JP6877766B2 - 光クロスコネクト装置 - Google Patents

Description

本発明は、光通信ネットワークのノードにおいて使用される光クロスコネクト装置に関する。

光ファイバを伝送媒体とする光通信技術は、信号の伝送距離の長延化をもたらし、大規模な光通信網が構築されてきた。近年では、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line：非対称デジタル加入者線）回線やＦＴＴＨ（Fiber To The Home）回線を経由したインターネット通信が広く普及し、無線通信回線を経由した携帯型無線端末がコモディティ化した状況に至っている。これに伴って、有線ネットワークおよび無線ネットワークのいずれにおいても、通信トラフィックが爆発的に増大しており、通信網に対する大容量化、高速化、高機能化および低消費電力化の要求がますます高まっている。最近では、ストリーミングを利用した定額音楽サービスや高精細動画の配信サービスが普及しており、今後の世界のＩＰトラフィックは年率１．３倍のペースで増加を続けると予測されている。

光通信においては、波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバ伝送路で同時に伝送する波長多重通信技術の導入によって、２地点間の伝送容量を増大することが可能となった。さらに通信網における複数の伝送路が集まるノードにおいては、光信号を電気信号に変換することなく光信号のままで信号経路の設定や切替処理を行なう方式を用いる、いわゆるフォトニックネットワークが実現されている。フォトニックネットワークを使用することによって、ノードのスループットを飛躍的に拡大するとともに、ノード装置の消費電力を大幅に削減することも期待されている。

フォトニックネットワークを用いた光ノードシステムとしては、複数のノードをリング状またはバス状に接続した再構成可能光アドドロップ多重（ＲＯＡＤＭ：Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexing）システムや、複数のノードをメッシュ状に接続した光クロスコネクト（ＯＸＣ：Optical Cross-Connect）システムがよく知られている。ＯＸＣシステムでは、各ノードに複数の入力側光ファイバ伝送路と、複数の出力側光ファイバ伝送路とが接続され、入力側光ファイバ伝送路から入力される波長分割多重光信号（以下、波長多重化光と呼ぶ）に対して、波長ごとに接続経路（方路）を切り替える光スイッチが備えられている。この構成によって、任意の入力側光ファイバ伝送路から入力された波長多重化光のうち任意の波長の光信号を、任意の出力側光ファイバ伝送路へ出力することができる。

図１は、ＯＸＣシステムにおける光ノードのトラフィック経路切替の概要を説明する図である。ＯＸＣシステムの光ネットワークにおいては、ノード１に対して複数の隣接ノードがメッシュ状に接続されており、他の隣接ノードから接続された複数の光ファイバ１０がノード１に入力される。ノード１において特定のトラフィックに対して経路切替が行われた後に、そのトラフィックは再び複数の光ファイバ１１の１つを経由して他のノードへ運ばれる。具体的には、１つの入力光ファイバ１０−１においては、複数の隣接ノードの内の１つのノードから、λ_１からλ_ｘの複数の波長の光信号が多重化された波長多重化光１２が伝搬している。ノード１において、波長多重化光１２の内の任意の１つの波長の光信号、例えば波長λｋの光信号１４−１が選択される。選択された光信号は、複数の出力光ファイバ１１の内の任意の１つの出力光ファイバ、例えば出力光ファイバ１１−ｎを伝搬する波長多重化光１３の中の波長λｋの光信号１４−２として、他の隣接ノードへ伝送される。したがって、ノード１は、ｍ個の入力光ファイバが接続されたｍ個の入力ポートに入力された任意の波長の光信号を、ｎ個の出力光ファイバが接続された任意の出力ポートに切り替えるように動作する。このように、ｍ個の入力ポートおよびｎ個の出力ポートを持ち、各ポートに波長多重化光を伝搬させる光ファイバが接続されており、特定の波長を持つ光信号を光信号のままで任意に経路切替を行うノードは、光クロスコネクト（ＯＸＣ：Optical Cross-Connect）装置と呼ばれる。尚、このノードのことをＲＯＡＤＭと称する場合もあるが、以下の本明細書の説明では、このノードをＯＸＣ装置と呼ぶ（特許文献１）。

図２Ａおよび図２Ｂは、ＯＸＣ装置の２つの構成例を概念的に示した図である。図２Ａは、ブロードキャスト＆セレクト型のＯＸＣ装置２０−１の構成を示しており、ｍ個の入力ポートにｍ本の光ファイバが接続され、ｎ個の出力ポートにｎ本の光ファイバが接続されている。入力側にはｍ個の１×ｎ構成の光カプラ２１が配置されており、各々の光カプラは入力された波長多重化光をｎ個に分岐するよう動作する。光カプラ２１は、概ね等レベルで単純に光を分岐するので、分岐された後の光信号レベルは低下する。出力側にはｎ個のｍ×１構成の波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Wavelength Selective Switch）２２が配置されており、各々のＷＳＳはｍ個の光カプラからのそれぞれの分岐光に含まれる波長多重化光の中の任意の波長の光信号を任意の組み合わせで選択することができる。

ＷＳＳでは、異なる波長多重化光から同一波長の光信号を同時に選択すると出力側で区別できなくなるため、異なる波長多重化光から異なる波長の光信号が選択される。ＷＳＳは、波長選択性を持って光信号を選択することが可能であって、例えばアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）と光スイッチを組み合せたものが利用可能であり、また、ＡＷＧの代わりに他のバルク状の回折格子等も利用できる。図２Ａの構成のＯＸＣ装置２０−１は、光カプラ２１によって波長多重化光の分配（分岐）を行い、その後ＷＳＳ２２によって任意の波長の光信号を選択するので、ブロードキャスト＆セレクト型と呼ばれている。

図２Ｂは、ルート＆コンバイン型のＯＸＣ装置２０−２の構成を示しており、ブロードキャスト＆セレクト型の構成における光信号の方向を逆にした構成となっている。すなわち、入力側にはｍ個の１×ｎ構成のＷＳＳ２３が配置されており、出力側にはｎ個のｍ×１構成の光カプラ２４が配置されている。波長選択を行う順序がブロードキャスト＆セレクト型と異なっているだけで、任意のポートに入力された波長多重化光の任意の波長の光信号を任意の出力ポートに出力する動作の点で、図２Ａおよび図２Ｂの各構成の間には差異は無い。尚、一般的にはＯＸＣ装置の入力ポートの数ｍと出力ポートｎの数は異なっていて良いし、同じであっても良い。

上述のように、光カプラ２１、２４では、分岐数に応じて挿入損失が増加する。具体的には、分岐数をｎとするとき１０ｌｏｇ（ｎ）で損失（ｄＢ）が発生するため、例えば分岐数が２０になると損失は１３ｄＢまで増大する。一方で、１入力Ｌ出力（１×Ｌ）構成のＷＳＳは、同じ分岐数の光カプラよりも損失を少なく構成できる（例えば出力ポート数が２０の場合で高々７ｄＢ程度）。ＯＸＣ装置におけるポート数が増えると光カプラ２１、２４での損失が増えるため、図２Ａおよび図２Ｂのいずれの構成でも、光信号のレベルが低下して光増幅器などの導入が必要となる。光カプラによって生じる損失の問題を避けるために、光カプラを使用せずにＷＳＳだけで構成するＯＸＣ装置が、大規模ノード用の光スイッチとして有力視されている。

図３は、ルート＆セレクト型のＯＸＣ装置の構成を示す図である。図２Ａおよび図２Ｂに示した各構成と同様に、ｍ個の入力ポートにｍ本の光ファイバが接続され、ｎ個の出力ポートにｎ本の光ファイバが接続されている。ルート＆セレクト型と呼ばれる本構成のＯＸＣ装置では、光カプラを使用しないでＷＳＳだけで経路切り替えを行い、図２Ａおよび図２Ｂで説明したブロードキャスト＆セレクト型とルート＆コンバイン型とを組み合わせたような構成となっている。図２Ａおよび図２Ｂの各構成と比べて、ＯＸＣ装置の入力ポートおよび出力ポートの数が増えても挿入損失の増加が抑えられ、ポート数が８程度以上の場合では、通常このルート＆セレクト型のＯＸＣ装置が利用されている。

図４Ａおよび図４Ｂは、実際のネットワークにおいてＯＸＣ装置がどのように動作するかを説明する図である。図４Ａは、四角形で示された複数のノードがメッシュ状に相互に接続された光ネットワークの地理的な配置を示している。例えば、１つの四角が都市に対応しており、複数の都市（ノード）間が光ファイバの伝送路リンクによって接続されていることに対応している。白抜きの四角で示したノード４０に着目すると、ノード４０を中心として、ノード４０に直接接続された６つの隣接ノードが点線の丸で囲んで示されている。あるノードにおいて、伝送リンクで直接接続されている隣接ノードの数をノード次数（Node Degree）と呼ぶ。したがって、図４Ａのノード配置の場合には、ノード次数は６となる。メッシュ状に接続された各ノードに、隣接ノードとの間のトラフィックを処理するためにＯＸＣ装置が配置される。

図４Ｂは、中心ノード４０に配置されるＯＸＣ装置４１の構成を示した図である。ＯＸＣ装置４１はルート＆セレクト型であって、入力ポート側および出力ポート側の双方にＷＳＳが設置されている。図４Ａのネットワーク配置の場合、中心ノード４０から見たときに中心ノード４０と接続される隣接ノードの数は６個なので、各ノード間の接続ファイバが１対（上りと下り）の場合、入力光ファイバおよび出力光ファイバの数ｍはそれぞれ６となる。図面上では、ＯＸＣ装置４１の入力光ファイバおよび入力ポートを上から１〜６番とし、出力光ファイバおよび出力ポートも上から１〜６番とする。入力光ファイバの１番および出力光ファイバの１番が、６個の隣接ノードの内の１番目のノードに接続されるものとする。同様に、同じ番号の入力光ファイバおよび出力光ファイバが、対応する番号の隣接ノードに接続されるものとする。ＯＸＣ装置４１内では、同一の隣接ノードに接続される入力光ファイバと出力光ファイバとの間を一般的には接続する必要が無いことに注意されたい。入力側ＷＳＳと出力側ＷＳＳとの間の接続で、同一番号の入力ポートおよび出力ポート間を接続する点線４４で示された内部接続は一般的には不要である。同一ノードにおいて光信号をルーティングする意味がなく、そのような切り替えのための経路を用意しておくことは無駄だからである。つまり、隣接ノードの内の１つからの光信号は、中心ノード４０を経由して、その隣接ノードを除いた残りの５個の隣接ノードへ経路切り替えができれば良い。したがって、入力側および出力側の各ＷＳＳのポート数Ｎ_ＷＳＳは（ｍ−１）＝５で良い。

図４Ｂに示したように、ＯＸＣ装置が設置される中心ノードと１つの隣接ノードと間には、入力（上り）光ファイバと出力（下り）光ファイバの２本のファイバが対として備えられる。したがって、ノードを通過するトラフィック量が時間とともに増加したことによりＯＸＣ装置の拡張を行うため、新規の追加の光ファイバリンクとして光ファイバを増設する時は、通常は上りリンク専用光ファイバと下りリンク専用光ファイバの２本を対として増設する。これは、広域網においては、一般に１本の光ファイバを双方向の通信のために使うことは無いからである。また、図２Ａおよび図２Ｂおよび図３の各構成例では、入力ポートの数ｍと出力ポートの数ｎが異なるものとして説明したが、通常はＯＸＣ装置の入力ポートの数と出力ポートの数は同じとなる。上りと下りのトラフィック量が非常に異なる場合には、１つの伝送路リンクにおいて光ファイバの本数が上りおよび下りの間で異なる場合もあるが、通常はｍ＝ｎと考えれば良い。

最初に述べたように、光ノード間のトラフィックが増えれば、ＯＸＣ装置によって取り扱うトラフィックの量も増え、１つの伝送路リンク上の光ファイバの本数も増える。光ファイバの本数を増やそうとするときは、光ファイバを接続するＯＸＣ装置の必要ポート数も増えていることになる。

米国特許第９０８４０３３号明細書

しかしながら、ＯＸＣ装置において入力・出力ポートを増やすためには技術的およびコスト的な大きな問題があった。図２Ａに示したブロードキャスト＆セレクト型または図２Ｂに示したルート＆コンバイン型の構成のＯＸＣ装置では、光カプラにおいて光を分岐することによる挿入損失が発生する。ＯＸＣ装置のポート数が増えれば、光カプラの分岐数も増えて、この損失が無視できなくなる。例えば、ポート数が８程度の範囲では、損失は最少９ｄＢで済むが、ポート数が６４まで増えると他の要因のものも含めて損失は２０ｄＢを超えることになる。年率２３％程度のトラフィック増加割合を想定した場合、１０年後にはトラフィック量は１．２３^１０＝８倍になる。したがって、現時点のトラフィック量を想定した８×８の構成のＯＸＣ装置の光カプラによる損失が許容範囲であっても、１０年後のトラフィック量を想定した６４×６４の構成の場合には、損失補償なしではこのＯＸＣ装置を利用できない。そこで、入出力ポートが多いＯＸＣ装置としては、光カプラを使用せずにＷＳＳのみを使用して大規模化した構成のルート＆セレクト型ＯＸＣ装置が有力視されている。

