JP2017509183A - 光アド−ドロップマルチプレクサおよび分岐ユニット - Google Patents

光アド−ドロップマルチプレクサおよび分岐ユニット Download PDF

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Abstract

光アド-ドロップマルチプレクサおよび分岐ユニットが提供され、光アド-ドロップマルチプレクサの実施形態は、光処理構成要素と、第1の組合せデバイスと、第2の組合せデバイスと、第2のスクランブラとを含み、光処理構成要素は、入力終端と、第1の出力終端と、第2の出力終端と、第3の出力終端とを含み、光処理構成要素の第1の出力終端は、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、光処理構成要素の第2の出力終端は、第2のスクランブラの入力終端に接続され、光処理構成要素の第2の出力終端は、第2のスクランブラの入力終端に接続され、第2のスクランブラの出力終端が、第2の組合せデバイスの第2の入力終端に接続され、光処理構成要素の第3の出力終端は、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に接続される。エクスプレス信号が、光処理構成要素によって分離された後、第2のスクランブラによってスクランブルされる。スクランブルされたエクスプレス信号とドロップ信号が組み合わされ、その後、ブランチにドロップされる。エクスプレス信号は、物理層においてトランスペアレントではない。したがって、エクスプレス信号は、ブランチにおいて回復されることが可能でなく、したがって、盗聴対策能力は、比較的強く、情報セキュリティが向上させられる。

Description

本発明は、通信技術の分野に関し、詳細には、光アド-ドロップマルチプレクサおよび分岐ユニットに関する。
光波長分割多重化技術は、長年にわたって海底光ファイバ通信の分野において成熟して(maturely)適用されてきた。一部の波長分割海底ケーブルシステムにおいては、ブランチが適用される。例えば、ブランチは、BU(Branching Unit、分岐ユニット)を使用することによってブランチ局に接続される。BU内で、1つまたは複数のOADM(Optical Add-Drop multiplexer、光アド-ドロップマルチプレクサ)が、光アド-ドロップ多重化分岐ユニット(OADM BU)を構成するように含められることが可能である。また、BUは、OADM BUの機能を実施するように1つまたは複数のOADMに外部接続されることも可能である。両方の様態において、トランク信号における信号の一部分が、OADMを使用することによってブランチ局にドロップされ、新たな信号が、OADMを使用することによってブランチからのトランク信号にアドされる。
光アド-ドロップマルチプレクサ(OADM)のアプリケーション環境に関しては、図1を参照されたい。図1において(OADM BUの事例において)、局A、B、およびCは、異なる3つの局である。局AおよびBは、トランク(Trunk)局であり、信号伝送の量は、大きい。局Cは、ブランチ(Branch)局であり、局Cとトランク局AおよびBの間の信号伝送の量は、比較的小さい。ブランチ局は、OADM BUを使用することによって局AおよびBを相手に通信を実施することによって、信号をドロップし、信号をアップロードする。図におけるRPT(Repeater)は、海底ケーブル線の光増幅器であり、ブランチ局CのAdd(アド)は、アド信号のポートを表し、ブランチ局CのDrop(ドロップ)は、ドロップ信号のポートを表す。図1におけるすべての矢印方向は、光信号の伝送方向である。
図2に示されるとおり、図2は、図1におけるOADM BU内の光アド-ドロップマルチプレクサを信号が通過する際の信号の伝送の概略図である。伝送信号は、それぞれ、以下のとおりである4つのタイプに分類される。すなわち、水平線が記入された長方形によって表され、トランク局から別のトランク局への通信を担持するExpress(エクスプレス)信号、右上から左下への斜線が記入された長方形によって表され、トランクからブランチへの通信を担持するDrop(ドロップ)信号、斜めの正方形が記入された長方形によって表され、ブランチからトランクへの通信を担持するAdd(アド)信号、および黒の正方形によって表されるLoading(ローディング)信号であり、ローディング信号は、ブランチにおける波ローディング信号であり、このローディング信号は、パワーバランシングを実行し、サービスをまったく担持しない信号であり、ローディング信号のパワーは、エクスプレス信号のパワーと同一である。一般に、ドロップ信号の波長は、Add信号の波長と同一である。図2における「Input」および「Output」という印が付けられた正方形は、それぞれ、OADMに入るトランク信号が通るポート、およびOADMから出力されるトランク信号が通るポートである。
図2において、トランク入力信号が、Splitter(スプリッタ)を通過して、信号の2つの線路に分割され、1つの線路は、ブランチ局が受信すべきドロップ信号を選択する、ブランチにドロップされ、他方の線路は、ドロップ信号が阻止され、その後、エクスプレス信号がブランチAdd信号と組み合わされて、組み合わされた信号が出力される帯域阻止フィルタ(Band Block Filter、BBF)を通過する。ブランチにおいて中継器が使用される場合、中継器の入力パワーを平衡させるために、ローディング信号も、ブランチAdd信号と一緒に入力される。ローディング信号は、アド信号の伝送方向において帯域通過(Band Pass Filter、BPF)によって濾波されて除去され、帯域通過フィルタを通過するAdd信号とエクスプレス信号は、カプラ(Coupler)を使用することによって組み合わされ、その後、出力される。図2は、OADM BUにおける1つの伝送方向における信号を示す。その伝送方向と完全に対称である別の信号伝送方向も存在し、詳細については、ここで再び説明されない。
図2を参照すると、エクスプレス信号が、ブランチにドロップされることが可能であり、その結果、トランク局間で通信されるエクスプレス信号が、ブランチ局からインターセプトされることが可能である。したがって、盗聴が防止され得ない。盗聴を防止するために、一般的に使用されるソリューションは、伝送プロトコルに基づくソリューションであり、OTU(Optical Transponder Unit、光トランスポンダユニット)ボードが、伝送されるべき信号のサービスフレーム構造内のオーバヘッドバイトにセキュリティパスワードを追加し、異なるターゲット局に関して異なるセキュリティパスワードが設定され、フレーム構造内のペイロードデータは、ターゲット局のOTUボードによって読み取られたセキュリティパスワードが、OTUボードによって事前設定されたセキュリティパスワードと同一である場合、読み取られることが可能である。このようにして、OADMブランチ局が、ドロップ信号のデータだけを受信することが可能である。
しかし、伝送プロトコルに基づくソリューションが使用されると、パスワードが破られた、または漏えいされた場合、トランク信号の内容は、ブランチからやはり盗聴され得る。したがって、盗聴対策のための情報セキュリティは、高くない。
本発明の実施形態は、盗聴対策能力を向上させ、情報セキュリティを向上させるのに使用される、光アド-ドロップマルチプレクサおよび分岐ユニットを提供する。
本発明の実施形態の第1の態様は、
光処理構成要素と、第1の組合せデバイスと、第2の組合せデバイスと、第2のスクランブラとを含む光アド-ドロップマルチプレクサを提供し、
光処理構成要素は、入力終端と、第1の出力終端と、第2の出力終端と、第3の出力終端とを含み、第1の組合せデバイスは、第1の入力終端と、第2の入力終端と、出力終端とを含み、第2の組合せデバイスは、第1の入力終端と、第2の入力終端と、出力終端とを含み、
光処理構成要素の第1の出力終端は、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、光処理構成要素の第2の出力終端は、第2のスクランブラの入力終端に接続され、第2のスクランブラの出力終端は、第2の組合せデバイスの第2の入力終端に接続され、光処理構成要素の第3の出力終端は、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、
エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号が、光処理構成要素の入力終端から光処理構成要素に入り、光処理構成要素は、トランク信号を処理して、第2のドロップ信号、第1のエクスプレス信号、および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第2のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第2のドロップ信号は、光処理構成要素の第1の出力enda第1の出力終端を介して第2の組合せデバイスの第1の入力終端に入り、第1のエクスプレス信号は、光処理構成要素の第2の出力enda第2の出力終端を介して第2のスクランブラの入力終端に入り、第2のスクランブラは、第2のスクランブラの入力終端に入る第1のエクスプレス信号をスクランブルして、スクランブルされたエクスプレス信号を獲得し、スクランブルされたエクスプレス信号は、第2のスクランブラの出力終端を介して第2の組合せデバイスの第2の入力終端に入り、第2の組合せデバイスは、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に入る第2のドロップ信号と第2の組合せデバイスの第2の入力終端に入るスクランブルされたエクスプレス信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力し、第2のエクスプレス信号は、光処理構成要素の第3の出力enda第3の出力終端を介して第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入り、第1の組合せデバイスは、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入るエクスプレス信号と光アド-ドロップマルチプレクサのブランチ・アド・ポートからの、第1の組合せデバイスの第2の入力終端に入るアド信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力する。
第1の態様の実施様態を参照して、第1の可能な実施様態において、光処理構成要素は、
第1のカプラと、第1の光分割デバイスと、第1の光選択デバイスとを含み、
第1のカプラの入力終端が、光処理構成要素の入力終端の役割をし、第1のカプラの第1の出力終端および第2の出力終端が、それぞれ第1の光分割デバイスの入力終端および第1の光選択デバイスの入力終端に接続され、第1の光分割デバイスの第1の出力終端は、光処理構成要素の第1の出力終端であり、第1の光分割デバイスの第2の出力終端は、光処理構成要素の第2の出力終端であり、第1の光選択デバイスの出力終端は、光処理構成要素の第3の出力終端であり、
エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号は、第1のカプラの入力終端から第1のカプラに入り、第1のカプラは、トランク信号を第1のトランク信号と第2のトランク信号に分離し、第1のトランク信号と第2のトランク信号は、トランク信号と同一であり、第1のトランク信号は、第1のカプラの第1の出力終端を介して第1の光分割デバイスの入力終端に入り、第1の光分割デバイスは、第1の光分割デバイスの入力終端に入る第1のトランク信号を第2のドロップ信号とエクスプレス信号に分離し、第2のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第2のドロップ信号は、第1の光分割デバイスの第1の出力終端から出力され、エクスプレス信号は、第1の光分割デバイスの第2の出力終端から出力され、第2のトランク信号は、第1のカプラの第2の出力終端を介して第1の光選択デバイスの入力終端に入り、第1の光選択デバイスは、トランク信号の中の第2のドロップ信号を阻止して、エクスプレス信号を獲得し、獲得されたエクスプレス信号は、第1の光選択デバイスの出力終端から出力される。
第1の態様の実施様態を参照して、第2の可能な実施様態において、光処理構成要素は、
第2のカプラと、第2の光分割デバイスとを含み、
第2の光分割デバイスの入力終端は、光処理構成要素の入力終端の役割をし、第2の光分割デバイスの第1の出力終端は、光処理構成要素の第1の出力終端の役割をし、第2の光分割デバイスの第2の出力終端は、第2のカプラの入力終端に接続され、第2のカプラの第1の出力終端は、光処理構成要素の第2の出力終端の役割をし、第2のカプラの第2の出力終端は、光処理構成要素の第3の出力終端の役割をし、
エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号は、第2の光分割デバイスの入力終端から第2の光分割デバイスに入り、第2の波長分割マルチプレクサは、第2の光分割デバイスの入力終端に入るトランク信号をドロップ信号とエクスプレス信号に分離し、ドロップ信号は、第2の光分割デバイスの第1の出力終端から出力され、エクスプレス信号は、第2の光分割デバイスの第2の出力終端を介して第2のカプラの入力終端に入り、第2のカプラは、第2のカプラに入るエクスプレス信号を処理して、第1のエクスプレス信号および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第1のエクスプレス信号は、第2のカプラの第1の出力enda第1の出力終端から出力され、第2のエクスプレス信号は、第2のカプラの第2の出力enda第2の出力終端から出力される。
第1の態様の第2の可能な実施様態を参照して、第3の可能な実施様態において、光処理構成要素は、光減衰器をさらに含み、
光減衰器の入力終端が、第2の光分割デバイスの第1の出力終端に接続され、光減衰器の出力終端が、光処理構成要素の第1の出力終端の役割をする。
第1の態様の実施様態を参照して、第4の可能な実施様態において、光処理構成要素は、第4の出力終端をさらに含み、第1の組合せデバイスは、第3の入力終端をさらに含み、光アド-ドロップマルチプレクサは、第1のスクランブラをさらに含み、
光処理構成要素の第4の出力終端は、第1のスクランブラの入力終端に接続され、第1のスクランブラの出力終端は、第1の組合せデバイスの第3の入力終端に接続され、
光処理構成要素は、トランク信号の中にあり、かつ光処理構成要素に入るドロップ信号をさらに処理して、第1のドロップ信号にし、第1のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第1のドロップ信号は、光処理構成要素の第4の出力終端を介して第1のスクランブラに入り、第1のスクランブラは、第1のスクランブラに入る第1のドロップ信号をスクランブルして、スクランブルされた第1のドロップ信号を獲得し、スクランブルされた第1のドロップ信号は、第1のスクランブラの出力終端を介して第1の組合せデバイスの第3の入力終端に入り、
第1の組合せデバイスは、第1の組合せデバイスの第1の入力終端、および第1の組合せデバイスの第3の入力終端を第1の組合せデバイスの出力終端にさらに接続し、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入るエクスプレス信号、および光スイッチング構成要素の第3の入力終端に入るスクランブルされたドロップ信号は、第1の組合せデバイスの出力終端から出力される。
第1の態様の第4の可能な実施様態を参照して、第5の可能な実施様態において、光処理構成要素は、第3の光分割デバイスと、第4のカプラと、第5のカプラとを含み、
