(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信ネットワークにおいて使用するための周波数分割マルチプレクシング（ＦＤＭ）ノードであって、
第１の光学的な高速チャネルを第１の電気的な高速チャネルに変換するための光から電気へのＯ／Ｅコンバータと、
前記第１電気的高速チャネルを第１の複数の低速チャネルに周波数分割デマルチプレクシングするために前記Ｏ／Ｅコンバータに結合された周波数分割デマルチプレクサと、
複数の入力および出力を有し、前記複数の入力の第１のセットが前記周波数分割デマルチプレクサに結合された電気的なアッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）クロスポイントであって、前記複数の入力のうちの入力を前記複数の出力のうちの出力に切り替え可能に結合し、該切り替え可能に結合することは、前記複数の入力のうちの１つの入力を前記複数の出力のうちの２つ以上の出力に同時に結合することを含む、電気的なアッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）クロスポイントと、
第２の複数の低速チャネルを第２の電気的な高速チャネルに変換するために、前記ＡＤＭクロスポイントの第１のセットの前記出力に結合された周波数分割マルチプレクサと、
前記第２電気的高速チャネルを第２の光学的な高速チャネルに変換するために、前記周波数分割マルチプレクサに結合された電気から光へのＥ／Ｏコンバータと、
を備えたＦＤＭノード。
【請求項２】
前記第１と第２の低速チャネルはＳＴＳプロトコルに従う、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項３】
前記周波数分割マルチプレクサは、
前記第２の複数の低速チャネルをＱＡＭ変調するためのＱＡＭ変調器、
を含む、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項４】
前記周波数分割マルチプレクサは、
複数のＩＦチャネルを複数のＲＦチャネルに周波数分割マルチプレクシングするために、前記ＡＤＭクロスポイントの前記第１のセットの出力に結合されたＩＦアップコンバータであって、前記複数のＩＦチャネルが前記第２の複数の低速チャネルに基づく、ＩＦアップコンバータと、
前記複数のＲＦチャネルを、前記第２電気的高速チャネルに周波数分割マルチプレクシングするために、前記ＩＦアップコンバータに結合されたＲＦアップコンバータと、
を含む、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項５】
前記周波数分割マルチプレクサは、
前記第２の低速チャネルの各々の振幅を独立して調節するための複数の可変利得ブロック、
を含む、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項６】
前記周波数分割マルチプレクサは、前記第２の低速チャネルを前記第２電気的高速チャネルに周波数マッピングに従って変換し、前記周波数マッピングにおいては、各低速チャネルが前記第２電気的高速チャネル内の特定の周波数帯を割り付けられ、かつ前記周波数帯がすべて隣接しているのではない、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項７】
前記周波数分割マルチプレクサは、前記第２の低速チャネルを前記第２電気的高速チャネルに周波数マッピングに従って変換し、前記周波数マッピングにおいては、各低速チャネルが前記第２電気的高速チャネル内の特定の周波数帯を割り付けられ、かつ低速チャネルの数が前記第２電気的高速チャネル内の周波数帯の数を変えることにより変更可能である、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項８】
前記周波数分割マルチプレクサは、前記第２の低速チャネルの各々に変調を適用するための変調器を含み、該変調が第２の低速チャネルの各々に独立して選択可能である、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項９】
前記第２光学的高速チャネルは１．３ミクロンの領域内の波長によって特徴づけられる、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項１０】
前記第２光学的高速チャネルは１．５５ミクロンの領域内の波長によって特徴づけられる、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項１１】
前記第２光学的高速チャネルを、他の波長の他の光学的な高速チャネルと組み合わせるために、前記Ｅ／Ｏコンバータに結合された波長分割マルチプレクサをさらに含む、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項１２】
前記ＡＤＭクロスポイントは、さらに、任意の入力を任意の出力に切り替え可能に結合するためのものである、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項１３】
前記ＡＤＭクロスポイントは非ブロッキングである、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項１４】
低速の入力コンバータであって、該コンバータが受けたトリビュタリを低速チャネルへ変換するために、前記ＡＤＭクロスポイントの前記複数の出力のうちの１つ以上の出力に結合された低速の入力コンバータをさらに含む、請求項１のＦＤＭノード。
【請求項１５】
前記トリビュタリは、第１のデータレートを有する第１のトリビュタリと、前記第１のデータレートとは異なる第２のデータレートを有する第２のトリビュタリを含む、請求項１４のＦＤＭノード。
【請求項１６】
前記トリビュタリは少なくとも２つの異なる通信プロトコルによって特徴づけられる、請求項１４のＦＤＭノード。
【請求項１７】
光通信ネットワークで使用するための周波数分割マルチプレクシング（ＦＤＭ）ノードであって、
複数の低速チャネルを複数のＦＤＭチャネルにＱＡＭ変調するためのＱＡＭ変調器であって、前記低速チャネルの少なくとも１つが毎秒１億ビットを越えるデータレートによって特徴づけられた、ＱＡＭ変調器と、
前記ＦＤＭチャネルを電気的な高速チャネルに変換するために、前記ＱＡＭ変調器に結合された周波数分割マルチプレクサと、
前記電気的高速チャネルを光学的な高速チャネルに変換するために、前記周波数分割マルチプレクサに結合された電気から光へのＥ／Ｏコンバータと、
複数の入力および複数の出力を有する電気的なアッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）クロスポイントであって、該ＡＤＭクロスポイントは、前記ＱＡＭ変調器によって変調されるべき前記複数の低速チャネルを形成するための複数のトリビュタリを前記複数の出力を通して供給するように構成され、前記ＡＤＭクロスポイントは、前記複数の入力のうちの入力を前記複数の出力のうちの出力に切り替え可能に結合するように構成され、前記ＡＤＭクロスポイントは、前記複数の入力のうちの１つの入力を前記複数の出力のうちの２つ以上の出力に同時に結合するように構成された、電気的なアッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）クロスポイントと、
を備えた周波数分割マルチプレクシング（ＦＤＭ）ノード。
【請求項１８】
前記低速チャネルはＳＴＳプロトコルに従う、請求項１７のＦＤＭノード。
【請求項１９】
順方向エラー訂正コードを前記低速チャネルへ適用するために、前記ＱＡＭ変調器に結合された順方向エラー訂正エンコーダをさらに含む、請求項１７のＦＤＭノード。
【請求項２０】
前記光学的な高速チャネルを、他の波長の他の光学的な高速チャネルと組み合わせるために、前記Ｅ／Ｏコンバータに結合された波長分割マルチプレクサをさらに含む、請求項１７のＦＤＭノード。
【請求項２１】
前記低速の入力コンバータであって、該コンバータが受けたトリビュタリを前記低速チャネルへ変換するために、前記複数の出力と前記ＱＡＭ変調器との間に結合された低速の入力コンバータをさらに含む、請求項１７のＦＤＭノード。
【請求項２２】
前記トリビュタリは、第１のデータレートを有する第１のトリビュタリと、前記第１のデータレートとは異なる第２のデータレートを有する第２のトリビュタリを含む、請求項２１のＦＤＭノード。
【請求項２３】
前記トリビュタリは少なくとも２つの異なる通信プロトコルによって特徴づけられる、請求項２１のＦＤＭノード。
【請求項２４】
光通信ネットワークで使用するための周波数分割マルチプレクシング（ＦＤＭ）ノードであって、
光学的な高速チャネルを電気的な高速チャネルに変換するための光から電気へのＯ／Ｅコンバータと、
前記電気的な高速チャネルを複数のＦＤＭチャネルに周波数分割デマルチプレクシングするために、前記Ｏ／Ｅコンバータに結合された周波数分割デマルチプレクサと、
前記ＦＤＭチャネルを複数の低速チャネルにＱＡＭ復調するために、前記周波数分割デマルチプレクサに結合されたＱＡＭ復調器であって、前記低速チャネルの少なくとも１つが毎秒１億ビットを越えるデータレートによって特徴づけられた、ＱＡＭ復調器と、
複数の入力および複数の出力を有する電気的なアッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）クロスポイントであって、該ＡＤＭクロスポイントは、前記ＱＡＭ復調器によって復調された前記複数の低速チャネルから形成される複数のトリビュタリを受けるように構成され、前記ＡＤＭクロスポイントは、前記複数の入力のうちの入力を前記複数の出力のうちの出力に切り替え可能に結合するように構成され、前記ＡＤＭクロスポイントは、前記複数の入力のうちの１つの入力を前記複数の出力のうちの２つ以上の出力に同時に結合するように構成された、電気的なアッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）クロスポイントと、
を備えた周波数分割マルチプレクシング（ＦＤＭ）ノード。
【請求項２５】
前記低速チャネルはＳＴＳプロトコルに従う、請求項２４のＦＤＭノード。
【請求項２６】
複数の光学的な高速チャネルを含むマルチ波長の光学的なチャネルから、前記光学的高速チャネルを分離するために、前記Ｅ／Ｏコンバータに結合された波長分割デマルチプレクサをさらに含む、請求項２４のＦＤＭノード。
【請求項２７】
前記低速チャネルを前記トリビュタリに変換するために、前記ＱＡＭ復調器に結合された低速の出力コンバータをさらに含む、請求項２４のＦＤＭノード。
【請求項２８】
前記トリビュタリは、第１のデータレートを有する第１のトリビュタリと、前記第１のデータレートとは異なる第２のデータレートを有する第２のトリビュタリを含む請求項２７のＦＤＭノード。
【請求項２９】
前記トリビュタリは少なくとも２つの異なる通信プロトコルによって特徴づけられる、請求項２７のＦＤＭノード。
【請求項３０】
光通信ネットワークにおいて、データを伝送する方法であって、
第１の光学的な高速チャネルを受けるステップと、
前記第１光学的高速チャネルを第１の電気的な高速チャネルに変換するステップと、
前記第１電気的高速チャネルを、第２の光学的な高速チャネルをパス・スルーされる複数の第１の低速チャネルに周波数分割デマルチプレクシングするステップと、
アッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）クロスポイントの複数の入力のうちの選択された入力で受けた前記第１低速チャネルを、前記ＡＤＭクロスポイントの複数の出力を介して第２の低速チャネルに切り替え可能に結合するステップであって、該切り替え可能に結合することは、前記複数の入力のうちの少なくとも１つの入力を前記複数の出力のうちの２つ以上の出力に同時に結合することを含んで、前記第１低速チャネルのうちの選択された１つのチャネルが前記第２低速チャネルのうちの２つ以上のチャネルに結合されるようにする、ステップと、
第２の電気的な高速チャネルを生成するために、前記第２低速チャネルを周波数分割マルチプレクシングするステップと、
前記第２電気的高速チャネルを第２の光学的な高速チャネルに変換するステップと、
を含む方法。
【請求項３１】
前記第１と第２の低速チャネルはＳＴＳプロトコルに従う、請求項３０の方法。
【請求項３２】
前記周波数分割マルチプレクシングするステップは、前記第２低速チャネルをＱＡＭ変調することを含む、請求項３０の方法。
【請求項３３】
前記周波数分割マルチプレクシングするステップは、
複数のＩＦチャネルを複数のＲＦチャネルに周波数分割マルチプレクシングするステップであって、前記ＩＦチャネルが前記第２低速チャネルに基づく、ステップと、
前記複数のＲＦチャネルを、前記第２電気的高速チャネルに周波数分割マルチプレクシングするステップと、
を含む請求項３０の方法。
【請求項３４】
前記周波数分割マルチプレクシングするステップは、
前記第２低速チャネルの各々の振幅を独立して調節するステップ、
を含む請求項３０の方法。
【請求項３５】
前記周波数分割マルチプレクシングするステップは、
前記第２低速チャネルを前記第２電気的高速チャネルへ周波数マッピングに従って周波数分割マルチプレクシングするステップであって、前記周波数マッピングにおいては、各低速チャネルが前記第２電気的高速チャネル内の特定の周波数帯を割り付けられ、かつ前記周波数帯のすべてが隣接しているわけではない、ステップ、
を含む請求項３０の方法。
【請求項３６】
前記周波数分割マルチプレクシングするステップは、
前記第２低速チャネルを前記第２電気的高速チャネルへ周波数マッピングに従って周波数分割マルチプレクシングするステップであって、前記周波数マッピングにおいては、各低速チャネルが前記第２電気的高速チャネル内の特定の周波数帯を割り付けられる、ステップと、
低速チャネルの数における変化に応答して、前記第２電気的高速チャネル内の周波数帯の数を変更するステップと、
を含む請求項３０の方法。
【請求項３７】
前記周波数分割マルチプレクシングするステップは、
前記第２低速チャネルの各々に対して独立して選択可能な変調を、前記第２低速チャネルの各々に適用するステップ、
を含む請求項３０の方法。
【請求項３８】
前記第２光学的高速チャネルは１．３ミクロンの領域内の波長によって特徴づけられる請求項３０の方法。
【請求項３９】
前記第２光学的高速チャネルは１．５５ミクロンの領域内の波長によって特徴づけられる請求項３０の方法。
【請求項４０】
マルチ波長の光学的なチャネルを形成するために、前記第２光学的高速チャネルを他の光学的な高速チャネルと波長分割マルチプレクシングするステップをさらに含む、請求項３０の方法。
【請求項４１】
前記の第１の低速チャネルを第２の低速チャネルに切り替え可能に結合するステップは、任意の第１の低速チャネルを、任意の第２の低速チャネルに切り替え可能に結合するステップを含む、請求項３０の方法。
【請求項４２】
前記第２光学的高速チャネルへ加えられる複数のトリビュタリを受け取るステップと、
前記トリビュタリを第３の低速チャネルに変換するステップと、
前記第３低速チャネルを前記第２低速チャネルに切り替え可能に結合するステップと、
をさらに含む請求項３０の方法。
【請求項４３】
前記トリビュタリは、第１のデータレートを有する第１のトリビュタリと、前記第１のデータレートとは異なる第２のデータレートを有する第２のトリビュタリを含む、請求項４２の方法。
【請求項４４】
前記トリビュタリは少なくとも２つの異なる通信プロトコルによって特徴づけられる、請求項４２の方法。
【請求項４５】
光通信ネットワークにおいて、データを送信する方法であって、
アッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）クロスポイントの複数の出力のうちの選択された出力で、複数の低速チャネルを形成するのに使用する複数のトリビュタリを受けるステップと、
