JP6878997B2 - 光通信システムのための変調フォーマットのコンステレーションシェーピング - Google Patents

光通信システムのための変調フォーマットのコンステレーションシェーピング Download PDF

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Description

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、光通信システムのための変調フォーマットのコンステレーションシェーピングに関する。
電気通信システム、ケーブルテレビシステム、データ通信ネットワークは、光ネットワークを用いて、遠隔地点間で大量の情報を迅速に伝達する。光ネットワークでは、情報は、光ファイバを通じて光信号の形式で伝達され得る。光ネットワークは、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、等のような、ネットワーク内で種々の動作を実行する種々のネットワークノードを有しても良い。
光スーパーチャネルは、チャネル毎に４００Ｇｂ／ｓ及び１Ｔｂ／ｓのデータレートでの光信号の送信のための新たなソリューションであり、将来のより高いデータレートも期待できる。標準的なスーパーチャネルは、単一波長チャネルを形成するよう周波数多重化されるサブキャリアのセットを有する。次に、スーパーチャネルは、ネットワークエンドポイントに渡る単一チャネルとして、光ネットワークを通じて伝送され得る。スーパーチャネルの中のサブキャリアは、高いスペクトル効率を達成するためにしっかりパックされ、スーパーチャネルがデータ容量の増大を達成できるようにする。しかしながら、光信号の到達距離は、スーパーチャネルを用いるときでも、伝送中に被る光信号対雑音比（optical signal−to−noise ratio：ＯＳＮＲ）レベルにより依然として制限されることがある。
一態様では、開示の第１の方法は、光トランスポートネットワークにおいて変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのためのものである。第１の方法は、光ネットワークの中の光経路の属性を指定する経路情報を受信するステップを有しても良い。第１の方法では、経路情報は、光経路の距離と、光経路に渡り送信される光チャネルの数と、を有しても良い。経路情報に基づき、第１の方法は、光経路に渡り送信される光チャネルについて第１の変調フォーマットを識別するステップを更に有しても良い。第１の方法では、第１の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中の均一な分布のコンステレーション点を有しても良い。距離に渡り第１の変調フォーマットを用いる光チャネルの第１のビット誤り率（ＢＥＲ）が閾値を超えるとき、第１の方法は、光チャネルについて第２の変調フォーマットを識別するステップを有しても良い。第１の方法では、第２の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中の不均一な分布のコンステレーション点を有しても良く、距離に渡り閾値を超えない第２のＢＥＲを生じても良い。第１の方法は、光チャネルのために第２の変調フォーマットを使用するよう光経路の光送信機に第１のコマンドを送信するステップと、光チャネルのために第２の変調フォーマットを使用するよう光経路の光受信機に第２のコマンドを送信するステップと、第２の変調フォーマットを用いて光経路に渡り光チャネルを送信するステップと、を更に有しても良い。
第１の方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、第２の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中のガウス様分布のコンステレーション点を有しても良い。
第１の実施形態の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記第１の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中の前記均一な分布のコンステレーション点を用いて、前記距離に渡り、前記光ネットワークの中で利用可能な最大データスループット容量を与える。
第１の実施形態の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記第２の変調フォーマットは、位相シフト変調を用いる重畳符号化マッピング、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピング、反復ポーラ変調、又は確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調、のうちの少なくとも１つに基づく。
第１の実施形態の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記第１の変調フォーマットは、直交振幅変調又は四位相偏移変調のうちの少なくとも１つに基づく。
第１の実施形態の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記光チャネルは、スーパーチャネルに含まれる。
別の態様では、開示の第２の方法は、光トランスポートネットワークにおいて変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのためのものである。第２の方法は、距離に渡り第１の変調フォーマットを用いて光ネットワークの中の光経路に渡り送信される光チャネルの第１のＢＥＲを監視するステップを有しても良い。第２の方法では、第１の変調フォーマットは、直交空間において均一な分布のコンステレーション点を有する。距離に渡り第１の変調フォーマットを用いる光チャネルの第１のビット誤り率（ＢＥＲ）が閾値を超えるとき、第２の方法は、光チャネルについて第２の変調フォーマットを識別するステップを有しても良い。第２の方法では、第２の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中の不均一な分布のコンステレーション点を有しても良く、距離に渡り閾値を超えない第２のＢＥＲを生じても良い。第２の方法は、光チャネルのために第２の変調フォーマットを使用するよう光経路の光送信機に第１のコマンドを送信するステップと、光チャネルのために第２の変調フォーマットを使用するよう光経路の光受信機に第２のコマンドを送信するステップと、第２の変調フォーマットを用いて光経路に渡り光チャネルを送信するステップと、を更に有しても良い。
第２の方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、第２の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中のガウス様分布のコンステレーション点を有しても良い。
第２の方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記第１の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中の前記均一な分布のコンステレーション点を用いて、前記距離に渡り、前記光ネットワークの中で利用可能な最大データスループット容量を与える。
第２の方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記第２の変調フォーマットは、位相シフト変調を用いる重畳符号化マッピング、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピング、反復ポーラ変調、又は確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調、のうちの少なくとも１つに基づく。
第２の方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記第１の変調フォーマットは、直交振幅変調又は四位相偏移変調のうちの少なくとも１つに基づく。
第２の方法の開示の実施形態のうちの任意のものでは、前記光チャネルは、スーパーチャネルに含まれる。
追加の開示の態様は、第１の方法又は第２の方法を実施可能な光トランスポートネットワークを含む。
本発明並びにその特徴及び利点のより完全な理解のため、添付の図と共に以下の説明を参照する。
光トランスポートネットワークの一実施形態の選択された要素のブロック図である。 スーパーチャネルパワースペクトルの一実施形態の選択された要素を示す。 スーパーチャネルサブキャリア監視の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要素のブロック図である。 コンプレックスプレーンの中のコンステレーション図の実施形態の選択された要素を示す。 変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法の選択された要素のフローチャートである。 変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法の選択された要素のフローチャートである。
以下の説明では、開示の主題の議論を容易にするために例として詳細事項が説明される。しかしながら、当業者には、開示の実施形態が例示であること及び全ての可能な実施形態を網羅するものではないことが明らかである。
以下の説明では、開示の主題の議論を容易にするために例として詳細事項が説明される。しかしながら、当業者には、開示の実施形態が例示であること及び全ての可能な実施形態を網羅するものではないことが明らかである。
