JPH0817502B2 - ネットワーク及び所与ネットワークの変更版形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光交換網に関し、さらに詳細には信号の径路
を考慮することによって漏話（クロストーク）雑音を低
減するところの光交換網アーキテクチャに関する。

［従来技術の説明］ 広帯域信号は平坦なLiNbO₃結晶上でTiLiNbO₃を用いる
電気光学導波路カップラを使用した電子式制御により交
換可能である。基本的な交換要素は２つの能動入力と２
つの能動出力とを有するカップラである。２つの入力信
号を搬送する２つの導波路の接合部における電圧量に応
じて２つの入力は２つの出力のいずれかに結合可能であ
る。個本的構成部分として２×２方向性カップラを用い
たＮ×Ｎスイッチを構成するためにいくつかのアーキテ
クチャが提案されてきた。これらのアーキテクチャは本
質的には電子式スイッチング及び相互接続ネットワーク
用の同様なアーキテクチャの類似品である。しかしなが
ら、電子及び光交換要素の特性に差異があるために光ア
ーキテクチャの性能は顕著に異なってくる。

特に光システムにおける信号の再生は困難である。こ
の困難性から、損失を低減しかつ雑音源を除去して再生
の必要性を低減させようという要求が生じてくる。この
要求の観点からは、電子式で実現されたときには有用な
ある種のアーキテクチャも光学式で実現された場合には
好ましくないことがある。

導波路光カップラスイッチを通過する光の減衰はいく
つかの要因すなわち；（ａ）ファイバからスイッチへ及
びスイッチからファイバへの結合損失、（ｂ）媒体中の
伝搬損失、（ｃ）導波路曲り部の損失及び（ｄ）基板上
のカップラにおける損失；を有する。しばしば最後の要
因が優位であり、従って交換網における減衰の実質的部
分は光路が通過するカップラの数に直接比例する。

２つの信号が相互に作用しあうときに光漏話が発生す
る。光路内を流れる信号が平坦な基板内で相互作用が起
こり得る要因として２つの主要な要因がある。まず第１
に、特定のトポロジーを構成するためにチャネル（導波
路）が交差することがありこれにより交差点近傍に相互
作用が発生することである。第２に、交換要素を共有す
る２つの径路から他方の径路へある種の好まざる結合を
形成することである。我々は前者を「径路交差漏話」と
いい、後者を「スイッチ交差漏話」という。

「径路交差漏話」を低減するための最も容易な方法は
相互作用が発生する近傍を少なくすることである。これ
は交差角をある最少量を超えた値に維持することにより
達成可能である。より困難な方法は、信号を１つの径路
から他の径路に及びその逆に完全に結合するのに十分に
正確に長く交差近傍を形成することである。「径路交差
漏話」が無視可能なレベルまで低減されるに従って、
「スイッチ交差漏話」が電気光学導波路カップラから構
成される光交換網における主要な漏話源として残る。

従って漏話を低減する努力は、スイッチ設計、特定の
アーキテクチャが光路内で必要とするスイッチ数及びネ
ットワーク内の信号流れパターンに向けられている。

「IEEE Transactions on Communications（IEEE通信
論文集）」第COM−35巻、第12号（1987年12月号）に我
々は「Dilated Network for Photnic Switehing（光交
換用拡大ネットワーク）」という題名の論文を発表し
た。この論文は漏話を低減するための第３の方法がその
中に開示されている多数のネットワークを提案してい
る。我々はこれを「拡大（dilated）ネットワーク手
法」と呼んでいる。特に我々が開示したベネス（Bene
s）ネットワークに対する設計法は、ネットワークの再
編成可能な非ブロック化特性を維持しながら、ネットワ
ーク内の２×２スイッチにおいてその双方の入力端子に
光信号を同時に印加させないようにするものである。我
々はまた、オメガ（Omega）ネットワークに対する対応
設計が可能であることも記載した。

