JPH0683245B2

JPH0683245B2 - 効率的なシングル・ホップ指向性多重チャネル・システム

Info

Publication number: JPH0683245B2
Application number: JP4209369A
Authority: JP
Inventors: イツァク・バーク
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPH05219089A; EP0536919A3; US5146514A; USRE35262E; EP0536919A2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般にシングル・ホップ
多重チャネル通信ネットワークに関し、詳しくは光信号
のための省力型の非バス指向シングル・ホップ相互接続
ネットワーク構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のデータ通信ネットワークの発展に
より高速度データ伝送及び高レベル・データ並行性又は
チャネル同時性を提供するネットワークの要求が着実に
増大している。データ伝送速度はネットワーク相互接続
リング装置を構成する物理的技術により制約される。チ
ャネル同時性は適切な宛先に経路指定するときの多重伝
送がネットワーク内で互いに御識別可能でなければなら
ないという制約がある。普通のバス指向ネットワーク構
成により、並行伝送の数はバスの数よりも少ないか又は
バスの数に等しい。

【０００３】バスは送信装置のセットと受信装置のセッ
トを完全に相互接続させるのに用いる装置である。ネッ
トワークはもし全ての接続がバスを介して行なわれ各々
の送信装置及び受信装置が１つのバスだけに接続されれ
ばバス指向であると言われる。最適な同時性はパケット
間の干渉なしにネットワークを介してデータ・パケット
を伝送するプロトコルの確立を必要とする。全ての伝送
は予め完全にスケジュールし又は適切な競合解消ルール
(規則)で実行することができるが、理想的には、有用な
同時性プロトコルはデータ伝送速度が出来るだけ低下し
ないようにすべきである。

【０００４】従来のバス指向シングル・ホップ相互接続
(ＳＨＩ)手法においては通信ネットワーク内のチャネル
同時性を改善することが努力されてきた。前記手法はど
れか特定の物理的な通信技術に制限されない。最近の光
ファイバー伝送技術の進歩及び星形光カプラー(couple
r) の発明により光ネットワークの使用が爆発的に増加
した。光データ伝送技術は光周波数で超高速データ伝送
ができるので人気がある。あいにく、光の帯域幅自身は
交換方式のネットワークでチャネル同時性を改善するに
は狭すぎる。光交換ができる速度を有する回路素子がな
ければ、同時性の制約は引続き光データ伝送ネットワー
クの障害になる。

【０００５】もちろん、バス指向光相互接続の制約を克
服する改良型非交換方式の相互接続手法が当業者により
提案された。提案の中には、星形カプラーのような光学
的な相互接続装置固有の制約を克服しようとするものも
あった。例えば、米国特許第４５４３６６６号明細書は
複数の星形光カプラーを用いてＮ加入者送信装置をＮ加
入者受信装置に相互接続する方法を開示している。この
方法は能動的な光中継器を用いて回線減衰の影響を克服
するとともに星形カプラーの指向性を利用してエコーの
ないバス指向相互接続構成を提供し、必要なバス・プロ
トコルを簡略化してチャネル容量を改善する。しかしな
がら、光交換装置の場合のように、能動的な光中継器を
使用すると費用が増加するとともにそれらのバス指向ネ
ットワークの信頼性が低下する。最近発表された米国内
の電話システムの障害ではこれらの問題が目立ってい
る。

【０００６】米国特許第４９１４６４８号明細書は高速
の光交換装置を必要としないバス指向多重ホップ相互接
続(ＭＨＩ)多重チャネル・ネットワークを開示してい
る。２つの送信装置はどれも同じ受信装置に厳密に接続
されるか又は受信装置のセットを切離すのでチャネルは
全てバス指向である。前記発明は均一のトラフィックの
下で必要なプロトコルを簡略化するために完全なシャフ
ル・ネットワークを用いるが、前記発明には多重ホップ
(反復される能動的なパケット伝送)を必要とするのでデ
ータ伝送速度が低下する。

【０００７】バス指向及び非バス指向ＳＨＩネットワー
クの説明はMatthew T. Busche, etal,"On Optical Inte
rconnection of Stations Having Multiple Transmitte
rsand Receivers," 1990 International Symposium on
Information Theory andits Applications (ISITA ^9
0), Hawaii, U.S.A., November 27-30, session63-3,p
p.967-970(文献Ａ)、及びY. Birk, et al,"Bus-Oriente
d InternationalTopologies for Single-Hop Communica
tions among Multi-Tranceiver Stations," IEEE Infoc
om ^88, pp.558-561,IEEE Computer Society Press,198
8(文献Ｂ)を参照されたい。初期の非バス指向ネットワ
ークの説明はY. Birk,"ConcurrentCommunications Amon
g Multi-Tranceiver Stations Over Shared Media", P
hDDissertation,Stanford University, Dec.1986を参照
されたい。

【０００８】従来技術で用いられ前記文献Ｂの論文に記
述されているように、均一トラフィックとは異なるタイ
プの発信端末送信装置のデータ・トラフィックが実質的
に等しいことをいう。スケジュールされたトラフィック
はラウンド・ロビン伝送スケジュールを意味し、ランダ
ム又は即時回答スケジュールは意味しない。厳密に言え
ば、これは任意の発信／宛先対の間に同じ量のトラフィ
ックがあることを意味する。しかしながら、正しいタイ
プの発信端末が各タイム・スロットで送信し宛先端末が
予め定められたとおりのものであれば、完全なチャネル
同時性が得られる。よって、もし所与のタイプの１つの
発信端末が所与の宛先について平均よりも多いトラフィ
ックを有しかつ同じタイプの別の発信端末が同じ宛先に
ついてより少ないトラフィックを有するならば、後者を
犠牲にして前者にスロットの割当てを追加するようにス
ケジュールが変更される。もし発信端末が１つの送信装
置を有し宛先端末が複数の受信装置を有する場合も同様
に処理される。更に、トラフィックが厳密に均一でなく
ても、一部のタイム・スロットの利用率が低下するだけ
なので、同時性はあまり低下しない。所与のスケジュー
ルにより相互接続ネットワークを動作させるには、端末
を同期させ送信を開始する時期が分かるようにする必要
がある。これは全ての発信端末に信号を分配する中央ク
ロックを用いるか又は従来技術で既知の他の適切な手段
により行なうことができる。

【０００９】技術的に知られているように、多重チャネ
ル容量はデータ速度と同時性の積として定義される。前
記文献Ａでは、端末当りｐ個の送信装置を有するｍ個の
発信端末は、バス指向又は非バス指向のＳＨＩを用いて
端末当り１又は２以上の受信装置を有するｎ個の宛先端
末と相互接続することができる。しかしながら、最大可
能伝送速度は経路に沿った電力損失に逆比例すると考え
られるので、多数の星形光カプラーを用いる受動的な非
バス指向ＳＨＩ多重チャネル・ネットワークにおける光
電力分割損失により、最大可能多重チャネル容量は従来
のバス指向ＳＨＩネットワーク内でのそれよりも少ない
容量に制限される。

【００１０】前記文献Ｂは、ある宛先端末(ＤＳ)のセッ
トに発信端末(ＳＳ)の各送信装置が直結されるように構
成される非バス指向ＳＨＩについて説明している。この
場合、別のＳＳに対するＤＳのセットは互いに無関係に
選択することができる。この概念は、同じか又は異なる
どれか２つの送信装置、２つの異なるＳＳから各１つの
送信装置に接続されたＤＳのセットを必要とする、バス
指向ＳＨＩの概念とは異なる。簡潔に言えば、バス指向
ＳＨＩはｐ(送信装置数/ＳＳ) の同時性に制限されるが
ｎ/ｐの最適電力拡散損失係数を有する。

