JPH0648870B2 - 光通信網および光通信網の同期方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、時分割多重光空間スイッチ網に関し、更に詳
細には、前記通信網におけるデータ・フレームの同期化
に関する。

〔従来の技術〕

電気通信網において、光伝送システムが、ますます盛ん
に使用されている。光伝送システムは、各光ファイバに
より多数の通信路をサポートする広帯域伝送媒体を比較
的安い費用で提供する。長距離にわたる雑音や歪をなる
べく少なくするために、音声、データ、ビデオなどの信
号が、光デジタル信号として光ファイバを通して送られ
る。

伝送システムにおいて光波技術が多用されるようになっ
たことにより、光伝送システム網どうしを相互に接続す
る交換システムに光技術を使用する動きもある。光交換
を用いる利点は、光伝送システムと既存の電気交換シス
テムとの間で必要とされる電気／光変換および光／電気
変換を無くすることができる点である。

光交換網において、周波数およびフレーム同期化が非常
に重要な要素である。いろいろな伝送装置からの非常に
高い情報転送速度のビット流は、光スイッチによって同
時に切り替えるために、同期させる必要がある。情報ビ
ットの連続的な流れは、それぞれフレーム化されたフォ
ーマットにグループ分けされ、各フレーム間では、ビッ
トがそれらの伝送先に応じてグループ分けされる。この
ビット・グループはデータ・セグメントと呼ばれる。各
データ・セグメントを辿ると、保護帯域、即ちスイッチ
再編時間と言われる間隙がある。この保護帯域の目的
は、スイッチへの異なった伝送システムの入力から到達
するフレームの時間的ばらつきを考慮して、スイッチを
再編成するための時間を与えることである。この多重化
形式は、ブロック多重化として知られている。

フレーム内の情報ビットを伝送先によってデータ・セグ
メントにグループ分けしておけば、保護帯域の間に光ス
イッチにおける閉じたクロスポイント（交差点）を適当
に配置（編成）することにより、情報ビットをその伝送
先に経路を選択して送ることができる。スイッチの再編
成は、光スイッチに到着する全てのデータ流について保
護帯域が同時に現れている期間中に、行う必要がある。
そうでない場合、１つまたはそれ以上のデータ・セグメ
ントがスイッチに到来している間にもスイッチの再編成
が起こり、データの一部が失われることになる。

光スイッチは種々のタイプが考えられるが、近々に光交
換システムに使用するならば、光空間スイッチ、即ち、
チタン拡散ニオブ酸リチューム（Ti：LiNbO₃）の方向性
結合器を選択するのが適当である。この方向性結合器
は、クロスバ（crossbar）形式に配列することができ
る。ノンブロッキング（クロスバ形式）の光スイッチ網
（光交換機）においては、各方向性結合器の状態が、１
情報フレームに付き周期的に数回、変化しなければなら
ない。各フレーム期間中に、どの入力も出力の一つ一つ
に一度は接続されるように、方向性結合器の状態が変え
られるからである。

光スイッチの同期装置の設計には、幾つか課題がある。
第一に、全ての光スイッチにそれぞれ到来するデータ・
フレームは、全てが相互に同期し、かつそのスイッチ自
体とも同期することが絶対必要である。周波数も位相も
一致する必要がある。しかも、同期装置に使用できるの
は、穏当な費用で常識的な規模の装置だけである。第二
に、同期装置は、運用経費が最小になるように、設計す
ることが重要である。信号の流れには、データ・セグメ
ント間に保護帯域があり、運用効率は、フレームの情報
部分の持続時間からフレーム内のそれ以外の一切の時間
を引いた時間をフレームの総持続時間で割った値として
定義されるため、運用効率が悪くなる要因がある。

光交換網の設計は、地理的に広範囲に渡り、数百キロか
ら数千キロの光伝送システムが含むのが一般的である。
光伝送媒体を備えた相互接続ケーブルは、環境条件およ
び温度の大きな変化にさらされる。その結果、フレーム
あたりの保護帯域の総持続時間は、フレーム長に比較し
て非常に長くなる傾向がある。通信網の運用効率は、フ
レームの情報部分の持続時間から保護帯域の総持続時間
およびフレーム内の前記の他一切の時間を引いた時間を
フレームの持続時間で割ることにより、定義されるた
め、保護帯域が長くなると、通信網は非効率的となりが
ちで、運用費用も比較的高くなる傾向がある。このよう
な非効率性が、光交換網設計の課題となる。