しかしながら我々が記載しなかったことは、任意の所
与ネットワークの構造を修正して拡大された対応ネット
ワークを形成する方法である。

［発明の概要］ 本発明の原理によれば、本方法は２×２スイッチを使
用する任意の既存交換網設計に適用可能であり、この方
法は対応拡大交換網設計を提供する。拡大交換網が原交
換網と異なるのは、ただ２つの特性においてである。第
１に我々の拡大ネットワークは、ネットワーク内のいか
なる点においても２×２スイッチの２つの入力端子（ま
たは出力端子）に２つの能動信号が同時に現れることが
ありえないことを保証する。これは漏話を排除する。し
かしながら漏話を排除することは価格を引上げることと
なり、この価格がネットワーク間の第２の差異である。
特に我々の拡大ネットワークにおける２×２スイッチの
数（対応接続リンク）は原ネットワークにおけるスイッ
チの数の約２倍である。

本方法は３つのステップすなわち；第１に、各２×２
スイッチを一対の２×２スイッチを含む双対レールスイ
ッチで置換するステップと；第２に、１つのスイッチの
出力リードを他のスイッチの入力リードに接続する各リ
ンクを、１つの双対レールスイッチの一対の出力リンク
を他の双対レールスイッチの一対の入力リンクに接続す
る一対のリンクで置換するステップと；及び第３に、ネ
ットワークの最終段における出力リード対を結合して単
一出力リードを形成するステップと；を必要とする。

［実施例］ ネットワークの拡大版を得るための唯一の条件は、実
現される交換がどのようなものであるかにかかわらずい
かなるスイッチも２つの能動信号を同時に搬送してはな
らないことである。ネットワーク内の全てのスイッチが
その入力のうちのただ１つだけが接続されているか、ま
たはその出力の内のただ１つだけが接続されているなら
ば、このときネットワークは拡大されていると定義され
る。このような実行を「ファンイン／ファンアウト（fa
n−in/fan−out）」実行と呼んでいる。

４線クロスバ（crossbar）のフアンイン／ファンアウ
ト実行が第１図に示されている。例えば要素11、12及び
13は１−２（one−to−two）分割要素である。構造的に
はこれらは２×２スイッチであるが、各々１つの入力端
子においてのみ光信号を受取る。それらは相互に接続さ
れたとき組合わせられて４つの出力端子を形成する。い
かなるときでも、４つの出力のうちのただ１つのみが光
信号を搬送する。要素12、13の４つの出力端子は要素21
のような２−１（two−to−one）結合要素に接続されて
いる。構造的にはこの結合要素もまた２×２スイッチで
あるが、結合要素の入力端子にいかなる光信号が受け取
られようともそれは結合要素の選択された出力に送り出
されることを制御信号が確実に行うであろうという理解
の下にそれらが配置されている。

第１図のファンイン／ファンアウト拡大の本来的に不
利な点は勿論多数のスイッチが必要なことである。例え
ばＮ×Ｎクロスバに対しては２×２スイッチが2N（Ｎ−
１）個必要である。この数はＮ×Ｎネットワークがそれ
を用いて実行可能なスイッチの最小数ではない。我々の
前記文献において対抗実施例で示したように、我々はNl
og₂Nのオーダーの多数の２×２スイッチを用いてベネス
（Benes）ネットワークを形成した。

第１図のアーキテクチャもベネス・アーキテクチャも
いずれも全ての適用に対して満足なものではない。有効
であるところのもの及び本発明が提供するところのもの
は、システム性能要求の特定セットに基づいて熟練工が
特定のネットワーク・トポロジーを選択できるようにす
ることであり、次に形成されているネットワークを拡大
態様に変換可能にすることである。本発明の原理によれ
ば、２×２スイッチから形成される任意の相互結合ネッ
トワークの拡大版を達成するのにキャノニカル・インプ
レメンテーション方法を採用できる。

交換要素がいかなる瞬間もその両方の入力ポートにお
いて及び／またはその両方の出力ポートにおいて光信号
を搬送しないという条件下における２つの入力端子の最
も簡単な交換機能が第２図に示されている。即ち、本発
明の原理によれば、第２図の回路は従来品２×２スイッ
チの直接代替品である。従来品２×２スイッチが「パス
スルー（path−thru）」状態と「クロスオーバ（cross
over）」状態とを有するのと丁度同じように第２図の回
路もそれらの状態を有する。我々は第２図の装置を双対
レールスイッチと呼ぶ。

