JP2015220756A - 配置方法、光ネットワークシステム及び配置システム - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のスパンを経由する光信号の伝送効率を向上させること。
【解決手段】光ネットワークにスペクトルインバータを柔軟に配置するための方法及びシステムが提供される。本方法は、送信部及び受信部を結ぶ第1伝送経路を特定することを含む。第1伝送経路は第1スペクトルインバータを割り当てるための第1ノードを含む。本方法は、第1ノードに第1スペクトルインバータが割り当てられる場合の第1伝送経路について、非線形位相雑音(NLPN)についての第1の光信号対雑音比(OSNR)ペナルティを推定すること、及び、NLPNについての推定される第1のOSNRペナルティがNLPNペナルティ閾値未満であることに基づいて、第1スペクトルインバータを第1ノードに割り当てることを更に含む。
【選択図】図1

Description

開示される実施形態は一般に光通信ネットワークに関連し、特に、光ネットワークにスペクトルインバータを柔軟に配置すること等に関連する。
通信システム、ケーブルテレビジョンシステム及びデータ通信ネットワークは、遠く離れた地点間で大量のデータを高速に搬送するために光ネットワークを利用する。光ネットワークでは、情報は、光ファイバを通る光信号の形式で搬送される。光ネットワークは、光ネットワーク内で様々な処理を実行するように形成される様々なサブシステムを含み、例えば、増幅器、分散補償部、マルチプレクサ/デマルチプレクサフィルタ、波長選択スイッチ、スペクトルインバータ、カプラ等を含んでもよい。
光信号が所与のデータレートで光増幅器とともに送信されることが可能な距離は、伝送システムにおける劣化(impairment)に依存する。劣化は、蓄積され増幅される自然放出(accumulated amplified spontaneous emission：ASE)ノイズ、色分散(chromatic dispersion：CD)、非線形光学効果(例えば、非線形位相ノイズ)、偏光モード分散(polarization mode dispersion)及び偏光依存性損失、等々を含む可能性がある。コヒーレント光受信機におけるディジタル信号処理(digital signal processing：DSP)は、CD、偏光モード分散、偏光依存性損失のような非線形劣化を効果的に補償するかもしれない。DSPによりコヒーレント光受信機でディジタル逆伝搬(digital back propagation)を利用することにより、チャネル内の非線形劣化も補償され得るが、それには多くの演算負担を必要とし、光信号帯域幅の増大を招く。一般的には、データレートが高く波長間隔が密であるほど、伝送システムは劣化の影響を敏感に受けやすくなる。
光信号が複数の区間(span)にわたって伝送される場合、光位相ノイズ(nonlinear phase noise：NLPN)はミッドスパンスペクトル反転(mid-span spectral inversion)により緩和されるかもしれない。ミッドスパンスペクトル反転は、光学的に(例えば、光学的パラメトリックプロセスに基づく光学的位相共役(optical phase conjugation)により)又は電気的に(例えば、光-電気-光(O-E-O)により)行われてもよい。スペクトルインバータ(spectral inverter：SI)は、スペクトル反転後に波長を変化又は維持するように形成される。スペクトル反転の後に、光信号についての蓄積されるCD及びNLPNは反転され始める。従って、CD及びNLPNの最良の補償をもたらすために、SIの配置は、リンクがSIに関して対称的になるように、伝送リンクの中央(mid-point)に制限されている。現実に実在するシステムでは、SIに対する対称的な配置は、実現可能でなかったり実用的でなかったりするかもしれない。
一実施形態による方法は、
光ネットワークにスペクトルインバータを配置するための方法であって、
送信部及び受信部を結ぶ第１伝送経路を特定するステップであって、前記第１伝送経路は第１スペクトルインバータを割り当てるための第１ノードを含む、ステップと、
前記第１ノードに前記第１スペクトルインバータが割り当てられる場合の前記第１伝送経路について、非線形位相雑音（ＮＬＰＮ）についての第１の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）ペナルティを推定するステップと、
前記ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲペナルティがＮＬＰＮペナルティ閾値未満であることに基づいて、前記第１スペクトルインバータを前記第１ノードに割り当てるステップと、
を有する方法である。
複数のスパンを経由して伝送される光信号の伝送効率を向上させることが可能になる。
開示される一実施形態による例示的な光ネットワークのブロック図。 開示される一実施形態において、スペクトルインバータ(SI)を利用しない光伝送に対するQファクタを、一定の光信号雑音比(OSNR)に対するスパン数の関数として示すグラフを示す図。 開示される一実施形態において、SIを利用する第1シミュレーションにおける光伝送に対するQペナルティを、SI配置についての正規化された距離の関数として示すグラフを示す図。 開示される一実施形態において、SIを利用する第2シミュレーションにおける光伝送に対するQペナルティを、SI配置についての正規化された距離の関数として示すグラフを示す図。 対称的な複数のSI配置とともに、開示される一実施形態による例示的な光伝送経路のブロック図。 非対称的な複数のSI配置とともに、開示される一実施形態による例示的な光伝送経路のブロック図。 開示される一実施形態による例示的な光メッシュネットワークのブロック図。 開示される一実施形態により光ネットワークにSIを柔軟に配置するための方法についてのフローチャートを示す図。 開示される一実施形態により光ネットワークにSIを柔軟に配置するための方法についてのフローチャートを示す図。 開示される一実施形態により光ネットワークにSIを柔軟に配置するためのコンピュータシステムのうちの選択的な要素についてのブロック図。
＜実施形態の概要＞
特定の実施形態において、光ネットワークにスペクトルインバータを柔軟に配置する方法が提供される。本方法は、送信部及び受信部を結ぶ第１伝送経路を特定するステップを含む。前記第１伝送経路は第１スペクトルインバータを割り当てるための第１ノードを含む。本方法は、前記第１ノードに前記第１スペクトルインバータが割り当てられる場合の前記第１伝送経路について、非線形位相雑音（ＮＬＰＮ）についての第１の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）ペナルティを推定するステップと、前記ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲペナルティがＮＬＰＮペナルティ閾値未満であることに基づいて、前記第１スペクトルインバータを前記第１ノードに割り当てるステップとを更に含む。
別の実施形態において、スペクトルインバータを柔軟に配置する光ネットワークシステムが提供される。本システムは、送信部と、前記送信部により送信される信号を受信するように結合される受信部と、前記送信部及び前記受信部を結び付ける第１伝送経路とを含む。第１伝送経路は第１ノードを含む。光ネットワークシステムは、前記第１伝送経路における前記第１ノードに割り当てられる第１スペクトルインバータも含む。割り当てるために選択される第１ノードは、前記第１ノードに前記第１スペクトルインバータが割り当てられる場合の前記第１伝送経路について、ＮＬＰＮについての第１のＯＳＮＲペナルティを推定すること、及び、前記ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲペナルティがＮＬＰＮペナルティ閾値未満であることに基づいて、前記第１スペクトルインバータを前記第１ノードに割り当てることに基づく。
別の実施形態において、スペクトルインバータを配置するためのシステムが提供される。本システムは、一時的でないコンピュータ読み取り可能な記憶媒体にアクセスするように形成されるプロセッサを含む。記憶媒体は、前記プロセッサにより実行可能な命令を保存し、前記命令は、前記プロセッサにより実行される場合に、プロセッサに、送信部及び受信部を結ぶ第１伝送経路を特定させる。前記第１伝送経路は第１スペクトルインバータを割り当てるための第１ノードを含む。本システムは、前記第１ノードに前記第１スペクトルインバータが割り当てられる場合の前記第１伝送経路について、ＮＬＰＮについての第１のＯＳＮＲペナルティを推定し、及び、前記ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲペナルティがＮＬＰＮペナルティ閾値未満であることに基づいて、前記第１スペクトルインバータを前記第１ノードに割り当てる命令を更に含む。
＜図面＞
本願による実施形態及びその特徴や利点についての理解を更に促すために、添付図面を参照しながら以下の説明が行われる。
図1は開示される一実施形態による例示的な光ネットワークのブロック図を示す。
