(57)【要約】  ＣＤＣ機能に対応した光スイッチにおいては、光スイッチの入出力数の拡張を図るのが困難であるため、本発明の光スイッチは、ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力する単位光スイッチと、１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力する光分岐器と、ｍ個の光信号を入力して１個の光信号を出力する光セレクタ、とを有し、光分岐器はｍ×ｎ個からなり、単位光スイッチはｍ×ｋ個からなり、光セレクタはｎ×ｋ個からなり、光分岐器の（ｋ×（ｍ×ｎ））個の出力が、単位光スイッチの（ｎ×（ｍ×ｋ））個の入力に対応し、単位光スイッチの（ｎ×（ｍ×ｋ））個の出力が、光セレクタの（ｍ×（ｎ×ｋ））個の入力に対応し、光分岐器に入力する（ｎ×ｍ）個の光信号を、（ｍ×ｋ）個の単位光スイッチを介して光セレクタから（ｎ×ｋ）個の光信号として出力する。
2014076936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力する単位光スイッチ手段と、
１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力する光分岐手段と、
ｍ個の光信号を入力して１個の光信号を出力する光セレクタ手段、とを有し、
前記光分岐手段はｍ×ｎ個からなり、
前記単位光スイッチ手段はｍ×ｋ個からなり、
前記光セレクタ手段はｎ×ｋ個からなり、
前記光分岐手段の（ｋ×（ｍ×ｎ））個の出力が、前記単位光スイッチ手段の（ｎ×（ｍ×ｋ））個の入力に対応し、
前記単位光スイッチ手段の（ｎ×（ｍ×ｋ））個の出力が、前記光セレクタ手段の（ｍ×（ｎ×ｋ））個の入力に対応し、
前記光分岐手段に入力する（ｎ×ｍ）個の光信号を、（ｍ×ｋ）個の前記単位光スイッチ手段を介して前記光セレクタ手段から（ｎ×ｋ）個の光信号として出力する
光スイッチ。
【請求項２】
１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力する光分岐手段と、
（ｍ×ｎ）個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するサブ光スイッチ手段、とを有し、
前記光分岐手段は（ｍ×ｎ）個からなり、
前記サブ光スイッチ手段はｋ個からなり、
前記光分岐手段のうちの一の光分岐手段のｋ個の出力は、ｋ個の前記サブ光スイッチ手段のそれぞれ一個ずつの入力に対応し、
前記サブ光スイッチ手段のうちの一のサブ光スイッチ手段の（ｍ×ｎ）個の入力は、（ｍ×ｎ）個の前記光分岐手段からのそれぞれ一個ずつの出力に対応し、
前記光分岐手段に入力する（ｎ×ｍ）個の光信号を、前記サブ光スイッチ手段から（ｎ×ｋ）個の光信号として出力する
光スイッチ。
【請求項３】
請求項２に記載した光スイッチにおいて、
前記サブ光スイッチ手段は、
ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力する単位光スイッチ手段と、
ｍ個の光信号を入力して１個の光信号を出力する光セレクタ手段、とを有し、
前記単位光スイッチ手段はｍ個からなり、
前記光セレクタ手段はｎ個からなり、
前記光セレクタ手段のうちの一の光セレクタ手段のｍ個の入力は、ｍ個の前記単位光スイッチ手段からのそれぞれ一個ずつの出力に対応し、
前記単位光スイッチ手段のうちの一の単位光スイッチ手段のｎ個の出力は、ｎ個の前記光セレクタ手段のそれぞれ一個ずつの入力に対応し、
前記単位光スイッチ手段に入力する（ｍ×ｎ）個の光信号を、前記光セレクタ手段からｎ個の光信号として出力する
光スイッチ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載した光スイッチにおいて、
前記単位光スイッチ手段は、入力光を２分岐し、分岐した光を選択することによりスイッチするスイッチ素子を多段に接続した構成である
光スイッチ。
【請求項５】
請求項１または３に記載した光スイッチにおいて、
前記単位光スイッチ手段の個数が可変である
光スイッチ。
【請求項６】
請求項２に記載した光スイッチにおいて、
前記サブ光スイッチ手段の個数が可変である
光スイッチ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載した光スイッチにおいて、
前記光分岐手段の分岐比が可変である
光スイッチ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載した光スイッチと、波長選択スイッチ、とを有する
光伝送装置。
【請求項９】
１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力するステップを、ｍ×ｎ段だけ並列に行って、（ｍ×ｎ）個の光信号の入力に対して（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号を出力し、
前記（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号に対して、ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するステップを、（ｍ×ｋ）段だけ並列に行って（ｎ×（ｍ×ｋ））個の光信号を出力し、
前記（ｎ×（ｍ×ｋ））個の光信号に対して、ｍ個の光信号を入力して１個の光信号を出力するステップを、（ｎ×ｋ）段だけ並列に行って（ｎ×ｋ）個の光信号を出力する
光スイッチ方法。
【請求項１０】
１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力するステップを、（ｍ×ｎ）段だけ並列に行って、（ｍ×ｎ）個の光信号の入力に対して（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号を出力し、
前記（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号に対して、（ｍ×ｎ）個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するステップを、ｋ段だけ並列に行って（ｋ×ｎ）個の光信号を出力する
光スイッチ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スイッチ、光伝送装置、および光スイッチ方法に関し、特に、入出力数を拡張した光スイッチ、光伝送装置、および光スイッチ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今後予想される情報通信量の爆発的な拡大に対応するため、基幹系光通信ネットワークの容量の拡大が課題となっている。これに対して、様々な取り組みが行われているが、その一つとして、光ノードの容量拡大と柔軟性の向上を図る研究開発が行われている。【０００３】
光ノードの容量を拡大するためには、光伝送路すなわち光ファイバあたりの通信容量を拡大する方式や、光ファイバそのものを増設する方式がある。光ファイバあたりの通信容量を拡大する方式については、時間多重（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）方式や、波長多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）方式により実現されている。また、光ファイバそのものを増設する方式は、空間多重（Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＳＤＭ）技術と呼ばれている。【０００４】
