JP2009118023A - 光信号切替え装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
光信号を少ない劣化及び遅延で光のまま転送する。
【解決手段】
光マトリクススイッチ（３０）は複数の入力ポート（１ｉ〜１２ｉ）と出力ポート（１ｏ〜１２ｏ）の間を任意の組み合わせで１対１に光学的に接続可能である。出力ポート（９ｏ，１０ｏ）は光遅延線（３２，３４）を介して入力ポート（９ｉ，１０ｉ）に接続する。出力ポート（１１ｏ，１２ｏ）は、波長変換器（３６，３８）を介して入力ポート（１１ｉ，１２ｉ）に接続する。制御装置（４０）は、光電変換器（２８ａ，２８ｂ）の各出力から各入力光信号の宛先又は配送先を判別する。制御装置（４０）は、宛先、ルーティングテーブル（４２）及びステータステーブル（４４）に従い、スイッチ（３０）内の接続と波長変換器（３４，３６）の変換先の波長を制御する。テーブル（４２）には、接続する出力ポートの優先順位を記載される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光信号切替え装置に関する。

複数の光入力ポートと複数の光出力ポートを具備し、任意の光入力ポート・光出力ポート間を１対１で光学的に接続可能な光クロスコネクト装置は、周知である（例えば、特許文献１，２）。このような光クロスコネクト装置は、光伝送路又は光経路を切り換えるのに使用される（例えば、特許文献４−７参照）。
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従来のシステムでは、目的の光伝送路に接続する光出力ポートが他の光信号で使用されている場合、目的の光伝送路への接続を諦めざるを得なかった。波長分割多重を併用している場合でも、目的の光伝送路に接続する何れの波長の光出力ポートも使用中であれば、目的の光伝送路への接続を諦めざるを得ない。

本発明は、簡易な構成でこのような不都合を解消し得る光信号切替え装置を提示することを目的とする。

本発明に係る光信号切替え装置は、複数の信号入力ポート及び複数の信号出力ポート、遅延パスで接続された１対以上の遅延入力ポート及び遅延出力ポート、並びに、波長変換パスで接続された１対以上の波長変換入力ポート及び波長変換出力ポートからなる入力ポート及び出力ポートを具備し、当該入力ポートと当該出力ポートとの間で１対１の接続が可能な光マトリクススイッチと、当該各波長変換パス上に配置され、入力光の波長を指定される変換波長に変換する波長変換器と、当該マトリクススイッチの各出力ポートの使用状況を記憶するステータステーブルと、当該複数の信号入力ポートのそれぞれに入力する光信号を電気信号に変換する光電変換器と、当該光電変換器の出力信号から各光信号の宛先を判定し、当該宛先及び当該ステータステーブルに従い、波長変換無しの転送、波長変換有りの転送、及び遅延パスを使う遅延転送の優先順序で当該マトリクススイッチのルート及び当該各波長変換器の当該変換波長を制御する制御装置とを具備することを特徴とする。

本発明に係る光信号切替え装置は、第１の入力光伝送路からの複数の所定波長からなる光信号を波長ドメインで個別波長の光信号に分波する第１の波長分波器と、当該第１の波長分波器により波長ドメインで分波された当該個別波長の各光信号を所定時間遅延する第１の光遅延器と、第２の入力光伝送路からの複数の当該所定波長からなる光信号を波長ドメインで個別波長の光信号に分波する第２の波長分波器と、当該第２の波長分波器により波長ドメインで分波された当該個別波長の各光信号を所定時間遅延する第２の光遅延器と、当該第１及び第２の光遅延器からの各個別波長の光信号が入力する信号入力ポート、及び、複数の信号出力ポート、遅延パスで接続された１対以上の遅延入力ポート及び遅延出力ポート、並びに、波長変換パスで接続された１対以上の波長変換入力ポート及び波長変換出力ポートからなる入力ポート及び出力ポートを具備し、当該入力ポートと当該出力ポートとの間で１対１の接続が可能な光マトリクススイッチと、当該各波長変換パス上に配置され、入力光の波長を当該所定波長の何れかに変換可能な波長変換器と、当該マトリクススイッチの当該複数の信号出力ポートの内の一部の信号出力ポートからの出力光を合波し、第１の出力光伝送路に出力する第１の光合波器と、当該マトリクススイッチの当該複数の信号出力ポートの内の残りの信号出力ポートからの出力光を合波し、第２の出力光伝送路に出力する第２の光合波器と、当該マトリクススイッチの各出力ポートの使用状況を記憶するステータステーブルと、当該第１及び第２の波長分波器により波長ドメインで分波された各個別波長の光信号を電気信号に変換する光電変換器と、当該光電変換器の出力信号から各個別波長の光信号の宛先を判定し、当該宛先及び当該ステータステーブルに従い、波長変換無しの転送、波長変換有りの転送、及び遅延パスを使う遅延転送の優先順序で当該マトリクススイッチのルート及び当該各波長変換器の変換波長を制御する制御装置とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、できるだけ信号品質を落とさずに、光信号を宛先に接続する出力光伝送路に転送することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例の光信号切替え装置１０は、２つの入力光伝送路１２ａ，１２ｂからの光信号を２つの出力光伝送路１４ａ，１４ｂの任意の一方に転送する。本実施例では、各光伝送路１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂ上で４つの波長λ１〜λ４が多重可能である波長分割多重システムを想定している。

