JP6297139B2 - 光リングネットワーク - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワークの分野に関し、より詳細には、限られたエリアでの限られたコストによるデータの高速送信を可能にする高速送信に関する。

光ファイバは、波長多重化により、大きなスループットでの高速送信を可能にする。しかしながら、そのようなネットワークは、信号の検出を保証するために高価な機器を必要とする。そのような機器は、コヒーレント検出に基づく高速同調可能受信機である。したがって、セルラーネットワークの近隣基地局間の通信などある種の応用に対しては、そのような機器は高価すぎて、異なる基地局間の距離が限られているため、必要以上に高い品質を提供してしまう。

したがって、本発明の目的は、最新の技術の上述の欠点を克服し、高速同調可能受信機などの高価な機器を必要とすることなく、限られたエリアでの高速送信を可能にする解決策を提供することである。

したがって、本発明は、複数の多重化波長チャネルを送信するように構成されたリンクを含む光リングネットワークで実装されることを意図した光ノードについて記載する。少なくとも１つの波長チャネルは、特定のノードを目標とした信号専用であり、光ノードは以下を含む：
− ノードを目標とした信号の少なくとも１つの波長をブロックし、他の波長チャネルで受信された信号を通過させるように構成された、波長ブロッカーを有する主分岐、
− ノードを目標とした信号専用の少なくとも１つの波長に同調される受信ユニット、
− 光リングネットワークの前のノードから受信された信号を、ノードの主分岐と受信ユニットの両方に送信するように構成された第１の光カプラー、
− 受信ユニットと結合され、信号をそれらの目標ノードに従って波長チャネルに送信するように構成された送信ユニット、
− 主分岐と送信ユニットの両方から受信された信号を受信し、受信した信号を光リングネットワークの次のノードに向けて送信するように構成された第２の光カプラー。

本発明の他の態様によれば、波長ブロッカーは、少なくとも１つのブラッグ格子と結合されたアイソレータを含む。

本発明のさらなる態様によれば、受信ユニットは少なくとも１つの非コヒーレント受信機を含む。

本発明の付加的な態様によれば、送信ユニットは少なくとも１つの高速同調可能レーザーを含む。

本発明の他の態様によれば、送信ユニットおよび受信ユニットは、トランシーバで結合される。

本発明のさらなる態様によれば、送信ユニットおよび受信ユニットは主分岐から離れており、光ノードは、主分岐の隣に位置し第１および第２の光カプラーに接続された第１の光サーキュレータ、ならびに送信ユニットおよび受信ユニットに接続された第２の光サーキュレータを含み、第１および第２の光サーキュレータは光リンクによってリンクされ、第１のサーキュレータは第１のカプラーから受信された信号を第２の光サーキュレータに送信し、第２の光サーキュレータから受信された信号を第２の光カプラーに送信するように構成され、第２の光サーキュレータは第１の光サーキュレータから受信された信号を受信ユニットに送信し、送信ユニットから受信された信号を第１の光サーキュレータに送信するように構成される。

本発明の付加的な態様によれば、光ノードは主分岐から離れた基地局を含み、受信ユニットおよび送信ユニットは基地局内に実装される。

本発明の実施形態はまた、先の請求項のいずれか一項に記載の複数のノードを含む光リングネットワークについて説明する。前記ノードは光リンクによってリンクされ、前記リンクは複数の多重化波長チャネルを送信するように構成され、少なくとも１つの波長チャネルは、特定のノードを目標とした信号専用である。

本発明の他の態様によれば、ノードはセルラーネットワークの基地局を含み、ノードの基地局は近隣基地局であり、光リングネットワークは基幹ネットワークにリンクされた付加的なノードを含む。

