JP5470379B2 - 光信号を切り換えるためのデバイス - Google Patents

Description

本発明は、トランスペアレントなＷＤＭ光ネットワークの分野に関し、特に、波長チャネルを電子信号に変換することなしに波長チャネルを切り換えることができるトランスペアレントな光ネットワークのためのスイッチングデバイスに関する。

光ファイバ波長分割多重（またはＷＤＭ）光伝送技術を駆使できることが、情報の伝送におけるデータ転送速度の高まるニーズを満たす際の主要な要因である。「トランスペアレント」という用語が、信号が電子信号に変換されることなしに光信号のままである伝送システムに適用される。光通信ネットワークにおけるトランスペアレンシは、光−電気−光変換をなくし、したがって、対応するトランスデューサをなくすことによってネットワーク機器の費用を低減することを可能にする特徴である。トランスペアレントなＷＤＭネットワークにおいて使用されるサブシステムは、再構成可能な光アド−ドロップマルチプレクサ、またはＲＯＡＤＭ、および光クロスコネクト、またはＯＸＣを特に含む。そのようなサブシステムを構築するために、波長選択スイッチ、またはＷＳＳとして知られている機器が特に魅力的である。このことは、この機器が、ディスクリートの構成要素を使用する場合と比べて、はるかに単純な構造、ならびにより小さいサイズおよび高い信頼性で非常に柔軟性のある構成を有する任意の度数のスイッチングノードを作成することを可能にするためである。波長選択スイッチ、および波長選択スイッチの応用例は、とりわけ、Ｓ．Ｍｅｃｈｅｌｓ他、ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｍａｇａｚｉｎｅ、２００３年３月、８８−９４ページで説明されている。

Ｓ．Ｍｅｃｈｅｌｓ他、ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｍａｇａｚｉｎｅ、２００３年３月、８８−９４ページ

一実施形態において、本発明は、以下、すなわち：
着信波長分割多重光信号を受信することができる入力と、当該着信光信号をブロードキャストするための第１の複数の出力とをそれぞれが備える複数のブロードキャストカプラと、
波長チャネルを受信するための第１の複数の入力と、当該第１の複数の入力において受信された波長チャネルから選択的に獲得された発信波長分割多重光信号を伝送するための出力とをそれぞれが備える複数の波長選択モジュールと、
ブロードキャストカプラの第２の複数の当該出力を、当該ブロードキャストカプラによって受信された着信光信号を当該波長選択モジュールにルーティングするために波長選択モジュールの第２の複数の当該入力に結び付ける光接続手段とを備える光信号スイッチングデバイスを開示し、
当該波長選択モジュールが、複数のグループに構成され、当該グループの少なくとも１つが、当該複数の波長選択モジュールを備え、１つのグループの波長選択モジュールがそれぞれ、同一の光ケーブルを介するなどして、それぞれのモジュールの出力において共通の隣接ノードに接続されるように構成され、当該光接続手段が、当該ブロードキャストカプラのそれぞれに関して、当該カプラによって受信された着信光信号を、各グループの少なくとも１つの波長選択モジュールに同時にブロードキャストすることを可能にするように構成される。

他の有利な実施形態において、本方法は、以下の特徴の１つまたは複数を示してもよい：
− ブロードキャストカプラが複数のグループに構成され、当該グループの少なくとも１つが、当該複数の当該ブロードキャストカプラを備え、１つのグループのブロードキャストカプラがそれぞれ、同一の光ケーブルを介するなどして、共通の隣接ノードに接続されることが意図される。
− 波長選択モジュールの少なくとも１つまたはそれぞれが、ブロードキャストカプラのグループの数とほぼ同数の当該入力を備える。そのような構成は、デバイスに接続された光ファイバの数と比べてポートの数が比較的少ない波長選択モジュールを使用することを可能にする。
− ブロードキャストカプラの当該グループの数と波長選択モジュールの当該グループの数が等しい。一変種において、デバイスは、この点で非対称的であってもよい。
− 光接続手段が、当該波長選択モジュールのそれぞれに関して、カプラの各グループの中の少なくとも１つのブロードキャストカプラから着信光信号を当該波長選択モジュールに同時にルーティングすることを可能にするように構成される。
− 当該ブロードキャストカプラの少なくとも１つまたはそれぞれが、波長選択モジュールのグループの数とほぼ同数の当該出力を備える。そのような構成は、デバイスに接続された光ファイバの数と比べてポートの数が比較的少ないブロードキャストカプラを使用することを可能にし、したがって、アド損失を制限することを可能にする。
− 当該光接続手段が、当該第２の複数の出力のうちの１つの出力を当該第２の複数の入力のうちの１つの入力にそれぞれが接続する導波管を備える。
− 導波管が、各ブロードキャストカプラを各グループの中の少なくとも１つの波長選択モジュールに接続する。
− 隣接ノードから当該着信光信号を受信するブロードキャストカプラが、当該隣接ノードに接続された波長選択モジュールのグループに対する直接の光接続を有さない。そのような構成は、波長選択モジュールにおいて使用されるポートの数を減らすことを可能にする。
− 当該光接続手段が、当該第２の複数の出力の出力に接続された入力と、当該第２の複数の入力の入力に接続された出力とを備える少なくとも１つの光空間スイッチングマトリックスを備える。
− 光空間スイッチングマトリックスの出力が、各グループからの少なくとも１つの波長選択モジュールに、またはそれらの波長選択モジュールのそれぞれに接続される。
− 光空間スイッチングマトリックスの入力が、各グループからの少なくとも１つのブロードキャストカプラに、またはそれらのブロードキャストカプラのそれぞれに接続される。
− 当該光接続手段が、当該第２の複数の出力の出力に接続された入力と、当該第２の複数の入力の入力に接続された出力とを備える複数の光空間スイッチングマトリックスを備える。
− 当該光空間スイッチングマトリックスの数が、波長選択モジュールの当該入力の数以下であり、当該波長選択モジュールのそれぞれが、当該光空間スイッチングマトリックスのすべてに接続された入力を有し、当該ブロードキャストカプラのそれぞれが、当該光空間スイッチングマトリックスのすべてに接続された出力を有する。
− 当該ブロードキャストカプラの少なくとも１つまたはすべてが、当該ブロードキャストカプラによって受信された着信光信号の少なくとも１つの波長チャネルによって伝送されるデジタルデータを復調するためにドロップモジュールに接続された出力を備える。変種において、ドロップモジュールは、デバイスの他のポイントに接続されてもよい。
− 当該波長選択モジュールの少なくとも１つまたはすべてが、当該波長選択モジュールから発せられる発信光信号の中に少なくとも１つの波長チャネルを挿入するためにアドモジュールに接続された入力を備える。一変種において、アドモジュールは、デバイスの他のポイントに接続されてもよい。
− ブロードキャストカプラの数と波長選択モジュールの数が等しい。一変種において、デバイスは、この点で非対称的であってもよい。

