JPH02502778A - デストリビューテッドクロスバースイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 テストリビニーテッドクロスバースイッチ米国政府は軍の当該部門との契約番号 Ｎ６６０１−８６−Ｃ−００１０に従って、この出願に関する権利を有する。

発明の技術分野 この発明はコンビ二一夕のプロセッサ（演算処理装置）とメモリ（記憶装置）間 のコミユニケージシンネットワーク（情報伝達網）に関する。

発明への導入 現在のコンビニ−ターアキテクチャ−は、一般に、共同してプログラムを実行す る多数のプロセッサーを備える。このようなパラレルコンビニータ（並列処理計 算機）のアキテクチャ−はプロセッサー間、及び、プロセッサとメモリ間のコミ ユニケージシンネットワークを必要とする。パラレルプロセッシングシステム（ 並列処理システム）では、多数のプロセッサーが多数のプロセッサーに同時に情 報を伝達できること、及び／叉は、多数のメモリに同時に情報を伝達できること が望ましい。

コミユニケージ；ンネットワークに光学（光学技術）を使用するする事は効果的 である。なぜなら、光学システムは、線形媒体内で、適当な固有の平行性と、適 当な帯域幅と、ビーム間の低い相互作用を提供できるからである。

最も重要な光学コミユニケージシンネットワークの一例は周知のクロスバ−ネッ トワークを用いている。クロスバ−ネットワークは、全てのプロセッサー及び／ 叉はメモリが、既存の相互接続の位置を変更することなく、任意に変更されなが らダイナミックに相互接続されることを可能とする。　第１図は°スター（星型 ）′クロスバーネットワーク１０を例示する。このスタークロスバーネットワー ク１０は光電検８素子を用いている。このクロスバ−ネットワーク１０はＭａｃ Ｄｏｎａｌｄ等によるＥｌｅｃｔｒｏｎ　Ｌｅｔｔ、　ｌＥｉ（１９７ｇ）の４ ０２頁に開示されている。この文献に開示された事項は参考の為に本出願に引用 される。クロスバ−ネットワーク１０は４つのトランスミツター（送信器）１２ ．１４．１６．１８を備える。各トランスミツターはプロセッサにより駆動され ると考えられる。

これらのトランスミツターは入力信号を供給する。この入力信号は光ファイバー ２０．２２．２４．２６を通る。４つの分離された入力２０，２２．２４．２６ は、順番に、４回、扇形に広げられ（分けられ）、１６個の分離された検出器２ ８に入力（入射）される。各検出器２８はプリアンプに直列に接続された光検出 器から構成される。各検出器２８は同一の電気的な機能を提供する、つまり、ス イッチング素子として働く。簡単に説明すると、各検出器２８は光を入力し、図 示せぬバイアス制御回路からの指示に基づき電気信号を出力する。従って、動作 上は、このクロスバ−ネットワーク１０は所望の出力（メモリ又はプロセッサユ ニット）への再送信（再放送）のために特定の伝送された入力信号の選択を可能 とする。上記所望の出力は第１図では、レシーバ−（受信器）３０．３２．３４ ．３６で示される。この再送信は、光学リピータ−３８，４０，４２，４４によ る電気信号から光学信号への変換と、帰還ファイバーラインへの伝送を必要とす る□発明の概要 本願の発明者は、クロスバ−ネットワーク１０が全ての場合に最適の構成（アー キテクチャ−）であるとは限らないことを見い出した。例えば、第１図の構成は 、地域的な、分散されたスイッチングを妨げることを発見した。すなわち、トラ ンスミツターと対応するレシーバ−はスイッチと光学リピータ−により分離され ている。発明者は、反対に、多くの重要な実際の場合において、以下のような構 成を提供することがのぞましく、また必要であることを認めた。それは、（１） トランスミツターとレシーバ−の対のそれぞれは共通に製造され、共通にパッケ ージされうろこと、（２）多対は他の対から非常に離れて、たとえば、少なくと も１００ｍ、望ましくは、少なくとも１０００ｍ離されろるること。このような 方法によれば、人は視覚的な検査で、トランスミツターにより伝送された信号が 対応するレシーバ−により受信されていることを確認できる。さらに、トランス ミツターとレシーバ−の対は異なる部屋、あるいは建物に配置されうる。