図５Ａおよび図５Ｂは、従来技術の入出力ポート数を大規模化したＯＸＣ装置の構成を示す図である。図５Ａはブロードキャスト＆セレクト型構成で、図２Ａの構成をそのままでポート数Ｎを２０以上に拡大した例である。上述の通り、この構成で信号光を２０分岐した場合には、入力側の信号光カプラ（ＳＣ）による挿入損失が１３ｄＢとなる。他の過剰損を含めれば、ＯＸＣ装置の光カプラを経由することでだけで１５ｄＢ程度の光信号レベルの低下が生じる。図５Ｂは、ＷＳＳのみを使用したルート＆セレクト型構成で、ポート数Ｎを２０以上に拡大した例であって、光カプラを使用した図５Ａの構成と比べて挿入損失を７ｄＢ以上改善できる。図５Ｂのルート＆セレクト型のＯＸＣ装置で２０の入出力ポートを持つ構成では、入力側ＷＳＳ５３および出力側ＷＳＳ５４のいずれも、1×２０構成のＷＳＳが必要となる。ここで、簡単のため光信号方向に関係なく１×ｎ構成のＷＳＳの複数（ｎ）ポート側を出力ポートとすると、ＯＸＣ装置の一方の側のポートに接続される１つのＷＳＳから、対向する側のポートのすべてのＷＳＳの出力ポートへの経路が構成される。すなわち、１つの入力側ＷＳＳ５３の出力ポートは、対向する側のすべての出力側ＷＳＳ５４の各出力ポートへ接続され、１つの出力側ＷＳＳ５４の出力ポートは、対向する側のすべての入力側ＷＳＳ５３の各出力ポートへ接続される。尚、前述の様に同一の隣接ノードに接続される入力光ファイバと出力光ファイバとの間の接続は省くことができるが、簡単のために以下ではそのことは考えない。双方の側のＷＳＳ間の相互接続により、ＯＸＣ装置に接続されるノード間のすべての経路が設定可能となり、１つの出力ポートに同じ波長をルーティングしない様にすればコンテンションの無いルーティングが実現される。このような相互接続を持つ図５Ｂのルート＆セレクト型構成によって、挿入損失の増加を抑えることができるものの、大規模化したＯＸＣ装置には依然として技術上およびコスト上の問題があった。

図６Ａ〜図６Ｃは、ＷＳＳの構成例およびクロストークの問題について説明する図である。図６Ａおよび図６Ｂは、具体的なＷＳＳの構成例を示している。図６Ａに示したＷＳＳ６０−１は、ファイバアレイから光を入出力し、ＬＣＯＳ光学プロセッサ６２、シリンドリカルレンズ６３、グレーティング６１などのバルク型の光学部品を備えている。いずれの光学部品も比較的高価なものであり、これらを手作業で正確に組み立てる調整が必要であって、実現可能な出力ポートの数も限られる。図６Ｂに示したＷＳＳ６０−２は、アナログマイクロミラーアレイ（ＭＥＭＳ）６４、レンズ、グレーティング６５などを備え、コリメータアレイ６６を経由して光を入出力する。ＷＳＳ６０−２の構成でも、高価な光学部品および機構部品を精密に組み立てて調整する必要がある。したがって、現在入手可能なＷＳＳを構成する部品およびＷＳＳの製造コストは、ＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）で構成できる光カプラと比較すれば１０倍以上である。しかも、先の図５Ｂに示した入出力の両側にＷＳＳのみを使用したルート＆セレクト型構成では、図５Ａの構成と比べて高価なＷＳＳの数が２倍となる。また、現在利用可能なＷＳＳの出力ポート数は、最大でも９程度に制限されている。これは、次に述べるようにＷＳＳを多ポート化したときに生じる、クロストーク問題のためである。

図６Ｃは、ＷＳＳにおいて生じるクロストークを説明する図である。ＷＳＳにおいて生じるクロストークには様々な種類の態様があるが、ＷＳＳの波長選択特性に最も影響を与えるのは、インバンドクロストークである。インバンドクロストークは、図６Ｃの点線矢印で示されており、１つの入力光ファイバ６８−１からの波長多重化光のある波長λ_ｍの光信号を出力光ファイバ（ポート）６９で選択するときに、非選択入力光ファイバ６８−７から伝搬する同一波長λ_ｍの光信号（非希望信号）の漏れを言う。非選択入力光ファイバ６８−７からの同一波長λ_ｍの光信号（非希望信号）の漏れは、当然に、入力光ファイバ６８−１からの目的とする光信号（希望信号）に対して妨害となり、信号品質を劣化させる。また、出力光ファイバ６９で選択されなかった他の波長の光信号も、すべての入力ポートから出力光ファイバ６９へ漏れ出る。これはアウトバンドクロストークと呼ばれており、インバンドクロストークを含めてＷＳＳの波長選択性能を制限する。フィルタリングが難しくなるため、通常、上述のクロストーク量はＷＳＳのポート数が多くなるほど増加する。結果として波長選択性能を悪化させてしまうため、現時点ではＷＳＳの出力ポート数は最大でも９程度に制限されている。尚、ＷＳＳは通常１×ｎの構成を持ち、１つの入力（出力）ポートと、ｎ個の出力（入力）ポートを備えている。複数のポート側のポート数ｎをＷＳＳ次数（ＷＳＳ Ｄｅｇ）と呼ぶ。例えば、１×２０の構成のＷＳＳの次数は２０となる。

したがって、図５Ｂに示した２０ポートを持つＯＸＣ装置を実現するのに必要な例えば１×２０構成のＷＳＳは、図５Ｂに拡大して示したＷＳＳ５５のように、ポート数がより少ない（ＷＳＳ次数がより小さい）ＷＳＳ５６−１〜３を従続接続して構成される。具体的には、並列の２つの１×９構成のＷＳＳ５６−１、５６−２を、もう１つの１×９構成のＷＳＳ５６−３と従属接続することになる。そうすると、図５Ｂのルート＆セレクト型構成のＯＸＣ装置では、入力ポート側および出力ポート側の双方において、２０×３＝６０個のＷＳＳが必要となり、装置全体では１２０個の１×９構成のＷＳＳが必要となる。図５Ａに示したブロードキャスト＆セレクト型構成と比べて少なくとも２倍の数の高価なＷＳＳが必要となり、２０ポートを越えるルート＆セレクト型構成のＯＸＣ装置はコスト的な観点からは実現性が乏しいものであった。

また、図５Ｂの従来技術のルート＆セレクト型構成のＯＸＣ装置は、トラフィック量の増加に対して拡張の柔軟性に乏しく、スケーラビリティに欠ける点でも問題があった。先に述べたように、図５ＢのＯＸＣ装置５０−２では、ＯＸＣ装置を設置する中心ノードおよびその隣接ノードの構成、並びに、中心ノードにおいて一定期間に予測されるトラフィックの最大量を想定して、その予測トラフィック最大量に対応できるように、ＷＳＳ５３、５４のポート数が決定されていた。すなわち、ノードのトラフィック最大量に応じてＯＸＣ装置の最大の入力ポート数および出力ポート数を決定し、ＷＳＳ構成を決定していた。さらに、これらの入力ポートおよび出力ポートの間ですべての経路設定が可能となるように、一方の側（例えば入力ポート側）の１つのＷＳＳは、対向する側（出力ポート側）のすべてのＷＳＳと相互接続されていた。このような内部経路による接続によって、ＯＸＣ装置５０−２において、光ファイバで接続された任意のノード間を結ぶ経路を設定し切り替えを実施できる。ＯＸＣ装置を設置する中心ノードにおけるトラフィックの増加に合わせて、ＯＸＣ装置に接続する光ファイバを追加していくことで、光ファイバ上のトラフィクが光ファイバの最大伝送レートを越えず、波長衝突が無い様にルーティングすればコンテンション（Contention）なしに常に完全な経路設定が可能である。

しかしながら、ＯＸＣ装置５０−２としては、運用を開始する装置導入の時点ですべてのＷＳＳが設置され相互に接続された形態で構成するのが一般的である。一旦運用状態に入った装置に対して内部経路の接続を含む増設作業を行うのは煩雑で、作業に伴う事故の可能性もあり、現実的でない。したがって、装置導入の時点から予測最大トラフィック量に見合う最大ポート数に対応した構成のＷＳＳ(通常は、装置ポート数＝ＷＳＳの次数)を含み、すべてのＷＳＳ間の相互接続が完了した構成済みの状態で運用を開始することになる。ところが新規のノードでは、通常、運用開始当初のトラフィック量は当然に想定した最大トラフィック量よりも少ない。最近の急激なトラフィックの増加レートを考えると、装置導入の時点では、ＯＸＣ装置内で内部経路の接続が済んだ半分以上のＷＳＳは未使用状態となる。つまり従来技術のＯＸＣ装置では、多数の未使用のＷＳＳを含む状態で装置を導入せざるを得ず、非常に高額の初期費用が掛かるにもかかわらず装置内の高価なデバイスの稼動率が低い状態で運用を開始するしかなかった。このように、図５Ｂに示した従来技術によるルート＆セレクト型構成のＯＸＣ装置では、合理的な初期構成による装置導入と、ノードにおけるトラフィックの増加の状況に合わせた柔軟な拡張ができず、スケーラビリティにも欠け、経済性も含めた合理的なネットワークの運用が難しかった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、大規模化したＯＸＣ装置をより低コストに実現するところにある。

本開示の１つの側面によれば、複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記ＯＸＣ装置の前記複数の入力ポート側に、各々が、前記複数の入力光ファイバの１つに接続された入力ポート、および、Ｎ_ＷＳＳ個の出力ポートを有する、１×Ｎ_ＷＳＳ構成の複数の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を備え、前記Ｎ個の隣接ノードの内の１つの隣接ノードｊ（ｊ＝１、２・・、Ｎ）において、前記ＯＸＣ装置と接続された１つの前記入力光ファイバおよび１つの前記出力光ファイバからなるファイバペアの数をＮ_{Ｐａｉｒ，ｊ}（ｊ＝１、２・・、Ｎ）とし、当該１つの隣接ノードｊを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードと前記ＯＸＣ装置との間の前記ファイバペアの数の合計をＮ_{Ｔｏｔａｌ, ｊ}とするとき、前記Ｎ個の隣接ノードの各々についての前記Ｎ_{Ｔｏｔａｌ, ｊ}の最大値Ｎ_Ｍａｘが、Ｎ_Ｍａｘ＞ Ｎ_ＷＳＳ の関係を満たすことを特徴とする光クロスコネクト装置が開示される。

以上説明したように、大規模化したＯＸＣ装置をより低コストに実現する。

図１は、ＯＸＣシステムにおける光ノードのトラフィック切替の概要を説明する図である。 図２Ａは、従来技術のＯＸＣ装置の構成例を概念的に示した図である。 図２Ｂは、従来技術のＯＸＣ装置の別の構成例を概念的に示した図である。 図３は、ルート＆セレクト型のＯＸＣ装置の構成を示した図である。 図４Ａは、光ネットワークの地理的な配置の例を説明する図である。 図４Ｂは、実際のネットワークで中心ノードに配置される従来技術のＯＸＣ装置の構成を示した図である。 図５Ａは、従来技術の大規模化したブロードキャスト＆セレクト型のＯＸＣ装置の構成を示す図である。 図５Ｂは、従来技術の大規模化したＷＳＳのみを使用したルート＆セレクト型のＯＸＣ装置の構成を示す図である。 図６Ａは、ＷＳＳの具体的なＷＳＳの構成例を示す図である。 図６Ｂは、ＷＳＳの別の具体的なＷＳＳの構成例を示す図である。 図６Ｃは、ＷＳＳのクロストークについて説明する図である。 図７Ａは、本開示のＯＸＣ装置が使用される中心ノードを含むネットワークの地理的な構成を示す図である。 図７Ｂは、本開示のＯＸＣ装置が使用されるネットワークの中心ノードと隣接ノードの各々との間における光ファイバのペアの割り当てを説明する図である。 図７Ｃは、本開示のＯＸＣ装置が使用されるネットワークでＯＸＣ装置拡張も考慮した光ファイバの接続状態を説明する図である。 図８Ａは、本開示のＯＸＣ装置が設置されるネットワークの構成を説明する図である。 図８Ｂは、本開示のＯＸＣ装置の構成を概念的に示した図である。 図９Ａは、本開示のＯＸＣ装置の増設過程で、ノードＡが運用を開始した時点のネットワーク状態とＯＸＣ装置状態（第１の状態）を説明する図である。 図９Ｂは、本開示のＯＸＣ装置の増設過程で、２つのノードに光ファイバを増設した状態（第２の状態）を説明する図である。 図１０Ａは、本開示のＯＸＣ装置の増設過程で、トラフィック量増加によりノードＣ、Ｄに光ファイバを増設した状態(第３の状態)を説明する図である。 図１０Ｂは、本開示のＯＸＣ装置の増設過程で、トラフィック量増加によりノードＢ、Ｅに光ファイバを増設した状態(第４の状態)を説明する図である。 図１１は、実施例１のＯＸＣ装置が動作するネットワーク構成と装置の初期状態を説明する図である。 図１２Ａは、実施例１のＯＸＣ装置で出力光ファイバの増設アルゴリズムを説明する第１の図である。 図１２Ｂは、実施例１のＯＸＣ装置で出力光ファイバの増設アルゴリズムを説明する第２の図である。 図１３Ａは、実施例１のＯＸＣ装置で入力光ファイバの増設アルゴリズムを説明する第３の図である。 図１３Ｂは、実施例１のＯＸＣ装置で入力光ファイバの増設アルゴリズムを説明する第４の図である。 図１４は、本開示のＯＸＣ装置において利用可能なカスケード型のＷＳＳの具体構成を示した図である。 図１５は、本開示のＯＸＣ装置のルート＆セレクト型の構成例を示す図である。 図１６は、本開示のＯＸＣ装置における制御の概略を説明する図である。 図１７は、実施例１のＯＸＣ装置における光ファイバの使用率の閾値設定とトラフィック収容率と間の関係を示す図である。 図１８は、本開示のＯＸＣ装置において、隣接ノードの数によってトラフィック収容率がどのように変化するかを示した図である。 図１９は、本開示のＯＸＣ装置において、増設シミュレーション計算の最終状態で必要としたＷＳＳの数を従来技術と比較した図である。 図２０は、本開示のＯＸＣ装置における実施例２の新規の光ファイバを接続するアルゴリズムを示す図である。

