JP2024520447A - 可変粒度光ルーティングを伴うネットワークアーキテクチャ - Google Patents

Abstract

複数の光回路スイッチ（ＯＣＳ）（１０２、１０４）を備える光伝送ネットワーク（ＯＴＮ）ノード（１００）であって、各ＯＣＳは、ＯＴＮノードのそれぞれの方路であり、ＯＣＳのうちの少なくとも２つのＯＣＳは、ＯＴＮノードの外側のそれぞれの光伝送ファイバ（１０１）に接続されるように構成された入力ポート（１１２）と、第１のスイッチング層（１２０）に接続された少なくとも１つの第１の出力ポート（１１４）と、第２のスイッチング層（１３０）に接続された少なくとも１つの第２の出力ポート（１１６）とを含む、ＯＴＮノード。第１のスイッチング層（１２０）および第２のスイッチング層（１３０）は、異なる粒度レベルを有しているが、たとえば波長スイッチド層、バンドスイッチド層、またはファイバスイッチド層に限定されない。

Description

光伝送ネットワーク（ＯＴＮ：optical transport network）によって、伝送、多重化、およびスイッチング素子の組み合わせを用いて光ファイバのネットワーク上で光信号をルーティングする、広く採用されたフレームワークが提供される。現在のシステムは、波長レベルで光経路ルーティングを制御する波長スイッチドアーキテクチャに対応している。たとえば、カラーレス／ディレクションレス（ＣＤ：colorless/directionless）システムおよびカラーレス／ディレクションレス／コンテンションレス（ＣＤＣ：colorless/directionless/contentionless）システムは、信号のそれぞれの周波数または波長に基づいてノードを介して光信号をルーティングするようにプログラム可能な波長選択スイッチ（ＷＳＳ：wavelength selective switch）に大きく依存している。

光伝送ネットワーク上で搬送されるトラフィックの量の増加は、光ファイバ容量の進歩を既に上回っており、さらに加速すると予想されている。したがって、増大する需要を満たすために、光ファイバがますます注目されることは不可避である。各経路の容量の増加に実質的に相関した、配備されるファイバ経路の量が増えれば増えるほど、波長スイッチドアーキテクチャは、コスト効率および拡張性を確保するべく、ファイバスイッチドアーキテクチャに取って代わられていくものと思われる。

しかし、現在の波長スイッチドアーキテクチャは、波長スイッチドアーキテクチャからファイバスイッチドアーキテクチャへの移行に対して、いくつかの難題を提示している。第一に、波長スイッチドアーキテクチャのＷＳＳモジュールのポート数は限られている。一般に、１つのＷＳＳには最大１６本の伝送ファイバが接続可能であり、産業界は目下、リパッケージングや多方路集積化を通じてＷＳＳのコスト効率を改善することに注目している。第二に、ＣＤシステムおよびＣＤＣシステムの場合、光信号の挿入および分岐に用いられるモジュール、たとえば信号の挿入／分岐用のマルチキャストスイッチ（ＭＣＳ：multicast switch）モジュールを用いる再構成可能な光アドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ：reconfigurable optical add/drop multiplexer）ノードで生じる光損失は、そのノードに存在する方路の数と共に変化する。光損失が非常に大きくなり性能劣化を回避するために追加増幅を必要とする、あるポイントに含まれ得る方路の数は、限られている。第三に、ＷＳＳモジュールは、ＲＯＡＤＭノードの最も高価な部品のうちの１つである。

簡単な要約
本開示は、波長スイッチドドメインおよびファイバスイッチドドメインの両方ならびに他の粒度レベルのスイッチング素子に柔軟に対応可能な代替スイッチングアーキテクチャを提供する。

本開示の一局面は、複数の光回路スイッチ（ＯＣＳ）を備える光伝送ネットワーク（ＯＴＮ）ノードに向けられており、各ＯＣＳは、ＯＴＮノードのそれぞれの方路であり、少なくとも２つのＯＣＳは、ＯＴＮノードの外側のそれぞれの光伝送ファイバに接続されるように構成された入力ポートと、第１の粒度レベルを有する第１のスイッチング層に接続された少なくとも１つの第１の出力ポートと、第１の粒度レベルとは異なる第２の粒度レベルを有する第２のスイッチング層に接続された少なくとも１つの第２の出力ポートとを含む。

いくつかの例では、第１のスイッチング層は、波長スイッチド層、バンドスイッチド層、またはファイバスイッチド層のうちの１つであってもよく、第２のスイッチング層は、波長スイッチド層、バンドスイッチド層、またはファイバスイッチド層のうちの異なる１つであってもよい。

いくつかの例では、ＯＴＮノードは、複数のＯＣＳの入力ポートに１対１の関係で接続された複数の二方向ノードライン増幅器をさらに含んでいてもよく、各二方向ノードライン増幅器は、それぞれの入力ポートとそれに対応する光伝送ファイバとの間に位置する。いくつかの例では、各二方向ノードライン増幅器は、それぞれの光伝送ファイバから受信された光信号を異なる周波数帯域へと分割するように構成されたバンドスプリッタと、複数のイングレス増幅器とを含んでいてもよく、各イングレス増幅器はバンドスプリッタのそれぞれの出力ポートに接続されており、各二方向ノードライン増幅器はさらに、ＯＴＮノードのそれぞれのＯＣＳから受信された異なる周波数帯域の光信号を合成するように構成されたバンドコンバイナと、複数のエグレス増幅器とを含んでいてもよく、各エグレス増幅器はバンドコンバイナのそれぞれの入力ポートに接続されている。いくつかの例では、バンドスプリッタは、Ｃ＋Ｌバンドスプリッタであってもよい。いくつかの例では、バンドコンバイナは、Ｃ＋Ｌバンドコンバイナであってもよい。