【００１１】ｐ＝２の送信装置を有するＳＳの場合、各
ＳＳからあらゆるＤＳへの直結によるｎのＤＳへのｍの
ＳＳの受動非バス指向ＳＨＩはおよそｎ＝２０程度のサ
イズに制限される。なぜなら各ＳＳから送信される電力
はＤＳ毎に(ｎ^２/２) により分割されるからである。こ
の分割が起きるのは、このような接続を行なうのに必要
な２つの星形カプラー・ステージのためである。最初の
星形カプラーは１つのＳＳ送信装置から送信された信号
をｎ/２のブランチに分割し、２番目の星形カプラーは
１つのＤＳ入力宛の全てのＳＳ信号を結合する。光技術
で知られているように、星形カプラーは出力又は入力の
最大数に等しい光電力損失を生じる。従って、この例で
は、第１及び第２のカプラー・ステージは光信号電力を
(１/ｎ)に減少させるので、ネットワークの全電力分割
損失は(ｎ＊ｎ/２)即ち (ｎ^２/２)である。

【００１２】各ＳＳで光送信装置の数をｐに増加するこ
とは１つの送信装置を感知せねばならない受信装置の数
は減少するので、ＤＳ受信装置で使用できる電力は増加
し、有効電力損失係数は(ｎ^２/ｐ) に減少する。能動的
な装置を加えることは使用できるネットワーク結合性も
増すが、これは費用、複雑さ及び信頼性の問題を増すこ
とによってのみ可能である。簡潔に言えば、このような
非バス指向ＳＨＩは改善された同時性ｋ＝(┌log_ｐｎ┐
から(ｐ-１) 個の要素を選択する組合せの数)＝(┌log
_ｐｎ┐)！/(ｐ-１)！/(┌log_ｐｎ┐-ｐ+１)！を提供す
るが、光電力拡散損失係数が(ｎ^２/ｐ) であることが欠
点である。ここで、┌log_ｐｎ┐は(log_ｐｎ)が整数であ
ればその値を表わし、さもなければ(log_ｐｎ)よりも大
きい最小の整数と定義される。

【００１３】このような高い同時性の受動ＳＨＩ手法の
光ネットワーク技術には、現在の実際的な限界ｎ＝２０
よりもかなり多い発信端末及び宛先端末の数を相互接続
する強い要求がある。ｎを増すことは改善された同時性
ｋから非バス指向多重チャネル容量が増大するので望ま
しい。もちろん、受動ＳＨＩネットワーク内の各ＳＳバ
スはシングルホップ・リンクによりあらゆるＤＳに接続
させる必要があるので、受動ネットワーク・サイズの理
論的な上限は指向ネットワークで既知の同じ線形電力拡
散損失係数ｎ/ｐにより支配される。しかしながら、電
力拡散損失係数を(ｎ^２/ｐ)からｎ/ｐに減らすことは、
より高い最大同時性の値ｋでの受動ネットワークチャネ
ル容量を著しく改善する。従って、受動非バス指向ＳＨ
Ｉで電力拡散損失を(ｎ^２/ｐ)からｎ/ｐの理論的な最適
値に近い係数に減らす相互接続配線手法が必要とされ
る。従来の技術には関連した問題及び未解決の欠点があ
ることは明らかであり、本発明により下記のように解決
される。

【００１４】本発明は、各々がｐ送信装置出力を有する
一組の発信端末(ＳＳ)と一組の宛先端末(ＤＳ)の間の相
互接続を配線し、電力損失及び複雑さをほぼｎ/ｐに比
例させる方式に関する。本発明の第１の利点は光装置を
活動させず、多重ホップ相互接続(ＭＨＩ)方式に頼ら
ず、又はデータ速度を低下させずに並行性即ち同時性を
相当に増大できることである。本発明はまた相互接続を
実現するために必要なファイバー及びカプラーの数を最
小にする。

【００１５】本発明の利点は開示された相互接続方式が
光導体のほかにマイクロ波導波管、電気導体等を含む他
の技術に適用できることである。

【００１６】本発明の主要な特性の１つは構成要素の数
及び相互接続の数が電力拡散損失と同様に最適化される
ことである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、電力及び複雑さが実質的にｎ/ｐに比例するよう
に、各々が少なくともｐ＝２個の送信装置を有するｍ個
のＳＳのセットを、各々が１つの受信装置を有するｎ個
のＤＳのセットに接続することにある。

【００１８】本発明の第２の目的は、光中継器又は増幅
器を使用することなく、このような相互接続を行なうこ
とにある。

【００１９】本発明の第３の目的は、このような相互接
続を行なうことにより、シングル・ホップと呼ばれる一
組の直列の受動的なリンクにより全てのＳＳがあらゆる
ＤＳに接続させることにある。

【００２０】本発明の第４の目的は、このような効率的
なシングル・ホップ多重チャネル・システムの実現に必
要な構成要素及び接続の数を最小にすることにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明では、ＳＳ出力を
ＤＳ入力に直結するために必要なカプラー・ステージ
は、多重チャネル内の各カプラーが同数又はほぼ同数の
入力及び出力を持つように結合される。このような結合
は特にどれか１つのカプラーによる電力拡散損失が実質
的にカプラー出力の数に等しい係数よりも大きくはない
という利点がある。

【００２２】本発明のもう１つの特徴はＤＳ間の接続の
対称性を利用することである。この方式では、ＳＳ送信
装置からの経路は幾つかのカプラー・ステージを介して
ＤＳ受信装置に接続される。これらのステージは、２つ
の受信装置が全くの同じ送信装置のセットから受信する
ことはない前記対称性の非バス指向が有する性質のため
に必要である。重要なケースであるｐ＝２の場合、３つ
の必要なカプラー・ステージの各々の仕様は次の２つの
ルールにより決定される。 (ａ) 第１ステージの出力の数、第２のステージの出力
の数及び第３のステージの出力の数の積は、(ＤＳの数)
/(各ＳＳ内の送信装置の数(ｐ)) に等しくなければなら
ない。 (ｂ) ステージ内の各カプラーの入力及び出力の数の差
はどれも１以下である。

【００２３】これらのルールにより、ｐ＝２のとき相互
接続の電力拡散損失は、理論的な最小値であるｎ、すな
わちＤＳの数に近づく。本発明の方法は、対称性を利用
し、送信装置を"タイプ"によって分類し、そして前記接
続を合併・分割し「スクェア」なカプラーを得ることに
よりｐ〈２のケースに拡張できる。

【００２４】ｋ＝log_２ｎが整数であるネットワークで
は、電力拡散損失は正確に(ｎ) に等しい。ｋが奇数で
あるネットワークの場合、ＳＳの数がｋの偶数倍ではな
い場合、又はＤＳの数が(２^Ｋ)の正確な倍数ではない場
合、本発明は(ｎ)の理論的な最小値よりも幾らか大きい
最適電力拡散損失をもたらす。

【００２５】本発明は、ｋが偶数の場合のｎ＝２^ｋにな
るまでＤＳ又はＳＳのどちらかをダミー(dummy) 端末で
増加することにより、容易に奇数値のｋに拡張すること
ができる。本発明は、ｐ＝２の場合、排他的奇数パリテ
ィ (又は排他的偶数パリティ)を有する０と(２ｎ-１)の
間の全ての２進数のリストにより再番号付けすることに
よって、(log_２ｎ)+１の偶数同時性を達成できるケース
まで拡張できる。

