JP6289500B2 - 光伝送ネットワークのための適応データ伝送フォーマット - Google Patents

Description

本発明は、適応データ伝送フォーマットを有する光ネットワークのシステムおよび方法に関する。

＜１．はじめに＞
Ａ．コヒーレント検波の能力
デジタルデータ処理により可能となったコヒーレント検波の技術は、光ファイバー伝送において新しい時代をもたらし、それは伝送速度を１００Ｇ／ｓに増加させ、分散補償なしでスタンダードシングルモードファイバー（ＳＳＭＦ）を超えることを約束した。この可能性は、既存のオペレーターに対して、ファイバーインフラに多大な追加投資を行うことなく、彼らのネットワークをグレードアップまたは拡張する希望を与える。この種のシステムにおいて現在主流の商業実施は、ボーレート、変調オーダーおよび光サブキャリアの３つの基本技術の進歩を利用している。ボーレートを増やすことは高速のＡＤＣ／ＤＡＣを必要とし、変調オーダーを増やすことは高度なシステム設計および検出アルゴリズムを必要とし、バンド幅ごとのサブキャリアを増やすことは高度なレーザー技術および光フィルタを必要とする。期待される高スペクトル効率を可能とするために協働するこれらの全ての技術において、強力なＤＳＰによって駆動される検出アルゴリズムが必要である。高度なＩＣ製造プロセスおよび高性能なＡＳＩＣを利用して物理的なトランシーバがますますソフトウェア化またはソフトウェア定義されている昨今において、このことはネットワーク設計およびプロトコル設計において新たなチャレンジを生み出す。

新たなコヒーレント検波技術の重要な特徴は、高伝送レートおよび高スペクトル効率（ＳＥ：Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）をもたらしただけでなく、従来可能でなかった光スペクトルの柔軟な利用を可能とし、これにより、ネットワーク計画およびネットワーク性能の新たなパラダイムを提供する。たとえば、従来のオン／オフ変調を代替する複素変調によって、異なるスペクトル効率を提供するように変調オーダーを変更できる。固定バンド幅において、これはスペクトル効率を伝送距離に適応させる能力を意味する。一方、マルチサブキャリアによって可能となるチャネルは、必要な周波数帯幅を線形的に増加させることなく、スペクトル効率を向上させる可能性をもたらし、フレキシブルスペクトルグリッドを標準化することを魅力的なものとする。これは、いわゆるエラスティック光ネットワーク（ＥＯＮ：Ｅｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の概念である。これらの可能性を受けて、オペレーターは、今日と全く異なる方法により、すなわち、光ファイバーインフラの利用を最大化しつつ、ネットワークリソースの使用がよりフレキシブルになり、トラフィックの要求に対してより適応性が高まる方法により、光伝送ネットワーク（ＯＴＮ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を計画および運営できるようになる。

Ｂ．ＯＴＮからＥＯＮまで
エラスティック光ネットワーク（ＥＯＮ）は、非常に高いボリュームのトラフィックを従来と同様の光ファイバーインフラにおいて取り扱うことができるような柔軟な方法により光スペクトルを使用できるものである。この目的は、スペクトル効率を増やすことによってネットワークのキャパシティを増やすことである。実現可能性の観点から、ＥＯＮにおいても、スペクトルのスロット方式でいかなるリソース管理スキームも機能するように、光伝送ネットワーク（ＯＴＮ）［参考文献２、３、４］のフレームワークの範囲内で、有意かつ有限の粒度、すなわちスロットにおいてスペクトルが取り扱われなければならないとう事実を認めなければならない。この制約の下で、光スペクトル効率は、２つのコンポーネントに再分割される。１つは、トランシーバ、スイッチおよび他のネットワーク要素の能力に基づく単一のチャネルのスペクトル効率である。もう１つは、全てのチャネルの上のスペクトル管理に基づくスペクトル利用である。したがって、スペクトル効率およびアロケーション（割り当て）の柔軟性間のトレードオフと、提供されるキャパシティおよび伝送距離間のトレードオフという、この文脈における２つの矛盾は、ＥＯＮの有効な配置において典型的となる。光伝送ネットワークアーキテクチャのフレームワークにおいて後述する下位レイヤー技術が導入可能であるとすれば、これらのトレードオフについてスペクトルを管理できることは、最終的により良い全体的なスペクトル利用につながるであろう。

物理チャネルは、スペクトルおよびバンド幅サイズにおけるその物理的位置に関して、光キャリアの異なる配置において定義されうる。固定された最小バンド幅は、エレメンタリーキャリアと称され、エレメンタリーキャリアの集合として、より大きいキャリアを構成することができる。より大きいキャリアを構成する複数のエレメンタリーキャリアは、隣接するものでもよく、隣接しないものでもよい。この方針を続けることにより、シングルキャリア、複合キャリア、隣接キャリア、非隣接キャリア等の様々なタイプのキャリアが定義されうる。エレメンタリー物理キャリアは、エレメンタリーキャリア上の特定のデータレート、すなわち現在のＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）グリッドに従って配置される５０ＧＨｚあたり１００Ｇｂｉｔｓ／ｓによって定義されうる。

