WO2022024363A1 - 光電子融合スイッチ - Google Patents

光電子融合スイッチ Download PDF

Info

Publication number
WO2022024363A1
WO2022024363A1 PCT/JP2020/029489 JP2020029489W WO2022024363A1 WO 2022024363 A1 WO2022024363 A1 WO 2022024363A1 JP 2020029489 W JP2020029489 W JP 2020029489W WO 2022024363 A1 WO2022024363 A1 WO 2022024363A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
switch
receivers
transmitters
function
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/029489
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慶太 山口
摂 森脇
俊一 相馬
賢哉 鈴木
世輝 桑原
哲郎 乾
秀人 山本
聖司 岡本
秀樹 西沢
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to JP2022539959A priority Critical patent/JP7477794B2/ja
Priority to PCT/JP2020/029489 priority patent/WO2022024363A1/ja
Publication of WO2022024363A1 publication Critical patent/WO2022024363A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking

Definitions

  • the present invention relates to a high-performance optoelectronic fusion switch belonging to a network switch.
  • packet switches based on electronic circuits are often used as network switches used for the Internet.
  • the capacity of a network processor which is an example of an electronic circuit that controls this packet switch, tends to increase year by year.
  • the capacity of this network processor is given by multiplying the signal speed by the number of ports.
  • the signals input and output to the network processor increase, so the wiring through which the electrical signals used for input and output pass (which may be called electrical wiring) is increased, or the signal speed is increased. Need to raise.
  • the signal propagating through the electrical wiring has a shorter distance that can be propagated as the signal speed increases, but the density of the electrical wiring cannot be increased beyond the physical upper limit. Therefore, if the capacity of the network processor is further increased, it becomes difficult to propagate the electric signal even at a distance within the board. Under these circumstances, it is being considered to convert an electric signal into an optical signal within a propagable distance and apply an optical wiring capable of long-distance transmission as compared with the electric signal.
  • the related techniques of the contents are described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2.
  • Non-Patent Document 1 also proposes a technique that embodies the above-mentioned items to be examined. Specifically, an electronic circuit such as a network processor and an optical transmitter / receiver having a photoelectric conversion function are arranged side by side on a substrate, and metal wiring of an electric conductor or the like is provided between these electronic circuits and the optical transmitter / receiver. The optical transmitter / receiver for the purpose of connecting with is described.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional network switch 10 from the top surface.
  • the network switch 10 applies the technology disclosed in Non-Patent Document 1, and includes a network processor 2 and an optical transmitter / receiver 3 having a photoelectric conversion function on the upper surface of the substrate 1, and metal between these devices. It is configured by connecting with wiring 4.
  • the network processor 2 is an electronic circuit that provides a core function of a packet switch, and is generally made into an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the optical transmitter / receiver 3 includes an internally modularized optical receiver (RX) 3a, laser (LASER) 3b, electrical processing function unit 3c, and optical transmission unit (TX) 3d, as well as a connector 3e and an optical fiber 3f.
  • RX optical receiver
  • LASER laser
  • TX optical transmission unit
  • optical transmitter / receiver 3 a plurality of optical transmitters / receivers 3 are arranged in parallel on the upper surface of the substrate 1 to enable high-density mounting like tiles.
  • the optical transmitter / receiver 3 is connected to the network processor 2 and constitutes a packet switch together with the network processor 2.
  • the optical receiver 3a selectively enhances the optical signal having a wavelength close to that of the laser 3b among the optical signals input from the connected optical fiber 3f, and optical / It plays the role of converting electricity into an electric signal.
  • the electric processing function unit 3c plays a role of digital signal processing of an electric signal at the time of signal transfer to / from the network processor 2 and amplification of the electric signal at the time of optical transmission / reception.
  • the optical transmission unit 3d plays a role of performing electric / optical conversion by modulating the light input from the laser 3b using the electric signal input from the electric processing function unit 3c and outputting it to the connected optical fiber 3f. ..
  • the connector 3e is provided for connection with the network processor 2.
  • the packet switch function provided by the network processor 2 is a high-performance one that can specify a destination for each packet, but the power consumption per processing capacity is large.
  • the optical switch since the optical switch generally takes time to switch the route, its use is limited to fixing the route or switching in units of flows that continue for a long time.
  • the power consumption required for switching of the optical switch is smaller than that of the packet switch, and the value is almost constant regardless of the signal speed.
  • the communication source node is connected to the nearest packet switch and connected to the communication partner node via another packet switch. Will be done. The reason is that if the communication source node is connected to the packet switch closest to the communication destination node far from the communication source node, the transmission distance becomes long and the wiring of optical fibers etc. becomes complicated, and the optical signal This is because the transmittable distance becomes shorter as the transmission capacity increases. When the transmittable distance is shortened in this way, it becomes impossible to connect the communication source node to the packet switch having a long distance.
  • a client-server computer or the like is applied to the node.
  • the packet switch by the network processor 2 can be regarded as an electric switch. When an electric switch and an optical switch are combined, it is called a hybrid switch.
  • the opto-electric hybrid described in Patent Document 1 can be mentioned.
  • An object of the embodiment according to the present invention is that even if a plurality of packet switches are connected to each other to construct an optical network system, the processing of the packet switches is not increased and the operation is performed with low power consumption, and the node of the communication source and the communication partner. It is an object of the present invention to provide an optical electron fusion switch capable of wide-area optical communication between them.
  • one aspect of the present invention is an optical electron fusion switch including an optical switch having a plurality of input ports and a plurality of output ports, and a plurality of optical transmitters / receivers having a photoelectric conversion function. Therefore, some of the plurality of optical transmitters / receivers having a photoelectric conversion function have a reproduction / relay function of receiving an optical signal having input information and outputting an optical signal having the same information as the information. , An optical signal input to an optical transceiver having a reproduction relay function and an output from the optical transceiver having the reproduction relay function to at least one of a plurality of input ports and a plurality of output ports of the optical switch. It is characterized in that at least one of the optical signals to be generated is connected.
  • At least one of the input optical signal and the output optical signal in the optical transmitter / receiver having the reproduction relay function is installed in at least one of the plurality of input ports and the plurality of output ports of the optical switch. You are connected.
  • optical communication can be carried out by connecting a route between the communication source node and the communication partner node. Even if a plurality of packet switches are connected to each other to construct an optical network system, the processing of the packet switches is not increased and the operation is performed with low power consumption.
  • a fusion switch can be provided.
  • FIG. 2A is a plan view showing the photoelectron fusion switch from the top surface.
  • FIG. 2B is a side sectional view taken along the line IIb-IIb of FIG. 2A for a part of the photoelectron fusion switch mounted on the substrate. It is an enlarged view shown from the top surface direction in order to explain the specific operation in the optical switch provided in the photoelectron fusion switch of FIG. It is an enlarged view which showed the detailed structure of the optical switch provided in the photoelectron fusion switch which concerns on Embodiment 2 of this invention from the top surface direction.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a photoelectron fusion switch 100A according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a plan view showing the photoelectron fusion switch 100A from the upper surface direction.
  • FIG. 2B is a side sectional view taken along the line IIb-IIb of FIG. 2A for a part of the photoelectron fusion switch 100A mounted on the substrate 11.
  • the optoelectronic fusion switch 100A includes an optical switch 101, a plurality of optical transmitters / receivers 30 having a photoelectric conversion function, and a network processor 20 of an electronic circuit. ..
  • the optical switch 101 has a plurality of input ports 50 IN and a plurality of output ports 50 OUT .
  • This optical switch 101 has (N + x) ⁇ (M + x) type, that is, N + x input and M + x output specifications when N, M, and x are natural numbers and x ⁇ M, N.
  • the N ⁇ M type indicates that N input and M output are performed as in the following.
  • a part of the plurality of input ports 50 IN and the plurality of output ports 50 OUT is connected to optical transceivers 30-2-1 to 30-2-x having a reproduction relay function.
  • the network processor 20 is an electronic circuit that controls the packet switch function, and can input and output a large number of high-speed signals.
  • Each optical transmitter / receiver 30 has a photoelectric conversion function, is provided in the vicinity of the network processor 20, and is connected to the network processor 20. As a result, each optical transmitter / receiver 30 constitutes a packet switch together with the network processor 20.
  • These optical transmitters / receivers 30 also have the same configuration as that of the optical transmitter / receiver 3 described with reference to FIG. 1, but only the outer shape is shown briefly in FIG.
  • the optical switch 101 is preferably a waveguide type optical switch.
  • Each optical transmitter / receiver 30-2-1 to 30-2-x having a reproduction relay function receives an optical signal having input information and outputs an optical signal having the same information as the information.
  • Each of these optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x is not connected to the network processor 20 and is configured so that optical signals are not transmitted / received to / from the network processor 20.
  • the optoelectronic fusion switch 100A has a function of selecting a route so that the input optical signal is selected by the optical switch 101 and output without the intervention of the network processor 20. This function is called optical cut-through.
  • optical cut-through In general, for an optical signal, attenuation of the intensity of the optical signal results in deterioration of signal quality. Therefore, even in the case of the optical switch 101, the lower the loss when passing through the optical switch 101, the more desirable it is.
  • the waveguide type optical switch constituting the optical switch 101 for example, if a waveguide device using a silica-based waveguide as disclosed in Non-Patent Document 4 is applied, it is effective to show a very low loss. Is. Therefore, it can be said that it is preferable to apply the waveguide device also when configuring the optical switch 101 in the first embodiment.
  • Non-Patent Document 4 "Takashi Goh, Mitsuho Yasu, Kuninori Hattori, Member, IEEE, Akira Himeno, Member, OSA, Masayuki Okuno, Member, IEEE, and Yasuji Ohmori, Member, IEEE” Low Loss and High Extinction Ratio Striktry Nonblocking 16x16 Thermotropic Matrix Switch on 6-in Wafer Using Silka-Based Planar Lightwave CyrcuitTechl.
