(57)【要約】  光通信システム上でデータを送信するための方法が、複数の光波長の間でレーザビームを逐次的にチューニングすることによって実行される。少なくとも1つのデータ信号が、任意の所与の時間にデータ信号が光波長のうちの1つにのみ変調されるように複数の光波長の間でデータ信号の変調を逐次的にスイッチングすることによって、複数の光波長に変調される。逐次的にスイッチングすることは、光波長を増幅するために使用される1つまたは複数の光増幅器の応答時間以上のレートで実行される。
2017536750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信システム上でデータを送信するための方法であって、
複数の光波長の間でレーザビームを逐次的にチューニングするステップと、
少なくとも1つのデータ信号を、任意の所与の時間に前記データ信号が前記光波長のうちの1つにのみ変調されるように前記複数の光波長の間で前記データ信号の変調を逐次的にスイッチングすることによって、前記複数の光波長に変調するステップと、
前記光波長を増幅するために使用される1つまたは複数の光増幅器の応答時間以上のレートで前記逐次的にスイッチングすることを実行するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記データ信号が変調される前記波長が、前記波長が増幅される前記光増幅器の動作帯域幅の実質的にすべてに分散される請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記光増幅器の利得傾斜が、前記動作帯域幅上の波長の分散ではなく、前記波長に変調されているデータ信号の数の関数となるように、前記光増幅器の前記動作帯域幅上に分散された波長に前記データ信号のうちの1つまたは複数を変調するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記データ信号が変調される前記複数の波長が、前記光通信システム上で送信するために利用可能である、それ以外で未使用の波長位置すべてを占有するのに十分な数の波長を含む請求項1に記載の方法。
【請求項５】
別のデータ信号によって変調されていない光波長に第2のデータ信号の変調を逐次的にスイッチングすることによって前記第2のデータ信号を挿入するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記データ信号を前記複数の波長に変調するステップが、複数のデータ信号を前記複数の波長に変調することを含み、前記方法が、任意の所与の時間に任意の所与の波長が前記データ信号のうちの1つのみによって変調されるように、時間インターリーブされた方式で前記複数の波長の間に前記複数のデータ信号を逐次的にスイッチングするステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項７】
受動光カプラを使用して前記複数のデータ信号を組み合わせるステップであって、前記複数のデータ信号が、前記複数のデータ信号が任意の所与の波長に同時に変調されないように互いに同期される、ステップをさらに含む請求項6に記載の方法。
【請求項８】
最大電力で前記システムに導入される光波長に第2のデータ信号の変調を逐次的にスイッチングすることによって前記第2のデータ信号を挿入するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項９】
変調された光波長を多重化してWDM光信号を生成し、前記1つまたは複数の光増幅器を含む光送信経路に前記WDM信号を送信するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
複数の受信機を含むノードにおいて複数の変調された光波長を受信するステップであって、個々の受信機の各々が、全体としては任意の所与の時間に単一のデータ信号のみを含む前記複数の変調された光波長のサブセットのみを受信する、ステップをさらに含む請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の変調された光波長の各々を異なる光ファイバに分岐し、各光ファイバ内を進む前記変調された光波長を分けて、前記変調された光波長を、それぞれが受信機に関連付けられた複数のスイッチの各々に導くステップと、
前記受信機の各々が前記データ信号のうちの1つによって変調される前記変調された光波長の各々の一部のみを受信するように、前記スイッチの各々をスイッチングするステップとをさらに含む請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
前記変調された光波長から前記データ信号うちの1つを選択するようにそれぞれが構成された複数の受信機に、前記複数の変調された光波長の各々を分岐するステップをさらに含む請求項9に記載の方法。
【請求項１３】
第1のデータ信号によって変調されている波長の数を減らし、前記第1のデータ信号によってもはや変調されていない波長に第2のデータ信号の変調を逐次的にスイッチングすることによって、前記システムに前記第2のデータ信号を挿入するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項１４】
前記第1のデータ信号および前記第2のデータ信号によって変調されている波長の数を減らし、前記第1のデータ信号および前記第2のデータ信号によってもはや変調されていない波長にさらなるデータ信号の変調を逐次的にスイッチングすることによって、前記さらなるデータ信号を挿入するステップをさらに含む請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
波長可変レーザによって前記光波長を生成するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項１６】
前記光増幅器が希土類添加光増幅器である請求項1に記載の方法。
【請求項１７】
前記希土類添加光増幅器がエルビウム添加光増幅器である請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
