CN105474657A - 光交叉连接装置 - Google Patents

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Abstract

在光节点中，大幅地削减使得输入光纤中的期望的信号分出或者向从光交叉连接装置输出的输出光纤中插入期望的信号的光插入/分出装置的硬件规模。具备：多个1×20s光耦合器(PC)，其同分别与多个光交叉连接部OXC1至OXCs连接的s组输入光纤Fi1～Fi(n-2)中的一部分或者全部连接；和多个转发器组合(TBK)，其具有分别接收并择一地选择从该多个光耦合器(PC)中的、与多个光交叉连接部OXC1至OXCs中的相互不同的光交叉连接部分别连接的一组光耦合器(PC)输出的信号的一组s×1光开关(PS)，按从该一组光开关(PS)分别输出的各个信号分别选择期望的波长的信号而向转发器供给。

Description

光交叉连接装置
技术领域
本发明涉及设置在光网络内并能够使所输入的波分复用光以波长组单位或者波长单位从期望的输出端口输出的光交叉连接装置。
背景技术
已知波分复用(WDM：WavelengthDivisionMultiplexing)光从预定的光节点向其他的多个光节点各经由1根或多根(在各光节点间既可以是固定的根数，也可以不是固定的根数)的光输入光纤(例如m根)以及光输出光纤(例如n根)在光节点间并行地传输的光网络，上述波分复用光是按与预定的通信波段的例如按100GHz分割后的多个波长信道(wavechannelorlightpath)分别对应的多个波长的各波长对从GHz级至THz级的预定的比特率的光信号进行合波而成的。该光输入光纤的根数例如m包括来自多个光节点的光纤的根数，该光输出光纤的根数例如n包括朝向多个光节点的光纤的根数。在这种光网络中，构成各光节点的光交叉连接装置将经由光纤传输的波分复用光信号直接以光信号的形式按波长单位进行路由选择(routing)，据此实现大容量低功耗的传输。例如，专利文献1所记载的光交叉连接装置即是如此。
并且，由于近些年的ADSL和FTTH的普及、高清晰动态图像的分发等服务的普及，预想到在上述光网络中通信量的加速增加，因此，期望波长路径以及光纤数的增加、即构成光节点的光交叉连接装置的进一步的大规模化。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2008-252664号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，例如在专利文献1所公开的以往的光交叉连接装置中，其结构使用了波长选择开关(WSS)，而其规模最大也仅限于1×20左右，难以构成大型的光交叉连接装置。即，用于光交叉连接装置的使用了MEMS(MicroElectroMechanicalSystems，微电子机械系统)反射镜的波长选择开关(WSS)，在作为例如分波器发挥作用的情况下，采用利用衍射光栅、聚光透镜和三维构成的空间光学系统从波分复用光选择波长的结构，上述衍射光栅对从输入光纤的端面输出的光进行分光，上述聚光透镜使利用该衍射光栅分光而成的光会聚于与分波数相同个数的MEMS反射镜，上述三维构成的空间光学系统使利用该MEMS反射镜选择性地反射后的光经过上述聚光透镜以及衍射光栅入射至多根输出光纤的端面之一，因此，若增多输出端口数，则不仅需要高精度的加工而变得昂贵，而且光损耗也会增加，所以以往的波长选择开关的最大端口数即便不考虑价格，最大也就20左右为极限，实现光交叉连接装置的大规模化在实用性上存在困难。虽然现实中广泛使用1×9波长选择开关，但即便如此规模的波长选择开关，每1个也需要约100万日元的费用。
另外，向上述光交叉连接装置输入的光纤中的波长复用信号例如以100左右的波长单位构成，若设为经由例如20根输入光纤而传输，则为了在预定的光节点从2000个信号中提取期望的信号并使之分出，光信号分出装置需要极大规模的光开关，难以实现。另外，同样地，在预定的光节点中，当向由例如20根输出光纤中的期望的路线的光纤传输的波长复用信号插入期望的信号时，光信号插入装置也需要极大规模的光开关，难以实现。
本发明以上述的情况为背景而提出，其目的在于，在光网络内的光节点中，大幅地削减使得向光交叉连接装置输入的输入光纤中的期望的信号分出或者向从光交叉连接装置输出的输出光纤中插入期望的信号的光插入/分出装置的硬件规模。
用于解决问题的技术方案
用于达成上述目的的第1发明的光插入/分出装置的要旨在于，(a)一种光插入/分出装置，使得向配置于光网络内的光节点的光交叉连接装置输入的多根输入光纤中的期望的信号分出、或者向从该光交叉连接装置输出的多根输出光纤中插入期望的信号，该光插入/分出装置的特征在于，(b)所述光交叉连接装置具备多个光交叉连接部，所述多个光交叉连接部分别具有：与所述多根输入光纤中的一部分输入光纤以及所述多根输出光纤中的一部分输出光纤分别连接的节点间连接用输入端口以及节点间连接用输出端口、和内部连接用输入端口以及内部连接用输出端口，(c)在该多个光交叉连接部的任一个光交叉连接部中，预定的光交叉连接部的内部连接用输出端口与其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口直接连接、并且经由该其他的光交叉连接部与另外其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口间接连接，(d)所述光插入/分出装置具备：多个光耦合器，其同与所述多个光交叉连接部分别连接的所述输入光纤中的一部分或者全部连接；和多个分出信号接收装置，其具有分别接收并择一地选择从该多个光耦合器中的、与所述多个光交叉连接部中的相互不同的光交叉连接部连接的一组光耦合器输出的信号的一组光开关，按从该一组光开关分别输出的各个信号分别选择期望的波长的信号。
