特許 5690411 光マルチバスシステム用の受信機及び送受信機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5690411

(24)【登録日】2015年2月6日

(45)【発行日】2015年3月25日

(54)【発明の名称】光マルチバスシステム用の受信機及び送受信機

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/278 20130101AFI20150305BHJP

【ＦＩ】

   H04B9/00 278

【請求項の数】13

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2013-536572(P2013-536572)

(86)(22)【出願日】2010年10月27日

(65)【公表番号】特表2014-500646(P2014-500646A)

(43)【公表日】2014年1月9日

(86)【国際出願番号】US2010054269

(87)【国際公開番号】WO2012057749

(87)【国際公開日】20120503

【審査請求日】2013年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】511076424

【氏名又は名称】ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．

【氏名又は名称原語表記】Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ．

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100096769

【弁理士】

【氏名又は名称】有原 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100107319

【弁理士】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100114591

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 英文

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100154298

【弁理士】

【氏名又は名称】角田 恭子

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100170379

【弁理士】

【氏名又は名称】徳本 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100161001

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 篤司

(72)【発明者】

【氏名】マクラーレン，モレイ

(72)【発明者】

【氏名】ビンカート，ネイサン・ロレンゾ

(72)【発明者】

【氏名】ウォーレン，デイヴィッド・エイ

(72)【発明者】

【氏名】タン，マイケル・レン・タイ

【審査官】 川口 貴裕

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１３６８９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−１６２４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６８７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２５３５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２０３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０７３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０７９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５０９３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５３７８７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １０／００ − １０／９０

Ｈ０４Ｊ １４／００ − １４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アービタ及びマルチプレクサと、
前記アービタ及びマルチプレクサに電子的に接続されており、光ブロードキャストバスを通して光信号を受信するとともに、該光信号を、電子信号に符号化されたデータストリームへと変換する少なくとも１つの受信機であって、前記アービタ及びマルチプレクサは、前記電子信号を、処理を行うノードに出力する該アービタ及びマルチプレクサに向けて前記電子信号を送信する前記受信機を１つずつ選択するものである、受信機と、
前記アービタ及びマルチプレクサの出力に電子的に接続された第１の入力と、前記ノードの第２の集積回路に電子的に接続された第２の入力と、前記アービタ及びマルチプレクサから受信した電子信号と前記第２の集積回路から受信した電子信号とが組み合わせられた電子信号を、処理を行う前記ノードに送る出力とを有するマルチプレクサと
を備えた、ノードのファンイン型集積回路。

【請求項2】

前記アービタ及びマルチプレクサが、該アービタ及びマルチプレクサに電子信号を送信することが許される受信機を決定するアービタを更に備えている、請求項１に記載の集積回路。

【請求項3】

受信機が、
前記光信号のうちの１つを受信してアナログ電子信号に変換する光検出器のアレイと、
ある光検出器に電子的に接続され、該光検出器から出力された前記アナログ電子信号を増幅するトランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）のアレイと、
前記ＴＩＡのアレイ内のあるＴＩＡに電子的に接続され、前記アナログ電子信号をデジタル電子信号に変換するサンプラのアレイと、
前記サンプラのアレイに電子的に接続され、前記デジタル電子信号に符号化されたパケットの宛先アドレスをチェックするとともに、前記ノードを宛先としていない、データが符号化された電子信号を破棄するアドレスフィルタと
を更に備えている、請求項１に記載の集積回路。

【請求項4】

前記アドレスフィルタと前記アービタ及びマルチプレクサとに電子的に接続され、前記デジタル電子信号を受信するとともに、前記ノードを宛先とするデータを符号化し、かつ該データを一時的に記憶するパケットバッファを更に備えた請求項３に記載の集積回路。

【請求項5】

前記パケットバッファに電子的に接続され、前記受信機におけるパケット到着レートが、前記パケットバッファから前記アービタ及びマルチプレクサに向けてパケットが電子信号として転送されるレートを超えた場合のバッファオーバフローを防止するフロー制御部を更に備えた請求項４に記載の集積回路。

【請求項6】

前記検出器のアレイが前記集積回路にフリップチップ実装され、各光検出器がＴＩＡに直接的に接続されている、請求項３に記載の集積回路。

【請求項7】

ある光ブロードキャストバスに光学的に接続された送信機と、
前記受信機と前記ノードと前記送信機とに電子的に接続され、前記受信機のそれぞれからのバッファステータス情報と、前記ノードによって生成された電子信号に符号化されたデータストリームとを受信するとともに、前記ステータス情報に基づいて前記電子信号を前記送信機に送信する制御及びデータマルチプレクサと
を更に備えた請求項１に記載の集積回路。

【請求項8】

前記送信機が、
レーザのアレイと、
あるレーザに電子的に接続され、前記ノードによって生成された前記電子信号を光信号に変換するために前記レーザを直接的に調整するドライバのアレイと
を更に備えている、請求項７に記載の集積回路。

【請求項9】

前記レーザのアレイが前記集積回路にフリップチップ実装されており、各レーザがあるドライバに直接的に接続されている、請求項８に記載の集積回路。

【請求項10】

光信号の少なくとも１つの組を受信するステップであって、光信号の各組は、別々のバス導波路においてノード内の受信機へと送信されるものである、ステップと、
各受信機が、光信号の１つの組を、電子信号に符号化されたデータストリームへと変換するステップと、
マルチプレクサに電子信号を送信する受信機を１つずつ選択するステップと、
前記マルチプレクサが処理を行う前記ノードに前記電子信号を送信するステップであって、該電子信号を、ノードの第２の組によって生成された他の電子信号と組み合わせるステップを更に含むステップと
を含む、ノードの第１の組及び第２の組により生成された光信号をあるノードにファンインする方法。

【請求項11】

前記光信号の１つの組を、前記電子信号に符号化されたデータストリームへと変換するステップが、
前記光信号をアナログ電子信号に変換するステップと、
前記アナログ電子信号を増幅するステップと、
前記アナログ電子信号をサンプリングし、デジタル電子信号を生成するステップと、
前記ノードのアドレスとは異なる宛先アドレスを有する前記電子信号に符号化されたデータを破棄するステップと
を更に含むものである、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記電子信号が前記ノードのアドレスと一致する宛先アドレスを有する場合に、前記電子信号に符号化されたデータをバッファに一時的に記憶するステップを更に含む請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記電子信号を送信する受信機を１つずつ選択するステップが、電子信号を送信することが許される受信機を決定するためにアービトレーションを行うステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示内容は、光から電気への変換及び電気から光への変換を伴う相互接続（optical-to-electrical and electrical-to-optical interconnects）に関する。

