KR100390108B1 - 광대역 증폭된 ｗｄｍ 링 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광섬유 WDM 링은, 각각의 노드가 각각의 가입자 건물과 연관된 복수의 노드들 사이의 통신 트래픽을 전송한다. 상기 링의 적어도 하나의 링크에는 원격 이득이 제공된다. 본 발명의 특정 실시예들에서, 상기 원격 이득은 증폭이 필요한 대부분의 파장 채널에 우선적으로 인가된다. 본 발명의 특정 실시예에서, 상기 원격 이득은 라만(Raman) 이득이다.

Description

광대역 증폭된 ＷＤＭ 링{Broadband amplified WDM ring}
본 발명은 일반적으로 광학 네트워킹에 관한 것이며, 보다 상세하게는 WDM 링이 단거리(short-haul) 통신을 전송하는 설비에 관한 것이다.
전화기 휴대자 및 케이블 오퍼레이터의 경험상, 현재 전형적으로 약 20km 또는 그 이하 정도 공간 분리된 상호 접속된 노드들 간의 인터넷 프로토콜(IP) 패킷들의 단거리 전송을 제공하는 시장이 필요하다. 제안된 시스템들은 SONET 인터페이스 상에서 IP 패킷을 사용하고, 광섬유 전송 매체 상에 이 패킷을 전송하기 위해 파장-분할 다중화(WDM)를 사용한다.
단거리 네트워크를 위한 아키텍춰의 한가지 특정 부류는 링 아키텍춰 부류이다. 그러한 아키텍춰는 비즈니스 파크, 캠퍼스, 군사 기지, 지리적으로 분산된 회사 건물 등에 서비스하는 데 특히 유용하다. 전형적으로, 한 쌍의 역으로 전파하는 광섬유 링들은 허브와 함께 링을 따라 배치된 복수의 노드들을 접속시킨다. 허브는 링과 외부 통신 네트워크 간의 인바운드 전송 및 아웃바운드 전송을 관리한다. 각각의 노드는 일반적으로, 실례로서 도시의 사무실 빌딩 내의 사무실 스위트(suite)일 수 있는 하나의 가입자 또는 가입자 집단에 서비스한다.
광학적 링 네트워크의 한가지 결점은 광학적 신호 손실이 네트워크 전반에 걸쳐 발생한다는 것이다. 손실 기여도는 인접한 노드들 사이로 확장하는 광섬유 링크들의 감쇄로 인해 분포된 손실을 포함하고, 또한 각각의 노드에서 광학적 부가-드롭 소자들과 연관된 이산적인 손실을 포함하기도 한다.
이들 손실은 네트워크 전반에 걸쳐 발생하기 때문에, 그러한 네트워크는 성장을 위해 제한된 가능성을 갖는다. 즉, 전체 섬유 길이 또는 전체 노드 수에 있어서 심지어 가장 적당한 분수의 증가는 허용될 수 없는 손실 벌점을 감당할 수 있다.
통상적으로, 이러한 문제점은 각각의 노드에 증폭을 제공함으로써 해결될는지도 모른다. 그러나, 그러한 해결책은 네트워크에 실질적인 설치 비용을 부가한다. 낮은 단가는 광학적 링 네트워크의 제조에 있어서 매력적인 요소들중 하나이기 때문에, 이러한 해결책은 쉽게 받아들이기 어렵다.
따라서, 비교적 낮은 전체적인 단가를 유지하면서 확장될 수 있는 광학적 링 네트워크가 특히 필요하다.
본 발명자들은 다중 WDM 채널들이 각각의 링 상에 확립되도록, 허브를 갖는 복수의 노드들을 상호 접속시키는 듀얼-링 양방향 광섬유 전송 시스템을 개발해 왔다.
본 발명은 그렇게 제한되지 않지만, 이러한 시스템은 비교적 넓은 간격의 채널, 전형적으로 10-30nm 치수, 보다 전형적으로는 약 20nm 치수 간격의 채널들이 매우 낮은 단가의 트랜스시버의 사용을 인에이블시키고, 온도 조절에 대한 필요성을 피하게 될 때 특히 유용하다. 그러한 WDM 시스템은 종종 거친 WDM(C-WDM) 시스템이라 칭한다.
각각의 노드에서, 광학적 부가-드롭 모듈(OADM)은 (a) 수신기의 목적상 1개 이상의 채널에 정보를 추출하거나 또는 (b) 송신기의 목적상 1개 이상의 채널들에 정보를 삽입하도록 작동한다.
본 발명자들은 이러한 그리고 다른 광학적 WDM 네트워크에서 발생한 손실이 증폭이 필요한 대부분의 파장 채널에 우선적으로 인가된 분포된 이득에 의해 비용 효과적인 방식으로 오프셋될 수 있음을 발견하였다. 이는 비교적 낮은 전체적인 단가를 유지하면서 네트워크 확장을 용이하게 하는 데 조력한다.