図2は、開示される一実施形態において、スペクトルインバータ(SI)を利用しない光伝送に対するQファクタを、一定の光信号雑音比(OSNR)に対するスパン数の関数として示すグラフを示す。
図3は、開示される一実施形態において、SIを利用する第1シミュレーションにおける光伝送に対するQペナルティを、SI配置についての正規化された距離の関数として示すグラフを示す。
図4は、開示される一実施形態において、SIを利用する第2シミュレーションにおける光伝送に対するQペナルティを、SI配置についての正規化された距離の関数として示すグラフを示す。
図5は、対称的な複数のSI配置とともに、開示される一実施形態による例示的な光伝送経路のブロック図を示す。
図6は、非対称的な複数のSI配置とともに、開示される一実施形態による例示的な光伝送経路のブロック図を示す。
図7は、開示される一実施形態による例示的な光メッシュネットワークのブロック図を示す。
図8A及び図8Bは、開示される一実施形態により光ネットワークにSIを柔軟に配置するための方法についてのフローチャートを示す。
図9は、開示される一実施形態により光ネットワークにSIを柔軟に配置するためのコンピュータシステムのうちの選択的な要素についてのブロック図を示す。
＜実施形態の詳細な説明＞
本願による実施形態及びその利点は添付図面の図1〜9を参照することにより適切に理解され、図中、同様な番号は同様な要素又は対応する部分について使用される。
図1は開示される一実施形態による例示的な光ネットワーク101のブロック図を示す。一実施形態において、光ネットワーク101は、電気通信、データ通信及び/又は適切な他の任意の機能のために使用されてよい。図1は光ネットワーク101についての特定の実施形態及び配置を示すが、適切な他のタイプの光ネットワークが使用されてもよい。光ネットワーク101は、端末ノードによる1対1光ネットワークであってもよいし、リング光ネットワークであってもよいし、メッシュ光ネットワークであってもよいし、適切な他の任意の光ネットワークであってもよいし、或いは、光ネットワークの組み合わせであってもよい。一実施形態において、光ネットワーク101は、共通する経路を異なる波長で搬送される複数の光チャネルを含んでもよい。光ネットワーク101の情報搬送能力を増やすために、複数のチャネルで伝送される複数の信号が、1つの光信号に統合(又はコンバイン)されてもよい。光ネットワーク101は、メトロポリタンネットワーク、長距離ネットワーク、適切な他の任意のネットワーク、或いは、ネットワークの組み合わせのうちの全部又は一部を表現していてもよい。
図1に示されるように、光ネットワーク101は、ユーザデータを搬送し及びネットワーク装置を形成する要素を有するように示される。すなわち、光ネットワーク101は、光ネットワーク101のコンポーネントにより通信される1つ以上の光信号を運ぶように形成される1つ以上の光ファイバ106を含んでいてもよい。光ファイバ106によりともに結合される光ネットワーク101のネットワーク要素は、1つ以上の送信部102、1つ以上のマルチプレクサ(MUX)104、1つ以上のノード110、１つ上の増幅部108、1つ以上のデマルチプレクサ105、及び、1つ以上の受信部112を含んでもよい。
光ファイバ106は、非常に少ない損失で長距離にわたって信号を通信することが可能な細いガラス繊維を有してもよい。光ファイバ106は適切な任意のタイプのファイバであってもよく、例えば、シングルモードファイバ(Single Mode Fiber：SMF)、エンハンスト大有効面積ファイバ(Enhanced Large Effective Area Fiber)、或いは、トゥルーウェーブ(TrueWave)(登録商標)リデューストスロープ(TrueWave Reduced Slope：TW-RS)ファイバ等であってもよい。光ファイバ106は、分散補償ファイバ(dispersion compensating fiber：DCF)についての周期的なセグメントを含んでもよく、DCFは、伝送に使用されるファイバとは逆の分散検知能力を有し複数の波長について同時に補償することが可能である。光ファイバ106は複数のスパン又はセグメントを含んでもよい。例えば、光ファイバ106の1つのセクションがN個のスパンにより形成されてもよい。スパンは、ノード110、増幅部108又は適切な他の何らかの装置により分離されてもよい。セクション、スパン、セグメントは光を伝送する経路又は区間を示す。
光ネットワーク101は光ファイバを介して光信号を伝送するように形成される装置を含んでもよい。情報を波長にエンコードするために1つ以上の光波長を変調することにより、情報はネットワーク101を介して送受信されてもよい。光ネットワークでは、光の波長は「チャネル」と言及されてもよい。各々のチャネルは光ネットワーク101を介して所定の情報量を搬送するように形成されてよい。
光ネットワーク101の情報搬送能力を増やすため、複数のチャネルで送信される複数の信号が1つの光信号に統合されてもよい。複数のチャネルの情報を1つの光信号で通信するプロセスは、光学的には、波長分割多重(wavelength division multiplexing：WDM)のように言及される。高密度波長分割多重(dense WDM：DWDM)は、通常的には40より多い多数の波長をファイバに多重化することを指してもよい。WDM、DWDM又は他の複数波長伝送技術は、光ネットワークにおいて、光ファイバ当たりの統合帯域幅(aggregate bandwidth)を増やすために使用される。WDMやDWDMによらず、光ネットワークの帯域幅が、もっぱら1つの波長のビットレートに制限されてもよい。より広い帯域幅により、光ネットワークは、より多くの情報量を伝送することが可能である。光ネットワーク101は、WDM、DWDM、又は、適切な他の何らかの複数チャネル多重化技術を利用して、異なるチャネルを伝送し、複数のチャネル信号を増幅するように形成されてよい。
光ネットワーク101は、特定の波長又はチャネルで光ネットワーク101を介して光信号を送信するように形成される1つ以上の光送信部(Tx)102を含んでもよい。送信部102は、電気信号を光信号に変換し、光信号を送信するように形成される任意のシステム、装置又はデバイスを有してよい。例えば、各々の送信部102はレーザ及び変調部を有し、レーザ及び変調部は、電気信号を受信し、電気信号に含まれる情報を、特定の波長でレーザにより形成される光ビームに変調し、ネットワークを介して信号を搬送するその光ビームを送信するように形成されてもよい。マルチプレクサ104は送信部102に結合され、マルチプレクサ104は、個々の波長で送信部102により伝送される信号を1つのWDM又はDWDM信号に統合するように形成される何らかのシステム、装置又はデバイスであってよい。一実施形態において、送信部102及び/又はマルチプレクサ104は、1つ以上のノード110内に設けられてもよい。
増幅部108は、光ネットワーク101におけるマルチチャネル信号(又は複数チャネル信号)を増幅してもよい。増幅部108は、所定長の光ファイバ106の前及び/又は後、或いは、ノード110の中に配置されてもよい。増幅部108は、信号を増幅するように形成される任意のシステム、装置又はデバイスを含んでもよい。例えば、増幅108は、光信号を増幅する光リピータ(又は光中継器)を含んでもよい。この増幅は、光-電気変換又は電気-光変換により実行されてよい。一実施形態において、増幅部108は、希土類元素がドープされた光ファイバを含んでもよい。信号がファイバを介して伝わる場合に、光ファイバのドープされた部分の原子を励起するために外的なエネルギが印加され、光信号の強度を増やしてもよい。一例として、増幅部108はエルビウムドープ光増幅器(erbium-doped fiber amplifier：EDFA)を含んでもよい。様々な実施形態において、半導体光増幅器(semiconductor optical amplifier：SOA)のような適切な他の増幅器が使用されてもよい。
1つ以上のノード110は光ファイバ106を介して光ネットワーク101に結合されてもよい。ノード110は様々なタイプの装置を含んでもよく、例えば、光分岐挿入マルチプレクサ(optical add/drop multiplexer：OADM)、増幅部108、スペクトルインバータ(spectral inverter：SI)又は適切な他の任意の装置を含んでもよい。信号は、いくつものスパン(例えばN個のスパン)を通った後にノード110に至るかもしれない。ノード110を通った後に、信号は、光ファイバ106に沿って目的地まで直接的に進むかもしれないし、或いは、信号は目的地に至る前に1つ以上の更なるノード110及び/又は増幅部108を経由して進むかもしれない。一実施形態では、ODAM114において、光信号は、スペクトル反転のためにSI-116の方に分岐され、SI-116の後に挿入されてもよい。更に、SI-116からの出力パワー及び形態に基づいて、光信号が十分に強い光ファイバ送出パワーを有するように、追加的な増幅部108のような追加的なコンポーネントが、(明示的には図示されていないが) 伝送経路においてSI-116の後で利用されてもよい。
