JP3432253B2 - 高速格子型ネットワークシステムおよびノード - Google Patents
高速格子型ネットワークシステムおよびノードInfo
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Description
ための高速格子型ネットワークシステムと、このシステ
ムを構成するためのノードに関する。
ワークシステムにおいては、端末の高速化やスループッ
トの向上のために、高速交換が可能なシステムが開発さ
れている。
は、データ量が増えても、パケットの衝突による交換効
率の低下が生じないようにする必要がある。また、宛先
ノードの位置に応じて、パケットの到着時間にばらつき
が生じることがないようにする必要がある。
は、平成4年9月14日提出の特許願第244626号
において、高速格子型ネットワークシステムを提案し
た。
配置し、各行および各列ごとに、それらに属する複数の
ノードを、任意の2つのノード間で直接パケットを送信
可能なように接続するようにしたものである。
同じ行に属する任意の2つのノード間では、1ホップで
パケットを送信することができる。また、各ノードに中
継機能を設けることにより、異なる列および異なる行に
属する任意の2つのノード間では、2ホップでパケット
を送信することができる。これにより、宛先ノードの位
置に起因するパケットの到着時間のばらつきを小さくす
ることができる。
ドが1つで済むため、データ量が増えても、パケットの
衝突を発生しにくくすることができる。これにより、転
送効率の低下を防止することができる。
高速格子型ネットワークシステムにおいては、次のよう
な問題があった。
理的な配列を持つネットワークに、ノードを1つ増設す
る場合を考える。
いと、増設後のノードの論理的な配列は、例えば、図2
(b)に示すようになる。しかしながら、このような構
成では、増設ノード(9)が行と列のうちの行にしか属
しないため、ネットワークの通信効率が低下する。
理的な配列を図2(c)に示すように、3×3の配列に
変更すればよい。しかしながら、従来のネットワークシ
ステムにおいては、ノードの物理的な接続を変更しない
と、ノードの論理的な位置を変更することができないた
め、実際上、このような変更を行うことは極めて難し
い。
介して、ノード(1)とノード(5)との間で、頻繁に
パケット通信が行われる場合を考える。
り中継を優先するように構成されるため、ノード(2)
は自分の通信を行うことができなくなる。この問題を解
決するためには、中継ノードをノード(4)に変更すれ
ばよい。しかしながら、このようにすると、今度は、ノ
ード(4)が自分の通信を行うことができなくなる。
るいは(1)の論理的な位置を、1ホップ転送可能な位
置に変更すればよい。しかしながら、従来のネットワー
クシステムにおいては、上記の如く、ノードの物理的な
接続を変更しないと、ノードの論理的な位置を変更する
ことができないため、このような変更を行うことが難し
い。
トワークシステムにおいては、ノードの物理的な接続を
変更しないと、論理的な位置を変更することができない
ため、トラフィックの発生状況に応じて、最適かつ高能
率なネットワークを簡単に構築することができないとい
う問題があった。
続を変更することなく、論理的な位置を変更することが
できる高速格子型ネットワークシステムおよびノードを
提供することを目的とする。
ットワークシステムは、複数のノードと、これらを接続
するパケット伝送路とからなる。複数のノードは格子状
に配列されるとともに、各行および各列毎にグループに
分けられ、かつ互いに異なる行および列に属するものか
らなる複数のグループに分けられている。パケット伝送
路は、各ノード位置に異なるパケット送信周波数を割り
当てることにより、すべてのノードで共用される。
ト受信手段とからなる。パケット送信手段は、パケット
送信周波数として、自ノードが属する互いに異なる行お
よび列に属するものからなるグループ内の各ノード位置
に割り当てられた複数のパケット送信周波数のうちのい
ずれか1つを選択的に設定可能ように構成されている。
パケット受信手段は、自ノードが属する行あるいは列内
の他ノードから送られてきたパケットのみを受信可能な
ように構成されるとともに、パケット受信周波数を変更
可能な可変波長フィルタと周期性の固定フィルタを有す
るように構成されている。
たパケットは、パケット伝送路を介してすべてのノード
に供給される。したがって、各ノードのパケット送信周
波数とパケット受信周波数を変更することにより、この
ノードの論理的な位置を変更することができる。これに
より、トラフィックの発生状況に応じて、最適かつ高能
率なネットワークを簡単に構築することができる。
は、自ノードが属するグループ内の各ノード位置に割り
当てれた複数のパケット送信周波数に制限されている。
このグループは互いに異なる列および行に属するノード
同志からなるように設定されている。したがって、少な
い発振素子(送信用素子)で各ノードのパケット送信周
波数を節約しても、パケット送信周波数の可変範囲をネ