ところで、ユーザ地点間の通信は、波長や光ファイバによって識別される光パスによって接続される。この光パスは、一本の光ファイバ、または複数の光ファイバの組み合わせによって構成される。複数の光ファイバを組み合わせる場合、この組み合わせは再構成可能な光分岐挿入多重化装置（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ  Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＲＯＡＤＭ）等を用いた光ノードによって実現される。すなわち、複数の光ファイバの組み合わせを動的に変化させることにより、様々な地点間の通信を実現することが可能となる。具体的には、ＲＯＡＤＭの構成要素の一つである光スイッチを用いて、ＲＯＡＤＭの入力光ファイバを様々な出力光ファイバにスイッチングすることによって実現される。これは、一般にＲＯＡＤＭにおける光パス切り替えと呼ばれている。【０００５】
上述したネットワークの通信容量の拡大のためには、光パス自体の通信容量を拡大する方法と、光パスの数を増加させる方法が考えられる。光パス自体の通信容量の拡大には、上述のＴＤＭ技術を適用することが可能である。また、光パスの数を増加させるためには、上述のＷＤＭ技術やＳＤＭ技術が適用可能である。【０００６】
ＴＤＭ技術による通信容量拡大のためには、電気回路の高速化が不可欠である。しかし、電気回路の高速化は、近年、技術的な限界に達しつつあり、飛躍的に向上させることは困難な状況となっている。【０００７】
ＷＤＭ技術による通信容量拡大のためには、光通信帯域を広帯域化することや、光パスあたりに割り当てる光帯域を減少させることなどが必要である。光通信帯域に関しては、光ファイバの損失や光アンプの増幅帯域による制限があるため、広帯域化は容易ではない。そのため近年では、１本の光パスが消費する光帯域を減少させて高密度化波長多重するアプローチがとられている。【０００８】
一方、ＳＤＭ技術による通信容量拡大のためには、光ファイバを増設することが必要である。しかしながら、ＴＤＭ技術やＷＤＭ技術におけるような大きな技術的課題がないため、拡張の余地が最も大きな拡張方式である。ただし、運用系と予備系で異なる光ファイバを準備して障害耐性を向上させる場合には、実際に必要な光ファイバ数に対して最大２倍の数の光ファイバが必要となる。【０００９】
ＳＤＭ技術によってネットワークの通信容量の拡大を図る場合、光ファイバ数が増大するため、光送受信機の台数や光ノードの入出力ポート数を増大させることが不可欠である。光ノードの入出力ポート数を増大させるためには、光ノードのコアである光スイッチの入出力ポート数を増大させる必要があり、そのためには複数の光スイッチ素子を組み合わせる必要がある。従って、入出力ポート数が増大するほど、必要な光スイッチ素子の個数は増大する。さらに、光ノードへの入力ファイバ毎（方路毎）に光信号が波長多重されている場合には、光ノードでは波長毎のスイッチングが必要となる。そのため、入力された光信号を波長分離し、光ノードコアの光スイッチにおいて、波長および方路によってスイッチングを行うことになる。従って、光スイッチに求められる最大入出力ポート数および光スイッチ素子数は、光ノードの対応方路数と光信号の波長多重数によって決まる。例えば、４方路、８０波長多重に対応するＲＯＡＤＭでは、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ率を１００％とすると、約２０万個（≒（４×８０）×（４×８０）×２）程度の光スイッチ素子が必要となる。数１０万個もの光スイッチ素子を組み合わせることは、物理的な大きさの観点から現実的ではないため、平面光波回路（Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＰＬＣ）技術を利用した集積化が行われている。【００１０】
また上述したように、基幹系光通信ネットワーク容量の拡大のための他の取り組みとして、光ノードの柔軟性の向上を図る技術がある。光ノードにおける光パスは波長と方路によってスイッチングされるが、光ノードの柔軟性の向上を図るためには、任意の入力波長・方路の光パスが任意の出力にノンブロックで接続可能である必要がある。近年、これを実現する技術としてＣＤＣ−ＲＯＡＤＭ技術の研究開発が行われており、その一例が非特許文献１に記載されている。ここでＣＤＣとは、「Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ」、「Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ」、「Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ」を意味する。ここで、「Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ」とは、ＲＯＡＤＭの任意の入力ポートに任意の波長の光信号を入力でき、任意の出力ポートから任意の波長の光信号を出力できる機能を意味する。「Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ」とは、入力される光信号を任意の方路に導くことができる機能を意味する。また、「Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ」とは、ＲＯＡＤＭ内で同一波長の光信号の衝突を回避する機能を意味する。すなわち「ＣＤＣ」機能とは、任意の入力ポートからの光信号を任意の出力ポートに、入力ポートおよび入力波長に関する競合がなく、再構成することなくノンブロックで接続可能とする機能を意味する。【００１１】
上述したように、大容量かつ柔軟な光通信ネットワークを構築するために、近年では、光ノードの多方路化とＣＤＣ化が進展している。そして、ＣＤＣ機能に対応した集積型光スイッチの入出力ポート数の拡大、すなわち大規模化が進められている。【００１２】
このようなＣＤＣ機能に対応した光スイッチの一例が非特許文献２に記載されている。非特許文献２に記載された関連する光スイッチは、１入力ポート、２出力ポートを有する導波路光スイッチ素子をツリー状に組み合わせた構成であり、スプリット・セレクト型光スイッチ（ＳＳ光スイッチ）素子である。すなわち、１入力２出力（１×２）構成のＳＳ光スイッチ素子は、入力光を２分岐し、いずれかの分岐光を選択することによって光信号のスイッチングを行う。【００１３】
ＳＳ光スイッチ素子を多段接続することによって、１×Ｎ（Ｎは２以上の自然数：Ｎ≧２）の光スイッチを実現することができる。また、この１×ＮのＳＳ光スイッチをＭ（Ｍは２以上の自然数：Ｍ≧２）個並列化することによって、Ｎ×ＭのＳＳ光スイッチを実現することが可能となる。このとき光スイッチの素子数は、例えば１×８スイッチを８個並列して８×８のＳＳ光スイッチを構成する場合、１００以上の光スイッチ素子数を集積化することになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｒ．  Ａ．  Ｊｅｎｓｅｎ，  “Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｗｉｔｃｈ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  Ｅｍｅｒｇｉｎｇ  Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ／Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ／Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ  ＲＯＡＤＭ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ  （ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ），  ２０１１  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  ＯＴｈＲ３，  ｐｐ．１−３，  ６−１０  Ｍａｒｃｈ  ２０１１
