JPH06319162A

JPH06319162A - 多次元伝送システムおよび多次元交換ネットワーク

Info

Publication number: JPH06319162A
Application number: JP5303956A
Authority: JP
Inventors: Shiyaroni Yakobu; シャロニヤコブ; Ri Yao; リヤオ
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 1994-11-15
Also published as: US5495356A; US5953143A

Abstract

(57)【要約】【目的】少なくとも３つの自由度、時間、波長および
空間、を利用する交換ネットワークを提供する。【構成】２地点間交換を含む１実施例において、入力
と出力間の各空間チャネルは出力を特徴づけるタイムス
ロットと波長座標を割当てられ、そして入力送信機と出
力受信機は適切な時間と波長座標に同調され、さらに選
択スイッチングを利用して入力と出力間の空間チャネル
を完成する。汎用スイッチングのための別の実施例にお
いて、各入力チャネルは１組の空間、タイムスロット、
および波長の座標を割当てられており、そして入力信号
は、適切な座標セットを有するこれらの入力に選択的に
連結する出力のすべてに同報通信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は交換ネットワークに関
し、より詳細には、少なくとも３次元、通常、次元は時
間、空間、波長および方向のような自由度として定義さ
れるが、を利用する交換ネットワークに関する。

【０００２】

【従来の技術】将来の通信ネットワークは、異なる利用
（例えばマルチメディア、並行処理）によって設定され
る要求を満たすために、高容量および高連結性の両者を
備える必要があるだろう。高容量は多量の情報を多くの
ユーザに伝達するために必要であり、そして高連結性は
多数のユーザを支援するために必要である。

【０００３】数次元を利用する場合、２つの主な利点が
あるが、その第１は複雑性が低減されていること、そし
て第２は連結性（すなわち、スケール可能性）が増加し
ていることである。これらの利点の背後にある論拠は、
物理的要因（例えば、混線、有限スペクトル、論理速
度）によって設定される限界のために、１次元では多数
の別個のチャネルを達成しにくいという点である。しか
し、数次元がこの負荷を共用する場合、これらの限界
は、もっと多数の別個のチャネルを認められるように緩
められる。例えば、１次元ネットワークでは、この次元
に群がる１０，０００個の別個のチャネルを必要とする
が、一方、２次元を利用する場合は、１０，０００の同
じ連結性を達成するために、各次元において、１００個
の別個のチャネルを必要とするだけでよい。例えば、波
長と空間の両次元を利用する２次元ネットワークによっ
て、１次元ネットワーク（波長または空間のどちらかの
次元）におけるより少ない空間素子および、より高い連
結性を有する所望の連結性を達成することができる。高
次元ネットワークによって、一層少ない空間素子および
一層高い連結性を生じることができる。例えば、時間、
空間および波長を利用する３次元ネットワークにおい
て、１，０００の連結性は各次元に対して１０のサイズ
で達成することができ、そして１，０００，０００の連
結性は各次元に対して１００のサイズで達成することが
できる。

【０００４】さらに、ネットワークのハードウェア複雑
性が、必要とされる基本能動交換素子の数として定義さ
れる場合、適切な設計によって、ハードウェア複雑性を
比例的に増加させずに、連結性を増加し得ることは周知
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ハー
ドウェア複雑性を比例的に増加させずに、連結性を増加
し得る多次元交換ネットワークを提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、少なくとも３つの自
由度、時間、波長および空間、を利用する多次元交換ネ
ットワークを提供することにある。

【０００７】本発明のさらに他の目的は、このような多
次元ネットワークに用いられる多次元伝送システムを提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、個別次元と
して少なくとも時間、空間および波長を含む多次元ネッ
トワークに関する。発明を実行するには２つの基本的ア
プローチがある。

【０００９】２地点間通信に最適の、第１のアプローチ
では、多次元ネットワークにおける連結は、所定の送信
端末、あるいは入力と、所定の受信端末、あるいは出力
との間に、中央制御の指令の下に３段階で、生成され
る。これらの段階には、まず、空間以外の次元の各々に
座標を割当てる段階と、次に入力送信機および出力受信
機をこれらの座標に同調させる段階と、そして最後に、
空間ネットワークにおけるいずれかのスイッチをセット
して、選択的スイッチングによって、入力と出力間の座
標を満足させるような経路を生成する段階とが含まれて
いる。従来技術を利用してスイッチングを制御すること
ができる。

