JP6745797B2 - ヒットレス、マルチレートの光送信と受信 - Google Patents

ヒットレス、マルチレートの光送信と受信 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により組み込まれる、Zhuhong Zhangらによって2014年10月13日に出願された「Hitless、Multi−Rate Optical Transmission and Reception」と題する米国特許出願第14／512，753号に対する優先権を主張するものである。
連邦政府資金による研究または開発に関する記載
適用外
マイクロフィッシュ付録の参照
適用外
光通信システムは、データ通信に広く使用されている。光通信システムは、光送信機、チャネル（例えば、光ファイバ）、および光受信機を備えることができる。光送信機は、光信号上にデータを符号化することができ、チャネルは、送信機から受信機への光信号を搬送することができ、受信機は、受信した光信号からデータを復元することができる。光アクセスネットワークは、現在、ファイバー・トゥ・ザ・ホーム（FTTH）、ファイバー・トゥ・ザ・ビルディング（FTTB）、エンタープライズ接続性、ビジネス接続性、ならびに第4世代（4G）および／または次世代ワイヤレス通信のためのモバイルバックホールおよびフロントホールといった、多種多様なハイスループットのデータおよびサービスを配信するために用いられている。光ネットワーク容量の増大に対する要求が高まるにつれて、現在および将来のネットワーク設計には課題が生じている。限られたスペクトル帯域幅で大容量通信を達成するために、近年の研究は、偏波多重二位相偏移変調（PM−BPSK）、偏波多重四位相偏移変調（PM−QPSK）、偏波多重8直交振幅変調（PM−8QAM）、または偏波多重16QAM（PM−16QAM）、などの高次変調方式を用いることによりスペクトル効率を向上させることに焦点を当てており、1秒当たり20ギガビット（Gbps）を超えるデータレートを提供する。さらに、光ネットワーク産業は、無線通信におけるソフトウェア無線（SDR）のアプローチと同様に、ネットワークおよび／またはネットワーク機器が再構成可能またはソフトウェアでプログラム可能である、費用効果の高いソリューションを提供するために、柔軟で適応性のあるネットワークを目指しており、アプリケーション需要や交通状況の変化に適応することができる。
一実施形態では、本開示は、マルチレートデータストリームを生成するために複数の変調フォーマットでデータシーケンスを符号化し、第1の変調フォーマットは第1の送信データレートを提供し、第2の変調フォーマットは、第1の送信データレートとは異なる第2の送信データレートを提供し、レート変化シグナリングブロックをマルチレートデータストリームに挿入し、第1の送信データレートから第2の送信データレートへのレート変化を示すように構成された、処理ユニットと、処理ユニットに結合され、マルチレートデータストリームを光信号に変換し、変換された光信号を光ネットワークを介してリモート光受信機に向けて送信するように構成されたフロントエンドとを備える装置を含む。
別の実施形態では、本開示は、光通信デバイスにおける使用方法であって、第1の送信データレートを提供する第1の変調フォーマットに従ってデータシーケンスの第1の部分を符号化するステップと、第1の送信データレートから第1の送信データレートとは異なる第2の送信データレートへのレート変化を示すレート変化シグナリング情報を生成するステップであって、第2の送信データレートは、第1の変調フォーマットとは異なる第2の変調フォーマットによって提供される、ステップとレート変化中に連続的なデータ送信を提供するために第3の変調フォーマットでデータシーケンスの第2の部分を符号化するステップと、第2の変調フォーマットに従ってデータシーケンスの第3の部分を符号化するステップと、第1の部分、レート変化シグナリング情報、第2の部分、および第3の部分に基づいて光信号を生成するステップと、生成された光信号を光ネットワークを介して光受信機に送信するステップとを含む方法を含む。
さらに別の実施形態では、本開示は、第1の送信データレートおよび第2の送信データレートを含むマルチレートデータ信号を搬送する光信号を受信し、光信号を1つ以上のデジタル電気信号に変換するように構成されたフロントエンドと、フロントエンドに結合され、第1の送信データレートに関連する第1の変調フォーマットに従ってデジタル電気信号の第1の部分を復号し、第1の送信データレートから第2の変調フォーマットに関連する第2の送信データレートへのレート変化を示すデジタル電気信号におけるレート変化シグナリングブロックを検出し、第2の変調フォーマットに従ってレート変化シグナリングブロックの後に受信されたデジタル電気信号の第2の部分を復号するように構成された処理ユニットと、を備えるコヒーレント光受信機を含む。
これらおよび他の特徴は、添付の図面および特許請求の範囲と併せて以下の詳細な説明からより明確に理解されるであろう。
本開示をより十分に理解するために、次に、添付の図面および詳細な説明と関連して理解される以下の簡単な説明を参照し、類似の参照番号は類似の部分を表す。
光搬送リンクの概略図である。 本開示の一実施形態による、ヒットレスレート変化をサポートする光搬送リンクの概略図である。 データ分割方式の一実施形態の概略図である。 レート変化シグナリング方式の一実施形態の概略図である。 ヒットレスレート変化を提供するための方式の一実施形態のタイミング図である。 レート変化シグナリングのための符号化方式の一実施形態の概略図である。 レート変化シグナリング情報を有するマルチレートデータストリームを生成する方法の実施形態のフローチャートである。 レート変化シグナリング情報を処理する方法の実施形態のフローチャートである。 マルチレートデータストリームのシミュレートされたレート変化を示すグラフである。 マルチレートデータストリームに対するシミュレートされたビット誤り率（BER）のグラフである。 トランシーバユニットの一実施形態の概略図である。
1つ以上の実施形態の例示的な実施態様が以下に提供されるが、開示されたシステムおよび／または方法は、現在知られているか存在しているかに関係なく、任意の数の技術を使用して実施されてもよいということに、最初に理解すべきである。本開示は、いかなる点においても、本明細書で例示し、説明する例示的設計および実施態様を含む、以下に示す例示的実施態様、図面、および技法だけに限定すべきではなく、添付の特許請求の範囲およびその均等物の全範囲内で改変され得る。
本明細書では、光通信システムにおいてヒットレスレート変化を提供するためのマルチレート光トランシーバの実施形態が開示される。ヒットレスレート変化は、連続的なデータ送信（例えば、トランシーバは、データレートを変更するためにデータの送信または受信を停止する必要はない）、データ損失および帯域幅の損失なしで、送信データレートおよびシグナリングレート変化情報を途切れなく変更することを指す。開示された実施形態は、直交振幅変調（QAM）に基づくマルチレート信号を生成するのに適しており、変調次数を変化させることによって異なる送信データレートが提供される。送信機では、マルチレート光トランシーバは、例えば、入力データレートに一致させるために、送信機（Tx）レートコントローラを用いて、送信機出力送信データレートを決定かつ調整し、これは、配信中のアプリケーションまたはサービスに基づいて変化する可能性がある。例えば、送信機は、データストリームの送信データレートを第1の送信データレートから第2の送信データレートに変更することを決定し、第1の送信データレートは第1の変調フォーマットによって提供され、第2の送信データレートは第2の変調フォーマットによって提供される。レート変化をシグナリングするために、Txレートコントローラは、レート変化シグナリング情報を生成し、レート変化シグナリング情報を送信のためにデータストリームに埋め込む。レート変化シグナリング情報を運ぶために使用される帯域幅を説明し、連続的なデータ送信を提供するために、Txレートコントローラは、レート切替中にデータの符号化を調整する。受信機では、マルチレート光トランシーバは、受信機（Rx）レート検出器およびRxレートコントローラを用いて、レート変化シグナリング情報の受信信号を監視し、それに応じて復調を行うように受信機に指示する。開示された実施形態は、冗長符号化に基づくレート変化シグナリング情報のロバストな符号化方式を提供する。開示された実施形態は、柔軟で適応性のあるコヒーレント光ネットワークでの使用に適している。コヒーレント光ネットワークでは、受信機は、受信された光信号から振幅および位相情報を復元するためにコヒーレント検出を実行することができる。
