(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭義に無閉塞な波長分割多重（ＷＤＭ）装置において、
（ｎ１×ｋ１）の積に等しい数の入力ポートと、ｋ２に等しい数の出力ポートとを有するファブリックであって、ｎ１、ｋ１及びｋ２は１より大きい整数であり、ｎ１は入力光ファイバ上で搬送される波長の数に等しい整数、ｋ１はＷＤＭ装置に対する入力光ファイバの総数を示し、前記出力ポートの各々は該ファブリックと関連づけられた出力光ファイバに光学的に接続されるように適合されており、該ファブリックの入力ポートで受信される信号を送る出力光ファイバを選択することができ、該ファブリックは複数の該入力ポート及び該出力ポートが光学的に結合されたネットワーク構造であるファブリック、
ｋ１個の光スイッチであって、各々が該ＷＤＭ装置における入力光ファイバに光学的に接続されており、各々がｎ１本の光ファイバに光学的に接続されている光スイッチ、及び
複数の波長変換器であって、各波長変換器が１つの入力ポートと１つの出力ポートとを有し、各波長変換器が該入力ポートにおいて前記ｋ１個の光スイッチのそれぞれに接続された前記光ファイバに光学的に接続され、該出力ポートにおいて該ファブリックへ光学的に接続され、各々の波長変換器が１つの入力ポートで１つの波長を受信し該受信した波長を該出力ポートに対して異なる波長に変換し、各々の波長変換器において、該波長変換器の入力ポートに接続された光ファイバ上で搬送される信号が該ファブリックを通って送信されるときに利用する波長を選択できる波長変換器
からなる装置。
【請求項２】
ｋ１は前記光スイッチのそれぞれと関連づけられた入力光ファイバの数に等しく、ｎ１は前記光スイッチと関連づけられた各入力光ファイバ上で搬送される波長の数に等しく、ｋ２は前記ファブリックと関連づけられた出力光ファイバの数に等しく、ｋ１とｋ２とは等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ｋ１は前記光スイッチのそれぞれと関連づけられた入力光ファイバの数に等しく、ｎ１は前記光スイッチと関連づけられた各入力光ファイバ上で搬送される波長の数に等しく、ｋ２は前記ファブリックと関連づけられた出力光ファイバの数に等しく、ｋ１はｋ２よりも大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ｋ１は前記光スイッチのそれぞれと関連づけられた入力光ファイバの数に等しく、ｎ１は前記光スイッチと関連づけられた各入力光ファイバ上で搬送される波長の数に等しく、ｋ２は前記ファブリックと関連づけられた出力光ファイバの数に等しく、ｋ２はｋ１よりも大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置であって、さらに、
前記ファブリックおよび前記波長変換器と連通しているコントローラであって、制御信号を前記ファブリックおよび前記波長変換器に出力可能なコントローラからなり、
各波長変換器は利用される波長を該制御信号に基づく信号によって選択し、該ファブリックは利用されるパスを該制御信号に基づく信号によって選択する装置。
【請求項６】
狭義に無閉塞な波長分割多重（ＷＤＭ）装置において、
複数の入力ポートと複数の出力ポートとを有する第１のファブリックであって、前記複数の入力ポートのそれぞれは、該第１のファブリックと関連づけられた個々の入力光ファイバに光学的に接続されるように適合されており、前記複数の出力ポートのそれぞれは、個々の出力光ファイバに光学的に接続された第１のファブリック、
複数の波長変換器であって、各１つずつの入力ポートと出力ポートとを有し、それぞれの入力ポートは前記第１のファブリックの個々の出力光ファイバに光学的に接続され、１つの入力ポートで１つの波長を受信し該波長を出力ポートに対して異なる波長に変換する複数の波長変換器、及び
第２のファブリックであって、複数の入力ポートと複数の出力ポートとを有し、該第２のファブリックの前記少なくとも１つの入力ポートのそれぞれは、該第２のファブリックの個々の入力光ファイバに光学的に接続されており、該第２のファブリックの前記個々の入力光ファイバのそれぞれは前記複数の波長変換器の１つずつの出力ポートに光学的に接続されており、該第２のファブリックの前記複数の出力ポートのそれぞれは、該第２のファブリックに関連づけられた個々の出力光ファイバに光学的に接続されるように適合されており、前記第１のファブリックと関連づけられた入力光ファイバの数は、該第２のファブリックに関連づけられた出力光ファイバの数に等しくない第２のファブリック