光信号切替え装置１０の入力端子２０ａには、入力光伝送路１２ａから波長λ１，λ２，λ３又はλ４の光信号ＳＩａが入力する。また、入力端子２０ｂには、入力光伝送路１２ｂから波長λ１，λ２，λ３又はλ４の光信号ＳＩｂが入力する。光信号ＳＩａ，ＳＩｂがそれぞれ入力端子２０ａ，２０ｂに入力するタイミングは、一般に非同期である。光信号ＳＩａ，ＳＩｂは、一定のフレーム構造でデータを搬送する光バースト信号又は光パケット信号からなり、ヘッダラベルに宛先アドレスが記載されている。入力光伝送路１２ａ，１２ｂから入力する各光信号ＳＩａ，ＳＩｂは、波長分割多重されていても良い。

波長分波器２２ａは、入力端子２０ａからの光信号ＳＩａを各波長λ１，λ２，λ３，λ４の光信号成分に分離する。光信号ＳＩａが単一の波長からなる場合、波長分波器２２ａは対応する波長の出力ポートから光信号ＳＩａを出力する。同様に、波長分波器２２ｂは、入力端子２０ｂからの光信号ＳＩｂを各波長λ１，λ２，λ３，λ４の光信号成分に分離する。光信号ＳＩｂが単一の波長からなる場合、波長分波器２２ｂは対応する波長の出力ポートから光信号ＳＩｂを出力する。

光分波器２４ａは、波長分波器２２ａで個別波長に分離された光信号を２分割し、一方の光成分を光遅延器２６ａに供給し、他方の光成分を光電変換器２８ａ、例えば、受光素子アレイに入射する。同様に、光分波器２４ｂは、波長分波器２２ｂで個別波長に分離された光信号を２分割し、一方の光成分を光遅延器２６ｂに供給し、他方の光成分を光電変換器２８ｂ、例えば、受光素子アレイに入射する。

光遅延器２６ａ，２６ｂの各遅延線の遅延時間は互いに等しい。光遅延器２６ａで遅延された波長λ1〜λ４の光信号は、光マトリクススイッチ３０の入力ポート１ｉ〜４ｉにそれぞれ入力する。光遅延器２６ｂで遅延された波長λ１〜λ４の光信号は、光マトリクススイッチ３０の入力ポート５ｉ〜８ｉにそれぞれ入力する。入力ポート１ｉ〜８ｉには、光伝送路１２ａ，１２ｂからの光信号が入力するので、信号入力ポートと呼ぶ。

光マトリクススイッチ３０は、１２個の入力ポート１ｉ〜１２ｉと１２個の出力ポート１ｏ~１２ｏを具備し、これらの入力ポート１ｉ〜１２ｉと出力ポート１ｏ~１２ｏを、任意の組み合わせで１対１に光学的に接続可能な光スイッチである。複数の入力ポートを１つの出力ポートに同時に接続することはできない。また、１つの入力ポートを同時に複数の出力ポートに接続することもできない。光マトリクススイッチ３０内に構成される光路は、波長λ１〜λ４に対して波長依存性を有しない。

光マトリクススイッチ３０の出力ポート９ｏは、遅延時間Ｄ１の光遅延線３２を介して光マトリクススイッチ３０の入力ポート９ｉに接続する。光マトリクススイッチ３０の出力ポート１０ｏは、遅延時間Ｄ２の光遅延線３４を介して光マトリクススイッチ３０の入力ポート１０ｉに接続する。遅延時間Ｄ１，Ｓ２は共に、光信号の１フレーム分を充分に収容可能な時間である。遅延時間Ｄ１，Ｄ２は等しくても良いが、異なる方が遅延時間を選択できて良い。光マトリクススイッチ３０の入力ポート９ｉ，１０ｉを遅延入力ポートと呼び、出力ポート９ｏ，１０ｏを遅延出力ポートと呼ぶ。遅延出力ポート９ｏから遅延入力ポート９ｉまでの光パス、及び遅延出力ポート１０ｏから遅延入力ポート１０ｉまでの光パスを光遅延パスと呼ぶ。

光マトリクススイッチ３０の出力ポート１１ｏは、波長変換器３６を介して光マトリクススイッチ３０の入力ポート１１ｉに接続する。光マトリクススイッチ３０の出力ポート１２ｏは、波長変換器３８を介して光マトリクススイッチ３０の入力ポート１２ｉに接続する。光マトリクススイッチ３０の入力ポート１１ｉ，１２ｉを波長変換入力ポートと呼び、出力ポート１１ｏ，１２ｏを波長変換出力ポートと呼び。波長変換出力ポート１１ｏから波長変換入力ポート１１ｉまでの光パス、及び波長変換出力ポート１２ｏから波長変換入力ポート１２ｉまでの光パスを波長変換パスと呼ぶ。波長変換器３６，３８は入力光信号の波長を、波長λ１〜λ４の何れか任意の波長に変換することができる。換言すると、波長変換器３６，３８は入力光信号の光キャリア波長を波長λ１〜λ４の何れか任意の波長に変換することができる。このようなデバイスは周知である。