【００１０】入力が、たとえ１つがすでに連結していて
も、１つ以上の出力に連結できるようなノンブロッキン
グ汎用交換ネットワークのために特に設計された第２の
アプローチでは、各入力は、空間次元、波長次元、タイ
ムスロット次元、および時々は方向次元から成る独自の
セットを備えており、そして出力は適切な次元のセット
を有するものを探し出すことによって、入力を選択す
る。これは、Ｎ入力が、全入力をＮ出力のそれぞれに同
報通信する受動同報通信メディアに連結しているような
システムとして見ることができる。各入力は、ｋの座標
によって定められ、かつ、次元あたり１つのｋの固定チ
ャネルから構成された独自のｋ次元チャネル上にある。
ネットワークの他端において、Ｎ出力のそれぞれは、各
次元におけるその適切な座標を選択することによって、
いずれかの入力を選択することができる。適切な態様で
制御された中間交換ネットワークは、入力と出力間に適
切な経路を完成する。

【００１１】

【実施例】図１では、５つの交換階梯（時間，波長，空
間，波長および時間）を有する対称な波長・時間・空間
２地点間交換ネットワーク１０が示されている。波長分
割多重および時分割多重の両者はｌとｍの積の多重化係
数と共に利用されるが、但しｌは時分割サブチャネルの
数であり、ｍは波長サブチャネルの数である。空間ネッ
トワークは波長選択クロスタイプであり、そして例え
ば、ＩＢＭ技術公開会報（Ｖｏｌ．３４＃１０Ａ，１９
９２年３月）に記述された種類の物を選択するために、
同調可能光フィルタ（ＴＯＦ）を利用する、ベクトルマ
トリックス乗算アーキテクチャに基づいている。このネ
ットワークによって２地点間相互接続を可能にする。

【００１２】ネットワークの素子の番号付けが複雑にな
りすぎないようにするために、ネットワークで同じ関係
を持ち、そして同じ機能を行うすべての同様な素子に
は、同じ参照数字が与えられる。

【００１３】空間ネットワーク（クロスバー）はｎ本の
入力ファイバ１１から成り、その各々は１×ｎ光スプリ
ッタ１２（中空の円で示される）に連結し、そしてそれ
は１列のＴＯＦ１４（同調可能光フィルタ）に連結した
ｎ本のファイバ１３の間で光エネルギーを分割し、従っ
て入力ｊは列ｊのｎ個の全ＴＯＦに同報通信する。マト
リックスの他側では、出力ファイバ１５の各々が、出力
ｉは行ｉから集めるというように、結合手段１６によっ
て、対応する行に連結したｎ本のファイバから光エネル
ギーを集める。この構成ではｎ²個の独立ＴＯＦがあ
り、その各々がそれぞれの入力・出力ファイバ組間の連
結のもとになっている。このような関係でのＴＯＦは、
１本の入力ファイバと１本の出力ファイバを有し、かつ
所定数の波長に至るまで同時に伝達するよう選択するこ
とができる光フィルタを意味する。ＴＯＦから特定波長
を選択するために、リードＣで示される制御ネットワー
クから、電気制御信号が印加される。ＴＯＦが音響光学
技術で実現される場合、この信号は、所望の波長を選択
する音響信号を発生するＲＦ信号である。タイムスロッ
トｔ_pで、入力ファイバｊから出力ファイバｉに波長λ
_kを送信するために、制御ＲＦ信号は、タイムスロット
ｔ_pで、周波数ｆ_kで、ＴＯＦ_aijに印加されねばなら
ない。但し、ｆ_kは１／λ_kに比例する。ＴＯＦの各々
は、当業者に周知のいずれかの適切な態様で、独立して
制御される。同時に送られる多重波長の場合には、ＲＦ
制御信号は対応する周波数を含んでいなければならな
い。

