DE112018000480B4

DE112018000480B4 - Systeme und verfahren für intelligentes optisches edge-to-edge-system und wellenlängenbereitstellung

Info

Publication number: DE112018000480B4
Application number: DE112018000480.5T
Authority: DE
Inventors: Luis Alberto Campos; Zhensheng Jia; Carmela STUART
Original assignee: Cable Television Laboratories Inc
Current assignee: Cable Television Laboratories Inc
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2038-01-24
Also published as: JP2020503816A; EP3571791A1; EP3571791B1; KR20210091366A; WO2018136964A1; CN110447184A; KR102427147B1; JP6740484B2; KR102279945B1; DE112018000480T5; ES2861731T3; CA3051132A1; CA3051132C; KR20190107723A

Abstract

Optisches Zugangsnetzwerk, umfassend:einen optischen Hub mit mindestens einem Prozessor;eine Vielzahl von optischen Verteilzentren, die jeweils über eine Vielzahl von Glasfasersegmenten mit dem optischen Hub verbunden sind;eine Vielzahl von geografischen Faserknoten-Servicebereichen, wobei jeder Faserknoten-Servicebereich der Vielzahl von Faserknoten-Servicebereichen mindestens ein optisches Verteilzentrum der Vielzahl von optischen Verteilzentren umfasst;eine Vielzahl von Endpunkten, wobei jeder Endpunkt der Vielzahl von Endpunkten in betriebsbereiter bzw. funktionsfähiger Verbindung mit mindestens einem optischen Verteilzentrum steht; undein Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem, das dazu eingerichtet ist, (i) jeden potenziellen Kommunikationspfad über die Vielzahl von Glasfasersegmenten zwischen einem ersten Endpunkt und einem zweiten Endpunkt zu bewerten, (ii) einen optimalen Faserpfad basierend auf vorbestimmten Pfadauswahlkriterien auszuwählen, (iii) einen optimalen ersten optischen Träger zum Senden entlang des optimalen Faserpfades auszuwählen, und (iv) den ausgewählten optimalen ersten optischen Träger entlang des optimalen Faserpfades zu übertragen, der einen zweiten optischen Träger eines anderen Trägertyps als den des ausgewählten optimalen ersten optischen Trägers enthält,wobei der erste optische Träger eine kohärente Signalübertragung umfasst, und der zweite optische Träger eine nicht-kohärente Signalübertragung umfasst.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil und die Priorität der am 9. Mai 2017 eingereichten U.S. Patentanmeldung Ser. Nr. 15/590,464 , die den Vorteil und die Priorität der am 20. Juni 2016 eingereichten vorläufigen U.S. Patentanmeldung Ser. Nr. 62/352,279 beansprucht. Diese Anmeldung beansprucht auch den Vorteil der vorläufigen U.S. Patentanmeldung Ser. No. 62/449,397 , eingereicht am 23. Januar 2017.
HINTERGRUND
Das Gebiet der Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Glasfaserkommunikationsnetze, insbesondere auf optische Zugangsnetze, die Wellenlängenmultiplexing verwenden.
STAND DER TECHNIK
Telekommunikationsnetze umfassen ein Zugangsnetz, über das sich Endbenutzer-Teilnehmer mit einem Dienstanbieter verbinden. Einige solcher Netzwerke nutzen Glasfaser-Verteilungsinfrastrukturen, die in der Vergangenheit eine ausreichende Verfügbarkeit von Glasfaserstrangen gewährleistet haben, so dass unterschiedliche Arten von optischen Transportsignalen über ihre eigenen unterschiedlichen Fasern übertragen werden. Die Bandbreitenanforderungen für die Bereitstellung von Hochgeschwindigkeits-Daten- und Video-Diensten über das Zugangsnetz steigen jedoch rapide an, um den wachsenden Verbraucheranforderungen gerecht zu werden. Während die Signalkapazitätsnachfrage weiter steigt, ist die Kapazität einzelner langer Zugangs-Faserstrange begrenzt. Die Kosten für die Installation neuer langer Zugangs-Fasern sind hoch, und unterschiedliche optische Transportsignale, sofern sie nicht absichtlich isoliert werden, erfahren gegen seitige Beeinflussung auf demselben Faserstrang. Diese alte Faserumgebung erfordert, dass die Betreiber mehr Kapazität aus der bestehenden Faserinfrastruktur herausholen, um Kosten zu vermeiden, die mit der Verlegung bzw. Einsparung neuer Faserinstallationen verbunden sind.
Herkömmliche Zugangsnetze umfassen in der Regel sechs Glasfasern pro Knoten und bedienen bis zu 500 Endverbraucher, wie z.B. Privatkunden, wobei zwei der Glasfasern für den stromabwärts und stromaufwärts gerichteten privaten Transport verwendet werden, die anderen für Knotenteilung oder Geschäftsdienstleistungen. Konventionelle Knoten können mit herkömmlichen Techniken nicht weiter geteilt werden und enthalten typischerweise keine (ungenutzten) Ersatzfasern, so dass es notwendig ist, die begrenzte Faserverfügbarkeit effizienter und kostengünstiger zu nutzen. DWDM-Umgebungen (Dense Wavelength Division Multiplexing) zum Beispiel sind in der Lage, Signale unter Verwendung ähnlicher optischer Transporttechniken zu multiplexen. In bestimmten Zugangsnetzwerkumgebungen wie der Kabelfernsehumgebung ist DWDM in der Lage, verschiedene Formate zu verwenden, aber die Verfügbarkeit der Glasfaserstrange ist immer noch durch die Kosten und Umstande der herkömmlichen Glasfaserinfrastruktur begrenzt. Kabelzugangsnetze umfassen die analoge Modulation des Kabel-HF-Spektrums auf optische Träger, die digitale Basisbandmodulation eines optischen Trägers, der Geschäftsdienstleistungen unterstutzt, und Ethernet passiv-optische Netzwerk(EPON) und Gigabit passiv-optische Netzwerk(GPON) Systeme, die Daten für Privat- oder Geschäftskunden übertragen. Jedes dieser verschiedenen optischen Transportsignale erfordert typischerweise seine eigenen Langfaserstrange.
Die kohärente Technologie wurde als eine Lösung vorgeschlagen, um den ständig steigenden Signalleitungsbedarf für optische WDM-PON-Zugangsnetze sowohl in Brownfield als auch in Greenfield-Umgebungen zu decken, insbesondere in Bezug auf lange und großstädtische Verbindungen zur Erreichung einer hohen spektralen Effizienz (SE) und höherer Datenraten pro Kanal. Die kohärente Technologie in langen optischen Systemen erfordert typischerweise den Einsatz hochwertiger diskreter photonischer und elektronischer Komponenten im gesamten Zugangsnetz, wie Digital-Analog-Wandler (DAC), Analog-DigitalWandler (ADC) und digitale Signalverarbeitungs-(DSP)-Schaltungen, wie beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) mit CMOS-Technologie, um Rauschen, Drift und andere Faktoren zu kompensieren, die die übertragenen Kanalsignale über das Zugangsnetz beeinflussen. Darüber hinaus steigen mit der Anzahl der Endbenutzer pro Glasfaser auch die Kosten und der Energiebedarf für die Implementierung aller dieser elektronischen Komponenten für jedes Endgerät im Netzwerk. Einige bekannte vorgeschlagene kohärente Losungen haben auch ihre eigenen speziellen Langfaserstrange benötigt, um Störungen durch unterschiedliche optische Transportsignale zu vermeiden. Dementsprechend ist eine Lösung erwünscht, die es ermöglicht, dass ungleiche Transportsignale auf den gleichen Übertragungsfasern koexistieren.
US 2014 / 0 341 574 A1 offenbart rekonfigurierbare optische Zugangsnetzwerkarchitekturen.
US 2015/0 333 862 A1 offenbart ein System und Verfahren zum Optimieren einer Kapazität eines optischen Netzwerks durch bewusstes Reduzieren einer Margin bei einer oder mehreren Wellenlängen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
In einer Ausführungsform umfasst ein optisches Zugangsnetzwerk einen optischen Hub mit mindestens einem Prozessor. Das Netzwerk umfasst ferner eine Vielzahl von optischen Verteilzentren, die über jeweils eine Vielzahl von Glasfasersegmenten mit dem optischen Hub verbunden sind, und eine Vielzahl von geografischen Faserknoten-Servicebereichen. Jeder Faserknoten-Servicebereich der Vielzahl von Faserknoten-Servicebereichen umfasst mindestens ein optisches Verteilzentrum der Vielzahl von optischen Verteilzentren. Das Netzwerk umfasst weiterhin eine Vielzahl von Endpunkten. Jeder Endpunkt der Vielzahl von Endpunkten befindet sich in funktionsfähiger Verbindung mit mindestens einem optischen Verteilzentrum. Das Netzwerk umfasst ferner ein Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem, das dazu eingerichtet ist, (i) jeden potenziellen Kommunikationspfad über die Vielzahl von Glasfasersegmenten zwischen einem ersten Endpunkt und einem zweiten Endpunkt zu bewerten, (ii) einen optimalen Faserpfad basierend auf vorbestimmten Pfadauswahlkriterien auszuwählen, (iii) einen optimalen ersten optischen Träger zum Senden entlang des optimalen Faserpfades auszuwählen, und (iv) den ausgewählten optimalen ersten optischen Träger entlang des optimalen Faserpfades zu übertragen, der einen zweiten optischen Träger eines anderen Trägertyps als den des ausgewählten optimalen ersten optischen Trägers enthält, wobei der erste optische Träger eine kohärente Signalübertragung umfasst, und der zweite optische Träger eine nicht-kohärente Signalübertragung umfasst.
In einer Ausführungsform ist ein Verfahren zum Bereitstellen von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen zwei Endpunkten eines optischen Multi-Endpunkt-Netzwerks vorgesehen. Das Verfahren umfasst Schritte des Indizierens aller Endpunkte des optischen Netzwerks, des Definierens jeder potenziellen Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen den indizierten Endpunkten und des Bestimmens eines topologischen Faserpfades für jede definierte Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Jeder topologische Faserpfad umfasst ein oder mehrere Glasfasersegmente. Das Verfahren umfasst ferner Schritte zum Berechnen (i) der verfügbaren Übertragungswellenlängen für jedes der einen oder mehreren Fasersegmente, (ii) eines Kostenfaktors als einer Funktion einer Bandbreite für jede der verfügbaren Übertragungswellenlängen, und (iii) gewährbarer aggregierter optischer Leistung für jedes des einen oder der mehreren Glasfasersegmente, sowie zum Auswählen eines optimalen Faserpfades zwischen den beiden Endpunkten basierend auf dem bestimmten topologischen Faserpfad und den berechneten verfügbaren Übertragungswellenlängen und zum Bereitstellen einer Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Endpunkten entlang des ausgewählten optimalen Faserpfades.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefugten Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Zeichen gleiche bzw. gleichartige Teile in den Zeichnungen repräsentieren, wobei:

1A-1C Eingangssignal-Emissionsspektren veranschaulichen, die mit Faserkommunikationssystemen gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können.
Die 2A-2C die Interaktion mehrerer Signale aus verschiedenen Longitudinalmoden gemäß dem in 1C dargestellten exemplarischen Emissionsspektrum veranschaulichen.
3 eine schematische Darstellung eines exemplarischen Glasfaserkommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
4 eine schematische Darstellung eines exemplarischen Glasfaserkommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist.
5 eine schematische Darstellung eines alternativen Glasfaserkommunikationssystems zu der in 4 dargestellten Ausführungsform ist.
6A-6D eine exemplarische aufeinanderfolgende Wellenlängenanordnung heterogener optischer Signale gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
7 eine alternative dreidimensionale Wellenlängenanordnung der in 6D dargestellten Ausführungsform veranschaulicht.
8 ein Flussdiagramm eines exemplarischen optischen Signalwellenlängenzuweisungsprozesses ist.
9 ein Flussdiagramm eines exemplarischen Fasersegmentanalyseprozesses, der mit dem in 8 dargestellten Allokationsprozess implementiert werden kann, ist.
10 ein Flussdiagramm eines exemplarischen Signalanalyseprozesses, der mit dem in 8 dargestellten Allokationsprozess implementiert werden kann, ist.
11 ein Flussdiagramm eines exemplarischen Spektrumzuweisungsprozesses, der mit dem in 8 dargestellten Zuweisungsprozess implementiert werden kann, ist.
12 ein alternatives hybrides optisches Verteilzentrum, das mit den in den 3-5 dargestellten Glasfaserkommunikationssystemen realisiert werden kann, veranschaulicht.
13A-B Punkt-zu-Punkt optische Verbindungen zwischen zwei Endpunkten und fünf Endpunkten gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen.
14 eine schematische Darstellung einer exemplarischen Architektur für eine Ende-zu-Ende-Faserinfrastruktur gemäß einer Ausführungsform ist.
15 eine schematische Darstellung eines exemplarischen Hub- und Glasfaserzugangsverteilnetzes gemäß einer Ausführungsform ist.
Die 16A-B Schnittbilder eines exemplarischen Fasermantel bzw. Faserleitung gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen.
17 eine exemplarische Kanalkarte eines Abschnitts des C-Bandes und des L-Bandes gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
18 eine schematische Darstellung einer exemplarischen Topologie einer kabelbasierten Ende-zu-Ende-Faserinfrastruktur gemäß einer Ausführungsform ist.
19 ein Blockdiagramm einer exemplarischen Abfolge von Komponenten, die von optischen Signalen gemäß einer Ausführungsform durchlaufen werden, ist.
20 eine grafische Darstellung, die eine exemplarische Leistungs-Management-Verteilung gemäß einer Ausführungsform darstellt, ist.
21 einen exemplarischen Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungsprozess gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
22 ein Flussdiagramm eines exemplarischen Wellenlängen- und Faserpfad-Unterprozesses, der mit dem in 22 bzw. 21 dargestellten Bereitstellungsprozess implementiert werden kann, ist.
23 ein Flussdiagramm eines exemplarischen Kosten-Unterprozesses, der mit dem in 22 bzw. 21 dargestellten Bereitstellungsprozess und dem in 23 bzw. 22 dargestellten Wellenlängen- und Faserpfad-Unterprozess implementiert werden kann, ist.

