JP4161021B2 - スイッチ装置、集積回路、ディジタル伝送システム及びオートスイッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高速伝送用の集積回路に関する。詳細には、本発明は、相互接続点マトリクスにより相互接続される複数の入力端及び出力端を備え、所定のスイッチング方法に従って前記入力端から供給される電気信号を前記出力端に切り換えるに当たり、
制御信号によりマトリクスの動作を制御するための制御部材と、
前記制御信号を復号し、前記相互接続点のスイッチング状態を導き出すための復号化手段とを備えるスイッチ装置に関する。
【０００２】
本発明は、また、そのような装置を含む集積回路に関する。本発明はまた、複数の送信機及び受信機を相互接続するスイッチ装置を組み込んでいるオートスイッチを備えた、ディジタル伝送システムに関する。最後に、本発明はディジタル伝送システムのオートスイッチに関する。
【０００３】
本発明は多くの用途、特に光接続を使用する伝送システムでの用途に利用できる。本発明は、特に、高速パケット交換への用途において有利である。
【０００４】
【従来の技術】
光伝送に使用される集積回路は、電気信号を高速で、例えば、約１０ギガビット毎秒のオーダーで伝送することができる。このような伝送速度では、回路の入力端と出力端との間の接続には、回路性能に関して無視できない有害な影響を与える線路損が発生する。回路サイズの減少及びこれに伴う接続線の数と長さを減少させることは、線路損を減少させるための回路性能の改良に寄与する。これらの効果は高速用途ではさらに顕著である。なぜなら、高速伝送では、伝送路には高周波電流が流れ、この高周波電流により表皮効果として公知の特殊な効果が発生して、使用される材料の抵抗を増加させるからである。
【０００５】
最初の文節で述べたタイプの従来のスイッチ装置は、入力端及び出力端の数におけるスイッチング・マトリクスのサイズとその容積の比を最適化しようとするものである。この装置は、カスケード接続構成で配置された複数のスイッチ素子を備え、各スイッチ素子が２つの入力端と２つの出力端とを有する多段マトリクス回路を形成している。スイッチ素子は、いくつかの部位又はスイッチング段階においてカスケード接続構成で相互に接続されており、それによりスイッチ素子のすべての入力端を、マトリクスの相互接続方式に応じて、１つ又はいくつかのスイッチング段階を介して別のスイッチ素子のすべての出力端に切り換えできるようにしている（特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
欧州特許出願公開第１０１４６２５号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した多段スイッチング・マトリクスは、実現化と制御が比較的複雑である。なぜなら、マトリクスのすべての入力端とすべての出力端との間の直接固有接続路が存在しないからである。このようなマトリクスの実現、制御、及びプログラムは、例えば高速パケット交換用途で使用する場合には、使用がかなり複雑になる。さらに、いくつかのステージのカスケード接続構成におけるこのようなマトリクスの構造は、回路の性能に対し、特にジッターの点で有害である。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来の装置に比べて優れた性能を有し、かつ実現化及び制御が容易である、高速用途に使用する小容積のスイッチ装置を提供することである。本発明では、マトリクスの個々の構成要素の管理方法を変更することにより、既に存在している特定の構成要素を、マトリクス上でそれらの構成要素を繰返し利用することにより、個々の構成要素に適合させて再使用し、マトリクスで占有される全体スペースの大幅な低減を図るようにしている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、最初の文節で述べたタイプの装置が提供される。この装置は、前記復号化手段が相互接続点の対当り２つの出力端を有する局部デコーダを備えて、前記相互接続点のレベルで前記制御信号を局部的に復号することを特徴とする。制御信号の局部的な復号化により、制御部材と相互接続点との間に必要な制御接続点数の減少が可能になり、従って、それら制御接続点により占有されるスペースが減少する。さらにこの構成により、相互接続点の対当り２つの出力端を有する単一デコーダの使用が可能になる。このデコーダは、同一の復号化動作を実現できる２つのデコーダ全体に比べて、大幅に小さいサイズにできる。