도 1은 허브(hub)를 가진 복수의 노드들을 서로 접속시키도록 배열된 듀얼-링, 양방향 광섬유 전송 시스템의 블록도.
도 2는 허브 및 일부 노드들을 확대한 도면으로서, 상기 도 1의 광학적 전송 링들 중의 하나를 도시하는 블록도.
도 3은 광학적 WDM 링 네트워크의 오퍼레이션에 유용한 거친 WDM 채널들의 전형적인 세트를 개략적으로 예시하는 도면.
도 4는 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 2개의 펌프된 링크들을 갖는 WDM 링 네트워크의 단순하게 도시한 도면.
도 5는 1465nm 파장에서 펌프된 예시적인 라만(Raman) 증폭기의 이득 곡선[이러한 이득 곡선은 300mW 펌프가 광섬유의 20-km 폭으로 방사된다는 가정하에 산출되고, 이득 매체에 대한 적절한 섬유의 예로는 AllWaveTM, TruWaveⓡ, 및 DSF 섬유를 들 수 있고, 이들 모두는 미국 뉴저지주 머레이 힐 마운틴 애비뉴 600 소재 Lucent Technologies사 제품임).
도 6은 양방향 WDM 링 네트워크의 하나의 단일 방향 링의 단순화된 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101: 링
110-112, 601-605: 노드
120: IP 액세스 네트워크
130, 600: 허브
140: 패킷 백본 네트워크
230: 멀티플렉서
235: 디멀티플렉서
310, 315: 광학적 트랜스시버
따라서, 본 발명은 허브와 복수의 노드를 상호 접속시키는 적어도 하나의 단일 방향 WDM을 포함하는 광 통신 네트워크를 포함한다. 허브로부터 그러한 노드로 및 그러한 노드로부터 허브로 링을 따라 통신하기 위해 각각의 노드에 별개의 파장 채널이 할당된다. 노드의 각각의 인접한 쌍들은 WDM 링의 링크에 의해 접속된다. 마찬가지로 허브는 인접하는 노드들 각각에 대해 링크에 의해 접속된다. 본 명세서에서 "펌프된" 링크라고 명명된 적어도 하나의 링크는 펌프 소스에 광학적으로 결합된다. 이러한 결합은 그것이 임의의 중재하는 링크의 매개를 통해 취해질 수 없다는 의미에서 직접적이다. 펌프 소스의 펌프된 링크로의 상기 광학적 결합은 펌프된 링크를 통해 통과하는 신호들을 광학적으로 증폭시키도록 배열된다.
펌프된 링크 또는 펌프된 링크들의 여러 가지 배열은 본 발명의 범위에 속한다. 본 발명의 일부 실시예에서, 그러한 배열은 (i) 제1 파장 채널에 놓이고 제1 노드와 연관된 신호들이 완전한 경로에 따를 때, 허브와 연관된 노드 사이에 적어도 하나의 펌프된 링크를 포함하여 약간의 광학적 이득을 경험할 것이고; (ii) 완전한 경로에 따를 때, 허브와 추가의 노드 사이에 적어도 하나의 펌프된 링크를 포함하여 상이한 광학적 이득을 경험하는 추가 노드와 연관되고 적어도 하나의 추가의 파장 채널에 놓인 신호들이 존재할 특성을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제1 파장 채널의 신호들에 이득을 부여하고, 별개의 제2 파장 채널의 신호들에 상이한 양의 이득을 부여하는 적어도 하나의 펌프된 링크가 존재한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 펌프 소스는 적어도 하나의 파장 채널이 대응하는 펌프된 링크의 라만 증폭에 적용되도록 배열되는 라만 펌프 소스이다.
본 발명의 또 다른 특정 실시예에서, 적어도 하나의 펌프 소스는 적어도 하나의 파장 채널이 대응하는 펌프된 링크에서 라만 이득을 경험할 것이지만, 상기 이득은 모든 파장 채널에서 동등하게 경험되지 않도록 배열되는 라만 펌프 소스이다.
예시적인 네트워크는 이하 도 1을 참조하여 보다 상세히 기재한다.
듀얼-링, 양방향 광섬유 전송 시스템은 다중의 널리 간격을 유지하는 거친 WDM 채널이 각각의 단일 방향 링(101, 102) 상에 확립되도록 허브(130)를 갖는 일련의 노드, 예를 들면 노드(110-116)를 상호 접속시킨다. 전형적으로, 20nm 치수의 비교적 넓은 간격을 유지하는 채널은 저렴한 트랜스시버의 사용을 가능케 하고, 반도체 레이저 등의 트랜스시버 성분들의 온도를 제어할 필요가 없게 한다. 각각의 노드에서, (a) 수신기의 목적상 1개 이상의 채널에 정보를 추출하거나 또는 (b) 송신기의 목적상 1개 이상의 채널들에 정보를 삽입하도록 배열된 광학적 부가-드롭 모듈이 존재한다.
