JPH0430129A - 光スイッチング方式 - 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】

ｒ産業上の利用分野】 本発明は通信分野において、光の高速性・広帯域性を利
用して光のままで交換する光交換技術の中で、特Ｉこ高
速・非同期の信号を２次元的な光並列信号として蓄積・
交換する光ＡＴＭ交換分野の技術に属する。

【従来の技術】

第４図は情報の単位ブロックであるセルの構成である。 このセル１は、情報フィールド２とそのヘッダとしてル
ーチング情報を表すＴＡＧ３から成っており、それぞれ
時系列的なビット信号で表現されている。 第５図はスイッチノードを多段に接続した３段のスイッ
チの構成である。第５図のスイッチノードの一般的な構
成を第６図に示す。ＴＡＧを基にセルを所望の出線に交
換する第１スイッチ部４と、各入線からの情報の衝突を
回避するためのバッファメモリ部５、およびメモリから
所望のタイミングで信号を読み出し出力通話路に信号を
送出する第２スイッチ部６から成っている。 従来、非同期でバースト的なパケット（セル）信号を処
理するＡＴＭ交換においては、各スイッチノードで電気
信号のセルを電気的に自己ルーティングする分散処理方
式が提案されていたが、最近の光フアイバ通信網の確立
に伴いより新しい技術として注目されているのが光ＡＴ
Ｍ交換である。 これは光パルス信号であるセル光を光から電気、電気か
ら光に交換することなく光信号のままで交換する方式で
あり、スイッチノードにおいてスイッチはＴＡＧ先によ
って駆動される。このようにセル光を光交換することに
よって高速化が図られ、光ファイバの広帯域性を十分に
活用することが可能となる。 以下にその代表的な方法を説明する。第７図にはその動
作原理を示す。λ。の波長で入線されたセルは、各段の
７−Ｆにおける出線を決める波長群λ８・λア・Ａ２（
ＴＡＧ）が多重される。１段目の７−ド１０ではＡ８に
より出線が、また２段目のノード１１ではλ、により出
線が、さらに３段目のノード１２ではＡ２により出線が
それぞれ決められる。第８図は、スイッチノードの構成
を示しており、ＴＡＧ波長λ８の光だけをセルから分離
する波長フィルタ２１、セルλ。とＴＡＧ（λア・Ａ２
）を所望の出線に切り換える第１光スイツチ２２、光ス
ィッチを駆動する駆動回路２３、ＴＡＧλ８が光スィッ
チの駆動回路の所定の入力を駆動するように選択する波
長フィルタ２４、波長フィルタ４の透過光を電気信号に
変換するＯ／Ｅ部２５、バッファメモリ２６、第２光ス
イツチ２７から構成されている。 第９図には、光スィッチ２２に用いられる、従来の導波
路型の光スィッチの構成を示す。本例は入出力ｍＸｍの
場合であり、 （ａ　）ｍ　Ｘ　ｍのマトリクススイッチを用いる方法
、（ｂＮＸｍスイッチをｍ個並列に配置した構造、があ
る。このスイッチは、通常２×２の方向性結合器を多段
に組み合わせて構成することができ、同−基盤上に先導
波路に構成する光ＩＣ型か考えられる。またスイッチン
グは、導波路の結合部の光学的性質（例えば、複屈折）
を電圧を印加することによって変化させることによって
行うことができる。 第１０図は、第８図中の斜線で示されたバッファメモリ
２６および第２光スイ、チ２７の詳細図であり、光分波
器２８．１セル分のデータ長に相当する長さの光フアイ
バ遅延線２９、光スィッチ３０および３１、光カップラ
３２、双安定レーザ３３、検波器３４から成る光タイミ
ング回路、およびその制御部３５から構成されている。 第８図において、第１光スイツチ２２て出線の通話路に
スイッチされたセル光は、バッファメモリ２６に入り、
光分波器２８で分岐されて一方はＡＩ（Ａｄｒｅｓｓ　
Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）信号３６を発生し、他方のセル
光は光分波器２８を伝播していく。ここて双安定レーザ
３３はセル光が入力されると同時にＡ１を発生し、セル
光がどの光フアイバ遅延線に蓄えられているか検知でき
る。出線に送出する場合には現在に位置から残りの光フ
アイバ遅延線２９を通らず直進させるように光スィッチ
３０を制御する。 以上の原理で動作させることにより、セルの衝突を回避
し、且つ伝送遅延を最小に抑えることができる。

