專利名稱：光開關(guān)及光交叉連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在覆蓋其他國家之間或日本全國的核心網(wǎng)或縣內(nèi)網(wǎng)中所使用 的光傳輸系統(tǒng)及光網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及進(jìn)行光信號(hào)的路徑切換或頻帶管理的光交叉 連接裝置。
背景技術(shù)：
近年來隨著代表因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信的急劇增長(zhǎng)，通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量變得 更大容量化。傳輸?shù)墓饣兊脤?shí)用化的現(xiàn)在，通過時(shí)分復(fù)用技術(shù)以及光波分復(fù)
用技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳輸容量的大容量化。例如，每信道能夠傳輸每秒10Gbit數(shù)據(jù)的 傳輸裝置、以及如下的點(diǎn)到點(diǎn)型的波分復(fù)用傳輸裝置變得實(shí)用化，該波分復(fù)用 傳輸裝置用一根光纖將從幾個(gè)到數(shù)十個(gè)信道波分復(fù)用到一根光纖上，并利用光 放大器或再生中繼器等可進(jìn)行超過數(shù)百千米的長(zhǎng)距離傳輸。
另一方面，為了對(duì)應(yīng)今后的傳輸容量的需求的增加、進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)化、服 務(wù)的多樣化，正在研究將通信節(jié)點(diǎn)連接成環(huán)狀的環(huán)型光網(wǎng)絡(luò)、或?yàn)榱嗽黾勇窂?選擇的自由度而連接成網(wǎng)狀的網(wǎng)眼式光網(wǎng)絡(luò)。這樣的光網(wǎng)絡(luò)中，可以期待基于 對(duì)各節(jié)點(diǎn)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)距離一元化管理的網(wǎng)監(jiān)視控制系統(tǒng)的運(yùn)用簡(jiǎn)單化，或期待 通過各節(jié)點(diǎn)裝置的監(jiān)視控制器相互聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)從電路的起點(diǎn)到終點(diǎn)的、所謂點(diǎn) 對(duì)點(diǎn)的路徑管理的容易化、以及期待路徑設(shè)定的高速化。而且，通過將光網(wǎng)絡(luò) 做成網(wǎng)狀型，能夠在必要時(shí)必要的電路使用網(wǎng)眼式網(wǎng)內(nèi)的預(yù)備容量地進(jìn)行選 擇，因此多個(gè)現(xiàn)用路徑可以共享預(yù)備系統(tǒng)，可以經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
為了實(shí)現(xiàn)上述的網(wǎng)眼式光網(wǎng)絡(luò)，作為輸入輸出接口，正在促進(jìn)稱為光信號(hào) 切換裝置或光交叉連接裝置的裝置的開發(fā)，其可收容STM-l/OC-3等的低速光 信號(hào)到STM-64/OC-192或10Giga Bit Ethernet(注冊(cè)商標(biāo))或STM-256/OC-768 等高速光信號(hào)，并進(jìn)行頻帶管理、路徑切換或向預(yù)備裝置的切換。光交叉連接 裝置可自律分散控制或集中、遠(yuǎn)距離控制地變更連接于某個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑之 間的連接關(guān)系或傳輸路徑和用戶裝置之間的連接關(guān)系。
所謂的O-E-O (光-電-光)型光交叉連接裝置中，在裝置外部的傳輸路徑
或與用戶裝置的接口傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，而裝置內(nèi)部的信號(hào)的切換、線路編輯處
理以例如比STM-64或OC-192更細(xì)小的例如STS-1單位的傳輸單位，通過電 子電路實(shí)現(xiàn)，因此可進(jìn)行高效率的信號(hào)切換。另一方面，不將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電 信號(hào)而利用光開關(guān)進(jìn)行切換的、所謂的O-O-O型光交叉連接裝置期待能夠?qū)?應(yīng)于在節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理的信息量的大容量化，進(jìn)行在O-E-O型光交叉連接裝置 的電子電路中難以實(shí)現(xiàn)的大容量信息的處理。在這里，O-O-O型光交叉連接裝 置還包括在光開關(guān)的輸入部或輸出部中為了進(jìn)行信號(hào)的質(zhì)量監(jiān)視或再生中繼 處理而先轉(zhuǎn)換成電信號(hào)之后再作為光信號(hào)在光開關(guān)進(jìn)行處理的光交叉連接裝 置。
為了進(jìn)一步增加傳輸容量而增加了波分復(fù)用傳輸?shù)牟ǚ謴?fù)用數(shù)時(shí)，收容多 個(gè)路由的光纖的節(jié)點(diǎn)中為了確保相互連接來自各個(gè)路由的各波長(zhǎng)信號(hào)時(shí)的連 接自由度，需要節(jié)點(diǎn)中設(shè)置的光交叉連接裝置的光開關(guān)的大容量化?，F(xiàn)在作為 實(shí)現(xiàn)光開關(guān)的技術(shù)，有應(yīng)用通過對(duì)材料外加電場(chǎng)而產(chǎn)生的折射率變化的半導(dǎo)體 開關(guān)或LiN03開關(guān)，應(yīng)用通過對(duì)材料進(jìn)行加熱而產(chǎn)生的折射率變化的PLC (Planar Lightwave Circuit )型開關(guān)，利用電》茲鐵移動(dòng)光纖、透鏡等的位置的可 移動(dòng)型開關(guān)、利用靜電力控制用半導(dǎo)體技術(shù)制作的微小的反射鏡的MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems )型開關(guān)。