20nm 간격의 채널을 갖는 13nm의 채널 통과대역이 일반적이다. 이러한 문맥에서 유용한 전형적인 범위의 채널 통과 대역은 5 내지 20nm이다. 도 3은 각각 13nm 폭을 갖고 20nm의 채널 간격을 갖는 7개의 채널의 예시적인 세트를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 예시적인 채널들은 대략적으로 1490 내지 1610nm 범위에 놓인 파장의 그리드에 중심이 놓인 각각의 통과 대역을 갖는다.
1개 또는 그 이상의 채널들에서 신호들은 변조 및 복조를 수행하는 표준 광학적 트랜스시버에 의해 각각의 노드에서 OADM 에 결합된다. 이 트랜스시버는 다시 수신된 IP 패킷을 종래의 층 3 루팅 엔진에 공급하고, 그로부터 인출되는 IP 패킷을 수신하는 패킷 프레이머에 결합된다.
허브(130)는 관리되는 IP 백본 네트워크(140)에 접속된다. 도 1의 전송 시스템은 전형적으로 백본 네트워크(140)로부터 노드(113)에 결합된 것으로 도시된 IP 액세스 네트워크(120) 및 그 역[즉, 액세스 네트워크(120)에 접속된 사용자로부터 백본 네트워크(140)에 이름] 등의 다른 액세스 네트워크를 통해 시스템에 상호 접속된 목적지에 이르는 SONET 인터페이스 및 프로토콜을 사용하여 IP 패킷을 루팅하는데 효과적이다. IP 액세스 네트워크(120)는 뉴저지주 머레이 힐 소재 Lucent Technology Inc. 제품의 상업적으로 이용가능한 PathStar IP 스위치일 수 있다.
이하 도 2로 돌아가서, 링(101)은 허브(130)와 상호 접속된 노드(110-112)를 나타낸다. 링(101)은 노드에서 노드로 시계 방향으로 전송되는 패킷으로서 도시된다. 각각의 노드(110-112)는 (a) 링(101) 상에 존재하는 파장 분할 다중화 신호들로부터 넓은 간격의 WDM 채널에 대응하는 특정 파장 대역의 신호들만을 추출하고, (b) 동일한 특정 파장 대역 및 WDM 채널 내의 링(101) 상으로 신호를 다시 삽입하도록 배열되는 각각의 OADM(210-212)을 포함한다. 따라서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 노드(110)에서 OADM(210)은 파장 λ1로 되고, 노드(111)에서 OADM(211)은 파장 λ2로 되고, 노드(112)에서 OADM(211)은 파장 λ3으로 되므로, 이 실시예에서 링(101) 상에 전체 7개의 WDM 채널이 유용한 것으로 가정된다.
허브(130)에서, 인입하는 정보 패킷은 멀티플렉서(230)를 통해 링(101)에 인가되고, 인출 정보 패킷은 디멀티플렉서(235)를 통해 링(101)으로부터 추출된다. 멀티플렉서(230) 및 디멀티플렉서(235)는 링(101)의 시작 단부 및 종료 단부에 각각 접속된다. 이들 소자는 예를 들면 Lucent Technologies Inc.사로부터 입수할 수 있는 PacketStar W-WDM LiRIC의 일부일 수 있다. 예시된 실시예에서, 멀티플렉서(230)는 각각의 스트림이 개개의 WDM 채널 λ1내지 λ7을 나타내는 7개의 개개의 입력 스트림에 전송된 패킷을 수신한다. 개개의 입력단은 단일 WDM 신호에 조합되고 링(101)에 인가된다. 마찬가지로, 디멀티플렉서(235)는 링(101) 상의 WDM 신호를 수신하고, 조합된 신호를 7개의 개별적인 출력 스트림으로 분할하고, 출력 스트림을 적절한 디코딩 장치에 인가한다.