〔発明の概要〕

前記のような課題は、遠隔地のスレーブ装置に相互接続
され、ブロック多重化メッセージを遠隔地にあるそれら
の装置間で切り替えるためのマスター光スイッチを備え
た光スイッチ網によって解決することができる。マスタ
ー光スイッチは、周波数基準クロックに応じて、（編
成）状態を順番に周期的に変化させて種々の経路を確立
していく。つまり、スイッチの接続が周期的に再編成さ
れ、入出力間に異なった接続が形成され、遠隔地の装置
間でメッセージが正しい伝送先に適切な経路で送られ
る。前記の周波数基準クロックは、１つの共通の信号源
からマスター光スイッチおよび遠隔地のスレーブ装置に
分配される。フレーム毎の前記幾つかの状態の１つにお
いて、遠隔地の各スレーブ装置はそれぞれ異なった符丁
信号が送信する。各符丁信号は、すべてのスレーブ装置
が接続されているマスター光スイッチを通して、それら
の符丁信号が送信されたタイム・スロット（セグメント
の持続時間）の期間中に、それぞれのスレーブ装置に送
り返される。各遠隔スレーブ装置は、戻ってきた信号を
送信した元の符丁信号と比較することにより、往復によ
る遅延時間と公称値との差異を測定し、その遅延時間の
差異を中和するように制御クロック信号の位相を調節す
る。このように、遠隔スレーブ装置の動作時間が調節さ
れマスター光スイッチと同期することにより、遠隔装置
から送信されたメッセージはマスター光スイッチの周期
的な編成動作に正しく時間を合わせてマスター光スイッ
チ到達する。種々の遠隔スレーブ装置から送信されたメ
ッセージは、正しい再編成時間にスター光スイッチ到達
するように調節されているため、フレーム毎に必要な保
護帯域およびその他一切の時間は、非常に短い時間に短
縮される。そして、通信網の効率はこれによって実質的
に高められる。

ブロック多重化メッセージの伝達経路を決める光スイッ
チ網においては、１個のスイッチがマスターに指定さ
れ、他のスイッチはスレーブとなる。一方、スレーブ・
スイッチも、他の下位のスレーブ・スイッチのマスター
として作用することができ、結果として、スイッチ網を
階層的に動作させることができる。異なる入力を出力に
経路付けするために、すべてのスイッチを周期的に再編
成する。各スレーブ光スイッチに対する制御クロック信
号の位相を調節することによって、スレーブ・スイッチ
から送られたデータ・メッセージがマスター光スイッチ
の周期的再編動作に対し正しい時間にそのマスター光ス
イッチに到達するようにする。マスター光スイッチから
スレーブ光スイッチに伝送するために使用される光ファ
イバには、可変光遅延ユニットが、一まとめにして配さ
れている。この一群の光遅延ユニットを制御することに
より、マスター光スイッチから送られた光信号メッセー
ジがスレーブ光スイッチの周期的再編動作に対し正しい
時間に各スレーブ光スイッチに到達するようにする。結
果として、光スイッチ網の同期がとれるので、フレーム
毎に必要な保護帯域およびその他の総体時間が減少し、
それに応じて効率も高くなる。

〔実施例〕

図面を参照しつつ以下の実施例を読めば本発明は更に理
解できよう。

クロスバ形式の光空間スイッチは、時分割多重光信号の
入力を受信する。入力光信号は、ブロック分割多重化フ
ォーマットである。ブロック分割多重化フォーマットで
は、情報ビットが、伝送先によってブロックにグループ
分けされている。光スイッチ、即ち全光形スイッチで
は、ブロック分割多重化フォーマットが用いられるが、
選択されたスイッチによる経路を伝送先の変更の度毎に
再編成する必要があるからである。このように、スイッ
チに到達するデータのブロックの伝送経路を再構成する
ために、スイッチは周期的に再編成される。ブロックの
速度で行われるスイッチの再編成はビット速度で行われ
る再編成よりかなり遅いので、現在の技術で実現するこ
とができる。

第１図に、時間軸上で連続するデータのブロック・シー
ケンスの例を示す。最初のブロックをｎとして、次にブ
ロックｎ＋１と言うように、フレームの最終ブロックで
あるブロックｎ＋Ｎまで、ブロックが各フレーム内に配
列されている。そして、後続のフレーム（図示せず）に
おいても、各ブロックはこれと同じように指定されてい
る。

データの各ブロックは、タイム・スロットに含まれてい
る。タイム・スロットは、データ・ブロックおよび保護
帯域を十分含むだけの長さがある。保護帯域は、異なる
信号源から送信されたデータ・フレームの不揃いをすべ
て補償するように、それぞれのタイム・スロットに含ま
れている。異なる端末装置からスイッチが受信するデー
タのフレームは、一般に完全には揃わない、即ち、１つ
の端末装置から送られるフレーム内のデータの第一ビッ
トは、他のすべての端末装置から送られるフレーム内の
データの第一ビットと同時にはスイッチに達しない。