からなり、該第１及び第２のファブリック各々は、複数の該入力ポートと該出力ポートが光学的に接合されたネットワーク構成である装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置であって、さらに、
前記第１のファブリック、前記第２のファブリックおよび前記複数の波長変換器と連通しているコントローラであって、制御信号を前記第１のファブリック、前記第２のファブリックおよび前記複数の波長変換器に出力可能なコントローラからなり、
各波長変換器は利用される波長を該制御信号に基づく信号によって選択し、該第１及び第２のファブリックは利用されるパスを該制御信号に基づく信号によって選択する装置。
【請求項８】
狭義に無閉塞な波長分割多重（ＷＤＭ）装置であって、
ｋ１個の入力ポートと（ｋ１＋ｋ２）−１個の出力ポートとを有する第１のファブリックであって、前記入力ポートのそれぞれは該第１のファブリックと関連づけられた入力光ファイバに光学的に接続されるように適合されており、前記出力ポートのそれぞれは第１のファブリックと関連づけられた出力光ファイバに光学的に接続されるように適合されており、入力光ファイバ上で受信された信号が送られる出力光ファイバを選択することができる第１のファブリック、
複数の波長変換器であって、それぞれが１つの入力ポートと１つの出力ポートとを有し、それぞれが該波長変換器の入力ポートで、前記第１のファブリックと関連づけられた前記出力光ファイバの１つずつに光学的に接続されており、該波長変換器の前記入力ポートに接続された光ファイバ上で搬送される信号が、該波長変換器の前記出力ポートに接続された前記光ファイバ上で送信されるときに利用する波長を、それぞれが選択できる波長変換器、及び
（ｋ１＋ｋ２）−１個の入力ポートとｋ２個の出力ポートとを有する第２のファブリックであって、該第２のファブリックの前記入力ポートのそれぞれはその入力光ファイバによって前記波長変換器の１つずつの出力ポートに光学的に接続されており、該第２のファブリックの各出力ポートは、それと関連づけられた出力光ファイバに光学的に接続されるように適合されており、該第２のファブリックの入力光ファイバ上で搬送される光信号が送られるその出力光ファイバを選択でき、ｋ１は前記第１のファブリックと関連づけられた入力光ファイバの数に等しい１より大きい整数であり、ｋ２は該第２のファブリックと関連づけられた出力光ファイバの数に等しい１より大きい整数である第２のファブリックからなり、該第１及び第２のファブリック各々は、複数の該入力ポートと該出力ポートが光学的に接合されたネットワーク構成である装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ネットワークに使用する波長分割多重（ＷＤＭ）交差接続装置に関する。特に、本発明は、狭義に無閉塞であるように構成することができるＷＤＭ交差接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ）交差接続装置（以下、ＷＤＭ交差接続と呼ぶ）は、入力ファイバのセットが出力ファイバのセットに接続されることを可能にする、多様な光学構成部品に接続されたファイバのネットワークである。ネットワーク内の各ファイバは、任意のｎ個の波長チャネルを支援することができる。換言すれば、各信号が別個の波長を使用している最大ｎ個の信号がファイバに沿って常に存在し得る。ＷＤＭ交差接続は、入力ファイバ上の波長チャネルを出力ファイバ上の異なった波長チャネルに接続することにより、波長交換を行うことができる。ＷＤＭ交差接続は、入波長チャネルを出ファイバ上のあらゆる異なった波長チャネルに切り換えることができる構成部品を含む。これらの構成部品は、波長変換器と一般的に呼ばれている。
【０００３】
ＷＤＭ交差接続によって構成される別のタイプの構成要素は、光学スイッチとして知られている。光学スイッチは、その内部を通過する任意の数のファイバを有しており、あらゆる入ファイバ上のあらゆる波長チャネルがまだ使用されていないと仮定すると、その波長チャネルをあらゆる出ファイバ上の同じ波長チャネルに切り換えることができる。ＷＤＭ交差接続は、光学スイッチに接続され、ノードで波長変換器に接続された光ファイバも含む。光ファイバは、あらゆる光ファイバ上の信号が交差接続を介して前方向にのみ伝わり、それ自体には遭遇しないという意味で、有向の、ＷＤＭ交差接続を通るパスを提供する。
【０００４】
ＷＤＭ交差接続において接続の要求がなされると、ＷＤＭ交差接続は２つの基本的なタスクを行わなければならない。まず、要求された入力ファイバから要求された出力ファイバへのルートまたはパスを、ＷＤＭ交差接続において発見しなければならない。第２に、ルート内の各ファイバについて、２本の連続的ファイバを接続する波長変換器があるのでなければ、（１）入力ファイバおよび出力ファイバで割り当てられた波長チャネルが要求された波長チャネルであり、（２）ルート内の何れか２本の連続的ファイバで割り当てられた波長チャネルが同じであるように、未使用の波長チャネルを割り当てなければならない。