MEMS型開關(guān)有2D型和3D型。2D型，在縱橫二維將反射鏡配置成格 狀，根據(jù)在光信號(hào)的光路上是否插入反射鏡來切換光的路徑，該2D型雖然反 射鏡的控制比較簡(jiǎn)單，但是反射鏡的數(shù)量與輸入輸出端口數(shù)的平方成正比地增 加，因此一般構(gòu)成超過32輸入32輸出的規(guī)模的光開關(guān)比較困難。例如，實(shí)現(xiàn) 16輸入16輸出時(shí)，需要16A2=256個(gè)反射鏡元件。
另一方面，3D型是，通過使反射鏡的角度連續(xù)變化而對(duì)光信號(hào)的方向進(jìn) 行各種各樣的控制，期待作為例如超過32輸入32輸出的大規(guī)模的光開關(guān)的技 術(shù)。在3D型中，例如32輸入32輸出中，也只需要輸入用32個(gè)加輸出用32 個(gè)總共64個(gè)反射鏡元件。但是3D型的光開關(guān)雖然需要的反射鏡元件數(shù)量較 少，但是與2D型相比反射鏡的控制比較復(fù)雜。
在用上述的光開關(guān)技術(shù)要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的光開關(guān)時(shí)，可考慮利用一個(gè)大規(guī)模
的光開關(guān)的方法和組合多個(gè)小規(guī)模的光開關(guān)的方法。利用 一個(gè)大規(guī)模的光開關(guān) 的方法中，存在不能對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的規(guī)模增設(shè)光開關(guān)的問題。另夕卜，在現(xiàn)狀中，出
于制造技術(shù)、成本等的觀點(diǎn)，在市場(chǎng)上銷售的開關(guān)的規(guī)P漠有局限性，例如，3D 型MEMS開關(guān)一4殳為64 x 64至128 x 128左右。
考慮現(xiàn)狀中可利用 一個(gè)光開關(guān)實(shí)現(xiàn)的光開關(guān)的規(guī)j模的局限性和增設(shè)性，組 合多個(gè)小規(guī)模的光開關(guān)構(gòu)成大規(guī)模的光開關(guān)比較實(shí)用。已知例如將光開關(guān)做成 三級(jí)的交叉網(wǎng)，作為利用這種想法的現(xiàn)有例，有專利文獻(xiàn)l。在專利文獻(xiàn)l中， 通過將光開關(guān)做成三級(jí)，來i某求大規(guī)?；?，而且利用光回轉(zhuǎn)器謀求硬件規(guī)模的 削減，可實(shí)現(xiàn)連接于光開關(guān)兩側(cè)的接口之間的相互連接。
另夕卜，作為通過電強(qiáng)度進(jìn)行線路編輯的裝置中減少增設(shè)時(shí)的硬件規(guī)模的例 子，有專利文獻(xiàn)2。
專利文獻(xiàn)1特開2002-182250號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2特開2002-77238號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
為了增加線路之間的連接自由度，要求節(jié)點(diǎn)裝置任意連接自身容納的線路 之間。但，組合小規(guī)模的光開關(guān)構(gòu)成大規(guī)模的光開關(guān)時(shí)，由于相互連接多個(gè)光 開關(guān)，能夠設(shè)定的光信號(hào)的路徑受限制，有不能相互連接的線路。
將與光傳輸路徑的接口經(jīng)過光回轉(zhuǎn)器與基本開關(guān)連接，使能夠任意連接與 所述基本開關(guān)連接的接口之間。而且，如果做成將從接口到基本開關(guān)的光信號(hào) 通過選擇器連接到擴(kuò)展開關(guān)的結(jié)構(gòu)，則可任意連接與該擴(kuò)展開關(guān)連接、但不連 接于同 一基本開關(guān)的接口之間。
才艮據(jù)本發(fā)明的光開關(guān)以及光交叉連接裝置，將kxk規(guī)模的光開關(guān)3個(gè)， 通過選擇開關(guān)及光回轉(zhuǎn)器進(jìn)行連接，由此能夠以比現(xiàn)有的3段結(jié)構(gòu)時(shí)更少的元 件數(shù)實(shí)現(xiàn)2k個(gè)接口之間的相互連接，因此可削減光開關(guān)的硬件，可以實(shí)現(xiàn)控 制的簡(jiǎn)單化，可以實(shí)現(xiàn)具有增設(shè)性的光開關(guān)。


圖1示出了光網(wǎng)絡(luò)的一例；
圖2示出了光交叉連接裝置的一實(shí)施例；
圖3示出了光開關(guān)的一實(shí)施例；
圖4示出了光回轉(zhuǎn)器的輸入輸出關(guān)系； 圖5示出了光開關(guān)的控制順序的一實(shí)施例； 圖6示出了光交叉連接狀態(tài)的一實(shí)施例； 圖7示出了光交叉連接狀態(tài)的其他實(shí)施例； 圖8示出了光開關(guān)連接信息的一實(shí)施例。 符號(hào)說明
10:光網(wǎng)絡(luò)；20:光交叉連接裝置；21:裝置監(jiān)視控制部；214:光開關(guān) 連接信息；22:光信號(hào)切換部；224:光開關(guān)部；81:光回轉(zhuǎn)器；82:選擇開 關(guān)；83:基本開關(guān)；84:擴(kuò)展開關(guān)。
具體實(shí)施例方式
