JP2003009195A - クロスコネクトスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単位スイッチ数を従来よりも減少させること
が可能なクロスコネクトスイッチの提供。 【解決手段】 Ｃｌｏｓ網を用いた大規模スイッチＳ０
と、波長多重伝送路の組み合わせにおいて、スイッチＳ
２の出力として方路（具体的にはファイバ）のみを指定
し、具体的なスイッチ出力ポート、あるいは波長を指定
しないことを許容する。この結果、３段Ｃｌｏｓスイッ
チの３段目の単位スイッチが省略され、スイッチの小型
化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクロスコネクトスイ
ッチに関し、特に、波長多重技術を用いた伝送路に対す
るクロスコネクトスイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】大規模クロスコネクトシステムには、非
閉塞かつ巨大なスイッチファブリック（ｓｗｉｔｃｈ
ｆａｂｒｉｃ；スイッチ構造）が必要である。大規模ス
イッチを構成する為に、従来は、Ｎ（Ｎは正の整数）端
子の単位スイッチＩＣを組み合わせることで、スイッチ
の大規模化を実現していた。具体的には、Ｃｌｏｓスイ
ッチ網（Ｃ．Ｃｌｏｓ，”Ａ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｎｏ
ｎ−ｂｌｏｃｋｉｎｇｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｎｅｔｗｏ
ｒｋｓ”，Ｂｅｌｌ Ｓｙｓｔ． Ｔｅｃｈ．Ｊ．，
３２， ２， ｐｐ．４０６−４２４， １９５３参
照）、正方格子拡大あるいはビットスライスによる並列
化である。

【０００３】これらのうちＣｌｏｓ網は、スイッチの規
模と素子数に関係で、最も効率が良いことで知られてい
る。図５は従来の３段Ｃｌｏｓスイッチの一例の構成図
である。同図に示すように、３段Ｃｌｏｓスイッチは、
複数の単位スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を組み合わせる事
で、大規模なスイッチファブリックの構成が可能であ
る。そして、ｍ≧２ｎ−１（ｍ，ｎは正の整数）で完全
非閉塞、ｍ≧ｎの構成では再配置非閉塞（Ｓｌｅｐｉａ
ｎ−Ｄｕｇｕｉｄの法則）なスイッチとなる。

【０００４】図６は従来の３段Ｃｌｏｓスイッチと伝送
路との具体的な接続を示す図である。同図は、３段Ｃｌ
ｏｓスイッチの構成と、波長多重（ＷＤＭ；ｗａｖｅｌ
ｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）
技術を用いた伝送路との関係を示す。ここで、Ｃｌｏｓ
スイッチの１段目単位スイッチＳ１の入力と３段目単位
スイッチＳ３の出力の宛先は、それぞれ波長分波器（λ
−ＤＥＭＵＸ）Ｗ１と波長合波器（λ−ＭＵＸ）Ｗ２に
より波長多重（ＷＤＭ）され、それぞれ同一方路のファ
イバＦ１，Ｆ２に接続されている。

【０００５】又、この種の従来例が特開昭６３−４６８
９４号公報（以下、先行技術文献１という）、特開平５
−３０５５７号公報（以下、先行技術文献２という）及
び特開平９−４６７３７号公報（以下、先行技術文献３
という）に開示されている。先行技術文献１記載の発明
は、３段Ｃｌｏｓの単純な折り返し構成を示したもので
ある。先行技術文献２記載の発明は、波長面スイッチと
波長ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸを組み合わせたスイッチであ
り、波長毎非閉塞であって、（ｎ×ｍ）×（ｎ×ｍ）の
非閉塞にはならないものである。先行技術文献３記載の
発明は、波長毎非閉塞であるスイッチの構成を示したも
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】いま、幹線ネットワー
クを構成するクロスコネクトノードの大容量化が求めら
れている。その理由としては、（１）近年の爆発的な通
信容量の増大、（２）波長多重技術による伝送路容量の
拡大に伴うクロスコネクトノードの収容トラフィックの
増大、が代表的である。特に、近年のデータ系トラフィ
ックの増大により、クロスコネクト粒度が従来のＳＴＳ
−１（５２Ｍｂｐｓの専用線）やＯＣ−３ｃ（１５Ｍｂ
ｐｓの専用線）と言った帯域は要求されず、ＯＣ−４８
ｃやＯＣ−１９２ｃと言った伝送路帯域のままの粒度で
のクロスコネクトが要求されている。

