JPH0349444A - 連続的に相互接続された複数の段からなるネットワークとその制御方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、通信交換網に関する。

（従来技術の説明） 通信ネットワークは、一般に点対点ネットワークとして
設計され、要求に応じて、ネットワークに接続されてい
るきわめて多数の端末の中から選択された端末の対を相
互に接続する。Ｎ個のネットワーク入口をＮ個のネット
ワーク出口に接続可能な最も簡単なネットワークは、交
換要素すなわち交差点のＮＸＮクロスバー配列である。

このような配列は、他に配列内の相互接続があっても、
任意の空き人口は任意の空き出口にいつでも接続可能で
あるという点で非プロッキングであるといえるが、クロ
スバ配列は配列の交差点の数がきわめて多い事からその
コストが莫大となり、多くの点でこの配列は実用的なネ
ットワークではない。

ブロッキング特性を許容可能な低レベルに維持し、しか
もコストを低減させるために、複数段（ステージ）の交
換ノードを含む空間分割交換網がしばしば設計される。

ノード段は特定の相互接続パターンを用いて連続的に相
互接続される。任意のネットワーク入口を任意のネット
ワーク出口に接続するという全体的な交換機能を達或す
るために、個々の交換ノードは、代表例では、希望の接
続を定義する制御信号に応答して、複数のノード入力の
うちの任意の１つを複数のノード出力のうちの任意の１
つに接続可能なように選択可能である。この種の交換ノ
ードのなかで最も簡単なものは、交差点からなるｎｘｍ
矩形配列である。

ネットワークコストをさらに低減させようとする努力が
継続しておこなわれる反面、とくにホトニック（　ｐｈ
ｏｔｏｎｌｃ　：光）領域における態様に対して設計さ
れるネットワークに対しては、このような多段ネットワ
ークにおける交換ノードに要求される入力／出力の選択
性が、交換ノードの全体コストを上昇させている。

（発明の概要） 本発明の原理により、既存ネットワークと同じ全体接続
性を達或し、しかも涸々の交換ノードは人口選択性およ
び出口選択性を持たないが、各ノードはネットワーク内
の通信を単一の制御信号に応答して制御するように、単
に可能化または不能化される例示的多段ネットワークに
おいて、上記問題点が解決され、技術的進歩が達戊され
る。ノードの機能性を減少させたことにより、ノードの
複雑性が減少し、従ってくネットワークに対する交換ノ
ードの合計コストが低減された。交換網の機能性は、ノ
ードによって行われる特定のノード入力とノード出力と
の接続を指定するのではなく、とのノードが可能化され
るべきかを制御することによって達成される。

本発明によれば、ネットワークは連続的に相互接続され
る複数のノード段からなる。与えられた段の各ノードは
、制御信号に応答して、後続段の少なくとも２９のノー
ドに出力信号を伝送する。

出力信号は、先行段の少なくとも２９のノードから受取
り可能な信号の論理結合である。

実施例のホトニックネットワーク態様（第１図および第
５５図一第５７図）において、各中間段ノードは、２９
の後続段ノードに結合されている。

後続段のノードは、ネットワークが完全シャッフル等価
ネットワークであるように、相互接続されている。ここ
で、２モジュールと呼ばれる各ノードは、１９８８年６
月２８日付でエイチ・エス・ヒントン（｝ｌ−ｓ−Ｈｉ
ｎｔｏｎ）ほかに付与された米国特許第４．７５４，１
３２号明細書に開示された対称自己電気光学効果デバイ
ス（Ｓ−ＳＥＥＤ）を含み、各ノードは出力信号を各々
２９の後続段ノードのうちの一方に伝送するように分割
するために、ビームスプリツタを使用する。あるネット
ワーク段に対しては、Ｓ−ＳＥＥＤは、ＮＯＲゲートお
よびＯＲゲートからなる光学論理回路として作動する。

他のネットワーク段に対しては、Ｓ−ＳＥＥＤは、ＮＡ
ＮＤゲートおよびＡＮＤゲートからなる光学論理回路と
して作動する。

Ｓ−ＳＥＥＤは、二重レールデバイスであるので、受取
り可能な信号の第１信号は、第１データ入力信号と第１
反転（相補）データ入力信号とからなり、受取り可能な
信号の第２信号は、第２データ入力信号と第２反転（相
補）データ入力信号とからなり、および出力信号は、デ
ータ出力信号と反転（相補）データ出力信号とからなる
。Ｓ−ＳＥＥＤの第１の光検出器は、第１および第２の
データ入力信号を受け取るために、２９の先行段ノード
の両方に光結合され、またデータ出力信号を伝送するた
めに、２９の後続段ノードの両方に光結合され、またデ
ータ出力信号を伝送するために、２９の後続段ノードの
両方に光結合されている。Ｓ−ＳＥＥＤの第２の光検出
器は、第１および第２の反転（相補）データ入力信号を
受け取るために、２９の先行段ノードの両方に光結合さ
れ、また反転（柑補〉データ出力信号を伝送するために
、２９の後続段ノードの両方に光結合されている。ＮＯ
Ｒ／ＯＲ！Ｂ様（第６８図）は、ノードを不能化するの
に使用される制御信号を第２の光検出器に伝送し、Ｓ−
ＳＥＥＤの状態をブリセットするのに使用されるプリセ
ット信号を第１の光検出器に伝送することによって作動
される。ＮＡＮＤ／ＡＮＤＢ様（第７１図）は、制御信
号を第１の光検出器に伝送し、プリセット信号を第２の
光検出器に伝送することによって作動される。

ネットワークは、一時には、先行段ノードから受取り可
能な信号のたかだか１つが能動であるように制御される
。各ノードは、同じ段の１つのノードであって先行段の
同じ２９のノードから信号を受取るように結合されてい
るノードに関連している。各段の各ノードに対して、話
中／空き情報が記憶されている。ある段の与えられたノ
ードとその与えられたノードに関連のノードとの両方が
空きとマークされているときのみ、その与えられたノー
ドは、ネットワークを通過する接続の一部として使川す
るように選択される。選択された後、その与えられたノ
ードは、話中とマークされる。

他の光学式２モジュール態様は、３個のダイオードＭ−
ＳＥＥＤ（第６３図）を使用する。４つの電子式２モジ
ュール態様は、トリステートバッファ（ｔＪ６０図）　
、ＯＲ／ＡＮＤ論理回路（第８図、第６５図）　、ＮＯ
Ｒ／ＯＲ論理回路（第６７図）　、ＮＡＮＤ／ＡＮＤ論
理回路（第７０図）を使用する。

本発明の一つの特定の例示的実施態様は、１６×１６の
回路一交換による空間分割交換網を態様化した例示的ホ
トニックシステム１０（第１図）において使用されてい
る。２Ｘ８ファイバケーブル配列２１のファイバ上で、
１６個の光入力信号が受け取られる。各先入力信号は、
２×８ファイバケーブル２２の１つのファイバ上に光出
力信号として伝送するために、ホトニックシステム１０
によって回路交換が可能である。ホトニックシステム１
０は、レンズ８０、データ入力装置４０、８つの光学ハ
ードウウアモジュール５０〜５７、レンズ７０を含む。

ホトニックシステム１０は、ビーム配列を平行処理する
ことと、第１図の単一ビームによって表される先伝送が
知形断面のビーム配列である。データ入力装置４０およ
び光学ハードウエアモジュール５６、５７によって行わ
れる光接続は固定されている。車一ソフトウェア制御プ
ロセッサを用いるか、またはハードウエア論理回路装置
を用いて、態様化可能なネットワーク制御器６０は、光
学ハードウェアモジュール５０〜５５に対応する段制御
器３０〜３５を介して、ホトニックシステム１０を通過
する経路を確立（接続）したり、切断したりする。

ホトニックシステム１０によって態様化されたネットワ
ークトポロジーは、拡大セクシジンと、完全シャッフル
等価ネットワークと集束セクションとからなる。このト
ボロジーは、９つのノード段ＮＯ〜Ｎ８と、８つのリン
ク段ＬＯ〜Ｌ７とを有する３次元クロスオーバネットワ
ーク２１１０（第５５図一節５７図）を１＆礎にしてい
る。各ノード段、たとえば段Ｎ２は、Ｏ〜３１の番号を
つけた３２個のノードを含む。ホトニックシステム１０
においては、対称自己電気光学効果デバイス（Ｓ−ＳＥ
ＥＤ）の４×８配列５００（ｍｌ図および第５８図）は
、ネットワーク２１１０の１つのノード段に対応する。

光の光学特性状態に応じて、その光を選択反射するＳ−
ＳＥＥＤは、ホトニックシステム１０の交換ノードであ
り、またＳ−ＳＥＥＤは、本発明によりここに説明する
ように、２モジュールとして作動する。光学ハードウエ
アモジュール５０〜５８の各々は、ネットワーク２１１
０（第５５図一節５７図）のリンク段ＬＯ〜Ｌ７の１つ
に対応する相互接続を行い、Ｓ　一ＳＥＥＤ配列５００
の１つの上に焦点が結ばれる情報（信号）、制ｒ８（プ
リセットおよび不能化）およびパワーのビーム配列の結
合を行なう光学装置を含む。たとえば、第９３図に詳細
に示されている光学ハードウエアモジュール５１は、ネ
ットワーク２１１０のリンク段Ｌ１に対応する光学クロ
スオーバ相互接続装置１００と、Ｓ−ＳＥＥＤ配列５０
０への伝送のためにビーム配列を結合するほかに、次の
光ハードウエアモジュール５２ヘ伝送するために、Ｓ−
ＳＥＥＤ５００から反射された出力ビーム配列の方向を
再配置するビーム結合装置２００とを含む。不能化され
るべき個々のＳ−ＳＥＥＤに対応する不能化ビームの配
列の発土を制御する空間光変調器（たとえば４０９）を
用いて、ホトニックシステム１０内に通信経路が確立さ
れる。

ネットワーク２１１０　（第５５図一第５７図）のリン
ク段ＬＯ，Ｌｌ，Ｌ５、Ｌ６は、水平接続を行ない、リ
ンク段Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４、Ｌ７は垂直接続を行なう。ま
た、分断すなわち交差の数も段ごとに変化している。こ
れらの変化は、本明細書で説明するように、ホトニック
システムにおける光学ハードウェアモジュール５０〜５
７の間の変化によって態様化される。

（実施例の説明） 以下の説明は４部からなる。第１部は、ホットニプク（
ｐｈｏｔｏｎｉｃ：光）システム１０が基礎とする減少
ブロッキンク・ネットワークトボロジー（ｔ　ｏｐｏ　
１　ｏｇｙ）について説明する。

第２部は、この様な減少ブロッキング・ネットワークの
中から、経路を迅速に見つけ出して通信を確立するため
のネットワーク制御装置について説明する。第３部は、
基礎となる３次元クロスオーバＣｃｒｏｓｓｏｖｅｒ）
ネットワーク２１１０とおよびここでは２モジュールと
呼ぶ減少機能性交換ノードとを含むホトニックシステム
１ｏについて詳細に説明する。最終部（第４部）は、ホ
トニックシステム１０を態様化するのに使用されるとこ
ろの、波長の異なるビームを結合するための装置を含む
自由空間光学装置について説明する。

ネットワークトポロジー 第２図は、拡張（ファンアウト）セクション１６ｌＯと
、完全シャッフル等価ネットワーク１６２０と、および
集束（ファイン）セクション１６３０とからなるシステ
ム１６００の線図である。システム１６００はＮ−４個
の入口およびＭ−４個の出口とを有する。完全シャッフ
ル等価ネットワーク１６２０は、２Ｘ２ノードからなる
４つのノード段（ステージ）１６２１−０、１６２１−
１、１６２１−２、１６２１−３と、および各々が連続
するノード段を完全シャッフル相互接続させるところの
３つのリンク段１６２２−０、１６２２−１、１６２２
−２とを含む。拡張セクション１６１０は、Ｎ−４個の
入口を第１ノード段１６２１−０の１６個（Ｎ個より大
）の入力に拡張する。

集束セクション１６３０は最終ノード段１６２１−３の
１６個（Ｍ個より大）の出力をＭ−４個の出口へ集束す
る。システム１６００は、Ｎ個の入口の各々とＭ個の出
口の各々との間に、２以上の経路を有する。ノード段１
６２１−０、１６２１−１、１６２１−２、１６２１−
３の個々のノードは、シャッフルネットワーク制御器１
６５０からの命令に応答して、対応の段制御器１６４０
，１６４１、１６４２、１６４３によって制御される。

拡張セクション１６１０とおよび集束セクション１６３
０との３つの代替態様を、第３図、第４図、第５図に示
す。拡張セクション１７１０（ｍ３図）においては、Ｎ
−４個の入口の各々は、ノード段１６２１−０の４個の
入力に直接接続されている。集束セクション１７３０に
おいては、ノード段１６２１−３の４個の出力が、Ｍ　
−　４個の出口の各々に直接接続されている。拡張セク
ション１８１０　（第４図）は、１×４ノードの単一段
１８１１を有し、集束セクション１８３０は４×１ノー
ドの単一段１８３１を有する。拡張セクション１９１０
　（第５図）は１×２ノードの２９の段１９１１、１９
１２を有し、集束セレクシジン１９３０は２×１ノード
の２９の段１９３１、１９３２を有する。拡張セクショ
ン１７１０、１８１０、１９１０の各々は、ＮＲつ人口
の各々を、本文内で定義されるような完全シャッフル維
持パターン内でノード段１６２１−０の多重入力に接続
する。集束セクション１７３０、１８３０、１９３０の
各々は、ノード段１６２１−３の多重出力を、本文内で
定義されるような完全シャッフル維持パターン内でＭ個
の出口の各々に接続する。

システム１６００において使用される３種類の代替２×
２交換ノード１５１０、１５２０、１５３０を第６図、
第７図、第８図に示す。ｎ個の入力と、ｍ個の出力とを
有するノードは、それが、ｍｉｎ　（ｎ，ｍ）個の信号
を同時に伝送可能ならば、それは全容量ノードであると
いう。ノードが一時に１つの信号のみしか伝送出来ない
ならば、そのノードは一容量ノードであるという。一容
量ノードには、入力または出力のいずれかを選択可能で
あるものと、選択不能なものとがある。

全容量ノードであるノード１５１０（９６図）は、２９
の選択器１５１１、１５１２を含む。選択器１５１１は
、選択信号Ｓ１に応答してノード入力■１、！２のいず
れかをノード出力０１に接続する。選択器１５１２は、
選択信号Ｓ２に応答してノード入力１１、１２のいずれ
かをノード出力０２に接続する。

入力選択可能一容量ノードであるノード１５２０（第７
図）は、２９のＡＮＤゲート１５２１、１５２２と、１
つのＯＲゲート１５２３とを含む。

ＡＮＤゲート１５２１は、選択信号Ｓ１に応答して、信
号を入力ｌ１からＯＲゲート１５２３を経由して両方の
出口０１、０２に伝送する。ＡＮＤゲート１５２２は、
選択信号Ｓ２に応答して信号を入力■２からＯＲゲート
ｌ５２３を経由して、両方の出力０１、０２に伝送する
。任意の時間においては、選択信号Ｓ１、Ｓ２のうちの
１つのみが論理１である。

選択不能一容量ノードであるノード１５３０（第８図）
は、１つのＯＲゲー｝１５３１と、１つのＡＮＤゲー｝
１５３２とを含む。制御信号Ｃが論理１であるとき、Ａ
ＮＤゲー｝１５３２は入力Ｉ１、Ｉ２における信号の論
理和集合を両方の出力０１、０２に伝送する。制御信号
Ｃが論理Ｏであるとき、ＡＮＤゲート１５３２は論理０
を両方の出口０１、０２に伝送する。任意の時間におい
ては、入力Ｉ１、Ｉ２のうちの１つのみが能動信号を受
取る。

ノード１５３０は、本明細書でｎＸｍモジュールと呼称
されるさらに一般化された交換ノードの特殊例を示す。

ｎ個の入力とｍ個の出力とを有するｎＸｍモジュールは
、ｎ個の入力における信号の論理和集合をｍ個の出力す
べてに経路選択するか、ｎ個の入力における信号のいず
れをもｍ個の出力のいずれにも経路選択しないか、のい
ずれかである。もしｎＸｍモジュールのネットワークが
、ｎＸｍモジュールのたかだか１個の入力が能動信号を
有するように制御されるならば、ｎｘｍモジュールは信
号をｍ個の出力のすべてに経路選択するか、ｍ個の出力
を空き（アイドル）のままにするか、のいずれかである
。ノード１５３０は２×２モジュールであり、本明細書
では２モジュールともいう。

システム１６００（ｍ５図）が、完全シャッフル等価ネ
ットワーク１６２０の交換ノードとしてのノード１５３
０、拡張セクション１　９　１０，集束セクション１９
３０のような、２モードを使用して具体化されたとき、
完全シャッフル等価ネットワーク１６２０の２モジュー
ルは、２モジュールのいずれもただ１つの能動入力信号
しか有しないように、必要に応じて個々に不能化（ｄｉ
ｓａｂｌｅ）されるかまたは可能化（ｅｎａｂｌｅ）さ
れる。

最終拡張ノード段１９１２の２モジュールも、Ｎ個の入
力のある１つで受取られた信号が、ノード段１６２１−
０の２９の２モジュールのみに伝送されるように個々に
不能化されるかまたは可能化される（第５図に図示せず
）。特定の２モジュール出力がある論理値にロックされ
てしまうような故障に対するシステム１６００の許容度
を改善するために、拡張セクションおよび集束セクショ
ンのすべての２モジュールを制御可能にしても良い。

第９図は、Ｎ−４個の入口と、Ｍ−１６個の出口とを有
するシステム１６０１の線図である。システム１６０１
は、集束セクション１６３０が必要とされていないこと
を除けば、システム１６００（第２図）と同一である。

第１０図は、Ｎ−１６個の入口と、Ｍ冒４個の出口とを
有するシステム１６０２の線図である。

システム１６０２は、拡張セクション１６１０が必要と
されていないことを除けば、システム１６００（第２図
）と同一である。

システム１６００のようなシステムのブロッキング特性
について説明する前に、厳密に非ブロッキングなネット
ワークの機能的原理について説明する。ネットワークが
厳密非ブロッキングであるための条件は、任意の入力一
出力対の間の最小経路数が、その対の間でブロック可能
な最大経路数を超えていなければならないということで
ある。

しかし、ネットワークが、厳密に非ブロッキングである
ための十分条件（しかし必要条件ではない）は、任意の
入力一出力対の間の最小経路数が任意の入カー出力対の
間でブロック可能な最大経路数を超えることである。式
の形で表示すれば、この十分条件は次の様になる： 経路≧ブロックされる経路＋１ ネットワークが有効であるための属性は、経路とブロッ
クされる経路との数の変動が、任意の入ノＪ一出力対選
択に対して、きわめてわずかなこと（または全く変動し
ない）である。

単一段の厳密に非ブロッキングなネットワーク１００２
を第１１図に示す。ネットワーク１００２において、任
意の入力一出力対の間の経路の最少数は１に等しい。各
水平レールは入力に１対１で関係し、また各垂直レール
は出力に１対１で関係するので、ブロックされる経路は
存在しない。

したがって、次の関係を得る。

経路−１＝ブロックされる経路＋１−０＋１したがって
、ネットワーク１００２は、厳密非ブロッキングネット
ワークである。ネットワーク１００２にはＮＸＭ個の交
差点があるが、一時に使用される交差点の数は多くとも
ｍ　ｉ　ｎ　　ＩＮ，　Ｍｌである。より効率的なネッ
トワークを形成するために、ブロックされる可能性のあ
る経路数よりもさらに多くの経路を形成してしかも同時
に交差点の数を減少するように多重段が使用される。

２４Ｘ２４の厳密非ブロッキング３段クロス（Ｃｌｏｓ
）ネットワーク１００４を第１２図に示す。各々の入口
と出口との間には、それぞれ中間段のスイッチを１つず
つ通過する５つの経路が存在する。任意の入口（出口）
は、そのスイッチ上の他の２個の入口（出口）によって
２９の経路がプロックされることもある。したがって、
厳密非ブロッキング条件を適用すると、次の関係を得る
：５よ（２＋２）　＋１。

ネットワーク１００４内の交差点の数は３Ｘ５×８＋８
Ｘ８Ｘ５＋５Ｘ３Ｘ８−５６０である。比較のために計
算すると、２４Ｘ２４クロスバーネットワークは５７６
個の交差点を有する。

