JP2003018625A - 光スイッチ装置および光スイッチユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光信号を接続する経路の設定にかかる複雑さを
解消し、光信号経路の制御を容易にした光スイッチ装置
および光スイッチユニットを提供する。 【解決手段】拡張入力ポートおよび拡張出力ポートを備
えた光マトリクススイッチ＃１１〜＃ｋｋを使用する。
ｐ行目かつｑ列目の光マトリクススイッチを＃ｐｑとし
たとき、光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦ｋ−
１，１≦ｑ≦ｋ）の出力ポートを、光マトリクススイッ
チ＃（ｐ＋１）ｑの拡張入力ポートに一対一に接続す
る。光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦ｋ−１，１
≦ｑ≦ｋ−１）の拡張出力ポートを、光マトリクススイ
ッチ＃（ｐ＋１）（ｑ＋１）の入力ポートに一対一に接
続する。光マトリクススイッチ＃ｐｋ（１≦ｐ≦ｋ−
１）の拡張出力ポートを、光マトリクススイッチ＃（ｐ
＋１）１の入力ポートに一対一に接続するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報伝送を光領域
で行うフォトニックネットワークのキーデバイスであ
る、光スイッチ装置および光スイッチユニットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年のネットワーク帯域需要の増大に伴
って伝送信号の光化が推し進められており、情報伝送を
光領域で行ういわゆるフォトニックネットワークの実現
に向けた研究が盛んである。フォトニックネットワーク
では、光ファイバを介して伝送される光信号の回線交換
などを行うノード装置がキーデバイスとなる。

【０００３】しかしながら、従来のノード装置は伝送路
との光インタフェースを有していても、受信した光信号
を内部で電気信号に変換して電気信号での回線交換を行
うものであった。このような構成では波長数に応じた数
の光／電気変換素子および電気／光変換素子が必要とな
るので、コストの相対的な上昇を招く。そこで、光スイ
ッチを用いて、光信号のまま波長チャネルごとの接続先
切替や回線障害時のルート切替などを行う光スイッチ装
置が考えられている。

【０００４】近年のシステムでは、特に基幹網に配設さ
れる光スイッチ装置には数百もの入出力ポートを有する
規模のものが要求されるが、現状では機械式で３２ポー
ト、熱光学効果を用いた導波路型で８ポート程度の光マ
トリクススイッチが実現されているに過ぎない。そこ
で、複数の光マトリクススイッチでスイッチネットワー
クを形成することにより、大規模な光スイッチ装置を実
現するようにしている。

【０００５】図５に、３段クロス接続方式により形成さ
れた大規模光スイッチ装置の構成を示す。図５に示され
る光スイッチ装置は、ｋ個のｎ入力ｍ出力（ｎ×ｍ）光
マトリクススイッチ＃１１〜＃ｋ１、ｍ個のｋ入力ｋ出
力（ｋ×ｋ）光マトリクススイッチ＃１２〜＃ｍ２、お
よび、ｋ個のｍ入力ｎ出力（ｍ×ｎ）光マトリクススイ
ッチ＃１３〜＃ｋ３を備えて構成される。ここで、ｎ，
ｋ，ｍは整数である。

【０００６】１段目の光マトリクススイッチ＃１１〜＃
ｋ１には、それぞれｎ系統の入力光信号（ＩＮ１１〜１
ｎ、ＩＮ２１〜２ｎ、…、ＩＮｋ１〜ｋｎ）が与えら
れ、総数でｎ×ｋ本の入力光信号ＩＮ１１〜ＩＮｋｎが
入力される。２段目の光マトリクススイッチ＃１２〜＃
ｍ２は、入力側で１段目の光マトリクススイッチ＃１１
〜＃ｋ１とそれぞれ接続され、出力側で３段目の光マト
リクススイッチ＃１３〜＃ｋ３とそれぞれ接続される。
３段目の光マトリクススイッチ１３〜＃ｋ３からは、そ
れぞれｎ系統の出力信号（ＯＵＴ１１〜１ｎ、ＯＵＴ２
１〜２ｎ、…、ＯＵＴｋ１〜ｋｎ）が送出され、総数で
ｎ×ｋ本の出力信号ＯＵＴ１１〜ＯＵＴｋｎが出力され
る。

【０００７】このような構成により、全体としてｎｋ入
力ｎｋ出力（ｎｋ×ｎｋ）の光マトリクススイッチが形
成される。図５に示される構成においては、ｍ≧２ｎ−
１であれば、完全非閉塞となることが知られている。

【０００８】ところで、上記方式の光スイッチ装置にお
いては、或る入力光信号と或る出力信号とを接続するに
は、複数の経路を設定することが可能である。例えばＩ
Ｎ１１からの信号をＯＵＴ１１に出力するには、２段目
のｍ個のスイッチのうちいずれかが経由されるため、ｍ
通りの接続設定が存在することになる。よって所定の接
続を設定するには、ｍ通りの設定から１つを選択する必
要がある。

【０００９】また、既に設定されている接続状態に新た
な接続を追加するには、既に設定されている接続を避け
る必要がある。例えば、ＩＮ１１からの信号をＯＵＴ１
１に出力する場合に、＃１１光マトリクススイッチと＃
１２光マトリクススイッチとの間の経路が既に占有され
ていたり、＃１２光マトリクススイッチと＃１３光マト
リクススイッチとの間の経路が既に占有されている場合
には、＃１２光マトリクススイッチを経由することがで
きず、他の経路を選択する必要がある。

【００１０】すなわち従来の光スイッチ装置には、一つ
の接続を設定するに先立って未使用の経路を検索すると
いった手順を含むアルゴリズムが必要とされ、接続設定
のための処理が複雑になるという不具合があった。