以下，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例的光交叉連接裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。圖 l表示可適用本發(fā)明的光交叉連接裝置的光網(wǎng)絡(luò)的一實(shí)施例。圖1中，光網(wǎng)絡(luò) 10包括光交叉連接裝置20、連接光交叉連接裝置20的傳輸路徑30、網(wǎng)絡(luò)監(jiān) 視控制裝置40、用于交換網(wǎng)絡(luò)監(jiān)一見控制裝置40與光交叉連接裝置20之間的 監(jiān)視控制信號(hào)的監(jiān)視控制用網(wǎng)絡(luò)50以及設(shè)置在傳輸路徑之間的中繼器60。在 本實(shí)施例中與光交叉連接裝置20連接的傳輸路徑光纖數(shù)量?jī)H僅是一例，光交 叉連接裝置20也可以容納更多的傳輸路徑光纖。
網(wǎng)絡(luò)監(jiān)^L控制裝置40進(jìn)行光網(wǎng)絡(luò)10的構(gòu)成管理、故障管理、頻帶管理、 性能管理以及安全管理等。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝置40例如為了在任意光交叉連接 裝置20之間確保對(duì)應(yīng)需求的通信頻帶，向光交叉連接裝置20的裝置監(jiān)視控制 部21進(jìn)行詢問，參照包含光交叉連接裝置20的各功能的使用狀況等信息的構(gòu) 成管理信息和包含發(fā)生了故障的傳輸路徑光纖30及光交叉連接裝置20的信息 的故障管理信息，選擇相應(yīng)的光交叉連接裝置中可利用的資源和沒有發(fā)生故障 的路徑，控制包含相應(yīng)的光交叉連接裝置的多個(gè)光交叉連接裝置，設(shè)定具有所 需要的通信頻帶的通信路徑或通道(path)。這樣，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝置40收集 光傳輸路徑光纖和各光交叉連接裝置的信息后，向光交叉連接裝置20發(fā)出在 光網(wǎng)絡(luò)10內(nèi)形成光信號(hào)的傳輸路徑的指示。光交叉連接裝置的20接收該指示， 控制裝置內(nèi)的光開關(guān)，連接所要求的傳輸路徑之間。
網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝置40可以由一臺(tái)裝置構(gòu)成，或也可以采用基于多臺(tái)冗余
化的服務(wù)器等裝置的集中控制方式。或者，也可以采用光交叉連接裝置20內(nèi) 的后述的裝置監(jiān)視控制部21相互進(jìn)行通信來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息交換和路徑 計(jì)算的分散控制方式。采用分散控制方式時(shí)，可以省略或簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝 置40。例如，作為這樣的裝置之間的通信控制技術(shù)，可以利用IETF( The Internet Engineering Task Force )中的RFC3471-3473等規(guī)定的所謂GMPLS( Generalized Multi Protocol Label Switching )協(xié)議群。
在光交叉連接裝置20之間，通過傳輸路徑光纖30設(shè)有進(jìn)行用于延長(zhǎng)傳輸 距離的再生中繼或線性中繼的中繼器60。根據(jù)傳輸距離、光纖的種類、或電 信局房屋的位置，以適當(dāng)?shù)木嚯x間隔設(shè)置中繼器60,以保證預(yù)定的主信號(hào)質(zhì) 量。主信號(hào)質(zhì)量基準(zhǔn)被設(shè)定為例如誤比特率為10"2以下。光交叉連接裝置之 間也可設(shè)有多個(gè)中繼器60-l。再生中繼器，將從傳輸路徑傳來的光信號(hào)先轉(zhuǎn)換 成電信號(hào)，進(jìn)行波形整形和數(shù)字式質(zhì)量管理，即通過稱為奇偶位間隔(Bit Interleaved Parity; BIP)的方法，進(jìn)行位錯(cuò)誤監(jiān)視。例如，線性中繼器通過摻 鉺光纖、利用喇曼放大等的光纖放大器，進(jìn)行波分復(fù)用信號(hào)的統(tǒng)一放大。不僅 可以為光纖放大器，也可以為光半導(dǎo)體放大器。在這里，若中繼器具有可以延 長(zhǎng)傳輸距離的功能，則也可以為通過利用光纖、半導(dǎo)體中的非線性效果，不必 將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)而具有波形整形、信噪比改善效果的所謂光2R或光3R 中繼器。中繼器中，也可以做成利用光合波.分波濾波器或光開關(guān)，在多個(gè)線 路中只分歧'插入所期望的線路的結(jié)構(gòu)。尤其不把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)而進(jìn)行 上述的分歧.插入的裝置被稱為OADM (Optical Add Drop Multiplexer)-
圖2表示，上述的光交叉連接裝置20的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的一實(shí)施例。光交叉連 接裝置20-1包括裝置監(jiān)視控制部21、進(jìn)行主信號(hào)的切換的光信號(hào)切換部22、 按照需要進(jìn)行附在主信號(hào)的開銷的處理、利用上述BIP的主信號(hào)質(zhì)量監(jiān)視、將 來自客戶端裝置100的信號(hào)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成傳輸路徑中使用的波長(zhǎng)的處理的多 個(gè)接口 (IF)部23以及對(duì)多個(gè)IF部23的輸出進(jìn)行波分復(fù)用后輸出到傳輸路 徑光纖30的WDM部24。