第２図において、２つの入力信号の各々は２つのレー
ルを含むものと仮定する。片方のレールは能動信号を含
み、一方他方のレールは能動信号を含まない。各入力対
（２つのレール）は異なる２×２スイッチに接続され
る。第２図において、一方の入力対はスイッチ30の入力
リード31及び32に与えられ、一方他方の入力対はスイッ
チ39の入力リード33及び34に与えられる。図示のよう
に、能動入力（「１」の記号が付けられている）はリー
ド31及び33に与えられる。２×２スイッチの２つの入力
リードのうちのたかだか１つが信号を搬送するものとの
前提の下で、スイッチ30及び39の交換状態は正しく決定
されている。特に能動信号が同一空間方向（即ちリード
31及び33が能動かまたはリード32及び34が能動である）
にあるときは、スイッチ30及び39の状態は相互に反転さ
れている。逆に能動信号が交差空間方向（リード31及び
34が能動かまたはリード32及び33が能動である）にある
ときは、スイッチ30及び39の状態は同一状態である（即
ち両方が「クロスオーバ（交差）」かまたは両方が「パ
ススルー（直進）である）。スイッチ30及び39の状態の
さらに詳細な仕様が下記の表に示されている。

第３図は、第２図の双対レールスイッチの変更態様を
示す。それの唯一の差は、入力の異なる空間方向に対し
て出力端子が示すところの空間方向にある。特に、第３
の双対レールスイッチは２つの出力対に同様な空間方向
を持たせている。両方の出力対の頂部レールが能動であ
るかまたは両方の出力対の底部が能動であるかのいずれ
かである。

我々の発明の原理によれば、２×２スイッチを使用す
る任意のネットワーク・トポロジーまたはアーキテクチ
ャは、（１）ネットワークの単一レール２×２スイッチ
を第２図（または第３図）の双対レールスイッチで置換
することにより、（２）非拡大ネットワークの単一ライ
ン相互接続をライン対で本質的に置換するように双対レ
ールスイッチをライン対と相互接続することにより及
び、（３）適切な制御信号を用いて前述のように各ライ
ン対が能動単一情報を搬送するたかだか１つのリードを
有することを確実にすることにより、拡大形式にて実現
可能である。この最後の方法は構造的なものよりはむし
ろ運転上の要求であることは当然である。

第４図は、オメガ・ネットワークとして知られている
ネットワーク（簡単にするために入力再編成は省略され
ている）に関連した我々の方法の使い方を示す。双対レ
ールスイッチは破線ブロック41−52によって識別されて
いる。ブロック41−44においては、各入力対のうちの１
つの入力端子のみが入力信号に接続されている。他方の
入力は単に使用されないだけである。これにより、双対
レールスイッチ内の各２×２カップラへの各入力対にお
いては能動入力はただ１つしか存在しないというブロッ
ク41−44に対する第１の要求が満足される。いずれの出
力対も両方のリード内に信号を含んではならないという
要求は、前述のように制御信号を双対レールスイッチ内
のカップラに正しく与えることによって満足される。第
４図の場合に双対レールスイッチ49−52であるネットワ
ークの最終段における出力対はリードの片側のみに能動
信号を含む。出力対の各々は単一出力リードに結合され
るべきであり、従って第４図はこの機能をなす結合要素
53−60を含む。スイッチ41−44は第２の双対レールスイ
ッチより簡単なスイッチから構成可能であることがわか
るであろう。逆に結合スイッチ53−60はネットワーク内
のその他のところで使用される双対レールスイッチで実
現可能である。それは単に設計者の選択である。

第４図は入力及び出力が僅か８つの極めて小さいネッ
トワークを示す。そのサイズが小さいために連結性パタ
ーンは恐らく図そのものからは明確ではないが、オメガ
ネットワークは当業者に勿論周知である。それにもかか
わらず、完全にするために、以下の説明は「閉じた形
式」のオメガネットワークの連結性パターンを示す。オ
メガネットワークのために使用される記号は以下に説明
される他のネットワークに関して同様に使用される。

