(57)【要約】【課題】適応的光ネットワークにおいて到達距離を拡大するための方法及びシステムを提供すること。【解決手段】方法は、ターゲット距離及び最大データレートを有する光チャネルについての変調方式を選択するステップと、光チャネルについての伝送媒体の特性に応じて、光チャネルについてのシンボルレートを決定するステップと、決定されたシンボルレートに対応する、光チャネルについてのサブキャリア数を決定するステップと、光チャネルについてサブキャリア多重（ＳＣＭ）を有効化するステップと、を含み得る。ＳＣＭを有効化することは、選択された変調方式及び決定されたサブキャリア数を使用して、光チャネルにおいてトラフィックを送信及び／又は受信するように、トランスポンダを構成することを含み得る。この方法は、光ネットワークのネットワーク管理システムにより実行され得る。【選択図】図９
2019193266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
適応的光ネットワークにおいて到達距離を拡大するためのシステムであって、
複数の光トランスポンダと、
記憶媒体と、前記記憶媒体にアクセスすることができるプロセッサと、を有するネットワーク管理システムであって、前記記憶媒体は、前記プロセッサにより実行可能である、
所与のターゲット距離及び所与の最大データレートを有する光チャネルについての変調方式を選択する命令であって、前記の選択された変調方式は、前記所与のターゲット距離及び前記所与の最大データレートを有する光チャネルに適している、前記適応的光ネットワークにおいてサポートされる複数の変調方式のうちの１つ以上の間で最も高いスペクトル効率を有する、命令と、
前記光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性に応じて、前記光チャネルについてのシンボルレートを決定する命令と、
前記の決定されたシンボルレートに対応する、前記光チャネルについてのサブキャリア数を決定する命令と、
前記光チャネルについてサブキャリア多重を有効化する命令であって、前記サブキャリア多重を有効化することは、前記の選択された変調方式及び前記の決定されたサブキャリア数を使用して、前記光チャネルにおいて前記トラフィックを送信及び／又は受信する命令を、前記複数の光トランスポンダのうちの１つ以上の光トランスポンダに送信することを含む、命令と、
を記憶している、ネットワーク管理システムと、
を含む、システム。
【請求項２】
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数に応じて、前記シンボルレートを算出することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれるスパンの数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、
のうちの１つ以上に応じて、前記シンボルレートを算出することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、前記シンボルレートを、前記シンボルレートが、前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体の前記１つ以上の特性にマッピングされているデータ構造から、取得することを含み、
前記伝送媒体の前記１つ以上の特性は、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれるスパンの数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、
のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体は、複数のスパンを含み、前記複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含み、
前記シンボルレートを決定することは、
前記２つ以上の光ファイバタイプの各々の光ファイバを含む、前記伝送媒体のそれぞれの部分を決定することと、
前記２つ以上の光ファイバタイプの各々の前記光ファイバを含む、前記伝送媒体の前記それぞれの部分に応じて、前記シンボルレートを算出することと、
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体は、複数のスパンを含み、前記複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含み、
前記シンボルレートを決定することは、
第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長との比を決定することと、
前記シンボルレートを、シンボルレートが、前記第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と前記第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長とのそれぞれの比にマッピングされているデータ構造から、取得することと、
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記記憶媒体は、前記プロセッサにより実行可能である、
前記光チャネルについてのルーティング情報をデータ構造から取得する命令と、
前記ルーティング情報に応じて、
前記所与のターゲット距離と、
前記所与の最大データレートと、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体の前記１つ以上の特性と、
のうちの１つ以上を決定する命令と、
をさらに記憶している、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記光チャネルについての前記シンボルレートは、前記光チャネルについての所望される又は期待される光雑音対信号比マージンにさらに応じて決定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記記憶媒体は、前記プロセッサにより実行可能である、
前記適応的光ネットワークにおけるトポロジ変化を検出する命令と、
前記の検出されたトポロジ変化に応じて、
前記光チャネルについての異なる変調方式を選択する命令と、
前記光チャネルについての異なるシンボルレートを決定する命令と、
前記異なるシンボルレートに対応する、前記光チャネルについての異なるサブキャリア数を決定する命令と、
前記異なる変調方式及び前記異なるサブキャリア数を使用して、前記光チャネルにおいて前記トラフィックを送信及び／又は受信するように、前記１つ以上の光トランスポンダのうちの少なくとも１つを再構成する命令と、
をさらに記憶している、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数の光トランスポンダの各々は、
送信機デジタル信号プロセッサと、
受信機デジタル信号プロセッサと、
前記複数の変調方式の各々を実施するための第１の回路と、
前記の選択された変調方式を使用して、前記光チャネルにおいて送信される光信号を生成するように、前記送信機デジタル信号プロセッサを構成するための第２の回路と、
前記の決定されたサブキャリア数を使用して、前記光チャネルにおいて送信される光信号を生成するように、前記送信機デジタル信号プロセッサを構成するための第３の回路と、
前記の選択された変調方式及び前記の決定されたサブキャリア数に従って、前記光チャネルを介して受信された光信号を処理するように、前記受信機デジタル信号プロセッサを構成するための第４の回路と、
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
適応的光ネットワークにおいて到達距離を拡大するための方法であって、
所与のターゲット距離及び所与の最大データレートを有する光チャネルについての変調方式を選択するステップであって、前記の選択された変調方式は、前記所与のターゲット距離及び前記所与の最大データレートを有する光チャネルに適している、前記適応的光ネットワークにおいてサポートされる複数の変調方式のうちの１つ以上の間で最も高いスペクトル効率を有する、ステップと、
前記光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性に応じて、前記光チャネルについてのシンボルレートを決定するステップと、
前記の決定されたシンボルレートに対応する、前記光チャネルについてのサブキャリア数を決定するステップと、
前記光チャネルについてサブキャリア多重を有効化するステップであって、前記サブキャリア多重を有効化することは、前記の選択された変調方式及び前記の決定されたサブキャリア数を使用して、前記光チャネルにおいて前記トラフィックを送信及び／又は受信するように、１つ以上の光トランスポンダを構成することを含む、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数に応じて、前記シンボルレートを算出することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれるスパンの数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、
のうちの１つ以上に応じて、前記シンボルレートを算出することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、前記シンボルレートを、前記シンボルレートが、前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体の前記１つ以上の特性にマッピングされているデータ構造から、取得することを含み、
前記伝送媒体の前記１つ以上の特性は、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれるスパンの数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、
のうちの１つ以上を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体は、複数のスパンを含み、前記複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含み、
前記シンボルレートを決定することは、
前記２つ以上の光ファイバタイプの各々の光ファイバを含む、前記伝送媒体のそれぞれの部分を決定することと、
前記２つ以上の光ファイバタイプの各々の前記光ファイバを含む、前記伝送媒体の前記それぞれの部分に応じて、前記シンボルレートを算出することと、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体は、複数のスパンを含み、前記複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含み、
前記シンボルレートを決定することは、
第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長との比を決定することと、
前記シンボルレートを、シンボルレートが、前記第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と前記第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長とのそれぞれの比にマッピングされているデータ構造から、取得することと、
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記光チャネルについてのルーティング情報をデータ構造から取得するステップと、
前記ルーティング情報に応じて、
前記所与のターゲット距離と、
前記所与の最大データレートと、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体の前記１つ以上の特性と、
のうちの１つ以上を決定するステップと、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記光チャネルについての前記シンボルレートは、前記光チャネルについての所望される又は期待される光雑音対信号比マージンにさらに応じて決定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記適応的光ネットワークにおけるトポロジ変化を検出するステップと、
前記の検出されたトポロジ変化に応じて、
前記光チャネルについての異なる変調方式を選択するステップと、
前記光チャネルについての異なるシンボルレートを決定するステップと、
前記異なるシンボルレートに対応する、前記光チャネルについての異なるサブキャリア数を決定するステップと、
前記異なる変調方式及び前記異なるサブキャリア数を使用して、前記光チャネルにおいて前記トラフィックを送信及び／又は受信するように、前記１つ以上の光トランスポンダのうちの少なくとも１つを再構成するステップと、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
別のターゲット距離又は別の最大データレートを有する別の光チャネルについての変調方式を選択するステップであって、前記別の光チャネルについての前記の選択された変調方式は、前記別のターゲット距離又は前記別の最大データレートを有する光チャネルに適している、前記適応的光ネットワークにおいてサポートされる複数の変調方式のうちの１つ以上の間で最も高いスペクトル効率を有する、ステップと、
前記別の光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性に応じて、前記別の光チャネルについてのシンボルレートを決定するステップと、
前記別の光チャネルについての前記の決定されたシンボルレートに対応する、前記別の光チャネルについてのサブキャリア数を決定するステップと、
前記別の光チャネルについてサブキャリア多重を有効化するステップであって、該サブキャリア多重を有効化することは、前記別の光チャネルについての前記の選択された変調方式及び前記別の光チャネルについての前記の決定されたサブキャリア数を使用して、前記別の光チャネルにおいて前記トラフィックを送信及び／又は受信するように、１つ以上の他の光トランスポンダを構成することを含む、ステップと、
をさらに含み、
前記別の光チャネルについての前記の選択された変調方式及び前記別の光チャネルについての前記の決定されたサブキャリア数のうちの少なくとも１つは、前記光チャネルについての前記の選択された変調方式及び前記光チャネルについての前記の決定されたサブキャリア数のうちの少なくとも１つとそれぞれ異なる、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、光通信システムに関し、より詳細には、変調方式及びサブキャリア数の制御を通じた光ネットワークについての到達距離拡大に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気通信システム、ケーブルテレビジョンシステム、及びデータ通信ネットワークは、光ネットワークを用いて、遠隔地点間で大量の情報を迅速に伝達する。光ネットワークにおいて、情報は、光ファイバを介して光信号の形で伝達される。光ネットワークはまた、増幅器、分散補償器、マルチプレクサ／デマルチプレクサフィルタ、波長選択スイッチ、カプラ等といった、ネットワーク内で様々な動作を実行する様々なネットワークノードを含み得る。光チャネルの伝送到達距離は、より高次の変調方式の使用により制限され得る。
【０００３】
光スーパーチャネルは、チャネルごとに４００Ｇビット／秒及び１Ｔビット／秒のデータレートで信号を伝送するための新たなソリューションであり、将来におけるより高いデータレートも期待できる。一般的なスーパーチャネルは、単一波長チャネルを形成するように周波数多重されるサブキャリアのセットを含む。次いで、スーパーチャネルは、ネットワークエンドポイントにわたる単一チャネルとして、光ネットワークを介して伝送され得る。スーパーチャネル内のサブキャリアは、高いスペクトル効率を実現するために密にパックされる。スーパーチャネルの伝送到達距離は、様々なファクタにより制限され得る。