図1は、光搬送リンク100の一実施形態の概略図である。光搬送リンク100は、光チャネル120を介してコヒーレント受信機130に通信可能に結合された送信機110を備える。送信機110は、光搬送リンク100の送信側に位置し、チャネル120を介して光搬送リンク100の受信側に位置する受信機130に光信号を送信するように構成される。チャネル120は、光通信ネットワークにおける送信リンクを表し、中央局（CO）とカスタマ構内設備（CPE）との間のアップストリームおよび／またはダウンストリームの送信信号を搬送する。例えば、送信機110はCOに存在してもよく、受信機130は、ダウンストリーム送信のためにCPEに存在してもよいが、アップストリーム伝送のために、送信機110はCPEに存在してもよく、受信機130は、COに存在してもよい。双方向データ通信を容易にするために、COおよび／またはCPEにおける光トランシーバは、送信機110および受信機130の両方を備える。
送信機110は、変調エンコーダ112、Txチャネル等化器113、1つ以上のデジタル／アナログ変換器（DAC）114、電気／光（E／O）変換器115、およびレーザ116を備える。送信機110は、例えば、データ生成器140から入力データストリームを受信し、これは、アプリケーションまたはサービス配信システムの一部であり得る。レーザ116は、チューナブルレーザ、無色レーザ、分布ブラッグ反射器（DBR）レーザなどの発光源とすることができる。
変調エンコーダ112は、入力データストリームを変調方式に従ってデータシンボルにマッピングして、符号化されたデジタル信号を生成するように構成される。変調方式のいくつかの例は、PM−BPSK、PM−QPSK、PM−8QAM、およびPM−16QAMを含むことができる。変調エンコーダ112は、Txチャネル等化器113に結合される。
例えば、チャネルを介した送信中に生じる可能性のある信号歪みを説明し、事前補償されたデジタル信号を生成するために、Txチャネル等化器113は、符号化されたデジタル信号に対してスペクトル整形および／またはTx事前補償を実行する。DAC114は、Txチャネル等化器113に結合され、事前補償されたデジタル信号をアナログ電気信号に変換するように構成される。
E／O変換器115は、DAC114に結合される。E／O変換器115は、E／Oコンポーネント（図示せず）を備え、アナログ電気信号を、レーザ116によって提供される光キャリア上に変調するように構成される。例えば、送信機110は、2つの直交する直線偏波成分、すなわちX偏波成分およびY偏波成分を含む光信号を送信することができ、それぞれは、2つの直交位相成分、同相（I）成分および直交位相（Q）成分を含む。両方の偏波成分は、同じ光キャリア周波数を含むことができ、これは、レーザ116によって供給される光波長に対応する。
変調エンコーダ112およびTxチャネル等化器113は、汎用プロセッサ、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、特定用途向け集積回路（ASIC）、および／またはデジタルシグナルプロセッサ（DSP）を備える処理ユニットにおいて実装するのに適していることに留意すべきである。E／O変換器115、レーザ116、およびDAC114は、送信機110のフロントエンドと呼ばれる。
チャネル120は、カスケード型波長選択スイッチ（WSS）、ファイバ、増幅器、および他のコンポーネント（図示せず）などの光学フィルタを備える。チャネル120は、波長分散（CD）、非線形位相雑音、偏波モード分散（PMD）、偏波依存損失（PDL）、偏波依存利得、偏波回転、および光学白色ガウス雑音の源であってもよい。ファイバは、シングルモード光ファイバまたはマルチモード光ファイバであってもよい。
受信機130は、コヒーレント検出を実行するように構成される。コヒーレント検出は、受信された光キャリア信号から振幅および位相情報を復元することを指す。受信機130は、ミキサ131、局部発振器（LO）132、1つ以上のADC133、CD補償器（CDC）134、1：Mデマルチプレクサ（DEMUX）135、複数のマルチ入力マルチ出力等化器（MIMO EQ）136と、変調デコーダ137とを備える。受信機130は、送信機110によって送信され、チャネル120を介して伝搬される光信号を受信するように構成される。
ミキサ131は、受信した光信号を1つ以上の電気信号に変換するように構成される。LO132は、送信機110においてレーザ116に密接に合致する周波数を含む光信号を提供するように構成された光源であり、光信号は基準信号と呼ばれる。ミキサ131は、基準信号と伝搬された光信号とを混合し、伝搬された光信号を4つのアナログ電気信号に分割するように構成され、各分割信号は送信信号の混合である。例えば、アナログ電気信号は、各X偏波成分およびY偏波成分に対してI成分およびQ成分を含むことができる。ADC133は、ミキサ131に結合され、アナログ電気信号をデジタル信号に変換するように構成される。ミキサ131、LO132およびADC133は、受信機130のフロントエンドと呼ばれることに留意すべきである。
CDC134はADC133に結合され、CD補償されたデジタル信号を生成するためにデジタル信号にCD補償を実行するように構成される。1：M DEMUX135は、CDC134に結合され、CD補償されたデジタル信号をM個のブランチに逆多重化するように構成され、Mは正の整数である。例えば、値Mは、ハードウェア実装に固有であってもよく、ハードウェア処理クロック速度に依存してもよい。
受信機130において、MIMO EQ136は、1：M DEMUX135に結合され、並列構成で配置される。各MIMO EQ136は、M個のブランチのうちの1つを処理して偏波状態の変動を回復および追跡し、PMDを補償し、キャリア周波数と位相を追跡し、キャリア周波数と位相を回復させるように構成される。例えば、各MIMO EQ136は、2つの入力および2つの出力を含むことができる。MIMO EQ136は、受信機130において並列処理のために構成されるが、1：M DEMUX135およびMIMO EQ 136は、同じ機能を達成するために、当業者によって決定されるように代替的に構成されてもよいことに留意すべきである。
変調デコーダ137は、MIMO EQ136に結合され、元の送信データを復元するためにハード・スライシングまたはソフト・スライシングを実行するように構成される。スライス後、変調デコーダ137は、データシンク150に復元されたデータを提供し、これは、データ生成器140と通信するアプリケーションまたはサービス配信システムの一部であってもよい。MIMO EQ136および変調デコーダ137は、送信機110に記載された処理ユニットと実質的に同様の処理ユニットにおいて実装するのに適していることに留意すべきである。
送信機110などの光送信機と、受信機120などの光コヒーレント受信機とを備える光トランシーバは、複数のデータレートでデータを送信することができる。例えば、光トランシーバは、変調方式または変調次数を変更するが、同じボーレートを維持することによってデータレートを変えることができる。変調方式の変調次数とは、変調方式を用いてデータシンボル毎に送信される情報ビット数を指す。ボーレートとは、シンボルレートまたは変調レートを1秒当たりのシンボル数を指す一方でデータレートはビットレートを指し、変調フォーマットおよび／または変調次数によって変化する。例えば、光トランシーバは、約28ギガバード／秒（GBaud）の固定ボーレートで動作することができるが、PM−BPSKからPM−QPSKへの変調フォーマットを変えて、50Gbpsから100Gbpsに切り替えるデータストリームを生成してもよいし、またはPM−QPSKからPM−16QAMへ変調フォーマットを変えて、送信データレートを100Gbpsから200Gbpsに切り替えるようにしてもよい。しかしながら、このような光トランシーバは、ヒットレスレート変化を提供するレート変化制御機構を備えていなくてもよい。例えば、このような光トランシーバの送信機は、レート変化情報を提供しない可能性があり、このような光トランシーバの受信機は、レート切替時間および変調フォーマットの変更に関する情報を提供されない可能性がある。このように、レート切替中は送信が連続していない可能性がある。
図2は、本開示の一実施形態による、ヒットレスレート変化をサポートする光搬送リンク200の概略図である。光搬送リンク200は、光チャネル220を介してコヒーレント受信機230に通信可能に結合された送信機210を備える。チャネル220は、チャネル120と実質的に同様である。示されているように、光搬送リンクは、光搬送リンク100と同様の構成を備え、送信機210が光搬送リンク200の送信側に位置し、受信機230が光リンク200の受信側に位置する。送信機210および受信機230は、それぞれ、送信機110および受信機130と実質的に同様であるが、送信機210および受信機230の両方が、ヒットレスレート変化を提供するために、レート変化をシグナリング、検出および制御を行うための追加モジュールを備える。