光電変換器２８ａは、波長分波器２２ａで分波された個別波長の各光信号を電気信号に変換し、各電気信号を制御装置４０に供給する。同様に、光電変換器２８ｂは、波長分波器２２ｂで分波された個別波長の各光信号を電気信号に変換し、各電気信号を制御装置４０に供給する。光電変換器２８ａ，２８ｂにより、制御装置４０は、入力光信号ＳＩａ，ＳＩｂの宛先をモニタする。光信号ＳＩａ，ＳＩｂが単一波長の光信号しか含まない場合には、波長分波器２２ａ，２２ｂの入力側で宛先をモニタしてもよい。

制御装置４０は、ルーティングテーブル４２及びステータステーブル４４を参照しつつ、光電変換器２８ａ，２８ｂの各出力信号に従い、光マトリックススイッチ３０の入力ポート・出力ポート間の接続を制御すると共に、波長変換器３６，３８の変換先の波長を制御する。制御装置４０の制御態様の詳細は後述する。

光マトリクススイッチ３０の出力ポート１ｏ〜４ｏの出力光は合波器４６ａに入射し、光マトリクススイッチ３０の出力ポート５ｏ〜８ｏの出力光は合波器４６ｂに入射する。本実施例では、光マトリクススイッチ３０の出力ポート１ｏ〜４ｏはそれぞれ波長λ1〜λ４に割り当てられ、光マトリクススイッチ３０の出力ポート５ｏ〜８ｏはそれぞれ波長λ1〜λ４に割り当てられている。

合波器４６ａは、光マトリクススイッチ３０の出力ポート１ｏ〜４ｏの出力光を波長ドメインで合波又は多重し、合波光を出力端子４８ａに出力する。出力端子４８ａに出力光伝送路１４ａが接続する。同様に、合波器４６ｂは、光マトリクススイッチ３０の出力ポート５ｏ〜８ｏの出力光を波長ドメインで合波又は多重し、合波光を出力端子４８ｂに出力する。出力端子４８ｂに出力光伝送路１４ｂが接続する。

光マトリクススイッチ３０の出力ポート１ｏ〜８ｏの出力光は、合波器４６ａ，４６ｂを介して光伝送路１４ａ，１４ｂに出力されるので、光マトリクススイッチ３０の出力ポート１ｏ〜８ｏを信号出力ポートと呼ぶ。

光遅延器２６ａ，２６ｂの遅延時間は、制御装置４０による光マトリクススイッチ３０の切替え制御の遅れを考慮し設定される。

図２は、制御装置４０の切替え制御動作のフローチャートを示す。図３は、ルーティングテーブル４２の一例を示す。図３は、ステータステーブル４４の一例を示す。

図３に示すように、ルーティングテーブル４２は、各入力ポートについて、宛先となる伝送路１４ａ，１４ｂ毎に出力ポートの優先度を規定する。優先度１が先ず考慮され、優先度１に規定される出力ポートを利用できないとき、次の優先度２が考慮される。最も優先度が低い優先度５も利用不可能なとき、その入力光信号は破棄される。基本的に、波長変換無し・遅延無しの転送を最高の優先度とし、波長変換あり・遅延無しの転送を次順位の優先度とし、遅延ありの転送（遅延転送）を最低の優先度とする。

入力ポート９ｉ，１０ｉについては、入力する光信号の波長は不定であり、図３では、一般的にλｎと表記している。ｎは１〜４の何れかである。優先度１の出力ポートｎｏは、波長がλ１のとき、即ちｎ＝１のときには、出力ポート１ｏとなることを意味する。また、優先度１の出力ポート（ｎ＋４）ｏは、波長がλ１のとき、即ちｎ＝１のときには、出力ポート５ｏとなることを意味する。優先度２，３では、波長変換パスを選択するが、入力ポート９ｉ，１０ｉ間で互いに重複しないようにしている。同様に、優先度４，５では、遅延パスを選択するが、入力ポート９ｉ，１０ｉ間で互いに重複しないようにしている。

図４に示すようにステータステーブル４４は、各出力ポート１ｏ〜１２ｏの使用状況（使用中か空きか）を記憶する。遅延出力ポート９ｏ，１０ｏについては、光信号の波長とループ回数を記憶する。

先に説明したように、光入力端子２０ａ，２０ｂに入力した光信号ＳＩａ，ＳＩｂのヘッダラベルには、宛先アドレスが記載されている。制御装置４０は、光電変換器２８ａ，２８ｂの出力のヘッダラベルに相当する部分から宛先アドレスを知る。制御装置４０は、この宛先アドレスから、光信号ＳＩａ，ＳＩｂを出力光伝送路１４ａ，１４ｂの何れに転送すべきかを決定する。

転送先の光伝送路が決定したら、制御装置４０は、図２に示すフローチャートに従って、マトリクススイッチ３０及び、必要により波長変換器３６，３８を以下に説明するように制御する。

