JPH11252126A - 大容量波長分割多重化光ａｔｍスイッチ - Google Patents
大容量波長分割多重化光ａｔｍスイッチInfo
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- JPH11252126A JPH11252126A JP35659798A JP35659798A JPH11252126A JP H11252126 A JPH11252126 A JP H11252126A JP 35659798 A JP35659798 A JP 35659798A JP 35659798 A JP35659798 A JP 35659798A JP H11252126 A JPH11252126 A JP H11252126A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ＡＴＭスイッチングシステムにおいて大容
量のスイッチング能力を実現し、ハードウェアの数を大
幅に減少させて、システム費用を低減させる。 【解決手段】 波長分割多重化／時分割多重化変換モジ
ュール（２４）は、光ＡＴＭスイッチの各入力端の伝送
リンク（２３）を介して波長多重化された光チャンネル
を逆多重化し、各チャンネルで経路配分のための１次波
長に変換し、複数のセルの間の衝突を防止するため圧縮
するとともに時分割多重化し、第１経路配分器（２５）
は、１次波長変換された各セルを１次目的地に経路配分
し、時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュ
ール（２６）は、経路配分されたチャンネル信号を逆多
重化して元来の信号形態に逆圧縮した後、最終目的地に
経路配分するための波長に変換するとともに再びセル衝
突を防止するため圧縮し、第２経路配分器（２７）は、
逆圧縮した信号を最終目的地に経路配分する。
量のスイッチング能力を実現し、ハードウェアの数を大
幅に減少させて、システム費用を低減させる。 【解決手段】 波長分割多重化／時分割多重化変換モジ
ュール（２４）は、光ＡＴＭスイッチの各入力端の伝送
リンク（２３）を介して波長多重化された光チャンネル
を逆多重化し、各チャンネルで経路配分のための１次波
長に変換し、複数のセルの間の衝突を防止するため圧縮
するとともに時分割多重化し、第１経路配分器（２５）
は、１次波長変換された各セルを１次目的地に経路配分
し、時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュ
ール（２６）は、経路配分されたチャンネル信号を逆多
重化して元来の信号形態に逆圧縮した後、最終目的地に
経路配分するための波長に変換するとともに再びセル衝
突を防止するため圧縮し、第２経路配分器（２７）は、
逆圧縮した信号を最終目的地に経路配分する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大容量光ＡＴＭ
（Asynchronous Transfer Mode；非同期伝送モード）ス
イッチに関し、特に光ＡＴＭスイッチの処理容量の限界
を克服することは勿論、大容量のスイッチングを実現す
ることができるようにした大容量波長分割多重化光ＡＴ
Ｍスイッチに関する。
（Asynchronous Transfer Mode；非同期伝送モード）ス
イッチに関し、特に光ＡＴＭスイッチの処理容量の限界
を克服することは勿論、大容量のスイッチングを実現す
ることができるようにした大容量波長分割多重化光ＡＴ
Ｍスイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】今までに提案されている光変換方式とし
ては、空間分割多重化（Space Division Multiplexing
；SDM)、時間分割多重化（Time Division Multiplexin
g；TDM)、波長分割多重化（Wavelength Division Multi
plexing；WPM)、自由空間方式等があり、前記各交換方
式はその方式毎に長所および短点を有している。電気的
経路配分を取らない光ＡＴＭ（Asynchronous Transfer
Mode；非同期伝送モード）システムでは、ベルコア（Be
llcore）でスターカプラ（star coupler）形態のセルラ
ウティング方法を初めて提案し、その他は、大部分非同
期伝送モード（ＡＴＭ）の制御は電気的に解決し、高速
光帯域スイッチングは光技術で分担する形態のシステム
を提案している。
ては、空間分割多重化（Space Division Multiplexing
；SDM)、時間分割多重化（Time Division Multiplexin
g；TDM)、波長分割多重化（Wavelength Division Multi
plexing；WPM)、自由空間方式等があり、前記各交換方
式はその方式毎に長所および短点を有している。電気的
経路配分を取らない光ＡＴＭ（Asynchronous Transfer
Mode；非同期伝送モード）システムでは、ベルコア（Be
llcore）でスターカプラ（star coupler）形態のセルラ
ウティング方法を初めて提案し、その他は、大部分非同
期伝送モード（ＡＴＭ）の制御は電気的に解決し、高速
光帯域スイッチングは光技術で分担する形態のシステム
を提案している。
【０００３】このようなシステムの代表的な例として
は、日本電気株式会社（NEC ）の光パケット交換システ
ム、日本電信電話株式会社（NTT ）のULPHA （Ultrafas
t photonic ATH）システム、日立（Hitachi ）製作所の
空間分割スイッチを利用したもの等があり、最近、日本
電信電話株式会社（NTT ）ではFRONTIERNET （Frequenc
y Routing Type Time Division Interconnection Netwo
rk）スイッチを学界に発表している。
は、日本電気株式会社（NEC ）の光パケット交換システ