送信機210は、変調エンコーダ212、Txチャネル等化器213、1つ以上のDAC214、E／O変換器215、レーザ216、データフレーマ217およびTxレートコントローラ218を備える。変調エンコーダ212、Txチャネル等化器213、DAC214、E／O変換器215、およびレーザ216は、変調エンコーダ112、Txチャネル等化器113、DAC114、E／O変換器115、およびレーザ116とそれぞれ同様である。送信機210は、データ生成器140と同様に、データ生成器240から入力データストリームを受信するように構成される。
データフレーマ217は、データ生成器240からデータ情報ビットを搬送する入力データストリームを受信するように構成される。データフレーマ217はさらに、入力データストリームを複数のデータブロックに分割して、処理クロック速度を一致させ、変調方式に従ってデータブロックを配置するように構成される。例えば、PM−QPSK変調方式の場合、データフレーマ217はデータビットを8のグループにグループ化することができ、2データビット毎に、X偏波のI成分、X偏波のQ成分、Y偏波のI成分、またはY偏波のQ成分のデータシンボルにマッピングされる。グループの数は、より詳細に後述するように、ハードウェア実装に依存してもよい。
Txレートコントローラ218は、変調エンコーダ212およびデータ生成器240に結合される。Txレートコントローラ218は、データ生成器240が入力データストリームを生成しているレートである、入力データレートを監視する。入力データレートが、例えば、ある期間にわたって増加または減少すると、Txレートコントローラ218は、より適切な送信データレートを決定する。Txレートコントローラ218が第1の送信データレートから第2の送信データレートに切り替えることを決定した場合、Txレートコントローラ218は、第2の送信データレートに至る変調フォーマットを決定し、例えば、変調フォーマットの変更を提供することによってレート変化シグナリング情報を生成し、更新された変調フォーマットで入力データストリームを符号化するよう変調エンコーダ212に指示する。入力データレートは生データビットレートであるが、送信データレートは、送信機210の出力データレートであり、これは物理レイヤ符号化冗長性または他の物理レイヤ送信オーバヘッドを含むことができることに留意すべきである。
送信機210は、レート変化シグナリング情報をデータストリームとともに受信機230に送信する。例えば、送信機210は、切替時間中に受信機でデータ損失が発生しないように、受信機230がレート変化シグナリング情報を検出し、受信機230を構成するのに十分な時間量を提供するために、レート切替時間の前のある期間にレート変化シグナリング情報を挿入することができる。
レート変化通知に加えて、Txレートコントローラ218は、レート変化シグナリング情報を搬送するために使用される帯域幅を説明するためのより高次変調フォーマットでいくつかのデータブロックを符号化し、連続的なデータ送信を提供するよう、変調エンコーダ212に指示する。例えば、Txレートコントローラ218が、特定の切替時間でより高い送信データレートに切り替えることを決定した場合、Txレートコントローラ218は、切替時間の前により高いデータレートを提供する高次変調フォーマットで、いくつかのデータブロックを組み合わせて符号化するように変調エンコーダ212に指示することができる。反対に、Txレートコントローラ218が、特定の切替時間でより低い送信データレートに切り替えることを決定した場合、Txレートコントローラ218は、切替時間の後に同じ高次変調フォーマットで、いくつかのデータブロックを組み合わせて符号化するように変調エンコーダ212に指示することができる。高次変調フォーマットで組み合わされ符号化されるデータブロックの数は変化し、レート変化の量に依存してもよく、例えば、約2つのデータブロックで約2だけ送信データレートを増減させるのに十分であり得る。
受信機230は、ミキサ231、LO232、1つ以上のADC233、CDC234、1：M DEMUX235、複数のMIMO EQ236、変調デコーダ237、およびRxレートコントローラ238を備える。ミキサ231、LO232、ADC233、CDC234、1：M DEMUX235、MIMO EQ236、変調デコーダ237は、ミキサ131、LO132、ADC133、CDC134、1：MEMUX135、MIMO EQ136、および変調デコーダ137と実質的に同様である。Rxレートコントローラ238は、MIMO EQ236および変調デコーダ237に結合される。Rxレートコントローラ238は、レート変化シグナリング情報の存在についてMIMO EQ236の出力を監視し、検出されたレート変化シグナリング情報に基づいて、MIMO EQ236における等化および変調デコーダ237におけるデータ符号化を制御する、ように構成される。例えば、レート変化シグナリング情報の検出時に、Rxレートコントローラ238は、MIMO EQ236および変調デコーダ237を構成して、データ損失のないレート変化を提供することができる。復元されたデータは、データシンク150と同様に、データシンク250に供給される。レート変化シグナリング情報は受信機230で終了し、レート変化シグナリング情報はデータシンク250に対して透過的であることに留意すべきである。
図3は、データ分割方式300の実施形態の概略図であり、これは、送信機200などの光送信機によって用いられ、ヒットレスレート変化を有するマルチレート送信を提供する。方式300において、データシーケンス310は、各々が同じ変調フォーマットで符号化された複数のデータシンボルを含む複数のデータブロック311に分割される。図3において、i−1番目のデータブロック311のデータシンボルはDi−1 0〜Di−1 n−1で表され、i番目のデータブロック311内のデータシンボルはDi 0〜Di n−1と表され、i＋1番目のデータブロック311のデータシンボルは、Di＋1 0〜Di＋1 n−1で表される。データシンボルのサイズおよび／またはデータシンボル内のコンポーネントの数は、変調フォーマットに依存する。例えば、偏波多重直交振幅変調（PM−QAM）の場合、各データシンボルは、X偏波のI成分とQ成分と、Y偏波のI成分とQ成分の4つの成分を含むことができる。
データブロック311内のシンボル数Nsは、特定のハードウェア実装のための特定のスループットを達成するために選択される。値Nsは、シンボルレート、ハードウェアアーキテクチャ、およびハードウェア処理クロック速度に依存する。値Nsは以下のように計算される。
Figure 0006745797
 ここでRBはシンボルレート、RPはハードウェア処理クロック速度、Mは、ハードウェア実装でサポートされている並列ブランチの数である。例えば、ハードウェアは、1クロックサイクルでM個のデータシンボルを変調して生成するように構成されることができる。
PM−QAMを用いる場合、データブロック311内の符号化データビット数Ndは、以下のように計算される。
Nd＝2×NQAM×Ns、（2）
ここで、NQAMは、QAMデータシンボルのサイズであり、例えば、NQAMは16QAMに対して4つであってもよい。
図4は、レート変化シグナリング方式400の実施形態の概略図であり、これは、送信機200などの光送信機によって用いられ、ヒットレスレート変化を有するマルチレート送信を提供する。方式400において、送信シーケンス410は、データブロック311と同様の複数のデータブロック411および412と、レート変化シグナリングブロック413とを含む。データブロック411は、第1の送信データレートr1を提供する第1の変調フォーマットで符号化される。データブロック412は、第2の送信データレートr2を提供する第2の変調フォーマットで符号化される。例えば、第1の送信データレートに対して符号化されたi番目のデータブロック411は、Bi r1と示され、第2の送信データレートに対して符号化されたi＋k＋1番目のデータブロック412は、Bi＋k＋1 r2として示される。
レート変化を通知するために、Bs r1として示されるレート変化シグナリングブロック413は、第1の送信データレートr1を提供するのと同じ第1の変調フォーマットで符号化され、レート変化の前に送信シーケンス410に挿入される。図4に示されているように、Bs r1は、レート変化（部分414として示す）の前にk個のデータブロック411を挿入し、ここで、kは正の整数である。例えば、値kは、部分414が、受信機230などの受信機がレート変化を検出し、受信機を更新された変調フォーマットに設定するのに十分な時間持続を含むように、レート切替えに応じて変化し、決定されてもよい。