【０００４】
光信号の伝送のための別の技術は、マルチキャリアチャネル（サブキャリア多重（ＳＣＭ）又はナイキスト周波数分割多重（Ｎｙｑｕｉｓｔ−ＦＤＭ）とも呼ばれる）を使用することである。マルチキャリアチャネルは、光チャネルであって、所与の数のサブキャリアへのこの光チャネルの分割を伴う、光チャネルについて送信機において生成される。スーパーチャネルと同様に、マルチキャリアチャネルの伝送到達距離も、ノイズを不必要に増大させる所定の非線形効果等の様々なファクタにより制限され得る。
【発明の概要】
【０００５】
一態様において、適応的光ネットワークにおいて到達距離を拡大するためのシステムが開示される。このシステムは、複数の光トランスポンダと、ネットワーク管理システムと、を含んでよい。ネットワーク管理システムは、記憶媒体と、記憶媒体にアクセスすることができるプロセッサと、を含む。記憶媒体は、プロセッサにより実行可能である、所与のターゲット距離及び所与の最大データレートを有する光チャネルについての変調方式を選択する命令であって、選択された変調方式は、所与のターゲット距離及び所与の最大データレートを有する光チャネルに適している、適応的光ネットワークにおいてサポートされる複数の変調方式のうちの１つ以上の間で最も高いスペクトル効率を有する、命令と、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性に応じて、光チャネルについてのシンボルレートを決定する命令と、決定されたシンボルレートに対応する、光チャネルについてのサブキャリア数を決定する命令と、光チャネルについてサブキャリア多重を有効化する命令であって、サブキャリア多重を有効化することは、選択された変調方式及び決定されたサブキャリア数を使用して、光チャネルにおいてトラフィックを送信及び／又は受信する命令を、複数の光トランスポンダのうちの１つ以上の光トランスポンダに送信することを含む、命令と、を記憶してよい。
【０００６】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルについてのシンボルレートを決定することは、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数に応じて、シンボルレートを算出することを含んでよい。
【０００７】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルについてのシンボルレートを決定することは、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれるスパンの数と、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、のうちの１つ以上に応じて、シンボルレートを算出することを含んでよい。
【０００８】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルについてのシンボルレートを決定することは、シンボルレートを、シンボルレートが、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性にマッピングされているデータ構造から、取得することを含んでよい。伝送媒体の１つ以上の特性は、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数と、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれるスパンの数と、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、のうちの１つ以上を含んでよい。
【０００９】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体は、複数のスパンを含んでよく、複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含む。シンボルレートを決定することは、２つ以上の光ファイバタイプの各々の光ファイバを含む、伝送媒体のそれぞれの部分を決定することと、２つ以上の光ファイバタイプの各々の光ファイバを含む、伝送媒体のそれぞれの部分に応じて、シンボルレートを算出することと、を含んでよい。
【００１０】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体は、複数のスパンを含んでよく、複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含む。シンボルレートを決定することは、第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長との比を決定することと、シンボルレートを、シンボルレートが、第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長とのそれぞれの比にマッピングされているデータ構造から、取得することと、を含んでよい。
【００１１】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、記憶媒体は、プロセッサにより実行可能である、光チャネルについてのルーティング情報をデータ構造から取得する命令と、ルーティング情報に応じて、所与のターゲット距離と、所与の最大データレートと、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性と、のうちの１つ以上を決定する命令と、をさらに記憶してよい。
【００１２】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルについてのシンボルレートは、光チャネルについての所望される又は期待される光雑音対信号比マージンにさらに応じて決定されてよい。
【００１３】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、記憶媒体は、プロセッサにより実行可能である、適応的光ネットワークにおけるトポロジ変化を検出する命令をさらに記憶してよい。記憶媒体は、プロセッサにより実行可能である、検出されたトポロジ変化に応じて、光チャネルについての異なる変調方式を選択する命令と、光チャネルについての異なるシンボルレートを決定する命令と、異なるシンボルレートに対応する、光チャネルについての異なるサブキャリア数を決定する命令と、異なる変調方式及び異なるサブキャリア数を使用して、光チャネルにおいてトラフィックを送信及び／又は受信するように、１つ以上の光トランスポンダのうちの少なくとも１つを再構成する命令と、をさらに記憶してよい。
【００１４】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、複数の光トランスポンダの各々は、送信機デジタル信号プロセッサと、受信機デジタル信号プロセッサと、複数の変調方式の各々を実施するための第１の回路と、選択された変調方式を使用して、光チャネルにおいて送信される光信号を生成するように、送信機デジタル信号プロセッサを構成するための第２の回路と、決定されたサブキャリア数を使用して、光チャネルにおいて送信される光信号を生成するように、送信機デジタル信号プロセッサを構成するための第３の回路と、選択された変調方式及び決定されたサブキャリア数に従って、光チャネルを介して受信された光信号を処理するように、受信機デジタル信号プロセッサを構成するための第４の回路と、を含んでよい。
【００１５】
別の態様において、適応的光ネットワークにおいて到達距離を拡大するための方法が開示される。この方法は、所与のターゲット距離及び所与の最大データレートを有する光チャネルについての変調方式を選択するステップであって、選択された変調方式は、所与のターゲット距離及び所与の最大データレートを有する光チャネルに適している、適応的光ネットワークにおいてサポートされる複数の変調方式のうちの１つ以上の間で最も高いスペクトル効率を有する、ステップと、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性に応じて、光チャネルについてのシンボルレートを決定するステップと、決定されたシンボルレートに対応する、光チャネルについてのサブキャリア数を決定するステップと、光チャネルについてサブキャリア多重を有効化するステップであって、サブキャリア多重を有効化することは、選択された変調方式及び決定されたサブキャリア数を使用して、光チャネルにおいてトラフィックを送信及び／又は受信するように、１つ以上の光トランスポンダを構成することを含む、ステップと、を含んでよい。
【００１６】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルについてのシンボルレートを決定することは、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数に応じて、シンボルレートを算出することを含んでよい。
【００１７】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルについてのシンボルレートを決定することは、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれるスパンの数と、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、のうちの１つ以上に応じて、シンボルレートを算出することを含んでよい。
【００１８】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルについてのシンボルレートを決定することは、シンボルレートを、シンボルレートが、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性にマッピングされているデータ構造から、取得することを含んでよい。伝送媒体の１つ以上の特性は、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数と、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれるスパンの数と、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、のうちの１つ以上を含んでよい。
【００１９】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体は、複数のスパンを含んでよく、複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含む。シンボルレートを決定することは、２つ以上の光ファイバタイプの各々の光ファイバを含む、伝送媒体のそれぞれの部分を決定することと、２つ以上の光ファイバタイプの各々の光ファイバを含む、伝送媒体のそれぞれの部分に応じて、シンボルレートを算出することと、を含んでよい。
【００２０】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体は、複数のスパンを含んでよく、複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含む。シンボルレートを決定することは、第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長との比を決定することと、シンボルレートを、シンボルレートが、第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長とのそれぞれの比にマッピングされているデータ構造から、取得することと、を含んでよい。
【００２１】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、この方法は、光チャネルについてのルーティング情報をデータ構造から取得するステップをさらに含んでよい。この方法は、ルーティング情報に応じて、所与のターゲット距離と、所与の最大データレートと、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性と、のうちの１つ以上を決定するステップをさらに含んでよい。
【００２２】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、光チャネルについてのシンボルレートは、光チャネルについての所望される又は期待される光雑音対信号比マージンにさらに応じて決定されてよい。
【００２３】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、この方法は、適応的光ネットワークにおけるトポロジ変化を検出するステップと、検出されたトポロジ変化に応じて、光チャネルについての異なる変調方式を選択するステップと、光チャネルについての異なるシンボルレートを決定するステップと、異なるシンボルレートに対応する、光チャネルについての異なるサブキャリア数を決定するステップと、異なる変調方式及び異なるサブキャリア数を使用して、光チャネルにおいてトラフィックを送信及び／又は受信するように、１つ以上の光トランスポンダのうちの少なくとも１つを再構成するステップと、をさらに含んでよい。
【００２４】
本開示の実施形態のうちの任意の実施形態において、この方法は、別のターゲット距離又は別の最大データレートを有する別の光チャネルについての変調方式を選択するステップであって、別の光チャネルについての選択された変調方式は、別のターゲット距離又は別の最大データレートを有する光チャネルに適している、適応的光ネットワークにおいてサポートされる複数の変調方式のうちの１つ以上の間で最も高いスペクトル効率を有する、ステップをさらに含んでよい。この方法は、別の光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性に応じて、別の光チャネルについてのシンボルレートを決定するステップと、別の光チャネルについての決定されたシンボルレートに対応する、別の光チャネルについてのサブキャリア数を決定するステップと、別の光チャネルについてサブキャリア多重を有効化するステップであって、サブキャリア多重を有効化することは、別の光チャネルについての選択された変調方式及び別の光チャネルについての決定されたサブキャリア数を使用して、別の光チャネルにおいてトラフィックを送信及び／又は受信するように、１つ以上の他の光トランスポンダを構成することを含む、ステップと、をさらに含んでよい。別の光チャネルについての選択された変調方式及び別の光チャネルについての決定されたサブキャリア数のうちの少なくとも１つは、光チャネルについての選択された変調方式及び光チャネルについての決定されたサブキャリア数のうちの少なくとも１つとそれぞれ異なってよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明並びにその特徴及び利点のより完全な理解のために、添付の図面とともに以下の説明を参照する。
【図１】光トランスポートネットワークの一実施形態の選択された要素のブロック図。
【図２】単一キャリアチャネル及びマルチキャリアチャネルの例示的なスペクトルを示す図。
【図３】適応的光ネットワークのためのネットワーク管理システムの一実施形態の選択された要素のブロック図。
【図４】（Ａ）一実施形態に従った、光ＩＱ送信機の一実施形態の選択された要素のブロック図、（Ｂ）一実施形態に従った、送信機ＤＳＰの一実施形態の選択された要素のブロック図。
【図５】（Ａ）一実施形態に従った、光ＩＱ受信機の一実施形態の選択された要素のブロック図、（Ｂ）一実施形態に従った、受信機ＤＳＰの一実施形態の選択された要素のブロック図。
【図６】一実施形態に従った、２つの異なるタイプの光ファイバについての、算出された最適シンボルレートと伝送到達距離との間の関係を示す図。
【図７】一実施形態に従った、特定の光チャネルについて可能な到達距離拡大の例を示す図。