フレーム同期の課題は、前述のように異なる信号源から
スイッチに到達する信号間の位相差に起因する。これら
の信号間の位相差は、端末装置からの光信号の伝送時間
のばらつき、ケーブルの経路に沿った環境の変化、およ
び送信用レーザーの周波数変化が原因である。ブロック
・フォーマットにおける保護帯域は、前記のあらゆる要
因から予測される最大の位相差を十分許容できるだけの
長さが必要である。前述のように、スイッチの再編成
は、すべての入力ビット流の保護帯域内で起こる必要が
あり、そうしないとデータが失われてしまう。現在まで
は、予測される最大の位相差を許容するために、保護帯
域をタイム・スロット毎に１０００ビット台を占めるほ
ど長くしてきた。これは、少しでも商業的意味を持つ通
信網にとっては、過大な運用上のオーバーヘッド（間接
的な負担）である。そのようなシステムを運用するの
は、実に非効率的で、高くつく。

第２図に、クロスバ行列スイッチの形式に配列され、４
台の端末装置３２、３３、３４および３５と相互接続さ
れた光空間スイッチ３０のブロック線図を示す。行列の
交差点は、前述のチタン拡散ニオブ酸リチューム基盤の
方向性結合器のような光方向性結合器を基本としてい
る。

光スイッチ３０の作動中、制御回路（図示せず）によっ
て、スイッチを通る経路が、マスター周波数クロック回
路３１に係わる制御信号に応じて周期的に再編成され
る。スイッチ３０を通る経路が再編成される度に、端末
装置３２、３３、３４、および３５の各々が、スイッチ
を通して、それらの端末装置の１つに接続される。従っ
て、スイッチ３０のいずれの入力に到達する信号も、ス
イッチが再編成される度毎に異なった出力および端末装
置に経路づけすることができる。

端末装置３２、３３、３４、および３５から第２図のス
イッチ３０にタイム・スロットが到達する時間の変動を
表す図を第３図に示す。同図を横切る各線は、１つの端
末装置を信号源とするデータ・シーケンスを表す。４つ
のタイム・スロットを縦に並んだ区画によって表し、図
の下に左から右に１から４までの番号を付けてある。各
タイム・スロットの期間中に起きる交差点の接続状態を
それぞれのタイム・スロット真下に小さく示した行列上
のドット（黒点）で示す。与えられた何れの端末装置か
らの信号も、スイッチ３０により、各タイム・スロット
に対応する行列に示されたスイッチ経路の編成に応じ
て、特定の出力に伝達される。

左端のタイム・スロットのスイッチ編成では、交差点は
左上から右下の対角線に沿って閉じている。このとき、
第２図において端末装置３２からファイバ３６を通して
スイッチ３０に送信された信号は、閉じた交差点３８を
通して経路が確立され、もう一つのファイバ３９を介し
て運ばれ、そして、端末装置３２の受信ポートに送り返
される。同様に、端末装置３３、３４、および３５から
同時に送信された信号は、閉じた交差点４１、４３、４
５を通してそれぞれ経路が確立され、それぞれ自身の受
信ポポートに送り返される。

一般に、ここで述べたスイッチ編成は、スイッチ３０の
通常の動作手順においては使用されない。これは、各端
末装置がその出力をそれ自体の受信ポートに帰還してい
るためである。この編成における動作を以下、帰還動作
として説明する。前記のようなスイッチ編成の最中に、
端末装置３２、３３、３４、および３５からそれぞれ特
別な符丁信号を送信し、戻った符丁信号を各端末装置の
受信回路内部で分析することにより、（端末装置からス
イッチ３０までと帰りの）往復遅延時間を端末装置の各
々に付いて測定することができる。また、このような遅
延時間の変動もすべて測定することができるので、各端
末装置の制御に使用される各局部クロック信号で位相の
変化を補償することが可能である。

第３図において、タイム・スロット２、３、および４の
期間中に示される編成パタンにより、すべての端末装置
間の相互接続が完全に可能となる。通信量の上で必要が
あれば、前記のスイッチ編成動作を、すべてのビット・
フレーム中で１回またはそれ以上繰り返すことができ
る。

