JP5441766B2 - 光スイッチおよび光スイッチ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光の伝送経路を切り替える光スイッチ素子を多段接続して構成された光スイッチに関する。

従来の光スイッチの一例として下記特許文献１に記載の光スイッチが存在する。この光スイッチは、光信号の出力先を切り替える際に、導通している光信号を消失してしまうのを防止するように構成されており、出力先を切り替えている最中に、切り替え前後の光導波路双方に光信号を出力するようにしている。

特開２００４−２４６３０２号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている光スイッチ切替制御回路では、導通している光信号の消失を防ぐことが考慮されているが、切り替え時にその切り替えに関係ない切り替え経路に光信号が一時的に混信するクロストークを防ぐことができない。その結果、上記従来の光スイッチを光通信信号の伝送経路切り替えに適応し、その切り替え時にクロストークが生じた場合、切り替えと関係ない切り替え経路に切り替え中の光通信信号が漏れてしまい、通信内容の秘匿性が保てないという問題があった。

また、切り替えと関係ない切り替え経路がその先で光カプラ等を用いて別の運用中の光伝送経路と結合させてある場合、クロストーク光が運用中の光伝送経路の光通信信号を破壊してしまい、通信障害を発生させてしまうという問題もあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光の伝送経路の切り替え時にクロストークが生じることのない光スイッチおよび光スイッチ制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光スイッチは、３つ以上の光入出力ポートを有する光スイッチ素子を多段接続して構成した、１つの入力ポートと複数の出力ポートを有する多段光スイッチ手段と、入力ポートから入力された光の出力先の切り替え指示を受けた場合に、まず、切り替え後の出力ポートに至る光伝送経路のうち、切り替え前の出力ポートに至る光伝送経路と重複していない部分を構成し、かつ重複部分との分岐点以外に位置している光スイッチ素子の設定を変更する第１の制御を実行し、その後、前記分岐点に位置している光スイッチ素子の設定を変更する第２の制御を実行する切替制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、入力光の出力先を切り換える際にクロストークが発生するのを防止でき、通信内容の秘匿性維持や通信障害発生の防止を実現できる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる光スイッチの実施の形態１の構成例を示す図である。 図２は、本発明にかかる光スイッチの動作を説明するための図である。 図３は、本発明にかかる光スイッチの動作を説明するための図である。 図４は、本発明にかかる光スイッチの動作を説明するための図である。 図５は、本発明にかかる光スイッチの動作を説明するための図である。 図６は、実施の形態３の光スイッチの構成例を示す図である。 図７は、切替制御回路の構成例を示す図である。 図８は、切替制御回路の構成例を示す図である。 図９は、切替制御回路の構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる光スイッチおよび光スイッチ制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
本実施の形態にかかる光スイッチは、たとえば、光を入力あるいは出力する３つ以上の内部光ポートを持ち、これら内部光ポート間の光伝送経路の切り替えを指示する素子切り替え制御信号が入力された場合にこれら内部光ポート間の光伝送経路を切り替える、複数の光スイッチ素子と、光を入力あるいは出力する４つ以上の外部光ポートと、を備え、これら内部光ポートと外部光ポートを適切に接続して多段光スイッチを構成している。また、外部光ポート間の接続関係を指定する接続指定信号に従い、各々の光スイッチ素子の切り替え順序およびタイミングを適切に制御する切替制御回路を備えており、切替制御回路は、クロストークが生じないよう光スイッチ素子を制御する素子切り替え制御信号を多段光スイッチへ出力する。これにより、切り替えと関係ない切り替え経路に切り替え中の光通信信号が漏れてしまうことや、クロストーク光が運用中の光伝送経路の光通信信号を破壊してしまうことなく、光の伝送経路を切り替えることができ、通信内容の秘匿性維持や通信障害発生の防止を実現する。この光スイッチの詳細を以下に説明する。

図１は、本発明にかかる光スイッチの実施の形態１の構成例を示す図である。なお、各実施の形態の説明で使用する各図において、同一の構成要素または同一とみなせる構成要素（同様の動作を実行する構成要素）には同じ符号を付している。

