KR101743133B1 - 고차 변조를 이용하는 다중 비동기식 데이터 스트림들의 전송 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 양상들은 다중 광 신호들을 관리하는 전송기들(1102) 및 수신기들(1104)을 제공한다. 위상 및/또는 진폭 변조와 같은 고차 변조는 광 전송 시스템(100)에서 다중 비동기식 데이터 스트림들을 전송함으로써 심볼당 다중 비트들을 얻을 수 있다. 시분할 멀티플렉싱, 편광 멀티플렉싱 및 서브-캐리어 멀티플렉싱과 같은 하나 이상의 보완적인 멀티플렉싱 기술들은 고차 변조 처리와 함께 사용될 수 있다. 이것은 고도의 스펙트럼 효율을 갖는 멀티-데이터 스트림 전송 매커니즘을 구현하기 위해 여러 조합들로 행해질 수 있다. 시스템은 언프레이밍(102)되고 동기화(104)되며, 이후 고차 변조(112) 이전에 리프레이밍(106)되고 태그(108)되는 다수의 비동기식 신호들을 수신한다. 차동 인코딩(110)이 또한 수행될 수 있다. 멀티플렉싱된 광 신호를 수신할 때, 수신기 회로(116)는 국부 발진기 없이 직접 검출을 이용하거나 국부 발진기를 통한 코히어런트 검출(coherent detection)을 이용할 수 있다.
Description
본원은 고차 변조를 이용하는 다중 비동기식 데이터 스트림들의 전송이라는 명칭을 갖는 2011년 4월 19일에 출원된 미국 출원 13/089,437의 계속 출원이고, 이에 상기 미국 출원의 전체 내용은 참조로서 여기에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 광 전송 시스템들에 관련된다. 구체적으로, 본 발명의 양상들은 고차 변조를 이용하는 광 전송 시스템을 통한 다중 비동기식 데이터 스트림들의 전송에 관한 것이다.
기존의 다수의 네트워크 시나리오들은 이용가능한 광 섬유 스펙트럼의 사용을 최적화하는 방식으로 도시권 통신망 또는 지역 통신망을 거치는 것과 같은 여러 지리적 영역들을 통한 라우터들 또는 스위치들로부터 다수의 데이터 스트림들을 전송하는 것을 포함한다. 인입하는 데이터 스트림들은, 상이한 독립적인 소스들로부터 도달하는 것처럼, 통상적으로 비동기식이고, 통상적으로 위상이 다르며, +/- 100ppm 내의 클럭 레이트를 갖는다.
일부 해결책들은, 예를 들어, 동기식 광 네트워크("SONET")/동기식 디지털 계층("SDH") 또는 저속의 서비스들이 전송을 위해 고속의 데이터 레이트와 동기적으로 멀티플렉싱되는 광 전송 네트워크("OTN") 계층을 이용하는 시분할 멀티플렉싱(time division multiplexing)을 이용한다. 다른 해결책들은 파장 분할 멀티플렉싱("WDM")을 이용하고, 여기서 인입하는 상이한 데이터 스트림들은 상이한 파장들로 맵핑되고 이후 단일 섬유상으로 멀티플렉싱된다.
TDM에서, 인입하는 비동기식 데이터 스트림들은 고속의 콘테이너(container)를 생성하기 위해 이후 TDM 멀티플렉싱되는 전송 콘테이너들에 맵핑된다. 이러한 고속의 콘테이너(스트림)는 이후 단순한 온-오프 키잉으로부터 위상 및 편광에 기초한 고차 변조로의 범위를 갖는 다양한 광 변조 기술들을 이용하여 전송된다. 하지만, TDM은 가장 빠른 전기 전송, 수신, 채널 손상 및 이용가능한 처리 기술에 의해 제한된다. 따라서, TDM으로만 전송하는 것의 중요한 결함들은 비용, 복잡성, TDM 멀티플렉싱 스테이지 및 수반하는 비-직렬화(de-serialization)의 전력 소모라는 부담들이다. 일반적으로, TDM 집적 방식은 고속의 광 및 전기 통신에 대해 많은 경비가 들어갈 뿐더러 추가적인 멀티플렉싱/디멀티플렉싱 복잡도를 초래할 수 있다.
반면에, (고밀도 WDM "DWDM"을 포함하는) 종래의 WDM 기술이 이와 같은 저속 비동기식 신호들을 전송하기 위해 사용되면, 스펙트럼 효율은 매우 낮다. 따라서, 광섬유의 전체 전송 능력이 이용되지 않을 수 있다.
본 발명의 양상들은 TDM 방식과 관련된 고속 전자 및 광 통신의 비용 및 복잡도 문제와 저속 신호 방식들이 갖는 WDM의 스펙트럼 비효율을 다룬다. 여기에서 설명된 것처럼, 높은 스펙트럼 효율을 위해 높은 비트 레이트을 가능하게 하는 동안 저렴한 비용의 광 및 전기 통신을 위해 낮은 보 레이트(baud rate)를 유지하는 것이 가능하다
본 발명의 실시예들은 광 전송 시스템에서 다수의 데이터 스트림들의 전송을 위해, 심볼당 다수의 비트들을 달성하기 위해 위상 및/또는 진폭 변조와 같은 고차 변조를 제공한다. 시분할 멀티플렉싱, 편광 멀티플렉싱 및 서브-캐리어 멀티플렉싱과 같은 추가되는 멀티플렉싱 기술들은 또한 고차 변조와 함께 사용될 수 있다. 이러한 것은 고도의 스펙트럼 효율을 갖는 멀티-데이터 스트림 전송 매커니즘을 구현하기 위해 여러 조합들로 행해질 수 있다.
일 실시예에 따라서, 광 전송기 시스템은 복수의 N 비동기식 데이터 스트림들로부터 프레이밍 정보(framing information)를 제거함으로써 언프레이밍(unframing)을 수행하고, 비동기식 데이터 스트림들을 동기화하는 적어도 하나의 모듈을 포함한다. 상기 시스템은 또한 동기화된 데이터 스트림들을 리프레이밍(re-framing)하고 동기화된 데이터 스트림들에 인코딩된 스트림 정보를 태그(tag)하는 적어도 하나의 모듈을 포함한다. 상기 시스템은 또한 태그되고 동기화된 데이터 스트림들을 광 수신기로 전송하기 이전에 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 2N 레벨 광 변조를 수행하도록 동작가능한 고차 변조기(high order modulator)를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 시스템은 적어도 하나의 리프레이밍 및 태깅 모듈로부터 동기화된 데이터를 수신하는 차동 인코더(differential encoder)를 더 포함한다. 상기 차동 인코더는 고차 변조기가 2N 레벨 광 변조를 수행하기 이전에 동기화된 데이터 스트림들과 관련된 신호들의 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 인코딩하도록 동작가능하다.
다른 실시예에서, 상기 시스템은 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 편광 멀티플렉싱(polarization mulitplexing), 서브-캐리어 멀티플렉싱(sub-carrier multiplexing) 및 시분할 멀티플렉싱(time division multiplexing) 중 적어도 하나를 수행하는 멀티플렉서를 더 포함한다.
