(57)【要約】【課題】光ネットワークを構築する光スイッチ装置の切替え制御のための通信系の負荷が小さい光スイッチ装置を提供すること。【解決手段】ＯＮＴ１０からの光信号を光スイッチ装置２０によって複数のＯＬＴ３０に切り替えて転送する。この結果、通信するＯＬＴ３０とは、時分割で接続し、通信するデータがないＯＬＴ３０とは完全に接続が断たれる。切替えは光スイッチ装置２０内の制御メモリに切替えパターンを記憶しておき、その切替えパターンを読み出して光スイッチを切り替えるので、切替えに同期して外部から光スイッチ装置を制御する必要がなく、制御するためのシステムの負担が小さい。このため、光スイッチ装置を数多く使用する光ネットワークの実現が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定時間であるスロットを単位として、１つの入力光通信路からの信号を複数の出力光通信路に切り替えて出力する光スイッチと、
入力される制御信号を記憶する制御メモリと、
該制御メモリから該制御信号を読み出して、スロット単位で前記光スイッチを所定の出力光通信路に切り替えさせる制御部と
を備えることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項２】
前記制御メモリは、時分割多重チャネル数のスロットからなるフレームに対して、複数のフレームに相当する記憶領域を有することを特徴とする請求項１記載の光スイッチ装置。
【請求項３】
前記制御メモリは、所定の出力光通信路を連続して選択するスロット数を記憶するものであり、
前記制御部は、該制御メモリから読み出した該スロット数の分だけ連続して所定の出力光通信路を選択してから、切り替えるものである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光スイッチ装置。
【請求項４】
前記制御メモリは、前記光スイッチの入力光通信路から前記制御信号を入力することを特徴とする請求項１、２又は３記載の光スイッチ装置。
【請求項５】
所定時間であるスロットを単位として、１つの入力光通信路からの信号を複数の出力光通信路に切り替えて出力する光スイッチと、
前記入力光通信路から入力される周波数多重信号の内の１又は複数の所定の波長の信号を制御信号として前記光スイッチを切り替える制御部と
を備えることを特徴とする光スイッチ装置。
【請求項６】
前記入力光通信路から入力される周波数多重信号の内の１又は複数の所定の波長の信号によって電力を供給する電源を更に備えることを特徴とする請求項１、２、３又は５記載の光スイッチ装置。
【請求項７】
入力されるパケットを宛先毎に記憶して、請求項１、２又は３記載の光スイッチ装置の、選択される所定の宛先のスロットにおいて当該宛先の前記パケットが集中的に読み出されるキューを備え、該キューから読み出されるパケットを該光スイッチ装置に送信することを特徴とする光信号送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現在普及が進んでいるＦＴＴＨ（Fiber To The Home）などのアクセス網に適用可能な、光ネットワークに使用して好適な光スイッチ装置及び光信号送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＦＴＴＨ網は、ＰＯＮ（Passive Optical Network）と呼ばれるネットワーク形態となっている。ＰＯＮは、光ファイバ網の途中にスターカプラ（光スプリッタ）と呼ばれる分岐装置を挿入することで、１本の光ファイバを複数の加入者宅に引き込んでいる。この方式は、電気装置を必要としないため設置が簡単であり、ユーザ毎に収容局から光ファイバを敷設する必要がないため経済的にＦＴＴＨを構築できると言う特徴がある。
【０００３】
図１６は、従来の光ネットワークの構成概要を示す図である。光ネットワークは、光ネットワーク端末（ＯＮＴ）１０、スターカップラー２００、及び光ライン端末（ＯＬＴ）からなる。スターカップラー２００は、光ネットワーク端末１０からの光信号を分岐して、ｎ個の光ライン端末３０に転送する。
【０００４】
しかし、ＰＯＮは、分岐のたびに分岐数に比例して光信号パワーが減衰するため、分岐が増加すると信号の誤り率が増加するという問題がある。また、ＰＯＮは、すべての情報が分岐され、加入者に届き、加入者側で自身の情報だけを取捨選択するため、他ユーザの情報が物理的には届いていることになり、セキュリティ上の問題がある。