【００１４】各入力ファイバ１１には、その各々がファ
イバに結合した同調可能送信機１７（円で示される）に
よっても表される、ｍ個の波長送信機ノードがある。各
同調可能送信機にｌ個のタイムノードが与えられている
（同調可能送信機１７への垂直線上のＸで図示され
る）。タイムノード（各々が１入力を表す）の総数はＮ
＝ｌｍｎである。特定の同調可能送信機に結合したタイ
ムノードはすべて、異なるタイムサブチャネル（スロッ
ト）を有しており、同様に、共通ファイバを共用する同
調送信機は異なる波長のサブチャネルを有している。出
力段も、類似した構造となっていて、ｎ個のＴＯＦに関
連するｎ本の出力ファイバ１５の各々は、ｍ個の同調可
能受信機１８（円で表される）に供給される。各同調可
能受信機にはｌ個のタイムノード１９（垂直線上のＸで
表される）が与えられている。タイムノード（出力）の
総数はＮ＝ｌｍｎである。共通ファイバ上に置かれた同
調可能受信機はすべて、異なる波長サブチャネルを有し
ている。同様に、共通同調可能受信機に結合したタイム
ノードはすべて、異なるタイムサブチャネルを有する。

【００１５】入力と出力間の連結は、各次元に１つの３
サブチャネルから構成された経路を介して、すなわち三
つ組（λ_h，ｔ_i，ｓ_j）を介して、確立されている。
従って、ネットワークにおける同時連結の総数は、Ｎ＝
ｌｍｎである。すべての可能な構成（Ｎ！）を支援する
ために、光送信機ならびに受信機の、波長次元の選択座
標、時間次元の選択座標に時間多重化するために利用さ
れるであろうタイムスロット交換装置（ＴＳＩ）、およ
び時間と波長の座標に対応する制御信号に応答して所望
の経路選択を与えるであろう変更可能波長・時間選択ス
イッチへの完全な同調可能性が必要とされる。波長と時
間の次元でのサブチャネルの数は、動作のモード、すな
わち、再配置可能（現存の連結が再配置されて遊び入力
出力組間の連結を可能にする必要があるようなモー
ド）、あるいは非ブロック化（現存の連結を妨害するこ
となく、理想入力出力組間に連結を構成できるようなモ
ード）、に依存する。再配置可能に対しては、ｍ個の波
長サブチャネルおよびｌ個の時間サブチャネルが必要で
あり、一方、非ブロック化に対しては、（２ｍ−１）個
の波長サブチャネルと（２ｌ−１）の時間サブチャネル
で十分である。

【００１６】経路選択プロセスを説明するために、グラ
フ理論的表記法が利用されており、それに対する有用な
定義を以下に述べる。グラフＧは頂点と辺の集合であっ
て、辺（ｖ，ｗ）は２つの異なる頂点の非順序セットで
ある。辺（ｖ，ｗ）が二度以上発生し得る場合に、Ｇは
多重グラフである。辺（ｖ，ｗ）はｖおよびｗに接続し
ており、そして頂点ｖおよびｗは隣接している。Ｓ₁と
Ｓ₂が頂点を分割し、従って、各辺がＳ₁の頂点および
Ｓ₂の頂点に接続する場合、グラフは、頂点セット
Ｓ₁，Ｓ₂を有する、２部グラフである。頂点ｖの次数
はｖに接続する辺の数である。全頂点が同じ次数である
場合、グラフは正則である。

【００１７】ＧのマッチングＭは、１組しか同じ頂点に
接続していない、辺の組である。Ｍは、Ｍにおける辺に
接続するいずれの頂点をもカバーする。Ｇの辺彩色はＧ
における各辺に対して色を割当てることである。従っ
て、所定の色を持つすべての辺はマッチングを形成す
る。最小の辺彩色は、できるだけ最少数の色を使用す
る。オンライン辺彩色は、Ｇにおける各辺に対して色を
割当てることであり、このグラフでは、隣接する辺（す
なわち、共通頂点に接続しているそれ）は別々の色であ
り、辺は途中で、連結され／中断されており、そして色
の割当てを再配置することも許されている。