예시된 링 네트워크에 대한 상세한 설명은 "광대역 광 패킷 링 네트워크(Wideband Optical Packet Ring Network)"라는 명칭으로, 본 발명과 동일한 양수인에게 양도된, 엘. 아담스(L. Adams), 제이. 앤더슨(J. Anderson), 더블유. 브링크만(W. Brinkman) 및 알. 브로베르크(R. Broberg) 등에 의해, 1999년 6월 15일자로 출원된 공보에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예의 이전 설명은 IP 패킷을 전송하는 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크에 관한 것이지만, 본 발명은 많은 다양한 유형의 네트워크와 관련되고, 상이한 유형의 정보를 생성하는 패킷 또는 신호를 전송하는 것과 연관되어 사용될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 따라서, 본 명세서에 사용되는 "패킷"이라는 용어는 데이터 패킷(비동기 전송 모드(ATM), 동기 전송 모드(STM), 및(또는) 인터넷 프로토콜(IP) 네트워크에 사용되는 것들)뿐만 아니라, 때때로 스트리밍 오디오 및(또는) 비디오 용도에서 발견되는 "프레임"이라 칭해지는 기타 정보 생성 신호를 포함하지만, 이들로만 제한되지 않는다.
이하, 도 4의 단순화된 WDM 링 네트워크를 참조한다. 이러한 네트워크는 허브(300) 및 노드(301-305)를 포함하는 이 네트워크는 시계 방향 링크를 제한하는 허브 및 노드와 함께 시계 방향 링크(311-316) 및 반시계 방향 링크를 제한하는 허브 및 노드들과 함께 반시계 방향 링크(321-326)를 포함한다. 각각의 링크의 길이는 도면에 지시되었으며, 모든 링크(주어진 방향)의 전체 길이는 80km 인 것으로 가정된다. 노드(303)에 대해서, 허브로부터 노드로 누적된 손실량은 동일한 방향의 링 둘레로 계속하여 노드로부터 허브로 누적된 손실량에 가장 근접하다는 의미에서, 노드(303)가 네트워크의 중심에 가장 근접한 노드인 것을 인식할 것이다. 이러한 관점에서 각각의 노드와 연관된 손실은 전형적으로 1-3 dB 이고, 광대역 WDM 용도를 위한 전형적인 통신 섬유는 전형적으로 킬로미터당 약 0.3dB 임을 인식해야 한다.
노드(303)는 어느 측면에서는 우세한 양의 손실에 대향하지 않고, 따라서 적어도 그것이 적절한 크기의 링을 점유하는 경우, 그의 연관된 파장 채널에서 증폭을 필요로 하지 않는다. 이러한 점에서, 적절한 크기의 링은 10개 또는 12개의 노드를 갖고, 전체 길이가 100km 이하인 것으로 간주될 수 있다.
다른 한편, 노드(301)는 시계 방향의 노드에서 허브로의 경로 및 반시계 방향의 허브에서 노드로의 경로에서 강력하게 우세한 양의 손실에 대향한다. 반대로, 노드(305)는 시계 방향의 허브에서 노드로의 경로 및 반시계 방향의 노드에서 허브로의 경로에서 강력하게 우세한 양의 손실에 대향한다. 따라서, 노드(301, 305)와 연관된 각각의 채널에서 신호의 각각의 손상 경로 상의 증폭을 제공하는 것이 유리하다. 그것이 가장 필요한 경우의 파장 채널에서 및 그 위치에서 증폭을 우선하여 제공함으로써, 장차의 성장을 위한 융통성을 유지하면서 경제적으로 사용할 수 있다.
노드(301, 305)와 연관된 채널들을 증폭하기 위한 하나의 전형적인 도식이 도 4에 예시된다. 도시된 바와 같이, 예를 들면 라만 증폭을 위한 펌프 에너지는 링크(312, 322)로 및 링크(314, 324)로 주입된다. 본 기술분야에 공지된 바와 같이, 라만 펌프 에너지는 예를 들면 파장 의존형 결합기에 의해 링에 결합된 150mW 레이저 다이오드로부터 용이하게 제공되므로써, 펌프 에너지는 카운터를 펌프된 링크의 트래픽에 전파한다. 파장 의존형 결합기와 연관된 손실은 일반적으로 1dB 미만이고, 전형적으로 약 0.5dB 이다. 펌프 레이저 및 파장-의존형 결합기는 전형적으로 트래픽 플로우에 관하여 다운스트림인 펌프된 노드의 종료점의 노드에 수용된다.
제1 시계방향 링을 검사하면, 노드(301)로부터 노드에서 허브로 트래픽이 2개의 펌프된 링크를 통해 통과하고, 노드(305)로의 허브에서 노드로의 트래픽 역시 2개의 펌프된 링크를 통해 통과하는 것을 알 수 있다. 반대로, 반시계 방향 링, 노드(301)로의 허브에서 노드로의 트래픽, 및 노드(305)로부터 노드에서 허브로의 트래픽 각각은 2개의 펌프된 링크를 통해 통과한다.