【非特許文献２】Ｓ．  Ｎａｋａｍｕｒａ，ｅｔ  ａｌ．，  “Ｈｉｇｈ  ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ  ｏｆ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｗｉｔｈ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  １  ｘ  ８  ｓｗｉｔｃｈ”，  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ  （ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ），  ２０１２  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  ｐｐ．１−３，  ４−８  Ｍａｒｃｈ  ２０１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述したＣＤＣ（Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ、Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ）機能に対応した関連する光スイッチを用いて、光ノードの大規模化を行うことは技術的に困難である。その理由は以下の通りである。光信号が関連する光スイッチ素子を１回通過する毎に光強度は半減するので、１×Ｎ構成の関連する光スイッチの通過損失は、原理的には、３×ｌｏｇ（２、Ｎ）［ｄＢ］となる。ここで、ｌｏｇ（２、Ｎ）は、２を底とするＮの対数を表す。通過損失は光スイッチの規模、すなわち入出力数に応じて増大するため、入出力数を拡張すると光スイッチを通過した後に受信するために十分な強度の光信号が得られなくなるからである。実際の装置では、光ファイバと光スイッチ素子の結合損失、分岐損失、スイッチ損失等により、通過損失はさらに数ｄＢ増加することになる。【００１６】
このように、ＣＤＣ（Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ、Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ）機能に対応した光スイッチにおいては、光スイッチの入出力数の拡張を図るのが困難であるという問題点があった。【００１７】
本発明の目的は、上述した課題である、ＣＤＣ機能に対応した光スイッチにおいては、光スイッチの入出力数の拡張を図るのが困難である、という課題を解決する光スイッチ、光伝送装置、および光スイッチ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の光スイッチは、ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力する単位光スイッチと、１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力する光分岐器と、ｍ個の光信号を入力して１個の光信号を出力する光セレクタ、とを有し、光分岐器はｍ×ｎ個からなり、単位光スイッチはｍ×ｋ個からなり、光セレクタはｎ×ｋ個からなり、光分岐器の（ｋ×（ｍ×ｎ））個の出力が、単位光スイッチの（ｎ×（ｍ×ｋ））個の入力に対応し、単位光スイッチの（ｎ×（ｍ×ｋ））個の出力が、光セレクタの（ｍ×（ｎ×ｋ））個の入力に対応し、光分岐器に入力する（ｎ×ｍ）個の光信号を、（ｍ×ｋ）個の単位光スイッチを介して光セレクタから（ｎ×ｋ）個の光信号として出力する。【００１９】
また本発明の光スイッチは、１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力する光分岐器と、（ｍ×ｎ）個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するサブ光スイッチ、とを有し、光分岐器は（ｍ×ｎ）個からなり、サブ光スイッチはｋ個からなり、光分岐器のうちの一の光分岐器のｋ個の出力は、ｋ個のサブ光スイッチのそれぞれ一個ずつの入力に対応し、サブ光スイッチのうちの一のサブ光スイッチの（ｍ×ｎ）個の入力は、（ｍ×ｎ）個の光分岐器からのそれぞれ一個ずつの出力に対応し、光分岐器に入力する（ｎ×ｍ）個の光信号を、サブ光スイッチから（ｎ×ｋ）個の光信号として出力する。【００２０】
本発明の光スイッチ方法は、１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力するステップを、ｍ×ｎ段だけ並列に行って、（ｍ×ｎ）個の光信号の入力に対して（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号を出力し、（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号に対して、ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するステップを、（ｍ×ｋ）段だけ並列に行って（ｎ×（ｍ×ｋ））個の光信号を出力し、（ｎ×（ｍ×ｋ））個の光信号に対して、ｍ個の光信号を入力して１個の光信号を出力するステップを、（ｎ×ｋ）段だけ並列に行って（ｎ×ｋ）個の光信号を出力する。【００２１】
また本発明の光スイッチ方法は、１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力するステップを、（ｍ×ｎ）段だけ並列に行って、（ｍ×ｎ）個の光信号の入力に対して（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号を出力し、（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号に対して、（ｍ×ｎ）個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するステップを、ｋ段だけ並列に行って（ｋ×ｎ）個の光信号を出力する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光スイッチ、光伝送装置、および光スイッチ方法によれば、ＣＤＣ（Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ、Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ）機能に対応した光スイッチの入出力数の拡張を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光スイッチの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光スイッチの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光スイッチの一部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る光スイッチの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る光スイッチの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る光スイッチの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る光スイッチの別の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図９】関連するクロス網接続光スイッチの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光スイッチ１００の構成を示すブロック図である。