【図８】一実施形態に従った、複数の光チャネルが異なる変調方式及びサブキャリア数を使用してトラフィックを運ぶ光ネットワークを示すブロック図。
【図９】それぞれの変調方式及びサブキャリア数の制御を通じて、光チャネルについての伝送到達距離拡大を実現するための例示的な方法の選択された要素のフローチャート。
【図１０】所与の光チャネルについて可能な最も高いスペクトル効率及び最も長い到達距離拡大を実現する変調方式及びサブキャリア数を選択するための例示的な方法の選択された要素のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の記載において、本開示の主題の議論を容易にするために、例として詳細事項が説明される。しかしながら、本開示の実施形態は、例示であり、全ての可能な実施形態を網羅するものではないことが、当業者には明らかであろう。
【００２７】
本明細書において使用される場合、ハイフンで結んだ形の参照符号は、要素の特定のインスタンスを表し、ハイフンがない形の参照符号は、集合的又は総称的要素を表す。したがって、例えば、ウィジェット「７２−１」は、ウィジェットクラスのインスタンスを表し、これは、ウィジェット「７２」として集合的に参照されることがあり、それらのうちの任意の１つが、ウィジェット「７２」として総称的に参照されることがある。
【００２８】
電気通信システム、ケーブルテレビジョンシステム、及びデータ通信ネットワークは、光ネットワークを用いて、遠隔地点間で大量の情報を迅速に伝達する。光ネットワークにおいて、情報は、光ファイバを介して光信号の形で伝達される。光ネットワークはまた、増幅器、分散補償器、マルチプレクサ／デマルチプレクサフィルタ、波長選択スイッチ、カプラ等といった、ネットワーク内で様々な動作を実行する様々なネットワークノードを含み得る。
【００２９】
光ネットワークにわたる伝送容量の需要が増加するにつれ、伝送容量を増加させるために様々な伝送技術が使用されている。例えば、伝送される１波長チャネル当たりの容量を増加させる先進的な変調方式が導入されている。例えば、１６−ＱＡＭは、同じ波長チャネルに対してＱＰＳＫを用いる場合と比較して約２倍の情報を運ぶことができる変調方式である。しかしながら、より高い情報密度を提供する変調方式は、概して、伝送到達距離の低減をもたらし、これは、伝送到達距離と伝送容量との間のトレードオフの形で、伝送容量に関する経済的制約をもたらす。別の例において、マルチキャリアチャネル技術の出現は、マルチキャリアチャネルにおける各サブキャリアの低減されたボーレート（シンボルレート）に起因する、光ネットワーク伝送についての制限ファクタである、ファイバ非線形性に影響されやすい点を低減させている。
【００３０】
以下においてより詳細に開示されるように、適応的光ネットワークにおける光チャネルの到達距離拡大が、それぞれの変調方式及びサブキャリア数の制御を通じて実現され得る。本明細書に記載の、光チャネルの到達距離拡大のための方法及びシステムは、所与の光チャネルが、この光チャネルについてのターゲット距離、ネットワークにおける光トランスポンダによりサポートされる変調方式、光チャネルについての伝送媒体、及び、光チャネルについてサブキャリア多重を有効化する能力（又はそのような能力の欠如）を所与として可能な最も高いスペクトル効率及び最も長い到達距離拡大をもって光信号を伝送することを可能にし得る。本明細書に記載の方法及びシステムは、光トランスポンダ内の様々なデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）の電力消費の最適化を可能にし得、これは、光ネットワークにおける全体的な電力消費を低減させることができる。本明細書に記載の、光チャネルの到達距離拡大のための方法及びシステムは、中央ネットワーク管理システムにより制御される、単一キャリア及びマルチキャリア・サブキャリア用の送信機又は受信機等の汎用プログラマブルトランスポンダを使用して実現され得る。
【００３１】
図面を参照すると、図１は、光通信システムを表し得る光トランスポートネットワーク（ＯＴＮ）１０１の例示的な実施形態を示している。光トランスポートネットワーク１０１は、光ファイバ１０６を介して光信号を伝送するためのデバイスを含み得る。情報は、波長に関する情報を符号化するための、光の１つ以上の波長の変調により、光トランスポートネットワーク１０１を介して送信及び受信され得る。光ネットワークにおいて、光の波長は、光信号に含まれる「チャネル」と呼ばれることもある。各チャネルは、光トランスポートネットワーク１０１を介して所定の量の情報を運ぶことができる。
【００３２】
光トランスポートネットワーク１０１は、光トランスポートネットワーク１０１のコンポーネントにより通信される１つ以上の光信号を伝送するための１つ以上の光ファイバ１０６を含む。ファイバ１０６により互いに接続される、光トランスポートネットワーク１０１のネットワーク要素は、１つ以上の送信機（Ｔｘ）１０２、１つ以上のマルチプレクサ（ＭＵＸ）１０４、１つ以上の光増幅器１０８、１つ以上の光アド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）１１０、１つ以上のデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１０５、及び１つ以上の受信機（Ｒｘ）１１２を含み得る。
【００３３】
光トランスポートネットワーク１０１は、端末ノードを含むポイントツーポイント型光ネットワーク、リング型光ネットワーク、メッシュ型光ネットワーク、又は任意の他の適切な光ネットワーク若しくは光ネットワークの組み合わせを含み得る。光トランスポートネットワーク１０１は、短距離メトロポリタンネットワーク、長距離都市間ネットワーク、又は任意の他の適切なネットワーク若しくはネットワークの組み合わせにおいて用いられ得る。光トランスポートネットワーク１０１の容量は、例えば、１００Ｇビット／秒、４００Ｇビット／秒、又は１Ｔビット／秒を含み得る。光ファイバ１０６は、非常に低い損失で長距離にわたって信号を伝達することができるガラスの細いひもを含む。光ファイバ１０６は、光伝送のために多様なファイバから選択される適切なタイプのファイバを含み得る。光ファイバ１０６は、標準的なシングルモードファイバ（ＳＭＦ）、Ｅ−ＬＥＡＦ（Enhanced  Large  Effective  Area  Fiber）、又はＴＷ−ＲＳ（TrueWave（登録商標）  Reduced  Slope）ファイバ等の任意の適切なタイプのファイバを含み得る。
【００３４】
光トランスポートネットワーク１０１は、光ファイバ１０６を介して光信号を伝送するためのデバイスを含み得る。情報は、波長に関する情報を符号化するための、光の１つ以上の波長の変調により、光トランスポートネットワーク１０１を介して送信及び受信され得る。光ネットワークにおいて、光の波長は、光信号に含まれる「チャネル」と呼ばれることもある。各チャネルは、光トランスポートネットワーク１０１を介して所定の量の情報を運ぶことができる。
【００３５】
光トランスポートネットワーク１０１の情報容量及び伝送能力を増大させるために、複数のチャネルにおいて伝送される複数の信号が、単一の広帯域光信号へと結合され得る。複数のチャネルにおいて情報を通信するプロセスは、光学では波長分割多重（ＷＤＭ）と呼ばれる。粗波長分割多重（ＣＷＤＭ）は、通常２０ｎｍの間隔よりも大きく１６個の波長よりも少ない、少数のチャネルを有する広く間隔があけられた波長の、ファイバへの多重化を表し、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）は、通常０．８ｎｍの間隔よりも小さく４０個の波長よりも多い、多数のチャネルを有する密に間隔があけられた波長の、ファイバへの多重化を表す。ＷＤＭ又は他の複数波長多重伝送技術は、１光ファイバ当たりの集約帯域幅を増大させるために、光ネットワークにおいて使用される。ＷＤＭがないと、光ネットワークにおける帯域幅は、たった１波長のビットレートに制限され得る。より大きな帯域幅を用いると、光ネットワークは、より多くの情報を伝送することができる。光トランスポートネットワーク１０１は、ＷＤＭ又は何らかの他の適切なマルチチャネル多重技術を使用して、異なるチャネルを伝送し、マルチチャネル信号を増幅することができる。
【００３６】
ＤＷＤＭにおける進歩は、複数の光キャリアを結合して、所望の容量の合成光信号を生成することを可能にしている。マルチキャリア光信号のそのような一例は、１００Ｇビット／秒、４００Ｇビット／秒、又は１Ｔビット／秒以上の伝送レートを達成することができる高いスペクトル効率（ＳＥ）の一例であるスーパーチャネルである。スーパーチャネルにおいて、複数のサブキャリア（又はサブチャネル若しくはチャネル）は、固定帯域幅の帯域において密にパックされ、非常に高いデータレートで伝送され得る。さらに、スーパーチャネルは、例えば数百キロメートル等といった非常に長い距離にわたる伝送に良好に適し得る。一般的なスーパーチャネルは、光トランスポートネットワークを介して１つのエンティティとして伝送される、単一チャネルを形成するために周波数多重されるサブキャリアのセットを含み得る。スーパーチャネル内のサブキャリアは、高いスペクトル効率を実現するために密にパックされる。
【００３７】
特定の実施形態において、ナイキスト周波数分割多重（Ｎ−ＦＤＭ）が、チャネルにおいて用いられ得る。Ｎ−ＦＤＭにおいて、ほぼ矩形のスペクトルを有する光パルスが、ボーレートに近付く帯域幅で周波数領域において一緒にパックされる（図２も参照されたい）。
【００３８】
光トランスポートネットワーク１０１は、特定の波長又はチャネルで、光トランスポートネットワーク１０１を介して光信号を送信する１つ以上の光送信機（Ｔｘ）１０２を含み得る。送信機１０２は、電気信号を光信号に変換し該光信号を送信するシステム、装置、又はデバイスを含み得る。例えば、送信機１０２は各々、レーザと、電気信号を受信し該電気信号に含まれる情報を特定の波長でレーザにより生成される光のビームに変調し、光トランスポートネットワークを介して信号を運ぶためにビームを送信する変調器と、を含み得る（図４（Ａ）も参照されたい）。いくつかの実施形態において、光送信機１０２は、光変調中に、送信されるべきデータについてのボーレートを決定するために、使用され得る。異なるボーレートを適用する送信機１０２の一例は、適応レートトランスポンダである。さらに、前方誤り訂正（ＦＥＣ）モジュールが、光送信機１０２に含まれることもあるし、光送信機１０２とともに使用されることもある。ＦＥＣモジュールは、誤り訂正符号を含めるように、送信されるべき情報又はデータを運ぶ電気信号を処理することができる。送信機１０２におけるＦＥＣモジュールはまた、光変調のために光送信機１０２に送信されるべきデータを送信するためのボーレートを決定することができる。
【００３９】
マルチプレクサ１０４は、送信機１０２に接続され得、送信機１０２により、例えばそれぞれの個々の波長で送信される信号を、ＷＤＭ信号へと結合するシステム、装置、又はデバイスであり得る。
【００４０】
光増幅器１０８は、光トランスポートネットワーク１０１内のマルチチャネル信号を増幅することができる。光増幅器１０８は、所定の長さのファイバ１０６の前及び後に配置され得、これは、「インライン増幅」と呼ばれる。光増幅器１０８は、光信号を増幅するシステム、装置、又はデバイスを含み得る。例えば、光増幅器１０８は、光信号を増幅する光リピータを含み得る。この増幅は、光−電気又は電気−光変換を用いて実行され得る。いくつかの実施形態において、光増幅器１０８は、ドープファイバ増幅素子を形成するために希土類元素でドープされた光ファイバを含み得る。信号がファイバを通過するとき、外部エネルギーが、光ファイバのドープされた部分の原子を励起するためにポンプ信号の形で印加され得、これは、光信号の強度を増大させる。一例として、光増幅器１０８は、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を含み得る。しかしながら、半導体光増幅器（ＳＯＡ）等の任意の他の適切な増幅器が使用されてもよい。
【００４１】
ＯＡＤＭ１１０は、ファイバ１０６を介して光トランスポートネットワーク１０１に接続され得る。ＯＡＤＭ１１０は、ファイバ１０６に対して光信号を（すなわち、個々の波長で）挿入及び除去するシステム、装置、又はデバイスを含み得るアド／ドロップモジュールを含む。ＯＡＤＭ１１０を通過した後、光信号は、ファイバ１０６に沿って宛先に直接移動することもあるし、光信号は、宛先に到達する前に、１つ以上の追加のＯＡＤＭ１１０及び光増幅器１０８を通過することもある。このように、ＯＡＤＭ１１０は、異なるリング及び異なる直線的スパン等の異なる光トランスポートネットワークトポロジを一緒に接続することを可能にし得る。
【００４２】
光トランスポートネットワーク１０１の所定の実施形態において、ＯＡＤＭ１１０は、ＷＤＭ信号の個々の又は複数の波長を挿入又は除去することができる再構成可能ＯＡＤＭ（ＲＯＡＤＭ）を表し得る。個々の又は複数の波長は、例えば、ＲＯＡＤＭに含まれ得る波長選択スイッチ（ＷＳＳ）（図示せず）を使用して、光領域において挿入又は除去され得る。
【００４３】
多くの既存の光ネットワークは、ＯＡＤＭの従来の実装及びデマルチプレクサ１０５の従来の実装と互換性がある、固定グリッド間隔としても知られる国際電気通信連合（ＩＴＵ）基準波長グリッドに従って、５０ギガヘルツ（ＧＨｚ）のチャネル間隔をもって、１０ギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）又は４０Ｇｂｐｓの信号レートで動作する。しかしながら、データレートが１００Ｇｂｐｓを超えて増大すると、このような高データレート信号のより広いスペクトル要件は、しばしば、チャネル間隔の増大を必要とする。異なるレートの信号をサポートする従来の固定グリッドネットワークシステムにおいて、ネットワークシステム全体は、一般に、最も高いレートの信号に対応することができる最も粗いチャネル間隔（１００ＧＨｚ、２００ＧＨｚ等）で動作しなければならない。これは、より低いレートの信号及びより低い全体的なスペクトルの利用のために過度にプロビジョニングされたチャネルスペクトルをもたらし得る。
【００４４】
したがって、所定の実施形態において、光トランスポートネットワーク１０１は、チャネルごとに特定の周波数スロットを指定することを可能にするフレキシブルなグリッド光ネットワーキングと互換性があるコンポーネントを使用することができる。例えば、ＷＤＭ伝送の各波長チャネルは、少なくとも１つの周波数スロットを使用して割り当てられ得る。したがって、１つの周波数スロットは、シンボルレートが低い波長チャネルに割り当てられ得るのに対し、複数の周波数スロットは、シンボルレートが高い波長チャネルに割り当てられ得る。したがって、光トランスポートネットワーク１０１において、ＲＯＡＤＭ１１０は、光領域において挿入又は除去されるべきデータチャネルを運ぶＷＤＭ、ＤＷＤＭ、又はスーパーチャネル信号の個々の又は複数の波長を挿入又は除去することが可能であり得る。所定の実施形態において、ＲＯＡＤＭ１１０は、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を含むこともあるし、ＷＳＳに接続されることもある。
【００４５】
図１に示されているように、光トランスポートネットワーク１０１はまた、ネットワーク１０１の１つ以上の宛先において１つ以上のデマルチプレクサ１０５を含み得る。デマルチプレクサ１０５は、単一の合成ＷＤＭ信号をそれぞれの波長で個々のチャネルに分割することによりデマルチプレクサとして動作するシステム、装置、又はデバイスを含み得る。例えば、光トランスポートネットワーク１０１は、４０チャネルＤＷＤＭ信号を伝送して運ぶことができる。デマルチプレクサ１０５は、４０個の異なるチャネルに従って、単一の４０チャネルＤＷＤＭ信号を、４０個の別個の信号に分割することができる。様々な実施形態において、異なる数のチャネル又はサブキャリアが、光トランスポートネットワーク１０１において、伝送及び逆多重され得ることが、理解されよう。
【００４６】