光ネットワーク101は、光ネットワーク101の1つ以上の目的地において1つ以上のデマルチプレクサ105を含んでもよい。「目的地」は、「目的地点」、「宛先」、「発信先」、「送信先」等と言及されてもよい。「出発地」は、「出発地点」、「ソース」、「発信源」、「発信元」、「送信元」等と言及されてもよい。デマルチプレクサ105は、1つのWDM信号を個別的なチャネルに分割するデマルチプレクサのように動作する任意のシステム、装置又はデバイスを含んでもよい。例えば、光ネットワーク101は40チャネルのDWDM信号を送信及び搬送してもよい。デマルチプレクサ105は、1つの40チャネルDWDM信号を、40個の異なるチャネルに応じて40個の別々の信号に分割してもよい。
光ネットワーク101はデマルチプレクサ105に結合される受信部112を含んでもよい。各々の受信部112は、特定の波長又はチャネルで送信された信号を受信し、それらが含む情報を得るために信号を処理する。従って、光ネットワーク101はネットワークの全てのチャネルに対して少なくとも1つの受信部112を含む。
本願で使用されるように、「トラフィック」という用語は、ネットワークで送信され、通信され、保存され、或いは、分類される情報を意味する。そのようなトラフィックは、オーディオ、ビデオ、テキスト、リアルタイム及び/又は非リアルタイムのデータ、及び/又は、適切な他のデータをエンコードするように変調される少なくとも1つの特徴を有する光信号を有してもよい。更に、このトラフィックにより搬送される情報は、適切な任意の方法により形成されてもよい。光ネットワーク101は、パケットのような光フレームの形式で、或いは、適切な他の任意の形式でトラフィックを通信するように形成されてよい。
光ネットワーク101のような光ネットワークは、更に、光ファイバを介して光信号で情報を搬送するために変調技術を利用してもよい。そのような変調方式は、位相シフトキーイング(又は位相偏移変調)(phase-shift keying ：PSK)、周波数シフトキーイング(又は周波数偏移変調)(frequency-shift keying：FSK)、振幅シフトキーイング(又は振幅偏移変調)(amplitude-shift keying：ASK)及び直交振幅変調(quadrature amplitude modulation：QAM)を含んでもよい。PSKでは、光信号により搬送される情報は、搬送波或いは単にキャリアとして知られる基準信号の位相を変調することにより搬送される。「基準信号」は「リファレンス信号」等と言及されてもよい。情報は、差動位相シフトキーイング(又は差動位相偏移変調)(DPSK)を用いて信号自身の位相を変調することにより搬送されてもよい。QAMでは、光信号により搬送される情報は、搬送波の振幅及び位相の双方を変調することにより搬送される。PSKは、搬送波の振幅が一定に維持されるQAM一種のQAMと考えられてもよい。
PSK及びQAM信号は、信号点配置図又はコンステレーション図における実軸及び虚軸による複素平面を用いて表現されてもよい。情報を担うシンボルを表現する痕すれテレーションズにおける点は、コンステレーション図の原点に対して一定の角度及び距離だけ離れて位置する。PSK及びQAMを用いて変調されるシンボルの数は、適宜増やされ、搬送可能な情報を増やしてもよい。信号の数は2の倍数で与えられてもよい。追加的なシンボルが追加される場合、それらは原点の周りに一様な形態で配置されてもよい。PSK信号は、コンステレーション図において円のような形態を含んでもよく、これは、PSK信号は全てのシンボルに対して一定のパワー(又は振幅)を有することを意味する。QAM信号は、PSK信号と同様に同じ角度配置を有するが、異なる振幅の配置を含む。QAM信号は、複数の円(又は1つ以上の同心円)上に並ぶシンボルを有し、これは、QAM信号が様々なシンボルに対して異なるパワー(又は振幅)を有してもよいことを意味する。この形態は、シンボルが可能な限り遠くに隔てられると、ノイズのリスクを低くできる。シンボルの数「m」を利用して、「m-PSK」或いは「m-QAM」のように表記されてもよい。
様々なシンボル数のPSK及びQAMの具体例は、コンステレーション図における0°及び180°(すなわち、0及びπラジアン)による2つの位相を用いるバイナリPSK(BPSK，2-PSK)；或いは、0°，90°，180°及び270°(すなわち、0，π/2，π，3π/2ラジアン)による4つの位相を用いる直交PSK(QPSK，4-PSK，或いは，4-QAM)を含む。そのような信号の位相はオフセットされている(シフトされている或いはずらされている)。これは、例えば、16個の位相を用いる16QAMに至るほど拡張されてもよい。これらの様々な信号(例えば、2-PSKや16QAM等)は、コンステレーション図における1つの円に配置されてよい。M-PSK信号はデュアル偏光QPSK(DP-QPSK)のような技術を利用して偏光されてもよく、信号を直交方向に偏光させることにより、個々のm-PSK信号が多重化されてもよい。更なる変調技術は、光信号の劣化に関し、高次のデータレート及び改善された補償を可能にする。
所与のデータレートに対して光信号が伝送可能な距離は、伝送システムにおける劣化(impairment)に依存する。劣化は、損失(又はロス)、色分散(CD)、非線形(NL)光学効果(nonlinear phase noise：NLPN)、偏光モード分散(PMD)、偏光依存ロス(PDL)、増幅された自然放出(ASE)等を含む可能性があり、及び/又は、光信号伝送経路内の光信号に影響を及ぼすおそれがある他の劣化も含む可能性がある。アドバンスト変調技術は、高次の光信号対雑音比(optical signal-to-noise ratio：OSNR)を必要とするかもしれない。OSNRは、直接的に、再生性の前に(再生性せずに)光信号が伝搬することが可能な距離に関連し、これは光学的到達距離又は光学的リーチ(optical reach)と言及される。再生性(regeneration)は、光-電気-光(O-E-O)再生成部(本願において「再生成部」と言及される)を用いて光信号を電気的に再生成することに関連する。従って、16QAMのような高次の変調フォーマットは、QPSKフォーマットよりも小さな光学的リーチを有する。更に、光伝送システムにおけるビットエラーレート(bit error rate：BER)が、OSNRにより設定され、BERを予想するために、推定されたOSNRが利用されてもよい。OSNRは信号の瞬時品質を示してもよい。信号がネットワークを介して伝わる場合に、信号強度が劣化し或いはノイズが増加し、全体的なOSNRが劣化する結果となるかもしれない。OSNRが或るポイントより下がると、その信号は、所望の目的地で読み取ることができないかもしれない。更に、通信におけるBERは、送信される総ビット数に対する、エラーを有するビット数の割合(又はパーセンテージ)である。
NLの光学的影響は、各々の光波長の光電力が増えるにつれて大きくなるかもしれない。2つの直交する偏光成分の間のクロストークに起因するNLPNにより、信号は影響を受けるかもしれない。NLPNは、スパンを経て何度も蓄積され、チャネル内及びチャネル間の非線形性に起因し、そのような非線形性は、例えば、自己位相変調(self-phase modulation：SPM)や相互位相変調(cross phase modulation：XPM)であり、振幅ノイズを位相ノイズに変換する。信号の振幅が光ファイバの屈折率を変更(又は変調)し、信号自身の位相変調として強制し、例えばSPMが信号においてチャープ(chirp)を導入するような場合に、SPMが生じる。信号の振幅変調が、別の信号において、典型的には別の波長又は別の光偏光において位相変調を強制するような場合に、XPMが生じる。SPM及びXPMは、送信されるデータに関する深刻な歪みを生じさせてしまう。特定の送信部及び受信部の間の通信に関し、NLPNペナルティ閾値が設定又は算出されてもよい。
伝送システムにおける劣化を補償するために複数の方法及び技術が利用されてもよい。損失又はロスは伝送システムにおける増幅部108を利用することにより対処されてもよい。OSNRの改善は、送出パワーを増やすことにより可能であるかもしれないが、それはNLPNも増やしてしまう。更に、NLPNペナルティを軽減するディジタル逆伝搬(digital back propagation：DBP)は、受信部112において、更なる演算負担を必要とし、実用的ではない或いは実現が容易ではない。コヒーレント受信部はCDを補償する。
NLPN(特にSPM)はディジタル逆伝搬(DBP)を利用することにより補償されることが可能である。しかしながら、DBPは、高度な演算能力を必要とし、必要な信号帯域幅を増やすことになる。例えば、密に詰め込まれる一群のサブチャネルが1つのまとまり(single entity)として送信されるスーパーチャネルを利用するアプリケーションにおいて(例えば、400Gスーパーチャネルの場合、2×200G又は4×100Gである)、DBPはNLPNを補償するために更なる演算能力を必要とする。DBPはサブチャネルについてしか実行されないので、サブチャネル間のXPMは補償されない(例えば、DBPはSPMのみを補償する)。そこで、一実施形態では、スーパーチャネルの伝送においてNLPNを補償するために、SIが利用される。光パラメトリックプロセス(optical parametric process)に基づく光位相共役(optical phase conjunction：OPC)は、スーパーチャネルの光スペクトル(複数のサブチャネル)を本質的には同時に反転し、各々のサブチャネルのSPMを緩和し、かつ、サブチャネル間のXPMを緩和する。OPCは入力光信号についての複素共役信号を生成する技術である。位相共役信号の光スペクトルは反転される。
