KR101966621B1 - 무색, 무지향성 및 무경쟁성 네트워크 노드 - Google Patents

무색, 무지향성 및 무경쟁성 네트워크 노드 Download PDF

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Abstract

무색이고, 무지향성이며 무경쟁성인 노드는, 결합 파장 선택적 스위치(WSS) 및 분기 WSS를 갖는 결합/분기 단자를 포함한다. 결합 및 분기 WSS는, 임의의 두 개의 입력부에 의해 수신된 광학 빔들의 파장 성분들이 출력부들 중 공통된 하나의 출력부에 동시에 지향될 수 없다면, 그 입력부들 중 임의의 것에서 수신된 파장 성분들의 임의의 서브세트를 그 광 출력부들 중 상이한 출력부에 선택적으로 지향시킬 수 있도록 각각 구성된다. 복수의 트랜스폰더 포트는 각각 분기 WSS의 상이한 출력부 및 결합 WSS의 상이한 입력부에 광학적으로 결합된다.

Description

무색, 무지향성 및 무경쟁성 네트워크 노드{Colorless, directionless and contentionless network node}
본 출원은 2014년 11월 26일자로 출원된 미국 가출원(provisional application) 제62/084,843호인, 발명의 명칭 "고속 및 고 접속성을 위한 모듈형 광학 시스템"의 정식(non-provisional) 출원이며, 2014년 2월 9일자로 출원된 미국 가출원 제62/113,738호의 정식 출원인, 2015년 5월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/709,770호인, 발명의 명칭 "다지점 무경쟁성 파장 선택적 스위치(WSS)"에 관련되며, 두 출원은 인용에 의해 본 출원에 결합되었다.
광학 WDM 전송 네트워크에서, 개별 파장들에서 복수의 광 채널들을 갖는 광 신호들이 한 위치에서 다른 위치로 전송된다. WDM 기술의 중요 요소는 재구성 가능한 광 결합/분기 다중화(reconfigurable optical add/drop multiplexing, ROADM) 기반 노드로서, 이는 여러 파장의 신호를 받아 들여 이 파장들 중 일부를 국부적으로 선택적으로 분기(drop)하되 다른 것들은 통과시킨다. 이러한 기능은 WDM 네트워크에 유연성과 재구성 가능성을 제공한다.
이상적인 ROADM 기반 노드는 무색, 무지향성 및 무경쟁성으로 지칭되는 세 가지 중요한 특징들을 가지고 있다. 무색 노드는, 그 노드의 각 결합/분기(add/drop) 포트가 파장 선택적(wavelength selective)이지 않은 노드이므로, 임의의 파장이 임의의 트랜스폰더(transponder) 포트에서 결합되거나 분기될 수 있다. 무지향성 노드는, 그 노드의 결합/분기 채널이 차수(degree) 선택적이지 않은 노드이므로, 트랜스폰더 포트에 결합된 임의의 파장은 임의의 아웃바운드(outbound) 노드 차수로 지향될 수 있으며 그 반대의 경우도 가능하다. 무경쟁성 노드는, 임의의 사용 가능한 트랜스폰더 포트로 동일한 파장이 동시에 다수 차수에 결합되거나 그로부터 분기될 수 있는 노드이다.
본 발명은 무색, 무지향성 및 무경쟁성 네트워크 노드를 제공한다.
일 측면에서, 광 전송 네트워크의 상이한 광 전송 경로 상에 WDM 광 신호를 각각 지향시키고 광 전송 경로로부터 WDM 광 신호를 수신하는 복수의 네트워크 차수 인터페이스를 포함한다. 각각의 네트워크 차수 인터페이스는 서로 광학적으로 결합되어 네트워크 차수 인터페이스들 중 임의의 하나에 수신된 WDM 광 신호의 임의의 하나 이상의 파장 성분들이 네트워크 차수 인터페이스들 중 임의의 다른 하나로 지향될 수 있다. 네트워크 노드는 또한 분기 파장 선택적 스위치(WSS) 및 결합 WSS를 포함하는 결합/분기 인터페이스를 포함한다. 분기 WSS는, 복수의 출력부와, 각각 네트워크 차수 인터페이스 중 상이한 하나로부터 파장 성분을 수신하도록 광학적으로 결합되는, 복수의 입력부를 갖는다. 결합 WSS는, 복수의 입력부와, 각각 네트워크 차수 인터페이스 중 상이한 하나로 파장 성분을 지향시키도록 광학적으로 결합되는, 복수의 출력부를 갖는다. 결합 및 분기 WSS는, 임의의 두 개의 입력부에 의해 수신된 광학 빔의 파장 성분이 출력부들의 공통된 하나에 동시에 지향될 수 없다면, 그것의 입력부들 중 임의의 하나에서 수신된 파장 성분의 임의의 서브세트를 그것의 광학 출력부들 중 상이한 하나로 선택적으로 지향시키도록 각각 구성된다. 복수의 트랜스폰더 포트는 각각 분기 WSS의 상이한 출력부 및 결합 WSS의 상이한 입력부에 광학적으로 결합된다.
