JP3209465B2 - Optical packet switch - Google Patents
Optical packet switchInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光パケットの出力先を
そのアドレス情報に従って選択する光パケットスイッチ
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical packet switch for selecting an output destination of an optical packet in accordance with address information.
【０００２】[0002]
【従来の技術】通信網を介して伝送される情報として
は、現在、電話音声、ファックス、データ、画像等の多
様なものがある。これらの情報量や要求される通信速度
が互いに異なる情報を一つの通信網を介して効率良く伝
送する方式として、パケット伝送あるいは非同期伝送モ
ード（ＡＴＭ）と呼ばれる伝送方式が検討されている。2. Description of the Related Art At present, there are various types of information transmitted via a communication network, such as telephone voice, fax, data, and images. As a system for efficiently transmitting information having different amounts of information and required communication speeds through a single communication network, a transmission system called packet transmission or asynchronous transmission mode (ATM) is being studied.
【０００３】前述した伝送方式では、伝送すべき情報を
比較的小さな情報単位に分割し、該分割した各情報単位
の先頭に伝送先のアドレス情報を付加してパケットを生
成する。該パケットは通信網を介して伝送される際、通
信網を形成する各ノードでそのヘッダ、即ちアドレス情
報が読出され、これに従ってパケットの出力先を選択す
るパケットスイッチが切替え制御され、所望の伝送先に
伝送される如くなっている。In the transmission method described above, information to be transmitted is divided into relatively small information units, and a packet is generated by adding address information of a transmission destination to the head of each divided information unit. When the packet is transmitted via the communication network, its header, that is, address information is read out at each node forming the communication network, and a packet switch for selecting the output destination of the packet is switched and controlled in accordance with the header, so that the desired transmission is performed. Is transmitted first.
【０００４】従来、高速で且つ低損失な信号伝送が可能
な光通信にこのようなパケット伝送方式を適用する場
合、通信網内の各ノードにおいて入力光信号を一旦、電
気信号に変換し、電気回路によるスイッチを用いて前述
した選択動作を行っていた。しかしながら、光信号の伝
送速度が高速化してくると、光／電気変換の速度や電気
回路によるスイッチの速度が該光信号の速度に追従でき
なくなるという問題があった。この問題を解決するた
め、光信号を電気信号に変換することなくスイッチング
を行うことが検討されている。Conventionally, when such a packet transmission system is applied to optical communication capable of high-speed and low-loss signal transmission, an input optical signal is once converted into an electric signal at each node in a communication network, and the electric signal is converted to an electric signal. The above-described selection operation has been performed using a circuit switch. However, when the transmission speed of the optical signal is increased, there is a problem that the speed of the optical / electrical conversion and the speed of the switch by the electric circuit cannot follow the speed of the optical signal. In order to solve this problem, switching without converting an optical signal into an electric signal has been studied.
【０００５】図２は従来のこの種の光パケットスイッチ
の一例を示すもので、ここでは光パケットのアドレス情
報に応じて切替え制御を行う１入力２出力の光パケット
スイッチを示す。図中、１は入力部、２は１つの光信号
を３つに分岐して出力する光分岐器、３−１，３−２は
長尺の光ファイバにより構成される光遅延回路、４−
１，４−２は光ゲート、５−１，５−２は出力部、６は
ゲート制御部、７−１，７−２は光ゲートの制御信号、
８は光パケット、８ａは光パケット８のヘッダ（アドレ
ス情報）、８ｂは光パケット８のデータである。FIG. 2 shows an example of this type of conventional optical packet switch. Here, a one-input two-output optical packet switch for performing switching control according to address information of an optical packet is shown. In the figure, 1 is an input unit, 2 is an optical splitter that splits one optical signal into three and outputs it, 3-1 and 3-2 are optical delay circuits composed of long optical fibers, and 4-
1, 4-2 is an optical gate, 5-1 and 5-2 are output units, 6 is a gate control unit, 7-1 and 7-2 are control signals of the optical gate,
Reference numeral 8 denotes an optical packet, 8a denotes a header (address information) of the optical packet 8, and 8b denotes data of the optical packet 8.
【０００６】入力部１に入力された光パケット８は光分
岐器２において３つに分岐され、遅延回路３−１，３−
２及びゲート制御部６へそれぞれ入力される。ゲート制
御部６では入力された光パケット８を電気信号に変換
し、光パケット８内のヘッダ８ａを抽出し、該抽出され
たヘッダ、即ち光パルス列で表されるアドレス情報に応
じて制御信号７−１，７−２を生成し、出力する。[0006] The optical packet 8 input to the input unit 1 is split into three in the optical splitter 2, and the delay circuits 3-1 and 3-
2 and the gate control unit 6. The gate controller 6 converts the input optical packet 8 into an electric signal, extracts a header 8a in the optical packet 8, and controls the control signal 7 in accordance with the extracted header, that is, address information represented by an optical pulse train. -1, 7-2 are generated and output.
【０００７】この時、制御信号７−１，７−２は光ゲー
ト４−１，４−２のいずれか一方、例えば光ゲート４−
１のみを光信号が通過し得る如く制御する。分岐された
他の２つの光パケット８はそれぞれ光遅延回路３−１，
３−２により、ゲート制御部６及びその制御信号７−
１，７−２によって光ゲート４−１，４−２の状態が定
まるまで遅延が付加され、その後、開いている光ゲート
４−１を介して出力部５−１から出力される。At this time, the control signals 7-1 and 7-2 are applied to one of the optical gates 4-1 and 4-2, for example, the optical gate 4-
Only 1 is controlled so that the optical signal can pass. The other two divided optical packets 8 are respectively optical delay circuits 3-1 and 3-1.