図１に示したように、本実施の形態の光スイッチは、複数の光スイッチ素子１０および切替制御回路２０を備え、光スイッチ素子１０は、多段接続されて多段光スイッチを構成している。各光スイッチ素子１０は、２ｘ１光スイッチ素子であり、上述した内部光ポートに相当する３つの光入出力ポート１２（以下、単に光ポート１２と記載する）を備え、１つの光ポート１２から入力された光信号を残りの光ポート１２のいずれか一方から出力する。また、初段および最終段の光スイッチ素子１０には、上述した外部光ポートに相当する光入力ポート１１および光出力ポート１３がそれぞれ接続されている。切替制御回路２０は、外部から入力された接続指定信号Ｓ１に従って各光スイッチ素子１０を制御し、光入力ポート１１から入力された光信号が所望の光出力ポート１３（接続指定信号Ｓ１により指示された光出力ポート１３）から出力されるように、光信号の伝送経路（多段光スイッチ内の伝送経路）を設定する。

なお、例えば光ファイバ伝送路、光合・分波器、光増幅器といった図示しない外部の光機器と外部光ポート（光入力ポート１１，光出力ポート１３）との間、外部光ポートと内部光ポートとの間、内部光ポートと内部光ポートとの間は、例えば光ファイバケーブルにより光学的に接続され、例えば装置制御監視カード、操作盤といった図示しない外部の制御監視機器と切替制御回路との間、切替制御回路と光スイッチ素子との間は、例えばプリント基板や導線により電気的に接続されている。

図２、図３および図４は、上記構成の光スイッチの動作を説明するための図である。これらの図２〜図４において、ＣＯＭ、ＳＷ１〜ＳＷ７およびＰ１〜Ｐ８はそれぞれ、図１に示した光入力ポート１１、光スイッチ素子１０および光出力ポート１３に対応する。なお、ＳＷ１〜ＳＷ７を制御する回路（上記の切替制御回路２０に相当）は図示を省略している。ＳＷ１〜ＳＷ７の７個の２ｘ１光スイッチ素子は互いの内部光ポート間が光学的にツリー状に接続され、他の光スイッチ素子と接続されていない内部光ポートは外部光ポートと接続され、この例の場合、全体として８×１多段光スイッチを構成している。

次に光スイッチの詳細動作について説明する。ここでは、一例として、入力された光信号の出力先をＰ２からＰ４へ切り替える場合の動作を説明する。図２は初期状態を示しており、初期状態においては外部光ポートのＣＯＭとＰ２の間が繋がっており、その光伝送経路のうちＰ２側から辿れる部分を太い実線で示している。また、切り替え後に出力先となるＰ４側から辿れる部分を太い破線で示している。この状態からの切り替え手順は以下の通りである。

まず、第一段階として、図３に示したように、切り替え先の外部光ポートＰ４と初期状態での光伝送経路（切り替え前の光伝送経路）との分岐点となる光スイッチ素子ＳＷ２以外の光スイッチ素子を切り替え先の光伝送経路側に切り替える。図３の例の場合は、光スイッチ素子ＳＷ５を切り替えることとなる。この第一段階の切り替え操作中において、初期状態の光伝送経路を構成している光スイッチ素子の切り替え状態は一切変化しないため、光スイッチ素子切り替え中の素子固有の過渡状態の性質に関わらず、光の伝送状態は変化せず、動的クロストークも発生しない。

次に、第二段階として、図４に示したように、切り替え先の外部光ポートＰ４と初期状態での光伝送経路との分岐点となる光スイッチ素子ＳＷ２を切り替え先外部光ポート側に切り替える。この第二段階は、第一段階の切り替え操作が完了し各光スイッチ素子の接続状態が安定した後に開始する。開始タイミング（図１に示した切替制御回路２０が第二段階の制御を開始するタイミング）は、外部の制御監視機器（たとえば制御監視カード）による各光スイッチ素子１０（ＳＷ１〜ＳＷ７）の監視結果に基づき決定するように構成してもよいし、第一段階の制御を実行後、一定時間（各光スイッチ素子１０における設定変更の所要時間を考慮して決定された時間）が経過した時点としてもよい。また、光スイッチ素子１０が設定変更完了時にその旨を切替制御回路２０へ通知するようにして、切替制御回路２０は、第一段階で指示を行ったすべての光スイッチ素子１０から設定変更完了の通知を受けた後に第二段階の制御を開始するようにしてもよい。

