JP4633664B2 - 光スイッチシステム - Google Patents

Description

本発明は、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを備える光スイッチシステムに係わり、特に、任意の入力ポートを介して入力される光パケットを任意の出力ポートを介して出力する光パケットスイッチシステムに係わる。

従来、装置間の接続（例えば、コンピュータ間の通信）、ボード間の接続（例えば、プリント基板間の通信）、ボード内の素子間の接続（例えば、プリント基板内の素子間の通信）には、金属配線が使用されていた。しかし、金属配線では、伝送損失または伝送帯域の制約が問題となる。また、ＣＰＵを含むＬＳＩチップの進化の速度は、電気配線の高速化技術の進化の速度を大幅に上回っている。このため、電気配線を使用するシステムではＬＳＩの処理速度を十分に生かせないことがある。さらに、ＬＳＩチップの能力が飛躍的に向上したことに伴って、ＬＳＩが備える入出力ピン数も数百〜数千に達している。よって、このような膨大な数の入出力ピン数のＬＳＩを金属配線で接続することは、困難になってきている。

金属配線に係わる問題（配線ボトルネック）を解決するブレークスルーとして、光インターコネクト技術が注目されている。光インターコネクトとは、極めて短い距離の光データ通信の総称であり、一般に、ＬＡＮシステムにおける通信距離よりも短い距離の光通信を意味する。

光インターコネクトは、装置間の接続、ボード間の接続、ボード内の素子間の接続に利用することができる。すなわち、光インターコネクトは、例えば、上述のようなＬＳＩ間で信号を伝送するために使用することができる。あるいは、複数のコンピュータを接続する並列計算機システムや高速ルータ装置内の信号スイッチング処理回路において、電気配線技術のボトルネック（帯域、電力、発熱、ケーブルのサイズ等）を解消するために、光インターコネクトの適用が検討されている。

図１は、光インターコネクト技術を利用した光パケットスイッチシステムの一例を示す図である。ここでは、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier ）を用いた分配選択型の構成を示す。また、図１においては、４×４スイッチを示す。

入力ポート（＃１〜＃４）には、それぞれ、入力光パケット信号を出力ポート（＃１〜＃４）へ分配するための光カプラ１が設けられている。また、出力ポート（＃１〜＃４）には、それぞれ、半導体光増幅器（ＳＯＡ）２−１〜２−４、光合波カプラ３、半導体光増幅器（ＳＯＡ）４が設けられている。半導体光増幅器２−１〜２−４は、それぞれ、ゲートスイッチとして動作し、対応する入力ポート（＃１〜＃４）から送られてくる光パケット信号を通過／遮断する。光合波カプラ３は、半導体光増幅器２−１〜２−４から出力される光パケット信号を合流させる。半導体光増幅器４は、光合波カプラ３から出力される光パケット信号を増幅して出力する。上述のような２段増幅構成とすることにより、隣接ポートからのクロストーク成分の低減、および光Ｓ／Ｎ比の改善が実現される。

図１においては、入力ポート（＃１）から入力される光パケット「＃１−１」、入力ポート（＃２）から入力される光パケット「＃２−１」、入力ポート（＃３）から入力される光パケット「＃３−１」、および入力ポート（＃４）から入力される光パケット「＃４−１」が順番に出力ポート（＃１）へ出力されている。

なお、上記構成の光パケットスイッチシステムにおいて、入力ポート間で光パケットの到着時間差が発生することがある。しかし、現在の技術では、光パケットを光信号のまま保持してその到着時間差を補償する光バッファ素子（または、遅延素子）は実用化されていない。したがって、既存の光パケットスイッチシステムでは、一般に、光パケットの送信タイミングを互いに同期させ、各出力ポートにおいて半導体光増幅器２−１〜２−４のオン／オフ動作のタイミングを調整することでスイッチングを実現している。