１つの特定の実施形態において、スイッチングデバイスは、以下をさらに備える：
波長チャネルを受信するための複数の入力と、当該複数の入力において受信された波長チャネルから選択的に獲得された波長分割多重再循環光信号を送信するための出力とを備える波長再循環モジュールと、当該再循環光信号を受信するために当該波長再循環モジュールの出力に接続された入力と、当該再循環光信号をブロードキャストするための複数の出力とを備える再循環カプラとを備える、またはそれぞれが備える少なくとも１つの再循環アセンブリ、
ブロードキャストカプラからの第３の複数の当該出力を、当該ブロードキャストカプラによって受信された着信光信号を波長再循環モジュールにルーティングするために波長再循環モジュールの第３の複数の入力に結び付ける第２の光接続手段、
再循環カプラからの第４の複数の出力を、再循環カプラによって受信された再循環光信号を当該波長選択モジュールにルーティングするために波長選択モジュールの第４の複数の当該入力に結び付ける第３の光接続手段。

また、この特定の実施形態によるスイッチングデバイスは、以下の特徴の１つまたは複数を示してもよい：
− 第２の光接続手段が、各グループの中の少なくとも１つのブロードキャストカプラによって受信された着信光信号を、当該波長再循環モジュール、または各波長再循環モジュールに同時にルーティングするように構成される。
− 第３の光接続手段が、当該再循環光信号、またはそれぞれの再循環光信号を、各グループの中の少なくとも１つの波長選択モジュールに同時にブロードキャストすることを可能にするように構成される。
− 第３の複数の入力の数が、ブロードキャストカプラの数以上である。つまり、再循環アセンブリの数、および各再循環モジュールの入力の数が、各ブロードキャストカプラが少なくとも１つの再循環アセンブリに接続されるような数になっている。
− 第４の複数の出力の数が、波長選択モジュールの数以上である。つまり、再循環アセンブリの数、および各再循環カプラの出力の数が、各波長選択モジュールが少なくとも１つの再循環アセンブリに接続されるような数になっている。
− 第２の光接続手段が、第３の複数の出力のうちの１つの出力を第３の複数の入力のうちの１つの入力にそれぞれが接続する導波管を備え、第３の光接続手段が、第４の複数の出力のうちの１つの出力を第４の複数の入力のうちの１つの入力にそれぞれが接続する導波管を備える。
− 再循環カプラの出力を波長再循環モジュールの入力に結び付ける直接の光接続リンクは存在しない。

本発明の基礎にある１つの着想は、波長選択モジュールにおいて必要とされるポートの数を制限しながら、多数の着信ファイバ、および多数の発信ファイバを有するノードのためのブロードキャストおよび選択の光アーキテクチャを設計することである。

本発明の基礎にある別の着想は、接続方向の点で、つまり、トラフィックの交換が行われる相手の隣接ノードの点でノードの接続性を考慮に入れることである。或る接続方向は、同一の隣接ノードに接続された複数の光ファイバを備えてもよく、したがって、これらの光ファイバは、光信号を当該隣接ノードに転送するために同様に使用されてもよい。この接続方向の、これらの光ファイバは、場合により、ケーブルの形態に構成されてもよい。