上記の第二段階の切り替えでは、切り替え先の外部光ポートと初期状態での光伝送経路との分岐点となる光スイッチ素子が唯一の制御対象としているため、光スイッチ素子切り替え中の素子固有の過渡状態の性質に関わらず、初期状態での光伝送経路である外部光ポートＣＯＭとＰ２および切り替え先の外部光ポートＰ４以外の光ポートに対しての光の伝送状態への影響は生じない。よって、切り替えと無関係な光ポートに対しての動的クロストークも発生しない。一方、光スイッチ素子切り替え中の素子固有の過渡状態の性質として、切り替え中に複数の光ポートにまたがって光が伝送さる現象や、切り替え状態がすぐには安定せず切り替え中に切り替え先から切り替え元に接続状態が一時的に逆戻りするといった現象が発生する場合がある。しかし、切り替え先の外部光ポートと初期状態での光伝送経路との分岐点となる光スイッチ素子がこうした光スイッチ素子として理想的でない性質を持っていたとしても、その影響は初期状態での光伝送経路と切り替え先の光伝送経路のみにとどめることができる。

このように、本実施の形態の光スイッチでは、光伝送経路を切り替える場合、まず、スイッチ内部の切り替える前の経路と切り替えた後の経路との分岐点（両者が重複している部分と重複していな部分の分岐点）に位置している光スイッチ素子以外の設定を変更し、その後、分岐点に位置している光スイッチ素子の設定を変更することとした。これにより、入力光の出力先を切り換える際（装置内部における光伝送経路の切り替える際）にクロストークが発生するのを防止でき、通信内容の秘匿性維持や通信障害発生の防止を実現できる。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の光スイッチについて説明する。なお、内部構成は、実施の形態１の光スイッチと同様である（図１参照）。

実施の形態１で説明した光スイッチでは、光伝送経路を切り替える際に、２段階で設定変更していたが、さらに、以下に示すような動作を実施するようにした場合、切替制御回路の簡素化などを図ることができる。

図５は、本実施の形態の光スイッチの動作を説明するための図であり、実施の形態１で説明した２段階の設定変更動作を実行した後に実行する動作の例を示したものである。

すなわち、本実施の形態の光スイッチは、実施の形態１で説明した動作を実行することにより光スイッチ素子１０の設定を変更し、内部の光伝送経路の変更が終了した後、さらに、第三段階として、図５に示したように、切り替え先の光伝送経路を構成していない光スイッチ素子１０（この例では、ＣＯＭからＰ４へ至る経路を構成していないＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ７）をあらかじめ決定されている特定の方向に切り替える。より詳細には、光伝送経路が変更となったことにより光伝送経路から外れたスイッチ素子１０（この例ではＳＷ４）を特定の方向に切り替える。これにより、一連の切り替え段階終了後の各光スイッチ素子の切り替え状態が外部光ポート間の接続状態により一意に決定されるようになり、切替制御回路２０の構成およびその設計検証の簡素化を図ることができる。

なお、この第三段階の切り替えを行わない場合、各光スイッチ素子の切り替え状態が現在のポート間の接続状態だけではなく、過去の切り替え履歴や使用開始時の初期状態により決定されることとなり多段光スイッチ（各光スイッチ素子１０）の取りうる状態数が大幅に増大し設計検証が複雑になる面があるが、一方でスイッチ素子の切り替え回数やシーケンス段数が少なくてすむ点もあり、適用先に応じてより望ましい方式を選択することができる。たとえば、光スイッチ素子１０の数が一定数以下の場合には、この第三段階の切り替えを行わないようにする。

このように、本実施の形態の光スイッチは、実施の形態１の光スイッチが実行する動作に加え、さらに、光伝送経路を構成していない光スイッチ素子１０の状態を予め決定しておいた状態に設定することとした。これにより、切替制御回路２０の構成およびその設計検証の簡素化が実現できる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３の光スイッチの構成例を示す図であり、先の実施の形態１および２で説明した光スイッチの変形例を示している。実施の形態１および２の光スイッチでは、２×１型の光スイッチ素子１０（図１など参照）で多段光スイッチを構成していたが、図６に示したように、光スイッチ素子１０の一部を他の光スイッチ素子（たとえば４×１型の光スイッチ素子）に置き換えることが可能である。光スイッチ素子１０の全部を２×１型以外の光スイッチ素子としてもよい。３種類以上の光スイッチ素子を組み合わせて使用してもよい。

