JPH05501643A - 一般化された接続ネットワーク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 一般化された接続ネットワーク 本発明は一般化された接続ネットワーク、特にそれに限定されないが光ネットワ ークへの適用に関する。

光空間スイッチはＰＢＸおよび局部ネットワーク環境において広帯域切替え接続 を提供することができる。一般化された接続ネットワーク（Ｇ　ＣＮ）は例えば Ｎ個の入力の任意のものからＮまでの任意の数の出力に放送する付加的な設備を 提供し、局部ネットワークにおける任意の加入者が例えば別の加入者の任意の組 合せに対する放送サービス提供者になることを可能にする。これまで公表された 最も小さいＧＣＮは２つの部分に放送機能を分離することによって動作する；す なわち初期複写ネットワーク要求された数の複写を発生するための（ジエネララ イザ）と、それに続いて適切な出力に複写を接続する１対１スイツチングネツト ワーク（コネクタ）である。この分離方法は、ＮＮ個の可能な置換の全てを提供 するために理論的に必要とされるＮ　Ｉｏｇ２Ｎよりも多くの交差点スイッチを 必要とする。形成／遮断接点を使用するＧＣＮは５．８　Ｎ　ｌｏｇ２Ｎを要求 し、光切替えスイッチを使用した場合、それらは２　Ｎ　ｌｏｇ２Ｎ　Ｎ　＋　 １程度を要求する。

坂田氏他による文献（“５ｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ＭｕＨｉｃｏｎｎｅｃｌｅ ｄ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”　、Ｅｌｅｃｊｒｏｎｉｃｓ　ａ ｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｊａｐａｎ、　ｖｏｌ、５８−Ａ、 　ｎｏ、１．５１乃至５８頁、　１９７５年）の図２は、分岐ネットワークが２ つの入力、２つの出力、タスクが変更されずに両人力を提供するか、或は両画力 に１つの入力である上部入力を複写する２状態分岐素子から形成された左手と右 手サブネットワーク間に位置されるＧＣＮを示す。光学系において２×２個の切 替えスイッチは交差機能を実行し、それらの分岐素子としての使用は複写すると きに下部入力ラインの遮断を必要とし、これはネットワークを通る接続を必要と しない光源をオフに切替えるか、或はＮ個の付加的なオン／オフスイッチのネッ トを付加することによって容易に行われる。所定の入力における信号は下流方向 にスイッチを連続的に通過することによって所望に応じて分岐ネットワークのサ ブセットの出力に複写されることができる。右手置換ネットワークはＧＣＮの所 望の出力に分岐ネットワークの出力を相互置換する。

本発明によると、一般化された接続ネットワークは分岐ネットワークがＮ個まで の出力にそれぞれＮ個の入力の任意の１つに結合された信号を複写することがで きるように相互接続されたＮ個の２状態分岐素子を有していることを特徴とする Ｎ個の入力およびＮ個の出力を有する分岐ネットワークによって相互接続された 第１および第２の相互接続サブネットワークを含む。

これは分岐素子が完全なサイクルを形成するため、任意の程度の分岐すなわち分 岐回路のＮ個の入力の任意の１つにおける信号の複写を許す分岐ネットワークの 周囲にサイクル接続スキム（円筒形対称）を提供するようにＮ個の分岐素子を接 続することによって達成される。これは、ｉ番目の入力（ここでｉ＝１乃至Ｎ） を（Ｎ−ｉ）倍だけ複写させるＮ−１個の分岐素子を使用する前に述べられた坂 田氏他の構造と対照的である。

発明者は、分岐ネットワークにおける付加的な２状態分岐素子の内蔵が１つ以上 の２状態スイツチにより第１および第２のサブネットワーク中の２状態スイツチ の総数を減少させ、それによって一般化された接続ネットワークを形成するため に必要とされる２状態スイツチ素子に関して純利得を得ることを実現している。

特に、本発明による８×８個のＧＣＮは坂田氏のＧＣＮに必要な１７個と対照的 に１２個の２状態スイツチだけを有する第２のサブネットワークを要求する。

各２状態分岐素子は、例えば選択された技術およびスイッチ配置形態に応じて１ つ以上の同時に動作されるスイッチ素子から構成されることが理解されるであろ う。

各分岐素子は２つの分岐素子入力および２つの分岐素子出力を有し、各分岐素子 出力が各分岐素子入力に結合される第１の状態と両分岐素子出力が同じ分岐素子 入力に結合される第２の状態との間で切替え可能である。これらは例えば光導波 体スイッチとして構成されてもよい。

