JP2003338789A - 光スイッチ - Google Patents

光スイッチ

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JP2003338789A
JP2003338789A JP2002146693A JP2002146693A JP2003338789A JP 2003338789 A JP2003338789 A JP 2003338789A JP 2002146693 A JP2002146693 A JP 2002146693A JP 2002146693 A JP2002146693 A JP 2002146693A JP 2003338789 A JP2003338789 A JP 2003338789A
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wavelength
optical
optical switch
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switch
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Akira Misawa
明 三澤
Naoaki Yamanaka
直明 山中
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的小規模な光スイッチや光クロスコネク
トを組み合わせて大規模な光スイッチを構成する。 【解決する手段】 波長帯域を複数の波長群に分け、そ
れぞれの波長群内での任意の光ファイバポート間の任意
の波長チャネルに切り替える光スイッチと、それらの波
長群に対応した光スイッチ間で、ある波長群に属する波
長チャネルを別の波長群の光スイッチへ入力するスイッ
チとにより構成し、比較的小規模な光スイッチを組み合
わせて、大規模な光スイッチを構成することが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光パスを切り替える
光クロスコネクト(OXC)やフォトニックルータの構
成に関する。
【0002】
【従来の技術】図13は、従来技術による波長変換を用
いない光クロスコネクトの構成方法を示す。ファイバ数
はN本であり、それぞれがM波で波長多重されているとす
る。それぞれのファイバ方路は、波長分波器131でM
波に分波され、光スイッチ132を経て、波長合波器1
33で合波される。光スイッチ132としてはN×N構
成のものが波長数に応じてM個設けられ、それぞれが同
一波長信号の方路を切り替える。このスイッチ構成で
は、光スイッチの規模が、波長数によらずファイバ方路
数に比例したN×Nと、比較的小さなスイッチで構成す
ることができる。
【0003】しかしながら、同一方路へ同一波長で光パ
スを接続したいときには、出力ポートの競合がおこる。
競合した光パスは1本のみが接続可能で、残りはブロッ
クされる。
【0004】ある光ファイバに多重される波長チャネル
を異なる光ファイバの波長チャネルへ切り替える光クロ
スコネクトスイッチにおいては、複数の波長チャネルか
ら同一の波長チャネルへの切り替え要求が波長多重数よ
りも多くなると、ブロックが生じる。波長多重数が多い
ほどこのブロックする確率が減少するため、ネットワー
ク全体として利用できる波長多重数の増加が期待されて
いる。
【0005】波長多重帯の開拓により、従来の1.3μ
mおよび1.5μm帯を中心にしたCバンドに加え、S
バンド、Lバンドなど広範囲な波長資源を用いることが
できるようになってきた。しかしながら、従来、そのよ
うな広いバンドを扱えるような光クロスコネクトの構成
は提案されておらず、せいぜい、それぞれの波長帯域を
独立に扱う光クロスコネクトを多重して用いる構成が知
られているだけである。このため、波長競合によるブロ
ックを低下させるなどネットワークの性能向上などの点
からは、波長帯域の広帯域化が必ずしも有効に利用され
ていなかった。
【0006】また、全波長バンドを用いると、波長数は
数百波を越えることになる。従来の構成のままこれらの
全波長帯域を用いた光クロスコネクトスイッチを構成す
ると、大規模な光スイッチが必要となり、実現のボトル
ネックとなっている。また、この全波長バンドにわたる
波長変換を実現することも難しく、光クロスコネクトス
イッチの大規模化の制限要因となっている。
【0007】加えて、光ファイバには、1.3μm帯と1.
5μm帯など波長帯域も同時に利用することができるが、
その波長帯域が離れているため、この両波長帯域を扱う
光スイッチや波長変換器光スイッチなどの部品の実現も
また難しく、光クロスコネクトスイッチにおいてもそれ
ぞれの波長帯域を独立に扱うことしかできなかった。
【0008】図14および図15は出力ポートの競合を
避ける従来技術を示す。この従来技術では、波長変換を
用いる。
【0009】図14に示す例は、可変波長変換器を光ス
イッチの前におく構成である。波長分波器141により
分波された光信号は、可変波長変換器142によりM波
の任意の波長変換され、MN×MN光スイッチ143に入
力され、波長合波器144を介して出力される。光スイ
ッチ143と合波器144とは、別の構成も可能であ
る。例えば、Yamabayashi et al., "Autonomously cont
rolled multiprotocol wavelength switching network
for Internet backbone", IEICE trans. Commun., Vol.
