JP6479176B2 - 光電スイッチ - Google Patents
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Description
本発明は、光電スイッチに関し、特に、複数個のスイッチモジュール及び光フルメッシュ相互接続を備えており、各スイッチモジュールが、複数個のアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）及びＤｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ ＤＲＭの少なくとも一つのアレイを備えた光電スイッチに関する。
ＡＷＧと可変波長変換器（ＴＷＣ）との組み合わせからスイッチングシステムを構築できることが公知であり、近年、光スイッチングにおける周回性ＡＷＧについての可能性が認識されてきた。Ｙｅらは、囲まれたタイプの光スイッチ及び他のアーキテクチャにおけるＡＷＧの使用を記載しており（ＩＥＥＥ／ＡＣＭ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ＶＯＬ ＰＰ，Ｉｓｓｕｅ ９９，Ｐａｇｅ １，Ｆｅｂ ２０１４）、Ｎｇｏらは、再配列可能に非閉塞及び厳密に非閉塞であるＡＷＧスイッチアーキテクチャを例証した（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ２３ｒｄ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｏｃ，２００４）。Ｌｕｃｅｒｎａらは、高いポート総数のＡＷＧにおけるクロストークの問題を論じ、パケットをスケジューリングすることによってこれを克服する方法を提案した（ＡＷＧ−Ｂａｓｅｄ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ ２０１１ ＩＥＥＥ １２ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆ ｏｎ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｒｏｕｔｉｎｇ）。すべてのそのようなシステムにおいて、光波長変換の効率的な手段が必須であり、波長は、調節可能である必要がある。Ｐａｌｌａｖｉ及びＬａｋｓｈｍｉは、パケットスイッチ全体にわたる中央制御が存在する場合の、ＡＷＧで構築された光パケットスイッチを論じた（Ｉ．Ｊ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１３，０４，３０−３９）。ＵＳ８，７９２，７８７は、層及び２つ以上のステージにおいて組み合わされたＴＷＣ及びＡＷＧを伴う光パケットスイッチを記載している。
本発明は、第一の態様に従い、整数であるＮ個のスイッチモジュールと、光フルメッシュ相互接続と、を備えており、各スイッチモジュールが、Ｍ個のクライアント対向入力ポートと、Ｍ個の出力対向ポートと、ここで、Ｍが、Ｎと等しいまたは等しくない整数であり、Ｍ個の入力及びＮ個の出力を有し、Ｎ個の出力の各々が、光フルメッシュ相互接続におけるそれぞれの入力に接続されたプレメッシュアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）と、Ｎ個の入力及びＭ個の出力を有し、Ｎ個の入力の各々が、光フルメッシュ相互接続のそれぞれの出力に接続されており、Ｍ個の出力の各々が、スイッチモジュールのＭ個の出力の一つ以上に信号を伝達する、ポストメッシュＡＷＧと、プレメッシュＡＷＧの前に位置付けられており、第一のアレイの各ＤＲＭが、スイッチモジュールの入力からの信号を受信し、受信した信号の波長を再生及び／または変更して、プレメッシュＡＷＧのそれぞれのポートにおける入力を形成するＤＲＭ出力を生成するように構成されたＤｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）の第一のアレイと、を備えた光電スイッチを提供する。
このように、プレメッシュ及びポストメッシュＡＷＧは、共に、波長分割多重方式／逆多重方式ならびに波長ルーティングに使用される。
好ましくは、ＡＷＧのすべてが周回性ＡＷＧである。本明細書に記載した実施形態の任意のＡＷＧの一つ以上をエシェル回折格子などの代替的な波長依存の光学的コンポーネントと置き換えできることが想定される。
本発明の目的のために、ＤＲＭが、可変波長変換器（ＴＷＣ）のタイプの実施例であり得ることを理解すべきである。本明細書に記載した実施形態の任意のＤＲＭの一つ以上を代替的なＴＷＣと置き換えできることが想定される。
より詳細には、Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒは、第一の光信号を第二の光信号に変換するのに使用されるデバイスである。本発明の目的のために、第一の光信号は第一の波長を有し、第二の光信号は、ＤＲＭの各々が波長変換器として機能するように、第一の波長と異なる第二の波長を有しても良い。