本発明のさらなる態様によれば、付加的なノードは以下を含む：
− 基幹ネットワークを目標とした信号の少なくとも１つの波長に同調される少なくとも１つの受信ユニット、
− 基幹ネットワークから受信された信号を光リングネットワークの他のノードに送信する少なくとも１つの送信ユニット、
− 光リングネットワークの前のノードから受信された信号を多重分離し、基幹ネットワークを目標とした信号の少なくとも１つの波長チャネルを少なくとも１つの受信ユニットに送信するように構成されたデマルチプレクサ、
− 少なくとも１つの送信ユニットおよびデマルチプレクサから受信した信号を多重化し、多重化信号を光リングネットワークの次のノードに送信するように構成されたマルチプレクサ。

本発明の付加的な態様によれば、基地局はノードの主分岐から離れており、トランシーバを含む。

光リングネットワークの全体像を表す図である。 本発明の実施形態によるノード構造の略図である。 ６つの近隣基地局を接続する光リングネットワークの略図である。 基幹ネットワークとのトラフィックを保証する付加的なノードの略図である。 本発明の実施形態による光リングネットワークの略図である。 アップグレードされたノードの略図である。

これらの図面中、同じ参照記号を有する要素は、同様の機能を有する要素に対応する。

本発明の実施形態は、図１に示されているように、本例では４つがＮｉ（ｉ＝１．．．４）と表記されている複数のノードを含む光リングネットワーク１を説明する。ノードＮｉは、例えば単一モードファイバのような光ファイバなどの、Ｌｊ（ｊ＝１．．．４）と表記されている光リンクによってリンクされている。光リングネットワーク１は複数の波長チャネルλを送信するように構成されており、波長チャネルの数はノードＮｉの数に等しいかそれより大きい。本例では、光リングネットワーク１を介して送信される、波長分割多重方式（ＷＤＭ）技術に従って多重化されるλ１、λ２、λ３およびλ４と表記されている４つの波長チャネル。異なる波長がリンクの異なるレーンにより概略的に示されているが、すべての波長チャネルがリンクＬｊに対応する単一の光ファイバで多重化されていることに留意されたい。１つの波長チャネルλｋ（ｋ＝１．．．４）は１つのノードＮｉを目標とした信号専用であり、例えばチャネルλ１はノードＮ１を目標とした信号専用で、λ２はノードＮ２を目標とした信号専用で、チャネルλ３はノードＮ３を目標とした信号専用で、λ４はノードＮ４を目標とした信号専用である。

図２はノードＮｉ（本例ではＮ１）の構造を表している。ノードＮ１は、前のノード（本例ではＮ４）に接続された光リンクＬ４に接続された入力３を含む。入力３は第１の光カプラー５の入力にリンクされている。光カプラー５の第１の出力は、本明細書で波長チャネルλ１に同調される受信機７によって実装される受信ユニットにリンクされている。同調は例えば、受信機７の前に配置されるフィルタにより実現され、波長λ１以外のすべての波長をフィルタするように構成される。そのようなフィルタは、例えば薄膜技術により、受信機７内で統合され得る。したがって、すべての波長チャネルλｋ（ｋ＝１．．．４）は、例えば３ｄＢカプラーなどの光カプラー５によって受信機７に送信されるが、チャネルλ１で送信される信号のみが受信機７に検出される。受信機７は例えば、例えば光リングネットワーク１の再構成の際に他の波長を検出するように再構成され得る非コヒーレント受信機である。

第１の光カプラー５の第２の出力は、波長ブロッカー１１を含む主分岐９に接続されている。波長ブロッカー１１は、アイソレータ１３およびブラッグ格子１５を有するように実装されている。ブラッグ格子１５は、ノードＮ１専用の波長チャネルλ１で送信される信号を送り返すように構成されており、前記信号はアイソレータ１３にブロックされる。あるいは、波長ブロッカー１１は、波長チャネルλ１をノードＮ１の受信機７に向けて転送し、他の波長チャネルを次のノードＮ２に向けて送信するように構成されたリング共振器を有するように実装されてもよい。ノードＮ１専用の波長チャネルλ１はしたがって、新しい信号が続くノードによってこの波長チャネルλ１に追加され得るように、ブラッグ格子１５の出力で解放される。ブラッグ格子１５の出力は、第２の光カプラー１７、例えば３ｄＢカプラーの入力に接続されている。第２の光カプラー１７の他の入力は、本明細書で送信機１９として実装されている送信ユニット、例えば他のノードＮ２、Ｎ３およびＮ４専用の波長チャネルλ２、λ３およびλ４で信号を送信するように構成された、高速同調可能レーザーに接続されている。