本開示のＯＸＣ装置は、装置の入力ポート数および出力ポート数に関係なく、従来技術と比べてより小規模のＷＳＳを利用し、同時に、従来技術の構成とは異なる視点から装置内部でＷＳＳを接続することによって、大幅に装置の低コスト化を実現する。さらに、本開示のＯＸＣ装置は、トラフィックの初期状態の設定およびその後の増加に対応した装置の拡張を、柔軟に、経済的に行うことができる。さらに、装置の拡張を段階的に必要なだけ、しかも制限なく行うことができる。従来技術のＯＸＣ装置では、装置の入力ポートおよび出力ポート構成（数）は、将来的に想定された最大トラフィックに対応させて、接続することになる光ファイバの数のみを考慮して決定されていた。さらに、入力ポートおよび出力ポート間で取り得るすべての経路を設定できるように、装置内部でＷＳＳの対向するすべての出力ポートが相互に接続された最大構成をとっていた。このため、ＯＸＣ装置の最大ポート数に応じ、ＷＳＳも１×２０構成などの大規模な構成のものを使用せざるを得なかった。

発明者らは、ＯＸＣ装置が設置されるノードに接続されることになる光ファイバの最大数だけでなく、個々の光ファイバと実際の隣接ノードとの接続関係および個々のトラフィック量も含めて、ＯＸＣ装置の内部経路の接続を考慮する着想を得た。そしてこの考慮を行ことで、内部経路の設定に一定の制限を加えて対向するＷＳＳのすべての出力ポート同士を相互に完全に接続しなくても、従来技術のＯＸＣ装置と比べて極わずかのトラフィック収容率の低下で済むことを見出した。従来技術のＯＸＣ装置内のＷＳＳでは、光ファイバの接続先のノードの地理的な位置を考えればほとんど使用しない場合であっても、ルーティング特性が低下しないように経路を構成するために、内部経路の接続がなされていた。従来技術のＯＸＣ装置では、ＯＸＣ装置内のＷＳＳの対向するすべてのポートが相互に接続された最大構成を採っていた。発明者らは、この最大構成が確実にすべての経路を設定できるとしても、一方でその経路には無駄も多いのではないかとの着想を持った。また発明者らは、想定されたトラフィック最大量に対応するために光ファイバの数が増加していく場合でも、現実に存在するネットワークの地理的関係から、実際の隣接ノードの数は最大でも８以下であることにも着目した。本開示によれば、ＯＸＣ装置が置かれる中心ノードに接続される光ファイバの最大数にとらわれないで、より小規模のＷＳＳを使用しても十分な性能でトラフィック収容が可能なことを見出した。

以下、本開示のＯＸＣ装置の構成について、図面を用いながら説明する。以下の本開示のＯＸＣ装置の説明では、簡単のため入力ポートの数と出力ポートの数が同じであって、装置の入出力間で対称な構成のものとして説明する。しかしながら、後述するように入力ポートの数と出力ポートの数が異なっていても本開示における特徴はそのまま維持される。また以下の説明で、単に入力ポート、出力ポートと言う場合には、それぞれ、ＯＸＣ装置の入力ポートと出力ポートを表すものとする。

本明細書では、用語「ＯＸＣ装置」は、ＯＸＣノードと同じ意味で使用される。ＯＸＣ装置は、複数の隣接ノードと接続された１以上の入力光ファイバと、１以上の出力光ファイバが接続され、任意の入力ポートに入力された波長多重化光の特定の波長の光信号を、任意のいずれかの出力ポートへ波長ルーティングするものとして機能する。

図７Ａ〜図７Ｃは、本開示のＯＸＣ装置が使用されるネットワークの構成を説明する図である。本開示のＯＸＣ装置が設置されるノードは、以下の説明では「中心ノード」とも呼ばれる。本開示のＯＸＣ装置が設置されるネットワークの構成は、従来技術の場合と変わりがない。図７Ａは、中心ノード７１を含むネットワーク７０の地理的な構成を示す図である。中心ノード７１の周りには、中心ノードと直接のリンクを持つ点線の丸で囲まれた隣接ノード７２が６つある。したがって、中心ノード７１のノード次数（ノードDeg）は６となる。図７Ａで示したノード間の１つの伝送路リンクは、単にノード間に光通信の接続が在ることだけを示しており、物理的な光ファイバを示してはいない。

図７Ｂは、中心ノードＮ１（７１）および中心ノードＮ１と直接リンクを持つ６つの隣接ノードＮ２〜Ｎ７の間における、光ファイバ接続を示す図である。例えば、中心ノードＮ１と隣接ノードＮ７との間には、３組の光ファイバリンク７３が存在している。３組の光ファイバリンク７３は、各々が、中心ノードＮ１に対する上り光ファイバと下り光ファイバの２本の物理光ファイバのペアを含む。本明細書では、上り光ファイバおよび下り光ファイバのペアを１つのファイバリンクとする。つまり、ノード間の光ファイバリンクの数が３であるとき、ノードの当該ノード間におけるファイバ次数（ファイバDeg）は３とする。ファイバ次数の定義には様々なものあり、上り光ファイバと下り光ファイバを区別して数える場合もあるが、本明細書の説明では、簡単のため、上り光ファイバおよび下り光ファイバのペアの数が、当該２つのノード間のファイバ次数に対応するものとする。

図７Ｂに示したように、中心ノードＮ１と隣接ノードＮ２〜Ｎ７の各々との間には、トラフィック量に応じた数の光ファイバのペアが割り当てられる。従来技術のＯＸＣ装置では、中心ノードＮ１に接続される光ファイバをすべて同じものとして区別せずに取り扱っていたため、その光ファイバが具体的にどの隣接ノードに対するものであるのかについての考慮が無かった。また、既に接続されていた光ファイバにおける現実のトラフィック量を、光ファイバの増設の要否の判断のために利用してはいたが、一旦光ファイバの追加を決定すれば、新たに追加した光ファイバは無条件にすべての隣接ノードへ接続されていた。これは、従来技術のＯＸＣ装置において、装置導入の時点でそのノードで予測された最大トラフィックに基づいて最大構成を想定し、かつ、装置内のＷＳＳの対向するすべての出力ポートが内部経路で相互に接続された構成を取っていたことに対応している。発明者らは、装置導入の時点から将来の最大トラフィック量に見合った最大構成を前提としたり、ＷＳＳ間を完全に相互接続したりする必要性は無いのではないかと考えた。すなわち、時間経過とともに変動していく既設光ファイバのトラフィック量の動向を利用しながら、ＯＸＣ装置の拡張とともに特定のノードの光ファイバ毎にＷＳＳ出力ポートの内部経路の接続実施を判断すれば良いと考えた。

図７Ｃは、時間の経過とともに実施されるＯＸＣ装置拡張も考慮したときの光ファイバの接続状態を説明する図である。図７Ｃの光ファイバ接続図は、拡張が進んだある時点でのノード間の光ファイバ接続構成を示している。実際の光ネットワークでは、中心ノード７１で運用開始初期の時点でトラフィックを処理するためには、隣接ノードの各々に１つの光ファイバリンクがあれば良い場合が多い。したがって、ＯＸＣ装置の導入時には、中心ノードおよび隣接ノード間で、図７Ｃで黒の■で示した端点に接続される光ファイバリンク７４−１のみが備えられていれば良いはずである。白抜きの□で示した端点に接続される光ファイバリンク７４−２、７４−３は、隣接ノード毎にトラフィック量が増加して性能限界に近いと予測された段階で光ファイバ増設の判断を行い、必要なだけの光ファイバを必要な時点で追加するのが合理的である。その光ファイバ増設よりも前の段階で、遠い将来の最大トラフィック時に利用されるＷＳＳや、それらのＷＳＳ同士間の接続は不要である。また、トラフィック量が増加すれば、白抜きの□を原理的には制限無く増やすことができる。発明者らは、将来の予測最大トラフィック量に基づいた最大構成を前提とし、装置の導入時から装置内に最大数の要素部品（ＷＳＳ）を備え、ＷＳＳ同士の間を完全に相互接続していた従来技術のＯＸＣ装置構成には無駄が多いと考えた。

図８Ａおよび図８Ｂは、本開示のＯＸＣ装置および周辺の隣接ノードの構成を概念的に示した図である。図８Ａは、本開示のＯＸＣ装置が設置されるネットワークの構成を説明する図である。本開示のＯＸＣ装置は、隣接ノードとの間で複数の光ファイバが接続されるすべてのノードに設置されるが、ここでは、中心ノードＡ（８０）に設置されたものとして説明する。中心ノードＡに対して、その周辺には４つの隣接ノードであるノードＢ、ノードＣ、ノードＤ、ノードＥがあるものとする。中心ノードＡと各隣接ノードとの間を結ぶ線８１は、１つの光ファイバリンクを表しており、１つの光ファイバリンクは、中心ノードＡと例えば隣接ノードＢ（８２）とを接続する２本の光ファイバ（上り光ファイバおよび下り光ファイバのペア）に対応する。すなわち、ノードＢから中心ノードＡに入る「入力光ファイバ」（上り光ファイバ）と、中心ノードＡからノードＢに出る「出力光ファイバ」（下り光ファイバ）とから構成されるものとする。光ファイバリンクを表す線上に記載された番号は、同じ経路上で異なる光ファイバペア(光ファイバリンク)を識別するもので、後述するように番号の順に増設されていくものとする。図８Ａのネットワークでは、ノード次数Ｄ_Ｎ（ノードDegree）は４となる。また、本開示のＯＸＣ装置では、装置内に使用するＷＳＳのＷＳＳ次数Ｄ_Ｗを５とした。以下の説明では、ある時点におけるＯＸＣ装置の入力ポート数および出力ポート数は常に同じものとする。言い換えると、光ファイバを追加するときには、「入力光ファイバ」および「出力光ファイバ」をペアで同時に増設するものとする。

図８Ｂは、本開示のＯＸＣ装置の構成を概念的に示す図である。本開示のＯＸＣ装置は図２Ｂで示した従来技術のルート＆コンバイン型の構成を持っている。入力光ファイバ８５が接続される入力ポート側に複数のＷＳＳ８３が配置され、出力光ファイバ８６が接続される出力ポート側に複数の光カプラ８４が配置されている点で、図２Ｂの従来技術のルート＆コンバイン型の構成と差異はない。しかしながら、ＷＳＳ８３の各々の構成ならびにＷＳＳ８３と光カプラ８４との間の接続状態の点において、従来技術のＯＸＣ装置と大きく相違している。ＯＸＣ装置の拡張および光ファイバの増設手順については後述するが、図８Ｂは、光ファイバの増設作業過程の途中のある時点での本開示のＯＸＣ装置の構成を示している点に留意されたい。したがって、図８Ｂにおける少なくとも８番目以降の入力光ファイバ８５および８番目以降の出力光ファイバ８６は、図８Ａに対応するネットワークの拡張が進んだ構成の状態を示しており、増設作業過程の途中のある時点では接続されている必要が無いことに留意されたい。さらに、増設作業のある時点で、例えば８番目以降のＷＳＳ８３が設置されていなくても良い。図８Ｂは、後述する図９Ａ〜図９Ｂおよび図１０Ａ〜図１０Ｂにおける増設工程の説明のために、すべての光ファイバと要素部品が便宜上最初から示されている点に留意されたい。

本開示のＯＸＣ装置は、中心ノードの周りの隣接ノードの数に応じて非常に小規模なＷＳＳを使用する点で、将来的なトラフィック最大量から想定した最大構成の大規模なＷＳＳを使用していた従来技術のＯＸＣ装置と大きく相違する。図８Ａに示したネットワークのノード次数Ｄ_Ｎが４であるとき、一例として、本開示のＯＸＣ装置のＷＳＳではＷＳＳ次数Ｄ_Ｗが５のＷＳＳを使用する。すなわち、１×５構成のＷＳＳ（Ｄ_Ｗ＝５）を使用する。これは、従来技術のＯＸＣ装置が例えば１×２０（Ｄ_Ｗ＝２０）以上の大規模な構成のＷＳＳを使用していたのとは対照的である。本開示のＯＸＣ装置では、従来技術と比べて非常に小規模の（Ｄ_Ｗが小さい）ポート数（分岐数）が少ないＷＳＳを使用すれば良いので、挿入損失を減らすために図５Ｂに示したように高価なＷＳＳを大量に使用したルート＆セレクト型の構成を採用する必要性が無い。図８Ｂのルート＆コンバイン型の構成であっても、入力ポート側のＷＳＳ８３に対向している、反対側の出力ポート側の光カプラ８４の分岐数も５で済む。その結果、装置の入出力の両側にＷＳＳを使用する必要が無く、光カプラ８４における挿入損失は最大でも７ｄＢ程度に抑えられる。

したがって、本開示のＯＸＣ装置における小規模なＷＳＳは、従来技術のように複数のＷＳＳを従属接続して出力ポートの数を増やす必要も無く、安価で小規模な単一のＷＳＳによって構成可能である。また、小規模なＷＳＳを使用することができるので、図６Ｃに示したクロストークによる性能劣化の心配も無い。その上に、光カプラを使用したとしても分岐数が少なく挿入損失も小さいで、装置の入力側または出力側の一方の側のみにＷＳＳを含むルート＆コンバイン型またはブロードキャスト＆セレクト型の装置構成を利用できる。大規模なＷＳＳを入力ポート側および出力ポート側の両方の側に使用するルート＆セレクト型を採用する必要性が無いので、ＷＳＳの使用数を大幅に減らすことができる。本開示の構成のＯＸＣ装置を採用することで、入力・出力ポート数が２０を越えるような大規模なＯＸＣ装置のコストを、従来技術よりも大幅に下げることができる。本開示のＯＸＣ装置における具体的なＷＳＳの数の削減の効果は、実施例１（図１９）において、さらに詳細に説明される。