図１において、光トランスポートネットワーク１０１はまた、デマルチプレクサ１０５に接続される受信機１１２を含み得る。各受信機１１２は、特定の波長又はチャネルで送信された光信号を受信し、該光信号が含む情報（データ）を得る（復調する）ように、該光信号を処理することができる（図５（Ａ）も参照されたい）。したがって、ネットワーク１０１は、ネットワークのチャネルごとに少なくとも１つの受信機１１２を含み得る。図示されているように、受信機１１２は、送信機１０２により使用されたボーレートに従って、光信号を復調することができる。いくつかの実施形態において、受信機１１２は、誤り訂正符号を使用して、受信されたデータのインテグリティをチェックする前方誤り訂正（ＦＥＣ）モジュールを含むこともあるし、受信機１１２の後にそのようなＦＥＣモジュールがあることもある。ＦＥＣモジュールはまた、誤り訂正符号に基づいて、データにおける所定の誤りを訂正することができる。受信機１１２におけるＦＥＣモジュールはまた、上述したように、送信機１０２においてチャネルごとに定められた特定のボーレートで、データを復調することができる。
【００４７】
図１における光トランスポートネットワーク１０１等の光ネットワークは、光ファイバを介して光信号内の情報を伝達するために、変調技術を使用することができる。そのような変調方式は、変調技術の例の中でもとりわけ、位相シフトキーイング（ＰＳＫ）、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）、及び直交振幅変調（ＱＡＭ）を含み得る。ＰＳＫにおいて、光信号により運ばれる情報は、搬送波又はキャリアとしても知られる基準信号の位相を変調することにより、伝達され得る。情報は、２値又はバイナリ位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）、４値又は直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）、多値位相シフトキーイング（ｍ−ＰＳＫ）、及び差動位相シフトキーイング（ＤＰＳＫ）を用いて信号自体の位相を変調することにより、伝達され得る。ＱＡＭにおいて、光信号により運ばれる情報は、搬送波の振幅及び位相の両方を変調することにより、伝達され得る。ＰＳＫは、ＱＡＭのサブセットとみなされ得、ここでは、搬送波の振幅が、一定に維持される。
【００４８】
ＰＳＫ信号及びＱＡＭ信号は、コンステレーション図上で実軸及び虚軸を有する複素平面を使用して表現され得る。情報を運ぶシンボルを表すコンステレーション図上の点は、図の原点の周りに均一な角度間隔をもって配置され得る。ＰＳＫ及びＱＡＭを用いて変調されるシンボルの数は、増大し、したがって、運ばれ得る情報を増大させ得る。信号の数は、２の倍数で与えられ得る。追加のシンボルが追加されると、追加のシンボルは、原点の周りに均一に配置され得る。ＰＳＫ信号は、コンステレーション図上での円状のそのような配置を含み得、これは、ＰＳＫ信号が、全てのシンボルについて一定のパワーを有することを意味する。ＱＡＭ信号は、ＰＳＫ信号の角度配置と同じ角度配置を有し得るが、異なる振幅配置を含み得る。ＱＡＭ信号は、複数の円の周りに配置されたシンボルを有し得、これは、ＱＡＭ信号が、異なるシンボルについて異なるパワーを有することを意味する。この配置は、シンボルが可能な限り離されるとき、ノイズのリスクを低減させ得る。シンボル数「ｍ」が用いられ、「ｍ−ＰＳＫ」又は「ｍ−ＱＡＭ」と表され得る。
【００４９】
異なるシンボル数を有するＰＳＫ及びＱＡＭの例は、コンステレーション図上で０度及び１８０度（又は、ラジアンでは、０及びπ）の２つの位相を用いるバイナリＰＳＫ（ＢＰＳＫ又は２−ＰＳＫ）；又は、０度、９０度、１８０度、及び２７０度（又は、ラジアンでは、０、π／２、π、及び３π／２）の４つの位相を用いる直交ＰＳＫ（ＱＰＳＫ、４−ＰＳＫ、又は４−ＱＡＭ）；を含み得る。そのような信号における位相は、オフセットされ得る。２−ＰＳＫ信号及び４−ＰＳＫ信号の各々は、コンステレーション図上に配置され得る。また、所定のｍ−ＰＳＫ信号は、偏波多重ＱＰＳＫ（ＤＰ−ＱＰＳＫ）等の技術を使用して偏波化され得、ここでは、別個のｍ−ＰＳＫ信号が、信号を直交偏波化することにより多重される。また、ｍ−ＱＡＭ信号は、偏波多重１６−ＱＡＭ（ＤＰ−１６−ＱＡＭ）等の技術を使用して偏波化され得、ここでは、別個のｍ−ＱＡＭ信号が、信号を直交偏波化することにより多重される。
【００５０】
偏波分割多重（ＰＤＭ）とも呼ばれることがある偏波多重技術は、情報伝送のためのより大きなビットレートを実現することを可能にする。ＰＤＭ伝送は、チャネルに関連付けられた光信号の様々な偏波成分に情報を同時に変調することを含み、それにより、偏波成分数倍だけ（by  a  factor  of  the  number  of  polarization  components）、伝送レートを名目上増大させる。光信号の偏波は、光信号の振動の方向を表し得る。用語「偏波」は、一般に、光信号の伝搬方向に垂直な、空間内の点における電場ベクトルの先端により描かれる経路を指し得る。
【００５１】
図１における光トランスポートネットワーク１０１等の光ネットワークにおいて、管理プレーン、制御プレーン、及びトランスポートプレーン（時として物理層と呼ばれる）を参照することが通常である。中央管理ホスト（図示せず）は、管理プレーンに存在し得、制御プレーンのコンポーネントを構成及び管理することができる。管理プレーンは、トランスポートプレーン及び制御プレーンのエンティティの全て（例えば、ネットワーク要素）に対する最終的な制御を含む。一例として、管理プレーンは、１つ以上の処理リソース、データ記憶コンポーネント等を含む中央処理センタ（例えば、中央管理ホスト）を含み得る。管理プレーンは、制御プレーンの要素と電気的に通信することができ、トランスポートプレーンの１つ以上のネットワーク要素とも電気的に通信することができる。管理プレーンは、システム全体に対する管理機能を実行し、ネットワーク要素、制御プレーン、及びトランスポートプレーンの間の調整を提供することができる。例として、管理プレーンは、１つ以上のネットワーク要素を要素の観点から扱う要素管理システム（ＥＭＳ）、多くのデバイスをネットワークの観点から扱うネットワーク管理システム（ＮＭＳ）、又はネットワーク全体の動作を扱う動作支援システム（ＯＳＳ）を含み得る。
【００５２】
本開示の範囲から逸脱することなく、光トランスポートネットワーク１０１に対して変更、追加、又は省略が可能である。例えば、光トランスポートネットワーク１０１は、図１に示されている要素よりも多い又は少ない要素を含んでもよい。また、上述したように、ポイントツーポイント型ネットワークとして図示されているが、光トランスポートネットワーク１０１は、リング型、メッシュ型、又は階層型のネットワークトポロジ等、光信号を伝送するための任意の適切なネットワークトポロジを含んでもよい。
【００５３】
上述したように、光チャネルの伝送到達距離は、より高次の変調方式の使用により制限され得る。少なくともいくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、デジタルサブキャリア多重（ＳＣＭ）を利用する光伝送システムにおける伝送信号到達距離を増大させることができる。本明細書においてより詳細に説明されるように、これらの方法は、光伝送システムにおいて、特定の信号チャネルについて最も高いスペクトル効率及び最も長い到達距離を実現する特定の変調方式及び特定のサブキャリア数を選択することを含み得る。所与の光チャネルについてのサブキャリア数の選択は、考慮事項の中でもとりわけ、光ファイバタイプ、選択された変調方式、及び提供される到達距離拡大に依存し得る。
【００５４】
少なくともいくつかの実施形態において、到達距離拡大を実現するための方法は、複数のサポートされる変調方式から、所与のターゲット距離及び所与の最大データレートを有する光チャネルに適している、最も高いスペクトル効率を有する変調方式を選択することを含み得る。この方法はまた、光チャネルにおけるスパンの数及び長さ、並びに、光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる各ファイバタイプについてのファイバ特性に少なくとも基づいて、光チャネルについて最適シンボルレート及び対応するサブキャリア数を決定することを含み得る。最適なサブキャリア数が２以上であるとき、この方法は、デジタルサブキャリア多重を有効化することを含み得、デジタルサブキャリア多重を有効化することは、選択された変調方式及び決定された最適なサブキャリア数を使用して、光信号を送信及び／又は受信するように、所与の光チャネルに関連付けられているトランスポンダを構成することを含み得る。例えば、トランスポンダ内のＤＳＰが、光伝送システムにおける中央ネットワーク管理システム上でのソフトウェア操作により、選択された変調方式及び決定された最適なサブキャリア数を使用して動作するようにこれらを構成することによって、制御され得る。少なくともいくつかの実施形態において、本開示の技術の使用は、マルチキャリアシステムについてのより良いネットワーク利用及び電力消費の低減をもたらし得る。
【００５５】
図２を参照すると、光チャネルの選択された実施形態が、単一キャリアチャネル及びマルチキャリアチャネルについての５つのスペクトルを示すパワースペクトル２００として示されている。例えば、単一キャリア信号は、単一の送信機により生成され得る。マルチキャリア信号は、単一の送信機により生成され得、ここで、これは、（例えば、ＤＳＰにおいて）所与の数のサブキャリアに電気的に分割される。スペクトル２００は、縮尺通りには描かれていない概略表現で示されている。具体的には、スペクトル２００−１は、帯域幅ＢＷを有する単一キャリアチャネルを示している。例えば、帯域幅が３５ＧＨｚであるとき、スペクトル２００−１における単一チャネルは、３２Ｇボーのシンボルレートを有し得る。スペクトル２００−２は、２サブキャリアを有するマルチキャリアチャネルを示している。帯域幅が３５ＧＨｚであるとき、スペクトル２００−２におけるサブキャリアの各々は、１６Ｇボーのシンボルレートを有し得る。スペクトル２００−３は、４サブキャリアを有するマルチキャリアチャネルを示している。帯域幅が３５ＧＨｚであるとき、スペクトル２００−３におけるサブキャリアの各々は、８Ｇボーのシンボルレートを有し得る。スペクトル２００−４は、８サブキャリアを有するマルチキャリアチャネルを示している。帯域幅が３５ＧＨｚであるとき、スペクトル２００−４におけるサブキャリアの各々は、４Ｇボーのシンボルレートを有し得る。スペクトル２００−５は、１６サブキャリアを有するマルチキャリアチャネルを示している。帯域幅が３５ＧＨｚであるとき、スペクトル２００−５におけるサブキャリアの各々は、２Ｇボーのシンボルレートを有し得る。マルチキャリアチャネルは、光チャネルを所望の数のサブキャリアに分割することができるＤＳＰを含む単一の送信機を使用して生成され得る。チャネル帯域幅ＢＷ及び光パワーは、単一キャリアチャネルとして伝送されるか又はマルチキャリアチャネルとして伝送されるかにかかわらず、光チャネルについて同じに保たれることに留意されたい。
【００５６】
マルチキャリアチャネルのサブキャリアの間の非線形相互作用は、とりわけ、相互位相変調（ＸＰＭ）、自己位相変調（ＳＰＭ）、及び四光波混合（ＦＷＭ）を含み得る。相互位相変調は、１つのサブキャリアからの位相情報、振幅情報、又はこれらの両方が、マルチキャリアチャネルにおける隣接するサブキャリアに対して変調されるときに生じ得る。自己位相変調は、屈折率（又は強度に対する屈折率の依存度）の変化が各サブキャリア内の位相シフトをもたらすときに生じ得る。四光波混合（ＦＷＭ）において、３つの波長が、サブキャリアの波長と一致し得る第４の波長をもたらすように相互作用し得、影響を受けるサブキャリアに対するピークパワーの望ましくない変化又は他のタイプの信号歪みをもたらし得る。さらに、非線形クロストークは、サブキャリア間成分を含み得る。非線形相互作用は、ファイバ伝送中に生じ、サブキャリア周波数帯域のオーバーラップの程度に依存し得ないので、ナイキストパルスシェーピングは、マルチキャリアチャネルにおける非線形クロストークに関する所定の問題を解決する際に非効果的であり得る。
【００５７】
特定の実施形態において、２つ以上のマルチキャリアチャネルが同時に伝送され得る。例えば、図２に示されているマルチキャリアチャネルのうちの任意のマルチキャリアチャネルが、別のマルチキャリアチャネルとともに伝送され得る。この場合、ガード帯域が、ファイバにおける非線形相互作用を緩和するために、第１のマルチキャリアチャネルと第２のマルチキャリアチャネルとの間に適用され得る。
【００５８】
次いで図３を参照すると、例えば光トランスポートネットワーク１０１（図１参照）等の光ネットワークにおける制御プレーン機能を実装するネットワーク管理システム３００の一実施形態の選択された要素のブロック図が示されている。制御プレーンは、ネットワークインテリジェンス及び制御のための機能を含み得、以下においてより詳細に説明されるように、発見、ルーティング、経路算出、及びシグナリングのためのアプリケーション又はモジュールを含め、ネットワークサービスを確立する能力をサポートするアプリケーションを含み得る。ネットワーク管理システム３００により実行される制御プレーンアプリケーションは、光ネットワーク内でサービスを自動的に確立するように一緒に動作することができる。発見モジュール３１２は、近傍同士を接続するローカルリンクを発見することができる。ルーティングモジュール３１０は、データベース３０４に投入するとともに光ネットワークノードにローカルリンク情報をブロードキャストすることができる。光ネットワークからのサービスの要求が受信されると、経路算出エンジン３０２が呼び出されて、ネットワーク経路が、データベース３０４を使用して算出され得る。次いで、このネットワーク経路が、要求されたサービスを確立するために、シグナリングモジュール３０６に提供され得る。
【００５９】
図３に示されているように、ネットワーク管理システム３００は、プロセッサ３０８及び記憶媒体３２０を含む。記憶媒体３２０は、記憶媒体３２０にアクセスすることができるプロセッサ３０８により実行可能であり得る実行可能な命令（すなわち、実行可能なコード）を記憶することができる。プロセッサ３０８は、本明細書に記載の機能及び動作をネットワーク管理システム３００に実行させる命令を実行することができる。本開示の目的のために、記憶媒体３２０は、少なくともある時間期間の間、データ及び命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体を含み得る。記憶媒体３２０は、永続的及び揮発性媒体、固定及び取り外し可能媒体、並びに、磁気及び半導体媒体を含み得る。記憶媒体３２０は、直接アクセス記憶デバイス（例えば、ハードディスクドライブ又はフロッピー（登録商標）ディスク）、順次アクセス記憶デバイス（例えば、テープディスクドライブ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、及びフラッシュメモリ等の記憶媒体、非一時的な媒体、又はこれらの様々な組み合わせを含み得るが、これらに限定されるものではない。記憶媒体３２０は、命令、データ、又はこれらの両方を記憶するよう動作することができる。図示されている記憶媒体３２０は、実行可能なコンピュータプログラム、すなわち、経路算出エンジン３０２、シグナリングモジュール３０６、発見モジュール３１２、及びルーティングモジュール３１０を表し得る命令のセット又はシーケンスを含む。
【００６０】
図示されているように、図３におけるネットワーク管理システム３００には、プロセッサ３０８とネットワーク３３０との間のインタフェースとして機能するよう動作することができる適切なシステム、装置、又はデバイスであり得るネットワークインタフェース３１４も含まれる。ネットワークインタフェース３１４は、ネットワーク管理システム３００が適切な伝送プロトコル又は規格を使用してネットワーク３３０を介して通信することを可能にし得る。いくつかの実施形態において、ネットワークインタフェース３１４は、ネットワーク３３０を介してネットワーク記憶リソースに通信可能に接続され得る。いくつかの実施形態において、ネットワーク３３０は、光トランスポートネットワーク１０１の少なくとも所定の部分を表す。ネットワーク３３０はまた、ガルバニック又は電子媒体を用いるネットワークの所定の部分を含み得る。所定の実施形態において、ネットワーク３３０は、インターネット等のパブリックネットワークの少なくとも所定の部分を含み得る。ネットワーク３３０は、ハードウェア、ソフトウェア、又はこれらの様々な組み合わせを使用して実装され得る。
