JP6299358B2 - 可変的サブキャリア電力レベルを利用する光ネットワークにおけるクロストーク低減 - Google Patents

Description

［関連出願に対する相互参照］
本出願は、２０１３年４月２２日に出願された米国仮出願番号６１／８１４，５５１による優先権を享受する権利を主張する。

本開示は、概して光通信ネットワークに関し、より詳細には、可変的サブキャリア電力レベルを利用する光ネットワークにおけるクロストークを低減するシステムおよび方法に関する。

遠距離通信システム、ケーブルテレビシステムおよびデータ通信ネットワークは、遠隔点間で大量の情報を迅速に伝送するために光ネットワークを利用する。光ネットワークにおいては、情報は、光ファイバを通って光信号の形式で伝送される。光ネットワークは、ネットワーク内で種々の動作を実施するように構成された増幅器、分散補償器、マルチプレクサ／デマルチプレクサフィルタ、波長選択スイッチ、カプラなどの種々のネットワーク構成要素を含んでもよい。

光スーパーチャネルは、４００Ｇｂ／ｓおよび１Ｔｂ／ｓのチャネル毎のデータレートで信号を伝送するための新しい解決法である。典型的なスーパーチャネルは、単一の波長チャネルを形成するために多重化された周波数である一組のサブキャリアを含んでもよい。スーパーチャネルは、その後、ネットワークエンドポイントにわたる単一のチャネルとして光ネットワークを通って伝送されてもよい。スーパーチャネル内のサブキャリアは、高いスペクトル効率を達成するために密にパックされてもよい。隣接するサブキャリア間の線形クロストークを最小限化するために、ナイキストフィルタ処理が光ネットワークの送信機端において適用されてもよい。

一態様においては、スーパーチャネルのサブキャリア間のクロストークを減少させるための方法は、スーパーチャネルとして光伝送ネットワーク上を伝送するための複数のデータストリームを受信するステップを含み、スーパーチャネルは、複数のサブキャリア帯域を含み、本方法は、サブキャリア帯域へと光周波数を割り当てるステップを含む。本方法は、サブキャリア帯域のうちの少なくとも幾つかに対して其々電力レベルを調整するステップを含んでもよい。電力レベルの調整の結果として、少なくとも二つのサブキャリア帯域が異なる電力レベルを有することがある。調整された複数の電力レベルは、割り当てられた複数の光周波数の平均光周波数に対して対称的である。本方法は、割り当てられた光周波数と調整された電力レベルとを利用してデータストリームをサブキャリア帯域へと光変調するステップと、サブキャリア帯域をスーパーチャネルへと組み合わせるステップとを含んでもよい。

他の開示された態様は、本明細書で記述されたような、可変的サブキャリア電力レベルを利用してスーパーチャネルのサブキャリア間のクロストークを減少させるための光伝送ネットワークおよび光制御プレーンシステムを含む。

本発明およびその特徴と利点をより完全に理解するために、添付の図面と併せて以下の記述に対して参照がなされる。
光伝送ネットワークの一実施形態の選択された構成要素のブロック図である。 スーパーチャネル周波数スペクトルの一実施形態の選択された構成要素を示す。 スーパーチャネル周波数スペクトルの一実施形態の選択された構成要素を示す。 可変的サブキャリア電力レベルを実現するための方法の一実施形態の選択された構成要素のフローチャートである。 光経路情報を獲得するための光制御プレーンシステムの一実施形態の選択された構成要素のブロック図である。

以下の記述においては、開示された本発明の主題の議論を容易にするために、例示の目的のために詳細が説明される。しかしながら、開示された実施形態は例示的なものであって、全ての可能性のある実施形態を網羅するものではないことが当業者には明らかなことに留意されたい。

以下の記述においては、開示された本発明の主題の議論を容易にするために、例示の目的のために詳細が説明される。しかしながら、開示された実施形態は例示的なものであって、全ての可能性のある実施形態を網羅するものではないことが当業者には明らかなことに留意されたい。

本明細書で使用されるように、参照番号のハイフンの付加された形式は、ある構成要素の具体例を称し、参照番号のハイフンの付加されていない形式は、集合的要素もしくは総称的要素を称する。したがって、例えば、ウィジェット“７２−１”はウィジェットクラスの一例を称し、ウィジェット“７２”として集合的に称されてもよいし、そのうちの任意の一つは、ウィジェット“７２”として総称的に称されてもよい。

ここで図面にうつると、図１は、光伝送ネットワーク（ＯＴＮ）１０１の例示的な一実施形態を示す。光伝送ネットワーク１０１は、光伝送ネットワーク１０１のコンポーネントによって通信される一つ以上の光信号を伝送するように構成された一つ以上の光ファイバ１０６を含んでもよい。光伝送ネットワーク１０１のネットワーク構成要素は、ファイバ１０６によってともに結合され、一つ以上の送信機１０２、一つ以上のマルチプレクサ（ＭＵＸ）１０４、一つ以上の増幅器１０８、一つ以上の光アド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）１１０、一つ以上の受信機１１２を含んでもよい。

光伝送ネットワーク１０１は、端子ノードを備えるポイントツーポイント光ネットワーク、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワーク、もしくは任意の他の適切な光ネットワークまたは光ネットワークの組み合わせを含んでもよい。光ファイバ１０６は、長距離を非常に低い損失で信号を通信することが可能な薄いストランドのガラスを含んでもよい。光ファイバ１０６は、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）、エンハンスドラージイフェクティブエリアファイバ（ＥＬＥＡＦ）もしくはＴｒｕｅＷａｖｅ（登録商標）リデューストスロープ（ＴＷ−ＲＳ）ファイバなどの任意の適切なタイプのファイバを含んでもよい。

光伝送ネットワーク１０１は、ファイバ１０６を介して光信号を伝送するように構成されたデバイスを含んでもよい。情報は、波長上の情報をエンコードするために、一つ以上の波長の光の変調によって、光伝送ネットワーク１０１を通って伝送され、受信されてもよい。光ネットワークにおいては、ある波長の光はチャネルと称されてもよい。各チャネルは、光伝送ネットワーク１０１を通してある量の情報を搬送するように構成されてもよい。