例えば、波長λ１の光信号ＳＩａを光伝送路１４ａに転送する場合を例に制御装置４０の制御動作を説明する。制御装置４０は、ステータステーブル４４を参照して、宛先となる光伝送路１４ａに繋がる同一波長の出力ポート（１ｏ）が使用中かどうかを調べる（Ｓ１）。出力ポート（１ｏ）が使用中でなければ（Ｓ１）、制御装置４０は、マトリクススイッチ３０の入力ポート１ｉと出力ポート１ｏ間を接続する光スイッチパスを設定する（Ｓ２）。

出力ポート１ｏが使用済み（又は予約済み）の場合（Ｓ１）、制御装置４０は、ステータステーブル４４を参照して、他波長λ２、λ３，λ４を利用できるかどうかを調べる（Ｓ３）。これは、宛先となる光伝送路１４ａに繋がる波長λ２，λ３又はλ４の出力ポート２ｏ，３ｏ又は４ｏに空きがあるかどうかを調べることに相当する。出力ポート２ｏ，３ｏ又は４ｏに空きがある場合（Ｓ３）、波長変換出力ポート１１ｏ又は１２ｏに空きがあるかどうかを調べる（Ｓ４）。波長変換出力ポートに空きがあれば（Ｓ４）、空いている波長変換パスを経由して、出力ポート２ｏ，３ｏ又は４ｏに接続する光パスを設定し、その波長変換パス上の波長変換器３６又は３８に、空いている出力ポート２ｏ，３ｏ又は４ｏに対応する波長を変換先の波長（変換波長）に設定する（Ｓ５）。これにより、波長λ１の入力光信号ＳＩａは、宛先となる光伝送路１４ａ上で空いている波長λ２，λ３又はλ４に変換された上で、出力ポート２ｏ，３ｏ又は４ｏから光合波器４６ａを介して光伝送路１４ａに出力される。

他波長に空きが無い場合（Ｓ３）、又は、空きがあっても波長変換パスを利用できない場合（Ｓ４）、制御装置４０は、ステータステーブル４４を参照して、遅延出力ポート９ｏ又は１０ｏに空きがあるかどうかを調べる（Ｓ６）。

何れかの遅延出力ポート（例えば、出力ポート９ｏ）に空きがあれば（Ｓ６）、制御装置４０は、入力ポート１ｉを遅延出力ポート９ｏに接続するようにマトリクススイッチ３０を制御する（Ｓ７）。遅延回数をインクリメントする（Ｓ８）。遅延回数の初期値は０である。遅延回数は、予め設定した最大回数まで許容される（Ｓ９）。遅延回数が最大回数を越えたら、その光信号を破棄する（Ｓ１１）。遅延回数が最大回数以内であれば（Ｓ９）、ステータステーブル４４の波長とループ回数（遅延回数）を更新し（Ｓ１０）、ステップＳ１に戻る。

遅延出力ポートにも空きが無い場合（Ｓ６）、その光信号を破棄する（Ｓ１１）。

光信号ＳＩａが光遅延線３２を通過して入力ポート９ｉに入射する段階で、制御装置４０は、ルーティングテーブル４２の入力ポート９ｉに関する優先度に従い、光信号のルートを決定する。図３に示すように、優先順位は、同じ波長λｎの出力ポートｎｏ（Ｓ１）、波長変換出力ポート１１ｏ，１２ｏ（Ｓ３，Ｓ４）、同じ光遅延線３２を通過する遅延出力ポート９ｏ（Ｓ６）、及び異なる光遅延線３４を通過する遅延出力ポート１０ｏ（Ｓ６）の順である。

このようにして、本実施例では、遅延パス及び波長変換パスを適宜に組み合わせて使用することが可能であり、波長変換又は遅延があるものの、光信号を光のままで所望の宛先光伝送路に転送することができる。

図２に示す例では、例えば、入力ポート１ｉに入力する光信号（波長λ１）を出力光伝送路１４ａに転送する場合、制御装置４０は、図２に示す表の第1行の優先度でルートを決定する。即ち、制御装置４０は、出力ポート１ｏが空いていれば、その光信号を出力ポート１ｏに転送するように、光マトリクススイッチ３０を制御する。

出力ポート１ｏが使用済み又は予約済みの場合で、他波長λ２、λ３，λ４を利用可能であれば、出力ポート１１ｏ又は１２ｏに転送して、波長変換器３６又は３８により空いている波長に変換する。波長変換後の光信号は、入力ポート１１ｉ又は１２ｉから対応する波長の出力ポート２ｏ〜４ｏに転送される。波長変換も使えない場合には、遅延パスを使って、待機させる。一定時間の待機（又は遅延回数）でも、宛先への転送パスに空きがない場合にのみ、この光信号を破棄する。

制御装置４０は、ステータステーブル４４の遅延出力ポート９ｏ，１０ｏを使用しなくなったとき、その波長及びループ回数をクリアする。

図２に示す制御フローチャートでは、特定の光信号が遅延パス及び波長変換パスを長期にわたり占有してしまうことがある。そのような事態を防止する制御装置４０の制御動作を説明する。制御装置４０は、光マトリクススイッチ３０の任意の信号入力ポート１ｉ〜８ｉと出力伝送路１４ａ，１４ｂとの任意の組合せに対し、利用可能な遅延パス数及び波長変換パス数を動的に制御する。