チャネルあたりの高スペクトル効率は、ＣＯ−ＯＦＤＭ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）またはナイキストＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）または他の実装例［参考文献１、７］のような技術による光サブキャリアを使用する光レイヤーにおいて実現されうる。このような光チャネルは、その単一のエレメンタリーチャネルが必要とするよりも大きいバンド幅を占有するが、占有されるバンド幅は、複数の同時のエレメンタリーチャネル［参考文献５］によって同じ伝送速度が提供される場合に比べて非常に小さい。チャネルあたりの異なるスペクトル効率は、異なる変調オーダー、すなわち、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等によって提供されうる。異なる変調オーダーによって、異なる伝送距離に適切に、同じバンド幅で、異なるスペクトル効率が達成されうる。これは、光サブキャリアに基づくチャネルの代替を提供する。したがって、異なるスペクトル効率の発展性から利益を得るために、異なるトラフィックは異なるチャネルタイプを必要とするというトラフィックの要求に適応するように異なるチャネルタイプを定義することが必要である。

さらに、スペクトル効率を考慮したＯＤＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｄａｔａ Ｕｎｉｔ）／ＯＴＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｕｎｉｔ）を設けることが可能でなければならない。同じサイズで異なる特性のＯＤＵは、異なるチャネルタイプを構成するものと定義されうる。このように、異なるＯＤＵの特性は、必要なスペクトル効率および伝送距離に適応するように選択されうる。

物理レイヤーを意識することにより、ＯＤＵは、トラフィックおよび基礎となるチャネルタイプに適応可能なＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）メカニズムによって保護されうる。このように、固定サイズのＯＤＵは、異なるＦＥＣメカニズムと同様に異なるチャネルタイプによってサポートされうる。これは、ＯＤＵに対してより多くの特性を加える。ＯＤＵ／ＯＵＴの種類および特性を導入することによって、フレームレベルにおいて利用可能なトラフィックの担い手のより豊富なプールを得ることができ、結果としてスペクトル利用の効率を向上させる。

ＯＴＮアーキテクチャは、概してオン／オフ技術に基づいており、そのため、むしろ単純な物理レイヤーが想定されている。当時、デジタルプロセシングはＬ２および上位レイヤーにおいて行われると考えられていた。その結果、新規なコヒーレント検波技術によって提供される発展性および柔軟性は、現在の厳格なレイヤーアーキテクチャと対立するようになる。より多くのソフトウェアがコヒーレント検波技術に導入されるにつれて、伝送／受信を含む上位層フレームおよび多重化下位レイヤーにおけるインタラクションが新しい技術の利益を最大限に得るために必要となっている。レイヤーを横断して相互に情報を伝達できるようにＯＴＮアーキテクチャを修正することは、ＥＯＮの全てのポテンシャルを活用するために重要である。

Ｃ．ＯＴＮアーキテクチャに対する修正
現在のＯＴＮアーキテクチャは、概してオン／オフ技術および上位レイヤーに基づいており、これは、当時、デジタルプロセシングはＬ２および上位レイヤーにおいてのみ行われると考えられていたためである。したがって、新規なコヒーレント検波技術によってＬ１および下位のレイヤーにおいて提供される発展性および柔軟性は考慮されていない。このように、現在のＯＴＮの厳格なレイヤーアーキテクチャは、上位レイヤーのデータフレームと、送信機および受信機を含む多重化レイヤーの間の直接のインタラクションを許可しておらず、上記のような柔軟なオペレーションを難しいものとしている。そのため、ＯＴＮアーキテクチャを、最下層のＷＤＭモジュールからＯＤＵのフレームまでレイヤーを横断して相互に情報を伝達できるように修正することが必要である。

発明は一般的な用語で記載され、添付の図面への参照がなされているが、必ずしもスケールどおりに記載されているわけではない。添付の図面は、発明のさらなる理解をもたらすために提供されており、本明細書に含まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、開示される実施形態および／または態様を示し、さらに詳細な説明と共に、特許請求の範囲の記載によって範囲が定められる発明の原理を説明する役割を果たす。
光伝送ネットワークにおけるクライアントとサーバの関係を示す図である。 ＯＤＵ ｋからＯＴＭｎ．ｍまでのレイヤーの例を示す図である。 ２０１２年までにＳＧ１５に提案された光キャリアへのＯＤＵＳのマッピングの例を示す図である。 光スペクトル２におけるチャネルキャリア配置を示す図である。 異なるタイプ（左）および特性（右）におけるフレキシブルなデータ単位のフォーマットを示す図である。 スペクトル効率および伝送距離の間の等価性を示す図であり、ＤＵは固定ビットによる一般的なデータフレームを示す。 ライン（傾斜）の第１の起点におけるライン間の差を示す図であり、赤線はガードバンドが無視される場合の複数の並行なスペクトルスロットに対応する。これは、最も低い単一のチャネルスペクトル効率を発生させる。緑線はあるＳＥについて異なるバンド幅が異なる伝送距離に対応し、それによって選択されるというオプションを示し、傾斜および可能な距離の間のマッピングがあることを示す。