하나의 대안에서, 상기 적어도 하나의 언프레이밍 및 동기화 모듈은 제 1 세트의 동기식 데이터 스트림들을 생성하기 위해 제 1 세트의 비동기식 데이터 스트림들을 처리하는 제 1 세트의 언프레이밍 및 동기화 모듈들, 및 제 2 세트의 동기식 데이터 스트림들을 생성하기 위해 제 2 세트의 비동기식 데이터 스트림들을 처리하는 제 2 세트의 언프레이밍 및 동기화 모듈들을 포함한다. 여기서, 상기 적어도 하나의 리프레이밍 및 태깅 모듈은 제 1 세트의 태그된 동기식 데이터 스트림들을 생성하기 위해 제 1 세트의 동기식 데이터 스트림들 중 대응하는 데이터 스트림들을 처리하는 제 1 세트의 리프레이밍 및 태깅 모듈들, 및 제 2 세트의 태그되고 동기화된 데이터 스트림들을 생성하기 위해 제 2 세트의 동기화된 데이터 스트림들 중 대응하는 스트림들을 처리하는 제 2 세트의 리프레이밍 및 태깅 모듈들을 포함한다. 상기 고차 변조기는 제 1 광학적으로 변조된 신호를 생성하기 위해 제 1 세트의 태그되고 동기화된 데이터 스트림들에 대해 2N 레벨 광 변조를 수행하는 제 1 고차 변조기 및 제 2 광학적으로 변조된 신호를 생성하기 위해 제 2 세트의 태그되고 동기화된 데이터 스트림들에 대해 상기 2N 레벨 광 변조를 수행하는 제 2 고차 변조기를 포함한다. 그리고, 상기 멀티플렉서는 제 1 및 제 2 광학적으로 변조된 신호들을 수신하도록 동작가능하고 광 수신기로의 전송 이전에 단일 멀티플렉싱된 광 신호를 발생시키기 위해 멀티플렉서 상에서 편광 멀티플렉싱을 수행하도록 동작가능하다.
다른 대안에서, 상기 적어도 하나의 언프레이밍 및 동기식 모듈은 제 1 세트의 동기식 데이터 스트림들을 생성하기 위해 제 1 세트의 비동기식 데이터 스트림들을 처리하는 제 1 세트의 언프레이밍 및 동기화 모듈들, 및 제 2 세트의 동기식 데이터 스트림들을 생성하기 위해 제 2 세트의 비동기식 데이터 스트림들을 처리하는 제 2 세트의 언프레이밍 및 동기화 모듈들을 포함한다. 여기서, 상기 적어도 하나의 리프레이밍 및 태깅 모듈은 제 1 세트의 태그된 동기식 데이터 스트림들을 생성하기 위해 제 1 세트의 동기식 데이터 스트림들 중 대응하는 데이터 스트림들 상에서 동작하는 리프레이밍 및 태깅 모듈들의 제 1 세트, 및 제 2 세트의 태그되고 동기화된 데이터 스트림들을 생성하기 위해 제 2 세트의 동기화된 데이터 스트림들 중 대응하는 스트림들 상에서 동작하는 리프레이밍 및 태깅 모듈들의 제 2 세트를 포함한다. 상기 고차 변조기는 제 1 광학적으로 변조된 신호를 생성하기 위해 제 1 세트의 태그되고 동기화된 데이터 스트림들에 대해 2N 레벨 광 변조를 수행하는 제 1 고차 변조기 및 제 2 광학적으로 변조된 신호를 생성하기 위해 제 2 세트의 태그되고 동기화된 데이터 스트림들에 대해 2N 레벨 광 변조를 수행하는 제 2 고차 변조기를 포함한다. 상기 멀티플렉서는 제 1 및 제 2 광학적으로 변조된 신호들을 수신하도록 동작가능하고 광 수신기로의 전송 이전에 단일 멀티플렉싱된 광 신호를 발생시키기 위해 멀티플렉서 상에서 서브-캐리어 멀티플렉싱을 수행하도록 동작가능하다.
다른 대안에서, 상기 적어도 하나의 언프레이밍 및 동기화 모듈은 복수의 언프레이밍 및 동기화 모듈들을 포함하고, 복수의 언프레이밍 및 동기화 모듈들의 각각은 동기식 데이터 스트림들의 대응하는 세트를 생성하기 위해 비동기식 데이터 스트림들의 대응하는 세트 상에서 동작하도록 구성된다. 상기 적어도 하나의 리프레이밍 및 태깅 모듈은 복수의 리프레이밍 및 태깅 모듈들을 포함한다. 복수의 리프레이밍 및 태깅 모듈들의 각각은 대응하는 태그된 동기식 데이터 스트림을 생성하기 위해 동기식 데이터 스트림들의 세트 중 대응하는 데이터 스트림을 처리하도록 구성된다. 여기서, 상기 멀티플렉서는 복수의 시분할 멀티플렉서들을 포함한다. 상기 시분할 멀티플렉서들의 각각은 태그된 동기식 데이터 스트림들의 세트를 멀티플렉싱하고 시분할 멀티플렉싱된 신호를 발생시키기 위해 동작가능하다. 그리고, 상기 고차 변조기는 복수의 시분할 멀티플렉서들로부터 시분할 멀티플렉싱된 신호들을 수신하고 고차원 변조기 상에서 2N 레벨 광 변조를 수행하도록 동작가능하다.
다른 예에서, 상기 시스템은 적어도 하나의 모듈이 비동기식 데이터 스트림들에 대해 언프레이밍 및 동기화를 수행하기 이전에 광 신호들로부터 전기 신호들로 N 비동기식 데이터 스트림들을 변환하는 복수의 광-대-전기 변환기들을 더 포함한다. 추가의 예에서, 상기 시스템은 광 수신기로의 전송 이전에 고차 변조기로부터의 신호와 하나 이상의 다른 광 신호들을 멀티플렉싱하는 파장 분할 멀티플렉서를 더 포함한다. 그리고, 또 다른 예에서, 고차 변조기는 위상 시프트 키잉(phase shift keying) 또는 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation)를 이용하여 2N 레벨 광 변조를 수행하기 위해 동작가능하다.
다른 실시예에 따라서, 광학적으로 데이터를 전송하는 방법은 복수의 N 비동기식 데이터 스트림들을 수신하는 단계와; 복수의 N 비동기식 데이터 스트림들의 각각에 대해 언프레이밍을 수행하는 단계와; 복수의 N 비동기식 데이터 스트림들을 동기화하는 단계와; 데이터 스트림들 중 하나 이상의 특정 데이터 스트림들을 식별하도록 데이터를 태그를 포함하는 구조화된 전송 프레임으로 맵핑하기 위해 동기화된 데이터 스트림들을 리프레이밍 및 태그하는 단계와; 그리고 광 수신기로의 전송을 위해 구성된 고차 변조된 신호를 생성하기 위해 리프레이밍 및 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 2N 레벨 광 변조를 수행하는 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 상기 방법은 2N 레벨 광 변조를 수행하는 것 이전에 동기화된 데이터 스트림들과 관련된 신호들의 위상 및 변조 중 적어도 하나를 갖는 동기화된 데이터 스트림들을 차동 인코딩하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 방법은 리프레이밍 및 태깅되고 동기화된 데이터 스트림들의 멀티플렉싱을 수행하는 것을 더 포함한다. 여기서, 멀티플렉싱은 편광 멀티플렉싱, 서브-캐리어 멀티플렉싱 및 시분할 멀티플렉싱 중 적어도 하나를 포함한다.