도 1은 무색이고 무지향성이지만 무경쟁성은 아닌 종래의 노드 구조의 개략도이다.
도 2는 무색, 무지향성 및 무경쟁성 노드의 일 예를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는, 각각, 다지점 무경쟁성 파장 선택적 스위치와 같은 단순화된 광학 장치의 일 예의 상면도 및 측면도이다.
도 4는 입력 빔이 결상되는(imaged) 도 3a 및 도 3b에 도시된 파장 선택적 스위치에 채택된 제1 스위칭 소자의 평면도이다.
도 5는 비-분산(non-dispersed) 광학 빔들이 결상되는 도 3a 및 도 3b에 도시된 파장 선택적 스위치에 사용되는 제2 스위칭 소자의 평면도이다.
도 6은 도 3a 및 도 3b의 광학 장치의 측면도로서, 입력 포트들에서 수신되는 파장들의 여러 서브세트(subset)들이 출력 포트들 중 여러 포트들로 지향되는 것을 도시한다.
도 7은 도 3a 및 도 3b의 광학 장치의 측면도로서, 스위칭 장치(arrangement)가 수행할 수 없는 두 개의 파장 성분들을 스위칭 하는 방식을 도시한다.
도 8은 단일 스위칭 소자만 사용되는 파장 선택적 스위치의 대안적 실시예에 사용된 스위칭 소자의 평면도이다.
도 9는 도 3a 및 도 3b의 파장 선택적 스위치의 대안적 실시예에 사용된 제1 스위칭 소자의 평면도이다.
도 10은 여기에 설명된 유형의 하나 이상의 CDC 노드들을 포함할 수 있는 WDM 전송 네트워크의 일 예를 도시한다.
무색-무지향성-무경쟁성(colorless-directionless-contentionless, CDC) 노드는 실제로 구현하기가 어려울 수 있고, 많은 수의 트랜스폰더 포트들을 사용하는 노드들의 경우 특히 그러하다. ROADM 기반 노드의 핵심 구성 요소는 파장 선택적 스위치(wavelength selective switch, WSS)이다. CDC 노드를 제공하기 어려운 한 가지 이유는, 그 자체로 무경쟁성인 실용적인 파장 선택적 스위치(WSS)가 부족하기 때문이다. 무경쟁성 WDD들을 사용하지 않고 구현되는 CDC 노드는 일반적으로 복잡하고, 많은 수의 포트가 사용되는 경우 높은 분배 손실(splitting loss)과 같은 장애를 겪는다. 따라서 일반적으로 사용 가능한 노드는 종종 무색이고 무지향성이지만 무경쟁성이지는 않다.
도 1은 무색이고 무지향성이지만 무경쟁성이지는 않은 종래의 노드 구조의 개략도이다. 노드(100)는 네트워크 차수 인터페이스(network degree interfaces, 1201, 1202 및 1203)를 포함하는 3차(three degree) 노드이다. 각각의 네트워크 차수 인터페이스는 한 쌍의 광 증폭기(optical amplifiers)(102)에 결합되는데, 1xN 광학 팬-인(fan-in) 장치, 예컨대 파워 스플리터(power splitter, PS) 또는 1xN 파장 선택적 스위치(WSS, 104)에 연결되는 입력부와, Nx1 광학 팬-아웃(fan-out) 장치, 예컨대 WSS(106)에 연결되는 출력부를 갖는다. 네트워크 차수 1로부터의 입력 포트(1O81) 상의 다중화된 광 신호는 PS/WSS(104)를 통해, 각각 네트워크 차수 2 및 3를 위해, WSS들(106) 및 연관된 출력 포트(1102 및/또는 1103)로 선택적으로 지향된다. 동일한 방식으로, 입력 포트(1O82 및 1O83)(네트워크 차수 2 및 3) 상의 다중화된 광 신호는 시스템의 다른 네트워크 차수로 유사하게 라우팅(routed) 될 수 있다.