SI-116は、非線形光学又はO-E-Oを利用して、位相共役信号(phase conjugated signal)又は光信号の反転された光スペクトル(inverted optical spectrum)を生成する。SI1-16の形態に依存して、光学キャリア周波数がシフトされてもよい。反転の後、ファイバにおける分散及び非線形性に起因する信号の劣化は補償され、その理由は、同様な分散及び非線形性の特性を有する残りのファイバに沿って信号が伝播するからである。OPCベースのSI(OPC-based SI)は、複数のWDMチャネルに本質的に同時に応対することが可能である。すなわち、2つの異なるトラフィックフローが特定のOPCベースSIを利用してもよい。SI-116は、光学的な劣化を補償し、光ネットワーク101における光信号の非線形歪を減らすために使用される。別のタイプのSI-116は、SI-116に関する光信号パワープロファイルの対称性を改善することにより、NLPNを補償するために、分散前のスペクトル反転(pre-dispersed spectral inversion：PSI)に基づいてもよい。PSIとともに、分散補償モジュールは、SIの直前に挿入されてもよい。
一実施形態において、SIは伝送リンクの中の何れかの場所に配置される。伝送リンクにおけるSIの配置は、対称的であってもよいし(対称的である場合、例えば、SIの何れの側のファイバの長さも近似的に同じである)、或いは、非対称的であってもよい(非対称的である場合、例えば、SIの各々の側においてファイバの長さが同一ではない)。(SIが対称的に配置される場合には)光リンクの中央部で光信号のスペクトル反転を行うことにより、光ファイバの前半部分(における線形及び非線形(NL)位相ひずみの影響は、原則として、線形及び非線形位相ひずみが十分に補償されるように、光ファイバの後半部分で補償される。しかしながら、SIの非対称な伝送リンク配置も可能であり、その理由は、補償されていない又は残りの線形及び非線形の位相ひずみの影響は、コヒーレント受信部112において補償されてもよいからである。コヒーレント受信部は、コヒーレント検出及びディジタル信号プロセッサ(DSP)を有する受信部であってもよい。CDに起因する線形ひずみは、コヒーレント受信部におけるDPSにより補償されてもよいが、十分に補償されていないNLPN(例えば、残留NLPN)が存在するかもしれない。
一実施形態において、残存するNLPNを補償するための幾つかの技術が存在し、そのような技術は、DBPを利用することを含み、残りのNLPNの測定を伴ってもよい。しかしながら、一実施形態において、SIが伝送経路の或る地点に配置される場合に、SIは、残存するNLPNを測定することなく、蓄積されたNLPNを部分的に軽減してもよい。順方向誤り訂正(forward error correction：FEC)の前にBERが選択される閾値未満である場合に、SIは、エラーのないデータを復元するために中央部に配置されなくてもよい。FECは誤り抑制方法であり、発信源(送信部)が冗長データを送信し、発信先(受信部)が明示的なエラーを含まないデータの部分のみを認識することを含む。
従って、光ネットワークにおける所与の発信源及び発信先に関し、伝送経路におけるSIの配置は、BERを最小化することに基づいていてもよい。従って、(1つ以上の)SIは、コヒーレント受信部を利用する場合に、伝送経路の中で非対称的に配置されてもよい。NLPNが溜まってゆくスパンの有効長(又は実効長)は、実際のシステムでは大幅には変わらず、スパン当たりのNLPNの蓄積量は少ない。更に、中央スパン(mid-span)からのSI配置オフセットに起因して、NLPN補償が完全ではなかったとしても、それは、依然としてSIにより部分的に緩和される可能性がある。SIが中央スパンから遠く離れるほど、FEC前における受信信号のBERは増える。しかしながら、FEC前の受信信号のBERがFEC閾値の条件に合致するならば、それでもエラーのないデータが復元され得る。従って、SIの非対称な又は柔軟な配置を可能にするシステム及び方法が必要とされる。
更に、中央スペクトル反転、或いは、伝送リンクの中央にSIを配置することは、実用的ではなく或いは最適ではなく、仮に対称的な配置が必要であるならば、SIの応用性を制限してしまうことになる。非対称なSI配置はNL劣化を導入するかもしれないが、これらの劣化は，所与の伝送経路に関して特徴付けられる。更に、改善される対称性又はパフォーマンスにより、1つより多いSIが伝送経路に配置されることが可能である。一実施形態において、SIは、所望の光学的到達距離又は光学的リーチ(optical reach)を達成するために、メッシュネットワークにおける劣化推定に基づいてSIが配置されてもよい。更に、一実施形態において、開示される実施形態は、ネットワーク内でSIの最適な配置を決定するための、ネットワーク設計アプリケーション(例えば、NETSMAT2000)により使用可能なアルゴリズムに関連する。
本願の開示範囲から逸脱することなく、変形、追加又は省略が光ネットワーク101に対してなされてよい。例えば、光ネットワーク101は、図1に示される要素よりも多い又は少ない数の要素を含んでもよい。更に、光ネットワーク101は、分散補償モジュールのような、明示的には示されていない追加的な要素を含んでもよい。上述したように、1対1ネットワークとして示されているが、光ネットワーク101は、リング又はメッシュネットワークのような光信号を通信する適切な任意のネットワークを含んでよい。
図2は、開示される一実施形態において、SIを利用しない光伝送に対するQファクタ(Q-factor)を、一定のOSNRに対するスパン数の関数として示すグラフを示す。Qファクタは、システムパフォーマンスの測定値であり、OSNRに或る程度比例する。図2には、如何なるSIも利用せずに実行されたシミュレーション結果が示されている。シミュレーションは、近似的に同じ送出パワー(又は発信パワー)、データレート及び変調であることに基づく。例えば、送出パワーは近似的に4デシベルミリワット(dBm)であり、データレート及び変調方式はそれぞれ近似的に200G及びDP-16QAMである。連続的な又はバックトゥバックの(back-to-back)Qファクタは22dBのOSNRで近似的に9.6dBである。プロット点202により示される第1シミュレーションは約20個のスパンによるネットワークを表現し、各々のスパンが約60キロメートルの標準的なシングルモードファイバである(すなわち、20×60km)。プロット点204により示される第2シミュレーションは、各々が約60kmであるスパンを約10個と、各々が約75kmであるスパンを約10個とを有するネットワークを表現する。図2に示されるように、何れのシミュレーションについてもQファクタは小さい。従って、何れのシミュレーションについても、光信号は、全てのスパンを介しては送信されない。更に、プロット点202及び204による2つのシミュレーションに関するQファクタの相違は、20個全体のスパンにおいて無視できる程度である。従って、光信号の伝送品質及び光学的到達距離を改善するために、SIが使用される。
図3は、開示される一実施形態において、SIを利用する第1シミュレーションにおける光伝送に対するQペナルティを、SI配置の正規化距離の関数として示すグラフを示す。正規化距離は、発信源からSI配置点までの距離を全体の伝送距離で除算した値である。図3は図2を参照しながら説明した第1シミュレーション(すなわち、20×60kmのスパン群)に基づいている。プロット点302a〜302eを生成するために、伝送経路に沿ってSIが様々な場所に設けられる。例えば、プロット点302aは6個のスパンの後にSIが配置される例に対応し、プロット点302bは8個のスパンの後にSIが配置される例に対応する。プロット点302c、302d及び302eはそれぞれ10個、12個、14個のスパンの後にSIが配置される例に対応する。ライン304は如何なるSIも利用しない場合のシミュレーションに対するQペナルティを示す。
グラフ300から分かるように、SIを中央スパンに配置する場合、すなわち、スパン10個の後にSIを配置する場合に、最適な配置が達成される。しかしながら、プロット点302aや302eのような伝送距離の約20％のようなかなり非対称なSI配置でさえ、SIによるQペナルティの軽減効果は、SIを利用しない伝送パフォーマンス(ライン304)と比較して約3dB以上優れたままである。従って、Qファクタペナルティは、伝送距離の中央点からのSI配置の或るオフセット量に関して対称的でなくてもよい。
図4は、開示される一実施形態において、SIを利用する第2シミュレーションにおける光伝送に対するQペナルティを、SI配置の関数として示すグラフを示す。図4は図2を参照しながら説明した第2シミュレーション(すなわち、10×60km＋10×75kmのスパン群)に基づいている。プロット点402a〜402dを生成するために、伝送経路に沿ってSIが様々な場所に設けられる。例えば、プロット点402aは8個のスパンの後にSIが配置される例に対応し、プロット点402bは10個のスパンの後にSIが配置される例に対応し、プロット点402cは11個のスパンの後にSIが配置される例に対応し、プロット点402dは14個のスパンの後にSIが配置される例に対応する。ライン404は如何なるSIも利用しない場合のシミュレーションに対するQペナルティを示す。