하나의 대안에서, 상기 언프레이밍 및 동기화는 제 1 세트의 동기식 데이터 스트림들 및 제 2 세트의 동기식 데이터 스트림들을 생성하고; 상기 리프레이밍 및 태깅은 제 1 세트의 동기식 데이터 스트림들로부터 제 1 세트의 리프레이밍 및 태그된 동기식 데이터 스트림들 및 제 2 세트의 동기식 데이터 스트림들로부터 제 2 세트의 리프레이밍 및 태그된 동기화된 데이터 스트림들을 생성하고; 2N 레벨 광 변조는 제 1 고차 변조된 신호를 생성하기 위해 제 1 세트의 리프레이밍 및 태그되고 동기화된 데이터 스트림들에 대해 고차 변조를 수행하는 것 및 제 2 고차 변조된 신호를 생성하기 위해 제 2 세트의 태그되고 동기화된 데이터 스트림들에 대해 고차 변조를 수행하는 것을 포함하고; 그리고 상기 멀티플렉싱은 광학 수신기로의 전송 이전에 단일 멀티플렉싱된 광 신호를 발생시키기 위해 제 1 및 제 2 고차 변조된 신호들에 대해 편광 멀티플렉싱을 수행하는 것을 포함한다.
다른 대안에서, 상기 언프레이밍 및 동기화는 제 1 세트의 동기식 데이터 스트림들 및 제 2 세트의 동기식 데이터 스트림들을 생성하고; 상기 리프레이밍 및 태깅은 제 1 세트의 동기식 데이터 스트림들로부터 제 1 세트의 상기 리프레이밍 및 태그된 동기식 데이터 스트림들, 및 제 2 세트의 동기화된 데이터 스트림들로부터 제 2 세트의 상기 리프레이밍 및 태그된 동기화된 데이터 스트림들을 생성하고; 상기 2N 레벨 광 변조는 제 1 고차 변조된 신호를 생성하기 위해 제 1 세트의 리프레이밍 및 태그되고 동기화된 데이터 스트림들에 대해 고차 변조를 수행하는 것 및 제 2 고차 변조된 신호를 생성하기 위해 제 2 세트의 상기 태그되고 동기화된 데이터 스트림들에 대해 고차 변조를 수행하는 것을 포함하고; 그리고 상기 멀티플렉싱은 광학 수신기로의 전송 이전에 단일 멀티플렉싱된 광 신호를 발생시키기 위해 제 1 및 제 2 고차 변조된 신호들에 대해 서브-캐리어 멀티플렉싱을 수행하는 것을 포함한다.
다른 대안에서, 상기 언프레이밍 및 동기화는 제 1 세트의 동기식 데이터 스트림들 및 제 2 세트의 동기식 데이터 스트림들을 생성하고; 상기 리프레이밍 및 태깅은 제 1 세트의 동기식 데이터 스트림들로부터 제 1 세트의 리프레이밍 및 태그된 동기식 데이터 스트림들 및 상기 제 2 세트의 동기식 데이터 스트림들로부터 제 2 세트의 상기 리프레이밍 및 태그된 동기식 데이터 스트림들을 생성하고; 상기 멀티플렉싱은 제 1 시분할 멀티플렉싱된 신호를 발생하기 위해 제 1 광학적으로 변조된 신호에 대해 제 1 시분할 멀티플렉싱된 동작을 수행하는 것 및 제 2 시분할 멀티플렉싱된 신호를 생성하기 위해 상기 제 2 광학적으로 변조된 신호에 대해 제 2 시분할 멀티플렉싱된 동작을 수행하는 것을 포함하고; 2N 레벨 광 변조는 제 1 및 제 2 시분할 멀티플렉싱된 신호들에 대해 2N 광 변조를 수행하는 것을 포함한다.
다른 예에서, 상기 방법은 언프레이밍 및 동기화를 수행하기 이전에 광 신호들로부터 전기 신호들로 N 비동기식 데이터 스트림들을 변환하는 것을 더 포함한다. 또 다른 예에서, 상기 방법은 광 수신기로의 전송 이전에 고차 변조된 신호를 하나 이상의 다른 광 신호들과 파장 분할 멀티플렉싱을 수행하는 것을 더 포함한다. 그리고 다른 예에서, 2N 레벨 광 변조는 위상 시프트 키잉 또는 직교 진폭 변조를 이용한다.
다른 실시예에서, 광 송수신기는 복수의 N 비동기식 데이터 스트림들로부터 프레이밍 정보를 제거함으로써 언프레이밍을 수행하고 비동기식 데이터 스트림들을 동기화하는 적어도 하나의 모듈을 포함한다. 상기 송수신기는 동기화된 데이터 스트림들을 리프레이밍하고 인코딩된 스트림 정보를 동기화된 데이터 스트림들에 태그하는 적어도 하나의 모듈 및 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 광 수신기로의 전송 이전에 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 2N 레벨 광 변조를 수행하기 위해 동작가능한 고차 변조기를 더 포함한다. 상기 송수신기는 원격 고차 변조기로부터 태그되고 동기화된 스트림들을 수신하고, 수신된 스트림들의 세트를 출력하기 위해 수신된 태그되고 동기화된 데이터 스트림들에 대한 복조 및 검출 중 적어도 하나를 수행하도록 동작가능한 광 수신기 모듈, 디코딩된 스트림들을 발생시기키 위해 수신된 스트림들의 세트를 디코딩하도록 동작가능한 디코더, 및 디코딩된 스트림들을 리프레이밍하는 적어도 하나의 모듈을 포함한다.
하나의 예에서, 광 송수신기는 태그 식별을 수행하고 디코딩된 스트림들의 리프레이밍 이전에 디코딩된 스트림들을 리오더링하는 수단을 더 포함한다. 다른 예에서, 광 송수신기는 수신된 스트림들의 세트에서 전송 손상들을 제거(clean up)하도록 수신된 스트림들의 세트에 대한 신호 제거를 수행하는 수단을 더 포함한다. 또 다른 예에서, 상기 광 수신기 모듈은, 상기 수신된 태그되고 동기화된 데이터 스트림들로부터 차동 위상 정보를 추출하기 위해 안정된 광검출기들로 직접 검출을 수행하도록 동작가능하다. 다른 예에서, 상기 광 수신기 모듈은 수신된 태그되고 동기화된 데이터 스트림들로부터 위상 상태들을 추출하기 위해 코히어런트 검출(coherent detection)을 수행하기 위해 동작가능한 하나 이상의 국부 발진기들을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 양상에 따라 예시적인 광 송수신기를 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명의 양상들에 따라 다수의 비동기식 데이터 스트림들을 동기식 스트림들로의 변환을 도시한다.
도 3은 본 발명의 양상들에 따라 고차 변조를 갖는 편광 및 서브-캐리어 멀티플렉싱의 사용을 도시한다.
도 4는 본 발명의 양상들에 따라 고차 변조를 갖는 시분할 멀티플렉싱을 도시한다.
도 5a-b는 본 발명의 양상들에 따라 사용을 위한 예시적인 고차 변조 성상도들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 양상에 따라 임베드된 태그를 사용하는 제 1 방법의 프레임 식별을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 양상에 따라 임베드된 태그를 사용하는 제 2 방법의 프레임 식별을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 양상에 따라 16-QAM 고차 변조를 사용하는 시스템을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 양상에 따라 예시적인 직사각형 16-QAM 전송기 구성을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 양상에 따라 예시적인 별 16-QAM 전송기 구성을 도시한다.
