(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部材で制御される相互接続点マトリクスにより相互に接続される複数の入力端及び出力端を備え、所定のスイッチング方式に従って、前記入力端から前記出力端に伝送路を介して電気信号を伝送し、各伝送路が前記電気信号を伝送するための信号経路と、電圧基準経路と呼ばれる所定の電圧が供給されている基準経路とを備えるスイッチ装置において、
前記相互接続点がマトリクスで配置されることにより、２つの別個の伝送路が１つの共通電圧基準経路を備えていることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記相互接続点が２つの隣接する相互接続点の対で配置されることにより、マトリクスの同一入力端又は同一出力端に接続可能な２つの隣接する相互接続点の対が１つの共通電圧基準経路を有している請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記相互接続点が相互接続点の２つの対の素子としてマトリクスで配置され、１つの素子がマトリクスの２つの連続入力端及び２つの連続出力端に接続可能であり、それにより、２つの隣接素子が１つの共通電圧基準経路を有している請求項２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
スイッチング方式に従って所定の制御信号を用いてマトリクスの動作を制御する制御部材を備え、この制御部材の制御によって、所定の時点では、１つの出力端だけがアクティブ状態と呼ばれる第１のスイッチング状態に設定された特定の相互接続点により前記入力端の１つに接続可能となり、
また、前記出力端に他の入力端を接続可能なその他の相互接続点のすべては、イナクティブ状態と呼ばれる第２のスイッチング状態に設定され、
前記制御信号を復号し、かつ前記相互接続点のスイッチング状態を導き出すための復号化手段を備え、
前記相互接続点と組み合わされた前記復号化手段が複数の局部デコーダを備えて、前記相互接続点の近傍で前記制御信号を局部的に復号することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
制御信号は２進信号であり、またデコーダは２進デコーダであって、
前記２進デコーダは、前記２進制御信号を前記制御部材から前記２進デコーダに送るための伝送路の個別の２進接続路により制御部材に接続され、
制御部材からの個別の２進接続路の数Ｎが、最大で２Ｎに等しい複数の相互接続点の数を制御するために設けられていることを特徴とする請求項４に記載のスイッチ装置。
【請求項６】
前記復号化手段が、
同一伝送路により同一出力端に接続可能な、相互接続点の対当りＮ個の入力端及び２つの出力端を有し、相互接続点の前記対に対するＮ個の２進接続路上で受け取る制御信号を復号し、前記対の第１の相互接続点を制御するための第１の結果を導き出す２進デコーダと、
前記第１の結果を導き出すのに使用された制御信号に関するデコーダで受け取られるＮ個の２進接続路の少なくとも１つの制御信号を反転し、かつ前記対の第２の相互接続点を制御するための第２の結果を導き出す反転手段とを備えている請求項５に記載のスイッチ装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のスイッチ装置を備えている集積回路。
【請求項８】
オートスイッチにより相互接続された複数の送信機と受信機とを備えたディジタル伝送システムにおいて、前記オートスイッチが請求項１から６のいずれか１項に記載のスイッチ装置を備えていることを特徴とするディジタル伝送システム。
【請求項９】
前記オートスイッチにより相互接続された複数の送信機と受信機とを備えるディジタル伝送システムのオートスイッチにおいて、前記オートスイッチが請求項１から６のいずれか１項に記載のスイッチ装置であるオートスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高速伝送用の集積回路に関する。詳細には、本発明は、制御部材で制御される相互接続点マトリクスにより相互に接続される複数の入力端及び出力端を備え、所定のスイッチング方式に従って、前記入力端から前記出力端に伝送路を介して電気信号を伝送するものであり、また、各伝送路が前記電気信号を伝送するための信号経路と、電圧基準経路と呼ばれる所定の電圧が供給されている基準経路とを備える。
【０００２】