入力された光信号の出力ポート（光伝送経路）を切り替える場合の手順は、実施の形態１または２で示した手順と同様である。最初に、切り替える前の経路と切り替えた後の経路の分岐点よりも下方（出力ポート寄り）の光スイッチ素子の設定を変更し（上述した第一段階の動作に相当）、次に、分岐点の光スイッチ素子の設定を変更する（上述した第二段階の動作に相当）。また、必要に応じて、光伝送経路を構成していない光スイッチ素子の設定状態を変更する（上述した第三段階の動作に相当）。この場合にも、実施の形態１
または２の光スイッチと同様の効果が得られる。

このように、本実施の形態の光スイッチは、光スイッチ素子の一部またはすべてを２×１型とは異なる種類の光スイッチ素子で構成することとした。このような構成を採用した場合においても、先の実施の形態で説明した光スイッチと同様に、光伝送経路の切り替え時にクロストークが発生するのを防止できる。

実施の形態４．
つづいて、実施の形態４の光スイッチについて説明する。なお、本実施の形態の光スイッチの内部構成は、実施の形態１の光スイッチと同様である（図１参照）。本実施の形態では、実施の形態１〜３で示した光スイッチが備えている切替制御回路２０の詳細について説明する。

図７は、切替制御回路２０の構成例を示す図である。図７に示した切替制御回路２０は、接続指定信号Ｓ１と素子切り替え監視信号Ｓ２を外部からの入力信号とし、これらの入力信号に基づいて、各光スイッチ素子１０を制御する。また、接続指定信号Ｓ１をトリガに素子切り替えタイミングを自律的に生成する。接続指定信号Ｓ１は、たとえば、外部の制御監視機器である操作盤から出力される信号である。また、素子切り替え監視信号Ｓ２は、たとえば、機械式光スイッチの切替状態監視用接点由来のものや、温度調整式スイッチの温度監視用素子由来のもの、より一般的には、電圧、電流、温度、時刻、光パワー、機構的位置など各々の光スイッチデバイスに応じた任意の監視対象に由来する信号であってよく、また、外部の制御監視機器である装置制御監視カードのハードウェアあるいはソフトウェア制御監視タイマや関連する光スイッチを通過する主信号の導通状態など各々本発明のスイッチが適用される装置やシステムに由来する信号であってもよく、直接あるいは間接的に光スイッチの切替状態が得られる信号であれば、あらゆる情報に由来するものとすることができる。また、必ずしも自律的に出力されるものでなくてもよく、周期監視器などの要求に応じて出力されるものでもよい。

図７に示した切替制御回路２０は、素子切替状態現在値デコーダ２１、素子切替状態目標値デコーダ２２、素子切替タイミング生成器２３、素子切替状態差分演算器２４、第一段素子切替状態値演算器２５、第二段素子切替状態値演算器２６、素子切替状態選択器２７および素子切替制御器２８を備える。なお、素子切替状態現在値デコーダ２１、素子切替状態目標値デコーダ２２および素子切替状態差分演算器２４が設定状態比較手段を構成し、第一段素子切替状態値演算器２５、第二段素子切替状態値演算器２６、素子切替状態選択器２７および素子切替制御器２８が光スイッチ素子制御手段を構成する。

素子切替状態現在値デコーダ２１は、監視信号Ｓ２をデコード（解釈）し、デコード結果として各光スイッチ素子１０（すべての光スイッチ素子１０）の現在の設定状態を示す信号を素子切替状態差分演算器２４へ出力する。