裝置監(jiān)視控制部21包括在與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝置40進(jìn)行通信，并與光交 叉連接裝置20內(nèi)部的其他處理部進(jìn)行通信的通信控制部211;執(zhí)行在光交叉 連接裝置的控制中必要的處理的CPU212;以及存儲(chǔ)CPU212進(jìn)行處理時(shí)必要的程序、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器213。存儲(chǔ)器213中存儲(chǔ)有例如表示IF部23與光開關(guān) 部如何連接的光開關(guān)連接信息214、除此之外，還存儲(chǔ)有包含光交叉連接裝置 20內(nèi)部的各功能的使用狀況等信息的構(gòu)成管理信息、包含發(fā)生了故障的傳輸 路徑光纖30或光交叉連接裝置20的信息的故障管理信息等信息。例如，構(gòu)成 管理信息中，也可以增加IF部、WDM部、開關(guān)部或裝置監(jiān)4^控制部本身的 種類、數(shù)量或安裝位置信息。另外，光開關(guān)連接信息214,可以由管理者通過 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝置40、連接在裝置監(jiān)視控制部21的控制終端手動(dòng)輸入，也可 以做成在裝置側(cè)具備連接構(gòu)成的自動(dòng)檢測(cè)功能、在安裝裝置的同時(shí)可自動(dòng)檢測(cè) 的結(jié)構(gòu)。另外，不同的光交叉連接裝置20內(nèi)的裝置監(jiān)視控制部21彼此進(jìn)行通 信來進(jìn)行if各徑計(jì)算等時(shí)，將網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成信息、^各徑信息等信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器213 就可以，可在CPU212進(jìn)行路徑計(jì)算等各種運(yùn)算。存儲(chǔ)器213可以用市場(chǎng)上銷 售的硬盤或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等來實(shí)現(xiàn)。
光信號(hào)切換部22包括與裝置監(jiān)視控制部21進(jìn)行通信的通信控制部221 、 控制光開關(guān)部的CPU222、存儲(chǔ)光開關(guān)部的控制所需要的信息的存儲(chǔ)器223、 以及光開關(guān)部224。本實(shí)施例中，在光開關(guān)部也設(shè)有CPU222和存儲(chǔ)器223, 做成光信號(hào)切換部在一定程度上可以自動(dòng)進(jìn)行光信號(hào)的路徑切換的結(jié)構(gòu)，但也 可以做成通過裝置監(jiān)視控制部21的CPU212及存儲(chǔ)器213直接控制光開關(guān)部 224來省略CPU222和存儲(chǔ)器223的結(jié)構(gòu)。
IF部23將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)需要進(jìn)行信號(hào)的同步調(diào)整、開銷處 理等。在本實(shí)施例中，以IF部23作為單位，在光開關(guān)部224進(jìn)行光信號(hào)的路 徑切換處理。IF部23為了補(bǔ)償由傳輸距離擴(kuò)大、光纖的季節(jié)性變動(dòng)或物理外 力產(chǎn)生的損耗變動(dòng)、部件的經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間老化等其他原因引起的質(zhì)量惡化，可進(jìn)行 如ITU建議G.709所示的糾錯(cuò)編碼處理。IF部23收容來自將如STM-16
(2.5Gbit/s )、 STM-64 (10Gbit/s )、 STM-256 ( 40Gbit/s )作為4妄口的客戶端裝 置100的信號(hào)，分別轉(zhuǎn)換成ITU-T G.709 OTN中規(guī)定的OTU-1 ( 2.7Gbit/s )、 OTU2 (10.7Gbit/s)、 OTU-3 ( 42.8Gbit/s )且具有ITU-T中規(guī)定的波長(zhǎng)的信號(hào) 后輸出到WDM部，或者具有將來自WDM部24的信號(hào)與上述相反地進(jìn)行轉(zhuǎn) 換的功能。另外，IF部23也可以具有對(duì)某一光交叉連接裝置20中從一個(gè)傳 輸路徑轉(zhuǎn)發(fā)到其他傳輸路徑的信號(hào)進(jìn)行OUT-n (n=l, 2, 3)的信號(hào)的再生中
繼的功能。作為客戶端信號(hào)，還可以容納如IEEE802.3z中規(guī)定的GbE(lGbit/s)、 正EE 802.3ae中規(guī)定的10 GbE(10.3Gbit/s),此時(shí)，與WDM部的接口速度為增 加了相應(yīng)于糾錯(cuò)編碼部分的比率例如7%左右的速度。此外，該比率可以根據(jù) 必要的糾錯(cuò)能力進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?br> WDM部24，對(duì)來自IF部23的光信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，必要時(shí)進(jìn)行放大后 輸出到傳輸路徑光纖30,并對(duì)來自傳輸路徑光纖30的波分復(fù)用信號(hào)進(jìn)行波長(zhǎng) 分離后輸出到IF部23。 IF部不一定連接于WDM部24,可以做成不將IF部 23的光信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用或分離而在與光交叉連接裝置的外部進(jìn)行輸入輸出 的結(jié)構(gòu)。而且，WDM部24根據(jù)需要在波長(zhǎng)分離之前或之后，在向IF部23 輸出之前進(jìn)行^L大，或?qū)⒈O(jiān)^L控制用信號(hào)與主信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用或分離。輸出 到傳輸路徑光纖30時(shí)的光信號(hào)的功率是考慮波長(zhǎng)數(shù)、光交叉連接裝置之間的 損耗、光放大器的噪聲指數(shù)引起的光信噪比(Optical Signal-to-Noise Ratio; OSNR)、光纖中的非線性效果引起的波形惡化以及噪聲增加的程度而決定。 作為非線性效果，已知自位相調(diào)制(Self Phase Modulation; SPM)、交叉相位 調(diào)制(Cross Phase Modulation; CPM )、四波混頻(Four Wave Mixigin ; FWM )， 波形惡化量依賴于波長(zhǎng)數(shù)、光纖的色散、非線性常數(shù)等。光纖的色散和非線性 常數(shù)因光纖為單模(SMF)還是色散位移光纖(DSF)而不同，即使同樣的 DSF也存在個(gè)體差異。輸出到IF部23之前的放大器的輸出功率是考慮動(dòng)態(tài)范 圍和接收靈敏度而決定。