【背景技術】

【0002】

データセンタを維持及び製造する組織は、増加しつつある帯域幅の需要に直面している。特に、ルーティングスイッチの帯域幅の要件は、データセンタの規模の増加と、１０Ｇｂ、４０Ｇｂ、１００Ｇｂのイーサネット（登録商標）規格等のより高い帯域幅のリンク規格への移行とを受けて劇的に高まっている。しかし、既存の電子スイッチ設計の帯域幅を単に大きくするだけでは、問題が生じる可能性がある。電子信号（electronic signal）のデータレートの増加の範囲は多くの場合、信号の一貫性（あるいは信号の品質；signal integrity）という考慮しなければならない事項によって制限を受ける。また、電気信号（electrical signal）のパスの帯域幅の増加は、コスト及び電力の双方において相当の不利益を招き、これは現実的ではない場合がある。現代のデータセンタにおけるスイッチングインフラストラクチャのエネルギー効率は、考慮すべき重要な事項になりつつある。データレートが増加するにつれ、電子的相互接続に起因して、ネットワークスイッチが消費する電力の割合がより大きくなる可能性がある。そのため、スイッチ製造メーカ及びユーザは、全体的なシステムコストを増加させることなく、相互接続の電力を抑えて帯域幅を大きくするための相互接続の解決策を求め続けている。

【図面の簡単な説明】

【0003】

【図1】第１のマルチバス型光相互接続ファブリックの一例の概略図である。

【図2】第２のマルチバス型光相互接続ファブリックの一例の概略図である。

【図3A】２つのブロードキャストバスに関連した導波路の束の一例を示す説明図である。

【図3B】２つのブロードキャストバスにおいて送信チャネルに対して波長分割多重化を用いる一例を示す説明図である。

【図4】ブロードキャストバスの束により光通信を行うｎ個のノードの概略図である。

【図5】４つのマルチバス型光相互接続ファブリックの一例の概略図である。

【図6】受信機集積回路及び送信機集積回路を備えた第１のノードの一例を示す説明図である。

【図7】受信機集積回路の一例の概略図である。

【図8】第１の受信機の一例の概略図である。

【図9A】受信機の実施態様の一例を示す説明図である。

【図9B】受信機の実施態様の一例を示す説明図である。

【図10】ＣＭＯＳ回路部に電子的に接続されたトランスインピーダンス（transimpedence）増幅器の一例の概略図である。

【図11】第２の受信機の一例の概略図である。

【図12】デイジーチェーン接続された２つのファンイン型受信機集積回路の一例を示す説明図である。

【図13】送信機集積回路の一例の概略図である。

【図14A】送受信機の実施態様の一例を示す説明図である。

【図14B】送受信機の実施態様の一例を示す説明図である。

【図14C】送受信機の実施態様の一例を示す説明図である。

【図15】送受信機集積回路を備えたノードの一例を示す説明図である。

【図16】送受信機集積回路の一例の概略図である。

【図17】第２の受信機の一例の概略図である。

【図18】光信号をノードにファンインする方法をまとめたフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0004】

本開示内容は、少なくとも１つの光バスを用いて複数の光信号データストリームを送受信するために用いることのできる、光から電気への変換を行う（optical-to-electrical）受信機集積回路（「ＩＣ」）及び送受信機ＩＣを対象としている。その詳細な説明は、次のように２つのサブセクションに編成されている。すなわち、第１のサブセクションでは、受信機集積回路及び送受信機集積回路が適用されるマルチバス型光システムの一例を示すために、マルチバス型光相互接続ファブリック（multibus optical interconnect fabric）を説明する。第２のサブセクションでは、受信機ＩＣ及び送受信機ＩＣについて説明する。受信機ＩＣ及び送受信機ＩＣは、マルチバス型光相互接続ファブリックの例を参照して説明するが、様々な受信機ＩＣ及び送受信機ＩＣについて、これらの用途がそのように限定されることを意図しているわけではない。実際には、受信機ＩＣ及び送受信機ＩＣは、光から電気への変換及び電気から光への変換を伴う相互接続（optical-to-electrical and electrical-to-optical interconnection）が用いられる多くの様々な種類の光システム及び電気システムに実装することができる。

【0005】

［マルチバス型光相互接続ファブリック］
マルチバス型光相互接続ファブリック（「光ファブリック」）は、光信号に符号化されたデータを送信する。光信号は、ある情報を、電磁放射のチャネルにおける振幅状態の高低、あるいは位相変化へと符号化する。チャネルとは、単一の波長若しくは周波数の電磁放射、又は特定の波長若しくは周波数を中心とした狭帯域の電磁放射を指し示す。例えば、光信号の振幅の高い部分は論理バイナリ値（「ビット」）「１」を表すものとし、同じく光信号の振幅の低い部分はビット「０」を表すものとすることができ、あるいはその逆でもよい。光ファブリックは、スケーラブルなデータセンタスイッチに見られる電子接続及び電子ファブリックスイッチに取って代わる損失の少ない導波路（waveguide）及びオプトエレクトロニクスを用いて実装された複数の光バスを利用することができる。光ファブリックは、信号の一貫性（あるいは信号の品質；signal integrity）という考慮すべき事項により受ける制約が比較的少なく、波長分割多重化（wavelength division multiplexing, 「ＷＤＭ」）及び様々な変調方式を用いることによりスペクトル効率をより高くすることに適している。光信号を用いた光通信は、光チャネルの低損失特性に起因して、電子信号を用いた通信よりも電力効率を改善することもできる。

【0006】

図１は、一例に係るマルチバス型光相互接続ファブリック１００の概略図である。この光ファブリック１００は、点線で示した４つの光ブロードキャストバス（「ブロードキャストバス」）１０２〜１０５を備えている。これにより、０、１、２、３のラベルを有する４つのノードのそれぞれが、それ自体及びその他の３つのノードに対して光信号をブロードキャストすることができる。図１の例に示しているように、各ブロードキャストバスは、一端がノード０、１、２、３のうちの１つに光学的に接続されている。ノードは、プロセッサと、メモリと、メモリコントローラと、電気から光への変換を行うエンジン（electrical-to-optical engine）と、光から電気への変換を行うエンジン（optical-to-electrical engine）と、マルチコア処理ユニットのクラスタと、回路基板と、外部ネットワーク接続と、その他の任意のデータ処理デバイス、記憶デバイス、若しくは送信デバイスとのうちの任意の組み合わせを備えることができる。例えば、ノード０〜３は、通信スイッチ内のラインカード（line card）とすることができる。図１の例では、光ファブリック１００は、分散された１６個の光タップアレイを備えており、各ブロードキャストバスに沿って４個の光タップアレイが設けられている。光タップアレイの各々は、ブロードキャストバスにより搬送された光信号に関連する光パワーの一部を、対応するノードへと方向転換（divert）させるものである。例えば、４つの光タップアレイ１０６〜１０９は、ブロードキャストバス１０２に沿って分散して設けられている。ノード０がブロードキャストバス１０２により光信号をブロードキャストする場合、光タップアレイ１０６は、前記光信号に関連する光パワーの一部１１１を方向転換させてノード０へ戻し、光タップアレイ１０７は、前記光信号に関連する光パワーの一部１１２をノード１へと方向転換させ、光タップアレイ１０８は、光信号に関連する光パワーの一部１１３をノード２へと方向転換させ、光タップアレイ１０９は、光信号に関連する光パワーの一部１１４をノード３へと方向転換させる。その結果、ノード０、１、２、３はそれぞれ、ノード０からブロードキャストされた光信号に符号化された同じ情報を、ノード０から出力された光信号に関連する光パワーの一部として受信する。