Sofern nicht anders angegeben, sollen die hierin enthaltenen Zeichnungen die Merkmale der Ausführungsformen dieser Offenbarung veranschaulichen. Diese Merkmale werden als für eine Vielzahl von Systemen anwendbar angesehen, einschließlich einer oder mehrerer Ausführungsformen dieser Offenbarung. Daher sind die Zeichnungen nicht dazu bestimmt, alle herkömmlichen Merkmale zu umfassen, die Fachpersonen als für die Realisierung der hierin offenbarten Ausführungsformen erforderlich bekannt sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Spezifikation bzw. Beschreibung und Zeichnungen und den Ansprüchen wird auf eine Reihe von Begriffen verwiesen, die mit den folgenden Bedeutungen definiert sind.
Die Singularformen „ein“, „eine“, „der“, „die“ und „das“ umfassen Mehrzahl-Bezüge, sofern der Kontext nichts anderes vorschreibt.
„Optional“ oder „gegebenenfalls“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der Umstand eintreten kann oder nicht, und dass die Beschreibung Fälle umfasst, in denen das Ereignis eintritt und Fälle, in denen es nicht eintritt.
Nähernde bzw. approximierende Sprache, wie sie hierin in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, kann verwendet werden, um jede quantitative Angabe zu modifizieren, die zulässigerweise variieren könnte, ohne dass dies zu einer Änderung der Grundfunktion führt, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend soll ein Wert, der durch einen oder mehrere Begriffe wie „etwa“, „ungefähr“ und „im Wesentlichen“ angepasst wird, nicht auf den genau angegebenen Wert beschränkt sein. In mindestens einigen Fällen kann die Näherungssprache der Genauigkeit eines Instruments zur Messung des Wertes entsprechen. Hier und in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen können Bereichsbeschränkungen kombiniert und/oder ausgetauscht werden; diese Bereiche sind gekennzeichnet und umfassen alle darin enthaltenen Teilbereiche, sofern Kontext oder Sprache nichts anderes angeben.
Gemäß den hierin enthaltenen Ausführungsformen ist ein optisches Verteilsystem in der Lage, eine Vielzahl von heterogenen optischen Transportsignalen optimal zu transportieren und zu multiplexen. Die vorliegenden Ausführungsformen können ferner vorteilhaft sowohl mit neuen als auch mit bestehenden Verteilernetzen implementiert werden, so dass sowohl die Kapazität als auch die Leistung solcher Systeme deutlich verbessert werden.
Optische Signale verbrauchen unterschiedliche Mengen an Faserressourcen, abhängig von ihren jeweiligen Leistungsniveaus bzw. -stufen, Modulationsformaten und Wellenlängen, die sie einnehmen, in Bezug auf, unter anderen Parametern, Wellenlängen und Eigenschaften benachbarter Signale, Symbole und/oder Bandbreiten. Die hierin beschriebenen Systeme implementieren Hardware und Algorithmen zur Aggregation und Konfiguration mehrerer verschiedener optischer Signale innerhalb derselben Glasfaser. Die hier beschriebenen Ausführungsformen verwenden auch Beziehungen zwischen Leistungskennzahlen, Parametern der Konfiguration optischer Signale und der Glasfaserkapazität bzw. -fähigkeit für die Übertragung dieser optischen Signale ein bzw. führen diese ein.
Die 1A-1C zeigen angenäherte Signalemissionsspektren, die mit Glasfaserkommunikationssystemen gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Unter Bezugnahme auf 1A ist nun ein Emissionsspektrum 100 für eine LED (Leuchtdiode, nicht dargestellt) dargestellt. Das Emissionsspektrum 100 stellt die Leistung 102 (y-Achse) gegenüber der Wellenlänge 104 (x-Achse) für emittiertes Licht 106 dar. Laserdioden werden von einem Halbleiterübergang implementiert, der im Forward-Bias-Modus betrieben wird. Elektronen in diesem Übergang wechseln von einem höheren zu einem niedrigeren Energiezustand. In einem solchen Prozess wird ein Photon emittiert, dessen Energie gleich der Differenz der Energiezustände des Elektrons ist, was die spontane Emission von Licht in einer LED darstellt, wie in 1A dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 1B ist ein Emissionsspektrum 108 für eine Laserdiode wie eine Fabry-Perot-Laserdiode (FPLD) oder einen oberflächenemittierenden Laser mit vertikalem Resonator (VCSEL) dargestellt. Solche Laserdioden können auch reflektierende Facetten oder Spiegel implementieren, so dass die erzeugten Photonen hin und her springen und auf ihrem Weg die Emission von mehr Photonen stimulieren. Diese stimulierte Emission oder Laserung führt zu einer Lichtemission bei höherer Intensität und mit einem hohen Grad an Kohärenz. Der Spiegel oder die Facetten auf gegenüberliegenden Seiten des durch den Übergang gebildeten aktiven Bereichs erzeugen einen optischen Resonator. Die Geometrie dieses Resonators zusammen mit dem Bereich der Energieniveaus, die durch die Zustandsänderung im Übergang erzeugt werden, bestimmt eine oder mehrere dominante resonante Wellenlängen, die von der Laserdiode übertragen werden.
In einer exemplarischen Ausführungsform kann ein FPLD eine optische Bandbreite von 5 bis 10 Nanometern (nm) aufweisen und eine Vielzahl von individuellen Longitudinalmoden 110 erzeugen, die jeweils eine Ausgangsbandbreite von typischerweise weniger als 2 nm aufweisen. In einer Ausführungsform kann eine 850 nm Laserdiode mit einer Länge von etwa 300 Mikrometern (µm) und einem Brechungsindex von etwa 4 einen Longitudinalmodenabstand von 0,3 nm aufweisen, was einer 1 mm langen 1550 nm Laserdiode ähnlich ist. Eine Änderung der Länge oder des Brechungsindex des Resonators, z.B. durch Erwärmen oder Kühlen der Laserdiode, kann den gesamten Modenkamm und damit die Ausgangswellenlänge verändern.
Unter Bezugnahme auf 1C wird nun ein Emissionsspektrum 112 für eine Laserdiode, wie beispielsweise eine Laserdiode mit verteilter Rückkopplung (DFBLD), dargestellt. In einer optischen Signalquelle ist die dominante Laserwellenlänge abhängig von dem Material, das einen breiten Wellenlängenbereich bereitstellt, das aufgrund der Bandlücke zwischen den Elektronenzuständen eines Halbleiterübergangs Licht erzeugt, sowie von der Länge des Resonators, was zu einer Vielzahl von Resonanzmoden führt, die die Wellenlängen einschränkt. Die dominante Laserwellenlänge ist ferner abhängig von den strukturellen Eigenschaften des Resonators, die die Resonanz weiter auf eine einzelne Longitudinalmode 114 beschränken, während benachbarte Longitudinalmoden 116 unterdrückt werden. Ein DFBLD ist durch einen periodischen Brechungsindex in der Lage, die Resonanz im Wesentlichen auf eine einzige Wellenlänge, d.h. die Longitudinalmode 114, zu begrenzen, wie in 1C dargestellt.
Gemäß den hierin und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen umfassen die Quellen LEDs, FPLDs, VCSELs und DFBLDs. Eine Fachperson wird jedoch nach dem Lesen und Verstehen der vorliegenden Offenbarung verstehen, dass andere Quellen implementiert werden können, ohne vom Umfang der Anmeldung abzuweichen. Die hierin beschriebenen Quellen sind in der Lage, elektrische Signale in optische Signale umzuwandeln und können strukturell deutlich unterschiedliche Vorrichtungen sein. In einer exemplarischen Ausführungsform kann die Laserquelle auf Halbleitervorrichtungen/Chips hergestellt werden. So können beispielsweise LEDs und VCSELs auf Halbleiterwafern so hergestellt werden, dass Licht von der Oberfläche des Chips abgegeben wird. FPLDs können so hergestellt werden, dass Licht von der Seite des Chips aus einem in der Mitte des Chips erzeugten Laserresonator abgegeben wird.
LEDs sind die kostengünstigste Quelle, erzeugen aber eine geringere Ausgangsleistung als die meisten der anderen optischen Quellen. LEDs erzeugen auch ein größeres, divergentes Lichtausgangsmuster (siehe 1A, oben), was die Anwendungsmöglichkeiten für die Kopplung von LEDs zu Fasern reduziert. LEDs und VCSELs sind jedoch im Allgemeinen im Vergleich zu den anderen hierin beschriebenen Quellen kostengünstig herzustellen. FPLDs und DFBLDs zum Beispiel sind aufgrund der Notwendigkeit, den Laserresonator im Inneren des Geräts zu schaffen, teurer in der Herstellung, jedoch ist das Ausgangslicht solcher Quellen schmaler und leichter mit Einzelmodenfasern gekoppelt.
DFBLDs haben eine schmalere Spektralbreite als FPLDs, was zu einer geringeren chromatischen Dispersion bei längeren Faserverbindungen führt. DFBLDs sind teurer in der Herstellung als FPLDs, erzeugen aber auch einen hochlineareren Ausgang, d.h. die Lichtausbeute folgt direkt dem elektrischen Einsatz und kann als Quelle in AM-CATV-Systemen sowie Langstrecken- und DWDM-Systemen bevorzugt werden. Gemäß den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen können viele dieser Quellen alternativ und/oder gemeinsam gemäß den nachfolgend beschriebenen vorteilhaften strukturellen Konfigurationen genutzt werden.
2A-2C zeigen die Interaktion mehrerer Signale aus verschiedenen Longitudinalmoden gemäß dem in 1C dargestellten exemplarischen Emissionsspektrum. In einem faseroptischen Verteilersystem gibt es viele mögliche Quellen für nichtlineares Verhalten. Eine bekannte Quelle für nichtlineares Verhalten ist ein optischer Verstärker, wie beispielsweise ein Erbium dotierter Faserverstärker (EDFA). Aber auch ohne Verstärker können Faser-Nichtlinearitäten die Leistung beeinträchtigen, wie z.B. durch Kreuzphasenmodulation (CPM), Selbstphasenmodulation (SPM) und/oder Vierwellenmischung (FWM), die entstehen, wenn sich der Brechungsindex mit der optischen Leistung ändert.
Unter Bezugnahme auf 2A wird nun ein Emissionsspektrum 200 für eine erste Signalquelle (nicht dargestellt) dargestellt, die eine erste dominante Longitudinalmode 202 erzeugt und erste benachbarte Longitudinalmoden 204 unterdrückt. 2B, zeigt ein Emissionsspektrum 206 für eine zweite Signalquelle (nicht dargestellt), die eine zweite dominante Longitudinalmode 208 erzeugt und zweite benachbarte Longitudinalmoden 210 unterdrückt. In einer exemplarischen Ausführungsform sind erste und zweite Signalquellen heterogen zueinander. 2C stellt das Überlagerungsemissionsspektrum 212 von ersten und zweiten Signalquellen zusammen dar.
Unter Bezugnahme auf 2C wird ein Typ eines nichtlinearen Effekts dargestellt, um die Intermodulation zwischen benachbarten Trägern darzustellen. In diesem Beispiel sind die erste dominante Longitudinalmode 202 und die zweite dominante Longitudinalmode 208 zusammen mit ihren jeweils unterdrückten ersten benachbarten Longitudinalmoden 204 und zweiten benachbarten Longitudinalmoden 210 entlang des Wellenlängenspektrums beabstandet, wie bei ersten und zweiten Signalen auftreten kann, wenn diese über dieselbe Faser intermoduliert werden. In diesem Beispiel erzeugt die gleichzeitige Übertragung der beiden Signale auf derselben Faser Rauschartefakte 214 innerhalb der Spektren benachbarter Longitudinalmoden 204, 210. Die Rauschartefakte 214(1) und 214(2) umfassen nichtlineare Komponenten, die sich aus der Interferenz des ersten und zweiten Signals ergeben. Rauschartefakte 214 sind schwieriger zu behandeln, wenn die ersten und zweiten Signale heterogen und nicht gefiltert sind.
Zusätzlich, wenn sich verschiedene Parameter wie Temperatur, Strom, Modulationsbandbreite und andere ändern, kann sich die Laserwellenlänge des jeweiligen Signals verschieben, oder eine andere Lasermode kann dominant werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit und Bedeutung von Rauschartefakten 214 im Betrieb weiter erhöht wird. Aus diesen Gründen übertragen herkömmliche Systeme keine heterogenen Signale über die gleichen Fasern. Gemäß den hierin offenbarten Systemen und Verfahren werden dagegen eine Vielzahl von heterogenen optischen Signalen, die über verschiedene Wellenlängen übertragen werden, durch eine einzige Faser übertragen, indem die Interferenzprobleme, die sonst bei herkömmlichen Kommunikationsnetzen auftreten würden, behandelt und gemildert werden.
3 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Glasfaserkommunikationssystems 300, das die oben beschriebenen Prinzipien in Bezug auf 1 und 2 implementiert. Das System 300 umfasst einen optischen Hub 302, ein optisches Verteilzentrum (ODC) 304, tiefe Knoten bzw. Tiefknoten 306 und Endbenutzer bzw. Endverbraucher 308. Endverbraucher 308 sind eine oder mehrere stromabwärts-Abschlusseinheiten, die beispielsweise eine Kundenvorrichtung oder ein Kundengelände 308(1) (z.B. ein Haus-, Mehrfamilienhaus- oder Wohnungs-Hochfrequenz-über-Glas (RFoG)-Teilnehmer), ein Geschäftskunde 308(2) (einschließlich Punkt-zu-Mehrpunkt-Fasernetze mit geschäftlichen EPON-Teilnehmern), eine optische Netzwerkeinheit (ONU, nicht dargestellt) oder eine Mobilfunk-Basisstation 308(3) (einschließlich Kleinzellen-Basisstationen) sein können. Der optische Hub 302 ist beispielsweise ein Zentralbüro, ein Kommunikationszentrum oder ein optisches Leitungsterminal (OLT). In einer exemplarischen Ausführungsform verwendet das System 100 ein passives optisches Netzwerk (PON) und eine kohärente Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) PON-Architektur. ODC 304 kann von den tiefen Knoten 306 getrennt sein oder eine Hybridarchitektur (siehe 12) umfassen, die mindestens einen tiefen Knoten innerhalb derselben ODC-Vorrichtungsstruktur umfasst.
Der optische Hub 302 kommuniziert mit dem optischen Verteilzentrum 304 über eine Langfaser 310. In einer exemplarischen Ausführungsform ist die Langfaser 310 typischerweise etwa 30 Kilometer (km) lang, kann aber, wie unten beschrieben, variieren. Gemäß den hierin vorgestellten Ausführungsformen werden jedoch größere Längen in Betracht gezogen, wie beispielsweise zwischen 100 km und 300 km und bis zu 1000 km. Optional kann die Langfaser 310 aus zwei separaten Fasern bestehen, die jeweils getrennt für die stromabwärts und stromaufwärts gerichtete Kommunikation vorgesehen sind.
In einer exemplarischen Ausführungsform verbindet sich das optische Verteilzentrum 304 mit dem Endverbraucher 308 direkt über Kurzfasern 312, Koaxialkabel 314 und/oder indirekt über dazwischenliegende tiefe Knoten 306. Die Signalleistung über das Koaxialkabel 314 kann durch die Verstärker 316, die sich entlang des Kabelpfads befinden, verstärkt werden. In einer exemplarischen Ausführungsform überspannt eine einzelne Kurzfaser 312 eine Entfernung von typischerweise weniger als 5000 Fuß (1524 m).
In diesem Beispiel stellt das Glasfaserkommunikationssystem 300 ein Kabelzugangsnetz dar, das Entfernungen von 5 km bis 140 km überspannen kann. In diesem Bereich kommen Signalverhalten, die von der Zeit der Interaktion (gemeinsamer bzw. gewöhnlicher Abstand) abhängen, in Betracht. Solche Verhalten können nichtlineare Fasereffekte, Dispersion und andere umfassen. Typische Zugangsnetze können eine einzelne Glasfaser in viele Unterpfade aufteilen, was zu einem signifikanten Leistungsverlust (z.B. bis zu 18 Dezibel (dB) Verlust bei einer 32-fachen Aufteilung) entlang der Unterpfade führen kann. Die Signalcharakteristik mit niedriger Robustheit kann einige Signaltypen außerdem anfälliger für Rauschen machen, das von benachbarten Signalen erzeugt wird, sowie optische Träger, die höhere Leistung aufweisen.
Um diese Probleme zu behandeln, umfasst der optische Hub 302 ferner eine intelligente Konfigurationseinheit 318 und mindestens einen Sender 320. Gegebenenfalls, wenn eine stromaufwärts gerichtete Kommunikation gewünscht wird, umfasst der optische Hub 302 weiterhin mindestens einen Empfänger 322. Die intelligente Konfigurationseinheit 318 umfasst weiterhin einen Prozessor 324 und einen Signalmultiplexer 326. Wie weiter unten in Bezug auf 6-11 beschrieben, funktioniert der Prozessor 324, um eine Vielzahl heterogener optischer Signale entlang einer optimalen Spektralverteilung für die Übertragung durch den Multiplexer 326 über dieselbe Langfaser 310 zu analysieren und zu aggregieren.
Die intelligente Konfigurationseinheit 318 funktioniert zum Analysieren (d.h. durch den Prozessor 324) und Aggregieren (d.h. durch den Multiplexer 326) einer Vielzahl heterogener Signale durch Messen und Steuern eines oder mehrerer der folgenden Parameter: Signalwellenlänge, optische Leistung, Modulationsformat, Modulationsbandbreite, Polarisationsmultiplexierung, Kanalcodierung/-dekodierung, einschließlich Vorwärtsfehlerkorrektur, und Faserlänge. Die intelligente Konfigurationseinheit 318 ist somit in der Lage, die Kapazität der Langfaser 310 zu maximieren, um mehrere heterogene Signale an ODC 304 zu übertragen, wo die gemultiplexten heterogenen Signale demultiplexiert und separat an einzelne optische Hybridfaser-Koaxial-(HFC)-Knoten, wie beispielsweise tiefe Knoten 306, zu einer wachsenden Anzahl von Endpunkten innerhalb des bestehenden HFC-Knoten-Servicebereichs des Systems 300 übertragen werden können. In einer exemplarischen Ausführungsform können diese Endpunkte zusätzliche tiefe Knoten 306 in Folge oder Kaskade entlang besonderer zusätzlicher Signalübertragungswege umfassen, die durch sukzessive Knotenteilung als Reaktion auf Kapazitätsengpässe erzeugt wurden.
Gemäß den hierin enthaltenen Ausführungsformen verbessert die optische Übertragung heterogener Signale über bestehende Glasfasernetze die Kapazität bestehender Fasern, die nur ein einziges optisches Signal übertragen, erheblich. Optische Fasern, die nur ein optisches Signal tragen, haben wenige Parameter, die bei der Optimierung der Leistung bzw. Performance für diese bestimmte Übertragung berücksichtigt werden müssen, da es im Allgemeinen keine Interaktion mit anderen optischen Signalen gibt. Bei der einzelnen optischen Signalübertragung sind Überlegungen zur Leistungsoptimierung nur von den Einschränkungen abhängig, die das Signal auf sich selbst erzeugt, sowie von linearen und nichtlinearen Faktoren des optischen Übertragungsmediums.
Die gleichzeitige Übertragung mehrerer heterogener optischer Signale hingegen spricht eine Vielzahl unterschiedlicher Modulationsformate und Konfigurationsparameter zwischen bzw. unter den mehreren Signalen an. Das vorliegende Optimierungsschema wählt zusätzlich Konfigurationsparameter basierend auf den Performanceabhängigkeiten, die zwischen den verschiedenen optischen Signalen bestehen, sowie dem ihnen gemeinsamen Fasermedium aus.
Die intelligente Konfigurationseinheit 318 dient dazu, eine Vielzahl heterogener optischer Signale gemeinsam nach spezifischen Kriterien zusammenzufassen bzw. zu multiplexen, um die Qualität der Signalübertragung zu optimieren und gleichzeitig die Interferenzen zwischen optischen Signalen verschiedener Typen zu minimieren. Die intelligente Konfigurationseinheit 318 analysiert eingehende optische Signale verschiedener Typen (z.B. analog, direkt, kohärent, etc.) unter Verwendung des Prozessors 324 und multiplext die Signale unter Verwendung des Signalmultiplexers 326 so, dass die verschiedenen Signale über die Länge der Langfaser 310 koexistieren können, ohne sich gegenseitig wesentlich zu beeinträchtigen. Die intelligente Konfigurationseinheit 318 arbeitet mit der ODC 304 zusammen, so dass die ODC 304 die heterogenen Signaltypen voneinander demultiplexen kann, um sie getrennt über Kurzfasern 312 an bestimmte Endbenutzer 308 zu übertragen, die diese Art von Signal empfangen können, wie nachstehend in Bezug auf 4 und 5 dargestellt.
In einer exemplarischen Ausführungsform fungiert ODC 304 als einstufiger optischer Filter, um die eingegebenen gemultiplexten heterogenen Signale von der intelligenten Konfigurationseinheit 318 über Langfaser 310 in ausgegebene separate homogene Signaltypen über Langfaser 312 zu trennen. In dieser Ausführungsform fungiert ODC 304 als reiner optischer Ein-/Ausgangsfilter. In einer alternativen Ausführungsform ist ODC 304 zusätzlich in der Lage, ein oder mehrere homogene Ausgangssignale in ein über das Kabel 314 übertragenes elektrisches Signal umzuwandeln. Wenn tiefe Knoten 306 entlang des Signalpfads implementiert sind, kann ein homogenes Signal eines bestimmten Trägertyps von einem bestimmten tiefen Knoten 306 gefiltert werden, um eine bestimmte Bandbreite für die die fortgesetzte Übertragung an einen bestimmten Endbenutzer 308 auszugeben. Alternativ kann die von ODC 304 bereitgestellte Faser auch direkte Expressfaserläufe zu jedem, oder einigen, der Endbenutzer 308 umfassen.
ODC 304 und kaskadierende tiefe Knoten 306 fungieren somit zusammen als flexibler Spektralfilter, wobei die tiefen Knoten 306 auf die jeweilige gewünschte Bandbreite zugeschnitten sind. Im Gegensatz dazu sind herkömmliche Filtertechniken dafür bekannt, Wellenlängen auf eine Faserschleife fallen zu lassen oder hinzufügen. Die hierin offenbarten Wellenlängen- und Faserteilungstechniken können daher zu kostengünstigen Implementierungen führen, um den Endverbraucher zu erreichen. Variationen und weiterentwickelte Implementierungen von EPON- und GPON-Systemen sind auch mit den hierin offenbarten Systemen und Methoden bzw. Verfahren kompatibel. Durch diese vorteilhafte Konfiguration bzw. Einrichtung können mehrere Signale verschiedener Trägertypen effektiv dieselbe Langfaser „wiederverwenden“, die herkömmlicherweise nur einem einzigen Signaltyp zugeordnet ist, wodurch die Notwendigkeit entfällt, neue Fasern für die verschiedenen Signaltypen zu verlegen.
4 und 5 zeigen alternative Systemimplementierungen zur Anwendung der oben in Bezug auf 3 beschriebenen Prinzipien. Die alternativen Systemimplementierungen sind beide dazu eingerichtet, heterogene optische Signale innerhalb mindestens je einer Langfaser für die stromabwärts und stromaufwärts gerichtete Übertragung zu aggregieren und so die derzeit in der optischen Zugangsumgebung von Kabelnetzen verfügbaren Fasern wirksam zu nutzen. Wenn eine effizientere Fasernutzung erwünscht ist, können sowohl stromabwärts als auch stromaufwärts gerichteten Übertragungen auf eine einzigen Faser gelegt werden, indem die Wellenlängensteuerungs- und Managementfunktionen bzw. - möglichkeiten der intelligenten Konfigurationseinheit 318 genutzt werden. In solchen Fällen würde jedoch die Menge des Wellenlängenspektrums pro Richtung (stromaufwärts oder stromabwärts) um die Hälfte reduziert. In einer exemplarischen Ausführungsform werden an beiden Enden der Faserverbindung optische Zirkulatoren eingesetzt (z.B. Systeme 300, 400, 500), um diesen bidirektionalen alternativen Ansatz über eine einzige Faser weiter zu ermöglichen. Dementsprechend können die beiden in 4 bzw. 5 dargestellten alternativen Systeme so gehalten werden, dass sie im Wesentlichen frei von optischen Schlagstörungen (OBI-frei) gehalten werden.
In den in den 4 und 5 dargestellten exemplarischen Alternativen werden beide Systeme so dargestellt, dass sie Kabelfaser-Verteilnetze implementieren. Dennoch wird eine Fachperson, nachdem sie die schriftliche Beschreibung hierin und die dazugehörigen Zeichnungen gelesen und verstanden hat, verstehen, die so offenbarten Prinzipien und Techniken auf andere Arten optischer Verteilungsnetze anwenden zu können, wie z.B. Mobilfunknetze, auf digitalen Teilnehmeranschlussleitungen (DSL) basierte Verteilernetze und andere.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Glasfaserkommunikationssystems 400 dargestellt. Das System 400 ist in der Lage, die Möglichkeiten der Wellenlängenabstimmung mehrerer optischer Quellen wirksam zu nutzen. Ähnlich wie das System 300, oben, umfasst das System 400 einen optischen Hub 402, einen ODC 404 und Endbenutzer 406. Der optische Hub 402 kommuniziert mit dem ODC 404 über die stromabwärts-Langfaser 408 und die optionale stromaufwärts-Langfaser 410. ODC 404 kommuniziert mit den Endverbrauchern 406 über Kurzfasern 412. Zur Vereinfachung der Erklärung werden tiefe Knoten und Kabel nicht dargestellt, können aber entlang des Signalwegs bzw. -pfads von Kurzfasern 412 in ähnlicher Weise implementiert werden wie die oben in Bezug auf 3 beschriebenen Ausführungsformen.