【００１８】経路選択プロセスは以下の通りであるが、
先ず、再配置可能な場合を考える。必要な連結のリスト
を与えられると、次数ｌと２ｍｎ個の頂点セットを有す
る２部多重グラフ（ＢＰＭＧ）を「辺彩色」することに
よって、時間サブチャネル割当てが見つかる。各時間サ
ブチャネル割当て（総計ｌ）ごとに、続いて波長サブチ
ャネル割当てが見つけられる。これは、次数ｍと２ｎ個
の頂点セットを有するｌ個のＢＰＭＧのそれぞれを辺彩
色すること（平行して行うことができる）によって行わ
れる。この後、各入力出力組に対する波長および時間の
サブチャネルが見つかり、空間サブチャネルは、この入
力出力組の適切な入力および出力ファイバを連結するＴ
ＯＦを実現することによって、容易に見つかる。上述の
チャネル割当ては、連続して（先ず時間、次いで波長、
それから空間）、行われることに注目されたい。入力−
出力チャネルを見つけるのに要する時間はＯ（Ｎｌｏｇ
₂Ｎ）である。はっきりさせるために、ｎ＝３，ｍ＝２
そしてｌ＝２、すなわちＮ＝１２であるような特定例を
考えてみる。１２個の入力／出力の各々は、入力／出力
の実際の物理的位置に対応する三つ組（ｕ，ｖ，ｗ）で
表されるが、但し、ｕはこの入力／出力が連結されるフ
ァイバに対応し、ｖは入力／出力が取付けられる同調可
能送信機／受信機に対応し、そしてｗは各送信機／受信
機に取付けられた垂直線における入力／出力の物理的位
置であって、例えば、（２，１，２）は、送信機／受信
機Ｎｏ．１を介して、ファイバＮｏ．２に結合した入力
／出力に対応しており、そしてこの入力出力は、送信機
／受信機Ｎｏ．１に取付けられた垂直線の底部に位置す
る。再配置可能の場合に、その各々が対応する入力と出
力の２つの三つ組で表された、１２個の連結のリストが
与えられる。

【００１９】先ず、各連結に対するタイムスロットは、
次数ｌ＝２および２ｍｎ＝１２個の頂点を有するＢＰＭ
Ｇを辺彩色することによって決定される。１２組の各々
は２つの可能なタイムスロットの１つ（例えば、ｔ₀ま
たはｔ₁）を割当てられる。連結の各々に対する波長サ
ブチャネルを見つけるために、各々が次数ｍ＝２，２ｎ
＝６個の頂点セットを有する２ＢＰＭＧ（各タイムスロ
ットに対して１つの）に進む。これらのグラフにおける
辺はタイムスロット割当てが終わるごとに１回、決定さ
れる。２グラフの辺彩色の後、波長の割当てが完了する
のであるが、この場合、各連結は２波長サブチャネルの
うちの所定の１つ（例えばλ₀またはλ₁）である。

【００２０】非ブロック化の場合の経路選択プロセスは
幾分異なり、そして各入力・出力組ごとに独立して行わ
れる。特定組合せを連結するために、２個のＢＰＭＧだ
けが利用される。先ず、２ｍｎ個の頂点セットを有する
ｌ次数ＢＰＭＧを利用し、そして「オンライン辺彩色」
を利用して、対応する時間サブチャネルを見つけ出す。
一旦、時間サブチャネルが見つかると、それは、次数
ｍ，２ｎ個の頂点セットを有する（前に見つかった時間
サブチャネルの）対応するＢＰＭＧと参照される。「オ
ンライン辺彩色」を利用して、対応する波長サブチャネ
ルが見つけられる。空間サブチャネルは、入力出力組の
対応する入力出力ファイバを識別することによって見つ
かる。入力出力チャネルを見つけるのに要する時間は、
Ｏ（ｌ＋ｍ）あるいは、ｌ，ｍ，ｎ＝Ｎ^1/3の場合、Ｏ
（Ｎ^1/3）である。