라만 펌핑은 비교적 광범위한 범위의 파장에 걸쳐 이득을 제공하기 때문에, 라만 펌핑은 WDM 네트워크에 특히 유용하다. 1550nm 근처의 전형적인 통신 체제에서 라만 이득은 파장의 함수로서 플로트될 때, 결과의 이득 곡선은 매우 대략적으로 120nm 의 폭을 갖고, 펌프 파장보다 더 크게 대략적으로 100nm인 피크 파장을 갖는다. 따라서, 그것은 종종 각각의 라만 펌프 레이저가 여러 채널에 상당량의 이득을 한번에 제공할 수 있는 경우일 것이다.
그러나, 주어진 펌프를 사용하는 라만 증폭은 일반적으로 사용되는 모든 파장 채널에 비해 동등하게 효과적일 수 없다. 이는 특히 채널들이 비교적 크게 분리되고, 예를 들면 전형적인 분리 폭이 20nm 일 때 그러하다.
예를 들면, 도 4에 예시된 링들 각각은 2개의 펌프를 갖는다. 각각의 링 상에는, 이들 펌프 각각이 1465nm 에서 펌프 방사선을 방출하도록 선택된다. 1550nm 채널 및 1570nm 채널 모두는 도 5에 나타낸 이득 곡선에 대응하는 중심 근처에 놓인다. 따라서, 노드(301, 305)와 연관된 채널들에 대해 할당된 적절한 파장은 도 4에 지시된 바와 같이 각각 1550nm 및 1570nm 이다. 이들 채널 각각은 실질적인 양의 이득을 경험할 것이다. 다른 한편, 다른 전형적인 채널들 모두는 이득 곡선의 피크 이하로 5dB보다 큰 이득을 경험한다.
일부 라만 펌프 방사선은 펌프된 링크의 업스트림 말단에서 노드를 통해 통과할 것이고, 따라서 다음 링크에서 일부 이득을 제공할 것이지만, 그러한 이득은 펌프 방사선의 감쇠로 인해 비교적 적어질 것이다. 따라서, 양호한 근사를 위해, 라만 증폭은 일반적으로 펌프된 링크 또는 링크들에서 거의 무시될 수 있다.
도 4에서 노드(301)로 또는 그로부터 및 노드(305)로 또는 그로부터 증폭된 신호들은 (각각의 링에서) 2개의 펌프된 링크를 통해 통과하고, 따라서 2중 증폭, 즉 각각 150-mW 펌프일 수 있는 2개의 펌프 각각으로부터 증폭을 경험한다. 도시된 배열에서, 노드(302, 303)에 대한 것을 제외하고 노드 각각과 연관된 "손실이 많은 측" 신호들에 대해 동일하다.
그러나, 단 하나 대신에 2개의 펌프된 링크를 사용하는 전략은 노드(302, 303)와 연관된 손실 많은 측 트래픽이 여전히 하나의 펌프된 링크를 통해 통과한다는 결과를 갖는다. 이와는 대조적으로, 예를 들면 시계 방향 링(314) 만이 펌프된다고 가정하자. 그러한 경우에, 2개의 링크를 펌핑하는 것은 일부 유리한 라만 이득이 모든 노드와 연관된 트래픽에 제공되고, 물론, 대응하는 파장 채널은 이득 곡선이 인식 가능한 진폭을 갖는 경우의 스펙트럼의 일부 내에 놓이는 효과를 갖는다.
실제로, 도시된 바의 2개의 펌프된 링크의 존재는 노드(302, 303) 양측 상의 트래픽이 일부 이득을 경험하는 효과를 갖는 것으로 도시된다. 이는 특히 대부분의 중간 노드가 허브로부터 비교적 먼 경우에 비교적 긴 네트워크에서 특히 유리하다.
2개의 펌프 레이저가 동일한 링크를 펌프하기 위해 함께 사용될 때, 이들은 전형적으로 편광 멀티플렉서에 의해 결합된다. 펌프들이 상기한 바와 같이 분리될 때, 편광 멀티플렉서는 필요치 않다. 따라서, 펌프를 분리하는 추가의 장점은 편광 멀티플렉서의 비용이 절감되는 것이다.
주지한 바와 같이, 예시된 5개의 노드 중에서, 가장 우세한 손실 측면을 갖는 2개의 노드는 이득 곡선의 피크에 가장 근접한 파장 채널이 할당된다. 1570nm 및 1550nm 채널들이 존재한다. 도 4를 조사하면, 다음으로 가장 필요한 노드는 노드(304)이고, 따라서 그것은 나머지 채널들 중의 이득 피크에 대해 상대적으로 구장 중심에 할당된다. 이것은 1530nm 채널이다. 2개의 나머지 채널들은 2개의 가중 중심 노드, 즉 노드(302, 303)에 할당된다. 이들 채널은 각각 1510nm 채널 및 1590nm 채널이다.