グラフ400から分かるように、SIを中央スパンに配置する場合、すなわち、スパン11個の後にSIを配置する場合に、最適な配置が達成される。しかしながら、プロット点402aや402dのような伝送距離の約20％のようなかなり非対称なSI配置でさえ、SIによるQペナルティの軽減効果は、SIを利用しない伝送パフォーマンス(ライン404)と比較して約3dB以上優れたままである。Qファクタペナルティは、伝送距離の中央点からのSI配置の或るオフセット量に関して対称的でなくてもよい。
図5は、対称的な複数のSI配置とともに、開示される一実施形態による例示的な光伝送経路500のブロック図を示す。経路500は、約60キロメートルのスパンを10個及び約75キロメートルのスパンを10個含む(すなわち、10×60km＋10×75kmのスパン群)。第1-SI-508aは、近似的に5個のスパンの後であって60キロメートルスパンの近似的に中央に配置される。第2-SI-508bは、近似的に15個のスパンの後であって75キロメートルスパンの近似的に中央に配置される。SIを配置しない場合、Qファクタペナルティは近似的に5.6dBである。図6に示される2つのSIを利用する例では、Qファクタペナルティは近似的に0.2dBである。すなわち、2つのスパン群の近似的に中央にSIをそれぞれ配置することにより(合計2つのSIを配置することにより)、Qファクタペナルティは改善される。
図6は、非対称的な複数のSI配置とともに、開示される一実施形態による例示的な光伝送経路600のブロック図を示す。経路600は、約60キロメートルのスパンを10個及び約75キロメートルのスパンを10個含む(すなわち、10×60km＋10×75kmのスパン群)。第1-SI-608aは、近似的に3個のスパンの後に配置される。第2-SI-608bは、近似的に17個のスパンの後に配置される。この場合においても、SIを配置しない場合のQファクタペナルティは約5.6dBである。図6に示される例では、Qファクタペナルティは近似的に0.6dBである。Qファクタペナルティは、2つのSIを非対称に配置する場合でも小さい。図5及び図6等の比較から分かるように、光信号の伝送が所与の閾値を超えて不適切に影響しない程度に、SIの非対称配置に基づくQファクタペナルティは小さい。
図7は、開示される一実施形態による例示的な光メッシュネットワーク700のブロック図を示す。光メッシュネットワーク700はノード702a〜702kを含み、これらはまとめてノード702のように言及される場合があり、リンク704により結合される。動作の際に、特定のノード702は、適切な波長でリンク704を伝搬する光信号により、他のノード702及び/又は光メッシュネットワーク700における他のコンポーネントとの間でデータを通信する。
一実施形態において、光ネットワーク700における各々のノード702は、トラフィックを送信及び受信するように動作する適切な何らかのシステムを含んでよい。リンク704により結合される光ネットワーク700のノード702は、サーバ、コンピュータ、データセンタ、記憶媒体、ストレージメディア、送信部、マルチプレクサ(MUX)、増幅部、光分岐挿入マルチプレクサ(OADM)、受信部、及び/又は、適切な他の任意のコンポーネントを含んでもよい。ノード702は、「データセンタノード」又は「ローカルノード」として言及されてもよい。説明される実施形態において、各々のノード702は、特定のリンク704により接続される1つ以上の他のノード702との間でトラフィックを直接的に送信及び/又は受信するように動作してもよい。追加的に、各々のノード702はトラフィックがそのノードを通ることを許容する。更に、ノード702は、外部接続部を介して光ネットワーク700の外部にあるコンポーネントとの間でトラフィックを送信及び/又は受信することが可能であってもよい。例えば、外部接続は、構造及び動作の観点から光ネットワーク700に類似するものを含む他の光ネットワークに、光ネットワーク700を接続してもよい。
参照の便宜上、ノード702a〜702kはノードA〜Kのように参照(又は言及)されてもよいことにする。例えば、ノード702aはノードAのように言及されてもよい。ノード702bはノードBのように言及され、ノード702cはノードCのように言及されてもよい。更に、ノード702d，702e，702f，702g，702h，702i，702j，702kは、それぞれノードD，E，F，G，H，I，J，Kのように言及されてもよい。
光ネットワーク700において、各々のリンク704は複数のスパンにより形成されてもよい。各々のスパンは、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。参照の便宜上、各々のリンク704は、各々のリンク704が結合する特定のノード102に関連して参照(又は言及)されてもよい。例えば、ノードA及びBの間のリンク704は、リンク(A，B)のように言及されてもよい。別の例として、ノードB及びFの間のリンク704は、リンク(B，F)のように言及されてもよい。
一実施形態において、SIはネットワーク700の全てのノード702に配置されてもよいし、或いは、SIは何らかのノード702のみに配置されてもよい。SIの配置は、選択される経路において推定される劣化、及び、選択される経路で伝送される信号の光学的到達距離を含む複数の要因に基づいてもよい。
一実施形態において、NLPNマージン条件(RNPONSR)は、NLPN劣化に対して指定されるOSNRバジェットのうちの割り当てられる部分である。マージン条件は、システム不具合を回避するために最悪状況に基づいて伝送システム設計において設定されてもよい。必要な受信OSNR(必要な受信品質)は、FEC閾値に関するOSNR(RQOSNR)と様々な劣化に起因するOSNRマージン条件(RQMOSNR)との加算により決定されてもよく、劣化は、例えば、PDL劣化、NLPN劣化及び適切な他の劣化であってよい。すなわち、必要な受信OSNRは、RQOSNR＋RQMOSNRであってよい。NLPNがSIにより完全に補償されることが可能である場合、必要な受信OSNRは、次のようであってもよい：
RQOSNR+RQMOSNR-RNPOSNR+xOPSI
ここで、
x=(送信経路で使用されるSIの数)；及び
OPSI=(SI当たりのOSNRペナルティ)；である。
所与の送信経路に関して推定される受信OSNR(EROSNR)が、次式が真であるほど小さい場合、SIは所与の経路に関して有効ではないかもしれない：
EROSNR＜RQOSNR+RQMOSNR-RNPOSNR+xOPSI ・・・(1)
ここで、
EROSNR=(推定される受信OSNR)；
RNPOSNR=(NLPNマージン条件)；
RQOSNR=(FEC閾値に関して必要なOSNR)；
RQMOSNR=(NLPNを含む様々な劣化に起因するOSNRマージン条件)；である。
所与の送信経路に関する推定される受信OSNR(EROSNR)が十分に大きく、かつ、NLPN(ENPOSNR)の推定されるOSNRペナルティが、次式が真であるように、所与のSI配置に関して算出される又は既知である場合、選択される送信経路にSIが指定されてよい：
EROSNR＞RQOSNR+RQMOSNR-RNPOSNR+ENPOSNR+xOPSI ・・・(2)
次式が真であるならば選択される経路にSIが割り当てられてよいように、NLPNペナルティ閾値が決定されてもよい；
NLPNペナルティ閾値=EROSNR-RQOSNR-RQMOSNR+RNPOSNR-xOPSI＞ENPOSNR ・・・(3)
一実施形態において、QファクタがOSNRの代わりに使用されてもよい。更に、EROSNRは、以下の数式を利用して算出されてもよい：
EROSNR(dB)=58+Pin-NF-10*log(M)-10*log(N)
ここで、
58=(0.1nm帯域幅におけるパワー密度)(dBm)；
Pin=(EDFAに対する入力パワー)(dBm)；
NF=(EDFAの雑音指数)(dB)；
M=(スパンの数)；
N=(光チャネルの数)；である。
上記の変数の各々を決定するために、適切な如何なる技術又は数式が使用されてもよい。あるシステム設計では、最大数のSIとともに最大数の伝送スパン(又は最大伝送距離)が指定される場合、最も厳しいEROSNR及びxOPSIが設計パラメータに使用されてもよい。この場合において、NLPNペナルティ閾値は、NLPNマージン条件として規定されてもよい。
一実施形態において、光信号は任意のノードA〜Kの間で伝送され、特定の伝送経路に必要なSIの数及び場所が決定されてもよい。分析は、発信源ノード及び目的地ノードの間で可能性のある経路各々を評価すること、及び、各々の可能性のある経路における各々の中間ノードにおけるSIの配置を評価することを含んでもよい。
