JP2006287453A - 光スイッチ装置および光スイッチングシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 様々な経路から入力されるフレーム信号光について次々と方路切り替えを、出力パワー値のばらつきを解消させながら行なうことができるようにする。
【解決手段】 フレーム信号光についての駆動電圧供給制御部4,5による駆動電圧の供給制御が安定するまでの間は当該フレーム信号光のスイッチモジュール3への入力を遅延させる第1遅延部64を、第1分岐部61と入力端との間に介装する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、光信号に変調された大容量の情報を電気信号に変換せずに光信号のまま扱いうる光通信システムを構築する際に用いて好適の、光スイッチ装置および光スイッチングシステムに関し、特に、光バースト信号処理を行なうネットワークにおいて用いて好適の、光スイッチ装置および光スイッチングシステムに関するものである。
メトロアクセスエリアにおけるフォトニックネットワークでは、ADM(Add Drop Multiplexing)等における回線や信号の交換・方路切り替えによって、頻繁にネットワーク構成が変更される。現在のネットワークにおける中継段などにおいては、光信号を電気信号に一旦変換した後に光信号に変換することで信号切り替えを行なっている構成も多く採用されている。
しかし、今後は、ネットワークに求められる性能向上から、切り替え処理の高速化のため、光信号のまま、所望の波長だけを分離するダイナミックOADM(Optical Add Drop Multiplexing)や、入出力方路の切り替えを光信号のまま波長単位に行なう光クロスコネクトノード等に置き換わることが予想される。
さらに、その次の世代においては、回線使用効率を向上させるために、光信号を一定長のフレームに分割し、そのフレーム単位で光信号のまま交換・方路切り替えの処理(本明細書においては、これらの処理の総称を光バースト信号処理として記述する)を行なう機能が必要となることが見込まれている。
このような光バースト信号処理を扱う伝送装置においては、上述のフレーム単位での交換や方路切り替えを行なうにあたっては、少なくともミリ秒次元よりも小さい時間次元での切り替え処理を行なうことができるようにすることが期待されている。
本願発明に関連する公知技術としては、例えば以下に示す特許文献1〜6に記載されたものがある。
特開2002−318398号公報 特開2003−185984号公報 特開2000−114629号公報 特開2000−269892号公報 特開平7−212315号公報 特開平10−228007号公報
上述のごとく、ミリ秒次元よりも小さい時間次元でのフレーム単位の切り替え処理を行なうことを想定した場合には、様々な経路から入力されるフレーム信号光について次々と方路切り替えを行なう必要がある。その際、入力パワーの違いや光スイッチポート間での損失差等が影響して、出力されるポート間においてフレーム信号光での出力パワー値がまちまちとなるので、光受信機においてエラーフリー受信を行なうにあたっての支障となる場合がある。
上述の特許文献1〜6に記載された技術は、ミリ秒次元よりも小さい時間次元でのフレーム単位の切り替え処理を行なう場合において、このような出力ポート間におけるフレーム信号光出力パワー値のばらつきを解消させる構成についてまでは開示するものではない。
なお、特許文献3〜特許文献6には、出力光についての減衰量をフィードバックして可変制御する可変光減衰器について開示されているが、このようなフィードバック制御については、ミリ秒次元よりも小さい時間次元での切り替え処理を行なうようなフレーム信号光に対しては、出力パワー値を一定にするような制御を行なうことができない。フィードバック制御が働く時点で当該信号光が通過してしまうことになるからである。
このような光バースト信号処理による方路切り替えを行なうスイッチノードにおいて、光−電気−光の変換を行なうことなく光方路の切り替えを行なうとともに、出力パワーを一定に保つことができるようになれば、当該スイッチノード以外のネットワーク装置(特に下流側装置)の設計を容易にすることができる。更には、上述のスイッチノードにおいて、フレーム信号光ごとに波長切り替えを行なうことができるようになれば、より柔軟なフォトニックネットワークを構築することができるようになる。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、様々な経路から入力されるフレーム信号光についての方路切り替えを、出力パワー値のばらつきを解消させながら次々と行なうことができるようにすることを目的とする。
また、ミリ秒より小さい時間次元での応答によって光パワーのふらつきを解消することを目的とする。
さらに、フレーム信号光単位で光波長を変換することができるようにすることを目的とする。
このため、本発明の光スイッチ装置は、複数の入力ポートからのフレーム信号光を、複数の出力ポートのいずれかへ切り替えて出力する光スイッチ装置であって、該入力ポートに対応して設けられる入力端からのフレーム信号光を駆動電圧の供給によってそれぞれ偏向させて、該複数の出力ポートに対応して設けられる出力端のいずれかへ切り替えて出力するスイッチモジュールと、該各入力ポートと該各入力端との間に介装され、該各入力ポートから該スイッチモジュールへのフレーム信号光の一部について分岐する複数の第1分岐部と、該各第1分岐部で分岐されたフレーム信号光の光パワーについてモニタする複数の第1入力パワーモニタと、該各第1入力パワーモニタからの該フレーム信号光についてのモニタ結果に基づいて、当該フレーム信号光に対する光方路について制御すべく、該スイッチモジュールへの駆動電圧を供給制御する駆動電圧供給制御部と、をそなえるとともに、当該フレーム信号光についての該駆動電圧供給制御部による該駆動電圧の供給制御が安定するまでの間は当該フレーム信号光の該スイッチモジュールへの入力を遅延させる第1遅延部が、該第1分岐部と該入力端との間にそれぞれ介装されたことを特徴としている。
また、該駆動電圧供給制御部は、該各入力パワーモニタからの該フレーム信号光についてのモニタ結果に基づいて、当該フレーム信号光に対する光方路とともに、該出力ポートから出力されるフレーム信号光の出力パワーについて制御すべく、該スイッチモジュールへの駆動電圧を供給制御すべく構成することとしてもよい。
さらに、該駆動電圧供給制御部は、該複数の入力ポートおよび該複数の出力ポートとの間でフレーム信号光を伝搬する光方路を設定するための制御情報を記憶する制御情報記憶部と、該モニタ結果に基づき、該制御情報記憶部の内容を参照することにより、当該フレーム信号光に対する光方路とともに、該出力ポートから出力されるフレーム信号光の出力パワーを制御すべく、該スイッチモジュールに対して供給すべき駆動電圧を制御する制御信号を出力する駆動電圧制御部と、該駆動電圧制御部からの制御信号により制御された駆動電圧を該スイッチモジュールに供給する駆動電圧供給部と、をそなえて構成することができる。
さらに、該制御情報記憶部における更新対象の制御情報に基づく駆動電圧を該スイッチモジュールに供給することによって設定される光方路に対し、基準光を導通させ、該光方路を導通する該基準光の入力および出力パワーの特性に基づいて、該制御情報記憶部において該更新対象となる制御情報の内容を更新する更新部をそなえて構成してもよい。
また、好ましくは、該スイッチモジュールにおける該出力端のうちのいずれかを通じて出力されたフレーム信号光について波長変換を行なう波長変換器が設けられ、該波長変換器による波長変換が行なわれたフレーム信号光を該スイッチモジュールにおける該入力端のいずれかに入力させるように構成することができる。
この場合においては、該波長変換器における波長変換が行なわれたフレーム信号光についての光周波数をモニタする光周波数モニタ回路を設けることとしてもよい。
さらに、該光周波数モニタ回路におけるモニタの結果、波長変換後のフレーム信号光の波長と、該波長変換器における変換目標の出力光波長と、の間に生じたずれを補正すべく、該波長変換器をフィードバック制御する波長フィードバック制御部をそなえて構成することもできる。
また、該スイッチモジュールの各出力端から該出力ポートへ導かれる該フレーム信号光の光パワーをモニタする出力パワーモニタと、該出力パワーモニタにおけるモニタ結果に基づいて、該スイッチモジュールの各出力端から該出力ポートへの該フレーム信号光の通過を検出する通過検出部と、をそなえ、駆動電圧供給制御部が、該通過検出部において該フレーム信号の通過を検出すると、該スイッチモジュールへの当該フレーム信号光のための駆動電圧の供給制御をリセットすべく構成することもできる。
さらに、該駆動電圧供給制御部は、該出力パワーモニタにおける出力パワーをモニタした結果、該出力ポートへ導かれるフレーム信号光の出力パワーと、該出力ポートから出力されるフレーム信号光の目標出力パワーと、の間に生じたずれを補正すべくフィードバック制御することもできる。
また、本発明の光スイッチングシステムは、送信データが変調されたフレーム信号光を送信する送信ノードおよび該送信ノードからの該フレーム信号光についてネットワークを介して受信する受信ノードをそなえるとともに、該ネットワーク上に設けられ該フレーム信号光が伝搬するパスをスイッチングで設定する光スイッチングノードをそなえてなる光スイッチングシステムであって、該光スイッチングノードが、該送信ノードから入力される該フレーム信号光の光パワーをモニタするモニタ部と、該モニタ部でモニタされた光パワーに基づいて、該受信ノードへのフレーム信号光の光パワーを可変調整するパワー調整部と、をそなえ、かつ、該送信ノードが、該モニタ部でモニタされる該フレーム信号光の光パワーを安定化させるべく該送信データのビットパターンについて加工を行なうビットパターン加工部と、該ビットパターン加工部で加工されたビットパターンをもとに送信すべきフレーム信号光を生成するフレーム信号光生成部と、をそなえて構成されたことを特徴としている。