ＤＲＭは、（変調された）第一の光信号が検出され、電気信号に変換される光検出ステージ（例えば、フォトダイオード）を含む。光検出ステージの後に、光検出ステージからの電気信号を受信するように、そして可変波長を有する変調されていない光入力も受信するように構成された変調ステージ（すなわち、変調器）が続く。変調されていない光入力は、光検出ステージにおいて生成された変調された電気信号によって変調される。故に、変調ステージにおいて作り出された変調された光信号は、変調されていない光信号の波長に対応する波長を有する。電気ドメインの間、信号は、有利にも、第二の波長／チャネルに適用される前に、例えば、増幅、再形成、再時間的調節及びフィルタリングの一つ以上によって処理しても良い。故に、各ＤＲＭは、これらの機能の一つ以上を実行するための、そしてＤＲＭの光検出器とＤＲＭの変調器とを接続するＣＭＯＳチップを含んでも良い。
その完全な開示を参照により本明細書に組み込む我々のＧＢ１４０３１９１．８において、本発明のＤＲＭの一つ以上を形成できる多くのＤｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）の実施例を記載している。
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒの一つの実施例は、（第一の光信号を受信するための）第一の入力導波路に連結された検出器と、（可変波長入力を受信するための）第二の入力導波路及び出力導波路に連結された変調器と、検出器と変調器とを接続する電気回路と、を含むシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）導波路プラットフォームを備えても良い。ここで、検出器、変調器、第二の入力導波路及び出力導波路は、互いに同じ水平面内に配置しても良い。変調器は、半導体接合部が導波路にわたって水平に設置された変調導波路領域を含む。変調領域は、位相変調領域であっても良いし、振幅変調領域であっても良い。しかしながら、波長変換器として作用するように構成された任意の適切なＤＲＭを使用できることを理解すべきである。波長可変レーザは、通常、波長の所与の範囲にわたって連続的に可変である。しかしながら、波長可変レーザの定義には、波長域の全体にわたっては可変ではないが、その波長域にわたる予め設定された波長を選択しても良いものも含まれる。
従来のＴＷＣを使用するＡＷＧベースのスイッチを構築するときに、スイッチステージの数及びスイッチの最大サイズは、ＡＷＧの挿入損失の量によって制限される。従来のＴＷＣの代わりにＤＲＭを使用することによって、より大きなスイッチを考慮する必要があるときに、信号の再生成による挿入損失の問題が除去される。ＤＲＭは、光−電気−光（ＯＥＯ）変換などの再生成を実行するための種々の技術を使用することができる。ＤＲＭは、回路スイッチを実施するために使用できる。ＯＥＯ機能性を持つＤＲＭは、電子バッファも含有し、これを使用して、バーストスイッチ、パケットスイッチまたはセルスイッチを実施するためのデータをバッファリングすることができる。
本明細書に記載するようなＤｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ（ＤＲＭ）の開発によって、フレキシブルかつスケーラブルな様式におけるパケット交換が可能になる。ＤＲＭは、様々な機能性を持つように形成しても良く、それ故に、これまで実現不可能であった種々の光スイッチアーキテクチャが可能になる。
従って、本発明において、ＤＲＭとＡＷＧとの新規の組み合わせを使用することによる、増加的に配置可能なスケーラブルスイッチングシステムを構築する方法を開示する。
スイッチモジュールの各入力からの信号は、ＤＲＭの第一のアレイに直接的にまたは間接的に供給しても良い。より詳細は後述するように、間接的に適用されるときには、スイッチモジュールの入力からの信号は、他のコンポーネントを通じて、ＤＲＭのうちの一つまたはＤＲＭの第一のアレイの入力に到達し得る。
本発明の近接したフォトニック／電子統合は、電力消費を減少する。光学ドメインにおけるスイッチングは、エレクトロニクス速度とサイズボトルネックとをバイパスする。さらに、革新的ネットワークアーキテクチャは、スケーラビリティを増大し、必要なハードウェアを減少する。
（完全に接続されたネットワークとも称される）フルメッシュ相互接続は、すべての可能性があるノードの組の間に直接リンクが存在するネットワークトポロジである。例えば、ｎ個のノードを有するフルメッシュ相互接続では、ｎ（ｎ−１）／２個の直接リンクが存在する。そのような相互接続は、ノード間に多数の冗長リンクが存在するので、有利にも、高度の信頼性を付与する。光電スイッチは、以下の選択的な特徴の任意の組み合わせの任意の一つ、または適合する限りにおけるそれらを有しても良い。