【０００７】その結果、例えば容量が４０Ｇｂｐｓのク
ロスコネクトは、従来のネットワークでは十分なクロス
コネクト容量と考えられていたが、ＯＣ−１９２ｃ（１
０Ｇｂｐｓの専用線）をクロスコネクト粒度とした場合
には、僅か４回線しか収容することが出来ない事になっ
てしまう。この結果として、要求されるクロスコネクト
用スイッチファブリックはクロスポイントスイッチで構
成され、かつその規模は非常に大容量となった。

【０００８】一方、大規模なクロスポイントスイッチを
単一のスイッチマトリクスで構成する事は困難な為、現
実には、複数の単位スイッチを組み合わせることで構成
している。クロスコネクト容量の容量拡大に伴い、スイ
ッチ全体の体積・発熱量の増大や、スイッチ内部のイン
タコネクション（ｉｎｔｒｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；相
互接続）の配線数が増大し、それらに伴い装置コストが
増大している。

【０００９】次に、Ｃｌｏｓスイッチの構成について説
明する。まず１６×１６ポートの単位スイッチを用い
て、６４×６４ポートの非閉塞スイッチ（ｍ＝２ｎの場
合）の構成を考える。この構成では、１６×１６の単位
スイッチが２４個、スイッチ内に閉じたインタコネクシ
ョン数は、２５６本である。

【００１０】同様に、３２×３２ポートの単位スイッチ
を用いて、５１２×５１２ポートの非閉塞な大規模化構
成を考えると、この構成では単位スイッチ数は９６個、
インタコネクション数は２０４８に上る。

【００１１】このような大規模化構成では、電気ＩＣ回
路を用いた場合では、基板面積に制限がある為、１００
個近い単位スイッチＩＣを単一のプリント基板へ搭載す
ることは不可能である。その結果、複数の基板へのＩＣ
の分散と、それら基板間インタコネクション技術が必要
になる。又、光スイッチを用いた場合に於いても、光ス
イッチの透過損失が無視出来なくなる。例えば、３２×
３２の単位光スイッチ１個の透過損失を８ｄＢとする
と、３段で２４ｄＢとなる。この結果、スイッチを透過
した光信号は、十分なＳ／Ｎ比を確保する事が不可能と
なり、光アンプあるいは再生中継器などの挿入が必要と
なる。その結果、スイッチ全体のコスト、消費電力、体
積の増大を招くことになる。

【００１２】そこで本発明の目的は、単位スイッチ数を
従来よりも減少させることが可能なクロスコネクトスイ
ッチを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、複数の信号が入力され、前記各々の信号の
伝送路を切替え前記各々の信号を特定方路宛送出するク
ロスコネクトスイッチであって、前記スイッチは前記特
定方路宛の信号群に対して各々のスイッチ出力ポートを
指定せず、宛先方路のみを指定する手段を含むことを特
徴とする。

【００１４】本発明によれば、上記構成を含むため単位
スイッチ数を従来よりも減少させることが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しながら説明する。まず、第１の実施
の形態から説明する。図１は本発明の第１の実施の形態
の構成図である。さて、上述の図６を参照すると、単位
スイッチの３段目Ｓ３に着目すると、その入力信号は、
３段目単位スイッチＳ３の接続状態に関わらず、結果的
に全て同一のファイバＦ２に多重される事になる。