用于达成上述目的的第2发明的光插入/分出装置的要旨在于，(a)一种光插入/分出装置，使得向配置于光网络内的光节点的光交叉连接装置输入的多根输入光纤中的期望的信号分出、或者向从该光交叉连接装置输出的多根输出光纤中插入期望的信号，该光插入/分出装置的特征在于，(b)所述光交叉连接装置具备多个光交叉连接部，所述多个光交叉连接部分别具有：与所述多根输入光纤中的一部分输入光纤以及所述多根输出光纤中的一部分输出光纤分别连接的节点间连接用输入端口以及节点间连接用输出端口、和内部连接用输入端口以及内部连接用输出端口，(c)在该多个光交叉连接部的任一个光交叉连接部中，预定的光交叉连接部的内部连接用输出端口与其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口直接连接、并且经由该其他的光交叉连接部与另外其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口间接连接，(d)所述光插入/分出装置具备：多个光耦合器，其同与所述多个光交叉连接部分别连接的所述输出光纤中的一部分或者全部连接；和多个插入信号发送装置，其分别具有向该多个光耦合器中的、与所述多个光交叉连接部中的相互不同的光交叉连接部连接的一组光耦合器的任一个光耦合器输出期望的波长的信号的一组光开关。
发明的效果
如此构成的第1发明的光插入/分出装置具备：多个光耦合器，其同与所述多个光交叉连接部分别连接的所述输入光纤中的一部分或者全部连接；和多个分出信号接收装置，其具有分别接收并择一地选择从该多个光耦合器中的、与所述多个光交叉连接部中的相互不同的光交叉连接部连接的一组光耦合器输出的信号的一组光开关，按从该一组光开关分别输出的各个信号分别选择期望的波长的信号，因此与具备为了提取按各输入光纤传输来的波长中的任意的波长而进行多级构成从而数量为输入光纤的根数的数倍个数的多级光耦合器和选择来自该多级光耦合器的光的对总波数(＝光纤根数×每1根的复用数)乘以分出率而得的数量的光开关，并从来自该光开关的输出光中选择性地提取预定波长的光的形式的以往的光分出装置相比较，光耦合器的个数减少，光开关的规模大幅减小，因此能够大幅地削减光插入/分出装置的规模。
另外，第2发明的光插入/分出装置具备：多个光耦合器，其同与所述多个光交叉连接部分别连接的所述输出光纤中的一部分或者全部连接；和多个插入信号发送装置，其分别具有向该多个光耦合器中的、与所述多个光交叉连接部中的相互不同的光交叉连接部连接的一组光耦合器的任一个光耦合器输出期望的波长的信号的一组光开关，因此与具备为了向期望的输出光纤插入任意的波长而进行多级构成从而数量为输入光纤的根数的数倍个数的多级光耦合器和选择期望的光信号而向这些多级光耦合器输出的对总波数(＝光纤根数×每1根的复用数)乘以分出率而得的数量的光开关，并从来自该光开关的输出光中将预定波长的光选择性地向期望的输出光纤输出的形式的以往的光插入装置相比较，光耦合器的个数减少，光开关的规模大幅减小，因此能够大幅地削减光插入/分出装置的规模。
另外，第1发明以及第2发明的光交叉连接装置具备多个光交叉连接部(子系统)，上述多个光交叉连接部(子系统)分别具有与多根节点间连接用光纤分别连接的节点间连接用输入端口以及节点间连接用输出端口、和内部连接用输入端口以及内部连接用输出端口，在该多个光交叉连接部的任一个光交叉连接部中，预定的光交叉连接部的内部连接用输出端口与其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口直接连接，并且经由该其他的光交叉连接部与另外其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口间接连接，因此能够在光交叉连接部相互之间进行路由选择，所以与相同光纤数的具有同样的阻塞率(blockingrate)的以往的光交叉连接装置相比较，具有相同程度的路径容纳能力，并且能够大幅地削减光交叉连接部或者波长选择开关等硬件的规模。
在此，优选地，所述多组光开关的组数与向所述光交叉连接部输入的所述输入光纤的根数或者从所述光交叉连接部输出的所述输出光纤的根数相等。这样，光耦合器的个数适当减少，并且规模减小。
另外，优选地，以所述多根输入光纤中的向所述多个光交叉连接部分别输入的输入光纤的组为单位、即以光交叉连接部为单位按预定的插入分出率(adddroprate)限制光信号的分出。另外，以所述多根输出光纤中的从所述多个光交叉连接部分别输出的输出光纤的组为单位、即以光交叉连接部为单位按预定的插入分出率限制光信号的插入(add)。对该限制分出的输入光纤或限制插入的输出光纤，根据预先确定的分出率设置向所述光耦合器分出光或者从所述耦合器插入光的光耦合器或1×2WSS等光分支元件，因此能够减少该光分支元件的数量或者规模。
另外，优选地，按所述多个转发器组合(TransponderBank)的各个，从向该转发器组合输入的复用信号根据预先确定的分出率而能够分出的波长数以预定的插入分出率而受限制。另外，按所述多个转发器组合的各个，向从该转发器组合输出的复用信号插入的波长数根据预先确定的插入分出率受限制。该各个光交叉连接部的制约便于削减插入分出部的规模。
另外，优选地，按所述多根输入光纤的各个，根据预先确定的分出率而能够分出的总波长数以预定的插入分出率受限制。另外，按所述多根输出光纤的各个，根据预先确定的插入率而能够插入的总波长数以预定的插入分出率受限制。该情况下，容易对所述光开关的多组的每组设定预先确定的分出率、插入率的制约。如果想要在全部节点设置预先确定的分出率、插入率的制约，则由于波长按各光交叉连接部而不同，所以需要无用的结构而设计变得复杂。