  • the optical signal connected to the optical switch 101 is not connected to the network processor 20 but is directly connected to the optical switch 101. ..
  • a metal wiring 40 for wiring through which an electric signal passes is used as a path for connecting between the network processor 20 and each optical transmitter / receiver 30. There is.
  • FIG. 2A only the input port 50 IN and the output port 50 OUT of the optical switch 101 are shown, and most of them are omitted. Any architecture or topology of the optical switch 101 may be used, but as described above, it is desirable that the loss is small. Therefore, if the PILOSS configuration using the silica-based waveguide described in Non-Patent Document 4 is applied as the optical switch 101, the loss is small and the loss variation for each switch state is suppressed, so that it has excellent suitability. ..
  • the x pieces of the input port 50 IN and the x pieces of the output port 50 OUT in the optical switch 101 are connected via the optical transmitter / receiver 30-2-1 to 30-2-x.
  • each optical transmitter / receiver 30-2-1 to 30-2-x having a reproduction relay function an electric signal obtained by optical / electric conversion of an input optical signal is folded back and an optical signal obtained by electric / optical conversion is output. Since these optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x do not transmit / receive optical signals to / from the network processor 20, they are farther from the network processor 20 than each optical transmitter / receiver 30 having a photoelectric conversion function. It may be provided. However, the distance between each optical transmitter / receiver 30-2-1 to 30-2-x and the network processor 20 may be short.
  • each optical transmitter / receiver 30-2-1 to 30-2-x inputs an output optical signal and performs optical / electrical conversion to obtain an electric signal, and turns back to convert the electric signal into electric / optical conversion.
  • the optical signal is input.
  • some of the connection destinations of the optical switch 101 here are assumed to be relatively far away, and in such a case, the reproduction relay function by each optical transmitter / receiver 30-2-1 to 30-2-x Will work effectively to maintain the transmission performance of optical signals.
  • FIG. 3 is an enlarged view shown from above in order to explain a specific operation of the optical switch 101 provided in the photoelectron fusion switch 100A.
  • the optical signal connected to the connection destination at a long distance is the optical transmitter / receiver 30-by selecting the port of the optical switch 101. Connect to 2-1 to 30-2-x. Then, the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x perform reproduction relay by optical / electric / optical conversion, and are connected to the input port 50 IN of the same optical switch 101 again. After that, the connection to the desired output port 50 OUT can be selected by the optical switch 101.
  • an optical signal is output from the optical switch 101 after performing reproduction relay in this way, a large capacity signal can be transmitted to a connection destination far away.
  • x ports are connected to the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x, respectively.
  • the other connection destinations are the N port and the M port of the input port 50 IN of the (N + x) port and the output port 50 OUT of the (M + x) port, respectively. Therefore, if the number of ports x connected to the optical transceivers 30-2-1 to 30-2-x is increased, more signal light can be reproduced and relayed, but the switch scale of the optical switch 101 is large. Will grow at the same time.
  • the number of ports x connected to the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x is the same as the number N of the input optical signals at the maximum, but it is desirable that the number is smaller. For example, it is desirable that the number of ports x is half or less of the number N of optical signals to be input.
  • a part of the output port 50 OUT of the optical switch 101 is an input of the optical switch 101 via optical transceivers 30-2-1 to 30-2-x having a reproduction relay function. Connected to part of port 50 IN .
  • the number of optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x connected to the optical switch 101 and having a reproduction / relay function is equal to or less than the number of input ports 50 IN of the optical switch 101.
  • connection between the optical switch 101 and the optical transceivers 30-2-1 to 30-2-x can be considered in two ways: an optical fiber connection and an optical waveguide connection.
  • the management of the extra length of the optical fiber and the handling of the optical fiber become complicated. Therefore, when the optical switch 101 is composed of an optical waveguide, the input port 50 IN and the output port 50 OUT for connecting the optical switch 101 and the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x and their respective. It is preferable to use an optical wave guide as the path between them. Further, since the optical waveguide is generally configured in a plane, it is preferable that the optical switch 101 and the optical transceivers 30-2-1 to 30-2-x are arranged on the same plane.
  • connection path between the optical switch 101 and the optical transceivers 30-2-1 to 30-2-x is the material of the optical waveguide forming the optical transceivers 30-2-1 to 30-2-x.
  • it is preferably formed of the same material as the material of the optical waveguide forming the optical switch 101.
  • the network processor 20 constituting the packet switch and each optical transmitter / receiver 30 are not always necessary. That is, the switching function can be realized in the communication of the optical signal to the remote connection destination by the reproduction relay of the optical signal only by the optical switch 101 and the optical transmitter / receiver 30-2-1 to 30-2-x.
  • mounting the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x usually causes an increase in cost.
  • optical transmitters / receivers 30 having the same or similar functional configurations are mounted in the surroundings, only the number of optical devices at the time of mounting is increased, and no new process is required. Therefore, it is possible to minimize the increase in cost.
  • the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x are mounted on the same plane as the optical transmitter / receiver 30 and the network processor 20 constituting the packet switch. That is, in this configuration, the network processor 20 of the packet switch, each optical transceiver 30 connected to the network processor 20, the optical transceivers 30-2-1 to 30-2-x, and the optical switch 101 are on the same plane. Indicates that it will be prepared.
  • the optical signal for input and the optical signal for output in the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x having the reproduction relay function is used. It is connected to the optical switch 101.
  • At least one of the optical signal for input and the optical signal for output is connected.
  • optical communication can be carried out by connecting a route between the communication source node and the communication partner node.
  • an optical transmitter / receiver 30-2-1 having a reproduction relay function for an input optical signal or an optical signal input from another packet switch connected to a packet switch without the intervention of a network processor 20 There is a route to output to yet another packet switch via ⁇ 30-2-x. Since this route does not intervene the packet switch function by the network processor 20, cut-through is executed. Further, the route selection is obtained by photoelectrically converting the input optical signal or the optical signal input from another packet switch by each optical transmitter / receiver 30 having a photoelectric conversion function with the network processor 20 interposed therebetween. There is a path for outputting an optical signal to another packet switch via optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x having a reproduction / relay function.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing the detailed configuration of the optical switch 101 provided in the photoelectron fusion switch 100B according to the second embodiment of the present invention from the upper surface direction.
  • the optoelectronic fusion switch 100B is an optical transmitter / receiver having a reproduction / relay function interveningly connected to a connection destination at a distance between the optical switch 101 and a part of the input port 50 IN of the optical switch 101. 30-2-1 to 30-2-x.
  • the optical switch 101 is an N ⁇ M type as in the case of the first embodiment. That is, in the photoelectron fusion switch 100B of the second embodiment, the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x are used for the ports connected to the connection destinations at a distant distance in the input port 50 IN of the optical switch 101. Playback relay by.
  • connection destinations of the input port 50 IN and the output port 50 OUT of the optical switch 101 are already known, playback by the optical transmitter / receiver 30-2-1 to 30-2-x is performed in such a configuration. You can relay it. As a result, the switch scale of the optical switch 101 can be reduced.
  • the number of optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x used for reproducing and relaying optical signals is x
  • the number of connection destinations on the input side of the optical switch 101 is M
  • the output side It is assumed that the number of connection destinations of is N.
  • the number of input ports ⁇ the number of output ports (M + x) ⁇ (N + x) is required as the switch scale of the optical switch 101.
  • FIG. 4 shows a configuration in which optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x are connected to a specific port of the input port 50 IN of the optical switch 101.
  • the connection destinations of the output port 50 OUT of the optical switch 101 are distant from each other, the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x are connected to a specific port of the output port 50 OUT . It doesn't matter.
  • the connection destinations of the input port 50 IN and the output port 50 OUT of the optical switch 101 are separated from each other, they are connected to both the input port 50 IN and the output port 50 OUT of the optical switch 101. It doesn't matter.
  • the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x are mounted on the same plane as the network processor 20 and the optical transmitter / receiver 30 connected to the network processor 20. It is preferable to do so. This makes it possible to suppress an increase in mounting costs. That is, in this configuration, the network processor 20 of the packet switch, each optical transceiver 30 connected to the network processor 20, the optical transceivers 30-2-1 to 30-2-x, and the optical switch 101 are on the same plane. Indicates that it will be prepared.
  • the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x may be installed in all of the input port 50 IN and the output port 50 OUT of the optical switch 101 to perform reproduction relay. However, from the viewpoint of cost, it is preferable to install the optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x only in the ports connected to the other party at a distance.
  • the number of optical transmitters / receivers 30-2-1 to 30-2-x installed is preferably, for example, less than half of the input port 50 IN or the output port 50 OUT .
  • Other incidental matters are the same as those described in the first embodiment.
  • At least one of the optical signal for input and the optical signal for output in the optical transceivers 30-2-1 to 30-2-x having the reproduction relay function. Is connected to the optical switch 101.
  • At least one of the optical signal for input and the optical signal for output is connected.
  • optical communication can be carried out by connecting a route between the communication source node and the communication partner node.
  • the route selection is also performed in the same manner as in the case described in the first embodiment.
  • the execution of optical cutthrough in the packet switch between nodes is appropriately set, even if a plurality of packet switches are connected to each other to construct an optical network system, the processing of the packet switch is not increased and the consumption is low. It operates on power and enables wide-area optical communication between the nodes of the communication source and the communication partner.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