このように、本発明によれば、様々な経路から入力されるフレーム信号光についての方路切り替えを、出力パワー値のばらつきを解消させながら次々と行なうことができる利点がある。
また、ミリ秒より小さい時間次元での応答によって光パワーのふらつきを解消することができる利点がある。
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題,その技術的課題を解決する手段及びその作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなるものである。
〔A〕第1実施形態の説明
〔A−1〕光スイッチングシステムの構成
図1は本発明の第1実施形態にかかる光スイッチングシステムを示す図である。この図1に示す光スイッチングシステム101は、送信データが変調されたフレーム信号光を送信する送信ノード102および送信ノード102からのフレーム信号光についてネットワーク104を介して受信する受信ノード103をそなえるとともに、ネットワーク104上に設けられフレーム信号光が伝搬するパスをスイッチングで設定する光スイッチングノード105をそなえて構成されている。
ここで、上述の送信ノード102および受信ノード103との間で送受信がなされるフレーム信号光としては光バースト信号処理にかかるフレーム信号光が用いられ、光スイッチングノード105においては、上述のフレーム信号光とともに伝送されてくる制御信号光に含まれている方路切り替え制御情報をもとにして、光方路を設定することができるようになっている。
また、光スイッチングノード105は、光伝送路11〜1nを介して複数の送信ノード102に接続されるとともに光伝送路21〜2nを介して複数の受信ノード103に接続されている。即ち、各送信ノード102は、光伝送路11〜1nを介し個別の入力ポート♯11〜♯1nを通じて接続されるとともに、各受信ノード103は、光伝送路21〜2nを介し個別の出力ポート♯21〜♯2nを通じて接続されている。
そして、この光スイッチングノード105においては、これらの送信ノード102および受信ノード103との間の光方路を、入出力ポート間の光学的接続によって設定することができるようになっている。又、上述の光スイッチングノード105は、後述するように、各出力ポートを通じて出力されるフレーム信号光の光パワー(ピークパワー)を目標光パワーとなるように調整する機能をそなえ、更には、この目標光パワーとする光パワー調整を行なうために、各入力ポートに入力される時点でのフレーム信号光パワーについてモニタする機能をそなえている。
なお、上述の光スイッチングノード105は、上述のフレーム信号光に対する光方路の設定および可変減衰制御を行なうために、送信ノード102からのフレーム信号光とともに伝送されるフレーム信号光制御情報を分離する分離器105aと、分離器105aで分離されたフレーム信号光制御情報から当該フレーム信号光に設定すべき光方路に関する情報を取り出す方路設定取出部105bと、方路設定取出部105bで取り出された光方路設定にしたがって、入力されるフレーム信号光の光方路を切り替える光スイッチ装置1と、をそなえて構成することができる。
このとき、光スイッチングノード105の各入力ポートに入力される時点でのフレーム信号光パワーについてのモニタにあたっては、フレーム信号光に変調された送信データのパターンにパワーモニタの結果が依存するのは好ましくない。即ち、送信データのパターンに「0」データ又は「1」データが偏在している場合においても、安定的に入力フレーム信号光のパワーをモニタできるようにする必要がある。
このため、第1実施形態にかかる送信ノード102においては、光スイッチングノード105において安定的に入力信号光のパワーをモニタするための構成として、送信データのビットパターンについて加工を行なうビットパターン加工部102aをそなえるとともに、ビットパターン加工部102aにおいて加工されたビットパターンをもとに送信すべきフレーム信号光を生成するフレーム信号光生成部102bをそなえて構成されている。
具体的には、ビットパターン加工部102aとしては、送信データのビットパターンについて送信データのマーク率が一定となるようなビット変換を行なうようになっている。例えば、送信データのビットパターンについて、例えば、8B10B変換、64B66B変換等を行なうことを通じて、マーク率が50%程度にほぼ一定となるようなビット変換を行なう。そして、フレーム信号光生成部102bにおいては、このようなビット変換が施されたデータをもとにフレーム信号光FSLを生成し、これを光スイッチングノード105に対して間欠的に出力する。
これにより、光スイッチングノード105における入力モニタ機能部においては、上述のごときビット変換が施されたデータについてのフレーム信号光の光パワーをモニタするが、このフレーム信号光に変調されているデータのマーク率はほぼ一定に保たれているので、フレーム信号光の平均パワーは、送信データのビットパターンに依存せずに安定的にモニタすることができるようになる。
また、ビットパターン加工部102aとしては、上述のごときビット変換を施す態様のほか、図2(a)〜(c)に示すように、送信データのビットパターンSDの先頭又は後尾に、光スイッチングノード105における入力モニタ機能部(図3の符号62参照)における応答時間よりも長い定型ビットパターン(例えば「1」が連続するパターン)をプリアンブルPRとして挿入する態様を採用することもできる。そして、フレーム信号光生成部102bにおいては、このようにプリアンブルPRが送信データSDに挿入されたビットパターンをもとにフレーム信号光FSL生成し、これを光スイッチングノード105に間欠的に出力する。
光スイッチングノード105における入力モニタ機能部においては、上述のごとく送信データSDに挿入されたプリアンブルPRをモニタすることにより、送信ノード102からのフレーム信号光のパワーについて、データパターンに依存しないモニタ結果を得ることができるようになる。例えば、送信ノード102においてプリアンブルPRとして「1」が連続するパターンが挿入されている部分の光パワーをモニタすることで、送信ノード102からのフレーム信号光の最大パワーを検出することができるようになっている。
このようにして、ビットパターン加工部102aにおいて送信データのビットパターンについて加工することができるので、光スイッチングノード105における入力モニタ機能部(図3の符号52参照)においてモニタされるフレーム信号光の光パワーを安定化させることができるようになっている。
また、受信ノード103においては、光スイッチングノード105を介して送信ノード102からのフレーム信号光を受信するものであるが、このフレーム信号光について電気信号に変換するO/E(Optic/Electric)変換部103aをそなえるとともに、送信ノード102のビットパターン加工部102aにおける加工もとの送信データを受信データとして復元するデータ復元部103bとをそなえて構成されている。
〔A−2〕光スイッチングノードをなす光スイッチ装置の構成
光スイッチングノード105は、例えば図3に示す光スイッチ装置1をそなえて構成することができる。光スイッチ装置1は、複数の入力ポート♯11〜♯1nおよび出力ポート入出力ポート間の光学的接続によって光方路を設定するものであり、この図3に示すように、スイッチモジュール3とともに、このスイッチモジュール3に対する駆動電圧を供給制御するための制御回路4および駆動回路5をそなえている。
さらに、光スイッチ装置1においては、入力ポート♯11〜♯1nを通じて入力される各フレーム信号光に対応した構成要素として、第1分岐部61,第1入力パワーモニタ62,入力エッジ検出回路63および光遅延素子64がそなえられ、出力ポート♯21〜♯2nを通じて出力される各フレーム信号光に対応した構成要素として、スプリッタ65,出力パワーモニタ66および出力エッジ検出回路67がそなえられている。尚、図3中においては、これらの構成要素につき、入力ポート♯11および出力ポート♯22を通じて入出力されるフレーム信号光に対応した構成要素に着目して図示している。
また、上述の制御回路4において記憶している制御情報を更新するための構成として、各入力ポート♯11〜♯1nからスイッチモジュール3の対応入力端に通じる光パスごとに、基準光源71,スプリッタ72,多重部73および基準光入力モニタ74がそなえられ、スイッチモジュール3の出力端から対応出力ポート♯21〜♯2nに通じる光パスごとに、波長分離部76および基準光出力モニタ77をそなえて構成されている。尚、図3中においては、これらの構成要素につき、入力ポート♯11および出力ポート♯22とスイッチモジュール3の入出力端とを通じた光パスについてのものに着目して図示している。
ここで、第1分岐部61は、各入力ポート♯11〜♯1nとスイッチモジュール3の各入力端との間にそれぞれ介装され、各入力ポート♯11〜♯1nからスイッチモジュール3へのフレーム信号光の一部について分岐するものであり、例えば1:nスプリッタにより構成される。即ち、第1分岐部61においては、入力ポート♯11〜♯1nから入力されたフレーム信号光についてパワー成分比が「1」の分岐光と「n」の分岐光とに分岐して、パワー成分比「1」の分岐光については第1入力パワーモニタ62へ、パワー成分比「n」の分岐光については光遅延素子64へ、それぞれ出力するようになっている。