E83E-B, No. 10, pp. 2210-2215, 2000に記載されるよ
うな構成も可能である。この構成では合波器を用いず、
波長多重を利用してMN×Nのスイッチとなっている。
【0010】図15は固定波長変換器を後ろに置いた構
成を示している。波長分波器151により分波された光
信号は、MN×MN光スイッチ152に接続され、固定
波長変換器153により合波器154の出力ポートに対
応した波長へ変換され、合波器154へ入力される。
【0011】図14、図15のどちらの構成の場合に
も、出力ポートの競合が起こった場合には、同一方路の
別の波長ポートに空きがあれば、その波長に変換して出
力する。したがって、図13に示した構成に比較して、
波長多重数が大きいほどブロック率が減少する。しかし
ながら、光スイッチも波長多重数に比例して大きなスイ
ッチが必要となる。また、図14の構成の場合、波長多
重数が多いほど、可変波長変換の可変域が広くなる。こ
の構成では、スイッチの規模が大きくなるため扱える波
長数には制限があった。
【0012】また、波長多重帯の開拓により、1.5μm
帯を中心にしたCバンドに加え、Sバンド、Lバンドなど
広範囲な波長資源を用いることができるようになってき
た。現状では、このバンド全てにわたって波長変換でき
る部品を実現することは非常に難しい。また、全バンド
を用いると波長数は、数百波をこえるため、巨大な光ス
イッチがなければ、図14、図15のような構成はでき
ない。加えて、1.3μm帯と1.5μm帯など離れた波長帯
域を同時に扱う光スイッチや波長変換器光スイッチなど
の部品の実現もまた難しい。
【0013】図16は、ファイバに多重されている光信
号をC、S、Lバンドや1.3μm帯のような波長帯域
(以下では、この波長帯域を波長群と呼ぶことにする)
ごとに波長群として処理する例を示し、図17は波長群
の例を示す。波長群分波器161は入力光信号を3つの
波長群ごとに分波し、それぞれの波長群ごとに、図15
に示すような光クロスコネクト162に接続する構成を
示している。光クロスコネクト162の出力は、波長群
合波器163により出力方路ごとに合波される。
【0014】この波長群ごとの光クロスコネクト162
の構成は、図13や図14などの構成でもかまわない。
【0015】しかしながら、本構成では、図13の構成
と同様に、それぞれの波長群は独立であるため、必ずし
も波長群が有効に使われない可能性がある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】方路を切り替える光ク
ロスコネクトスイッチにおいては、同一出力方路への接
続をする場合に異なる波長で多重して出力される。この
とき、波長多重数が多いほど、すべての波長が利用され
ている可能性が低いため、自由度の大きな光クロスコネ
クトスイッチが構成できる。同じ波長数では、それらの
波長の使用率が高いほど、同一方路への同時接続の可能
性が高まるため、波長を有効に利用したネットワークと
するためにも波長多重数が多いほど光クロスコネクトス
イッチの性能が向上する。利用できる波長の帯域は増加
しており、この波長帯域を利用できるほうがよいが、波
長多重数が大きくなるほど、光スイッチの大規模化、波
長変換器の可変波長域の広帯域化が必要となるために、
すべての波長帯域を利用した光クロスコネクトスイッチ
を構成することは困難であった。
【0017】本発明は、このような課題を解決し、比較
的小規模な光スイッチや光クロスコネクトを組み合わせ
て大規模な光スイッチを構成することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチは、
複数の光ファイバから入力された波長多重光信号を個々
の波長チャネルに分波する分波手段と、この分波手段に
より分波された個々の波長チャネルを任意の方路に切り
替える切替手段と、この切替手段から出力された複数の
波長チャネルを出力方路ごとに多重する合波手段とを備
え、前記複数の光ファイバから入力される波長チャネル
は複数の波長群からなり、前記切替手段は、この複数の
波長群のそれぞれに対応して設けられその波長群内の波
長チャネルを切り替える複数の波長群用光スイッチを含