ム、日本電信電話株式会社（NTT ）のULPHA （Ultrafas
t photonic ATH）システム、日立（Hitachi ）製作所の
空間分割スイッチを利用したもの等があり、最近、日本
電信電話株式会社（NTT ）ではFRONTIERNET （Frequenc
y Routing Type Time Division Interconnection Netwo
rk）スイッチを学界に発表している。
【０００４】ここで、前記NTT で提案したULPHA スイッ
チングシステム（Journal of Lightware Technology, V
ol.10 No.2. Feb.1992）を検討してみれば、図１に示す
ように、時間分割スイッチングシステムの代表的な例と
して、ｎ個の入出力チャンネル（１）より成るものを開
示しており、各チャンネルには電気的信号又は光信号が
伝送される。各チャンネルへの信号は入力インタフェー
スモジュール（２）に入力されるが、セルは位相ジッタ
を除去するため再生され、それぞれのセルはシステムク
ロックにより同期化された時間スロットに挿入される。
同時に、システムに内蔵されたレーザダイオード（３）
は、システムクロックに同期化されて超高速光信号を作
り出し、それぞれのセルコーダ（４）にカプラ（５）に
より配分することになる。
チングシステム（Journal of Lightware Technology, V
ol.10 No.2. Feb.1992）を検討してみれば、図１に示す
ように、時間分割スイッチングシステムの代表的な例と
して、ｎ個の入出力チャンネル（１）より成るものを開
示しており、各チャンネルには電気的信号又は光信号が
伝送される。各チャンネルへの信号は入力インタフェー
スモジュール（２）に入力されるが、セルは位相ジッタ
を除去するため再生され、それぞれのセルはシステムク
ロックにより同期化された時間スロットに挿入される。
同時に、システムに内蔵されたレーザダイオード（３）
は、システムクロックに同期化されて超高速光信号を作
り出し、それぞれのセルコーダ（４）にカプラ（５）に
より配分することになる。
【０００５】前記セルコーダ（４）に入力されるセル
は、アドレス部分とデータ部分とに分離されて、互いに
異なる波長に変調がなされる。この時、システムマスタ
ークロックに同期化されたレーザダイオード（ＬＤ）
（３）のパルス熱が外部変調器に入力されると、電気的
な信号に変更された各チャンネルのデータは外部変調器
を変調させることになる。前記外部変調器を介し出力さ
れるパルス熱は、交換がなされる間同一波長を用いるこ
とにより生じることになるセル衝突を防止するため、セ
ル周期（Ｔ）を全体のチャンネル数（ｎ）で割った値
（T/n)の比率に圧縮されることになる。
は、アドレス部分とデータ部分とに分離されて、互いに
異なる波長に変調がなされる。この時、システムマスタ
ークロックに同期化されたレーザダイオード（ＬＤ）
（３）のパルス熱が外部変調器に入力されると、電気的
な信号に変更された各チャンネルのデータは外部変調器
を変調させることになる。前記外部変調器を介し出力さ
れるパルス熱は、交換がなされる間同一波長を用いるこ
とにより生じることになるセル衝突を防止するため、セ
ル周期（Ｔ）を全体のチャンネル数（ｎ）で割った値
（T/n)の比率に圧縮されることになる。
【０００６】前記圧縮されたセルのそれぞれは、互いに
異なるファイバ遅延を経ることになり、スターカプラ
（６）に入力されるセルは時間多重化したセルとなる。
前記スターカプラ（６）を介して入力されるセルは、全
ての出力端にそのパワーが配分され、それぞれの出力端
は圧縮されたセルのアドレスを検出し、所望のセルのみ
を次の端に出力することができるよう、光セレタク
（７）を動作させる。
異なるファイバ遅延を経ることになり、スターカプラ
（６）に入力されるセルは時間多重化したセルとなる。
前記スターカプラ（６）を介して入力されるセルは、全
ての出力端にそのパワーが配分され、それぞれの出力端
は圧縮されたセルのアドレスを検出し、所望のセルのみ
を次の端に出力することができるよう、光セレタク
（７）を動作させる。
【０００７】もし、全ての入力ポートのセルが一つの出
力端に向うとすれば、元来のセル周期（Ｔ）内に全チャ
ンネル数ｎ個の圧縮されたセルが存在するので、受信の
ため元来の伝送信号で逆圧縮をすることになれば、セル
衝突を避ける途がなくなる。このような理由でセルバッ
ファ（８）を設置するようにしており、Ｔ周期毎に一つ
の圧縮されたセルのみを次の端に出力させることにな
る。セルデコーダ（９）では圧縮されたセルを元来の伝
送信号に逆圧縮することになり、次の光リンクに伝送が
なされるか、あるいは電気的な信号に変化して最終受信
器に伝えられることになる。
力端に向うとすれば、元来のセル周期（Ｔ）内に全チャ
ンネル数ｎ個の圧縮されたセルが存在するので、受信の
ため元来の伝送信号で逆圧縮をすることになれば、セル
衝突を避ける途がなくなる。このような理由でセルバッ
ファ（８）を設置するようにしており、Ｔ周期毎に一つ
の圧縮されたセルのみを次の端に出力させることにな
る。セルデコーダ（９）では圧縮されたセルを元来の伝
送信号に逆圧縮することになり、次の光リンクに伝送が
なされるか、あるいは電気的な信号に変化して最終受信
器に伝えられることになる。
【０００８】すなわち、前記ULPHA スイッチングシステ
ムは、スターカプラ（６）を用いて全出力端にセルの光
パワーを配分するので、処理容量を高めるためシステム
を拡張する場合、それぞれの受信端での受信パワーはリ
ンク数に比例して少なくなり、前記のような時分割構造
に拡張する場合、各リンクのセルコーダ（４）で求めら
れる圧縮もまた比例して増加するため、大容量への拡張
が困難である。
ムは、スターカプラ（６）を用いて全出力端にセルの光
パワーを配分するので、処理容量を高めるためシステム
を拡張する場合、それぞれの受信端での受信パワーはリ
ンク数に比例して少なくなり、前記のような時分割構造
に拡張する場合、各リンクのセルコーダ（４）で求めら
