(57)【要約】  同期したデータパケットシーケンスをそれぞれ搬送する複数の位相変調光波長分割多重信号を用いて、データが伝送される。データパケットシーケンスは、それぞれのデータパケットタイムスロット内にデータパケットを含む。データパケットタイムスロットは、ガードバンドタイムスロットにより分離される。光ＷＤＭ信号のうちの少なくとも１つ内で、データパケットが検出される。１つの光ＷＤＭ信号を局部発振器光信号を用いてダウンコンバートすることで、離散時間電気信号が１つの光ＷＤＭ信号から導出される。離散時間電気信号の第１の離散スペクトル成分が決定され、これは離散時間電気信号の直流成分に対応する。離散時間電気信号の第２の離散スペクトル成分が決定され、これは１つの光ＷＤＭ信号のシンボルレートに対応する。スペクトル成分間の比率が所定の閾値を超える場合に、データパケットが検出される。
2016519486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期したデータパケットシーケンスをそれぞれ搬送する複数の位相変調光波長分割多重（ＷＤＭ）信号（ＳＯＳ）を用いてデータが伝送され、
前記データパケットシーケンスがそれぞれのデータパケットタイムスロット（ＤＰＳ）内にデータパケット（ＤＰ）を含み、
前記データパケットタイムスロット（ＤＰＳ）がガードバンドタイムスロット（ＧＢＳ）により分離される、
光データ伝送の方法であって、受信側において、
―  前記光ＷＤＭ信号（ＳＯＳ）を受信することと、
―  前記光ＷＤＭ信号のうちの少なくとも１つ（ＯＳ１）内でデータパケットを検出することであって、
前記１つの光ＷＤＭ信号（ＯＳ１）を光局部発振器信号を用いてダウンコンバートすることで、離散時間電気信号（ＴＤＳ）を導出することと、
前記離散時間電気信号（ＴＤＳ）の第１の離散スペクトル成分を決定することであって、前記第１の離散スペクトル成分が前記離散時間電気信号（ＴＤＳ）の直流成分に対応する、決定することと、
前記離散時間電気信号（ＴＤＳ）の第２の離散スペクトル成分を決定することであって、前記第２の離散スペクトル成分が前記１つの光ＷＤＭ信号（ＯＳ１）のシンボルレートに対応する、決定することと、
前記スペクトル成分間の比率（ＣＤＣＲ）が所定の閾値（Ｔｈ）を超える場合に、前記データパケットを検出することと
により検出することと
を備える、方法。
【請求項２】
前記比率（ＣＤＣＲ）が前記所定の閾値（Ｔｈ）を下回る場合に、データパケットの不在を検出すること
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の離散スペクトル成分が、ヌル周波数に対応する離散スペクトル成分であり、
前記第２の離散スペクトル成分が、前記シンボルレートに等しい周波数に対応する離散スペクトル成分である、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記１つの光ＷＤＭ信号（ＯＳ１）を光局部発振器信号を用いてダウンコンバートすることで前記離散時間電気信号（ＴＤＳ）を導出するステップが、
前記１つの光ＷＤＭ信号（ＯＳ１）と前記光局部発振器信号を光領域で混合して、光混合信号（ＥＡ（ｔ）、ＥＢ（ｔ）、ＥＣ（ｔ）、ＥＤ（ｔ））のセットを生成することと、
前記光混合信号（ＥＡ（ｔ）、ＥＢ（ｔ）、ＥＣ（ｔ）、ＥＤ（ｔ））から、アナログ電気同相信号成分（ＡＥＩＳ）とアナログ電気直交信号成分（ＡＥＱＳ）とを導出することと、
前記アナログ電気信号成分（ＡＥＩＳ、ＡＥＱＳ）をサンプリングして、離散時間電気同相信号成分（ＴＤＩＣ）と離散時間電気直交信号成分（ＴＤＱＣ）とを生成することと、
前記離散時間電気信号成分（ＴＤＩＣ、ＴＤＱＣ）を用いて、前記離散時間電気信号（ＴＤＳ）を導出することと
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
得られた検出結果を用いて、前記データパケットタイムスロットの１つへの新たなデータパケットの挿入を制御する、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
得られた検出結果を用いて、光ノイズ信号の挿入を制御すること
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
得られた検出結果を用いて、ガードバンドタイムスロットまたは空のデータパケットスロットへの前記光ノイズ信号の前記挿入を制御する、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記光ＷＤＭ信号（ＳＯＳ）が、偏波分割多重（ＰＤＭ）信号でもあり、
光局部発振器信号を用いて前記１つの光ＷＤＭ信号のＰＤＭ信号成分をダウンコンバートして、離散時間電気信号（ＴＤＳ１）を導出することにより、データパケットが前記光ＷＤＭ信号（ＯＳ１）のうちの少なくとも１つ内で検出される、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数の位相変調光ＷＤＭ信号（ＳＯＳ）が、振幅も変調された信号である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
―  同期したデータパケットシーケンスをそれぞれ搬送する複数の位相変調光波長分割多重（ＷＤＭ）信号（ＳＯＳ）を受信するように動作可能であり、
前記データパケットシーケンスがそれぞれのデータパケットタイムスロット（ＤＰＳ）内にデータパケット（ＤＰ）を含み、
前記データパケットタイムスロット（ＤＰＳ）がガードバンドタイムスロット（ＧＢＳ）により分離される、
第１の光インターフェース（ＯＩ１）と、
―  前記光ＷＤＭ信号（ＯＳ１）のうちの少なくとも１つを光局部発振器信号を用いてダウンコンバートすることで、離散時間電気信号（ＴＤＳ）を導出するように動作可能である光混合器（ＯＭ）と、
―  前記離散時間電気信号（ＴＤＳ）の第１の離散スペクトル成分を決定することであって、前記第１の離散スペクトル成分が前記離散時間電気信号（ＴＤＳ）の直流成分に対応する、決定することと、
前記離散時間電気信号（ＴＤＳ）の第２の離散スペクトル成分を決定することであって、前記第２の離散スペクトル成分が前記１つの光ＷＤＭ信号（ＯＳ１）のシンボルレートに対応する、決定することと、
前記スペクトル成分間の比率（ＣＤＣＲ）が所定の閾値（Ｔｈ）を超える場合に、前記光ＷＤＭ信号（ＯＳ１）のうちの少なくとも１つ内のデータパケットを検出することと
を行うように動作可能である少なくとも１つの処理ユニットと
を備える、光ネットワークエレメント。
【請求項１１】
前記処理ユニットが、前記比率（ＣＤＣＲ）が前記所定の閾値（Ｔｈ）を下回る場合に、データパケットの不在を検出するようにさらに動作可能である、
請求項１０に記載の光ネットワークエレメント。
【請求項１２】
前記第１の離散スペクトル成分が、ヌル周波数に対応する離散スペクトル成分であり、
前記第２の離散スペクトル成分が、前記シンボルレートに等しい周波数に対応する離散スペクトル成分である、
請求項１０または１１に記載の光ネットワークエレメント。
【請求項１３】
前記光ネットワークエレメント（ＯＮＥ）が、新たなデータパケットを生成するように動作可能である光送信機（ＴＸＢ）をさらに備え、
前記処理ユニットが、得られた検出結果を用いて、前記光送信機（ＴＸＢ）による前記データパケットタイムスロットの１つへの新たなデータパケットの挿入を制御するようにさらに動作可能である、
請求項１０に記載の光ネットワークエレメント。
【請求項１４】
前記光ネットワークエレメントが、光ノイズ生成ユニットをさらに備え、
前記処理ユニットが、得られた検出結果を用いて、前記光ノイズ生成ユニットによる光ノイズ信号の挿入を制御するようにさらに動作可能である、
請求項１０に記載の光ネットワークエレメント。
【請求項１５】