第1入力パワーモニタ62は例えばフォトダイオードにより構成され、対応する入力ポート♯11〜♯1nを通じて入力されたフレーム信号光の光パワーについて、第1分岐部61で分岐されたパワー成分比「1」の分岐光を通じてモニタするもので、モニタ結果については入力エッジ検出回路63とともに制御回路4に出力する。尚、このとき、送信ノード102から出力されるフレーム信号光はビットパターン加工部102bでビットパターンが加工されたデータから生成されているので、第1入力パワーモニタ62では安定的にモニタを行なうことができる。
また、入力エッジ検出回路63は、第1入力パワーモニタ62からのモニタ結果に基づいて、フレーム信号光の入力エッジを検出するものである。そして、後述の制御回路4においては、この入力エッジ検出回路63において入力エッジを検出すると、スイッチモジュール3への駆動電圧の供給制御を開始するようになっている。
すなわち、制御回路4においては、上述の入力エッジが入力エッジ検出回路63で検出されると、これをトリガとして、フレーム信号光に対する光方路設定制御とともに、第1入力パワーモニタ62でモニタされるフレーム信号光についての光パワーをもとにした当該フレーム信号光に対する可変減衰制御のための制御を行なう。即ち、制御回路4ではスイッチモジュール3への駆動電圧として、第1入力パワーモニタ62で光パワーがモニタされたフレーム信号光について、スイッチモジュール3で方路切り替えおよび目標出力パワーとするための駆動電圧を計算する。
なお、第1実施形態における光スイッチ装置1においては、入力エッジ検出回路63での入力エッジ検出をトリガとして制御回路4での制御が動作するようになっているが、その他、スイッチモジュール3への駆動電圧の供給制御を開始するためのトリガ情報を、フレーム信号光とともに伝送されてきたフレーム信号光制御情報によって受け取るように構成してもよい。
さらに、光遅延素子(第1遅延部)64は、第1分岐部61からのパワー成分比「n」の分岐光としてのフレーム信号光がスイッチモジュール3の入力端に入力されるタイミングを時間τ1だけ遅延させるものである。これにより、フレーム信号光についての制御回路4および駆動回路5による駆動電圧の供給制御が安定するまでの間は、当該フレーム信号光のスイッチモジュール3への入力を遅延させることができるようになっている。尚、この光遅延素子64での遅延時間τ1の設定については後述する。
スイッチモジュール3は、後述の制御回路4および駆動回路5による駆動電圧の供給制御を受けて、対応する第1分岐部61および光遅延素子64を介して入力された各入力ポート♯11〜♯1nからのフレーム信号光について偏向させることにより、設定された光方路をなす出力ポート♯21〜♯2nへ通じる出力端から出力させるとともに、出力されるフレーム信号光の光パワーを目標パワーに設定するものである。
ここで、スイッチモジュール3は、例えば強誘電体であるPLZT〔(Pb, La) (Zr, Ti) O3〕を用いた電圧印加による偏向型光スイッチであって、例えば図4に示すように、特許文献1に記載されたものと同様のスイッチモジュールを適用することができる。ここで、この図4に示すスイッチモジュール3は、入射側光導波路部31,コリメート部32,入射側光偏向素子部33,共通光導波路34,出射側光偏向素子部35,集光部36および出射側光導波路部37により構成されている。
また、入射側および出射側の光導波路部31,37はそれぞれ、コアとして入力ポート♯11〜♯1n,出力ポート♯21〜♯2nに対応した入力端,出力端をなす複数本の光導波路部31a,37aをそなえ、入射側および出射側の光偏向素子部33,35には、それぞれ、電極を通じた駆動電圧の印加によって入力光を偏向しうるn個の光偏向素子33a,35aが設けられている。これにより、光導波路部31aを通じて入力されてきた信号光について、光偏向素子33a,35aにより方路切り替えを行ない、所望の光導波路部37aを通じて出力することができるようになっている。尚、32aはコリメートレンズであり、36aは集光レンズである。
また、本実施形態においては、入射側光偏向素子部33は、後述の制御回路4および駆動回路5による駆動電圧の供給制御を通じて、切り替え先となる出力ポート♯21〜♯2nへ通じる光方路に接続させるためのトラッキング用の光偏向素子部を構成する。又、出射側光偏向素子部35においては、制御回路4および駆動回路5による駆動電圧の供給制御を通じて、出力ポート♯21〜♯2nを通じて出力されるフレーム信号光が目標光パワーとなるように可変減衰させる可変減衰用の光偏向素子部を構成する。
すなわち、出力ポート♯21〜♯2nへ通じる出射側光導波路部37への光学的結合状態を、入射側光偏向素子部33からの信号光についての偏向状態によって制御することにより、出力ポート♯21〜♯2nを通じて出力されるフレーム信号光を可変減衰制御することができるのである。
たとえば、図5に示すように、入力端数×出力端数が4×4のスイッチモジュール3′を構成した場合において、入力ポート♯11に通じる入力端P1からのフレーム信号光を出力ポート♯24に通じる出力端P4に導く場合においては、出力端P4に対応する出射側光偏向素子部35に対して印加する駆動電圧を図6に示すように変化させることにより、出力パワーについては放物線形状に変化させることができる。
制御回路4は、前述したように、スイッチモジュール3への駆動電圧として、フレーム信号光についての方路切り替えおよび目標出力パワーとするための駆動電圧を計算する。尚、フレーム信号光についての方路切り替え設定情報については、フレーム信号光とともに伝送されてきたフレーム信号光制御情報を通じて受けるように構成することができる。又、目標となる信号光出力パワーレベル情報についても、上述のフレーム信号光制御情報を通じて受け取るようにすることができるほか、制御回路4にて予め記憶しておくこともできる。
駆動回路5は、制御回路4で計算された駆動電圧情報を制御情報として受け取り、受け取った駆動電圧情報に相当する駆動電圧をスイッチモジュール3をなす入射側および出射側の光偏向素子部33,35に供給するようになっている。
したがって、上述の制御回路4および駆動回路5により、各第1入力パワーモニタ62からのフレーム信号光についてのモニタ結果に基づいて、当該フレーム信号光に対する光方路について制御すべく、スイッチモジュール3への駆動電圧を供給制御する駆動電圧供給制御部を構成する。
また、制御回路4および駆動回路5は、例えば図7に示すように構成されている。この図7に示すように、制御回路4は、複数の入力ポート♯11〜♯1nおよび複数の出力ポート♯21〜♯2nとの間でフレーム信号光を伝搬する光方路を設定するための制御情報を記憶する制御情報記憶部41と、上述の制御情報記憶部41に記憶された内容を用いてスイッチモジュール3に対する制御を実行する処理部42とをそなえて構成されている。この処理部42は、例えばCPU(Central Processing Unit)により構成することができるほか、上述の制御情報記憶部41とともにFPGA(Field Programmable Gate Array)により構成することもできる。
ここで、制御情報記憶部41においては、設定する光方路に応じて、入射側および出射側の光偏向素子部33,35に対して供給すべき駆動電圧情報(ポート切り替えのための駆動電圧情報)について記憶するとともに、当該設定される光方路を通じたフレーム信号光についての可変減衰制御量に応じた駆動電圧情報についても記憶するものである。
また、処理部42は、駆動電圧制御部42aおよび更新制御部42bをそなえている。駆動電圧制御部42aは、第1入力パワーモニタ62おけるモニタ結果に基づき、制御情報記憶部41の内容を参照することにより、フレーム信号光に対する光方路とともに、出力ポート♯21〜♯2nから出力されるフレーム信号光の出力パワーを制御すべく、対象光方路をなす入射側および出射側の光偏向素子部33,35に対して供給すべき駆動電圧を制御するための制御信号を出力する。
そして、駆動電圧制御部42aでは、上述のごとく出力された制御信号をなす駆動電圧情報を、対応する光偏向素子部33,35に通じるディジタル/アナログ変換器53に対しディジタル値の制御信号として出力するようになっている。尚、駆動電圧制御部42aによる方路切り替えおよび可変減衰機能の具体的処理の態様については後述する。
また、更新制御部51bは、基準光出力パワーモニタ77からのモニタ結果をもとに、制御情報記憶部41における更新対象の光方路にかかる制御情報を更新制御するものである。尚、更新制御部51bによる制御情報の更新態様については後述する。
また駆動回路5は、駆動電圧制御部42からの制御信号を受けて、光方路を設定する入出力ポート♯11〜♯1n,♯21〜♯2nに対応した位置に配置されている入射側光偏向素子部33および出射側光偏向素子部35に対して駆動電圧を供給するものであり、ディジタル/アナログ変換器53,電圧供給部54および固定電圧源55をそなえて構成されている。
ディジタル/アナログ変換器53は、上述のごとく導出された入射側および出射側の光偏向素子部33,35に対する制御信号をディジタル値からアナログ値に変換するものであり、このアナログ値の制御信号は、対応する光偏向素子部33,35へ通じる電圧供給部54に出力されるようになっている。