例えば、光信号はノードJとノードHとの間で伝送されてもよい。図3及び図4を参照しながら説明したように、SIは、選択される経路における様々な場所に導入されてよい。評価の際に、最短経路が最初に選択されてもよく、例えば、ノードJからノードKを介してノードHに至る経路、或いは、リンク(J，K)及びリンク(K，H)が選択されてもよい。選択された経路は、1つのSIが指定されることを仮定して評価されてもよい。1つのSIが指定されると、選択される経路における劣化は、許容される劣化についての閾値レベルより小さくなるかもしれない。更に、信号の光学的リーチが、選択された経路について決定されてもよい。図4を参照しながら説明したように、SIは、所与のNLPNペナルティ閾値に基づいて、伝送経路の中央点から或るノードオフセットだけ離れた場所に設けられてもよい。例えば、NLPNペナルティ閾値が約2.5dBであるように計算される場合、オフセットは、伝送距離の高々15％程度までであってもよい。別の例として、NLPNペナルティ閾値が約3dBに設定される場合、オフセットは、伝送距離の高々20％程度までであってもよい。例えばノードKのようなノードが、SIの配置のために選択されてよい。NLPNについての推定されるOSNRペナルティは、例えば、ノードHからノードJ及びノードJからノードHへの双方向の伝送に関して計算され、より高い方のペナルティが記録されてもよい。評価されるべき残りのノードが存在しない場合、NLPNについての推定されるOSNRペナルティは、NLPNペナルティ閾値と比較されてもよい。NLPNについての推定されるOSNRペナルティがNLPNペナルティ閾値より小さい場合、ノードKにSIが指定されてもよい。
別の例として、光信号はノードA及びノードFの間で伝送されてもよい。ノードA及びノードFの間の各々の経路は、最短経路から始まる伝送について評価されてもよい。各々の経路で利用可能な各ノードは、双方向の伝送に基づいて、NLPNについてのOSNRペナルティに関して評価されてもよい。NLPNについての推定されたOSNRペナルティのうち最高値が、各々の経路で利用可能な各々のノードについて記録され、比較される。ノードA、B、Fを通る伝送経路は最短経路であるが、ノードCの対称的な位置関係又は適切な他の何らかの要因に起因して、その経路は、ノードA、C、Fを通る伝送経路よりも高いOSNRペナルティ(NLPNについての推定されるOSNRペナルティ)を有するかもしれない。こうして、ノードCにSIが割り当てられてもよい。
更なる例として、光信号はノードA及びノードIの間で伝送されてもよい。ノードA及びノードIの間の各々の経路は、最短経路から始まる伝送について評価される。各々の経路に関し、各々の経路で利用可能な各ノードは、双方向の伝送に基づいてNLPNについてのOSNRパネルティについて評価される。例えば、ノードEは、メンテナンスの問題又は他の要因に起因して、利用可能なノードでない。NLPNについての最高の推定されるOSNRペナルティが、各経路で利用可能な各ノードについて記録され、比較される。NLPNについての最低の推定されるOSNRペナルティを達成する経路のノードが選択される。例えば、ノードD及びHを超える(traverse)ノードA及びI間の経路が特定される。しかしながら、現在の例では、必要なNLPNの軽減をもたらす単独ノードは存在しない。すなわち、ノードD又はノードHに単独のSIを設けても適切にNLPNの軽減を図ることは困難である。従って、伝送経路に導入されるSI数が1から2に増やされ、特定された経路が評価され直す。2つのSIを割り当てることによる特定経路の劣化は許容される劣化の閾値レベル未満であること(又はであるか否か)が、確認されてもよい。NLPNについての推定されるOSNRペナルティが、例えばノードAからノードI及びノードIからノードAへ、双方向の伝送について算出され、より高い方のペナルティが記録されてもよい。NLPNについての推定されるOSNRペナルティは、NLPNペナルティ閾値と比較される。NLPNについての推定されるOSNRペナルティがNLPNペナルティ閾値より小さい場合、ノードD及びノードHにそれぞれSIが割り当てられてもよい。
更に、ノードを介する複数のトラフィックフローに応対するため、OPCベースのSIが導入されてもよい。例えば、ノードA及びHの間のトラフィックは、ノードDにおけるSIを利用してもよい。ノードJ及びEの間のトラフィックは、ノードDにおけるSIを利用してもよい。ノードDにおけるOPCベースのSIは、ノードA及びHの間のトラフィックとノードJ及びEの間のトラフィックとの双方のトラフィックに応対してもよい。
図8A及び図8Bは、開示される一実施形態により光ネットワークにSIを柔軟に配置するための方法800についてのフローチャートを示す。方法800は後述する図9に示すコンピュータシステムにより全て又は部分的に実行されてもよい。方法800のステップは、SIの柔軟な配置を評価するように形成される、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの任意の組み合わせにより実行されてもよい。ソフトウェア又はファームウェアは、コンピュータ読み取り可能な媒体に保存される命令を含み、命令は、実行されると、以下に説明するステップのうちの1つ以上を実行するように動作する(すなわち、プロセッサにステップを実行させる)。コンピュータ読み取り可能な媒体は、プログラム又は命令を保存して取り出すように形成される任意のシステム、装置又はデバイスを含んでよく、例えば、ハードディスクドライブ、コンパクトディスクドライブ、フラッシュメモリ又は適切な他の任意の装置を含んでよい。ソフトウェア又はファームウェアは、コンピュータ読み取り可能な媒体から命令を取り出して実行するようにプロセッサ又は適切な他の装置を指図するように形成される。説明の便宜上、方法800は図7のネットワーク700に関連して説明されるが、方法800は適切な任意のネットワークでSIを柔軟に配置するために使用されてよい。更に、図8A及び図8Bは方法800に関連して行われる所定の順序によるステップを示しているが、方法800に含まれるステップは適切な任意の順序でなされてよい。
ステップ802において、コンピュータシステムは、発信元及び宛先のペア、或いは、送信機及び受信機のペアを、光信号の伝送に関して選択する。「ペア」は「組」等と言及されてもよい。例えば、コンピュータシステムは、図1を参照しながら言及したような送信部102及び受信部112、或いは、図7を参照しながら言及したようなノードA及びFを選択してもよい。
ステップ804において、コンピュータシステムは、発信元及び宛先の間の最短経路を特定する。例えば、図7を参照しながら説明したメッシュネットワーク700のようなメッシュネットワークでは、2つのノードの間に複数の経路が存在するかもしれない。例えば、ノードA及びFの間には、ノードCを通る経路や、ノードBを通る別の経路が存在する。コンピュータシステムは評価を行うために最短経路を選択してもよい。
ステップ806において、コンピュータシステムは、最短経路の光到達距離(光リーチ)が適切であるか否かを判断する。光信号が十分な光リーチを有する場合、その伝送経路にSIを割り当てることは必須ではない。従って、最短経路の光リーチが適切である場合、方法800はステップ838に進み、コンピュータシステムは、SIは一切必要ないと判断してもよい。光リーチが適切でない場合、方法800はステップ808に進む。
ステップ808において、コンピュータシステムは、特定された経路に1つのSIを追加することを仮定する(すなわち、x=1)。例えば、ノードA及びFの間において、コンピュータシステムは、1つのSIが伝送経路に追加されることを仮定する。
ステップ810において、コンピュータシステムは、x個のSIをその最短伝送経路に追加した場合の最短伝送経路における劣化の合計を確認する。例えば、xは1個又は複数個であってもよい。更に、コンピュータシステムは、数式(1)及び図7を参照しながら上述したような所要OSNRを予め設定してもよい。最短伝送経路においてNLPNマージン条件を除いて劣化が所要OSNR未満である場合、方法800はステップ812に進み、そうでない場合、方法800はステップ836に進む。
ステップ812において、コンピュータシステムは、発信元及び宛先の間における未評価伝送経路を特定する。未評価伝送経路は、ステップ804で特定される最短経路であってもよいし、或いは、発信元及び宛先の間の他の何らかの伝送経路であってもよい。例えば、図7に示す例の場合において、コンピュータシステムは、ノードA及びF間の経路のうちノードBを通る経路を特定してもよい。
ステップ814において、コンピュータシステムは、特定された伝送経路においてx個のSIを利用する場合の信号の光リーチが、適切であるか否かを判断する。例えば、1つのSIとともにノードA及びFの間で伝送される信号が適切な光リーチを有することを、コンピュータシステムは確認してもよい。適切な光リーチが得られることをコンピュータシステムが確認すると、方法800はステップ816に進み、そうでない場合、方法800はステップ832に進む。
ステップ816において、コンピュータシステムは、x個のSIが経路に追加される場合の特定された伝送経路におけるNLPNマージン条件を除く劣化を判定する。一実施形態において、例えば特定された伝送経路も最短伝送経路である場合には、ステップ816はステップ810の反復であってもよい。更に、コンピュータシステムは、数式(1)及び図7を参照しながら上述したような所要OSNRを予め設定してもよい。特定された伝送経路においてNLPNマージン条件を除いて劣化が所要OSNR未満である場合、方法800はステップ818に進み、そうでない場合、方法800はステップ830に進む。