光電子融合スイッチ（１００Ａ）は、光スイッチ（１０１）と、光電変換機能を有する複数の光送受信器（３０）と、パケットスイッチ機能を司る電子回路のネットワークプロセッサ（２０）と、を備える。光スイッチ（１０１）については、入力ポート５０ＩＮと出力ポート５０ＯＵＴとにおける一部分が再生中継機能を有する光送受信器（３０－２－１）～（３０－２－ｘ）に接続される。こうした構成及び機能により、ノード間の光送受信器（３０）及びネットワークプロセッサ（２０）で構成されるパケットスイッチにおける光カットスルーの実行を適宜設定すれば、パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築しても、パケットスイッチの処理が増加されずに低消費電力で動作し、通信元及び通信相手先のノード間で広域な光通信が可能となる。

Description

光電子融合スイッチ
　本発明は、ネットワークスイッチに属される高性能の光電子融合スイッチに関する。
　従来、インターネットに用いられるネットワークスイッチには、電子回路をベースにしたパケットスイッチが多く用いられている。このパケットスイッチを司る電子回路の一例であるネットワークプロセッサの容量は、年々増大する傾向にある。このネットワークプロセッサの容量は、信号速度とポート数とを乗じた値で与えられる。しかし、ネットワークプロセッサの容量が増大すると、ネットワークプロセッサに入出力する信号が増大するので、入出力に用いる電気信号の通る配線（電気配線と呼ばれても良い）を増やすか、或いは、信号速度を上げる必要がある。
　電気配線を伝搬する信号は、信号速度が増す程、伝搬可能な距離が短くなる一方で、電気配線の密度は物理的な上限以上に増すことが不可能である。このため、更にネットワークプロセッサの容量が増大するとボード内程度の距離でも、電気信号の伝搬が困難になってしまう。こうした事情により、伝搬可能な距離内で電気信号を光信号に変換し、電気信号と比較して長距離の伝送が可能な光配線を適用することが検討されている。尚、係る内容の関連技術は、非特許文献１及び非特許文献２に記載されている。
　また、非特許文献１には、上記検討事項を具体化した技術も提案されている。具体的に云えば、基板上にネットワークプロセッサ等の電子回路と、光電変換機能を有する光送受信器と、を並設し、これら電子回路と光送受信器との間を電気伝導体のメタル配線等で接続する用途の光送受信器が記載されている。
　図１は、従来のネットワークスイッチ１０の概略構成を上面方向から示した図である。このネットワークスイッチ１０は、非特許文献１に開示された技術を適用したもので、基板１の上面にネットワークプロセッサ２と光電変換機能を有する光送受信器３とを備え、これらのデバイスの間をメタル配線４で接続して構成される。ネットワークプロセッサ２は、パケットスイッチの中核機能を提供する電子回路で、一般的にＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：特別用途集積回路）化されることが多い。光送受信器３は、内部にモジュール化された光受信部（ＲＸ）３ａ、レーザ（ＬＡＳＥＲ）３ｂ、電気処理機能部３ｃ、及び光送信部（ＴＸ）３ｄを備える他、コネクタ３ｅ、光ファイバ３ｆ等を備えて構成される小型の部品である。この光送受信器３は、複数の光送受信器３を基板１の上面に並列して配置し、タイルのような高密度実装を可能とする。光送受信器３は、ネットワークプロセッサ２と接続され、ネットワークプロセッサ２と合わせてパケットスイッチを構成する。
　光送受信器３について、光受信部３ａは、コヒーレント検波の場合、接続された光ファイバ３ｆから入力された光信号のうち、レーザ３ｂに近接する波長の光信号を選択的に増強し、光／電変換して電気信号にする役割を担う。電気処理機能部３ｃは、ネットワークプロセッサ２との間の信号授受時の電気信号のデジタル信号処理と、光送受信時の電気信号の増幅と、の役割を担う。光送信部３ｄは、電気処理機能部３ｃから入力された電気信号を用いてレーザ３ｂから入力された光を変調することで電／光変換し、接続された光ファイバ３ｆに出力する役割を担う。コネクタ３ｅは、ネットワークプロセッサ２との接続用に設けられている。
　一般に、ネットワークプロセッサ２の提供するパケットスイッチ機能は、パケット毎に行先を指定できる高機能なものであるが、処理容量当たりの消費電力が大きい。これに対して光スイッチは、一般的に経路の切り替えに時間を要することから、経路を固定するか、或いは長時間継続するフロー単位での切り替えに用途が限定される。しかし、光スイッチは、スイッチングに要する消費電力がパケットスイッチと比較すると小さく、信号速度にも依存せずにほぼ一定値となる。
　最近では、光ネットワークの省電力化を図るため、光スイッチとパケットスイッチとを連帯させ、パケットスイッチを通過するトラフィックで同じ入出力ポートの対を使用する信号流れ（フロー）が大量な場合に工夫を施している。即ち、こうした場合には、フローをパケットスイッチに入力させず、入出力ポートの対を光スイッチを介して直結する光カットスルーのアーキテクチャと呼ばれる技術が適用されている。
　ところで、最近の光ネットワークに対する要望には、サービスと物理層とを繋ぐインターネットプロトコル（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）統合網への移行がある。また、光ネットワークにおいては、大規模、広帯域、及び高信頼性が得られ、しかも経済的に構築できることが重要である。また、インターネットプロトコルの帯域要求に対し、迅速に光の物理網を設定できるネットワーク制御技術も求められる。このネットワーク制御に関連する周知技術として、非特許文献３に記載されたＧＭＰＬＳ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　Ｍｕｌｔｉ－ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｌａｂｅｌ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）の研究推進が挙げられる。
　現状の光ネットワークでは、インターネットプロトコル対応のスイッチ／ルータが大容量になると、高コスト化、及び高消費電力化等を回避できない。そこで、光スイッチを導入して光カットスルーを適用すれば、ダイナミックな光パス設定を行ってスイッチ／ルータ処理を削減することができる。
　一方、パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築する場合、通信元のノードは、直近のパケットスイッチに接続し、別のパケットスイッチを経由して通信相手先のノードに接続する構成が採用される。その理由は、通信元のノードから遠くの通信相手先のノードに最も近いパケットスイッチに通信元のノードを接続すると、伝送距離が長くなって光ファイバ等の配線が煩雑になる上、光信号の伝送容量の増加に伴い、伝送可能距離が短くなるためである。このように伝送可能距離が短くなると、通信元のノードを距離の遠いパケットスイッチに接続することが不可能になってしまう。ノードには、例えばクライアントサーバコンピュータ等が適用される。尚、ネットワークプロセッサ２によるパケットスイッチは、電気スイッチとみなすことができる。そして、電気スイッチと光スイッチとを組み合わせた場合にはハイブリッドスイッチと呼ばれる。係るハイブリッドスイッチを複数繋げたシステム構成に関連する周知技術の一例として、特許文献１に記載された光電気ハイブリッドが挙げられる。
　また、パケットスイッチ同士を複数繋げた構成の光ネットワークシステムでは、通信元のノードを直近のパケットスイッチに接続しても、パケットスイッチ同士で光信号を送受するためのパケット処理をパケットスイッチで行う必要がある。このため、経由されるパケットスイッチの処理が増加して処理容量を圧迫するばかりでなく、処理の増加に伴って消費電力も増加してしまうという問題も生じる。
　このようにパケットスイッチが処理する光ネットワークが拡大すると、パケットスイッチの処理容量を圧迫し、消費電力が増加してしまうという問題がある。
「Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ　Ｆｏｒ　Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ　Ｏｐｔｉｃｓ　Ｔｈｅ　Ｕｓｅ　ｏｆ　Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ　Ｏｐｔｉｃ　Ｃｏｍｐｌｉａｎｔ　Ｍｏｄｕｌｅｓ　ｉｎ　Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」ＣＯＢＯ　Ｒｅｌｅａｓｅ　１．０　Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒ（ｈｔｔｐ：／／ｏｎｂｏａｒｄｏｐｔｉｃｓ．ｏｒｇ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１９／０５／ＣＯＢＯ-ＣｏｈＯＢＯ－ＡｐｐＮｏｔｅ－Ｍａｒｃｈ－２０１８．ｐｄｆ） 「Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃоｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ　Ｏｐｔａｉｏｎｓ　ｆｏｒ　４００　Ｇｂｐｓ　ａｎｄ　Ｈｉｇｈｅｒ　Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ　Ｏｐｔｉｃｓ」ＣＯＢＯ　Ｃоｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ　Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒ，Ｒｅｖｉｓｉｏｎ　１．０（ｈｔｔｐ：／／ｏｎｂｏａｒｄｏｐｔｉｃｓ．ｏｒｇ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１９／０３／ＣＯＢＯ－Ｏｐｔｉｃａｌ－Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ－Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒ－Ｍａｒｃｈ－２０１９．ｐｄｆ） 「ＧＭＰＬＳ－Ｂａｓｅｄ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃ　Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ　Ｒоｕｅｒ（Ｈｉｋａｒｉ　Ｒоｕｅｒ）Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ：　Ａｎ　Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｔｒａｆｆｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」Ｋｅｎ－ｉｃｈｉ　Ｓａｔｏ，Ｎａｏａｋｉ　Ｙａｍａｎａｋａ，Ｙｏｓｈｉｈｉｒｏ　Ｔａｋｉｇａｗａ，Ｍａｓａｆｕｍｉ　Ｋｏｇａ，Ｓａｔｏｒｕ　Ｏｋａｍｏｔｏ，Ｋｏｈｅｉ　Ｓｈｉｏｍｏｔｏ，Ｅｉｊｉ　Ｏｋｉ，ａｎｄ　Ｗａｔａｒｕ　Ｉｍａｊｕｋｕ，ＮＴＴ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｍｕｎ．Ｍａｇ．，ｖｏｌ．４０，ｐｐ．９６－１０１，Ｍａｒ．２００２．）
特許第５６８１３９４号
　本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。本発明に係る実施形態の目的は、パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築しても、パケットスイッチの処理が増加されずに低消費電力で動作し、通信元及び通信相手先のノード間で広域な光通信が可能な光電子融合スイッチを提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様は、複数の入力ポートと複数の出力ポートとを有する光スイッチと、光電変換機能を有する複数の光送受信器と、を備えた光電子融合スイッチであって、光電変換機能を有する複数の光送受信器の一部は、入力された情報を有する光信号を受信し、当該情報と同一の情報を有する光信号を出力する再生中継機能を有しており、光スイッチの複数の入力ポートと複数の出力ポートとの少なくとも一方のいずれかには、再生中継機能を有する光送受信器へ入力する光信号、及び当該再生中継機能を有する当該光送受信器から出力される光信号の少なくとも一方が接続されたことを特徴とする。
　上記構成では、光スイッチの複数の入力ポートと複数の出力ポートとの少なくとも一方のいずれかに、再生中継機能を有する光送受信器における入力用の光信号、及び出力用の光信号の少なくとも一方を接続している。これにより、通信元及び通信相手先のノード間で経路を繋いで光通信を実施できる。パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築しても、パケットスイッチの処理が増加されずに低消費電力で動作し、通信元及び通信相手先のノード間で広域な光通信が可能な光電子融合スイッチを提供できる。
従来のネットワークスイッチの概略構成を上面方向から示した図である。 本発明の実施形態１に係る光電子融合スイッチの概略構成を示した図である。図２（ａ）は、光電子融合スイッチの上面方向から示した平面図である。図２（ｂ）は、光電子融合スイッチを基板への実装状態にした一部についての図２（ａ）のＩＩｂ－ＩＩｂ矢視方向における側面断面図である。 図２の光電子融合スイッチに備えられる光スイッチにおける具体的な動作を説明するために上面方向から示した拡大図である。 本発明の実施形態２に係る光電子融合スイッチに備えられる光スイッチにおける細部構成を上面方向から示した拡大図である。
　以下、本発明の幾つかの実施形態に係る光電子融合スイッチについて、図面を参照して詳細に説明する。
　（実施形態１）
　図２は、本発明の実施形態１に係る光電子融合スイッチ１００Ａの概略構成を示した図である。図２（ａ）は、光電子融合スイッチ１００Ａの上面方向から示した平面図である。図２（ｂ）は、光電子融合スイッチ１００Ａを基板１１への実装状態にした一部についての図２（ａ）のＩＩｂ－ＩＩｂ矢視方向における側面断面図である。
　図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照すれば、光電子融合スイッチ１００Ａは、光スイッチ１０１と、光電変換機能を有する複数の光送受信器３０と、電子回路のネットワークプロセッサ２０と、を備える。このうち、光スイッチ１０１は、複数の入力ポート５０ＩＮと複数の出力ポート５０ＯＵＴとを有する。この光スイッチ１０１は、Ｎ、Ｍ、及びｘを自然数とし、ｘ＜Ｍ、Ｎとした場合、（Ｎ＋ｘ）×（Ｍ＋ｘ）タイプ、即ち、Ｎ＋ｘ入力及びＭ＋ｘ出力の仕様となっている。Ｎ×Ｍタイプは、以下も同様であるように、Ｎ入力及びＭ出力を行うことを示す。光スイッチ１０１については、複数の入力ポート５０ＩＮと複数の出力ポート５０ＯＵＴとにおける一部分が再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘに接続される。
　ネットワークプロセッサ２０は、パケットスイッチ機能を司る電子回路であって、多数の高速信号を入出力できる。各光送受信器３０は、光電変換機能を有し、ネットワークプロセッサ２０の付近に設けられ、ネットワークプロセッサ２０と接続される。これにより、各光送受信器３０は、ネットワークプロセッサ２０と合わせてパケットスイッチを構成する。これらの光送受信器３０についても、図１を参照して説明した光送受信器３の場合と同様な構成を有するが、図２中では簡略して外形のみを示している。光スイッチ１０１については、導波路型光スイッチであることが好ましい。再生中継機能を有する各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘは、入力された情報を有する光信号を受信し、係る情報と同一の情報を有する光信号を出力する。これらの各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘは、ネットワークプロセッサ２０には接続されず、ネットワークプロセッサ２０との光信号の送受信が行われない構成となっている。
　この光電子融合スイッチ１００Ａでは、各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘへ入力する光信号、及び各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘから出力される光信号の少なくとも一方が光スイッチ１０１に接続される。係る構成により、光電子融合スイッチ１００Ａでは、入力された光信号がネットワークプロセッサ２０を介在させずに光スイッチ１０１によって接続先が選択され、出力されるように経路選択を行う機能が持たされている。この機能は、光カットスルーと呼ばれる。一般に、光信号について、光信号の強度が減衰することは、信号品質の劣化となる。このため、光スイッチ１０１の場合も、それを通過する際の損失は低い程、望ましい。光スイッチ１０１を構成する導波路型光スイッチとしては、例えば非特許文献４に開示されているようなシリカ系導波路を用いた導波路デバイスを適用すれば、非常に低い損失を示すために有効である。そこで、実施形態１における光スイッチ１０１を構成する場合にも、係る導波路デバイスを適用することが好ましいと言える。