【０００５】
そこで、本発明者らは、ＰＣからの光信号を、１つの光スイッチにおいて、外部からの制御信号により事前に設定した時間間隔で切り替え、複数の出力ポート先のＰＣへ転送することを提案している（非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】笠原照夫、外５名、「PLZT超高速光スイッチを用いて動的パス切り替えを行う光スロット交換(OSS:Optical Slot Switching)」、電子情報通信学会技術研究報告、平成１８年３月９日、第１０５巻、第６６７号、ｐ．２７−３２
【非特許文献２】梨本恵一、外８名、「［奨励講演］PLZT薄膜導波路型1xN超高速光スイッチングサブシステム」、電子情報通信学会技術研究報告、平成１８年３月９日、第１０５巻、第６６７号、ｐ．２１−２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、光ネットワークを構築するうえで、数多く使われる高速の光スイッチ装置の切り替えをすべて外部から制御するとなると、その制御のための通信系の負荷が大きくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、光ネットワークを構築する光スイッチ装置の切替え制御のための通信系の負荷が小さい光スイッチ装置及び光信号送信装置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】
【０００８】
本発明の光スイッチ装置は、所定時間であるスロットを単位として、１つの入力光通信路からの信号を複数の出力光通信路に切り替えて出力する光スイッチと、入力される制御信号を記憶する制御メモリと、該制御メモリから該制御信号を読み出して、スロット単位で前記光スイッチを所定の出力光通信路に切り替えさせる制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記制御メモリは、時分割多重チャネル数のスロットからなるフレームに対して、複数のフレームに相当する記憶領域を有することで、光スイッチの新しい切り替えパターンにシームレスに切り替えることができる。
【００１０】
また、前記制御メモリは、所定の出力光通信路を連続して選択するスロット数を記憶するものであり、前記制御部は、該制御メモリから読み出した該スロット数の分だけ連続して所定の出力光通信路を選択してから、切り替えるものであることで、１つのスロット毎に通信の終了及び開始を実行する必要がなくなり、ＤＶＤ等の大規模コンテンツを高効率に分配することができる。
【００１１】
また、前記制御メモリは、前記光スイッチの入力光通信路から前記制御信号を入力することで、光スイッチ装置に対して特別の制御線を設ける必要がない。
【００１２】
また、本発明の光スイッチ装置は、所定時間であるスロットを単位として、１つの入力光通信路からの信号を複数の出力光通信路に切り替えて出力する光スイッチと、前記入力光通信路から入力される周波数多重信号の内の１又は複数の所定の波長の信号を制御信号として前記光スイッチを切り替える制御部とを備えることを特徴とする。これにより、光スイッチ装置に直列並列変換器などが必要なくなり、光スイッチ装置の構成を簡単化することができる。
【００１３】
本発明の光信号送信装置は、入力されるパケットを宛先毎に記憶して、上記光スイッチ装置の、選択される所定の宛先のスロットにおいて当該宛先の前記パケットが集中的に読み出されるキューを備え、該キューから読み出されるパケットを該光スイッチ装置に送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、予め切替えパターンを光スイッチ装置内のメモリに制御信号として記憶しておき、その制御信号に従って、光スイッチを切り替えるので、切替えに同期して外部から光スイッチ装置を制御する必要がなく、制御するためのシステムの負担が小さい。このため、光スイッチ装置を数多く使用する光ネットワークの実現が可能となる。
【００１５】