れる圧縮もまた比例して増加するため、大容量への拡張
が困難である。
【０００９】さらに、NTT で提案したFRONTIERNET （Fr
equency Routing Type Time Division Interconnection
Network）の多端スイッチングシステム（Journal of L
ightwave Technology Vol.15, No.3. March 1997）を検
討して見れば、図２に示すように、（Ｍ×Ｎ）個の周波
数変換器（１０）と、（Ｎ＋Ｍ）個の周波数経路配分器
（FR）（１１）と、（Ｍ×Ｎ）個の周波数スイッチ（１
２）と、（Ｋ×Ｍ）個の周波数多重出力バッファ（１
３）とにより形成されている。
equency Routing Type Time Division Interconnection
Network）の多端スイッチングシステム（Journal of L
ightwave Technology Vol.15, No.3. March 1997）を検
討して見れば、図２に示すように、（Ｍ×Ｎ）個の周波
数変換器（１０）と、（Ｎ＋Ｍ）個の周波数経路配分器
（FR）（１１）と、（Ｍ×Ｎ）個の周波数スイッチ（１
２）と、（Ｋ×Ｍ）個の周波数多重出力バッファ（１
３）とにより形成されている。
【００１０】ここで、各入出力リンク（１４）は、周波
数多重方式となった一つの伝送線路となり得ることもあ
り、個々の伝送線路が時間多重化した伝送形態の場合も
あり得る。ここでは後者の場合に解釈しており、セルの
ヘッドおよびペイロードの周波数がそれぞれ異なるよう
になっていると仮定する。入力リンクの一つのチャンネ
ルを例に挙げて説明すれば、周波数変換器（１０）に入
力されるＡＴＭセルは逆多重化器（１５）によりデータ
部分とヘッダ部分とに分離され、各信号は光電子変換器
（１６）で周波数配分信号の電気的信号に変換される。
数多重方式となった一つの伝送線路となり得ることもあ
り、個々の伝送線路が時間多重化した伝送形態の場合も
あり得る。ここでは後者の場合に解釈しており、セルの
ヘッドおよびペイロードの周波数がそれぞれ異なるよう
になっていると仮定する。入力リンクの一つのチャンネ
ルを例に挙げて説明すれば、周波数変換器（１０）に入
力されるＡＴＭセルは逆多重化器（１５）によりデータ
部分とヘッダ部分とに分離され、各信号は光電子変換器
（１６）で周波数配分信号の電気的信号に変換される。
【００１１】この電気的信号に変換したヘッダの情報か
ら経路配分のための周波数を選択することになり、この
選択された周波数で発振する可変波長変換器（レーザダ
イオード）（１７）の連続したビームは外部変調器（１
８）に入力され、最初に入力されたデータ信号により変
調される。経路配分のため周波数変換されたセルは、経
路配分器（frequency router）（１１）により目的地リ
ンクの周波数スイッチモジュール（１９）に入力され
る。
ら経路配分のための周波数を選択することになり、この
選択された周波数で発振する可変波長変換器（レーザダ
イオード）（１７）の連続したビームは外部変調器（１
８）に入力され、最初に入力されたデータ信号により変
調される。経路配分のため周波数変換されたセルは、経
路配分器（frequency router）（１１）により目的地リ
ンクの周波数スイッチモジュール（１９）に入力され
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】この多端スイッチング
システムでは、処理容量を高めるため拡張する場合、一
つの入力リンクで経路配分のため求められる周波数は、
入力チャンネル数と出力端リンク数の倍ほど要求される
ことになる。もし、一つの入力リンクで全チャンネルの
セルが一つの出力リンクの周波数スイッチ（１２）によ
り入力されたとすれば、そのセルはＫ個の周波数選択器
（２０）で選択され、配分器（２１）で配分され、前記
周波数選択器（２０）により一つの所望の周波数のみが
選択され、最終目的地に経路配分するための周波数変換
器（２２）で変化させられる。出力端で入力端の全チャ
ンネルが一個所の目的地に来る最悪の場合、ボトルネッ
ク現象が発生する。これを解決するためには、大容量の
周波数分割多重化出力バッファ（１３）が必ず必要とな
る。
システムでは、処理容量を高めるため拡張する場合、一
つの入力リンクで経路配分のため求められる周波数は、
入力チャンネル数と出力端リンク数の倍ほど要求される
ことになる。もし、一つの入力リンクで全チャンネルの
セルが一つの出力リンクの周波数スイッチ（１２）によ
り入力されたとすれば、そのセルはＫ個の周波数選択器
（２０）で選択され、配分器（２１）で配分され、前記
周波数選択器（２０）により一つの所望の周波数のみが
選択され、最終目的地に経路配分するための周波数変換
器（２２）で変化させられる。出力端で入力端の全チャ
ンネルが一個所の目的地に来る最悪の場合、ボトルネッ
ク現象が発生する。これを解決するためには、大容量の
周波数分割多重化出力バッファ（１３）が必ず必要とな
る。
【００１３】以上のように、従来技術では、処理容量が
大きい光スイッチングシステムを実現するためには、求
められるハードウェアの数が相当多くなるので、経路配
分のための光周波数の可変範囲を相対的に広くしなけれ
ばならない。しかし、光増幅器の平坦利得帯域幅を考慮
すれば、周波数の間隔を細密に分離しなければならず、
これは高い周波数安定度を要求するため、相当高度な技
術を要求されることになる。なお、実現のための費用が
大きくなることも不具合として作用することになる。さ
らに、前記二つのスイッチングシステムでは、全処理容
量を高めるためには相当高水準の技術力と高いハードウ
ェア要求とを満たす必要があり、それに伴い実現のため
の費用が幾何級数的に増加するという大きな不具合が生
じる。
大きい光スイッチングシステムを実現するためには、求
められるハードウェアの数が相当多くなるので、経路配
分のための光周波数の可変範囲を相対的に広くしなけれ
ばならない。しかし、光増幅器の平坦利得帯域幅を考慮