【0007】

光ファブリック１００、及び以下に説明する光ファブリックは、その用途が光信号をブロードキャストすることに限定されるものではないことに留意されたい。これらの光ファブリックは、マルチキャストにも、ブロードキャストにも、更にはユニキャストにも用いることができる。他の例では、マルチバス型光ファブリックのブロードキャストバスは、光タップアレイの数を削減するために束にすることができる。

【0008】

図２は、一例に係るマルチバス型光相互接続ファブリック２００の概略図である。この光ファブリック２００は、光ファブリック１００に類似しているが、１６個の光タップアレイを用いるのではなく、ブロードキャストバスが束ねられており、光タップアレイの数が半分に削減されている。特に、光ファブリック２００は、光ファブリック１００と同じ４つのブロードキャストバス１０２〜１０５を備えているが、ブロードキャストバス１０２及び１０３が束ねられて、束ねられたブロードキャストバス２０２が形成されており、ブロードキャストバス１０４及び１０５が束ねられて、束ねられたブロードキャストバス２０４が形成されている。光ファブリック２００は、束ねられたブロードキャストバス２０２に分散されている４つの光タップアレイ２０６〜２０９と、束ねられたブロードキャストバス２０４に沿って分散されている４つの光タップアレイ２１０〜２１３とを備えている。光タップアレイの各々は、束ねられたブロードキャストバスにより搬送された光信号に関連する光パワーの一部を、対応するノードへと方向転換させるものである。例えば、ノード０がブロードキャストバス１０２を通して光信号の第１の組（set）をブロードキャストし、ノード１がブロードキャストバス１０３を通して光信号の第２の組をブロードキャストしていると仮定する。光タップアレイ２０６は、光信号の第１の組に関連する光パワーの一部２１４を方向転換させてノード０へと戻し、光信号の第２の組に関連する光パワーの一部２１６をノード０へと方向転換させるように構成されている。光タップアレイ２０７は、光信号の第１の組に関連する光パワーの一部２１８をノード１へと方向転換させ、光信号の第２の組に関連する光パワーの一部２２０をノード１へと方向転換させて戻すように構成されている。光タップアレイ２０８及び２０９は、光信号の第１の組及び光信号の第２の組に関連する光パワーの一部を、それぞれノード２及び３へと方向転換させる。その結果、ノード０、１、２、３はそれぞれ、ノード０及び１からブロードキャストされた光信号の第１の組及び光信号の第２の組に符号化された同じ情報を受信する。

【0009】

図２の例では、ブロードキャストバスは４つの導波路から構成されている。例えば、図２に示したように、ブロードキャストバス１０２がノード０に接続されている箇所において、数字「４」を有するスラッシュ「／」は、ブロードキャストバス１０２が４つの導波路から構成されていることを示し、光タップアレイ２０６が、束ねられたブロードキャストバス２０２により搬送された光信号の光パワーの一部２１４及び２１６をノード０へと方向転換させる箇所は、８つの導波路からなる。

【0010】

図３Ａは、ブロードキャストバス１０２及び１０３を含む導波路を示している。具体的には、ブロードキャストバス１０２は導波路３０１〜３０４からなり、ブロードキャストバス１０３は導波路３０５〜３０８からなる。ブロードキャストバスの各導波路は、ノードが生成した別々の光信号を送信することができる。例えば、ノード０は、４つの別々の光信号に符号化されたデータをブロードキャストすることができ、各光信号は、４つの導波路３０１〜３０４のうちの１つによって搬送される。光タップアレイの各々は、複数の光タップからなる。これらのタップのそれぞれは、導波路のうちの１つにより搬送された光信号に関連する光パワーの一部を方向転換させるように構成されている。例えば、光タップアレイ２０６は、８つの光タップ（不図示）からなり、各光タップは、導波路３０１〜３０８のうちの１つにより搬送された光信号の一部をノード０へと方向転換させるように構成されている。各チャネルは、別々の導波路により搬送されるため、チャネルは全て同じ周波数とすることもできるし、各チャネルは別々の周波数とすることもできる。

【0011】

図３Ａはまた、光タップアレイが、どのようにして、ブロードキャストバスの束において送信された光信号に関連する光パワーの一部を部分反射（partial reflection）により方向転換させることができるのかも示している。ある例では、ブロードキャストバス又はブロードキャストバスの束に沿って分散して設けられている光タップアレイを、各ノードが各光信号に関連するほぼ同じ光パワーを受信できるように構成することができる。例えば、図３Ａの例に示しているように、導波路３０１〜３０８により搬送される各光信号に関連する光パワーをＰによって表すとする。各ノードがほぼ同じ光パワーＰ／４を有する光信号を受信できるようにするために、光タップアレイ２０６は、導波路３０１〜３０８により搬送された各光信号の光パワーのほぼ１／４を反射させるとともにほぼ３／４を透過させるように構成されている。その結果として、ノード０へと反射した各光信号３１０の光パワーはほぼＰ／４であり、透過した各光信号の光パワーはほぼ３Ｐ／４である。光タップアレイ２０７は、導波路３０１〜３０８により搬送された各光信号の光パワーのほぼ１／３を反射させ、ほぼ２／３を透過させるように構成されている。その結果、ノード１へと反射した各光信号３１１の光パワーはほぼＰ／４（すなわち、１／３×３Ｐ／４）であり、透過した各光信号の光パワーはほぼＰ／２（すなわち、２／３×３Ｐ／４）である。光タップアレイ２０８は、導波路３０１〜３０８により搬送された光信号の光パワーのほぼ１／２を反射させ、そして透過させるように構成されている。その結果、ノード２へと反射した各光信号３１２の光パワーはほぼＰ／４（すなわち、１／２×Ｐ／２）であり、透過した各光信号の光パワーもほぼＰ／４（すなわち、１／２×Ｐ／２）である。光タップアレイ２０９は、残りの光パワーＰ／４を有する光信号をノード３へと反射させる全反射ミラーとすることができる。