図を参照すると、図１は、光通信システムを表し得る光トランスポートネットワーク（ＯＴＮ）１０１の例示的な実施形態を示す。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り通信される１又は複数の光信号を運ぶために、１又は複数の光ファイバ１０６を有する。光トランスポートネットワーク１０１のネットワーク要素は、ファイバ１０６により互いに結合され、１又は複数の送信機（Ｔｘ）１０２、１又は複数のマルチプレクサ（ＭＵＸ）１０４、１又は複数の光増幅器１０８、１又は複数の光アド／ドロップマルチプレクサ（optical add/drop multiplexer：ＯＡＤＭ）１１０、及び１又は複数のデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１０５、及び１又は複数の受信機（Ｒｘ）１１２を有しても良い。
光トランスポートネットワーク１０１は、端末ノードを有するポイントツーポイント型光ネットワーク、リング型光ネットワーク、メッシュ型光ネットワーク、又は任意の他の適切な光ネットワーク若しくは光ネットワークの組合せを有しても良い。光トランスポートネットワーク１０１は、短距離都市域ネットワーク、長距離都市間ネットワーク、又は任意の他の適切なネットワーク若しくはネットワークの組合せの中で用いられても良い。光トランスポートネットワーク１０１の容量は、例えば、１００Ｇｂｉｔ／ｓ、４００Ｇｂｉｔ／ｓ、又は１Ｔｂｉｔ／ｓを有しても良い。光ファイバ１０６は、非常に低損失で長距離に渡り信号を伝達可能なガラスの細い紐を有しても良い。光ファイバ１０６は、光伝送のために種々の異なるファイバから選択される適切な種類のファイバを有しても良い。光ファイバ１０６は、特に、標準的なＳＭＦ（Single−Mode Fiber）、Ｅ−ＬＥＡＦ（Enhanced Large Effective Area Fiber）、又はＴＷ−ＲＳ（TrueWave（登録商標）Reduced Slope）ファイバのような任意の適切な種類のファイバを有しても良い。
光トランスポートネットワーク１０１は、光ファイバ１０６を介して光信号を送信する装置を有しても良い。情報は、波長に関する情報を符号化するために１又は複数の光の波長の変調により、光トランスポートネットワーク１０１を通じて送信及び受信されても良い。光ネットワークでは、光の波長は、光信号に含まれる「チャネル」とも称されても良い。各チャネルは、光トランスポートネットワーク１０１を通じて特定量の情報を伝達しても良い。
光トランスポートネットワーク１０１の情報容量及び伝送能力を増大するために、複数のチャネルで送信される複数の信号は、単一の広帯域光信号に結合されても良い。複数のチャネルで情報を通信するプロセスは、光学的にＷＤＭ（wavelength division multiplexing）として言及される。ＣＷＤＭ（Coarse wavelength division multiplexing）は、通常２０ｎｍより大きく１６個の波長より少ない、少ないチャネル数を有する広く間隔の開けられた波長の、１本のファイバへの多重化を表す。また、ＤＷＤＭ（dense wavelength division multiplexing）は、通常０．８ｎｍより狭い間隔で４０個より多い、多くのチャネル数を有する密な間隔の波長の、１本のファイバへの多重化を表す。ＷＤＭ又は他の複数波長多重送信技術は、光ファイバ当たりの集約帯域幅を増大するために、光ネットワークで用いられる。ＷＤＭ無しでは、光ネットワークにおける帯域幅は、たった１波長のビットレートに制限され得る。より大きな帯域幅により、光ネットワークは、より多くの情報を送信できる。光トランスポートネットワーク１０１は、ＷＤＭ又は何らかの他の適切な多チャネル多重化技術を用いて異なるチャネルを送信し、多チャネル信号を増幅しても良い。
近年、ＤＷＤＭにおける進歩は、複数の光キャリアを結合して所望の容量の合成光信号を生成することを可能にした。複数キャリア光信号のこのような一例は、１００Ｇｂ／ｓ、４００Ｇｂ／ｓ、１Ｔｂ／ｓ以上の伝送レートを達成できる高スペクトル効率（spectral efficiency：ＳＥ）の一例であるスーパーチャネルである。したがって、スーパーチャネルでは、サブキャリアは、従来のＤＷＤＭより密にパックされ少ない光スペクトルしか消費しない。スーパーチャネルの別の異なる特徴は、スーパーチャネルの中のサブキャリアが、同じ送信元から同じ宛先へ伝搬し、伝送中にＯＡＤＭを用いて追加又は除去されないことである。光ネットワークにおいて高スペクトル効率（ＳＥ）を達成する技術は、１００Ｇｂ／ｓ以上のデータレートでのＬｏｎｇ−ｈａｕｌ伝送のためにＤＰ−ＱＰＳＫ（dual−polarization quadrature phase−shift keying）を用いて変調されたスーパーチャネルを含み得る。特定の実施形態では、Ｎ−ＷＤＭ（Nyquist wavelength−division multiplexing）がスーパーチャネルで用いられても良い。Ｎ−ＷＤＭでは、ほぼ長方形スペクトルを有する光パルスは、ボード（Baud）レートに近付く帯域幅を有する周波数ドメインで一緒にパッキングされる（図２も参照）。
光トランスポートネットワーク１０１は、特定の波長又はチャネルで、光トランスポートネットワーク１０１を通じて光信号を送信する１又は複数の光送信機（Ｔｘ）１０２を有しても良い。送信機１０２は、電気信号を光信号に変換し該光信号を送信するシステム、機器、又は装置を有しても良い。例えば、送信機１０２は、それぞれ、レーザと、電気信号を受信し該電気信号に含まれる情報を特定の波長でレーザにより生成される光のビームに変調し光トランスポートネットワークを通じて信号を伝達するビームを送信する変調器と、を有しても良い。幾つかの実施形態では、光送信機１０２は、光変調の間に送信されるべきデータのボーレートを決定するために使用されても良い。異なるボーレートを適用する送信機１０２の一例は、適応型レートトランスポンダである。異なる変調フォーマットを適用する送信機１０２の一例は、汎用プログラマブル通信機である。さらに、前方誤り訂正（forward error correction：ＦＥＣ）モジュールは、光送信機１０２に含まれても良く、光送信機１０２と関連して使用されても良い。ＦＥＣモジュールは、誤り訂正符号を含めるために、送信されるべき情報又はデータを運ぶ電気信号を処理しても良い。送信機１０２にあるＦＥＣモジュールは、さらに、光変調のために光送信機１０２へ送信されるべきデータを送信するボーレートを決定しても良い。
マルチプレクサ１０４は、送信機１０２に結合されても良く、送信機１０２により、例えばそれぞれ個々の波長で送信される信号を、ＷＤＭ信号に結合するシステム、機器又は装置であっても良い。
光増幅器１０８は、光トランスポートネットワーク１０１の中の多チャネル信号を増幅しても良い。光増幅器１０８は、特定長のファイバ１０６の前及び／又は後に置かれても良い。これは、「インライン増幅」と呼ばれる。光増幅器１０８は、光信号を増幅するシステム、機器又は装置を有しても良い。例えば、光増幅器１０８は、光信号を増幅する光リピータを有しても良い。この増幅は、光−電気又は電気−光変換により実行されても良い。幾つかの実施形態では、光増幅器１０８は、希土類元素をドープされた光ファイバを有し、ドープ光ファイバ増幅素子を形成しても良い。信号がファイバを通過するとき、外部エネルギがポンプ信号の形式で印可され、光ファイバのドープされた部分の原子を励起し、光信号の強度を増大する。一例として、光増幅器１０８は、エルビウムドープファイバ増幅器（erbium−doped fiber amplifier：ＥＤＦＡ）を有しても良い。しかしながら、半導体光増幅器（semiconductor optical amplifier：ＳＯＡ）のような他の適切な増幅器が用いられても良い。
ＯＡＤＭ１１０は、ファイバ１０６を介して光トランスポートネットワーク１０１に結合されても良い。ＯＡＤＭ１１０は、ファイバ１０６から光信号を（つまり、個々の波長で）アッド又はドロップするシステム、機器又は装置を有しても良いアッド／ドロップモジュールを有しても良い。ＯＡＤＭ１１０を通過した後に、光信号は、ファイバ１０６に沿って宛先へと直接進んでも良く、或いは、信号は、宛先に達する前に、１又は複数の追加ＯＡＤＭ１１０及び／又は光増幅器１０８を通過しても良い。このように、ＯＡＤＭ１１０は、異なるリング及び異なる直線的スパンのような、異なる光トランスポートネットワークトポロジを一緒に接続することを可能にできる。
光トランスポートネットワーク１０１の特定の実施形態では、ＯＡＤＭ１１０は、ＷＤＭ信号の個々の又は複数の波長をアッド又はドロップできるＲＯＡＤＭ（reconfigurable OADM）を表しても良い。個々の又は複数の波長は、例えば、ＲＯＡＤＭに含まれ得るＷＳＳ（wavelength selective switch）（図示しない）を用いて光ドメインの中でアッド又はドロップされても良い。
多くの既存の光ネットワークは、ＯＡＤＭの従来の実装及びデマルチプレクサ１０５の従来の実装と互換性のある、固定グリッド間隔としても知られるＩＴＵ（International Telecommunications Union）標準波長グリッドに従い５０ギガヘルツ（ＧＨｚ）のチャネル間隔を有し、１０ギガビット毎秒（Ｇｂｐｓ）又は４０Ｇｂｐｓ信号レートで動作する。しかしながら、データレートが１００Ｇｂｐｓを超えて増大すると、このような高データレート信号のより広いスペクトル要件は、益々チャネル間隔を増大することを要求する場合が多い。異なるレートの信号をサポートする伝統的な固定グリッドネットワークシステムでは、ネットワークシステム全体は、標準的に、最高レート信号に対応できる最も粗いチャネル間隔（１００ＧＨｚ、２００ＧＨｚ、等）で運用されなければならない。これは、低いレート信号及び低い全体的スペクトル利用に対して過度に準備されたチャネルスペクトルをもたらす場合がある。
したがって、特定の実施形態では、光トランスポートネットワーク１０１は、チャネル毎に特定の周波数スロットを指定可能な柔軟なグリッド光ネットワーキングと互換性のあるコンポーネントを利用しても良い。例えば、ＷＤＭ送信の各々の波長のチャネルは、少なくとも１つの周波数スロットを使用して割り当てられても良い。したがって、１つの周波数スロットは、シンボルレートの低い波長チャネルに割り当てられ、一方で、複数の周波数スロットは、シンボルレートの高い波長チャネルに割り当てられても良い。したがって、光トランスポートネットワーク１０１では、ＲＯＡＤＭ１１０は、光ドメインでアッド又はドロップされるべきデータチャネルを運ぶ、ＷＤＭ、ＤＷＤＭ、又はスーパーチャネル信号の個々の又は複数の波長をアッド又はドロップすることが可能であっても良い。特定の実施形態では、ＲＯＡＤＭ１１０は、ＷＳＳ（wavelength selective switch）を含み又はそれに結合されても良い。