【００６１】
所定の実施形態において、ネットワーク管理システム３００は、人（ユーザ）とインタフェースし、光信号伝送経路に関するデータを受信するよう構成され得る。例えば、ネットワーク管理システム３００は、ユーザからの光信号伝送経路に関するデータの受信を実現しユーザに結果を出力するために、１つ以上の入力デバイス及び出力装置を含んでもよいし、このような１つ以上の入力デバイス及び出力装置に接続されてもよい。１つ以上の入力デバイス又は出力デバイス（図示せず）は、キーボード、マウス、タッチパッド、マイクロフォン、ディスプレイ、タッチスクリーンディスプレイ、オーディオスピーカ等を含み得るが、これらに限定されるものではない。代替的又は追加的に、ネットワーク管理システム３００は、例えばネットワーク３３０を介して、別のコンピューティングデバイス等のデバイス又はネットワーク要素から、光信号伝送経路に関するデータを受信するよう構成されてもよい。
【００６２】
図３に示されているように、いくつかの実施形態において、発見モジュール３１２は、光ネットワークにおける光信号伝送経路に関するデータを受信するよう構成され得、近傍同士及び近傍同士の間のリンクの発見を担い得る。言い換えると、発見モジュール３１２は、発見プロトコルに従って発見メッセージを送信することができ、光信号伝送経路に関するデータを受信することができる。いくつかの実施形態において、発見モジュール３１２は、とりわけ、ファイバタイプ、ファイバ長、コンポーネントの数及びタイプ、データレート、データの変調方式、光信号の入力パワー、信号を運ぶ波長（すなわち、チャネル）の数、チャネル間隔、トラフィック要求、及びネットワークトポロジ等の特徴を決定することができるが、これらに限定されるものではない。
【００６３】
図３に示されているように、ルーティングモジュール３１０は、光トランスポートネットワーク１０１等の光ネットワーク内の様々なノードにリンク接続情報を伝搬することを担い得る。特定の実施形態において、ルーティングモジュール３１０は、リンク帯域幅可用性を含み得る、トラフィックエンジニアリングをサポートするためのリソース情報をデータベース３０４に投入することができる。したがって、データベース３０４には、ルーティングモジュール３１０により、光ネットワークのネットワークトポロジを決定するために使用できる情報が投入され得る。
【００６４】
経路算出エンジン３０２は、ルーティングモジュール３１０によりデータベース３０４に提供された情報を使用して、光信号伝送経路の伝送特性を決定するよう構成され得る。光信号伝送経路の伝送特性は、とりわけ、波長分散（ＣＤ）、非線形（ＮＬ）効果、偏波モード分散（ＰＭＤ）及び偏波依存損失（ＰＤＬ）等の偏波効果、並びに自然放射増幅光（ＡＳＥ）等といった伝送劣化ファクタが、光信号伝送経路内で光信号にどのように影響を及ぼし得るかについての洞察を提供し得る。光信号伝送経路の伝送特性を決定するために、経路算出エンジン３０２は、伝送劣化ファクタの間の相互作用を考慮することができる。様々な実施形態において、経路算出エンジン３０２は、特定の伝送劣化ファクタについての値を生成することができる。経路算出エンジン３０２は、さらに、光信号伝送経路を特徴付けるデータをデータベース３０４に格納することができる。
【００６５】
図３において、シグナリングモジュール３０６は、光トランスポートネットワーク１０１等の光ネットワークにおいてエンドツーエンドネットワークサービスをセットアップ、変更、及び解除することに関連する機能を提供することができる。例えば、光ネットワークにおける入口ノードがサービス要求を受信すると、ネットワーク管理システム３００は、シグナリングモジュール３０６を使用して、帯域幅、コスト等といった異なる基準に従って最適化され得るネットワーク経路を、経路算出エンジン３０２に要求することができる。所望のネットワーク経路が識別されると、シグナリングモジュール３０６は、要求されたネットワークサービスを確立するために、ネットワーク経路に沿ったそれぞれのノードと通信することができる。異なる実施形態において、シグナリングモジュール３０６は、シグナリングプロトコルを使用して、ネットワーク経路に沿ったノードとの間で後続の通信を伝搬することができる。
【００６６】
ネットワーク管理システム３００の動作において、光チャネルがプロビジョニングされた後、ネットワーク管理システム３００は、光チャネルの伝送到達距離を増大させるように光チャネルを構成することができる。いくつかの実施形態において、経路算出エンジン３０２、又はネットワーク管理システム３００の別の要素は、光伝送システムにおいて、信号チャネルについて最も高いスペクトル効率及び最も長い到達距離を実現する特定の変調方式及び特定のサブキャリア数を選択するよう動作することができる。光チャネルについてのサブキャリア数の選択は、考慮事項の中でもとりわけ、光ファイバタイプ、選択された変調方式、及び提供される到達距離拡大に依存し得る。
【００６７】
次いで図４（Ａ）を参照すると、光ＩＱ送信機４００の一実施形態の選択された要素のブロック図が示されている。送信機４００は、図１における送信機１０２の一実施形態であり得る。送信機４００は、概略表現であり、縮尺通りには描かれていない。様々な実施形態において、送信機４００は、図示されている要素よりも少ない又は多い要素を有するように実装されてもよい。図４（Ａ）における破線は、電気信号により論理的に表されるデジタルデータを含め、電気信号を表すのに対し、実線は、光信号を表す。
【００６８】
図示されているように、送信機４００は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）４１０における送信のために、入力信号としてデータ４０２を受信することができる。ＤＳＰ４１０は、ＤＳＰ４１０により実行可能な命令を記憶しているメモリを含み得る（又は、そのようなメモリにアクセスすることができる）。ＤＳＰ４１０は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）によりアナログ信号に変換される、光変調のためのデータ４０２の実（Ｉ）部４１１−１及び虚（Ｑ）部４１１−２を生成することができる。図示されているように、送信機４００は、光源としてレーザ４１４を使用して振幅変調を実行するマッハツェンダ変調器（ＭＺＭ）４０４を含む。具体的には、実（Ｉ）部４１１−１が、ＤＡＣ４０８−１により、デジタルデータからアナログ変調信号に変換され、アナログ変調信号が、ＭＺＭ４０４−１に供給される。同時に、虚（Ｑ）部４１１−２が、ＤＡＣ４０８−２により、デジタルデータからアナログ変調信号に変換され、アナログ変調信号が、ＭＺＭ４０４−２に供給される。ＭＺＭ４０４−２の出力にπ／２位相シフト４０６を適用した後、光信号が結合されて、光信号４０３が生成される。
【００６９】
図４（Ｂ）において、ＤＳＰ４１０−１の一実施形態のさらなる詳細が示されている。ＤＳＰ４１０−１は、データ４０２を受信し、次いで、データ４０２に対して、シリアル−パラレル変換（Ｓ／Ｐ）４２０を実行することができ、その後、データ４０２の各サブキャリア部分である、１〜Ｎのサブキャリアが、並列に処理されるようになる。いくつかの実施形態において、ＤＳＰ４１０−１は、本明細書に記載の機能の少なくとも一部を実行するフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み得ることに留意されたい。各サブキャリア１〜Ｎについて、次いで、ＤＳＰ４１０−１は、シンボルマッピング４２２及びナイキストフィルタリング４２４を実行することができ、次いで、周波数シフト（ＦＳ）４２６が適用される。次いで、サブキャリアマルチプレクサ４２８において、個々のサブキャリアデータが、信号部分７１１へと結合され、この信号部分７１１が、実（Ｉ）部４１１−１又は虚（Ｑ）部４１１−２であり得る。
【００７０】
次いで図５（Ａ）を参照すると、光ＩＱ受信機５００の一実施形態の選択された要素のブロック図が示されている。受信機５００は、図１における受信機１１２の一実施形態であり得る。受信機５００は、概略表現であり、縮尺通りには描かれていない。様々な実施形態において、受信機５００は、図示されている要素よりも少ない又は多い要素を有するように実装されてもよい。図５（Ａ）における破線は、電気信号により論理的に表されるデジタルデータを含め、電気信号を表すのに対し、実線は、光信号を表す。
【００７１】
図５（Ａ）に示されているように、受信機５００は、例えば光ネットワークにおける伝送の後、入力として光信号４０３を受信することができる。光信号４０３とともに局レーザ光５１４が、光ハイブリッド５０４において受信され得る。光ハイブリッド５０４は、光信号４０３を、基準信号として使用される局レーザ光５１４と混合して、４つの直交状態にする９０度光ハイブリッドであり得る。光ハイブリッド５０４のそれぞれの出力は、実部成分としてレシーバ５０６−１に、虚部成分としてレシーバ５０６−２に、供給され得る。レシーバ５０６は、コヒーレント信号復調を実行し、光パワーモニタリングも実行することができるバランストレシーバであり得る。ＡＤＣ５０８−１及び５０８−２それぞれによるデジタル化の後、ＤＳＰ５１０は、光信号４０３の実信号部分５１１−１及び虚信号部分５１１−２を受信する。ＤＳＰ５１０を使用して、各サブキャリアについて振幅情報及び位相情報を抽出し、データ４０２を再生成することができる。データ４０２が生成された後、ＢＥＲが算出され得る。
【００７２】
図５（Ｂ）において、ＤＳＰ５１０−１の一実施形態のさらなる詳細が示されている。ＤＳＰ５１０−１は、信号部分５１１を受信し、次いで、信号部分５１１に対して、周波数オフセット補償（ＦＯＣ）５１２を実行することができ、その後、信号部分５１１の各サブキャリア部分である、１〜Ｎのサブキャリアが、並列に処理されるようになる。いくつかの実施形態において、ＤＳＰ５１０−１は、本明細書に記載の機能の少なくとも一部を実行するフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含み得ることに留意されたい。各サブキャリア１〜Ｎについて、次いで、ＤＳＰ５１０−１は、ナイキストフィルタリング５１４を実行することができ、次いで、周波数シフト（ＦＳ）５１６が適用される。ＦＯＣ５１２、ナイキストフィルタリング５１４、及びＦＳ５１６は、サブキャリアデマルチプレクサ（ＳＣ  ＤＥＭＵＸ）５２８を表し得る。次いで、各サブキャリア１〜Ｎについて、波長分散補償（ＣＤＣ）５１８が実行され得、次いで、定包絡線アルゴリズム（ＣＭＡ）ベースの適応等価（ＡＥＱ）が続き、次いで、ＦＯＣ／キャリア位相復元（ＣＰＲ）５２４が続く。次いで、パラレル−シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）５２０において、実部及び虚部のうちの一方に対応する信号部分５１３が生成される。次いで、ＤＳＰ５１０において、実信号部分及び虚信号部分５１３が結合されて、データ４０２が生成され得る。
【００７３】
いくつかの既存のシステムは、例えば、光スーパーチャネルのサブキャリアパワープリエンファシス、確率的コンステレーションシェーピング、又は、デジタル逆伝搬（ＤＢＰ）を用いた非線形性緩和を含め、様々な光チャネルの伝送到達距離を拡大するための方法を実行する。例えば、いくつかの既存のＤＳＰデバイスは、非線形性緩和を実現するための回路を含む。しかしながら、既存の技術は、ＷＤＭ信号についてではなく、単一チャネルについてしか、非線形性の緩和を提供しない。本明細書に記載の技術を使用して、ＳＣＭシステム内の拡大される到達距離のために、光チャネルにおける最適なサブキャリア数を選択することができる。
【００７４】
図２に示され上述したように、マルチキャリアチャネルの光スペクトル全体は、単一キャリアチャネルと同じ帯域幅（例えば、図２に示されている例では３５ＧＨｚ）を占有し得る。しかしながら、所与の帯域幅を介して伝送される情報の量を表すスペクトル効率は、変調方式及びサブキャリア数に応じて異なり得る。図２に示されている例において、光スペクトル２００−１により表される単一キャリアチャネルが、３２Ｇボーのシンボルレートで、ＱＰＳＫを用いてトラフィックを伝送する場合、データレートは、１００Ｇビット／秒であり得る。デジタルサブキャリア多重が有効化されると、各サブキャリアは、より低いシンボルレート（例えば、１６サブキャリアの各サブキャリアについて２Ｇボーのシンボルレート、又は、４サブキャリアの各サブキャリアについて８Ｇボーのシンボルレート）を有するようになるが、光チャネルについての総シンボルレートは、単一キャリアチャネルの場合と同じ（３２Ｇボー）であり、占有される総帯域幅は、単一キャリアチャネルの場合と同じ（３５ＧＨｚ）である。
【００７５】
図示されている例において、光チャネルを含む光ネットワークは、主に矩形パルスシェーピングであるナイキストパルスシェーピングを実行する送信機ＤＳＰを有する３２Ｇボートランスポンダを含み得る。送信機ＤＳＰはまた、マルチキャリア信号を生成するよう動作することができる。例えば、図４（Ｂ）は、高データレート信号が、上述したように、マッピング、ナイキストシェーピング、及び周波数シェーピングが実行される対象の複数の低データレートサブキャリアに分割される送信機ＤＳＰ４１０−１を示している。同様に、受信機ＤＳＰ（図５（Ｂ）に示されている受信機ＤＳＰ５１０−１等）は、受信した高データレート信号を、複数のサブキャリア信号に分割し、各サブキャリア信号を別個に処理する。このようにして、光トランスポートシステムは、高データレート信号を１つの単一チャネルとみなし得る（ただし、これは、複数のサブキャリア信号を含み得る）。
【００７６】
既往の研究では、光伝送システムにおける各光チャネルについて最適シンボルレート（又はボーレート）が存在すること、及び、この最適シンボルレートが、主に、基礎をなす伝送媒体の特性に依存すること、が見出されている。より具体的には、最適シンボルレート（ボーレート）は、
【数１】
2019193266.tif 000003
のように、光ファイバについての群速度分散パラメータ（β２）、スパン長（
【数２】
2019193266.tif 000004
）、及びスパン数（
【数３】
2019193266.tif 000005
）に依存する。
【００７７】
一例において、一般的なシングルモード光ファイバ（ＳＭＦファイバ）は、Ｄｆｉｂｅｒ＝１６．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍのようなファイバ分散係数を有し得る。
【００７８】
別の例において、非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺ−ＤＳＦファイバ）は、Ｄｆｉｂｅｒ＝４．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍのようなはるかに低いファイバ分散係数を有し得る。
【００７９】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、一実施形態に従った、２つの異なるタイプの光ファイバについての、算出された最適シンボルレート又はボーレートＲｏｐｔ（Ｇボー単位）と伝送到達範囲又は距離（キロメートル単位）との間の関係を示すグラフである。図６（Ｂ）におけるグラフ６２０は、図６（Ａ）における破線により部分的に示されている、最適シンボルレート（Ｇボー）以下を表すグラフ６００の一部の拡大されたバージョンである。図６（Ａ）に示されているグラフ６００及び図６（Ｂ）に示されているグラフ６２０において、線６０２に沿った各点は、ＮＺ−ＤＳＦファイバのそれぞれの距離についての算出された最適シンボルレートを表し、線６０４に沿った各点は、ＳＭＦファイバのそれぞれの距離についての算出された最適シンボルレートを表す。
【００８０】