【００２６】受動的な相互接続で電力損失を減少させる
代替実施例は、データのタイプによりｋよりも少ないメ
ンバーを有するグループに区分されたＳＳの間の対称性
を利用する。同じ数(ｋを法とするｉ)を有する任意の２
つのＳＳはｎ個のＤＳに同一の対称性をもって接続され
るので、(ｎ/ｋ)x(ｎ/２) 星形カプラーのシングル・ス
テージとそれに続く(ｋx１) 個のカプラーの最後のステ
ージは前記接続を行なうために用いることができる。こ
の代替実施例の主要な利点は、電力分割損失が(ｎ^２/
２)から(ｎ＊log_２ｎ/２) に減少し、従来の技術で知ら
れた直接的な相互接続手法よりも相当に改善されること
である。

【００２７】本発明による相互接続は都合よくアナログ
情報並びにディジタル情報の伝送に用いることができ
る。もう１つの利点は信号が各ＳＳから各ＤＳへの特定
の経路をたどることである。それによって、多重経路伝
送から生じる自己干渉の可能性が回避される。本発明の
もう１つの特徴は、光ネットワーク技術の当業者には明
らかなように、どのＤＳでも１よりも多くの信号が同時
に到着しないように選択されたｋ同時伝送を越えないよ
うにスケジューリングすることにより相互干渉を回避で
きることである。要求された同時性を達成する１つのス
ケジュールは Y.Birk, et al, "On the Uniform-Traffi
c Capacity of Single-Hop Interconnections Employin
g Shared Directional multichannels", IBM Resaerch
Report RJ7859 (72519), December 5, 1990 (文献Ｃ)に
記述されている。

【００２８】本発明は非バス指向ネットワークに適用さ
れる。なぜなら、前記ネットワーク内の異なるＳＳの送
信装置に接続されたＤＳのセットは同一のセットを切離
す必要がないからである。しかしながら、本発明はバス
指向シングル・ホップ相互接続にも適用できる。

【００２９】

【実施例】図１は非バス指向構造により発信端末と宛先
端末を相互接続する従来技術の方式を示す。しかしなが
ら、この従来技術の方式は電力拡散損失を最適化しな
い。この方式は前記文献Ｃに詳細に記述されている。

【００３０】図１で、共通の指向性の多重チャネル８は
ｎ個の発信端末(ＳＳ)のセットを宛先端末(ＤＳ)のセッ
トに接続する。参照番号１０はＳＳの１つを示す。各Ｓ
Ｓはｐ＝２の送信装置出力を有する(例えば、参照番号
１１はＳＳ１０の送信装置出力を示す)。参照番号１
２はＤＳの１つを示す。各ＤＳは１つの受信装置入力を
有する(例えば、参照番号１３はＤＳ１２の受信装置入
力を示す)。これらの２つのセットは同じ端末セットの
各半分とすることもできる。各(ＳＳ、ＤＳ)対につい
て、チャネルは２つのＳＳ送信装置のどちらをＤＳ受信
装置により受信できるかを指定する。各ＳＳはカプラー
の配列及び２地点間伝送リンクにより全てのＤＳに接続
される。例えば、ＳＳ１０の各送信装置出力１１は伝
送形式(１x２)カプラー１５の入力ポートに接続され
る。カプラー１５の２つの出力ポートの各々はそれぞれ
の２地点間伝送リンク１７に接続される。受信装置入力
１３では、伝送形式(４x１) 星形カプラー１９はその入
力ポートの各々が４つのカプラー１５のそれぞれの１つ
から２地点間リンクに接続される。出力カプラー、２地
点間受動リンク及び入力カプラーを含む全相互接続は "
多重チャネル" と呼ばれる。

【００３１】図１に示すように選択された接続及び（例
えば、前記文献Ｃに記述されているような）適切にスケ
ジュールされた伝送により、図示された多重チャネルは
均一なトラフィック・パターンに関してｋ＝log_２ｎの
同時、非干渉伝送を保持できる。

【００３２】図１に示す受動的な共通の指向性の多重チ
ャネルの実施例は、２つのＳＳから成る２つのＳＳグル
ープの各々からｋ＝２の同時伝送を可能にするように選
択された相互接続を有するｎ＝４の場合である。各ＳＳ
グループ内のＳＳの各々はｉ＝１からｉ＝ｋまで順次に
番号を付与される。各ＳＳについて、ｐ＝２の個々の送
信装置出力はＬ＝１からＬ＝２までの番号を付与され
る。各ＤＳは１つの受信装置入力を有し、ｊ＝０からｊ
＝ｎ-１までの番号を付与される。個々の接続を決定す
るために、図示のケースでは各ＤＳは(２を基数とする
ｊを示す)数即ち数ｊの２進表示により識別される。各
ＳＳは少なくとも１つの送信装置出力を介してあらゆる
ＤＳに直結される。経路指定スイッチ及び中間端末はど
ちらも存在しない。もし数ｊの２進表示のｉ番目の数字
がゼロならば、前記ｉ番目のＳＳは第１(Ｌ＝１)の送信
装置出力１１を用いて前記ｊ番目のＤＳだけに接続され
る。さもなければ（数ｊの２進表示のｉ番目の数字が１
ならば）、前記ｉ番目のＳＳは第２(Ｌ＝２)の送信装置
を用いて前記ｊ番目のＤＳだけに接続される。

【００３３】図１の多重チャネル方式では、ＳＳがその
送信装置の１つを用いて送信すれば、その送信はその送
信装置に接続されている受信装置を有する全てのＤＳに
より受信される。ＤＳは、メッセージを、そのメッセー
ジがそのＤＳにアドレス指定されかつそのＤＳが他の伝
送を同時に受信できない場合にだけ良好に受信する。Ｄ
Ｓが同時に２つのメッセージを受信すると、"衝突"が起
こるのでどちらのメッセージも受信されない。伝送を適
切にスケジューリングすることにより、ｋのメッセージ
を衝突なしに同時に(各ＳＳタイプから１つずつ)伝送す
ることができる。各々のＳＳ及びＤＳの間のトラフィッ
クの量が等しいとき、この相互接続はｋの通常のチャネ
ルの容量を有し、しかも各ＳＳは２送信装置だけを用い
るのに対して各ＤＳは１受信装置だけを用いる。この相
互接続は容量を変えずにＳＳ及びＤＳの役割を転換でき
る点で対称的である。

【００３４】ＳＳの数がｋよりも多いとき、同じ数(ｋ
を法とするｉ)のＳＳは全て前記方式によりＤＳに対し
て同じ接続を有するので同じタイプとみなされる。ＳＳ
の数がＤＳの数と等しければ、２つの端末セットは別個
のものとみなされるか又は単に同じｎの端末が折半され
た同じ２つの集まりとみなされる。そして各送信装置は
ｎ/２の受信装置に接続され、各受信装置は図１に示す
ようにｎの送信装置に接続される。

【００３５】図１に関する前述の受動的な指向性の非バ
ス指向ＳＨＩネットワーク方式は光ファイバー及び指向
性星形カプラーを用いる実施例に向いている。指向性星
形カプラーは幾つかの入力ファイバー及び幾つかの出力
ファイバーを有する素子であり、技術的によく知られて
いる。入力に現われた光信号はどれも全ての出力に拡散
されるが、入力ファイバーのどれからも再現されない。