另外，优选地，按构成由所述多根输入光纤传输的复用信号的各个波长，能够分出的总波长数根据预先确定的插入分出率而受限制。另外，按构成向所述多根输出光纤插入的复用信号的各个波长，能够插入的总波长数根据预先确定的插入分出率而受限制。该情况下，能够减小在所述分出信号接收装置内选择分出波长的波长选择元件、或者在所述插入信号发送装置内使插入波长输出的波长选择元件的数量或规模。
附图说明
图1是用于说明将使用本发明的一个实施例的光交叉连接装置的光节点间进行了光纤连接的光网络的一例的概念图。
图2是说明在图1的光网络中光节点的结构的概略图。
图3是详细地说明图2的光节点的结构的图。
图4是说明构成图3的光交叉连接装置的多个光交叉连接部之一的主要部分结构的图。
图5是通过使用MEMS的构成例来说明图4的光交叉连接部所使用的多个波长选择开关WSS的概略图。
图6是通过具备分波器、光开关以及合波器的构成例来说明图4的光交叉连接部所使用的多个波长选择开关WSS的概略图。
图7是将构成图3的光交叉连接装置的多个光交叉连接部的构成规模，与图8所示的以往的由1个大规模的波长选择开关WSS构成的情况进行比较来说明的图。
图8是说明由1个大规模的波长选择开关WSS构成的以往型的光交叉连接装置的结构的图。
图9是示出为了实际构成图8所示的以往型的光交叉连接装置，在假设想要以尽可能少的个数实际构成1×28波长选择开关WSS的情况下使用4个1×9波长选择开关WSS来构成的例子的图。
图10是示出针对在具有图9所示的以往型的光交叉连接装置的节点所设置的光插入分出装置，从4组各7根的输入光纤输入每1根40个波的复用信号的情况下的构成例的图。
图11是说明由第1级的1个1×7光耦合器PC、第2级的7个光放大器PA、第3级的7个1×80光耦合器PC构成图10的1×560光耦合器PC的形成为实际3级结构的例子的图。
图12是说明由第1级的1个1×9波长选择开关WSS、第2级的7个光放大器PA、第3级的7个1×80光耦合器PC构成图10的1×560光耦合器PC的形成为实际3级结构的其他例子的图。
图13是示出针对图3所示的光插入分出装置，与图10同样地，从4组各7根的输入光纤输入每1根40个波的复用信号的情况下的构成例的图。
图14是说明本发明人等所进行的模拟中使用的光网络的逻辑结构的图。
图15是在表示标准化通信量速率(trafficrate)的横轴和表示阻塞比(概率)的纵轴的二维坐标中，以将从各子系统连向同一转发器组合的光纤数k作为参数的通信量速率与阻塞比的关系示出对图9的逻辑结构拓扑的模拟结果的图。
图16是示出与图10的以往型相比较，例如图11或图12所示的多级构成的1×560光耦合器PC中的光放大器PA的所需个数与从各子系统连向同一转发器组合的光纤数k的关系的图。
图17是说明按各个转发器组合以预先确定的插入分出率限制波长数的概略图。
图18是说明按各个输入光纤以预先确定的插入分出率限制波长数的概略图。
图19是说明在输入光纤中按各个波长以预先确定的插入分出率限制波长数的概略图。
图20是说明本发明的其他实施例的光插入分出装置的构成的图，是与图10相当的图。
图21是说明设置于光交叉连接装置的多个光交叉连接部的其他构成例的图，是与图4对应的图。
图22是说明设置于光交叉连接装置的多个光交叉连接部的其他构成例的图，是与图4对应的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的一个实施例详细地进行说明。
实施例1
图1例示了由多个光节点ND0～NDd和将它们之间连接的光纤F构成的光网络NW的一部分。d是任意的正整数，在本实施例中是表示与光节点ND0相邻的光节点的个数的4，也可以是其他的整数。
另外，光节点ND0分别经由作为各(n-2)根的节点间连接光纤发挥作用的各(n-2)根输入光纤Fi1至Fi(n-2)以及各(n-2)根输出光纤Fo1至Fo(n-2)，与相邻的各光节点ND1～NDd分别连接。在本实施例中，光节点ND0～ND4构成为相互同样，因此，以光节点ND0为代表，参照图2以及之后的图进行说明。
如图2所示，光节点ND0具备：光交叉连接装置OXC，其将从位于光节点ND0周围的光节点ND1～ND4经由输入光纤Fi1至Fi(n-2)分别传输的波分复用信号以波长单位或者波长组单位进行路由选择(路线切换)而向与光节点ND1～NDs的任一个连接的期望的输出光纤发送；光分出装置SDD，其位于该光交叉连接装置OXC的前级，使得从光节点ND1～ND4分别经由输入光纤Fi1至Fi(n-2)传输的波分复用信号所包含的波长单位的期望的信号分出而被未图示的电层的转发器接收；以及光插入装置SAD，其将从该电层的转发器发送的波长单位的预定的信号向与光节点ND1～NDs的任一个连接的期望的路线的输出光纤插入而使其传输。上述光分出装置SDD以及光插入装置SAD构成为相互同样，但通过使光相互沿逆方向传输，使得期望的波长的光信号分出或按期望的波长将光信号向期望的路线的输出光纤插入。在本实施例中，光分出装置SDD以及光插入装置SAD构成插入/分出装置。
在光交叉连接装置OXC的输入侧，分别连接有来自与光节点ND0相邻的各光节点ND1～光节点NDd的每个节点各(n-2)根即合计d×(n-2)根d组光输入光纤Fi1～Fi(n-2)。此外，输入光纤的配置能够自由配置，而不限于该图的顺序。另外，在光交叉连接装置OXC的输出侧，也分别连接有朝向与光节点ND0相邻的各光节点ND1～光节点NDd的每个节点各(n-2)根即合计4×(n-2)根的d组输出光纤Fo1～Fo(n-2)。此外，输出光纤的配置能够自由配置，而不限于该图的顺序。波分复用光从各输入光纤Fi1～Fi(n-2)分别传输而输入至光交叉连接装置OXC。在光交叉连接装置OXC中路线切换后的波分复用光经由各输出光纤Fo1～Fo(n-2)向各光节点ND1～光节点NDd分别传输。这些d组的各输入光纤Fi1～Fi(n-2)以及各输出光纤Fo1～Fo(n-2)作为节点间连接用光纤发挥作用。此外，输入输出光纤的配置无需如图2那样按组进行配置，有时各组光纤也被分开配置。