前記処理ユニットが、得られた検出結果を用いて、前記光ノイズ生成ユニットによるガードバンドタイムスロット（ＧＢＳ）または空のデータパケットスロットへの前記光ノイズ信号の前記挿入を制御するようにさらに動作可能である、
請求項１５に記載の光ネットワークエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ネットワークにおける光データ伝送の方法に関する。詳細には、本発明は、光データ受信の方法、ならびに光データ受信のための光ネットワークエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、メッシュネットワークまたはリングネットワークなどの光ネットワークにおける光データ伝送は、高データレートを実現するために、ますます人気が高まっている。
【０００３】
光ネットワークにおいてデータを伝送するための優れた技術は、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）の技術である。このＷＤＭの技術では、異なる波長をそれぞれ有する異なる光信号が、同一の光リンクまたは同一の光ファイバに沿って同時に伝送される。ＷＤＭの使用に加えて、スロット化時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）と呼ばれる優れたさらなる技術がある。スロット化ＴＤＭの技術では、光伝送信号は、等しい長さの連続したタイムスロットを含む。各タイムスロットにおいて、それぞれの光データパケットを伝送することができる。したがって、特定波長の光ＴＤＭ信号は、それぞれの光データパケットシーケンスを、それぞれのタイムスロットシーケンスを介して搬送する。
【０００４】
光データ伝送のためにＷＤＭ技術とスロット化ＴＤＭ技術とを組み合わせる場合、互いに同期したそれぞれの異なる波長を有するそれぞれの光スロット化ＴＤＭ信号のそれぞれのタイムスロットシーケンスを伝送するのは好ましい手法である。換言すれば、それぞれの同期したタイムスロットシーケンスは、それらのタイムスロットが等しい長さとなるように互いに同期しており、その中で、異なる光スロット化ＴＤＭ信号のタイムスロットの始まりと終わりも互いに同期している。
【０００５】
伝送データを搬送する光データパケットは、持続時間が固定であり、パケット内で伝送されるデータは、伝送データに応じてそれぞれの光信号の波長を変調して伝送されることが好ましい。光信号の変調は、伝送データに応じて、およびそれぞれの変調方式に従って、光信号の位相、好ましくは振幅も変調することで行われる。
【０００６】
そのような変調方式の１つの優れた候補は、２位相偏移変調（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）の変調方式であり、光信号の位相のみが変調される。位相変調方式のさらなる優れた候補は、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）の変調方式である。信号の位相および振幅が変調される変調方式の優れた候補は、直交振幅変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の変調方式である。
【０００７】
一般的に言えば、データ伝送は、変調方式に従って特定の波長の１つの光信号を変調することで行うことができる。さらに、偏波分割多重（ＰＤＭ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）の技法を利用した方法を用いることができる。ＰＤＭでは、第１の波長を有し第１の偏光状態にある第１の光信号と、ならびに同じ第１の波長を有するが、第１の偏光状態と直交する第２の偏光状態にある第２の光信号との双方が、選択された変調方式に従ってデータ伝送のために変調される。
【０００８】
光ネットワークにおいて、１つまたは複数のノードが存在し、ノードは、データパケットタイムスロットの間にデータパケットを受信し、データパケットを表す光信号を除去し、そして場合によりさらに、新たな光信号を同じデータパケットタイムスロットに挿入することで新たな光データパケットを同じデータパケットタイムスロットに挿入することができる。光データパケットを表す光信号のそのような除去のために、光ゲートを、データパケットタイムスロットの始まりおよび終わりにスイッチオンまたはオフする必要がある。したがって、光ゲートの切替は即時に行うことができないので、光信号のデータパケットタイムスロットは、ガードバンドタイムスロットにより分離され、ガードバンドタイムスロットは、ガードバンドタイムスロットにより課せられた時間の間、光ゲートを開かせるまたは閉じさせるものである。したがって、光ノードに光ゲートをスイッチオンまたはオフさせるためには、特定の持続時間のガードバンドタイムスロットが必要である。
【０００９】
さらに、ノードが、特定の波長で光データパケットを受信するためのチューナブル受信機（ｔｕｎａｂｌｅ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）を含む場合、この受信機は、１つのデータパケットタイムスロットに対する１つの波長から、次に続くデータパケットタイムスロットに対する他の波長へチューニングされる必要がある場合がある。１つの波長から他の波長にチューニングするのに特定の時間または最小限の時間を必要とする波長可変レーザをチューナブル受信機が用いるので、そのようなチューニングもまた即時に、換言すれば無限の時間内に行うことはできない。したがって、チューナブル受信機によっても、データパケットタイムスロットを分離するガードバンドタイムスロットが必要な場合がある。
【００１０】
さらに、ノードは次のようなチューナブル受信機を含むことができる：このチューナブル受信機は、波長可変レーザを用いて、１つのタイムスロット内の受信した光データパケットをダウンコンバートし、次に続くタイムスロット内の他の光データパケットをダウンコンバートして、データを受信するようにする。チューナブル受信機内のこの波長可変レーザが、２つの隣接するデータパケットタイムスロット間で一方の波長から他方の波長へチューニングされる必要がある場合があるので、隣接するデータパケットタイムスロットの分離は、ガードバンドタイムスロットにより実現される必要がある。
【００１１】
したがって、チューナブル受信機も、データパケットタイムスロット間にガードバンドタイムスロットを実現する必要性を課す。
【００１２】
前述のガードバンドタイムスロットは、パケット間ギャップ（ＩＰＧ：Ｉｎｔｅｒ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｇａｐ）とも呼ばれる。これらのガードバンドタイムスロットの間、データパケットは存在せず、これはデータ伝送用の光信号が存在しないことを意味する。その結果、ガードバンドタイムスロット内には光信号が存在しないが、データパケットタイムスロット内にはデータパケットを介してデータを伝送するために光信号が存在するので、光ＷＤＭ信号のうちの１つの信号の光パワーの振幅が変調されることになる。１つの光ＷＤＭ信号のガードバンドタイムスロット内に光信号が存在しないことにより異なる光データパケット間で発生するそのような振幅変調は、相互振幅変調（ｃｒｏｓｓ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の効果によって、他の光ＷＤＭ信号に影響することがある。ことによると、同様に相互位相変調の影響により、ある光ＷＤＭ信号の劣化が、他の光ＷＤＭ信号のガードバンドタイムスロット内に光パワーが存在しないことにより、さらに生じることがある。光ＷＤＭ信号の相互振幅変調および／または相互位相変調に起因するそのような障害は、光ＷＤＭ信号により伝送される伝送データのエラーレートの増加につながることがある。
【００１３】
