JP2012531866A - 光信号を伝送するシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

海底光ネットワーク内で光信号を伝送する方法、および方法を行う光学ユニットであり、光学ユニットは、複数の波長を含む光信号を受信するように構成されており、ここで波長の少なくともいくつかはトラフィックデータを含んでいる。光学ユニットは、少なくとも１つの波長の前記トラフィックデータを受信局に対して検出不可能にするように、光信号のトラフィックデータを含む前記少なくとも１つの波長の形状にスクランブルをかけるように構成されたプロセッサユニットを備えている。

Description

本発明は、海底光通信ネットワークに関する。

海底光ケーブルが、光信号を伝送するために使用される。このようなケーブルは典型的には、光信号の伝送に使用される複数の光ファイバ対を有する。特定の応用例では、１つのファイバ対内の容量全体が１つの特定の顧客に割り当てられるように、異なるファイバ対が異なる顧客に割り当てられている必要があることがある。このような場合、他のファイバ対が割り当てられた他の顧客による、その特定の顧客のファイバ対へのアクセスは可能ではない。しかし、特定の場合では、１つのファイバ対内の容量を様々な顧客間で共有することができる。典型的には、ファイバは様々な波長を搬送することができ、各波長は別の顧客の使用を意図している。このような場合、波長アドドロップ分岐ユニットがシステムに挿入され、それによって、いくつかの波長が分岐局に向かってルーティングされる。海底ネットワークでは、光ケーブルは、ケーブルが様々な国または大陸にさえ隣接する水域を横切ることができるように、非常に長い距離にわたって水中に敷設することができる。分岐ユニットはその後、主な伝送ラインから１つまたは複数の波長を抽出（ドロップ）させ、これらを分岐の端部で端末局に案内する、および／または端末局から来る１つまたは複数の波長を主な伝送ラインに組み込む（アドする）ように働く。

さらに、特に長距離にわたる、伝送中の信号出力の損失を補償するために、主な伝送ラインに沿って、または分岐ラインに沿って適切な位置でリピータが使用される。これらのリピータは典型的には、複数の波長を組み込む、大きな帯域幅（典型的には、１８ｎｍより高い）の伝送を可能にする。

リピータを備えた海底ネットワークでは、リピータがその技術的特徴に関して同一であると仮定すると、１つまたは複数の波長を主なライン（トランク）から分岐端末局に分岐させることが望ましい場合、所望の波長を単に抽出し、これらを波長性能に顕著な影響を与えることなく端末局にルーティングすることは可能ではない。これは、大きな帯域幅能力を有するように設計されたリピータは、少ない波長だけを伝送するようにゲインおよび出力電力が最適化されていないということによるものである。したがって、各分岐動作では、帯域幅全体の複製が作り出され、その後、トランクから分岐に分岐され、いくつかの場合で、リピータを通して、分岐端末局に向かって伝送される。このような場合、分岐端末局で、所望の波長のみ、すなわち分岐端末局によって使用される波長をどうにか分離および抽出し、帯域幅全体を形成する必要がある。

海底ネットワークで現在使用されている解決法は、分岐端末局に向かってスペクトル全体を複製し、分岐端末機器で所望の波長をフィルタリングする（その特定の分岐端末局で顧客に使用するためではない波長の残りを処分する）ことである。しかし、この解決法は、分岐顧客がその顧客独自のトラフィックの一部ではない波長へのアクセスを行うように分岐端末局を操作する可能性があることを暗示している。この可能性は、トラフィックデータが機密性配慮を受ける光ネットワークでは問題を生じる。これは、分岐を備えた海底システムが異なる国からの異なる顧客間で共有される場合に特に重要になる。

このような環境では、上記解決法により、１つの国の顧客が、各顧客が上に記載したように、伝送データの帯域幅全体を受信し、端末局内の受信端部でフィルタを調整または変更することによって他の顧客のトラフィックデータにアクセスすることが可能になるということにより、別の国から来るまたはそこに行く伝送データへのアクセスを行うことが可能になる。したがって、他の顧客の波長へのアクセスを行うことができることは、特定の国の機密性配慮を鑑みて望ましくない可能性がある。

いくつかの実施形態によれば、海底光ネットワーク用光学ユニットが提供され、光学ユニットは、複数の波長を含む光信号を受信するように構成されており、前記波長の少なくともいくつかはトラフィックデータを含んでおり、前記光信号を伝送し、光学ユニットは、少なくとも１つの波長の前記トラフィックデータを受信局に対して検出不可能にするように、光信号のトラフィックデータを含む前記少なくとも１つの波長のデータにスクランブルをかけるように構成されているプロセッサユニットを含んでいる。

