JPH05292558A - 大容量スイッチ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のパスが多重化された光ファイバ伝送路
を複数本収容し、接続制御情報に基づいて半固定的にそ
れらの伝送路間でパスをルーチングするモジュール化に
適する大容量スイッチ回路に関し、簡単な構成で時分割
多重信号の高速ルーチングを可能にすることを目的とす
る。 【構成】 入力モジュールに、各入力ポートの入力信号
を並列展開して波長多重化し、さらに所定のタイムスロ
ットに時分割多重化して出力する多重化手段を備え、出
力モジュールに、各出力ポートに対応するタイムスロッ
トで入力信号を時分割多重分離し、さらに各出力ポート
宛の信号を波長多重分離し直列信号に変換して出力する
多重分離手段を備え、多重化手段または多重分離手段の
少なくとも一方に、時分割多重または時分割多重分離に
供する基準タイミングを供給する基準タイミング供給手
段を備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のパスが多重化さ
れた光ファイバ伝送路を複数本収容し、接続制御情報に
基づいて半固定的にそれらの伝送路間でパスをルーチン
グするクロスコネクトシステムにおいて、入出力伝送路
が 150Ｍb/s 〜 2.5Ｇb/s 程度の高速伝送路であり、シ
ステムの最大容量が数10Ｇb/s 以上の大容量スイッチ回
路に関する。

【０００２】なお、このような大容量スイッチ回路を構
成する場合には、光技術を適用するとともに、小容量の
システムを需要に応じて必要数だけ設置し、それらの間
を結合リンクで接続することにより、大規模なシステム
を構築するモジュール化構成法が有効である。本発明
は、このようなモジュール化に適する大容量スイッチ回
路に関する。

【０００３】

【従来の技術】図８は、モジュール化された大容量スイ
ッチ回路の第一従来例を示すブロック図である。

【０００４】図において、入力ポート８１₁ 〜８１₃ に
入力される信号は、発振波長がλ₁，λ₂ ，λ₃ のいず
れかに同調可能な可変波長半導体レーザ８２₁ 〜８２₃
に入力され、接続先に応じた波長に変換される。各可変
波長半導体レーザ８２₁ 〜８２₃ から出力される信号
は、結合リンク８３₁ 〜８３₃ を介してスターカップラ
８４に入力され、さらに結合リンク８３₄ 〜８３₆ を介
して通過波長がλ₁ 〜λ ₃ に固定されているフィルタ８
５₁ 〜８５₃ に分配される。各フィルタ８５₁ 〜８５₃
の出力は、それぞれ出力ポート８６₁ 〜８６₃ に接続さ
れる。

【０００５】ここで、入力ポート８１₁ に入力される信
号を出力ポート８６₃ にルーチングする例について説明
する。この場合には、可変波長半導体レーザ８２₁ は、
接続先の出力ポート８６₃ に対応するフィルタ８５₃ の
通過波長λ₃ にチューニングされ、入力信号によって変
調された信号がスターカップラ８４に送出される。スタ
ーカップラ８４では、この変調信号をすべての出力ポー
トに分配する。各出力ポート８６₁ 〜８６₃ では自ポー
ト宛の信号をフィルタ８５₁ 〜８５₃ で選択するが、可
変波長半導体レーザ８２₁ から送出された波長λ₃ の信
号はフィルタ８５₃ で選択され、指定した出力ポート８
６₃ への接続が行われる。

【０００６】このように、第一従来例の構成では、入出
力ポート間のルーチング処理が出力ポートに対応する波
長制御によって行われている。一方、複数の入力ポート
および出力ポートでグループを構成し、グループ間のル
ーチング処理を入力ポート側に設けた空間スイッチで行
い、各グループ内のルーチング処理を波長制御によって
行う構成（第二従来例）もある。

【０００７】図９は、モジュール化された大容量スイッ
チ回路の第二従来例を示すブロック図である。図におい
て、入力ポート９１₁ 〜９１₃ に入力される信号は、発
振波長がλ₁，λ₂ ，λ₃ のいずれかに同調可能な可変
波長半導体レーザ９２₁ 〜９２₃ に入力され、接続先に
応じた波長に変換される。各可変波長半導体レーザ９２
₁ 〜９２₃ から出力される信号は、空間スイッチ９３₁
を介してモジュール間結合リンク９４₁ 〜９４₃ の１つ
に送出される。この可変波長半導体レーザ９２₁ 〜９２
₃ および空間スイッチ９３₁ により、１つの入力モジュ
ール９５₁ が構成される。同様に、入力ポート９１₄ 〜
９１₆ とモジュール間結合リンク９４₄ 〜９４₆とを接
続する入力モジュール９５₂ が構成され、入力ポート９
１₇ 〜９１₉ とモジュール間結合リンク９４₇ 〜９４₉
とを接続する入力モジュール９５₃ が構成される。