本発明は、いくつかの発明の実施形態が示される添付の図面を参照しつつ、下記においてより完全に記載されている。本明細書において提供される図面および説明は、本発明の明確な理解に関する要素を示すために単純化されていることがあり、また、明確化の目的のために、従来の適応データ伝送システムおよびその方法において認識される他の要素が除去されていると理解されるべきである。当業者は、本明細書に記載される装置、システムおよび方法を実装するために、他の要素および／またはステップは、任意および／または必須であると認識できる。しかしながら、このような要素およびステップは周知であり、それらは本発明の理解を容易にしないため、このような要素およびステップに関する議論は、本明細書において提供されないことがある。本開示は、当業者に周知の開示された要素、システムおよび方法に対する全ての要素、変形および修正を本質的に含むものとみなされる。実際、これらの開示された発明は、様々な形式で実施されることができ、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されてはならず、むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用される法的要件を満たすために例示の方法により提供されるものである。同様の符号は、全体を通じて同様の要素を示す。

標準を代替するものとして、新たな伝送によって実現される柔軟性は、独自のソリューションとして実装され、ＯＴＮアーキテクチャの範囲内でＯＣｈ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）のサービスクライアントとして宣言されうる。しかしながら、標準化された方法がとられない限り、異なる実装のドメインを横断する能力がないため、新たなスペクトル効率および関連するキャパシティは厳格に制限されて妥協を迫られる。独自のソリューションの範囲においても、ＬＳＡによって必要とされるように、ドメインの境界を越えて一般に認められた情報を伝達するニーズがある。このように、コヒーレント検波技術によって提供される機会を活用するために、アーキテクチャの修正を行うことは、有益と考えられる。

以下において、我々は問題を具体的な問題に分割することから始め、上記で挙げられた設計上の問題への対処を検討する。

＜２．ＳＧ１５の現状：検討中の５０ＧＨｚのスロットのダイナミックアロケーション＞
現在のアーキテクチャにおいて、我々は２０１２年までにＳＧ１５に対して、ＤＷＤＭグリッド（５０ＧＨｚ）における光スペクトルのフレキシブルな利用を可能とする逆多重化スキームを導入する２つの提案を行った。この状況は、以下に概説される。

メディアネットワークの「レイヤー」は考慮される必要はなく、メディアは本質的に平坦で、階層を有しない（ＯＭＳおよびＯＴＳは、メンテナンスの実体として有効である）。メディアは、デジタル信号の構造から独立している。

ＯＴＵＳフレームの定義に対する１つの実際的な方法は、ｎ＊１００Ｇｂ／ｓフレームを使用することである。我々がこの方法を採用する場合、ｎ＊１００Ｇｂ／ｓフレームを、ｍ＊１００Ｇｂ／ｓフレームを運ぶｋの光信号にマッピングすることができる。メディアチャネルにつき１つの光信号を有する。これにより、たとえば、ｋ＝１およびｍ＝１０であれば１Ｔのビットストリームを運ぶ単一の光信号を有し、あるいはｋ＝１０およびｍ＝１であればレシーバーによって再結合される１００Ｇを運ぶ１０個の光信号（それぞれＦＥＣおよびフレームを伴う）を有し、あるいはいかなる他の適切な組み合わせも可能な柔軟性が得られる。

モジュール方式のフレームの定義に対するこの方法は、光信号からデジタルフォーマットを切り離し、我々はアプリケーションに基づいてオプティックスを最適化することができる。それはより高いビットレートおよびスペクトル密度を可能とする光技術またはＤＳＰの進歩を利用可能とする柔軟性を提供する。まず、それは５０ＧＨｚの固定されたグリッドを有する既存の増幅器のチェインの再使用を可能とし、あるいは新たなフレックスグリッドアプリケーションのための最適化を可能とする。フレックスグリッドの場合において、光信号あたりのビットレート、メディアチャネル（スペクトルのアロケーション）およびメディアチャネル間のガードバンドを最適化することができる。

マルチメディアのチャネル方法をサポートする場合、アプリケーションについての知識に基づいて、我々は許容されるべき遅延差の量について提案すべきである。これにより、ルーティングの柔軟性およびバッファサイズ間のトレードオフについての我々の視点を表現することができる。

この方法が、壊れたスペクトルを使用することによって全てのスペクトルバンドの利用性を向上させるものの、単一のチャネル（１００Ｇｂ／５０ＧＨｚ＝２）のスペクトル効率を変更しない点に注目することに価値がある。したがって、この方法はスペクトル効率の全ての問題の一部だけを解決するだけであり、より大きいプロジェクトの第１のステップとみなすことができる。

これは長期的な革新における第１のステップであるため、我々は順互換性について、提案の影響を検証する必要がある。このために、ＯＴＮのフレームワークにおいて可能であることよりも大きな全体像を描く必要がある。