本発明は、また、そのような装置を含む集積回路に関する。本発明はまた、複数の送信機及び受信機を相互接続するスイッチ装置を組み込んでいるオートスイッチを備えた、ディジタル伝送システムに関する。最後に、本発明はディジタル伝送システムのオートスイッチに関する。
【０００３】
本発明は多くの用途、特に光接続を使用する伝送システムでの用途に利用できる。本発明は、特に、高速パケット交換への用途において有利である。
【０００４】
【従来の技術】
光伝送に使用される集積回路は、電気信号を高速で、例えば、約１０ギガビット毎秒のオーダーで伝送することができる。このような伝送速度では、回路の入力端と出力端との間の接続には、回路性能に関して無視できない有害な影響を与える線路損が発生する。回路サイズの減少及びこれに伴う接続線の数と長さを減少させることは、線路損を減少させるため回路性能の改良に寄与する。これらの効果は高速用途ではさらに顕著である。なぜなら、高速伝送では、伝送路には高周波電流が流れ、この高周波電流により表皮効果として公知の特殊な効果が発生して、使用される材料の抵抗を増加させるからである。
【０００５】
最初の文節で述べたタイプの従来のスイッチ装置は、入力端及び出力端の数におけるスイッチング・マトリクスのサイズとその容積の比を最適化しようとするものである。この装置は、カスケード接続構成で配置された複数のスイッチ素子を備え、各スイッチ素子が２つの入力端と２つの出力端とを有する多段マトリクス回路を形成している。スイッチ素子は、いくつかの部位又はスイッチング段階においてカスケード接続構成で相互に接続されており、それによりスイッチ素子のすべての入力端を、マトリクスの相互接続方式に応じて、１つ又はいくつかのスイッチング段階を介して別のスイッチ素子のすべての出力端に切り換えできるようにしている（特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
欧州特許出願公開第１０１４６２５号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した多段スイッチング・マトリクスは、実現化と制御が比較的複雑である。なぜなら、マトリクスのすべての入力端とすべての出力端との間の直接固有接続路が存在しないからである。このようなマトリクスの実現、制御、及びプログラムは、例えば高速パケット交換用途で使用する場合には、使用がかなり複雑になる。さらに、いくつかのステージのカスケード接続構成におけるこのようなマトリクスの構造は、回路の性能に対し、特にジッターの点で有害である。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来の装置に比べて優れた性能を有し、かつ実現化及び制御が容易である、高速用途に使用する小容積のスイッチ装置を提供することである。本発明では、マトリクスの個々の構成要素の管理方法を変更することにより、既に存在している特定の構成要素を、マトリクス上でそれらの構成要素を繰返し利用することにより、個々の構成要素に適合させて再使用し、マトリクスで占有される全体スペースの大幅な低減を図るようにしている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、最初の文節で述べたタイプの装置が提供される。この装置は、前記相互接続点をマトリクスで配置することにより、２つの別個の伝送路が１つの共通電圧基準経路を持つようにしていることを特徴とする。この構成により、１つの電圧基準経路により占有されるスペースを、少なくとも、マトリクス上に存在する出力端対の数倍にまで節減できる。
【００１０】
特定の実施形態によれば、相互接続点は相互接続点の対で配置され、それにより２つの隣接する相互接続点の対が１つの共通電圧基準経路を持つようになっている。
【００１１】
本発明の別の実施形態によれば、スイッチング方式に従って所定の制御信号を用いてマトリクスの動作を制御する制御部材を備え、その制御部材の制御によって、所定の時点では、１つの出力端だけが、アクティブ状態と呼ばれる第１のスイッチング状態に設定された特定の相互接続点により前記入力端の１つに接続できる。前記出力端に他の入力端を接続することが可能なその他の相互接続点のすべては、イナクティブ状態と呼ばれる第２のスイッチング状態に設定される。前記制御信号を復号して、前記相互接続点のスイッチング状態を導き出すための復号化手段を備えている。この実施形態によれば、復号化手段は相互接続点に組み合わされた複数のデコーダを備え、このデコーダにより、前記相互接続点の近傍で前記制御信号を局部的に復号する。制御信号の局部的な復号化により、制御部材と相互接続点との間に必要な制御接続点数の低減が可能になり、したがって、それら制御接続点により占有されるスペースが減少する。