　尚、非特許文献４は、「Ｔａｋａｓｈｉ　Ｇｏｈ，Ｍｉｔｓｕｈｏ　Ｙａｓｕ，Ｋｕｎｉｎｏｒｉ　Ｈａｔｔｏｒｉ，Ｍｅｍｂｅｒ，ＩＥＥＥ，Ａｋｉｒａ　Ｈｉｍｅｎｏ，Ｍｅｍｂｅｒ，ＯＳＡ，Ｍａｓａｙｕｋｉ　Ｏｋｕｎｏ，Ｍｅｍｂｅｒ，ＩＥＥＥ，ａｎｄ　Ｙａｓｕｊｉ　Ｏｈｍｏｒｉ，Ｍｅｍｂｅｒ，ＩＥＥＥ“Ｌｏｗ　Ｌｏｓｓ　ａｎｄ　Ｈｉｇｈ　Ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ　Ｒａｔｉｏ　Ｓｔｒｉｃｔｌｙ　Ｎｏｎｂｌｏｃｋｉｎｇ　１６×１６　Ｔｈｅｒｍｏｏｐｔｉｃ　Ｍａｔｒｉｘ　Ｓｗｉｔｃｈ　ｏｎ　６－ｉｎ　Ｗａｆｅｒ　Ｕｓｉｎｇ　Ｓｉｌｉｃａ－Ｂａｓｅｄ　Ｐｌａｎａｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，”ＩＥＥＥ　Ｊ.Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１９，ｎｏ．３，ｐｐ．３７１－３７９，２００１」である。
　実施形態１の光電子融合スイッチ１００Ａの場合、上述したように光スイッチ１０１に接続される光信号は、ネットワークプロセッサ２０には接続されず、光スイッチ１０１に直接的に接続される構成となっている。この光電子融合スイッチ１００Ａにおいて、ネットワークプロセッサ２０と各光送受信器３０との間を接続する経路には、図２（ｂ）に示されるように、電気信号の通る配線のメタル配線４０が使用されている。
　尚、図２（ａ）中では、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮ、出力ポート５０ＯＵＴの部分のみを示し、大部分を省略している。光スイッチ１０１のアーキテクチャやトポロジはどのようなものを使用しても構わないが、上述した通り、損失が小さいことが望ましい。そこで、光スイッチ１０１として、非特許文献４に記載されたシリカ系導波路を用いたＰＩＬＯＳＳ構成を適用すれば、損失も小さく、スイッチ状態毎の損失ばらつきも抑制されるため、優れた適性を有する。
　光スイッチ１０１における入力ポート５０ＩＮのｘ個と出力ポート５０ＯＵＴのｘ個とは、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを介して接続されている。再生中継機能を有する各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘでは、入力される光信号を光／電変換した電気信号を折り返して電／光変換した光信号を出力する。これらの光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘは、ネットワークプロセッサ２０との光信号の送受信が行われないため、光電変換機能を有する各光送受信器３０よりもネットワークプロセッサ２０から離れて設けられていても構わない。但し、各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘとネットワークプロセッサ２０との距離は近くても良い。
　各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘは、光スイッチ１０１において、出力される光信号を入力して光／電変換して電気信号とし、折り返して電気信号を電／光変換とした光信号を入力させる。尚、ここでの光スイッチ１０１の接続先の一部は、比較的距離が遠い場合を想定しており、そうした場合に各光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘによる再生中継機能が光信号の伝送性能を保持する上で有効に働くようになる。
　図３は、光電子融合スイッチ１００Ａに備えられる光スイッチ１０１における具体的な動作を説明するために上面方向から示した拡大図である。
　図３を参照すれば、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮに入力された光信号のうち、遠い距離にある接続先に接続される光信号は、光スイッチ１０１のポート選択により光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘに接続する。そして、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘにより光／電／光の変換による再生中継を行い、もう一度同じ光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮに接続する。その後、所望の出力ポート５０ＯＵＴへの接続を光スイッチ１０１で選択することができる。
　このように再生中継を行った後に光スイッチ１０１から光信号を出力させれば、距離の遠い接続先にも大容量信号を伝送可能になる。ここで、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮ及び出力ポート５０ＯＵＴのうち、それぞれｘポートずつが光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘに接続される。そして、他の接続先に接続されているのは、（Ｎ＋ｘ）ポートの入力ポート５０ＩＮと（Ｍ＋ｘ）の出力ポート５０ＯＵＴとにおけるそれぞれＮポートとＭポートとである。このため、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘに接続されるポート数ｘを大きくすると、より多くの信号光を再生中継することが可能になるが、光スイッチ１０１のスイッチ規模も同時に大きくなってしまう。従って、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘに接続されるポート数ｘは、最大でも入力される光信号の数Ｎと同一となるが、より少ないほうが望ましい。例えば、ポート数ｘは、入力される光信号の数Ｎの半数以下にすることが望ましい。
　実施形態１の光電子融合スイッチ１００Ａでは、光スイッチ１０１の出力ポート５０ＯＵＴの一部が再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを介在して光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮの一部に接続される。光スイッチ１０１に接続された再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘの数は、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮの数以下となっている。
　加えて、付随事項として、光スイッチ１０１と光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘとの接続は、光ファイバでの接続又は光導波路での接続の二通りが考えられる。光ファイバでの接続では、光ファイバの余長管理や光ファイバのハンドリング等が煩雑になる。このため、光スイッチ１０１が光導波路で構成される場合、光スイッチ１０１と光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘとを接続する入力ポート５０ＩＮ、及び出力ポート５０ＯＵＴとそれらの間の経路とには、光導波路を用いるのが好ましい。また、光導波路は一般的に平面内に構成されるため、光スイッチ１０１と光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘとは、同一平面上に配置されることが好ましい。このとき、光導波路同士の接続では、光導波路を伝搬する伝搬モードのミスマッチにより接続損失が発生する。伝搬モードは、光導波路のコア及びクラッドの屈折率とコアの形状とにより決定されるため、同一の材料を用いた光導波路の方が同一の伝搬モードに近い形状を形成し易く、結果的に接続損失を抑制し易くなる。このため、光スイッチ１０１と光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘとの接続経路は、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを形成する光導波路の材料か、或いは、光スイッチ１０１を形成する光導波路の材料と同一材料で形成されることが好ましい。