単に例示的で、非限定的な例として与えられる、本発明の複数の特定の実施形態の後段の説明を、添付の図面を参照して検討することで、本発明が、よりよく理解され、本発明の他の目的、詳細、特徴、および利点が、より明確となろう。

第１の実施形態による光ノードを示す機能ブロック図である。 第１の実施形態による光ノードを示す機能ブロック図である。 第２の実施形態による光ノードを示す機能ブロック図である。 第３の実施形態による光ノードを示す機能ブロック図である。 第４の実施形態による光ノードを示す機能ブロック図である。 第５の実施形態による光ノードを示す機能ブロック図である。 これらの実施形態が使用されることが可能な光ネットワークを示す機能ブロック図である。 第６の実施形態による光ノードを示す機能ブロック図である。 図８のノードの詳細を部分的に示す図である。

図７を参照すると、ＷＤＭメッシュネットワーク１が、矢印９によって表される方向性リンクによって接続された複数の光ノード２から８を備える。各リンクは、１つまたは複数の光ファイバから成ってもよい。特に、大容量ネットワーク、例えば、遠隔通信プロバイダのコアネットワークの場合、リンクは、一般に、複数の光ファイバを備えなければならない。敷設を容易にするため、これらの光ファイバは、ケーブルの形態で組み合わされてもよい。そのようなネットワークにおいて、したがって、ノード２から８のそれぞれが、そのノードを限られた数の隣接ノードにそれぞれが接続する多数の着信光ファイバおよび発信光ファイバの間で光信号を切り換えることができなければならない。ノードが有する隣接ノードの数が、そのノードの接続度と呼ばれる。例えば、図７において、ノード６は、４である接続度を有し、ノード３は、３である接続度を有する。

図１から図６を参照して、この種の光ノードを構築するのに適した複数の光アーキテクチャを次に説明する。簡明のため、ノードの入力と出力の間で光信号をルーティングするのに使用され、さらに、該当する場合、光信号をローカルでアドするまたはドロップするのに使用されるスイッチングノードの光学部分だけが示されている。図示されない他の多くの構成要素、特に、スイッチングを制御するため、さらに、該当する場合、信号のアドおよびドロップを行うための１つまたは複数のコマンドモジュールが、光ノードの構成に関与してもよい。特に、この制御は、波長チャネル間の衝突を防止しなければならない。

コマンドモジュールは、様々な形態で、単独で、または分散されて、ハードウェア構成要素および／またはソフトウェア構成要素によって構築されてもよい。使用されてもよいハードウェア構成要素は、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはマイクロプロセッサである。ソフトウェア構成要素は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、またはＶＨＤＬなどの様々なプログラミング言語で書かれてもよい。このリストは網羅的ではない。

図１を参照すると、度数４の光ノードを構築するのに適したスイッチングデバイス１０が示されている。ブロック２１、２２、および２３は、図２を参照する。デバイス１０は、着信波長分割多重チャネルを伝送する着信光ファイバ１１を接続するための、この場合、１２個の入力と、発信波長分割多重チャネルを伝送する発信光ファイバ１２を接続するための、この場合、１２個の出力とを備える。参照符号１３から１６は、同一の隣接ノードにそれぞれ接続された、この場合、グループ当たり３つのファイバを有する、着信ファイバ１１の４つのグループを表す。参照符号１７から２０は、同一の隣接ノードにそれぞれ接続された、この場合、グループ当たり３つのファイバを有する、発信ファイバ１２の４つのグループを表す。グループの光ファイバはそれぞれ、１つまたは複数のケーブルの形態に構成されてもよい。

図１のアーキテクチャは、ブロードキャストおよび選択のアーキテクチャの特徴を含む。デバイス１０の各入力は、ＷＤＭ信号を受信して、その信号を複数のＷＳＳ（波長選択スイッチ）２６にブロードキャストするブロードキャストカプラ２５に接続される。デバイス１０の各出力は、複数のブロードキャストカプラ２５からＷＤＭ信号を受信するＷＳＳ２６に接続される。拡張により、ブロードキャストカプラのグループとは、着信ファイバ１３、１４、１５、または１６のグループに接続されたブロードキャストカプラ２５のすべてを指す。同様に、ＷＳＳグループとは、発信ファイバ１７、１８、１９、または２０のグループに接続されたＷＳＳ２６のすべてを指す。

慣用されているブロードキャストおよび選択のアーキテクチャは、各ＷＳＳ２６を各ブロードキャストカプラ２５に接続することから成る。図１のノードの場合、この従来のアーキテクチャは、１２入力のＷＳＳ、および１２出力のカプラを想定する。そのようなアプローチのいくつかの欠点は、多数のポートを有するＷＳＳの高い費用、ならびにアウトレットの数とともに増加するカプラのアド損失である。

これに対して、図１の実施形態では、各カプラは、各グループの中の単一のＷＳＳ２６だけにしか、すなわち、４つのＷＳＳだけにしか接続されない。さらに、各ＷＳＳ２６は、４つのカプラ２５だけにしか接続されない。カプラ２５の出力とＷＳＳ２６の入力の間の光接続２７は、光ファイバ、または他の種類の導波管であってもよい。波長分散補償モジュールもしくは波長分散補償増幅器、または他の物理的低下補償構成要素などの、図示されない他の構成要素が、これらの接続上に設置されてもよい。