さらに、ガードバンドタイムスロット内に光パワーが存在しないことで生じる振幅変調は、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）などの光増幅器に作用することがあり、この光増幅器は光ネットワークノードまたはネットワークの他のデバイス内に存在することがある。ガードバンドタイムスロット内に光パワーが存在しないために増幅器がその入力において光入力パワーの変化をこうむる場合、その光増幅器が、さらなる信号の乱れを引き起こし、光ＷＤＭ信号のうちの１つまたは複数に影響することがある。これもまた、伝送データのエラーレートの増加につながることがある。
【００１４】
ガードバンドタイムスロット内に光パワーが存在しないことだけでなく、データパケットタイムスロット内に光データパケットが存在しないことによってもまた、振幅変調が引き起こされることがあり、というのは、必ずしも全てのデータパケットタイムスロットがデータ伝送に使用されないこともあり、結果として全てのデータパケットタイムスロットがデータ伝送用の光ＷＤＭ信号で満たされるわけではないためである。
【００１５】
従来技術において知られている一手法は、ダミーデータパケットを空のデータパケットタイムスロットに挿入することである。この手法は、空のデータパケットタイムスロットに関する問題を解決することができるが、ガードバンドタイムスロット内に光パワーが存在しないという問題が依然として存在し、結果として、空のガードバンドタイムスロットが他のＷＤＭ信号を劣化させることに起因する振幅変調の問題が、完全に解決されるわけではない。
【００１６】
光増幅器を安定化させるための従来技術による知られている他の手法は、光ＷＤＭ信号に加えてさらなる光信号、好ましくはいわゆるローディングチャネルを用いることであり、ローディングチャネルは、増幅器の入力において最小限の光パワー量を供給するための光パワーを含む。ローディングチャネルは、特定の連続的な波長であることが好ましい。
【００１７】
そのような手法は、光増幅器の入力段階において光パワー量が不十分であるという問題に対処するのに役立つことがあるが、これにより同時にさらなる問題が課されることがあり、というのは、ローディングチャネル自体が、光ファイバ内で生じる相互位相変調効果によって光ＷＤＭ信号に影響し得るためである。
【００１８】
光増幅器を安定化させるためにローディングチャネルを用いるとしても、ガードバンドタイムスロット内に光パワーが存在しないために振幅変調が引き起こされ、ひいては異なる光ＷＤＭ信号間で相互位相変調が引き起こされるという問題は残ったままである。ローディングチャネルを用いても、この問題に完全に対処することはできない。
【００１９】
従来、ガードバンドタイムスロットまたは空のデータパケットタイムスロットの検出は、光ネットワークエレメントにおいて、光パワーの存在を検出するフォトダイオードを用いて行うことができる。光パワーが特定の閾値を越える場合、データパケットの存在を、空でないデータパケットタイムスロット内で検出することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
光データ伝送の方法が提案される。
【００２１】
同期したデータパケットシーケンスをそれぞれ搬送する複数の位相変調光波長分割多重信号を用いて、データが伝送される。
【００２２】
データパケットシーケンスは、それぞれのデータパケットタイムスロット内にデータパケットを含む。
【００２３】
データパケットタイムスロットは、ガードバンドタイムスロットにより分離される。
【００２４】
受信側において、様々なステップが行われる。
【００２５】
光ＷＤＭ信号が受信される。光ＷＤＭ信号のうちの少なくとも１つ内で、空でないデータパケットタイムスロットにおいてデータパケットが検出される。
【００２６】
この検出のために、さらなるサブステップが行われる。
【００２７】
１つの光ＷＤＭ信号を局部発振器光信号を用いてダウンコンバートすることで、離散時間電気信号が１つの光ＷＤＭ信号から導出される。
【００２８】
離散時間電気信号の第１の離散スペクトル成分が決定される。第１の離散スペクトル成分は、離散時間電気信号の直流成分に対応する。
【００２９】
離散時間電気信号の第２の離散スペクトル成分が決定される。第２の離散スペクトル成分は、１つの光ＷＤＭ信号のシンボルレートに対応する。
【００３０】
スペクトル成分間の比率（ｆｒａｃｔｉｏｎ）が所定の閾値を超える場合に、空でないデータパケットタイムスロット内のデータパケットが検出される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ネットワークノードを有する光ネットワークの図である。
【図２】光ＷＤＭ信号のデータパケットタイムスロットおよびガードバンドタイムスロットの図である。
【図３ａ】光ネットワークエレメントの図である。
【図３ｂ】従来技術による光ネットワークエレメントの送受信機セクションの図である。
【図４】本発明の一実施形態による光ネットワークエレメントの送受信機セクションの図である。
【図５】本発明のさらなる実施形態による光ネットワークエレメントの送受信機セクションの図である。
【図６】データパケットを検出するステップの図である。
【図７】偏波分割多重の場合のデータパケットを検出するステップの図である。
【図８】受信された光信号をダウンコンバートするための光混合器の図である。
【図９】提案方法を用いた検出結果の一例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本明細書で提案された方法の利点を把握するために、以下の態様が考慮されなければならない。
【００３３】
先に概説したように、ガードバンドタイムスロットまたは空のデータパケットタイムスロット内に光パワーが存在しないので、様々な形で問題が課されることがある。ローディングチャネルを追加の光信号として用いることすら、ガードバンドタイムスロット内に光パワーが存在しないことで相互振幅変調が引き起こされるという問題に対処するための十分な解決策ではない。
【００３４】
提案された方法は、データパケットを検出する目的で、光パワーを検出するための単純なフォトダイオードを使用するのではなく、上述の様々な信号処理ステップを使用する。これらの様々な信号処理ステップにより、ガードバンドタイムスロットおよび／または空のデータパケットタイムスロットが光ノイズ信号で満たされる場合に、データパケットを検出することが可能になる。データパケットタイムスロット内のデータパケットを検出するために単純なフォトダイオードが使用されるならば、ガードバンドタイムスロットおよび／または空のデータパケットタイムスロット内で送信される光ノイズ信号が存在する場合に、そのような検出はもはや機能しないであろう。
【００３５】
したがって、空のデータパケットタイムスロットおよび／またはガードバンドタイムスロットが光ノイズ信号で満たされる場合、実際のデータパケットが存在するか否か、または空のデータパケットタイムスロットおよび／またはガードバンドタイムスロットが存在するか否かを検出する新たな方法が必要である。様々な信号処理ステップは適切に設計され、というのは、これらの処理ステップにより、実際のデータパケットを表す位相変調光信号が存在することと、光ノイズ信号で満たされたガードバンドタイムスロットおよび／または空のデータパケットタイムスロットのような時間の間に、データパケットを表すそのような位相変調光信号が存在しないこととを区別することが可能となるためである。
【００３６】
位相変調または位相および振幅変調光信号である実際の伝送信号と、空のデータパケットタイムスロットおよび／またはガードバンドタイムスロット内で送信されるノイズ信号とを区別するための提案された方法により、ガードバンドタイムスロットの間の光パワーを不在とするのではなく、空のデータパケットタイムスロットおよび／またはガードバンドタイムスロット内で光ノイズ信号を伝送することが可能になる。さらに、提案された方法により、位相または振幅変調光信号である実際の伝送信号と、空のデータパケットタイムスロット内で伝送されるノイズ信号とを区別することが可能となるので、ガードバンドタイムスロットおよび／または空のデータパケットタイムスロットは、空のデータパケットタイムスロット内に光パワーが存在しないことを回避するために、光ノイズ信号で満たすことができる。