前記複数の入力のうちの前記選択された入力を、前記ＡＤＭクロスポイントの複数の出力のうちの選択された出力に切り替え可能に結合するステップであって、該切り替え可能に結合することは、前記複数のトリビュタリ・チャネルのうちの１つを前記複数の出力のうちの２つ以上の出力に同時に供給することを含む、ステップと、
前記複数のトリビュタリを複数の低速チャネルに変換するステップと、
前記低速チャネルを複数の周波数分割マルチプレクシング（ＦＤＭ）チャネルにＱＡＭ変調するステップであって、少なくとも１つの前記低速チャネルが毎秒１億ビットを越えるデータレートによって特徴づけられた、ステップと、
前記ＦＤＭチャネルを電気的な高速チャネルへ周波数分割マルチプレクシングするステップと、
前記電気的高速チャネルを光学的な高速チャネルに変換するステップと、
を含む、方法。
【請求項４６】
前記低速チャネルはＳＴＳプロトコルに従う、請求項４５の方法。
【請求項４７】
順方向エラー訂正コードを前記低速チャネルへ適用するステップをさらに含む、請求項４５の方法。
【請求項４８】
マルチ波長の光学的なチャネルを形成するために、前記光学的高速チャネルを他の光学的な高速チャネルと波長分割マルチプレクシングするステップをさらに含む、請求項４５の方法。
【請求項４９】
前記トリビュタリは、第１のデータレートを有する第１のトリビュタリと、第２のデータレートを有する第２のトリビュタリを含む、請求項４５の方法。
【請求項５０】
前記トリビュタリは少なくとも２つの異なる通信プロトコルによって特徴づけられ、第１の通信プロトコルを有する第１のトリビュタリと第２の通信プロトコルを有する第２のトリビュタリを含む、請求項４５の方法。
【請求項５１】
光通信ネットワークにおいて、データを受信する方法であって、
光学的な高速チャネルを受けるステップと、
前記光学的高速チャネルを電気的な高速チャネルに変換するステップと、
前記電気的高速チャネルを複数の周波数分割マルチプレクシング（ＦＤＭ）チャネルに周波数分割デマルチプレクシングするステップと、
前記ＦＤＭチャネルを複数の低速チャネルにＱＡＭ復調するステップであって、少なくとも１つの前記低速チャネルが毎秒１億ビットを越えるデータレートによって特徴づけられた、ステップと、
前記複数の低速チャネルを複数のトリビュタリに変換するステップと、
アッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）クロスポイントの複数の入力のうちの選択された入力で前記複数の低速チャネルを受けるステップと、
ＡＤＭクロスポイントの前記複数の入力のうちの前記選択された入力を、前記ＡＤＭクロスポイントの複数の出力のうちの選択された出力に結合するステップであって、該結合は、前記複数の入力のうちの１つの入力を前記複数の出力のうちの２つ以上の出力に結合することを含んで、前記トリビュタリのうちの少なくとも１つが前記複数の出力のうちの２つ以上の出力に同時に結合されるようにする、ステップと、
を含む方法。
【請求項５２】
前記低速チャネルはＳＴＳプロトコルに従う、請求項５１の方法。
【請求項５３】
マルチ波長の光学的なチャネルを受けるステップと、
前記マルチ波長光学的チャネルを、複数の光学的な高速チャネルへ波長分割デマルチプレクシングするステップと、
をさらに含む請求項５１の方法。
【請求項５４】
前記トリビュタリは、第１のデータレートを有する第１のトリビュタリと、前記第１のデータレートとは異なる第２のデータレートを有する第２のトリビュタリを含む、請求項５１の方法。
【請求項５５】
前記トリビュタリは、少なくとも２つの異なる通信プロトコルによって特徴づけられ、第１の通信プロトコルを有する第１のトリビュタリと第２の通信プロトコルを有する第２のトリビュタリを含む、請求項５１の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願の相互引証
本願は、１９９９年８月２０日出願のＰ．Ｈ．Ｃｈａｎｇ、Ｔ．Ｋ．Ｙｅｅ、Ｍ．Ｗ．Ｒｏｗａｎ、Ｊ．Ｆ．ＣｏｗａｒｄおよびＳ．Ｅ．Ｗｉｌｓｏｎの係属中の米国特許出願第ｘｘｘ号「周波数分割マルチプレキシングおよび波長分割マルチプレキシングを用いる光通信（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ａｎｄ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）」の一部継続出願であり、１９９９年１月１３日出願のＤ．Ｂ．Ｕｐｈａｍ、Ａ．Ｅｌｍｅｒ、Ｌ．Ｊ．Ｎｅｗｅｌｌ、Ｄ．Ａ．Ｐｅｃｈｎｅｒ、Ａ．Ｋｏｕ、Ｍ．Ｗ．Ｒｏｗａｎ、Ｊ．Ｆ．Ｃｏｗａｒｄ、Ｎ．Ｌ．ＳｗｅｎｓｏｎおよびＭ．Ｈｏの同第０９／２２９，５９４号「周波数分割マルチプレクシングを用いる光通信網に対する電気的アッド・ドロップ・マルチプレクシング（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）」の一部継続出願であり、かつ１９９８年３月５日出願のＭ．Ｗ．Ｒｏｗａｎ、Ｒ．Ｒ．Ｔａｕｒ、Ｐ．Ｃｈａｎｇ、Ｊ．Ｆ．Ｃｏｗａｒｄ、Ｓ．ＷｉｌｓｏｎおよびＴ．Ｋ．Ｙｅｅの同第０９／０３５，６３０号「光ファイバ上のディジタル・データのスペクトル的に効率的な伝送のためのシステムおよび方法（Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｄａｔａ  ｏｖｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ）」の一部継続出願である。下記の全ての主題は、参考のため本文に援用される。
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、光ファイバ通信の分野に関する。特に、本発明は、光ファイバ通信システムにおける周波数分割マルチプレクシング（ＦＤＭ）の使用に関する。
２．関連技術の記述
技術における継続的な進歩の結果として、特にネットワーキングの領域においては、通信の帯域幅に対する増大する需要が存在する。例えば、インターネット、ホーム・オフィス用途、ｅ−コマースおよび他のブロードバンド・サービスの成長は、通信帯域幅に対する止まることのない需要を創出している。ｘＤＳＬのような新たな帯域幅集約的なサービスの来るべき広範な展開は、このような需要を更に高めるばかりである。更に、データ集約的用途が急増してローカル・エリア・ネットワークに対するデータ速度が増大するにともない、ビジネスもまた、仮想的なパーソナル・ネットワークおよび高速なインターネット・アクセスをサポートするために、広域ネットワークに対する更に高速度の相互接続性（コネクティビティ）を要求する。現在Ｔ１回路を介してＷＡＮにアクセスする企業は、近い将来においてＤＳ−３およびＱＣ−３接続を必要としょう。その結果、大幅に増大するトラヒックを収容するため、ネットワーキング・インフラストラクチャが要求されよう。
【０００２】
光ファイバは、このような増大する需要を満たすのに適する伝送媒体である。光ファイバは、ツイストペアまたは同軸ケーブルのような金属素材導体よりはるかに大きいインターネット帯域幅を備え、ＯＣプロトコルのようなプロトコルが光ファイバ上のデータ伝送のため開発されている。光ファイバに基く典型的な通信システムは、送信機、光ファイバおよび受信機を含む。送信機は、通信されるデータを光の形態へ変換した後、結果として得る光信号を光ファイバを介して受信機へ送信する。受信機は、受信した光信号から元のデータを復元する。
【０００３】
通信帯域幅に対する増大する需要に視点をおいた１つの試みは、更に多くの光ファイバを現在のネットワーキング・インフラストラクチャへ付設することに過ぎない。しかし、これは実施可能な代替策とは限らない。光ファイバを担持するダクトすなわち管路が容量一杯でありあるいはファイバが最初から直接地面に埋設された国の多くの地域、例えば大都市域が存在する。更に、更に多くのファイバを付設することは、高い設置コストおよびファイバ設置により生じる破壊に対する地域的な抵抗のため、しばしば非常な経費高となると共に時間を要する。従って、これらの要因は、新たなファイバの設置によるのではなく設置済みのファイバ・インフラストラクチャを更に有効に利用することによって通信帯域幅を増大する解決策を選好する。
【０００４】
更に、他の要因もまた、新たなファイバの設置以外の解決策を選好する。例えば、固有の大きな帯域幅のゆえに、多数のユーザが光ファイバを共用するとき、光ファイバは最も効率的に使用される。典型的には、例えば異なるユーザにより送られる多数の低速データ・ストリーム（すなわち、「低速チャネル」）が、ファイバに送るための１つの高速チャネルへ統合される。反対に、高速チャネルがそれに含まれる低速チャネルの１つに対する宛て先に到達すると、低速チャネルは高速チャネルの他の部分から抽出されねばならない。典型的な光ネットワークは、高速チャネルを光ファイバ上で相互に送信するノードからなっている。ノードを通過する高速チャネルの一部としてノードを介して低速チャネルを移動すること（「パス・スルー」機能）に加えて、ノードはまた、到来する低速チャネルを高速チャネルへ統合し（「アッド」機能）、そして（または）出信する低速チャネルを高速チャネルから取出す（「ドロップ」機能）。これらの機能は、一般に、アッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）と呼ばれる。
【０００５】
ネットワークにおけるノードのＡＤＭ機能性の増加は、ネットワークの柔軟性を増加させ、これによりネットワークにより実現される適用およびネットワーク形態の数を増大する。例えば、大都市のネットワークは、人口の密な地域、多数のノード（例えば、中央局）、ノード間の距離が短い（典型的に、４０ｋｍより短い）こと、および長距離ネットワークよりデータ速度が低い（典型的に、２．５Ｇｂｐｓより小さい）ことによって特徴付けられる。大都市ネットワークに対するトラヒック・パターンは、急激に変化し、かつしばしば遠隔的に管理される多数のノードにおけるダイナミックな相互接続を要求する。ＡＤＭ機能性は、低速チャネルを高速チャネルに対し遠隔的に付設しあるいはこれから取外すことを可能にし、これにより大都市ネットワークの要件に焦点を合わせる。
【０００６】
しかし、ＡＤＭ機能性が特定のネットワークにおいて実現される方法は、低速チャネルが１つの高速チャネルに統合される方法に部分的に依存する。このため、多数の低速チャネルを１つの高速チャネルへ統合することにより容量問題に対処する試みは、ＡＤＭ機能性を容易にサポートしなければ選好されまい。優れた試みは、各高速チャネルに含まれる低速チャネル数を増すと同時に著しいＡＤＭ機能性をサポートするものであるべきである。
【０００７】
低速チャネルを統合する２つの広く用いられる試みは、波長分割マルチプレキシング（ＷＤＭ）と時分割マルチプレクシング（ＴＤＭ）とである。ＷＤＭあるいはその更に最近の対抗馬である密波長分割マルチプレキシング（ＤＷＤＭ）においては、各低速チャネルが異なる波長の光キャリアに置かれ、異なる波長のキャリアが高速チャネルから統合される。低速チャネル間のクロストークは、ＷＤＭにおける主な関心事であり、結果として、光キャリアに対する波長は、異なる低速チャネルが分解可能であるように充分に離れた間隔でなければならない（典型的には、５０ＧＨz以上）。ＴＤＭにおいては、各低速チャネルは１つのあるタイムスロットへ圧縮され、このタイムスロットは時間ベースで統合されて高速チャネルを形成する。例えば、ある期間内に、各低速チャネルは１ビットしか送信できないが、高速チャネルは１０ビット送信することができる。この場合、高速チャネルの最初のビットは低速チャネル１へ、２番目のビットは低速チャネル２へ、、、というように割付けられ、これにより１０の低速チャネルを含む１つの高速チャネルを形成する。ＴＤＭは、ビット単位で異なるチャネルの正確な同期を要求し（ＳＯＮＥＴの場合はバイト単位）、メモリ・バッファは典型的に低速チャネルからのデータを一時的に記憶することも要求される。
【０００８】
ＷＤＭの場合は、１つの試みは、ＡＤＭ機能性を完全に光領域内で実現することである。これは、高速チャネルを光の形態から電気的形態へ変換しなければならないことを避けはするも、他の多数の重要な制約を有する。第一に、先に述べたように、ＷＤＭシステムにおける各光キャリアに対する波長は典型的に充分に（例えば、５０ＧＨz以上）隔てられている。結果として、異なる光キャリアの数は制限され、各キャリアが典型的な場合のように低速チャネルに対応するならば、低速チャネルの総数もまた制限される。更にまた、ファイバの帯域幅容量が有効に使用されるならば、各低速チャネルは低速チャネルの少ない数のゆえに比較的高いデータ速度を持たねばならず、これにより整ったグラニュラリティにおけるアッド／ドロップを阻止する。例えば、高速チャネルがの毎秒１０ギガビット（１０Ｇｂｐｓ）の総合容量を持ち、２００ＧＨzの帯域幅が割付けられるならば、現在のＷＤＭシステムは典型的に４以上でない低速チャネルに制限され、その各々は高速チャネルの総ビット・レートを満たすため２．５Ｇｂｐｓとなる。しかし、このことは、低速チャネルを２．５Ｇｂｐｓ単位で追加あるいは取外すことができるに過ぎないことを意味する。多くのデータ・ストリームがＯＣ−３に対して毎秒１５５メガビット（Ｍｂｐｓ）のようなはるかに低いビット・レートで生じるので、ＷＤＭがサポートし得るものより細かなグラニュラリティで付加および取外しを行うことがしばしば望ましい。
【０００９】
現在の技術水準もまた、全光ＡＤＭの実用性を制約する。完全な光方式においては、チャネルは典型的に、これらチャネルがネットワークにおける各ノードを通過するときに再生されず、その最終的な宛て先に到達するまで連続的に劣化することになる。結果として、ネットワーク全体は、ネットワークにおける最悪ケースのパスにおける劣化を想定して設計されねばならない。対照的に、１つのチャネルが各ノードにおいて再生されるならば、ネットワークは、ネットワークにおけるノードの総数とは無関係にノードごとの劣化のみに基いて設計される。別の事例として、現在の技術が、高速チャネルの異なる波長に対して高速チャネルの１つの波長を占める低速チャネルを指向させることを困難にする。このことは、低速チャネルが自由に指向できないため実現されるＡＤＭの機能性を厳しく制限する。例えば、低速チャネルが到来する高速チャネルにおける特定の波長を占めるならば、当該高速チャネルにおける当該波長が占有されなければ、他の波長がどれだけ利用可能であるかに拘わらず、この低速チャネルのみが別の高速チャネルへ通過され得る。
【００１０】
ＷＤＭシステムに対するＡＤＭ機能性を実現する代替的な試みは、光の高速チャネルの電気的な形態への変換に基くものであり、従ってＡＤＭ機能を電気的に実施する。しかし、このような試みは、これが著しい量の光および電気的な両デバイスを必要とするので高価となる。ＷＤＭは本質的に光による試みであり、実現するため光デバイスを必要とする。一方、電気的なＡＤＭは実現のため著しい電気的デバイスを必要とする。これら両者を組合わせることは、両セットのデバイスを必要とし、更に典型的にＷＤＭに用いられる波長ごとに１セットの、光から電気への（Ｏ／Ｅ）コンバータおよび電気から光への（Ｅ／Ｏ）コンバータを必要とする。
【００１１】
先に述べた短所の結果として、現在のＷＤＭシステムにおけるＡＤＭの容量はしばしば固定されるか制限される。例えば、低速チャネルと高速チャネル間のアッド／ドロップ接続は、１つのノードが組込まれるときは固定され、ハードウエアにおける対応する変更のみによって変更され得る。別の事例として、アッド／ドロップ機能はノードに接続された低速チャネルのサブセットに対してのみ実現される。あるいはまた、ノードは低速チャネルと高速チャネル間の全てのあり得る接続のサブセットのみを実現することができる。これらの妥協は、ノードの全体的なＡＤＭ機能性とネットワーク内のその柔軟性とを減殺する。