図１に示すように、光トランスポートネットワーク１０１は、ネットワーク１０１の１又は複数の宛先に、１又は複数のデマルチプレクサ１０５を有しても良い。デマルチプレクサ１０５は、単一の合成ＷＤＭ信号をそれぞれの波長において個々のチャネルに分離することによりデマルチプレクサとして動作するシステム、機器又は装置を有しても良い。例えば、光トランスポートネットワーク１０１は、４０チャネルＤＷＤＭ信号を伝送しても良い。デマルチプレクサ１０５は、４０個の異なるチャネルに従って、信号、４０チャネルＤＷＤＭ信号を４０個の別個の信号に分割しても良い。理解されるように、種々の実施形態において、光トランスポートネットワーク１０１の中で、異なる数のチャネル又はサブキャリアが送信され逆多重化されても良い。
図１で、光トランスポートネットワーク１０１は、デマルチプレクサ１０５に結合される受信機１１２も有しても良い。各受信機１１２は、特定の波長又はチャネルで送信される光信号を受信し、該光信号をそれらが含む情報（データ）を得る（復調する）ために処理しても良い。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毎に少なくとも１つの受信機１１２を有しても良い。図示のように、受信機１１２は、送信機１０２により使用されるボーレートに従い、光信号を復調しても良い。幾つかの実施形態では、受信機１１２は、受信したデータの完全性を調べるために誤り訂正符号を使用する前方誤り訂正（ＦＥＣ）モジュールに含まれても良く、又はその後段にあっても良い。ＦＥＣモジュールは、さらに、誤り訂正符号に基づき、データの中の特定の誤りを訂正しても良い。受信機１１２にあるＦＥＣモジュールは、さらに、上述のように、送信機１０２においてチャネル毎に定められた固有ボーレートで、データを復調しても良い。
図１の光トランスポートネットワーク１０１のような光ネットワークは、光ファイバを介して光信号の中で情報を伝達するために、変調技術を用いても良い。このような変調方式は、変調技術の他の例の中でも特に、ＰＳＫ（phase−shift keying）、ＦＳＫ（frequency−shift keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift keying）、及びＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）を有しても良い。ＰＳＫでは、光信号により伝達される情報は、搬送波又は単にキャリアとしても知られる参照信号の位相を変調することにより変換されても良い。情報は、２レベル又はＢＰＳＫ（binary phase−shift keying）、４レベル又はＱＰＳＫ（quadrature phase−shift keying）、Ｍ−ＰＳＫ（multi−level phase−shift keying）及びＤＰＳＫ（differential phase−shift keying）を用いて信号自体の位相を変調することにより変換されても良い。ＱＡＭでは、光信号により運ばれる情報は、搬送波の振幅と位相の両方を変調することにより伝達されても良い。ＰＳＫは、ＱＡＭの一部であると考えられる。ここで、搬送波の振幅は、一定に維持される。
ＰＳＫ及びＱＡＭ信号は、コンステレーション図上で実数軸及び虚数軸を有する複素平面を用いて表現できる。情報を運ぶシンボルを表すコンステレーション図上の点は、図の原点の周りに均一な角度で間隔を空けて位置付けられる。ＰＳＫ及びＱＡＭを用いて変調されるべきシンボルの数は増大し、したがって伝達できる情報が増加し得る。信号の数は、２の倍数で与えられ得る。追加シンボルが追加されると、それらは、元のシンボルの周りに均一に配置され得る。ＰＳＫ信号は、コンステレーション図の上に円に配置される。これは、ＰＳＫ信号が全てのシンボルに対して一定のパワーを有することを意味する。ＱＡＭ信号は、ＰＳＫ信号と同じ角度構成だが、異なる振幅構成を有しても良い。ＱＡＭ信号は、複数の円の周りに配置されるシンボルを有しても良い。これは、ＱＡＭ信号が異なるシンボルに対して異なるパワーを有することを意味する。この構成は、シンボルが可能な限り離されるとき、ノイズのリスクを低減し得る。したがって、シンボル数「ｍ」が用いられ、「ｍ−ＰＳＫ」又は「ｍ−ＱＡＭ」と表す。
異なるシンボル数を有するＰＳＫ及びＱＡＭの例は、コンステレーション図の上で０度及び１８０度（又は０及びπラジアン）の２つの位相を用いるＢＰＳＫ（binary PSK又は２−PSK）、又は０度、９０度、１８０度及び２７０度（又は０、π／２、π及び３π／２ラジアン）の４つの位相を用いるＱＰＳＫ（quadrature PSK、４−PSK又は４−QAM）を含み得る。このような信号に含まれる位相は、オフセットされても良い。２−ＰＳＫ及び４−ＰＳＫ信号の各々は、コンステレーション図の上に配置され得る。特定のｍ−ＰＳＫ信号は、ＤＰ−ＱＰＳＫ（dual−polarization QPSK）のような技術を用いて更に偏波されても良い。ここで、別個のｍ−ＰＳＫ信号は、信号を直交偏波することにより多重化される。また、ｍ−ＱＡＭ信号は、ＤＰ−１６−ＱＡＭ（dual−polarization １６−QAM）のような技術を用いて偏波されても良い。ここで、別個のｍ−ＱＡＭ信号は、信号を直交偏波することにより多重化される。
二重偏波技術は、ＰＤＭ（polarization division multiplexing）とも呼ばれ、情報伝送のためにより大きなビットレートを達成可能にする。ＰＤＭ伝送は、チャネルに関連付けられた光信号の種々の偏波成分への情報の同時変調を有し、それにより、偏波成分の数に応じて伝送レートを名目上増大する。光信号の偏波は、通常、光信号の振動方向を表し得る。用語「偏波」は、通常、光信号の伝搬方向に垂直な、空間内のある点における光信号の電場ベクトルの先端により追跡される経路を表し得る。
特定の実施形態では、光トランスポートネットワーク１０１は、スーパーチャネルを送信しても良い。スーパーチャネルの中では、複数のサブキャリア（又はサブチャネル若しくはチャネル）が、固定帯域幅に密にパックされ、４００Ｇｂ／ｓ、１Ｔｂ／ｓ、又はそれより高いような非常に高いデータレートで送信されても良い。さらに、スーパーチャネルは、例えば数百キロメートルのような非常に長い距離に及ぶ送信に良好に適し得る。標準的なスーパーチャネルは、光トランスポートネットワーク１０１を通じて１つのエンティティとして送信される単一チャネルを形成するために周波数多重化されたサブキャリアのセットを有しても良い。スーパーチャネルの中のサブキャリアは、高いスペクトル効率を達成するためにしっかりパックされても良い。
図１の光トランスポートネットワーク１０１のような光ネットワークでは、管理プレーン、制御プレーン、及びトランスポートプレーン（物理層と呼ばれることが多い）を言及することが通常である。中央管理ホスト（図３も参照）は、管理プレーンに存在しても良く、制御プレーンのコンポーネントを構成し管理しても良い。管理プレーンは、トランスポートプレーン及び制御プレーンのエンティティ（例えば、ネットワーク要素）全てに渡る最終的な制御を有する。一例として、管理プレーンは、１又は複数の処理リソース、データ記憶コンポーネント、等を含む中央処理センタ（例えば、中央管理ホスト）を有しても良い。管理プレーンは、制御プレーンの要素と電気的に通信しても良く、トランスポートプレーンの１又は複数のネットワーク要素と電気的に通信しても良い。管理プレーンは、システム全体の管理機能を実行し、ネットワーク要素、制御プレーン及びトランスポートプレーンの間の調整を提供しても良い。例として、管理プレーンは、要素の観点から１又は複数のネットワーク要素を取り扱うＥＭＳ（element management system）、ネットワークの観点から多くの装置を取り扱うＮＭＳ（network management system）、又はネットワーク全体の動作を取り扱うＯＳＳ（operational support system）を有しても良い。
本開示の範囲から逸脱することなく、光トランスポートネットワーク１０１に対し変更、追加又は省略が行われても良い。例えば、光トランスポートネットワーク１０１は、図１に示すものより多くの又は少ない要素を有しても良い。また、上述のように、ポイントツーポイントネットワークとして図示されたが、光トランスポートネットワーク１０１は、リング、メッシュ、又は階層構造のネットワークトポロジのような光信号を送信する任意の適切なネットワークトポロジを有しても良い。
動作中、光トランスポートネットワーク１０１は、特定のデータ送信容量を示す。送信容量についての要求が増大し続けるにつれ、光トランスポートネットワーク１０１において、より多くの送信容量に対応するために種々の方法が利用され得る。例えば、１６−ＱＡＭ又は６４−ＱＡＭのような高度な変調フォーマットが、波長チャネル毎の送信容量を増大するために使用されても良い。高度な変調フォーマットは、送信機１０２及び受信機１１２を用いて適用されても良い。しかしながら、高度な変調フォーマットの使用は、光信号の送信到達距離（単に「到達距離」としても参照される）の減少をもたらす場合がある。例えば、到達距離は、受信機１１２において観察され得る許容可能な値の符号誤り率（bit rate error：ＢＥＲ）、従ってＯＳＮＲにより決定できる。
送信容量を増大する別の方針は、スーパーチャネルの使用である。スーパーチャネルの中では、複数のサブキャリア信号が、固定帯域幅に密にパックされ、４００Ｇｂ／ｓ、１Ｔｂ／ｓ、又はそれより高いような非常に高いデータレートで送信されても良い。上述のように、光スーパーチャネルは、チャネル毎に４００Ｇｂ／ｓ及び１Ｔｂ／ｓのデータレートで信号を送信する有望なソリューションを提示し得る。しかしながら、上述のように、スーパーチャネルは、標準的に固定グリッドネットワークコンポーネントと共に使用される。これは、一般に利用できない。また、スーパーチャネルの管理は、追加レイヤのネットワーク管理に関連し得る。これは、特定のネットワークにおいては望ましくない場合がある。スーパーチャネルの使用は標準的に送信容量の増大を可能にするが、スーパーチャネルは、光トランスポートネットワーク１０１を用いる光信号の送信到達距離を拡張しない。
