JP5367907B2 - コヒーレント光パケット受信機を動作させる方法および機器 - Google Patents

Description

本発明は、光システムの分野に関し、特に、コヒーレント光パケット検出器に関する。

波長分割多重（ＷＤＭ）光ネットワークにおける最近の改善は、チャネルあたり最高１００Ｇｂ／ｓの伝送データレートをもたらした。

したがって、透過的ネットワークは、データを入口から出口ノードに伝送するために莫大な容量を提供する。

しかし、かかる性能は、デバイスが出口ノードでのかかる信号のコヒーレント検出を実現することを必要とする。図１は、高変調レートＷＤＭ光ネットワークで使用されるコヒーレント受信機を表す。前記受信機は、局部発振器７によって提供される信号と偏光ビームスプリッタ５によって分割される入力信号３を結合させることを可能にする２つの結合ユニット１を備える。前記結合ユニット１は、λ／４光フィルタ９、ハーフミラー１１、および、４つの異なるフォトダイオード１３に送信される４つの信号を取得することを可能にする偏光ビームスプリッタ５を備える。フォトダイオード１３から来る信号は、次に、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１５によって変換され、デジタル信号処理ユニット１７に送信される。ＤＳＰユニット１７の出力で、信号は、ビット誤り率（ＢＥＲ）復号ユニット１９に送信される。デジタル処理ユニット１７の詳細は、図２に表される。ＡＤＣ１５での変換の後、信号は、サンプリングスコープ２１に、そして次に再サンプリングユニット２３に送信される。再サンプリングの後、色分散ユニット２５が、残留色分散のコース（ｃｏａｒｓｅ）フィルタリングを実現する。したがって、ユニット２６は、色分散のコースフィルタリングを参照しうる。デジタルクロック回復が次にユニット２７で実現され、偏光逆多重化および等化ユニット２９が次に残留色分散のファイン（ｆｉｎｅ）補償を実現する。信号は次に、周波数およびキャリア位相回復ユニット３１、シンボル識別ユニット３３に送信され、次にビット誤り率復号ユニット１９に送信される。それによって、かかる機器は、高変調レートをもつ光信号を処理することを可能にする。

ネットワークの柔軟性を改善するために、あり得る次のステップは、ネットワーク容量を最適化するための光チャネルに沿った異なる信号の集約である。

しかし、図１および図２にある前述されたもののようなレガシ回路ネットワークで使用される検出デバイスは、それらが、特に、適応的方法に基づき、そして最適化フィルタリングパラメータの方法および／または選択の収束を必要とする、残留色分散のコースフィルタリング（ユニット２６）に対応するステップにおいて、遅すぎるため、適用されないことが分かる。同様に、偏光モード分散などのその他の線形物理障害のフィルタリングに使用されるデバイスは、要求時間範囲内で効率的なフィルタリングを実現するには遅すぎる。

欧州特許出願公開第１３４９４１６号明細書

したがって、前述の欠点を克服し、残留色分散フィルタリングなどの線形物理障害補償フィルタリングを実現するために必要な時間を低減することを可能にする方法を提供することが、本発明の一目的である。

したがって、本発明は、コヒーレント光パケット受信機を動作させる方法であって、少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタを備え、少なくとも１つの所与のトラベリング（ｔｒａｖｅｌｉｎｇ）パラメータをもつ受信光パケットに適用される少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタの設定が、前記受信光パケットと同様の少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ少なくとも１つの光パケット上で実現される前記少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタの以前の設定の決定に応じて決定される、コヒーレント光パケット受信機を動作させる方法を参照する。

一態様によれば、少なくとも１つの所与のトラベリングパラメータをもつ受信光パケットに適用される少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタの設定は、前記受信光パケットと同じ少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ少なくとも１つの光パケット上で実現される前記少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタの以前の設定の決定に応じて決定される。

もう１つの実施形態によれば、少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタは、偏光モード分散フィルタを備える。

追加の一実施形態によれば、少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタは、色分散フィルタを備える。

もう１つの実施形態によれば、色分散のフィルタリングは、第１のおよび第２のステージを備え、前記第１のステージは前記色分散のコースフィルタリングを実現し、前記第２のステージは前記色分散のファインフィルタリングを実現し、少なくとも１つの所与のトラベリングパラメータをもつ受信光パケットに適用される第１のステージの色分散フィルタの設定は、前記受信光パケットと同様の少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ少なくとも１つの光パケット上で実現される第１のステージの前記色分散フィルタの以前の設定の決定に応じて決定される。