いくつかの特定の実施形態によれば、プロセッサユニットは、波長の光学経路内に遅延を導入するように、所定長さのファイバに結合されたカップラ／スプリッタであり、カップラ／スプリッタは、同じ波長で伝送される異なる遅延フレームを混合するように構成されている。

いくつかの特定の実施形態によれば、光学ユニットはさらに、望ましくないデータから望ましいデータを逆多重化するための逆多重化装置を備えている。

いくつかの特定の実施形態によれば、光学ユニットはさらに、多重化された信号を生成するために望ましいデータにスクランブルをかけたデータで多重化し、多重化された信号を伝送する多重化装置を備えている。

いくつかの実施形態によれば、このような光学ユニットを備えた分岐ユニットが提供される。

いくつかの実施形態によれば、このような光学ユニットを備えたリピータが提供される。

いくつかの実施形態によれば、このような光学ユニットを備えた接続ボックスが提供される。

いくつかの実施形態によれば、このような光学ユニットを備えたイコライザが提供される。

いくつかの実施形態によれば、このような光学ユニットを備えた海底通信ネットワークが提供される。

いくつかの実施形態によれば、複数の波長を含む光信号を光学ユニットによって受信するステップであって、トラフィックデータを含む前記波長の少なくともいくつかがトラフィックデータを含むステップと、少なくとも１つの波長の前記トラフィックデータを受信局に対して検出不可能にするように、光信号のトラフィックデータを含む前記少なくとも１つの波長のデータにスクランブルをかけるステップとを含む方法が提供される。

いくつかの特定の実施形態によれば、スクランブルをかけるステップは、特定の波長で伝送されるトラフィックデータを自発的に変更するステップを含んでいる。

いくつかの特定の実施形態によれば、この方法は：
− カップラ／スプリッタの第１の入力ポートで波長を含む第１の光学スペクトルを受信するステップと、
− 前記第１の光学スペクトルを複製し、それによって複製した光学スペクトルを生成するステップと、
− 波長の光学経路内に遅延を導入するように、所定の長さを有する光ファイバの入力ポート内にカップラ／スプリッタから複製した光学スペクトルを出力するステップと、
− カップラ／スプリッタの第２の入力内に光ファイバからの遅延波長を有する光学スペクトルを出力するステップと、
− カップラ／スプリッタ内に入力された第１の光学スペクトルを、遅延波長を有する光学スペクトルと混合し、それによってカップラ／スプリッタ内に混合光学スペクトルを生成するステップと、
− カップラ／スプリッタの第２の出力から混合光学スペクトルを出力するステップと
をさらに含んでいる。

本発明のこれらおよび別の特性および利点は、以下の説明と、添付の図面の助けをかりて、特許請求の範囲でより詳細に説明する。

いくつかの実施形態による光学ユニットの例示的な略図である。

図１の例示的な略図では、伝送局ＴＸによって伝送される入力光信号Ｓｉを受信するように構成され、矢印Ａ１およびＡ２により略図的に示された複数の波長を含む水中光学ユニット１が示されている。波長は、トラフィックデータを搬送すると仮定される。図では、１つの実線矢印Ａ１が、受信局が波長を受信し、このような波長によって搬送される望ましいデータを検出することが可能であるように、受信局ＲＸに転送されることを意図しているデータトラフィック（これ以下、望ましいデータと称する）を含む波長を示すように示されている。図では、Ａ１は、例示的な方法で、１つの波長（１つの矢印によって示される）を示すように示されているが、実際、２つ以上の波長を受信し、受信局に転送する可能性があることに留意されたい。

さらに、複数の破線矢印Ａ２が、入力光信号Ｓｉ内に含まれる複数の波長を示すように示されている。さらに、これらの後者の波長は、例えば別の顧客による使用を意図したデータなどの、受信機ＲＸによって使用されることを意図していないトラフィックデータ（これ以下、望ましくないデータと称する）を搬送することが想定される。

したがって、望ましいデータが維持され、受信機ＲＸに利用可能にされ、光学ユニット１を通過する帯域幅全体が実質的に変化しないままであり、このようなデータが受信機ＲＸに対して検出不可能になるように、前記望ましくないデータを処理することが望ましい。