【００３７】
明らかな利点であるのは、本明細書で提案された方法により、ガードバンドタイムスロットおよび／または空のデータパケットタイムスロット内で光ノイズ信号を送信することが可能となることであり、というのは、これにより光パワーの振幅変調の量が減少し、ひいてはデータ送信に用いられる光ＷＤＭ信号の障害を引き起こす相互振幅変調および／または相互位相変調の効果が減少するためである。これにより、そのような振幅変調により引き起こされる伝送エラーの量を低減させることができる。
【００３８】
提案された方法、ならびに本明細書で提案された光ネットワークエレメントを、図面に関して、より詳細に以下で説明することにする。
【００３９】
図１に、異なるネットワークノードＮ１、．．．、Ｎ９を有する光ネットワークＯＮを示す。本図に示されたネットワークは、光リングネットワークである。提案された方法ならびに提案された光ネットワークエレメントは、そのようなリングネットワークで機能することができる。さらに、提案された方法ならびに提案された光ネットワークエレメントは、他種の光ネットワーク、たとえばメッシュネットワーク内で機能することができる。
【００４０】
図２に、データパケットシーケンスを搬送する光ＷＤＭ信号ＯＳを示す。データパケットシーケンスは、データパケットタイムスロットＤＰＳ内にデータパケットＤＰを含み、データパケットを形成するデータパケット要素ヘッダおよびペイロードにより本図に示される。異なるデータパケットＤＰは、ガードバンドタイムスロットＧＢＳにより分離される。
【００４１】
図３ａに、光ネットワークエレメントＯＮＥを示し、これは、光インターフェースＯＩ１を含み、１つまたは複数の光ＷＤＭ信号をここで受信可能である。さらに、光ネットワークエレメントＯＮＥは、ネットワークエレメントＯＮＥが光ＷＤＭ信号を送信する光インターフェースＯＩ２を含む。
【００４２】
ネットワークエレメントＯＮＥは、インターフェースＯＩ１において、光ＷＤＭ信号の組ＳＯＳを受信する。信号の組ＳＯＳは、２つの異なる送受信機セクションＴＳ１、．．．、ＴＳ３に対する多重分離デバイスＤＭＸにより、多重分離される。光信号の組ＳＯＳの光信号は、位相が、好ましくは振幅も変調される。
【００４３】
送受信機セクションＴＳ１、．．．、ＴＳ３の各々は、多重分離デバイスＤＭＸにより、それぞれの波長λ１、λ２、．．．、λ３を有するそれぞれの光信号が与えられる。送受信機セクションＴＳ１、．．．、ＴＳ３は、光パケットアド／ドロップモジュールＯＰＡＤＭと呼ばれることもある。送受信機セクションＴＳ１、．．．、ＴＳ３は、それぞれの光ＷＤＭ信号内の１つまたは複数のデータパケットを検出することができる。さらに、送受信機セクションＴＳ１、．．．、ＴＳ３は、それぞれの光ＷＤＭ信号のうちの１つから、データパケットを除去することができる。送受信機セクションＴＳ１、．．．、ＴＳ３は、光データパケットが除去された空のデータパケットタイムスロットまたはデータパケットタイムスロットへ、新たな光データパケットを挿入することができる。送受信機セクションＴＳ１、．．．、ＴＳ３により与えられる修正されたそれぞれのＷＤＭ信号は、多重化デバイスＭＸにより、修正された光ＷＤＭ信号の組ＭＳＯＳへと多重化される。ノードエレメントＯＮＥは、インターフェースＯＩ２において修正された信号の組ＭＳＯＳを次に続く光ネットワークリンク内へと送信し、このリンクは光ネットワークファイバであることが好ましい。
【００４４】
光データパケットに対して、どの正確な光データパケットが光ネットワークエレメントにおいて検出されダウンミックスされる必要があるかを示す制御情報は、ネットワークエレメントにおいて、いわゆる制御チャネルを介して受信することができる。この制御チャネルは、それぞれの同期したタイムスロットシーケンスを介してそれぞれの光データパケットシーケンスを搬送する別個の光ＴＤＭ信号であることが好ましい。制御チャネル信号の光データパケットは、光データパケットを検出し、検出された光データパケットから復号された伝送データを他種のネットワークの他のネットワークノードへ提供すべきかを光ネットワークエレメントが導出可能な情報を含む。制御チャネルは、データ伝送用の波長と異なるそれぞれの波長を有する別個の光ＴＤＭ信号を有することが好ましい。さらに、ネットワークエレメントが伝送データを含む新たな光データパケットを生成する場合、光ネットワークノードは、それぞれの宛先ノードまたは新たな光データパケットを示す制御情報を生成する。ネットワークエレメントは、好ましくは、生成された制御情報を制御チャネル信号の光データパケットに挿入することで、そのようにする。
【００４５】
制御情報を搬送する光信号は、制御情報を導出するために、送受信機セクションにより利用可能である。そしてこの制御情報を、図３ａまたは図３ｂに明示されない制御ユニットに提供することができ、制御ユニットは、図３ｂの受信機ＲＸまたは図４もしくは図５の受信機ＣＲＸなどの受信機により行われるデータ受信を制御する。
【００４６】
図３ｂに、送受信機セクションＴＳを詳細に示す。この送受信機セクションＴＳは、従来技術による送受信機セクションである。送受信機セクションＴＳは、光パワーが内部に基本的に存在しないガードバンドタイムスロットを用いてデータパケットシーケンスを搬送する光ＷＤＭ信号用に設計されている。さらに、そのようなデータパケットシーケンス内では、空のデータパケットタイムスロット内に光パワーが基本的に存在しない。
【００４７】
光ＷＤＭ信号ＯＳ１は、送受信機セクションＴＳの入力から受信ユニットＲＸに与えられ、受信ユニットＲＸは、光結合器ＯＣを介して光回線ＯＬに結合されることが好ましい。受信ユニットＲＸは、それぞれのデータパケットタイムスロット内でデータパケットを検出することができる。
【００４８】
光回線ＯＬは、１つまたは複数の光導波路により形成することができ、光導波路は、送受信機セクションＴＳの入力を送受信機セクションＴＳの出力に接続する。
【００４９】
空のデータパケットタイムスロットを検出するために、フォトダイオードＰＨは、光回線ＯＬおよび光結合器ＯＣを介して送受信機ＴＳの入力に結合される。フォトダイオードＰＨは、後で送信ユニットＴＸを用いて新たなデータパケットを空のデータパケットタイムスロットに挿入するために、空のデータパケットタイムスロットを検出することができる。さらに、フォトダイオードＰＨは、ガードバンドタイムスロットを示す光パワーの不在を検出することができ、ガードバンドタイムスロットから、データパケットの周期性またはガードバンドタイムスロットの周期性を導出することができる。
【００５０】
フォトダイオードＰＨの検出結果を、送信ユニットＴＸに、新たなデータパケットを光信号ＯＳ１に挿入を始動するために使用することができる。送信ユニットＴＸは、光結合器ＯＣを介して光回線ＯＬに結合されることが好ましい。
【００５１】
光遅延回線ＯＤＬは、検出結果がフォトダイオードＰＨを用いて導出された後に、送信ユニットＴＸを始動させるための特定の時間を与えるために、送信セクションＴＳの光回線ＯＬ内に配置されることが好ましい。さらに、フォトダイオードＰＨにより与えられた検出結果に応じて、光ゲートＯＧを始動して、受信されたデータパケットまたはそれぞれのデータパケットタイムスロット内の他のデータパケットを除去することができる。そして、そのような除去により、送信ユニットＴＸは、新たなデータパケットをデータパケットタイムスロットに挿入することができる。そして、その結果の修正された光信号ＭＯＳ１は、送信セクションＴＳの出力において、図３ａに示された多重化ユニットＭＸへ与えられる。