また、光スイッチの入力光通信路から制御信号を入力することで、特別の制御線が必要なくなり、やはり、制御するためのシステムの負担が小さくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１による光スイッチ装置を使う光ネットワークの構成概要を示す図である。本発明による光ネットワークは、光ネットワーク端末（ＯＮＴ）１０、光スイッチ装置２０、及び光ライン端末（ＯＬＴ）３０からなり、光ネットワーク端末１０と光スイッチ装置２０との間はなんらかの制御ライン４０で接続される。この制御ライン４０については後述する。光ネットワーク端末１０からの光信号は、光スイッチ装置２０において、選択的に所定の光ライン端末３０に転送される。
【００１８】
図２は、実施例１による光スイッチ装置２０の動作を説明するタイムチャートである。ここでは、＃０〜＃７の８つの出力ポートに対して１フレームを４スロットとして、フレーム単位で繰り返し光スイッチ装置２０を切り替える例を示す。フレームはスロット＃０〜＃３からなり、スロット＃０では、出力ポート＃０のユーザＡを選択し、スロット＃１では、出力ポート＃３のユーザＣを選択し、スロット＃２では、出力ポート＃５のユーザＥを選択し、スロット＃３では、出力ポート＃６のユーザＦを選択して、これらの出力ポートに光信号を転送する。例えば、スロット＃０で、出力ポート＃０のユーザＡが選択されている間は、光ネットワーク端末１０からの光信号は、専ら出力ポート＃０のユーザＡに転送され、他の出力ポート＃１〜＃７には一切の光信号が転送されない。
【００１９】
図３は、実施例１による光スイッチ装置の構成を示す図である。実施例１による光スイッチ装置は、光スイッチ２１、制御メモリ２２、及び制御部２３からなる。光スイッチ２１は、例えば１×ＮのＰＬＺＴ（鉛(Pb)、ランタン(La)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)の酸化化合物）光スイッチを使うことができる（例えば、非特許文献２参照。）。制御メモリ２２は、外部から入力される制御信号として各スロットにおいて選択する出力ポートを記憶する。制御部２３は、制御メモリ２２から制御信号を繰り返し読み出して、スロット毎に光スイッチ２１を切り替える。制御信号は、１００スロット毎など定期的にすべての光ライン端末３０をポーリングして新たな通信要求を受け付け、それら新たな通信要求と現在の通信状況とからデータ量などを勘案して、新たな切替えパターンを決めることで作成することができる。
【００２０】
図４は、実施例１と従来技術の損失を比較する図である。図４は、縦軸を損失（ｄＢ）、横軸をユーザ数Ｎとして、光スプリッタを使う従来技術と１×８のＰＬＺＴ光スイッチを使う実施例１（本発明と表記）における損失を示す。従来技術は、ユーザ数Ｎの増加と共に著しく損失が大きくなるのに対して、実施例１では、１つの光スイッチ装置の損失が６ｄＢ以下であり（非特許文献２参照。）、８を超えるユーザ数に対して光スイッチ装置をツリー状に接続配置するとして、ユーザ数の増加に対する拡張性が大きいことがわかる。
【実施例２】
【００２１】
図５は、実施例２による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートであり、図６は、実施例２による光スイッチ装置の構成を示す図である。実施例２の光スイッチ装置２０は、制御メモリ２２が各フレームの記憶領域を有する。そして、制御部２３は、制御信号を読出して光スイッチ２１を切り替えている間に、新しい切り替えパターンの制御信号を別の記憶領域に書き込む。図５において、フレーム番号０、１の記憶領域では、スロット＃０〜＃３でユーザＥ、Ａ、Ｆ、Ｄに光信号を転送するものであって、フレーム番号０、１においてこの切り替えが実行されているとして、この間にユーザＣが３スロット分の通信要求をして、ユーザＦの通信量がフレーム番号１で通信が終了するものであると、フレーム番号１が終了する前にフレーム番号２の記憶領域にユーザＥ、Ａ、Ｃ、Ｄに光信号を転送するように制御信号を書き込んでおく。こうすることによって、光スイッチ２１の新しい切り替えパターンにシームレスに切り替えることができる。すなわち、新しい切り替えパターンに切り替える際に通信を休止する必要がない。さらに、この間にユーザＢが２スロット分の通信要求をして、ユーザＡの通信量がフレーム番号２で通信が終了するものであるとすると、フレーム番号２が終了する前にフレーム番号３の記憶領域にユーザＥ、Ｂ、Ｃ、Ｄに光信号を転送するように制御信号を書き込んでおく。なお、ここでは説明を単純にするために制御メモリが各フレームに相当する記憶領域を有するとしたが、それでは記憶領域が無限に必要となってしまうので、実際には複数のフレームに相当する記憶領域があれば、これを繰り返し使うことができることは言うまでもない。したがって、最低２つのフレームに相当する記憶領域があれば、これらを書込みと読出しとに交互に使うことによって同様の動作を実現することができる。
