JP3432251B2 - 格子型ネットワークシステム - Google Patents
格子型ネットワークシステムInfo
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Description
長分割多重方式と時分割多重方式(TDMA:時分割多
重アクセス方式)を組み合わせた伝送方式を採用する格
子型ネットワークシステムに関する。 【0002】 【従来の技術】伝送方式として、光波長分割多重方式と
時分割多重方式を組み合わせた伝送方式を採用する格子
型ネットワークシステムとしては、下記の文献1,2に
記載されるものがある。 【0003】 文献1:「格子型交換網への光技術適用に関する検討」 小林・山内・井上 電子情報通信学会技術研究報告 SSE92−110 文献2:「Virtual Topologies for WDM Star LANs The
Regular Structures Approach」 Bo Li,Aura Ganz;IEEE INFOCOM '92 pp.2134-2143 図2は、文献1に記載される格子型ネットワークシステ
ムの構成を示す図である。 【0004】図示のごとく、このシステムは、同一行に
属するノードのグループ(行グループ)と同一列に属す
るノードのグループ(列グループ)により構成されてい
る。 【0005】また、このシステムは、同一グループに属
する任意の2つのノード間では、1ホップでパケットを
転送することができ、異なるグループに属する任意の2
つのグループ間では、宛先ノードが属するグループと発
信ノードが属するグループの交点に位置するノード(両
グループに属するノード)を介して2ホップでパケット
を転送することができるように構成されている。 【0006】図3は、図2のシステムにおけるノードの
物理的な接続構成を示す図である。 【0007】図示のごとく、このシステムにおいては、
同一グループに属する任意のノード間での1ホップ伝送
を保証するために、これらを共通の光伝送バスに接続す
るようになっている。 【0008】図4は、図2のシステムにおける光波長の
割り付け方法を示すものである。 【0009】図示のごとく、このシステムにおいては、
同一グループ内のノード間で、なんらかの情報を伝送す
るとき、宛先ノードが自ノードから数えて右(下)へn
番目であれば、周波数f(n)の光信号を用いるように
なっている。したがって、1グループ内のノード数がN
個の場合、各ノードは、光周波数f(1)〜f(N−
1)を用い、情報を並列的に送出することができる。 【0010】この場合、同一グループ内のノードは、図
3で説明したごとく、共通の光伝送バスに接続されてい
る。したがって、情報送信の際には、各ノードから送出
されたパケット同志の衝突を回避する必要がある。この
ため、時間軸を分割して、各ノードに送信時間を割り振
ることにより、パケットの衝突を回避するようになって
いる。 【0011】図5は文献2に記載される格子型ネットワ
ークシステムの構成を示す図であるある。 【0012】伝送方式及びノードの配置は文献1のもの
と同じであり、2ホップで全てのノードに転送できる構
成である。各ノードはスターカプラを用いて1つの伝送
路にスター型に接続される。グループの通信は、宛先ノ
ードに対して波長を割り当てた波長多重伝送である。 【0013】このネットワークは1つの伝送路で全ての
ノードが接続されているので、各ノードの送受信波長を
変更することにより、グループの変更(ネットワークの
再構成)を簡単に行うことができる。 【0014】 【発明が解決しようとする課題】文献1の光ネットワー
クシステムにおいては、ノードを増設する場合、時間軸
上を分割したタイムスロットを変更しなければならない
(例えば、1つのグループ内のノードを3個から4個に
増設した場合、タイムスロットを3分割から4分割に変
更しなければならない)ので、増設性が良くない。ま
た、ノードの故障等で伝送効率が低下した場合、故障ノ
ードは中継ができなくなるので、ネットワークから外す
必要があるが、このような変更ができない。したがっ
て、ネットワークに柔軟性がない。 【0015】文献2の光ネットワークシステムにおいて
は、N×Nの構成を考えると、各ノードの送信器はN
個、受信器はN個必要になり、波長多重度は(N+1)
×N2になる。大規模化を考えた場合、現状の波長多重
度は数十波程度であり、ノード当たりの光部品の個数も
かなり多くなるので、大規模なネットワークに適してい
ない。すなわち、ネットワークに柔軟性を持たせると、
装置のハード量が多くなる。 【0016】そこで、本発明は、高速かつ大規模なネッ