【００１１】また従来の光スイッチ装置は、構成を拡張
しようとする場合、変更箇所の影響が及ぶ範囲が大き
い。例えば１段目に一つの光マトリクススイッチを増設
しようとすると、増設された光マトリクススイッチから
２段目の光マトリクススイッチ＃１２〜＃ｍ２の全てに
配線を接続する必要がある。周知のように光ファイバに
よる配線作業は難しいため、増設の作業に非常に手間が
かかる。

【００１２】また、２段目の光マトリクススイッチ＃１
２〜＃ｍ２の全てを、（ｋ×ｋ）型から（ｋ＋１）×
（ｋ＋１）型にすべて入れ換える必要が生じる。このた
め増設の作業は煩雑になり、コスト的にも負担が大きく
なる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように従
来の光スイッチ装置には、入力光信号と出力信号との間
に複数の経路が存在するために、接続設定にかかる所定
の制御アルゴリズムを必要とし、そのための処理が複雑
であるという不具合が有った。また従来の光スイッチ装
置は、光マトリクススイッチを増設すると広範囲に影響
が及ぶため、拡張が困難であるという不具合を有してい
た。

【００１４】本発明は上記事情によりなされたもので、
その第１の目的は、光信号を接続する経路の設定にかか
る複雑さを解消し、これにより光信号経路の制御を容易
にした光スイッチ装置および光スイッチユニットを提供
することにある。また本発明の第２の目的は、拡張性を
向上させた光スイッチ装置および光スイッチユニットを
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にかかる光スイッチ装置は、入力ポートと、出
力ポートと、前記入力ポートから入力された光信号が前
記出力ポートから出力されない場合には自ポートから入
力された光信号が前記出力ポートから透過的に出力され
る拡張入力ポートと、前記入力ポートから入力された光
信号が前記出力ポートから出力されない場合には当該入
力ポートから入力された光信号が透過的に出力される拡
張出力ポートとを有する複数の光マトリクススイッチを
具備する光スイッチ装置において、前記各光マトリクス
スイッチをｋ行ｋ列に配列した場合に、ｐ行目かつｑ列
目の光マトリクススイッチを＃ｐｑ（１≦ｐ≦ｋ，１≦
ｑ≦ｋ）としたとき、光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１
≦ｐ≦ｋ−１，１≦ｑ≦ｋ）の出力ポートを、光マトリ
クススイッチ＃（ｐ＋１）ｑの拡張入力ポートに一対一
に接続し、光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦ｋ，
１≦ｑ≦ｋ−１）の拡張出力ポートを、光マトリクスス
イッチ＃ｐ（ｑ＋１）の入力ポートに一対一に接続し、
光マトリクススイッチ＃ｐ１（１≦ｐ≦ｋ）の入力ポー
トに入力された入力光信号を、光マトリクススイッチ＃
ｋｑ（１≦ｑ≦ｋ）のうちいずれかの出力ポートから出
力するようにしたことを特徴とする。

【００１６】上記構成は、例えば図１に示される。この
ような構成とすることで、入力ポートと出力ポートとが
決定されると、光信号が通過する経路は一通りしか存在
しないようになる。このため光信号を接続する経路を設
定することが単純にできるようになり、従って複雑なア
ルゴリズムも不要となる。

【００１７】また、本発明にかかる光スイッチユニット
は、入力ポートと、出力ポートと、拡張入力ポートと、
拡張出力ポートとを有する複数の光マトリクススイッチ
を備えた光スイッチユニットであって、前記各光マトリ
クススイッチをｋ行１列に配列した場合にｐ行目の光マ
トリクススイッチを＃ｐ１（１≦ｐ≦ｋ）としたとき、
光マトリクススイッチ＃ｐ１（２≦ｐ≦ｋ）は、拡張入
力ポートを有し、光マトリクススイッチ＃ｐ１（１≦ｐ
≦ｋ−１）の出力ポートを、光マトリクススイッチ＃
（ｐ＋１）１の拡張入力ポートにそれぞれ接続したこと
を特徴とする。

【００１８】上記構成は、例えば図１のＵ１、Ｕ２、Ｕ
ｋに示される。ユニットＵ１だけの構成を拡張するに
は、同様の構成のユニットＵ２を設け、ユニットU１の
各光マトリクススイッチの拡張出力ポートをユニットＵ
２の各光マトリクススイッチの入力ポートに接続すると
良い。このように上記構成の光スイッチ装置では、同構
成のユニットを順次接続することで装置の拡張が図れ、
したがって拡張性に富むものとなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００２０】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係わる光スイッチ装置の構成を示すブロッ
ク図である。この光スイッチ装置は、光スイッチユニッ
トＵ１，Ｕ２，〜，Ｕｋを備え、これらを順次接続した
ものである。各光スイッチユニットＵ１，Ｕ２，〜，Ｕ
ｋは、それぞれ複数の入力ポートを備えた光マトリクス
スイッチをｋ個ずつ備える。

【００２１】図２は、光マトリクススイッチ＃１１〜＃
ｋｋの構成を示す図である。図１に示される構成の詳細
に先立ち、各光マトリクススイッチ＃１１〜＃ｋｋの構
成につき説明する。図２に示される光マトリクススイッ
チは、ｎ個の入力ポートａ１〜ａｎとｎ個の出力ポート
ｂ１〜ｂｎとに加え、ｎ個の拡張入力ポートｃ１〜ｃｎ
と、ｎ個の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎとを備えている。
この光マトリクススイッチは、例えば制御信号を与える
ことで内部の光経路を変えることができ、任意の入力ポ
ートａｒ（１≦ｒ≦ｎ）への入力光信号を任意の出力ポ
ートｂｓ（１≦ｓ≦ｎ）から出力することが可能であ
る。

【００２２】また、ある入力ポートａｒへの入力光信号
がいずれの出力ポートｂ１〜ｂｎからも出力されない場
合には、入力ポートａｒへの入力光信号は拡張出力ポー
トｄｒから透過的に出力される。また、入力ポートａ１
〜ａｎからの入力光信号のいずれも接続されていない出
力ポートｂｓ（１≦ｓ≦ｎ）からは、拡張入力ポートｃ
ｓからの入力光信号が透過的に出力される。