光伝送ネットワーク１０１の情報搬送能力を増加させるために、複数チャネルで伝送された複数の信号は、本明細書では“マルチキャリア”光信号と称される単一の光信号へと組み合わせられ、マルチキャリア光信号に含まれる個々のチャネルは、本明細書では“サブキャリア”と称される。単一の光信号の複数チャネルにおける情報の通信プロセスは、波長分割多重方式（ＷＤＭ）として光学において称される。高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）は、より大きい数（より高密度の）（通常は４０以上）の波長のファイバへの多重化を称する。ＷＤＭ、ＤＷＤＭもしくは他のマルチ波長伝送技術は、光ファイバ毎の総計帯域幅を増加させるために光ネットワークにおいて使用される。ＷＤＭもしくはＤＷＤＭなしでは、光伝送ネットワークにおける帯域幅は、一波長のビットレートへと制限される可能性がある。より多くの帯域幅で、光伝送ネットワークは、より大量の情報を伝送することが可能である。光伝送ネットワーク１０１は、ＷＤＭ、ＤＷＤＭもしくは幾つかの他の適切なマルチキャリア多重化技術を利用して異なるチャネルを伝送し、マルチキャリア信号を増幅するように構成されてもよい。

最近、所望の容量の合成光信号を生成するために、幾つかの光キャリアを組み合わせて可能となったＤＷＤＭが進展している。マルチキャリア光信号のこのような一例は、スーパーチャネルであり、１００Ｇｂ／ｓ以上の伝送速度を達成しうる高スペクトル効率（ＳＥ）の一例である。したがって、スーパーチャネルにおいては、サブキャリアが密にパックされ、従来のＤＷＤＭよりも少ない光スペクトルを消費する。スーパーチャネルの別の特有の特徴は、同一の源から同一の宛先へと向かうスーパーチャネルにおけるサブキャリアが伝送中にＯＡＤＭを利用して追加されないか、または除去されることである。光ネットワークにおいて高いスペクトル効率（ＳＥ）を達成するための技術は、１００Ｇｂ／ｓ以上のデータレートで長距離伝送するための二重偏波四状態位相偏移符号化（ＤＰ−ＱＰＳＫ）を利用して変調されるスーパーチャネルの使用を含みうる。具体的な実施形態においては、ナイキスト波長分割多重方式（Ｎ−ＷＤＭ）は、スーパーチャネルにおいて使用されてもよい。Ｎ−ＷＤＭにおいては、長方形に近いスペクトルを有する光パルスは、ボーレートに近づく帯域幅とともに、周波数ドメインにおいてパックされる（図２も参照）。

光伝送ネットワーク１０１は、特定の波長もしくはチャネルにおいて光ネットワーク１０１を通して光信号を伝送するように構成された一つ以上の光送信機（Ｔｘ）１０２を含んでもよい。送信機１０２は、電気信号を光信号に変換して光信号を伝送するように構成された任意のシステム、装置もしくはデバイスを含んでもよい。例えば、送信機１０２は、電気信号を受信して、電気信号に含まれる情報を特定の波長でレーザによって生成される光のビームへと変調し、ネットワークを介して信号を搬送するビームを伝送するように構成されたレーザおよび変調器を各々含んでもよい。図１に示されるように、送信機１０２は、可変的光減衰器１１６へとその光出力信号を其々送信し、それによって、スーパーチャネルの場合の各個々のチャネルもしくは個々のサブキャリアに対する電力調整を可能にしてもよい。

マルチプレクサ１０４は、送信機１０２へと結合され、送信機１０２によって送信された個々の波長の信号を、単一のＷＤＭ、ＤＷＤＭおよび／もしくはスーパーチャネル信号へと組み合わせるように構成された任意のシステム、装置もしくはデバイスであってもよい。

増幅器１０８は、光伝送ネットワーク１０１内のマルチチャネル信号を増幅してもよい。増幅器１０８は、ファイバ１０６のある長さの前および／もしくは後に配置されてもよい。増幅器１０８は、信号を増幅するように構成された任意のシステム、装置もしくはデバイスを含んでもよい。例えば、増幅器１０８は、光信号を増幅する光中継器を含んでもよい。この増幅は、光―電気変換もしくは電気―光変換で実施されてもよい。幾つかの実施形態においては、増幅器１０８は、希土類元素でドープされた光ファイバを含んでもよい。信号がファイバを通るとき、外部エネルギーは、光ファイバのドープされた部分の原子を励起するように適用され、光信号強度を増加させる。一実施例として、増幅器１０８は、エルビウムをドープされたファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を含んでもよい。しかしながら、半導体光増幅器（ＳＯＡ）などの任意の他の適切な増幅器が使用されてもよい。

ＯＡＤＭ１１０は、ファイバ１０６を介して光伝送ネットワーク１０１へと結合されてもよい。ＯＡＤＭ１１０は、アド／ドロップモジュールを含み、ファイバ１０６から光信号を追加するおよび／もしくはドロップするように構成された任意のシステム、装置もしくはデバイスを含んでもよい。ＯＡＤＭ１１０を通った後、信号は、ファイバ１０６に沿って宛先へと直接向かうか、信号は、宛先に到達する前に一つ以上のさらなるＯＡＤＭ１１０を通ってもよい。

多くの現存する光ネットワークは、従来のＯＡＤＭ１１０および従来のデマルチプレクサ１０５の実装と互換性のある固定されたグリッドスペーシングとして知られる国際電気通信連合（ＩＴＵ）基準波長グリッドに従って、５０ギガヘルツ（ＧＨｚ）のチャネルスペースで、１０ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）もしくは４０Ｇｂｐｓの信号レートで動作する。しかしながら、データレートが１００Ｇｂｐｓ以上へと増加するにつれて、このようにより高いデータレート信号のより広いスペクトルの必要性が、しばしば、チャネルスペースの増加を必要とする。異なるレートの信号をサポートする従来の固定されたグリッドネットワークシステムにおいては、ネットワークシステム全体は、典型的にはより高いレートの信号を収容することができる最も疎なチャネルスペース（１００ＧＨｚ、２００ＧＨｚなど）で動作しなければならない。これは、より低いレートの信号およびより低い全スペクトルの使用のために過度に供給された（overprovisioned）チャネルスペクトルにつながる可能性がある。