オメガネットワークはＮ個の入力とＮ個の出力とを持
つネットワークのためのlog₂N段の交換要素を必要とす
るネットワークのクラスの１つである。交換要素の連結
性は各段を０から（log₂N）−１の範囲のｉというよう
な変数を用いて指定することによって説明可能である。
ある段の各入力及び出力リードは０からＮへ（例えば図
の頂部から出発して）とラベルが付けられ、ラベルは２
進数の形で表わされる。このように特定の入力リンク
は、 Ｉ（p_l-1p_l-2p_l-3…p_j…p₂p₁p₀）_ｉで表わされ、ここで
ｌ＝log₂N、ｉは段数及びＩはリンクを入力リンクとし
て指示する。同様に特定の出力リンクは、 Ｏ（p_l-1p_l-2p_l-3…p_j…p₂p₁p₀）_ｉで表わされ、ここで
Ｏはリンクを出力リンクとして指示する。

非拡大オメガネットワークに対する連結性パターン
は、 Ｏ（p_l-1p_l-2p_l-3…p_j…p₂p₁p₀）_ｉ→Ｉ（p_l-2p_l-3…p_j
…p₂p₁p₀p_l-1）_i+1 であり、ここで→は矢印の両側で識別されたリンクの間
の接続を示す。それは単に循環左シフトであることに注
目されたい。

我々の発明の拡大オメガネットワークはスイッチ段の
間に、非拡大オメガネットワーク内に存在する数の２倍
の数のリンクを有する。従ってリンクラベルは追加ビッ
トp_lを必要とする。従って拡大ネットワークの連結性パ
ターンは、 Ｏ（p_lp_l-1p_l-2p_l-3…p_j…p₂p₁p₀）_ｉ→Ｉ（p_l-1p_l-2p
_l-3…p_j…p₂p₁p₀p_lp₀）_i+1 である。

上記の制御信号に関しては、第２図の双対レールスイ
ッチの挙動を説明する表は入着信号の空間方向をもって
表現される。しかしながら、ネットワークの残りを通じ
ての信号の空間方向は厳密には信号のために選択された
径路の関数であることがわかるであろう。制御回路要素
は望ましい径路選択を知っているので、双対レールスイ
ッチ各々におけるカップラの実際の制御信号は容易に確
認可能である。

上記に関し拡張して、２×２スイッチを使用するネッ
トワークの制御は外部式であってもまたはネットワーク
を通して流れる信号内に内蔵されていても良い。代表例
では、後者の方法に対して、信号は固定数の情報ビット
を含むパケット内に配置され、各パケットはパケットの
宛先アドレスを保有するヘッダ部分を含む。この宛先ア
ドレスはパケットの径路選択を制御する。あるネットワ
ークにおいては、パケットの宛先が径路選択を直接制御
する。他のネットワークにおいては、径路選択は他のパ
ケットに依存する。例えば各２×２スイッチが２つの入
着パケットをソートするように要求されるところのバッ
チャ（Batcher）ネットワークにおいては、２×２スイ
ッチの状態が決定可能で前に両方のパケットの宛先アド
レスが既知である必要がある。

外部径路選択制御を用いた応用は、代表例では「回線
交換」状況に関係する。「回線交換」は例えば、点Ａか
ら点Ｂに確立されてその呼が比較的長時間有効な状態で
いるときに使用される。パケット化データを用いれば集
中外部交換もまた可能である。このような状況下では
（各スイッチ内の分散制御知能よりもむしろ）外部回路
が必要な径路選択信号を形成する。通常であれば径路選
択スイッチ内で実行されるところの径路選択アルゴリズ
ムを外部回路要素が模擬することもまた可能である。

実際に、ある応用例においては、径路選択制御機能を
信号の実際の径路選択から分離することはかえって有利
であることさえある。例えば導波路電気光学的応用にお
いては径路選択制御は電子的であり、一方信号及び交換
要素は光学的である。光搬送波上で変調された情報信号
の帯域幅がたとえ高くても、パケット速度は電子式実行
に対して極めて合理的であろう。従って、基本的に各パ
ケットのアドレス部分のみを取扱って必要な径路選択制
御情報を評価する電子回路を形成することは可能であ
る。この電子回路は集中化してもまたは分散しても良
い。実際に、それは分散可能であり、分散制御回路要素
部分のその相互接続においては、それが制御しようと意
図しているネットワークに一致するようにしても良い。
制御回路要素のこの構成を我々は「シャドー（陰影）ネ
ットワーク」と呼ぶ。シャドーネットワークを用いて、
ソーティングさえも容易に達成可能である。