在本实施例中，包括如下情况：通过对与预定的通信波段的例如按100GHz分割后的多个波长信道(wavechannelorlightpath)分别对应的多个波长例如16个波长的光进行合波，构成1个波长组WB，对该波长组WB进行合波而构成1个波分复用(WDM：WavelengthDivisionMultiplexing)光，该波分复用光在每根光纤中并行地传输。即，也包括不按每个波长而按每个波长组进行处理的情况。上述波分复用光的波长组WB所包含的波长信道的波长，既可以是依次连续增加的波长，也可以是分散的波长。上述波分复用光也可以由连续配置型波长组构成，在上述连续配置型波长组中设定有以从连续的波长信道中选择出的相互连续的各16个波长构成1组的方式依次选择出的多个波长组。另外，上述波分复用光也可以由分散配置型波长组构成，在上述分散配置型波长组中由从连续的多个波长的组的各个组中分散地选择出的波长设定了1个波长组。另外，构成波分复用信号的波长信道既可以是无论使用波长组的情况还是不使用波长组的情况都为相互相同的比特率的光信号，也可以是一部分或全部为相互不同的比特率的光信号。另外，波长信道可以不一定是等间隔的，也可以是一部分或全部为不等间隔的波长信道。
图3详细地示出光交叉连接装置OXC、光分出装置SDD以及光插入装置SAD的结构。在图3中，光交叉连接装置OXC由多个光交叉连接部(子系统)OXC1～OXCs(s为表示个数的整数)构成。在图1中，d＝4，因此，光交叉连接装置OXC可以具备同与光节点ND0相邻的其他的光节点ND1～ND4的个数d相同个数的s个光交叉连接部OXC1～OXC4，但光交叉连接部OXC1～OXCs的个数s无需与相邻的光节点ND1～NDd的个数d一致，也可以与相邻的其他光节点ND1～NDd的个数d独立地设定。
在图3中，光交叉连接部OXC1～OXCs具有n×m的输入输出结构，通常n＝m的情况居多，因此，在本实施例中，光交叉连接部OXC1～OXCs作为分别具有n个输入端口Pi1～Pin以及n个输出端口Po1～Pon的n×n的输入输出结构进行说明。
光交叉连接部OXC1～OXCs各自的n个输入端口Pi1～Pin以及n个输出端口Po1～Pon中的、除内部连接用的一对输入端口Pi1及Pin和一对输出端口Po1及Pon之外的输入端口Pi2至Pi(n-1)和一对输出端口Po2至Po(n-1)，经由合计4×(n-2)根的d组输入光纤Fi1～Fi(n-2)以及合计s×(n-2)根的d组输出光纤Fo1～Fo(n-2)分别连接于与光节点ND0相邻的光节点ND1～光节点NDd的输出侧以及输入侧。
另外，光交叉连接部OXC1～OXCs各自的n个输入端口Pi1～Pin以及n个输出端口Po1～Pon中的一对输入端口Pi1及Pin和一对输出端口Po1及Pon，被用作与相邻的其他光交叉连接部连接的内部连接用端口。例如，在图3中，在设为预定的光交叉连接部是光交叉连接部OXC1的情况下，该光交叉连接部OXC1的输出端口Po1，经由内部连接用光纤Fn1s与在该光交叉连接部OXC1的一侧相邻的其他光交叉连接部OXCs的输入端口Pin直接连接，经由其他的光交叉连接部OXCs以及内部连接用光纤Fn2x与未图示的另外其他的光交叉连接部OXCx的输入端口Pin间接连接。另外，上述光交叉连接部OXC1的输出端口Pon，经由内部连接用光纤Fn1s与在该光交叉连接部OXC1的另一侧相邻的其他的光交叉连接部OXCs的输入端口Pin直接连接，经由其他的光交叉连接部OXCs以及内部连接用光纤Fnsx与未图示的另外其他的光交叉连接部OXCx的输入端口Pi1间接连接。即，在光交叉连接部OXC1～OXCs中，预定的光交叉连接部的输出端口同与其相邻的其他的光交叉连接部的输入端口直接地进行内部连接，同时经由该相邻的其他的光交叉连接部与另外其他的光交叉连接部的输入端口间接地进行内部连接。这样连接的结果是，光交叉连接部OXC1～OXCs连成环状而沿双向进行内部连接。此外，各个光交叉连接部的内部连接不一定需要如图3所示那样构成环，在图3的情况下，也存在OXC1和OXCs不直接连接的情况。另外，连接各光交叉连接部的光纤在图3中以多根(2根)示出，但也可以为1根。
在具有如此通过内部连接用光纤相互连接的光交叉连接部OXC1～光交叉连接部OXCs的光交叉连接装置OXC中，从光交叉连接部OXC1～光交叉连接部OXCs中的预定的光交叉连接部输出的波长也会输入到其他任意的光交叉连接部，因此，从s组的输入光纤Fi1～Fi(n-2)中的任一个输入的波长组或者波长能够向s组的输出光纤Fo1～Fo(n-2)中的任一个进行路线切换。此外，在使用与1组的输入光纤Fi1～Fi(n-2)的根数(n-2)相比较输入端子数少的小规模的多个光交叉连接部OXC1～OXCs的情况下，通过将从光交叉连接部OXC1～OXCs的任一个输出的预定波长向其他的光交叉连接部输入而使该预定波长往返，在各光交叉连接部内反复进行路由选择，据此能够对预定波长进行路线切换。
如图4所示，上述光交叉连接部OXC1～光交叉连接部OXCs在具备n个1×n光耦合器(photocoupler)PC和n个n×1波长选择开关WSS这一点上，构成为相互大致同样，因此，以下以光交叉连接部OXC1为代表使用图4对它们的构成的一例详细地进行说明。
在图4中，光交叉连接部OXC1的光耦合器PC例如是使用了使光纤或者波导(waveguide)分支的分支型耦合器等的众所周知的光耦合器。光耦合器PC将从输入光纤Fi1～Fin分别输入的波分复用光、波长组或者波长进行分支而直接分配给n个波长选择开关WSS并分别使其输入。波长选择开关WSS从由光耦合器PC分配的波分复用光、波长组或者波长中选择预定的波长，向输出光纤Fo1～Fon(＝Po4)择一地分别输出。