光電スイッチは、さらに、ポストメッシュＡＷＧの後ろに位置付けられており、第二のアレイの各ＤＲＭが、スイッチモジュールの出力ポートに伝達するための、ポストメッシュＡＷＧのそれぞれの出力ポートからの信号の波長を再生及び／または変換するように構成されたＤｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）の第二のアレイを備えても良い。
スイッチモジュールの出力ポートへのこの伝達は、直接接続であっても良いし、例えば、その波長、最終的に最終出力ポートを変更するように信号に作用し得る追加のコンポーネントを伴う間接伝達であっても良い。
光電スイッチは、さらに、ＤＲＭの第二のアレイの後ろに位置付けられており、Ｍ個の入力ポート及びＭ個の出力ポートを有する再配置ＡＷＧを備えることができる。Ｍ個の入力ポートの各々は、ＤＲＭの第二のアレイのそれぞれのＤＲＭの出力に接続されており、再配置ＡＷＧの各出力ポートは、スイッチモジュールの出力に接続される。
ポストメッシュＡＷＧの後ろの再配置ＡＷＧの存在は、ポストメッシュＡＷＧからスイッチモジュールの出力ポートへの信号の伝達が追加の再配置ステップを含むことを意味する。このように、スイッチの帯域幅全体を増大することができる。
光電スイッチは、さらに、再配置ＡＷＧの出力ポートの各々とスイッチモジュールの出力ポートとの間の接続が最終アレイのＤＲＭの一つによって達成されるような、再配置ＡＷＧの後ろにＤＲＭの最終アレイを備えても良い。
このように、ＤＲＭの最終アレイは、再配置ＡＷＧを通る信号が辿る経路に関係なく、スイッチモジュールの実際の出力ポートを選ぶためのメカニズムを提供する。
光電スイッチは、さらに、ＤＲＭの第一のアレイの前に位置付けられており、Ｍ個の入力ポート及びＭ個の出力ポートを有する再配置ＡＷＧを備えても良い。Ｍ個の入力ポートの各々は、ＤＲＭの第二のアレイのそれぞれのＤＲＭの出力に接続されており、再配置ＡＷＧの各出力ポートは、スイッチモジュールの出力に接続される。
ポストメッシュＡＷＧの後ろの再配置ＡＷＧの存在は、スイッチモジュールの入力ポートからプレメッシュＡＷＧのそれぞれの入力ポートへの信号の伝達が追加の再配置ステップを含むことを意味する。このように、スイッチの帯域幅全体を増大することができる。
光電スイッチは、さらに、プレメッシュＡＷＧの前に位置付けられており、第一のアレイの各ＤＲＭが、スイッチモジュールの入力からの信号を受信し、受信した信号の波長を再生及び／または変更して、再配置ＡＷＧのそれぞれのポートにおける入力を形成するＤＲＭ出力を生成するように構成された再配置Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）のアレイを備えても良い。
ＤＲＭの各アレイは、一つ以上の光チップ及び一つ以上の電子コンポーネント（例えば、ＣＭＯＳチップ）の形態をとっても良い。好ましくは、ＤＲＭのアレイは、複数個の光検出器、複数個の波長可変レーザ入力、複数個の光変調器及び単一ＣＭＯＳチップからなる。より好ましくは、ＤＲＭのアレイは、単一ＣＭＯＳチップに密接に接続された単一の光チップにおいて組み立てられる。さらにより好ましくは、光チップは、シリコンチップである。
選択的に、Ｎ≠Ｍである。
選択的に、Ｎ＞Ｍである。
選択的に、Ｎ＜Ｍである。
選択的に、Ｎ＝Ｍである。
選択的に、光フルメッシュ相互接続は、光バックプレーンである。
選択的に、光電スイッチは、回路スイッチとして作用するように構成しても良い。回路スイッチ接続は、データ転送中に専用ポイントツーポイント接続を必要とする。このことは、要求される機能性がより少なくなるので、ＤＲＭの設計を単純化する。
選択的に、光電スイッチは、パケットスイッチとして作用するように構成しても良い。パケットスイッチの実施形態は、スイッチモジュールのＤＲＭが追加の回路網を含有するという点で回路スイッチの実施形態とは異なる。特に、パケットプロセッサは、各パケットのコンテンツに基づいて、各パケットをどの出力ポートに送信すべきかを決定する必要がある。各ＤＲＭについての波長可変レーザ入力の制御を手段として、スイッチを通る各パケットの全般的なタイミングを制御するためのスケジューラも存在する。
選択的に、光電スイッチは、セルスイッチとして作用するように構成しても良い。このように、ＤＲＭは、パケットスイッチのそれと同様に構成されるが、固定長セルを使用する。故に、パケットの転送のスケジューリングは、データを固定長セル（セグメント）に分割する追加のステップが必須となる。
選択的に、光電スイッチは、バーストスイッチとして作用するように構成しても良い。このように、ＤＲＭは、同じソースからの複数のパケットを同じ宛先に連続的に送信するように構成される。