【００２１】図１の実施例において、各交換階梯に１次
元があるだけである。しかし、交換階梯を２以上の次元
にすることができる（すなわち、２以上の次元を１階梯
に合併する）。図１のネットワーク１０は、機能を変え
ずに、５階梯ではなく３階梯に、すなわち、時間および
波長の次元が共に結合された（ＴＷ）Ｓ（ＷＴ）に、形
成することができる。３次元３階梯２地点間波長時間空
間ネットワーク２０は、図２で実現されている。この場
合、スプリッタ１２，ＴＯＦ１３および結合装置１６か
ら成る空間ネットワークは、５階梯における場合と同じ
であり、従って説明しない。しかし、入力／出力段は、
以下のように異なる。各入力ファイバ２１には、ｌｍ個
の同調可能送信機２２がある。共通ファイバを共有する
各同調可能送信機２２は異なる波長・タイムスロット組
を持っている。狭義の非ブロック化ネットワークのため
に必要な異なる波長・タイムスロット組の数は（２ｌｍ
−１）である。再配置可能ネットワークに対しては、ｌ
ｍ個の波長・タイムスロット組が必要であることが示さ
れる。ｎ本の出力ファイバ２３の各々は、ｌｍ個の同調
可能受信機２４に連結している。共通出力ファイバ上に
置かれた同調可能受信機はすべて、異なる波長・タイム
スロット組を持っている。このネットワークにおける同
時連結の総数は、従って、Ｎ＝ｌｍｎである。すべての
可能な構成を支援するためには、送信機と受信機の完全
同調可能性および、経路選択のための再構成可能な交差
連結が必要とされる。

【００２２】このネットワークの経路選択アルゴリズム
は、非ブロック化と再配置可能のそれぞれの場合に、２
ｌｍおよびＯ（Ｎｌｏｇ₂ｎ）の時間複雑性を持ってい
る。この時間複雑性は前の５階梯ネットワーク−（２
（ｌ＋ｍ））におけるよりも（非ブロック化）に対して
高等であるが、各次元におけるサブチャネルの数は低減
されている。５階梯の場合には、２ｍ−１波長サブチャ
ネルおよび（２ｌ−１）個の時間サブチャネル（スロッ
ト）が必要とされ、一方、３階梯の場合には、（２ｌｍ
−１）個の波長・タイムスロット組が必要とされるだけ
である。再配置可能の場合には、この点に関して３階梯
と５階梯間に重要な差異はない。

【００２３】多次元２地点間ネットワークに対して利用
できる様々な他の実施例がある。

【００２４】次に、第２のアプローチに基づいた光ファ
イバおよび光子デバイスを利用する実施例３０を説明す
る。

【００２５】この交換ネットワーク３０も同様に、ｎ個
の空間サブチャネルと、ｍ個の波長サブチャネルと、ｌ
個の時間サブチャネルを含み、連結の総数はＮ＝ｌｍｎ
であり、そして星形スイッチ（ＳＴＳＷ）アーキテクチ
ャと称される。ＳＴＳＷは２段あり、図３に示される第
１段は、基本的に、ｎ個のｍ×ｍ星形カプラ３１から構
成され、そして図示される第２段は、ｍ個のｎ×ｌｎ波
長時間選択スイッチ３２（ＷＴＳＳ）から構成されてい
る。２つの段は、光ファイバであることができるｍｎ個
の光リンク３３によって相互に連結されている。ｎ個の
星形カプラ３１のそれぞれに、各々が別々の波長（例え
ば、λ₀，λ₁，・・・，λ_m-1）に固定されたｍ個の
光送信機３４が連結されている。各光送信機３４は、時
分割されたマルチプレクサ３５によって時間（例えば、
ｔ₀，ｔ₁，・・・，ｔ_l-1）に多重化されたｌ個の入
力から成る電気信号によって駆動される。従って、各入
力チャネル空間は、３次元の各々で利用される固定サブ
チャネルを表す三つ組すなわち、（Ｓ_i，λ_j，ｔ_p）
によって独自に識別される。各ＷＴＳＳはｌｎ個の出力
を持ち、そしてすべてのＮ個の入力から全情報を受信す
る。図４は、ＷＴＳＳ３２の１つの可能な形を詳細に示
している。図示されるように、それは、１×ｌｎスプリ
ッタ３８と、ｎ×１光子スイッチ３９と、１×ｍＷＤＭ
多重分離装置４０（ＷＤＭＤ）と、ｍ×１光子スイッチ
４１と、固定波長光受信機４２と、１×ｌＴＤＭ多重分
離装置４４（ＴＤＭＤ）および単一出力ｌ×１電子スイ
ッチ４５から構成されている。ＷＴＳＳの第１部分は、
ｎ×ｌｎツリー構造の、スプリッタ３８と光子スイッチ
４１から構成されている。ツリーの入力の各々は別々の
星形カプラに連結している。ＷＴＳＳの第２部分は、Ｗ
ＤＭＤ４０と光子スイッチ４１から構成されて、ｍ個の
異なる波長のプールから特定波長のフィルタリングを行
う。フィルタされた波長は光受信機４２によって光信号
から電子信号に変換される。この電子信号は第３階梯の
ＴＤＭＤ４４および電子スイッチ４５に供給され、そこ
において、ｌ個の時間多重信号のうちの１つが特定出力
によって選択される。