上述波长选择开关WSS由例如图5的概略图所示的三维MEMS光开关、或者图5所示的平面式波长选择开关构成。在图5中，三维MEMS光开关例如使用与光耦合器PC连接的1根输入光纤Fin以及4根输出光纤Fout1～Fout4以1×4或者4×1的规模进行说明。该三维MEMS光开关具备：对从输入光纤Fin输入的波分复用光以波长单位进行分光的作为分光元件的分光用光栅(衍射光栅)G、利用未图示的致动器进行姿态控制的波长数为m个(在图4中，省略地示为4个)的微反射镜MM、和配置在它们之间而使得分光后的波长聚光到1个微反射镜MM上的聚光透镜L，从输入光纤Fin输入的波分复用光或者波长组通过分光用光栅G按波长单位进行分光之后，通过聚光透镜L按各个波长聚光到微反射镜MM上，进行驱动以使得来自微反射镜MM的反射光向输出光纤Fout1～Fout4中的期望的光纤入射，据此可获得波长选择开关功能。利用这种三维MEMS光开关，在实用方面可构成为达到1×9左右的规模。
图6的例子所示的波长选择开关WSS，例如通过利用平面光波导线路(PLC)技术在共用的半导体或者石英等的基板上将波导以及元件集成化而构成为平面型。该平面型的波长选择开关WSS例如可以包括：与来自光耦合器PC的光纤连接而将从其输入的波分复用光按波长进行分波的1个1×q(q为每根光纤的波长数)分波器(阵列波导衍射光栅)AWG、按由该1×q分波器AWG分别进行了分波后的各个波长进行路线切换的q个1×n光开关PWC、和分别接收从这些1×n光开关PWC输出的波长而合波，并向n个输出端口Po1、Po2、～Pon输出的q×1合波器(阵列波导衍射光栅)AWG。
返回至图3，光分出装置SDD具备：s×(n-2)个光分支元件SE，其分别设置于来自与光节点ND0相邻的各光节点ND1～光节点NDd的各(n-2)根即合计s×(n-2)根输入光纤Fi1～Fi(n-2)，由将传输来的光进行分支的1×2光耦合器或1×2波长选择开关等构成；将通过该光分支元件SE分别分支后的光信号进行分支的s×(n-2)个1×20s光耦合器PC；以及与s×(n-2)个1×20s光耦合器PC中的、按向所述光交叉连接部OXC1～光交叉连接部OXCs分别输入的各(n-2)根输入光纤Fi1～Fi(n-2)的顺序形成的多组即(n-2)组的1×20s光耦合器PC的每一个连接的(n-2)个转发器组合TBK1至TBKs。这些转发器组合TBK1至TBKs作为分出信号接收装置发挥功能。各转发器组合TBK1至TBKs分别具备：接收来自构成上述(n-2)组的各s个1×20s光耦合器PC的全部光耦合器的信号的20s个s×1光开关PS；和从该20s个s×1光开关PS的输出光分别提取期望的波长的作为波长选择元件发挥功能的20s个波长可调谐滤波器(TunableFilter)TF。从波长可调谐滤波器TF输出的预定波长的光信号(分出信号)向未图示的电层的期望的路由器分出，并且通过光接收器变换为电信号。此外，在相干接收(coherentreception)的情况下，波长可调谐滤波器TF不一定需要，也可以对光接收器设置波长滤波器功能。
上述s×1光开关PS从向所述光交叉连接部OXC1～光交叉连接部OXCs分别输入的各(n-2)根输入光纤Fi1～Fi(n-2)中选择使信号分出的单根光纤，分为(n-2)组。这样，s×1光开关PS被分为(n-2)个组并且使由预定的分出率限制的信号分出，其结果是如下所述，上述光耦合器PC以及光开关PS的规模降低。上述20s反映了该分出率。
构成上述的光分出装置SDD的1×2光分支元件SE、1×20s光耦合器PC、s×1光开关PS、以及波长可调谐滤波器(TunableFilter)TF具有光路不仅在上述的顺方向成立在逆方向也成立的光学可逆性，因此，如图3所示，光插入装置SAD由与该光分出装置SDD同样地连接的光学部件构成。据此，在未图示的电层中从电信号变换为光信号的插入信号，在与光分出装置SDD相反的路径上将波长单位的插入信号向各输出光纤Fo1～Fo(n-2)中的期望的路线的输出光纤插入，并附加于期望的路线的波分复用光。该光插入装置SAD的转发器组合TBK1至TBKs作为插入信号发送装置发挥功能。
图7示出各光节点ND0～ND4例如由输入或者输出光纤总数28根的光纤构成的情况下的、光节点ND0及其具备的光交叉连接装置OXC和代表性地示出构成该光交叉连接装置OXC的光交叉连接部OXC1～OXC4的结构的光交叉连接部OXC2。该情况下，m＝n＝7，输入光纤Fi1～Fi(n-2)以及输出光纤Fo1～Fo(n-2)各为7根，2根内部连接用光纤Fns1以及Fn21与输入侧连接，2根内部连接用光纤Fn1s以及Fn12与输出侧连接，因此，光交叉连接部OXC2成为9×9的规模。因此，光交叉连接部OXC由9个1×9光耦合器PC和9个1×9波长选择开关WSS构成。因此，光交叉连接装置OXC整体上由36个1×9光耦合器PC和36个1×9波长选择开关WSS构成。即，本实施例的光交叉连接装置OXC与例如图8所示的、由1个大规模的波长选择开关WSS构成的以往的光交叉连接装置OXC相比较，需要的1×9波长选择开关WSS的个数约为1/3。
与此相对，在与上述相同的光网络NW中，光节点ND0所具备的光交叉连接装置OXC由单个光交叉连接部构成的以往的情况下，如图8所示，不相互连接，光交叉连接部的规模成为28×28，因此光交叉连接装置OXC由28个1×28光耦合器PC和28个1×28波长选择开关WSS构成。该1×28波长选择开关WSS如上述那样是不现实的规模，因此，若想要以尽可能少的个数来实际构成，则例如图9所示，1×28波长选择开关WSS使用4个1×9波长选择开关WSS构成。该情况下的规模成为1×33，通过使用必要的端口而能够作为1×28使用。这种以往结构的光交叉连接装置OXC需要(4×28＝112)个1×9波长选择开关WSS。