光トランスポートネットワーク１０１の動作中、高度な変調フォーマットを用いて変調され高容量光信号のような特定の光信号の送信到達距離を拡大するために、光信号にコンステレーションシェーピングが適用され得る。コンステレーションシェーピングでは、データビットは、向上したノイズ耐性又は増大したＯＳＮＲを示し得る向上したコンステレーションにマッピングされ符号化される。ノイズ耐性の向上の結果として、コンステレーションシェーピングが適用された光信号の到達距離は増大できる。これは、光トランスポートネットワーク１０１を用いる光通信にとって望ましい。（ＱＰＳＫ又はｍ−ＱＡＭのような）標準的な変調フォーマットでは、シンボルは、コンプレックスプレーンの中の均一な分布を示し、コンステレーション図の中の均一な分布のコンステレーション点として示される。コンステレーションシェーピングが変調フォーマットに適用されると、コンプレックスプレーンの中のシンボルの分布は、変更され、ノイズ耐性のための向上したマッピングを与える。幾つかの例では、シンボルの分布は、コンステレーション図の中の不均一なコンステレーション点として示されるガウス又はガウス様分布であっても良い（図４を参照）。
上述のように、送信機１０２は、異なる変調フォーマットを適用する汎用プログラマブル通信機であっても良い。一方で、受信機１１２は、復調のための対応する機能を有しても良い。したがって、送信機１０２は、コンステレーションシェーピングの使用をサポートしても良く、チャネル毎にコンステレーションシェーピングを適用するよう選択的にプログラムされても良い。一方で、受信機１１２は、対応して、特定種類のコンステレーションシェーピングが適用されているチャネルを復調しても良い。種々の実施形態では、送信機１０２及び受信機１１２は、光トランスポートネットワーク１０１の中のコンステレーションシェーピングの実装を可能にするために、デジタル信号処理（ＤＳＰ）モジュールの中におけるような、個々のマッピング／デマッピング機能を有しても良い。
例えば、コンステレーションシェーピングは、式１に示すような重畳マッピングを含んでも良い。
Figure 0006878997
 式（１）において、
ｙは、変調シンボルで構成される光信号である。
ｙＩ及びｙＱは、同相（実数）及び直交（虚数）直交成分である。
Ｎは、シンボル当たりのビット数である。
ｂｎは、符号化２進ビットである。
ｈｎは、重み付けシンボルマッピング方式を表し、ｈｎ＝αｎｅｊθｎにより与えられる。ここで、αｎは振幅出力係数であり、θｎは位相出力係数である。
したがって、ｈｎは、各々のシンボルに特定の振幅及び位相を割り当てる。振幅出力係数αｎ及び位相出力係数θｎを調整することにより、異なる重畳マッピング方式が実施できる。例えば、位相シフト変調（phase−shifted modulation：ＰＳＭ）を用いる重畳符号化マッピングでは、振幅出力係数αｎは一定に保たれ、位相出力係数θｎはコンプレックスプレーンの中で均一に分布される。さらに、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピングのような重畳マッピングの前に、異なる符号化方式が適用されても良い。重畳マッピングが非全単射（多対１）マッピングにおいて使用されるとき、受信機における復号化及びデマッピングは、反復動作を含み得る。
重畳マッピングに加えて、他のコンステレーションシェーピング技術は、反復ポーラ変調（iterative polar modulation：ＩＰＭ）及び確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調を含む。
本願明細書に更に詳述するように、光トランスポートネットワーク１０１における変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法及びシステムが開示される。例えば、フレキシブルグリッドネットワークを使用する利点は、変調フォーマットと、光チャネル間のスペクトル間隔とに依存し又はそれに頼っている場合があることに留意する。ここで、より狭い間隔は、より大きな容量利用を提供する。しかしながら、密な間隔の光チャネル（又はスーパーチャネルの中のサブキャリア）同士の非線形相互作用は、伝送到達距離を更に制限する場合がある。したがって、本願明細書に開示のように、光信号の到達距離を拡張するために、所望の変調フォーマットに加えてコンステレーションシェーピングが利用できる。
具体的には、光トランスポートネットワーク１０１において、所与の光経路についてチャネル毎に、ネットワーク運用の中の手順として、コンステレーションマッピングが作動され／停止されても良い。この方法では、利用可能スペクトルは、特定の経路情報（距離、共同伝搬チャネルの数／種類、ファイバ種類、及び分散マップ）に基づき、種々のトラフィック要求に適合するように、帯域幅及びコンステレーションシェーピングの観点で柔軟に割り当てることができる。これは、経済的に望ましい場合がある。さらに、光トランスポートネットワーク１０１において汎用プログラマブル通信機を用いるコンステレーションシェーピングは、既に利用可能であり且つ設置されている同じ電子機器及び光コンポーネントにより、到達距離の向上をもたらすことができる。これは、コンステレーションシェーピングを実装するための迅速なアップグレードを可能にできる。
図２を参照すると、スーパーチャネルの一実施形態の選択された要素が、５個のサブキャリアを示すスーパーチャネルパワースペクトル２００として示される。スーパーチャネルパワースペクトル２００のために使用されるデータは実際に測定された値ではないが、図示のパワースペクトルは、実際のスーパーチャネルの特徴であり得る。スーパーチャネルパワースペクトル２００では、サブキャリアは、それぞれ、２００Ｇｂ／ｓ ＤＰ−１６−ＱＡＭ信号で変調されても良い。さらに、各々のサブキャリア帯域は、０．１５のロールオフ（roll−off）係数を用いるルートレイズドコサイン方法を用いて、送信機において電気的ナイキストパルス成形を施されている。図２に示すように、ＢＳＣは、固定スーパーチャネル伝送帯域を表し、Δｆは、サブキャリア周波数間隔を表す。特定の実施形態では、サブキャリア周波数間隔Δｆは、３５ＧＨｚであり、それぞれサブキャリアに対応する各々の中心周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の間で均一であっても良い。サブキャリア周波数間隔Δｆは、隣接サブキャリア間の有意な線形クロストークを防ぐために十分広くなるよう選択されても良い。各々のサブキャリアの光信号は、光カプラを用いて多重化され、例えば１Ｔｂ／ｓの集約データレートを有する固定伝送帯域ＢＳＣの中の単一のスーパーチャネルを形成しても良い。留意すべきことに、固定スーパーチャネル伝送帯域ＢＳＣ、サブキャリア周波数間隔Δｆ、及び全体集約データレートの異なる値は、スーパーチャネルパワースペクトル２００をもたらし得る。図２には、一定パワーレベルＰＳＣも示される。ＰＳＣは、５個のサブキャリアの各々と実質的に類似の又は等しいスーパーチャネルのパワーレベルである。したがって、ＰＳＣは、サブキャリアの各々の平均パワーレベルに対応し得る。
標準的なＤＷＤＭネットワークでは、システム性能は、各々の波長チャネルの波長グリッドへの割り当てに依存し得ることが知られている。したがって、長い波長チャネルは、短い波長チャネルに比べて、少ない非線形機能障害にしか遭わない。スーパーチャネルに基づくＷＤＭシステムの例では、Ｃバンドのような伝送帯域に渡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（又は受信機におけるＯＳＮＲ）のスーパーチャネルの中のサブキャリアのスペクトル割り当てへの依存性が、（クロストークのような）非線形機能障害の形で観察されている。線形クロストークは、２つの隣接サブキャリアの間（サブキャリア間）で観察され、隣接サブキャリアの周波数ドメインにおける重なり合いの程度又は範囲に依存し得る。ナイキストパルス成形の使用は、図２に示すように、少なくとも部分的には、周波数ドメインにおいて互いに実質的に重なり合わないナイキスト成形サブキャリア（スペクトルパルス）のほぼ垂直なエッジにより、隣接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効果的な手段を提示し得る。非線形クロストークも、観察され、光ファイバ伝送中に非線形相互作用から生じ得る。
非線形相互作用は、特に、ＸＰＭ（cross−phase modulation）、ＳＰＭ（self−phase modulation）、及び４波混合、のような現象を含み得る。ＸＰＭは、１つのチャネルからの位相情報、振幅情報、又はそれら両者がスーパーチャネルの中の隣接チャネルに変調されるとき、生じ得る。ＳＰＭは、屈折率（又は屈折率の強度に対する依存性）の変動が各々のサブキャリアの中の位相シフトを生じるとき、生じ得る。４波混合では、３つの波長が相互作用して、サブキャリアの波長と一致する第４の波長を生成し、影響を受けるサブキャリアにおいてピークパワーの望ましくない変動又は他の種類の信号歪みを生じ得る。さらに、非線形クロストークは、サブキャリア間成分を有し得る。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なり合いの程度に依存しないので、ナイキストパルス成形は、スーパーチャネルにおける非線形クロストークに伴う特定の問題を解決するには非効果的であり得る。
スーパーチャネルが光トランスポートネットワーク１０１を用いて送信されるとき、各々の個々のサブキャリアは、本願明細書に記載のようにコンステレーションシェーピングを受けても良い。