ットワーク全体に設定した場合と同等のリアレンジ(ノ
ードの論理的位置を変更すること)効果を得ることがで
きる。
例を詳細に説明する。
の内部構成を示すブロック図である。図4〜図7は、こ
の発明に係る高速格子型ネットワークシステムの一実施
例の全体構成を説明するための図である。
に、高速格子型ネットワークシステムの全体構成を説明
する。
的な配列構成を説明する。図4は、この配列構成を示す
図である。
数のノード10がN×M(N,Mは2以上の整数)の格
子状に配列されている。図には、4×4の格子を代表と
して示す。また、これら複数のノード10は、各行(r
ow)および各列(column)ごとにグループ化さ
れている。図には、n(n=1,2,3,4)行目のグ
ループをGRn、m(m=1,2,3,4)列目のグル
ープをGCmとして示す。
の番号は各ノード10の行座標nと列座標mとにより表
される。ただし、図では、この番号を座標(n,m)で
はなく、連続番号1,2,…,16で表示する。なお、
以下の説明では、番号x(x=1,2,…,16)のノ
ード10をノード10(x)と記す。
明する。図5は、この接続構成を示す図である。
2つのノード10間でパケットを直接転送可能なように
接続されている。これにより、各グループでは、1ホッ
プでパケットを転送することができる。また、各ノード
10には、パケットの中継機能が設けられている。これ
により、異なるグループでは、2ホップでパケットを転
送することができる。
光伝送路が用いられている。言い換えれば、この実施例
では、パケットは光信号を使って転送される。
術として、周波数多重技術が用いられている。これによ
り、1つの光伝送路がすべてのノード10で共用され
る。ただし、この実施例では、行側と列側では、同じパ
ケット送信周波数が用いられる。したがって、この実施
例では、光伝送路として、行側の光伝送路と列側の光伝
送路が設けられている。
ング型、スター型のいずれの構成も取り得る。ただし、
いずれの場合であって、パケットの挿入と取込みは、光
カプラを使ってなされる。
構成を示す図である。この場合、各ノード10の行側出
力線101は、行側スターカプラ20を介して、すべて
のノード10の列側入力線103に接続される。同様
に、各ノード10の列側出力線102は、列側スターカ
プラ30を介して、すべてのノード10の列側入力線1
04に接続される。
ついて説明する。
送技術として、周波数多重技術が用いられる。したがっ
て、各ノード位置(座標(n,m))には、予め、異な
るパケット送信周波数が割り当てられる。
フィルタの周期的特性を利用して行われる。以下、これ
を説明する。なお、以下の説明では、座標(n,m)に
割り付けられたパケット送信周波数をf(n,m)と定
義する。
に示すように、周波数軸上に透過帯域(BW)が周期的
(周期:FSR)に現れる特性を持っている。これらの
透過帯域(BW)のうち,ある1つの中心周波数をf
(1,1)、それより1周期上の中心周波数をf(1,
2)、さらに、それより1周期上の中心周波数をf(1,
3)、…というように、行グループGR1に含まれるノー
ド数Mだけ周波数を割り当てる。これを、GR1周波数
群row(1)とする。
ルタの特性を高周波側にシフトして得られる特性を使
い、先程と同様にして、f(2,1)からf(2,M)
まで周波数を割り当てる。このとき、f(2,1)がf
(1,1)のすぐ高周波側にくるように、周波数を割り
付ける。これをGR2周波数群row(2)とする。
ープ数Nだけ周波数を割り当てる。一般に、行グループ
GRnに割り当てられた周波数群をGRn周波数群ro
w(n)とする。
図中、実線の特性はGR1に、その隣の一点鎖線の特性
はGR2に、…というように、周波数が割り当てられて
いる。
までの周波数群は、列グループGC1に属しているの
で、GC1周波数群column(1)とする。同様
に、f(1,2)からf(N,2)までの周波数群をG
C2周波数群column(2)、…、f(1,M)か
らf(N,M)までの周波数群をGCM周波数群col
umn(M)とする。一般に、f(1,m)からf
(N,m)までの周波数群をGCm周波数群colum
n(m)とする。
全体構成である。次に、図1を参照しながら、このシス
テムを構成するノード10の内部構成を説明する。
る。このノード10は、パケットを他ノードに送信する
ためのパケット送信部110と、他ノードから送られて
きたパケットを自ノード内に取り込んだり、中継したり
するためのパケット受信部120を有する。
波数として、異なる4つのパケット送信周波数のうちの
いずれか1つを選択的に設定可能なように構成されてい
る。以下、これを説明する。
行および各列ごとにグループ化されていることは上述し
た通りである。しかし、この実施例では、この16個の
ノード10は、さらに、図8に示すように、斜め右下が
り方向の4つのグループa,b,c,dに分けられてい
る。以下、このグループを行グループGRnおよび列グ
ループGCmと区別するために、周波数グループとい
う。
グループa,b,c,dには、それぞれ互いに異なる行