トワークを構成することができ、再構成のための柔軟性
を有し、装置のハード量も削減することができるネット
ワークシステムを提供することを目的とする。 【0017】 【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明の格子型ネットワークシステムは、複数の
ノードを格子状に配列するとともに、各行および各列ご
とにグループ化し、同じグループに属する任意の2つの
ノード間では、1ホップでパケットを転送することがで
き、異なるグループに属する任意の2つのノード間で
は、これら2つのノードが属する2つのグループの交点
に位置するノードを介して2ホップでパケットを転送す
ることができるように構成された格子型ネットワークシ
ステムにおいて、複数のノードで共用されるパケット伝
送路と、ノードの外部に設けられ、各グループに割り当
てられた波長を持つ信号をすべて出力可能な信号源と、
各ノードに設けられ、信号源の出力信号から任意の波長
の信号を択一的に選択可能な信号選択手段と、各ノード
に設けられ、信号選択手段の選択信号を使ってパケット
を送信するパケット送信手段と、各ノードに設けられ、
自ノードが属するグループ内の他ノードから送られてき
たパケットを受信するとともに、その受信波長を変更可
能なパケット受信手段と、各ノードに設けられ、トーク
ンパッシング方式に基づいて、パケット受信手段が変更
可能な受信波長を、自ノードが属するグループ内の送信
権を持つノードの送信波長に調整するアクセス制御手段
とを具備したことを特徴とする。 【0018】 【作用】上記構成においては、信号源から出力される複
数の信号の中から、信号選択手段により、自ノードが属
するグループに割り当てられた波長を持つ信号が選択さ
れる。そして、この選択信号を用いてパケットの送信が
なされる。この選択信号は変更可能であり、この変更に
より、パケットの送信波長が変更されるため、ノードの
物理的な接続を変更することなく、グループの再構成が
可能となる。 【0019】 【実施例】以下、図面を参照しながら、この発明の一実
施例を詳細に説明する。 【0020】(1)ノードの物理的な接続構成 まず、一実施例のシステムにおけるノードの物理的な接
続構成を説明する。図1は、この接続構成を示すブロッ
ク図である。 【0021】図示のごとく、このシステムにおいては、
すべてのノード10は、横方向のスターカプラ(SC)
20と縦方向のスターカプラ30により、スター状に接
続されている。 【0022】すなわち、各ノード10の送信側から出力
された光信号は、スターカプラ20,30によって多重
された後、各ノード10に分配される。各ノード10に
分配された光信号は、このノード10の受信側で受信さ
れる。 【0023】図1の40は、ネットワーク内で使われる
共通の光源を備えた光源部である。この光源部40は、
互いに波長が異なるn個のレーザダイオード(LD)4
01と、スターカプラ402により構成されている。各
レーザダイオード401の波長は固定波長とされてい
る。 【0024】このような構成において、n個のレーザダ
イオード401の発光出力は、スターカプラ402によ
り多重された後、各ノード10に分配される。各ノード
10は、スターカプラ402により分配された光のう
ち、必要な波長の光を選択し、この光に信号を載せて出
力する。 【0025】(2)ノードの内部構成 次に、一実施例のシステムにおけるノード10の内部構
成を説明する。図6は、この内部構成を示すブロック図
である。 【0026】ノード10は、光アンプ101と、カプラ
102と、可変波長フィルタ103〜106と、光/電
気変換回路107,108と、パケット処理部109
と、外部変調器110,111と、入力ポート112,
113,114と、出力ポート115,116とからな
る。 【0027】光源部40のスターカプラ401により分
配された光は、入力ポート113に供給される。この光
は、光アンプ101により増幅された後、カプラ102
を介して可変波長フィルタ103,106に供給され
る。 【0028】可変波長フィルタ103,106は、それ
ぞれ入力光から必要な波長の光だけを選択し、外部変調
器110,111に供給する。外部変調器110,11
1に供給された光は、パケット処理部109から与えら
れる送信信号により、強度変調された後、出力ポート1
15,116から出力される。 【0029】他ノードから送られてきたパケットは、入
力ポート112,114から入力され、可変波長フィル
タ104,105により、自ノードが属するグループの
他ノードから送られてきたものだけが抽出される。 【0030】抽出されたパケットは、光/電気変換回路