選択的に、光フルメッシュ相互接続は、光電スイッチモジュールに折り曲げ部を形成する「折り曲げ構成」を有しても良い。ここでは、各光電スイッチモジュールについて、プレメッシュＡＷＧが折り曲げ部の前に位置付けられ、ポストメッシュＡＷＧが折り曲げ部の後ろに位置付けられる。
光フルメッシュの「折り曲げ構成」は、メッシュの入力が、メッシュの出力とメッシュの同じ側面に位置付けられるということを意味すると理解しても良い。
そのようなメッシュに接続するためのスイッチモジュールも、結果としてスイッチモジュールの入力が、スイッチモジュールの出力とスイッチモジュールの同じ側面に位置付けられる「折り曲げ構成」を有する。
本発明の目的のために、「折り曲げ構成」は、スイッチモジュールにおいて、スイッチモジュールの単一コンポーネントを、プレメッシュ及びポストメッシュコンポーネント両方を組み込むように製造しても良いことを意味する。このように、単一コンポーネントは、プレメッシュ信号（すなわち、メッシュに伝送される信号）のみならず、ポストメッシュ信号（すなわち、メッシュから受信された信号）も処理するように構成される。
選択的に、各光電スイッチモジュールの入力及び出力ポートはすべて、単一外部パネルに配置される。
好ましくは、光電スイッチは、シリコンフォトニックから構築される。シリコンフォトニックプラットフォームとアーキテクチャの構造との組み合わせによって、より高い基数へのスケーリングが容易になる。さらに、シリコンフォトニックプラットフォームは、低コストにおいて製造性を高める。
本発明の第二の態様に従い、光フルメッシュ相互接続とともに使用される光電スイッチモジュールが提供され、この光電スイッチモジュールは、Ｍ個のクライアント対向入力ポートと、Ｍ個の出力対向ポートと、ここで、Ｍが整数であり、Ｍ個の入力及びＮ個の出力を有し、ここで、Ｎが、Ｍと等しいまたは等しくない整数であり、Ｎ個の出力の各々が、光フルメッシュ相互接続におけるそれぞれの入力に接続されたプレメッシュＡＷＧと、Ｎ個の入力及びＭ個の出力を有し、Ｎ個の入力の各々が、光フルメッシュ相互接続のそれぞれの出力に接続されており、Ｍ個の出力の各々が、スイッチモジュールのＭ個の出力の一つ以上に信号を伝達する、ポストメッシュＡＷＧと、プレメッシュＡＷＧの前に位置付けられており、第一のアレイの各ＤＲＭが、スイッチモジュールの入力からの信号を受信し、受信した信号の波長を再生及び／または変更して、プレメッシュＡＷＧのそれぞれのポートにおける入力を形成するＤＲＭ出力を生成するように構成されたＤｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）の第一のアレイと、を備える。
第一の態様の光電スイッチに関する前述の選択的な特徴の各々が、第二の態様の光電スイッチモジュールに等しく適用可能であることが理解される。
さらに、本発明の選択的な特徴を以下に詳述する。
本発明の実施形態を、以下の添付の図面を参照する実施例としてここに記載する。
図１は、最大Ｎ個のスイッチモジュールのアレイと、共通光フルメッシュファブリック（光フルメッシュ相互接続（Ｃ５））として組織された光電スイッチを示す。
各スイッチモジュールは、ポートごとに二つのファイバをもつＭ個の双方向クライアント対向ポートの形態をとることができる、Ｍ個のクライアント対向入力ポート及びＭ個のクライアント対向出力ポートを有する。さらに、各スイッチモジュールは、ポートごとに二つのファイバをもつＮ個の双方向ファブリック対向ポートを有する。光フルメッシュファブリックは、Ｎ×Ｎ個のファイバを含有し、各モジュールと、各ファイバが各々の伝達方向に向けられた二つのファイバをもつ各々の他のモジュールとを接続する。スイッチモジュールは、光フルメッシュファブリックと一体化されても良いし、追加展開及びメンテナンスの容易さを考慮してコネクタを用いて分離されても良い。
スイッチは、適当な位置に配置されたＮ個よりも少ないスイッチモジュールで動作することもできる。故に、要件に従いスケーリングすることができる。
図２及び図３は、図１からの光電スイッチモジュールの構築を示す。図２が折り曲げ構成を有し、図３が平坦構成を有するという点のみにおいて、図３の構成は図２の構成と異なる。Ｍ個のクライアント対向入力ポートが、Ｃ１の入力とＭ個のＤＲＭのアレイとを接続するＭ個の光ファイバに接続される。ＤＲＭは、信号を再生し、アレイにおける各ＤＲＭの各出力が必ずしもユニークではないＭ個の波長のうちの一つにおいて伝えられるように波長を変換する。Ｃ１のＭ個の出力は、Ｍ個の光ファイバを用いて、Ｃ２のＭ個の入力、Ｍ×Ｍ個のＡＷＧに接続する。Ｃ１における波長の選択が、Ｃ２の出力ポートを決定する。Ｃ１及びＣ２の目的は、共同で、ＤＲＭ及びＡＷＧの後のステージの準備として、Ｃ２の出力ファイバの設定においてスイッチモジュールによって受信された信号を再配置することである。
