(57)【要約】【課題】光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が簡易でノードのフレキシビリティを高める光交換装置を提供する。【解決手段】本発明の光交換装置は、行き先ノード又は発信元ノードが波長で特定される波長多重光通信方式用の光交換装置であって、入力側光通信路ｎ１〜ｎ８から受信した波長多重信号を複数の入側光信号線１１０１〜１１３２への信号に波長分離する光波長分離手段１０１〜１０８と、分離した信号を行き先ノードに向かう出側光信号線１２０１〜１２３２に接続する光スイッチアレイ５０と、出側光信号線１２０１〜１２３２に接続された信号の波長を行き先ノードを特定する波長に変換する光波長変換手段１３０１〜１３３２と、波長変換された信号を波長多重化して出力側光通信路ｍ１〜ｍ８に送信する光波長多重手段１１１〜１１８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
行き先ノード又は発信元ノードが波長で特定される波長多重光通信方式用の光交換装置であって；
入力側光通信路から受信した波長多重信号を複数の入側光信号線への信号に波長分離する光波長分離手段と；
前記光波長分離手段により前記入側光信号線に分離した信号を前記行き先ノードに向かう出側光信号線に接続する光スイッチアレイと；
前記光スイッチアレイにより前記出側光信号線に接続された信号の波長を前記行き先ノードを特定する波長に変換する又は前記行き先ノード若しくは前記発信元ノードを特定する波長を維持する光波長変換手段と；
前記光波長変換手段により波長変換された信号又は波長を維持された信号を波長多重化して出力側光通信路に送信する光波長多重手段とを備える；
光交換装置。
【請求項２】
前記入側光信号線からの信号を前記出側光信号線に交換接続する予定を記憶するスイッチングテーブルを有し、前記スイッチングテーブルに基づいて前記光スイッチアレイを構成する光スイッチ素子の開閉を制御するスイッチング制御手段を備える；
請求項１に記載の光交換装置。
【請求項３】
前記スイッチングテーブルは各前記光スイッチ素子の開閉を時間の関数として記憶する；
請求項２に記載の光交換装置。
【請求項４】
前記入側光信号線の搬送波から搬送波長を検出する搬送波長検出手段を備え；
前記スイッチングテーブルは、前記入側光信号線、前記入側光信号線の搬送波長、当該入側光信号線を接続すべき出側光信号線及び前記出側光信号線の搬送波長の関係を記憶し；
前記スイッチング制御手段は、前記搬送波長検出手段が検出した搬送波長を前記スイッチングテーブルと照合して前記光スイッチ素子の開閉を制御する；
請求項２に記載の光交換装置。
【請求項５】
前記入側光信号線途中に挿入され、前記波長分離手段により前記入側光信号線に分離した信号を入側分岐光信号線に分岐する光分岐手段を備える；
請求項１、請求項２又は請求項４に記載の光交換装置。
【請求項６】
前記光波長分離手段がアレイ導波路にグレーティング素子又は回折格子を形成したものである；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光交換装置。
【請求項７】
前記光スイッチアレイを構成する光スイッチ素子がＭＥＭＳ（マイクロ電子機械系）光スイッチ素子である；
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光交換装置。
【請求項８】
前記入側光信号線及び前記出側光信号線が光導波路である。
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光交換装置。
【請求項９】
前記光波長変換手段が２段励起光を用いる波長変換素子である；
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光交換装置。
【請求項１０】
前記光波長多重手段がアレイ導波路にグレーティング素子又は回折格子を形成したものである；
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の光交換装置。
【請求項１１】
行き先ノード又は発信元ノードが波長で特定される波長多重光通信方式の光交換方法であって；
入力側光通信路から受信した波長多重信号を複数の入側光信号線への信号に波長分離する光波長分離工程と；
前記光波長分離工程により前記入側光信号線に分離した信号を前記行き先ノードに向かう出側光信号線に接続する光スイッチング工程と；
前記光スイッチング工程により前記出側光信号線に接続された信号の波長を前記行き先ノードを特定する波長に変換する又は前記行き先ノード若しくは前記発信元ノードを特定する波長を維持する光波長変換工程と；
前記光波長変換工程により波長変換された信号又は波長を維持された信号を波長多重化して出力側光通信路に送信する光波長多重工程とを備える；
光交換方法。
【請求項１２】
光スイッチング工程は、前記入側光信号線からの信号を前記出側光信号線に交換接続する予定を記憶するスイッチングテーブルを用い、前記スイッチングテーブルに基づいて前記光スイッチアレイを構成する光スイッチ素子の開閉を制御する；
請求項１１に記載の光交換方法。
【請求項１３】
行き先ノード又は発信元ノードが波長で特定される波長多重光通信方式で複数の光交換ノードがネットワーク接続され、各前記光交換ノードにおいて請求項１２に記載の光交換方法を用いる光通信方法であって；
前記光交換方法は、前記光スイッチング工程において、前記スイッチングテーブルに基づいて、又は前記光交換ノードへの前記入側光信号線の搬送波から検出された搬送波長と前記スイッチングテーブルを照合して行き先ノードを求め、当該光交換ノードへの入力信号について求められた行き先ノードが自ノードエリア内にある場合には、当該入力信号を自ノードエリアに取り込み、自ノードエリアから当該光交換ノードへの入力信号に対しては求められた行き先ノードに向かう出側光信号線を選定して、当該入力信号を選定した出側光信号線に送信するようにスイッチング制御する；
光通信方法。
【請求項１４】
各前記光交換ノードがループを構成する場合に、前記求められた行き先ノードが自ノードエリア外にある場合には、当該入力信号を前記ループの次ノードに通過させるようにスイッチング制御する；
請求項１３に記載の光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光交換装置及び光交換方法に関する。詳しくは光ファイバネットワークにおいて波長多重光信号を伝送する光通信路で相互に接続された光交換ノードにおいて用いられる、全光処理を目指す光交換装置及び光交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバで複数のノードを接続したネットワークが一般的になってきている。ノードには、光ファイバケーブルで送られてきた信号を受信し、信号の最終宛先に応じて、次のノードを選択したり、自ノードに引き込むためのスイッチング手段が設けられる。このようなノードを光交換ノードと言い、光交換ノードに設けられるスイッチング手段を利用して交換を行なうシステムを光交換システムという。また、近年、光ファイバ当りの伝送容量を増加するため波長多重方式が採用されるようになってきた。このような波長多重方式を用いたネットワークは比較的小規模なＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）から比較的広域を対象としたＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に広く採用されている。光波長多重方式を用いた通信方式でも、一般的なネットワークと同様、ループトポロジ、スタートポロジ、或いは、それらの複合形態が考えられるが、ループトポロジによるものが一般的である。
【０００３】
ループトポロジを採用した光交換システムの例として、ループ状に張られた光ファイバ上に波長多重された信号を光交換ノードで波長分離して自ノードエリアに該当する波長をドロップし、逆に自ノードエリアから他エリアに送信する信号をアッドして交換処理を行うアッド・ドロップマックス（ＯＡＤＭ）の形態があり、この形態では、自ノードにドロップした波長を光／電気変換（ＯＥ変換）して電気信号に戻し、その電気信号に含まれる情報を解釈して自エリア内のルートを定める。逆に、自エリア内から他ノードに向かう信号を電気／光変換（ＥＯ変換）して特定の波長に乗せて当該ループトポロジのファイバ上にアッドして送信する。
【０００４】
図１４に従来のループトポロジを採用した光交換システムの一例を示す。図１４で、１−１〜１−６は光交換ノード、２は各光交換ノードをループ状に連結する光ファイバ網、３−１、３−２、・・・は光交換ノード１−１のエリアにつながる光ファイバである。図１４には光交換ノード１−１のエリア内のネットワークとして光交換ノード１−１を節とするスタートポロジで示しているが、ループトポロジによるもの、その他の複合トポロジでも良い。光交換ノード１−１にはループ状に連結された光ファイバ網２が接続され、各波長λ１、λ２、・・・、λｎの信号が波長多重された状態で入出力される。また、光交換ノード１−１には自ノードエリア内の光ファイバ３−１、３−２、・・・が接続され、例えば光ファイバ３−１には、他の光交換ノードからの信号が波長λａで当該ノード内エリアに取り込まれ、光ファイバ３−２から、当該ノードから他の光交換ノードに送信される信号が波長λｂで入力される。
【０００５】
図１５に、図１４で用いられる光交換ノード１−１の構成例を示す。なお図１４と同じ部位には同一の符号を付して説明を省略する。図１５において、４は光レシーバ、５は特定波長の分離モジュール、６−１，６−２はＯＥ変換モジュール、７−１，７−２は各々受信信号バッファ、送信信号バッファ、８−１，８−２はＥＯ変換モジュール、９は光交換ノード１−１の制御装置、９−１，９−２は、それぞれ受信信号制御モジュール、送信信号制御モジュール、１０は光ファイバ１−１に接続された光送受信モジュール、１１は特定波長を合波する波長多重モジュール、１２は光トランスミッタである。
【０００６】
次に光交換ノード１−１の動作を説明する。波長λ１、λ２、・・・λｎで波長多重されたループ状光ファイバ網２の光信号は、光交換ノード１−１の光レシーバ４で受信され、分離モジュール５で光交換ノード１−１に指定された特定の波長λｍの信号が引き抜かれる。波長λｍの信号はＯＥ変換モジュール６−１で電気信号に変換されて受信信号バッファ７−１に蓄積され、制御装置９からの指示に基づく受信信号制御モジュール９−１の制御信号により、ＥＯ変換モジュール８−１でノード内エリア内の目的の方路の波長λａに変換され、送受信モジュール１０からエリア内の目的の方路の光ファイバ３−１に出力される一方、ノード内からの光ファイバ３−２上のλｂの信号は、光送受信モジュール１０で受信され、ＯＥ変換モジュール６−２で電気信号に変換されて送信信号バッファ７−２に蓄積される。制御装置９からの指示に基づく送信信号制御モジュール９−２の制御信号により、ＥＯ変換モジュール８−２で波長λｍに変換され、波長多重モジュール１１で他の波長λ１、λ２、・・、λｍ−１、λｍ＋１、・・、λｎと合波され、光トランスミッタ１２からループ状光ファイバ網２に送出される。尚、制御信号９からの指示のための情報は、信号の中に埋め込まれた情報を分離し読み取る方法、または別の信号線から受信した信号から読み取る方法がある。
