内ＱＯＳ識別子（４０４），Ｐａｙｌｏａｄ
Ｌｅｎｇｔｈ（４０６）を各々格納するメモリ（２１
３）と、宛先光波ルータアドレス（４０７）、集約フロ
ーラベル（４０５）のペア情報毎に転送容量を監視する
ＴｒａｆｆｉｃＭｅｔｅｒ（２１１）と、パケットス
イッチとの送受信インタフェース機能を有するパケット
スイッチＩＦ部（２１２）を含んでいる。

【００９０】加入者インタフェース回線カード（２０
２）のＳｉｎｇｌｅＦｒａｍｅ構築処理部（２０７）
は、さらに、加入者網（１６）から受信したＯＳＩ参照
モデルのレイヤ３の宛先アドレス（例えばＩＰアドレ
ス）と、各宛先アドレスに対応する光波ルータアドレス
を解決する光波アドレス解決部（２０８：光波Ａｄｄｒ
解決部）、および、解決した光波ルータアドレス毎に割
り当てるＡＦＬを解決するＡＦＬ解決部（２１０）と、
割り当てたＡＦＬに対し、同一の集約フローに属する転
送情報を維持管理するためのＣａｃｈｅ索引部（２０
９）による構成である。

【００９１】また、ＴｒａｆｆｉｃＭｅｔｅｒ（２１
１）は、監視制御部（２０４）よりＡＦＬ毎に設定され
た転送可能容量を超えるような過剰なトラヒックの流入
を監視し、転送可能容量を超える場合は、読み出し部に
対してフィードバック制御を行う手段を有しており、該
当するＡＦＬをもつパケットを廃棄、または読出優先を
下げるポリシング制御を行う手段を有する。

【００９２】そして、パケットスイッチＩＦ部（２１
２）では、各パケットが属するＡＦＬに割り当てられた
網リソース量に依存して転送サービス頻度を決定するＷ
ＦＱ（ＷｅｉｇｈｔｅｄＦａｉｒＱｕｅｕｉｎｇ）
方式に基づくスケジューリング機能により、要求サービ
ス品質が提供されるべく、パケットスイッチ（２０５）
に対して転送制御を行う機能を有している。

【００９３】ＷＦＱ方式は、帯域割当てに応じてパケッ
トを転送するキューイング技術であり、例えば、Ｄ．
Ｄ．Ｃｌａｒｋ、他：”ＳｕｐｐｏｒｔｉｎｇＲｅ
ａｌ−ＴｉｍｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎａ
ｎＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＰａｃ
ｋｅｔＮｅｔｗｏｒｋ：Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒ
ｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｓｍ”、ＡＣＭＳＩＧＣ
ＯＭＭ'９２にて詳述されているので、詳解は省略す
る。

【００９４】次に、加入者インタフェース回線カード
（２０２）のパケット転送動作について図１１等を用い
て説明する。

【００９５】図１１は、加入者インタフェース回線カー
ド（２０２）のパケット転送処理を示す機能ブロック図
であり、図２で示す光波エッジルータの構成で特に加入
者インタフェース回線カード（２０２）を中心としたパ
ケット転送処理を担う要部について詳細な機能ブロック
を表したものである。

【００９６】以下、加入者インタフェース回線カード
（２０２）の詳細な構成、動作について説明する。

【００９７】まず、図２と図１１を用いて各処理ブロッ
クで必要となるパラメータとテーブル構成に関して説明
する。

【００９８】図１１において、メモリ（２１３）は、光
波ＡＲＰテーブル（９０１），ＡＦＬＣａｃｈｅ（９
０２），ＡＦＬテーブル（９０３）により構成される。

【００９９】光波ＡＲＰテーブル（９０１）は、光波ネ
ットワークへの入力エッジとなる加入者インタフェース
回線カード（２０２）で、宛先レイヤ３アドレスを検索
キーとして光波ネットワーク内で、唯一の光波ルータア
ドレスを解決するテーブルであり、具体的には、受信し
たＩｐｖ６パケットの宛先アドレスをキーに、検索対象
となるアドレスビット数、宛先エッジの光波ルータアド
レスが記憶されている。そして、ネットワークトポロジ
ー変更等の経路追加あるいは削除に応じて、監視制御処
理部（２０４）よりシステムバス経由でダウンロードさ
れ、適宜、最新の状態に更新されている。

【０１００】ＡＦＬテーブル（９０３）は、光波ルータ
アドレスをキーとして、対応する網内フロー識別情報で
あるＡＦＬと、スイッチング先ポート番号を記憶してい
る。

【０１０１】光波ネットワーク内のルーティングは、光
波ルータアドレスとＡＦＬによって行われるが、光波ネ
ットワーク内では一つの送信元光波ルータから宛先光波
ルータに到る経路は複数存在し、各経路のトラフィック
負荷状況とネットワーク内のトラフィック設計から適合
する一つの経路を選択する。光波ネットワークへの入力
エッジとなる加入者インタフェース回線カード（２０
２）、同一宛先（光波ルータ）に対しては、ＡＦＬ単位
に、動的なパケットストリームの振り分け（ｄｅｆｌｅ
ｃｔｉｏｎ）転送を行うために、新規フローに割り当て
るＡＦＬ、及び左記ＡＦＬに対応するスイッチング先ポ
ート番号、および該当するスイッチング先ポート番号に
振り分ける比率等を記述している。そして、前記解決し
た光波ルータアドレスを検索キーとして、ＡＦＬ、スイ
ッチング先ポート番号を取得する。

【０１０２】本テーブルの構築は、装置内に配備するト
ラフィック状況や、ネットワーク設計により設定割合い
を管理する波長パスサーバ部（図示せず）により集中管
理され、上記サーバ部より、各加入者インタフェース回
線カードにダウンロードされる。

【０１０３】そして、加入者インタフェース回線カード
は、新規フローとなる最初のパケットに対して、その都
度ＡＦＬテーブル（９０３）にアクセスし、解決したＡ
ＦＬを割り当てて送信する。

【０１０４】但し、同一の集約フローに属する後続のＩ
Ｐフローに関して、別の迂回ルートを使用して転送して
しまうと、宛先の光波エッジノードでのパケット到着順
序が崩れる可能性がある為、網内の転送経路及びＡＦＬ
を維持する必要があるため、光波ネットワークへの入力
エッジとなる加入者ネットワークインタフェース回線カ
ード（２０２）のメモリ（２１３）において、集約フロ
ーに対するＡＦＬｃａｃｈｅ（９０２）を備えてお
り、当該ＡＦＬｃａｃｈｅは、例えば連想メモリ（Ｃ
ＡＭ：ＣｏｎｔｅｎｔＡｄｄｒｅｓｓａｂｌｅＭｅ
ｍｏｒｙ）により構成する。

【０１０５】本ＡＦＬｃａｃｈｅテーブルの登録情報
（エントリ）として、光波ルータアドレス、ＩＰフロー
を識別する為の要素であるＦｌｏｗラベル情報を検索キ
ーとするアドレス情報として、そして、対応するデータ
として網内フロー識別の為のＡＦＬと、スイッチング先
ポート番号、および、エントリ削除までのタイマフラグ
が記憶されている。

【０１０６】そして、加入者ルータ（１１）から受信し
たＩＰｖ６パケットは、アドレス解決後の光波ルータア
ドレスとＩＰｖ６フローラベルの中の、一部フィールド
（例えば２０ｂｉｔ中の数ｂｉｔ）のペア情報を検索キ
ーにＡＦＬｃａｃｈｅ（９０２）のテーブルが索引さ
れ、合致するエントリが無ければ、次段のＡＦＬテーブ
ル（９０３）の検索を行い、当該検索処理で取得したＡ
ＦＬとスイッチング先ポート番号のペア情報を与え、本
ＣＡＭに登録する。

