(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソフトウェア定義ネットワークシステムで使用されるスイッチによって実装される光ラベル入れ替えの方法であって、
少なくとも１つの第１の光学レーザを制御するペイロード生成モジュールを使用して、第１の帯域幅間隔にナイキスト波形のキャリアを有するペイロード信号を提供することと、
少なくとも１つの第２の光学レーザを制御するラベル生成器で、第２の帯域幅間隔に、前記ペイロード信号の隣に光ラベルを挿入することであって、前記光ラベルは前記ペイロード信号の前または後ろのいずれかにあり、前記ラベル生成器および前記ペイロード生成モジュールは、少なくとも１つのハードウェアプロセッサを含んでいる前記ソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）システムによって制御される、ことと、
前記ペイロード信号および第１の光ラベルのパッケージを受信ノードに送信することと、
前記受信ノードで、前記ソフトウェア定義ネットワークによって制御されるフレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を用いて前記光ラベルを入れ替えることと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ペイロード信号が４００Ｇｂｉｔ／秒であり、前記第１の帯域幅間隔が７５ＧＨｚであり、前記第２の帯域幅間隔が、前記第１の帯域幅間隔を包含する１００ＧＨｚの帯域幅間隔の残りであり、前記光ラベルが１０ＧｂＥのデータレートである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光ラベルが、宛先ネットワークアドレス、誤り検出コード、順序付け情報、またはそれらの組み合わせ、の少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光ラベルを入れ替える間、前記ペイロード信号は光学領域にとどまる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ペイロード信号および前記光ラベルが、１００ＧＨｚの波長分割多重化（ＷＤＭ）グリッドを通じて送信される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記光ラベル入れ替えの方法が２レベルのアーキテクチャによって実行され、ルーティング、転送、および送信を含むネットワーキング機能は光学層で行われ、前記ソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）システムは、前記光ラベルの前記入れ替えすべてを電気制御レベルで制御する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記受信ノードにおける前記光ラベルの前記入れ替えが、中心周波数と波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の通過帯域幅とをシフトして、７５ＧＨｚの帯域幅を占める前記４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロード信号のどちらかの側に前記光ラベルを置くことができるようにすることを含む請求項２に記載の方法。
【請求項８】
光ラベル入れ替え（ＯＬＳ）のためのソフトウェア定義ネットワークシステムで使用されるコントローラであって、
中央局内の少なくとも１つの第１の光学レーザを使用して、第１の帯域幅間隔を有するペイロード信号を生成するように構成されたペイロード生成モジュールと、
前記中央局内の少なくとも１つの第２のレーザを制御して、前記ペイロード信号に隣接し、第２の帯域幅間隔を占める光ラベルを生成するように構成されたラベル生成モジュールであって、前記光ラベルは前記ペイロード信号の前または後ろのいずれかにある、ラベル生成モジュールと、
前記中央局から離れたノードで、フレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を用いて光ラベル入れ替えを制御するラベル抽出モジュールと、
を備えるコントローラ。
【請求項９】
前記ペイロード信号が４００Ｇｂｉｔ／秒であり、前記第１の帯域幅間隔が７５ＧＨｚであり、前記第２の帯域幅間隔が、前記第１の帯域幅間隔を包含する１００ＧＨｚの帯域幅間隔の残りであり、前記ラベル生成モジュールが前記光ラベルを１０ＧｂＥのデータレートで生成する請求項８に記載のコントローラ。
【請求項１０】
前記光ラベルが、宛先ネットワークアドレス、誤り検出コード、順序付け情報、またはそれらの組み合わせ、の少なくとも１つを含む請求項９に記載のコントローラ。
【請求項１１】
前記ラベル抽出モジュールが、前記中央局で、ソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）に基づくＯｐｅｎＦｌｏｗコントロールによって制御される請求項８に記載のコントローラ。
【請求項１２】
前記ペイロード信号および前記光ラベルが、１００ＧＨｚの波長分割多重化（ＷＤＭ）グリッドを通じて送信される請求項８に記載のコントローラ。
【請求項１３】
前記ラベル抽出モジュールによる前記光ラベルの入れ替えが、中心周波数と波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の通過帯域幅とをシフトして、７５ＧＨｚの帯域幅を占める前記４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロード信号のどちらかの側に前記光ラベルを置くことができるようにすることを含む請求項９に記載のコントローラ。
【請求項１４】
前記光ラベルの前記入れ替えの間、前記ペイロード信号は光学領域にとどまる請求項１３に記載のコントローラ。
【請求項１５】
少なくとも１つの第１の光学レーザを制御するペイロード生成モジュールを使用して、第１の帯域幅間隔にナイキスト波形のキャリアを有するペイロード信号を提供することと、
少なくとも１つの第２の光学レーザを制御するラベル生成器で、第２の帯域幅間隔に、前記ペイロード信号の隣に光ラベルを挿入することであって、前記光ラベルは前記ペイロード信号の前または後ろのいずれかにあり、前記ラベル生成器および前記ペイロード生成モジュールは、少なくとも１つのハードウェアプロセッサを含んでいるソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）によって制御される、ことと、
前記ペイロード信号および第１の光ラベルのパッケージを受信ノードに送信することと、
前記受信ノードで、前記ソフトウェア定義ネットワークによって制御されるフレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を用いて前記光ラベルを入れ替えることと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１６】
前記ペイロード信号が４００Ｇｂｉｔ／秒であり、前記第１の帯域幅間隔が７５ＧＨｚであり、前記第２の帯域幅間隔が、前記第１の帯域幅間隔を包含する１００ＧＨｚの帯域幅間隔の残りであり、前記光ラベルが１０ＧｂＥのデータレートである請求項１５に記載のプログラム。