【００１２】
ＴＤＭネットワークに対してＡＤＭ能力を実現することは、重大な短所をも有する。第一に、先に述べたように、ＴＤＭ手法は大きく時間に基くもので、共通の基準クロックに対してＡＤＭに出入りするチャネルの正確な同期を必要とする。結果として、ＴＤＭシステムは、更に著しく複雑なタイミング回復を必要とし、全体的なコストの増加を招く。更に、低速チャネルは典型的にビット（または、バイト）・ベースで統合されるので、ＴＤＭシステムは個々の低速チャネルのビット・レートに大きく依存し、異なるビット・レートまたは異なるプロトコルの低速チャネルの取扱いを困難にする。更に別の短所として、ＴＤＭシステムは一般に、低速チャネルからのビットが典型的に高速チャネルの形成のため適正に分類され時間的に同期され得る前に一時的に記憶されねばならないので、大量のバッファ・メモリを必要とする。これらの必要なバッファは、ＴＤＭシステム内にＡＤＭを実現するコストを付加する。
【００１３】
このように、多数の低速チャネルを高速チャネルに有効に統合し、かつ特に低速チャネルの付加、取外し、取外しおよび存続、およびパス・スルーの機能性を含む光通信ネットワークに対する広範囲のＡＤＭ能力をも提供する安価なノードに対する需要がある。ノードは、種々のチャネルのビット・レート、フォーマットおよびプロトコルに依存しないＡＤＭ機能性を実現することが望ましく、かつ多数の細かなグラニュラリティの低速チャネルの取扱いが可能であることが望ましい。ノードを通過するチャネルを再生するノードに対する需要が更に存在する。
発明の概要
本発明によれば、光通信ネットワークにおいて使用されるＦＤＭノードは、Ｏ／Ｅコンバータと、周波数分割デマルチプレクサと、Ｅ／Ｏコンバータと、周波数分割マルチプレクサと、電気的ＡＤＭクロスポイントとを含んでいる。高速受信方向では、Ｏ／Ｅコンバータが第１の高速光チャネルを第１の高速電気チャネルへ変換する。周波数分割デマルチプレクサは、Ｏ／Ｅコンバータに接続され、第１の高速電気チャネルを（望ましくは、ＳＴＳ−３と同じデータ速度で）第１の複数の低速チャネルへ周波数分割デマルチプレクックスし、このチャネルがＡＤＭクロスポイントの入力へ送られる。送信方向では、周波数分割マルチプレクサがＡＤＭクロスポイントの出力から第２の複数の低速チャネルを受取り、これらチャネルを第２の高速電気チャネルへ周波数分割マルチプレックスし、このチャネルが次にＥ／Ｏコンバータにより第２の高速光チャネルへ変換される。ＡＤＭクロスポイントは、その入力をその出力へ切換え可能に結合し、これにより光高速チャネルに対するアッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）機能を実現する。
【００１４】
本発明の別の特質においては、光通信ネットワークにおいて用いられるＦＤＭノードの送信側が、直列に接続された直角振幅変調（ＱＡＭ）変調器と、周波数分割マルチプレクサと、Ｅ／Ｏコンバータとを含む。用語ＱＡＭは、その最も一般的な意味において、多くの信号位相と多くの信号振幅を持つと解釈される。このように、これはＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＳＰＳＫ、１６−ＱＡＭ、３２−Ｃｒｏｓｓ、６４−ＱＡＭなどのような共通コンステレーション、ならびに任意の複合コンステレーションを含む。ＱＡＭ変調器は、ＦＤＭチャネルの形成のためＱＡＭ変調を低速チャネルに適用する。低速チャネルは、毎秒１００ミリオン・ビット（１００ｍｂｐｓ）以上のデータ速度を特徴とし、順方向の誤り訂正コードもまた適用される。周波数分割マルチプレクサは、望ましくは２段のＩＲ／ＲＦ処理を用いてＦＤＭチャネルを電気的高速チャネルへ変換する。Ｅ／Ｏコンバータは、電気的高速チャネルを光高速チャネルへ変換する。
【００１５】
本発明の更に別の特質においては、対応する受信側が、直列に接続されたＯ／Ｅコンバータと、周波数分割デマルチプレクサと、ＱＡＭデマルチプレクサとを含む。Ｏ／Ｅコンバータは、光高速チャネルを電気的高速チャネルへ変換する。周波数分割デマルチプレクサは、電気的高速チャネルをその構成ＦＤＭチャネルに分離する。ＱＡＭデマルチプレクサは、ＦＤＭチャネルを元の低速チャネルへ復調する。
【００１６】
本発明の別の特質においては、データを送る方法が下記の諸ステップを含んでいる。第１の光高速チャネルが受信され、第１の電気的高速チャネルへ変換される。これは、複数の第１の低速チャネルへ周波数分割デマルチプレクックスされ、このチャネルは第２の光高速チャネルへ通過させられる。第１の低速チャネルは、第２の低速チャネルへ切換え可能に接続される。これらチャネルは、周波数分割マルチプレックスされて第２の電気的高速チャネルを生じ、これが第２の光高速チャネルへ変換される。
【００１７】
ＦＤＭ手法は、周波数分割マルチプレキシングの使用が低速チャネルの高速チャネルへの効率的な統合と、高速チャネルのその構成低速チャネルへの効率的な分離とをもたらす結果となるゆえに、特に有利である。例えば、マルチプレクシングが光領域ではなく電気的領域で生じるので、この手法は唯一つの光／電気変換（例えば、光高速チャネルから電気的高速チャネルへ）を必要とするのに対し、ＷＤＭのような手法は多数の光／電気変換（例えば、各波長ごとの変換）を必要とし、これと対応する設備の増加が要求される。更にまた、マルチプレクシングは時間領域ではなく周波数領域で生じるので、この手法は厳密な同期を行わず、ＴＤＭ手法による場合のようなメモリ・バッファを必要としない。
【００１８】
更に、低速チャネルが時間または波長の領域ではなく周波数領域で統合されるので、このことはサポートされる低速チャネルの形式における更なる柔軟性を許容する。例えば、低速チャネル（あるいは、低速チャネルが基く支チャネル）は、各低速チャネルがこれに割付けられた周波数帯域を越えないかぎり、異なるデータ速度あるいは異なる通信プロトコルを特徴とする。別の事例として、低速チャネルの各々は、低速チャネルの周波数帯域における特定の送信特性を補償するため異なる量だけ増幅あるいは減衰され得る。特に劣った送信特性を持つ周波数帯域は、単に利用されない。対照的に、ＴＤＭまたはＷＤＭに基く手法は一般にこのような利点を持たない。
【００１９】
光高速チャネルおよび電気的低速チャネル間の効率的な変換もまた、ＦＤＭノードのＡＤＭ機能性を実現するための電気的ＡＤＭクロスポイントの使用を可能にする。このことは、クロスポイントが他のＡＤＭ解決策より更に柔軟性に富み得るので更なる利点をもたらす。例えば、クロスポイントは、任意の出力に任意の入力を接続するように構成できることが望ましい。結果として、基本的なアッド、ドロップおよびパススルー機能に加えて、このようなＡＤＭクロスポイントは、ブロードキャストあるいはマルチキャストを含む上記の任意の組合わせを実現することができる。このような柔軟性は、１つのＦＤＭノードを種々のネットワーク形態をサポートする色々な方法で構成することを可能にする。これはまた、ＦＤＭノードをサービス中に容易に構成し直すことを可能にする。このことは、サービス中のトラヒックに対する最小限の支障でシステム形態の実現を容易にすると共に、主要ハードウエアの故障の場合に冗長ハードウエアに対するデータ・ストリームの経路変更を効率的に可能にすることにより、故障許容性の実現を容易にする。
【００２０】
本発明については、添付図面に関して参照すれば、本発明の以降の詳細な記述および頭書の請求の範囲から更に容易に明らかになろう。
望ましい実施の形態の詳細な記述
図１Ａないし図１Ｃは、本発明を含む事例の光通信ネットワークのブロック図である。これらネットワークの各々は、種々の形態の光ファイバ（図示せず）により相互に接続される複数のノード１００Ａないし１００Ｉ（総合的あるいは全体的に、ノード１００とする）を含んでいる。ノード１００は、相互に高速の光データ信号を光ファイバにより送信する。この信号は、高速チャネル１２０とされ、各ノード１００の両端に出入り方向の矢印により示される。現在の光ファイバは、一般に通信のために使用される２つのスペクトル領域、すなわち１．３ミクロンと１．５５ミクロンの領域を有する。１．３ミクロンの波長では、光信号の送信は主としてファイバにおける減衰により制限され、分散は因子には至らない。反対に、１．５５ミクロンの波長では、光信号は更に多くの分散を生じるが減衰は少ない。従って、光信号は１．３ミクロン領域または１．５５ミクロン領域のいずれかの波長を有することが望ましく、長距離通信システムの場合は１．５５ミクロン領域が一般に選好される。
【００２１】
各ノード１００はまた、多数の低速データ信号を、例えば分岐ファイバ、金属導体および無線チャネルを含む任意の数の通信チャネルを介して、他のデバイス（図示せず）へ送受する。便宜上、これらの低速データ信号は、トリビュタリ１６０と呼び、各ノード１００の下部に入出するスラッシュ付き矢印により表わされ、このスラッシュと「Ｎ」は多数の信号の存在を示す。他のノードに対する送信する高速チャネル１２０に加えて、各ノード１００はまた、送出する高速チャネル１２０に対する到来トリビュタリ１６０Ｂの追加を可能にしかつ到来する高速チャネル１２０からのトリビュタリ１６０Ａの抽出を可能にするあるアッド／ドロップ・マルチプレクシング（ＡＤＭ）機能性を実現する。全てのあり得るＡＤＭ機能性について記述するのは実際的でないが、下記の事例は更に基本的な機能性について記載する。
【００２２】
図１Ａにおいて、ノード１００Ａは、ノード１００Ｂないしノード１００Ｃに接続されて両方向の線形チェーンを形成し、両方向とはチェーンに沿って高速チャネル１２０が両方向に延長することを意味する。ノード１００Ｂは、ノード１００Ａから到来する高速チャネル１２０Ａを受取る。チャネル１２０Ａは、複数のトリビュタリの組合わせであり、その一部はその最終的な宛て先としてノード１００Ｂを有する。これらトリビュタリは、高速チャネル１２０Ａから抽出すなわち「ドロップ」され、送出するトリビュタリを介してノード１００Ｂから出る。高速チャネル１２０Ａにおける残りのトリビュタリはおそらくはノード１００Ｃへ指向され、従って「パススルー」ノード１００Ｂであり、ノード１００Ｃへ流れる高速チャネル１２０Ｂの一部を形成する。これらは、ノード１００Ｂにより高速チャネル１２０Ｂへ「追加」される。当例は、アッド、ドロップおよびパススルーの基本的なＡＤＭ機能を示している。
【００２３】
更に複雑なＡＤＭ機能は、ブロードキャスト、マルチキャスト、およびドロップおよび継続を含む。マルチキャストの一例として、トリビュタリ１６０Ｂの１つは１００Ａおよび１００Ｃの両ノードを含む多数の宛て先に対して送られる。マルチキャスト機能の実現には、到来するトリビュタリ１６０Ｂが、ノード１００Ｃへ進む高速チャネル１２０Ｂと、ノード１００Ａへ進む高速チャネル１２０Ｃとの両方へ追加される。別の例として、トリビュタリ１６０Ｂがノード１００Ｃおよび１００Ｃより先の別のノードヘ向けられたならば、トリビュタリ１６０Ｂは各宛て先ノードで１つのトリビュタリをドロップして高速チャネル１２０Ｂへ多数回アッドされる。ブロードキャストの状況においては、１つの到来する低速チャネルが多数のトリビュタリへドロップされる。例えば、ノード１００Ｂは、幾つかのトリビュタリ１６０Ａに対する到来高速チャネル１２０Ａに到来低速チャネルをドロップする。ドロップおよび継続においては、到来高速チャネルにおける低速チャネルがドロップされると共にパススルーされる。例えば、到来するトリビュタリ１６０Ｃの１つが１００Ｂと１００Ｃの両ノードへ向けられたならば、ノード１００Ａが最初このトリビュタリ１６０Ｃを高速チャネル１２０Ａへアッドする。ノード１２０Ｂは、高速チャネル１２０Ａからの対応する低速チャネルをトリビュタリ１６０Ａへドロップするが、同時にノード１００Ｃへ向けられた高速チャネル１２０Ｂへ低速チャネルを通過させ、これによりドロップおよび継続を実現する。
【００２４】
上記の機能は、ノード１００により実現されるＡＤＭ機能の単なる事例である。一般に、ノード１００は、到来トリビュタリ１６０から受取られるかあるいは到来高速チャネル１２０の部分としてのいかんを問わない到来する任意のデータ信号を、送出するトリビュタリ１６０としかあるいは送出する高速チャネル１２０の一部としてのいかんを問わない任意の送出データ信号へ送れることが望ましい。ノード１００が種々のデータ速度のデータ信号およびプロトコルを同時に収容でき、そして（または）種々のデータ速度およびプロトコルを許容するよう容易に再構成できることもまた望ましい。これらの特性は、ノード１００の柔軟性を加えてこれらノードを更に多くの形式のネットワーク形態および用途に用いることを可能にする。
【００２５】
図１Ｂは、ノード１００Ｄないし１００Ｆを用いるリング・ネットワークの一例である。これらのノード１００は、一方が時計方向リングを形成し、他方が例えば冗長にするため反時計方向リングを形成する２つの高速チャネルにより結合される。このような冗長性を連続的に利用するため、高速リングに入るトリビュタリはリング周囲に両方向にブロードキャストされる。あるいはまた、一方の両方向は主方向として用いられ、他方はもっぱら主リングの故障に対して留保される。このような場合、主留保の故障が検出されると、全てのトラヒックが冗長留保へ再送される。この代わりとして、例えば付加的なノードを主リングへ追加させるため、トラヒックが意図的に冗長留保へ再送される。取付け後に、トラヒックは主リングへ戻される。このような状況は全て、ノード１００があるＡＤＭ機能を実現できることを要求する。
【００２６】
他のネットワーク形態は明らかであろう。例えば、線形チェーンが２つのノード１００しか含まなければ、このチェーンは典型的に、線形チェーンではなくポイントツーポイント接続と呼ばれる。図１Ｃは、リングツーリング形態の一例である。ノード１００Ｇおよびノード１００Ｈが１つのリングを形成するため接続され、ノード１００Ｈおよびノード１００Ｉが別のリングの形成のため接続される。ノード１００Ｈは、そのＡＤＭ機能により、２つのリングを一緒に接続し、例えば、高速チャネル１２０Ｄの一部として受取られる低速チャネルが高速チャネル１２０Ｅへパススルーされる。
【００２７】
図２は、本発明によるノード１００のブロック図である。明らかになろう理由により、ノード１００はＦＤＭノード１００と呼ぶことにする。便宜上、ＦＤＭノード１００は、「受信」データ・パス２１０Ａと、「送信」データ・パス２１０Ｂと、制御システム２９０とに分かれる。本文に用いる用語「受信」および「送信」は、高速チャネル１２０に関するものである。換言すれば、「受信」とは、到来する高速チャネル１２０Ａから送出するトリビュタリ１６０Ａへのデータ方向（すなわち、高速チャネルの受信方向）を指し、「送信」とは到来するトリビュタリ１６０Ｂから送出する高速チャネル１２０Ｂへのデータ方向を指す。一般に、サフィックスＡおよびＢは、データ信号および入出力ポートに対して、それぞれ受信および送信の方向を示すのに用いられる。
【００２８】
ＦＤＭノード１００の受送信データ・パス２１０への分割は、主としてＦＤＭノード１００の機能の記述の便のためであり、ＦＤＭノード１００の構成を物理的に分けねばならないことを示唆するものではない。実際には、２つのデータ・パス２１０の対応部分を一緒に１つのデバイスで実現することがしばしば望ましい。例えば、送信データ・パス２１０Ｂに対する光送信機はしばしば、受信データ・パス２１０Ａに対する光受信機と典型的にトランシーバと呼ばれる１つの構成要素へ組合わされる。他の例は明らかであろう。更に、用語「データ・パス」は、本文においては、ＦＤＭノード１００を便宜上記載するのに用いられ、これらがデータ信号が流れる唯一のパスであることを示唆するものではない。例えば、パススルーの状態では、データは、受信データ・パス２１０Ａの一部に、次に送信データ・パス２１０Ｂの一部に沿って向けられた到来高速チャネル１２０Ａで受取られ、送出高速チャネル１２０Ｂの一部として出る。
