超並列光インターコネクションとMEMS技術の融合によるVLSIフォトニクス

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次世代高速ネットワークにおいて,光通信技術は必要不可欠なものであるが,パケットのルーティングはいまだに電子的に実現されざるを得ず,その際に必要となる光-電気相互間の変換が性能・コスト・消費電力のボトルネックとなっている.本研究では,完全透過な,すなわち光-電気相互間の変換を全く必要としない光ネットワークの実現を目指して,マルチステージ光通信ネットワーク,及びロードバランス光スイッチの検討を行った.マルチステージ光通信ネットワークについては,前年度に実装したスイッチデバイスのスイッチ速度向上のために電界吸収型変調器の導入を検討し,これに対応してシステムの複雑度を減らすための新たなネットワークアーキテクチャを提案した.ロードバランス光スイッチについては,光技術による効率のよいランダムアクセスメモリが存在しない点を解決する新しいアーキテクチャを提案した.光パケットスイッチとして有望と思われるロードバランス型スイッチは,前段のロードバランススイッチによって複数のバッファステージにパケットを振り分け,このバッファステージの出力を時分割多重スイッチで出力する構成を取る.高負荷時も平均パケット遅延が小さくてスケーラブルであるという特長を持つ.本研究では,このバッファステージ部をメモリではなく光タイムスロット交換器によって実現することを提案し,さらにその上でパケットを適切に制御するスケジューリングアルゴリズムを提案し,評価した.その結果,高負荷時にもパケットロス率を10e-6以下を実現することができた.また,スケジューリングが複雑にならないことや,さまざまなデバイス技術が適用可能であることを示した.