(57)【要約】【課題】クロスコネクション状態の数を維持したまま構造を簡素化かつ小型化でき、更に、省電力化可能な多ポート光スイッチを提供することを課題とする。【解決手段】本発明の多ポート光スイッチは、Ｎ行Ｎ列のマトリクス状配線と前記配線の各ノード位置に配される要素スイッチとで構成され、前記配線を格子状とし、その再外配線を四角形に見立てたときに、前記四角形の一辺に配される前記要素スイッチのそれぞれに光信号の入力ポートが形成され、前記一辺と交わる他の一辺に配される前記要素スイッチのそれぞれに前記光信号の出力ポートが形成される多ポート光スイッチにおいて、前記一辺の前記他の一辺と交わらない側の角と、前記他の一辺の前記一辺と交わらない側の角との間の対角線を境として、前記対角線よりも前記入力ポート及び前記出力ポートが形成されていない側に存する構成を除外して構成する。【選択図】図３
2015148696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎを３以上の整数とするＮ行Ｎ列のマトリクス状配線と、前記配線の各ノード位置に配されるＮ２個の要素スイッチとで構成され、前記配線を一定間隔で周期的に規則配列させた格子状とし、その再外配線を四角形に見立てたときに、前記四角形の一辺に配されるＮ個の前記要素スイッチのそれぞれに光信号の入力ポートが形成され、前記一辺と交わる他の一辺に配されるＮ個の前記要素スイッチのそれぞれに前記光信号の出力ポートが形成される多ポート光スイッチにおいて、
前記一辺の前記他の一辺と交わらない側の角と、前記他の一辺の前記一辺と交わらない側の角との間の対角線を境として、前記対角線よりも前記入力ポート及び前記出力ポートが形成されていない側に存する前記配線及び前記要素スイッチの構成を除外するとともに、前記対角線上に配されるＮ個の前記要素スイッチにおいて、前記対角線上で隣合うもの同士が結線される一の構造、並びに、前記一の構造における前記要素スイッチ間の各結線関係が維持されたまま前記配線及び前記要素スイッチの配置が変更された他の構造のいずれかの構造を有することを特徴とする多ポート光スイッチ。
【請求項２】
一辺の他の一辺と交わらない側の角に配置される要素スイッチと前記他の一辺の前記一辺と交わらない側の角に配置される要素スイッチとを除く、各要素スイッチが、電圧を印加しない状態でクロス状態とされ、電圧を印加した状態でバー状態とされる２入力２出力のマッハツェンダー干渉計型スイッチで構成される請求項１に記載の多ポート光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信分野において、光クロスコネクト等のノード装置として利用可能な多ポート光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎ本の入線とＮ本の出線の間の１対１の光接続を装置内で切り替えながら行う光クロスコネクト等のノード装置として、クロスバスイッチを要素スイッチとしたマトリクススイッチであり、クロスポイント型、或いはクロスポイントトポロジーと呼ばれる多ポート光スイッチ（以下、「クロスポイント型スイッチ」と称する）が用いられている（非特許文献１参照）。
【０００３】
前記クロスポイント型スイッチの構成を図面を用いて説明する。図１は、前記クロスポイント型スイッチの構成を説明する説明図である。
クロスポイント型スイッチ１０は、Ｎ（＝４）のＮ行Ｎ列のマトリクス状配線と、前記配線の各ノード位置に配されるＮ２（４２＝１６）個のクロスバスイッチａ〜ｐとで構成され、前記配線を一定間隔で周期的に規則配列させた格子状とし、その再外配線を四角形に見立てたときに、前記四角形の一辺に配されるＮ（＝４）個のクロスバスイッチａ，ｃ，ｆ，ｊのそれぞれに光信号の入力ポート１，２，３，４が形成され、前記一辺と交わる他の一辺に配されるＮ（＝４）個のクロスバスイッチｊ，ｍ，ｏ，ｐのそれぞれに前記光信号の出力ポート１’，２’，３’，４’が形成されて構成される。
【０００４】
ここで、個々のクロスバスイッチａ〜ｐは、２入力に対して２出力の要素スイッチとされ、入力電圧のオンオフにより、クロス状態とバー状態とを切り替え可能とされる。図２（ａ）は、クロスバスイッチのクロス状態を示す説明図であり、図２（ｂ）は、クロスバスイッチのバー状態を示す説明図である。これら図２（ａ），（ｂ）に示すように、クロスバスイッチａ〜ｐは、２入力（Ｘ，Ｙ）に対して２出力（Ｘ’，Ｙ’）の要素スイッチとされ、光路が交差するＸ−Ｙ’及びＹ−Ｘ’の入出力関係とするクロス状態と、光路が交差しないＸ−Ｘ’及びＹ−Ｙ’の入出力関係とするバー状態とを切り替え可能とされる。