【０００７】
光交換システムがスタートポロジで構成される場合の光交換ノードにおいても同様であり、光交換ノードに接続された光ファイバの波長多重された波長の信号を、制御信号により行き先で特定される波長に乗せ変えて交換処理を行う場合、一般に光ファイバ上の光信号を電気信号に一旦変換して必要な処理を行った後、再び電気信号を光信号に変換して目的の方路の光ファイバの波長に乗せる構成をとっていた。また、この事情は、ループトポロジとスタートポロジの複合の場合も同様である。
【０００８】
即ち、従来の光交換ノードの構成では、交換すべき光信号を一端電気信号に変換し、再び目的の方路に対応した波長の光信号に変換し送出するようにしていた。
【０００９】
また、光信号を電気信号に変換することなしに交換処理を行う光交換装置として、同報通信が可能なように構成したもの（例えば、特許文献１参照）、アレイ導波路格子を用い波長多重波を任意のポートに接続できるように構成したものがある（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−１３０７５６号公報（段落００２２〜００５２、図１〜図７等）
【特許文献２】特開平１０−５１３８２号公報（段落００１７〜００４０、図１〜図８等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の光信号を電気信号に変換して交換処理を行う光交換装置では、ＯＥ変換モジュール、ＥＯ変換モジュール、バッファ等が必要で構成が複雑になり、また、従来の光信号を電気信号に変換することなしに交換処理を行う光交換装置においても、行き先を表わす波長を所定の波長に変換するスイッチ機能が半固定的又は変換に時間を有する構成となり、ノードの使用波長が制限されるため、ノードでの経路選定のフレキシビリティや、使い易さの向上による規模拡大に限界があった。
【００１２】
本発明は、光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が簡易でノードでの経路選定のフレキシビリティが高い光交換装置及び光交換方法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】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の光交換装置は、例えば図１に示すように、行き先ノード又は発信元ノードが波長で特定される波長多重光通信方式用の光交換装置であって、入力側光通信路ｎ１〜ｎ８から受信した波長多重信号を複数の入側光信号線１１０１〜１１３２への信号に波長分離する光波長分離手段１０１〜１０８と、光波長分離手段１０１〜１０８により入側光信号線１１０１〜１１３２に分離した信号を行き先ノードに向かう出側光信号線１２０１〜１２３２に接続する光スイッチアレイ５０と、光スイッチアレイ５０により出側光信号線１２０１〜１２３２に接続された信号の波長を行き先ノードを特定する波長に変換する又は行き先ノード若しくは発信元ノードを特定する波長を維持する光波長変換手段１３０１〜１３３２と、光波長変換手段１３０１〜１３３２により波長変換された信号又は波長を維持された信号を波長多重化して出力側光通信路ｍ１〜ｍ８に送信する光波長多重手段１１１〜１１８とを備える。
【００１４】
ここにおいて、交換にはクロスコネクトの他にアド・ドロップの概念を含むものとする。また、行き先ノードとは典型的には最終行き先ノードをいい、発信元ノードとは典型的には発信源ノードをいうが、経由点を行き先ノード又は発信元ノードとして選定する場合も含むものとする。なぜなら、各ノードで扱うことのできる波長数は有限であり、最終行き先ノード、発信源ノードを特定する波長を扱えない場合には経由点を行き先ノード又は発信元ノードとして選定する必要があるからである。例えば稚内局を最終行き先とする場合には札幌地方局を経由点とする。行き先ノードの他に発信元ノードを使用するのは、同一行き先ノードに対し異なる波長を用いて波長多重を図るためである。また、行き先ノード又は発信元ノードが波長で特定されるとは、信号の搬送波の波長で信号の発信元又は着信先が定まるという意味である。例えば波長λ２の信号は八王子地方局を行き先ノード又は発信元ノードとする信号であり、波長λ５の信号は大阪地方局を行き先ノード又は発信元ノードとする信号である。したがって、八王子地方局から大阪地方局への送信は、例えば東京中央局で波長λ２の信号線を波長λ５の信号線に交換接続することにより達成される。典型的には発信側（アッドノード）では発信元ノードで特定され、着信側（ドロップノード）では行き先ノードで特定されるが、これに限られず、発信側で行き先ノードを特定しても良く、着信側で発信元ノードを特定しても良い。
【００１５】
また、行き先ノードに向かう出側光信号線とは、典型的には直接行き先ノード（最終行き先ノード又は行き先ノードとして選定された経由点）に繋がる出側光信号線（正確には出力側光通信路を介して繋がる）をいうが、他の経由点を経由して間接的に行き先ノードに繋がる場合もあり得る。また、行き先ノードを特定する波長とは、かかる次ノードに繋がる出側光信号線から出力される搬送波の波長をいう。なお、経由点を行き先ノードとして選定した場合には、最終行き先をいずれかのスイッチングテーブルに記憶する必要がある（確実性の点から各スイッチングテーブルに記憶するのが好ましい）。「特定する」とは、このように当該信号の最終行き先ノードを特定する波長に限られず、選定した経由点を特定する波長も含む意味である。また、「入側」、「出側」とは、光スイッチアレイに対して入力側、出力側であることを意味する。また、光波長変換手段は波長変換可能であるが、結果的に波長を変換しない場合もある。このように構成すると、光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が一つの光波長変換手段で実現でき簡易であり、また、各ノードに適用可能な波長が大幅に増えるので、ノードでの経路選定のフレキシビリティが高い光交換装置を提供できる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光交換装置において、入側光信号線１１０１〜１１３２からの信号を出側光信号線１２０１〜１２３２に交換接続する予定を記憶するスイッチングテーブルを有し、スイッチングテーブルに基づいて光スイッチアレイ５０を構成する光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を制御するスイッチング制御手段６０を備える。ここにおいて、スイッチングテーブルは光交換ノード毎に作成される。また、スイッチング制御手段は当該光交換ノード内に形成されても良いが、他の場所、例えば基地局のコンピュータに複数の光交換ノード分が形成され、遠隔操作で各光交換ノードの光スイッチ素子を制御しても良い。また、交換接続とは、いわゆる交換機のように、任意の時間において、任意の入側光信号線は唯一の出側光信号線に接続され、任意の出側光信号線は唯一の入側光信号線に接続される態様の接続をいう。このように構成すると、スイッチングテーブルに基づいて予め定められた順序で効率良く光スイッチ素子の開閉を制御できる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光交換装置において、スイッチングテーブルは光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を時間の関数として記憶する。このように構成すると、スイッチング制御手段は一律にスイッチングテーブルを参照して光スイッチ素子の開閉を制御できるので、その構成を簡素化できる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の光交換装置１００Ａにおいて、例えば図５に示すように、入側光信号線１１０１〜１１３２の搬送波から搬送波長を検出する搬送波長検出手段１４０１〜１４３２を備え、スイッチングテーブルは入側光信号線１１０１〜１１３２、入側光信号線１１０１〜１１３２の搬送波長、当該入側光信号線１１０１〜１１３２を接続すべき出側光信号線１２０１〜１２３２及び出側光信号線１２０１〜１２３２の搬送波長の関係を記憶し、スイッチング制御手段６０は、搬送波長検出手段１４０１〜１４３２が検出した搬送波長をスイッチングテーブルと照合して光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を制御する。ここにおいて、搬送波長検出手段は搬送波の波長を検出し、スイッチング制御手段６０は、搬送波長が行き先を特定する場合は直接、発信元を特定する場合はスイッチングテーブルの接続情報から行き先を求め、当該行き先にスイッチングするように光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を制御する。また、搬送波長の検出は入側光信号線に入力前に検出しても良く、入力後に検出しても良い。このように構成すると、搬送波から搬送波長を検出して光スイッチ素子の開閉を制御するので、交換先の確実性を高くできる。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１、請求項２又は請求項４に記載の光交換装置１００Ｂにおいて、例えば図７に示すように、入側光信号線１１０１〜１１１６途中に挿入され、波長分離手段１０１〜１０４により入側光信号線１１０１〜１１１６に分離した信号を入側分岐光信号線７１０１〜７１１６に分岐する光分岐手段７００１〜７０１６を備える。このように構成すると、同報通信が可能である。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光交換装置において、光波長分離手段１０１〜１０８がアレイ導波路にグレーティング素子又は回折格子を形成したものである。このように構成すると、光波長分離手段を集積化、高精度化できる。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光交換装置において、光スイッチアレイ５０を構成する光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２がＭＥＭＳ（マイクロ電子機械系）光スイッチ素子である。このように構成すると、光スイッチアレイを集積化、高精度化できる。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の光交換装置において、入側光信号線１１０１〜１１１６及び出側光信号線１２０１〜１２１６が光導波路である。このように構成すると、入出力信号線を集積化できる。
【００２３】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光交換装置において、光波長変換手段１３０１〜１３３２が２段励起光を用いる波長変換素子である。このように構成すると、光波長変換手段を集積化、高精度化できる。