可以將抵消由光纖的波長(zhǎng)色散引起的波形惡化的色散補(bǔ)償器安裝在 WDM部24中。市場(chǎng)上銷售的色散補(bǔ)償器有，與傳輸路徑光纖代碼不同的色 散補(bǔ)償光纖、利用光纖衍射光柵、光學(xué)透鏡、諧振器等的色散補(bǔ)償器。從WDM 輸出的波長(zhǎng)可以使用如ITU-T建議G694.1或G694.2中規(guī)定的波長(zhǎng)柵樹grid) 上的波長(zhǎng)，通過考慮傳輸條件可以選擇波長(zhǎng)數(shù)為8波、16波、20波、40波、 64波、80波、128波、160波等。
圖3表示，本實(shí)施例的光交叉連接裝置20的光開關(guān)部224的一構(gòu)成例子。 圖3中，光開關(guān)部224包括具有k輸入k輸出的端口的第一基本開關(guān) (OSW-B1)(第二光開關(guān))83-1;具有k輸入k輸出的端口的第二基本開關(guān) (OSW-B2)(第三光開關(guān))83-2;具有2k個(gè)端口 ，且在第l到第k端口和第k+l到第2k端口之間，可將任意端口一對(duì)一地相互連接的、擁有雙向傳輸性 的擴(kuò)展開關(guān)(OSW-E) 84-1;具有3個(gè)端口的2k個(gè)第一光回轉(zhuǎn)器81 - 1;同 樣具有3個(gè)端口的2k個(gè)第二光回轉(zhuǎn)器81-2;以及具有第一端口、第二端口及 公用端口，可任意連接公用端口與第一端口或第二端口中的任意端口的2k個(gè) 選擇開關(guān)(SEL)(第一光開關(guān))82。
圖3所示的實(shí)施例中，第1至第k個(gè)IF部23為通過基本開關(guān)83-1相互 連接的一個(gè)匯總IF部23。另外，第k+l到第2k個(gè)IF部23為通過基本開關(guān) 83-2相互連接的一個(gè)匯總IF部23。為了說明具體的連接關(guān)系，以下說明光開 關(guān)部224與第一 IF部23的連接關(guān)系以及與第2k接口的連接關(guān)系。
首先，對(duì)與基本開關(guān)83-l (OSW-Bl)連接的第一光回轉(zhuǎn)器81-3的各端口 的連接進(jìn)行說明。第一光回轉(zhuǎn)器81-3的第一端口與IF部23-2 (IF1 )的輸出 連接，第三端口與該IF部23-2的輸入連接，第二端口與選擇開關(guān)82-1 ( SELl ) 的公用端口 c連接。然后，對(duì)選擇開關(guān)82-1的各端口的連接進(jìn)行說明。選擇 開關(guān)82-l的第一端口 a與第二光回轉(zhuǎn)器81-4的第一端口連接，第二端口 b與 擴(kuò)展開關(guān)84-l的第一雙向端口連接。接著，對(duì)第二光回轉(zhuǎn)器81-4的各端口的 連接進(jìn)行說明。第二光回轉(zhuǎn)器81-4的第二端口與第一基本開關(guān)83-1的第一輸 入端口連接，第三端口與第一基本開關(guān)83-1的第一輸出端口連接。
接著，對(duì)與基本開關(guān)83-2 (OSW-B2)連接的第2k個(gè)第一光回轉(zhuǎn)器81-5 與各端口的連接關(guān)系進(jìn)行說明。第一光回轉(zhuǎn)器81-5的第一端口與IF部23-3 (IF2k)的輸出連接，第三端口與該IF部23-3的輸入連接，第二端口與選擇 開關(guān)82-3 (SEL2k)的公用端口 c連接。然后，對(duì)選擇開關(guān)82-3的各端口的 連接關(guān)系進(jìn)行說明。選擇開關(guān)82-3的第一端口 a與第二光回轉(zhuǎn)器81-6的第一 端口連接，選擇開關(guān)82-3的第二端口 b與擴(kuò)展開關(guān)84-1 (OSW-E)的第2k 雙向端口連接。然后，對(duì)第二光回轉(zhuǎn)器81-6的連接關(guān)系進(jìn)行說明。第二光回 轉(zhuǎn)器81-6的第二端口與第二基本開關(guān)83-2的第2k輸入端口連接，該第二光 回轉(zhuǎn)器81-6的第三端口與第二基本開關(guān)83-2的第2k輸出端口連接。
此外，如圖3所示，從第二至第k個(gè)IF部23的、光開關(guān)部224內(nèi)的連接 關(guān)系同上述的第一 IF部23-2的連接關(guān)系，第k+l到第(2k - 1 )個(gè)IF部23的、 光開關(guān)部224內(nèi)的連接關(guān)系同上述的第2k個(gè)IF部23-3的連接關(guān)系。
圖4表示圖3中所示的光回轉(zhuǎn)器81的動(dòng)作。光回轉(zhuǎn)器81的光輸入輸出關(guān) 系表示循環(huán)性。即為，端口 l的輸入被輸出到端口2，端口2的輸入被輸出到 端口 3，端口 3的輸入被輸出到端口 1的光學(xué)元件，已在市場(chǎng)上銷售。有多種 構(gòu)成方法，例如由偏振光光束分離器(splitter)、偏振光轉(zhuǎn)動(dòng)體、棱鏡(prism) 等構(gòu)成。
以下，結(jié)合圖5~圖7,說明利用如圖3所示的實(shí)施例中的光開關(guān)部224 進(jìn)行光信號(hào)路徑切換時(shí)的IF部23的相互連接的順序。圖5為，圖2中所示的 本實(shí)施例的光開關(guān)部224的控制順序。