一般化厳密非ブロッキング３段クロスネットワーク１０
０６を第１３図に示す。（第１３図においては股間リン
クは省略されている。）厳密非ブロッキング条件をネッ
トワーク１００６に適用すると、任意の入力一出力対の
間の経路の最小数は『である。プロックされる経路の最
大数は（ｎ　−１）＋（ｎ−１）ｌこ等しく、したがっ
て、ｒ≧ｎ十ｍ−１であるならば、ネットワーク１００
６は厳密非ブロッキングである。Ｓ段クロスネットワー
クにおいて、ある段内の各スイッチを３段クロスネット
ワークで単に置き換えることにより、Ｓ段クロスネット
ワークから反復的にＳ＋２段クロスネットワークが形成
可能である。第１４図に示すような厳密非ブロッキシグ
５段クロスネットワーク１００８は、図示されている数
の股間リンクを有する。ホトニック（光）領域において
クロスネットワークを具体化するときの２９の問題点は
＝１）交換要素が正方形でなくかつ大型であること、２
）股間リンクの数が異なること（位置的に中心に行くほ
ど増加する）である。

多段相互接続ネットワーク（ＭＩＮ）１０１０を第１５
図に示すが、このネットワーク（ＭＩＮ）は次の５つの
条件によって定義される；（１）ＭＥＮは、ある任意数
Ｓのノード段を有する； （２）段ｉには、ｒ１個のノードがあり、各々ノードは
ｎｓ個の入力と、ｍ１個の出力とを有する。； （３）異なる段にあるノードは、異なるｎ１、ｍ１の値
を有する； （４）１≦ｉ≦Ｓ−１において、段ｉ内のノードの出力
は、（リンクを経由して）段ｉ＋１内のノードの入力に
接続される； （５）１≦ｉ≦Ｓ−１に対しては、ｒ　ｔ　ｍｔ　一１
＋１　　　ｉ＋ｔ’ 拡張一般化シャッフル（ＥＧＳ）ネットワーク１０１２
を第１６図に示す。ＥＧＳは特定仕様のリンク相互接続
パターンを備えたＭＩＮである。

任意の段ｉにおいて、ノードには連続的に０からｒＩ−
１までの番号が付けられ、また特定ノードの出力には連
続的に０からのｍ１−１までの番号が付けられている。

次に段ｉのノードの出力には、連続的にＯからｒｌｍｌ
　−１までの番号が付けられ：したがって、Ｘ　番目の
ノード上の０１番目Ｉ の出力には、Ｘ　ｒ　ｍ　ｓ　＋Ｏ　ｓの番号が付けら
れている。ＥＧＳ相互接続パターンは次のように説明で
きる。段ｉ内の出力Ｘ　１　ｍ　ｉ＋　Ｏ　ｓは段ｉ＋
１内のノード（Ｘｉ　ｍｉ　十Ｏｉ　）ｍｏｄ　ｒｉａ
１に接続される。この相互接続パターンは、リンクを次
の段内のノードに連続的に割り当てる（いわゆる完全シ
ャッフル）。ＥＧＳ相互連続パターンの主要な意味は、
与えられた２９の段の中の任意の２９のノード間の経路
の数が、１より大きい数だけ異なることはないことであ
る。ｉくｊに対しては、段ｉ内のノードと段ｊ内のノー
ドとの間の経路の数は であり、ここで　Ｘ　はＸ以上の範囲の最小整数を示し
、また　Ｘ　はＸ以下の範囲の最大整数を示す。Ｎ−０
１　ｒ五個の入口とＭ−ｍ８ｒ，個の出口とを有するＥ
ＧＳネットワークを考えてみる。

任意の人口ー出口対の間の経路の最小数は、によって与
えられる。

ＥＧＳネットワークの例１０１４を第１７図、第１８図
に示す。入力Ｘと出力ｙとの間の経路の数を求めるため
に、次の計算を行う。

入力Ｘと出力ｙとのチャネルグラフ（線図）Ｌ（ｘ．　
　ｙ）は、Ｘとｙとの間のすべての和集合（ｕｎｉｏｎ
）である。ブロックされる経路の数の上限を求めるため
には、任意のチャネルグラフをインターセクト（ｉｎｔ
ｅｒｓｅｃｔ；交差）可能な呼の数と、各呼がブロック
可能な経路の数とを求めなければならない。チャネルグ
ラフを第１９図に太線で示す。

第２０図において、チャネルグラフＬ　（ｘ．ｙ）は、
破線で示されている。１つのインターセクト呼（第２０
図において太線で示す）はＬ　（ｘ，ｙ）の３つの経路
の１つをブロックする。ノード段ｉからノード段ｊ　　
（ｊ＞ｉ）へのｊ−ｉリンク上でＬ　（ｘ，ｙ）とイン
ターセクトする呼を考えてみる。ノード段ｋからノード
段ｋ＋１へのリンクを段ｋリンクとして表すことにする
。インターセクト呼Ｃ（ｉ．ｊ）のリンクｉによってブ
ロックされる入力Ｘと出力ｙとの間の経路の数は、Ｘか
らＣ（ｉ．ｊ）の段ｉノードへの経路の数と、Ｃ（ｉ．
　　ｊ）の段ｊ千１ノードからｙへの経路の数との積で
与えられる。任意の入力（すなわち段１ノード）から任
意の段ｉノードへの経路の最大数は、 であり、また任意の段ｉ＋１から任意の出力（すなわち
Ｓ段ノード）への経路の最大数はである。したがって、
Ｘとｙとの間の経路のうちＣ（ｉ．ｊ）のリンクｉによ
ってブロックされる経路の最大数は、 である。リンクｉ＋１によってブロックされる経路の追
加数は、 によって与えられる。第２項の引算項は、第１項がリン
クｌによってブロックされるいくつかの経路；すなわち
、リンクｉを経由してリンクｉ十１に到達するすべての
これらの経路を含むことに対する補正である。Ｃ（ｉ，
ｊ）の残りのリンクの各々に対して同様な補正を行うと
、Ｃ（ｉ，ｊ）によってブロツクされる経路の数は次式
によって与えられることがわかる。

ブロックされる経路（ｉ，ｊ） ネットワーク１０１２　（第２１図）を参照するとき、
次のことを考慮されたい。

ｎｔ≦Ｎ１　　　．ｎｎｐ　　　　はｋにおいて非減少
であるので、１≦ｋ≦ｔに対して であるようなある段ｔが存在しなければならない。

同様に、Ｕ≦ｋ≦Ｓに対して であるような段Ｕが存在しなければならない。

すべての入口は、 すべての段ｔ＋ｌノードに至る 少なくとも１つの経路を有することと、インタセ クト呼Ｃ （ｉｏ ｊ） はｉ≦ｔ＋１を有し、 さなければならないことである。

この情報のすベ てを使用して、 ブロックされる経路に対する表現 が、 ブロックされる経路（ｉ， ｊ） となる。

ここで通常のように、 ｎ−’１ ｔ＋１≧ｕ−２ は、 すべてのインターセクト呼に対して定数である。

したがって、 単一のインターセクト呼によっ てブロックされる経路上の上限が、 エントリー点、 出発点プラス定数の分離的関数である。

ここで、チャネルグラフをインターセクト可能な呼の最
大数を求めることが残されている。単一のインターセク
ト呼によってブロックされる経路の数はエントリー点、
出発点プラス定数の分離的関数であるので、各段におい
てエントリーし、しかも出発可能な呼の最大数を求める
だけでよい。

ある呼のエントリー点および出発点を組み合わせる必要
は無い。ここで、特定の条件に合致するネットワークの
連続段の任意のセットに対して或立するＥＧＳネットの
重要な性質（前方向一後方向不変特性といわれる）を考
える。もし前方同一後方向不変特性が、ネットワークの
ある部分に対して成立するならば、各段における着呼お
よび発呼の最大数は極端に減少可能である。

前方同一後方向不変特性（ＦＢＩＰ）はつぎのように説
明可能である。ある段ｉノードによって到達されること
が可能なすべての段ｊノードは正確に同一セットの段ｉ
ノードに到達する。

トｌ ｒＩｍｋ　　　　が、『ｊを割り切れるならば、ＦＢＩ
ＰはＥＧＳネットワーク内の段ｉ，段ｊに対して成立す
る。ネットワーク１０１４に対する段３と段５とのある
ノード間の経路が第２２図内で太線で示されている。任
意の段３ノードによって到達されることが可能なすべて
の段５ノードは正確に同一セットの段３ノードに到達す
る。ＦＢＩＰは、それがインターセクト呼を著しく減少
しかつ多段モジュール化を形成する。

第２３図に示すネットワーク１０１２を参照して、ＦＢ
ＩＰが段１から段ｉまでに対して或立すれると仮定する
。したがって、ある入口Ｘによって到達されることが可
能なすべての段ｉノードは正確に同一セットの第１段ノ
ードすなわち入口に到達する。任意の段ｉノードはたか
だか■ｎ，　　　　個の入口（段ｉから段１までのｐｓ
ｌ （第２３図の点Ａ）までのチャネルグラフＬ　（ｘ，ｙ
）に入ることが可能である。同様に、もしＦＢＩＰが段
ｉ＋２から段Ｓまでに対して成立するな段ｉ＋２（第２
３図の点Ｂ〉から出て、段Ｓに到達することが可能であ
る。最悪のケースを考えて、段ｉにおいて、または段ｉ
の前で入るすべての呼が段ｉ＋１において、または段ｉ
＋１の前で出ることおよび段ｉ＋２の後で出るすべての
呼が段ｉ＋１においてまたは段ｉ＋１の後で入ることと
仮定しよう。したがって、１≦ｉ≦Ｓ−２のあるｉられ
る。ｉに対して最小化し、かったかだか、ｍｉｎ｛Ｎ−
１、Ｍ−１１個の呼がチャネルグラフをインターセクト
可能であることを考慮して、チャネルグラフをインター
セクトする呼の最大数ωは、 によって与えられるという結果をえる。この結果を得る
のに使用される独立変数は、もしＦＢＩら段ｉまでのも
のに対して、また　　■ｍ，≦ω．が成立するすべての
段ｊから段Ｓまでのものに対して戊立するならばそれは
妥当である。

したがって、これまでに、 （１）任意の人ロー出口対の間にすくなくとも（２）段
ｉにおいてチャネルグラフに入り、かつ段ｊにおいてチ
ャネルグラフを出る呼によってブロツクされるたかだか 対してＭを割り切れるならば、チャネルグラフをインタ
ーセクトするたかだか が存在するということを求めてきた。したがって、さら
に求めなければならないものは、チャネルグラフの各段
において入りかつ出るところの呼の最大数である。

ネットワーク１０１２（９２３図）において、段１から
段ｊまでの点Ａにおいて、たかだかｎｎＰ−１　　個の
呼がＬ　（ｘ．ｙ）に入ることがＰ１ 可能である。しかしまた、段１から段ｉまでにたかだか
Ｗ個の呼が入ることが可能である。ネットワーク１０１
２の段ｉ＋２から段Ｓまでの点Ｂかから出ることが可能
である。しかしまた、段ｉ＋２から段ＳまでたかだかＷ
個の呼がでることが可能である。したがって、＋ｎｉｎ
（■ｎ，−１・ω）　個の呼Ｆ１ が段１から段ｉまでに入ることが可能であり、までに入
ることが可能である。

段ｉ−１から入る呼 の最大数を仮定すると、 段ｉにおいて入るたかだ か 得られる。

また同様に、 段ｉにおいて出るたかだ 得られる。

ここで厳密非ブロッキンクＥＧＳネットワークであるた
めの基本的条件は； おいて入る呼の最大数、 ロックされる経路の数、 ロックされる経路の数、 ωはインターセクト呼の最大数、およびはすべてのイン
ターセクト呼に対するブロツクされる経路の一定戊分て
ある。

したがって、次のことが厳密非ブロッキングＥＧＳネッ
トワークに対する基本定理ということが可能である：　
Ｎ　””　ｎ　ｌ　ｒ　ｔ個の入口と、Ｍ　−　ｍ　Ｓ
『　個の出口とを有する任意のＥＧＳネットヮーＳ クであって、そのネットワークにおいて、り切れ、 また ｎｍｐ≦ω， Ｐｊ に対して、 Ｓ ■ｍｐ　　　がＭを割り切れ、 門 トワークにおいて、 およびそのネッ ｔは ｎｎＰ州． ｐｗｌ となるようなｉの最大値、 Ｕは　　Ｈｍｐ伽，　　　となるようなｊの最小値、ｐ
＝１ であるところの任意のＥＧＳネットワークは点対点接続
に対して厳密に非ブロッキングである。

以上の展開は、全容量ノード（容量一ｍｉｎ｛ｎ　ｔ　
−　ｍｔ　ｌ　）を仮定してきた。同様な展開は、選択
可能一容量ノードに対して、また選択不能一容量ノード
に対して行うことが可能である。変数ａを導入すること
によって別の結果を同時に得ることができ、全容量ノー
ドに対してはα−１、選択可能一容量ノードに対しては
α−０、選択不能一容量ノードに対してはα一−１であ
る。したがって、厳密非ブロッキングＥＧＳネットワー
クに対する基本定理は次のように言える： Ｎ−ｎ，ｒ１個の入口と、Ｍ−ｍＳｒＳ個の出口とを有
する任意のＥＧＳネットワーク（ここで全容量ノードに
対してα−１、選択可能一容量ノードに対してα−０、
選択不能一容量ノードに対してα一−１） であって、 そのネットワークにおい Ｆｊ Ｓ ｒＴ：ｍｐ　　　がＭを割り切れ、 ＦＪ ワークにおいて、 およびそのネット であり、 ここで、 ｔは ■ｎｐ！Ｗ， ｐ＝＝１ となるようなｉの最大値、 Ｕは　Ｉ”Ｉｒｒｌｐ伽，となるようなｉの最小値、曹
ｌ であるところの任意のＥＧＳネットワークは点対点接続
に対して厳密非ブロツキングである。

ＥＧＳネットワークの設計にきわめて大きなフレキシビ
リティがあることは、主として、非ブロッキング動作に
対する条件が総体的（グローバル）なものであり、かつ
その条件がＮ，Ｍ，α、およびｎ１とｍｌとの種々の積
にのみ依存としていることからきている。このように、
一般に、非ブロッキング条件は特定のｎ．とｍ１との間
の関係にｌ は関係しない。

非プロッキングＥＧＳネットワークの一例１０１６を第
２４図に示す。このネットワークの各段内の出力リンク
が次の段（完全シャッフル）内のノードに順次に割り当
てられるならば、ネットワークの現状接続状態にかかわ
らず、任意の空き入力は、任意の空き出力に接続が可能
であり、すなわちこのネットワークは厳密非ブロッキン
グである。

多段相互接続ネットワーク（ＭＩＳ）Ｇは、次の２条件
のいずれかが成立するならば、完全シャッフル等価ネッ
トワークであると言われる。

条件１； Ｇのすべての段ｉに対して、 のみであるならば、Ｇの段ｌ内のノードαが、の段ｉ＋
１内のノードβに接続されるように、の段ｉノードｒｔ
から、整数セット（０，　　１，Ｇ Ｇ 条件２； Ｇのすべての段ｉに対して、 のみであるならば、Ｇの段ｉ＋１内のノードβが、Ｇの
段ｉ内のノードαに接続されるように、Ｇの段ｉノード
ｒｌから、整数セット　｛０，１，・・・ｒ．−１１へ
の１対１マッピングｖｌが存在する。

ｌ ＥＧＳネットは、各Φ，が単に同一マッピングｌ であるときに、条件１が或立するという点で、完全シャ
ッフル等価ネットワークである。

トのＳマッピングΦ．を表し、 ｌ トのＳマッピングｖ，を表す。

拡張手段は、次の２条件のいずれかが或立するならば、
完全シャッフル保持パターンにおいて、ＧのＮ個の入口
の各々を、Ｇの第１段ノードの多重入力に接続するもの
と言える。

条件１ｅ； Ｃ１が整数、 ？ｌｒｌ ■＝Ｆ， Ｎ であり、 （ここで　　φ１６Ｃ１．　　）のみであるならば、人
口αがＧの段１内のノードβに結合されるように、Ｇの
Ｎ個の人口から整数セット｛０，　　１，・・・Ｎ−１
｝への１対１マッピングΦｌが存在する。

条件２ｅ： ｎ１ｒｌ Ｃ２が整数、　，＝Ｆであり、 （ここで　ｖ１εＣ２．）のみであるならば、Ｇの段１
内のノードβがＧの入口αに接続されるように、ＧのＮ
個の入口から整数セット（０．　　１，・・・，Ｎ−１
１への１対１マッピングｖｌが存在する。

集束手段は、次の２条件のいずれかが戊立するならば、
完全シャッフル保持パターンにおいて、Ｇの最終段Ｓの
ノードの多重出力をＧのＭ個の出口の各々に接続するも
のと言える。

条件１ｃ： Ｃ　が整数、　　当１エド　　であり、ｌＭ （ここで　　φ，εＣ１．）のみであるならば、Ｇの段
Ｓ内のノードαが出口βに接続されるように、ＧのＭ個
の出口から整数セット｛０，　　１．・・・．Ｍ−１｝
への１対１マッピングΦ０が存在する。

条件２Ｃ： Ｃ　が整数、　　さ１＝ド　であり、 ２　　　　　　　　　Ｎ （ここで　▼ＳεＣ２・　　　）のみであるならば、出
口が６の段Ｓ内のノードαに接続されるように、ＧのＭ
個の出口から整数セット（０，　　１，・・・．Ｍこの
ような拡張手段とおよび集束手段とを備えたネットワー
クＧは、Ｎ＠のＩＸＦノードの拡張段と、後続のＧのＳ
個の段と、後続のＭ個のＦ゛×１ノードの集束段とから
なるＳ＋２段の完全シャッフル等価ネットワークと等価
的に表すことが可能である。もし条件１（２）が成立す
るならば、Φ１　（’Ｆ１）が、Ｎ個の入口ノードに適
用されて、条件１ｅ（２ｅ）に従って、入口ノードαが
６の段１内のノードβに接続され、およびΦ。（▼０）
がＭ個の出ロノードに適用されて、条件ＩＣ（２Ｃ）に
従って、Ｇの段Ｓ内のノードαが出ロノードβに接続さ
れる。厳密非ブロッキング条件に関する上記の定理は、
このようなネットワークに適用される。

第２５図に示すクロスオーバーネットワーク１０２０は
完全シャッフル等価ネットワークである。

このことは、各段内のノードのラベル付けと段の間の相
互接続とを調べることによって、容易に確認できる。完
全シャッフル等価ネットワークに、このような規則化さ
れた物理的相互接続パターンが存在することは、具体化
を考慮するときに重要である。

段ごとに２ｋ個の２×２ノードを設けたクロスオーバー
ネットワークにおいては、各リンク段ｉは２ｒ１個の分
割を有するクロスオーバ相互接続パターンからなり、こ
こでｒｌｅ　Ｉ（ｋ）　＝　［０，　１，−，ｋ−１　
］である。

『１に対して選択される種々の値は、ネットワークの性
能および接続性に大いに影響する。

ｒｔ選択の１つのきわめて有用なパターン（完全シャッ
フル等価ネットワークを形成する）は、１　　（Ｋ）の
任意の順列によってｒｌ，ｒ，・・・ｒｋを与える事で
あり、 ｉ≧ｋに対しては　　　ｒｉ　＝　ｒｊ（ここでｊ＝　
１　＋　（ｉ−１）ｍｏｄｋ）　：すなわち’ｋ＋１　
”　’Ｉ，’ｋ＋２　＝　ｒ２＋”’ｊ２ｋ　＝　ｒｋ
．などである。

完全シャッフル等価ネットワーク群にないネットワーク
に対応する多くの他の有用なパターンが存在する。

第２６図に示すＥＧＳネットワーク１０２２は完全シャ
ッフル等価ネットワークの重要な特殊ケ一スを示す。ネ
ットワーク１０２２においては、Ｓ≧３，　ｎｌ＝１，
　ｍｌ＝Ｆ，　ｒｌ＝Ｎ，　ｎ５＝Ｆ，　Ｍ５：１，　
ｒ５＝Ｎ，であり、また１ここで、次のように定義する
。

Ｐ　（Ｂ）一ある空き状態の入口および出口が接続可能
出ない（ブロックされる）確率。

Ｐ　（Ｆ）一段２ないし段Ｓ−１内のあるｎＸｎノード
が故障のために使用不能である確率。

ＯＣＣ一ある入口または出口が話中である確率。

α−〇　−容量ｎｘｎノード（選択可能）に対して。

α−１　全容量ｎＸｎノードに対して。

すると： Ｎ，Ｆ，ｎ，Ｓ，Ｐ　（Ｂ），ＯＣＣおよびａはによっ
て近似的に関係づけされる。

３≦Ｓ≦２１ｏｇｎＮ＋１−ａに対して、次のように定
義する：すなわち Ｓ段を有するネットワークに対してＰＩ（Ｂ）　＝　Ｐ
（Ｂ）。

このとき： Ｐ，１　（Ｂ）およびＰ　　（Ｂ）は、Ｓ ｐｓ＋１（Ｂ）　＝　ｐ，（Ｂ）［ｎ（＋−Ｐ（Ｆ）｝
｛ｎ−１）ｎ’−　ｘ　ＯＣＣｔ日によって近似的に関
係づけられる。