도 11은 본 발명의 양상들에 따라 예시적인 전송기 및 수신기를 도시한다.
도 2는 본 발명의 양상들에 따라 다수의 비동기식 데이터 스트림들을 동기식 스트림들로의 변환을 도시한다.
도 3은 본 발명의 양상들에 따라 고차 변조를 갖는 편광 및 서브-캐리어 멀티플렉싱의 사용을 도시한다.
도 4는 본 발명의 양상들에 따라 고차 변조를 갖는 시분할 멀티플렉싱을 도시한다.
도 5a-b는 본 발명의 양상들에 따라 사용을 위한 예시적인 고차 변조 성상도들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 양상에 따라 임베드된 태그를 사용하는 제 1 방법의 프레임 식별을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 양상에 따라 임베드된 태그를 사용하는 제 2 방법의 프레임 식별을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 양상에 따라 16-QAM 고차 변조를 사용하는 시스템을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 양상에 따라 예시적인 직사각형 16-QAM 전송기 구성을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 양상에 따라 예시적인 별 16-QAM 전송기 구성을 도시한다.
도 11은 본 발명의 양상들에 따라 예시적인 전송기 및 수신기를 도시한다.
본원의 양상들, 특징들 및 이점들은 하기의 실시예들 및 첨부된 도면들을 참고함으로써 이해될 것이다. 다른 도면들의 동일한 참조 번호들은 동일 또는 유사한 요소들을 나타낼 수 있다. 또한, 하기의 서술은 본 발명을 제한하지 않고, 오히려 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들 및 등가물들에 의해 정의된다.
본 명세서에서 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 시스템들은 심볼(symbol) 마다 다수의 비트들을 전송하기 위해 고차 변조(high order modulation)를 이용한다. 그와 같은 시스템들은 수신기에서 데이터 스트림들을 복구하기 위해 데이터 스트림 식별자를 갖는 차등 인코딩(differential encoding)을 이용할 수 있다. 아래에서 더 상세하게 기술되는 것처럼, 안정된 수신기들을 사용하는 직접 검출 또는 광학 로컬 오실레이터를 사용하는 코히어런트 검출(coherent detection) 중 하나가 수신기에 의해 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 양상들에 따른 광 송수신기 시스템(100)을 나타내는 블록도이다. 시스템(100)은 입력 측에서 다중 저속 클라이언트 신호들, 및 출력 측에서 DWDM 파장을 갖는 고속 신호를 이용한다. 이 실시예에서 도시된 것처럼, 복수의 N 비동기식 데이터 스트림들은 시스템(100)에 입력된다. N 데이터 스트림들 각각은 경미한 차이의 데이터 레이트를 가질 수 있는데, 예를 들어, 각 스트림은 R 기가비트/초, 통상적으로 +/- 100 ppm 차이 내의 주어진 데이터 레이트를 가질 수 있다. N 스트림들은 페이로드 레벨 언-프레이밍 모듈들(payload level un-framing modules)(102)을 통해 전달되고, 동기화 블록(104)에서 동기화된다. 언-프레이밍 모듈들(102)은 인피니밴드(Infiniband), 이더넷(Ethernet) 또는 소넷 프레이밍(SONET framing)을 제거한다. 데이터 스트림들은 동기화 블록(104)으로 조정된다. 동기화를 이용하는 전송 시나리오들에 대해, 동기화 블록(104)은 모든 스트림들이 동일한 기준 클럭(reference clock)으로부터 다른시간으로 조정(re-time)될 수 있도록 하여, 스트림들이 모두 동일한 데이터 레이트로 전송되도록 한다. 언-프레이밍 및 동기화는 동일한 장비 또는 다른 장비에서 개별적으로 또는 동시에 행해질 수 있다. 언-프레이밍 모듈들(1021 - 102N)에 의한 수신 이전에, 데이터 스트림들은 변환 모듈들(1051 - 105N)을 통해 광 신호들을 전기 신호들로 변환될 수 있다. 이러한 변환 모듈들(105)은, 인입하는 스트림들이 광 신호들 대신 전기 신호들로서 수신되면 생략될 수 있다.
이후, 스트림들은 하나 이상의 프레이밍 모듈들로 리프레이밍(re-framing)되고, 스트림들의 데이터를 복구하기 위해 블록(108)에 태그된다. 프레이밍 모듈들(106)은 헤더 또는 마커와 같은 정보를 스트림에 부가하고, 태깅(tagging) 블록(108)은 스트림 정보를 인코딩한다. 리프레이밍 및 태깅은 동일한 장비 또는 다른 장비에서 개별적으로 또는 동시에 행해질 수 있다. 프레이밍 및 태깅 섹션들은 인입하는 클라이언트 데이터를 고정된 크기의 구조화된 전송 프레임에 맵핑하는 기능을 수행하고, 헤더 정보를 부가한다. 헤더 정보의 일부로서, 태그는 특정 클라이언트 스트림을 식별하기 위해 부가된다. 이 태그는 수신기 위치에서 상기 클라이언트 스트림을 복구하기 위해 사용된다.
이후, 스트림들은 차동 인코더(110)에 바람직하게 제공되고, 차동 인코더(110)는 신호들의 위상 및/또는 진폭을 인코딩한다. 바람직하게, 차동 인코딩은 수신기에서 데이터 스트림들의 복구를 가능하게 하도록 데이터 스트림 식별자를 사용하여 수행된다. 데이터 스트림 식별자는 간단한 3 또는 4 비트 2진 코드, 예를 들면, 100 또는 1011이 될 수 있다. 이후, 차동적으로 인코딩된 신호들은 광 변조기 컴플렉스(112)로 전송된다. 여기에서, 개별적인 스트림들의 데이터는, 예를 들어 그레이 코딩을 사용하여, n-레벨 변조 신호상으로 다수의 성상도 포인트(constellation point)들에 매핑된다. (진폭 및 위상 변조의 조합을 나타내는) 이러한 성상도들의 각각은 지속파(Continuos Wave: CW) 레이저(114)에 의해 생성된 캐리어로 변조되고, 이러한 변조된 광 신호들의 다수의 인스턴스(instance)들은 광섬유 케이블을 거치는 DWDM 파장을 통한 전송을 위해 함께 멀티플렉싱(multiplex)된다.
일 예에서, 고차 변조는 4 비트들/심볼을 전송하기 위해 16 QAM을 사용한다. 이러한 예에서, 심볼 (보(baud)) 레이트는 40 Gb/s의 비트 레이트를 갖는 10Gb/s일 수 있다. 이것은 단일 WDM 파장을 갖고, 50 GHz 파장 그리드를 사용하는 4개의 비동기식 10 Gb/s 데이터 스트림들의 전송을 가능하게 한다. 따라서, 시스템은 높은 스펙트럼 효율을 위해 높은 비트 레이트를 가능하게 하는 동안 낮은 보 레이트를 유지할 수 있다. 아래에서 설명된 다른 예들에서, 고차 변조는 하나 이상의 부가적인 변조 기법들과 결합되어 사용될 수 있다. 이러한 변조 기법들은 편광 멀티플렉싱(polarization multiplexing), 서브-캐리어 멀티플렉싱 및 중간 TDM 멀티플렉싱을 포함한다.