素子切替状態目標値デコーダ２２は、光伝送経路の切り替える場合の切り替え後の光伝送経路を示す信号である接続指定信号Ｓ１をデコードし、デコード結果として光伝送経路切り替え後の各光スイッチ素子１０の設定状態を示す信号を素子切替状態差分演算器２４へ出力する。また、接続指定信号Ｓ１が入力された旨、すなわち光伝送経路の切替指示を受けた旨を示す信号を素子切替タイミング生成器２３へ出力する。なお、接続指定信号Ｓ１は、切り替え後の光伝送経路を構成する光スイッチ素子の情報としてもよいし、切り替え後に各光スイッチ素子１０がどのような状態となっているべきかを示す情報（すべての光スイッチ素子１０それぞれの設定状態を指定する情報）としてもよい。前者の場合、切り替え後の経路上の光スイッチ素子の識別情報のみを通知すればよいため、通知する情報量を抑えることができる。また、接続指定信号で新たな出力先とする光出力ポートのみを通知するように構成し、通知する情報量をさらに抑えることも可能である。この場合や切り替え後の経路上の光スイッチ素子の識別情報のみを通知する場合、素子切替状態目標値デコーダ２２または素子切替状態差分演算器２４が、新たな光出力ポートに至る経路を構成する光スイッチ素子１０を特定する。

素子切替タイミング生成器２３（制御タイミング決定手段に相当）は、素子切替状態目標値デコーダ２２から信号（光伝送経路の切替指示を受けた旨を示す信号）が入力されると、この入力信号の入力タイミングに基づいて、光スイッチ素子１０の切り替えタイミング信号を生成し、素子切替状態選択器２７へ出力する。

素子切替状態差分演算器２４は、素子切替状態現在値デコーダ２１におけるデコード結果と素子切替状態目標値デコーダ２２におけるデコード結果を比較し、比較結果を第一段素子切替状態値演算器２５および第二段素子切替状態値演算器２６へ出力する。なお、素子切替状態現在値デコーダ２１におけるデコード結果と素子切替状態目標値デコーダ２２におけるデコード結果が入力されるタイミング同期していない場合もあるので、素子切替状態差分演算器２４は、各デコーダから受け取った最新のデコード結果を保持しておき、素子切替状態現在値デコーダ２１または素子切替状態目標値デコーダ２２からデコード結果が入力されるごとに、デコード結果の比較を行う。各デコード結果の入力タイミングが同期している（各デコード結果がほぼ同じタイミングで入力される）場合には、双方のデコーダからデコード結果が入力された時点で比較するようにしてもよい。

第一段素子切替状態値演算器２５は、素子切替状態差分演算器２４における比較結果に基づいて、実施の形態１で説明した第一段階の処理で切り替える光スイッチ素子１０を決定し、決定結果（決定結果＃１）を素子切替状態選択器２７へ出力する。

第二段素子切替状態値演算器２６は、素子切替状態差分演算器２４における比較結果に基づいて、実施の形態１で説明した第二段階の処理で切り替える光スイッチ素子１０を決定し、決定結果（決定結果＃２）を素子切替状態選択器２７へ出力する。

素子切替状態選択器２７は、入力された切り替えタイミング信号、決定結果＃１および決定結果＃２に基づいて、決定結果＃１が示す光スイッチ素子１０の切り替え指示（切替指示＃１）、および決定結果＃２が示す光スイッチ素子１０の切り替え指示（切替指示＃２）を、素子切替制御部２８に対して行う。

ここで、切替指示＃２は、切替指示＃１に対応する処理が完了する前に切替指示＃２に対応する処理が開始されないようなタイミング（切替指示＃１に対応する処理が完了した後に切替指示＃２に対応する処理が開始されるように考慮したタイミング）で行う。このタイミングは、光スイッチ素子１０における切替処理の所要時間を考慮してタイミングを決定すればよい。なお、素子切替状態選択器２７が切替指示＃１，＃２を発行するタイミングは、いずれの発行タイミングも素子切替タイミング生成器２３で決定して切替タイミング信号として出力するようにしてもよいし、切替指示＃１の発行タイミングのみを素子切替タイミング生成器２３が決定して切替タイミング信号として出力し、切替指示＃２の発行タイミングは素子切替状態選択器２７が切替タイミング信号（切替指示＃１の発行タイミング）に基づき決定するようにしてもよい。また、素子切替タイミング生成器２３が出力する切り替えタイミング信号を単に経路切替開始許可信号として扱い、この信号の受信タイミングに基づいて、素子切替状態選択部２７が切替指示＃１および＃２の発行タイミングを決定するようにしてもよい。