Ｃ２の出力は、Ｍ個の光ファイバを使用して、Ｃ３の入力、ＤＲＭのアレイに接続する。Ｃ１と同様に、ＤＲＭは、信号を再生し、アレイにおける各ＤＲＭの各出力が必ずしもユニークではないＮ個の波長のうちの一つにおいて伝えられるように波長を変換する。Ｃ３のＭ個の出力は、Ｍ個の光ファイバを使用して、Ｃ４のＭ個の入力、Ｍ×Ｎ個のＡＷＧに接続する。Ｃ３における波長の選択が、Ｃ４の出力ポートを決定する。Ｃ３及びＣ４の目的は、共同で、特定のファイバが宛先スイッチモジュールを決定する場合に、Ｃ４の特定の出力ファイバに信号を再配置して多重化することである。
Ｃ４の出力は、Ｎ個の光ファイバを使用して、Ｃ５の入力、共通光フルメッシュファブリックに接続する。各スイッチモジュールは、Ｃ５におけるＮ×Ｎ個の光ファイバの全部について、接続ごとに単一光ファイバを使用して、それ自体を含むあらゆるスイッチモジュールに接続する。Ｃ２は、波長ルーティングのみに使用されたが、Ｃ４は、波長ルーティング及び波長分割多重方式（ＷＤＭ）の両方に使用される。Ｍ個の異なる波長を使用することによって、すべてがＣ５における同じ単一光ファイバにわたって支持される最大Ｍ個のスイッチ入力が別のスイッチモジュールに接続することができる。Ｃ５は、スイッチモジュールと一体化されても良いし、メンテナンスの容易さ及び追加展開を考慮してコネクタを用いて分離されても良い。
Ｃ５のＮ個の出力は、Ｎ個の光ファイバを使用して、Ｃ６のＮ個の入力、Ｎ×Ｍ個のＡＷＧに接続する。Ｃ６のＭ個の出力は、Ｍ個の光ファイバを使用して、Ｃ７のＭ個の入力、Ｍ個のＤＲＭのアレイに接続する。Ｃ１と同様に、ＤＲＭは、信号を再生し、アレイにおける各ＤＲＭの各出力が必ずしもユニークではないＭ個の波長のうちの一つにおいて伝えられるように波長を変換する。Ｃ７のＭ個の出力は、Ｍ個の光ファイバを使用して、Ｃ８のＭ個の入力、Ｍ×Ｍ個のＡＷＧに接続する。Ｃ７における波長の選択が、Ｃ８の出力ポートを決定する。Ｃ６の目的は、Ｃ５から受信した信号を逆多重及びルーティングすることである。Ｃ７及びＣ８の目的は、共同で、Ｃ６のＭ個の出力ファイバからの信号をＣ８の任意の出力ファイバに再配置することである。
Ｃ８のＭ個の出力は、Ｍ個の光ファイバを使用して、Ｍ個のクライアント対向出力ポートに直接的に接続する。選択的に、図２に示すように、Ｃ８のＭ個の出力は、Ｍ個の光ファイバを使用して、Ｃ９、Ｍ個のＤＲＭのアレイに接続する。Ｃ９のＭ個の出力は、Ｍ個の光ファイバを使用して、Ｍ個のクライアント対向出力ポートに接続する。Ｃ９の目的は、内部ルーティングに使用される波長及びプロトコルを、スイッチモジュール出力ポートに接続された第三者の機器と適合する波長及びプロトコルに変換することである。
Ｍ及びＮの数の選択は、ＡＷＧ及びＤＲＭの構築などの他の要因によって制約され得るが、このアーキテクチャでは制約されない。特に、本明細書に記載した実施形態すべてが、所与のスイッチモジュールと各々の他のモジュールとの間の単一接続を描写することに留意されたい（すなわち、図２の場合において、プレメッシュＡＷＧ（Ｃ４）の可能性がある出力の数は、スイッチモジュールの総数に直接的に対応する）。各単一接続を並列接続と置き換えることができることが想定される。
スイッチモジュールにおける各ＤＲＭは、図２には示さない、制御のための第三のポートを有する。この制御ポートは、適切な電子制御装置に接続されたときに、光電スイッチを、回路スイッチ、バーストスイッチ、パケットスイッチまたはセルスイッチとして作用させることができる。これらの四つのタイプのスイッチにおける差異は、データがバッファ及び伝送される方法、ならびにスイッチにおける回路（経路）を確立及び切断するのに使用されるタイムスケールに依存する。回路は、ソーススイッチモジュールにおけるＣ１〜Ｃ４、Ｃ５、及び宛先スイッチモジュールにおけるＣ６〜Ｃ８（または、選択的にＣ９）の経路に沿って確立される。ソース及び宛先スイッチモジュールが同じモジュールであっても良いことに留意されたい。
回路スイッチは、長寿命回路を確立する。さらなる処理がなくても、データはこの長寿命回路を移動する。バーストスイッチは、ＤＲＭにおけるパケットをバッファリングし、短寿命回路を確立し、その後、すべてのパケットを単一バーストにおける特定のスイッチ出力ポートに向けて伝送する。パケットスイッチは、ＤＲＭにおける単一パケットをバッファリングし、短寿命回路を確立し、その後、単一パケットを特定のスイッチ出力ポートに向けて伝送する。セルスイッチは、ＤＲＭにおける単一パケットをバッファリングし、短寿命回路を確立し、パケットをより小さいセルに分割し、単一セルを特定のスイッチ出力ポートに向けて伝送する。その後、後のステージにおいてＤＲＭは、単一パケットに属するセルを再び組み立てる。
Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６及びＣ８におけるＡＷＧは、最悪の場合の挿入損失がＤＲＭのステージ間の光リンクマージンよりも少ない限りにおいて、単一のより大きいＡＷＧと同じ機能を提供するより小さいＡＷＧの同等のアセンブリであっても良い。
