JP2004032469A - Optical path switching device - Google Patents

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JP2004032469A JP2002187158A JP2002187158A JP2004032469A JP 2004032469 A JP2004032469 A JP 2004032469A JP 2002187158 A JP2002187158 A JP 2002187158A JP 2002187158 A JP2002187158 A JP 2002187158A JP 2004032469 A JP2004032469 A JP 2004032469A
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Shinji Iio
飯尾 晋司
Shinji Kobayashi
小林 信治
Chie Sato
佐藤 千恵
Takeshi Yagihara
八木原 剛
Sadaji Oka
岡 貞治
Hiroyuki Matsuura
松浦 裕之
Tadashige Fujita
藤田 忠重
Akira Miura
三浦 明
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an optical path switching device which can relay a high-speed optical signal without converting the optical signal into an electric signal. <P>SOLUTION: The optical path switching device branches a packet of the optical signal by an optical branching means, inputs the one branched optical signal to an optical switch, and drives the optical switch based on the electric signal converted from other optical signal to thereby switch a path of an optical network. Further improvement is given to the performance. This switching device includes a delay means provided between the optical branching means and the optical switch for delaying the optical signal until at least the optical switch is completely switched. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なるネットワーク同士を相互接続し、パケット化されたデータを所望のネットワークに中継、転送する光経路切替装置に関し、詳しくは、高速な光信号を電気信号に変換せずに中継できる光経路切替装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
LAN(Local Area Network)やWAN(Wide Area Network)等の通信ネットワークからなるインターネットの大部分では、電気信号により、TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)通信でデータ通信が行われている。また、データは、パケット化されて伝送され、送信先、送信元のアドレス等が、パケットのヘッダー部分に格納されている。
【0003】
そして、これらのネットワーク間を接続するのがルータであり、ルータは複数のネットワーク間に設けられ、少なくともパケットの送信先アドレスによってパケットの伝送経路を選択し、所望のネットワークにパケットを中継、転送する。
【0004】
一方、高速、大量にデータを伝送する必要がある基幹部分や専用回線等の一部では、光信号によりデータ通信が行われる。そして伝送経路は、伝送先ごとに異なる波長が割り振られ、送信側と受信側が一対一のいわゆるpoint to pointの通信が行われる。
【0005】
しかし、近年伝送容量の拡大に伴って、ネットワークの基幹部分だけでなく末端、例えば個々のパソコンに至るまで、既存の電気信号を光信号に置き換えてデータ通信を行うフォトニックネットワークが検討されている。そして、フォトニックネットワークは、波長によって伝送経路を決定するのでなく、データを全てパケット化し、このパケットのアドレスに基づいて伝送経路を決定するパケット交換方式が用いられると考えられている。
【0006】
また、送信元から送信先までの全てを光信号のまま処理するフォトニックネットワークを実現するために、ルータにおいても光信号のパケットを中継、転送できる光ルータの要求が強い。しかし現状は光信号のまま処理することは難しく、光信号をOE変換部(例えば、高速のフォトダイオード)によって一度電気信号に変換し、この電気信号に変換したパケットを、従来の電気回路によるルータでアドレスを読み取り、伝送経路を決定する。そして、ルータが所望の伝送経路に振り分けた電気信号を、再びEO変換部(例えば、レーザダイオード、発光ダイオード等の光半導体素子)によって光信号に変換し、さらに変調器で光信号を変調して、所望のネットワークに出力する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のルータの入力側にOE変換部を設け、出力側にEO変換部、変調器を設けることにより、光信号を所望のネットワークに中継、転送することが可能である。しかし、出力ポートごとに、EO変換部、変調器、さらに変調器を駆動するドライバが必要となり、非常に多くの高速電子回路部品や光半導体素子が必要になってしまう。
【0008】
そこで光信号のまま所望のネットワークに中継、転送する装置として光ルータがある。例えば、特開2001−255567号公報の段落番号0002〜0004、図面の図11に記載されている。この装置は、光信号の一部を電気信号に変換し、変換した電気信号から経路を決定し、残りの光信号を直接所望のネットワークに出力するものである。
【0009】
しかし、段落番号0005に記載されているように、光信号の変調速度が40[Gbps]、100[Gbps]を越える超高速の光通信システムを構築することは難しいという問題点があった。
【0010】
そこで本発明の目的は、高速な光信号を電気信号に変換せずに中継できる光経路切替装置を実現することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、
光信号のパケットを光分岐手段で分岐し、分岐した一方の光信号を光スイッチに入力すると共に、他方の光信号を変換した電気信号に基づき、光スイッチを駆動することにより、光のネットワークの経路切り替えを行う光経路切替装置において、
前記光分岐手段と前記光スイッチとの間に設けられ、少なくとも光スイッチの切り替えが終わるまで、光信号を遅延する遅延手段を備えたことを特徴とするものである。
【0012】
請求項2記載の発明は、
パケットの送信先アドレスにより、光のネットワークの経路切り替えを行う光経路切替装置において、
前記ネットワークから光信号が入力され、少なくとも2分岐する光分岐手段と、
この光分岐手段の一方の出力端からの光信号を遅延させる遅延手段と、
この遅延手段からの光信号を入力し、前記ネットワークの経路の切り替えを行う光経路切替部と、
前記光分岐手段の他方の出力端からの光信号を電気信号に変換するOE変換部と、
このOE変換部からの電気信号の送信先アドレスに基づいて、前記光経路切替部の経路の切り替え制御を行う経路制御部と
を備え、前記遅延手段の遅延時間を、少なくとも経路制御部が光経路切替部の経路の切り替えが終了するまでとすることを特徴とするものである。
【0013】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、
遅延手段は、光ファイバまたは光導波路であることを特徴とするものである。
【0014】
請求項4記載の発明は、請求項2記載の発明において、
遅延手段は、
光分岐手段からの一方の光信号を入力し、光信号を遅延ループに切り替えて遅延させ、光経路切替部に切り替えて出力する遅延光スイッチ部と、
この遅延光スイッチ部の経路切り替えを、OE変換部の出力と経路制御部の出力とに基づいて行う遅延スイッチドライバと
を有することを特徴とするものである。
【0015】
請求項5記載の発明は、請求項2〜4のいずれかに記載の発明において、
光経路切替部は、光スイッチであることを特徴とするものである。
【0016】
請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明において、
光経路切替部は、誘電体薄膜光導波路または電気光学薄膜光導波路を用いた光スイッチであることを特徴とするものである。
【0017】
請求項7記載の発明は、請求項2〜6のいずれかに記載の発明において、
光分岐手段の前段、光分岐手段と光経路切替部の間、または光経路切替部の後段の少なくとも一箇所に、光信号の光パワーを増幅する光増幅器を設けたことを特徴とするものである。
【0018】
請求項8記載の発明は、請求項2〜7のいずれかに記載の発明において、
光分岐手段は、光カプラ、光タップ、光スプリッタのいずれかであることを特徴とするものである。
【0019】
請求項9記載の発明は、請求項2〜8のいずれかに記載の発明において、