【００２６】スプリッタ、光子／電子スイッチ、ＷＤＭ
Ｄ（例えば干渉フィルタ）、およびＴＤＭＤは、周知の
態様で、１×２２進ツリー構造に配置された基本素子
から構成されていて都合がよい。ＳＴＳＷにおける入力
ｉを出力ｊに連結するために（ｉ，ｊ＝Ｕ．１，・・
・，Ｎ−１）、３個のスイッチのみを独自の方法でセッ
トすればよい。出力ｊの光子スイッチ３９では、入力
（ｉ／ｌｍ）がスイッチされねばならない。出力ｊの光
子スイッチ４１では、入力ｉｍｏｄｌｍがスイッチ
されねばならず、そして出力ｊの電子スイッチ４５で
は、入力ｉｍｏｄｌがスイッチされねばならない。こ
れらの３スイッチを適切にセットすることによって、ど
の入力でも選択することができる。（１×２交換素子）
の能動交換階梯の総数はｌｏｇ₂Ｎである。交換素子
は、２進ツリー構造に配置されているので、容易にセッ
トすることができる。ＳＴＳＷの交換時間は、ナノ秒台
であって、それはネットワークの能動素子のみは光子／
電子スイッチであり、非常に高速であることができる。
ネットワークと自己経路選択にしようとする場合、スイ
ッチに対する制御信号は、周知の態様で送信される信号
のアドレス部分に含まれることができる。あるいはま
た、制御信号は、周知の態様で、別の制御ネットワーク
によって発生されることもできる。

【００２７】多次元ネットワークの概念はまた、フリー
スペース光学処理技術を利用して、物理的に実行するこ
ともできる。光ファイバが提供することのできる大きな
時間帯域幅を保持することに加えて、フリースペース光
学にとって、例えば角周波数あるいは空間周波数の次元
のような、自由度を追加することができるようになり、
その結果、４次元で、時間、時間周波数、空間および空
間周波数あるいはフリースペース放射線の角度方向に、
情報を多重化することができる。多次元非ブロック化汎
用交換ネットワークにおいて、角多重化信号がどのよう
に処理され得るかを理解するために、図５（Ａ）および
図５（Ｂ）に示された一般化ダイアグラムを考えてみ
る。

【００２８】これらの図は、フリースペース光ビームの
角度性がどのように利用されて、追加自由度として空間
周波数に加算され得るかを示そうとするものである。入
力の各々に適切な多重化装置を備えて、入力の各々にお
いて時分割および波長分割多重化を、そして出力に適切
な多重分離化装置を備えてその逆を行うことを含むこと
により、この配置は変更され得ることが理解できる。こ
の配置は、例えば単一コンピュータシステムの部分のよ
うに、入力と出力が比較的近接している利用例のために
考えられている。