上記制御原理を図示すると、例えば第４図は４個の入
力信号の出力ポートへの特定相互接続パターンを含む；
即ち、入力ポートI₁、I₂、I₃及びI₄における入力Ａ、
Ｂ、Ｃ及びＤはそれぞれ出力ポートO₄、O₅、O₂及びO₇に
接続されることになる。この図はまた関連スイッチの状
態をも示している。

第５図はダイヤモンド配列の非拡大及び拡大構造を示
す。拡大版においては、入力頂部左対角部に配置された
双対レールスイッチ即ち61、62及び63に与えられる。こ
れらのスイッチ及び対角線上で直ぐ下及び右に隣接する
スイッチ（即ちスイッチ64及び65）はｉ＝０段と考えて
良い。このような配置にすると、第１段（ｉ＝０）にお
けるダイヤモンド配列の入力接続部は、 （ａ）入力信号が段０の入力リンク０及び２（拡大スイ
ッチ61における２つの入力端子）と、段０の入力リンク
８及び10（拡大スイッチ62における２つの入力端子）と
及び段０の入力リンク16及び18（拡大スイッチ63におけ
る２つの入力端子）とに注入され； （ｂ）出力リンク２−３（スイッチ61）及び８−９（ス
イッチ62）は段０の入力リンク４、５、６及び７（スイ
ッチ64）に接続された段０の出力リンク10−11（スイッ
チ62）及び16−17（スイッチ63）は段０の入力リンク1
2、13、14及び15に接続されている； ということが可能である。出力リンク０、１、４、５、
６、７、12、13、14、15、18及び19は次の段に接続され
る。一般的にはダイヤモンド配列の連結性は縁リンク
０、１、18及び19については説明していない： （１）ｊ＝０、１、２、３に対するＯ（8n＋ｊ）ｉ→全
ての非負の8n＋ｊ−２に対するＩ（8n＋ｊ−２）_i; （２）ｊ＝４、５に対するＯ（8n＋ｊ）_ｉ→Ｉ（8n＋ｊ
−２）_i+1;及び、 （３）ｊ＝６、７に対するＯ（8n＋ｊ）_ｉ→Ｉ（8n＋ｊ
＋２）_i+1 第６図はバニアン（banyan）ネットワークの非拡大及
び拡大構造を示す。任意の段ｉにおける非拡大ネットワ
ークの連結パターンは、 Ｏ（p_l-1p_l-2…p_i+2p_i+1…p₁p₀）_ｉ→Ｉ（p_l-1p_l-2…p
_i+2p₀…p₁p_i+1）_i+1 である。これは基本的にはp₀とp_i+1との入替えである。
拡大バニアンネットワークにおいては、 Ｏ（p_lp_l-1…p_i+2p_i+1…p₁p₀）→Ｉ（p_lp_l-1…p₁p_i+1…
p_i+2p₀）_i+1 である。言い換えると、ビットp₁とp_i+2との入替えであ
る。

第７図は網状接続クロスバ（mesh−connected crossb
ar）ネットワークの非拡大及び拡大構造を示す。網状接
続クロスバネットワークの連結は行及び列で最も容易に
定義される。各拡大スイッチは同一行内のその隣接スイ
ッチに接続された一対のリンクと同一列内のその隣接ス
イッチに接続された一対のリンクとを有する。

上記の諸図は完全な拡大ネットワークを示している
が、当業者であれば、与えられたネットワークの一部分
のみを双対レールスイッチを用いて描くだけで部分拡大
ネットワークが容易に得られることが良くわかるであろ
う。部分拡大ネットワークを形成する最も簡単な方法
は、与えられたネットワークを拡大部分とそれに先行す
る非拡大部分とに分割することである。これは追加成分
を必要としないので最も簡単である。しかしながら配置
を逆転することはそれ程難しいことではない。これは単
に、拡大部分の後でかつ非拡大部分の前に結合段の介在
を必要とするだけである。