＜３．オープンクエスチョンズ＞
与えられたパフォーマンス目標において、隣接するまたは離散する光スペクトルに基づく大きなペイロードのＯＤＵＳをサポートするためにどの中間レイヤーが修正されるか？
あるいは、逆に、我々がアーキテクチャにおいて変更できるまたは変更したいものを知った上で、導入されたＯＤＵＳにより我々はどのようなパフォーマンスの値を実現できるのか？
全てのシステム設計の始まりにおいて、問題は典型的である。この設計において役割を果たす構成は、Ｇ．７０９の図６−６に記載され、本開示の図２に示される。

少なくとも、以下の３０の質問は考慮される（下表は全てを網羅しているものではないリストである）

表の説明
列：
略語：Ｅ＝エレメンタリーチャネル、ＷＬ＝ワイドバンド低スペクトル効率、ＷＨ＝ワイドバンド高スペクトル効率（スーパーチャネル）、ｃ＝隣接、ｎ＝非隣接
１．Ｅ（ｗ、ｒ、ｍ、ｇ）は、名目上の単一の光キャリアであって、ｍは変調スキーム、ｗはバンド幅、ｒはデータレート、ｇは近傍に必要なガードバンド（フィルタ要件を反映）。まずは、ｗ＝５０ＧＨｚと想定することが合理的と考えられる。

２．ＷＬｃ（ｃ、ｎｘＥ）＝｛Ｅ１、Ｅ２、・・・、Ｅｎ｝は、隣接するスペクトルに位置するｎ個の名目上の単一のキャリアから構成される複合キャリアである。このキャリアを説明するために必要なパラメータは、１の場合と同じである。しかし、ガードバンドの増加に加え、パフォーマンス（分散に誘発される遅延）および後方互換性において、差異がありうる。したがって、特別な付加処置が必要である。いくつかの実施形態（たとえばナイキストＷＤＭ）において、一定でない変調がエレメンタリーキャリアを横断することを可能とし、特定の目的のために異なるアッド−ドロップの能力をもたらす。

３．ＷＬｎ（ｎ、ｎｘＥ）＝｛Ｅ１、Ｂ、Ｅ２、・・・、Ｅｎ｝は、
離散的な（隣接しない）スペクトルを伴うｎ個の名目上のキャリアから構成される複合キャリアであって、Ｂはこのキャリアによって使用されていないスペクトルである。２の場合において追加された記載はここにも適用される。このケースは、現在の技術の実現可能性を超えているかもしれない。しかし、パラメータを適切に制限することにより、与えられた技術的制限のもとで、我々が量的な不足を理解し、動作させることができる。

４．ＷＨ（ｗ、ｒ、ｍ）＝［ｎｘＥ］は、分離できない光サブキャリアからなるキャリアであり、通常、ｎｘ５０ＧＨｚよりきわめて小さいバンド幅を占め、ｗはバンド幅であり、ｒはデータレートである。

５．これはＷＨおよびＥが必要なガードバンドより大きく分離された隔離されたケースである。

６．これはＷＨおよびＷＬｃ／ｎがガードバンドを超える距離によって分離された最も一般的なケースであり、ＷＬｎは特別なケースとしてＷＬｃを含み、ＷＬｃは特別なケースとしてＥを含む。

備考：
・Ｒはキャリアのデータレートを示し、Ｅ（ｍ、ｗ、ｒ、ｇ）においてＲ（Ｅ）＝ｒであり、Ｆはキャリアによって占有されるスペクトルを示し、Ｆ（Ｅ）＝ｗである。したがって、以下の関係が成り立つ。

Ｒ（ＷＬ）＝Ｒ（ＷＨ）であるが、Ｆ（ＷＬ）＞Ｆ（ＷＨ）であり、したがって、ＳＥ＝Ｒ／Ｆは、ＷＨの方が有利である。

・ＷＨおよびＷＬｃ／ｎ間の差は、ＷＬｎ／ｃは分離可能な独立した（サブ）キャリアから構成され、Ｗは分離できない光サブキャリアから構成されることである。後者はより多くの柔軟性および後方互換性を有し、前者はより高いスペクトル効率を有する。

行：
Ａ．）データレートは、キャリアによって可能となるペイロード（ＯＤＵ）を示す。一貫したカウントのために、以下の仮定がなされる。バンド幅は、トータル占有された周波数の全てを示す。ここで与えられるデータレートは、１００Ｇの増分で固定されるが、ＱＰＳＫから６４ＱＡＭまでの増加する変調オーダーに基づいて２の繰り返される要素によって増加することが可能である。より高い変調オーダーのパフォーマンスは伝送距離に相反することを考慮し、我々はデータレートを固定し、伝送距離に適応する変調オーダーとすることがオペレーションにとって便利であると考える。このように、ネットワーク計画は周波数の固定された増分および目的とする伝送距離に基づいてなされることができ、変調オーダーは、後者に組み込まれる。