このため、Ｎがノードの接続度である場合、デバイス１０は、Ｎ個の出力ブランチを有するカプラ、およびＮ個の入力ポートを有するＷＳＳを伴って構築されてもよく、任意の着信ファイバ１１からの１つまたは複数のチャネルをＮ個の隣接ノードに同時にトランスペアレントにルーティングすることを可能にする。

想起すべきこととして、ＷＳＳ（波長選択スイッチ）は、プログラマブル多重化機能またはプログラマブル逆多重化機能を満たす、複数の選択可能なポートと、少なくとも１つの共通ポートとを備える機器である。ＷＳＳがマルチプレクサとして動作している場合、選択可能なポートは、入力の役割をし、共通ポートは、共通出力の役割をする。波長選択スイッチは、入力において受信された波長チャネル（すなわち、それぞれの波長によって伝送される光信号）を、受信されたチャネルの波長、およびそれぞれの入力に基づいて選択的に、さらにコマンド信号に基づいて、この機器の共通出力にルーティングすることができる。共通出力にルーティングされる複数のチャネルは、異なる波長を有さなければならない。この状況において、この機器は、機器の出力において、受信されたチャネルの中から選択されたチャネル、または受信されたチャネルの中から選択されたチャネルのセットから成るチャネルの多重化をもたらすためのプログラマブル多重化機能を実行する。各入力ポートで、１つのチャネルが選択されてもよく、複数のチャネルが選択されてもよく、またはチャネルが選択されなくてもよい。

オプションとして、図２に示されるとおり、デバイス１０は、カプラ２５に接続されたドロップモジュール２８を備えてもよい。この状況において、カプラ２５が、ドロップモジュール２８へのさらなる１つまたは複数の出力２９を備える。ドロップモジュール２８は、ドロップされるべき光信号データを復調するための１つまたは複数の光受信機を備える。また、ドロップモジュール２８は、デマルチプレクサ、カプラ、固定フィルタもしくは調整可能フィルタ、光ゲート、ＷＳＳなどの、ドロップされるべきチャネルを選択するための多種多様な光構成要素を備えてもよい。この状況において、カプラ２５が有する出力の数は、ノードの接続度より大きく、例えば、Ｎ＋１である。

オプションとして、図２に示されるとおり、デバイス１０は、カプラ、ＷＳＳ２５に接続されたアドモジュール３０を備えてもよい。この状況において、ＷＳＳ２６は、アドモジュール３０に接続されたさらなる１つまたは複数の入力３１を備える。アドモジュール３０は、アドされるべき光信号を生成するために、固定の波長、または調整可能な波長を有する１つまたは複数の光送信機を備える。また、アドモジュール３０は、マルチプレクサ、結合器、光ゲート、増幅器、ＷＳＳなどの、アドされるべき光信号を組み合わせるため、ルーティングするため、または調整するための多種多様な光構成要素を備えてもよい。この状況において、ＷＳＳ２６が有する出力の数は、ノードの接続度より大きく、例えば、Ｎ＋１である。

図１および図２の実施形態において、各ＷＳＳ２６が、各隣接ノードから少なくとも１つのＷＤＭ信号を受信することができるように、各グループからのカプラ２５に専用の入力を備える。しかし、単一の波長選択モジュールを通過して伝送される信号の発信元に関して他の構成も可能である。例えば、別の構成が図３に示され、図１の要素と同一の、または類似する要素は、同一の参照符号を有する。

図１および図３において、図を明確に保つために別々に描かれたブロック２１から２３は、ノードのハードウェア構造に必ずしも対応しない。図４を参照して、このブロック描写が使用されなかった別の実施形態が、次に説明される。図１および図２の要素と同一の、または類似する要素は、同一の参照符号足す１００を有する。

図４は、度数３の光ノードを構築するのに適したスイッチングデバイス１１０を概略で示す。ブロードキャストカプラ１２５とＷＳＳ１２６の間の直接の接続１２７は、図１および図２と同様に構成されるが、描写は異なる。つまり、各ＷＳＳ１２６が、各グループ１１３、１１４、および１１５からカプラ１２５に接続された入力を備え、さらに各カプラ１２５が、各グループ１１７、１１８、および１１９からのＷＳＳ１２６に接続された出力を備える。接続１２９は、光信号をドロップすることに専用の各カプラ１２５からの出力ブランチを表す。接続１３１は、光信号をアドすることに専用の各ＷＳＳ１２６からの入力ブランチを表す。

ブロードキャストカプラ２５／１２５とＷＳＳ２６／１２６の間の直接の接続２７／１２７によってもたらされる限られた接続性では、いくつかの状況において不十分であると判明する可能性がある。このことは、所与のカプラによって受信される入力信号が、グループ当たり１つのＷＳＳだけにしかブロードキャストされないので、その入力信号が、宛先ノード当たり１つの出力ファイバ１２／１１２を介してしか伝送されない可能性があるためである。この発信ファイバ上の波長チャネルに関して競合状況が生じる可能性がある。さらに、ＷＳＳ２６／１２６の１つに障害が生じた場合、スイッチングデバイス１０／１１０は、対応するトラフィックを別のＷＳＳを介して同一の宛先ノードに転送することができないため、このトラフィックは、スイッチングデバイス１０／１１０によって保護され得ない。