【本発明が解決しようとする課題】

上述した従来の光ＡＴＶ交換では、入線数Ｘ出線数の光
スィッチの点数は光スィッチが導波路構造をとっている
ために製作上の困難さから高々１０程度に制限されてい
るため、交換すべき通話路数の増加に伴い自己ルーティ
ングモジニールを構成する光スィッチの接続段数を増や
さねばならない。そのため、ハードウェアの構成が複雑
になるばかりでなく、接続段数の増加によって光損失も
増加するので、取り扱えることのできる通話路数に限界
があった。さらに、ＴＡＧ光を一旦電気信号に変換して
、電気的に光スィッチを駆動する方法であったので、ス
イ・ノチ速度はＯ／Ｅ部の受光素子の応答速度に制限さ
れ、十分な高速化は期待できないのが実状であった。ま
た、高速化を実現するためにはＴＡＧ光を光のまま利用
してスイッチノードを切り換える全光型スイッチノード
が必要となるが、現状では未だ実現されたという報告は
ない。さらにバッファメモリとして光フアイバ遅延線を
用いているため、小型化が難しいだけでなく、光カップ
ラ、光スィッチ、双安定レーザ、検波器等の周辺光素子
も多数必要となり構成が複雑であった。 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、光通信網において、通信メディアを光
の高速性・広帯域性を利用して光のままで、極めて多数
の高速・非同期の光信号セルを自己ルーティング交換し
、音声、画像、データ等の低速から高速までの幅広い速
度の多くの様々な通信メディアを統合的に扱うことにあ
る。

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本発明の光１．７　Ｍ交換
方式は、交換先の通話路を指定するＴＡＧに１長を用い
、光自己ルーティングスイッチとして、波長フィルタを
書き込み面の前面に装着し、検光子を読み出し面の直後
に配置した光書き込み・反射型空間光変調器を用い、Ｔ
ＡＧ光を空間光変調器に書き込み、これによって読み出
し光である情報フィールド光の通話路を設定することを
要旨とする。

【作用】

本発明の光交換方式では、光通信網を介して高速・非同
期で伝達されてくるセルを、空間光変調器、波長フィル
タ、検光子から成る光自己ルーティングスイッチを用い
て、純光学的に自己ルーティング交換している。