追加の実施形態は、ＤＲＭの初期のアレイＣ１及びＤＲＭの最終アレイＣ９が除去されるが、図２または図３の実施形態のいずれかに対応すると想定される。Ｃ１の目的は、任意のフォーマットをもつ、この場合は光入力信号である入力信号を受け入れ、それを、スイッチ発明品を通じて、伝送に適合するフォーマットをもつ光信号に変換することである。外部送信機が適合する光信号を直接的に伝送し、その結果Ｃ１を必要としないこともできる。Ｃ９の目的は、スイッチを通じた伝送に特異的なフォーマットをもつ内部光信号を受け入れ、それを、第三者の受信機に適合するフォーマットに変換することである。受信機が内部光信号を直接的に使用することもできる。
追加の実施形態は、ＤＲＭの初期のアレイＣ１がスイッチについての追加の機能性を含み、図２または図３の実施形態のいずれかに対応すると想定される。例えば、Ｃ１のＤＲＭは、電子バッファリングを実行するバッファモジュールを含むように構成しても良い。これにより、スイッチ発明品をパケットスイッチとして作用させることができる。
本明細書に記載した任意の実施形態について、光電スイッチが、システムに存在するすべての波長可変レーザ入力（すなわち、Ｃ１、Ｃ３、Ｃ７及びＣ９の各々についての変調されていない波長可変入力を提供する波長可変レーザ）の波長の各々を調節することによって、各々の及びあらゆる光信号のスイッチングを制御するように構成された中央制御コンポーネントを含んでも良いことが想定される。
本発明を前述の例示となる実施形態と併せて記載したが、本開示が与えられたときに、多くの同等の修正及び変化が当業者に明らかとなる。従って、前に説明した本発明の例示となる実施形態は、例証として、限定されないものとして考慮される。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、記載した実施形態にさまざまな変更を行っても良い。
前に言及したすべての参照は、参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (19)
- 整数であるＮ個のスイッチモジュールと、
光フルメッシュ相互接続（Ｃ５）と、を備えており、
各スイッチモジュールが、
Ｍ個のクライアント対向入力ポートと、Ｍ個の出力対向ポートと、ここで、Ｍが、Ｎと等しいまたは等しくない整数であり、
Ｍ個の入力及びＮ個の出力を有し、前記Ｎ個の出力の各々が、前記光フルメッシュ相互接続（Ｃ５）におけるそれぞれの入力に接続されたプレメッシュＡＷＧ（Ｃ４）と、
Ｎ個の入力及びＭ個の出力を有し、前記Ｎ個の入力の各々が、前記光フルメッシュ相互接続（Ｃ５）のそれぞれの出力に接続されており、前記Ｍ個の出力の各々が、前記スイッチモジュールの前記Ｍ個の出力（ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰＭ）の一つ以上に信号を伝達する、ポストメッシュＡＷＧ（Ｃ６）と、
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）の第一のアレイ（Ｃ３）であり、前記プレメッシュＡＷＧの前に位置付けられており、第一のアレイの各ＤＲＭが、前記スイッチモジュール（ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰＭ）の入力からの信号を受信し、前記受信した信号の波長を再生及び／または変更して、前記プレメッシュＡＷＧのそれぞれのポートにおける入力を形成するＤＲＭ出力を生成するように構成されたものと、を備えた、光電スイッチ。 - Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）の第二のアレイ（Ｃ７）であって、前記ポストメッシュＡＷＧの後ろに位置付けられており、第二のアレイの各ＤＲＭが、前記スイッチモジュールの出力ポート（ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰＭ）に伝達するための、前記ポストメッシュＡＷＧのそれぞれの出力ポートからの信号の波長を再生及び／または変換するように構成されたものをさらに備えた、請求項１に記載の光電スイッチ。
- 前記ＤＲＭの第二のアレイ（Ｃ７）の後ろに位置付けられており、Ｍ個の入力ポート及びＭ個の出力ポートを有する再配置ＡＷＧ（Ｃ８）をさらに備えており、前記Ｍ個の入力ポートの各々が、前記ＤＲＭの第二のアレイのそれぞれのＤＲＭの出力に接続されており、前記再配置ＡＷＧの各出力ポートが、前記スイッチモジュールの出力に接続された、請求項２に記載の光電スイッチ。
- 前記再配置ＡＷＧ（Ｃ８）の前記出力ポートの各々と前記スイッチモジュールの出力ポートとの間の前記接続が最終アレイのＤＲＭの一つを通じるような、前記再配置ＡＷＧ（Ｃ８）の後ろに前記ＤＲＭの前記最終アレイ（Ｃ９）をさらに備えた、請求項３に記載の光電スイッチ。