【００２４】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の光交換装置において、光波長多重手段１１１〜１１８がアレイ導波路にグレーティング素子又は回折格子を形成したものである。このように構成すると、光波長多重手段を集積化、高精度化できる。
【００２５】
上記課題を解決するために、請求項１１に記載の光交換方法は、例えば図３に示すように、行き先ノード又は発信元ノードが波長で特定される波長多重光通信方式の光交換方法であって、入力側光通信路ｎ１〜ｎ８から受信した波長多重信号を複数の入側光信号線１１０１〜１１１６への信号に波長分離する光波長分離工程（Ｓ０１０）と、光波長分離工程（Ｓ０１０）により入側光信号線１１０１〜１１３２に分離した信号を行き先ノードに向かう出側光信号線１２０１〜１２３２に接続する光スイッチング工程（Ｓ０２０）と、光スイッチング工程（Ｓ０２０）により出側光信号線１２０１〜１２３２に接続された信号の波長を行き先ノードを特定する波長に変換する又は行き先ノード若しくは発信元ノードを特定する波長を維持する光波長変換工程（Ｓ０３０）と、光波長変換工程（Ｓ０３０）により波長変換された信号又は波長を維持された信号を波長多重化して出力側光通信路ｍ１〜ｍ８に送信する光波長多重工程（Ｓ０４０）とを備える。このように構成すると、光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が簡易でノードでの経路選定のフレキシビリティが高い光交換方法を提供できる。また、光波長変換工程において波長変換可能であるが、結果的に波長を変換しない場合もある。
【００２６】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の光交換方法において、光スイッチング工程（Ｓ０２０）は、入側光信号線１１０１〜１１３２からの信号を出側光信号線１２０１〜１２３２に交換接続する予定を記憶するスイッチングテーブルを用い、スイッチングテーブルに基づいて光スイッチアレイ５０を構成する光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を制御する。このように構成すると、スイッチングテーブルに基づいて規則的にかつ効率良く光スイッチ素子の開閉を制御できる。
【００２７】
また、請求項１３に記載の光通信方法は、行き先ノード又は発信元ノードが波長で特定される波長多重光通信方式で複数の光交換ノードがネットワーク接続され、光交換ノードにおいて請求項１２に記載の光交換方法を用いる光通信方法であって、光交換方法は、光スイッチング工程において、スイッチングテーブルに基づいて、又は搬送波の波長を検出する手段により光交換ノードへの入側光信号線の搬送波から検出された搬送波長とスイッチングテーブルを照合して行き先ノードを求め、当該光交換ノードへの入力信号について求められた行き先ノードが自ノードエリア内にある場合には、当該入力信号を自ノードエリアに取り込み、自ノードエリアから当該光交換ノードへの入力信号に対しては求められた行き先ノードに向かう出側光信号線を選定して、当該入力信号を選定した出側光信号線に送信するようにスイッチング制御する。
ここにおいて自ノードエリアに取り込むとは、自ノードエリアにドロップアウトして、エリア内の下位の局に向けて信号を搬送することをいう。このように構成すると、光交換ノードを有するネットワークに、本発明による光交換方法を用いて、光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が簡易でノードでの経路選定のフレキシビリティが高い光通信方法を提供できる。
【００２８】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の光通信方法において、各光交換ノードがループを構成する場合に、検出された行き先ノードが自ノードエリア外にある場合には、当該信号をループの次ノードに通過させるようにスイッチング制御する。
このように構成すると、ループ構成のネットワークにおいて不要な信号の取りこみを回避できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が一つの光波長変換手段で実現でき簡易であり、また、各ノードに適用可能な波長が大幅に増えるので、ノードでの経路選定のフレキシビリティが高い光交換装置及び光交換方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
［第１の実施の形態］
図１に第１の実施の形態における光交換装置１００の構成例を示す。ここでは入力側光通信路として８本の入力側光ファイバｎ１〜ｎ８を、出力側光通信路として８本の出力側光ファイバｍ１〜ｍ８を用い、各入力側光ファイバｎ１〜ｎ８、各出力側光ファイバｍ１〜ｍ８の波長多重数を４重とし、光スイッチアレイとして３２行×３２列アレイ構成の空間分割型光スイッチ５０を用いる例を示す。
【００３２】
本実施の形態の通信方式は、行き先ノード又は発信元ノードが波長で特定される波長多重光通信方式である。光ネットワークにおいて光交換装置１００が設置される光交換ノードはループトポロジで構成されても良く、スタートポロジで構成されても良い。当該光交換ノードは隣接する各光交換ノードから各入力側光通信路ｎ１〜ｎ８を通して信号を受信し、各出力側光通信路ｍ１〜ｍ８を通して隣接する各光交換ノードに信号を送信する。各入力側光通信路ｎ１〜ｎ８は異なる光交換ノードとの間に設けられていても良く、同じ光交換ノードとの間に重複して設けられていても良い。また、各出力側光通信路ｍ１〜ｍ８は異なる光交換ノードとの間に設けられていても良く、同じ光交換ノードとの間に重複して設けられていても良い。
【００３３】
本実施の形態では、入力側光ファイバｎ１は波長λ１〜λ４の信号を、入力側光ファイバｎ２は波長λ５〜λ８の信号を、・・・、入力側光ファイバｎ８は波長λ２９〜λ３２の信号をそれぞれ４重化している。１０１〜１０８は光波長分離手段としての光波長分離モジュールで、光波長分離モジュール１０１は入力側光ファイバｎ１を搬送される波長λ１〜λ４の信号をλ１〜λ４に波長分離し、波長λ１の信号は入側光導波路１１０１に、波長λ２の信号は入側光導波路１１０２に、・・・、波長λ４の信号は入側光導波路１１０４に送出される。光波長分離手段として、例えばアレイ導波路グレーティング素子又はアレイ導波路回折格子を使用可能である。これらはプレーナ光波回路を用いて平面に集積でき、１素子で例えば１００波に分波又は合波可能であり（例えば、「２５６チャンネルアレイ導波路回折格子型波長合分波モジュール」、ＮＴＴフォトニクス研究所研究成果の紹介６−３，２００３年、参照）、さらにモジュール化すると取り扱いに便利である。
【００３４】
空間分割型光スイッチ５０において、光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２は入側光導波路１１０１〜１１３２と、出側光導波路１２０１〜１２３２とのクロスポイントに平面的空間に並べて配置され、入側光導波路１１０１〜１１３２と出側光導波路１２０１〜１２３２とをスイッチング接続する。これらの光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２のうち、例えば○で表示された光スイッチ素子５０１０２はスイッチオンの状態すなわち入側光導波路１１０１と出側光導波路１２０２とが接続された状態を示しており、同様に○で表示された光スイッチ素子５０２２９はスイッチオンの状態すなわち入側光導波路１１０２と出側光導波路１２２９とが接続された状態を示しており、また、例えば○で表示されていない光スイッチ素子５０１０１はスイッチオフの状態すなわち入側光導波路１１０１と出側光導波路１２０１とが接続されていない状態を示しており、その他の光スイッチ素子についても同様の表記がされている。光スイッチングアレイ５０を構成する光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２として例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）光スイッチ素子を使用可能である。ＭＥＭＳチップは光スイッチングアレイを小型化、高集積化でき、例えば隣接スイッチ間隔を５００μｍ、１６個のスイッチを１ｃｍ×２ｃｍに集積可能である（例えば、「ＭＥＭＳ光スイッチ（ＭＥＭＣＲＯＳＴＭ）の開発」、片山誠他、ＳＥＩテクニカルレビュー第１６１号、Ｐ３２〜３６、２００２年９月  参照）。また、マイクロエレクトロニクス技術を使用して高精度のスイッチ素子を製作可能である。
【００３５】
６０は光スイッチングアレイとしての空間分割型光スイッチ５０における３２×３２のクロスポイントに配置された光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉（オンオフ）を制御するスイッチング制御手段であり、スイッチング制御手段６０からの制御信号は入出力信号とは別の図示しない制御信号線により各光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２に伝送される。スイッチング制御手段６０はスイッチングテーブルを有し、スイッチングテーブルは各光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を時間の関数として記憶し、スイッチング制御手段６０はスイッチングテーブルに基づいて各光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を制御する。
【００３６】
図２にスイッチングテーブルの例を示す。時間ｔ１〜ｔ２において、入力側光通信路ｎ１〜ｎ８と入側光信号線の波長λ１〜λ３２を行とし、出力側光通信路ｍ１〜ｍ８と出側光信号線の波長λ１〜λ３２を列として、クロスポイントに位置する各光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を０（開：オフ）、１（閉：オン）で示している。この開閉の内容は図１に対応する。この際に、各入側光導波路１１０１〜１１３２につき１つのクロスポイントの光スイッチ素子のみがオンになり、各出側光導波路１２０１〜１２３２につき１つのクロスポイントの光スイッチ素子のみがオンになるように制御される。すなわち、任意の１つの入側光導波路への入力信号はいずれか１つの出側光導波路のみに接続され、送出される。したがって、本実施の形態では同時に３２個以下の光スイッチ素子がオンになり、３２を超える数の光スイッチ素子がオンになることはない。
【００３７】