特に前述した状況において、ノードの柔軟性を高めるために、スイッチングデバイスは、直接の接続２７／１２７に加えて、または直接の接続２７／１２７の代わりに、カプラ２５／１２５とＷＳＳ２６／１２６の間で構成された１つまたは複数の光空間スイッチングマトリックスを備えてもよい。

図４で、単一の光空間スイッチングマトリックス４０が、接続４１を介してカプラ１２５のそれぞれに接続された各１つの入力と、接続４２を介してＷＳＳ１２６のそれぞれに接続された各１つの出力とを備える。

入力ファイバ１１１の数はＭとされ、この場合、この数は、出力ファイバ１１２の数と等しい。光空間スイッチングマトリックス４０は、この場合、Ｍ個の入力と、Ｍ個の出力とを有するマトリックスである。光空間スイッチングマトリックス４０は、厳密に非ブロッキングである純粋に空間的なルーティングを実行する構成要素である。したがって、光空間スイッチングマトリックスは、任意の入力から任意の出力にトランスペアレントな接続を行うことができる。この接続は、例えば、マトリックスが合うように設計されている所定の波長グリッド内で、当該の入力で見られるすべてのスペクトル成分にトランスペアレントである。つまり、光空間スイッチングマトリックスが、１つの波長チャネルしか入れない場合、この単一のチャネルが、選択された出力に向かわされる。光空間スイッチングマトリックスが、１００のチャネルを入れる場合、１００のチャネルすべてが、そのマトリックスの出力に向かわされる。そのようなマトリックスは、Ｍ個のＷＤＭ信号、すなわち、スペクトルチャネルのセットを、それぞれ、Ｍ個の入力からＭ個の出力に同時に、選択的にルーティングするのに適している。この種の空間スイッチングマトリックスは、ＭＥＭＳ（微小電子機械システム）によって制御されるマイクロ反射器を使用して構築されてもよい。この種の空間スイッチングマトリックスは、特に、グリマーグラス（ＧｌｉｍｍｅｒＧｌａｓｓ）社（米国ヘイワード市）およびポラティス（Ｐｏｌａｔｉｓ）株式会社（米国ビルリカ市）という企業から入手可能である。アド損失は、比較的低く、例えば、約４ｄＢまたは５ｄＢであってもよい。ポートの数は比較的多く、例えば、１００から２００であってもよい。

図４で、マトリックス４０を使用して、所与の入力ファイバ１１１に着信し、したがって、カプラ１２５に着信する１つまたは複数のチャネルが、任意のＷＳＳ１２６にルーティングされてもよく、したがって、すべての出力ファイバ１１２にルーティングされてもよい。したがって、このマトリックスは、そのカプラに直接に接続されたＷＳＳとは異なるＷＳＳを介して、すなわち、その宛先に対応するグループからの別のＷＳＳを介して、これらのチャネルを、これらのチャネルの宛先ノードにルーティングするのに使用されてもよい。したがって、図４で、空間スイッチングマトリックス４０は、直接の接続１２７を補完するように構成される。対応する数の出力がカプラ１２５において含められ、対応する数の入力がＷＳＳ１２６において含められるという条件付きで、１つまたは複数の空間スイッチングマトリックスが、このように構成されてもよい。このように、図４で、ＷＳＳは、Ｎ＋２個の入力を有する。

トランスペアレントな信号スイッチングの柔軟性を向上させる別の可能性は、いくつかの直接の接続１２７に取って代わるように構成される１つまたは複数の空間スイッチングマトリックスを含めることである。図４の要素と同一の、または類似する要素が同一の参照符号を有する図５および図６を参照して、対応する実施形態が、次に説明される。

１つの頻繁な用法において、トランスペアレントな光ネットワークのノード間のトラフィックは、双方向であり、したがって、光ノードは、着信ファイバのグループと発信ファイバのグループの両方によって隣接ノードに接続される。例えば、図４の実施形態が、図７のノード３を構築するのに使用される場合、ファイバのグループ１１３と１１７が同一の隣接ノード２に接続され、ファイバのグループ１１４と１１８が同一の隣接ノード４に接続され、さらにファイバのグループ１１５と１１９が同一の隣接ノード６に接続される。この状況において、図４において円５０で印が付けられた、それぞれがカプラ１２５、ならびにそのカプラと同一の隣接ノードに関連するＷＳＳ１２６を接続する直接の接続１２７は、概ね、トラフィックをルーティングすることに関して有用性が限られている、または有用性がない。図５で、これらの直接の接続は、前述したマトリックス４０と同様であり、さらにマトリックス４０と並行に同様に接続される空間スイッチングマトリックス４３によって取って代わられる。