経路制御部は、
ネットワークの経路情報が格納されるルーティングテーブルと、
OE変換部の電気信号から転送先のアドレスを抽出し、ルーティングテーブルから読み出した経路情報によって、経路の選定をするアドレス識別回路と、
このアドレス識別回路からの選定結果に基づいて、光経路切替部の経路の切り替えを行う光スイッチドライバと
を設けたことを特徴とするものである。
【0020】
請求項10記載の発明は、請求項9記載の発明において、
経路制御部は、OE変換部からの電気信号に含まれる経路情報によって、ルーティングテーブルの経路情報を変更する変更手段を設けたことを特徴とするものである。
【0021】
請求項11記載の発明は、請求項9記載の発明において、
経路制御部は、外部機器と電気的に接続され、外部機器からの経路情報によって、ルーティングテーブルの経路情報を変更する変更手段を設けたことを特徴とするものである。
【0022】
請求項12記載の発明は、請求項2〜11のいずれかに記載の発明において、
光経路切替部から出力される光信号のうち、特定の光信号を結合し、ネットワークに出力する光結合器を設けたことを特徴とするものである。
【0023】
請求項13記載の発明は、請求項2〜12のいずれかに記載の発明において、
OE変換部は、フォトダイオードであることを特徴とするものである。
【0024】
請求項14記載の発明は、請求項13記載の発明において、
OE変換部は、受光素子の基材にInP、GaAs、SiGe、Siの少なくともいずれか1つを用いたことを特徴とするものである。
【0025】
請求項15記載の発明は、請求項2〜14のいずれかに記載の発明において、
経路制御部、光経路切替部は、InP、GaAs、SiGe、Siの少なくともいずれか1つを材料として用いたことを特徴とするものである。
【0026】
請求項16記載の発明は、請求項2〜13のいずれかに記載の発明において、
光分岐手段、遅延手段、光切替部、OE変換部、経路決定部は、Si基板上に一体形成されたことを特徴とするものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
[第1の実施例]
図1は本発明の第1の実施例を示した構成図である。図1において、入力ポートIN1、および出力ポートOUT1〜OUT4のそれぞれは図示しないネットワーク(別々の光ファイバ)と接続される。
【0028】
光カプラ10は、光分岐手段であり、入力側が入力ポートIN1に接続され、入力された光信号の光パワーを、例えば、分岐比1:100に分岐して、出力する。ここで光分岐手段として、光カプラ10としたが、光タップ、光スプリッタ等でもよい。
【0029】
遅延手段20は、遅延ファイバ21が設けられ、入力側が光カプラ10の一方の出力側(分岐比100)に接続される。遅延ファイバ21は、所望の長さの光ファイバであり、光カプラ10からの光信号を所望の時間遅延させて出力する。
【0030】
光スイッチ30は、光経路切替部で、例えば、光導波路型の光スイッチであり、誘電体多層膜光導波路、または電気光学薄膜導波路を用いている。これは、機械式光スイッチやMEMS(Micro Electro Mechanical System)光スイッチと比較して、高速に経路の切り替えが行える。そして、光スイッチ30は、例えば、1入力4出力であり、入力側からの光信号を所望の出力側に出力するように経路を切り替えて、接続するものであり、入力側が遅延手段20の出力側に接続され、各出力側が出力ポートOUT1〜OUT4に接続される。
【0031】
OE変換部40は、例えば、10[Gbps]以上の変調信号を受信できる高速のフォトダイオードであり、入力側が光カプラ10の他方の出力側(分岐比1)に接続され、光信号を電気信号に変換する。また、フォトダイオードは、光信号の波長によって受光素子の基材が異なり、例えば、近距離の通信に用いられることが多い短波長領域(可視光領域〜850[nm]付近)ならば、基材はSi、SiGe等であり、長距離の通信に用いられる長波長領域(1300〜1600[nm]付近)ならば、基材はInP、GaAs等が用いられる。
【0032】
経路制御部50は、ルーティングテーブル51、アドレス識別回路52、光スイッチドライバ53を有し、入力側がOE変換部40の出力側に接続され、このOE変換部40からの電気信号に基づき、光スイッチ30の経路の切り替え制御を行う。また、経路制御部50、光スイッチ30は、InP、GaAs、SiGe、Si等を材料として用いられ、製作される。
【0033】
ルーティングテーブル51は、ネットワークの経路情報が保持される記憶手段である。アドレス識別回路52は、OE変換部40で電気信号に変換されたパケットから転送先のアドレスを抽出し、抽出したアドレスとルーティングテーブル51から読み出した経路情報から、転送する経路を選定する。光スイッチドライバ53は、アドレス識別回路52が選定した経路となるように、光スイッチ30の接続を切り替える。
【0034】
このような装置の動作を説明する。光信号のパケットが入力ポートIN1から光カプラ10に入力される。そして、光カプラ10が、この光信号を2分岐して、一方を遅延手段20に出力し、他方をOE変換部40に出力する。
【0035】
そして、OE変換部40が、光信号を電気信号に変換し、経路制御部50に出力する。さらに、経路制御部50のアドレス識別回路52が、電気信号に変換されたパケットのヘッダー部分から、アドレスを抽出すると共に、ルーティングテーブル51から経路情報を読み出し、抽出したアドレスと経路情報から、入力された光信号の中継、転送先のネットワークを選択する。例えば、出力ポートOUT1に接続されるネットワークを転送先として選択する。
【0036】
このアドレス識別回路52が選択した結果により、光スイッチドライバ53が、光スイッチ30の経路を切り替え、入力側と出力ポートOUT1を接続する。
【0037】
一方、遅延ファイバ21が、経路制御部50によって光スイッチ30の経路の切り替えが終了するまでの時間、光カプラ10からの光信号を遅延させる。そして、光スイッチ30の経路が切り替わった後に、遅延手段20からの光信号が光スイッチ30に入射され、出力ポートOUT1から所望のネットワークに出力される。
【0038】
このように、遅延手段20が、光信号を所望の時間、すなわち経路制御部50がOE変換部40で変換された電気信号に基づき、光スイッチ30の経路を切り替えが終わるまで光信号を遅延させる。そして、この遅延された光信号が光スイッチ30を介して所望のネットワークに中継、転送されるので、電気信号に変換した信号を再び光信号に変換してネットワークに出力する必要がない。これにより、高速な光信号を電気信号に変換せずに中継、転送することができる。従って出力ポートOUT1〜OUT4ごとにEO変換部、変調器、この変調器を駆動するドライバを設ける必要がなく、装置を簡略化できると共に、コストを抑えることができる。
【0039】
また、光カプラ10の一方の出力端からの光信号を、遅延手段20が所望の時間遅延させるので、他方の出力端からの光信号をOE変換部40が電気信号に変換し、この変換した電気信号によって経路の決定を行っても、特開2001−255567号公報と異なり、超高速で変調された光信号の変調速度を変えることなく中継、転送できる。すなわち、高速な光信号を電気信号に変換せずに中継、転送することができる。
【0040】
さらに、OE変換部40によって光信号から変換された電気信号で、アドレス識別回路52が経路の選定を行うので、従来の電気回路のルータに用いられる汎用部品を用いることができる。これにより、新たにアドレス識別回路52の開発を行う必要がなく、開発期間、開発コストを抑えることができる。
【0041】
[第2の実施例]
図2は、本発明の第2の実施例を示した構成図である。ここで、図1と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図2において、光増幅器60が、遅延手段20と光スイッチ30の間に設けられる。光増幅器60は、例えば、エルビウム添加石英系ファイバーアンプ、石英系光ファイバー自身のもつ非線形光学効果の一種である誘導ラマン散乱現象を利用したファイバーラマンアンプ等がある。
【0042】
このような装置は、図1に示す装置の動作とほぼ同様であるが、異なる動作は、光増幅器60が、遅延手段20からの光信号の光パワーを増幅して、光スイッチ30に出力する。
【0043】
このように、光信号の光パワーを増幅するので、入力ポートIN1からの光信号の光パワーを減少せずに、出力ポートOUT1〜OUT4から出力することができる。これにより、ネットワークから入力された光信号の情報を正確に所望のネットワークに中継、転送することができる。
【0044】
例えば、光信号の光パワーは、(1)入力ポートIN1、光カプラ10、遅延手段20、光スイッチ30、出力ポートOUT1〜OUT4のそれぞれの接続部で生ずる接続損失、(2)光カプラ10による光信号の分岐、(3)光スイッチ30におけるクロストーク等により減少し、信号対雑音比が悪くなる。しかし、光増幅器60によって減少した光パワーを増幅するので、信号対雑音比を良くし、正確に光信号を所望のネットワークに中継、転送することができる。
【0045】
また、増幅器60を1個設けて光信号1回増幅する構成としたが、増幅率をさらに上げる場合は、光増幅器60を直列に複数設ける構成としてもよい。さらに、光増幅器60は、IN1とOUT1〜OUT4までならばどこに設ける構成としてもよく、例えば、図2において、光スイッチ30と出力ポートOUT1の間に、新たに光増幅器60を設ける構成や、入力ポートIN1と光カプラ10の間に新たに光増幅器60を設ける構成等が挙げられる。
【0046】
ここで、光増幅器60でも光信号は遅延するので、遅延ファイバ21と光増幅器60との遅延時間により、光スイッチ30の切り替えが終わるまでの時間とすることができる。すなわち、遅延ファイバ21と光増幅器60とが遅延手段となる。