Der optische Hub 402 umfasst einen stromabwärts-Sende- bzw. Übertragungsabschnitt 414 und einen optionalen stromaufwärts-Empfangsabschnitt 416. In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst der stromabwärts-Übertragungsabschnitt 414 mindestens zwei von einem analogen stromabwärts-Sender 418, einem stromabwärts-Sender mit intensitätsmodulierter Direktdetektion (IM-DD) 420 und einem kohärenten stromabwärts-Sender 422. Die Endverbraucher 406 sind mit den Endverbrauchern 308 vergleichbar (3) und können beispielsweise eine oder mehrere stromabwärts-Abschlusseinheiten umfassen. In der exemplarischen Ausführungsform umfassen die Endverbraucher 406 mindestens zwei von einem analogen stromabwärts-Empfänger 424, einem stromabwärts-IM-DD-Empfänger 426 und einem kohärenten stromabwärts-Empfänger 428.
Wenn eine stromaufwärts gerichtete Kommunikation optional erwünscht ist (d.h. durch die stromaufwärts-Langfaser 410), umfasst der stromaufwärts-Empfangsabschnitt 416 mindestens zwei von einem analogen stromaufwärts-Empfänger 430, einem stromaufwärts-IM-DD-Empfänger 432 und einem kohärenten stromaufwärts-Empfänger 434. In dieser exemplarischen Ausführungsform umfassen die Endverbraucher 406 mindestens zwei von einem analogen stromaufwärts-Sender 436, einem stromaufwärts-IM-DD-Sender 438 und einem kohärenten stromaufwärts-Sender 440.
Im Betrieb umfasst der optische Hub 402 ferner eine intelligente Konfigurationseinheit 442, vergleichbar mit der intelligenten Konfigurationseinheit 318 (3), die eingehende optische Signale 444 verschiedener Typen (z.B. analoges optisches Signal 444(1), optisches IM-DD-Signal 444(2), kohärentes optisches Signal 444(3) usw.) analysiert und die eingehenden optischen Signale 444 zusammen multiplext, so dass die verschiedenen Signale über die Länge der Langfaser 408 koexistieren können, ohne sich gegenseitig wesentlich zu stören. Die intelligente Konfigurationseinheit 442 arbeitet mit dem ODC 404 zusammen, so dass der ODC 404 die heterogenen Signaltypen voneinander demultiplexen kann, um sie getrennt über Kurzfasern 412 an bestimmte Endbenutzer 406 zu übertragen, die diese Art von Signal empfangen können. So wird beispielsweise das analoge optische Signal 444(1) vom analogen stromabwärts-Empfänger 424 des Endverbrauchers 406(1) empfangen, das optische Signal 444(2) vom stromabwärts-IM-DD-Empfänger 426 des Endverbrauchers 406(2) empfangen und das kohärente optische Signal 444(3) wird vom kohärenten stromabwärts-Empfänger 428 des Endverbrauchers 406(3) empfangen.
In der exemplarischen Ausführungsform ist die intelligente Konfigurationseinheit 442 eine einzige intelligente Vorrichtung, die auch zum Multiplexen, Sammeln bzw. Aggregieren und Kombinieren von eingehenden optischen Signalen 444 dient. In einer alternativen Ausführungsform können die Multiplex-, Aggregations- und Kombinationsfunktionen durch separate, passive Vorrichtungen ausgeführt werden (nicht dargestellt). Nach einer anderen Alternative umfassen solche separaten Vorrichtungen eine ausreichende Intelligenzfunktionalität, so dass sie einer gewissen Kontrolle und Verwaltung durch die intelligente Konfigurationseinheit 446 unterliegen. In einigen Ausführungsformen ist die intelligente Konfigurationseinheit 446 eine eigenständige Vorrichtung, die separate Vorrichtungen verwaltet und steuert, die zum Überwachen und Manipulieren von Signalen dienen, einschließlich beispielsweise Laser, die dazu eingerichtet sind bzw. werden können, bestimmte Kanäle zu verwenden und mit bestimmten Bedingungen zu arbeiten, um zu koexistieren und/oder die Systemleistung zu verbessern. Einige dieser separaten Vorrichtungen können direkt von der intelligenten Konfigurationseinheit 446 gesteuert werden, die in diesem Beispiel ferner Steuerungs- und Kommunikationsschnittstellen (nicht dargestellt) umfasst, um Informationen zu extrahieren und an die separaten Vorrichtungen bzw. Geräte zu senden, die eine direkte Manipulation der eingehenden optischen Signale 444 ermöglichen. Solche separaten Geräte werden alternativ durch indirekte Kommunikation mit der intelligenten Konfigurationseinheit 444 gesteuert, beispielsweise über einen Steuerkanal (nicht dargestellt). In einigen Ausführungsformen wird die intelligente Konfigurationseinheit 446 mit separaten Multiplexern, Aggregatoren und/oder Kombinatoren in einer integrierten Struktur kombiniert.
In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst der ODC 404 einen Wellenlängenfilter 446, der für die stromabwärts gerichtete Übertragung implementiert ist, um den Übergang vom Einzelfaser-Multiwellenlängenmedium (d.h. stromabwärts-Langfaser 408) zwischen dem optischen Hub 402 und dem ODC 404 zu der Mehrfachfaser/Eine-Wellenlänge-pro-Faser-Umgebung (d.h. Kurzfasern 412) zwischen dem ODC 404 und den jeweiligen Endgeräten der Endverbraucher 406 effizient zu gestalten. Der Wellenlängenfilter 446 kann beispielsweise ein WDM-Gitter (Wellenlängenmultiplexing) und/oder ein zyklisches angeordnetes Hohl- bzw. Wellenleitergitter bzw. Arrayed-Waveguide Grating (AWG) umfassen. In der exemplarischen Ausführungsform umfasst der ODC 404 weiterhin einen optischen stromabwärts-Schalter 448, der ein Steuersignal von der intelligenten Konfigurationseinheit 442 verwendet, um die Ausgabe des Wellenlängenfilters 446 entlang der stromabwärts-Kurzfasern 412 zu übertragen. Wo eine stromaufwärts gerichtete Übertragung optional erwünscht ist, umfasst der ODC 404 ferner einen optischen Kombinator 450, um Signale von den vielen stromaufwärts-Kurzfasern, die von den optischen Endgeräten der Endverbraucher 406 kommen, auf einer einzelnen Faser (d.h. stromaufwärts-Langfaser 410) am ODC 404 zu aggregieren bzw. zusammenzufassen. Der optische Kombinator 450 kann ein WDM-Gitter oder -Verteiler umfassen. In dieser Konfiguration kann der ODC 404 ferner einen optischen stromaufwärts-Schalter 452 zwischen den Kurzfasern 412 und dem optischen Kombinator 450 umfassen, die zusammen die verschiedenen optischen stromaufwärts-Träger zu einem einzigen heterogenen stromaufwärts gerichteten Wellenlängenmultiplexsignal kombinieren, in Abstimmung mit den Wellenlängenabstandsund Abstimmungsprozessen der intelligenten Konfigurationseinheit 442, die im Folgenden näher beschrieben werden. Dieses aggregierte heterogene stromaufwärts gerichtete Signal wird über die stromaufwärts-Langfaser 410 vom ODC 404 zum optischen Hub 402 übertragen.
In einer exemplarischen Ausführungsform sind Datenströme innerhalb des optischen Hubs 402 zum Zwecke des Empfangens/Sendens von/zu den verschiedenen optischen stromabwärts-Sendern 418, 420, 422 und stromaufwärts-Empfängern 430, 432, 434 zugeordnet, die mit bestimmten ODCs in Verbindung stehen oder mit diesen verbunden sind, über den gesamten Bereich, den der optische Hub 402 bedient (siehe auch 3, oben). In dieser Ausführungsform ist die intelligente Konfigurationseinheit 442 dazu eingerichtet, die bekannte Fähigkeit und Konfiguration des Wellenlängenfilters 446 (WDM-Gitter oder Demultiplexer) zu nutzen, um optische Signalparameter wie Wellenlänge, Bandbreite, Modulationsart usw. der stromabwärts-Sender 418, 420, 422 weiter zu konfigurieren, um bestimmte Zielteilnehmer (d.h. Endverbraucher 406) zu erreichen.
In einer alternativen Ausführungsform ist der optische stromabwärts-Schalter 448 optional ein optischer NxN-Schalter, und die intelligente Konfigurationseinheit 442 ist ferner dazu eingerichtet, Steuernachrichten an den optischen stromabwärts-Schalter 448 zu übertragen, um spezifische Ports (nicht dargestellt) mit spezifischen Leistungs- bzw. Performancemerkmalen und Signaltypen an Zielteilnehmer zuzuordnen, wodurch eine erhebliche Flexibilität bei der Art des Dienstes und der Wellenlänge, die das System 400 einem bestimmten Zielteilnehmer widmen kann, gewährleistet wird. In einer alternativen Ausführungsform, bei der Kostenüberlegungen von größerer Bedeutung sind, kann der NxN-Switch so dimensioniert werden, dass er nur bestimmte Teilnehmer (z.B. ein Unternehmen) abdeckt, die eine größere Flexibilität bei der Anpassung der Parameter benötigen. So können beispielsweise Privatkunden auf eine bestimmte Wellenlängenzuordnung und Dienstkonfiguration festgelegt werden.
In dieser Ausführungsform wird für die umgekehrte Übertragungsrichtung der stromaufwärts gerichtete Signalfluss durch die intelligente Konfigurationseinheit 442 gesteuert, so dass die passende Wellenlänge im optischen Hub 402 zu dem entsprechenden Empfängertyp (z.B. stromaufwärts-Empfänger 430, 432, 434) geleitet wird. Im Gegensatz dazu dienen herkömmliche optische Knoten jeweils nur einem Signaltyp und können nicht ferner dazu dienen, den Signalverkehr auf der Basis von Wellenlänge oder Signaltyp zu manipulieren oder zu leiten. Für solche konventionellen Knoten sind die Eigenschaften des übertragenen Signals typischerweise abhängig vom beabsichtigten Dienst festgelegt. Dementsprechend ist die Signalverarbeitung in Richtung stromaufwärts im Wesentlichen gleichwertig mit der Signalverarbeitung in Richtung stromabwärts, jedoch umgekehrt. So kann beispielsweise für jeden Befehl, den ODC 402 von der intelligenten Konfigurationseinheit 442 für die stromabwärts-Übertragung empfängt, die intelligente Konfigurationseinheit 442 einen Gegenbefehl für die stromaufwärts-Übertragung erzeugen. In einer optionalen Ausführungsform aggregiert die stromaufwärts-Übertragung Kanäle unter Verwendung eines passiven Kombinators (nicht dargestellt) anstelle eines Wellenlängenmultiplexers.
In einer exemplarischen Ausführungsform kann das Faserkommunikationssystem 400 ferner dazu eingerichtet werden, einen optischen Frequenzkamm-Generator (nicht dargestellt) zum Erzeugen mindestens eines kohärenten Tonpaares für jedes kohärente optische Signal 444(3) zu umfassen und zu implementieren, das dann innerhalb der intelligenten Konfigurationseinheit 442 oder durch eine separate Vorrichtung (oben beschrieben) in Verbindung mit der intelligenten Konfigurationseinheit 442 gemultiplext wird, bevor es über die stromabwärts-Langfaser 408 an ODC 404 übertragen wird. Diese exemplarische Architektur und Verarbeitung werden in der am 3. Oktober 2016 eingereichten, gemeinsam anhängigen U.S. Patentanmeldung Ser. No. 15/283,632 näher beschrieben, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist bzw. wird.
Die Implementierung der hierin beschriebenen Ausführungsformen ist nützlich für die Migration von hybriden faser-koaxial-(HFC)-Architekturen hin zu anderen Arten von Faserarchitekturen sowie tieferen Faserarchitekturen. Typische HFC-Architekturen verfügen in der Regel über sehr wenige Faserstränge vom ODC zum Hub (z.B. Fasern 408, 410), aber viele Faserstränge könnten eingesetzt werden, um die kürzeren Entfernungen abzudecken, die typischerweise von älteren HFC-Knoten zum Endverbraucher verlaufen (z.B. Faseroptik 412). In den hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen sind zwei Fasern (d.h. Fasern 408, 410) zwischen dem optischen Hub 402 und dem ODC 404 dargestellt, der einen oder mehrere ältere HFC-Faserknoten umfassen kann. Das heißt, eine Faser (d.h. stromabwärts-Faser 408) wird für das stromabwärts gerichtete Signal und eine andere Faser (d.h. stromaufwärts-Faser 410) für das stromaufwärts gerichtete Signal verwendet. Durch die Nutzung der hierin enthaltenen vorteilhaften Konfigurationen können fasertiefere oder nur-Faser-Migrationsschemata die Notwendigkeit für Glasfaser-Neuverlegung von einem ODC oder einem HFC-Knoten zu einem optischen Hub erheblich minimieren. Wie vorstehend beschrieben, können, obwohl zwei Fasern (d.h. Fasern 408, 410) in 4 dargestellt sind, die vorliegenden Systeme und Verfahren auch unter Verwendung nur einer einzigen Faser implementiert werden, mit dem Einsatz zusätzlicher optischer Zirkulatoren und Wellenlängenmanagement, wie beispielsweise im Folgenden beschrieben.
Während die konventionelle Glasfaserzugangsnetzarchitektur nur analoge Signale durch den konventionellen Modus überträgt, ist die hierin offenbarte vorteilhafte Architektur durch die Implementierung einer intelligenten Konfigurationseinheit und eines ODC in der Lage, zusätzlich direkte und kohärente optische Signale gleichzeitig über dieselbe Langfaser basierend auf der verfügbaren Signalbandbreitenbelegung zu übertragen, wie nachfolgend in Bezug auf 6-10 offenbart. Diese neuartige Architektur und Verarbeitungsmethode ist daher besonders für eine Kabelumgebung optimiert, die Langfasern von einem Hub zu einem Knoten wiederverwenden möchte. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können auch an eine entfernte PHY-Lösung, ein entferntes Kabelmodem-Terminierungssystem (CMTS), das im Faserknoten enthalten ist, eine kohärente und nicht kohärente DWDM-PON-Architektur, eine nicht kohärente IM-DD-Architektur und/oder intradyne, homodyne und heterodyne kohärente Detektionsschemata in einem langen System angepasst werden.
In einer exemplarischen Ausführungsform ist das Glasfaserkommunikationssystem 400 dazu eingerichtet, ferner Wellenlängenabstimmung und wählbare feste Wellenlängen zu implementieren. Insbesondere die verschiedenen optischen Quellen, die zu optischen Signalen 444 werden, werden optimal entweder die Fähigkeit zur Wellenlängenabstimmung haben, oder für Quellen mit fester optischer Wellenlänge können die Quellen so ausgewählt werden, dass die Quellen gemäß den hierin beschriebenen Zuordnungs- und Optimierungskriterien implementiert werden können. Wie bereits erwähnt, haben herkömmliche Netzwerke typischerweise nur wenige Ersatzfasern zwischen dem optischen Hub und dem älteren bzw. bestehenden Knoten. Dementsprechend wird davon ausgegangen, dass eine Faser für die Übertragung in der Richtung stromabwärts und eine Faser in der Richtung stromaufwärts verfügbar ist, wobei beide typischerweise eine Distanz von mehreren zehn Kilometern von Hub zu Knoten zurücklegen. Die Anforderung, jeweils nur eine einzige Faser für die stromabwärts und stromaufwärts gerichtete Übertragung zu verwenden, erlaubt keine Glasfaser Neuverlegung bzw. -Reduktion zwischen Hub und Knoten. Nach den hierin offenbarten neuartigen Systemen und Verfahren müssen Neufaserinstallationen jedoch nur über die deutlich kürzeren Entfernungen (z.B. Kurzfasern 412) zwischen dem ODC, alten HFC-Faserknoten, tieferen Knoten, Endgeräten in Unternehmen und/oder Basisstationen oder Wohngebäuden (bei Faser-bis-zum-Haus-Architekturen) realisiert werden. Solche neuen Glasfaserverlängerungen würden typischerweise nicht mehr als ein paar tausend Meter umfassen. Gemäß dieser neuartigen Architektur kann ein herkömmlicher HFC-Faserknoten effektiv in einen ODC umgewandelt werden, bei dem viele Fasersegmente in Richtung dieser neuen optischen Endgeräte oder optischen Terminierungsvorrichtungen ausgehen.
In einer exemplarischen Ausführungsform implementiert die Fasertopologie des Zugangsnetzes des Systems 400 Signale von Quellen, einschließlich, nicht abschließend bzw. ohne Beschränkung auf: analoge modulierte optische Träger, wie die im Kabel verwendeten Unterträger-multiplexierten Kanäle; digitale modulierte Basisbandsignale unter Verwendung von direkten Erkennungsmechanismen, wie non-return-to-zero (NRZ), return-to-zero (RZ), Pulsamplitudenmodulation (PAM), einschließlich PAM4 und PAM8; differentielle Detektionssignale wie differentielle Phasenumtastung (DPSK) und differentielle Quadraturphasenumtastung (D-QPSK); kohärente modulierte optische Signale wie binäre Phasenumtastung (BPSK), Quadraturphasenumtastung (QPSK) und Quadraturamplitudenmodulation (QAM) höherer Ordnung; und Polarisationsmultiplexübertragungstechniken für kohärente Modulation.
Im weiteren Betrieb in der Umgebung des Glasfaserkommunikationssystems 400 sind die Wellenlängen der jeweiligen Komponenten unter verschiedenen Bedingungen Änderungen unterworfen. In einigen Situationen, in denen zwei beliebige Signalwellenlängen nahe genug beieinander liegen, kann sich ein Grad der Interferenz zwischen den jeweiligen Signalen erhöhen. Liegen zwei solcher Signalwellenlängen aufeinander, können auch optische Schlagstörungen auftreten. In einer exemplarischen Ausführungsform können Laserdioden implementiert werden, die dazu eingerichtet sind, Temperatursteuerungs- und/oder Frequenzabstimmungssteuerungsfunktionen (T/F Strg) aufzuweisen, um Signalwellenlängen so zu halten, dass sie in einem bestimmten gewünschten Abstand innerhalb bestimmter Toleranzwerte getrennt werden können. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform des Glasfaserkommunikationssystems 400 ist für jeden Sender und Empfänger innerhalb des Netzwerks jeweils mindestens eine Laserdiode implementiert. In einer Ausführungsform sind für N Teilnehmer (z.B. Endbenutzer 406) mindestens zwei Langfasern (z.B. Langfasern 408, 410) mit N Wellenlängen erforderlich. Alternativ könnte eine einzelne Faser für N Teilnehmer mit 2N Wellenlängen verwendet werden, d.h. N stromabwärts-Wellenlängen und N stromaufwärts-Wellenlängen.
5 ist eine schematische Darstellung eines alternativen Glasfaserkommunikationssystems 500. Das Faserkommunikationssystem 500 ähnelt den Faserkommunikationssystemen 300 (3) und 400 (4), mit der Ausnahme, dass das Faserkommunikationssystem 500 Wellenlängenfilter- und Injection-Locking-Techniken verwendet, die auch in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Ser. Nr. 15/283,632, näher beschrieben werden, wie vorstehend erläutert. Das Glasfaserkommunikationssystem 500 umfasst einen optischen Hub 502, einen ODC 504 und Endbenutzer 506. Der optische Hub 502 kommuniziert mit dem ODC 504 über die stromabwärts-Langfaser 508 und die stromaufwärts-Langfaser 510. ODC 504 kommuniziert mit den Endverbrauchern 506 über Kurzfasern 512. Zur Vereinfachung der Erklärung werden tiefe Knoten und Kabel (z.B. koaxial) nicht dargestellt, können aber entlang des Signalwegs von Kurzfasern 512 ähnlich den oben in Bezug auf 3 und 4 beschriebenen Ausführungsformen implementiert werden.
Der optische Hub 502 umfasst einen stromabwärts-Sendeabschnitt 514 und einen optionalen stromabwärts-Empfangsabschnitt 516. In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst der stromabwärts-Sende- bzw. Übertragungsabschnitt 514 mindestens zwei von einem analogen stromabwärts-Sender 518, einem polarisationsmultiplexierten stromabwärts-IM-DD-Sender 520 und einem kohärenten stromabwärts-Sender 522. Die Endverbraucher 506 sind vergleichbar mit den Endverbrauchern 308 (3) und 408 (4) und können beispielsweise eine oder mehrere stromabwärts-Abschlusseinheiten umfassen. In der exemplarischen Ausführungsform umfassen die Endverbraucher 506 mindestens zwei eines analogen stromabwärts-Empfängers 524, eines polarisationsmultiplexierten stromabwärts-IM-DD-Empfängers 526 und eines kohärenten stromabwärts-Empfängers 528. Wenn eine stromaufwärts gerichtete Kommunikation optional erwünscht ist (d.h. über eine stromaufwärts-Langfaser 510), umfasst der stromaufwärts-Empfangsabschnitt 516 mindestens zwei von einem analogen stromaufwärts-Empfänger 530, einem polarisationsmultiplexierten stromaufwärts-IM-DD-Empfänger 532 und einem kohärenten stromaufwärts-Empfänger 534. In dieser exemplarischen Ausführungsform umfassen die Endverbraucher 506 mindestens zwei von einem analogen stromaufwärts-Sender 536, einem polarisationsmultiplexierten stromaufwärts-IM-DD-Sender 538 und einem kohärenten stromaufwärts-Sender 540. Eine polarisationsmultiplexierte IM-DD-Verbindung ist in der exemplarischen Ausführungsform von 5 dargestellt. Dennoch können die vorliegenden Systeme und Verfahren unter Verwendung einer Teilmengen-Verbindung bzw. eines Subset-Links implementiert werden, die nicht polarisationsmultiplexiert ist. Die hierin beschriebenen Injection-Locking-Techniken ermöglichen vorteilhaft die neuartige Kombination von Polarisationsmultiplexing mit IMDD.
Im Betrieb umfasst der optische Hub 502 weiterhin eine intelligente Konfigurationseinheit 542, vergleichbar mit den intelligenten Konfigurationseinheiten 318 (3) und 442 (4), und kann eine eigenständige oder integrierte Vorrichtung mit mehreren Funktionalitäten oder eine separate Vorrichtung in Verbindung mit anderen Vorrichtungen sein, die zum Multiplexen, Zusammenführen und/oder Kombinieren verschiedener Signale dienen. Die intelligente Konfigurationseinheit 542 arbeitet mit dem ODC 504 zusammen, so dass der ODC 504 die heterogenen Signaltypen voneinander demultiplexen kann, um sie getrennt über Kurzfasern 512 an bestimmte Endbenutzer 506 zu übertragen, die diese Art von Signal empfangen können.
In einer exemplarischen Ausführungsform des Faserkommunikationssystems 500 umfasst es ferner einen Startwert- bzw. Seedgenerator 544 und einen Wellenlängenfilter 546. Der Wellenlängenfilter 546 kann beispielsweise ein WDM-Gitter umfassen. Im Betrieb dient der Wellenlängenfilter 546 zur Unterstützung des Injection-Locking von Laserdioden, die in den verschiedenen Sendern und Empfängern des Netzwerks implementiert sind. In einer exemplarischen Ausführungsform umfassen die verschiedenen optischen Quellen, die durch die Sender 518, 520, 522 repräsentiert werden, injektionsgesperrte bzw. injection-locked Laser, die mit verschiedenen Formaten moduliert werden, und die Masterquelle (nicht dargestellt) für das Injection-Locking ist ein Mehrtongenerator mit hoher spektraler Reinheit (schmale Linienbreite), wie in der oben genannten anhängigen US-Patentanmeldung Ser. Nr. 15/283,632 beschrieben. In einer alternativen Ausführungsform können andere oder zusätzliche optische Quellen implementiert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Quellen mit breitbandigen Wellenlängen. Die Implementierung der hierin beschriebenen Quelle mit schmaler Linienbreite ermöglicht vorteilhaft einen deutlich diversifizierten bzw. breiteren Satz von Modulationsformaten, einschließlich kohärenter optischer Modulation.
Gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform können Wellenlängenfilter vorteilhaft eingesetzt werden, um mehrfarbige optische Signale bzw. optische Mehrtonsignale in einzelne Wellenlängen aufzutrennen und die Laser mit Injektionssperre zu versehen. Zusätzlich können die Mehrtonquellen an verschiedenen Orten angeordnet werden. In einer exemplarischen Ausführungsform ist zur Minimierung der Komplexität im Verteilungsteil des Netzwerks eine Mehrtonquelle innerhalb des optischen Hubs 502 nahe dem Ursprungsort der stromabwärts gerichteten Signale angeordnet. In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst der ODC 504 zusätzlich einen demultiplexenden Wellenlängenfilter 548 und einen multiplexenden Wellenlängenfilter 550. Der Filter 548 kann beispielsweise ein zyklisches Wellenleitergitter bzw. Arrayed-Waveguide Grating (AWG) und der Filter 550 beispielsweise ein WDM-Gitter oder einen Splitter umfassen.
Ähnlich wie bei der in 4 dargestellten Ausführungsform, implementiert die Glasfasertopologie des Zugangsnetzwerks des Glasfaserkommunikationssystems 500 Signale von Quellen, einschließlich und nicht beschränkt auf: analoge modulierte optische Träger, wie die im Kabel verwendeten Unterträger-Multiplexkanäle; digitale modulierte Basisbandsignale unter Verwendung von IMDD-Mechanismen, wie NRZ, RZ, PAM4 und PAM8; differentielle Detektionssignale, wie DPSK und D-QPSK; kohärente modulierte optische Signale, wie BPSK, QPSK und QAM höherer Ordnung; und Polarisationsmultiplexübertragungstechniken für kohärente Modulation und nicht-kohärente Modulation, wie in den in 5 dargestellten IM-DD-Konfigurationen gezeigt.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Faserkommunikationssystem 500 ferner dazu eingerichtet, kohärente Verbindungen zu implementieren, indem es die hohe spektrale Reinheit einer gemeinsamen Injection-Locking-Quelle (nicht dargestellt), die von zwei verschiedenen Lasern empfangen wird, effektiv nutzt, wobei jedoch einer der Rundgangpfade bzw. Hin- und Rückwege zu einem Laser um 90 Grad phasenverschoben ist. Diese Phasenverschiebung erzeugt die I- und Q-Pfade, die für ein kohärentes QAM-moduliertes Signal unter Verwendung zweier direkt modulierter Laserdioden benötigt werden. Diese Technik kann auf zwei Polarisationen mit 4 direkt modulierten Laserdioden erweitert werden, wodurch Polarisationsmultiplexing erreicht wird, wie in der oben beschriebenen, anhängigen US-Patentanmeldung Ser. Nr. 15/283,632 beschrieben. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann Polarisationsmultiplexing durch die Verwendung von mindestens zwei direkten Erkennungsverbindungen bzw. Direkterkennungsverbindungen erreicht werden, die sich eine gemeinsame Injection-Locking-Quelle teilen. Die resultierenden zwei injection-locked Sender können somit polarisationsmultiplexiert werden, wenn sie einmal so durch die gemeinsame injection-locked Quelle synchronisiert sind. In dieser Ausführungsform kann die hier beschriebene Intensitätsmodulation des Lichts durch direkte Modulation des Laserdiodenstroms erreicht werden. Die vorliegenden Systeme und Verfahren können jedoch auch andere Intensitätsmodulationstechniken verwenden, wie beispielsweise elektrooptische und Elektroabsorptions-Intensitätsmodulationstechniken unter Verwendung externer Modulatoren.