図３を参照すると、例えば光トランスポートネットワーク１０１（図１を参照）におけるような光ネットワークにおける制御プレーン機能を実装する制御システム３００の一実施形態の選択された要素のブロック図が示される。制御プレーンは、ネットワーク知能及び制御のための機能を有しても良く、更に詳細に記載するように発見、ルーティング、経路計算、及びシグナリングのためのアプリケーション又はモジュールを含むネットワークサービスを確立する能力をサポートするアプリケーションを有しても良い。制御システム３００により実行される制御プレーンアプリケーションは、光ネットワークの中でサービスを自動的に確立するために一緒に動作しても良い。発見モジュール３１２は、近隣同士を接続するローカルリンクを発見しても良い。ルーティングモジュール３１０は、データベース３０４を移植する（populate）間に、光ネットワークノードへローカルリンク情報をブロードキャストしても良い。光ネットワークからのサービスに対する要求が受信されると、経路計算エンジン３０２は、データベース３０４を用いてネットワーク経路を計算するために呼び出されても良い。このネットワーク経路は、次に、要求されたサービスを確立するために、シグナリングモジュール３０６に提供されても良い。
図３に示すように、制御システム３００は、プロセッサ３０８と、記憶媒体３２０とを有する。記憶媒体３２０は、記憶媒体３２０へのアクセスを有するプロセッサ３０８により実行可能な実行可能命令（つまり、実行可能コード）を格納しても良い。プロセッサ３０８は、制御システム３００に本願明細書に記載の機能及び動作を実行させる命令を実行しても良い。本開示の目的のために、記憶媒体３２０は、少なくともある時間期間の間、データ及び命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。記憶媒体３２０は、永続的及び揮発性媒体、固定及び取り外し可能媒体、磁気及び半導体媒体を含み得る。記憶媒体３２０は、直接アクセス記憶装置（例えば、ハードディスクドライブ又はフロッピーディスク）、順次アクセス記憶装置（例えば、テープディスクドライブ）、ＣＤ（compact disk）、ＲＡＭ（random access memory）、ＲＯＭ（read−only memory）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ（digital versatile disc）、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read−only memory）、及びフラッシュメモリのような記憶媒体、非一時的媒体、又はこれらの種々の組合せを有してもよいが、これらに限定されない。記憶媒体３２０は、命令、データ、又はそれらの両方を格納するよう動作する。図示のような記憶媒体３２０は、実行可能コンピュータプログラム、つまり経路計算エンジン３０２、シグナリングモジュール３０６、発見モジュール３１２、及びルーティングモジュール３１０を表し得る命令のセット又はシーケンスを有する。
図３の制御システム３００には、ネットワークインタフェース３１４も含まれる。ネットワークインタフェース３１４は、プロセッサ３０８とネットワーク３３０との間のインタフェースとして機能するよう動作する適切なシステム、機器又は装置であっても良い。ネットワークインタフェース３１４は、制御システム３００が適切な送信プロトコル又は規格を用いてネットワーク３３０を介して通信することを可能にしても良い。幾つかの実施形態では、ネットワークインタフェース３１４は、ネットワーク３３０を介してネットワーク記憶リソースに通信可能に結合されても良い。幾つかの実施形態では、ネットワーク３３０は、光トランスポートネットワーク１０１の少なくとも特定の部分を表す。ネットワーク３３０は、ガルバニック又は電子媒体を用いるネットワークの特定部分を有しても良い。特定の実施形態では、ネットワーク３３０は、インターネットのような公共ネットワークの少なくとも特定部分を有しても良い。ネットワーク３３０は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの種々の組合せを用いて実装されても良い。
特定の実施形態では、制御システム３００は、人（ユーザ）と相互作用し、光信号送信経路に関するデータを受信するよう構成されても良い。例えば、制御システム３００は、ユーザからの光信号送信経路に関するデータの受信を実現するために及びユーザに結果を出力するために、１又は複数の入力装置及び出力装置を有し又はそれらに結合されても良い。１又は複数の入力又は出力装置（図示しない）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、等を有しても良いが、これらに限定されない。代替又は追加で、制御システム３００は、例えばネットワーク３３０を介して、別のコンピューティング装置又はネットワーク要素のような装置から光信号送信経路に関するデータを受信するよう構成されても良い。
図３に示すように、幾つかの実施形態では、発見モジュール３１２は、光ネットワークにおける光信号送信経路に関するデータを受信するよう構成されても良く、近隣及び近隣同士の間のリンクの発見を担っても良い。言い換えると、発見モジュール３１２は、発見プロトコルに従って発見メッセージを送信しても良く、光信号送信経路に関するデータを受信しても良い。幾つかの実施形態では、発見モジュール３１２は、特に、ファイバ種類、ファイバ長、コンポーネントの数及び種類、データレート、データの変調フォーマット、光信号の入力パワー、信号搬送波長（つまり、チャネル）の数、チャネル間隔、トラフィック要求、及びネットワークトポロジ、のような特徴を決定しても良いが、これらに限定されない。
図３に示すように、ルーティングモジュール３１０は、光トランスポートネットワーク１０１のような光ネットワークの中の種々のノードにリンク接続性情報を伝搬することを担っても良い。特定の実施形態では、ルーティングモジュール３１０は、リンク帯域幅可用性を含み得る、トラフィックエンジニアリングをサポートするためのリソース情報をデータベース３０４に移植しても良い。したがって、データベース３０４は、ルーティングモジュール３１０により、光ネットワークのネットワークトポロジを決定するのに有用な情報を移植されても良い。
経路計算エンジン３０２は、光信号送信経路の送信特性を決定するために、ルーティングモジュール３１０によりデータベース３０４に提供される情報を用いるよう構成されても良い。光信号送信経路の送信特性は、特に、色分散（chromatic dispersion：ＣＤ）、非線形（nonlinear：ＮＬ）効果、偏光モード分散（polarization mode dispersion：ＰＭＤ）及び偏光依存損失（polarization dependent loss：ＰＤＬ）のような偏光効果、並びに自然放出雑音（amplified spontaneous emission：ＡＳＥ）のような送信劣化因子が、光信号送信経路内で光信号にどれ位影響を与え得るかについての見識を提供しても良い。光信号送信経路の送信特性を決定するために、経路計算エンジン３０２は、送信劣化因子の間の相互作用を検討しても良い。種々の実施形態では、経路計算エンジン３０２は、特定の送信劣化因子の値を生成しても良い。経路計算エンジン３０２は、光信号送信経路を記述するデータをデータベース３０４に更に格納しても良い。
図３で、シグナリングモジュール３０６は、光トランスポートネットワーク１０１のような光ネットワークにおいてエンド−エンドネットワークサービスの設定、変更、及び取り壊しに関連する機能を提供しても良い。例えば、光ネットワーク内のイングレスノードがサービス要求を受信すると、制御システム３００は、シグナリングモジュール３０６を用いて、帯域幅、コスト、等のような異なる基準に従って最適化され得る経路計算エンジン３０２からのネットワーク経路を要求しても良い。所望のネットワーク経路が識別されると、次に、シグナリングモジュール３０６は、要求されたネットワークサービスを確立するために、ネットワーク経路に沿って個々のノードと通信しても良い。異なる実施形態では、シグナリングモジュール３０６は、ネットワーク経路に沿ってノードへ及びノードから後続の通信を伝搬するために、シグナリングプロトコルを用いても良い。
制御システム３００の動作では、経路計算エンジン３０２又は別のエンティティ若しくはモジュールは、距離、送信されるべき光チャネルの数及び種類、ファイバ種類、及び分散マップのような、所与の光経路に関連する経路情報を提供しても良い。例えば、シグナリングモジュール３０６、又は別のエンティティ若しくはモジュールは、経路情報を受信しても良く、変調フォーマットの種類、及び光経路に渡り送信される光チャネルのコンステレーションシェーピングを使用するか否か、について決定しても良い。コンステレーションシェーピングを作動し又は停止するために、シグナリングモジュール３０６は、光チャネルの各々について、それぞれ各々の送信機に第１のコマンドを送信しても良い。したがって、シグナリングモジュール３０６は、コンステレーションシェーピングを作動し又は停止するために、各々の送信機に対応する各々の受信機に第２のコマンドを送信しても良い。汎用プログラマブルトランスポンダ機能を有する送信機及び受信機は、シグナリングモジュール３０６からコマンドを受信しても良く、次に、コンステレーションシェーピングを用いる光チャネルの送信を作動し又は停止しても良い。
図４を参照すると、コンプレックスプレーンの中のコンステレーション図の一実施形態の選択された要素が示される。コンステレーション図４００では、６４−ＱＡＭコンステレーションは、均一な分布のコンステレーション点を有して示される。コンステレーション図４０１では、６４−ＰＳＭコンステレーションは、本願明細書に記載のように、コンステレーションシェーピングの一例として、不均一な分布のコンステレーション点を有するとして示される。特定の実施形態では、６４−ＰＳＭコンステレーションは、ガウス様分布のコンステレーション点を有する。コンステレーション図４０１に示すように、６４−ＰＳＭは、コンステレーション図４００に示すような６４−ＱＡＭと比べて、最大で０．５ｄＢのＯＳＮＲのシェーピング利得を示し得る。シェーピング利得の結果として、６４−ＰＳＭを用いるチャネルの最大到達距離は、６４−ＱＡＭと比べて増大され得る。
変調フォーマット及びコンステレーションシェーピングを使用するか否かの決定の一例では、表１は、所与のファイバ種類及び光チャネル構成について、変調フォーマットに対する到達距離をリストする。