光通信システムにおいて使用するための光ノードであって、
複数の光波長を生成するための光ソースと、
任意の所与の時間にデータ信号が前記光波長のうちの1つにのみ変調されるように、前記光波長の各々の間で前記データ信号を逐次的にスイッチングすることによって前記データ信号を前記複数の波長に変調するためのデータ変調器であって、前記逐次的にスイッチングすることが、光ノードが通信する光送信経路に沿って使用される1つまたは複数の光増幅器の応答時間以上のレートで実行される、データ変調器と、
変調された光波長を多重化してWDM光信号を生成し、前記光送信経路に前記WDM光信号を送信するための光多重化機構とを含む、光ノード。
【請求項１９】
前記光多重化機構が挿入/分岐多重化装置を含む請求項18に記載の光ノード。
【請求項２０】
前記光多重化機構が光スイッチを含む請求項18に記載の光ノード。
【請求項２１】
前記光スイッチが再構成可能光挿入分岐多重化装置(ROADM)を含む請求項20に記載の光ノード。
【請求項２２】
前記ROADMが色無制限ROADMである請求項21に記載の光ノード。
【請求項２３】
前記光増幅器が希土類添加光増幅器である請求項18に記載の光ノード。
【請求項２４】
前記希土類添加光増幅器がエルビウム添加光ファイバ増幅器である請求項23に記載の光ノード。
【請求項２５】
前記光ソースが波長可変レーザを含む請求項18に記載の光ノード。
【請求項２６】
前記光波長を増幅するために使用される前記1つまたは複数の光増幅器の応答時間以上のレートで前記逐次的にスイッチングすることを実行するステップが、前記変調された光波長がそれぞれ規定された許容範囲内の一定の値を有するものとして前記1つまたは複数の光増幅器によって扱われるように実行される請求項1に記載の方法。
【請求項２７】
前記規定された許容範囲が1dBである請求項26に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、Multi-Wavelength Balanced Optical Transmission Networksと題した2014年10月14日に出願された米国仮出願第62/063,889号の利益を主張するものであり、この仮出願の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
政府による資金提供
本発明は、NSFによって与えられた認可番号EEC0812072の下での政府支援によってなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
波長分割多重(WDM)は、光送信システムの容量を増やすための1つの技術である。波長分割多重光送信システムは、複数の光チャネルを使用し、それぞれの光チャネルに特定のチャネル波長が割り当てられる。WDMシステムにおいては、光学波長が生成され、それらの光学波長が異なるデータ信号によって変調される。変調された波長は、以降、光信号と呼ばれることがある。変調された光学波長(すなわち、光信号)は、光ファイバ送信経路上で送信され、各チャネル波長が指定された受信機に個々にルーティングされるように多重分離され得るWDM光信号を形成するために多重化される。光増幅器の使用によって、複数の光学波長が同時に直接増幅され、長距離光システムにおける波長分割多重の使用を促進し得る。
【０００４】
送信経路に沿って置かれた光挿入分岐ノード(optical add drop node)は、ノードを通過するその他の波長のその他のデータ信号の終端を必要とすることなく1つまたは複数の波長にデータ信号を挿入し、取り除くことができ、これは、透過的な光挿入分岐ノードと呼ばれることがある。再構成可能光挿入分岐多重化(ROADM: reconfigurable optical add drop multiplexing)ノードと呼ばれる1つの透過的なノードにおいて、そのノードに出入りする複数の光ファイバがサポートされることが可能であり、異なるデータ信号が、ノード内の光スイッチの設定に基づいて、選択的に挿入されるか、または分岐されるか、または異なる光ファイバに送信されることが可能である。
【０００５】
いわゆる色制限(colored)光挿入分岐ノードに関しては、光信号を生成するトランシーバが、特定の波長または波長の組のデータ信号のみを受け付ける挿入または分岐ポートに接続される。したがって、信号の波長および帯域は、最初にその決まった色の入力に合わせてチューニングされる可能性があるが、一旦ポートに接続されるとしっかりと固定されるようになる。この手法は、主としてコストの考慮から、過去に広く使用されてきた。最近は、いわゆる色無制限(colorless)ノード技術が導入されてきた。この種のノードのための光ポートは、任意の波長または波長の組を受け付けることができる。システムのトランシーバソースにおいて1つの波長に変調されたデータ信号が、たとえば、新しいルーティングプランまたはネットワークの障害に対応するために新しい波長に移されるシステムが説明されている。しかし、そのようにしてネットワークの構成を変更することは、その他の波長のデータ信号を途絶させることを避けるために非常にゆっくりと行われなければならないことが多い。これは、光信号が増幅器と、光ファイバの非線形の特性とを通じて相互に作用するからである。さらに、正常な動作中に、光ファイバ、増幅器、およびその他の構成要素の特性が時間と共に揺れ動くために、光信号は繰り返しチューニングされ、慎重に電力を調整される必要がある。新しい光信号がネットワークに挿入されるかまたは任意の同様の変更がなされる場合、同様の調整が、ゆっくりと慎重に行われる必要がある。光ファイバの断線が発生すると、補償をし、新しい動作点を見つけるようにシステム制御を調整できるまで、光信号は、長い期間にわたって持続する電力の変位を被ることが多い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書において説明されるのは、それぞれの個々のデータ信号が、システムにおいて使用される光増幅器の応答時間よりも高速である時間スケールで異なる波長に変調されるように逐次的に繰り返しスイッチングされる光送信または通信システムである。データ信号は、任意の所与の時間に単一の波長にのみ変調される。