また、半導体光増幅器の出力レベルを制御する技術は、例えば、非特許文献１に記載されている。この文献に記載の制御方法によれば、半導体光増幅器に与える制御光のパワーを適切に調整することによって信号光の出力パワーが一定レベルに保持される。
Ken Morito, "Output-Level Control of Semiconductor Optical Amplifier by External Light Injection", Journal of Lightwave Technology. Vol.23, No.12, December 2005

光パケットを送出する各送信器（あるいは、光源）の出力パワーは、互いに同じではない。また、伝送路上での損失、コネクタの損失も光パスごとに互いに同じではない。このため、光ゲートスイッチ（すなわち、半導体光増幅器２−１〜２−４）を通過する光パケット信号を光合波カプラ３で合流させたとき、各光パケット信号のパワーレベルが入力ポート間でばらつくことがある。図２に示す例では、出力ポート（＃１）において、光パケット信号＃１−１、＃４−１のパワーが大きく、光パケット信号＃３−１のパワーが小さくなっている。この場合、この光パケット列（＃１−１、＃２−１、＃３−１、＃４−１）を受信する受信器は、大きなダイナミックレンジが要求されるので、高価なあるいは複雑な回路を備えている必要がある。

本発明は、光スイッチシステムにおいて、ポート間で生じる光パケット信号のパワーレベルの差を抑圧することを目的とする。

本発明の光スイッチシステムは、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを備える構成であり、各入力ポートを介して入力される光信号のパワーをそれぞれモニタする複数のモニタ手段と、各入力ポートを介して入力される光信号をそれぞれ通過または遮断する複数の光ゲートスイッチと、前記複数の光ゲートスイッチを制御するためのゲート制御信号を生成するゲート制御手段と、前記複数の光ゲートスイッチから出力される光信号を合流する光カプラと、前記光カプラから出力される光信号を減衰させる減衰器と、前記ゲート制御信号に同期して、前記減衰器の減衰量を前記複数のモニタ手段のモニタ結果に応じて制御する減衰制御手段、を有する。

光スイッチシステムに入力する光信号のパワーは、入力ポート毎に互いに異なっていることがある。そこで、入力ポート毎に減衰量を決定する。そして、光ゲート信号を通過する光信号を指示するゲート制御信号に応じて、減衰器の減衰量を制御する。この構成により、ポート間の光パワーを差が補償される。

複数の入力ポートから送られてくる光信号を光カプラで合流させた後に減衰器へ導く構成なので、ポート数を拡張しても、減衰器の数を増やす必要はない。

本発明によれば、光スイッチシステムにおいて、ポート間で生じる光パケット信号のパワーレベルの差が抑圧される。

図３は、本発明の実施形態の光パケットスイッチシステムの構成を示す図である。実施形態の光パケットスイッチシステムの基本構成は、図１に示した構成と同じである。ただし、実施形態の光パケットスイッチシステムは、各出力ポートの回路構成が従来のものと異なっている。よって、ここでは、図面を見やすくするために、１つの出力ポート（図３では、出力ポート（＃１））のための回路部分のみを示す。

各出力ポート（ここでは、出力ポート（＃１））には、それぞれ、入力ポート（＃１〜＃４）を介して入力される光信号が送られてくる。そして、各光信号は、それぞれ、対応する半導体光増幅器（ＳＯＡ）２−１〜２−４に導かれる。半導体光増幅器２−１〜２−４は、それぞれ、ゲートスイッチとして動作し、対応する入力ポート（＃１〜＃４）から送られてくる光信号を通過／遮断する。このゲートスイッチ動作により、光信号から光パケット信号が抽出される。光合波カプラ３は、半導体光増幅器２−１〜２−４から出力される光パケット信号を合流させる。

可変光減衰器（ＶＯＡ：Variable Optical Attenuator ）１１は、ＶＯＡ制御部３３からの指示に従って、光合波カプラ３から出力される光パケット信号を減衰させる。このとき、可変光減衰器１１の減衰量は、光パケット毎に個々に制御される。そして、半導体光増幅器（ＳＯＡ）１２は、可変光減衰器１１から出力される光パケット信号を増幅して出力する。