いくつかの例では、第１のスイッチング層は、ファイバスイッチド層であってもよく、第２のスイッチング層は、波長スイッチド層であってもよい。

いくつかの例では、少なくとも２つのＯＣＳは、第１の粒度レベルおよび第２の粒度レベルとは異なる第３の粒度レベルを有する第３のスイッチング層に接続された少なくとも１つの第３の出力ポートをさらに含む。

いくつかの例では、第１のスイッチング層は、ファイバスイッチド層であってもよく、第２のスイッチング層は、バンドスイッチド層であってもよい。バンドスイッチド層は、複数のバンドスプリッタを含んでいてもよく、複数のバンドスプリッタのそれぞれの出力ポートは、第２の複数のＯＣＳの入力ポートに１対１の関係で接続されてもよく、第２の複数のＯＣＳの各ＯＣＳの少なくとも１つの出力ポートは、波長スイッチド層に接続されてもよい。いくつかの例では、ファイバスイッチド層、バンドスイッチド層、および波長スイッチド層は、並列に配置されてもよい。ファイバスイッチド層、バンドスイッチド層、および波長スイッチド層は、ネスト構成またはカスケード接続構成のどちらかで配置されてもよい。

いくつかの例では、各ＯＣＳは、ＯＴＮノードの外側のそれぞれの光伝送ファイバに接続されるように構成されたそれぞれの入力ポートと、第１のスイッチング層に接続された少なくとも１つのそれぞれの第１の出力ポートと、第２のスイッチング層に接続された少なくとも１つのそれぞれの第２の出力ポートとを含んでいてもよい。

いくつかの例では、ＯＴＮノードは、第１のスイッチド層と第２のスイッチド層とをさらに含んでいてもよい。

本開示の別の局面は、カラーレス／ディレクションレス（ＣＤ）ノードまたはカラーレス／ディレクションレス／コンテンションレスの（ＣＤＣ）ノードの複数の方路を複数の光回路スイッチ（ＯＣＳ）に１対１の関係で接続することと、ファイバスイッチド層を複数のＯＣＳに接続することと、ＣＤＣノードからファイバスイッチド層への、受信された少なくともいくつかの光信号のルーティング変更のために複数のＯＣＳを制御することとを含む、方法に向けられている。

本開示のさらに別の局面は、複数のＯＣＳを含むＯＴＮノードに向けられている。各ＯＣＳは、ＯＴＮノードのそれぞれの方路であってもよく、少なくとも１つのＯＣＳは、ＯＴＮノードの外側のそれぞれの光伝送ファイバに接続されるように構成された入力ポートと、第１のスイッチング層に接続された少なくとも１つの第１の出力ポートと、第２のスイッチング層に接続された少なくとも１つの第２の出力ポートと、複数のＯＣＳのうち異なる１つに接続された少なくとも１つの第３の出力ポートとを含んでいてもよい。

いくつかの例では、第１のスイッチング層および第２のスイッチング層の各々は、複数の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を含むそれぞれの波長スイッチド層であってもよく、複数のＯＣＳの第３の出力ポートは、第３の出力ポートのうちの２つの間で送信される光信号が複数のＷＳＳのうちの１つのＷＳＳを通過しないように互いに接続されてもよい。

いくつかの例では、第１のスイッチング層および第２のスイッチング層の各々は、それぞれの波長スイッチド層であってもよく、ＯＴＮノードは、第１のスイッチング層の方路の数よりも大きく第２のスイッチング層の方路の数よりも大きい方路の総数を有していてもよい。

いくつかの例では、ＯＴＮノードは、複数のバンドスプリッタをさらに含んでいてもよく、各バンドスプリッタは、対応する入力ポートとそのそれぞれの光伝送ファイバとの間に接続されている。ＯＴＮノードは、波長スイッチド層を通過させることなく、ＯＴＮノードの１つの方路からＯＴＮノードの別の方路へと光バンド全体をルーティングするように構成されていてもよい。

いくつかの例では、第１のスイッチング層および第２のスイッチング層は、異なる粒度レベルを有していてもよく、スイッチング層のうちの少なくとも１つは、波長スイッチド層、バンドスイッチド層、またはファイバスイッチド層のうちの１つであってもよい。

いくつかの例では、ＯＴＮノードは、第１のスイッチング層および第２のスイッチング層をさらに含んでいてもよい。

いくつかの例では、ＯＴＮノードは、第３のスイッチング層をさらに含んでいてもよく、第１のスイッチング層、第２のスイッチング層、および第３のスイッチング層の各々は、異なる粒度レベルを有していてもよい。

この開示の局面に係る、光伝送ネットワークにおけるスイッチングノードの概略図である。 この開示の局面に係る、光伝送ネットワークにおけるスイッチングノードの概略図である。 この開示の局面に係る、スイッチングノードの別の構成例の概略図である。 この開示の局面に係る、スイッチングノードの別の構成例の概略図である。 この開示の局面に係る、スイッチングノードの別の構成例の概略図である。 この開示の局面に係る、スイッチングノードの別の構成例の概略図である。 この開示の局面に係る、ＣＤＣノードの変更された構成例の概略図である。 この開示の局面に係る、ルーチン例のフロー図である。

詳細な説明
概要
スイッチングノードアーキテクチャの各方路は、相互に接続された一連の光回路スイッチ（ＯＣＳ：optical circuit switch）、またはすなわち１×Ｎ個の光スイッチを介して、いかなる数の方路にも接続可能である。ＯＣＳは、スイッチで受信した光信号がノードを通過して取るルートを決定する。たとえば、各ＯＣＳは、複数の出力ポートと、第１の粒度を有する第１のスイッチング層に接続する少なくとも１つの出力ポートと、第２の粒度を有する第２のスイッチング層に接続する少なくとも１つの他の出力ポートとを含んでいてもよい。

たとえば、第１のスイッチング層は、波長スイッチドアーキテクチャであってもよく、第２のスイッチング層は、ファイバスイッチドアーキテクチャであってもよい。このような配置によって、光信号が波長スイッチドアーキテクチャへ中継されるように設定しつつ、追加の光ファイバをファイバスイッチドアーキテクチャに配備することができるであろう。すると、のちに波長スイッチングからファイバスイッチングへの移行が望まれた場合に、この移行が、ファイバスイッチドアーキテクチャへ光信号の一部またはすべてを中継させるためにＯＣＳ設定を切り替えるのと同じくらい単純なものとなる可能性がある。