　尚、実施形態１で説明した光電子融合スイッチ１００Ａの場合、パケットスイッチを構成するネットワークプロセッサ２０と各光送受信器３０とは必ずしも必要ではない。即ち、光スイッチ１０１及び光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘのみで光信号の再生中継による離れた接続先への光信号の通信において、スイッチング機能を実現できる。しかしながら、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘの実装には通常コスト増大が発生する。こうした問題に対し、周囲に同一か、或いは、類似する機能構成の光送受信器３０が実装されていれば、実装時の光デバイスの個数を増やすだけで、新規の工程が必要ない。このため、コストの増加を最小限に抑えることが可能である。このような理由により、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘは、パケットスイッチを構成する光送受信器３０及びネットワークプロセッサ２０と同一平面上に実装されていることが好ましい。即ち、この構成は、パケットスイッチのネットワークプロセッサ２０及びこれに接続される各光送受信器３０と、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘ及び光スイッチ１０１と、が同一平面上に備えられることを示す。
　以上に説明した実施形態１の光電子融合スイッチ１００Ａでは、再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘにおける入力用の光信号、及び出力用の光信号の少なくとも一方を光スイッチ１０１に接続している。換言すれば、光スイッチ１０１の複数の入力ポート５０ＩＮと複数の出力ポート５０ＯＵＴとの少なくとも一方のいずれかに、再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘにおける入力用の光信号、及び出力用の光信号の少なくとも一方を接続している。これにより、通信元及び通信相手先のノード間で経路を繋いで光通信を実施できる。
　経路の選択には、入力された光信号又はパケットスイッチに繋げられる別のパケットスイッチから入力された光信号について、ネットワークプロセッサ２０を介在させずに再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを経由して更に別のパケットスイッチへ出力する経路がある。この経路は、ネットワークプロセッサ２０によるパケットスイッチ機能を介在させないため、カットスルーが実行されることになる。また、経路の選択には、入力された光信号又は別のパケットスイッチから入力された光信号について、ネットワークプロセッサ２０を介在させて光電変換機能を有する各光送受信器３０により光電変換して得られる光信号を再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを経由して更に別のパケットスイッチへ出力する経路がある。こうした構成及び機能により、ノード間のパケットスイッチにおける光カットスルーの実行を適宜設定すれば、パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築しても、パケットスイッチの処理が増加されずに低消費電力で動作し、通信元及び通信相手先のノード間で広域な光通信が可能となる。
（実施形態２）
　図４は、本発明の実施形態２に係る光電子融合スイッチ１００Ｂに備えられる光スイッチ１０１における細部構成を上面方向から示した拡大図である。
　図４を参照すれば、この光電子融合スイッチ１００Ｂは、光スイッチ１０１と、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮの一部分の離れた距離にある接続先に介在接続された再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘと、を備える。光スイッチ１０１は、実施形態１の場合と同様に、Ｎ×Ｍタイプである。即ち、実施形態２の光電子融合スイッチ１００Ｂでは、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮにおける離れた距離にある接続先と接続しているポートについて、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘによる再生中継を行う。
　光ネットワークを構成する際、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮ及び出力ポート５０ＯＵＴの接続先が既に判明している場合、係る構成で光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘによる再生中継を行えば良い。これにより、光スイッチ１０１のスイッチ規模を小さくできる。
　具体的に言えば、光信号の再生中継に用いる光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘの数がｘであり、光スイッチ１０１の入力側の接続先の数がＭ、出力側の接続先の数がＮと仮定する。こうした場合、実施形態１の構成では、任意の光信号を再生中継できる代わりに、光スイッチ１０１のスイッチ規模として、入力ポート数×出力ポート数＝（Ｍ＋ｘ）×（Ｎ＋ｘ）が必要になる。
　これに対して、実施形態２の構成では、光スイッチ１０１のスイッチ規模として、入力ポート数×出力ポート数＝Ｍ×Ｎで済む。その代わり、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮの特定のポートで入力される光信号のみが再生中継可能となる。図４では、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮの特定のポートに光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを接続させた構成を示している。しかし、光スイッチ１０１の出力ポート５０ＯＵＴの接続先が距離的に離れている場合には、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを出力ポート５０ＯＵＴの特定のポートに接続させても構わない。そして、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮ及び出力ポート５０ＯＵＴの接続先が距離的に離れている場合には、光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮ及び出力ポート５０ＯＵＴの両方の特定のポートに接続しても構わない。
　実施形態２においても、実施形態１と同様に、ネットワークプロセッサ２０やそのネットワークプロセッサ２０に接続された光送受信器３０と同一平面上に光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを実装することが好ましい。これにより、実装コストの増加を抑制することが可能である。即ち、この構成は、パケットスイッチのネットワークプロセッサ２０及びこれに接続される各光送受信器３０と、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘ及び光スイッチ１０１と、が同一平面上に備えられることを示す。
　尚、光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを光スイッチ１０１の入力ポート５０ＩＮ及び出力ポート５０ＯＵＴの全てに設置し、再生中継を行っても構わない。但し、コストの観点から距離の離れた相手に接続されるポートにのみに光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘを設置することが好ましい。光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘの設置数は、例えば、入力ポート５０ＩＮ又は出力ポート５０ＯＵＴの半数以下であることが好ましい。その他、付随事項は、実施形態１で説明した場合と同様であるとする。
　以上に説明した実施形態２の光電子融合スイッチ１００Ｂについても、再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘにおける入力用の光信号、及び出力用の光信号の少なくとも一方を光スイッチ１０１に接続している。換言すれば、光スイッチ１０１の複数の入力ポート５０ＩＮと複数の出力ポート５０ＯＵＴとの少なくとも一方のいずれかに、再生中継機能を有する光送受信器３０－２－１～３０－２－ｘにおける入力用の光信号、及び出力用の光信号の少なくとも一方を接続している。これにより、通信元及び通信相手先のノード間で経路を繋いで光通信を実施できる。
　経路の選択についても、実施形態１で説明した場合と同様に行われる。こうした構成及び機能により、ノード間のパケットスイッチにおける光カットスルーの実行を適宜設定すれば、パケットスイッチ同士を複数繋げて光ネットワークシステムを構築しても、パケットスイッチの処理が増加されずに低消費電力で動作し、通信元及び通信相手先のノード間で広域な光通信が可能となる。