【実施例】

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。 第１図は本発明の実施例における光スイツチノードの基
本構成を示すブロック図である。 第１図において、符号４７は入線の通話路列■〜■、４
８は出線の通話路列■〜■、４９は直列／並列変換光素
子、５０は光自己ルーテインダスインチ、５１は並列／
直列変換光素子である。この光スイツチノードを多段に
接続することにより、第７図に示したような多段光スイ
ッチを構成することができる。 入線の通話路■への２次元的な広がりを持つセル光は、
光スィッチの第１列に一様に照射され、そのＴＡＧによ
って光スィッチの第２行目のみを透過し、出線の通話路
■にルーティングされている。この光自己ルーティング
スイッチの例は４×４の場合であるが、一般にはＮＸＭ
てあり、Ｎ個の入力のいずれかに入線されたセルをＭ個
の出力のいずれかに出線する機能を有する。 第２図は第１図中の光自己ルーティングスイ。 チ５０の具体的な構成の１例である。５１′は単位光ス
イツチ素子、５２は画素、５３は入線のセル、５４は波
長λ。の情報フィールド、５５は波長λ１〜λ２のＴＡ
Ｇ、５４−は自己ルーティング後の出線の情報フィール
ド、５７はダイクロイ、クミラー　５８は帯域通過型波
長フィルタ、５９は光書き込み・反射型空間光変調器、
６０は検光子、６１は直列／並列変換器、６２は２次元
光ハクファメモリ、６３は並列／直列変換器、６４は読
み出し制御信号である。書き込み面の前面には、それぞ
れＴＡＧ光波光波長−１〜λ通過させる横長の帯状の帯
域通過型波長フィルタが順序に従って場所毎に配置され
、空間光変調器５９の読み出し面の直後に検光子６０が
配置されている。 例えば入線の通話路■から出線の通話路■へのルーティ
ングを例に説明する。先ずＴＡＧ光と情報フィールド光
に分離され、時系列信号である情報フィールド光は６１
の直列／並列変換器で２次元平面に展開され、一方波長
λ、のＴＡＧ光は空間光変調器の書き込み面の対峙する
１列目を縦方向に一様に照射し、第２行に横方向に帯状
に配置された中心波長λ、の帯域通過型波長フィルタ５
８のハツチング部分を通過する。透過したλ、の波長の
ＴＡＧ光は、空間光変調器の書き込み面内の当該波長フ
ィルタが装着された背面部分、すなわち出線の通話路■
に相当する部分のみを照射しルーティング情報を書き込
む。情報フィールド光を空間光変調器の読み出し面に照
射すると、ＴＡＧ光が書き込まれている部分の背面から
の反射光の偏波面が９０度向回転るので、この反射情報
フィールド光を検光子６０で検波・集光し、６２の光バ
ツフアメモリに２次元光信号のまま各ピットを同時並列
的に書き込み、６３の並列／直列変換器で時系列信号に
再変換した後、６４の読み出し制御信号によって適宜所
望の出線である通話路■にルーティングされる。本構成
以外にも、透過型の光書き込み型空間光変調器を用いた
構成も可能である。 ２次元光バッファメモリ素子としては、メモリ機能を有
する空間光変調器、双安定光半導体レーザ２次元アレイ
等の同時並列様式で書き込み・光読み出しがたの素子が
利用可能である。また消去可能な光ディスクも実用化さ
れ、２次元並列書き込み。読み出し方法も開発されつつ
あるので、近い将来利用できるようになるであろう。 １次元時系列光信号を空間的に２次元信号に変換・再変
換する際には、光／電気、電気／光の変換を介さない方
が高速化が図れるので有望である。 このような操作を光学的に行うためには、光ビームの方
向をビームの進行方向に垂直−な２次元平面内で操作す
る光偏向器が必要である。 第３図は光偏向器６５を第２図における直列／並列変換
器６１の単位素子として用いた場合の構成を示すもので
ある。この実施例では、光偏向器６５に入力された１次
元時系列信号をピット毎に単位スイッチ素子５１の画素
５２に順次光ビームを走査しながら書き込んでいる。ま
た逆に２次元信号から１次元時系列信号への再変換は、
スイッチ素子に対する読み出し光ビームを２次元面内で
走査しながら各画素を照射すればよい。前記光偏向器６
５には、機械的にミラーを高速に振りながら光ビームを
走査する方法と、光弾性効果を有する光学結晶の音響光
学素子を用いて、印加する音波の周波数をデータのクロ
ック周波数と同期させて変化することによって光ビーム
の走査が可能である。これらの光偏向器は既に種々実用
化されている。 本実施例では、入線の入力信号は空間的には１次元の時
系列信号を仮定しているが、入線および出線が２次元平
面に広がりを持つ信号を伝送する２次元の光データリン
クである場合には、ルーテング処理された２次元光信号
を１次元の時系列信号に変換することなくそのままの状
態で２次元光データリンクに送出すればよい。