【０００７】
本発明の1つの特定の態様によれば、光通信システム上でデータを送信するための方法が、複数の光波長の間でレーザビームを逐次的にチューニングすることによって実行される。少なくとも1つのデータ信号が、任意の所与の時間にデータ信号が光波長のうちの1つにのみ変調されるように複数の光波長の間でデータ信号の変調を逐次的にスイッチングすることによって、複数の光波長に変調される。逐次的にスイッチングすることは、光波長を増幅するために使用される1つまたは複数の光増幅器の応答時間以上のレートで実行される。
【０００８】
この発明の概要は、選択された概念を簡略化された形態で導入するために与えられている。概念は、発明を実施するための形態の節でさらに説明される。この発明の概要において説明される要素またはステップ以外の要素またはステップが可能であり、いずれの要素またはステップも必須ではない。この発明の概要は、特許請求される対象の重要な特徴または必須の特徴を特定するように意図されておらず、特許請求される対象の範囲を決定する助けとして使用されるように意図されてもいない。特許請求される対象は、本開示のいずれかの部分に記載されたいずれかのまたはすべての不都合を解決する実装に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】データ信号が4つの光波長に変調されるところを時間の関数として示すグラフである。
【図２】WDM送信ネットワークの一例を示す図である。
【図３】図2のネットワークにおいて使用され得る例示的な光ノードの一例を示す図である。
【図４】図3に示された光ノードにおいて使用され得る光スイッチの1つの例示的な例の概略図である。
【図５】M個の波長位置に単一の光信号の電力を分散させるために高速レーザチューニングを使用するWDM送信ネットワークの一例を示す図である。
【図６Ａ】単一のデータ信号が4つの光波長に変調されるところを時間の関数として示す図1のグラフと同様のグラフである。
【図６Ｂ】2つのデータ信号が4つの光波長に変調されるところを2つの異なる時間インターリーブされたパターンを使用して時間の関数として示すグラフである。
【図６Ｃ】2つのデータ信号が4つの光波長に変調されるところを2つの異なる時間インターリーブされたパターンを使用して時間の関数として示すグラフである。
【図７】異なる分散された光信号が、受動光カプラを使用してソースにおいて信号を組み合わせることによって時間インターリーブされる、送信ノードおよび受信ノードを有する光送信システムの一例を示す図である。
【図８】変調された波長を様々な例示的な受信機の構成に分岐する光ノードにおいて使用され得る色無制限光スイッチの例を示す図である。
【図９】変調された波長を様々な例示的な受信機の構成に分岐する光ノードにおいて使用され得る色無制限光スイッチの例を示す図である。
【図１０】変調された波長を様々な例示的な受信機の構成に分岐する光ノードにおいて使用され得る色無制限光スイッチの例を示す図である。
【図１１】変調された波長を様々な例示的な受信機の構成に分岐する光ノードにおいて使用され得る色無制限光スイッチの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
下で詳細に説明されるように、それぞれの個々のデータ信号が光スペクトル内の異なる波長にスイッチングされる光送信または通信システムが本明細書において説明される。これは、データ信号は通常は一定の波長に非常に慎重に維持され、人はシステムを途絶させることをできる限り避けるようと試みるので、直観に反している。データ信号が変調される波長をスイッチングすることは、ネットワークのサイズ(たとえば、ノードおよび/または増幅器の数)ならびに送信の距離が大きくなるにつれて悪化するシステムに攪乱を引き起こす可能性がある。
【００１１】
一態様においては、送信光ファイバ上で送信されるデータ信号が、システムにおいて使用される光増幅器の応答時間よりも高速である時間スケールでそのデータ信号のソースにおいて異なる波長に変調されるように、逐次的に繰り返しスイッチングされる。たとえば、1つのよく使用される種類の増幅器であるエルビウム添加光ファイバ増幅器は、マイクロ秒よりも遅い時間スケールで応答する。したがって、データ信号は、光増幅器の応答時間よりも高速である時間スケールで光スペクトル内の異なる波長位置にスイッチングされ得る。このようにデータ信号をスイッチングすることによって、光増幅器は、データ信号が変調される波長に関連する低域通過フィルタとして働く。したがって、変調された光信号は、光増幅器にとっては、データ信号がスイッチングされる波長位置の各々において一定の値(一定の平均電力)を有するように見える。もちろん、データ信号がスイッチングされる必要がある時間スケールは、エルビウム添加光ファイバ増幅器さらにはその他の種類の希土類添加光増幅器にも限定されない、使用される光増幅器の特定の種類に依存する。さらに、一部の実装においては、データ信号が異なる波長にスイッチングされるレートは、光増幅器の応答時間に等しいか、またはさらにはそれ未満、ただし光増幅器の応答時間の実質的に何分の一かである可能性がある。たとえば、場合によっては、スイッチングするレートは、増幅器の応答時間の1/2または1/4もの遅さである可能性がある。
【００１２】