【００２９】特に、これは汎用交換構造であるので、各
入力は出力のうちの１つ以上のどの出力にでもアクセス
することができる。

【００３０】特に、図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、２
Ｄ３×３フリースペース光学汎用交換ネットワークの
平面図および側面図であって、９個のレーザ源６１によ
って発生された９個の入力信号は、各源に１個の小レン
ズによって視準され、次いで２次元格子６３によって同
報通信されるが、この格子は各入射光点を、３×３アレ
イの９個の角多重化ビームに変換する。８１個の結果の
角多重化ビームは、単一レンズ６４によって集束され
て、その交差点では９個の空間的に別個の点になり、次
いでＳＳ１アレイに入るが、このアレイは、ｘｚ平面に
おいてのみ信号を偏向させる、９個の音響光学偏光器６
５を含む３×３アレイとなっている。第２レンズ６７の
正面にあるスリット６６を使って、利用できる８１個の
角多重化信号から２７（９×３）個の信号が選択され
る。ＳＳ２もまた、３×３アレイの９個の偏向器６８を
含んでいるが、ｙｚ平面においてのみ偏向させ、スリッ
ト６９を使って、レンズ７０により９個の光検出器７１
上に集束された２７個の信号から９（３×３）個の信号
を最終的に選択する。種々の光学素子の間隔は焦点距離
で示されている。

【００３１】各レーザ源は、各出力に１つの、９本のビ
ームを発生できることは明らかである。所定源の９本の
ビームのどれが、９個の出力のうちのどれに達すること
ができるかを選択することによって、連結性が与えられ
る１つ以上の出力が選択される。この選択は偏向器に印
加された電圧によって制御することができるが、この電
圧を利用してｘとｙの開口を通過することになるビーム
を選択する。これらの電圧は、所定の出力に連結される
べきレーザ源の空間次元によって決定される。例えば、
メモリは、可能な連結の各々にとって必要な関連電圧お
よびレーザ源によって与えられた入力信号に含まれるア
ドレスに応答して発生された適切な電圧に対応するコー
ドを記憶することができる。

【００３２】また、この原理は、ビームの数の適切な増
加による大型アレイにも拡張することができる。例え
ば、４×４アレイは、それぞれの元の光ビームを、各々
が２次元格子によって異なる方向に向けられた４×４ア
レイすなわち１６本の光ビームに分割するであろう。

【００３３】一般に、各々が、Ｏ（ｍ²ｎ＋ｍｎ²）の
総交換複雑性のあるｍｎ個の偏向器を含んでいる、２つ
の交換階梯を利用して、例示されたように、ｍｎ個の信
号に対する非ブロック化一般交換のタスクを行うことが
できる。波長と時間の次元がそれに関連して利用される
場合、複雑性を減らして、一層大きい連結性と容量をも
期待することができる。これを実行する際の交換速度
は、偏向器で利用される音響光学効果によって制限され
て、マイクロ秒台である。

【００３４】説明してきた特定の実施例は発明の一般原
理を例示したに過ぎないことを理解されたい。発明の趣
旨および範囲を逸脱することなく、種々の変形例が与え
られ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の第１のアプローチに従って、それぞれ、
５階梯および３階梯を利用する、２地点間交換ネットワ
ークの実施例の略図である。