【０００５】
「無閉塞」特性を有するＷＤＭ交差接続が提案されてきた。「無閉塞」という語は、接続に関する要求を満たすＷＤＭ交差接続の能力に対応する。すなわち、利用不能なルートまたは波長チャネルがあっても、要求は「閉塞」されない。これらのＷＤＭ交差接続のいくつかは再配列可能に無閉塞であり、このことは、新たな接続に関する要求を満たすことが、既に構成された接続のパスおよび／または波長チャネルを変更することを必要とする場合があることを意味する。ＷＤＭ交差接続においては、新たな接続を行うために接続を断つことは、そうすることによって再配列される接続の緩衝が必要となるので、望ましくない。
【０００６】
ＷＤＭ交差接続は、接続要求が交差接続を介して送ることができるが、元のセットの要求を送った後に受信されるあらゆる追加要求が、以前に送られた要求のいくつかを再度送ることを要求できる場合に、パスの点から見て再配列可能に無閉塞であると考えられる。ＷＤＭ交差接続には、パスの点から見て広義に無閉塞であると考えられるものもある。これらのＷＤＭ交差接続は、接続要求および撤回のあらゆるシーケンスが、現在送られている要求の何れをも妨害することなく満たされることを可能にするルーティング・アルゴリズムを採用している。以前の要求と関連づけられたルートを妨害することなく、あらゆるセットの要求が交差接続を介して送られることを可能にする、パスの点から見て狭義に無閉塞な交差接続が知られている。
【０００７】
接続に関する要求は、入力ファイバから出力ファイバへのルートのみならず、波長変換器で波長チャネルを変更するだけで、要求された波長チャネルで始まって終わる、ルートに沿った波長チャネルの割り当てをも必要とする。入力ファイバ上および出力ファイバ上の波長チャネルの間における接続に関するこれらの要求は、要求と一般的に呼ばれている。以前に送られた要求に続いて要求が行われると、以前に送られた要求と関連づけられたルートおよび／または波長チャネルの割り当てを変更することができる。波長の点から見て再配列可能に無閉塞であること、波長の点から見て広義に無閉塞であること、および波長の点から見て狭義に無閉塞であることは、パスの点から見て再配列可能に無閉塞であること、パスの点から見て広義で無閉塞であること、およびパスの点から見て狭義に無閉塞であることと、それぞれ類似している。
【０００８】
パスの点から見ても波長の点から見ても狭義に無閉塞であるＷＤＭ交差接続を、以下では狭義に無閉塞なＷＤＭ交差接続と呼ぶ。既存の接続を妨害することなく接続に関する新たな要求を扱うことができる、１つの既知の種類の狭義に無閉塞なＷＤＭ交差接続は、ｋ log ｋ波長変換器であり、ここでｋは入力ファイバおよび出力ファイバの数に対応する。したがって、この種のＷＤＭ交差接続に利用される波長変換器の数は比較的多い。ＷＤＭ交差接続の全体的費用は、主として、波長変換器に関連する費用に起因するので、ＷＤＭ交差接続に組み込まれている波長変換器の数を最少にすることが望ましい。したがって、狭義の無閉塞特性を備えたＷＤＭ交差接続を提供するために必要とされる波長変換器の数を最少にする、狭義に無閉塞な交差接続を提供することが望ましいであろう。
【０００９】
図１は、標準設計ＷＤＭ交差接続と一般的に呼ばれているＷＤＭ交差接続１のブロック図である。ＷＤＭ交差接続１の入力光ファイバ３と出力光ファイバ４との間のファブリック２は、複数のノード（図示せず）と、ノードを相互に接続する複数の光ファイバ（図示せず）とを含む。ノードのそれぞれは、入力光ファイバ３のファブリック２によって受信された信号を選択された出力光ファイバ４に切り換える、波長粒度スイッチから構成されている。ＷＤＭ交差接続１は、ファブリック２の動作と波長変換器５の動作とを制御するコントローラ６を含む。コントローラ６は、出力光ファイバ４に送られる信号の波長が、出力光ファイバ４に既に存在する信号の波長と同じにならないように、波長粒度スイッチに適切な出力光ファイバ４を選択させる。
【００１０】
ＷＤＭ交差接続１はｋ個の波長変換器５を含み、ここでｋは入力光ファイバ３と出力光ファイバ４との数に等しい正の整数である。各波長変換器５は単一の入力光ファイバ３に接続されている。各入力光ファイバ３は、ｎ個の波長、λ1〜λnで同時に信号を搬送することができる。ここで、λは波長を示し、ｎは正の整数である。したがって、各入力光ファイバはｎ個の波長チャネルを支援する。波長変換器５のそれぞれは、入力光ファイバ３での信号の波長を異なった波長に変えることができる。ファブリック２は次に、信号を選択された出力光ファイバ４に送るようにさせる。コントローラ６は、波長変換器５による波長チャネルの選択を制御する。