第3の光分割デバイスの入力終端は、トランク入力終端であり、第3の光分割デバイスは、2つの出力終端を含み、第3の光分割デバイスの第1の出力終端は、第4のカプラの入力終端に接続され、第3の光分割デバイスの第2の出力終端は、第5のカプラの入力終端に接続され、第4のカプラは、第1の出力終端と、第2の出力終端とを含み、第5のカプラは、第1の出力終端と、第2の出力終端とを含み、第4のカプラの第1の出力終端は、光処理構成要素の第3の出力終端として、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、第4のカプラの第2の出力終端は、光処理構成要素の第2の出力終端として、第2のスクランブラの入力終端に接続され、第5のカプラの第1の出力終端は、光処理構成要素の第4の出力終端として、第1のスクランブラに接続され、第5のカプラの第2の出力終端は、光処理構成要素の第1の出力終端として、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、第1のスクランブラの出力終端は、光スイッチング構成要素の第3の入力終端に接続され、
エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号は、第3の光分割デバイスの入力終端から第3の光分割デバイスに入り、第3の光分割デバイスは、トランク信号をエクスプレス信号とドロップ信号に分割し、エクスプレス信号は、第3の光分割デバイスの第1の出力終端を介して第4のカプラの入力終端に入り、ドロップ信号は、第3の光分割デバイスの第2の出力終端を介して第5のカプラの入力終端に入り、第4のカプラは、第4のカプラの入力終端に入るエクスプレス信号を処理して、第1のエクスプレス信号および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第1のエクスプレス信号は、第4のカプラの第1の出力終端を介して第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入り、第2のエクスプレス信号は、第4のカプラの第2の出力終端を介して第2のスクランブラの入力終端に入り、第5のカプラは、第5のカプラの入力終端に入るドロップ信号を処理して、第1のドロップ信号および第2のドロップ信号にし、第1のドロップ信号と第2のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第1のドロップ信号は、第5のカプラの第1の出力終端を介して第1のスクランブラの入力終端に入り、第2のドロップ信号は、第5のカプラの第2の出力終端を介して第2の組合せデバイスの第1の入力終端に入る。
第1の態様の第4の可能な実施様態を参照して、第6の可能な実施様態において、ブランチ信号が、ローディング信号と、アド信号とを含み、アド-ドロップ多重化分岐ユニットは、第4の光分割デバイスをさらに含み、第1の組合せデバイスは、第4の入力終端をさらに含み、
第4の光分割デバイスの第1の出力終端が、第1の組合せデバイスの第4の入力終端に接続され、第4の光分割デバイスの第2の出力終端が、第1の組合せデバイスの第2の入力終端に接続され、
ローディング信号と、アド信号とを含むブランチ信号は、第4の光分割デバイスの入力終端から第4の光分割デバイスに入り、第4の光分割デバイスは、第4の光分割デバイスに入るブランチ信号をローディング信号とアド信号に分割し、ローディング信号は、第4の光分割デバイスの第1の出力終端を介して光スイッチング構成要素の第4の入力終端に入り、アド信号は、第4の光分割デバイスの第2の出力終端を介して光スイッチング構成要素の第2の入力終端に入り、
第1の組合せデバイスは、第2の入力終端および第4の入力終端を第1の組合せデバイスの出力終端にさらに接続し、第1の組合せデバイスの第4の入力終端に入るローディング信号、および第1の組合せデバイスの第4の入力終端に入るアド信号が、第1の組合せデバイスの出力終端から出力される。
第1の態様の第1の可能な実施様態、第2の可能な実施様態、第3の可能な実施様態、第4の可能な実施様態、第5の可能な実施様態、または第6の可能な実施様態を参照して、第7の可能な実施様態において、アド-ドロップ多重化分岐ユニットは、第1の帯域阻止フィルタまたは第1の波長ブロッカをさらに含み、
第1の帯域阻止フィルタまたは第1の波長ブロッカは、光処理構成要素と第1の組合せデバイスの第1の入力終端の間で直列に接続され、第1の帯域阻止フィルタまたは第1の波長ブロッカを通過するエクスプレス信号の中でドロップ信号を阻止するように構成される。
第1の態様の第1の可能な実施様態、第2の可能な実施様態、第3の可能な実施様態、第4の可能な実施様態、第5の可能な実施様態、または第6の可能な実施様態を参照して、第8の可能な実施様態において、第1の光分割デバイスは、波長分割マルチプレクサまたは1*2波長選択的スイッチであり、第2の光分割デバイスは、波長分割マルチプレクサまたは1*2波長選択的スイッチであり、第1の光選択デバイスは、帯域阻止フィルタまたは波長ブロッカである。
第1の態様の第8の可能な実施様態を参照して、第9の可能な実施様態において、光アド-ドロップマルチプレクサは、第1の光増幅器と、第2の光増幅器と、第2の光選択デバイスと、制御ユニットと、第1の検出デバイスと、第2の検出デバイスとをさらに含み、
第1の光増幅器は、光処理構成要素の入力終端より前に直列に接続され、第1の光増幅器の出力終端が、光処理構成要素に接続され、第2の光増幅器の出力終端が、第2の光選択デバイスの入力終端に接続され、第2の光選択デバイスの出力終端が、第2の検出デバイスの入力終端に接続され、第2の検出デバイスの出力終端が、第1の組合せデバイスの第2の入力終端に接続され、
トランク信号が、第1の光増幅器の入力終端から第1の光増幅器に入り、第1の光増幅器の出力終端を介して光処理構成要素の入力終端に入り、ローディング信号と、アド信号とを含むブランチ信号は、第2の光増幅器の入力終端から第2の光増幅器に入り、第2の光増幅器の出力終端を介して第2の光選択デバイスの入力終端に入り、第2の光選択デバイスの入力終端は、ブランチ信号の中にあり、かつ第2の光選択デバイスの入力終端から第2の光選択デバイスに入るローディング信号を阻止して、アド信号を獲得し、獲得されたアド信号は、第2の光選択デバイスの出力終端を介して第1の組合せデバイスの第2の入力終端に入り、
第1の検出デバイスは、第1の検出デバイスを通過するエクスプレス信号を検出し、第1の検出値を制御ユニットに送信し、制御ユニットは、第1の検出値に応じて、光アド-ドロップマルチプレクサの挿入ロスを補償するように第1の光増幅器の増幅利得を調整し、第2の検出デバイスは、第2の検出デバイスを通過するアド信号を検出し、第2の検出値を制御ユニットに送信し、制御ユニットは、第2の検出値に応じて、光アド-ドロップマルチプレクサの挿入ロスを補償するように第2の光増幅器の増幅利得を調整する。
第9の可能な実施様態を参照して、第10の可能な実施様態において、光処理構成要素に含められた第1の光分割デバイスが、1*2波長選択的スイッチである場合、第1の光選択デバイスと第2の光選択デバイスは両方とも波長ブロッカであり、
制御ユニットは、第1の光分割デバイス、第1の光選択デバイス、および第2の光選択デバイスにさらに別々に接続されて、再構成可能なOADMを構成するようになる。
第1の態様の第9の可能な実施様態を参照して、第11の実施様態において、第1の検出デバイスは、第3のカプラと、光検出器とを含み、
第3のカプラは、光処理構成要素と第1の組合せデバイスの第1の入力終端の間で直列に接続され、第3のカプラの入力終端が、光処理構成要素に接続され、第3のカプラの2つの出力終端が、第1の組合せデバイスの第1の入力終端、および光検出器に別々に接続され、光検出器は、制御ユニットに接続され、
光処理構成要素の出力終端を介して第3のカプラに入るエクスプレス信号が、第3のカプラの2つの出力終端を介して第1の組合せデバイスの第1の入力終端、または光検出器に別々に入る2つの部分に分割され、光検出器は、光検出器の入力終端から光検出器に入るエクスプレス信号を検出し、第1の検出値を制御ユニットに送信する。
第1の態様の実施様態、第1の態様の第1の可能な実施様態、第2の可能な実施様態、第3の可能な実施様態、第4の可能な実施様態、第5の可能な実施様態、または第6の可能な実施様態を参照して、第12の可能な実施様態において、第1のスクランブラまたは第2のスクランブラは、リング発振器である。
第1の態様の第12の可能な実施様態を参照して、第13の可能な実施様態において、リング発振器は、少なくとも1つの2*2カプラを含み、リング発振器が、少なくとも2つの2*2カプラによって形成される場合、その少なくとも2つの2*2カプラは、直列接続様態または並列接続様態で接続され、リング発振器が、少なくとも3つの2*2カプラによって形成される場合、その少なくとも3つの2*2カプラは、直列接続様態で、並列接続様態で、または直列接続様態と並列接続様態で接続される。
第1の態様の第13の可能な実施様態を参照して、第14の可能な実施様態において、2*2カプラの分割比は、
Figure 2017509183
である。
本発明の実施形態の第2の態様が、分岐ユニットをさらに提供し、分岐ユニットは、光アド-ドロップマルチプレクサを含み、光アド-ドロップマルチプレクサは、第1の態様の任意の実施様態による光アド-ドロップマルチプレクサである。
前述の技術的ソリューションから理解され得るとおり、本発明の実施形態は、以下の利点を有する。すなわち、エクスプレス信号が、光処理構成要素によって分離された後、第2のスクランブラを介してスクランブルされて、スクランブルされたエクスプレス信号が獲得され、スクランブルされたエクスプレス信号とドロップ信号が組み合わされ、その後、ブランチにドロップされる。ブランチに関して、エクスプレス信号は、物理層においてトランスペアレントではない。したがって、エクスプレス信号は、ブランチにおいて回復されることが可能でなく、したがって、盗聴対策能力は、比較的強く、情報セキュリティが向上させられる。
本発明の実施形態における技術的ソリューションをより明確に説明するのに、以下に、実施形態を説明するのに要求される添付の図面を簡単に概説する。明らかに、以下の説明において添付の図面は、本発明のいくつかの実施形態を示すに過ぎず、当業者は、それでも、独創的な取組みなしにこれらの添付の図面から他の図面を導き出すことが可能である。
従来技術による光アド-ドロップマルチプレクサのアプリケーション環境を示す概略図である。 従来技術によるOADMの信号伝送を示す概略図である。 本発明の実施形態による光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光処理構成要素を示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光処理構成要素を示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光処理構成要素を示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による検出デバイスを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態によるカプラを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による信号伝送方向とループされたループの数とカプラの分割比の間の関係を示す概略図である。 本発明の実施形態による単一リング発振器を示す概略構造図である。 本発明の実施形態による直列に接続されたリング発振器を示す概略構造図である。 本発明の実施形態による並列に接続されたリング発振器を示す概略構造図である。 本発明の実施形態による直列様態および並列様態で接続されたリング発振器を示す概略構造図である。 本発明の実施形態による直列様態および並列様態で接続されたリング発振器を示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光処理構成要素を示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による通常のプロジェクト中の光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態によるトランクが切断された際の光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態によるブランチが切断された際の光アド-ドロップマルチプレクサを示す概略構造図である。 本発明の実施形態による分岐ユニットを示す概略構造図である。
本発明の目的、技術的ソリューション、および利点をより明確にするのに、以下に、本発明を、添付の図面を参照して、詳細にさらに説明する。明らかに、説明される実施形態は、本発明の実施形態のすべてではなく、一部分に過ぎない。独創的な取組みなしに本発明の実施形態に基づいて当業者によって得られる他のすべての実施形態は、本発明の保護範囲に入るものとする。
すべての後続の実施形態における添付の図面において、水平線が記入された長方形によって表されるExpress(エクスプレス)信号が、トランク局から別のトランク局への通信を担持し、右上から左下への斜線が記入された長方形によって表される、Drop(ドロップ)信号が、トランクからブランチへの通信を担持し、斜めの正方形が記入された長方形によって表されるAdd(アド)信号が、ブランチからトランクへの通信を担持し、黒の正方形によって表されるLoading(ローディング)信号、ローディング信号は、ブランチにおける波ローディング信号であり、このローディング信号は、パワーバランシングを実行するために使用される信号であり、サービスを担持せず、ローディング信号のパワーは、エクスプレス信号のパワーと同一であり、スクランブルされたエクスプレス信号が、スクランブルされており、かつドットが記入された長方形によって表されるエクスプレス信号であり、ドロップ信号が、スクランブルされており、かつ白のドットと黒の背景が記入された長方形によって表されるドロップ信号である。添付の図面において、矢印によって示される方向は、光信号の伝送方向であり、「Input」および「Output」という印が付けられた正方形は、それぞれ、OADMに入るトランク信号が通るポート、およびOADMから出力されるトランク信号が通るポートである。後続の実施形態において、添付の図面における正方形の意味が、1つずつ説明されることはない。本発明の実施形態における後続のすべての図面は、1つの方向における光信号の伝送方向を示し、反対方向における光信号の伝送方向は、その1つの方向における光信号の伝送方向に対して鏡映対称であり、光アド-ドロップマルチプレクサの内部構造もまた、鏡映対称である。したがって、反対方向における光アド-ドロップマルチプレクサの構造に関して、詳細が再び説明されることはない。
本発明の実施形態が、光アド-ドロップマルチプレクサを提供する。図3に示されるとおり、光アド-ドロップマルチプレクサは、
光処理構成要素と、第1の組合せデバイスと、第2の組合せデバイスと、第2のスクランブラとを含む。
各デバイスの接続様態は、特に、以下のとおりである。すなわち、光処理構成要素は、入力終端と、第1の出力終端と、第2の出力終端と、第3の出力終端(図3に示される3つの出力終端の番号1から3が、それぞれ、第1の出力終端、第2の出力終端、および第3の出力終端に対応し、後続の実施形態において1つずつ説明されることはない、後続の図4、図5、図6、および図7に示される光処理構成要素の出力終端の番号も同様である)とを含み、第1の組合せデバイスは、第1の入力終端と、第2の入力終端と、出力終端とを含み、第2の組合せデバイスは、第1の入力終端と、第2の入力終端と、出力終端とを含み、