【０１０７】本ＡＦＬｃａｃｈｅテーブル（９０２）
は、キャッシュメモリの扱いであるため、テーブル内容
はエージングタイマ（ａｇｉｎｇｔｉｍｅｒ）により
一定時間保持した後、削除する。タイマ終了までに読み
出されれば、タイマはリフレッシュされ、更に一定時間
保持する。

【０１０８】図１２は、加入者インタフェース回線カー
ドにおける光波アダプテーションフレームへのカプセル
化過程を示すフローチャートである。

【０１０９】図１２に示すフローチャートは、以下の大
きく４つのフェーズに分類される。

【０１１０】＜メモリＷｒｉｔｅＰｈａｓｅ＞加入者
ＮＷＩＦ部（２０６）で受信したＩＰパケットを到着順
に光波アダプテーションフレーム構築用メモリ（９２
２）に蓄積を行うフェーズ。（ステップ１１２１，１１
２２）＜光波アドレス、ＡＦ＿ＩＮＦＯ解決フェーズ＞ヘッダ
抽出部（９１１）では、検索ｋｅｙとなるＩＰｖ６フロ
ーラベルと宛先ＩＰｖ６アドレスの各情報（ＩＰｖ６
Ｆｌｏｗラベル，ＤｅｓｔＩＰｖ６Ａｄｄｒ）を抽
出し、各テーブルのハードウェアによる検索処理によ
り、宛先光波ルータアドレス、ＡＦＬ、スイッチング先
ポート番号を取得するフェーズ。（ステップ１１０２〜
１１１０）＜ＳｉｎｇｌｅＦｒａｍｅ生成フェーズ＞光波アダプ
テーションフレームヘッダ構築部（９３１）で、光波ア
ダプテーションフレームヘッダとして使用するＩＰｖ６
ヘッダフォーマットに従い、アドレス解決時に取得した
宛先光波ルータアドレス、ＡＦＬ等を所定フィールドに
埋め込んだ光波アダプテーションフレームヘッダを生成
するフェーズ。（ステップ１１１１，１１１２）＜メモリＲｅａｄＰｈａｓｅ＞光波アダプテーション
フレームヘッダ構築が完了したパケットからメモリ（９
２２）より読み出し、ＭＵＸ部（９４１）において光波
アダプテーションフレーム化（ＩＰｖ６パケット＋ＯＨ
４０Ｂ）してパケットスイッチＩＦ部（２１２）へ出
力するフェーズ。（ステップ１１２４，１１２５）以上のような大きく４つの処理フェーズにより受信した
ＩＰパケットの光波アダプテーションフレーム化は行わ
れるが、ここでは特に上記の光波アドレス、ＡＦ＿ＩＮ
ＦＯ解決フェーズに該当する受信したＩＰパケットのヘ
ッダ情報から光波アダプテーションフレームの具体的な
集約フローラベル（ＡＦＬ）と、出力先スイッチングポ
ート番号を取得するＡＦ＿ＩＮＦＯ取得部の処理につい
て、受信したＩＰパケットがＩＰｖ６パケットである場
合の詳細な動作を、図１１をあわせて参照して説明す
る。

【０１１１】加入者ＮＷＩＦ部を介し、加入者からＩＰ
ｖ６パケット（４０１）を受信すると、ｖ６ヘッダ抽出
部（９１１）では、受信ＩＰｖ６パケットから、ＩＰｖ
６パケットヘッダを抽出し（ステップ１１０１）、ヘッ
ダ情報に含まれる宛先ＩＰアドレスをキーとして、光波
ＡＲＰテーブル（９０１）を検索する（ステップ１１０
２）。

【０１１２】そして、光波ＡＲＰテーブル（９０１）に
登録されている情報により宛先ＩＰアドレスから対応す
る宛先光波ルータアドレスを解決できたか判定し、光波
ルータアドレスが解決できなかった場合、そのパケット
は廃棄する（ステップ１１０３：Ｎｏ）。

【０１１３】すなわち、通常のキャリアの運用形態にお
いて、光波ネットワークを用いた通信サービス加入時
に、加入者ＩＰアドレスに対する光波ルータアドレスが
事前に設定されており、上記のような光波ルータアドレ
スが解決できない場合とは、正規加入のユーザーから受
信したパケットでないか、あるいは伝送時に生じたデー
タ誤りによるＩＰアドレス値不正と考えられる為、廃棄
を行う。このようなゲートウェイの機能を有するエッジ
ルータは正常なパケットについてのみ光波ネットワーク
に送出する為の処理を行う。

【０１１４】そして、宛先光波ルータアドレスを解決で
きたパケット（ステップ１１０３：Ｙｅｓ）について
は、更に、宛先光波ルータアドレスとＩＰｖ６パケット
のＦｌｏｗラベルのペア情報をキーにＡＦＣａｃｈｅ
（９０２）のエントリ情報の索引を行い（ステップ１１
０４）、ＡＦＬと出力先であるスイッチング先ポート番
号を解決する。

【０１１５】ここで、ＩＰｖ６のＦｌｏｗラベルと宛先
光波ルータアドレスが登録済みであるか判定を行い（ｖ
６＿Ｆｌｗ＿Ｌｂｉ，Ｄｅｓｔ＿Ｏｐｔ＿Ａｄｄｒが登
録済み？：ステップ１１０５）、これらに対応するター
ゲットエントリであるＡＦＬとスイッチング先ポート番
号が取得できた場合は（ステップ１１０５：Ｙｅｓ）、
ＡＦＣａｃｈｅのエージングタイマをリフレッシュし
（ステップ１１０９）、シングルフレームヘッダを生成
してＡＦ＿ＩＮＦＯ取得フェーズは完結する。

【０１１６】上記の処理は、先頭パケットにより既にキ
ャッシュにＡＦＬ情報が登録されて、後続して受信され
たＩＰパケットについての処理動作であり、後続パケッ
トは、キャッシュを参照することにより、ＡＦＬとスイ
ッチング先ポート番号を解決することができる。

【０１１７】一方、宛先光波ルータアドレスとＩＰｖ６
のＦｌｏｗラベルに対するＡＦＬとスイッチング先ポー
ト情報が取得できなかった場合（ステップ１１０５：Ｎ
ｏ）、次に、宛先光波ルータアドレスをキーにＡＦＬテ
ーブル（９０３）の検索を行い（ステップ１１０６）、
対応するＡＦＬ（集約フロー）値を取得する。

【０１１８】ＡＦＬテーブル（９０３）を用いて、ＡＦ
Ｌとスイッチング先ポート番号よりなるＡＦＬ情報が解
決できなかった場合（ステップ１１０７：Ｎｏ）、当該
パケットは廃棄する。

【０１１９】ＡＦＬテーブルを用いてＡＦＬ情報が解決
できない場合の具体例とは、伝送路障害や、ネットワー
ク内の過度の輻輳、あるいは、ＡＦＬテーブルの情報更
新が適切に行われていないなどの場合が挙げられる。こ
のような場合、当該宛先光波ルータアドレスに対する新
規フローについて、割当て可能なＡＦＬまたはスイッチ
ング先ポートがなく、受信したパケットを後段の光波ネ
ットワーク内に送信できない。

【０１２０】また、ＡＦＬテーブルを用いてＡＦＬとス
イッチング先ポート番号が取得できた場合は（ステップ
１１０７：Ｙｅｓ）、当該情報を、ＩＰｖ６ヘッダのＦ
ｌｏｗラベル，宛先光波ルータアドレスのペア情報に対
応付けて、ＡＦｃａｃｈｅ（９０３）に登録する（ス
テップ１１０８）。