【0047】
[第3の実施例]
図3は、本発明の第3の実施例を示した構成図である。ここで、図1と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図3において、遅延手段20の遅延ファイバ21の代わりに遅延ファイバ22、遅延用の光スイッチ(以下、遅延スイッチと略す)23、遅延スイッチドライバ24が設けられる。ここで、遅延ファイバ22と遅延スイッチ23は、遅延光スイッチ部である。
【0048】
遅延ファイバ22は、光信号を所望の時間遅延させる光ファイバである。遅延スイッチ23は、例えば2入力2出力であり、一方の入力端23aが光カプラ10の一方の出力端に接続され、他方の入力端23bが遅延ファイバの一端に接続される。また、一方の出力端23cが光スイッチ30の入力端に接続され、他方の出力端23dが遅延ファイバ22の他端に接続される。
【0049】
遅延スイッチドライバ24は、OE変換部40からの電気信号、経路制御部50からの電気信号に基づいて、遅延スイッチ23の経路の切り替えを行う。
【0050】
このような装置の動作を説明する。初期状態として、遅延スイッチドライバ24が、遅延スイッチ23の入力端23aと出力端23dを接続する。そして、入力ポートIN1からの光信号が光カプラ10によって2分岐され、一方の出力端からの光信号が、遅延スイッチ23を介して遅延ファイバ22に入力される。また、光カプラ10の他方の出力端からの光信号が、OE変換部40で電気信号に変換され、電気信号が経路制御部50と遅延スイッチドライバ24に出力される。
【0051】
そして、遅延スイッチドライバ24が、このOE変換部40からの電気信号のパケットのデータ長によりパケットの終了時間を確認して、遅延スイッチ23の入力端23bと出力端23dを接続させる。これにより、光信号が、遅延ファイバ22と遅延スイッチ23によって形成される遅延ループ内を伝播する。
【0052】
さらに、経路制御部50が、OE変換部40からの電気信号によって経路を決定し、光スイッチ30、遅延スイッチドライバ24に電気信号を出力する。この電気信号の変化、つまり光スイッチ30の経路が切り替わった後に、または、遅延ループを形成した一定時間後に、遅延スイッチドライバ24が、出力端23bと出力端23cを接続させ、光信号を光スイッチ30に出力する。そして、光信号を出力した後、光スイッチドライバ24が、遅延スイッチ23の入力端23aと出力端23dを再び接続する。
【0053】
このような遅延スイッチドライバ24が、OE変換部40と経路制御部50からの電気信号によって遅延スイッチ23の接続を切り替え、光信号を所望の時間遅延させる以外の動作は、図1に示す装置と同様なので説明を省略する。
【0054】
このように、遅延スイッチドライバ24が、OE変換部40と経路制御部50からの電気信号によって遅延スイッチ23の接続を切り替えるので、固定の遅延時間でなく、経路制御部50の処理時間に応じた時間だけ光信号を遅延させる。これにより、遅延手段の遅延時間を可変にすることができ、不必要な遅延時間をかけずに光信号の中継、転送を行うことができる。
【0055】
[第4の実施例]
図4は、本発明の第4の実施例を示した構成図である。ここで、図1と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図4において、経路制御部50に、アドレス識別回路52の代わりにアドレス識別回路54と、新たにテーブル変更手段55が設けられる。
【0056】
アドレス識別回路54は、OE変換部40で電気信号に変換されたパケットから転送先のアドレスを抽出し、ルーティングテーブル51から読み出した経路情報から、転送する経路を選定し、その経路情報を光スイッチドライバ53に出力する。また、アドレス識別回路54は、抽出したアドレスが自機器宛ての場合、外部のルータやネットワーク管理機器からの経路情報に関するパケットを変更手段55に出力する。変更手段55は、このパケットの経路情報によって、ルーティングテーブル51の経路情報を変更する。
【0057】
このような装置の動作を説明する。アドレス識別回路54が、OE変換部40で電気信号に変換されたパケットから、アドレスを抽出する。そして、アドレスが自機器宛ての場合、OE変換部40からのパケットを、変更手段55に出力する。そして、変更手段55が、パケットからのルーティング情報に基づき、ルーティングテーブル51の経路情報を新しく変更する。
【0058】
そして、変更手段55が、アドレス識別回路54からのパケットによって、ルーティングテーブル51の経路情報を変更する以外の動作は、図1に示す装置と同様なので説明を省略する。
【0059】
このように、ネットワークからのパケットによって、変更手段55がルーティングテーブル51の経路情報を変更するので、ネットワークの変更や障害に対応した経路情報をルーティングテーブル51に格納することができる。これにより、アドレス識別回路54が、最適な経路を決定することができる。
【0060】
[第5の実施例]
図5は、本発明の第5の実施例を示した構成図である。ここで、図1と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図5において、入力ポートIN2〜IN4が新たに設けられ、入力ポートIN1〜IN4ごとに光カプラ10、遅延手段20、OE変換部40が設けられる。
【0061】
また、光スイッチ30の代わりに、N入力M出力(N、M:整数)の光スイッチ70が設けられる。さらに、経路制御部50に、アドレス識別回路52の代わりにアドレス識別回路56が設けられる。
【0062】
各入力ポートIN1〜IN4は、ネットワークからの光信号が入力され、この光信号を光カプラ10に出力する。
【0063】
光スイッチ70は、光経路切替部であり、入力ポートIN1〜IN4と出力ポートOUT1〜OUT4のポート数に合わせた4入力4出力であり、入力側からの光信号を所望の出力側に出力するように、経路制御部50からの指示によって経路を切り替えて、接続するものである。また、各入力側が入力ポートIN1〜IN4ごとに設けられた遅延手段20の出力端に接続され、各出力側が出力ポートOUT1〜OUT4に接続される。
【0064】
アドレス識別回路56は、入力ポートIN1〜IN4ごとに設けられたOE変換部40からのパケットから転送先のアドレスを抽出し、抽出したアドレスとルーティングテーブル51から読み出した経路情報から、各入力ポートIN1〜IN4からの光信号の経路を選定し、光スイッチドライバ53により光スイッチ70の接続を切り替える。
【0065】
このような装置の動作を説明する。各入力ポートIN1〜IN4からの光信号を、所望のネットワークに出力するために、アドレス識別回路56が、各入力ポートIN1〜IN4ごとに設けられるOE変換部40からの電気信号によって、光スイッチ70の経路の選定を行う。そして、アドレス識別回路56の選定結果に基づいて、光スイッチドライバ53が、光スイッチ70の経路を切り替え、所望のネットワークに光信号を出力する。このような動作以外は、図1に示す装置と同様なので説明を省略する。
【0066】
このように、複数の入力ポートIN1〜IN4からの光信号を、複数の入出力を有する光スイッチ70によって、所望のネットワークに出力する。これにより、複数入力された高速な光信号を電気信号に変換せずに中継、転送することができる。
【0067】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。(1)図1〜図4に示す装置において、出力ポートOUT1〜OUT4のポート数は、4ポートとしたが、ポート数はいくつでもよい。もちろん、出力ポートOUT1〜OUT4のポート数ごとに光スイッチの出力端が設けられる。
【0068】
(2)図5に示す装置において、入力ポートIN1〜IN4、および出力ポートOUT1〜OUT4のポート数を、4入力4出力としたが、ポート数は、いくつでもよい。もちろん、光スイッチ70の入出力端も入力ポートIN1〜IN4、出力ポートOUT1〜OUT4ごとに設けられる。
【0069】
(3)図1〜図5に示す装置において、遅延手段20に、光ファイバを遅延ファイバ21、22として用いる構成としたが、光ファイバの代わりに、光導波路としてもよい。そして、光信号が短波長領域ならば、入力ポートIN1〜IN4、光カプラ10、遅延手段20等のすべての構成要素をSiの基板上に一体形成とする構成としてもよい。
【0070】
(4)図1〜図5に示す装置において、光カプラ10は分岐比1:100としたが、この分岐比はいくらでもよい。
【0071】
(5)図4に示す装置において、変更手段55が、OE変換部40によって光信号から変換された電気信号に基づいて、ルーティングテーブル51の経路情報を変更する構成を示したが、外部のルータやネットワーク管理機器からの経路情報を出力する図示しない外部機器と、変更手段55を電気線で接続する構成としてもよい。そして、図示しない外部機器からの経路情報に基づいて、ルーティングテーブル51の経路情報を変更してもよい。
【0072】
(6)図5に示す装置において、N入力M出力の光スイッチ70を用いて、複数入力されたの光信号を所望のネットワークに出力する構成としたが、図1に示す装置を複数個並列に設け、複数入力された光信号を所望のネットワークに出力する構成としてもよい。例えば、図6に示すように構成する。図6において、ネットワークからの光信号が入力される入力ポートIN1、IN2のポート数が2個ならば、図1に示す装置を2個並列に設ける。光結合器80は、複数個並列に設けた光スイッチ30と出力ポートOUT1〜OUT4の間に、出力ポートOUT1〜OUT4ごとに設け、光スイッチ30それぞれからの光信号を結合して、出力ポートOUT1〜OUT4に出力する
【0073】