グラフ６００及びグラフ６２０は、光チャネルについてのターゲット距離が増加するにつれ、光チャネルについての最適シンボルレートが減少することを示している。例えば、２０００キロメートルというターゲット距離でＳＭＦファイバの場合、最適シンボルレートは、４Ｇボーであり得る。しかしながら、ターゲット距離が４０００キロメートルである場合、ＳＭＦファイバを介して運ばれる光チャネルについての最適シンボルレートは、約２．７Ｇボーであり得る。
【００８１】
グラフ６００及びグラフ６２０はまた、異なるタイプの光ファイバを介して運ばれる光チャネルについての最適シンボルレートが、同じターゲット距離でも異なることを示している。例えば、５０００キロメートルというターゲット距離でＮＺ−ＤＳＦファイバを介して運ばれる光チャネルについての最適シンボルレートは、５．５Ｇボーであり得るのに対し、同じターゲット距離でＳＭＦファイバを介して運ばれる光チャネルについての最適シンボルレートは、約２．４Ｇボーであり得る。本明細書に記載のシステム及び方法は、ファイバタイプ及びターゲット距離に基づいて、所与の光チャネルについての適切なシンボルレートを選択することができる。
【００８２】
上述したように、所与の光チャネルについての最適シンボルレートは、変調方式非依存であり得る。しかしながら、デジタルサブキャリア多重の有効化に起因する到達距離拡大は、変調方式に依存する。例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫ等のより低次の変調方式で動作する光チャネルについての最大可能到達距離拡大は、ＤＰ−１６−ＱＡＭ等のより高次の変調方式で動作する光チャネルについての最大可能到達距離拡大よりも大きい。加えて、より高次の変調方式は、デジタルサブキャリア多重が有効化されるか否かにかかわらず、一般に、制限された到達距離を有する。少なくともいくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、所与の光チャネルについて、最も高いスペクトル効率及び最も長い到達距離を実現する変調方式及びサブキャリア数を選択することができ、これは、より良い全体的なネットワークの利用につながる。以下においてより詳細に説明されるように、最適なサブキャリア数は、ファイバタイプ、変調方式、及び提供される到達距離拡大に依存し得る。
【００８３】
いくつかの実施形態において、経路算出エンジン（図３に示されている経路算出エンジン３０２等）又はネットワーク管理システム（ネットワーク管理システム３００等）の別の要素は、所与の光チャネルについて、最も高い可能なスペクトル効率を有する適切な変調方式を選択して、最適シンボルレート（及び対応するサブキャリア数）を決定し、必要なときに、デジタルサブキャリア多重を有効化する命令を、所与の光チャネル用のトランスポンダ（例えば、トランスポンダ内のＤＳＰ）に送信するよう動作することができる。例えば、トランスポンダは、デジタルサブキャリア多重ありの及びデジタルサブキャリア多重なしの複数の変調方式をサポートすることができ、例えば、光ネットワークの初期化中且つ／又は光ネットワークの動作中、ネットワーク管理システムにより構成可能又は再構成可能であり得る。一例において、トランスポンダの各々は、変調方式の中でもとりわけ、偏波多重ありの又は偏波多重なしの、ＱＰＳＫ、８−ＱＡＭ、及び１６−ＱＡＭをサポートすることができ、また、サブキャリア多重が有効化された状態でこれらの変調方式を実施するオプションを含み得る。いくつかの実施形態において、ネットワーク管理システムによりトランスポンダに送信される命令は、選択された変調方式と、選択された変調方式、最適シンボルレート、及びターゲット到達距離に少なくとも基づいて生成される特定のサブキャリアの数と、を示すことができる。
【００８４】
既存の光トランスポートネットワークは、一般に、固定（静的）ネットワークとして構成される。これらの光ネットワークは、光ネットワークのコンポーネントが古くなったときでも最も長い可能な到達距離を保証するシステムマージン要件をもって、最悪のケースのエンドオブライフシナリオのためにしばしば設計される。例えば、これらの光ネットワークは、超える場合には全ての誤りが回復可能である、実際の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）値と閾ＯＳＮＲ値との間の差を表すＯＳＮＲマージンを含むように設計され得、これは、光ネットワークが、長い年にわたって誤りなく動作することを可能にする。これらの光ネットワークにおいて、全ての波長における光伝送経路は、その宛先に到達し得る。しかしながら、これらのネットワークは、スタートオブライフシナリオにおいて、短到達距離光伝送経路についての大量の未使用マージンにより、不十分なネットワーク容量を示し得る。一例において、閾ＯＳＮＲ値は、全てのビット誤りがトランスポンダにおいて成功裡に特定されて訂正される閾値を表す、光経路についてのＦＥＣ閾値から１ｄＢとして特定され得る。
【００８５】
いくつかの実施形態において、本明細書に記載のシステム及び方法を使用して、大量の無駄なマージンを伴う固定光ネットワークではなく、フレキシブルで動的な光ネットワークを実装することができる。これらのフレキシブルで動的な光ネットワークは、従来の固定ネットワークよりも高いスペクトル効率と、無駄なマージンがほとんど又は全くなく可能な最も長い到達距離と、を有する光伝送チャネルを提供することができる。これらのネットワークは、ノード及びリンクがネットワークに追加されると、また、ノード及びリンクがネットワークから除去されると、動的に構成され得る。各新たな又は変更された光チャネルについて、ネットワーク管理システムは、当該新たな又は変更された光チャネルについて、最も高い可能なスペクトル効率を有する適切な変調方式を選択して、最適シンボルレート（及び対応するサブキャリア数）を決定し、これらに従って当該新たな又は変更された光チャネル用のトランスポンダを構成する命令を、当該新たな又は変更された光チャネル用のトランスポンダに送信するよう動作することができる。少なくともいくつかの実施形態において、ＳＣＭシステムのトランスポンダ内のＤＳＰのソフトウェア制御を実現するこのアプローチを使用して、サブキャリア信号についてのシンボルレートを下げることにより、マルチキャリアシステムにおけるＤＳＰ電力消費を最適化する又は低減させることができる。
【００８６】
図７は、一実施形態に従った、特定の光チャネルについて可能な到達距離拡大の例を示すグラフ７００である。第１の例において、曲線７０２は、３５ＧＨｚ帯域幅光チャネルを使用して伝送される３２ＧボーＤＰ−１６−ＱＡＭ被変調光信号を表す。この伝送の場合、光チャネルについての３５ＧＨｚ帯域幅は、例えば、３２Ｇボーで１サブキャリア（単一キャリア）、１６Ｇボーで２サブキャリア（マルチキャリア）、８Ｇボーで４サブキャリア（マルチキャリア）、４Ｇボーで８サブキャリア（マルチキャリア）、又は２Ｇボーで１６サブキャリア（マルチキャリア）、に割り当てられ得る。
【００８７】
第２の例において、曲線７０４は、３５ＧＨｚ帯域幅光チャネルを使用して伝送される３２ＧボーＤＰ−８−ＱＡＭ被変調光信号を表す。第１の例と同様に、光チャネルについての３５ＧＨｚ帯域幅は、例えば、３２Ｇボーで１サブキャリア（単一キャリア）、１６Ｇボーで２サブキャリア（マルチキャリア）、８Ｇボーで４サブキャリア（マルチキャリア）、４Ｇボーで８サブキャリア（マルチキャリア）、又は２Ｇボーで１６サブキャリア（マルチキャリア）、に割り当てられ得る。
【００８８】
第３の例において、曲線７０６は、３５ＧＨｚ帯域幅光チャネルを使用して伝送される３２ＧボーＤＰ−ＱＰＳＫ被変調光信号を表す。ここでも同様に、光チャネルについての３５ＧＨｚ帯域幅は、例えば、３２Ｇボーで１サブキャリア（単一キャリア）、１６Ｇボーで２サブキャリア（マルチキャリア）、８Ｇボーで４サブキャリア（マルチキャリア）、４Ｇボーで８サブキャリア（マルチキャリア）、又は２Ｇボーで１６サブキャリア（マルチキャリア）、に割り当てられ得る。
【００８９】
図７において曲線７０６により示されているように、ＤＰ−ＱＰＳＫを用いると、３２Ｇボーのシンボルレートでの単一キャリアのトラフィック送信及び受信は、２０００ｋｍに容易に到達し得る。サブキャリア数が増加すると、これに対応して、各サブキャリア信号についてシンボルレートが減少し、伝送到達距離が拡大される。この例において、最大到達距離拡大は、ΔＬ３（７０７）として示されており、各サブキャリアが約４Ｇボーのシンボルレートでトラフィックを送信及び受信する８サブキャリアを使用して実現され得る。
【００９０】
図７において曲線７０２により示されているように、ＤＰ−１６−ＱＡＭを用いると、３２Ｇボーのシンボルレートでの単一キャリアのトラフィック送信及び受信は、約４００ｋｍという到達距離を有する。この場合における最大到達距離拡大は、ΔＬ１（７０３）として示されており、各サブキャリアが約８Ｇボーのシンボルレートでトラフィックを送信及び受信する４サブキャリアを使用して実現され得る。
【００９１】
図７において曲線７０４により示されているように、ＤＰ−８−ＱＡＭを用いると、３２Ｇボーのシンボルレートでの単一キャリアのトラフィック送信及び受信は、約７５０ｋｍという到達距離を有する。この場合における最大到達距離拡大は、ΔＬ２（７０５）として示されており、各サブキャリアが約５．３３Ｇボーのシンボルレートでトラフィックを送信及び受信する６サブキャリアを使用して実現され得る。
【００９２】
図７は、所与の光チャネルについての最大可能到達距離拡大が、変調方式に依存することを示している。例えば、ＤＰ−１６−ＱＡＭを用いて実現可能な最大到達距離拡大ΔＬ１（７０３）は、ＤＰ−ＱＰＳＫを用いて実現可能な最大到達距離拡大ΔＬ３（７０７）よりもはるかに小さい。これが、以下の表１においてさらに示されている。
【表１】
2019193266.tif 000006
【００９３】
表１に示されているように、ＤＰ−ＱＰＳＫを用いると、ＳＭＦファイバリンクについての例示的な到達距離は、２０００キロメートルである。８サブキャリアを用いるＳＣＭの有効化から生じる到達距離拡大ΔＬは、約８００キロメートルである。ＤＰ−８−ＣＡＭを用いると、ＳＭＦファイバリンクについての例示的な到達距離は、７５０キロメートルである。この場合、６サブキャリアを用いるＳＣＭの有効化から生じる到達距離拡大ΔＬは、約２４０キロメートルである。ＤＰ−１６−ＣＡＭを用いると、ＳＭＦファイバリンクについての例示的な到達距離は、４００キロメートルである。この場合、４サブキャリアを用いるＳＣＭの有効化から生じる到達距離拡大ΔＬは、約８０キロメートルである。
【００９４】
表１に示されているように、ＤＰ−ＱＰＳＫは、ＤＰ−８−ＱＡＭ又はＤＰ−１６−ＱＡＭよりも低いスペクトル効率を有する。ここで、スペクトル効率は、特定の帯域幅で運ぶことができる情報の量を表す。スペクトル効率は、１秒、１Ｈｚ当たりのビット数の単位で時として表される。例えば、ＤＰ−ＱＰＳＫは、偏波ごとに１シンボル当たり２ビットしか運ばないのに対し、ＤＰ−１６−ＱＡＭは、偏波ごとに１シンボル当たり４ビットを運ぶ。したがって、ＤＰ−１６−ＱＡＭを使用することにより、ＤＰ−ＱＰＳＫを使用することよりも多くの情報が、所与の光チャネルにパックされ得る。
【００９５】
図７及び表１を再度参照すると、６００ｋｍというターゲット距離を有する光チャネルについて、変調方式ＤＰ−８−ＱＡＭ及び変調方式ＤＰ−ＱＰＳＫのいずれも、このターゲット距離に容易に到達し得る。しかしながら、ネットワーク管理システムは、より高いスペクトル効率を理由として、ＤＰ−１６−ＱＡＭを選択し得る。この場合、単一キャリアＤＰ−１６−ＱＡＭは、ターゲット距離に到達することができないので、ネットワーク管理システムは、デジタルサブキャリア多重を有効化する命令を、光チャネル用のトランスポンダに送信することができる。例えば、各サブキャリアが８Ｇボーのシンボルレートでトラフィックを送信及び受信する４サブキャリアを用いると、６００ｋｍというターゲット距離を実現することができる。
【００９６】
別の例において、８００ｋｍというターゲット距離を有する光チャネルについて、利用可能なオプションは、単一キャリアＤＰ−８−ＱＡＭ、又は、各サブキャリアが８Ｇボーのシンボルレートでトラフィックを送信及び受信する４サブキャリアを用いるＤＰ−８−ＱＡＭを含む。いくつかの実施形態において、このオプションは、４サブキャリアを用いて実現可能な追加の到達距離を提供することに加えて、追加のＯＳＮＲマージンを提供するために、ネットワーク管理システムにより選択され得る。
【００９７】
さらに別の例において、２２００ｋｍというターゲット距離を有する光チャネルについて、唯一の利用可能な変調方式オプションは、サポートされる変調方式のうち最も低いスペクトル効率を有するＤＰ−ＱＰＳＫである。この例において、ネットワーク管理システムは、各サブキャリアが４Ｇボーのシンボルレートでトラフィックを送信及び受信する８サブキャリアを用いるデジタルサブキャリア多重を有効化することができる。このオプションは、光チャネルが、ターゲット到達距離を実現することを可能にし得、また、追加のＯＳＮＲマージンを提供することもできる。
【００９８】
これらの例は、所定の状況下において、ネットワーク管理システムが、より高いスペクトル効率を、伝送される信号にパックするか否かの間の選択肢を有し得、また、より高次の変調方式を使用するときに一般に実現可能な制限された到達距離を補うためのサブキャリア多重を用いて到達距離を拡大するオプションを有し得る。いくつかの実施形態において、所与のターゲット距離を有する光チャネルについて、ネットワーク管理システムは、まず、最も高い可能なスペクトル効率を実現する変調方式を選択し、次いで、例えば、デジタルサブキャリア多重を通じて到達距離を拡大して又は拡大せずに、所与のターゲット距離を実現する最適なサブキャリア数を決定するよう動作することができる。変調方式及びサブキャリア数が決定されると、ネットワーク管理システムは、それらに従って光チャネルを構成する命令を、１つ以上のトランスポンダに送信するよう動作することができる。
【００９９】
マルチキャリアチャネルにおける最適ボーレートは、自己位相変調（ＳＰＭ）としばしば表現される単一サブキャリア非線形性と、相互位相変調（ＸＰＭ）及び四光波混合（ＦＷＭ）から生じ得るサブキャリア間非線形性と、の間の相互作用に依存することに留意されたい。ＦＷＭは、マルチキャリアチャネルにおけるサブキャリア数とともに増加し、伝送到達距離についての制限ファクタであることが観測されている。したがって、最大到達距離拡大が実現されるポイントを超えてサブキャリア数を増加させ続けることにより、到達距離は著しく減少し得る。この理由は、多数のサブキャリアと突然に生じるであろうより多くの四光波混合との間のより多くの相互作用が存在するであろうことであり、これが、到達距離を減少させる。図７に示されているように、曲線７０２、７０４、及び７０６の各々により示されている到達距離拡大は、これがゼロに達するまで、急速且つ急激に低下している。
【０１００】
図８は、一実施形態に従った、異なる長さの複数の光チャネルが異なる変調方式を使用してトラフィックを運ぶ光ネットワークを示すブロック図である。この例において、光ネットワーク８００は、図３に示され上述したネットワーク管理システム３００に類似したものであってよいネットワーク管理システム８１０を含む。ネットワーク８００はまた、５つのＲＯＡＤＭ８２０を含み、ＲＯＡＤＭ８２０のうちの様々なペアにおけるＲＯＡＤＭ８２０の間の距離は異なる。
【０１０１】
ＲＯＡＤＭ８２０のペアの間の光チャネルの各々について、ターゲット伝送到達距離は異なり得、これらのリンクの各々の伝送媒体は異なり得る。この例において、ネットワーク管理システム８１０は、ターゲット距離、ファイバタイプ、スパンの数、及びスパンの長さを含む、各光チャネルについてのルーティング情報を取得することができる。ネットワーク管理システム８１０は、各光チャネルについて、当該光チャネルについてのターゲット距離に適しているこれらの変調方式のうちで最も高いスペクトル効率を有する変調方式を選択するよう動作することができる。いくつかの場合において、ネットワーク管理システム８１０は、光チャネルについて、到達距離を拡大するように、ＯＳＮＲマージンを増大させるように、且つ／又は、電力消費を低減させるように、光チャネルについてＳＣＭを有効化するよう動作することができる。