第４図に、光ファイバ３６および３９を介して光空間ス
イッチ３０に相互接続された端末装置３２を更に詳細な
ブロック線図として示す。端末装置３２において、一群
の入力導線４６により、バッファ付きマルチプレクサ４
８の入力に電気信号のビット流が与えられる。これらの
電気的な入力ビット流は、導線７３のビット流と共に結
合され、移相回路５４から与えられる信号によるタイミ
ング制御の下にブロック分割多重された単一の電気的ビ
ット流として導線５０に現れる。導線５０上のビット流
は、電気／光変換器５６に与えられ、典型的な光ビット
流に変換され光ファイバ３６に現れる。

スイッチ３０では、１番目のタイム・スロット中に交差
点が編成されて、交差点３８が閉じられ、光ファイバ３
６からのビット流を光ファイバ３９を経て端末装置３２
の受信ポートへ接続する経路が形成される。そして、光
ビット流は、光／電気変換器６０によって導線６２上に
電気ビット流に変換され、導線６２上に現れる。この電
気ビット流は、デマルチプレクサ６４に与えられ、ここ
でブロックに分離される。各ブロックは通信線路６６上
の適切な伝送先に向けられる。

フレーム処理兼制御回路６８は、受信したビット流をも
とに、デマルチプレクサ６４のタイミングを制御するた
めのタイミング信号を与える信号源となる。

制御回路７０では、マスター周波数クロック回路３１か
らのマスター・クロック信号のタイミングが往復遅延時
間（これは、特別な符丁信号が、ファイバ３６、スイッ
チ３０、およびファイバ３９を通り、端末装置３２に、
帰還符丁信号として戻るまでの時間として測定される）
の長さに応じて調節される。端末装置３２を表す特定の
符丁信号は、発生回路７２により発生され、導線７３を
介してバッファ付きマルチプレクサ４８の入力に加えら
れる。符丁信号のビット流には、「１」から成る接頭文
字列、次に、端末装置３２を表す独特なビット・パタ
ン、そして「１」から成る接尾文字列が含まれる。この
符丁ビット流が端末３２の入力ポートに帰還されると、
その電気的ビット流が導線７４を通して論理回路７６に
送られる。帰還したビット流は、論理回路７６におい
て、送信された符丁信号ビット流の複製（導線７８上）
と比較されて、適当なタイミングから移相がどの程度ず
れているかが測定される。つまり、論理回路７６は、端
末装置３２の符丁信号ビット流がそこへ帰還すると予測
される時間に帰還したビット流の標本を調べ、端末装置
３２に対する符丁信号が適切なタイム・スロットの期間
中に帰還したか否かを判断する。そして、位相を前記の
適切な時間より進ませたり、遅らせたりする。端末装置
３２の符丁信号が適切なタイム・スロット中に帰還しな
い場合、移相回路５４により導線８１上に生成される局
部制御クロックの位相を、マスター周波数クロック回路
３１からのマスター・クロック周波数基準に照らして調
節する。この処理は、端末装置３２の符丁信号ビット流
がその端末装置３２に適切なタイム・スロット内に帰還
するようになるまで繰り返される。

適切なタイム・スロット中に正しい符丁信号ビット流を
受信した場合、論理回路７６は、接頭および接尾ビット
「１」をすべて探す。これらのビットが適切なタイム・
スロット内にすべて帰還した場合、移相回路５４により
生成される局部制御クロックの位相調節は、それ以上行
わない。このようにして、スレーブ端末装置３２は、マ
スター光スイッチ３０と同期が取られる。接頭ビットの
一部が帰還しない場合、導線８０上の信号の制御の下
に、導線８１上の局部制御クロックの位相を遅らせる。
接尾ビットの一部が帰還しない場合、導線８０上の信号
によって、導線８１上の局部制御クロックの位相を進ま
せる。何れの場合も、光通信路３６および３９上で発生
したり、端末装置３２と光スイッチ３０との間のその他
の場所で発生した遅れの差異を中和するように、局部制
御クロックの位相が調節される。

論理回路７６は、調節量および極性を表す信号を導線８
０上に生成する。これに応じて、マスター周波数クロッ
ク回路３１から到来する局部制御クロック信号が位相回
路５４により調節される。論理回路７６は、符丁信号の
検査と、周波数基準（即ち、符丁信号発生器７２および
導線７８により与えられるようなマスター・クロック）
との照らし合わせによる局部制御クロック信号の位相調
節とを、交互に行う。導線８１上の局部制御クロック信
号の位相を変化させると、符丁信号ビット流が光スイッ
チ３０に到達する時間も変化する。導線８１上の局部制
御クロック信号の位相が適当に調節されていれば、符丁
信号は、光スイッチ３０を制御するマスター周波数クロ
ック信号に同期して、光スイッチに到達する。そして、
光スイッチ３０は、符丁信号の到着を指定したタイム・
スロットの前の保護帯域の間に、再編成されることにな
る。接頭および接尾ビットを含めた符丁信号の全部が、
光ファイバ３９に経路を得る結果、光ファイバ３９によ
り符丁信号全体が端末装置３２の受信ポートに送られ
る。符丁信号全体が受信されるので、端末装置３２から
送信されたデータ・フレームは、スイッチ３０を制御す
るマスター周波数クロックに同期してロックさ（取り込
ま）れる。