According to 3-2, the gate control unit 6 and its control signal 7-
A delay is added until the states of the optical gates 4-1 and 4-2 are determined by 1, 7-2, and thereafter, the output is output from the output unit 5-1 via the open optical gate 4-1.
【０００８】このように前記光パケットスイッチによれ
ば、光パケットを電気信号に変換することなくスイッチ
ングすることが可能である。As described above, according to the optical packet switch, it is possible to perform switching without converting an optical packet into an electric signal.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した光
パケットスイッチでは電気信号に変換されたパケットに
対してヘッダ抽出を行っているため、該ヘッダを構成す
る光パルス列を忠実に電気信号に変換する必要があり、
そのためにはゲート制御部での光／電気変換が高速に行
われる必要がある。従って、前記光パケットスイッチで
はゲート制御部での光／電気変換速度により制御可能な
光パケットの速度が制限されてしまい、あまり高速な光
パケットを処理できないという問題があった。By the way, in the above-mentioned optical packet switch, a header is extracted from a packet converted into an electric signal, so that an optical pulse train constituting the header is faithfully converted into an electric signal. Need
For that purpose, the light / electric conversion in the gate control section needs to be performed at high speed. Therefore, in the optical packet switch, the speed of the optical packet that can be controlled is limited by the optical / electrical conversion speed in the gate control unit, and there is a problem that an optical packet that is too fast cannot be processed.
【００１０】本発明は前記従来の問題点に鑑み、高速な
光パケットからアドレス情報を抽出し、その出力先を選
択可能な光パケットスイッチを提供することを目的とす
る。An object of the present invention is to provide an optical packet switch capable of extracting address information from a high-speed optical packet and selecting its output destination in view of the above-mentioned conventional problems.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項１では、所定の光周波数を有する時
系列光パルスで構成され、一定の長さのデータ及びその
先頭に付加された出力先を指定するヘッダからなる光パ
ケットよりヘッダを抽出し、その情報に従って該光パケ
ットの出力先を選択する光パケットスイッチにおいて、
前記光パケットのヘッダを構成する複数の光パルスに同
期して、前記所定の光周波数に近接し且つ互いに異なる
光周波数を有する複数の光パルスを前記光パケットとと
もに入力することにより、ヘッダの時間軸上の光パルス
の有無を複数の新たな光周波数成分の有無に変換した光
信号を生成する非線形媒質と、該非線形媒質の出力光よ
り前記複数の新たな光周波数成分を有する光信号を各光
周波数成分毎に分離する光フィルタと、前記複数の新た
な光周波数成分を有する光信号を各光周波数成分毎に電
気信号に変換する複数の光／電気変換器と、前記光パケ
ットを入力光とし、前記複数の光／電気変換器の出力を
制御信号として光パケットの出力先を選択する光スイッ
チとを備えた光パケットスイッチを提案する。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a data signal is constituted by time-series light pulses having a predetermined optical frequency, and data of a fixed length and data added to the head thereof. An optical packet switch that extracts a header from an optical packet consisting of a header specifying the output destination and selects an output destination of the optical packet according to the information,
By synchronizing with the plurality of optical pulses constituting the header of the optical packet, inputting a plurality of optical pulses having optical frequencies close to the predetermined optical frequency and having different optical frequencies together with the optical packet, the time axis of the header A nonlinear medium that generates an optical signal in which the presence or absence of the above light pulse is converted into the presence or absence of a plurality of new optical frequency components, and an optical signal having the plurality of new optical frequency components from the output light of the nonlinear medium. An optical filter for separating each frequency component, a plurality of optical / electrical converters for converting the optical signal having the plurality of new optical frequency components into an electric signal for each optical frequency component, and the optical packet as input light An optical packet switch comprising: an optical switch that selects an output destination of an optical packet by using outputs of the plurality of optical / electrical converters as control signals.
【００１２】また、請求項２では、所定の光周波数を有
する時系列光パルスで構成され、一定の長さのデータ及
びその先頭に付加された出力先を指定するヘッダからな
る光パケットよりヘッダを抽出し、その情報に従って該
光パケットの出力先を選択する光パケットスイッチにお
いて、前記光パケットのヘッダを構成する複数の光パル
スに同期して、前記所定の光周波数に近接し且つ互いに
異なる光周波数を有する複数の光パルスを前記光パケッ
トとともに入力することにより、ヘッダの時間軸上の光
パルスの有無を複数の新たな光周波数成分の有無に変換
した光信号を生成する非線形媒質と、該非線形媒質の出
力光より前記複数の新たな光周波数成分を有する光信号
を分離する光フィルタと、前記複数の新たな光周波数成
分を有する光信号の各パルス間隔を拡げる分散媒質と、
前記各パルス間隔が拡げられた複数の新たな光周波数成
分を有する光信号を電気信号に変換する光／電気変換器
と、前記光パケットを入力光とし、前記光／電気変換器
の出力を制御信号として光パケットの出力先を選択する
光スイッチとを備えた光パケットスイッチを提案する。According to a second aspect of the present invention, a header is formed from an optical packet comprising a time-series optical pulse having a predetermined optical frequency and comprising a header having a fixed length and a header added to the head thereof and designating an output destination. In an optical packet switch for extracting and selecting an output destination of the optical packet according to the information, an optical frequency close to the predetermined optical frequency and different from each other in synchronization with a plurality of optical pulses constituting a header of the optical packet. Inputting a plurality of optical pulses having the optical packet together with the optical packet to generate an optical signal in which the presence or absence of an optical pulse on the time axis of the header is converted into the presence or absence of a plurality of new optical frequency components; An optical filter for separating an optical signal having the plurality of new optical frequency components from output light of a medium, and an optical signal having the plurality of new optical frequency components A dispersion medium to expand the respective pulse interval,
An optical-to-electrical converter for converting an optical signal having a plurality of new optical frequency components with an increased pulse interval into an electrical signal, and controlling the output of the optical-to-electrical converter using the optical packet as input light An optical packet switch including an optical switch for selecting an output destination of an optical packet as a signal is proposed.