【図２】発明の第１のアプローチに従って、それぞれ、
５階梯および３階梯を利用する、２地点間交換ネットワ
ークの実施例の略図である。

【図３】発明の第２のアプローチに従って、交換ネット
ワークで利用される星形交換アーキテクチャを有する汎
用交換ネットワークの略図である。

【図４】図３の交換ネットワークにおいて利用されるス
イッチをより詳細に示す。

【図５】追加次元として方向を利用する汎用交換ネット
ワークを２つの直交図で示す。

【符号の説明】

１０２地点間交換ネットワーク１１，２１入力ファイバ１２光スプリッタ１３ファイバ１４ＴＯＦ１５，２３出力ファイバ１６結合手段１７，２２同調可能送信機１８同調可能受信機１９タイムノード２０２地点間波長時間空間ネットワーク２２同調可能送信機２４同調可能受信機２５交換ネットワーク３１星形カプラ３２波長時間選択スイッチ３３光リンク３４光送信機３５時分割マルチプレクサ３８スプリッタ３９，４１光子スイッチ４０ＷＤＭ多重分離装置４２固定波長光受信機４４ＴＤＭ多重分離装置４５電子スイッチ６１レーザ源６２小レンズ６３２次元格子６４単一レンズ６５音響光学偏向器６６スリット６７第２レンズ６８偏向器７０レンズ７１光検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の同調可能入力送信手段と、複数の同調可能出力受信手段と、各々が選択入力送信手段を選択出力受信手段に相互連結
することができる複数の空間チャネルを形成し、そして
時間と波長の次元に対する時間と波長の座標を、入力送
信手段と出力受信手段を相互連結する各空間チャネルに
割当てる手段を含むネットワーク手段と、同調可能入力送信手段と同調可能出力受信手段を、相互
連結しようとする入力送信手段と出力受信手段を連結す
る空間チャネルの座標に同調させる手段と、空間チャネルの座標に適切な入力手段と出力手段間の経
路を生成するように空間チャネルを設定する手段と、を
備えていることを特徴とする、２地点間空間分割多次元
伝送システム。
【請求項２】各同調可能入力送信手段は複数の同調可能
送信機を備え、各同調可能出力受信手段は複数の同調可能受信機を備
え、ネットワーク手段は、各々が複数の同調可能送信機を連
結されている複数の入力導波路手段と、各々が複数の同
調可能受信機を連結されている複数の出力導波路手段
と、各入力導波路手段と各出力導波路手段間の複数の同
調可能フィルタ手段とを備えている、ことを特徴とする
請求項１記載の多次元伝送システム。
【請求項３】各々が特定空間チャネル座標と、波長チャ
ネル座標と、タイムスロットチャネル座標とによって特
徴づけられる複数の入力手段と、１つ以上の選択入力手段に相互連結されることになって
いる複数の出力手段と、前記入力手段のすべてから前記出力手段のすべてに、関
連する入力手段の固有の空間チャネル、波長チャネルお
よびタイムスロットチャネルの座標を含む信号を同報通
信する手段と、入力手段と出力手段間の中間にあって、同報通信信号を
代行受信して、この被代行受信信号を、固有の空間チャ
ネル、波長チャネルおよびタイムスロットチャネルの座
標に基づいて適切な出力手段に経路指定する手段と、を
備えていることを特徴とする汎用多次元交換ネットワー
ク。
【請求項４】入力手段は、ｎ個の入力結合手段と、各々
が異なる波長を利用するｎ組のｍ個の送信機と、各々が
ｌ個のタイムスロットを持ち、ｎ組の送信機の各々のｍ
個の送信機の各々でｌ個のタイムスロットを多重化する
ｎ組の時分割多重化手段とを含んでおり、送信機の各組
の出力は別々の結合手段で結合されて各結合手段の出力
を同報通信して中間手段に送信し、そして中間手段は、
同報通信された信号をその結合手段の波長、タイムスロ
ットおよび空間特徴の座標に基づいて区別する１組のｎ
時分割波長選択交換手段を含んでいる、ことを特徴とす
る請求項３記載の汎用多次元交換ネットワーク。
【請求項５】光ビームの入力源から成るｎ×ｍアレイ
と、光ビームの出力受信機から成るｎ×ｍアレイと、各入力源のビームを、各々が異なる方向を持つ分割光ビ
ームのｎ×ｍアレイに形成する手段と、前記分割光ビームのｎ×ｍアレイの各々から、方向に基
づいて、前記選択分割光ビームの入力源が連結されるこ
とになっている出力受信機に予定された光ビームを選択
する手段、とを備えていることを特徴とする、２次元ｎ
×ｍ入力アレイの各入力を２次元ｎ×ｍ出力アレイのい
ずれか１つ以上の出力に相互連結する汎用伝送システ
ム。
【請求項６】出力源に連結されることになっている入力
源からの光ビームは２次元格子手段を通過して、そこか
ら各々が異なる方向を持つ光ビームの２次元ｍ×ｎアレ
イを形成し、そして光ビームのアレイは偏向手段、開口
手段、および焦点手段を通過して、方向に基づいて、相
互連結されることになっている出力に関連する出力受信
機に対する光ビームを選択することを特徴とする請求項
５記載の汎用伝送システム。