図１に戻り、１３０１〜１３３２は光波長変換手段としての光波長変換モジュールで、出側光導波路１２０１〜１２３２途中の光スイッチアレイ５０の出力側に挿入されて、出側光導波路１２０１〜１２３２の光スイッチ素子側から信号を入力して、波長を変換して同じ出側光導波路１２０１〜１２３２の光スイッチ素子と反対側に出力する。例えば光波長変換モジュール１３０２は出側光導波路１２０２内の光スイッチ素子５０１０２側の波長λ１の信号を出側光導波路１２０２について行き先を特定する波長λ２の信号に変換して光スイッチ素子５０１０２と反対側に出力し、光波長変換モジュール１３２９は出側光導波路１２２９内の光スイッチ素子５０２２９側の波長λ２の信号を出側光導波路１２２９について行き先を特定する波長λ２９の信号に変換して光スイッチ素子５０２２９と反対側に出力する。他の光波長変換モジュールについても同様に出側光導波路内の光スイッチ素子側の信号を出側光導波路について行き先を特定する波長の信号に変換して光スイッチ素子と反対側に出力する。なお、ここでの波長変換は行き先若しくは発信元を特定する波長をそのまま維持し、結果的に波長を変換しない場合も含むものとする。光波長変換素子として例えばマルチＱＰＭ−ＬＮ（擬似位相整合ＬｉＮｂＯ：ｑｕａｓｉ−ｐｈａｓｅ  ｍａｔｃｈｅｄ  ＬｉＮｂＯ）波長変換素子を使用できる。例えば２段階の励起光を用い、励起光波長の組み合わせにより、１５１５〜１５４５ｎｍ間で約１０通りの波長に変換可能である（例えば、「マルチＱＰＭ−ＬＮ波長変換素子を用いた可変光周波数シフタ」、ＮＴＴフォトニクス研究所研究成果の紹介  光信号処理技術−５，２００５年、参照）。さらにモジュール化すると取り扱いに便利である。
【００３８】
１１１〜１１８は光波長多重手段としての光波長多重モジュールで、出側光導波路１２０１〜１２３２上の信号を多重化して、各出力側光ファイバｍ１〜ｍ８に送出する。光波長多重モジュール１１１は、４つの出側光導波路１２０１〜１２０４からの信号を多重化して出力側光ファイバｍ１に、光波長多重モジュール１１２は、４つの出側光導波路１２０５〜１２０８からの信号を多重化して出力側光ファイバｍ２に、・・・、光波長多重モジュール１１８は、４つの出側光導波路１２２９〜１２３２からの信号を多重化して出力側光ファイバｍ８に送出する。光波長多重化手段として、例えばアレイ導波路グレーティング素子又はアレイ導波路回折格子を使用可能である。これらはプレーナ光波回路を用いて平面に集積でき、１素子で例えば１００波に分波又は合波可能であり（例えば、「ＭＥＭＳ光スイッチ（ＭＥＭＣＲＯＳＴＭ）の開発」、片山誠他、ＳＥＩテクニカルレビュー第１６１号、Ｐ３２〜３６、２００２年９月  参照）、さらにモジュール化すると取り扱いに便利である。
【００３９】
また、光入力信号線、光出力信号線として光導波路を使用すると、光集積回路技術を用いて平面に集積でき、ＭＥＭＳチップやアレイ導波路グレーティング素子又はアレイ導波路回折格子モジュールにも形成可能となり好適である。また、入力側光通信路、出力側光通信路として光ファイバを使用すると、離れた光交換ノード間を低損失で多重通信接続するのに好適である。また、ネットワークでは、全ての光交換ノードのスイッチング制御手段を統括する制御手段が必要であるが、いずれかの基地局或はいずれかの光交換ノードに設置されれば良い。また、複数の基地局或は複数の光交換ノードに設置されて分散制御を行なっても良い。統括する制御手段及び各スイッチング制御手段との間には共通信号線を設けて相互に情報交換可能とする。
【００４０】
図３に本実施の形態における光交換方法の処理フロー例を示す。例えば、入力側光通信路としての入力側光ファイバｎ１を搬送される波長λ１の信号は、光波長分離手段としての光波長分離モジュール１０１にて機械的に波長分離され、光入力信号線としての入側光導波路１１０１に送出される（光波長分離工程：ステップＳ０１０）。次に光スイッチアレイとしての空間分割型光スイッチ５０において、スイッチング制御手段６０の制御により、例えば光スイッチ素子５０１０２が時間ｔ１〜ｔ２でオンになり、入側光導波路１１０１上の波長λ１の信号は光出力信号線としての出側光導波路１２０２に送出される（光スイッチング工程：ステップＳ０２０）。スイッチング制御手段６０はスイッチングテーブルを有し、スイッチングテーブルには各光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２について開閉が時間の関数として記録されており、スイッチング制御手段６０はこのスイッチングテーブルに記録された情報に基いて、図示しない制御信号線を介して各光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２を制御する。次に、光波長変換手段としての光波長変換モジュール１３０２において、出側光導波路１２０２内の波長λ１の信号を出側光導波路１２０２について行き先ノードを特定する波長λ２の信号に変換する（光波長変換工程：Ｓ０３０）。次に、光波長多重手段としての光波長多重モジュール１１１にて、４つの出側光導波路１２０１〜１２０４からの信号を多重化して出力側光ファイバｍ１に送出する（光波長多重工程：Ｓ０４０）。
【００４１】
また例えば、入力側光ファイバｎ１を搬送される波長λ２の信号は、光波長分離モジュール１０１にて機械的に波長分離され、入側光導波路１１０２に送出される（ステップＳ０１０）。次に空間分割型光スイッチ５０において、スイッチング制御手段６０の制御により例えば光スイッチ素子５０２２９が時間ｔ１〜ｔ２でオンになり、入側光導波路１１０２上の波長λ２の信号は出側光導波路１２２９に送出される（ステップＳ０２０）。次に、光波長変換モジュール１３２９において、出側光導波路１２２９上の波長λ２の信号を出側光導波路１２２９について行き先ノードに対応する波長λ２９の信号に変換する（Ｓ０３０）。次に、光波長多重モジュール１１８にて、４つの出側光導波路１２２９〜１２３２からの信号を多重化して出力側光ファイバｍ８に送出する（Ｓ０４０）。他の任意の波長の入力信号についても同様に、波長分離、スイッチング接続、波長変換、波長多重されて、いずれかの出力側光通信路に所定の波長の出力信号として送出される。なお、光波長変換工程では結果的に元の波長が維持される場合もある。
【００４２】
図１の光交換ノードを東京中央局と仮定し、図４に光ファイバ、信号線、発信元ノード又は行き先を特定する波長と中央局、地方局の関係を示す。発信元は入力側光ファイバｎ１〜ｎ８に対応する発信元（東京中央局、大阪中央局、・・・、札幌中央局）と、入側光信号線１１０１〜１１３２に対応する発信元（東京地方局、八王子地方局、・・・、帯広地方局）の２段に表示され、行き先は出力側光ファイバｍ１〜ｍ８に対応する行き先（東京中央局、大阪中央局、・・・、札幌中央局）と、出側光信号線１２０１〜１２３２に対応する行き先（東京地方局、八王子地方局、・・・、帯広地方局）の２段に表示されている。東京中央局エリア内の４地方局からは入力側光ファイバｎ１により波長λ１〜λ４の信号が多重化されて入力され、東京中央局エリア内へは出力側光ファイバｍ１により波長λ１〜λ４の信号が多重化されて出力される。また、大阪中央局とは波長λ５〜λ８の信号が多重化されて、入力側光ファイバｎ２により入力され、出力側光ファイバｍ２により出力され、・・・、札幌中央局とは波長λ２９〜λ３２の信号が多重化されて、入力側光ファイバｎ８により入力され、出力側光ファイバｍ８により出力される。図１及び図４では、各局間を往来する信号の波長は特定されているが、これらの波長を任意に変更して搬送することも可能である。図２のスイッチグテーブルによれば、時間ｔ１〜ｔ２において、東京中央局エリア内からの信号のうち、八王子地方局からの波長λ２の信号は当該ノードからアッドされ、札幌地方局への波長λ２９の波長に変換されて次ノードである札幌中央局に搬送される。また、大阪地方局からの波長λ５の信号は当該ノードにおいてさいたま地方局への波長λ４の信号に変換されて東京中央局エリア内にドロップされる。東京中央局エリア内の東京地方局からの波長λ１の信号は八王子地方局への波長λ２の信号に変換される。東京中央局エリア内外の他の地方局からの信号も、スイッチグテーブルに記憶されたスイッチング情報に基づいてスイッチングされ、波長変換されて次ノードに搬送される。
【００４３】
個々の信号の最終行き先ノードはスイッチング制御手段を統括する制御手段（図示しない）が把握し、ネットワーク全体のトラフィックを解析して、各信号の経路と各光交換ノードにおけるスイッチング制御データを決定し、スイッチング制御データは共通信号線を介して各ノードのスイッチング制御手段に伝達され、各ノードのスイッチングテーブルに時間の関数として記憶される。その後、各光交換ノードに配置されたスイッチング制御手段は自己のスイッチングテーブルを参照しながらスイッチングアレイ５０の光スイッチ素子を制御する。
【００４４】
このように本実施の形態によれば、光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が一つの光波長変換手段で実現でき簡易であり、また、各ノードに適用可能な波長が大幅に増えるので、ノードでの経路選定のフレキシビリティが高い光交換装置及び光交換方法を提供できる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、スイッチングテーブルは各光スイッチ素子の開閉を時間の関数として記憶する例を説明したが、第２の実施の形態では、光スイッチアレイに入力される信号の搬送波から搬送波長を検出する搬送波長検出手段を備え、スイッチング制御手段は、搬送波長検出手段が検出した搬送波長をスイッチングテーブルと照合して光スイッチ素子の開閉を制御する例を説明する。
【００４６】
図５に第２の実施の形態における光交換装置１００Ａの構成例を示す。なお図１と同じ部位については同じ符号を付して重複する説明を省略する。搬送波長検出手段１４０１〜１４３２は入側光信号線としての入側光導波路１１０１〜１１３２途中の光スイッチアレイ５０の入力側に挿入されて、入側光導波路１１０１〜１１３２に入力された搬送波から搬送波の波長を検出し、スイッチング制御手段６０に通知する。スイッチングテーブルは入側光信号線１１０１〜１１３２、入側光信号線１１０１〜１１３２の搬送波長、当該入側光信号線１１０１〜１１３２を接続すべき出側光信号線１２０１〜１２３２及び出側光信号線１２０１〜１２３２の搬送波長の関係を記憶し、スイッチング制御手段６０は搬送波長検出手段１４０１〜１４３２が検出した搬送波の波長をスイッチングテーブルと照合して光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を制御する。
【００４７】
図５の光交換ノードを東京中央局と仮定し、入力側光ファイバｎ１〜ｎ８、出力側光ファイバｍ１〜ｍ８、入側光信号線１１０１〜１１３２、出側光信号線１２０１〜１２３２、発信元ノード又は行き先を特定する波長λ１〜λ３２と中央局、地方局の関係は図４に記載の関係にあるものとする。東京中央局エリア内からは入力側光ファイバｎ１により波長λ１〜λ４の信号が多重化されて入力され、東京中央局エリア内へは出力側光ファイバｍ１により波長λ１〜λ４の信号が多重化されて出力される。また、大阪中央局とは波長λ５〜λ８の信号が多重化されて、入力側光ファイバｎ２により入力され、出力側光ファイバｍ２により出力され、・・・、札幌中央局とは波長λ２９〜λ３２の信号が多重化されて、入力側光ファイバｎ８により入力され、出力側光ファイバｍ８により出力される。この場合のアップ、ドロップ、クロスコネクトは結果として第１の実施の形態と同様である。
【００４８】