また、駆動電圧供給部54は、駆動電圧制御部42からの制御信号により制御された駆動電圧を光偏向素子部33,35へ供給するものである。具体的には、駆動電圧制御部42からの制御信号を、ディジタル/アナログ変換器53を通じてアナログ値による制御信号として入力されて、固定電圧源55からの電圧信号についての電圧変換を行なって、駆動電圧制御部42で導出された駆動電圧情報に従った電圧信号を得、得られた駆動電圧信号を対応する光偏向素子部33,35へ供給するようになっている。
これにより、例えば入力ポート♯11と出力ポート♯24との間で光方路を設定する場合においては当該入力ポート♯11に対応する位置に配置される入射側光偏向素子部33と、出力ポート♯24に対応する位置に配置される出射側光偏向素子部35と、に対して駆動電圧を供給することにより、入力ポート♯11から入力されるフレーム信号光を、偏向により出力ポート♯24を通じ、かつ目標出力パワーに制御されて出力させることができる。
さらに、図3に示す出力パワーモニタ66は、スイッチモジュール3の各出力端から出力ポート♯21〜♯2nへ導かれるフレーム信号光の光パワーを、スプリッタ65で分岐された分岐光を通じてモニタするものであり、出力エッジ検出回路67は、出力パワーモニタ66からのモニタ結果に基づいて、スイッチモジュール3の各出力端から出力ポートへ出力されるフレーム信号光の出力エッジを検出するもので、出力ポートへのフレーム信号光についての通過を検出する通過検出部を構成する。
また、上述の制御回路4においては、出力エッジ検出回路67においてフレーム信号光の通過を検出すると、スイッチモジュール3への当該フレーム信号光のための駆動電圧の供給制御をリセットすることができるようになっている。
さらに、制御回路4においては、出力パワーモニタ66における出力パワーをモニタした結果、出力ポート♯21〜♯2nへ導かれるフレーム信号光の出力パワーと、出力ポート♯21〜♯2nから出力されるフレーム信号光の目標出力パワーと、の間に生じたずれを補正すべくフィードバック制御することができるようになっている。即ち、後続の同一光方路へのフレーム信号光が入力される場合には、上述のずれをフィードバック要素として、制御回路4から駆動回路5へ出力する駆動電圧情報に反映させることができるのである。
また、制御情報記憶部41で記憶している制御情報を更新するための構成において、基準光源71は、例えばフレーム信号光の波長帯以外の波長の基準光を出力するものであり、スプリッタ72は、基準光源71からの基準光のパワーを基準光入力モニタ74でモニタするために一部を分岐するものである。そして、基準光入力モニタ74においては、スプリッタ72からの分岐光の光パワーを通じて、スイッチモジュール3の入力端に入力される基準光の光パワーをモニタするもので、モニタ結果については制御回路4に出力されるようになっている。
なお、第1実施形態における光スイッチ装置1においては、制御回路4において基準光の入力パワーを調べるために基準光入力モニタ74がそなえられているが、予め制御回路4において基準光の入力パワーを記憶しておくこととすれば、このスプリッタ72および基準光入力パワー74については省略することもできる。
さらに、多重部73は、基準光源71から出力される基準光をスプリッタ72を介して入力されて、入力ポート♯11〜♯1nからスイッチモジュール3の入力端に通じるフレーム信号光ライン75に多重するものである。この場合においては、フレーム信号光と基準光とは波長帯が異なるものであるため、波長多重することにより基準光をスイッチモジュール3の入力端に入力させる。これにより、基準光についてもスイッチモジュール3において方路切り替えが行なわれて、いずれかの出力端を通じて出力される。
したがって、上述の基準光源71および多重部73により、スイッチモジュール3における更新対象の光方路をなす入力端に対して基準光を出力する基準光出力部を構成する。
また、波長分離部76は、スイッチモジュール3における方路切り替えを経た基準光について波長分離するものであり、フレーム信号光成分についてはスプリッタ65を通じて対応する出力ポート♯21〜♯2nへ、基準光については基準光出力モニタ77へ、それぞれ出力するようになっている。
さらに、基準光出力モニタ77は、波長分離部76からの基準光成分について光パワーをモニタするもので、モニタ結果については、制御情報記憶部41に記憶されている内容の更新のために制御回路4に出力されるようになっている。従って、この基準光出力モニタ77は、スイッチモジュール3における更新対象の光方路をなす出力端からの出力パワー特性をモニタする基準光モニタ部を構成する。
そして、制御回路4をなす処理部42の更新制御部42bにおいては、上述の基準光出力モニタ77からのモニタ結果をもとに、制御情報記憶部41における更新対象の光方路にかかる光偏向素子部33,35についての駆動電圧情報等の制御情報を更新制御する。
したがって、上述の基準光源71,波長多重部73,波長分離部76,基準光出力モニタ77および更新制御部42bにより、制御情報記憶部41における更新対象の制御情報に基づく駆動電圧をスイッチモジュールに供給することによって設定される光方路に対し、基準光を導通させ、光方路を導通する基準光の入力および出力パワーの特性に基づいて、制御情報記憶部41において更新対象となる制御情報の内容を更新する更新部を構成する。
〔A−3〕光スイッチ装置1による方路切り替えおよび可変減衰制御の態様について
上述のごとく構成された光スイッチングシステム101では、送信ノード102において、空き時間Tspaceを置いて間欠的にフレーム信号光が送信される。光スイッチングノード105をなす光スイッチ装置1においては、図8に示すフローチャートに示すように、間欠的に送信されてくるフレーム信号光〔バースト信号、図3,図9の(a)参照〕ごとに光方路を切り替えつつ、出力ポート♯21〜♯2nから出力される時点での光パワーを目標パワーに定まるように制御している。
すなわち、光スイッチ装置1の制御回路4では、フレーム信号光とともに送信されてくるフレーム信号光制御情報から方路設定取出部105bで取り出された当該フレーム信号光に設定すべき光方路に関する情報を経路切り替え信号として入力される。この経路切り替え信号に含まれる光方路に関する情報としては、少なくとも接続すべき入力ポート♯11〜♯1nと出力ポート♯21〜♯2nの組み合わせを含むものとする(図3のA参照)。
制御回路4の駆動電圧制御部42aにおいては、上述の経路切り替え信号とともに、入力エッジ検出回路63からの入力エッジ(経路切り替え信号にかかるフレーム信号光の入力エッジ)を検出すると、これをトリガとして、経路切り替え信号に従った駆動電圧情報を制御情報記憶部41から取り出すとともに(図3のB参照)、第1入力パワーモニタ(PDin)62でモニタされるフレーム信号光の光パワーのモニタ結果を受け取って(ステップS1、図3のC参照)、目標出力パワーとするための可変減衰量について計算を行なう(図3のD参照)。
このとき、第1入力パワーモニタ62では、送信ノード102から出力されるフレーム信号光がマーク率一定となるようにデータパターンが加工されている場合には、フレーム信号光の全体について平均パワーとしてモニタする一方、送信データSDにプリアンブルPRが挿入されている場合には、そのプリアンブルPRにかかる部分の光パワーを最大パワーとしてモニタしている。
なお、光スイッチ装置1に入力されてくるフレーム信号光の光パワーのモニタ結果を制御回路4へ出力するには、第1入力パワーモニタ62での応答時間だけ入力タイミングに対する出力タイミングのずれが生じる〔図3,図9の(b)参照〕。
駆動電圧制御部42aでは、上述の目標出力パワーとするための可変減衰量について計算を行なうにあたり、第1入力パワーモニタ62でのモニタ結果から実際に光スイッチングノード105に入力されているフレーム信号光の入力パワーについて算出する。このとき、モニタ結果が平均パワーであるか、最大パワーであるかに応じて、このフレーム信号光の入力パワーについての算出を行なう。
そして、駆動電圧制御部42aにおいては、上述の実際のフレーム信号光の入力パワー[入力パワー値]から、式(1)に示すように、ノード透過損失および目標出力パワー値を減算することで、スイッチモジュール3において可変減衰すべき量(VOA量)を算出する(ステップS2)。尚、上述のノード透過損失とは、制御情報記憶部41に記憶されているポート切り替えのための駆動電圧情報に相当する駆動電圧の供給によって光方路が設定された場合において、フレーム信号光が光スイッチモジュール105を通過したときの損失量である。
VOA量=[入力パワー値]−[ノード透過損失]−[目標出力パワー値] …(1)
駆動電圧制御部42aにおいては、上述のごとくVOA量を計算すると、制御情報記憶部41に記憶されている、可変減衰制御のための駆動電圧情報を参照することにより、光方路の設定とともに出力ポートへのフレーム信号光のパワーを目標出力パワーとするための駆動電圧情報を取得する。そして、取得した駆動電圧情報を制御信号として駆動回路5に出力する(ステップS3)。
駆動回路5においては、駆動電圧制御部42aからの制御信号に従った駆動電圧を、対応する光偏向素子部33,35に対して供給する。これにより、光遅延素子64で遅延されているフレーム信号光〔図3,図9の(c)参照〕がスイッチモジュール3へ入力された場合の方路切り替えおよび可変減衰のための準備が完了している状態となり、当該フレーム信号光の入力を待機する状態となる(ステップS4)。
その後、光遅延素子64で遅延されているフレーム信号光〔図3,図9の(c)参照〕がスイッチモジュール3へ入力されると、このフレーム信号光は、スイッチモジュール3の該当光偏向素子部33,35が駆動制御されているので、設定された光方路をなす出力ポートを通じ目標出力パワーで出力されるように偏向される〔図3,図9の(d)参照〕。