【０００５】
以上の構成からなるクロスポイント型スイッチ１０では、前記クロス状態と前記バー状態とを適宜切り替えることで、入力ポート１〜４と出力ポート１’〜４’との間で、１対１の光接続状態（以下、「クロスコネクション状態」と称する）をＮ！（４！＝２４）通りとすることができ、光通信における信号通信経路を多枝化させて、信号通信の混雑状況を緩和させることができる。
【０００６】
しかしながら、クロスポイント型スイッチ１０の構成では、Ｎ入力Ｎ出力（４入力４出力）の多ポート光スイッチを作るのにＮ２（４２＝１６）個の前記クロスバスイッチ（クロスバスイッチａ〜ｐ）を必要とし、また、前記各クロスバスイッチ間の結線数も多くなり、装置全体として場所をとることから、構造が簡素化され、小型化された新しい構造の多ポート光スイッチの開発が要望されていた。
また、こうした多ポート光スイッチにおいては、省電力化に向けた要望が常に存在し、新しい構造の多ポート光スイッチの開発に当たっては、同時に省電力化可能であることも求められる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】光スイッチング技術入門  第２版（２００１年）、石川  宏監修、行末  健一編著、電気通信協会、第５章、１０４ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来技術における前記諸問題を解決し、クロスコネクション状態の数を維持したまま構造を簡素化かつ小型化でき、更に、省電力化可能な多ポート光スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  Ｎを３以上の整数とするＮ行Ｎ列のマトリクス状配線と、前記配線の各ノード位置に配されるＮ２個の要素スイッチとで構成され、前記配線を一定間隔で周期的に規則配列させた格子状とし、その再外配線を四角形に見立てたときに、前記四角形の一辺に配されるＮ個の前記要素スイッチのそれぞれに光信号の入力ポートが形成され、前記一辺と交わる他の一辺に配されるＮ個の前記要素スイッチのそれぞれに前記光信号の出力ポートが形成される多ポート光スイッチにおいて、前記一辺の前記他の一辺と交わらない側の角と、前記他の一辺の前記一辺と交わらない側の角との間の対角線を境として、前記対角線よりも前記入力ポート及び前記出力ポートが形成されていない側に存する前記配線及び前記要素スイッチの構成を除外するとともに、前記対角線上に配されるＮ個の前記要素スイッチにおいて、前記対角線上で隣合うもの同士が結線される一の構造、並びに、前記一の構造における前記要素スイッチ間の各結線関係が維持されたまま前記配線及び前記要素スイッチの配置が変更された他の構造のいずれかの構造を有することを特徴とする多ポート光スイッチ。
＜２＞  一辺の他の一辺と交わらない側の角に配置される要素スイッチと前記他の一辺の前記一辺と交わらない側の角に配置される要素スイッチとを除く、各要素スイッチが、電圧を印加しない状態でクロス状態とされ、電圧を印加した状態でバー状態とされる２入力２出力のマッハツェンダー干渉計型スイッチで構成される前記＜１＞に記載の多ポート光スイッチ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、クロスコネクション状態の数を維持したまま構造を簡素化かつ小型化でき、更に、省電力化可能な多ポート光スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】クロスポイント型スイッチの構成を説明する説明図である。
【図２（ａ）】クロスバスイッチのクロス状態を説明する説明図である。
【図２（ｂ）】クロスバスイッチのバー状態を説明する説明図である。
【図３】半クロスポイント型スイッチの一の構成例を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の多ポート光スイッチは、Ｎを３以上の整数とするＮ行Ｎ列のマトリクス状配線と、前記配線の各ノード位置に配されるＮ２個の要素スイッチとで構成され、前記配線を一定間隔で周期的に規則配列させた格子状とし、その再外配線を四角形に見立てたときに、前記四角形の一辺に配されるＮ個の前記要素スイッチのそれぞれに光信号の入力ポートが形成され、前記一辺と交わる他の一辺に配されるＮ個の前記要素スイッチのそれぞれに前記光信号の出力ポートが形成される多ポート光スイッチにおいて、前記一辺の前記他の一辺と交わらない側の角と、前記他の一辺の前記一辺と交わらない側の角との間の対角線を境として、前記対角線よりも前記入力ポート及び前記出力ポートが形成されていない側に存する前記配線及び前記要素スイッチの構成を除外するとともに、前記対角線上に配されるＮ個の前記要素スイッチにおいて、前記対角線上で隣合うもの同士が結線される一の構造、並びに、前記一の構造における前記要素スイッチ間の各結線関係が維持されたまま前記配線及び前記要素スイッチの配置が変更された他の構造のいずれかの構造を有する。