【００１１】
図２は、変形標準設計ＷＤＭ交差接続と一般的に呼ばれているＷＤＭ交差接続７のブロック図である。ＷＤＭ交差接続７は図１に示した設計の変形であり、出力光ファイバ４のそれぞれに接続された波長変換器８を含む。ＷＤＭ交差接続７は、２ｋ個の波長変換器を含む。出力光ファイバ４に接続された追加波長変換器８は、出力光ファイバ４の何れかの信号によって、利用される波長チャネルが変えられることを可能にする。これは、特定の出力波長を指定する要求を扱うことを可能にするものであり、図１に示したＷＤＭ交差接続１には当てはまらない。
【００１２】
追加波長変換器８は、ＷＤＭ交差接続７に改善された多用途性を提供する。しかし、２ｋ個の波長変換器がＷＤＭ交差接続７によって利用されており、これが、図１に示した交差接続にかかる費用に比べて交差接続の費用を大幅に増大させている。交差接続１および７は、よくても再配列可能に無閉塞なだけである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、ＷＤＭ交差接続に狭義の無閉塞特性を与えるのに必要な波長変換器の数を最少にする、狭義に無閉塞なＷＤＭ交差接続設計が必要とされている。また、異種のネットワーク、すなわち異なった製造業者によって製造されたサブ・ネットワークから構成されるネットワークに使用するのに適するようなＷＤＭ交差接続が必要とされている。本発明によれば、ＷＤＭ交差接続の入力ファイバと出力ファイバの数は異なってもよく、かつ／または、ＷＤＭ交差接続の入力波長および出力波長の数は異なってもよい。更に、入力波長は出力波長とは異なってもよい。このように、下流の機器またはサブ・システムが異なった波長、異なった数の波長、異なった数のファイバ、異なった数のファイバ当たりの波長などを必要とする状況においては、本発明のＷＤＭ交差接続は、これらの必要性を満たし、かつ、狭義に無閉塞的な方法で満たすように構成することができる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、比較的少数の波長変換器を利用する、狭義に無閉塞なＷＤＭ交差接続を提供する。本発明は狭義に無閉塞なＷＤＭ交差接続に関する２つの実施形態を提供し、そのそれぞれが異なった数の入力光ファイバと出力光ファイバを利用することができる。本発明のＷＤＭ交差接続の第１の実施形態は、ｎ1ｋ1個の波長変換器を利用しており、第２の実施形態は（ｋ1＋ｋ2）−１個の波長変換器を利用している。ここで、ｋ1、ｎ1およびｋ2は、交差接続の入力光ファイバの数、交差接続の各入力光ファイバで搬送される波長の数、および交差接続の出力光ファイバの数にそれぞれ等しい整数である。第１の実施形態に関しては、ｋ2がｋ1よりも大きい状況では、ｎ1ｋ1個の波長変換器が使用される。ｋ1がｋ2以上である状況においては、第１の実施形態によるＷＤＭ交差接続は、ｎ2ｋ2個の波長変換器を利用することにより、狭義に無閉塞にすることができる。
【００１５】
第１の実施形態によれば、ｋ2がｋ1よりも大きいシナリオについて、ＷＤＭ交差接続は単一のファブリック、ｎ1ｋ1個の波長変換器、およびｋ1個の光スイッチを含む。波長変換器のそれぞれは、ファブリックの１つの入力ポートだけに接続されており、ファブリックの各入力ポートは１つの波長変換器だけに接続されている。ＷＤＭ交差接続の入力光ファイバは、ｎ1個の波長を個々の波長変換器に入力されるｎ1個の光ファイバに分離する、交差接続のｋ1個の光スイッチに接続されている。したがって、各波長変換器は、ｎ1個の光ファイバだけを受け入れる。ファブリックは、ｋ2個の個々の出力光ファイバに接続された出力ポートを有する。ｋ1がｋ2よりも大きいシナリオについては、類似のＷＤＭ交差接続設計を構成できるが、ｎ2ｋ2個の波長変換器とｋ2個の光スイッチとは、交差接続を狭義に無閉塞にするために、ファブリックと組み合わせて使用することが必要になる。当業者は、この代替的構成を提供できる方法を理解するであろう。
【００１６】
本発明の別の実施形態によれば、ＷＤＭ交差接続は２つのファブリックと、これらのファブリックを相互接続する１つまたは複数の波長変換器とを含む。この実施形態による交差接続は、（ｋ1＋ｋ2）−１に等しい数の波長変換器を利用することにより、狭義に無閉塞にすることができる。ここで、ｋ1とｋ2とはＷＤＭ交差接続の入力光ファイバの数と出力光ファイバの数とにそれぞれ対応する。
【００１７】
これらの両実施形態によれば、狭義に無閉塞なＷＤＭ交差接続の入力光ファイバの数と出力光ファイバの数とは等しくないことも可能であるが、等しくないことが必要であるわけではない。このことは、本発明のＷＤＭ交差接続が、ＷＤＭ交差接続によって受け入れられる入力光ファイバの数とは異なった数の入力光ファイバを受け入れるように構成された、ＷＤＭ交差接続の下流に設けられた機器と共に利用することを可能にしている。