【０１２１】その後、ＡＦＣａｃｈｅのエージングタ
イマをリフレッシュし（ステップ１１０９）、シングル
フレームヘッダ（ＳｉｎｇｌｅＦｒａｍｅＨｅａｄ
ｅｒ）を生成して（ステップ１１１１）、ＡＦ＿ＩＮＦ
Ｏ取得フェーズは完結する。

【０１２２】以上、述べたように、加入者インタフェー
ス回線カードでは、受信したＩＰパケットを光波アドレ
スとＡＦＬを持つ、光波アダプテーションフレームであ
るシングルフレームにカプセル化し、パケットスイッチ
部に送り出すことを主な機能とし、そのＡＦＬ情報の解
決の方法は、そのＩＰパケットが既に受信したことのあ
るフローに属していればＡＦＬＣａｓｈｅを参照し、
ＡＦＬＣａｓｈｅに登録されていない新規集約フロー
である場合には、ＡＦＬテーブルを参照し、ＡＦＬ情報
の解決を行う。

【０１２３】すなわち、ＡＦＬ情報を一度解決したこと
があり、エージングにより消去されていない既転送の集
約フローに対する光波アダプテーションフレームへのカ
プセル化は、ハードウェア的にキャッシュメモリを参照
するのみでよく、高速に転送処理を行うことができる。

【０１２４】次に、光波ネットワークインタフェース回
線カード（２０３）の構成要素に関して図２を参照して
説明する。

【０１２５】まず、パケットスイッチ（２０５）から光
波ＮＷＩＦ部（２２３）方向への転送処理ブロックに関
して順に説明する。

【０１２６】パケットスイッチ（２０５）との送受信イ
ンタフェース機能を有するパケットスイッチＩＦ部（２
１２）、加入者ＮＷＩＦ部（２０６）から受信したシン
グルフレームをスーパーフレームにカプセル化する、あ
るいは光波ネットワークインタフェース回線カード（２
０３）から受信したスーパーフレームを更にカプセル化
するためのスーパーフレーム構築部（２２２）、規定以
上のＩＰパケットが挿入されていなくても光波ネットワ
ーク側へ転送する制御を行うスケジューラ（２２４）、
ＴｒａｆｆｉｃＭｅｔｅｒ（２１１）、光波ネットワ
ーク（１７）とスーパーフレームの送受信を行う光波ネ
ットワーク（Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＮＷ）インタフェース
（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＩＦ）部（２２３）による構成
である。

【０１２７】ＴｒａｆｆｉｃＭｅｔｅｒ（２１１）、
パケットスイッチＩＦ部（２１２）は、加入者インタフ
ェース回線カード（２０２）のそれと同じ機能を持つ。

【０１２８】次に、光波ＮＷＩＦ部（２２３）からパケ
ットスイッチ（２０５）方向への転送処理ブロック構成
に関して説明する。

【０１２９】光波ネットワークインタフェース回線カー
ド（２０３）において、光波ネットワークとの送受信イ
ンタフェース機能を有する光波ＮＷＩＦ部（２２３）、
受信したスーパーフレームのフレームヘッダより、宛先
光波ルータアドレスを取得し、自装置のアドレスか否か
をチェックする光波アドレス取得部（２２６）、自装置
のアドレスと異なる場合に、宛先光波アドレスに対する
転送波長パスをメモリ（２２５）より読み出し、該当す
るスイッチポートへスーパーフレームを転送するスーパ
ーフレーム転送部（２２７）、宛先光波アドレスが自装
置のアドレスと一致する場合にスーパーフレームのペイ
ロード長を辿ることによりスーパーフレームを分解して
ユーザパケットを取り出し、更に該パケットヘッダの宛
先アドレス（ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＡｄｄｒｅｓ
ｓ）よりアドレス解決処理を行い、対応するスイッチポ
ートへユーザパケットを転送する手段を有するスーパー
フレーム分解部（２２８）による構成である。

【０１３０】次に、図１３を参照して、スーパーフレー
ム受信処理動作に関して説明する。図１３は、本発明の
実施の形態の光波ネットワーク側からの受信処理を示す
要部説明図である。

【０１３１】スーパーフレーム（７０１）を受信する
と、クラス取得部（１５０１）において、スーパーフレ
ームヘッダ内のクラスフィールドより網内サービスクラ
スを取得し、中継判定部（２２６）において、スーパー
フレームヘッダ内の宛先光波ルータアドレスを参照す
る。

【０１３２】ここで、宛先光波ルータアドレスが自分の
光波ルータアドレスと一致する場合は、スーパーフレー
ムをＩＰｖ６パケットに分解して、左記ＩＰｖ６パケッ
ト単位で処理を行う。宛先光波ルータアドレスが自分の
光波ルータアドレスと一致しない場合は、スーパーフレ
ームのまま転送処理を行う。

【０１３３】スーパーフレーム転送処理部（２２７）の
動作は、次の通りである。スーパーフレームアドレス解
決部（１５１１）において、スーパーフレームヘッダ内
の宛先光波ルータアドレス及びＡＦＬを参照し、送信す
べき光波ネットワークインタフェース番号（スイッチポ
ート）を決定し、データ出力部（１５０２）へ出力す
る。

【０１３４】また、フレーム長取得部（１５１２）にお
いて、スーパーフレームヘッダからフレーム長を取得
し、データ出力部へ出力する。

【０１３５】一方、スーパーフレーム分解処理（２２
８）の動作は、次の通りである。

【０１３６】ＰＫＴｐａｒｓｅｒ（１５２１）におい
て、ＩＰｖ６ヘッダ内のペイロード長を参照することに
よりスーパーフレームをユーザパケットに分割、復元す
る。上記復元処理は、ＩＰｖ６ヘッダ内のペイロード
長（ＰａｙｌｏａｄＬｅｎｇｔｈ）を参照し、ＩＰｖ
６パケットの境界を識別することにより実施する。そし
て、分解したパケットの正常性を確認するために、バー
ジョン（Ｖｅｒｓｉｏｎ）番号とＮｅｘｔＨｅａｄｅ
ｒの正当性をチェックする。ペイロード長の誤りなどに
より、途中でパケット境界が識別できなくなった場合、
以降のパケットは廃棄する。

【０１３７】復元されたＩＰｖ６パケットは、アドレス
解決部（１５１１）において、ＩＰｖ６ヘッダ内の宛先
ＩＰアドレスより、送信する加入者インタフェースへの
スイッチング先ポート番号を決定し、データ出力部（１
５０２）へ出力する。ＰＫＴ長取得部（１５２３）にお
いて、ＩＰｖ６ヘッダ内のパケット長フィールドよりパ
ケット長を取得し、データ出力部（１５０２）へ出力す
る。

【０１３８】データ出力部（１５０２）では、共通処理
部（１５０３）より入力された、パケットデータと網内
ＱＯＳクラス、およびＩＰｖ６パケット処理、もしく
は、スーパーフレーム処理より入力されたスイッチポー
ト、データ長より、パケットスイッチＩＦ部（２２１）
に対して、ｄａｔａ、ｌｅｎｇｔｈ、ＱＯＳＣｌａｓ
ｓ、ＳＷｐｏｒｔを出力する。以上、本発明の第一の
実施の形態で説明した、このようなスーパーフレームを
導入する利点に関して、以下に示す。

【０１３９】第一の利点は、集約フローが光波アダプテ
ーションフレームの形で集約されているので、光波ネッ
トワークのトラヒック転送機能とフレーム処理が整合す
ることである。

【０１４０】第二の利点は、一定以上の長さを持つ大き
なパケットであるので１０Ｇビット／秒のＳＯＮＥＴ伝
送方式であるＯＣ１９２や４０Ｇビット／秒のＯＣ７６
８の高速インタフェースであってもルーティング処理が
可能になり、大容量スイッチの構築が可能になることで
ある。