【００５２】
先に詳細に概説したように、図３ｂに関して本明細書で説明された従来技術により与えられた解決方法は、フォトダイオードを用いて検出が行われるので、光ギャップおよび／または空のデータパケットタイムスロット内に光ノイズ信号が存在することを可能としないものである。したがって、振幅変調の効果を低減させるために、ガードバンドタイムスロットならびに空のデータパケットタイムスロット内で光ノイズ信号を送信することを目的とする場合、異なる検出方法が必要となる。これらの光ノイズ信号は、ノイズ特性を有する光信号であることが好ましい。光ノイズ信号は、増幅された自然放出ノイズであることが好ましい。そのような増幅された自然放出ノイズは、光増幅器により生成することができる。
【００５３】
図４に、一実施形態による本明細書で提案された送受信機セクションＴＳ’を示す。
【００５４】
送受信機セクションＴＳ’は、その入力において、光回線ＯＬにおいて特定のそれぞれの波長の光信号ＯＳ１を受信する。光回線ＯＬは、１つまたは複数の光導波路により形成することができ、光導波路は、送受信機セクションＴＳ’の入力を送受信機セクションＴＳ’の出力に接続する。
【００５５】
信号ＯＳ１は、コヒーレント受信機ＣＲＸに与えられる。コヒーレント受信機ＣＲＸは、送受信機セクションＴＳ’の入力に光結合される。この結合は、光回線ＯＬおよび光結合器ＯＣにより与えられる。コヒーレント受信機ＣＲＸについては、図６および図７に関して、後でより詳細に説明することにする。
【００５６】
信号ＯＳ１は、検出器Ｄにさらに与えられる。検出器Ｄは、送受信機セクションＴＳ’の入力に光結合される。この結合は、光回線ＯＬおよび光結合器ＯＣにより与えられる。
【００５７】
コヒーレント受信機ＣＲＸおよび検出器Ｄは、図６および図７に関して後述されるように、１つの複合デバイスＣＤであることが好ましい。
【００５８】
コヒーレント受信機ＣＲＸは、信号ＯＳ１のデータパケットタイムスロット内のデータパケットを検出することができる。検出器Ｄは、データパケットの存在を検出するために用いられる。検出器Ｄは、電気駆動信号ＥＳ１をスケジューラＳＣＨに送信する。電気信号ＥＳ１は、２つの値をとることができ、一方の値は、信号ＯＳ１内の光ノイズ信号の存在を示し、他方の値は、信号ＯＳ１内の実際のデータ信号の存在を示す。実際のデータ信号は、少なくとも位相が、好ましくは振幅も変調された光信号であることが好ましい。信号ＥＳ１の導出については、図６および図９に関して、より詳細に説明することにする。
【００５９】
そして、スケジューラＳＣＨは、信号ＥＳ１から、データパケットの検出を得ることができる。スケジューラＳＣＨは、信号ＥＳ１を用いて、空のデータパケットタイムスロットまたはガードバンドタイムスロットを検出することもできる。
【００６０】
スケジューラＳＣＨは、電気信号ＥＳ１に応じて、新たなデータパケットが送信機ＴＸＢにより信号ＯＳ１に挿入可能であるかを決定する。送信機ＴＸＢはバーストモード送信機であることが好ましい。
【００６１】
バーストモード送信機ＴＸＢにより新たなデータパケットが挿入されるべきであるとスケジューラＳＣＨが決定した場合、スケジューラＳＣＨは、このことをバーストモード送信機ＴＸＢへ、そのような所望の挿入を示す電気駆動信号ＥＳ２を介して通知する。そして、バーストモード送信機は、新たな光データパケットを新たな光信号ＮＯＳとして生成し、新たな光信号ＮＯＳは、光回線ＯＬへ光結合器ＯＣを介して結合される。また、スケジューラＳＣＨは、電気駆動信号ＥＳ２を光ゲートＯＧへ与え、光ゲートＯＧは、光回線ＯＬ内に、光回線ＯＬをバーストモード送信機ＴＸＢに接続または光結合する光結合器ＯＣの前または前方に配置される。
【００６２】
光遅延線ＯＤＬ１は、光ゲートＯＧの前または前方に配置される。光遅延線ＯＤＬ１により生じる遅延は、スケジューラＳＣＨに、信号ＥＳ１により提供される情報を処理して、送信機ＴＸＢおよびゲートＯＧへのコマンドであるその信号ＥＳ２を決定し送信するのに十分な時間を与える。送信機ＴＸＢが新たなデータパケットを挿入することになっているデータパケットタイムスロットの間、光ゲートＯＧは、スケジューラＳＣＨにより信号ＥＳ２を介して、光ゲートＯＧに到達する光信号をブロックするように指示される。好ましくは、光ゲートは、光信号を非常に高い消光比（ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏ）でブロックし、消光比は４０ｄＢより高いことが好ましい。
【００６３】
上述の態様を要約すると、スケジューラＳＣＨは、検出器Ｄにより提供された検出結果を用いて、送信機ＴＸＢによるデータパケットタイムスロットへの新たなデータパケットの挿入を制御する。
【００６４】
補償ユニットＣＯＭＰは、送受信機セクションＴＳ’を出る修正された光信号ＭＯＳ１’に一定量の光ノイズ信号を挿入するタスクを意図するものであり、これが有利であり得るのは、信号ＯＳ１の空のデータパケットタイムスロットおよび／またはガードバンドタイムスロット内に存在する光ノイズ信号が、送受信機セクションＴＳ’内でその電力を減衰するかもしれないからである。したがって、信号ＯＳ１のガードバンドタイムスロットおよび／または空のデータパケットタイムスロット内に存在する光ノイズ信号の光パワーを安定させる必要がある場合がある。
【００６５】
光ノイズ信号は、増幅器ＡＭＰにより増幅された自然放出ノイズとして生成される。光ノイズ信号は、光学フィルタＯＦによりフィルタリングすることができ、光学フィルタの中心周波数は、信号ＯＳ１の通常の波長に対応する。
【００６６】
増幅器ＡＭＰは、単一の送受信機セクションＴＳ’専用に設けられる増幅器としてもよい。増幅器ＡＭＰは、図４に明示されない複数の送受信機セクションに対して設けられることが好ましい。
【００６７】
冗長性のために、１つより多い増幅器ＡＭＰが設けられるとさらに好ましい。
【００６８】
増幅器ＡＭＰにより生成される光ノイズの電力レベルは、外部の光変調器ＭＯＤにより変調される。変調器ＭＯＤは、フォトダイオードＰＨにより与えられる電気信号により駆動される。フォトダイオードＰＨは光結合器ＯＣを介して光回線ＯＬに結合され、フォトダイオードＰＨが、ある位置での光回線内で、事前設定された光パワーを観測するようにし、これは送信機ＴＸＢの後方に配置される。フォトダイオードＰＨの入力における電力が事前定義された光パワーレベルを上回る場合に、変調器ＭＯＤが増幅器ＡＭＰから来る光ノイズ信号をブロックするように、フォトダイオードＰＨにより与えられる電気信号は負係数ＣＦで増幅される。この事前定義された光パワーレベルは、信号ＯＳ１内のデータパケットの期待公称電力に対応することが好ましい。これが意味するのは、光回線ＯＬ内を通過するパケットの光信号対雑音比の劣化を回避するために、変調器ＭＯＤの消光比が少なくとも４０ｄＢであるということである。変調器ＭＯＤは半導体光増幅器であることが好ましい。
【００６９】
フォオダイオードＰＨにより測定される光パワーが、前述の電力レベルより小さい第２の事前定義された電力レベルより小さい場合、変調器は、増幅器ＡＭＰにより生成された光ノイズ信号に変調器ＭＯＤを通過させる。そして、変調器ＭＯＤは、光ノイズ信号ＯＮＳを光回線に、好ましくは光結合器ＯＣを介して与える。
【００７０】
そして、生成された修正された光信号ＭＯＳ１’は、送受信機セクションＴＳ’の出力において、図３ａに示された多重化デバイスに与えられる。
【００７１】
第２の光遅延線ＯＤＬ２は、フォトダイオードＰＨに光パワーを供給する光結合器ＯＣと、変調器ＭＯＤを光回線ＯＬに結合する光結合器ＯＣとの間に配置されることが好ましい。これにより、フォトダイオードＰＨにより係数ＣＦを介して変調器ＭＯＤに供給される電圧を、好ましくは検出器により変調器ＭＯＤにさらに供給される電気信号ＥＳ１とを同期させることが可能となる。
【００７２】