したがって、ある実施形態においては、光伝送ネットワーク１０１は、チャネル毎に特定の周波数スロットを特定することが可能な柔軟なグリッド光ネットワークと互換性のあるコンポーネントを使用してもよい。例えば、ＷＤＭ伝送の各波長チャネルは、少なくとも一つの周波数スロットを使用して割り当てられてもよい。したがって、一つの周波数スロットは、そのシンボルレートが低い波長チャネルへと割り当てられ、複数の周波数スロットはそのシンボルレートが高い波長チャネルへと割り当てられてもよい。したがって、光伝送ネットワーク１０１のある実施形態においては、ＯＡＤＭ１１０は、光ドメインに追加もしくはドロップされるためのデータチャネルを搬送するＷＤＭ、ＤＷＤＭおよび／もしくはスーパーチャネル信号の個々の波長もしくは複数の波長を追加するかドロップすることが可能な再構成可能なＯＡＤＭ（ＲＯＡＤＭ）を表してもよい。ある実施形態においては、ＯＡＤＭ１１０は、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を含むか、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）に結合されてもよい。

光伝送ネットワーク１０１は、ネットワーク１０１の一つ以上の宛先で一つ以上のデマルチプレクサ１０５を含んでもよい。デマルチプレクサ１０５は、単一のＷＤＭ信号をその個々のチャネルへとスプリットすることによってデマルチプレクサとして動作しうる任意のシステム、装置もしくはデバイスを含んでもよい。例えば、光伝送ネットワーク１０１が４０チャネルのＤＷＤＭ信号を伝送するとき、デマルチプレクサ１０５は、４０の異なるチャネルに従って、単一の４０チャネルＤＷＤＭ信号を４０個の個別の信号へと分割してもよい。異なる数のチャネルおよび／もしくはサブキャリアが、種々の実施形態においては、光伝送ネットワーク１０１において伝送されて逆多重化されてもよいことを理解されたい。

光伝送ネットワーク１０１は、デマルチプレクサ１０５に結合された受信機１１２をも含んでもよい。各受信機１１２は、特定の波長もしくはチャネルで伝送された信号を受信して、それらが含む情報用の信号を処理するように構成されてもよい。したがって、ネットワーク１０１は、ネットワークの各チャネル用に少なくとも一つの受信機１１２を含んでもよい。

光伝送ネットワーク１０１などの光ネットワークは、光ファイバを介して光信号における情報を伝送するために変調方式をさらに使用してもよい。当該変調方式は、位相偏移変調（“ＰＳＫ”）、周波数偏移変調（“ＦＳＫ”）、振幅偏移変調（“ＡＳＫ”）および直交振幅変調（“ＱＡＭ”）を含んでもよい。ＰＳＫにおいては、光信号によって搬送される情報は、キャリア波もしくは単にキャリアとして知られる参照信号の位相を変調することによって伝送されてもよい。当該情報は、差動位相偏移変調（“ＤＰＳＫ”）を利用して、信号自体の位相を変調することによって伝送されてもよい。ＱＡＭにおいては光信号によって搬送される情報は、キャリア波の振幅と位相の双方を変調することによって伝送されてもよい。ＰＳＫは、ＱＡＭのサブセットと考えられ、キャリア波の振幅は一定に維持される。

ＰＳＫおよびＱＡＭ信号は、信号空間ダイアグラム上の実軸と虚軸を備える複素平面を利用して表されてもよい。情報を搬送するシンボルを表す信号空間ダイアグラム上の点は、ダイアグラムの原点周囲に、一定の角度空間を有して配置されてもよい。ＰＳＫおよびＱＡＭを利用して変調されるべきシンボルの数が増加し、それによって搬送できる情報も増加する可能性がある。信号数は、二の倍数で与えられてもよい。さらなるシンボルが追加されると、それらは原点周囲に均一の様式で配置されてもよい。ＰＳＫ信号は、信号空間ダイアグラム上の円内の当該配置を含み、それはＰＳＫ信号が全シンボルに対して一定の電力を有することを意味する。ＱＡＭ信号は、ＰＳＫ信号と同一の角度配置を有するが、異なる振幅配置を含む可能性がある。ＱＡＭ信号は、複数の円の周囲に配置されたシンボルを有し、それは、ＱＡＭ信号が異なるシンボルに対して異なる電力を含むことを意味する。この配置は、シンボルができる限り長い距離で分離されるためノイズのリスクを減少する可能性がある。シンボル数“ｍ”がこのように使用され、“ｍ−ＰＳＫ”もしくは“ｍ−ＱＡＭ”と表されてもよい。

異なる数のシンボルを有するＰＳＫおよびＱＡＭの例は、信号空間ダイアグラム上の０°および１８０°（もしくは０ラジアンおよびπラジアン）の２位相を使用して、バイナリＰＳＫ（“ＢＰＳＫ”もしくは“２−ＰＳＫ”）または、０°、９０°、１８０°、２７０°（もしくは、０、π／２、π、３π／２ラジアン）の４位相を使用して、直交ＰＳＫ（“ＱＰＳＫ”、“４−ＰＳＫ”もしくは“４−ＱＡＭ”）を含む可能性がある。当該信号における位相はオフセットされてもよい。２−ＰＳＫおよび４−ＰＳＫ信号の各々は、信号空間ダイアグラム上に配置されてもよい。あるｍ−ＰＳＫ信号は、二重偏波ＱＰＳＫ（“ＤＰ−ＱＰＳＫ”）などの技術を利用して偏波され、個々のｍ−ＰＳＫ信号は、信号を直交方向に偏波することによって多重化される。また、ｍ−ＱＡＭ信号は、二重偏波１６−ＱＡＭ（“ＤＰ−１６−ＱＡＭ”）などの技術を利用して偏波され、個々のｍ−ＱＡＭ信号は、信号を直交方向に偏波することによって多重化される。