【０００８】モジュール間結合リンク９４₁ ，９４₄ ，
９４₇ にはスターカップラ９６₁ が接続され、さらに通
過波長がλ₁ 〜λ₃ に固定されているフィルタ９７₁ 〜
９７ ₃ が接続される。各フィルタ９７₁ 〜９７₃ の出力
は、それぞれ出力ポート９８ ₁ 〜９８₃ に接続される。
このスターカップラ９６₁ およびフィルタ９７₁ 〜９７
₃ により、１つの出力モジュール９９₁ が構成される。
同様に、モジュール間結合リンク９４₂ ，９４₅ ，９４
₈ と出力ポート９８₄ 〜９８₆ とを接続する出力モジュ
ール９９₂ が構成され、モジュール間結合リンク９
４₃ ，９４₆ ，９４ ₉ と出力ポート９８₇ 〜９８₉ とを
接続する出力モジュール９９₃ が構成される。

【０００９】ここで、入力モジュール９５₁ の入力ポー
ト９１₁ ，９１₂ ，９１₃ に入力される信号を出力ポー
ト９８₂ ，９８₈ ，９８₃ にルーチングする例について
説明する。この場合には、可変波長半導体レーザ９
２₁ ，９２₂ ，９２₃ は、接続先の出力ポート９８₂ ，
９８₈ ，９８₃ に対応するフィルタ９７₂ ，９７₈ ，９
７ ₃ の通過波長λ₂ ，λ₂ ，λ₃ にチューニングされ、
入力信号によって変調された信号を空間スイッチ９３₁
に送出する。空間スイッチ９３₁ では、可変波長半導体
レーザ９２₁ ，９２₃ から入力される波長λ₂ ，λ₃ の
信号をモジュール間結合リンク９４₁ にルーチングし、
可変波長半導体レーザ９２₂ から入力される波長λ₂ の
信号をモジュール間結合リンク９４₃ にルーチングす
る。

【００１０】モジュール間結合リンク９４₁ にルーチン
グされた波長λ₂ ，λ₃ の信号は、出力モジュール９９
₁ のスターカップラ９６₁ を介して分配され、それぞれ
フィルタ９７₂ ，９７₃ で選択されることにより、指定
した出力ポート９８₂ ，９８ ₃ への接続が行われる。一
方、モジュール間結合リンク９４₃ にルーチングされた
波長λ₂ の信号は、出力モジュール９９₃ のスターカッ
プラ９６₃ を介して分配され、フィルタ９７₈ で選択さ
れることにより、指定した出力ポート９８₈ への接続が
行われる。

【００１１】なお、各出力モジュール９９₁ 〜９９₃ で
は、それぞれλ₁ 〜λ₃ の信号を分離できればよいの
で、フィルタ９７₁ 〜９７₉ に代えて波長分離回路を用
いることができる。

【００１２】また、以上示した従来構成では、ルーチン
グ処理機能が入出力ポート対応に分散され、全体の回路
構成がモジュール化されており、それらのモジュールの
追加によってシステムを容易に拡張することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図８に示す
第一従来例では、ルーチング処理が出力ポート対応の波
長制御によって行われるので、入力ポート側の可変波長
半導体レーザ８２として、出力ポート数に応じた波長可
変範囲の広いものが必要であり、かつその発振周波数を
安定化させる必要があった。しかし、従来の半導体レー
ザ素子は波長可変範囲が狭く、かつ発振周波数を安定さ
せることも容易ではなかった。

【００１４】また、この第一従来例は、入出力ポート間
を半固定的に接続する空間スイッチ構成となっている。
一方、クロスコネクトシステムでは入出力ポートが時分
割多重されており、このような用途に対応して図８に示
す構成（空間スイッチ）を時分割動作させることが必要
となるが、現状の半導体レーザ素子の応答速度は遅く対
応が困難であった。

【００１５】また、スターカップラ８４を用いて各出力
ポートに信号分配する構成であるので、光パワーの損失
が避けられなかった。一方、図９に示す第二従来例で
は、スターカップラ９６による信号分配が各出力モジュ
ール単位となっているので、スイッチ回路全体では第一
従来例に比べて光パワーの損失を少なくすることができ
る。

【００１６】また、各出力モジュール単位に、波長λ₁
〜λ₃ の信号を分離できればよいので、スイッチ回路全
体ではルーチングのために使用する波長の種類を少なく
することができる。すなわち、第二従来例では、９つの
入出力ポートに対して３波長で対応することができる。

【００１７】しかし、第二従来例においても、ルーチン
グ処理が出力ポート対応の波長制御によって行われるこ
とには変わりなく、波長可変半導体レーザにおける高速
波長切り替えや周波数安定性の問題は、根本的には解決
されていない。