【００１０】
本発明のこれら及びその他の態様は、以後に述べる実施形態に関連する非限定的な事例により、明らかになり、解明されるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るスイッチ装置の構成例を示す。この装置はｎ×ｍタイプの長方形マトリクス１０で構成されており、ここでのｎはＩ_０からＩ_ｎで示される入力端の数を表わし、ｍはＯ_０からＯ_ｍで示される入力端の数を表わす。各入力端及び各出力端は別個の伝送路に接続されている。伝送路は、Ｃ_００からＣ_ｎｍで（第１の添え字は入力端Ｉ_０からＩ_ｎの添え字を示し、第２の添え字は対応する出力端Ｏ_０からＯ_ｍの添え字を示す）示される、マトリクスのスイッチ要素を構成する相互接続点の近傍で相互接続されている。マトリクスの入力端の添え字ｉを持つ各伝送路は、ＳＩ_ｉで示される信号経路で構成されており、前記信号経路の各々は電気信号をマトリクスの入力端Ｉ_ｉから伝送する。また、マトリクスの出力端の添え字ｊを持つ各伝送路は、ＳＯ_ｊで示される信号経路で構成されており、前記信号経路の各々は電気信号をマトリクスの出力端Ｏ_ｊに伝送する。相互接続点又はスイッチ要素Ｃ_ｉ、ｊは、入力端Ｉ_ｉに対応する信号経路ＳＩ_ｉを出力端Ｏ_ｊに対応する信号経路ＳＯ_ｊに切換接続する機能を有する。
【００１２】
制御部材（図示せず）は、所定のスイッチング方式に従って所定の制御信号を用いてマトリクスの動作を制御する。その制御部材の制御によって、ある時点では、１つの出力端だけが、アクティブ状態と呼ばれる第１のスイッチング状態に設定された特定の相互接続点により単一入力端に接続可能となる。一方、同一出力端に他の入力端を接続可能なその他の相互接続点のすべては、イナクティブ状態と呼ばれる第２のスイッチング状態に設定される。復号化手段（図示せず）はまた、制御信号を復号化して、相互接続点のスイッチング状態を導き出す。
【００１３】
単純化のために、図１では、相互接続点は単純な２方向スイッチで示している。しかし、相互接続点の機能を実行するために使用されるスイッチのタイプは、図１に示すスイッチＣ_ｉ、ｊに限定されない。図を単純化する同一目的のため、信号経路は単一ラインで示される。光伝送に対しては、各信号経路は２つの別個の並列の差動経路で構成される。すべての図に関して述べる本発明の原理は、差動伝送路にも適用される。
【００１４】
本発明の原理によれば、相互接続点Ｃ_ｉ、ｊはマトリクス中で対になるように配置される。すなわち、伝送路は、考えられる２つの相互接続点又は対のスイッチ要素を分離しない。図１では、一方ではスイッチ要素Ｃ_０、０及びＣ_１、０、他方ではＣ_２、０及びＣ_３、０は、連続する添え字を持つマトリクスの２つの入力端Ｉ_１及びＩ_２に対応する伝送路により分離された対にグループ化される。２つの対は、この場合、１つで同一出力伝送路ＳＯ_０に接続できる。同一構成は、連続添え字を持つ入力端、例えば入力端Ｉ_３とＩ_４、次にＩ_５とＩ_６等に接続されるスイッチ要素を、対にグループ化することにより再現できる。また同一原理はマトリクスの別の範囲にも適用できる。この適用は、一方ではタイプＣ_ｉ、ｊ及びＣ_{ｉ、ｊ＋１}、他方ではＣ_{ｉ、ｊ＋２}及びＣ_{ｉ、ｊ＋３}の相互接続点（タイプＳＩ_ｉの同一入力伝送路と、一方では連続添え字ＳＯ_ｊ及びＳＯ_ｊ＋１、他方では字ＳＯ_ｊ＋２及びＳＯ_ｊ＋３とを持つ出力端と接続可能な相互接続点）を対にグループ化することによりなされる。
【００１５】
この実施形態では、マトリクス中の場所の節約、特にスイッチング状態を制御するための制御部材からスイッチ要素に供給される制御信号を復号化するレベルにおける場所の節減が実現できる。この実施形態の利点は、図３及び４に関する以下の説明で詳細に述べる。
【００１６】