これらの信号を送信するために、送信機１９は、目標ノードに検出されない単一の波長チャネル内での２つの信号の重ね合わせを避けるために、これらの波長チャネルλ２、λ３およびλ４内の空き時間間隔、例えばスロット化ネットワークの場合のタイムスロットを知っている必要がある。空き時間間隔のそのような決定は、例えばノードの入力に配置され、異なる波長チャネルλ２、λ３およびλ４で送信される信号を検出するように構成されたフォトダイオードによって実現され得る。あるいは、異なる信号の送信は、波長チャネルでの送信の許可が集中型制御インターフェースにより直接送信機１９に与えられるように、制御インターフェースによりスケジュールされ得る。信号がノードＮ１からノードＮ４に送信される必要がある場合、送信機１９はノードＮ４を目標とした信号専用の波長λ４で同調され、この波長チャネルλ４で空き時間間隔が検出された場合、送信機は第２の光カプラー１７に送信される信号、例えばパケット、または空き時間間隔の継続時間に依存する場合は複数のパケットを発する。

したがって、送信機１９および主分岐９から来る信号は、第２の光カプラー１７により、光リンクＬ１を介して次のノードＮ２に向かうノードの出力１８に送信される。

そのような構成は、高速同調可能受信機もコヒーレント検出機器も必要としないので、低コストの光リングネットワークを提供することができる。さらに、そのような光リングネットワークは、トラフィックの増加に対応するために簡単に変更することができる。実際、所与のノードに１つの波長チャネルを割り当てる代わりに、２つの波長チャネルを、前記ノードを目標とした信号専用にすることができる。そのような変更形態は、付加的な波長チャネルで送信される信号をブロックするように構成された付加的なブラッグ格子１５および付加的な波長に同調された１つの付加的な受信機７のみを必要とする。他のノードも付加的な受信機７でアップグレードされた場合、他のノードに対してより多くのパケットを送信するために、付加的な送信機１９を追加することもできる。

したがって、そのような光リングネットワーク構成により、トラフィックの変化に簡単に適応できる。さらに、光リングネットワーク１の大きさが、例えば数十キロメートル程度（例えば最大５０キロメートル）に限られている場合、増幅器は必要なく、このことは低コストの光リングネットワークに寄与する。

図５および６に基づく以下の説明で詳細が説明されるノードＮｉの他の実施形態によれば、送信機１９および受信機７は、光カプラー２９、３１および光ファイバ３３を使用する主分岐９から離れていてもよい。

本発明の態様によれば、光リングネットワーク１はセルラーネットワークの近隣基地局に接続するために使用される。本明細書の近隣基地局は、ユーザ端末がこれらの近隣基地局の２つに同時に接続できるように、共用エリアに配置される基地局を指す。光リングネットワーク１に接続される基地局の数は、光リングネットワークの大きさを制限し、基地局が近隣基地局であることを保証するために、例えば図３で示されているように６つの基地局に制限される。実際、ユーザ端末のハンドオーバを管理し高ビットレートを提供するために、近隣基地局は高速かつ効率的な方法で互いに通信しなければならない。そのような効率的な通信は、光リングネットワーク１により提供される。したがって、本明細書でＢ１、Ｂ２．．．Ｂ６と表記されている各基地局は、ノードＮ１．．．Ｎ６と関連付けられている。各基地局は、セルＣ１．．．Ｃ６に対応するエリアをカバーする。さらに基地局Ｂ１．．．Ｂ６は、光リングネットワーク１が、基幹ネットワーク２０と接続されている本明細書でＮ０と表記されている付加的なノードを含むように、基幹ネットワーク２０と通信しなければならない。基幹ネットワーク２０を目標とした信号、例えばセルラーネットワークのユーザ機器から受信される信号はしたがって、ノードＮ０専用の波長チャネルで送信される。さらに、図３に示されているように、基地局Ｂ１．．．Ｂ６が光リングネットワークのノードから離れていることは、必要であるかより都合が良いことがある。離れた基地局を可能にする実施形態が、以下の説明で詳細に説明される。