図5は、ヒットレスレート変化を提供するための方式500の一実施形態のタイミング図であり、これは、送信機210などの光送信機によって用いられる。連続的なデータ送信を提供し、レート変化シグナリングブロックに使用される帯域幅を説明するために、方式500は、レート変化シグナリングブロック413などのレート変化シグナリングブロックの符号化および、レート変化中のデータブロック411、412、または311などのデータブロックの符号化調整を示す。図5において、x軸は、いくらかの任意の単位で時間を表し、目標送信データレート570、データシーケンス510、および送信シーケンス580をある程度の時間にわたって示す。方式500において、目標送信データレート570は、時間561で約100Gbpsの第1目標送信データレートで開始し、時間564で約200Gbpsのより高い目標送信データレートに切り替え、時間566で約100Gbpsのより低い目標送信データレートに切り替え戻す。例えば、目標送信データレート570は、入力データレートに基づいて決定されてもよい。
例として、方式500では、光送信機は固定のボーレートで動作し、異なる変調方式を用いることによって異なる送信データレートを提供する。約100Gbpsおよび200Gbpsの送信レートを達成するために、送信機はそれぞれPM−QPSKおよびPM−16QAMを用いる。図5において、方式500は、1つの偏波成分、例えば、X偏波成分またはY偏波成分に対するレート変化機構を示しているが、他の偏波成分にも同様の機構を適用することができる。
時間561において、データシーケンス510の第1の部分520は、QPSK符号化のために、データブロック411、412、または311と同様に、複数のデータブロック521、522、523、524、および525に分割され、100Gbpsの送信データレートを提供する。第1の部分520の分割は、データ分割方式300におけるのと同様の機構を用いることによって実行することができる。第1の部分520を分割した後、データブロック521はQPSKで符号化され、受信機230などの受信機への送信のために送信シーケンス580で組み立てられる。
時間562において、レート変化シグナリングブロック413などの第1のレート変化シグナリングブロック551が、次の変調フォーマット、例えば、16QAMを示すために送信シーケンス580に挿入され、約200Gbpsの送信データレートを提供する。レート変化シグナリングブロック551は、データブロック521と同じ変調フォーマットで符号化される。レート変化シグナリングブロック551は、レート変化の前に送信され、受信機がレート変化を検出し、更新された変調フォーマットを構成するのに十分な時間量を提供することに留意すべきである。例えば、レート変化シグナリングブロック551は、レート変化の前に予め定められた数のデータブロックに挿入されてもよく、データブロックの数は、現在の変調フォーマットおよび／または次の変調フォーマットに基づいて予め定められてもよい。
レート変化シグナリングブロック551を送信した後、データブロック522および523はQPSKで符号化され、受信機に送信される。時間563において、時間564におけるレート変化中に、かつ、16QAMデータブロック531が開始するのを待たずに連続的なデータ送信を提供するために、第1の部分520内の最後の2つのデータブロック524および525は、組み合わされたデータブロックを生成するために組み合わされ、1つの16QAM符号化データブロック552を生成するために16QAMで符号化される。組み合わせるためのデータブロックの数は、レート変化、例えば、現在のフォーマットと次の変調フォーマットとの間の変調次数比に依存してもよい。このように、第1の部分520内の524および525などのデータブロックのうちのいくつかをより高い次の変調フォーマットに符号化することによって、送信機は連続的なデータ送信でヒットレスレート変化を提供する。
時間564において、データシーケンス510の第2の部分530は、16QAM符号化のために、データブロック411、412、または311と同様に、複数のデータブロック531、532、533、534、および535に分割される。第2の部分530を分割した後、データブロック531〜534は16QAMで符号化され、受信機に送信される。
時間565において、第2のレート変化シグナリングブロック553が送信シーケンス580に挿入され、次の変調フォーマット、例えばQPSKを示し、約100Gbpsの送信データレートを提供する。レート変化シグナリングブロック553は、データブロック531〜534と同じ変調フォーマットである16QAMで符号化される。レート変化シグナリングブロック551と同様に、レート変化シグナリングブロック553は、レート変化の前に送信され、受信機がレート変化を検出し、更新された変調フォーマットを構成するのに十分な時間量を提供することに留意すべきである。
時間566において、符号化レート変化シグナリングブロック553を送信した後、第2の部分530の最後のデータブロック535は、16QAMで符号化され、受信機に送信される。同時に、データシーケンス510の第3の部分540は、QPSK符号化のために、データブロック521〜525と同様に、複数のデータブロック541、542、543、544、および545に分割される。
時間566におけるレート変化中に連続的なデータ送信を提供するために、第3の部分540内の最初の2つのデータブロック541および542が組み合わされ、16QAMで符号化されて1つの16QAM符号化データブロック554を生成する。組み合わせるためのデータブロックの数は、レート変化、例えば、現在の変調フォーマットと次の変調フォーマットとの間の変調次数比に依存してもよい。時間567において、符号化を調整した後、第3の部分530内の残りのブロック543−545は、QPSKで符号化される。方式500に説明されている動作は、示されている順序で、または他の適切な順序で実行されてもよいことに留意すべきである。例えば、並列処理を用いる送信機は、現在の入力データを同時に分割し、前の分割データを符号化することができる。
方式500に示されているように、低データレートから高データレートに切り替える場合、低データレートのデータブロックの終了のデータは、高データレートに対応する高変調フォーマットに符号化される。逆に、高データレートから低データレートに切り替える場合、低データレートのデータブロックの始めのデータは、高データレートに対応する高変調フォーマットに符号化される。さらに、高次QAMに符号化された低データレートブロックの比率は、高次QAMと低次QAMの変調次数比にほぼ等しい。
図6は、レート変化シグナリングのための符号化方式600の一実施形態の概略図である。符号化方式600は、マルチレート光トランシーバにおいて、送信機210などの光送信機と、受信機230などの光受信機によって用いられる。PM−QAMシステムでは、データビットは2つの直交偏波、すなわちX偏波成分およびY偏波成分に変調され、各偏波成分は2つの直交位相成分、I成分およびQ成分を含む。例えば、PM−QAMシステムでは、第1のデータサブストリームは、XIとして示されるX偏波成分のI成分に変調されてもよく、第2のデータサブストリームは、XQとして示されるX偏波成分のQ成分に変調されてもよく、第3のデータサブストリームは、YIとして示されるY偏波成分のI成分に変調されてもよく、第4のデータサブストリームはYQとして示されるY偏波成分のQ成分に変調されてもよい。4つのデータサブストリームは独立しているので、任意の特定の時間に同じシンボル値を運ぶXI、XQ、YI、およびYQの確率は非常に低く、またはゼロに近い。
したがって、方式600は、レート変化シグナリング情報を符号化するためのロバストな符号化方式を提供するために、XI、XQ、YIおよびYQの冗長符号化を用いる。図6に示すように、100GbpsのPM−QPSK送信から150GbpsのPM−8PSK送信（実線611で示す）へのレート変化を示すために、YIおよびYQのためのデータビットは、レート変化シグナリングブロック413のようなレート変化シグナリングブロックにおいて同じ値に設定される。100GbpsのPM−QPSK送信から200GbpsのPM−16QAM送信へのレート変化（実線612で示す）を示すために、XIおよびXQのデータビットは同じ値に設定され、YIおよびYQのデータビットはレート変化シグナリングブロックで同じ値に設定される。150GbpsのPM−8QAM送信から100GbpsのPM−QPSK送信へのレート変化（点線621で示す）を示すために、XIおよびXQのデータビットは、レート変化シグナリングブロックにおいて同じ値に設定される。150GbpsのPM−8QAM送信から200GのPM−16QAM送信（点線622で示す）へのレート変化を示すために、YIおよびYQのデータビットは、レート変化シグナリングブロックにおいて同じ値に設定される。200GbpsのPM−16QAM送信から150GbpsのPM−8QAM送信（点線および破線631で示す）へのレート変化を示すために、XIおよびXQのデータビットは、レート変化シグナリングブロックにおいて同じ値に設定される。200GbpsのPM−16QAM送信から150GのPM−8QAM送信（点線および破線632で示す）からのレート変化を示すために、XIおよびXQのデータビットは同じ値に設定され、YIおよびYQのデータビットはレート変化シグナリングブロックで同じ値に設定される。方式600は、同じ機能を達成するために当業者によって決定されるように代替的に構成されてもよいことに留意すべきである。