【００１６】この関係を利用し、スイッチの出力として
方路（具体的にはファイバ）のみを指定し、具体的なス
イッチ出力ポート、あるいは波長を指定しない事を許容
すると、方路内でポートを選択する単位スイッチの機能
を、ＷＤＭ多重器Ｗ２に持たせると考える事が可能であ
る。つまり、図１に示すように、３段Ｃｌｏｓの３段目
の単位スイッチＳ３が省略可能となる。この時、波長の
指定を行わずとも、到達する次ノードは、ファイバの接
続のみにより一意に決定される為、本発明のＷＤＭ伝送
路と組み合わせた方路非閉塞スイッチＳ０は、ネットワ
ーク上の接続機能を制限するものでは無い。

【００１７】以上に説明した方路非閉塞の構成により、
スイッチの大規模化に要する単位スイッチ数とインタコ
ネクション数が減少する。具体的には、上述の５１２×
５１２ポート構成では、単位スイッチ数が３／４、イン
タコネクション数は１／２に削減される。なお、以上の
構成方法は光スイッチ、電気ＩＣスイッチのいずれの場
合にも適用可能である。

【００１８】次に、第２の実施の形態について説明す
る。具体的なスイッチ構成を考えると、方路非閉塞スイ
ッチの入出力部と波長多重分波器の間の、両方あるいは
片方に、光スイッチの場合は波長変換器（電気ＩＣスイ
ッチの場合には光電変換器）ｉ１、ｉ２が挿入される
（例えば、図３の波長変換器ｉ１、ｉ２参照）。

【００１９】ここで、方路非閉塞スイッチ出力側の波長
変換器（あるいは光電変換器）ｉ２の出力波長が固定さ
れている場合には、伝送路に要求される帯域が、従来の
構成の２倍となる。即ち、図１において、例えば、一番
上の多重器Ｗ２に入力される信号数は２ｎ本となる。一
番上の多重器Ｗ２に入力される信号数は同図から明らか
なようにｍ本であるが、ｍ＝２ｎという条件があるた
め、その多重器Ｗ２に入力される信号数は２ｎ本となる
のである。次に、その具体例について説明する。

【００２０】図１において、分波器Ｗ１に入力される信
号Ｆ１はＷ本の信号が波長多重されたものであるとす
る。信号Ｆ１の数はｒ本、分波器Ｗ１の数もｒ個存在す
るから、すべての分波器Ｗ１から出力される信号の数は
Ｗ×ｒ本となる。即ち、ｎ＝Ｗである。すると、一番上
の多重器Ｗ２に入力される信号数はｍ本であり、しかも
ｍ＝２ｎであり、かつｎ＝Ｗであるから、ｍ＝２Ｗとな
る。

【００２１】上記のとおり、個々の多重器Ｗ２に入力さ
れる信号数は２ｎ本となるが、実際に使用する帯域は、
当初の３段Ｃｌｏｓスイッチの場合と同様にｎ本である
為、帯域の半分は使用しない事になる。この問題を解決
するためには、図２の第２の実施の形態の構成図に示す
ように、方路非閉塞スイッチの出力側の波長変換器ｉ３
の出力波長を可変波長とし、任意あるいは限定された波
長範囲内から、波長多重器部分で、波長の衝突が発生し
ないように制御可能する。この結果、伝送路上に要求さ
れる帯域を、伝送容量の１倍で十分とする事が可能とな
る。

【００２２】次に、第３の実施の形態について説明す
る。図３は第３の実施の形態の構成図である。同図を参
照すると、第３の実施の形態ではＣｌｏｓスイッチ構成
の性質として、ｍ＝ｎ（図３のスイッチＳ１（ｎ×ｎ）
参照）の構成では再配置非閉塞となる事を利用する。こ
の場合、波長変換器（あるいは光電変換器）が固定波長
であっても、前記の伝送路帯域が実質帯域の２倍必要と
なっていた伝送帯域を、最低１倍で十分とする事が可能
となる。