図６にスイッチングテーブルの例を示す。行は入力側、列は出力側を示すテーブルである。テーブルには時間が記載されその他に、入力側に、入力側光通信路ｎ１〜ｎ８、発信元、入側光信号線１１０１〜１１３２、搬送波長、特定種別（搬送波長が特定するものが発信元か行き先かを区別する）が示されている。このうち、時間、搬送波長、特定種別が可変である。発信元は入力側光通信路ｎ１〜ｎ８に対応する発信元（東京中央局、大阪中央局、・・・、札幌中央局）と、入側光信号線１１０１〜１１３２の対応する発信元（東京地方局、八王子地方局、・・・、帯広地方局）の２段に表示されている。特定種別は、発信元を特定するときは０、行き先を特定するときは１とする。λ１〜λ４の搬送波長は東京中央局エリア内の４地方局から東京中央局への搬送波の波長、λ５〜λ３２の搬送波長は各中央局〜東京中央局への搬送波長である。特定種別が０の場合には搬送波長は発信元を表わす。搬送波長が発信元波長と異なる場合、例えば通常は奈良地方局からの通信に使用される入側光信号線１１０８は特定種別が０で福岡地方局（特定する波長λ１３）を発信元とする通信に使用されており、通常は名古屋地方局からの通信に使用される入側光信号線１１０９は特定種別が１で金沢地方局（特定する波長λ２１）を行き先とする通信に使用されていることを意味する。
【００４９】
出力側には、出力側光通信路ｍ１〜ｍ８、行き先、出側光信号線１２０１〜１２３２、搬送波長、特定種別、最終行き先が示されている。このうち、搬送波長、特定種別、最終行き先が可変である。行き先は出力側光通信路ｍ１〜ｍ８に対応する行き先（東京中央局、大阪中央局、・・・、札幌中央局）と、出側光信号線１２０１〜１２３２に対応する行き先（東京地方局、八王子地方局、・・・、帯広地方局）の２段に表示されている。特定種別は、発信元を特定するときは０、行き先を特定するときは１とする。λ１〜λ４の搬送波長は東京中央局から東京中央局エリア内の４地方局への搬送波の波長、λ５〜λ３２の搬送波長は東京中央局〜各中央局への搬送波長である。特定種別が１の場合には搬送波長は行き先を表わす。搬送波長が行き先波長と異なる場合、例えば通常は奈良地方局への通信に使用される出側光信号線１２０８は特定種別が０で仙台地方局（特定する波長λ２５）を発信元とする通信に使用されており、通常は仙台地方局への通信に使用される出側光信号線１２２５は特定種別が１で札幌地方局（特定する波長λ２９）を行き先とする通信に使用されていることを意味する。搬送波長で特定される行き先が最終行き先と異なる場合には、ネットワークでは全ての光交換ノードのスイッチング制御手段を統括する制御手段や信号が経由するいずれかのスイッチングテーブルなどで最終行き先を把握しておく必要がある。本実施の形態では各スイッチングテーブルで行き先が最終行き先と異なる場合には、最終行き先を併せて表示している。例えば、行き先が奈良、仙台、旭川の欄に最終行き先として福岡、札幌、稚内を表示している。図６のスイッチングテーブルでは、入力側光通信路ｎ１〜ｎ８と入側光信号線の波長λ１〜λ３２を行とし、出力側光通信路ｍ１〜ｍ８と出側光信号線の波長λ１〜λ３２を列として、クロスポイントに位置する各光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を０（開：オフ）、１（閉：オン）で示している。この開閉の内容はほぼ図５に対応する。
【００５０】
搬送波長検出手段１４０１〜１４３２は分光波長計などを使用でき、搬送波長の波長を検出する。この場合、スイッチングテーブルの特定種別と照合して、搬送波の波長が行き先を特定する場合には直接搬送波長から行き先を求め、発信元を特定する場合にはスイッチングテーブルを照合して、そのクロスポイント（表示が１）から行き先及び搬送波の波長を求める。この場合には、搬送波の波長を発信元を特定する波長から行き先を特定する波長に変更し、光波長変換モジュール１３０１〜１３３２で波長の変換を行なうこととなる。ただし、発信元の波長をそのまま維持し、波長変換を行なわない場合もある。また、搬送波長の検出は入側光信号線に入力前に（すなわち搬送波長検出手段を光波長分離手段の前に挿入して）検出しても良く、入力後に検出しても良い。このように、各入力信号の搬送波長を検出して、スイッチングテーブルと照合して行き先ノードを求め、各入側光導波路１１０１〜１１３２を接続すべき出側光導波路１２０１〜１２３２に接続することができる。また、各入力信号の搬送波長から行き先を求めて光スイッチ素子の開閉を制御するので、交換先の確実性を高くできる。
【００５１】
例えば、搬送波長検出手段１４０１で入側光信号線１１０２の搬送波長λ２が検出されれば、スイッチングテーブルから特定種別が０で発信元をあらわすので、スイッチングテーブルを参照してそのクロスポイントから接続すべき出側光信号線１２２９であることが解る。出側光信号線１２２９の特定種別が１であり、波長λ２９は行き先ノードとして札幌地方局を特定するので、入側光信号線１１０２は札幌地方局に向かう出側光信号線１２２９にスイッチすべきこと、波長をλ２からλ２９に変換すべきであることがわかる。すなわち、スイッチング制御手段６０はスイッチングテーブルを参照して、入側光信号線１１０２を出側光信号線１２２９に接続するように光スイッチ素子５０２２９をオンにし、入側光信号線１１０２及び出側光信号線１２２９に連なる他の光スイッチ素子を全てオフにする。本実施の形態によれば、このように搬送波長検出手段が検出した搬送波長をスイッチングテーブルと照合して、スイッチング制御を確実に行なうことができる。
【００５２】
本実施の形態における光交換装置１００Ａの構成は行き先検出手段１４０１〜１４３２の追加及びスイッチングテーブルの差異以外は第１の実施の形態と同様であり、第１の実施の形態と同様に光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が簡易であり、また、ノードでの経路選定のフレキシビリティが高い光交換装置及び光交換方法を提供できる。
【００５３】
［第３の実施の形態］
第１の実施の形態では入力側光通信路を８本としていたが、第３の実施の形態では入力側光通信路を４本とし、光波長分離手段通過後に同一波長の光信号を２分岐する例を示す。すなわち、本実施の形態では異なる宛先への同報通信が可能となる。
【００５４】
図７に第３の実施の形態における光交換装置１００Ｂの構成例を示す。なお図１と同じ部位については同じ符号を付して重複する説明を省略する。本実施の形態では、入力側光通信路として４本の入力側光ファイバｎ１〜ｎ４を、出力側光通信路として８本の出力側光ファイバｍ１〜ｍ８を用い、各入力側光ファイバｎ１〜ｎ４、各出力側光ファイバｍ１〜ｍ８の波長多重数を４重とし、光スイッチアレイとして３２行×３２列アレイ構成の空間分割型光スイッチ５０を用いる。各入力側光ファイバｎ１〜ｎ４からの信号を光波長分離モジュール１０１〜１０４を通過後に光分岐手段としての光スプリッタ７００１〜７０１６でそれぞれ２分岐する。
【００５５】
光スプリッタ７００１〜７０１６は光入力信号線としての入側光導波路１１０１〜１１１６途中の光スイッチアレイの入力側に挿入され、光波長分離モジュール１０１〜１０４で分離された波長λ１〜λ４の信号を、入側光導波路１１０１〜１１１６の光スイッチアレイ側に出力する他に、入側分岐光信号線としての入側分岐光導波路７１０１〜７１１６に出力する。例えば光スプリッタ７００１は入側光導波路１１０１内の波長λ１の信号を入側分岐光導波路７１０１に分岐し、光スプリッタ７００２は入側光導波路１１０２内の波長λ２の信号を入側分岐光導波路７１０２に分岐し、・・・、光スプリッタ７０１６は入側光導波路１１１６内の波長λ１６の信号を入側分岐光導波路７１１６に分岐する。これら分岐された入側分岐光導波路７１０１〜７１１６にも入側光導波路１１０１〜１１１６と同様に光スイッチアレイの光スイッチ素子７０１０１〜７１６３２が配置される。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５６】
図８に第３の実施の形態における光交換方法の処理フロー例を示す。入力側光通信路としての入力側光ファイバｎ１を搬送される波長λ１の信号は、光波長分離手段としての光波長分離モジュール１０１にて波長分離され、光入力信号線としての入側光導波路１１０１に送出される（光波長分離工程：ステップＳ１１０）。次に光分岐手段としての光スプリッタ７００１は入側光導波路１１０１上の波長λ１の信号を入側分岐光導波路７１０１に分岐する（光分岐工程：ステップＳ１１５）。
【００５７】
次に光スイッチアレイとしての空間分割型光スイッチ５０において、スイッチング制御手段６０の制御により例えば光スイッチ素子５０１０２が時間ｔ１〜ｔ２でオンになり、入側光導波路１１０１上の波長λ１の信号は出側光導波路１２０２に送出され、同時に光スイッチ素子７０１０５がオンになり、入側分岐光導波路７１０１上の波長λ１の信号は光出力信号線としての出側光導波路１２０５に送出される（光スイッチング工程：ステップＳ１２０）。スイッチング制御手段６０はスイッチングテーブルを有し、各光スイッチ素子５０１０１〜５１６３２，７０１０１〜７１６３２について例えば図２示すように開閉が時間の関数として記録されており、スイッチング制御手段６０はこのスイッチングテーブルに記録された情報に基づいて、図示しない制御信号線により各光スイッチ素子５０１０１〜５１６３２，７０１０１〜７１６３２を制御する。
【００５８】
次に光波長変換手段としての光波長変換モジュール１３０２において、例えば出側光導波路１２０２内の波長λ１の信号を光出力信号線としての出側光導波路１２０２について行き先を特定する波長λ２の信号に変換し、同時に光波長変換モジュール１３０５において、出側光導波路１２０４内の波長λ１の信号を光出力信号線としての出側光導波路１２０５について行き先を特定する波長λ５の信号に変換する（光波長変換工程：Ｓ１３０）。次に光波長多重手段としての光波長多重モジュール１１１にて、４つの出側光導波路１２０１〜１２０４からの信号を多重化して出力側光ファイバｍ１に送出し、同時に光波長多重モジュール１１２にて、４つの出側光導波路１２０５〜１２０８からの信号を多重化して出力側光ファイバｍ２に送出する（光波長多重工程：Ｓ１４０）。波長λ１以外の入力信号についても、それぞれ光スプリッタで２分岐された後に、スイッチング制御され、行き先で特定された波長の信号に変換されて出力側光ファイバに送出される。なお、光波長変換工程では結果的に元の波長が維持される場合もある。
【００５９】
図８の光交換ノードを図１と比較すると、出力側は図１と同じであるが、入力側光ファイバｎ１〜ｎ４が半分になり、入力側の中央局が例えば、東京中央局、大阪中央局、名古屋中央局、福岡中央局と半数になり、地方局もこれらのエリア内に限られる。また、当該光交換ノードから２つの中央局エリアへの同報通信が可能になる。例えば、熊本地方局からの波長λ１４の信号は東京中央局のノードにドロップされ、さいたま地方局への波長λ４の信号に変換されて東京中央局エリア内に搬送されると同時に函館地方局への波長λ３０の信号に変換されて札幌中央局エリア内に搬送される。このように、上記４中央局エリア外にも搬送可能である。
【００６０】
本実施の形態における光交換装置１００Ｂのその他の構成は第１の実施の形態と同様であり、光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が簡易であり、また、ノードでの経路選定のフレキシビリティが高い光交換装置及び光交換方法を提供できる。