Das Glasfaserkommunikationssystem 500 unterscheidet sich vom Glasfaserkommunikationssystem 400. System 500 ist vorteilhaft in der Lage, den Einsatz von Temperatursteuerungs- oder Frequenzsteuerungsmechanismen zu vermeiden, da die neuartigen Filtertechniken des Systems 500 sowie die Erzeugung von gleich beabstandeten Mehrtönen dazu dienen, das Lasern auf einen festen Wellenlängenabstand zu beschränken. Systeme und Verfahren nach dieser Ausführungsform führen darüber hinaus vorteilhaft auch zur Eliminierung von optischen Schlag- bzw. Überlagerungsstörungen. Das System 500 unterscheidet sich ferner vom System 400 dadurch, dass, während das System 400 zwei Fasern für N Teilnehmer verwendet, die das Faserspektrum vollständig nutzen, das System 500 unmodulierte optische Träger zum Injection-Locking verwendet, die die Hälfte eines einzelnen Faserspektrums verwenden. Daher wird in diesem Beispiel mit zwei verfügbaren Fasern eine Hälfte eines Faserspektrums für stromabwärts-Daten verwendet, eine Hälfte eines Faserspektrums für stromaufwärts-Daten, eine Hälfte eines Faserspektrums für unmodulierte optische Träger und die übrige Hälfte des Faserspektrums der beiden Fasern wird nicht verwendet. Dementsprechend kann bei Verwendung von drei Fasern ein ganzes Spektrum einer ersten Faser für die stromabwärts gerichtete Datenübertragung verwendet werden, ein ganzes Spektrum einer zweiten Faser für die stromaufwärts gerichtete Datenübertragung und ein ganzes Spektrum der dritten Faser für unmodulierte optische Träger. Um also N optische Träger mit der gleichen Bandbreite zu transportieren, benötigt das System 400 zwei Glasfasern, während das System 500 drei Glasfasern benötigt. In diesem Beispiel ist das System 500 weniger effizient als das System 400; die von den Endnutzern 506 verwendeten Laserdioden (nicht nummeriert) müssen jedoch nicht wellenlängenspezifisch sein, was zu deutlich niedrigeren Investitions- und Betriebsausgaben im gesamten System 500 führt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform denken die vorliegenden Erfinder über einen hybriden bzw. gemischten Ansatz nach, die Prinzipien der Systeme 400 und 500 gemeinsam zu implementieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine wellenlängengefilterte Architektur, bei der einige der optischen Quellen wellenlängenangepasst sind oder eine feste Wellenlänge haben, die in einen gefilterten Kanal passt. In einem solchen Hybridsystem kann das optische Startwert-Signal zum Injection-Locking des optischen Senders für mindestens einen Teil der optischen Verbindungen vermieden werden. In einer exemplarischen Ausführungsform dieser Alternative sind bzw. werden einige optische Signale in der Lage sein, die Wellenlänge abzustimmen bzw. einzustellen, und andere werden feste Wellenlängen haben, die eine Kenntnis der Wellenlänge und des Signalformats seitens des Bedieners erfordern, um die Leistung zu optimieren, und/oder die Wellenlängenfilterung wird mit Hilfe von Injection-Locking-Techniken implementiert.
6A-6D zeigen einen exemplarischen Prozess 600 zur aufeinanderfolgenden Wellenlängenanordnung heterogener optischer Signale gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Der Prozess 600 implementiert einen Ansatz zum intelligenten Wellenlängenmapping (z.B. durch eine intelligente Konfigurationseinheit gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen) von optischen Signalen über das Wellenlängenübertragungsfenster einer Faser. In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst der Prozess 600 einen oder mehrere Algorithmen zur optischen Signalwellenlängenzuordnung und Konfigurations- bzw. Einstellungsoptimierung und umfasst eine Methodik darauf bezogen, wie eine Faserinfrastruktur optimiert wird, um Kapazität, Robustheit und andere Leistungsziele zu erreichen, basierend auf einer oder mehreren von optischen Verbindungsressourcen und Komponenteneigenschaften, optischen Kanalbedingungen und den Übertragungsanforderungen.
Der Prozess 600 sieht eine oder beide Wellenlängenmapping bzw. -abbildung und Wellenlängenzuordnung für die verschiedenen optischen Verbindungen vor, mit unterschiedlichen Modulationsformaten und Detektions- bzw. Erkennungsschemata, um die Anforderungen an den Verkehrsdienst der Faserinfrastruktur zu erfüllen. Der Prozess 600 ermöglicht es einem optischen Hub, das Volumen heterogener Signale, das über verfügbare Faserspektralressourcen übertragen werden kann, deutlich zu erhöhen. Der Prozess 600 ist so organisiert, dass eine intelligente Konfigurationseinheit, wenn sie von einem Prozessor (z.B. Prozessor 324, 3) implementiert wird, in der Lage ist, Informationen über verwendete Komponenten, Arten von optischen Verbindungen sowie Arten und Eigenschaften der Architektur innerhalb des Glasfaserkommunikationssystems zu sammeln. So ist beispielsweise der Prozess 600 dazu eingerichtet, zu bestimmen, ob ein bestimmtes Signal durch eine abstimmbare bzw. einstellbare Wellenlänge, eine feste Wellenlänge, oder eine gefilterte Wellenlänge oder eine Hybridarchitektur repräsentiert wird.
In einer exemplarischen Ausführungsform ist der Prozess 600 ferner dazu eingerichtet, einen oder mehrere der folgenden optischen Trägerparameter/- merkmale wirksam(er) zu nutzen bzw. zu verstärken: individuelle Trägerleistungsstufen; aggregierte Trägerleistung; Anzahl der optischen Träger; Wellenlängenabstand zwischen den Trägern; verwendetes Modulationsformat; Trägerkonfigurierbarkeit und Trägerabstimmbarkeit bzw. -einstellbarkeit. Der Prozess 600 kann ferner dazu eingerichtet werden, zusätzlich eines oder mehrere der folgenden Faserumgebungsmerkmale zu berücksichtigen: Fasertyp; Verstärkungs- und/oder Verlustvorrichtungen (z.B. ein EDFA); Wellenlängenfilter oder -teiler; und Faserverteilungsnetzwerktopologie. Darüber hinaus kann der Prozess 600 noch ferner die Messung und Klassifizierung von Laserdioden mit fester und unbekannter Wellenlänge in Betracht ziehen, um ein korrektes Wellenlängenbin zu bestimmen. Die Größe eines Wellenlängenbins kann beispielsweise durch eine Bewertung von Temperatur, Alter oder Leistungsvariabilität beeinflusst werden. In einer exemplarischen Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass eine Wellenlänge innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbins bleibt, wenn die Wellenlänge als steuerbar angesehen wird.
In einer optionalen Ausführungsform des Prozesses 600 werden je nach verwendetem Modulationsformat die Anforderungen an das angestrebte optische Signal-Rausch-Verhältnis (OSNR) für verschiedene optische Signale im Voraus berechnet und in einer Nachschlagetabelle erzeugt, die dann während der Implementierung des Prozesses 600 verwendet werden kann, um die optische Leistung jedes optischen Trägers zu steuern und zu minimieren, sowie die optische Leistung eines Trägers anzupassen, wenn der Rauschpegel aufgrund nichtlinearer Effekte/Interaktionen zwischen den verschiedenen Trägern zunimmt. Solche nichtlinearen Effekte können Selbstphasenmodulation (SPM), Kreuzphasenmodulation (CPM) und/oder Vierwellenmischung (FWM) umfassen. Die Auswirkungen von SPM und CPM sind bei Signalen mit höheren Modulationsbandbreiten stärker ausgeprägt. Die Auswirkungen von FWM und CPM sind mit engerem/verringertem Kanalabstand der Wellenlängen stärker ausgeprägt. Die Effekte von FWM sind auch ausgeprägter bei Signalen mit geringerer chromatischer Dispersion. FWM ist daher besonders bei Spreizsignalen bzw. verbreiterten Signalen von Bedeutung.
Darüber hinaus kann die Rauschbewertung nicht nur von der Art der Quelle abhängen, sondern auch davon, ob direkte oder externe Modulation verwendet wird, sowie von der Einführung von Rauschen durch Geräte wie Verstärker, wie beispielsweise Rauschen aus einem EDFA, oder verstärkte spontane Emission (ASE)/Superlumineszenz).
6A zeigt eine grafische Darstellung einer anfänglichen Wellenlängenplatzierung bzw. -anordnung nach dem Verfahren 600. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform wird diese Anfangsplatzierung durch eine optische Signalintensität 602 (y-Achse) über einem Wellenlängenspektrum 604 (x-Achse) der Faser für eine Vielzahl von analogen Trägersignalen 606(1), .... 606(N) dargestellt. Die Platzierung der analogen Trägersignale 606 (auch Träger oder Trägerwellen genannt) kann beispielsweise nach einer anfänglichen bzw. ersten Bewertung der optischen Verbindungsressourcen und -eigenschaften der Netztopologie erfolgen.
In der exemplarischen Ausführungsform werden analoge Träger 606 für die Erst- bzw. Anfangsplatzierung gewählt, da sie optische Träger mit fester Wellenlänge darstellen, und können analoge modulierte Verbindungen umfassen, die ihre jeweiligen Signale aufgrund der hohen Anforderungen an das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) mit hohen Leistungen tragen. Analoge Trägersignale sind in der Regel nicht abstimmbar, tragen aber oft den größten Anteil am Rauschen im Wellenlängenspektrum 604 bei. Analoge Trägersignale umfassen hohe Linearitätsanforderungen und gelten als weniger flexibel als andere Signale. Analoge Sender (z.B. Sender 418 (4), 518 (5)) können jedoch auf bestimmte Frequenzen eingestellt werden. Dementsprechend werden für analoge Trägersignale 606 Übertragungsfrequenzen so gewählt, dass die Träger 606 vor der Berücksichtigung anderer Signale verschiedener Art über das Wellenlängenspektrum 604 weit verteilt sind.
Sobald der Prozess 600 überprüft bzw. bestätigt, dass der Leistungspegel der Analogsignale 606 optimiert ist, ihr Rauschpegel als akzeptabel erachtet wird und dass die verschiedenen optischen Träger richtig und störungsfrei voneinander beabstandet sind, platziert der Prozess 600 das nächste Signal in dem Platzierungsschema für aufeinanderfolgende Wellenlängen. Optional kann der Prozess 600 vor dem Platzieren zusätzlicher Signale zunächst, basierend auf der Platzierung der optischen Träger von analogen Trägersignalen 606, das Rauschen über das Wellenlängenspektrum 604 berechnen (nicht dargestellt), um zusätzliche Träger in geeigneten verfügbaren Wellenlängen innerhalb des Wellenlängenspektrums 604 optimaler platzieren zu können.
6B zeigt eine grafische Darstellung der aufeinanderfolgenden Wellenlängenplatzierung heterogener optischer Signale gemäß Prozess 600 nach der in 6A dargestellten ersten Wellenlängenplatzierung.
In der exemplarischen Ausführungsform werden als nächstes robuste optische Träger zur Platzierung in Abschnitten entlang des Wellenlängenspektrums 604 gewählt, die die schlechtesten Rauschbedingungen aufweisen, d.h. relativ nahe oder angrenzend an die Platzierung der analogen Trägersignale 606. Im Beispiel von 6B werden für diese zweite Platzierungsebene erste optische NRZ-Träger 608(1), .... 608(N') gewählt, da sie optische Direktmodulations-/Direkterkennungs-Verbindungsträger darstellen, die in ihrer Leistung eingestellt werden können, so dass die NRZ-Übertragungen mit einer optimalen Zielleistung innerhalb vorgegebener angemessener Margen bzw. Grenzen arbeiten.
Die optischen NRZ-Träger 608 sind aufgrund der „fehlerverzeihenden“ Natur eines NRZ-Signals geeignet, das Spektrum benachbarter analoger Träger zu füllen. Das heißt, erste optische NRZ-Träger 608 gelten als mit den niedrigsten SNR und der höchsten Rauschverträglichkeit der heterogenen Signale behaftet und sind zusätzlich relativ tolerant gegenüber den nichtlinearen Komponenten, die durch benachbarte Signale (d.h. analoge Träger 606) entlang des Wellenlängenspektrums 604 erzeugt werden. In einer exemplarischen Ausführungsform werden die ersten optischen NRZ-Träger 608 platziert, um den Wellenlängenbereich um jedes analoge Trägersignal 606 herum effektiv zu begrenzen. Alternativ weisen QPSK-Signale vergleichbare Trägereigenschaften auf und können anstelle der ersten optischen NRZ-Träger 608 neben analogen Trägersignalen 606 platziert werden. Dadurch wird zwischen benachbarten ersten optischen NRZ-Trägern 608 eine Tasche 609 gebildet, die einen Bereich mit relativ geringem Rauschen innerhalb des Wellenlängenspektrums 604 darstellt.
Nach der Platzierung der robusten ersten optischen NRZ-Träger 608 kann der Prozess 600 optional das Rauschen über das Wellenlängenspektrum 604 neu berechnen, um sowohl die Hinzufügung der neuen optischen Träger (d.h. der ersten optischen NRZ-Träger 608) zu berücksichtigen als auch die Tasche 609 zur Platzierung von Signalen innerhalb des Wellenlängenspektrums 604 mit höheren SNR-Anforderungen besser zu identifizieren.
6C zeigt eine grafische Darstellung der weiteren aufeinanderfolgenden Wellenlängenplatzierung heterogener optischer Signale nach der Verfahren 600 das der in 6B dargestellten Wellenlängenplatzierung folgt. In der exemplarischen Ausführungsform werden als nächstes optische Signale mit höheren OSNR-Anforderungen für die Platzierung in der Tasche 609 (und ähnlichen Bereichen mit relativ geringem Rauschen) ausgewählt und von der Platzierung der analogen Trägersignale 606 beabstandet. Im Beispiel von 6C werden die optischen PAM4-Träger 610(1), .... 610(N''), 16QAM-Träger 612(1), .... 612(N''') und 64QAM-Träger 614(1), .... 614(N'''') für diese dritte Platzierungsebene gewählt, da sie optische Verbindungsträger mit relativ hohem SNR darstellen, die im Allgemeinen abstimmbar sind, aber hochwertige rauscharme Bereiche im Wellenlängenspektrum 604 erfordern. In der veranschaulichten exemplarischen Ausführungsform können optische 16QAM-Träger 612 beispielsweise ein niedrigeres SNR als optische 64QAM-Träger 614 erfordern, benötigen aber dennoch ein deutlich höheres SNR als die ersten optischen NRZ-Träger 608. Gemäß der exemplarischen Ausführungsform können optische 16QAM-Träger 612 und optische 64QAM-Träger 614 entweder kohärente oder digitale Träger darstellen.
Nach der Platzierung der optischen Träger mit höheren SNR 610, 612 und 614 kann der Prozess 600 wieder optional das Rauschen über das Wellenlängenspektrum 604 sowie die nichtlinearen Effekte über die verschiedenen Trägern neu berechnen, um die Hinzufügung der neu platzierten optischen Träger zu berücksichtigen. Gemäß dieser optionalen Ausführungsform kann der Leistungspegel auf einigen der optischen Träger weiter angepasst werden, falls die besonderen SNR-Anforderungen für das beabsichtigte Modulationsformat eines bestimmten Trägers nicht erfüllt sind. Nach einer solchen Leistungsanpassung können dann die Einflüsse nichtlinearer Verzerrungen und Rauschens neu berechnet werden.
6D zeigt eine grafische Darstellung einer endgültigen aufeinanderfolgenden Wellenlängenplatzierung heterogener optischer Signale nach dem Verfahren 600, nach der in 6C dargestellten Wellenlängenplatzierung. In der exemplarischen Ausführungsform, werden die verbleibenden robusteren, aber im Allgemeinen einer niedrigeren Leistungsstufe zugehörigen, Träger in die verbleibenden verfügbaren Abschnitte des Wellenlängenspektrums 604 eingesetzt. Im Beispiel von 6D werden die optischen QPSK-Träger 616(1), .... 616(N''''') und die zweiten optischen NRZ-Träger 618(1), .... 618(N'''''') für diese vierte Platzierungsebene gewählt, da sie allgemein abstimmbare und tolerante Träger mit niedrigeren SNR-Anforderungen darstellen als die weniger toleranten Trägersignale, die wie in 6C dargestellt hinzugefügt wurden.
Wie vorstehend beschrieben, weisen NRZ- und QPSK-Trägersignale einige vergleichbare Eigenschaften in Bezug auf Robustheit und SNR-Anforderungen auf und können in der zweiten und vierten hierin beschriebenen Platzierungsebene in Abhängigkeit von bestimmten Signaleigenschaften wie Symbolrate, Baudrate usw. durch einander ersetzt (oder gemischt) werden. Der Prozess 600 ist bei uns dazu eingerichtet, die robusten optischen Signale optimal auszuwählen, um sie in Wellenlängenbereiche mit suboptimalen Rauschpegeln und entsprechend den gemessenen und/oder überwachten Signal- und Fasereigenschaften hinzuzufügen. Sobald alle optischen Trägersignale dergestalt platziert sind, können nichtlineare Effekte und Rauscheinfluss optional neu berechnet werden.
7 zeigt eine alternative grafische Darstellung einer dreidimensionalen Wellenlängenplatzierung 700 im Vergleich zur endgültigen Trägerplatzierung des Prozesses 600, dargestellt in 6D. In dieser exemplarischen Ausführungsform wird die Wellenlängenplatzierung 700 durch das Wellenlängenspektrum 702 (x-Achse), die Effizienz 704 (y-Achse) und die Leistung 706 (z-Achse) dargestellt, wobei die Wellenlängenzuordnung mit einem Faserstrang (nicht dargestellt) nach der Platzierung gemäß einem Leistungsoptimierungsverfahren oder -algorithmus, z.B. Prozess 600 (6), dargestellt wird.
Wie vorstehend beschrieben, sind Wechselwirkungen mit anderen Trägern kein Problem, wenn ein einzelner Träger das einzige Signal ist, das einen Faserstrang belegt. Solche einzelnen Trägerfaserstränge sind hauptsächlich durch die Leistungsstärke begrenzt, die eine bestimmte Faser bewältigen kann, ohne Verzerrung auf sich selbst auszuüben. Ein Signal mit niedrigerer SNR-Anforderung ist im Allgemeinen robuster als eines mit höherer SNR-Anforderung, und wenn zwei oder mehr solcher Signale innerhalb derselben Faser vorhanden sind, müssen Wechselwirkung und Interferenz zwischen den Signalen behandelt werden.
In der exemplarischen Ausführungsform wird die Wellenlängenplatzierung 700 als dreidimensionale Betrachtung verschiedener Anforderungen an Leistung, SNR, Effizienz bzw. Wirkungsgrad, benachbartes Rauschverhalten und Bandbreitenbelegung dargestellt. In einer alternativen Ausführungsform umfassen - ohne Beschränkung - verschiedene Signal- und/oder Fasereigenschaften: Modulationsformat; Polarisationsmultiplexen; Kanalcodierung/-dekodierung, einschließlich Vorwärtsfehlerkorrektur; Faserlänge; aggregierte Trägerleistung; Anzahl der optischen Träger; Wellenlängenabstand zwischen den Trägern; Trägerkonfigurierbarkeit bzw. -einstellbarkeit; Trägerhaltbarkeit; Fasertyp; Verstärkungs- und/oder Verlustvorrichtungen; Wellenlängenfilter oder -teiler; und Faserverteilungsnetzwerktopologie. In einer alternativen Ausführungsform kann die Platzierung 700 unter Berücksichtigung einer Reihe dieser zusätzlichen Überlegungen optimiert werden, wodurch die Platzierung 700 zu einer fünf oder sechsdimensionalen Platzierung oder höher wird.
8 ist ein Flussdiagramm eines exemplarischen optischen Signalwellenlängenzuweisungsprozesses 800, der mit den Glasfaserkommunikationssystemen 300, 400, 500 und ergänzend zum Prozess 600 implementiert werden kann, wie in 3-6 jeweils dargestellt und vorstehend beschrieben. Der Prozess 800 stellt eine oder mehrere Unterroutinen und/oder Algorithmen zur optischen Signalwellenlängenzuordnung und Konfigurations- bzw. Einstellungsoptimierung dar. In einer exemplarischen Ausführungsform beginnt der Prozess 800 bei Schritt 802. In Schritt 802 führt der Prozess 800 einen Unterprozess der Fasersegmentanalyse durch, der weiter unten in Bezug auf 9 näher erläutert wird. Nach Abschluss der Fasersegmentanalyse fährt der Prozess 800 mit Schritt 804 fort. In Schritt 804 führt der Prozess 800 einen Unterprozess der Signalanalyse durch, der weiter unten in Bezug auf 10 näher erläutert wird. Nach Abschluss der Signalanalyse fährt der Prozess 800 mit Schritt 806 fort. In Schritt 806 führt der Prozess 800 einen Unterprozess der Spektrumszuordnung durch, der weiter unten in Bezug auf 11 näher erläutert wird. In einer exemplarischen Ausführungsform kann der Unterprozess von Schritt 806 den in 6A-6D dargestellten Prozess 600 umfassen oder ergänzen. Nach Abschluss der Spektrumszuweisung von optischen Trägern fährt der Prozess 800 mit Schritt 808 fort. In einer exemplarischen Ausführungsform beendet Schritt 808 den Prozess 800. In einer alternativen Ausführungsform stellt Schritt 808 eine Rückkehr zu Schritt 802 dar, um den Prozess 800 ein- oder mehrmals wie gewünscht zu wiederholen.
9 ist ein Flussdiagramm eines exemplarischen Fasersegmentanalyse-Unterprozesses 900, der mit dem in 8 dargestellten Allokations- bzw. Zuweisungsprozess 800 implementiert werden kann. In einer exemplarischen Ausführungsform verkörpert der Subprozess 900 den Schritt 802, 8, oder er kann von einer Eingabeaufforderung oder einem Aufruf aus Schritt 802 ausgehen. In Schritt 902 bestimmt der Subprozess 900 die Art der Faser (z.B. Langfaser 310, 3), die zur Übertragung der heterogenen Signale verwendet wird. In einer exemplarischen Ausführungsform ist der Fasertyp SM-SMF28. Der Subprozess 900 fährt dann mit Schritt 904 fort, in dem die Länge der Faser bestimmt wird. In einer exemplarischen Ausführungsform wird die Länge in Kilometern bestimmt. Der Subprozess 900 fährt dann mit Schritt 906 fort, wo Breiten- und Längengrad- bzw. Quer- und Längsinformationen bezüglich der Faser bestimmt werden. In einer exemplarischen Ausführungsform betrachten solche Informationen sowohl Eingabe und Ausgang des Fasersegments als auch Informationen, die dem Fasersegment vor- und nachgelagert sind.
Zusätzlich zu den allgemeinen Faserinformationen analysiert der Subprozess 900 die Faserparameter unter Berücksichtigung der spektralen Platzierung heterogener Signale. In Schritt 908 bestimmt der Unterprozess 900 beispielsweise das Vorhandensein von mindestens einem von Dispersion, Verlust und nichtlinearen Modell-Parametern für SPM, CPM und FWM. In einer exemplarischen Ausführungsform können andere Parameter berücksichtigt werden, wie vorstehend in Bezug auf 6-7 erläutert. Der Subprozess 900 bestimmt dann in Schritt 910, ob die Faser einen Verstärker oder eine Verlustvorrichtung umfasst. In einer exemplarischen Ausführungsform ist Schritt 910 ein Entscheidungsschritt. Wenn ein Verstärker oder eine Verlustvorrichtung (z.B. EDFA/AMP) umfasst ist bzw. wird, fährt Schritt 910 mit Schritt 912 fort, wo das Rauschen von des Verstärkers/der Verlustvorrichtung aufgezeichnet wird. In einer exemplarischen Ausführungsform zeichnet Schritt 912 ferner den Leistungsbereich und/oder eine nichtlineare parametrische Beschreibung des Verstärkers/der Verlustvorrichtung auf. Nach der Aufzeichnung fährt der Unterprozess 900 von Schritt 912 fort und kehrt zum Prozess 800 (8) und speziell zu Schritt 804 zurück. Wenn bei Schritt 910 keine Verstärker/Verlustvorrichtungen vorhanden bzw. umfasst sind, fährt der Subprozess 900 direkt von Schritt 910 zu Schritt 804 fort.
10 ist ein Flussdiagramm eines exemplarischen Signalanalyse-Unterprozesses 1000, der mit dem in 8 dargestellten Allokationsprozess 800 implementiert werden kann. In einer exemplarischen Ausführungsform verkörpert der Subprozess 1000 den Schritt 804, 8, oder kann mit einer Eingabeaufforderung oder einem Aufruf aus Schritt 804 beginnen. In einer alternativen Ausführungsform kann der Unterprozess 1000 direkt nach den Schritten 910/912, 9 oder gleichzeitig mit dem Unterprozess 900 erfolgen.