Ｐ＞　（ｎ−１）　ＯＣＣ ｎ”（１−Ｐ（Ｆ））　　　　　ならば、指数は１より
大であり、Ｐ（Ｂ）はＳに対して２乗で減少すＳ る；すなわちＳに対してプロットされたこの劇的な効果
を表すために、 ＰＳ（Ｂ）　＝　１０−１　　およびＰｓ＋ｔ（Ｂ）＝
　［Ｐｓ（Ｂ）ｌ２．　　と仮定する。

このとき ＰＳ＋１＝（ＩＱ″’）２＝　１０−”，　Ｐｓ＋２（
Ｂ）＝　（ｔｏ−′ｊ１２＝　ｔｏ’，　Ｐｓ＋３（Ｂ
）＝（ｔｏ−’１”　＝　ｌ＝ｆ， Ｐｓ＋４（Ｂ）：　［１０’ｌ２＝＝　Ｉｆｆ−”，と
なる。従って、このようなネットワークにおいて、単に
４個の段を加えることによって、プロツキングの確率を
１『１から１ｏ−１６に減少した。

プロツキングの確率に対する前の近似表示は、Ｓ段のノ
ードを備え、段ｌがｎ　ｔ　Ｘ　ｍ　ｔノードからなり
、Ｎ−ｎ　ｔ　ｒ　ｔ個の入口とＭ　一ｒ　ｓ　ｍ　８
個の出口とを有する任意の完全シャッフル等価ネットワ
ークＧに対して一般化可能である。Ｐ　（Ｆ）−Ｏ，Ｏ
ＣＣ−１、α−１と置くと、Ｇにおけるプロッキングの
確率Ｐ　（Ｇ）は、近似的に、で与えられる。

Ｐ（Ｇ）≦．５ は、 プロツキングの確率がすべて において有意である。適用例に使用されるネッ１・ワー
クに対するひかえめなしきい値である。

（以下余白） ネットワーク制御 第１６図に示すネットワーク１ｏ１２は、リンクを連続
的に次の段のスイッチに単に割り当てた相互接続パター
ン、すなわち完全シャッフル相互接続を有するＥＧＳネ
ットである。ネットワーク１０１２において任意の入口
Ｘと任意の出口ｙとの間の経路の数Ｐは、 によって与えられる。ｒ　（ｋ）は整数セット　（ｏ．
１．・・・，Ｋ−１１　を表すものとする。入口Ｘから
出口ｙへのある経路を３列の数字（ｘ，Ｐ”，ｙ）、こ
こでＰ＊は！　（Ｐ）の要素、で表す。経路（ｘ，Ｐ”
，ｙ）は、　Ｍ４　　に対して段ｉのを通過する。

段ｉ と段１＋１ との間のリンクを段ｉ リンクとして表す。経路（ｘ．Ｐ＊．ｙ）はｌ≦ｉ≦Ｓ
−１・　に対して段ｉのスイッチを利用する。

第２７図はスイッチが全容Ｑ　、Ｃａｐ（Ｓ；）　＝　
ｍｉｎ｛ｎＬｍｉ　）．であるネットワーク１０１２に
おいて、経路探索（ハント）を行うのに使用される経路
探索処理の流れ図である。処理は、ブロック１１０２か
ら始まり、以前に未チェックの経路Ｐ本が選択される。

ブロック１１０４において、１≦ｉ≦Ｓ−１の範囲すべ
てのｉに対してＬ　　（ｘ，　　Ｐ’，　　ｙ）の話ｉ 中／空き状態がチェックされる。判定プロック１１０６
において、すべてのＬ　　（ｘ，Ｐ＊，ｙ）ｌ が空きでないと判定されると、処理は判定ブロック１１
１０へ進む。ブロック１１１０において、他の未チェッ
ク経路があるか否かが判定される。

もしあれば処理は、ブロック１１０２に戻り、新たな未
チェック経路に対して、処理の流れ図が反復される。し
かし、判定ブロック１１１ｏにおいて、他の未チェック
経路が存在しないと判定されたならば、処理は、ブロッ
ク１１１２に分岐して、ここで入口Ｘと出口ｙとの間の
全ての経路が、ブロックされていると結論づけられる。

ネットヮーク１０１２のスイッチは全容量であると仮定
されたので、第２７図の流れ図においてリンクＬ．がチ
ェックされる。

第２８図はスイッチが一容量すなわちｃａｐ（Ｓ＋）＝
　ｉ．であるネットワーク１０１２において、経路探索
（ハント）を行うのに使用される経路探索処理の流れ図
である。処理はプロック１１２２から始まり、ここでは
以前に未チェックの経路Ｐ本が選択される。ブロック１
１２４において、１≦ｌ≦Ｓの範囲の全てのｌに対して
Ｓｌ　（ｘ，Ｐ本，ｙ）の話中／空き状態がチェックさ
れる。判定ブロック１１２６において、全てのＳ　　（
ｘ，Ｐ＊，ｙ）ｌ が空きであるか否かの判定がなされる。

全ての８３　　（ｘ，Ｐ”，ｙ）が空きであるならば、
処理はブロック１１２６からブロック１１２８に進み、
ここで入口Ｘを出口ｙに接続するために、経路Ｐ＊が使
用可能であると結論づけられる。ブロック１１２６にお
いて、全てのＳ（ｘ，Ｐ”ｌ ｙ）が空きでないと判定されたならば、処理は判定ブロ
ック１１３０へ進む。ブロック１１３０において、他の
未チェック経路があるか否かが判定される。あれば、処
理はブロック１１２２に戻り、新たな未チェック経路に
対して処理の流れ図が反復される。しかし、もし判定ブ
ロック１１３０において、他の未チェック経路が存在し
ないと判定されたならば、処理は、ブロック１１３２に
分岐して、ここで入口Ｘと出口ｙとの間の全ての経路が
ブロックされているとは結論づけられる。ネットワーク
１０１２のスイッチは一容量であると仮定されたので、
第２８図の流れ図においてはスイッチＳ．がチェックさ
れる。

ネットワーク１０１２に対する経路探索を行うときに、
平行作業が可能である。全てのｉおよび零 Ｐ　に対する全てのＳｉ　　（ｘ，Ｐ’，ｙ）またはＬ
．（ｘ，Ｐ＊、ｙ）の話中／空き状態が同時にｌ 読取り可能であり、したがって、全てのＰ経路について
、それらが話中かまたは空きかを同時に求めることが可
能である。もし空きがあれば、このとき空きとして見出
されたものの中から、特定の経路が選択される。

考えているネットワークが、ＥＧＳネットワークでなく
、ＥＧＳネットワークの異挿同形のモデルであるならば
、経路選択アルゴリズムを適用する前に、入口Ｘおよび
出口ｙはそれらのＥＧＳ等価物にマップ化されなければ
ならない。スイッチを作動するには逆のマップ化が必要
とされる。

もし各人口／出口対に対する全ての経路が他の全ての入
口／出口対に対する全ての経路から分離されているなら
ば、多重接続の上にオーバーラップ動作を行うことが可
能である。

便宜上、　　　　　ｒＩｍｊ＝　ＭＩ．　　　　と表す
。

声 もしＭがＭｌを割切れるならば、以前に与えられｔ：Ｐ
，Ｓ．（ｘ，Ｐ＊．ｙ）およびし、Ｐ＊，ｙ）に対する
等式は次の様になる：Ｍ！ ｐ＝− Ｍ （Ｘ Ｎ＝Ｍ＝２’，　ｎｌ　＝ｒｎｓ＝　１，　ｍｌ　＝ｎ
５　＝２”＝Ｆでありゝかつ２≦ｉ≦Ｓ−１に対してｎ
．−ｍ．−２　（こ！　　　　　　ｌ こでｎ，ｋは整数）であるところのネットワークＧを考
える。このとき、 Ｍｌ　＝　２Ｓ−２ｘ　Ｆ　＝　２ｓ−２ｘ　２’　＝
　２”十ｋ−２また、　ｒ１＝ｒ３　＝Ｎ＝Ｍ＝２’　
　　　と、２≦ｉ≦Ｓ−１に対して、　ｒ，　＝”　”
　”　，，２ｎ＋ｋ司とが得られる。さらに、２≦ｉ≦
Ｓに対して仙＝　２５−ｉである。

したがって、項ｘＭ１　＋　Ｐ傘Ｍ＋ｙは、ｘ２”２＋
　Ｐ傘２’＋ｙとなり、ｘ，ｙは整数値ｏ，１，・・・
．２ｎ−１の範囲テアリ、Ｐ＊ｔ；ｉ整ｆｉ値０，１，
−，２ｓ＋ｋ＋２−１　　（７）範囲である。従って、
　　Ｐ”２’　　は値（）．２ｎ，２，２ｎ．３，２ｎ
．．・．．２５４ｋ−２−２ｎ　　　　　　　　ヲ有（
，、マｔ：　Ｐ”２”＋ｙ　　ハ０カラ２５＋ｋ−２−
１　１テ（１）全テ（Ｆ）整数値の範囲である。また、
　　Ｘ・２ｓΦ２は、値０．２５＋ｋ−２．，・，２Ｓ
＋ｋ＋ｎ−２−２！ｉ＋ｋ−２　　　ヲ有し、従ッテ、
ｘ２ｓ＋ｋ−”　＋　Ｐ”２”　＋　ｙ　　はＯから　
２ｓ＋ｋ恰２−１　　　までの全ての整数値の範囲であ
る。従って、ｘＭ１　＋　Ｐ”Ｍ　＋　ｙ　＝　ｘ２”
’−２＋　Ｐ”２”　＋　　　　は次のようなｙ Ｓ＋ｋ＋ｎ−２ビットの２進数として表すことが可能で
ある； ２≦ｉ≦Ｓ−１に対して、次の表現を考えてみる。

２進数を２Ｓ−１ で割って、底関数をとることは、 ２進数をＳ−ｉ桁だけ右に移動することと等価である。

従って、 ２進数に等価である： ｎ＋ｋ−１ ２進数のモジュロ（法）２　　　は２進数の最右側ｎ＋
ｋ−１ビットによって与えられる。

従つ ２進数に等価である： 従って、 Ｓｊ （ｘ，　Ｐ’ ｙ） は、 ｘＭ１　＋　Ｐ”Ｍ　＋　ｙ．　　の２進表示の右から
ｌｏｇ　２Ｍ１ビットだけ移動されたｌｏｇ２ｒｉビッ
トの窓（ウィンドウ）によって与えられる。同様に、Ｌ
Ｉ（ｘ，Ｐ＊，ｙ）はｘＭ１　＋　Ｐ傘Ｍ＋ｙ．の２進
表示の右からｌｏｇ　２　Ｍｌ＋１　ビットだけ移動さ
れたｌｏｇ　２（　ｒ　＋　ｍ　１　）ビットの窓によ
って与えられる。

シャッフルネットワークのスイッチおよびリンクの人口
／出口および経路番号に対する関係を、第２９図に示す
例示的ネットワーク１１４０について説明する。第３０
図は、単一２進数を形戊するための、入口１３７、経路
４１７、出口２９１の連鎖２進表示を示す。第３１図は
、２進数の連続ビットの中のある数を単に選択すること
により、ある段内の特定のスイッチの決定が可能である
ことを示す。段２のスイッチと段１６のスイッチとを識
別するために使用される特定の１１個の連続ビットが第
３１図に示されている。同様に、段２および段１６内の
特定のリンクを識別するために使用される１２個の連続
ビットもまた示されている。１１個のビットストリング
は２０４８個のスイッチの中から１個を識別する。１２
個のビットス１・リングは、４０９６個のリンクの中か
ら１個を識別する。第３１図にはまた、スイッチおよび
リンクを識別するために使用された連続ビットに隣接す
るビットを基礎にして、種々の段の特定の入力および出
力を識別するための方法も示されている。たとえば、段
２、段１６の入力が識別され、段１、段２、段１６の出
力が、識別されている。

ネットワーク１１４０に対しては、出力経路選択は「自
己経路選択」であって、入力に対しては独立である。

クロスオ″一乙くネットワークとシャッフルネットワー
クとは異種同形である。２９のネットワークタイプの種
々の段の間の変換を第３２図に略図で示す。第３２図に
おいて識別されている特定の変換が、本明細書内で第１
表一第３表に記載されている。第３２図において、ブロ
ック１１５０内に識別されているクロスオーバネットワ
ークのｉ段のスイッチおよび出力とブロック１１５４内
に識別されているシャッフルネットワークの段ｉのスイ
ッチおよび出力とは、ブロック１１５２の変換１．２，
３、４によって関係づけられている。同様に、ブロック
１１６０内に示されているクロスオーバーネットワーク
の段ｉ＋１に対スるスイッチおよび入力と、ブロック１
１６４内に示されているシャッフルネットワークの段ｉ
＋１に対するスイッチおよび入力とは、ブロック１１６
２の変換９，１０，１１、１２よって定義されているよ
うに、関係づけられている。クロスオーバネットワーク
に対する段ｉのスイッチおよび出力番号と、クロスオー
バネットワークに対する段ｉ＋１のスイッチおよび入力
番号との間の変換は、ブロック１１５６の変換１３，１
４，１５、１６によって定義されている。シャッフルネ
ットワークの連続段の間の対応関係は、ブロック１１５
８の変換５，６，７、８によってあたえられる。変換１
ないし１６が第１表一第３表に記載されている。各変換
に対して、変換されるべき数値はＢｎ−１・・・１３１
Ｂｏによって表されるｎビットの２進数である。

ここで，５１２Ｘ５１２クロスオーバネットワーク１２
００（第３８図）を制御するための装置について説明す
る。このよっなネットワークの大きさをよりよ．く理解
するために、まず１６Ｘ１６クロスオーバネットワー・
ク１１７０（第３４図一第３６図）を参照して、段から
段へのクロスオーバ接続のパターンに注ｉ〒１されたい
。．第３７図は、］．　６　Ｘ　１　６ネットワーク〕
１７０と５１２Ｘ５１２ネッ１・ワーク１２００との相
対的大きさを示したものである。そこには中間的大きさ
である１２８Ｘ１２８ネットワークも示されている。ク
ロスオーバネッＩ・ワーク１．２００（第３８図）は１
５個の段を含む：しかし、段１．　２，　　３．　　１
３，　　１４、１５は、スイッチング機能を行わず、フ
ァンアウト，／ファンインＦ−８を実行するためにのみ
使用される。クロスオーバネットワーク制御器１３００
は、それぞれ段４ないし段１２に、付属の複数の段制御
器１２０１ないし１２０９を介して、ネットワーク１２
００に対して経路探索、接続および切断を行うのに使用
される。この実施例に対してＬｌ，交換段４ないし，〕
２の，．ノードは第５図のノーどのような全．容量交換
７一　　ドである。ファンアウト・段１，２、３のノー
ド４−・よびファンイン段１３，１４．．１．５のノ・
・・ドわよびファンイシ段１３，′３．／４、】５のノ
ード（よ、そｔ１ぞれ、単純ファンアウ１・要素および
単純ノー１・，ノイン要索である。

プ口グラム内蔵制御一Ｆで１ψ作されるｌｌｉ，＋−ブ
ロセ・・１Ｉサとして、またはハードウＪア論理囲路装
置と｝７て具体化が可能なクロスオ・−・バネツ１ワー
ク制徂器１３００は、Ｉ、“，とえば第３９図４４第４
０図にｉｉ：．す制御処理を実行して、それぞれ接続お
よび切断をおこなわせる。

接続処理（第３９図）は、与えられた接続要求に対する
ネットワーク′ｉ２ｒ″ｊＯの人口／出［］幻力・ブロ
ック１４０２的の待ち行列に記憶されたときに開殆ノる
ｅ，記憶された入［−．’ｌ　／出口対が処理されるべ
きと．き、ブ口ツク１４０４において、入口および出口
の番号が、ネットｒ，７−ク１２００にトボロジー的に
等価のシャツフルネソトワークの対応する入口および出
口番号へ変換される。次にブロック１４６０において本
文で後に説明する処理を用いて分離経路チェックが行わ
れ、これにより、この接続要求に対して可能なある経路
が、同時処理されている他の接続要求に対して可能なあ
る経路とインターセクトするかを判定する。進行中の他
の接続要求と衝突がなければ、実行はブロック１４０８
に移り、ここで等価シャッフルネットワークの入口から
出口までの全ての経路に付属するスイッチまたはリンク
が決定される。ネットワーク１２００においては、スイ
ッチ（またはノード）は全容量スイッチであるので、ネ
ットワークを通過する与えられた経路のリンクを決定す
れば十分である。もしネットワークスイッチが一容量ス
イッチであるならば、ネットワークを通過する与えられ
た経路の経路要素が一旦決定されると、ブロック１４１
２において経路メモリが更新され、これにより等価シャ
ッフルネットワークに対する人口番号、出口番号および
経路番号を用いて空き経路を定義する。ブロック１４１
４において、ネットワーク段制御器１２０１ないし１２
０９に対し接続命令が送られる。

さらに、識別された経路に対しては、その経路要素（ス
イッチまたはリンク）は、全ての段に対しブロック１４
１６において話中とマークされる。

ブロック１４０６に戻って、もし与えられた接続要求が
、処理中の他の接続要求と衝突すると判定されたならば
、与えられた接続要求に関する情報が、ブロック１４２
０において待ち行列内に記憶される。ブロック１４１０
において、他の接続要求の１つに対して、空き行列が一
旦見出だされると、ブロック１４２０の待ち行列に対し
て、情報が提供される。次にブロック１４０６の非接続
経路チェックが反復される。ブロック１４１０において
、接続要求に対し空き経路が見出されなかったならば、
ブロック１４２２、ブロック１４２４が実行される。ブ
ロック１４２２においては、接続処理が完了したとの報
告が、ブロック１４２０の待ち行列に対してなされる。

ブロック１４２４においては、不成功に終った接続要求
は後に再び処理可能であるというようなブロッキング障
害報告がブロック１４０２の待ち行列に対してなされる
。

切断処理（第４０図）は、与えられた切断要求に対する
ネットワーク１２００の人口がブロック１４４０内の待
ち行列内に記憶されたときに開始する。記憶された入口
が処理されるべきとき、ブロック１４４２において、人
口番号がネットワーク１２００にトポロジー的に等価の
シャッフルネットワークの対応する入口番号に変換され
る。ブロック１４４４において経路メモリを指示するの
にシャッフル入口番号が使用され、これにより接続用の
冫ヤツフル出口番号および経路番号を決定する。ブロッ
ク１４４８において、ネットワーク段制御器１２０１な
いし１２０９に対し切断命令が送られる。さらに、識別
された経路に対しては、その経路要素（スイッチまたは
リンク）は全ての段に対し再び空きとマークされる。

ネットワーク制御器１３００の！＼−ドウェア実施態様
を第４２図・一第４４図に示す。特定のネットワーク１
　２　０　０人口／出口対を指定する接続要求は接続要
求待ち行列１３０２内に記憶される。

９ビットの２進クロスオーバ入口番号および９ビットの
２進クロスオーバ出口番号は、対応する９ビットのシャ
ッフル入口番号および９ビットのシャッフル出口番号へ
変換するために、クロスオーバからシャッフルへのマッ
プ化装置１３０４０４Ｎ５０図）に伝送される。シャッ
フル入口および出口番号は、接続／切断要求待ち行列１
３０５内に記憶され、次に分Ｍ（非接続）経路チェック
装置１３０６　（第４６図）に伝送される。装置１３０
６は、現在の入口／出口番号対が、他の入口／出口番号
対に関連する経路とは分離したリンクであるネットワー
ク１２００内の経路を形成するかどうかを判定する。２
以上の接続要求がネットワーク１２００内に分離経路を
形成するとき、本明細書では操作のオーバーラップモー
ドと称されるものの中で、多重の接続要求および経路探
索が同時に処理可能である。次に接続／切断要求待ち行
列１３０８内にシャッフル人口／出口番号が記憶される
。経路探索が実行されるべきとき、接続要求待ち行列１
３０８は、ネットワーク１　２００のリンク段４ないし
１１に対応するリンクのためのリンクの話中／空きビッ
トを記憶する複数のメモリ１３１２に読取要求信号を伝
送する。（リンク段ｉはノード段ｉとノード段ｉ＋１と
の間のリンク段である。）９ビットのシャッフル人口信
号および９ビットのシャッフル出口信号も、また接続要
求待ち行列１３０８から並列に伝送され、メモリ１３１
２の位置をアドレスするのに、入口信号および出口信号
の中の所定のものが使用される。