なお、制御情報記憶部41においては、入射側および出射側の光偏向素子部33,35の双方が協働して光方路を設定するようになっているので、光方路設定のための駆動電圧情報としては光偏向素子部33,35の双方に対するものを光方路ごとに記憶しておく必要がある。これに対し、出力フレーム信号光の可変減衰制御については、出射側の光偏向素子部35における偏向角度によって調整することができるので、出射側の光偏向素子部35に対する駆動電圧情報を減衰量と対応づけて記憶しておくこととすればよい。
また、出射側の光偏向素子部35における出力フレーム信号光の減衰量と駆動電圧との関係については、更新制御部42bにおいて、基準光による入出力パワーのモニタ結果(図3のE参照)と、駆動電圧との関係から制御情報記憶部41にテーブル構成として予め記憶しておくことができる。
そして、出力エッジ検出回路67において、フレーム信号光が通過したことを検出すると(ステップS5)、当該駆動電圧制御による光方路を通じたフレーム信号光の伝送は終了したので、駆動電圧制御をリセットするために、その旨を駆動電圧制御部42aに通知する。駆動電圧制御部42aでは、当該フレーム信号光が通過した光方路に該当する光偏向素子部33,35に対する駆動電圧制御をリセットし、後続のフレーム信号光の入力待ち状態に移行する(ステップS6)。
なお、制御回路4の駆動電圧制御部42aにおいては、出力パワーモニタ66における出力パワーをモニタした結果、その出力ポートへ導かれるフレーム信号光の出力パワーと、出力ポートから出力されるフレーム信号光の目標出力パワーと、の間に生じたずれをフィードバック要素として取り込み(図3のF参照)、後続するフレーム信号光に対しそのずれをなくすようにフィードバック制御する補正すべくフィードバック制御することもできる。
〔A−4〕光遅延素子による遅延時間τ1の設定,間欠送信されるフレーム信号光の間隔およびフレーム信号光のフレーム長について
上述の第1実施形態にかかる光スイッチングシステム101においては、光遅延素子64による遅延時間τ1の設定,間欠送信されるフレーム信号光の間隔およびフレーム信号光のフレーム長については以下に示すような動作条件が与えられる。
ここで、図10に示すように、フレーム信号光(バースト信号光)のデータ時間をTdata、第1入力パワーモニタ62において光パワーをモニタするために必要となる時間(応答時間)をTmonとし、TdataとTmonとの和をバースト信号長Tbarとする。そして、フレーム信号光の間隔をTspaceとする。
このとき、制御回路4が、バースト信号光に対する光方路設定制御、光減衰制御を逐一のフレーム信号光についてのみ行ないうる処理能力を持つ場合は、バースト信号の周期にあたるTspace+Tbarは、光遅延素子64による遅延時間τ1以上でなくてはならない。先行するバースト信号光に対するスイッチモジュール3による切り替えが終了する前に後続のバースト信号光が入力されないようにするためである。
また、バースト信号光が光スイッチングノード105に入力されてから、スイッチング動作が完了するまでには、処理の内訳として、図11に示すように、ポート接続情報の通信時間Tcomと、VOA量の計算等の制御回路4による処理時間Tcalと、駆動回路5による駆動時間Tdrvと、光偏向素子部33,35の駆動電圧供給に対する応答時間Tresが必要となる。
そして、光遅延素子64による遅延時間τ1は、上述のバースト信号光が光スイッチングノード105に入力されてから、スイッチング動作が完了するまでに要する時間以上の時間が必要である。スイッチモジュール3の設定が完了してからバースト信号光がスイッチモジュール3に入力されるようにする必要があるからである。
したがって、光遅延素子64による遅延時間τ1は、式(2)に示すような条件を満たす必要があることになる。尚、式(2)において、τminは、式(3)に示すように、上述のバースト信号光が光スイッチングノード105に入力されてから、スイッチング動作が完了するまでに要する内訳時間の総和である。
Tspace+Tbar≧τ1≧τmin …(2)
τmin=Tcal+Tres+Tdrv+Tcom …(3)
また、この式(2)の条件については、τ1が十分長い場合、バースト信号光の先頭部分到着時に行なわれる光パワーモニタ処理(符号62参照)と、バースト信号光の光遅延素子64の通過後に行なわれるスイッチング処理(符号3参照)と、を連携なく個別に行なうこと(並列処理)が可能であるならば、ノードはバースト信号光をスイッチングすることができるようになり、上限についての条件(Tspace+Tbar≧τ1)はなくなる。
たとえば、光遅延素子64がバースト信号光10個を蓄積することが可能なだけ十分長い時間を遅延させることができる場合には、10個のバースト信号光を連続して第1パワーモニタ62でモニタし、制御回路4および駆動回路5において、その後10個のバースト信号光を順次スイッチングしていくといった、FIFO(First In First Out)のごとき動作を行なうことが可能であれば、バースト信号を処理することができるのである。
この場合においては、1番目のバースト信号をモニタし、2番目のバースト信号の光パワーをモニタし、…、N番目のバースト信号の光パワーをモニタし、ついで、1番目のバースト信号をスイッチングし、1番目のバースト信号の通過後、2番目のバースト信号をスイッチングし、…、N−1番目のバースト信号の通過後、N番目のバースト信号をスイッチングする、といった順序で処理が進むことになる。
ついで、Tspaceの値としては、ノード構成に依存する上限値Tlimitが与えられる。即ち、この上限値Tlimit以上となると、バースト信号光が間欠している間隔と、光信号の断状態とが区別がつかなくなったり、光増幅器などの光デバイスの応答に影響を与えたりして、伝送特性を劣化させる要因となる。また、このTspaceの時間においてスイッチング動作を行なうので、Tspaceの値としては、駆動回路5による駆動時間Tdrvと、光偏向素子部33,35の駆動電圧供給に対する応答時間Tresと、をあわせた時間以上の時間が必要となる。
以上から、Tspaceの値には式(4)に示すような条件を満たす必要があることになる。
Tres+Tdrv≦Tspace<Tlimit …(4)
さらに、Tbarの間のフレーム信号光のパワーを第1入力パワーモニタ62においてモニタする必要があるので、式(5)のような条件を満たすことも必要である。
Tbar≧Tmon …(5)
以上の式(2)〜式(5)をまとめると、第1実施形態にかかる光スイッチングシステム101においては、図12に示すように、光遅延素子64の遅延時間τ1に関する条件1,2が、バースト信号光の間隔Tspaceに関する条件3が、Tbarについての条件4が、それぞれ前提として与えられることになる。
〔A−5〕作用効果について
上述のごとく構成された光スイッチングシステム101においては、送信ノード102と受信ノード103との間でフレーム信号光を送受することができる。このとき、光スイッチングノード105においては、制御回路4および駆動回路5による光方路設定制御、および目標光パワーとするための可変減衰制御によって、信号光入力時点から数μs程度の応答時間で光方路の設定制御および可変減衰制御のための駆動電圧を対応する光偏向素子部33,35に供給することができる。
したがって、前述の図12に示す条件1〜4を前提とした光スイッチ装置1においては、スイッチモジュール3により、入力されるフレーム信号光に対する方路切り替えを行なうとともに、併せて各出力ポートから出力されるフレーム信号光の光パワーを目標パワーに揃えることができるようになる。
このように、本発明の第1実施形態によれば、様々な経路から入力されるフレーム信号光についての方路切り替えを、出力パワー値のばらつきを解消させながら次々と行なうことができる利点がある。
また、ミリ秒より小さい時間次元での応答によって光パワーのふらつきを解消することができる利点がある。
〔B〕第2実施形態の説明
図13は本発明の第2実施形態にかかる光スイッチ装置1Aを示す図である。この図13に示す光スイッチ装置1Aは、第1実施形態における光スイッチ装置1と同様に、光スイッチングノード105に適用することができるものであるが、入力されたフレーム信号光についての波長変換機能をそなえている点が、光スイッチ装置1と異なっている。
このため、第2実施形態にかかる光スイッチ装置1Aは、前述の第1実施形態における光スイッチ装置1に比べて、スイッチモジュール3A,制御回路4Aとして機能が追加されるとともに、波長変換機能を実現するための構成として、波長分離部76A,基準光出力モニタ77,波長変換器81,スプリッタ82,光周波数モニタ83,光遅延素子64Aおよび多重部73Aをそなえている点が異なっている。尚、これ以外の構成については第1実施形態における光スイッチ装置1と基本的に同様であり、図13中、図3と同一の符号は、ほぼ同様の部分を示している。
ここで、スイッチモジュール3Aは、スイッチングノード105の入出力ポート♯11〜♯1n,♯21〜♯2nに対応した入力端♯11i〜♯1ni,出力端♯21o〜♯2noに加えて、波長変換の対象となるフレーム信号光のための入出力端♯fi,♯foを少なくとも一対そなえ、これらの入出力端間においてフレーム信号光の方路を設定できるようになっている。第2実施形態のスイッチモジュール3においては、一対の入出力端♯fi,♯foを、波長変換を行なうフレーム信号光のために割り当てられている。
すなわち、スイッチモジュール3における波長変換用の出力端♯foは、波長変換器81,スプリッタ82,光遅延素子64Aおよび多重部73を介することにより、スイッチモジュール3における波長変換用の入力端♯fiに接続されている。