光処理構成要素の第1の出力終端は、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、光処理構成要素の第2の出力終端は、第2のスクランブラの入力終端に接続され、第2のスクランブラの出力終端は、第2の組合せデバイスの第2の入力終端に接続され、光処理構成要素の第3の出力終端は、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に接続される。
以下に、光信号の伝送方向、および各デバイスの処理について詳細に説明する。エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号が、光処理構成要素の入力終端から光処理構成要素に入り、光処理構成要素が、トランク信号を処理して、第2のドロップ信号、第1のエクスプレス信号、および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第2のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第2のドロップ信号は、光処理構成要素の第1の出力enda第1の出力終端を介して第2の組合せデバイスの第1の入力終端に入り、第1のエクスプレス信号は、光処理構成要素の第2の出力enda第2の出力終端を介して第2のスクランブラの入力終端に入り、第2のスクランブラは、第2のスクランブラの入力終端に入る第1のエクスプレス信号をスクランブルして、スクランブルされたエクスプレス信号を獲得し、スクランブルされたエクスプレス信号は、第2のスクランブラの出力終端を介して第2の組合せデバイスの第2の入力終端に入り、第2の組合せデバイスは、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に入る第2のドロップ信号と第2の組合せデバイスの第2の入力終端に入るスクランブルされたエクスプレス信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力し、第2のエクスプレス信号は、光処理構成要素の第3の出力終端を介して第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入り、第1の組合せデバイスは、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入るエクスプレス信号と光アド-ドロップマルチプレクサのブランチ・アド・ポートからの、第1の組合せデバイスの第2の入力終端に入るアド信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力する。
さらに、前述の図3に示されるアド光パスにおいてAdd信号だけが存在し、実際、そのパスにおける信号は、アド信号であることだけが可能である、またはアド信号、およびパワーバランシングを実行するのに使用されるローディング信号であることが可能であることに留意されたい。本発明のこの実施形態は、アド光パスにおける光信号の特定の形態に注目することはなく、したがって、本発明のこの実施形態は、これに関してまったく限定を設定しない可能性があり、図3に示されるものは、本発明のこの実施形態に対する限定として理解されるべきではない。
本発明のこの実施形態において、エクスプレス信号が、光処理構成要素によって分離された後、第2のスクランブラを介してスクランブルされて、スクランブルされたエクスプレス信号が得られ、スクランブルされたエクスプレス信号とドロップ信号が組み合わされ、その後、ブランチにドロップされる。ブランチに関して、エクスプレス信号は、物理層においてトランスペアレントではない。したがって、エクスプレス信号は、ブランチにおいて回復されることが可能でなく、したがって、盗聴対策能力は、比較的強く、情報セキュリティが向上させられる。
以下の実施形態は、光処理構成要素の2つのソリューションを例として与え、例示的な説明は、以下のとおりである。すなわち、
ソリューション1:図4に示されるとおり、光処理構成要素は、第1のカプラと、第1の光分割デバイスと、第1の光選択デバイスとを含む。
各デバイスの接続様態は、特に以下のとおりである。すなわち、第1のカプラの入力終端が、光処理構成要素の入力終端の役割をし、第1のカプラの第1の出力終端および第2の出力終端が、それぞれ第1の光分割デバイスの入力終端および第1の光選択デバイスの入力終端に接続され、第1の光分割デバイスの第1の出力終端が、光処理構成要素の第1の出力終端であり、第1の光分割デバイスの第2の出力終端が、光処理構成要素の第2の出力終端であり、第1の光選択デバイスの出力終端は、光処理構成要素の第3の出力終端である。
以下に、光信号の伝送方向、および各デバイスの処理について詳細に説明する。エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号が、第1のカプラの入力終端から第1のカプラに入り、第1のカプラは、トランク信号を第1のトランク信号と第2のトランク信号に分離し、第1のトランク信号と第2のトランク信号は、トランク信号と同一であり、第1のトランク信号は、第1のカプラの第1の出力終端を介して第1の光分割デバイスの入力終端に入り、第1の光分割デバイスは、第1の光分割デバイスの入力終端に入る第1のトランク信号を第2のドロップ信号とエクスプレス信号に分割し、第2のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第2のドロップ信号は、第1の光分割デバイスの第1の出力終端から出力され、エクスプレス信号は、第1の光分割デバイスの第2の出力終端から出力され、第2のトランク信号は、第1のカプラの第2の出力終端を介して第1の光選択デバイスの入力終端に入り、第1の光選択デバイスは、トランク信号の中の第2のドロップ信号を阻止して、エクスプレス信号を獲得し、獲得されたエクスプレス信号は、第1の光選択デバイスの出力終端から出力される。
前述の実施形態ソリューションにおいて、最初に、トランク信号が、トランク信号の2つの線路に分離され、その後、トランク信号の2つの線路に対して処理が別々に実行されて、1つのドロップ信号、および2つのエクスプレス信号が得られる。3つだけのデバイスが、光処理構成要素の機能を完了するのに必要とされる。
ソリューション2:図5に示されるとおり、光処理構成要素は、第2のカプラと、第2の光分割デバイスとを含む。
各デバイスの接続様態は、特に以下のとおりである。すなわち、第2の光分割デバイスの入力終端が、光処理構成要素の入力終端の役割をし、第2の光分割デバイスの第1の出力終端が、光処理構成要素の第1の出力終端の役割をし、第2の光分割デバイスの第2の出力終端が、第2のカプラの入力終端に接続され、第2のカプラの第1の出力終端が、光処理構成要素の第2の出力終端の役割をし、第2のカプラの第2の出力終端が、光処理構成要素の第3の出力終端の役割をする。
以下に、光信号の伝送方向、および各デバイスの処理について詳細に説明する。エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号が、第2の光分割デバイスの入力終端から第2の光分割デバイスに入り、第2の波長分割マルチプレクサが、第2の光分割デバイスの入力終端に入るトランク信号をドロップ信号とエクスプレス信号に分離し、ドロップ信号は、第2の光分割デバイスの第1の出力終端から出力され、エクスプレス信号は、第2の光分割デバイスの第2の出力終端を介して第2のカプラの入力終端に入り、第2のカプラは、第2のカプラに入るエクスプレス信号を処理して、第1のエクスプレス信号および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第1のエクスプレス信号は、第2のカプラの第1の出力enda第1の出力終端から出力され、第2のエクスプレス信号は、第2のカプラの第2の出力enda第2の出力終端から出力される。
前述の実施形態ソリューションにおいて、最初に、トランク信号が、エクスプレス信号とドロップ信号に分離され、その後、エクスプレス信号は、同一のエクスプレス信号の2つの線路に入るように結合される。2つだけのデバイスが、光処理構成要素の機能を完了するのに必要とされ、ハードウェアリソースがさらに節約され得る。
ソリューション2の補足として、図6に示されるとおり、光処理構成要素は、光減衰器をさらに含み、
光減衰器の入力終端が、第2の光分割デバイスの第1の出力終端に接続され、光減衰器の出力終端が、光処理構成要素の第1の出力終端の役割をする。
前述の光減衰器は、その光減衰器を通過する光信号に関してパワー調整の機能を有するデバイスである。前述のソリューションにおいて、光減衰器を用いて、ドロップ信号に対するパワー制御が実施され、したがって、ドロップ信号を受信することの効果が、より良好となる。
さらに、光分割デバイスが信号を分割した後、少数のドロップ信号が、エクスプレス信号の間に混合されることが可能である。エクスプレス信号の間に混合されたドロップ信号をさらに濾波して除外するのに、アド-ドロップ多重化分岐ユニットは、第1の帯域阻止フィルタまたは第1の波長ブロッカをさらに含み、第1の帯域阻止フィルタまたは第1の波長ブロッカは、光処理構成要素と第1の組合せデバイスの第1の入力終端の間で直列に接続されて、第1の帯域組織フィルタまたは第1の波長ブロッカを通過するエクスプレス信号の中のドロップ信号を阻止するように構成される。
前述の2つの光処理構成要素の説明に基づいて、より詳細には、第1の光分割デバイスは、波長分割マルチプレクサまたは1*2波長選択的スイッチであり、第2の光分割デバイスは、波長分割マルチプレクサまたは1*2波長選択的スイッチであり、第1の光選択デバイスは、帯域阻止フィルタまたは波長ブロッカである。
エクスプレス信号とAdd信号の間のパワーバランシングの管理を実施するのに、本発明の実施形態が、以下のソリューションをさらに提供する。すなわち、図7に示されるとおり、光アド-ドロップマルチプレクサが、第1の光増幅器と、第2の光増幅器と、第2の光選択デバイスと、制御ユニットと、第1の検出デバイスと第2の検出デバイスとをさらに含む。
各デバイスの接続様態は、特に以下のとおりである。すなわち、第1の光増幅器は、光処理構成要素の入力終端より前に直列に接続され、第1の光増幅器の出力終端が、光処理構成要素に接続され、第2の光増幅器の出力終端が、第2の光選択デバイスの入力終端に接続され、第2の光選択デバイスの出力終端が、第2の検出デバイスの入力終端に接続され、第2の検出デバイスの出力終端が、第1の組合せデバイスの第2の入力終端に接続される。
以下に、光信号の伝送方向、および各デバイスの処理について詳細に説明する。トランク信号が、第1の光増幅器の入力終端から第1の光増幅器に入り、第1の光増幅器の出力終端を介して光処理構成要素の入力終端に入り、ローディング信号と、アド信号とを含むブランチ信号が、第2の光増幅器の入力終端から第2の光増幅器に入り、かつ第2の光増幅器の出力終端を介して第2の光選択デバイスの入力終端に入り、第2の光選択デバイスの入力終端は、ブランチ信号の中にあり、かつ第2の光選択デバイスの入力終端から第2の光選択デバイスに入るローディング信号を阻止して、アド信号を獲得し、獲得されたアド信号は、第2の光選択デバイスの出力終端を介して第1の組合せデバイスの第2の入力終端に入る。
検出信号および制御信号の伝送が、パワーバランシング管理を実施するのに必要とされる。コントローラと第1の検出デバイスと第2の検出デバイスの間の接続関係が、図7に点線で表され、点線は、光信号の伝送方向を表す実線から区別されるように使用される。特に、第1の検出デバイスは、第1の検出デバイスを通過するエクスプレス信号を検出し、第1の検出値を制御ユニットに送信し、制御ユニットは、第1の検出値に応じて、光アド-ドロップマルチプレクサの挿入ロスを補償するように第1の光増幅器の増幅利得を調整し、第2の検出デバイスは、第2の検出デバイスを通過するアド信号を検出し、第2の検出値を制御ユニットに送信し、制御ユニットは、第2の検出値に応じて、光アド-ドロップマルチプレクサの挿入ロスを補償するように第2の光増幅器の増幅利得を調整する。
前述の実施形態において、制御ユニット、第1の検出デバイス、および第2の検出デバイスが、トランクとブランチの間でパワーバランシングを実施するのに使用される。このソリューションは、自動パワーバランシングを実施することが可能である。
パワーバランシング管理を実施する実施ソリューションに関して、光処理構成要素に含められた第1の光分割デバイスが1*2波長選択的スイッチである場合、第1の光選択デバイスと第2の光選択デバイスの両方が、波長ブロッカであり、制御ユニットは、第1の光分割デバイス、第1の光選択デバイス、および第2の光選択デバイスに別々にさらに接続される。
この実施形態において、前述の制御ユニット、第1の光分割デバイス、第1の光選択デバイス、および第2の光選択デバイスは、再構成可能な光アド-ドロップマルチプレクサを形成して、ドロップ信号およびアド信号を調整するようにする。
パワーバランシング管理を実施する実施ソリューションにおいて、検出デバイスが使用される必要があり、検出デバイスによって実施される機能は、検出デバイスを通過する光信号を検出すること、および検出デバイスを通過する光信号のパワーを決定することである。多くのオプションの実施ソリューションが存在する。本発明の実施形態が、その実施ソリューションの例を提供する。図8に示されるとおり、図7も参照すると、特に、第1の検出デバイスは、第3のカプラと、光検出器とを含む。
各デバイスの接続様態は、特に以下のとおりである。すなわち、第3のカプラは、光処理構成要素と第1の組合せデバイスの第1の入力終端の間で直列に接続され、第3のカプラの入力終端は、光処理構成要素に接続され、第3のカプラの2つの出力終端は、第1の組合せデバイスの第1の入力終端、および光検出器に別々に接続され、光検出器は、制御ユニットに接続される。
以下に、光信号および検出値の伝送方向、ならびに各デバイスの処理について詳細に説明する。光処理構成要素の出力終端を介して第3のカプラに入るエクスプレス信号が、2つの部分に分割され、これらの部分は、第3のカプラの2つの出力終端を介して第1の組合せデバイスの第1の入力終端、または光検出器に別々に入り、光検出器は、光検出器の入力終端から光検出器に入るエクスプレス信号を検出し、第1の検出値を制御ユニットに送信する。
前述の実施形態において、信号検出機能は、2つだけのデバイスを使用することによって実施される。信号検出機能は、より少ないハードウェアを使用するという前提の下で実施されることが可能である。
オプションとして、第2のスクランブラは、光信号に対してスクランブル動作を実行するデバイスである。本発明のこの実施形態によって提供されるその実施ソリューションは、以下のとおりである。すなわち、第2のスクランブラは、リング発振器である。また、第2のスクランブラの実施様態は、カプラおよび遅延デバイスが、以下のとおり実施のために使用されることであることも可能である。すなわち、カプラが、スクランブルされるべき光信号を、2つまたは3つ以上の信号に分割するのに使用される。
遅延デバイスは、異なる伝送方向で異なる遅延を重ね合わせるのに使用され、その後、M-Z干渉計装置を形成するように組合せが実行される。また、同一チャネルクロストークの目的も実現される。本発明のこの実施形態は、以下のとおり2*2カプラに基づいてリング発振器を形成することの特定の実施ソリューションを提供する。すなわち、リング発振器は、少なくとも1つの2*2カプラを含み、リング発振器が、少なくとも2つの2*2カプラによって形成される場合、その少なくとも2つの2*2カプラは、直列接続様態または並列接続様態で接続され、リング発振器が、少なくとも3つの2*2カプラによって形成される場合、その少なくとも3つの2*2カプラは、直列接続様態で、並列接続様態で、または直列接続様態と並列接続様態で接続される。
例示的な実施ソリューションとして、2*2カプラの分割比は、
Figure 2017509183
である。