光スイッチ１００は、ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力する単位光スイッチ１１０、１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力する光分岐器１２０、およびｍ個の光信号を入力して１個の光信号を出力する光セレクタ１３０を有する。ここで、ｎは２以上の自然数、ｍおよびｋは自然数である。
【００２６】
光スイッチ１００は、光分岐器１２０を（ｍ×ｎ）個、単位光スイッチ１１０を（ｍ×ｋ）個、および光セレクタ１３０を（ｎ×ｋ）個だけ備える。このとき、光分岐器１２０の（ｋ×（ｍ×ｎ））個の出力が、単位光スイッチ１１０の（ｎ×（ｍ×ｋ））個の入力に対応する。そして、単位光スイッチ１１０の（ｎ×（ｍ×ｋ））個の出力が、光セレクタ１３０の（ｍ×（ｎ×ｋ））個の入力に対応する。そして、光スイッチ１００は、光分岐器１２０に入力する（ｎ×ｍ）個の光信号を、（ｍ×ｋ）個の単位光スイッチ１１０を介して光セレクタ１３０から（ｎ×ｋ）個の光信号として出力する構成である。
【００２７】
ここで、単位光スイッチ１１０は、入力光を２分岐し、分岐した光を選択することによりスイッチするスイッチ素子を多段に接続したスプリット・セレクト型の構成である。すなわち、単位光スイッチ１１０は入力する光信号に対して受動的な素子であり、そのため通過する光信号のビットレートやフォーマットには依存しない。
【００２８】
このような構成とすることにより、第１の実施形態の光スイッチ１００によれば、ｎ入力ｎ出力の単位光スイッチ１１０に対して、入力ポート数をｍ倍、出力ポート数をｋ倍に増設し、（ｎ×ｍ）入力、（ｎ×ｋ）出力に拡張した光スイッチを得ることができる。
【００２９】
また、本実施形態の光スイッチ１００を構成する光分岐器１２０、単位光スイッチ１１０、および光セレクタ１３０には波長依存性がないため、入力光信号の波長帯域幅、中心波長に関する制限がない。したがって、入力光信号のフォーマットや信号速度によって制限されることがない。その結果、ＣＤＣ（Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ、Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ）機能に対応した光スイッチの入出力数の拡張を図ることができる。すなわち、ＣＤＣ機能を維持したまま、入出力ポート数をインサービスで増減することが可能となる。ここで「ＣＤＣ」機能とは、任意の入力ポートからの光信号を任意の出力ポートに、入力ポートおよび入力波長に関する競合がなく、再構成することなくノンブロックで接続可能とする機能を言う。
【００３０】
さらに、本実施形態の光スイッチ１００では、光信号の通過損失が最も大きい単位光スイッチ１１０を、光信号の伝播方向に多段に接続する構成とする必要がない。そのため、光スイッチ１００の入出力間における光信号の通過損失を低減することができる。その結果、本実施形態の光スイッチ１００によれば、入出力ポートを増設するために単位光スイッチの多段接続が必要となるクロス網技術等に比べ、入出力ポートの増設数をより増やすことが可能となる。
【００３１】
比較のために、クロス網技術を用いて光スイッチの入出力ポート数を拡張する場合について説明する。クロス網技術を用いる場合、入出力ポート数が一種類の単位光スイッチ（例えばｎ×ｎ）の組み合わせだけで、ＣＤＣ機能を維持したまま入出力ポート数を増設することはできない。すなわち、任意の入力ポートからの光信号を任意の出力ポートに、入力ポートおよび入力波長に関する競合がなく、再構成することなくノンブロックで接続可能とするＣＤＣ機能維持したまま、入出力ポート数を増設することはできない。
【００３２】
図９に、関連するクロス網接続光スイッチの構成を示す。関連するクロス網接続光スイッチ５０００は、単位光スイッチとして４×４光スイッチを用いてクロス網接続し、８×８光スイッチに拡張した構成である。図９では、１段目に２個の４×４光スイッチ５００１、５００２、２段目に４個の４×４光スイッチ５０１１〜５０４１、３段目に２個の４×４光スイッチ５１０１、５２１１を用いた構成を示す。ノンブロック構成とするためには、２段目に４×４光スイッチが４個必要となる。
【００３３】
しかし、２段目の光スイッチは２×２光スイッチとして機能すればよいので、４×４構成は過剰である。そのため、製造コストが過剰となり、光スイッチの物理的大きさも過剰に大きくなる。これは実用化にあたって不利となる。この問題を解決するため、入出力ポート数が異なる単位光スイッチ（例えばｎ×ｍ、Ｎ／ｎ×Ｎ／ｎ、ｍ×ｎ）を用いる構成とすることができる。しかしこの場合も、単位光スイッチの品種が増えることによって製造コストが増加するので、実用化にあたっては不利となる。また、ＣＤＣ機能を維持するためには、ｍ≧２ｎ−１となる条件を充足する必要があるという制約がある。
【００３４】
それに対して本実施形態の光スイッチ１００では、単品種の単位光スイッチを用いて、ＣＤＣ機能を維持したまま入出力ポート数の増設が可能となる。このとき、必要な単位光スイッチは一種類だけであるため、量産効果によるコスト削減効果を高めることができる。その結果、入出力ポート数を増設する場合であっても、光スイッチの製造コストを安価に保つことができる。
【００３５】
また、図９に示すように、関連するクロス網接続光スイッチ５０００では、単位光スイッチを光信号の伝播方向に最低でも３段接続する必要がある。一方、本実施形態の光スイッチ１００は、図１に示すように、単位光スイッチ１１０を光信号の伝播方向に１段だけ配置した構成である。したがって、本実施形態の光スイッチ１００によれば、関連するクロス網接続光スイッチに比べて通過光損失を約１／３程度に抑制することが可能となる。そのため、許容通過光損失を等しくした場合、本実施形態の光スイッチ１００では拡張可能な最大入出力ポート数を約３倍とすることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態の単位光スイッチ１１０はスプリット・セレクト型の構成であり、ある入力ポートからの光信号をすべての出力ポートに分岐分配し、出力ポート毎に出力するか否かを選択することが可能な構成である。そのため、複数の単位光スイッチのうち、いずれか一個を切断し、または新たに増設する場合であっても、既に接続されている入出力ポート間の光信号が途切れることはない。つまり、インサービスで単位光スイッチの個数、すなわち入出力ポート数を増減することが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態の単位光スイッチ１１０では、複数個の単位光スイッチを用いて光スイッチを構成しているため、故障した箇所の単位光スイッチだけを交換することが可能であり、故障していない箇所を用いた通信サービスを停止する必要がない。そのため、通信サービスの継続性を高めることができる。それに対して、光スイッチが単一の構成からなる場合は、光スイッチを構成する一部の光スイッチ素子が故障すると、通信サービスを全て停止させて光スイッチ全体を交換する必要がある。この場合は、故障していない箇所を用いた通信サービスまで停止させる必要が発生し、サービスの継続性が著しく阻害されることになる。