도 4의 네트워크의 한가지 중요한 특성은 모든 채널의 트래픽이 적어도 하나의 펌프된 링크를 통해 통과하지만, 상이한 채널들은 상당량의 이득을 경험한다는 것이다. 실제로, 상이한 채널들은 주어진 펌프된 링크 내에서 뿐만 아닐, 각각 펌프된 링크를 포함하는 각각의 허브에서 노드로의 경로 또는 노드에서 허브로의 경로에 따라서 역시 상이한 이득을 경험한다. 따라서, 이러한 시도는 필연적으로 균일한 양의 이득이 모든 채널을 가로질러 인가되는 시도와 상당히 상이하다. 그러한 플랫-이득 시도는 예를 들면 각각의 채널에 대해 최적화된 펌프를 개별적으로 제공함으로써 구현될른지도 모른다.
당업계의 숙련자들은 펌프된 링크들을 지정하고, 파장 채널을 노드에 할당하는데 있어서 상당히 융통적일 수 있음을 인식할 것이다. 임의의 주어진 네트워크에서, 펌프의 전체적인 수를 제한하는 부과된 비용 구속 등의 구속을 예우하면서 수신된 신호를 최적화시키는 방식으로 그러한 지정 및 그러한 할당을 하는 것이 유리하다. 그러한 최적화에 대한 한가지 전형적인 시도는 아래 기재한다.
라만 증폭은 그의 광범위한 이득 곡선 때문에 유리하지만, 다른 분포된 이득 메카니즘이 본 발명의 맥락에서 사용될 수 있는 것으로 주지되어야 한다. 그러한 메카니즘은 예를 들면 에르븀-도포된 섬유 등의 희토류 금속 도포된 섬유에 분포된 이득을 포함한다. 더욱이, 이산적인 광학적 증폭기는 선택된 노드에서 또는 사실상 모든 노드에서 사용될 수 있다.
도 4의 네트워크는 동일한 파장에서 방출되는 2개의 라만 펌프를 사용하는 한편, 적어도 일부 네트워크에서 상이한 파장에서 방출되는 2개 이상의 라만 펌프를 사용하는 것이 유리할 것이다. 1개 이상의 파장에서 펌핑함으로써, 보다 큰 간격의 파장 채널에 비해 상대적으로 큰 라만 이득을 확장시킬 수 있다. 더욱이, 네트워크가 노드들을 추가함으로써 확장됨에 따라, 추가의 라만 펌프들이 필요할 경우 용이하게 부가되고, 존재하는 펌프 파장에서 또는 새로운 펌프 파장에서 방출된다.
통신 네트워크를 위한 종래의 라만 펌프는 일반적으로 편광에 관하여 균일하게 이득 매체를 펌프하기 위해 편광-다중화된 한쌍의 펌프 다이오드로 구성되는 것으로 인지되어야 한다. 이는 라만 이득 메카니즘의 편광-감응성으로 인해 발생될 수 있는 잡음 효과를 억제하는데 도움이 된다. 그러나, 편광 다중화는 다중화 광학적 성분들로 인해 작지만 현저한 손실 벌점을 초래하고, 이는 개개의 펌프 소스의 배치에 관하여 설계자의 융통성을 감소시키기도 한다. 다행히도, 많은 WDM 링 네트워크, 특히 일부 편광-관련된 잡음을 완화시킬 수 있는 초당 약 2.5Gbit의 최대 데이터 속도로 IP 트래픽을 다루는 것 등이 존재할 수 있다. 그러한 시스템에서, 다중화된 쌍에서가 아니라 라만 펌프들을 개별적으로 설치하는 것이 융통성 및 비용 절감을 위해 유리할 것이다.
지금부터, 전형적인 설계 공정에 대해, 이하 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 시계 방향 링을 예시적으로 도 4의 2개의 단일 방향 링 중의 하나만을 나타낸다. 링에 따라 허브(600)와 노드(601-605)가 접속된다.
허브에서 노드로의 경로 및 노드에서 허브로의 경로 각각과 연관되어 노드에서 광학적 성분들로 인한 광섬유 손실 및 이산적인 손실을 포함하는 손실이 고려된다. 각각의 노드는 보다 큰 손실 계산치를 갖는 노드들의 측면에서, 즉 허브에서 노드로의 경로 또는 노드에서 허브로의 경로를 고려한 손실 값인 손실 점수를 갖는다. 따라서, 예를 들면, 노드(604)에 대한 손실 점수는 경로(610)에 기초하고, 노드(601)에 대한 손실 점수는 경로(615)에 기초한다.
각각 대응하는 펌프된 링크의 다운스트림 말단에 놓인 특정 노드와 연관된 1개 이상의 라만 펌프가 존재한다. 펌프 위치 또는 위치들은 먼저 우선(a priori)하여 제공된 것으로 추정된다.