素子切替制御器２８は、切替指示＃１および切替指示＃２に従ってスイッチ素子１０の設定を変更し、光伝送経路を２段階で切り替える。

なお、図７は、実施の形態１の光スイッチが備えている切替制御回路２０の構成例であり、実施の形態２の光スイッチが備えている切替制御回路２０の場合、上述した第三段階の処理で切り替える光スイッチ素子を素子切替状態差分演算器２４での比較結果に基づき決定する演算器（第一段素子切替状態値演算器２５および第二段素子切替状態値演算器２６と同様の演算器）をさらに備え、この演算器での決定結果（決定結果＃３）に従って、素子切替状態選択器２７が、決定結果＃３が示す光スイッチ素子１０の切り替え指示を発行するような構成となる。

また、切替制御回路２０を図８に示したような構成としてもよい。図８に示した切替制御回路２０は、接続指定信号Ｓ１を外部からの入力信号とし、この入力信号に基づいて、各光スイッチ素子１０を制御する。また、図７に示した切替制御回路２０と同様に、接続指定信号Ｓ１をトリガに素子切り替えタイミングを自律的に生成する。なお、図８では、実施の形態２で説明した光スイッチ（上述した第一段階、第二段階および第三段階の処理を実行して光伝送経路を切り替える光スイッチ）が備えている切替制御回路２０の例を示している。図８においては、図７に示した切替制御回路２０と同一部分に同じ符号を付している。

図８に示した切替制御回路は、図７に示した切替制御回路から素子切替状態現在値デコーダ２１を削除し、また、素子切替状態差分演算器２４および素子切替状態選択器２７を素子切替状態差分演算器２４ａおよび素子切替状態選択器２７ａに置き換え、さらに、第三段素子切替状態値演算器２９を追加した構成となっている。

素子切替状態差分演算器２４ａは、たとえば、所定のタイミングで素子切替状態選択器２７ａに各光スイッチ素子１０の現在の設定状態を問い合わせ、得られた応答値（各光スイッチ素子１０の現在の設定状態）を保持しておく。また、素子切替状態目標値デコーダ２２におけるデコード結果が入力された場合、このデコード結果と保持している応答値とを比較する。比較結果は、第一段素子切替状態値演算器２５、第二段素子切替状態値演算器２６および第三段素子切替状態値演算器２９へ出力する。なお、素子切替状態目標値デコーダ２２におけるデコード結果が入力されたときに、各光スイッチ素子１０の現在の設定状態を素子切替状態選択器２７ａに問い合わせるようにしてもよい。また、光伝送経路の設定（切り替え）を行った場合に、その時点の各光スイッチ素子１０の設定状態を素子切替状態選択器２７ａから素子切替状態差分演算器２４ａへ通知するようにしてもよい。

第三段素子切替状態値演算器２９は、素子切替状態差分演算器２４ａにおける比較結果に基づいて、実施の形態２で説明した第三段階の処理で切り替える光スイッチ素子１０を決定し、決定結果（決定結果＃３）を素子切替状態選択器２７ａへ出力する。

素子切替状態選択器２７ａは、入力された切り替えタイミング信号、決定結果＃１、決定結果＃２および決定結果＃３に基づいて、決定結果＃１が示す光スイッチ素子１０の切り替え指示（切替指示＃１）、決定結果＃２が示す光スイッチ素子１０の切り替え指示（切替指示＃２）、および決定結果＃３が示す光スイッチ素子１０の切り替え指示（切替指示＃３）を、素子切替制御部２８に対して行う。なお、切替指示＃３に対応する処理は切替指示＃２に対応する処理が完了する前に開始してもよい。すなわち、素子切替状態選択器２７ａは、切替指示＃２を発行した直後に切替指示＃３を発行してもよいし、切替指示＃２と同じタイミングで発行してもよい（決定結果＃３が示す光スイッチ素子１０の切り替え指示を切替指示＃２で行うようにしてもよい）。