すれば、周波数の間隔を細密に分離しなければならず、
これは高い周波数安定度を要求するため、相当高度な技
術を要求されることになる。なお、実現のための費用が
大きくなることも不具合として作用することになる。さ
らに、前記二つのスイッチングシステムでは、全処理容
量を高めるためには相当高水準の技術力と高いハードウ
ェア要求とを満たす必要があり、それに伴い実現のため
の費用が幾何級数的に増加するという大きな不具合が生
じる。
【００１４】本発明の目的は、光ＡＴＭスイッチングシ
ステムにおいて、大容量のスイッチング能力の実現は勿
論、ハードウェアの数を大幅に減少させて、システム費
用を低減させることにある。
ステムにおいて、大容量のスイッチング能力の実現は勿
論、ハードウェアの数を大幅に減少させて、システム費
用を低減させることにある。
【００１５】上記目的を実現するため、請求項１に記載
の第１発明は、波長多重化された入力端および出力端を
有する光ＡＴＭスイッチにおいて、光ＡＴＭスイッチの
各入力端の伝送リンクを介して波長多重化された光チャ
ンネルを逆多重化し、各チャンネルで経路配分のための
１次波長に変換し、複数のセルの間の衝突を防止するた
め圧縮するとともに時分割多重化する、波長分割多重化
／時分割多重化変換モジュールと、前記波長分割多重化
／時分割多重化変換モジュールで１次波長変換された各
セルを１次目的地に経路配分する第１経路配分器と、前
記第１経路配分器で経路配分されたチャンネル信号を逆
多重化して元来の信号形態に逆圧縮した後、最終目的地
に経路配分するための波長に変換するとともに再びセル
衝突を防止するため圧縮する、時分割多重化／波長分割
多重化スイッチングモジュールと、前記時分割多重化／
波長分割多重化スイッチングモジュールで逆圧縮した信
号を最終目的地に経路配分する第２経路配分器とより成
ることを特徴とする。
の第１発明は、波長多重化された入力端および出力端を
有する光ＡＴＭスイッチにおいて、光ＡＴＭスイッチの
各入力端の伝送リンクを介して波長多重化された光チャ
ンネルを逆多重化し、各チャンネルで経路配分のための
１次波長に変換し、複数のセルの間の衝突を防止するた
め圧縮するとともに時分割多重化する、波長分割多重化
／時分割多重化変換モジュールと、前記波長分割多重化
／時分割多重化変換モジュールで１次波長変換された各
セルを１次目的地に経路配分する第１経路配分器と、前
記第１経路配分器で経路配分されたチャンネル信号を逆
多重化して元来の信号形態に逆圧縮した後、最終目的地
に経路配分するための波長に変換するとともに再びセル
衝突を防止するため圧縮する、時分割多重化／波長分割
多重化スイッチングモジュールと、前記時分割多重化／
波長分割多重化スイッチングモジュールで逆圧縮した信
号を最終目的地に経路配分する第２経路配分器とより成
ることを特徴とする。
【００１６】請求項２に記載の第２発明は、第１発明に
おける前記波長分割多重化／時分割多重化変換モジュー
ルは、逆多重化器により逆多重化された複数のセルを経
路配分のための１次波長に変換する可変波長変換器と、
セルの間の衝突を防止するためセルを圧縮して時分割多
重化された信号列に変換するT/n 圧縮器と、T/n 圧縮器
で変換された信号を導くT/n 光ファイバ遅延線と、T/n
光ファイバ遅延線を経て入力される信号をカップリング
するｎ×１カプラとより成ることを特徴とする。
おける前記波長分割多重化／時分割多重化変換モジュー
ルは、逆多重化器により逆多重化された複数のセルを経
路配分のための１次波長に変換する可変波長変換器と、
セルの間の衝突を防止するためセルを圧縮して時分割多
重化された信号列に変換するT/n 圧縮器と、T/n 圧縮器
で変換された信号を導くT/n 光ファイバ遅延線と、T/n
光ファイバ遅延線を経て入力される信号をカップリング
するｎ×１カプラとより成ることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。図３は、本発明の第１実施形態
に係る大容量波長分割多重化光ＡＴＭスイッチの全体構
成図である。
基づき詳細に説明する。図３は、本発明の第１実施形態
に係る大容量波長分割多重化光ＡＴＭスイッチの全体構
成図である。
【００１８】本実施形態の光ＡＴＭスイッチは、光ＡＴ
Ｍスイッチの各入力端の伝送リンク（２３）を介して波
長多重化された光チャンネルを逆多重化する逆多重化器
（DEMUX)（２４−１）と、この逆多重化器（DEMUX)（２
４−１）で多重化された信号を各チャンネルで経路配分
のための１次波長に変換し、複数のセルの間の衝突を防
止するため圧縮するとともに時分割多重化する、波長分
割多重化／時分割多重化変換モジュール（WDM −to−TD
M conversion Module )(２４）と、前記波長分割多重化
／時分割多重化変換モジュール（２４）で１次波長変換
された各セルを１次目的地に経路配分する第１経路配分
器（Router）（２５）と、前記第１経路配分器で経路配
分されたチャンネル信号を逆多重化して元来の信号形態
に逆圧縮した後、最終目的地に経路配分するための波長
に変換するとともに再びセル衝突を防止するため圧縮す
る、時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュ
ール（２６）と、前記時分割多重化／波長分割多重化ス
イッチングモジュール（２６）で逆圧縮した信号を最終
目的地に経路配分する第２経路配分器（２７）と、前記
第２経路配分器（２７）で経路配分されたセルを読み取
るデコーダ（２８）と、前記デコーダ（２８）で読み取
られたセルを多重化して光ＡＴＭスイッチの各出力伝送
リンクに伝送する多重化器（３０）とを具えて成る。
Ｍスイッチの各入力端の伝送リンク（２３）を介して波
長多重化された光チャンネルを逆多重化する逆多重化器
（DEMUX)（２４−１）と、この逆多重化器（DEMUX)（２
４−１）で多重化された信号を各チャンネルで経路配分
のための１次波長に変換し、複数のセルの間の衝突を防
止するため圧縮するとともに時分割多重化する、波長分