【０１４１】第三の利点は、光波アダプテーションフレ
ーム化によるオーバーヘッド（ヘッダ長）が無視できる
等である。なお、スーパーフレーム導入の目的は、高速
リンク終端における処理コストの削減、光波コア網（１
４）における大容量スイッチの実現等にある。従って、
すべての光波エッジルータ（１２）がスーパーフレーム
機能を有する必要はないしかし、スーパーフレーム構築
には以下のような課題がある。第一の課題は、スーパー
フレーム内のペイロード使用率の問題である。第二の課
題は、スーパーフレーム組立にともない遅延が発生する
点である。

【０１４２】第一の課題に関しては、スーパーフレーム
内に含まれる複数のＩＰパケットの長さの総和とスーパ
ーフレーム長の割合によっては、リンク使用率低下を引
き起こす可能性がある点であり、例えば数１０ｂｙｔｅ
の単一ＩＰパケット単位に数Ｋｂｙｔｅのスーパーフレ
ームを構築すると、スーパーフレームが転送される光波
ネットワーク内のリンク使用率が非常に悪くなり、有効
にネットワーク帯域を利用できない。従って、スーパー
フレーム内のペイロードに占めるＩＰパケット長の総和
が一定以上になって初めてスーパーフレームは光波ルー
タから光波ネットワークに転送されなければならない。

【０１４３】一方、第二の課題に関しては、ある集約フ
ローへのトラヒックが非常に低い場合が問題になる。光
波ルータでは、左記集約フローに対するスーパーフレー
ムが構築中であるが、最初のＩＰパケットがスーパーフ
レーム挿入された後、後続するトラヒックが少ないと、
スーパーフレームが構築されて光波ネットワーク内に転
送されるまで非常に長い時間かかる場合が予想される。

【０１４４】上記二点の課題を解決する為に、スーパー
フレームの拡張した実施形態としてシェア・ライド（Ｓ
ｈａｒｅＲｉｄｅ：乗合）の概念を導入した第２の実
施の形態について説明する。

【０１４５】シェア・ライドとは、スーパーフレームの
ペイロードの利用率を一定以上にする仕組みであり、本
発明では、上記の方式をシェア・ライド方式と呼んでい
る。

【０１４６】シェア・ライドとは、一般に北米の空港タ
ーミナルにおいて乗客を共通目的のターミナルまで運搬
するために使用される乗り合わせ用のバスである。

【０１４７】スーパーフレームは集約フローに対応して
定義されるフレームであり、集約フローを共有する、ペ
イロード利用率の低いスーパーフレーム同志の情報を乗
り合わせて１つのスーパーフレームとして転送すること
により、できるだけ多くの異なるＩＰパケットを収容
（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）し、スーパーフレーム
の利用率を上げるものである。

【０１４８】図を参照して、上記シェア・ライド方式の
一実施例に関して説明する。

【０１４９】図１４は、光波ルータ内でシェア・ライド
を適用した場合の転送メカニズムを示した説明図であ
る。

【０１５０】図１５は、経由する光波ルータ間でシェア
・ライドを適用した場合の転送動作を示した説明図であ
る。

【０１５１】図１４に示すように、光波ルータにおい
て、同一宛先光波ルータ、同一ＡＦＬを持つフレームに
対し、光波ネットワークへの出力インタフェース部のス
ーパーフレーム構築部（図２の２２２）で、一定長以上
のスーパーフレームにカプセル化することによりリンク
使用率の向上を図っている。

【０１５２】すなわち、宛先ＡのＡＦＬ値＝１を持つパ
ケット収容効率の低いスーパーフレーム群と、宛先Ｂの
ＡＦＬ値＝２を持つスーパーフレーム群が到着した場
合、受信した光波ルータでは、各々ＡＦＬ＝１、宛先Ａ
を持つスーパーフレームと、ＡＦＬ＝２、宛先Ｂを持つ
スーパーフレームに再構築して後段の光波ネットワーク
に送信を行う。

【０１５３】図１５においては、光波ネットワークの転
送経路に位置する光波ルータ上でパケット収容効率の低
い複数のスーパーフレームをマージして新たなスーパー
フレームに再構築して転送している動作例を示してお
り、本発明は、集約フロー単位に複数のＩＰパケットが
スーパーフレームを転送コンテナとして共有できる手段
を有している。

【０１５４】さらに、本発明の実施の形態では、スーパ
ーフレーム組立にともない遅延が発生する課題を解決す
るため、タイマによる遅延保証機能を導入する。

【０１５５】たとえば、ある集約フローへのトラヒック
が非常に低いケースにおいて、前述のシェア・ライドを
導入した場合、既にスーパーフレームに挿入されたＩＰ
パケットが転送経路上の光波ルータで長時間待たされる
場合が存在する。

【０１５６】これを防ぐために光波ルータのスーパーフ
レーム構築メモリに滞在する時間のタイムオーバーを規
定し、一定時間以上滞在しているスーパーフレームに関
しては、たとえ規定以上のＩＰパケットが挿入されてい
なくても光波ネットワーク上に転送する手段を設けてい
る。

【０１５７】次に、図１６を参照して、上記シェア・ラ
イド機能を主に実現する光波コアルータの光波ネットワ
ークインタフェース回線カード（２０３）の動作詳細に
関して説明する。

【０１５８】既に述べたように、光波コアルータ（１
３）は、送受信部とも光波ネットワークとの接続インタ
フェースを有する光波ネットワークインタフェース回線
カードと、Ｎ×Ｎパケットスイッチ（２０５）と、装置
内サーバとして機能する監視制御部（２０４）とを備え
ており、光波エッジルータ（１２）とは、加入者インタ
フェース回線カード（２０２）を持たないという構成の
違いがある。図１６は、光波ネットワークインタフェー
ス回線カードのスーパーフレーム構築部（２２２）の要
部説明図である。

【０１５９】光波ネットワークインタフェース回線カー
ドでは、オーバーヘッド処理を少なくし、光波コア網内
を高速転送を行う為に、同一集約フローに属し、パケッ
ト長が一定長以下のパケットについては、処理の高速化
を行う為に、フレーム長の大きなスーパーフレームのペ
イロード部に、複数載せて光波網内に転送するものであ
る。スーパーフレーム構築部（２２２）は、スーパーフ
レーム構築用メモリ（１２０１）、入力ブロック決定処
理部（１２０５）、出力ブロック決定処理部（１２０
６）、スーパーフレーム管理用メモリ（１２０４）、ヘ
ッダ作成部（１２０２）、タイマ監視部（１２０３）に
よる構成である。

【０１６０】そして、加入者網（１６）側からのＩＰｖ
６パケット、あるいは光波ネットワーク側（１７）から
のスーパーフレームがパケットスイッチ（２０５）経由
で入力されると、入力ブロック決定処理部（１２０５）
では、宛先光波ルータアドレス、ＡＦＬを抽出し、スー
パーフレーム構築用メモリ（１２０１）にＡＦＬ毎に蓄
積する。

【０１６１】蓄積されたパケットデータ量がスーパーフ
レームの規定長（１．５ＫＢｙｔｅｓ）を越えると、入
力ブロック決定処理部（１２０５）から、ヘッダ作成部
（１２０２）に通知し、スーパーフレーム用のヘッダを
作成し、スーパーフレーム管理用メモリ（１２０４）の
出力ブロックリスト（１３０２）に追加する。また、元
々、ペイロード長が規定長（１．５ＫＢｙｔｅｓ）を越
えるスーパーフレームを受信した場合は、直接出力ブロ
ックリスト（１３０２）に追加する。

【０１６２】タイマ監視部（１２０３）は、蓄積中のス
ーパーフレームに対してタイムアウト監視を行い、タイ
ムアウトの発生したスーパーフレームはペイロード長が
規定長（１．５Ｋｂｙｔｅｓ）以下であっても出力ブロ
ックリスト（１３０２）に追加する。