いくつかの配置では、ＯＣＳの出力ポートのうちの少なくともいくつかが、別のＯＣＳのポートに直接接続されてもよい。このように、ノードの方路のうちのいくつかまたはすべては、相互に接続可能であり、相互間の光信号のルーティングを、ＷＳＳを介して該光信号をルーティングする必要なく行なうことができる。このことはまた、波長スイッチングを要しない信号のフィルタリング素子または分岐素子を含むノードにとって有益である。たとえば、Ｃ＋Ｌバンドシステムに対して、ノードの各方路は、Ｃ光バンドとＬ光バンドとの間で到来光信号を分岐させるように構成されたＣ／Ｌバンドスプリッタを含んでいてもよい。これによりノードのＯＣＳは、光信号がＷＳＳを通過することなく、ある方路でやって来て異なる方路で出て行く光バンド全体をスイッチングすることができる。

いくつかの配置では、ある粒度のスイッチング層は、互いに並列な複数のスイッチドドメインを含み得る。このような配置の一例では、ノードは、複数の波長スイッチドドメインを含んでいてもよい。並列な波長スイッチドドメインの各々に接続する方路の数は、全体のノードに接続する光ファイバの数よりも少なくてもよいが、個々の並列な波長スイッチドドメインは、相互に接続された一連のＯＣＳを介して、粒度の異なる別のスイッチング層を介して、またはそれらの両方を介して相互に接続されてもよい。このような配置は、波長スイッチド層のＷＳＳモジュールのポート数を増加させる必要を回避するので、コスト効率をより高いものとする可能性を秘めている。

さらなる配置では、異なる粒度レベルの層が、互いにカスケード接続されてもよいし、または互いの中にネストされてもよい。これにより、スイッチングノードのスイッチング層が少なくともいくつかの構成要素を互いに共有し得る。たとえば、バンドスイッチド層および波長スイッチド層の両方を含むノードでは、波長スイッチド層は、バンドスイッチド層の中にネストされてもよい。このような配置では、従来のＣＤノードまたはＣＤＣノードは、すべての光信号がバンドスイッチド層の方路間でルーティングされるようにバンドスイッチド層のＯＣＳ間で接続されるかもしれず、一方で、それら光信号のサブセットが、この光信号のサブセットの波長スイッチングのために該従来のＣＤノードまたはＣＤＣノードを通過してさらにルーティングされる。

本明細書に記載する配置により、波長スイッチング、バンドスイッチング、およびファイバスイッチングのようなさまざまなスイッチング技術を互いに組み合わせて効率的なノードスケーリングができるようになる。さらに、これらの配置は、二方向に成すことができ、既存のスイッチングアーキテクチャに容易に組み込むことができる。主として波長スイッチドアーキテクチャから主としてファイバスイッチドアーキテクチャへと移行しているように、スイッチングの要件および要求が経時とともに変化する中、これらの配置により、ネットワークアーキテクチャを進化させるための単純な筋道が提供される。さらに、本明細書に記載するこれらの配置により、そうでなければ従来のＣＤノードまたはＣＤＣノードのルーティングの機能性を拡充するのに必要であろうＷＳＳモジュールの追加、ＷＳＳモジュールへのポートの追加、またはその両方にまつわる、コストおよび光損失が回避される。

システム例
図１Ａは、光伝送ネットワーク（ＯＴＮ）内のスイッチングノード１００の概略図である。スイッチングノード１００は、Ｎ方路のノードであり、Ｎは、２よりも大きい正の整数である。方路のうちの１つからの光信号が、ノード１００で受信され、スイッチングノード１００のスイッチングネットワークを介して他の方路のうちの１つまたは複数の方路へとルーティングされてもよい。各方路は、スイッチングノード１００をＯＴＮのそれぞれの光伝送ファイバペア１０１とスイッチングノード１００の外側とに接続するための光回路スイッチ（ＯＣＳ）を含む。図１Ａの例では、第１の方路（方路１）は、第１のＯＣＳ１０２によって光伝送ファイバペア１０１に接続されているように示され、第２の方路（方路Ｎ）は、第２のＯＣＳ１０４によって別の光伝送ファイバペアに接続されているように示されている。スイッチングノード１００は、自身のそれぞれのＯＣＳを有する他の方路を含んでいてもよく、そのため第１のＯＣＳ１０２、第２のＯＣＳ１０４、および他のＯＣＳは、相互に接続されていてもよい。

二方向ノードライン増幅器１０５が、スイッチングノード１００の各方路に含まれていてもよい。いくつかの例では、二方向ノードライン増幅器１０５は、両方向に位置する一方向素子を含んでいてもよい。たとえば、二方向ノードライン増幅器１０５は、エルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：erbium doped fiber amplifier）のペアを含んでいてもよい。各方路について、二方向ノードライン増幅器１０５は、その方路のそれぞれの光伝送ファイバとその方路のＯＣＳとの間に位置してもよい。二方向ノードライン増幅器１０５は、ノード１００に入って来る到来光信号およびスイッチングノード１００を出て行く送出光信号の両方を増幅するように構成されていてもよい。

いくつかの例では、各ＯＣＳは、１×Ｎスイッチであってもよく、スイッチングノード１００の方路の各々は、そのそれぞれのＯＣＳによって他の方路の各々に接続されていてもよい。このように、スイッチングノード１００のＯＣＳは、ノンブロッキングマトリックススイッチを形成してもよい。他の例では、各ＯＣＳは、スイッチングノード１００の他のＯＣＳのうちのいくつかに接続していてもよく、そのためスイッチングノード１００のＮ個の方路のうちのいくつかは、スイッチングノード１００の他の方路のＯＣＳを介して互いに間接的に接続されていてもよい。