【請求項１７】
前記光ラベルが、宛先ネットワークアドレス、誤り検出コード、順序付け情報、またはそれらの組み合わせ、の少なくとも１つを含む請求項１５に記載のプログラム。
【請求項１８】
前記ペイロード信号および前記光ラベルが、１００ＧＨｚの波長分割多重化（ＷＤＭ）グリッドを通じて送信される請求項１５に記載のプログラム。
【請求項１９】
前記光ラベル入れ替えが、２レベルのアーキテクチャによって実行され、ルーティング、転送、および送信を含むネットワーキング機能は光学層で行われ、前記ソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）は、前記光ラベルの前記入れ替えすべてを電気制御レベルで制御する請求項１５に記載のプログラム。
【請求項２０】
前記受信ノードにおける前記光ラベルの前記入れ替えが、中心周波数と波長選択スイッチ（ＷＳＳ）の通過帯域幅とをシフトして、７５ＧＨｚの帯域幅を占める前記４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロード信号のどちらかの側に前記光ラベルを置くことができるようにすることを含む請求項１５に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願情報）
本願は、２０１４年４月１１日に出願された仮出願第６１／９７８，７１４号に対する優先権を主張し、同出願は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示はデータの転送に関する。より詳細には、本開示は、光ファイバーネットワーク内のデータ送信に関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバーネットワークの容量は、コヒーレント通信検出技術とデジタル信号処理（ＤＳＰ）で劇的に増大した。１００ＧｂＥの商用化に伴い、１チャネル当たり４００Ｇまたは１Ｔｂ／秒が次の目標となっている。一方で、柔軟性のあるチャネルグリッド内での順応性のあるスペクトル割り当てと、トラフィック量の動的な要求に応じて柔軟に回線レートを提供するトランスポンダのために、将来の光ネットワークには柔軟性のある送信機と受信機が重要となっている。従来は、これらは主に同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ））／同期デジタル階層（ＳＤＨ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ））層、または光伝送ネットワーク（ＯＴＮ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｎｅｔｗｏｒｋ））を使用して実現されていた。近年では、より良好なスケーラビリティ、低い待ち時間、および決定性の性能をもたらすソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ（ｓｏｆｔｗａｒｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ  ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ））が、ネットワークのプログラム性を光学層まで拡張するために開発されている。その目的のために、極めて高いビットレートのパケットのルーティングと転送を直接光学層で可能にする光ラベルスイッチング（ＯＬＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌａｂｅｌ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ））が、物理的な伝送基盤設備と上位層のソフトウェア機能の間に柔軟性のある接続をもたらす技術として有望視されている。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、ソフトウェア定義ネットワークシステムで使用されるスイッチによって実装される光ラベル入れ替え（ｏｐｔｉｃａｌ  ｌａｂｅｌ  ｓｗａｐｐｉｎｇ）の方法を提供し、この方法は、少なくとも１つの第１の光学レーザを制御するペイロード生成モジュールを使用して、第１の帯域幅間隔にナイキスト波形のキャリアを有するペイロード信号を提供することと、少なくとも１つの第２の光学レーザを制御するラベル生成器で、第２の帯域幅間隔に、ペイロード信号の隣に光ラベルを挿入することとを含む。光ラベルは、ペイロード信号の前または後ろのいずれにあってもよい。ラベル生成器およびペイロード生成モジュールは、少なくとも１つのハードウェアプロセッサを含んでいるソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ  ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ））によって制御される。この方法はさらに、ペイロード信号および光ラベルのパッケージを受信ノードに送信することを含んでよい。この方法はさらに、受信ノードで、ソフトウェア定義ネットワークによって制御されるフレックスグリッド（ｆｌｅｘ−ｇｒｉｄ）波長選択スイッチ（ＷＳＳ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ））を使用して光ラベルを入れ替えることを含んでよい。一例では、ペイロード信号は４００Ｇｂｉｔ／秒であり、第１の帯域幅間隔は７５ＧＨｚであり、第２の帯域幅間隔は、７５ＧＨｚの第１の帯域幅間隔を包含する１００ＧＨｚの帯域幅間隔の残り、例えば２５ＧＨｚであり、光ラベルは１０ＧｂＥのデータレートである。
【０００５】
本開示の別の態様では、光ラベル入れ替えのシステムが提供される。このシステムは、光ラベル入れ替えのためのソフトウェア定義ネットワークシステムで使用されるコントローラであってよく、ソフトウェア定義ネットワークシステムは、中央局内の少なくとも１つの第１の光学レーザを使用して、第１の帯域幅間隔を有するペイロード信号を生成するように構成されたペイロード生成モジュールを含んでいる。このシステムはさらに、中央局内の少なくとも１つの第２の光学レーザを制御して、ペイロード信号に隣接し、第２の帯域幅間隔をほぼ占める光ラベルを生成するように構成されたラベル生成モジュールを含んでよい。光ラベルは、ペイロード信号の前または後ろのいずれにあってもよい。このシステムはさらに、中央局から離れたノードで、フレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｗｉｔｃｈ））を用いて光ラベルの入れ替えを制御するラベル抽出モジュールを含んでよい。一例では、ペイロード信号は４００Ｇｂｉｔ／秒であり、第１の帯域幅間隔は７５ＧＨｚであり、第２の帯域幅間隔は、７５ＧＨｚの第１の帯域幅間隔を包含する１００ＧＨｚの帯域幅間隔の残り、例えば２５ＧＨｚであり、光ラベルは１０ＧｂＥのデータレートである。ペイロード信号は、ナイキスト波形のキャリアを有してもよい。
【０００６】