図２に概略的に示す本発明による好ましい実施形態によれば、相互接続点は、４つの相互接続点の複合スイッチ要素２２にグループ化される。図２は、本発明の好ましい実施形態による、４つの隣接複合スイッチ要素を含むスイッチング・マトリクス１０の一部分だけを示す。本発明の好適な実施形態によれば、図１に関して述べた本発明の原理は、入力端及び出力伝送路の間で、２次元のマトリクスに適用される。図１と同一の要素には同一の参照符号が付されている。４つの相互接続点の複合スイッチ要素の構成により、図４に関して述べる４つの相互接続点の複合スイッチ要素当りの局部デコーダの対の場所を節減することができる。
【００１７】
図３は、本発明の特定の実施形態による装置の対を示す。図３は、図２に示す複合スイッチ要素２２の半分を示す。この半分は、１つで同一出力伝送路ＳＯ_ｊに組み合わされた対の相互接続点又は基本スイッチ要素Ｃ_ｉ、ｊ及びＣ_{ｉ＋１、ｊ}に相当する。制御部材ＣＴＲＬは、所定の制御信号を用いてマトリクスの動作を制御するために設けられている。デコーダ３３は、制御信号を復号して、相互接続点のスイッチング状態を導き出すために設けられている。デコーダ３３は、相互接続点に組み合わされた局部デコーダを備え、相互接続点のレベルで、制御部材より供給される制御信号を局部的に復号する。図示した例では、制御信号は２進信号であり、デコーダ３３は２進デコーダである。２進デコーダ３３は、２進制御信号を制御部材ＣＴＲＬから２進デコーダ３３に送る伝送路の個別の２進接続路により、制御部材に接続される。図３に示す例では、制御部材からの個別の２進接続路の数Ｎは、最大で２^Ｎに等しい数の相互接続点を制御するために設けられる。この例では、Ｎ＝３である。
【００１８】
図４は、図２に関してすでに述べた本発明の好ましい実施形態を示す。図４は、図２の複合スイッチ要素２２に相当する部分の詳細を、参照符号４２で示す。スイッチ要素４２は、相互接続点の２つの対に組み合された２進デコーダＤＥＣの対を備える。相互接続点の第１の対は、接続点Ｃ_ｉ，ｊ及びＣ_{ｉ＋１、ｊ}を備える。第２の対は、接続点Ｃ_{ｉ、ｊ＋１}及びＣ_{ｉ＋１、ｊ＋１}を備える。各デコーダＤＥＣは常に、Ｎ個の入力端（図示せず）を備えるが、この場合、２進デコーダは２つの出力端を備えて、各対応する対の２つの相互接続点に供給されるＮ個の２進接続路で受け取った制御信号を復号する。各デコーダは、それぞれが各対の第１の相互接続点を制御するための第１の結果Ｒ１_ｊ又はＲ１_ｊ＋１を導き出す。デコーダはまた反転手段（図示せず）を備えており、その反転手段は、第１の結果を導き出すのに使用された制御信号に関するＮ個の２進接続路の少なくとも１つの制御信号を反転する。したがって、各デコーダは、それぞれが各対の第２の相互接続点を制御するための第２の結果Ｒ２_ｊ又はＲ２_ｊ＋１を得る。図を明瞭にするため、図４には、制御接続点及び制御部材ＣＴＲＬの両方共が示されていない。しかしこれらの接続は、図３に示した相互接続点の１つの対に組み合わされた各デコーダＤＥＣと制御部材ＣＴＲＬとの間の相互接続点の各対に対して存在する。
【００１９】
図５には、図４に示すデコーダＤＥＣの１つの実施形態を示すが、これは説明の目的で示すものであり、非限定的例である。デコーダは、ｂ０、ｂ１、ｂ２で示す３つの入力端をＳ０、Ｓ１で示す２つの出力端に接続する、５１から５３で示す２入力ＡＮＤゲートで構成される。３つの入力端ｂ０、ｂ１、ｂ２は、図３に示すＮ個の制御接続点を介して、制御部材（図示せず）に接続される。２つの出力端Ｓ０とＳ１とは、一方では２つの２進制御結果又はＲ１_ｊ又はＲ１_ｊ＋１を得、他方ではＲ２_ｊ又はＲ２_ｊ＋１とを得ようとするものであり、前記制御結果を制御に利用し、伝送路を介して図４に示す例に従うスイッチング・マトリクスＯ_ｊ又はＯ_ｊ＋１の１つ又は同一出力端に接続可能な、相互接続点Ｃ_ｉ、ｊ及びＣ_{ｉ＋１、ｊ}の対、又はＣ_{ｉ、ｊ＋１}及びＣ_{ｉ＋１、ｊ＋１}の対を制御する。２つの入力端ｂ０とｂ１とは第１のＡＮＤゲート５１の入力端に接続され、このＡＮＤゲートの出力端は、第２及び第３のＡＮＤゲート５２及び５３のそれぞれの入力端に接続されている。第３の入力端ｂ２は第２のＡＮＤゲート５２の入力端に接続され、このＡＮＤゲート５２は、第１のＡＮＤゲート５１の出力と入力端ｂ２から受け取られた信号の論理積演算をして、第１の相互接続点Ｃ_ｉ、ｊに供給する第１の制御結果Ｒ１を出力する。反転手段５５は、第３の入力端ｂ２から受け取られた信号を反転し、前記反転信号を第３のＡＮＤゲート５３の入力端に供給する。第３の入力端ｂ２から受け取られた信号は、第２のＡＮＤゲート５２の入力端に供給される信号に対して反転され、第１のＡＮＤゲート５１の出力信号との論理積演算をして、第２の相互接続点Ｃ_{ｉ＋１、ｊ}に供給する第２の制御結果Ｒ２を得る。これは、縮尺通りに表示されていない図３、４、５からは明らかでないが、図４と５に示す２つの出力端を有するこのようなデコーダＤＥＣは、図３に示す２つのデコーダ３３の総和に比べて容積が小さくなる。