光カプラ２１−１〜２１−４は、入力ポート（＃１〜＃４）から送られてくる光信号を分岐して対応する受光器（ＰＤ）２２−１〜２２−４へ導く。受光器２２−１〜２２−４は、例えば、フォトダイオードであり、光信号を電気信号に変換する。すなわち、光信号のパワーに比例する電流が生成される。ただし、ビットレートが極めて高い光信号（例えば、数ギガビット／秒）を電気信号に変換できるフォトダイオードは非常に高価であり、光パケットスイッチシステムのコストを考えると実用的でない。そこで、この実施形態では、受光器２２−１〜２２−４は、比較的帯域（応答速度）の低いフォトダイオードであり、光信号の平均パワーをモニタする。

スイッチ制御部３０は、基準クロック源３１、光ゲートスイッチ制御部３２、ＶＯＡ制御部３３を備え、光パケットスイッチシステムのスイッチング動作を制御する。基準クロック源３１は、光パケットスイッチシステムが使用する基準クロックを生成する。なお、基準クロック源３１は、光パケットスイッチシステムに対して１つだけ設けられる。

光ゲートスイッチ制御部３２は、各入力ポート（＃１〜＃４）に接続されている光信号送信器からの送信要求を出力ポート毎に調停する。そして、光ゲートスイッチ制御部３２は、この調停結果をＶＯＡ制御部３３に与えると共に、この調停結果に基づいて半導体光増幅器２−１〜２−４を制御するためのゲート制御信号を生成する。ゲート制御信号は、半導体光増幅器２−１〜２−４の利得を制御する信号である。すなわち、半導体光増幅器２−１〜２−４は、このゲート制御信号に従ってオン／オフ状態が制御される。なお、光ゲートスイッチ制御部３２の構成および動作については、後で詳しく説明する。また、光ゲートスイッチ制御部３２は、光パケットスイッチシステムに対して１つだけ設けられ、全出力ポート（＃１〜＃４）についてそれぞれ調停を行う。

ＶＯＡ制御部３３は、受光器２２−１〜２２−４により得られる各光信号のパワーに基づいて、可変光減衰器１１の減衰量を制御する。このとき、入力ポート（＃１）を介して入力される光信号に対応する減衰量は、受光器２２−１によるモニタ結果に基づいて決定される。同様に、入力ポート（＃２〜＃４）を介して入力される光信号に対応する減衰量は、それぞれ、受光器２２−２〜２２−４によるモニタ結果に基づいて決定される。そして、半導体光増幅器２−１〜２−４を制御するためのゲート制御信号に同期して、可変光減衰器１１の減衰量が切り換えられる。なお、ＶＯＡ制御部３３の構成および動作については、後で詳しく説明する。また、ＶＯＡ制御部３３は、各出力ポートに対してそれぞれ設けられる。

次に、実施形態の光パケットスイッチシステムの具体的な構成および動作を詳しく説明する。
図４は、光パケットスイッチシステムの各入力ポートに接続される光信号送信器の構成を示す図である。この光信号送信器は、光パケット信号を送信すると共に、光パケット信号を送信しない期間は光ダミー信号を送信する。なお、この光信号送信器には、宛先アドレスが付与されたパケットが入力されるものとする。

宛先アドレス抽出回路４１は、入力されたパケット信号の宛先アドレスを抽出し、アドレスバッファ回路４２に書き込む。このとき、このパケット信号は、送信パケットバッファ４３に格納される。アドレスバッファ回路４２は、入力パケット信号の宛先アドレスが書き込まれると、接続要求信号および宛先アドレス信号を光ゲートスイッチ制御部（アービタ）３２へ送信する。なお、光ゲートスイッチ制御部（アービタ）３２は、上述したように、複数の光信号送信器からの接続要求を調停する。

パケット読出し回路４４は、光ゲートスイッチ制御部（アービタ）３２から接続許可信号を受け取ると、送信パケットバッファ４３から対応するパケットを読み出し、また、セレクタ４５にそのパケット信号を選択させる。パラレル／シリアル変換器４６は、セレクタ４５により選択されたパケット信号をシリアルデータに変換する。そして、Ｅ／Ｏ変換器４７は、パケット信号を光信号（光パケット信号）に変換して出力する。なお、アドレスバッファ回路４２に保持されている宛先アドレスは、接続許可信号の受信時に消去される。