ひとたび端末装置がマスター光スイッチ３０にロック
（同期結合）されると、各端末装置は、自らのそれ以降
の符丁信号の接頭または接尾ビットが１つでも欠けてい
る場合、それを検出し、更に局部制御クロック信号の位
相に微調整を施して、同期を維持することができる。位
相の調節は、すべてのデータ・フレームで起こり得る。
このように常に調節することにより、非常に少ない誤差
で同期が維持される。従って、必要な保護帯域は、これ
まで必要とされた長い持続時間に比べ、短縮されてい
る。各フレーム毎に符丁信号を１回送信するのに要する
余分な時間は、各フレームの保護帯域が、それより遥か
に実質的に減少したことにより、埋め合わされている。
従って、総体的な間接消費時間は実質的に減少し、通信
網は遥かに効率的に動作する。第２図の各端末装置３
２、３３、３４、および３５は、接頭および接尾ビット
が付いた専用の符丁信号ビット列を備えている。各端末
装置がそれ自体の符丁信号および往復遅延時間を確認で
きるように、それらの符丁信号は、互いどうしおよび顧
客のデータと区別することができる。従って、各端末装
置は、送信されたビット・フレームを光スイッチ３０の
再編時間に同期させることができる。すべての端末装置
が光スイッチに同期していれば、通信網のすべてのデー
タは、少しもビット欠け、またはビット落ちすることな
く、光スイッチ３０を通して、経路が確立され、周期的
な新たな経路が確立される。

第５図に、光（全光形）空間スイッチ１００、１１０、
および１２０から成る通信網を示す。スイッチは、第２
図の場合のように、４ｘ４行列として示した。第５図の
光空間スイッチ１００、１１０、および１２０は、すべ
て第２図の構成に従って、種々の端末装置に相互接続さ
れている。また、光空間スイッチ１００、１１０、およ
び１２０は、（タイム・スロット毎に）周期的に再編成
され、到来するデータのビット流を種々の出力へ経路を
付けて送る。これらの光スイッチにより、各データ・フ
レーム毎に入・出力間で、あらゆる接続が行われる。こ
の通信網には同期の問題が幾つかあり、その一つは第
２、３、および４図に関して説明した課題と類似の処理
によって解決されるが、その他の同期の課題は別の処理
によって解決するものである。

前記と類似の解決は、光スイッチ１００が、他の光スイ
ッチ１１０および１２０の両方に対しマスターとして作
用することがある。各光スイッチが単一の基準周波数ク
ロック源に同期して動作するように、マスター周波数ク
ロック回路３１が、基準周波数クロックを、３つの光ス
イッチすべてに与える。回路１５５および１２５の各々
は、ビット・フレームに付き１回、独特な符丁信号を生
成する。これらの電気的符丁信号は、それぞれ、電気・
光変換器１３９および１４０によって、光符丁信号に変
換される。それらの光符丁信号は、それぞれのスレーブ
光空間スイッチ１１０および１２０（これらは、光ファ
イバ１３５および１３８を通してマスター光空間スイッ
チ１００への経路を作る）に与えられる。マスター光ス
イッチ１００を編成することにより、光信号は、マスタ
ー光スイッチ１００を通して経路が与えられ、光ファイ
バ１１１および１２１を介してそれらの送信元に戻る。
回路１３０および１３１に送り返された、これらの光信
号は、光・電気変換器により光信号から電気信号に変換
される。変換された電気信号は、導線１２５および１２
７を介して回路１５５および１２５に与えられ、そこ
で、マスター光スイッチ１００に送信された独特な符丁
信号と比較される。この比較の結果、少しでも必要があ
れば、導線１５８および１２８上の制御クロック信号に
位相の調節が施される。この位相調節は、マスター周波
数クロック回路３１からの基準周波数クロック信号を参
照して行われる。この動作において、回路１３０および
１３１は、それぞれ、適切な符丁信号を操作し、必要に
応じて局部制御クロック信号の位相を調節することによ
り、スレーブ光空間スイッチ１１０および１２０から送
信された全ての顧客データが、マスター光スイッチ１０
０の各再編成動作に関し適切な時間にマスター光スイッ
チ１００に到達するようにする。