【００１８】さらに、第一従来例および第二従来例で
は、入力ポートと出力ポートを半固定的に接続する場合
には、接続の切り替えタイミングは問題とならないが、
入出力ポートの信号が時分割多重され、タイムスロット
単位あるいは複数のタイムスロットを含むフレーム単位
で接続パターンを切り替える必要がでた場合には、その
切り替えタイミング制御（信号同期）が重要な課題とな
る。

【００１９】本発明は、波長多重技術を用いたクロスコ
ネクトシステムにおいて、ルーチング処理に要する可変
波長半導体レーザの高速波長可変性および周波数安定性
の問題を解決し、また時分割多重信号の切り替えにおけ
る同期の問題を解決し、簡単な構成で時分割多重信号の
高速ルーチングを可能にする大容量スイッチ回路を提供
することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明の
大容量スイッチ回路は、入力モジュールに、各入力ポー
トの入力信号を並列展開して波長多重化し、さらに所定
のタイムスロットに時分割多重化して出力する多重化手
段を備え、出力モジュールに、各出力ポートに対応する
タイムスロットで入力信号を時分割多重分離し、さらに
各出力ポート宛の信号を波長多重分離し直列信号に変換
して出力する多重分離手段を備え、多重化手段または多
重分離手段の少なくとも一方に、時分割多重または時分
割多重分離に供する基準タイミングを供給する基準タイ
ミング供給手段を備えて構成する。

【００２１】請求項２に記載の発明の大容量スイッチ回
路は、入力モジュールおよび出力モジュールの少なくと
も一方に、各モジュールのクロック動作位相あるいはモ
ジュール間送受信信号の遅延時間を調整する可変遅延手
段を備える。

【００２２】請求項３に記載の発明の大容量スイッチ回
路は、各入力ポートの入力信号を波長多重した信号に、
データの存在を示すストローブ信号とデータフレームの
区切りを示すフレーム信号の少なくとも一方を波長多重
化して伝送する構成である。

【００２３】

【作用】本発明は、各入力ポートの信号を入力モジュー
ルで時分割多重化して出力モジュールに転送し、出力モ
ジュールで出力ポートに対応したタイムスロットで出力
ポートに抜き出すことにより、入出力ポート間のルーチ
ング処理を実現することができる。ただし、複数の入力
ポートの信号を並列展開して波長多重し、出力ポート側
でもとの直列信号に戻す構成とすることにより、時分割
多重制御によってルーチング処理を行っても内部動作速
度の上昇を抑えることができる。

【００２４】また、本発明では、入出力ポート間の信号
のビット位置を識別することにより、規定されたビット
タイミングでシリアル・パラレル変換およびパラレル・
シリアル変換を行うことができ、ディジタル形のスイッ
チとして構成することができる。

【００２５】

【実施例】図１は、本発明大容量スイッチ回路の第一実
施例を示すブロック図である。なお、本実施例は、第一
従来例（図８）に対応する構成例である。

【００２６】図において、入力ポート８１₁ に入力され
る時分割多重信号は、シリアル・パラレル変換器（Ｓ／
Ｐ）１１₁ で並列信号に展開され、発振波長がλ₁ ，λ
₂ ，λ₃ に固定の多波長レーザモジュール１２₁ に入力
される。多波長レーザモジュール１２₁ から出力される
信号は、多重化回路（ＭＵＸ）１３₁ で波長多重化さ
れ、さらに時分割多重制御により所定のタイミングで結
合リンク８３₁ に送出される。このシリアル・パラレル
変換器１１₁ ，多波長レーザモジュール１２₁ および多
重化回路１３₁ により、１つの入力モジュール１４₁ が
構成される。同様に、入力ポート８１₂ と結合リンク８
３₂ とを接続する入力モジュール１４₂ が構成され、入
力ポート８１₃ と結合リンク８３₃ とを接続する入力モ
ジュール１４₃ が構成される。

【００２７】結合リンク８３₁ 〜８３₃ にはスターカッ
プラ８４が接続され、そこで各結合リンクからそれぞれ
異なるタイミングで入力された波長多重信号が各タイム
スロットに並び、出力側の結合リンク８３₄ 〜８３₆ に
分配される。結合リンク８３ ₄ には多重分離回路（ＤＭ
Ｘ）１５₁ が接続され、時分割多重分離した各信号を通
過波長がλ₁ 〜λ₃ に固定されている多波長光ディテク
タ１６₁ に送出する。多波長光ディテクタ１６₁ で波長
多重分離された信号は、パラレル・シリアル変換器（Ｐ
／Ｓ）１７₁ で直列信号に変換され、出力ポート８６₁
に送出される。この多重分離回路１５₁ ，多波長光ディ
テクタ１６₁ およびパラレル・シリアル変換器１７₁ に
より、１つの出力モジュール１８₁ が構成される。同様
に、結合リンク８３₅ と出力ポート８６₂ とを接続する
出力モジュール１８₂ が構成され、結合リンク８３₆ と
出力ポート８６₃ とを接続する出力モジュール１８₃ が
構成される。 基準タイミング発生回路１９は、各入力
モジュール１４₁ 〜１４₃の多重化回路１３₁ 〜１３₃
と、各出力モジュール１８₁ 〜１８₃ の多重分離回路１
５₁ 〜１５₃ に、それぞれ時分割多重および時分割多重
分離を行う基準タイミングを送出する。