【0012】

あるいは、ノードから出力された光信号を別々の導波路において送信するのではなく、各ノードから出力された光信号を波長分割多重化（wavelength division multiplex）し、単一の導波路により送信することができる。図３Ｂは、波長分割多重化を用いて光信号を２つのブロードキャストバスにおいて送信する一例を示している。図３Ｂでは、ブロードキャストバス３２０及び３２２が、それぞれノード０及び１に接続されている。ノード０は、波長分割多重化された４つの光信号の組をブロードキャストバス３２０へ出力し、ノード１は、同様に波長分割多重化された４つの光信号の組をブロードキャストバス３２２へ出力する。ブロードキャストバス３２０及び３２２は、光ファイバ又は中空導波路（hollow waveguide）とすることができる。光タップアレイ２０６〜２０８は、図３Ａを参照して述べたように、光信号に関連する光パワーを分割する。図３Ｂの例では、光タップアレイ２０６は、導波路３２０により搬送された光信号のそれぞれに関連する光パワーのほぼ１／４を導波路３２４へと反射する光タップを有しているとともに、光タップアレイ２０６は、導波路３２２により搬送された光信号のそれぞれに関連する光パワーのほぼ１／４を導波路３２６へと反射する。デマルチプレクサ３２８及び３３０といったデマルチプレクサ（demultiplexer, 「ＤＥＭＵＸ」）は、上述の光信号を別々の導波路へ分離させる。ＤＥＭＵＸ３２８及び３３０から出力されたこれらの別々の光信号を、それぞれ破線３３２及び３３４により示している。例えば、導波路３２０により搬送された４つの光信号に関連する光パワーの１／４は、光タップアレイ２０６によって導波路３２４へと反射し、ＤＥＭＵＸ３３４へと送信される。このＤＥＭＵＸは、破線の方向矢印３３２により示しているように、各光信号が別々の導波路によりノード０へと搬送されるように、光信号を逆多重化（又は分離；demultiplex）する。各ノードは、異なる周波数の組をチャネルに用いることもできるし、少なくとも１つのノードは、同じ周波数の組をチャネルに用いることもできることに留意されたい。

【0013】

マルチバス型光相互接続ファブリックは、４つのノードを光学的に相互接続することに限定されるものではない。他の例では、光ファブリックは、わずか２つのノードを収容するように構成することもできるし、５つ、６つ、７つ、又は８つ以上もの多くのノードを収容するように構成することもできる。ノードの最大数は、図６を参照して以下に説明するように、光信号の光パワーと、システムの全体的な損失と、各ノードに設けられている、光信号を検出するために用いられる受信機の最小感度とによって決定することができる。一般的に、ブロードキャストバス又はブロードキャストバスの束に沿って分散して設けられた光タップアレイは、あるノードが光信号をブロードキャストした場合に、その送信ノードを含めた各ノードがその光信号全体の光パワーＰのほぼ１／ｎを受信するものとなるように構成される。ただし、ｎはノードの数である。

【0014】

図４は、ｎ個のノードに接続されたブロードキャストバスの束４０２を用いて光通信を行うｎ個のノードの例を示している。これらのｎ個のノードのうちの２つを、ノード４０４及び４０６として示している。ブロードキャストバスの束４０２を構成するブロードキャストバス４０８及び４１０等のブロードキャストバスは、任意の好適な数の導波路からなるものとすることができる。この光ファブリックは、ブロードキャストバスの束４０２に沿って分散して設けられたｎ個の光タップアレイを備えている。これらの光タップアレイのうちのいくつかを、光タップアレイ４１１〜４１６として示している。ノード４０６は、ブロードキャストバス４１０において光信号を光パワーＰで出力する。光タップアレイは、方向矢印４１８〜４２３により示しているように、各ノードが、Ｐ／ｎのほぼ同じ光パワーを有する、光信号のうちの反射した一部を受信するものとなるように構成されている。

【0015】

図４においてＯＴ_ｍとして示している光タップアレイは、以下の式に従って、光信号のパワーの一部を、光学的に接続されたノードへと反射させる。

【数1】

さらに、以下の式に従って、光信号のパワーの一部を透過させる。

【数2】

ただし、ｍは、１〜ｎの範囲内の整数である。そして、光タップアレイＯＴ_ｍは、光信号を受信し、光パワーＰＲ_ｍを有する反射部分を光学的に接続されたノードに向けて出力するとともに、光パワーＰＴ_ｍを有する透過部分を出力する。ここで、Ｐ＝ＰＲ_ｍ＋ＰＴ_ｍ＋Ｌ_ｍである。Ｌ_ｍは、吸収、散乱、又は位置合わせ不良に起因した、光タップアレイＯＴ_ｍにおける光パワーの損失を表す。光タップアレイ４１６すなわちＯＴ_ｎは、ブロードキャストバス４０２において送信された光パワーの残りの部分をノード４２６へと反射させるミラーとすることができることに留意されたい。

【0016】

光ファブリックの例は、ノードが生成した光信号の一部を、同じ送信元ノードに方向転換させて戻すことを記載していることに留意されたい。これは、主として、２つの主な理由によって行われる。すなわち、（１）方向転換させて戻すことにより、ミラー反射率がタップアレイ内の全てのタップに関して同一であることと、タップ構造がタップアレイミラーの反射率の値を除いてバス上の各点において同一であることとが確保される。実際には、光タップアレイは、単一材料として製造することができ、図２及び図３に示したように、ブロードキャストバスの束の導波路の全てにわたって分散して設けられる。言い換えると、光信号を方向転換させない特定の導波路を区別した光タップアレイを用いて、束ごとに多数の導波路を有する光ファブリックを実装することは、実用的でない場合がある。（２）光信号を、当該光信号の発信源である送信元ノードに方向転換させて戻すことにより、送信元ノードは、当該光信号に関して、光信号の一貫性（あるいは光信号の品質；optical signal integrity）のテスト等の診断テストを行うことができる。

【0017】

他の例では、マルチバス型光相互接続ファブリックのブロードキャストバスは、スターカプラ（star coupler）を用いて実施することができる。例えば、図１に戻り、１つの入力ポート及び４つの出力ポートを備えたスターカプラを、ブロードキャストバス１及び光タップアレイ１０６〜１０９に代えて用いることができる。この場合、入力ポートは、ブロードキャストバス１０２により搬送される光信号を搬送し、４つの出力ポートのそれぞれは、光信号１１１〜１１４のうちの１つを搬送する。各スターカプラは、入力ポートにおいて受信した光信号を出力対象の４つの光信号に分割し、各出力対象の光信号が入力された光信号の光パワーのほぼ１／４を搬送するものとなるように構成することができる。

【0018】

本明細書における方法及びシステムは、ノードが単一のマルチバス型光相互接続ファブリックにわたってブロードキャストを行うことに限定されるものではない。他の例では、ノードは、２つ以上のマルチバス型光相互接続ファブリックにわたって通信することができる。図５は、８つのノードが光信号をブロードキャストすることを可能にする４つのマルチバス型光相互接続ファブリックの一例の概略図である。図５の例に示しているように、ノード０〜３は上述したように、光ファブリック２００にわたって互いに光信号をブロードキャストする。ノード０〜３と同様に、ノード４〜７は、ブロードキャストバスの束５０２及び５０４によって互いに光信号をブロードキャストする。図５は、ノード０〜３がブロードキャストバスの束５０６及び５０８によりノード４〜７に対し光信号をブロードキャストすることと、ノード４〜７がブロードキャストバスの束５１０及び５１２によりノード０〜３に対し光信号をブロードキャストすることとをも示している。