【００３６】通常の場合のように、星形カプラーで用い
る全てのファイバーが等しい断面を有するとき、入力に
現われる電力と任意の出力ラインから到来する電力の比
は入力数又は出力数の最大である。よって、図１に示す
ネットワークでは、光信号は(１xｎ/２)カプラーとそれ
に続く(ｎx１) カプラーを介して進行せねばならず、受
信装置における電力は送信電力/(ｎ^２/２)である。この
２次電力損失係数は、図１に示す直接的な方式を用いて
受動的に相互接続できる端末の数を厳しく制限する。光
ネットワークでは直接(非コヒーレント)検出が一般に用
いられるので、光信号電力が不十分であれば、能動的な
装置を付加して前記光信号を増幅する必要がある。

【００３７】図１に示す相互接続の配線はどれも各送信
装置出力１１からの信号をｎ/２の経路に分割すること
を可能にする必要がある。なぜなら、もし各ＳＳからの
信号が全てのｎのＤＳに到達する必要があるのに各ＳＳ
が２つの送信装置出力１１しかなければ、前記信号はｎ
/２のＤＳ１２の受信装置入力に到達せねばならないか
らである。同様に、ｎの信号は各受信装置入力１３で結
合させる必要がある。なぜなら、各ＤＳは例示されたｎ
のＳＳに接続されるからである。よって、理論的に可能
な最小の電力分割係数はｎ/２である。

【００３８】文献Ｃには電力拡散損失又は配線レイアウ
トを考慮せずにｐ〈２の値の一般的な接続ルールが記
述されている。ｎ＝ｐ^ｋの各ＤＳ(図示せず)はｋ桁の
(ｐを基数とするｊ)の値により番号が付与される。ｊの
値は０から(ｐ^ｋ-１)までの範囲にある。ＳＳタイプの
数はｋ＝(┌log_ｐｎ┐)！/(ｐ-１)！/(┌log_ｐｎ┐-ｐ+
１)！にセットされ、各ＳＳは、正確に(ｐ-１)の位置
に"１"を、( ｋ-ｐ+１) の残りの位置に"０"を有するｋ
桁の２進数(２を基数とするｉ)で表示される。もちろ
ん、ｐ＝２の場合は、ｋ＝log_２ｎである。

【００３９】ｉ番目のＳＳでｊ番目のＤＳに接続される
Ｌ番目の送信装置を選択するルールは(ｉの２進数)が複
数の１(ｉ＊ｊの桁毎の積の合計) を有する位置に(ｐを
基数とするｊ) の(ｐ-１) 桁が合計されることを必要と
する。結果として得られた、ｐを法とする合計は接続に
必要な、０から(ｐ-１) までの範囲にあるＬの値であ
る。この方法及び多数の受信装置のための多重チャネル
へのその拡張ならびに光伝送スケジューリング手法は前
記文献Ｃで最良の評価が得られる。

【００４０】本発明は、信号がｎ/ｐの係数のみにより
減衰されかつ最適である、図１に示された非バス指向Ｓ
ＨＩネットワークの配線方式を提供する。また、本発明
による方式は相互接続の実行に必要なファイバー及びカ
プラーの数を最小にする。カプラー１５の出力からカプ
ラー１９の入力に直結する、図１に示す配線方式は分割
ステージ及び結合ステージを分離するので、電力供給負
担を倍加させる。分割ステージでは、最初のステージの
カプラー１５の出力の数は電力分割比を決定する。結合
ステージでは、２番目のステージのカプラー１９の入力
の数が分割比を決定する。本発明の最も重要な要素は、
接続経路における各カプラーが同数又はほぼ同数の入力
及び出力を備えるように、これらの２つのステージの機
能を組合わせることである。以下、このようなカプラー
は正方なカプラーと呼ばれる。多重チャネルにおける電
力拡散損失を最小にするために、できれば、正方なカプ
ラーの入力ポート・カウントと出力カウントとの差が１
を越えないことが望ましい。

【００４１】図２は、２つの結合ステージだけを用いる
ｍ＝４のＳＳ及びｎ＝４のＤＳの場合の本発明による最
初の相互接続方式を示す。図２の素子は図１の場合と同
様に命名される。ネットワーク接続ルールは、整数(ｊ
の２進数)のｉ番目の桁が(Ｌ-１) に等しくなるよう
に、各ＳＳグループ内のｉ番目のＳＳのＬ番目の送信装
置出力２１がｊ番目のＤＳの受信装置入力２３に接続さ
れねばならないことである。２進整数ｊのｉ番目の桁は
図２に示す実施例では最下位桁から番号を付与される。
番号付与方式が図示のようにｊ＝０で開始されると、ｉ
番目の桁は一定の方法で決定できる。

【００４２】図２で、同じ番号(ｋを法とするｉ)を持つ
２つのＳＳはどれも同じ接続を有するので、個々の送信
装置出力２１のセット (ｎ/ｋの前記送信装置出力を有
するセットの数は２ｋである) の各々は最初の(ｎ/ｋ)x
(ｎ/２) 星形カプラー１８の入力に接続される。星形カ
プラー１８は各送信装置出力２１を(ｎ/２) 回再現し、
(ｎ/ｋ) の出力２１のセットは結合されて同一の受信装
置入力２３に到達する。任意の所与の受信装置入力２３
の(ｋx１) カプラー２０には、前記接続ルールに従って
選択されたカプラー１８の１つの出力が接続される。カ
プラー２０の出力はそれぞれ受信装置入力２３に接続さ
れる。図２を調べると、この方式の全電力分割係数は
ｎｋ/２＝ｎ(log_２ｎ)/２であることが分かる。この値
は常に(ｎ^２/２) よりも小さい。従って、図２に示す方
式は図１に示す直接的な方式に較べて電力拡散損失がか
なり改善される。

【００４３】ｎ/ｋが整数ではない相互接続では、全数
がｋの整数倍になるまで、ダミーのＳＳを加えることが
できる。すなわち、ＳＳグループのサイズは ┌ｎ/ｋ┐
である。┌ｎ/ｋ┐は(ｎ/ｋ)よりも大きい最小の整数と
定義される。

【００４４】ｐ＝２でｋが奇数の場合、図２に示す方式
は図３に示すように(ｋ+１) 同時伝送に拡張できる。こ
こでは、ｋは前と同じように定義されるが、同時性は１
チャネルだけ拡張されて(ｋ+１)になる。図３は、ｎ/
(ｋ+１) のＳＳグループに分割され、グループ内のＳＳ
の各々がｉ＝１からｉ＝ｋ+１までの番号を付与された
ｍ＝ｎ＝８のＳＳ、及び本発明の特別のルールに従って
番号を付与されたｎ＝８のＤＳを示す。もしｋが偶数で
あったならば、同時性はｋ＝┌log_２ｎ┐に制限され
る。しかしながら、ｋは奇数であるので、０から(２
^ｋ+１-１)の間の数のグループからパリティに従って選
択された２進数ｊによって全てのＤＳに対して番号を付
与することにより、同時性を(ｋ+１) に増加することが
できる。図３に示すように、(２^ｋ+１-１)のＤＳの各々
は奇数パリティを有する数 (２を基数とするｊ) により
番号を付与される。ｊに関する１６の可能な値のうち、
８つは奇数パリティを有し、他の８つは偶数パリティを
有する。図３に示すように、ｊに関する８つの奇数パリ
ティの値を用いて８つのＤＳに番号が付与される。文献
Ｃに開示されているように、代わりに８つの偶数パリテ
ィの値を使用することもできる。