107,108により、電気信号に変換された後、パケ
ット処理部109に供給される。このパケット処理部1
09は、送信パケットの生成、受信パケットの取込みや
中継等を行う。 【0031】なお、外部変調器110,111は光スイ
ッチであり、現在、マッハツェンダ型などのスイッチが
開発されている。 【0032】(3)波長の割当て 次に、一実施例のシステムにおける波長の割当てについ
て説明する。図7は、縦方向、横方向の各グループに波
長f1〜fnを割り当てた例であり、波長によってグル
ープを分ける。 【0033】各グループでは、割り当てられた1波長で
信号伝送が行われる。グループ内のノード10は、図8
に示すように、自グループに割り当てられた波長のレー
ザダイオードとフィルタを持つことにより、自グループ
に割り当てられた波長の信号の送信や受信のみ行い、他
グループに割り当てれた波長の信号の送信や受信は行わ
ない。 【0034】しかし、この実施例では、(1)で説明し
たように、実際には、光源(LD)はノード10の外部
に設けられ、この光源から出力される光のうち、必要な
波長の光だけを可変波長フィルタ104,105で選択
するようになっている。 【0035】この実施例では、(1)で述べたように、
横方向と縦方向で異なる伝送路(スターカプラ)が設け
られるので、N×Nのネットワークの場合、使用波長数
はNになる。 【0036】(4)グループ内の通信 次に、グループ内の通信動作を説明する。 【0037】この実施例のネットワークシステムでは、
すべてのノードが共通の伝送路で接続されていて、その
伝送路から光信号を分配するので、グループ内では放送
通信ができ、通信相手以外のノードにも通信ができる。
したがって、図9に示すパケットを使うことで、通信相
手との通信と同時に通信相手以外にトークン(送信権の
メッセージ)を送ることができる。 【0038】図9のパケットは、ヘッダ部にドークン情
報を持つ。トークンの順番による次のノードは、そのパ
ケットを受信し、トークンを見ることにより、自分の順
番であることを認識する。これにより、トークンの順番
による次のノードに送信権が移る。この時、同時に、通
信相手には通信する情報が送られる。この方法により、
送信権はグループ内の各ノードに順番に移り、グループ
内のアクセスが時間的に多重されることになる。 【0039】図10は、送信権が移る例を示す。図10
の点線は放送的に通信ができることを示す。図10の実
線は送信権が移ることを示す。 【0040】パケットは各ノード10に放送的に転送さ
れる。したがって、送信権は、データ転送に関係なく、
T1においては、ノード1からノード2に、T2におい
ては、ノード2からノード3に、…というように移る。
T1〜Tnは、この方法で構成される分割された時間で
ある。送信権は時間的に分割されたT1〜Tnへ順番に
移り、Tnまで移ると、T1に戻る。 【0041】すなわち、T1において、ノード1がノー
ド3にデータパケットを転送すると、ノード3はそのパ
ケットを受信し、ノード2も同時に同じパケットを受信
することで、送信権がノード2に移る。 【0042】上記のアクセス方法について、さらに詳し
く述べる。 【0043】図11は、ノードがスター状に接続された
場合のアクセス方法の動作例を示す。アクセスに使うパ
ケットは、図9のパケット1とパケット2である。パケ
ット1はデータ転送用である。パケット2はACK(肯
定応答)転送用である。パケット1とパケット2の区別
はACKビットが”0”か”1”かで行う。 【0044】動作1は、データ転送がある場合である。
ノード1が送信権を持ち、ノード3にデータをパケット
1(図9)で転送する。ノード3はデータを受信した
ら、ACKビットを書き換え、パケット2(図9)でノ
ード1に返す。ノード2は、このパケット2を受信する
ことができるので、パケット2のトークン情報により、
送信権がノード2に移る。 【0045】動作2は、データ転送がない場合である。
ノード1が送信権を持ち、ノード1はデータ転送がなか
ったら、パケット2を使い、ノード2に送信する。ノー
ド2はパケット2を受信して、トークン情報により送信
権がノード2に移る。 【0046】動作3は送信権を渡すノードが故障してい
る(アクセスできない)場合である。ノード1が送信権
を持ち、ノード2に送信権を渡す場合、ノード2がアク
セスできないとする。 【0047】ノード2が正常に動作している場合、ノー
ド1はノード2が出す信号を受信できる。そこで、ノー
ド1はパケット2を送信した後、ノード2が送信するパ
ケットを監視する。この監視の結果、ノード2がパケッ