［表１］異なる変調フォーマットの最大到達距離
Figure 0006878997
表１で、所望の到達距離に基づき、所望の到達距離を超えない対応する変調フォーマットが選択されても良い。６４−ＰＳＭ及び１６−ＰＳＭは、光ネットワークの中でオンデマンドで作動又は停止できるコンステレーションシェーピングを有するので、コンステレーションシェーピングにより実現されるシェーピング利得に起因する追加の到達距離は、直ちに利用可能にできる。したがって、光通信システムにおける変調フォーマットのコンステレーションシェーピングは、本願明細書に開示のように、所与の送信容量の到達距離を増大するための柔軟な方法を提供できる。本願明細書に記載のような光経路のコンステレーションシェーピングを作動する能力が無ければ、高価な光−電気−光（Ｏ−Ｅ−Ｏ）変換を用いるような到達距離を増大する従来の方法は、実装するためにより多くのコストがかかり得る。これは望ましくない。
図５を参照すると、本願明細書で記載されるような、変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法５００の一実施形態の選択された要素のブロック図がフローチャートの形式で示される。方法５００は、光トランスポートネットワーク１０１を用いて実行されても良い。幾つかの実施形態では、ネットワーク管理システム３００は、上述のように、経路情報を得るために、並びに、光送信機及び光受信機にコマンドを送信するために、使用されても良い。方法５００は複数の光チャネルの間の１つの光チャネルという観点で単数で記載されるが、方法５００の動作は、任意の複数の光チャネルのために、並列に又は直列に、繰り返され又は複製されても良い。留意すべきことに、方法５００で記載される特定の動作は、異なる実施形態では任意であっても良く或いは再配置されても良い。
方法５００は、ステップ５０２で、光ネットワークの中の光経路の属性を指定する経路情報を受信することにより、開始しても良い。ここで、経路情報は、光経路の距離及び光経路に渡り送信される光チャネルの数を含む。光チャネルは、スーパーチャネルとして構成されても良い。経路情報に基づき、ステップ５０４で、光経路に渡り送信される光チャネルについて、第１の変調フォーマットが識別される。第１の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中で均一な分布のコンステレーション点を有する。ステップ５０６で、距離に渡り第１の変調フォーマットを用いる光チャネルの第１のＢＥＲが閾値を超えるか否かが決定されても良い。第１のＢＥＲは、受信機において測定されても良く、例えば経路計算エンジン３０２（図３を参照）を用いて、他の変数の中でも特に経路情報を用いて計算されても良い。ステップ５０６の結果がＮＯであり且つ第１のＢＥＲが閾値を超えないとき、ステップ５０８で、第１の変調フォーマットは、光チャネルについて使用されても良い。ステップ５０６の結果がＹＥＳであり且つ第１のＢＥＲが閾値を超えるとき、ステップ５１０で、第２の変調フォーマットが光チャネルについて識別される。ここで、第２の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中で不均一な分布のコンステレーション点を有し、距離に渡り閾値を超えない第２のＢＥＲをもたらす。ステップ５１０における第２の変調フォーマットは、第１の変調フォーマットのコンステレーションシェーピングから生じても良い。ステップ５１２で、光経路の光受信機及び光通信機は、光チャネルのために第２の変調フォーマットを使用するよう指示される。ステップ５１２は、コンステレーションシェーピングを作動することによるような、第２の変調フォーマットを使用するよう光受信機に及び光送信機にコマンドを送信するステップを有しても良い。光受信機及び光送信機は、上述のような汎用プログラマブル通信機を有しても良い。ステップ５１４で、光チャネルは、第２の変調フォーマットを用いて光経路に渡り送信される。
図６を参照すると、本願明細書で記載されるような、変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法６００の一実施形態の選択された要素のブロック図がフローチャートの形式で示される。方法６００は、光トランスポートネットワーク１０１を用いて実行されても良い。幾つかの実施形態では、ネットワーク管理システム３００は、上述のように、経路情報を得るために、並びに、光送信機及び光受信機にコマンドを送信するために、使用されても良い。方法６００は複数の光チャネルの間の１つの光チャネルという観点で単数で記載されるが、方法６００の動作は、任意の複数の光チャネルのために、並列に又は直列に、繰り返され又は複製されても良い。留意すべきことに、方法６００で記載される特定の動作は、異なる実施形態では任意であっても良く或いは再配置されても良い。
方法６００は、ステップ６０２で、距離に渡り第１の変調フォーマットを用いて光ネットワークの中の光経路に渡り送信される光チャネルの第１のＢＥＲを監視することにより、開始しても良い。ここで、第１の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中で均一な分布のコンステレーション点を有する。光チャネルは、スーパーチャネルとして構成されても良い。ステップ６０４で、距離に渡り第１の変調フォーマットを用いる光チャネルの第１のＢＥＲが閾値を超えるか否かが決定されても良い。第１のＢＥＲは、受信機において測定されても良く、例えば経路計算エンジン３０２（図３を参照）を用いて、他の変数の中でも特に経路情報を用いて計算されても良い。ステップ６０４の結果がＮＯであり且つ第１のＢＥＲが閾値を超えないとき、ステップ６０６で、第１の変調フォーマットは、光チャネルについて使用されても良い。ステップ６０４の結果がＹＥＳであり且つ第１のＢＥＲが閾値を超えるとき、ステップ６０８で、第２の変調フォーマットが光チャネルについて識別される。ここで、第２の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中で不均一な分布のコンステレーション点を有し、距離に渡り閾値を超えない第２のＢＥＲをもたらす。ステップ６０８における第２の変調フォーマットは、第１の変調フォーマットのコンステレーションシェーピングから生じても良い。ステップ６１０で、光経路の光受信機及び光通信機は、光チャネルのために第２の変調フォーマットを使用するよう指示される。ステップ６１０は、コンステレーションシェーピングを作動することによるような、第２の変調フォーマットを使用するよう光受信機に及び光送信機にコマンドを送信するステップを有しても良い。光受信機及び光送信機は、上述のような汎用プログラマブル通信機を有しても良い。ステップ６１２で、光チャネルは、第２の変調フォーマットを用いて光経路に渡り送信される。
本願明細書に開示のように、光通信システムにおける変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法及びシステムは、光トランスポートネットワークに、汎用プログラマブル通信機を用いて所与の光経路についてチャネル毎にコンステレーションシェーピングを作動／停止させるステップを有しても良い。次に、コンステレーションシェーピングが作動され、光経路に渡る信号対雑音比を向上することにより、光チャネルの到達距離を増大できる。
本願明細書の主題は１又は複数の例示的な実施形態に関連して記載されたが、これは、いずれの請求項も前述の特定の形式に限定されるものではない。反対に、本開示を対象とするいずれの請求項も、このような代替、変更、及び等価物を、本開示の精神及び範囲の中に含まれるものとして包含するものとする。
以上の実施形態に加え、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 光トランスポートネットワークにおける変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法であって、前記方法は、
光ネットワークの中の光経路の属性を指定する経路情報を受信するステップであって、前記経路情報は、前記光経路の距離と前記光経路に渡り送信される光チャネルの数とを含む、ステップと、
前記経路情報に基づき、前記光経路に渡り送信される光チャネルの第１の変調フォーマットを識別するステップであって、前記第１の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中で均一な分布のコンステレーション点を有する、ステップと、
前記距離に渡る前記第１の変調フォーマットを用いる前記光チャネルの第１のビット誤り率（ＢＥＲ）が閾値を超えると、前記光チャネルの第２の変調フォーマットを識別するステップであって、前記第２の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中で不均一な分布のコンステレーション点を有し、前記第２の変調フォーマットは、前記距離に渡り前記閾値を超えない第２のＢＥＲを生じる、ステップと、
前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光経路の光送信機に第１のコマンドを送信するステップと、
前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光経路の光受信機に第２のコマンドを送信するステップと、
前記第２の変調フォーマットを用いて、前記光経路に渡り前記光チャネルを送信するステップと、
を有する方法。
（付記２） 前記第２の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中でガウス様分布のコンステレーション点を有する、付記１に記載の方法。
（付記３） 前記第１の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中の前記均一な分布のコンステレーション点を用いて、前記距離に渡り、前記光ネットワークの中で利用可能な最大データスループット容量を与える、付記１に記載の方法。