【図面の簡単な説明】

第１図は２×２スイッチを用いたクロスバスイッチを設
計し示し； 第２図は我々の双対レール２×２スイッチを示し； 第３図は第２図の双対レールスイッチを僅かに変更した
態様を示し； 第４図は８個の入力及び出力端子を有するオメガネット
ワークの拡大交換網の実施例を示し； 第５図はダイヤモンド配列の非拡大及び拡大実施例を示
し； 第６図はバニアンネットワークの非拡大及び拡大実施例
を示し；及び、 第７図は網状接続クロスバネットワークの非拡大及び拡
大実施例を示す。 11−13、21−23……２×２スイッチ 30,40……本発明の双対レール２×２スイッチ 34−34……入力リードまたは入力ポート 35−38……出力リードまたは出力ポート 41−44……始端径路選択要素 45−52……中間径路選択要素 53−60……終端径路選択要素または結合要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｍ 3/18 (56)参考文献 特開 昭62−173441（ＪＰ，Ａ)

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の径路選択要素を有し、その各々が第
   １入力リード対と、第２入力リード対と、第１出力リー
   ド対と、第２出力リード対とを含む信号径路選択ネット
   ワークにおいて、 相互接続が、 前記複数の径路選択要素のうちの１つの第１入力リード
   対が他の１つの出力リード対に接続され、 前記１つの径路選択要素の第２入力リード対が前記複数
   の径路選択要素のうちのさらに他の１つの出力リード対
   に接続される、 ように構成されていることを特徴とする信号径路選択ネ
   ットワーク。
2. 【請求項２】径路選択要素の入力リード対の各々におい
   てたかだか１つの能動信号を受取り、かつ前記径路選択
   要素において受取られたたかだか１つの前記信号を前記
   径路選択要素の出力リード対の各々へ送るための制御手
   段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のネッ
   トワーク。
3. 【請求項３】前記径路選択要素の各々が、 前記第１入力リード対に接続される入力ポート対と、出
   力ポート対とを有し、該出力ポートの一方が前記第１出
   力リード対に接続され、該出力ポートの他方が前記第２
   出力リード対に接続された第１の２×２スイッチと、 前記第２入力リード対に接続される入力ポート対と、出
   力ポート対とを有し、該出力ポートの一方が前記第１出
   力リード対に接続され、外出力ポートの他方が前記第２
   出力リード対に接続された第２の２×２スイッチと、 を含むことを特徴とする請求項１に記載のネットワー
   ク。
4. 【請求項４】前記信号が光信号であり、かつ前記径路選
   択要素が２×２光スイッチであることを特徴とする請求
   項１に記載のネットワーク。
5. 【請求項５】前記２×２スイッチが導波路電気光学素子
   であることを特徴とする請求項４に記載のネットワー
   ク。
6. 【請求項６】信号の径路選択を行うためのネットワーク
   において、 複数の始端径路選択要素を有し、各始端径路選択要素が
   第１出力リード対及び第２出力リード対と、当該ネット
   ワークの１つの入力ポートに接続される第１入力リード
   と、当該ネットワークの他の入力ポートに接続される第
   ２入力リードとを含むところの入力段と、 複数の終端径路選択要素を有し、各終端径路選択要素が
   入力リード対と、当該ネットワークの出力ポートに接続
   される出力リードとを含むところの出力段と、 各々が第１入力リード対と、第２入力リード対と、第１
   出力リード対と、第２出力リード対とを含むところの複
   数の中間径路選択要素と、 を有し、 ある中間径路選択要素の前記第１の入力リード対が前記
   始端径路選択要素の１つまたは前記中間径路選択要素の
   １つのいずれかの出力リード対に接続され、 前記中間径路選択要素の前記第２の入力リード対が前記
   始端径路選択要素の１つまたは前記中間径路選択要素の