【００２３】具体的に、上述の５１２×５１２ポートの
完全非閉塞構成と比較し、単位スイッチ数が１／３の３
２個、インタコネクション数は１／４の５１２本まで削
減される（３２×３２スイッチが１段目及び２段目に各
１６個の構成となる）。

【００２４】ところで、この、再配置を許容する方路非
閉塞スイッチ構成を用いた場合には、スイッチの接続の
再配置は、２段目単位スイッチ接続の変更の結果、具体
的には波長の変更が伴う。その結果として、次クロスコ
ネクトノードの入力ポートの変更を引き起こし、他ノー
ドのスイッチ接続にまで影響を及ぼす可能性がある。但
しこれは、ネットワークの管理形態が、集中／分散のい
ずれであっても、事前設計をする事で、予定的に回避可
能と考える。しかしながら、ネットワーク全体を再配置
方路非閉塞スイッチで作ると、設計が非常に難しくなる
可能性がある。それに対しては、影響の少ないノードを
選択的に対して適用することで、部分的なコスト削減
と、ネットワーク全体に及ぼす影響の回避の両立が可能
である。

【００２５】なお、再配置時に発生する断状態は、過剰
なプロテクション動作を引き起こす可能性がある為、予
め断検出をマスクするなどの制御機構を組み合わせる。

【００２６】なお、この２段目単位スイッチ接続の変更
に伴う課題の解決手段については後述する第４実施例で
述べる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、第１実施例から説明する。第１実施例は方路非閉塞
スイッチの１実施例である。第１実施例の説明には上述
の図１を用いる。図１を参照すると、本発明に係るクロ
スコネクトスイッチＳ０は、ｒ個の１段目単位スイッチ
（ｎ×ｍ）Ｓ１と、ｍ個の２段目単位スイッチ（ｒ×
ｒ）Ｓ２と、１段目単位スイッチＳ１及び２段目単位ス
イッチＳ２間のインタコネクションＣ１とから構成され
ている。

【００２８】さらに、各々の１段目単位スイッチＳ１の
入力側には波長分波器（λ−ＤＥＭＵＸ）Ｗ１が接続さ
れ、各々の２段目単位スイッチＳ２の出力側には波長多
重器（λ−ＭＵＸ）Ｗ２が接続されている。そして、各
々の波長分波器Ｗ１の入力方路に１本の多重信号（ファ
イバＦ１）が入力され、波長分波器Ｗ１の出力方路には
ｎ本の分波信号が出力される。同様に、各々の波長多重
器Ｗ２の入力方路にｍ本の信号が入力され、波長多重器
Ｗ２の出力方路には１本の多重信号（ファイバＦ２）が
出力される。

【００２９】即ち、方路非閉塞スイッチＳ０は、ｒ個の
１段目単位スイッチＳ１と、ｍ個の２段目単位スイッチ
Ｓ２からなり、それらの間をインタコネクションＣ１が
メッシュに接続している。１段目単位スイッチＳ１の入
力側ｎポートには、入力方路のファイバＦ１から、波長
分波器Ｗ１により分波された、ｎ波の信号光が入力され
る。又、出力側波長多重器Ｗ２には、ｍ個の２段目単位
スイッチＳ２からの出力信号が各１本づつ接続され、ｍ
波多重して、出力方路のファイバＦ２へ出力している。

【００３０】この構成に於いて、２段目単位スイッチＳ
２の出力信号は、Ｃｌｏｓスイッチの３段目単位スイッ
チＳ３の有無に関わらず、結果的に波長多重器Ｗ２に於
いて、全て同一のファイバＦ２に多重される為、方路に
関して非閉塞である。

【００３１】又、スイッチの構成が左右（入出力）対称
なので、スイッチ出力端と波長多重器の組み合わせと同
様に、入力端と波長分波器との組み合わせも、全く等価
である。