このため、この発明の一観点によれば、デストリビニ−テッドスイッチングアセ ンブリー（分散型スイッチング構造）は次のａ）からＣ）の構成を備える。

ａ）Ｎ対のトランスミツターとレシーバ−１ここで、各レシーバ−は、特定の伝 送信号を検出し、選択するためのＮ個のデテクターからなるスイッチドアレーか ら構成される。

ｂ）トランスミツターとレシーバ−を接続する光学ファイバールート手段。

Ｃ）次の１）、ｉｉ）　、１ｉｉ）を満足するファンアウト−リフオーマツタ− ０ ｉ）各トランスミツターの出力信号を光学ファイバールート手段を介して受け、 １１）各トランスミツターの出力信号を１枝からＮ枝に分けて出力し、 １１１）光学ファイバールート手段によりＫ　（Ｋは１からＮ）番目のレシーバ −にＮ個の入力を供給するために、各トランスミツターからのに番目の技の全て を再フォ−マツトする。

ファンアウト−リフオーマツタ−は望ましくは受動的な光学構造から構成される 。ファンアウトリフオ−マツターは、有効なスルーブツト、簡単なアライメント （調整）を提供し、例えば、Ｎが６４，１２８，２５６程度の大きなアレーに適 することが望ましい。そのような好ましいファンアウト−リフオーマツタ−は、 溶断された（フニーズド〕ハーフスターカップラー（牢屋型結合器）、ブレナー 導波構造、あるいは、クロスドフエーズグレーデング（近位相回折格子）を含む 。これら３つの、１枝からＮ枝を作り出す技術のいずれについても、ファンアウ トリフオーマツタ−は次の条件を満たすことが望ましい。

１、ファンアウト−リフオーマツタ−が低いスルーブツトロス（損失）を示すこ と。例えば、スルーブツトロスが２ｄＢ以下であること。特に、Ｎが１２８の場 合には、３（ｉＢより低いこと。

２、ファンアウトリフオーマツタ−の再構成時間が１０ミリ秒以下、特に、１ミ リ秒以下であること。

及び／叉は ３、ファンアウト−リフオーマツタ−がトランスミツターから出力される非同期 信号を処理すること。

満足できるファンアウト−リフオーマツタ−は市場で取得。

可能である。例えば、コーニングニニーヨークからのモデル番号８０１０のモノ リシックスプリッタがある。

リフオーマツチングは、１枝からＮ枝とされたファンアウトの各々からに番目の 枝を集め、適当なケーブル構造を作り出すことを含む。そのケーブル構造におい ては、各校の同一性は各ケーブルにラベルを付すこと、あるいは、ファイバーの リボンにおける枝の位置により確認される。

この発明の効果は次の点にある。この発明の構造は、特定のレシーバ−により処 理されるべき特定の伝送信号を検出し、選択するＮ個の検出器からなる適当なア レーを含むレシーバ−（受信器）を備える。そのような検出用エレクトロニクス は好ましくはオプトエレクトロニクス（光電子技術）から構成され、従来の電子 信号を加算し、増幅すること、光信号を再生すること、スイッチコントローラを 含む。従って、周知技術、例えば、ＭａｃＤｏｎａｌｄにより開示されるものを 用いて、特定のスイッチコントローラ上にバイアスをオンすることは、所望の受 信器への再送信の為の特定の所望の伝送信号の選択を可能とする。なお、次の点 に注意されたい。この意味で、発明者はこのスイッチをデストリビニ−テッド（ 分散型）クロスバ−スイッチと呼ぶ。なぜならば、スイッチング素子はトランス ミツターとレシーバ−のノード（接続点）に配置されるからである。これは従来 技術のスターネットワーク、すなわち、中央に配置されたスイッチングユニット を用いているネットワークとは異なる。