入力Ｓｉは、その入力ポート１１ａで光学ユニット１の逆多重化装置１１内に入力される。この段階では、入力信号Ｓｉ全体のビット誤り率は、（図ではＢＥＲ＝０と略示されるように）非常に低いまたはほぼゼロであることが想定される。逆多重化装置１１は、受信した信号を第１のセットの信号および第２のセットの信号に逆多重化する。信号の第１のセットは、望ましくないデータを搬送する複数の波長Ａ２を含み、信号の第２のセットは、望ましいデータを搬送する波長Ａ１を含んでいる。当業者は、逆多重化装置１１は、例えば特定の波長値によれば、第２のセットのデータから第１のセットのデータを分離することを可能にするように最初に設計することができることが分かるだろう。

望ましくないデータを搬送する波長はその後、これらの波長の望ましくないデータが受信機に検出不可能となるように、受信波長内の望ましくないデータにスクランブルをかけるように構成されたプロセッサユニット内で処理される。

スクランブルをかけることは、データを混合するための知られている技術であり、一般的な意味で、受信機がこのトラフィックを使用するのを防ぐために、このような応用例で特定の波長に伝送される光学スペクトルを自発的に変更するステップを含んでいる。

データが、本発明の内容で受信機に検出不可能にするように、信号内でスクランブルがかけられるということは、行われない実験なしで、関連する当業者に知られている検査または他の手順によって直接および積極的に検証することができる。

再び図１を参照すると、プロセッサユニットとして光ファイバ１３に結合されたカップラ／スプリッタ１２の使用が行われる、特定の波長に伝送されたトラフィックデータを変更することによってスクランブルをかける１つの非限定的な例が記載されている。

望ましくないデータを搬送する波長Ａ２は、逆多重化装置１１の出力ポート１１ｂから出力され、カップラ／スプリッタ１２の第１の入力ポート１２ａに入力される。波長Ａ２は、光学スペクトルを形成する。カップラ／スプリッタ１２の内側で、入力された光学スペクトルは複製され、それによって、入力された光学スペクトルの複製である別の光学スペクトルが生成される。複製は典型的には、その出力に関する波長の分離が必要である。例示的な一実施形態では、分離は（受信出力と比べて）半分の出力で行うことができるが、これは強制ではなく、分離の他の比率も使用することができる。

分離した波長の第１のグループ（第１の光学スペクトル）はその後、光ファイバ１３内にカップラ／スプリッタの第１の出力ポート１２ｄを通して入力される。波長のこのグループは、光ファイバ１３に沿って前進し、ここで、特定の遅延が行われ、その第２の入力ポート１２ｂでカップラ／スプリッタ内に再び挿入され、第１の入力１２ａを通して入力される入力波長と混合される。ファイバの長さは、特定の応用例に必要な遅延の量の関数として判断することができる。

カップラ／スプリッタ１２内で波長を混合した後に、光学スペクトルを複製し、それによって、波長を分離し、その一部をファイバ１３を通して第２の入力１２ｂにループバックさせるプロセスが、上に記載したのと同様の方法で繰り返される。光ファイバ１３に転送されない分離波長の一部は、第２の出力１２ｃで出力される。このように、望ましいデータと組み合わされるデータである、出力ポート１２ｃから出力されるデータは、受信機側で検出されないようになる。

実際、得られるデータのビット誤り率ができるだけ高いように、または理想的には約１（図ではＢＥＲ＝１と略示されるように）変換を行うことができる。このように、受信した信号をサンプリングするための基準として使用されるデータ内に伝送される同期信号が受信の際に失われ、それによって、望ましくないデータがあらゆる受信機によって検出されないようになる。

その結果、受信機ＲＸは、波長Ａ２内のトラフィックデータ上で行われるスクランブリングにより、受信機によって（スクランブルをかけていない）望ましくないデータが受信された場合と同じであるように同じ出力レベルを示す波長Ａ２を受信するが、波長Ａ２によって最初に搬送されたデータは、受信機ＲＸによって検出可能ではない。

再び図１を参照すると、スクランブルをかけたデータを備える波長Ａ２はその後、カップラ／スプリッタ１２から出力され、多重化装置１４の入力ポート１４ｂ内に入力される。

逆多重化装置１１はさらに、図に示すように、望ましいデータを搬送する波長Ａ１を出力ポート１１ｃを通して出力する。このデータは、実質的な変更なしで、多重化装置１４に向かって転送され、ここで入力ポート１４ｃを通して後者に入力される。この段階で、この波長Ａ１のビット誤り率は、（図ではＢＥＲ＝０と略示されるように）非常に低いまたはほぼゼロである。