本開示のさらに別の態様では、光ラベル入れ替えの方法のためのプログラムが提供され、このプログラムは、少なくとも１つの第１の光学レーザを制御するペイロード生成モジュールを使用して、第１の帯域幅間隔にナイキスト波形のキャリアを有する４００Ｇｂｉｔ／秒のペイロード信号を提供することをコンピュータに実行させることを含む。このプログラムはさらに、少なくとも１つの第２の光学レーザを制御するラベル生成器で、第２の帯域幅間隔に、ペイロード信号の隣に光ラベルを挿入することをコンピュータに実行させることを含んでよい。光ラベルは、ペイロード信号の前または後ろのいずれにあってもよい。ラベル生成器およびペイロード生成モジュールは、ソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）によって制御される。このプログラムはさらに、ペイロード信号および光ラベルのパッケージを受信ノードに送信することをコンピュータに実行させることを含んでよい。このプログラムはさらに、受信ノードで、ソフトウェア定義ネットワークによって制御されるフレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を用いて光ラベルを入れ替えることをコンピュータに実行させることを含んでよい。一例では、ペイロード信号は４００Ｇｂｉｔ／秒であり、第１の帯域幅間隔は７５ＧＨｚであり、第２の帯域幅間隔は、７５ＧＨｚの第１の帯域幅間隔を包含する１００ＧＨｚの帯域幅間隔の残り、例えば２５ＧＨｚであり、光ラベルは１０ＧｂＥのデータレートである。
【０００７】
上記および他の特徴および利点は、添付図面と併せて読まれる以下の実施形態を例示する詳細な説明から明らかになろう。
本開示は、図を参照して以下の好ましい実施形態の説明で詳細を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施形態による、ＯｐｅｎＦｌｏｗに基づくソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）で制御される光ラベル入れ替え（ＯＬＳ）のアーキテクチャを示す概略図である。
【図２】本開示の一実施形態による、光ラベル入れ替えアーキテクチャで用いられるペイロードおよび光ラベルを含んでいるパケット信号のプロットである。
【図３】本開示の一実施形態による、４００Ｇ以上のネットワークのための、提案されるソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）で制御される光ラベル入れ替えアーキテクチャの一実施形態を示す図である。
【図４】本開示の一実施形態による、完全光ラベル入れ替え（ＡＯＬＳ（ａｌｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｌａｂｅｌ  ｓｗａｐｐｉｎｇ））のシステムのブロック図である。
【図５】本開示のソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）で制御される光ラベル入れ替えアーキテクチャの一実施形態に対応する実験設定を示す図である。
【図６Ａ】図５に示す実験設定から得られた受信光スペクトルのプロットである。
【図６Ｂ】図５に示す実験設定から得られた受信光スペクトルのプロットである。
【図６Ｃ】図５に示す実験設定から得られた受信光スペクトルのプロットである。
【図６Ｄ】図５に示す実験設定から得られた受信光スペクトルのプロットである。
【図６Ｅ】図５に示す実験設定から得られた受信光スペクトルのプロットである。
【図７】フィルタを通した場合と通さない場合のデュアルキャリア４００Ｇ信号の出力比較（ｂａｃｋ  ｔｏ  ｂａｃｋ）性能を示すプロットである。光学スペクトル（０．０１ｎｍの分解能）を挿入図に示している。
【図８】図５に示す実験設定による、光ラベルがある場合とない場合の異なるノードにおける４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロードのＱ値とコンステレーションマップを示すプロットである。
【図９】図５に示す実験設定による、異なるノートにおける１１．１Ｇｂ／秒のラベルについての受信ビットエラー率（ＢＥＲ）のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
増大し続けるインターネットデータサービスの需要は、メトロ（ｍｅｔｒｏ）ネットワークおよびデータセンター間ネットワーク（ＤＣＮ（ｉｎｔｅｒ−ｄａｔａｃｅｎｔｅｒ  ｎｅｔｗｏｒｋ））に高い送信容量要件を課している。光フロースイッチング（ＯＦＳ）は、低い消費電力で、高データレートのメトロネットワークとＤＣＮ（データセンター間ネットワーク）トラフィックのルーティングを支援することができる。光フロースイッチング（ＯＦＳ）は、高帯域幅で動的な光フロー処理を可能にし、望ましいトラフィック粒度を提供する。ＯＦＳネットワークに流入するフローには、そのフローを宛先に送信する光学ルータ／スイッチを適切に設定するための転送情報がラベル付けされる。
【００１０】
光ラベル入れ替え（ＯＬＳ）は、ＯＦＳネットワークで用いられる重要な技術の１つであり、光コアルータ／スイッチ内でフローのラベルを抽出し、処理し、書き換えるプロセスである。「光ラベル」は、送信元の場所から宛先の場所に送信されるペイロードデータの各パケットの中にあってよく、通例はその光ラベルが各ルーティングノードで読み取られて、パケットを転送するための適切なスイッチ設定を決定する。光ラベルは、ルーティングおよび転送機能を行う電子機器で処理され、一方で光ペイロードは光学領域にとどまる。ネットワークパケットは、パケット交換網で搬送される、フォーマットされたデータ単位である。従来の２地点間遠隔通信リンクなど、パケットに対応しないコンピュータ通信リンクは、単にビットストリームとしてデータを送信する。データがパケット（パッケージとも呼ばれる）にフォーマットされると、ネットワークが回路交換である場合と比べて、通信媒体の帯域幅をユーザ間でより良好に共有することができる。パケットは、制御情報およびユーザデータ（ペイロードとも呼ばれる）の２種類のデータを含むことができる。制御情報は、例えば送信元および宛先のネットワークアドレス、誤り検出コード、および順序付け情報など、ネットワークがユーザデータを伝送するのに必要とするデータを提供する。
【００１１】
光ラベルスイッチングは、電子ＩＰルータの処理速度をより有効に使用するための技術である。この技術では、ＩＰパケットが小さな光ラベルを伴い、ノードはそのラベルを使用してルーティングおよび転送の決定を行う。各ノードでは、ラベルだけが復元されて電子的に処理され、新しいラベルが再挿入され、その間ペイロードは光学領域にとどまる。
【００１２】
完全光ラベル入れ替えは、光学層からの光電変換を一切行わずに、フロー単位のルーティングと転送を直接実装する方式の１つである。
【００１３】