なお、実施の形態２で説明した第三段階の処理を実施しない場合には、図示した第三段素子切替状態値演算器２９は不要である。

また、切替制御回路２０を図９に示したような構成とすることも可能である。図９に示した切替制御回路２０は、図７に示した切替制御回路２０と同様に、接続指定信号Ｓ１と素子切り替え監視信号Ｓ２を外部からの入力信号としている。図７に示した切替制御回路２０との違いは、素子切替タイミング生成器２３を素子切替タイミング生成器２３ｂに置き換え、この素子切替タイミング生成器２３ｂへ素子切り替え監視信号Ｓ２が入力されるように構成した部分である。これにより、素子切り替え監視信号Ｓ２をトリガに素子切り替えタイミングを自律的に生成する。具体的には、図９に示した切替制御回路２０では、素子切替タイミング生成器２３ｂが、素子切り替え監視信号Ｓ２の入力タイミングに基づいて切り替えタイミング信号を生成し、素子切替状態選択器２７へ出力する。図９に示した切替制御回路２０は、素子切り替え監視信号Ｓ２に基づいて切り替えタイミング信号を生成している点を除いて、図７に示した切替制御回路２０と同じである。ただし、接続指定信号Ｓ１と素子切り替え監視信号Ｓ２の入力タイミングが同期していない場合には、図７に示した切替制御回路２０と異なる動作が必要となる。この場合、たとえば、素子切替タイミング生成器２３ｂは、素子切替状態選択器２７が発行する切替指示＃１と切替指示＃２の発行タイミングの差（切替指示＃１を発行後、どのくらい経過してから切替指示＃２を発行するか）を決定し、決定結果を切り替えタイミング信号として出力する。そして、素子切替状態選択器２７は、決定結果＃１および決定結果＃２が入力された場合、素子切替タイミング生成器２３ｂから受信していた切り替えタイミング信号が示す差（切替指示＃１と切替指示＃２の発行タイミングの差）に従い、切替指示＃１および切替指示＃２を適切なタイミングで発行する。また、これらのタイミング条件に加え、光スイッチ素子の切替間隔を一定時間以上とる必要があるなど、本発明の光スイッチデバイス、あるいは本発明の光スイッチを適用する装置、あるいはシステムに応じたタイミング条件を満たすようにしてもよい。

なお、実施の形態２で説明した第三段階の処理も実施する場合には、図８に示した第三段素子切替状態値演算器２９と同等の回路を追加し、素子切替状態選択器２７が、図８に示した素子切替状態選択器２７ａと同様に、切替指示＃３を行うようにすればよい。

図７および図９に示した切替制御回路では、素子切り替え監視信号Ｓ２を入力し、この信号を素子切替状態現在値デコーダ２１がデコードすることにより各光スイッチ素子１０の設定状態を把握するようにしている。しかし、上述した光スイッチでは、接続指定信号Ｓ１による指示内容に従って各スイッチ素子１０が切り換えられる（入力光の出力先が設定される）ため、接続指定信号Ｓ１の入力が新たに発生した時点の各光スイッチ素子１０は、その前（前回）に入力された接続指定信号Ｓ１による指示内容に対応した設定状態となっている筈である。よって、素子切替状態差分演算器２４が、最後に入力された接続指定信号Ｓ１の指示内容（素子切替状態目標値デコーダ２２における最新のデコード結果）を記憶しておき、接続指定信号Ｓ１の新たなデコード結果を素子切替状態目標値デコーダ２２から入力されるごとに、記憶しておいたデコード結果と新たなデコード結果を比較するように構成することも可能である。この場合、素子切替状態現在値デコーダ２１は不要となる。同じ事が図８に示した切替制御回路２０でもいえる。素子切替状態目標値デコーダ２２における最新のデコード結果を素子切替状態差分演算器２４ａが記憶するように構成する場合、素子切替状態選択器２７ａから素子切替状態差分演算器２４ａへのフィードバック情報（各光スイッチ素子１０の現在の設定状態の情報）は不要となる。

このように、実施の形態１〜３で示した光スイッチが備えている切替制御回路２０として図７〜図９で示したいずれか一つの回路を適用することにより、実施の形態１〜３で示した各光スイッチでは、接続指定信号Ｓ１または素子切り替え監視信号Ｓ２をトリガにして、素子切り替えタイミングを自律的に生成することができる。

以上のように、本発明にかかる光スイッチは、光通信システムに有用であり、特に、入力された光信号を電気信号に変換することなく装置内部で伝送し、所望のポートから出力する光スイッチに適している。