【実施例３】
【００２２】
図７は、実施例３による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートであり、図８は、実施例３による光スイッチ装置の構成を示す図である。実施例３の光スイッチ装置２０は、制御メモリ２２が各出力ポートの記憶領域を有し、それぞれの出力ポートに連続して選択するスロット数を記憶する領域を有する。そして、制御部２３は、そのスロット数だけ連続してその出力ポートを選択するように光スイッチ２１を切り替える。ここでは、出力ポート＃０（ユーザＡ）を連続して２回選択し、出力ポート＃１（ユーザＢ）を連続して５回選択し、出力ポート＃２（ユーザＣ）を連続して２回選択する例を示している。これにより、所定の出力ポートを複数スロット連続して選択する場合に１つのスロット毎に通信の終了及び開始を実行する必要がなくなり、ＤＶＤ等の大規模コンテンツを高効率に分配することができる。なお、実施例２と実施例３は組み合わせて実現することができる。具体的には、制御メモリ２２を、フレーム単位で、各出力ポートについて連続選択スロット数を記憶するものとする。この場合、各出力ポートの連続選択スロット数をフレームについて累積したものがフレームのスロット数となる。
【実施例４】
【００２３】
図９は、実施例４による光信号送信装置の構成を示す図である。実施例４の光信号送信装置は、振り分け装置１１及びキュー１２を備える。振り分け装置１１は、例えば非同期に送信されるイーサパケットを宛先毎にキュー１２に記憶する。キュー１２は、宛先毎に設けられ、記憶されたイーサパケットを光スイッチ装置のスロットに同期して宛先毎に読み出して送信する。その際、スロットの切り目では必要に応じてガードタイムを設ける。実施例４のイーサパケットは、一般的なパケットであってもよい。これにより、非同期で送信されるパケットをスロットに集中して送信することができ、効率的な通信を実現することができる。
【実施例５】
【００２４】
図１０は、実施例５による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートであり、図１１は、実施例５による光信号送信装置の構成を示す図である。実施例５の光信号送信装置は、キュー１２、ＲＡＭ１３、速度変換器１４、及び合波器１５を備える。実施例５はスロット毎にプロトコルを異ならせる方式である。キュー１２は、実施例４によるキュー１２と同じものであり、所定の宛先のイーサパケットを記憶しておき、スロットに同期して読み出して送信する。この場合、スロット毎に速度の異なるイーサパケットを送信することもできる。ＲＡＭ１３は、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）データを記憶して、記憶より速い速さで読み出して送信するためのものである。速度変換器１４は、アナログ信号の速度を速くして送信するためのものである。合波器１５は、これらキュー１２、ＲＡＭ１３、及び速度変換器１４からの信号を合波して送信する。本発明はスロット毎に光通信路を切り替えるものであるので、選択された光通信路においては、他のスロットに拘束されず自由なプロトコルを採用することができる。すなわち、宛先毎に異なるプロトコルを採用することができる。
【実施例６】
【００２５】
図１２は、実施例６による光スイッチ装置の構成を示す図である。実施例６の光スイッチ装置は、実施例１の光スイッチ装置の構成に、更に分波器２５を備え、制御部２３は、光電変換器２４を備える。分波器２５は、波長λoの光と波長λ1〜λnの光を分波する。光電変換器２４は、波長λoの光を電気信号に変換して、制御信号とする。実施例６は、光ネットワーク端末（ＯＮＴ）１０から通信用の光ファイバを介して波長多重の１つの波長（この例ではλo）を使って制御信号を光スイッチ装置に送るものである。これにより、光スイッチ装置に対して特別の制御線を設ける必要がない。
【実施例７】
【００２６】