Ｂ．）Ｍ１は、特別なケースとして一定の変調を含む一定でない変調スキームである。Ｍ２は、特別なケースとして固定変調スキームを含む可変変調スキームである。

Ｃ．）パワークラス／制限、可能なパワーセービングスキームまたは要件である。変調オーダーおよびコヒーレント検波技術は、光子を伴うファイバークリスタルの物理的なインタラクションのために、パワーに依存し、指定された伝送パワーはパフォーマンスの重要な問題であってもよい。特に、パワーの消費およびパフォーマンス間のトレードオフがなされるように、ネットワーク計画のためにパワーの範囲が特定されなければならない。

Ｄ．）フレーミングは、ＯＤＵ（Ｓ）サブストラクチャーか否かを示す。サブストラクチャーは、ＯＤＵＳｉでありうる。さらに、サブストラクチャーは、下記において議論されるように、たとえば適応するＦＥＣを設定するように考慮されうる。

Ｅ．）ｐｓｓ／ｎｍ／ｋｍが適用されうるが、１００Ｇを超える目的の超長距離アプリケーションの観点では、より長い参照距離が好ましい。

Ｆ．）個別のＦＥＣは、ＯＴＵＳのものが互いに独立していることを示す。複合ＦＥＣは、ＯＤＵＳｉがバンドルされ、単一のＦＥＣ（たとえばリード−ソロモンコードに定義される）によって保護される可能性を示す。後者のニーズは、コヒーレント検波技術によって可能となる、可能な伝送距離に依存する保護スキームによってもたらされた。それは、ＦＥＣが伝送距離に適応可能とされる場合に、時間とエネルギーの節約という利益をもたらす可能性を有する。これはＯＤＵＳｉがＯＴＭに透過的にパスされ、レシーバーにおいて結合され、コヒーレント検波と共に単一のＦＥＣを適用することを必要とする。これは、レシーバーにおいてＯｃｈを構築する新たな手順を必要とし、ＯＴＮアーキテクチャにおける変更／追加を要求する。

Ｇ．）テーブルに入れられなかった可能な追加は、非関連チャンネルおよびＧ．７０９のフレームワークにおけるネットワーク管理について信号方式である。これに対する考察は、他の要素がどのように対処されるかに依存する。

Ｈ．）レシーバーに対する追加として、パフォーマンスにおける可能性のあるインパクトと共に、同じ支流の異なる実装のアライメントを可能とするため、コヒーレント検波および後方のＤＳＰがある程度は特定されなければならない。この点の情報は、ファイバー障害（ＰＭＤ、ＣＤ、ＳＰＭ、非直線性等）の物理的な許容度のパフォーマンス目標を設定することを可能とする。

イラストレーション：光スペクトル上のキャリアの位置
＜４．ＯＴＮのためのメディアを意識したデータフレーム＞
エラスティックネットワークにおいて可能とする役割を果たす２つパラメータが基本的に存在する。

１．スペクトル効率（ＳＥ）
伝送データレートＲ＝Ｗ＊Ｓであり、Ｗはバンド幅（Ｈｚ）であり、Ｓはスペクトル効率（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）である。

２．ＳＥと距離のトレードオフ
データレートおよび伝送距離の積Ａ＝Ｒ＊Ｄである。伝送距離はＳＮＲの単調関数であることに注目し、替わりにＡ＝Ｒ＊ＳＮＲと定義することができ、ＳＮＲ（ｄＢ）＝ＯＳＮＲ（ｄＢ）＋Ｇ（ｄＢ）であり、Ｇはコーディングゲイン、オーバーヘッドロスおよび電気的ゲインを含む。

例１：単一のキャリア（マルチサブキャリアの実装を含む）のＳＥは、たとえば以下に示すように、典型的な距離依存を有する。

８＊５０＝４００ＧＨｚのバンド幅を用いて、８＊５０＊２＝８００Ｇｂ／ｓのデータ伝送を有する２０００ｋｍを越える距離を実現でき、それは同時のマルチチャンネル（Ｎ−ＷＤＭを介する）に依存し、ＳＥ＝２である。しかし、同じキャパシティは、ＳＥ＝４、すなわち４＊２００＝８００Ｇｂ／ｓを有する単一の２００ＧＨｚのチャネルによって提供されうる。後者は、スペクトル効率が主な懸念事項である場合には好ましい。前者のソリューションは、利用可能なスペクトルの柔軟な利用が要求される場合には魅力的である（８つの分離されたバンド幅による）。

これは、ＳＥの情報が、スペクトル（隣接または離散）の能力および目標とする伝送距離に依存する所望のデータレートの適切なチャネルを構成するために使用される方法の一例である。

ＥＯＮのオペレーションを可能とするためにＯＴＮに２つの重要な制約を含めるために、後述するＯＤＵの新しいヘッダーおよびメディアレイヤーへの対応するマッピングが必要である。