【００２８】ここで、各入力モジュール１４₁ 〜１４₃
における基本動作について、図２を参照して説明する。
入力ポート８１₁ には時分割多重信号ａ₁ ，ａ₂ ，
ａ₃ ，…が入力され、入力ポート８１₂ には時分割多重
信号ｂ₁ ，ｂ₂ ，ｂ₃ ，…が入力され、入力ポート８１
₃ には時分割多重信号ｃ₁ ，ｃ₂ ，ｃ₃ ，…が入力さ
れ、（図２(1))、各入力ポートと所定の出力ポートが接
続されるものとする。

【００２９】入力モジュール１４₁ では、入力信号（ａ
₁ ，ａ₂ ，ａ₃ ，…）をシリアル・パラレル変換器１１
₁ で３ビットに並列展開し、多波長レーザモジュール１
２₁でそれぞれλ₁ ，λ₂ ，λ₃ の波長の信号に変換
し、さらに多重化回路１３₁ で波長多重して結合リンク
８３₁ に送出する。入力モジュール１４₂ ，１４₃ にお
いても同様である。ただし、多重化回路１３₁ 〜１３₃
は、基準タイミング発生回路１９から基準タイミングを
受信すると、それぞれ１クロック後，２クロック後，３
クロック後に、波長多重した信号を順番に自モジュール
から送出する（図２(2))。その結果、スターカップラ８
４上には、図２(3) に示すように各入力ポート８１₁ 〜
８１₃ の信号が入力ポート数に応じた並列数（３ビッ
ト）で波長多重された上で時分割多重され、すべての出
力モジュール１８₁ 〜１８₃ に分配される。

【００３０】一方、各出力モジュール１８₁ 〜１８₃ の
多重分離回路１５₁ 〜１５₃ には、基準タイミング発生
回路１９から多重化回路１３₁ 〜１３₃ に与えた基準タ
イミングに対して、入出力モジュール間の信号伝搬時間
が加算された時間だけ遅延した基準タイミングが与えら
れる。各多重分離回路１５₁ 〜１５₃ には、その基準タ
イミングを受信してから、それぞれ１クロック後，２ク
ロック後，３クロック後に入力信号を自モジュールに読
み込むか否かを制御するデータが書き込まれた制御テー
ブルが配置される。入出力ポートの接続情報に従って、
この制御テーブルの内容を書き換えることにより、入出
力ポート間で接続情報に応じたルーチングが実現でき
る。たとえば、入力ポート８１₂ に入力される信号を出
力ポート８６₃ に接続する場合には、入力ポート８１₂
の信号は基準タイミングの２タイムスロット後に多重化
されるので、出力モジュール１８₃ の多重分離回路１５
₃ の制御テーブルに、基準タイミングの２タイムスロッ
ト目に入力信号を読み込むような制御データを書き込
む。なお、各多重分離回路の制御テーブルにアクセスす
るためのインタフェースや制御システムは、図１では省
略されている。

【００３１】出力モジュール１８₁ の多波長光ディテク
タ１６₁ では、多重分離回路１５₁から所定のタイミン
グで入力される波長多重化された信号を取り込み、λ₁
〜λ ₃ の信号に分離してパラレル・シリアル変換器１７
₁ に送出し、入力モジュール側で並列展開された信号を
もとの直列信号に戻して出力ポート８６₁ に送出する。
出力モジュール１８₂ ，１８₃ においても同様である。

【００３２】このように、本実施例の構成では、各入力
ポートの信号を出力ポートに対応したタイムスロットで
送出する時分割多重制御を行うことによってルーチング
処理を実現している。ただし、複数の入力ポートの信号
をそのまま時分割多重すると、入出力ポートでの処理速
度が増大するので、各入力ポートの信号を並列展開して
波長多重し、出力ポート側でもとの直列信号に戻す構成
とすることにより、内部の動作速度の上昇を抑えてい
る。なお、入出力ポート間のルーチング処理が波長制御
ではないので、多波長レーザモジュール１２₁ 〜１２₃
はあらかじめ設定された波長に固定することができる
が、その個数は入力ポート数に応じて増加する。

【００３３】また、以上の説明は、入力モジュール側で
各入力ポートの信号を順番に多重化し、出力モジュール
側で任意のタイムスロットを選択することにより入出力
ポート間のルーチングを行う例であるが、時間スイッチ
の考え方に基づく他の方法を用いることもできる。