このような装置は、図1に示す装置の動作とほぼ同様であるが、異なる動作は、光結合器80が、並列に設けた光スイッチ30からの特定の光信号を結合し、出力ポートOUT1〜OUT4から所望のネットワークに出力する。もちろん図6において、入力ポートIN1、IN2のポート数はいくらでもよい。
【0074】
このように、複数の入力ポートIN1、IN2ごとに設けられた光スイッチ30からの光信号を、光結合器80によって結合し、所望のネットワークに出力する。これにより、複数入力された高速な光信号を電気信号に変換せずに中継、転送することができる。
【0075】
(7)光経路切替装置の例として、光ルータを挙げたが、光スイッチングハブに適用してもよい。
【0076】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項1によれば、光信号のパケットを光分岐手段で分岐し、分岐した他方の光信号を変換した電気信号に基づき、光スイッチを駆動し、光のネットワークの経路を切り替える。そして、分岐した一方の光信号を、遅延手段が光スイッチの切り替えが終わるまで遅延させて、光スイッチを介して所望のネットワークに出力するので、電気信号に変換した信号を、再び光信号に変換してネットワークに出力する必要がない。これにより、高速な光信号を電気信号に変換せずに中継できる。従って、装置を簡略化することができ、コストを抑えることができる。
【0077】
請求項2〜16によれば、光分岐手段によって分岐された光信号の他方を、OE変換部によって電気信号に変換し、この電気信号に基づき経路制御部が、光経路切替部の経路を切り替える。そして、分岐された光信号の一方を、遅延手段が光経路切替部の切り替えが終わるまで遅延させて、光経路切替部を介して所望のネットワークに出力するので、電気信号に変換した信号を、再び光信号に変換してネットワークに出力する必要がない。これにより、高速な光信号を電気信号に変換せずに中継できる。従って、装置を簡略化することができ、コストを抑えることができる。
【0078】
また、光分岐手段の一方の出力端からの光信号を、遅延手段が光経路切替部の切り替えが終わるまで遅延させるので、他方の出力端からの光信号をOE変換部が電気信号に変換し、この変換した電気信号によって経路の決定を行っても、超高速で変調された光信号の変調速度を変えることなく中継、転送できる。すなわち、高速な光信号を電気信号に変換せずに中継、転送することができる。
【0079】
請求項4によれば、遅延スイッチドライバが、OE変換部と経路制御部からの信号に基づいて、遅延スイッチ部の接続を切り替えるので、固定の遅延時間でなく、経路制御部の処理時間に応じた時間だけ光信号を遅延させる。これにより、遅延手段の遅延時間を可変にすることができ、不必要な遅延時間をかけずに光信号の中継、転送を行うことができる。
【0080】
請求項6によれば、光スイッチに誘電体薄膜光導波路または電気光学薄膜光導波路を用いるので、機械式光スイッチや、MEMS光スイッチと比較して、高速に経路の切り替えを行うことができる。
【0081】
請求項7によれば、光増幅器が、光信号の光パワーを増幅するので、光経路切替部のクロストーク、接続損失、光分岐手段による光信号の分岐等によって生ずる光パワーの減少の影響を少なくすることができる。これにより、ネットワークから入力された光信号の情報を正確に所望のネットワークに中継、転送することができる。
【0082】
請求項9によれば、OE変換部によって光信号から変換された電気信号で、アドレス識別回路が経路の選定を行うので、従来の電気回路のルータに用いられる汎用部品を用いることができる。これにより、新たにアドレス識別回路の開発を行う必要がなく、開発期間、開発コストを抑えることができる。
【0083】
請求項10によれば、ネットワークからの光信号に基づき、変更手段がルーティングテーブルの経路情報を変更するので、ネットワークの変更や障害に対応した経路情報をルーティングテーブルに格納することができる。これにより、アドレス識別回路が、最適な経路を決定することができる。
【0084】
請求項11によれば、電気的に接続された外部機器からの経路情報によって、変更手段が、ルーティングテーブルの経路情報を変更するので、ネットワークの変更や障害に対応した経路情報をルーティングテーブルに格納することができる。これにより、アドレス識別回路が、最適な経路を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示した構成図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示した構成図である。
【図3】本発明の第3の実施例を示した構成図である。
【図4】本発明の第4の実施例を示した構成図である。
【図5】本発明の第5の実施例を示した構成図である。
【図6】本発明の第6の実施例を示した構成図である。
【符号の説明】
10 光カプラ
20 遅延手段
21、22 遅延ファイバ
23 遅延スイッチ
24 遅延スイッチドライバ
30、70 光スイッチ
40 OE変換部
50 経路決定部
51 ルーティングテーブル
52、54、56 アドレス識別回路
53 光スイッチドライバ
55 変更手段
80 光結合器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical path switching device that interconnects different networks and relays and transfers packetized data to a desired network, and more particularly, to an optical path switching device that can relay high-speed optical signals without converting them into electrical signals. The present invention relates to a path switching device.
[0002]
[Prior art]
In most of the Internet including a communication network such as a LAN (Local Area Network) and a WAN (Wide Area Network), data communication is performed by TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) communication using electric signals. The data is packetized and transmitted, and a destination address, a source address, and the like are stored in a header portion of the packet.
[0003]
A router connects these networks, and the router is provided between a plurality of networks. The router selects a transmission route of the packet according to at least a destination address of the packet, and relays and transfers the packet to a desired network. .
[0004]
On the other hand, data communication is performed by an optical signal in a part of a backbone or a dedicated line where high-speed, large-volume data transmission is required. A different wavelength is assigned to the transmission path for each transmission destination, so that the transmitting side and the receiving side perform point-to-point communication on a one-to-one basis.
[0005]
However, in recent years, along with the expansion of transmission capacity, a photonic network that performs data communication by replacing an existing electric signal with an optical signal is being studied not only at the core of the network but also at the end, for example, to individual personal computers. . It is considered that the photonic network uses a packet switching method in which all data is packetized and a transmission path is determined based on the address of the packet, instead of determining a transmission path based on a wavelength.