本開示のＯＸＣ装置の従来技術とのもう１つの大きな相違点は、１本の光ファイバと接続される１つのＷＳＳ８３を見たときに、ＷＳＳ８３から対向する光カプラ８４への内部経路の接続が、最大でもＷＳＳ次数Ｄ_Ｗの数５に限定されていることにある。従来技術のＯＸＣ装置では、装置内で対向するＷＳＳのすべての出力ポート同士が漏れなく相互接続されていた。すなわち、将来の予測最大トラフィック量から想定されたＯＸＣ装置の最大構成に対応するため、すべてのＷＳＳがお互いに内部経路で相互接続されることを予定していた。運用途中での増設時作業の複雑さや、作用に伴う事故発生の危険性および作業コストも考慮して、最初からすべてのＷＳＳ間の内部経路の相互接続を全て完了した状態で装置が導入されていた。

これに対して、本開示のＯＸＣ装置ではＷＳＳ８３の出力ポートは５つしか存在せず、当然に、図８Ｂの対向する１４個の光カプラのすべてには接続はされない。言い換えると、ある隣接ノードから中心ノードへの１つの入力光ファイバは、中心ノードから出る出力光ファイバの一部とだけしか接続されておらず、最大でもＤ_Ｗ個の所定の数の出力光ファイバとしか接続されていない。したがって、従来技術のＯＸＣ装置の最初のハードウェア構成が将来のトラフィックの増加を想定した「最大構成」を前提としたものであったのに対して、本開示のＯＸＣ装置では、最大構成の概念は存在しない。むしろ逆に、装置の最初のハードウェア構成は従来技術とは正反対の「最小構成」で装置を導入できる。本開示のＯＸＣ装置を「最小構成」の状態で導入できるこの特性は、後述するように柔軟でスケーラブルな装置拡張性および光ファイバの増設能力にも繋がっている。装置構成および拡張性の点において、本開示のＯＸＣ装置は、従来技術とは全く異なる観点から着想されたものであることに留意されたい。

したがって、本開示のＯＸＣ装置は、１以上の入力光ファイバ８５が接続される複数の入力ポートおよび１以上の出力光ファイバ８６が接続される複数の出力ポートを有し、前記入力光ファイバおよび前記出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノード８２と相互接続され、前記入力ポートに入力された波長多重された光信号を前記出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記入力ポート側または前記出力ポート側の少なくとも一方の側に、各々の入力ポートが前記入力光ファイバおよび前記出力光ファイバのいずれかに接続され、各々がＮ_ＷＳＳ個の出力ポートを有する１×Ｎ_ＷＳＳ構成の複数の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）８３を備え、前記複数のＷＳＳ８３の内の１つの隣接ノードに接続された１つのＷＳＳの前記Ｎ_ＷＳＳ個の前記出力ポートは、前記一方の側とは反対の側にある前記入力光ファイバまたは前記出力光ファイバの中で、前記１つの隣接ノードを除いたＮ−１個の前記隣接ノードに接続された光ファイバ８６の内の一定の数の光ファイバだけに、内部経路８７を経由して接続されており、前記複数のＷＳＳに加えて、さらに追加のＷＳＳを組み込んで新たな入力光ファイバおよび出力光ファイバを増設可能なように構成されているＯＸＣ装置として実施できる。

図８Ｂは、１〜３番の出力光ファイバと接続済みだったノードＥからの４番の入力光ファイバを、ノードＢへの新規増設の５番の出力光ファイバ、ノードＣへの新規増設の６番の出力光ファイバへそれぞれ接続している増設工程の途中の状況を示している。次に、本開示のＯＸＣ装置のより具体的な増設工程を説明することによって、本開示における特徴がさらに明らかになるだろう。

図９Ａ〜図９Ｂおよび図１０Ａ〜図１０Ｂは、本開示のＯＸＣ装置が初期構成状態から増設されていく経過を段階的に説明する図である。図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂの順に、中心ノードＡにおいてＯＸＣ装置が拡張される様子を示している。図９Ａ〜図９Ｂおよび図１０Ａ〜図１０Ｂの一連の説明で前提とするネットワーク構成は、図８Ａの構成と全く同一なので、詳細な説明は省略する。各図において上側に、その時点でのノード間の光ファイバリンクの接続状態が示されており、下側に中心ノードＡにおけるＯＸＣ装置の入力側ＷＳＳと出力側光カプラとの内部接続状態が示されている。ＷＳＳのＷＳＳ次数Ｄ_Ｗは５であり、１×５の構成のＷＳＳが使用される。また各図において、ノードＡに接続される各隣接ノードを示すシンボルのハッチングと、そのノードと接続されるＷＳＳおよび光カプラのシンボルのハッチングとが、揃えて描かれていることに留意されたい。

図９Ａを参照すると、ノードＡが運用を開始した時点でのネットワーク状態とＯＸＣ装置の状態（第１の状態）が示されている。ノードＡからノードＢ〜Ｅのそれぞれに１つの光ファイバリンク（「入力光ファイバ」および「出力光ファイバ」のペア）が設定されている。例えば、ノードＢ（対象隣接ノード）に対しては、１番の入力光ファイバが最上部のＷＳＳに接続され、１番の出力光ファイバが最上部の光カプラに接続されている。この状態では、４番目までの各々ＷＳＳからは、対象隣接ノードを除いた他の隣接ノードの出力光ファイバに向かって、ＯＸＣ装置内の３本の内部接続９０が構成されている。ここで、同一の対象隣接ノードの入力光ファイバおよび出力光ファイバをＯＸＣ装置内で接続する必要が無いことに留意されたい。このような接続は、ノードＢからノードＢへの経路を構成することになるが、そのようなルーティングにはそもそも意味がないためである。したがって、本開示のＯＸＣ装置が設置される中心ノードにおいては、一般的には同一の対象隣接ノードの入力光ファイバと出力光ファイバの間の接続は行われない。これは、下側のＯＸＣ装置図で、同じ番号の光ファイバを結ぶ「水平の接続線」が存在しないことに対応する。もちろん本開示のＯＸＣ装置の構成では、同一の対象隣接ノードの入力光ファイバと出力光ファイバの間の接続を行う様に、拡張することも可能である。

図９Ａの状態は、いずれのＷＳＳも未だすべての出力を使用しておらず、通信トラフィックの量が１本の光ファイバの許容量を越えない限り、常に任意の経路を構成できる。図９Ａでは、後述の図１０Ａ〜図１０Ｂを含めた全体の説明のために、例示的に１４個のＷＳＳと１４個の光カプラを描いているが、この時点で、上から５個目以下のＷＳＳおよび光カプラは全く不要であって、本開示のＯＸＣ装置では、初期状態として、上から４番目までのＷＳＳと４番目までの光カプラを備え、これらが相互に接続されていれば、ノードＡの運用を開始できる。後述する光ファイバの増設の段階で、モジュール化されたＷＳＳや光カプラをＯＸＣ装置に追加していけば良い。したがって、図９Ａでは未使用状態のＷＳＳおよび光カプラを白抜きのシンボルで表示している点に留意されたい。図９Ｂ、図１０Ａ〜図１０Ｂでも同様である。

この点で従来技術のＯＸＣ装置では、１つのＷＳＳは対向する側のすべてＷＳＳの１つのポートと接続されている必要があった。従来技術のＯＸＣ装置でも段階的にＷＳＳを追加することは可能であるが、ＷＳＳのポート数が２０を越えた複雑な内部接続を持つ構成になっており、装置の運用中に段階的にＷＳＳを追加していく作業は煩雑でしかも事故を併発する可能性もある。したがって運用中にＷＳＳを追加していく増設作業は、事実上難しい。これに対して、図９Ａの本開示のＯＸＣ装置では、ＷＳＳのポート数は最大５個であって、装置内における光カプラとの内部接続は簡素である。装置内の接続作業は格段に容易であって、段階的なＷＳＳの増設も従来技術と比べて簡単である。このように、本開示のＯＸＣ装置を導入する初期の段階では、最低限の数のＷＳＳおよび光カプラ等の要素部品のみを含む初期状態でサービスを開始できる。ＯＸＣ装置の初期導入コストはこの点でも、従来技術のＯＸＣ装置と比べて格段に低い。

次に図９Ｂを参照すると、ノードＡが運用を開始した後で２つのノードに光ファイバを増設した状態（第２の状態）が示されている。中心ノードＡと、ノードＢおよびノードＣとの間のトラフィックの増加を受けて、中心ノードＡからノードＢへ５番目の光ファイバリンクが、ノードＣへ６番目の光ファイバリンクが、それぞれ追加された状態となっている。この時点では、ノードＢからの１番目の入力光ファイバのＷＳＳからは、４本の内部接続９１によって４本の出力光ファイバに接続されているが、未だすべての接続ポートは使用されていない。ノードＢでのトラフィックの増加に対応して、新たにノードＢからの５番目の入力光ファイバが接続され、対応するＷＳＳから４本の内部接続によって４本の出力光ファイバに接続されている。同様に、新たにノードＣからの６番目の入力光ファイバが接続され、対応するＷＳＳから４本の内部経路の接続９２によって４本の出力光ファイバに接続されている。

図９Ｂの状態では、設置済みのＷＳＳのすべてのポートを使い切ってはいないが、新たな光ファイバを２ペア追加した状態にあり、合計６つの光ファイバリンクに対する経路が構成されている。先に述べたように、図９Ｂには７番目以降のＷＳＳおよび光カプラが描いてあるが、これも説明のためであって、この時点でこれらの未使用の要素部品は不要である。したがって、本開示のＯＸＣ装置では、ネットワークのトラフィック需要に応じて、段階的に装置構成を拡張していけることが理解できるだろう。

図１０Ａは、ネットワークのトラフィック量がさらに増えて、さらにノードＣおよびノードＤに新たな光ファイバを増設した状態(第３の状態)が示されている。中心ノードＡと、ノードＣおよびノードＤとの間のトラフィックの増加を受けて、中心ノードＡからノードＣに８番目の光ファイバリンクが、ノードＤに７番目の光ファイバリンクが、それぞれ追加された状態となっている。この状態では、１番目の入力光ファイバに接続された１番目のＷＳＳの５つのすべてのポートが使用され、５本の内部経路の接続１００によって、ノードＣへの２番目の出力光ファイバ、ノードＤへの３番目の出力光ファイバ、ノードＥへの４番目の出力光ファイバ、ノードＣへの６番目の出力光ファイバ、ノードＤへの７番目の出力光ファイバへ接続されている。また、新たにノードＣからの８番目の入力光ファイバが接続され、８番目のＷＳＳの１つの出力ポートが内部経路の接続１０１によって７番目の出力光ファイバにのみ接続されている。この点において、１つのＷＳＳが対向する側のすべてのＷＳＳへそれぞれ接続されていた従来技術のＯＸＣ装置の構成と、対向する側の一部のＷＳＳ（出力光ファイバ）だけに内部経路で接続される本開示のＯＸＣ装置の構成との相違点を端的に示している。本開示のＯＸＣ装置内で、どのように入力ポートと出力ポートとの間を接続していくかについては、任意のアルゴリズムを適用できるが、詳細は後述する。

図１０Ｂは、ネットワークのトラフィック量がさらに増えて、ノードＢからノードＥに新たな光ファイバをさらに１つずつ増設した状態(第４の状態)が示されている。すべての隣接ノードとのトラフィックの増加を受けて、中心ノードＡからノードＤに９番目の光ファイバリンクが、ノードＢに１０番目の光ファイバリンクが、ノードＥに１１番目の光ファイバリンクが、ノードＣに１２番目の光ファイバリンクがそれぞれ追加された状態となっている。この時、ノードＣからの８番目入力光ファイバは、新たに３本の出力光ファイバと内部経路の接続１０２で接続されている。この時点では、１〜７番目まのでＷＳＳおよび光カプラは、すべてのポートが接続されている。また、新たにノードＣからの１２番目の入力光ファイバが接続され、１２番目のＷＳＳの３つの出力ポートが内部経路の接続１０３によって新たに追加された９、１０、１１番目の出力光ファイバにのみ接続されている。

図９Ａ〜図９Ｂおよび図１０Ａ〜図１０Ｂに示した第１の状態から第４の状態までのＯＸＣ装置の増設過程から明らかなように、本開示のＯＸＣ装置では中心ノードにおけるトラフィックの増加に対応して、小規模なＷＳＳ（Ｄ_Ｗの小さい）およびカプラを順次追加しながら、トラフィックの増加に見合った、装置内の構成要素を増設していくことができる。装置のサービス開始または１回の増設イベントが終了した段階で、装置内部においてＷＳＳの少なくともいくつかのポートは未接続状態となっている。この点、従来技術のＯＸＣ装置では、少なくともＷＳＳが装置内に設置された段階で、ＷＳＳのすべてのポートが対向するＷＳＳに接続済みであったことと対照的である。