Der Subprozess 1000 fährt vom Start zum Schritt 1002 fort. Schritt 1002 ist ein Rückgabepunkt aus den verschiedenen Unterroutinen des Unterprozesses 1000, der im Folgenden näher beschrieben wird. Schritt 1002 gibt den Subprozess 1000 an Schritt 1004 zurück. Schritt 1004 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 1004 analysiert der Unterprozess 1000 die heterogenen Signale, um zu bestimmen, ob es innerhalb der heterogenen Signalgruppe nicht zugeordnete optische Signale gibt. Wenn Schritt 1004 bestimmt, dass mindestens ein nicht zugeordnetes optisches Signal vorhanden ist, fährt der Unterprozess 1000 mit Schritt 1006 fort. Wenn Schritt 1000 zum Bestimmen bzw. 1004 bestimmt, dass entlang des Spektrums keine weiteren optischen Signale zuzuordnen sind, fährt der Unterprozess 1000 stattdessen mit Schritt 1007 fort, der die optische Trägerliste zusammen mit den charakterisierenden bzw. kennzeichnenden Parametern aufbaut und damit zum Unterprozess 800 (8) und speziell zu Schritt 806 zurückkehrt.
Schritt 1006 ist auch ein Entscheidungsschritt. In Schritt 1006 bestimmt der Unterprozess 1000, ob es sich bei dem betreffenden optischen Signal um ein analoges Signal handelt. Wenn Schritt 1006 bestimmt, dass das optische Signal ein analoges Signal ist, fährt der Unterprozess 1000 mit Schritt 1008 fort, indem dem optischen Signal eine Analogsignal-ID zugewiesen wird. Wenn jedoch das optische Signal nicht als ein analoges Signal bestimmt wird, fährt der Subprozess 1000 mit Schritt 1010 fort. Nachdem in Schritt 1008 eine Analogsignal-ID zugewiesen wurde, fährt der Unterprozess 1000 mit einer Analysesubroutine bzw. einem Analysesubprogramm 1012 fort. Die Analysesubroutine 1012 beginnt bei Schritt 1014. Schritt 1014 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 1014 bestimmt die Analysesubroutine 1012, ob die Wellenlänge des zugeordneten optischen Signals fest ist. Wenn die Wellenlänge als fest bestimmt wird, zeichnet die Analysesubroutine 1012 die feste Wellenlänge bei Schritt 1016 auf und fährt mit Schritt 1018 fort. Wenn jedoch Schritt 1014 bestimmt, dass die Wellenlänge nicht fest ist, zeichnet das Unterprogramm 1012 die Granularität und den Bereich des Signals in Schritt 1020 auf und fährt mit Schritt 1018 fort.
Schritt 1018 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 1018 bestimmt das Analysesubprogramm 1012, ob externe Modulation verwendet wird. Wenn bestimmt wird, dass eine solche Modulation verwendet werden soll, zeichnet das Analysesubprogramm 1012 die externe Modulation sowie gegebenenfalls Laserdiodenparameter bei Schritt 1022 auf und fährt mit Schritt 1024 fort. Wenn jedoch Schritt 1018 bestimmt, dass keine externe Modulation verwendet wird, zeichnet das Unterprogramm 1012 die Laserdiodenparameter in Schritt 1026 auf und fährt mit Schritt 1024 fort. Schritt 1024 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 1024 bestimmt das Analysesubprogramm 1012, ob die Leistung an einem Eingang fest eingestellt ist. Wenn die Leistung als fest bestimmt wird, zeichnet das Analysesubprogramm 1012 die Eingangsleistung bei Schritt 1028 auf und fährt mit Schritt 1030 fort. Wenn jedoch Schritt 1024 bestimmt, dass die Eingangsleistung nicht fest ist, wird der Leistungsbereich am Eingang bei Schritt 1032 aufgezeichnet, und das Analyseunterprogramm 1012 fährt dann mit Schritt 1030 fort.
Schritt 1030 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 1030 bestimmt das Analysesubprogramm 1012, ob eine Verstärkung im Fasersegment implementiert ist. Wenn eine solche Verstärkung als durchgeführt bestimmt wird, zeichnet das Analysesubprogramm 1012 den Standort, die Verstärkereigenschaften und die Ausgangssignalleistung bei Schritt 1034 auf und fährt mit Schritt 1036 fort. Wenn jedoch Schritt 1030 bestimmt, dass keine Verstärkung im Fasersegment implementiert ist, fährt das Unterprogramm 1012 direkt mit Schritt 1036 fort. Schritt 1036 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 1036 bestimmt das Analysesubprogramm 1012, ob ein diskreter Verlust im Fasersegment vorliegt. Wenn ein diskreter Verlust erkannt wird, zeichnet das Analyse-Unterprogramm 1012 die Position, die Merkmale und den Verlust der Ausgangsleistung bei Schritt 1038 auf und fährt mit Schritt 1040 fort. Wenn jedoch in Schritt 1036 kein diskreter Verlust im Fasersegment festgestellt wird, fährt das Analysesubprogramm 1012 dann direkt mit Schritt 1040 fort.
Schritt 1040 beendet das Analyseunterprogramm 1012. Nach Abschluss des Analysesubprogramms 1012 werden bei Schritt 1042 die Modulationsbandbreite und das Modulationsformat des zugeordneten Analogsignals bestimmt. Bei Schritt 1044 wird der Rauschpegel sowie der maximale und minimale Signalpegel bestimmt. Bei Schritt 1046 bestimmt der Subprozess 1000 die elektrischen SNR-Anforderungen für das zugeordnete Analogsignal. Bei Schritt 1048 berechnet der Subprozess 1000 die optischen SNR-Anforderungen für das zugewiesene Analogsignal und kehrt dann zu Schritt 1002 zurück.
Unter Bezugnahme auf Schritt 1010, wenn der Subprozess 1000 kein analoges Signal in Schritt 1006 erkennt, bestimmt der Subprozess 1000 dann, ob es sich bei dem betreffenden optischen Signal um eines von einem digitalen optischen Direkterkennungssignal und einem optischen Differenzerfassungssignal handelt. Das heißt, Schritt 1010 ist ein Entscheidungsschritt. Wenn Schritt 1010 bestimmt, dass das optische Signal ein direktes oder differentielles Signal ist, fährt der Subprozess 1000 mit Schritt 1050 fort, indem dem optischen Signal eine Direkterkennungssignal-ID zugewiesen wird. Wenn jedoch das optische Signal nicht als direktes/differentielles Signal bestimmt wird, fährt der Subprozess 1000 mit Schritt 1052 fort. Nachdem in Schritt 1050 eine Direkterkennungssignal-ID zugewiesen wurde, fährt der Unterprozess 1000 mit einem Analysesubprogramm 1054 fort. Das Analysesubprogramm 1054 ist im Wesentlichen identisch mit dem Analysesubprogramm 1012, es werden jedoch dieselben Schritte für das direkte/differenzielle Signal durchgeführt, im Gegensatz zu einem analogen Signal.
Nach Abschluss des Analysesubprogramms 1054 werden bei Schritt 1056 die Modulationsbandbreite und das Modulationsformat sowie die Symbolrate des zugeordneten direkten/differenziellen Signals bestimmt. In Schritt 1058 wird der Rauschpegel sowie der maximale und minimale Signalpegel bestimmt. Bei Schritt 1060 berechnet der Subprozess 1000 die optischen SNR-Anforderungen für das zugewiesene direkte/differenzielle Signal und kehrt dann zu Schritt 1002 zurück.
Unter Bezugnahme auf Schritt 1052, bestimmt der Unterprozess 1000 dann, ob es sich bei dem betreffenden optischen Signal um ein digitales kohärentes optisches Signal handelt, wenn der Unterprozess 1000 in Schritt 1010 kein direktes/differentielles Signal erkennt. Das heißt, Schritt 1052 ist ein Entscheidungsschritt. Wenn Schritt 1052 bestimmt, dass das optische Signal ein kohärentes Signal ist, fährt der Unterprozess 1000 mit Schritt 1062 fort, indem dem optischen Signal eine Kohärentsignal-ID zugewiesen wird. Wenn jedoch das optische Signal nicht als kohärentes Signal bestimmt wird, kehrt der Subprozess 1000 zu Schritt 1002 zurück. Nachdem in Schritt 1062 eine Kohärentsignal-ID zugewiesen wurde, fährt der Unterprozess 1000 mit einem Analysesubprogramm 1064 fort. Das Analysesubprogramm 1064 ist im Wesentlichen identisch mit den Analysesubprogrammen 1012 und 1054, mit der Ausnahme, dass für das kohärente Signal die gleichen Schritte durchgeführt werden, im Gegensatz zu einem analogen oder direkten/differenziellen Signal.
Nach Abschluss des Analysesubprogramms 1064 werden bei Schritt 1066 die Modulationsbandbreite und das Modulationsformat sowie die Symbolrate des zugeordneten direkten/differenziellen Signals bestimmt. In Schritt 1068 wird der Rauschpegel sowie der maximale und minimale Signalpegel bestimmt. Bei Schritt 1070 berechnet der Subprozess 1000 die optischen SNR-Anforderungen für das zugeordnete kohärente Signal und kehrt dann zu Schritt 1002 zurück. Die oben beschriebenen Schritte, einzelne Schritte müssen nicht in der genauen Reihenfolge durchgeführt werden, in der sie dargestellt werden, es sei denn, ihre Beschreibung erfordert ausdrücklich eine solche Reihenfolge.
11 ist ein Flussdiagramm eines exemplarischen Spektrumzuweisungsunterprozesses 1100, der mit dem in 8 dargestellten Allokationsprozess 800 implementiert werden kann. In einer exemplarischen Ausführungsform verkörpert bzw. umfasst der Subprozess 1100 den Schritt 6 bzw. 806, 8, oder kann mit einer Eingabeaufforderung oder einem Aufruf aus Schritt 806 beginnen. In einer alternativen Ausführungsform kann der Unterprozess 1000 bzw. 1100 direkt nach Schritt 1007, 10, oder gleichzeitig mit den Subprozessen 900 und 1000 erfolgen.
Der Subprozess 1100 fährt vom Start zu Schritt 1102 fort. Schritt 1102 analysiert das heterogene Signal, um den Rauschpegel zu identifizieren, den jedes einzelne Signal auf sich selbst bzw. als eigenständige Übertragung mit unterschiedlichen Leistungspegeln erzeugt. In Schritt 1102 bestimmt der Subprozess 1100 ferner die Marge bzw. Grenze aus den SNR-Anforderungen für die niedrigste Leistungsstufe des Betriebs. In Schritt 1104 identifiziert der Subprozess 1100 die Anzahl der optischen Signale insgesamt und nach Art des optischen Signals. In Schritt 1106 bestimmt der Subprozess 1100 die ungefähre Wellenlänge und Granularität für jedes zugeordnete Signal. In Schritt 1108 platziert der Subprozess 1100 die optischen Signale mit fester Wellenlänge auf niedrigste akzeptable Leistungspegel in einer Primärposition (z.B. 6A) und bestimmt dann den Rauschpegel um benachbarte Wellenlängen herum. Sobald die optischen Signale mit fester Wellenlänge platziert sind, aktualisiert der Subprozess 1100 optional die Rauschpegelbandkarte bei Schritt 1110.
Sobald die optischen Signale mit fester Wellenlänge zugeordnet sind, fährt der Subprozess 1100 dann mit Schritt 1112 fort, in dem die optischen Signale mit relativ niedrigeren akzeptablen Leistungspegeln platziert werden, die aber relativ bessere Kanalbedingungen erfordern und die auch die größte Auswirkung auf die Faserressourcen (z.B. 6B) bewirken, d.h. abgesehen von den optischen Signalen mit fester Wellenlänge. In einer exemplarischen Ausführungsform fährt der Subprozess 1100 nach den ersten beiden optischen Signalplatzierungen mit Schritt 1114 fort, wobei ein Unterprogramm 1116 zum Überprüfen bzw. Bestätigen und/oder Anpassen der OSNR aufgerufen wird.
Das Unterprogramm 1116 beginnt bei Schritt 1118. In Schritt 1118 berechnet das Unterprogramm 1116 die Rauschpegel, die durch das eine oder die mehreren betreffenden optischen Signale verursacht werden. In Schritt 1120 bestimmt das Unterprogramm 1116 nichtlineares, selbstinduziertes Rauschen. In Schritt 1122 bestimmt das Unterprogramm 1116 nichtlineares Rauschen, das von anderen Trägern induziert worden sein kann. In Schritt 1124 bestimmt das Unterprogramm 1116 das nichtlineare Rauschen des Verstärkers von allen Trägern. In Schritt 1126 bestimmt das Unterprogramm 1116 das nichtlineare Rauschen des Dämpfungsglieds von allen Trägern. Die vorhergehenden Schritte des Unterprogramms 1116 können in der aufgeführten Reihenfolge, in einer anderen Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden. Sobald das Rauschen in nichtlinearen Komponenten bestimmt ist, fährt das Unterprogramm 1116 mit Schritt 1128 fort. Schritt 1128 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 1128 bestimmt das Unterprogramm 1116, ob die überprüften bzw. bestätigten OSNR-Werte eine Anpassung der Leistungsstufen rechtfertigen sollen. Wenn die Leistungsanpassung gerechtfertigt ist, kehrt das Unterprogramm 1116 zu Schritt 1118 zurück und berechnet die Rauschpegel neu und bestimmt nichtlineare Komponenten wie oben beschrieben. Wenn dagegen keine Leistungsanpassung gerechtfertigt ist, wird das Unterprogramm 1116 abgeschlossen und kehrt zum Schritt nach dem Aufruf des Unterprogramms 1116 zurück (in diesem Fall Schritt 1130). In einer alternativen Ausführungsform kann das Unterprogramm 1116 an jeder beliebigen Stelle nach der Platzierung eines bestimmten optischen Signals aufgerufen werden.
In Schritt 1130 wird eine dritte Platzierung von optischen Signalen durchgeführt (z.B. 6C), um das Spektrum für die Signale zuzuordnen, die als allgemein robust angesehen werden, und somit solche Signale in relativ enger Nähe zu den Signalen zuzuordnen, die die Faserressourcen am stärksten beeinflussen. Nach dergestalter Zuordnung fährt der Unterprozess 1100 mit Schritt 1132 fort, der das Unterprogramm 1116 aufruft. Sobald das Unterprogramm 1116 abgeschlossen ist, fährt der Unterprozess 1100 von Schritt 1132 zu Schritt 1134 fort. In Schritt 1134 wird eine vierte Platzierung optischer Signale durchgeführt (z.B. 6D), um das Spektrum für diejenigen Signale zuzuordnen, die die nächstbesten Kanalbedingungen erfordern, bezogen auf die zuvor zugewiesenen Signale, in den verbleibenden unbesetzten Kanälen, die solche optimalen Bedingungen bieten. In einer exemplarischen Ausführungsform von Schritt 1134 wird die Platzierung optischer Signale durchgeführt, um eine Verschlechterung des Kanalzustands durch Clustering dieser speziellen Gruppe optischer Signale zu vermeiden. Optional kann der Subprozess 1100 nach Schritt 1134 einen zusätzlichen Schritt 1136 durchführen, um optische Signale, die als generell robuster gelten, relativ nah an diejenigen Signale zu platzieren, die die Faserressourcen am stärksten beeinflussen. Sobald diese optischen Signale so platziert sind, fährt der Subprozess 1100 mit Schritt 1138 fort, in dem das Unterprogramm 1116 erneut aufgerufen wird, und danach kehrt der Subprozess 1100 zum Prozess 800 (8) zurück, insbesondere zu Schritt 808.
12 zeigt einen alternativen hybriden ODC 1200, der mit den jeweils in 3, 4 und 5 dargestellten Faserkommunikationssystemen 300, 400 und 500 implementiert werden kann. In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst der hybride ODC 1200 einen optischen Abschnitt 1202 und einen HFC-Abschnitt 1204. Der optische Abschnitt 1202 umfasst eine Architektur ähnlich den ODC 404 (4) und ODC 504 (5), wie vorstehend beschrieben. Der HFC-Abschnitt 1204 umfasst eine Architektur ähnlich den tiefen Knoten 306 (3), die ebenfalls vorstehend beschrieben wurde. Wie dargestellt, umfasst der hybride ODC 1200 mindestens einen HFC-Abschnitt 1204 innerhalb seiner integrierten Struktur, kann aber auch eine Vielzahl von HFC-Abschnitten 1204 innerhalb der Vorrichtungsstruktur umfassen, d.h. die Abschnitte 1202 und 1204 sind nicht durch einen Materialabstand getrennt.
In der exemplarischen Ausführungsform verbindet sich der hybride ODC 1200 mit einem optischen Hub (z.B. optischer Hub 302, 402 oder 502) durch die stromabwärts-Langfaser 1206 und die optionale stromaufwärts-Langfaser 1208. Der hybride ODC 1200 kommuniziert mit den optischen Transceivern bzw. Sende-Empfängern 1210 des jeweiligen Endnutzers (z.B. Endnutzer 308, 406, 506) über Kurzfasern 1212. Ebenso kommuniziert der hybride ODC 1200 mit einem optischen Sende-Empfänger bzw. Transceivern 1214 des HFC-Abschnitts 1204 über spezielle Fasern 1216. Während Kurzfasern 1212 Entfernungen von bis zu mehreren tausend Fuß überbrücken können, können spezielle Fasern 1216 eine Entfernung von weniger als einigen Fuß überbrücken, um den optischen Abschnitt 1202 mit dem HFC-Abschnitt 1204 innerhalb einer integrierten Vorrichtungsarchitektur zu verbinden. Gemäß dieser alternativen Struktur umfasst der hybride ODC 1200 mindestens eine optische Eingangsschnittstelle 1218 zur Kommunikation mit dem optischen Hub (nicht in 12 dargestellt) und eine oder mehrere elektrische Ausgangsschnittstellen 1220 zur Kommunikation mit den jeweiligen Endverbrauchern bzw. -nutzern (nicht in 12 dargestellt), die nicht zum direkten Empfangen und Senden optischer Signale eingerichtet sind. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die optischen Ausgangsschnittstellen zu den Sender-Empfängern 1210 nicht dargestellt. In einigen Ausführungsformen können die Sender-Empfänger 1210, 1214 getrennte Sender und Empfänger umfassen.
Wie in den hierin dargestellten exemplarischen Ausführungsformen veranschaulicht, kann eine Vielzahl unterschiedlicher optischer Signale (d.h. analog, direkt, differentiell, kohärent usw.) intelligent überwacht und zur gleichzeitigen Übertragung über dasselbe Fasersegment zugeordnet werden, ohne dass ein erneutes Einziehen bzw. Neuverlegen neuer Fasern zur Übertragung der unterschiedlichen, heterogenen Träger erforderlich ist. Für Netzwerkumgebungen mit begrenzten Glasfaserressourcen erhöht die Implementierung der vorliegenden Systeme und Verfahren die Fähigkeit (z.B. eines optischen Hubs), optische Signale effizient zu multiplexen. Solche faseroptischen Verteilernetze realisieren vorteilhaft die Fähigkeit, verschiedene koexistierende optische Transportsysteme innerhalb eines Netzwerks zu nutzen. Solche unterschiedlichen optischen Transportsysteme, auch wenn sie aufgrund einer Reihe von Konfigurationsparametern koexistieren, können dennoch durch einen oder mehrere der hierin beschriebenen Prozesse, Unterprozesse und Algorithmen ausgewählt werden, die die Signalplatzierung basierend auf den verschiedenen Leistungskennzahlen optimieren. Intelligentes optisches Edge-to-Edge System und Bereitstellung von Wellenlängendiensten.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren bereitzustellen, die insbesondere in der Lage sind, Edge-to-Edge-Wellenlängen-Konnektivitätsdienste basierend auf den hierin beschriebenen Leistungskriterien bereitzustellen. Weiterhin ist es wünschenswert, das Netzwerk und seine Komponenten so betreiben zu können, dass die technologische Leistungsfähigkeit sowohl allgemein bzw. insgesamt als auch in Echtzeit optimiert werden kann, um Kostenkriterien effizient einzuberechnen. Die vorliegenden Ausführungsformen stellen ein solches Bereitstellungssystem für optische kohärente Übertragungen zur Verfügung, das den Vorteil hat, dass es in Bezug auf nicht-kohärente Übertragungsdienste einsetzbar bzw. nicht einsetzbar ist, insbesondere bei Übertragungen, die Ressourcen durchqueren und deren Verwaltung erfordern, wobei Ressourcen in den Zugangs-, Regional- und/oder Metro-/Backbone-Abschnitten eines optischen Edge-to-Edge-Netzes durchquert und verwaltet werden.
Wie bereits erwähnt, ist die Nachfrage nach Übertragungskapazität für Unternehmensdienstleistungen exponentiell gestiegen. Gleichzeitig haben Breitband-Zugangs-Provider die Glasfaserinfrastruktur immer tiefer und tiefer eingesetzt, bis hin zu einer vernünftigen Nähe zu praktisch allen Kunden. Im Bereich der Kabelnetzbetreiber migrieren große Teile der Betreibernetze hin zu N+0-Architekturen. In solchen migrierten Systemen wird erwartet, dass die physische Entfernung zu an einem bestimmten Verbraucherstandort etwa 1000 Fuß oder weniger beträgt. So wird es kosteneffizient, Wellenlängendienste durch direkte Glasfaserkonnektivität bzw. -anschlüsse für Kunden anzubieten.
Trotz dieser zunehmenden flächendeckenden Faserabdeckung ist die Anzahl der verfügbaren oder ungenutzten Fasern jedoch immer noch sehr begrenzt. WDM-Techniken wurden konventionell eingesetzt, um dieses Problem der Faserknappheit anzugehen. Diese konventionellen Techniken bieten eine gewisse Fähigkeit, das Wellenlängenspektrum zu verwalten, um optische Ressourcen, die optische Signalleistung und das Nebensprechen-Rauschen zu bewerten, die die optischen Träger über das Wellenlängenspektrum innerhalb einer Faser erzeugen.
Darüber hinaus sind im Zugangsnetz optische Verbindungen bekannt, die analoge Optiken verwenden. Eine analoge optische Verbindung implementiert die Intensitätsmodulation des optischen Trägers durch das Kabel in Stromabwärtsrichtung und das HF-Spektrum in Stromaufwärtsrichtung. Analoge optische Verbindungen werden auch als Subträger-Multiplexverbindungen bezeichnet, da die verschiedenen HF-Video- und Datenkanäle frequenzmultiplexiert werden, um das Kabel-HF-Spektrum zu bilden. Aus Sicht der optischen Träger werden die HF-Kanäle dieses Spektrums als Subträger betrachtet. Insgesamt bilden diese Subträger das HF-Signal, das den optischen Träger moduliert.
DOCSIS-Übertragungen erfordern beispielsweise eine hohe HF-Signalqualität, d.h. ein hohes SNR. Um diese hohen Anforderungen an die HF-Signalqualität zu erfüllen (auch bei anderen Signalarten erforderlich), wird auch die verwendete optische Leistung sehr hoch sein und sich dem Niveau nähern, bei dem der Betriebszustand bzw. -bedingung der Faser nichtlinear wird. In solchen Fällen gibt es eine Grenze in der optischen Gesamtleistung, die eine einzelne Faser bewältigen kann. Dementsprechend wird die maximale Anzahl der optischen Träger für eine Faser so bestimmt, dass die gesamte optische Leistung der Faser innerhalb eines tolerierbaren Schwellenwerts gehalten werden kann. Analoge optische Verbindungen werden beispielsweise als mit „hoher“ optischer Leistung betrieben (z.B. bis zu 10 dBm oder höher), nicht-kohärente optische Verbindungen wie intensitätsmodulierte Direktdetektionsverbindungen (IM-DD) als mit „mittlerer“ optischer Leistung betrieben, und kohärente optische Verbindungen als mit „niedriger“ optischer Leistung betrieben (d.h. dem niedrigsten Leistungspegel im Vergleich zu den anderen Technologien) angesehen, aufgrund der hohen Empfindlichkeitsniveaus, bei denen die kohärenten optischen Verbindungen arbeiten.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen stellen besondere Lösungen dar, die eine geeignete Koexistenz aller verschiedenen Trägertypen (d.h. zusätzlich zur Koexistenz verschiedener Trägersignale desselben Typs) ermöglichen, die sich die gleiche Faser teilen. Gemäß diesen Ausführungsformen können mehrere Trägertypen (z.B. analog, NRZ, PAM, QAM, QPSK, etc.) effizient entlang einer einzigen Glasfaser übertragen werden, während herkömmliche Systeme nur mehrere Signale desselben Trägertyps übertragen. Die vorliegenden Systeme und Verfahren sind dazu eingerichtet, die Emission optischer Energie aus anderen optischen Kanälen und Typen zu steuern. Diese vorteilhaften Techniken stellen eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Versuchen dar, die Faserknappheit in optischen Edge-to-Edge-Netzwerken zu bekämpfen, die mehr Glasfasern zwischen den Edge-to-Edge-Endpunkten spannen, was sehr teuer ist.
Die nachfolgend beschriebenen Systeme und Verfahren stellen somit eine zusätzliche wellenlängenbasierte Lösung dar, die Wellenlängenressourcen innerhalb der O-, S-, C- und L-Bänder nutzt.
13A-B zeigen eine optische Punkt-zu-Punkt-Verbindung 1300 zwischen zwei Endpunkten, EP 1 und EP 2, und ein Multi-Endpunkt-Netzwerk 1302 von fünf Endpunkten, EP-1 bis EP-5. In einer exemplarischen Ausführungsform können Wellenlängendienste beispielsweise in Form von Punkt-zu-Punkt-Konnektivität, wie beispielsweise der optischen Verbindung 1300, oder eines vollständig vermaschten bzw. vernetzten verbundenen Endpunktsatzes, wie in Bezug auf das Multi-Endpunkt-Netzwerk 1302 dargestellt, bereitgestellt werden. Zur Vereinfachung der Erklärung wird das Multi-Endpunkt-Netzwerk 1302 mit fünf Endpunkten veranschaulicht; in der Praxis kann ein vollständig vermaschtes Netzwerk deutlich mehr Endpunkte enthalten. Die Punkt-zu-Punkt-Lösung der optischen Verbindung 1300 bildet somit den Grundbaustein für das Multi-Endpunkt-Netz 1302, das eine Vielzahl von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen 1304 umfasst.
In einer Ausführungsform kann jede Punkt-zu-Punkt-Verbindung 1304 des Multi-Endpunkt-Netzwerks 1302 entsprechend den Endungen (j, k) der jeweiligen Endpunkte der jeweiligen Verbindung 1304 indiziert werden. Tabelle 1 unten zeigt eine Zuordnung von Endpunktindizes (n(j), n(k)), für Paare von gegenüberliegenden Endpunkten, zu einem jeweiligen optischen Verbindungsindex m(i), für ein Multi-Endpunkt-Netzwerk 1302. Tabelle 1