【００２９】
受信データ・パス２１０Ａは、光／電気（Ｏ／Ｅ）コンバータ２２０と、周波数分割デマルチプレクサ２２５と、ＡＤＭスイッチ２６０と、更に任意に、到来高速チャネル１２０Ａから送出トリビュタリ１６０Ａへ直列に接続された低速出力コンバータ２７０とを含んでいる。望ましくは高速ＰＩＮダイオードのようなデコーダであるＯ／Ｅコンバータ２２０は、到来する信号を光から電気的形態へ変換する。周波数分割デマルチプレクサ２２５は、到来する信号を複数の信号２４０Ａへ周波数分割デマルチプレクスし、この信号を低速チャネルと呼ぶ。ＡＤＭスイッチ２６０は、ノード１００のＡＤＭ機能を実現する。これは、クロスポイント・スイッチであることが望ましく、従って、パケット・スイッチのような他の形式のスイッチも使用できるが、ＡＤＭクロスポイント２６０と呼ぶものとする。ＡＤＭクロスポイント２６０は、その入力をその出力へ接続し、動的に再構成されて入出力間の任意数のカプリングを構成する。換言すれば、ＡＤＭクロスポイント２６０は、その入力をその出力へ切換え可能に結合する。クロスポイント２６０は、閉塞せずその入力を多数の出力を同時に含むそのどれかの出力へ結合することができることが望ましい。必要に応じて、低速出力コンバータ２７０は、ＡＤＭクロスポイント２６０（すなわち、低速チャネル２５０Ａ）からのフォーマットとトリビュタリ１６０Ａ間で変換する。
【００３０】
送信データ・パス２１０Ｂは、受信データ・パス２１０Ａのミラー・イメージである。到来するトリビュタリ１６０Ｂから送出する高速チャネル１２０Ｂに対しては、送信データ・パス２１０Ｂがトリビュタリ１６０Ｂから低速チャネル２５０Ｂへ変換する低速コンバータ２７５と、ＡＤＭクロスポイント２６０（これも各データ・パス２１０Ａの部分である）と、複数の信号を１つの信号へ周波数分割マルチプレキシングする周波数分割マルチプレクサ２４５と、電気的形態から光へ信号変換するＥ／Ｏコンバータ２４０とを含んでいる。Ｅ／Ｏコンバータ２４０は、レーザのような光源と、到来する電気信号を用いて光源により生じる光キャリアを変調するマッハ・ツェンダ変調器のような光変調器とを含むことが望ましい。
【００３１】
制御システム２９０は、両方のデータ・パス２１０へ結合され、ノード１００に対する制御を生成する。制御システム２９０はまた、ノード１００の外部制御を可能にする外部ポート２９２も有する。例えば、外部ネットワーク管理システムは、ノード１００を含む大型ファイバ・ネットワークを管理する。あるいはまた、トラブルシューティングの間望ましいように、ノード１００の地域制御を可能にするため、技術者がクラフト端末を外部ポート２９２へ接続する。
【００３２】
便宜上、データ・パス２１０は、高速システム２００と低速システム２０１とに分けられる。高速システム２００は、高速チャネル１２０と低速チャネル２４０との間に存在するデータ・パス２１０の各部を含み、低速システム２０１は、低速チャネル２４０とトリビュタリ１６０との間の各部を含む。受信データ・パス２１０Ａの高速システム２００の部分は、高速受信機２１５Ａと呼び、送信データ・パス２１０Ｂの高速システム２００の部分は高速送信機２１５Ｂと呼ぶものとする。
【００３３】
図３は、ＦＤＭノード１００を用いるアッド、ドロップおよびパススルー機能３００を示す複合フロー図である。先に述べたように、ＦＤＭノード１００は、多くの異なるＡＤＭ機能を実現することができ、簡明にするためその典型的なサンプリングのみについて説明する。
【００３４】
方法３００は、３つの基本的なステップ、３１０、３２０および３３０を有する。ＡＤＭクロスポイント２６０は、高速チャネル１２０Ａ（分岐は３１０Ａ）から、あるいはトリビュタリ１６０Ｂ（分岐は３１０Ｂ）から生じる低速チャネルを受信する（３１０）。制御システム２９０は、到来低速チャネルを適切な出力へ向けるためＡＤＭクロスポイント２６０を構成する（３２０）。この出力から、低速チャネルがその経路上で送出高速チャネル１２０Ｂ（分岐は３３０Ｂ）あるいは送出トリビュタリ１６０Ａ（分岐は３３０Ａ）の一部として送信される（３３０）。ここで、受信ステップ３１０および送信ステップ３３０のそれぞれについて交互に考察しよう。
【００３５】
ステップ３３０Ｂは、高速送信機２１５Ｂにより行われる。ＡＤＭクロスポイント２６０からの低速チャネル２４０Ｂは高速送信機２１５Ｂにより受信される（３１８Ｂ）。周波数分割マルチプレクサ２４５が、周波数分割マルチプレキシング手法３１６Ｂを用いてこれらのチャネルを高速チャネルへ統合する。典型的に、各低速チャネル２４０Ｂは、他の全てのキャリア手法とは別のキャリア周波数で変調される。これらの変調されたキャリアは統合されて、１つの電気的な高速チャネル、典型的にはＲＦ信号を形成する。低速チャネル２４０は、光キャリアを電気的な高速チャネルで変調する光変調器を介して電気的な高速チャネルを光の形態へ変換する（３１４Ｂ）。光高速チャネル１２０Ｂは、次のノードへ送信される（３１２Ｂ）。
【００３６】
ステップ３１０Ａは、ステップ３３０Ｂの逆であり、高速受信機２１５Ａにより実施される。ステップ３３０Ｂにおいて生じるような到来する光高速チャネル１２０Ａは、高速受信機２１５Ａにより受信される（３１２Ａ）。Ｏ／Ｅコンバータ２２０は、光高速チャネル１２０Ａを電気的な高速チャネル、典型的にはＲＦ信号へ変換する（３１４Ａ）。このような電気的高速チャネルは、周波数分割マルチプレキシングにより統合された多数の低速チャネルを含む。周波数分割デマルチプレクサ２２５は、高速信号を周波数分割デマルチプレックス（３１６Ａ）して、クロスポイント２６０により受信される（３１８Ａ）複数の低速チャネル２４０Ａを復元する。
【００３７】
ステップ３１０Ｂおよび３３０Ａは、比較的簡単である。ステップ３１０Ｂにおいては、変換が必要であると仮定して、低速入力コンバータ２７５が到来するトリビュタリ１６０Ｂを受信し（３１１Ｂ）、これらを低速チャネル２５０Ｂへ変換する（３１３Ｂ）。低速チャネル２５０Ｂは、ＡＤＭクロスポイント２６０により受信される（３１５Ｂ）。ステップ３３０Ａにおいて、低速チャネル２５０ＡがＡＤＭクロスポイントから低速出力コンバータ２７０により受信される（３１５Ａ）。低速出力コンバータ２７０が、低速チャネル２５０Ａをトリビュタリ１６０Ａへ変換し（３１３Ａ）、これをその地域の宛て先へ送信する（３１１Ａ）。低速チャネル２５０とトリビュタリ１６０間の変換が要求されなければ、ＡＤＭクロスポイント２６０が直接トリビュタリ１６０／低速チャネル２５０を送受する。
【００３８】
ステップ３２０において、制御システム２９０が、所望の機能に従ってＡＤＭクロスポイント２６０を構成する。例えば、アッド機能を実現するためには、トリビュタリ１６０Ｂがステップ３１０Ｂに従って受信され、クロスポイント２６０が関連する到来低速チャネル２５０Ｂを関連する低速チャネル２４０Ｂに結合するよう構成され（３２０）、低速チャネル２４０Ｂがステップ３３０Ｂに従って高速チャネル１２０Ｂの一部として出力される。ドロップ機能の場合は、ステップ３１０Ａおよび３３０Ａが関連する入出力ステップであり、クロスポイント２６０が関連する到来低速チャネル２４０Ａを関連する送出低速チャネル２５０Ａへ結合するように構成される（３２０）。パススルー機能については、データがステップ３１０Ａに従って受信され、クロスポイント２６０が、関連する到来低速チャネル２４０Ａを関連する送出低速チャネル２４０Ｂへ結合するよう構成され（３２０）、データがステップ３３０Ｂに従って送信される。マルチキャスト、ブロードキャストおよびドロップおよび継続のような更に複雑なアッド・ドロップ機能は、ＡＤＭクロスポイント２６０を適正に構成すること（３２０）により実現される。
【００３９】
高速システム２００における周波数分割マルチプレキシングの使用は、多数の低速トリビュタリ１６０の単一のファイバによるスペクトル効率のよい方法における搬送を可能にする。これはまた、高速システム２００により行われるバルク処理が低速の電気信号における行われるので、高速システム２００のコストを低減する。対照的に、ＷＤＭシステムおよびＴＤＭシステムにより用いられる比較的スペクトル効率が低い変調方式がより大きな帯域幅の使用を必要とし、これがより大きな拡散および非線形効果とより高速な電子装置の使用を招来し、これが典型的に高いコストを招来する。
【００４０】
更にまた、高速チャネル１２０は、低速チャネル２４０へ効率的かつコスト効率的に変換できるので、アッド／ドロップ機能を電気的に実現することができ、特にクロスポイント２６０の使用が、マルチキャスト、ブロードキャストおよびドロップおよび継続のような機能を含む広範囲のアッド／ドロップ機能の実現を可能にする。このことは更に、多くの異なるネットワーク形態で使用できかつシステム冗長性、およびサービス中のトラヒックに対する障害が最小限のノード１００のサービス運用の実現を容易にする柔軟なノード１００をもたらす。更にまた、クロスポイント２６０が望ましくは完全に閉塞がなく流れるので、データは調時あるいは格納の必要がない。結果として、同じＡＤＭクロスポイント２６０を広範囲のビット・レート、データ・フォーマットおよびプロトコルに対して用いることができる。
【００４１】
図４は、ＦＤＭノード１００の望ましい実施の形態４００のブロック図である。ＦＤＭノード４００は、２つの高速システム２００（Ｅ）、２００（Ｗ）と、低速システム２０１と、制御システム２９０（図４には示さない）とを含んでいる。高速システム２００は、相互に同じものであるが、２つのシステムは、任意に東のノードと西のノードと呼ばれる他の２つのノード（図示せず）への流れを容易にするために用いられる。これは、図１Ａないし図１Ｃに示されるように、一般的な形態である。サフィックスＥおよびＷは、東のノードと西のノードからそれぞれ到達する高速チャネルを表わす。東の方向には、高速システム２００（Ｅ）が到来し送出する高速チャネル１２０Ａ（Ｅ）、１２０Ｂ（Ｅ）を有し、ＦＤＭノード１００におけると同じ方法で低速システム２０１に結合される。西の高速システム２００（Ｗ）は同様に結合されている。他の実施の形態は、異なる数の高速システム２００および（または）低速システム２５０を持ち、あるいはＦＤＭノード１００に示されるような両方ではなく、高速受信機２１５Ａまたは高速送信機２１５Ｂのみを含む。あるいはまた、多数の高速チャネル１２０を１つの高速システム２００に結合してもよい。例えば、高速チャネル１２０が異なるノードから到達することを容易にするため個々の高速システム２００を備えるのではなく、両方の高速チャネル１２０Ａを受信し両方の高速チャネル１２０Ｂを送信するために１つの高速システム２００を用いることもできる。
【００４２】
ノード４００における４つの高速チャネル１２０の各々は、ＯＣ−１９２データ・ストリームとデータ容量が同じである１０百万ビット／秒（Ｇｂｐｓ）を送ることが望ましい。低速チャネル２４０、２５０の各々は、１５５百万ビット／秒（Ｍｂｐｓ）のデータ速度を持ちかつＳＴＳ−３信号に類似する電気信号であることが望ましい。これは、６４の低速チャネル２４０、２５０が各高速チャネル１２０に含まれることを許容する。スラッシュ付き矢印２４０、２５０に隣接した数字により示されるように、６４の低速チャネル２４０が各高速システム２００とＡＤＭクロスポイント２６０間で各方向に流れ、１２８の低速チャネル２５０がＡＤＭクロスポイント２６０と低速コンバータ２７０、２７５の各々との間に流れる。トリビュタリ１６０は、ＯＣ−３、ＯＣ−１２およびＯＣ−４８信号のどれか（あるいは、その電気的対応形態ＳＴＳ−３、ＳＴＳ−１２、ＳＴＳ−４８）の組合わせであることが望ましく、到来および送出するトリビュタリ１６０Ｂおよび１６０Ａの総合容量は、対応する低速チャネル２５０Ｂ、２５０Ａの容量にそれぞれ相当する。従って、ＦＤＭノード１００Ａは、到来する各トリビュタリ１６０Ｂを送出する高速チャネル１２０Ｂへ置くのに充分な容量を有し、また到来する高速チャネル１２０Ａ全体を送出するトリビュタリ１６０Ａへドロップするのに充分な容量も有する。
【００４３】
図５ないし図９は、ＦＤＭノード４００の種々の部分を示す更に詳細なブロック図である。これらの図面はそれぞれ、受信データ・パス２１０Ａと送信データ・パス２１０Ｂとにそれぞれ対応する部分Ａと部分Ｂとを含む。これらの図面については、到来するトリビュタリ１６０Ｂから送出する高速チャネル１２０Ｂへの送信データ・パス２１０Ｂについて検討することにより説明され、最初に、送信チャネル１２０Ｂにおける構成要素（すなわち、各図の部分Ｂ）について述べ、次に受信チャネル１２０Ａにおける対応する構成要素（すなわち、各図の部分Ａ）について述べる。
【００４４】
図５Ａおよび図５Ｂは、低速コンバータ２７０、２７５の１つの形式のブロック図である。送信方向においては、低速入力コンバータ２７５がトリビュタリ１６０Ｂを低速チャネル２５０Ｂへ変換し、これは当該実施の形態におけるＳＴＳ−３と同じデータ速度を有する。コンバータ２７５の構造は、到来するトリビュタリ１６０Ｂのフォーマットに依存する。例えば、トリビュタリ１６０ＢがＳＴＳ−３信号であるならば、変換は要求されない。ＯＣ−３信号であれば、コンバータ２７５が光から電気的形態への変換を行う。
【００４５】
図５Ｂは、ＯＣ−１２トリビュタリに対するコンバータ２７５である。コンバータ２７５は、直列に接続されたＯ／Ｅコンバータ５１０と、ＣＤＲ５１２と、ＴＤＭデマルチプレクサ５１４と、並直列コンバータ５１６とを含んでいる。Ｏ／Ｅコンバータ５１０は、到来するＯＣ−１２のトリビュタリ１６０Ｂを光から電気的な形態へ変換し、対応するＳＴＳ−１２信号を生じる。ＣＤＲ５１２は、ＳＴＳ−１２信号のクロックおよびデータの復元を行い、また信号に対するフレーミングを決定する。ＣＤＲ５１２はまた、到来するビット・ストリームをバイト・ストリームへ変換する。ＣＤＲ５１２の出力は、「ｘ８」で示されるように、バイト幅である、デマルチプレクサ５１４は、ＣＤＲ５１２から一時に１バイトずつ信号を受信し、時分割デマルチプレクシング（ＴＤＭ）手法を用いて復元されたＳＴＳ−１２信号をバイト・マルチプレックスする。その結果は、「４ｘ８」で示されるように４つの個々のバイト幅信号であり、その各々はＳＴＳ−３信号にデータ速度において等価である。並直列コンバータ５１６は、信号がＦＤＭノード４００においてＳＴＳ−３信号と同様に挙動するように、これら４つの信号へフレーミングを加える。コンバータ５１６はまた、各バイト幅信号をデータ速度の８倍で逐次信号へ変換し、結果として出力がそれぞれ１５５Ｍｂｐｓのデータ速度で４つの低速チャネル２５０Ｂとなる。
【００４６】
図５Ａの低速入力コンバータ２７０はコンバータ２７５と逆の機能を実現し、４つの１５５Ｍｂｐｓの低速チャネル２５０Ａを１つの送出するＯＣ−１２のトリビュタリ１６０Ａへ変換する。特に、コンバータ２７０は、直列に接続されたＣＤＲ５２８と、ＦＩＦＯ５２６と、ＴＤＭマルチプレクサ５２４と、並直列コンバータ５２２と、Ｅ／Ｏコンバータ５２０とを含んでいる。ＣＤＲ５１２は、４つの到来低速チャネル２５０Ａの各々のクロックおよびデータの復元を実施し、チャネルに対するフレーミングを決定し、チャネルをシリアルからバイト幅のパラレルへ変換する。その結果は、ＦＩＦＯ５２６４へ入るつのバイト幅信号である。ＦＩＦＯ５２６は、４つの信号を１つのＳＴＳ−１２信号へ統合するのに備えて同期させるのに用いられる。マルチプレクサ５２４は、ＴＤＭを用いてバイト・レベルで実際の統合を行ってＳＴＳ−１２信号とデータ容量において等価である１つのバイト幅信号を生じる。並直列コンバータ５２２は、ＳＴＳ−１２のフレーミングを加えてＳＴＳ−１２信号を完成し、この信号をバイト幅パラレルからシリアルへ変換する。Ｅ／Ｏコンバータは、ＳＴＳ−１２信号を電気的形態へ変換して送出するＯＣ−１２のトリビュタリ１６０Ａを生じる。
【００４７】