ネットワーク１２００において、任意の指定された入口
／出口対に付属して８つの経路がある。

各メモリ１３１２は各々ビットからなる５１２の位置（
メモリー位置）を有する。与えられたメモリ１３１２の
５１２の位置の各々は、！３０図のように連鎖結合され
た入口番号、経路番号および出口番号によって形成され
る２進数から抽出された所定の９ビットの異なる値に対
応する。しかし、任意の段に対する経路番号は抽出され
ない。この結果、メモリ１３１２の位置は、与えられた
入口／出口番号対に付属の８つの経路の各々に対するリ
ンク段の話中／空き状態を定義する。メモリ１３１２の
アドレスされた位置の全ての８ビットは読取られ、同時
にたとえば多重入力ＯＲゲートとして態様化された複数
の経路話中／空きチェック装置１３１４によって結合さ
れる。経路チェック装置１３１４の１つは、その入力信
号がリンクの空き状態を指示したときに空き信号を伝送
する。

空き経路選択装置１３６１　（第５１図）は、装置１３
１４の各々から話中／空き信号を受取り、定義された空
き経路の１つを所定の方法で選択する。

次に、空き経路選択装置１３１６は、８つの経路の中の
選択された１つに対応する２進数を伝送する。装置１３
１６はまた、実際に経路が見出されなかったならば、経
路ブロック指示信号を伝送する。経路ブロック指示信号
は、接続要求待ち行列１３０２に送り戻されて、接続要
求が後に反復可能となるようにする。経路ブロック指示
信号の反転は、話中ビットをメモリ１３１２の各々内に
書き込むための書込要求信号として使用される。空き経
路番号は、メモリ１３１２に伝送されてさらに特定経路
と、従って、入口および出口番号によってアドレスされ
た位置の特定ビットとを識別する。さらに、書出要求に
応答して、経路メモリ１３１８が更新され、経路メモリ
１３１８は、シャッフル入口によって定義されたアドレ
スにおいて、シャッフル出口番号と選択された空き経路
番号とを記憶する。

切断要求待ち行列１３２０は、切断されるべきクロスオ
ーバ入口を、対応するシャッフル入口に変換するための
クロスオーバからシャッフルへのマップ化装置１３０４
に伝送することによって、切断をおこなう。次にシャッ
フル入口は、経路メモリ１３１８をアドレスするのに使
用される。切断要求待ち行列１３２０は、経路メモリ１
３１８に読取要求信号を伝送して、シャッフル入口アド
レスによって定義された経路メモリ１３１８の位置に記
憶されているシャッフル出口は、次に、シャッフル入口
とともに、待ち行列１３０５と、分離（非接続）経路チ
ェック装置１３０６と待ち行列１３０８とを経由して、
アドレスメモリー３１２に伝送される。アドレスされた
経路メモリー３１８の位置はまた、切断されるべき経路
の経路番号も含む。読取られた経路番号は、並列にメモ
リ１３１２の各々に伝送され、空き状態に戻されるべき
特定ビットをさらに指定する。その後、切断要求待ち行
列１３２０は、メモリー３１２内で空き状態への変更を
おこなわせる書込要求を伝送し、かつまた、その接続に
関する情報を経路メモリー３１８から削除する。ノード
段制御器１２０１、１２０９の各々はトランスレータを
含み、トランスレータは、シャッフル入口、出口および
経路信号の所定の結合を形成して、新たな経路の部分と
して可能化されるかまたは切断のために不能化されるべ
きノードとノード入力からノード出力への接続を決定す
る。これらのトランスレータの設計は次の論理を基礎と
している。ｘＭ　＋Ｐ零Ｍ十ｌ （ｘ，Ｐ＊，ｙ）を決定するための推理に類似した推理
に従って、１１　　（ｘ，Ｐ＊．ｙ）（Ｓｉ（ｘ，Ｐ＊
．ｙ）上に使用される入力）とを訣定可能である。

２≦ｉ５ｓ−１に対しては、ｒ　　−２°＋ｋ−１Ｍ．
−２　　　、およびｎ　−２１であり、！ｓ−１ ｌｌ　　　　　　　　　　　　　　　ｉ（ｘ，Ｐ”，ｙ
）はｘＭ　　＋Ｐ”Ｍ＋ｙの２進表ｌ 示の右からｎ＋ｋ−１＋Ｓ−ｉビットだけ移動した１ビ
ットの窓によって与えられる。

次１こＯ　　（ｘ，Ｐ’，ｙ）はｘＭ　　十ＰネＭ十Ｙ
の２進表示の右からｓ−１−１ビットだけ移動した１ビ
ットの窓によって与えられる。

Ｓ．　　（ｘ，　Ｐ＊，　ｙ）、夏　（ｘ．　Ｐ＊．　
ｙ）、ｒ　　　　　　　　　　　　Ｉ Ｑ　　（ｘ，Ｐ本，ｙ）をシャッフル項域からクロｌ スオーバ領域へマップ化するためには、第１表における
表現（３）、（４）と、第３表における表現（１２ａ）
のそれぞれを利用する。必要な排他的ＯＲ機能はハード
ウエア内に容易に態様化され、またこれらの機能への入
力はｘＭ　　＋Ｐ＊Ｍ＋ｙｌ の２進表示から直接得られる。クロスオーバからシャッ
フルへのマップ化装置１３０４（ｍ５０図）は、適切な
入口および出口信号を結合する１セットの排他的ＯＲゲ
ートを含む。ネットワークは、８｛固のファンアウトお
よびファンインを有するので、全体ネットワークは、１
ないし８のファンアウトのための３つの段と、スイッチ
イングのための９つの段と１ないし８のファンインのた
めの３つの段とからなる合計１５の段で構成されるもの
と解釈可能である。ファンアウト／ファンインは、各々
８個の入口／出口のうちの１つ（４個のスイッチのうち
の１つの入口／出口）を選択的に装備することによって
達成される。次に選択された５１２個入口および出口ス
イッチは、第１表の表現（１）を用いてシャッフル頭域
にマップ化される。

結果として得られた論理を第５０図に示す。

メモリー３１２は、各々リンク話中／空きビットを記憶
する５１２Ｘ８のランダムアクセスメモリである。経路
話中／空きチェック装置１３１４はＯＲゲートとして態
様化される。選択装置１３１６（第５１図）はＡＮＤ，
ＮＡＮＤ，ＯＲＳＮＯＲゲートを配置して態様化され、
これにより３つの経路信号を用いて選択空き経路を定義
し、経路ブロック指示信号と書き込み要求信号との両方
の目的に使用される単一信号を発生する。

分離経路チェック装置１３０６は、第４６図に示す論理
配置を基礎としている。チェックされる２９の入力／出
力対は、（Ｘ９，Ｘ８、Ｘ７、Ｘ６、Ｘ５、Ｘ４、Ｘ３
、Ｘ２、ＸＩ）−　（Ｙ９，Ｙ８，Ｙ７，Ｙ６，Ｙ５，
Ｙ４，Ｙ３，Ｙ２，Ｙ１）および（ｘ９，　ｘ８，　ｘ
７，　ｘ６，　ｘ５，　ｘ４，ｘ３，ｘ２，ｘ１）−　
（ｙ９．Ｖ８＋　　ｙ　７，ｙ６，ｙ５．ｙ４．ｙ３，
ｙ２．ｙｌ）として表されている。装置１３０６の論理
配置は、第４９図に示すネットワーク１３３０内で１×
２ｎである第１段の要素によって示されるようなファン
アウトから独立であり、２　　ＸＩ要素である最終段要
素によって示されるようなファンインから独立である分
離経路をチェックするために適用可能である。装置１３
０６の論理配置は、人口／出口対に対してｘＭ　　十Ｐ
’Ｍ＋ｙの２進表示を考えてみる。

Ｌ．（ｘ，Ｐ”，ｙ）は、４≦ｉ≦１１に対するこれら
の２進値の右からｌｏｇ　２　Ｍｔ＋ｔ　”　１　２　
　１ビットだけ移動したｌｏｇ　２　　（ｒｌｍｌ　）
　−ｎ＋ｋ−９＋３−１２ビットの窓によって与えられ
る。

段１．２，３のずれの段のリンクも、ただ１つの入口に
よってアクセス可能であり（ファンアウトの３つの段）
および段１２．１３、１４のいずれの段のリンクもただ
１つの出口によって、アクセス可能である（ファンイン
の３つの段）ので、ＬＩは、４≦ｉ≦１１に対してのみ
考えれば良い。

次に、 Ｌ　　（ｘ，Ｐ本，ｙ）、Ｌ　　（ｘ−．Ｐ’．ｙ−）
を考えてみる。

Ｌ４（Ｘ．Ｐ”．ｙ）　＝　ＸｌｌＸ７Ｘ６Ｘ５Ｘ４Ｘ
３Ｘ２Ｘ１ｐＰＰＹ９１４（ｘ’，Ｐ”，ｙ’）　＝　
ＸｇＸ７Ｘ６Ｘ５Ｘ４Ｘ３Ｘ２Ｘ１　ｐｐｐｙｇｐｐｐ
の領域は、可能な８つの値の全てをとることが可能なの
で、これらの２セットのリンクは、残りのビットの少な
くとも１つの位置において異なるならば、そのときのみ
分離している。

従って、これら２９のリンクセットは、もしＤ４　＝　
（ＸｓΦｘｇ）　＋　（Ｘ７ΦＸ７）　＋　−　＋　（
Ｘ１Φｘ１）＋σ，Φｙ，）＝１ならば、 分離している。

Ｄ５　＝（Ｘ７ΦＸ７）＋　・＝　＋　（ＸｔΦＸＩ）
＋（Ｙ９Φｙｇ）＋　ＣＹｇΦｙｓ）＝１Ｐ本，ｙ゛）
から分離している。

進んで最後には このように逐次 Ｄｌｌ＝（ＸＩΦｘｌ）＋（ＹｇΦＹｑ）　＋　”’　
＋　（Ｙ２Φｙ２）＝１．？到達するであろう。リンク
の全セットは、各々Ｄ．−１であるか、または御＝　Ｄ
４　ｘＤ５　ｘ・・・の■＝１である場合のみ分離して
いる。第４６図に示す論理はＤＴのプール代数の実行で
ある。

２９の人口／出口対がリンク分離していると判定された
ときは、接続を形成するための経路探索機能は、第４７
図のタイミング図表に示すようにオーバーラップ作業モ
ード内で実行可能である。

図示のように、メモリ１３１２の読取りを行うのに必要
な時間と．ＯＲゲート１３１４とおよび空き経路選択装
置１３１６とからなる論理回路要素のそれに続いて行わ
れる演算と；および経路メモリｌ３１８の書き込みとな
らびに話中ビットのメモリ１３１２への書き込みとのた
めのそれに続く時間と；が第４７図ではＲｌ，Ｌ．Ｗｌ
で示されている。第２の接続要求のための対応するＢ４
ｉ間はＲ２、Ｌ２、Ｗ２で示されている。図示のように
、第２の読取りは、第１の読取り結果が論理ゲ一トの幾
つかのレベルを通過して伝搬中である。

第４８図に示すように、ネットワーク制御器メモリの多
重コピー等が使用れるときは、第４５図に示すように、
対応する４つの書き込みが行われる前に、４つの読み込
みを行うことが可能である。

代替態様として、第１の入口と第１の出口との間の経路
、および第２の入口と第２の出口との間の経路、で衝突
があるかどうかをチェノクする代わりに、選択された経
路があたかも衝突することがないかのごとく単に処理し
、もし衝突が起きた場合は、第２の入口と第２の出口と
の間で代替経路を選択することが可能である。衝突の存
在は、第２の選択経路に対する話中空き指示信号のいず
れかが話中とマークされているかどうかで検出される；
話中とマークされている場合は、すでに話中として検出
したものを除き、その第２の経路に対する話中一空き指
示信号は、空きとして保留されなければならず、第２の
入口および出口の間の代替経路の探索が行われる。

多くのＥＧＳネットワークにおいては、２９の接続要求
が分離している確率は高い。Ｎ個の入口およびＭ個の出
口と、Ｓ個の段と、および段ｉにおける各スイッチ上に
ｎ． 個の人口および段ｉに とを有する。ＥＧＳネットワークを考えてみよう。

Ｌ　（ａ，ｂ）を入口ａと出口ｂとの間の全ての経路内
の全てのリンクのセット、Ｓ　（ａ，ｂ）を人口ａと出
口ｂとの間の全ての経路の全てのスイッチのセット、お
よびΦを空すなわちゼロセットと定義する。これらの定
義を用いて次の定理を説明する。

リンク分離経路の定理： もしｔ≧Ｕのみならば、 Ｌ（ｘ．ｙ）　ｎ　Ｌ（Ｘ’ｌ）”）　＝φスイッチ分
離経路の定理： もしｔ≧Ｕのみならば、 Ｓ（ｘ．ｙ）（Ｉ　Ｓ（ｘ’．ｙ’）　＝φ［Ｖ／！　
　はＷ以下の範囲の最大整数、および 「Ｗ１　　はＷ以上の範囲の最小整数である。

任意に選択されたｘ，ｙおよびＸ しては、２９のケースを考える。二 ケースＯ； に対 ＸおよびＸ′はＮ個の入口のセットから交替に選ばれ、
すなわちＸおよびＸ′は同じ入り口であってもよい。同
様に、ｙおよびｙ゜はＭ個の出口のセットから交替に選
ばれる。このケースに対しては変数β−０とセットする
。

ケース１， ＸおよびＸ一もｙおよびｙ゛もいずれもＮ個の人口およ
びＭ個の出口のそれぞれのセットがら交替では選ばれ無
い。従って、　　ｓ７　及びＳ８　である。このケース
にたいしてはβ−１とセットする。

リンク分離経路の確率： Ｌ（ｘ．ｙ）　（Ｉ　Ｌ（ｘ’，ｙ’）＝φ　テアル確
率ハ、によってえられる。

スイッチ分離経路の確率； Ｓ（ｘ，ｙ）（Ｉ　Ｓ（ｘ’，ｙ″）＝φ　である確率
１１、によって与えられる。

ｌｏｇ２　Ｎ≦Ｓ≦２　ｌｏｇ２　Ｎ：に対して：Ｐ（
分離）　−Ｐ　（与えられた入口／出口対の間の全ての
経路は他の人口／出口対空スイッチおよびリンクが分離
している）ー いくつかの経路に対して、共通のスイッチを有する２９
の入口／出口対を選択するには、［２’（２１０ｇ２Ｎ
　Ｓ＋１）−２Ｎ＋４］通りの方法がある。

２９の入口／出口対を選択するには、 ＝５１２、 Ｓ−９に対しては、 インターセクト経 由を有する２９の入口／出口対を選択するにはまた２９
の入口／出口幻を選択するには従って、 さらに、 Ｐ （３対のうち少なくとも２対が分離） ９９９９９６１３、 Ｐ （各４対が他の３対か ら分離） ９０９４、 Ｐ （５対のうちある４対 が分Ｍ） ９つ６ である。

ホトニックシステム１０ ホトニックシステム１０（第１図）の説明に対しては、
ファンアウトセクション（拡張）、交換セクション及び
ファンインセクション（第２図）を含むＮ個の入力、Ｍ
個の出力のネットワークのみを考える。交換セクション
内の全てのノード段は、ＮＦ／２個の２入力、２出力交
換ノードを有する。ファンアウトセクションは、Ｎ個の
入力の各々を、交換セクションの入力において、Ｆ個の
リンクに多重分岐する。従って、交換セクションに入る
リンクはＦＮ個存在する。交換セクションは、Ｓ個のノ
ード段を有し、各ノード段は先行ノード段と後続のノー
ド段とに相互接続されて、完全シャッフル等価相互接続
を形成する。ファンインセクションは、Ｆ個のリンクの
セットをグループにまとめて、Ｆ個のリンクの各グルー
プをＮ個の出力の異なるものに接続する。

クロスオーバ相互接続は、トボロジー的に完全シャッフ
ル相互接続に等価である。第５２図、第５３図は、Ｎ−
４、Ｆ−２、Ｓ−４を有するネットワークの２９の異な
る２次元態様である。ネットワーク２１０１　（第５３
図）は、クロスオーバ態様を用い、またネットワーク２
１０２　（第５３図）は、シャッフル態様を用いる。２
次元クロスオーバネットワーク２１０１におけるノード
は、ネットワーク２１０１が２次元シャッフルネットワ
ーク２１０２と同じノード接続性を有するように番号を
付け替えてある。また、シャッフル相亙接続は、リンク
段からリンク段へと不変であるが、一方、クロスオーバ
相互接続は、リンク段からリンク段へ変化する。

３次元クロスオーバネットワーク２１０１　（第５５図
一第５７図）は、トポロジー的に第３４図一第３６図の
２次元クロスオーバネットワーク１１７０に等価である
。ネットワーク１１７０においては、与えられたノード
段の各ノードにはＯから３１までの番号が付けられてい
る。ネットワーク１１７０は、ハーフクロスオーバネッ
トワークであるので、それはクロスオーバ接続とストレ
ート接続との両方を含む。ノード番号Ｏないし３１が、
２進アドレスｏｏｏｏｏないし１１１１１として表わさ
れるならば、クロスオーバ接続は、ある段のノードは次
の段においてｐ個の下位の行のビット位置の各々が火な
る２進アドレスを有するノードに接続されるように行な
われる（ここでｐはたかだか５に等しい正整数である）
。従って、段ＯのノードＯ　（０００００）は、段１の
ノード１　（００００１）に接続され、段１のノードＯ
（０００００）は、段２のノード３　（０００１　１）
に接続され、段２のノード０　（０００００）は、段３
のノード７（００１１１）に接続され、段３のノード０
　（０００００）は、段４のノード１５（０１１１１）
に接続され、段４のノード０（０００００）は、段５の
ノード３１　（１１１１１）に接続され、段５のノード
Ｏ　（０００００）は、段６のノード１　（００００１
）に接続され、段６のノードＯ　（０００００）は、段
７のノード３（０００１１）に接続され、段７のノード
０（０００００）は、段８のノード７（００１１１）に
接続されている。ストレート接続に対しては、ある段の
ノードは、次の段において同じ２進アドレスを不ｆする
ノードに接続される。３次元クロスオーバネットワーク
２１１０（第５５図一第５７図）は、ノード番号０ない
し３１がある行をノード順に進み、次の行に移って逆方
向に進むというように蛇行して付けられたときに、２次
元クロスオーバネットワーク１１７０（第３４図一第３
６図）と同じノード接続性を達成する。またある段は、
水平接続のみで相互接続され（同じ行内のノードのみが
相互接続され）、及び他の段は、垂直接続のみで相互接
続される（同じ列内のノードのみが相互接続される）。

さらに一般的には、ネットワークがノードの２次元配列
で構戊されるならば、各配列はＣ列及びＲ行を有し、ク
ロスオーバ接続は次のように定義される：０からＲＣ−
１までの整数に対応する２進アドレスがそれぞれ、ある
行をノード順に進み次の行に移って逆方向に進むという
ように蛇行して付けられたとき、ある配列内の各ノード
は後続の配列においてｐ個の下位の桁のビット位置の各
々が異なる２進アドレスをＩｆするノードに接続され、
ここでｐは高たかｌｏｇ　２（Ｒ　Ｃ）に等しい正の整
数である。

ホトニックシステム１０は、ファンアウト及びファンイ
ンセクション内に並びに交換セクション内に２入力、２
出力交換ノードを含む。ネットワーク２１１２（第５９
図）はこのタイプのクロスオーバネットワークの１例で
ある。第５９図において、使用されないノード及びリン
クは破線で示されている。ファンアウトセクション内の
各段は結局２個のファンアウトとなるので、Ｆ個のファ
ンアウトを達成するためにｌｏｇ　２　Ｆ個の段が必要
となる。同様に、Ｆ個のフ７ンインのためには、ｌｏｇ
２　Ｆ個の段が必要となる。従って、交換セクションに
Ｓ段を設け、かつＦに等しいファンアウト及びファンイ
ンを有するネットワーク内のノードの総数（Ｔ）は、Ｔ
−Ｓ＋２１０ｇ２Ｆによって与えられる。ネットワーク
２１１２は、Ｎ−４、Ｆ−４、Ｓ−２のパラメータを４
７するので、ノード段の合計数は６である。

ｎＸｍモジュールは、そのｎ個の論理和をその〕ｎ個の
出力の全てに伝達するノードであるこ。ホトニックシス
テム１０は、交換ノードとして２モジュールを用いて態
様化されている（全容量ノードを有すると仮定した第３
４図一第３６図のネットワーク１１７０とは異なる）。

システム１０は、１壬意の与えられた２モジュールが任
意の時刻に唯１つの能動入力を有するように制御される
。２モジュールの幾つかの電子式態様化を光学対応部品
と共にここで説明しよう。

１つの電子式２モジュール態様は、トリステー｝　（ｔ
ｒｉ−ｓｔａｔｅ）バッファ２１２．０（第６０図）に
基づいている。第６１図の真理表はトリステートバッフ
ァの動作を定義する。もしトリステート制御入力が低（
０）であるならば、出力は能動入力信号を再生したもの
である。もしトリステート制御入力が高（１）であるな
らば、出力はトリステート化されて高１インピーダンス
として現れる。