多重化装置１４は、その入力ポート１４ｃで入力された望ましいデータを搬送する波長Ａ１でその入力ポート１４ｂで入力されたスクランブルをかけたデータを搬送する波長Ａ２を多重化し、受信機ＲＸに向かってその出力ポート１４ａを通して得られる多重化信号Ｓｏを出力する。

上に記載するように、スクランブルをかける他の方法を使用することもできる。このような例の１つは、同一の特徴（周波数範囲、出力）を有する波長で望ましくないデータを搬送するが、他のトラフィックデータ（例えば、異なるトラフィックに対応するデータ）を搬送する波長を組み合わせることである。このプロセスは、スクランブルをかけた望ましくないデータとこれらを組み合わせるように、別のソース（例えば、海底ネットワーク内の別の端部局）から来る波長を抽出することによって行うことができる。

光学ユニット１は、例えば、分岐ユニット、リピータ、イコライザ、接続ボックスまたはあらゆる他の光学分岐水中機器などの光学水中（例えば、海底）ユニットの内側に組み込むことができる。

特許請求の範囲に記載の手段に対応する構造のリストは排他的なものではなく、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、同等の構造を引用した構造と置き換えることができることを理解することに留意されたい。

Claims (11)

1. 海底光ネットワーク用光学ユニットであって、複数の波長を含む光信号を受信するように構成されており、前記波長の少なくともいくつかはトラフィックデータを含んでおり、前記光信号を伝送し、光学ユニットは、少なくとも１つの波長の前記トラフィックデータを受信局に対して検出不可能にするように、光信号のトラフィックデータを含む前記少なくとも１つの波長のデータにスクランブルをかけ、それによってスクランブルをかけたデータを生成するように構成されているプロセッサユニットを含んでおり、光学ユニットはさらに、スクランブルをかけていないデータで前記スクランブルをかけたデータを多重化する多重化装置を備え、それによって多重化された信号を生成する、光学ユニット。
2. プロセッサユニットが、波長の光学経路内に遅延を導入するように、所定の長さのファイバに結合されたカップラ／スプリッタであり、カップラ／スプリッタが、同じ波長で伝送される異なる遅延フレームを混合させるように構成されている、請求項１に記載の光学ユニット。
3. 望ましくないデータから望ましいデータを逆多重化するための逆多重化装置をさらに備え、前記スクランブルをかけたデータが望ましくないデータであり、前記スクランブルをかけていないデータが望ましいデータである、請求項１または請求項２に記載の光学ユニット。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ユニットを備えた分岐ユニット。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ユニットを備えたリピータ。
6. 請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ユニットを備えたイコライザ。
7. 請求項１から７のいずれか一項に記載の光学ユニットを備えた接続ボックス。
8. 請求項１から３のいずれか一項に記載の光学ユニットを備えた海底通信ネットワーク。
9. 複数の波長を含む光信号を光学ユニットによって受信するステップであって、前記波長の少なくともいくつかがトラフィックデータを含むステップと、少なくとも１つの波長の前記トラフィックデータを受信局に対して検出不可能にするように、光信号のトラフィックデータを含む前記少なくとも１つの波長のデータにスクランブルをかけ、それによってスクランブルをかけたデータを生成するステップと、多重化装置によりスクランブルをかけていないデータで前記スクランブルをかけたデータを多重化し、それによって多重化された信号を生成するステップとを含む、海底光ネットワーク内で光信号を伝送する方法。
10. スクランブルをかけるステップが、特定の波長で伝送されるトラフィックデータを自発的に変更するステップを含む、請求項９に記載の方法。
11. − カップラ／スプリッタの第１の入力ポートで波長を含む第１の光学スペクトルを受信するステップと、
    − 前記第１の光学スペクトルを複製し、それによって複製した光学スペクトルを生成するステップと、
    − 波長の光学経路内に遅延を導入するように、所定の長さを有する光ファイバの入力ポート内にカップラ／スプリッタから複製した光学スペクトルを出力するステップと、
    − カップラ／スプリッタの第２の入力内に光ファイバからの遅延波長を有する光学スペクトルを出力するステップと、
    − カップラ／スプリッタ内に入力された第１の光学スペクトルを、遅延波長を有する光学スペクトルと混合し、それによってカップラ／スプリッタ内に混合光学スペクトルを生成するステップと、
    − カップラ／スプリッタの第２の出力から混合した光学スペクトルを出力するステップとをさらに含む、請求項９または請求項１０に記載の方法。

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