一方、接続許可信号が得られなかったときは、パケット読出し回路４４は、ダミー信号発生器４８が生成するダミー信号を選択するように、セレクタ４５を制御する。これにより、Ｅ／Ｏ変換器４７は、ダミー信号に対応する光信号（光ダミー信号）を出力する。なお、ダミー信号は、例えば、ダミーであることを示すデータ列を含むパケットである。また、接続許可信号が得られなかったときは、アドレスバッファ回路４２は宛先アドレスをそのまま保持し、送信パケットバッファ４３はパケット信号をそのまま保持する。

このように、光信号送信器は、接続許可を受け取ったときは光パケット信号を送信し、光パケット信号を送信しない期間は光ダミー信号を送信する。ここで、ダミー信号は、光ダミー信号の光強度およびマーク率が、光パケット信号の光強度およびマーク率と同じになるように生成されたデータ列である。したがって、光パケット信号の平均パワーおよび光ダミー信号の平均パワーは互いに概ね同じである。すなわち、この光信号送信器から出力される光信号のパワーは、概ね一定である。換言すれば、光パケットスイッチシステムの各入力ポートに与えられる光信号のパワーは、それぞれ、概ね一定である。

なお、光信号送信器は、図４に示す構成に限定されるものではない。すなわち、たとえば、図５に示すように、送信パケットバッファ４９がセレクタ４５およびダミー信号発生器４８の役割を併せ持つようにしてもよい。この場合、送信パケットバッファ４９の所定の領域にダミー信号を予め格納しておく。そして、パケット読出し回路４４は、接続許可信号を受信したときはパケット信号を読み出し、接続許可信号を受信できなかったきはダミー信号を読み出す。

図６は、光ゲートスイッチ制御部３２の構成を示す図である。図６において、競合判定回路５１は、光信号送信器から送出される接続要求および宛先アドレスを対応する入力ポートを介して受信し、接続要求の調停を行う。競合判定は、宛先アドレス毎（出力ポート毎）に実行される。すなわち、競合判定回路５１は、同一タイムスロットにおいて同一の宛先アドレスを持った接続要求を複数の入力ポートから受信したときは、それらの中から１つの入力ポートを選択し、その選択した入力ポートに接続許可を与える。ここで、「タイムスロット」とは、この実施例では、１つの光パケットに対して割り当てられる時間を意味する。また、調停アルゴリズムは、特に限定されるものではないが、例えば、各入力ポートが均等に選択されるようにする。なお、あるタイムスロットにおいて接続要求を１つだけ受信したときは、その接続要求に対して接続許可が与えられる。また、あるタイムスロットにおいていずれの光信号送信器からも接続要求を受信しなかったときは、競合判定回路５１は、光ダミー信号を出力ポートへ導くようにしてもよい。

競合判定回路５１は、上記調停の結果を表す接続ポート情報をＳＯＡ制御回路５２およびＶＯＡ制御部３３へ通知する。接続ポート情報は、上記調停により選択された入力ポートを識別する。

ＳＯＡ制御部５２は、基準クロック源３１により生成される基準クロックを利用して、接続ポート情報に従ってＳＯＡ駆動回路５３を制御する。ＳＯＡ駆動回路５３は、接続ポート情報に従ってゲート制御信号を生成し、半導体光増幅器２−１〜２−４を駆動する。すなわち、ＳＯＡ駆動回路５３は、接続ポート情報に従って半導体光増幅器２−１〜２−４の利得を制御することにより、半導体光増幅器２−１〜２−４のオン（通過）／オフ（遮断）を制御する。例えば、接続ポート情報が「＃１」を指示しているときは、半導体光増幅器２−１がオン（通過）状態に制御され、半導体光増幅器２−２〜２−４はオフ（遮断）状態に制御される。この場合、入力ポート（＃１）を介して入力される光パケット信号が抽出され、入力ポート（＃２〜＃４）を介して入力される光信号はそれぞれ遮断される。また、ＳＯＡ制御部５２は、ゲート制御信号と同期して半導体光増幅器１２を制御する。