【００４５】ｋが奇数値の場合にｎのＤＳ及びｍのＳＳ
を相互接続する２結合ステージ方式の前記以外の部分は
図２に関連して説明した方式と同じである。第１段階の
ステージの星形カプラーは、(ｎ/(ｋ+１))x(ｎ/２)カプ
ラー２２として選択される。そして(同じ接続を有する)
同じタイプの全ての個々の送信装置出力３１はカプラー
２２の入力に接続される。第２段階のステージのカプラ
ーは(ｋ+１)x１カプラー２４として定義される。カプラ
ー２４の出力は図示のように受信装置入力３３に接続さ
れる。最後に、カプラー２２の出力の各々がどのカプラ
ー２４の入力に接続されるかは次の条件による。すなわ
ち、２進整数ｊのｉ番目の桁が (Ｌ-１)に等しい場合、
各ＳＳグループ内の前記ｉ番目のＳＳの前記Ｌ番目の送
信装置出力３１が前記ｊ番目のＤＳの受信装置３３に接
続される。奇数パリティを有するｊの値は(２^ｋ+１-１)
の番号を付与されたグループから選択されるため、ｊの
各値は４ビットを有するので、４つのセットのＤＳはｋ
+１＝４の同時性のために系統的に選択される。

【００４６】図３に示す方式の電力拡散係数は１６であ
る。これは図１の方式による電力拡散係数ｎ^２＝６４の
と比較すれば有利であるが、図２の方式による電力拡散
係数ｎｋ/２＝１２と一致しない。このように、同時性
を増して必要なカプラーの数は少なくなるが、電力拡散
係数は少しも改善されない。これはｎ＝１６を強制する
ためにダミーのＳＳ及びＤＳを単純に付加して前述の図
２のルールに従って接続することに起因する。

【００４７】本発明の次に重要な要素は、図２に関連し
た前述の方式で用いられた２つのステージの間に３番目
のカプラーのステージ(ステージ２)を付加し、前記ネッ
トワークのＤＳ側の接続の対称性を利用することであ
る。ＤＳ番号ｊに到達するためにｉ番目のＳＳが用いる
Ｌ番目の送信装置出力２１はｊの２進数表示のｉ番目の
ビットの値により決定されるので、先頭(最上位)の(ｋ/
２) ビットを共有する２進数を有する全てのＤＳも最初
の(ｋ/２) のタイプのＳＳに対して同じ接続を有するこ
とが分かる。同様に、末尾の(ｋ/２) ビットを共有する
番号ｊを有する全てのＤＳも残りの(ｋ/２) タイプのＳ
Ｓに対して同じ接続を有する。それぞれの場合に前記Ｄ
Ｓの数は(２^ｋ/２) である。下記の説明はｎ及びｋの通
常の値を用いるが、ｋ＝６及びｎ＝６４の３ステージの
カプラー・ネットワークを示す図５を参照することによ
り最もよく理解することができる。

【００４８】対称性を利用するために、ステージ２の
(２＊２^ｋ/２) のカプラー３４が用いられる。最初の
(ｋ/２)のＳＳからの信号の全ての可能な組合せ(各組合
せは各ＳＳからの１つの送信装置出力５１を含む) を提
供するためにステージ２のカプラー３４の半分が用いら
れ、残りの(ｋ/２) のＳＳについて同様の組合せを提供
するために他の半分が用いられる。各組合せは
(２^ｋ/２) の受信装置入力５３の幾つかのセットに到達
せねばならないので、各ステージ２のカプラー３４は
(２^ｋ/２)の出力を持つ必要がある。

【００４９】ステージ２のカプラーはｋ/２の入力を持
つ必要がある。なぜなら、前記カプラーは同数の信号を
組合わせるからである。全てのステージ２のカプラーの
出力の総数は２ｎである。ここで、各受信装置入力５３
は、それぞれのＤＳを接続せねばならない送信装置出力
５１の信号の組合せを運ぶ出力の２つのステージ２のカ
プラー３４の出力に接続される。これらの２つのカプラ
ー３４はＳＳの最初の半分の出力及びＳＳの残りの半分
の適切な組合せの出力を供給する。従って、カプラー３
６の第３のステージはサイズが２x１の簡単なｎのカプ
ラーである。

【００５０】ｐ＝２であるので、任意の所与の送信装置
出力５１を用いるのはそのＳＳを含む組合せの半分だけ
である。従って、ステージ１のカプラー３２は１つの入
力と(２^ｋ/２-１)の出力を持たねばならない。図５はｋ
＝６の最適配線方式を示す。カプラーは円又は楕円で表
示され、端末は矩形又は正方形で表示される。

【００５１】本発明のもう１つの重要な要素はｎ/ｋの
信号の合併を分割して２つのステップにする手法であ
る。最初のステップでは、同じ接続を有する送信装置出
力５１からのｘ信号のグループは(ｘ)x(ｙ) カプラーを
用いて組合わされる。整数ｘ及びｙは未決定の値を有す
る。２番目のステップでは、各々のカプラーから１つの
出力が識別され、これらの出力は次のカプラーの入力に
接続される。以上で合併は終了する。

【００５２】本発明の更にもう１つの重要な要素は、
(ｘ)x(ｙ) カプラーをステージ１のカプラー３２として
動作させ、ステージ２のカプラー３４にｎ/ｋ信号の合
併を完成する役割及びそれらがｋ/２タイプの信号を組
合わせる以前の役割をどちらも演じさせることである。
信号は、もしそれらが同じ(ｋを法とするｉ)の値を有す
るＳＳの同じＬ番目から到来するならば、同じタイプで
ある。よって、ｚがある整数の場合に、ステージ２のカ
プラーの入力カウントはｋｚ/２である。

【００５３】本発明の最後の重要な要素はｘ、ｙ及びｚ
の最良の値を選択することである。各送信装置出力５１
から到達した受信装置の数は(ｐ＝２の場合には) ｎ/２
でありかつステージ３のカプラー３６は１つの出力しか
持てないので、ステージ１のカプラー３２の出力カウン
トとステージ２のカプラー３４の出力カウントの積は少
なくともｎ/２に等しくなければならない。電力分割を
最小にするために、この積は正確にｎ/２に等しく、任
意のカプラーの入力カウントはそのカプラーの出力カウ
ントにできるだけ接近して保持されるように強制され
る。すなわち、全てのカプラーは実質的に二乗になるよ
うに強制される。これらの２つの条件は３ステージの相
互接続の実施例における電力分割を最小にする。