割多重化／時分割多重化変換モジュール（WDM −to−TD
M conversion Module )(２４）と、前記波長分割多重化
／時分割多重化変換モジュール（２４）で１次波長変換
された各セルを１次目的地に経路配分する第１経路配分
器（Router）（２５）と、前記第１経路配分器で経路配
分されたチャンネル信号を逆多重化して元来の信号形態
に逆圧縮した後、最終目的地に経路配分するための波長
に変換するとともに再びセル衝突を防止するため圧縮す
る、時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュ
ール（２６）と、前記時分割多重化／波長分割多重化ス
イッチングモジュール（２６）で逆圧縮した信号を最終
目的地に経路配分する第２経路配分器（２７）と、前記
第２経路配分器（２７）で経路配分されたセルを読み取
るデコーダ（２８）と、前記デコーダ（２８）で読み取
られたセルを多重化して光ＡＴＭスイッチの各出力伝送
リンクに伝送する多重化器（３０）とを具えて成る。
【００１９】図４は、第１実施形態の光ＡＴＭスイッチ
の波長分割多重化／時分割多重化変換モジュールの構成
図であり、図５は、第１実施形態の光ＡＴＭスイッチの
波長分割多重化／時分割多重化変換モジュールの動作タ
イミング図である。光芒をなしている伝送リンクが伝送
効率を高めるためｎ個の波長（λ１−λｎ）（３３）で
波長分割多重化（WDM ）されていると見なす場合、各入
力リンク（３４）に入力されるチャンネルは図３に示し
た逆多重化器（２４−１）を介して逆多重化される。
の波長分割多重化／時分割多重化変換モジュールの構成
図であり、図５は、第１実施形態の光ＡＴＭスイッチの
波長分割多重化／時分割多重化変換モジュールの動作タ
イミング図である。光芒をなしている伝送リンクが伝送
効率を高めるためｎ個の波長（λ１−λｎ）（３３）で
波長分割多重化（WDM ）されていると見なす場合、各入
力リンク（３４）に入力されるチャンネルは図３に示し
た逆多重化器（２４−１）を介して逆多重化される。
【００２０】ここで、逆多重化機能を実現するため、
（１×Ｎ）配列導波管回折器（Arrayed Waveguide Grat
ing ；AWG ）（３５）を用いた。もし、入力端が伝送リ
ンク（２３）ではなく加入者端末である場合には、逆多
重器（２４−１）は用いられず、各加入者端末が波長分
割多重化／時分割多重化変換モジュール（２４）に直列
接続される。逆多重化されたｎ個の互いに異なるチャン
ネル（３３）は、可変波長変換器I （Tunable Waveleng
th Convertor；TWCI）（３６）により目的リンクで経路
配分するための波長に変換される。
（１×Ｎ）配列導波管回折器（Arrayed Waveguide Grat
ing ；AWG ）（３５）を用いた。もし、入力端が伝送リ
ンク（２３）ではなく加入者端末である場合には、逆多
重器（２４−１）は用いられず、各加入者端末が波長分
割多重化／時分割多重化変換モジュール（２４）に直列
接続される。逆多重化されたｎ個の互いに異なるチャン
ネル（３３）は、可変波長変換器I （Tunable Waveleng
th Convertor；TWCI）（３６）により目的リンクで経路
配分するための波長に変換される。
【００２１】ｎ個のチャンネル（３３）の内の幾つか
で、目的リンクが同一となる場合が発生することもあ
る。また、最悪の場合、全てのチャンネルが一つの目的
リンクに向かうとすれば、可変波長変換器I （３６）に
より同一波長に変換されるため、第１経路配分器（２
５）に入力される過程でセル間の衝突が発生することに
なる。このような不具合の発生を防止するため、各セル
は、一つのセル周期（Ｔ）(３７) に全チャンネル
（ｎ）（３３）が時分割多重化され得るよう、圧縮器
（Compressor）（３９）によりT/n に圧縮される。
で、目的リンクが同一となる場合が発生することもあ
る。また、最悪の場合、全てのチャンネルが一つの目的
リンクに向かうとすれば、可変波長変換器I （３６）に
より同一波長に変換されるため、第１経路配分器（２
５）に入力される過程でセル間の衝突が発生することに
なる。このような不具合の発生を防止するため、各セル
は、一つのセル周期（Ｔ）(３７) に全チャンネル
（ｎ）（３３）が時分割多重化され得るよう、圧縮器
（Compressor）（３９）によりT/n に圧縮される。
【００２２】前記圧縮されたセルは、それぞれT/n （４
１）ほど遅延長さに差を有する光ファイバ遅延線（４
０）を経過して、ｎ×１カプラー（４２）によりカプリ
ング状態となる。結局、前記の過程を全て経た最初の波
長多重化されたｎ個のチャンネル（３３）は、波長分割
多重化／時分割多重化変換モジュール（２４）を介し一
つのセル周期Ｔ（３７）内に時分割多重化され、第１経
路配分器（２５）に入力される。
１）ほど遅延長さに差を有する光ファイバ遅延線（４
０）を経過して、ｎ×１カプラー（４２）によりカプリ
ング状態となる。結局、前記の過程を全て経た最初の波
長多重化されたｎ個のチャンネル（３３）は、波長分割
多重化／時分割多重化変換モジュール（２４）を介し一
つのセル周期Ｔ（３７）内に時分割多重化され、第１経
路配分器（２５）に入力される。
【００２３】図６は、第１実施形態の光ＡＴＭスイッチ
の第１経路配分器の構成図であり、ここでは、四つの入
出力リンクに対し配列導波管回折器（AWG ）（４３）を
利用した経路配分の一例を示している。配列導波管回折
器（AWG ）（４３）における波長に伴う他のチャンネル
の経路配分のためのアルゴリズムを検討して見れば、一
リンク内で入力端（２３）をｉ、出力端（３０）をｊ、
入出力端の数をＮとした場合、｛（ｉ＋ｊ−２）mod
N｝＋１という関係式により各セルの波長を決定するこ
とになる。
の第１経路配分器の構成図であり、ここでは、四つの入
出力リンクに対し配列導波管回折器（AWG ）（４３）を
利用した経路配分の一例を示している。配列導波管回折
器（AWG ）（４３）における波長に伴う他のチャンネル