同期に関するもう一つの課題は、顧客データをマスター
光スイッチ１００からスレーブ光スイッチ１１０または
１２０の何れかに送信した場合、全てのデータが送信先
のスレーブ・スイッチの編成動作に対し適切なタイミン
グでそのスイッチに到達することである。この課題を解
決するには、マスター光スイッチ１００からスレーブ光
スイッチ１１０および１２０にそれぞれデータを伝える
ファイバ１１１および１２１を通る伝送路における遅延
時間を調節すればよい。

マスター光スイッチ１００からの光データ信号のフレー
ムは、光ファイバ１２１、可変光遅延素子１２２、およ
び光ファイバ１２３を通して、スレーブ光空間スイッチ
１２０に伝送される。また、ファイバ１２１からの光デ
ータ信号のフレームは、光／電気変換ユニット１２４に
も与えられる。この変換ユニット１２４は、符丁信号発
生・クロック位相制御回路１２５と共に、第４図の構成
の当該部分と同様である。遅延調節回路１２６は、導線
１２７を介して受信した電気信号のフレームに応じて、
受信したビット・フレームの開始時間を決定する。即
ち、受信したビット・フレームのタイミングを導線１２
８上の局部制御クロック信号のフレームのタイミングと
比較し、可変光遅延素子１２２の遅延時間を調節する信
号を導線１２９上に生成することにより、ファイバ１２
１で到達する光信号（これは、ファイバ１２３を通して
スイッチ１２０に与えられる）のフレーム時間がスレー
ブ光空間スイッチ１２０の再編成のタイミングに合うよ
うにする。

第５図のスレーブ光スイッチ１１０は、スレーブ光スイ
ッチ１２０について説明した方法と同じ方法で、マスタ
ー光スイッチ１００と同期がとられる。

同期に関する更に別の課題は、データをスレーブ空間光
スイッチ１１０および１２０の一方から他方に送る場
合、そのデータが受信側のスレーブ光スイッチの編成タ
イミングに対し適切な時間に到達することである。スレ
ーブ光スイッチ１１０からの光データ信号のフレーム
は、光ファイバ１４１を通して送られ、可変光遅延素子
１４２および光ファイバ１４３を通してスレーブ光スイ
ッチ１２０に与えられる。また、ファイバ１４１からの
光データ信号のフレームは、光・電気変換ユニット１４
４にも与えられる。遅延調節ユニット１４６は、変換ユ
ニット１４４からの電気データ信号に応じて、フレーム
の開始時間を決定する。即ち、フレームのタイミング
が、導線１２８の局部制御クロック信号と比較される。
そして、遅延調節回路（ユニット）１４６は、可変光遅
延素子（ユニット）１４２の遅延時間を調節する制御信
号を導線１４９上に生成することにより、ファイバ１４
１で到達する光信号（これは、ファイバ１４３を通して
スイッチ１２０に与えられる）のフレーム時間が、スレ
ーブ光スイッチ１２０の再編成タイミングに合うように
する。

従って、可変光遅延素子１５２が、光ファイバ１５１を
経てスレーブ光スイッチ１１０に到達する光データ信号
を同期させるように調節されるため、それらの光データ
信号のフレームはスレーブ光スイッチ１１０の再編成タ
イミングに正しく時間調節されることになる。

この機能は、スレーブ光スイッチ１１０からスレーブ光
スイッチ１２０へのデータ伝送に付いて説明した処理と
同じ方法で、果たされる。

以上は、周波数および位相の両方にわたって同期がとら
れた光交換網の構成の説明である。周波数の同期化は、
マスター基準周波数クロックを分配して通信網の全ての
ノードを制御することによって、達成される。位相の同
期化は、符丁信号に加えられる往復遅延時間の変動に関
して全ての局部クロック制御信号を調節することによ
り、かなり達成される。位相を更に同期させるには、受
信した各フレームのフレーム時間と局部クロック制御信
号の各フレーム時間とを検出し、これらの差に応じてノ
ード間の光伝送路における遅延時間を調節すればよい。

このような同期化を全て行うことによって、各ノードで
受信中のデータに対する異なった信号源どうしのフレー
ム・タイミングの変動はかなり減少する。その結果、保
護帯域に必要な持続時間も、実質的に数十ビット台に減
少する。減少した保護帯域および各ビット・フレーム毎
に符丁信号を伝送するために増加した時間を総合した、
必要な時間は、これまで保護帯域に必要とされた全体の
時間より遥かに短い。従って、総体的な間接消費時間が
減少するので、光交換通信網は非常に高い効率で動作す
ることができる。

