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KR0142177B1 - 광 스위치 및 그 스위칭 모듈 - Google Patents

광 스위치 및 그 스위칭 모듈

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Publication number
KR0142177B1
KR0142177B1 KR1019920004245A KR920004245A KR0142177B1 KR 0142177 B1 KR0142177 B1 KR 0142177B1 KR 1019920004245 A KR1019920004245 A KR 1019920004245A KR 920004245 A KR920004245 A KR 920004245A KR 0142177 B1 KR0142177 B1 KR 0142177B1
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KR
South Korea
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switching
wavelength
changing
converting
stage
Prior art date
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KR1019920004245A
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보틀레 디에트리치
에이렌베르거 게르트
Original Assignee
게오르그 그라프
알카텔 엔. 브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 게오르그 그라프, 알카텔 엔. 브이. filed Critical 게오르그 그라프
Publication of KR920019007A publication Critical patent/KR920019007A/ko
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Publication of KR0142177B1 publication Critical patent/KR0142177B1/ko
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Abstract

가능한 많은 동등 동작 채널로서 메모리 위치조건 특히, ATM으로 감소시키는 것은 상용가능하다.
결합된 시간, 파장/주파수 및 공간분할 스위치 유닛은 공지되어 있다.
공간 스위치단은 타임슬롯 대체기 및 파장 또는 주파수 변환기로 교체한다.
다단스위칭 네트워크는 종래의 방법으로 상호결합된 동일 스위칭 모듈(10)로 구성된다. 각각의 모듈은 두개의 공간스위칭단(13,15), 파장콘버터(141,..., 14m) 및 타임 슬롯 대체기(121,..., 12n)를 포함한다.

Description

광 스위치 및 그 스위칭 모듈
제 1도는 본 발명에 따른 복수의 스위칭 모듈중 하나를 포함하는 광스위치를 나타낸 도면.
제 2도는 공간 스위칭단과 기능적으로 결합된 파장 변환장치내의 스위치 소자를 나타낸 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10:스위칭 모듈 13,15:공간 스위칭단
16:제어회로 111,..., 11n:입력회로
121,..., 12n:타임단 141,..., 14m:파장 콘버터
본 발명은 광 스위치 및 그 스위칭 모듈에 관한 것이다. 광 스위치에서 접하게 되는 하나의 문제는 신호를 완충시키는데 있다. 시분할 멀티플렉스된 신호를 스위치하기 위해서 타임 슬롯을 대체하고 그 신호를 완충시키는 것은 대체로 항상 필요하다. 패킷 스위치에 있어서는 추가의 ATM(비동기식 전달모드 : asynchronous transfer mode) 시스템에 관하여 최근들어 특히 관심을 가지게 되었으며, ATM으로 소위 전지(cell)라고 하는 두개의 패킷을 완충시키는 신호는 특정채널내에서 동시 전달하기 위해 존재한다. 랜덤 트랙픽량 때문에 동일 경로상에서 동시에 진행하게 되는 두개의 패킷의 실현은 제외될 수 없다. J.S.Turner에 의해 발표된 1988년 4월 Proceedings of INFOCOM'86의 페이지 667 내지 675에 게제된 Design of a Broadcast Packet Network는 ATM 스위칭 네트워크의 링크를 링크 그룹으로 결합하는 방법이 공지되어 있다. 각 그룹의 링크는 완전히 동등하게 병렬 결합시킨다. 증가하는 용량 이외에 랜덤 트래픽 변화에 대한 보상은 필요한 버퍼의 수를 감소시킨다.
DE 37 42 941 C2 (대응하는 미합중국 특허원 제 4,922,487호, 내부화일번호 : G. Eilenberger 1-3-1)에는 스위치되는 패킷 또는 전지의 고정된 수가 프레임으로 연결되는 ATM 교체 방법이 기술되어 있으며, 모든 패킷은 같은 길이의 서브패킷으로 분리되고 서브프레임으로 분포된다. 스위칭은 동기식 시분할 멀티플렉싱을 이용하는 서브프레임의 원칙에 따라 발생하게 된다. 동일한 동작 채널을 나타내는 라인상에 모든 타임 슬롯을 구성하여 랜덤변화는 크게 보상될 수 있다. 버퍼들은 어떤 방법으로든 동기식 시분할 멀티플렉스된 스위칭을 위해 제공된다. 상기 스위칭 네트워크내에 필요한 저장 공간은 프레임 대 서브프레임비로 감소된다.