１００Ｇｂｉｔ／秒システムの商用化に伴い、４００Ｇｂｉｔ／秒技術が次世代の光伝送標準の有力な候補として台頭している。そのため、次世代の高速のメトロネットワークおよびデータセンター間ネットワーク（ＤＣＮ）には、４００Ｇｂｉｔ／秒のフローに対応する動的な完全光ラベル入れ替え（ＡＯＬＳ）が非常に魅力的である可能性がある。さらに、超高ビットレートパケットのルーティングと転送を直接光学層で可能にする光パッケージスイッチング（ＯＰＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｃｋａｇｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ））が、物理的な伝送基盤設備と上位層のソフトウェア機能の間に柔軟性のある接続をもたらす技術として有望視されている。動的なオンデマンドのＡＯＬＳを可能にするために、中央化されたソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）を利用した、フレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）などの完全光スイッチング素子の制御を、ＯｐｅｎＦｌｏｗに基づくベンダ非依存のアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）と併用することができる。
【００１４】
ソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）は、ネットワーク管理者が低水準機能の抽象化を通じてネットワークサービスを管理できるようにするコンピュータネットワーキングの手法である。これは、トラフィックがどこに送信されるかを決定するシステム（制御プレーン）を、選択された宛先にトラフィックを転送する基盤システム（データプレーン）から切り離すことによって行うことができる。ソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）は、ネットワーキングを単純化することができる。実施形態によっては、ＳＤＮは、制御プレーンがデータプレーンと通信するための何らかの方法を必要とする。より高いスケーラビリティ、低い待ち時間、および決定性の性能をもたらすソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）が、ネットワークのプログラム性を光学層まで拡張するために開発されている。
【００１５】
波長選択スイッチング（ＷＳＳ）の構成要素が波長分割多重化（ＷＤＭ）光通信ネットワークで使用されて、光ファイバー間の信号を波長単位でルーティング（スイッチング）する。ＷＳＳは、波長が分散された光に作用するスイッチングアレイを備え、分散された光の多重化が物理的に解除されて別々のポートに送られることを必要としない。従来、ファイバーを通じて伝送できる光のスペクトルは、不使用周波数の間隙を間にはさんだ、固定幅の周波数区間に分割されていた。この明細書では、用語「波長」は、そのような所定の周波数区間それぞれを指す。この技術は、波長と波長の間の不使用周波数の間隙に応じて、ＷＤＭ、ＤＷＤＭ、またはＷＤＷＤＭと呼ばれる。ごく最近の研究で台頭している代替のアーキテクチャは、この柔軟性のないＤＷＤＭモデルから離れて、（同じリンク内であっても）使用可能周波数の区間が可変幅である柔軟なモデルへと向かうものである。あらゆる光路に周波数区間（サブスペクトル）を割り当てなければならず、周波数区間は光路が通るすべてのリンクを通じて固定される。従来のモデルと同様に、同じリンクを使用する２つの異なる光路には、互いに素なサブスペクトルが割り当てられなければならない。この技術は、固定されたグリッドまたは固定されたスペクトルを使用する現行の技術に対して、フレックスグリッドまたはフレックススペクトルと呼ばれる。具体的には、この新しい技術は、非常に多くの数の画素に基づく、グリッドレスの波長選択スイッチ（ＷＳＳ）によって実現することができる。
【００１６】
ＯｐｅｎＦｌｏｗは、ネットワークを通じてネットワークスイッチまたはルータの転送プレーンにアクセスできる通信プロトコルである。ＯｐｅｎＦｌｏｗでは、遠隔のコントローラが、スイッチのネットワークを通じてネットワークパケットの経路を決定することができる。一般には、主コントローラと、予備としての副コントローラの少なくとも２つのコントローラが用いられる。実施形態によっては、転送から制御を分離することにより、アクセス制御リスト（ＡＣＬ）とルーティングプロトコルを使用して実現できるよりも高度なトラフィック管理が可能となる。ＯｐｅｎＦｌｏｗでは、パケットのマッチング規則および動作を追加、変更、および除去することにより、スイッチのパケット転送テーブルを遠隔から管理することができる。実施形態によっては、ルーティングの決定はコントローラによって周期的または臨時的に行われ、それを設定可能な寿命を持つ規則と動作に変換することができ、その規則と動作がスイッチのフローテーブルに配備され、一致したパケットのスイッチへの実際の転送は、その規則の持続時間の間はワイヤ速度で行われるようにする。スイッチで一致しなかったパケットは、コントローラに転送することができる。そして、コントローラは、１つまたは複数のスイッチの既存のフローテーブルの規則を変更するか、または新しい規則を配備するかを決定することができ、それによりスイッチとコントローラ間の構造的なトラフィックフローを防止する。ヘッダだけではなくパケット全体を転送するようにスイッチに指示した場合には、コントローラはトラフィック自体を転送することを決定してもよい。
【００１７】
ソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）で制御される、ＯｐｅｎＦｌｏｗに基づく手法では、光ラベル入れ替え（ＯＬＳ）は、制御プレーンのフローテーブルにおける一致と動作の組み合わせを通じて動的に実現することができ、柔軟性のあるＯＬＳならびに４００Ｇｂｉｔ／秒フローをルーティングする能力をもたらす。４００Ｇを超える光ネットワーキングのためのソフトウェア定義（ＳＤ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ））で制御されるラベル入れ替えを、ＯＰＳネットワークの技術とすることができる。
【００１８】
本明細書に開示される方法、システム、およびコンピュータプログラム製品のいくつかの実施形態によると、完全光ラベル入れ替え（ＡＯＬＳ）アーキテクチャは中央化されたＳＤＮ制御を備え、それにより、拡張されたＯｐｅｎＦｌｏｗに基づくフレックスグリッドＷＳＳノードの制御を使用して４００Ｇｂｉｔ／秒フローのペイロードのラベル、すなわち光ラベルを動的に挿入および除去することにより、ＡＯＬＳを可能にする。本提案の手法では、７５ＧＨｚの間隔および１０ＧｂＥラベルを持つデュアルキャリアの４００Ｇｂｉｔ／秒ナイキスト波形ＰＭ−１６ＱＡＭペイロードを利用し、ペイロードとラベルを合わせた信号が１００ＧＨｚのＷＤＭグリッドに適合するようにする。ＳＤＮ制御を使用して動的な完全光ラベル入れ替え（ＡＯＬＳ）と４００Ｇｂｉｔ／秒フローのルーティングを可能にすることから、提案される手法は、次世代のメトロネットワーキングとＤＣＮ（データセンター間）ネットワーキングにとって魅力的である。さらに、１０ＧｂＥ信号はラベルであるだけでなく、実際に光回線終端装置（ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ））に送付することができる。本明細書に開示されるアーキテクチャは、５００Ｇｂ／秒のデュアルキャリアナイキスト波形ＰＭ−１６ＱＡＭペイロードシステムで１０ＧｂＥのラベル入れ替えを行うための最初の解決法である。
【００１９】