図7は、レート変化シグナリング情報を有するマルチレートデータストリームを生成するための方法700の実施形態のフローチャートである。方法700は、送信機210などの光送信機によって、ヒットレスレート変化を提供するために用いられる。方法700は、方式500と同様である。例えば、送信機は、例えば、データ生成器240と同様のデータ生成器から、異なる入力データレートで複数の部分を含む入力データシーケンスを受信することができ、入力データレートに厳密に一致する複数の送信データレートを含むマルチレートデータストリームを生成することができ、異なる変調フォーマットによって異なる送信データレートが提供される。ステップ710において、データシーケンスの第1の部分は、例えば、データ分割方式300と同様の機構を用いることによって、第1の変調フォーマットおよびハードウェア処理クロック速度に基づいて複数の第1のデータブロックに分割される。
ステップ720において、データシーケンスの第1の部分の第1のデータブロックは、第1の送信データレートを提供する第1の変調フォーマットに従って符号化される。例えば、第1の送信データは、第1の部分の入力データレートに厳密に一致させることができる。ステップ730において、第1の送信データレートから第2の送信データレートへのレート変化が、例えば、入力データレートの変化に基づいて決定される。第2の送信データレートを提供するために、第2の変調フォーマットが決定される。ステップ740において、レート変化を決定した後、レート変化シグナリング情報は、例えば、符号化方式600と同様の機構を用いることによってレート変化を示すために生成される。
ステップ750において、レート変化シグナリング情報を生成した後、レート変化シグナリング情報をマルチレートデータストリームに挿入して、レート変化を通知する。レート変化シグナリング情報は、第1のデータブロックの終了の前に挿入されることに留意すべきである。例えば、送信機は、受信機230などの光受信機に必要な時間量を考慮し、受信機の復調器および／または等化器を再構成して、処理を第1の変調フォーマットから第2の変調フォーマットに切り替える。時間量は、任意の変調フォーマットの変更に十分な時間を提供するために予め定められてもよく、いくつかのデータシンボルに関してもよい。例えば、送信データレートを増加させるためにPM−QSPKからPM−16QAMに切り替える場合、レート変化シグナリング情報は、第1の部分の終了の前に約4データブロック挿入されることができる。あるいは、PM−16QAMからPM−QPSKに切り替えて送信データレートを下げる場合、レート変化シグナリング情報は、第1の部分の終了の前に約1データブロック挿入されてもよい。
ステップ760で、レート変化シグナリング情報を挿入した後、データシーケンスの第2の部分の符号化を調整してレート変化中に連続的なデータ送信を提供し、第2の部分は残りの第1のデータブロックを指す。符号化調整は、レート変化が送信データレートを増加させるか、または送信データレートを減少させるかに依存する。符号化調整は、第2の部分の符号化のための第3の変調フォーマットを第1の変調フォーマットまたは第2の変調フォーマットのいずれかに選択することを指す。例えば、PM−QPSKからPM−16QAMに切り替える場合、レート変化シグナリングブロックの後の残りの4つの第1のデータブロックは、異なる符号化され、レート変化シグナリング情報の直後の最初の2つのデータブロックは、PM−QPSKで符号化され続け、最後の2つの第1のデータブロックは、より高い変調フォーマット、PM−16QAMで組み合わされて符号化される。あるいは、PM−16QAMからPM−QPSKに切り替える場合、残りの第1のデータブロックはPM−16QAMで符号化され続け、後述するように符号化調整が行われる。
ステップ770において、データシーケンスの第3の部分は、例えば、データ分割方式300で説明されている同様の機構を用いることによって、第2の変調フォーマットおよびハードウェア処理クロック速度に基づいて複数の第2のデータブロックに分割される。ステップ780では、データシーケンスの第3の部分が第2の変調フォーマットに従って符号化される。しかしながら、高い送信データレートから低い送信データレートに切り替える場合、符号化調整は第3の部分の始めに実行される。例えば、PM−16QAMからPM−QPSKに切り替える場合、第3の部分の最初の2つのデータブロックが組み合わされ、より高い変調フォーマット、PM−16QAMで符号化される。符号化調整の後、残りの第2のデータブロックは、第2の変調フォーマットで符号化される。方法700は、マルチレートデータストリームを生成するための動作を説明することを意図しているが、任意の他の適切な順序で実行されることができることに留意すべきである。例えば、並列処理では、データフレームはデータシーケンスの一部を分割することができ、変調エンコーダはデータシーケンスの別の部分を符号化することができる。
図8は、レート変化シグナリング情報を処理するための方法800の一実施形態のフローチャートである。方法800は、受信機230などの光受信機で実施される。ステップ810において、受信機は、第1の送信データレートに関連する第1の変調フォーマットに従って復調を実行するように構成される。ステップ820において、光信号が、例えば、光受信機によって受信される。ステップ830において、光信号は、複数のデジタル電気信号に変換される。例えば、デジタル電気信号は、2つの直交偏波成分、すなわちX偏波成分およびY偏波成分を含むことができ、ここでX偏波成分はI成分、XIおよびQ成分を含むことができ、XQおよびY偏波成分は、I成分YIおよびQ成分YQを含むことができる。ステップ840において、デジタル電気信号の第1の部分（例えば、各XI、XQ、YI、およびYQの第1の部分）が、第1の変調フォーマットに従って復調される。
ステップ850において、レート変化シグナリングブロック413、551、または553と同様のレート変化シグナリングブロックが検出され、レート変化シグナリングブロックが第1の部分の隣に配置される。レート変化シグナリングブロックは、第1の送信データレートから第2の変調フォーマットに関連する第2の送信データレートへのレート変化を示す。レート変化シグナリングブロックは、符号化方式600などの予め定められたレート変化シグナリング符号化方式に従って復号されてもよい。例えば、方式600によれば、XIから復調された値がXQから復調された値に等しい場合、および／またはYIから復調された値がYQから復調された値と等しい場合、レート変化シグナリングブロックが検出される。
ステップ860において、レート変化シグナリングブロックを受信した後、デジタル電気信号の第2の部分は、第1の変調フォーマットに従って復調され、第2の部分は、レート変化シグナリングブロックの次に位置する。例えば、第2の部分は、予め定められた数のサンプルまたはシンボルを含むことができ、受信機が第2の変調フォーマットに切り替えるのに十分な時間継続に及ぶことができる。ステップ870において、受信機は、第2の変調フォーマットに従って復調を実行するように構成される。ステップ880において、デジタル電気信号の第3の部分は、第2の変調フォーマットに従って復調され、第3の部分は、第2の部分の次に配置される。レート変化シグナリングブロックは、第2の変調フォーマットを決定した後に破棄されることに留意すべきである。