以下の実施形態は、前述の実施形態において提供されるソリューションについてのより詳細な説明を与える。後続の実施形態において、比較的多数の機能デバイスが関与し、それらのデバイスの機能は、以下のとおり説明される。すなわち、
WDM(Wavelength Division Multiplexer、波長分割マルチプレクサ):一般に、少なくとも3つのポートを有し、異なる波長の入力光を分割し、かつ異なるポートを介して光を出力するように、または異なるポートから入力された異なる波長の信号光を組み合わせ、その後、同一のポートを介して、組み合わされた信号光を出力するように構成される。すなわち、特定の波長の光だけが、指定されたポートを行き来することが可能である。
WSS(Wavelength Selective Switch、波長選択的スイッチ):マルチポート波長相関デバイスであり、少なくとも3つのポートを含み、ポートの間の波長接続関係は、再構成可能である。例えば、前述の実施形態に関与する1*2WSSが、コマンドを使用することによって、1つのポートから入力された信号の中の指定された波長の信号の一部分が、そのWSSの1つのポートから出力されるように、かつ別の波長の信号の別の部分が、別のポートから出力されるように制御することが可能である。逆に、異なるポートから入力された異なる波長の信号が、組み合わされ、その後、1つのポートを介して出力されることも可能である。一般に、商業的に使用されるWSSデバイスは、光信号に関する減衰調整機能と、ポート出力選択機能とをさらに有する。
WB(Wavelength Blocker、波長ブロッカ):2ポートの再構成可能なデバイスであり、コマンド制御によって、WBを通過する特定の波長の信号を阻止することができる。
Coupler(カプラ):一般に、少なくとも3つのポートを有し、光のビームをいくつかのビームに分割して、それらのビームを、異なるポートを介して出力することができ、このことは、波長とは無関係である。また、カプラは、異なるポートから入力された信号光を組み合わせ、その後、1つまたは複数のポートを介して、組み合わされた信号光を出力することも可能であり、出力される光は、各入力ポートから入力された波長要素を含むことが可能であり、すなわち、このデバイスによって実行される光分割および光組合せは、波長独立である。技術的に、カプラとは、従来、多入力多出力波長独立光パワー結合-分割デバイス、および低結合比光パワー分割デバイスを指す。
Splitter(スプリッタ):一般に、少なくとも3つのポートを有し、Couplerのオプションの実施デバイスである波長独立の光パワー分割デバイスである。技術ファイルドにおいて、スプリッタとは、従来、光信号を、均等または同等のパワーのいくつかの信号に分割する光パワー分割デバイスを指す。
Combiner(combiner/結合器):特に波長依存でも、波長独立でもなく、結合機能において、WDM、COUPLER、またはWSSデバイスの上位デバイスの概念と見なされ得る、いくつかの信号を一緒に組み合わせるデバイスである。
BBF(Band Block Filter、帯域阻止フィルタ):特定の波長帯域の信号を阻止し、かつ他の信号が通過することを許す2ポートデバイスである。
BPF(Band Pass Filter、帯域通過フィルタ):特定の波長帯域の信号が通過することを可能にし、他の信号を阻止する2ポートデバイスである。
VOA(Variable Optical Attenuator、可変光減衰器):減衰量を調整することができる光減衰器である。
以下に、特に以下のとおりであるオプションの5つの実施ソリューションを提供する。
ソリューション1
この実施形態における技術的ソリューションが、図9に示される。スプリッタ(Splitter)が、OADM BU装置の入力終端において、入力トランク信号を2つの線路に分離するのに使用される。ドロップ信号の1つの線路において、波長分割マルチプレクサ1(WDM1)が、ドロップ信号とエクスプレス信号を分離するのに使用される。エクスプレス信号が、2*2カプラ(Coupler)の入力終端を通過し、2*2カプラの1つの出力終端は、ループバック様態でリング発振器を形成するように別の入力終端に接続され、2*2カプラの別の出力終端は、波長分割マルチプレクサ2(WDM2)を使用することによってドロップ信号と組み合わされ、組み合わされた信号が、ドロップ終端から出力される。エクスプレス信号が、帯域阻止フィルタ(BBF)を通過し、帯域阻止フィルタが、ドロップ信号を阻止して、エクスプレス信号を獲得する。エクスプレス信号は、波長分割マルチプレクサ3(WDM3)を通過し、Add信号と組み合わされ、その後、組み合わされた信号が出力される。ドロップ信号の1つの線路において、Loading(ローディング)信号が、帯域通過フィルタ(BPF)によって阻止されて、Add信号が獲得され、Add信号は、帯域通過フィルタを通過し、その後、波長分割マルチプレクサ3(WDM3)を使用することによってエクスプレス信号と組み合わされ、その後、組み合わされた信号が出力される。
本発明のこの実施形態において、エクスプレス信号が、スプリッタおよび波長分割マルチプレクサによって分離された後、リング発振器によってスクランブルされて、スクランブルされたエクスプレス信号が獲得され、スクランブルされたエクスプレス信号とドロップ信号が組み合わされ、その後、ブランチにドロップされる。ブランチに関して、エクスプレス信号は、物理層においてトランスペアレントではない。したがって、エクスプレス信号は、ブランチにおいて回復されることが可能でなく、したがって、盗聴対策能力は、比較的強く、情報セキュリティが向上させられる。
図10に示されるとおり、無方向性の2*2カプラの分割比は、一般に、対称である。例えば、p1ポートから、入力のために使用され、p3の出力比は、x%であり、p4の出力比は、1-x%であり、p2が入力のために使用される場合、p3の出力比は、1-x%であり、p4の出力比は、x%である。図10に示されるとおり、p3の出力比は、1-Rであり、p4の出力比は、Rである。
やはり図9を参照すると、p1が、WDM1に接続され、p3が、WDM2に接続され、光信号の伝送のためにp4からp2にループバックされる光ファイバの長さは、コヒーレンス長(ループバック信号と入力信号の混合は、干渉をもたらさない)よりはるかに大きく、カプラのさらなるロス、およびループバック光ファイバロスは、無視され得るものと想定され、すると、p3の出力光パワーは、以下の式(1)として表現されることが可能である。すなわち、
Figure 2017509183
Rは、分割比であり、Pin(t)は、p1の入力パワーであり、Nは、光ファイバループにおける信号のループの数を表し、tdは、1つのループに関する遅延を表し、td=L*n/cであり、ここで、Lは、1つのループに関するファイバの長さであり、nは、ファイバのファイバコアグループの屈折率であり、cは、真空中の光の速さである。式(1)の右側の第1の項は、直接に結合され、出力される信号を表し、第2の項は、ループバック様態で重ね合わされた帯域内の同一チャネルクロストーク雑音を表す。信号の平均入力パワーは、一般に、一定であり、入力信号内で伝送される自然放出光雑音は、無視され、すると、信号対雑音比は、以下の式(2)として近似で表現されることが可能である。すなわち、
Figure 2017509183
異なる伝送方向における、異なる数のループに関してループする信号が、合計出力パワーにおいて解かれた場合、それらの比とカプラの分割比の間の関係が、図11に示される。P1からP3までの直接の結合によって出力される信号のパワー比は、カプラの分割比と等しい。1つのループに関してカプラをループする信号のパワー比のルールは、(1-R)2であり、遅延tdが生成される。2つのループに関する信号のパワー比のルールは、R(1-R)2であり、遅延2*tdが生成される。より多くのループに関する信号のパワー割当量の場合、1つのループに関する信号のパワー比は、前のループに関する信号のパワー比のR倍であり、遅延は、前のループと比べてtdだけ増加する。詳細については、図11に示される異なる伝送方向における信号のパワー比とカプラの分割比の間の関係を参照されたい。図11において、右上から左下への実線は、直接結合出力であり、破線は、1つのループをループすることに関する出力であり、一点鎖線は、2つのループをループすることに関する出力であり、長破線は、3つのループをループすることに関する出力であり、点線は、4つのループをループすることに関する出力である。
図11から見て、1つのループをループすることに関する出力パワー比は、カプラの分割比と反対傾向の関係にあり、このことは、カプラの分割比が大きすぎる場合、1つのループをループする信号のパワーが、出力パワーにおいて支配的であることを意味し、その信号は、支配的信号と見なされることが可能であり、このことは、スクランブル性能の助けとならない。最適のスクランブル性能に対応するカプラの分割比は、直接結合出力と1つのループをループすることに関する出力の交点にあり、すなわち、(1-R)2=Rが満たされる。以下の式(3)が得られる。すなわち、
Figure 2017509183
信号がより適切にスクランブルされることを可能にするために、2つまたは3つ以上の2*2カプラが、直列に、または並列に接続されることが可能である。図12Aから図12Eに示されるとおり、カプラは、分割比の異なる組合せを使用することが可能であり、異なるループバック光ファイバ長が、組み合わされることも可能である。図12Aから図12Cは、それぞれ、単一リング発振器、直列に接続されたリング発振器、および並列に接続されたリング発振器を示し、図12Dから図12Eは、直列接続および並列接続様態で接続された2つのリング発振器であり、L1からL7はすべて、光ファイバである。
クロストークペナルティの点で、クロストークペナルティは、信号変調フォーマット、決定受信様態、クロストーク信号相関、およびクロストーク雑音の分布と関係する。例えば、OOK(On-Off Keying、バイナリオン-オフキーイング)の変調フォーマットにおいて、受信機が、固定された決定の直流結合を使用し、パワーペナルティ関係は、以下の式(4)のとおりである。すなわち、
Figure 2017509183
ただし、γiは、クロストークパワー比(対数フォーマット)である。
ソリューション2
本発明の実施形態ソリューションによれば、ソリューション2の装置が、図13に示される(図13は、1つの方向だけを示し、反対方向は、再び説明されることはない、その1つの方向と完全に対称である)。スプリッタ(Splitter)が、OADM BU装置の入力終端において、入力信号を2つの線路に分離するのに使用される。ブランチにおいて、波長分割マルチプレクサ(WDM1)が、ドロップ信号とエクスプレス信号を分離するのに使用される。エクスプレス信号が、2*2カプラ1(Coupler1)の入力終端を通過し、Coupler1の出力終端が、ループバック様態でリング発振器を形成するように別の入力終端に接続され、Coupler1の別の出力終端が、波長分割マルチプレクサ2(WDM2)を使用することによってドロップ信号と組み合わされ、組み合わされた信号が、ドロップ終端から出力される。エクスプレス信号の1つの線路における帯域阻止フィルタ(BBF)が、ドロップ信号を阻止し、エクスプレス信号は、波長分割マルチプレクサ3(WDM3)を使用することによってAdd(アド)信号と組み合わされ、その後、組み合わされた信号が出力される。アド信号の1つの線路において、Loading(ローディング)信号が、帯域通過フィルタ(BPF)によって阻止され、Add信号は、帯域通過フィルタを通過し、その後、エクスプレス信号と組み合わされ、組み合わされた信号が出力される。一般に、入力側およびAdd側で、光増幅器(OA1およびOA2)が、OADMによってもたらされる挿入ロスを補償するように入力終端においてそれぞれ使用される。Coupler(Coupler2およびCoupler3)が、パワーの一部分を結合するように帯域阻止フィルタと出力結合器の間、および帯域通過フィルタと出力結合器の間でそれぞれ使用され、帯域阻止フィルタおよび帯域通過フィルタは、パワーを検出するため、およびコマンドを受信するために光電検出器(PD1およびPD2)に接続される。光検出器(PD1およびPD2)と光増幅器(OA1およびOA2)はともに、制御ユニット(Control Unit)に接続され、光増幅器の出力パワーが、光検出器を使用することによって、エクスプレス信号とAdd信号の間でパワーバランシングの管理能力を実施するように、フィードバック制御のために制御ユニットにフィードバックされることが可能である。
信号フロー:入力信号が、入力終端において光増幅器(OA1)によって増幅され、その後、2つの部分に分離される。1つの部分は、ドロップ信号の1つのパスにおいて波長分割マルチプレクサ1(WDM1)に接続され、ドロップ信号とエクスプレス信号が、分離され、その後、エクスプレス信号が、2*2カプラ(Coupler1)によって形成されたリング発振器を通過し、スクランブルされたエクスプレス信号が、出力される。次に、スクランブルされたエクスプレス信号が、波長分割マルチプレクサ2(WDM2)を使用することによってドロップ信号と組み合わされ、その後、組み合わされた信号が、ドロップ終端から出力される。信号の他方の部分が、帯域阻止フィルタ(BBF)を通過し、信号の他方の部分の中のドロップ信号が、阻止され、エクスプレス信号が、保持されて、出力され、その後、カプラ2(Coupler2)および波長分割マルチプレクサ3(WDM3)を通過して、出力される。Add信号およびLoading信号が、Addポートから入力され、Add側で光増幅器(OA2)によって増幅され、その後、帯域通過フィルタ(BPF)に到達する。帯域通過フィルタは、Loading信号を阻止し、Add信号を出力する。Add信号は、カプラ3(Coupler3)および結合器3(WDM3)を通過し、エクスプレス信号と組み合わされ、組み合わされた信号が、出力ポートから出力される。
本発明のこの実施形態におけるソリューション2の実施ソリューションは、ブランチにおいて、ドロップ信号のトランスペアレントなエクスプレス、およびスクランブルされたエクスプレス信号のエクスプレスを実施して、エクスプレス信号が、通常、ブランチにおいて受信され得ないようにして、その結果、情報セキュリティリスクを回避する。さらに、ドロップ信号の出力終端が、エクスプレス信号のパワーを変更せず、その結果、パワーが、ドロップ信号が中継器によって増幅された後に信号パワー競合のために過度に高いという問題を回避する。
ソリューション3
図14に示されるとおり、原理および信号伝送方向は、ソリューション2のものと同一である。ソリューション2に基づいて、ドロップ信号の伝送方向における波長分割マルチプレクサが、1*2波長選択的スイッチ(WSS)で置き換えられ、エクスプレス信号の伝送方向における帯域阻止フィルタ、およびアド信号の伝送方向における帯域通過フィルタが、波長ブロッカ(WB1およびWB2)で置き換えられ、WSS、WB1、WB2、OA1、およびOA2が、制御ユニットに別々に接続される。このようにして、再構成可能なOADM装置が形成される。信号フローは、ソリューション2のものと同一であり、詳細が、ここで再び説明されることはない。
本発明のこの実施形態におけるソリューション3の実施形態において、エクスプレス信号は、機密性フィーチャを実施するようにブランチにおいてスクランブルされることが可能であり、ブランチにおける中継器の入力パワーバランシングの要件が満たされることも可能である。
ソリューション4