さらなる実施形態では、色分散のフィルタリングは、第１のおよび第２のステージを備え、前記第１のステージは前記色分散のコースフィルタリングを実現し、前記第２のステージは前記色分散のファインフィルタリングを実現し、少なくとも１つの所与のトラベリングパラメータをもつ受信光パケットに適用される第１のステージの色分散フィルタの設定は、前記受信光パケットと同様の少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ少なくとも１つの光パケット上で実現される第２のステージの前記色分散フィルタの以前の設定の決定に応じて決定される。

追加の一実施形態によれば、少なくとも１つの所与のトラベリングパラメータに対応する少なくとも１つの色分散フィルタの設定は、ルックアップテーブルに保存される。

さらなる一実施形態によれば、ルックアップテーブルは、新しい受信光パケットの設定決定に基づいて所定の時間の後に更新される。

もう１つの実施形態によれば、サービス光パケットが、ルックアップテーブルの更新のために使用される。

追加の一実施形態によれば、少なくとも１つのトラベリングパラメータは、光パケットによって辿られる光パスを備える。

さらなる一実施形態によれば、少なくとも１つのトラベリングパラメータは、光パケットによって被られる残留色分散を備える。

もう１つの実施形態によれば、少なくとも１つのトラベリングパラメータは、専用制御チャネルで伝送される制御光パケット内で伝送される。

さらなる一実施形態によれば、少なくとも１つのトラベリングパラメータは、光パケットヘッダ内で伝送される。

本発明はまた、少なくとも１つの所与のトラベリングパラメータをもつ受信光パケットを処理するようになされた少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタと、前記少なくとも１つのトラベリングパラメータの決定を行い、同様の少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ光パケットに適用される以前の設定に応じて前記線形物理障害補償フィルタの設定を適応するようになされた少なくとも１つの処理手段とを備える、コヒーレント光受信機も参照する。

もう１つの実施形態によれば、少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタは、偏光モード分散フィルタを備える。

さらなる一実施形態によれば、少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタは、色分散フィルタを備える。

もう１つの態様に関して、以前の設定が、同一の少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ光パケットに適用されている。

追加の一実施形態によれば、コヒーレント光受信機は、前記少なくとも１つのトラベリングパラメータを検出するための手段を備える。

さらなる一実施形態によれば、少なくとも１つのトラベリングパラメータは、光パケットによって辿られる透過的パスの識別子を備える。

もう１つの実施形態によれば、少なくとも１つのトラベリングパラメータは、光パケットによって被られる残留色分散量を備える。

追加の一実施形態によれば、コヒーレント光受信機は、コースフィルタリングを実現する第１の色分散フィルタ、およびファイン色フィルタリングを実現する第２の色分散フィルタを備え、前記第１の色分散フィルタの設定は、同様の少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ光パケットに適用される以前の設定に応じて決定される。

本発明はまた、コヒーレント光受信機を装備したノード、および、あるノードからもう１つのノードへ少なくとも１つのトラベリングパラメータの値を伝送するようになされた処理手段を備える、光ネットワークも参照する。

もう１つの実施形態によれば、前記ノードは、その入口ノードから現在のノードへの光パケットの少なくとも１つのトラベリングパラメータの値の更新を行うようになされた処理手段を備える。

コヒーレント受信機を表す図である。 光コヒーレント受信機のデジタル信号処理回路で使用される異なるユニットの概略図である。 本発明の一実施形態によるルックアップテーブルの一部の一例を表す表である。 本発明の実施形態が使用されうる、透過的光ネットワークを表す図である。 本発明の一実施形態による光コヒーレント受信機のデジタル信号処理回路で使用される異なるユニットの概略図である。

本明細書において、用語「光信号のトラベリングパラメータ」は、辿られるパスに応じて変化する前記光信号のパラメータを参照する。前記トラベリングパラメータは、たとえば、光信号のトラベリングパスの識別子、または、残留色分散などのパスに応じて変化するパラメータでもよい。

本明細書において、用語「サービス光パケット」は、伝送される必要のある任意のデータを備えない、そしてトラベリングパラメータの変化を制御するために伝送される、光パケットを参照する。

本明細書において、用語「光パス」は、光ネットワーク内の透過的パスを参照する。

本発明は、他の特定の装置および／または方法で実施されうる。記載されている実施形態は、あらゆる点で、制限的なものとしてではなく例示的なものとしてのみ考慮されるべきである。具体的には、本発明の適用範囲は、本明細書における説明および図によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。

ネットワークの柔軟性を改善するために、あり得るステップは、ネットワーク容量を最適化するためおよびコヒーレント検出デバイスとともに光パケットを使用するために光チャネルに沿った異なる信号の集約である。