도 1에서 도시된 수신기 측에서, DWDM 신호들은 광 수신기 모듈(116)로 입력되고, 광 수신기 모듈(116)은 복조기 및/또는 검파기로서 기능한다. 광 수신기 모듈은 광 신호들들을 전기 신호들로 변환한다. 일 실시예에서, 수신기 모듈(116)은 차동 위상 정보를 추출하기 위해 안정된 광검파기(photodetector)들로 직접적인 검파를 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 수신기 모듈(116)은 위상 상태들을 추출하기 위해 광 하이브리드(optical hybrid)를 갖는 코히어런트 검파에 기초하여 국부 발진기를 이용할 수 있다. 모듈(116)은 신호 제거(signal clean up)를 위해 디지털 신호 처리기("DSP")를 가지고 또는 디지털 신호 처리기 없이 사용될 수 있다.
신호 조절기(signal conditioner)(118)는 시스템(100)의 일부로서 포함될 수 있다. 신호 조절기가 포함되면, 신호 조절기(118)는 분산과 같은 전송 손상들을 제거하기 위해 사용되고, 신호가 섬유의 길이를 가로지른 후 손상들에 대해 보상한다. 신호 조절기(118)는, 바람직하게, 예를 들어 FIR(Finite Impulse Response) 필터들 또는 MLSE(Maximum Likelihood Sequence Estimator)를 사용하여, 크로매틱 분산을 위한 보상, 및 위상 및 편광 복구를 포함할 수 있다. 이것은 알려진 적응 등화(adaptive equalization) 알고리즘들을 사용하여 달성된다. 그 결과로 발생된 스트림들은 디코더(120)로 디코딩된다. 리프레이밍은 개별적인 리프레이밍 모듈들(1221 - 122N)에 의해 수행된다. 이 시간에, 태그 식별 및/또는 리오더링(reordering)이 블록(124)에서 달성된다. (필요하면) 태그 식별 및 리오더링은 리프레이밍 프로세스가 발생하기 전 수행될 수 있다. 이후, 리프레이밍, 태깅 및 리오더링은 동일한 장비 또는 다른 장비에서 개별적으로 또는 동시에 행해질 수 있다. 전기-대-광 변환기 모듈들(1261 - 126N)은 신호들을, 다운스트림 시스템(미도시)으로 전해지는 N 광 데이터 스트림들로 다시 변환하기 위해 사용될 수 있다. 대안으로, 광 변환기 모듈들(126)은, 광 신호들이 다운스트림 시스템으로 전송될 때 생략될 수 있다.
상기의 논의에 따라, 도 2는 고차 변조를 갖는 광 신호로서 다중 비동기식 데이터 스트림들(2021 - 202N)을 전달하는 예시적인 시스템(200)을 도시한다. 도면은 광 섬유를 통한 전송 전에 다수의 변조된 신호들(N 스트림들)을 멀티플렉싱하는 파장을 도시한다. 비동기식 및 동기식 클럭 도메인들 사이의 분리는, 비동기식 데이터 스트림들을 PHY 및/또는 MAC 층 프레임들로의 재맵핑(remapping)(예를 들어, 블록들(2041 - 204N)에서 도시된 언프레이밍)하는 것과 동기식 레퍼런스와 같은 공통 기준 클럭(208)을 사용하여 비동기식 데이터 스트림들을 동기적으로 리프레이밍하는 것을 통해 달성된다.
이후, 동기식 데이터 스트림들은, 예를 들어 도 1의 변조기 컴플렉스(112)에 관련하여 설명된 것처럼, 블록(210)에서 멀티-레벨 변조로 변조되고 멀티플렉싱된다. N 동기식 비트 스트림들에 대해, 2N 심볼 변조 기법이 사용되어, 동기식 스트림들의 각각은 이후 2N 심볼 변조된 스트림으로 맵핑된 N-비트 심볼 내의 하나의 비트로서 처리될 수 있다. 이러한 변조된 스트림의 각각은 파장 도메인에서 다시 멀티플렉싱하는 미리-특정된 캐리어 파장으로 전달될 수 있다. 부가적인 멀티플렉싱된 광 신호들은 블록(212)에서 도시된 것처럼, 전송 이전에 WDM 멀티플렉싱된 신호들에 부가될 수 있다. 반대(reverse)의 프로세스는 비동기식 데이터 스트림들(2021 - 202N)을 획득하기 위해 수신된 신호들 상에서 이용된다.
상기에서 설명된 것처럼, 부가된 변조 기법들은 고차 변조에 따라 이용될 수 있다. 도 3은 고차원 변조와 제 2 직교 멀티플렉싱 방법(예를 들어, 편광 또는 서브-캐리어 멀티플렉싱)을 결합하는 예시적인 구조(300)를 제공한다. 이러한 실시예에서, 편광 또는 서브-캐리어에 대한 클럭 도메인들은 완전히 독립적이다. 예를 들어, 도시된 것처럼, 각각의 블록들(3021 및 3022)에 의해 처리된 2세트의 스트림들(11 - 1N 및 21 - 2N)이 존재한다. 언프레이밍의 처리의 완료시, 스트림들의 상위 세트(11 - 1N)는 제 1 공통 클럭(3041)을 가지고, 스트림들의 하위 세트(21 - 2N)는 제 2 공통 클럭(3041)을 가진다. 제 1 및 제 2 공통 클럭들은 바람직하게 서로 독립적이다. 예를 들어, 클럭들은 라인 카드(line card) 기반 마다 선택될 수 있다. 각 라인 카드는 통상적으로 하나 또는 두 개의 파장들을 나타낸다.
도 3에 도시된 스트림 세트들의 전송 및 수신 프로세스는 도 1 및 도 2에 관련하여 상기에서 논의된 것처럼 진행할 수 있고, 아래에서 논의된 것처럼 다른 멀티플렉싱에도 적용된다. 전송 측에서, 별개의 스트림 세트들(11 - 1N 및 21 - 2N)이 도 2의 블록(210) 및 도 1의 광 변조기 컴플렉스(112)로서 기능하는, 각각의 변조기 컴플렉스들(3061 및 3062)에 의해 프로세싱되면, 별개의 스트림 세트들(11 - 1N 및 21 - 2N)은, 예를 들면, 편광 멀티플렉싱 또는 서브-캐리어 멀티플렉싱 중 하나에 의해, 블록(308)에서 함께 멀티플렉싱된다. 편광 멀티플렉싱은 편광 빔 결합기("PBC: Polarization Beam Combiner)를 사용하여 행해질 수 있다. 서브-캐리어 멀티플렉싱은 FPGA 또는 ASIC으로 행해질 수 있거나, 일련의 모듈들을 사용하여 멀티플렉싱되고, RF 결합되며, 레이저 광원(laser source)을 변조하기 위해 RF-대-광 업컨버터에 의해 후속처리되는 (통상적으로 DWDM 그리드보다 훨씬 가깝게 이격된) 서브-캐리어들의 결합에 의한 다른 메커니즘으로 행해질 수 있다. 블록(308)로부터의 발생된 출력은 이후 WDM 멀티플렉서(310)에 전송된 단일 멀티플렉싱된 광 신호이다. 여기에서, WDM 멀티플렉서(212)를 가지고, 부가된 멀티플렉싱된 광 신호들은 부가될 수 있고, 발생된 광학 스트림은 광 케이블(미도시)을 통한 전송을 위해 준비된다. 수신측에서, 역 프로세싱이 발생하고, 여기서 광 케이블로부터의 입력은 WDM 디멀티플렉싱되고, 임의의 부가된 멀티플렉싱된 광 신호들은 편광 또는 서브-캐리어 디멀티플렉싱이전에 제거된다.