各ＯＣＳは、それぞれの方路の光伝送ファイバペアへの接続のための１つの入力ポート１１２と、スイッチングノード１００の種々のスイッチング層への接続のための複数の出力ポートとを含んでいてもよい。図１Ａの例では、１つまたは複数の第１の出力ポート１１４は、第２のＯＣＳ１０４を第１のスイッチング層１２０に接続し、１つまたは複数の第２の出力ポート１１６は、第２のＯＣＳ１０４を第２のスイッチング層１３０に接続する。

第１のスイッチング層および第２のスイッチング層は、異なる粒度レベルを有していてもよい。たとえば、図１Ａでは、第１のスイッチング層は、選択された波長または波長範囲に属する光信号を選択的にルーティングするための波長スイッチド層、選択された波長帯域に属する光信号を選択的にルーティングするためのバンドスイッチド層、または受信される信号の到来元である光ファイバに応じて光信号を選択的にルーティングするためのファイバスイッチド層のうち、いずれであってもよい。

図１Ｂは、図１Ａのスイッチングノード１００の配置例であり、この配置において第１のスイッチド層１２０は、波長スイッチドドメインまたは波長スイッチド層であり、第２のスイッチド層１３０は、ファイバスイッチドドメインまたはファイバスイッチド層である。第１のスイッチング層１２０および第２のスイッチング層１３０の各々は、到来光信号がどちらかのＯＣＳから第１のスイッチング層１２０および第２のスイッチング層１３０のうちのどちらか一方へルーティングされ得、送出光信号が第１のスイッチング層１２０および第２のスイッチング層１３０のうちのどちらか一方からどちらかのＯＣＳへルーティングされ得るように、ＯＣＳ１０２、１０４に接続されている。

波長スイッチド層１２０は、波長選択スイッチ（ＷＳＳ：wavelength selective switch）１２２を含み、このＷＳＳ１２２を介して到来光信号がルーティングされる。ＷＳＳ１２２は、光信号が光信号の波長に基づいて搬送されるかどうかを制御してもよい。光信号を搬送するとき、波長の異なる光信号を互いに合成または分離させるために、マルチキャストスイッチ（ＭＣＳ：multi-cast switch）などのアドドロップアーキテクチャに接続されるファイバシャッフルモジュール（ＦＳＭ：fiber shuffle module）１２４などのマルチノードメッシュを使用してもよい。ＣＤＣアーキテクチャに対応する波長スイッチド層では、アドドロップアーキテクチャは、コンテンションレスのＭ×Ｎ ＷＳＳ１２６のように、コンテンションレスであってもよく、ここで「Ｍ」は方路の数、「Ｎ」はアド／ドロップポートの数である。

実質的に、波長スイッチド層１２０は、ＣＤノードまたはＣＤＣノードとして動作してもよく、合成または分離された光信号がルーティングされて向かうスイッチングノード１００の特定の方路を制御するために、ＣＤノードまたはＣＤＣノードの出力箇所にＯＣＳ１２８をさらに含んでいてもよい。スイッチングノード１００のＯＣＳは、ノードに入って来る光信号がノードの他のいずれの方路にも確実にルーティングされ得るように、ＣＤノードまたはＣＤＣノードに巻き付けられていてもよく、これによりノードの完全なスイッチングプログラミング性がもたらされる。

ファイバスイッチド層１３０は、光信号が搬送される光ファイバに基づいた光信号のルーティングを制御するためのスイッチングアーキテクチャを含む。ファイバスイッチド層１３０は、波長分割多重（ＷＤＭ：wavelength division multiplex）信号を多重化／多重分離するＷＳＳ１３２を含んでいてもよく、合成されたまたは分離された光信号がルーティングされて向かうスイッチングノード１００の特定の方路を制御するために、ファイバスイッチド層１３０の出力箇所にＯＣＳ１３４をさらに含んでいてもよい。

図２は、異なる粒度レベルの複数のスイッチング層を有するスイッチングノード２００の別の配置例を示す。特に、図２では、第１のスイッチング層は波長スイッチド層２２０であり、第２のスイッチング層はバンドスイッチド層２３０である。ファイバスイッチングに代えてバンドスイッチングを提供するために、二方向ノードライン増幅器が、マルチバンド間で到来光信号を分岐させるためのバンドスプリッタ２０２と、バンドスプリッタ２０２によって分割された帯域の各々に対するそれぞれのイングレス増幅器２０４、２０６と、異なる帯域に属する送出光信号を合成するためのバンドコンバイナ２１２と、バンドコンバイナ２１２で再合成された帯域の各々に対するそれぞれのエグレス増幅器２１４、２１６とを含むように配置される。さらに、バンドスプリッタ２０２によって分割されバンドコンバイナ２１２によって再結合された各分離帯域は、スイッチングノード２００の分離ＯＣＳ２０８に接続される。たとえば、図２の例では、光信号がバンドスプリッタ２０２によってＣ帯域とＬ帯域との間で分割される。図２において、第１のＯＣＳ２０８は、第１のイングレス増幅器２０４によって増幅されたＣ帯域の光信号を受信するように第１のイングレス増幅器２０４に接続されている。さらに、第２のＯＣＳ（図示せず）が、第２のイングレス増幅器２０６によって増幅されたＬ帯域の光信号を受信するように第２のイングレス増幅器２０６に接続されていてもよい。同様に、分離ＯＣＳは、送出光信号をスイッチングノード２００の方路の各々にルーティングするために、エグレス増幅器２１４および２１６の各々に接続されてもよい。図２の例において、各増幅器は単一の帯域を扱い、各増幅器はＥＤＦＡであってもよい。