【００３２】次に、第２実施例について説明する。第２
実施例は方路非閉塞スイッチの他の実施例である。第２
実施例の説明には上述の図２を用いる。図２を参照する
と、本発明に係るクロスコネクトスイッチＳ０は、ｒ個
の１段目単位スイッチ（ｎ×ｍ）Ｓ１と、ｍ個の２段目
単位スイッチ（ｒ×ｒ）Ｓ２と、１段目単位スイッチＳ
１及び２段目単位スイッチＳ２間のインタコネクション
Ｃ１とから構成されている。

【００３３】さらに、各々の１段目単位スイッチＳ１の
入力側にはインタフェ−スｉ１を介して波長分波器（λ
−ＤＥＭＵＸ）Ｗ１が接続され、各々の２段目単位スイ
ッチＳ２の出力側にはインタフェ−スｉ３を介して波長
多重器（λ−ＭＵＸ）Ｗ２が接続されている。そして、
各々の波長分波器Ｗ１の入力方路に１本の多重信号（フ
ァイバＦ１）が入力され、波長分波器Ｗ１の出力方路に
はｎ本の分波信号が出力される。同様に、各々の波長多
重器Ｗ２の入力方路にｍ本の信号が入力され、波長多重
器Ｗ２の出力方路には１本の多重信号（ファイバＦ２）
が出力される。

【００３４】即ち、実際のクロスコネクトスイッチを構
成する場合に於いては、波長分波器Ｗ１及び波長多重器
Ｗ２と、大規模スイッチＳ０との間に、インタフェース
ｉ１，ｉ３を挿入する。インタフェースは、大規模スイ
ッチＳ０が光スイッチの場合は、局間／局内の波長変換
器が、大規模スイッチＳ０が電気スイッチＩＣの場合に
は、光電変換器となる。

【００３５】出力側インタフェースに、固定の波長変換
器（あるいは光電変換器）を用いた場合には、上述した
ように伝送帯域として実質帯域の２倍の２ｎ波長分の帯
域が必要となっていたが、出力側インタフェースとして
可変波長の波長変換器（あるいは光電変換器）ｉ３を用
いる事で、最低で１倍のｎ波長で十分とする事が可能と
なる。

【００３６】次に、第３実施例について説明する。第３
実施例は再配置非閉塞スイッチの１実施例である。第３
実施例の説明には上述の図３を用いる。同図を参照する
と、第２実施例との相違点は出力側インタフェース（可
変波長の波長変換器）ｉ３が出力側インタフェース（固
定波長の波長変換器）ｉ２に変わった点だけである。

【００３７】このＣｌｏｓスイッチは、ｍ≧ｎの構成で
は再配置非閉塞となる事を利用した再配置方路非閉塞ス
イッチの実施例である。この図３では、一例としてｍ＝
ｎとしている。これにより、各々の波長多重器Ｗ２に入
力される信号の数はｎ個となるため、出力側インタフェ
ースｉ２として固定の波長変換器（あるいは光電変換
器）を用いても、伝送帯域を１倍で十分とする事が可能
となる。

【００３８】次に、第４実施例について説明する。本発
明の再配置方路非閉塞スイッチを用いたクロスコネクト
ノードで構成したネットワークでは、あるノードでのス
イッチの再接続が発生すると、その変化がネットワーク
全体に波及する可能性がある。その結果、全ノードに於
いて再接続が繰り返され、収束しない可能性もある。そ
のような事態を回避する必要がある。その解決手段が第
４実施例である。

【００３９】図４は第４実施例の構成図である。同図は
ノード間の接続の例を示している。同図を参照すると、
円形ブロックは再配置方路非閉塞なクロスコネクトノー
ドＮ１であり、四角形ブロックは完全非閉塞なクロスコ
ネクトノードＮ２であり、各ブロック間を接続している
線は伝送路Ｆ０である。