ソリューション4の実施形態は、ソリューション2の実施形態に基づく変形形態である。図15に示されるとおり、「最初に波長分割、その後、分割する」様態が、ソリューション2の実施形態における「最初に分割し、その後、波長分割」の様態に置き換わるように使用される。すなわち、OADMの入力側で、ドロップ信号とエクスプレス信号が最初に、波長分割マルチプレクサ1(WDM1)を使用することによって分離され、その後、エクスプレス信号の一部分が、スプリッタ(Splitter)によって分割され、スクランブルされ、波長分割マルチプレクサ2(WDM2)を使用することによってドロップ信号と組み合わされ、その後、組み合わされた信号が、ブランチにおける出力終端を介して出力される。スクランブルされた信号のパワー対ドロップ信号のパワーの比を平衡させるため、光減衰器(attenuator)が、一般に、ブランチにおけるドロップ信号のために追加される必要がある(ソリューション4の実施形態において、BBFは、オプションである。Drop信号はすべて、WDM1によってブランチにドロップされる。WDM1のパフォーマンスが比較的劣悪である場合、Drop信号の一部分は、エクスプレス信号の中に残存する。この実施形態において、BBFが、これらの残存するDrop信号を除去するように展開される)。エクスプレス信号の伝送方向において、帯域阻止フィルタ(BBF)が、オプションとして、残存するDrop信号を濾波して除去するように展開される。WDM3が、エクスプレス信号とアド信号を組み合わせ、かつLoading信号を阻止するように構成される。WDM3が、アド信号の伝送方向においてLoading信号を完全に隔離することができない場合、Loading信号を阻止するようにアド信号の伝送方向においてBPFも展開される必要がある。光増幅器、PD、および接続されたカプラの機能は、ソリューション2およびソリューション3における実施形態におけるものと同一であり、詳細が、ここで再び説明されることはない。
本発明の実施形態におけるソリューション4の実施形態において、ソリューション2およびソリューション3の実施形態との信号フローにおける違いは、ソリューション4の実施形態において、ドロップ信号が最初に、WDM1によって分離され、エクスプレス信号のパワーがスクランブルされ、その後、ドロップ信号が組み合わされて、Drop終端からの出力されることにある。しかし、ソリューション2およびソリューション3の実施形態において、合計パワーが分割され、異なる波長の光が分割され、エクスプレス波長がスクランブルされ、その後、信号が組み合わされて、Drop終端から出力される。本発明のこの実施形態において、エクスプレス信号が、スプリッタおよび波長分割マルチプレクサによって分割された後、リング発振器を使用することによってスクランブルされて、スクランブルされたエクスプレス信号が獲得され、スクランブルされたエクスプレス信号とドロップ信号が組み合わされて、ブランチにドロップされる。ブランチに関して、エクスプレス信号は、物理層においてトランスペアレントではない。したがって、エクスプレス信号は、ブランチにおいて回復されることが可能でなく、したがって、盗聴対策能力は、比較的強く、情報セキュリティが向上させられる。
ソリューション5
ソリューション5の実施形態は、ソリューション4の実施形態に基づく変形形態である。図16に示されるとおり、ソリューション5の実施形態において、1*2波長選択的スイッチ(WSS1)が、OADM装置の入力終端において、入力信号の中でDrop信号とエクスプレス信号を分離するように使用される。次に、エクスプレス信号が、エクスプレス信号の一部分を結合するスプリッタを通過し、2*2カプラ1(Coupler1)によって形成されるリング発振器を通過し、その後、出力され、カプラ2(Coupler2)を使用することによってDrop信号と組み合わされ、Drop終端から出力される。スプリッタによって分離されたエクスプレス信号の別の線路が、別の1*2WSS(WSS2)に接続される。アド信号の伝送方向において、Loading信号およびAdd信号が、別のWSS(WSS2)の別の入力終端に入力され、WSS2が、別のポートから入力されたAdd信号とエクスプレス信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力終端に出力する。一般に、OADM装置のロスを補償するために、光増幅器(OA1およびOA2)が、入力終端およびAddポートにおいて挿入される必要がさらにある。さらに、WSSの波長選択的ステータス、信号減衰、および光増幅器の出力パワーを制御するように2つのWSS、および2つの光増幅器に接続される制御装置も存在する。本発明のこの実施形態において、エクスプレス信号が、スプリッタおよび波長選択スイッチによって分離された後、リング発振器によってスクランブルされて、スクランブルされたエクスプレス信号が獲得され、スクランブルされたエクスプレス信号とドロップ信号が組み合わされて、ブランチにドロップされる。ブランチに関して、エクスプレス信号は、物理層においてトランスペアレントではない。したがって、エクスプレス信号は、ブランチにおいて回復されることが可能でなく、したがって、盗聴対策能力は、比較的強く、情報セキュリティが向上させられる。
本発明の実施形態が、別の光アド-ドロップマルチプレクサをさらに提供する。図17に示されるとおり、図3も参照すると、光処理構成要素が、第4の出力終端(光処理構成要素において4という番号が付けられた出力終端)をさらに含み、第1の組合せデバイスが、第3の入力終端(3という番号が付けられた円)をさらに含み、光アド-ドロップマルチプレクサが、第1のスクランブラをさらに含む。
光処理構成要素の第4の出力終端が、第1のスクランブラの入力終端に接続され、第1のスクランブラの出力終端が、第1の組合せデバイスの第3の入力終端に接続される。
光処理構成要素は、トランク信号の中にあり、かつ光処理構成要素に入るドロップ信号をさらに処理して、第1のドロップ信号にし、第1のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第1のドロップ信号は、光処理構成要素の第4の出力終端を介して第1のスクランブラに入り、第1のスクランブラは、第1のスクランブラに入る第1のドロップ信号をスクランブルして、スクランブルされた第1のドロップ信号を獲得し、スクランブルされた第1のドロップ信号は、第1のスクランブラの出力終端を介して第1の組合せデバイスの第3の入力終端に入る。
第1の組合せデバイスは、第1の組合せデバイスの第1の入力終端、および第1の組合せデバイスの第3の入力終端を第1の組合せデバイスの出力終端にさらに接続し、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入るエクスプレス信号、および光スイッチング構成要素の第3の入力終端に入るスクランブルされたドロップ信号が、第1の組合せデバイスの出力終端から出力される。
前述の第1のスクランブラは、第2のスクランブラの構造と完全に同一である構造を使用することが可能であり、すなわち、第1のスクランブラは、リング発振器を使用して、光信号に対してスクランブル機能を実施することも可能である。
この実施ソリューションは、ドロップ信号のトランスペアレントなエクスプレス、およびドロップ信号の伝送方向におけるスクランブルされたエクスプレス信号のエクスプレスをサポートするだけでなく、エクスプレス信号のトランスペアレントなエクスプレス、およびエクスプレス信号の伝送方向におけるDrop信号のスクランブリングもサポートする。このことは、OADM海底ケーブルシステム障害シナリオにおける入力パワーバランスの問題を解決して、システムが、障害冗長性機能を実施するのをサポートし、情報セキュリティリスクも効果的に回避される。
図17に示される構造に基づいて、本発明の実施形態が、光処理構成要素の別のオプションの実施ソリューションをさらに提供する。図18に示されるとおり、特に、光処理構成要素が、第3の光分割デバイスと、第4のカプラと、第5のカプラとを含む。
第3の光分割デバイスの入力終端は、トランク入力終端であり、第3の光分割デバイスは、2つの出力終端を含み、第3の光分割デバイスの第1の出力終端が、第4のカプラの入力終端に接続され、第3の光分割デバイスの第2の出力終端が、第5のカプラの入力終端に接続され、第4のカプラは、第1の出力終端と、第2の出力終端とを含み、第5のカプラは、第1の出力終端と、第2の出力終端とを含み、第4のカプラの第1の出力終端は、光処理構成要素の第3の出力終端として、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、第4のカプラの第2の出力終端は、光処理構成要素の第2の出力終端として、第2のスクランブラの入力終端に接続され、第5のカプラの第1の出力終端は、光処理構成要素の第4の出力終端として、第1のスクランブラに接続され、第5のカプラの第2の出力終端は、光処理構成要素の第1の出力終端として、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、第1のスクランブラの出力終端は、光スイッチング構成要素の第3の入力終端に接続される。
エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号が、第3の光分割デバイスの入力終端から第3の光分割デバイスに入り、第3の光分割デバイスは、トランク信号をエクスプレス信号とドロップ信号に分割し、エクスプレス信号は、第3の光分割デバイスの第1の出力終端を介して第4のカプラの入力終端に入り、ドロップ信号は、第3の光分割デバイスの第2の出力終端を介して第5のカプラの入力終端に入り、第4のカプラは、第4のカプラの入力終端に入るエクスプレス信号を処理して、第1のエクスプレス信号および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第1のエクスプレス信号は、第4のカプラの第1の出力終端を介して第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入り、第2のエクスプレス信号は、第4のカプラの第2の出力終端を介して第2のスクランブラの入力終端に入り、第5のカプラは、第5のカプラの入力終端に入るドロップ信号を処理して、第1のドロップ信号および第2のドロップ信号にし、第1のドロップ信号と第2のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第1のドロップ信号は、第5のカプラの第1の出力終端を介して第1のスクランブラの入力終端に入り、第2のドロップ信号は、第5のカプラの第2の出力終端を介して第2の組合せデバイスの第1の入力終端に入る。
前述の実施形態におけるソリューションにおいて、最初に、トランク信号が処理されて、トランク信号の2つの線路にされ、その後、トランク信号の2つの線路に対して分割処理が別々に実行されて、2つのドロップ信号、および2つのエクスプレス信号が得られる。3つだけのデバイスが、光処理構成要素の機能を完了するのに必要とされる。
さらに、図19を参照すると、ブランチ信号が、ローディング信号と、アド信号とを含み、アド-ドロップ多重化分岐ユニットが、第4の光分割デバイスをさらに含む。
デバイス間の接続関係は、以下のとおりである。すなわち、第1の組合せデバイスが、第4の入力終端をさらに含み、第4の光分割デバイスの第1の出力終端が、第1の組合せデバイスの第4の入力終端に接続され、第4の光分割デバイスの第2の出力終端が、第1の組合せデバイスの第2の入力終端に接続される。
光信号の伝送方向は、以下のとおりである。すなわち、ローディング信号と、アド信号とを含むブランチ信号が、第4の光分割デバイスの入力終端に入り、第4の光分割デバイスは、第4の光分割デバイスに入るブランチ信号を、ローディング信号とアド信号に分割し、ローディング信号は、第4の光分割デバイスの第1の出力終端を介して光スイッチング構成要素の第4の入力終端に入り、アド信号は、第4の光分割デバイスの第2の出力終端を介して光スイッチング構成要素の第2の入力終端に入る。
第1の組合せデバイスは、第2の入力終端および第4の入力終端を第1の組合せデバイスの出力終端にさらに接続し、第1の組合せデバイスの第4の入力終端に入るローディング信号、および第1の組合せデバイスの第4の入力終端に入るアド信号が、第1の組合せデバイスの出力終端から出力される。
この実施ソリューションは、ドロップ信号のトランスペアレントなエクスプレス、およびドロップ信号の伝送方向におけるスクランブルされたエクスプレス信号のエクスプレスをサポートするだけでなく、エクスプレス信号のトランスペアレントなエクスプレス、およびエクスプレス信号の伝送方向におけるDrop信号のスクランブリングもサポートし、さらに、エクスプレス信号とLoading信号、およびスクランブルされたDrop信号とAdd信号を組み合わされた様態で受信する要件に応じて、選択が実行されることが可能である。このことは、OADM海底ケーブルシステム障害シナリオ、およびブランチにおける未完成の構築のシナリオにおける中継器の入力パワーバランスの問題を解決して、システムが、障害冗長性機能を実施するのをサポートするようにし、情報セキュリティリスクも効果的に回避される。
前述の実施形態におけるソリューションに基づいて、本発明の実施形態が、光スイッチング構成要素および第1の部分組合せデバイスを使用することによって第1の組合せデバイスを実施するソリューションを提供する。図20を参照すると、特に、光アド-ドロップマルチプレクサが、
第3の光分割デバイスと、第4の光分割デバイスと、第4のカプラと、第5のカプラと、第1のスクランブラと、第2のスクランブラと、光スイッチング構成要素と、第2の組合せデバイスと、第1の部分組合せデバイスとを含む。
各デバイスの接続様態は、特に、以下のとおりである。すなわち、第3の光分割デバイスの入力終端は、トランク入力終端であり、第3の光分割デバイスは、2つの出力終端を含み、第3の光分割デバイスの第1の出力終端は、第4のカプラの入力終端に接続され、第3の光分割デバイスの第2の出力終端は、第5のカプラの入力終端に接続され、第4のカプラは、第1の出力終端と、第2の出力終端とを含み、第5のカプラは、第1の出力終端と、第2の出力終端とを含み、第4のカプラの第1の出力終端は、光スイッチング構成要素の第1の入力終端に接続され、第4のカプラの第2の出力終端は、第2のスクランブラの入力終端に接続され、第5のカプラの第1の出力終端は、第1のスクランブラに接続され、第5のカプラの第2の出力終端は、第1の部分組合せデバイスの入力終端に接続され、第1の部分組合せデバイスの出力終端は、ブランチ出力終端であり、第1の部分組合せデバイスの出力終端は、光スイッチング構成要素の第3の入力終端に接続され、第2のスクランブラの出力終端は、第1の部分組合せデバイスの入力終端に接続され、第4の光分割デバイスの入力終端は、ブランチ入力終端であり、第4の光分割デバイスは、2つの出力終端を含み、第4の光分割デバイスの第1の出力終端が、光スイッチング構成要素の第4の入力終端に接続され、第4の光分割デバイスの第2の出力終端が、光スイッチング構成要素の第2の入力終端に接続され、光スイッチング構成要素は、2つの出力終端を含み、光スイッチング構成要素の第1の出力終端(図20にラベル5で示される円位置)が、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、光スイッチング構成要素の第2の出力終端(図20にラベル6で示される円位置)が、第2の組合せデバイスの第2の入力終端に接続され、第1の部分組合せデバイスの出力終端は、トランク出力終端である。