そして、入力端♯11i〜♯1niから入力されるフレーム信号光について波長変換を行なうべきものは出力端♯foから出力されるように光偏向素子部33,35が駆動される。同様に、波長変換部81,スプリッタ82,光遅延素子64Aおよび多重部73を介して出力されたフレーム信号光は、入力端fiから出力先の出力ポート♯21〜♯2nへ通じる出力端♯21o〜♯2noから出力されるように光偏向素子部33,35が駆動される。
さらに、波長変換器81は、スイッチモジュール3における波長変換を行なうフレーム信号光のために割り当てられた出力端♯foを通じて出力されたフレーム信号光を、波長分離部76Aを介して入力されて、このフレーム信号光の波長について波長変換を行なうものであり、波長変換されたフレーム信号光については、後段の光分岐部61A,光遅延素子64Aおよび多重部73Aを介して、スイッチモジュール3における波長変換用の入力端♯fiに出力させることができるようになっている。
また、波長変換器81は、例えば波長可変レーザ81aおよび変換部81bをそなえて構成されている。波長可変レーザ81は、制御信号に基づいて可変波長のレーザ光を出力しうるものであり、変換部81bは、波長変換対象となるフレーム信号光を入力されて、このフレーム信号光の波長を波長可変レーザ81で出力されたレーザ光波長に変換するものである。尚、波長変換器はこの構成に限定されるものではない。
また、制御回路4Aは、第1実施形態におけるもの(符号4参照)に比べて、図14に示すように、処理部42において、変換部81bにおいてフレーム信号光について変換しようとする波長を制御するために、波長可変レーザ81aの出力レーザ光波長を制御する変換波長制御部42cをそなえている点が異なっている。尚、変換波長制御部42c以外の構成については前述の制御回路4と基本的に同様である。
スプリッタ82は、波長変換器81の出力とスイッチモジュール3における波長変換用に設けられる入力端との間に介装され、波長変換器81からスイッチモジュール3へのフレーム信号光の一部について分岐するものであり、分岐された一方は光周波数モニタ83へ、他方は光遅延素子64Aに出力されるようになっている。
また、光遅延素子64Aは、波長変換器81にて波長変換がなされたフレーム信号光について遅延させてから出力するものである。この光遅延素子64Aにおける遅延時間は、後述するように、スイッチモジュール3における波長変換されたフレーム信号光を出力させるための光方路設定のために必要な時間が与えられる。
多重部73Aは、光スイッチ装置1の多重部73と同様に、基準光源71から出力される基準光を、光遅延素子64Aからのフレーム信号光ラインに多重するためのものであるが、波長変換用の入力端♯fiに基準光を導通させることによる出力パワー一定制御が求められない場合には適宜省略することができる。
これにより、スイッチモジュール3においては、制御回路4Aおよび駆動回路5により光偏向素子部33,35が駆動制御されることによって、入力端♯11i〜♯1niからのフレーム信号光のうちで波長変換が必要なものについては、一旦出力ポート♯foから出力することにより、波長変換器81で波長変換を行なわせる。そして、波長変換が行なわれたフレーム信号光について、再び入力ポート♯fiを通じて入力されて、出力先となる出力端♯21o〜♯2noへ出力させる。
ところで、光周波数モニタ83は、波長変換器81における波長変換が行なわれたフレーム信号光についての光周波数をモニタするもので、モニタ結果については変換波長制御部42に出力されるようになっている。
また、制御回路4Aにおける変換波長制御部42cは、上述の光周波数モニタ83からのモニタ結果を入力されて、波長変換器81による波長変換後のフレーム信号光の波長と、波長変換器81における変換目標の出力光波長と、の間に生じたずれを補正すべく、波長変換器81をフィードバック制御する波長フィードバック制御部として機能する。
すなわち、先行するフレーム信号光と同様の波長変換処理を行なうフレーム信号光が続く場合において、変換波長制御部42cにおける光周波数モニタ83のモニタ結果をフィードバック要素として制御することにより、後続のフレーム信号光に対して変換目標の出力光波長となる波長変換を行なうことができるようになっている。
また、波長分離部76Aは、出力端♯foを通じて出力されるフレーム信号光の出力アパワーを目標パワーに制御するための基準光成分について波長分離するものであり、基準光出力モニタ77Aは、波長分離部76Aからの基準光成分について光パワーをモニタするもので、モニタ結果については、制御情報記憶部41に記憶されている内容の更新のために制御回路4Aに出力されるようになっている。
すなわち、駆動電圧制御部42aによって、波長変換の対象となるフレーム信号光については出力端♯foから出力されるが、この出力端♯foから波長変換器81に出力されるフレーム信号光の光パワーについても目標パワーとなるように制御することができる。
上述のごとく構成された第2実施形態にかかる光スイッチ装置1Aにおいても、前述の第1実施形態における光スイッチ装置1の場合と同様に、制御回路4Aおよび駆動回路5による光方路設定制御、および目標光パワーとするための可変減衰制御によって、信号光入力時点から数μs程度の応答時間で光方路の設定制御および可変減衰制御のための駆動電圧を対応する光偏向素子部33,35に供給することができる。
すなわち、入力ポート♯11〜♯1nから入力されたフレーム信号光〔図13,図15の(a)参照〕について、出力パワーを目標値に制御するため、第1入力モニタ部62において光パワーをモニタ〔図13,図15の(b)参照〕し、駆動電圧制御部42aによるモニタ結果に応じた光偏向素子部33,35に対する駆動電圧情報を導出し、駆動回路5を介して該当する光偏向素子部33,35に対して駆動電圧を供給する。
そして、遅延時間τ1だけ遅延されたフレーム信号光は、上述のごとく駆動された光偏向素子部33,35によって偏向されて、出力先となる出力ポート♯21〜♯2nへ通じる出力端♯21o〜♯2noを通じて出力される。これにより、入力されるフレーム信号光に対する方路切り替えを行なうとともに、併せて各出力ポートから出力されるフレーム信号光の光パワーを目標パワーに揃えることができるようになる。
さらに、光方路切り替えとともに波長変換が必要となる場合には、スイッチモジュール3において、該当するフレーム信号光〔図13,図15の(c)参照〕について、一旦出力ポート♯foから出力する〔図13,図15の(d)参照〕。これにより、変換波長制御部42cでの制御の下で波長変換器81による波長変換を行なわせる〔図13,図15の(e)参照〕。このとき、波長変換器81に入力されるフレーム信号光についても、出力端♯foにおける光偏向素子部35に対する駆動によって、出力パワーを目標パワーにすることができるので、後段の波長変換器81における波長変換特性の安定化を助けることができる。
そして、波長変換が行なわれたフレーム信号光について光遅延素子64Aで必要な遅延が与えられた後〔図13,図15の(f)参照〕、再び入力ポート♯fiを通じて入力されて、出力先となる出力端♯21o〜♯2noへ出力させる〔図13,図15の(g)参照〕。これにより、フレーム信号光単位で光方路の切り替えとともに、波長変換を行なうことができるようになる。
なお、出力エッジ検出回路67において、出力エッジ検出回路67においてフレーム信号光の通過を検出すると〔図13,図15の(h)参照〕、制御回路4においては、スイッチモジュール3への当該フレーム信号光のための駆動電圧の供給制御をリセットする。
ところで、前述の光遅延素子64Aにおける遅延時間τ2は、出力端♯foを通じて出力されたフレーム信号光が波長変換器81による波長変換が行なわれた後において、スイッチモジュール3における入力端♯fiと出力先となる出力端♯21o〜♯2noとの間の光方路設定のための光偏向素子部33,35の駆動制御が完了するタイミングまでは少なくとも遅延されるように設定される。
たとえば、制御回路4Aの駆動電圧制御部42aにおいて、入力ポート♯11〜♯1nからのフレーム信号光について波長変換器81へ通じる光方路(即ち入力端♯11i〜♯1niと出力端♯foとの間の光方路)を設定するための光偏向素子部33,35の駆動制御を第1番目に行ない、ついで、波長変換後のフレーム信号光を出力先となる出力ポート♯21〜♯2nへ導く光方路(即ち入力端♯fiと出力端♯21o〜♯2noとの間の光方路)を設定するための光偏向素子部33,35の駆動制御を第2番目に行なう場合においては、入力端♯fiと出力端♯21o〜♯2noとの間の光方路を設定するために必要な時間から、波長変換器81による波長変換処理に要する時間を差し引いた時間が、少なくとも遅延時間τ2として設定される。
ただし、駆動電圧制御部42aにおいて、上述の2つの光方路の設定を同時に行なうことができる場合には、光遅延素子64における遅延時間τ1で遅延されている間に、入力端♯11i〜♯1niと出力端♯foとの間の光方路とともに、入力端♯fiと出力端♯21o〜♯2noとの間の光方路についても設定されることになるので、光遅延素子64Aについては省略してもよい。
なお、入力端♯fiに入力されるフレーム信号光についても、入力ポート♯11〜♯1nから入力端♯11i〜♯1niに入力されるフレーム信号光と同様に、出力ポート♯21〜♯2nを通じて出力される際の出力パワーを目標値に制御する場合には、光遅延素子64Aでの遅延時間τ2は、前述の光遅延素子64におけるτ1と同様の遅延時間が必要になる。