本発明の一実施形態は、コヒーレント光受信機内の残留色分散のコースフィルタリングについてのフィルタパラメータ判定の最適化を参照する。前記最適化は、所与のトラベリングパラメータをもつ光パケットについて取得されるフィルタパラメータの保存に対応し、前記保存されたフィルタパラメータは、同様の、またはたとえば同じ、トラベリングパラメータをもつ光パケットがコヒーレント光受信機の入力で受信される場合に再使用されている。

実際に、偏光モード分散または残留色分散などの線形物理障害は、パケットによって辿られる光パスに応じて変化する要因である。さらに、所与の光パスについて、残留色分散などの残留障害は、時間が経つにつれて変化しうる。したがって、光パケットの光パスとその残留障害（たとえば残留色分散または残留偏光モード分散）の間の対応が判定されうるが、良好な適応を得るために、定期的な更新が必要とされうる。

これらの更新は、所与の光パスを通して移動した光パケットが受信される度に、または所定の時間の後に、実現されることができる。後者の場合、所定の時間が経過した後に光パケットが所与の光パスに沿って受信されない場合、サービス光パケットが、前記光パスに沿って、色分散などの残留障害の値を更新するために、そのパスに沿って送信される。さらに、サービス光パケットは、その実装の時にコヒーレント光パケット受信機を備えるネットワークまたはネットワークの一部を初期化するために使用されうる。

以下の説明では、色分散フィルタリングの場合に焦点が合わせられることになるが、同様の技法が他の線形物理障害に適用されうる。

残留色分散補償フィルタ係数の値および関連光パスは、図３に記載されるものなどのルックアップテーブル１００に保存される。図３で参照される光パスは、光ネットワークを表す、図４に示される。本例では、その表は、ノードＮ６に対応するルックアップテーブルの一部の一例に相当する。第２の列は、中間ノードを介する入口ノードから出口ノード（Ｎ６）への光パスを表す。他の列は、残留色分散フィルタリング方法に必要なパラメータの値を備える。これらのパラメータの数は、色分散フィルタに応じて変化しうる。

したがって、ノードＮ１２から直接来る光パケットがノードＮ６で受信される場合、ルックアップテーブルに保存されたパラメータの値（本例では０．２５、３．２９、２０．１３、２．５４）が、データ記憶域４４（図５を参照）から取り出され、ランダムまたはデフォルトパラメータを使用する代わりに開始フィルタパラメータとして使用されることになるフィルタリングユニット２６にロードされる。使用されるフィルタパラメータは同様の光パス（たとえば同じ光パス）をもつ光パケットについて取得されているため、コース色分散フィルタリングに使用される適応フィルタの収束ははるかに速いことになる。

それにもかかわらず、その値がルックアップテーブルに保存される光パケットが送信されてからトラベリング条件が変わった可能性があるので、新たに受信される光パケットについて取得される最終値はわずかに異なりうる（たとえば、０．２６、３．３５、２０．５６、２．３９）。したがって、前記新しいパラメータ値が、ルックアップテーブル内の光パスＮ１２−Ｎ６に対応する値を更新するために使用され、光パスＮ１２−Ｎ６をもつその後の光パケットの色分散フィルタリング方法の開始パラメータとして使用されることになる。ルックアップテーブルに保存されたパラメータは、コースフィルタリングユニット２６で直接取得されたパラメータまたはファインフィルタリングユニット２９で取得されたパラメータ（もしくはユニット２９で取得された前記パラメータの変換）のいずれかでもよい。

実際には、ルックアップテーブルは、集中化されることができ、ネットワーク全体をカバーする、またはネットワークノードに局所的に実装されことができ、そのため前記ノードに至る光パスを備える。

図３では、第１の列は、各光パスに関連付けられたそれぞれのポイントツーポイントフォトニック接続に対応する接続識別子を備える。フォトニック接続ＬＳＰ１からＬＳＰ４は、図４に示される。接続指向の通信では、光パケットは、予め確立された接続、たとえばＧＭＰＬＳネットワークのラベルスイッチパスなど、で伝送される。したがって、一実施形態では、接続識別子は、パケットによって辿られる光パスの識別子の役割をすることができる。もう１つの実施形態では、データパケットは、公報ＥＰ−Ａ−１３４９４１６に記載のように、マルチポイントツーポイントフォトニックバスで伝送される。その場合、光パスは、バス識別子およびソースノード識別子の組合せによって識別されることができる。あるいは、光パスは、他のデータ、たとえば明示的ルートオブジェクト、で識別されることができる。