본원의 실시예에서, 서브-캐리어 멀티플렉싱은 공동-캐리어(co-carrier) 또는 다중 캐리어들을 이용할 수 있다. 서브-캐리어 변조를 통해, 전송기들 및 수신기들의 부가적인 세트가 사용되지만, 복합 광 스펙트럼은 더 확산되는 효과를 만드는 단일 ITU 그리드 윈도우를 통해 전송될 수 있다. 지원된 데이터 스트림들의 총 수는 서브 캐리어들의 수(예를 들어, 2)와 동일한 펙터에 의해 증가한다.
도 4는 중간 TDM 멀티플렉싱 단계를 갖는 고차 변조 조합을 포함하는 예시적인 시스템(400)을 도시한다. 이 실시예에서, TDM 스테이지는 공통 클럭을 사용하는 2개의 인입하는 스트림들을 동기적으로 멀티플렉싱한다. 도시된 것처럼, 시스템(400)은 도 2의 시스템(200)과 동일한 방식으로 배열된다. 여기에서, 비동기식 스트림들(4021, 4022, ... , 402N)의 다른 세트들(예를 들어, 쌍들)은 동기식 스트림들의 대응하는 쌍들이 되도록 공통 로컬 클럭(408)으로부터의 타이밍을 이용하는 프레이밍/태깅 모듈들(406) 및 언프레이밍 모듈들(404)에 의해 프로세싱된다. 블록(410)에서 멀티-레벨 변조로 변조하기 전, 각각의 동기식 스트림 쌍은 멀티플렉싱된 신호를 생성하기 위해 각각의 블록(412)에 멀티플렉싱된 시 분할이다.
중간 TDM 멀티플렉싱 스테이지(블록들(4021 - 402N))는 더 많은 인입하는 데이터 스트림들이 지원되는 것을 가능하게 데이터 레이터를 증가시킨다. 예를 들어, 고차 변조만을 사용하여, R의 심볼 레이트를 갖는 2N의 성상도 크기는 R의 데이터 레이트에서 동작하는 N 스트림들 각각을 지원한다. 이 실시예에서, 중간 TDM 스테이지의 사용으로, 출력 신호의 심볼 레이트는 R*T로 증가되고, 여기서 T는 중간 TDM 스테이지에서 멀티플렉싱된 데이터 스트림들의 수이고, 지원된 데이터 스트림들의 전체 수는 이제 N*T이다. 동등하게 (또는 대안적으로), 중간 스테이지는 성상도 크기를 감소시킨다. 현재의 예에서, 2개의 데이터 스트림들은 각 블록(412)에서 함께 TDM 멀티플렉싱되지만, 부가적인 스트림들은 또한 부가될 수 있다. 예를 들어, 4개 이상의 스트림들은 함께 멀티플렉싱될 수 있다. 그리고, WDM 멀티플렉서(212)에 관련되어 상기에서 논의된 것처럼, 추가의 멀티플렉싱된 광 신호들은, 발생된 광학 스트림이 전송되기 전 WDM 멀티플렉서(414)에 부가될 수 있다.
여러 다양한 배열들이 논의되었지만, 본 명세서에서의 특징들의 임의의 조합은 고차 변조를 갖는 것으로 이용될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 시스템은 고차 변조와 함께 임의의 또는 모든 편광 멀티플렉싱, 서브-캐리어 멀티플렉싱 및 TDM 멀티플렉싱을 포함할 수 있다. 부가하여, 그와 같은 프로세싱에 의해 형성된 다수의 스트림들은 파장 분할 멀티플렉싱을 사용하여 결합될 수 있다.
상기에서 나타난 여러 조합들에 대하여, 일부 방법들은 동기화가 필요하지만 다른 것들은 필요하지 않다. 본원 발명은 동기식 또는 비동기식 맵핑 방법을 포함하는 방법들의 임의의 조합에 대해 적용가능하다. 테이블 1은 아래에서 여러 멀티플렉싱 방법들을 나타내고 개별적인 스트림들이 동기화될 필요가 있는지 식별한다.
표 1: 멀티플렉싱 방법들 및 동기화
발명의 일 양상에 따라, 고차 변조에 대해 사용된 성상도의 타입은, 형태와 함께 위상 및 진폭의 임의의 조합이 될 수 있다. 예시적인 성상도들은 단지 위상의 변조에 대해서는 QPSK 또는 8-PSK를 포함하고, 위상 및 변조에 대해서 16-QAM을 포함한다. 성상도 형태의 변동의 예들은 별 또는 정사각형 성상도들이다. 도 5a - b는 2가지 타입들의 16-QAM 성상도들이고, 여기서 도 5a는 별 구성을 나타내고 5b는 정사각형 구성을 나타낸다. x 및 y 축들은 전송동안 위상 회전에 기인하여 회전될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 태깅은 이러한 이슈를 다루기 위해 사용되고, 여기서 수신기는 스트림들이 인코딩되는지를 결정하기 위해 태그 정보를 사용한다. 태깅은 아래에서 더 상세하게 다루어진다.
성상도의 크기는 임의일 수 있고, 인입하는 데이터 스트림들의 링크 집성 그룹(Link Aggregation Group)("LAG")의 크기에 의존할 수 있다. 예를 들어, (4개의 4 비트들/심볼을 갖는) 16-QAM은 40 GB/s에서 동작하는 변조된 신호를 통해, 각각이 10Gb/s에서 움직이는 4 데이터 스트림들을 전송하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, (8 비트들/심볼을 갖는) 256-QAM은 80 GB/s에서 동작하는 변조된 신호를 통해, 각각이 10Gb/s에서 움직이는 8 데이터 스트림들을 전송하기 위해 사용될 수 있다.
전송 측상의 상기에서 기술된 변조 기법들은 전송 링크를 완성하기 위해 수신기에서 등가의 복조/디멀티플렉싱의 방법들과 결합된다. 고차 변조를 이용하는 상기에서 기술된 주된 방법에 대해, 수신기 회로는 국부 발진기 없는 직접적인 검출 또는 국부 발진기를 가진 코히어런트 검출 중 하나를 이용할 수 있다. 여러 가능성들이 아래에서 기술된다.
한가지 선택은 신호 처리 블록 없이 직접적인 검출을 수행하는 것이다. 일 실시예에서, 적절한 광학적 성능이 추가의 신호 처리 블록들 없이 가능한 링크들에 대해, 이러한 직접적인 검출은 비용 및 전력 효율들에 대해 바람직한 구현이다. 이러한 접근에서, 어떤 국부 발진기도 사용되지 않는다. 대신, 직접적인 검출은 상대적인 위상 상태들을 복구하고, 그 결과 위상 상태들에서 차동적으로 인코딩된 신호들을 추출하기 위해 사용된다. 예를 들어, 안정된 광검출기들은 차동 위상 정보를 추출하기 위해 사용될 수 있다.