【００３８】
次に本実施形態による光スイッチ方法について説明する。本実施形態の光スイッチ方法は、まず、１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力するステップを、ｍ×ｎ段だけ並列に行って、（ｍ×ｎ）個の光信号の入力に対して（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号を出力する。ここで、ｎは２以上の自然数、ｍおよびｋは自然数である。
【００３９】
次に、この（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号に対して、ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するステップを、（ｍ×ｋ）段だけ並列に行って（ｎ×（ｍ×ｋ））個の光信号を出力する。そして、この（ｎ×（ｍ×ｋ））個の光信号に対して、ｍ個の光信号を入力して１個の光信号を出力するステップを、（ｎ×ｋ）段だけ並列に行って（ｎ×ｋ）個の光信号を出力する。
【００４０】
このような構成とすることにより、本実施形態の光スイッチ方法によれば、ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するステップに対して、入力する光信号の個数をｍ倍とし、出力する光信号の個数をｋ倍とした光スイッチ方法が得られる。さらに、本実施形態の光スイッチ方法は、光信号を分岐するステップから構成されているので、入力光信号のフォーマットや信号速度には依存しない。その結果、ＣＤＣ（Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ、Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ）機能を維持しつつ、入出力数の拡張を図ることができる。
【００４１】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る光スイッチ２００の構成を示すブロック図である。光スイッチ２００は、１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力する光分岐器２２０と、（ｍ×ｎ）個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するサブ光スイッチ２１０とを有する。ここで、ｎは２以上の自然数、ｍおよびｋは自然数である。
【００４２】
光スイッチ２００は、光分岐器２２０を（ｍ×ｎ）個、サブ光スイッチ２１０をｋ個だけ備える。このとき、光分岐器２２０のうちの一の光分岐器のｋ個の出力は、ｋ個のサブ光スイッチ２１０のそれぞれ一個ずつの入力に対応する。また、サブ光スイッチ２１０のうちの一のサブ光スイッチの（ｍ×ｎ）個の入力は、（ｍ×ｎ）個の光分岐器２２０からのそれぞれ一個ずつの出力に対応する。そして、光スイッチ２００は、光分岐器２２０に入力する（ｎ×ｍ）個の光信号を、サブ光スイッチ２１０から（ｎ×ｋ）個の光信号として出力する構成である。
【００４３】
このような構成とすることにより、第２の実施形態の光スイッチ２００によれば、入力ポート数をｍ倍、出力ポート数をｋ倍に増設し、（ｎ×ｍ）入力、（ｎ×ｋ）出力に拡張した光スイッチを得ることができる。
【００４４】
図３に、サブ光スイッチ２１０のうちの一のサブ光スイッチの構成を示す。サブ光スイッチ２１０は、ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力する単位光スイッチ２１１と、ｍ個の光信号を入力して１個の光信号を出力する光セレクタ２１２を有する。
【００４５】
サブ光スイッチ２１０は、単位光スイッチ２１１をｍ個、光セレクタ２１２をｎ個だけ備える。このとき、光セレクタ２１２のうちの一の光セレクタのｍ個の入力は、ｍ個の単位光スイッチ２１１からのそれぞれ一個ずつの出力に対応する。また、単位光スイッチ２１１のうちの一の単位光スイッチのｎ個の出力は、ｎ個の光セレクタ２１２のそれぞれ一個ずつの入力に対応する。そして、サブ光スイッチ２１０は、単位光スイッチ２１１に入力する（ｍ×ｎ）個の光信号を、光セレクタ２１２からｎ個の光信号として出力する構成である。
【００４６】
ここで、単位光スイッチ２１１は、入力光を２分岐し、分岐した光を選択することによりスイッチするスイッチ素子を多段に接続したスプリット・セレクト型の構成である。すなわち、単位光スイッチ２１１は入力する光信号に対して受動的な素子であり、そのため通過する光信号のビットレートやフォーマットには依存しない。
【００４７】
また、本実施形態の光スイッチ２００を構成する光分岐器２２０、単位光スイッチ２１１、および光セレクタ２１２には波長依存性がないため、入力光信号の波長帯域幅、中心波長に関する制限がない。したがって、入力光信号のフォーマットや信号速度によって制限されることがない。その結果、ＣＤＣ（Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ、Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ）機能に対応した光スイッチの入出力数の拡張を図ることができる。すなわち、ＣＤＣ機能を維持したまま、入出力ポート数をインサービスで増減することが可能となる。ここで「ＣＤＣ」機能とは、任意の入力ポートからの光信号を任意の出力ポートに、入力ポートおよび入力波長に関する競合がなく、再構成することなくノンブロックで接続可能とする機能を言う。
【００４８】
本実施形態の光スイッチ２００によれば、通過光損失が大きい単位光スイッチ２１１を多段に接続することなく、入出力ポート数を増設することができる。そのため、単位光スイッチを多段接続する構成である関連するクロス網接続光スイッチに比べ、通過光損失を抑制することが可能である。その結果、入出力ポートの増設数を増大することができる。
【００４９】
また、本実施形態の光スイッチ２００によれば、単位光スイッチ２１１の入出力ポート数、入力ポートの拡張倍率、出力ポートの拡張倍率が定まれば、光スイッチ２００の構成を決定できるスケーラブルな構成とすることができる。すなわち、必要な単位光スイッチ２１１の個数、光分岐器２２０の個数およびその分岐数、光セレクタ２１２の個数およびその分岐数を、簡単な計算によって決定することができる。
【００５０】
次に本実施形態による光スイッチ方法について説明する。本実施形態の光スイッチ方法は、まず、１個の光信号を入力してｋ個の光信号に分岐して出力するステップを、（ｍ×ｎ）段だけ並列に行って、（ｍ×ｎ）個の光信号の入力に対して（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号を出力する。ここで、ｎは２以上の自然数、ｍおよびｋは自然数である。
【００５１】
次に、この（ｋ×（ｍ×ｎ））個の光信号に対して、（ｍ×ｎ）個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するステップを、ｋ段だけ並列に行って（ｋ×ｎ）個の光信号を出力する。
【００５２】