[0006]
In addition, in order to realize a photonic network in which everything from a source to a destination is processed as an optical signal, there is a strong demand for an optical router that can relay and transfer a packet of an optical signal even in a router. However, at present, it is difficult to process the optical signal as it is, and the optical signal is once converted into an electric signal by an OE converter (for example, a high-speed photodiode), and the packet converted into the electric signal is converted into a router using a conventional electric circuit. To read the address and determine the transmission route. Then, the electrical signal distributed to the desired transmission path by the router is converted into an optical signal again by an EO converter (for example, an optical semiconductor element such as a laser diode or a light emitting diode), and further the optical signal is modulated by a modulator. Output to the desired network.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, by providing the OE converter on the input side of the conventional router and providing the EO converter and the modulator on the output side, it is possible to relay and transfer an optical signal to a desired network. However, for each output port, an EO converter, a modulator, and a driver for driving the modulator are required, so that a very large number of high-speed electronic circuit components and optical semiconductor elements are required.
[0008]
Thus, there is an optical router as a device for relaying and transferring an optical signal to a desired network. For example, it is described in JP-A-2001-255567, paragraphs 0002 to 0004, and FIG. 11 of the drawings. This device converts a part of an optical signal into an electric signal, determines a path from the converted electric signal, and outputs the remaining optical signal directly to a desired network.
[0009]
However, as described in paragraph 0005, there is a problem that it is difficult to construct an ultra-high-speed optical communication system in which the modulation speed of an optical signal exceeds 40 [Gbps] and 100 [Gbps].
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to realize an optical path switching device that can relay a high-speed optical signal without converting it into an electric signal.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is
A packet of an optical signal is branched by an optical branching unit, and one of the branched optical signals is input to an optical switch, and the optical switch is driven based on an electric signal obtained by converting the other optical signal, thereby forming an optical network. In an optical path switching device that performs path switching,
A delay unit is provided between the optical branching unit and the optical switch and delays an optical signal at least until the switching of the optical switch is completed.
[0012]
The invention according to claim 2 is
In an optical path switching device that performs optical network path switching based on a packet destination address,
Optical branching means for receiving an optical signal from the network and branching at least two;
Delay means for delaying an optical signal from one output end of the optical branching means;
An optical path switching unit that receives an optical signal from the delay unit and switches the path of the network;
An OE converter that converts an optical signal from the other output end of the optical branching unit into an electric signal;
A path control unit that controls switching of a path of the optical path switching unit based on a destination address of the electric signal from the OE conversion unit;
Wherein the delay time of the delay unit is at least until the path control unit completes the switching of the path by the optical path switching unit.
[0013]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2,
The delay means is an optical fiber or an optical waveguide.
[0014]
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 2,
The delay means
A delay optical switch unit that receives one optical signal from the optical branching unit, switches the optical signal to a delay loop to delay, switches to an optical path switching unit, and outputs
A delay switch driver for switching the path of the delay optical switch based on the output of the OE converter and the output of the path controller;
Which is characterized by having
[0015]
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 2 to 4,
The optical path switching unit is an optical switch.
[0016]
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5,
The optical path switching unit is an optical switch using a dielectric thin film optical waveguide or an electro-optical thin film optical waveguide.
[0017]
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 2 to 6,
An optical amplifier for amplifying the optical power of an optical signal is provided at a stage before the optical branching unit, between the optical branching unit and the optical path switching unit, or at least one place after the optical path switching unit. is there.
[0018]
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 2 to 7,
The optical branching means is one of an optical coupler, an optical tap, and an optical splitter.
[0019]
The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 2 to 8,
The route control unit
A routing table that stores network routing information;
An address identification circuit for extracting a transfer destination address from the electric signal of the OE conversion unit and selecting a route based on the route information read from the routing table;
An optical switch driver for switching the path of the optical path switching unit based on the selection result from the address identification circuit;
Is provided.
[0020]
The invention according to claim 10 is the invention according to claim 9,
The path control unit is characterized in that a change unit that changes the path information of the routing table is provided according to the path information included in the electric signal from the OE conversion unit.
[0021]
The invention according to claim 11 is the invention according to claim 9,
The route control unit is electrically connected to the external device, and includes a change unit that changes the route information in the routing table according to the route information from the external device.
[0022]
The invention according to claim 12 is the invention according to any one of claims 2 to 11,
An optical coupler for combining a specific optical signal among optical signals output from the optical path switching unit and outputting the combined optical signal to a network is provided.
[0023]
The invention according to claim 13 is the invention according to any one of claims 2 to 12,
The OE converter is a photodiode.
[0024]
The invention according to claim 14 is the invention according to claim 13,
The OE conversion unit is characterized in that at least one of InP, GaAs, SiGe, and Si is used as a base material of the light receiving element.
[0025]
The invention according to claim 15 is the invention according to any one of claims 2 to 14,
The path control unit and the optical path switching unit are characterized in that at least one of InP, GaAs, SiGe, and Si is used as a material.
[0026]
The invention according to claim 16 is the invention according to any one of claims 2 to 13,
The optical branching unit, the delaying unit, the optical switching unit, the OE conversion unit, and the route determination unit are integrally formed on a Si substrate.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, each of an input port IN1 and output ports OUT1 to OUT4 is connected to a network (separate optical fiber) not shown.
[0028]
The optical coupler 10 is an optical branching unit. The input side is connected to the input port IN1. The optical coupler 10 branches the optical power of the input optical signal into, for example, a branching ratio of 1: 100, and outputs the resulting signal. Here, the optical coupler 10 is used as the optical branching unit, but an optical tap, an optical splitter, or the like may be used.
[0029]
The delay means 20 is provided with a delay fiber 21 and has an input side connected to one output side (branch ratio 100) of the optical coupler 10. The delay fiber 21 is an optical fiber having a desired length, and outputs the optical signal from the optical coupler 10 with a desired time delay.
[0030]
The optical switch 30 is an optical path switching unit and is, for example, an optical waveguide type optical switch, and uses a dielectric multilayer optical waveguide or an electro-optical thin-film waveguide. In this case, the path can be switched at a higher speed than a mechanical optical switch or a MEMS (Micro Electro Mechanical System) optical switch. The optical switch 30 has, for example, one input and four outputs, and switches and connects paths so as to output an optical signal from the input side to a desired output side. And each output side is connected to output ports OUT1 to OUT4.
[0031]
The OE converter 40 is, for example, a high-speed photodiode capable of receiving a modulation signal of 10 [Gbps] or more. The input side is connected to the other output side (branch ratio 1) of the optical coupler 10, and the optical signal is converted to an electric signal. Convert to The photodiode has a different base material of the light receiving element depending on the wavelength of the optical signal. For example, in a short wavelength region (visible light region to around 850 [nm]) which is often used for short-distance communication, the base material is Is Si, SiGe, or the like. In a long wavelength region (around 1300 to 1600 [nm]) used for long-distance communication, InP, GaAs, or the like is used as a base material.
[0032]
The path control unit 50 has a routing table 51, an address identification circuit 52, and an optical switch driver 53. The input side is connected to the output side of the OE conversion unit 40, and based on an electric signal from the OE conversion unit 40, an optical switch The switching control of 30 routes is performed. The path control unit 50 and the optical switch 30 are manufactured using InP, GaAs, SiGe, Si, or the like as a material.
[0033]
The routing table 51 is a storage unit that stores network route information. The address identification circuit 52 extracts a transfer destination address from the packet converted into the electric signal by the OE conversion unit 40, and selects a transfer path from the extracted address and the path information read from the routing table 51. The optical switch driver 53 switches the connection of the optical switch 30 so that the path is selected by the address identification circuit 52.
[0034]
The operation of such a device will be described. An optical signal packet is input to the optical coupler 10 from the input port IN1. Then, the optical coupler 10 splits the optical signal into two, outputs one to the delay means 20, and outputs the other to the OE converter 40.
[0035]
Then, the OE converter 40 converts the optical signal into an electric signal and outputs the electric signal to the path controller 50. Further, the address identification circuit 52 of the route control unit 50 extracts the address from the header portion of the packet converted into the electric signal, reads the route information from the routing table 51, and inputs the route information from the extracted address and the route information. Select the network to which the optical signal is relayed and transferred. For example, a network connected to the output port OUT1 is selected as a transfer destination.