すなわち、波長変換器81による波長変換がなされたフレーム信号光について、出力パワーを目標値に制御する場合には、入力ポート♯11〜♯1nからのフレーム信号光と同様に、第1入力モニタ部62と同様の機能部において光パワーをモニタし、駆動電圧制御部42aによるモニタ結果に応じた光偏向素子部33,35に対する駆動電圧情報を導出し、駆動回路5を介して該当する光偏向素子部33,35に対して駆動電圧を供給する必要がある。このような制御回路4Aおよび駆動回路5による処理が必要となるため、光遅延素子部64Aには、前述のごとき遅延時間τ1が必要となるのである。
このように、本発明の第2実施形態によれば、様々な経路から入力されるフレーム信号光についての方路切り替えを、出力パワー値のばらつきを解消させながら次々と行なうことができるほか、フレーム信号光単位で光波長を変換することができる利点がある。
〔C〕その他
上述した本実施形態にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
また、上述した本実施形態の開示により、本発明の装置を製造することは可能である。
〔D〕付記
(付記1)
複数の入力ポートからのフレーム信号光を、複数の出力ポートのいずれかへ切り替えて出力する光スイッチ装置であって、
該入力ポートに対応して設けられる入力端からのフレーム信号光を駆動電圧の供給によってそれぞれ偏向させて、該複数の出力ポートに対応して設けられる出力端のいずれかへ切り替えて出力するスイッチモジュールと、
該各入力ポートと該各入力端との間に介装され、該各入力ポートから該スイッチモジュールへのフレーム信号光の一部について分岐する複数の第1分岐部と、
該各第1分岐部で分岐されたフレーム信号光の光パワーについてモニタする複数の第1入力パワーモニタと、
該各第1入力パワーモニタからの該フレーム信号光についてのモニタ結果に基づいて、当該フレーム信号光に対する光方路について制御すべく、該スイッチモジュールへの駆動電圧を供給制御する駆動電圧供給制御部と、をそなえるとともに、
当該フレーム信号光についての該駆動電圧供給制御部による該駆動電圧の供給制御が安定するまでの間は当該フレーム信号光の該スイッチモジュールへの入力を遅延させる第1遅延部が、該第1分岐部と該入力端との間にそれぞれ介装されたことを特徴とする、光スイッチ装置。
(付記2)
該駆動電圧供給制御部が、該各入力パワーモニタからの該フレーム信号光についてのモニタ結果に基づいて、当該フレーム信号光に対する光方路とともに、該出力ポートから出力されるフレーム信号光の出力パワーについて制御すべく、該スイッチモジュールへの駆動電圧を供給制御すべく構成されたことを特徴とする、付記1記載の光スイッチ装置。
(付記3)
該駆動電圧供給制御部が、
該複数の入力ポートおよび該複数の出力ポートとの間でフレーム信号光を伝搬する光方路を設定するための制御情報を記憶する制御情報記憶部と、
該モニタ結果に基づき、該制御情報記憶部の内容を参照することにより、当該フレーム信号光に対する光方路とともに、該出力ポートから出力されるフレーム信号光の出力パワーを制御すべく、該スイッチモジュールに対して供給すべき駆動電圧を制御する制御信号を出力する駆動電圧制御部と、
該駆動電圧制御部からの制御信号により制御された駆動電圧を該スイッチモジュールに供給する駆動電圧供給部と、をそなえて構成されたことを特徴とする付記2記載の光スイッチ装置。
(付記4)
該駆動電圧供給制御部が、
該フレーム信号光についての該光方路設定情報とともに該出力ポートから出力されるフレーム信号光についての目標出力パワー情報を、該フレーム信号光とともに伝送されてきたフレーム信号光制御情報として受け取るように構成されたことを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項記載の光スイッチ装置。
(付記5)
該制御情報記憶部における更新対象の制御情報に基づく駆動電圧を該スイッチモジュールに供給することによって設定される光方路に対し、基準光を導通させ、該光方路を導通する該基準光の入力および出力パワーの特性に基づいて、該制御情報記憶部において該更新対象となる制御情報の内容を更新する更新部をそなえて構成されたことを特徴とする付記3記載の光スイッチ装置。
(付記6)
該更新部が、
該スイッチモジュールにおける更新対象の光方路をなす各入力端に対して該基準光を出力する基準光出力部と、
該スイッチモジュールにおける該更新対象の光方路をなす出力端からの出力パワー特性をモニタする基準光モニタ部と、
該基準光モニタ部からのモニタ結果をもとに、該制御情報記憶部における該更新対象の制御情報を更新制御する更新制御部と、をそなえて構成されたことを特徴とする付記5記載の光スイッチ装置。
(付記7)
該基準光出力部が、該信号光の波長以外の波長帯の光を該基準光として、該複数の入力側偏向部に対して出力することを特徴とする、付記6記載の光スイッチ装置。
(付記8)
該スイッチモジュールにおける該出力端のうちのいずれかを通じて出力されたフレーム信号光について波長変換を行なう波長変換器が設けられ、
該波長変換器による波長変換が行なわれたフレーム信号光を該スイッチモジュールにおける該入力端のいずれかに入力させるように構成されたことを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項記載の光スイッチ装置。
(付記9)
該波長変換器の出力と該スイッチモジュールにおけるいずれかの入力端との間に介装され、該波長変換器から該スイッチモジュールへのフレーム信号光の一部について分岐する第2分岐部と、
該第2分岐部で分岐されたフレーム信号光の光パワーについてモニタする第2入力パワーモニタと、をそなえ、
該駆動電圧供給制御部が、該第2入力パワーモニタからの該波長変換信号光についてのモニタ結果に基づいて、当該フレーム信号光に対する光方路について制御すべく、該スイッチモジュールへの駆動電圧を供給制御すべく構成され、
かつ、当該フレーム信号光についての該駆動電圧供給制御部による該駆動電圧の供給制御が安定するまでの間は当該フレーム信号光の該スイッチモジュールへの入力を遅延させる第2遅延部が、該第2分岐部と該いずれかの入力端との間に介装されたことを特徴とする、付記8記載の光スイッチ装置。
(付記10)
該波長変換器における波長変換が行なわれたフレーム信号光についての光周波数をモニタする光周波数モニタ回路が設けられたことを特徴とする、付記8又は9記載の光スイッチ装置。
(付記11)
該光周波数モニタ回路におけるモニタの結果、波長変換後のフレーム信号光の波長と、該波長変換器における変換目標の出力光波長と、の間に生じたずれを補正すべく、該波長変換器をフィードバック制御する波長フィードバック制御部をそなえて構成されたことを特徴とする、付記10記載の光スイッチ装置。
(付記12)
該スイッチモジュールの各出力端から該出力ポートへ導かれる該フレーム信号光の光パワーをモニタする出力パワーモニタと、
該出力パワーモニタにおけるモニタ結果に基づいて、該スイッチモジュールの各出力端から該出力ポートへの該フレーム信号光の通過を検出する通過検出部と、をそなえ、
駆動電圧供給制御部が、該通過検出部において該フレーム信号の通過を検出すると、該スイッチモジュールへの当該フレーム信号光のための駆動電圧の供給制御をリセットすべく構成されたことを特徴とする、付記1〜11のいずれか1項記載の光スイッチ装置。
(付記13)
該駆動電圧供給制御部は、該出力パワーモニタにおける出力パワーをモニタした結果、該出力ポートへ導かれるフレーム信号光の出力パワーと、該出力ポートから出力されるフレーム信号光の目標出力パワーと、の間に生じたずれを補正すべくフィードバック制御することを特徴とする、付記1〜12のいずれか1項記載の光スイッチ装置。
(付記14)
該第1入力パワーモニタからのモニタ結果に基づいて、フレーム信号光の入力エッジを検出する入力エッジ検出回路をそなえ、
該駆動電圧供給制御部は、該入力エッジ検出回路において該入力エッジを検出すると、該スイッチモジュールへの駆動電圧の供給制御を開始すべく構成されたことを特徴とする、付記1〜13のいずれか1項記載の光スイッチ装置。
(付記15)
該駆動電圧供給制御部が、
該スイッチモジュールへの駆動電圧の供給制御を開始するためのトリガ情報を、該フレーム信号光とともに伝送されてきたフレーム信号光制御情報として受け取るように構成された構成されたことを特徴とする、付記1〜13のいずれか1項記載の光スイッチ装置。
(付記16)
送信データが変調されたフレーム信号光を送信する送信ノードおよび該送信ノードからの該フレーム信号光についてネットワークを介して受信する受信ノードをそなえるとともに、該ネットワーク上に設けられ該フレーム信号光が伝搬するパスをスイッチングで設定する光スイッチングノードをそなえてなる光スイッチングシステムであって、
該光スイッチングノードが、該送信ノードから入力される該フレーム信号光の光パワーをモニタするモニタ部と、該モニタ部でモニタされた光パワーに基づいて、該受信ノードへのフレーム信号光の光パワーを可変調整するパワー調整部と、をそなえ、
かつ、該送信ノードが、該モニタ部でモニタされる該フレーム信号光の光パワーを安定化させるべく該送信データのビットパターンについて加工を行なうビットパターン加工部と、該ビットパターン加工部で加工されたビットパターンをもとに送信すべきフレーム信号光を生成するフレーム信号光生成部と、をそなえて構成されたことを特徴とする、光スイッチングシステム。
(付記17)
該ビットパターン加工部が、該送信データのビットパターンの先頭又は後尾に、該モニタ部における応答時間よりも長い定型ビットパターンを挿入することを特徴とする、付記16記載の光バーストスイッチングシステム。