本明細書に記載される実施形態は、完全にハードウェアであっても、またはハードウェア要素とソフトウェア要素の両方を含んでもよく、ソフトウェア要素は、これらに限定されないが、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含むことを理解されたい。
【００２０】
実施形態は、コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体からアクセスすることが可能で、コンピュータもしくは任意の命令実行システムによって使用される、またはそれとの関係で使用されるプログラムコードを提供するコンピュータプログラム製品を含むことができる。コンピュータ使用可能またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用される、またはそれとの関係で使用されるプログラムを記憶、通信、伝搬、または伝送する任意の装置を含んでよい。媒体は、磁気、光学、電子、電磁気、赤外線、もしくは半導体システム（もしくは装置もしくはデバイス）、または伝搬媒体である可能性がある。媒体は、半導体メモリまたは固体状態メモリ、磁気テープ、取り外し可能コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、剛性磁気ディスク、および光ディスク等のコンピュータ可読記憶媒体を含む可能性がある。
【００２１】
プログラムコードを記憶および／または実行するのに適したデータ処理システムは、システムバスを通じて記憶素子と直接または間接的に結合された少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。記憶素子は、プログラムコードの実際の実行時に使用されるローカルメモリ、大容量記憶、および、少なくとも一部のプログラムコードの一時的な記憶を提供して実行中に大容量記憶からコードが取り出される回数を減らすキャッシュメモリを含んでよい。入出力またはＩ／Ｏデバイス（これらに限定しないがキーボード、ディスプレイ、ポインティングデバイス等を含む）が、直接、または仲介するＩ／Ｏコントローラを通じてシステムに結合されてよい。
【００２２】
図１は、２つの層からなる本提案のアーキテクチャを示す。ルーティング、転送、送信などのすべてのネットワーキング機能は光学層１０で行われ、一方、電気ソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）を利用する制御プレーン１５は、完全光ラベル入れ替えと４００Ｇｂｉｔ／秒フローのルーティングの管理を担う。実施形態によっては、ＯｐｅｎＦｌｏｗに基づくアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）を備えたソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）コントローラ５を使用して、可変のサイズと中心周波数を持つ通過帯域を動的に生成するようにフレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）要素を構成することにより、ＳＤＮ制御によるラベルの入れ替えを指示する。したがって、メトロネットワーク／ＤＣＮ（データセンター間ネットワーク）を通じた光フローの送信とスイッチングは、各ネットワークノード、例えばノードＡ〜Ｇ内のフレックスグリッドＷＳＳを使用して実現される。中心周波数とＷＳＳの通過帯域幅を動的にシフトすることにより、光学１０Ｇｂｉｔ／秒のイーサネット（登録商標）（１０ＧｂＥ）ラベルを、７５ＧＨｚの帯域幅を占める４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロード信号のどちらかの側に配置することができる。高速のペイロードフローに関する、より豊富な制御情報を伝達するために、低速度のオプションに代えて１０ＧｂＥラベルを使用することができる。そのようにして、ペイロードとラベルの合計帯域幅を＜１００ＧＨｚに抑えることができ、１００ＧＨｚのＷＤＭグリッドに適合する。
【００２３】
図２は、開示される完全光ラベル入れ替え（ＡＯＬＳ）手法の詳細な動作原理を示し、ここでは、メトロネットワーク／データセンター間ネットワーク（ＤＣＮ）内の４００Ｇｂｉｔ／秒のペイロードフローのルーティング経路に３つのノードがある。図２に示すように、１０ＧｂＥラベルは４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロードのスペクトルの隣に置かれる。ノードＡで、ラベルλＬａｂｅｌ１が、デュアルキャリアの４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロードの左側に付加され、ラベルとペイロードで合わせて占有されるスペクトルは１００ＧＨｚ未満を維持する。実施形態によっては、ＳＤＮに基づくＯｐｅｎＦｌｏｗ制御を使用してＷＳＳの中心周波数と通過帯域をシフトすることにより、ノードＢで完全に光学的にラベルλＬａｂｅｌ１を抽出する（すなわちフィルタリングする）ことができる。一方、シフトされたＷＳＳ通過帯域を利用して新しいラベルλＬａｂｅｌ２をペイロードに付加し、第３のノード、すなわちノードＣに送信することができる。１００ＧＨｚの波長分割多重化（ＷＤＭ）グリッドに適合するように４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロードの中央にラベルが挿入されていた従来の光ラベル入れ替え（ＯＬＳ）手法と比べると、本明細書に開示されるＯＬＳ手法は、狭帯域フィルタリングに起因する４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロードの性能の低下を生じさせることなく、ラベル入れ替え機能のスペクトルの柔軟性を高めることができる。
【００２４】
図３は、提案されるソフトウェア定義（ＳＤ）で制御される光ラベル入れ替えアーキテクチャの一実施形態を示す。中央局１０１では、ラベル生成器１０２、すなわち光ラベル生成器が電気ＳＤＮフロースイッチ１０３に接続し、スイッチ１０３は、ＳＤＮコントローラおよびアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）（例えばＯｐｅｎＦｌｏｗ）の領域にある。ラベル生成器１０２は、少なくとも１つのレーザダイオード（ＬＤ）１０４および変調器（ＭＯＤ）１０５を含んでよい。ＳＤＮ対応ポートの動的な制御を通じて、実質的な高データレートネットワークトポロジーを、純粋な２地点間または１地点対多地点／ＰＯＮからメッシュ状のアーキテクチャに再構成することにより、高度なラベル入れ替え機能が可能とされる。提案されるアーキテクチャは、１０ＧｂＥ、２．５Ｇｂ／秒ＯＯＫ（Ｏｎ−ｏｆｆ  ｋｅｙｉｎｇ）、１．２５Ｇｂ／秒ＯＯＫなど、現行のどの低データレート（占有する間隔が２５ＧＨｚ未満）信号にも使用することができる。個々の波長は、異なるラベルで個々の送信機からの異なるサービスを搬送することができる。
【００２５】