図9は、マルチレートデータストリームのシミュレートされたレート変化を示すグラフ900である。グラフ900において、x軸はデータブロック番号を表し、データブロックはデータブロック311、411、または412に類似する可能性がある。y軸は、X値とY値との間のいくらかの不一致を表し、X値はX偏波成分から復号され、Y値はY偏波成分から復号される。シミュレーションは、光チャネル220などの光チャネルを介して、受信機230などの光コヒーレント受信機に結合された、送信機210などの光送信機を含む。シミュレーションでは、送信機は、100Gbps、150Gbps、および200Gbpsの間で変化するマルチレートデータストリームを送信するように構成され、送信機はPM−QPSK、PM−8QAM、PM−16QAMを用いて、それぞれ100Gbps、150Gbps、200Gbpsの送信レートを提供する。シミュレーションにおいて、送信機は、150Gbps、100Gbps、200Gbps、および150Gbpsの順で送信データレートを変更し、各レート変化の前にレート変化シグナリング情報を挿入する。送信機は、各位相成分XI、XQ、YI、およびYQに1つずつの4つの独立したデータサブストリームを符号化し、XI、XQ、YIおよびYQの値を同じ値に設定することによってレート変化を示す。
曲線910は、受信機におけるレート変化の検出を示す。例えば、シミュレーションでは、受信機は、データブロック内のX値とY値との間のいくらかの不一致を計算するように構成され、これは、X偏波およびY偏波のIおよびQ成分を含み得る。部分911は、約150Gbpsの送信データレートを達成するためにPM−8QAM符号化を用いる部分に対応する。部分911において、各シンボルは約3データビットを搬送し、各データブロックは約500シンボルを含み、したがって各データブロックは約1500データビットを搬送する。示されているように、部分911におけるX値とY値との間の不一致の数は約750であり、これは予想通り約50パーセント（％）の不一致に相当する。X値とY値との間の不一致の数がほぼゼロである点921は、レート変化シグナリング情報の受信に対応し、これは送信機の構成に一致する。
部分912は、約100Gbpsの送信データレートを達成するためにPM−QPSK符号化を用いる部分に対応する。部分912において、各シンボルは約2データビットを搬送し、各データブロックは約500シンボルを含み、したがって各データブロックは約1000データビットを搬送する。示されているように、部分912におけるX値とY値との間の不一致の数は約500であり、これは予想通り約50％の不一致に相当する。X値とY値との間の不一致の数がほぼゼロである点922は、レート変化シグナリング情報の受信に対応する。
部分913は、約200Gbpsの送信データレートを達成するためにPM−16QAM符号化を用いる部分に対応する。部分913では、各シンボルは約4データビットを搬送し、各データブロックは約500シンボルを含み、したがって各データブロックは約2000データビットを搬送する。示されているように、部分913におけるX値とY値との間の不一致の数は約1000であり、これは予想通り約50％の不一致に相当する。
部分914は、PM−8QAM符号化された部分に対応し、部分911と同様である。X値とY値との間の不一致の数がほぼゼロである点923は、レート変化シグナリング情報の受信に対応する。
図10は、マルチレートデータストリームに対するシミュレートされたBERのグラフ1000である。グラフ1000において、x軸は、グラフ900のx軸と同様の表現を提供し、y軸は、BERを表す。曲線1010は、図9に記載されたシミュレーションと同様のシミュレーションから生成されたBER曲線を表し、受信機におけるデータブロック毎に測定されたBERに対応する。領域1031は、PM−8QAM送信を伴う部分911のBERに対応し、点1041は、150Gbpsから100Gbpsまでの第1のレート変化に対応する。領域1032は、PM−QPSK送信を伴う部分912のBERに対応し、点1042は、100Gbpsから200Gbpsまでの第2のレート変化に対応する。領域1033は、PM−16QAM送信を伴う部分913のBERに対応し、点1043は、200Gbpsから150Gbpsの第3のレート変化に対応する。部分1034は、PM−8QAM送信を伴う部分914のBERに対応する。曲線1010に示されているように、異なる変調フォーマット間の相対的なBERは、期待通りである。曲線1010は、点1041、1042、および1043におけるレート変化中のバーストエラーを示さないことに留意すべきである。
図11は、符号化されたデータを有する光信号を送信および／または受信する任意のデバイスであり得るトランシーバユニット1100の実施形態の概略図である。例えば、トランシーバユニット1100は、光搬送リンク200などの光通信システムに配置されることができ、これは送信機210および受信機230を実装することができる。トランシーバユニット1100はまた、方法700および／または方法800のような本明細書に記載されている方式のいずれかを実施またはサポートするように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、トランシーバユニット1100はまた、光回線終端装置（OLT）、光ネットワークユニット（ONU）、および／または他の光ネットワーク要素などの光伝送ネットワーク（OTN）における他のノードとしても機能することができる。当業者であれば、用語「トランシーバユニット」は、トランシーバユニット1100が単なる一例に過ぎない広範囲のデバイスを含むことを認識するであろう。トランシーバユニット1100は、説明を明確にするために含まれているが、本開示の出願を特定のトランシーバユニットの実施形態またはトランシーバユニットの分野の実施形態に限定することを決して意味するものではない。本開示において説明される特徴および方法の少なくともいくつかは、トランシーバユニット1100などのネットワーク装置またはコンポーネントにおいて実施されてもよい。例えば、本開示における特徴および方法は、ハードウェア上で動作するためにインストールされたハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアを使用して実施されてもよい。図11に示されているように、トランシーバユニット1100は、E／Oフロントエンド1110および／またはO／Eフロントエンド1120を備えることができ、これは、OTNでの送信のために電気信号を光信号に変換し、および／またはOTNから光信号を受信し、光信号を電気信号にそれぞれ変換することができる。処理ユニット1130は、複数のDAC1140およびADC1150をそれぞれ介して、E／Oフロントエンド1110およびO／Eフロントエンド1120に結合されてもよく、これは、処理ユニット1130の一部であってもなくてもよい。DAC1140は、処理ユニット1130によって生成されたデジタル電気信号を、E／Oフロントエンド1110に供給され得るアナログ電気信号に変換することができる。ADC1050は、O／Eフロントエンド1120から受信したアナログ電気信号を、処理ユニット1130によって処理され得るデジタル電気信号に変換することができる。処理ユニット1130は、一般的なプロセッサ、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、ASIC、および／またはDSPを含み得る1つ以上のプロセッサを備えることができる。処理ユニット1130は、Txレートコントローラ218と同様であり得るTxレートコントローラモジュール1133を備えることができ、方法700を実施することができ、かつRxレートコントローラ238と同様であり得るRxレートコントローラモジュール1134を含むことができ、方法800を実施することができる。代替の実施形態では、Txレートコントローラモジュール1133およびRxレートコントローラモジュール1134は、メモリモジュール1132に格納された命令として実施されてもよく、これは、処理ユニット1130によって実行されてもよい。メモリモジュール1132は、コンテンツ、例えば、ランダムアクセスメモリ（RAM）を一時的に格納するためのキャッシュを備えていてもよい。さらに、メモリモジュール1132は、相対的に長いコンテンツ、例えば、読出し専用メモリ（ROM）を格納するための長期記憶装置を備えることができる。例えば、キャッシュおよび長期記憶装置は、ダイナミックRAM（DRAM）、ソリッドステートドライブ（SSD）、ハードディスク、またはそれらの組み合わせを含むことができる。