【００２３】このような光マトリクススイッチは、各入
力ポートａ１〜ａｎと出力ポートｂ１〜ｂｎとの交点に
極小の鏡を設置し、その鏡を物理的に可動させることで
実現される。鏡に当たった光信号は、その経路を９０°
折り曲げられる。

【００２４】図１に示される構成につき、以下にその詳
細を説明する。なお以下の図においては、横方向の配列
を行、縦方向の配列を列と称して区別する。図１におい
て、１列目の光マトリクススイッチ＃１１〜＃ｋ１の入
力ポートａ１〜ａｎには、入力光信号ＩＮ１１〜１ｎ，
ＩＮ２１〜２ｎ，…，ＩＮｋ１〜ｋｎがそれぞれ入力さ
れる。

【００２５】光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦ｋ
−１，１≦ｑ≦ｋ）の出力ポートｂ１〜ｂｎは、それぞ
れ同じ行の光マトリクススイッチ＃（ｐ＋１）ｑの拡張
入力ポートｃ１〜ｃｎにそれぞれ一対一に接続される。
光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦ｋ，１≦ｑ≦ｋ
−１）の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、それぞれ同じ列
の光マトリクススイッチ＃ｐ（ｑ＋１）の入力ポートに
一対一に接続される。

【００２６】上記構成において、入力光信号ＩＮｉｊ
（１≦ｉ≦ｋ，１≦ｊ≦ｎ）を出力ＯＵＴｉ’ｊ’（１
≦ｉ’≦ｋ，１≦ｊ’≦ｎ）に出力する場合を考える。
すなわち、光マトリクススイッチ＃１ｉの入力ポートａ
ｊへの入力光信号を、光マトリクススイッチ＃ｋｉ’の
出力ポートｂｊ’から出力するとする。

【００２７】入力光信号ＩＮｉｊは、光マトリクススイ
ッチ＃ｉｉ’において入力ポートから出力ポート方向
（図中では、９０°折り曲げ方向）に出力される。その
他の光マトリクススイッチにおいては、入力光信号ＩＮ
ｉｊは入力ポートから拡張出力ポート方向（図中では水
平方向）、または拡張入力ポートから出力ポート方向
（図中では垂直方向）に出力される。

【００２８】すなわち、いかなる接続においても、入力
光信号は出力列の光マトリクススイッチに到達するまで
右方向に進行し、到達後は下方向に進行する。なお、光
マトリクススイッチ＃ｉｉ’においては、光信号は入力
ポートａｊと出力ポートｂｊ’との交点で折り曲げられ
る。

【００２９】例えば、入力光信号ＩＮ１１をＯＵＴ１１
に接続するには、光信号は、光マトリクススイッチ＃１
１→＃２１→＃３１→…→＃ｋ１なる経路を辿り、光マ
トリクススイッチ＃ｋ１の出力ポートｂ１１から出力さ
れる。

【００３０】入力光信号ＩＮ１１をＯＵＴｋｎに接続す
るには、光信号は、光マトリクススイッチ＃１１→＃１
２→…→＃１ｋ→＃２ｋ→…→＃ｋｋなる経路を辿り、
光マトリクススイッチ＃ｋｋの出力ポートｂｋｎから出
力される。

【００３１】入力光信号ＩＮｋｎをＯＵＴ１１に接続す
るには、光信号は、光マトリクススイッチ＃ｋ１内で折
り曲げられて光マトリクススイッチ＃ｋ１の出力ポート
ｂ１１から出力される。

【００３２】入力光信号ＩＮｋｎをＯＵＴｋｎに接続す
るには、光信号は、光マトリクススイッチ＃ｋ１→＃ｋ
２→＃ｋ３→…→＃ｋｋなる経路を辿り、光マトリクス
スイッチ＃ｋｋの出力ポートｂｋｎから出力される。

【００３３】図１に示される構成によれば、入力ポート
と出力ポートとが決定されると、光信号の接続経路は一
通りしか存在しない。つまり、幾通りかの経路から可能
な経路を選択するといった処理を行わずとも良くなる。
このため、光信号の接続経路にかかる設定の複雑さを容
易に回避することが可能になり、したがって制御に係わ
る複雑なアルゴリズムも不要となる。

【００３４】また本実施形態での光スイッチ装置は、拡
張性に富むという特徴を備えている。すなわち、図中の
１点鎖線での囲み部分に相当する光スイッチユニットＵ
１，Ｕ２，〜，Ｕｋの単位での増設が可能である。各光
スイッチユニットＵ１，Ｕ２，〜，Ｕｋはそれぞれｋ個
の光マトリクススイッチを直列に接続したもので、増設
の際には、互いの拡張出力ポートと入力ポートとが一対
一に接続される。

【００３５】例えば、運用の初期には光スイッチユニッ
トＵ１だけを備えていたとする。ここからＵ２，Ｕ３，
…と順次増設していくことで、光スイッチ装置の規模を
容易に拡張することが可能になる。この場合、最初はｎ
×ｎの規模の光スイッチ装置であるが、順次Ｕ２，・・
・，Ｕｋと増設してゆくことで、２ｎ×２ｎ，…，ｋｎ
×ｋｎというように装置の規模を拡張できる。

【００３６】また上記構成においては、光スイッチ装置
の動作を停止することなく装置を拡張できるという利点
が有る。すなわち、未使用の状態の拡張出力ポートに、
増設される光スイッチユニットを接続すれば良いからで
ある。これにより、運用中のサービスを停止する必要無
く、装置の規模を拡張することが可能になる。