トリステートバッファは入力において布線−ＯＲ方式で
接続された信号の中から唯１つの能動入力信号のみを受
け取るので、少なくとも１つの信号は先行段によって不
能化またはトリステート化されなければならない。

光学式２モジュールを態様化するために、反転トリステ
ートバッファ２１２２　（第６２図）に類似の光学デバ
イス２１２５（ｆｆｉ６３図）が使用ＩＩ１能である。

このデバイスは３個ダイオードＭ−ＳＥＥＤであって可
能化Ｓ−ＳＥＥＤともいう。１９８９年１月２４日付で
エイ・エル・レンティン（Ａ．ｌ．ｌｅｎＬｉｎｅ）に
発行された米国特許第４．８００．２６２号明細書に記
載のＭ−ＳＥＥＤ　（Ｍ−３）は、本気的に直列に接続
された量子井戸ダイオードをｆｆＬ（第６３図）、第６
４図の真理表によって定義される。光学パワーが存在し
たとして２進の１が符号化され、また光学パワーが不作
即ち所定しきい値より小さいとして２進Ｏが符号化され
ると仮定する。ｍ６３図において、３個のダイオードに
はＳ（セット）、Ｒ（リセット）及びＥ（可能化〉と記
号が付けられている。真理表は、Ｅダイオードがそれに
向けられた光学パワーを有するとき、Ｓ及びＲダイオー
ドはＳ−Ｒフリップフロップとして動作することを定義
している。Ｅダイオードがそれに向けられた光学パワー
を有さない（光学出力が所定しきい値より小さい）とき
、クロツク信号または出力信号が、３個のダイオードに
向けられた場合ＳまたはＲから光学パワーは伝送されな
い。

Ｍ−ＳＥＥＤの動作はトリステートバッファの動作に類
似する。この説明では、図の頂部レールは正のレールで
あり、底部レールは負のレールであると仮定する。この
結果、頂部（正の）レール上の光学パワーの存在、及び
底部（負の）レール上の光学パワーの不在として、２進
１が符号化される。Ｓ−Ｒフリップフロップは反転バッ
ファとして動作する。データストリームは２相アプロー
チを用いてＳ−Ｒフリップフロップを通して伝送され、
この場合ビット周期の前半の間に１ビットが記憶され、
またビット周期の後半の間に１ビットが次の段に伝送さ
れる。各ビット周期は書込みサイクルとその後に続く読
取リサイクルを含む。

読取リサイクルの間にＭ−ＳＥＥＤの３個のダイオード
の全てに、クロツク信号またはパワー信号が向けられる
。向けられた信号はＭ−ＳＥＥＤによって変調され、結
果として得られた出力信号は前記サイクル中に記憶され
たビットの反転を表わす。Ｑ出力はＲ−Ｓのフリップフ
ロツプのＲ入力に付属してるので、データがＭ−ＳＥＥ
Ｄを経山して伝送されるときデータは反転される。Ｓ−
Ｒフリップフロップに入った２進１はデバイスをリセッ
トし、かつ（Ｓ−Ｒフリップフロップのクロックが進め
られたとき）２進Ｏとして伝送される。

Ｍ−ＳＥＥＤ２１２５　（第６３図）は反転バッファ２
１２２　（第６２図）の機能を実行する。反転バッファ
の多重段を経由して伝送されるデータは順次に反転され
るので、偶数番号の段に対してはこの反転は影響を与え
ない。もし奇数番号段があれば、もう一回反転すれば、
その出力において有効となるであろう。

第２の電子式２モジュール２１３０を第６５図に示す。

対応の真理表が第６６図に与えられている。２モジュー
ル２１３０においては、２９の入力信号がＯＲゲートに
よって結合されている。ＯＲゲー１・の出力はＡＮＤゲ
ートに伝送され、ここでデータ信号に対して可能化制御
信号が桔合される。もし可能化制御信号が高（１）であ
るならば、データは２９の出力に伝送される。もし可能
化制御信号が代（０）であるならば、２モジュールは不
能化されて出力は論理Ｏに保持される。ＯＲゲートへの
２９の入力の一方が先行段の２モジュールによって不能
化されなければならない。もしそうでないと、データは
ＯＲゲートの出口で結合されて訳がわからないものとな
るからである。電子式２モジュール２１３０は、トリス
テートバツファの不能化出力において発生された高イン
ピーダンスの代わりに不能化出力において論理０を発生
する。従って、２モジュールの２９の入力を布線（ワイ
ヤ）ＯＲ結線する方法は使用されず；論理ＯＲゲートが
必要とされる。

光学領域に２モジュールを態様化するために、ＯＲ／Ａ
ＮＤ論理の幾つかの変史ｇ様が使用される。ホトニック
システム１０のこの実施態様においては、３次元ネット
ワークを態様化するために２種類の２モジュールが使用
される。第６５図のＯＲ／ＡＮＤ態様を使用する代りに
、２種類の２モジュールの基礎としてＮＯＲ／ＯＲ態様
２１３２（第６７図）及びＮＡＮＤ／ＡＮＤ態様２１３
６（第７０図）が使用される。

ＮＯＲ／ＯＲ態様２１３２（第６７図）は、ＮＯＲゲー
トにおいて２９の入力データを結合するが、それがＮＯ
Ｒゲートを通して伝送されるときに入力データの向きを
反転する。反転されたデータはＯＲゲートに伝送され、
ここで不能化制御信号と結合される。不能化制御信号が
低（０）のとき、反転されたデータは２９の出力に伝送
される。

不能化伝送信号が高（１）のとき、２モジュールは不能
化されて出力は論理１に保持される。２９のＮＯＲゲー
ト入力の１つは前段における２モジュールからの不能化
された論理Ｏ信号でなければならない。ＮＯＲ／ＯＲ２
モジュール態様はその不能化された出力において論理１
を発生するので、その不能化された出力において論理Ｏ
を発生する第２のタイプの２モジュールが必要とされる
。

ＮＡＮＤ／ＡＮＤ態様２１３６（第７０図）はＮＡＮＤ
ゲートにおいて２９のデータ入力を結合するが、それが
ＮＡＮＤゲートを通過して伝送されるときに入力データ
の向きを反転する。反転されたデータはＡＮＤゲートに
伝送され、ここで不能化制御信号の反転と結合される。

不能化制御信号が低（０）のとき、反転されたデータは
２９の出力に伝送される。不能化制御信号が高（１）の
とき、２モジュールは不能化されて出力は論理Ｏに保持
される。２９のＮＡＮＤゲート入力の１つは前段におけ
る２モジュールからの不能化された論理１信号でなけれ
ばならない。

相互接続内でもしデータの反転が起こらないならば、Ｎ
ＯＲ／ＯＲ２モジュールはＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モジュー
ルを有する段に先行する段に使用してもよく、またＮＡ
ＮＤ／ＡＮＤ２モジュールはＮＯＲ／ＯＲ２モジュール
を有する段に先行する段に使用してもよい。ＮＯＲ／Ｏ
Ｒ２モジュールとＮ　Ａ　Ｎ　Ｄ／Ａ　Ｎ　Ｄ　２モジ
ュールとの交互段を含むシステム２モジュール態様の両
方に対する不能化信号上の要求を満たす。

１９８８年６月２８日付でエイチ・エス・ヒントン（］
ｌ．Ｓ．ｌｌｌｎｔｏｎ）他に発行された米国特許第４
，７５４，１３２号明細書に記載の対称自己電気光学効
果デバイス（Ｓ−ＳＥＥＤ）が両タイプの２モジュール
の機能を提供するのに使用される。Ｓ一ＳＥＥＤ論理ゲ
ートを経由してピットストリームが伝送されるとき、各
ビット周期内で、時間順１；３つの機能が実行される。

第１のプレセット周期内で、Ｓ−ＳＥＥＤはその出力Ｑ
　（ｔ）が周知の２進数であるような周知の状態に強制
される。

第２の書込み周萌内で、Ｓ−ＳＥＥＤの新しい状態を書
込むために二重レール入力データが使用される。Ｓ−Ｓ
ＥＥＤ窓は垂直方向に配向されていると仮定し、頂部窓
をＲ（リセット）入力といい、また底部窓をＳ（セット
）入力という（第６８図及び第７１図）。頂部窓からの
出力をＱ出力といい、また底部窓からの出力をＱ出力と
いう。Ｓ−ＳＥＥＤは、ある光学窓に入るパワーの、他
の光学窓に入るパワーに対する比率が所定のしきい値Ｔ
を越えたときに状態を変化するところの比率デバイスで
あるる。もしＳ窓に入るパワーがＰｓであり、ｋ窓に入
るパワーがＰＲであるならば、もしＰ８／ＰＲ＞Ｔであ
る場合Ｓ−ＳＥＥＤは（Ｑ［ｔ＋１］−１）にセットさ
れる。ＰＲ／Ｐｓ〉Ｔであるならば、Ｓ−ＳＥＥＤは（
Ｑ［ｔ＋１］一〇）にセットされる。第３の読取り周期
内で、Ｓ−ＳＥＥＤの新しい状態が読取られて次の段に
伝送される。同じ強さの高出力クロック信号またはパワ
ー信号をＲ及びＳ入力の両方に加えることにより、クロ
ック信号は変調されて、Ｓ−ＳＥＥＤ内に現在記憶され
ている二重レール情報を表わす２９の不等強度を有して
窓から反射される。Ｓ−ＳＥＥＤがセットされていると
きは、Ｑ出力パワーがＱ出力パワーより大き＜　；Ｓ−
ＳＥＥＤがリセットされているとき、Ｑ出力パワーはＱ
出力パワーより大きい。第５８図に示すＳ−ＳＥＥＤ配
列５００は、ネットワーク２１１０（第５５図−第５７
図）及びホトニックシステム１０（第１図）のノード段
の各々を態様化するのに使用される。この実施例におい
ては、例示の為に、配列５００は４×８の矩形であるが
、このような配列は代表例では光検出器配列が正方配列
となるように態様化される。

プレセット、書込み及び読取り周期期間は、クロックま
たはパワー信号、プレセット信号及び不能化信号（連続
不能化信号もまた可能である）を発生するレーザダイオ
ードのバルスレートによって決定される。レーザダイオ
ード３０１、４０１、４５１を駆動する電子式クロック
信号のタイミング制御が第７３図の回路によって提供さ
れる。第７３図のワンショヅト４５２の出力パルスは代
表例では、１ビット周期の１７４より小さい期間”　ｓ
ｈｏｔを有し、かつデータピット流れに周期化される。

第７４図の回路は、段の間の光伝搬遅延を説明するため
に電子式信号経路にもし適切な遅延線（図示なし）が追
加されるならば、例えばシステムの３つの段におけるレ
ーザを駆動するのに使用可能であろう。第７５図は３段
用の代表的なタイミング図表である第７５図において、
入力データはＲ　Ｚ　（ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ
）フォーマットを用いて、フォーマット化されること、
及び入力に到着する連続ビットにアルファベットの順の
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ．．Ｅとラベルが付けられることを仮定
する。

各ビット周期の第１の半分の間にデータは、奇数番号の
Ｓ−ＳＥＥＤ配列内に書込まれ、偶数番号のＳ−ＳＥＥ
Ｄ配列から読取られる。各ビット周期の第２の半分の間
にデータは、偶数番号のＳ−ＳＥＥＤ配列内に書込まれ
、奇数番号の配列から読取られる。従って、データは、
マスタスレーブフリップフロップのシフトレジスタのバ
イブライン化様式でネットワーク内において伝送される
。

奇数番号のＳ−ＳＥＥＤ配列は、マスタフリップフロッ
プとして作動し、偶数番号のＳ−ＳＥＥＤ配列は、スレ
ープフリップフロップとして作動する。

データは、配列ｉに加えられるクロック信号及びプレセ
ット信号の両方とも低（オフ）の区間においてＳ−ＳＥ
ＥＤ配列ｉに書込まれる。この区間内に前段（ｉ−１）
からのデータが配列ｉに伝送される。Ｓ−ＳＥＥＤ配列
ｉ内のクロックが低（オフ）のとき、Ｓ−ＳＥＥＤ配列
（ｉ−１）内のクロックは高（オン）にセットされる。

これによりＳ−ＳＥＥＤ配列ｉはデータとプレセット信
号とを同時に受取ることが可能である。プレセット信号
は低い光パワーのいかなる影響にも打勝つだけの十分な
光パワーを有する。ワンショット４５２によって発生さ
れるパルス区間は書込み区間の長さを定義する。特に、
入力ビット期間の長さがＴｂ，，／２であり、ワンショ
ット期間がＴｓｈｏｔであるならば、Ｓ−ＳＥＥＤ配列
に対する読取り期間はＴ　ｂｉｔ　／　２であり、書込
み期間は（Ｔｂｉｔ／２）−’ｒ，ｈ０，である。デー
タとして各Ｓ−ＳＥＥＤに到達する差勤バワーは書込み
期間内にＳ一ＳＥＥＤの状態をセットするのに十分でな
ければならない。

２モジュール２１３２　（第６７図）の機能は第６８図
に示すようにそれに加えられる信号を有するＳ−ＳＥＥ
Ｄ２１３４によって実行される。Ｓ−ＳＥＥＤ２１３４
からなる光学式２モジュールに対する真理表が第６９図
に与えられている。Ｓ−ＳＥＥＤの状態は、プレセット
期間内にＲ入力にパルスを与えることによって最初はＱ
　［ｔｌ　−０にセットされると仮定する。Ｐ　（Ｓ）
及びＰ（Ｒ）とラベルが付けられている欄は書込み明間
内にＳ−ＳＥＥＤ窓の各々に入ってくるパワーを示す。

エ己載されているように、 Ｐ　（Ｓ）　−Ｐ　（１　　０）　＋Ｐ　（１　　１）
　＋Ｐ　Ｃ不ｎｎ 能化）であり、Ｐ　（Ｒ）　−Ｐ　（Ｉ　　Ｏ）　十Ｐ
　（Ｉｎ ｎ１）である。説明のために代表的なパワー値を仮定す
る。データ入力■　０、Ｉ　１、Ｉ　Ｏ、ｎ　　　　　
　　ｎ　　　　　　　ｎ ！　１のいずれかの上の能動信号は３，０パヮー■ ユニットを提供し、一方非能動信号は各々１，０バワー
ユニットを提供する。従って、前段におけるＳ−ＳＥＥ
Ｄのコントラスト比は３：１である。

不能化信号が能動化されたとき、それは７．１パワーユ
ニットを提供し；それが能動化されないとき、それは０
．０７１パワーユニットを提洪する。

従って、不能化信号を制御する空間先変調器は１００：
１のコントラスト比を有するものと阪定する。Ｓ−ＳＥ
ＥＤ比しきい値Ｔは１．５に等しいと仮定する。従って
、もし比Ｐ　（Ｓ）　／Ｐ　（Ｒ）が１，５より大きい
ならば、出力はＱ　［ｔ＋１１一１にセットされる。も
し比Ｐ　（Ｒ）　／Ｐ　（Ｓ）が１．５より大きいなら
ば、出力はＱ　［ｔ＋１］一〇にリセットされる。もし
比Ｐ　（Ｓ）　／Ｐ　（Ｒ）が０．６６７と１．５との
間であるならば、出力は変化せず；従ってＱ　［ｔ＋１
］　−Ｑ　［ｔ］　−０であってプレセット出力状態で
ある。読取期間における出力の読取りは第６９図の真理
表の最終欄に与えられている。

２モジュール２１３６（第７０図）の機能は第７１図に
示すようにそれに加えられる信号を有するＳ−ＳＥＥＤ
２１３８によって実行される。Ｓ−ＳＥＥＤ２１３８か
らなる光学式２モジュールに対する真理表が第７２図に
与えられている。第７１図の態様は不能化信号がＳ入力
からＲ入力に移動され、プレセット信号がＲ入力からＳ
入力に移動されたことを除いては、第６８図の態様に極
めて類似する。Ｓ−ＳＥＥＤの状態は、ブリセット期間
内にＳ入力にパルスを与えることによって最初はＱ　［
ｔｌ　−１にセットされる。パワーレベルに関する同一
仮定を用いて、読取期間における出力の読取は第７２図
の真理表の最終欄に与えられている。

２モジュール光学態様について、一方が３個ダイオード
のＭ−ＳＥＥＤを用い他方が２個ダイオードのＳ−ＳＥ
ＥＤを用いるという２ＦＩｉ類の基本アプローチを説明
してきた。Ｍ−ＳＥＥＤアプローチは、それが２９のレ
ーザ（１つはクロツクまたはパワー信号用及び１つは可
能化信号用）を必要とするのみであるという利点を有し
、他方でＳ−ＳＥＥＤアプローチは３つのレーザ（１つ
はクロックまたはパワー信号用、１つは不能化信号用及
び１つはプレセット信号用）を使用する。しかしながら
、Ｍ−ＳＥＥＤアプローチは２９ではなく３つのダイオ
ードを必要とし；従って、Ｍ−ＳＥＥＤが追跡されると
きシステム光学は大きな分野をイメージ化しなければな
らない。第１図のホトニックシステム１０においては、
Ｓ−ＳＥＥＤアプローチが使用される。

クロスオーバ接続におけるＳ−ＳＥＥＤの向きと交差リ
ンクを含む面の向きとの間の関係は、全体ネットワーク
の設計に影響を及ぼす。この関係は、ネットワークの特
定段に用いられる２モジュール（ＮＯＲ／ＯＲまたはＮ
ＡＮＤ／ＡＮＤ）のタイプを決定する。Ｓ−ＳＥＥＤは
第５８図に示すように垂直方向に配向されていると仮定
する。

次に水平クロスオーバ接続は、交差リンクがＳ−ＳＥＥ
Ｄダイオードによって形成される線に直角な平面を形戊
するところのクロスオーバであると定義される。垂直ク
ロスオーバ接続は、交差リンクがＳ−ＳＳＥＤダイオー
ドによって形威される線に直角な平面を形成するところ
のクロスオーバであると定義される。

水平クロスオーバ段に水平交差接続及びストレート接続
を提供するために、第１図及び第９３図の光学ハードウ
ェアモジュール５１が使用される。

ストレート接続は平面鏡１０８によって提供され、また
水平交差接続はプリズム鏡１０５によるか、または１つ
より多い交差接続を必要とするならばプリズム鏡配列１
１０（第８４図）によって提供される。プリズム鏡配列
１１０は垂直方向に配向されたそれのＶ溝を有して水平
シフトを提供する。

結果として得られる２９の連続Ｓ−ＳＥＥＤ配列間の水
平クロスオーバ段を提供するために、第９３図の光学ハ
ードウエアモジュール５１の変更態様が使用される。交
差接続を提供するプリズム鏡が光軸の周りに９０度回転
される。多重交差を必要とする垂直クロスオーバ段に対
しては、プリズム鏡配列が９０度だけ回転される。その
結果、プリズム鏡配列のＶ溝は水平方向に配向されて垂
直シフトを提供する。垂直クロスオーバ段内の交差接続
もまたデータレールを交差する。二重レールシステム内
でレールを交差することはデータピットを反転すること
と等価である。もしストレート接続が第９３図に示すよ
うなミラーを用いて態様化されるならば、ストレート接
続に沿って進行するデータピットは反転されない。リン
ク段内のビットのあるものは反転され、他のものは反転
されないので、どの発信データストリームが反転されな
かったかを決定するためには、システムの出力において
装置が必要となる。これはネットワークを通して経路選
択された全ての経路に関する情報を必要とする。この問
題を回避するために、垂直クロスオーバ段のストレート
接続内のデータピットもまた二重レールを交差すること
によって反転される。これは第９３図のミラー１０８を
極めて狭いＶ溝を有するプリズム鏡配列によって置換え
ることにより達成される。これらの溝の幅はＳダイオー
ドとＲダイオードとの間の間隔に一致し、従って各Ｓ−
ＳＥＥＤの出力の位置を反転してこれにより二重レール
データを反転する。結果として得られる２９の連続する
Ｓ−ＳＥＥＤ配列の間の垂直クロスオーバ接続を第７７
図に示す。

水平クロスオーバ段の両側の２モジュールは垂直クロス
オーバ段の両側の２モジュールと異なった設計がなされ
る。不能化出力データの値は、ＮＯ　Ｒ／Ｏ　Ｒ　２モ
ジュールに入った不能化データがシ理１であり、一方Ｎ
ＡＮＤ／ＡＮＤ２モジュールに入った不能化データが論
理０となるように制御される。水平クロスオーバ段のみ
を考えた前の説明において、ＮＯＲ／ＯＲ２モジュール
とＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モジュールとの間で交換するネッ
トワークは必要な不能化出力を提供する。しかし、ネッ
トワークに垂直クロスオーバ段が加えられるときは設計
ルールは修正される。垂直クロスオーバ接続を通過する
全ての二重レールデータは接続によって反転されるので
、ＮＯＲ／ＯＲ２モジュールの不能化出力（論理１）は
垂直クロスオーバによって反転され、論理１としてその
まま次の段内のＮＯＲ／ＯＲ２モジュールの入力内へ通
過される。同様に、ＮＡＮＤ／ＯＲ２モジュールの不能
化出力（論理Ｏ）は垂直クロスオーバによって反転され
、論理０としてそのまま次の段内のＮＡＮＤ／ＡＮＤ２
モジュールの入力内へ通過される。