【００１３】[0013]
【作用】本発明の請求項１によれば、所定の光周波数を
有する光パケットのヘッダを構成する光パルスに同期し
て、該所定の光周波数に近接し且つ互いに異なる光周波
数を有する複数の光パルスを光パケットとともに非線形
媒質に入力すると、４波混合と呼ばれる非線形現象に基
づいてヘッダの時間軸上の光パルスの有無を複数の新た
な光周波数成分の有無に変換した光信号が生成され、こ
れが光フィルタに入力され分離されてヘッダのアドレス
情報を空間的に並列な光パルスの有無で表した光信号と
され、複数の光／電気変換器にそれぞれ入力されて電気
信号に変換され、光スイッチに入力されて光パケットの
出力先が選択される。According to the first aspect of the present invention, in synchronization with the optical pulse forming the header of an optical packet having a predetermined optical frequency, a plurality of optical pulses having optical frequencies close to the predetermined optical frequency and different from each other are provided. When an optical pulse is input to a nonlinear medium together with an optical packet, an optical signal is generated by converting the presence or absence of an optical pulse on the time axis of the header into a plurality of new optical frequency components based on a nonlinear phenomenon called four-wave mixing. This is input to an optical filter and separated into an optical signal representing the address information of the header by the presence or absence of a spatially parallel optical pulse. The optical signal is input to each of a plurality of optical / electrical converters and converted into an electrical signal. The input to the optical switch selects the output destination of the optical packet.
【００１４】また、請求項２によれば、所定の光周波数
を有する光パケットのヘッダを構成する光パルスに同期
して、該所定の光周波数に近接し且つ互いに異なる光周
波数を有する複数の光パルスを光パケットとともに非線
形媒質に入力すると、４波混合と呼ばれる非線形現象に
基づいてヘッダの時間軸上の光パルスの有無を複数の新
たな光周波数成分の有無に変換した光信号が生成され、
これが分散媒質に入力されてヘッダのアドレス情報を時
間軸上のパルス間隔が拡げられた光パルスの有無で表し
た光信号とされ、光／電気変換器に入力されて電気信号
に変換され、光スイッチに入力されて光パケットの出力
先が選択される。According to a second aspect of the present invention, a plurality of optical signals having optical frequencies close to the predetermined optical frequency and different from each other are synchronized with an optical pulse constituting a header of an optical packet having a predetermined optical frequency. When the pulse is input to the nonlinear medium together with the optical packet, an optical signal is generated by converting the presence or absence of an optical pulse on the time axis of the header into a plurality of new optical frequency components based on a nonlinear phenomenon called four-wave mixing,
This is input to the dispersion medium, and is converted into an optical signal representing the address information of the header by the presence or absence of an optical pulse with an increased pulse interval on the time axis. The optical signal is input to an optical / electrical converter and converted into an electric signal. The input to the switch selects the output destination of the optical packet.
【００１５】[0015]
【実施例】図１は本発明の光パケットスイッチの第１の
実施例を示すもので、ここでは４ビットのアドレス情報
を含む光パケットに対応した例を示す。図中、１１は非
線形媒質、１２−１〜１２−６は光フィルタ、１３は光
遅延回路、１４−１〜１４−４は光／電気変換器、１５
−１〜１５−４はレジスタ、１６−１〜１６−１５は空
間切替型光スイッチ、２１は光パケット、２１ａは光パ
ケット２１のヘッダ（アドレス情報）、２１ｂは光パケ
ット２１のデータ、２２−１〜２２−４はプローブパル
ス、２３−１〜２３−４は出力アドレス信号である。FIG. 1 shows a first embodiment of an optical packet switch according to the present invention. Here, an example corresponding to an optical packet containing 4-bit address information is shown. In the figure, 11 is a nonlinear medium, 12-1 to 12-6 are optical filters, 13 is an optical delay circuit, 14-1 to 14-4 are optical / electrical converters, 15
Reference numerals -1 to 15-4 denote registers, 16-1 to 16-15 denote spatial switching optical switches, 21 denotes an optical packet, 21a denotes a header (address information) of the optical packet 21, 21b denotes data of the optical packet 21, 22- 1 to 22-4 are probe pulses, and 23-1 to 23-4 are output address signals.