コンバータ２７０，２７５については、ＯＣ−３およびＯＣ−１２のトリビュタリおよびＳＴＳ−３信号と同じデータ速度を持つ低速チャネルの関連において記述したが、本発明はこれらのプロトコルに限定されるものではない。代替的な実施の形態は、これらトリビュタリ１６０の一部または全部の数、ビット・レート、フォーマット、およびプロトコルを変更することができる。ＦＤＭノード１００の１つの利点は、システムのアーキテクチャがこれらのパラメータとは一般に無関係であることである。例えば、トリビュタリ１６０は、ＦＤＭノード１００のアーキテクチャに対し大きな変更を必要とすることなく、８つの２．５Ｇｂｐｓのデータ・ストリーム、３２，６２２Ｍｂｐｓのデータ・ストリーム、１２８，１５５Ｍｂｐｓのデータ・ストリーム、３８４５１．８４Ｍｂｐｓのデータ・ストリーム、あるいは他の任意のビット・レートまたはビット・レートの組合わせを含み得る。
【００４８】
実施の一形態においては、トリビュタリ１６０はＳＴＳ−３のデータ速度の倍数でないデータ速度である。１つの変更例では、低速入力コンバータ２７５が、到来するトリビュタリ１６０Ｂを幾つかのパラレル・データ・ストリームへデマルチプレックスし、次に各ストリームがＳＴＳ−３のデータ速度を持つようにヌル・データを結果として得る各ストリームへ埋込む。例えば、トリビュタリ１６０Ｂが３００Ｍｂｐｓのデータ速度を持つならば、コンバータ２７５はこのトリビュタリを４つの７５Ｍｂｐｓのストリームへデマルチプレックスする。各ストリームは、ヌル・データで埋込まれて４つの１５５Ｍｂｐｓの低速チャネルを生じる。別の変更例では、ＦＤＭノード４００の他の要素（特に、図６の変調器６４０および復調器６４５）の速度はトリビュタリ１６０のそれと整合するように調整される。低速出力コンバータ２７０は、典型的に、低速入力コンバータ２７５の機能を逆にする。
【００４９】
送信データ・パス２１０Ｂを更にたどると、低速入力コンバータ２７５により生じた低速チャネル２５０ＢはＡＤＭクロスポイント２６０により受取られ、その動作については図３に関して記述した。ＡＤＭクロスポイント２６０は、電気的な高速チャネルへの変換のため、周波数分割マルチプレクサ２４５に対して低速チャネル２４０を出力する。
【００５０】
図１６は、ＡＤＭクロスポイント２６０の生じるのブロック図である。当該実施の形態においては、ＡＤＭクロスポイント２６０は実際に、２つのＡＤＭクロスポイント２６０Ａ、２６０Ｂを含んでおり、その１つが完全に冗長である。しばらくは、図４におけるＡＤＭクロスポイント２６０と同じ方法で結合されるクロスポイント２６０Ａについてのみ考察しよう。特に、ＡＤＭクロスポイント２６０の入力２５４Ａは、高速システム２００の低速出力２１４Ａに結合され、高速システム２００の各々から６４＋４ずつ、合計１２８＋１６の到来低速チャネル２４０Ａを収容することができる。ここでは、「１２８＋１６」なる表記は、冗長化のため１６多い線を持つ１２８チャネルが存在することを示す。「６４＋８」は同じ表記による。明瞭にするため、図４は、冗長線は示していない。出力２５４Ｂが高速システム２００の低速入力２１４Ｂに結合され、高速システム２００の各々に対して６４＋８ずつ、合計１２８＋１６の低速チャネル２４０Ｂを生じ得る。入力２５６Ｂおよび出力２５６Ａはそれぞれ、１２８の低速チャネル２５０を取扱うことができる。冗長なクロスポイント２６０Ｂが同じ方法で結合され、これにより完全な冗長性をサポートする。種々のマルチプレクサ１６１０（Ｗ）、１６１０（Ｅ）および１６１０（Ｔ）、および信号スプリッタ１６２０（Ｗ）、１６２０（Ｅ）および１６２０（Ｔ）がクロスポイント２６０Ａ、２６０Ｂに対する並列接続を実現するため用いられる。
【００５１】
図１７は、ＡＤＭクロスポイント２６０Ａの望ましい実施の形態のブロック図である。クロスポイント２６０Ａは、３つのクロスポイント・チップ１７１０Ａないし１７１０Ｃを含んでいる。チップ１７１０Ｂないし１７１０Ｃがドロップおよびパススルー機能を実現し、チップ１７１０Ａはアッド機能を実現する。代替的な実施の形態においては、ドロップおよびパススルー機能が個々のチップにより実現される。しかし、望ましい実施の形態においては、チップ１７１０Ｂないし１７１０Ｃの１つが故障しても、システムは他のチップ１７１０Ｂないし１７１０Ｃによりドロップおよびパススルーの両機能を実施し続け得る。クロスポイント２６０Ａもまた、２つのマルチプレクサ１７２０（Ｅ）および１７２０（Ｗ）を含む。各マルチプレクサ１７２０の出力は、低速チャネル２４０Ｂを各高速システム２００へ送信するため、出力２５４Ｂ（Ｅ）および２５４Ｂ（Ｗ）の各々に結合される。マルチプレクサ１７２０は、種々のクロスポイント・チップ１７１０からのそれらの入力を受取る。３つのクロスポイント・チップ１７１０は、下記のように結合される。アッド・クロスポイント・チップ１７１０Ａは、１２８の低速チャネル２５０Ｂを入力２５６Ｂを介して受信し、送出する低速チャネル２４０Ｂをそれぞれのマルチプレクサ１７２０（Ｅ）および１７２０（Ｗ）に対して６４＋８ずつマルチプレクサ１７２０に対して送信する。ドロップ・クロスポイント・チップ１７１０Ｂないし１７１０Ｃの各々は、チップ１７１０Ｂないし１７１０Ｃの各々に対して合計１２８＋１６の到来低速チャネル２４０Ａに対し、入力２５４Ａ（Ｅ）および２５４Ａ（Ｗ）の各々から６４＋８の到来低速チャネル２４０Ａを受信する。チップ１７１０Ｂもまた、マルチプレクサ１７２０（Ｗ）および送出する低速チャネル２５０Ａの６４に対して結合され、これによりパススルー機能を西の高速システム２００（Ｗ）へ、またドロップ機能を１２８の送出低速チャネル２５０Ａの半分へ提供する。チップ１７１０Ｃは、マルチプレクサ１７２０（Ｅ）および送出低速チャネル２５０Ａの残り６４に対して結合され、これによりパススルー機能を東の高速システム２００（Ｅ）へ、またドロップ機能を１２８の送出低速チャネル２５０Ａの他の半分へ提供する。制御システム２９０は、バス１７８０を介して３つのクロスポイント１７１０と通信するマイクロコントローラ１７９０を含んでいる。
【００５２】
望ましい当該実施の形態においては、各クロスポイント・チップ１７１０は、構成可能な電気的クロスポイント・マトリックス・スイッチ（製造者：１−Ｃｕｂｅ、部品番号ＩＱＸ３２０）である。ＩＱＸ３２０は、ＳＲＡＭベースのビット指向のスイッチング・デバイスである。これは、合計３２０ポートを持ち、その各々は入力信号のファンアウト内の任意数の他のポートに対し任意のポートを接続することができる。このスイッチは、調時されず、バッファを備えていない。要約すると、これは、任意のポートを他のどれかのポートへ切換え可能に結合することができる動的に再構成可能なデバイスである。ＩＱＸ３２０は、ＴＴＬ電圧レベルにおけるシングルエンド形信号により動作し、従って低電圧の差動信号を生じる（ＬＶＤＳ）受信機およびドライバがＩＱＸ３２０を低速チャネル２４０、２５０とインターフェースし、これらの信号は当該実施の形態においては異なる１５５Ｍｂｐｓの電気信号である。
【００５３】
ＩＱＸ３２０を動作させるには、問題となるポートが適宜に入力または出力のいずれかであるように最初に構成される。次に、ＩＱＸ３２０は、関連するＳＲＡＭセルを切換えることにより、関連入力を関連出力へ結合するように構成される。ＩＱＸ３２０は、関連するＳＲＡＭの行アドレスが所望の出力のポート番号に対応しかつ列アドレスが所望の入力のポート番号に対応するような構造とされる。ＩＱＸ３２０は、リアルタイムで再構成することができる。
【００５４】
ＡＤＭクロスポイント２６０Ａにおいては、クロスポイント・チップ１７１０の各々がバス１７８０を介してマイクロコントローラ１７９０により構成される。マイクロコントローラ１７９０は更に、そのコマンドを多数のソースから受取ることができる。例えば、ネットワーク管理プロセッサまたはクラフト端末から外部コマンドを受信することができる。あるいはまた、到来データのヘッダ（例えば、ＳＯＮＥＴヘッダにおけるデータ通信チャネル・フィールド）からルーティング情報が得られる。この場合、ＦＤＭノード４００は、クロスポイント１７１０が再構成される間、到来データをバッファするためにバッファを含む。ＦＤＭノード４００は、受信したルーティング情報をクロスポイント１７１０に対して適切な構成へ変換するルーティング・テーブルを更に含む。
【００５５】
ＡＤＭクロスポイント２６０は、下記のように動作する。ドロップ機能およびパススルー機能に対しては、クロスポイント・チップ１７１０Ｂないし１７１０Ｃが高速チャネル１２０Ａ（Ｗ）または１２０Ａ（Ｅ）のいずれかから問題の低速チャネル２４０Ａを受信する（３１８Ａ）。ドロップの場合は、マイクロコントローラ１７９０が、受信した低速チャネル２４０Ａを適切な送出低速チャネル２５０Ａに結合するように適切なクロスポイント・チップ１７１０Ｂないし１７１０Ｃを構成する（３２０）。パススルーの場合は、適切なクロスポイント・チップ１７１０Ｂないし１７１０Ｃおよび対応するマルチプレクサ１７２０（Ｗ）−１７２０（Ｅ）が、低速チャネル２４０Ａを適切な送出低速チャネル２４０Ｂへ指向するように構成される（３２０）。アッド機能については、クロスポイント・チップ１７１０Ａが到来する低速チャネル２５０Ｂを受信する（３１５Ｂ）。マイクロコントローラ１７９０は、対応する高速チャネル１２０Ｂに実質的に含めるため到来低速チャネル２５０Ｂを適切な送出低速チャネル２４０Ｂに結合するように、チップ１７１０Ａおよび対応するマルチプレクサ１７２０（Ｗ）、１７２０（Ｅ）を構成する（３２０）。クロスポイント１７１０をリアルタイムに再構成できることは、ネットワーク全体の柔軟性および信頼性を強化する。例えば、ＦＤＭノード４００が異なるネットワーク形態において使用されるとき、あるいはノード４００におけるトラヒック・パターンが変化するとき、ＦＤＭノード４００を必要とするＡＤＭ機能もまた変化する。ノード４００において、マイクロコントローラ１７９０が新たな構成要件を満たすようにクロスポイント１７１０を簡単に再構成する。
【００５６】
別の事例として、ノード４００は、クロスポイント１７１０が容易に再構成可能なゆえに部分的に実現される組込まれた冗長性を備える。例えば、到来する東向きの低速チャネル２４０Ａ（Ｅ）は６４＋８チャネルを含む。これらチャネル２４０Ａ（Ｅ）は、各カードが８つの低速チャネル２４０Ａ（Ｅ）を生成して、８＋１の異なるカードにより高速システム２００において生成される。カードの１つが故障すると、制御システム２９０がトラヒックを冗長カードへ再指向し、このような再指向を勘定に入れるためマイクロコントローラ１７９０がクロスポイント１７１０を再構成する。ＦＤＭノード４００は、故障したカードが交換される間機能状態を保持する。２つのＡＤＭクロスポイント２６０もまた完全に冗長である。ＡＤＭクロスポイント２６０Ａが主クロスポイントであるならば、マルチプレクサ１６１０は、トラヒックをＡＤＭスイッチ２６０Ａへ／から指向させるよう構成される。しかし、その代わり、ＡＤＭクロスポイント２６０Ａが故障すると、マイクロコントローラ１７９０が、トラヒックをＡＤＭクロスポイント２６０Ｂへ／から指向させるようにマルチプレクサ１６１０を再構成する。
【００５７】
ＡＤＭクロスポイント２６０Ａにおいては、基本的なＡＤＭ機能が３つの個別のクロスポイント・チップ１７１０へ分けられ、２つのチップがドロップとパススルー機能を実現し、第３のチップがアッド機能を実現する。ＡＤＭ機能の他の分割については明らかであろう。例えば、全機能は、充分なサイズの１つチップにおいて実現され、これもまたマルチプレクサ１７２０を無用にする。あるいはまた、多数の入出力データ信号が対応されるべき場合は、多数のデータ信号の対応のためだけに多数の単独デバイスが必要とされる。換言すれば、ＡＤＭ機能は、単に１つのデバイスが機能全体を実現するほど大きくないゆえに、多数のデバイスへ分けられる。別の例として、入力ファンアウトを増すために更に多くのスプリッタが使用される。例えば、ＡＤＭクロスポイント２６０に結合された到来する低速チャネル２５０Ｂが８つのファンアウトに制限されるも更に大きなファンアウトが要求されるならば、低速チャネル２５０Ｂを１：４スプリッタに結合することができ、その各出力がＡＤＭクロスポイント２６０に結合される。このため、４つのスプリッタ出力の各々に対して８つずつ合計３２のファンアウトをサポートすることになる。
【００５８】
図６Ｂないし図９Ｂは、ＦＤＭマルチプレクサ２４５の望ましい実施の形態のブロック図である。まず図６Ｂにおいて、ＦＤＭマルチプレクサ２４５は、直列に結合された変調器６４０とＩＦアップコンバータ６４２とＲＦアップコンバータ６４４とを含んでいる。図７Ｂないし図９Ｂは、これら構成要素の各々の更なる詳細を示す。同様に、対応するＦＤＭデマルチプレクサ２２５が図６Ａに示され、直列に接続されたＲＦダウンコンバータ６２４とＩＦダウンコンバータ６２２と復調器６２０とを含み、図７Ａないし図９Ａはそれに対応する詳細を示している。
【００５９】
図７Ｂにおいて、変調器６４０が、６４の到来低速チャネル２４０Ｂを変調して、ＩＦアップコンバータ６４２へ入力される６４のＱＡＭ変調チャネルを生じる。便宜上、ＱＡＭ変調チャネルは、ＩＦアップコンバータ６４２へ入力されるのでＩＦチャネルと呼ぶことにする。当該実施の形態において、各低速チャネル２４０が個々に変調されて１つのＩＦチャネルを生じ、図７Ｂは、１つのＩＦチャネルを変調する変調器６４０の部分を示している。変調器６４０全体は、図７Ｂに示された部分のうち６４を含むことになる。便宜上、図７Ｂに示した１つのチャネルもまた変調器６４０と呼ぶことにする。変調器６４０は、直列に接続されたリード・ソロモン・エンコーダ７０２と、トレリス・エンコーダ７０６と、ディジタル・フィルタ７０８と、Ｄ／Ａコンバータ７１０とを含んでいる。変調器６４０はまた、到来低速チャネル２４０Ｂとフィルタ７０８間に接続されたシンクロナイザ７１２を含んでいる。
【００６０】
変調器６４０は、下記のように動作する。リード・ソロモン・エンコーダ７０２が、リード・ソロモン・コードに従って到来低速チャネル２４０Ｂをコード化する。オーバーヘッドが少ない（例えば、２０％以下）非常に低いＢＥＲ（典型的に、１０-12）を維持するために、プログラム可能なリード・ソロモン・コードが望ましい。このことは、特に光ファイバ・システムの場合に関するが、これは同システムが一般に低いビット・エラー・レート（ＢＥＲ）を要求し、干渉またはノイズのレベルの僅かな増加がＢＥＲを受入れ得る閾値を越えさせることになるからである。例えば、（２０４、１８８）のリード・ソロモン・コードが２０４のコード化バイトごとに８エラー・バイトの誤り訂正能力に対して適用できる。
【００６１】
インターリーバ７０４は、リード・ソロモン・エンコーダ７０２により出力されたディジタル・データ・ストリングをインターリーブする。このインターリービングは、トレリス・エンコーダ７０６の性格により更に強固なエラー回復を生じる結果となる。特に、前向きエラー訂正（ＦＥＣ）コードは、所与のデータ・ブロックにおける限定数の誤りのみを訂正することができるが、トレリス・エンコーダ７０６のような従来のエンコーダは、エラーをひとまとめにしようとする傾向がある。従って、インターリーブによらず、大きな一塊りを含んだデータ・ブロックは回復することが難しい。しかし、インターリーブによれば、エラー群が幾つかのデータ・ブロックに分散され、その各々がＦＥＣＣＸＤにより回復され得る。深さ１０の畳み込みインターリービングが望ましい。
【００６２】
トレリス・エンコーダ７０６は、ＱＡＭ変調、望ましくは状態１６のＱＡＭ変調をインターリーバ７０４により出力されるディジタル・データ・ストリームに対して用いる。その結果は、典型的に、ＱＡＭ変調信号の同相および直角位相（１およびＱ）成分を表わす複合ベースバンド信号である。トレリス・エンコーダ７０６は、ＱＡＭ変調をディジタル的に実現し、結果として得るＱＡＭ変調信号は、不要な副ローブを減じるためフィルタ７０８によりディジタル的にフィルタ処理され、その後Ｄ／Ａコンバータ７１０によりアナログ域へ変換される。シンクロナイザ７１２は、ディジタル・フィルタ７０８を同期させるため、到来低速チャネル２４０Ｂについてクロックの回復を行う。結果として生じるＩＦチャネルは、ＱＡＭ変調信号のＩおよびＱ成分を表わす１対の差信号である。代替的な実施の形態においては、ＱＡＭ変調はアナログ手法を用いて実現される。