光信号の伝送方向および各デバイスの処理の詳細な説明は、以下のとおりである。エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号は、第3の光分割デバイスの入力終端から第3の光分割デバイスに入り、第3の光分割デバイスは、トランク信号をエクスプレス信号とドロップ信号に分割し、エクスプレス信号は、第3の光分割デバイスの第1の出力終端を介して第4のカプラの入力終端に入り、ドロップ信号は、第3の光分割デバイスの第2の出力終端を介して第5のカプラの入力終端に入り、第4のカプラは、第4のカプラの入力終端に入るエクスプレス信号を処理して、第1のエクスプレス信号および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第1のエクスプレス信号は、第4のカプラの第1の出力終端を介して光スイッチング構成要素の第1の入力終端に入り、第2のエクスプレス信号は、第4のカプラの第2の出力終端を介して第2のスクランブラの入力終端に入り、第2のスクランブラは、第2のスクランブラの入力終端に入るエクスプレス信号をスクランブルして、スクランブルされたエクスプレス信号を獲得し、スクランブルされたエクスプレス信号は、第2のスクランブラの出力終端を介して第1の部分組合せデバイスの入力終端に入り、第5のカプラは、第5のカプラの入力終端に入るドロップ信号を処理して、第1のドロップ信号および第2のドロップ信号にし、第1のドロップ信号と第2のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第1のドロップ信号は、第5のカプラの第1の出力終端を介して第1のスクランブラの入力終端に入り、第1のスクランブラは、第1のスクランブラの入力終端に入るドロップ信号をスクランブルして、スクランブルされたドロップ信号を獲得し、スクランブルされたドロップ信号は、第1のスクランブラの出力終端を介して光スイッチング構成要素の入力終端に入り、第2のドロップ信号は、第5のカプラの第2の出力終端を介して第1の部分組合せデバイスの入力終端に入り、第1の部分組合せデバイスは、第1の部分組合せデバイスに入るドロップ信号とスクランブルされたエクスプレス信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力する。
ローディング信号と、アド信号とを含むブランチ信号が、第4の光分割デバイスの入力終端に入り、第4の光分割デバイスは、第4の光分割デバイスに入るブランチ信号を、ローディング信号とアド信号に分割し、ローディング信号は、第4の光分割デバイスの第1の出力終端を介して光スイッチング構成要素の第4の入力終端に入り、アド信号は、第4の光分割デバイスの第2の出力終端を介して光スイッチング構成要素の第2の入力終端に入る。
光スイッチング構成要素は、3つの状態を有する。すなわち、第1の状態において、光スイッチング構成要素の第1の入力終端は、光スイッチング構成要素の第1の出力終端に接続され、光スイッチング構成要素の第3の入力終端は、光スイッチング構成要素の第2の出力終端に接続され、光スイッチング構成要素の第1の入力終端に入るエクスプレス信号は、光スイッチング構成要素の第1の出力終端から出力され、光スイッチング構成要素の第3の入力終端に入るスクランブルされたドロップ信号は、光スイッチング構成要素の第2の出力終端から出力され、第2の状態において、光スイッチング構成要素の第2の入力終端は、光スイッチング構成要素の第2の出力終端に接続され、光スイッチング構成要素の第4の入力終端は、光スイッチング構成要素の第1の出力終端に接続され、光スイッチング構成要素の第4の入力終端に入るローディング信号は、光スイッチング構成要素の第1の出力終端から出力され、光スイッチング構成要素の第2の入力終端に入るアド信号は、光スイッチング構成要素の第2の出力終端から出力され、第3の状態において、光スイッチング構成要素の第1の入力終端は、光スイッチング構成要素の第1の出力終端に接続され、光スイッチング構成要素の第2の入力終端は、光スイッチング構成要素の第2の出力終端に接続され、光スイッチング構成要素の第1の入力終端に入るエクスプレス信号は、光スイッチング構成要素の第1の出力終端から出力され、光スイッチング構成要素の第2の入力終端に入るアド信号は、光スイッチング構成要素の第2の出力終端から出力される。
第1の部分組合せデバイスは、光スイッチング構成要素を介して第1の部分組合せデバイスに入るエクスプレス信号を、スクランブルされたドロップ信号と組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力し、または第1の部分組合せデバイスは、光スイッチング構成要素を介して第1の部分組合せデバイスに入るローディング信号をアド信号と組み合わせて、組み合わされた信号を出力し、または第1の部分組合せデバイスは、光スイッチング構成要素を介して第1の部分組合せデバイスに入るエクスプレス信号をアド信号と組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力する。
本発明のこの実施形態において、光処理構成要素から分離された後、エクスプレス信号は、スクランブラによってスクランブルされて、スクランブルされたエクスプレス信号が獲得され、スクランブルされたエクスプレス信号は、ドロップ信号と組み合わされて、ブランチにドロップされる。ブランチに関して、エクスプレス信号は、物理層においてトランスペアレントではなく、したがって、元のエクスプレス信号は、ブランチにおいて回復されることが可能でなく、したがって、盗聴対策能力は、比較的強く、情報セキュリティが向上させられる。さらに、光スイッチング構成要素の2つの状態が、信号に対する管理を実施して、その結果、トランクおよびブランチにおける冗長性を実施することが可能である。
オプションとして、第3の光分割デバイスおよび第4の光分割デバイスは、波長分割マルチプレクサまたは1*2波長選択スイッチであり、第2の光分割デバイスは、波長分割マルチプレクサまたは1*2波長選択スイッチであり、第1の光選択デバイスは、帯域阻止フィルタまたは波長ブロッカである。
オプションとして、前述の第1の組合せデバイスが、3つの入力終端を有する場合、第1の組合せデバイスは、1*3波長選択スイッチを使用することによって直接に実施されることが可能であり、第1の組合せデバイスが、4つの入力終端を有する場合、第1の組合せデバイスは、1*4波長選択スイッチを直接使用することが可能である。第1の組合せデバイスが、4つの入力終端を有する場合、第1の組合せデバイスは、別個の1*2波長選択スイッチと波長分割マルチプレクサまたはカプラによって形成されることが可能である。別々に2つの1*2波長選択スイッチが使用される場合、第1の組合せデバイスは、特に、以下のとおりであることが可能である。すなわち、光スイッチング構成要素が、第1の1*2光スイッチと、第2の1*2光スイッチとを含み、第1の1*2光スイッチの第1の入力終端および第2の入力終端は、それぞれ、光スイッチング構成要素の第1の入力終端および第2の入力終端として使用され、第2の1*2光スイッチの第1の入力終端および第2の入力終端は、それぞれ、光スイッチング構成要素の第3の入力終端および第4の入力終端として使用され、第1の1*2光スイッチの出力終端と第2の1*2光スイッチの出力終端は、光スイッチング構成要素の出力終端として併せて使用される。このソリューションに関して、より詳細な説明が、後続の図21に対応する実施形態における例において与えられる。第1の1*2光スイッチおよび第2の1*2光スイッチは、図21におけるSwitch1(光スイッチ1)およびSwitch2(光スイッチ2)にそれぞれ対応する。
オプションとして、スクランブラは、光信号に対してスクランブル動作を実行するデバイスである。本発明のこの実施形態によって提供される1つの実施ソリューションは、以下のとおりである。すなわち、スクランブラは、リング発振器である。
本発明のこの実施形態は、以下のとおり2*2カプラに基づいてリング発振器を形成する特定の実施ソリューションを提供する。すなわち、リング発振器は、少なくとも1つの2*2カプラを含み、リング発振器が、少なくとも2つの2*2カプラによって形成される場合、その少なくとも2つの2*2カプラは、直列接続様態または並列接続様態で接続され、リング発振器が、少なくとも3つの2*2カプラによって形成される場合、その少なくとも3つの2*2カプラは、直列接続様態で、並列接続様態で、または直列接続様態と並列接続様態で接続される。
例示的な実施ソリューションとして、2*2カプラの分割比は、
Figure 2017509183
である。
オプションとして、アド-ドロップ多重化分岐ユニットは、第2の帯域阻止フィルタまたは第2の波長ブロッカと、第3の帯域阻止フィルタまたは第3の波長ブロッカとをさらに含むことが可能であり、
第2の帯域阻止フィルタまたは第2の波長ブロッカは、第3の光分割デバイスと第4のカプラの間に直列に接続され、かつ第2の帯域阻止フィルタまたは第2の波長ブロッカを通過するエクスプレス信号の中のドロップ信号を阻止するように構成され、
第3の帯域阻止フィルタまたは第3の波長ブロッカは、第3の光分割デバイスと第5のカプラの間に直列に接続され、かつ第3の帯域阻止フィルタまたは第3の波長ブロッカを通過するドロップ信号の中のエクスプレス信号を阻止するように構成される。帯域阻止フィルタまたは波長ブロッカを使用することによる波長濾波は、前述の実施形態において説明されており、詳細が、ここで再び与えられることはない。
以下の実施形態は、前述の図20に示される実施形態のより詳細な例を与える。この実施形態の例において、第3の光分割デバイスは、WDM1であり、第4の光分割デバイスは、WDM4であり、第4のカプラは、Splirrer1であり、第5のカプラは、Splirrer2であり、第1のスクランブラは、Coupler1であり、第2のスクランブラは、Coupler2であり、光スイッチング構成要素は、2つの光スイッチを使用することによって実施され、第2の組合せデバイスは、WDM3であり、第1の部分組合せデバイスは、WDM2である。詳細は、以下のとおりである。すなわち、
一般に、OADM BU装置に関して、盗聴対策機能の要件に加えて、OADM BUは、障害冗長性機能または障害隔離機能を提供することを要求され、すなわち、OADMの一方の側のトランクまたはブランチに障害がある場合、信号が関連する障害のない局の間で正常に伝送され得ることを確実にする適切な対策がとられなければならない。海底ケーブルシステムにおける光中継器は、一定の出力パワーモードで動作する。OADMの一方の側のトランクまたはブランチに障害がある場合、そのことは、トランク入力ロスまたはアド信号ロスを意味し、したがって、残りの信号が、その光中継器の合計の出力パワーを共有する。その結果、残りの信号のパワーは、極めて高く、光ファイバ伝送中の累積の非線形費用が増加するため、または受信機のパワーが過負荷になるため、信号伝送中断が生じる可能性がある。現在、エルビウムドープファイバ増幅器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier、EDFA)の自然放出光が、失われた信号パワーを補償するのに使用される。しかし、EDFAの自然放出光を使用することによって、失われた信号パワーを完全に補償することは困難であり、さらに、スペクトル分布が異なり、このことが、正常な局の間で伝送される信号の品質にさらに影響を与える。以下の実施形態は、OADMシステムの盗聴対策と障害冗長性の両方に対処するOADM装置を提供する。
図21に示されるとおり、波長分割マルチプレクサ(WDM1)が、OADM BU装置の入力終端において、入力信号の中のドロップ信号とエクスプレス信号を分離するように使用され、その後、ドロップ信号とエクスプレス信号のそれぞれが、スプリッタ(Splitter1およびSplitter2)によって2つの信号に別々に分割される。1つのエクスプレス信号が、2*2カプラ(Coupler2)によって形成されるリング発振器を通過し、その後、出力され、波長分割マルチプレクサ(WDM2)を使用することによって1つのDrop信号と組み合わされ、その後、Drop終端から出力され、他方のエクスプレス信号が、1*2光スイッチ(Switch1)の1つの入力終端に接続され、他方のDrop信号が、別の2*2カプラ(Coupler1)によって形成されるリング発振器を通過し、出力された、スクランブルされたDrop信号が、別の1*2光スイッチ(Switch2)の1つの入力終端に接続され、その2つの1*2光スイッチの出力終端が、波長分割マルチプレクサ(WDM3)を使用することによって組み合わされ、その後、出力終端に接続され、アド信号の伝送方向において、Loading信号とAdd信号が、波長分割マルチプレクサ(WDM4)を使用することによって分離されて、それぞれ、2つの光スイッチ(Switch1およびSwitch2)の他方の入力終端に接続され、波長分割マルチプレクサ(WDM4)の前に、可変光減衰器(VOA)が、オプションとして追加されて、Add信号とエクスプレス信号の間でパワーバランスを管理することが可能である。
OADMが通常の動作シナリオにある場合(図21)、OADMの入力終端の入力信号とAddポートの入力信号の両方が、通常、存在し、光スイッチ1(Switch1)は、エクスプレス信号が光スイッチ1の出力ポートに接続されるように制御され、光スイッチ2(Switch2)は、アップロードする信号が、光スイッチ2の出力ポートに接続されるように制御され、その後、エクスプレス信号およびAdd信号が、波長分割マルチプレクサ(WDM3)を使用することによって組み合わされた後に出力される。
OADMが、トランク障害シナリオにある場合(図22に示されるとおり、十字で印が付けられた方向で障害が生じる)、OADMのトランクの入力信号が失われ、Addポートの入力信号が、通常、存在する。この事例において、光スイッチ1(Switch1)は、Loading光信号の入力終端および出力終端に接続するように制御され、光スイッチ2の状態は、変更されないままであり、ブランチ信号に関する入力終端のLoading信号およびAdd信号が、それぞれ、その2つの光スイッチによって選択的に受信され、波長分割マルチプレクサ(WDM4)を使用することによって組み合わされた後に出力される。このようにして、失われたエクスプレス信号が埋められ、したがって、Add信号のパワーの比が安定して保たれ、ブランチ局とトランクの障害のない側の局の間で正常な通信が維持されることが可能である。
OADMが、ブランチ障害シナリオにある、または確保されたOADMブランチシナリオ(海底ケーブルシステムプロジェクトに大型投資が要求され、いくつかのプロジェクトに関して、段階1においてトランクが確立され、段階2においてブランチが確立され、この事例において、ブランチが完全に確立されるより前に、OADMデバイスのAddポートから入力される信号は存在しない)にある場合、図23を参照して、十字で印が付けられた方向で障害が生じる。この事例において、OADMのトランクの入力信号は、正常であり、Addポートの入力信号は、失われている、または存在しない。光スイッチ1(Switch1)は、エクスプレス信号が光スイッチ1の出力ポートに接続されるように制御され、光スイッチ2(Switch2)は、スクランブルされたドロップ信号が光スイッチ2の出力ポートに接続されるように制御され、その後、エクスプレス信号、およびスクランブルされたドロップ信号が、波長分割マルチプレクサ(WDM3)を使用することによって組み合わされた後に出力される。このようにして、失われた、または不在のAdd信号が埋められ、したがって、エクスプレス信号のパワー対合計パワーの比が安定して保たれ、OADMの両方の側のトランク局の間で正常な通信が維持されることが可能である。
この実施ソリューションは、ドロップ信号のトランスペアレントなエクスプレス、およびドロップ信号の伝送方向におけるスクランブルされたエクスプレス信号のエクスプレスをサポートするだけでなく、エクスプレス信号のトランスペアレントなエクスプレス、およびエクスプレス信号の伝送方向におけるDrop信号のスクランブリングもサポートし、さらに、エクスプレス信号とLoading信号、およびスクランブルされたDrop信号とAdd信号を組み合わされた様態で受信する要件に応じて、選択が実行されることが可能であり、このことは、OADM海底ケーブルシステム障害シナリオ、および未完成のブランチ構築のシナリオにおける中継器の入力パワーバランスの問題を解決して、システムが、障害冗長性機能を実施するのをサポートするようにし、情報セキュリティリスクも効果的に回避される。