图10示出假设为与各光节点ND0所相邻的光节点ND1～ND4连接的输入光纤Fi1～Fi(n-2)以及输出光纤Fo1～Fo(n-2)各为7根、每1根光纤40个波的复用信号、插入分出率为50％时的、光节点ND0所具备的光交叉连接装置由大规模的单个光交叉连接部构成的情况下的以往型的光分出装置SDD。该情况下的光分出装置SDD从各输入光纤向所有的转发器分出信号，由28个1×560光耦合器PC、560个28×1光开关PS和560个波长可调谐滤波器TF构成。这些28×1光开关PS和560个波长可调谐滤波器TF的个数根据波长复用数×插入分出率×光纤根数而导出。在此，上述的1×560光耦合器PC的损耗大，是不现实的规模，因此例如图11或者图12所示，由3级的从属连接构成。图11所示的1×560光耦合器由第1级的1个1×7光耦合器、第2级的光放大器PA、第3级的7个1×80光耦合器构成。图12所示的1×560光耦合器，除了第1级由1个1×9波长选择开关WSS构成之外，其他构成为同样。由于第3级的1×80光耦合器的损耗大，因此第2级的光放大器PA具有可补偿该损耗的大小的放大率、例如20dB的放大率。例如图11所示情况下的28个1×560光耦合器由196个1×80光耦合器、28个1×80光耦合器和196个光放大器PA构成。上述光放大器PA由具有与1×80光耦合器的衰减对应的20dB左右的放大率的例如掺铒光纤放大器(EDFA)构成。
与此相对，应用了与上述相同条件的本实施例的光分出装置SDD，能够与各转发器组合连接的光纤按各光交叉连接部(子系统)被限定，向各转发器组合能够分出来自各光交叉连接部(子系统)的0、1或者多根光纤的信号。图13示出能够从各光交叉连接部(子系统)的1根光纤向各转发器组合TBK1～TBK7分出信号的例子。即，光交叉连接装置OXC由4个(s个)光交叉连接部OXC1至OXC4构成。另外，光分出装置SDD包括：28个1×80光耦合器PC、设置在该28个1×80光耦合器PC的前级的28个光放大器PA、构成7个转发器组合TBK1至TBK7的7组各组80个合计560个4×1光开关PS、和560个波长选择滤波器TF。从上述说明可知：在本实施例的光分出装置SDD中，1×80光耦合器PC以及光放大器PA的个数分别减少为1/7，不再需要28个1×8光耦合器PC，560个光开关PS从28×1减少为4×1的规模，据此整体的规模大幅地减少。
接下来，在图14所示的利用多根光纤F将25个光节点ND相互连接成正方形形状的5×5正方格子型网络NW中，各光节点ND的光交叉连接装置OXC以及光分出装置SDD如图3、图13所示，光交叉连接装置OXC具备相互连接的多个光交叉连接部，并且光分出装置SDD按各个转发器组合分别设置选择向各光交叉连接部分别输入的多根输入光纤的多组光开关PS，本发明人等针对上述情况(本发明的结构)，在以下的模拟条件下，求取了以从各子系统连向同一转发器组合的光纤数k为参数的、阻塞比(率)与通信量速率的关系。图15示出该计算结果。
(模拟条件)
·拓扑：5×5正方格子型网络(图14)
·每1根光纤的复用光：80个波复用光
·1个光交叉连接部的最大尺寸：9×9
·通信量：节点间平均路径需求＝14
通信量分布＝均匀随机
需求的产生＝泊松分布(Poissondistribution)
在图15中，CDC示出如图13所示不使用转发器组合而从所有的输入光纤向所有的转发器分出信号的结构。从图15可知，从各子系统连向同一转发器组合的光纤数k越少，阻塞率1.E-0.3时的通信量速率的下降就越大。在k＝4、k＝3、k＝2、k＝1，为4％、10％、13％、26％的下降。即便在k＝1的情况下，根据用途也可以被实际应用。
图16示出针对例如图3、图13所示光交叉连接装置OXC具备相互连接的多个光交叉连接部，并且光分出装置SDD按各个转发器组合分别设置选择向各光交叉连接部分别输入的多根输入光纤的多组光开关PS的情况(本发明的结构)，与图10的以往型相比较，例如图11或图12所示的多级构成的1×560光耦合器PC中的光放大器PA的所需个数与从各子系统连向同一转发器组合的光纤数k的关系。据此，即使k＝4也可以得到47％的削减效果。
上述所示的光分出装置SDD的效果在与其同样地构成的光插入装置SAD中也能够同样得到。
如上所述，根据本实施例的光插入/分出装置即光分出装置SDD，具备：多个1×20s光耦合器PC，其同与多个光交叉连接部OXC1至OXCs分别连接的s组输入光纤Fi1～Fi(n-2)中的一部分或者全部连接；和多个转发器组合(分出信号接收装置)TBK，其分别包括接收并择一地选择从该多个光耦合器PC中的、与多个光交叉连接部OXC1至OXCs中的相互不同的光交叉连接部分别连接的一组光耦合器PC输出的信号的一组s×1光开关PS、和按从该一组光开关PS分别输出的各个信号分别选择期望的波长的信号而向未图示的转发器供给的多个波长可调谐滤波器TF，因此与具备为了提取按各输入光纤Fi1～Fi(n-2)传输来的波长中的任意的波长而进行多级构成从而数量为输入光纤的根数的数倍个数的多级光耦合器和选择来自该多级光耦合器的光的对总波数(＝光纤根数×每1根的复用数)乘以分出率而得的数量的光开关，并从来自该光开关的输出光中选择性地提取预定波长的光的形式的以往型的光分出装置相比较，光耦合器PC的个数减少，光开关PS的规模大幅减小，因此能够大幅地削减光插入/分出装置的规模。
另外，根据本实施例的光插入/分出装置即光插入装置SAD，具备：多个光耦合器PC，其同与多个光交叉连接部OXC1至OXCs分别连接的s组输出光纤Fo1～Fo(n-2)中的一部分或者全部连接；和多个转发器组合(插入信号发送装置)TBK1至TBKs，其包括向该多个光耦合器PC中的、与多个光交叉连接部中的相互不同的光交叉连接部连接的一组光耦合器PC的任一个光耦合器输出期望的波长的信号的多组s×1光开关PS和与这些s×1光开关PS对应地配置并从由未图示的转发器输出的光中提取期望的波长而向这些s×1光开关PS分别输出插入信号的多组波长可调谐滤波器TF，因此与具备为了向期望的输出光纤插入任意的波长而进行多级构成从而数量为输入光纤的根数的数倍个数的多级光耦合器和选择期望的光信号而向这些多级光耦合器输出的对总波数(＝光纤根数×每1根的复用数)乘以分出率而得的数量的光开关，并从来自该光开关的输出光中将预定波长的光选择性地向期望的输出光纤输出的形式的以往型的光插入装置相比较，光耦合器PC的个数减少，光开关PS的规模大幅减小，因此能够大幅地削减光插入/分出装置的规模。