実行可能な命令をトランシーバユニット1100にプログラミングおよび／またはロードすることによって、処理ユニット1130および／またはメモリモジュール1132の少なくとも1つが変更され、トランシーバユニット1100を部分的に特定の機械または装置、例えば、マルチコア転送アーキテクチャに変換し、本開示によって教示される新規な機能を有することを理解されたい。実行可能なソフトウェアをコンピュータにロードすることによって実施可能な機能は、周知の設計ルールによってハードウェア実装に変換することができることは、電気工学およびソフトウェア工学の技術にとって基本的なことである。ソフトウェアとハードウェアのコンセプトを実装する際の決定は、通常、ソフトウェアドメインからハードウェアドメインへの変換に関わる問題ではなく、デザインの安定性、生産されるユニット数、および／またはクロック速度の要件を考慮して決定される。一般に、頻繁な変更のさらに対象となる設計は、ハードウェア実装の再回転がソフトウェア設計の再回転よりも高価であるため、ソフトウェアに実装されることが好ましい場合がある。一般に、大量生産の場合、ハードウェア実装はソフトウェア実装よりも安価であり得るので、大量生産される安定した設計は、例えば、ASICのようなハードウェアに実装されることが好ましい場合がある。多くの場合、設計はソフトウェア形式で開発され、テストされ、その後、周知の設計ルールによって、ソフトウェアの命令をハードワイヤするASICの同等のハードウェア実装に変換されることがある。新しいASICによって制御される機械が特定の機械または装置であるのと同じように、同様に、実行可能な命令でプログラムおよび／またはロードされたコンピュータは、特定の機械または装置とみなすことができる。
本開示の任意の処理は、コンピュータシステム（例えば、送信機210または受信機230）内のプロセッサ（例えば、コンピュータシステム内の汎用中央処理装置（CPU））にコンピュータプログラムを実行させることによって実施されてもよいことを理解すべきである。この場合、コンピュータプログラム製品は、任意の種類の非一時的なコンピュータ可読媒体を使用して、コンピュータまたはモバイルデバイスに提供されることができる。コンピュータプログラム製品は、コンピュータまたはネットワークデバイス内の非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されることができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、任意の種類の具体的な記憶媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例には、磁気記憶媒体（フロッピーディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブなど）、光磁気記憶媒体（例えば、光磁気ディスク）、コンパクトディスク読取り専用メモリ（CD−ROM）、記録可能コンパクトディスク（CD−R）、再書込み可能コンパクトディスク（CD−R／W）、デジタル多用途ディスク（DVD）、Blu−ray（登録商標）ディスク（BD）、および半導体メモリ（マスクROM、プログラマブルROM（PROM）、消去可能PROM）、フラッシュROM、RAMなど）が含まれる。コンピュータプログラム製品はまた、任意の種類の一時的なコンピュータ可読媒体を使用して、コンピュータまたはネットワークデバイスに提供されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例には、電気信号、光信号、および電磁波が含まれる。一時的なコンピュータ可読媒体は、有線通信回線（例えば、電線および光ファイバ）または無線通信回線を介してコンピュータにプログラムを提供することができる。
本開示においてはいくつかの実施形態を提供しているが、開示のシステムおよび方法は、本開示の趣旨または範囲を逸脱することなく多くの他の特定の形態として具体化される可能性もあることを理解すべきである。本例は限定ではなく例示のためのものとみなすべきであり、その意図を本明細書に記載した詳細だけに限定すべきではない。例えば、様々な要素またはコンポーネントは、別のシステムで組み合わされ、もしくは統合されてもよく、または特定の機能は、省略してもよいし、もしくは実装しなくてもよい。
加えて、様々な実施形態において、別個の、または分離したものとして記載され、例示された技法、システム、サブシステム、および方法を、本開示の範囲を逸脱することなく、他のシステム、モジュール、技法、または方法と組み合わせ、または統合することもできる。相互に結合され、または直接結合され、または通信し合うものとして図示され、または論じられた他の項目が、電気的にであれ、機械的にであれ、あるいはそれ以外であれ、何らかのインターフェース、デバイス、または介在コンポーネントを介して間接的に結合され、または通信する場合もある。交換、代用、および変更の他の例は、当業者であれば確認することができ、本明細書において開示される趣旨および範囲を逸脱することなく実施することができる。
100 光搬送リンク
110 送信機
112 変調エンコーダ
113 Txチャネル等化器
115 E／O変換器
116 レーザ
120 チャネル
130 受信機
131 ミキサ
137 変調デコーダ
140 データ生成器
150 データシンク
200 送信機
200 光搬送リンク
210 送信機
212 変調エンコーダ
213 Txチャネル等化器
215 E／O変換器
216 レーザ
217 データフレーマ
218 Txレートコントローラ
220 チャネル
230 受信機
231 ミキサ
237 変調デコーダ
238 Rxレートコントローラ
240 データ生成器
250 データシンク
300 方式
310 データシーケンス
311 データブロック
400 方式
410 送信シーケンス
411 データブロック
412 データブロック
413 レート変化シグナリングブロック
414 部分
500 方式
510 データシーケンス
520 部分
521 データブロック
522 データブロック
523 データブロック
524 データブロック
530 部分
531 データブロック
532 データブロック
533 データブロック
534 データブロック
535 データブロック
540 部分
541 データブロック
542 データブロック
543 データブロック
544 データブロック
551 レート変化シグナリングブロック
552 16QAM符号化データブロック
553 レート変化シグナリングブロック
554 16QAM符号化データブロック
570 目標送信データレート
580 送信シーケンス
600 方式
611 実線
612 実線
621 点線
622 点線
631 破線
632 破線
900 グラフ
911 部分
912 部分
913 部分
914 部分
1000 グラフ
1031 領域
1032 領域
1033 領域
1034 部分
1100 トランシーバユニット
1110 E／Oフロントエンド
1120 O／Eフロントエンド
1130 処理ユニット
1132 メモリモジュール
1133 Txレートコントローラモジュール
1134 Rxレートコントローラモジュール

Claims (19)

  1. マルチレートデータストリームを生成するために複数の変調フォーマットでデータシーケンスを符号化し、第1の変調フォーマットは第1の送信データレートを提供し、第2の変調フォーマットは、前記第1の送信データレートとは異なる第2の送信データレートを提供し、
    レート変化シグナリングブロックを前記マルチレートデータストリームに挿入し、前記第1の送信データレートから前記第2の送信データレートへのレート変化を示し、前記レート変化シグナリングブロックは、前記第2の送信データレートに変化するデータブロックよりも予め定められた数前の1つのデータブロックに挿入され、前記予め定められた数は、前記第1の送信データレートから前記第2の送信データレートへの前記レート変化に基づいて予め定められる、
    ように構成された、処理ユニットと、
    前記処理ユニットに結合され、
    前記マルチレートデータストリームを光信号に変換し、
    前記変換された光信号を光ネットワークを介してリモート光受信機に向けて送信する
    ように構成されたフロントエンドと
    を備える装置。
  2. 前記レート変化シグナリングブロックは、前記レート変化の前に前記マルチレートデータストリームに挿入され、前記処理ユニットは、前記レート変化シグナリングブロックを前記第1の変調フォーマットで符号化するようにさらに構成された、請求項1に記載の装置。
  3. 前記処理ユニットは、
    前記第1の変調フォーマットの第1の処理時間に基づいて、前記データシーケンスの第1の部分を複数の第1のデータブロックに分割し、
    前記第2の変調フォーマットの第2の処理時間に基づいて、前記データシーケンスの第2の部分を複数の第2のデータブロックに分割する
    ようにさらに構成された、請求項1または2に記載の装置。
  4. 前記レート変化シグナリングブロックは、復調切替時間を提供するために、前記第1の部分が終了するデータブロックよりも予め定められた数前の、前記第1のデータブロックにおける前記データブロックに配置され、第1のデータブロックの数は、前記第1の変調フォーマットに依存する、請求項3に記載の装置。