実施形態によっては、ペイロード生成器１０７で、各送信機が、デュアルキャリアのＰＭ−１６ＱＡＭ信号を生成する、レーザダイオード（ＬＤ）１０８とその後段の変調器（ＭＯＤ）１０９を含んでいる。例えばラベル生成器１０２におけるラベル生成のためには、占有間隔が２５ＧＨｚ未満の任意のデータレートで搬送される任意種類の変調形式であってよい。一例では、ペイロード生成器１０７は２つの個別のレーザダイオード（ＬＤ）を含んでよく、その２つのレーザダイオード（ＬＤ）から２つのキャリアが生成される。別の例では、ペイロード生成器１０７は、光キャリア抑制（ＯＣＳ）を用いてもよく、１つのレーザの後に例えば３７．５ＧＨｚクロックの強度モジュラーがあり、強度モジュラーはヌル点にバイアスされて光キャリアの抑制を実現し、２つのキャリアを生成する。上記の各例では、その後に変調器（ＭＯＤ）があってもよく、その場合はデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）によってドライブ（ｄｒｉｖｅ）が提供される。例えば、各ペイロードの生データは、３２Ｇ（ボー）×４（ビット）×２（偏波）×２（キャリア）＝５１２Ｇｂ／秒になる。各ペイロードの占有間隔は７５ＧＨｚとすることができる。
【００２６】
ソフトウェア定義（ＳＤ）のフレックスグリッド波長選択スイッチ１０３が使用されて、異なるラベルを異なるペイロードにスイッチングする。実施形態によっては、ソフトウェア定義（ＳＤ）で制御されるフレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）をラベル抽出器として使用する。ソフトウェア定義（ＳＤ）のフレックスグリッド波長選択スイッチ１０３は、ＳＤＮネットワークコントローラおよびＡＰＩ（例えばＯｐｅｎＦｌｏｗ）の領域にあり、ラベル入れ替えの柔軟性を提供する。
【００２７】
アレイ導波路格子（ＡＷＧ）１０６が、ラベル生成器１０２の変調器１０５と、ＳＤフレックスグリッド波長選択スイッチ１０３との間にあってよい。アレイ導波路格子（ＡＷＧ）１１０も、ペイロード生成器１０７の変調器１０９とノードＡとの間にあってよい。アレイ導波路格子（ＡＷＧ）１１２もノードＢにあってよい。
【００２８】
（引き続き図３を参照しながら）図２を参照すると、ノードＢ（参照符号２０１で識別される）を介してノードＡからノードＣにパッケージが送信されると想定すると、ノードＡで、パッケージは５００Ｇのペイロードと低データレートのラベル１（λＬａｂｅｌ１）を含んでいる。送信後、ノードＢ  ２０１で、ソフトウェア定義（ＳＤ）で制御されるフレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を使用して、低データレートのラベル１λＬａｂｅｌ１を抽出することができる。一方、光カプラ１１４を介して新しいラベルであるラベル２（λＬａｂｅｌ２）を同じペイロードに付加し、ノードＣ（参照符号３０１で識別される）などの別のノードに送信することができる。λＬａｂｅｌ１はラベルであるだけではなく、ＰＯＮ（ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｎｅｔｗｏｒｋ）ネットワーキングの動作ネットワークユニット（ＯＮＵ）１１５に送付されるトラフィックでもある。この周波数構成では、ペイロードである５００Ｇのデュアルキャリア信号は７５ＧＨｚの間隔を占めている。２５ＧＨｚの間隔は、最大で１２Ｇｂ／秒までの低データレートラベルに適する。したがって、パッケージ全体、すなわち、例えばデータなどのペイロードと光ラベルが１００ＧＨｚの間隔に収まる。
【００２９】
各ノード、例えばノードＢ２０１が、ソフトウェア定義（ＳＤ）フレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１１３を使用して、ラベル入れ替えの波長割り当ての柔軟性をもたらすことができる。例えば、ノードＢ  ２０１とノードＣ  ３０１の両方が、ソフトウェア定義（ＳＤ）フレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１１３、１１６を備えている。ソフトウェア定義（ＳＤ）フレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１１３、１１６を使用して、１つのパッケージのペイロード、すなわちデータとラベルとを分離することができる。ＳＤＮコントローラおよびアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）（例えばＯｐｅｎＦｌｏｗに基づいて、ソフトウェア定義（ＳＤ）フレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１１３、１１６は、パッケージにラベルを付加し、パッケージからラベルを削除する能力機能を有する。ノード、例えばノードＢ  ２０１およびノードＣ  ３０１は波形整形器も含んでよい。例えば、１×２波形整形器をノードで使用することができ、その場合、一方の出力はペイロードを除外するように設計され、別の出力がラベルを除外するために使用される。一方の出力がペイロードに使用され、もう一方の出力がラベルに使用される。各ノード、例えば、ノードＢ  ２０１およびノードＣ  ３０１は波長可変光学フィルタ（ＴＯＦ（ｔｕｎａｂｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｌｔｅｒ））を含んでもよい。例によっては、各ノード、例えばノードＢ  ２０１およびノードＣ  ３０１が、１つのソフトウェア定義（ＳＤ）フレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１１３、１１６に代えて、２つの波長可変光学フィルタ（ＴＯＦ）を含んでもよい。実施形態によっては、各ノードの前で、１つの５０：５０光カプラが用いられてパッケージを２つの経路に分割する。１つのＴＯＦが各経路の前に置かれて、ペイロード信号かラベル信号のどちらかを選択する。ノード、例えば、ノードＢ  ２０１およびノードＣ  ３０１はそれぞれ、光カプラ、例えば、ノードＢ  ２０１の参照符号１１４で識別される光カプラを含んでもよい。光カプラ１１４は、元のペイロードに新しいラベルを追加して新しいパッケージを生成するために使用される。新しいラベルは中央局（ＣＯ）１０１から送信され、波長がラベル抽出器１０３によって調整される。
【００３０】
図３を参照すると、実施形態によっては、各ラベル、例えば、ラベル１、ラベル２、ラベルＮ、ラベルＭ、およびラベルＸについて、図示されるアーキテクチャは、下流方向のトラフィックを各光回線終端装置（ＯＮＵ）、例えば、ＯＮＵ１、ＯＮＵＮ、およびＯＮＵＸに送付することができる。各光回線終端装置（ＯＮＵ）は少なくとも１つの受信機（ＲＸ）を備えている。それらの異なる受信機に基づいて、中央局（ＣＯ）のＳＤフレックスグリッドＷＳＳは、異なる変調形式の異なるラベルを選択することができる。例えば、中央局（ＣＯ）のＳＤフレックスグリッドＷＳＳは、参照符号ＯＮＵ１およびＯＮＵＮの光回線終端装置（ＯＮＵ）は１０ＧｂＥサービスを有し、参照符号ＯＮＵＸの光回線終端装置（ＯＮＵ）はギガビット対応受動光ネットワーク（ＧＰＯＮ）サービスを有することを選択する。
【００３１】