この発明はＮ２の観点において、以下のａ）、ｂ）、ｃ）の構成を備える方法を 提供する。

ａ）Ｎ対のトランスミツターとレシーバ−を準備すること。

多対はそのトランスミツターとそのレシーバ−を同一のパッケージの中に具備す る。多対は全ての他の対がら少なくとも１０ｍは分離されている。

ｂ）前記トランスミツターからの出方信号を１技からＮ枝に扇型に広げる（分割 ）すること。そして、Ｃ）全てのに番目の枝（ここで、Ｋは１からＮである）か に番目のレシーバ−への入力として供給されるように、１技からＮ枝とされた枝 を再構成（リフオーマツチング）すること。

従来技術のアーキテクチャ−において必要とされる光学リピータ−３８から４４ がこの発明では取り除かれる点はこの発明の全ての観点における他の利点である 。

図面の簡単な説明 この発明は添付の図面に示される。この図面において、Ｎ１図は従来技術の光電 子タロスパースイッチの回路ダイアグラム、 Ｎ２図はこの発明で用いられる回路の回路ダイアグラムであり、そして、 第３ａ、ｂ、ｃ図はこの発明で用いられるファンアウト−リフオーマツタ−の概 略図である。

発明の詳細な説明 第２図に注目されたい。第２図はこの発明のアセンブリ（構成）４６を示す。こ のアセンブリ４６は符号４８がら６２が付される８対のトランスミツターとレシ ーバ−のユニットと、ファンアウトリフオーマツタ−４６を含む。各トランスミ ツターとレシーバ−のユニットは共通にパッケージされる。ファンアウト−リフ オーマツタ−６４は、光学ファイバー６６から６８に沿って伝送されてくる各ト ランスミツターの出力信号を受信する。ファンアウト−リフオーマツタ−６４は 次の方法で入力光学ファイバー６６から６８を再構成（再フォ−マツト）する。

初めに、第１のトランスミツターからの光学ファイバー６６は８つの枝に分割さ れる。この分割は第３図に示される分割手法に従って行われる。例えば、第３ａ 図はハーフスターカップラー８２を用いた構造を使用して光学ファイバーを１か ら８の枝に分割できることを示す。第３ｂ図はブレナーネットワーク（平面状の ネットワーク）８４を用いた構造を使用して光学ファイバーを１から８の枝に分 割できることを示す。第３ｃ図はクロスドフエーズグレーデング８６を用いた構 造を使用して光学ファイバーを１から８の枝に分割できることを示す。なお、こ れらの全ての場合においては、入力光学ファイバーを８つの枝に分けるため典型 的な構造が示されている。続いて、第２トランスミツターからの入力光学ファイ バー６８も、第３図に示される構造のいずれかと同様の構成を用いて、８つの枝 に分割される。同様にして、他の６つのトランスミツターからの入力光学ファイ バー７０．７２．７４．７６．７８．８０も、それぞれ、８つの枝に、第３図の 構造に従って、分割される。この段階において、それぞれが８つの枝ををする８ 組の入力、すなわち、計６４個の枝が存在する。

上述のように、再フォーマツチングはレシーバ−へ入力するためのケーブルを形 成するために適当な手法で、６４個の枝を集めることを含む。これは次のように 行われる。初めに、８つの入力グループのそれぞれの第１の枝が、第３図に示さ れる枝分は技術のいずれかの逆の技術を用いて、束ねられる。

この手続きは、８つの入力グループの全てのグループの第１の枝から構成される 第１ケーブルを構成する。第２図に光学ファイバー８８として示される第１ケー ブルは第２レシーバーに導かれる。次に、８つの入力グループのそれぞのＮ２の 枝が、第３図に示される枝分は技術のいずれかの逆の技術を用いて、同様に束ね られる。この手続きは、８つの入力グループの全てのグループの第２の枝から構 成される第２ケーブルを構成する。第２図に光学ファイバー９０として示される 第２ケーブルは第２レシーバ−に導かれる。同様に、８つの入力グループのそれ ぞれの第３．４．５．６．７、そして８あ技も、個別に第３図に示される枝分は 技術を用いて、同様に束ねられる。この手続きは、従って、第２図に光学ファイ バー９２から１０２として示されるさらに６つのケーブルを確立する。光学ファ イバー９２から１０２はそれぞれ、第３から第８のレシーバ−に導かれる。