本開示の範囲を逸脱することなく、改変、追加もしくは省略が、光伝送ネットワーク１０１に対してなされてもよい。例えば、光伝送ネットワーク１０１は、示されたものよりもより多いか、より少ない構成要素を含んでもよい。さらに、光伝送ネットワーク１０１は、分散補償モジュールなどの、明確に示されていないさらなる構成要素を含んでもよい。また、上述されたように、光伝送ネットワーク１０１は、ポイントツーポイントネットワークとして図示されているが、リングもしくはメッシュネットワークなどの光信号を伝送するための任意の適切なネットワークを含んでもよい。

動作においては、光伝送ネットワーク１０１は、スーパーチャネルを伝送するために使用され、複数のサブキャリア信号が固定された帯域幅の帯域内に密にパックされ、４００Ｇｂ／ｓ、１Ｔｂ／ｓ以上などの非常に高速のデータレートで伝送されてもよい。さらに、スーパーチャネルは、例えば、何百キロメートルもの非常に長距離を伝送するために適切なものであってもよい。典型的なスーパーチャネルは、単一のチャネルを形成するために周波数多重化された一組のサブキャリアを含み、１つのエンティティとして全ネットワークを伝送される。スーパーチャネル内のサブキャリアは、高いスペクトル効率を達成するために密にパックされてもよい。スーパーチャネル内の隣接するサブキャリア間の線形クロストークを最小限化するために、サブキャリア周波数帯域を形成するために、ナイキストフィルタ処理が送信機側で適用されてもよい（図２も参照）。

最近、スーパーチャネル内のサブキャリアが異なる程度のＢＥＲ、すなわち異なる程度のＯＳＮＲを示し、それは受信機１１２で観察されうることが発見された。例えば、スーパーチャネルの中心帯域におけるサブキャリアは、スーパーチャネルの端部帯域におけるサブキャリアと比較して、非線形相互作用による、より大きなＢＥＲに悩まされることがある。スーパーチャネルのサブキャリア間のこのようなＢＥＲの分散は、光伝送ネットワーク１０１のオペレータにとって望ましくないものである可能性がある。光伝送ネットワーク１０１のオペレータ（もしくはネットワークサービスプロバイダ）は、操作上の理由および／もしくは経済的な理由のために、伝送された各チャネルに対して均一の性能を望む可能性がある。本明細書でさらに詳細に記述されるように、光伝送ネットワーク１０１は、スーパーチャネルのサブキャリア間のＯＳＮＲの分散を低減するか排除するために、可変的なサブキャリア電力レベルを実施してもよい。つまり、固定された帯域幅のスーパーチャネル内のあるサブキャリアの伝送された電力レベル（即ちサブキャリア周波数帯域）は、伝送中のＯＳＮＲペナルティの原因である線形と非線形の相互作用の組み合わせを最適化するために調整され、結果として、サブキャリア間のＯＳＮＲとＯＳＮＲ均一性の双方において全体的な改善をもたらす。

上述されたように、光スーパーチャネルは、チャネル毎に４００Ｇｂ／ｓおよび１Ｔｂ／ｓのデータレートで信号を伝送するための有望な解決策を表してもよい。スーパーチャネルを伴う種々の伝送経験は、スーパーチャネル内の各サブキャリアが隣接するサブキャリアとの異なる量の線形および非線形相互作用を経験し、結果として受信されたＯＳＮＲペナルティが異なることを明らかにした。例えば、スーパーチャネルの中間帯域は、スーパーチャネルの端部帯域におけるサブキャリアと比較して、より大きな非線形相互作用に悩まされる可能性がある。当該効果を補償するために、本明細書で記述されるような可変的サブキャリア電力レベル調整方法は、ある中間サブキャリア帯域用の伝送された電力レベルを低下させてもよい。換言すると、ある中間サブキャリア帯域は、スーパーチャネルでより低い電力レベルで伝送するように減衰されてもよい。ＯＳＮＲはファイバ入力電力に比例するため、電力の減少は、個々のサブキャリア用のＯＳＮＲをわずかに減少させることがある。しかしながら、スーパーチャネルにおける中間サブキャリアの電力レベル減少は、イントラサブキャリア非線形相互作用を減少させ、結果として隣接するサブキャリアにおけるＯＳＮＲの低下を引き起こす。この方法においては、少し低いＯＳＮＲがスーパーチャネル帯域におけるあるサブキャリアに意図的に誘発され、非線形クロストーク効果が顕著に減少してもよい。当該可変的サブキャリア電力レベル調整は、スーパーチャネルにおける全サブキャリアからみると、結果として、全体のＯＳＮＲの低下を減少させ、全サブキャリアに対するＯＳＮＲペナルティをさらに均等にする可能性がある。

ここで、図２に関して、スーパーチャネルの一実施形態の選択された構成要素が、模擬周波数スペクトル２００として示され、それは５個のサブキャリアを示す。模擬周波数スペクトル２００用に使用されるデータは、実際の測定値ではなく、図示された周波数スペクトルは、実際のスーパーチャネルの特性であってもよい。模擬周波数スペクトル２００においては、サブキャリアは、各々２００ＧＢ／ｓ ＤＰ−１６−ＱＡＭ信号で変調されてもよい。さらには、各サブキャリア帯域は、０．１５のロールオフ因子を利用する、ルートレイズドコサイン方法を利用する、送信機における電気的なナイキストパルス形状である。図２に示されるように、Ｂ_ＳＣは、固定されたスーパーチャネル伝送帯域を表し、Δｆは、サブキャリアスペースを表してもよい。一実施形態においては、サブキャリアスペースΔｆは、３５ＧＨｚであり、其々がサブキャリア帯域に対応する各中心周波数ｆ_１、ｆ_２、ｆ_３、ｆ_４、ｆ_５間で均当であってもよい。スペースΔｆは、隣接するサブキャリア間の任意の顕著な線形クロストークを回避するために十分に広くなるように選択されてもよい。各サブキャリアの光信号は、１Ｔｂ／ｓの総計データレートを有する固定された伝送帯域Ｂ_ＳＣにおける単一のスーパーチャネルを形成するために光カプラを利用して多重化されてもよい。図２にも示されるように、一定の電力レベルＰ_ＳＣは、５個のサブキャリア帯域の各々と実質的に類似するか、それに等しい。