【0019】

［受信機、送信機及び送受信機の集積回路］
ある実施形態において、各ノードは、複数のノードにより生成された光信号を受信する受信機集積回路（integrated circuit, 「ＩＣ」）を備えている。それらのノードによって生成された光信号を単一のノードが受信するプロセスを、「ファンイン（fan in）」と呼ぶ。例えば、図１を参照して述べたように、４つのノード０〜３によって生成された光信号は、ノード０にファンインする。受信ノードは、光信号を他のノードに送信する別個の送信機ＩＣも備えることができる。例えば、１つのノードから他の全てのノードへのブロードキャストを「ファンアウト（fan out）」と呼ぶ。

【0020】

図６は、受信機ＩＣ６０２と送信機ＩＣ６０４とを備えたノード６００の一例を示している。受信機ＩＣ６０２は、図１及び図２を参照して述べたように、そのノード自体を含むノードのそれぞれから光信号を受信する。図６の例では、点線の方向矢印６０６〜６０９のそれぞれが、受信機ＩＣ６０２に入力される４つの光信号の組を示している。光信号の各組６０６〜６０９は、ノード０〜３のうちの１つによって生成され、図１及び図２を参照して述べたファブリック１００及び２００等のマルチバス型光相互接続ファブリックにわたってブロードキャストされる。受信機ＩＣ６０２は、光信号の４つの組６０６〜６０９を受信し、電子信号６１０内に符号化されるデータストリームを生成する。このデータストリームは、受信機ＩＣ６０２から処理するノード６００へと出力される。換言すれば、受信機ＩＣ６０２は、ファンイン型受信機ＩＣである。なぜならば、４つの異なるノード０〜３によって生成された複数の光信号が、受信機６０２に入力されて電子信号へと変換されるからである。また、ノード６００は、当該ノード６００によって生成され電子信号６１２に符号化されたデータストリームを送信機ＩＣ６０４に送信する。この送信機ＩＣは、電子信号６１２を４つの光信号の組６１４へと変換する。この４つの光信号の組６１４は、図１及び図２を参照して述べたように、マルチバス型光相互接続ファブリック内のブロードキャストバスによりノード０〜３のうちの少なくとも１つへと送信することができる。

【0021】

図７は、受信機ＩＣ６０２の概略を示している。受信機ＩＣ６０２は、４つの受信機７０１〜７０４と、アービタ及びマルチプレクサ（arbiter/multiplexer）（「ＭＵＸ」）７０６とを備えている。各受信機は、ノードによって生成された光信号の４つの組６０６〜６０９のうちの１つを受信し、その光信号の組を、アービタ及びＭＵＸ７０６に送信される電子信号に符号化されたシリアルデータストリームへと変換する。例えば、受信機７０１は、ノード０によって生成された光信号の組６０６を受信し、そのデータをバッファに記憶し、同じデータを符号化した電子信号７０８をアービタ及びＭＵＸ７０６に対して出力する。受信機７０１〜７０４はそれぞれ、アービタ及びＭＵＸ７０６内のアービタ部の指示を受けて、順に電子信号をアービタ及びＭＵＸ７０６へと送信する。所与の時間帯にどの受信機が電子信号をアービタ及びＭＵＸ７０６に送信できるのかは、アービタ及びＭＵＸ７０６内のアービタ部により決定される。このアービタ部は、多くの異なる種類のよく知られたアービトレーションの方法のうちの任意の１つを用いることができる。例えば、アービタは、ラウンドロビン・アービトレーション（round-robin arbitration）を行うことができ、この場合、各受信機には、その受信機が電子信号をアービタ及びＭＵＸ７０６に対して送信することが許される時間帯が循環的に割り当てられる。アービタ及びＭＵＸ７０６は、受信機７０１〜７０４のそれぞれから順に受信された電子信号を、処理のために電子サイン６１０としてノード６００に出力する。各受信機は、光信号に符号化されたデータを記憶するバッファを備えることができることに留意されたい。受信機がデータをアービタ及びＭＵＸ７０６に送信する順番になると、バッファに記憶されたデータが電子信号に符号化され、アービタ及びＭＵＸ７０６へと送信される。

【0022】

ファンイン型受信機ＩＣは、４つの受信機を有するものに限定されるわけではない点に留意されたい。実際には、ファンイン型受信機ＩＣは、拡張又は縮小することができ、任意の好適な数の受信機を用いて構成することができる。

【0023】

ノードに到着する光信号は、少なくとも１つのデータパケットを含んでいる。各パケットは、ヘッダ及びユーザデータを含む。ヘッダは、パケットを送信したノードを特定する情報及びパケットを受信する宛先となる１つ以上のノードを特定する情報などの制御情報を含む。各受信機は、上述したように、光ファブリックに接続されたノードのうちの１つから送信されたパケットを受信し、ヘッダ情報を調べる。その一方で、受信ノードがヘッダ内の宛先ノードとして特定できない場合、受信機は、パケット内に符号化されたデータを破棄する。他方で、受信ノードがヘッダ内の宛先ノードとして特定された場合、受信機は、パケットを受理し、データは当該ノードにより処理される。複数のパケットが、同じ宛先ノードに同時に到着する可能性があるため、宛先ノードに送信されたユーザデータを一時的に記憶するために、バッファリングを行うことができる。光ファブリックからのパケット到着レートが、パケットをアービタ及びＭＵＸへと転送することができるレートを超えた場合のバッファオーバフローを防ぐために、フロー制御を行うことができる。

【0024】

図８は、受信機８００の概略を示している。受信機８００は、検出器アレイ８０２と、トランスインピーダンス増幅器（trans-impedance amplifier）（「ＴＩＡ」）アレイ８０４と、サンプラアレイ８０６と、アドレスフィルタ８０８と、パケットバッファ８１０とを備えており、フロー制御部８１２を備えていてもよい。検出器アレイ８０２は、それぞれが光信号をアナログ電子信号に変換する複数の光検出器を有している。ＴＩＡアレイ８０４は、複数のＴＩＡ又は演算増幅器（operational amplifier）（「ｏｐアンプ」）を有している。ＴＩＡの各々は、対応する光検出器から出力された電子信号を増幅する。サンプラアレイ８０６は、複数のサンプラを有している。各サンプラは、アナログ電子信号を、同じ情報を符号化したデジタル電子信号へと変換する。アレイ８０２内の光検出器の数と、アレイ８０４内のＴＩＡの数と、アレイ８０６内のサンプラの数とは等しく、１対１に対応するように設けられている。これにより、検出器アレイ８０２と、ＴＩＡアレイ８０４と、サンプラアレイ８０６とは、並行して光信号をデジタル電子信号へと変換できることに留意されたい。