変調器により実現される減衰は、フォトダイオードで測定される電力と変調器ＭＯＤにより供給される電力との合計が、到達すべき事前定義された電力レベルに等しくなるように行われる。
【００７３】
光データパケットの光パワーが厳密に一定でない場合があるので、フォトダイオードＰＨがそのようなわずかな電力の相違を、光ノイズ信号ＯＮＳが挿入されるべきガードバンドタイムスロットと解釈するという危険性がある場合がある。そのような場合、実際のデータパケットが内部に存在するデータパケットタイムスロットに光ノイズ信号ＯＮＳが挿入されるように、フォトダイオードＰＨが係数ＣＦを介して変調器ＭＯＤを駆動することがあり、これによりこのデータパケットタイムスロット内のデータ伝送が劣化することになる。したがって、さらなる冗長性が必要になる場合がある。
【００７４】
データパケットタイムスロット内のデータパケットの存在に関する情報を、変調器ＭＯＤへ２つの異なる要素により提供することができる。検出器Ｄとしての要素は、信号ＥＳ１を変調器ＭＯＤに与えることができる。送信機ＴＸＢとしての要素は、新たに挿入されるデータパケットを与える光信号が存在することを示す電気信号ＥＳ３を与えることができる。信号ＥＳ１は、変調されたデータ信号の形式のデータパケットが送受信機セクションＴＳ’で受信されたかを示す。変調器ＭＯＤは、これらの信号により直接駆動され、フォトダイオードＰＨにより係数ＣＦを介して変調器ＭＯＤへ供給される電圧によって駆動されるのではない。信号ＥＳ１またはＥＳ３のうちの一方がデータパケットが存在することを示す場合、変調器ＭＯＤは光ノイズ信号ＯＮＳをブロックし、これには、データパケットが内部に存在するデータパケットタイムスロットへ光ノイズ信号ＯＮＳが挿入されないという利点がある。
【００７５】
上述のいくつかの態様を要約すると、スケジューラＳＣＨは、検出器Ｄにより提供された検出結果を用いて、光ノイズ信号ＯＮＳの挿入を制御する。
【００７６】
検出器ＳＣＨは、ガードバンドタイムスロットまたは空のデータパケットタイムスロットへの光ノイズ信号ＯＮＳの挿入を制御することが好ましい。
【００７７】
図５に、本明細書で提案された送受信機セクションＴＳ’’のさらなる実施形態を示す。
【００７８】
光信号ＯＳ１は受信され、光ＯＣを介して受信機ＣＲＸおよび検出器Ｄへ与えられる。受信機ＣＲＸおよび検出器Ｄは１つの複合デバイスＣＤ’として設けられることが好ましい。検出器Ｄは、電気信号ＥＳ１を介してスケジューラＳＣＨへ、データパケットの存在を示す。スケジューラＳＣＨは、電気信号ＥＳ２を用いて、前述のように光ゲートＯＧを制御する。さらに、スケジューラＳＣＨは、電気信号ＥＳ２を介して送信機ＴＸＢへ、送信機ＴＸＢが新たな光データパケットを挿入できるかを示す。
【００７９】
光遅延線ＯＤＬは、スケジューラＳＣＨを介して検出器Ｄと送信機ＴＸＢとを同期させるために、光ゲートＯＧの前または前方に配置される。
【００８０】
光ノイズ信号は、前述のように、増幅された自然放出ノイズとして増幅器ＡＭＰにより与えられる。そして、ノイズ信号は、前述のように光学フィルタＯＦによりフィルタされて、光ノイズ信号ＯＮＳとなる。そして、信号ＯＮＳは、送信機ＴＸＢにより与えられる電気信号ＥＳ３と、変調器ＭＯＤにより検出器Ｄにより与えられる電気駆動信号ＥＳ１１とに応じて、変調器ＭＯＤにより光回線ＯＬへ挿入される。信号ＥＳ１１は、負係数ＣＦを用いて信号ＥＳ１から導出される。そして、送信機ＴＸＢおよび変調器ＭＯＤにより生成される光信号は、光結合器ＯＣを介して光回線ＯＬに結合される。
【００８１】
図５に示された送受信機セクションＴＳ’’の実施形態は、図４に示された送受信機セクションＴＳ’よりも少ない挿入ロスを示し、というのは、光信号ＯＳ１が２本の遅延線ではなく１本の光遅延線しか通過しないためであり、光信号ＯＳ１が４つの光結合器ＯＣではなく２つの光結合器ＯＣしか通過しないためでもある。バーストモード送信機ＴＸＰおよび変調器ＭＯＤが追加の光結合器ＯＣを介して光回線ＯＬに結合されているので、図５の送受信機セクションＴＳ’’は、図４の実施形態に必要なＴＸＰに比べて、より強力なバーストモード送信機ＴＸＰを必要とする。
【００８２】
図６に、好ましい一実施形態による検出器Ｄを示す。検出器Ｄは、光混合器ＯＭを含み、これは、局部発振器ＬＯにより与えられる局部発振器光信号を用いて、光信号ＯＳ１をダウンミックスまたはダウンコンバートすることができる。光混合器は、アナログ電気同相信号成分ＡＥＩＳと、アナログ電気直交信号成分ＡＥＱＳとを導出する。
【００８３】
そして、アナログ電気信号ＡＥＩＳおよびＡＥＱＳは、それぞれのアナログデジタル変換器ＡＤＣによりサンプリングされて、それぞれの離散時間信号成分ＴＤＩＣおよびＴＤＱＣが生成される。そして、これらの離散時間信号成分ＴＤＩＣおよびＴＤＱＣは重畳されて、離散時間信号ＴＤＳが生成される。同相および直交信号成分ＴＤＩＣおよびＴＤＱＣを重畳する前に、信号成分ＴＤＱＣにファクタｊが乗算されることが好ましい。
【００８４】
アナログ／デジタル変換器ＡＤＣは、少なくとも２サンプル毎秒のレートであるサンプリングレートで、信号成分ＡＥＩＳおよびＡＥＱＳをサンプリングすることが好ましい。
【００８５】
信号ＴＤＳの強度ｉｘは、信号の大きさを２乗することで計算される。信号ＴＤＳの第１の離散スペクトル成分が決定され、これは信号成分
ＩＸ（ｆ＝０）
である。
【００８６】
この第１の離散スペクトル成分は、信号ＴＤＳの直流成分に対応する。換言すれば、第１の離散スペクトル成分は、ヌル周波数（ｎｕｌｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）
ｆ＝０
に対応する。
【００８７】
さらに、信号ＴＤＳの第２の離散スペクトル成分が決定され、この成分は、光信号ＯＳ１のシンボルレートＲに相当し、これは信号成分
ＩＸ（ｆ＝Ｒ）
である。
【００８８】
第２の離散スペクトル成分は、シンボルレートＲに等しい周波数
ｆ＝Ｒ
に対応することが好ましい。
【００８９】
スペクトル成分は、離散スペクトル変換を用いて導出することができる。離散スペクトル変換は離散フーリエ変換ＤＦＴであることが好ましい。
【００９０】
スペクトル成分の比ＣＤＣＲが導出される。この比は、比率（ｆｒａｃｔｉｏｎ）と呼ばれることが好ましいが、第２のスペクトル周波数成分を第１の成分で割ったものとして導出される。比ＣＤＣＲが事前定義された閾値Ｔｈを下回る場合、データパケットが検出されなかったと決定される。比ＣＤＣＲが事前定義された閾値Ｔｈを超える場合、データパケットが存在すると決定される。そして、値ＣＤＣＲを用いて、図４および図５に関して前述された信号ＥＳ１が、どの値をとるべきであるかを決定する。前述のように、信号ＥＳ１は、受信された光信号内に光ノイズ信号が存在するか否か、または、受信された光信号内に実際のデータ信号が存在するか否かを示す。換言すれば、信号ＥＳ１は、受信された光信号内にデータパケットが存在するかを示す。
【００９１】
閾値Ｔｈ用の値は、図６に関して説明される様々な信号処理ステップを実行するＤＳＰの様々なパラメータに依存する。
【００９２】
一例として、閾値Ｔｈ用の値を導出するための方法は、データパケットのいわゆるデューティサイクルが用いられる方法である。デューティサイクルＤＣＹＣは、データパケットタイムスロットの持続期間を、データパケットタイムスロットの持続期間とガードバンドタイムスロットの持続期間の和で割ったものとして定義され、したがって、これは０から１までの間の数である。
【００９３】
比ＣＤＣＲの量の平均値は、ノイズの影響を最小化するのに十分な時間にわたって測定される。この時間は、１０または２０データパケットの持続時間に相当することが好ましい。
【００９４】
閾値Ｔｈは、デューティサイクルと、先の測定により得られた測定された平均比とに依存する値に設定される。具体的には、閾値Ｔｈは、
【数１】
2016519486.tif 000003