加えて、光パスの代わりに、残留色分散を表す他のトラベリングパラメータが使用されうる。たとえば、その入口ノードからその出口ノードまでの光パケットによってカバーされる距離、その光パスに沿った中間ノードの数、または残留色分散自体。かかる場合には、光パケットは、それらのトラベリングパラメータがオペレータの最大許容差を表す共通の所定の間隔に含まれる場合に同様とみなすことになる。たとえば、ある距離間隔内のパスの長さをもつ光パケット、たとえば間隔（２００−２２０ｋｍ）内に含まれるパスの長さをもつ２つの光パケットは、同様とみなされることになろう。

トラベリングパラメータが色分散である場合、光リンクの色分散は、光パケットの測定によって判定される。光リンクに対応する色分散の値はまた、受信光パケット（正規またはサービス光パケット）の測定によって定期的に更新される。したがって、その出口ノードで受信される光パケットの残留色分散の値は、その光パスに沿った光リンクのすべての色分散の合計になる。光パスの場合と同じように、ルックアップテーブルは、残留色分散の値または間隔に対応する残留色分散フィルタリング方法のパラメータの値を備える。

さらに、コヒーレント受信機が受信光パケットに対応するトラベリングパラメータ（光パス、色分散、パスの長さ．．．）の値を知るために、前記値はその光パケットとともに伝送されなければならない。
いくつかの可能性がこの目的を実現するために考えられうる。
本発明の一実施形態が、図５に示される。
図２の参照番号と同じ参照番号は、同じユニットを参照する。
図５は、トラベリングパラメータ値検出ユニット４２にヘッダ／制御信号を伝送するヘッダ／制御チャネル４０を追加で示す点で図２と異なる。検出されたトラベリングパラメータ値は、データ記憶域４４に、たとえば前述のテーブル１００の形で、記憶されることができる。

トラベリングパラメータの値は、光パケットのヘッダで伝送されることができる。実際に、正規光パケットは、少なくとも２つの部分から成る。第１の部分はヘッダと呼ばれ、それは、そのソースノード、その宛先ノード、その誤り訂正符号、そのサイズなどの光パケットを経路指定および処理するために必要な情報に対応し、一方、第２の部分はペイロードと呼ばれ、光パケットが伝送するデータを運ぶ。したがって、トラベリングパラメータはヘッダで伝送されることができる。

第１の示された実施形態によれば、ヘッダおよびペイロードは、２つの異なるチャネル上で移送される。したがって、光パケットのヘッダに対応する情報は、制御チャネル４０と呼ばれる専用チャネル上の制御光パケット内で移送される。

もう１つの実施形態によれば、ヘッダおよびペイロードは、次々に同一チャネル上で移送される。

両方の実施形態において、トラベリングパラメータを備える追加情報が、ヘッダまたは制御光パケットで運ばれる。さらに、変調フォーマットまたは変調レートなど、光パケットの処理を改善することを可能にする他の情報が追加されうる。したがって、受信光パケットと関連付けられたトラベリングパラメータをデータリポジトリ４４からチャージするにあたって、コヒーレント受信機は、したがって、ルックアップテーブルのおかげで色分散フィルタリング方法で適用するための最適フィルタパラメータ値を判定することができる。

加えて、ネットワークの特徴に応じて、宛先でのトラベリングパラメータの値は、２つの異なる方法で決定されることができる：
一実施形態によれば、光パケットの全光パスが伝送前に知られ、トラベリングパラメータの値、たとえば接続識別子、が入口ノードで決定され、修正なしで次に出口ノードに伝送される光パケットヘッダに（または制御光パケットに）組み込まれる。

もう１つの実施形態によれば、前記トラベリングパラメータの値、たとえば累積距離または累積色分散、もまた光パケットヘッダで（または制御光パケットで）運ばれるが、光パスに沿って置かれた光ノードの機器によってホップごとに計算され更新される。

したがって、出口ノードで、コヒーレント受信機は、使用される技術に応じて、光パケットヘッダまたは制御光パケットのいずれかからトラベリングパラメータの値を容易に取り出すことができる。次に、ルックアップテーブルの助けにより、最適化色分散フィルタリング設定に対応するパラメータ値が決定されることができる。

結論として、前述の実施形態の特徴は、色分散補償フィルタリングなどの線形物理障害補償で使用される方法での開始フィルタパラメータとしての最適化フィルタパラメータの使用のおかげで、前記方法の収束速度を改善し、したがって、受信信号のコヒーレント検出に必要な処理時間を低減することを可能にする。かかる改善の結果は、高データレートでの光パケット伝送を実現する可能性である。