図５で、２つのマトリックス４０および４３が含められており、このことは、特に、競合状況および保護状況に向き合うのに、信号ルーティングの柔軟性を高めることを可能にする。図５の実施形態の一変種において、ＷＳＳ１２６において必要とされるポートの数を減らすように、接続４１および４２を有するマトリックス４０がなくしてもよい。

信号ルーティングの柔軟性は、空間スイッチングマトリックスの数とともに向上する。図６は、度数４のノードに適した実施形態を示し、カプラ１２５とＷＳＳ１２６の間に直接の接続は存在せず、空間スイッチングマトリックス４５だけが存在する。この場合、これらのマトリックスの数は、ノードの接続度と同一であり、これらのマトリックスの１つは図示されていない。マトリックス４５のそれぞれは、接続４１を介してカプラ１２５のそれぞれに接続されたそれぞれの入力と、接続４２を介してＷＳＳ１２６のそれぞれに接続されたそれぞれの出力とを有する。

図４から図６で見ることができるとおり、直接の接続と空間スイッチングマトリックスは、ブロードキャストカプラ１２５とＷＳＳ１２６の間で、所望されるルーティング柔軟性に応じて様々な割合で組み合わせてもよい。この柔軟性は、所与の入力ファイバと所与の宛先ノードの間でスイッチングデバイスが作成することができる異なる空間経路の数によって測定されることが可能である。

ＷＳＳ１２６が有する比較的少ない数の入力ポートにもかかわらず（例えば、この数は、着信方向の数、例えば、図６における４つに、必要とされる場合、トラフィックをローカルでアドするための１つを加えた数であってもよい）、これらのＷＳＳを、多数のポートを有する空間スイッチングマトリックスと組み合わせることは、したがって、満足の行くレベルの柔軟性を有するノードアーキテクチャを作成することを可能にする。一変種において、空間スイッチングマトリックスの数は、ＷＳＳ１２６が有する入力ポートの数に限られているノードの接続度より大きくてもよい。

図８および図９を参照して、特に前述した状況において、ノードの柔軟性を高める再循環アセンブリが含められる、スイッチングノードの別の実施形態を、次に説明する。図１および図２の要素と同一の、または類似する要素は、同一の参照符号足す２００を有する。

図８および図９で、ブロック２２１から２２３のそれぞれは、これらのブロックの間で波長チャネルの再循環を可能にするように変形された、図２の構成と同様のブロードキャストおよび選択の構成を参照する。前の場合と同様に、図示されるこれらのブロックは、ノードのハードウェア構造に必ずしも対応しない。ブロック２２１から２２３で、入力の数、および出力の数は、図２の場合よりも多い。さらなる入力は、再循環カプラ２５３に対応し、さらなる出力は、再循環ＷＳＳ２５２に対応し、再循環カプラ２５３および再循環ＷＳＳ２５２は、図９に一部が示されている。

再循環ＷＳＳ２５２は、動作が前段で説明された波長選択スイッチである。各再循環ＷＳＳ２５２が、図示される実施例において、同一のブロックのブロードキャストカプラ２２５のすべてからなど、複数のブロードキャストカプラ２２５からＷＤＭ信号を受信する。このように、再循環ＷＳＳ２５２は、各グループからのブロードキャストカプラから光信号を受信する。これを実現するのに、ブロードキャストカプラ２２５は、光接続２５９によって再循環ＷＳＳ２５２の入力に結び付けられたさらなる２つの出力などの、図２の場合より多くの出力を有する。図９は、ブロック２２２の一部分だけを示し、特に、このブロックの２つの再循環ＷＳＳ２５２のうち１つだけを示す。

再循環信号として知られる、再循環ＷＳＳ２５２の出力において獲得された信号は、再循環光接続２５５によって、別のブロック内に配置された再循環カプラ２５３の入力に毎回、伝送される。毎回、再循環カプラ２５３は、図示される例における同一のブロックの中のすべてのＷＳＳ２２６などの、複数のＷＳＳ２２６に再循環信号を伝送する。このように、再循環光信号は、各グループの中のＷＳＳに同時に伝送される。これを実現するのに、ＷＳＳ２２６は、光接続２５８によって、同一のブロックの中の再循環カプラ２５３の出力に結び付けられた、さらなる２つの入力などの、図２の場合より多くの入力を有する。オプションとして、再循環カプラ２５３と再循環ＷＳＳ２５２の間で光接続２５７が設けられてもよいが、このことは、一般に、不要である。

ノードにおいて構成される再循環アセンブリ（すなわち、ＷＳＳ２５２、接続２５５およびカプラ２５３）の数は、所望されるレベルのスイッチング柔軟性に基づいて選択されてもよい。図示される例において、各ブロックが光再循環接続２５５によって、その他２つのブロックに結び付けられることが可能であるように、６つの再循環アセンブリが含められる。

他の構成も可能である。好ましくは、再循環ＷＳＳ２５２は、着信光ファイバ２１１の数以上の総数の入力を有し、したがって、すべての着信信号が再循環させられることが可能である。好ましくは、再循環カプラ２５３は、発信光ファイバ２１２の数以上の総数の出力を有し、したがって、任意の発信ファイバが再循環信号を伝送することができる。