【００６１】
［第４の実施の形態］
第３の実施の形態では、スイッチングテーブルは各光スイッチ素子の開閉を時間の関数として記憶する例を説明したが、第４の実施の形態では、光スイッチアレイに入力される信号の搬送波から搬送波長を検出する搬送波長検出手段を備え、スイッチング制御手段は、搬送波長検出手段が検出した搬送波長をスイッチングテーブルと照合して光スイッチ素子の開閉を制御する例を説明する。
【００６２】
図９に第４の実施の形態における光交換装置１００Ｃの構成例を示す。なお図７と同じ部位については同じ符号を付して重複する説明を省略する。搬送波長検出手段１４０１〜１４３２は入側光信号線としての入側光導波路１１０１〜１１３２途中の光分岐手段７００１〜７０１６の前に挿入されて、入側光導波路１１０１〜１１３２に入力された搬送波から搬送波の波長を検出し、スイッチング制御手段６０に通知する。スイッチングテーブルは入側光信号線１１０１〜１１３２、入側光信号線１１０１〜１１３２の搬送波長、当該入側光信号線１１０１〜１１３２を接続すべき出側光信号線１２０１〜１２３２及び出側光信号線１２０１〜１２３２の搬送波長の関係を記憶し、スイッチング制御手段６０は搬送波長検出手段１４０１〜１４３２が検出した搬送波の波長をスイッチングテーブルと照合して光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を制御する。
【００６３】
搬送波長検出手段１４０１〜１４１６は分光波長計などを使用でき、搬送波の波長を検出する。この場合、スイッチングテーブルの特定種別と照合して、搬送波の波長が行き先を特定する場合には直接搬送波長から行き先を求め、発信元を特定する場合にはスイッチングテーブルを照合して、そのクロスポイント（表示が１）から行き先及び搬送波の波長を求める。この場合には、搬送波の波長を発信元を特定する波長から行き先を特定する波長に変更し、光波長変換モジュール１３０１〜１３３２で波長の変換を行なうこととなる。ただし、発信元の波長をそのまま維持し、波長変換を行なわない場合もある。ところで、搬送波の波長は１つの行き先しか特定できないので、例えば分岐する信号の行き先はスイッチングテーブルに予め記憶しておく必要がある。また、搬送波長の検出は入側光信号線に入力前に検出しても良く、入力後に検出しても良い。このように、各入力信号の搬送波長を検出して、スイッチングテーブルと照合して行き先ノードを求め、各入側光導波路１１０１〜１１３２を接続すべき出側光導波路１２０１〜１２３２に接続することができる。また、各入力信号の搬送波長から行き先を求めて光スイッチ素子の開閉を制御するので、交換先の確実性を高くできる。
【００６４】
本実施の形態における光交換装置１００Ｃの構成は搬送波長検出手段１４０１〜１４１６の追加及びスイッチングテーブルの差異以外は第３の実施の形態と同様であり、第３の実施の形態と同様に光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が簡易でノードでの経路選定のフレキシビリティが高い光交換装置及び光交換方法を提供できる。
【００６５】
［第５の実施の形態］
また、本発明は、以上の実施の形態に記載の光交換装置又は光交換方法を用いる光通信方法として実現可能である。すなわち、行き先ノード又は発信元ノードが波長で特定される波長多重光通信方式で複数の光交換ノードがネットワーク接続される態様で、各光交換ノードにおいて上記光交換装置又は上記光交換方法を用いる光通信方法が成立する。
第５の実施の形態では、例えば、第２の実施の形態における光交換装置（図５参照）を光交換ノードとしての各局に配置し、中央局間では相互に直接通信が可能なスター構成であり、中央局から下位の局へはスター構成で連なるネットワークに適用する例を説明する。
【００６６】
図１０に第５の実施の形態における光交換ネットワークの構成を示す。各光交換ノードに第２の実施の形態における光交換装置を有する通信局が配置される。図１０（ａ）にスターネットワーク構成を、図１０（ｂ）にその変形として中央局と地方局の間に分岐局を挿入した構成における分岐局周辺の構成を示す。図１０（ａ）において、８つの中央局Ｘ１〜Ｘ８が相互に直接通信可能に連結され（図では表現を簡素にするために、中央局Ｘ１のみについて他の中央局と連結する通信線を示し、他の中央局間を連結する通信線を省略している）、各中央局に４つの地方局（Ｘ１１〜Ｘ１４等）、各地方局に４つの下位局（Ｘ１１１〜Ｘ１４４等）、各下位局に更に下位の局（Ｘ１１１１〜Ｘ１４４４等）がスター状に連結されている。中央局Ｘ１〜Ｘ８は８本の入力側光通信路（４重化）と８本の出力側光通信路（４重化）を有し、そのうちの７対が他の中央局に、１対がさらに４対（１重）に分離されて自エリア内の４つの地方局に繋がっている。地方局は５本の入力側光通信路（４重化）と５本の出力側光通信路（４重化）を有し、１つの中央局と４つの下位局に繋がっている。下位局は５本の入力側光通信路（４重化）と５本の出力側光通信路（４重化）を有し、１つの地方局とのさらに下位の４つの局に繋がっている。
【００６７】
図１１に第５の実施の形態における光交換方法を用いる通信方法の処理フロー例を示す。まず、各光交換ノードでは、例えば、光波長分離工程（Ｓ１１０）の後に、搬送波長検出手段１４０１〜１４３２が入側光導波路１１０１〜１１３２に入力された搬送波から搬送波の波長を検出する（搬送波長検出工程：Ｓ１１２）。次に、スイッチング制御手段６０が搬送波長検出手段１４０１〜１４３２が検出した搬送波の波長をスイッチングテーブルと照合して、光スイッチ素子５０１０１〜５３２３２の開閉を制御する（光スイッチング工程：Ｓ１２０）。スイッチングテーブルは入側光信号線１１０１〜１１３２、入側光信号線１１０１〜１１３２の搬送波長、当該入側光信号線１１０１〜１１３２を接続すべき出側光信号線１２０１〜１２３２及び出側光信号線１２０１〜１２３２の搬送波長の関係を記憶し、検出された搬送波の波長が行き先を特定する場合には直接搬送波長から行き先を求め、発信元を特定する場合には、スイッチングテーブルを照合して、そのクロスポイント（表示が１）から行き先及び搬送波の波長を求める。次に、光波長変換工程（Ｓ１３０）において、各出側光信号線に接続された信号の波長を行き先を特定する波長に変換する。ただし、発信元の波長をそのまま維持し、波長変換を行なわない場合もある。次に、光波長多重工程（Ｓ１４０）において、波長変換された信号を波長多重化して出力側光通信路に送信する。
【００６８】
図５を参照して光スイッチング工程（Ｓ１２０）と光波長変換工程（Ｓ１３０）を説明する。当該光交換ノードを東京中央局と仮定する。まず、上述のように、検出された搬送波の波長が行き先を特定する場合には直接搬送波長から行き先を求め、発信元を特定する場合には、スイッチングテーブルを照合して、そのクロスポイントから行き先及び搬送波の波長を求める。その後は、求められた行き先ノードで処理が分かれる。行き先と波長の変更は原則として、アッドノードとドロップノードで行なわれる。まず、アッドノードである場合、すなわち、自ノードエリアからの信号に対しては、求められた行き先ノードを特定する波長が当該ノードで適応可能な波長である場合、行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を行き先ノードを特定する波長に維持又は変更する。アッドノードでは搬送波の波長が発信元を特定する（特定種別が０）場合が多いので、この場合には行き先ノードの変更と波長の変更が行なわれる。例えば、八王子地方局からの波長λ２の信号は発信元を示すので、東京中央局ではスイッチングテーブルから別途最終行き先ノードを求める。例えば札幌地方局（行き先ノードに対応する波長λ２９）が求められた場合、八王子地方局からの波長λ２の信号を最終行き先ノードとしての札幌地方局へ向かう出側光信号線にスイッチし、札幌地方局を行き先ノードとして特定する波長λ２９の信号に波長変換して、札幌中央局に搬送する。また、求められた行き先ノードを特定する波長が当該ノードで適応不可能な波長である場合、自ノードで適応可能な行き先ノードを経由点すなわち新たな行き先ノードとして選定し、新たな行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を新たな行き先ノードを特定する波長に変更する。例えば、最終行き先ノードが稚内局、那覇局のように東京中央局から行き先ノードを選定できず、適応できない場合には、経由点として旭川地方局（λ３１）、鹿児島地方局（λ１６）を選定し、経由点であるこれらの光交換ノードに当該信号を送信し、当該信号が経由点に到達した時点で、行き先ノードとして稚内局、那覇局を選定すれば最終行き先ノードに到達可能である。なお、これらの行き先及び波長の変換はアッドノード又はドロップノードのいずれでも可能な場合には、いずれか一方で行なえば良い。
【００６９】
また、ドロップノードである場合、すなわち、自ノードエリア以外からの信号に対しては、求められた行き先ノードが自ノードエリア内にある場合には、当該信号を自ノードエリア内に取り込み、自ノードエリア内の行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチするように制御される。ドロップノードでは搬送波の波長が行き先を特定する場合が多いが、発信元を特定する場合もありうる。例えば、大阪地方局からの波長λ５の信号は発信元を示すので、東京中央局では別途最終行き先ノードを求め、例えばさいたま地方局（行き先ノードを特定する波長λ４）が求められた場合、東京中央局では自ノードエリア内のノード（λ１〜λ４のとき）と判断して、自ノードエリア内に取り込み、行き先ノードであるさいたま地方局に向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を行き先ノードを特定する波長λ４に変更する。また、求められた行き先ノードが経由点として選定された自ノードである場合には、行き先ノードを自ノードエリア内の最終行き先ノード又は別の経由点に変更し、かかる新たな行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を最終行き先ノード又は別の経由点を特定する波長に変更する。例えば最終行き先ノードとして高尾局（行き先ノードを特定する波長λ２０１）が検出されたときは、八王子地方局（行き先ノードを特定する波長λ２）を経由点として選定し、八王子地方局に搬送する。
【００７０】
また、当該ノードがアッドノードでもドロップノードでもなく、中継ノードである場合（純粋なスター構成では存在しないが）、すなわち、検出された行き先ノードが自ノードエリア外である場合には、信号をそのまま次ノードへ通過させ、波長も変更しない。なお、増幅と波形整形を行なうことはあり得る。
【００７１】
これにより、本発明による光交換方法を用いて、光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が一つの光波長変換手段で実現でき簡易であり、また、各ノードに適用可能な波長が大幅に増えるので、ノードのフレキシビリティを高める光通信方法を提供できる。