Claims (16)

1. 光ネットワークの異なるパスに沿って伝送される光パケットを受信するコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法であって、前記受信機が少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタを備え、光パケットのヘッダ内で送られ、光ネットワーク内の受信された光パケットにより辿ったパスに依存する計算された値を有する少なくとも１つのトラベリングパラメータを含む現在受信された光パケットに適用される少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタの設定が、以前に受信され及び、現在受信された光パケット内で送られるトラベリングパラメータの値を含む所定の間隔内である値の少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ少なくとも１つの光パケット上で実現された前記少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタの以前の設定の決定に応じて決定される、方法。
2. 少なくとも１つの所与のトラベリングパラメータをもつ受信光パケットに適用される少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタの設定が、前記受信光パケットと同じ少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ少なくとも１つの光パケット上で実現された前記少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタの以前の設定の決定に応じて決定される、請求項１に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
3. 少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタが、偏光モード分散フィルタを備える、請求項１または２に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
4. 少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタが、色分散フィルタを備える、請求項１または２に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
5. 色分散のフィルタリングが、第１および第２のステージを備え、前記第１のステージが前記色分散のコースフィルタリングを実現し、前記第２のステージが前記色分散のファインフィルタリングを実現し、少なくとも１つの所与のトラベリングパラメータをもつ受信光パケットに適用される第１のステージの色分散フィルタの設定が、前記受信光パケットと同様の少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ少なくとも１つの光パケット上で実現された第１のステージの前記色分散フィルタの以前の設定の決定に応じて決定される、請求項４に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
6. 色分散のフィルタリングが、第１および第２のステージを備え、前記第１のステージが前記色分散のコースフィルタリングを実現し、前記第２のステージが前記色分散のファインフィルタリングを実現し、少なくとも１つの所与のトラベリングパラメータをもつ受信光パケットに適用される第１のステージの色分散フィルタの設定が、前記受信光パケットと同様の少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ少なくとも１つの光パケット上で実現された第２のステージの前記色分散フィルタの以前の設定の決定に応じて決定される、請求項４に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
7. 少なくとも１つの所与のトラベリングパラメータに対応する少なくとも１つの色分散フィルタの設定が、ルックアップテーブルに保存される、請求項４、５、または６に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
8. ルックアップテーブルが、新しい受信光パケットの設定決定に基づき所定の時間の後に更新される、請求項７に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
9. トラベリングパラメータの変化の決定に専用である、サービス光パケットが、ルックアップテーブルの更新のために使用される、請求項８に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
10. 少なくとも１つのトラベリングパラメータが、光パケットによって辿られる透過的パスの識別子を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
11. 少なくとも１つのトラベリングパラメータが、光パケットによって被られる残留色分散量を備える、請求項４から１０のいずれか一項に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
12. 少なくとも１つのトラベリングパラメータが、専用制御チャネルで伝送される制御光パケット内で伝送される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
13. 少なくとも１つのトラベリングパラメータが、光パケットヘッダ内で伝送される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコヒーレント光パケット受信機を動作させる方法。
14. 光ネットワークの異なるパスに沿って伝送される光パケットを受信するコヒーレント光受信機であって、
    光パケットのヘッダ内で送られ、受信された光パケットにより辿ったパスに依存する計算された値を有する少なくとも１つのトラベリングパラメータを含む現在受信された光パケットを処理するようになされた少なくとも１つの線形物理障害補償フィルタと、
    前記少なくとも１つのトラベリングパラメータの値の決定を実行し、以前に受信され及び、現在受信された光パケット内で送られるトラベリングパラメータの値を含む所定の間隔内である値の少なくとも１つのトラベリングパラメータをもつ光パケットに適用された以前の設定に応じて前記線形物理障害補償フィルタの設定を適応するようになされた少なくとも１つの処理手段とを備える、コヒーレント光受信機。
15. 前記少なくとも１つのトラベリングパラメータを検出するための検出手段をさらに備える、請求項１４に記載のコヒーレント光受信機。
16. 入口ノードが光パケットおよび関連するトラベリングパラメータを出口ノードへと送信するようになされ、少なくとも１つの中間ノードが前記光パケットを前記出口ノードへと透過的に転送するようになされ、前記または各中間ノードが、光パケットの少なくとも１つのトラベリングパラメータの値の更新を行うようになされた処理手段を備える、請求項１４または１５に記載のコヒーレント光受信機を装備した出口ノードを備える、光ネットワーク。

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