[0036]
Based on the result selected by the address identification circuit 52, the optical switch driver 53 switches the path of the optical switch 30, and connects the input side to the output port OUT1.
[0037]
On the other hand, the delay fiber 21 delays the optical signal from the optical coupler 10 until the path switching of the optical switch 30 is completed by the path control unit 50. Then, after the path of the optical switch 30 is switched, the optical signal from the delay unit 20 enters the optical switch 30 and is output from the output port OUT1 to a desired network.
[0038]
As described above, the delay unit 20 delays the optical signal for a desired time, that is, until the path control unit 50 completes switching the path of the optical switch 30 based on the electric signal converted by the OE conversion unit 40. . Then, since the delayed optical signal is relayed and transferred to a desired network via the optical switch 30, it is not necessary to convert the signal converted into an electric signal into an optical signal again and output it to the network. As a result, high-speed optical signals can be relayed and transferred without being converted into electrical signals. Therefore, it is not necessary to provide an EO converter, a modulator, and a driver for driving the modulator for each of the output ports OUT1 to OUT4, and the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
[0039]
Further, since the delay means 20 delays the optical signal from one output terminal of the optical coupler 10 by a desired time, the OE converter 40 converts the optical signal from the other output terminal into an electric signal, and converts the electric signal. Even if the path is determined by an electric signal, unlike the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-255567, relay and transfer can be performed without changing the modulation speed of an optical signal modulated at a very high speed. That is, high-speed optical signals can be relayed and transferred without being converted into electric signals.
[0040]
Further, since the address identification circuit 52 selects a path based on the electric signal converted from the optical signal by the OE conversion unit 40, general-purpose components used for a router of a conventional electric circuit can be used. Thus, there is no need to newly develop the address identification circuit 52, and the development period and the development cost can be reduced.
[0041]
[Second embodiment]
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention. Here, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. 2, an optical amplifier 60 is provided between the delay unit 20 and the optical switch 30. The optical amplifier 60 includes, for example, an erbium-doped quartz fiber amplifier, a fiber Raman amplifier utilizing a stimulated Raman scattering phenomenon which is a kind of nonlinear optical effect of the quartz optical fiber itself, and the like.
[0042]
Such an apparatus is almost the same as the operation of the apparatus shown in FIG. 1 except that the optical amplifier 60 amplifies the optical power of the optical signal from the delay means 20 and outputs it to the optical switch 30. .
[0043]
As described above, since the optical power of the optical signal is amplified, it is possible to output the optical signal from the output ports OUT1 to OUT4 without reducing the optical power of the optical signal from the input port IN1. As a result, the information of the optical signal input from the network can be accurately relayed and transferred to a desired network.
[0044]
For example, the optical power of the optical signal is as follows: (1) connection loss caused at each connection between the input port IN1, the optical coupler 10, the delay unit 20, the optical switch 30, and the output ports OUT1 to OUT4; It is reduced due to branching of the optical signal, and (3) crosstalk in the optical switch 30, and the signal-to-noise ratio is deteriorated. However, since the reduced optical power is amplified by the optical amplifier 60, the signal-to-noise ratio is improved, and the optical signal can be accurately relayed and transferred to a desired network.
[0045]
Although one amplifier 60 is provided to amplify an optical signal once, a configuration in which a plurality of optical amplifiers 60 are provided in series may be used to further increase the amplification factor. Further, the optical amplifier 60 may be provided anywhere as long as it is between IN1 and OUT1 to OUT4. For example, in FIG. 2, a new optical amplifier 60 is provided between the optical switch 30 and the output port OUT1, A configuration in which an optical amplifier 60 is newly provided between the port IN1 and the optical coupler 10 is exemplified.
[0046]
Here, since the optical signal is also delayed by the optical amplifier 60, the time until the switching of the optical switch 30 is completed can be determined by the delay time between the delay fiber 21 and the optical amplifier 60. That is, the delay fiber 21 and the optical amplifier 60 serve as delay means.
[0047]
[Third embodiment]
FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention. Here, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. 3, a delay fiber 22, a delay optical switch (hereinafter abbreviated as a delay switch) 23, and a delay switch driver 24 are provided in place of the delay fiber 21 of the delay means 20. Here, the delay fiber 22 and the delay switch 23 are a delay optical switch unit.
[0048]
The delay fiber 22 is an optical fiber that delays an optical signal by a desired time. The delay switch 23 has, for example, two inputs and two outputs. One input terminal 23a is connected to one output terminal of the optical coupler 10, and the other input terminal 23b is connected to one end of the delay fiber. One output terminal 23 c is connected to the input terminal of the optical switch 30, and the other output terminal 23 d is connected to the other end of the delay fiber 22.
[0049]
The delay switch driver 24 switches the path of the delay switch 23 based on the electric signal from the OE conversion unit 40 and the electric signal from the path control unit 50.
[0050]
The operation of such a device will be described. As an initial state, the delay switch driver 24 connects the input terminal 23a and the output terminal 23d of the delay switch 23. The optical signal from the input port IN1 is split into two by the optical coupler 10, and the optical signal from one output terminal is input to the delay fiber 22 via the delay switch 23. The optical signal from the other output terminal of the optical coupler 10 is converted into an electric signal by the OE conversion unit 40, and the electric signal is output to the path control unit 50 and the delay switch driver 24.
[0051]
Then, the delay switch driver 24 checks the end time of the packet based on the data length of the packet of the electric signal from the OE converter 40, and connects the input terminal 23b and the output terminal 23d of the delay switch 23. As a result, the optical signal propagates in the delay loop formed by the delay fiber 22 and the delay switch 23.
[0052]
Further, the path control unit 50 determines a path based on the electric signal from the OE conversion unit 40 and outputs the electric signal to the optical switch 30 and the delay switch driver 24. After the change of the electric signal, that is, after the path of the optical switch 30 is switched, or after a certain period of time after forming the delay loop, the delay switch driver 24 connects the output terminal 23b and the output terminal 23c, and switches the optical signal to the optical switch. Output to 30. After outputting the optical signal, the optical switch driver 24 connects the input terminal 23a and the output terminal 23d of the delay switch 23 again.
[0053]
The operation of the delay switch driver 24 other than switching the connection of the delay switch 23 by an electric signal from the OE conversion unit 40 and the path control unit 50 and delaying the optical signal by a desired time is the same as that of the device shown in FIG. The description is omitted because it is similar.
[0054]
As described above, since the delay switch driver 24 switches the connection of the delay switch 23 by the electric signal from the OE conversion unit 40 and the path control unit 50, the delay switch driver 24 does not correspond to the fixed delay time but the processing time of the path control unit 50. Delay the optical signal by time. As a result, the delay time of the delay means can be made variable, and the relay and transfer of the optical signal can be performed without adding an unnecessary delay time.
[0055]
[Fourth embodiment]
FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention. Here, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 4, the path control unit 50 is provided with an address identification circuit 54 instead of the address identification circuit 52, and a new table change unit 55.
[0056]
The address identification circuit 54 extracts a transfer destination address from the packet converted into the electric signal by the OE conversion unit 40, selects a transfer route from the route information read from the routing table 51, and converts the route information into an optical switch. Output to the driver 53. When the extracted address is addressed to the own device, the address identification circuit 54 outputs a packet relating to route information from an external router or a network management device to the change unit 55. The change unit 55 changes the route information of the routing table 51 according to the route information of the packet.
[0057]
The operation of such a device will be described. The address identification circuit 54 extracts an address from the packet converted into an electric signal by the OE conversion unit 40. Then, when the address is addressed to the own device, the packet from the OE conversion unit 40 is output to the change unit 55. Then, the change unit 55 newly changes the route information of the routing table 51 based on the routing information from the packet.
[0058]
The operation other than the change unit 55 changing the route information of the routing table 51 by the packet from the address identification circuit 54 is the same as that of the apparatus shown in FIG.