【００１６】前記構成において、４つのプローブパルス
２２−１〜２２−４は、光パケット２１の光周波数ｆs
に近接し且つ互いに異なる光周波数ｆ1 〜ｆ4 をそれぞ
れ有し、その時間軸上の位置は互いに光パケット２１の
ヘッダ２１ｂのパルス間隔の分だけずれている。従っ
て、非線形媒質１１にはヘッダ２１ｂの第１ビット及び
プローブパルス２２−１、第２ビット及びプローブパル
ス２２−２、第３ビット及びプローブパルス２２−３、
第４ビット及びプローブパルス２２−４がそれぞれ重ね
合された状態で入力される。In the above configuration, the four probe pulses 22-1 to 22-4 correspond to the optical frequency f s of the optical packet 21.
, And have different optical frequencies f 1 to f 4, and their positions on the time axis are shifted from each other by the pulse interval of the header 21 b of the optical packet 21. Therefore, in the nonlinear medium 11, the first bit and the probe pulse 22-1, the second bit and the probe pulse 22-2, the third bit and the probe pulse 22-3 of the header 21b,
The fourth bit and the probe pulse 22-4 are input in a superimposed state.
【００１７】図３は非線形媒質１１に対する入力光と出
力光との関係を説明するためもので、同図(a) は入力光
と出力光との光周波数の関係を示す。FIG. 3 illustrates the relationship between the input light and the output light with respect to the nonlinear medium 11, and FIG. 3 (a) shows the relationship between the optical frequencies of the input light and the output light.
【００１８】光周波数ｆs を有する光信号と、光周波数
ｆs から僅かにずれた光周波数ｆiを有する光信号とを
重畳して非線形媒質に入力すると、４波混合と呼ばれる
非線形現象により、光周波数ｇi ＝２ｆs −ｆi を有す
る光信号が新たに発生する。従って、光周波数ｆs を有
する光信号と、光周波数ｆs に近接し且つ互いに異なる
光周波数、ここではｆ1 〜ｆ4 を有する複数の光信号と
を重畳して非線形媒質に入力すると、図３(a) に示すよ
うに周波数軸上で光周波数ｆs を中心として光周波数ｆ
1 〜ｆ4 とは対象の位置に新たな光周波数ｇ1 〜ｇ4 の
光信号が生じることになる。なお、このような現象を生
じる非線形媒質としては光ファイバや光半導体素子等が
ある。[0018] an optical signal having an optical frequency f s, the superimposed an optical signal having an optical frequency f i that is slightly offset from the optical frequency f s is input to the nonlinear medium, by nonlinear phenomenon called four-wave mixing, an optical signal having an optical frequency g i = 2f s -f i is newly generated. Accordingly, an optical signal having an optical frequency f s, and different optical frequencies close to the optical frequency f s, the here is input to the nonlinear medium by superimposing a plurality of optical signals having f 1 ~f 4, FIG. 3 optical frequency f as the center optical frequency f s on the frequency axis as shown in (a)
1 so that the optical signal of a new optical frequency g 1 to g 4 in the position of the target occurs as ~f 4. Note that examples of the nonlinear medium that causes such a phenomenon include an optical fiber and an optical semiconductor element.
【００１９】図３(b) は非線形媒質１１に入力される光
信号の時間軸上の位置関係を示すもので、光周波数ｆ1
〜ｆ4 を有するプローブパルスと、光周波数ｆs を有す
る光パケット２１のヘッダ２１ｂの第１〜第４ビットと
がそれぞれ重ね合されて入力される。FIG. 3B shows the positional relationship on the time axis of the optical signal input to the nonlinear medium 11, and the optical frequency f 1
A probe pulse having a ~f 4, the first to fourth bits of the header 21b of the optical packet 21 having optical frequency f s is input to superposed respectively.
【００２０】図３(c) は非線形媒質１１から出力される
光信号の時間軸上の位置関係を示すものである。ここ
で、光パケット２１のヘッダ２１ｂの第１、第３及び第
４ビットの位置には光周波数ｆs の成分と光周波数
ｆ1 、ｆ3 及びｆ4 の成分との両方がそれぞれ存在する
ので、４波混合が起り、新たな光周波数ｇ1 、ｇ3 及び
ｇ4を有するパルスがそれぞれ形成される。一方、ヘッ
ダ２１ｂの第２ビットの位置には光周波数ｆ2 の成分し
か存在しないので、４波混合は起らず、光周波数ｇ2を
有するパルスは形成されない。FIG. 3C shows the positional relationship of the optical signal output from the nonlinear medium 11 on the time axis. Here, at the positions of the first, third and fourth bits of the header 21b of the optical packet 21, both the component of the optical frequency f s and the components of the optical frequencies f 1 , f 3 and f 4 are present, respectively. , Four-wave mixing occurs and pulses having new optical frequencies g 1 , g 3 and g 4 are formed, respectively. On the other hand, the second bit position of the header 21b because only component of the optical frequency f 2 exist, four-wave mixing is not Okoshira, pulses having an optical frequency g 2 is not formed.