결합/분기 단자(130)는 파장들을 국부적으로 결합 및/또는 분기하는데 사용된다. 각각의 결합/분기 단자는 한 쌍의 1xN WSS들(132, 134)을 포함하는 분기부(drop portion)를 갖는다. 제1 WSS(132)는 상이한 방향들로부터 분기 트래픽(drop traffic)을 수집하기 위해 사용되고 제2 WSS(134)는 어느 파장이 어느 트랜스폰더 포트로 분기될지 선택하기 위해 사용된다. 결합/분기 단자의 결합부(add portion)는 상이한 트랜스폰더들로부터의 트래픽을 집합(aggregate)시키기 위한 결합기(combiner, 135) 및 결합된 트래픽을 상이한 방향들로 지향시키기 위한 스플리터(splitter, 137)를 포함한다. 결합/분기 단자(130)에서의 제1 1xN WSS(132)의 사용으로 인해, 임의의 주어진 시간에 단지 하나의 특이한(unique) 파장이 분기될 수 있다. 따라서, 노드(100)는 경쟁을 겪는다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 주제는 무색, 무지향성 및 무경쟁성 노드에 관한 것이다. 이 결과는, 일 구현예에서, 그것이 실용적인 방식으로 구현될 수 있게 허용하되, 그럼에도 불구하고 노드가 무경쟁적으로(contentionlessly) 동작하도록 허용하는 방식으로 그 작동이 제한되는, 파장 선택적 스위치(WSS)를 포함하는 결합/분기 단자를 사용함으로써 달성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, CDC 노드(200)는 4차 노드로 예시된다. 물론, 더 일반적으로, 노드(200)는 임의의 원하는 개수의 차수를 갖도록 구성될 수 있다.
CDC 노드(200)는 네트워크 차수 인터페이스(2201, 2202 및 2203 및 2204)를 포함하는 3차 노드이다. 각각의 네트워크 차수 인터페이스는 한 쌍의 광 증폭기(202)에 결합되는데, 1xN 광학 팬-인 장치, 예컨대 파워 스플리터(PS) 또는 1xN 파장 선택적 스위치(WSS)(204)에 연결되는 입력부와, Nx1 광학 팬-아웃 장치, 예컨대 Nx1 WSS(206)에 연결되는 출력부를 갖는다. 네트워크 차수 1로부터의 입력 포트(2081) 상의 다중화된 광 신호는 PS/WSS(204)를 통해, 각각 네트워크 차수 2, 3 및 4를 위해, WSS들(206) 및 연관된 출력 포트(2102, 2103 및/또는 2104)로 지향된다. 동일한 방식으로, 입력 포트(2082, 2083 및 2084)(네트워크 차수 2, 3 및 4) 상의 다중화된 광 신호는 시스템의 다른 네트워크 차수로 유사하게 라우팅 될 수 있다. 즉, WSS들(204)의 입력 포트들과 WSS들(208)의 출력 포트들을 연결하는 선들로 도 2에 논리적으로 도시된 바와 같이, 네트워크 차수 인터페이스의 각각은 서로 광학적으로 결합되어, 임의의 하나의 네트워크 차수 인터페이스 상에서 수신되는 WDM 광 신호의 임의의 하나 이상의 파장 성분들이 임의의 다른 하나의 네트워크 차수 인터페이스로 지향될 수 있다.
CDC 노드(220)는 또한 파장들을 국부적으로 결합 및/또는 분기하는 결합/분기 인터페이스를 포함한다. 각각의 결합/분기 단자는 제1 MxP WSS(250)를 포함하는 분기부를 가지며, 여기서 M은 노드에서의 차수의 개수와 동일하고 P는 노드에서 사용 가능한 트랜스폰더 포트의 개수이다. 제1 MxP WSS(250)의 M 개의 입력 포트들 각각은 1xN 광학 팬-인 장치들(204)의 출력부에 광학적으로 연결되고, 제1 MxP WSS(250)의 P 개의 출력 포트들 각각은 트랜스폰더 포트들(270) 중 하나에 연결된다. 마찬가지로, 각각의 결합/분기 단자는 제2 MxP WSS(260)를 포함하는 결합부를 갖는다. 제2 MxP WSS(260)의 M 개의 출력 포트들 각각은 광학 팬-아웃 장치, 즉 N×1 WSS(206)의 입력에 광학적으로 연결되고, 제2 PxM WSS(260)의 P 개의 입력 포트들 각각은 트랜스폰더들(270) 중 하나에 연결된다. 편의상, 제1 및 제2 WSS(250, 260)는 트랜스폰더들 중 4 개에 광학적으로 결합된 것으로만 도시되어 있다.
앞서 언급한 바와 같이, MxP WSS들(250, 260)의 동작은, CDC 노드의 동작에 악영향을 미치지 않는 실용적이고, 비교적 간단한 방식으로 구현될 수 있게 허용하도록 제한된다. 특히, MxP WSS들(250, 260) 각각은, 임의의 두 개의 입력 포트에 의해 수신된 광학 빔의 파장 성분들이 출력 포트들 중 공통된 하나의 포트에 동시에 지향될 수 없다면, 그 입력 포트들 중 임의의 포트에서 수신된 WDM 광 신호들 각각의 파장 성분들의 임의의 서브세트를 그 광 출력 포트들 중 다른 하나의 포트에 선택적으로 지향시킬 수 있도록 구성된다. 이 제한에 따라 작동하는 WSS는 노드가 무경쟁성일 수 있게 여전히 허용하지만, 그러한 WSS는 제조자에게 덜 복잡하고 더 단순할 수 있으므로 이 제한에 따라 작동하지 않는 WSS보다 저렴할 수 있다.