トを送信しなかったら、ノード1はトークン情報を次の
順番になるノード3に書き換え、ノード3にパケット2
を送信する。ノード3はパケット2を受信し、トークン
情報により送信権が移る。 【0048】図12は、ノード10のアドレスを示す。
このアドレスによってトークンの順番が決まる。 【0049】トークンの開始アドレスは、図13に示す
ように、(1、X)、(X、1)とする。また、横方向
のグループにおいては、(X,1),(X,2),
(X,3),…(X,n)の順番で送信権が回される。
縦方向のグループにおいては、(1,X),(2,
X),(3,X),…,(N,X)の順番で送信権が回
される。 【0050】(5)ネットワークの再構成(グループの変更) ノードの物理的な接続を変えずに、グループを変更する
場合は、縦方向、横方向のグループに割り当てられた波
長を変更する。送信波長の変更は、図6の光源受信用の
可変波長フィルタ103,106の選択波長を変更す
る。受信波長の変更は、図6の信号受信用の可変波長フ
ィルタ104,105の選択波長を変更する。トークン
の順番はノードのアドレスによって決まるので、アドレ
スの変更時に変更される。 【0051】グループの変更について、詳細に説明す
る。 【0052】まず、変更対照ノードは、自分が属するグ
ループ(縦方向、横方向の両グループ)に放送的にメッ
セージを送る。メッセージを受信したノード10は通信
を中断する。次に、変更対照ノードのアドレスが変更相
手ノードのアドレスに変更される。また、送受信波長
も、変更相手ノードの波長に変更される。 【0053】この後、変更対照ノードは自グループのノ
ードに変更終了メッセージを送る。このとき同時に、変
更がうまくできたかの確認を行い、正常だったらトーク
ン開始ノードにメッセージを送る。トークン開始ノード
はメッセージを受信したら、通信を再開する。 【0054】(6)実施例の効果 以上詳述したこの実施例によれば、次のような効果が得
られる。 【0055】(a)各ノード10の光源(LD)を共有
化するようにしたので、N×Nのネットワーク構成にお
いては、光源(LD)をN個に減らすことができる。こ
れにより、装置のハードウェア量を削減することができ
る。 【0056】(b)時分割多重方式として、トークンパ
ッシング方式を用いるようにしたので、タイムスロット
がなくなり、アクセスの順番を自由に変更することがで
きる。 【0057】(c)可変波長フィルタ103〜104を
用いることにより、送受信波長を自由に変更することが
できるようにしたので、ノードの物理的な接続構成を変
更することなく、グループを自由に変更することができ
る。 【0058】以上この発明の一実施例を説明したが、こ
の発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、
ほかにも、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形
実施可能なことは勿論である。 【0059】 【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
高速かつ大規模なネットワークを構成することができ、
再構成のための柔軟性を有し、装置のハード量も削減す
ることができるネットワークシステムを提供することが
できる。
ロック図である。 【図2】 従来の格子型ネットワークシステムの一例に
おけるノードの配列を示す図である。 【図3】 図1のシステムにおけるノードの接続構成を
示す図である。 【図4】 図1のシステムにおける波長の割当てを示す
図である。 【図5】 従来の格子型ネットワークシステムの他の例
の構成を示す図である。 【図6】 一実施例におけるノードの内部構成を示すブ
ロック図である。 【図7】 一実施例における波長の割当てを示す図であ
る。 【図8】 一般的なノードの内部構成を示すブロック図
である。 【図9】 一実施例におけるパケットの構成を示す図で
ある。 【図10】 一実施例におけるアクセス方法の説明図で
ある。 【図11】 一実施例におけるアクセス方法の詳細な説
明図である。 【図12】 ノードのアドレスを示す図である。 【図13】 一実施例における送信権の移行順序を示す
図である。 【符号の説明】 10…ノード、20,30,402…スターカプラ、4
0…光源部、101…光アンプ、102…カプラ、10
3,104,105,106…可変波長フィルタ、10
7,108…電気/光変換回路、109…パケット処理
部、110,111…外部変調器、112,113,1
14…入力ポート、115,116…出力ポート、40