このように、光ゲートスイッチ制御部３２は、タイムスロット毎に入力ポート間の調停を行う。そして、選択した入力ポートをＶＯＡ制御部３３へ通知すると共に、その選択した入力ポートを介して入力される光信号のみが選択されるように半導体光増幅器２−１〜２−４を制御する。

図７は、ＶＯＡ制御部３３の構成を示す図である。図７において、モニタ部６１は、受光器２２−１〜２２−４の出力信号に基づいて、入力ポート（＃１〜＃４）から送られてくる光信号のパワーをそれぞれモニタする。ここで、各入力ポートから送られてくる光信号のパワーは、概ね一定である。そして、モニタ部６１は、各入力ポートから送られてくる光信号の平均パワーをモニタする。

減衰量計算部６２は、モニタ部６１によるモニタ結果に応じて、入力ポート毎に、可変光減衰器１１の減衰量を計算する。ここで、図８に示すフローチャートを参照しながら減衰量計算部６２の動作例を説明する。なお、このフローチャートの処理は、例えば、所定時間間隔で繰返し実行される。

ステップＳ１では、各入力ポート（＃１〜＃４）の光パワーを取得する。各入力ポート（＃１〜＃４）の光パワーは、モニタ部６１により検出され、例えば、図９（ａ）に示す光パワー管理テーブルに書き込まれる。この場合、光パワー管理テーブルは、定期的に更新されているものとする。なお、光パワー管理テーブルを設けることなく、モニタ部６１の出力データを直接的に読み込むようにしてもよい。ステップＳ２では、入力ポート（＃１〜＃４）の光パワーの中から最小パワーを検出する。図９（ａ）に示す実施例では、入力ポート（＃３）の光パワーが最小である。

ステップＳ３では、各入力ポート（＃１〜＃４）の入力パワーとステップＳ２で得られた最小パワーとの差を計算する。そして、ステップＳ４において、ステップＳ３の計算結果を減衰量データとして図９（ｂ）に示す減衰量管理テーブルに書き込む。このように、減衰量計算部６２は、各入力ポート（＃１〜＃４）に対応する減衰量を算出する。

なお、図８〜図９に示す実施例では、入力ポート（＃１〜＃４）の光パワーの中の最小パワーを基準として減衰量を計算しているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、予め決められた基準パワーを利用して減衰量を算出してもよい。この場合、各入力ポート（＃１〜＃４）の入力パワーとその基準パワーとの差に基づいて、各入力ポート（＃１〜＃４）に対応する減衰量が算出される。

ＶＯＡ制御回路６３は、光ゲートスイッチ制御部３２から与えられる接続ポート情報および減衰量計算部６２により得られた減衰量データに基づいて、ＶＯＡ駆動回路６４を制御する。このとき、制御タイミングは、基準クロックに従う。ＶＯＡ制御回路６３の具体的な動作は以下の通りである。すなわち、ＶＯＡ制御回路６３は、接続ポート情報が指示するポート番号（＃１〜＃４）に対応する減衰量データを図９（ｂ）に示す減衰量管理テーブルから抽出する。そして、その抽出した減衰量データに応じてＶＯＡ駆動回路６４を制御する。

ＶＯＡ駆動回路６４は、ＶＯＡ制御回路６３の制御に従って可変光減衰器１１を駆動する。ここで、可変光減衰器１１が印加電圧に従ってその減衰量が変化する構成である場合は、ＶＯＡ駆動回路６４は、ＶＯＡ制御回路６３からの指示に対応する電圧を可変光減衰器１１に印加する。これにより、可変光減衰器１１の減衰量は制御される。