【００１８】
本発明のこれらの特徴および利点ならびに他の特徴および利点は、以下の説明、図面および特許請求の範囲から、当業者には明らかになるであろう。
【００１９】
【発明実施の形態】
本発明の両方のＷＤＭ交差接続設計は、ＷＤＭ交差接続が異なった数の入力ファイバおよび出力ファイバに接続されることを可能にする。すなわち、入力ファイバの出力ファイバに対する比率は、１よりも小さいか１よりも大きいかの何れかである。このことは、ＷＤＭ交差接続の下流に設けられた機器が、ＷＤＭ交差接続によって受け入れられる入力ファイバの数とは異なった数の入力ファイバを受け入れるように適合されている状況において、特に有用である。本発明のＷＤＭ交差接続は、異なった数の入力ファイバおよび出力ファイバを利用しながら、狭義に無閉塞にすることができる。したがって、本発明の両方のＷＤＭ交差接続は、異なった数の入力ファイバおよび出力ファイバを有するものとして説明する。しかし、当業者は、このことが本発明の利点ではあるが要件ではないことを理解するであろう。本発明のＷＤＭ交差接続は、同じ数の入力ファイバおよび出力ファイバを、依然として狭義に無閉塞に利用してもよい。
【００２０】
本発明の２つのＷＤＭ交差接続を説明する前に、ＷＤＭ交差接続の特性を説明するのに通常使用される変数を定義する。本発明のＷＤＭ交差接続の詳細な説明はその次に行い、その説明には、これらの変数を利用して本発明のＷＤＭ交差接続の狭義に無閉塞な性質を示す証拠が含まれる。
【００２１】
ｎ1＞１入力波長およびｎ2＞１出力波長を支援するｋ1ｘｋ2ＷＤＭ交差接続は、Ｃ＝（Ｖ，Ａ，Λ）によって表される有向の非循環グラフとして定義できる。ここで、Ｖはノードのセットであり、Ａはノード間のアークのセットであり、｛λ1，λ2，．．．，λn1｝は利用可能な入力波長のセットであり、｛ζ1，ζ2，．．．，ζn2｝は利用可能な出力波長のセットであり、ｋ1は入力ファイバの数に等しい整数であり、ｋ2は出力ファイバの数に等しい整数である。アークは通常、信号が流れることを許容される単一の方向を有するファイバに対応するものと見られる。ノードのセットＶは、４つのサブセット、すなわち、入力ノードのセットＩ、出力ノードのセットＯ、光スイッチのセットＳ、および波長変換器のセットＷに区分される。セットＩはｋ1個のノードを含み、セットＯはｋ2個のノードを含む。セットＩの各ノードは入力数０と出力数１とを有し、一方、セットＯの各ノードは出力数０と入力数１とを有する。セットＩにおいてノードから外に向けられたアークは入力ファイバに対応し、セットＯにおいてノード内に向けられたアークは出力ファイバに対応する。セットＷにおけるノードは、入力数１と出力数１とを有し、一方、セットＳにおけるノードの入力数と出力数とは規定されていないが、現在の慣例では、２に等しい入力数および出力数を有する可能性が高い。
【００２２】
有向の非循環グラフによって与えられた交差接続の平面形状は通常、交差接続のファブリックとして言及される。しかし、ファブリックのこの定義は、波長変換器はファブリックの一部であると仮定している。本発明によれば、ファブリックは波長変換器から分離しているものとみなされる。したがって、本発明によれば、ファブリックは光スイッチと、光ファイバと、ファブリックを構成するノードとを含むが、波長変換器は含まない。
【００２３】
要求ｄは４要素（ｗ，ｘ，ｙ，ｚ）として定義され、ここで、ｗは入力ノード、ｘは波長、ｙは出力ノード、ｚは波長である。波長ｘおよびｚはそれぞれ、入力波長および出力波長と呼ばれる。交差接続Ｃにおけるルートｒは、セットＩのノードからセットＯのノードに方向付けられたパスである。ファイバの共通ノードがセットＷにあるのでなければ、連続的ファイバが同じ波長に割り当てられるように、ルートｒにおけるファイバのそれぞれに沿って、ｎ個の波長のうち１つが割り当てられる。対応する入力ファイバ上でルートは波長ｘを割り当てられ、対応する出力ファイバ上でルートは波長ｚを割り当てられるように、要求ｄ＝（ｗ，ｘ，ｙ，ｚ）のルートは、入力ノードｗから出力ノードｙへのルートである。
【００２４】
有効な要求のセットは、以下の条件を満たす要求のセットである。
（ｉ）各入力ノードａおよび各波長λについては、入力ノードとしてのａと入力波長としてのλの両方を有する要求が多くても１つしかないこと。
（ｉｉ）各出力ノードｂおよび各波長λについて、出力ノードとしてのｂと出力波長としてのλの両方を有する要求が多くても１つしかないこと。
【００２５】