たとえば、レーザによって生成される波長は、最初にデータ信号によって変調される可能性があり、その後、データ信号が、光スペクトル内の4つの異なる波長位置の間でスイッチングされる可能性がある。たとえば、図1は、データ信号がM個の波長に変調されるところを時間の関数として示すグラフであり、この例においては、M=4である。レーザは、たとえば、これらの位置のそれぞれにおいて0.250マイクロ秒を費やし、したがって、0.75マイクロ秒を超える間、いずれの単一の波長位置も離れることはない。エルビウム添加光ファイバ増幅器は、この高速な変化を検出するのに十分なほど速く応答せず、したがって、そうではなくデータ信号が通常の方法で単一の波長に変調されただけである場合にエルビウム添加光ファイバ増幅器が受信したであろう電力の1/4まで減らされた平均電力をそれぞれが有する4つの別々の信号としてレーザを扱う。複数の光信号がシステム内に存在する場合、特に、それらの光信号が増幅器の帯域幅に散らされる可能性がある場合、それらの光信号が被る電力の揺らぎおよび途絶の量が大幅に削減されることは、既に示された。実際、それらの光信号がスペクトル中の有利な位置に置かれる場合、ほとんどの揺らぎは、特に、光ファイバの断線または波長のルーティングの変更に応答してほとんど完全に取り除かれ得る。利得スペクトルなどの増幅器の特性に基づくアルゴリズムが、複数の波長位置を選択するために使用され得る。このアルゴリズムは、システムの波長の構成が変更されるときに起こり得る光電力の変位の平衡を保つ波長位置を選択するように設計され得る。
【００１３】
本明細書において説明される手法の別の利益は、光電力を調整することに関連するやっかいな問題の多くの部分が、システム内の異なる位置に存在する可能性がある広範囲の異なる波長の構成に対応することから生じることであり、そのような波長の構成は、1つの波長から(多くの場合80を超える)すべての波長までである可能性がある。レーザチューニングを使用して光スペクトルに各データ信号の電力を分散させることによって、異なる波長の構成の範囲が大幅に削減され得る。たとえば、データ信号が4つの波長に分散される場合、使用される異なる波長の数は、1から最大までではなく4から最大までの範囲にあり、これらの光信号が占有する可能性があるスペクトル内のあり得る構成または位置の数が、それに応じて削減される。これら4つの波長がスペクトル中に分散された状態では、光信号がスペクトル内の1つの特定の位置に集中されず、したがって、波長依存性を平均化するので、光信号の送信中に生じる波長に依存する違いが原因であるすべての変動の範囲もやはり削減される。以前の研究が、このようにスペクトル内の特定の位置に電力を集中させることは特に問題がある可能性があることを示した。
【００１４】
一部の実施形態において、本明細書において説明される送信システムは、色無制限挿入分岐ノードを高速波長チューニングされた光信号と一緒に使用する可能性がある。ノードが「色制限」である場合、光信号の波長は、それらがチューニングされ得る位置に制限される。したがって、色無制限挿入分岐ノードを使用することによって、単一のデータ信号が、妨げられることなく複数の波長位置にチューニングされ得る。さらに、これらの色無制限ノードは、光信号がネットワーク中の異なる経路に沿ってルーティングまたはスイッチングされることを可能にする。
【００１５】
図2は、本明細書において説明される方法、技術、およびシステムを組み込み得るWDM送信ネットワーク200の一例を示す。WDM送信ネットワーク200は、ネットワークノード210〜215を含む。各ノードは、光リンク220〜224によって少なくとも1つのその他のノードに接続され、光リンク220〜224は、WDM信号が伝播する光ファイバを含み得る。たとえば、ノード210は、リンク220によってノード211に接続され、ノード211は、リンク221によってノード212に接続される。加えて、ノード211は、リンク222によってノード214に接続され、ノード214は、リンク223によってノード213に接続される。さらに、ノード214は、リンク224によってノード215に接続される。各リンクは、WDM信号を増幅するための1つまたは複数の光増幅器230〜235を含み得る。たとえば、リンク220、221、223、および224は、それぞれ、光増幅器230、231、234、および235を含む。同様に、リンク222は、光増幅器232および233を含む。データを波長に符号化するための1つまたは複数の光波長の変調によって、情報が、WDM送信ネットワーク200を介して送信および受信される。様々な変調された光波長は、送信リンクを介して送信される単一のWDM信号へと組み合わせられる。
【００１６】
WDM送信ネットワークは、端末ノードによるポイントツーポイント光ネットワーク、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワーク、または任意のその他の好適な光ネットワークもしくは光ネットワークの組合せを含み得る。図2に示されたノードおよび光リンクの数は例示的であり、図示を簡単にするために与えられる。
【００１７】
光増幅器230〜235は、任意の好適な種類の全光増幅器(all-optical amplifier) (すなわち、いかなる光-電気変換も用いない増幅器)である可能性がある。たとえば、光増幅器は、エルビウム添加光増幅器またはラマン光増幅器などの希土類添加光増幅器である可能性がある。任意の所与の送信ネットワーク内で使用される光増幅器は、すべて同じ種類であるかまたは異なる種類である可能性がある。
【００１８】
図3は、例示的な光ノードの一例をより詳細に示す。ノード300は、概して、たとえば、光クロスコネクトまたは光挿入/分岐多重化装置(OADM: optical add/drop multiplexer)などの光スイッチ310を含む。一実施形態において、光スイッチは、再構成可能であるOADMを使用し、つまり、光スイッチは、再構成可能OADM (ROADM)である。波長可変レーザ320 (たとえば、分布帰還型(DFB)レーザ、外部共振器レーザ(ECL: External-Cavity Laser)、抽出格子分布ブラッグ反射器(SGDBR: Sampled Grating Distributed Bragg Reflector)レーザなど)などの波長可変光ソースが、データが変調されるべき光波長を生成する。データ変調器330は、個々の波長をデータによって変調する。データ変調器330は、任意の好適な変調フォーマットを使用し得る。たとえば、変調は、変調の任意の方法(たとえば、強度、位相、周波数、偏光)を使用して信号点配置(たとえば、2点、4点、8点、16点、またはより高次の信号点配置など)によって伝えられる可能性がある。使用され得る例示的な光変調器は、たとえば、マッハ・ツェンダー変調器である。