【００３４】第２の方法は、その逆に出力モジュール側
が時分割多重化されたタイムスロットを固定の順番で読
み込み、入力モジュール側に制御テーブルを設置し、接
続すべき出力ポートに対応するタイムスロットに入力信
号を送出する構成をとる。

【００３５】第３の方法は、第１の方法と同様に入力モ
ジュールで順番に入力信号を多重化するが、各データ信
号に送出すべき宛先の出力ポート番号を示すルーチング
制御信号を波長多重して送出する。この場合には、ルー
チング制御信号用の波長が新たに必要となるとともに、
そのルーチング制御信号用の波長を常時受信する回路
と、そのルーチング制御信号が自モジュール宛か否かを
判定して多重分離回路を制御する回路が必要となる。た
だし、各出力モジュールの多重分離回路の制御テーブル
は不要となり、また基準タイミング発生回路は出力モジ
ュール側に基準タイミングを供給する必要がなくなる。

【００３６】図３は、本発明大容量スイッチ回路の第二
実施例を示すブロック図である。なお、本実施例は、第
二従来例（図９）に対応する構成例である。すなわち、
複数の入力ポートおよび出力ポートでグループを構成
し、グループ間のルーチング処理を入力ポート側に設け
た空間スイッチで行うが、各グループ内のルーチング処
理は、第一実施例と同様に時分割多重制御によって実現
する。

【００３７】図において、入力ポート９１₁ 〜９１₃ に
入力される時分割多重信号は、それぞれシリアル・パラ
レル変換器（Ｓ／Ｐ）３０₁ 〜３０₃ で並列信号に展開
され、それぞれ発振波長がλ₁ ，λ₂ ，λ₃ に固定の多
波長レーザモジュール３１₁〜３１₃ に入力される。多
波長レーザモジュール３１₁ 〜３１₃ から出力される信
号は、それぞれ多重化回路（ＭＵＸ）３２₁ 〜３２₂ で
波長多重化され、所定のタイミングで空間スイッチ３３
₁ に入力され、さらにモジュール間結合リンク９５₁ 〜
９５₃ の１つに送出される。このシリアル・パラレル変
換器３０₁ 〜３０₃ ，多波長レーザモジュール３１₁ 〜
３１₃ ，多重化回路３２₁ 〜３２₃ および空間スイッチ
３３₁ により、１つの入力モジュール３４₁ が構成され
る。同様に、入力ポート９１₄ 〜９１₆ とモジュール間
結合リンク９４₄ 〜９４₆ とを接続する入力モジュール
３４₂ が構成され、入力ポート９１₇ 〜９１₉ とモジュ
ール間結合リンク９４₇ 〜９４₉ とを接続する入力モジ
ュール３４₃ が構成される。

【００３８】モジュール間結合リンク９４₁ ，９４₄ ，
９４₇ にはスターカップラ３５₁ が接続され、そこで合
波された信号が多重分離回路（ＤＭＸ）３６₁ 〜３６₃
に分配される。各多重分離回路３６₁ 〜３６₃ で時分割
多重分離された信号は、それぞれ通過波長がλ₁ 〜λ₃
に固定されている多波長光ディテクタ３７₁ 〜３７₃に
入力される。各多波長光ディテクタ３７₁ 〜３７₃ で波
長多重分離された信号は、それぞれパラレル・シリアル
変換器（Ｐ／Ｓ）３８₁ 〜３８₃ で直列信号に変換さ
れ、出力ポート９８₁ 〜９８₃ に送出される。このスタ
ーカップラ３５₁，多重分離回路３６₁ 〜３６₃ ，多波
長光ディテクタ３７₁ 〜３７₃ およびパラレル・シリア
ル変換器３８₁ 〜３８₃ により、１つの出力モジュール
３９₁ が構成される。同様に、結合リンク９４₂ ，９４
₅ ，９４₈ と出力ポート９８₄ 〜９８₆ とを接続する出
力モジュール３９₂ が構成され、モジュール間結合リン
ク９４₃ ，９４₆ ，９４₉ と出力ポート９８₇ 〜９８₉
とを接続する出力モジュール３９₃ が構成される。

【００３９】基準タイミング発生回路４０は、各入力モ
ジュール３４₁ 〜３４₃ の多重化回路３２₁ 〜３２
₉ と、各出力モジュール３９₁ 〜３９₃ の多重分離回路
３６₁ 〜３６₉ に、それぞれ時分割多重および時分割多
重分離を行う基準タイミングを送出する。

【００４０】本実施例の基本動作は、図９に示す第二従
来例と、図１に示す第一実施例の動作を合わせたもので
ある。すなわち、入出力ポートのグループ化に伴って、
例えば次のような動作となる。ここでは、出力ポートが
３本ずつグループ化されているので、結合リンク上の信
号は３つのタイムスロットで時分割多重される。