【００３７】（第２の実施形態）次に、本発明にかかる
光スイッチ装置の第２の実施形態につき説明する。図１
に示される光スイッチ装置では、装置内部における光信
号の通過経路によっては、入力されてから出力されるま
でに通過すべき光マトリクススイッチの個数が異なる。
例えば、光マトリクススイッチ＃１１に入力された入力
光信号ＩＮ１１〜１ｎが、光マトリクススイッチ＃ｋｋ
から出力されるとする。この場合、入力光信号ＩＮ１１
〜１ｎはｋ×ｋ個の光マトリクススイッチを通過するこ
とになる。一方、光マトリクススイッチ＃ｋ１に入力さ
れた入力光信号ＩＮ１１〜１ｎが、光マトリクススイッ
チ＃ｋ２から出力されるとする。この場合、入力光信号
ＩＮ１１〜１ｎは、２個の光マトリクススイッチを通過
するだけで良い。

【００３８】すなわち図１に示される構成では、個々の
光マトリクススイッチから受ける挿入損失が、光信号に
より変わることになる。このことは、光スイッチ装置か
ら出力される光信号のパワーのばらつきが大きくなるこ
とを意味する。つまり、光信号パワーの最大値と最小値
との差が大きくなり、光受信器などにおいて大きな受信
ダイナミックレンジを必要とするという不具合を生じ
る。本実施形態においては、この不具合を解決可能な構
成を説明する。

【００３９】図３は、本発明の第２の実施形態に係わる
光スイッチ装置の構成を示すブロック図である。図３に
おいて１行目の光マトリクススイッチ＃１１、＃１２、
…、＃１ｋの入力ポートａ１〜ａｎには、それぞれ入力
光信号ＩＮ１１〜１ｎ、ＩＮ２１〜２ｎ、…、ＩＮｋ１
〜ｋｎが入力される。１行目の光マトリクススイッチ＃
１ｐ（１≦ｐ≦ｋ）の出力ポートｂ１〜ｂｎは、２行目
の同じ列の光マトリクススイッチ＃２ｐの拡張入力ポー
トｃ１〜ｃｎにそれぞれ接続される。１行目の光マトリ
クススイッチ＃１ｐ（１≦ｐ≦ｋ）の拡張出力ポートｄ
１〜ｄｎは、２行目の隣の列の光マトリクススイッチ＃
２（ｐ＋１）（ただしｐ＝ｋの場合には、＃２１）の入
力ポートａ１〜ａｎにそれぞれ接続される。

【００４０】２行目からｋ−１行までの光マトリクスス
イッチ＃ｐｑ（２≦ｐ，ｑ≦ｋ−１）の入力ポートａ１
〜ａｎは、上の行、左隣の列の光マトリクススイッチ＃
（ｐ−１）（ｑ−１）（ｑ＝１の場合には、＃（ｐ−
１）ｋ）の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎにそれぞれ接続さ
れる。光マトリクススイッチ＃ｐｑ（２≦ｐ，ｑ≦ｋ−
１）の出力ポートｂ１〜ｂｎは、下の行、同じ列の光マ
トリクススイッチ＃（ｐ＋１）ｑの拡張入力ポートｃ１
〜ｃｎにそれぞれ接続される。光マトリクススイッチ＃
ｐｑ（２≦ｐ，ｑ≦ｋ−１）の拡張入力ポートｃ１〜ｃ
ｎは、上の行、同じ列の光マトリクススイッチ＃（ｐ−
１）ｑの出力ポートｂ１〜ｂｎにそれぞれ接続される。
光マトリクススイッチ＃ｐｑ（２≦ｐ，ｑ≦ｋ−１）の
拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、下の行、右隣の列の光マ
トリクススイッチ＃（ｐ＋１）（ｑ＋１）（ｑ＝ｋの場
合には、＃（ｐ＋１）１）の入力ポートａ１〜ａｎにそ
れぞれ接続される。

【００４１】ｋ行目の光マトリクススイッチ＃ｋｑ（１
≦ｑ≦ｋ）の入力ポートａ１〜ａｎは、上の行、左隣の
列の光マトリクススイッチ＃（ｋ−１）（ｑ−１）（ｑ
＝１の場合には、＃（ｋ−１）ｋ）の拡張出力ポートｄ
１〜ｄｎに接続される。

【００４２】光マトリクススイッチ＃ｋｑ（１≦ｑ≦
ｋ）の拡張入力ポートｃ１〜ｃｎは、上の行、同じ列の
光マトリクススイッチ＃（ｋ−１）ｑの出力ポートｂ１
〜ｂｎに接続される。そして、光マトリクススイッチ＃
ｋｑ（１≦ｑ≦ｋ）の出力ポートｂ１〜ｂｎが、図１に
示される光スイッチ装置の出力端子となる。

【００４３】上記構成において、入力光信号ＩＮｉｊ
（１≦ｉ≦ｋ，１≦ｊ≦ｎ）を出力ＯＵＴｉ’ｊ’（１
≦ｉ’≦ｋ，１≦ｊ’≦ｎ）に出力する場合を考える。
すなわち、光マトリクススイッチ＃１ｉの入力ポートａ
ｊへの入力光信号を、光マトリクススイッチ＃ｋｉ’の
出力ポートｂｊ’から出力するとする。

【００４４】入力光信号ＩＮｉｊは、光マトリクススイ
ッチ＃ｘｉ’（ただしｉ’≧ｉであればｘ＝ｉ’−ｉ＋
１、ｉ’＜ｉであればｘ＝ｉ’−ｉ＋１＋ｋ）におい
て、入力ポートから出力ポート方向（図中では、９０°
折り曲げ方向）に出力される。一方、その他の光マトリ
クススイッチにおいては、入力光信号ＩＮｉｊは入力ポ
ートから拡張出力ポート方向（図中では水平方向）、ま
たは拡張入力ポートから出力ポート方向（図中では垂直
方向）に出力される。

