KR100198427B1 - Optical switching system device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파장분할 다중(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 광통신에서 여러개(M)의 파장과 여러(N)개의 입력단자를 갖는 M×N개의 광신호를 서로 충돌없이 목적지로 전송할 수 있도록 하는 광신호 교환장치에 관한 것으로서, 종래 광통신에서 광신호를 상호 교환하는 경우 광신호를 전기 신호로 바꾼 다음 전기적으로 신호를 스위칭 하고 이 신호를 다시 광신호로 바꾸어서 목적지까지 전송하는 시스템은 전기적 스위칭 속도가 느리기 때문에 초고속 광통신 신호의 경우 신호자체를 느린 여러개의 신호로 풀고 이를 스위칭한 후 다시 압축하여야 하는 등 전자교환기의 부피가 커지게 되고 사실상 쓸모없게 되는 문제점이 발생하므로 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 광교환 장치는 입력광을 파장별로 분해하는 광파장분해부와 각각의 광파장 분해부에서 분리된 광신호중 같은 파장만 입력되도록 하고 N개의 스위칭 입력단자를 갖는 N×N 공간 광스위치부와, 스위칭된 광신호를 파장별로 모은 다음 필요한 파장으로 변환하고 다시 분해해주는 파장변환분배부와, 그 뒤에 연결된 같은 파장만 입력되는 N개의 스위칭 입력단자를 갖는 N×N 공간 광스위칭부 및 광파장결합기로 구성되어 N×M개의 광신호를 교환할 수 있는 것을 특징으로 하며, 광신호들을 충돌없이 교환할 수 있도록 고안된 새로운 개념으로 전자교환기로는 불가능한 광신호의 교환을 위해 상기와 같은 개념을 쓰면 광신호의 상호 충돌없이도 광교환을 할 수 있다.The present invention provides an optical signal exchange for transmitting M × N optical signals having several wavelengths and several (N) input terminals to a destination without colliding with each other in wavelength division multiplexing (WDM) optical communication. The present invention relates to a device, in which optical signals are interchanged in a conventional optical communication system, in which an optical signal is converted into an electrical signal and then electrically switched, and then converted into an optical signal and transmitted to a destination, because the electrical switching speed is slow, and thus, high speed In the case of an optical communication signal, a problem arises that the volume of the electronic exchanger becomes large and practically useless, such as the signal itself is decompressed into several slow signals, and then switched again and then compressed again. Is an optical wavelength decomposition section for decomposing the input light for each wavelength and An N × N spatial optical switch unit having only the same wavelengths of the separated optical signals and having N switching input terminals, a wavelength conversion distribution unit for collecting the converted optical signals for each wavelength, converting them into required wavelengths, and decomposing them again; It consists of an N × N spatial optical switching unit and an optical wavelength combiner having N switching input terminals connected only to the same wavelength connected behind, and can exchange N × M optical signals. It is a new concept designed to enable the exchange of optical signals, which is impossible with an electronic exchanger.

Description

광교환 시스템 장치Optical exchange system device

본 발명은 광통신에서 광신호를 스위칭하는 장치에 관한 것으로서, 대용량의 정보전송 또는 교환을 위해서 광통신은 필수적이며 초당 2.5기가 비트(giga bit)의 광통신이 사용되고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for switching optical signals in optical communication. Optical communication is essential for large-capacity information transmission or exchange, and optical communication of 2.5 gigabits per second is used.

또한 광통신의 전송용량을 증가시키기 위해 파장분할 다중(Wavelength Divisi on Multiplexing, WDM)이라는 통신방식을 연구-개발하고 있는데, 이것은 한가닥의 광섬유에 파장이 다른 여러개의 광신호를 섞어서 전송하고 수신단에서 이들 여러 파장의 광신호를 파장대역별로 분리하여 각각의 파장의 광신호를 전기신호로 재생하는 통신방식이다.In addition, to increase the transmission capacity of optical communication, we are researching and developing a communication method called Wavelength Divider on Multiplexing (WDM), which transmits several optical signals of different wavelengths to one strand of optical fiber and transmits them at the receiving end. The optical signal of wavelength is separated by wavelength band and the optical signal of each wavelength is reproduced as an electric signal.

예를 들어 λ1=1.540㎛(채널1), λ2=1.545㎛(채널2), λ3=1.550㎛(채널3), λ4=1.555㎛(채널4)의 4개의 파장이 파장분할 다중 광통신에 사용되었다고 하면 각 채널은 각각 기존의 광통신 방식의 전송속도를 가지며 서로 다른 신호를 포함한다.For example, four wavelengths of λ1 = 1.540 μm (channel 1), λ2 = 1.545 μm (channel 2), λ3 = 1.550 μm (channel 3) and λ4 = 1.555 μm (channel 4) were used for wavelength division multiple optical communication. Each channel has a transmission speed of the conventional optical communication method and includes different signals.

만약 수신단에서 4개의 채널을 분리해 낸다면 광섬유 한가닥으로 기존의 광 통신 방식에 비해 4배 만큼 많은 정보량을 전송할 수 있다.If four channels are separated at the receiving end, one fiber can transmit four times as much information as conventional optical communication.

상기와 같은 전송방식은 다양한 아이디어로 분출되고 있지만 광신호의 교환은 매우 복잡하기 때문에 아직 구체적으로 구현된 예가 없다.Although the above-described transmission schemes are erupted with various ideas, the exchange of optical signals is very complicated, and thus there is no specific implementation yet.