D.W.Smith씨 등에 의해 1989년 IEEE 잡지에 발표된 Multidimensional Optical Switching Networks에는 종래 멀티플렉싱 결합방법에 대해 공지되어 있으며, 광 스위칭은 광 교체 용량을 증가시키는 목적으로 시간 및 공간 분할 멀티플렉싱 이외에 파장 또는 주파수 분할 멀티플랙싱 또한 포함하고 있다. 추가의 차원으로서 파장 또는 주파수 분할 멀티플렉스의 부가는 상기 교체 용량뿐만 아니라 같은 크기에 대해 등가 동작 채널수 또한 증가시킨다. 그러나, 상기 전체의 교체 용량은 극히 제한되고 있다. 충분한 등가 동작채널수를 갖는 랜덤 변화는 시분할 멀티플렉싱 하는 동안 버퍼가 타임 슬롯을 대체하기 위해 요구되는 것이 없었다면 분배될 수 있는 위치에 대해 보상될 수 있다. 버퍼가 사용되는 이들 경우에서 랜덤 변화의 보상은 제한하고 있다.
본 발명의 목적은 모든 멀티플렉스 모드(공간, 시간, 파장)가 결합 가능하고 그들 전체 용량이 실제로 증가될 수 있는 광 스위치를 제공하는데 있다. 상기 목적은 이하 기술될 특허청구범위 제 1항에 따른 광스위치를 제공하므로서 달성될 수 있다. 본 발명의 또다른 특징은 종속 클레임에 한정하고 있다. 제 6항은 상기 광 스위치용 그 스위칭 모듈을 기술하고 있다.
본 발명은 다단 스위칭 네트워크내에서 서로 다른(공간, 시간, 파장) 변환장치의 연속명령이 큰 중요도를 갖는 큰 시스템에 대해 필수적임을 인지함에 기초를 두고 있다. 공간단의 임의의 직접 연속은 그들이 타임 슬롯을 대체하거나 파장을 변환하는 장치를 가지며 기능적으로 결합되어 있지 않으면 사용될 수 없고 그에 따라 예방될 수 있다. 타임 슬롯을 대체하고 파장을 변환하는 장치의 연속은 또한 예방될 수 있다. 동일 모듈을 사용하는 모듈 구성은 바람직하다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 다음 실시예의 상세한 설명으로부터 더욱 명백히 이해할 수 있을 것이다.
제 1도에 있어서, 광 스위치는 2개의 연속 단(stage)으로 구성된 복수의 스위칭 모듈(10)을 갖는다. 각 단에는 2개의 스위칭 모듈(10)만이 도시되어 있으나 추가의 스위칭모듈은 점선으로 나타내고 있다. 상기 스위칭 모듈(10)은 공지된 전기스위치와 같은 방법으로 상호 결합되어 있다. 실제로 다단(multistage)구조를 포함하는 공지된 임의의 구조는 상기 스위칭 모듈에 사용될 수 있다. 또한 상기 스위칭 모듈은 클럭공급, 전력공급 및 제어를 위한 주변 장치 사이에 이들 스위치의 삽입으로 인가된다.
상기 스위칭 모듈(10)중 하나에 있어서, 그 내부구조가 도시되어 있다. 각 광학 입력라인은 입력회로(111,...,11n)로 경계를 구성한다. 이들 입력회로는 데이타 스트림(data stream)을 포함하며 스위칭 모듈에 의해 유도되는 인입데이타 및 추출제어정보를 동조시킨다.