另外，设置有本实施例的光插入/分出装置的光交叉连接装置OXC，具备多个光交叉连接部(子系统)OXC1～OXCs，上述多个光交叉连接部(子系统)OXC1～OXCs分别具有：与多根节点间连接用光纤分别连接的节点间连接用输入端口Pi2～Pi(n-1)以及节点间连接用输出端口Po2～Po(n-1)、和内部连接用输入端口Pi1、Pin以及内部连接用输出端口Po1、Pon，在该多个光交叉连接部OXC1～OXCs的任一个光交叉连接部中，预定的光交叉连接部的内部连接用输出端口与其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口直接连接，并且经由该其他的光交叉连接部与另外其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口间接连接，因此能够在光交叉连接部OXC1～OXCs相互间进行路由选择，所以与相同光纤数的具有同样的阻塞率的以往型的光交叉连接装置相比较，具有相同程度的路径容纳能力，并且能够大幅地削减光交叉连接部或者波长选择开关等硬件的规模。另外，能够在光交叉连接装置OXC内从预定的光交叉连接部向与其相邻的一对其他的光交叉连接部的一方以及另一方双向地传输波长，因此与单向地传输波长的情况相比较，具有能够缩短路线切换处理时间的优点。
另外，根据本实施例，光分出装置SDD的多组光开关PS的组数(n-2)，与向光交叉连接部OXC1～OXCs分别输入的输入光纤Fi1～Fi(n-2)的根数(n-2)或者从光交叉连接部OXC1～OXCs输出的输出光纤Fo1～Fo(n-2)的根数(n-2)相等，因此光耦合器PC的个数适当减少，并且规模减小。
在此，在光分出装置SDD中，也可以以多组(s组)输入光纤Fi1～Fi(n-2)中的向多个光交叉连接部OXC1～OXCs分别输入的输入光纤的组为单位、即以光交叉连接部OXC1～OXCs为单位限制光信号的分出。另外，在光插入装置SAD中，也可以以多组(s组)输出光纤Fo1～Fo(n-2)中的从多个光交叉连接部OXC1～OXCs分别输出的输出光纤的组为单位、即以光交叉连接部OXC1～OXCs为单位限制光信号的插入(add)。对该限制分出的预定组的输入光纤Fi1～Fi(n-2)或限制插入的预定组的输出光纤Fo1～Fo(n-2)，不根据预先确定的分出率或者插入率设置向光耦合器PC分出光或者从所述耦合器插入光的光耦合器或1×2WSS等光分支元件SE以及与其连接的光耦合器PC，因此能够减少该光分支元件SE以及光耦合器PC的数量。该各个光交叉连接部OXC1～OXCs的制约便于进行路由选择。
另外，如图17概念性所示，在光分出装置SDD中，也可以按多个转发器组合TBK的各个，限制从向该转发器组合TBK输入的波长信号根据预先确定的插入分出率而能够分出的波长数。另外，在光插入装置SAD中，也可以按多个转发器组合TBK的各个，限制向从该转发器组合TBK输出的波长信号根据预先确定的插入分出率而能够插入的波长数。该各个转发器组合TBK的制约便于设计。若在整体上确定插入分出率，则插入分出的波长数按各个转发器组合TBK而不同，因此不利于设计。图17示出插入分出率为3/4的情况。
另外，如图18概念性所示，在光分出装置SDD中，也可以按多根输入光纤Fi1～Fi(n-2)的各个，根据预先确定的分出率来限制能够分出的总波长数。另外，在光插入装置SAD中，按多根输出光纤的各个，根据预先确定的插入率来限制能够插入的总波长数。该情况下，容易对所述光开关的多组光开关的每组设定预先确定的分出率、插入率的制约。假如想要在全部节点设置预先确定的分出率、插入率的制约，则由于波长按各光交叉连接部而不同，因此需要无用的结构而设计变得复杂。图18示出插入分出率为1/3的情况。
另外，如图19概念性所示，也可以按构成从多根输入光纤Fi1～Fi(n-2)传输的复用信号的各个波长，根据预先确定的分出率来限制能够分出的总波长数。另外，也可以按构成向所述多根输出光纤Fo1～Fo(n-2)插入的复用信号的各个波长，根据预先确定的插入率来限制能够插入的总波长数。该情况下，能减小在分出信号接收装置或者插入信号发送装置内选择分出波长的波长可调谐滤波器TF或者使插入波长输出的波长可调谐滤波器TF的数量或规模。图19示出插入分出率为1/3的情况。
实施例2
图20是示出光分出装置SDD的其他构成例的与图13对应的图。在图20所示的光分出装置SDD中，转发器组合TBK的个数与输入光纤Fi1～Fi(n-2)的根数或者光交叉连接部OXC1～OXCs的个数独立地设定。在图20的例子中，设置有5个转发器组合TBK1～TBK5，与各转发器组合TBK1～TBK5连接的输入光纤Fi1～Fi(n-2)以随机方式分配成均等的根数。转发器组合TBK1～TBK5中所含的转发器的数量是任意设定的。在图20的光分出装置SDD中，28个1×80或者1×100光耦合器PC使来自各组输入光纤Fi1～Fi7中的任一组的复用信号向转发器组合TBK1～TBK5中的各112个5×1或者4×1光开关PS的任一个输入。在本实施例中，28个光放大器PA也可以设置在28个1×80或者1×100光耦合器PC的输入侧。在本实施例的光分出装置SDD中，也是1×80光耦合器PC以及光放大器PA的个数大幅减少，不再需要28个1×8光耦合器PC，560个光开关PS从28×1减少为4×1的规模，据此整体的规模大幅减小。
实施例3