  5. 前記第1の送信データレートは前記第2の送信データレートよりも小さく、前記処理ユニットは、
    組み合わされたデータブロックを生成するために、前記第1の部分のいくつかの最後の第1のデータブロックを組み合わせ、組み合わせる第1のデータブロックの数は、前記第2の変調フォーマットの前記第1の変調フォーマットに対する変調次数比に依存し、
    前記組み合わされたデータブロックを前記第2の変調フォーマットで符号化する
    ことによって、前記レート変化中に連続的なデータ送信を提供する
    ようにさらに構成された、請求項3または4に記載の装置。
  6. 前記第1の送信データレートは前記第2の送信データレートよりも大きく、前記処理ユニットは、
    組み合わされたデータブロックを生成するために、前記第2の部分のいくつかの始めの第2のデータブロックを組み合わせ、組み合わせる第2のデータブロックの数は、前記第1の変調フォーマットの前記第2の変調フォーマットに対する変調次数比に依存し、
    前記組み合わされたデータブロックを前記第1の変調フォーマットで符号化する
    ことによって、前記レート変化中に連続的なデータ送信を提供するようにさらに構成された、請求項3または4に記載の装置。
  7. 光通信デバイスにおける使用方法であって、
    第1の送信データレートを提供する第1の変調フォーマットに従ってデータシーケンスの第1の部分を符号化するステップと、
    前記第1の送信データレートから前記第1の送信データレートとは異なる第2の送信データレートへのレート変化を示すレート変化シグナリング情報を生成するステップであって、前記第2の送信データレートは、前記第1の変調フォーマットとは異なる第2の変調フォーマットによって提供され、前記レート変化シグナリング情報は、前記第2の送信データレートに変化するデータブロックよりも予め定められた数前の1つのデータブロックに挿入され、前記予め定められた数は、前記第1の送信データレートから前記第2の送信データレートへの前記レート変化に基づいて予め定められる、ステップと、
    前記レート変化中に連続的なデータ送信を提供するために第3の変調フォーマットで前記データシーケンスの第2の部分を符号化するステップであって、前記第3の変調フォーマットは、前記第1の変調フォーマットまたは前記第2の変調フォーマットのいずれかに選択される、ステップと、
    前記第2の変調フォーマットに従って前記データシーケンスの第3の部分を符号化するステップと、
    前記第1の部分、前記レート変化シグナリング情報、前記第2の部分、および前記第3の部分に基づいて光信号を生成するステップと、
    前記生成された光信号を光ネットワークを介して光受信機に送信するステップと
    を含む、方法。
  8. 前記第1の変調フォーマットは、前記第2の変調フォーマットよりも低い変調次数を含み、前記方法は、前記第1の変調フォーマットに基づいて前記第1の部分および前記第2の部分を複数のデータブロックに分割するステップをさらに含み、前記第2の部分を符号化するステップは、
    結合されたデータブロックを生成するために、前記第2の変調フォーマットと前記第1の変調フォーマットとの変調次数比に基づいて、前記第2の部分のいくつかの最後のデータブロックを組み合わせるステップと、
    前記第3の変調フォーマットを前記第2の変調フォーマットに設定するステップと、
    前記組み合わされたデータブロックを前記第3の変調フォーマットに従って前記第2の部分に符号化するステップと
    を含む、請求項7に記載の方法。
  9. 前記第1の変調フォーマットは、前記第2の変調フォーマットよりも高い変調次数を含み、前記方法は、前記第2の変調フォーマットに基づいて前記第2の部分および前記第3の部分を複数のデータブロックに分割するステップをさらに含み、前記第2の部分を符号化するステップは、
    結合されたデータブロックを生成するために、前記第1の変調フォーマットと前記第2の変調フォーマットとの変調次数比に基づいて、前記第2の部分のいくつかの始めのデータブロックを組み合わせるステップと、
    前記第3の変調フォーマットを前記第1の変調フォーマットに設定するステップと、
    前記組み合わされたデータブロックを前記第3の変調フォーマットに従って前記第2の部分に符号化するステップと
    を含む、請求項7に記載の方法。
  10. 第1の送信データレートおよび第2の送信データレートに関連するマルチレートデータ信号を搬送する光信号を受信し、
    前記光信号を1つ以上のデジタル電気信号に変換する
    ように構成されたフロントエンドと、
    前記フロントエンドに結合され
    前記第1の送信データレートに関連する第1の変調フォーマットに従って前記デジタル電気信号の第1の部分を復号し、
    前記第1の送信データレートから第2の変調フォーマットに関連する前記第2の送信データレートへのレート変化を示す前記デジタル電気信号におけるレート変化シグナリングブロックを検出し、前記レート変化シグナリングブロックは、前記第2の送信データレートに変化するデータブロックよりも予め定められた数前の1つのデータブロックに挿入され、前記予め定められた数は、前記第1の送信データレートから前記第2の送信データレートへの前記レート変化に基づいて予め定められる、
    前記第2の変調フォーマットに従って前記レート変化シグナリングブロックの後に受信された前記デジタル電気信号の第2の部分を復号する
    ように構成された処理ユニットと、
    を備えるコヒーレント光受信機。
  11. 前記処理ユニットは、前記第1の変調フォーマットに従って前記レート変化シグナリングブロックの直後に受信された前記デジタル電気信号の第3の部分を復号するようにさらに構成された、請求項10に記載のコヒーレント光受信機。
  12. 前記処理ユニットは、
    前記レート変化シグナリングブロックを破棄し、
    前記第1の部分および前記第2の部分に基づいて復号されたデータストリームを生成する、
    ようにさらに構成された、請求項10または11に記載のコヒーレント光受信機。
  13. 前記レート変化シグナリングブロックは、第1の偏波成分および前記第1の偏波成分に直交する第2の偏波成分を含み、前記第1の偏波は、第1の同相I成分と第1の直交位相Q成分とを含み、前記第1のI成分と前記第1のQ成分は同じ値を含む、請求項10から12のいずれか一項に記載のコヒーレント光受信機。
  14. 光通信デバイスにおける使用方法であって、
    第1の送信データレートおよび第2の送信データレートに関連するマルチレートデータ信号を搬送する光信号を受信するステップと、
    前記光信号を1つ以上のデジタル電気信号に変換するステップと、
    前記第1の送信データレートに関連する第1の変調フォーマットに従って前記デジタル電気信号の第1の部分を復号するステップと、
    前記第1の送信データレートから第2の変調フォーマットに関連する前記第2の送信データレートへのレート変化を示す前記デジタル電気信号におけるレート変化シグナリングブロックを検出するステップであって、前記レート変化シグナリングブロックは、前記第2の送信データレートに変化するデータブロックよりも予め定められた数前の1つのデータブロックに挿入され、前記予め定められた数は、前記第1の送信データレートから前記第2の送信データレートへの前記レート変化に基づいて予め定められる、ステップと、
    前記第2の変調フォーマットに従って前記レート変化シグナリングブロックの後に受信された前記デジタル電気信号の第2の部分を復号するステップと
    を含む、方法。
  15. 前記方法は、前記第1の変調フォーマットに従って前記レート変化シグナリングブロックの直後に受信された前記デジタル電気信号の第3の部分を復号するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
  16. 記録されたプログラムを有するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラムは、コンピュータに請求項7から9のいずれか一項に記載の方法を実行させる、コンピュータ可読記憶媒体。
  17. コンピュータに請求項7から9のいずれか一項に記載の方法を実行させるプログラム。
  18. 記録されたプログラムを有するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記プログラムは、コンピュータに請求項14または15に記載の方法を実行させる、コンピュータ可読記憶媒体。
  19. コンピュータに請求項14または15に記載の方法を実行させるプログラム。
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