즉, 광신호를 상호 교환하는 교환기는 아직 실용화되지 않고 있기 때문에 현재 사용되고 있는 광통신의 광신호를 교환하는 경우 광신호를 전기신호로 바꾼 다음 전기적으로 신호를 스위칭하고, 이 신호를 다시 광신호로 바꾸어서 목적지까지 전송하는 복잡한 시스템이 사용되고 있다.That is, since the exchanger that exchanges optical signals has not been put into practical use yet, when exchanging optical signals of currently used optical communication, the optical signals are converted into electrical signals and then electrically switched, and the signals are converted back into optical signals. Complex systems are being used to deliver to their destinations.

그러나 상기 경우 전기적 스위칭이 속도가 느리기 때문에 초고속 광통신 신호의 경우 신호 자체를 느린 여러개의 신호로 풀고 이를 스위칭한 후 다시 압축하여야 하는 등 전자교환기의 부피가 매우 커지게 되고 사실상 쓸모가 없게 되기 때문에 광교환기의 실용화는 필수적이다.However, in this case, since the electrical switching is slow, in the case of the ultra-high speed optical communication signal, the volume of the electronic exchanger becomes very large and practically useless, such as unpacking the signal itself into several slow signals, switching them, and then compressing them again. The practical use is essential.

제1도는 종래의 일반적인 광교환장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional general optical exchange device.

상기 광교환장치의 S로 표기한 것은 신호(signal)를 뜻한다.The symbol S of the optical exchange device means a signal.

즉, 신호 S1… SN이 입력되어 신호 S'1… S'N이 출력되는 것을 나타낸다.That is, the signal S 1 ... S N is input to signal S ' 1 ... S ' N is output.

상기 신호 S1은 교환정보에 따라 신호 S'1… S'N중 어느 것으로도 스위칭 될 수 있으며 이와 같이 교환 경로를 설정해 주는 제1도의 10과 같은 시스템을 광교환기라 한다.The signal S 1 is a signal S ' 1 ... According to the exchange information. It can also be switched to any of the S 'N, and the rep and optical switching systems, such as the first 10 degrees to set the return path as described above.

상기 제1도에서 도시한 광교환 시스템은 단일 광파장의 신호를 교환해주는 장치이다.The optical exchange system shown in FIG. 1 is a device for exchanging signals of a single optical wavelength.

제2도는 종래의 여러개의 파장신호와 입력단자를 갖는 파장다중 광통신(WDM)의 광교환장치의 개략도이다.2 is a schematic diagram of an optical switching device of a wavelength multiple optical communication (WDM) having several wavelength signals and input terminals.

상기 제2도의 입력단자 i에는 Si1…, SiM이 입력되는데 첨자인 ik에서 i는 i-번째 입력단자를 뜻하고 k는 k-번째 파장을 뜻한다.The input terminal i of FIG. 2 has S i1 . , S i iM this is input from the ik subscript stands for i- th input terminals, and k is the k- th mean wavelength.

즉, 각 입력단자는 λ1, …, λM의 M-개의 파장신호를 포함한다.That is, each input terminal is λ 1 ,... , M-wavelength signals of λ M.

상기 제2도에서 출력단자는 각 단자가 λ1, …, λM의 M-개의 파장신호를 포함한다.In FIG. 2, the output terminals have respective terminals λ 1 ,. , M-wavelength signals of λ M.

상기와 같은 광교환장치에서 내부 구성은 각각의 신호가 원하는 출력신호로 찾아갈 수 있는 경로들이 충돌없이 설정되어야 하며 본 발명에서는 이 경로들을 제공할 수 있는 시스템을 제공한다.In the optical switching device as described above, the internal configuration of the paths in which each signal can go to a desired output signal must be set without collision, and the present invention provides a system capable of providing these paths.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 특히 상기 파장분할 다중(WDM) 광통신의 경우 광교환기의 사용은 필수적인 반면 한가닥의 광섬유로 여러 파장의 빛이 들어오기 때문에 각 파장의 빛에 대한 교환경로의 설정이 잘 구성되어야 하며, 파장분리가 일어나는 곳에서 같은 파장의 빛이 동일한 경로로 입사되지 않도록 하여야 한다.In order to solve the above problems, the present invention, in particular in the case of the wavelength division multiplexing (WDM) optical communication, the use of an optical exchange is essential, while the light of several wavelengths in one strand of the optical fiber to set the exchange path for each wavelength This should be well constructed and ensure that light of the same wavelength does not enter the same path where wavelength separation occurs.

제1도는 종래의 일반적인 광교환장치의 개략도.1 is a schematic diagram of a conventional general optical exchange device.

제2도는 종래의 여러개의 파장신호와 입력단자를 갖는 파장다중 광통신(WDM)의 광교환장치의 개략도.2 is a schematic diagram of a conventional optical switching device for wavelength multiple optical communication (WDM) having several wavelength signals and input terminals.

제3a도는 본 발명에서 제안한 파장다중 광통신(WDM)의 광교환장치의 블록 구성도.Figure 3a is a block diagram of an optical switching device of the wavelength multiplex optical communication (WDM) proposed in the present invention.