【００４０】即ち、再配置方路非閉塞なクロスコネクト
ノードＮ１同士が、直接伝送路Ｆ０で接続されず、必ず
完全非閉塞なクロスコネクトノードＮ２を介して接続さ
れるように設計を行う。このように、再配置方路非閉塞
なクロスコネクトノードＮ１が、ネットワーク上で連続
しないように配置する事で、再配置がネットワークの全
ノードに影響を及ぼす事を回避することが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、複数の信号が入力さ
れ、前記各々の信号の伝送路を切替え前記各々の信号を
特定方路宛送出するクロスコネクトスイッチであって、
前記スイッチは前記特定方路宛の信号群に対して各々の
スイッチ出力ポートを指定せず、宛先方路のみを指定す
る手段を含むため、単位スイッチ数を従来よりも減少さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成図である。

【図２】第２の実施の形態の構成図である。

【図３】第３の実施の形態の構成図である。

【図４】第４実施例の構成図である。

【図５】従来の３段Ｃｌｏｓスイッチの一例の構成図で
ある。

【図６】従来の３段Ｃｌｏｓスイッチと伝送路との具体
的な接続を示す図である。

【符号の説明】

Ｓ０ クロスコネクトスイッチ Ｓ１ １段目単位スイッチ Ｓ２ ２段目単位スイッチ Ｃ１ インタコネクション Ｗ１ 波長分波器 Ｗ２ 波長多重器 ｉ１〜ｉ３ インタフェ−ス Ｎ１，Ｎ２ クロスコネクトノード Ｆ０ 伝送路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K002 BA06 DA02 DA09 DA13 EA05 5K028 AA07 BB08 KK01 TT01 5K069 AA16 BA09 CB10 DB07 DB31 EA21

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の信号が入力され、前記各々の信号
   の伝送路を切替え前記各々の信号を特定方路宛送出する
   クロスコネクトスイッチであって、 前記特定方路宛の信号群に対して各々のスイッチ出力ポ
   ートを指定せず、宛先方路のみを指定する手段を含むこ
   とを特徴とするクロスコネクトスイッチ。
2. 【請求項２】 Ｃｌｏｓ構成のスイッチで３段目単位ス
   イッチを省略することを特徴とする請求項１記載のクロ
   スコネクトスイッチ。
3. 【請求項３】 入力側に波長多重信号を分波する分波手
   段と、出力側に分波信号を多重する多重手段とを含むこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載のクロスコネクトス
   イッチ。
4. 【請求項４】 前記入力側と前記分波手段との間に第１
   波長変換手段が接続され、前記出力側と前記多重手段と
   の間に第２波長変換手段が接続されることを特徴とする
   請求項３記載のクロスコネクトスイッチ。
5. 【請求項５】 方路非閉塞に構成されることを特徴とす
   る請求項１から４いずれか記載のクロスコネクトスイッ
   チ。
6. 【請求項６】 前記第２波長変換手段の出力波長は可変
   波長であることを特徴とする請求項４又は５いずれか記
   載のクロスコネクトスイッチ。
7. 【請求項７】 再配置非閉塞に構成されることを特徴と
   する請求項１から４いずれか記載のクロスコネクトスイ
   ッチ。
8. 【請求項８】 予め断検出をマスクするなどの制御機構
   を含むことを特徴とする請求項７記載のクロスコネクト
   スイッチ。
9. 【請求項９】 入力された複数の信号の伝送路を切替え
   る１段目の単位スイッチ群と、前記１段目の単位スイッ
   チ群からの出力信号を切替える２段目の単位スイッチ群
   とが含まれ、前記２段目の単位スイッチ群からの出力信
   号が前記特定方路宛送出されることを特徴とする請求項
   １から８いずれか記載のクロスコネクトスイッチ。
10. 【請求項１０】 請求項５記載の方路非閉塞構成のクロ
    スコネクトスイッチを用いたクロスコネクト装置と請求
    項７記載の再配置非閉塞構成のクロスコネクトスイッチ
    を用いたクロスコネクト装置とが伝送路を介して交互に
    接続されることを特徴とするネットワーク。