【発明の効果】

以上説明したように、本発明によれば、光通信網におい
て、光信号として伝達されてくる極めて多数の高速・非
同期の通信メチイアを、光のままで自己レーティング交
換することか可能である。 従来の光ＡＴＭ交換において、製作上の困難さから制限
されていた入線数、出線数に対する数の制限は取り除く
ことができ、さらに、ＴＡＧ光を一旦電気信号に変換し
て、電気的に光スィッチを駆動するという従来の方法と
異なり、スイッチ速度がＯ／Ｅ部の応答速度に制限され
ないので、十分な高速化が期待てきる。また、そのハー
ドウェアも従来のスイッチノートを多段に接続する自己
ルーティングスイッチに比へ大幅に簡略化できる。 したがって、音声、画像、データ等の低速から高速まで
の幅広い速度の多くの様々な通信メディアを統合的に扱
う、将来的なＡＴＭ伝達方式に適した光交換方式である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における光スイツチノードの基
本構成を示すブロック図であり、第２図は第１図中の光
自己ルーティングスイッチ５０の擬態的な構成の一例で
あり、第３図は光ビーム偏向器を用いた例における１次
元／２次元光信号変換の概念図であり、第４図は情報の
単位ブロックであるセルの構成であり、第５図はスイッ
チノードを多段に接続した３段のスイッチの構成であり
、第６図はスイッチノードの一般的な構成であり、第７
図は従来提案されている多段の光自己ルーティングスイ
ッチの構成であり、第８図は、第１スイッチ部の光スイ
ツチノードの構成であり、第９図は光スィッチ１に用い
られる、従来の導波路型の光スィッチの構造であり、第
１０図は第８図中の斜線で示されたバッファメモリおよ
び第２光スイツチの詳細図である。 ４７は入線の通話路列■〜■、４８は出線の通話路列■
〜■、４９は直列／並列変換光素子、５０は光自己ルー
ティングスイッチ、５１は並列／直列並列光素子、５１
′は単位光スイツチ素子、５２は画素、５３は入線のセ
ル、５４は波長λ。 の情報フィールド、５７はグイクロイックミラー５８は
帯域通過型波長フィルタ、５９は光書き込み・反射型空
間光変調器、６０は検光子、６１は直列／並列変換器、
６２は２次元光バッファメモリ、６３は並列／直列変換
器、６４は読み出し制御信号、６５は光ビーム偏向器で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光信号に対して通話路の入線・出線の関係を設定し、入
   線から所望の出線へ該光信号を、光から電気、電気から
   光への変換を経ずに光のままで伝達する光スイッチング
   技術において、高速非同期に到達する光の情報の単位ブ
   ロックである、情報フィールドとルーティング情報（Ｔ
   ＡＧ）からなるセルの通話路を、前記ＴＡＧの情報に基
   づいて自律的に設定しこれを一旦バッファメモリに蓄積
   した後送出する自己ルーティングであって、ＴＡＧに波
   長を用い、入線に入力される１次元または２次元の時系
   列信号の１セル毎のビット情報を２次元平面に展開し、
   自己ルーティングスイッチとして、書き込み面の前面に
   場所毎に異なる特定のＴＡＧ光波長のみを通過させる帯
   域通過型波長フィルタを配置し、読み出し面の直後に検
   光子を配置した光書き込み・反射型空間光変調器（ＳＬ
   Ｍ）を用い、これにＴＡＧ光を通過させることによって
   、透過中心波長がＴＡＧ光の波長と合致する波長フィル
   タを通過したＴＡＧ光で、空間光変調器の書き込み面内
   の当該波長フィルタが装着された背面部分のみを照射し
   書き込み、情報フィールド光を空間光変調器の読み出し
   面に照射して、ＳＬＭからＴＡＧの自己ルーティング情
   報を読み出すことによって、ＴＡＧ光で書き込まれた交
   換先の通話路に対応する読み出し面の部分からのみ反射
   する情報フィールド光を検光子で検波することによって
   、情報フィールドの通話路を設定するという方法で自己
   ルーティングを純光学的に行い、このスイッチングされ
   た情報フィールド光を、バッファメモリとして用いる空
   間光変調器、光ディスク、光半導体メモリアレイ等の光
   並列メモリ素子に２次元光信号のままで同時並列的に一
   旦記録・蓄積し、所望のタイミングでこれを再び２次元
   光信号として同時並列的に読み出し、出線に送出するこ
   とを特徴とする光スイッチング方式。