[0059]
As described above, since the change unit 55 changes the route information in the routing table 51 according to the packet from the network, the route information corresponding to the network change or the failure can be stored in the routing table 51. Thereby, the address identification circuit 54 can determine an optimal path.
[0060]
[Fifth embodiment]
FIG. 5 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention. Here, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 5, input ports IN2 to IN4 are newly provided, and an optical coupler 10, a delay unit 20, and an OE converter 40 are provided for each of the input ports IN1 to IN4.
[0061]
Further, instead of the optical switch 30, an optical switch 70 having N inputs and M outputs (N, M: integer) is provided. Further, an address identification circuit 56 is provided in the path control unit 50 instead of the address identification circuit 52.
[0062]
Each of the input ports IN1 to IN4 receives an optical signal from the network and outputs this optical signal to the optical coupler 10.
[0063]
The optical switch 70 is an optical path switching unit, has four inputs and four outputs corresponding to the number of input ports IN1 to IN4 and output ports OUT1 to OUT4, and outputs an optical signal from the input side to a desired output side. In this way, the paths are switched and connected according to an instruction from the path control unit 50. Further, each input side is connected to the output terminal of the delay means 20 provided for each of the input ports IN1 to IN4, and each output side is connected to the output ports OUT1 to OUT4.
[0064]
The address identification circuit 56 extracts a transfer destination address from a packet from the OE conversion unit 40 provided for each of the input ports IN1 to IN4, and extracts each of the input ports IN1 from the extracted address and the path information read from the routing table 51. The path of the optical signal from .about.IN4 is selected, and the connection of the optical switch 70 is switched by the optical switch driver 53.
[0065]
The operation of such a device will be described. In order to output the optical signal from each of the input ports IN1 to IN4 to a desired network, the address identification circuit 56 uses an electrical signal from the OE conversion unit 40 provided for each of the input ports IN1 to IN4 to switch the optical switch 70. Route selection. Then, based on the selection result of the address identification circuit 56, the optical switch driver 53 switches the path of the optical switch 70 and outputs an optical signal to a desired network. Except for such operations, the apparatus is the same as the apparatus shown in FIG.
[0066]
Thus, the optical signals from the plurality of input ports IN1 to IN4 are output to a desired network by the optical switch 70 having a plurality of inputs and outputs. Thereby, a plurality of high-speed optical signals inputted can be relayed and transferred without being converted into electric signals.
[0067]
The present invention is not limited to this, and may be as follows. (1) In the apparatus shown in FIGS. 1 to 4, the number of output ports OUT1 to OUT4 is four, but the number of ports may be any number. Of course, an output terminal of the optical switch is provided for each of the output ports OUT1 to OUT4.
[0068]
(2) In the device shown in FIG. 5, the number of input ports IN1 to IN4 and the number of output ports OUT1 to OUT4 are four inputs and four outputs, but the number of ports may be any number. Of course, the input / output terminals of the optical switch 70 are also provided for each of the input ports IN1 to IN4 and the output ports OUT1 to OUT4.
[0069]
(3) In the apparatus shown in FIGS. 1 to 5, the optical fiber is used as the delay fibers 21 and 22 for the delay means 20, but an optical waveguide may be used instead of the optical fiber. If the optical signal is in a short wavelength region, all components such as the input ports IN1 to IN4, the optical coupler 10, and the delay unit 20 may be integrally formed on a Si substrate.
[0070]
(4) In the devices shown in FIGS. 1 to 5, the optical coupler 10 has a branching ratio of 1: 100, but this branching ratio may be any value.
[0071]
(5) In the apparatus shown in FIG. 4, the configuration is shown in which the changing unit 55 changes the route information of the routing table 51 based on the electric signal converted from the optical signal by the OE conversion unit 40. Or an external device (not shown) that outputs path information from a network management device, and the change unit 55 may be connected by an electric wire. Then, the route information in the routing table 51 may be changed based on the route information from an external device (not shown).
[0072]
(6) In the apparatus shown in FIG. 5, an optical switch 70 having N inputs and M outputs is used to output a plurality of input optical signals to a desired network. To output a plurality of input optical signals to a desired network. For example, the configuration is as shown in FIG. In FIG. 6, if the number of input ports IN1 and IN2 to which optical signals from the network are input is two, two devices shown in FIG. 1 are provided in parallel. The optical coupler 80 is provided for each of the output ports OUT1 to OUT4 between the plurality of optical switches 30 provided in parallel and the output ports OUT1 to OUT4, and couples the optical signal from each of the optical switches 30 to the output port OUT1. Output to OUT4
[0073]
Such an apparatus is substantially similar to the operation of the apparatus shown in FIG. 1, except that the optical coupler 80 couples a specific optical signal from the optical switch 30 provided in parallel to the output port OUT1. OUT4 to a desired network. Of course, in FIG. 6, the number of input ports IN1 and IN2 may be any number.
[0074]
As described above, the optical signals from the optical switches 30 provided for the plurality of input ports IN1 and IN2 are combined by the optical coupler 80 and output to a desired network. Thereby, a plurality of high-speed optical signals inputted can be relayed and transferred without being converted into electric signals.
[0075]
(7) Although an optical router has been described as an example of the optical path switching device, it may be applied to an optical switching hub.
[0076]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
According to the first aspect, the packet of the optical signal is branched by the optical branching unit, and the optical switch is driven to switch the route of the optical network based on the converted electrical signal of the other branched optical signal. Then, one of the branched optical signals is delayed until the switching of the optical switch is completed by the delay means, and is output to a desired network via the optical switch. Therefore, the signal converted into the electric signal is converted into the optical signal again. No need to output to the network. As a result, high-speed optical signals can be relayed without being converted into electrical signals. Therefore, the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
[0077]
According to the second to sixteenth aspects, the other of the optical signals branched by the optical branching unit is converted into an electric signal by the OE conversion unit, and the path control unit switches the path of the optical path switching unit based on the electric signal. . Then, one of the branched optical signals is delayed until the switching of the optical path switching unit is completed by the delay unit, and is output to a desired network via the optical path switching unit. There is no need to convert to an optical signal again and output to the network. As a result, high-speed optical signals can be relayed without being converted into electrical signals. Therefore, the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
[0078]
Also, since the optical signal from one output terminal of the optical branching unit is delayed until the switching of the optical path switching unit is completed by the delay unit, the OE converter converts the optical signal from the other output terminal into an electric signal. Even if the path is determined by the converted electric signal, the signal can be relayed and transferred without changing the modulation speed of the optical signal modulated at a very high speed. That is, high-speed optical signals can be relayed and transferred without being converted into electric signals.
[0079]
According to the fourth aspect, the delay switch driver switches the connection of the delay switch section based on signals from the OE conversion section and the path control section, so that the delay switch driver responds not to a fixed delay time but to the processing time of the path control section. The optical signal is delayed by the specified time. As a result, the delay time of the delay means can be made variable, and the relay and transfer of the optical signal can be performed without adding an unnecessary delay time.
[0080]
According to the sixth aspect, since the dielectric thin film optical waveguide or the electro-optic thin film optical waveguide is used for the optical switch, the path can be switched at a higher speed than the mechanical optical switch or the MEMS optical switch.
[0081]
According to the seventh aspect, since the optical amplifier amplifies the optical power of the optical signal, the effect of the decrease in the optical power caused by the crosstalk of the optical path switching unit, the connection loss, the branching of the optical signal by the optical branching unit, and the like is eliminated. Can be reduced. As a result, the information of the optical signal input from the network can be accurately relayed and transferred to a desired network.
[0082]
According to the ninth aspect, since the address identification circuit selects a path based on the electric signal converted from the optical signal by the OE conversion unit, general-purpose components used for a router of a conventional electric circuit can be used. Thus, it is not necessary to newly develop an address identification circuit, and the development period and the development cost can be reduced.
[0083]
According to the tenth aspect, the change unit changes the route information in the routing table based on the optical signal from the network, so that the route information corresponding to the network change or the failure can be stored in the routing table. Thereby, the address identification circuit can determine an optimal path.