【００１３】
例えば、本発明に係る多ポート光スイッチは、図１に示す平行四辺形状のクロスポイント型スイッチ１０の構造に基づき、四角形の一辺に配されるＮ（＝４）個のクロスバスイッチのそれぞれに光信号の入力ポート１，２，３，４が形成され、前記一辺と交わる他の一辺に配されるＮ個（＝４）のクロスバスイッチのそれぞれに前記光信号の出力ポート１’，２’，３’，４’が形成され（交点となる角に配されるクロスバスイッチｊには、入力ポート４、出力ポート４’が形成される）、前記一辺の前記他の一辺と交わらない側の角（図中、クロスバスイッチａが配される角）と、前記他の一辺の前記一辺と交わらない側の角（図中、クロスバスイッチｐが配される角）との間の対角線を境として、前記対角線よりも前記入力ポート及び前記出力ポートが形成されていない側に存する前記配線及びクロスバスイッチ（ｂ，ｄ，ｇ，ｈ，ｋ，ｎ）の構成を除外するとともに、前記対角線上に配されるＮ（＝４）個のクロスバスイッチ（ａ，ｅ，ｌ，ｐ）において、前記対角線上で隣合うもの同士が結線される構造を有する。
【００１４】
このようにして構成される本発明に係る多ポート光スイッチでは、前記対角線よりも前記入力ポート及び前記出力ポートが形成されていない側に存する前記配線及び前記要素スイッチの構成を除外することで、必要とされる前記要素スイッチの数を半数近くまで減らすことができる。ここでは、本発明に係る多ポート光スイッチを前記クロスポイント型スイッチと区別して「半クロスポイント型スイッチ」と称する。
【００１５】
図３に、図１のクロスポイント型スイッチ１０の構成に基づいて構成される半クロスポイント型スイッチの構成を示す。なお、図３は、前記半クロスポイント型スイッチの一の構成例を説明する説明図である。
半クロスポイント型スイッチ１００では、クロスポイント型スイッチ１０と同様に、入力ポート１，２，３，４及び出力ポート１’，２’，３’，４’を有する。この半クロスポイント型スイッチ１００では、前記要素スイッチとしてのクロスバスイッチ（ａ〜ｊ）の数が、Ｎ（Ｎ＋１）／２（＝１０個）とされ、Ｎ２（＝１６）個とされるクロスポイント型スイッチ１０と比べて、クロスバスイッチの数を半数近くまで減らすことができているが、クロスポイント型スイッチ１０と同様に、４入力４出力の非閉塞（Strictly Non-blocking）スイッチとして働く。また、クロスポイント型スイッチ１０と同様に、入力ポート１，２，３，４に対する出力ポート１’，２’，３’，４’へのクロスコネクション状態をＮ！（４！＝２４）通りとすることができる。
したがって、半クロスポイント型スイッチ１００の構成では、クロスコネクション状態の数を維持したまま構造を簡素化かつ小型化することができる。
【００１６】
半クロスポイント型スイッチ１００では、前記要素スイッチとして、２入力２出力のクロスバスイッチ（図２（ａ），（ｂ）参照）が用いられる。ただし、図１において、前記四角形の前記一辺の他の一辺と交わらない側の角に配置される要素スイッチ（図１中のクロスバスイッチａ）と前記他の一辺の前記一辺と交わらない側の角に配置される要素スイッチ（図１中のクロスバスイッチｐ）に対応する、各要素スイッチ（図３中のクロスバスイッチａとクロスバスイッチｄ）については、２入力２出力のクロスバスイッチをそのまま用いてもよいが、１入力２出力の要素スイッチ、２入力１出力の要素スイッチとして再構成してもよい。
【００１７】
導波路デバイスとして集積化させる場合、半クロスポイント型スイッチ１００における２入力２出力のクロスバスイッチａ〜ｊとしては、公知のクロスバスイッチをそのまま用いることができ、例えば、電圧を印加しない状態でクロス状態（図２（ａ）参照）とされ、電圧を印加した状態でバー状態（図２（ｂ）参照）とされる２入力２出力のマッハツェンダー干渉計型スイッチをそのまま用いることができる。なお、このようなマッハツェンダー干渉計型スイッチとしては、前記クロス状態と前記バー状態とで光路が等長とすればよい。