【００７２】
経路選定のフレキシビリティが高いことが本発明の１つの効果である。もし、波長を３２通りに変更可能であれば、東京―大阪間を結ぶ光通信路が１対ｎ２、ｍ２（λ５から〜λ９の４チャネル）しかなくても、行き先は４に限定されず、時間を区切って波長を替えて使用すれば３２の行き先（λ１〜λ３２）に適応できる。
【００７３】
このことを利用すれば、例えば、八王子地方局−λ２→東京中央局−λ７→大阪中央局−λ７→神戸地方局  を  八王子地方局−λ７→東京中央局−λ７→大阪中央局−λ７→神戸地方局  と最初から  最終行き先である神戸地方局を特定する波長λ７で通すことが可能である。下位局を入れても、高尾局−λ２０１→八王子地方局−λ２→東京中央局−λ７→大阪中央局−λ７→神戸地方局−λ７０１→六甲局  を  高尾局−λ７→八王子地方局−λ７→東京中央局−λ７→大阪中央局−λ７→神戸地方局−λ７０１→六甲局  とすることが可能である。このことは、実質的に中継可能な構成といえる。また、アッドノードとドロップノードの両方で行き先及び波長変換することも可能である。具体的には高尾局（λ２０１）から、六甲局（λ７０１）を最終行き先とし、八王子地方局（λ２）を経由点として八王子地方局にアッドされた場合には、八王子地方局で神戸地方局（λ７）を経由点として選定し、ドロップノードの神戸地方局で六甲局（λ７０１）を最終行き先として選定する。経路は、高尾局−λ２→八王子地方局−λ７→東京中央局−λ７→大阪中央局−λ７→神戸地方局−λ７０１→六甲局  となる。
【００７４】
地方局の光交換ノード構成は、３２の地方局（λ１〜λ３２）を選定して中央局にアッドし、自局を行き先ノード（経由点を含む）として中央局からドロップされる。中央局との間にはアッド、ドロップ各１対のチャネルがある。アッドの場合にはこの１本のチャネルが時間を区切り波長を切り替えて使用される。その他、当該地方局エリアの４の下位局及びさらにその下位の１６の局へは１６対のチャネルが使用される。これで、５×５通信路、２０×２０スイッチ素子アレイの構成ができる。この構成を用いて、例えば、八王子地方局（λ２）では、１本のアッドチャネルを時間を区切って波長を切り替えて用い３２の地方局（λ１〜λ３２）の行き先を選定可能であり、また、八王子地方局エリア内の４の下位局（λ２０１〜λ２０４）とさらにその下位の１６の局（λ２０５〜λ２２０）へは１６本のチャネルで、それぞれ下位局とさらにその下位の局への行き先を時間を区切って波長を切り替えて用いることで選定可能である。この場合、使用波長は３２の地方局（λ１〜λ３２）に加えて八王子地方局エリア内の４の下位局（λ２０１〜λ２０４）及び１６のその下位の局（λ２０５〜λ２２０）への合計５２となり、５２波長への波長変換が可能に構成される。
【００７５】
図１０（ｂ）に図１０（ａ）のスター構成の変形として、中央局と地方局の間に分岐局を挿入した場合の分岐局周辺の構成を示す。なお、中央局と地方局の間に、中央局との間にはアッド、ドロップ各４対のチャネル（λ１〜λ４）を、４つの地方局との間にそれぞれアッド、ドロップ各４対のチャネル（λ１〜λ４）をもつ分岐局を設ければ、中央局と地方局の間が４重化され、かつ地方局相互間も４重化されるので便宜である。その他の構成は図１０（ａ）のスター構成と同様である。
【００７６】
下位局では地方局へは４対のアッド、ドロップチャネルがあり、時間を区切って波長を切り替えて用いる３２の地方局（λ１〜λ３２）を選定して中央局にアッドする。その他、さらに下位の４の局（例えばλ２０５〜λ２０９）と更にその下位の１６の局（例えばλ２２１〜λ２３６）へは１６本のチャネルで、それぞれ下位局とさらにその下位の局への行き先を時間を区切って選定可能である。この場合、使用波長は３２の地方局（λ１〜λ３２）と下位局エリア内のさらに下位の４の局及びさらにその下位の１６の局のへの合計５２となり、５２波長への波長変換が可能に構成される。さらに下位の局の構成もほぼ同様である。
【００７７】
このようなネットワークの場合、八王子地方局エリア内の高尾局（λ２０１）を発信元として、最終行き先が東京中央局エリア内の横須賀局（λ３０１）である場合は、八王子地方局で横浜地方局（λ３）を経由点として選定し、横浜地方局で横須賀局（λ３０１）を最終行き先として選定する。最終行き先が同じ八王子地方局エリア内の立川局（λ２０２）である場合は、八王子地方局で立川局を最終行き先として選定することも可能であるが、高尾局（λ２０１）で直接立川局（λ２０２）を選定することも可能である。
【００７８】
［第６の実施の形態］
第５の実施の形態では、第２の実施の形態における光交換装置をスター構成のネットワークに適用する例を説明したが、本実施の形態では、第４の実施の形態における光交換装置を第５の実施の形態と同じスター構成のネットワークに適用する例を説明する。
【００７９】
第６の実施の形態における光交換方法を用いる通信方法の処理フローは、図１１に示す第５の実施の形態の処理フローに対して搬送波長検出工程（Ｓ１１２）の後に光分岐工程（Ｓ１１５）が挿入され、その後、光スイッチング工程（Ｓ１２０）で入側光信号線１１０１〜１１１６及び入側分岐光信号線７１０１〜７１１６に分離した信号を行き先ノードを特定する出側光信号線１２０１〜１２３２に接続する。その他の処理フローは第５の実施の形態と同様であり、同様の効果を奏する。
【００８０】
図９において当該光交換ノードを東京中央局と仮定する。第５の実施の形態と異なる点は、入側光信号線１１０１〜１１１６からと同時に入側分岐光信号線７１０１〜７１１６からも出側光信号線１２０１〜１２３２に信号がスイッチされ、同報通信が行なわれる点である。例えば、福岡中央局エリアの熊本地方局からの波長λ１４の信号は東京中央局のノードにドロップされ、さいたま地方局への波長λ４の信号に変換されて東京中央局エリア内に搬送されると同時に、函館地方局への波長λ３０の信号に変換されて札幌中央局エリア内に搬送される。
【００８１】
他の構成については第５の実施の形態と同様であり、本発明による光交換装置又は光交換方法を用いて、光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が簡易であり、また、ノードのフレキシビリティを高める光通信方法を提供できる。
【００８２】
［第７の実施の形態］
第５の実施の形態では、光交換ノードは図５の構成で、中央局間では相互に直接情報通信が可能なスター構成であり、中央局から下位の局へはスター構成で連なるネットワークである例を説明したが、本実施の形態では、光交換ノードは図９の構成で、８つの中央局がスター構成で１つの最上局に連なり、中央局から下位の局へはスター構成で連なるネットワークである例について説明する。
【００８３】
図１２に第７の実施の形態における光交換ネットワークの構成を示す。最上局Ｘ０の下に中央局Ｘ１〜Ｘ８、その下に下位局Ｘ１１〜Ｘ８４、その下にさらに下位の局がスター状に連結されている。図５の構成を最上局に適用すれば、入力側光ファイバｎ１〜ｎ８及び出力側光ファイバｍ１〜ｍ９は全て中央局に連なる。また、中央局に適用すれば、入力側光ファイバｎ１及び出力側光ファイバｍ１は最上局に連なり、入力側光ファイバｎ２〜ｎ８及び出力側光ファイバｍ２〜ｍ８は地方局に連なる。地方局に適用すれば、入力側光ファイバｎ１及び出力側光ファイバｍ１は中央局に連なり、入力側光ファイバｎ２〜ｎ８及び出力側光ファイバｍ２〜ｍ８は下位局に連なる。
【００８４】
図５において当該光交換ノードを東京中央局と仮定する。混乱を避けるために光ファイバ及び波長の符号に’を付して区別する。入力側光ファイバｎ２’及び出力側光ファイバｍ２’は東京地方局に連なり、入力側光ファイバｎ８’及び出力側光ファイバｍ８’は宇都宮地方局に連なるものとする。まず、アッドノードである場合、自ノードエリアからの信号に対しては、求められた行き先ノードを特定する波長が当該ノードで適応可能である場合、行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を行き先ノードを特定する波長に維持又は変更する。例えば、東京地方局からの波長λ５’の信号は東京中央局に入力され、最上局への波長λ４’の信号に変換されて最上局に搬送される。また、例えば、宇都宮地方局からの波長λ３１’の信号は東京地方局への波長λ６’の信号に変換されて東京地方局エリア内に搬送される。また、求められた行き先ノードを特定する波長が当該ノードで適応不可能な波長である場合、自ノードで適応可能な経由点を新たな行き先ノードとして選定し、新たな行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を新たな行き先ノードを特定する波長に変更する。例えば、最終行き先ノードが大阪地方局、札幌地方局のように当該ノードで適応できない場合には、経由点として最上局を選定し、経由点である最上局に当該信号を送信し、当該信号が経由点に到達した時点で、行き先ノードとして大阪地方局、札幌地方局を選定すれば最終行き先ノードに到達可能である。
【００８５】
また、ドロップノードである場合、自ノードエリア以外からの信号（最上局からの信号）に対しては、求められた行き先ノードが自ノードエリア内にある場合には、当該信号を自ノードエリアに取り込み、行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を行き先ノードを特定する波長に変更する。例えば、最上局からの波長λ２’の信号は宇都宮地方局への波長λ２９’の信号に変換されて宇都宮地方局エリア内に搬送される。また、求められた行き先ノードが経由点として選定された自ノードである場合には、行き先ノードを最終行き先ノード又は別の経由点に変更し、新たな行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を新たな行き先ノードを特定する波長に変更する。
【００８６】
他の構成については第５の実施の形態と同様であり、本発明による光交換装置又は光交換方法を用いて、光信号を電気信号に変換することなしに、かつ波長変換処理が簡易であり、また、ノードのフレキシビリティを高める光通信方法を提供できる。
【００８７】
［第８の実施の形態］
第５の実施の形態では、光交換ノードは図５の構成で、中央局間では相互に直接情報通信が可能なスター構成であり、中央局から下位の局へはスター構成で連なるネットワークである例を説明したが、本実施の形態では、光交換ノードは図５の構成で、８つの中央局がループ構成で連なり、中央局から下位の局へはスター構成で連なるネットワークである例について説明する。
【００８８】