- 前記ＤＲＭの第一のアレイ（Ｃ３）の前に位置付けられており、Ｍ個の入力ポート及びＭ個の出力ポートを有する再配置ＡＷＧ（Ｃ２）をさらに備えており、前記Ｍ個の入力ポートの各々が、前記ＤＲＭの第二のアレイのそれぞれのＤＲＭの出力に接続されており、前記再配置ＡＷＧの各出力ポートが、前記スイッチモジュールの出力に接続された、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電スイッチ。
- 再配置Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）のアレイ（Ｃ１）であって、前記プレメッシュＡＷＧの前に位置付けられており、第一のアレイの各ＤＲＭが、前記スイッチモジュール（ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰＭ）の入力からの信号を受信し、前記受信した信号の波長を再生及び／または変更して、前記再配置ＡＷＧ（Ｃ２）のそれぞれのポートにおける入力を形成するＤＲＭ出力を生成するように構成されたものをさらに備えた、請求項５に記載の光電スイッチ。
- Ｎ＞Ｍである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電スイッチ。
- Ｎ＜Ｍである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電スイッチ。
- Ｎ＝Ｍである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電スイッチ。
- 前記光フルメッシュ相互接続が光バックプレーンである、請求項１に記載の光電スイッチ。
- 回路スイッチとして作用するように構成された、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電スイッチ。
- バーストスイッチとして作用するように構成された、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電スイッチ。
- パケットスイッチとして作用するように構成された、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光電スイッチ。
- セルスイッチとして作用するように構成された、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光電スイッチ。
- 前記光フルメッシュ相互接続が、各光電スイッチモジュールについて、前記光電スイッチモジュールに折り曲げ部を形成する折り曲げ構成を有し、
前記プレメッシュＡＷＧが前記折り曲げ部の前に位置付けられ、
前記ポストメッシュＡＷＧが前記折り曲げ部の後ろに位置付けられた、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光電スイッチ。 - 前記各光電スイッチモジュールの入力及び出力ポートがすべて、単一外部パネルに配置された、請求項１５に記載の光電スイッチ。
- 前記光電スイッチがシリコンフォトニックから構築された、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光電スイッチ。
- 整数であるＮ個のスイッチモジュールと、
光フルメッシュ相互接続（Ｃ５）と、を備えており、
各スイッチモジュールが、
Ｍ個のクライアント対向入力ポートと、Ｍ個の出力対向ポートと、ここで、Ｍが、Ｎと等しいまたは等しくない整数であり、
Ｍ個の入力及びＮ個の出力を有し、前記Ｎ個の出力の各々が、前記光フルメッシュ相互接続（Ｃ５）におけるそれぞれの入力に接続されたプレメッシュＡＷＧ（Ｃ４）と、
Ｎ個の入力及びＭ個の出力を有し、前記Ｎ個の入力の各々が、前記光フルメッシュ相互接続（Ｃ５）のそれぞれの出力に接続されており、前記Ｍ個の出力の各々が、前記スイッチモジュールの前記Ｍ個の出力（ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰＭ）の一つ以上に信号を伝達する、ポストメッシュＡＷＧ（Ｃ６）と、
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）の第一のアレイ（Ｃ３）であって、前記プレメッシュＡＷＧの前に位置付けられており、第一のアレイの各ＤＲＭが、前記スイッチモジュール（ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰＭ）の入力からの信号を受信し、前記受信した信号の波長を再生及び／または変更して、前記プレメッシュＡＷＧのそれぞれのポートにおける入力を形成するＤＲＭ出力を生成するように構成されたものと、