このように、ＶＯＡ制御部３３は、光ゲートスイッチ制御部３２から与えられる接続ポート情報に対応する減衰量データを生成し、その減衰量データを用いて可変光減衰器１１の減衰量を制御する。ここで、接続ポート情報は、選択すべき入力ポートを識別する情報であり、各タイムスロットに対して生成される。よって、可変光減衰器１１の減衰量は、タイムスロット毎に制御される。また、光ゲートスイッチとして動作する半導体光増幅器２−１〜２−４は、接続ポート情報により識別される入力ポートを介して入力される光信号のみを通過させる。したがって、可変光減衰器１１は、入力ポートに応じた減衰量で光信号を減衰させる。

図１０は、実施形態の光パケットスイッチシステムの動作を説明するタイミングチャートである。ここでは、光ゲートスイッチ制御部３２による調停の結果、タイムスロット１〜４において、順番に、入力ポート１〜４が選択されたものとする。また、光パケットスイッチシステムの動作は基準クロックに従っている。

タイムスロット１においては、光ゲートスイッチ制御部３２は、半導体光増幅器２−１をオン状態に制御すると共に半導体光増幅器２−２〜２−４をオフ状態に制御するゲート制御信号を生成する。これにより、入力ポート（＃１）から送られてくる光信号が選択され、光合波カプラ３を介して可変光減衰器１１に与えられる。この光信号のパワーは、図９（ａ）に示す実施例では「−５．５ｄＢｍ」である。また、ＶＯＡ制御部３３は、上記ゲート制御信号の生成に同期して、入力ポート（＃１）に対応する「減衰量」を生じさせるための電圧を可変光減衰器１１に与える。図９（ｂ）に示す実施例によれば、「減衰量＝０．５ｄＢ」に相当する電圧が可変光減衰器１１に与えられる。そうすると、可変減衰器１１から出力される光信号のパワーは「−６．０ｄＢｍ」となる。なお、ここでの数値は、説明を簡単にするために損失等を無視している。

つづいて、タイムスロット２においては、半導体光増幅器２−２をオン状態に制御すると共に半導体光増幅器２−１、２−３、２−４をオフ状態に制御するゲート制御信号が生成され、入力ポート（＃２）から送られてくる光信号が選択される。この光信号のパワーは、図９（ａ）に示す実施例では「−５．７ｄＢｍ」である。また、上記ゲート制御信号の生成に同期して、入力ポート（＃２）に対応する「減衰量」を生じさせるための電圧が可変光減衰器１１に与えられる。図９（ｂ）に示す実施例では、「減衰量＝０．３ｄＢ」である。そうすると、この場合においても、可変減衰器１１から出力される光信号のパワーは「−６．０ｄＢｍ」となる。

以降のタイムスロットにおいても、可変減衰器１１の減衰量が個々に制御され、そこから出力される各光パケット信号のパワーは概ね一定に保持される。ただし、この実施例では、タイムスロット間にガード時間が設けられている。ガード時間は、互いに隣接するタイムスロット間で光信号の干渉を回避するための消光期間である。

このように、実施形態の光パケットスイッチシステムにおいては、光パケット信号のポート間でのパワー差が補償される。すなわち、光パケットスイッチシステムの各出力ポートを介して出力される光パケット信号のパワーは、それぞれ概ね均一化される。したがって、この光パケットスイッチシステムから出力される光パケットを受信する受信器は、広いダイナミックレンジを有していなくても、良好な受信品質を確保できる。

また、図３に示す構成においては、複数の入力ポート（＃１〜＃４）からの光信号を合流させる光合波カプラ３の後段に可変光減衰器１１を設け、その可変光減衰器１１の減衰量をタイムスロット毎に制御するので、ポート数が増えたとしても、可変光減衰器は１つだけでよい。したがって、光パケットスイッチシステムの拡張または大規模化が容易である。

さらに、可変光減衰器１１の後段に半導体光増幅器１２を備える構成なので、可変光減衰器１１を制御することにより半導体光増幅器１２の入力パワーを最適化することもできる。
＜バリエーション＞
上述の実施形態では、可変光減衰器１１の後段に半導体光増幅器１２が設けられているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、図１１に示すように、可変光減衰器１１の前段に半導体光増幅器１２が設けられてもよい。この構成によれば、可変光減衰器１１を制御することにより半導体光増幅器１２の出力パワー（すなわち、光パケットスイッチシステムの出力パワー）を調整できる。