图21示出图3所示的光交叉连接部OXC1的其他例。该实施例3的光交叉连接部OXC1具有：多个(n个)1×n输入侧波长选择开关WSS，其分别与内部连接用光纤Fns1、节点间连接用的输入光纤Fi1至Fi(n-2)、内部连接用光纤Fn21连接，接收所输入的波分复用光并选择该波分复用光所含的波长；和多个(n个)n×1光耦合器PC，其与内部连接用光纤Fn1s、节点间连接用的输出光纤Fo1至Fo(n-2)、内部连接用光纤Fn12分别连接，接收从1×n输入侧波长选择开关WSS输入的波长信号或波长组信号而将它们进行合波，并分别向内部连接用光纤Fn1s、节点间连接用的输出光纤Fo1至Fo(n-2)、内部连接用光纤Fn12输出。这样，能够与图3所示的光交叉连接部OXC1同样地，使得昂贵的波长选择开关WSS的数量减半。
实施例4
图22示出图3所示的光交叉连接部OXC1的其他例。该实施例4的光交叉连接部OXC1具有：多个(n个)1×n输入侧波长选择开关WSS，其分别与内部连接用光纤Fns1、节点间连接用的输入光纤Fi1至Fi(n-2)、内部连接用光纤Fn21连接，接收所输入的波分复用光并选择该波分复用光所含的波长；和多个(n个)n×1输出侧波长选择开关WSS，其分别与内部连接用光纤Fn1s、节点间连接用的输出光纤Fo1至Fo(n-2)、内部连接用光纤Fn12连接，接收从1×n输入侧波长选择开关WSS输入的波长信号或波长组信号而将它们进行合波，并分别向内部连接用光纤Fn1s、节点间连接用的输出光纤Fo1至Fo(n-2)、内部连接用光纤Fn12输出。这样，由于不使用光耦合器，因此可降低光交叉连接部OXC1内的光损耗。
以上，基于附图对本发明的一个实施例进行了说明，但本发明也能够应用于其他的方式。
例如，在上述的实施例中，在节点ND0具备光分出装置SDD以及光插入装置SAD作为光插入/分出装置，但是也可以具备光分出装置SDD和光插入装置SAD的一方。
构成上述的光交叉连接装置OXC的多个光交叉连接部也可以为2个、3个、4个等任意的个数。另外，该多个光交叉连接部内部连接成环状，但也可以内部连接成链状。
此外，虽然未一一例示，但本发明能够在不脱离其主旨的范围内实施各种变更。
附图标记说明
NW：光网络；ND0～NDd：光节点；SDD：光分出装置(光插入/分出装置)；SE：光分支元件(1×2光耦合器或者1×2波长选择开关)；SAD：光插入装置(光插入/分出装置)；TBK1～TBKs：转发器组合(分出信号接收装置、插入信号发送装置)；OXC：光交叉连接装置；OXC1～OXC4：光交叉连接部；OXC1～OXCs：光交叉连接部；WSS：波长选择开关；PC：光耦合器；PS：光开关；Fi1～Fin：输入光纤(节点间连接用光纤)；Fo1～Fon：输出光纤(节点间连接用光纤)；Pi2～Pi(n-1)：节点间连接用输入端口；Po2～Po(n-1)：节点间连接用输出端口；Pi1、Pin：内部连接用输入端口；Po1、Pon：内部连接用输出端口。

Claims (3)

1.一种光插入/分出装置，使得向配置于光网络内的光节点的光交叉连接装置输入的多根输入光纤中的期望的信号分出、或者向从该光交叉连接装置输出的多根输出光纤中插入期望的信号，该光插入/分出装置的特征在于，
所述光交叉连接装置具备多个光交叉连接部，所述多个光交叉连接部分别具有：与所述多根输入光纤中的一部分输入光纤以及所述多根输出光纤中的一部分输出光纤分别连接的节点间连接用输入端口以及节点间连接用输出端口、和内部连接用输入端口以及内部连接用输出端口，
在该多个光交叉连接部的任一个光交叉连接部中，预定的光交叉连接部的内部连接用输出端口与其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口直接连接、并且经由该其他的光交叉连接部与另外其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口间接连接，
所述光插入/分出装置具备：多个光耦合器，其同与所述多个光交叉连接部分别连接的所述输入光纤中的一部分或者全部连接；和多个分出信号接收装置，其具有分别接收并择一地选择从该多个光耦合器中的、与所述多个光交叉连接部中的相互不同的光交叉连接部连接的一组光耦合器输出的信号的一组光开关，按从一组光开关分别输出的各个信号分别选择期望的波长的信号。
2.一种光插入/分出装置，使得向配置于光网络内的光节点的光交叉连接装置输入的多根输入光纤中的期望的信号分出、或者向从该光交叉连接装置输出的多根输出光纤中插入期望的信号，该光插入/分出装置的特征在于，
所述光交叉连接装置具备多个光交叉连接部，所述多个光交叉连接部分别具有：与所述多根输入光纤中的一部分输入光纤以及所述多根输出光纤中的一部分输出光纤分别连接的节点间连接用输入端口以及节点间连接用输出端口、和内部连接用输入端口以及内部连接用输出端口，
在该多个光交叉连接部的任一个光交叉连接部中，预定的光交叉连接部的内部连接用输出端口与其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口直接连接、并且经由该其他的光交叉连接部与另外其他的光交叉连接部的内部连接用输入端口间接连接，
所述光插入/分出装置具备：多个光耦合器，其同与所述多个光交叉连接部分别连接的所述输出光纤中的一部分或者全部连接；和多个插入信号发送装置，其分别具有向该多个光耦合器中的、与所述多个光交叉连接部中的相互不同的光交叉连接部连接的一组光耦合器的任一个光耦合器输出期望的波长的信号的一组光开关。
3.根据权利要求1或2的光插入/分出装置，其特征在于，
所述多组光开关的组数与向所述光交叉连接部输入的所述输入光纤的根数或者从所述光交叉连接部输出的所述输出光纤的根数相等。
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