図５は、利用可能な遅延パス数及び波長変換パス数を規制する対象となる信号フローを決定する動作フローチャートを示す。図６は、図５に示すフローチャートで決定された信号フローに対して利用可能な遅延パス数及び波長変換パス数を決定する動作フローチャートを示す。

図５を説明する。初期設定として、光マトリクススイッチ３０の遅延パス数Ｎｕｍ＿ｄｅｌａｙ及び波長変換パス数Ｎｕｍ＿ｗｃ、許容ロス率Ｌｏｓｓ＿ｍａｘ、並びに、フロー及びロス率の計測時間を設定し、制限遅延パス数Ｌｉｍ＿ｄｅｌａｙ及び制限波長変換パス数Ｌｉｍ＿ｗｃの初期値を設定する（Ｓ２１）。制限遅延パス数Ｌｉｍ＿ｄｅｌａｙ及び制限波長変換パス数Ｌｉｍ＿ｗｃは、それぞれ、制限対象のフローが利用可能な最大の遅延パス数及び波長変換パス数を示す。なお、信号フローＦ（ｉ，ｊ）とロス率Ｌｏｓｓ（ｉ，ｊ）のｉは、光マトリクススイッチ３０の入力ポートを示し、ｊが出力ポート番号を示す。

制御装置４０に内蔵される計測タイマをリセットする（Ｓ２２）。全てのｉ，ｊの組合せに対し、信号フローＦｌｏｗ（ｉ，ｊ）とロス率Ｌｏｓｓ（ｉ，ｊ）を算出する（Ｓ２３）。例えば、任意の一定時間内にｉ，ｊ間でコネクションに成功した信号長を信号フローＦｌｏｗ（ｉ，ｊ）とし、コネクションに失敗した信号長をロス率Ｌｏｓｓ（ｉ，ｊ）とする。Ｆｌｏｗ（ｉ，ｊ）をｉとｊについて累積加算して、全信号フローＴを算出する（Ｓ２４）。

以後のステップＳ２５〜Ｓ３３で、利用可能な波長変換パス数及び遅延パス数を制限する信号フローＦ（ｉ，ｊ）を決定する。ループの初期値として、ループ変数ｊに１をセットし（Ｓ２５）、ループ変数ｉに１をセットする（Ｓ２６）。信号フローＦｌｏｗ（ｉ，ｊ）のフロー率Ｆｌｏｗ（ｉ，ｊ）／Ｔを算出し、フロー率Ｆｌｏｗ（ｉ，ｊ）／Ｔが所定の閾値Ｒｔｈを越えるか否かを調べる（Ｓ２７）。フロー率Ｆｌｏｗ（ｉ，ｊ）／Ｔが閾値Ｒｔｈを越える場合（Ｓ２７）、この信号フローＦｌｏｗ（ｉ，ｊ）に対して、利用可能な波長変換パス数及び遅延パス数を制限する（Ｓ２８）。

ステップＳ２７又はＳ２８の後、ループ変数ｉをインクリメントする（Ｓ２９）。そして、変数ｉが最大数Ｎを越えるまで（Ｓ３０）、ステップＳ２７，Ｓ２８，Ｓ２９を繰り返す。ループ変数ｉが最大数Ｎを越えたら（Ｓ３０）、ループ変数ｊをインクリメントし（Ｓ３１）、ループ変数ｊが最大数Ｍを越えるまで（Ｓ３２）、ステップＳ２６〜Ｓ３１を繰り返す。

図５では、ループ変数ｉ，ｊをインクリメントして、閾値Ｒｔｈを越える信号フローＦｌｏｗ（ｉ，ｊ）に対する利用可能な波長変換パス数及び遅延パス数を制限したが、フロー率Ｆｌｏｗ（ｉ，ｊ）／Ｔが最大になる信号フローに対して、利用可能な波長変換パス数及び遅延パス数を制限してもよい。又は、宛先（出力伝送路）単位でフロー率を集計し、そのフロー率が最大となる宛先に対して、利用可能な波長変換パス数及び遅延パス数を制限してもよい。

図６は、図５のステップＳ２８の詳細なフローチャートを示す。制限対象の信号フローが、図５に示すフローチャートに従い、Ｆｌｏｗ（Ｉ，Ｊ）と決定されたとする。制限対象フローＦｌｏｗ（Ｉ，Ｊ）と同じ宛先Ｊの信号フローを同宛先フローＦｌｏｗ（ｉ，Ｊ）と呼ぶ。同宛先フローＦｌｏｗ（ｉ，Ｊ）では、ｉ≠Ｉである。制限対象フローＦｌｏｗ（Ｉ，Ｊ）及び同宛先フロー（ｌｏｗ（ｉ，Ｊ）を除く、その他の信号フローＦｌｏｗ（ｉ，ｊ）を非競合フローと呼ぶ。非競合フローＦｌｏｗ（ｉ，ｊ）では、ｊ≠Ｊである。