の経路配分のためのアルゴリズムを検討して見れば、一
リンク内で入力端（２３）をｉ、出力端（３０）をｊ、
入出力端の数をＮとした場合、｛（ｉ＋ｊ−２）mod
N｝＋１という関係式により各セルの波長を決定するこ
とになる。
【００２４】例えば、図６において入出力端の数が４で
あり、三番目の入力端子に入力されたセルが一番目の出
力端にスイッチングされようとする場合は、前記関係式
により｛（３＋１−２）mod N｝＋１＝３、すなわち、
λ3 （４４）の波長に変換されることになる。もし、一
番目の入力端に入力されたセルが同時に同一出力端であ
る一番目の出力端にスイッチングされようとする時は、
｛（１＋１−２）modN｝＝１、すなわち、λ1 （４５）
の波長に変換され、一番目の出力端にスイッチングされ
る。
あり、三番目の入力端子に入力されたセルが一番目の出
力端にスイッチングされようとする場合は、前記関係式
により｛（３＋１−２）mod N｝＋１＝３、すなわち、
λ3 （４４）の波長に変換されることになる。もし、一
番目の入力端に入力されたセルが同時に同一出力端であ
る一番目の出力端にスイッチングされようとする時は、
｛（１＋１−２）modN｝＝１、すなわち、λ1 （４５）
の波長に変換され、一番目の出力端にスイッチングされ
る。
【００２５】配列導波管回折器（AWG ）（４３）は、同
一波長を有するチャンネルが互いに入力ポートが異なれ
ば出力されるポートもまた異なるようになり、また、互
いに異なる入力ポートから同一の出力ポートに信号を伝
達しようとすれば互いに異なる波長が求められるので、
配列導波管回折器（AWG ）（４３）の一つの出力ポート
は、多数の入力ポートから入力される波長多重化された
信号を有することができるようになり、この場合信号間
の衝突は生じない。すなわち、波長分割多重化／時分割
多重化変換モジュール（２４）により時分割多重化され
た各入力端のセルは、配列導波管回折器（AWG ）（４
３）を通過した後、同一目的地に向うセルが同一のタイ
ムスロット内で波長多重化された形態となる。
一波長を有するチャンネルが互いに入力ポートが異なれ
ば出力されるポートもまた異なるようになり、また、互
いに異なる入力ポートから同一の出力ポートに信号を伝
達しようとすれば互いに異なる波長が求められるので、
配列導波管回折器（AWG ）（４３）の一つの出力ポート
は、多数の入力ポートから入力される波長多重化された
信号を有することができるようになり、この場合信号間
の衝突は生じない。すなわち、波長分割多重化／時分割
多重化変換モジュール（２４）により時分割多重化され
た各入力端のセルは、配列導波管回折器（AWG ）（４
３）を通過した後、同一目的地に向うセルが同一のタイ
ムスロット内で波長多重化された形態となる。
【００２６】この波長多重化および時間多重化が同時に
なされたセルは、目的出力リンクの時分割多重化／波長
分割多重化スイッチング（変換）モジュール（TDM & WD
M Hybrid Switching Module ）（２６）に入力される。
この波長多重化および時間多重化を同時に利用する経路
配分方式は、既に提案されたスイッチ構造より経路配分
のために求められる光パワーが非常に小さくなるばかり
でなく、経路配分のために求められる波長数もまた少な
くなる利点を有している。
なされたセルは、目的出力リンクの時分割多重化／波長
分割多重化スイッチング（変換）モジュール（TDM & WD
M Hybrid Switching Module ）（２６）に入力される。
この波長多重化および時間多重化を同時に利用する経路
配分方式は、既に提案されたスイッチ構造より経路配分
のために求められる光パワーが非常に小さくなるばかり
でなく、経路配分のために求められる波長数もまた少な
くなる利点を有している。
【００２７】図７は、第１実施形態の光ＡＴＭスイッチ
の時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュー
ルの構成図であり、図８は、第１実施形態の光ＡＴＭス
イッチの時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモ
ジュールの動作タイミング図である。前記時分割多重化
／波長分割多重化スイッチングモジュール（２６）で
は、波長分割多重化／時分割多重化変換モジュール（２
４）と同様に、まず（１×ｎ）配列導波管回折器（AWG
）（４６）を利用して波長逆多重化を行う。
の時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュー
ルの構成図であり、図８は、第１実施形態の光ＡＴＭス
イッチの時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモ
ジュールの動作タイミング図である。前記時分割多重化
／波長分割多重化スイッチングモジュール（２６）で
は、波長分割多重化／時分割多重化変換モジュール（２
４）と同様に、まず（１×ｎ）配列導波管回折器（AWG
）（４６）を利用して波長逆多重化を行う。
【００２８】それぞれの逆多重化されたセルは、最終目
的地に経路配分するための波長に変換されることになる
が、高速のＡＴＭセルの場合には、例えば伝送リンクで
の伝送速度が１０Gbpsの１０個のチャンネルが多重化さ
れている場合、波長分割多重化／時分割多重化変換モジ
ュール（２４）でT/n 圧縮器（３８）により圧縮される
ため、圧縮されたＡＴＭセルのビットレート（bit rat
e）は１００Gbit/sとなる。
的地に経路配分するための波長に変換されることになる
が、高速のＡＴＭセルの場合には、例えば伝送リンクで
の伝送速度が１０Gbpsの１０個のチャンネルが多重化さ
れている場合、波長分割多重化／時分割多重化変換モジ
ュール（２４）でT/n 圧縮器（３８）により圧縮される
ため、圧縮されたＡＴＭセルのビットレート（bit rat
e）は１００Gbit/sとなる。
【００２９】現在の技術水準では、１００Gbit/sの速度
でLD（Laser Diode ）を直接変調することが困難である