以上は、本発明による光交換網同期装置および同期方法
に関する実施例の説明である。これらの実施例および方
法を基に考案されたその他の装置および方法は、本発明
の範囲に当たるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、各フレームにＮ＋１個のタイム・スロットを
含むフレーム・フォーマットにおけるビット・シーケン
スを示すタイミング図、 第２図は、４つの遠隔端末装置に接続された４ｘ４スイ
ッチの概略図、 第３図は、第２図の４ｘ４スイッチのスイッチ再編成に
対するタイミング図、 第４図は、第２図の４ｘ４スイッチに接続されている遠
隔スレーブ装置のブロック線図、 第５図は、光スイッチおよび相互接続光ファイバ通信路
からなる通信網のブロック線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ネイダー マーラベイリ アメリカ合衆国，07728 ニュージャージ ィ フリーホールド タウンシップ，コベ ントリー ドライブ19

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】遠隔スレーブ装置において周波数基準クロ
   ックから制御クロック信号を生成するステップ、 前記制御クロック信号に応じて生成される各フレームの
   所定のタイム・スロットの期間中に、前記遠隔スレーブ
   装置からマスター光スイッチに向けて、符丁ビット・シ
   ーケンスを含むブロック分割多重メッセージを、繰り返
   し送信するステップ、 前記マスター光スイッチから前記遠隔スレーブ装置に、
   前記符丁ビット・シーケンスの少なくても一部を、各フ
   レームの前記所定タイム・スロットの期間中に帰還させ
   るステップ、 前記遠隔スレーブ装置が、前記符丁ビット・シーケンス
   の帰還した部分を前記符丁ビット・シーケンスと比較
   し、それらの間の位相差を測定するステップ、および 前記位相差に応じて、前記周波数基準クロックに関して
   前記制御クロック信号の位相を調節するステップから成
   る ことを特徴とする、 遠隔スレーブ装置をマスター光スイッチに同期させる方
   法。
2. 【請求項２】前記符丁ビット・シーケンスが、所定数の
   接頭ビット、前記遠隔スレーブ装置に対する独特な識別
   符号、および所定数の接尾ビットを備え、更に 前記位相差が、前記の独特な識別符号の帰還、ならびに
   所定数の前記接頭ビットおよび前記接尾ビットの帰還し
   た部分に依存する ことを特徴とする、 請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】前記遠隔スレーブ装置が、第一のスレーブ
   光スイッチであり、かつ 前記制御クロック信号に応じて、前記第一のスレーブ光
   スイッチを周期的に再編成するステップ、 前記第一のスレーブ光スイッチにおいて、第二のスレー
   ブ光スイッチから前記第一のスレーブ光スイッチに送信
   された光データ信号に付随したフレーム形成信号のタイ
   ミングの変化を、前記制御クロック信号に照らして測定
   するステップ、および 前記第二のスレーブ光スイッチから前記第一のスレーブ
   光スイッチに送信された光データ信号に与えられる遅延
   時間を、前記付随したフレーム形成信号のタイミングの
   変化に応じて、調節することにより、前記光データ信号
   が前記第一のスレーブ光スイッチの周期的再編動作に対
   し適切なタイミングで前記第一のスレーブ光スイッチに
   到達するようにするステップを更に備える ことを特徴とする 請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】周波数基準クロック信号に応じて、マスタ
   ー光スイッチを周期的に再編成して、受信したブロック
   分割多重信号を所定の送信先に切り替えるステップ、 遠隔スレーブ装置において、該遠隔スレーブ装置から光
   ファイバおよび前記マスター光スイッチを通り該遠隔ス
   レーブ装置に戻った光データ信号の往復遅延時間の変動
   を、前記周波数基準クロック信号に照らして測定するス
   テップ、 前記遠隔スレーブ装置が前記光データ信号の往復遅延時
   間を中和するように、制御クロック信号の位相を調節す
   るステップ、および 前記の調節された制御クロック信号に応じて、前記遠隔
   スレーブ装置の動作を制御することにより、該遠隔スレ
   ーブ装置から前記マスター光スイッチに送信された光信
   号のブロックが、該マスター光スイッチの周期的再編動
   作に対し適切なタイミングで該マスター光スイッチに到
   達するようにするステップから成る ことを特徴とする 遠隔スレーブ装置をマスター光スイッチに同期させる方
   法。
5. 【請求項５】前記遠隔スレーブ装置が、スレーブ光スイ
   ッチであり、かつ 前記マスター光スイッチから受信したブロック多重光信