図４は、ノードＮ０の構造の例を表している。ノードＮ０は、光リンクＬ４を介してその入力が前のノード、例えばＮ４にリンクされているデマルチプレクサ２１を含む。デマルチプレクサ２１はまた、多重分離された波長チャネルに対応する複数の出力を含む。デマルチプレクサ２１は、例えばアレイ導波路回折格子として実装される。ノードＮ０はまた、基幹ネットワーク２０にリンクされ、基幹ネットワーク２０を目標とした信号に対応する波長に同調された複数の受信機２３を含む。例えば、光リングネットワーク１のノードごとに１つの波長を、基幹ネットワーク２０とのトラフィックの専用にすることができる。光リングネットワークの他のノードを目標とした信号に対応するデマルチプレクサ２１の出力は、例えばアレイ導波路回折格子として実装されるマルチプレクサ２５の入力にリンクされる。アレイ導波路回折格子はまたフィルタとして動作し、所与の受信機２３に向けて送信される波長チャネルを選択するために使用され得る。ノードＮ０はまた、光リングネットワーク１の１つのノードを目標とした信号と関連付けられている特定の波長に同調された、基幹ネットワーク２０にリンクされた複数の送信機２７を含む。マルチプレクサ２５の出力は、リンクＬ０を介して、この例ではＮ１である次のノードにリンクされている。したがって、送信機２７の数は、少なくとも光リングネットワークのノードの数に対応しており、複数の波長チャネルが特定のノードの専用である場合は、より大きい。ノードＮ０のこの特定の構造は、基幹ネットワーク２０に向かってドロップされる波長の数が多いので必要である。実際、すでに説明されたノードと同様の構造により、多くの波長格子１５が、基幹ネットワーク２０に向かうすべての波長チャネルで送信される信号をブロックするために必要であり、これらの波長格子１５は、光リングネットワーク１のノードの数に比例するロスをもたらす。光カプラー５および１７によるロスに加えたこれらのロスは、目的地での信号の要求品質を得るために、ノードの数を制限する。

図５は、基幹ネットワーク２０に接続されたノードＮ０、ならびにそれぞれＢ１、Ｂ２およびＢ３と表記されている離れた基地局を含む３つのノードＮ１、Ｎ２およびＮ３を含む光リングネットワーク１の例を表している。ノードＮ０は、図４で示されているのと同じ構造を持ち、それぞれ３つのノードＮ１、Ｎ２およびＮ３の専用である、３つの送信機２７および３つの受信機２３を含む。他のノードＮ１、Ｎ２およびＮ３の構造は、ノードＮ２について詳細が説明されている。これは、リンクＬ１を介して前のノードＮ１に接続された入力を有する第１の光カプラー５、ならびにアイソレータ１３、ブラッグ格子１５および第２の光カプラー１７を含む主分岐１１に接続された第１の出力、ならびに第１の光サーキュレータ２９に接続された第２の出力を有する。この第１のサーキュレータ２９はまた、基地局Ｂ２に配置された離れたサーキュレータである第２のサーキュレータ３１、および第２の光カプラー１７の入力に接続されている。第１（２９）および第２（３１）サーキュレータは、光リンク３３、例えば単一モードファイバによってリンクされている。第１のサーキュレータ２９は、第１のカプラー５から受信された信号を第２の光サーキュレータ３１に送信し、第２の光サーキュレータ３１から受信された信号を第２の光カプラー１７に送信するように構成されている。第２のサーキュレータ３１は、離れた基地局Ｂ２に配置されたトランシーバを形成する受信機７および送信機１９に接続されている。第２のサーキュレータ３１は、第１の光サーキュレータ２９から受信された信号を受信機に送信し、送信機１９から受信された信号を第１の光サーキュレータ２９に送信するように構成されている。したがって、ノードＮ２は、主分岐１１および第１のサーキュレータ２９を有する第１部分３５、ならびに基地局Ｂ２に対応し、送信機１９、受信機７および第２の光サーキュレータ３１を含む、第１部分から離れている第２部分を含む。図５の光リングネットワーク１は、λ１、λ２．．．λ６と表記されている６つの波長チャネルを含む。λ１はノードＮ１を目標とした信号専用であり、λ２はノードＮ２を目標とした信号専用であり、λ３はノードＮ３を目標とした信号専用であり、ならびにλ４はノードＮ１から基幹ネットワーク２０に送信される信号専用であり、λ５はノードＮ２および基幹ネットワーク２０から送信される信号専用であり、ならびにλ６はノードＮ３から基幹ネットワーク２０に送信される信号専用である。