大きいフレキシビリティはＮ個の入力が案内部によってそれぞれＮ個の出力の各 １つに結合され、入力が２つの案内部の他方に複写される２つの案内部のいずれ か一方に結合される第１の状態と複写が生じない第２の状態との間で切替え可能 なＮ個の分岐素子を含む場合、分岐ネットワークにおいて得られることが可能で あり、さらに２状態スイツチを減少させる。すなわち、分岐ネットワークは両方 向すなわち上下に信号を複写するように構成される。

電気技術において、これは例えば形成／遮断接点によって容易に達成される。光 波術において、この２方向分岐は並列の一体にされた光導波体を含み、分岐素子 が１つの案内部から他のものへの光信号の結合を制御する電極を含む案内部を提 供することによって達成されることができる。

２つのサブネットワークが最大でＮｌｏｇ　２Ｎの２状態スイツチを有するＧＣ Ｎを有することができることが示されている。

以下、本発明の実施例を図面を参照して例示により説明する。

図１は１方向分岐ネットワークを使用する本発明による４×４個のＧＣＮの概略 図である。

図２（ａ）および図２（ｂ）は図１の実施例において使用されるスイッチング素 子の２つの状態の概略図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）は図１の実施例において使用される分岐素子の２つ の状態の概略図である。

図４は１方向分岐ネットワークを使用する本発明による８×８個のＧＣＮの概略 図である。

図５は両方向分岐ネットワークを使用する本発明による４×４個のＧＣＮの概略 図である。

図６は両方向分岐ネットワークを使用する４Ｘ４個のＧＣＮの別の実施例の概略 図である。

図１を参照すると、４×４個のＧＣＮは４つの入力１１乃至■４および４つの出 力０１乃至０４を有する４人力、４出力分岐ネットワーク６によって相互接続さ れた第１および第２のサブネットワーク２および４を有する。

サブネットワーク２および４は、図２（ａ）および図２（ｂ）にそれぞれ概略的 に示された２つの状態を有する２×２個の切替えスイッチ８から形成され、すな わちそれらは出力のいずれか１つに１つの入力上の信号を選択的に結合させ、他 の入力は他の出力に結合される。

分岐ネットワーク６は２つの分岐素子入力および２つの分岐素子出力をそれぞれ 有する４つの分岐素子１０から形成される。素子ｌＯは図３（ａ）および図３（ ｂ）に概略的に示されている２つの状態を有する。すなわち、各分岐素子１０は 各人力に各出力を、または入力の一方に両画力を接続する。

本発明は２状態機能を行う分岐およびスイッチ素子の実際の構造に依存しない。

任意の適切な構造が使用されてもよい。

分岐ネットワーク６は最初に参照された坂出代地の分岐ネットワークと同じタイ プのものであるが、しかし最下部の出力から最上部の分岐素子の入力に信号の複 写を提供する付加的な分岐素子Ａを含む。これは分岐ネットワーク６の入力Ｉ乃 至Ｉ　のどれかに入る信号の出力０１乃至０４における最大４つまでの複写を許 容する。

図１の４Ｘ４ＧＣＮは、その１１個のスイッチの２．０４８の状態内において４ ×４放送ネツトワークの２５６の可能な接続交換の全て（Ｎ　＝４４）を提供す ることが本発明者により認められている２つのネットワークの１つである。要求 されたスイッチ状態は各交換に対して手動検査によって得られた。

ネットワークは理論上最小の４　ｌｏｇ　２４−８より３つ多いスイッチを使用 する。

図４を参照すると、本発明による８Ｘ８ＧＣＮは図１の４Ｘ４ＧＣＮにおいて使 用されるように第１および第２のサブネットワーク１４および１６並びにスイッ チング素子８および分岐素子１０からそれぞれ構成された分岐ネットワーク１８ を含む。

出力への分岐ネットワーク１８に対する入力の完全なサイクル複写は分岐素子Ａ の内蔵によって得られることができる。この実施例において、第１および第２の サブネットワーク１４および１６は、ＧｏｌｄｓｆｅｉｎおよびＬｅｉｂｈｏｌ ｚ氏による文献（“ｈ　＋ｈｅ　ｓ７＋＋ｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ｍｕＨｉｃｏｎ ｎｅｃｊｅｄ　ｓｗＮｃｈｉｎｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ”　、　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎ ｓ　１９６７年、　２−２９　（１１）　、　１０２９乃至１０３２頁）の最小 の交換ネットワークより１つ多いスイッチの段を有する単一の交換ネットワーク （コネクタ）を−緒に構成する。これは、ｌｏｇ　２Ｎ＝３の完全に満たされた 段をそれぞれ有する左および右手サブネットワークにより８×８放送スイツチン グが可能なことが認められた４つのネットワークの１つである。４つのネットワ ークは全て同数の２状態スイツチを使用するが、第１のサブネットワークと分岐 ネットワークとの間において少し異なったリンクパターンを有する。