従って、垂直クロスオーバ段の両側の２モジュールは両
方とも同じタイプ（ＮＯＲ／ＯＲまたはＮＡＮＤ／ＡＮ
Ｄ）であるべきである。次の５つの設計ルールが適用さ
れるであろう＝（ｌ）第１のノード段は、通常前段から
受取られる不能化入力を置換えるために１セットの論理
１信号を発生する必要がないようにＮＯＲ／ＯＲ２モジ
ュールを使用すべきである、（２）前記ノード段内のＮ
ＯＲ／ＯＲ２モジュールと前記リンク段内の水平クロス
オーバとに続く任意のノード段はＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モ
ジュールを使用すべきである、（３）前記ノード段内の
ＮＯＲ／ＯＲ２モジュールと及び前記リンク段内の垂直
クロスオーバとに続く任意のノード段はＮＯＲ／ＯＲ２
モジュールを使用すべきである、（４）前記ノード段内
のＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モジュールと前記リンク段内の水
平クロスオーバとに続く任意のノード段はＮＯＲ／ＯＲ
２モジュールを使用すべきである、及び（５〉前記ノー
ド段のＮＡＮＤ／ＡＮＤ２モジュールと及び前記リンク
段内の垂直クロスオーバ接続とに続く任意のノード段は
ＮＯＲ／ＯＲ２モジュールを使用すべきである。これら
のルールは、Ｓ −ＳＥＥＤ窓は垂直方向に配向されているとの仮定を基
礎にしている。このルールは、水平クロスオーバ段の両
側では異なるタイプの２モジュールが使用されることと
垂直クロスオーバ段の両側では同じタイプの２モジュー
ルが使用されることとを必要とする。もしＳ−ＳＥＥＤ
の窓が水平方向に配向されるならば、設計ルールは、垂
直クロスオーバ段の両側では異なるタイプの２モジュー
ルが使用され、及び水平クロスオーバ段の両側では同じ
タイプの２モジュールが使用されるというように変わる
であろう。

ホトニックシステムネットワークを設計するために５つ
の設計ルールが使用されるならば、ネットワーク内を通
過するデータリストリームはそれらが多段ネットワーク
を通して経路選択されるときに何回も反転される。全て
のノード段においてＮＯＲ及びＮＡＮＤゲートの機能に
よって反転が起こり、垂直クロスオーバリンク段におい
ても反転が起こる。全ての反転操作はネットワーク全体
として考えなければならない。もしデータがネットワー
クを通過したときに奇数回反転されたならば、データの
向きを修正するためにさらにもう１つの反転機能が追加
される。この追加の反転機能は、例えば、２モジュール
の余分の段を追加することにより、ネットワーク出力に
おいてインターフェースエレクトロニクス内のデータを
反転することにより、または出力ファイバマトリックス
を適切なＳ−ＳＥＥＤダイオードと一致させることによ
り提供されよう。例えば、９つのノード段を含むネット
ワーク２２００　（第７８図）を考える。

第７８図において、ネットワークを通過する単一経路は
太線で区別されている。第７９図は第７８図の単一経路
の２モジュールからなるリンクされた２モジュールの１
つのラインと、付属の不能化された２モジュールとを示
す。ネットワーク内の種々の点におけるデータの向きが
示されている。

垂直リンク段における反転もまた示されている。

ネットワーク２２００の出力においてデータは反転され
ている。従って、データをその最初の形式に戻すために
ネットワークの出口においてデータはもう一度反転され
なければならない。

２モジュールネットワーク用に使用される経路選択方法
は、例えば全容量交換ノードのネットワーク用に使用さ
れる方法と異なる。全ての２モジュールは、第８０図に
示すように前記ノード段における２９のモジュールから
データを受取り、次のノード段における２９の２モジュ
ールにデータを送る。能動データ経路は連続するノード
段の任意の対内の２９の２モジュールに影響を与える。

第８０図を参照すると、もしノード段ｊ内の２モジュー
ルＡが能動化されるならば、２モジュールＡから出力は
ノード段ｊ＋ｌ内の２９の２モジュールＣ，Ｄに加えら
れる。点対点操作をするために、データを受取るノード
段ｊ＋ｌ内の２９の２モジュールのうちの一方のみが可
能化されてデータをノード段ｊ＋２へ送る。段ｊ＋１内
の他方の２モジュールは不能化される。２モジュールＣ
が可能化され、２モジュールＤが不能化されると仮定し
よう。２モジュールＤは能動データ経路を有していない
とはいえ、２モジュールＤに接続されているノード段ｊ
内の他方の２モジュールＢは、２モジュールＤを経由し
てデータを通過させることができない。もし２モジｊ−
ルＢからのデータを伝搬するように２モジュールＤが可
能化されたならば、２モジュールＢから２モジュールＤ
の入力に到達したデータは、同様に２モジュールＡから
２モジュールＤに到達したデータによって機能が殺され
る。２モジュールＤは２モジュールＡから２モジュール
Ｃにデータを送る能動データ経路によって機能が殺され
る。従って、２モジュールＢは使用可能ではない。結局
、２モジュールベースネットワーク内のノードは次の３
つの状態のいずれかにある＝（ｌ）それが能働呼を伝搬
して話中である、（２）それを通過する呼を持たずそれ
は空きである、または（３〉それは空きであるが同一段
の他の２モジュールを通過する呼の存在によって機能が
殺されている。従って、もし呼がＹ個の段を有スる２モ
ジュールベースネットワークを通過させられるならば、
呼を伝搬するためにそれはＹ個の能働モジュール（各段
に１個ずつ）を使用し、それは（Ｙ−１）個（第１のノ
ード段を除く全ての段に１（自）ずつ）の空き２モジュ
ールの機能を殺してしまう。また、それらが次の段の能
動な２モジュールと、機能が殺された２モジュールとに
接続されているのみなので使用されえない（Ｙ−１）個
の空き２モジュールも存在する。

２モジュールネットワークは、任意の時間においては前
記段から受取られた信号のうちの高だか１つが能動であ
るように制御される。各ノートドは、同一段の他の１つ
のノードであってそのノードが前記段の同一の２９のノ
ードから信号を受取るようにそれらに接続されていると
ころのノードに付属している。各段の各ノードに対する
話中／空き情報が記憶されている。１つの段の所定のノ
ードは、所定のノードと、その所定のノードに付属した
ノードとが空きとマークされているときのみネットワー
ク内の接続の一部として使用されるように選択される。

選択後、所定のノードは話中とマークされる。

自由空間光学 以下の説明は、本実施態様においてはＳ−ＳＥＥＤであ
るところの交換デバイスの２次元配列を用いて、ホトニ
ックスシステム１０（第１図）の光学交換ファブリック
に対するハードウエア要゛求を同時に満足させる光学技
術の組合わせに関する。

エレクトロニックシステムにおけると同様に、それに沿
ってデータ信号が流れる相互接続経路は全システムのほ
んの一部である。ホトニックシステム１０内の各Ｓ−Ｓ
ＥＥＤ配列５００は次のことが必要である。：（１）デ
ータ入力イメージをＳ−ＳＥＥＤヘリレーすること、（
２〉バワ一人カイメージをＳ−ＳＥＥＤヘリレーするこ
と、（３）制御入力イメージをＳ−ＳＥＥＤヘリレーす
ること、（４）データ接続（クロスオーバ整合ネットワ
ーク）、（５）データ、パワー及び制御入力に対するビ
ーム結合、及び（６）次の段へのデータ出力。これらの
条件は、各Ｓ−ＳＥＥＤ配列に対して殆ど同一であり、
従って、各段に対する要求に合わせるように使用される
光学ハードウエアモジュールには殆ど変りがない。

第８１図はホトニックシステム１０の一部の機能ブロッ
ク図である。入力ファイバ上のデータ信号に調整され、
データ入力装置４０によって空間的に整合される。種々
の段に必要とされるクロスオーバ相互接続は、光学クロ
スオーバ相互接続装置１００によって提供される。パワ
ー及び制御入力を形成するスポットの配列は、パワー及
び制御ユニット３００及び４００によって発生される。

全てのスポット配列（データまたは情報信号、パワーま
たはクロック、及び制御）は単一のスポット配列に結合
されてＳ−ＳＥＥＤ配列５００上にイメージ化される。

結合はビーム結合装置２００により行われる。Ｓ−ＳＥ
ＥＤ配列５００はパワー信号を選択的に反射し、ビーム
結合装置２００は反射パワー信号を次の段への入力デー
タ信号として再発信する。この機能は最終段まで各段に
対して反復され、この最終段においてデータ信号はレン
ズ７０（第１図〉により出力ファイバ上にイメージ化さ
れる。入力及び出力ファイバの伝送装置に対するインタ
ーフェースを形或するために代表例では、例えばデマル
チプレクシング／マルチブレクシング、クロック抽出、
ビット及びフレーム整合、エラーチェツキング、再生等
のその他の信号調整が必要とされる。

Ｓ−ＳＥＥＤ配列は、第８２図に示すような光学クロス
オーバ相互接続装置１００を用いて、完全シャッフル等
価様式で相互接続される。ネットワーク１１７０（第３
４図一第３６図）に示すように、交差数は段毎に変化し
、３次元クロスオーバネットワーク２１１０　（第５５
図一節５７図）において交差方向もまた変化する。

第８２図は光学クロスオーバ相互接続１００を態様化す
るのに使用される光学装置を示す。入力イメージ（第８
２図においては底部から入るように示されている〉は、
それがレンズ１０１内を通過して偏，光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ）１０２に入ったときに円偏光され、ＰＢＳ
１０２のところでイメージは２９のコピーに分割される
。ＰＢＳ１０２内を通過するコピーは直線偏光され（ｐ
タイブ）（平行偏光）、そのコピーは４分の１波長板（
ＱＷＰ）１０６内を通過して円偏光となる。

レンズ１０７は、コピーの黒点をスポット配列状に平而
ｍｌ０８上に結ぶ。ミラー１０８から反射してイメージ
は、ＱＷＰ　１　０　６を通過して戻ってくる。ＱＷＰ
１０６を２回目に通過した後にイメージは直線偏光され
（Ｓタイプ）（垂直偏光）、かつＰＢＳ１０２によって
反射さる。他のイメージコピーは最初ＰＢＳ１０２によ
って反射された後に、ＱＷＰｉ０３及びレンズ１０４を
通過する経路を追跡するが、この場合、コピーはプリズ
ムａｍ（ＰＭ）１０５上にイメージ化される点が異なる
。ＰＭ１０５はそのコーナーの軸の周りにイメージを反
転し、そのイメージを反転して、レンズ１０４の方向に
返す。この反転され反射されたイメージは、レンズ１０
４によって集束され、再びＱＷＰ　１　０　３内を通過
する。反射イメージの偏光は回転され、イメージはその
帰路上でＰＢＳＩＯ２内を通過する。出力において、２
９のイメージコビーは単一のオーバーラップイメージ結
合される。従って、第８３図の接続が形成され、この場
合反転イメージが交差接続を形成し、他方のイメージが
ストレート接続を形成する。ＱＷＰ　１　０　３、１０
６の高速軸がＰＢＳ１０２の入射面に対し４５度になる
ように、ＱＷＰ　１　０　３、１０６が一旦適切に配向
されると、それらはＰＢＳ１０２に直接セメントで固定
してもよい。偏光素子、高反対素子を用いることにより
、この相互接続は損失を極めて少なくして態様化状態で
ある。

前述のように、交差の幅は段ごとに変えられている。こ
れを実現させる１つの手段は、１Ｎ８４図に示すように
、プリズム鏡１０５をプリズム鏡配列（ＰＭＡ）１１０
で置換えることである。この場合、各プリズムファセッ
トはイメージの一部分を反転即ち交差させる。従って、
交差の幅を変えるためには、ファセットの幅が変えられ
る。あるシステム段は水平クロスオーバを行なわせ、他
の段は垂直クロスオーバを行わせる。垂直クロスオーハ
はＰＭＡを９０度だけ回転することによって違或され、
これによりスポット配列イメージは、垂直軸ではなく水
平軸の周りで反転される。Ｓ−ＳＥＥＤのＳ及びＲダイ
オードを結ぶ線に平行なクロスオーバ接続を垂直接続と
いい、その線に直角な接続を水平接続という。垂直クロ
スオーバはＳ−ＳＥＥＤを相互接続するだけでなく、Ｓ
−ＳＥＥＤを形威するＳ及びＲ・ダイオードの位置も反
転する。これは垂直交差接続内のデータ反転を行なわれ
るので、対をなすストレート接続に対しても、類似の反
転が実行されることが必要である。

これは平面＃！１０８を極めて幅のせまいＶ溝を備えた
ＰＭＡで置換えることによって達成される。

これらの溝の幅は、Ｓ−Ｒダイオード間隔に一致するの
でＳ−ＳＥＥＤのＳ及びＲ出力の位置を反転し、これに
より二重レールデータを反転する。

全ての場合において、光学クロスオーバ相互接続装置１
００の全体寸法、形状及び入力／出力インターフェース
は同一のままであるので、このことはシステムの統合を
極めて容易にする。

ホトニックシステム１０（第１図）において、単一交差
水平クロスオーバを態様化する光学ハードウェアモジュ
ール５１におけるプリズム鏡１０５及び平面鏡１０８に
注目されたい。光学ハードウェアモジュール５０、５５
においては、２９の交差を有する水平クロスオーバを態
様化するためにプリズム１！１０５が２９のＶ溝を有す
るプリズム鏡配列によって置換えられている。垂直クロ
スオーバを態様化する光学ハードウエアモジュール５２
、５３、５４、５７においては、垂直クロスオーバ段に
必要なデータ反転を実行するために、平面鋺１０８が幅
の狭いＶ溝を有するプリズム鏡配列によって置換えられ
ている。光学ノ１−ドウエアモジュール５２、５３、５
４、５７においてはまた、垂直クロスオーバを行なわせ
るのに必要なようにプリズム鏡またはプリズム鏡配列が
９０度回転されている。

ホトニックシステム１０に使用されているＳ−ＳＥＥＤ
は２次元配列を作成するので、ある段から次の段へ通過
するデータ信号はスポットの２次元配列を形或する。信
号増幅を行うパワー入力及びデバイスの作動モードを決
定し、ネットワーク経路の確立を制御する制御入力もま
た２次元スポット配列の形状を有する。

第８５図に示す光学装置は、コントラストが良好な均等
強度スポット配列を発生するのに使用される。レーザダ
イオード３０１によって発生された単一レーザビームは
、レンズ３０２によって制御されて格子３０３に入射さ
れ、格子３０３はビームを多くの均等強度ビームに分割
する。これらのビームは、レ・ンズ３０４によりレンズ
３０４の焦点面内のスポット配列へ焦点が結ばれる。一
般的に、均等スポットが平面の中心領域を占有し、それ
らは不均等な低強度のスポットによって包囲されている
。好ましくない不均等スポットは、空間フィルタ３０５
によって遮蔽される。中央領域内のスポットは空間フィ
ルタ３０５内を通過し、レンズ３０６によって再びコリ
メート（平行光線とする）されてビーム配列を形成する
。この配列は多重画像化格子３０７に入射し、多重画像
化格子３０７はこの配列を多くの均等コピーに分割する
。これらのコピーが最終的にＳ−ＳＥＥＤ配列５００上
のスポットに焦点が結ばれるときに、元の中央領域スポ
ット配列の多くの隣接コピーが形成される。小さな均等
スポット配列の多数の均等コピーを隣接させることによ
って大きな均等スポット配列が達成される。

ブリセットスポット配列及び不能化スポット配列を発生
させるために、第８５図の装置に類似の光学装置が使用
されるが、この場合は次の点が異なる。信号、パワー及
び制御の各スポット配列の低損失結合を可能にするため
に、定格Ｓ−ＳＥＥＤ作動波長（８５０ｎｍ）より低い
波長（７８０ｎｍ）を有する制ｇａ（プリセット及び不
能化）スポット配列が形威される。プリセットスポット
配列内のスポットは、パワースポットが両方のダイオー
ド上にイメージ化されるのと異なり、Ｓ−ＳＥＥＤ配列
内の各Ｓ−ＳＥＥＤの１つのダイオード上のみにイメー
ジ化される。配列毎に形成されるスポット数は少ないの
で、例え同じパワー出力を有するレーザダイオードが使
用されたとしても、これらの配列は、パワースポット配
列のスポットよりもより多くの光学パワーを有する：即
ちその代替態様として、プレセットビームに対してはよ
りパワーの低いダイオードが使用可能である。

不能化ビームは、各Ｓ−ＳＥＥＤ配列内の不能化Ｓ−Ｓ
ＥＥＤ２モジュール上にのみ人射する。

この空間可変スポット配列を発生するために、プリセッ
トスポット配列と同一の空間不変スポット配列（しかし
ダイオードの１個分の位置だけシフトされる）が発生さ
れて、そのスポットは電気的に制御される空間光変調器
内を通過し、空間光変調器は可能化デバイスに対応する
スポットを遮蔽する。残りのスポットは空間変調器内を
通過して不能化されるべきＳ−ＳＥＥＤ上にイメージ化
される。

不能化スポット配列を発生するのに使用される光学装置
を第８６図に示す。レーザダイオード４０１、レンズ４
０２、格子４０３、レンズ４０４、空間フィルタ４０５
、レンズ４０６及び格子４０７は第８５図の装置と実質
的に同一である。ビーム配列を空間光変調器４０９上で
スポット配列に焦点を結ばせるために、格子４０７の直
後にレンズ４０８が配置される。空間光変調器４０９に
よって通過させられたスポットは、レンズ４１０によっ
て空間可変ビーム配列へ再びコリメートされる。これら
のビームは最終的にＳ−ＳＥＥＤ配列５００上に焦点が
結ばれる。ネットワーク内を通過する経路が新たなまた
は完或された呼に対して変更されたとき、空間光変調器
４０９の形状は変化して、異なる２モジュールを不能化
または可能化する。

ビーム結合装置２００（第８１図）は、２９の制御ビー
ム配列（ブリセット及び不能化）、バワービーム配列及
び２９の信号ビーム配列を結合して、それをＳ−ＳＥＥ
Ｄ配列５００上に供給する。

ビーム結合装！２００はまた、Ｓ−ＳＥＥＤ配列５００
から反射された出力ビーム配列に対しても出力経路を提
供する。Ｓ−ＳＥＥＤに対するバワー／速度交換条件は
、結合ができるだけ少ない損失で行われるべきであるこ
とを意味する。Ｓ−ＳＥＥＤの大きさもまたそれらの速
度に影響を与えるので、従って、Ｓ−ＳＥＥＤスポット
は極めて小さい（１−１０ミクロン）。これは、ビュー
ビル（　ｐｕｐｉ　Ｉ　：ひとみ）分割をルール化して
空間帯域幅積を保持するビーム結合技術の使用を要求す
る。

本実施例においては、ビーム結合装置２００は３つの副
装置２１０、２４０、２７０からなる。ビーム結合副装
置２１０（第８７図）は、ブリセット及び不能化ビーム
配列を結合して制御ビームセットを形或する。ビーム結
合副装置２４０（第８８図）は、制御ビームセットをバ
ワービーム配列と結合する。ビーム結合副装置２７０（
第９０図）はバワー／制御ビームセットを２９の（オー
バーラップされた）信号ビーム配列と結合して、出力ビ
ーム配列用の経路を提供する。副装置２１０、２４０及
び２７０の関係は、第９３図内の光学ハードウエアモジ
ュー５１のビーム結合装置２００内に示されている。

ビーム結合副装置２１０（第８７図）は、ブリセット及
び不能化ビーム配列を結合するのに、空間マルチブレキ
シング技術を使用する。不能化ビ−ムの発生は、不能化
ビームがＰＢＳ２１６の入射面に対して、直線偏光（Ｓ
タイプ）（直角偏光）されるように行われる。これらＰ
ＢＳ２１６によって反射され、その高速軸をＳ偏光に対
して４５度に配向しながらＱＷＰ２１１を通過する。結
果として得られるビームが円偏光されるように、ＱＷＰ
２１１は高速軸に直角な光成分を１／４波長だけ遅延さ
せる。これらがレンズ２１２を通過するとき、これらは
パターン化ミラー反射板（ＰＭＲ）２１３上に焦点を結
ぶ。ＰＭＲ２１３は透明基板上に堆積された小さな鏡の
配列である。鏡の大きさはスポットサイズに一致し、鏡
は反射されたスポットがビーム結合光学装置の残りの部
品によって、各Ｓ−ＳＥＥＤの１つのダイオード上にイ
メージ化されるように配置される。スポットがＰＭＲ２
１３で反射された後、それらはレンズ２１２によって再
びコリメートされて、ＱＷＰ２１１をもう一度通過する
。この２回目の通過も同様に直角或分をさらに１／４波
長だけ遅延させてこれによりビームｐタイプ（平行）直
線偏光に変換し、ビームはＰＢＳ２１６を通過する。