む光スイッチにおいて、前記複数の波長群用光スイッチ
の出力を他の波長群の波長群用光スイッチに入力するこ
とにより波長群間の交換を行う波長群交換手段を備えた
ことを特徴とする。
【0019】前記波長群用光スイッチが他の波長群の波
長チャネルも切り替え可能であり、前記波長群用光スイ
ッチの出力には切替後の任意の波長チャネルを同じ出力
方路で互いに重ならないようにあらかじめ固定的に設定
された波長に変換する波長変換手段を設ける場合には、
前記波長群交換手段は、前記複数の波長群用光スイッチ
を直接接続する構成でもよく、前記複数の波長群用光ス
イッチを任意に接続する波長群交換用光スイッチを含ん
でもよい。
【0020】前記波長群用光スイッチが波長群内の波長
チャネルのみを切り替える構成である場合、前記波長群
用光スイッチの入力には切替後の波長チャネルを同じ出
力方路で互いに重なることのないように波長を変換する
波長変換手段が設けられ、前記波長群交換手段は入力さ
れた波長チャネルを他の波長群の波長チャネルに変換す
る手段を含むことができる。
【0021】前記波長群用光スイッチの内部の波長多重
されていない複数の入出力方路を、それらの波長チャネ
ルを送受信できる電気的スイッチに結合することもでき
る。
【0022】本発明によれば、波長帯域を複数の波長群
に分け、それぞれの波長群内での任意の光ファイバポー
ト間の任意の波長チャネルに切り替える光クロスコネク
トスイッチと、それらの波長群に対応した光クロスコネ
クトスイッチ間で、ある波長群に属する波長チャネルを
別の波長群の光クロスコネクトスイッチへ入力するスイ
ッチとにより構成し、比較的小規模な光スイッチや光ク
ロスコネクトスイッチを組み合わせて、大規模な光クロ
スコネクトスイッチを構成することが可能となる。
【0023】波長群に波長バンドを対応させると、それ
ぞれの波長バンドに対応する光クロスコネクトスイッチ
を組み合わせることで、大規模な光クロスコネクトスイ
ッチが実現できる。
【0024】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第一の実施形態を
示すブロック構成図であり、本発明を光クロスコネクト
に実施した例を示す。この光クロスコネクトは、複数の
光ファイバのそれぞれ1本あたりに波長多重されている
波長チャネルに対し、複数の波長チャネルを一つのグル
ープとした波長群として、それぞれの光ファイバからの
波長チャネルを複数の波長群に分割する波長群分波器1
1と、同じ波長チャネルを持った波長群の任意の波長チ
ャネルを任意の方路に切り替えるため、波長群ごとに設
けられ、光ファイバの数と同数の入出力ポートを持った
波長群用光スイッチ12と、それぞれの波長群用光スイ
ッチ12の出力ポートに波長多重された異なる波長群を
あるひとつの光ファイバに波長多重するための光ファイ
バと同数の波長群合波器13とを備え、複数の波長群用
光スイッチ12の任意の波長チャネルを交換するため、
ある波長群用光スイッチ12のn=1個の出力ポートが
他の波長群用光スイッチ12の入力ポートに接続されて
いる。
【0025】波長群用光スイッチ12にはそれぞれ、波
長群を個々の波長に分波する波長分波器21と、波長ご
との交換を行う波長交換光スイッチ22と、出力方路ご
とに波長が重ならないように波長変換を行う波長変換器
23と、個々の波長を波長群に合波する波長合波器24
とを備える。
【0026】すなわちこの実施例では、波長群分波器1
1および波長分波器21により、複数の光ファイバから
入力された波長多重光信号を個々の波長チャネルに分波
する分波手段が構成され、波長交換光スイッチ22によ
り、個々の波長チャネルを任意の方路に切り替える切替
手段が構成され、波長群合波器13および波長合波器2
4により、複数の波長チャネルを出力方路ごとに多重す
る合波手段が構成される。
【0027】この構成において、波長群用光スイッチ1
2は他の波長群の波長チャネルも切り替え可能であり、
波長変換器23は、切替後の他の波長群を含む任意の波
長チャネルを同じ出力方路で互いに重ならないようにあ
らかじめ固定的に設定された波長に変換する。
【0028】この構成では、ある波長群用光スイッチ1
2からの出力光信号を別の波長群の波長群用光スイッチ