【００２１】非線形媒質１１から出力される光パケット
２１、プローブパルス２２−１〜２２−４及び新たに生
成された光信号はそれぞれ光フィルタ４−１〜４−６に
よって分離される。詳しくいえば、光周波数ｆ1 〜ｆ4
を有するプローブパルス２２−１〜２２−４は光フィル
タ１２−１により分離され、外部に放出され、また、光
周波数ｆs を有する光パケット２１は光フィルタ１２−
２により分離され、光遅延回路１３に入力され、さらに
また、光周波数ｇ1 ，ｇ2 ，ｇ3 及びｇ4 を有する光信
号、即ち出力アドレス信号２３−１〜２３−４は光フィ
ルタ１２−３〜１２−６により分離され、光／電気変換
器１４−１〜１４−４にそれぞれ入力される。The optical packet 21 output from the nonlinear medium 11, the probe pulses 22-1 to 22-4, and the newly generated optical signal are separated by optical filters 4-1 to 4-6, respectively. Specifically, the optical frequencies f 1 to f 4
Probe pulse 22-1 to 22-4 with is separated by the optical filter 12-1, is discharged to the outside, also, the optical packet 21 having optical frequency f s is the optical filter 12
Separated by 2, is input to the optical delay circuit 13, furthermore, the optical signal having an optical frequency g 1, g 2, g 3 and g 4, that is, the output address signal 23-1 to 23-4 optical filter 12- 3 to 12-6, and input to the optical / electrical converters 14-1 to 14-4, respectively.
【００２２】光パケット２１のヘッダ２１ｂを変換した
空間的に並列な出力アドレス信号２３−１〜２３−４
は、光／電気変換器１４−１〜１４−４により２値の電
気信号、ここではそれぞれ「１」，「０」，「１」，
「１」に変換され、レジスタ１５−１〜１５−４に蓄え
られる。空間切替型光スイッチ１６−１〜１６−１５は
ツリー状に接続されており、レジスタ１５−１〜１５−
４の出力はそれぞれ空間切替型光スイッチ１６−１〜１
６−１５の第１〜４段、即ち１６−１、１６−２，１６
−３、１６−４〜１６−７、１６−８〜１６−１５に入
力され、これらを駆動する。The spatially parallel output address signals 23-1 to 23-4 obtained by converting the header 21b of the optical packet 21
Are binary electric signals by the optical / electrical converters 14-1 to 14-4, in this case, "1", "0", "1",
It is converted to "1" and stored in the registers 15-1 to 15-4. The space switching type optical switches 16-1 to 16-15 are connected in a tree shape, and the registers 15-1 to 15-
The outputs of 4 are the space-switching optical switches 16-1 to 16-1 respectively.
6-15, the first to fourth stages, ie, 16-1, 16-2, 16
-3, 16-4 to 16-7, and 16-8 to 16-15 to drive them.
【００２３】一方、光遅延回路１３に入力された光パケ
ット２１は全ての空間切替型光スイッチ１６−１〜１６
−１５がセットされるまで遅延が付加され、その後、空
間切替型光スイッチ１６−１〜１６−１５に入力され
る。該空間切替型光スイッチ１６−１〜１６−１５へ入
力された光パケットは前記出力アドレス信号２３−１〜
２３−４に応じた出力端、ここでは空間切替型光スイッ
チ１６−１３の第２の出力端から出力されることにな
る。On the other hand, the optical packet 21 input to the optical delay circuit 13 is transmitted to all the space-switching optical switches 16-1 to 16-16.
A delay is added until -15 is set, and then input to the space switching type optical switches 16-1 to 16-15. The optical packets input to the space switching type optical switches 16-1 to 16-15 correspond to the output address signals 23-1 to 23-1.
The signal is output from the output terminal corresponding to 23-4, in this case, from the second output terminal of the space switching type optical switch 16-13.
【００２４】なお、光遅延回路としては光ファイバが、
また、空間切替型光スイッチとしては各種の導波路型光
スイッチ（例えば、ニオブ酸リチウムを用いた方向性結
合型スイッチ等）がそれぞれ適用できる。An optical fiber is used as the optical delay circuit.
As the space switching type optical switch, various waveguide type optical switches (for example, a directional coupling type switch using lithium niobate) can be applied.
【００２５】このように本実施例によれば、光パケット
のヘッダを構成する光パルス列に同期して互いに光周波
数の異なる複数の光パルスを光パケットとともに非線形
媒質１１に入力したことにより、時間軸上の光パルスの
有無で表されたアドレス情報を４波混合によって周波数
軸上のスペクトル成分の有無に変換することができ、ま
た、非線形媒質１１の出力光を光フィルタ１２−１〜１
２−６に入力したことにより、周波数軸上のスペクトル
成分の有無に変換されたアドレス情報を空間的に並列な
光パルスの有無に変換することができる。また、前記４
波混合は高速な光非線形現象であるため、前述した時間
軸上の光パルスの有無で表されたアドレス情報の空間的
に並列な光パルスの有無への変換については、電気回路
では実現が困難な１ピコ秒以下の応答速度を実現でき
る。As described above, according to the present embodiment, a plurality of optical pulses having different optical frequencies are input to the nonlinear medium 11 together with the optical packet in synchronization with the optical pulse train forming the header of the optical packet. The address information represented by the presence or absence of the above optical pulse can be converted into the presence or absence of a spectral component on the frequency axis by four-wave mixing, and the output light of the nonlinear medium 11 can be converted to optical filters 12-1 to 12-1.
By inputting to 2-6, the address information converted into the presence or absence of the spectrum component on the frequency axis can be converted into the presence or absence of the spatially parallel light pulse. The above 4
Since wave mixing is a high-speed optical nonlinear phenomenon, it is difficult to realize the above-mentioned conversion of address information represented by the presence or absence of an optical pulse on the time axis into the presence or absence of a spatially parallel optical pulse using an electric circuit. A response speed of 1 picosecond or less can be realized.