プリセットビーム配列発生は、ビームがｐタイプ直線偏
光を有して、副装置２１０に入るように配向される。Ｑ
ＷＰ　２　１　５は、その高速軸に直角な偏光成分を１
／４波長だけ遅延させて、ビームを円偏光に変換する。

レンズ２１４はビームをＰＭＲ２１３の透明領域上のス
ポットに焦点を結ぶ。

これらのスポットは、それらが不能化スポットを有さな
いＳ−ＳＥＥＤ上にイメージ化されるように配置される
。プリセットスポットはＰＭＲ２１３を通過し、レンズ
２１２によって再びコリメートされる。ＱＷＰ２１１は
その高速軸がＱＷＰ２１５に対して９０度回転されて配
向されている。

従って、ＱＷＰ２１１は他の偏光或分（ＱＷＰ２１５に
よって遅延されていない成分）を１／４波長だけ遅延し
て、ビーム配列をその元のｐタイプ直線変更に戻す。ブ
リセットビームはＰＢＳ２１６を通過する。出力におい
て、２９のビーム配列が同一開口内へ、同一偏光となる
ように結合される。スポットはガラス板を通してイメー
ジ化されるので、球面収差が集積することがある。板厚
が薄く（約１　ｍ　ｍ　）　、焦点距離３０ｍｍより長
いレンズが使用されるならば、球面収差は顕著ではない
。ＰＭＲ２１３におけるスポット配列の焦点深度は比較
的大きく　（１６ミクロンより大きい）、従ってＰＭＲ
２１３に対する黒点合わせが容易となる。

ビーム結合装置２４０（第８８図）は、制御ビーム配列
（プリセット及び不能化）をバワービーム配列と結合す
る。副装置２４０においては、空間選択性（空間可変）
ミラーではなくダイクロイック即ち波長選択性ミラー（
ＤＭ）２４３が使用される。ＤＭ２４３は８５０ｎｍの
光を反射し、７８０ｎｍの光を透過する。副装置２１０
（第８７図）における不能化ビームに類似して、バワー
ビームはＳタイプの直線偏光を有して副装置２４０（第
８８図）に入り、ＰＢＳ２４１　（８５０ｎｍ作動用に
設計される）及びＤＭ２４３で反射され、次にＰＢＳ２
４１を通過し、そしてｐタイプの直線偏光を有して外に
出る。副装置２１０から伝送された７８０ｎｍ制御ビー
ム（ブリセット及び不能化）はｐタイプの直線偏光を有
して中に入り及び８５０ｎｍ作動用に設計されたＱＷＰ
２４４を通過する。ＱＷＰ２４４はその高速軸に直角な
偏光成分１７４波長より大きい値だけ遅延させて、楕円
偏光とする。ＤＭ２４３を通過後ＱＷＰ２４２に入る。

ＱＷＰはその高速軸をＱＷＰ２４４に対して９０度回転
して配向されている。ＱＷＰ２４２は他の偏光に同一の
（１／４波長より太き（り遅延を行わせて、ビーム配列
がＰＢＳ２４１を通過するようにビーム配列をｐタイプ
直線偏光に戻す。副装置２４０の出力において、波長の
異なる２９のビームセットが同じ開口内へ同じ偏光で結
合される。

２９のビームセットが同じ偏光で結合されることが重要
である。入射角０度付近を除いては、光学要素の波長及
び偏光性能を分離することは困難である。次の副装ＶＩ
Ｌ２７０　（第９０図）においては８５０ｎｍＰＢＳ２
７１が使用されているが、７８０ｎｍの制御ビーム配列
のビームは反射かまたは透過のいずれかによりそこを通
過することが必要である。第８９図は８５０ｎｍ作動用
に設計されたＰＢＳ用の代表的な透過率曲線のプロット
である。偏光ビームスプリツタに使用されている薄膜フ
ィルム戊分に対しては、入射角の変化は波長の変化に対
応する。本実施例において使用されるビーム配列は、例
えば±５度の実質的な角視野を有してもよい。Ｓタイプ
の直線偏光をＰＢＳ２７１から反射させるためには、ｓ
１部とＰ肩部との間隔（￥４８９図でＳ対Ｐと注記）が
極めて広くなければならない。この波長範囲でこれを違
或することは極めて難しい。Ｓタイプの直線偏光をＰＢ
Ｓ２７１内に通過させるためには、Ｓタイプの透過ピー
ク寸法（３Ｎ８９図でＳ透過と注記）が広くなければな
らない。これを達成することもまた難しい。従って、本
実施例で行われた解決方法は、７８０ｎｍビームと８５
０ｎｍビームとの両方のビームをｐタイプ直線偏光で透
過させることである。副装置２４０（第８８図）の光学
装置が使用されたが、これはＤＭ２４３がほぼＯ度で使
用されたときにＤＭ２４　３が偏光及び入射角に対し比
較的ｉＴｈ感であるからである。

ビーム結合副装置２７０（第９０図）と同様に空間マル
チプレキシングを使用して、２９の信号（情報）ビーム
配列をパワー／制御ビーム配列と結合する。光学クロス
オーバ相互接続１００は、空間的にはオーバーラップし
ているが、偏光が異なる２９の信号ビーム配列を発生す
る，，Ｓタイプ直線偏光を有する一方の信号ビームは、
ＰＢＳ２７１で反射され、ＱＷＰ　２　７　２を通過し
、ＰＭＲ２７４のミラーで反射され、その後はＱＷＰ２
７２、ＰＢＳ２７１及びＱＷＰ　２　７　９を通過しテ
ｓ−ＳＥＥＤ配列５００に到達する。ｐタイプ直線偏光
を有する他方の信号ビーム配列は、ＰＢＳ２７１及びＱ
ＷＰ２８２を透過され、ＰＭＲ２７８のミラーで反射さ
れ、再びＱＷＰ　２　８　２を通過しその後はＰＢＳ２
７１で反射されＱＷＰ　２　７　９を経由してＳ−ＳＥ
ＥＤ配列５００に到達する。信号ビーム配列は焦点が結
ばれたときオーバーラップされたスポット配列を形成す
るので（第９１図）、ＰＭＲ２７４とＰＭＲ２７８とは
同一に位置合わせされる。２９の信号配列は第９１図に
示すようにＰＭＲ２７４、２７８で反剃される。図のよ
うに、ＰＭＲ２７４及び２７８のミラーはＳ−ＳＥＥＤ
のダイオード窓と位置合わせされている。

ダイオード窓は十分に大きいので、第９２図に示すよう
に２９のスポットを並べて受入れ可能である。バワー／
制御ビーム配列は、第８７１！Ｊにおけるブリセットビ
ームと同じようにＳ−ＳＥＥＤへ通過される。バワー／
制御ビームは、第９１図に示すようにミラーに隣接した
ＰＭＲ２７４の透明領域を通過して焦点が結ばれる。従
って、これらの第９２図に示すように信号スポットに隣
接したＳ−ＳＥＥＤ入力窓上に入射される。ブリセット
及び不能化スポットは各Ｓ−ＳＥＥＤの異なるダイオー
ド上に焦点が結ばれ、信号スポットと共にＳ−ＳＥＥＤ
の状態をセットする。パワースポットは、各Ｓ−ＳＥＥ
Ｄの二重レール状態を読取る。

反射出力ビームは次にミラーに隣接するＰＭＲ２７８の
透明領域を通過してイメージ化される。出カビームはＱ
ＷＰ２８２からまだ円偏光されたまま角度コリメートさ
れた後に外に出るので、ビームが次の段の光学クロスオ
ーバ相互接続１００によって受取られるように偏光が修
正される。ＱＷＰ２７２、２７６によって行われる７８
０ｎｍ制御ビームの偏光変換はビーム結合副装置２４０
（第８８図）におけるＱＷＰ２４２、２４４による変換
と同じである。スポット配列イメージをＰＭＲ２７４、
２７８に到達、反射及び通過させるように中継するレン
ズ２７３，２７５、２７７（第９０図）は、副装置２１
０におけると同様に３０ｍｍより大きい焦点距離を有す
る。しかしながら、Ｓ−ＳＥＥＤ配列５００に隣接する
レンズ２８０は極めて小さいスポットを形成し、その焦
点距離は１０ｍｍより小さい，ＰＭＲ２７４、２７８の
それぞれの内側のレンズ２７３、２７７の各々はレンズ
２８０と組合わせられて縮小望遠鏡を形成する。ＰＭＲ
２７４、２７８は、縮小率の逆数だけデバイスより大き
い寸法とすることが可能なので、これがその製造交差に
有利に影響する。

上記の種々の光学装置は、要求｛扁光配向が維持される
が、さらにそれらの相対配向及び間隔はイメージ伝送ま
たは全体の物理的配置を容易にするように相互接続され
る。光学ハードウエアモジュール５１に対する１つの可
能な配置を第９３図に示す。２９のカスケード光学ハー
ドウエアモジュール５０、５１を第９５図一第９６図に
示す。

前述のように、ホトニックシステム１０に入るデータ信
号は、最初は電気的に処理されている。

別々のレーザダイオードを駆動するために、各々の電気
信号チャネルが使用される。レーザダイオードは、例え
ば、第１図の２×８ファイバケーブル配列２１のような
必要なアスペクト比を有するマトリックスに形威された
多モードファイバまたは単一モードファイバに接続され
る。入力チャネルをＳ−ＳＥＥＤ配列５００のＳ−ＳＥ
ＥＤと空間的に位置合わせするほかに、単一レール信号
が二重レールに変換され、適当なレベルに正規化される
かまたは再生される。これはデータ入力装置４０（第９
７図）の光学装置を用いることによって達成される。ケ
ーブル配列２１内の各ファイバから信号レール入力信号
はＳ−ＳＥＥＤ配列５００の１つのＳ−ＳＥＥＤダイオ
ード上のみにイメージ化される。プリセットスポットは
、論理０ビット（光強度なし）が受取られるならば、Ｓ
−ＳＥＥＤが既に論理０状態に切換えられるでいるよう
に、各デバイスの他のダイオード上にイメージ化される
。もし論理１ビットが受取られるならば、Ｓ−ＳＥＥＤ
が論理１状態にリセットされる。ファイバケーブル配列
２１の出力は、ＰＢＳ２７１を通過する前に、まずレン
ズ８０によりビームの配列内にコリメートされる。ファ
イバを形成するケーブル配列２１が、もし多モードファ
イバの短尺ものであるならば、ビーム配列は殆どランダ
ムに偏光されるであろう。ＰＢＳ２７１はケーブル配列
イメージを２９のコピーに分割する。コピーはＰＭＲ２
７４、２７８によって反射され、各Ｓ−ＳＥＥＤのダイ
オードの１つの上にイメージ化される。ブリセットビー
ムはビーム結合副装置２４０とＰＭＲ２７４の透明領域
との中を通過され、信号スポットによってセットされて
いないＳ−ＳＥＥＤダイオード上にイメージ化される。

バワービームもまたビーム結合副装置２４０を経由して
結合され、第９２図の方法に類似の方法で、プリセット
または信号のいずれかのスポット位置に隣接するダイオ
ード窓の全ての上にイメージ化される。反射され、変調
されたパワースポットは次に再生二重レール入力信号を
形威して、ホトニックシステム１０の残りの部分を通過
して経路選択がなされる。最終の光学ハードモジュール
５７（第１図）の出力において、レンズ７０は出力信号
を２×８ファイバケーブル配列２２上にイメージ化する
。配列２２のファイバは光検出器（図示なし）上で終端
し、光検出器は必要な伝送調整のために信号を変換して
電気領域に戻す。出力ファイバマトリックスは、Ｓ−Ｓ
ＥＥＤダイオードのいずれかと位置合わせがなされてい
るので、これまでのデータ反転回数が奇数の場合にそれ
を補償するために必要なデータ反転もまた実施可能であ
る。

波長依存形ビーム結合を実行するための代替光学装置と
して、ＰＢＳ８１０１、ＱＷＰ８１０２、ＤＭ８　１　
０　３、ＱＷＰ８１０４からなる装置を第９８図に示す
。ＰＢＳ８１０１、ＱＷＰ８１０２、ＱＷＰ８１０４は
８５０ｎｍ作動用に設計されている。結合されたパワー
及び制御のビームは両方ともＳタイプ直線偏光を有する
。

波長依存形ビーム結合を実行するための第２の代替光学
装置として、ＰＢＳ８２０１、ＱＷＰ８２０２、ＤＭ８
２０３、ＱＷＰ８２０４からなる装置を第９９図に示す
。ＰＢＳ８２０１、ＱＷＰ８２０２及びＱＷＰ８２０４
は７８０ｎｍ作動用に設計されている。結合されたパワ
ー及び制御ビームは両方ともＳタイプの直線偏光を有す
る。

波長依存形ビーム結合を実行するためのさらに他の代替
光学装置として、ＰＢＳ８３０１、ＱＷＰ８３０２、Ｄ
Ｍ８　３　０　３、ＱＷＰ８３０４、ＱＷＰ８３０５、
ＤＭ８　３　０　６、ＱＷＰ８３０７からなる装置を第
１００図に示す。ＰＢＳ８３０１、ＱＷＰ８３０２、Ｑ
ＷＰ８３０４、ＱＷＰ　８　３　０５、ＱＷＰ　８　３
　０　７は８５０ｎｒｎ作動用に設計されている。結合
されたビームの２９はＳタイプ直線偏光を有し、結合さ
れたビームの他の２９はｐタイプの直線偏光を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、拡張セクション、完全シャッフル等価ネット
ワーク及び集束セクションからなる例示的ホトニックシ
ステムの線図； 第２図は、拡張セクション、完全シャッフル等価ネット
ワーク及び集束セクションからなるシステムに対する実
例的ネットワークトボロジーの線図； 第３図、第４図及び第５図は、異なる拡張及び集束態様
を有する第２図のネットワークトボロジーの線図； 第６図、第７図及び第８図は、第２図のシステムにおい
て使用される全容量ノード、選択可能一容量モード及び
選択不能一容量ノードのそれぞれの線図； 第９図は、集束セクションのない第２図のネットワーク
トボロジーに類似のネットワークトボロジーの線図； 第１０図は、拡張セクションのない第２図のネットワー
クトボロジーに類似のネットワークトポロジーの線図； 第１１図は、単一段の厳密非プロッキングネットワーク
の線図： 第１２図は、厳密非ブロツキング３段クロス（ｃｌｏｓ
）ネットワークの線図； 第１３図は、一般化厳密非ブロツキング３段クロス（ｅ
ｌｏｓ）ネットワークの線図：第１４図は、厳密非ブロ
ッキング５段クロス（ｃｌｏｓ）ネットワークの線図； 第１５図は、多段相互接続ネットワーク（ＭＩＮ）の線
図； 第１６図は、拡張一般化シャッフル（ＥＧＳ）ネットワ
ークとここでは呼ばれるＭＩＮの特殊タイプの線図； 第１７図及び１８図は、例示的ＥＧ．Ｓネットワークの
線図； 第１９図は、第１７図及び第１８図のネットワークの入
口Ｘから出口ｙまでのチャネルグラフＬ（Ｘ％Ｖ）を示
す線図； 第２０図は、第１９図のチャネルグラフＬ　（ｘ，ｙ）
の他に単一のインターセクト呼を示す線図；第２１図及
び第２３図は、ネットワークに対する非ブロッキングタ
ライテリヤ（基準）を求めるのに使用される第１６図の
ネットワークの線図；第２２図は、前方同一後方向不変
特性（ＦＢＩＰ）とここでは呼ばれるネットワーク特性
を説明するのに使用される第１８図の線図； 第２４図は、例示的非プロッキングＥＧＳネットワーク
の線図； 第２５図は、特定の完全シャッフル等価ネットワークロ
スオーバ（または半クロスオーバ）ネットワークの線図
； 第２６図は、完全シャッフル等価ネットワークの重要な
特殊ケースを表わすＥＧＳネットワークの線図： 第２７図は、全容量ノードを有する第１６図のＥＧＳネ
ットワークにおける経路探索機能を丈行するのに使用さ
れる経路探索処理の流れ図；第２８図は、一容量ノード
を有する第１６図のＥＧＳネットワークにおける経路探
索機能を実行するのに使用される経路探索処理の流れ図
；第２９図は、シャッフルネットワークのスイッチ及び
リンクの入口、経路及び出口番号に対する関係を説明す
るのに使用される例示的シャッフルネットワークの線図
； 第３０図は、単一２進数を形或するための第２９図のネ
ットワークに対する入口、経路及び出口番号の連鎖２進
数表示を示す線図； 第３１図は、単一２進数から第２９図のネットワークに
対するスイッチ、リンク、入力及び出力を決定すること
を示す線図； 第３２図は、２９の異種同形のタイプのネットワーク即
ちクロスオーバネットワークとシャッフルネットワーク
との間の変換であってここでは第１表一節３表に記載さ
れているところの変換の略示図； 第３４図、第３５図、第３６図は、第３３図に従って配
置されたとき、１次元配列のノ、一ドを用いた１６Ｘ１
６の２次元クロスオーバネットワークが形成される線図
； 第３７図は、第３４−第３６図の１６Ｘ１６クロスオー
バネットワークと、１２８Ｘ１２８クロスオーバネット
ワークと及び第３８図の５１２×５１２クロスオーバネ
ットワークとの相対的大きさを示す線図； 第３８図は、５１２Ｘ５１２クロスオーバネットワーク
及び対応のクロスオーバネットワーク制御器の線図： 第３９図は、第３８図のクロスオーバネットワーク制御
器に対する接続要求処理の流れ図；第４０図は、第３８
図のクロスオーバネットワーク制御器に対する切断要求
処理の流れ図；ｉ４２図、第４３図、第４４図は、第４
１図に従って配置されたとき、第３８図のクロスオーバ
ネットワークのハードウェア論理回路！！様が形成され
るところの線図； 第４５囚は、ネットワーク制御器メモリの複製コピーを
Ｈする代替ネットワーク制御器態様の線図； 第４６図は、第４２図一第４４図の制御器の切り離し経
路チェック装置の線図； 第４７図は、第４２図一第４４図の制御器によるオーバ
ーラップ経路探索処理を示すタイミング線図； 第４８図は、第４５図の代替制御器によるオーバーラッ
プ経路探索処理を示すタイミング線図：第４９図は、１
×２ｎ要素の第１段と２ｎ×１要素の最終段とを有する
ネットワークであり、それに対して第４６図の切り離し
経路チェック装置が適用可能であるネットワークの線図
：第５０図は、第４２図一第４４図の制御器の、クロス
オーバからシャッフルへのマップ化装置の線図： 第５１図は、第４２図一第４４図の制御器の空き経路選
択装置の線図： 第５２図及びＴ３５３図は、２次元クロスオーバネット
ワーク態様及び２次元シャッフルネットワーク態様のそ
れぞれの線図； 第５５図、第５６図、第５７図は、第５４図に従って配
置されたとき、第３４図一第３６図の２次元クロスオー
バネットワークにトボロジー的に等価の１６Ｘ１６の３
次元クロスオーバネットワークが形成される線図； 第５８図は、第５５図一第５７図のネットワークに使用
される対称自己電気光学効果デバイス（Ｓ−ＳＥＥＤ）
の配列の線図； 第５９図は、ファンアウト（拡張）及びファンイン（集
束）内並びに交換セクション内に２入力２出力交換ノー
ドを有するクロスオーバネットワークの線図； 第６０図は、２モジュールとここでは呼ばれる交換ノー
ドの電子式トリステートバッファ態様の線図； 第６１図は、第６０図のトリステートバッファの動作を
定義する真理表； 第６２図は、２モジュールの電子式反転トリステートバ
ッファ態様の線図； 第６３図は、Ｍ−ＳＥＥＤと呼ばれるデバイスを用いた
光学式２モジュール態様の線図：第６４図は、第６３図
のＭ−ＳＥＥＤ態様の動作を定義する真理表； 第６５図は、２モジュールの電子式ＯＲ／ＡＮＤ態様の
線図； 第６６図は、第６５図の電子式Ｏ　Ｒ／Ａ　Ｎ　Ｄ態様
の動作を定義する真理表； 第６７図は、２モジュールの電子式Ｎ　Ｏ　Ｒ／Ｏｐ，
！ｆｉ様の線図； 第６８図は、２モジュールの光学式Ｎ　Ｏ　Ｒ／ＯＲ　
　Ｓ−ＳＥＥＤ態様の線図； 第６９図は、第６８図の光学式ＮＯＲ／ＯＲＳ−ＳＥＥ
Ｄの動作を定義する真理表：第７０図は、２モジュール
の電子式ＮＡＮＤ／ＡＮＤ態様の線図； 第７１図は、２モジュールの光学弐ＮＡＮＤ／ＡＮＤ　
　Ｓ−ＳＥＥＤ態様の線図； 第７２図は、第７１図の光学弐ＮＡＮＤ／ＡＮＤ　　Ｓ
−ＳＥＥＤの動作を定義する真理表：第７３図は、ｔｌ
ｉ−ネットワーク段用のレーザダイオードを駆動するの
に使用されるタイミング回路の線図； 第７４図は、３連続ネットワーク段用のレーザダイオー
ドを駆動するのに使用されるタイミング回路の線図； 第７５図は、第７４図のタイミング回路に関連するタイ
ミング線図； 第７６図は、第５５図一第５７図の３次元クロスオーバ
ネットワークにおける水平接続を示す線図； 第７７図は、第５５図一ｍ５７図の３次元クロスオーバ
ネットワークにおける垂直接続を示す線図； 第７８図は、９つのノード段を有し、太線リンクで区別
された単一経路を有するネットワークの線図： 第７９図は、第７８図の単一経路のリンクされた２モジ
ュールの線と及び関連の不能化２モジュールとを示す線
図； 第８０図は、第７８図のネットワークの連続段の２モジ
ュールの関係を示す線図； 第８１図は、第１図のホトニックシステムの一部の機能
ブロック図； 第８２図は、第１図のホトニックシステムにおける光学
クロスオーバ相互接続の態様の線図；第８３図は、第８
２図の光学クロスオーバ相互接続により形成された接続
を示す線図：第８４図は、クロスオーバネットワークに
おける交差幅を変えるために第８２図の光学クロスオー
バ相互接続内のプリズム鏡に代わって置換え可能なプリ
ズム鏡配列の線図； 第８５図は、第１図のホトニックシステムにおいてプリ
セット及びパワービーム配列を発生するのに使用される
光学装置の線図； 第８６図は、第１図のホトニックシステムにおいて不能
化ビーム配列を発生するのに使用される空間光変調器を
含む光学装置の線図； 第８７図、第８８図及び’ｊｉ９０図は、第１図のホト
ニックシステム内に含められるビーム結合装置の副装置
の線図； 第８９図は、８５０ｎｍ作動用に設計された偏光ビーム
スプリツタのための代表的な透過率曲線のプロット； 第９１図は、第９０図のビーム結合副装置内に含められ
るパターン化鏡反射板によるスポットの透過及び反射を
示す線図； 第９２図は、第５８図のＳ−ＳＥＥＤ配列によるスポッ
トの受入及び反射を示す線図；第９３図は、第１図のホ
トニックシステム内に含められる光学ハードウェアモジ
ュールであって、第８２図の光学クロスオーバ相互接続
、第８７図、第８８図及び第９０図のビーム結合副装置
、第８５図に示すタイプのパワー及びプリセットのビー
ム配列発生器及び第５８図のＳ−ＳＥＥＤ配列からなる
光学ハードウェアモジュールの線図；第９５図及び第９
６図は、第９４図に従って配置されたとき、第１図のホ
トニックシステム内に含めらる２９のカスケード光学ハ
ードウエアモジュールが形成されるところの線図； 第９７図は、第１図のホトニックシステム内に含められ
るデータ入力装置の線図：及びｍ９８図、第９９図及び
第１００図は、代替波長依存型ビーム結合装置の線図で
ある。 出　願　人：アメリカン　テレフォン　アンド完全冫−
！−）７！１等価初Ｌワーク ＦＩＧ， ＦＩＧ， Ｓ１ Ｓ２ 完全ノヤフフルａ五ネットフーク ノート゛段 ノート゛段 ノート′段 ノ→゛段 完全シ一フフ！ｉ！主分７−ク ノートｊ段 ノート゛段 ノート゛段 ノート゛段 Ｎ個出力 ＦＩＧ．　　１１ ＦＩＧ． ＦＩＧ， Ｎ口 ＝玉 ψ口 −べ ＦＩＧ， ＦＩＧ． ＦＩＯ， ＦＩＧ， ＦＩＧ， ７４ツチＸＸＸＸｌｌＸＸＸＸｐｐｌコｐｐｐｐｐｐｙ
ｙｙｙｙｙヱＴＪｙＢレのリンク　　　　　　　　　　
　段ｌ６のリンク，／段２の入力　　　　　　　　　　
Ｘ段１６の入力入力Ｑ＋ｔ　Ｘ　Ｘ　ｘ　ｘｘＸＸＰＰ
ＰＰＰ日ｐｐｐｙｙｙｙｙｙｙｙｙＦＩＧ， ＦＩＧ， ノ吋′段 リング投 ノー１段リンク段 ノー１゛段 ノート゛段 ！Ｉ冫ク段 ノート゛段゛Ｊノク段 ノ→゛段 ゜』ンク段 ノート゜段ＩＦンク段 ノート゛段 ＦＩＧ． ネットワークの祖対的大きさ ＦＩＧ， ＦＩＧ＝ ＦＩＧ， ？−ｔ゛ｌＭＡ’ｌｌｌ■、／−｝’ａＧＪ＆ｌｉａｗ
ＦＩＧ− ＦＴＧ− ＦＩＯ、 ノー１１｝ ノ→一Ｎ９ 一一Ｌ−Ｅ｝ ＋−Ｃ−け 完全シャツフルＶ愉ネフシリーツク Ｓ−ＳＥＥＤ配列 ＦＩＧ．５８ Ｈ１１ 可能化 ＦＩＧ， ＦＩＯ． Ｓ−ＳＥＥＤ配列 ＦＩＧ．７３ ＦＩＧ． 水平） 不能化：Ｏ ＦＩＧ， 入力 胃ζ； ■ ７“νセット 配列 ＦＩＧ． （’：＞’ｔたＬＩ１３ （　’−一’小１） ゴ１：，ｈ．峠 Ｄ （゜ｂ７段Ｌｌ） （ｌ−シｆ都２） フ１ν１冫ソト ロ 配列 一一 Ｕ）