【００５４】ｍ≧ｋでありかつ各ＤＳはｐ＝２の送信装
置出力を有する場合にＤＳ及びＳＳのネットワークに必
要な実際のカプラーのサイズ及び数を計算する方法が下
記のステップに開示される。ｎ、ｍ及びｋは一般的であ
るが、下記のステップは図５を参照することにより最も
よく理解することができる。 (ａ) ステージ３のカプラー３６は(２x１)でありその
数はｎである。 (ｂ) 各送信装置出力５１は、ｋ/２のビット数で１つ
のビットが固定されている、ステージ２の(２^ｋ/２-１)
のカプラー３４に到達せねばならない。よって、ステー
ジ１のカプラー３２の各々の出力カウントはｙ＝２
^ｋ/２-１である。 (ｃ) まだ組合わされていない同じ接続を有する送信装
置出力５１のクラスタ(cluster)の数はｚ＝(ｍ/ｋ)/ｘ
に等しい。 (ｄ) ３ステージのネットワークの電力分割を最小にす
る(ｘ,ｚ) の組合せが選択される。(ｘ,ｚ) を選択する
最初のステップはｘとｙを等しくすることであり、従っ
てステージ１のカプラー３２は正確に二乗になる。これ
はｚ＝ｍ/(ｋｘ)＝２^ｋ/２+１/ｋを強制する。従ってス
テージ２のカプラー３４の入力数は(ｋ/２)＊ｚ＝２
^ｋ/２＝√ｎである。これは都合よく正確にステージ２
のカプラー３４の出力数であるので、全てのステージ２
のカプラー３４は実質的に二乗になるように強制され
る。

【００５５】指向性入出力カウントに関する上記の式の
結果は整数にならないことがある。正しい整数を得るた
めに、ｋの偶数値に関して下記の計算を行なう。 (ａ) 最初にｚの値を計算し、もしそれが整数でなけれ
ば、前記計算された値に隣接する２つの整数値に関して
次の２つのステップを実行する。 (ｂ) 次にｘ＝┌２^ｋ/ｋｚ┐を計算して、ＳＳの全数
がｋｘの整数の積になるように十分なダミーＳＳを付加
する。これらのダミー端末は実際のＳＳの端に加えられ
る。ダミー端末もそれらの接続も実際には存在しない。 (ｃ) 最後にｙ＝２^ｋ/２-１を計算し、かつmax(x,y)＊
max(kz/2, 2^k/2)＊2に等しい電力分割係数を計算する。
もし２つの可能なｚの値があれば、最小の電力分割係数
を生じるｚの値を選択する。

【００５６】同様に、ＳＳ及びＤＳの間の対称性を利用
して前述のｐ〈２の接続ルールを最適化することによ
り、他のｐの値について前記ステップを一般化すること
ができる。偶数のｋの値について、本発明はもちろんｋ
タイプのＳＳ、即ち、ダミーＳＳで満たす必要があるか
も知れない１つのグループを除いて全てのＳＳグループ
が正確にｋの要素を有するＳＳ区画に適用される。ｋが
奇数値の場合、本発明は(ｋ+１) タイプのＳＳに最も簡
単に適用される。しかしながら、希望があれば、ｋタイ
プは奇数のｋ及び偶数のｋの(ｋ+１)タイプに用いるこ
とができる。

【００５７】ｐ〈２の値の場合、電力分割損失をｎ/ｐ
に近い値まで最適化する際に追加の結合ステージが役立
つことがある。本発明に従って、最初の少なくとも２つ
の (最後のステージを除く全ての)結合ステージは (ａ)
(ｎ/ｐ)に等しい結合ステージ出力カウントの積及び
(ｂ)実質的に二乗である全てのカプラーの２つの重要な
要求に適合するように構成される必要がある。配線要求
及びカプラー設計手順は、図４及び図５に示すｐ＝２の
実施例に関連した前述の方法の拡張により過度の実験を
行なわずに推論することができる。

【００５８】log_２ｎ＝ｋが奇数でｐ＝２のとき、相互
接続は本発明に従って次の方法で(log_２ｎ+１)同時伝送
を得るように配線できる。最初に、各ＤＳの要素は図３
に関連した前記説明のように０から(２ｎ-１) までの選
択された数ｊのセットにより再度番号が付与される。従
って、可能な組合せの半分しか使用されないが、各ＤＳ
は(ｋ+１) ビットの数ｊに対応する。残りの数のなかの
ビットは対称的であるので、ビット値の組合せの数は、
もし(２^ｋ+１) の数が全て使用されたなら生じる回数の
ちょうど半分である。カプラーは前述の方式に従って選
択される。ここでは、ステージ２のカプラーの出力数は
２^{(ｋ-１)/２}になる。また、ここでは、同じ接続を有す
るＳＳのクラスタはｎ/(ｋ+１)のＳＳを含み、(ｋ+１)
タイプのＳＳが存在する。

【００５９】従って、ｐ＝２で同時性がｋ+１に等しい
特別の場合には、ステージ１及びステージ２のカプラー
は(２^{(ｋ-１)/２})の入力及び出力を有する同じ二乗カプ
ラーであり、ステージ３のカプラーは全て(２x１) 指向
性カプラーである。

【００６０】図４は、ｎ＝８でｋ+１＝４の場合につい
て、図３に示した構成と同じＳＳ及びＤＳの構成を示
す。ｋが奇数の場合に(ｋ+１) の同時性を得るために図
３に示した方式と同じ方式が用いられる。前述のよう
に、奇数パリティだけを有するｊの値が全く同様に用い
られる。図４では、ステージ１のカプラーはｎ＝８のカ
プラー２６を含み、ステージ２のカプラーはｎ＝８のカ
プラー２８を含み、そしてステージ３のカプラーはｎ＝
８のカプラー３０を含む。指向性カプラー２６、２８及
び３０の入力カウント及び出力カウントは３ステージの
カプラーによる電力分割損失を最小にする前述の方法に
よって決定される。

【００６１】図４において、ステージ１のカプラー２６
はステージ２のカプラー２８と同じように(２x２)であ
る。ステージ３のカプラー３０は(２x１)であり、カプ
ラー２６、２８及び３０の間の接続は全て次のように行
なわれる。すなわち、各ＳＳグループ内のｉ番目のＳＳ
のＬ番目の送信装置出力４１は、奇数パリティの整数ｊ
のｉ番目の桁が(Ｌ-１) に等しくなるように、ｊ番目の
ＤＳの受信装置入力４３に接続される。図４でｎ＝８及
びｋ+１＝４の場合の実施例と図３で同じ端末の２ステ
ージ多重チャネルを比較すると、３番目のステージの付
加により電力分割係数は１６から８に減少するので、各
受信装置入力４３で使用できる電力は倍増することが分
かる。奇数パリティを有するｊのために必要な伝送スケ
ジュールは前記文献Ａに開示されているように技術的に
既知の偶数パリティのスケジュールの通常の拡張であ
る。

【００６２】偶数値ｋの一般的なケースを理解するため
に、図５の実施例を検討する。ｍ＝６４のＳＳとｎ＝６
４のＤＳの間の同時性ｋ＝６の３ステージ相互接続が図
示されている。ステージ１のカプラー３２、ステージ２
のカプラー３４及びステージ３のカプラー３６を指定す
る番号を計算するために、ステージ３のカプラーはＤＳ
当り１つずつで６４あり、各サイズは(２x１) である。
ステージ２のカプラー３４は２＊２^ｋ/２＝１６ある。
最初の８つのカプラー３４は最初のｋ/２＝３のタイプ
のＳＳからの全ての送信装置出力５１の組合せを表わ
し、残りの８つはＳＳの残りの３つのタイプからの選択
を表わす。ステージ２のカプラー３４の出力の数は２
^ｋ/２＝８である。

【００６３】ｋｚ＝３ｚ＝８であるので、ｚの試行値は
２と３であり、ｙ＝２^ｋ/２-１＝４である。

【００６４】ｚ＝２の最初の値を考慮すると、ｘ＝┌ｎ
/ｋｚ┐＝６である。その結果生じる電力分割は６＊８
＊２＝９６である。

【００６５】ｚ＝３の場合、ｘ＝┌ｎ/ｋｚ┐＝４であ
る。その結果生じる電力分割は４＊９＊２＝７２であ
る。従って、ｚ＝３及びｘ＝４が選択される。なぜな
ら、それは７２の最小電力分割を提供する。この例で
は、ｐ＝２の正確な乗数ではないｋ＝６から生じる非対
称性のために、電力分割係数をｎ＝６４の理想的な値ま
で低下させることは強制できない。