図１３は、実施例７による光スイッチ装置の構成を示す図であり、図１４は、実施例７による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートである。実施例７の光スイッチ装置の構成は、基本的に実施例６と同じであるが、制御信号として１波長で１ビットを送信する。図示の例では、８つの方路（すなわち、出力ポート）を選択する３ビットをλo〜λ2を使って送信する。例えば、スロット＃１の時、λo＝１、λ1＝０、λ2＝１として方路５を選択し、スロット＃２の時、λo＝１、λ1＝０、λ2＝０として方路４を選択するなどとする。これにより、１ビットのために１波長を使用するので、光スイッチ装置に直列並列変換器などが必要なくなり、光スイッチ装置の構成を簡単化することができる。光スイッチ装置をツリー状など多段に構成する場合は、各段について別の波長を割り当てて、１段目λo〜λ2、２段目λ3〜λ5、３段目λ6〜λ8、・・・などというように波長を使うことで実現することができる。
【実施例８】
【００２７】
図１５は、実施例８による光スイッチ装置の構成を示す図である。実施例８の光スイッチ装置２０は、実施例１の光スイッチ装置の構成に、更に分波器２５、光電変換器２６、及びバッテリー２７を備える。光ネットワーク端末（ＯＮＴ）１０は、レーザ又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの電気光変換器１６からの特定の波長の強力な光を合波器１７で通信用の波長と合波して光スイッチ装置２０に送る。光スイッチ装置２０は、受信した光を分波器２５で電力用の波長と、通信用の波長とに分波して、光電変換器２６は、電力用の波長の光を電気信号に変換し、バッテリー２７を充電し、バッテリー２７は、充電された電力を制御部２３に供給する。これにより、光スイッチ装置に対して特別の電力線を設ける必要がない。
【００２８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
【００２９】
本発明は切替えによって光通信路を切り替えるものであるので、通信可能なスロットにおいては、通信は片方向だけでなく双方向に可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１による光スイッチ装置を使う光ネットワークの構成概要を示す図である。
【図２】実施例１による光スイッチ装置２０の動作を説明するタイムチャートである。
【図３】実施例１による光スイッチ装置の構成を示す図である。
【図４】実施例１と従来技術の損失を比較する図である。
【図５】実施例２による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートである。
【図６】実施例２による光スイッチ装置の構成を示す図である。
【図７】実施例３による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートである。
【図８】実施例３による光スイッチ装置の構成を示す図である。
【図９】実施例４による光信号送信装置の構成を示す図である。
【図１０】実施例５による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートである。
【図１１】実施例５による光信号送信装置の構成を示す図である。
【図１２】実施例６による光スイッチ装置の構成を示す図である。
【図１３】実施例７による光スイッチ装置の構成を示す図である。
【図１４】実施例７による光スイッチ装置の動作を説明するタイムチャートである。
【図１５】実施例８による光スイッチ装置の構成を示す図である。
【図１６】従来の光ネットワークの構成概要を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  光ネットワーク端末
１１  振り分け装置
１２  キュー
１３  ＲＡＭ
１４  速度変換器
１５  合波器
１６  電気光変換器
１７  合波器
２０  光スイッチ装置
２１  光スイッチ
２２  制御メモリ
２３  制御部
２４  光電変換器
２５  分波器
２６  光電変換器
２７  バッテリー
３０  光ライン端末
４０  制御ライン
２００  スターカップラー
【図１】
2008153887.tif 000003
【図２】
2008153887.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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