n(j) n(k) m(i)

1 2 1

1 3 2

1 4 3

1 5 4

2 3 5

2 4 6

2 5 7

3 4 8

3 5 9

4 5 10
Die in Tabelle 1 dargestellte Zuordnung von Endpunktindizes ist daher besonders nützlich, um ein Edge-to-Edge-Netzwerk zu beschreiben. In Edge-to-Edge-Netzen können Punkt-zu-Punkt-Verbindungen 1304 vollständig auf ein bestimmtes Zugangsnetz beschränkt sein, oder einzelne Punkt-zu-Punkt-Verbindungen 1304 können auch die mit dem Zugangsnetz verbundenen regionalen oder Metro-Netze durchqueren. In einigen Fällen kann eine oder mehrere Punkt-zu-Punkt-Verbindungen 1304 eine landesweite Verbindung über das optische Backbone-Netzwerk bzw. Netzwerks-Rückgrat bilden. In vielen Fällen trägt eine primäre optische Verbindung das beabsichtigte Signal die meiste Zeit. Die Verbindung der primären optischen Verbindung kann auch eine oder mehrere sekundäre Verbindungen aufweisen, die zur Redundanz verwendet werden, z. B. bei Übertragungsfehlern bzw. -ausfällen. Darüber hinaus kann die primäre optische Verbindung eine Vielzahl von optischen Transportabschnitten bzw. -segmenten umfassen, und jeder dieser optischen Transportabschnitte kann ein unterschiedliches Maß an Redundanz aufweisen. Die Redundanz im Backbone-Bereich des Netzwerks könnte allgemein verfügbar sein, während die Redundanz im Zugangsbereich des Netzwerks möglicherweise nicht oder nur gegen zusätzliche Kosten verfügbar ist.
14 ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen Architektur 1400 für eine End-to-End-Faserinfrastruktur. In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die Architektur 1400 einen Backbone-Abschnitt 1402, einen regionalen Abschnitt 1404 und einen Zugangsabschnitt 1406. Der Backbone-Bereich 1402 kann beispielsweise ein primäres Backbone-Netzwerk 1408 und ein sekundäres Backbone-Netzwerk 1410 sowie eine Vielzahl von jeweiligen Backbone-Wellenlängenschaltern 1412 umfassen. Der regionale Abschnitt 1404 kann beispielsweise ein oder mehrere regionale Netzwerke 1414 sowie eine Vielzahl von jeweiligen regionalen Wellenlängenschaltern 1416 umfassen. Der Zugangsabschnitt 1406 kann beispielsweise ein oder mehrere Zugangsnetze 1418 umfassen. In der exemplarischen Ausführungsform verbindet sich eine Kundeneinrichtung 1420 mit einem Zugangsnetz 1418 über ein Kundennetz 1422, das ein oder mehrere optische Terminals 1424 umfassen kann. In einigen Ausführungsformen umfasst die Architektur 1400 einen Primärweg bzw. -pfad 1426 und einen Sekundärweg 1428.
In der Kabelumgebung dient der Zugangsabschnitt 1406 der Architektur 1400 als optisches Transportnetzwerk zwischen dem Hub oder der Kopfstelle (siehe 15, in 14 nicht dargestellt) und dem Teilnehmer (z.B. Kundenraumausstattung bzw. -einrichtung 1420) am Rand oder Endpunkt der optischen Verbindung. Der Hub/Kopfende wird somit zum Netzwerkstandort, an dem die optischen Signale vom Zugangsnetz 1418 in regionale oder Metro-Netze 1414 übergehen. Konventionelle Zugangskabelumgebungen haben Glasfaser vom Hub zu einem HFC-Faserknoten geleitet (siehe 15, nicht in 14 dargestellt). Gemäß den vorliegenden Ausführungsformen können Faserläufe jedoch vorteilhaft über den jeweiligen Faserknoten hinaus erweitert werden, z.B. zu einem Geschäftskunden, einer Basisstation oder einem Privatkunden. Die Verbindung zwischen Hub und Knoten wird im Folgenden in Bezug auf 15 näher beschrieben.
15 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Hub- und Glasfaser-Zugangsverteilnetzes 1500. In dem in 15 dargestellten Beispiel umfasst das Netzwerk 1500 einen optischen Hub 1502, der mit einer Vielzahl von Glasfaserknoten 1504 über Glasfasern 1506 verbunden ist. In der exemplarischen Ausführungsform gibt es für jeden Faserknoten-Servicebereich 1508 mindestens einen Faserknoten 1504. Das Glasfaserkommunikationssystem 300 ( 3) kann beispielsweise eine detaillierte schematische Ausführungsform eines bestimmten Glasfaserknotens im Versorgungsbereich 1508 darstellen. Wie in 15 weiter veranschaulicht, ist ein bestimmter der Glasfaserknoten 1504 (d.h. Testfaserknoten 1504T in 15) sowohl über einen Primärfaserpfad bzw. -weg 1510 als auch über einen Sekundärfaserpfad 1512 mit dem Glasfaserknoten 1502 verbunden.
In der exemplarischen Ausführungsform stellt der Glasfaserknoten-Servicebereich 1508 ein älteres bzw. bestehendes HFC-Netzwerk dar, das zu einer faserbasierten Architektur aufgerüstet wurde, wie vorstehend in Bezug auf 3 näher beschrieben, einschließlich mindestens eines ODC 304 für jeden Servicebereich 1508 (detaillierter dargestellt, z.B. als ODC 404, 4). In dem in 3 dargestellten Beispiel ist zu sehen, dass bestimmte Fasersegmente, von den alten HFC-Faserknoten (z.B. Fasertiefknoten 306) bis zum Hub 302, bestehende ältere Faserinfrastrukturen wiederverwenden. Die Glasfasersegmente 312, von ODC 304 bis zu den Endpunkten (d.h. Endbenutzer 308) am Rand des optischen Netzwerks, werden daher weiter hinzugebaut, wenn der Verkehrsverbrauch zunimmt, wodurch eine beträchtliche Anzahl von Glasfasersträngen hinzugefügt wird, um die neuen Abschnitte (z.B. die letzte Meile) des optischen Netzwerks zu durchlaufen. Wenn diese neuen Fasersegmente 312 erscheinen bzw. auftreten, werden einzelne Endbenutzer/Teilnehmer am Rande des Netzwerks mit entsprechenden dedizierten Fasern versorgt, und ODC 304 ist optimal bzw. optimalerweise an dem Teilnehmerstandort angeordnet, der dem Ort am nächsten liegt, an dem Wellenlängen- und Fasermanagement stattfinden (d.h. Wellenlängenrouting und Glasfaserumschaltung). Für den Fall, dass in diesem letzten Abschnitt des Netzwerks bereits Glasfasersegmente 312 installiert wurden (z.B. RfoG- und EPON-Installationen bzw. -Inbetriebnahmen) und für eine zunehmende Teilnehmerdichte begrenzte Glasfaserressourcen zur Verfügung stehen, kann ein zusätzliches Wellenlängenmultiplexing implementiert werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Auswahl einer Wellenlänge für die Widmung an eine bestimmte Faser, die einen bestimmten Endverbraucher 308 verbindet, durch manuelles Verbinden des entsprechenden Wellenlängen-Demultiplexer-Ausgangs mit dem entsprechenden Faserstrang (z.B. stromabwärts-Kurzfaser 412) erreicht werden, der an den jeweiligen Endverbraucher/Teilnehmer
308/406 sendet. In einer alternativen Ausführungsform kann diese Funktionalität automatisch ausgeführt werden, z.B. durch Implementierung eines steuerbaren nichtblockierenden optischen Schalters (z.B. optischer Schalter 448, 4), so dass ein gewünschter Demultiplexerport auf Befehl an die gewünschte Teilnehmerfaser (z.B. Kurzfaser 412) angepasst werden kann.
16A-B zeigen Schnittbilder eines exemplarischen Faserkabels 1600 bzw. einer Faserleitung 1602. Faserkabel 1600 umfasst beispielsweise einen Fasermantel 1604, der ein oder mehrere Faserrohre 1606 umgibt, wobei jedes Faserrohr 1606 eine Vielzahl von Fasersträngen 1608 umfasst. In einigen Ausführungsformen umfasst das Faserkabel 1600 weiterhin ein zentrales Verstärkungselement 1610, das entlang der Länge des Fasermantels 1604 angeordnet ist. Glasfaserrohre 1606 werden im Allgemeinen in Bündeln innerhalb eines Kabels eingesetzt, das eine Vielzahl von Fasern trägt, typischerweise in Vielfachen von 12 (z.B. 12 oder 24 Faserstränge 1608). Diese Fasern werden mit Verbindern (nicht dargestellt) abgeschlossen, die sich in einem Schrank oder einer Anschlussbox befinden (auch nicht dargestellt), oder sie werden mit weiterführenden Fasern, die die Länge eines Fasersegments verlängern, verspleißt (z.B. Fusionsspleißen bzw. Schmelzspleißen). In einigen Fällen werden einige wenige Fasern aus dem Bündel abgezogen bzw. ausgeschält, um sie mit einem Kabel mit geringerer Faseranzahl zu verbinden (nicht dargestellt). In mindestens einer Ausführungsform ist ein externes Boten- bzw. Messengerkabel (nicht dargestellt) vorgesehen, wenn es in Antennenanlagen bzw. oberirdischen Anlagen verwendet wird, wobei eine Ummantelung (oder mehrere Ummantelungen bzw. Mäntel) aus Fasern zwischen Versorgungsmasten von Spleißpunkt zu Spleißpunkt verseilt sein kann.
In weiteren Beispielen wird das Faserkabel 1600 in oberirdischen oder unterirdischen Leitungen eingesetzt, wie beispielsweise in der in 16B dargestellten Faserleitung 1602. Die Faserleitung 1602 umfasst beispielsweise eine Vielzahl von Mänteln des Faserkabels 1600, 16A. In diesem Beispiel enthalten einzelne Faserkabel 1600 innerhalb der Faserleitung 1602 unterschiedliche Anzahlen an Faserrohren 1606. Gemäß den vorliegenden Systemen und Verfahren ist das optische Netzwerk so eingerichtet, dass es in der Lage ist, die zahlreichen Fasern, die im gesamten optischen Netzwerk eingesetzt werden, sowie die dazugehörigen Wellenlängen zu verwalten. Das heißt, die vorliegenden Ausführungsformen sind vorteilhaft in der Lage, Techniken zur Identifizierung jedes Fasermantels 1604 innerhalb der Faserleitung 1602, jedes Faserrohr 1606 innerhalb der identifizierten Fasermäntel 1604 und jedes Faserstrangs 1608 innerhalb der identifizierten Faserrohre 1606 einzusetzen.
In der herkömmlichen Praxis bzw. Vorgehensweise wird ein Farbkodierungsschema bzw. Farbkennzeichnungsschema verwendet, um Fasern innerhalb eines 12oder 24-Bündels von Fasersträngen 1608 in einem Faserrohr 1606 zu identifizieren. Dieses herkömmliche Farbkodierungsschema kennzeichnet jede Faser mit einer 1-bis-12oder 1-bis-24-Zahl. Ein anderes Farbkennzeichnungsschema ist auch üblicherweise bekannt, um Faserrohre 1606 innerhalb des Fasermantels 1604 zu identifizieren. In dem in 16B dargestellten Beispiel einer Faserleitung 1602, wenn davon ausgegangen wird, dass 24 Faserstränge 1608 für jeden Fasermantel 1604, umfasst die Faserleitung 1602 drei Fasermäntel 1604 mit 144 Fasersträngen 1608 und vier Fasermäntel 1604 mit 96 Fasersträngen. Die vorliegenden Systeme und Verfahren können vorteilhaft dazu eingerichtet werden bzw. sein, einzelne Faserstränge 1608 separat zu identifizieren und/oder Faserstränge 1608 gemäß diesen konventionellen Farbkodierungsschemata zu identifizieren. Wenn die Faserstränge 1608 identifiziert sind, ist das vorliegende Netzwerk weiter dazu eingerichtet, die Wellenlänge in den Kanalparametern zu identifizieren, wie nachfolgend in Bezug auf 17 dargestellt.
17 zeigt eine exemplarische Kanalkarte bzw. -zuordnung 1700 eines Abschnitts des C-Bandes und des L-Bandes. In der exemplarischen Ausführungsform sind die einzelnen Kanäle des C-Bandes und des L-Bandes ITU-T G.694.1 entsprechend. Kanalkarte 1700 zeigt die Identifizierung der Wellenlängenverwendung in jedem Fasersegment, gemäß einer Bestimmung der Verfügbarkeit bestimmter optischer Übertragungsbänder. Teile bzw. Ausschnitte des C-Bandes und des L-Bandes sind in 17 zur Erläuterung dargestellt. Das C-Band zum Beispiel gilt als Premium-Nutzungsband, da es die Verstärkung durch EDFAs wirksam nutzen kann. In diesem Beispiel wird gezeigt, dass das L-Band verfügbar ist, aber seine Nutzung nur dann wünschenswert sein kann, wenn eine Verstärkung nicht erforderlich ist.
Optische O-Band-Träger (z.B. 1310 nm, nicht in 17 dargestellt) können im Zugangsabschnitt des Netzwerks verwendet werden (z.B. Zugangsabschnitt bzw. -bereich 1406, 14), doch diese Träger werden wahrscheinlich nicht zur Bereitstellung von End-to-End-Diensten verwendet, da sie im Allgemeinen auf ältere Dienste beschränkt sind. Dennoch können die vorliegenden Ausführungsformen die O-Band-Träger in den im Folgenden näher beschriebenen Prozessen und Unterprozessen weiter vorteilhaft berücksichtigen. Die Berücksichtigung dieser zusätzlichen Träger ermöglicht es den vorliegenden Ausführungsformen, den Ausschnitt des Spektrums, der sich auf diese Träger bezieht, effizienter herauszufiltern und ferner die Auswirkungen, die die optische Leistung von dort auf andere optische Träger (siehe 6-7, oben), die dieselbe Faser verwenden, haben wird, genau zu beurteilen.
Bei der Verwaltung der identifizierten Wellenlängen und Kanäle (z.B. 17) für die identifizierten Faserstränge (z.B. Faserstränge 1608, 16) sind die vorliegenden Ausführungsformen weiterhin vorteilhaft für eine Vielzahl von optischen Schaltern, Wellenlängendemultiplexern, Multiplexern und ROADMs eingerichtet. Wie beispielsweise in Bezug auf 4 veranschaulicht, wird beschrieben, dass der ODC 404 einen optischen Schalter oder einen NxN nichtblockierenden optischen Schalter verwendet. Zusätzlich oder alternativ kann der ODC 404 dazu eingerichtet sein bzw. werden, Demultiplexer mit einem Einzelfasereingang und einem Ausgang über eine Vielzahl von Fasern auf verschiedenen Wellenlängen zu implementieren, und/oder Multiplexer, die viele Fasern auf verschiedenen Wellenlängen eingeben und einen Einzelfaserausgang erfassen.
In mindestens einigen Ausführungsformen verwenden die vorliegenden Ausführungsformen einen rekonfigurierbaren optischen Add-Drop-Multiplexer (ROADM). Solche ROADM-Implementierungen können beispielsweise nur einen einzelnen Drop-Port oder einen einzelnen Add-Port für jeden darin enthaltenen Demultiplexer oder Multiplexer verwenden, können aber alternativ auch eine Vielzahl von Add- und/oder Drop-Ports verwenden. Im Falle der Verwendung einer Vielzahl von Add- und/oder Drop-Ports würden die jeweiligen zusätzlichen Wellenlängen (oder Farben) im Bypass-Bereich des ROADM fehlen. In einer Ausführungsform kann das ROADM mit einer einzigen Schicht implementiert werden oder mehrere Schichten mit internen Glasfaserschaltern umfassen, um die vielen eingehenden und ausgehenden Glasfasern zu verwalten. Solche internen faseroptischen Schalter können beispielsweise auf Wellenlängenebene implementiert werden. Das heißt, ein wellenlängenselektiver Schalter kann auf MEMS, Flüssigkristall oder Flüssigkristall über Siliziumstrukturen basieren.
18 ist eine schematische Darstellung einer exemplarischen Topologie 1800 einer kabelgebundenen End-to-End-Faserinfrastruktur. In der Gesamtstruktur ist die Topologie 1800 ähnlich der Architektur 1400, 14, oben, und umfasst einen Backbone-Abschnitt bzw. -Bereich 1802, einen regionalen Abschnitt 1804 und einen Zugangsabschnitt 1806. Der Backbone-Bereich 1802 kann ein primäres Backbone 1808 und ein sekundäres Backbone 1810 umfassen. In diesem Beispiel wird das primäre Backbone 1808 als 12-Faser-Ring und das sekundäre Backbone 1810 als 6-Faser-Ring dargestellt. Weiter zu diesem Beispiel wird der regionale Abschnitt 1804A als 96-Faserring des regionalen Netzwerks 1812A (Betreiber A) dargestellt, wohingegen der regionale Abschnitt 1804B als 48-Faserring des regionalen Netzwerks 1812B (Betreiber B) dargestellt wird. Die Zugangsabschnitte 1806(2) und 1806(3) sind jeweils ähnlich der allgemeinen Topologie des Zugangsnetzes 1500, 15 (feinere Details des HFC-Knoten-Service-Bereichs, der in 15 nicht gezeigt ist).
In dieser exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt eine intelligente Konfigurationsfähigkeit eine Signalverbindung zwischen jeweils zwei Endpunkten her, und zwar durch die Nutzung folgender Informationen: (A) Kenntnis der Fähigkeiten der jeweiligen Endgeräte; (B) Kenntnis und Kontrolle der Wellenlängenbelegung (z.B. 17) in den Fasersträngen (z.B. 16), die zwischen zwei Endpunkten innerhalb der Glasfasernetzwege verfügbar sind; und (C) durch effektive Nutzung der Steuerung, Konfiguration und Konnektivität einzelner optischer Übertragungskomponenten, wie vorstehend und weiter unten beschrieben. Dementsprechend wird ein detailliertes, kabelspezifisches Beispiel der Topologie 1800 für die Edge-to-Edge-Kabelinfrastruktur von 18 dargestellt.
In einer exemplarischen Ausführungsform der Topologie 1800 wird eine Wellenlänge von einem Teilnehmer (z.B. Endbenutzer 308, 3) im Knoten-Servicebereich 1814A (d.h. schattierter Bereich, in diesem Beispiel), innerhalb des Hubs '2 des Zugangsabschnitts 1806A bereitgestellt und an einen Endbenutzer im Knoten-Servicebereich 1814B (separat schattiert) innerhalb des Hub 3 gesendet. Dementsprechend durchläuft bzw. durchquert der primäre Weg der bereitgestellten Wellenlänge Hub '2, Hub '3, Hub '4 und Hub '0 aus dem regionalen Netzwerk 1814A des Betreibers A, verbindet sich mit Hub 0 über das primäre Backbone 1808 und durchquert dann 1, Hub 2 und Hub 3 im regionalen Netzwerk 1814B des Betreibers B, bevor er den Knoten erreicht, an dem sich der Endkunde befindet. Der sekundäre Wellenlängenpfad durchquert Hub 2 und Hub 1 aus dem regionalen Netzwerk 1814B des Betreibers A, verbindet sich mit Hub 4 über das sekundäre Backbone 1810 und durchquert dann Hub 3 im regionalen Netzwerk 1814B des Betreibers B, bevor er den Knoten im Hub 3 erreicht, wo sich der Endkunde befindet.
19 ist ein Blockdiagramm einer exemplarischen Sequenz 1900 von Komponenten, die von optischen Signalen ausgewählter oder gewünschter Wellenlängen durchlaufen werden. Die Sequenz 1900 kann beispielsweise einen oder mehrere eines Ursprungs-Sender-Empfängers 1902, eines ersten Ursprungs-Zugriffsfasersegments 1904 (z.B., für die erste/letzte Meile), eines Ursprungs-Knotenmultiplexers 1906, eines zweiten Ursprungs-Zugriffsfasersegments 1908, eines Ursprungshub-ROADMs 1910, eines Ursprungskernfasersegments 1912, eines optischen Ursprungs-Verstärkers 1914, eines Kern-ROADMs 1916, eines optischen Ziel-Verstärkers 1918, eins Ziel-Kernfasersegments 1920, eines Ziel-ROADMs 1922, eines ersten Ziel-Zugriffsfasersegments 1924, eines Zielknoten-Demultiplexers 1926, eines zweiten Ziel-Zugriffsfasersegments 1928 (z.B., für die letzte/erste Meile) und eines Ziel-Sender-Empfängers bzw. -Transceivers 1930 umfassen.
Im exemplarischen Betrieb der Sequenz 1900 werden Schlüsselparameter der übertragenen optischen Signale gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen so verwaltet, dass die Wellenlängen der optischen Signale verschiedener Trägertypen, die sich die gemeinsamen Fasern teilen, nebeneinander existieren können. Diese Schlüsselparameter können die Übertragungs- bzw. Sendeleistung, die Modulationsart (kohärent oder nicht-kohärent), die Modulationsordnung, die Modulationsbandbreite oder Symbolrate sowie die Wellenlänge oder Mittenfrequenz umfassen. In zumindest einigen Ausführungsformen ist die Emission in Nachbarkanälen und/oder anderen Kanälen ebenfalls ein Schlüsselparameter, der auch verwaltet wird, um die Koexistenz verschiedener Trägertypen, die auf derselben Faser übertragen werden, zu optimieren.
20 ist eine grafische Darstellung, die eine exemplarische Leistungs-Management-Verteilung 2000 darstellt. Die Verteilung 2000 unterstreicht, wie eine maximale Spitzenleistung 2002 für einen bestimmten Übertragungskanal 2004 verwaltet werden kann. Die Verteilung 2000 zeigt ferner, wie die maximal zulässige Energie außerhalb des Übertragungskanals 2004 definiert werden kann, z.B. in Nachbarkanälen 2006 und anderen Kanälen 2008 im Wellenlängenspektrum. Durch diese veranschaulichende Verteilung 2000 kann die Fachperson leichter Techniken bestimmen, um die Leistung und unerwünschte Rauschemissionen über das Wellenlängenspektrum zu steuern bzw. zu verwalten und die Nutzung von Faserressourcen zu optimieren. In der exemplarischen Ausführungsform können diese Parameter gemäß den hierin enthaltenen Ausführungsformen weiter verwaltet werden, um die Anforderungen an die Übertragungsrauschemission für Wellenlängendienstteilnehmer zu optimieren, so dass die Teilnehmer bestimmte Dienstleistungsvereinbarungen (SLAs) einhalten können.

Die Verteilung 2000 zeigt ein optimales Management von Restriktionen, die nur auf der Wellenlänge oder Mittenfrequenz des Kanals sowie seiner unmittelbaren Umgebung basieren. Dennoch sind die vorliegenden Ausführungsformen ferner in der Lage, die optimale Platzierung verschiedener Trägertypen innerhalb derselben Faser unter Berücksichtigung zusätzlicher Einschränkungen, wie z.B. der Herkunft des übertragenen Signals, vorteilhaft zu steuern. Die Signalherkunft kann ein wichtiger Überlegungsfaktor sein, da bestimmte Teile bzw. Abschnitte des Netzwerks, wie beispielsweise der Backbone-Bereich, wahrscheinlich andere Optimierungsüberlegungen erfordern würden als andere Teile des Netzwerks, da der Backbone-Bereich typischerweise einen höheren Wert als der Zugangsbereich oder der Regional-/Metrobereich des Netzwerks aufweist. Tabelle 2 enthält Beispiele für die maximale Startleistung pro Kanal im Zugangsbereich des Netzwerks im Vergleich zur maximalen Startleistung pro Kanal im Metro- und Backbone-Bereich des Netzwerks. So kann die Startleistung, wie in Tabelle 2 dargestellt, je nachdem, woher das Signal kommt, unterschiedliche Einschränkungen erfahren. Tabelle 2

Kanal-Startleistung beim Zugriff	Kanal-Startleistung in Metro/Backbone
200 GHz + 6 dBm	200 GHz + 3 dBm
100 GHz + 3 dBm	100 GHz 0 dBm
50 GHz 0 dBm	50 GHz -3 dBm
25 GHz -3 dBm	25 GHz -6 dBm
12,5 GHz -6 dBm	12,5 GHz -9 dBm