この方式では、本開示の方法、システム、およびコンピュータプログラム製品は、ペイロード、すなわちデータと光ラベル（ＯＬ）の両方を含んでいる４００Ｇ以上の送信パッケージ内でラベルの入れ替えを行えるようにし、送信パッケージは１００ＧＨｚの間隔に収まる。さらに、ラベルの入れ替えは、ＳＤＮコントローラおよびＡＰＩ（例えばＯｐｅｎＦｌｏｗ）の領域下にある電気ＳＤＮフロースイッチによって制御される。ＳＤＮ対応ポートの動的な制御を通じて、実質的な高データレートネットワークトポロジーを、純粋な２地点間または１地点対多地点／ＰＯＮからメッシュ状のアーキテクチャに再構成することにより、高度なラベル入れ替え機能が可能にされる。さらに、ラベル信号はノード内でラベルであるだけではなく、下流方向のトラフィックをＯＮＵに送付することもできる。
【００３２】
本開示のいくつかの実施形態によると、本明細書に開示される方法、システム、およびコンピュータプログラム製品は、４００Ｇおよびそれを超えるパッケージで柔軟かつ容易にラベルの入れ替えを行う解決法を提供することができる。パッケージの生成では、１００ＧＨｚの占有間隔に収めるために、ペイロードは７５ＧＨｚの間隔で５００Ｇのナイキスト波形ＰＭ−１６ＱＡＭで生成され、ラベルは残りの２５ＧＨｚの間隔を占有する。ラベルの抽出では、ソフトウェア定義（ＳＤ）で制御されるフレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）をラベル抽出器として使用して、ラベル抽出器が用いられてよい。波長選択スイッチは、ＳＤＮコントローラおよびＡＰＩ（例えばＯｐｅｎＦｌｏｗ）の領域下にあって、ラベルの入れ替えに柔軟性をもたらす。実施形態によっては、各光回線終端装置（ＯＮＵ）が１つの受信機を備えている。その異なる受信機に基づいて、ＣＯのＳＤフレックスグリッドＷＳＳは、１０ＧｂＥサービスを有するものと、ＧＰＯＮサービスを有するものなど、異なる変調形式の異なるラベルを選択することができる。
【００３３】
本開示の別の態様では、図４により提供されるブロック図に示されるように、光ラベル入れ替えのシステムが提供される。具体的には、システム９００は、ソフトウェア定義ネットワークシステム内で光ラベル入れ替え（ＯＬＳ）に使用されるコントローラを提供する。完全光ラベルスイッチング（ＡＯＬＳ）アーキテクチャを使用するためのシステム９００は、中央局（ＣＯ）１０１内の少なくとも１つの第１の光学レーザを使用して、７５ＧＨｚの帯域幅間隔を持つペイロード信号を生成するように構成されたペイロード生成モジュール９０１を含んでよい。ペイロード生成モジュール９０１の機能については、上記で図１〜図３を参照して説明した。例えば、ペイロード生成モジュール９０１の機能は、上記で図３を参照して説明したペイロード生成器１０７によって提供されてよい。
【００３４】
システムはさらに、中央局（ＣＯ）１０１内の少なくとも１つの第２のレーザを制御して、ペイロード信号に隣接し、残りの１００ＧＨｚの間隔の帯域幅を占有する光ラベルを生成するように構成されたラベル生成モジュール９０２も含んでよい。ラベル生成モジュール９０２の機能については、上記で図１〜図３を参照して説明した。例えば、ラベル生成モジュール９０２の機能は、上記で図３を参照して説明したラベル生成器１０２によって提供されてよい。ペイロードおよび光ラベルを含んでいる送信パッケージについては、図２を参照して詳細に説明した。
【００３５】
システムはさらに、中央局（ＣＯ）１０１から離れたノード、例えばノードＢ  ２０１および／またはノードＣ  ３０１で、フレックスグリッド波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を用いて光ラベルの入れ替えを制御するラベル抽出モジュール９０３も含んでよい。ラベル抽出モジュール９０３の機能については、上記で図１〜図３を参照して説明した。例えば、ラベル抽出モジュール９０３の機能は、図３を参照して上記で説明したラベル抽出器１０３および光カプラ１１４によって提供されてよい。
【００３６】
実施形態によっては、ペイロード生成モジュール９０１、ラベル生成モジュール９０２、およびラベル抽出モジュール９０３は、ソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）コントローラモジュール９０５のモジュールであってもよい。
【００３７】
一実施形態では、システム９００は、好ましくは、例えばハードウェアプロセッサなどの１つまたは複数のプロセッサ９１８、ならびにアプリケーション、モジュール、および他のデータを記憶するメモリ９１６を備えている。一例では、１つまたは複数のプロセッサ９１８とメモリ９１６はコンピュータの構成要素であってよく、メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、プログラムメモリ（好ましくはフラッシュＲＯＭなどの書き込み可能読出し専用メモリ（ＲＯＭ））、またはそれらの組み合わせであってよい。コンピュータは、ＣＰＵバスで結合された入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラも含んでよい。コンピュータは、任意で、ハードディスクとＣＰＵバスとに結合されたハードドライブコントローラも含んでよい。ハードディスクは、本開示の一部の実施形態などのアプリケーションプログラム、およびデータを記憶するために使用されることがある。あるいは、アプリケーションプログラムはＲＡＭまたはＲＯＭに記憶されてもよい。Ｉ／Ｏコントローラは、Ｉ／Ｏバスを使用してＩ／Ｏインターフェースに結合される。Ｉ／Ｏインターフェースは、シリアルリンク、ローカルエリアネットワーク、ワイヤレスリンク、およびパラレルリンクなどの通信リンクを介して、アナログ形態またはデジタル形態のデータを受信および送信する。
【００３８】
システム９００は、表示のための１つまたは複数のディスプレイ９１４を含んでよい。ディスプレイ９１４で、ユーザはシステム９００ならびにその構成要素および機能と対話することができる。対話は、ユーザインターフェース９２０によってさらに容易にすることができ、ユーザインターフェース９２０は、マウス、ジョイスティック、またはユーザがシステム９００および／またはそのデバイスと対話することを可能にする他の周辺機器もしくはコントロールを含み、また、対話はコントローラ９１５によってさらに容易にすることができる。システム９００の構成要素および機能は、１つまたは複数のシステムまたはワークステーションに統合されてもよいことを理解されたい。ディスプレイ９１４、キーボード、およびポインティングデバイス（マウス）も、コンピュータのＩ／Ｏバスに接続されてよい。あるいは、Ｉ／Ｏインターフェース、ディスプレイ、キーボード、およびポインティングデバイスそれぞれに別個の接続（別個のバス）が使用されてもよい。プログラム可能な処理システムが、事前にプログラムされるか、または別の供給元（例えば、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または別のコンピュータ）からプログラムをダウンロードすることによりプログラム（および再プログラム）されてよい。
【００３９】
システム９００は入力データ９０６を受け取ることができ、入力データ９０６は、複数のモジュールへの入力として用いられてよく、それらのモジュールは、完全光ラベル入れ替え（ＡＯＬＳ）システムの一部の機能を制御するソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）９０５と総称される場合もある。システム９００は、出力データ９１２を生成することができ、出力データ９１２は一実施形態では１つまたは複数の表示装置９１４に表示されてよい。上記の構成は例示として示されるものであるが、本開示の原理に従って他の種類の構成も用いられることが企図されることに留意されたい。