図１３に第８の実施の形態における光交換ネットワークの構成を示す。中央局Ｘ１〜Ｘ８がループ状に連結され、その下に地方局Ｘ１〜Ｘ８、その下に下位局Ｘ１１〜Ｘ８４、その下にさらに下位の局がスター状に連結されている。ループは例えば、東京中央局−名古屋中央局−大阪中央局−広島中央局−福岡中央局−金沢中央局−札幌中央局−仙台中央局−東京中央局の順に信号が送信されるように構成されるものとする。図５の構成を中央局に適用すれば、入力側光ファイバｎ１及び出力側光ファイバｍ１は中央局エリア内の地方局に連なり、入力側光ファイバｎ２〜ｎ８及び出力側光ファイバｍ２〜ｍ８はループを通して他の中央局に連なる。すなわち、波長λ１〜λ３２の信号は自ノードエリアに係る波長を除いてループを循環するように構成される。また、地方局に適用すれば、入力側光ファイバｎ１及び出力側光ファイバｍ１は中央局に連なり、入力側光ファイバｎ２〜ｎ８及び出力側光ファイバｍ２〜ｍ８は下位局に連なる。下位局に適用すれば、入力側光ファイバｎ１及び出力側光ファイバｍ１は地方局に連なり、入力側光ファイバｎ２〜ｎ８及び出力側光ファイバｍ２〜ｍ８はさらに下位の局に連なる。さらに下位の局についても同様の構成となる。
【００８９】
図５において当該光交換ノードを東京中央局と仮定する。まず、アッドノードである場合、自ノードエリアからの信号に対しては、求められた行き先ノードを特定する波長が当該ノードで適応可能である場合、行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を行き先ノードを特定する波長に変更する。例えば、八王子地方局からの波長λ２の信号は東京中央局のノードからアッドされ、札幌地方局への波長λ２９の信号に変換されて札幌中央局エリア内に搬送される。また、求められた行き先ノードを特定する波長が当該ノードで適応不可能な波長である場合、自ノードで適応可能な経由点を新たな行き先ノードとして選定し、新たな行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を新たな行き先ノードを特定する波長に変更する。例えば、最終行き先ノードが稚内地方局、那覇地方局のように当該ノードで適応できない場合には、経由点として札幌中央局、福岡中央局を選定し、経由点であるこれらの光交換ノードを新たな行き先ノードとして当該信号を送信し、当該信号が経由点に到達した時点で、行き先ノードとして稚内地方局、那覇地方局を選定すれば最終行き先ノードに到達可能である。
【００９０】
また、ドロップノードである場合、自ノードエリア以外からの信号に対しては、求められた行き先ノードが自ノードエリア内にある場合には、当該信号を自ノードエリアに取り込み、行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を行き先ノードを特定する波長に変更する。例えば、大阪地方局からの波長λ５の信号は東京中央局のノードにドロップされ、さいたま地方局への波長λ４の信号に変換されて東京中央局エリア内に搬送される。また、求められた行き先ノードが経由点として選定された自ノードである場合には、行き先ノードを最終行き先ノード又は別の経由点に変更し、新たな行き先ノードに向かう出側光信号線にスイッチし、搬送波の波長を新たな行き先ノードを特定する波長に変更する。求めら行き先ノードが自ノードエリア以外である場合には、行き先ノードの変更も波長変換も行なわずにそのまま当該光交換ノードを通過させる。すなわち図５のスイッチングアレイ５０のダイアゴナル位置にある光スイッチ素子がオンするように制御される。
【００９１】
これまで、中央局と地方局間、地方局と下位局間、下位局以下の接続はスター構成を念頭にしたが、ループ構成も可能である。地方局の場合は、中央局への１のアッド・ドロップノードと、４の地方局のノードの５ノードをループ構成にして、各地方局では４の下位局にアッド、ドロップする構成とする。そうすれば、地方局における各ノードは中央局における各ノードと同様に機能する。下位局の場合は、地方局への１のアッド・ドロップノードと、４の下位局のノードの５ノードをループ構成にして、各下位局ではさらに４の下位の局にアッド、ドロップする構成とする。そうすれば、下位局における各ノードは中央局における各ノードと同様に機能する。
【００９２】
また、本発明は、以上の実施の形態に記載の光交換方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとしても実現可能である。プログラムはスイッチング制御手段の内蔵メモリに蓄積して使用してもよく、光交換装置内外の記憶装置に蓄積して使用してもよく、インターネットからダウンロードして使用しても良い。また、当該プログラムを記録した記録媒体としても実現可能である。
【００９３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態に種々変更を加えられることは明白である。
【００９４】
例えば、以上の実施の形態では、光交換ノードを含むネットワーク構成を特に限定していないが、ループトポロジでも良く、スタートポロジでも良い。また、以上の実施の形態では、下位のネットワークがスター構成である例を説明したが、ループ構成でも良い。この場合は例えばループを構成する１のノードを上位局に、他のノードを下位局に連なるように構成すれば、第７の実施の形態で説明したループとほぼ同様に機能する。また、第５の実施の形態の構成でも中央局間で信号を循環させるループを構成可能であり、この場合には、各ノードは行き先ノードや経由点ノードに該当しない場合は、当該信号をそのまま次ノードに通過させる中継ノードとして機能する。また、スイッチング制御手段は各光交換ノードに在る場合、基地局に在る場合を説明したが、他の光交換ノードに在っても良い。また、各入力側光通信路ｎ１〜ｎ８や各出力側光通信路ｍ１〜ｍ８は異なる光交換ノードとの間に設けられていても良く、同じ光交換ノードとの間に重複して設けられていても良い。また、第１の実施の形態では各入力側光通信路で搬送される信号の波長は全て異なるものとして説明したが、例えばλ５＝λ１、λ６＝λ２、λ７＝λ３、λ８＝λ４、λ９＝λ１、λ１０＝λ２、・・・のように、複数の入力側光通信路で波長が重複しても良い。
【００９５】
また、第１の実施の形態及び第３の実施の形態では、各光交換ノードに備えたスイッチングテーブルに時間を指定する所謂プリアサイン方式に基づいて説明したが、これに限定されるものではなく、各ノードのスイッチング制御手段を統括するネットワーク制御手段の指令に従ってスイッチングテーブルの内容を随時書き換える実施の形態もある。これにより、所謂、デマンドアサインによる接続を実現できる。また、スイッチングテーブルが、スイッチ素子の開閉を時間の関数として記憶する例及び、入側光信号線、入側光信号線の搬送波長、当該入側光信号を接続すべき出側光信号及び出側光信号の搬送波長の関係を記憶する例を説明したが、行き先が経由点である場合には併せて最終行き先を記憶するのが好ましく、発信元等他の情報を記憶しても良い。また、図１１の説明で経由点で行き先ノードを最終行き先ノードに変更するとしたが、再度新たな経由点に変更する場合もあり得る。また、地方局以下での行き先を特定する波長を全て異なるように説明したが、上位の地方局が異なることを前提に同じ波長を使用することも可能である。ただし、波長の表現は区別して用いるものとする。また、以上の実施の形態では中央局を行き先又は発信元として特定する波長を明示していないが、かかる波長を明示して、例えば中央局を経由点とし、ここで新たな行き先を選定するようにすることも可能である。また、中央局、地方局、下位局を増減することも可能であり、入力側光通信路、出力側光通信路の本数及び波長多重数、光スイッチアレイの行数、列数、入側光信号線からの分岐数等を任意に変更可能である。また、光波長分離手段及び光波長多重手段としてアレイ導波路グレーティング素子又はアレイ導波路回折格子を、光スイッチ素子としてＭＥＭＳ光スイッチ素子を、光波長変換手段としてマルチＱＰＭ−ＬＮ波長変換素子を用いる例を説明したが、他の光波長分離手段等を使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は光ファイバネットワークにおいて全光処理を目指す光交換に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１の実施の形態における光交換装置の構成例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態におけるスイッチングテーブルの例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態における光交換方法の処理フロー例を示す図である。
【図４】光ファイバ、信号線、発信元ノード又は行き先を特定する波長と中央局、地方局の関係を示す図である。
【図５】第２の実施の形態における光交換装置の構成例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態におけるスイッチングテーブルの例を示す図である。
【図７】第３の実施の形態における光交換装置の構成例を示す図である。
【図８】第３の実施の形態における光交換方法の処理フロー例を示す図である。
【図９】第４の実施の形態における光交換装置の構成例を示す図である。
【図１０】第５の実施の形態における光交換ネットワーク構成の例を示す図である。
【図１１】第５の実施の形態における光通信方法の処理フロー例を示す図である。
【図１２】第７の実施の形態における光交換ネットワーク構成の例を示す図である。
【図１３】第８の実施の形態における光交換ネットワーク構成の例を示す図である。
【図１４】従来のループトポロジを採用した光交換システムの一例を示す図である。
【図１５】従来の光交換ノード１−１の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
１−１〜１−６  光交換ノード
２    光ファイバ網
３−１〜３−３  光ファイバ
４    光レシーバ
５    分離モジュール
６−１，６−２  ＯＥ変換モジュール
７−１  受信信号バッファ
７−２  送信信号バッファ
８−１，８−２  ＥＯ変換モジュール
９    光交換ノードの制御装置
９−１  受信信号制御モジュール
９−２  送信信号制御モジュール
１０  光送受信モジュール
１１  波長多重モジュール
１２  光トランスミッタ
５０  光スイッチアレイ（空間分割型光スイッチ）
６０  スイッチング制御手段
１００，１００Ａ〜１００Ｃ  光交換装置
１０１〜１０８  光波長分離手段（光波長分離モジュール）
１１１〜１１８  光波長多重手段（光波長多重モジュール）
１１０１〜１１３２  光入力信号線（入側光導波路）
１２０１〜１２３２  光出力信号線（出側光導波路）
１３０１〜１３３２  光波長変換手段（光波長変換モジュール）
１４０１〜１４３２  搬送波長検出手段
７００１〜７０１６  光分岐手段（光スプリッタ）
５０１０１〜５３２３２  光スイッチ素子
ｍ１〜ｍ８  出力側光通信路（出力側光ファイバ）
ｎ１〜ｎ８  入力側光通信路（入力側光ファイバ）
λ１〜λ３２，λａ，λｂ  信号の波長
Ｘ１〜Ｘ８，Ｘ１１〜Ｘ８４  通信局
【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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【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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