Claims (8)

  1. 　複数の入力ポートと複数の出力ポートとを有する光スイッチと、
    　光電変換機能を有する複数の光送受信器と、
    　を備えた光電子融合スイッチであって、
    　前記光電変換機能を有する複数の光送受信器の一部は、入力された情報を有する光信号を受信し、当該情報と同一の情報を有する光信号を出力する再生中継機能を有しており、
    　前記光スイッチの前記複数の入力ポートと前記複数の出力ポートとの少なくとも一方のいずれかには、前記再生中継機能を有する前記光送受信器へ入力する光信号、及び当該再生中継機能を有する当該光送受信器から出力される光信号の少なくとも一方が接続された
    　ことを特徴とする光電子融合スイッチ。
  2. 　パケットスイッチ機能を司る電子回路を備え、
    　前記光電変換機能を有する前記複数の光送受信器は、前記電子回路の付近に配置されて当該電子回路と接続されることによりパケットスイッチを構成する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光電子融合スイッチ。
  3. 　前記パケットスイッチと前記再生中継機能を有する前記光送受信器及び前記光スイッチとが同一平面上に備えられている
    　ことを特徴とする請求項２に記載の光電子融合スイッチ。
  4. 　前記光スイッチの前記複数の出力ポートの一部は、前記再生中継機能を有する前記光送受信器を介在して当該光スイッチの前記複数の入力ポートの一部に接続されており、
    　前記光スイッチに接続された前記再生中継機能を有する前記光送受信器の数は、前記光スイッチの前記複数の入力ポートの数以下である
    　ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光電子融合スイッチ。
  5. 　前記光電変換機能を有する前記複数の光送受信器へ入力する前記光信号は、前記光スイッチには接続されておらず、当該光電変換機能を有する当該複数の光送受信器を介在して当該光スイッチの前記複数の入力ポートのいずれかに接続されており、
    　前記光スイッチに接続された前記再生中継機能を有する前記光送受信器の数は、前記光スイッチの前記複数の入力ポートの数と前記複数の出力ポートの数との合計数以下である
    　ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光電子融合スイッチ。
  6. 　前記光電変換機能を有する前記複数の光送受信器から出力する前記光信号は、前記光スイッチには接続されておらず、当該光電変換機能を有する当該複数の光送受信器から当該光スイッチの前記複数の出力ポートに接続された光導波路における前記再生中継機能を有する前記光送受信器の接続用以外のいずれかに接続されており、
    　前記光スイッチに接続された前記再生中継機能を有する前記光送受信器の数は、前記光スイッチの前記複数の入力ポートの数と前記複数の出力ポートの数との合計数以下である
    　ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光電子融合スイッチ。
  7. 　前記光スイッチは、光導波路により構成された
    　ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の光電子融合スイッチ。
  8. 　前記光スイッチと前記再生中継機能を有する前記光送受信器とを接続する経路の少なくとも一部が前記光導波路により構成された
    　ことを特徴とする請求項７に記載の光電子融合スイッチ。
PCT/JP2020/029489 2020-07-31 2020-07-31 光電子融合スイッチ WO2022024363A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022539959A JP7477794B2 (ja) 2020-07-31 2020-07-31 光電子融合スイッチ
PCT/JP2020/029489 WO2022024363A1 (ja) 2020-07-31 2020-07-31 光電子融合スイッチ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/029489 WO2022024363A1 (ja) 2020-07-31 2020-07-31 光電子融合スイッチ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022024363A1 true WO2022024363A1 (ja) 2022-02-03