12に切り替えるため、それぞれの波長交換光スイッチ
22の入出力ポート数をnだけ大きくし、各波長群間の
交換を可能としている。この構成により、従来技術のよ
うに各波長群を独立に用いるのに比べ、波長群間のリソ
ースの融通がきき、全波長域を効率的に利用することが
できる。
【0029】図1に示す構成では、波長群用光スイッチ
12の入出力ポートを互いに異なる波長群のものと接続
している。例えば、第一の波長群と第三の波長群とは接
続されていないため、直接交換はできない。第一の波長
群から第三の波長群へは、第二の波長群のポートを経由
することで、波長群の交換が可能となる。n=2とし
て、全ての波長群間を接続する構成とすることも可能で
ある。
【0030】図2は本発明の第二の実施形態を示すブロ
ック構成図である。この実施形態では、各波長群用光ス
イッチ12からのポートを3×3の波長群交換用光スイ
ッチ14で接続した構成例である。このようにすれば、
nを大きくしなくても全ての波長群間を交換することが
可能となる。本構成例では、すべての波長群光クロスコ
ネクトのnは同数であるが、波長群ごとにnの大きさが
違っていてもよい。
【0031】図3は波長群交換用光スイッチ14の構成
例を示す。 この構成例は、各波長群に対して3つずつ
の入力ポートおよび出力ポートを備えた構成例を示し、
入力ポートごとに設けられ入力された1×2光スイッチ
31と、この光スイッチ31の出力ごとに設けられ波長
群を変換する波長変換器32と、波長変換された光信号
を波長群ごとに出力する6×3光スイッチ33とを備え
る。図には、各構成要件が処理する波長群を丸数字で示
す。
【0032】波長群交換用光スイッチ14として例えば
光導波路路型光スイッチを用いる場合には、1.3μm
帯と1.5μm帯との双方を交換することはできない。
その場合には、図3に示したように、波長群交換用光ス
イッチ14で波長群を変換し、それぞれの波長群交換用
光スイッチ14で取り扱う光信号と波長帯域とを一致さ
せることができる。
【0033】図1および図2に示した構成例では、波長
群内で波長変換を行う波長変換器23を波長交換光スイ
ッチ22の後段に設けている。この場合、波長変換器3
2による波長変換は、波長群だけを合わせる固定波長変
換を用いればよい。また、波長変換器23が波長交換光
スイッチ22の前段に設けられる場合には、波長変換器
32を可変波長変換器としてもよい。
【0034】図4は波長群交換用光スイッチの別の構成
例を示す。この構成例は、図1および図2に示した構成
において波長変換器23を波長交換光スイッチ22の前
段に設けたものであり、波長群交換用光スイッチ41
と、その後段に可変波長変換器42とから構成される。
【0035】この構成において、ポート数は論理的なポ
ート数であり、nパラレルの信号を波長多重して1本の
ファイバで共用し、波長群交換用光スイッチ14まで伝
送することも可能である。また、異なる波長群を同一光
スイッチで切り替えができない場合には、図3の構成の
あとに、図4のような可変波長変換をおいた構成として
もよい。
【0036】図5は本発明の別の実施形態を示す。この
実施形態では、図1に示した入力光ファイバごとの波長
群分波器11および波長分波器21が一つの波長分波器
51として構成され、同じく出力光ファイバごとの波長
合波器24および波長群合波器13がひとつの波長合波
器54として構成され、これらの間に、波長群ごとの波
長群用光スイッチ52と、波長群用光スイッチ52の出
力ポートごとの波長変換器53とが設けられる。ここで
は波長λ1〜λ4を第一の波長群、波長λ5〜λ8を第二の
波長群とし、波長群用光スイッチ52は、方路数N、波
長数M、波長群間交換のポート数nに対し、(4N+n(M-
m)/m)×(4N+n(M-m)/m)構成である。図1の実施形態と同
様に、波長群用光スイッチ52間をnパラレルに直接接
続される。
【0037】図6は本発明のさらに別の実施形態を示
す。この実施形態は、波長群をさらに細かく分けた点が
図5の実施形態と大きく異なる。すなわち、入力光ファ
イバごとの波長分波器61、波長群ごとに設けられた波
長群用光スイッチ62、波長群用光スイッチ62の出力