【００１２】
本発明の別の実施形態によれば、２つの出力端を有する単一の局部デコーダが使用され、このデコーダは、１つで同一の複合素子の相互接続点によって反転手段に組み合わされている。前記単一デコーダは、従来の構成により使用されるデコーダ全体に比べて、単純かつ小型である。前記対を構成する２つの相互接続点は、マトリクスの１つで同一出力端に接続できる。この結果、４個のデコーダ（各相互接続点につき１つ）の代わりに、４つの相互接続点の各複合素子につき、１個のデコーダ対を使用できる。したがって、不要になった２個のデコーダにより占有されていたスペースが節減できる。
【００１３】
本発明のこれら及びその他の態様は、以下に述べる実施形態に関連する非限定的な事例により、明らかになり、解明されるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るスイッチ装置の構成例を示す。この装置はｎ×ｍ型の長方形マトリクス１０で構成されており、ここでのｎはＩ０からＩｎで示される入力端の数を表わし、ｍはＯ０からＯｎで示される入力端の数を表わす。各入力端及び各出力端は別個の伝送路に接続されている。伝送路は、Ｃ００からＣｎｍで（第１の添え字は入力端Ｉ０からＩｎの添え字を示し、第２の添え字は対応する出力端Ｏ０からＯｍの添え字を示す）示される、マトリクスのスイッチ素子を構成する相互接続点の近傍で相互に接続されている。マトリクスの入力端の添え字ｉを持つ各伝送路は、ＳＩｉで示される信号経路で構成されており、前記信号経路の各々は電気信号をマトリクスの入力端Ｉｉから伝送する。また、マトリクスの出力端の添え字ｊを持つ各伝送路は、ＳＯｊで示される信号経路で構成されており、前記信号経路の各々は電気信号をマトリクスの出力端Ｏｊに伝送する。Ｖｃｃで示される基準経路は、例えば２．５Ｖの電源電圧Ｖｃｃの基準電圧が供給されている。電圧基準経路Ｖｃｃは、例えば対応する信号経路Ｓｊ上に伝送される信号の帰還経路としての役割を果たすこともできる。またこの電圧基準経路Ｖｃｃを別の目的、特に電磁遮蔽及び／又は電源供給経路として利用することができる。相互接続点又はスイッチ素子Ｃｉ、ｊは、入力端Ｉｉに対応する信号経路ＳＩｉを出力端Ｏｊに対応する信号経路ＳＯｊに移す機能を有する。単純化のために、図１では、相互接続点は単純な２方向スイッチで示している。しかし、相互接続点の機能を実行するために使用されるスイッチの型は、図１に示すスイッチＣｉ、ｊに限定されない。図を単純化する同一目的のため、信号経路は単一ラインで示される。光伝送に対しては、各信号経路は２つの別個の並列の差動経路で構成される。すべての図に関して述べる本発明の原理は、差動伝送路にも適用される。
【００１５】
本発明の原理によれば、相互接続点Ｃｉ、ｊはマトリクスで配置され、それにより２つの別個の伝送路が１つの共通電圧基準経路Ｖｃｃを持つようになっている。図１では、１つで同一の出力伝送路ＳＯ０に接続可能な、一方ではスイッチ素子Ｃ０、０及びＣ１、０、他方ではＣ２、０及びＣ３、０は、対にグループ化され、それにより連続の添え字Ｉ１及びＩ２を持つマトリクスの２つの入力端に対応する伝送路が並んで配置されるようになる。１つで同一の電圧基準経路Ｖｃｃは、対応する信号経路ＳＩ１とＳＩ２との間に設けられる。この電圧基準経路は特に、２つの信号経路ＳＩ１及びＳＩ２の共通帰還経路として役立つ。これにより、相互接続点の２つの対がこのように組み合わされている場合の、基準経路に必要な場所の節減と、ライン間の空き場所の節減とが可能になる。同一構成は、例えば、入力端Ｉ３とＩ４、次にＩ５とＩ６等に対応する伝送路に対して共通電圧基準経路を使用することにより、連続入力端に対応する伝送路の部位で再現できる。また同一原理はマトリクスの別の局面にも適用できる。この適用は、一方ではタイプＣｉ、ｊ及びＣｉ、ｊ＋１、他方ではＣｉ、ｊ＋２及びＣｉ、ｊ＋３の相互接続点、タイプＳＩｉの同一入力伝送路と、一方では連続添え字ＳＯｊ及びＳＯｊ＋１、他方では字ＳＯｊ＋２及びＳＯｊ＋３と持つ出力端と接続可能な相互接続点を対にグループ化することによりなされる。
【００１６】