典型的なＤＷＤＭネットワークにおいては、システム性能は、波長グリッド上の各波長チャネルの割り当てに依存し、より長い波長チャネルは、より短い波長チャネルと比較してより小さい非線形損失に悩むことが知られている。スーパーチャネルベースのＷＤＭシステムの場合においては、伝送帯域Ｂ_ＳＣにわたるサブキャリアエラーレートの波長依存性に加えて、個々のサブキャリアエラーレート（もしくは受信機におけるＯＳＮＲ）のスーパーチャネル内のサブキャリアのスペクトル割り当てに対する依存性が、非線形損失の形式（即ちクロストーク）で観察される。線形クロストークは、二つの隣接するサブキャリア帯域（即ちインターサブキャリア）間で観察され、隣接するサブキャリア帯域の周波数ドメインにおける重複度合いもしくは重複範囲に依存する可能性がある。図２に示されるように、周波数ドメインにおけるお互いに実質的に重複しないナイキスト形状のサブキャリア帯域（即ちパルス）がほぼ垂直な端部であることを少なくとも理由の一部として、ナイキストパルス形成の利用は、隣接するサブキャリア間の線形クロストークの最小レベルを維持するための有効な手段を表す可能性がある。非線形クロストークもまた観察され、ファイバ伝送中の非線形相互作用から生じる可能性がある。非線形相互作用は、とりわけ、クロス位相変調（ＸＰＭ）、セルフ位相変調（ＳＰＭ）および四波混合などの現象を含んでもよい。クロス位相変調は、あるチャネルからの位相および／もしくは振幅情報が、スーパーチャネル内の隣接するチャネルに対して変調されるとき生じる可能性がある。セルフ位相変調は、屈折率における変化（もしくは屈折率の強度に対する依存性）が結果として各サブキャリア内の位相シフトをもたらすときに生じることがある。四波混合においては、３つの波長がサブキャリアの波長と一致しうる第四の波長を生成するために相互作用し、影響を受けたサブキャリアに対してピーク電力における望ましくない変化および／もしくは他のタイプの信号歪みにつながる可能性がある。さらには、非線形クロストークは、インターサブキャリア（サブキャリア間）コンポーネントを含んでもよい。非線形相互作用は、ファイバ伝送中に生じ、サブキャリア周波数帯域の重複度合いに依存しないため、ナイキストパルス形成は、スーパーチャネル内の非線形クロストークによる問題を解決するうえで効果的ではない可能性がある。本明細書でさらに詳細に記述されるように、模擬周波数スペクトル２００において示された少なくとも幾つかのサブキャリア帯域は、個々のサブキャリア帯域間のＯＳＮＲの変化を低減するために、Ｐ_ＳＣと比較してより低い電力レベルで調整されてもよい。

ここで、図３に関して、スーパーチャネルの一実施形態の選択された構成要素が模擬周波数スペクトル３００として示され、それは、５個のサブキャリア３０２を示す。図３に示されるように、サブキャリア３０２は、明瞭に記述するために簡略された形式で図示されるが、模擬周波数スペクトル２００に示されたサブキャリア帯域に対応する可能性がある（図２参照）。模擬周波数スペクトル３００においては、サブキャリア帯域３０２−１および３０２−５は、スーパーチャネルサブキャリア帯域内のそれらの端部位置と関連して、“端部帯域”もしくは“端部サブキャリア”もしくは“端部サブキャリア帯域”として示され、スーパーチャネルの固定された全帯域幅を画定してもよい。５個のサブキャリア帯域（即ち奇数個のサブキャリア帯域）を有する図３に示された配置においては、サブキャリア帯域３０２−３は、中心サブキャリア帯域として示され、サブキャリア帯域３０２−３の周波数ｆ_３は、周波数ｆ_１とｆ_５との平均値によって与えられる。残りのサブキャリア帯域３０２−２および３０２−４は、“中間帯域”もしくは“中間サブキャリア”もしくは“中間サブキャリア帯域”と称される。本明細書で記述される方法に従い、電力レベル調整は、端部サブキャリア帯域３０２−１、３０２−５および中間サブキャリア帯域３０２−２、３０２−４に対して適用されてもよい。奇数個のサブキャリアを有するスーパーチャネル内に存在するときには、中心サブキャリア帯域３０２−３は、電力レベル調整から省略されてもよい。

特に、第一の電力レベル調整が端部帯域３０２−１、３０２−５に対して実施され、結果として、中心帯域３０２−３（もしくはスーパーチャネルの中心周波数）に対して対称的に調整されうる調整された端部領域３０３−１、３０３−５をもたらす。また、第二の電力レベル調整が中間帯域３０２−２、３０２−４に対して実施され、結果として、スーパーチャネル内で対照的に調整されうる調整された中間帯域３０３−２、３０３−４をもたらす。電力レベル調整の結果として、サブキャリア帯域ｆ２、ｆ３およびｆ４に対する非線形インターサブキャリア損失は顕著に減少し、あるＯＳＮＲ低下は、５つ全てのサブキャリア帯域がスーパーチャネルとして送信されるとき、サブキャリア帯域ｆ１、ｆ２、ｆ４およびｆ５に対して課される。ＯＳＮＲ低下の増加量は、この方法で達成された非線形クロストークの減少と比較して非常に小さいことがある。さらには、電力レベル調整の結果として、サブキャリアｆ１、ｆ２、ｆ４およびｆ５に対するセルフ位相変調（ＳＰＭ）などの他の非線形イントラサブキャリア損失によって誘発されるＯＳＮＲペナルティもまた減少する。したがって、スーパーチャネルの全サブキャリア間のＯＳＮＲペナルティの全体の変化は減少する可能性がある。