図示されない一実施形態において、再循環信号の減衰を補償するために再循環アセンブリにおいて光増幅器が提供される。

前述したスイッチングノードにおいて、波長選択スイッチが、波長選択モジュールの役割をする。しかし、他のタイプのプログラマブルマルチプレクサが使用されてもよい。

基本的に度数３または度数４のノードに関して示されるアーキテクチャは、異なる数の入力、および異なる数の出力を有する非対称接続性を含め、任意の接続性で構築されてもよい。各接続方向におけるファイバの数は、必ずしも等しくない。所与の接続方向に関して、着信ファイバの数は、好ましくは、発信ファイバの数と等しい。

前出の図に示されるアーキテクチャの１つの特定の利点は、これらのアーキテクチャの拡張性である。例えば、図４に示される度数３のノードは、既に設置されている要素を実質的に変更することなしに、必要な要素を追加することによって、図１におけるとおりの度数４のノードにかなり容易に拡張されることが可能である。同様に、増加するトラフィックを考慮に入れ、したがって、競合状況の増加を考慮に入れるために、空間スイッチングマトリックスおよび／または再循環アセンブリが、初期アーキテクチャに徐々に追加されてもよい。この拡張性は、最初からＷＳＳ上に十分な数のポートを設け、カプラ上に十分な数のブランチを設けることによって助長されてもよい。

図１から図９で、カプラ２５／１２５／２２５においてトラフィックをドロップし、ＷＳＳ２６／１２６／２２６においてトラフィックをアドする能力が、毎回、提供されてきた。しかし、トラフィックアドモジュールまたはトラフィックドロップモジュールを光ノードに接続するための他の構成も存在する。例えば、カプラ２５／１２５／２２５において必要とされる出力の数、およびＷＳＳ２６／１２６／２２６において必要とされる入力の数を制限するために、これらの代替の構成は好ましいかもしれない。特に、比較的少ない数のポートを有するブロードキャストカプラおよびＷＳＳに依拠するアーキテクチャは、ノードのアド損失を制限するという利点を有する。また、ネットワークのいくつかのポイントにおいて、ドロップモジュールを有さないノード、またはアドモジュールを有さないノードを含めることが役立つ可能性もある。

本発明は、複数の特定の実施形態に関連して説明されてきたが、本発明は、当然、それらの実施形態には全く限定されず、説明される手段のすべての技術的均等物、ならびにそれらの均等物の組合せを、それらの組合せが本発明の範囲内に入る場合、備える。

「備える」または「含む」という動詞、およびこれらの動詞の活用された形態の使用は、請求項に記載される要素またはステップ以外の要素またはステップの存在を排除しない。要素またはステップに関する「１つの」という不定冠詞の使用は、特に明記しない限り、複数のそのような要素またはステップの存在を排除していない。複数の手段またはモジュールが、単一のハードウェア要素によって示される可能性がある

Claims (18)