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, ist die optische Leistung in den Metro- und Backbone-Bereichen des Netzwerks niedriger als die optische Leistung im Zugangsbereich des Netzwerks, so dass eine größere Anzahl von Kanälen entlang des Faserwellenlängenspektrums in den Bereichen des Netzwerks, in denen es am wünschenswertesten ist, die Kapazität zu optimieren, mit weniger unerwünschten Emissionen erlaubt ist. In zumindest einigen Ausführungsformen sind die vorliegenden Ausführungsformen neben den oben betrachteten einzelnen optischen Signalparametern noch weiter in der Lage, in die Trägerkoexistenzbestimmungen aggregierte Faserparameter, wie beispielsweise die maximale optische Gesamtleistung, einzurechnen. Das heißt, die vorliegenden Techniken können ferner vorteilhaft den additiven Effekt aller Signale, die innerhalb einer bestimmten Faser übertragen werden, einrechnen, um nichtlineares Verhalten der Faser zu verhindern, das die Gesamtkapazität in einem Faserstrang beeinflussen könnte.
Um die Kapazität in einer gemeinsamen Faserumgebung zu optimieren, implementieren die vorliegenden Systeme und Verfahren innovative und präzise Managementtechniken für die Parameter der verschiedenen optischen Trägertypen. Aus der Sicht der Teilnehmer, die ihre eigenen optischen Sender verwenden, wäre es nötig, dass diese Teilnehmer-Sender sich an eine Träger-Koexistenz-Vereinbarung (Carrier Coexistence Agreement (CSA)) halten, die in Zusammenarbeit mit den hierin beschriebenen Prinzipien arbeitet. Für den Fall, dass der Dienstanbieter die Kontrolle über die Sender hat, wäre der Dienstanbieter auch verpflichtet, die Konfigurationsschwellenwerte desselben CSA einzuhalten, so dass der Dienstanbieter bei der Bereitstellung von End-to-End-Wellenlängendiensten SLAs ermöglichen kann.
Die innovativen Techniken der vorliegenden Ausführungsformen ermöglichen darüber hinaus die Entwicklung optimaler Strategien zur Bereitstellung von Wellenlängendiensten, um Wellenlängenressourcen zu identifizieren und effizienter zu nutzen, so dass ein Dienstanbieter beispielsweise in der Lage ist, dem Kunden Dienste auf der Grundlage der Komplexität, Leistung und/oder Kosten der Implementierung der Dienste genauer in Rechnung zu stellen. Das heißt, durch die hierin vorgestellten neuartigen technischen Lösungen ist weniger Spekulation bzw. Rätselraten erforderlich, um die Servicekosten pro Teilnehmer, pro Glasfaserknoten-Servicebereich oder pro Zugangsnetz zu schätzen.
Obwohl es theoretisch zahlreiche Möglichkeiten gibt, jede beliebige Wellenlänge im C- und L-Band zu nutzen, gibt es in der Praxis besondere Überlegungen, die bei der Verfügbarkeit und Nutzung von Sendern und Empfängern bei den verschiedenen Wellenlängen dieser Bänder berücksichtigt werden müssen. Darüber hinaus müssen auch andere Überlegungen, wie z.B. die Notwendigkeit einer Verstärkung (z.B. durch EDFAs) oder die Tatsache, dass EDFAs im L-Band nicht verfügbar sind, berücksichtigt werden. Derzeit sind herkömmliche nicht-kohärente Sender und Empfänger kostengünstiger als kohärente Sender und Empfänger. Da kohärente Signale jedoch effizient in einer vergleichsweise sehr kleinen Bandbreite im Vergleich zu den nicht-kohärenten Signalen gepackt werden können, verbessert die Nutzung der hierin beschriebenen kohärenten Technologie die Effizienz der Nutzung vorhandener Faserressourcen erheblich. Dementsprechend wird die Verringerung des Reduzierungs- bzw. Neuverlegungsbedarfs, die sich aus der höheren Effizienz der kohärenten Technologie ergibt, die gestiegenen Kosten der einzelnen kohärenten Sender und Empfänger, die zur Implementierung der Technologie verwendet werden, deutlich überwiegen. Diese Kostenvorteile werden auch dann realisiert, wenn sich die relativen Kosten der kohärenten Komponenten im Zeitablauf im Vergleich zu ihren nicht kohärenten Pendants nicht verringern (was dennoch erwartet wird).
Diese Effizienzvorteile sind besonders vorteilhaft zwei bzw. für Betreiber in der Kabelumgebung, da die derzeitigen Kabelbetreiber typischerweise eine signifikante Durchdringung der Faser aufweisen, aber nur eine begrenzte Anzahl von Fasersträngen für den weiteren Ausbau zur Verfügung stehen. Obwohl anfänglich davon ausgegangen werden kann, dass nicht-kohärente Wellenlängendienste niedrigere Endpunktkosten aufweisen (z.B. durch preiswertere Hardwarekomponenten), wird der Betrieb der nicht-kohärenten Wellenlängendienste zum Endpunkt aufgrund der wesentlich höheren Bandbreite und Leistungsressourcen, die die nicht-kohärente Technologie verbraucht, insgesamt tatsächlich teurer sein. Einige der im Folgenden näher beschriebenen Algorithmen zeigen konkret, wie es in vielen Szenarien kostengünstiger ist, Wellenlängendienste mit den hierin beschriebenen kohärenten Systemen und Verfahren zu implementieren, als mit herkömmlichen nicht-kohärenten Technologien.
Wie vorstehend beschrieben, weisen kohärente optische Verbindungen eine höhere Empfindlichkeit auf als nicht-kohärente optische Verbindungen und erfordern vergleichsweise nur eine sehr geringe Sendeleistung. Wie ebenfalls vorstehend beschrieben, ist die maximale Gesamtleistung in einer Faser ein Schlüsselparameter, der als kapazitätsbegrenzendes Phänomen aufgrund des nichtlinearen Verhaltens, das durch Überlastung der Faser entstehen kann, bewertet werden muss. Dieser Empfindlichkeitsvorteil durch kohärente Verbindungen ermöglicht darüber hinaus Übertragungen über größere Entfernungen ohne zusätzliche Verstärkung und reduziert so die Hardwarekosten durch Verwendung kohärenter Technologie weiter.
Wie vorstehend in Bezug auf 17 beschrieben, umfasst die Kanalzuordnung bzw. -karte 1700 Teile des C-Bandes und des L-Bandes. Wie weiter unten beschrieben, werden Kriterien und Techniken des Wellenlängenmappings bzw. -zuordnens und -auswählens bereitgestellt, um die Kanäle eines verfügbaren Spektrums effizienter zuzuordnen, wie beispielsweise einige oder alle der in der Kanalzuordnung 1700 dargestellten Kanäle. Typischerweise wird erwartet, dass das Zugangsnetz über begrenzte Glasfaserstränge verfügt, die vom Hub zum Knoten verfügbar sind. Dennoch kann davon ausgegangen werden, dass, da vom Knoten zu jedem neuen Teilnehmer neue Glasfaser installiert werden muss, genügend Glasfaserressourcen für dieses letzte Knoten-zu-Teilnehmer-Segment zur Verfügung stehen werden.
Es wird ferner erwartet, dass begrenzte Glasfaserressourcen sowohl von Hub zu Hub als auch im Backbone-Bereich des Netzwerks verfügbar sind. Das heißt, der Backbone-Abschnitt, der die längsten Verbindungen umfasst, hat begrenzte Glasfaserressourcen und ist der Abschnitt des Netzwerks, der sorgfältiger verwaltet wird und am wahrscheinlichsten Verstärkungsstufen umfasst. Die regionalen Netzwerke eines Anbieters können eine höhere Glasfaserverfügbarkeit aufweisen als ihr Backbone-Teil, aber der Anbieter kann auch über eine Vielzahl von optischen Technologien verfügen, die diese zusätzlichen Ressourcen nutzen. Die Nutzung all dieser Ressourcen beeinflusst die Kosten und die Leistung bei der Bereitstellung von Wellenlängendiensten. Dementsprechend ist die Wellenlängenauswahlstrategie der vorliegenden Techniken weiterhin vorteilhaft dazu eingerichtet, die Auswirkungen auf die Netzwerk- und Faserwellenlängenverteilung aus diesen anderen Ressourcen zu berücksichtigen.
Für Wellenlängendienste, die kürzere Distanzen zurücklegen, ist möglicherweise keine Verstärkung erforderlich. In solchen Fällen, d.h. für Dienste, die nur den Zugangsabschnitt oder das Zugangsnetz und einen kürzeren Weg durch einige Hubs durchqueren könnten, könnte die Wellenlängenauswahlstrategie nur das L-Band und einen kleineren Teil des C-Bandes zuweisen. Bei Übertragungen über größere Entfernungen, bei denen mehrere Hubs oder ein Teil des Backbones durchquert werden, kann jedoch optimaler das C-Band, das über Verstärkungsmöglichkeiten verfügt, zugeordnet werden.
Die vorliegenden Systeme und Methoden bzw. Verfahren sind daher dazu eingerichtet, eine umfassende Datenbank zur Ressourcenanalyse und Kostenberechnung zu implementieren. Die umfassende Datenbank umfasst Informationen über die verfügbaren Faserressourcen von End-to-End sowie die Wellenlängenzuordnung pro Fasersegment. Selbst wenn bestimmte Teile des Wellenlängenspektrums ungenutzt sind, können daher bestimmte Wellenlängen dennoch für Dienste reserviert sein, die häufig von Betreibern genutzt werden. Solche reservierten Wellenlängen können beispielsweise diejenigen darstellen, die typischerweise in EPON, Gigabit Ethernet, analogen Optiken und anderen Signalen verwendet werden. Somit kann die umfassende Datenbank eine detaillierte Wellenlängenkanalkarte bzw. -zuordnung (z.B. Kanalkarte 1700, 17) sowie Informationen über zusätzliche optische Signalattribute umfassen, einschließlich einer oder mehrerer von Signalarten, der Modulationsordnung, der Bandbreite oder Symbolrate, der Sendeleistung an der Quelle, der optischen Spitzenleistung im Fasersegment, in der Mittenfrequenz oder Wellenlänge usw.
Ein wesentliches Attribut des zu betrachtenden Fasersegments ist der Kostenfaktor pro optischem Signal in diesem Segment. Zu den Faktoren, die zu diesem Kostenfaktor beitragen, gehören Überlegungen wie die Knappheit von Wellenlängen und Bandbreite in diesem Segment, die Mittenfrequenz und das mit dieser Mittenfrequenz verbundene Band. Darüber hinaus gelten L-Band-Kanäle derzeit als preiswerter als C-Band-Kanäle, da die Verstärkung im L-Band fehlt. Ein weiterer wesentlicher Kostenfaktor ist die Start-Leistung bzw. e-Launch-Leistung. Da es ein nichtlineares Verhalten gibt, das durch eine hohe optische Gesamtleistung innerhalb eines Faserstrangs induziert wird, gehen die vorliegenden Techniken in mindestens einer Ausführungsform auf diese Einschränkung ein, indem sie einen Schwellenwert vorschreiben, ab dem eine Kostenprämie für die Übertragung nahe, bei oder über diesem Schwellenwert hinzugefügt wird.
Die vorliegenden Techniken bestimmen in einer Ausführungsform ferner, dass flexible Wellenlängen-Endpunkte niedrigere Betriebskosten aufweisen, da der Betreiber in der Lage ist, die Wellenlängen neu anzuordnen, um Dienste für andere Teilnehmer aufzunehmen. Feste Wellenlängen sind daher restriktiver. Dementsprechend kann der Betreiber, wenn ein Teilnehmer Dienste mit fester Wellenlänge kauft, die verfügbaren End-to-End-Wellenlängenoptionen analysieren und dem potenziellen Kunden eine Liste der möglichen Wellenlängen zur Verfügung stellen. Tabelle 3 zeigt eine Liste von Kostenelementen für den Glasfaserdurchgang basierend auf der Länge und dem Abschnitt des genutzten Netzes. Tabelle 3A zeigt die Kostenelemente in Bezug auf die Nutzung der eigenen Netzwerkfaser und Tabelle 3B die Kostenelemente in Bezug auf die Nutzung einer Peered-Netzwerkfaser. Tabelle 3A (Eigene Faser)

Fasersegment Kosten

Rückgrat/Backbone fb(L)

Regional fr(L)

Zugang fa(L)

Tabelle 3B (Peered bzw. Konkurrenz-Faser)

Fasersegment Kosten

Rückgrat/Backbone p*fb(L)

Regional p*fr(L)

Zugang p*fa(L)
Tabelle 4 zeigt eine Liste von Beispiel-Knoten-Durchleitungs-Kostenelementen basierend auf der Länge und dem Abschnitt des verwendeten Netzwerks. Tabelle 4A zeigt die Kosten pro Knoten im eigenen Netzwerk, und Tabelle 4B zeigt die Kosten pro Knoten im Peered-Netzwerk. In einigen Ausführungsformen wird der Zugangsknoten, der das Tor zur Region ist, aus Kostensicht als regionaler Netzwerkknoten betrachtet, obwohl sich der Zugangsknoten effektiv an der regionalen Grenze befindet. Ebenso wird ein regionaler Knoten, der als Gateway bzw. Tor zum Backbone-Bereich (d.h. an der Backbone-Grenze) fungiert, aus Kostensicht als Backbone-Netzwerkknoten betrachtet. Tabelle 4A (Eigenes Netzwerk)

Knoten Kosten

Backbone-Netzwerkknoten nb

Regionaler Netzwerkknoten (nicht in der Backbone-Grenze) nr

Zugangsnetzknoten (nicht in der Regionalgrenze) na

Tabelle 4B (Peered bzw. Konkurrenz-Netzwerk)

Knoten Kosten

Backbone-Netzwerkknoten p*nb

Regionaler Netzwerkknoten (nicht in der Backbone-Grenze) p*nr

Zugangsnetzknoten (nicht in der Regionalgrenze) p*na
Tabelle 5 zeigt eine Liste von Beispiel-Bandbreiten-Kostenfaktoren, die auf der Länge und dem Abschnitt des verwendeten Netzwerks basieren. Tabelle 5A zeigt die Bandbreitenkosten im eigenen Netzwerk und Tabelle 5B die Bandbreitenkosten im Peered-Netzwerk. Obwohl die Verstärkung in den Backbone-Bereich des Netzwerks aufgenommen werden kann, werden, wenn die Verstärkung in anderen Bereichen des Netzwerks, wie beispielsweise dem regionalen Teil des Netzwerks, gewünscht wird, zusätzliche Kosten zu den unten aufgeführten Bestimmungen hinzugerechnet. In einer exemplarischen Ausführungsform implementieren die vorliegenden Techniken ein kanalselektives Verstärkungssystem, das ROADMs zusammen mit EDFAs verwendet. Es werden jedoch andere Hardwarekonfigurationen erwogen, wie vorstehend beschrieben. Tabelle 5A (Eigenes Netzwerk)

Segment Kostenfaktor

Backbone-Netzwerk g(bw)

Regionaler Netzwerkknoten g'(bw)

Zugriffsnetzwerkknoten g''(bw)

Tabelle 5B (Peered bzw. Konkurrenz-Netzwerk)

Segment Kostenfaktor

Backbone-Netzwerk g(bw)

Regionaler Netzwerkknoten g'(bw)

Zugriffsnetzwerkknoten g"(bw)
Gemäß den vorliegenden Systemen und Verfahren werden Wellenlängendienste vorteilhaft mit vollautomatischen Wellenlängenmultiplexverfahren in Verbindung mit optischer Schalttechnik durchgeführt. Zusätzlich oder alternativ werden die vorliegenden Ausführungsformen in räumlicher Nähe zum Netzwerkrand implementiert, wo weniger Änderungen über die Zeit zu erwarten sind. In einigen Ausführungsformen können die vorliegenden Systeme und Verfahren ferner die manuelle Faserverbindung und die manuelle Auswahl spezifischer Wellenlängen-Demultiplexer als optionale ergänzende Technik mit Teilen der hierin offenbarten Ausführungsformen implementieren. Im Kern- oder Backbone-Bereich des Netzwerks sind häufige Änderungen und Fasermanipulationen zu erwarten, weshalb an solchen Standorten ein vollautomatisches System vorgesehen ist bzw. vorhergesehen wird, um die Effizienz der vorhandenen Systeme und Verfahren zu maximieren. Einige manuelle Arbeiten am Backbone/Kern sind im Rahmen der vorliegenden Anmeldung möglich, werden aber im Allgemeinen als weniger wünschenswert angesehen.
Eine optimale Methodik zur Bereitstellung von Wellenlängendiensten wird in Bezug auf die in 21-23, unten, dargestellten Flussdiagramme beschrieben. Die darin beschriebenen exemplarischen Prozesse und Unterprozesse fassen bestimmte Kriterien und Kostenbeurteilungen zusammen, die auf die Technologie der verschiedenen Abschnitte des Netzwerks angewendet werden, um Wellenlängen-Konnektivitätsdienste bereitzustellen und damit die Effizienz zu maximieren.
21 ist ein Flussdiagramm eines exemplarischen Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungsprozesses 2100, der mit den oben beschriebenen Ausführungsformen implementiert werden kann. Der Bereitstellungsprozess 2100 kann durch einen Prozessor eines wellenlängenbasierten Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystems implementiert werden, das beispielsweise in einem optischen Hub des Netzwerks angeordnet ist. Alternativ kann sich das Netzbereitstellungssystem in einem anderen Teil des optischen Kommunikationsnetzes befinden oder von dort aus betrieben werden. Der Prozess 2100 beginnt bei Schritt 2102. In Schritt 2102 definiert oder wählt der Prozess 2100 alle n(j)Endpunkte des gewünschten Punkt-zu-Punkt-Netzwerks aus. Für eine Menge N von Endpunkten gibt es insgesamt M Verbindungen, wie die folgende Gleichung zeigt:
$M = (\begin{matrix} N \\ 2 \end{matrix})$
Schritt 2104 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 2104 bestimmt der Prozess 2100, ob eine Redundanz erforderlich ist für alle M-Verbindungen. Wenn Redundanz erforderlich ist, fährt der Prozess 2100 mit Schritt 2106 fort und setzt einen Redundanzwert r = 1. Wenn in Schritt 2104 der Prozess 2100 bestimmt, dass keine Redundanz erforderlich ist, fährt der Prozess 2100 stattdessen mit Schritt 2108 fort, in dem der Redundanzwert auf r = 0 gesetzt wird. In Schritt 2110 bestimmt der Prozess 2100 für alle (n(j), n(k)) Endpunktpaare alle m(i) Verbindungen (siehe z.B. Tabelle 1 für N = 5) und setzt den Wert m = 1.
In Schritt 2112 führt der Prozess 2100 den Unterprozess 2200 zur Auswahl der Wellenlänge und des Faserwegs bzw. -pfads aus, der im Folgenden in Bezug auf 22 beschrieben wird. Nach Abschluss des Unterprozesses 2200 fährt der Prozess 2100 mit Schritt 2114 fort. Schritt 2114 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 2114 bestimmt der Prozess 2100, ob m = M ist. Wenn der Prozess 2100 in Schritt 2114 bestimmt, dass m = M ist, endet der Prozess 2100 oder kehrt optional zum Subprozess 2200 zurück, um das System neu zu bewerten. Wenn jedoch in Schritt 2114 der Prozess 2100 bestimmt, dass m ≠ M wird der Wert m so inkrementiert, dass m' = m + 1 ist, und der Prozess 2100 dann zu Schritt 2112 zurückkehrt und den Subprozess 2200 wiederholt (z.B. mindestens bis m = M).
22 ist ein Flussdiagramm eines exemplarischen Wellenlängen- und Faserpfad-Subprozesses 2200, der mit dem Bereitstellungsprozess 2100 implementiert werden kann, 21. In der exemplarischen Ausführungsform ist der Wellenlängen- und Faserweg-Unterprozess 2200 in Bezug auf mindestens eine einzelne optische Verbindung zwischen zwei Endpunkten implementiert (siehe z.B. 13, oben).
Der Subprozess 2200 beginnt bei Schritt 2202, in dem der Subprozess 2200 einen Index (z.B. Tabelle 1, oben) der Endpunktpaare (n(j), n(k)) und der entsprechenden m(i)-Verbindungen/Zusammensetzungen indiziert oder abruft. In Schritt 2204 implementiert der Subprozess 2200 Algorithmen, z.B. Maschen-Topologie-Pfaderkennungsalgorithmen, um einen Satz aller potenziellen Faserpfade zwischen Endpunkten innerhalb der Fasertopologie zu bestimmen (z.B. Topologie 1900, 19). In Schritt 2206 bestimmt der Subprozess 2200 eine Teilmenge der verfügbaren Faserpfade zwischen den Endpunkten basierend auf den verfügbaren Wellenlängen auf jedem Fasersegment jedes potenziellen Faserpfades. In Schritt 2208 bestimmt der Subprozess 2200 anhand der von der Punkt-zu-Punkt-Verbindung benötigten Bandbreite, welche Teilmenge von Faserpfaden bestimmte Leistungsanforderungen erfüllt (z.B. Bandbreite, Latenzzeit, Rauschen usw.).
In Schritt 2210 bestimmt der Subprozess 2200 für jeden resultierenden Faserpfad den Satz aller vom Pfad durchlaufenen Knoten sowie einen Satz aller dieser Pfade und ihrer entsprechenden Längen. In Schritt 2212 fügt der Subprozess 2200 Auswahlkriterien für Faserpfade hinzu (z.B. maximale Anzahl von Knoten, maximale Länge usw.) und passt die Rate der Berechnung entsprechend den hinzugefügten Kriterien an und/oder filtert den Satz von potenziellen Faserpfaden basierend auf den hinzugefügten Kriterien. Schritt 2214 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 2214 bestimmt der Subprozess 2200, ob für die zu bewertende Glasfaserverbindung eine Redundanz erforderlich ist (d.h. r = 1, aus Schritt 2106, 21). Wenn in Schritt 2214 der Subprozess 2200 bestimmt, dass Redundanz erforderlich ist, fährt der Subprozess 2200 mit Schritt 2216 fort und stellt dem Satz von Faserwegpaaren ein Höchstmaß an Orthogonalität zur Verfügung. In dieser Offenbarung wird erkannt, dass vollständig orthogonale Wege in der Praxis kein gemeinsames Segment teilen werden.
Wenn jedoch in Schritt 2214 der Subprozess 2200 bestimmt, dass keine Redundanz erforderlich ist, fährt der Subprozess 2200 mit Schritt 2218 fort und stellt den Satz aller Faserpfadpaare bereit und berücksichtigt die Stromaufwärts- und/oder Stromabwärts-Richtungen. Schritt 2220 ist ein Entscheidungsschritt. In Schritt 2220 bestimmt der Subprozess 2200, ob mindestens ein Faserpaarpfad mindestens einen sekundären Pfad (d.h. mit r = 1) umfasst, der die Pfadauswahlkriterien erfüllt. Wenn mindestens ein Faserpaarpfad mit einem entsprechenden Sekundärpfad gefunden wird, fährt der Prozess 2200 dann mit Schritt 2222 fort, in dem der Subprozess 2200 einen Kostenunterprozess 2300 ausführt, der im Folgenden in Bezug auf 23 beschrieben wird. Wenn jedoch in Schritt 2220 kein entsprechender Sekundärpfad gefunden wird, der den Pfadauswahlkriterien entspricht, fährt der Unterprozess 2224 dann mit Schritt 2224 fort, in dem die Auswahlkriterien gelockert bzw. entspannt sind bzw. werden, in der Datenbank wird aktualisiert, um die entspannten bzw. gelockerten Kriterien aufzuzeichnen, und der Satz von Faserpfaden wird neu berechnet, bevor mit Schritt 2222 und damit der Ausführung des Unterprozesses 2300 fortgefahren wird.
In Schritt 2226 schätzt der Prozess 2200 die Kosten für jeden Faserpfad, basierend auf den Ergebnissen des Kostenunterprozesses 2300 und gemäß dem Pfad der Auswahlkriterien (z.B. ursprünglich oder gelockert bzw. entspannt) des Sets. Die Ergebnisse des Kostenunterprozesses 2300 bewerten beispielsweise die Kosten jedes durchlaufenen Knotens und jedes durchlaufenen Segments, die Auswirkungen der Wellenlängenmittenfrequenz und -bandbreite, die gesamte durchquerte Länge usw. In Schritt 2228 wählt der Subprozess 2200 die Faserpfad- oder Faserpfadpaare und die zugehörige Wellenlänge aus, die die Leistungskriterien der Faserpfadauswahl zu den niedrigsten Kosten erfüllen. Nach Auswahl des/der Faserpfad(e) in Schritt 2228 kehrt der Subprozess 2200 zu Schritt 2114 im Prozess 2100 zurück, 21.
23 ist ein Flussdiagramm eines exemplarischen Kostenunterprozesses 2400, der mit dem Bereitstellungsprozess 2100, 21, und dem Wellenlängen- und Faserpfad-Unterprozess 2200, 22, implementiert werden kann. Der Kostenunterprozess 2300 beginnt bei Schritt 2302, in dem der Unterprozess 2300 die Kosten jedes durchlaufenen Knotens basierend auf der Knotenposition berechnet, einschließlich der Auswirkung dessen, ob der Knoten von der eigenen Anlage im Gegensatz zu einer Peered-Anlage stammt (siehe z.B. Tabellen 4A-B). In Schritt 2304 berechnet der Subprozess 2300 den Kostenbeitrag jedes Fasersegments basierend auf der Lage des jeweiligen Fasersegments, seiner Länge bei einer bestimmten Wellenlänge (z.B. C-Band vs. L-Band) und dem Einfluss einer Eigen-vs.-Peered-Faser (C bzw. siehe z.B. Tabellen 3A-B). In Schritt 2306 berechnet der Subprozess 2300 den Kostenfaktor als Funktion der Bandbreite unter Berücksichtigung der Auswirkungen von Eigen-vs.-Peered-Einrichtungen (siehe z.B. Tabellen 5A-B).
Schritt 2308 ist ein optionaler Schritt. In Schritt 2308 passt der Subprozess 2300 die Kostenberechnungen an, wenn eine kanalselektive Verstärkung erforderlich oder gewünscht ist. Schritt 2310 ist ebenfalls ein optionaler Schritt. In Schritt 2310 berechnet der Unterprozess 2300 die vorhergehenden Kosten für einen entsprechenden Sekundärpfad neu, d.h. wenn für den speziellen Pfad Redundanz erforderlich war.
In Schritt 2312 berechnet und ergänzt der Subprozess 2300 mindestens einen zusätzlichen Kostenfaktor basierend auf den erforderlichen Rauschbedingungen des ausgewählten Kanals. Schritt 2314 ist ebenfalls ein optionaler Schritt. In Schritt 2314 berechnet und fügt der Subprozess 2300 einen weiteren Kostenfaktor hinzu, um zu kompensieren, dass die Spitzenleistung auf Wunsch größer als eine zulässige Leistungsstufe ist.
In Schritt 2316 berechnet der Subprozess 2300 eine weitere Kostenanpassung, je nachdem, ob es sich bei der Übertragung um eine feste oder konfigurierbare bzw. einstellbare Wellenlängenmittenfrequenz handelt. In einer exemplarischen Ausführungsform fügt die weitere Kostenanpassung einen Prämienwert für Festwellenlängenübertragungen hinzu. In Schritt 2318 wird eine noch weitere Kostenanpassung berechnet, abhängig davon, ob ein bestimmter Endpunkt von einem Dienstleister verwaltet und/oder besessen wird, für den die Servicekosten ermittelt werden. Nach Abschluss von Schritt 2318 endet der Subprozess 2300 und kehrt zu Schritt 2226 des Unterprozesses 2200 zur Auswahl der Wellenlänge und des Faserpfades, 22, zurück.
Exemplarische Ausführungsformen von Glasfaserkommunikationssystemen und -verfahren werden vorstehend ausführlich beschrieben. Die Systeme und Methoden bzw. Verfahren dieser Offenbarung beschränken sich jedoch nicht nur auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen, sondern die Komponenten und/oder Schritte ihrer Implementierung können unabhängig und getrennt von anderen hierin beschriebenen Komponenten und/oder Schritten verwendet werden. Darüber hinaus können die exemplarischen Ausführungsformen in Verbindung mit anderen Zugangsnetzen unter Verwendung von Glasfaser- und Koaxialübertragung auf der Stufe der Endverbraucher implementiert und genutzt werden.
Obwohl spezifische Merkmale verschiedener Ausführungsformen der Offenbarung in einigen Zeichnungen gezeigt werden können und in anderen nicht, dient dies nur der Übersichtlichkeit. Nach den Grundsätzen der Offenbarung kann ein in einer Zeichnung dargestelltes besonderes Merkmal in Kombination mit Merkmalen der anderen Zeichnungen referenziert und/oder beansprucht werden. So stellt beispielsweise die folgende Liste von exemplarischen Ansprüchen nur einen Teil der möglichen Kombinationen von Elementen dar, die aus den hier beschriebenen Systemen und Verfahren möglich sind.