本開示のＯＸＣ装置では、小さな規模のＷＳＳを必要な数だけ順次追加していくことで、光ファイバの増設に対応可能であって、トラフィックの増加に対して柔軟な装置の拡張が可能である。先にも述べたが、図９Ａ〜図９Ｂおよび図１０Ａ〜図１０Ｂでは、説明のためにＯＸＣ装置の構成部品としてＷＳＳおよび光カプラの数は１４個のみを示している。しかしながら、本開示のＯＸＣ装置では、これらの数にも何ら制限がない。ＯＸＣ装置としての筐体のサイズおよびスペースを十分とっておくことで、または、筐体の形態を順次増設が可能なように構成することで、ＷＳＳおよび光カプラの数をさらに増加させていくことが可能であって、装置の増設を無制限にできる。これに対して、従来技術のＯＸＣ装置では、一旦入力ポートの数および出力ポートの数を定めて最大構成を決めてしまうと、その最大構成を越えて増設するのは困難で非効率ある。なぜならば、増設は最大構成の単位でしか行えず、増設をしたとしても、相当の長い期間に渡って大量の未稼働の要素部品を含むことになり非常に非効率的だからである。本開示のＯＸＣ装置では、最小単位として光ファイバのペア単位で無駄なく増設が可能であって、従来技術と比べて、装置の拡張のスケーラビリティに圧倒的に優れている。

従来技術において増設を最大構成単位で行い、同一ノード内で複数のＯＸＣ装置を跨いで光信号が出力される場合、例えば、最大構成の装置Ａおよび最大構成の装置Ｂを用いた時は、装置Ａに接続された入力光ファイバからの光信号が、装置Ａの出力光ファイバから出力され、さらに装置Ｂの入力光ファイバを経由して、装置Ｂの出力光ファイバから光信号がノードを出ることになる。この場合、増設された従来技術のＯＸＣ装置で経路切替される光信号はＯＸＣ装置を都合２回通ることになり、信号劣化が大きくなる。一方で、本開示のＯＸＣ装置では、たとえどれだけＷＳＳを追加して装置構成を拡張していっても、また、どれだけ装置の全体規模を大きくしても、光信号が経由するデバイスは、光カプラおよびＷＳＳの１対のみとなる。したがって光信号の品質の点においても、本開示のＯＸＣ装置は、従来技術のＯＸＣ装置よりも優れていることがわかる。

上述のように、本開示のＯＸＣ装置では、小規模のＷＳＳおよび光カプラを組み合わせたブロードキャスト＆セレクト型またはルート＆コンバイン型のＯＸＣ装置を利用することができる。装置内で使用されるＷＳＳの数は、ルート＆セレクト型の従来技術の場合の半分以下で済む。しかもＷＳＳ次数Ｄ_Ｗの小さい、より安価なものを利用できる。ここで、コンテンションによる経路設定の損失を抑えて、光スイッチとしての一定の性能を得るためには、ＷＳＳの規模すなわち、ＷＳＳ次数Ｄ_Ｗ（ＷＳＳ Ｄｅｇｒｅｅ）を、ノード次数Ｄ_Ｎとの関係で次式を満たすようにすることが望ましい。
Ｄ_Ｗ≧Ｄ_Ｎ−１ 式（１）

図９Ａ〜図９Ｂおよび図１０Ａ〜図１０Ｂの例では、ノード次数Ｄ_Ｎは４なので、ＷＳＳ次数が３以上であれば良い。従来技術の構成では、ＷＳＳ次数は、その中心ノードで想定する最大の光ファイバ数（ペア数）であったのと対照的である。尚、上の式（１）において、あまりに少ないポート数（すなわちＷＳＳ次数Ｄ_Ｗ）では、トラフィックのスループットを確保するために、光ファイバリンクを増やさなければならない。そのような場合、ファイバおよびノードを併せたコスト・性能の面でかえって非効率な構成となってしまう。したがって、上の式（１）の意味するところは、ＷＳＳには一定程度の大きさの規模が必要であることにある。したがって、式（１）はＷＳＳの最小構成を示す目安であるが、必ずしも必須ではない。図９Ａ〜図９Ｂおよび図１０Ａ〜図１０Ｂの例と同様のネットワーク構成による後述する実施例１では、１×５構成のＷＳＳ（Ｄ_Ｗ＝５）の場合を例示している。具体的なＷＳＳの構成については、図１４においてさらに説明する。

図９Ａ〜図９Ｂおよび図１０Ａ〜図１０Ｂでは、特定のノード間でのトラフィック量を大まかに考慮する外は特定のアルゴリズムなしに、装置内の空き部分に順次ＷＳＳおよび光カプラを拡張して内部経路の接続を実施して、光ファイバを増設するものとして説明した。本開示のＯＸＣ装置では、トラフィック量が少ない導入初期を除くと、すべての入力光ファイバおよび出力光ファイバが相互に接続されているわけではない。言い換えると、あるノードに接続された入力光ファイバは、一定の数の一部の出力光ファイバのみと接続され、あるノードに接続された出力光ファイバは、一定の数の一部の入力光ファイバのみと接続されている。このため、常に１００％の確率では経路設定ができない恐れがあるようにも思える。しかしながら本開示のＯＸＣ装置においては、トラフィック量に基づいたより緻密なアルゴリズムを用いて光ファイバの増設を行えば、ノード間のすべての経路を接続しているために増設のタイミングを適切行う限り経路設定の失敗（損失）が生じない従来技術と比べても、ほぼ遜色のない程度にトラフィックを収容できる。次の実施例で、装置内部の接続（内部経路の接続）の手順のより具体的なアルゴリズムを示し、本開示のＯＸＣ装置による具体的な効果も合わせて詳細に示す。

本実施例では、光ファイバの増設の段階で、既設の光ファイバの使用率に基づいて新規の光ファイバを接続するアルゴリズムを説明する。本実施例では、ＯＸＣ装置の内部において、入力光ファイバと出力光ファイバとの間を内部経路で接続するときに、既存の光ファイバの使用率に基づいて、接続するかどうかを判断する。従来技術では、すべての入力光ファイバと出力光ファイバとの間が完全に接続されており、処理可能な数を越えない限り、経路設定にコンテンションは生じない。一方、本開示のＯＸＣ装置では、すべての入力光ファイバと出力光ファイバとの間は完全には接続されてはいない。しかしながら、内部経路の接続の判断を行うための光ファイバの使用率の閾値を適切に選択すれば、経路設定のコンテンションの発生を非常に小さく抑えられる。

図１１は、本実施例のＯＸＣ装置のネットワーク構成と装置の初期状態を説明する図である。図１１の左側のネットワーク図は、中心ノードＡおよび４つの隣接ノードＢ〜隣接ノードＥを示しておりノード次数はＤ_Ｎ＝４となる。ＷＳＳ次数は、式（１）を満たすようにＤ_Ｗ＝５とする。したがって、ＯＸＣ装置が動作するネットワーク構成は、図９Ａ〜図９Ｂおよび図１０Ａ〜図１０Ｂの場合と同じである。初期状態で設置済みの光ファイバが１〜４の番号で示されている。以下の説明では、トラフィックの増加のために新たに、ノードＢとの間に５番の増設光ファイバを、ノードＣとの間に６番の増設光ファイバをそれぞれ追加しようとしている状況にある。

図１１の右側には、光ファイバの増設直前の時点での中心ノードＡにおけるＯＸＣ装置の構成が示されている。本実施例では、対象とする隣接ノードからの入力光ファイバ１１３が接続される入力側に光カプラ１１１があり、対象とする隣接ノードへの出力光ファイバ１１４が接続される出力側にＷＳＳ１１２がある。すなわち本実施例では、ブロードキャスト＆セレクト型のＯＸＣ装置の構成の例を示している。点線よりも上側の１番〜４番の光ファイバが設置済みの初期光ファイバである。ここで、入力ファイバおよび出力ファイバの隣に表記した数字は、各光ファイバの現時点での使用率を表している。すなわち、符号１１５で示した数字は各隣接ノードから中心ノードＡへの入力光ファイバの使用率を、符号１１６で示した数字は、中心ノードＡから各隣接ノードへの出力光ファイバの使用率を示す。

ここで、光ファイバの使用率とは、対象のシステムにおいて各ファイバで利用可能な光通信チャネルの全体数に対する、現在利用されているチャネル数の比率、または、利用可能な通信帯域における最大設定可能なキャリア数と現在使用しているキャリア数の比率などで良い。また、使用率は光ファイバの使用状況を表しておりは、対象とする光ファイバに割り当て可能な最大の周波数帯域と現在使用されている光パスの帯域の総和との比率、または、対象とする光ファイバに収容可能な光パスの本数と現在使用されている光パスの本数との比率であっても良い。これらの比率は、１００％が最大値であって、１００％に近いほど新たにトラフィックを追加する余裕がなく、新規の光ファイバを増設する必要性が高い。

図１２Ａ〜図１２Ｂおよび図１３Ａ〜図１３Ｂは、本実施例の光ファイバの増設アルゴリズムを説明する図である。図１２Ａ〜図１２Ｂで、出力光ファイバの増設アルゴリズムを説明し、図１３Ａ〜図１３Ｂで、入力光ファイバの増設アルゴリズムを説明する。ここでは、光ファイバリンク５と光ファイバリンク６の新たな増設要求があったものとする。図１２Ａは、新規の５番目の増設出力光ファイバを５番目のＷＳＳから対向するいずれの入力光ファイバのカプラと接続するかを決める段階を示している。このとき、対向する入力光ファイバのそれぞれの使用率が「閾値９０％未満」を接続条件として、内部経路の接続を行うかどうかを判定する。既存の１番目の入力光ファイバについては、使用率が９０％なので、「閾値９０％未満」の接続条件を満たさないので、５番目の増設出力光ファイバと１番目の入力光ファイバとは接続を行わない。既存の２番目の入力光ファイバについても、同様に「閾値９０％未満」の接続条件を満たさないので接続は行わない。一方、既存の３番目および４番目の入力光ファイバについては、それぞれ使用率が７６％および７２％なので、「閾値９０％未満」の接続条件を満たす。したがって、５番目の増設出力光ファイバと３番目および４番目の入力光ファイバとの内部経路の接続を実施する。新規の５番目の増設入力光ファイバについては、同一の対象ノードＢの間を接続することになり、ノードＢからノードＢへルーティングする意味がないため、接続は行わない。新規の６番目の増設入力光ファイバについては、使用率が０％なので「閾値９０％未満」の接続条件を満たし、接続を行う。結果として、５番目のＷＳＳから３本の内部経路１２０によって、３つの入力光ファイバとの接続が決定される。

図１２Ｂは、新規の６番目の増設出力光ファイバを６番目のＷＳＳから対向するどの入力光ファイバの光カプラと接続するかを決める段階を示している。６番目の増設出力光ファイバについても、５番目の場合と全く同様に、入力光ファイバの使用率に基づいて判定を行う。結果として、６番目のＷＳＳから３本の内部配線（内部経路）１２１によって、３番目、４番目の既存の入力光ファイバ、および、５番目の増設入力光ファイバとの接続が決定される。

図１３Ａは、新規の５番目の増設入力光ファイバを、５番目のカプラから対向するいずれかの出力光ファイバのＷＳＳと接続するかを決める段階を示している。入力光ファイバの接続判断のアルゴリズムも、出力光ファイバの場合と全く同様である。既存の１番目の出力光ファイバについては、使用率が９０％であって「閾値９０％未満」の接続条件を満たさないので、５番目の増設入力光ファイバと１番目の出力光ファイバとは接続を行わない。既存の２番目の出力光ファイバについても、同様に「閾値９０％未満」の接続条件を満たさないので接続は行わない。一方、既存の３番目および４番目の出力光ファイバについては、それぞれ使用率が７６％および７２％なので、「閾値９０％未満」の接続条件を満たす。したがって、５番目の増設入力光ファイバと３番目および４番目の出力光ファイバとの内部経路の接続を実施する。新規の５番目の増設入力光ファイバについては、同一の対象ノードＢの間を接続することになり無駄な経路となるため、内部接続は行わない。新規の６番目の増設入力光ファイバについては、使用率が０％なので「閾値９０％未満」の接続条件を満たし、接続を行う。結果として、５番目の光カプラからの３本の内部配線（内部経路）１３０によって、３つの出力光ファイバとの接続が決定される。一部の接続は、図１２Ｂの工程で実施済みである。

図１３Ｂは、新規の６番目の増設入力光ファイバを、６番目のカプラから対向するいずれの出力光ファイバのＷＳＳと接続するかを決める段階を示している。６番目の増設入力光ファイバについても、５番目の場合と全く同様に、対向する出力光ファイバの使用率に基づいて判定を行う。結果として、６番目の光カプラからの３本の内部配線（内部経路）１３１によって、３番目、４番目の既存の出力光ファイバ、および、５番目の増設出力光ファイバとの接続が決定される。尚、上記の例では示していないが、１つの隣接ノードに対して一度に２ペアの光ファイバ（２本の入力光ファイバと２本の出力光ファイバで、合計４本の光ファイバ）を追加する場合には、追加した同一隣接ノードのＷＳＳと光カプラ同士は接続しない。例えばノードＢとの２ペアの光ファイバを中心ノードＡに接続し、これらファイバ同士で入力と出力間を内部接続すれば、Ｂ→Ａ→Ｂの経路を設定することになり、このようなルーティングには意味が無いからである。

上述のように本開示のＯＸＣ装置では、追加のＷＳＳまたはカプラの出力ポートを、装置の入力ポート側または出力ポート側の内で前記ＷＳＳまたはカプラが追加された側とは反対側にある光ファイバと内部経路によって接続を行う決定が、前記反対側の光ファイバの各々における使用状況に基づいていることになる。