１．固定されたデータペイロードサイズのＯＤＵについて。関連する情報は、様々なＳＥ、対応する異なる物理レイヤー（ＰＨＹ）の実装を含み、そのため、バンド幅における異なる要求を含む。それを標準化することは、範囲および粒度を規定することである。ＯＤＵが固定データレートに対応して定義されるので、各データレートはいくつかのＳＥによって構築されうる。許容されるＳＥは、ｉ＝１、２、３、４として、ＳＥｉであり、２ｂｉｔ／シンボル、４ｂｉｔｓ／シンボル、８ｂｉｔｓ／シンボル、１６ｂｉｔｓ／シンボルに対応する。与えられたＲについて、ｉ＝１、２、３、４のための異なるバンド幅要件があり、すなわち、ｉ＝１、２、３、４として、Ｗｉ＝ｉ＊Ｗ１である。ネットワークエレメントは、クライアントが選択できるＯＤＵフレームの伝送能力を高めるために、それらの異なるサイズのキャリアをアッドおよびドロップする能力を有する。この目的のために、ＯＵＴにおけるＯＤＵのオーバーヘッドは、追加の２ビットの情報を必要とする。この２ビットによって示される４つの状態の各々は、メディアレイヤーによって特定のリソースのアロケーション（ｎ、ｍ）にマッピングされる。我々は、（ｎ、ｍ）が、ＳＥｉの値が、エレメンタリー、ＷＬＳ、ＷＨＳ、ＷＨＳ＋といったキャリアタイプに依存するスペクトルのアロケーションによって実際に反映されることを示す点に注意する。これは、ＳＥｉ（Ｗ）がバンド幅の関数であり、バンド幅に依存する異なるキャリアのアロケーションによって同じＳＥが実現されうることを示唆する。そして、異なるスペクトルキャリアのアロケーションのために適切なＳＥｉ値を設定できるルックアップテーブルが存在する。

２．クライアントの所望の伝送距離は、各ノードのスイッチまで、または少なくともトレイルの起点のクライアントまで利用可能でなければならない。実装に委ねられる配置されるＦＥＣコーデックに関わらず、ルックアップテーブルは、異なる有効なコーディングゲインＧに対する伝送距離のマッピングを提供する。要求されるコーディングゲインに従い、ＦＥＣインジケーター（４ビット）は、ＯＴＵヘッダーに付加される。インジケーターＦＥＣｊは、クライアント／スイッチに、ＦＥＣなし、低ＦＥＣ、中ＦＥＣおよび高ＦＥＣの情報を知らせ、ｊ＝１、２、３、４であり、与えられたＳＥｉを有する同じＯＤＵの伝送が、長距離、中距離、短距離をそれぞれ伝送できるようにする。このように、オペレーターおよびクライアントは、伝送を始めるためにどのステートを使用するか選択することができる。

全体として、各ＯＤＵについて、我々はｉ、ｊ＝１、２、３、４において、情報（ＳＥｉ、ＦＥＣｊ）を有する。この情報は、利用可能なリソースを有効利用するためにリソースプールまたはパラメータ修正によるリソースのリアロケーション（再割り当て）から適切なリソースを見つけることによって最適化されたリソースのアロケーションを可能とするために、各３Ｒ（再増幅、再生成、リタイミング）ノードにおいてチェックされなければならない。

例２：ＯＤＵは、それ自身のスペクトル効率およびそのトレイルの距離を知っていなければならない。このようなパラダイムを容易にするために、各ＯＤＵのためのルックアップテーブルが、下記のように導入される。

この情報は、システムの実装およびローカルなスペクトル利用に依存するため、スイッチまたは制御および管理システムに記憶される。この情報はまた、ＯＮＮＩで交換され、距離は必ずしもスパンの距離ではなく、透過性のネットワークにおける複数のスパンを含むことができる点に注意する。

例３：プロテクションスイッチングによって、新たなパスは、通常異なるトポロジーの中にあって、同じスペクトル効率を維持するために光スペクトルにおけるリソースの新たな割り当てを必要とする。したがって、ＰＣＥが新たなパスにおける同じＯＤＵの種類と特性を決定するためのニーズがある。一般に、各パスは同じＯＤＵについて異なるマップを有する。この方法のみによって、スペクトル利用は最適化されうる。この目的での、種類のＳＥ（ｉ）および特性のＦＥＣ（ｊ）のニーズは明らかである。

＜５．パフォーマンス＞
各ノードのアッド−ドロップの能力を仮定する。パフォーマンスは、アサインメントの成功の確率として設定されうる。異なるＳＥ要求を必要とするボリュームおよび距離の異なる要求による異なるリソースアロケーションによって、全てのクライアントにおいて同等の確率が達成される。実際、それはラインのコストおよび機器のコスト間のトレードオフであることがわかる。

線形化によって、ＳＥはバンド幅のローカルな線形関数とすることができる。同じＳＥは、以下に示すように、目標とする伝送距離によって定義される異なる傾斜の依存関係によって、異なるバンド幅に対応する。

提供されるキャパシティは、Ｃ＝Ｂ＊ＳＥによって計算されることができ、Ｂはスペクトルバンド幅であり、ＳＥ（Ｂ）はスペクトル効率であり、ハードウェア実装によるバンド幅に依存する。ローカルな線形化を仮定し、固定されたナンバーａについてＳＥ（Ｂ）＝ａ＊Ｂとみなす。そして我々はＣ＝Ｂ２＊ａを得て、これにより、キャパシティは定数によって基準化されるバンド幅の２乗関数になる（与えられたスペクトル線形化範囲において）。