【００４５】すなわち、いかなる接続においても、入力
光信号は出力列の光マトリクススイッチに到達するまで
右下方向（すなわちインデックスｐ、ｑが共に１ずつ増
えるように）に進行し、出力列の光マトリクススイッチ
に到達してからは下方向に進行して、ｋ個の光マトリク
ススイッチを経由して出力される。光マトリクススイッ
チ＃ｘｉ’内においては、入力光信号ＩＮｉｊは、入力
ポートａｊと出力ポートｂｊ’との交点で折り曲げられ
る。

【００４６】例えば、入力光信号ＩＮ１１をＯＵＴ１１
に接続するには、入力光信号ＩＮ１１は、光マトリクス
スイッチ＃１１→＃２１→＃３１→…→＃ｋ１なる経路
を辿り、光マトリクススイッチ＃ｋ１の出力ポートｂ１
１から出力される。

【００４７】入力光信号ＩＮ１１をＯＵＴｋｎに接続す
るには、入力光信号ＩＮ１１は、光マトリクススイッチ
＃１１→＃２２→＃３３→…→＃ｋｋなる経路を辿り、
光マトリクススイッチ＃ｋｋの出力ポートｂｋｎから出
力される。

【００４８】入力光信号ＩＮｋｎをＯＵＴ１１に接続す
るには、入力光信号ＩＮｋｎは、光マトリクススイッチ
＃１ｋ→＃２１→＃３１→…→＃ｋ１なる経路を辿り、
光マトリクススイッチ＃ｋ１の出力ポートｂｋ１から出
力される。

【００４９】入力光信号ＩＮｋｎをＯＵＴｋｎに接続す
る場合は、入力光信号ＩＮｋｎは、光マトリクススイッ
チ＃１ｋ→＃２ｋ→＃３ｋ→…→＃ｋｋなる経路を辿
り、光マトリクススイッチ＃ｋｋの出力ポートｂｋｎか
ら出力される。

【００５０】このような構成によれば、入力ポートおよ
び出力ポートが決定されると、光信号が通過する経路は
一通りしか存在しない。このため接続経路設定の複雑さ
を容易に回避できるようになり、従って複雑なアルゴリ
ズムも不要となる。

【００５１】また上記構成によれば、光スイッチ装置に
入力されてから出力されるまでにいかなる経路が設定さ
れた場合でも、全ての光信号はｋ個の光マトリクススイ
ッチを通過することになる。つまり、いかなる経路にお
いても光信号が通過する光マトリクススイッチの個数を
等しくできるため、各光マトリクススイッチで受ける挿
入損失の総量が等しくなる。これにより、光信号の通過
経路による挿入損失の差を無くすることが可能になる。
その結果、光信号パワーのばらつきを最小限に抑えるこ
とが可能になる。

【００５２】さらに上記構成の光スイッチ装置において
は、全ての入力光信号は、ｋ−１個の光マトリクススイ
ッチを透過し、１個の光マトリクススイッチで折り曲げ
られるという作用を受ける。つまり全ての光信号は、出
力されるまでに１個の光マトリクススイッチで折り曲げ
られるほかは、他のｋ−１個の光マトリクススイッチ
は、縦方向（拡張入力ポートから出力ポートへの方向）
または横方向（入力ポートから拡張出力ポートへの方
向）に透過する。すなわち、透過する光マトリクススイ
ッチの個数と、内部で折り曲げられる光マトリクススイ
ッチの個数とが、いかなる経路においても同じになる。

【００５３】図２に示されるような拡張入力・出力ポー
トを備えた光マトリクススイッチにおいては、図２中に
示す光スイッチ装置内を直線的に透過する経路（入力ポ
ートから拡張ポートへの方向、または拡張入力ポートか
ら出力ポートへの方向）と、スイッチ内で折り曲げられ
る経路と（入力ポートから出力ポートへの方向）とで
は、挿入損失が異なる場合がある。

【００５４】これに対し本実施形態の光スイッチ装置で
は、いかなる経路においても、透過する光マトリクスス
イッチの個数と、内部で折り曲げられる光マトリクスス
イッチの個数とを同じにできるので、経路による挿入損
失の差を無くすることができるようになる。その結果、
光信号パワーのばらつきをさらに少なくすることが可能
になる。

【００５５】（第３の実施形態）図４は、本発明に係わ
る光スイッチ装置の第３の実施形態を示すブロック図で
ある。図４に示される構成は、図３の構成をベースにし
て拡張性を持たせた光スイッチ装置を示すものである。
なお図４においては、ｋ＝４として４×４規模の光スイ
ッチ装置を想定する。

【００５６】図４において、１行目の光マトリクススイ
ッチ＃１１、＃１２、…、＃１ｋの入力ポートａ１〜ａ
ｎには、それぞれ入力光信号ＩＮ１１〜１ｎ、ＩＮ２１
〜２ｎ、…、ＩＮｋ１〜ｋｎが入力される。１行目の光
マトリクススイッチ＃１ｐ（１≦ｐ≦ｋ）の出力ポート
ｂ１〜ｂｎは、２行目の同じ列の光マトリクススイッチ
＃２ｐの拡張入力ポートｃ１〜ｃｎに接続される。１行
目の奇数列の光マトリクススイッチ＃１ｐ（ｐ＝１，
３）の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、２行目の右隣の列
の光マトリクススイッチ＃２（ｐ＋１）の各入力ポート
ａ１〜ａｎに接続される。

【００５７】１行目の偶数列の光マトリクススイッチ＃
１ｐ（ｐ＝２，４）の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、２
行目の左隣の列の光マトリクススイッチ＃２（ｐ−１）
の各入力ポートａ１〜ａｎに接続される。２行目の光マ
トリクススイッチ＃２ｐ（１≦ｐ≦ｋ）の出力ポートｂ
１〜ｂｎは、３行目の同じ列の光マトリクススイッチ＃
３ｐの拡張入力ポートｄ１〜ｄｎに接続される。