のが実状であるため、変調可能な超高速度の１０Gbit/s
の速度に調整しなければならない。このような理由で、
可変波長変換器II（４７）の前端にビットとビットとの
間の間隔を延長するためのセル逆圧縮器（４８）を設置
し、元来の伝送速度である周期Ｔ（４９）に逆圧縮させ
るようにする。
でLD（Laser Diode ）を直接変調することが困難である
のが実状であるため、変調可能な超高速度の１０Gbit/s
の速度に調整しなければならない。このような理由で、
可変波長変換器II（４７）の前端にビットとビットとの
間の間隔を延長するためのセル逆圧縮器（４８）を設置
し、元来の伝送速度である周期Ｔ（４９）に逆圧縮させ
るようにする。
【００３０】しかし、Ｔ（４９）周期内にはT/n （３
８）に圧縮されたｎ個のセルが有り得るため、一つの圧
縮されたセルが逆圧縮される間に引き続き到達するセル
と衝突することによりボトルネック現象が生じることが
ある。このボトルネック現象を防止するためセルバッフ
ァ（５０）を設け、Ｔ（４９）毎に一セットずつセルを
セル逆圧縮器（４８）に対し出力させる。もし、最初の
チャンネル伝送速度が数十〜数百Mbpsまたは１００Gbit
/sの信号を処理することができる波長変調技術が開発さ
れれば、セルバッファ（５０）、セル逆圧縮器（４８）
およびセル圧縮器（５１）は用いなくても良い。
８）に圧縮されたｎ個のセルが有り得るため、一つの圧
縮されたセルが逆圧縮される間に引き続き到達するセル
と衝突することによりボトルネック現象が生じることが
ある。このボトルネック現象を防止するためセルバッフ
ァ（５０）を設け、Ｔ（４９）毎に一セットずつセルを
セル逆圧縮器（４８）に対し出力させる。もし、最初の
チャンネル伝送速度が数十〜数百Mbpsまたは１００Gbit
/sの信号を処理することができる波長変調技術が開発さ
れれば、セルバッファ（５０）、セル逆圧縮器（４８）
およびセル圧縮器（５１）は用いなくても良い。
【００３１】可変波長変換器II（４７）により波長変換
された最大ｎ個のセルを考慮する際、これらｎ個のセル
が同一目的地にスイッチングされようとすれば、時分割
多重化／波長分割多重化スイッチングモジュール（２
６）の出力端でセル衝突を回避することができなくなる
ため、波長分割多重化／時分割多重化変換モジュール
（２４）と同様に（T/n ）圧縮器（５２）で圧縮してか
ら、互いに異なる遅延長さ（T/n ）（５３）を有するフ
ァイバ遅延線（５４）を通過させ、ｎ×１カプラ（５
５）によりカプリングされるようにする。
された最大ｎ個のセルを考慮する際、これらｎ個のセル
が同一目的地にスイッチングされようとすれば、時分割
多重化／波長分割多重化スイッチングモジュール（２
６）の出力端でセル衝突を回避することができなくなる
ため、波長分割多重化／時分割多重化変換モジュール
（２４）と同様に（T/n ）圧縮器（５２）で圧縮してか
ら、互いに異なる遅延長さ（T/n ）（５３）を有するフ
ァイバ遅延線（５４）を通過させ、ｎ×１カプラ（５
５）によりカプリングされるようにする。
【００３２】結局、時分割多重化／波長分割多重化スイ
ッチングモジュール（２６）から出力されるセルは、波
長分割多重化／時分割多重化変換モジュール（２４）の
出力のように時分割多重化された形態となる。経路配分
のためのアルゴリスムは前述した通りであり、可変波長
変換器II（４７）は、波長分割多重化／時分割多重化変
換モジュール（２４）の可変波長変換器Ｉ（３６）に求
められる可変波長範囲と同一の可変波長範囲のものを用
いても良い。
ッチングモジュール（２６）から出力されるセルは、波
長分割多重化／時分割多重化変換モジュール（２４）の
出力のように時分割多重化された形態となる。経路配分
のためのアルゴリスムは前述した通りであり、可変波長
変換器II（４７）は、波長分割多重化／時分割多重化変
換モジュール（２４）の可変波長変換器Ｉ（３６）に求
められる可変波長範囲と同一の可変波長範囲のものを用
いても良い。
【００３３】図９は、第１実施形態の光ＡＴＭスイッチ
の第２経路配分器およびデコーダの構成図である。時分
割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュール（２
６）より出力された時分割多重化されたセルは、第２経
路配分器（２７）により波長別に逆多重化される。この
場合、用いられるディバイスは（１×ｎ）配列導波管回
折器（AWG ）（５６）となる。この方法は、上述したUL
PHA スイッチ構造や、FRONTIERNET スイッチ構造の経路
配分過程より光パワーの利得を遥かに多く得ることがで
きる長所がある。
の第２経路配分器およびデコーダの構成図である。時分
割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュール（２
６）より出力された時分割多重化されたセルは、第２経
路配分器（２７）により波長別に逆多重化される。この
場合、用いられるディバイスは（１×ｎ）配列導波管回
折器（AWG ）（５６）となる。この方法は、上述したUL
PHA スイッチ構造や、FRONTIERNET スイッチ構造の経路
配分過程より光パワーの利得を遥かに多く得ることがで
きる長所がある。
【００３４】したがって、経路配分過程で衝突を防止す
るため（T/n ）圧縮器（５２）で圧縮されていたセル
は、元来の周期Ｔ（５７）に逆圧縮されるが、この時、
時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュール
（２６）と同様に、ボトルネック現象を防止するために
セルバッファ（５８）を設ける。もし、スイッチの出力
端が加入者側に連結されるとすれば光／電変換が行わ
れ、スイッチの出力端が最終目的地でなく次の端の伝送
リンクであれば、セルは多重化器（MUX ）(３０)を用い
てｎ個のチャンネルに多重化され、元来の波長多重化方
式で伝送することができる。
るため（T/n ）圧縮器（５２）で圧縮されていたセル