제3b도는 본 발명에 따른 파장다중화된 광신호의 분배장치 개략도.3b is a schematic diagram of a distribution device for wavelength multiplexed optical signals according to the present invention;

제3c도는 본 발명에 따른 공간스위치와 파장변환분배기 및 광신호 연결도.Figure 3c is a spatial switch, a wavelength conversion divider and an optical signal connection diagram according to the present invention.

제3d도는 본 발명에 따른 파장변환분배기의 개념도.3d is a conceptual diagram of a wavelength conversion distributor according to the present invention.

제3e도는 본 발명에 따른 공간스위치 및 파장다중화기로 구성된 출력부의 개략도.Figure 3e is a schematic diagram of the output section consisting of a space switch and a wavelength multiplexer according to the present invention.

제4a도에서 제4d도는 본 발명의 광파장변환분배장치의 구성에 대한 실시 흐름도.4A to 4D are flowcharts showing the construction of the optical wavelength conversion distribution apparatus of the present invention.

제5a도는 본 발명에 적용되는 두 입력단자와 4개의 파장채널을 갖는 광교환장치의 광경로 구성 실시예의 개략도.5A is a schematic diagram of an embodiment of an optical path configuration of an optical exchange apparatus having two input terminals and four wavelength channels applied to the present invention.

제5b도는 본 발명에 적용되는 4개의 입력단자와 2개의 파장채널을 갖는 광교환장치의 광경로 구성 실시예의 개략도.Figure 5b is a schematic diagram of an embodiment of the optical path configuration of an optical exchange apparatus having four input terminals and two wavelength channels applied to the present invention.

제5c도는 본 발명에 적용되는 4개의 입력단자와 4개의 파장채널을 갖는 광교환장치의 광경로 구성 실시예의 개략도.Figure 5c is a schematic diagram of an embodiment of the optical path configuration of an optical switching device having four input terminals and four wavelength channels applied to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 단일 광파장의 광신호를 교환하는 장치10: A device for exchanging optical signals of a single optical wavelength

20 : 여러개의 입력광파장을 교환하는 광교환장치20: Optical exchange device for exchanging multiple input light wavelengths

31,51 : 광파장 분해기(DMUX) 32,52,54 : 공간 광스위치31,51: Optical Wavelength Decomposer (DMUX) 32,52,54: Space Optical Switch

33,53 : 광파장변환 분배기(WCDS) 34,55 : 광파장 결합기(Multiplexer)33,53: WCDS 34,55: Multiplexer

41 : 수광소자(PD) 42 : 파장가변 반도체레이저(TLD)41: light receiving element (PD) 42: wavelength variable semiconductor laser (TLD)

43 : 광파장 결합기(MC) 44 : 광파장 분배기(Demultiplexer)43: optical wavelength combiner (MC) 44: optical wavelength divider (Demultiplexer)

45 : 광파장 변환기 46 : 공간 광스위치 소자 또는 장치45 optical wavelength converter 46 spatial optical switch element or device

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, N개의 입력단자(Input Port)와 M개의 파장채널을 교환하는 광교환장치에 있어서 입력광을 파장별로 분해하는 N개로 구성된 광파장 분해부(W-DMUX part)(31)와 각각의 광파장 분해부에서 분리된 광신호중 같은 파장만 입력되는 N개의 스위칭 입력단자를 갖는 N×N 공간 광스위치부(32)와, 스위칭된 광신호를 파장별로 모은 다음 필요한 파장으로 변환하고 다시 분배해 주는 파장변환분배부(33)와, 그 뒤에 연결된 같은 파장만 입력되는 N개의 스위칭 노드를 갖는 N×N 공간 광스위치부(32) 및 광파장결합부(W-MUX)로 구성되며 N×M개의 광신호를 교환하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an optical wavelength separation unit (W-DMUX part) consisting of N pieces for decomposing input light for each wavelength in an optical exchange device for exchanging N input ports and M wavelength channels. (31) and the N × N spatial optical switch unit 32 having N switching input terminals in which only the same wavelength is input among the optical signals separated by each optical wavelength decomposition unit, and the switched optical signals are collected for each wavelength and then, A wavelength conversion distribution unit 33 for converting and redistributing, and an N × N spatial optical switch unit 32 and an optical wavelength combining unit (W-MUX) having N switching nodes inputted with only the same wavelength connected thereto. And exchange N × M optical signals.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제3a도는 본 발명에서 제안한 파장다중 광통신(WDM) 광교환장치의 블록구성도이다.Figure 3a is a block diagram of a wavelength multiple optical communication (WDM) optical switching device proposed in the present invention.

상기 구성을 보면 입력부와 출력부는 각각 N-개의 단자를 가지며 각 단자는 M-개의 파장신호를 포함한다.In the above configuration, the input unit and the output unit each have N-terminals, and each terminal includes M-wavelength signals.

그리고 한 가닥의 광섬유를 통해 입력된 여러개 파장의 광신호를 각 파장별로 분리해 내는 광파장 분해기(Demultiplexer, DMUX)(31)와, 입력단자수가 N개일 경우 N×N 공간스위치가 되어야 하며 M개의 파장신호갯수 만큼 필요한 공간 광스위치(32)소자와, 입력광신호를 교환하고 파장별로 배열하여 분배하는 부분으로 M-개의 각각 다른 파장을 갖는 입력신호가 들어오는데 이 신호들을 파장변환하여 λ1, …, λM의 순서로 배열하여 상기 공간 스위치(32)로 입력시키는 광파장변환분배기(부)(33)로 되어 있다.In addition, a demultiplexer (DMUX) 31 which separates an optical signal of multiple wavelengths input through a single fiber into each wavelength, and N × N spatial switch when the number of input terminals is N, has M wavelengths. number of spatial light signal exchange switch 32 and the device, the input optical signal as needed, and converts these signals are input signals each having a different wavelength M- of the part to distribute the array by each wavelength glows wavelengths λ 1, ... , an optical wavelength conversion divider (part) 33 arranged in the order of λ M and input to the space switch 32.