【００５８】２行目の奇数列の光マトリクススイッチ＃
２ｐ（ｐ＝１，３）の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、３
行目の他の奇数列の光マトリクススイッチ＃２ｐ’
（ｐ’＝３，１）の各入力ポートａ１〜ａｎに接続され
る。２行目の偶数列の光マトリクススイッチ＃２ｐ（ｐ
＝２，４）の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、３行目の他
の偶数列の光マトリクススイッチ＃２ｐ’（ｐ’＝４，
２）の各入力ポートａ１〜ａｎに接続される。

【００５９】３行目の光マトリクススイッチ＃３ｐ（１
≦ｐ≦ｋ）の出力ポートｂ１〜ｂｎは、４行目の同じ列
の光マトリクススイッチ＃４ｐの拡張入力ポートｃ１〜
ｃｎに接続される。３行目の奇数列の光マトリクススイ
ッチ＃３ｐ（ｐ＝１，３）の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎ
は、４行目の右隣の列の光マトリクススイッチ＃４（ｐ
＋１）の各入力ポートａ１〜ａｎに接続される。３行目
の偶数列の光マトリクススイッチ＃３ｐ（ｐ＝２，４）
の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、４行目の左隣の列の光
マトリクススイッチ＃４（ｐ−１）の各入力ポートａ１
〜ａｎに接続される。そして、４行目の光マトリクスス
イッチ＃４１〜＃４ｋの出力ポートｄ１〜ｄｎから、経
路を制御された光信号が出力される。

【００６０】すなわち、光マトリクススイッチ＃ｐｑ
（１≦ｐ≦３，１≦ｑ≦４）の出力ポートｂ１〜ｂｎ
は、光マトリクススイッチ＃（ｐ＋１）ｑの拡張入力ポ
ートｃ１〜ｃｎに一対一に接続される。光マトリクスス
イッチ＃１１の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、光マトリ
クススイッチ＃２２の入力ポートａ１〜ａｎにそれぞれ
接続される。光マトリクススイッチ＃１２の拡張出力ポ
ートｄ１〜ｄｎは、光マトリクススイッチ＃２１の入力
ポートａ１〜ａｎにそれぞれ接続される。光マトリクス
スイッチ＃１３の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、光マト
リクススイッチ＃２４の入力ポートａ１〜ａｎにそれぞ
れ接続される。

【００６１】光マトリクススイッチ＃１４の拡張出力ポ
ートｄ１〜ｄｎは、光マトリクススイッチ＃２３の入力
ポートａ１〜ａｎにそれぞれ接続される。光マトリクス
スイッチ＃２１の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、光マト
リクススイッチ＃３３のａ１〜ａｎ入力ポートにそれぞ
れ接続される。光マトリクススイッチ＃２２の拡張出力
ポートｄ１〜ｄｎは、光マトリクススイッチ＃３４の入
力ポートａ１〜ａｎにそれぞれ接続される。

【００６２】光マトリクススイッチ＃２３の拡張出力ポ
ートｄ１〜ｄｎは、光マトリクススイッチ＃３１の入力
ポートａ１〜ａｎにそれぞれ接続される。光マトリクス
スイッチ＃２４の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、光マト
リクススイッチ＃３２の入力ポートａ１〜ａｎにそれぞ
れ接続される。光マトリクススイッチ＃３１の拡張出力
ポートｄ１〜ｄｎは、光マトリクススイッチ＃４２の入
力ポートａ１〜ａｎにそれぞれ接続される。

【００６３】光マトリクススイッチ＃３２の拡張出力ポ
ートｄ１〜ｄｎは、光マトリクススイッチ＃４１の入力
ポートａ１〜ａｎにそれぞれ接続される。光マトリクス
スイッチ＃３３の拡張出力ポートｄ１〜ｄｎは、光マト
リクススイッチ＃４４の入力ポートａ１〜ａｎにそれぞ
れ接続される。光マトリクススイッチ＃３４の拡張出力
ポートｄ１〜ｄｎは、光マトリクススイッチ＃４３の入
力ポートａ１〜ａｎにそれぞれ接続される。

【００６４】上記構成において、入力光信号ＩＮｉｊ
（１≦ｉ≦４，１≦ｊ≦ｎ）を出力ＯＵＴｉ’ｊ’（１
≦ｉ’≦４，１≦ｊ’≦ｎ）に出力する場合を考える。
すなわち、光マトリクススイッチ＃１ｉの入力ポートａ
ｊへの入力光信号を、光マトリクススイッチ＃ｋｉ’の
出力ポートｂｊ’から出力するとする。

【００６５】入力光信号ＩＮｉｊは、光マトリクススイ
ッチ＃ｐｉ’（なおｉ，ｉ’に対応するｐを表１に示
す）において、入力ポートから出力ポート方向（図中で
は、９０°折り曲げ方向）に出力される。また、その他
の光マトリクススイッチにおいては、入力光信号は入力
ポートから拡張出力ポート方向（図中では水平方向）、
または拡張入力ポートから出力ポート方向（図中では垂
直方向）に出力される。

【００６６】

【表１】

【００６７】すなわち、いかなる接続経路においても、
入力光信号は出力列の光マトリクススイッチに到達する
まで右下または左下方向に進行し、出力列の光マトリク
ススイッチに到達してからは下方向に進行して、ｋ個の
光マトリクススイッチを経由して出力される。光マトリ
クススイッチ＃ｐｉ’内においては、入力光信号ＩＮｉ
ｊは、入力ポートａｊと出力ポートｂｊ’との交点で折
り曲げられる。

【００６８】例えば、入力光信号ＩＮ１１をＯＵＴ１１
に接続するには、入力光信号ＩＮ１１は光マトリクスス
イッチ＃１１→＃２１→＃３１→＃４１なる経路を辿
り、光マトリクススイッチ＃４１の出力ポートｂ１１か
ら出力される。

【００６９】入力光信号ＩＮ１１をＯＵＴ３１に接続す
るには、入力光信号ＩＮ１１は光マトリクススイッチ＃
１１→＃２２→＃３４→＃４３なる経路を辿り、光マト
リクススイッチ＃４３の出力ポートｂ３１から出力され
る。