CDC 노드(200)의 결합/분기 단자에 사용되는 WSS들(250, 260) 중 하나 또는 둘 모두에 사용될 수 있는 적절한 WSS의 일 예가, 본원과 함께 계속 중인 미국 특허 출원[일련번호(docket no.) 2062/31]에 기재되어 있으며, 그 전체가 인용에 의해 본 출원에 결합되었다. 이 예시적인 WSS는 도 3 내지 도 9를 참조하여 이하에서 설명될 것이다. 물론, 여기 개시된 CDC 노드는 전술한 기능 제한에 따라 동작하는 다른 WSS를 사용할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, WSS들(250, 260)은 심지어 더 제한적인 방식으로 기능할 수도 있다. 구체적으로, 임의의 주어진 시간에 임의의 주어진 출력부에 단지 하나의 개별 파장 성분이 지향될 수 있는 추가적인 제약이 부과될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 WSS(100)의 상면도 및 측면도이다. 도 3a의 상면도는 또한 여기서 분산 평면도(dispersion plane view)로 지칭되고 도 3b의 측면도는 또한 여기서 스위칭 평면도(switching plane view)로 지칭된다. 광은 입력 및 출력 포트로 기능하는 광섬유와 같은 광 도파로(optical waveguides)를 통해 WSS(100)에 입력되고 출력된다. 도 3b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 입력 포트 어레이(101)는, 각각 콜리메이터들(collimators)(1021, 1022, 1023... 102m)에 결합된 복수의 개별 입력 섬유들(1011, 1012, 1013... 101m)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 입력 섬유들(101)로부터의 광은 콜리메이터들(102)에 의해 자유공간(free-space) 빔으로 변환된다. 입력 포트 어레이(101)로부터 나오는 광은 z축에 평행하다. 입력 포트 어레이(101)가 도 1b에서 네 개의 광섬유/콜리메이터 쌍들만 도시하지만, 더 일반적으로, 임의의 적절한 개수의 광섬유/콜리메이터 쌍들이 사용될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서, 두 축의 광에 영향을 주는 광학 요소들은 두 도면 모두에서 양볼록 광학 장치(bi-convex optics)로서 실선으로 도시되어 있다. 반면, 한 축의 광에만 영향을 미치는 광학 요소들은 영향을 받는 축에 실선으로 도시되어 있다. 한 축의 광에만 영향을 미치는 광학 요소들은 그것들이 영향을 미치지 않는 축에 점선으로도 도시되어 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에서, 광학 요소들(102, 106, 109, 111)은 두 도면 모두에서 실선으로 도시된다. 반면, 광학 요소들(103, 104, 105, 107, 110)은 (그것들이 분산 평면에서 초점력(focusing power)를 갖기 때문에) 도 3a에서는 실선으로 도시되고 (그것들이 스위칭 평면에서 빔에 영향을 주지 않으므로) 도 3b에서는 점선으로 도시된다. 광학 요소(108)는 (그것이 스위칭 평면에서 빔에 영향을 끼치므로) 도 3b에서 실선으로 도시되고 (그것이 분산 평면에서 빔에 영향을 주지 않으므로) 도 3a에서 점선으로 도시된다.
입력 포트 어레이(101)를 떠나는 빔들은 콜리메이터들(102)로 지향되는데, 콜리메이터들(102)은 스위칭 평면의 하나의 축을 따라 빔들을 시준하고(collimate) 빔들이 분산 평면에서 계속 발산하게 하는 원통(cylinder) 렌즈들이다. 원통 렌즈(103)는 콜리메이터들(102)로부터 빔들을 수신하고 분산 평면에서 빔들을 시준한다. 렌즈(103)는 스위칭 평면에서 빔들에 별다른 영향을 미치지 않는다. 이제 빔들은 분산 평면과 스위칭 평면 모두에서 시준된다.
원통 렌즈(103)에 의해 분산 평면에서 시준된 후에, 빔들은 자유공간 광선(light beams)을 그 구성 파장 성분들(또는 간단히 "파장") 또는 분산 평면의 채널들로 분리하는 제1 파장 분산 소자(104)(예를 들어, 회절 격자(diffraction grating) 또는 프리즘)로 지향된다. 제1 파장 분산 소자(104)의 구성(예를 들어, 격자의 배향(orientation))으로 인하여, 그것은 스위칭 평면에서 빔들에 별다른 영향을 미치지 않는다. 분산된 파장들은 이어서 원통 렌즈(105)로 지향되는데, 원통 렌즈(105)는 분산 평면의 파장들을 제1 투과성 스위칭 소자(106) 상에 포커싱(focusing) 한다. 원통 렌즈(105)는 스위칭 평면에서 파장에 크게 영향을 주지 않는다.