１０ 光スイッチ素子
１１ 光入力ポート
１２ 光入出力ポート
１３ 光出力ポート
２０ 切替制御回路
２１ 素子切替状態現在値デコーダ
２２ 素子切替状態目標値デコーダ
２３，２３ｂ 素子切替タイミング生成器
２４，２４ａ 素子切替状態差分演算器
２５ 第一段素子切替状態値演算器
２６ 第二段素子切替状態値演算器
２７，２７ａ 素子切替状態選択器
２８ 素子切替制御器
２９ 第三段素子切替状態値演算器

Claims (6)

1. ３つ以上の光入出力ポートを有する光スイッチ素子を多段接続して構成した、１つの入力ポートと複数の出力ポートを有する多段光スイッチ手段と、
   入力ポートから入力された光の出力先の切り替え指示を受けた場合に、まず、切り替え後の出力ポートに至る光伝送経路のうち、切り替え前の出力ポートに至る光伝送経路と重複していない部分を構成し、かつ重複部分との分岐点以外に位置している光スイッチ素子の設定を変更する第１の制御を実行し、その後、前記分岐点に位置している光スイッチ素子の設定を変更する第２の制御を実行する切替制御手段と、
   を備え、
   前記切替制御手段は、前記第２の制御を実行後、さらに、切り替え後の入力ポートから切り替え後の出力ポートに至る光伝送経路に位置していない全ての光スイッチ素子を特定の状態に設定する第３の制御を実行することを特徴とする光スイッチ。
2. 前記多段光スイッチ手段においては、
   光入出力ポートの中の１つを入力用のポート、残りを出力用のポートに設定して各光スイッチ素子を多段接続したことを特徴とする請求項１に記載の光スイッチ。
3. 前記切替制御手段は、
   入力ポートから入力された光の出力先の切り替え指示を受けた場合、当該切り替え指示が示す切り替え後の光伝送経路である新経路に位置している各光スイッチ素子の設定状態と、切り替え前の現在の光伝送経路である旧経路に位置している各光スイッチ素子の設定状態とを比較する設定状態比較手段と、
   前記設定状態比較手段における比較結果に基づいて、制御対象とする光スイッチ素子の特定、および特定した光スイッチ素子の設定変更制御を行う光スイッチ素子制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光スイッチ。
4. 前記切替制御手段は、
   入力ポートから入力された光の出力先の切り替え指示を示す接続指定信号の受信、または、各光スイッチポートの状態確認結果を示す素子切替監視信号の受信をトリガにして各光スイッチ素子の制御タイミングを決定する制御タイミング決定手段、
   をさらに備え、
   前記光スイッチ素子制御手段は、前記制御タイミング決定手段により決定された制御タイミングに従い、前記特定した光スイッチ素子の設定変更制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の光スイッチ。
5. ３つ以上の光入出力ポートを有する光スイッチ素子を多段接続して構成された、１つの入力ポートと複数の出力ポートを有する光スイッチおいて、入力光の出力先を変更する際の光スイッチ制御方法であって、
   入力ポートから入力された光の出力先の切り替え指示を受けた場合に、入力ポートから現在の出力ポートに至る第１の光伝送経路と、入力ポートから切り替え後の新たな出力ポートに至る第２の光伝送経路とを比較する比較ステップと、
   前記比較ステップにおける比較結果に基づいて、前記第２の光伝送経路のうち、前記第１の光伝送経路と重複していない部分を構成し、かつ重複部分との分岐点以外に位置している光スイッチ素子の設定を変更する第１の制御を実行し、その後、前記分岐点に位置している光スイッチ素子の設定を変更する第２の制御を実行する光スイッチ素子制御ステップと、
   を含み、
   前記光スイッチ素子制御ステップでは、前記第２の制御を実行後、さらに、前記第２の光伝送経路に位置していない全ての光スイッチ素子を特定の状態に設定する第３の制御を実行することを特徴とする光スイッチ制御方法。
6. 入力ポートから入力された光の出力先の切り替え指示を示す接続指定信号の受信、または、各光スイッチポートの状態確認結果を示す素子切替監視信号の受信をトリガにして各光スイッチ素子の制御タイミングを決定する制御タイミング決定ステップ、
   をさらに含み、
   前記光スイッチ素子制御ステップでは、前記制御タイミング決定ステップで決定した制御タイミングに従い、前記特定した光スイッチ素子の設定変更制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の光スイッチ制御方法。

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