（付記４） 前記第２の変調フォーマットは、位相シフト変調を用いる重畳符号化マッピング、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピング、反復ポーラ変調、又は確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調、のうちの少なくとも１つに基づく、付記１に記載の方法。
（付記５） 前記第１の変調フォーマットは、直交振幅変調又は四位相偏移変調のうちの少なくとも１つに基づく、付記１に記載の方法。
（付記６） 前記光チャネルは、スーパーチャネルに含まれる、付記１に記載の方法。
（付記７） 光トランスポートネットワークにおける変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法であって、前記方法は、
距離に渡り第１の変調フォーマットを用いて光ネットワークの中の光経路に渡り送信される光チャネルの第１のビット誤り率（ＢＥＲ）を監視するステップであって、前記第１の変調フォーマットは、直交空間の中で均一な分布のコンステレーション点を有する、ステップと、
前記距離に渡る前記光チャネルの前記第１のＢＥＲが閾値を超えると、前記光チャネルの第２の変調フォーマットを識別するステップであって、前記第２の変調フォーマットは、直交空間の中で不均一な分布のコンステレーション点を有し、前記第２の変調フォーマットは、前記距離に渡り前記閾値を超えない第２のＢＥＲを生じる、ステップと、
前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光経路の光送信機に第１のコマンドを送信するステップと、
前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光経路の光受信機に第２のコマンドを送信するステップと、
前記第２の変調フォーマットを用いて、前記光経路に渡り前記光チャネルを送信するステップと、
を有する方法。
（付記８） 前記第２の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中でガウス様分布のコンステレーション点を有する、付記７に記載の方法。
（付記９） 前記第１の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中の前記均一な分布のコンステレーション点を用いて、前記距離に渡り、前記光ネットワークの中で利用可能な最大データスループット容量を与える、付記７に記載の方法。
（付記１０） 前記第２の変調フォーマットは、位相シフト変調を用いる重畳符号化マッピング、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピング、反復ポーラ変調、又は確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調、のうちの少なくとも１つに基づく、付記７に記載の方法。
（付記１１） 前記第１の変調フォーマットは、直交振幅変調又は四位相偏移変調のうちの少なくとも１つに基づく、付記７に記載の方法。
（付記１２） 前記光チャネルは、スーパーチャネルに含まれる、付記７に記載の方法。
（付記１３） 変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための光トランスポートネットワークであって、前記光トランスポートネットワークは、
光送信機及び光受信機を含む光送信経路と、
ネットワーク管理システムと、
を有し、前記ネットワーク管理システムは、
光送信経路の属性を指定する経路情報を受信し、前記経路情報は、前記光経路の距離と前記光送信経路に渡り送信される光チャネルの数とを含み、
前記経路情報に基づき、光チャネルの第１の変調フォーマットを識別し、前記第１の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中で均一な分布のコンステレーション点を有し、
前記距離に渡る前記第１の変調フォーマットを用いる前記光チャネルの第１のビット誤り率（ＢＥＲ）が閾値を超えると、前記光チャネルの第２の変調フォーマットを識別し、前記第２の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中で不均一な分布のコンステレーション点を有し、前記第２の変調フォーマットは、前記距離に渡り前記光チャネルについて前記閾値を超えない第２のＢＥＲを生じ、
前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光送信機に第１のコマンドを送信し、
前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光受信機に第２のコマンドを送信する、
ことができる、光トランスポートネットワーク。
（付記１４） 前記第２の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中でガウス様分布のコンステレーション点を有する、付記１３に記載の光トランスポートネットワーク。
（付記１５） 前記第１の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中の前記均一な分布のコンステレーション点を用いて、前記距離に渡り、前記光ネットワークの中で利用可能な最大データスループット容量を与える、付記１３に記載の光トランスポートネットワーク。
（付記１６） 前記第２の変調フォーマットは、位相シフト変調を用いる重畳符号化マッピング、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピング、反復ポーラ変調、又は確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調、のうちの少なくとも１つに基づく、付記１３に記載の光トランスポートネットワーク。
（付記１７） 前記第１の変調フォーマットは、直交振幅変調又は四位相偏移変調のうちの少なくとも１つに基づく、付記１３に記載の光トランスポートネットワーク。
（付記１８） 前記光チャネルは、スーパーチャネルに含まれる、付記１３に記載の光トランスポートネットワーク。
（付記１９） 変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための光トランスポートネットワークであって、前記光トランスポートネットワークは、
光送信機及び光受信機を含む光送信経路と、
ネットワーク管理システムと、
を有し、前記ネットワーク管理システムは、
距離に渡り第１の変調フォーマットを用いて前記光送信経路に渡り送信される光チャネルの第１のビット誤り率（ＢＥＲ）を監視し、前記第１の変調フォーマットは、直交空間の中で均一な分布のコンステレーション点を有し、
前記距離に渡る前記光チャネルの前記第１のＢＥＲが閾値を超えると、前記光チャネルの第２の変調フォーマットを識別し、前記第２の変調フォーマットは、直交空間の中で不均一な分布のコンステレーション点を有し、前記第２の変調フォーマットは、前記距離に渡り前記光チャネルについて前記閾値を超えない第２のＢＥＲを生じ、
前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光送信機に第１のコマンドを送信し、
前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光受信機に第２のコマンドを送信する、
ことができる、光トランスポートネットワーク。
（付記２０） 前記第２の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中でガウス様分布のコンステレーション点を有する、付記１９に記載の光トランスポートネットワーク。
（付記２１） 前記第１の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中の前記均一な分布のコンステレーション点を用いて、前記距離に渡り、前記光ネットワークの中で利用可能な最大データスループット容量を与える、付記１９に記載の光トランスポートネットワーク。
（付記２２） 前記第２の変調フォーマットは、位相シフト変調を用いる重畳符号化マッピング、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピング、反復ポーラ変調、又は確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調、のうちの少なくとも１つに基づく、付記１９に記載の光トランスポートネットワーク。
（付記２３） 前記第１の変調フォーマットは、直交振幅変調又は四位相偏移変調のうちの少なくとも１つに基づく、付記１９に記載の光トランスポートネットワーク。
（付記２４） 前記光チャネルは、スーパーチャネルに含まれる、付記１９に記載の光トランスポートネットワーク。
１０１ 光トランスポートネットワーク
１０２ 送信機
１０４ マルチプレクサ
１０５ デマルチプレクサ
１０６ 光ファイバ
１０８ 光増幅器
１１０ ＯＡＤＭ
１１２ 受信機

Claims (24)

  1. 光トランスポートネットワークにおける変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法であって、前記方法は、
    光トランスポートネットワークの中の光経路の属性を指定する経路情報を受信するステップであって、前記経路情報は、前記光経路の距離と前記光経路に渡り送信される光チャネルの数とを含む、ステップと、
    前記経路情報に基づき、前記光経路に渡り送信される光チャネルの第１の変調フォーマットを識別するステップであって、前記第１の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中で均一な分布のコンステレーション点を有する、ステップと、
    前記距離に渡る前記第１の変調フォーマットを用いる前記光チャネルの第１のビット誤り率（ＢＥＲ）が閾値を超えると、前記光チャネルの第２の変調フォーマットを識別するステップであって、前記第２の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中で不均一な分布のコンステレーション点を有し、前記第２の変調フォーマットは、前記距離に渡り前記閾値を超えない第２のＢＥＲを生じる、ステップと、