図２の波長スイッチド層は１つの波長スイッチドドメインのみを表しているが、スイッチングノード２００は複数の波長スイッチドドメインを含んでいてもよいと理解および評価されるべきである。各波長スイッチドドメインに含まれる方路の総数は、スイッチングノードによって変わり得、１つのスイッチングノードの種々の波長スイッチドドメインによっても変わり得る。各波長スイッチドドメインは、スイッチングノード２００の異なるＯＣＳに接続されてもよく、これによりノード内のスイッチングが複数の波長スイッチドドメインを介した光信号のルーティングを伴ってもよい。

図１Ｂおよび図２の例は、異なる粒度を有する２つのスイッチング層を含むノードを示している。しかし、スイッチング層の種類の数は、さらに増加し得る。たとえば、異なる粒度を有する３つ以上のスイッチング層が設けられてもよい。

図３は、互いに並列な複数の種類のスイッチング層を配置するためのスイッチングノード３００の並列配置例を示す。図３のスイッチングノード３００の例では、各波長スイッチド層３１０、バンドスイッチド層３２０、およびファイバスイッチド層３３０が設けられている。スイッチングノード３００の各方路には、ＯＣＳ３４０が設けられてもよい。ＯＣＳ３４０は、それぞれの光伝送ファイバに接続された入力ポートおよび複数の出力ポートを含んでいてもよく、これによりスイッチング層の各々が出力ポートのうちの少なくとも１つに接続される。

動作中、ＯＣＳ３４０でのスイッチング処理を通じて、到来光信号がスイッチング層３１０、３２０、３３０のいずれに送信されるかを制御してもよい。さらに、各スイッチング層３１０、３２０、３３０は、ＯＣＳ３４０とスイッチング層のフィルタリング素子およびスイッチング素子との間にそれぞれ自身のＯＣＳを含んでいてもよい。それぞれのＯＣＳは、スイッチングノード３００の方路のうちのいずれかに送出光信号をルーティングするために使用されてもよい。

図４は、カスケード接続構成において複数の種類のスイッチング層を配置するための、スイッチングノード４００のカスケード接続配置例を示す。図４のスイッチングノード４００の例では、各波長スイッチド層４１０、バンドスイッチド層４２０、およびファイバスイッチド層４３０が設けられている。それぞれの第１のカスケード接続されたＯＣＳ４４０がスイッチングノード４００の各方路に設けられて、方路で光伝送ファイバからの光信号を受信し、到来光信号を最も粒度の粗いスイッチング層または次のカスケード接続された経路のどちらかに方向づける。図４の例において、最も粗い粒度を有するスイッチング層はファイバスイッチド層４３０である。次のカスケード接続された経路は、到来光信号を次のカスケード接続されたＯＣＳ４６０に送り、到来光信号を次に最も粗い粒度を有するスイッチング層かより遠くのカスケード接続された経路のどちらかに方向づける。図４の例において、次に最も粗い粒度を有するスイッチング層は、バンドスイッチド層４２０である。より遠くのカスケード接続された経路によって、到来光信号は最も細かい粒度を有するスイッチング層、この場合では波長スイッチド層４１０に送られる。さらに、図４の例では、バンドスイッチド層４２０に対してバンドスプリッタ４５０がＯＣＳ４６０の前に設けられている。図２のバンドスプリッタと同様に、バンドスプリッタ４５０は、到来光信号をＣ帯域とＬ帯域との間で分割してもよく、このため分離ＯＣＳ４６０がＣ帯域およびＬ帯域の各々に対して設けられていてもよい。

動作中、第１のカスケード接続されたＯＣＳ４４０でのスイッチング処理を通じて、到来光信号を最も粒度の粗いスイッチング層または異なるスイッチング層に送信するかどうかを制御してもよく、同様に、次のカスケード接続されたＯＣＳ４６０を用いて、到来信号をカスケード接続配置の内部へと、またはカスケード接続されたＯＣＳに接続されるスイッチング層へと、より深くまでプッシュするかどうかを制御することも可能である。

さらに、それぞれのスイッチング層４１０、４２０、４３０は、各々、スイッチングノード４００の方路のうちのいずれかに送出光信号をルーティングするためのそれぞれ自身のＯＣＳを含んでいてもよい。

図５は、ネスト構成において複数の種類のスイッチング層を配置するための、スイッチングノード５００のネスト配置例を示す。図５のスイッチングノード５００の例では、各波長スイッチド層５１０、バンドスイッチド層５２０、およびファイバスイッチド層５３０が設けられている。このネスト構成の配置は、図４のカスケード接続構成と同様である。たとえば、方路で光伝送ファイバからの光信号を受信し、到来光信号を最も粒度の粗いスイッチング層か次のネストレベルのどちらかに方向づけるようにそれぞれの第１のネストされたＯＣＳ５４０がスイッチングノード５００の各方路に設けられ、第１のネストされたＯＣＳ５４０からの光信号を受信し、受信した光信号を残りのスイッチング層５１０または５２０のどちらかに方向づけるように第２のネストされたＯＣＳ５６０が設けられる。さらに、図４の例と同様に、バンドスイッチド層５２０に対してバンドスプリッタ５５０が第２のネストされたＯＣＳ５６０の前に設けられ、到来光信号をＣ帯域とＬ帯域との間で分割してもよく、このため分離ＯＣＳ５６０がＣ帯域およびＬ帯域の各々に対して設けられていてもよい。図４のカスケード接続構成とは異なり、ネストされたＯＣＳ５４０および５６０の各々は、それぞれのスイッチング層の内部でスイッチングノード５００の方路を相互接続するＯＣＳとして兼用されてもよい。

図２～図５に示す構成は、方向的な対称性を有している、すなわち各スイッチング層は対称であり二方向である。このことにより、光信号はいずれかの方向に各スイッチング層を横断することができる。他の構成は、一方向または部分的に二方向であってもよく、これにより対称な要素のうち少なくともいくつかが省略される。たとえば、波長スイッチング層の場合、スイッチングノードの各方路は、方路からの光信号を受信するためのＷＳＳまたは光信号を方路にルーティングするためのＯＣＳのどちらかによって波長スイッチング層に接続されてもよい。同様の原理が残りの種類のスイッチング層に適用されてもよい。