要求・セットＤ＝｛ｄ１，ｄ２，．．．，ｄｍ｝は、ルートのセットＲ＝｛ｒ１，ｒ２，．．．，ｒｍ｝がある場合に、交差接続によって満たされると言われている。ここで、
（ｉ）ｒｉはｄｉのルートで、１≦ｉ≦ｍであり、
（ｉｉ）ある値ｉ≠ｊについて、ｒｉおよびｒｊがあるファイバを共有しているとすると、これらはファイバｆに沿って別個の波長を割り当てられなければならない。かかるルートのセットＲは、要求・セットＤの有向なルーティングと呼ばれ、ＲはＤを満たすと言われている。特定の要求ｄｉが波長変換器ＷＩｉを通って送られるならば、波長変換器ＷＩｉはその要求ｄｉを処理する。
【００２６】
図３に示した本発明のＷＤＭ交差接続１０は、あり得る各要求について１つの専用波長変換器が存在するように構成されていることが好ましい。図３においては、波長変換器１１はＯで表されている。入力光ファイバ１２のそれぞれは、ｎ1個の波長を搬送する。入力光ファイバ１２の総数はｋ1であり、ここでｋ1は正の整数である。各入力光ファイバ１２は、入力光ファイバ１２で搬送される波長を分離して、波長のそれぞれを光ファイバ１４の１本に置く波長粒度スイッチ１３に接続されている。ファイバ１４は、波長変換器１１の入力ポートに接続されており、波長変換器１１は、パスの点から見て狭義に無閉塞であるファブリック２１の入力ポートに接続されている。
【００２７】
コントローラ（図示せず）は波長変換器１１およびファブリック２１と連通しており、ＷＤＭ交差接続１０のこれらの構成部品の動作（たとえば、波長とパスの選択）を制御する。ファブリック２１は狭義に無閉塞である。狭義に無閉塞であるファブリックを設計することはよく知られている。したがって、適切なファブリックが設計および／または選択される方法は、本明細書においては説明しない。本発明は、本発明のＷＤＭ交差接続と共に利用される特定のファブリック設計に関して限定されていない。
【００２８】
ＷＤＭ交差接続１０は、ｋ2個の個々の出力光ファイバ１５に接続されたｋ2個の出力ポートを有し、ここでｋ2は正の整数である。利用可能な入力波長の数はｎ1であり、入力ファイバの数はｋ1であるので、あらゆる有効な要求のセットにおける要求の最大数はｎ1ｋ1未満である。各波長変換器１１は１つの入力光ファイバ１２のみから信号を受信することができ、各入力光ファイバ１２からの信号は、ｎ1個の波長変換器１１のみによって受信することができる。あらゆる入力光ファイバ１２とあらゆる波長変換器１１との間のパスは、入力光ファイバ１２から１ｘｎ1個の波長粒度スイッチ１３に、次いで単一の専用ファイバ１４に、そして波長変換器１１に至るパスによって定められる。
【００２９】
図３に示したＷＤＭ交差接続は、狭義に無閉塞にするために、ｎ1ｋ1個の波長変換器１１を利用している。ｋ2がｋ1よりも大きい状況については、この数の波長変換器が必要になる。上記のように、ｋ1がｋ2よりも大きい状況においては、ＷＤＭ交差接続を狭義に無閉塞にするために、ｎ2ｋ2個の波長変換器が必要である。当業者はこれらの構成の両方を達成できる方法を理解するので、本明細書においては簡略化のために、ｋ2がｋ1よりも大きい場合のみを説明して証明する。
【００３０】
以下は、この方法で構築されたＷＤＭ交差接続１０が狭義に無閉塞であることを示す証拠である。この証拠は、ＷＤＭ交差接続の原理および設計の技術分野において、よく知られた数学的な記号および表現法を利用している。したがって、これらの符号および表現法を説明するにあたって使用する詳細な説明は、本明細書においては提供しない。当業者は、これらの符号および表現法を説明するにあたって本明細書において使用する、これらに関連づけられた意味を理解するであろう。
【００３１】
証拠：ＣをＷＤＭ専用交差接続とすると、ここで、Ｃにおける波長変換器の数は、図３に示したＷＤＭ交差接続１０の場合のように、ｎ１ｋ１である。Ｃが狭義に無閉塞であることを示すために、有効な要求のセットＤのあらゆる有効なルーティングＲおよびあらゆる有効な要求ｄ∈Ｄについて、要求ｄ用の有効なルーティングがあることを示さなければならない。ｄ＝（ａ，λ１，ｂ，λ２）とすると、ここでｄは要求であり、ａおよびｂは入力光ファイバ１２および出力光ファイバ１５をそれぞれ表しており、ここで、λ１とλ２はこのルートに沿って利用される波長を表している。要求ｄ用のルートは、入力光ファイバａ（１２）から、入力波長λ１を使用して要求・セットＤ内の要求を送るのに使用される全てのパスから離れた端部にある何れかの波長変換器ＷＩｉ（１１）へのパスによって定められる。
【００３２】