【０１６３】出力ブロック決定処理部（１２０６）は、
スーパーフレーム管理用メモリ（１２０４）より読み出
した出力ブロックリスト（１３０２）に基づいて、スー
パーフレーム構築用メモリ（１２０１）から順にスーパ
ーフレームを読み出し処理を行う。

【０１６４】次にスーパーフレーム構築メモリ構成につ
いて図を用いて説明する。図１７は、スーパーフレーム
を構築するために使用される各メモリフォーマットを示
す構成説明図であり、これを参照してスーパーフレーム
構築メモリ構成に関して説明する。

【０１６５】スーパーフレーム構築メモリ構成は、受信
データを格納するスーパーフレーム構築用メモリ（１２
０１）とパケットデータの入出力を制御するためのスー
パーフレーム管理用メモリ（１２０４）の二種類のメモ
リ構成である。

【０１６６】スーパーフレーム構築用メモリ（１２０
１）は、｛（規定長：１５００×２）＋オーバーヘッド
分（４０Ｂ）｝Ｂｙｔｅを１ブロックとするｎ個のブロ
ックより構成され、各ブロックに１つのスーパーフレー
ムが格納される。

【０１６７】スーパーフレーム管理用メモリ（１２０
４）は、ＡＦ管理領域（１３０１）と、出力するブロッ
クのリストである出力ブロックリスト（１３０２）と、
データの格納されていないブロックのリストであるフリ
ーブロックリスト（ＦｒｅｅＢｌｏｃｋＬｉｓｔ：１
３０３）による構成である。

【０１６８】ＡＦ管理領域（１３０１）は、パケットデ
ータを蓄積する際の情報をＡＦ番号毎に管理し、データ
を格納するブロック（ｂｌｏｃｋ）、現在格納されてい
るデータの量（ｌｅｎｇｔｈ）、タイムアウトしてデー
タが出力ブロックリスト（１３０２）に追加される迄の
時間（ｔｉｍｅｏｕｔ）を各構成要素として持つ。

【０１６９】ここで、ＡＦ＃１等のＡＦ番号は、例えば
メモリのアドレスを意味し、装置内でローカルに各集約
フローを管理する為の管理番号であり、宛先光波ルータ
とＡＦＬより規定されるフローを装置内で一意に識別す
るための識別子である。また、入力ブロック決定処理部
（１２０５）では、構築済みのスーパーフレームを出力
ブロックリスト（１３０２）の末尾に追加し、順に出力
処理を行う。

【０１７０】タイマ監視部（１２０３）では、一定周期
でＡＦ管理領域（１３０１）内のタイムアウト（ｔｉｍ
ｅｏｕｔ）値をデクリメントする。そして、デクリメ
ントした際に、タイムアウト値が０となったＡＦ番号の
項目は、タイムアウト時間を超過したものと判断し、蓄
積途中のデータをスーパーフレーム化して転送する。

【０１７１】その際の処理手順は、ヘッダ作成部（１２
０２）にスーパーフレーム作成を通知する手順、出力ブ
ロックリスト（１３０２）に該当するブロックを追加す
る手順、ＡＦ管理領域（１３０１）の該当部分を初期化
する手順、出力ブロック決定処理部（１２０６）は、ス
ーパーフレーム管理用メモリ内の出力ブロックリスト
（１３０２）より指定されるブロックの順にスーパーフ
レームを転送する手順より構成され、転送の完了したブ
ロックは、フリーブロックリスト（１３０３）の最後尾
に追加する。

【０１７２】次に、図１８を参照して、光波ネットワー
クインタフェース回線カードにおける光波アダプテーシ
ョンフレーム（スーパーフレーム）へのカプセル化処理
フローを説明する。

【０１７３】図１８は、スーパーフレームへのカプセル
化過程を示すフローチャートである。入力ブロック処理
では、受信するデータの種別により大きく２つに分岐す
る。

【０１７４】スーパーフレーム受信と判定され（ステッ
プ１４０１：スーパーフレーム受信）、ペイロード（Ｐ
ａｙｌｏａｄ）長が、規定長（１５００ｂｙｔｅ）以上
のスーパーフレームの到着と判定された場合（ステップ
１４０２：１５００ｂｙｔｅ以上）は、スーパーフレー
ムの再構築を行わず、そのまま光波ネットワークに転送
する。

【０１７５】以下、受信した規定長以上のスーパーフレ
ームに対する処理手順は次の通りである。・フリーブロ
ックリストより空いているブロックを取得し、該当する
ブロックにスーパーフレームを転送する。（ステップ１
４０７）・該当するブロックを出力ブロックリストの末
尾に追加する。（ステップ１４１４）一方、ステップ１
４０１において、受信データがＩＰｖ６パケットと判定
されるか、またはステップ１４０２において、ペイロー
ド長が１５００ｂｙｔｅ未満のスーパーフレームの到着
と判定された場合は、規定長（１５００ｂｙｔｅ）以上
になるまで蓄積を行い、スーパーフレームヘッダを付加
した後、光波ネットワーク網に転送する。

【０１７６】以下、受信した規定長未満のスーパーフレ
ームに対する処理手順は次の通りである。・シングルフレームの宛先光波ルータアドレスとＡＦＬ
情報、もしくはスーパーフレームのヘッダより宛先光波
ルータアドレス、ＡＦＬ情報を読み取り（ステップ１４
０３）、対応するＡＦ番号を取得する（ステップ１４０
４）。・ＡＦ番号に対応する情報ブロックを、ＡＦ管理テーブ
ル（１３０１）より読み出す（ステップ１４０５）。・空きブロックが設定されていない場合（ステップ１４
０６：Ｎｏ）、ＦｒｅｅＢｌｏｃｋＬｉｓｔより空い
ているブロックを取得し（ステップ１４０７）、ＡＦ管
理テーブル（１３０１）にタイムアウト値の初期値と共
に設定する（ステップ１４０８）。・現在ブロックに蓄えているデータ量と受信したデータ
のデータ長より、スーパーフレームのペイロード長を計
算する（ステップ１４０９）。・ペイロード長が１５００ｂｙｔｅｓ未満の時は（ステ
ップ１４１０：Ｎｏ）、ＡＦ管理テーブル（１３０１）
のペイロード長を更新し（ステップ１４１２）、処理を
終了する。・ペイロード長が１５００ｂｙｔｅｓを越える時は（ス
テップ１４１０：Ｙｅｓ）、ヘッダ作成部にスーパーフ
レームヘッダの作成を通知し（ステップ１４１１）、Ａ
Ｆ管理テーブル（１３０１）の該当するＡＦ番号の項目
を初期化し（ステップ１４１３）、ＯｕｔｐｕｔＢｌ
ｏｃｋＬｉｓｔの末尾に該当するブロックを追加する
（ステップ１４１４）。

【０１７７】以上説明したように本発明の第２の実施の
形態では、スーパーフレーム＆シェア・ライドスキーム
を導入し、光波ネットワーク内でパケットレベルの統計
多重効果が得られる。さらに、スーパーフレーム組立に
ともない遅延が発生する課題を解決するため、タイマに
よる遅延保証機能を導入し、ある集約フローへのトラヒ
ックが非常に低いケースにおいて、前述のシェア・ライ
ドを導入した場合、既にスーパーフレームに挿入された
ＩＰパケットが転送経路上の光波ルータで長時間待たさ
れる場合を防ぐために光波ルータのスーパーフレーム構
築メモリに滞在する時間のタイムオーバーを規定し、一
定時間以上滞在しているスーパーフレームに関しては、
たとえ規定以上のＩＰパケットが挿入されていなくても
光波ネットワーク上に転送する手段を設けている為、一
定以上の遅延の発生を防ぐことができる。