図１２Ａ〜図１２Ｂおよび図１３Ａ〜図１３Ｂで説明してきたように、新規の増設光ファイバについては、接続対象となる対向する側の光ファイバの使用率に基づいて、極簡単なアルゴリズムを入力側光ファイバおよび出力側光ファイバで独立して適用すれば良い。何らかの理由で、同一の隣接ノードで入力光ファイバと出力光ファイバの使用率が異なる場合がある。また、トラフィック量が上りと下りで異なる場合が有り得る。したがって、閾値（例えば９０％）の前後で一方の方向では接続可能（例えば８７％）と判断し、もう一方の方向では接続不可（例えば９１％）と判断される場合がある。このような場合も、内部経路の接続を行うかどうかのルールを適宜決めれば良いのであって、本実施例のＯＸＣ装置の内部経路の接続の判断アルゴリズムでは、光ファイバの使用率という非常に単純な条件だけに基づいて判断できる簡便さが重要である。したがって、上述のアルゴリズムは様々に変形が可能であって、上述の図１２Ａ〜図１２Ｂおよび図１３Ａ〜図１３Ｂで説明したものだけに限定されない。

また、本実施例の光ファイバの使用率に基づいたＯＸＣ装置の内部接続の判断アルゴリズムは、ノード次数Ｄ_Ｎや、ＷＳＳの次数Ｄ_Ｗに関係なく有効である。さらに、図８Ａや図１１のネットワーク構成で前提とした、ＯＸＣ装置の入力ポートと出力ポートの数が同一の対称構成だけに限られない。すなわち、入力光ファイバと出力光ファイバの数がある時点で異なっている場合や、増設段階において異なる数の入力光ファイバと出力光ファイバを追加するような場合にも適用できる。そのような状況では、入力光ファイバおよび出力光出力ファイバの数に従って、ＷＳＳとカプラの数が異なる場合もあり得る。また、これまでの説明で、中心ノードと隣接ノードとの接続は、「入力光ファイバ」および「出力光ファイバ」のペアで行われるものとしたが、上りと下りの信号を１本の光ファイバで伝送することも可能である。そのような場合にも、１本の光ファイバで双方向通信を行う光サーキュレータを利用すれば、本開示のＯＸＣ装置を適用できる。

さらに、これまでの説明では、ＷＳＳのポート数（ＷＳＳ次数Ｄ_Ｗ）と光カプラの分岐数が同じ数であることを前提として説明をしたが、これらの数が異なっていても、本開示のＯＸＣ装置の特徴は失われないことに留意されたい。要するに本開示のＯＸＣ装置では、小規模なＷＳＳを順次追加しながらＯＸＣ装置を拡張していき、かつ、すべての「入力光ファイバ」および「出力光ファイバ」が相互に内部接続されてはいない点に従来技術にない特徴があり、図１２Ａ〜図１２Ｂおよび図１３Ａ〜図１３Ｂで説明された例だけに限定的に解釈する必要は無い。

上述の本開示におけるＯＸＣ装置の構成は、特に使用されるＷＳＳの構成に関して、ノード次数、ファイバ次数およびＷＳＳ次数を用いて、以下に説明するようにさらにより具体的に規定できる。既に図４Ａとともに説明したように、あるノードにおいて、伝送リンクによって直接接続されている隣接ノードの数はノード次数（Ｄ_Ｎ）と定義される。また図６Ｃとともに説明したように、１つの入力（出力）ポートおよびｎ個の出力（入力）ポートを備えた１×ｎの構成を持つＷＳＳにおいて、複数のポート側のポート数ｎは、ＷＳＳ次数（Ｄ_Ｗ）と定義される。さらに図７Ｂとともに説明したように、上り光ファイバおよび下り光ファイバのペアを１つのファイバリンクとしたとき。特定のノード間においてファイバリンク（ファイバペア）の数Ｎ_Ｐａｉｒは、ファイバ次数（Ｄ_Ｆ）と定義される。

ここで図８ＡのＯＸＣ装置の周辺ネットワークを再び参照すると、着目するＯＸＣ装置が配置される中心ノードＡの周辺に４つの隣接ノードＢ〜Ｅがあり、これらのノード番号を簡単のためノードＢ＝１、ノードＣ＝２、ノードＤ＝３、ノードＥ＝４とする。上述の定義より中心ノードＡのノード次数（Ｄ_Ｎ）は４となる。図８Ａのネットワーク構成の下で、本開示のＯＸＣ装置において使用されるＷＳＳのポート数の上限値は、以下のように決定される。

中心ノードＡに関して、各隣接ノードの各々との間におけるファイバペア数Ｎ_{Ｐａｉｒ，ｊ}（ｊ＝１，２，３、４：ノード番号）は、図８ＡのノードＢ（ｊ＝１）に対しては、中心ノードＡと３組のファイバペアで接続されているので、Ｎ_{Ｐａｉｒ，１}＝３となる。同様にして、ノードＣ（ｊ＝２）、ノードＤ（ｊ＝３）、ノードＥ（ｊ＝４）のファイバペア数を求めると、４つの隣接ノードのファイバペア数は、それぞれＮ_{Ｐａｉｒ，１}＝３、Ｎ_{Ｐａｉｒ，２}＝５、Ｎ_{Ｐａｉｒ，３}＝４、Ｎ_{Ｐａｉｒ，４}＝２となる。

ここで中心ノードＡの４つの隣接ノードの内の１つの隣接ノードについて着目し、当該隣接ノードを除いた他の３（＝４−１）つの隣接ノードと中心ノードＡとの間で、ファイバペア数Ｎ_{Ｐａｉｒ，ｊ}の合計Ｎ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}を考える。例えば、隣接ノードＣ（ノード番号ｊ＝２）についてのファイバペア数の合計Ｎ_{Ｔｏｔａｌ，２}は、隣接ノードＣを除いた３つの隣接ノードＢ（ｊ＝１），ノードＤ（ｊ＝３），ノードＥ（ｊ＝４）の各ファイバペア数Ｎ_{Ｐａｉｒ，１}、Ｎ_{Ｐａｉｒ，３}、Ｎ_{Ｐａｉｒ，４}を合計したものとなる、すなわち、Ｎ_{Ｔｏｔａｌ，２}＝３＋４＋２＝９となる。同様にして、すべての隣接ノード（ｊ＝１，２，３、４）について、当該隣接ノードを除いた他の隣接ノードと中心ノードＡとの間のファイバペア数Ｎ_{Ｐａｉｒ，ｊ}の合計Ｎ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}は、以下の通りとなる。以下の式で、例えば式（２）の総和記号Σにおけるｊ≠１の表記は、ノード番号１の隣接ノードを除くことを意味している。

本開示のＯＸＣ装置において使用されるＷＳＳ（ＷＳＳ次数Ｄ_Ｗ）は、すべての隣接ノードのＮ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}の内の最大値をＮ_Ｍａｘとすると、次式を満足する。
Ｎ_Ｍａｘ ＞ Ｄｗ 式（６）

本開示のＯＸＣ装置で使用するＷＳＳは、通常１×Ｎ_ＷＳＳ構成（つまりＷＳＳ次数Ｄ_Ｗ）なので、結局ＷＳＳの出力ポート数Ｎ_ＷＳＳ（＝Ｄ_Ｗ）が次式を満たせば良い。
Ｎ_Ｍａｘ ＞ Ｎ_ＷＳＳ 式（７）

上述の図８Ａのネットワーク構成の状態における中心ノードＡの場合については、式（２）〜（５）から、Ｎ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}の内の最大値Ｎ_Ｍａｘは隣接ノードＥにおける１２となる。したがって、図８Ａの中心ノードＡに設置されるＯＸＣ装置では、式（７）に従って１２＞Ｎ_ＷＳＳ を満たす構成のＷＳＳを使用すれば良い。すなわち、最大出力ポート数がＮ_ＷＳＳ＝１１までのＷＳＳを使用すれば良い。このＷＳＳの最大ポート数Ｎ_ｗｓｓ（ＷＳＳ次数Ｄ_Ｗに対応）は、ある時点において図８Ａに示した中心ノードＡが隣接ノードを４つ（ノード次数Ｄ_Ｎ＝４）を持ち、各隣接ノードと間で特定のファイバペア数Ｎ_Ｐａｉｒを持っている条件下で、上述の手順による決定される。逆に言えば、対象とするＯＸＣ装置を設置する中心ノードにおいて、予め想定すべき隣接ノードの数がわかっており、ファイバリンク数の最大数を予測または決定できれば、使用すべきＷＳＳの最大構成を予め決定することが可能となる。本開示のＯＸＣ装置では、できるだけ小さい規模のＷＳＳを使用することによって、非常に低コストのＯＸＣ装置を実現することができる。しかし上述のような式（７）で規定される最大構成にまでＷＳＳの規模を拡大した場合であっても、低コストであって、柔軟にＯＸＣ装置を拡張可能な本開示のＯＸＣ装置の特徴を発揮することができる。

図１４は、本開示のＯＸＣ装置において利用可能なＷＳＳの具体構成を示した図である。図５Ｂでも既に示しているように、ＷＳＳの複数のポート側のポート数を増やすため、ポート数の少ない小型のＷＳＳをカスケード（従属）接続して構成することができる。また、カプラおよびＷＳＳの組み合わせによっても、ＷＳＳを構成できる。図１４では、小規模なＷＳＳのカスケード接続による構成のＷＳＳ１４１、入力側からカプラ、ＷＳＳの順にカスケード接続した構成のＷＳＳ１４２によって、ＷＳＳを実現できる。これらのカスケード接続形のＷＳＳ１４１、１４２は、異なる波長の複数の光信号を含む入力の内、１つの波長の光信号を任意の１つの出力ポートに選択して出力することができるＷＳＳとして機能する。したがって、ＯＸＣ装置の入力側または出力側の一方だけにＷＳＳを持っている図８Ｂに示したルート＆コンバイン型構成、または、図１１、図１２Ａ〜図１２Ｂおよび図１２Ａ〜図１２Ｂに示したブロードキャスト＆セレクト型構成の本開示のＯＸＣ装置に、上述のカスケード型構成のＷＳＳ１４１、１４２を利用できる。本開示のＯＸＣ装置は、できるだけ小さい規模のＷＳＳを使用することによって、装置全体のコストを下げることができる。しかしながら、ＷＳＳの構成方法とコストは、将来的に変動する可能性もある。また図６Ｃで説明したクロストークの問題が緩和される可能性もある。したがって、図１４に示したような様々な構成のカスケード接続のＷＳＳを利用することも妨げない。

図１５は、本開示のＯＸＣ装置のルート＆セレクト型の構成例を示す図である。ＯＸＣ装置１５０において、入力光ファイバ１５３が接続される入力側および出力光ファイバ１５４が接続される出力側の両方に、それぞれＷＳＳ１５１、１５２を備えている。両側のＷＳＳの間は、図９Ａ〜図９Ｂ、図１０Ａ〜図１０Ｂまたは図１２Ａ〜図１２Ｂ、図１３Ａ〜図１３Ｂで説明した手順で、内部接続１５５によって接続される。図１５の本開示のＯＸＣ装置は、図４Ｂや図５Ｂに示した従来技術のルート＆セレクト型の構成に対応するものである。上述の図８Ｂのルート＆コンバイン型構成や、図１１、図１２Ａ〜図１２Ｂおよび図１２Ａ〜図１２Ｂのブロードキャスト＆セレクト型構成と同様に、図１５のルート＆セレクト型のＯＸＣ装置にも小規模のＷＳＳを使用した本開示のＯＸＣ装置の特徴が当てはまる。

図１５に示したルート＆セレクト型の場合には、ＯＸＣ装置の入力および出力の両側にＷＳＳを配置しているので、一方の側のＷＳＳはカプラに置き換えることもできる。このような場合には、図１５のＯＸＣ装置におけるＷＳＳ１５１またはＷＳＳ１５２を、図１４の右側に示したような、入力側からＷＳＳ、カプラの順にカスケード接続した構成のＷＳＳ１４３によって実現できる。尚、図１４のカスケード接続したＷＳＳ１４３では、１つのカプラからの出力ポート間には波長選択性がない。このためＷＳＳ１４３を厳密には完全なＷＳＳとは呼べないが、出力ポートの一部に波長選択性を持つものもＷＳＳに含めれば、図１５に示した本開示ＯＸＣ装置の内の入力または出力側の一方に、カスケード接続したＷＳＳ１４３を利用することもできる。このように、本開示のＯＸＣ装置では、複数の出力ポート側または複数の入力ポート側に備えた複数のＷＳＳの各々は、Ｎ_ＷＳＳよりも少ない数の出力ポートを有する複数のＷＳＳを従属接続した構成１４２、またはカプラと、当該カプラの分岐出力に、Ｎ_ＷＳＳよりも少ない数の出力ポートを有する複数のＷＳＳとを従属接続した構成１４２を有することができる。

図１６は、本開示のＯＸＣ装置における制御の概略を説明する図である。本開示のＯＸＣ装置１６０は、入力光ファイバ１６２に接続される入力側のＷＳＳまたはカプラ１６４、出光ファイバ１６３に接続される出力側のＷＳＳまたはカプラ１６５を備えている。従来技術のＯＸＣ装置と同様に、これらの構成要素の設定や動作の制御を行い、または装置全体の制御を行う制御部１６６を備えることができる。図１６では、制御部１６６はＯＸＣ装置内にあるものとして示しているが、ＯＸＣ装置の外部にあっても、ネットワークを経由して別の装置からの遠隔制御によっても、またＯＸＣ装置の内外で分布して配置された複数の制御部によって協働して制御されても良い。制御部１６６は、中央制御装置（ＣＰＵ）やメモリなどを備えることができる。

制御部１６６は、光ファイバの使用率、使用状況や各隣接ノードとのトラフィック量などの情報を測定値または設定値などによって自ら生成し、または、ＯＸＣ装置外からこれらの情報を受信することができる。これらの情報に基づいて、光ファイバまたはカプラもしくはＷＳＳの増設が必要になったことを示す信号、表示または情報を生成することができる。さらに、これらの情報・信号を表示部１６７に表示することができる。表示部１６７は、ディスプレイ装置やＬＥＤランプでも良いし、音声による表示でも良い。光ファイバの使用率、使用状況、トラフィック量などＯＸＣ装置の増設の必要性を知らせる情報を、表示し示すことのできるどのような装置・部品も含むことができる。上述のこのような制御部１６６および表示部１６７は、ＯＸＣ装置のルート＆コンバイン型、ブロードキャスト＆セレクト型、ルート＆セレクト型などの構成に関わらず、それぞれのＯＸＣ装置に備えていることができる。