【0025】

図８の例に示しているように、光信号８２１〜８２４を検出器アレイ８０２が別々にかつ同時に受信する。例えば、光信号８２１〜８２４のそれぞれを、図１及び図２を参照して述べたように、別々の光ファイバにおいて検出器アレイ８０２に送信することができる。各光信号は、検出器アレイ８０２の１つの光検出器によって検出され、その光検出器は、対応するアナログ電子信号を生成する。例えば、検出器アレイ８０２内の光検出器のうちの４つが、光信号８２１〜８２４を、対応するアナログ電子信号８２５〜８２８へと変換する。検出器アレイ８０２内の光検出器が出力した各アナログ電子信号は、対応する光信号のデータを符号化したものであり、ＴＩＡアレイ８０４内のＴＩＡに入力される。ＴＩＡアレイ８０４内のＴＩＡのうちの４つが、アナログ電子信号８２５〜８２８を受信し、それに対応する増幅されたアナログ電子信号８３０〜８３３をサンプラアレイ８０６に向けて出力する。増幅された各アナログ電子信号は、サンプラアレイ８０８内のサンプラのうちの１つによってサンプリングされ、対応するデジタル電子信号が生成される。図８の例では、増幅されたアナログ電子信号８３０〜８３３に対応する４つのデジタル電子信号８３５〜８３８が、サンプラアレイ８０６内のサンプラから別々に出力される。増幅されたアナログ電子信号のサンプリングは、増幅された電子信号のうちの１つをクロック信号として用いることによって又はデータストリームからクロックを再生（recover）することによって行うことができる。サンプラアレイ８０６から出力されたデジタル電子信号８３５〜８３８は、対応する光信号８２１〜８２４と同じパケット情報を符号化したものである。デジタル電子信号８３５〜８３８が、アドレスフィルタ８０８に入力されると、各ヘッダの宛先アドレス部分が調べられる。ヘッダの宛先アドレスが、そのノードをパケットの宛先として特定していない場合は、アドレスフィルタ８０８は、そのパケットを破棄する。他方、ヘッダの宛先アドレスが、そのノードをパケットの宛先として特定している場合は、アドレスフィルタ８０８は、デジタル電子信号のデータ部分をパケットバッファ８１０に送信し、このパケットバッファは、そのデータを一時的に記憶する。受信機８００へのパケット到着レートが、パケットバッファ８１０からアービタ及びＭＵＸ７０６にパケットを転送することのできるレートを超えた場合のバッファオーバフローを防止するために、フロー制御部８１２を利用することができる。例えば、フロー制御部８１２は、利用可能なバッファ空間を監視し、利用可能な記憶空間がパケットバッファ８１０にもはやない場合には、あるパケットを破棄することができる。

【0026】

図９Ａは、受信機９００の１つの実施態様の例を示している。受信機９００は、検出器アレイ層９０２と、ＴＩＡアレイ層９０４と、サンプラとアドレスフィルタとパケットバッファとあるいはフロー制御部をも実装したＣＭＯＳ回路部９０６とを備えている。層９０２及び９０４並びにＣＭＯＳ回路部９０６は、図８を参照して述べた受信機８００の構成要素に対応しており、同じ動作をする。層９０２の各光検出器は、層９０４のＴＩＡに電子的に接続されている。図９Ａの例では、検出器アレイ層９０２は、１６個の別々に動作する光検出器９１２を有しており、ＴＩＡアレイ層９０４は、１６個の別々に動作するＴＩＡ９１４を有している。例えば、光検出器９１２は、ＴＩＡ９１４に電子的に接続されている。ある実施形態では、光検出器９１２はｐ−ｉ−ｎ接合フォトダイオードとすることができる。別の実施形態では、光検出器９１２はＣＭＯＳ光検出器とすることができる。

【0027】

受信機は、１６個の光検出器の正方形状の配置に限定されるものではない。受信機は、任意の好適な数の光検出器及び対応するＴＩＡを有することもでき、任意の好適な配置とすることができる。

【0028】

ある実施形態では、検出器アレイ層９０２は、各光検出器とそれに対応するＴＩＡとの間を可能な限り短いパスとするために、ＴＩＡアレイ層９０４に実装されたフリップチップとすることができる。図９Ｂは、図９Ａに示すＡ−Ａ線に沿った、ＴＩＡアレイ層９０４に実装された検出器アレイ層９０２のフリップチップの断面図の一例である。図９Ｂの例では、各光検出器９１２のパッド９１６が、はんだ部９２０を介してＴＩＡ９１８のパッド９１８に電子的に接続されている。層９０２と層９０４との間の空間を誘電性接着剤（dielectric adhesive）９２２が実質的に満たしており、検出器アレイ層９０２を取り付けている。別の実施形態では、パッド９１２は、ゲルマニウムから構成することができる。図９Ｂは、アレイ９０２の４つの光検出器に光学的に接続された４つの光ファイバ９３１〜９３４の端部をも示している。図９Ｂの例では、各光ファイバは、ファイバコアから出力された光が、対応する光検出器に当たるように、対応する光検出器にバット・カップリング（butt couple）されている。

【0029】

図１０は、ＣＭＯＳ回路部９０６に電子的に接続されたＴＩＡアレイ層９０４の概略の一例を示している。図１０に示すように、各ＴＩＡ９１４は、ＣＭＯＳ回路部９０６に電子的に接続されている。

【0030】

図１１は、受信機１１００の概略を示している。受信機１１００は、検出器アレイ１１０２と、ＴＩＡアレイ１１０４と、サンプラアレイ１１０６と、アドレスフィルタ１１０８とを備えている。受信機１１００は、受信機８００のパケットバッファ８１０及びフロー制御部８１２が受信機１１００においては省略されていることを除いて、受信機８００とほぼ同一である。受信機８００と同様、検出器アレイ１１０２は複数の光検出器を有しており、これらの光検出器のそれぞれは光信号をアナログ電子信号に変換する。ＴＩＡアレイ８０４は複数のＴＩＡを有しており、これらのＴＩＡのそれぞれは対応する光検出器から出力されたアナログ電子信号を増幅する。サンプラアレイ１１０６は複数のサンプラを有しており、これらのサンプラのそれぞれはアナログ電子信号をデジタル電子信号に変換する。アレイ１１０２内の光検出器の数と、アレイ１１０４内のＴＩＡの数と、アレイ１１０６内のサンプラの数とは等しく、１対１に対応するように設けられており、これによって、検出器アレイ１１０２と、ＴＩＡアレイ１１０４と、サンプラアレイ１１０６とは、光信号に符号化された情報を並行して処理することが可能になる。アドレスフィルタ１１０８は、各ヘッダの宛先アドレス部分を調べ、データを破棄するか又はデータをアービタ及びＭＵＸに送信するかを決定する。受信機１１００はバッファを備えていないことに留意されたい。そのため、パケットが受信機１１００に到着した場合において、受信機１１００がデータをアービタ及びＭＵＸに送信できない場合には、パケットに符号化されている情報は破棄される。