[0084]
According to the eleventh aspect, the change unit changes the route information of the routing table according to the route information from the external device electrically connected, so that the route information corresponding to the network change or the failure is stored in the routing table. can do. Thereby, the address identification circuit can determine an optimal path.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Optical coupler
20 Delay means
21, 22 delay fiber
23 Delay switch
24 Delay switch driver
30, 70 Optical switch
40 OE converter
50 Route decision unit
51 Routing Table
52, 54, 56 address identification circuit
53 Optical Switch Driver
55 Changing means
80 optical coupler

Claims (16)

光信号のパケットを光分岐手段で分岐し、分岐した一方の光信号を光スイッチに入力すると共に、他方の光信号を変換した電気信号に基づき、光スイッチを駆動することにより、光のネットワークの経路切り替えを行う光経路切替装置において、
前記光分岐手段と前記光スイッチとの間に設けられ、少なくとも光スイッチの切り替えが終わるまで、光信号を遅延する遅延手段を備えたことを特徴とする光経路切替装置。
A packet of an optical signal is branched by an optical branching unit, and one of the branched optical signals is input to an optical switch, and the optical switch is driven based on an electric signal obtained by converting the other optical signal, thereby forming an optical network. In an optical path switching device that performs path switching,
An optical path switching device provided between the optical branching unit and the optical switch, the delay unit delaying an optical signal at least until the switching of the optical switch is completed.
パケットの送信先アドレスにより、光のネットワークの経路切り替えを行う光経路切替装置において、
前記ネットワークから光信号が入力され、少なくとも2分岐する光分岐手段と、
この光分岐手段の一方の出力端からの光信号を遅延させる遅延手段と、
この遅延手段からの光信号を入力し、前記ネットワークの経路の切り替えを行う光経路切替部と、
前記光分岐手段の他方の出力端からの光信号を電気信号に変換するOE変換部と、
このOE変換部からの電気信号の送信先アドレスに基づいて、前記光経路切替部の経路の切り替え制御を行う経路制御部と
を備え、前記遅延手段の遅延時間を、少なくとも経路制御部が光経路切替部の経路の切り替えが終了するまでとすることを特徴とする光経路切替装置。
In an optical path switching device that performs optical network path switching based on a packet destination address,
Optical branching means for receiving an optical signal from the network and branching at least two;
Delay means for delaying an optical signal from one output end of the optical branching means;
An optical path switching unit that receives an optical signal from the delay unit and switches the path of the network;
An OE converter that converts an optical signal from the other output end of the optical branching unit into an electric signal;
A path control unit for controlling the switching of the path of the optical path switching unit based on the destination address of the electric signal from the OE conversion unit. An optical path switching device, wherein the switching of the path by the switching unit is completed.
遅延手段は、光ファイバまたは光導波路であることを特徴とする請求項2記載の光経路切替装置。3. The optical path switching device according to claim 2, wherein the delay unit is an optical fiber or an optical waveguide. 遅延手段は、
光分岐手段からの一方の光信号を入力し、光信号を遅延ループに切り替えて遅延させ、光経路切替部に切り替えて出力する遅延光スイッチ部と、
この遅延光スイッチ部の経路切り替えを、OE変換部の出力と経路制御部の出力とに基づいて行う遅延スイッチドライバと
を有することを特徴とする請求項2記載の光経路切替装置。
The delay means
A delay optical switch unit that receives one optical signal from the optical branching unit, switches the optical signal to a delay loop to delay, switches to an optical path switching unit, and outputs
3. The optical path switching device according to claim 2, further comprising: a delay switch driver that performs the path switching of the delay optical switch section based on an output of the OE conversion section and an output of the path control section.
光経路切替部は、光スイッチであることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の光経路切替装置。The optical path switching device according to claim 2, wherein the optical path switching unit is an optical switch. 光経路切替部は、誘電体薄膜光導波路または電気光学薄膜光導波路を用いた光スイッチであることを特徴とする請求項5記載の光経路切替装置。6. The optical path switching device according to claim 5, wherein the optical path switching unit is an optical switch using a dielectric thin film optical waveguide or an electro-optical thin film optical waveguide. 光分岐手段の前段、光分岐手段と光経路切替部の間、または光経路切替部の後段の少なくとも一箇所に、光信号の光パワーを増幅する光増幅器を設けたことを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載の光経路切替装置。An optical amplifier for amplifying the optical power of an optical signal is provided at a stage prior to the optical branching unit, between the optical branching unit and the optical path switching unit, or at least one place after the optical path switching unit. 7. The optical path switching device according to any one of 2 to 6. 光分岐手段は、光カプラ、光タップ、光スプリッタのいずれかであることを特徴とする請求項2〜7のいずれかに記載の光経路切替装置。The optical path switching device according to claim 2, wherein the optical branching unit is any one of an optical coupler, an optical tap, and an optical splitter. 経路制御部は、
ネットワークの経路情報が格納されるルーティングテーブルと、
OE変換部の電気信号から転送先のアドレスを抽出し、ルーティングテーブルから読み出した経路情報によって、経路の選定をするアドレス識別回路と、
このアドレス識別回路からの選定結果に基づいて、光経路切替部の経路の切り替えを行う光スイッチドライバと
を設けたことを特徴とする請求項2〜8のいずれかに記載の光経路切替装置。
The route control unit
A routing table that stores network routing information;
An address identification circuit for extracting a transfer destination address from the electric signal of the OE conversion unit and selecting a route based on the route information read from the routing table;
9. The optical path switching device according to claim 2, further comprising an optical switch driver for switching a path of the optical path switching unit based on a selection result from the address identification circuit.
経路制御部は、OE変換部からの電気信号に含まれる経路情報によって、ルーティングテーブルの経路情報を変更する変更手段を設けたことを特徴とする請求項9記載の光経路切替装置。10. The optical path switching device according to claim 9, wherein the path control unit includes a change unit that changes the path information of the routing table according to the path information included in the electric signal from the OE conversion unit. 経路制御部は、外部機器と電気的に接続され、外部機器からの経路情報によって、ルーティングテーブルの経路情報を変更する変更手段を設けたことを特徴とする請求項9記載の光経路切替装置。10. The optical path switching device according to claim 9, wherein the path control unit is electrically connected to the external device, and further includes a change unit that changes the path information of the routing table according to the path information from the external device. 光経路切替部から出力される光信号のうち、特定の光信号を結合し、ネットワークに出力する光結合器を設けたことを特徴とする請求項2〜11のいずれかに記載の光経路切替装置。The optical path switching device according to any one of claims 2 to 11, further comprising an optical coupler that couples a specific optical signal among optical signals output from the optical path switching unit and outputs the combined signal to a network. apparatus. OE変換部は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項2〜12のいずれかに記載の光経路切替装置。The optical path switching device according to claim 2, wherein the OE converter is a photodiode. OE変換部は、受光素子の基材にInP、GaAs、SiGe、Siの少なくともいずれか1つを用いたことを特徴とする請求項13記載の光経路切替装置。14. The optical path switching device according to claim 13, wherein the OE conversion unit uses at least one of InP, GaAs, SiGe, and Si as a base material of the light receiving element. 経路制御部、光経路切替部は、InP、GaAs、SiGe、Siの少なくともいずれか1つを材料として用いたことを特徴とする請求項2〜14のいずれかに記載の光経路切替装置。15. The optical path switching device according to claim 2, wherein the path control unit and the optical path switching unit use at least one of InP, GaAs, SiGe, and Si as a material. 光分岐手段、遅延手段、光切替部、OE変換部、経路決定部は、Si基板上に一体形成されたことを特徴とする請求項2〜13のいずれかに記載の光経路切替装置。14. The optical path switching device according to claim 2, wherein the optical branching unit, the delay unit, the optical switching unit, the OE conversion unit, and the path determination unit are integrally formed on a Si substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020189267A1 (en) * 2019-03-20 2020-09-24 ソニー株式会社 Information processing device, information processing method, and communication system

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