＜６．ＯＤＵ（ｓ、ｉ、ｊ）のＯＴＭ（ｎ、ｍ）に対するマッピング＞
Ｇ．７０９によって与えられるように、まず、現在のＯＴＭ ｎ．ｍの定義を確認する。ＯＤＵ（ｓ、ｉ、ｊ）のＯＴＭ（ｎ、ｍ）に対するマッピングの導入は、同じラインに従うかまたはコヒーレント検出の特別な状況を考慮したイノベーションに従うことができる。

ＯＴＭ−ｎ．ｍのインターフェースは、単一または複数の光スパンについてｎ個までの光チャネルをサポートする。３Ｒ再生成はインターフェースにおいて要求されない。

いくつかのＯＴＭ−ｎインターフェース信号が定義される。ＯＴＭ−ｎ．ｍとして定義される一般的な用語における例を以下に示す。

−ＯＴＭ−ｎ．１（ｉ（ｉ≦ｎ）のＯＴＵ１［Ｖ］信号を搬送）
−ＯＴＭ−ｎ．２（ｊ（ｊ≦ｎ）のＯＴＵ２［Ｖ］信号を搬送）
−ＯＴＭ−ｎ．３（ｋ（ｋ≦ｎ）のＯＴＵ３［Ｖ］信号を搬送）
−ＯＴＭ−ｎ．４（ｌ（ｌ≦ｎ）のＯＴＵ４［Ｖ］信号を搬送）
−ＯＴＭ−ｎ．１２３４（ｉ（ｉ≦ｎ）のＯＴＵ１［Ｖ］信号、ｊ（ｊ≦ｎ）のＯＴＵ２［Ｖ］信号、ｋ（ｋ≦ｎ）のＯＴＵ３［Ｖ］信号、ｌ（ｌ≦ｎ）のＯＴＵ４［Ｖ］信号を搬送し、ｉ＋ｊ＋ｋ＋ｌ≦ｎである）
−ＯＴＭ−ｎ．１２３（ｉ（ｉ≦ｎ）のＯＴＵ１［Ｖ］信号、ｊ（ｊ≦ｎ）のＯＴＵ２［Ｖ］信号、ｋ（ｋ≦ｎ）のＯＴＵ３［Ｖ］信号を搬送し、ｉ＋ｊ＋ｋ≦ｎである）
−ＯＴＭ−ｎ．１２（ｉ（ｉ≦ｎ）のＯＴＵ１［Ｖ］信号、ｊ（ｊ≦ｎ）のＯＴＵ２［Ｖ］信号を搬送し、ｉ＋ｊ≦ｎである）
−ＯＴＭ−ｎ．２３（ｊ（ｊ≦ｎ）のＯＴＵ２［Ｖ］信号、ｋ（ｋ≦ｎ）のＯＴＵ３［Ｖ］信号を搬送し、ｊ＋ｋ≦ｎである）
−ＯＴＭ−ｎ．３４（ｋ（ｋ≦ｎ）のＯＴＵ３［Ｖ］信号、ｌ（ｌ≦ｎ）のＯＴＵ４［Ｖ］信号を搬送し、ｋ＋ｌ≦ｎである）
ＯＴＭ−ｎ．ｍのインターフェース信号は、ｍおよびＯＳＣ（図８−４参照）により示されるようにサポートされる最も低いビットレートに関連する「ｎ」のＯＣＣを含む。高ビットレートが可能なＯＣＣの数を減らすことをサポートすることもできる。「ｎ」、「ｍ」およびＯＳＣの値は、このリコメンデーションにおいて定義されない。

１．生成：進入するトラフィックをアッドする。

少なくとも直接のリンクは、必要なＳＥおよび距離について考慮されなければならない。透過性のネットワークにおいて、適切な決定を行うために、全てのパスのＯＳＮＲが知られていなければならない。

２．切替：カラーコンバージョンなしでノードにおいてトラフィックを転換する。

ＲＯＡＤＭは、ＣＤＣ（無色、無方向、無衝突）であってもよい。そうでなければ、新たなＯＤＵの能力は非常に制限される。

３．中間：上位レイヤーのフレームフォーマット変換（３Ｒ）を介してトラフィックを送信する。

３Ｒは、光パスのためのターミネーションポイントでなければならならず、同じ量のデータおよびチャネルキャパシティを伝送するために異なるＳＥおよび距離を有する新たなチャネルが選択されうる。

４．消費：出口においてトラフィックをドロップする。

これも、ＲＯＡＤＭまたはＯＡＤＭまたは３Ｒのポイントである。

本発明は、説明形式においてある程度具体的に説明および図示されているが、記載や図面は例示のためだけに作成されていることに留意されたい。本明細書における具体的な用語は一般的かつ説明的な意味として使用されているだけであり、限定の目的で使用されているものではない。構成の詳細や、要素やステップの結合および変更について様々な変更を行うことが可能である。したがって、このような変更は、特許請求の範囲によって範囲が定められる本発明に含まれるものとする。