【００６３】
図７Ａにおいて、復調器６２０は、変調器６４０とは逆の機能であり、ＩＦダウンコンバータ６２２から受取った到来ＩＦチャネル（すなわち、当該実施の形態ではアナログのＩおよびＱ成分）から低速チャネル２４０Ａを復元する。復調器６２０は、直列に接続されたＡ／Ｄコンバータ７２０と、ディジタル・ナイキスト・フィルタ７２２と、イコライザ７２４と、トレリス・デコーダ７２６と、デインターリーバ７２８と、リード・ソロモン・デコーダ７３０と、ＦＩＦＯ７３２とを含んでいる。復調器６２０は更に、ディジタル・ナイキスト・フィルタ７２２とループを形成するシンクロナイザ７３４と、シンクロナイザ７３４およびＦＩＦＯ７３２間に接続されるレート・コンバータ・フェーズ・ロック・ループ（ＰＬＬ）７３６とを含む。
【００６４】
復調器６２０は、図７が示唆するように動作する。Ａ／Ｄコンバータ７２０は、到来するＩＦチャネルをディジタル形態へ変換し、シンクロナイザ７３４により同期されるナイキスト・フィルタ７２２は、変換からの不要なアーチファクトを減じるため結果をディジタル的にフィルタ処理する。イコライザ７２４は、フィルタ処理された結果に対して等化して、例えばファイバにおける伝搬により生じる歪みを補償する。トレリス・デコーダ７２６は、ＩおよびＱの複合信号をディジタル・ストリームへ変換し、デインターリーバ７２８は、インターリーブ処理を反転する。リード・ソロモン・デコーダ７３０は、リード・ソロモン・エンコーディングを逆にし、生じた何らかのエラーを訂正する。使用されたコード・レートが低速チャネルにより使用されたレートと整合しないデータ・レートを結果として生じるならば、ＦＩＦＯ７３２およびレート・コンバータＰＬＬ７３６がこのレートを適正なデータ・レートへ変換する。
【００６５】
変調器６４０と復調器６２０とをＡＤＭクロスポイント６２０の高速チャネル側に置くことの１つの利点は、ＦＤＭノード４００がノードを通過させられた信号に対して完全な３Ｒ再生（すなわち、再増幅、再調時および再整形）を行うことである。ＦＤＭノード４００を通過したチャネルは、到来高速チャネル１２０Ａから受信データ・パス２１０Ａ（通過復調器６２０を含む）へ進み、ＡＤＭクロスポイント２６０により送信データ・パス２１０Ｂへ切換えられ、次いで送信データ・パス２１０Ｂ（通過変調器６４０を含む）を経て送出高速チャネル１２０Ｂへ進む。これらのパススルー・チャネルは、復調器６２０により低速チャネルへ復調され、これらチャネルは次に送出高速チャネル１２０Ｂにおける再送信のため変調器６４０により再変調される。各ＦＤＭノード４００において生じるこのような復調／再変調は、パススルー・チャネルを再調時し再整形する。再増幅は、データ経路全体にわたり生じる。完全３Ｒ再生は、元のノードから多数のノード間リンクを網羅する最終宛て先ノードへの完全リンクではなく、多くのシステム・パラメータ（例えば、ジッタ・バジェット）を１つのノードから次のノードへの通信リンクに基かせる。
【００６６】
再び送信データ・パス２１０Ｂにおいて、ＩＦアップコンバータ６４２が変調器６４０から６４のＩＦチャネルを受取る。ＩＦアップコンバータ６４２とＲＦアップコンバータ６４４とは一緒に、ＴＤＭ手法を用いてこれら６４のＩＦチャネルを１つのＲＦ信号へ統合する。要約すれば、ＩＦチャネルの各々（あるいは同様に、６４の低速チャネル２４０Ｂの各々）は、ＲＦ信号内の異なる周波数帯域を割付けられる。このような周波数帯域の割付けは、周波数マッピングと呼ばれ、当該実施の形態においては、ＩＦチャネルが一緒にＦＤＭマルチプレックス化されるチャネルであるから、これらチャネルもまたＦＤＭチャネルと呼ばれる。マルチプレクシングは、２段階で行われる。ＩＦアップコンバータ６４２が最初に６４のＩＦチャネルを８つのＲＦチャネルへ統合するならば、これらがＲＦアップコンバータ６４４に対する入力であるのでそのように呼ばれる。一般に、用語「ＩＦ」および「ＲＦ」は、例えばある特定の周波数範囲を表わすのではなく、ラベルとしていつでも用いられる。従って、ＲＦアップコンバータ６４４は、８つのＲＦチャネルを電気的高速チャネルとも呼ばれる１つのＲＦ信号へ統合する。
【００６７】
図８Ｂにおいて、ＩＦアップコンバータ６４２は８つの段階（当該実施の形態ではこの数とするも、必ずしもそうある必要はない）を含み、その各々が８つのＩＦチャネルを１つのＲＦチャネルへ統合する。図８Ｂは、これらの段階の１つを示し、これを便宜上、ＩＦアップコンバータ６４２と呼ぶ。ＩＦアップコンバータ６４２が８つの周波数シフタと１つのコンバイナ８１２を含むならば、各周波数シフタは、１つの変調器８０４と、可変利得ブロック８０６と、コンバイナ８１２の入力に直列に結合されたフィルタ８０８とを含んでいる。
【００６８】
ＩＦアップコンバータ６４２は下記のように動作する。変調器８０４がＩＦチャネルを受取り、かつ特定のＩＦ周波数（例えば、図８Ｂでは、一番高い周波数シフタでは１４０４ＭＨz）でキャリアも受取る。変調器８０４は、ＩＦチャネルによりキャリアを変調する。この変調されたキャリアは、可変利得ブロック８０６により振幅を調整され、フィルタ８０８によって帯域通過フィルタ処理される。その結果は、特定の周波数におけるＱＡＭ変調されたＩＦ信号となる。しかし、各周波数シフタが異なる周波数（例えば、当例では、等しい増分で９００ＭＨzから１４０４ＭＨzにわたる）を用い、従ってコンバイナ８１２は単に８つの到来するＱＡＭ変調された信号を統合して、８つ全ての到来ＩＦチャネルの情報を含む１つの信号（すなわち、ＲＦチャネル）を生じる。当例では、残りのＲＦチャネルは８６４ないし１４４０ＭＨzの周波数範囲をカバーする。
【００６９】
図９Ｂにおいて、ＲＦアップコンバータ６４４はＩＦアップコンバータ６４２と同様に構成され、ちょうど各ＩＦアップコンバータがこれにより受取られた８つのＩＦチャネルを統合するように、ＩＦアップコンバータ６４２から受取った８つのＲＦチャネルを統合する同様な機能を行う。更に詳細に述べれば、ＲＦアップコンバータ６４４は、８つの周波数シフタと１つのコンバイナ９１２とを含む。各周波数シフタは、ミクサ９０４と、種々の利得ブロック９０６と、コンバイナ９１２の入力に直列に結合された種々のフィルタ９０８とを含む。
【００７０】
ＲＦアップコンバータ６４４は、下記のように動作する。ミクサ９０４がＲＦチャネルの１つを特定のＲＦ周波数（例えば、図９Ｂの一番上の周波数シフタでは４０３２ＭＨz）のキャリアと混成し、これによりＲＦチャネルをＲＦ周波数へ周波数アップシフトする。利得ブロック９０６とフィルタ９０８は、標準的な振幅調整と周波数のフィルタ処理のために用いられる。例えば、図９Ｂにおいて、１つのフィルタ９０８が到来するＲＦチャネルを帯域通過フィルタ処理しかつ生成されたＲＦ信号を別の帯域通過フィルタ処理を行い、両フィルタとも問題の周波数範囲外のアーチファクトを抑制する。各周波数シフタは、異なる周波数（例えば、当例では、同じ増分で０ないし４０３２ＭＨzにわたる）を用い、従ってコンバイナ９１２は単に８つの到来ＲＦ信号を統合して，８つ全ての到来ＲＦチャネル、あるいは同様に、ＩＦアップコンバータ６４２により受取られる６４全てのＩＦチャネルの情報を含む１つの電気的な高速チャネルを生じる。当例では、この電気的な高速チャネルは８６４ないし５４７２ＭＨzの周波数範囲をカバーする。
【００７１】
ＲＦダウンコンバータ６２４とＩＦダウンコンバータ６２２とは逆の機能を実現し、すなわちそれぞれ、ＲＦ信号をその８つの構成ＲＦチャネルへ分け、次いで各ＲＦチャネルをその８つの構成ＩＦチャネルへ分け、これにより復調器６２０により受取られる６４のＩＦチャネル（すなわち、ＦＤＭチャネル）を生じる。
【００７２】
図９Ａにおいて、ＲＦダウンコンバータ６２４は、８つの周波数シフタに結合された１つのスプリッタ９２０を含んでいる。各周波数シフタは、ミクサ９２４と、種々の利得ブロック９２６と、直列に結合された種々のフィルタ９２８とを含んでいる。スプリッタ９２０は、到来する電気的な高速チャネルを８つの異なるＲＦ信号へ分け、各周波数シフタが受取ったＲＦ信号から異なる構成ＲＦチャネルを復元する。ミクサ９２４は、受取ったＲＦ信号を特定のＲＦ周波数（例えば、図９Ａにおける一番上の周波数シフタに対しては４０３２ＭＨz）におけるキャリアと混成し、これによりＲＦ信号をその元のＩＦレンジ（例えば、８６４ないし１４４０ＭＨz）へ周波数ダウン・シフトする。次にフィルタ９２８が、この特定ＩＦ周波数範囲を除去する。各周波数シフタは、ミクサ９２４による異なるＲＦ周波数を用い、これにより異なるＲＦチャネルを復元する。ＲＦダウンコンバータ６２４の出力は、８つの構成ＲＦチャネルである。
【００７３】
図８ＡのＩＦダウンコンバータ６２２も同様に動作する。このコンバータは、スプリッタ８２０と、それぞれ１つの帯域通過フィルタ８２２と復調器８２４を含む８つの周波数シフタとを含んでいる。スプリッタ８２０は、到来するＲＦチャネルを８つの信号へ分け、これから各周波数シフタが異なる構成ＩＦチャネルを復元する。フィルタ８２２は、問題となるＩＦチャネルを含むＲＦチャネル内の周波数帯域を分離する。復調器８２４が、対応するＩＦキャリアと混成することにより、ＩＦチャネルを復元する。結果として得る６４のＩＦチャネルは、復調器６２０へ入力される。
【００７４】
図７および図８は主として機能的であり他の構成が明らかであることに注意すべきである。例えば、図９Ｂについては、一番下のチャネルが８６４ないし１４４０ＭＨzの周波数スペクトルを占有し、従ってミクサ９０４が不要であることに注目されたい。別の例として、一番下の次のチャネルが８６４ないし１４４０ＭＨzの帯域から１４４０ないし２０１６ＭＨzへ周波数がアップシフトされることに注目されたい。望ましい試みにおいて、これは５７６ＭＨz信号と混成するだけの一ステップで達成されない。むしろ、到来する８６４ないし１４４０ＭＨzの信号ははるかに高い周波数範囲に周波数アップシフトされ、次に１４４０ないし２０１６ＭＨzのレンジへ再び周波数ダウンシフトされる。このことは、元の８６４ないし１４４０ＭＨzの信号の１４４０ＭＨz終端からの望ましくない干渉を避ける。他の変更も明らかであろう。
【００７５】
望ましい実施の形態４００のＦＤＭ特性については、６４の低速チャネル２４０を１つの光高速チャネル１２０へ統合する関連において記述した。本発明は、いかなる意味においても、当例に限定されるものではない。異なるチャネル総数、各チャネルに対する異なるデータ・レート、異なる総合データ・レート、およびＳＴＳ／ＯＣプロトコル以外のフォーマットとプロトコルは、全て本発明に対して適している。実際に、ＦＤＭ手法の１つの利点は、異なるデータ・レートおよび（または）異なるプロトコルを用いる低速チャネルを収容することが容易なことである。換言すれば、チャネル２４０Ｂの一部は、データ・レートＡとプロトコルＸを用い、他のチャネルはデータ・レートＢとプロトコルＹを用い、更に他のチャネルはデータ・レートＣとプロトコルＺを用い得る。ＦＤＭ手法においては、これらはそれぞれ異なるキャリア周波数に割付けられ、またこれらは、基盤となるチャネルが異なるキャリアを重ならせるほど広くないかぎり、すぐに統合することができる。対照的に、ＴＤＭ手法においては、各チャネルがあるタイムスロットを割付けられ、実質的に、他のチャネルと統合される前にＴＤＭ信号へ変換されねばならない。
【００７６】
別の利点は、コストが安いことである。ＦＤＭの運用は、ＲＦ通信システムにおいて一般に見出される低コストの構成要素を用いて達成できる。変調器６４０、復調器６２０およびクロスポイント２６０のようなディジタル・エレクトロニックスが総合データ・レートに比して比較的低いデータ・レートで働くので、更なるコスト節減が実現される。ディジタル・エレクトロニックスは個々の低速チャネル２４０のデータ・レートと同じ速さで働きさえすればよい。このことは、総合送信速度に等しいディジタル・クロック・レートを必要とするＴＤＭシステムとは対照的である。ＦＤＭノード４００における高速チャネル１２０とデータ・レートが等しいＯＣ−１９２の場合は、これは通常はシリコンではなく比較的高価なガリウムヒ素集積回路を必要とする。
【００７７】
送信データ経路２１０Ｂについて更に考察すると、Ｅ／Ｏコンバータ２４０は、光源と外部光変調器とを含むことが望ましい。光源の事例は、ソリッドステート・レーザおよび半導体レーザを含む。外部の光変調器の例は、マッハ・ツェンダ変調器および電気吸引型変調器を含む。光源が光キャリアを生じ、このキャリアはこれが変調器を通過するとき電気的高速チャネルにより変調される。電気的高速チャネルは、システム全体の線形性を増すために予め歪みが与えられる。あるいはまた、Ｅ／Ｏコンバータ２４０は、内部変調型レーザである。この場合、電気的高速チャネルがレーザを駆動し、その出力は変調された光ビーム（すなわち、光高速チャネル１２０Ｂ）となる。
【００７８】
光高速チャネルの波長は、多くの異なる手法を用いて制御することもできる。例えば、信号を波長ロッカへ転向する光ファイバ・スプリッタにより光キャリアの一部を抽出することができる。波長ロッカは、光キャリアの波長を所望の波長から偏向するときにエラー信号を生じる。エラー信号は、光キャリアを所望の波長にロックするため、光源の調整（例えば、レーザの駆動電流または温度の調整）にフィードバックとして用いられる。他の手法は明らかであろう。
【００７９】
受信データ・パス２１０Ａにおける対抗馬は、典型的にアバランシェ光ダイオードまたはＰＩＮダイオードのような検出器を含むＯ／Ｅコンバータ２２０である。代替的な手法においては、Ｏ／Ｅコンバータ２２０がヘテロダイン検出器を含む。例えば、ヘテロダイン検出器は、到来する光高速チャネル１２０Ａの波長あるいはその付近で動作する局部発振レーザを含む。到来する光高速チャネルおよび局部発振レーザの出力は統合され、結果として得る信号が光検出器により検出される。到来する光高速チャネルにおける情報は、光検出器の出力から復元することができる。ヘテロダイン検出の１つの利点は、ファイバ増幅器を使用することなく、検出器の熱雑音を克服することができかつ散弾雑音が制限された性能が得られることである。
【００８０】
図１０Ａないし図１０Ｄは、ＦＤＭノード４００の送信データ・パス２１０Ｂに沿った種々の点における信号を示す周波数図である。図１０Ａは、当例におけるＯＣ−３データ信号であると仮定されるトリビュタリ１６０Ｂを示している。時間領域では、このトリビュタリはビット・レートが１５５Ｍｂｐｓの２進信号である。周波数領域では、トリビュタリ１６０Ｂのスペクトルは信号のオン／オフ特性による著しい副ローブ１００２を有する。当例ではＳＴＳ−３信号である低速チャネル２４０、２５０は、図１０Ａに示されたものと類似するスペクトルを有する。
【００８１】
図１０Ｂは、１つの低速チャネル２４０Ｂから変調器６４０により生じる信号のスペクトルを示している。先に述べたように、変調器６４０は、エラー制御コーディングを用いてＳＮＲ要件を低減する。変調器６４０はまた、ディジタル・フィルタ処理と拡大された余弦パルス波形を用いて、スペクトル副ローブを著しく低減する。ＱＡＭ変調の使用は、結果として得る信号のスペクトル効率を更に高める。最終結果は、図１０Ｂに示されるように、副ローブが著しく低減したスペクトル的に効率的な波形（すなわち、狭いスペクトル）である。
【００８２】
図１０Ｃないし図１０Ｄは、ＩＦアップコンバータ６４２およびＲＦアップコンバータ６４４からそれぞれ結果として生じたスペクトルを示している。ＩＦアップコンバータ６４２は、主として図１０Ｂからの８つの波形を１つの信号へＦＤＭマルチプレックスし、結果としてＩＦ周波数を中心とする図１０Ｃの８つのローブ付き波形を得る。ＲＦアップコンバータ６４４は、このプロセスを実質的に反復し、図１０Ｄに示される６４のローブ付き（各低速チャネル２４０Ｂごとに１つのローブ）波形を結果として得る。