ポートごとに設けられた波長変換器63と、出力光ファ
イバごとの波長合波器64とを備える。また、図2の実
施形態と同様に、波長群交換用光スイッチ65を備え
る。
【0038】この実施形態では、波長λ1およびλ2、λ
3およびλ4、λ5およびλ6、そしてλ7およびλ8をそれ
ぞれ波長群とし、波長群用光スイッチ62として、(2N
+n)×(2N+n)構成のものを用いる。波長群交換用光スイ
ッチ65はnM/m×nM/m構成である。
【0039】図5および図6の実施形態はいずれも全体
の波長数M=32は同じであるが、波長群内の波長数m
と波長群数が異なっている。mが大きいほど波長群を交
換する波長群用光スイッチは小さくてすむ。また、mが
大きいほど、同一方路への波長がすべて塞がっているた
めにおこる波長群を交換する要求確率は小さくなるの
で、nは小さくもよい。したがって、単位スイッチを大
きくしなくてもよくなり、光クロスコネクトへの要求条
件が緩和される。
【0040】図7および図8は、図5に示した実施形態
における波長割り当て例を示す。図7は波長の帯域を波
長チャネル順に分割した例を示し、図8は波長チャネル
をインターリーブして分割した例を示す。光信号の中心
波長の制御技術や変調方式による信号伝送帯域の縮小な
どの技術進展に合わせて、あとからインターリーブした
波長群を追加するなどの利用方法をとることができる。
【0041】図9および図10は本発明のさらに別の実
施形態を示す。これらの実施形態は可変波長変換器を波
長群用光スイッチの前に置くものである。
【0042】図9の実施形態は図5に示した実施形態に
対応する構成であり、波長分波器91、可変波長変換器
92、波長群用光スイッチ93および波長合波器94を
備える。この構成では、図5の実施形態と異なり、波長
群を交換する際にも可変波長変換器95が必要となる。
【0043】図10の実施形態は図6に示した実施形態
に対応する構成であり、波長分波器101、可変波長変
換器102、波長群用光スイッチ103、波長合波器1
04および波長群交換用光スイッチ105を備える。
【0044】図9および図10の実施形態もまた、従来
技術に比較して光クロスコネクトが小規模ですみ、かつ
可変波長変換器の可変波長域も小さくてすむため、光デ
バイスへの要求条件が緩和される。
【0045】図11および図12は本発明をフォトニッ
クルータで実施した例を示す。フォトニックルータとは
光クロスコネクトと電子スイッチとを接続したルータで
あり、ある波長群用光スイッチの方路を、ルータやイー
サースイッチなどの電子スイッチの入出力ポートとして
用いることで、電子スイッチ層でのスイッチを波長スイ
ッチと組み合わせることができる。
【0046】図11に示す例は、波長分波器111、波
長交換光スイッチ112、波長変換器113および波長
合波器114からなる波長群用光スイッチを備え、波長
交換光スイッチ112の一部の出力ポートが、電子スイ
ッチ115および波長変換器116を介して波長交換光
スイッチ112の入力ポートに接続される。
【0047】図12に示す例では、図3に示した波長群
交換用光スイッチの光スイッチ31、33に相当する光
スイッチ121、122に、電子スイッチ123が接続
される。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小規模な光スイッチや波長変換器の可変波長域の小さな
部品でも、出線ブロック率を低下させずに波長群を有効
に利用できる大規模な光クロスコネクトを構成すること
が可能になる。また、波長群を単位として増設する構成
が可能であり、需要や利用の仕方にあわせることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態を示すブロック構成
図。
【図2】本発明の第二の実施形態を示すブロック構成
図。
【図3】波長群交換用光スイッチの構成例を示す図。
【図4】波長群交換用光スイッチの別の構成例を示す
図。
【図5】本発明の別の実施形態を示す図。
【図6】本発明のさらに別の実施形態を示す図。
【図7】波長の帯域を波長チャネル順に分割した波長割
り当て例を示す図。
【図8】波長チャネルをインターリーブして分割した波
長割り当て例を示す図。