   １つのいずれかの出力リード対に接続され、 ある終端径路選択要素の前記入力リード対が前記中間径
   路選択要素の１つの出力リード対に接続される、ように
   した相互接続構成されている、 ことを特徴とする信号径路選択ネットワーク。
7. 【請求項７】中間径路選択要素の前記入力リード対の各
   々においてたかだか１つの能動信号を受取り、かつ前記
   中間径路選択要素において受取られたたかだか１つの前
   記信号を前記中間径路選択要素の前記出力リード対の各
   々へ送るための制御手段をさらに含むことを特徴とする
   請求項６に記載のネットワーク。
8. 【請求項８】前記中間径路選択要素の各々が、 前記第１入力リード対に接続される入力ポート対と、出
   力ポート対とを有し、該出力ポートの一方が前記第１出
   力リード対に接続され、該出力ポートの他方が前記第２
   出力リード対に接続された第１の２×２スイッチと、 前記第２入力リード対に接続される入力ポート対と、出
   力ポート対とを有し、該出力ポートの一方が前記第１出
   力リード対に接続され、該出力ポートの他方が前記第２
   出力リード対に接続された第２の２×２スイッチと、 を含むことを特徴とする請求項６に記載のネットワー
   ク。
9. 【請求項９】単一レールの２×２スイッチを用い、かつ
   単一レール入力信号と単一レール出力信号とを含む所与
   のネットワークの変更版を形成する方法において、 所与ネットワークの単一レールスイッチの代りに、２対
   の入力リードと２対の出力リードとを含む双対レールス
   イッチを使用するステップと、 所与ネットワークの単一リンクの代りに一対のリンクを
   使用するステップと、 所与ネットワークの前記変更版の最終段より１つ手前の
   段の出力信号対を結合して、前記所与ネットワークの単
   一レール出力信号に対応する単一レール出力信号を形成
   するための結合段を最終段として用いるステップと、 を含む所与ネットワークの変更版形成方法。
10. 【請求項１０】前記双対レールスイッチの各々に対する
    一対の制御信号を含み、ある双対レールスイッチに対し
    て生成された制御信号の各対が前記双対レールスイッチ
    へ与えられるただ１つの能動信号のみが前記双対レール
    スイッチの前記出力リード対の各々は径路選択されるこ
    とを確実にするように構成された、１セットの制御信号
    を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求
    項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】複数の双対レール径路選択要素を有し、
    その各々が第１入力リード対と、第２入力リード対と、
    第１出力リード対と、第２出力リード対とを含む信号を
    径路選択するためのネットワークにおいて、 第１の相互接続が、 前記双対レール径路選択要素の１つの前記第１入力リー
    ド対が他の１つの出力リード対に接続され、かつ、 前記１つの双対レール径路選択要素の第２の入力リード
    対が前記双対レール径路選択要素のさらに他の１つの出
    力リード対に接続される、 ように構成され、 各々が入力リード対と出力リード対とを含む複数の単一
    レール径路選択要素を有し、 第２の相互接続が、 前記単一レール径路選択要素の１つの前記入力リードが
    異なる単一レール径路選択要素の出力リードに接続され
    る、 ように構成され、 双対レールスイッチの各出力リード対の間に挿入され、
    前記出力リード対の出力信号を単一レールスイッチに連
    絡し、２つの入力と１つの出力とを有する結合要素を有
    する、 ことを特徴とする信号径路選択ネットワーク。
12. 【請求項１２】前記結合要素が論理OR機能を実行するこ
    とを特徴とする請求項11に記載のネットワーク。
13. 【請求項１３】前記結合要素が選択機能を実行すること
    を特徴とする請求項11に記載のネットワーク。
14. 【請求項１４】複数の相互接続段を含む拡大（dilate
    d）オメガ（omega）ネットワークにおいて、 前記相互接続段の各段は各々２つの入力リードと２つの