또한 상기 공간스위치(32)에서 경로를 찾은 각 신호들은 광파장 결합기(34)로 입력되는데 각 채널당 M-개의 파장신호가 섞여 새로운 신호배열을 구성하게 된다.In addition, the signals found in the path of the space switch 32 are input to the optical wavelength combiner 34, and M-wavelength signals for each channel are mixed to form a new signal array.

상기와 같이 구성된 시스템의 부분별 기능을 알아보기 전에 구체적인 실시예로 제5도를 예시하여 설명하면 다음과 같다.Before explaining the function of each part of the system configured as described above with reference to Figure 5 as a specific embodiment as follows.

제5a도는 본 발명에 적용되는 두 입력단자와 4개의 파장채널을 갖는 광교환장치의 광경로 구성 실시예의 개략도이다.5A is a schematic diagram of an embodiment of an optical path configuration of an optical exchange apparatus having two input terminals and four wavelength channels applied to the present invention.

상기 구성에서 입력신호를 S11, …, S24라 하고 출력신호를 S'11, …, S'24라 할 때 제5a도에 도시된 신호의 교환은 다음과 같이 대응된다.In the above configuration, the input signal is S 11 ,. , S 24 and output signal S '11 ,. , Exchange of the signals illustrated in FIG. 5a when S '24 d corresponds to the following:

S11→ S'24, S12→ S'21, S13→ S'23, S14→ S'13,S 11 → S '24 , S 12 → S' 21 , S 13 → S '23 , S 14 → S' 13 ,

S21→ S'11, S22→ S'12, S23→ S'22, S24→ S'14,S 21 → S '11 , S 22 → S' 12 , S 23 → S '22 , S 24 → S' 14 ,

만약 상기 입력신호의 목적지를 바꾸고자 한다면 각 스위칭부 및 파장변환부를 조절하면 얼마든지 경로를 바꿀 수 있다.If the destination of the input signal is to be changed, the path may be changed as much as the switching unit and the wavelength conversion unit are adjusted.

신호가 상기와 같이 교환되는 원리를 살펴보면, S11은 파장이 λ1이기 때문에 광파장 분해기(15)에서 제일 첫번째 공간스위치(52a)의 첫번째 입력단자로 입력된다.Looking at the principle that the signals are exchanged as described above, S 11 is input to the first input terminal of the first space switch 52a in the optical wavelength splitter 15 because the wavelength is λ 1 .

상기 S11을 S'24로 보내기 위해 공간스위치(52a)를 교차(cross)로 동작시키면 S11신호는 스위치 출력부의 아랫쪽 출력단자로 출력되며 파장은 여전히 λ1이다.When the spatial switch 52a is operated to cross the S 11 to the S ′ 24 , the S 11 signal is output to the lower output terminal of the switch output and the wavelength is still λ 1 .

상기 신호는 두번째 파장변환분배기의 첫번째 입력 단자로 입력된다.The signal is input to the first input terminal of the second wavelength conversion distributor.

즉, 공간스위치의 두번째 출력단자에서 출력된 신호는 53b로 입사됨을 확인할 수 있다.That is, it can be seen that the signal output from the second output terminal of the space switch is incident to 53b.

따라서 신호 S11이 S'24로 연결되기 위해서는 파장변환분배기를 지난 후 각 스위칭 소자(54)들 중 임의의 소자에서 두번째 입력단자로 입사되는데 그중 S'24로 바뀌기 위해서는 파장이 λ4로 바뀌어야 한다.Thus, signal S 11 is to the wavelength to S 'in order to be connected to 24 and then past the wavelength conversion distributor there is incident on any element of the respective switching elements 54 to the second input terminal of which S' changing to 24 be replaced with λ 4 .

따라서 상기 파장변환분배기에서 λ1의 파장을 λ4로 바꾼 후 배열 도파관 격자(Arrayed Waveguide Grating, AWG)와 같은 광파장분해기(DMUX) 장치를 쓰면 자동으로 맨 아래쪽의 공간스위치로 분배된다.Therefore, the write wavelength of the light wavelength conversion cracker (DMUX) device, such as an array waveguide grating (Arrayed Waveguide Grating, AWG) after changing a wavelength of λ 1 to λ 4 in the distributor is distributed to the space switch of the bottom automatically.

이때 S11의 신호는 λ4의 파장으로 변환되어 있다.At this time, the signal of S 11 is converted into a wavelength of λ 4 .

상기 신호를 모으면 출력단자에서와 같이 S11신호는 S'24신호에 실려서 원하는 목적지로 전송된다.S 11, as shown in the signal output by collecting the signal is sent to the desired destination then placed in the S 'signal 24.

나머지 신호들도 같은 방법으로 추적하면 상기와 같은 신호 변환이 일어나게 된다.If the remaining signals are also tracked in the same manner, the above signal conversion occurs.