   号を所定の送信先に切り替えるために、前記制御クロッ
   ク信号に応じて前記スレーブ光スイッチを周期的に再編
   成するステップを更に備える ことを特徴とする 請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】前記スレーブ光スイッチにおいて、前記ス
   レーブ光スイッチで受信した前記マスター光スイッチか
   らのブロック分割多重光信号に伴うフレーム形成信号の
   タイミングの変化を、前記の調節された制御クロック信
   号に照らして、測定するステップ、および 前記マスター光スイッチから前記スレーブ光スイッチに
   伝送された前記ブロック分割多重光信号に与えるべき遅
   延時間を、前記の付随フレーム形成信号の変化に応じ
   て、調節することにより、該ブロック多重光信号が、該
   スレーブ光スイッチの周期的再編動作に対して適切なタ
   イミングで、該スレーブ光スイッチに到達するようにす
   るステップを更に備える ことを特徴とする 請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】マスター光スイッチを通してスレーブ光ス
   イッチへの経路を与えられた光データ信号のブロックに
   伴うフレーム形成信号のタイミングの変化を、該スレー
   ブ光スイッチにおいて、制御クロック信号に照らして測
   定するステップ、および 前記マスター光スイッチと前記スレーブ光スイッチとの
   間の光データ信号の各ブロックに与えるべき遅延時間
   を、前記のフレーム形成信号の前記タイミングの変化に
   応じて、調節することにより、光データ信号の前記ブロ
   ックが、該スレーブ光スイッチの周期的再編動作に対し
   て適切なタイミングで、該スレーブ光スイッチに到達す
   るようにするステップから成る ことを特徴とする、 スレーブ光スイッチの周期的再編動作をマスター光スイ
   ッチの周期的再編動作に同期させる方法。
8. 【請求項８】周波数基準クロックによって制御され、ブ
   ロック分割多重光信号に対し複数の入力から複数の出力
   への経路を与えるための光スイッチ、 前記周波数基準クロックに基ずく制御クロック信号によ
   って制御される末端の端末装置、および 前記端末装置を、前記光スイッチの入力および出力と相
   互接続する第一および第二の光ファイバを有し、更に 前記端末装置において、符丁信号を生成し、かつ該符丁
   信号を前記第一の光ファイバを通して前記光スイッチの
   入力に送信する手段、 前記第一の光ファイバおよび前記入力から前記光スイッ
   チの交差点を経て前記出力および前記第二の光ファイバ
   へと至る経路を前記符丁信号に与え前記端末装置に戻す
   ために、前記符丁信号が送信されている間に編成される
   前記光スイッチ、 前記端末装置内部にあって、前記帰還符丁信号を前記の
   送信された符丁信号と比較し、位相差信号を生成するた
   めの手段、および 前記位相差信号に応じて、前記制御クロック信号の位相
   を前記周波数基準クロックに照らして調節するための手
   段を備える ことを特徴とする 光通信網。
9. 【請求項９】前記符丁信号が、所定数の接頭ビット、前
   記端末装置に独特な識別符号、および所定数の接尾ビッ
   トを備え、一ブロックとなっているビット・シーケンス
   であり、かつ 前記位相差信号の特性が、前記独特な識別符号の帰還な
   らびに所定数の前記接頭ビットおよび前記接尾ビットの
   帰還した部分に依存する ことを特徴とする 請求項８記載の光通信網。
10. 【請求項１０】光スイッチ、 周波数基準クロックから抽出されたクロックによって制
    御される遠隔装置、 公称値での可変光遅延を伴い、前記遠隔装置と前記光ス
    イッチとを相互に接続する、第一および第二の光ファイ
    バ、 前記遠隔装置から前記第一の光ファイバを通し前記光ス
    イッチへと、光符丁信号を一ブロックにして送信する手
    段、 第一の光ファイバから前記光スイッチおよび第二の光フ
    ァイバを通して前記遠隔装置に戻る経路を、前記ブロッ
    クの前記光符丁信号に与えるために、前記周波数基準ク
    ロックに応じて、前記光スイッチを編成する手段、およ
    び 前記の送信された光符丁信号と前記の帰還した光信号と
    の間の比較結果に応じて、前記第一の光ファイバにおけ
    る光遅延の変化を中和するように、前記抽出クロックの
    位相を変更する手段を備える ことを特徴とする 光通信網。
11. 【請求項１１】前記光符丁信号が、所定数の接頭ビッ
    ト、前記端末装置に独特な識別符号、および所定数の接
    尾ビットを備えたビット・シーケンスであり、かつ 前記抽出クロックの前記変更が、前記独特な識別符号の
    帰還ならびに所定数の前記接頭ビットおよび前記接尾ビ
    ットの帰還した部分に依存する ことを特徴とする 請求項１０記載の光通信網。