【０１７８】

【発明の効果】本発明による効果は、光波ネットワーク
内ではパケットレベルの統計多重効果が得られる点にあ
る。その理由は、本発明の一実施例である“光波アダプ
テーションレイヤ”を定義し、“スーパーフレーム＆
シェア・ライドスキーム”を導入し、加入者からの個
々のＩＰフローを集約化（Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）し
たことによる。"スーパーフレーム＆シェア・ライ
ドスキーム"を導入する利点は、以下の通りである。

【０１７９】第一の利点は、集約フローが光波フレーム
の形で集約されているので、光波ネットワークのトラヒ
ック転送機能とフレーム処理が整合することである。

【０１８０】第二の利点は、一定以上の長さを持つＢｉ
ｇＰａｃｋｅｔであるのでＯＣ１９２やＯＣ７６８の
高速インタフェースであってもルーティング処理が可能
になることである。ＩＰパケットをそのまま取り扱う方
式と比較した場合、スケジューリング判定時間は、一挙
にスーパーフレーム長／６４ｂｙｔｅと高速になり、大
容量スイッチの構築が実現できる。

【０１８１】第三の利点は、光波アダプテーションフレ
ーム化によるオーバーヘッド（ヘッダ長）が無視できる
等である。

【０１８２】なお、スーパーフレーム導入の目的は高速
リンク終端における処理コストの削減、光波コア網（１
４）における大容量スイッチの実現等にある。従って、
光波ネットワーク内のすべての光波エッジルータ（１
２）がスーパーフレーム構築機能を有する必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する光波ネットワークの構成を示
す説明図である。

【図２】本発明の実施の形態の光波エッジルータの構成
を示す要部ブロック図である。

【図３】本発明の集約フロー導入した際の転送モデルを
示す動作概念図である。

【図４】本発明の集約フローを導入した場合のフロー管
理テーブルの構成例である。

【図５】本発明の実施の形態の光波アダプテーションフ
レームへの収容手順を示す動作概念図である。

【図６】本発明の実施の形態の光波アダプテーションフ
レーム構成を示す説明図である。

【図７】本発明の実施の形態のフレーム化モードの説明
図である。集約フローラベルによるＩＰフローの振り分
け手順を示す動作概念図である。

【図８】ＡＦＬ（集約フローラベル）単位のトラヒック
分散手順を示す動作概念図である。

【図９】ＡＦＬ（集約フローラベル）単位のトラヒック
分散手順を示す動作概念図である。（拡張形態）

【図１０】光波アダプテーションフレーム（スーパーフ
レーム）へのカプセル化過程を示す動作概念図である。

【図１１】本発明の実施の形態の加入者インタフェース
回線カードのパケット転送処理を示す機能ブロック図で
ある。

【図１２】本発明の実施の形態の加入者インタフェース
回線カードにおける光波アダプテーションフレームへの
カプセル化過程を示すフローチャートである。

【図１３】本発明の実施の形態の光波ネットワーク側か
らの受信処理を示す要部説明図である。

【図１４】本発明の第２の実施の形態の光波ルータ内で
シェア・ライドを適用した場合の転送メカニズムを示し
た説明図である。

【図１５】本発明の第２の実施の形態の経由する光波ル
ータ間でシェア・ライドを適用した場合の転送動作を示
した説明図である。

【図１６】本発明の第２の実施の形態の光波ネットワー
クインタフェース回線カードのスーパーフレーム構築部
の要部説明図である。

【図１７】本発明の第２の実施の形態の光波アダプテー
ションフレーム構築メモリと管理部の構成を示す要部説
明図である。

【図１８】本発明の第２の実施の形態の光波ネットワー
クインタフェースカードにおけるスーパーフレームへの
カプセル化過程を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１１加入者ルータ１２光波エッジルータ１３光波コァルータ１４光波コア網（スーパーフレーム転送網）１５光波アクセス網（シングルフレーム転送網）１６加入者網（ＩＰパケット転送網）１７光波アダプテーションフレーム転送網１８波長パス２０２加入者インタフェース回線カード２０３光波ネットワークインタフェース回線カード２０４監視制御処理部２０５Ｎ×Ｎパケットスイッチ２０６加入者ＮＷＩＦ部２０７ＳｉｎｇｌｅＦｒａｍｅ構築処理部２０８宛先光波ルータアドレス解決部（光波Ａｄｄ
ｒ解決部）２０９ＡＦＬｃａｓｈｅ索引部２１０ＡＦＬ解決処理部２１１ＴｒａｆｆｉｃＭｅｔｅｒ２１２パケットスイッチＩＦ部２１３メモリ２２２スーパーフレーム（ＳｕｐｅｒＦｒａｍ
ｅ）構築部２２３光波ＮＷＩＦ部２２４スケジューラ２２５メモリ２２６光波ルータアドレス取得部（光波Ａｄｄｒ取
得部）２２７スーパーフレーム（ＳｕｐｅｒＦｒａｍ
ｅ）転送部２２８スーパーフレーム（ＳｕｐｅｒＦｒａｍ
ｅ）分解部４０１ユーザパケット（ＩＰパケット）４０２光波アダプテーション（ＡＤＰ）フレーム、
ＳｉｎｇｌｅＦｒａｍｅ４０３光波アダプテーション（ＡＤＰ）フレームヘ
ッダ４０４クラス（Ｃｌａｓｓ）４０５集約フローラベル（Ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ
ＦｌｏｗＬａｂｅｌ：ＡＦＬ）４０６ペイロード長（ＰａｙｌｏａｄＬｅｎｇｔ
ｈ）４０７宛先光波ルータアドレス７０１スーパーフレーム（ＳｕｐｅｒＦｒａｍ
ｅ）９０１光波ＡＲＰテーブル９０２ＡＦＬｃａｓｈｅ９０３ＡＦＬテーブル９１２Ｄｓｔｖ６ＤＥＴ９１３ｖ６ＦｌｏｗＤＥＴ９１４ＣｌａｓｓＤＥＴ９１５ＬｅｎｇｔｈＤＥＴ９２２光波ＡＤＰフレーム構築用メモリ９２３光波ＡＤＰフレーム管理部９２４ＲＤＣＴＲＬ９３１光波ＡＤＰフレームヘッダ構築部９４１ＭＵＸ部１２０１ＳＵＰＥＲＦＲＡＭＥ構築用メモリ１２０２ヘッダ作成部１２０３タイマ監視部１２０４ＳＵＰＥＲＦＲＡＭＥ管理用メモリ１２０５入力ブロック決定処理部１２０６出力ブロック決定処理部１３０１ＡＦ管理領域（ＡＦ管理テーブル：ＡＦ
ｃｏｎｔｒｏｌｔａｂｌｅ）１３０２出力リスト（ｏｕｔｐｕｔｂｌｏｃｋ
ｌｉｓｔ）１３０３ｆｒｅｅｂｌｏｃｋｌｉｓｔ１５０１クラス取得部１５０２データ出力部１５０３共通処理部１５１１スーパーフレームアドレス解決部１５１２フレーム長取得部１５１３ＡＦＲｏｕｔｉｎｇＴａｂｌｅ１５２１ＰＫＴｐａｒｓｅｒ１５２２ＩＰｖ６アドレス解決部１５２３ＰＫＴ長取得部１５２４Ｖ６ＲｏｕｔｉｎｇＴａｂｌｅ