상이한 파장의 일련 신호가 각 입력라인에 동시 제공됨에 따라 이들 모든 신호 또한 동조된다. 동일 입력라인상에 유입되는 모든 신호는 이 스위칭모듈에 선행하는 유닛을 벗어날때 동위상을 갖는 것으로 가정한다. 상기 입력라인의 분산 즉 파장에 대한 종속 전파 속도가 낮게되면 동기화 수단형태가 사용가능하게 결합하여 제공되는 입력라인의 모든 신호를 동조시키기에는 충분하다. 정확한 클럭비율의 결정 수단을 제외한 단기간의 기억만이 필요하다. 상기와 같은 적절한 장치로는 쌍안정 장치 또는 전환 가능한 지연장치가 있다.
쌍안정 장치가 적용되는 경우 상이한 파장을 가진 서로다른 신호들은 어떤 경우에서도 개별적으로 동조되고 분리될 수 있다. 상기 장치에서 각각의 신호, 즉 ATM 전지는 모든 다른 신호와 독립적으로 전환되게 되며, 이러한 분리가 어떻게든 일어나게 된다.
광학전기 및 전기광학 변환기가 적용되는 경우에는 종래의 전기 쌍안정 장치가 사용될 수 있다.
쌍안정 광학장치는 통신 선택영역에 대한 IEEE 잡지(1988년 8월 통권 6의 7호 페이지 1209 내지 1225)에 H.S.Hinton에 의해 발표된 Architectural Considerations for photonic Switching Networks에 공지되어 있다.
단기간 광학 선택기에 대한 전환 가능한 광학 지연장치는 DE-OS 35 11 072에 기술되어 있다. 또한 상기 광학 지연장치는 다른 지연장치가 선택되면 동기 목적용으로 사용될 수 있다. 제어정보는 광학적 또는 전기적으로 추출될 수 있다. 그정보들은 각 스위칭 모듈로서 의도되는 제어전지의 형태 및 상기 제어전지내에 포함되는 어드레스 정보의 형태로 구성될 수 있다. 상기 정보들은 제어정보에 대한 하나의 파장을 준비하는 것이 가능하며, 다른 파장에 따라 도달하는 상기 전지용 모든 어드레스 정보 및 스위칭 모듈로서 의도되는 다른 제어정보 모두를 구성한다.
입력회로(111,..., 11n)의 각각은 타임단(타임슬롯 인터체인저)(121,...,12n)에 의해 잇따라 수행된다. 특히 ATM 시스템에서 상기 타임슬롯은 균일 길이의 각각의 전지로서 변화될 수 있으며, 상기 타임단은 상기 언급된 DE-OS 35 11 072에 기술된 바와같이 지연장치로 바람직하게 실행될 수 있다. 상기 지연장치가 각각의 개별 파장으로 선택 지정되면 절박하지 않은 특정 장점을 갖게 된다. 상기 ATM 시스템에서 발생하는 전형적인 랜덤 변화는 기억장치로써 작동하는 지연장치가 필요하도록 타임단 내에서 약간 보상될 수 있다. 다른 방법으로 제공된 지연장치의 수는 각각의 파장에 대해 제공되게 된다.
상기 타임단(121,..., 12n)은 공간단(space stage)(13)에 의해 잇따라 수행된다. 상기 공간단은 선행하는 타임단 및 파장마다 하나의 입력을 가지며, 많은 출력이 존재한다. 모든 입력은 임의의 다른 입력 및 다른 출력 사이에 결합의 방해없이 모든 출력으로 접속가능하다. 이러한 목적에도 불구하고 상기 공간단은 반드시 단일단이 될 필요는 없다. 또한 다단 공간 스위칭 네트워크는 허용가능하며 전이기간동안 실제로 필요하다. 상기 공간 스위칭 네트워크는 통상적으로 공지되어 있으며, 그 구조는 전기 공간 스위칭 네트워크와 동일하고, 개개의 교차점 소자(즉, 임의의 스트립라인 교차)는 장기간동안 종래의 기술에서도 존재해 왔다. 보다 긴 단일단 네트워크는 H.S.Hinton에 의해 상기 언급된 기술로 부터 공지되어 왔다.