【０１０２】
図示されている例において、ＲＯＡＤＭ８２０−１からＲＯＡＤＭ８２０−２への光経路８３８は、ＳＣＭを有効化することなくＤＰ−８−ＱＡＭを用いてターゲット距離に到達することができるほど十分短いものであり得る。ＲＯＡＤＭ８２０−１からＲＯＡＤＭ８２０−３への光経路８３６は、光経路８３８よりもわずかに長い。この場合、ＳＣＭが、この光経路について伝送到達距離を拡大するように有効化されれば、ＤＰ−８−ＱＡＭを用いてターゲット距離を実現することができる。
【０１０３】
ＲＯＡＤＭ８２０−１からＲＯＡＤＭ８２０−４への光経路８３４は、光経路８３６よりも長い。この場合、ＤＰ−８−ＱＡＭを用いてターゲット距離に到達することはできず、光経路８３４に関連付けられているトランスポンダは、ＳＣＭを有効化することなくＤＰ−ＱＰＳＫを用いるよう構成され得る。図示されている例において、ＲＯＡＤＭ８２０−１からＲＯＡＤＭ８２０−５への光経路８３２は、図示されている中で最も長い。この場合、ＳＣＭが、この光経路について伝送到達距離を拡大するように有効化されれば、ＤＰ−ＱＰＳＫを用いてターゲット距離を実現することができる。
【０１０４】
図８は、特定のターゲット距離について、最も高いスペクトル効率を有する変調方式及び最適シンボルレートが、所望のＯＳＲＮマージンを満たしながら最も高い可能なスペクトル効率でターゲット距離に伝送が到達することを可能にするために、（ＳＣＭを有効化して又は有効化せずに）光チャネルに割り当てられ得ることを示している。
【０１０５】
次いで図９を参照すると、本明細書に記載のように、それぞれの変調方式及びサブキャリア数の制御を通じて光チャネルの伝送到達距離拡大を実現するための方法９００の一実施形態の選択された要素のフローチャートが示されている。方法９００の動作の一部又は全ては、上述したように、光トランスポートネットワーク１０１における様々なコンポーネントと通信することができるネットワーク管理システム（図３に示されているネットワーク管理システム３００又は図８に示されているネットワーク管理システム８１０等）により実行され得る。より具体的には、方法９００の動作のうちの１つ以上の動作は、図３に示されている経路算出エンジン３０２等の経路算出エンジンにより実行され得る。方法９００に記載の所定の動作は、異なる実施形態においては、任意的であることもあるし、並べ替えられることもあることに留意されたい。
【０１０６】
方法９００は、９０２において、所与のターゲット距離及び所与の最大データレートを有する光チャネルに適している、最も高いスペクトル効率を有する変調方式を選択することで、開始し得る。一例において、変調方式は、典型的な到達距離が所与のターゲット距離以上である光チャネルに関連付けられているトランスポンダによりサポートされる１つ以上の変調方式の中から選択され得る。別の例において、変調方式は、本明細書に記載のように、典型的な到達距離が、デジタルサブキャリア多重の有効化を通じて所与のターゲット距離を実現できるほど所与のターゲット距離に十分近い光チャネルに関連付けられているトランスポンダによりサポートされる１つ以上の変調方式の中から選択され得る。
【０１０７】
９０４において、方法９００は、光チャネルについての伝送媒体の特性及び所望される又は期待されるマージンに応じて、光チャネルについての最適シンボルレートを決定することを含み得る。いくつかの実施形態において、光チャネルについての最適シンボルレートを決定することは、トラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数に応じて、最適シンボルレートを算出することを含み得る。いくつかの実施形態において、光チャネルについての最適シンボルレートを決定することは、トラフィックが運ばれるスパンの数及び／又はトラフィックが運ばれるスパンの各々の長さに応じて、最適シンボルレートを算出することを含み得る。いくつかの実施形態において、光チャネルについての最適シンボルレートを決定することは、所望される又は期待されるＯＳＮＲマージンに応じて、最適シンボルレートを算出することを含み得る。いくつかの実施形態において、光チャネルについての最適シンボルレートを決定することは、シンボルレートが伝送媒体の特性にマッピングされているデータ構造から、最適シンボルレートを取得することを含み得る。
【０１０８】
９０６において、方法９００は、決定された最適シンボルレートに対応する、光チャネルについてのサブキャリア数を決定することを含み得る。例えば、決定されるサブキャリア数は、決定された最適シンボルレートと逆相関したものであり得る。本明細書に記載のように、シンボルレートが増加するにつれ、サブキャリア数は比例的に減少する。９０８において、方法９００は、光チャネルについて、デジタルサブキャリア多重を有効化することを含み得、デジタルサブキャリア多重を有効化することは、決定されたサブキャリア数及び選択された変調方式を使用してトラフィックを送信及び／又は受信するように、光チャネルに関連付けられている１つ以上のトランスポンダを構成（又は再構成）することを含み得る。いくつかの実施形態において、ネットワーク管理システム（又は経路算出エンジン若しくはネットワーク管理システムの他の要素）は、決定されたサブキャリア数及び選択された変調方式を使用してトラフィックを送信及び／又は受信するように、光チャネルに関連付けられているトランスポンダの送信機ＤＳＰ及び／又は受信機ＤＳＰに命令する制御信号を、光チャネルに関連付けられているトランスポンダの送信機ＤＳＰ及び／又は受信機ＤＳＰに送信することができる。図９に示されている動作は、光ネットワークにおける各光経路について、この光チャネルについて可能な最も高いスペクトル効率及び最も長い到達距離拡大を実現するように当該光経路を構成するために実行され得る。
【０１０９】
いくつかの実施形態において、光ネットワークにおいて特定の光チャネルを介して運ぶために使用される伝送媒体は、複数のファイバタイプの光ファイバを含み得る。いくつかの場合において、単一光チャネルの基礎をなす光ファイバについて、ファイバタイプの混合が存在することもある。例えば、１つのスパンはＳＭＦファイバを含み、別のスパンはＮＺ−ＤＳＦファイバを含むものが存在することがある。いくつかのそのような実施形態において、ネットワーク管理システムは、所与の光経路について、適している変調方式を選択するとき及び／又は最適シンボルレートを決定するとき、このようなファイバ混合を考慮することができる。いくつかの実施形態において、最適シンボルレートの決定は、各ファイバタイプを含む、光経路の相対部分に依存し得る。例えば、最適シンボルレートの決定は、ＳＭＦファイバを含むスパンの長さとＮＺ−ＤＳＦファイバを含むスパンの長さとの比に依存し得る。
【０１１０】
いくつかの場合において、光経路において使用されている複数のファイバタイプのうち１つの支配的な（dominant）ファイバタイプが存在する場合、ネットワーク管理システムは、光経路において使用されている他のファイバタイプの特性を考慮することなく、支配的なファイバタイプの特性に基づいて、最適シンボルレートを選択することができる。一例において、光経路の全長の少なくとも９０％が、あるファイバタイプを使用して実現されている場合、そのファイバタイプが、支配的なファイバタイプであるとみなされ得る。他のファイバタイプを使用して実現されている１つ以上のスパンであって、１つ以上のスパンを組み合わせたときの長さが光経路の全長の１０％未満である、１つ以上のスパンを含めることは、最適シンボルレートの算出において、小さな誤差をもたらし得る。しかしながら、ほとんどの光ネットワークは、そのような変動、又は、温度変化、波長シフト、又は他のファクタに起因する変動を考慮するための少なくとも何らかの量のＯＳＮＲマージンを含むように設計される。いくつかの実施形態において、支配的なファイバタイプではないタイプのファイバを含めることから生じる０．５ｄＢ以下のＯＳＮＲペナルティは、許容でき得る。他の実施形態において、１つのファイバタイプが、支配的なファイバタイプであるとみなされるかどうかを判定する際に、異なる閾値又は基準が使用されてもよい。いくつかの実施形態において、２つ以上のファイバタイプの複数のスパンを含む光チャネルについての最適シンボルレートは、以下に示される式に基づいて算出され得る。他の実施形態において、最適シンボルレートは、支配的なファイバタイプが存在しない場合に限り、このやり方で算出され得る。以下の式において、この算出は、２つの異なるタイプのファイバであるＳＭＦファイバ及びＮＺ−ＤＳＦファイバが存在し、いずれのファイバタイプも支配的なファイバタイプであるとみなされない光チャネルについて実行され得る。
【数４】
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【０１１１】
この例において、ＳＭＦが、支配的なファイバであるとみなされた場合、ネットワーク管理システムは、ＳＭＦファイバの特性のみに基づいて、最適シンボルレートを算出することができる。あるいは、ＮＺ−ＤＳＦが、支配的なファイバであるとみなされた場合、ネットワーク管理システムは、ＮＺ−ＤＳＦファイバの特性のみに基づいて、最適シンボルレートを算出することができる。
【０１１２】
上記の例は、複数のスパンの各スパンが２つの異なる光ファイバタイプのうちの１つの光ファイバタイプの光ファイバを含む光チャネルについての最適シンボルレートの算出を示しているが、他の実施形態において、類似するアプローチを使用して、複数のスパンの各スパンが３つ以上の異なる光ファイバタイプのうちの１つの光ファイバタイプの光ファイバを含む光チャネルについての最適シンボルレートを算出することができる。いくつかの実施形態において、この式は、様々なファイバ混合又は比について予め計算され、（例えば経路算出エンジンにおける）データ構造に格納され得る。他の実施形態において、これは、光ネットワークの動作中必要とされるときに計算され得る。
【０１１３】
次いで図１０を参照すると、本明細書に記載のように、所与の光チャネルについて可能な最も高いスペクトル効率及び最も長い到達距離を実現する変調方式及びサブキャリア数を選択するための方法１０００の一実施形態の選択された要素のフローチャートが示されている。方法１０００の動作の一部又は全ては、上述したように、光トランスポートネットワーク１０１における様々なコンポーネントと通信することができるネットワーク管理システム（図３に示されているネットワーク管理システム３００又は図８に示されているネットワーク管理システム８１０等）により実行され得る。より具体的には、方法１０００の動作のうちの１つ以上の動作は、図３に示されている経路算出エンジン３０２等の経路算出エンジンにより実行され得る。方法１０００に記載の所定の動作は、異なる実施形態においては、任意的であることもあるし、並べ替えられることもあることに留意されたい。
【０１１４】
方法１０００は、１００２において、所与の光チャネルについて、ターゲット距離（到達距離）及び伝送媒体特性を含むルーティング情報を取得することで、開始し得る。一例において、経路算出エンジンは、所与の光チャネルに関連付けられているトランスポンダから、ルーティング情報を取得することができる、且つ／又は、ネットワーク管理システムの要素によりアクセス可能なデータ構造にルーティング情報を格納することができる。１００４において、方法１０００は、本明細書に記載のように、最大可能データレートを所与として、光チャネルに適している、最も高いスペクトル効率を有する変調方式を選択することを含み得る。
【０１１５】
１００６において、図示されている実施形態では、所与の光チャネルが複数のスパン及び異なるファイバタイプを含むかどうかが判定される。そうである場合、方法１０００は１００８に進む。そうでない場合、方法１０００は１０１２に進む。１００８において、方法１０００は、各ファイバタイプから構成されている、伝送媒体の相対部分を決定することを含み得る。いくつかの実施形態において、これは、第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長との比を決定することを含み得る。
【０１１６】
１０１０において、方法１０００は、所与の光チャネルについて、各ファイバタイプのファイバを含むスパンの数及び長さと、各ファイバタイプについてのファイバ特性と、に基づいて、最適シンボルレート及び対応するサブキャリア数を決定することを含み得る。いくつかの実施形態において、支配的なファイバタイプが存在すると判定された場合、最適シンボルレートは、支配的なファイバタイプのファイバ特性に基づいて算出され得る。支配的なファイバタイプが存在しない場合、最適シンボルレートは、本明細書に記載のように、複数のファイバタイプのファイバ特性に基づいて算出され得る。
【０１１７】
１０１２において、方法１０００は、所与の光チャネルについて、所与の光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる単一の光ファイバタイプについてのスパンの数及び長さとファイバ特性とに基づいて、最適シンボルレート及び対応するサブキャリア数を決定することを含み得る。
【０１１８】
１０１０又は１０１２において、所与の光チャネルについて最適シンボルレートを決定した後、１０１４において、方法１０００は、決定された変調方式、最適シンボルレート、及び対応するサブキャリア数を使用してトラフィックを送信及び／又は受信するように、所与の光チャネル用の１つ以上のトランスポンダを構成することを含み得る。いくつかの実施形態において、ネットワーク管理システム（又は経路算出エンジン若しくはネットワーク管理システムの他の要素）は、決定された変調方式、最適シンボルレート、及び対応するサブキャリア数を使用してトラフィックを送信及び／又は受信するように、光チャネルに関連付けられているトランスポンダの送信機ＤＳＰ及び／又は受信機ＤＳＰに命令する制御信号を、光チャネルに関連付けられているトランスポンダの送信機ＤＳＰ及び／又は受信機ＤＳＰに送信することができる。
【０１１９】
光ネットワークにおける光チャネルのうちの任意の光チャネル用のトランスポンダを構成した後に（例えば、光ネットワークの動作中の何らかの時点で）、所与の光チャネルについてのルーティング情報の変化が生じた場合、１０１６において、方法１０００は、そのような変化の各々に応じて、１００２〜１０１４に示されている動作のうちの少なくとも一部を必要に応じて繰り返して、影響が及ぼされる光チャネル用のトランスポンダを再構成することを含み得る。
【０１２０】
図１０に示されている動作は、光ネットワークにおける各光経路について、この光チャネルについて可能な最も高いスペクトル効率及び最も長い到達距離拡大を実現するように当該光経路を構成及び／又は再構成するために実行され得る。
【０１２１】
本明細書に記載のように、適応的光ネットワークにおける光チャネルの到達距離拡大が、それぞれの変調方式及びサブキャリア数のソフトウェア制御を通じて実現され得る。本明細書において開示されている、光チャネルの到達距離拡大のための方法及びシステムは、所与の光チャネルが、この光チャネルについてのターゲット距離、光ネットワークにおける光トランスポンダによりサポートされる変調方式、光チャネルについての伝送媒体、及び、光チャネルについてサブキャリア多重を有効化する能力を所与として可能な最も高いスペクトル効率及び最も長い到達距離拡大をもって光信号を伝送することを可能にし得る。これは、異なる到達距離拡大技術を使用する光伝送システムにおいて可能であるものよりも良いネットワーク利用をもたらし得る。
【０１２２】