図示された上述の例は３つのスイッチング層を示しているが、同一または同様の原理がスイッチング層の総数をさらに増加させるために適用されてもよいと理解されるべきである。たとえば、図３の並列配置において、ＯＣＳ３４０は、図示された３つのスイッチング層以外のさらなるスイッチング層に接続する追加の出力ポートを含んでいてもよい。さらに、たとえば、図４のカスケード接続配置では、図示された３つのスイッチング層以外のさらなるスイッチング層に光信号を前進させるためにカスケード接続されたさらなるＯＣＳがＯＣＳ４６０の後ろに追加されてもよい。さらに、たとえば、図５のネスト配置では、さらなるスイッチング層と図示された３つのスイッチング層との間で光信号を分割するためにさらなるＯＣＳがＯＣＳ５４０の前に追加されてもよい。これらの原理は、所望の粒度レベル数を提供するために、必要とされる回数分だけさらに繰り返されてもよい。

上述の配置例は、経時に伴うネットワークアーキテクチャの進化を容易にするためにアレンジすることができる。たとえば、最初の設置時は、光信号のルーティングにはスイッチングノードの波長スイッチド層のＣＤノードまたはＣＤＣノードで事足りるかもしれないが、トラフィックが増大するにつれてスイッチングノードの他のスイッチング層を作動させることが必要となり得る。上述の配置例では、このことは、最初に到来光信号を波長スイッチド層にルーティングし、トラフィックが増大するにつれて少なくともいくつかの光信号を残りのスイッチング層に増加的にルーティングすることによって、ＯＣＳスイッチにおいて容易化され得る。あるいは、追加されたスイッチング層がファイバスイッチド層であるとき、ファイバスイッチド層はコストがより低く光損失がより小さいため、光信号は、第一にファイバスイッチド層を通過し第二に残りの層を通過するようにルーティングされてもよい。これらの配置の画一的な性質により、どのような任意のスイッチングノードのアーキテクチャも該任意のノードの現在または未来の特定の需要に適応させることができ、これによりノードの進化を連続的に容易化することができる。

図６は、スイッチングノード６００におけるネットワークアーキテクチャの進化のための別の構成例を示し、この構成では、スイッチングノード６００に含まれるＣＤＣノード６２０を進化させて追加の方路に接続してもよい。図６の例では、ＣＤＣノードはＮ個の方路に接続されている。各方路６０２、６０４は、ＯＴＮのそれぞれの光伝送ファイバペアに接続して対応するＷＳＳ６２２、６２４に接続し、図１Ｂに示す方法と同一または同様の方法で光信号のルーティングおよびスイッチングを容易化する。図１Ｂと同様に、このことにはＷＳＳ、ＦＳＭ、およびコンテンションレスのＭ×Ｎ ＷＳＳのプログラミングに基づくＣＤＣノードでの光信号のアドドロップが含まれていてもよい。追加のＷＳＳ６２６が図示されている。追加のＷＳＳ６２６が図中で方路Ｍと表される仮想方路６０６に接続され、これが一方、図中で方路Ｌと表される、スイッチングノード６００の別の方路６０８にＣＤＣノード６０２を接続してもよい。仮想方路は、ＣＤＣノード６２０と追加の方路６０８との間の接続を、その間に位置するＯＣＳ６３０および６４０を用いて制御することができる。一方のＯＣＳ６３０がＣＤＣノード６２０から追加の方路６０８への送出光信号の送信を制御してもよく、他方のＯＣＳが追加の方路６０８からＣＤＣノード６２０への到来光信号の送信を制御してもよい。このように、ＯＣＳ６２０、６３０は、追加の方路６０８がスイッチングノード６００のスイッチングアーキテクチャにいつ、どのような条件下で追加されてよいかを制御することができる。

上述の例には、ＯＣＳ－ＯＣＳ接続と波長スイッチド層との間の特定の比率が明示されていない。この比率は、各ノードの特定の需要および要件に応じて、ノードごとに変わり得るものと理解および評価されるべきである。また、各波長スイッチドドメインにおける方路の数は、スイッチングノードにおける方路の総数よりもはるかに少なくてもよいが、波長スイッチドドメインはその際も、追加のスイッチドドメイン、たとえば互いに並列に位置する複数の波長スイッチドドメインを介して完全に接続されていてもよい。さらなるスイッチング能力は、そこに接続されるＯＣＳ、そこに接続される残りのスイッチング層、またはこれらのいずれかの組み合わせを通じて実現されてもよい。結果として、個々の波長スイッチドドメインの各々にサポートされる方路の数を増加させなくてもよく、すなわち将来の、スイッチング層およびスイッチングノードアーキテクチャの進化した配置に対しても、現状の８方路または１６方路の波長スイッチドドメインで十分となる。

上述の例もまた、その方路の各々で二方向通信をサポートするＯＴＮノードについて全般的に記載し、説明している。しかしながら、本開示の基本的原理は、一方向通信をサポートする少なくともいくつかの方路を含むノードアーキテクチャに同様に適用可能であってもよいと認識されるべきである。このような場合、方路は、伝送ファイバペアに代えて１つまたは複数の光伝送ファイバを有していてもよく、二方向増幅ではなく一方向増幅のための部品を含んでいてもよい。例示のノードは、受信性能のみを有するノードとは対照的に、送信性能を有するノードに光信号をルーティングするようにのみさらにプログラミングされてもよい。

より一般的に、上述のいずれかの例のスイッチングノードは、そこに含まれるスイッチドドメインのいずれかの方路の数よりも大きい方路総数を有していてもよいと認識されるべきである。実際上は、スイッチングノード内に完全な接続性およびスイッチング性能をもたらすために、複数の並列なスイッチドドメインが使用されてもよい。

方法例
図７は、本明細書に記載する配置および構成に係るＯＴＮに含まれるスイッチングノードのアーキテクチャを進化させるためのルーチン７００の例である。最初の段階では、スイッチングノードは、波長スイッチングのみを含むように限定されていてもよく、たとえば１つのＣＤノードまたは１つのＣＤＣノードを含んでいてもよい。