【００４１】タイムスロット１では、出力ポート９
８₁ ，９８₄ ，９８₇ に接続される信号が、各入力モジ
ュールから対応するモジュール間結合リンクを介して送
出される。たとえば、入力モジュール３４₁ から出力ポ
ート９８₁ に接続する場合には、タイムスロット１でモ
ジュール間結合リンク９５₁ に送出する。また、入力モ
ジュール３４₂ から出力ポート９８₇ に接続する場合に
は、タイムスロット１でモジュール間結合リンク９５₆
に送出する。

【００４２】タイムスロット２では、出力ポート９
８₂ ，９８₅ ，９８₈ に接続される信号が、同様に各入
力モジュールから対応するモジュール間結合リンクを介
して送出される。タイムスロット３では、出力ポート９
８₃ ，９８₆ ，９８₉ に接続される信号が、同様に各入
力モジュールから対応するモジュール間結合リンクを介
して送出される。

【００４３】したがって、入力モジュール３４では、そ
れに収容される入力ポートの接続先が与えられると、自
動的にその信号を送出すべきモジュール間結合リンク位
置と、タイムスロット位置が決まるので、それに従って
多重化回路３２の出力タイミングおよび空間スイッチ３
３を制御し、対応するタイムスロットで対応するモジュ
ール間結合リンクに送出する。

【００４４】一方、出力モジュール３９には、各タイム
スロットで順番に各出力ポートに送出する波長多重信号
が時分割で入力されるので、各多重分離回路３６は入力
された信号を順番に取り込むことにより、以下第一実施
例と同様にして対応する出力ポートに出力させることが
できる。なお、以上の構成では、接続の制御情報が各入
力ポートの宛先だけでよく、入力モジュール内に閉じた
制御動作となる。

【００４５】また、第一実施例と同様に、波長方向に入
力データを並列展開し、その後に時分割多重しているの
で、内部動作速度の上昇を抑えることができる。また、
第二従来例と同様に、入力モジュールおよび出力モジュ
ールの２種類で構成されるので、要求されるスイッチ規
模に応じてそれらを結合させれば、既存のシステムに影
響を与えることなく容易に増設することができる。

【００４６】図４は、本発明大容量スイッチ回路の第三
実施例を示すブロック図である。なお、本実施例は、第
二実施例（図３）の変形例であり、入力モジュールある
いは出力モジュールどうしを入れ替えることも可能であ
る。

【００４７】図において、入力ポート９１₁ 〜９１₃ に
入力される時分割多重信号は、それぞれシリアル・パラ
レル変換器（Ｓ／Ｐ）３０₁ 〜３０₃ で並列信号に展開
されて多重化回路（ＭＵＸ）４１₁ 〜４１₃ に入力さ
れ、基準タイミング発生回路４０から与えられる基準タ
イミングに応じて、出力ポートに対応したタイミングで
時分割多重化される。各多重化回路４１₁ 〜４１₃ の出
力は、発振波長がλ₁ ，λ₂ ，λ₃ に固定の多波長レー
ザモジュール４２₁ に入力され、さらにその出力が合波
器４３₁ に入力されて波長多重化される。合波器４３₁
の出力は、セレクタ４４₁ を介してモジュール間結合リ
ンク９５₁ 〜９５₃ の１つに送出される。このシリアル
・パラレル変換器３０₁ 〜３０₃ ，多重化回路４１₁ 〜
４１₃ ，多波長レーザモジュール４２₁ ，合波器４３₁
およびセレクタ４４₁ により、１つの入力モジュール４
５₁ が構成される。同様に、入力ポート９１₄ 〜９１₆
とモジュール間結合リンク９４₄ 〜９４₆ とを接続する
入力モジュール４５₂ が構成され、入力ポート９１₇ 〜
９１₉ とモジュール間結合リンク９４₇ 〜９４₉ とを接
続する入力モジュール４５₃ が構成される。

【００４８】モジュール間結合リンク９４₁ ，９４₄ ，
９４₇ にはスターカップラ３５₁ が接続され、そこで合
波された信号が通過波長がλ₁ 〜λ₃ に固定されている
多波長光ディテクタ４６₁ に入力される。多波長光ディ
テクタ４６₁ で波長多重分離された信号は、多重分離回
路（ＤＭＸ）４７₁ 〜４７₃ に入力される。各多重分離
回路４７₁ 〜４７₃ で時分割多重分離された信号は、そ
れぞれパラレル・シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）３８₁ 〜３
８₃ で直列信号に変換され、出力ポート９８₁〜９８₃
に送出される。このスターカップラ３５₁ ，多波長光デ
ィテクタ４６₁，多重分離回路４７₁ 〜４７₃ およびパ
ラレル・シリアル変換器３８₁ 〜３８₃により、１つの
出力モジュール４８₁ が構成される。同様に、結合リン
ク９４₂，９４₅ ，９４₈ と出力ポート９８₄ 〜９８₆
とを接続する出力モジュール４８ ₂ が構成され、モジュ
ール間結合リンク９４₃ ，９４₆ ，９４₉ と出力ポート
９８₇ 〜９８₉ とを接続する出力モジュール４８₃ が構
成される。