이 시점에서, 입력 빔들은 서로 공간적으로 분리되지만, 각각은 스위칭 소자(106) 상에 분산된다. 이는 도 4에 도시되어 있는데, 도 4는 입력 빔들이 결상되는 제1 스위칭 소자(106)의, 광학 풋프린트(footprint) 도면으로도 알려져 있는, 평면도이다. 입력 빔들(2021, 2022, 2023... 202m) 각각은 입력 어레이(101)의 섬유들(1011, 1012, 1013... 101m) 중 하나로부터 수신된다. 도시된 바와 같이, 임의의 특정 입력 빔(2021, 2022, 2023... 202m)은 x축을 따라 그 구성 파장 성분들로 분산되고 y축을 따라 다른 입력 빔들로부터 공간적으로 분리된다.
그 다음, 제1 스위칭 소자(106)는 스위칭 평면에서 파장 의존 방식으로 입력 빔들을 조향(steer)한다. 제1 스위칭 소자에 의한 스위칭은 제2 스위칭 소자(109)와 연계하여 행해진다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 광학 소자의 예의 나머지 광학 소자들을 특정한 후, 이 스위칭이 수행되는 방법을 이하에서 설명한다.
제1 스위칭 소자(106)에 의해 조향된 후, 각각의 입력 빔들의 구성 파장 성분들의 일부 또는 전부는 원통 렌즈(107)에 의해 분산 평면에서 재-시준된다(re-collimated). 이어서, 제2 파장 분산 소자(108)(예를 들어, 회절 격자 또는 프리즘)은 분산 평면에서 빔들의 시준된, 구성 성분들을 조합(combine)하거나 비-분산(un-disperse)시키는데 사용된다. 원통 렌즈(107) 및 제2 파장 분산 소자(108)는 스위칭 평면에서 별다른 영향을 미치지 않는다.
제2 스위칭 소자(109)는 분산 소자(108)로부터 재조합된(recombined) 빔들을 수신한다. 제2 스위칭 소자(109) 상에서 각각의 빔이 수신되는 위치는 제1 스위칭 소자(106)에 의해 수행되는 스위칭에 의해 결정된다. 특히, 재조합된 빔들은, 도 3b에 도시된 위치들(A, B, C, ...) 중 하나에 각각 선택적으로 지향된다. 도 5는, 분산되지는 않았지만 제2 스위칭 소자(109) 상의 다른 입력 빔들(2041, 2042, 2043... 204n)로부터 물리적으로 분리된, 다양한 위치들(A, B, C ...)에서 제2 스위칭 소자(109)에 도달하는 빔들(2041, 2042, 2043... 204n)을 도시한다.
원통 렌즈(110), 원통 렌즈릿(lenslet) 어레이(111) 및 섬유 어레이(112)는 입력 광학 장치들(101, 102, 103)과 유사한 방식으로 출력 광학 결합들을 형성한다. 특히, 원통 렌즈(110)는 스위칭 평면에서 빔들을 시준하고, 그 빔들을 원통 렌즈릿 어레이(111)의 원통 렌즈들(1111, 1112, 1113... 111n) 각각으로 지향시킨다. 각각의 원통 렌즈(1111, 1112, 1113... 111n)는 그것의 각각의 빔을 출력 섬유 어레이(112)의 출력 포트들(1121, 1122, 1113... 112n) 중 대응하는 포트로 지향시킨다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 스위칭 소자(109) 상의 위치들(A, B, C...)과 출력 포트들(1121, 1122, 1123... 112n) 사이에는 일대일 관계가 있다. 즉, 임의의 입력 포트로부터, 예컨대 제2 스위칭 소자(109)상의 위치(A)로 지향된 각 빔의 재조합된 파장들의 임의의 서브세트는 출력 포트들 중 동일한, 미리 정의된 하나의 포트로 제2 스위칭 소자(109)에 의해 항상 지향된다. 더 일반적으로, 임의의 입력 포트에 의해 제2 스위칭 소자(109) 상의 임의의 특정 위치(A, B, C ...)로 지향되는 각각의 빔의 재조합된 파장들의 임의의 서브세트는 제2 스위칭 소자(109)상의 특정 위치(A, B, C ...)에 대응하는 출력 포트들 중 동일한, 미리 정의된 하나의 포트로 제2 스위칭 소자(109)에 의해 항상 지향될 것이다.
동작 시, 제1 및 제2 스위칭 소자(106, 109)는, 임의의 주어진 출력 포트(112)가 임의의 한 시점에 단일 입력 포트로부터 파장들의 하나의 서브세트만 수용할 수 있다면, 임의의 주어진 입력 포트(101)에 의해 수신된 광학 빔의 파장들의 임의의 서브세트가 임의의 주어진 출력 포트(112)로 지향될 수 있도록, 함께 작동한다. 즉, 스위칭 소자들(106, 109)은, 동시에 주어진 다중 입력부가 아닌, 임의의 주어진 시간에 하나의 입력부에 대한 접속만을 지원하도록 출력 포트들이 제한되게 구성된다. 이러한 스위칭 거동은 도 6 및 도 7을 참조하여 설명될 것이다.