＜７．参考文献＞
［１］ＩＴＵ−Ｔ、Ｇ．９６４．１、「ＷＤＭアプリケーションのためのスペクトルグリッド：ＤＷＤＭ周波数」、２０１２年
［２］ＩＴＵ−Ｔ、Ｇ．７０９、「光伝送ネットワークのためのインターフェース」、ｗｗｗ．ｉｔｕ．ｉｎｔ、２００９年
［３］ＩＴＵ−Ｔ、Ｇ．８７２、「光伝送ネットワークのアーキテクチャ」、２０１１年
［４］ＩＴＵ−Ｔ、Ｇ．ｓｕｐ３９、「光学のシステム設計および開発の考察」、２００６年
［５］Ｄ．Ｈｕｏ、「ヨーロッパにおける１００Ｇ超のフィールドトライアル」、ＷＤＭ Ｆｏｒｕｍ、２０１２年
［６］Ｘ．Ｃａｉ等、「フレキシブルバンド幅ネットワークにおける適応的な組合せのＱｏＴの失敗の回復の実験的なデモンストレーション」、ＰＤＰＳＤ．１ ＯＦＣ、２０１２年
［７］Ｊ．Ｙｕ等、「４ｂ／ｓ／ＨｚのＳＥを超える８ｘ２１６．４Ｇｂ／ｓのＰＤＭ−ＣＳＲＺ ＱＰＳＫのナイキストＷＤＭ伝送の試用試験」、ＰＤＰＳＤ．３、ＯＦＣ、２０１２年
［１０］Ｏ．Ｇｅｒｓｔｅｌ等、「エラスティック光ネットワーキング：光レイヤーの新たな夜明け？」、ＩＥＥＥ コミュニケーション マガジン、２０１２年２月
［１１］Ｍ．Ｊｉｎｎｏ等、「仮想エラスティック再生器に基づく透過性エラスティック光ネットワークのデモンストレーション」、ＰＤＰ５Ｂ．６、ＯＦＣ、２０１２年
［１２］Ｘ．Ｆｕ等、「１００Ｇ超のＯＴＮの拡張のためのアーキテクチャの考察」、ＳＧ１５、２０１２年９月
［１３］Ｘ．Ｆｕ等、「ＯＤＵＳのための逆マルチプレキシング」、ＳＧ１５、２０１２年９月

Claims (10)

1. エラスティック光ネットワークのオペレーションを可能にする方法であって、
   バンド幅の範囲およびバンド幅サイズの粒度を設定することによって、固定されたデータペイロードサイズおよび異なるデータレートの複数のＯＤＵを標準化することを含み、前記複数のＯＤＵのそれぞれは、スペクトル効率および物理レイヤー（ＰＨＹ）の実装に関連付けられ、
   前記複数のＯＤＵに対応する前記データレートは、複数のスペクトル効率によって構成される方法。
2. 前記複数のスペクトル効率は４つであり、２ｂｉｔ／シンボル、４ｂｉｔ／シンボル、８ｂｉｔ／シンボルおよび１６ｂｉｔ／シンボルに対応し、ＯＤＵのオーバーヘッドは、メディアレイヤーによる特定のリソースのアロケーションへのマッピングを示すための追加の２ビットの情報を必要とする請求項１に記載の方法。
3. 異なるスペクトルのキャリアのアロケーションのコンステレーションのために適切なスペクトル効率の値を設定するためのルックアップテーブルを使用することをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 伝送距離から利用可能なコーディングゲインへのマッピングを提供するルックアップテーブルを使用することをさらに含む請求項１に記載の方法。
5. ＦＥＣインジケーターがＯＴＵのヘッダーに付加され、与えられたスペクトル効率を伴う伝送を許容するようにクライアント／スイッチに知らせる請求項４に記載の方法。
6. 前記複数のＯＤＵの各々と（ＳＥｉ、ＦＥＣｊ）とを関連付け、ｉ、ｊはそれぞれ、１、２、３、４のいずれかであり、
   それぞれの再増幅ノード、再生成ノードおよびリタイミングノードにおいて前記関連付けられた（ＳＥｉ、ＦＥＣｊ）をチェックし、
   利用可能なリソースを有効利用するためにリソースプールまたはパラメータ修正によるリソースのリアロケーションから適切なリソースを見つけることによって、最適化されたリソースアロケーションを行うことをさらに含む請求項１に記載の方法。
7. 各ＯＤＵについて、そのスペクトルの効率およびトレイルの距離を知るためのルックアップテーブルを使用することをさらに含む請求項６に記載の方法。
8. 前記ルックアップテーブルはスイッチまたは制御および管理システムに記憶される請求項７に記載の方法。
9. ＰＣＥによって、複数のパスのうちの１つの前記ＯＤＵの１つの種類および特性を決定し、前記複数のパスは前記ＯＤＵのための異なるマップを有することによって、スペクトル効率を維持するためにリソースをアサインすることをさらに含む請求項１に記載の方法。
10. 複数のノードは、アッドおよびドロップの能力を有し、パフォーマンスは、アサインの成功の確率として設定される請求項９に記載の方法。