다른 선택은 신호 처리 블록을 사용하는 직접적인 검출이다. 여기에서, 백엔드 신호 처리 블록은 위상 복구, 크로메틱 및 편광 분산 보상, 및 비선형 효과들 및 편광 잡음의 부분적인 제거에 대해 사용된다. 신호 처리 블록은 아날로그 블록 또는 디지털 블록 중 하나로써 구현될 수 있다. 디지털 신호 처리 블록은 아날로그 대 디지털(A/D) 변환기를 동반한다.
세번째 선택은 신호 처리 블록을 갖는 국부 발진기를 사용하는 것이다. 이러한 경우에서, 국부 발진기는, 호모다인(homodyne) 또는 헤테로다인(heterodyne) 기술들 중 하나를 이용하는 90도 하이브리드 컴플렉스를 통한 인입하는 신호와 국부 발진기의 결합함으로써 인입하는 신호의 코히어런트 검출을 가능하게 한다. 이러한 추출된 상태들은, 신호 클린업에 대해 DSP 백 엔드와 같은 신호 처리 블록을 사용하는 후처리될 수 있다.
상기에서 기술된 것처럼, 태깅은 도 1에서 도시된 것처럼, 언프레이밍 후에 수행된다. 발명의 일 양상에 따라, 방법은 수신기에서 데이터 스트림을 식별하고 복구하기 위해 고유한 비트 시퀀스를 갖는 데이터 스트림들 중 하나 또는 모든 것을 태그하기 위해 사용된다. 시스템이 절대적인 위상 복구가 아닌 상대적인 위상 복구를 수행하는 하나의 바람직한 실시예에서, 이러한 태깅 방법은 복구된 데이터 스트림을 식별하기 위해 사용된다. 변조 기법에 따르면, (데이터 스트림들의 최대 수까지의) 하나 이상의 데이터 스트림들은 데이터 스트림들의 복구 및 식별을 가능하게 하도록 태그된다.
도 6은 데이터 스트림들의 상대적 위상이 전송 동안 보전될 수 있으면, 채널에 대한 임베드된 태그를 사용하는 프레임 식별의 한가지 방법을 도시한다. 이러한 시나리오에서, 하나의 데이터 스트림의 식별로, 서로에 대해 고정되고 알려진 위상 관계를 갖는 나머지 데이터 스트림들을 식별하고 추출하기에 충분하다. 식별 태그를 통합하기 위한 한가지 방법은 프레임 프리엠블 내의 고유한 비트 시퀀스를 사용하는 것이다. 고차 변조를 이용하는 모든 데이터 스트림들이 동기된 프레임이기 때문에, 모든 데이터 스트림들은 이러한 방법을 사용하여 식별될 수 있다.
고차 변조 접근(예를 들어, 편광 멀티플렉싱, 서브-캐리어 멀티플렉싱 및 중간 TDM 멀티플렉싱)과 결합된 다른 예들에 대해서, 개별 데이터 스트림들 사이의 관계가 알려지고, 따라서, 개별적인 데이터 스트림들 사이의 관계가 보존될 수 있을 때 개별적인 데이터 스트림들 사이의 관계는 상기에서 기술된 동일한 태깅 과정을 이용하여 복구되고 적절하게 식별될 수 있다. 멀티플렉싱 기법마다 어떤 부가적인 태그들도 요구되지 않는다.
도 7은 채널에 대한 임베드된 태그를 사용하는 프레임 식별의 대안의 방법을 나타낸다. 여기에서, 데이터 스트림들의 상대적인 위상은 전송 동안 보존되지 않는다. 이러한 시나리오에서, 모든 또는 (변조 기법에 따른 1과 N 사이의) 하나 보다 많은 데이터 스트림의 식별은 서로에 대해 고정되고 알려진 위상 관계를 갖지 않는 나머지 데이터 스트림들을 식별하고 추출하기 위해 필요하다.
상기에서 논의된 것처럼, 다른 고차 변조 기술들은 본 명세서에서 나타난 다른 구조들을 갖도록 이용될 수 있다. 도 2에서 도시된 전체 구조를 갖는, 도 8은 16-QAM 변조를 이용하는 4개의 비동기식 데이터 스트림들을 멀티플렉싱하는 특정 예를 나타낸다. 도 9는 16-QAM 정사각형 성상도에 대한 전송기 구현(900)의 예를 도시한다. 여기서, 4개의 인코딩된 데이터 스트림들(9021 - 9024)은 A, B, C, 및 D 각각으로 표현된다. 레이저로(904)부터의 빔은 분할되고 4개의 변조기들("M")(9061 - 9064)에 제공된다. 하나의 일 실시예에서, 변조기들(906)은 마하-젠더 변조기들(MZM)이다. 도시된 것처럼, 레이저 신호의 하위 브랜치(lower branch)는 감쇠기(908) 또는 낮은 분할 비율을 갖는 스플리터에 의해 감쇠된다. 하위 브랜치는 위상 및 진폭 변조의 조합의 경우에서 감쇠된다. 마하-젠더 변조들기은 위상 변조를 제공하고, 감쇠기들은 필요한 진폭 감소를 제공한다. 이것은 4개의 포인트들이 상위 "크로스(cross)" 다이어그램의 4개의 포인트들보다 작은 진폭을 갖는 것으로 도시된 하위 "크로스" 다이어그램에서 도시된다.
변조기들(9061 및 9061)로부터 출력된 신호들은 동상("I")인 반면에, 변조기들(9062 및 9064)은 90도 만큼 시프트(직교)된다("Q"). 도시된 것처럼, 상위 브랜치들로부터의 I 및 Q 요소들은 제 1 성상도를 갖고, 하위 브랜치들로부터의 I 및 Q 요소들은 정사각형 16-QAM인 발생된 성상도를 갖는 제 2 성상도를 갖는다.
도 10은 16-QAM 별 성상도에 대한 전송기 구현(1000)의 실시예를 도시한다. 여기에서, 4개의 인코딩된 데이터 스트림들(10021 - 10024)은 A, B, C, D 각각으로 나타내어진다. 레이저(1004)로부터의 빔은 분할되고 4개의 변조기들("M")(10061 - 10064)에 제공된다. 일 실시예에서, 변조기들(1006)은 마하-젠더 변조기들이다. 발생된 성상도는 도시된 것처럼 16-QAM 별이다.
도 11은 예시적인 시스템 레벨 애플리케이션(1100)을 도시한다. 전송기 측(1102)에서, 저속 데이터-스트림의 그룹은 고차 변조를 이용하는 단일 DWDM 파장으로 맵핑된다. 수신기 측(1104) 상에서, 인입하는 고차 변조된 신호는 저속 데이터-스트림들의 그룹으로 디-프레이밍된다.
여기에서 본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 이러한 실시예들은 단지 본원 발명의 이러한 원리들 및 적용들을 예시하는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 많은 변형들이 예시된 실시예들에 따라 행해질 수 있고, 다른 구성들이 첨부된 청구 범위들에 의해 정의된 본원 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 고안될 수 있음이 이해될 것이다.
산업상 이용가능성
본원 발명은 고차 변조 기술들을 이용하는 광 통신 시스템들(이에 제한되지 않음)을 포함하는 폭넓은 산업상 이용가능성의 이익을 얻는다.