1. 着信波長分割多重光信号を受信することができる入力と、前記着信波長分割多重光信号を配信するための複数の出力とをそれぞれが備える複数のブロードキャストカプラ（２５、１２５、２２５）と、
   波長チャネルを受信するための複数の入力と、前記複数の入力において受信された波長チャネルから選択的に獲得された発信波長分割多重光信号を伝送するための出力とをそれぞれが備える複数の波長選択モジュール（２６、１２６、２２６）と、
   前記ブロードキャストカプラによって受信された着信光信号を前記波長選択モジュールにルーティングするために、前記複数のブロードキャストカプラの出力の中から選択された複数のルーティング出力を、前記波長選択モジュールの前記複数の入力の中から選択された複数のルーティング入力に結び付ける光接続手段（２７、１２７、４０、４１、４２、４３、４５、２２７）とを備える光信号スイッチングデバイスであって、
   前記波長選択モジュールが、複数のグループ（１７、１８、１９、２０、１１７、１１８、１１９、１２０、２１７、２１８、２１９、２２０）に構成され、前記グループの少なくとも１つが、複数の前記波長選択モジュールを備え、１つのグループの波長選択モジュールがそれぞれ、それぞれのモジュールの出力において共通の隣接ノードに接続されるように構成され、前記光接続手段が、前記ブロードキャストカプラのそれぞれに関して、前記カプラによって受信された着信光信号を、各グループの少なくとも１つの波長選択モジュールに同時にブロードキャストすることを可能にするように構成され、
   前記光接続手段が、前記複数のルーティング出力のうち１つの出力を前記複数のルーティング入力のうち１つの入力にそれぞれが接続する導波管（２７、１２７、２２７）を備え、
   隣接ノードから前記着信光信号を受信するブロードキャストカプラが、前記隣接ノードに接続された波長選択モジュールのグループに対する直接の光接続（５０）を有さない、
   ことを特徴とする、光信号スイッチングデバイス。
2. 前記ブロードキャストカプラが、複数のグループ（１３、１４、１５、１６、１１３、１１４、１１５、１１６、２１３、２１４、２１５、２１６）に構成され、前記グループの少なくとも１つが、複数の前記ブロードキャストカプラを備え、１つのグループのブロードキャストカプラがそれぞれ、共通の隣接ノードに接続されることが意図される、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記波長選択モジュールのそれぞれが、波長選択モジュールのグループの数と同数の前記出力を備える、請求項２に記載のデバイス。
4. ブロードキャストカプラの前記グループと波長選択モジュールの送信されるグループの数が等しい、請求項２に記載のデバイス。
5. 前記光接続手段が、前記波長選択モジュールのそれぞれに関して、カプラの各グループの中の少なくとも１つのブロードキャストカプラから来る光信号を前記波長選択モジュールに同時にルーティングすることを可能にするように構成される、請求項２に記載のデバイス。
6. 前記ブロードキャストカプラのそれぞれが、波長選択モジュールのグループの数と等しい数量の前記複数の出力を備える、請求項１に記載のデバイス。
7. 前記導波管が、各ブロードキャストカプラを各グループの中の少なくとも１つの波長選択モジュールに接続する、請求項１に記載のデバイス。
8. 前記光接続手段が、ブロードキャストカプラのルーティング出力に接続された入力（４１）と、波長選択モジュールのルーティング入力に接続された出力（４２）とを備える少なくとも１つの光空間スイッチングマトリックス（４０、４３、４５）を備え、前記光空間スイッチングマトリックス出力が、各グループからの少なくとも１つの波長選択モジュールに接続される、請求項１に記載のデバイス。
9. 前記光空間スイッチングマトリックスが、前記ブロードキャストカプラのそれぞれに接続されたそれぞれの入力を備える、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記光空間スイッチングマトリックスが、前記波長選択モジュールのそれぞれに接続されたそれぞれの出力を備える、請求項８に記載のデバイス。
11. 前記光接続手段が、前記複数のルーティング出力に接続された入力と、前記複数のルーティング入力に接続された出力とを備える複数の光空間スイッチングマトリックスを備え、前記光空間スイッチングマトリックスの数が、波長選択モジュールの前記入力の数以下であり、前記波長選択モジュールのそれぞれが、前記光空間スイッチングマトリックスのすべてに接続された入力を有し、前記ブロードキャストカプラのそれぞれが、前記光空間スイッチングマトリックスのすべてに接続された出力を有する、請求項１に記載のデバイス。
12. 波長チャネルを受信するための複数の入力と前記複数の入力において受信された波長チャネルから選択的に獲得された波長分割多重再循環光信号を送信するための出力とを備える波長再循環モジュール（２５２）、および前記再循環光信号を受信するために前記波長再循環モジュールの出力に接続された入力と前記再循環光信号を配信するための複数の出力とを備える再循環カプラ（２５３）を備える、またはそれぞれが備える少なくとも１つの再循環アセンブリ（２５２、２５３、２５５）と、
    ブロードキャストカプラ（２２５）の複数の再循環出力を、前記少なくとも１つの波長再循環モジュール（２２）の複数の入力に、前記ブロードキャストカプラによって受信された着信光信号を前記少なくとも１つの波長再循環モジュールにルーティングするために接続する第２の光接続手段（２５９）と、
    前記少なくとも１つの再循環カプラ（２５３）の複数の出力を、波長選択モジュール（２２６）の複数の再循環入力に、前記少なくとも１つの再循環カプラによって受信された前記少なくとも１つの再循環光信号を前記波長選択モジュールにルーティングするために接続する第３の光接続手段（２５８）とをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
13. 前記ブロードキャストカプラが、複数のグループ（２１３、２１４、２１５、２１６）に構成され、前記グループの少なくとも１つが、前記ブロードキャストカプラのいくつかを備え、１つのグループのブロードキャストカプラがそれぞれ、共通の隣接ノードの入力に接続されることが意図され、前記第２の光接続手段（２５９）が、各グループの中の少なくとも１つのブロードキャストカプラによって受信された着信光信号を、前記波長再循環モジュール（２５２）または各波長再循環モジュール（２５２）に同時にルーティングするように構成される、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記第３の光接続手段（２５８）が、前記再循環光信号または各再循環光信号を、各グループからの少なくとも１つの波長選択モジュールに同時にブロードキャストすることを可能にするように構成される、請求項１２に記載のデバイス。
15. 再循環モジュール入力の入力の総数が、ブロードキャストカプラ（２２５）の数以上である、請求項１２に記載のデバイス。
16. 再循環モジュール出力の総数が、波長選択モジュール（２２６）の数以上である、請求項１２に記載のデバイス。
17. 前記第２の光接続手段（２５９）が、ブロードキャストカプラの再循環出力を再循環モジュールの入力にそれぞれ接続する導波管を備え、さらに前記第３の光接続手段（２５８）が、再循環カプラの出力を波長選択モジュールの再循環入力にそれぞれ接続する導波管を備える、請求項１２に記載のデバイス。
18. 再循環カプラ（２５３）の出力を波長再循環モジュール（２５２）の入力に接続する直接の光接続（２５７）が存在しない、請求項１２に記載のデバイス。

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