また、上述の実施例では、光パケットの経路を切り換える光パケットスイッチシステムを取り上げたが、本発明はこの構成に限定されるものではない。本発明は、光信号の経路を切り換える光スイッチに広く適用可能である。

さらに、上述の実施例では、可変光減衰器１１の減衰量を制御することでポート間のパワー差が補償されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、本発明は、光合波カプラ３から出力される光信号のパワーをゲート制御信号に同期してタイムスロット毎に制御する構成を含む。したがって、例えば、光増幅器（図３においては、半導体光増幅器１２）の利得を制御することでポート間のパワー差が補償するようにしてもよい。ただし、すでに実用化されている光デバイスの特性を考慮すると、可変光減衰器１１の減衰量を制御する構成が好適である。

さらに、本発明は、光信号の経路を切り換える光スイッチのみに適用されるものではなく、複数の入力ポートを介して入力される光信号を時間多重して１つの出力ポートを介して出力する光ＴＤＭ装置に適用することも可能である。

（付記１）
複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを備える光スイッチシステムであって、
各入力ポートを介して入力される光信号のパワーをそれぞれモニタする複数のモニタ手段と、
各入力ポートを介して入力される光信号をそれぞれ通過または遮断する複数の光ゲートスイッチと、
前記複数の光ゲートスイッチを制御するためのゲート制御信号を生成するゲート制御手段と、
前記複数の光ゲートスイッチから出力される光信号を合流する光カプラと、
前記光カプラから出力される光信号を減衰させる減衰器と、
前記ゲート制御信号に同期して、前記減衰器の減衰量を前記複数のモニタ手段のモニタ結果に応じて制御する減衰制御手段、
を有する光スイッチシステム。

（付記２）
付記１に記載の光スイッチシステムであって、
各入力ポートを介して入力される光信号のパワーは、概ね一定に制御されている
ことを特徴とする光スイッチシステム。

（付記３）
付記１に記載の光スイッチシステムであって、
前記複数の光ゲートスイッチは、それぞれ、半導体光増幅器であり、
前記ゲート制御信号は、対応する半導体光増幅器の利得を制御して光信号を通過または遮断する
ことを特徴とする光スイッチシステム。

（付記４）
付記１に記載の光スイッチシステムであって、
前記減衰器の後段に光アンプを備える
ことを特徴とする光スイッチシステム。

（付記５）
付記１に記載の光スイッチシステムであって、
前記光カプラと前記減衰器との間に光アンプを備える
ことを特徴とする光スイッチシステム。

（付記６）
付記１に記載の光スイッチシステムであって、
前記ゲート制御手段は、
各入力ポートに接続する光信号送信器からの送信要求を出力ポート毎に調停する調停回路と、
前記調停回路による調停結果に応じて前記ゲート制御信号を生成する駆動回路、を備える
ことを特徴とする光スイッチシステム。

（付記７）
付記６に記載の光スイッチシステムであって、
前記減衰制御手段は、前記調停回路による調停結果および前記複数のモニタ手段のモニタ結果に応じて、前記減衰器の減衰量を制御する
ことを特徴とする光スイッチシステム。

（付記８）
付記１に記載の光スイッチシステムであって、
前記減衰制御手段は、前記複数のモニタ手段により得られる各パワー値とそれら複数のモニタ手段により得られる最小パワー値との差に基づいて、各入力ポートを介して入力される光信号に対する減衰量を決定する
ことを特徴とする光スイッチシステム。

（付記９）
付記１に記載の光スイッチシステムであって、
前記減衰制御手段は、前記複数のモニタ手段により得られる各パワー値と予め決められている基準パワー値との差に基づいて、各入力ポートを介して入力される光信号に対する減衰量を決定する
ことを特徴とする光スイッチシステム。