【００１９】
図4は、図3に示された光ノード300において使用され得る光スイッチの1つの例示的な例の概略図である。この例において、光スイッチは、ROADMである。ROADM 100は、色無制限(たとえば、任意の挿入/分岐ポートへの任意の波長)、方向無制限(directionless) (たとえば、任意の方路(degree)への任意の波長)、無衝突(たとえば、任意のポートから任意の方路への波長の任意の組合せ)、および/またはグリッドレス(たとえば、決まった周波数がない)アーキテクチャを含み得る。ROADM 100は、光ネットワークによって提供される光スペクトルの任意の部分、任意のチャネルビットレート、および/または任意の変調フォーマットをサポートし得る。図4に示された例において、ROADMは、多方路であり、色無制限のアーキテクチャを有する。入力が1xN光ファンインデバイス、たとえば、パワースプリッタ(PS)または波長選択スイッチ(WSS) 104に接続され、出力がNx1光ファンアウトデバイス、すなわち、WSS 106に接続されるようにして、それぞれのネットワークの方路が、光増幅器102の対に結合される。ネットワークの方路1からの入力ポート1081上の多重化された光信号は、PS/WSS 104を介して、それぞれ、ネットワークの方路2、3、および/または4に関するWSS 106ならびに関連する出力ポート1102、1103、および/または1104に選択的に導かれる。同じ方法で、入力ポート1082、1083、および1084 (ネットワークの方路2、3、および4)上の多重化された光信号は、システムのその他のネットワークの方路に同様にしてルーティングされ得る。入力ポート108および出力ポート110は、光システムノード100のラインポートとして働く。複数の多重化装置/多重分離装置の集まり1121、1122、1123、および1124は、WSS 106およびPS/WSS 104によってクライアント側のポートから各ネットワークの方路1、2、3、および4に/から波長をローカルで挿入/分岐するためにWSS 106およびPS/WSS 104に接続される。
【００２０】
単一の光信号の電力をM個の波長位置に分散させるための高速レーザチューニングの使用が、図5に示される簡略化された光送信システム400を参照して説明されるが、図5の光送信システム400は、一部の実施形態においては図2〜図4に関連して上で検討された特徴、機能、および構成要素の任意の組合せを組み込む可能性がある。この簡略化された例において、光送信システム400は、送信ノード410ならびに受信ノード420および430を含む。より一般的には、もちろん、光送信システム400は、任意の数のノードを含む可能性があり、それらのノードのいずれも、送信ノードと受信ノードとの両方であるか、または示されるように送信ノードかもしくは受信ノードかのどちらかである可能性がある。示されるように、送信ノード410は、波長可変ソース412と、データ変調器414と、変調された光信号をWDM信号として送信リンク上で送信するための色無制限光スイッチとを含む。同様に、受信ノード420は、色無制限光スイッチ422および受信機424を含み、受信ノード430は、色無制限光スイッチ432および受信機434を含む。
【００２１】
図5において、送信ノード410は、波長λ1、λ2...λM上に分散されるデータ信号を、色無制限光スイッチ416を使用して主送信ラインに挿入する。特に、波長可変ソース412は、光波長λ1、λ2...λMを生成し、データ変調器414は、上述の分散された方法でデータ信号を波長λ1、λ2...λMに変調する。(共通のデータ信号によって変調された変調波長λ1、λ2...λMを含む)結果として得られる分散された光信号は、送信リンク上でN (N > M)個の波長位置が占有されるように、その他の光信号と一緒に、受信ノード430に結合された送信リンク440に挿入される。後の時に、受信ノード430に送信される代わりに、分散された光信号は、その分散された光信号を別の送信リンク450にスイッチングすることによって受信ノード420に導かれる可能性があり、K (K > M)個の波長位置が占有される。システムは、今日、商用システムにおいて通常行われるように信号経路の鏡像を使用することによって双方向にされ得る。
【００２２】
図5は、分散された光信号に関する波長の関数としての平均電力のグラフ450も示す。平均電力は、データ信号が分散される4つの波長のすべてに関して同じである。図5は、送信ノード410と受信ノード430との間のリンク440を介して送信されたWDM信号に関する波長の関数としての平均電力のグラフ460も示す。この例において、WDM信号は、波長λ1、λ2...λkを含み、Kは、例示的に12であるように選択される。グラフ460が示すように、分散された光信号において使用される4つの波長の各々の平均電力は、データ信号を分散させない残りの波長よりも小さい。
【００２３】
別の態様によれば、信号の波長経路は、変化するトラフィックの需要またはシステムの要件に応じて経時的に変更され得る。経時的に経路を変更するとネットワーク内のその他の信号を途絶させるので、今日、商用システムは、信号を一定の波長に固定し、それらの信号をネットワークを通じてルーティングしている。本明細書において説明されるようにデータ信号をスペクトルにわたって散らし、それらのデータ信号をそのような途絶に対してより堅牢にすることによって、経路が経時的に変更され得るようになる。
【００２４】
別の態様によれば、データ信号は、(通常、光増幅器の波長の利得の範囲、またはシステム内のスイッチによって提供される波長位置の範囲により決定される)送信のために使用される光スペクトル内でほとんどのまたはすべての波長位置が占有されるように、十分な波長位置に分散される可能性がある。このようにすると、システムの安定性は、最大に負荷がかかったシステムの安定性と同様となり、変化に対して非常に堅牢になる。加えて、新しいデータ信号が、異なる波長位置を占有する光波長の組にそれらの新しいデータ信号を変調することによってシステムに挿入され得る。