グループGRnおよび列グループGCmに属する4つの
ノード10が含まれる。これにより、各周波数グループ
a,b,c,dには、それぞれ4つの異なるパケット送
信周波数が含まれることになる。
ノード10は、自ノードが属する周波数グループに含ま
れる4つのパケット送信周波数のうちのいずれか1つを
選択的に設定可能となっている。これにより、各ノード
10は、その物理的な接続を変更することなく、自ノー
ドが属する周波数グループ内で、その論理的な位置を変
更することができる。
なる行グループGRnおよび列グループGCmに属する
4つのノード10(1),10(6),10(11),
10(16)が含まれる。これにより、この周波数グル
ープaには、4つのパケット送信周波数f(1,1),
f(2,2),f(3,3),f(4,4)が含まれ
る。
(11),10(16)は、それぞれこれら4つのパケ
ット送信周波数f(1,1),f(2,2),f(3,
3),f(4,4)のうち、いずれか1つを選択的に設
定可能となっている。これにより、各ノード10
(1),10(6),10(11),10(16)は、
周波数グループa内で、その論理的な位置を変更するこ
とができる。
る行グループGRnあるいは列グループGCmからのパ
ケットのみを受信可能なように構成されている。この場
合、パケット受信周波数は、パケット送信周波数の変更
による自ノードの論理的な位置の変更に従って自由に変
更可能となっている。
る。次に、パケット送信部110とパケット受信部12
0の具体的構成を説明する。
は、送信信号を保持する送信バッファである。このバッ
ファ111に保持された信号は、適宜読み出され、行側
変調器112あるいは列側変調器113に供給される。
調によって送信周波数帯の信号に変換される。この変換
出力は、行側出力線101と行側スターカプラ20(図
5参照)を介してすべてのノード10に供給される。同
様に、列側変調器113に供給された信号も送信周波数
帯の信号に変換された後、列側出力線102と列側スタ
ーカプラ30を介して、すべてのノード10に供給され
る。
イ(以下、「LDアレイ」という。)114から出力さ
れる。このLDアレイ114は4つのレーザダイオード
LD1〜LD4により構成されている。各レーザダイオ
ードLD1〜LD4の発振周波数(発光波長)は、それ
ぞれ自ノードが属する周波数グループに含まれる4つの
パケット送信周波数の1つに一致するように設定されて
いる。
する場合は、レーザダイオードLD1,LD2,LD
3,LD4の発振周波数は、それぞれf(1,1),f
(2,2),f(3,3),f(4,4)に設定され
る。
D4は、制御回路115により択一的に駆動される。こ
れにより、4つのパケット送信周波数のうちのいずれか
1つが選択される。この選択出力は、集線回路115と
2分岐回路116を介して、行側変調器112と列側変
調器113に変調用の搬送波として供給される。
レータからの指示に従って、4つのレーザダイオードL
D1〜LD4のうちのいずれか1つを選択する。
列側の受信部とからなる。行側の受信部の入力段には、
可変波長フィルタ121が設けられる。このフィルタ1
21は、入力信号から周波数がGRn周波数群row
(n)に含まれる信号のみを抽出する。これにより、行
側入力線103を介して送られてきたパケットの中か
ら、自ノードが属する行グループGRn内の他ノードか
ら送られてきたパケットのみが抽出される。
可能となっている。これにより、自ノードのパケット送
信周波数の変更、言い換えれば、自ノードの論理的な位
置の変更に従って、パケット受信周波数も変更すること
ができる。
分岐回路122を介して固定フィルタ123〜126に
供給される。各固定フィルタ123〜126は、それぞ
れ入力信号から周波数がGC1周波数群column
(1),GC2周波数群column(2),GC3周
波数群column(3),GC4周波数群colum
n(4)に含まれる信号を抽出する。これにより、可変
波長フィルタ121の抽出出力は、自ノードが属する行
グループGRn内の各ノード10から出力されたパケッ
トに分離される。
は、光/電気変換回路127〜130で電気信号に変換
された後、ヘッダ解析部131に供給されるとともに、
レジスタ132〜135に保持される。
ッダに挿入されている宛先情報に基づいて、受信パケッ
トが自ノード宛てのものか、中継すべきものかを判定す
る。
バッファ136を駆動する。これにより、レジスタ13
2〜135に保持されていたパケットが受信バッファ1
36に格納される。
は、優先制御部137を駆動する。これにより、レジス
タ132〜135に保持されているパケットは、所定の
優先順序に従って、列側変調器113に供給される。そ
の結果、自ノードが属する行グループGRnの他ノード
から送られてきたパケットは、自ノードが属する列グル
ープGRmの他ノードに送られる。
信部も、行側の受信部と同様に、可変波長フィルタ14
1と、4分岐回路142と、固定フィルタ143〜14
6と、光/電気変換回路147〜150と、レジスタ1
51〜154と、優先制御部155からなる。