도 6은 입력 포트(101)에서 수신되는 파장들의 다양한 서브세트들이 출력 포트들 중 다양한 포트들로 지향되는 것을 도시한다. 각각의 입력 포트는 파장 성분들(λ1-λn)을 포함하는 WDM 광학 빔을 수신한다. 예를 들어, 도 6에서 입력 포트(1011)에 의해 수신된 광학 빔의 파장 성분들(λ1, λ5-λ7)은 출력 포트(1129)로 지향되고, 입력 포트(1012)에 의해 수신된 광학 빔의 파장 성분(λ1)은 출력 포트(1121)로 지향되며, 입력 포트(1013)에 의해 수신된 광학 빔의 파장 성분들(λ1-λn)은 출력 포트(1125)로 지향되고, 입력 포트(101n)에 의해 수신된 광학 빔의 파장 성분들(λ3-λ4, λ6, λ10-λn)은 출력 포트(1127)로 지향된다.
도 6과는 대조적으로, 도 7은 파장 성분들이 제1 스위칭 소자(106)로부터 제2 스위칭 소자(109)로 라우팅 되는 가상적이고 불가능한(impermissible) 상황을 도시한다. 구체적으로, 도 7에 도시된 스위칭 거동은 그것이 제2 스위칭 소자(109)상의 위치(B)가 입력 포트(1011) 및 입력 포트(1013) 둘 다로부터 동시에 파장 성분들을 수신하는 것을 나타내기 때문에 불가능하다.
제1 및 제2 스위칭 소자(106, 109)는 임의의 여러 상이한 기술 플랫폼에 기초할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 스위칭 소자는, 예를 들어, 프로그램 가능한 광 위상 변조기들(optical phase modulators) 또는 마이크로 전자기계(MEMS) 기반 소자들와 같은 빔-조향(beam-steering) 소자들일 수 있다. 적절한 프로그램 가능한(programmable) 광 위상 변조기의 일 예는 실리콘액정(liquid crystal on silicon)(LCoS) 소자이다. MEMs 기반 소자의 일 예는 디지털 마이크로미러 소자(digital micromirror device)(DMD)이다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 스위칭 소자(106, 109) 둘 다는 동일한 기술 플랫폼 또는 상이한 기술 플랫폼에 기반한다. 예를 들어, 후자의 경우, 제1 스위칭 소자(106)는 프로그램 가능한 광 위상 변조기일 수 있고 제2 스위칭 소자(109)는 MEMs 기반 소자일 수 있다.
대안적인 일 구현예에서, 도 3 내지 도 7에 도시된 두 개의 스위칭 소자 대신 단일 스위칭 소자가 사용된다. 즉, 도 3 내지 도 7에 도시된 제1 및 제2 스위칭 소자 둘 모두의 기능을 하나의 물리적 스위칭 소자로 달성할 수 있다. 도 8은 그러한 조합(combined) 스위칭 소자(301)의 광학 풋프린트 도면을 도시한다. 분산된 빔들(302) 및 비-분산된 빔들(303)은 물리적으로 분리되어 있으며, 여러 가지 방식으로 배향되거나 배치될 수 있다. 예를 들어, 분산된 빔들(302) 및 비-분산된 빔들(303)은 둘 다 도 5에서 수평 방향으로 연장하지만, 다른 실시예에서, 이들은 서로 다른 방향으로 연장할 수 있다(예를 들어, 분산된 빔들(302)은 수평 방향으로 연장할 수 있고 비-분산된 빔들(303)은 수직 방향으로 연장할 수 있다).
다른 대안적인 구현예에서, 공간적으로 분리된 입력 빔들이 스위칭 소자(106) 상에 결상되어 입력 빔들이 서로에 대해 오정렬(misaligned)되도록, 입력 포트들을 배향시킴으로써 크로스토크(crosstalk)를 감소시킬 수 있다. 이것은 도 9에 도시되는데, 도 9는 도 4의 평면도에 유사한 스위칭 소자(106)의 평면도이다. 그러나, 도 9에서, 입력 빔들은, 임의의 두 개의 상이한 입력 빔의 동일한 파장들이 y축을 따라 정렬되지 않도록, x축을 따라 시차를 두고 배치된다(staggered).
도 3 내지 도 9를 참조하여 본 명세서에서 설명된 WSS는, 입력 포트들이 출력 포트들로서 기능할 수 있고 출력 포트들이 입력 포트들로서 기능할 수 있도록 상호적인(reciprocal) 방식으로 동작할 수 있다. 따라서, 입력부 및 출력부라는 용어는 이 장치의 설명과 관련하여 교환 가능하게 사용된다.