図１７は、本実施例のＯＸＣ装置における内部経路の接続の判断のための光ファイバの使用率の設定閾値と、トラフィック収容率の関係を示す図である。ノード次数Ｄ_Ｎ＝６の場合であって、隣接ノードが６個の場合のシミュレーション結果を示している。図１７の横軸はトラフィック増加イベントと記載しているが、端的にはシミュレーションにおいて時間とともに中心ノードを経由するトラフィック総量が、実線の曲線のように増加していることを示している。したがって、横軸は時間と考えても良い。具体的には、シミュレーションではイベントごとにトラフィック量を３０％ずつ増加させている。この増加割合の場合、右側の縦軸に示しているように１４イベント（単位時間）を経過した段階で、トラフィックのボリュームは当初（イベント０）の４０倍になる。

図１７の縦軸に本開示のＯＸＣ装置におけるトラフィック収容率（％）を示している。シミュレーションでは、トラフィック増加イベント毎（イベント１〜１４）に、ＯＸＣ装置導入時の初期状態構成に対して光ファイバの増設ならびに装置内部のＷＳＳおよびカプラを追加するかどうかの判断を行う。図１１および図１２Ａ〜図１２Ｂで説明をした光ファイバの使用率に基づいた増設アルゴリズムを使用してＯＸＣ装置を拡張していきながら、光ファイバの使用率の閾値をパラメータとしてトラフィック収容率をシミュレーション計算している。

ここで、トラフィック収容率は次のように計算される。各イベントに対応するトラフィック量を処理するための、従来技術においてＷＳＳのすべての出力ポートが対向する側のすべてのポートのＷＳＳへ経路が構成された場合のネットワーク構成を求める。すなわちＯＸＣ装置の入力ポート数および出力ポート数を決定する。従来技術の構成では、すべての光ファイバがＷＳＳによって相互に完全に接続されているので、経路設定にコンテンションは発生せず、光ファイバの伝送容量を超えない限りは、必ずルーティング経路を設定可能である。

次に、その従来技術のネットワーク構成と同一の入力ポート数および出力ポート数で、本開示のＯＸＣ装置を構成した場合に最大処理可能なトラフィック量を求める。このとき、従来技術のトラフィック量に対して、本開示のＯＸＣ装置では９６％のトラフィックしか収容できないとき、トラフィック収容率を９６％とする。要するに、トラフィック収容率は、従来技術の構成と同様の入出力ポート構成を備えた本開示のＯＸＣ装置において、光スイッチとしてどの程度のトラフィックを本開示のＯＸＣ装置で取り扱えるかを示している。したがって収容率が１００％であれば、従来技術と全く同等のトラフィック収容能力を持っていることになり、従来技術比で光スイッチとしての性能劣化が無いことを示す。

図１７では、実施例１の増設アルゴリズムにおいて光ファイバの使用率の閾値を１０、３０、５０、７０、９０および１００％と変化させた場合の、トラフィック収容率の計算値の推移を示している。閾値が１００％とは閾値を設定しない場合と等価である。ここで、トラフィクイベント７の段階までは、いずれの閾値でも収容率は１００％である。これは、トラフィクイベント７の段階まではトラフィック量が少ないため、シミュレーションで使用した初期構成（ＯＸＣ装置と繋がる隣接ノードのリンクファイバが全て１対である構成）ですべてのトラフィックが収容されていることを示している。トラフィクイベント８以降の段階では、閾値を３０〜７０％の間に設定しておけば、従来技術の構成と比較しても、本開示のＯＸＣ装置は９８％以上の収容率を確保している。本開示のＯＸＣ装置は、ＷＳＳ間の接続に制限が無くＷＳＳの出力ポートが相互にすべて接続されていて、経路設定のコンテンションが起こらない従来技術と比較しても、光スイッチとしての遜色のない性能を持っていることがわかる。

図１８は、本開示のＯＸＣ装置において、隣接ノードの数（ノード次数Ｄ_Ｎ）によってトラフィック収容率がどのように変化するかを示した図である。図１７で示したシミュレーションにおいて、増設アルゴリズムにおける光ファイバの使用率の閾値をトラフィック収容率が良好な４０〜７０％の範囲にしたときの、トラフィック増加イベント８〜１４の間のトラフィック収容率最高値および最悪値を示している。従来技術のＯＸＣ装置と比較して、本開示のＯＸＣ装置ではトラフィック収容率の劣化はノード次数Ｄ_Ｎを変えても高々２％程度に抑えられていることが確認できる。

図１９は、本開示のＯＸＣ装置において、増設シミュレーション計算の最終状態で装置内に必要としたＷＳＳの数を従来技術と比較した図である。図１７および図１８に示した増設シミュレーション計算において、１４回目のトラフィック増加イベントが完了した段階で、最終状態の装置内のＷＳＳの数を異なるノード次数（Ｄ_Ｎ＝４〜６）の場合で計算した。図１９の右側の縦軸には１つの隣接ノードと中心ノードの間の１リンク当たりの平均光ファイバ対数も示している。

ＷＳＳ間の接続に制限が無く、ＷＳＳの出力ポートが相互にすべて接続されていた従来技術のＯＸＣ装置では、１×９構成のＷＳＳを用いてノードを構成した場合と、１×２０構成のＷＳＳを用いてノードを構成した場合とを示している。従来技術構成では、いずれの場合も、ノード次数が増えれば急激に所要ＷＳＳの数が増加する。例えばノード次数Ｄ_Ｎ＝６の場合、１×９構成のＷＳＳを用いた従来技術の構成では３００個を越えている。一方で、本開示のＯＸＣ装置の場合は、１×５の構成のような非常に小規模なＷＳＳを使用しても、所要ＷＳＳの数は従来技術の数分の１から１０分の１程度で済み、遥かに少ないことに注目されたい。したがって、本開示のＯＸＣ装置は、従来技術と比べてトラフィック収容率の低下が最大でも２％程度に抑えられる一方で、高価なＷＳＳの所要数は最少の場合では従来技術の１／１０で済み、しかも使用するＷＳＳ自体がより安価な小規模なもので済む。従来技術比でＯＸＣ装置の大幅なコスト削減が可能となる。

以上詳細に説明したように、本開示のＯＸＣ装置の構成を採用し、さらに光ファイバの使用率に基づいたＯＸＣ装置の内部経路の接続の判断アルゴリズムを利用して光ファイバの増設およびＷＳＳなどの拡張を行えば、多くの利点を得られる。従来技術よりＷＳＳの規模が小さく構成が簡単なため増設作業がより簡単であり、初期導入コストが格段に小さく、トラフィック量に応じて柔軟に拡張ができるスケーラビリティが得られ、装置の大幅な低コスト化が可能となる。ＷＳＳと対向する側の光ファイバとの内部経路の接続が制限されることによる極わずかなトラフィック収容率の低下は、光ファイバの増設のタイミングを適切に行えば全く問題にはならない。

図２０は、本開示のＯＸＣ装置における実施例２の新規の光ファイバを増設し、ＯＸＣ装置内部で接続するアルゴリズムを示す図である。中心ノード１７３０と、対象ノード１７３１との間を、入力光ファイバ１７３２と出力光ファイバ１７３３で接続する状況で、初期状態から光ファイバを追加していく手順を示す。以下、Ｓはステップを示す。
Ｓ１７００：追加トラフィック発生。
Ｓ１７０２：ＯＸＣを従来構成のものと仮定し、追加分のパスをネットワークに仮収容(必要に応じて各リンクに光ファイバを追加)する。
Ｓ１７０４：仮収容したパスをネットワークから取り除く。
Ｓ１７０６：ＯＸＣを新構成とする。
Ｓ１７０７：光ファイバを設立番号昇順にソートする。
Ｓ１７１０：未選択の入力光ファイバを一本選択する。
Ｓ１７１２：未選択の出力光ファイバを一本選択する。
Ｓ１７１４：入力光ファイバの始点ノードと出力光ファイバの終点ノードが同じかどうか判断する。
Ｓ１７１６：入力側のＷＳＳと出力側のＷＳＳに空きポートがあるか判断する。
Ｓ１７１８：入力光ファイバと出力光ファイバの使用率が閾値以下か判断する。
Ｓ１７２０：入出力ファイバを結線する。
Ｓ１７２２：未選択の出力光ファイバが存在するか判断する。
Ｓ１７２４：未選択の入力光ファイバが存在するか判断する。
Ｓ１７２６：手順を終了する。

上述の一連の手順は、ＯＸＣ装置内部で接続するアルゴリズムの一例を示すに過ぎず、様々な変形が可能なことは言うまでもない。上記の手順は、ＯＸＣ装置における新規の光ファイバを増設する方法の発明としても実施できる。

以上に述べた通り、本開示は以下のＯＸＣ装置を含む。
〔項目１〕
複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記ＯＸＣ装置の前記複数の入力ポート側に、各々が、前記複数の入力光ファイバの１つに接続された入力ポート、および、Ｎ_ＷＳＳ個の出力ポートを有する、１×Ｎ_ＷＳＳ構成の複数の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を備え、前記Ｎ個の隣接ノードの内の１つの隣接ノードｊ（ｊ＝１、２・・、Ｎ）において、前記ＯＸＣ装置と接続された１つの前記入力光ファイバおよび１つの前記出力光ファイバからなるファイバペアの数をＮ_{Ｐａｉｒ，ｊ}（ｊ＝１、２・・、Ｎ）とし、当該１つの隣接ノードｊを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードと前記ＯＸＣ装置との間の前記ファイバペアの数の合計をＮ_{Ｔｏｔａｌ, ｊ}とするとき、前記Ｎ個の隣接ノードの各々についての前記Ｎ_{Ｔｏｔａｌ, ｊ}の最大値Ｎ_Ｍａｘが、 Ｎ_Ｍａｘ＞ Ｎ_ＷＳＳ の関係を満たす。
〔項目２〕
項目１の光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記複数のＷＳＳは、１つの隣接ノードに接続された１つのＷＳＳの前記Ｎ_ＷＳＳ個の前記出力ポートが、前記複数の出力光ファイバの中で、前記１つの隣接ノードを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードに接続された光ファイバの内の一部の光ファイバだけに、内部経路を経由して接続されているＷＳＳを含む。
〔項目３〕
複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記ＯＸＣ装置の前記複数の入力ポート側に、各々が、前記複数の入力光ファイバの１つに接続された入力ポート、および、Ｎ_ＷＳＳ個の出力ポートを有する、１×Ｎ_ＷＳＳ構成の複数の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を備え、前記複数のＷＳＳは、１つの隣接ノードに接続された１つのＷＳＳの前記Ｎ_ＷＳＳ個の前記出力ポートが、前記複数の出力光ファイバの中で、前記１つの隣接ノードを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードに接続された光ファイバの内の一部の光ファイバだけに、内部経路を経由して接続されているＷＳＳを含む。
〔項目４〕
複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記ＯＸＣ装置の前記複数の出力ポート側に、各々が、前記複数の出力光ファイバの１つに接続された入力ポート、および、Ｎ_ＷＳＳ個の出力ポートを有する、１×Ｎ_ＷＳＳ構成の複数の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を備え、前記Ｎ個の隣接ノードの内の１つの隣接ノードｊ（ｊ＝１、２・・、Ｎ）において、前記ＯＸＣ装置と接続された１つの前記入力光ファイバおよび１つの前記出力光ファイバからなるファイバペアの数をＮ_{Ｐａｉｒ，ｊ}（ｊ＝１、２・・、Ｎ）とし、当該１つの隣接ノードｊを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードと前記ＯＸＣ装置との間の前記ファイバペアの数の合計をＮ_{Ｔｏｔａｌ, ｊ}とするとき、前記Ｎ個の隣接ノードの各々についての前記Ｎ_{Ｔｏｔａｌ, ｊ}の最大値Ｎ_Ｍａｘが、 Ｎ_Ｍａｘ＞ Ｎ_ＷＳＳ の関係を満たす。
〔項目５〕
項目４の光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記複数のＷＳＳは、１つの隣接ノードに接続された１つのＷＳＳの前記Ｎ_ＷＳＳ個の前記出力ポートが、前記複数の入力光ファイバの中で、前記１つの隣接ノードを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードに接続された光ファイバの内の一部の光ファイバだけに、内部経路を経由して接続されているＷＳＳを含む。
〔項目６〕
複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記ＯＸＣ装置の前記複数の出力ポート側に、各々が、前記複数の出力光ファイバの１つに接続された入力ポート、および、Ｎ_ＷＳＳ個の出力ポートを有する、１×Ｎ_ＷＳＳ構成の複数の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を備え、前記複数のＷＳＳは、１つの隣接ノードに接続された１つのＷＳＳの前記ＮＷＳＳ個の前記出力ポートが、前記複数の入力光ファイバの中で、前記１つの隣接ノードを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードに接続された光ファイバの内の一部の光ファイバだけに、内部経路を経由して接続されているＷＳＳを含むことを特徴とする光クロスコネクト装置。
〔項目７〕
項目１乃至３のいずれかの光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記ＯＸＣ装置の前記複数の出力ポート側に、前記複数のＷＳＳの前記出力ポートが内部経路によって接続された複数のカプラを備えたルート＆コンバイン型の構成、または、前記ＯＸＣ装置の前記複数の出力ポート側に、１×Ｎ_ＷＳＳ構成の複数のＷＳＳをさらに備え、それぞれの側のＷＳＳの前記出力ポートが内部経路によって相互に接続されたルート＆セレクト型の構成、を有する。
〔項目８〕
項目４乃至６のいずれかの光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記ＯＸＣ装置の前記複数の入力ポート側に、前記複数のＷＳＳの前記出力ポートが内部経路によって接続された複数のカプラを備えたブロードキャスト＆セレクト型の構成、または、前記ＯＸＣ装置の前記複数の入力ポート側に、１×Ｎ_ＷＳＳ構成の複数のＷＳＳをさらに備え、それぞれの側のＷＳＳの前記出力ポートが内部経路によって相互に接続されたルート＆セレクト型の構成、を有する。
〔項目９〕
項目１乃至８のいずれかの光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記複数の出力ポート側または前記複数の入力ポート側に備えた前記複数のＷＳＳの各々は、Ｎ_ＷＳＳよりも少ない数の出力ポートを有する複数のＷＳＳを従属接続した構成、またはカプラと、当該カプラの分岐出力に、Ｎ_ＷＳＳよりも少ない数の出力ポートを有する複数のＷＳＳとを従属接続した構成、を有する。
〔項目１０〕
項目２の光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記入力光ファイバの使用状況に応じた信号を出力する制御部、をさらに備える。
〔項目１１〕
項目１０の光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記信号に応じて、前記入力光ファイバの使用状況を表示する表示部をさらに備える。
〔項目１２〕
項目５の光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記出力光ファイバの使用状況に応じた信号を出力する制御部をさらに備える。
〔項目１３〕
項目１２の光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記信号に応じて、前記入力光ファイバの使用状況を表示する表示部をさらに備える。
〔項目１４〕
項目２の光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記入力光ファイバの使用状況が閾値を超えたことを表示する表示部をさらに備える。
〔項目１５〕
項目５の光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記出力光ファイバの使用状況が閾値を超えたことを表示する表示部をさらに備える。
〔項目１６〕
項目１１乃至１３のいずれかの光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記信号は、前記使用状況として、対象とする光ファイバに割り当て可能な最大の周波数帯域と現在使用されている光パスの帯域の総和との比率、または、前記対象とする光ファイバに収容可能な光パスの本数と現在使用されている光パスの本数との比率のいずれかに基づいて出力される。
〔項目１７〕
項目１６の光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記信号は、前記比率が予め定められた閾値以下であること、または、予め定められた範囲の閾値内にあることによって出力される。
〔項目１８〕
項目１乃至１７のいずれかの光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記複数のＷＳＳの出力ポート数Ｎ_ＷＳＳは、Ｎ−１（前記隣接ノード数Ｎ−１）以上である。