図５の光リングネットワーク１は、例としてのみ３つのノードＮ１、Ｎ２およびＮ３を有するものとして示されており、ノードの数は、光リングネットワーク１を介して送信される信号に望ましい信号品質によってのみ制限されることに留意されたい。

さらに、すでに示されたように、ノードの容量は、トラフィックの増加に対応するために増加され得る。そのような場合、図５で示されているノードＮ２の構造は、図６のノードＮ２’で示されているように変更され得る。構造はノードＮ２と同じままであるが、第２のブラッグ格子１５が、第１のブラッグ格子１５と第２のカプラー１７との間で追加される。この第２のブラッグ格子は、追加された波長チャネル、例えばλ７をブロックするように構成される。第２の受信機７はまた、第２のサーキュレータ３１に接続され、追加された波長λ７に同調される。付加的な送信機１９はまた、他のノードに対する送信容量を増加させるため、第２のサーキュレータ３１に接続され得る。したがって、リング共振器を有するように実装された波長ブロッカー１１により、容量は、第２の波長チャネルを第２の受信機７に向けて転送するように構成された第２のリング共振器を追加することにより増加され得る。

図６で開示されたノード構造はまた、共用の光ノード上の２つの近隣基地局、第１の基地局に属している第１の受信機７および第１の送信機１９、ならびに第２の基地局に属している第２の受信機７および第２の送信機１９を接続するために使用され得る。

したがって、本発明のノードおよび光リングネットワークは、トラフィックの増加に適応するためのモジュール性を提供する低コストのリングネットワークを得ることを可能にし、特にセルラーネットワークの近隣基地局を接続し、基幹ネットワークとの通信を保証するように構成されている。

Claims (11)