図２に概略的に示す本発明による好ましい実施形態によれば、相互接続点は、４つの相互接続点の複合素子２２にグループ化され、それにより２つの隣接素子２２が１つの共通電圧基準経路を持つようになっている。図２は、４つの隣接複合素子を含むスイッチング・マトリクスの一部分だけを示す。本発明の有利な実施形態によれば、本発明の原理は、入力端と出力端の伝送路の部位で、２次元のマトリクスで適用される。同一素子は図１に示すものと同一参照符号である。基準経路Ｖｃｃはこの場合には、マトリクスの２つの連続出力端に接続された２つの伝送路間、及びマトリクスの２つの連続入力端に接続された２つの伝送路間に設けられる。４つの相互接続点の複合素子の構成により、２次元マトリクスの各複合素子に対するライン間の、基準経路の場所及びスペースに関しての利点が得られる。
【００１７】
図３（ａ）は、スイッチング・マトリクスで使用できる伝送路の対を概略的に示す断面である。前述のように、光伝送で伝送される信号は、位相が逆の差動信号である。これは、伝送路の１つの信号経路が実際に、差動信号を伝送する２つの並列差動経路で構成されていることを意味する。先の図に関して述べたマトリクスの原理は、１つの信号経路が実際に２つの並列差動経路で構成されていることを除き、そのまま当てはまる。したがって各伝送路は、信号を伝送する２つの差動経路Ｓ及びＳｑと、電圧基準経路又はリターン経路Ｖｃｃとを含む。差動信号経路の構成要素で占有されるスペースをＡ、電圧基準経路Ｖｃｃで占有されるスペースをＢ、２つの信号経路間のスペースをＡ′、信号経路と電圧基準経路の間のスペースをＢ′、さらに２つの電圧基準経路間のスペースをＣで示すことにより、図３（ａ）により管理される連続の個別の差動伝送路の対に対して生じる全体スペースは、４（Ａ＋Ｂ＋Ｂ′）＋２Ａ′＋Ｃとなる。
【００１８】
図３（ｂ）は、例えば図１及び２に示したものと同様に、本発明により配置された差動伝送路の対を示す。同一素子は同一参照符号を使用して示している。電圧基準経路Ｖｃｃは、２つの連続差動伝送路で共通であり、それにより２つの伝送路で占有される全体スペースを節減できる。実際、図３（ａ）と同一記号を使用して、全体スペース４Ａ＋２Ａ′＋３Ｂ＋４Ｂ′が得られる。すなわちＢ＋Ｃに等しい節減が得られる。伝送路の対当り１つの電圧基準回路を削除することにより得られる場所の節約は、マトリクスの各局面に応じて使用されるスペースの少なくとも１０％と推定される。
【００１９】
図４は、本発明の特定の実施形態による装置の対を示す。図４は、図２に示す複合素子２２の半分を示す。この半分は、１つで同一出力伝送路に組み合わされた２つの相互接続点又は基本素子Ｃｉ、ｊ及びＣｉ＋１、ｊに相当する。制御部材ＣＴＲＬは、予め定めたスイッチング方式に従って、所定の制御信号を用いてマトリクスの動作を制御するために設けられている。所定の時点では、１つの出力端は、制御部材ＣＴＲＬの制御によって、アクティブ状態と呼ばれる第１のスイッチング状態に設定された特定の相互接続点により単一入力端だけに接続できる。一方、同一出力端に他の入力端を接続可能なその他の相互接続点のすべては、イナクティブ状態と呼ばれる第２のスイッチング状態に設定される。制御信号を復号し、相互接続点のスイッチング状態を導き出すための復号化手段４３を備えている。復号化手段４３は、相互接続点に組み合わされた局部デコーダを備え、相互接続点の近傍で、制御部材より送られる制御信号を局部的に復号する。図示した例では、制御信号は２進信号であり、デコーダ４３は２進デコーダである。２進デコーダ４３は、２進制御信号を制御部材ＣＴＲＬから２進デコーダ４３に送る伝送路の個別の２進接続路により、制御部材に接続される。図４に示す例では、制御部材からの個別の２進接続路の数Ｎは、最大で２Ｎに等しい数の相互接続点を制御するために設けられる。この例では、Ｎ＝３である。
【００２０】
図５に示す本発明の特定の有利な実施形態によれば、２進デコーダＤＥＣの対は、相互接続点の２つの対に組み合わされている。相互接続点の第１の対は、接続点Ｃｉ、ｊ及びＣｉ＋１、ｊを備える。第２の対は、接続点Ｃｉ、ｊ＋１及びＣｉ＋１、ｊ＋１を備える。各デコーダＤＥＣは常に、Ｎ個の入力端（図示せず）を備えるが、この場合、２進デコーダは２つの出力端を備えて、各対応する対の２つの相互接続点に対し、Ｎ個の２進接続路で受け取った制御信号を復号する。各デコーダは、それぞれが各対の第１の相互接続点を制御するための第１の結果Ｒ１ｊ又はＲ１ｊ＋１を導き出す。デコーダはまた反転手段（図示せず）を備えており、その反転手段は、第１の結果を導き出すのに使用された制御信号に関するＮ個の２進接続路の少なくとも１つの制御信号を反転する。したがって、各デコーダは、それぞれが各対の第２の相互接続点を制御する第２の結果Ｒ２ｊ又はＲ２ｊ＋１を得る。図を明瞭にするため、図５には、制御接続点及び制御部材ＣＴＲＬの両方共が示されていない。しかしこれらの接続は、図４に示した相互接続点の１つの対に組み合わされた各デコーダＤＥＣと制御部材ＣＴＲＬとの間の相互接続点の各対に対して存在する。