この点において、８つのレシーバ−のそれぞれは互いに束ねられた８つの別々の 枝からなる入力ファイバー光学ケープ０４から１１８のそれぞれは、互いに束ね られ、各レシーバ−に入力される８つの別々の枝に向かう。８つの光電子検出器 ユニット１０４から１１８のそれぞれは、従来の電気信号を合計し、増幅するこ とと、光学信号を再発生することと、スイッチコントローラー（図示せず）から 構成される。上述のように、８つの光電子検出器ユニット１０４から１０８のと する。

国際調査報告 ｌ−１−ψ啼〜・＾−−沖針ＩＩＩ　　　　　　　アロ：、、＋′：Ｓ　ε三５ １：二ε、７国際調査報告 ＱＩＣＥＥ：ＸＥ二７

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ）、ｂ）、ｃ）の構成を備えるデストロビューテッドスイッチングアセン ブリー、 ａ）Ｎ個のトランスミッターとレシーバーの対、ここで、各レシーバーは、特定 の伝送信号を検出し、選択するためのＮ個のデテクターからなるスイッチドアレ ーから構成される、ｂ）トランスミッターとレシーバーを接続する光学ファイバ ールート手段、 ｃ）ｉ），ｉｉ），ｉｉｉ）の特性を備えるファンアウトーリフォーマッター ｉ）各トランスミッターからの出力信号を光学ファイバールート手段を介して受 け、 ｉｉ）各トランスミッターからの出力信号を１枝からＮ枝に分けて出力し、 ｉｉｉ）光学ファイバールート手段によりＫ（Ｋは１からＮ）番目のレシーバー にＮ個の入力を供給するために、各トランスミッターからのＫ番目の枝の全てを 再フォーマットする。
2. ２．ファインアウトーリフォーマッターは受動的であることを特徴とする請求項 １記載のスイッチングアセンブリー。
3. ３．ファンアウトーリフォーマッターは、溶断されたハーフスターカップラーか ら構成されることを特徴とする請求項１記載のスイッチングアセンブリー。
4. ４．ファンアウトーリフォーマッターは、プレナー導波構造から構成されること を特徴とする請求項１記載のスイッチングアセンブリー。
5. ５．ファンアウトーリフォーマッターは、クロスドフューズグレーデングから構 成されることを特徴とする請求項１記載のスイッチングアセンブリー。
6. ６．Ｋ番目のトランスミッターとレシーバーの対は共にパッキングされることを 特徴とする請求項１記載のスイッチングアセンブリー。
7. ７．各トランスミッターとレシーバーの対は他の対から少なくとも１００ｍ離れ ており、分離された対のそれぞれは共通にパッケージングされたトランスミッタ ーとレシーバーより構成されることを特徴とする請求項１記載のスイッチングア センプリー。
8. ８．Ｋ番目のトランスミッターとレシーバーの対は物理的にＮ番目のトランスミ ッターとレシーバーの対から少なくとも１００ｍ離れていることを特徴とする請 求項１記載のスイッチングアセンブリー。
9. ９．少なくとも１つのトランスミッターは非同期信号を出力することを特徴とす る請求項１記載のスイッチングアセンプリー。
10. １０．ファン−リフォーマッターは１０ミリ秒以下の時間で信号を再構成するこ とを特徴とする請求項１記載のスイッチングアセンブリー。
11. １１．Ｎは２から２５６であることを特徴とする請求項１記載のスイッチングア センブリー。
12. １２．ａ），ｂ），ｃ）の構成を備える方法、ａ）Ｎ個のトランスミッターとレ シーバーの対を用意すること、各対は１つのトランスミッターとそのレシーバー を同一のパッケージの中に具備し、各対は全ての他の対から少なくとも１０ｍは 離されている、 ｂ）各トランスミッターの出力信号を１技からＮ技にファンアウトし、そして、 ｃ）全てのＫ番目の技（ここで、Ｋは１からＮである）がＫ番目のレシーバーの １つのケーブルにおける入力として提供されるように、前記１からＮとされた技 を、リフォーマッテングすること。