このような構成とすることにより、本実施形態の光スイッチ方法によれば、ｎ個の光信号を入力してｎ個の光信号を出力するステップに対して、入力する光信号の個数をｍ倍とし、出力する光信号の個数をｋ倍とした光スイッチ方法が得られる。さらに、本実施形態の光スイッチ方法は、光信号を分岐するステップから構成されているので、入力光信号のフォーマットや信号速度には依存しない。その結果、ＣＤＣ（Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ、Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ）機能を維持しつつ、入出力数の拡張を図ることができる。
【００５３】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係る光スイッチ１０００の構成を示すブロック図である。光スイッチ１０００は、２入力２出力（２×２）構成の単位光スイッチを４個、１入力２出力（１×２）構成の光分岐器を４個、２入力１出力（２×１）構成の光セレクタを４個有する。
【００５４】
図４に示すように、光分岐器１００１、１００２は、スプリット・セレクト型単位光スイッチ（以下では、「ＳＳ光スイッチ」とも言う）１０１１、１０３１に接続されている。光分岐器１００１の出力ポート１００１−２は、ＳＳ光スイッチ１０１１の入力ポート１に接続され、出力ポート１００１−３は、ＳＳ光スイッチ１０３１の入力ポート５に接続されている。光分岐器１００２の出力ポート１００２−２は、ＳＳ光スイッチ１０１１の入力ポート２に接続され、出力ポート１００２−３は、ＳＳ光スイッチ１０３１の入力ポート６に接続されている。
【００５５】
ＳＳ光スイッチ１０１１、１０３１は、光セレクタ１１０１、１２０１、１３０１、１４０１と接続されている。ＳＳ光スイッチ１０１１の出力ポート１は、光セレクタ１１０１の入力ポート１１０１−１に接続され、出力ポート２は、光セレクタ１２０１の入力ポート１２０１−１に接続されている。ＳＳ光スイッチ１０３１の出力ポート５は、光セレクタ１３０１の入力ポート１３０１−１に接続され、出力ポート６は、光セレクタ１４０１の入力ポート１４０１−１に接続されている。
【００５６】
また、光分岐器１００３、１００４とＳＳ光スイッチ１０２１、１０４１も上記と同様に接続されている。また、ＳＳ光スイッチ１０２１、１０４１と光セレクタ１２０１、１４０１も上記と同様に接続されている。
【００５７】
上述したように、１×２光分岐器を４個、２×２ＳＳ光スイッチを４個、２×１光セレクタを４個用いて構成された光スイッチ１０００は、全体として４×４構成に拡張された光スイッチとして動作する。すなわち、２×２構成のＳＳ光スイッチの入力ポート数を２倍に、出力ポート数を２倍にした構成となる。この理由は、光分岐器の４個ある入力ポートのうち、いずれの入力ポートからも４個ある２×１光セレクタの出力ポートに接続することができるからである。
【００５８】
このとき、入力ポートおよび入力波長に関する競合がなく、再構成することなくノンブロックで接続可能である。これは、４×４拡張光スイッチがＣＤＣ（Ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ、Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎｌｅｓｓ）機能を有することを意味する。さらに、光分岐器１００１、１００２、単位光スイッチ１０１１〜１０４１、光セレクタ１１０１〜１４０１には波長依存性がないため、入力光信号の波長帯域幅、中心波長に関しても制限がない。したがって、入力光信号のフォーマットおよび速度が制限されることはない。
【００５９】
次に、本実施形態による光スイッチ１０００の動作について説明する。光分岐器１００１の入力ポート１００１−１に入力された光信号は２分岐されて出力ポート１００１−２、１００１−３から出力され、ＳＳ光スイッチ１０１１の入力ポート１およびＳＳ光スイッチ１０３１の入力ポート５にそれぞれ入力される。ＳＳ光スイッチ１０１１の入力ポート１に入力された光信号は、ＳＳ光スイッチ１０１１において出力ポート１または２にスイッチングされる。ＳＳ光スイッチ１０１１の出力ポート１にスイッチングされた場合、光セレクタ１１０１に入力され、出力ポート２にスイッチングされた場合は、光セレクタ１２０１に入力される。
【００６０】
光セレクタ１１０１は、光スイッチ１０１１から光セレクタ１１０１の入力ポート１１０１−１に入力された光信号、または光分岐器１００３の入力ポート１００３−１から同様にして光セレクタ１１０１の入力ポート１１０１−２に入力された光信号、のいずれかを選択して出力ポート１１０１−３から出力されることができる。ＳＳ光スイッチ１０１１の出力ポート２にスイッチングされた場合も同様に、光セレクタ１２０１の出力ポート１２０１−３から出力させることができる。
【００６１】
光分岐器１００１の出力ポート１００１−３に出力された分岐光信号も同様な動作によって、光セレクタ１３０１の出力ポート１３０１−３、または光セレクタ１４０１の出力ポート１４０１−３から出力されることができる。
【００６２】
したがって、４×４拡張光スイッチの入力ポート１００１−１から入力された光信号はスイッチングされて、出力ポート１１０１−３、１２０１−３、１３０１−３、および１４０１−３のいずれからも出力されることが可能となる。このように動作する４×４拡張光スイッチは、任意の入力ポートからの光信号を任意の出力ポートに、入力ポートおよび入力波長に関する競合がなく、再構成することなくノンブロックでスイッチング可能である。すなわち、この４×４拡張光スイッチはＣＤＣ機能を備える。さらに、入力光信号の波長帯域幅、中心波長に関しても制限がなく、入力光信号のフォーマットおよび速度が制限されることはない。
【００６３】
次に、本実施形態の光スイッチ１０００を光ネットワークに適用する場合の構成例について説明する。単位光スイッチを光ネットワークの運用系と予備系として２個１組で配置する。このとき、運用系の単位光スイッチと予備系の単位光スイッチに同じ光パスを設定し、通常の運用時は運用系の単位光スイッチに設定された光パスを光セレクタで選択する構成とする。
【００６４】
運用中に単位光スイッチの出力ポートの光信号強度を監視する。運用系の単位光スイッチの光パスが設定された出力ポートからの光信号の出力強度が、予め定められた閾値に達しない場合は、運用系の単位光スイッチが故障していると判断する。このとき、予備系の単位光スイッチに設定された光パスを光セレクタによって選択する。これにより、障害回復が可能となり、光スイッチの故障耐力を高め信頼性を向上させることができる。さらに本実施形態によれば、故障した単位光スイッチをインサービスで交換することが可能であるので、光スイッチの故障を短時間で回復することができる。
【００６５】
また、本実施形態による光スイッチは複数の単位光スイッチを備えた構成である。そのため、故障した箇所の単位光スイッチだけを交換すればよく、修理コストを抑制することが可能である。その結果、光スイッチの運用コストを安価にすることができる。それに対して、光スイッチが単一の構成からなる場合は、光スイッチを構成する一部の光スイッチ素子が故障すると光スイッチ全体を交換する必要があるため、運用コストが増大することになる。
【００６６】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図５は、本発明の第４の実施形態に係る光スイッチ２０００の構成を示すブロック図である。光スイッチ２０００は、２入力２出力（２×２）構成の単位光スイッチ（ＳＳ光スイッチ）を９個、１入力３出力（１×３）構成の光分岐器を６個、３入力１出力（３×１）構成の光セレクタを６個有する。このとき光スイッチ２０００は、２×２構成のＳＳ光スイッチの入力ポート数を３倍に、出力ポート数を３倍に拡張した６×６拡張光スイッチを構成する。