1. 複数の多重化波長チャネル（λ）を送信するように構成されたリンク（Ｌ１．．．Ｌ４）を含む光リングネットワーク（１）で実装されることを意図した光ノード（Ｎ１）であって、それぞれの波長チャネル（λ１．．．λ４）は、それぞれのノード（Ｎ１．．．Ｎ４）を目標とした信号専用であり、光ノード（Ｎ１）は、
   − ノードを目標とした信号専用の波長をブロックし、他の波長チャネルで受信された信号を通過させるように構成された、波長ブロッカー（１１）を有する主分岐（９）と、
   − ノード（Ｎ１）を目標とした信号専用の波長（λ１）に同調される受信ユニット（７）と、
   − 光リングネットワーク（１）の前のノード（Ｎ４）から受信された信号を、ノードの主分岐（９）と受信ユニット（７）の両方に送信するように構成された第１の光カプラー（５）と、
   − 信号をそれらの目標ノード（Ｎ２．．．Ｎ４）に従って信号専用の波長チャネル（λ２．．．λ４）で送信するように構成された送信ユニット（１９）と、
   − 主分岐（９）と送信ユニット（１９）の両方から受信された信号を受信し、受信した信号を光リングネットワーク（１）の次のノード（Ｎ２）に向けて送信するように構成された第２の光カプラー（１７）とを含む、光ノード。
2. 波長ブロッカー（１１）が、少なくとも１つのブラッグ格子（１５）と結合されたアイソレータ（１３）を含む、請求項１に記載の光ノード（Ｎ１）。
3. 受信ユニット（７）が、少なくとも１つの非コヒーレント受信機を含む、請求項１または２に記載の光ノード（Ｎ１）。
4. 送信ユニット（１９）が、少なくとも１つの高速同調可能レーザーを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の光ノード（Ｎ１）。
5. 送信ユニット（１９）および受信ユニット（７）がトランシーバで結合される、請求項１から４のいずれか一項に記載の光ノード（Ｎ１）。
6. 送信ユニット（１７）および受信ユニット（７）が主分岐（９）から離れており、光ノード（Ｎ１）が、主分岐（９）の隣に位置し第１（５）および第２（１７）の光カプラーに接続された第１の光サーキュレータ（２９）、ならびに送信ユニット（１９）および受信ユニット（７）に接続された第２の光サーキュレータ（３１）を含み、第１（２９）および第２（３１）の光サーキュレータが光リンク（３３）によってリンクされ、第１のサーキュレータ（２９）が第１のカプラー（５）から受信された信号を第２の光サーキュレータ（３１）に送信し、第２の光サーキュレータ（３１）から受信された信号を第２の光カプラー（１７）に送信するように構成され、第２の光サーキュレータ（３１）が第１の光サーキュレータ（２９）から受信された信号を受信ユニット（７）に送信し、送信ユニット（１９）から受信された信号を第１の光サーキュレータ（２９）に送信するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の光ノード（Ｎ１）。
7. 主分岐から離れた基地局を含み、受信ユニット（７）および送信ユニット（１７）が基地局内に実装される、請求項６に記載の光ノード（Ｎ１）。
8. 光リングネットワーク（１）であって、請求項１から７のいずれか一項に記載の複数のノード（Ｎ１．．．Ｎ４）を含み、前記ノード（Ｎ１．．．Ｎ４）は光リンク（Ｌ１．．．Ｌ４）によってリンクされ、前記リンク（Ｌ１．．．Ｌ４）は複数の多重化波長チャネル（λ１．．．λ４）を送信するように構成され、それぞれの波長チャネル（λ１．．．λ４）は、それぞれのノード（Ｎ１．．．Ｎ４）を目標とした信号専用である、光リングネットワーク（１）。
9. ノード（Ｎ１．．．Ｎ４）がセルラーネットワークの基地局（Ｂ１．．．Ｂ４）を含み、ノード（Ｎ１．．．Ｎ４）の基地局（Ｂ１．．．Ｂ４）が近隣基地局であり、光リングネットワーク（１）が基幹ネットワーク（２０）にリンクされた付加的なノード（Ｎ０）を含む、請求項８に記載の光リングネットワーク（１）。
10. 付加的なノード（Ｎ０）が、
    − 基幹ネットワーク（２０）を目標とした信号の少なくとも１つの波長（λ５、λ６）に同調される少なくとも１つの受信ユニット（２３）と、
    − 基幹ネットワーク（２０）から受信された信号を光リングネットワーク（１）の他のノード（Ｎ１．．．Ｎ３）に送信する少なくとも１つの送信ユニット（２７）と、
    − 光リングネットワーク（１）の前のノード（Ｎ３）から受信された信号を多重分離し、基幹ネットワーク（２０）を目標とした信号の少なくとも１つの波長チャネル（λ５、λ６）を少なくとも１つの受信ユニット（２３）に送信するように構成されたデマルチプレクサ（２１）と、
    − 少なくとも１つの送信ユニット（２７）およびデマルチプレクサ（２１）から受信した信号を多重化し、多重化信号を光リングネットワーク（１）の次のノード（Ｎ１）に送信するように構成されたマルチプレクサ（２５）とを含む、請求項９に記載の光リングネットワーク（１）。
11. 基地局（Ｂ１．．．Ｂ３）がノード（Ｎ１．．．Ｎ３）の主分岐（９）から離れており、トランシーバを含む、請求項９または１０に記載の光リングネットワーク（１）。

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