(付記18)
該ビットパターン加工部が、該送信データのビットパターンについて該送信データのマーク率が一定となるようなビット変換を行なうことを特徴とする、付記16記載の光バーストスイッチングシステム。
(付記19)
該光スイッチングノードが、付記1〜15のいずれか1項記載の光スイッチ装置としての構成をそなえていることを特徴とする、付記16〜18のいずれか1項記載の光バーストスイッチングシステム。
本発明の第1実施形態にかかる光スイッチングシステムを示す図である。 (a)〜(c)はいずれも、本発明の第1実施形態にかかる光スイッチングシステムにおけるフレーム信号光について説明するための図である。 本発明の第1実施形態における光スイッチ装置を示す図である。 本発明の第1実施形態におけるスイッチモジュールを示す図である。 本発明の第1実施形態におけるスイッチモジュールを示す図である。 本発明の第1実施形態におけるスイッチモジュールの可変減衰特性を説明するための図である。 本発明の第1実施形態における制御回路および駆動回路を示す図である。 本発明の第1実施形態における光スイッチ装置による可変減衰制御について説明するためのフローチャートである。 (a)〜(d)はいずれも本発明の第1実施形態における光スイッチ装置の動作をフレーム信号光に着目して説明するための図である。 光遅延素子による遅延時間τ1の設定,間欠送信されるフレーム信号光の間隔およびフレーム信号光のフレーム長について説明するための図である。 光遅延素子による遅延時間τ1の設定,間欠送信されるフレーム信号光の間隔およびフレーム信号光のフレーム長について説明するための図である。 光遅延素子による遅延時間τ1の設定,間欠送信されるフレーム信号光の間隔およびフレーム信号光のフレーム長について説明するための図である。 本発明の第2実施形態における光スイッチ装置を示す図である。 本発明の第2実施形態における制御回路および駆動回路を示す図である。 (a)〜(h)はいずれも本発明の第2実施形態における光スイッチ装置の動作をフレーム信号光に着目して説明するための図である。
符号の説明
1,1A 光スイッチ装置
3,3′ スイッチモジュール
31 入射側光導波路部
31a,37a 光導波路部
32 コリメート部
32a コリメートレンズ
33 入射側光偏向素子部
33a,35a 光偏向素子
34 共通光導波路
35 出射側光偏向素子部
36 集光部
36a 集光レンズ
37 出射側光導波路部
4,4A 制御回路
41 制御情報記憶部
42 処理部
42a 駆動電圧制御部
42b 更新制御部
42c 変換波長制御部
5 駆動回路
53 ディジタル/アナログ変換器
54 電圧供給部
55 固定電圧源
61 第1分岐部
62 第1入力パワーモニタ
63 入力エッジ検出回路
64,64A 光遅延素子
65 スプリッタ
66 出力パワーモニタ
67 出力エッジ検出回路
71 基準光源
72 スプリッタ
73,73A 多重部
74 基準光入力モニタ
76,76A 波長分離部
77,77A 基準光出力モニタ
81 波長変換器
81a 波長可変レーザ
81b 変換部
82 スプリッタ
83 光周波数モニタ
101 光スイッチングシステム
102 送信ノード
102a ビットパターン加工部
102b フレーム信号光生成部
103 受信ノード
103a O/E変換部
103b データ復元部
104 ネットワーク
105 光スイッチングノード
105a 分離器
105b 方路切替設定取出部

Claims (10)

  1. 複数の入力ポートからのフレーム信号光を、複数の出力ポートのいずれかへ切り替えて出力する光スイッチ装置であって、
    該入力ポートに対応して設けられる入力端からのフレーム信号光を駆動電圧の供給によってそれぞれ偏向させて、該複数の出力ポートに対応して設けられる出力端のいずれかへ切り替えて出力するスイッチモジュールと、
    該各入力ポートと該各入力端との間に介装され、該各入力ポートから該スイッチモジュールへのフレーム信号光の一部について分岐する複数の第1分岐部と、
    該各第1分岐部で分岐されたフレーム信号光の光パワーについてモニタする複数の第1入力パワーモニタと、
    該各第1入力パワーモニタからの該フレーム信号光についてのモニタ結果に基づいて、当該フレーム信号光に対する光方路について制御すべく、該スイッチモジュールへの駆動電圧を供給制御する駆動電圧供給制御部と、をそなえるとともに、
    当該フレーム信号光についての該駆動電圧供給制御部による該駆動電圧の供給制御が安定するまでの間は当該フレーム信号光の該スイッチモジュールへの入力を遅延させる第1遅延部が、該第1分岐部と該入力端との間にそれぞれ介装されたことを特徴とする、光スイッチ装置。
  2. 該駆動電圧供給制御部が、該各入力パワーモニタからの該フレーム信号光についてのモニタ結果に基づいて、当該フレーム信号光に対する光方路とともに、該出力ポートから出力されるフレーム信号光の出力パワーについて制御すべく、該スイッチモジュールへの駆動電圧を供給制御すべく構成されたことを特徴とする、請求項1記載の光スイッチ装置。
  3. 該駆動電圧供給制御部が、
    該複数の入力ポートおよび該複数の出力ポートとの間でフレーム信号光を伝搬する光方路を設定するための制御情報を記憶する制御情報記憶部と、
    該モニタ結果に基づき、該制御情報記憶部の内容を参照することにより、当該フレーム信号光に対する光方路とともに、該出力ポートから出力されるフレーム信号光の出力パワーを制御すべく、該スイッチモジュールに対して供給すべき駆動電圧を制御する制御信号を出力する駆動電圧制御部と、
    該駆動電圧制御部からの制御信号により制御された駆動電圧を該スイッチモジュールに供給する駆動電圧供給部と、をそなえて構成されたことを特徴とする請求項2記載の光スイッチ装置。
  4. 該制御情報記憶部における更新対象の制御情報に基づく駆動電圧を該スイッチモジュールに供給することによって設定される光方路に対し、基準光を導通させ、該光方路を導通する該基準光の入力および出力パワーの特性に基づいて、該制御情報記憶部において該更新対象となる制御情報の内容を更新する更新部をそなえて構成されたことを特徴とする請求項3記載の光スイッチ装置。
  5. 該スイッチモジュールにおける該出力端のうちのいずれかを通じて出力されたフレーム信号光について波長変換を行なう波長変換器が設けられ、
    該波長変換器による波長変換が行なわれたフレーム信号光を該スイッチモジュールにおける該入力端のいずれかに入力させるように構成されたことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の光スイッチ装置。
  6. 該波長変換器における波長変換が行なわれたフレーム信号光についての光周波数をモニタする光周波数モニタ回路が設けられたことを特徴とする、請求項5記載の光スイッチ装置。
  7. 該光周波数モニタ回路におけるモニタの結果、波長変換後のフレーム信号光の波長と、該波長変換器における変換目標の出力光波長と、の間に生じたずれを補正すべく、該波長変換器をフィードバック制御する波長フィードバック制御部をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項6記載の光スイッチ装置。
  8. 該スイッチモジュールの各出力端から該出力ポートへ導かれる該フレーム信号光の光パワーをモニタする出力パワーモニタと、
    該出力パワーモニタにおけるモニタ結果に基づいて、該スイッチモジュールの各出力端から該出力ポートへの該フレーム信号光の通過を検出する通過検出部と、をそなえ、
    駆動電圧供給制御部が、該通過検出部において該フレーム信号の通過を検出すると、該スイッチモジュールへの当該フレーム信号光のための駆動電圧の供給制御をリセットすべく構成されたことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項記載の光スイッチ装置。
  9. 該駆動電圧供給制御部は、該出力パワーモニタにおける出力パワーをモニタした結果、該出力ポートへ導かれるフレーム信号光の出力パワーと、該出力ポートから出力されるフレーム信号光の目標出力パワーと、の間に生じたずれを補正すべくフィードバック制御することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項記載の光スイッチ装置。
  10. 送信データが変調されたフレーム信号光を送信する送信ノードおよび該送信ノードからの該フレーム信号光についてネットワークを介して受信する受信ノードをそなえるとともに、該ネットワーク上に設けられ該フレーム信号光が伝搬するパスをスイッチングで設定する光スイッチングノードをそなえてなる光スイッチングシステムであって、
    該光スイッチングノードが、該送信ノードから入力される該フレーム信号光の光パワーをモニタするモニタ部と、該モニタ部でモニタされた光パワーに基づいて、該受信ノードへのフレーム信号光の光パワーを可変調整するパワー調整部と、をそなえ、
    かつ、該送信ノードが、該モニタ部でモニタされる該フレーム信号光の光パワーを安定化させるべく該送信データのビットパターンについて加工を行なうビットパターン加工部と、該ビットパターン加工部で加工されたビットパターンをもとに送信すべきフレーム信号光を生成するフレーム信号光生成部と、をそなえて構成されたことを特徴とする、光スイッチングシステム。
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