이때 가장 중요한 것은 광파장변환분배부(33)(53)이다.At this time, the most important is the wavelength conversion distribution unit 33 (53).

상기 신호교환에 있어서 S11, S21, S'11, S'21은 파장이 λ1이고 S12, S22, S'12, S'22은 파장이 λ2이며 S13, S23, S'13, S'23은 λ3이고, S14, S24, S'14, S'24는 파장이 λ4이므로 각 신호들의 파장이 어떻게 바뀌었는지 잘 알 수가 있다.In the signal exchange, S 11 , S 21 , S '11 , and S' 21 have a wavelength of λ 1, and S 12 , S 22 , S '12 , and S' 22 have a wavelength of λ 2 and S 13 , S 23 , S Since '13 and S '23 are λ 3 and S 14 , S 24 , S' 14 and S '24 have a wavelength λ 4 , it is well understood how the wavelength of each signal is changed.

즉, 신호 S11은 파장이 초기의 λ1에서 λ4로 변환되었음을 알 수 있다.That is, it can be seen that the signal S 11 has a wavelength converted from the initial λ 1 to λ 4 .

따라서 상기와 같은 광신호 교환에서 공간스위치의 경로변경 및 광파장 변환이 동시에 이루어져야 한다.Therefore, in the optical signal exchange as described above, the path switching and the optical wavelength conversion of the space switch should be simultaneously performed.

제5b도는 본 발명에 적용되는 4개의 입력단자와 2개의 파장채널을 갖는 광교환장치의 광경로 구성 실시예의 개략도이다.5B is a schematic diagram of an embodiment of an optical path configuration of an optical exchange apparatus having four input terminals and two wavelength channels applied to the present invention.

상기 각각의 경로들을 추적해 보면 입/출력부의 신호들은 다음과 같이 대응된다.By tracking the respective paths, the signals of the input / output units correspond as follows.

S11→ S'32, S21→ S'42, S31→ S'22, S41→ S'11,S 11 → S '32 , S 21 → S' 42 , S 31 → S '22 , S 41 → S' 11 ,

S12→ S'41, S22→ S'31, S32→ S'12, S42→ S'21 S 12 → S '41 , S 22 → S' 31 , S 32 → S '12 , S 42 → S' 21

상기 신호들은 상기와 같은 신호의 교환을 원할때 공간스위치의 배열을 제5b도에서와 같이 하면 된다는 것을 뜻한다.The signals mean that the arrangement of the spatial switches can be performed as shown in FIG.

상기 제5a도에서 전술한 바와 같이 상기 신호교환에 있어서도 S11, S21, S31, S41, S'11, S'21,S'31, S'41은 파장이 λ1이고 S12, S22, S32, S42, S'12, S'22,S'32, S'42은 파장이 λ2이므로 각 신호들의 파장이 어떻게 바뀌었는지 잘 알 수가 있다.In the signal exchange as described above in FIG. 5A, S 11 , S 21 , S 31 , S 41 , S '11 , S' 21, S '31 , and S' 41 have a wavelength of λ 1 , S 12 , Since S 22 , S 32 , S 42 , S '12 , S' 22, S '32 , and S' 42 have a wavelength of λ 2 , it is well understood how the wavelength of each signal is changed.

상기 경우에 있어서는 신호 S11은 파장이 초기의 λ1에서 λ2로 변환되었음을 알 수 있다.In this case, it can be seen that the signal S 11 has been converted from the initial lambda 1 to lambda 2 .

다음 제5c도는 본 발명에 적용되는 4개의 입력단자와 4개의 파장채널을 갖는 광교환장치의 광경로 구성 실시예의 개략도이다.5C is a schematic diagram of an embodiment of an optical path configuration of an optical exchange apparatus having four input terminals and four wavelength channels according to the present invention.

상기 구성을 보면, 각각의 신호를 다음과 같이 교환하고자 할 때 공간스위치의 구성은 상기 도면에 나타낸 바와 같이 구성된다.In the above configuration, when the signals are to be exchanged as follows, the configuration of the space switch is configured as shown in the figure.

S11→ S'33, S12→ S'14, S13→ S'24, S14→ S'41,S 11 → S '33 , S 12 → S' 14 , S 13 → S '24 , S 14 → S' 41 ,

S21→ S'12, S22→ S'31, S23→ S'43, S24→ S'44,S 21 → S '12 , S 22 → S' 31 , S 23 → S '43 , S 24 → S' 44 ,

S31→ S'32, S32→ S'13, S33→ S'42, S34→ S'23,S 31 → S '32 , S 32 → S' 13 , S 33 → S '42 , S 34 → S' 23 ,

S41→ S'11, S42→ S'21, S43→ S'34, S44→ S'22,S 41 → S '11 , S 42 → S' 21 , S 43 → S '34 , S 44 → S' 22 ,

상기와 같이 교환된 신호는 파장도 아울러 변환됨을 전술한 바와 같다.As described above, the signals exchanged as described above are also converted in wavelength.

상기 제5a도와, 제5b도와, 제5c도를 종합하면 본 발명에서 제안된 광교환장치는 파장 및 입력단자에 대해 확장성이 있으며 아주 간단한 규칙에 의해 지배된다.5A, 5B, and 5C, the optical exchange device proposed in the present invention is scalable to wavelength and input terminals and is governed by a very simple rule.