同宛先フローＦｌｏｗ（ｉ，Ｊ）は、制限対象フローＦｌｏｗ（Ｉ，Ｊ）と同じ宛先に向かうが波長が異なる光信号のフローを示しており、波長変換パスの利用可能性を示す指標ともなる。即ち、同宛先フローＦｌｏｗ（ｉ，Ｊ）のロスが多い場合、波長変換パスを利用すると、同宛先フローＦｌｏｗ（ｉ，Ｊ）を妨害することにもなり、同宛先フローＦｌｏｗ（ｉ，Ｊ）のロスがより増大してしまう可能性がある。

同宛先フローＦｌｏｗ（ｉ，Ｊ）のトータルのロス率Ｌｏｓｓ＿ｓａｍｅと非競合フローＦｌｏｗ（ｉ，ｊ）のトータルのロス率Ｌｏｓｓ＿ｏｔｈｅｒｓを算出する（Ｓ４２）。ロス率Ｌｏｓｓ＿ｓａｍｅ，Ｌｏｓｓ＿ｏｔｈｅｒｓを最大ロス率Ｌｏｓｓ＿ｍａｘと比較する（Ｓ４３）。

ロス率Ｌｏｓｓ＿ｓａｍｅが最大ロス率Ｌｏｓｓ＿ｍａｘ以上か、又は、ロス率Ｌｏｓｓ＿ｏｔｈｅｒｓが最大ロス率Ｌｏｓｓ＿ｍａｘ以上の場合（Ｓ４３）、制限遅延パス数Ｌｉｍ＿ｄｅｌａｙが正であれば（Ｓ４４）、制限遅延パス数Ｌｉｍ＿ｄｅｌａｙをデクリメントする（Ｓ４５）。制限遅延パス数Ｌｉｍ＿ｄｅｌａｙが０又は負で（Ｓ４４）、制限波長変換パス数Ｌｉｍ＿ｗｃが正であれば（Ｓ４６）、制限波長変換パス数Ｌｉｍ＿ｗｃをデクリメントする（Ｓ４７）。即ち、先ず制限遅延パス数Ｌｉｍ＿ｄｅｌａｙを減らし（Ｓ４５）、制限遅延パス数Ｌｉｍ＿ｄｅｌａｙが０になったら（Ｓ４４）、制限波長変換パス数Ｌｉｍ＿ｗｃを減らす（Ｓ４７）。

ロス率Ｌｏｓｓ＿ｓａｍｅが最大ロス率Ｌｏｓｓ＿ｍａｘ未満で、且つ、ロス率Ｌｏｓｓ＿ｏｔｈｅｒｓも最大ロス率Ｌｏｓｓ＿ｍａｘ未未満の場合（Ｓ４３）、制限波長変換パス数Ｌｉｍ＿ｗｃが波長変換パス数Ｎｕｍ＿ｗｃ未満であれば（Ｓ４８）、制限波長変換パス数Ｌｉｍ＿ｗｃをインクリメントする（Ｓ４９）。制限波長変換パス数Ｌｉｍ＿ｗｃが波長変換パス数Ｎｕｍ＿ｗｃ以上の場合（実際には一致する場合）で（Ｓ４８）、制限遅延パス数Ｌｉｍ＿ｄｅｌａｙが遅延パス数Ｎｕｍ＿ｄｅｌａｙ未満の場合（Ｓ５０）、制限遅延パス数Ｌｉｍ＿ｄｅｌａｙをインクリメントする（Ｓ５１）。即ち、先ず制限波長変換パス数Ｌｉｍ＿ｗｃを、波長変換パス数Ｎｕｍ＿ｗｃの範囲内で増やし（Ｓ４９）、制限波長変換パス数Ｌｉｍ＿ｗｃが上限（波長変換パス数Ｎｕｍ＿ｗｃ）に到達したら（Ｓ４８）、制限遅延パス数Ｌｉｍ＿ｄｅｌａｙを、遅延パス数Ｎｕｍ＿ｄｅｌａｙの範囲内で増やす（Ｓ５１）。

図６に示す制御フローでは、結局、制限を強くするときには、波長変換パスに優先して遅延パスを減らし、制限を緩くするときには、遅延パスに優先して波長変換パスを増やす。遅延を極力、少なくするためである。

図７は、光マトリクススイッチ３０における信号フローとロスの計測例を示す。各セル内の上段は、任意単位時間当たりで、コネクションに成功したフローの信号長を示し、下段はコネクションに失敗したフローの信号長を示す。入力ポート１ｉ，５ｉには波長λ１の光信号が入力する。入力ポート２ｉ，６ｉには波長λ２の光信号が入力し、入力ポート３ｉ，７ｉには波長λ１の光信号が入力し、入力ポート４ｉ，８ｉには波長λ４の光信号が入力する。図１に示すように、出力ポート１ｏ〜４ｏが出力伝送路１４ａに接続し、出力ポート５ｏ〜８ｏが出力伝送路１４ｂに接続する。また、出力ポート９ｏ，１０ｏは遅延パスに接続し、出力ポート１１ｏ，１２ｏは波長変換パスに接続する。波長変換パス又は遅延パスへの出力では、コネクションの失敗は起こらない。