Claims (20)
- 광 전송기로서,
복수의 N 비동기식 데이터 스트림들로부터 획득된 복수의 프레임들을 수신하고 ― 상기 복수의 프레임들에서 상기 비동기식 데이터 스트림들의 프레이밍 정보는 제거됨 ―;
복수의 동기화된 데이터 스트림들을 획득하기 위해 공통 클럭을 동기식 레퍼런스로서 사용하여 상기 복수의 프레임들을 리프레이밍하고, 상기 동기화된 데이터 스트림들 중 하나 이상의 선택된 데이터 스트림에 인코딩된 정보를 태그(tag)하도록
구성된 모듈; 및
상기 태그되고 동기화된 데이터 스트림들을 포함하는 상기 동기화된 데이터 스트림들의 2N 레벨 광 변조를 수행하도록 구성된 변조기
를 포함하는,
광 전송기. - 제 1 항에 있어서,
상기 변조기가 상기 2N 레벨 광 변조를 수행하기 이전에 상기 동기화된 데이터 스트림들과 관련된 신호들의 위상 및 진폭 중 적어도 하나를 인코딩하도록 구성된 차동 인코더를 더 포함하는,
광 전송기. - 제 1 항에 있어서,
상기 동기화된 데이터 스트림들의 편광 멀티플렉싱(polarization mulitplexing), 서브-캐리어 멀티플렉싱(sub-carrier multiplexing) 및 시분할 멀티플렉싱(time division multiplexing) 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 멀티플렉서를 더 포함하는,
광 전송기. - 제 1 항에 있어서,
상기 인코딩된 정보는 수신기에서 복구를 위해 주어진 태그된 데이터 스트림을 식별하기 위해 사용되는 고유한 비트 시퀀스를 포함하는,
광 전송기. - 제 1 항에 있어서,
수신기에서 수신 시 상기 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 인코딩된 정보는 상기 동기화된 데이터 스트림들 중 하나 이상의 태그되지 않은 데이터 스트림을 식별하고 추출하기 위해 사용되는,
광 전송기. - 제 1 항에 있어서,
상기 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 인코딩된 정보는 프레임 프리엠블(preamble) 내에 배치된 고유한 비트 시퀀스인,
광 전송기. - 제 1 항에 있어서,
광 수신기로의 전송 이전에 상기 변조기로부터의 신호의 파장 분할 멀티플렉싱을 수행하도록 구성된 파장 분할 멀티플렉서를 더 포함하는,
광 전송기. - 광 전송 이전에 데이터를 프로세싱하는 방법으로서,
복수의 N 비동기식 데이터 스트림들로부터 획득된 복수의 프레임들을 수신하는 단계 ― 상기 복수의 프레임들에서 상기 비동기식 데이터 스트림들의 프레이밍 정보는 제거됨 ―;
복수의 동기화된 데이터 스트림들을 획득하기 위해 공통 클럭을 동기식 레퍼런스로서 사용하여 상기 복수의 프레임들을 리프레이밍하는 단계;
상기 동기화된 데이터 스트림들 중 하나 이상의 선택된 데이터 스트림에 인코딩된 정보를 태그하는 단계; 및
고차 변조된 신호를 생성하기 위해, 상기 태그되고 동기화된 데이터 스트림들을 포함하는 상기 동기화된 데이터 스트림들의 2N 레벨 광 변조를 수행하는 단계
를 포함하는,
광 전송 이전에 데이터를 프로세싱하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 2N 레벨 광 변조를 수행하는 단계 이전에 상기 동기화된 데이터 스트림들을 상기 동기화된 데이터 스트림들과 관련된 신호들의 위상 및 진폭 중 적어도 하나로 차동 인코딩하는 단계
를 더 포함하는,
광 전송 이전에 데이터를 프로세싱하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 동기화된 데이터 스트림들의 멀티플렉싱을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 멀티플렉싱은 편광 멀티플렉싱, 서브-캐리어 멀티플렉싱 및 시분할 멀티플렉싱 중 적어도 하나를 포함하는,
광 전송 이전에 데이터를 프로세싱하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 인코딩된 정보는 수신기에서 복구를 위해 주어진 태그된 데이터를 식별하기 위해 사용되는 고유한 비트 시퀀스를 포함하는,
광 전송 이전에 데이터를 프로세싱하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
수신기에서 수신 시 상기 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 인코딩된 정보는 상기 동기화된 데이터 스트림들 중 하나 이상의 태그되지 않은 데이터 스트림을 식별하고 추출하기 위해 사용되는,
광 전송 이전에 데이터를 프로세싱하는 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 인코딩된 정보는 프레임 프리엠블(preamble) 내에 배치된 고유한 비트 시퀀스인,
광 전송 이전에 데이터를 프로세싱하는 방법. - 광 수신기로서,
원격 광 전송기로부터 복수의 N 동기화된 데이터 스트림들을 수신하고 ― 상기 복수의 수신된 동기화된 데이터 스트림들은 인코딩된 정보로 태그된 하나 이상의 데이터 스트림들을 포함함 ―;
수신된 데이터 스트림들의 세트를 획득하기 위해, 상기 태그된 데이터 스트림들을 포함하는 상기 수신된 동기화된 데이터 스트림들에 대한 2N 레벨 광 복조를 수행하도록 구성된
광 수신기 모듈;
상기 인코딩된 정보를 사용하여 상기 수신된 데이터 스트림들의 세트를 디코딩하고 그리고 디코딩된 데이터 스트림들을 발생시키도록 구성된 디코더; 및
상기 디코딩된 데이터 스트림들을 리프레이밍하는 적어도 하나의 모듈
을 포함하는,
광 수신기. - 제 14 항에 있어서,
상기 광 수신기는 상기 리프레이밍 이전에 태그 식별 및 상기 디코딩된 데이터 스트림들의 리오더링(reordering)을 수행하도록 구성되는,
광 수신기. - 제 14 항에 있어서,
상기 광 수신기 모듈은 상기 수신된 태그되고 동기화된 데이터 스트림들로부터 차동 위상 정보를 추출하기 위해 안정된 광검출기들로 직접 검출을 수행하도록 추가로 구성되는,
광 수신기. - 제 14 항에 있어서,
상기 광 수신기 모듈은 상기 수신된 태그되고 동기화된 데이터 스트림들로부터 위상 상태들을 추출하기 위해 코히어런트 검출(coherent detection)을 수행하도록 구성된 하나 이상의 국부 발진기들을 포함하는,
광 수신기. - 제 14 항에 있어서,
상기 인코딩된 정보는 상기 광 수신기에서 복구를 위해 주어진 태그된 데이터 스트림을 식별하기 위해 사용되는 고유한 비트 시퀀스를 포함하는,
광 수신기. - 제 14 항에 있어서,
상기 광 수신기에서 수신 시 상기 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 인코딩된 정보는 상기 동기화된 데이터 스트림들 중 하나 이상의 태그되지 않은 데이터 스트림을 식별하고 추출하기 위해 사용되는,
광 수신기. - 제 19 항에 있어서,
상기 광 수신기는 상기 태그된 데이터 스트림들과 태그되지 않은 데이터 스트림들 사이의 알려진 위상 관계에 기초하여 태그되지 않은 동기화된 데이터 스트림들을 식별하고 추출하기 위해 상기 태그되고 동기화된 데이터 스트림들의 인코딩 정보를 사용하도록 구성되는,
광 수신기.
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