a(i). Optisches Netzwerk-Kommunikationssystem, umfassend: einen optischen Hub mit einer intelligenten Konfigurationseinheit, die dazu eingerichtet ist, mindestens zwei verschiedene optische Signale zu überwachen und in ein einziges multiplexiertes heterogenes Signal zu multiplexen; ein optisches Verteilzentrum, das dazu eingerichtet ist, die mindestens zwei verschiedenen optischen Signale einzeln von dem multiplexierten heterogenen Signal zu trennen; mindestens ein Fasersegment, das den optischen Hub und das optische Verteilzentrum verbindet, wobei das mindestens eine Fasersegment dazu eingerichtet ist, das multiplexierte heterogene Signal von dem optischen Hub zu empfangen und das multiplexierte heterogene Signal an das optische Verteilzentrum zu verteilen; und mindestens zwei Endbenutzer, die jeweils einen stromabwärts-Empfänger umfassen, der dazu eingerichtet ist, eines der jeweils getrennten optischen Signale von dem optischen Verteilzentrum zu empfangen.
b(i). System nach Ausführungsform a(i), wobei die intelligente Konfigurationseinheit einen Prozessor und einen Speicher sowie einen optischen Multiplexer umfasst.
c(i). System nach Ausführungsform b(i), wobei die intelligente Konfigurationseinheit ferner einen optischen Multiplexer umfasst.
d(i). System nach Ausführungsform b(i), wobei die intelligente Konfigurationseinheit ferner mindestens eine von einer Steuerschnittstelle und einer Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen und Senden von Informationen von einem optischen Multiplexer umfasst.
e(i). System nach Ausführungsform a(i), wobei das optische Verteilzentrum einen optischen Knoten-Demultiplexer umfasst, der dazu eingerichtet ist, das multiplexierte heterogene Signal zu demultiplexen.
f(i). System nach Ausführungsform a(i), wobei der optische Hub mindestens zwei stromabwärts-Sender umfasst, die jeweils dazu eingerichtet sind, jeweils eines der mindestens zwei verschiedenen optischen Signale zu übertragen.
g(i). System nach Ausführungsform f(i), wobei jeder der mindestens zwei Endbenutzer ferner einen stromaufwärts-Sender umfasst, wobei das optische Verteilzentrum ferner einen optischen Knotenmultiplexer umfasst, und wobei der optische Knoten ferner mindestens zwei stromaufwärts-Empfänger umfasst, die dazu eingerichtet sind, ein anderes optisches Signal von verschiedenen der Sender der mindestens zwei Endbenutzer zu empfangen.
h(i). System nach Ausführungsform f(i), wobei die intelligente Konfigurationseinheit ferner dazu eingerichtet ist, die mindestens zwei verschiedenen optischen Signale von den mindestens zwei stromabwärts-Sendern zu multiplexen.
i(i). System nach Ausführungsform a(i), wobei die mindestens zwei verschiedenen optischen Signale zwei oder mehr eines Analogsignals, eines intensitätsmodulierten Direktdetektionssignals, eines differentiell modulierten Signals und eines kohärenten Signals umfassen.
j(i). System nach Ausführungsform a(i), wobei die mindestens zwei Endbenutzer mindestens zwei von einer Kundenvorrichtung, Kundenräumen, einem Geschäftsbenutzer und einer optischen Netzwerkeinheit umfassen.
k(i). System nach Ausführungsform a(i), ferner dazu eingerichtet, kohärentes dichtes Wellenlängenmultiplexen mit einer passiven optischen Netzwerkarchitektur zu implementieren.
I(i). System nach Ausführungsform k(i), wobei die mindestens zwei Endbenutzer mindestens N Teilnehmer umfassen, und wobei das System mindestens zwei Fasersegmente für jede N Teilnehmer umfasst.
m(i). System nach Ausführungsform a(i), ferner dazu eingerichtet, Wellenlängenfilterung und Injektionsverriegelung bzw. Injection-Locking zu implementieren.
n(i). System nach Ausführungsform m(i), wobei die mindestens zwei Endbenutzer mindestens N Teilnehmer umfassen, und wobei das System mindestens drei Fasersegmente für jede 2N Teilnehmer umfasst.
- a(ii). Verfahren zum Verteilen heterogener Wellenlängensignale über ein Fasersegment eines optischen Netzwerks, umfassend die Schritte: Überwachen von mindestens zwei verschiedenen optischen Trägern von jeweils mindestens zwei verschiedenen Sendern; Analysieren einer oder mehrerer Eigenschaften des Fasersegments; Bestimmen eines oder mehrerer Parameter der mindestens zwei verschiedenen optischen Träger; und Zuweisen eines Wellenlängenspektrums zu jedem der mindestens zwei verschiedenen optischen Träger gemäß der einen oder mehreren analysierten Fasersegmenteigenschaften und der einen oder mehreren bestimmten optischen Trägerparameter.
- b(ii). Verfahren nach Ausführungsform a(ii), ferner umfassend, nach dem Schritt des Zuweisens, Multiplexen der mindestens zwei verschiedenen optischen Träger zu dem Fasersegment gemäß den jeweils zugeordneten Wellenlängenspektren.
- c(ii). Verfahren nach Ausführungsform a(ii), wobei die mindestens zwei verschiedenen optischen Träger zwei oder mehr eines Analogsignals, eines intensitätsmodulierten Direktendetektionssignals, eines differentiell modulierten Signals und eines kohärenten Signals umfassen.
- d(ii). Verfahren nach Ausführungsform a(ii), wobei die Fasersegmenteigenschaften einen oder mehrere von Fasertypen, Faserlängen, Implementierung von Verstärkungs- und/oder Verlustvorrichtungen, Implementierung von Wellenlängenfiltern oder -teilern und Topologie des Faserverteilnetzes umfassen.
- e(ii). Verfahren nach Ausführungsform a(ii), wobei die optischen Trägerparameter einen oder mehrere von Einzelleistungsstufen optischer Träger, Gesamtträgerleistung, Anzahl der optischen Träger, Signalwellenlänge, Wellenlängenabstand zwischen den Trägern, Modulationsformat, Modulationsbandbreite, Trägerkonfigurierbarkeit, Kanalcodierung/Decodierung, Polarisationsmultiplexing, Vorwärtsfehlerkorrektur und Trägerverträglichkeit bzw. -haltbarkeit umfassen. 10
- f(ii). Verfahren nach Ausführungsform a(ii), wobei der Schritt der Zuordnung die Unterschritte umfasst: erstens, Platzieren bzw. Anordnen von optischen Signalen mit fester Wellenlänge entlang eines Wellenlängenspektrums; zweitens, Platzieren von im Wesentlichen robusten optischen Signalen mit relativ hoher Rauschtoleranz in unmittelbarer Nähe zu den optischen Signalen mit fester Wellenlänge entlang des Wellenlängenspektrums; und drittens, Platzieren von optischen Signalen mit relativ höheren Signal-Rausch-Verhältnissen in Bereichen mit relativ geringem Rauschen entlang des Wellenlängenspektrums, so dass die im Wesentlichen robusten optischen Signale zwischen den optischen Signalen mit relativ höheren Signal-Rausch-Verhältnissen und den optischen Signalen mit fester Wellenlänge positioniert sind bzw. werden.
- g(ii). Verfahren nach Ausführungsform f(ii), wobei der Schritt des Zuordnens ferner den Unterschritt des Berechnens eines Rauschpegels von platzierten Signalen nach mindestens einem der ersten, zweiten und dritten Unterschritte umfasst.
- h(ii). Verfahren nach Ausführungsform f(ii), wobei die optischen Signale mit fester Wellenlänge analoge optische Signale umfassen.
- i(ii). Verfahren nach Ausführungsform f(ii), wobei die optischen Signale mit relativ hoher Rauschverträglichkeit eines oder mehrere von optischen NRZ- und QPSK-Signalen umfassen.
- j(ii). Verfahren nach Ausführungsform f(ii), wobei die optischen Signale mit relativ höheren Signal-Rausch-Verhältnissen eines oder mehrere von optischen PAM4-, PAM8-, 16QAMund 64QAM-Signalen umfassen.
  - a(iii). Optische Verteilzentrumsvorrichtung, umfassend: eine optische Eingangsschnittstelle zur Kommunikation mit einem optischen Hub; eine optische Ausgangsschnittstelle zur Kommunikation mit einer oder mehreren Endbenutzervorrichtungen, die dazu eingerichtet sind bzw. ist, optische Signale zu verarbeiten; einen Wellenlängenfilter zum Trennen eines stromabwärts gerichteten heterogenen optischen Signals von der optischen Eingangsschnittstelle in eine Vielzahl von stromabwärts gerichteten homogenen optischen Signalen; und einen optischen stromabwärts-Schalter zum Verteilen der Vielzahl von stromabwärts gerichteten homogenen optischen Signalen vom Wellenlängenfilter auf die optische Ausgangsschnittstelle als Reaktion bzw. Antwort auf ein erstes Steuersignal von dem optischen Hub.
  - b(iii). Vorrichtung nach Ausführungsform a(iii), wobei der Wellenlängenfilter mindestens eines von einem Wellenlängenmultiplexgitter und einem zyklischen Arrayed-Waveguide Grating umfasst.
  - c(iii). Vorrichtung nach Ausführungsform a(iii), wobei der optische stromabwärts-Schalter ein optischer NxN-Schalter ist, der dazu eingerichtet ist, bestimmte aus der Vielzahl der stromabwärts gerichteten homogenen optischen Signale mit jeweiligen der einen oder mehreren Endbenutzervorrichtungen zu assoziieren bzw. zu verbinden.
  - d(iii). Vorrichtung nach Ausführungsform a(iii), wobei das erste Steuersignal von einer intelligenten Konfigurationseinheit empfangen wird, die innerhalb des optischen Hubs angeordnet ist.
  - e(iii). Die Vorrichtung nach Ausführungsform a(iii), ferner umfassend: einen optischen stromaufwärts-Schalter zum Verteilen einer Vielzahl von stromaufwärts gerichteten homogenen optischen Signalen, die von der optischen Ausgangsschnittstelle als Reaktion bzw. Antwort auf ein zweites Steuersignal von dem optischen Hub gesammelt bzw. abgerufen wurden; und einen optischen Kombinator zum Aggregieren bzw. Zusammenfassen der verteilten Vielzahl von stromaufwärts gerichteten homogenen optischen Signalen zu einem heterogenen stromaufwärts gerichteten optischen Signal an die optische Eingangsschnittstelle.
  - f(iii). Vorrichtung nach Ausführungsform e(iii), wobei der optische Kombinator mindestens eines von einem Wellenlängenmultiplexgitter und einem passiven optischen Splitter umfasst.
  - g(iii). Vorrichtung nach Ausführungsform e(iii), wobei der optische stromaufwärts-Schalter ein optischer NxN-Schalter ist.
  - h(iii). Vorrichtung nach Ausführungsform e(iii), wobei das zweite Steuersignal ein Gegenbefehl des ersten Steuersignals bzw. ein Gegenstück zu dem Befehl des ersten Steuersignals ist.
  - i(iii). Vorrichtung nach Ausführungsform e(iii), wobei das optische Verteilzentrum dazu eingerichtet ist, das erste und zweite Steuersignal getrennt von der optischen Eingangsschnittstelle zu empfangen.
  - j(iii). Vorrichtung nach Ausführungsform e(iii), ferner umfassend einen hybriden Faser-Koaxialabschnitt in Verbindung mit der optischen Ausgangsschnittstelle.
  - k(iii). Vorrichtung nach Ausführungsform e(iii), wobei das zweite Steuersignal aus einer intelligenten Konfigurationseinheit empfangen wird, die innerhalb des optischen Hubs angeordnet ist.
    - a(iv). Optisches Zugangsnetzwerk, umfassend: einen optischen Hub, der mindestens einen Prozessor umfasst; eine Vielzahl von optischen Verteilzentren, die jeweils über eine Vielzahl von Glasfasersegmenten mit dem optischen Hub verbunden sind; eine Vielzahl von geografischen Faserknoten-Servicebereichen, wobei jeder Faserknoten-Servicebereich der Vielzahl von Faserknoten-Servicebereichen mindestens ein optisches Verteilzentrum der Vielzahl von optischen Verteilzentren umfasst; eine Vielzahl von Endpunkten, wobei jeder Endpunkt der Vielzahl von Endpunkten in funktionsfähiger Verbindung mit mindestens einem optischen Verteilzentrum steht; und ein Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem, das dazu eingerichtet ist, (i) jeden potenziellen Kommunikationspfad über die Vielzahl von Glasfasersegmenten zwischen einem ersten Endpunkt und einem zweiten Endpunkt zu bewerten und (ii) einen optimalen Faserpfad bzw. -weg basierend auf vorbestimmten Pfad- bzw. Wegauswahlkriterien auszuwählen.
    - b(iv). Netzwerk nach Ausführungsform a(iv), wobei das Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem innerhalb des optischen Hubs angeordnet ist.
    - c(iv). Netzwerk nach Ausführungsform a(iv), wobei der erste und zweite Endpunkt innerhalb des optischen Zugangsnetzes angeordnet sind.
    - d(iv). Netzwerk nach Ausführungsform a(iv), wobei der erste Endpunkt innerhalb des optischen Zugangsnetzes angeordnet ist und der zweite Endpunkt innerhalb eines zweiten Zugangsnetzes mit einem zweiten Hub angeordnet ist.
    - e(iv). Netzwerk nach Ausführungsform d(iv), wobei der optimale Faserweg mindestens ein regionales Netzwerk zwischen dem optischen Zugangsnetz und dem zweiten Zugangsnetz durchquert.
    - f(iv). Netzwerk nach Ausführungsform e(iv), wobei der optimale Faserpfad mindestens ein Backbone-Netzwerk zwischen dem optischen Zugangsnetz und dem zweiten Zugangsnetz durchquert.
    - g(iv). Netzwerk nach Ausführungsform f(iv), wobei mindestens ein Backbone-Netzwerk ein primäres Backbone-Netzwerk und ein sekundäres Backbone-Netzwerk umfasst, und wobei die potenziellen Kommunikationspfade mindestens einen primären Faserweg durch das primäre Backbone-Netzwerk und mindestens einen sekundären Faserweg durch das sekundäre Backbone-Netzwerk umfassen.
    - h(iv). Netzwerk nach Ausführungsform a(iv), wobei das Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem ferner dazu eingerichtet ist, einen optimalen optischen Träger auszuwählen, der entlang des optimalen Faserwegs übertragen wird bzw. werden soll.
    - i(iv). Netzwerk nach Ausführungsform h(iv), wobei das Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem ferner dazu eingerichtet ist, den ausgewählten optimalen optischen Träger entlang mindestens eines Faserpfades zu übertragen, der einen zweiten optischen Träger eines anderen Trägertyps als den des ausgewählten optimalen optischen Trägers enthält.
    - j(iv). Netzwerk nach Ausführungsform a(iv), wobei der ausgewählte optimale optische Träger eine kohärente Signalübertragung umfasst, und der zweite optische Träger eine nicht-kohärente Signalübertragung umfasst.
    - k(iv). Netzwerk nach Ausführungsform a(iv), ferner umfassend mindestens eine Datenbank in funktionsfähiger Verbindung mit dem Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem.
    - I(iv). System nach Ausführungsform k(iv), wobei die mindestens eine Datenbank dazu eingerichtet ist, Zuordnungen aller potenziellen Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindungen zwischen verschiedenen Endpunktpaaren aus der Vielzahl von Endpunkten zu indizieren.
      - a(v). Verfahren zum Bereitstellen von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen zwei Endpunkten eines optischen Multi-Endpunkt-Netzwerks, umfassend die Schritte des:
        
        Indizierens aller Endpunkte des optischen Netzwerks;
        
        Definierens jeder potentiellen Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen den indizierten Endpunkten;
        
        Bestimmens eines topologischen Faserpfades für jede definierte Punkt-zu-Punkt-Verbindung, wobei jeder topologische Faserpfad ein oder mehrere Glasfasersegmente umfasst;
        
        Berechnens der verfügbaren Übertragungswellenlängen für jedes der einen oder mehreren Fasersegmente;
        
        Auswählens eines optimalen Faserpfades zwischen den beiden Endpunkten basierend auf dem bestimmten topologischen Faserpfad und den berechneten verfügbaren Übertragungswellenlängen; und
        
        Bereitstellens einer Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Endpunkten entlang des ausgewählten optimalen Faserwegs.
      - b(v). Verfahren nach Ausführungsform a(v), wobei der Schritt des Bestimmens das Analysieren jedes topologischen Faserpfades gegen eine oder mehrere Netzwerkleistungsanforderungen umfasst.
      - c(v). Verfahren nach Ausführungsform b(v), wobei die eine oder mehreren Netzwerkleistungsanforderungen einen oder mehrere der Bandbreiten-, Latenz- und Rauschparameter umfassen.
      - d(v). Verfahren nach Ausführungsform a(v), wobei der Schritt des Bestimmens das Analysieren jedes topologischen Faserpfades umfasst, um ferner einen Satz aller Knoten, die entlang des jeweiligen Faserpfades gekreuzt bzw. durchlaufen werden, und die entsprechenden Längen des einen oder der mehreren Fasersegmente, die über den jeweiligen Faserpfad durchlaufen werden, zu bestimmen.
      - e(v). Verfahren nach Ausführungsform d(v), ferner umfassend einen Schritt des Herausfilterns jedes topologischen Faserpfades, der nicht den vorbestimmten Auswahlkriterien für Faserpfade entspricht.
      - f(v). Verfahren nach Ausführungsform e(v), wobei die vorbestimmten Auswahlkriterien für Faserpfade ein Redundanzerfordernis umfassen.
      - g(v). Verfahren nach Ausführungsform f(v), ferner umfassend einen Schritt zum Lokalisieren eines sekundären Pfades, der dem ausgewählten optimalen Faserpfad entspricht.
      - h(v). Verfahren nach Ausführungsform g(v), wobei der optimale Faserpfad basierend auf einem hohen Grad an Orthogonalität mit bzw. gegenüber dem entsprechenden Sekundärpfad ausgewählt wird.

Einige Ausführungsformen umfassen die Verwendung eines oder mehrerer elektronischer oder computergestützter bzw. rechnender Geräte. Solche Vorrichtungen umfassen typischerweise einen Prozessor oder eine Steuerung, wie beispielsweise eine Universal-Zentralrecheneinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungs- bzw. -recheneinheit (GPU), einen Mikrocontroller, einen RISC-Prozessor (Reduced Instruction Set Computer), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikschaltung (PLC), ein FPGA (Field Programmable Gate Array), eine DSP-Vorrichtung und/oder jede andere Schaltung oder Prozessor, die in der Lage ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die hierin beschriebenen Prozesse können als ausführbare Anweisungen kodiert werden, die in einem computerlesbaren Medium enthalten sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Speicher- bzw. Langzeitspeichervorrichtung und/oder eine Speicher- bzw. Arbeitsspeichervorrichtung. Solche Anweisungen, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, veranlassen den Prozessor, mindestens einen Teil der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Die obigen Beispiele sind nur exemplarisch und sollen daher in keiner Weise die Definition und/oder Bedeutung des Begriffs „Prozessor“ einschränken.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Ausführungsformen, einschließlich des besten Modus, offenzulegen und es auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Ausführungsformen umzusetzen, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und der Durchführung umfasster Methoden bzw. Verfahren. Der patentierbare Umfang der Offenbarung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele umfassen, die für Fachkräfte auftreten bzw. aufscheinen. Solche anderen Beispiele sollen in den Geltungsbereich der Ansprüche fallen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht von der wortwörtlichen Sprache bzw. Formulierung der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden zur wortwörtlichen Sprache bzw. Formulierung der Ansprüche umfassen.

Claims

Optisches Zugangsnetzwerk, umfassend: einen optischen Hub mit mindestens einem Prozessor; eine Vielzahl von optischen Verteilzentren, die jeweils über eine Vielzahl von Glasfasersegmenten mit dem optischen Hub verbunden sind; eine Vielzahl von geografischen Faserknoten-Servicebereichen, wobei jeder Faserknoten-Servicebereich der Vielzahl von Faserknoten-Servicebereichen mindestens ein optisches Verteilzentrum der Vielzahl von optischen Verteilzentren umfasst; eine Vielzahl von Endpunkten, wobei jeder Endpunkt der Vielzahl von Endpunkten in betriebsbereiter bzw. funktionsfähiger Verbindung mit mindestens einem optischen Verteilzentrum steht; und ein Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem, das dazu eingerichtet ist, (i) jeden potenziellen Kommunikationspfad über die Vielzahl von Glasfasersegmenten zwischen einem ersten Endpunkt und einem zweiten Endpunkt zu bewerten, (ii) einen optimalen Faserpfad basierend auf vorbestimmten Pfadauswahlkriterien auszuwählen, (iii) einen optimalen ersten optischen Träger zum Senden entlang des optimalen Faserpfades auszuwählen, und (iv) den ausgewählten optimalen ersten optischen Träger entlang des optimalen Faserpfades zu übertragen, der einen zweiten optischen Träger eines anderen Trägertyps als den des ausgewählten optimalen ersten optischen Trägers enthält, wobei der erste optische Träger eine kohärente Signalübertragung umfasst, und der zweite optische Träger eine nicht-kohärente Signalübertragung umfasst.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei das Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem innerhalb des optischen Hubs angeordnet ist.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Endpunkt innerhalb des optischen Zugangsnetzes angeordnet sind.
Netzwerk nach Anspruch 1, wobei der erste Endpunkt innerhalb des optischen Zugangsnetzes und der zweite Endpunkt innerhalb eines zweiten Zugangsnetzes mit einem zweiten Hub angeordnet sind.
Netzwerk nach Anspruch 4, wobei der optimale Faserpfad mindestens ein regionales Netzwerk zwischen dem optischen Zugangsnetz und dem zweiten Zugangsnetz durchquert.
Netzwerk nach Anspruch 5, wobei der optimale Faserpfad mindestens ein Haupt- bzw. Backbone-Netzwerk zwischen dem optischen Zugangsnetz und dem zweiten Zugangsnetz durchquert.
Netzwerk nach Anspruch 6, wobei mindestens ein Backbone-Netzwerk ein primäres Backbone-Netzwerk und ein sekundäres Backbone-Netzwerk umfasst, und wobei die potenziellen Kommunikationspfade mindestens einen primären Faserpfad durch das primäre Backbone-Netzwerk und mindestens einen sekundären Faserpfad durch das sekundäre Backbone-Netzwerk umfassen.
Netzwerk nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens eine Datenbank in funktionsfähiger Verbindung mit dem Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem.
Netzwerk nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine Datenbank dazu eingerichtet ist, Zuordnungen bzw. Assoziationen aller potenziellen Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindungen zwischen verschiedenen Endpunktpaaren aus der Vielzahl von Endpunkten zu indizieren.
Verfahren zum Bereitstellen von Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen zwei Endpunkten eines optischen Multi-Endpunkt-Netzwerks, umfassend die Schritte des: Indizierens aller Endpunkte des optischen Netzwerks; Definierens jeder potentiellen Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen den indizierten Endpunkten; Bestimmens eines topologischen Faserpfades für jede definierte Punkt-zu-Punkt-Verbindung, wobei jeder topologische Faserpfad ein oder mehrere Glasfasersegmente umfasst; Berechnens (i) verfügbarer Übertragungswellenlängen für jedes der einen oder mehreren Fasersegmente, (ii) eines Kostenfaktors als einer Funktion einer Bandbreite für jede der verfügbaren Übertragungswellenlängen, und (iii) gewährbarer aggregierter optischer Leistung für jedes des einen oder der mehreren Glasfasersegmente; Auswählens eines optimalen Faserpfades zwischen den beiden Endpunkten basierend auf dem bestimmten topologischen Faserpfad und den berechneten verfügbaren Übertragungswellenlängen; und Bereitstellens einer Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Endpunkten entlang des ausgewählten optimalen Faserpfads.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Bestimmens das Analysieren jedes topologischen Faserpfades gegen eine oder mehrere Netzwerkleistungsanforderungen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die eine oder mehreren Netzwerkleistungsanforderungen einen oder mehrere der Bandbreitenparameter, Latenzparameter und Rauschparameter umfassen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Bestimmens das Analysieren jedes topologischen Faserpfades umfasst, um ferner einen Satz aller Knoten, die entlang des jeweiligen Faserpfades gekreuzt werden, und die entsprechenden Längen der einen oder mehreren Fasersegmente, die über den jeweiligen Faserpfad durchlaufen werden, zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend einen Schritt des Herausfilterns jedes topologischen Faserpfades, der nicht vorbestimmten Faserpfad-Auswahlkriterien entspricht.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die vorgegebenen Faserpfad-Auswahlkriterien ein Redundanzerfordernis umfassen.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend einen Schritt zum Lokalisieren eines sekundären Pfades, der dem ausgewählten optimalen Faserpfad entspricht.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der optimale Faserpfad basierend auf einem hohen Grad an Orthogonalität mit dem entsprechenden Sekundärweg ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Punkt-zu-Punkt-Netzwerk-Bereitstellungssystem ferner konfiguriert ist, den optimalen Faserpfad basierend auf einer Einwirkung auf die optische Leistung von dem zweiten optischen Träger auf den ersten optischen Träger auszuwählen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei eine Spitzenleistung eines bestimmten Segments des einen oder der mehreren Fasersegmente größer ist als die zulässige aggregierte optische Leistung des bestimmten Segments und wobei der Schritt des Berechnens ferner das Hinzufügen des Kostenfaktors des bestimmten Fasersegments für den Betrag der Spitzenleistung, die größer als die erlaubte aggregierte optische Leistung ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine erste Wellenlänge der verfügbaren Übertragungswellenlängen eine kohärente Signalübertragung umfasst und wobei eine zweite Wellenlänge der verfügbaren Übertragungswellenlängen eine nicht-kohärente Signalübertragung umfasst.