상기 사항을 구성하는 각 부분의 기능 및 요건을 더 상세히 상술하면 다음과 같다.The function and requirements of each part constituting the above will be described in detail as follows.

제3a도에서 제시된 시스템의 부분별 기능을 상술하면 다음과 같다.The function of each part of the system shown in FIG. 3a is described in detail as follows.

제3b도는 본 발명에 따른 파장다중화된 광신호의 분배장치 개략도이다.3b is a schematic diagram of an apparatus for distributing wavelength multiplexed optical signals according to the present invention.

상기 제3a도의 광파장분해기(31)는 상기 제3b도에 자세히 나타낸 바와 같이 M개의 파장신호를 공간스위치에 파장별로 분배하는데 i-번째 입력단자의 k-번째 파장신호는 k-번째 공간스위치 소자의 i-번째 단자(Port)로 입사되게 연결되어 있다.As shown in FIG. 3B, the optical wavelength splitter 31 of FIG. 3A distributes M wavelength signals to the spatial switches by wavelength, and the k-th wavelength signal of the i-th input terminal is the k-th spatial switch element. It is connected to be incident to the i-th terminal (Port).

따라서 상기 제3b도의 광파장분해기(31)는 각 파장신호를 분리해내는 역할을 하며 이러한 기능을 갖는 소자로는 파장가변필터와, 배열 도파관 격자(AWG) 또는 위상 배열기(Phased Array)로 부르는 광파장분해기(DMUX) 등이 있다.Accordingly, the optical wavelength splitter 31 of FIG. 3b serves to separate each wavelength signal, and the device having such a function is a wavelength variable filter, and an optical wavelength called an arrayed waveguide grating (AWG) or a phased array (Phased Array). A decomposer (DMUX).

상기 제3a도의 공간 스위치(32) 블록을 자세히 살펴보면 각 공간스위치에는 같은 파장을 갖는 광신호가 입사되고 있음을 볼 수 있다.Looking at the block of the space switch 32 of FIG. 3a in detail, it can be seen that an optical signal having the same wavelength is incident on each space switch.

즉, 첫번째 공간스위치(32a)에는 각 입력단자에서 분리된 광신호중 λ1의 파장을 갖는 광신호만 입사된다.That is, only the optical signal having a wavelength of λ 1 is incident on the first space switch 32a.

상기 스위치에는 각 스위치마다 N개의 입력단자가 있으며 첫번째 스위치에는 λ1이, 그리고 두 번째 스위치에는 λ2가 입력되며 M번째 스위치에는 λM이 입력된다.The switch has N input terminals for each switch, λ 1 is input to the first switch, λ 2 is input to the second switch, and λ M is input to the M-th switch.

상기 스위치는 광교환이 일어날 수 있도록 경로가 설정되며 일차적으로 경로를 선택하게 된다.The switch is routed to enable optical exchange and primarily selects the path.

경로가 변경된 광신호는 상기 제3a도 및 제3c도에 나타낸 바와 같이 미리 정해진 경로를 따라 파장변환분배기(33)로 입사하게 되는데 파장변환분배기는 각각의 경로에 맞게 입사 광파장을 변환시킨 다음 출력단자에서 파장의 순서대로 배열시키는 기능을 갖는다.The optical signal whose path is changed is incident to the wavelength conversion divider 33 along a predetermined path as shown in FIGS. 3A and 3C. The wavelength conversion divider converts the incident light wavelength according to each path and then outputs the output terminal. It has a function to arrange in the order of the wavelength at.

예를 들어 상기 제3d도에서 4개의 광파장을 생각하여 광경로상 λ1→λ'2와, λ2→λ'4와, λ3→λ'3와, λ4→λ'1등으로 신호가 바뀌어야 전체 신호의 경로가 맞다고 할 때 각 신호를 바꾸는 몇가지 방법이 있는데 다음 제4도를 이용하여 설명하면 다음과 같다.For example, in FIG. 3D, four optical wavelengths are considered, and the signals are transmitted as λ 1 → λ ' 2 , λ 2 → λ' 4 , λ 3 → λ ' 3 , λ 4 → λ' 1, etc. on the optical path. When the path of the whole signal is correct when is changed, there are several ways to change each signal.

제4a도에서 제4d도는 본 발명의 광파장변환분배장치의 구성에 대한 실시흐름도이다.4A to 4D are flowcharts showing the construction of the optical wavelength conversion distribution apparatus of the present invention.

먼저 제4a도에 도시된 바와 같이 광전(OE) 변환기(수광소자: Photodetector, PD)를 써서 전기신호로 바꾼 다음 파장가변 반도체레이저(tunable LD)를 구동하여 파장을 바꾸는 방법이다.First, as shown in FIG. 4A, a photoelectric (OE) converter (Photodetector, PD) is used to convert an electric signal and then a wavelength-tunable semiconductor laser (tunable LD) is used to change the wavelength.

상기와 같이 파장을 바꾼 후에 제4a도의 43(W-MUX 또는 결합기)으로 여러 파장의 빛을 통합한 후 파장분해기(W-DMUX)로 분리해 내면 파장변환후 배열하는 형태를 만들 수 있다.After changing the wavelength as described above, after integrating light of various wavelengths into 43 (W-MUX or a combiner) of FIG. 4A, the wavelength may be separated by a wavelength splitter (W-DMUX) to arrange the wavelength.