상기 공간단(13)은 파장 콘버터(141,..., 14m)로서 잇따라 실행된다. 파장 콘버터 수는 입력라인수에 사용되는 파장수로 승산되어 동일하게 제공된다. 간단한 경우에 있어서 파장 콘버터는 연속적인 광다이오드 및 레이저 다이오드로 형성될 수 있다. 상기 콘버터는 동조 가능한 레이저 다이오드 및 서로 다른 파장을 갖는 대응하는 레이저 다이오드수 모두로 구성될 수 있으며 동조 혹은 스위치 오버(switch over)중 어느 경우에든 필요하다. 또한 순수 광학 동작 파장 콘버터는 양자 전자공학에 대한 IEEE 잡지(1988년 11월 통권 24의 11호 페이지 2153 내지 2159)에 H.kawaguchi 씨 등에 의해 발표된 Tunable Optical Wavelength Conversion Using an Optically Triggerable Multielectrode Distributed Feedback Laser Diode에 공지되어 있다. 상기 파장 콘버터(141,..., 14m)는 공간단(15)에 의해 잇따라 수행되며 상기 공간단(13)과 비슷하다.
상기 스위칭 모듈(10)은 제어회로(16)를 추가로 포함한다. 여러가지 검사기능의 실행이외에 상기 제어회로는 상기 입력회로에 도달하는 각각의 전지에 대해 상기 입력회로에 따라 실행하는 단에 제공되어 시간, 공간 및 파장의 변환을 초기화 하도록 지정된다. 이러한 목적으로 상기 제어정보는 상술한 바와같이 개별 입력회로(111,..., 11n)에서 추출되며 상기 제어회로(16)로 공급된다. 상기 제어회로는 제어정보를 제공하며, 그것으로부터 상기 타임단(121,..., 12n), 상기 파장 콘버터(141,..., 14m) 및 상기 공간단(13,15)으로 유도된다.
상기 전지내에 포함되는 어드레스 정보를 알고리즘(자체 경로)의 도움 또는 연결 테이블내에 기억된 정보의 도움중 어느하나의 필요한 제어정보로 변환될 수 있으며, 이때 입력라인 또는 다른 경로를 통해 상기 제어회로에 닿게되는 부가적 제어정보에 의해 갱신될 수 있다.
상술한 바와같이 제어신호는 상기 입력라인으로부터 광학 또는 전기 형태로 추출될 수 있다. 그러나, 상기 제어회로(16)는 적절한 광학 회로가 상기 목적을 위해 상용가능하게 하는 것이 기대될 지라도 전기회로로서 실행될 것이다.
모든 콘버터 단에 있어서, 상기 신호는 그들의 개별 파장으로 분리되어야만 한다. 파장 분할 멀티플렉서 및 디멀티플렉서는 일반적으로 공지되어 있다. 상기 콘버터단 내측의 파장분할 멀티플렉스는 부가의 공간치수로 사용된다. 여러가지 이유로서 파장 분할 멀티플렉스에 의한 개별단 사이에 하나의 공간 치수를 대체하는 것은 매우 유용하다.
지연 및 동기화에 따른 한계치는 콘버터단내의 조건을 크게하지는 않지만 그들 사이의 특히 상기 스위칭 모듈 사이의 라인이 존재한다.
통합 광합회로가 사용되는 경우 전기회로를 사용하는 것보다 극히 적은 어려움이 존재하며, 그것은 부가단자 및 상호 결합라인으로 제공하기 보다 부가 회로장치를 통합하는 것이 가능하다.
제 1도의 예와 같이 전체 광스위치는 최소한 두개의 연속단으로 배열된 동일 스위칭 모듈로 구성된다. 이때 각각의 모듈들은 타임단, 파장 콘버터 및 최소한 하나의 공간단을 포함한다.
각각의 입력이 모든 출력으로 액세스 가능한 2개의 공간 스위칭단의 임의의 직접 천이는 예방될 수 있다. 상기 2개의 공간 스위칭단 사이의 각각의 상호 결합 라인은 하나의 타임단이거나 혹은 하나의 파장 콘버터중 하나를 포함한다. 또한 두개의 타임단이나 혹은 두개의 파장 콘버터중의 임의의 직접 천이는 물론 예방될 수 있다. 타임단 및 파장 콘버터는 어느 한쪽만 실행하지는 않는다. 타임단 및 파장 콘버터는 공간단에 의해 항상 분리된다.