【００８３】
図１０Ｅは、光高速チャネル１２０のスペクトルを示している。図１０ＤのＲＦ波形は強度変調される。その結果は、中心光キャリア１０４１を持つ２重側波帯信号である。各側波帯１０４２は、ＲＦ波形と同じ幅を有し、約１１ＧＨzの総合帯域幅を結果として生じる。
【００８４】
ＦＤＭノード４００がスペクトル効率のよいＱＡＭ変調とパルス整形を用いるので、結果として得る光波形は他の光伝送法よりも帯域幅効率が著しく優れている。図１１は、１０Ｇｂｐｓを送信する３つの異なる手法に対応するスペクトルを示す。スペクトル１１００は、ＦＤＭノード４００により生成され、先に述べたような約１１ＧＨzの帯域幅を占有する。対照的に、スペクトル１１１０は、伝統的なオン／オフ・キーイングを用いる１０Ｇｂｐｓを伝送する結果である。換言すれば、スペクトル１１１０はＯＣ−１９２波形のスペクトルである。このスペクトルに対するヌルツーヌル帯域幅は、約２０ＧＨzである。スペクトル１１２０は、各波長ごとに２．５Ｇｂｐｓを伝送する４波長ＷＤＭシステムのスペクトルである。今日ＤＷＤＭシステムにおいて一般に用いられる最も狭い間隔は約５０ＧＨzである。従って、総合占有帯域幅は約１５０ＧＨzである。スペクトル１１００が、その対抗馬である１１１０または１１２０より著しく少ない帯域幅を占有することに注目されたい。更に、スペクトル１１００が、以下に更に述べるように、非常に狭い波長間隔を持つＤＷＤＭシステムの１つの波長で伝送できるほど狭いことに注目されたい。
【００８５】
ＴＤＭに勝るＦＤＭの別のそれほど目立たない利点が、図１１に示される。ＯＣ−１９２の波形１１１０が無歪状態で受信されるためには、チャネルは、問題となる２０ＧＨzの全帯域幅にわたってやや平坦な応答を持たねばならない。しかし、ＦＤＭ波形１１００は６４のはるかに狭いローブからなり、その各々は個々のデータ・チャンネルを表わす。従って、このチャネルが歪みのない状態で受信されるためには、該チャネルが個々のチャネルの帯域幅にわたり、すなわち約７２ＭＨzにわたって比較的平坦であることだけが必要である。更に、１つのチャネルの帯域幅における歪みが復調器６２０におけるディジタル・イコライザ７２４により受信され得るが、波形１１１０に対するこのようなイコライザを実現することははるかに難しい。
【００８６】
図１２Ａないし図１２Ｃは、ＦＤＭノード４００に対する望ましい物理的レイアウトを示している。図１２Ａに示されるように、ＦＤＭノード４００は、３つの棚、すなわち東の高速棚１２００（Ｅ）と、西の高速棚１２００（Ｗ）と、低速棚１２１０とを持つフルハイト型エレクトロニックス・ラックである。各棚は、多数のカードを含み、カード間の電気的通信は棚に対するバックプレーンを介して生じることが望ましい。一般に、東の高速棚１２００（Ｅ）は、図４の東の高速システム２００（Ｅ）の機能を実現し、西の高速棚１２００（Ｗ）は西の高速システム２００（Ｗ）の機能を実現し、低速棚１２１０は低速システム２０１と制御システム２９０の機能を実現する。
【００８７】
図１２Ｂは、低速棚１２１０の詳細である。第１の３つのカード１２２０は、制御システム２９０に対し専用化されて診断を含む。４つのカード１２２２は、ＡＤＭクロスポイント２６０を実現し、４つのカードの２つが（Ｐｒｉ）で示されるように主要サービスを提供し、他の２つが（Ｒｅｄ）で示されるように冗長性を提供する。残りの３２のハフハイト・カード１２２４が低速コンバータ２７０、２７５をトランシーバとして実現する。このような構成においては、全てのトリビュタリ１６０が光ファイバ（すなわち、ＯＣ−３またはＯＣ−１２のいずれか）であり、低速コンバータ・カード１２２４の前方から接近可能である。
【００８８】
図１２Ｃは、高速棚１２００の詳細である。１つのカード１２３０は、光トランシーバ（すなわち、Ｏ／Ｅコンバータ２２０とＥ／Ｏコンバータ２４０）を実現し、光ファイバがこのカード１２３０の前方にプラグインする光高速チャネル１２０を運ぶ。別のカード１２３２が、ＲＦアップコンバータ６４４とＲＦダウンコンバータ６２４を実現する。９つのカード１２３４がＩＦアップコンバータ６４２とＩＦダウンコンバータ６２２に対して用いられ、９番目が冗長性を提供する。別の９つのカード１２３６が変調器６４０と復調器６２０とを収容し、９番目が再び冗長性を提供する。
【００８９】
ＦＤＭ手法のモジュラー性で結合される、図１２に示された物理的なモジュラー・レイアウトがサービスと再構成を簡単にする。例えば、ＩＦカード１２３４の１つが故障すると、ＦＤＭ手法は、故障したカードが交換される間冗長なＩＦカードに対しトラヒックを指向し直すため、制御システム２９０がＡＤＭクロスポイント２６０を再構成することを可能にする。ＦＤＭノード４００は、この交換の間機能が有効なままである。別の事例として、主要なＡＤＭクロスポイント・カード１２２２が故障すると、制御システム２９０がトラヒックを自動的に冗長ＡＤＭクロスポイント・カードへ指向させる。別の事例として、トリビュタリの一部がＯＣ−３またはＯＣ−１２以外のプロトコルを使用すると、低速のコンバータ・カード１２２４の一部が所望のプロトコルに適するコンバータ・カードと交換することができる。代替的な周波数マップまたは変調方式もまた、モデム・カード１２３６、ＩＦカード１２３４および（または）ＲＦカード１２３２の一部または全てを交換することによって実現することができる。モジュラー性が種々の方式の混成および整合を可能にすることに注目されたい。例えば、ＩＦカード１２３４の３つが１つの周波数マップを使用し、残りの５つが異なる周波数マップを使用することもできる。
【００９０】
ＦＤＭ手法のモジュラー性はまた、システム全体を更に柔軟かつスケール変更可能にする。例えば、周波数帯域は、ファイバ特性を補償するように割付けられる。７０ｋｍのファイバの場合、典型的に約７ＧＨzのヌルが存在する。ＦＤＭ手法によれば、このヌル値は単にこのヌル値付近の周波数帯域をどの低速チャネル２４０にも割付けないことによって避けられる。変更例として、例えば特定の周波数帯域の伝送特性を補償するために、この各周波数帯域が他の帯域とは無関係に増幅あるいは減衰される。
【００９１】
最後の事例として、単に更に多くの周波数帯域をその時の周波数マップへ割付け、次いで対応するカードを追加するだけで、更なる容量がＦＤＭノード４００へ付加できる。９番目に機能するＩＦカード１２３４を追加しＲＦカード１２３２を然るべく修正することによって、ＳＴＳ−３データ・レートにおける更に８つの低速チャネルを加えることができる。更なるＲＦチャネルが、その時の周波数マッピングの高周波の５４７２ＭＨz終端で追加されることになる。他の変更については明らかであろう。
【００９２】
種々の設計上の妥協は、特定用途において用いられるＦＤＭノード１００の特定実施の形態の設計において本質的なものである。例えば、システムの限界要件に従って、リード・ソロモン・エンコーディングの種類を変更することができ、あるいは他の種類の前向きエラー訂正コードが用いられる（あるいは、全く用いられない）。別の事例として、ＱＡＭの１つの変更例では、信号格子が複合信号空間において均等間隔に置かれるが、ＱＡＭコンステレーションにおける状態の総数は変更され得る設計パラメータである。変調器／復調器６４０／６２０に対する状態の数および他の設計パラメータの任意の選択は、特定の用途に依存する。更にまた、変調は低速チャネルの一部または全てにおいて異なり得る。更に他のチャネル任意の複雑なコンステレーションも用い得るが、例えば、一部のチャネルはＰＳＫ変調を用い、他は１６−ＱＡＭを用いる。特定のＦＤＭ構成の選択もまた、ディジタル領域におけるかあるいはアナログ領域において構成要素を構成するかに従い、およびマルチプレクシングの達成に多数の段階を使用するかに従って、中間周波数の選択のような多数の設計上の妥協をも含む。
【００９３】
数値例として、実施の一形態において、（１８７，２０４）のリード・ソロモン・エンコーディングが１８７バイトのデータを２０４バイトのコード化データへ変換し、レート３／４の１６ＱＡＭトレリス・コードが３ビットの情報を１つの１６−ＱＡＭシンボルへ変換する。当例においては、１５５Ｍｂｐｓの基本データ・レートを持つ１つの低速チャネル２４０Ｂは、１５５Ｍｂｐｓ×（２０４／１８７）×（１／３）＝５６．６メガシンボル／秒を必要とする。充分な保護周波数帯を含む典型的な周波数帯域は、当該シンボルのレートをサポートするため約７２ＭＨzとなる。しかし、各周波数帯域の帯域幅を減じることが要求されると考えよう。これは、コード化および変調を変更することによって達成可能である。例えば、レート５／６の６４−ＱＡＭトレリス・コードを持つ（１８８，２０５）リード・ソロモン・コードは、比例する保護周波数帯を仮定して、１５５Ｍｂｐｓ×（２０５／１８８）×（１／５）＝３３．９メガシンボル／秒または４３ＭＨz周波数帯域のシンボル・レートを必要とする。あるいはまた、７２ＭＨzの周波数帯域が保持されるものとすると、データ・レートを増加することが可能である。
【００９４】
別の事例として、良好な線形性を持つ光変調器２４０が、不要な調波および干渉を減じ、これによりＦＤＭノード１００の伝送範囲を増大する。しかし、良好な線形性を持つ光変調器もまた、設計および製造が更に困難である。従って、最適な線形性は特定の用途に依存する。システム・レベルの妥協の一例は、種々の構成要素に対する信号強さと利得の割付けである。従って、本発明の多くの特質については、望ましい実施の形態４００に関連して記述されたが、本発明はこのような特定の実施の形態に限定されるものでないことを理解すべきである。
【００９５】
図１３は、本発明による別のＦＤＭノード１３００のブロック図である。ノード１３００は、１つのファイバに送られるデータを更に増加するために、先に述べたＦＤＭ原理に関して波長分割マルチプレキシング（ＷＤＭ）を用いる。ノード１３００は、多数のＦＤＭノード１００と、波長分割マルチプレクシング（ＷＤＭ）用マルチプレクサ１３１０と、ＷＤＭデマルチプレクサ１３２０とを含んでいる。各ＦＤＭノード１００の送出する高速チャネル１２０Ｂがマルチプレクサ１３１０へ接続される。先に述べたように、各ＦＤＭノード１００が光高速チャネル１２０Ｂを生じるが、各ノード１００は異なる波長を用いる。例えば、図１３において、光高速チャネル１２０Ｂが波長λ１−λＮにより特徴付けられる。種々の光高速チャネル１２０が、ＷＤＭマルチプレクサ１３１０によりＷＤＭマルチプレックスされて多波長の光チャネル１３５０Ｂを形成し、これが光ファイバ（図示せず）へ送信される。受信方向においては、ＷＤＭデマルチプレクサ１３２０が、ＷＤＭ手法を用いて到来する多波長チャネル１３５０Ａをその構成高速チャネル１２０Ａへ分離し、これらチャネルが対応するＦＤＭノード１００へ送られた後、先に述べたように処理される。
【００９６】
代替的な実施の形態において、ノード１３００を含むノード１００の全てがＦＤＭノードであるわけではない。例えば、一部のノードは、部分的にあるいは全面的にＴＤＭに基く。ＦＤＭノード１００およびＴＤＭノードは、遺物のＴＤＭノードを依然として利用しながら、ＦＤＭノードの柔軟性を活用するために統合される。ＦＤＭまたはＴＤＭ以外の手法に基くものを含む他のノードの組合わせおよび種類も使用可能である。
【００９７】
図１４は、本発明によるシステム例１４００のブロック図である。このシステム１４００は、送信データ・パス２１０Ｂと、光ファイバ１４０２と、受信データ・パス２１０Ａとを含んでいる。前の各図では、送信データ・パス２１０Ｂおよび受信データ・パス２１０Ａが同じノードの一部として示された。図１４においては、データ・パス２１０がシステム１４００を経由する通信経路を示す方法で示される。送信データ・パス２１０Ｂは、光ファイバ１４０２によって受信データ・パス２１０Ａへ接続される。送信データ・パス２１０Ｂは更に、高速送信機２１５Ｂ（Ａ）ないし２１５Ｂ（Ｎ）（まとめて、送信機２１５Ｂ）とＷＤＭマルチプレクサ１３１０とを含む。当例では、送信機２１５Ｂ（Ａ）が図２に更に示されるように、周波数分割マルチプレキシングに基き、送信機２１５Ｂ（Ｎ）は時分割マルチプレクシングに基くものである。送信機２１５Ｂの各々は、ＷＤＭマルチプレクサ１３１０の入力に接続され、ＷＤＭマルチプレクサ１３１０の出力が光ファイバ１４０２に接続されている。
【００９８】
同様に、受信データ・パス２１０Ａは、ＷＤＭデマルチプレクサ１３２０と受信機２１５Ａ（Ａ）−２１５Ａ（Ｎ）とを含み、受信機２１５Ａ（Ａ）および２１５Ａ（Ｎ）はそれぞれＦＤＭ受信機およびＴＤＭ受信機であり、これらは送信機２１５Ｂ（Ａ）および２１５Ｂ（Ｎ）に対応している。ＷＤＭデマルチプレクサ１３２０に対する入力は光ファイバ１４０２にＣんされ、出力は受信機２１５Ａに接続される。明瞭にするため、データ・パス２１０Ｂおよび２１０Ａの各々の送信機２１５Ｂおよび受信機２１５Ａのみが示される。
【００９９】
ＷＤＭマルチプレクサ１３１０およびＷＤＭデマルチプレクサ１３２０は、多くの異なる原理に基くものである。例えば、ＷＤＭデバイスは、一波長（または、一波長帯域）を通し別の波長（または、波長帯域）を反射する干渉フィルタに基くものである。このような干渉フィルタの多くが、異なる波長の光高速チャネルを１つの多波長光チャネルへ統合する（すなわち、ＷＤＭマルチプレクサ１３１０として働く）ため、あるいは多波長光チャネルをその構成する光高速チャネルへ分ける（すなわち、ＷＤＭデマルチプレクサ１３２０として働く）ため用いられる。ＷＤＭデバイスは、格子が異なる角度における異なる波長を回折するため、格子にも基いている。従って、多波長光チャネルが格子へ入射するならば、構成光高速チャネルは各々異なる角度で回折される（すなわち、ＷＤＭデマルチプレクサ１３２０として働く）。逆の動作は、ＷＤＭマルチプレクサ１３１０を実現する。最後の事例として、ＷＤＭデバイスは不均衡マッハ・ツェンダ干渉計に基くものである。不均衡マッハ・ツェンダ干渉計においては、２つの入力アームの波長が異なるとき収縮干渉が出力アームに生じる。差の量は、マッハ・ツェンダ干渉計における不均衡量に依存する。このように、異なる波長の２つのビームを統合することができる（すなわち、２：１ＷＤＭマルチプレクサ１３１０）。このような多数の干渉計を２つ以上の波長の統合のためカスケード接続することができる。再び、逆の動作はＷＤＭデマルチプレクサ１３２０を実現する。
【０１００】
システム１４００において、多数の低速チャネル２４０Ｂが送信データ・パス２１０Ｂにより多波長光チャネル１３５０に統合され、このチャネルが光ファイバ１４０２により送られる。受信データ・パス２１０Ａは、送信データ・パス２１０Ｂにより行われる機能を受取り、受信機位置において元のチャネル２４０Ａを再構成する。
【０１０１】
システム１４００は、下記のように動作する。便宜上、ＦＤＭマルチプレクサ２１５Ｂ（Ａ）に対する低速チャネル２４０Ｂ（Ａ）の入力は、ＦＤＭチャネル２４０Ｂ（Ａ）と呼ぶことにする。このＦＤＭチャネル２４０Ｂ（Ａ）は、ＦＤＭマルチプレックスされ、ＦＤＭ送信機２１５Ｂ（Ａ）により光の形態へ変換されて光高速チャネル１２０Ｂ（Ａ）を形成する。他の送信機２１５Ｂの各々も対応する光高速チャネル１２０Ｂを生じ、その各々が異なる波長に駐在する。例えば、システム１４００においては、光高速チャネル１２０Ｂ（Ａ）は波長λ１で特徴付けられ、光高速チャネル１２０Ｂ（Ｎ）は波長λＮで特徴付けられる。種々の光高速チャネル１２０ＢがＷＤＭマルチプレクサ１３１０によりＷＤＭマルチプレックスされて多波長光チャネル１３５０を形成し、これが光ファイバ１４０２を介して送られてデータ・パス２１０Ａを受取る。
【０１０２】
光高速チャネル１２０の波長は、多数の異なる手法を用いて制御することができる。例えば、信号を波長ロッカへ切換える光ファイバ・スプリッタにより光キャリアの小部分を抽出できる。波長ロッカは、光キャリア・デバイスの波長が所望の波長から偏るときにエラー信号を生じる。エラー信号は、所望の波長に光キャリアをロックするため、フィードバックとして用いられて光源を調整する（例えば、レーザの駆動電流または温度を調整する）。他の手法については明らかであろう。