は、元来の周期Ｔ（５７）に逆圧縮されるが、この時、
時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュール
（２６）と同様に、ボトルネック現象を防止するために
セルバッファ（５８）を設ける。もし、スイッチの出力
端が加入者側に連結されるとすれば光／電変換が行わ
れ、スイッチの出力端が最終目的地でなく次の端の伝送
リンクであれば、セルは多重化器（MUX ）(３０)を用い
てｎ個のチャンネルに多重化され、元来の波長多重化方
式で伝送することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の大容量波
長分割多重化光ＡＴＭスイッチによれば、波長分割方式
と時間分割方式とを併用することにより、既に提案され
ていた構造に比べて実現のためのハードウェアの数を大
幅に低減させることができ、それに応じてシステム費用
もまた大幅に低減させ得る利点を有することになる。
長分割多重化光ＡＴＭスイッチによれば、波長分割方式
と時間分割方式とを併用することにより、既に提案され
ていた構造に比べて実現のためのハードウェアの数を大
幅に低減させることができ、それに応じてシステム費用
もまた大幅に低減させ得る利点を有することになる。
【図１】 従来技術としてのULPHA スイッチの構成図で
ある。
ある。
【図２】 従来技術としてのFRONTIERNET の構成図であ
る。
る。
【図３】 本発明の第１実施形態に係る大容量波長分割
多重化光ＡＴＭスイッチの全体構成図である。
多重化光ＡＴＭスイッチの全体構成図である。
【図４】 第１実施形態の光ＡＴＭスイッチの波長分割
多重化／時分割多重化変換モジュールの構成図である。
多重化／時分割多重化変換モジュールの構成図である。
【図５】 第１実施形態の光ＡＴＭスイッチの波長分割
多重化／時分割多重化変換モジュールの動作タイミング
図である。
多重化／時分割多重化変換モジュールの動作タイミング
図である。
【図６】 第１実施形態の光ＡＴＭスイッチの第１経路
配分器の構成図である。
配分器の構成図である。
【図７】 第１実施形態の光ＡＴＭスイッチの時分割多
重化／波長分割多重化スイッチングモジュールの構成図
である。
重化／波長分割多重化スイッチングモジュールの構成図
である。
【図８】 第１実施形態の光ＡＴＭスイッチの時分割多
重化／波長分割多重化スイッチングモジュールの動作タ
イミング図である。
重化／波長分割多重化スイッチングモジュールの動作タ
イミング図である。
【図９】 第１実施形態の光ＡＴＭスイッチの第２経路
配分器およびデコーダの構成図である。
配分器およびデコーダの構成図である。
２３ 光学的入力リンク ２４ 波長分割多重化／時分割多重化変換モジュール ２４−１ 逆多重化器 ２５ 第１経路配分器 ２６ 時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモジ
ュール ２７ 第２経路配分器 ２８ デコーダ ２９ 光学的出力リンク ３０ 多重化器 ３５ 配列導波管回折器 ３６ 可変波長変換器I ３８ 圧縮器 ４０ 光ファイバ遅延線 ４２ カプラ OS 光スイッチ TWC 調整可能な波長変換器 FR 周波数ラウタ EW 外部モジュレータ FC 周波数変換器 FS 周波数セレクタ
ュール ２７ 第２経路配分器 ２８ デコーダ ２９ 光学的出力リンク ３０ 多重化器 ３５ 配列導波管回折器 ３６ 可変波長変換器I ３８ 圧縮器 ４０ 光ファイバ遅延線 ４２ カプラ OS 光スイッチ TWC 調整可能な波長変換器 FR 周波数ラウタ EW 外部モジュレータ FC 周波数変換器 FS 周波数セレクタ
フロントページの続き (72)発明者 朴 眞植 大韓民国ソウル特別市鍾路区世宗路100番 地 韓國電氣通信公社内 (72)発明者 朴 ▲よん▼▲き▼ 大韓民国ソウル特別市鍾路区世宗路100番 地 韓國電氣通信公社内 (72)発明者 厳 震▲そう▼ 大韓民国ソウル特別市鍾路区世宗路100番 地 韓國電氣通信公社内 (72)発明者 金 光福 大韓民国ソウル特別市鍾路区世宗路100番 地 韓國電氣通信公社内 (72)発明者 朴 起吾 大韓民国ソウル特別市鍾路区世宗路100番 地 韓國電氣通信公社内 (72)発明者 安 祥皓 大韓民国ソウル特別市鍾路区世宗路100番 地 韓國電氣通信公社内
Claims (2)
- 【請求項１】 波長多重化された入力端および出力端を
有する光ＡＴＭスイッチにおいて、 光ＡＴＭスイッチの各入力端の伝送リンクを介して波長
多重化された光チャンネルを逆多重化し、各チャンネル
で経路配分のための１次波長に変換し、複数のセルの間
の衝突を防止するため圧縮するとともに時分割多重化す
る、波長分割多重化／時分割多重化変換モジュールと、 前記波長分割多重化／時分割多重化変換モジュールで１
次波長変換された各セルを１次目的地に経路配分する第
１経路配分器と、 前記第１経路配分器で経路配分されたチャンネル信号を
逆多重化して元来の信号形態に逆圧縮した後、最終目的
地に経路配分するための波長に変換するとともに再びセ
ル衝突を防止するため圧縮する、時分割多重化／波長分
割多重化スイッチングモジュールと、 前記時分割多重化／波長分割多重化スイッチングモジュ
ールで逆圧縮した信号を最終目的地に経路配分する第２
経路配分器とより成ることを特徴とする、大容量波長分
割多重化光ＡＴＭスイッチ。 - 【請求項２】 前記波長分割多重化／時分割多重化変換
モジュールは、逆多重化器により逆多重化された複数の
セルを経路配分のための１次波長に変換する可変波長変
換器と、セルの間の衝突を防止するためセルを圧縮して
時分割多重化された信号列に変換するT/n 圧縮器と、T/
n 圧縮器で変換された信号を導くT/n 光ファイバ遅延線
と、T/n 光ファイバ遅延線を経て入力される信号をカッ
プリングするｎ×１カプラとより成ることを特徴とす
る、請求項１記載の大容量波長分割多重化光ＡＴＭスイ
ッチ。
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