に設定される。
【００９５】
これにより、ガードバンドタイムスロット中に比ＣＤＣＲがゼロに近い場合に、閾値の最適値が保証される。
【００９６】
検出器Ｄは、たとえば光混合器ＯＭおよびアナログデジタル変換器ＡＤＣなどの要素を示し、これらは、図４または図５に示されたコヒーレント受信機ＣＲＸの一体部分とすることができる。したがって、検出器Ｄは、図４に示された複合デバイスＣＤまたは図５に示されたＣＤ’の一体部分とすることができ、その中で検出器Ｄおよび受信機ＣＲＸは一体化デバイスとして設けられる。
【００９７】
光混合器ＯＭを、図８に関してより詳細に、光混合ユニットＭＩＸＵとして説明することにする。図８に光混合ユニットＭＩＸＵを示し、これは、受信された光信号ＯＳ１を一方の偏光状態に対してダウンコンバートして、その偏光状態に対するアナログ電気同相信号成分ＡＥＩＳとアナログ電気直交信号成分ＡＥＱＳとを得ることが可能である。光混合ユニットＭＩＸＵに関して与えられた詳細な説明を考慮すれば、受信された光信号ＲＯＳを他方の直交偏光状態に対してダウンコンバートして、その他方の偏光状態に対する電気同相信号成分ＥＳＩＸと電気直交信号成分とを得ることも可能なデバイスを、当業者は予見することができる。
【００９８】
図８に受信された光信号ＯＳ１を示し、これはｏｓ（ｔ）とも表され、振幅ＡＳ（ｔ）、周波数ωＳおよび位相
【数２】
2016519486.tif 000004
により、
【数３】
2016519486.tif 000005
と記述可能な電場ＥＳ（ｔ）を有する。
【００９９】
局部光信号ＬＯＳは、ｌｏｓ（ｔ）とも表されるが、振幅Ａｌ（ｔ）、周波数ωｌおよび位相
【数４】
2016519486.tif 000006
により、
【数５】
2016519486.tif 000007
と記述可能な電場ＥＬ（ｔ）を有する。
【０１００】
光信号ｏｓ（ｔ）は、直線偏光子ＬＰに与えられる。直線偏光子ＬＰは光信号ｏｓ（ｔ）を偏光して、結果の光信号が、混合ユニットＭＩＸＵの２つの偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２の主軸に対して４５°の角度だけ回転された電場を有するようにする。局部光信号ｌｏｓ（ｔ）は直線偏光子ＬＰに与えられ、直線偏光子は、光信号および電場を位置合わせして、後続の１／４波長板ＱＷＰの高速軸と一直線上に整列するようにする。
【０１０１】
１／４波長板ＱＷＰは、到来した光信号を円偏光させて、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２の主軸に対して、π／２の位相だけシフトされたそれぞれの成分を生成する。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２の透過軸と位置合わせされた、１／４波長板ＱＷＰを出た光成分はπ／２だけシフトされ、他方の成分は位相シフトされない。
【０１０２】
直線偏光子ＬＰから来た直線偏光された光信号ｏｓ（ｔ）は、半反射鏡ＨＲＭにより偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２に分配される。さらに、１／４波長板ＱＷＰを出た円偏光された光信号の２つの信号成分もまた、この半反射鏡ＨＲＭにより偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２に分配される。
【０１０３】
偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に達した光信号は分割されて、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の透過軸と位置合わせされた偏光面内の光信号が、フォトダイオードＰＤＡに転送される。偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の反射軸と位置合わせされた偏光面内の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入る光信号は、フォトダイオードＰＤＢへと反射する。フォトダイオードＰＤＡに達した光信号の電場は、電場ＥＡ（ｔ）と記述することができる。フォトダイオードＰＤＢに達した光信号の電場は、電場ＥＢ（ｔ）と記述することができる。
【０１０４】
偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の透過軸に対応する偏光面と位置合わせされた偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入る光信号は、フォトダイオードＰＤＤへ与えられる。偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の反射軸と位置合わせされた偏光面内の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入る光信号は、フォトダイオードＰＤＣへと反射する。
【０１０５】
フォトダイオードＰＤＣに達した光信号の電場は、電場ＥＣ（ｔ）と見なすことができる。フォトダイオードＰＤＤに達した光信号の電場は、電場ＥＤ（ｔ）と見なすことができる。
【０１０６】
フォトダイオードＰＤＡ、ＰＤＢ、ＰＤＣ、ＰＤＤへ到達する電場は、以下に詳細に示されるように、記述することができる。
【０１０７】
電場ＥＳ（ｔ）は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１により検知される半反射鏡ＨＲＭによるいかなる位相シフトも受けない。したがって、電場ＥＳ（ｔ）は、位相シフトを受けない。電場ＥＬ（ｔ）は、半反射鏡ＨＲＭによる反射によってπ／２だけ位相シフトされ、ならびに、１／４波長板ＱＷＰによりπ／２だけ位相シフトされる。したがって、電場ＥＬ（ｔ）は、フォトダイオードＰＤＡに到達する前に、全体でπだけ位相シフトされる。したがって、電場ＥＡ（ｔ）は、
ＥＡ（ｔ）＝ＥＳ（ｔ）＋ＥＬ（ｔ）・ｅｊπ
と記述することができる。
【０１０８】
電場ＥＳ（ｔ）は、フォトダイオードＰＤＢに到達する前に、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１内の反射によって、π／２だけ位相シフトされる。電場ＥＬ（ｔ）は、フォトダイオードＰＤＢに到達する前に、半反射鏡においてπ／２だけ第１の位相シフトを受け、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１内での反射の間にπ／２だけ第２の位相シフトを受ける。したがって、電場ＥＢ（ｔ）は、
ＥＢ（ｔ）＝ＥＳ（ｔ）ｅｊπ／２＋ＥＬ（ｔ）・ｅｊπ
と記述することができる。
【０１０９】
電場ＥＳ（ｔ）は、フォトダイオードＰＤＣに到達する前に、半反射鏡ＨＲＭにおける反射によってπ／２だけ位相シフトされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２内での反射中にπ／２だけ位相シフトされる。電場ＥＬ（ｔ）は、フォトダイオードＰＤＣに到達する前に、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２内で反射中にπ／２だけ位相シフトされる。したがって、電場ＥＣ（ｔ）は、
ＥＣ（ｔ）＝ＥＳ（ｔ）ｅｊπ＋ＥＬ（ｔ）・ｅｊπ／２
と記述することができる。
【０１１０】
電場ＥＳ（ｔ）は、フォトダイオードＰＤＤに到達する前に、半反射鏡ＨＲＭにおいてπ／２だけ位相シフトされる。さらに、電場ＥＬ（ｔ）は、フォトダイオードＰＤＤに到達する前に、１／４波長板ＱＷＰ内でπ／２だけ位相シフトされる。したがって、電場ＥＤ（ｔ）は、
ＥＤ（ｔ）＝ＥＳ（ｔ）ｅｊπ／２＋ＥＬ（ｔ）・ｅｊπ／２
と記述することができる。
【０１１１】