サブキャリア電力レベルの変化は、例えば、スーパーチャネルへと組み合わせる（即ち多重化する）直前に（図１も参照）、各サブキャリアに対して可変的光減衰器（ＶＯＡ）を利用して一実施形態においては達成されてもよい。別の実現は、伝送経路に沿ってサブキャリアにおける電力レベルを選択的に減衰させるための光電力均等化機能を有する波長選択スイッチ（ＷＳＳ）を利用してもよい。サブキャリア毎に必要とされる電力調整は、チャネルスペース、チャネル数およびあるファイバパラメータ（即ち、分散パラメータ、非線形係数および効率的なファイバ長）などの種々のパラメータおよび情報を利用して前もって計算されてもよい。光ネットワークについての当該パラメータおよび他の情報は、データベースに格納されて、経路計算エンジン（ＰＣＥ（図５も参照））によって抽出されてもよい。その後、命令は、サブキャリア毎の所望の電量レベルを実現するために其々の光デバイスに伝送されてもよい。サブキャリア電力レベルを設定するための命令を受信する光デバイスは、光ネットワークにおけるＶＯＡおよびＷＳＳを含んでもよい。

図２および図３に示されたスーパーチャネルの例示的なスペクトルは、５個のサブキャリア帯域とともに示されたが、本明細書で記述された方法は、異なる数のサブキャリア帯域を有するスーパーチャネルに対しても実践されてもよいことに留意されたい。例えば、スーパーチャネルが４，６，８，１０などの偶数個のサブキャリアを有するとき、中心サブキャリア帯域が存在しないため、中間帯域は、二つの端部サブキャリア帯域を除くすべてのサブキャリア帯域を含む可能性がある。（存在する場合には）中心帯域は、種々のスーパーチャネル構成においては電力レベル調整の適用を省略されてもよい。また、中間サブキャリア帯域および端部サブキャリア帯域を任意で含む調整されたサブキャリア帯域の数が４つ以上の例においては、電力レベル調整の大きさは、スーパーチャネル内の調整されたサブキャリア帯域の位置に依存してもよい。上述されたように、端部帯域３０３−１、３０３−５の第一の調整された電力レベルは、中間帯域３０３−２、３０３−４の第二の調整された電力レベルとは異なることがある。

ここで図４に関連して、可変的サブキャリア電力レベル調整を実施するための方法４００がフローチャート形式で示される。示された方法４００は、光伝送ネットワーク１０１（図１参照）を利用して実施されてもよい。方法４００に関連して記述された動作は、異なる実施形態において省略されるか、または並べ替えられてもよいことに留意されたい。

方法４００は、スーパーチャネルとして光伝送ネットワークによって伝送するための複数のデータストリームを受信するステップ（動作４０２）によって開始し、スーパーチャネルは複数のサブキャリア帯域を含む。ある実施形態においては、複数のデータストリームは、複数のサブキャリア帯域に直接対応してもよい。他の実施形態においては、複数のデータストリームのうちの唯一つが、複数のサブキャリア帯域に直接対応し、複数のデータストリームのうちの他のデータストリームがサブキャリア帯域を形成するために幾つかの方法で（即ち、インターリーブされ、平均化され、デシメートされ、デインターリーブされる、など）処理されてもよい。複数のサブキャリア帯域は、スーパーチャネルにおける全帯域を表してもよい。光周波数は、サブキャリア帯域に割り当てられてもよい（動作４０４）。電力レベルは、サブキャリア帯域のうちの少なくとも幾つかに対して其々割り当てられ（動作４０６）、少なくとも二つのサブキャリア帯域は異なる電力レベルを有してもよい。種々の実施形態においては、動作４０６における電力レベル調整は、サブキャリア帯域の中心周波数に対して対称に適用され、中心周波数は、二つの端部サブキャリア帯域の周波数の平均によって与えられる。電力レベル調整は、電力レベルにおける減少であって、スーパーチャネル内のサブキャリアの位置に依存してもよい。ある実施形態においては動作４０６における電力レベル調整を適用するステップは、スーパーチャネルの伝送後に、複数のデータストリームでエラーレート測定を受信するステップに応じて実施されてもよい。データストリームは、割り当てられた光周波数および調整された電力レベルを利用して、サブキャリア帯域へと光変調されてもよい（動作４０８）。サブキャリア帯域はスーパーチャネルへと組み合わせられてもよい（動作４１０）。

ここで、図５に関連して、本開示のある実施形態にしたがい、光信号伝送経路の光経路情報を獲得するための光制御プレーンシステム５００の一実施形態の選択された構成要素のブロック図を示す。システム５００は、経路計算エンジン５０２、データベース５０４、パラメータモジュール５０６、プロセッサ５０８、メモリ５１０およびインターフェイスモジュール５１２を含んでもよい。

幾つかの実施形態においては、インターフェイスモジュール５１２は、光伝送ネットワーク１０１（図１参照）などの光ネットワークにおける光信号伝送経路に関するデータを受信するように構成されてもよい。即ち、インターフェイスモジュール５１２は、とりわけ、ファイバタイプ、ファイバ長、光信号伝送経路における分散補償モジュール、ＡＤＭ、増幅器、マルチプレクサ、もしくはデマルチプレクサなどのコンポーネント数および／もしくはコンポーネントのタイプ、データレート、データの変調方式、出力信号の入力電力、本明細書ではチャネルとも称されうる信号搬送波長の数、チャネルスペース、トラフィック需要および／もしくはネットワークトポロジなどの、光信号伝送経路についてのデータを受信してもよい。例えば、インターフェイスモジュール５１２は、光信号伝送経路に関するデータを受信するために、光信号伝送経路に沿って、システム５００が（図示されていない）種々のネットワークデバイスと通信することを可能にしてもよい。さらには、本明細書で開示された方法に従い、前述されたように、スーパーチャネルが伝送されるとき、選択されたサブキャリア帯域の電力レベルを調整するために、インターフェイスモジュール５１２は、システム５００が、光信号伝送経路においてあるノードへと命令を送信することを可能にしてもよい。つまり、ある実施形態においては、インターフェイスモジュール５１２は、上述されたように、特定のサブキャリアに対するファイバ入力電力を減衰するために、ＷＳＳを含むＶＯＡおよび／もしくはＲＯＡＤＭに対して命令を送信することを可能にされてもよい。