도 10은 여기에 설명된 유형의 하나 이상의 CDC 노드들을 포함할 수 있는 WDM 전송 네트워크(200)의 일 예를 나타낸다. WDM 전송 네트워크(200)는 네트워크 노드들(210-215)을 포함한다. 각각의 노드는, 그것을 통하여 WDM 신호들이 전파되는 광섬유들을 포함할 수 있는 광 링크들(220-224)에 의해 적어도 하나의 다른 노드에 접속된다. 예를 들어, 노드(210)는 링크(220)에 의해 노드(211)에 접속되고, 노드(211)는 링크(221)에 의해 노드(212)에 접속된다. 또한, 노드(211)는 링크 (222)에 의해 노드(214)에 접속된다. 또한, 노드(214)는 링크(224)에 의해 노드(215)에 접속된다. 이 예에서 노드들(211, 214)은 3차 노드들이다. 각각의 링크는 WDM 신호들을 증폭하기 위한 하나 이상의 광 증폭기들(230-235)을 포함할 수 있다. 예컨대, 링크들(220, 221, 223, 224)은 각각 광 증폭기들(230, 231, 234, 235)을 포함한다. 마찬가지로, 링크(222)는 광 증폭기들(232, 233)을 포함한다. 데이터를 파장들에 인코딩 하기 위해 하나 이상의 광 파장들을 변조함으로써 정보가 WDM 전송 네트워크(200)를 통해 송수신된다. 여러 가지 변조된 광 파장들은 전송 링크들을 통해 전송되는 단일 WDM 신호로 조합된다(combined).
WDM 전송 네트워크는 종단 노드를 갖는 점대점(point-to-point) 광 네트워크, 환형(ring) 광 네트워크, 메쉬(mesh) 광 네트워크, 또는 임의의 다른 적절한 광 네트워크 또는 광 네트워크들의 조합을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 노드들 및 광 링크들의 개수는 예시적인 것이며 설명의 단순화를 위해 제공된다.
광 증폭기들(230-235)은 임의의 적합한 유형의 전광(all-optical) 증폭기(즉, 광전 변환(optical to electrical conversion)이 없는 증폭기)일 수 있다. 예를 들어, 광 증폭기들은 에르븀(erbium) 도핑된 광 증폭기들 또는 라만(Raman) 광 증폭기들과 같은 희토류 도핑된 광 증폭기들일 수 있다. 임의의 주어진 전송 네트워크에 사용되는 광 증폭기들은 모두 동일하거나 상이한 유형들일 수 있다.

Claims (27)

  1. 네트워크 노드로서,
    광 전송 네트워크의 상이한 광 전송 경로 상에 WDM 광 신호를 각각 지향시키고 상기 광 전송 경로로부터 WDM 광 신호를 수신하는 복수의 네트워크 차수 인터페이스들로서, 각각의 상기 네트워크 차수 인터페이스는 서로 광학적으로 결합되어 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 임의의 하나에 수신된 WDM 광 신호의 임의의 하나 이상의 파장 성분들이 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 임의의 다른 하나로 지향될 수 있는, 상기 네트워크 차수 인터페이스들;
    분기 파장 선택적 스위치(WSS) 및 결합 WSS를 포함하는 결합/분기 인터페이스로서, 상기 분기 WSS는, 복수의 출력부와, 각각 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 상이한 하나로부터 파장 성분들을 수신하도록 광학적으로 결합되는, 복수의 입력부를 갖고, 상기 결합 WSS는, 복수의 입력부와, 각각 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 상이한 하나로 파장 성분들을 지향시키도록 광학적으로 결합되는, 복수의 출력부를 가지며, 상기 결합 및 분기 WSS들은, 상기 입력부들 중 임의의 두 개의 입력부에 의해 수신된 광학 빔들의 파장 성분들이 상기 출력부들 중 공통된 출력부에 동시에 지향될 수 없다면, 그것의 입력부들 중 임의의 하나에서 수신된 파장 성분들의 임의의 서브세트를 그것의 광학 출력부들 중 상이한 하나로 선택적으로 지향시키도록 각각 구성되는, 상기 결합/분기 인터페이스, 및
    복수의 트랜스폰더 포트로서, 각각이 상기 분기 WSS의 상이한 출력부 및 상기 결합 WSS의 상이한 입력부에 광학적으로 결합되는, 상기 복수의 트랜스폰더 포트
    를 포함하고,
    상기 결합 또는 분기 WSS들 중 적어도 하나는 광학 빔들을 복수의 파장 성분들로 공간적으로 분리하기 위한 파장 분산 소자 및 상기 광학 빔들의 상기 복수의 파장 성분들을 수신하고 상기 입력부들과 상기 출력부들 사이에서 상기 파장 성분들을 선택적으로 지향시키기 위한 스위칭 장치(arrangement)를 포함하며,
    상기 스위칭 장치는, 상기 공간적으로 분리된 파장 성분들이 지향되는 제1 영역 및, 상기 파장 성분들의 선택적으로 지향된 서브세트들 각각이, 상기 서브세트들 각각의 파장 성분들이 서로 공간적으로 재조합된 후, 지향되는 제2 영역을 갖는 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치를 포함하는, 네트워크 노드.