図７に示す例では、入力ポート３ｉから出力ポート７ｏへのフローは、他と比較して著しく多く、波長変換パスと遅延パスを多用している。この結果、入力ポート３ｉと同じ波長で、出力ポート7ｏに直接接続可能な入力ポート７ｉの入力光信号のロスが大きくなってなり、その他のフローもロスが増えている状態である。

図５及び図６を参照して説明したような方法で、利用可能な波長変換パス数及び遅延パス数を制限することにより、入力ポート７ｉから出力ポート７ｏへのフローのロス、及びその他のフローのロスを低減できる。

より多くの入出力ポート数の光マトリクススイッチを使用する場合で、本実施例の効果を確認した。計算条件として、入力ファイバ数を４本、出力ファイバ数を４本、波長多重数を３２、波長変換パス数を１６、遅延パス数を３２とした。従って、１７６（＝４×３２＋１６＋３２）×１７６の光マトリクススイッチ３０を使用する。

信号長は固定長であるとし、特定の入力ポートから出力ポートへの偏り率を９０％とした。例えば、第１の入力ファイバの波長λ1（入力ポート1）からの入力信号の９０％が第１の出力ファイバの波長λ1（出力ポート1）への接続を要求し、残りの１０％は、その他の３つの出力ファイバの波長1に平均的（３．３％ずつ）に接続を要求している状況を想定した。更に、その他の入力ポートから入力される信号の平均的な行き先確率は、４つの出力ファイバに向かって２５％ずつになっているとした。光マトリクススイッチの入力ポート１から第１の出力ファイバに向うフローが、制限対象フローである。光マトリクススイッチの入力ポート１以外の入力ポートから第１の出力ファイバに向うフローが同宛先フローである。また、制限対象フローと同宛先フローを除いたフローが非競合フローということになる。

図８は、図５及び図６に示すフローによる波長変換パス及び遅延パスの利用制限を行った場合のシミュレーション結果を示す。参考のため、図５及び図６に示すフローによる波長変換パス及び遅延パスの利用制限を行わなかった場合のシミュレーション結果を図９に示す。図８及び図９で、横軸はトラフィックロードを示し、縦軸は、パケットロス率を示す。波長変換パス及び遅延パスの利用制限を行うことにより、同宛先フロー及び非競合フローに対して損失の増加を抑制できていることが分かる。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。 制御装置４０の制御動作のフローチャートである。 ルーティングテーブル４２の内容例である。 ステータステーブル４４の内容例である。 波長変換パス及び遅延パスの利用制限対象となるフローを決定するフローチャートである。 図５で決定したフローに対して波長変換パス及び遅延パスの利用可能数を動的に制限するフローチャートである。 光マトリクススイッチ３０のフロー量とロス率の数値例である。 波長変換パス及び遅延パスの利用制限を行った場合のシミュレーション結果である。 波長変換パス及び遅延パスの利用制限を行わない場合のシミュレーション結果である。

符号の説明

１０：光信号切替え装置
１２ａ，１２ｂ：入力光伝送路
１４ａ，１４ｂ：出力光伝送路
２０ａ，２０ｂ：入力端子
２２ａ，２２ｂ：波長分波器
２４ａ，２４ｂ：光分波器
２６ａ，２６ｂ：光遅延器
２８ａ，２８ｂ：光電変換器
３０：マトリクススイッチ
３２，３４：光遅延線
３６，３８：波長変換器
４０：制御装置
４２：ルーティングテーブル
４４：ステータステーブル
４６ａ，４６ｂ：合波器
４８ａ，４８ｂ：出力端子

Claims (9)