ブロック７１０では、１つのＣＤノードまたは１つのＣＤＣノードの方路が１対１の関係でＯＣＳに接続される。ＯＣＳは、１つの方路でノードに入って来る光信号が他のいずれかの方路でノードを確実に出て行くことができるように、ＣＤノードまたはＣＤノードに巻き付けられていてもよい。さらに、設けられるＯＣＳは、たとえば複数のＣＤノードまたはＣＤＣノードを並列に設け、ＯＣＳの相互配線を通じてＣＤノードまたはＣＤＣノードを相互に接続することによって１つ以上のＣＤノードまたはＣＤＣノードに接続されてもよい。

ブロック７２０で、ブロック７１０にて設けられたＯＣＳがＣＤまたはＣＤＣとは異なる粒度レベルを有する第２のスイッチド層にさらに接続されてもよい。たとえば、ＯＣＳは、ファイバスイッチド層に接続されてもよい。ファイバスイッチド層により、ＣＤノードおよびＣＤＣノードよりもコスト効率の良いスイッチングがもたらされ得るうえ、ＣＤノードまたはＣＤＣノードに代えてファイバスイッチド層を横断する光信号の光損失を減少させることが達成され得る。到来光信号がＣＤノードまたはＣＤＣノードに方向づけられるかどうか、または到来光信号がファイバスイッチド層に方向づけられるかどうかを制御するために、ＯＣＳが配置されてもよい。

ブロック７３０で、スイッチングノードに到達する光信号は、ＯＣＳによってＣＤノードまたはＣＤノードから、代わりにファイバスイッチド層へと経路変更されてもよい。ＣＤノードまたはＣＤＣノードの各方路にＯＣＳが存在することにより、ノードに到着するいずれの光信号も、ファイバスイッチド層に代わりに経路変更することができる。この配置によって、スイッチングノードアーキテクチャを経時とともに適応および進化させることができ、たとえばＣＤノードまたはＣＤＣノードの最初の配備後に追加されたファイバ配線を利用することで、追加容量への要求を補うことができる。

前述の方法によって、容量への要求が増大する中、ＣＤノードまたはＣＤＣノードをスケーリングする必要または波長に基づく他のスイッチングソリューションが回避され、代わりに、それらのソリューションを新規に追加されたファイバスイッチドドメインのような他のソリューションに組み込ませることが可能となる。経時とともに、そしてスイッチング要件および要求が変化するにつれて、主に波長スイッチドアーキテクチャを主にファイバスイッチドアーキテクチャへと移行させることができる。

さらに、ＣＤノードもしくはＣＤＣノードの方路、またはより一般的には波長スイッチド層およびファイバスイッチド層の両方を含むより大きなスイッチングノードの各方路にＯＣＳが存在することによって、スイッチングノードの完全なプログラミング性および二方向のスイッチングソリューションが備わる。また、ファイバスイッチドドメインを接続するための追加のＯＣＳを、新たな波長スイッチドドメインを作成するための追加のＷＳＳに代えて使用することは、ＯＣＳの方がＷＳＳよりもコストが低い点、ＯＣＳの方がＷＳＳよりも光損失を減少させる点、および波長スイッチドアーキテクチャよりもファイバスイッチドアーキテクチャが生み出す融通性の方が高い点など、多くの理由により有利である。

本明細書の技術は特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は単に本願技術の原理および応用を例示しているに過ぎないということを理解されたい。したがって、多数の変更がこれらの例示的実施形態に施され得ること、および添付された特許請求の範囲に規定されている、本願技術の精神および範囲を逸脱することなく、他の配置が案出され得るということを理解されたい。

上述の選択的な例の大部分は互いに排他的ではないが、独自の利点を達成するために、種々の組み合わせにおいて実施されてもよい。上述の特徴のこれらおよび他の変形ならびに組み合わせは、特許請求の範囲によって規定された主題を逸脱することなく利用可能であるため、実施形態の上述の説明は、特許請求の範囲に規定された主題を限定するのではなく、例証の手段として捉えられるべきである。例として、先行する処理は、上述された厳密な順番で行なわれる必要はない。むしろ、種々のステップは、逆または同時に行なうなどして、異なる順番に扱われてもよい。ステップはまた、記載がない限り省略されてもよい。また、本明細書で説明された例、および、「のような」、「含む」などと表現された語句は、請求項の主題を特定の例に限定するものとして挙げられたと解釈されるべきではなく、むしろ、これらの例は、多くの可能性ある実施形態のうちの１つのみを例証するように意図されている。さらに、異なる図面の同一の参照符号は、同一または同様の要素を識別可能である。

Claims (20)