상기 광 스위치는 타임단, 파장 콘버터 및 최소한 하나의 공간 스위칭단을 포함하는 동일 구성의 스위칭 모듈로 바람직하게 구성되며, 최소한 두개의 연속단으로 배열된다.
상기 스위칭 모듈의 각각은 두개의 스위칭단을 갖는 것이 특히 바람직하다. 파장 및 공간 변환의 결합과 타임 및 공간 변환의 결합은 그배열간에 서로 관계없이 수행된다. 상기 두 결합내에서 두가지 기능중 무관계한 결합은 파장 및 공간 변환 결합이다. 그러나, 상기 두개의 공간 변환은 서로 직접 실행하지는 않는다. 파장 및 타임변환의 임의의 직접 천이는 또한 예방될 수 있다.
두개의 공간단 및 타임단이거나 또는 파장 콘버터의 각각은 기능단위를 형성하게 된다.
상술한 바와 같이 상기 타임단이 모든 라인에 대해 공통인 지연장치로부터 형성되면 각각의 지연장치는 모든 입력으로부터 액세스 가능하며 모든 출력에 대해 액세스를 갖는 스위칭 장치에 의해 확인될 수 있다. 이때 상기 공간단의 기능이 포함하게 된다.
제 2도는 공간 스위칭단과 기능적으로 결합된 파장변환 장치내의 스위치 소자를 도시하고 있다. 보다 많은 입출력 및 파장으로의 연장은 쉽게 가능하게 된다.
제 2도의 스위치소자는 두개의 입력(I1,I2), 두개의 출력(O1,O2), 두개의 파장 분할 디멀티플렉서(D1,D2), 두개의 파장분할 멀티플렉서(M1,M2), 두개의 정상소오스광(Q1,Q2) 및 교차점 소자(KE)(즉, 변조기)를 가진 스위칭 매트릭스(K)를 구비하고 있다.
상기 스위칭 소자는 필요한 제어신호를 수용하는 외부제어라인(st) 및 교차점 소자(KE)를 제어하는 제어라인(st1)을 가진 제어유닛(stE)을 추가로 구비하고 있다. 상기 제어유닛은 제어회로부(16)를 형성한다.
각각의 입력 및 출력에서 두신호들은 파장분할 멀티플렉서를 사용하여 전송된다. 두개의 동작파장으로 람다 1 및 람다 2(λ1, λ2)가 제공된다. 상기 입력(I1,I2)에 따라 실행하는 각각의 디멀티플렉서(D1,D2)에서 상기 두파장에 따른 분리가 발생한다. 4개의 분리신호는 상기 스위칭 매트릭스(K)의 광학 행라인으로 인가된다.
상기 두개의 정상 소오스광(Q1,Q2)은 두개의 파장(λ1, λ2) 각각에 의해 동작한다. 상기 정상 소오스의 각각은 상기 스위칭 매트릭스(K)의 두개의 행라인에 공급된다.
상기 행 및 열 라인은 상기 교차점 소자(KE)에서 교차한다. 각각의 교차점 소자(KE)는 비활성 상태에서 불변인 정상 소오스의 결합으로부터 광을 진입시키며, 활성상태에서 결합된 행라인의 신호를 갖는 광을 변조하기 위해 지정된다. 활성 및 비활성 상태 사이의 스위칭은 상기 교차점 소자를 제어하는 수단에 의해 영향을 받게 된다.
정상소오스광(Q1,Q2)의 각각의 열라인은 파장 분할 멀티플렉서(M1,M2) 각각으로 실행한다. 상기 파장분할 멀티플렉서(M1,M2)는 각각의 출력(O1,O2)에 앞서 결합되어 있으며, 각각의 출력에 의한 신호 결합은 상이한 동작 파장의 광에 따라 파장 분할 멀티플렉스된 신호로 변조된다.