【００２０】
図１から５に示す装置は、集積回路に組み込み、特に図６に示す遠隔通信ネットワークのオートスイッチでの用途に利用できる。図６は本発明によるディジタル遠隔通信システムの例を示す。このシステムは、図１から５に示すタイプのスイッチ装置と、オートスイッチ６３を介して送信機６１及び受信機６２を接続する光ファイバ接続６５とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による装置の構成例を示す機能図。
【図２】本発明の第２の実施形態による装置の例を示す機能図。
【図３】本発明に従った装置の実施形態の詳細を示す機能図。
【図４】図２に示す実施形態の詳細を示す機能図。
【図５】本発明による装置の局部デコーダの実施形態を示す機能図。
【図６】本発明の使用事例を示す機能図。
【符号の説明】
１０ スイッチング・マトリクス
２２ 複合スイッチ要素
３３ デコーダ
４２ スイッチ要素
４３ 復号化手段
５１〜５３ ＡＮＤゲート
５５ 反転手段
６１ 送信機
６２ 受信機
６３ オートスイッチ
６５ 光ファイバ
Ｃ_００〜Ｃ_ｎｍ 伝送路
Ｉ_０〜Ｉ_ｎ，Ｉ_ｉ マトリクスの入力端
Ｏ_０〜Ｏ_ｍ，Ｏ_ｊ マトリクスの出力端
ＳＩ_ｉ、ＳＯ_ｊ 信号経路
ＳＯ_０ 同一出力伝送路
ＳＩ_１、ＳＩ_２ 信号経路
Ｉ_３、Ｉ_４、Ｉ_５、Ｉ_６ 入力端
ＣＴＲＬ 制御部材
ｂ０、ｂ１、ｂ２ 入力端
Ｓ０、Ｓ１ 出力端
Ｏ_ｊ，Ｏ_ｊ＋１ スイッチング・マトリクス

Claims (5)

1. 相互接続点マトリクスにより相互接続される複数の入力端及び出力端を備え、所定のスイッチング方法に従って前記入力端から供給される電気信号を前記出力端に切り換えるに当たり、
   制御信号により前記マトリクスの動作を制御するための制御部材と、
   前記制御信号を復号し、相互接続点の開閉状態を導き出すための復号化手段と、
   を備えたスイッチ装置において、
   前記復号化手段が、前記相互接続点の対当り２つの出力端を有する局部デコーダを備え、前記相互接続点の近傍で前記制御信号を局部的に復号し、
   前記制御信号は２進信号であり、前記局部デコーダは２進デコーダであって、前記２進デコーダは、前記２進制御信号を前記制御部材から前記２進デコーダに送るための伝送路の個別の２進接続路により前記制御部材に接続され、
   前記制御部材からの個別の２進接続路の数Ｎが、最大で２ ^Ｎ−１ に等しい複数対の前記相互接続点を制御するために設けられているスイッチ装置。
2. 前記２進デコーダが、マトリクスの同一の出力端に接続可能な前記相互接続点の対に接続された、Ｎ個の入力端及び２つの出力端を有し、前記制御部材からＮ個の２進接続路で受け取られ、かつ前記相互接続点の前記対に供給される制御信号を復号し、さらに前記対の第１の前記相互接続点を制御するための第１の結果を導き出す２進デコーダと、
   前記第１の結果を導き出すのに使用された制御信号について、デコーダで受け取られるＮ個の２進接続路の少なくとも１つの制御信号を反転し、かつ、前記対の第２の前記相互接続点を制御するための第２の結果を導き出す反転手段と、
   を備えた請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 請求項１から２のいずれか１項に記載のスイッチ装置を備えた集積回路。
4. オートスイッチにより相互接続された複数の送信機と受信機とを備えたディジタル伝送システムにおいて、
   前記オートスイッチが請求項１から２のいずれか１項に記載のスイッチ装置を備えたことを特徴とするディジタル伝送システム。
5. オートスイッチにより相互接続された複数の送信機と受信機とを備えるディジタル伝送システムのオートスイッチにおいて、
   前記オートスイッチが請求項１から２のいずれか１項に記載のスイッチ装置を有するオートスイッチ。

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