【００６７】
次に、本実施形態による光スイッチ２０００の構成について詳細に説明する。なお、第３の実施形態の光スイッチ１０００の構成と同様な部分は、その説明は省略する。
【００６８】
はじめに、入力ポート数を３倍に拡張して６×２拡張光スイッチを構成した場合について説明し、続いて出力ポート数を３倍に拡張し、最終的に６×６拡張光スイッチを構成した場合について説明する。
【００６９】
まず、２×２ＳＳ光スイッチを用いて入力ポート数を３倍にするためには、少なくとも２×２ＳＳ光スイッチは３個必要となる。この場合、入力ポート数が出力ポート数よりも大きく、さらに、光損失を極力抑え、複数の光信号が同時に同じポートから出力されることを避けるため、２×２ＳＳ光スイッチの出力側に光セレクタが必要となる。２×２ＳＳ光スイッチが３個であり、出力ポート数が２個であるから、３×１光セレクタが２個必要となる。
【００７０】
これらの２×２ＳＳ光スイッチおよび３×１光セレクタを、図５に示すように接続する。すなわち、２×２ＳＳ光スイッチ２０１１の出力ポート１を３×１光セレクタ２１０１の入力ポート２１０１−１に接続する。また、２×２ＳＳ光スイッチ２０２１の出力ポート３を３×１光セレクタ２１０１の入力ポート２１０１−２に、２×２ＳＳ光スイッチ２０３１の出力ポート５を３×１光セレクタ２１０１の入力ポート２１０１−３に接続する。そして３×１光セレクタ２２０１についても同様に接続する。このように接続した構成とすることにより、２×２ＳＳ光スイッチ２０１１、２０２１、２０３１および３×１光セレクタ２１０１、２２０１からなり、入力ポート数が３倍に拡張された６×２拡張光スイッチ２０００１が実現される。ここで、６×２拡張光スイッチ２０００１は、２×２ＳＳ光スイッチ（単位光スイッチ）を光信号の伝播方向に多段接続することなく構成されている。そして、このように構成された６×２拡張光スイッチ２０００１は、任意の入力ポートからの光信号を任意の出力ポートに、入力ポートおよび入力波長に関する競合がなく、再構成することなくノンブロックでスイッチング可能である。すなわち、この６×２拡張光スイッチ２０００１はＣＤＣ機能を備えている。
【００７１】
次に、上述した６×２拡張光スイッチ２０００１を用いて、出力ポート数を３倍に拡張した６×６拡張光スイッチを構成する場合について説明する。出力ポート数を３倍にするためには、上述のように構成された６×２拡張光スイッチを３個用いればよい。この場合、３個ある６×２拡張光スイッチに対して任意の光信号が通過できるようにするためには、１×３光分岐器を用いて入力光信号を３分岐し、各６×２拡張光スイッチに接続すればよい。なお、ＣＤＣ機能を維持するためには、光分岐器の代わりに光セレクタを用いることはできない。
【００７２】
図５に示すように、３個の６×２拡張光スイッチ２０００１、２０００２、２０００３を６個の光分岐器に接続する。具体的には例えば、１×３光分岐器２００１の出力ポート２００１−２と２×２ＳＳ光スイッチ２０１１の入力ポート１を接続する。また、１×３光分岐器２００１の出力ポート２００１−３と２×２ＳＳ光スイッチ２０４１の入力ポート７を接続し、１×３光分岐器２００１の出力ポート２００１−４と２×２ＳＳ光スイッチ２０７１の入力ポート１３を接続すればよい。光分岐器２００２〜２００６についても同様に接続することにより、６×２拡張光スイッチの出力ポート数を３倍に拡張することができる。出力ポート数を拡張する場合においても、２×２ＳＳ光スイッチを光信号の伝播方向に多段接続する構成ではないため、関連するクロス網接続光スイッチに比べ、通過光損失を抑制することが可能である。
【００７３】
上述したように本実施形態においては、２×２ＳＳ光スイッチを９個、１×３光分岐器を６個、３×１光セレクタを６個用いた構成により、入力ポート数を３倍、出力ポート数を３倍に拡張する場合について詳細に説明した。これは第１の実施形態および第２の実施形態において、ｎ＝２、ｍ＝３、ｋ＝３とした場合に相当する。すなわち、ｎ×ｎＳＳ光スイッチをｍ×ｋ個、１×ｋ光分岐器をｍ×ｎ個、ｍ×１光セレクタをｎ×ｋ個だけ用いることにより、入力ポート数をｍ倍、出力ポート数をｋ倍に拡張することが可能である。なお、ｎは２以上の自然数、ｍおよびｋは自然数である。
【００７４】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図６は、本発明の第５の実施形態に係る光スイッチ３０００の構成を示すブロック図である。光スイッチ３０００の基本的な構成は、第３の実施形態による光スイッチ１０００と同様である。本実施形態の光スイッチ３０００はインサービスで出力ポート数を拡張することが可能な構成である。
【００７５】
図６に示すように、光スイッチ３０００は４個の１×２光分岐器３００１〜３００４と１個の４×２サブ光スイッチ３１００を有する。４×２サブ光スイッチ３１００は、２個の２×２ＳＳ光スイッチ３０１１、３０２１と２個の２×１光セレクタ３１０１、３２０１を備える。ここで光スイッチ３０００は、１×２光分岐器３００１〜３００４の出力ポートのうち、空きポート３００１−３〜３００４−３を備えている点が第３の実施形態による光スイッチ１０００の構成と異なる。この空きポート３００１−３〜３００４−３を用いることにより増設が可能であり、出力ポートを拡張することができる。
【００７６】
具体的には例えば、光スイッチ３０００の運用開始時には４×２拡張光スイッチとして動作させることができる。そして、運用中において４×２サブ光スイッチ３１００と同等な構成の４×２サブ光スイッチを空きポート３００１−３〜３００４−３に接続する。これにより、インサービスで出力ポート数を２倍に拡張することができる。その結果、例えば、インサービスで予備系を増設することによって光スイッチの障害耐性を向上させること、および接続可能なユーザ数を増加させること等が可能となる。
【００７７】
このとき、１×２光分岐器３００１〜３００４の分岐比が可変である構成とすることによって、空きポート３００１−３〜３００４−３には無効な光信号が出力されないようにすることができる。これにより、通過光損失をさらに抑制することが可能となる。
【００７８】
具体的には例えば、１×２光分岐器３００１〜３００４において、出力ポート３００１−３〜３００４−３には接続先がなく空きポートとなっている場合は、分岐比を１：０に設定する。これにより、入力ポート３００１−１〜３００４−１から入力された光信号はすべて出力ポート３００１−２〜３００４−２から出力されることになり、出力ポート３００１−３〜３００４−３へは光信号が供給されない。
【００７９】
次に、空きポート３００１−３〜３００４−３に増設用の４×２サブ光スイッチが接続されている場合には、１×２光分岐器３００１〜３００４の分岐比を１：１に設定する。これにより、入力ポート３００１−１〜３００４−１から入力された光信号の強度の半分が出力ポート３００１−２〜３００４−２に出力されるとともに、出力ポート３００１−３〜３００４−３にも同等な強度の光信号が供給されることになる。このように、本実施形態による光スイッチ３０００によれば、４×２サブ光スイッチを増設する前は光スイッチ３０００への入力光強度を低減することができるので、光ネットワーク全体の消費電力を削減することが可能となる。
【００８０】
図７に、本実施形態による別の構成の光スイッチ４０００を示す。光スイッチ４０００の基本的な構成は、第３の実施形態による光スイッチ１０００と同様である。本実施形態の光スイッチ４０００はインサービスで入力ポート数を拡張することが可能な構成である。
【００８１】