本発明の実施形態が、分岐ユニットをさらに提供する。図24に示されるとおり、スプリッタ2400が、アド-ドロップマルチプレクサ2401を含む。本発明のこの実施形態においてスプリッタ2400に含められる光アド-ドロップマルチプレクサ2401は、本発明のこの実施形態において提供される任意の光アド-ドロップマルチプレクサ2401である。1つの光アド-ドロップマルチプレクサ2401が存在することが可能であり、一般に、2つの光アド-ドロップマルチプレクサ2401が存在することが可能であり、特定の数は、本発明のこの実施形態において限定されない。2つのOADMが図1における分岐ユニット2400に組み込まれた例を参照することが可能である。OADMの構造については、OADMの前述の実施形態説明を参照されたい。
さらに、方法実施形態のステップのすべてまたは一部分が、関係のあるハードウェアに命令するプログラムによって実施されてもよいことが当業者には理解されることが可能である。そのプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体の中に記憶されることが可能である。その記憶媒体は、読取り専用メモリ、磁気ディスク、または光ディスクを含むことが可能である。
前述の説明は、本発明の例示的な実施様態に過ぎず、本発明の保護範囲を限定することは意図していない。本発明において開示される技術範囲内で当業者によって容易に考案されるいずれの変形形態または置換形態も、本発明の保護範囲に含まれるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲の対象となるものとする。
A、B、C 局
2400 スプリッタ
2401 光アド-ドロップマルチプレクサ
本発明の実施形態の第1の態様は、
光処理構成要素と、第1の組合せデバイスと、第2の組合せデバイスと、第2のスクランブラとを含む光アド-ドロップマルチプレクサを提供し、
光処理構成要素は、入力終端と、第1の出力終端と、第2の出力終端と、第3の出力終端とを含み、第1の組合せデバイスは、第1の入力終端と、第2の入力終端と、出力終端とを含み、第2の組合せデバイスは、第1の入力終端と、第2の入力終端と、出力終端とを含み、
光処理構成要素の第1の出力終端は、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、光処理構成要素の第2の出力終端は、第2のスクランブラの入力終端に接続され、第2のスクランブラの出力終端は、第2の組合せデバイスの第2の入力終端に接続され、光処理構成要素の第3の出力終端は、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に接続され、
エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号が、光処理構成要素の入力終端から光処理構成要素に入り、光処理構成要素は、トランク信号を処理して、第2のドロップ信号、第1のエクスプレス信号、および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第2のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第2のドロップ信号は、光処理構成要素の第1の出力終端を介して第2の組合せデバイスの第1の入力終端に入り、第1のエクスプレス信号は、光処理構成要素の第2の出力終端を介して第2のスクランブラの入力終端に入り、第2のスクランブラは、第2のスクランブラの入力終端に入る第1のエクスプレス信号をスクランブルして、スクランブルされたエクスプレス信号を獲得し、スクランブルされたエクスプレス信号は、第2のスクランブラの出力終端を介して第2の組合せデバイスの第2の入力終端に入り、第2の組合せデバイスは、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に入る第2のドロップ信号と第2の組合せデバイスの第2の入力終端に入るスクランブルされたエクスプレス信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力し、第2のエクスプレス信号は、光処理構成要素の第3の出力終端を介して第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入り、第1の組合せデバイスは、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入るエクスプレス信号と光アド-ドロップマルチプレクサのブランチ・アド・ポートからの、第1の組合せデバイスの第2の入力終端に入るアド信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力する。
第1の態様の実施様態を参照して、第2の可能な実施様態において、光処理構成要素は、
第2のカプラと、第2の光分割デバイスとを含み、
第2の光分割デバイスの入力終端は、光処理構成要素の入力終端の役割をし、第2の光分割デバイスの第1の出力終端は、光処理構成要素の第1の出力終端の役割をし、第2の光分割デバイスの第2の出力終端は、第2のカプラの入力終端に接続され、第2のカプラの第1の出力終端は、光処理構成要素の第2の出力終端の役割をし、第2のカプラの第2の出力終端は、光処理構成要素の第3の出力終端の役割をし、
エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号は、第2の光分割デバイスの入力終端から第2の光分割デバイスに入り、第2の波長分割マルチプレクサは、第2の光分割デバイスの入力終端に入るトランク信号をドロップ信号とエクスプレス信号に分離し、ドロップ信号は、第2の光分割デバイスの第1の出力終端から出力され、エクスプレス信号は、第2の光分割デバイスの第2の出力終端を介して第2のカプラの入力終端に入り、第2のカプラは、第2のカプラに入るエクスプレス信号を処理して、第1のエクスプレス信号および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第1のエクスプレス信号は、第2のカプラの第1の出力終端から出力され、第2のエクスプレス信号は、第2のカプラの第2の出力終端から出力される。
以下に、光信号の伝送方向、および各デバイスの処理について詳細に説明する。エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号が、光処理構成要素の入力終端から光処理構成要素に入り、光処理構成要素が、トランク信号を処理して、第2のドロップ信号、第1のエクスプレス信号、および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第2のドロップ信号は、ドロップ信号と同一であり、第2のドロップ信号は、光処理構成要素の第1の出力終端を介して第2の組合せデバイスの第1の入力終端に入り、第1のエクスプレス信号は、光処理構成要素の第2の出力終端を介して第2のスクランブラの入力終端に入り、第2のスクランブラは、第2のスクランブラの入力終端に入る第1のエクスプレス信号をスクランブルして、スクランブルされたエクスプレス信号を獲得し、スクランブルされたエクスプレス信号は、第2のスクランブラの出力終端を介して第2の組合せデバイスの第2の入力終端に入り、第2の組合せデバイスは、第2の組合せデバイスの第1の入力終端に入る第2のドロップ信号と第2の組合せデバイスの第2の入力終端に入るスクランブルされたエクスプレス信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力し、第2のエクスプレス信号は、光処理構成要素の第3の出力終端を介して第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入り、第1の組合せデバイスは、第1の組合せデバイスの第1の入力終端に入るエクスプレス信号と光アド-ドロップマルチプレクサのブランチ・アド・ポートからの、第1の組合せデバイスの第2の入力終端に入るアド信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力する。
以下に、光信号の伝送方向、および各デバイスの処理について詳細に説明する。エクスプレス信号と、ドロップ信号とを含むトランク信号が、第2の光分割デバイスの入力終端から第2の光分割デバイスに入り、第2の波長分割マルチプレクサが、第2の光分割デバイスの入力終端に入るトランク信号をドロップ信号とエクスプレス信号に分離し、ドロップ信号は、第2の光分割デバイスの第1の出力終端から出力され、エクスプレス信号は、第2の光分割デバイスの第2の出力終端を介して第2のカプラの入力終端に入り、第2のカプラは、第2のカプラに入るエクスプレス信号を処理して、第1のエクスプレス信号および第2のエクスプレス信号にし、第1のエクスプレス信号と第2のエクスプレス信号は、エクスプレス信号と同一であり、第1のエクスプレス信号は、第2のカプラの第1の出力終端から出力され、第2のエクスプレス信号は、第2のカプラの第2の出力終端から出力される。
検出信号および制御信号の伝送が、パワーバランシング管理を実施するのに必要とされる。コントローラと第1の検出デバイスと第2の検出デバイスの間の接続関係が、図7に破線で表され、破線は、光信号の伝送方向を表す実線から区別されるように使用される。特に、第1の検出デバイスは、第1の検出デバイスを通過するエクスプレス信号を検出し、第1の検出値を制御ユニットに送信し、制御ユニットは、第1の検出値に応じて、光アド-ドロップマルチプレクサの挿入ロスを補償するように第1の光増幅器の増幅利得を調整し、第2の検出デバイスは、第2の検出デバイスを通過するアド信号を検出し、第2の検出値を制御ユニットに送信し、制御ユニットは、第2の検出値に応じて、光アド-ドロップマルチプレクサの挿入ロスを補償するように第2の光増幅器の増幅利得を調整する。
Splitter(スプリッタ):一般に、少なくとも3つのポートを有し、Couplerのオプションの実施デバイスである波長独立の光パワー分割デバイスである。技術分野において、スプリッタとは、従来、光信号を、均等または同等のパワーのいくつかの信号に分割する光パワー分割デバイスを指す。
図10に示されるとおり、無方向性の2*2カプラの分割比は、一般に、対称である。例えば、p1ポートは、入力のために使用され、p3の出力比は、x%であり、p4の出力比は、1-x%であり、p2が入力のために使用される場合、p3の出力比は、1-x%であり、p4の出力比は、x%である。図10に示されるとおり、p3の出力比は、1-Rであり、p4の出力比は、Rである。
異なる伝送方向における、異なる数のループに関してループする信号が、合計出力パワーにおいて解かれた場合、それらの比とカプラの分割比の間の関係が、図11に示される。P1からP3までの直接の結合によって出力される信号のパワー比は、カプラの分割比と等しい。1つのループに関してカプラをループする信号のパワー比のルールは、(1-R)2であり、遅延tdが生成される。2つのループに関する信号のパワー比のルールは、R(1-R)2であり、遅延2*tdが生成される。より多くのループに関する信号のパワー比の場合、1つのループに関する信号のパワー比は、前のループに関する信号のパワー比のR倍であり、遅延は、前のループと比べてtdだけ増加する。詳細については、図11に示される異なる伝送方向における信号のパワー比とカプラの分割比の間の関係を参照されたい。図11において、右上から左下への実線は、直接結合出力であり、破線は、1つのループをループすることに関する出力であり、一点鎖線は、2つのループをループすることに関する出力であり、長破線は、3つのループをループすることに関する出力であり、点線は、4つのループをループすることに関する出力である。

Claims (16)

  1. 光処理構成要素と、第1の組合せデバイスと、第2の組合せデバイスと、第2のスクランブラとを備える光アド-ドロップマルチプレクサであって、
    前記光処理構成要素は、入力終端と、第1の出力終端と、第2の出力終端と、第3の出力終端とを備え、前記第1の組合せデバイスは、第1の入力終端と、第2の入力終端と、出力終端とを備え、前記第2の組合せデバイスは、第1の入力終端と、第2の入力終端と、出力終端とを備え、
    前記光処理構成要素の前記第1の出力終端は、前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端に接続され、前記光処理構成要素の前記第2の出力終端は、前記第2のスクランブラの入力終端に接続され、前記第2のスクランブラの出力終端は、前記第2の組合せデバイスの前記第2の入力終端に接続され、前記光処理構成要素の前記第3の出力終端は、前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端に接続され、
    エクスプレス信号と、ドロップ信号とを備えるトランク信号は、前記光処理構成要素の前記入力終端から前記光処理構成要素に入り、前記光処理構成要素は、前記トランク信号を処理して、第2のドロップ信号、第1のエクスプレス信号、および第2のエクスプレス信号にし、前記第1のエクスプレス信号と前記第2のエクスプレス信号は、前記エクスプレス信号と同一であり、前記第2のドロップ信号は、前記ドロップ信号と同一であり、前記第2のドロップ信号は、前記光処理構成要素の第1の出力enda第1の出力終端を介して前記第2の組合せデバイスの前記第1の入力終端に入り、前記第1のエクスプレス信号は、前記光処理構成要素の第2の出力enda第2の出力終端を介して前記第2のスクランブラの前記入力終端に入り、前記第2のスクランブラは、前記第2のスクランブラの前記入力終端に入る前記第1のエクスプレス信号をスクランブルして、スクランブルされたエクスプレス信号を獲得し、前記スクランブルされたエクスプレス信号は、前記第2のスクランブラの前記出力終端を介して前記第2の組合せデバイスの前記第2の入力終端に入り、前記第2の組合せデバイスは、前記第2の組合せデバイスの前記第1の入力終端に入る前記第2のドロップ信号と前記第2の組合せデバイスの前記第2の入力終端に入る前記スクランブルされたエクスプレス信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力し、前記第2のエクスプレス信号は、前記光処理構成要素の第3の出力enda第3の出力終端を介して前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端に入り、前記第1の組合せデバイスは、前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端に入るエクスプレス信号と前記光アド-ドロップマルチプレクサのブランチ・アド・ポートからの、前記第1の組合せデバイスの前記第2の入力終端に入るアド信号を組み合わせ、その後、組み合わされた信号を出力する、光アド-ドロップマルチプレクサ。
  2. 前記光処理構成要素は、
    第1のカプラと、第1の光分割デバイスと、第1の光選択デバイスとを備え、
    前記第1のカプラの入力終端は、前記光処理構成要素の前記入力終端の役割をし、前記第1のカプラの第1の出力終端および第2の出力終端は、それぞれ前記第1の光分割デバイスの入力終端および前記第1の光選択デバイスの入力終端に接続され、前記第1の光分割デバイスの第1の出力終端は、前記光処理構成要素の前記第1の出力終端であり、前記第1の光分割デバイスの第2の出力終端は、前記光処理構成要素の前記第2の出力終端であり、前記第1の光選択デバイスの出力終端は、前記光処理構成要素の前記第3の出力終端であり、