以上の通り、本開示によれば、大規模化したＯＸＣ装置をより低コストに実現し、同時に、トラフィックの増加に対応した柔軟な拡張が可能なＯＸＣ装置の構成および装置の拡張方法が提供される。本開示のＯＸＣ装置の構成を採用し、さらに各光ファイバの使用率に基づいたＯＸＣ装置の内部接続の判断アルゴリズムを利用して光ファイバの増設およびＷＳＳなどの拡張を行えば、従来技術より構成が簡単なため増設作業がシンプルである。さらに、初期導入コストが格段に小さく、トラフィック量に応じて柔軟に拡張ができるスケーラビリティが得られ、ＯＸＣ装置の大幅な低コスト化が可能となる。

本開示は、一般的に通信システムに利用することができる。特に、光通信システムのクロスコネクトノードに利用ができる。

Claims (18)

1. 複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記ＯＸＣ装置は、
   前記複数の入力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の入力側波長選択スイッチ（ＷＳＳ）と、
   前記複数の出力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の出力側ＷＳＳまたは複数の出力側カプラと
   を備え、
   前記複数の入力側ＷＳＳのそれぞれは、１または複数の内部経路によって前記複数の出力側ＷＳＳまたは複数の出力側カプラの少なくとも一部に接続されており、
   前記複数の入力側ＷＳＳはＮ_ＷＳＳ個の出力ポートを有する１×Ｎ_ＷＳＳ構成であって、
   前記Ｎ個の隣接ノードの内の１つの隣接ノードｊ（ｊ＝１、２・・、Ｎ）において、前記ＯＸＣ装置と接続された１つの前記入力光ファイバおよび１つの前記出力光ファイバからなるファイバペアの数をＮ_{Ｐａｉｒ，ｊ}（ｊ＝１、２・・、Ｎ）とし、当該１つの隣接ノードｊを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードと前記ＯＸＣ装置との間の前記ファイバペアの数の合計をＮ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}とするとき、前記Ｎ個の隣接ノードの各々についての前記Ｎ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}の最大値Ｎ_Ｍａｘが、
   Ｎ_Ｍａｘ＞ Ｎ_ＷＳＳ の関係を満たすこと
   を特徴とする光クロスコネクト装置。
2. 前記複数の入力側ＷＳＳの出力ポート数Ｎ_ＷＳＳは、（Ｎ−１）以上であることを特徴とする請求項１に記載の光クロスコネクト装置。
3. 複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置において、前記ＯＸＣ装置は、
   前記複数の入力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の入力側カプラと、
   前記複数の出力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の出力側波長選択スイッチ（ＷＳＳ）と
   を備え、
   前記複数の入力側カプラのそれぞれは、１または複数の内部経路によって前記複数の出力側ＷＳＳの少なくとも一部に接続されており、
   前記複数の出力側ＷＳＳはＮ_ＷＳＳ個の出力ポートを有する１×Ｎ_ＷＳＳ構成であって、
   前記Ｎ個の隣接ノードの内の１つの隣接ノードｊ（ｊ＝１、２・・、Ｎ）において、前記ＯＸＣ装置と接続された１つの前記入力光ファイバおよび１つの前記出力光ファイバからなるファイバペアの数をＮ_{Ｐａｉｒ，ｊ}（ｊ＝１、２・・、Ｎ）とし、当該１つの隣接ノードｊを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードと前記ＯＸＣ装置との間の前記ファイバペアの数の合計をＮ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}とするとき、前記Ｎ個の隣接ノードの各々についての前記Ｎ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}の最大値Ｎ_Ｍａｘが、
   Ｎ_Ｍａｘ＞ Ｎ_ＷＳＳ の関係を満たすこと
   を特徴とする光クロスコネクト装置。
4. 前記複数の出力側ＷＳＳの出力ポート数Ｎ_ＷＳＳは、（Ｎ−１）以上であることを特徴とする請求項４に記載の光クロスコネクト装置。
5. 前記入力光ファイバの使用状况に応じた信号を出力する制御部
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１、２、４または５いずれかに記載の光クロスコネクト装置。
6. 前記出力光ファイバの使用状況に応じた信号を出力する制御部
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１、２、４または５いずれかに記載の光クロスコネクト装置。
7. 前記信号は、前記使用状況として、
   対象とする光ファイバに割り当て可能な最大の周波数帯域と現在使用されている光パスの帯域の総和との比率、または、
   前記対象とする光ファイバに収容可能な光パスの本数と現在使用されている光パスの本数との比率
   のいずれかに基づいて出力されることを特徴とする請求項１０または１２に記載の光クロスコネクト装置。
8. 前記信号は、前記比率が予め定められた閾値以下であること、または、予め定められた範囲の閾値内にあることによって出力されることを特徴とする請求項１６に記載の光クロスコネクト装置。
9. 複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置の運用方法において、
   前記ＯＸＣ装置は、前記複数の入力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の入力側波長選択スイッチ（ＷＳＳ）と、
   前記複数の出力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の出力側ＷＳＳまたは複数の出力側カプラとを備え、
   運用初期状態において、前記複数の入力側ＷＳＳのそれぞれは、１または複数の内部経路によって前記複数の出力側ＷＳＳまたは複数の出力側カプラの少なくとも一部に接続されており、
   増設時において、増設対象の出力光ファイバが接続された出力側ＷＳＳまたは出力側カプラを、前記入力光ファイバの使用状況に基づいて、前記複数の入力側ＷＳＳの少なくもいずれかと内部経路により接続する
   こと特徴とする光クロスコネクト装置の運用方法。
10. 複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置の運用方法において、
    前記ＯＸＣ装置は、前記複数の入力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の入力側波長選択スイッチ（ＷＳＳ）と、
    前記複数の出力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の出力側ＷＳＳまたは複数の出力側カプラとを備え、
    運用初期状態において、前記複数の入力側ＷＳＳのそれぞれは、１または複数の内部経路によって前記複数の出力側ＷＳＳまたは複数の出力側カプラの少なくとも一部に接続されており、
    増設時において、増設対象の入力光ファイバが接続された入力側ＷＳＳを、前記出力光ファイバの使用状況に基づいて、前記複数の出力側ＷＳＳまたは複数の出力側カプラの少なくもいずれかと内部経路により接続する
    こと特徴とする光クロスコネクト装置の運用方法。
11. 前記複数の入力側ＷＳＳはＮ_ＷＳＳ個の出力ポートを有する１×Ｎ_ＷＳＳ構成であって、
    前記Ｎ個の隣接ノードの内の１つの隣接ノードｊ（ｊ＝１、２・・、Ｎ）において、前記ＯＸＣ装置と接続された１つの前記入力光ファイバおよび１つの前記出力光ファイバからなるファイバペアの数をＮ_{Ｐａｉｒ，ｊ}（ｊ＝１、２・・、Ｎ）とし、当該１つの隣接ノードｊを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードと前記ＯＸＣ装置との間の前記ファイバペアの数の合計をＮ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}とするとき、前記Ｎ個の隣接ノードの各々についての前記Ｎ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}の最大値Ｎ_Ｍａｘが、
    Ｎ_Ｍａｘ＞ Ｎ_ＷＳＳ の関係を満たすこと特徴とする請求項１９または２０に記載の光クロスコネクト装置の運用方法。
12. 複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置の運用方法において、
    前記ＯＸＣ装置は、前記複数の入力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の入力側カプラと、
    前記複数の出力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の出力側波長選択スイッチ（ＷＳＳ）と
    を備え、
    運用初期状態において、前記複数の入力側カプラのそれぞれは、１または複数の内部経路によって前記複数の出力側ＷＳＳの少なくとも一部に接続されており、
    増設時において、増設対象の出力光ファイバが接続された出力側ＷＳＳを、前記入力光ファイバの使用状況に基づいて、前記複数の入力側カプラの少なくもいずれかと内部経路により接続する
    こと特徴とする光クロスコネクト装置の運用方法。
13. 複数の入力光ファイバが接続される複数の入力ポートおよび複数の出力光ファイバが接続される複数の出力ポートを有し、前記複数の入力光ファイバおよび前記複数の出力光ファイバによってＮ個（Ｎは自然数）の隣接ノードと相互接続され、前記複数の入力ポートの１つに入力された波長多重された光信号を前記複数の出力ポートのいずれかへ波長ルーティングする光クロスコネクト（ＯＸＣ）装置の運用方法において、
    前記ＯＸＣ装置は、前記複数の入力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の入力側カプラと、
    前記複数の出力光ファイバの１つにそれぞれ接続された複数の出力側波長選択スイッチ（ＷＳＳ）と
    を備え、
    運用初期状態において、前記複数の入力側カプラのそれぞれは、１または複数の内部経路によって前記複数の出力側ＷＳＳの少なくとも一部に接続されており、
    増設時において、増設対象の入力光ファイバが接続された入力側カプラを、前記出力光ファイバの使用状況に基づいて、前記複数の出力側ＷＳＳの少なくもいずれかと内部経路により接続する
    こと特徴とする光クロスコネクト装置の運用方法。
14. 前記複数の出力側ＷＳＳはＮ_ＷＳＳ個の出力ポートを有する１×Ｎ_ＷＳＳ構成であって、
    前記Ｎ個の隣接ノードの内の１つの隣接ノードｊ（ｊ＝１、２・・、Ｎ）において、前記ＯＸＣ装置と接続された１つの前記入力光ファイバおよび１つの前記出力光ファイバからなるファイバペアの数をＮ_{Ｐａｉｒ，ｊ}（ｊ＝１、２・・、Ｎ）とし、当該１つの隣接ノードｊを除いた（Ｎ−１）個の隣接ノードと前記ＯＸＣ装置との間の前記ファイバペアの数の合計をＮ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}とするとき、前記Ｎ個の隣接ノードの各々についての前記Ｎ_{Ｔｏｔａｌ，ｊ}の最大値Ｎ_Ｍａｘが、
    Ｎ_Ｍａｘ＞ Ｎ_ＷＳＳ の関係を満たすこと特徴とする請求項２２または２３に記載の運用方法。
15. 前記ＯＸＣ装置は、前記入力光ファイバの使用状況に応じた信号を出力する制御部
    をさらに備えていることを特徴とする請求項１９または２２に記載の光クロスコネクト装置の運用方法。
16. 前記ＯＸＣ装置は、前記出力光ファイバの使用状況に応じた信号を出力する制御部
    をさらに備えていることを特徴とする請求項２０または２３に記載の光クロスコネクト装置の運用方法。
17. 前記信号は、前記使用状況として、
    対象とする光ファイバに割り当て可能な最大の周波数帯域と現在使用されている光パスの帯域の総和との比率、または、
    前記対象とする光ファイバに収容可能な光パスの本数と現在使用されている光パスの本数との比率
    のいずれかに基づいて出力されることを特徴とする請求項２５または２６に記載の光クロスコネクト装置の運用方法。
18. 前記信号は、前記比率が予め定められた閾値以下であること、または、予め定められた範囲の閾値内にあることによって出力されることを特徴とする請求項２７に記載の光クロスコネクト装置の運用方法。

Images