ら、ノード10の論理的位置を変更する動作,すなわ
ち、リアレンジ動作を説明する。
において、実際には、実線で示すノード10、すなわ
ち、ノード番号1,2,3,5,6,7,9,10のノ
ード10のみが存在する場合を示す。
方形になっていないので、完全な1ホップ、2ホップの
パケット転送ができない。これにより、ネットワークの
通信効率が低下する。したがって、この場合、ノード1
0の論理的な位置を変更し、ネットワークの形状を長方
形にする必要がある。
に、例えば、ノード10(9),10(10)の論理的
な位置を変更する方法がある。この場合、この変更は、
自ノードが属する周波数グループ内で行われる。したが
って、図9(c)に示すように、ノード10(9)はノ
ード10(8)の位置に変更され、ノード10(10)
はノード10(4)の位置に変更される。
は、このノード10(9)のパケット送信周波数をf
(3,1)からf(2,4)に変更し、行側のパケット
受信周波数をrow(3)からrow(2)に変更し、
列側のパケット受信周波数をcolumn(1)からc
olumn(4)に変更すればよい。
の変更は、パケット送信周波数をf(3,2)からf
(1,4)に変更し、行側のパケット受信周波数をro
w(3)からrow(1)に変更し、列側のパケット受
信周波数をcolumn(2)からcolumn(4)
に変更すればよい。
変更することなく、ノード10(9),10(10)の
論理的な位置を変更することができる。
成において、ノード10(1)からノード10(3)を
介してノード10(15)に、パケットが頻繁に転送さ
れている場合を示す。
になるので、自分の通信ができなくなる。これにより、
ネットワークの通信効率が低下する。したがって、この
場合、ノード10の論理的な位置を変更し、2ホップ転
送を1ホップ転送に変更する必要がある。
うに、例えば、ノード10(15)の論理的な位置を変
更する方法がある。この場合の変更先としては、ノード
10(5)の位置とノード10(4)の位置がある。図
10(c)には、ノード10(5)の位置に変更する場
合を示す。なお、この場合、ノード10(5)の論理的
な位置は、逆に、ノード10(15)の位置に変更する
必要がある。
は、このノード10(15)のパケット送信周波数をf
(4,3)からf(2,1)に変更し、行側のパケット
受信周波数をrow(4)からrow(2)に変更し、
列側のパケット受信周波数をcolumn(3)からc
olumn(1)に変更すればよい。
の変更は、パケット送信周波数をf(2,1)からf
(4,3)に変更し、行側のパケット受信周波数をro
w(2)からrow(4)に変更し、列側のパケット受
信周波数をcolumn(1)からcolumn(3)
に変更すればよい。
変更することなく、ノード10(15),10(5)の
論理的な位置を変更することができる。
うな効果が得られる。
ット伝送路を共通化し、かつ、各ノード10のパケット
送信周波数とパケット受信周波数を変更することができ
るようにしたので、ノード10の物理的な接続を変更す
ることなく、その論理的な位置を変更することができ
る。
じた最適かつ高能率なネットワークを簡単に構築するこ
とができる。
方向にグループ化し、各ノード10ののパケット送信周
波数の可変範囲を、自ノードが属する周波数グループ内
に制限するようにしたので、少ないレーザダイオード数
で、可変範囲をネットワーク全体に設定した場合と同等
のリアレンジ効果を得ることができる。
の設定の仕方としては、ネットワーク全体に渡って設定
する方法が考えられる。しかし、このような方法の場
合、LDアレイにおけるレーザダイオードの数が多くな
る。例えば、4×4のネットワークの場合、レーザダイ
オードの数が16となる。
ループGCm内であれば、ノード10の論理的な位置を
変更しても、パケットの転送ホップ数は1ホップのまま
変化しない。したがって、同じ行グループGRnあるい
は列グループGCm内では、あえて、パケット送信周波
数の変更を可能とする必要がない。
を互いに異なる行グループGRnおよび列グループGC
mに属するものからなる周波数グループに分け、この周
波数グループ内でパケット送信周波数を変更できるよう
にすることにより、少ないレーザダイオード数で、可変
範囲をネットワーク全体に設定した場合と同等のリアレ
ンジ効果を得ることができるようにしたものである。
ネットワークの場合、レーザダイオードの数は4個とな
り、可変範囲をネットワーク全体に設定する場合の1/
4でよい。
たが、この発明はこのような実施例に限定されるもので
はない。
送信周波数の可変範囲を設定するために、複数のノード
10を斜め右下がり方向にグループ化する場合を説明し
た。しかし、この発明は、互いに異なる行グループおよ
び列グループに属するもの同志をグループ化するのであ
れば、ほかの方法でグループ化するようにしてもよい。 (2)また、先の実施例では、行側と列側で同じパケッ
ト送信周波数を使用する場合を説明したが、この発明で
は、異なるパケット送信周波数を使用するようにしても
よい。このような構成によれば、1つのパケット伝送路