손실 점수 외에, 각각의 노드는 이득 점수도 갖는다. 이득 점수는 손실 점수에 기초하여 작용하는 동일한 경로를 참조하여 연산된다. 이득 점수는 노드들에 대한 주어진 파장 할당치 세트 및 라만 펌프 하에 그 경로의 트래픽에 의해 경험되는 전체 이득, 예를 들면 전체 라만 이득이다. 도 6의 실시예에서, 경로(615)는 펌프된 링크를 통해 통과하지만, 경로(610)에 대한 이득 점수는 이 경로가 펌프된 링크를 통해 통과하지 못하기 때문에 거의 0 일 수 있음을 알 수 있다.
하나의 설계 공정에 따라, 노드들은 각각의 군의 적어도 하나의 노드에 따라 적어도 3개의 군으로 분류된다. 가장 큰 스코어를 갖는 노드들이 하나의 군으로 되고, 중간 손실 점수를 갖는 것들이 제2의 군으로 되고, 가장 적은 손실 점수를 갖는 것들이 제3 군으로 된다. 예를 들면, 도 6의 네트워크에서, 제1 군은 노드(601 및 605)로 구성되고, 제2 군은 노드(602, 604)로 구성되고 제3 군은 노드(603)로 구성된다. 그러나, 이들 군들 간의 경계는 융통성이 있으므로, 하나의 군의 상부에서 노드는 다음 군의 하부로 이동하거나, 그 역일 수 있다.
파장들은 가장 큰 손실 점수를 갖는 군이 가장 큰 이득 점수를 갖는 군으로 되는 방식으로 노드에 계속 할당된다. 임으로, 가장 큰 손실 점수를 갖는 노드가 가장 큰 이득 점수로 되도록 일 군 내에서 이득 점수를 엄격히 자리매김하는 것이 필요하다. 그러나, 보다 큰 융통성을 위해, 그러한 요건에 따라 분배되는 것이 바람직할 수 있다.
공지의 기술들은 파장 할당을 위한 메리트의 일부 도면을 최적화하기 위해 용이하게 적용된다. 일 실시예에서, 1개 이상의 지정된 노드들의 이득 점수가 최적화된다. 다른 실시예에서, 일부 전체적인 이득 균일도는 전체 노드에 걸쳐 각각의 손실 점수 및 이득 점수의 합(이득 점수는 양의 값으로 다루고, 손실 점수는 음의 값으로 처리함)을 최소화함으로써 달성된다. 전체적인 이득 균일도가 목표인 경우, 각각의 노드와 연관된 노드에서 허브로의 경로 및 허브에서 노드로의 경로 모두를 고려하는 것이 바람직할 수 있다.
물론, 각각의 최적화는 펌프 구성에 비해 최적화하기 위해 여러 가지 펌프구성 각각에 걸쳐 마찬가지로 반복될 수 있다.
유용하지만 매우 단순화된 공정은 이하 파장 채널들을 노드에 할당하기 위한 것으로 기재된다. 라만 펌프 또는 펌프들, 및 대응하는 펌프 파장 또는 파장들의 배치는 우선하여 제공되는 것으로 추정된다. 노드들은 손실 점수에 따라 내림 차수로 테이블의 컬럼에 열거한다. 각각의 노드 다음에는 이득 점수가 그 노드에 할당될 수 있는 각각의 가능한 파장 채널에 대해 개별적인 컬럼에 나열된다. 테이블의 제1 라인 상에 가장 큰 이득 점수를 제공하는 파장을 할당하고, 더욱 심사 숙고하여 그 파장을 제거한다. 각각의 후속 라인 상에 가장 큰 이득 점수를 제공하는 나머지 파장중의 하나를 할당하고, 한층 더 심사 숙고하여 그 파장을 제거한다. 최종 파장 할당이 이루어진 후, 노드의 컬럼을 상부, 중부 및 하부로 나눈다. 각각의 부분에, 파장들이 재할당된다.
본 발명에 의하면, 비교적 낮은 전체적인 단가를 유지하면서 확장될 수 있는 광학적 링 네트워크를 가능케 한다.