フロントページの続き (56)参考文献西原基夫他，Ｂ−７−84 光波ルータによる次世代ネットワークの提案，1999 年電子情報通信学会総合全国大会，日本，193 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/00 H04J 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】既存加入者網を収容し、当該既存網のプ
ロトコルに対するレイヤ１〜３プロトコルの終端を行う
光波アクセス網と、当該光波アクセス網と接続して、レ
イヤ１およびレイヤ２プロトコルの終端を行う光波コア
網より形成される光波ネットワークにおけるデータ通信
方式であって、前記光波アクセス網は、終端したレイヤ３のユーザーパ
ケットを、物理レイヤに波長多重化（ＷＤＭ）技術を用
いた同期デジタル・ハイアラーキ（ＳＤＨ）に適合して
転送する為のレイヤ２の光波アダプテーションレイヤに
変換し、前記光波アクセス網は、既存加入者網からのユーザーパ
ケットを変換し、前記光波コア網へ転送を行う光波エッ
ジルータを含み、前記光波コア網は、中継転送処理を行う光波コアルータ
を含み、前記光波エッジルータおよび光波コアルータは、前記光波エッジルータおよび光波コアルータ各々に対
し、光波ネットワーク転送用に定めたアドレスである光
波ルータアドレスとユーザーパケットに規定されている
ＱＯＳ情報をもとに、ユーザーパケットを集約して網内
のルーティング処理を行い、前記光波エッジルータは、加入者から受信したユーザーパケットのデータ長が、一
定長以上の場合、そのまま１パケットを１光波アダプテ
ーションフレームとしてカプセル化するシングルフレー
ムとして構築して後段に転送し、前記ユーザーパケット
のデータ長が一定長未満の場合、同一の集約フローに属
する複数のユーザーパケットをデータ領域に束ねてカプ
セル化を行い、データ長の長いスーパーフレームとして
後段に転送するスーパーフレーム構築処理部を有し、前記スーパーフレーム構築処理部は、入力された光波アダプテーションフレームの宛先光波ル
ータアドレスとＡＦＬを抽出し、ＡＦＬ毎にスーパーフ
レーム構築用メモリに蓄積する手段と、前記スーパーフレーム構築用メモリに蓄積されたデータ
が、予め定めたスーパーフレームの規定長を超えた場
合、当該データを１つのスーパーフレームに収容し、ヘ
ッダを付与し後段に出力する手段と、蓄積中のＡＦＬ毎のパケットデータに対して、タイムア
ウト監視を行い、タイムアウトの発生したスーパーフレ
ームは、ペイロード長が規定長以下であっても、後段に
出力を行う手段を有することを特徴とする光波ネットワ
ークデータ通信方式。
【請求項２】前記スーパーフレーム構築処理部は、前
記スーパーフレーム構築用メモリと、フレームの入出力
を制御する為のスーパーフレーム管理用メモリとを有
し、当該スーパーフレーム管理用メモリは、宛先光波ルータアドレスとＡＦＬから一意に識別される
ＡＦ番号毎に、データを格納する情報ブロック番号と格
納データ量、およびタイムアウト値を記憶するＡＦ管理
テーブルと、構築済みのスーパーフレームの出力処理を行うブロック
を出力順に記憶する出力ブロックリストと、データの格納されていないブロックのリストを記憶する
フリーブロックリストを有する構成であって、前記スーパーフレーム構築処理部は、受信したフレームに対するＡＦ番号の情報ブロックを、
ＡＦ管理テーブルより読み出して、受信フレームとデー
タ長を加算し、当該加算後のデータ長が規定長未満の場
合、ＡＦ管理テーブルのデータ長を更新して記憶し、加算データ長が、規定長を超える場合、当該情報ブロッ
クに対するスーパーフレームヘッダ情報を作成し、出力
ブロックリストに追加すると共に、該当するＡＦ番号の
項目の初期化を行い、出力処理の完了したブロックは、前記フリーブロックリ
ストに追加することを特徴とする請求項１に記載の光波
ネットワークデータ通信方式。
【請求項３】既存加入者網を収容し、当該既存網のプ
ロトコルに対するレイヤ１〜３プロトコルの終端を行う
光波アクセス網と、当該光波アクセス網と接続して、レ
イヤ１およびレイヤ２プロトコルの終端を行う光波コア
網より形成される光波ネットワークにおけるデータ通信
方式であって、前記光波アクセス網は、終端したレイヤ３のユーザーパ
ケットを、物理レイヤに波長多重化（ＷＤＭ）技術を用
いた同期デジタル・ハイアラーキ（ＳＤＨ）に適合して
転送する為のレイヤ２の光波アダプテーションレイヤに
変換し、前記光波アクセス網は、既存加入者網からのユーザーパ
ケットを変換し、前記光波コア網へ転送を行う光波エッ
ジルータを含み、前記光波コア網は、中継転送処理を行う光波コアルータ
を含み、前記光波エッジルータおよび光波コアルータは、前記光波エッジルータおよび光波コアルータ各々に対
し、光波ネットワーク転送用に定めたアドレスである光
波ルータアドレスとユーザーパケットに規定されている
ＱＯＳ情報をもとに、ユーザーパケットを集約して網内
のルーティング処理を行い、前記光波コアルータは、パケット収容効率の低い集約フ
ロー情報を有するフレームを複数受信した場合、当該複
数のフレーム情報をマージして、新たなスーパーフレー
ムに再構築し転送することを特徴とする光波ネットワー
クデータ通信方式。
【請求項４】前記光波コアルータは、光波ネットワー
クへの接続点として機能する光波ネットワークインタフ
ェースカードを有し、当該光波ネットワーク回線カード
において、光波ネットワークから受信したスーパーフレームのデー
タ長が一定長以上の場合、そのまま後段に転送し、前記
受信したスーパーフレームのデータ長が一定長未満の場
合、同一の集約フローに属する複数のスーパーフレーム
のデータをマージして、新たなスーパーフレームの構築
を行って後段に転送するスーパーフレーム構築処理部を
有することを特徴とする請求項３に記載の光波ネットワ
ークデータ通信方式。
【請求項５】前記光波コアルータは、受信したフレー
ムのうち、同一宛先光波ルータアドレスとＡＦＬを持つ
フレーム抽出し、ＡＦＬ毎にスーパーフレーム構築用メ
モリに蓄積していく手段と、前記蓄積されたパケットデータ量が、スーパーフレーム
の規定長を超えた場合、当該パケットデータをすべて同一のフレームに収容する
スーパーフレームにヘッダを付与し後段に出力する手段
と、蓄積中のＡＦＬ毎のパケットデータに対して、タイムア
ウト監視を行い、タイムアウトの発生したスーパーフレ
ームは、ペイロード長が規定長以下であっても、後段に
出力を行う手段を有することを特徴とする請求項４に記
載の光波ネットワークデータ通信方式。
【請求項６】既存加入者網を収容し、当該既存網のプ
ロトコルに対するレイヤ１〜３プロトコルの終端を行う
光波アクセス網と、当該光波アクセス網と接続して、レ
イヤ１およびレイヤ２プロトコルの終端を行う光波コア
網より形成される光波ネットワークにおけるデータ通信
方式であって、前記光波アクセス網は、終端したレイヤ３のユーザーパ
ケットを、物理レイヤに波長多重化（ＷＤＭ）技術を用
いた同期デジタル・ハイアラーキ（ＳＤＨ）に適合して
転送する為のレイヤ２の光波アダプテーションレイヤに
変換し、前記光波アクセス網は、既存加入者網からのユーザーパ
ケットを変換し、前記光波コア網へ転送を行う光波エッ
ジルータを含み、前記光波コア網は、中継転送処理を行う光波コアルータ
を含み、前記光波エッジルータおよび光波コアルータは、前記光波エッジルータおよび光波コアルータ各々に対