本明細書に記載の、光チャネルの到達距離拡大のための方法及びシステムは、中央ネットワーク管理システムにより制御される、単一キャリア及びマルチキャリア・サブキャリア用の送信機又は受信機等の汎用プログラマブルトランスポンダを使用して実現され得る。所与のターゲット距離を有する光チャネルについて、中央ネットワーク管理システムは、まず、最も高い可能なスペクトル効率を実現する変調方式を選択し、次いで、デジタルサブキャリア多重を通じて到達距離を拡大して又は拡大せずに、所与のターゲット距離を実現する最適なサブキャリア数を決定するよう動作することができる。変調方式及びサブキャリア数が決定されると、中央ネットワーク管理システムは、それらに従って光チャネルを構成する命令を、１つ以上のトランスポンダに送信するよう動作することができる。本明細書に開示されている方法及びシステムは、より低いシンボルレートのサブキャリアの使用を通じて、光トランスポンダ内の様々なデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）の電力消費の最適化を可能にし得、これは、光ネットワークにおける全体的な電力消費を低減させることができる。
【０１２３】
本明細書の主題が、１つ以上の例示的な実施形態に関連して説明されたが、これは、いかなる請求項も前述の特定の形態に限定するよう意図されるものではない。そうではなく、本開示を対象とするいずれの請求項も、本開示の主旨及び範囲に含まれるとしてこのような代替実施形態、変更実施形態、及び均等実施形態を網羅するよう意図されるものである。
【０１２４】
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１２５】
（付記１）
適応的光ネットワークにおいて到達距離を拡大するためのシステムであって、
複数の光トランスポンダと、
記憶媒体と、前記記憶媒体にアクセスすることができるプロセッサと、を有するネットワーク管理システムであって、前記記憶媒体は、前記プロセッサにより実行可能である、
所与のターゲット距離及び所与の最大データレートを有する光チャネルについての変調方式を選択する命令であって、前記の選択された変調方式は、前記所与のターゲット距離及び前記所与の最大データレートを有する光チャネルに適している、前記適応的光ネットワークにおいてサポートされる複数の変調方式のうちの１つ以上の間で最も高いスペクトル効率を有する、命令と、
前記光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性に応じて、前記光チャネルについてのシンボルレートを決定する命令と、
前記の決定されたシンボルレートに対応する、前記光チャネルについてのサブキャリア数を決定する命令と、
前記光チャネルについてサブキャリア多重を有効化する命令であって、前記サブキャリア多重を有効化することは、前記の選択された変調方式及び前記の決定されたサブキャリア数を使用して、前記光チャネルにおいて前記トラフィックを送信及び／又は受信する命令を、前記複数の光トランスポンダのうちの１つ以上の光トランスポンダに送信することを含む、命令と、
を記憶している、ネットワーク管理システムと、
を含む、システム。
【０１２６】
（付記２）
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数に応じて、前記シンボルレートを算出することを含む、付記１に記載のシステム。
【０１２７】
（付記３）
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれるスパンの数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、
のうちの１つ以上に応じて、前記シンボルレートを算出することを含む、付記１に記載のシステム。
【０１２８】
（付記４）
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、前記シンボルレートを、前記シンボルレートが、前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体の前記１つ以上の特性にマッピングされているデータ構造から、取得することを含み、
前記伝送媒体の前記１つ以上の特性は、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれるスパンの数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、
のうちの１つ以上を含む、付記１に記載のシステム。
【０１２９】
（付記５）
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体は、複数のスパンを含み、前記複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含み、
前記シンボルレートを決定することは、
前記２つ以上の光ファイバタイプの各々の光ファイバを含む、前記伝送媒体のそれぞれの部分を決定することと、
前記２つ以上の光ファイバタイプの各々の前記光ファイバを含む、前記伝送媒体の前記それぞれの部分に応じて、前記シンボルレートを算出することと、
を含む、付記１に記載のシステム。
【０１３０】
（付記６）
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体は、複数のスパンを含み、前記複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含み、
前記シンボルレートを決定することは、
第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長との比を決定することと、
前記シンボルレートを、シンボルレートが、前記第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と前記第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長とのそれぞれの比にマッピングされているデータ構造から、取得することと、
を含む、付記１に記載のシステム。
【０１３１】
（付記７）
前記記憶媒体は、前記プロセッサにより実行可能である、
前記光チャネルについてのルーティング情報をデータ構造から取得する命令と、
前記ルーティング情報に応じて、
前記所与のターゲット距離と、
前記所与の最大データレートと、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体の前記１つ以上の特性と、
のうちの１つ以上を決定する命令と、
をさらに記憶している、付記１に記載のシステム。
【０１３２】
（付記８）
前記光チャネルについての前記シンボルレートは、前記光チャネルについての所望される又は期待される光雑音対信号比マージンにさらに応じて決定される、付記１に記載のシステム。
【０１３３】
（付記９）
前記記憶媒体は、前記プロセッサにより実行可能である、
前記適応的光ネットワークにおけるトポロジ変化を検出する命令と、
前記の検出されたトポロジ変化に応じて、
前記光チャネルについての異なる変調方式を選択する命令と、
前記光チャネルについての異なるシンボルレートを決定する命令と、
前記異なるシンボルレートに対応する、前記光チャネルについての異なるサブキャリア数を決定する命令と、
前記異なる変調方式及び前記異なるサブキャリア数を使用して、前記光チャネルにおいて前記トラフィックを送信及び／又は受信するように、前記１つ以上の光トランスポンダのうちの少なくとも１つを再構成する命令と、
をさらに記憶している、付記１に記載のシステム。
【０１３４】
（付記１０）
前記複数の光トランスポンダの各々は、
送信機デジタル信号プロセッサと、
受信機デジタル信号プロセッサと、
前記複数の変調方式の各々を実施するための第１の回路と、
前記の選択された変調方式を使用して、前記光チャネルにおいて送信される光信号を生成するように、前記送信機デジタル信号プロセッサを構成するための第２の回路と、
前記の決定されたサブキャリア数を使用して、前記光チャネルにおいて送信される光信号を生成するように、前記送信機デジタル信号プロセッサを構成するための第３の回路と、
前記の選択された変調方式及び前記の決定されたサブキャリア数に従って、前記光チャネルを介して受信された光信号を処理するように、前記受信機デジタル信号プロセッサを構成するための第４の回路と、
を含む、付記１に記載のシステム。
【０１３５】
（付記１１）
適応的光ネットワークにおいて到達距離を拡大するための方法であって、
所与のターゲット距離及び所与の最大データレートを有する光チャネルについての変調方式を選択するステップであって、前記の選択された変調方式は、前記所与のターゲット距離及び前記所与の最大データレートを有する光チャネルに適している、前記適応的光ネットワークにおいてサポートされる複数の変調方式のうちの１つ以上の間で最も高いスペクトル効率を有する、ステップと、
前記光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性に応じて、前記光チャネルについてのシンボルレートを決定するステップと、
前記の決定されたシンボルレートに対応する、前記光チャネルについてのサブキャリア数を決定するステップと、
前記光チャネルについてサブキャリア多重を有効化するステップであって、前記サブキャリア多重を有効化することは、前記の選択された変調方式及び前記の決定されたサブキャリア数を使用して、前記光チャネルにおいて前記トラフィックを送信及び／又は受信するように、１つ以上の光トランスポンダを構成することを含む、ステップと、
を含む、方法。
【０１３６】
（付記１２）
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数に応じて、前記シンボルレートを算出することを含む、付記１１に記載の方法。
【０１３７】
（付記１３）
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれるスパンの数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、
のうちの１つ以上に応じて、前記シンボルレートを算出することを含む、付記１１に記載の方法。
【０１３８】
（付記１４）
前記光チャネルについての前記シンボルレートを決定することは、前記シンボルレートを、前記シンボルレートが、前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体の前記１つ以上の特性にマッピングされているデータ構造から、取得することを含み、
前記伝送媒体の前記１つ以上の特性は、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる光ファイバの分散係数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれるスパンの数と、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる１つ以上のスパンの各々の長さと、
のうちの１つ以上を含む、付記１１に記載の方法。
【０１３９】
（付記１５）
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体は、複数のスパンを含み、前記複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含み、
前記シンボルレートを決定することは、
前記２つ以上の光ファイバタイプの各々の光ファイバを含む、前記伝送媒体のそれぞれの部分を決定することと、
前記２つ以上の光ファイバタイプの各々の前記光ファイバを含む、前記伝送媒体の前記それぞれの部分に応じて、前記シンボルレートを算出することと、
を含む、付記１１に記載の方法。
【０１４０】
（付記１６）
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体は、複数のスパンを含み、前記複数のスパンは、２つ以上の光ファイバタイプの光ファイバを含み、
前記シンボルレートを決定することは、
第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長との比を決定することと、
前記シンボルレートを、シンボルレートが、前記第１の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長と前記第２の光ファイバタイプの光ファイバを含むスパンの全長とのそれぞれの比にマッピングされているデータ構造から、取得することと、
を含む、付記１１に記載の方法。
【０１４１】
（付記１７）
前記光チャネルについてのルーティング情報をデータ構造から取得するステップと、
前記ルーティング情報に応じて、
前記所与のターゲット距離と、
前記所与の最大データレートと、
前記光チャネルにおいて前記トラフィックが運ばれる前記伝送媒体の前記１つ以上の特性と、
のうちの１つ以上を決定するステップと、
をさらに含む、付記１１に記載の方法。
【０１４２】
（付記１８）
前記光チャネルについての前記シンボルレートは、前記光チャネルについての所望される又は期待される光雑音対信号比マージンにさらに応じて決定される、付記１１に記載の方法。
【０１４３】
（付記１９）
前記適応的光ネットワークにおけるトポロジ変化を検出するステップと、
前記の検出されたトポロジ変化に応じて、
前記光チャネルについての異なる変調方式を選択するステップと、
前記光チャネルについての異なるシンボルレートを決定するステップと、
前記異なるシンボルレートに対応する、前記光チャネルについての異なるサブキャリア数を決定するステップと、
前記異なる変調方式及び前記異なるサブキャリア数を使用して、前記光チャネルにおいて前記トラフィックを送信及び／又は受信するように、前記１つ以上の光トランスポンダのうちの少なくとも１つを再構成するステップと、
をさらに含む、付記１１に記載の方法。
【０１４４】
（付記２０）
別のターゲット距離又は別の最大データレートを有する別の光チャネルについての変調方式を選択するステップであって、前記別の光チャネルについての前記の選択された変調方式は、前記別のターゲット距離又は前記別の最大データレートを有する光チャネルに適している、前記適応的光ネットワークにおいてサポートされる複数の変調方式のうちの１つ以上の間で最も高いスペクトル効率を有する、ステップと、
前記別の光チャネルにおいてトラフィックが運ばれる伝送媒体の１つ以上の特性に応じて、前記別の光チャネルについてのシンボルレートを決定するステップと、
前記別の光チャネルについての前記の決定されたシンボルレートに対応する、前記別の光チャネルについてのサブキャリア数を決定するステップと、
前記別の光チャネルについてサブキャリア多重を有効化するステップであって、該サブキャリア多重を有効化することは、前記別の光チャネルについての前記の選択された変調方式及び前記別の光チャネルについての前記の決定されたサブキャリア数を使用して、前記別の光チャネルにおいて前記トラフィックを送信及び／又は受信するように、１つ以上の他の光トランスポンダを構成することを含む、ステップと、
をさらに含み、
前記別の光チャネルについての前記の選択された変調方式及び前記別の光チャネルについての前記の決定されたサブキャリア数のうちの少なくとも１つは、前記光チャネルについての前記の選択された変調方式及び前記光チャネルについての前記の決定されたサブキャリア数のうちの少なくとも１つとそれぞれ異なる、付記１１に記載の方法。
【符号の説明】
【０１４５】
１０１  光トランスポートネットワーク
１０２  送信機（Ｔｘ）
１０４  マルチプレクサ（ＭＵＸ）
１０５  デマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）
１０６  光ファイバ
１０８  光増幅器
１１０  光アド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）
１１２  受信機（Ｒｘ）
３００  ネットワーク管理システム
３０２  経路算出エンジン
３０４  データベース
３０６  シグナリングモジュール
３０８  プロセッサ
３１０  ルーティングモジュール
３１２  発見モジュール
３１４  ネットワークインタフェース
３２０  記憶媒体
３３０  ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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