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）の第二のアレイ（Ｃ７）であって、前記ポストメッシュＡＷＧの後ろに位置付けられており、第二のアレイの各ＤＲＭが、前記スイッチモジュールの出力ポート（ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰＭ）に伝達するための、前記ポストメッシュＡＷＧのそれぞれの出力ポートからの信号の波長を再生及び／または変換するように構成されたものと、
再配置ＡＷＧ（Ｃ８）であって、前記ＤＲＭの第二のアレイ（Ｃ７）の後ろに位置付けられており、Ｍ個の入力ポート及びＭ個の出力ポートを有し、前記Ｍ個の入力ポートの各々が、前記ＤＲＭの第二のアレイのそれぞれのＤＲＭの出力に接続されており、前記再配置ＡＷＧの各出力ポートが、前記スイッチモジュールの出力に接続されたものと、
再配置ＡＷＧ（Ｃ２）であって、前記ＤＲＭの第一のアレイ（Ｃ３）の前に位置付けられており、Ｍ個の入力ポート及びＭ個の出力ポートを有し、前記Ｍ個の入力ポートの各々が、前記ＤＲＭの第二のアレイのそれぞれのＤＲＭの出力に接続されており、前記再配置ＡＷＧの各出力ポートが、前記スイッチモジュールの出力に接続されたものと、を備えた、光電スイッチ。 - 整数であるＮ個のスイッチモジュールと、
光フルメッシュ相互接続（Ｃ５）と、を備えており、
各スイッチモジュールが、
Ｍ個のクライアント対向入力ポートと、Ｍ個の出力対向ポートと、ここで、Ｍが、Ｎと等しいまたは等しくない整数であり、
Ｍ個の入力及びＮ個の出力を有し、前記Ｎ個の出力の各々が、前記光フルメッシュ相互接続（Ｃ５）におけるそれぞれの入力に接続されたプレメッシュＡＷＧ（Ｃ４）と、
Ｎ個の入力及びＭ個の出力を有し、前記Ｎ個の入力の各々が、前記光フルメッシュ相互接続（Ｃ５）のそれぞれの出力に接続されており、前記Ｍ個の出力の各々が、前記スイッチモジュールの前記Ｍ個の出力（ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰＭ）の一つ以上に信号を伝達する、ポストメッシュＡＷＧ（Ｃ６）と、
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）の第一のアレイ（Ｃ３）であって、前記プレメッシュＡＷＧの前に位置付けられており、第一のアレイの各ＤＲＭが、前記スイッチモジュール（ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰＭ）の入力からの信号を受信し、前記受信した信号の波長を再生及び／または変更して、前記プレメッシュＡＷＧのそれぞれのポートにおける入力を形成するＤＲＭ出力を生成するように構成されたものと、
Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）の第二のアレイ（Ｃ７）であって、前記ポストメッシュＡＷＧの後ろに位置付けられており、第二のアレイの各ＤＲＭが、前記スイッチモジュールの出力ポート（ＯＰ１、ＯＰ２、ＯＰＭ）に伝達するための、前記ポストメッシュＡＷＧのそれぞれの出力ポートからの信号の前記波長を再生及び／または変換するように構成されたものと、
再配置ＡＷＧ（Ｃ８）であって、前記ＤＲＭの第二のアレイ（Ｃ７）の後ろに位置付けられており、Ｍ個の入力ポート及びＭ個の出力ポートを有し、前記Ｍ個の入力ポートの各々が、前記ＤＲＭの第二のアレイのそれぞれのＤＲＭの出力に接続されており、前記再配置ＡＷＧの各出力ポートが、前記スイッチモジュールの出力に接続されたものと、
再配置ＡＷＧ（Ｃ２）であって、前記ＤＲＭの第一のアレイ（Ｃ３）の前に位置付けられており、Ｍ個の入力ポート及びＭ個の出力ポートを有し、前記Ｍ個の入力ポートの各々が、前記ＤＲＭの第二のアレイのそれぞれのＤＲＭの出力に接続されており、前記再配置ＡＷＧの各出力ポートが、前記スイッチモジュールの出力に接続されたものと、を備えており、
追加の再配置Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｒｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（ＤＲＭ）のアレイ（Ｃ１）であって、前記プレメッシュＡＷＧの前に位置付けられており、追加のアレイの各ＤＲＭが、前記スイッチモジュール（ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰＭ）の入力からの信号を受信し、前記受信した信号の波長を再生及び／または変更して、前記再配置ＡＷＧ（Ｃ２）のそれぞれのポートにおける入力を形成するＤＲＭ出力を生成するように構成されたものを備えており、
前記再配置ＡＷＧ（Ｃ８）の前記出力ポートの各々と前記スイッチモジュールの出力ポートとの間の前記接続が最終アレイの前記ＤＲＭの一つを通じるような、前記再配置ＡＷＧ（Ｃ８）の後ろに前記ＤＲＭの最終アレイ（Ｃ９）を備えた、光電スイッチ。
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