【０１０３】
受信データ・パス２１０Ａは、送信データ・パス２１０Ｂの機能と逆である。ＷＤＭデマルチプレクサ１３２０は、ＷＤＭ手法を用いて多波長光チャネル１３５０をその構成光高速チャネル１２０Ａへ分ける。高速チャネル１２０Ｂ（Ａ）に対応する高速チャネル１２０Ａ（Ａ）は、光から電気的形態へ変換され、次いでＦＤＭ受信機２１５Ａ（Ａ）によりＦＤＭマルチプレックスされてその構成低速チャネル２４０Ａ（Ａ）を復元する。他の受信機２１５Ａの各々は、同様に、各光高速チャネル１２０Ａから構成低速チャネル２４０Ａを復元する。
【０１０４】
望ましい実施の形態において、上記事例に例示の数値を適用して、各ＦＤＭ送信機２１５Ｂが１５５百万ビット／秒（１５５Ｍｂ／ｓ）のデータ・レートをそれぞれ有する６４のＯＣ−３チャネル２４０Ｂを受取る。従って、各ＦＤＭ送信機２１５Ｂに対する総合データ・レートは、約１０百万ビット／秒（１０Ｇｂ／ｓ）である。ＦＤＭ送信機２１５Ｂは、機能において、図４に関して述べた送信機２１５Ｂと類似している。ＦＤＭ送信機２１５Ｂは、ＩＴＵ（国際電気通信連盟）のＷＤＭ規格で規定された波長の１つで光高速チャネル１２０Ｂを生成する。他の送信機２１５Ｂは、ＩＴＵ規格により規定された異なる波長を用いる。３２波長のシステムが構築され、各波長が先に述べたような光高速チャネルを運ぶものとすると、総合データ・レートは、（２０４８  ＯＣ−３チャネルから）約３２０Ｇｂ／ｓとなる。
【０１０５】
ＦＤＭは、低速チャネル２４０を高速チャネル１２０へマルチプレックスおよびデマルチプレックスするためにシステム１４００において用いられ、対応する高速チャネル１２０がＷＤＭを介して多波長光チャネル１３５０へ統合される。このことは、多くの理由から有利である。純ＷＤＭと比較して、先に述べた手法は典型的にスペクトル効率がよくコスト効率がよい。純ＷＤＭにおいては、各低速チャネル２４０が異なる波長に置かれることになる。先に述べた数値例では、２０４８の異なる波長が２０４８のＯＣ−３チャネルを収容するのに要求される。このようなＷＤＭベースのシステムをＩＴＵ規格に基いて構築することは可能でないが、これは同規格が２０４８の個々の波長を含んでいないからである。更に、より多くの各波長は典型的に、対応する更に多くの光学系を必要とし、これが純ＷＤＭ手法のコストを著しく増やすことになる。
【０１０６】
ＴＤＭは、低速チャネルを高速チャネルへ統合する一般的な手法である。例えば、ＯＣプロトコルはＴＤＭに基いている。しかし、ＴＤＭ手法もまた著しい短所を有する。例えば、先の事例における２０４８のＯＣ−３チャネルがもっぱらＴＤＭを用いて統合されるものとすると、結果として得る高速チャネルは３２０Ｇｂ／ｓのデータ・レートを持つＯＣ−６１４４となる。これは、相応に速い電子装置、正確なクロッキングおよび著しい量のバッファリングを要することになり、これはシステム全体のコストおよび信頼性に悪影響を及ぼす。
【０１０７】
別の代替策は、送信機２１５Ｂと受信機２１５Ａの全てがＴＤＭに基いたシステム１４００により示されるように、ＷＤＭとＴＤＭとを統合する。しかし、このような手法もまた、ＦＤＭ手法に比肩される自体の短所を有する。第一に、ＴＤＭ送信機２１５Ｂ（Ｎ）が６４のＯＣ−３チャネルを１つのＯＣ−１９２チャネルへ統合し、ＴＤＭ送信機２１５Ｂ（Ｎ）が６４のＯＣ−３チャネルを１つのＯＣ−１９２チャネルへ統合し、データ・レートが１０Ｇｂ／ｓとなることに注目されたい。従って、データ・レートが３２０Ｇｂ／ｓではなく１０Ｇｂ／ｓであることを除いて、純ＴＤＭ手法において論議された短所もまたこの手法に存在する。更に、ＴＤＭは、図１１に関して先に述べたように、オン／オフ・キーイングに基いており、かつＦＤＭ手法ほどスペクトル効率がよくない。このような広い帯域幅は、結果としてＷＤＭマルチプレクサ１３１０およびＷＤＭデマルチプレクサ１３２０のような光構成要素に対する要件が更に厳しくなる。これは、拡散効果のような光ファイバ１４０２における波長に依存する効率が更に重要になり、これにより性能を低下させて最後には全システム容量を制限することも意味する。
【０１０８】
システム１４００および先に示した数値例は、全く例示である。先に述べたように、種々の設計上の妥協は特定用途に使用される特定システム１４００の設計に固有のものであり、本発明はいかなる意味でも示された事例により限定されることはない。例えば、システム１４００は、多数の送信機２１５Ｂと受信機２１５Ａの使用を例示し、その１つがＦＤＭとして、また別のものがＴＤＭとして示される。異なる形式の送信機２１５Ｂおよび受信機２１５Ａの色々な組合わせが用いられる。例えば、１つのシステムは、完全にＦＤＭ送信機２１５Ｂ（Ａ）からなり、このためＦＤＭに基く手法の利点を完全に利用する。別の手法においては、旧式のＴＤＭ送信機２１５Ｂ（Ｎ）を利用するために、ＦＤＭ送信機２１５Ｂ（Ａ）およびＴＤＭ送信機２１５Ｂ（Ｎ）がシステム１４００におけるように統合される。ＦＤＭまたはＴＤＭ以外の手法に基くものを含む他の組合わせおよび他の形式の送信機２１５Ｂが用いられる。
【０１０９】
ある状況においては、全システム要件を満たすために、種々の構成要素の利点が調整される。例えば、再びシステム１４００について、ＷＤＭマルチプレクサ１３１０は、各高速チャネル１２０Ｂにおける電力を制限する要件を有する。ＴＤＭ送信機２１５Ｂ（Ｎ）は、光検出器およびレーザからなるトランスポンダ（図示せず）を含む。この光検出器はＴＤＭに基く光高速チャネルを受取り、レーザはこのチャネルを複写するが、ＷＤＭマルチプレクサ１３１０により要求される正しい波長λＮおよび適正電力においてである。対照的に、ＦＤＭ送信機２１５Ｂ（Ａ）の出力は典型的に、中間のトランスポンダなしにＷＤＭマルチプレクサ１３１０に直接結合される。従って、利得要素（図示せず）は、マルチプレクサ１３１０の要件を満たすため、ライン１２０Ｂ（Ａ）に沿って送信機２１５Ｂ（Ａ）とマルチプレクサ１３１０との間に接続することができる。ＷＤＭマルチプレクサ１３１０に対する電力制限がある場合は、利得要素は典型的に減衰器となる。
【０１１０】
他の状況においては、全体的な信号強度は増幅される必要がある。例えば、増幅器、通常はエルビウムでドープされたファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、ＷＤＭマルチプレクサ１３１０の直後かつ光ファイバ１４０２の前に置かれ、これによりブースタ増幅器として働く。あるいはまた、この増幅器は、ファイバ１４０２の後かつＷＤＭデマルチプレクサ１３２０の直前に置かれ、これにより前置増幅器として働く。増幅器はまた、ファイバ１４０２のどこへも置くことができる。最適な場所は、信号／雑音の配慮ならびに他の実際的な制限に依存する。あるいはまた、増幅器はまた、送信データ・パス２１０Ｂあるいは受信データ・パス２１０Ａ以内に配置することもできる。例えば、ライン１２０Ａ（Ａ）に沿ってＷＤＭデマルチプレクサ１３２０と受信機２１５Ａ（Ａ）との間に結合された増幅器は、ファイバ１４０２に流れる全てのチャネルの増幅ではなく、問題となるチャネル１２０Ａ（Ａ）のみを増幅するという利点を有する。
【０１１１】
図１５は、ＦＤＭに基く光高速チャネルの共通の増幅を示す別のシステム１５００のブロック図である。システム１５００は、システム１４００と同じものであるが、下記の変更を有する。第一に、送信機２１５Ｂ（Ａ）および２１５Ｂ（Ｉ）が全てＦＤＭ送信機であり、その各々が異なる波長λ１ないしλＩにおいて光高速チャネルを生じる。第二に、システム１５００は、ＷＤＭデマルチプレクサ１３２０とＦＤＭ受信機２１５Ａ（Ａ）ないし２１５Ａ（Ｉ）との間に接続された共通の増幅器１３１０を含む。例えば信号／雑音の配慮により、チャネル１２０Ａ（Ａ）ないし１２０Ａ（Ｉ）を増幅することが望ましいと仮定しよう。増幅器１５１０は、ファイバ１４０２において増幅器を必要とすることなく、要求される増幅を行い、これは一部の旧式なシステムにおける最も実際的な解決法であり得る。
【０１１２】
共通増幅器１５１０は、ＷＤＭマルチプレクサ１５１２と、ＥＤＦＡ１５１４と、ＷＤＭデマルチプレクサ１５１６とを含んでいる。これは下記のように動作する。ＷＤＭマルチプレクサ１５１２は、光高速チャネル１２０Ａ（Ａ）ないし１２０Ａ（Ｉ）を多波長光チャネルへ統合し、このチャネルが次にＥＤＦＡ１５１４により増幅される。ＷＤＭデマルチプレクサ１５１６は、増幅されたチャネルをその構成チャネルへ分け、その各々が対応するＦＤＭ受信機２１５Ａないし２１５Ａ（Ｉ）へ入力される。共通増幅器１５１０が各チャネルごとに１つではなく１つのＥＤＦＡしか使用しないので、著しい節減が達成可能である。
【０１１３】
先に述べた実施の形態が例示に過ぎず、他の多くの代替例が明らかになることに注意すべきである。例えば、先に示した種々の機能は規則正しく切換えられる。例えば、望ましい実施の形態４００において、トリビュタリ１６０と低速チャネル２４０、２５０がディジタル信号であり、ＡＤＭクロスポイント２６０がこれらディジタル信号に対するアッド／ドロップ機能を実現した。送信方向においては、高速システム２００がキャリアをディジタル低速チャネル２４０Ｂで変調してアナログ信号を生じるが、受信方向では、高速システム２００が受信したアナログ信号を復調してディジタル低速チャネル２４０Ａを生じる。代替的な実施の形態においては、変調／復調が、高速チャネル側ではなくＡＤＭクロスポイント２６０のトリビュタリ側で生じる。結果として、低速チャネル２４０、２５０はアナログ信号であり、ＡＤＭクロスポイント２６０がこれらアナログ信号に対するアッド／ドロップ機能を実現する。送信方向では、トリビュタリ１６０Ｂが変調されてアナログ低速チャネル２５０Ｂを生じるが、おそらくは必ずしもベースバンドでは生じない。これらのアナログ低速チャネル２５０Ｂは、アッド／ドロップされるＡＤＭクロスポイント２６０へ入る。同様に、受信方向では、到来するアナログ低速チャネル２４０が、対応するディジタルトリビュタリ１６０へ復調される前に、ＡＤＭクロスポイント２６０により最初にアッド／ドロップされる。このような手法の１つの利点は、ノードに通過されるチャネルには変調／復調が要求されないことである。あるいはまた、トリビュタリ１６０自体はアナログ信号であり得る。
【０１１４】
先の代替策の変更例においては、アナログ低速チャネル２５０、２４０がＡＤＭクロスポイント２６０のトリビュタリ側でサンプルされる。換言すれば、低速チャネル２５０、２４０は変調されたディジタル信号である。このことは、ノードを通過させられるチャネルに対して変調／復調を必要としないという利点を保持しながら、ＡＤＭクロスポイント２６０がディジタル信号に対するアッド／ドロップ機能を実現することを許容する。
【０１１５】
別の事例として、実施の形態４００の論議が、周波数分割マルチプレキシングが２つの段階、すなわち低速チャネルをＲＦチャネルへマルチプレクシングする第１段階と、ＲＦチャネルを電気的なＲＦ高速チャネルへマルチプレクシングする第２段階とで実現されることが望ましいことに注目した。実施の形態４００においては、ＡＤＭクロスポイント２６０がこれら両方の段階のトリビュタリの側に置かれた。代替的な実施の形態では、ＡＤＭクロスポイント２６０はこれら２つの段階の間に置かれる。この場合、ＡＤＭクロスポイント２６０に対する「低速チャネル」は実際にはＲＦチャネルであり、ＡＤＭクロスポイント２６０がこれらのＲＦチャネルに対するアッド／ドロップ機能を実現する。
【０１１６】
更に別の事例として、先に述べた実施の形態においては、低速チャネル２４０が、もっぱら周波数分割マルチプレキシングを用いて電気的高速チャネルへ統合された。例えば、実施の形態４００においては、６４の低速チャネル２４０Ｂの各々が異なる周波数のキャリアに有効に置かれ、次にこれらの６４キャリアが、もっぱら異なるキャリア周波数に基いて、１つの電気的高速チャネルへ有効に統合された。これは、本発明が、信号を統合するための他の全ての手法を除いて、もっぱら周波数分割マルチプレキシングに限定されることを示唆するものではない。実際には、代替的な実施の形態において、周波数分割マルチプレキシングに関連して他の手法が用いられる。例えば、１つの手法において、図４の６４の低速チャネル２４０Ｂが２つの段階で１つの高速チャネル１２０Ｂへ統合され、この段階の２番目のみが周波数分割マルチプレキシングに基いている。特に、６４の低速チャネル２４０Ｂが４チャネルずつ１６のグループへ分けられる。各グループでは、１６のＱＡＭ（直角振幅変調）を用いて、４つのチャネルが１つの信号へ統合される。結果として得るＱＡＭ変調された信号が周波数分割マルチプレックスされて、電気的高速チャネルを形成する。
【０１１７】
最後の事例として、トリビュタリ１６０自体が信号の組合わせであり得ることが明らかなはずである。例えば、実施の形態４００におけるＯＣ−３／ＯＣ−１２のトリビュタリ１６０の一部または全部が、周波数分割マルチプレキシングその他の手法のどれかを用いて、比較的低いデータ・レートの幾つかの信号を組合わせた結果である。１つの手法では、低いデータ・レートの幾つかの信号を、実施の形態４００に対してトリビュタリ１６０として役立つ１つのＯＣ−３信号へ統合するため、時分割マルチプレクシングが用いられる。
【０１１８】
本発明については、その幾つかの望ましい実施の形態に関して詳細に記述したが、他の実施の形態もあり得る。従って、頭書の請求の範囲は、本文に含まれる望ましい実施の形態の記述に限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＡないしＣは、本発明を包含する事例の光通信ネットワークを示すブロック図である。
【図２】本発明によるＦＤＭノード１００を示すブロック図である。
【図３】  アッド、ドロップおよびパススルー機能を実現するＦＤＭノード１００の動作を示す複雑なフロー図である。
【図４】  ＦＤＭノード１００の望ましい実施の形態４００を示すブロック図である。
【図５】  Ａは、低速出力コンバータ２７０の望ましい実施の形態を示すブロック図である。
Ｂは、低速入力コンバータの望ましい実施の形態を示すブロック図である。
【図６】  Ａは、ＦＤＭデマルチプレクサ２２５の望ましい実施の形態を示すブロック図である。
Ｂは、ＦＤＭマルチプレクサ２４５の望ましい実施の形態を示すブロック図である。
【図７】  Ａは、復調器６２０の望ましい実施の形態を示すブロック図である。
Ｂは、変調器６４０の望ましい実施の形態を示すブロック図である。
【図８】  Ａは、ＩＦダウンコンバータ６２２の望ましい実施の形態を示すブロック図である。
Ｂは、ＩＦアップコンバータ６４２の望ましい実施の形態を示すブロック図である。
【図９】  Ａは、ＲＦダウンコンバータ６２４の望ましい実施の形態を示すブロック図である。
Ｂは、ＲＦアップコンバータ６４４の望ましい実施の形態を示すブロック図である。
【図１０】  ＡないしＥは、ＦＤＭノード４００の動作を示す周波数図である。
【図１１】  ＦＤＭノード４００の使用の結果生じた低減帯域幅を示す３つの周波数図である。
【図１２】  ＡないしＣは、ＦＤＭノード４００に対する望ましい物理的レイアウトを示す図である。
【図１３】  本発明による別のＦＤＭノード１３００を示すブロック図である。
【図１４】  本発明による別のシステム１４００を示すブロック図である。
【図１５】  ＦＤＭに基く光高速チャネルの一般的な増幅を示す更に別のシステム１５００を示すブロック図である。
【図１６】  ＡＤＭクロスポイント２６０の望ましい実施の形態を示すブロック図である。
【図１７】  ＡＤＭクロスポイント２６０Ａの望ましい実施の形態を示すブロック図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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