이때 상기 결합기는 단순히 광신호를 한곳에 모으는 소자이고 상기 파장분해기는 빛을 파장별로 분리해내는 소자를 말한다.In this case, the combiner is simply a device for collecting the optical signal in one place and the wavelength splitter is a device for separating the light by wavelength.

상기 파장분해기는 앞서 말한 바와 같이 위상 배열기(Phased Array) 또는 배열 도파관 격자(AWG) 소자를 쓰면 된다.As described above, the wavelength splitter may use a phased array or an arrayed waveguide grating (AWG) device.

다른 방법으로는 제4b도에 나타낸 바와 같이 상기 제4a도의 수광소자(PD)와 파장가변 반도체레이저(tunable LD)를 사용하는 대신에 파장변환기(Wavelength Co nverter)를 사용해도 된다.Alternatively, as shown in FIG. 4B, a wavelength converter may be used instead of using the light receiving element PD and the tunable LD of FIG. 4A.

상기 파장변환기란 입력광파의 파장을 바꾸는 소자 또는 장치이다.The wavelength converter is an element or device for changing the wavelength of an input light wave.

다음 제4c도에 나타낸 방법은 공간스위치를 사용하는 방법인데, 신호광파의 파장갯수 만큼 입력단자의 수가 필요하다.The method shown in FIG. 4C is a method of using a space switch, and the number of input terminals is required as many as the wavelength of the signal light wave.

즉 M-개의 광파장이 사용되는 경우 M×M 공간스위치가 사용되어야 한다.That is, when M-light wavelengths are used, M × M spatial switches should be used.

상기 경우 파장변환기는 입력신호의 파장이 무엇이든 항상 일정한 파장을 출력하면 된다.In this case, the wavelength converter may always output a constant wavelength regardless of the wavelength of the input signal.

다음 제4d도는 제4c도와 같은 원리인데 파장변환기 대신 수광소자(PD)와 파장가변 반도체레이저(LD)를 쓰면 된다.4d is the same principle as in FIG. 4c. Instead of the wavelength converter, the light receiving element PD and the wavelength tunable semiconductor laser LD are used.

상기 경우 상기 파장가면 반도체레이저(LD)는 파장가면이 아니라도 되므로 유리한 구성이 될 수 있다.In this case, since the wavelength mask semiconductor laser LD may not be a wavelength mask, it may have an advantageous configuration.

그러나 광파장이 여러 채널인 경우 공간스위치의 입출력 단자수가 증가하기 때문에 공간스위치의 구현이 어렵게 되는 단점도 있다.However, there are disadvantages in that it is difficult to implement the space switch because the number of input / output terminals of the space switch increases when the optical wavelength is several channels.

상기한 바와 같이 여러 방법으로 구현이 가능한 파장변환 및 배열부는 상기 제3a도에서 보는 바와 같이 입력단자수 만큼 필요하다.As described above, the wavelength converting and arranging unit that can be implemented in various ways requires as many input terminals as shown in FIG. 3A.

상기 제3a도에 나타낸 형태로 나타내면 N-개 만큼 필요하게 될 것이다.In the form shown in Figure 3a above, N- will be needed.

상기 설명한 바와 같이 각 신호들이 분리되어 공간스위치로 입사되면 공간 스위치에서 광경로를 선택하여 신호가 교환되며 이 신호들은 결합기 또는 제3a도의 광파장결합기(34) 및 제3e도의 광파장결합기(34)에서 합쳐진 다음 새로운 광교환기 또는 목적지로 전송된다.As described above, when each signal is separated and entered into the space switch, signals are exchanged by selecting an optical path from the space switch, and the signals are combined in the combiner or the optical wavelength combiner 34 in FIG. 3a and the optical wavelength combiner 34 in FIG. 3e. It is then sent to a new optical exchange or destination.

상기한 바와 같이 시스템을 구성하면 다음과 같은 특징 또는 장점이 있다.Configuring the system as described above has the following features or advantages.

첫째로, 합쳐지는 광경로(W-MUX, W-DMUX 및 파장변환분배기)에서는 N-개의 입출력 단자에 각각 파장다중화된 M-개의 광신호 사이를 스위치 내부의 블록킹이 없이 지점대 지점으로 상호 연결할 수 있어 대용량의 광스위치 구현에 매우 유리한 기술이라 할 수 있다.First, in the combined optical paths (W-MUX, W-DMUX and wavelength conversion divider), the M-optical signals wavelength-multiplexed at each of the N-I / O terminals are interconnected point-to-point without blocking inside the switch. It can be said to be a very advantageous technology to implement a large capacity optical switch.

둘째, 광경로의 설정에 있어서 광공간스위치의 경로와 파장변환기의 경로 설정만 해주면 시스템 전체의 광신호들에 대한 경로가 결정된다는 점이다.Second, in setting the optical path, if only the path of the optical space switch and the path of the wavelength converter are set, the path for the optical signals of the entire system is determined.

상기 공간스위치의 경로설정은 각 경우에 대해서 여러 가지 경로들이 있을 수 있는데 이들은 입력신호를 검출하여 중앙제어장치를 통해 경로설정이 가능하다.The path setting of the space switch may have various paths in each case, and these paths can be set through the central controller by detecting an input signal.