【００２１】
図６には、図５に示すデコーダＤＥＣの１つの実施形態を示すが、これは説明の目的で示すものであり、非限定的例である。デコーダは、ｂ０、ｂ１、ｂ２で示す３つの入力端をＳ０、Ｓ１で示す２つの出力端に接続する、６１から６３で示す２入力ＡＮＤゲートで構成される。３つの入力端ｂ０、ｂ１、ｂ２は、図４に示すＮ個の制御接続点を介して、制御部材（図示せず）に接続される。２つの出力端Ｓ０とＳ１とは、一方では２つの２進制御結果Ｒ１ｊ又はＲ１ｊ＋１を得、他方ではＲ２ｊ又はＲ２ｊ＋１を得ようとするものであり、前記制御結果を制御に利用し、伝送路を介して図５に示す例に従うスイッチング・マトリクスＯｊ又はＯｊ＋１の１つ又は同一出力端に接続可能な、相互接続点Ｃｉ、ｊ及びＣｉ＋１、ｊの対、又はＣｉ、ｊ＋１及びＣｉ＋１、ｊ＋１の対を制御する。２つの入力端ｂ０とｂ１とは第１のＡＮＤゲート６１の入力端に接続され、このＡＮＤゲートの出力端は、第２及び第３のＡＮＤゲート６２及び６３のそれぞれの入力端に接続されている。第３の入力端ｂ２は第２のＡＮＤゲート６２の入力端に接続され、このＡＮＤゲート６２は、第１のＡＮＤゲート６１の出力端と入力端ｂ２で受け取られた信号との論理積演算をして、第１の相互接続点Ｃｉ、ｊに供給する第１の制御結果Ｒ１を出力する。反転手段６５は、第３の入力端ｂ２で受け取られた信号を反転し、その反転信号を第３のＡＮＤゲート６３の入力端に供給する。入力端ｂ２で受け取られた信号は、第２のＡＮＤゲート６２の入力端に供給される信号に対して反転され、第１のＡＮＤゲート６１の出力との論理積演算をして、第２の相互接続点Ｃｉ＋１、ｊに供給する第２の制御結果Ｒ２を得る。これは、縮尺通りに表示されていない図４、５、６からは明らかでないが、図５と６に示す２つの出力端を有するこのようなデコーダＤＥＣは、図４に示す２つのデコーダ４３の総和に比べて容積が小さくなる。
【００２２】
図１から６に示す装置は、集積回路に組み込み、特に図７に示す遠隔通信ネットワークのオートスイッチでの用途に利用できる。図７は本発明によるディジタル遠隔通信システムの例を示す。このシステムは送信機７１、受信機７２、図１から５に示す型のスイッチ装置を含むオートスイッチ７３、並びにオートスイッチ７３を介して送信機７１と受信機７２を接続する光ファイバ７５を備えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による装置の構成例を示す機能図。
【図２】本発明の第２の実施形態による装置の例を示す機能図。
【図３】本発明による装置で使用される伝送路を示す回路図。
【図４】本発明による装置の複合素子の実施形態を示す機能図。
【図５】本発明による装置の好ましい実施形態を示す機能図。
【図６】本発明による装置の局部デコーダの実施形態を示す機能図。
【図７】本発明の使用事例を示す機能図。
【符号の説明】
１０  長方形マトリクス
２２  複合素子
４３  復号化手段
６１〜６３  ＡＮＤゲート
６５  反転手段
７１  送信機
７２  受信機
７３  オートスイッチ
７５  光ファイバ
Ｃ００〜Ｃｎｍ  伝送路
Ｉ０〜Ｉｎ，Ｉｉ  入力端
Ｏ０〜Ｏｍ，Ｏｊ  出力端
ＳＩｉ、ＳＯｊ  信号経路
Ｖｃｃ  基準経路
ＳＯ０  同一出力伝送路
ＳＩ１、ＳＩ２  信号経路
Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６  入力端
ＣＴＲＬ  制御部材
ｂ０、ｂ１、ｂ２  入力端
Ｓ０、Ｓ１  出力端
Ｏｊ、Ｏｊ＋１  スイッチング・マトリクス
【図１】
0004087236.tif 000002
【図２】
0004087236.tif 000003
【図３】
0004087236.tif 000004
【図４】
0004087236.tif 000005
【図５】
0004087236.tif 000006
【図６】
0004087236.tif 000007
【図７】
0004087236.tif 000008