【００４０】
以下の実施例は、本開示をさらに説明し、本開示から生じるいくつかの利点を実証するために提供される。本開示が開示される特定の実施例に限定されることは意図されない。
実施例
【００４１】
実験の設定を図５に示す。ＰＣで動作する拡張ＯｐｅｎＦｌｏｗ１．０（Ｅ−ＯｐｅｎＦｌｏｗ）コントローラおよびＡＰＩを、ＴＣＰ／Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続を介して、ＳＤＮで制御されるフレックスグリッドＷＳＳおよび１０Ｇ送受信機（Ｔｘ／Ｒｘ）に接続した。ＯｐｅｎＦｌｏｗポート間のラベルフローは、ＯｐｅｎＦｌｏｗ１．０のＶＬＡＮ  ＩＤフィールドとのマッチングにより、ＦｌｏｗＭｏｄコマンドを使用してフレックスグリッドＷＳＳをＳＤＮ制御することによって確立した。ｏｐｅｎｆｌｏｗプロトコル（ｉ）およびｏｐｅｎｆｌｏｗプロトコル（ｉｉ）に一例を示し、入力ポート３ではＶＬＡＮ  ＩＤ＝１７がλＬａｂｅｌ１＝１５４９．２５ｎｍと一致し、ポート２ではλＬａｂｅｌ２（１５４９．９３ｎｍ、ＶＬＡＮ  ＩＤ＝１６）であり、２つのラベルを持つフローを作成し、それを異なるノードに送信する。ペイロードとしては、３７．５ＧＨｚの間隔を持つ２つのＥＣＬ（外部共振レーザ）を使用して、デュアルキャリアの４００Ｇｂｉｔ／秒信号を生成した。キャリアは、６４ＧＳ／秒のサンプリングレートのデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）から出力される３２Ｇボーの１６ＱＡＭナイキスト信号を使用して、２つの独立した変調器（ＩＱ−ＭＯＤ）で変調した。変調後の光学信号の一方のコピーを約２５０シンボル遅延させてから２つの直交するコピーを偏波合成することにより、偏波多重化（ＰｏｌＭＵＸ）を行った。ペイロードの生データレートは５１２Ｇｂｉｔ／秒であった（２０％のＦＥＣオーバーヘッドを想定すると、正味データレートは４２７Ｇｂｉｔ／秒）。ノード１の後の光学スペクトルを図６Ａに示す。各ノードで、フレックスグリッド１５／８５ＧＨｚ  ＷＳＳを使用して、ペイロードとラベルを分割（すなわちフィルタリング）した。ノード２におけるλＬａｂｅｌ１の除去と新しいラベルλＬａｂｅｌ２の挿入をそれぞれ図６Ｂおよび図６Ｃに示す。宛先ノードで受信されたペイロードとラベルをそれぞれ図６Ｄおよび図６Ｅに示す。４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロードの受信機（Ｒｘ）側では、０．４ｎｍの分解能で２つのキャリアそれぞれのデータを順次取り出し、測定する波長可変光学フィルタを特徴とする標準的なコヒーレント受信機を使用した。局部発振器（ＬＯ）を使用して信号を基底帯域にダウンコンバートし、その後４つの平衡フォトダイオード（ＰＤ）と共に偏波ダイバーシティ９０度ハイブリッドを使用した。一続きのデジタル信号処理（ＤＳＰ）アルゴリズムを行って、送信された１６ＱＡＭシンボルを復元した。このＤＳＰアルゴリズムの詳細は、参照により本明細書に組み込まれる文献、Ｍ．−Ｆ．Ｈｕａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ４００Ｇ  Ｄｕａｌ−Ｃａｒｒｉｅｒ  ＤＰ−１６ＱＡＭ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ  ＤＰ−ＱＰＳＫ  Ｓｉｇｎａｌｓ  ｏｖｅｒ  Ｒｅｇｉｏｎａｌ  ａｎｄ  Ｌｏｎｇ−Ｈａｕｌ  Ｄｉｓｔａｎｃｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｓｐａｎ  Ｌｅｎｇｔｈｓ  Ｇｒｅａｔｅｒ  ｔｈａｎ  ２００  ｋｍ，  Ｐｒｏｃ．ＯＦＣ，  Ｔｈ４Ｆ．３  （２０１４）（Ｍ．−Ｆ．Ｈｕａｎｇ他、「全長が２００ｋｍを超える地域内距離および長距離にわたる４００ＧデュアルキャリアＤＰ−１６ＱＡＭ���よびマルチキャリアＤＰ−ＱＰＳＫ信号の送信」、Ｐｒｏｃ．ＯＦＣ，Ｔｈ４Ｆ．３（２０１４））で得ることができる。光ラベルとして、トラフィックの生成と性能測定のために、１０Ｇ送信機（Ｔｘ）／受信機（Ｒｘ）の光学クライアントインターフェースへの入力として１０ＧｂＥのトラフィックを適用した。各１０Ｇ  Ｔｘは、波長可変ＤＦＢレーザと、１１．１Ｇｂｉｔ／秒ＮＲＺ  ＯＯＫエンコーダおよびオーバーヘッドが７％（ＢＥＲ＝３×１０−３の時のＦＥＣ閾値）のＦＥＣエンコーダとを含み、一方、各１０Ｇ  Ｒｘは、６．６×１０１１ビットに基づいてＢＥＲを測定するために使用したＰＤおよびＦＥＣデコーダを含んでいた。図７では、４００Ｇｂｉｔ／秒のペイロードに対する狭域フィルタリングの影響を、フィルタ（すなわち８５ＧＨｚの通過帯域を持つフレックスグリッドＷＳＳ）を使用した場合と使用しなかった場合とで、出力比較構成で調査した。調査の結果は、フィルタを通したデュアルキャリア送信に、無視できるＯＳＮＲペナルティ（０．１ｎｍの分解能帯域幅）を示している。図８は、異なるノードにおける４００Ｇペイロードについての受信Ｑ値とコンステレーションマップ（いずれもＯＳＮＲ＝２４ｄＢ）を示す。図８から、ノード１では、ラベルの挿入の結果ＯＳＮＲペナルティは生じなかった。ラベルの入れ替えに起因する＜０．３ｄＢのＱ値ペイロードの低下がノード１からノード２で生じ、これは２番目のフレックスグリッドＷＳＳの通過帯域が不完全であったためである。図９は、１０ＧｂＥラベルのＢＥＲ性能を示し、−２４．６ｄＢｍの受信電力でＦＥＣの閾値が満たされたことが確認される。
【００４２】
動的な完全光ラベル入れ替えを行うためのＳＤＮ制御によるＯｐｅｎＦｌｏｗ１．０に基づくフレックスグリッドアーキテクチャを、次世代の光フロー交換メトロネットワークおよびデータセンター間ネットワークのために実証してきた。フレックスグリッドＷＳＳによるネットワークスイッチング素子のＳＤＮ制御を、４００Ｇｂｉｔ／秒ペイロードフローの柔軟な１０ＧｂＥラベル入れ替えに活用し、無視できる４００Ｇｂｉｔ／秒のペイロードペナルティがあり、ラベルとペイロード信号の合計は１００ＧＨｚのＷＤＭグリッドに適合した。一実施形態では、本提案の手法は、次世代のメトロネットワークおよびデータセンター間ネットワークの動的で高速の光フロースイッチングに魅力的である。
【００４３】
上述は、あらゆる点から制限的ではなく説明および例示と理解すべきであり、本明細書に開示される方法、システム、およびコンピュータプログラム製品の範囲は、詳細な説明から決定されるのではなく、特許法で許される最大の範囲に従って解釈された特許請求の範囲から決まる。本明細書に示され、記載される実施形態は単に本発明の原理を説明するものであり、当業者は、本開示の範囲および主旨から逸脱することなく、さまざまな変更を実施してよいことを理解されたい。当業者は、本開示の範囲および主旨から逸脱することなく、さまざまな他の特徴の組み合わせを実施することもできる。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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