ステップ830において、コンピュータシステムは、発信元及び宛先の間に残りの未評価経路が存在するか否かを判断する。評価されるべき残りの経路が存在する場合、方法800はステップ812に戻る。残りの未評価経路が存在しない場合、方法800はステップ832に進む。
ステップ818において、コンピュータシステムは、特定された伝送経路においてx個のノードの群を選択し、双方向の伝送についてNLPNについてのOSNRペナルティを推定する(例えば、数式(2)及び(3)が利用されてもよい)。例えば、図7においてノードA及びFの間で通信を行う場合において、xが1である場合、ノードBが利用可能なノードとして選択されてもよい。NLPNについての推定されるOSNRペナルティは、ノードAからFへの伝送について、そして、ノードFからAへの伝送について判定されてもよい。そして、コンピュータシステムは2つのNLPNについてのOSNRペナルティのうち高い方を記録する。
ステップ820において、コンピュータシステムは、特定された伝送経路において残っている利用可能なx個のノードの群が存在するか否かを判定する。図7においてノードA及びFの間で通信を行う場合、ノードBを評価した後には、特定された伝送経路に残りのノードは存在しないかもしれない。利用可能なノードとは、SIの割り当てをサポートすることが可能なノード(すなわち、SIを割り当てることが可能なノード)である。別の例として、xが2である場合に(すなわち、2つのSIが利用される場合に)、ノードA及びIの間の経路において、利用可能な3つの候補のノードペア群(D，E)，(D，H)，(E，H)が存在するかもしれない。しかしながら、一例として、ノードA及びI間の経路において、SIをノードEに割り当てることを許容しないメンテナンス(又は保守点検)の制約に起因して、ノードEは利用可能なノードとは取り扱われないかもしれない。評価されるべき残りの利用可能なノードが存在する場合、方法800はステップ818に戻り、そうでない場合、方法800はステップ822に進む。
ステップ822において、コンピュータシステムは、発信元及び宛先の間に残っている未評価経路が存在するか否かを判断する。評価されるべき残りの経路が存在する場合、方法800はステップ812に戻る。残りの未評価経路が存在しない場合、方法800はステップ824に進む。
ステップ824において、コンピュータシステムは、NLPNについての最小の推定OSNRペナルティをもたらすノードを選択する。例えば、ノードA及びIの間の経路において、ノードA、B、Fは最短経路であるかもしれないが、ノードCの対称的な配置(又は位置関係)に起因して、ノードA、C、Fの方が、より低いNLPNについてのOSNRペナルティを有するかもしれない。
ステップ826において、コンピュータシステムは、NLPNについての推定ONSRペナルティがNLPNペナルティ閾値より小さいか否かを判断する。NLPNペナルティ閾値は、コンピュータシステムにより事前に選択されていてもよい。NLPNについてのONSRペナルティがNLPNペナルティ閾値未満である場合、ステップ828において、そのノードにSIが割り当てられる。NLPNについてのONSRペナルティがNLPNペナルティ閾値より大きい場合、方法800はステップ832に進む。
ステップ832において、コンピュータシステムは、特定された伝送経路に追加的なSIを追加できるか否かを判断する。例えば、特定された伝送経路において1つより多い数の利用可能なノードが存在する場合、2つ、3つ又はそれ以上のSIが伝送経路に追加されてもよい。追加的なSIを追加することが可能である場合、方法800はステップ834に進み、SIの数が増やされる(すなわち、x=x+1)。そして、方法800はステップ810に戻る。
ステップ832において、特定された伝送経路に、追加的なSIを追加することはできない場合、方法800はステップ836に進む。ステップ836において、コンピュータシステムは、特定された経路にSIを割り当てることはできないことを確認する。例えば、特定された経路は、SIが使用される(又は有効になる)前に、再生成部を追加することを必要とするかもしれない。
図9は、開示される一実施形態により光ネットワークにSIを柔軟に配置するためのコンピュータシステム900のうちの選択的な要素についてのブロック図を示す。コンピュータシステム900は、図8A及び図8Bを参照しながら説明される方法800を実行してもよい。コンピュータシステム900はプロセッサ908及び記憶媒体902を含み、記憶媒体902にアクセスするプロセッサにより実行可能な実行可能命令(すなわち、実行可能なコード又はコンピュータプログラム)を保存する。プロセッサ908は、本願で説明される機能及び処理を、コンピュータシステム900に実行させる命令を実行してもよい。本願の開示の目的において、記憶媒体902は、少なくとも或る期間の間にわたってデータ及び/又は命令を保存する一時的でないコンピュータ読み取り可能な媒体を含んでもよい。記憶媒体902は、永続的な媒体(不揮発性媒体)、揮発性媒体、固定される媒体、取り外し可能な媒体、磁気的な媒体及び半導体媒体等を含んでもよい。記憶媒体902は、限定なしにストレージ媒体を広く包含し、例えば、ダイレクトアクセスストレージ装置(例えば、ハードディスクドライブ又はフロッピディスク)、シーケンシャルアクセスストレージ装置(例えば、テープディスクドライブ)、コンパクトディスク(CD)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、CD-ROM、ディジタル多用途ディスク(DVD)、電気的に消去可能でプログラム可能なリードオンリメモリ(EEPROM)及び/又はフラッシュメモリ；一時的でない媒体；及び/又はそれらの様々な組み合わせを含んでよい。例示される記憶媒体902は一群又は一連の命令を含み、命令群又は命令シーケンスは、実行可能なコンピュータプログラムを表現し、及び/又は、本願の開示による様々なアルゴリズムを実現するためのコードを表現する。
一実施形態において、コンピュータシステム900は、人(すなわち、ユーザ)とのインタフェースをなすように形成され、光信号通信経路に関するデータを受信するように形成される。例えば、コンピュータシステム900は1つ以上の入力装置及び/又は出力装置を含む及び/又はそれらに結合され、光信号伝送経路に関するデータをユーザから受信し及び/又はユーザに結果を出力することを促す。1つ以上の入力及び/又は出力装置(明示的には図示せず)は、キーボード、マウス、タッチパッド、マイクロフォン、ディスプレイ、タッチスクリーンディスプレイ、オーディオスピーカ等を含んでよいが、これらに限定されない。代替的又は追加的に、コンピュータシステム900は、他のコンピュータ装置及び/又はネットワーク要素(図2には示されていない)のような装置から、光信号伝送経路に関連するデータを受信するように形成されてもよい。
データベース904は、プロセッサ908に通信可能に結合され、リンク帯域幅の利用可能性を含むトラフィック処理をサポートするためのリソース情報が追加されてもよい。更に、データベース904には、光ネットワークのネットワークトポロジを決定するために利用可能な情報、及び、光信号伝送経路の伝送特性を決定するための情報が追加されてもよい。
実施形態によれば、光通信システムにおけるスペクトルインバータの配置の仕方に柔軟性を持たせることにより、複数のスパンを経由して伝送される光信号の伝送効率を向上させること等が可能になる。
開示される内容は例示的であり限定的ではないように解釈されるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本願の開示の精神及び範囲に属する全ての修正、改善及び他の実施形態を包含するように意図される。すなわち、法律上許容される最大限の範囲において、本願の開示範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物について許容される最広義の解釈により決定されるべきであり、上記の説明によっては制限も限定もされない。
１０１ 光ネットワーク
１０２ 送信部
１０４ マルチプレクサ
１０６ 光ファイバ
１０８ 増幅部
１１０ ノード
１１２ 受信部
１１４ 光分岐挿入マルチプレクサ
１１６ スペクトルインバータ

Claims (20)

  1. 光ネットワークにスペクトルインバータを配置するための方法であって、
    送信部及び受信部を結ぶ第１伝送経路を特定するステップであって、前記第１伝送経路は第１スペクトルインバータを割り当てるための第１ノードを含む、ステップと、
    前記第１ノードに前記第１スペクトルインバータが割り当てられる場合の前記第１伝送経路について、非線形位相雑音（ＮＬＰＮ）についての第１の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）ペナルティを推定するステップと、
    前記ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲペナルティがＮＬＰＮペナルティ閾値未満であることに基づいて、前記第１スペクトルインバータを前記第１ノードに割り当てるステップと、
    を有する方法。
  2. 前記第１ノードが前記送信部及び前記受信部の間で対称的な位置にある、請求項１に記載の方法。
  3. 前記ＮＬＰＮについての第１のＯＳＮＲペナルティを推定するステップが、