これらの８×８の場合において、接続交換数（８”　＝１６，７７７、２１６） は手動検査がスイッチ状態を得ることを不可能にした。その代り、３２個のスイ ッチの４．２９４．９６７、２９６の状態の全てを通る完全なコンピュータ探索 によって全ての交換が満足されることかできるという証明が得られた。本発明の ８×８ネツトワークは理論上最小の４より８つ多いスイッチを使用する。

図６を参照すると、実験上の４Ｘ４ＧＣＮは特別な一体化された光装置が製造さ れることを必要とせずに構造の動作を示すように２方向分岐ネットワーク２０に おいてディスクリートな光素子を有する。分岐ネットワーク２０は各入力から分 岐ネットワーク２０に光パワーを分割する３×３単一モードの溶融ファイバカッ プラ２２およびライン間で信号の上流および下流分配を制御するようにオン／オ フスイッチとして動作する２×２切替えスイッチ２４から構成される。（しかし ながら、このディスクリートな方法はスイッチ数を増加させるが、それらは依然 として一体と見なされる２状態装置である。）手動で得られたスイッチ状態はネ ットワーク上で検査され、２５６個の交換会てが得られた。

両方向すなわち上下に隣接した導波体に光を結合する電極２６を備えた並列の一 体化された先導波体を使用する別の光ＧＣネットワークが図５に示されている。

２状態スイツチＢは付加的な導波体３８に結合する電極として形成される。サイ クル特性はこの場合それらが受動的に結合される導波体４４の周囲に光フアイバ リンク３６および４２により導波体３８を結合することによって得られる。

理論上の最小値より１つだけ多い９個だけの２状態スイツチが必要とされる。分 岐ネットワークを排除した図５の実施例の第１および第２のサブネットワーク２ ８および３０は、付加的なスイッチが不要なただ１つの４×４の最小交換ネット ワーク（コネクタ）を−緒に構成する。

本発明によるネットワークは光学技術以外の技術、特に電子技術に同様に適応可 能であり、この場合論理ゲートまたはアナログゲートを使用して構成した２×２ 切替えスイッチおよび分岐素子およびスイッチが容易に構成されることができる 。

Ｉｌｌ工ｍ＋＋１ｍｊ□Ａ＋−１＋＋１＋＋Ｎ−ρＣＴ／ＧＢ９０１０１７１７ 国際調査報告 Ｓ＾　４１５８５

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ個の入力およびＮ個の出力を有する分岐ネットワークによって相互接続 された第１および第２の相互接続サブネットワークを含む一般化された接続ネッ トワークにおいて、分岐ネットワークがＮ個までの出力にそれぞれＮ個の入力の 任意の１つに結合された信号を複写することができるように相互接続されたＮ個 の２状態分岐素子を有していることを特徴とする接続ネットワーク。
2. （２）各分岐素子は２つの分岐入力および２つの分岐出力を有し、各分岐素子出 力が各分岐素子入力に結合される第１の状態と両分岐素子出力が同じ分岐素子入 力に結合される第２の状態との間で切替え可能である請求項１記載のネットワー ク。
3. （３）第２の状態において両分岐素子入力は両分岐素子出力に結合される請求項 １または２記載のネットワーク。
4. （４）Ｎ個の入力はそれぞれ案内部によってＮ個の出力の各１つに結合され、２ つの案内部のいずれか１つに結合された入力が２つの案内部の他方に複写される 第１の状態と複写が行われない第２の状態との間で切替え可能なＮ個の分岐素子 を含んでいる請求項１記載のネットワーク。
5. （５）分岐素子は光導波体スイッチを含んでいる請求項１乃至４のいずれか１項 記載のネットワーク。
6. （６）案内部は並列の一体化された光導波体を含み、分岐素子は一方の案内部か ら他方への光信号の結合を制御する電極を含んでいる請求項４記載のネットワー ク。
7. （７）サブネットワーク中の２状態スイッチの総数は最大でＮ１０ｇ２Ｎである 請求１乃至６のいずれか１項項記載のネットワーク。