このようなマッハツェンダー干渉計型スイッチを用いる場合、前記各クロスコネクション状態に応じて電力供給が必要な前記バー状態をとるスイッチの数を減らすことで、省電力化が可能とされる。
【００１８】
前記マッハツェンダー干渉計型スイッチを用い、前記バー状態をとるスイッチの数を最少となるように前記クロスコネクション状態を設定した場合において、前記クロスコネクション状態と、前記各クロスコネクション状態に応じて電力供給が必要な前記バー状態をとるスイッチとの関係を下記表１に示す。
なお、下記表１において、「クロスポイント型」のバー状態の要素スイッチは、図１に示すクロスポイント型スイッチ１０におけるクロスバスイッチａ〜ｐに対応し、「半クロスポイント型」のバー状態の要素スイッチは、図３に示す半クロスポイント型スイッチ１００におけるクロスバスイッチａ〜ｊに対応する。
また、「入力ポート１，２，３，４が接続される出力ポート」は、入力ポート１，２，３，４の記載順に対応する順で記載されており、例えば、クロスコネクション状態番号０では、入力ポート１と出力ポート１’が接続され、入力ポート２と出力ポート２’が接続され、入力ポート３と出力ポート３’が接続され、入力ポート４と出力ポート４’が接続される場合を示し、クロスコネクション状態番号１では、入力ポート１と出力ポート１’が接続され、入力ポート２と出力ポート２’が接続され、入力ポート３と出力ポート４’が接続され、入力ポート４と出力ポート３’が接続される場合を示している。
【００１９】
【表１】
2015148696.tif 000003
【００２０】
上掲表１に示すように、クロスポイント型スイッチ１０及び半クロスポイント型スイッチ１００では、同じく２４通りのクロスコネクション状態（クロスコネクション状態番号０〜２３）を形成することができる。
一方、クロスポイント型スイッチ１０では、クロスコネクション状態番号０〜２３の全２４通りについて、入出力の数に応じて必ず４つのクロスバスイッチをバー状態とする必要があり、半クロスポイント型スイッチ１００では、４つのクロスバスイッチをバー状態とする必要があるのは、クロスコネクション状態番号３，４，７，１１，１９，２３の６通りに限られ、これら以外のクロスコネクション状態では、バー状態とすることが必要なクロスバスイッチの数を２つ又は３つに減らすことができる。
したがって、本発明の多ポート光スイッチによれば、クロスコネクション状態の数を維持したまま構造を簡素化かつ小型化することができると同時に、省電力化も実現可能とされる。
【００２１】
以上では、図１に示すクロスポイント型スイッチ１０の構成に基づき、半クロスポイント型スイッチ１００の一の構造を図３に示して説明を行ったが、本発明の多ポート光スイッチの構造は、この構造に限られず、前記一の構造における前記要素スイッチ間の各結線関係を維持させたまま前記配線及び前記要素スイッチの配置を変更させた他の構造を含む。
こうした半クロスポイント型スイッチの他の構造においても、変更前の一の構造における前記各クロスバスイッチ間の各結線関係が維持されるため、クロスコネクション状態の数を維持したまま構造を簡素化かつ小型化することができると同時に、省電力化も実現可能とされる。
【００２２】
また、以上では、４入力４出力のスイッチ構造を有する半クロスポイント型スイッチを例に挙げて説明を行ったが、前記クロスポイント型スイッチの構成に対応して適宜の入出力数とすることができ、入出力数Ｎとしては、前記クロスコネクション状態を多枝化可能な３以上の整数とすることができる。例えば、入出力数を倍にし、８入力８出力のクロスポイント型スイッチの構成に基づき、前述の説明の通りの方法で、８入力８出力の半クロスポイント型スイッチを構成することができる。この場合、前記要素スイッチの数も、Ｎ２（８２＝６４）個からＮ（Ｎ＋１）／２（＝３６個）に減らした状態で、前記クロスコネクション状態の数をＮ！（８！＝４０，３２０）通りとすることができる。このように入出力数が大きくなる程、前記要素スイッチの数を大きく減らすことができるとともに、これらの配線構造を大幅に簡素化することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１０      クロスポイント型スイッチ
１００    半クロスポイント型スイッチ
【図１】
2015148696.tif 000004
【図２（ａ）】
2015148696.tif 000005
【図２（ｂ）】
2015148696.tif 000006
【図３】
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