例示的な一実施例として、幾つかの実施形態においては、インターフェイスモジュール５１２は、人（即ち、ユーザ）とのインターフェイスとして機能し、光信号伝送経路についてのデータを受信するように構成されてもよい。例えば、インターフェイスモジュール５１２は、ユーザから光信号伝送経路についてのデータを受信することおよび／もしくはユーザにその結果を出力することを容易にするために、一つ以上の入力デバイスおよび／もしくは出力デバイスを含んでもよいし、ならびに／または、一つ以上の入力デバイスおよび／もしくは出力デバイスに結合されてもよい。（図示されていない）一つ以上の入力デバイスおよび／もしくは出力デバイスは、キーボード、マウス、タッチパッド、マイクロフォン、ディスプレイ、タッチスクリーンディスプレイ、オーディオスピーカなどを含みうるが、そのいずれにも限定はされない。その代わりにもしくはそれに加えて、インターフェイスモジュール５１２は、（図示されていない）コンピューティングデバイスなどのデバイスから光信号伝送経路についてのデータを受信するように構成されてもよい。

幾つかの実施形態においては、パラメータモジュール５０６は、インターフェイスモジュール５１２によって光信号伝送経路について受信されたデータに基づいて、光信号伝送経路に関するパラメータを提供するように構成されてもよい。例示的な一実施例として、パラメータモジュール５０６は、ファイバタイプの分散マップおよびファイバタイプの他の光学特性などのファイバタイプに関するパラメータを提供してもよい。別の実施例として、パラメータモジュール５０６は、光信号伝送経路におけるコンポーネントに関するパラメータを提供してもよい。例えば、パラメータモジュール５０６によって提供されるコンポーネントのパラメータは、コンポーネントのある光学特性を記述してもよい。幾つかの実施形態においては、パラメータモジュール５０６は、経路計算エンジン５０２によって使用されうる光信号伝送経路におけるコンポーネントの光学特性のうちの幾つかもしくはその全てを提供してもよい。

経路計算エンジン５０２は、光信号伝送経路の伝送特性を決定するために、パラメータモジュール５０６からのパラメータおよびインターフェイスモジュール５１２からのデータを利用するように構成されてもよい。光信号伝送経路の伝送特性は、波長分散（ＣＤ）、非線形（ＮＬ）効果、偏波モード分散（ＰＭＤ）および偏波依存損失（ＰＤＬ）などの偏波効果、自然放射増幅光（ＡＳＥ）および／もしくは光信号伝送経路内の光信号に影響を与えることがある他の因子などの伝送性能低下因子に関する知見を提供してもよい。光信号伝送経路の伝送特性を決定するために、経路計算エンジン５０２は、伝送性能低下因子間の相互作用を考慮してもよい。種々の実施形態においては、経路計算エンジン５０２は、特定の伝送性能低下因子に対する値を生成してもよい。

幾つかの実施形態においては、経路計算エンジン５０２は、光信号伝送経路に対する各伝送性能低下因子の累積量を提供してもよい。その代わりにもしくはそれに加えて、経路計算エンジン５０２は、各伝送性能低下因子によるＯＳＮＲペナルティを提供してもよい。その代わりにもしくはそれに加えて、経路計算エンジン５０２は、一つ以上の伝送性能低下因子の組み合わせによって、ＯＳＮＲペナルティを提供してもよい。その代わりにもしくはそれに加えて、経路計算エンジン５０２は、光信号伝送経路の合計ＯＳＮＲを提供してもよい。合計ＯＳＮＲは、任意の性能低下なしに光信号伝送経路に沿って達成されうる最適のＯＳＮＲであってもよい。その代わりにもしくはそれに加えて、経路計算エンジン５０２は、例えば、ＯＳＮＲ低下が非線形イントラサブキャリア相互作用によるとき、光信号伝送経路に沿ってＯＳＮＲ低下を決定してもよい。幾つかの実施形態においては、経路計算エンジン５０２は、光信号伝送経路に関するさらなる情報を提供してもよい。

データベース５０４は、光信号伝送経路について経路計算エンジン５０２によって生成されたデータを格納するように構成されてもよい。プロセッサ５０８は、本明細書で記述された機能および動作をシステム５００に実施させるコンピュータ命令を実行するように構成されてもよい。コンピュータ命令は、プロセッサ５０８による実行のためにメモリ５１０にロードされてもよいし、ならびに／または、本明細書で記述された機能および動作の実行中に生成され、受信されもしくは操作されたデータは、メモリ５１０に少なくとも一時的に格納されてもよい。

本明細書の主題は、一つ以上の例示的な実施形態に関連して記述されてきたが、任意の請求項を説明された特定の形式に限定することを意図するものではない。それどころか、本開示に向けられた任意の請求項は、その趣旨および範囲内に含まれうるような代替物、改変物および均等物を包含することを意図される。

Claims (18)