【００７０】入力光信号ＩＮ４ｎをＯＵＴ１１に接続す
るには、入力光信号は光マトリクススイッチ＃１４→＃
２３→＃３１→＃４１なる経路を辿り、光マトリクスス
イッチ＃４１の出力ポートｂ１１から出力される。

【００７１】入力光信号ＩＮ４ｎをＯＵＴ４ｎに接続す
るには、入力光信号ＩＮｋｎは光マトリクススイッチ＃
１４→＃２４→＃３４→＃４４なる経路を辿り、光マト
リクススイッチ＃４４の出力ポートｂ４ｎから出力され
る。

【００７２】このような構成によっても、入力ポートお
よび出力ポートが決定されると、光信号が通過する経路
は一通りしか存在しない。このため接続経路設定の複雑
さを容易に回避できるようになり、従って複雑なアルゴ
リズムも不要となる。

【００７３】また上記構成によれば、いかなる経路が設
定された場合でも、光信号が通過する光マトリクススイ
ッチの個数を同じにでき、したがって経路により通過ス
イッチ数が異なることによる挿入損失の差を無くするこ
とができる。また、透過する光マトリクススイッチの個
数と、内部で折り曲げられる光マトリクススイッチの個
数とを、いかなる経路においても同じにできる。これに
より信号の通過方向による挿入損失の差を無くすること
が可能になる。以上のことから本実施形態の光スイッチ
装置は、第２の実施形態に示される光スイッチ装置と同
様の利点を得ることが可能になる。

【００７４】さらに本実施形態の光スイッチ装置は、上
記の利点に加え、装置を簡易に拡張できるという効果を
有する。例えば、運用の初期には光スイッチユニットＵ
１だけを備えているとし、Ｕ２，Ｕ３，…と順次増設し
ていくことで、光スイッチ装置の規模を容易に拡張でき
る。この場合、最初はｎ×ｎの規模の光スイッチ装置で
あるが、順次Ｕ２，Ｕ３と増設してゆくことで、２ｎ×
２ｎ，４ｎ×４ｎというように装置の規模を拡張でき
る。

【００７５】また上記構成においては、光スイッチ装置
の動作を停止することなく装置を拡張できるという利点
が有る。例えば光スイッチユニットＵ１にＵ２を接続す
るには、光マトリクススイッチ＃１１と＃２２、＃１２
と＃２１、＃１３と＃４２、＃３２と＃４１を互いに接
続すれば良い。またこの状態に光スイッチユニットＵ３
を接続するには、光マトリクススイッチ＃２１と＃３
３、＃２２と＃３４、＃２３と＃３１、＃２４と＃３２
を互いに接続すれば良い。

【００７６】このとき、互いに接続される光スイッチの
ポート（拡張入力ポート、拡張出力ポート）は、光スイ
ッチ装置が動作中であっても未使用の状態である。この
ことから、本実施形態の光スイッチ装置においても、運
用中のサービスを停止する必要無く、装置の規模を拡張
することが可能になる。

【００７７】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば上記第１および第２の実施形態
では、光マトリクススイッチの配列において行数と列数
とが同じである、いわゆる正方配列形の光スイッチ装置
を想定した。これに対して行数と列数とが異なる、長方
形配列型の光スイッチ装置も存在する。しかしながら、
長方形配列型の光スイッチ装置においても部分的には正
方配列形の構成となっており、従って本発明は、この種
の長方形配列型の光スイッチ装置に対しても適用でき
る。

【００７８】また上記第３の実施形態においては４×４
規模の光スイッチ装置を示したが、同第３の実施形態で
開示した思想は、一般のｋ×ｋ規模の光スイッチ装置に
対しても適用可能である。このほか、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の変形実施を行うことができる。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、光
信号を接続する経路の設定にかかる複雑さを解消し、こ
れにより光信号経路の制御を容易にした光スイッチ装置
および光スイッチユニットを提供することが可能にな
る。また本発明によれば、拡張性を向上させた光スイッ
チ装置および光スイッチユニットを提供することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係わる光スイッチ
装置の構成を示すブロック図。