首先設(shè)定光通i 各時(shí)，如圖1或圖2中所示的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝置40,對(duì)各 個(gè)光交叉連接裝置20的裝置監(jiān)視控制部21發(fā)出連接多個(gè)IF部23中任意兩個(gè) IF部IF-A和IF-B的指示(SOI )。接收指示的裝置監(jiān)視控制部21參照光開關(guān) 連接信息214,確認(rèn)IF-A和IF-B是否與基本開關(guān)83-1和基本開關(guān)83-2中的 任意一個(gè)連接。
如圖8所示，光開關(guān)連接信息214具有判別各IF部23是否與某一選擇 開關(guān)82 (SEL)連接、是否與某一基本開關(guān)83 (OSW-B)連接、是否與擴(kuò)展 開關(guān)84 (OSW-E)(第四光開關(guān))中的某一個(gè)端口連接的信息。
之后，裝置監(jiān)視控制部21-1判斷IF-A和IF-B是否與同 一個(gè)基本開關(guān)83 連接(S02 )。在該判斷中，判斷為兩個(gè)IF部與同 一基本開關(guān)83連接時(shí)(S02 的處理結(jié)果為Yes )時(shí)，裝置監(jiān)視控制部21為了使IF-A和IF-B與同 一基本開 關(guān)83連接，控制與IF-A和IF-B連接的各個(gè)選擇開關(guān)82，連接端口 c和端口 a ( S03 )。
圖6表示，IF-A為IF部23-2 (IF1 )、 IF-B為IF部23-4 (IFk)時(shí)的開關(guān) 的連接構(gòu)成。從IF部23-2輸出的光信號(hào)，如光信號(hào)路徑90-l中所示地那樣， 從第一光回轉(zhuǎn)器81-3的第一端口經(jīng)過第三端口輸入到選擇開關(guān)82-1 ( SEL1 ) 的公用端口 c。裝置監(jiān)視控制部21參照光開關(guān)連接信息214,當(dāng)判定為IF部 23-2及IF部23-4都與基本開關(guān)83-1 (OSW-B1 )連接時(shí)，預(yù)先連接與IF部 23-2相對(duì)應(yīng)的選擇開關(guān)82-1和與IF部23-4相對(duì)應(yīng)的選擇開關(guān)82-2 ( SELk) 的端口 c和端口 a。因而，輸入到選擇開關(guān)82-l的端口 c的光信號(hào)從端口 a輸 出后輸入到第二光回轉(zhuǎn)器81-4的第一端口，經(jīng)第三端口輸入到第一基本開關(guān)83-1的端口 1。
裝置監(jiān)視控制部21,為了連接IF-A和IF-B,參照光開關(guān)連接信息，預(yù)先 連接與這些IF部23連接的基本開關(guān)83-1的輸入端口 1和輸出端口 k?；鹃_ 關(guān)83-l的端口 k輸出的光信號(hào)從第一光回轉(zhuǎn)器81-5的第三端口經(jīng)過至第一端 口輸入到選擇開關(guān)82-2的端口 a。選擇開關(guān)82-2的端口 a,如前面所述與端口 c連接。因此，從選擇開關(guān)82-2的端口 a輸入的光信號(hào)從公用端口 c輸出，從 光回轉(zhuǎn)器81-7的第三端口經(jīng)過第一端口與作為IF-B的IF部23-4連接。另一 方面，從IF部23-4輸出的光信號(hào)通過與上述動(dòng)作相同的動(dòng)作，如光信號(hào)的路 徑90-2所示，最終輸入到作為IF-A的IF部23-2。由此實(shí)現(xiàn)IF23畫2與IF23-4 之間雙向的相互連接。
之后，裝置監(jiān)視控制部21,通過IF部23-2和IF部23-4,對(duì)例如信號(hào)的 誤比特?cái)?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，或通過參照插入到開銷的跟蹤信息來監(jiān)視信號(hào)，并將該監(jiān) 視結(jié)果發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝置40-1。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝置40-1將接收的監(jiān)視 結(jié)果和為了判斷正常性而預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，判斷是否以預(yù)定的質(zhì)量達(dá) 到IF-A與IF-B之間的主信號(hào)導(dǎo)通(S05 )。
若監(jiān)視結(jié)果為正常，則網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝置40-1判定為正常完成路徑設(shè)定 處理(S06),并結(jié)束處理。另外，若IF-A與IF-B之間的主信號(hào)導(dǎo)通異常，則 判定為異常(S07),并結(jié)束處理。
以上實(shí)施例中，對(duì)相互連接的兩個(gè)IF部23與同一個(gè)基本開關(guān)83連接時(shí) 的情形進(jìn)行了說明。下面對(duì)從網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制裝置40接收到連接指示的兩個(gè)IF 部23與不同的基本開關(guān)83連接時(shí)的情形進(jìn)行說明。對(duì)圖5所示的處理(S02) 中IF-A和IF-B屬于不同的基本開關(guān)83、且圖5 (S02)中的處理結(jié)果為NO 時(shí)的情形進(jìn)行說明。
這是，例如IF-A為IF部23-2 (IF1 )， IF-B為IF部23-3 (IF2k)時(shí)的情 形。此時(shí)，裝置監(jiān)視控制部21參照光開關(guān)連接信息，判斷為IF部23-2和IF 部23-3分別與不同的基本開關(guān)83-1 (0SW-B1)和基本開關(guān)83-2 ( OSW-B2 ) 連接。則，裝置監(jiān)視控制部21對(duì)與IF部23-2和IF部23-3連接的選擇開關(guān) 82-1 (SEL1)以及82-3 (SEL2k),連接端口 c與端口 b，同時(shí)控制擴(kuò)展開關(guān) 84 (OSW-E)以使連接于IF部23-3的端口 1與連接于IF部23-3的端口 2k