図７に示すように、光スイッチ４０００は１個の２×４サブ光スイッチ４０１０と４個の２×１光セレクタ４１０１〜４４０１を有する。２×４サブ光スイッチ４０１０は、２個の２×２ＳＳ光スイッチ４０１１、４０３１と２個の１×２光分岐器４００１、４００２を備える。ここで光スイッチ４０００は、２×１光セレクタ４１０１〜４４０１の入力ポートのうち、空きポート４１０１−２〜４４０１−２を備えている点が第３の実施形態による光スイッチ１０００の構成と異なる。この空きポート４１０１−２〜４４０１−２を用いることにより増設が可能であり、入力ポートを拡張することができる。
【００８２】
具体的には例えば、光スイッチ４０００の運用開始時には２×４拡張光スイッチとして動作させることができる。そして、運用中において２×４サブ光スイッチ４０１０と同等な構成の２×４サブ光スイッチを空きポート４１０１−２〜４４０１−２に接続する。これにより、インサービスで入力ポート数を２倍に拡張することができる。その結果、例えば、インサービスで予備系を増設することによって光スイッチの障害耐性を向上させること、および空間多重によって光ネットワークの通信容量を増加させること等が可能となる。
【００８３】
上述の説明では、運用中に４×２サブ光スイッチまたは２×４サブ光スイッチを空きポートに増設する場合について説明した。しかし、これに限らず、運用中に４×２サブ光スイッチまたは２×４サブ光スイッチを削減することとしてもよい。これにより、運用中において入出力ポート数を低減することが可能となる。
【００８４】
以上述べたように、サブ光スイッチの個数または単位光スイッチの個数が可変である構成とすることができる。すなわち、最大拡張可能ポート数を設定し、あらかじめ空き入出力ポートを備えた構成とすることによって、インサービスで単位光スイッチ、光分岐器、または光セレクタを増設するアップグレードが可能となる。また、このようにインサービスアップグレードが可能であるため以下のような運用方法を採用することができる。つまり、光通信システムの導入時には必要最小限の入出力ポート数に限定し、通信容量が増大し収益増大が見込めるようになってから、必要に応じて入出力ポート数を拡張する運用が可能となる。その結果、光スイッチを導入するコストを安価にすることができる。
【００８５】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図８は、本発明の第６の実施形態に係る光伝送装置の構成を示すブロック図である。光伝送装置は、上述した実施形態による光スイッチと波長選択スイッチとを有する。
【００８６】
図８に、上記実施形態による４×４拡張光スイッチをトランスポンダアグリゲータ（ＴｒａｎｓＰｏｎｄｅｒ  Ａｇｇｒｅｇａｔｏｒ：ＴＰＡ）６０１０として用い、光伝送装置としてのＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ  Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）６０００を構成した例を示す。
【００８７】
中心波長λ１の光信号６１００と中心波長λ２（λ１≠λ２）の光信号６１０１がＲＯＡＤＭ６０００に入力される。光信号６１００、６１０１は、波長多重されて光ファイバ６００６にて光伝送され、波長選択スイッチ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｗｉｔｃｈ：ＷＳＳ）６００１−１にて波長分離およびスイッチングが行われる。ここで、光信号６１００、６１０１は同じ波長帯域幅ＢＷ１を有するものとする。また、λ２とλ１の波長間隔はＷ１であり、Ｗ１＝λ２―λ１、Ｗ１＞ＢＷ１との条件を満たしている。
【００８８】
光信号６１００はＷＳＳ６００１−１において入力ポート１から出力ポート２に導出される。一方、光信号６１０１は入力ポート１から出力ポート３へ導出され、ＴＰＡ６０１０の入力ポート１へ送出される。ＴＰＡ６０１０は入力された光信号６１０１を出力ポート３から出力し、トランスポンダ６００２に導入する。
【００８９】
また、トランスポンダ６００３から出力される光信号６１０３は、中心波長がλ３（λ３≠λ２）であり、波長帯域幅ＢＷ２（ＢＷ１≠ＢＷ２）を有している。ここで、Ｗ２＝λ３−λ１、Ｗ２＞（ＢＷ１＋ＢＷ２）／２との関係が満たされている。光信号６１０３はＴＰＡ６０１０にてスイッチングされ、ＷＳＳ６００１−２の入力ポート３へ導出される。
【００９０】
一方、ＷＳＳ６００１−１の出力ポート２から変化を受けることなく導出（カットスルー）された光信号６１００は、ＷＳＳ６００１−２において光信号６１０３と波長多重され、光ファイバ６００７へ導出される。
【００９１】
このような構成とすることにより、光ファイバ６００６を伝送してきた波長多重された光信号６１００、６１０１のうち光信号６１０１を、ＲＯＡＤＭ６０００において光信号６１０３と交換した後に、光ファイバ６００７へ送出することが可能となる。ここで、ＴＰＡ６０１０のポートに空きがあれば、任意の入力ポートからの光信号を任意の出力ポートに、入力ポートおよび入力波長に関する競合がなく、再構成することなくノンブロックで接続可能である。すなわち、ＲＯＡＤＭ６０００はＣＤＣ機能を備えた光ノードとして動作することが可能である。
【００９２】
また、ＴＰＡ６０１０には信号光の中心波長および波長帯域幅に関する制限は存在しない。そのため、中心波長、中心波長間隔、波長帯域幅が異なる光信号６１００、６１０１、６１０３が混在している場合であっても、本実施形態のＲＯＡＤＭ６０００によればスイッチングが可能である。
【００９３】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。
【００９４】
この出願は、２０１２年１１月１５日に出願された日本出願特願２０１２−２５１１４６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００９５】
１００、２００、１０００、２０００、３０００、４０００    光スイッチ
１１０、２１１    単位光スイッチ
１２０、２２０、１００１、１００２、１００３、１００４    光分岐器
１３０、２１２    光セレクタ
２１０    サブ光スイッチ
１０１１、１０２１、１０３１、１０４１    ＳＳ光スイッチ
１１０１、１２０１、１３０１、１４０１    光セレクタ
２００１、２００２、２００３、２００４、２００５、２００６    １×３光分岐器
２０１１、２０２１、２０３１、２０４１、２０５１、２０６１、２０７１、２０８１、２０９１、３０１１、３０２１、４０１１、４０３１    ２×２ＳＳ光スイッチ
２１０１、２２０１、２３０１、２４０１、２５０１、２６０１    ３×１光セレクタ
２０００１、２０００２、２０００３    ６×２拡張光スイッチ
３００１、３００２、３００３、３００４、４００１、４００２    １×２光分岐器
３１００    ４×２サブ光スイッチ
３１０１、３２０１、４１０１、４２０１、４３０１、４４０１    ２×１光セレクタ
４０１０    ２×４サブ光スイッチ
５０００    関連するクロス網接続光スイッチ
５００１、５００２、５０１１〜５０４１、５１０１、５２１１    ４×４光スイッチ
６０００    ＲＯＡＤＭ
６００１−１、６００１−２    ＷＳＳ
６００２、６００３    トランスポンダ
６００６、６００７    光ファイバ
６０１０    ＴＰＡ
６１００、６１０１、６１０３    光信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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