【００２５】
一部の実装において、新しいデータ信号は、既に占有されている波長位置を使用し、それらの新しいデータ信号をその他の既存のデータ信号と時間インターリーブすることによってシステムに導入され得る。そのような時間インターリーブの一例が、2つのデータ信号に関して図6Bに示される。図6Aに示される第1のデータ信号が同じ4つの波長に変調された後、第2のデータ信号が導入される。このようにすると、帯域中への光電力の分散は、データ信号の数が変化するときに一定のままである可能性がある。実際、1つの実装においては、あらゆるデータ信号が、波長位置の全範囲に分散される可能性がある。したがって、たとえば、80個の波長位置が利用可能である場合、各データ信号が、1マイクロ秒の時間スケールで、または増幅器の応答が検出するもしくは強く応答することができるよりも速く、80個の位置すべてにスイッチングされ得る。
【００２６】
一部の実装において、データ信号は、システムにおいて使用される増幅器がライン上に存在する波長の数に基づいて利得傾斜の値の予め決められた組を有するように、スペクトルのすべてまたは大部分に分散される。通常、増幅器の利得傾斜は、データ信号が占有する波長の数と波長の範囲との両方に基づいて調整される。異なるあり得る波長の構成の数を減らすことによって(スペクトル全体を使用する場合、波長の構成は一定になる)、増幅器の傾斜は、波長の数の関数に過ぎなくなる。これは、波長の構成を変更することに関連する増幅器の調整を簡略化し、迅速化する。
【００２７】
個々に、または既に存在する分散された光信号と時間インターリーブされるかのどちらかで、複数の波長位置にスイッチングされる新しいデータ信号は、経路全体または経路の任意の部分に沿って最大電力でシステムに挿入され得る。現在、新しい光信号は、すべてを調整して安定した状態に保つためのゆっくりとしたシステム制御のすべてを可能にするために、低い電力から始めて、徐々にゆっくりと、また多くの場合、一度にネットワークの小さな部分上で徐々に挿入される必要がある。本明細書において説明される技術によって、波長を迅速に挿入し、それらの波長を新しい経路に沿って迅速にスイッチングすることが可能になる。
【００２８】
さらに他の実装において、既に存在する分散された光信号と時間インターリーブされる、新しく導入される分散された光信号は、4つの波長に変調される2つのデータ信号をそれぞれがインターリーブする図6Bおよび図6Cに示される2つのインターリーブされたパターンなどの様々な異なるチューニングまたはインターリーブパターンを使用する可能性がある。示されるように、第2のデータ信号が第1のデータ信号に対してインターリーブされる相対的な時間が、2つの例の間で異なる。このようにして、光電力は、一意のパターンを形成するために時間的に分散され得る。たとえば、図6Cの例に示されるように、1つのそのようなパターンは、電力がより一様にスペクトル中に分散されることを可能にし、各波長位置が最大電力または部分的な電力を有するかまたは有しない継続時間を最小化し得る。たとえば、2つのデータ信号は、任意の所与の時点でスペクトルの中心の両側にある位置の波長にそれらのデータ信号が変調されるように構成され得る。
【００２９】
一部の実装において、異なる分散された光信号は、単純な受動光カプラを使用してソースにおいて信号を組み合わせることによって時間インターリーブされる可能性がある。そのような構成が、図7に示され、この図は、送信ノード510および受信ノード530を有する簡略化された例示的な光送信システム500を示す。送信ノード510においては、本明細書において説明される分散された方法で、波長可変ソース512が光波長λ1、λ2...λMを生成し、データ変調器514が第1のデータ信号を波長λ1、λ2...λMに変調する。同様に、波長可変ソース516が、本明細書において説明される分散された方法で、光波長λ1、λ2...λMを生成し、データ変調器518が、第2のデータ信号を波長λ1、λ2...λMに変調する。波長は、データ変調器514および518によって、それらの波長を組み合わせ、それらの波長を光スイッチ522に導く光カプラ520に提供される。異なる波長可変ソース512および516のクロックは、それらの波長可変ソースのデータ信号が同じ波長に同時に重ならないようにそれらが時間インターリーブされることを保証するために同期され得る。受信側で、異なる波長位置は、光スイッチ532によって、各受信機に行くデータが任意の所与の時間に単一のソースからのデータのみを含むようにして受信機534と受信機536との間に分けられる。したがって、図6Cに示されたインターリーブされたパターンでは、たとえば、上の2つの波長が、一方の受信機に導かれる可能性があり、下の2つの波長が、他方の受信機に導かれる可能性がある。そして、異なるデータストリームは、受信機の後、分離され、データ再構築モジュール538によって電気的領域において再構築され得る。
【００３０】
別の実装においては、使用されるインターリーブされたパターンに応じて、一方の受信機または他方の受信機に信号を送信するために受信ノードにおいて高速なスイッチが使用される可能性がある。2つの信号および4つの波長位置を用いる例においては、上で説明された図6Cのパターンに関して、分岐波長位置の同じ2つの組が使用されるが、高速な2x2光スイッチがパターン内の時間的位置に応じてどの受信機にデータを送信すべきかを選択する。この実装が、図8に示され、この図は、色無制限光スイッチ810が4つの波長すべてを高速な2x2スイッチ820に分岐するところを示しており、高速な2x2スイッチ820は、それから、各受信機がデータ信号のうちの1つだけを受信するように、適切な時間に、受信機8301および8302のそれぞれ1つに単一の波長を送信する。任意のパターンに関して、4つの分岐波長のいずれかを2つの受信機のうちの1つに導くために4x2スイッチが使用され得る。4x4スイッチが受信側にあり、4x1コンバイナが送信側にあるようにして、4つの波長可変ソースおよび4つの受信機が使用される、対称的な組合せも使用される可能性がある。これら4つのトランシーバの組合せは、任意の所与の時間に必要とされるデータ容量に応じてオンおよびオフにされ得る。そのような実装の一例が、4つの波長位置に時間インターリーブされた方式で分散される4つのデータ信号に関して図9に示される。示されるように、色無制限光スイッチ710が、4つの波長すべてを高速な4x4スイッチ720に分岐する。スイッチ720は、各受信機がデータ信号のうちの1つだけを受信するように、適切な時間に、受信機7301、7302、7303、7304のそれぞれ1つに単一の波長を送信する。