相連接(S04)。
通過這樣的控制，IF部23-2的輸出信號(hào)沿著光信號(hào)路徑卯-3輸入到IF 部23-3，同時(shí)IF部23-3的輸出信號(hào)沿著光信號(hào)路徑90-4輸入到IF部23-2， 因此可實(shí)現(xiàn)IF部23-2與IF部23-3之間的雙向相互連接。關(guān)于S05-S07的處 理，與上述連接IF部23-2與IF部23-4時(shí)的說明相同。
基于以上動(dòng)作，通過將選擇開關(guān)82選擇到端口 a側(cè)，連接于基本開關(guān)83-1 的第1至第k個(gè)IF部23在基本開關(guān)83-1為非閉塞時(shí)，可以以任意組合相互 連接。另外，通過將選擇開關(guān)82選擇到端口 a側(cè)，連接于基本開關(guān)83-2的第 k+1至第2k個(gè)IF部23，在基本開關(guān)83-2為非閉塞時(shí)，可以以任意組合相互 連接。
而且，通過將選擇開關(guān)82選擇到端口 b側(cè)，連接于擴(kuò)展開關(guān)84-1的端口 l-k的第l至第k個(gè)IF部23中的任意一個(gè)，在擴(kuò)展開關(guān)84-l為非閉塞時(shí)，可 以與同樣通過將選擇開關(guān)82選擇到端口 b側(cè)與擴(kuò)展開關(guān)84-1的端口 k+l 2k 連接的第k+l至第2k個(gè)IF部23中的任意一個(gè)以任意組合相互連接。即，通 過本發(fā)明的光開關(guān)22，利用2k個(gè)選擇開關(guān)及4k個(gè)光回轉(zhuǎn)器，如上所述地構(gòu) 成k輸入k輸出的基本開關(guān)兩個(gè)以及如下的擴(kuò)展開關(guān)一個(gè)，該擴(kuò)展開關(guān)具有 2k個(gè)端口、并第1至第k個(gè)端口可以與第k+l至第2k個(gè)端口中的任意一個(gè)相 互連接，且具有雙向傳輸性，由此實(shí)現(xiàn)2kx2k的非閉塞光開關(guān)。
如以上說明，根據(jù)本實(shí)施例的光開關(guān)，根據(jù)連接對(duì)象的兩個(gè)IF部23是否 屬于同一基本開關(guān)83的判定，通過只有兩個(gè)端口的選擇開關(guān)82的設(shè)定和，基 本開關(guān)83或擴(kuò)展開關(guān)84中的任意一個(gè)光開關(guān)的連接設(shè)定，可以任意連接兩個(gè) IF部23。通過這樣簡(jiǎn)單的光開關(guān)和光回轉(zhuǎn)器的組合，可構(gòu)成能夠任意連接2k x2k的輸入輸出端口之間的大規(guī)模的光開關(guān)，與現(xiàn)有的3段開關(guān)的結(jié)構(gòu)相比， 能夠?qū)崿F(xiàn)控制的簡(jiǎn)化。
另外，關(guān)于硬件削減效果，例如將256 x 256規(guī)模的光開關(guān)與3段構(gòu)成的 交叉網(wǎng)進(jìn)行比較。在交叉網(wǎng)的情況下，需要16x32規(guī)模的光開關(guān)16個(gè)，16 x 16規(guī)模的光開關(guān)32個(gè)。利用3D-MEMS型開關(guān)實(shí)現(xiàn)時(shí)，原理上需要的開關(guān) 數(shù)為，(16+32) x 16+( 16+16) x 32=1792個(gè)。另一方面，在本發(fā)明的開關(guān)構(gòu) 成的情況下，因光回轉(zhuǎn)器為從動(dòng)部件，不需要控制，因此除掉光回轉(zhuǎn)器時(shí)，有
128 x 128規(guī)模的3D-MEMS型開關(guān)3個(gè)和1 x 2規(guī)模的光開關(guān)256個(gè)就可以， 因此，合計(jì)準(zhǔn)備(128+128 ) x 3+256=1024個(gè)光開關(guān)就可以，能夠?qū)⒖刂茖?duì)象 數(shù)和硬件規(guī)模約減少到57°/。。
本實(shí)施例的選擇開關(guān)82使用1 x2型光開關(guān)即可?？梢允褂冒雽?dǎo)體開關(guān)或 LiN03開關(guān)、PLC型開關(guān)、可動(dòng)型光開關(guān)、MEMS型開關(guān)等，但如果是可使 光信號(hào)雙向通過的光開關(guān)，顯然不局限于這些。
關(guān)于擴(kuò)展開關(guān)84，為了確保雙向傳輸性，無需在光信號(hào)的路徑上使用光 隔離器(isolator)等限制光信號(hào)的傳播方向的元件，而可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展開關(guān)84。
本實(shí)施例中，在圖3、圖6、圖7中表示了使用兩個(gè)基本開關(guān)83、 一個(gè)擴(kuò) 展開關(guān)84時(shí)的結(jié)構(gòu)，但也可以只使用其中的一部分，因而本實(shí)施例的光開關(guān) 部224善于擴(kuò)展。例如，IF部23的數(shù)量為1 k時(shí)，若具有k組串聯(lián)連接兩個(gè) 光回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)，以及一個(gè)k輸入k輸出的基本開關(guān)，則可作為kxk開關(guān)使 用。在對(duì)此進(jìn)一步追加k組串聯(lián)連接兩個(gè)光回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)和一個(gè)k輸入k輸出 的第二基本開關(guān)，可以作為兩個(gè)kxk開關(guān)獨(dú)立動(dòng)作，可容納2k個(gè)接口。