따라서, 각각의 신호성분에 대한 스위치 가능하거나 또는 스위치 불가능한 신호경로는 각입력(I1,I2)에서 각출력(O1,O2)으로 유도하는 교차점소자(KE)의 활성 및 비활성에 의한 입력으로부터 접근한다. 상기 교차점 소자의 적절한 선택에 의한 상기 신호경로는 파장변환(λ1/λ2, λ2/λ1)을 갖거나 또는 파장변환(λ1/λ2, λ2/λ1)없이 스위치될 수 있다. 상기 입력중 하나에 도달하는 각 신호성분은 파장변환을 갖거나 또는 파장 변환이 없는 각 출력으로 스위치되며, 하나의 신호성분보다 크지 않은 각 동작 파장이 각 출력으로 스위치되고 즉, 하나의 교차점 소자보다 크지 않은 행라인이 동시에 활성화되는 것을 확인할 수 있도록 정상적으로 고려한다. 개개의 기능의 실현을 위해 이 분야에 종사하는 사람이라면 충분히 실현할 수 있다. 이러한 참고예로서는 광스위칭 장치 기술이란 명칭으로 엠. 사카구치 및 케이. 카이데에 의해 1987년 5월 IEEE 통신 잡지의 통권 25의 5호에 발표된 기술로 구성된다.
단일 디멀티플렉서는 필터로 실행될 수 있으며, 단일 멀티플렉서는 결합기로 실행될 수 있다. 바람직한 교차점 소자는 광학적으로 제어가능하고 전기적으로 활성화 가능한 소자이다. 최근에 광스위치의 전기제어성은 아직 단순하게 실행되고 있으며, 상기 입력신호 성분은 전기신호로 변환되고 있다.

Claims (6)

  1. 복수의 광학 입력라인과, 복수의 광학 출력라인과, 하나의 라인 신호의 파장을 변환하거나 타임슬롯을 변경하는 장치(121,..., 12n, 141,..., 14m)와, 서로다른 라인상의 신호를 자유로이 변경하는 공간분할 스위칭 네트워크(13,15)를 구비하는 광스위치에 있어서, 상기 스위치는 다단스위치이며, 공간 스위칭 단(13,15)으로 동작하는 모두 2개의 상기 공간 스위칭 네트워크 사이에 타임슬롯을 변경하거나 파장을 변환하는 장치(121,..., 12n, 141,..., 14m)가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  2. 제 1항에 있어서, 타임슬롯을 변경하는 장치(121,..., 12n)는 파장을 변환하는 장치(141,..., 14m)와 번갈아 일어나고, 상기 공간스위칭단(13,15)은 상기 장치들 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  3. 제 1항에 있어서, 공간스위칭단 및 타임슬롯을 변경하거나 파장을 변환하는 장치는 기능유닛을 형성하는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 스위치는 동일 구성의 스위칭 모듈(10)로 구성되는데, 상기 스위칭 모듈의 각각은 타임슬롯을 변경하는 장치(121,..., 12n), 파장을 변환하는 장치(141,..., 14m) 및 최소한 하나의 공간 스위칭단(13,15)을 포함하며, 상기 스위칭 모듈(10)은 최소한 두개의 연속단으로 배열되는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  5. 제 4항에 있어서, 각각의 스위칭 모듈(10)은 두개의 공간 스위칭단(13,15)을 포함하며, 상기 공간 스위칭단(13)의 하나는 타임슬롯을 변경하는 장치(121,... 12n) 및 파장을 변환하는 장치(141,..., 14m) 사이에 삽입되어 있고, 상기 두개의 공간 스위칭단(13,15)사이에 상기 타임슬롯을 변경하는 장치 또는 파장을 변환하는 장치(141,...14m)중 하나가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 광스위치.
  6. 광 스위치용 스위칭 모듈에 있어서, 타임슬롯 변경장치(121,..., 12n)와, 파장변환장치(141,..., 14m)와, 두개의 공간스위칭단(13,15)을 포함하며, 상기 공간스위칭단(13)의 하나는 타임슬롯을 변경하는 장치(121,..., 12n) 및 파장을 변환하는 장치(141,..., 14m)사이에 삽입되어 있고, 상기 두개의 공간스위칭단(13,15)사이에 상기 타임슬롯을 변경하는 장치 또는 파장을 변환하는 장치(141,..., 14m)중 하나가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 스위칭 모듈.
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