【００４９】本実施例の構成では、各入力モジュールに
おいて、各入力モジュール対応に設置していた多波長レ
ーザモジュールを、各入力ポートを時分割多重化してか
ら波長多重する位置に配置することにより、レーザ動作
速度が３倍になるものの１個に集約させることができ
る。また、各出力モジュールにおいて、時分割多重分離
した信号をそれぞれ波長多重分離していた多波長光ディ
テクタを、先に波長多重分離してから時分割多重分離さ
せる位置に配置することにより、同様に１個に集約させ
ることができる。

【００５０】なお、本実施例の構成では、空間スイッチ
３３に代えてセレクタ４４により対応しているが、その
セレクタ４４に対する接続制御が異なる他は第二実施例
と同様の機能を実現することができる。また、本実施例
の構成は、第二実施例に比べて接続制御がやや複雑化す
るが、回路規模を小さくすることができ、モジュール化
に適したものとすることができる。また、第二実施例お
よび第三実施例の構成は、論理的に３段構成のスイッチ
回路網に等価であり、その接続制御法については従来か
らよく知られている。

【００５１】以上の第一実施例〜第三実施例では、各入
出力モジュールの送受信信号のタイミングは揃っている
ものと仮定して説明したが、実際にはモジュール間結合
リンクや基準タイミングを供給するリンクの長さが不揃
いなどの理由により、モジュール間のタイミングにはば
らつきがある。それが許容限度を越えると、出力モジュ
ールでは時分割多重信号を正しく分離できなくなる事態
となる。

【００５２】従来、装置間の結合リンク長のばらつきに
対しては、受信側でエラスティックメモリを配置して信
号位相を合わせることが行われていた。この従来技術を
適用するには、出力モジュールの受信信号を一旦電気信
号に変換し、フレーム同期を取り直す必要が生じるの
で、出力モジュールの回路規模の増大が避けられなくな
る。

【００５３】この問題を回避するために、結合リンク間
に信号の遅延時間を制御可能な可変遅延素子を挿入する
（請求項２に記載の発明）。以下、本発明スイッチ回路
の第二実施例（図３）および第三実施例（図４）に適用
した場合の実施例構成について、図５を参照して説明す
る。なお、第一実施例に適用する場合でも同様である。

【００５４】図５において、可変遅延素子５１は、各出
力モジュール３９とそれぞれに収容されるモジュール間
結合リンク９５との間に接続され、入出力モジュール間
の遅延時間を揃える。なお、入力モジュール３４とそれ
ぞれに収容されるモジュール間結合リンク９５との間に
接続しても同様である。可変遅延素子５２は、各出力モ
ジュール３９と基準タイミングを供給するリンク５３と
の間に接続され、出力モジュール間の基準タイミング位
相を調整する。

【００５５】図６は、可変遅延素子の実施例構成を示す
図である。なお、(a) はディジタル形の構成を示し、
(b) はアナログ形の構成を示す。図６(a) において、入
力信号はセレクタ６１を介して遅延量が０〜３ｔの遅延
線（ｔは単位遅延量）６２₀ 〜６２₃ のいずれかに送出
され、合波器６３を介して出力される。セレクタ６１
は、制御信号によって入力信号を送出する遅延線を選択
し、入力信号に対応する遅延量が与えられる。

【００５６】図６(b) において、入力信号はシリコン基
板６４上の導波路６５を介して出射される。導波路６５
の一部にはヒータ６６が設置され、ヒータ電極６７に制
御信号を与えてヒータ温度を制御することにより、導波
路６５の屈折率を変えて遅延時間をアナログ的に制御す
る。

【００５７】いずれの構成においても、制御信号はそれ
ぞれ設置されるリンクに対応したディジタル値あるいは
電流として与えられる。ところで、入出力モジュール間
の信号位相を可変遅延素子で合わせる場合に、高精度で
遅延時間を調整したり、温度変動などに追従して遅延時
間を制御しようとすると、そのための制御回路が複雑に
なる。これを回避して遅延時間の微小調整を不要とする
ためには、信号のフレーム間にガードタイムを設け、そ
の時間内の信号位相変動を許容するようにすればよい
が、信号位置を識別する手段が別途必要となる。以下、
その実現方法について図７を参照して説明する。