【００６６】ｘ＝４の場合、ＳＳの数がｋｘの整数倍に
なりかつｎよりも大きいか又はｎに等しい最小の数に達
するようにダミーを付加する。この数は７２である。そ
のために、図５に示すように、２つのダミーＳＳを付加
してクラスタIII 内の３番目のＳＳグループ３８を満た
し、６つのダミーＳＳを付加してクラスタIII 内の４番
目のＳＳグループを形成する。そして相互接続は次のよ
うに構築される。 (ａ) ＳＳを分割してｋ＝６の１２のＳＳグループにす
る。各グループはタイプ毎に１つのＳＳを含む。 (ｂ) ＳＳグループを分割してｚ＝３のクラスタにす
る。各クラスタは４つのグループから成る。 (ｃ) 各クラスタには、同じ接続を有するタイプ毎に４
つのＳＳ（４つのＳＳグループの各々に１つのＳＳ）が
ある。同じ接続を有する４つの送信装置出力５１のセッ
トをそれぞれ選択し、それらを４x４カプラー３２の４
つの入力に接続する。ここでステージ１のカプラー３２
の出力は３セットのＳＳとみなされ、前記各セットは４
つのタイプのＳＳを１つずつ有し、前記ＳＳの各々の各
送信装置は同じ信号を運ぶ４つの出力ラインを有する。 (ｄ) 次に、図５に示すステージ２のカプラーＨ１１０
の例に従ってステージ１のカプラー３２の出力をステー
ジ２のカプラー３４の入力に接続する。図５に示すよう
に、各セット内の第１の対の２番目のカプラー４２、各
セット内の第２の対の２番目のカプラー４４及び各セッ
ト内の第３の対の最初のカプラー４６をＨ１１０に接続
する。 (ｅ) 最後に、ステージ３のカプラー３６の１つの入力
をステージ２のカプラーＨｘｘｘの出力に接続する。そ
して他の出力をステージ２のカプラーＬｙｙｙの出力に
接続する。ここで、ｘｘｘはＤＳの２進表示番号ｊの先
頭（最上位）の３ビットの値であり、ｙｙｙはＤＳの２
進表示番号ｊの末尾（最下位）の３ビットの値である。

【００６７】前述の説明はｐ＝２の最も重要なケースに
ついて２つのステージ又は３つのステージの相互接続を
用いる多重チャネル配線を構築する正確な方法を考慮す
るが、本発明は他の関連したネットワークにも容易に適
用できる。例えば、本発明は要求されたよりも多くの入
力及び（又は）出力を有する（例えば、規格品で使用で
きるような）カプラーを用いて相互接続ネットワークを
最適化するのに利用することができる。本発明は前記方
式を完全に利用せずに一部分の要素だけを用いるか又は
それらを最適状態に達せずに利用する実施例にも適用で
きる。例えば、ステージ３のカプラーで必要とするより
も多くの入力を用いる方式は本発明を用いて最適化でき
る。本発明により定義されたカプラーは技術的に周知の
方法で複数のより小さい星形光カプラーの組合せを用い
て実現することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スケジューリングされたｋ＝２のメッセージの
同時伝送のためのシングル・ホップ相互接続を示す図で
ある。