【図9】本発明のさらに別の実施形態を示す図。
【図10】本発明のさらに別の実施形態を示す図。
【図11】本発明をフォトニックルータで実施した例を
示す図。
【図12】本発明をフォトニックルータで実施した例を
示す図。
【図13】従来技術による波長変換を用いない光クロス
コネクトの構成方法を示す図。
【図14】出力ポートの競合を避ける従来技術を示す
図。
【図15】出力ポートの競合を避ける従来技術を示す
図。
【図16】ファイバに多重されている光信号を波長帯ご
とに処理する従来技術を示す図。
【図17】波長群の例を示す図。
【符号の説明】
11 波長群分波器 12、52、62、93、103 波長群用光スイッチ 13 波長群合波器 21、51、61、91、101、111、131、1
41、151 波長分波器 22、112 波長交換光スイッチ 23、32、53、63、113、116 波長変換器 24、54、64、94、104、114、133、1
44、154 波長合波器 31、33、121、122、132、143、152
光スイッチ 41、65、105 波長群交換用光スイッチ 42、92、95、102、142 可変波長変換器 115、123 電子スイッチ 153 固定波長変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5K102 AA35 AA36 AD02 NA04 PD13 PD17 PH47 PH48 PH49 PH50 RB04 RB11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の光ファイバから入力された波長多
    重光信号を個々の波長チャネルに分波する分波手段と、 この分波手段により分波された個々の波長チャネルを任
    意の方路に切り替える切替手段と、 この切替手段から出力された複数の波長チャネルを出力
    方路ごとに多重する合波手段とを備え、 前記複数の光ファイバから入力される波長チャネルは複
    数の波長群からなり、 前記切替手段は、この複数の波長群のそれぞれに対応し
    て設けられその波長群内の波長チャネルを切り替える複
    数の波長群用光スイッチを含む光スイッチにおいて、 前記複数の波長群用光スイッチの出力を他の波長群の波
    長群用光スイッチに入力することにより波長群間の交換
    を行う波長群交換手段を備えたことを特徴とする光スイ
    ッチ。
  2. 【請求項2】 前記波長群用光スイッチは他の波長群の
    波長チャネルも切り替え可能であり、 前記波長群用光スイッチの出力には切替後の任意の波長
    チャネルを同じ出力方路で互いに重ならないようにあら
    かじめ固定的に設定された波長に変換する波長変換手段
    が設けられ、 前記波長群交換手段は、前記複数の波長群用光スイッチ
    を直接接続する構成である請求項1記載の光スイッチ。
  3. 【請求項3】 前記波長群用光スイッチは他の波長群の
    波長チャネルも切り替え可能であり、 前記波長群用光スイッチの出力には切替後の任意の波長
    チャネルを同じ出力方路で互いに重ならないようにあら
    かじめ固定的に設定された波長に変換する波長変換手段
    が設けられ、 前記波長群交換手段は前記複数の波長群用光スイッチを
    任意に接続する波長群交換用光スイッチを含む請求項1
    記載の光スイッチ。
  4. 【請求項4】 前記波長群用光スイッチは波長群内の波
    長チャネルを切り替える構成であり、 前記波長群用光スイッチの入力には切替後の波長チャネ
    ルを同じ出力方路で互いに重なることのないように波長
    を変換する波長変換手段が設けられ、 前記波長群交換手段は入力された波長チャネルを他の波
    長群の波長チャネルに変換する手段を含む請求項1記載
    の光スイッチ。
  5. 【請求項5】 前記波長群用光スイッチの内部の波長多
    重されていない複数の入出力方路が、それらの波長チャ
    ネルを送受信できる電気的スイッチに結合された請求項
    1ないし4のいずれか記載の光スイッチ。
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