（付記１０）
複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを備える光スイッチシステムであって、
各入力ポートを介して入力される光信号のパワーをそれぞれモニタする複数のモニタ手段と、
各入力ポートを介して入力される光信号をそれぞれ通過または遮断する複数の光ゲートスイッチと、
前記複数の光ゲートスイッチを制御するためのゲート制御信号を生成するゲート制御手段と、
前記複数の光ゲートスイッチから出力される光信号を合流する合流デバイスと、
前記ゲート制御信号に同期して、前記合流デバイスから出力される光信号のパワーを前記複数のモニタ手段のモニタ結果に応じて調整するパワー調整手段、
を有する光スイッチシステム。

光インターコネクト技術を利用した光パケットスイッチシステムの一例を示す図である。 既存の光パケットスイッチシステムの問題点を説明する図である。 本発明の実施形態の光パケットスイッチシステムの構成を示す図である。 入力ポートに接続される光信号送信器の構成を示す図である。 光信号送信器の変形例を示す図である。 光ゲートスイッチ制御部の構成を示す図である。 ＶＯＡ制御部の構成を示す図である。 減衰量計算部の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は光パワー管理テーブルの実施例、（ｂ）は減衰量管理テーブルの実施例である。 実施形態の光パケットスイッチシステムの動作を説明するタイミングチャートである。 実施形態の光パケットスイッチシステムの変形例を示す図である。

符号の説明

１ 光カプラ
２−１〜２−４ 半導体光増幅器（ＳＯＡ）
３ 光合波カプラ
１１ 可変光減衰器（ＶＯＡ）
１２ 半導体光増幅器（ＳＯＡ）
２１−１〜２１−４ 光カプラ
２２−１〜２２−４ 受光器
３０ スイッチ制御部
３１ 基準クロック源
３２ 光ゲートスイッチ制御部（アービタ）
３３ ＶＯＡ制御部
４８ ダミー信号発生器
５１ 競合判定回路
５２ ＳＯＡ制御回路
５３ ＳＯＡ駆動回路
６１ モニタ部
６２ 減衰量計算部
６３ ＶＯＡ制御回路
６４ ＶＯＡ駆動回路

Claims (5)

1. 複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを備える光スイッチシステムであって、
   各入力ポートを介して入力される光信号のパワーをそれぞれモニタする複数のモニタ手段と、
   各入力ポートを介して入力される光信号をそれぞれ通過または遮断する複数の光ゲートスイッチと、
   前記複数の光ゲートスイッチを制御するためのゲート制御信号を生成するゲート制御手段と、
   前記複数の光ゲートスイッチから出力される光信号を時間多重する光カプラと、
   前記光カプラから出力される時間多重された光信号をタイムスロット毎に減衰させる単一の減衰器と、
   前記ゲート制御信号に同期して、前記減衰器の減衰量を前記複数のモニタ手段のモニタ結果に応じて制御する減衰制御手段、
   を有する光スイッチシステム。
2. 請求項１に記載の光スイッチシステムであって、
   各入力ポートを介して入力される光信号のパワーは、概ね一定に制御されている
   ことを特徴とする光スイッチシステム。
3. 請求項１に記載の光スイッチシステムであって、
   前記ゲート制御手段は、
   各入力ポートに接続する光信号送信器からの送信要求を出力ポート毎に調停する調停回路と、
   前記調停回路による調停結果に応じて前記ゲート制御信号を生成する駆動回路、を備える
   ことを特徴とする光スイッチシステム。
4. 請求項１に記載の光スイッチシステムであって、
   前記減衰制御手段は、前記複数のモニタ手段により得られる各パワー値とそれら複数のモニタ手段により得られる最小パワー値との差に基づいて、各入力ポートを介して入力される光信号に対する減衰量を決定する
   ことを特徴とする光スイッチシステム。
5. 請求項１に記載の光スイッチシステムであって、
   前記減衰制御手段は、前記複数のモニタ手段により得られる各パワー値と予め決められている基準パワー値との差に基づいて、各入力ポートを介して入力される光信号に対する減衰量を決定する
   ことを特徴とする光スイッチシステム。

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