フォトダイオードＰＤＡ、ＰＤＢ、ＰＤＣ、ＰＤＤは、それらの出力において電気信号を生成し、これらの電気信号は、フォトダイオードＰＤＡ、ＰＤＢ、ＰＤＣ、ＰＤＤに到達した電場の強度に対応し、したがって、各フォトダイオードＰＤＡ、ＰＤＢ、ＰＤＣ、ＰＤＤは、フォトダイオードＰＤＡ、ＰＤＢ、ＰＤＣ、ＰＤＤに到達した電気信号の大きさの２乗に等価である電気信号｜ＥＡ（ｔ）｜２、｜ＥＢ（ｔ）｜２、｜ＥＣ（ｔ）｜２、｜ＥＤ（Ｔ）｜２を生成する。
【０１１２】
フォトダイオードＰＤＢにより与えられる電気信号｜ＥＢ（ｔ）｜２は、フォトダイオードＰＤＣにより与えられる電気信号｜ＥＣ（ｔ）｜２から減算される。これにより信号Ｑ（ｔ）が生成され、これは、
【数６】
2016519486.tif 000008
であることを示すことができ、また、このように記述することができる。
【０１１３】
さらに、フォトダイオードＰＤＡにより与えられる電気信号｜ＥＡ（ｔ）｜２は、フォトダイオードＰＤＤにより与えられる電気信号｜ＥＤ（ｔ）｜２から減算され、これにより電気信号Ｉ（ｔ）が生成され、これは、
【数７】
2016519486.tif 000009
として導出することができる。
【０１１４】
電気信号Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ）内で、位相
【数８】
2016519486.tif 000010
は、
【数９】
2016519486.tif 000011
であることを示すことができる。
【０１１５】
局部光信号ｌｏｓ（ｔ）の周波数ωＬが光信号ｏｓ（ｔ）の周波数ωＳと基本的に等しい場合、信号Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ）の位相
【数１０】
2016519486.tif 000012
は、光信号ｏｓ（ｔ）の位相
【数１１】
2016519486.tif 000013
と局部光信号ｌｏｓ（ｔ）の位相
【数１２】
2016519486.tif 000014
との差へ、
【数１３】
2016519486.tif 000015
のように変わる。
【０１１６】
したがって、信号Ｉ（ｔ）は、光信号ｏｓ（ｔ）を局部光信号ｌｏｓ（ｔ）と混合することで得られる光ベースバンド信号のアナログ電気同相信号成分ＡＥＩＳと見なすことができ、Ｉ（ｔ）＝ｅｉｓ（ｔ）とも表される。さらに、上記で説明したのと同じ理由で、信号Ｑ（ｔ）は、光信号ｏｓ（ｔ）を局部光信号ｌｏｓ（ｔ）と混合することで得られる光ベースバンドのアナログ電気直交信号成分ＡＥＱＳと見なすことができ、Ｑ（ｔ）＝ｅｑｓ（ｔ）とも表される。
【０１１７】
上記を要約すると、混合ユニットＭＩＸＵは、光信号ＯＳ１および光局部発振器信号ｌｏｓ（ｔ）を光領域で混合して、１組の光混合信号ＥＡ（ｔ）、ＥＢ（ｔ）、ＥＣ（ｔ）、ＥＤ（ｔ）を生成する。光混合信号ＥＡ（ｔ）、ＥＢ（ｔ）、ＥＣ（ｔ）、ＥＤ（ｔ）から、アナログ電気同相信号成分ＡＥＩＳおよびアナログ電気直交信号成分ＡＥＱＳが導出される。
【０１１８】
図７に、コヒーレント受信機の受信要素ならびに検出器の検出要素を含む一体化デバイスＣＤ’’を示す。一体化デバイスＣＤ’’は光混合器ＯＭ’を含み、光混合器ＯＭ’は、混合器ＯＭ’に与えられる信号ＯＳ１’が偏波分割多重信号である場合に、信号成分を導出する。混合器ＯＭ’は、アナログ電気信号成分ＡＥＩＳ１およびＡＥＱＳ１を、信号ＯＳ１’の第１の偏光面から導出する。これらの信号成分ＡＥＩＳ１およびＡＥＱＳ１から、電気離散時間信号ＴＤＳ１が、前述のように導出される。そして、信号ＴＤＳ１を用いて、前述のようにデータパケットを検出することができる。
【０１１９】
混合器ＯＭ’はさらに、アナログ電気信号成分ＡＥＩＳ２およびＡＥＱＳ２を前述のように導出する。そのような同相直交信号成分ＡＥＩＳ２およびＡＥＱＳ２から、それぞれの離散時間信号ＴＤＳ２を、上記で詳細に概説したように導出することができる。
【０１２０】
そして、離散時間信号ＴＤＳ１およびＴＤＳ２は、受信セクションの受信ステップＲＳ内で用いて、受信データＲＤ１およびＲＤ２を導出することができる。
【０１２１】
図９に、検出結果ＤＲの一例を示す。
【０１２２】
示されているのは、時間経過に伴う光信号ＯＳＸである。信号ＯＳＸは、ガードバンドタイムスロットＪＢ内にノイズ信号を含む。図９にさらに、時間経過に伴うスペクトル成分の決定された比ＣＤＣＲを示す。決定された比ＣＤＣＲが、データパケットタイムスロットＤＰＴＳ中に１つのレベルＬ１から、ガードバンドタイムスロットＪＢ中に第２のレベルＬ２へ変化することが明らかとなる。０から１までの間の値である導出された検出決定ＤＥＣもまたプロットされている。図９の結果が明らかに示しているのは、本明細書で提案された方法が、光ノイズ信号がガードバンドタイムスロット内で伝送される場合にデータパケットの検出を可能にするための強力な方法であるということである。図９に示された例では、光信号対雑音比は０．１ｎｍ内で１０ｄＢであり、データパケットは、光ノイズ信号として増幅された自然放出ノイズを含むガードバンドタイムスロットにより分離されている。この例における光信号は、ｒ＝３２Ｇボー（ｂａｕｄ）のシンボルレートを有し、これは、１００Ｇｂｉｔ／ｓのＰＤＭ−ＱＰＳＫ信号では標準的なシンボルレートである。データパケットおよびガードバンドタイムスロット間の変化を検出するために生成された遅延は、この例では４ｎｓと測定された。
【０１２３】
図４および図５に示されたスケジューラＳＣＨ、コヒーレント受信機ＣＲＸおよび検出器Ｄのような異なるデバイスは、１つまたは複数の別々の処理ユニットとして、または一体化処理ユニットとして実装することができる。異なるデバイスＳＣＨ、ＣＲＸおよびＤは、互いに接続することができ、図４または図５の送受信機セクションＴＳ’およびＴＳ’’のさらなる要素と、図４および図５に関して説明された電気信号を交換するための低速アナログデジタルコントローラを介して接続することができる。
【０１２４】
「スケジューラ」または「処理ユニット」と名付けられた任意の機能ブロックを含む、図面に関して説明された様々な要素の機能は、専用のハードウェア、ならびに適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行可能なハードウェアを用いて提供することができる。これらの機能は、プロセッサにより提供する場合、単一の専用プロセッサ、単一の共有プロセッサ、または一部が共有され得る複数の個別プロセッサにより提供することができる。さらに、「スケジューラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアを排他的に指すように解釈されるべきではなく、暗黙的に、限定はしないが、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するための読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性ストレージを含むことができる。他のハードウェアは、従来型および／またはカスタム型に関わらず、同様に含むことができる。同様に、図面に示された任意のスイッチは、概念的なものにすぎない。それらの機能は、プログラムロジックの動作により、専用ロジックにより、プログラム制御および専用ロジックのインタラクションにより、または手動でさえ実行することができ、特定の技法は、文脈からより具体的に理解されるように、実装者により選択可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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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【国際調査報告】
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