    前記送信部から前記受信部へ及び前記受信部から前記送信部へのＮＬＰＮについてのＯＮＳＲペナルティを評価すること、及び、
    ＮＬＰＮについてのＯＳＮＲペナルティのうち高い方を、前記ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲとして選択すること
    に基づく、請求項１に記載の方法。
  4. 当該方法が、前記第１スペクトルインバータを割り当てるために前記第１伝送経路において第２ノードを特定するステップを更に有し、
    前記第１スペクトルインバータを前記第１ノードに割り当てるステップが、
    前記第１スペクトルインバータが前記第２ノードに設けられることに基づいて、ＮＬＰＮについての第２のＯＳＮＲペナルティを推定すること、及び、
    ＮＬＰＮについての推定される第２のＯＳＮＲペナルティが、ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲペナルティ以上であることを確認すること、
    に基づく、請求項１に記載の方法。
  5. 前記スペクトルインバータを利用する場合に、前記送信部からの光信号が前記受信部により受信可能であるか否かを判断するステップを更に有する請求項１に記載の方法。
  6. 前記送信部及び前記受信部の間の第２伝送経路を特定するステップであって、前記第２伝送経路は前記第１スペクトルインバータを割り当てるための第２ノードを含む、ステップと、
    前記第２伝送経路の前記第２ノードに前記第１スペクトルインバータが割り当てられる場合の前記第２伝送経路について、ＮＬＰＮについての第２のＯＳＮＲペナルティを推定するステップと、
    前記第２伝送経路に関するＮＬＰＮについての第２のＯＳＮＲペナルティが、前記第１伝送経路に関するＮＬＰＮについての第１のＯＳＮＲペナルティより高いことを確認するステップと、
    を更に有する請求項１に記載の方法。
  7. ＮＬＰＮについての第１のＯＳＮＲペナルティが、ＮＬＰＮペナルティ閾値以上であることに基づいて、前記第１伝送経路における第２ノードに第２スペクトルインバータを割り当てることが可能か否かを判断するステップを更に有する請求項１に記載の方法。
  8. スペクトルインバータを配置する光ネットワークシステムであって、
    送信部と、
    前記送信部により送信される信号を受信するように結合される受信部と、
    前記送信部及び前記受信部を結び、第１ノードを含む第１伝送経路と、
    前記第１伝送経路における前記第１ノードに割り当てられる第１スペクトルインバータとを有し、
    前記第１ノードに前記第１スペクトルインバータが割り当てられる場合の前記第１伝送経路について、非線形位相雑音（ＮＬＰＮ）についての第１の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）ペナルティを推定すること、及び、
    前記ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲペナルティがＮＬＰＮペナルティ閾値未満であることに基づいて、前記第１スペクトルインバータを前記第１ノードに割り当てること、
    に基づいて、割り当てのために前記第１ノードが選択される、光ネットワーク。
  9. 前記第１ノードが前記送信部及び前記受信部の間で対称的な位置にある、請求項８に記載の光ネットワーク。
  10. 前記ＮＬＰＮについての第１のＯＳＮＲペナルティを推定することが、
    前記送信部から前記受信部へ及び前記受信部から前記送信部へのＮＬＰＮについてのＯＮＳＲペナルティを評価すること、及び、
    ＮＬＰＮについてのＯＳＮＲペナルティのうち高い方を、前記ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲとして選択すること
    に基づく、請求項８に記載の光ネットワーク。
  11. 前記第１伝送経路が更に第２ノードを含み、
    前記第１スペクトルインバータを前記第１ノードに割り当てることが、
    前記第１スペクトルインバータが前記第２ノードに設けられることに基づいて、ＮＬＰＮについての第２のＯＳＮＲペナルティを推定すること、及び、
    ＮＬＰＮについての推定される第２のＯＳＮＲペナルティが、ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲペナルティ以上であることを確認すること、
    に基づく、請求項８に記載の光ネットワーク。
  12. 割り当てのために前記第１ノードが選択されることが、前記スペクトルインバータを利用する場合に、前記送信部からの光信号が前記受信部により受信可能であるか否かを判断することに基づく、請求項８に記載の光ネットワーク。
  13. 当該光ネットワークが、前記送信部及び前記受信部の間の第２伝送経路を更に有し、前記第２伝送経路は前記第１スペクトルインバータを割り当てるための第２ノードを含み、割り当てのために前記第１ノードが選択されることが、
    前記第２伝送経路の前記第２ノードに前記第１スペクトルインバータが割り当てられる場合の前記第２伝送経路について、ＮＬＰＮについての第２のＯＳＮＲペナルティを推定すること、及び、
    前記第２伝送経路に関するＮＬＰＮについての第２のＯＳＮＲペナルティが、前記第１伝送経路に関するＮＬＰＮについての第１のＯＳＮＲペナルティより高いことを確認すること、
    に基づく、請求項８に記載の光ネットワーク。
  14. 割り当てのために前記第１ノードが選択されることが、
    ＮＬＰＮについての第１のＯＳＮＲペナルティが、ＮＬＰＮペナルティ閾値以上であるか否かを判断すること、及び
    前記第１伝送経路における第２ノードに第２スペクトルインバータを割り当てることが可能であるか否かを判断すること、
    に基づく、請求項８に記載の光ネットワーク。
  15. プロセッサを有し、スペクトルインバータを配置するためのシステムであって、
    前記プロセッサは、前記プロセッサにより実行可能な命令を保存する一時的でないコンピュータ読み取り可能な記憶媒体にアクセスするように形成され、前記命令は前記プロセッサに方法を実行させ、前記方法は、
    送信部及び受信部を結ぶ第１伝送経路を特定するステップであって、前記第１伝送経路は第１スペクトルインバータを割り当てるための第１ノードを含む、ステップと、
    前記第１ノードに前記第１スペクトルインバータが割り当てられる場合の前記第１伝送経路について、非線形位相雑音（ＮＬＰＮ）についての第１の光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）ペナルティを推定するステップと、
    前記ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲペナルティがＮＬＰＮペナルティ閾値未満であることに基づいて、前記第１スペクトルインバータを前記第１ノードに割り当てるステップと、
    を有する、システム。
  16. 前記第１ノードが前記送信部及び前記受信部の間で対称的な位置にある、請求項１５に記載のシステム。
  17. 前記ＮＬＰＮについての第１のＯＳＮＲペナルティを推定するステップが、
    前記送信部から前記受信部へ及び前記受信部から前記送信部へのＮＬＰＮについてのＯＮＳＲペナルティを評価すること、及び、
    ＮＬＰＮについてのＯＳＮＲペナルティのうち高い方を、前記ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲとして選択すること
    を含む、請求項１５に記載のシステム。
  18. 前記方法が、前記第１スペクトルインバータを割り当てるために前記第１伝送経路において第２ノードを特定するステップを更に有し、
    前記第１スペクトルインバータを前記第１ノードに割り当てるステップが、
    前記第１スペクトルインバータが前記第２ノードに設けられることに基づいて、ＮＬＰＮについての第２のＯＳＮＲペナルティを推定すること、及び、
    ＮＬＰＮについての推定される第２のＯＳＮＲペナルティが、ＮＬＰＮについての推定される第１のＯＳＮＲペナルティ以上であることを確認すること、
    を含む、請求項１５に記載のシステム。
  19. 前記スペクトルインバータを利用する場合に、前記送信部からの光信号が前記受信部により受信可能であるか否かを判断するステップを更に有する、請求項１５に記載のシステム。
  20. 前記方法が、
    前記送信部及び前記受信部の間の第２伝送経路を特定するステップであって、前記第２伝送経路は前記第１スペクトルインバータを割り当てるための第２ノードを含む、ステップと、
    前記第２伝送経路の前記第２ノードに前記第１スペクトルインバータが割り当てられる場合の前記第２伝送経路について、ＮＬＰＮについての第２のＯＳＮＲペナルティを推定するステップと、
    前記第２伝送経路に関するＮＬＰＮについての第２のＯＳＮＲペナルティが、前記第１伝送経路に関するＮＬＰＮについての第１のＯＳＮＲペナルティより高いことを確認するステップと、
    を更に有する、請求項１５に記載のシステム。

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