を行側と列側で共用することができる利点が得られる。
用いてパケットを転送する場合を説明したが、この発明
は、周波数多重技術を利用するのであれば、電気信号を
用いてパケットを転送するようにしてもよい。
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。
ノードの物理的な接続を変更することなく、論理的な位
置を変更することが可能な高速格子型ネットワークシス
テムおよびこのシステムを構成するためのノードにおい
て、パケット送信周波数を節約しても、パケット送信周
波数の可変範囲をネットワーク全体に設定した場合と同
等のリアレンジ効果を得ることができる。
図である。
におけるノードの論理的な配列構成を示す図である。
におけるノードの物理的な接続構成を示す図である。
ある。
す図である。
ある。
ある。
図である。
ターカプラ、101…行側出力線、102…列側出力
線、103…行側入力線、104…列側入力線、110
…パケット送信部、120…パケット受信部、111…
送信バッファ、112…行側変調器、113…列側変調
器、114…LDアレイ、115…制御回路、116…
集線回路、117…2分岐回路、121,141…可変
波長フィルタ、122,142…4分岐回路、123〜
126,143〜146…固定フィルタ、127〜13
0,147〜150…光/電気変換回路、131…ヘッ
ダ解析部、132〜135,151〜154…レジス
タ、136…受信バッファ、137,155…優先制御
部。
Claims (2)
- 【請求項1】 格子状に配列されるとともに、各行およ
び各列毎にグループに分けられ、かつ互いに異なる行お
よび列に属するものからなる複数のグループに分けられ
た複数のノードと、各ノード位置に異なるパケット送信
周波数を割り当てることにより、すべてのノードで共用
されるパケット伝送路とを具備し、 前記ノードは、パケット送信周波数として、自ノードが
属する互いに異なる行および列に属するものからなるグ
ループ内の各ノード位置に割り当てられた複数のパケッ
ト送信周波数のうちのいずれか1つを選択的に設定可能
なパケット送信手段と、自ノードが属する行あるいは列
内の他ノードから送られてきたパケットのみを受信する
とともに、このパケットの受信周波数を変更可能な可変
波長フィルタと周期性の固定フィルタを有するパケット
受信手段とを具備するように構成されていることを特徴
とする高速格子型ネットワークシステム。 - 【請求項2】 格子状に配列されるとともに、各行およ
び各列毎にグループに分けられ、かつ、互いに異なる行
および列に属するものからなる複数のグループに分けら
れた複数のノードと、各ノード位置に異なるパケット送
信周波数を割り当てることにより、すべてのノードで共
用されるパケット伝送路とを具備した高速格子型ネット
ワークシステムにおけるノードにおいて、 パケット送信周波数として、自ノードが属する互いに異
なる行および列に属するものからなるグループ内の各ノ
ード位置に割り当てられた複数のパケット送信周波数の
うちのいずれか1つを選択的に設定可能なパケット送信
手段と、 自ノードが属する行あるいは列内の他ノードから送られ
てきたパケットのみを受信するとともに、このパケット
の受信周波数を変更可能な可変波長フィルタと周期性の
固定フィルタを有するパケット受信手段とを具備するよ
うに構成されていることを特徴とするノード。
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---|---|---|---|
JP24152493A JP3432253B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 高速格子型ネットワークシステムおよびノード |
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JP24152493A JP3432253B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 高速格子型ネットワークシステムおよびノード |
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JP24152493A Expired - Fee Related JP3432253B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 高速格子型ネットワークシステムおよびノード |
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-
1993
- 1993-09-28 JP JP24152493A patent/JP3432253B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0799492A (ja) | 1995-04-11 |
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