【００２６】また、空間的に並列な光パルスの有無で表
されたアドレス情報をそれぞれに対して配置された光／
電気変換器１４−１〜１４−４に入力したことにより、
その応答速度を光パケットの速度に比べて遅くすること
ができる、いいかえれば光／電気変換器１４−１〜１４
−４では追従できない高速な光パケットからアドレス情
報を抽出することができる。また、光／電気変換器１４
−１〜１４−４の出力値をそれぞれレジスタ１５−１〜
１５−４に蓄積し、これによって空間切替型光スイッチ
１６−１〜１６−１５を駆動したことにより、光パケッ
トの出力先を選択する多数の空間切替型光スイッチ１６
−１〜１６−１５を同時に切替え制御することができ、
高速な光パケットをヘッダに応じた出力端から出力する
ことができる。Also, address information represented by the presence or absence of spatially parallel light pulses is transmitted to the light /
By inputting to the electric converters 14-1 to 14-4,
The response speed can be made slower than the speed of the optical packet, in other words, the optical / electrical converters 14-1 to 14-14.
-4, address information can be extracted from a high-speed optical packet that cannot be followed. In addition, the optical / electrical converter 14
The output values of -1 to 14-4 are respectively stored in registers 15-1 to 15-1.
15-4, and by driving the space switching type optical switches 16-1 to 16-15, a large number of space switching type optical switches 16 for selecting the output destination of the optical packet.
-1 to 16-15 can be simultaneously switched and controlled,
A high-speed optical packet can be output from an output terminal corresponding to the header.
【００２７】図４は本発明の第２の実施例を示すもの
で、ここでは第１の実施例において光ゲートで構成され
た光スイッチを用いた例を示す。即ち、図中、１７は図
１中の光スイッチ１６−１に対応した光スイッチであ
り、１入力２出力の光分岐器１７ａ及び２つの光ゲート
１７ｂ，１７ｃで構成されている。光ゲート１７ｂ，１
７ｃは外部からの制御により入力光を通過させるか否か
を選択できる素子であり、例えば光半導体増幅器等を用
いることができる。該光ゲート１７ｂ及び１７ｃにはそ
れぞれレジスタ１５−１の正相出力及び逆相出力が接続
されており、該レジスタ１５−１に蓄積された情報に従
ってそのいずれか一方、ここでは１７ｂのみが入力光を
通過させる状態となり、出力先の選択を行う如くなって
いる。なお、図示しないが、同様な光スイッチが図１中
の光スイッチ１６−２〜１６−１５に対応して配置さ
れ、レジスタ１５−２〜１５−４と接続される。また、
その他の構成・動作は第１の実施例と同様である。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. Here, an example in which an optical switch constituted by an optical gate in the first embodiment is used is shown. That is, in the drawing, reference numeral 17 denotes an optical switch corresponding to the optical switch 16-1 in FIG. 1, and is constituted by a 1-input 2-output optical splitter 17a and two optical gates 17b and 17c. Optical gate 17b, 1
An element 7c is capable of selecting whether or not to allow input light to pass therethrough under external control. For example, an optical semiconductor amplifier or the like can be used. The optical gates 17b and 17c are connected to the positive-phase output and the negative-phase output of the register 15-1, respectively. , So that an output destination is selected. Although not shown, similar optical switches are arranged corresponding to the optical switches 16-2 to 16-15 in FIG. 1 and connected to the registers 15-2 to 15-4. Also,
Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.
【００２８】光ゲートを用いた光スイッチの場合、入力
される光パケットを多分岐し、分岐されたそれぞれの光
パケットを互いに異なる光ゲートを通過させる構造をと
ることも可能である。この場合には光パケットから抽出
されたヘッダに対応する光ゲートのみが通過状態とな
り、他の光ゲートは阻止状態となるように光ゲートの制
御がなされる。In the case of an optical switch using an optical gate, it is possible to adopt a structure in which an input optical packet is multi-branched and each of the branched optical packets passes through a different optical gate. In this case, the optical gates are controlled so that only the optical gate corresponding to the header extracted from the optical packet is in the passing state and the other optical gates are in the blocking state.
【００２９】図５は本発明の第３の実施例を示すもの
で、ここでは第１又は第２の実施例において周波数軸上
のスペクトル成分の有無に変換されたアドレス情報を時
間軸上で伸長された光パルスの有無に変換するようにな
した例を示す。即ち、図中、１８は高分散ファイバ、１
９はシフトレジスタである。高分散ファイバ１８には、
非線形媒質１１の出力光のうち光フィルタ１２−１及び
１２−２によりプローブパルス２２−１〜２２−４及び
光パケット２１と分離された、４波混合により新たに生
成された光信号が入力される。該高分散ファイバ１８内
では光周波数によって光の伝播速度が異なるため、前記
新たに生成された光信号はそのパルス間隔が拡げられ
る。具体的には、光周波数ｇ1 ，ｇ2 ，ｇ3 及びｇ4 を
有する光信号は、光／電気変換器１４−１の応答速度で
パルスの有無を識別できる程度のパルス間隔を有する出
力アドレス信号２４となる。FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the address information converted into the presence or absence of the spectral component on the frequency axis in the first or second embodiment is expanded on the time axis. An example is shown in which conversion is made to the presence or absence of a given light pulse. That is, in the figure, 18 is a high dispersion fiber, 1
9 is a shift register. In the high dispersion fiber 18,
The optical signal newly generated by four-wave mixing, which is separated from the probe pulses 22-1 to 22-4 and the optical packet 21 by the optical filters 12-1 and 12-2 of the output light of the nonlinear medium 11, is input. You. In the high-dispersion fiber 18, since the light propagation speed varies depending on the optical frequency, the pulse interval of the newly generated optical signal is expanded. Specifically, the optical signals having the optical frequencies g 1 , g 2 , g 3, and g 4 are output addresses having such a pulse interval that the presence or absence of a pulse can be identified at the response speed of the optical / electrical converter 14-1. It becomes signal 24.