【００３１】
時間インターリーブされた信号が使用されるさらに別の実装においては、各波長位置が、受信側で別々の光ファイバに分岐され得る。そして、光ファイバが、H個のコピーに分けられ、Hは、受信されることになる信号の数である。各コピーのうちの1つが、各受信機に送信される。1xMスイッチが、それぞれの信号がその波長上にあるべきであるときに対応する異なる波長位置の間で選択を行うために使用される。この1xMスイッチは、たとえば、1xMカプラを使用し、M個の分岐の各々にオン-オフスイッチを置くことによって実装される可能性がある。そのとき、スイッチは、適切な信号のデータが波長位置上に存在する時間中を除いてオフになる。したがって、スイッチは、ソースによって使用されるものと同じチューニングパターンに従う。そのような実装の一例が、4つの波長位置に分散される4つのデータ信号に関して図10に示される。示されるように、色無制限光スイッチ810は、各波長をスプリッタ8201、8202、8203、8204のうちのそれぞれ1つに分岐する。そして今度は、スプリッタ8201、8202、8203、8204が、それぞれ、各波長のコピーを、それらのスプリッタ8201、8202、8203、8204が結合される4x1スイッチ8301、8302、8303、8304のうちの1つに送信する。各スイッチ8301、8302、8303、8304は、各スイッチが単一のデータ信号のみを受信するように適切な時間に、そのスイッチがそれぞれ結合される受信機8401、8402、8403、8404に適切な波長を送信する。
【００３２】
別の実施形態において、受信機は、(たとえば、(送信機側において行われたことと同様に)スプリッタを使用して各受信機にコピーを送信することによって)波長位置のすべてを信号受信機の各々に分岐することによって実装される可能性がある。そのとき、高速な波長可変受信機が、ソースのチューニングと同じパターンに従って、適切な時間に適切な波長位置を選択するために使用される可能性がある。この波長可変受信機は、格子を用いるMEMSスイッチまたは波長可変ファブリ・ペローフィルタなどの光フィルタテクノロジーを使用して実装される可能性がある。別の実装は、受信機がコヒーレントである場合、チューナブル局部発振器を使用するものである。この実施形態の一例が、時間インターリーブされた方式で4つの波長位置に分散される4つのデータ信号に関して図11に示される。示されるように、分散された光信号の4つの波長すべてのコピーが、色無制限光スイッチ610によって高速な波長可変フィルタ6201、6202、6203、および6204に分岐される。そして今度は、各フィルタが、各受信機が単一のデータ信号のみを受信するように、そのフィルタがそれぞれ結合される受信機6301、6302、6303、および6304に適切な時間に適切な波長を送信する。
【００３３】
一部の実装においては、既存のデータ信号がチューニングされる波長位置の範囲または数を減らすことによって、新しいデータ信号がシステムに挿入され得る。したがって、第1のデータ信号が、最初に、4つの波長に変調される可能性がある。第2のデータ信号が挿入されるとき、第1のデータ信号が、減らされた数(すなわち、2つ)の波長に変調され、新しいデータ信号が、2つのその他の波長に変調される。第3のデータ信号が挿入されるとき、2つの既存のデータ信号のうちの1つは、異なる波長にもはや分散されず、単純に単一の決まった波長に変調される。第3の波長も、単一の決まった波長に変調される。最後に、第4のデータ信号が挿入されるとき、データ信号のすべては、独自の単一の決まった波長に変調され、チューニングは、4つのデータ信号のいずれにも実行されない。
【００３４】
本明細書において説明される種類の光送信システムにおいて生じる可能性がある1つの潜在的なやっかいな問題は、データ信号が受信機において復元されるときに、異なる波長に変調されたデータ信号の一部が波長に依存するタイミングのジッタを被る可能性があることである。一部の実施形態においては、ビット期間の位相の位置揃えが、このジッタを補償するように適合され得る。特に、異なる波長の間のスイッチングのパターンが知られている場合、位相が飛ぶ時間は、知られているかまたは検出され得るかのどちらかであり、決まった位相のオフセットが、データ信号が異なる波長から受信されるときに飛びが生じる度に適用される可能性がある。したがって、一部の実装において使用される受信機は、そのような位相の補正を実行することができる可能性がある。
【００３５】
さらに別の実装において、ソースのレーザを複数の波長位置に高速にチューニングするのではなく、光コムソースまたはコム生成技術が、所望の波長において複数の同時に存在する光キャリアを生成するために使用される可能性がある。これは、たとえば、コムライン(comb line)の一様な組を生成し、それから、望まれていないラインのすべてを遮断することによってなされ得る。これらのラインの波長位置は、新しいデータ信号がシステムに導入されるときまたはその経路が変更されるときに起こる光電力の変位を最小化するように選択され得る。使用されるコムラインの各々が、データ信号によって変調される。
【００３６】
光システムノードに含まれる波長可変ソース、データ変調器、および光スイッチを含むがこれらに限定されない光システムノードの構成は、ノードの場所においてローカルでまたは(たとえば、中央本部などにおいて)リモートで制御される可能性がある。この目的で、1つまたは複数のコントローラまたはプロセッサが、それらの動作を制御するためのコンピュータが実行可能な命令を処理するために使用され得る。コンピュータが実行可能な命令は、任意の好適な種類のメモリなどの任意のコンピュータ可読ストレージ媒体を使用して提供され得る。