Claims (4)

  1. 허브와 복수의 노드들을 상호 접속하는 적어도 하나의 단방향 파장-분할 다중화(WDM) 링을 포함하는 광 통신 네트워크에 있어서,
    a) 별개의 파장 채널이 상기 허브로부터 상기 노드로 그리고, 상기 노드로부터 상기 허브로 상기 링을 따라 통신하기 위해 각각의 노드에 할당되고,
    b) 각각의 인접한 노드 쌍, 그리고 상기 허브 및 인접한 노드로 구성된 각각의 쌍은 상기 WDM 링의 링크에 의해 접속되고,
    c) 펌프된 링크라 하는 적어도 하나의 링크가 펌프 소스에 광학적으로 결합되고, 상기 결합은 일부 다른 링크의 매개없이 오히려 상기 펌프된 링크에 직접 발생하고,
    d) 상기 펌프된 링크에 대한 펌프 소스의 광학적 결합은 상기 펌프된 링크를 통과하는 신호들을 광학적으로 증폭하도록 배열되고,
    e) 상기 펌프된 링크 또는 펌프된 링크들은 상이한 파장 채널들의 적어도 일부 신호들이, 각각의 상기 신호가 상기 허브와 각각의 노드 간의 완전한 경로를 따를 때에, 상이한 광학적 이득을 얻도록 배열되고, 상기 경로는 적어도 하나의 펌프된 링크를 포함하는, 광 통신 네트워크.
  2. 허브와 복수의 노드들을 상호 접속하는 적어도 하나의 단방향 파장-분할 다중화(WDM) 링을 포함하는 광 통신 네트워크에 있어서,
    a) 별개의 파장 채널이 상기 허브로부터 상기 노드로 그리고, 상기 노드로부터 상기 허브로 링을 따라 통신하기 위해 각각의 노드에 할당되고,
    b) 각각의 인접한 노드 쌍, 그리고 상기 허브 및 인접한 노드로 구성된 각각의 쌍은 상기 WDM 링의 링크에 의해 접속되고,
    c) 펌프된 링크라 하는 적어도 하나의 링크가 펌프 소스에 광학적으로 결합되고, 상기 결합은 일부 다른 링크의 매개없이 오히려 상기 펌프된 링크에 직접 발생하고,
    d) 상기 펌프된 링크에 대한 펌프 소스의 광학적 결합은 상기 펌프된 링크를 통과하는 신호들을 광학적으로 증폭하도록 배열되고,
    e) 상기 펌프된 링크 또는 펌프된 링크들은 제1 파장 채널의 신호들에 이득을 부여하고, 별개의 제2 파장 채널의 신호들에 다른 양의 이득을 부여하는 적어도 하나의 펌프된 링크가 제공되도록 배열되는, 광 통신 네트워크.
  3. 허브와 복수의 노드들을 상호 접속하는 적어도 하나의 단방향 파장-분할 다중화(WDM) 링을 포함하는 광 통신 네트워크에 있어서,
    a) 별개의 파장 채널이 상기 허브로부터 상기 노드로 그리고, 상기 노드로부터 상기 허브로 링을 따라 통신하기 위해 각각의 노드에 할당되고,
    b) 각각의 인접한 노드 쌍, 그리고 상기 허브 및 인접한 노드로 구성된 각각의 쌍은 상기 WDM 링의 링크에 의해 접속되고,
    c) 펌프된 링크라 하는 적어도 하나의 링크가 펌프 소스에 광학적으로 결합되고, 상기 결합은 일부 다른 링크의 매개없이 오히려 상기 펌프된 링크에 직접 발생하고,
    d) 상기 펌프된 링크에 대한 펌프 소스의 광학적 결합은 상기 펌프된 링크를 통과하는 신호들을 광학적으로 증폭하도록 배열되고,
    e) 적어도 하나의 펌프 소스는 적어도 하나의 파장 채널이 대응하는 펌프된 링크의 라만(Raman) 증폭을 받도록 배열되는, 라만 펌프 소스인, 광 통신 네트워크.
  4. 허브와 복수의 노드들을 상호 접속하는 적어도 하나의 단방향 파장-분할 다중화(WDM) 링을 포함하는 광 통신 네트워크에 있어서,
    a) 별개의 파장 채널이 상기 허브로부터 상기 노드로 그리고, 상기 노드로부터 상기 허브로 링을 따라 통신하기 위해 각각의 노드에 할당되고,
    b) 각각의 인접한 노드 쌍, 그리고 상기 허브 및 인접한 노드로 구성된 각각의 쌍은 상기 WDM 링의 링크에 의해 접속되고,
    c) 펌프된 링크라 하는 적어도 하나의 링크가 펌프 소스에 광학적으로 결합되고, 상기 결합은 일부 다른 링크의 매개없이 오히려 상기 펌프된 링크에 직접 발생하고,
    d) 상기 펌프된 링크에 대한 펌프 소스의 광학적 결합은 상기 펌프된 링크를 통과하는 신호들을 광학적으로 증폭하도록 배열되고,
    e) 적어도 하나의 펌프 소스는, 적어도 하나의 파장 채널이 대응하는 펌프된 링크에서 라만 이득을 얻지만, 상기 이득이 모든 파장 채널들에서 동등하게 얻어지지는 않도록 배열된, 라만 펌프 소스인, 광 통신 네트워크.
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