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続的に相互接続された複数の段からなるネット
   ワークにおいて： 各段は複数のノードを含み、前記段の少なくとも１つの
   段の各ノードが、 制御信号に応答して、前記段の後続段の少なくとも２つ
   のノードに出力信号を伝達するための手段であって、前
   記出力信号が前記段の先行段の少なくとも２つのノード
   から受取り可能な信号の論理結合からなるところの前記
   伝達手段； を含むことを特徴とする連続的に相互接続された複数の
   段からなるネットワーク。
2. （２）前記複数の段の後続段のノードが、前記ネットワ
   ークが完全シャッフル等価ネットワークであるように、
   相互接続されることを特徴とする請求項１記載のネット
   ワーク。
3. （３）前記制御信号、前記出力信号及び前記受取り可能
   な信号が電気信号であり、及び前記伝達手段が電気的手
   段からなることを特徴とする請求項１、２いずれかに記
   載のネットワーク。
4. （４）前記電気的手段が： 前記２つの先行段ノードの一方に接続された第１入力と
   前記２つの先行段ノードの他方に接続された第２入力と
   を有するＯＲゲートであって、前記第１及び第２のＯＲ
   ゲート入力が、前記受取り可能な信号を受取るためのも
   のであり、 前記ＯＲゲートが出力をもまた有するところの前記ＯＲ
   ゲートと； 前記制御信号を受取るための第１の入力と、前記ＯＲゲ
   ート出力に接続された第２の入力と及び前記出力信号を
   伝送するために前記２つの後続段ノードの両方に接続さ
   れた出力とを有するＡＮＤゲートと； を含むことを特徴とする請求項３記載のネットワーク。
5. （５）前記電気的手段が： 前記２つの先行段ノードの一方に接続された第１の入力
   と前記２つの先行段ノードの他方に接続された第２の入
   力とを有するＮＯＲゲートであって、前記第１及び第２
   のＮＯＲゲート入力が前記受取り可能な信号を受取るた
   めのものであり、前記ＮＯＲゲートが出力をもまた有す
   るところの前記ＮＯＲゲートと；及び 前記制御信号を受取るための第１の入力と、前記ＮＯＲ
   ゲート出力に接続された第２の入力と及び前記出力信号
   を伝送するために前記２つの後続段ノードの両方に接続
   された出力とを有するＯＲゲートと； を含むことを特徴とする請求項３記載のネットワーク。
6. （６）前記電気的手段が： 前記２つの先行段ノードの一方に接続された第１の入力
   と及び前記２つの先行段ノードの他方に接続された第２
   の入力とを有するＮＡＮＤゲートであって、前記第１及
   び第２のＮＡＮＤＲゲート入力が前記受取り可能な信号
   を受取るためのものであり、前記ＮＡＮＤゲートが出力
   をもまた有するところの前記ＮＡＮＤゲートと；及び 前記制御信号を受取るための第１の入力と、前記ＮＡＮ
   Ｄゲート出力に接続された第２の入力と及び前記出力信
   号を伝送するために前記２つの後続段ノードの両方に接
   続された出力とを有するＡＮＤゲートと； を含むことを特徴とする請求項３記載のネットワーク。
7. （７）前記電気的手段が： 前記受取り可能な信号を受取るために前記２つの先行段
   ノードの両方に接続された信号入力と、前記制御信号を
   受取るために制御入力と及び前記出力信号を伝送するた
   めに前記２つの後続段ノードの両方をに接続された信号
   出力とを有するトリステート（ｔｒｉ−ｓｔａｔｅ）バ
   ッファを含むことを特徴とする請求項３記載のネットワ
   ーク。
8. （８）前記出力信号及び前記受取り可能な信号が光信号
   であり、及び前記伝達手段が光学的手段を含むことを特
   徴とする請求項１、２いずれかに記載のネットワーク。
9. （９）前記制御信号、前記出力信号及び前記受取り可能
   な信号が光信号であり、及び前記伝達手段が光学的手段
   を含むことを特徴とする請求項１、２いずれかに記載の
   ネットワーク。
10. （１０）前記光学的手段が、前記制御信号と及び前記受
    取り可能な信号とに応答して前記出力信号を伝送するた
    めの光学論理回路として作動し、前記回路がＮＯＲゲー
    トと及びＯＲゲートとを含み、前記ＮＯＲゲートが前記
    受取り可能な信号の一方に接続された第１の入力と及び
    前記受取り可能な信号の他方に接続された第２の入力と
    を有し、前記ＮＯＲゲートが出力をもまた有し、及び前
    記ＯＲゲートが前記制御信号を受入れるための第１の入
    力と、前記ＮＯＲゲート出力に接続された第２の入力と
    及び前記出力信号とを伝送するための出力とを有するこ
    とを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
11. （１１）前記後続段のノードの各々がＮＯＲゲートと及
    びＯＲゲートとを含む光学論理回路として作動すること
    を特徴とする請求項１０記載のネットワーク。
12. （１２）前記後続段のノードの各々がＮＡＮＤゲートと
    及びＡＮＤゲートとを含む光学論理回路として作動する
    ことを特徴とする請求項１０記載のネットワーク。
13. （１３）前記光学的手段が、前記制御信号と及び前記受
    取り可能な信号とに応答して前記出力信号を伝送するた
    めの光学論理回路として作動し、前記回路がＮＡＮＤゲ
    ート及びＡＮＤゲートとを含み、前記ＮＡＮＤゲートが
    前記受取り可能な信号の一方に接続された第１の入力と
    及び前記受取り可能な信号の他方に接続された第２の入
    力とを有し、前記ＮＡＮＤゲートが出力をもまた有し、
    及び前記ＡＮＤゲートが前記制御信号を受入れるための
    第１の入力と、前記ＮＡＮＤゲート出力に接続された第
    ２の入力と及び前記出力信号を伝送するための出力とを
    有することを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
14. （１４）前記後続段のノードの各々がＮＡＮＤゲートと
    及びＡＮＤゲートとを含む光学論理回路として作動する
    ことを特徴とする請求項１３記載のネットワーク。
15. （１５）前記後続段のノードの各々がＮＯＲゲートと及
    びＯＲゲートとを含む光学論理回路として作動すること
    を特徴とする請求項１３記載のネットワーク。
16. （１６）前記光学的手段が第１の論理機能を実行し、及
    び前記後続段のノードの各々が前記第１の論理機能とは
    異なる第２の論理機能を実行するための光学的手段を含
    むことを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
17. （１７）前記光学的手段が与えられた論理機能を実行し
    、及び前記後続段のノードの各々が前記与えられた論理
    機能を実行するための光学的手段を含むことを特徴とす
    る請求項９記載のネットワーク。
18. （１８）前記光学的手段が自己電気光学効果デバイスを
    含むことを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
19. （１９）前記デバイスが対称自己電気光学効果デバイス
    であることを特徴とする請求項１８記載のネットワーク
    。
20. （２０）前記光学的手段が、前記２つの後続段ノードに
    伝送するために前記出力信号を２つの信号の各々に分割
    するためのビームスプリッタ手段をさらに含むことを特
    徴とする請求項１９記載のネットワーク。
21. （２１）前記受取り可能な信号の第１の信号が第１のデ
    ータ入力信号と及び第１の反転（相補）データ入力信号
    とを含み、前記受取り可能な信号の第２の信号が第２の
    データ入力信号と及び第２の反転（相補）データ入力信
    号とを含み及び前記出力信号がデータ出力信号と及び反
    転（相補）データ出力信号とを含み、前記光学的手段が
    対称自己光学効果デバイスを含み； 対称自己光学効果デバイスは、量子井戸領域を含む第１
    の光検出器と及び量子井戸領域を含む第２の光検出器と
    を含み； 前記第１の光検出器は前記第１及び第２のデータ入力信
    号を受取るために前記２つの先行段ノードの両方に光結
    合され、前記第１の光検出器は前記データ出力信号を伝
    送するために前記２つの後続段ノードの両方に光結合さ
    れ； 前記第２の光検出器は前記第１及び第２の反転（相補）
    データ入力信号を受取るために前記２つの先行段ノード
    の両方に光結合され、前記第２の光検出器は前記反転（
    相補）データ出力信号を伝送するために前記２つの後続
    段ノードの両方に光結合される； ことを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
22. （２２）前記光学的手段が、前記２つの後続段ノードの
    一方に伝送するために前記データ出力信号を２つの信号
    の各々に分割し、及び前記２つの後続段ノードの他方に
    伝送するために前記反転（相補）データ出力信号を２つ
    の信号の各々に分割するためのビームスプリッタ手段を
    さらに含むことを特徴とする請求項２１記載のネットワ
    ーク。
23. （２３）前記受取り可能な信号の第１の信号が第１のデ
    ータ入力信号と及び第１の反転（相補）データ入力信号
    とを含み、前記受取り可能な信号の第２の信号が第２の
    データ入力信号と及び第２の反転（相補）データ入力信
    号とを含み及び前記出力信号がデータ出力信号と及び反
    転（相補）データ出力信号とを含み、前記光学的手段が
    対称自己光学効果デバイスを含み； 対称自己光学効果デバイスは、量子井戸領域を含む第１
    の光検出器と及び量子井戸領域を含む第２の光検出器と
    を含み； 前記第１の光検出器は前記第１及び第２のデータ入力信
    号を受取るために前記２つの先行段ノードの両方に光結
    合され、前記第１の光検出器は前記データ出力信号を伝
    送するために前記２つの後続段ノードの両方に光結合さ
    れ； 前記第２の光検出器は前記制御信号を受取るためのもの
    でありかつ前記第１及び第２の反転（相補）データ入力
    信号を受取るために前記２つの先行段ノードの両方に光
    結合され、前記第２の光検出器は前記反転（相補）デー
    タ出力信号を伝送するために前記２つの後続段ノードの
    両方に光結合される； ことを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
24. （２４）前記デバイスは少なくとも２つの光学状態を有
    し及び前記第１の光検出器はプレセット信号に応答して
    前記デバイスの光学状態をプレセットすることを特徴と
    する請求項２３記載のネットワーク。
25. （２５）前記受取り可能な信号の第１の信号が第１のデ
    ータ入力信号と及び第１の反転（相補）データ入力信号
    とを含み、前記受取り可能な信号の第２の信号が第２の
    データ入力信号とを及び第２の反転（相補）データ入力
    とを含み及び前記出力信号がデータ出力信号と及び反転
    （相補）データ出力信号とを含み、前記光学的手段が対
    称自己光学効果デバイスを含み； 対称自己光学効果デバイスは、量子井戸領域を含む第１
    の光検出器と及び量子井戸領域を含む第２の光検出器と
    を含み； 前記第１の光検出器は前記制御信号を受取るためのもの
    でありかつ前記第１及び第２のデータ入力信号を受取る
    ために前記２つの先行段ノードの両方に光結合され、前
    記第１の光検出器は前記データ出力信号を伝送するため
    に前記２つの後続段ノードの両方に光結合され； 前記第２の光検出器は前記第１及び第２の反転（相補）
    データ入力信号を受取るために前記２つの先行段ノード
    の両方に光結合され、前記第２の光検出器は前記反転（
    相補）データ出力信号を伝送するために前記２つの後続
    段ノードの両方に光結合される； ことを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
26. （２６）前記デバイスは少なくとも２つの光学状態を有
    し及び前記第２の光検出器はプレセット信号に応答して
    前記デバイスの光学状態をプレセットすることを特徴と
    する請求項２５記載のネットワーク。
27. （２７）前記受取り可能な信号の第１の信号が第１のデ
    ータ入力信号と及び第１の反転（相補）データ入力信号
    とを含み、前記受取り可能な信号の第２の信号が第２の
    データ入力信号と及び第２の反転（相補）データ入力信
    号とを含み及び前記出力信号がデータ出力信号と及び反
    転（相補）データ出力信号とを含み、前記光学的手段が
    対称自己光学効果デバイスを含み； 対称自己光学効果デバイスは、量子井戸領域を含む第１
    の光検出器と、量子井戸領域を含む第２の光検出器と及
    び第３の光検出器とを含み；前記第１の光検出器は前記
    第１及び第２のデータ入力信号を受取るために前記２つ
    の先行段ノードの両方に光結合され、前記第１の光検出
    器は前記データ出力信号を伝送するために前記２つの後
    続段ノードの両方に光結合され； 前記第２の光検出器は前記第１及び第２の反転（相補）
    データ入力信号を受取るために前記２つの先行段ノード
    の両方に光結合され、前記第２の光検出器は前記反転（
    相補）データ出力信号を伝送するために前記２つの後続
    段ノードの両方に光結合され；及び 前記第３の光検出器は前記制御信号に応答して、前記第
    １及び第２の光検出器がセット−リセットラッチとして
    作動することを可能にする； ことを特徴とする請求項９記載のネットワーク。
28. （２８）前記請求項１記載のネットワークを含むネット
    ワーク制御装置において： 一時に前記受取り可能な信号の高だか１つが能動である
    ように前記ネットワークを制御するための手段を含むこ
    とを特徴とするネットワーク制御装置。
29. （２９）連続的に相互接続された複数の段からなるネッ
    トワークを制御する方法であって、各段は複数のノード
    を含み、前記段の少なくとも１つの段の各ノードが制御
    信号に応答して前記段の後続段の２つのノードに出力信
    号を伝達するための手段を含み、前記出力信号が前記段
    の先行段の２つのノードから受取り可能な信号の論理結
    合からなり、前記少なくとも１つの段の各ノードが前記
    少なくとも１つの段の１つの他のノードに付属している
    ところの前記方法において： 前記少なくとも１つの段の前記ノードの各々に対する話
    中／空き情報をメモリ手段内に記憶することと；及び 前記ネットワークを通した接続に対する要求に応答して
    前記接続を確立するときに前記少なくとも１つの段の与
    えられたノードと前記与えられたノードに付属のノード
    との両方が前記メモリ手段内で空きとマークされている
    ときのみ前記少なくとも１つの段の与えられたノードを
    接続の確立に使用すべく選択することと； を含む複数段からなるネットワークの制御方法。
30. （３０）前記ネットワークが完全シャッフル等価ネット
    ワークであり、及び前記少なくとも１つの段の各ノード
    が、先行段の同じ２つのノードから信号を受取るように
    結合されている前記少なくとも１つの段の１つの他のノ
    ードに付属していることを特徴とする請求項２９記載の
    方法。
31. （３１）前記ネットワークが完全シャッフル等価ネット
    ワークであり、及び前記少なくとも１つの段の各ノード
    が、後続段の同じ２つのノードへ信号を伝送するように
    結合されている前記少なくとも１つの段の１つ他のノー
    ドに付属していることを特徴とする請求項２９記載の方
    法。
32. （３２）前記選択の後に前記メモリ手段内で前記与えら
    れたノードを話中とマークすることをさらに含むことを
    特徴とする請求項２９記載の方法。