【００３７】
上で検討された例においては、変調された光信号が、それぞれ、データ信号がスイッチングされる波長位置の各々において一定の値(一定の平均電力)を有するように光増幅器に見えるように、データ信号が、十分に高速なレートで異なる波長位置の間でスイッチングされると述べられた。しかし、一部の実施形態においては、変調された光信号がそれぞれ、ある許容範囲内の一定の値、たとえば、1dB以内の一定値を有するように光増幅器には見える可能性がある。
【００３８】
本明細書において使用されるとき、用語「メモリ」は、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気RAM、コアメモリ、磁気ディスクストレージ媒体、光ストレージ媒体、フラッシュメモリデバイス、または情報を記憶するためのその他のコンピュータ可読ストレージ媒体を含む、データを記憶するための1つまたは複数のデバイスを表す可能性がある。用語「コンピュータ可読ストレージ媒体」は、ポータブルまたは固定ストレージデバイス、光ストレージデバイス、SIMカード、その他のスマートカード、および命令またはデータを記憶するか、含むか、または運ぶことができる様々なその他の媒体を含むがこれらに限定されない。しかし、コンピュータ可読ストレージ媒体は、たとえば、伝播信号などの一時的な形態のストレージを含まない。
【００３９】
上述の説明においては、本発明の例示的な態様が、本発明の特定の例示的な実施形態を参照して説明されている。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味に解釈されるべきである。しかし、様々な修正および変更が、本発明のより広い精神および範囲を逸脱することなく、コンピュータプログラム製品もしくはソフトウェア、ハードウェアまたはそれらの任意の組合せでそれらの実施形態に対してなされ得ることは、明らかであろう。
【００４０】
加えて、本発明の機能および利点を際立たせる図面は例示的な目的でのみ提示されることを理解されたい。本発明の例示的な態様のアーキテクチャは、添付の図面に示された方法以外の方法で利用(およびナビゲート)され得るように、十分に柔軟で、構成可能である。
【００４１】
本明細書の例示的な態様がある特定の例示的な実施形態において説明されたが、多くの追加的な修正および変更は、当業者に明らかであろう。したがって、本明細書の様々な例示的な実施形態は、特に説明されたのとは異なる方法で実施され得ることを理解されたい。したがって、これらの例示的な実施形態は、やはり、すべての点において例示的とみなされるべきであり、限定的とみなされるべきではない。
【符号の説明】
【００４２】
100  ROADM
102  光増幅器
104  パワースプリッタ(PS)または波長選択スイッチ(WSS)
106  WSS
1081  入力ポート
1082  入力ポート
1083  入力ポート
1084  入力ポート
1102  出力ポート
1103  出力ポート
1104  出力ポート
1121  多重化装置/多重分離装置の集まり
1122  多重化装置/多重分離装置の集まり
1123  多重化装置/多重分離装置の集まり
1124  多重化装置/多重分離装置の集まり
200  WDM送信ネットワーク
210〜215  ネットワークノード
220〜224  光リンク
230〜235  光増幅器
300  ノード
310  光スイッチ
320  波長可変レーザ
330  データ変調器
400  光送信システム
410  送信ノード
420  受信ノード
430  受信ノード
412  波長可変ソース
414  データ変調器
416  色無制限光スイッチ
420  受信ノード
422  色無制限光スイッチ
424  受信機
430  受信ノード
432  色無制限光スイッチ
434  受信機
440  送信リンク
450  送信リンク、グラフ
460  グラフ
500  光送信システム
510  送信ノード
512  波長可変ソース
514  データ変調器
516  波長可変ソース
518  データ変調器
520  光カプラ
522  光スイッチ
530  受信ノード
532  光スイッチ
534  受信機
536  受信機
538  データ再構築モジュール
610  色無制限光スイッチ
6201  波長可変フィルタ
6202  波長可変フィルタ
6203  波長可変フィルタ
6204  波長可変フィルタ
6301  受信機
6302  受信機
6303  受信機
6304  受信機
710  色無制限光スイッチ
720  4x4スイッチ
7301  受信機
7302  受信機
7303  受信機
7304  受信機
810  色無制限光スイッチ
820  2x2スイッチ
8201  スプリッタ
8202  スプリッタ
8203  スプリッタ
8204  スプリッタ
8301  受信機、4x1スイッチ
8302  受信機、4x1スイッチ
8303  4x1スイッチ
8304  4x1スイッチ
8401  受信機
8402  受信機
8403  受信機
8404  受信機
【図１】
2017536750.tif 000003
【図２】
2017536750.tif 000004
【図３】
2017536750.tif 000005
【図４】
2017536750.tif 000006
【図５】
2017536750.tif 000007
【図６Ａ】
2017536750.tif 000008
【図６Ｂ】
2017536750.tif 000009
【図６Ｃ】
2017536750.tif 000010
【図７】
2017536750.tif 000011
【図８】
2017536750.tif 000012
【図９】
2017536750.tif 000013
【図１０】
2017536750.tif 000014
【図１１】
2017536750.tif 000015
【国際調査報告】
2017536750.tif 000016