【0031】

追加的な入力ポート及び出力ポートをファンイン型受信機ＩＣに設けることができ、これにより、ノードに送信されるより多くの光信号を受け入れるべく、２つ以上のファンイン型受信機ＩＣをデイジーチェーン接続することができるようになる。例えば、図１を参照して述べたノード０〜３を考えることにする。ノード０〜３のそれぞれは、図８を参照して述べたファンイン型受信機ＩＣ８００等のファンイン型受信機ＩＣを備えることができ、これにより、各ノードは、ノード０〜３からの光信号を受信することができるようになる。次に、図５を参照して述べたマルチバス型光相互接続ファブリックを考えることにする。ノード０〜３が４つのノード４〜７からの光信号をも受信できるようにするために、ノード０〜３のそれぞれは、ノード０〜３からの光信号を受信する第１のファンイン型受信機ＩＣであって、ノード４〜７からの光信号を受信する第２のファンイン型受信機ＩＣにデイジーチェーン接続されている第１のファンイン型受信機ＩＣを備えることができる。

【0032】

図１２は、デイジーチェーン接続された２つのファンイン型受信機ＩＣ１２０２及び１２０４を示している。受信機ＩＣ１２０２及び１２０４はそれぞれ、受信機ＩＣ８００と同じように構成されているとともに動作するが、受信機ＩＣ１２０４が、受信機ＩＣ１２０２内のアービタ及びＭＵＸ１２０８に電子的に接続されているとともに受信機ＩＣ１２０４内のアービタ及びＭＵＸ１２１０にも電子的に接続されているＭＵＸ１２０６を備えている点で異なる。アービタ及びＭＵＸ１２０８と１２１０とは、電子信号をＭＵＸ１２０６に入力し、このＭＵＸ１２０６は、これらの電子信号を組み合わせて、処理のためにノードに送信される電子信号とする。

【0033】

図６に戻ると、ノード６００は、該ノード６００が別個に動作させる送信機ＩＣ６０４を備えている。送信機ＩＣ６０４は、ノード６００が光信号を、相互接続ファブリックに接続された他のノードにマルチキャストすることを可能にする。図１３は、垂直共振器面発光レーザ（vertical-cavity surface-emitting lasers）（「ＶＣＳＥＬｓ」）ドライバのアレイ１３０４に接続されたＶＣＳＥＬのアレイ１３０２を備えた送信機ＩＣ１３００の一例に係る概略を示している。ＶＣＳＥＬアレイ１３０２内の各ＶＣＳＥＬは、ドライバアレイ１３０４内のドライバに電子的に接続されている。アレイ１３０４内の各ＶＣＳＥＬドライバは、ノードから電子信号を受信し、この電子信号を増幅させたものを生成し、増幅された電子信号を、ＶＣＳＥＬアレイ１３０２における電子的に接続されたＶＣＳＥＬへと印加する。図１１の例に示したように、電子信号１３０６〜１３０９は、ドライバアレイ１３０４に入力される。ドライバアレイ１３０４は、電子信号１３０６〜１３０９を受信し、対応する増幅された電子信号１３１１〜１３１４を生成する。これらの電子信号は、ＶＣＳＥＬアレイ１３０２内の電子的に接続された４つのＶＣＳＥＬに印加される。ＶＣＳＥＬアレイの各ＶＣＳＥＬは、電子的に接続されたＶＣＳＥＬドライバにより直接的に調整（あるいは調節）（modulate）される。例えば、あるドライブから出力された電子信号の高い振幅部分が、電子的に接続されたＶＣＳＥＬに印加されると、光信号の高い振幅部分がＶＣＳＥＬから出力され、電子信号の低い振幅部分がドライバによりＶＣＳＥＬに印加されると、同じ光信号の低い振幅部分が放出される。その結果、ＶＣＳＥＬアレイ１３０２の４つのＶＣＳＥＬは、対応する電子信号１３０６〜１３０９と同じ情報を符号化した光信号１３１６〜１３１９を生成する。送信機は、４つのＶＣＳＥＬ及びドライバに限定されるものではないことに留意されたい。送信機は、任意の好適な数のＶＣＳＥＬ及び対応するドライバを有することができる。

【0034】

図１４Ａは、送受信機１４００の１つの可能な実施態様の一例を示している。送受信機１４００は、ＶＣＳＥＬアレイ層１４０２と、ＶＣＳＥＬドライバアレイ層１４０４と、電子信号を受信するとともにこれらの電子信号を動作ドライバのドライバアレイ１４０４に印加するＣＭＯＳ回路部１４０６とを備えている。図１４Ｂは、ＶＣＳＥＬアレイ１４０２がＶＣＳＥＬドライバアレイ１４０４にフリップチップ実装された送信機１４００の一例の、図１４Ｂに示したＢ−Ｂ線断面図を示している。図１４Ｂの例に示したように、各ＶＣＳＥＬ１４０６のパッド１４０８が、はんだ部１４１４を介してドライバ１４１０のパッド１４１２へと電子的に接続されている。誘電性接着剤１４１６により、ＶＣＳＥＬアレイ１４０２がＶＣＳＥＬドライバアレイ１４０４に取り付けられている。図１４Ｂは、４つのＶＣＳＥＬに光学的に接続された４つの光ファイバ１４２１〜１４２４の端部をも示している。４つの光ファイバ１４２１〜１４２４は、図１及び図２を参照して述べたように、光信号を他のノードに送信するためのブロードキャストバスの一部とすることができる。図１４Ｂの例では、光ファイバ１４２１〜１４２４はそれぞれ、対応するＶＣＳＥＬから出力された光を光ファイバのコア内に合焦させるレンズ素子１４２５等のレンズ素子を備えている。図１４Ｃは、ＣＭＯＳ回路部１４０６に電子的に接続されたドライバアレイ層１４０４内のドライバ１４１０の概略の一例を示している。図１４の例に示したように、ＣＭＯＳ回路部１４０６は、４つの電子信号１４３０を受信し、これらの電子信号のそれぞれをドライバ１４１０のうちの１つに送信する。

【0035】

送受信機は、ＶＣＳＥＬを用いたものに限定されるわけではないことに留意されたい。送受信機は、端面発光レーザ（edge emitting laser）等の他のタイプの半導体レーザを用いて実施することもできる。