1. 複数の信号入力ポート（１ｉ〜８ｉ）、及び、複数の信号出力ポート（１ｏ〜８ｏ）、遅延パス（３２，３４）で接続された１対以上の遅延入力ポート（９ｉ，１０ｉ）及び遅延出力ポート（９ｏ，１０ｏ）、並びに、波長変換パス（３６，３８）で接続された１対以上の波長変換入力ポート（１１ｉ，１２ｉ）及び波長変換出力ポート（１１ｏ，１２ｏ）からなる入力ポート及び出力ポートを具備し、当該入力ポートと当該出力ポートとの間で１対１の接続が可能な光マトリクススイッチ（３０）と、
   当該各波長変換パス上に配置され、入力光の波長を指定される変換波長に変換する波長変換器（３６，３８）と、
   当該マトリクススイッチの各出力ポートの使用状況を記憶するステータステーブル（４４）と、
   当該複数の信号入力ポートのそれぞれに入力する光信号を電気信号に変換する光電変換器（２８ａ，２８ｂ）と、
   当該光電変換器の出力信号から各光信号の宛先を判定し、当該宛先及び当該ステータステーブルに従い、波長変換無しの転送、波長変換有りの転送、及び遅延パスを使う遅延転送の優先順序で当該マトリクススイッチのルート及び当該各波長変換器の当該変換波長を制御する制御装置（４０）
   とを具備することを特徴とする光信号切替え装置。
2. 更に、各信号入力ポート毎に、当該優先順序で選択されるべき出力ポートを記憶するルーティングテーブルを具備し、当該制御装置は、当該マトリクススイッチのルート及び当該各波長変換器の当該変換波長を制御する際に当該ルーティングテーブルを参照することを特徴とする請求項１に記載の光信号切替え装置。
3. 当該制御装置は、当該遅延パスを所定回数、周回する光信号を破棄することを特徴とする請求項１又は２に記載の光信号切替え装置。
4. 第１の入力光伝送路からの複数の所定波長（λ1〜λ４）からなる光信号を波長ドメインで個別波長の光信号に分波する第１の波長分波器（２２ａ）と、
   当該第１の波長分波器により波長ドメインで分波された当該個別波長の各光信号を所定時間遅延する第１の光遅延器（２６ａ）と、
   第２の入力光伝送路からの複数の当該所定波長（λ1〜λ４）からなる光信号を波長ドメインで個別波長の光信号に分波する第２の波長分波器（２２ｂ）と、
   当該第２の波長分波器により波長ドメインで分波された当該個別波長の各光信号を所定時間遅延する第２の光遅延器（２６ｂ）と、
   当該第１及び第２の光遅延器からの各個別波長の光信号が入力する信号入力ポート（１ｉ〜８ｉ）、及び、複数の信号出力ポート（１ｏ〜８ｏ）、遅延パス（３２，３４）で接続された１対以上の遅延入力ポート（９ｉ，１０ｉ）及び遅延出力ポート（９ｏ，１０ｏ）、並びに、波長変換パス（３６，３８）で接続された１対以上の波長変換入力ポート（１１ｉ，１２ｉ）及び波長変換出力ポート（１１ｏ，１２ｏ）からなる入力ポート及び出力ポートを具備し、当該入力ポートと当該出力ポートとの間で１対１の接続が可能な光マトリクススイッチ（３０）と、
   当該各波長変換パス上に配置され、入力光の波長を当該所定波長の何れかに変換可能な波長変換器（３６，３８）と、
   当該マトリクススイッチ（３０）の当該複数の信号出力ポートの内の一部の信号出力ポート（１ｏ〜４ｏ）からの出力光を合波し、第１の出力光伝送路（１４ａ）に出力する第１の光合波器（４６ａ）と、
   当該マトリクススイッチ（３０）の当該複数の信号出力ポートの内の残りの信号出力ポート（５ｏ〜８ｏ）からの出力光を合波し、第２の出力光伝送路（１４ｂ）に出力する第２の光合波器（４６ｂ）と、
   当該マトリクススイッチの各出力ポートの使用状況を記憶するステータステーブル（４４）と、
   当該第１及び第２の波長分波器により波長ドメインで分波された各個別波長の光信号を電気信号に変換する光電変換器（２８ａ，２８ｂ）と、
   当該光電変換器の出力信号から各個別波長の光信号の宛先を判定し、当該宛先及び当該ステータステーブルに従い、波長変換無しの転送、波長変換有りの転送、及び遅延パスを使う遅延転送の優先順序で当該マトリクススイッチのルート及び当該各波長変換器の変換波長を制御する制御装置（４０）
   とを具備することを特徴とする光信号切替え装置。
5. 更に、信号入力ポート毎に、当該優先順序で選択されるべき出力ポートを記憶するルーティングテーブルを具備し、当該制御装置は、当該マトリクススイッチのルート及び当該各波長変換器の変換波長を制御する際に当該ルーティングテーブルを参照することを特徴とする請求項４に記載の光信号切替え装置。
6. 当該制御装置は、当該遅延パスを所定回数、周回する光信号を破棄することを特徴とする請求項４又は５に記載の光信号切替え装置。
7. 当該制御装置は、当該マトリクススイッチの各信号入力ポートから各出力伝送路への光信号フローのフローを算定するフロー算定手段と、当該フロー算定手段で算定されるフローに従い、当該波長変換パス及び当該遅延パスの利用可能数を制限する制限対象フローを決定する制限対象決定手段と、その他のフローの全ロス率を算定するロス率算定手段と、当該制限対象フローに対する当該波長変換パス及び当該遅延パスの利用可能数を、当該同宛先フローの全ロス率及び当該非競合フローの全ロス率に従い動的に制御する制限手段とを具備することを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の光信号切替え装置。
8. 当該制御装置は、当該マトリクススイッチの各信号入力ポートから各出力伝送路への光信号フローのフローを算定するフロー算定手段と、当該フロー算定手段で算定されるフローに従い、当該波長変換パス及び当該遅延パスの利用可能数を制限する制限対象フローを決定する制限対象決定手段と、当該制限対象フローと出力ポートが同じになる同波長・同宛先フローの全ロス率、及び、当該制限対象フローとは出力ポートが異なる非競合フローの全ロス率を算定するロス率算定手段と、当該制限対象フローに対する当該波長変換パス及び当該遅延パスの利用可能数を、当該同波長・同宛先フローの全ロス率及び当該非競合フローの全ロス率に従い動的に制御する制限手段とを具備することを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の光信号切替え装置。
9. 当該制限手段は、制限を強くするときには、波長変換パスに優先して遅延パスを減らし、制限を緩くするときには、遅延パスに優先して波長変換パスを増やすことを特徴とする請求項８に記載の光信号切替え装置。

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