【図２】ｎ＝４及びｋ＝２とする本発明の２ステージの
実施例を示す図である。

【図３】ｎ＝８及びｋ+１＝４とする本発明の２ステー
ジの実施例を示す図である。

【図４】ｎ＝８及びｋ+１＝４とする本発明の３ステー
ジの実施例を示す図である。

【図５】ｎ＝６４及びｋ＝６とする本発明の３ステージ
の実施例を示す図である。

【符号の説明】

８多重チャネル１０ＳＳ１１送信装置出力１２ＤＳ１３受信装置入力１５カプラー１７２地点間伝送リンク１８カプラー１９カプラー２０カプラー２１送信装置出力２２カプラー２３受信装置入力２４カプラー２６カプラー３１送信装置出力３２カプラー３３受信装置入力３４カプラー３６カプラー５１送信装置出力５３受信装置入力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｋ、ｍ、ｎ及びｐは正の非０の整数であり
ｍ≧ｋ＝(┌log_ｐｎ┐！/ (ｐ-１)！/(┌log_ｐｎ┐-ｐ+
１)！)である場合に、宛先端末の各々は１受信装置入力
を備え、発信端末の各々はｐ個の送信装置出力を備える
とき、発信端末の全てが少なくとも１つの発信端末グル
ープに分割され、２つ以上の発信端末グループがｋより
も少ない発信端末を備えることがないようにする、ｍ個
の発信端末からｎ個の宛先端末に最大ｋまでの同時性伝
送の均一のトラフィックをスケジュールするための共有
指向性多重チャネル・システムであって、第１の指向性カプラーが┌ｎ/ｐ┐の出力及び┌ｍ/ｑ┐
以下の入力を有し、前記第１の指向性カプラーの各々の
前記入力の全てがそれぞれの発信端末グループから送信
装置出力に接続される、少なくとも(ｐ＊ｑ)の前記第１
の指向性カプラーを含む第１のステージと、第２の指向性カプラーの各々が少なくともｑ個の入力及
び１つの出力を有し、前記出力が宛先端末受信装置入力
に接続される、ｎ個の前記第２の指向性カプラーを含む
第２のステージと、 (２を基数とするｉ)における単位桁位置に対応する位置
での (ｐを法とするｊ)の桁のモジューロｐの合計が(Ｌ
-１)に等しいとき、前記第１の指向性カプラーの出力を
前記第２の指向性カプラーの入力に接続することによ
り、前記各発信端末グループ内のｉ番目の発信端末のＬ
番目の送信装置出力がｊ番目の宛先端末の受信装置入力
に接続されるようにする、前記第１のステージを前記第
２のステージに接続する接続手段とを備える共有指向性
多重チャネル・システム。
【請求項２】ｐ＝２であり、かつ前記発信端末の各々が
２つの送信装置出力を備える請求項１の共有指向性多重
チャネル・システム。
【請求項３】前記発信端末から最大(ｋ+１) までの同時
性伝送の均一なトラフィックをスケジュールするため
に、前記発信端末は少なくとも１つの発信端末グループに分
割され、前記少なくとも１つの発信端末グループが(ｋ+
１) よりも少ない発信端末を備えることがないように
し、かつ２進整数ｊのパリティが(Ｌ-１) に等しいと
き、前記相互接続手段は各前記発信端末グループ内の
(ｋ+１) 番目の発信端末のＬ番目の送信装置出力をｊ番
目の宛先端末の受信装置入力に接続する手段を更に備え
る請求項２の共有指向性多重チャネル・システム。
【請求項４】前記第１の指向性カプラーは少なくとも１
つの星形光カプラーを備え、前記第２の指向性カプラーは少なくとも１つの星形光カ
プラーを備え、かつ前記相互接続手段は光信号を伝導さ
せる手段を備える請求項３の共有指向性多重チャネル・
システム。
【請求項５】前記第１の指向性カプラーは少なくとも１
つの星形光カプラーを備え、前記第２の指向性カプラーは少なくとも１つの星形光カ
プラーを備え、かつ前記相互接続手段は光信号を伝導さ
せる手段を備える請求項１の共有指向性多重チャネル・
システム。
【請求項６】少なくとも１つの前記発信端末グループ内
の少なくとも１つの発信端末及びそれぞれの接続は存在
しない請求項１の共有指向性多重チャネル・システム。
【請求項７】ｋ、ｍ、ｎ及びｚは正の非０の整数であ
り、ｍ≧ｋ＝┌log_２ｎ┐及びｚ＝ｍ/ｋｘが、ｙ＝√
ｎ/２の場合に、{max(ｘ,ｙ)＊max(ｍ/(２ｘ),ｎ/(２
ｙ))}の値を最小にするように選択されるとき、各宛先
端末は１つの受信装置入力を備え、各発信端末は２つの
送信装置出力を備え、前記発信端末の全てが少なくとも
１つの発信端末グループに分割され、２つ以上の発信端
末グループがｋよりも少ない発信端末を備えることがな
く、前記発信端末グループの全てが ┌ｍ/ｋｚ┐グルー
プよりも少ないｚクラスタに分割されるようにする、ｍ
発信端末からｎ宛先端末に最大ｋまでの同時性伝送の均
一のトラフィックをスケジュールするための共有指向性
多重チャネル・システムであって、 ┌２ｋｚ┐の第１の指向性カプラーを含み、前記第１の
指向性カプラーの各々が┌√ｎ/２┐の出力及び┌ｍ/ｋ
ｚ┐を越えない入力を有し、前記第１の指向性カプラー
の各々の前記入力の全てがそれぞれの発信端末グループ
から送信装置出力に接続される第１のステージと、 ┌２√ｎ┐の第２の指向性カプラーを含み、前記第２の
各指向性カプラーは少なくとも┌ｋｚ/２┐の入力及び
┌√ｎ┐ の出力を有する第２のステージと、２進整数ｊのｉ番目の桁が(Ｌ-１) に等しいとき、各前
記発信端末グループ内のｉ番目の発信端末のＬ番目の送
信装置出力がｊ番目の宛先端末の受信装置入力に接続さ
れるように前記第１の指向性カプラー出力を前記第２の
指向性カプラー入力に接続する、前記第１のステージと
前記第２のステージの間の第１の相互接続手段と、第３の指向性カプラーの各々が２つの入力及び１つの出
力を有し、前記出力が宛先端末受信装置入力に接続され
る、前記第３のｎの指向性カプラーの第３のステージ
と、２進整数ｊのｉ番目の桁が(Ｌ-１) に等しいとき、各前
記発信端末グループ内のｉ番目の発信端末のＬ番目の送
信装置出力がｊ番目の宛先端末の受信装置入力に接続さ
れるように前記第２の指向性カプラー出力を前記第３の
指向性カプラー入力に接続する、前記第２のステージと
前記第３のステージの間の第２の相互接続手段とを含む
共有指向性多重チャネル・システム。
【請求項８】前記発信端末から最大(ｋ+１)までの前記
同時伝送の均一なトラフィックをスケジュールするため
に、２以上の前記発信端末グループが(ｋ+１) 未満の発信端
末を含まないように前記発信端末は少なくとも１つの端
末グループに分割され、かつ２進整数ｊのパリティが
(Ｌ-１) に等しいとき前記第１と第２の各相互接続手段
は前記各発信端末グループ内の (ｋ+１)番目の発信端末
のＬ番目の送信装置出力をｊ番目の宛先端末の受信装置
入力に接続する手段を更に含む請求項７の共有指向性多
重チャネル・システム。
【請求項９】ｋ、ｍ、ｎ及びｐが正の非０整数であり、
ｍ≧ｋ＝(┌log_ｐｎ┐は(ｐ-１)を選択する)である場合
に、発信端末の各々がｐ送信装置出力を有し、宛先端末
の各々が１つの受信装置入力を有するとき、シングル・
ホップ指向性接続により各発信端末をあらゆる宛先端末
に独特に接続してｍの発信端末からのｋを越えない同時
伝送をスケジューリングすることにより衝突が回避され
るようにする、ｋタイプのｍの前記発信端末の第１のセ
ットをｎの前記宛先端末の第２のセットに相互接続する
方法であって、２つ以上の発信端末グループがｋ未満の発信端末を含ま
ないように前記ｍ発信端末を少なくとも１つの発信端末
グループに分割するステップと、 (２を基数とするｉ)の単位桁位置に対応する(ｐを法と
するｊ)の桁のモジューロｐの合計が(Ｌ-１) に等しい
とき、各前記発信端末グループ内のｉ番目の発信端末の
Ｌ番目の送信装置出力をｊ番目の宛先端末の受信装置入
力に接続するステップとを含み、各前記接続は各結合ス
テージが複数の実質的に二乗の指向性カプラーを有し、
前記の実質的に二乗の指向性カプラーの各々は第１の複
数のカプラー入力及び第２の複数のカプラー出力を有
し、前記第１及び第２の複数の値は実質的に等しいと
き、各前記結合ステージの出力を直ぐ後の結合ステージ
の入力に接続する前記Ｌ番目の送信装置出力と少なくと
も２つの直列の結合ステージの最初の入力の間の第１の
リンクと、前記少なくとも２つの直列の結合ステージの最後の出力
と、各々がｐの入力及び１つの出力を有する最後の指向
性カプラーの少なくともｎの数の最後の結合ステージの
間の、末尾から２番目のリンクと、前記最後の結合ステージのｊ番目の出力と前記ｊ番目の
宛先端末の受信装置入力の間の最後のリンクとを含む相
互接続方法。
【請求項１０】ｋ、ｍ、ｎ及びｐが正の非０の整数であ
り、ｍ≧ｋ＝(┌log_ｐｎ┐は(ｐ-１)を選択する)である
とき、シングル・ホップ指向性接続により各発信端末を
あらゆる宛先端末に独特に接続して前記ｍ発信端末から
のｋを越えない同時伝送をスケジューリングすることに
より衝突が回避されるように、各々がｐ送信装置出力を
有するｋタイプのｍ発信端末の第１のセットを各々が１
つの受信装置入力を有するｎ宛先端末の第２のセットに
相互接続する方法であって、２つ以上の前記発信端末グループがｋ未満の発信端末を
含まないようにｍ発信端末を少なくとも１つの発信端末
グループに分割するステップと、 (２を基数とするｉ)の単位桁位置に対応する位置にある
(ｐを法とするｊ)の桁のモジューロｐの合計が(Ｌ-１)
に等しいとき、各前記発信端末グループ内のｉ番目の発
信端末のＬ番目の送信装置出力をｊ番目の宛先端末の受
信装置入力に接続するステップとを含み、前記各接続は
ｉ番目の発信端末の前記Ｌ番目の送信装置出力と、各々
が┌ｎ/ｐ┐の出力及び┌ｎ/ｑ┐以下の入力を有する少
なくとも(ｐ＊ｑ) の数の指向性カプラーの第１の結合
ステージの入力の間の第１のリンクと、前記第１の結合ステージの出力と、ｑ以上の入力及び１
つの出力を有する少なくともｎの数の指向性カプラーの
第２の結合ステージの入力の間の第２のリンクと、前記第２の結合ステージの出力と前記ｊ番目の宛先端末
の受信装置入力の間の第３のリンクとを含む相互接続方
法。