    前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光経路の光送信機に第１のコマンドを送信するステップと、
    前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光経路の光受信機に第２のコマンドを送信するステップと、
    前記第２の変調フォーマットを用いて、前記光経路に渡り前記光チャネルを送信するステップと、
    を有する方法。
  2. 前記第２の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中でガウス様分布のコンステレーション点を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中の前記均一な分布のコンステレーション点を用いて、前記距離に渡り、前記光トランスポートネットワークの中で利用可能な最大データスループット容量を与える、請求項１に記載の方法。
  4. 前記第２の変調フォーマットは、位相シフト変調を用いる重畳符号化マッピング、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピング、反復ポーラ変調、又は確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調、のうちの少なくとも１つに基づく、請求項１に記載の方法。
  5. 前記第１の変調フォーマットは、直交振幅変調又は四位相偏移変調のうちの少なくとも１つに基づく、請求項１に記載の方法。
  6. 前記光チャネルは、スーパーチャネルに含まれる、請求項１に記載の方法。
  7. 光トランスポートネットワークにおける変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法であって、前記方法は、
    距離に渡り第１の変調フォーマットを用いて光トランスポートネットワークの中の光経路に渡り送信される光チャネルの第１のビット誤り率（ＢＥＲ）を監視するステップであって、前記第１の変調フォーマットは、直交空間の中で均一な分布のコンステレーション点を有する、ステップと、
    前記距離に渡る前記光チャネルの前記第１のＢＥＲが閾値を超えると、前記光チャネルの第２の変調フォーマットを識別するステップであって、前記第２の変調フォーマットは、直交空間の中で不均一な分布のコンステレーション点を有し、前記第２の変調フォーマットは、前記距離に渡り前記閾値を超えない第２のＢＥＲを生じる、ステップと、
    前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光経路の光送信機に第１のコマンドを送信するステップと、
    前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光経路の光受信機に第２のコマンドを送信するステップと、
    前記第２の変調フォーマットを用いて、前記光経路に渡り前記光チャネルを送信するステップと、
    を有する方法。
  8. 前記第２の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中でガウス様分布のコンステレーション点を有する、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、コンプレックスプレーンの中の前記均一な分布のコンステレーション点を用いて、前記距離に渡り、前記光トランスポートネットワークの中で利用可能な最大データスループット容量を与える、請求項７に記載の方法。
  10. 前記第２の変調フォーマットは、位相シフト変調を用いる重畳符号化マッピング、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピング、反復ポーラ変調、又は確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調、のうちの少なくとも１つに基づく、請求項７に記載の方法。
  11. 前記第１の変調フォーマットは、直交振幅変調又は四位相偏移変調のうちの少なくとも１つに基づく、請求項７に記載の方法。
  12. 前記光チャネルは、スーパーチャネルに含まれる、請求項７に記載の方法。
  13. 変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための光トランスポートネットワークであって、前記光トランスポートネットワークは、
    光送信機及び光受信機を含む光経路と、
    ネットワーク管理システムと、
    を有し、前記ネットワーク管理システムは、
    光経路の属性を指定する経路情報を受信し、前記経路情報は、前記光経路の距離と前記光経路に渡り送信される光チャネルの数とを含み、
    前記経路情報に基づき、光チャネルの第１の変調フォーマットを識別し、前記第１の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中で均一な分布のコンステレーション点を有し、
    前記距離に渡る前記第１の変調フォーマットを用いる前記光チャネルの第１のビット誤り率（ＢＥＲ）が閾値を超えると、前記光チャネルの第２の変調フォーマットを識別し、前記第２の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中で不均一な分布のコンステレーション点を有し、前記第２の変調フォーマットは、前記距離に渡り前記光チャネルについて前記閾値を超えない第２のＢＥＲを生じ、
    前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光送信機に第１のコマンドを送信し、
    前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光受信機に第２のコマンドを送信する、
    ことができる、光トランスポートネットワーク。
  14. 前記第２の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中でガウス様分布のコンステレーション点を有する、請求項１３に記載の光トランスポートネットワーク。
  15. 前記第１の変調フォーマットは、前記コンプレックスプレーンの中の前記均一な分布のコンステレーション点を用いて、前記距離に渡り、前記光トランスポートネットワークの中で利用可能な最大データスループット容量を与える、請求項１３に記載の光トランスポートネットワーク。
  16. 前記第２の変調フォーマットは、位相シフト変調を用いる重畳符号化マッピング、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピング、反復ポーラ変調、又は確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調、のうちの少なくとも１つに基づく、請求項１３に記載の光トランスポートネットワーク。
  17. 前記第１の変調フォーマットは、直交振幅変調又は四位相偏移変調のうちの少なくとも１つに基づく、請求項１３に記載の光トランスポートネットワーク。
  18. 前記光チャネルは、スーパーチャネルに含まれる、請求項１３に記載の光トランスポートネットワーク。
  19. 変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための光トランスポートネットワークであって、前記光トランスポートネットワークは、
    光送信機及び光受信機を含む光経路と、
    ネットワーク管理システムと、
    を有し、前記ネットワーク管理システムは、
    距離に渡り第１の変調フォーマットを用いて前記光経路に渡り送信される光チャネルの第１のビット誤り率（ＢＥＲ）を監視し、前記第１の変調フォーマットは、直交空間の中で均一な分布のコンステレーション点を有し、
    前記距離に渡る前記光チャネルの前記第１のＢＥＲが閾値を超えると、前記光チャネルの第２の変調フォーマットを識別し、前記第２の変調フォーマットは、直交空間の中で不均一な分布のコンステレーション点を有し、前記第２の変調フォーマットは、前記距離に渡り前記光チャネルについて前記閾値を超えない第２のＢＥＲを生じ、
    前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光送信機に第１のコマンドを送信し、
    前記光チャネルのために前記第２の変調フォーマットを使用するよう、前記光受信機に第２のコマンドを送信する、
    ことができる、光トランスポートネットワーク。
  20. 前記第２の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中でガウス様分布のコンステレーション点を有する、請求項１９に記載の光トランスポートネットワーク。
  21. 前記第１の変調フォーマットは、コンプレックスプレーンの中の前記均一な分布のコンステレーション点を用いて、前記距離に渡り、前記光トランスポートネットワークの中で利用可能な最大データスループット容量を与える、請求項１９に記載の光トランスポートネットワーク。
  22. 前記第２の変調フォーマットは、位相シフト変調を用いる重畳符号化マッピング、ビットインタリーブ符号化変調を用いる重畳符号化マッピング、反復ポーラ変調、又は確率的シェーピングを伴う低密度パリティチェック符号化変調、のうちの少なくとも１つに基づく、請求項１９に記載の光トランスポートネットワーク。
  23. 前記第１の変調フォーマットは、直交振幅変調又は四位相偏移変調のうちの少なくとも１つに基づく、請求項１９に記載の光トランスポートネットワーク。
  24. 前記光チャネルは、スーパーチャネルに含まれる、請求項１９に記載の光トランスポートネットワーク。
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