1. スーパーチャネルの複数のサブキャリア間のクロストークを減少させる方法であって、
   前記スーパーチャネルとして光伝送ネットワークによる伝送のために複数のデータストリームを受信するステップであって、前記スーパーチャネルは、複数のサブキャリア帯域を含む、ステップと、
   前記複数のサブキャリア帯域へと複数の光周波数を割り当てるステップと、
   前記複数のサブキャリア帯域のうちの少なくとも幾つかに対して其々複数の電力レベルを調整するステップであって、少なくとも二つのサブキャリア帯域が異なる電力レベルを有し、前記調整された複数の電力レベルは、前記割り当てられた複数の光周波数の平均光周波数に対して対称的である、ステップと、
   前記割り当てられた複数の光周波数および前記調整された複数の電力レベルを利用して、前記複数のサブキャリア帯域へと前記複数のデータストリームを光変調するステップと、
   前記複数のサブキャリア帯域を前記スーパーチャネルへと組み合わせるステップと、
   を含む、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記複数の電力レベルを調整するステップは、光送信機に関連付けられた可変的光減衰器へと命令を送信するステップを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の電力レベルを調整するステップは、波長選択スイッチへと命令を送信するステップを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記複数のサブキャリア帯域が１よりも大きい奇数個のサブキャリア帯域を含むとき、前記複数の電力レベルを調整するステップから中心サブキャリア帯域を除外するステップをさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 調整された電力レベルの大きさは、前記複数のサブキャリアにおけるサブキャリア帯域の位置に依存する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記複数の電力レベルを調整するステップは、前記スーパーチャネルを利用して前記光伝送ネットワークによって伝送される複数のデータストリームでエラーレート測定を受信するステップに応じて実施される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. スーパーチャネルの複数のサブキャリア間のクロストークを減少するための光伝送ネットワークであって、
   非一時的（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）コンピュータ可読メモリ媒体にアクセスするように構成されたプロセッサを含む制御プレーンシステムであって、前記メモリ媒体は、プロセッサによって実行可能な複数の命令を格納し、前記複数の命令は、前記プロセッサによって実行されるとき、前記プロセッサに、
   前記スーパーチャネルとしての光伝送ネットワークによる伝送用に複数のデータストリームを識別させ、前記スーパーチャネルは複数のサブキャリア帯域を含み、
   前記複数のサブキャリア帯域に複数の光周波数を割り当てさせ、
   前記複数のサブキャリア帯域のうちの少なくとも幾つかに対して其々調整された複数の電力レベルを決定させ、少なくとも二つのサブキャリア帯域は異なる電力レベルを有し、前記調整された複数の電力レベルは、前記割り当てられた複数の光周波数の平均光周波数に対して対称的であり、
   前記割り当てられた複数の光周波数および前記調整された複数の電力レベルを利用して前記複数のサブキャリア帯域へと前記複数のデータストリームを光変調し、
   前記スーパーチャネルへと前記複数のサブキャリア帯域を組み合わせる、
   ために、前記光伝送ネットワークにおける少なくとも一つの構成要素に命令を送信させる、
   制御プレーンシステムを含む、
   ことを特徴とする光伝送ネットワーク。
8. 前記光伝送ネットワークにおける前記少なくとも一つの構成要素は、光送信機に関連付けられた可変的光減衰器を含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の光伝送ネットワーク。
9. 前記光伝送ネットワークにおける前記少なくとも一つの構成要素は、波長選択スイッチを含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の光伝送ネットワーク。
10. 前記複数のサブキャリア帯域が、１より大きい奇数個のサブキャリア帯域を含むとき、調整された複数の電力レベルを決定するための前記複数の命令から中心サブキャリア帯域を除外する、
    ための命令をさらに含む
    ことを特徴とする請求項７に記載の光伝送ネットワーク。
11. 調整された電力レベルの大きさは、前記複数のサブキャリア帯域におけるサブキャリア帯域の位置に依存する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光伝送ネットワーク。
12. 調整された複数の電力レベルを決定するための前記複数の命令は、前記スーパーチャネルを利用する前記光伝送ネットワークによって伝送される複数のデータストリームでのエラーレート測定を受信するステップに応じて実行される、
    ことを特徴とする請求項７に記載の光伝送ネットワーク。
13. 光伝送ネットワークにおけるスーパーチャネルの複数のサブキャリア間のクロストークを減少させるための制御プレーンシステムであって、
    前記スーパーチャネルとしての光伝送ネットワークによる伝送のために複数のデータストリームを識別するステップであって、前記スーパーチャネルは、複数のサブキャリア帯域を含む、ステップと、
    前記複数のサブキャリア帯域へと複数の光周波数を割り当てるステップと、
    前記複数のサブキャリア帯域のうちの少なくとも幾つかに対して其々調整された複数の電力レベルを決定するステップであって、少なくとも二つのサブキャリア帯域は異なる電力レベルを有し、前記調整された複数の電力レベルは、前記割り当てられた複数の光周波数の平均光周波数に対して対称的である、ステップと、
    前記割り当てられた複数の光周波数および前記調整された複数の電力レベルを利用して、前記複数のサブキャリア帯域へと前記複数のデータストリームを光変調し、
    前記スーパーチャネルへと前記複数のサブキャリア帯域を組み合わせる、
    ために前記光伝送ネットワークにおける少なくとも一つの構成要素に命令を送信するステップと、
    を含む、
    ことを特徴とする制御プレーンシステム。
14. 前記光伝送ネットワークにおける前記少なくとも一つの構成要素は、光送信機に関連付けられた可変的光減衰器を含む、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の制御プレーンシステム。
15. 前記光伝送ネットワークにおける前記少なくとも一つの構成要素は、波長選択スイッチを含む、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の制御プレーンシステム。
16. 前記複数のサブキャリア帯域が１よりも大きい奇数個のサブキャリア帯域を含むとき、調整された複数の電力レベルを決定するステップから中心サブキャリア帯域を除外するステップをさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の制御プレーンシステム。
17. 前記調整された電力レベルの大きさは、前記複数のサブキャリア帯域におけるサブキャリア帯域の位置に依存する、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の制御プレーンシステム。
18. 前記調整された複数の電力値を決定するステップは、前記スーパーチャネルを利用する前記光伝送ネットワークによって伝送される複数のデータストリームでエラーレート測定を受信するステップに応じて実施される、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の制御プレーンシステム。