【図２】 本発明の実施の形態における光マトリクスス
イッチ＃１１〜＃ｋｋの構成を示す図。

【図３】 本発明の第２の実施形態に係わる光スイッチ
装置の構成を示すブロック図。

【図４】 本発明の第３の実施形態に係わる光スイッチ
装置の構成を示すブロック図。

【図５】 ３段クロス接続方式により形成された大規模
光スイッチ装置の従来の構成を示す図。

【符号の説明】

Ｕ１，Ｕ２，〜，Ｕｋ…光スイッチユニット ＃１１〜＃ｋｋ…光マトリクススイッチ ａ１〜ａｎ…入力ポート ｂ１〜ｂｎ…出力ポート ｃ１〜ｃｎ…拡張入力ポート ｄ１〜ｄｎ…拡張出力ポート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ポートと、出力ポートと、前記入力
   ポートから入力された光信号が前記出力ポートから出力
   されない場合には自ポートから入力された光信号が前記
   出力ポートから透過的に出力される拡張入力ポートと、
   前記入力ポートから入力された光信号が前記出力ポート
   から出力されない場合には当該入力ポートから入力され
   た光信号が透過的に出力される拡張出力ポートとを有す
   る複数の光マトリクススイッチを具備する光スイッチ装
   置において、 前記各光マトリクススイッチをｋ行ｋ列に配列した場合
   に、ｐ行目かつｑ列目の光マトリクススイッチを＃ｐｑ
   （１≦ｐ≦ｋ，１≦ｑ≦ｋ）としたとき、 光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦ｋ−１，１≦ｑ
   ≦ｋ）の出力ポートを、光マトリクススイッチ＃（ｐ＋
   １）ｑの拡張入力ポートに一対一に接続し、 光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦ｋ，１≦ｑ≦ｋ
   −１）の拡張出力ポートを、光マトリクススイッチ＃ｐ
   （ｑ＋１）の入力ポートに一対一に接続し、 光マトリクススイッチ＃ｐ１（１≦ｐ≦ｋ）の入力ポー
   トに入力された入力光信号を、光マトリクススイッチ＃
   ｋｑ（１≦ｑ≦ｋ）のうちいずれかの出力ポートから出
   力するようにしたことを特徴とする光スイッチ装置。
2. 【請求項２】 入力ポートと、出力ポートと、前記入力
   ポートから入力された光信号が前記出力ポートから出力
   されない場合には自ポートから入力された光信号が前記
   出力ポートから透過的に出力される拡張入力ポートと、
   前記入力ポートから入力された光信号が前記出力ポート
   から出力されない場合には当該入力ポートから入力され
   た光信号が透過的に出力される拡張出力ポートとを有す
   る複数の光マトリクススイッチを具備する光スイッチ装
   置において、 前記各光マトリクススイッチをｋ行ｋ列に配列した場合
   に、ｐ行目かつｑ列目の光マトリクススイッチを＃ｐｑ
   （１≦ｐ≦ｋ，１≦ｑ≦ｋ）としたとき、 光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦ｋ−１，１≦ｑ
   ≦ｋ）の出力ポートを、光マトリクススイッチ＃（ｐ＋
   １）ｑの拡張入力ポートに一対一に接続し、 光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦ｋ−１，１≦ｑ
   ≦ｋ−１）の拡張出力ポートを、光マトリクススイッチ
   ＃（ｐ＋１）（ｑ＋１）の入力ポートに一対一に接続
   し、 光マトリクススイッチ＃ｐｋ（１≦ｐ≦ｋ−１）の拡張
   出力ポートを、光マトリクススイッチ＃（ｐ＋１）１の
   入力ポートに一対一に接続し、 光マトリクススイッチ＃１ｑ（１≦ｑ≦ｋ）の入力ポー
   トに入力された入力光信号を、光マトリクススイッチ＃
   ｋｑ（１≦ｑ≦ｋ）のうちいずれかの出力ポートから出
   力するようにしたことを特徴とする光スイッチ装置。
3. 【請求項３】 入力ポートと、出力ポートと、前記入力
   ポートから入力された光信号が前記出力ポートから出力
   されない場合には自ポートから入力された光信号が前記
   出力ポートから透過的に出力される拡張入力ポートと、
   前記入力ポートから入力された光信号が前記出力ポート
   から出力されない場合には当該入力ポートから入力され
   た光信号が透過的に出力される拡張出力ポートとを有す
   る複数の光マトリクススイッチを具備する光スイッチ装
   置において、 前記各光マトリクススイッチを行列型に配列した場合
   に、ｐ行目かつｑ列目の光マトリクススイッチを＃ｐｑ
   （１≦ｐ≦４，１≦ｑ≦４）としたとき、 光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦３，１≦ｑ≦
   ４）の出力ポートを、光マトリクススイッチ＃（ｐ＋
   １）ｑの拡張入力ポートに一対一に接続し、 光マトリクススイッチ＃１１の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃２２の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃１２の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃２１の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃１３の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃２４の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃１４の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃２３の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃２１の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃３３の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃２２の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃３４の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃２３の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃３１の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃２４の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃３２の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃３１の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃４２の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃３２の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃４１の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃３３の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃４４の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃３４の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃４３の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃１ｑ（１≦ｑ≦４）の入力ポー
   トに入力された入力光信号を、光マトリクススイッチ＃
   ４ｑ（１≦ｑ≦４）のうちいずれかの出力ポートから出
   力するようにしたことを特徴とする光スイッチ装置。
4. 【請求項４】 入力ポートと、出力ポートと、前記入力
   ポートから入力された光信号が前記出力ポートから出力
   されない場合には自ポートから入力された光信号が前記
   出力ポートから透過的に出力される拡張入力ポートと、
   前記入力ポートから入力された光信号が前記出力ポート
   から出力されない場合には当該入力ポートから入力され
   た光信号が透過的に出力される拡張出力ポートとを有す
   る複数の光マトリクススイッチを具備する光スイッチユ
   ニットであって、 前記各光マトリクススイッチをｋ行１列に配列した場合
   に、ｐ行目の光マトリクススイッチを＃ｐ１（１≦ｐ≦
   ｋ）としたとき、 光マトリクススイッチ＃ｐ１（１≦ｐ≦ｋ−１）の出力
   ポートを、光マトリクススイッチ＃（ｐ＋１）１の拡張
   入力ポートにそれぞれ接続したことを特徴とする光スイ
   ッチユニット。
5. 【請求項５】 入力ポートと、出力ポートと、前記入力
   ポートから入力された光信号が前記出力ポートから出力
   されない場合には自ポートから入力された光信号が前記
   出力ポートから透過的に出力される拡張入力ポートと、
   前記入力ポートから入力された光信号が前記出力ポート
   から出力されない場合には当該入力ポートから入力され
   た光信号が透過的に出力される拡張出力ポートとを有す
   る複数の光マトリクススイッチを具備する光スイッチユ
   ニットであって、 前記各光マトリクススイッチを４行２列に配列した場合
   に、ｐ行目かつｑ列目の光マトリクススイッチを＃ｐｑ
   （１≦ｐ≦４，１≦ｑ≦２）としたとき、 光マトリクススイッチ＃ｐｑ（１≦ｐ≦３，１≦ｑ≦
   ２）の出力ポートを、光マトリクススイッチ＃（ｐ＋
   １）ｑの拡張入力ポートに一対一に接続し、 光マトリクススイッチ＃１１の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃２２の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃１２の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃２１の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃３１の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃４２の入力ポートに接続し、 光マトリクススイッチ＃３２の拡張出力ポートを、光マ
   トリクススイッチ＃４１の入力ポートに接続したことを
   特徴とする光スイッチユニット。