    前記エクスプレス信号と、前記ドロップ信号とを備える前記トランク信号は、前記第1のカプラの前記入力終端から前記第1のカプラに入り、前記第1のカプラは、前記トランク信号を第1のトランク信号と第2のトランク信号に分離し、前記第1のトランク信号と前記第2のトランク信号は、前記トランク信号と同一であり、前記第1のトランク信号は、前記第1のカプラの前記第1の出力終端を介して前記第1の光分割デバイスの前記入力終端に入り、前記第1の光分割デバイスは、前記第1の光分割デバイスの前記入力終端に入る前記第1のトランク信号を前記第2のドロップ信号と前記エクスプレス信号に分離し、前記第2のドロップ信号は、前記ドロップ信号と同一であり、前記第2のドロップ信号は、前記第1の光分割デバイスの前記第1の出力終端から出力され、前記エクスプレス信号は、前記第1の光分割デバイスの前記第2の出力終端から出力され、前記第2のトランク信号は、前記第1のカプラの出力終端を介して前記第1の光選択デバイスの前記入力終端に入り、前記第1の光選択デバイスは、前記トランク信号の中の前記第2のドロップ信号を阻止して、前記エクスプレス信号を獲得し、前記獲得されたエクスプレス信号は、前記第1の光選択デバイスの前記出力終端から出力される、請求項1に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  3. 前記光処理構成要素は、
    第2のカプラと、第2の光分割デバイスとを備え、
    前記第2の光分割デバイスの入力終端は、前記光処理構成要素の前記入力終端の役割をし、前記第2の光分割デバイスの第1の出力終端は、前記光処理構成要素の前記第1の出力終端の役割をし、前記第2の光分割デバイスの第2の出力終端は、前記第2のカプラの入力終端に接続され、前記第2のカプラの第1の出力終端は、前記光処理構成要素の前記第2の出力終端の役割をし、前記第2のカプラの第2の出力終端は、前記光処理構成要素の前記第3の出力終端の役割をし、
    前記エクスプレス信号と、前記ドロップ信号とを備える前記トランク信号は、前記第2の光分割デバイスの前記入力終端から前記第2の光分割デバイスに入り、前記第2の波長分割マルチプレクサは、前記第2の光分割デバイスの前記入力終端に入る前記トランク信号を前記第2のドロップ信号と前記エクスプレス信号に分離し、前記第2のドロップ信号は、前記第2の光分割デバイスの前記第1の出力終端から出力され、前記エクスプレス信号は、前記第2の光分割デバイスの前記第2の出力終端を介して前記第2のカプラの前記入力終端に入り、前記第2のカプラは、前記第2のカプラに入る前記エクスプレス信号を処理して、第1のエクスプレス信号および第2のエクスプレス信号にし、前記第1のエクスプレス信号と前記第2のエクスプレス信号は、前記エクスプレス信号と同一であり、前記第1のエクスプレス信号は、前記第2のカプラの第1の出力enda第1の出力終端から出力され、前記第2のエクスプレス信号は、前記第2のカプラの第2の出力enda第2の出力終端から出力される、請求項1に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  4. 前記光処理構成要素は、光減衰器をさらに備え、
    前記光減衰器の入力終端は、前記第2の光分割デバイスの前記第1の出力終端に接続され、前記光減衰器の出力終端は、前記光処理構成要素の前記第1の出力終端の役割をする、請求項3に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  5. 前記光処理構成要素は、第4の出力終端をさらに備え、前記第1の組合せデバイスは、第3の入力終端をさらに備え、光アド-ドロップマルチプレクサは、第1のスクランブラをさらに備え、
    前記光処理構成要素の前記第4の出力終端は、前記第1のスクランブラの入力終端に接続され、前記第1のスクランブラの出力終端は、前記第1の組合せデバイスの前記第3の入力終端に接続され、
    前記光処理構成要素は、前記トランク信号の中にあり、かつ前記光処理構成要素に入る前記ドロップ信号をさらに処理して、第1のドロップ信号にし、前記第1のドロップ信号は、前記ドロップ信号と同一であり、前記第1のドロップ信号は、前記光処理構成要素の前記第4の出力終端を介して前記第1のスクランブラに入り、前記第1のスクランブラは、前記第1のスクランブラに入る前記第1のドロップ信号をスクランブルして、スクランブルされた第1のドロップ信号を獲得し、前記スクランブルされた第1のドロップ信号は、前記第1のスクランブラの前記出力終端を介して前記第1の組合せデバイスの前記第3の入力終端に入り、
    前記第1の組合せデバイスは、前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端、および前記第1の組合せデバイスの前記第3の入力終端を前記第1の組合せデバイスの前記出力終端にさらに接続し、前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端に入る前記エクスプレス信号、および前記光スイッチング構成要素の前記第3の入力終端に入る前記スクランブルされたドロップ信号は、前記第1の組合せデバイスの前記出力終端から出力される、請求項1に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  6. 前記光処理構成要素は、第3の光分割デバイスと、第4のカプラと、第5のカプラとを備え、
    前記第3の光分割デバイスの入力終端は、トランク入力終端であり、前記第3の光分割デバイスは、2つの出力終端を備え、前記第3の光分割デバイスの第1の出力終端は、前記第4のカプラの入力終端に接続され、前記第3の光分割デバイスの第2の出力終端は、前記第5のカプラの入力終端に接続され、前記第4のカプラは、第1の出力終端と、第2の出力終端とを備え、前記第5のカプラは、第1の出力終端と、第2の出力終端とを備え、前記第4のカプラの前記第1の出力終端は、前記光処理構成要素の前記第3の出力終端として、前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端に接続され、前記第4のカプラの前記第2の出力終端は、前記光処理構成要素の前記第2の出力終端として、前記第2のスクランブラの前記入力終端に接続され、前記第5のカプラの前記第1の出力終端は、前記光処理構成要素の前記第4の出力終端として、前記第1のスクランブラに接続され、前記第5のカプラの前記第2の出力終端は、前記光処理構成要素の前記第1の出力終端として、前記第2の組合せデバイスの前記第1の入力終端に接続され、前記第1の組合せデバイスの前記出力終端は、トランク出力終端であり、前記第1のスクランブラの出力終端は、前記光スイッチング構成要素の前記第3の入力終端に接続され、
    前記エクスプレス信号と、前記ドロップ信号とを備える前記トランク信号は、前記第3の光分割デバイスの前記入力終端から前記第3の光分割デバイスに入り、前記第3の光分割デバイスは、前記トランク信号を前記エクスプレス信号と前記ドロップ信号に分割し、前記エクスプレス信号は、前記第3の光分割デバイスの前記第1の出力終端を介して前記第4のカプラの前記入力終端に入り、前記ドロップ信号は、前記第3の光分割デバイスの前記第2の出力終端を介して前記第5のカプラの前記入力終端に入り、前記第4のカプラは、前記第4のカプラの前記入力終端に入る前記エクスプレス信号を処理して、前記第1のエクスプレス信号および前記第2のエクスプレス信号にし、前記第1のエクスプレス信号と前記第2のエクスプレス信号は、前記エクスプレス信号と同一であり、前記第1のエクスプレス信号は、前記第4のカプラの前記第1の出力終端を介して前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端に入り、前記第2のエクスプレス信号は、前記第4のカプラの前記第2の出力終端を介して前記第2のスクランブラの前記入力終端に入り、前記第5のカプラは、前記第5のカプラの前記入力終端に入る前記ドロップ信号を処理して、前記第1のドロップ信号および前記第2のドロップ信号にし、前記第1のドロップ信号と前記第2のドロップ信号は、前記ドロップ信号と同一であり、前記第1のドロップ信号は、前記第5のカプラの前記第1の出力終端を介して前記第1のスクランブラの前記入力終端に入り、前記第2のドロップ信号は、前記第5のカプラの前記第2の出力終端を介して前記第2の組合せデバイスの前記第1の入力終端に入る、請求項5に記載の光アド-ドロップ多重化分岐ユニット。
  7. ブランチ信号は、ローディング信号と、アド信号とを備え、前記アド-ドロップ多重化分岐ユニットは、第4の光分割デバイスをさらに備え、前記第1の組合せデバイスは、第4の入力終端をさらに備え、
    前記第4の光分割デバイスの第1の出力終端は、前記第1の組合せデバイスの前記第4の入力終端に接続され、前記第4の光分割デバイスの第2の出力終端は、前記第1の組合せデバイスの前記第2の入力終端に接続され、
    前記ローディング信号と、前記アド信号とを備える前記ブランチ信号は、前記第4の光分割デバイスの入力終端から前記第4の光分割デバイスに入り、前記第4の光分割デバイスは、前記第4の光分割デバイスに入る前記ブランチ信号を前記ローディング信号と前記アド信号に分割し、前記ローディング信号は、前記第4の光分割デバイスの前記第1の出力終端を介して前記光スイッチング構成要素の第4の入力終端に入り、前記アド信号は、前記第4の光分割デバイスの前記第2の出力終端を介して前記光スイッチング構成要素の第2の入力終端に入り、
    前記第1の組合せデバイスは、前記第2の入力終端および前記第4の入力終端を前記第1の組合せデバイスの前記出力終端にさらに接続し、前記第1の組合せデバイスの前記第4の入力終端に入るローディング信号、および前記第1の組合せデバイスの前記第4の入力終端に入るアド信号は、前記第1の組合せデバイスの前記出力終端から出力される、請求項5に記載のアド-ドロップ多重化分岐ユニット。
  8. 第1の帯域阻止フィルタまたは第1の波長ブロッカをさらに備え、
    前記第1の帯域阻止フィルタまたは前記第1の波長ブロッカは、前記光処理構成要素と前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端の間で直列に接続され、前記第1の帯域阻止フィルタまたは前記第1の波長ブロッカを通過するエクスプレス信号の中でドロップ信号を阻止するように構成される、請求項2から7のいずれか一項に記載のアド-ドロップ多重化分岐ユニット。
  9. 前記第1の光分割デバイスは、波長分割マルチプレクサまたは1*2波長選択的スイッチであり、前記第2の光分割デバイスは、波長分割マルチプレクサまたは1*2波長選択的スイッチであり、前記第1の光選択デバイスは、帯域阻止フィルタまたは波長ブロッカである、請求項2から7のいずれか一項に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  10. 第1の光増幅器と、第2の光増幅器と、第2の光選択デバイスと、制御ユニットと、第1の検出デバイスと、第2の検出デバイスとをさらに備え、
    前記第1の光増幅器は、前記光処理構成要素の前記入力終端より前に直列に接続され、前記第1の光増幅器の出力終端は、前記光処理構成要素に接続され、前記第2の光増幅器の出力終端は、前記第2の光選択デバイスの入力終端に接続され、前記第2の光選択デバイスの出力終端は、前記第2の検出デバイスの入力終端に接続され、前記第2の検出デバイスの出力終端は、前記第1の組合せデバイスの前記第2の入力終端に接続され、
    トランク信号は、前記第1の光増幅器の入力終端から前記第1の光増幅器に入り、前記第1の光増幅器の前記出力終端を介して前記光処理構成要素の前記入力終端に入り、前記ローディング信号と、前記アド信号とを備える前記ブランチ信号は、前記第2の光増幅器の入力終端から前記第2の光増幅器に入り、前記第2の光増幅器の前記出力終端を介して前記第2の光選択デバイスの前記入力終端に入り、前記第2の光選択デバイスの前記入力終端は、前記ブランチ信号の中にあり、かつ前記第2の光選択デバイスの前記入力終端から前記第2の光選択デバイスに入る前記ローディング信号を阻止して、前記アド信号を獲得し、前記獲得されたアド信号は、前記第2の光選択デバイスの前記出力終端を介して前記第1の組合せデバイスの前記第2の入力終端に入り、
    前記第1の検出デバイスは、前記第1の検出デバイスを通過するエクスプレス信号を検出し、第1の検出値を前記制御ユニットに送信し、前記制御ユニットは、前記第1の検出値に応じて、光アド-ドロップマルチプレクサの挿入ロスを補償するように前記第1の光増幅器の増幅利得を調整し、前記第2の検出デバイスは、前記第2の検出デバイスを通過するアド信号を検出し、第2の検出値を前記制御ユニットに送信し、前記制御ユニットは、前記第2の検出値に応じて、光アド-ドロップマルチプレクサの挿入ロスを補償するように前記第2の光増幅器の増幅利得を調整する、請求項9に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  11. 前記第1の光分割デバイスは、1*2波長選択的スイッチであり、前記第1の光選択デバイスと前記第2の光選択デバイスは両方とも波長ブロッカであり、
    前記制御ユニットは、前記第1の光分割デバイス、前記第1の光選択デバイス、および前記第2の光選択デバイスにさらに別々に接続される、請求項10に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  12. 前記第1の検出デバイスは、第3のカプラと、光検出器とを備え、
    前記第3のカプラは、前記光処理構成要素と前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端の間で直列に接続され、前記第3のカプラの入力終端は、前記光処理構成要素に接続され、前記第3のカプラの2つの出力終端は、前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端、および前記光検出器に別々に接続され、前記光検出器は、前記制御ユニットに接続され、
    前記光処理構成要素の前記出力終端を介して前記第3のカプラに入るエクスプレス信号は、前記第3のカプラの前記2つの出力終端を介して前記第1の組合せデバイスの前記第1の入力終端、または前記光検出器に別々に入る2つの部分に分割され、前記光検出器は、前記光検出器の入力終端から前記光検出器に入るエクスプレス信号を検出し、前記第1の検出値を前記制御ユニットに送信する、請求項10に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  13. 前記第1のスクランブラまたは第2のスクランブラは、リング発振器である請求項1から7のいずれか一項に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  14. 前記リング発振器は、少なくとも1つの2*2カプラを備え、前記リング発振器が、少なくとも2つの2*2カプラによって形成される場合、前記少なくとも2つの2*2カプラは、直列接続様態または並列接続様態で接続され、前記リング発振器が、少なくとも3つの2*2カプラによって形成される場合、前記少なくとも3つの2*2カプラは、直列接続様態で、並列接続様態で、または直列接続様態と並列接続様態で接続される、請求項13に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  15. 前記2*2カプラの分割比は、
    Figure 2017509183
     である、請求項14に記載の光アド-ドロップマルチプレクサ。
  16. 光アド-ドロップマルチプレクサを備える分岐ユニットであって、前記光アド-ドロップマルチプレクサは、請求項1から15のいずれか一項に記載の光アド-ドロップマルチプレクサである、分岐ユニット。
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