셋째, 상기와 같이 구성된 광교환기는 광파장 채널수의 증감에 따라 확장이 가능하다.Third, the optical exchanger configured as described above can be expanded by increasing or decreasing the number of optical wavelength channels.

예를 들어 광파장 수를 M개에서 P개로 늘릴 경우 공간광스위치 갯수를 M개에서 P개로 늘리고 파장변환분배기의 입출력 단자를 M개에서 P개로 늘리면 된다.For example, if the number of optical wavelengths is increased from M to P, the number of spatial optical switches may be increased from M to P and the input / output terminals of the wavelength conversion distributor may be increased from M to P.

넷째, 상기 시스템 구성은 현재 성능은 아직 떨어지지만 대부분 구현가능한 소자들로 구성되기 때문에 현재의 소자기술을 조금만 발전시키면 광교환기의 구현이 현실적으로 가능하다는 점이다.Fourth, since the system configuration is composed of elements that can be implemented although the current performance is still poor, it is possible to realize the optical exchanger with a slight development of the current device technology.

본 발명은 파장분할 다중(Wavelength Division Multiplexing, WDM) 광통신에서 사용되는 광신호를 교환할 수 있는 광교환장치 또는 광스위치장치에 관한 것으로서, 여러개의 입력 광파장의 신호를 서로 충돌없이 교환할 수 있도록 하는데 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical switching device or an optical switch device capable of exchanging optical signals used in wavelength division multiplexing (WDM) optical communication. have.

Claims (6)

N개의 입력단자(Input Port)와 M개의 파장채널을 교환하는 광교환장치에 있어서, 입력광을 파장별로 분해하는 N개의 광파장분해부(31)와, 상기 각각의 광파장 분해부에서 분리된 광신호중 같은 파장만 입력되는 N개의 스위칭 노드를 갖는 N×N 공간 광스위치부(32)와, 스위칭된 광신호를 파장별로 모은 다음 필요한 파장으로 변환하고 다시 분배해 주는 광파장변환분배부(33)와, 그 뒤에 연결된 같은 파장만 입력되는 N개의 스위칭 노드를 갖는 N×N 공간 광스위치 및 광파장결합기(MW-MUX)로 구성되어 N×M개의 광신호를 교환하는 것을 특징으로 하는 광교환 시스템장치.An optical exchange device for exchanging N input ports and M wavelength channels, comprising: N optical wavelength decomposition parts 31 for decomposing input light for each wavelength, and optical signals separated in the optical wavelength separation parts. An N × N spatial optical switch unit 32 having N switching nodes input only the same wavelength, an optical wavelength conversion distribution unit 33 which collects the switched optical signals by wavelength, converts them into necessary wavelengths, and redistributes them; And an N × N spatial optical switch and an optical wavelength combiner (MW-MUX) having N switching nodes connected only to the same wavelength connected thereafter, to exchange N × M optical signals. 제1항에 있어서, 상기 광파장분해부(31)는 한가닥의 광섬유를 통해 입력된 여러개의 파장의 광신호를 각 파장별로 분리하는 것을 특징으로 하는 광교환 시스템장치.The apparatus of claim 1, wherein the optical wavelength decomposition unit (31) separates optical signals having a plurality of wavelengths inputted through a single optical fiber for each wavelength. 제1항에 있어서, 상기 광파장 변환분배부(33)는 수광소자(41)를 써서 상기 광신호를 전기신호로 바꾼 다음 파장가변 반도체 레이저를 써서 파장을 바꾼 후에 결합기(W-MUX)로 여러 파장의 광신호를 통합한 후 광파장분해기로 분리해내는 것을 특징으로 하는 광교환 시스템장치.The optical wavelength conversion distribution unit 33 converts the optical signal into an electrical signal using the light receiving element 41 and then converts the wavelength using a wavelength tunable semiconductor laser, and then converts the wavelength into several wavelengths using a combiner (W-MUX). Integrating the optical signal of the optical exchange system device, characterized in that separated by the optical wave splitter. 제1항에 있어서, 상기 광파장 변환분배부(33)는 입력광파의 파장을 소자인 파장변환기를 사용해 광신호의 파장을 변환하고 결합기(W-MUX)로 여러파장의 광신호를 합친 후 파장분해기로 분리해 내는 것을 특징으로 하는 광교환 시스템장치.The wavelength conversion splitter 33 converts the wavelength of the optical signal using a wavelength converter as an element and combines the optical signals of various wavelengths with a combiner (W-MUX), and then the wavelength splitter. Optical exchange system device, characterized in that separated by. 제1항에 있어서, 상기 광파장 변환분배부(33)는 신호광파의 파장갯수 만큼 입력단자를 사용하는 공간스위치를 사용하는 것을 특징으로 하는 광교환 시스템장치.The optical switching system apparatus according to claim 1, wherein the optical wavelength conversion distribution unit (33) uses a spatial switch using input terminals as many as the number of wavelengths of the signal light waves. 제1항에 있어서, 상기 광파장 변환분배부(33)는 수광소자(PD)와 파장가변이 아니라도 사용가능한 반도체레이저(LD) 및 공간광스위치를 사용하는 것을 특징으로 하는 광교환 시스템장치.The apparatus of claim 1, wherein the optical wavelength conversion distributor (33) uses a light emitting element (PD) and a semiconductor laser (LD) and a spatial light switch which can be used without changing the wavelength.
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