Family

ID=80035339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/029489 WO2022024363A1 (ja) 2020-07-31 2020-07-31 光電子融合スイッチ

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7477794B2 (ja)
WO (1) WO2022024363A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017049435A (ja) * 2015-09-02 2017-03-09 日本電信電話株式会社 光電子集積回路の実装方法および光電子集積回路パッケージ
JP2017049434A (ja) * 2015-09-02 2017-03-09 日本電信電話株式会社 光トリガパルス発生器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017049435A (ja) * 2015-09-02 2017-03-09 日本電信電話株式会社 光電子集積回路の実装方法および光電子集積回路パッケージ
JP2017049434A (ja) * 2015-09-02 2017-03-09 日本電信電話株式会社 光トリガパルス発生器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MURANAKA, Y. ET AL.: "Monolithically Integrated 4x4 Optical Switch with Cascaded MZIs and EAM-Gate Array", 2017 EUROPEAN CONFERENCE ON OPTICAL COMMUNICATION (ECOC, 17 September 2017 (2017-09-17), pages 1 - 3, XP033336289, DOI: 10.1109/ECOC.2017.8345916 *
MURANAKA, YUSUKE ET AL.: "Integrated fat-tree optical switch with cascaded MZIs and EAM-gate array", 2016 21ST OPTOELECTRONICS AND COMMUNICATIONS CONFERENCE (OECC, 3 July 2016 (2016-07-03), pages 1 - 3, XP032986252 *
SEGAWA, TORU: "Low- Power Optical Packet Switching for 100-Gb/s Burst Optical Packets With a Label Processor and 8 x 8 Optical Switch", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, vol. 34, no. 8, 15 April 2016 (2016-04-15), pages 1844 - 1850, XP011609154, DOI: 10.1109/JLT.2015.2512844 *
WANG, FU ET AL.: "Demonstration of SDN-Enabled Hybrid Polling Algorithm for Packet Contention Resolution in Optical Data Center Network", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, vol. 38, no. 12, 27 February 2020 (2020-02-27), pages 3296 - 3304, XP011792147, DOI: 10.1109/JLT.2020.2976549 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP7477794B2 (ja) 2024-05-02
JPWO2022024363A1 (ja) 2022-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. A wavelength-convertible optical network
Neilson Photonics for switching and routing
WO2021171438A1 (ja) 光電子融合スイッチ
Nosu et al. 100 channel optical FDM technology and its applications to optical FDM channel-based networks
Lee et al. Routing and switching in a wavelength convertible optical network
Marom et al. Optical switching in future fiber-optic networks utilizing spectral and spatial degrees of freedom
Nooruzzaman et al. Low-cost hybrid ROADM architectures for scalable C/DWDM metro networks
KR20030072360A (ko) 광 도파관들 사이에 데이터 브리지 기능의 복수의 광채널들을 갖는 파장분할 다중화 방식의 통신 네트워크
Saber et al. Silicon-based optical links using novel direct detection, coherent detection and dual polarization methods for new generation transport architectures
Chatterjee et al. All-optical networks
Luís et al. Experimental demonstration of a petabit per second SDM network node
WO2021152782A1 (ja) 光電子融合スイッチ
Norouzi et al. An integrated survey in optical networks: Concepts, components and problems
US8195048B2 (en) Optical transport system architecture for remote terminal connectivity
WO2022024363A1 (ja) 光電子融合スイッチ
WO2021152783A1 (ja) 光電子融合スイッチ
US20120321241A1 (en) Interferometer-based optical switching
US20120219292A1 (en) Optical switch for implementing wave division multiplexing networks
US20130101288A1 (en) Optical Switch for Networks Using Wavelength Division Multiplexing
US10735126B1 (en) Splitter-based colorless-directionless-contentionless reconfigurable optical add/drop multiplexer
Yamawaku et al. Evaluation of amount of equipment on single-layer optical path networks managing multigranularity optical paths
Furukawa et al. Petabit-class Optical Networks Based on Spatial-Division Multiplexing Technologies
Amdouni et al. A new wavelength rerouting scheme with short service disruption period for dynamic traffic in WDM transparent optical networks with physical layer impairments consideration
Tsakyridis et al. Optical burst-mode wavelength conversion for 10Gb/s NRZ optical signals
Chatterjee et al. Introduction to optical network

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20946844

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022539959

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20946844

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1