【0036】

別の実施形態では、他のノードから光信号を受信するとともに他のノードへ送信される光信号を生成するために、送受信機ＩＣを用いることができる。図１５は、送受信機ＩＣ１５０２を備えたノード１５００の一例を示している。図１５の例では、送受信機ＩＣ１５０２は、図１及び図２を参照して述べたように、自己のノードを含む４つのノードから光信号の４つの組１５０４〜１５０７を受信する。送受信機ＩＣ１５０２は、光信号の４つの組１５０４〜１５０７を受信し、ノード１５００により処理されることになる、送受信機ＩＣ１５０２から出力される電子信号１５１０に符号化された単一のデータストリームを生成する。換言すれば、送受信機ＩＣ１５０２は、ファンイン型受信機ＩＣとして動作する。なぜならば、４つのノード０〜３により生成された複数の光信号が送受信機ＩＣ１５０２へと入力され、処理のためにこのノードに出力される単一の電子信号へと変換されるためである。送受信機１５０２は、送信機も備えていてもよく、この送信機は、ノード１５００が電子信号１５１２を、図１及び図２を参照して述べたように、マルチバス型光相互接続ファブリックのブロードキャストバスによってノード０〜３のうちの少なくとも１つに送信することができる４つの光信号の組１５１４へと変換することを可能にする。

【0037】

図１６は、例示的な送受信機ＩＣ１５０２の概略を示している。送受信機ＩＣ１５０２は、４つの受信機１６０１〜１６０４とアービタ及びＭＵＸ１６０６とを備えている。図７を参照して述べた受信機７０１〜７０４と同様に、受信機１６０１〜１６０４のそれぞれは、光信号の４つの組１５０４〜１５０７のうちの１つを受信し、光信号の１つの組を、アービタ及びＭＵＸ７０６に送信される電子信号に符号化されたシリアルデータストリームへと変換する。例えば、受信機１６０１は、ノード０によって生成された光信号の組１５０４を受信し、この光信号の組１５０４を、アービタ及びＭＵＸ１６０６に出力される電子信号１６０８へと変換する。受信機１６０１〜１６０４はそれぞれ、図６を参照して述べたように、アービタ及びＭＵＸ１６０６内のアービタ部の指示を受けて、順に電子信号をアービタ及びＭＵＸ１６０６に送信する。アービタ及びＭＵＸ１６０６は、受信機１６０１〜１６０４によって生成された電子信号を１つずつ電子サイン１６１０として出力する。図６の例に示したように、送受信機ＩＣ１５０２は、送信機１６１２と制御及びデータＭＵＸ（control/data MUX）１６１４とを備えている。送信機１６１２は、図１３及び図１４を参照して述べたように、電子信号をブロードキャストバスによって送信される光信号へと変換するように構成及び動作させることができる。制御及びデータＭＵＸ１６１４は、受信機１６０１〜１６０４のそれぞれと送信機１６１２とに電子的に接続されている。

【0038】

図１７は、受信機１７００の概略を示している。受信機１７００は、検出器アレイ１７０２と、ＴＩＡアレイ１７０４と、サンプラアレイ１７０６と、アドレスフィルタ１７０８と、パケットバッファ１７１０と、フロー制御部１７１２とを備えている。アレイ１７０２、１７０４、１７０６と、フィルタ１７０８と、バッファ１７１０と、フロー制御部１７１２とは、図８を参照して述べたように、受信機８００の構成要素と同じように動作するが、パケットバッファ１７１０において利用可能な記憶容量に関するバッファステータス情報を定期的に生成するべくフロー制御部１７１２を用いることができる点で異なる。フロー制御部１７１２はステータス情報を、図１６に示した制御及びデータＭＵＸ１６１４に送信する。

【0039】

図１６に戻ると、制御及びデータＭＵＸ１６１４は、ノードによって生成されたデータを受信するとともに、受信機１６０１〜１６０４のそれぞれから出力されたバッファステータス情報を受信する。受信機１６０１〜１６０４のそれぞれは、それらの受信機に付随したパケットバッファ内の利用可能な記憶空間の容量を定期的にチェックし、空間がどの程度利用可能であるのかを示すステータス情報を生成し、このバッファステータス情報を制御及びデータＭＵＸ１６１４へと送信する。制御及びデータＭＵＸ１６１４は、この情報を、ノードによって生成されたデータとともに送信機１６１２に転送する。システム内のノードのそれぞれにより生成されたステータス情報は、バッファステータス情報を全てのノードに定期的に配信することによってパケットバッファオーバフローを防止するために用いることができる。あらゆるノードが、ステータス情報を受信し、システム内の全てのバッファのステータスを把握する。ある実施形態では、ある受信機が受信したステータス情報が、そのノードの情報送信先のバッファがフルであることを示している場合は、その受信機は、適切な電子的停止信号を制御及びデータＭＵＸ１６１４に送信することにより、ブロードキャスト等の送信を停止することができる。他の実施形態では、ブロードキャストに適用されるフロー制御とは異なり、マルチキャストルーティング方式の下では、宛先ではないノードに付随したパケットバッファがフルであっても、ノードは、宛先ノードのうちの少なくとも１つのパケットバッファにデータを送信することができる。

【0040】

ファンイン型送受信機ＩＣは、ノードに送信される光信号をより多く受け入れるために、当該ファンイン型送受信機ＩＣを２つ以上の送受信機ＩＣとデイジーチェーン接続できるようにする入力ポート及び出力ポートをも備えることができる。図１６に示した送受信機ＩＣ１５０２は、ＭＵＸ１６１６をも備えている。アービタ及びＭＵＸ１６０６から出力された電子信号１６１０は、ＭＵＸ１６１６に入力される。別の送受信機ＩＣ（不図示）によって生成された電子信号１６１８もＭＵＸ１６１６に入力することができる。このＭＵＸは、電子信号１６１０及び１６１８を組み合わせて、処理のためにノードに送信される１つの電子信号１６２０とする。

【0041】

図１８は、光信号をノードにファンインする方法をまとめたフロー図である。ステップ１８０１において、光信号の少なくとも１つの組が受信される。光信号の組のそれぞれは、図６及び図７を参照して述べたように、別々のブロードキャストバスにおいてノード内の受信機へと送信されたものである。ステップ１８０２において、図７を参照して述べたように、各受信機において、光信号の組が、電子信号に符号化されたデータストリームへと変換される。ステップ１８０３において、図７を参照して述べたように、電子信号をマルチプレクサに送信する受信機が１つずつ選択される。ステップ１８０４において、図７を参照して述べたように、その電子信号が、処理のためにノードに送信される。

【0042】

本開示内容を十分に理解してもらうために、説明の便宜上、これまでの説明は具体的な用語を使用した。しかし、本明細書に記載されたシステム及び方法を実施するために、具体的詳細が不要であることは当業者には明らかであろう。具体的な実施形態のこれまでの説明は、例として示し、説明するために提示されたものである。それらの実施形態は、本開示を網羅することも、本開示を開示されたものと全く同じ形に限定することも意図していない。上記の教示に鑑みて、明らかに、数多くの変更及び変形が可能である。それらの実施形態は、本発明の原理及びその実用的な応用例を最もわかりやすく説明し、それにより、意図した特定の用途に相応しいように種々の変更を加えながら、当業者が本開示及び種々の実施形態を最大限に利用できるようにするために、図示及び説明されている。本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって規定されることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】