共有可能な場合があるあらゆる入力光ファイバａ（１２）とあらゆる波長変換器１１との間のパスの部分だけが、入力光ファイバａ（１２）に対応するパスの部分である。要求・セットＤは有効な要求であり、要求ｄは要求・セットＤに対して有効であるので、入力光ファイバａ（１２）からのあらゆる利用可能なパスは、同様に入力波長λ1を利用するあらゆる他の要求のルーティングにおける全ての他のパスから離れた端部になければならない。交差接続Ｃ（１０）の構造は、あらゆる所与の入力光ファイバ１２について、その特定の入力光ファイバ１２からのみ到達可能なｎ1個の波長変換器ＷＩi（１１）が存在するようになっている。何れの入力光ファイバ１２もｎ1個を超える要求の入力ファイバとしては機能できないので、要求を処理していない入力光ファイバａ（１２）からのみ到達可能な少なくとも１つの波長変換器ＷＩi（１１）がなければならない。
【００３３】
ファブリック２１は狭義に無閉塞であるので、出力波長λ2を使用して要求ｄを送ることができる、波長変換器ＷＩiから出力光ファイバｂ（１５）へのパスがなければならない。したがって、交差接続Ｃ（１０）は、パスと波長の両方の意味で、あらゆる新たな有効要求を満足し、よって、狭義に無閉塞である。したがって、ｎ1ｋ1個の波長変換器を含むＷＤＭ交差接続１０は、狭義に無閉塞である。しかし、ＷＤＭ交差接続１０は狭義に無閉塞なＷＤＭ交差接続を提供するのに完全に必要である数を超える波長変換器を必要とする場合もある。図４に示したＷＤＭ交差接続２０は、特定の場合には、より適した交差接続設計である場合がある。ＷＤＭ交差接続２０は、（ｋ1＋ｋ2）−１個の波長変換器のみを利用しながら、狭義に無閉塞にすることができ、一方、図３に示したＷＤＭ交差接続１０は、狭義に無閉塞にするためにｎ1ｋ1個の波長変換器を必要とする。ｎ1が２よりもはるかに大きく、ｋ1＝ｋ2であれば、ｎ1ｋ1≫（ｋ1＋ｋ2）−１である。
【００３４】
したがって、ｎ1ｋ1が（ｋ1＋ｋ2）−１よりも大きい場合には、図４に示した狭義に無閉塞なＷＤＭ交差接続２０は、（ｋ1＋ｋ2）−１個の波長変換器しか必要としないので、より適した設計であることもある。当業者は、本明細書における説明に鑑みて、図３に示した設計または図４に示した設計の何れを利用すべきかに関して、判断を行える方法を理解するであろう。
【００３５】
ここで、本発明のＷＤＭ交差接続の第２の実施形態を、図４を参照して説明する。この実施形態によれば、交差接続１０のファブリックは、２つの部分、すなわち、第１のファブリックおよび第２のファブリックに分割されている。ファブリック２１と２２は、１つまたは複数の波長変換器２３を介して互いに接続されている。これら２つの部分は、以下でファブリックＦ１およびファブリックＦ２と呼ぶ。ファブリックＦ１およびＦ２は、光スイッチと光ファイバとを含む。ファブリックの光ファイバは、ファブリックのノードで光スイッチに接続されている。ファブリックＦ１およびＦ２は、あらゆる信号の波長を変える装置は全く含まない。
【００３６】
ＷＤＭ交差接続２０の動作はコントローラ２５によって制御される。コントローラ２５は、たとえば、適切なソフトウエアでプログラムされたマイクロプロセッサとすることができる。コントローラ２５は、図３に示した交差接続１０と共に利用されるコントローラと同一または類似であってもよい。
【００３７】
ＷＤＭ交差接続２０は、ｋ1個の入力光ファイバ２４とｋ2個の出力光ファイバ２６とに接続されている。第１のファブリックＦ１は、ｋ1個の入力ポートと（ｋ1＋ｋ2）−１個の出力ポートとを有する。第２のファブリックＦ２は、（ｋ1＋ｋ2）−１個の入力ポートとｋ2個の出力ポートとを有する。第１のファブリックＦ１の入力ポートのそれぞれは、入力光ファイバ２４に光学的に接続されている。第２のファブリックＦ２の出力ポートのそれぞれは、出力光ファイバ２６に光学的に接続されている。（ｋ1＋ｋ2）−１本の光ファイバ２７は、第１のファブリックＦ１の出力ポートを、波長変換器２３の入力ポートに光学的に接続している。（ｋ1＋ｋ2）−１本の光ファイバ２８は、波長変換器２３の出力ポートを、第２のファブリックＦ２の入力ポートに光学的に接続している。
【００３８】
本発明のこの実施形態によれば、ＷＤＭ交差接続２０を狭義に無閉塞、すなわち、パスの点から見ても波長の点から見ても狭義に無閉塞にするために、（ｋ1＋ｋ2）−１個の波長変換器（Ｗ１）のみが必要とされる。これは、入力波長のみを指定するか、入力波長と出力波長の両方を指定する要求について当てはまる。入力光ファイバ２４から出力光ファイバ２６へのあらゆる有向パスは、１つの波長変換器２３だけを通過する。そのため、波長を変えることができるルートがある唯一の場所は、そのルートの有向パスに沿った単一の波長変換器２３である。したがって、要求（ａ，λ1，ｂ，λ2）用のルートには、波長変換器２３に到達するまで、入力光ファイバａ（２４）からの波長λ1を割り当て、到達した時点で、交差接続２０を介して出力光ファイバｂ（２６）上でルートの残りの部分に対して、波長λ2を割り当てることができる。このように、あらゆる要求に対する波長割り当ては、その要求によって完全に決定される。