【００３０】前記出力アドレス信号２４は光／電気変換
器１４−１で２値の電気信号に変換され、順次、シフト
レジスタ１９に入力される。該シフトレジスタ１９は先
頭のビットに対応する正相出力及び逆相出力が第１段の
光スイッチに接続され、同様に２番目、３番目、４番目
のビットに対応する正相出力及び逆相出力が第２段、第
３段、第４段の光スイッチにそれぞれ接続され、第１又
は第２の実施例の場合と同様に切替え制御される。本実
施例によれば、周波数軸上のスペクトル成分の有無に変
換されたアドレス情報を時間軸上でそのパルス間隔を拡
げることにより、光／電気変換器で追従可能な時間的に
直列な出力アドレス信号を得ることができ、これによっ
て高速な光パケットの切替え制御を行うことができる。The output address signal 24 is converted into a binary electric signal by the optical / electrical converter 14-1 and sequentially input to the shift register 19. The shift register 19 has a normal-phase output and a negative-phase output corresponding to the first bit connected to the first-stage optical switch, and similarly has a normal-phase output and a negative-phase output corresponding to the second, third, and fourth bits. The output is connected to the second, third, and fourth optical switches, respectively, and switching control is performed in the same manner as in the first or second embodiment. According to this embodiment, by expanding the pulse interval on the time axis of the address information converted into the presence or absence of the spectrum component on the frequency axis, a temporally serial output address that can be followed by the optical / electrical converter. A signal can be obtained, whereby high-speed optical packet switching control can be performed.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
よれば、時間軸上の光パルスの有無で表されたアドレス
情報を周波数軸上のスペクトル成分の有無に変換し、さ
らに空間的に並列な光パルスの有無に変換し、これらを
同時に別々の光／電気変換器で電気信号に変換するよう
になしたため、光パケットの速度に比べて光／電気変換
器の応答速度は遅くても良く、従って、同じ応答速度の
光／電気変換器を用いた場合は従来の光パケットスイッ
チに比べて、より高速な光パケットからアドレス情報を
抽出し、その出力先を選択することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the address information represented by the presence or absence of the light pulse on the time axis is converted into the presence or absence of the spectrum component on the frequency axis, and the spatial To the presence or absence of parallel optical pulses, and these are simultaneously converted into electrical signals by separate optical / electrical converters, so that the response speed of the optical / electrical converter is slower than the speed of optical packets. Therefore, when an optical / electrical converter having the same response speed is used, it is possible to extract address information from a higher-speed optical packet as compared with a conventional optical packet switch and select an output destination thereof.
【００３２】また、本発明の請求項２によれば、時間軸
上の光パルスの有無で表されたアドレス情報を周波数軸
上のスペクトル成分の有無に変換し、時間軸上でパルス
間隔を拡げ、これを光／電気変換器で電気信号に変換す
るようになしたため、光パケットの速度に比べて光／電
気変換器の応答速度は遅くても良く、従って、同じ応答
速度の光／電気変換器を用いた場合は従来の光パケット
スイッチに比べて、より高速な光パケットからアドレス
情報を抽出し、その出力先を選択することができる。According to the second aspect of the present invention, the address information represented by the presence or absence of an optical pulse on the time axis is converted into the presence or absence of a spectral component on the frequency axis, and the pulse interval is expanded on the time axis. Since this is converted into an electric signal by the optical / electrical converter, the response speed of the optical / electrical converter may be lower than the speed of the optical packet. Therefore, the optical / electrical converter having the same response speed may be used. When a device is used, address information can be extracted from an optical packet having a higher speed as compared with a conventional optical packet switch, and its output destination can be selected.
【図１】本発明の光パケットスイッチの第１の実施例を
示す構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an optical packet switch according to the present invention;
【図２】従来の光パケットスイッチの一例を示す構成図FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a conventional optical packet switch.
【図３】非線形媒質に対する入力光と出力光との関係の
説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a relationship between input light and output light with respect to a nonlinear medium.
【図４】本発明の光パケットスイッチの第２の実施例を
示す構成図FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical packet switch of the present invention.
【図５】本発明の光パケットスイッチの第３の実施例を
示す構成図FIG. 5 is a configuration diagram showing a third embodiment of the optical packet switch of the present invention.
１１…非線形媒質、１２−１〜１２−６…光フィルタ、
１３…光遅延回路、１４−１〜１４−４…光／電気変換
器、１５−１〜１５−４…レジスタ、１６−１〜１６−
１５…空間切替型光スイッチ、１７…光スイッチ、１８
…高分散ファイバ、１９…シフトレジスタ、２１…光パ
ケット、２１ａ…光パケット２１のヘッダ（アドレス情
報）、２１ｂ…光パケット２１のデータ、２２−１〜２
２−４…プローブパルス、２３−１〜２３−４，２４…
出力アドレス信号。11: nonlinear medium, 12-1 to 12-6: optical filter,
13: optical delay circuit, 14-1 to 14-4: optical / electrical converter, 15-1 to 15-4: register, 16-1 to 16-
15 space switching optical switch, 17 optical switch, 18
... High dispersion fiber, 19 ... Shift register, 21 ... Optical packet, 21a ... Header (address information) of optical packet 21, 21b ... Data of optical packet 21, 22-1 to 22-2
2-4: Probe pulse, 23-1 to 23-4, 24 ...