1. 複数の光回路スイッチ（ＯＣＳ）を備える光伝送ネットワーク（ＯＴＮ）ノードであって、
   各ＯＣＳは、前記ＯＴＮノードのそれぞれの方路であり、少なくとも２つのＯＣＳは、
   前記ＯＴＮノードの外側のそれぞれの光伝送ファイバに接続されるように構成された入力ポートと、
   第１の粒度レベルを有する第１のスイッチング層に接続された少なくとも１つの第１の出力ポートと、
   前記第１の粒度レベルとは異なる第２の粒度レベルを有する第２のスイッチング層に接続された少なくとも１つの第２の出力ポートとを含む、ＯＴＮノード。
2. 前記第１のスイッチング層は、波長スイッチド層、バンドスイッチド層、またはファイバスイッチド層のうちの１つであり、前記第２のスイッチング層は、前記波長スイッチド層、前記バンドスイッチド層、または前記ファイバスイッチド層のうちの異なる１つである、請求項１に記載のＯＴＮノード。
3. 前記複数のＯＣＳの入力ポートに１対１の関係で接続された複数の二方向ノードライン増幅器をさらに含み、各二方向ノードライン増幅器は、それぞれの入力ポートとそれに対応する光伝送ファイバとの間に位置する、請求項１に記載のＯＴＮノード。
4. 各二方向ノードライン増幅器は、
   前記それぞれの光伝送ファイバから受信された光信号を異なる周波数帯域へと分割するように構成されたバンドスプリッタと、
   複数のイングレス増幅器とを含み、各イングレス増幅器は前記バンドスプリッタのそれぞれの出力ポートに接続されており、前記各二方向ノードライン増幅器はさらに、
   前記ＯＴＮノードのそれぞれのＯＣＳから受信された前記異なる周波数帯域の光信号を合成するように構成されたバンドコンバイナと、
   複数のエグレス増幅器とを含み、各エグレス増幅器は前記バンドコンバイナのそれぞれの入力ポートに接続されている、請求項３に記載のＯＴＮノード。
5. 前記バンドスプリッタは、Ｃ＋Ｌバンドスプリッタであり、前記バンドコンバイナは、Ｃ＋Ｌバンドコンバイナである、請求項４に記載のＯＴＮノード。
6. 前記第１のスイッチング層は、ファイバスイッチド層であり、前記第２のスイッチング層は、波長スイッチド層である、請求項５に記載のＯＴＮ。
7. 少なくとも２つのＯＣＳは、前記第１の粒度レベルおよび前記第２の粒度レベルとは異なる第３の粒度レベルを有する第３のスイッチング層に接続された少なくとも１つの第３の出力ポートをさらに含む、請求項１に記載のＯＴＮノード。
8. 前記第１のスイッチング層は、ファイバスイッチド層であり、前記第２のスイッチング層は、バンドスイッチド層であり、前記バンドスイッチド層は、複数のバンドスプリッタを含み、前記複数のバンドスプリッタのそれぞれの出力ポートは、第２の複数のＯＣＳの入力ポートに１対１の関係で接続され、前記第２の複数のＯＣＳの各ＯＣＳの少なくとも１つの出力ポートは、波長スイッチド層に接続される、請求項１に記載のＯＴＮノード。
9. 前記ファイバスイッチド層、前記バンドスイッチド層、および前記波長スイッチド層は、並列に配置される、請求項８に記載のＯＴＮノード。
10. 前記ファイバスイッチド層、前記バンドスイッチド層、および前記波長スイッチド層は、ネスト構成またはカスケード接続構成のどちらかで配置される、請求項８に記載のＯＴＮノード。
11. 各ＯＣＳは、
    前記ＯＴＮノードの外側のそれぞれの光伝送ファイバに接続されるように構成されたそれぞれの入力ポートと、
    前記第１のスイッチング層に接続された少なくとも１つのそれぞれの第１の出力ポートと、
    前記第２のスイッチング層に接続された少なくとも１つのそれぞれの第２の出力ポートとを含む、請求項１に記載のＯＴＮノード。
12. 前記第１のスイッチド層と前記第２のスイッチド層とをさらに含む、請求項１に記載のＯＴＮノード。
13. カラーレス／ディレクションレス（ＣＤ）ノードまたはカラーレス／ディレクションレス／コンテンションレス（ＣＤＣ）ノードの複数の方路を複数の光回路スイッチ（ＯＣＳ）に１対１の関係で接続することと、
    ファイバスイッチド層を前記複数のＯＣＳに接続することと、
    前記ＣＤＣノードから前記ファイバスイッチド層への、受信された少なくともいくつかの光信号のルーティング変更のために前記複数のＯＣＳを制御することとを含む、方法。
14. 複数のＯＣＳを含むＯＴＮノードであって、
    各ＯＣＳは、前記ＯＴＮノードのそれぞれの方路であり、少なくとも１つのＯＣＳは、
    前記ＯＴＮノードの外側のそれぞれの光伝送ファイバに接続されるように構成された入力ポートと、
    第１のスイッチング層に接続された少なくとも１つの第１の出力ポートと、
    第２のスイッチング層に接続された少なくとも１つの第２の出力ポートと、
    前記複数のＯＣＳのうち異なる１つに接続された少なくとも１つの第３の出力ポートとを含む、ＯＴＮノード。
15. 前記第１のスイッチング層および前記第２のスイッチング層の各々は、複数の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を含むそれぞれの波長スイッチド層であり、前記複数のＯＣＳの前記第３の出力ポートは、前記第３の出力ポートのうちの２つの間で送信される光信号が前記複数のＷＳＳのうちの１つのＷＳＳを通過しないように互いに接続される、請求項１４に記載のＯＴＮノード。
16. 前記第１のスイッチング層および前記第２のスイッチング層の各々は、それぞれの波長スイッチド層であり、前記ＯＴＮノードは、前記第１のスイッチング層の方路の数よりも大きく、かつ前記第２のスイッチング層の方路の数よりも大きい方路の総数を有している、請求項１４に記載のＯＴＮノード。
17. 複数のバンドスプリッタをさらに含み、各バンドスプリッタは、対応する入力ポートとそのそれぞれの光伝送ファイバとの間に接続され、前記ＯＴＮノードは、前記波長スイッチド層を通過させることなく、前記ＯＴＮノードの１つの方路から前記ＯＴＮノードの別の方路へと光バンド全体をルーティングするように構成されている、請求項１５に記載のＯＴＮノード。
18. 前記第１のスイッチング層および前記第２のスイッチング層は、異なる粒度レベルを有し、前記スイッチング層のうちの少なくとも１つは、波長スイッチド層、バンドスイッチド層、またはファイバスイッチド層のうちの１つである、請求項１４に記載のＯＴＮノード。
19. 前記第１のスイッチング層および前記第２のスイッチング層をさらに含む、請求項１４に記載のＯＴＮノード。
20. 第３のスイッチング層をさらに含み、前記第１のスイッチング層、前記第２のスイッチング層、および前記第３のスイッチング層の各々は、異なる粒度レベルを有している、請求項１９に記載のＯＴＮ。

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