而且，在串聯(lián)連接的兩個(gè)回轉(zhuǎn)器之間配置選擇開關(guān)，將選擇開關(guān)的一個(gè)端 口連接到一個(gè)擴(kuò)展開關(guān)，由此不必改變已有的兩組k x k開關(guān)的已設(shè)的端口 ， 可增設(shè)至2kx2k開關(guān)或進(jìn)行升級(jí)。另外，在容納的線路數(shù)較少時(shí)，通過將使 用的接口從第一個(gè)到第k個(gè)漸漸集約，可減設(shè)擴(kuò)展開關(guān)和第二基本開關(guān)。
另外，主要由兩個(gè)基本開關(guān)和一個(gè)擴(kuò)展開關(guān)共三個(gè)開關(guān)構(gòu)成2k x 2k開關(guān)， 因此即使任意一個(gè)開關(guān)出現(xiàn)故障，也可以不影響光交叉連接裝置容納的全部線 路，限制開關(guān)故障的波及范圍。
本發(fā)明的光開關(guān)及光交叉連接裝置不局限于本實(shí)施例。另外，在本實(shí)施例 中表示光交叉連接裝置的WDM部中內(nèi)置WDM功能的例子，但本發(fā)明在沒有 內(nèi)置WDM功能時(shí)也有同樣的效果。
另外，組合多個(gè)光開關(guān)時(shí)，通過將光開關(guān)部做成可擴(kuò)展(增設(shè))的結(jié)構(gòu)， 可抑制節(jié)點(diǎn)建立時(shí)的初始成本，另外，通過簡(jiǎn)化光開關(guān)部的切換控制，可以減 輕監(jiān)視控制裝置的負(fù)荷。
權(quán)利要求
1.一種光信號(hào)路徑切換裝置，該裝置使用從第一端口到第二端口、從所述第二端口到第三端口、從所述第三端口到所述第一端口分別輸出被輸入的光信號(hào)的光回轉(zhuǎn)器，其特征在于，包括2k個(gè)第一光開關(guān)，各個(gè)都具有第四端口、第五端口和第六端口，并可以在所述第四端口和所述第五端口或所述第六端口中的任意一個(gè)之間設(shè)定光信號(hào)的路徑；第二光開關(guān)及第三光開關(guān)，各個(gè)都具有k個(gè)第七端口和k個(gè)第八端口，任意一對(duì)一連接所述第七端口和第八端口之間；第四光開關(guān)，包括具有k個(gè)端口的第九端口和具有k個(gè)端口的第十端口，并任意一對(duì)一連接所述第九端口和第十端口之間；k個(gè)第一光回轉(zhuǎn)器，一對(duì)一地連接各個(gè)第一光回轉(zhuǎn)器的所述第二端口與所述第二光開關(guān)的第七端口，并一對(duì)一地連接所述第三端口和所述第二光開關(guān)的第八端口；以及k個(gè)第二光回轉(zhuǎn)器，一對(duì)一地連接各個(gè)第二光回轉(zhuǎn)器的所述第二端口與所述第三光開關(guān)的第七端口，并一對(duì)一地連接所述第三端口和所述第三光開關(guān)的第八端口，對(duì)于所述第一光開關(guān)中的k個(gè)第一光開關(guān)，一對(duì)一地連接所述第五端口和所述第一光回轉(zhuǎn)器的第一端口，并一對(duì)一地連接所述第六端口和所述第四光開關(guān)的所述第九端口中的一個(gè)，對(duì)于所述第一光開關(guān)中的其余k個(gè)第一光開關(guān)，一對(duì)一地連接所述第五端口和所述第2光回轉(zhuǎn)器的第一端口，并一對(duì)一地連接所述第六端口和所述第四光開關(guān)的所述第十端口中的一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求1所述的光信號(hào)路徑切換裝置，其特征在于， 在所述第一光開關(guān)中的各個(gè)第三端口連接有第三光回轉(zhuǎn)器。
3. 如權(quán)利要求l所述的光信號(hào)路徑切換裝置，其特征在于，在分別與所述第 一光回轉(zhuǎn)器連接的兩個(gè)所述第 一光開關(guān)之間設(shè)定光信號(hào) 的路徑時(shí)， 所述第 一光開關(guān)連"^妄所述第四端口和所述第五端口 ，所述第二光開關(guān)，對(duì)于連接于設(shè)定光信號(hào)的路徑的兩個(gè)所述第一光開關(guān)的 兩個(gè)所述第一光回轉(zhuǎn)器，連接與一個(gè)光回轉(zhuǎn)器的第二端口連接的所述第七端口 和與另 一個(gè)光回轉(zhuǎn)器的第三端口連接的所述第八端口之間。
4.如權(quán)利要求1所述的光信號(hào)路徑切換裝置，其特征在于， 在連接與所述第一光回轉(zhuǎn)器中的任意一個(gè)連接的所述第一光開關(guān)和與所 述第二光回轉(zhuǎn)器中的任意一個(gè)連接的所述第 一光開關(guān)時(shí)，所述第一光開關(guān)連接所述第四端口和所述第六端口，所述第四光開關(guān)，對(duì)于設(shè)定光信號(hào)的路徑的兩個(gè)所述第一光開關(guān)，連接所 述第九端口和所述第十端口之間，所述第九端口與連接于所述第一光回轉(zhuǎn)器中的任意一個(gè)的所述第一光開關(guān)的所述第六端口連接，所述第十端口與連接于所 述第二光回轉(zhuǎn)器中的任意一個(gè)的所述第一光開關(guān)的所述第六端口連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光開關(guān)及光交叉連接裝置，該光交叉連接裝置可以縮小裝置規(guī)模且具有增設(shè)性。所述光交叉連接裝置包括具有k輸入k輸出的端口的第一光開關(guān)及第二光開關(guān)、k輸入k輸出的可雙向傳輸?shù)牡谌忾_關(guān)、2k個(gè)第一光回轉(zhuǎn)器、2k個(gè)第二光回轉(zhuǎn)器以及2k個(gè)選擇開關(guān)，第1～第k個(gè)接口通過第一光開關(guān)相互連接，第k+1～第2k個(gè)接口通過第二光開關(guān)相互連接，第1～第k個(gè)接口通過第三光開關(guān)與第k+1～第2k個(gè)接口中的任意一個(gè)相互連接。
文檔編號(hào)H04Q3/52GK101193329SQ20071019600
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日
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