Output address signal.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 H04L 12/56 H04Q 3/52 101 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H04B 10/00-10/28 H04J 14/00-14/08 H04L 12/56 H04Q 3/52 101
Claims (4)
で構成され、一定の長さのデータ及びその先頭に付加さ
れた出力先を指定するヘッダからなる光パケットよりヘ
ッダを抽出し、その情報に従って該光パケットの出力先
を選択する光パケットスイッチにおいて、 前記光パケットのヘッダを構成する複数の光パルスに同
期して、前記所定の光周波数に近接し且つ互いに異なる
光周波数を有する複数の光パルスを前記光パケットとと
もに入力することにより、ヘッダの時間軸上の光パルス
の有無を複数の新たな光周波数成分の有無に変換した光
信号を生成する非線形媒質と、 該非線形媒質の出力光より前記複数の新たな光周波数成
分を有する光信号を各光周波数成分毎に分離する光フィ
ルタと、 前記複数の新たな光周波数成分を有する光信号を各光周
波数成分毎に電気信号に変換する複数の光／電気変換器
と、 前記光パケットを入力光とし、前記複数の光／電気変換
器の出力を制御信号として光パケットの出力先を選択す
る光スイッチとを備えたことを特徴とする光パケットス
イッチ。1. A header is extracted from an optical packet composed of time-series optical pulses having a predetermined optical frequency and comprising a fixed length of data and a header added to the head thereof and designating an output destination. An optical packet switch for selecting an output destination of the optical packet according to the following: a plurality of lights having an optical frequency close to the predetermined optical frequency and different from each other in synchronization with a plurality of optical pulses constituting a header of the optical packet. By inputting a pulse together with the optical packet, a nonlinear medium that generates an optical signal obtained by converting the presence or absence of an optical pulse on the time axis of the header into the presence or absence of a plurality of new optical frequency components, An optical filter for separating the optical signal having the plurality of new optical frequency components for each optical frequency component, and an optical signal having the plurality of new optical frequency components A plurality of optical / electrical converters for converting the optical packets into electrical signals for each optical frequency component; selecting the output destination of the optical packet using the optical packet as input light and using the outputs of the optical / electrical converters as control signals An optical packet switch comprising:
で構成され、一定の長さのデータ及びその先頭に付加さ
れた出力先を指定するヘッダからなる光パケットよりヘ
ッダを抽出し、その情報に従って該光パケットの出力先
を選択する光パケットスイッチにおいて、 前記光パケットのヘッダを構成する複数の光パルスに同
期して、前記所定の光周波数に近接し且つ互いに異なる
光周波数を有する複数の光パルスを前記光パケットとと
もに入力することにより、ヘッダの時間軸上の光パルス
の有無を複数の新たな光周波数成分の有無に変換した光
信号を生成する非線形媒質と、 該非線形媒質の出力光より前記複数の新たな光周波数成
分を有する光信号を分離する光フィルタと、 前記複数の新たな光周波数成分を有する光信号の各パル
ス間隔を拡げる分散媒質と、 前記各パルス間隔が拡げられた複数の新たな光周波数成
分を有する光信号を電気信号に変換する光／電気変換器
と、 前記光パケットを入力光とし、前記光／電気変換器の出
力を制御信号として光パケットの出力先を選択する光ス
イッチとを備えたことを特徴とする光パケットスイッ
チ。2. A header is extracted from an optical packet composed of time-series optical pulses having a predetermined optical frequency and comprising a fixed length of data and a header added to the head thereof and designating an output destination. An optical packet switch for selecting an output destination of the optical packet according to the following: a plurality of lights having an optical frequency close to the predetermined optical frequency and different from each other in synchronization with a plurality of optical pulses constituting a header of the optical packet. By inputting a pulse together with the optical packet, a nonlinear medium that generates an optical signal obtained by converting the presence or absence of an optical pulse on the time axis of the header into the presence or absence of a plurality of new optical frequency components, An optical filter for separating the optical signal having the plurality of new optical frequency components; and expanding each pulse interval of the optical signal having the plurality of new optical frequency components. An optical-to-electrical converter that converts an optical signal having a plurality of new optical frequency components with an increased pulse interval into an electrical signal; an optical / electrical device that uses the optical packet as input light; An optical switch for selecting an output destination of the optical packet using an output of the converter as a control signal.
構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の光パケ
ットスイッチ。3. The optical packet switch according to claim 1, wherein the optical switch is constituted by a space switching type optical switch.
の光信号に分割する手段と、該分割された光信号のそれ
ぞれに対して配置され且つ外部からの制御により通過、
不通過が選択される光ゲートとで構成したことを特徴と
する請求項１又は２記載の光パケットスイッチ。4. A means for dividing an input optical signal into a plurality of optical signals through an optical switch, and arranged for each of the divided optical signals and passed under control from the outside.
3. The optical packet switch according to claim 1, wherein said optical packet switch comprises an optical gate whose non-passage is selected.
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|---|---|---|---|
| JP4623193A JP3209465B2 (en) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | Optical packet switch |
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