【００５８】図７において、モジュール間結合リンク上
の波長多重信号は、所定のタイムスロット７１，７２，
７３に時分割多重され、各入力モジュールでフレーム７
４，７５，７６を構成して送出されたものである。しか
し、出力モジュールでは、図に示すように、各入力モジ
ュールとの間のリンク長のばらつきによって信号位相が
変動する。したがって、各信号のビット位置を示すスト
ローブ信号７７と、複数の入力ポートの信号が時分割多
重された場合の先頭の入力ポート位置を示すフレーム信
号７８をデータとともに並列伝送する。これにより、出
力モジュールでは時分割多重化信号を分離するときに、
入力ポートの位置をフレーム信号７８にを基準に識別す
ることができ、信号位相がずれた場合でもデータを正し
く多重分離することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ルーチン
グ処理にタイムスロットを指定する時分割多重方式を採
用することにより、レーザの発振波長が固定のままで入
出力ポート間のルーチング処理を実現することができ
る。したがって、可変波長レーザモジュールは不要とな
り、また従来のような波長可変範囲の制限がなくなるの
で、大容量のスイッチ回路を容易に実現することができ
る。

【００６０】また、レーザの発振波長を固定にすること
ができるので、波長切り替えのための駆動回路が不要と
なり、装置構成を簡単にすることができる。すなわち、
モジュール化に適した大容量スイッチ回路を実現するこ
とができる。

【００６１】また、本発明の構成では、入出力ポートの
接続が一定の場合でも、装置内部では同期状態で時分割
多重動作を行っているので、入出力ポートが時分割多重
された信号であっても何ら問題なく本発明の大容量スイ
ッチ回路を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の大容量スイッチ回路の
第一実施例を示すブロック図。

【図２】入力モジュールにおける基本動作を説明する
図。

【図３】請求項１に記載の発明の大容量スイッチ回路の
第二実施例を示すブロック図。

【図４】請求項１に記載の発明の大容量スイッチ回路の
第三実施例を示すブロック図。

【図５】請求項２に記載の発明の実施例構成を示すブロ
ック図。

【図６】可変遅延素子の実施例構成を示す図。

【図７】請求項３に記載の発明を説明する図。

【図８】モジュール化された大容量スイッチ回路の第一
従来例を示すブロック図。

【図９】モジュール化された大容量スイッチ回路の第二
従来例を示すブロック図。

【符号の説明】

１１，３０ シリアル・パラレル変換器（Ｓ／Ｐ） １２，３１，４２ 多波長レーザモジュール １３，３２，４１ 多重化回路（ＭＵＸ） １４，３４，４５ 入力モジュール １５，３６，４７ 多重分離回路（ＤＭＸ） １６，３７，４６ 多波長光ディテクタ １７，３８ パラレル・シリアル変換器（Ｐ／Ｓ） １８，３９，４８ 出力モジュール １９ 基準タイミング発生回路 ３３ 空間スイッチ ３５ スターカップラ ４３ 合波器 ４４ セレクタ ５１，５２ 可変遅延素子 ５３ リンク ６１ セレクタ ６２ 遅延線 ６３ 合波器 ６４ シリコン基板 ６５ 導波路 ６６ ヒータ ６７ ヒータ電極 ７１，７２，７３ タイムスロット ７４，７５，７６ フレーム ７７ ストローブ信号 ７８ フレーム信号 ８１ 入力ポート ８２ 可変波長半導体レーザ ８３ 結合リンク ８４ スターカップラ ８５ フィルタ ８６ 出力ポート ９１ 入力ポート ９２ 可変波長半導体レーザ ９３ 空間スイッチ ９４ モジュール間結合リンク ９５ 入力モジュール ９６ スターカップラ ９７ フィルタ ９８ 出力ポート ９９ 出力モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｑ 11/04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の入力ポートと複数の出力ポートと
   の間で、外部からの接続制御情報あるいは入力信号に付
   加された宛先情報に基づいて、入力信号を対応する出力
   ポートにルーチングする大容量スイッチ回路において、 入力モジュールには、各入力ポートの入力信号を並列展
   開して波長多重化し、さらに所定のタイムスロットに時
   分割多重化して出力する多重化手段を備え、 出力モジュールには、各出力ポートに対応するタイムス
   ロットで入力信号を時分割多重分離し、さらに各出力ポ
   ート宛の信号を波長多重分離し直列信号に変換して出力
   する多重分離手段を備え、 前記多重化手段または前記多重分離手段の少なくとも一
   方に、時分割多重または時分割多重分離に供する基準タ
   イミングを供給する基準タイミング供給手段を備えたこ
   とを特徴とする大容量スイッチ回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の大容量スイッチ回路に
   おいて、 入力モジュールおよび出力モジュールの少なくとも一方
   に、各モジュールのクロック動作位相あるいはモジュー
   ル間送受信信号の遅延時間を調整する可変遅延手段を備
   えたことを特徴とする大容量スイッチ回路。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の大容量スイッチ回路に
   おいて、 各入力ポートの入力信号を波長多重した信号に、データ
   の存在を示すストローブ信号とデータフレームの区切り
   を示すフレーム信号の少なくとも一方を波長多重化して
   伝送する構成であることを特徴とする大容量スイッチ回
   路。