し、光波ネットワーク転送用に定めたアドレスである光
波ルータアドレスとユーザーパケットに規定されている
ＱＯＳ情報をもとに、ユーザーパケットを集約して網内
のルーティング処理を行い、前記光波エッジルータは、加入者から受信したユーザーパケットの宛先アドレスと
ＱＯＳ情報から、光波ネットワーク内の宛先エッジルー
タのアドレスを表す宛先光波ルータアドレスと、前記宛
先アドレスを有するユーザーパケットの転送経路を集約
管理する為の集約フローラベルとを求め、当該ユーザー
パケットを、前記求めた光波ルータアドレスと集約フロ
ーラベルをヘッダ情報に持つ光波アダプテーションフレ
ームにカプセル化して、前記光波コア網に送信する光波
アダプテーションフレーム構築処理部と、加入者から受信したユーザーパケットのデータ長が、一
定長以上の場合、そのまま１パケットを１光波アダプテ
ーションフレームとしてカプセル化するシングルフレー
ムとして構築して後段に転送し、前記ユーザーパケット
のデータ長が一定長未満の場合、同一の集約フローに属
する複数のユーザーパケットをデータ領域に束ねてカプ
セル化を行い、データ長の長いスーパーフレームとして
後段に転送するスーパーフレーム構築処理部と、光波ネットワークから受信した自宛先の光波ルータアド
レスを有するスーパーフレームについて、データ部にカ
プセル化されているユーザーパケットのヘッダを参照す
ることにより、データ領域に格納される複数のユーザー
パケットの境界と正常性を識別し、スーパーフレームか
らユーザーパケットに分割復元し、前記復元したユーザ
ーパケットのヘッダ情報より送信する加入者インタフェ
ース処理を行う出力先ポート番号を決定し、該当する加
入者網への転送処理を行うスーパーフレーム分解転送処
理部とを有することを特徴とする光波ネットワークデー
タ通信方式。
【請求項７】既存加入者網を収容し、当該既存網のプ
ロトコルに対するレイヤ１〜３プロトコルの終端を行う
光波アクセス網と、当該光波アクセス網と接続して、レ
イヤ１およびレイヤ２プロトコルの終端を行う光波コア
網より形成される光波ネットワークにおけるデータ通信
方式であって、前記光波アクセス網は、終端したレイヤ３のユーザーパ
ケットを、物理レイヤに波長多重化（ＷＤＭ）技術を用
いた同期デジタル・ハイアラーキ（ＳＤＨ）に適合して
転送する為のレイヤ２の光波アダプテーションレイヤに
変換し、前記光波アクセス網は、既存加入者網からのユーザーパ
ケットを変換し、前記光波コア網へ転送を行う光波エッ
ジルータを含み、前記光波コア網は、中継転送処理を行う光波コアルータ
を含み、前記光波エッジルータおよび光波コアルータは、前記光波エッジルータおよび光波コアルータ各々に対
し、光波ネットワーク転送用に定めたアドレスである光
波ルータアドレスとユーザーパケットに規定されている
ＱＯＳ情報をもとに、ユーザーパケットを集約して網内
のルーティング処理を行い、前記光波コアルータは、光波ネットワークから受信したスーパーフレームのデー
タ長が一定長以上の場合、そのまま後段に転送し、前記
受信したスーパーフレームのデータ長が一定長未満の場
合、同一の集約フローに属する複数のスーパーフレーム
のデータをマージして、新たなスーパーフレームの構築
を行って後段に転送するスーパーフレーム構築処理部を
有し、前記スーパーフレーム構築処理部は、前記スーパーフレ
ーム構築用メモリと、フレームの入出力を制御する為の
スーパーフレーム管理用メモリとを有し、当該スーパーフレーム管理用メモリは、宛先光波ルータアドレスとＡＦＬから一意に識別される
ＡＦ番号毎に、データを格納する情報ブロック番号と格
納データ量、およびタイムアウト値を記憶するＡＦ管理
テーブルと、構築済みのスーパーフレームの出力処理を行うブロック
を出力順に記憶する出力ブロックリストと、データの格納されていないブロックのリストを記憶する
フリーブロックリストを有する構成であって、前記スーパーフレーム構築処理部は、受信したフレームに対するＡＦ番号の情報ブロックを、
ＡＦ管理テーブルより読み出して、受信フレームとデー
タ長を加算し、当該加算後のデータ長が規定長未満の場
合、ＡＦ管理テーブルのデータ長を更新して記憶し、加算データ長が規定長を超える場合、当該情報ブロック
に対するスーパーフレームヘッダ情報を作成し、出力ブ
ロックリストに追加すると共に、該当するＡＦ番号の項
目の初期化を行い、出力処理の完了したブロックは、前記フリーブロックリ
ストに追加することを特徴とする光波ネットワークデー
タ通信方式。
【請求項８】前記光波エッジルータは、前記既存加入
者網を収容し、異種ネットワークプロトコル変換を行う
加入者インタフェース回線カードと光波ネットワークへ
の接続点として機能する光波ネットワークインタフェー
ス回線カードとを有し、前記光波ネットワーク回線カードは、加入者から受信したユーザーパケットの宛先アドレスと
ＱＯＳ情報から、光波ネットワーク内の宛先エッジルー
タのアドレスを表す宛先光波ルータアドレスと、前記宛
先アドレスを有するユーザーパケットの転送経路を集約
管理する為の集約フローラベルとを求め、当該ユーザー
パケットを、前記求めた光波ルータアドレスと集約フロ
ーラベルをヘッダ情報に持つ光波アダプテーションフレ
ームにカプセル化して、前記光波コア網に送信する光波
アダプテーションフレーム構築処理部を有することを特
徴とする請求項３に記載の光波ネットワークデータ通信
方式。
【請求項９】前記光波アダプテーションフレーム構築
処理部は、加入者網とのインタフェース処理を行う処理メモリとし
て、受信した宛先アドレスから宛先光波ルータアドレスを解
決する為の光波ＡＲＰテーブルと、前記宛先光波ルータアドレスに対応する複数のＩＰフロ
ーを集約し光波ネットワーク内のルーティングを行う為
の複数の集約フローラベル（ＡＦＬ）と出力先ポート番
号を記憶し、新規集約フローに対するＡＦＬの解決を行
う為のＡＦＬテーブルと、前記ＡＦＬを決定済みの集約フローに対する光波ルータ
アドレスとＡＦＬと出力先ポート番号を保持し、後続の
ＩＰパケットに対する転送処理を行う為に参照する為の
ＡＦＬキャッシュとを有し、当該処理メモリを参照して光波アダプテーションフレー
ムを構築することを特徴とする請求項８に記載の光波ネ
ットワークデータ通信方式。
【請求項１０】前記光波エッジルータは、加入者から受信したユーザーパケットのデータ長が、一
定長以上の場合、そのまま１パケットを１光波アダプテ
ーションフレームとしてカプセル化するシングルフレー
ムとして構築して後段に転送し、前記ユーザーパケット
のデータ長が一定長未満の場合、同一の集約フローに属
する複数のユーザーパケットをデータ領域に束ねてカプ
セル化を行い、データ長の長いスーパーフレームとして
後段に転送するスーパーフレーム構築処理部を有するこ
とを特徴とする請求項３に記載の光波ネットワークデー
タ通信方式。
【請求項１１】前記光波エッジルータは、光波ネットワークから受信した自宛先の光波ルータアド
レスを有するスーパーフレームについて、データ部にカ
プセル化されているユーザーパケットのヘッダを参照す
ることにより、データ領域に格納される複数のユーザー
パケットの境界と正常性を識別し、スーパーフレームか
らユーザーパケットに分割復元し、前記復元したユーザ
ーパケットのヘッダ情報より送信する加入者インタフェ
ース処理を行う出力先ポート番号を決定し、該当する加
入者網への転送処理を行うスーパーフレーム分解転送処
理部を有することを特徴とする請求項３に記載の光波ネ
ットワークデータ通信方式。