    出力リードとを有するＮ個（Ｎは整数）の２×２スイッ
    チを含み、前記段の相互接続は、段ｉ（ｉは整数）にお
    けるスイッチを段ｉ＋１におけるスイッチへ、パターン
    Ｏ（p_lp_l-1p_l-2…p_j…p₂p₁p₀）_ｉ→Ｉ（p_l-1p_l-2…p_j…
    p₂p₁p₀）_i+1、に従って接続するリンクを含み、ここで
    ｌはＮ2¹となるような整数であり、p_kはスイッチのリ
    ンクの識別番号の２進表示におけるｋ＋１ビットを表わ
    し、ここでこのような識別番号は０から2Nの範囲の整数
    であり、かつスイッチの識別番号の値の２倍であり、ま
    たＯ（p_lp_l-1p_l-2…p_j…p₂p₁p₀）_ｉは段ｉにおける出力
    リンク（p_lp_l-1p_l-2…p_j…p₂p₁p₀）を示し、一方、Ｉ
    （p_l-1p_l-2…p_j…p₂p₁p₀）_i+1は段ｉ＋１における入力
    リンク（p_l-1p_l-2…p_j…p₂p₁p₀）を示す、 ことを特徴とする拡大オメガネットワーク。
15. 【請求項１５】複数の相互接続段を含む拡大ダイヤモン
    ド配列において、 前記相互接続段の各段は各々２つの入力リンクと２つの
    出力リンクとを有する２×２スイッチを含み、前記段の
    相互接続は、段ｉ（ｉは整数）におけるスイッチを段ｉ
    ＋１におけるスイッチへ、パターン （１）ｊ＝0,1,2,3に対するＯ（8n＋ｊ）_ｉ→全ての非
    負の8n＋ｊ−２に対するＩ（8n＋ｊ−２）_ｉ、ここでｎ
    は整数、Ｏ（8n＋ｊ）_ｉは段ｉにおける出力リンク8n＋
    ｊを示し、及びＩ（8n＋ｊ−２）_ｉは段ｉにおける入力
    リンク8n＋ｊ−２を示す、 （２）ｊ＝4,5に対するＯ（8n＋ｊ）_ｉ→Ｉ（8n＋ｊ−
    ２）_i+1、ここでＩ（8n＋ｊ−２）_i+1、は段ｉ＋１にお
    ける入力リンク8n＋ｊ−２を示す、及び （３）ｊ＝6,7に対するＯ（8n＋ｊ）_ｉ→Ｉ（8n＋ｊ＋
    ２）_i+1、ここでＩ（8n＋ｊ＋２）_i+1は段ｉ＋１におけ
    る入力リンク8n＋ｊ＋２を示す、 に従って接続するリンクを含む、 ことを特徴とする拡大ダイヤモンド配列。
16. 【請求項１６】複数の相互接続を含む拡大バニアン（ba
    nyan）ネットワークにおいて、 前記相互接続の各段は、各々２つの入力リンクと２つの
    出力リンクとを有するＮ個（Ｎは整数）の２×２スイッ
    チを含み、前記段の相互接続は、段ｉ（ｉは整数）にお
    けるスイッチを段ｉ＋１におけるスイッチへ、パターン
    Ｏ（p_lp_l-1p_l-2…p_j+2p_j+1…p₁p₀）_ｉ→Ｉ（P_lP_l-1…P
    _j+2P₀…P₁P_j+1）_i+1に従って接続するリンクを含み、こ
    こでｌはＮ2¹となるような整数であり、p_kはスイッチ
    のリンクの識別番号の２進表示におけるｋ＋１ビットを
    表わし、ここでこのような識別番号は０から2Nの範囲の
    整数であり、かつスイッチの識別番号の値の２倍であ
    り、またＯ（p_lp_l-1p_l-2…p_j+2p_j+1…p₁p₀）_ｉは段ｉに
    おける出力リンク（p_lp_l-1p_l-2…p_j+2p_j+1…p₁p₀）を示
    し、一方、Ｉ（p_lp_l-1…p_j+2p₀…p₁p_j+1）_i+1は段ｉ＋
    １における入力リンク（p_lp_l-1…p_j+2P₀…p₁p_j+1）を示
    す、 ことを特徴とする拡大バニアンネットワーク。
17. 【請求項１７】各々２つの入力リンクと２つの出力リン
    クとを含みかつ行と列との配列に配置された複数の相互
    接続２×２スイッチを含む網状接続クロスバ（crossba
    r）ネットワークにおいて、 前記スイッチの相互接続は行ｉ及び列ｊ（ｉ及びｊは整
    数）にある各スイッチの行ｉ＋１列ｊにあるスイッチへ
    一対のリンクを用いて及び行ｉ及び列ｊ＋１にあるスイ
    ッチへ一対のリンクを用いて接続するリンクを含むこと
    を特徴とする網状接続クロスバネットワーク。