【００３９】
以下に記載の証拠は、本発明の交差接続２０がパスの点から見ても波長の点から見ても狭義に無閉塞であることを証明する。交差接続２０が狭義に無閉塞でることを示すために、ファブリックＦ１およびＦ２が共に狭義にパスの点から見て無閉塞であると仮定する。証拠は、ＷＤＭ交差接続２０が狭義に無閉塞であることを示している。上記で説明した証拠のように、この証拠はＷＤＭ交差接続の理論および設計の技術分野において、よく知られた数学的な記号および表現法を利用している。したがって、これらの記号および表現法を説明するに当たり使用されるそれらの詳細な説明は、本明細書においては行わない。
【００４０】
証拠：前述のように、ＷＤＭ交差接続Ｃが狭義に無閉塞であることを示すためには、有効な要求・セットＤのあらゆる有効なルーティングＲについて、および要求・セットＤに関して有効であるあらゆる要求ｄ＝（ａ，λ1，ｂ，λ2）について、要求ｄ用の有効なルートが存在することを示さなければならない。Ｆ1およびＦ2は共にパスの点から見て狭義に無閉塞であるので、ＷＩiが、利用可能な入力波長λ1と利用可能な出力波長λ2とを有するあらゆる波長変換器であれば、Ｒにおけるあらゆるルーティングの出力側と端部を共有せず、Ｒにおけるあらゆるルーティングの入力側と端部を共有しない、入力光ファイバａ（２４）からＷＩiおよびＷＩiから出力光ファイバｂ（２６）へのパスが存在する。したがって、ＷＤＭ交差接続Ｃが狭義に無閉塞であることを証明するために示す必要があるのは、利用可能な入力波長λ1と利用可能な出力波長λ2とを有する、少なくとも１つの波長変換器ＷＩiが存在することだけである。
【００４１】
有効な要求のあらゆるセットにおいて、同じ入力波長を使用するｋ1個を超える要求および同じ出力波長を使用するｋ2個を超える要求はないので、入力波長λ1と出力波長λ2をそれぞれ使用する要求・セットＤにおいては、多くてもｋ1−１個の要求とｋ2−１個の要求があり得るだけである。したがって、入力波長λ1と出力波長λ2とで要求を処理することができる少なくとも１個（すなわち、ｋ1＋ｋ2−１−（ｋ1＋ｋ2−２）＝１）の波長変換器ＷＩiがある。
【００４２】
ｋ２≦（ｎ１−１）ｋ１である限り、ｋ１＋ｋ２−１＜ｎ１ｋ１であり、図４に示したＷＤＭ交差接続の利用は、図３に示したＷＤＭ交差接続の使用に必要になるであろう波長変換器の数よりも少ない数の波長変換器の使用につながる。一方、ｋ２＞（ｎ１−１）ｋ１であれば、図３に示したＷＤＭ交差接続の利用は、より少ない波長変換器の使用につながる。したがって、これら２つの設計のどちらを利用するか判断するに当たっては、これらの設計のどちらがより少ない波長変換器を利用するかに関する検討を考慮すべきである。
【００４３】
本発明を好適な実施形態を参照して説明してきた。しかし、当業者は、本発明が本明細書において明示的に説明されている実施形態に限定されないことを理解するであろう。当業者は、本発明の範囲内にある変更を、上記で説明した実施形態に対して行えることを理解するであろう。また、本発明は、本発明の交差接続１０を製作するために使用される種類の構成部品に関して、限定されていないことが理解されるであろう。当業者は、ファブリックＦ１およびＦ２ならびに波長変換器１３を製造するために、多様な異なった構成部品を使用できることを理解するであろう。当業者は、コントローラ１５に、多様な異なった種類のコントローラを使用できることも理解されるであろう。当業者は、交差接続１０の動作を制御するために、適切なコントローラを選択して実施できる方法を理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】標準設計交差接続と知られているＷＤＭ交差接続のブロック図である。
【図２】変形標準設計交差接続として知られているＷＤＭ交差接続のブロック図である。
【図３】第１の実施形態による本発明の狭義に無閉塞なＷＤＭ交差接続のブロック図である。
【図４】第２の実施形態による本発明の狭義に無閉塞なＷＤＭ交差接続のブロック図である。
【符号の説明】
１、７、１０  ＷＤＭ交差接続
２、２１、２２  ファブリック
３、１２、２４  入力光ファイバ
４、１５、２６  出力光ファイバ
５、８、１１、２３  波長変換器
６、２５  コントローラ
１３  波長粒度スイッチ
１４、２７、２８  光ファイバ
２０  ＷＤＭ交差接続
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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