1…レーザダイオード。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数のノードを格子状に配列するととも
に、各行および各列ごとにグループ化し、同じグループ
に属する任意の2つのノード間では、1ホップでパケッ
トを転送することができ、異なるグループに属する任意
の2つのノード間では、これら2つのノードが属する2
つのグループの交点に位置するノードを介して2ホップ
でパケットを転送することができるように構成された格
子型ネットワークシステムにおいて、 前記複数のノードで共用されるパケット伝送路と、前記ノードの外部に設けられ、 各グループに割り当てら
れた波長を持つ信号をすべて出力可能な信号源と、 各ノードに設けられ、前記信号源の出力信号から任意の
波長の信号を択一的に選択可能な信号選択手段と、 各ノードに設けられ、前記信号選択手段の選択信号を使
ってパケットを送信するパケット送信手段と、 各ノードに設けられ、自ノードが属するグループ内の他
ノードから送られてきたパケットを受信するとともに、
その受信波長を変更可能なパケット受信手段と、 各ノードに設けられ、トークンパッシング方式に基づい
て、前記パケット受信手段が変更可能な受信波長を、自
ノードが属するグループ内の送信権を持つノードの送信
波長に調整するアクセス制御手段とを具備したことを特
徴とする格子型ネットワークシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24152193A JP3432251B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 格子型ネットワークシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24152193A JP3432251B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 格子型ネットワークシステム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0799495A JPH0799495A (ja) | 1995-04-11 |
JP3432251B2 true JP3432251B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=17075586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24152193A Expired - Fee Related JP3432251B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 格子型ネットワークシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3432251B2 (ja) |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP24152193A patent/JP3432251B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Labourdette,J.−F.P.,Acampora,A.S.,Logically rearrangeable multihop lightwave networks,Communications,IEEE Transactions on,米国,IEEE,1991年 8月,Volume:39 Issue:8,1223−1230 |
Li,B.;Ganz,A.,Virtual topologies for WDM star LANs−the regular structures approach,INFOCOM’92.Eleventh Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies,米国,IEEE,1992年 5月 8日,vol.3,Page(s):2134−2143 |
渡辺竜一・山内雅喜・小沼良平・井上 洋・白石吉勝,再配置可能な格子型網(Rook Net)についての一考察,信学技報,日本,社団法人電子情報通信学会,1993年 5月14日,Vol.93 No.23,p.35−42 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0799495A (ja) | 1995-04-11 |
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