  2. 제1항에서,
    상기 결합 및 분기 WSS들은 임의의 주어진 시간에 상기 출력부들 중 임의의 주어진 출력부으로 상기 파장 성분들 중 단지 하나의 파장 성분을 선택적으로 지향시키도록 각각 더 구성되는, 네트워크 노드.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치는 상기 제1 및 제2 영역이 위치하는 단일한(single) 광학 빔 조향 장치를 포함하는, 네트워크 노드.
  6. 제1항에서,
    상기 광학 빔 조향 장치는 제1 및 제2 광학 빔 조향 장치를 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제1 광학 빔 조향 장치에 위치하고 상기 제2 영역은 상기 제2 광학 빔 조향 장치에 위치하는, 네트워크 노드.
  7. 삭제
  8. 제1항에서,
    상기 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치는 프로그램 가능한(programmable) 광 위상 변조기를 포함하는, 네트워크 노드.
  9. 제6항에서,
    상기 제1 및 제2 광학 빔 조향 장치는 제1 및 제2 프로그램 가능한 광 위상 변조기를 포함하는, 네트워크 노드.
  10. 제6항에서,
    상기 제1 및 제2 광학 빔 조향 장치는 프로그램 가능한 광 위상 변조기 및 MEMs 기반 소자를 포함하는, 네트워크 노드.
  11. 제6항에서,
    상기 제1 광학 빔 조향 장치는 프로그램 가능한 광 위상 변조기이고, 상기 제2 광학 빔 조향 장치는 MEMs 기반 소자인, 네트워크 노드.
  12. 제1항에서,
    상기 스위칭 장치는, 상기 파장 성분들이 공간적으로 분리된 파장 성분들로 분산되는 동안 및 상기 파장 성분들이 비-분산적일 때, 상기 파장 성분들 중 선택된 파장 성분들을 스위칭 하도록 구성되는, 네트워크 노드.
  13. 광전송 네트워크로서,
    복수의 네트워크 노드들; 및
    상기 네트워크 노드들 각각을 다른 네트워크 노드들 중 적어도 하나에 광학적으로 결합시키는 복수의 광 전송 경로들
    을 포함하며, 상기 네트워크 노드들 중 적어도 하나는,
    상기 광 전송 네트워크의 상이한 광 전송 경로 상에 WDM 광 신호를 각각 지향시키고 상기 광 전송 경로로부터 WDM 광 신호를 수신하는 복수의 네트워크 차수 인터페이스들로서, 각각의 상기 네트워크 차수 인터페이스는 서로 광학적으로 결합되어 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 임의의 하나에 수신된 WDM 광 신호의 임의의 하나 이상의 파장 성분들이 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 임의의 다른 하나로 지향될 수 있는, 상기 네트워크 차수 인터페이스들; 및
    분기 파장 선택적 스위치(WSS) 및 결합 WSS를 포함하는 결합/분기 인터페이스로서, 상기 분기 WSS는, 복수의 출력부와, 각각 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 상이한 하나로부터 파장 성분들을 수신하도록 광학적으로 결합되는, 복수의 입력부를 갖고, 상기 결합 WSS는, 복수의 입력부와, 각각 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 상이한 하나로 파장 성분들을 지향시키도록 광학적으로 결합되는, 복수의 출력부를 가지는, 상기 결합/분기 인터페이스
    를 포함하며, 상기 결합 및 분기 WSS들은 각각,
    상기 입력부들로부터 광학 빔들을 수신하고 상기 광학 빔들 각각을 복수의 파장 성분들로 공간적으로 분리하기 위한 파장 분산 장치; 및
    상기 공간적으로 분리된 파장 성분들이 지향되는 제1 영역과, 상기 광학 빔들의 각각의 상기 복수의 파장 성분들의 임의의 서브세트가, 상기 서브세트 각각의 파장 성분들이 서로 공간적으로 재조합된 후, 선택적으로 지향되는 제2 영역을 갖는 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치로서, 상기 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치는 상기 복수의 파장 성분들의 서브세트들의 각각을 상기 출력부들 중 상이한 출력부으로 선택적으로 지향시키는, 상기 광학 빔 조향 장치;
    복수의 트랜스폰더 포트로서, 각각이 상기 분기 WSS의 상이한 출력부 및 상기 결합 WSS의 상이한 입력부에 광학적으로 결합되는, 상기 복수의 트랜스폰더 포트
    를 포함하는, 광 전송 네트워크.
  14. 제13항에서,
    상기 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치는 상기 제1 및 제2 영역이 위치하는 단일한 프로그램 가능한 광 위상 변조기를 포함하는, 광 전송 네트워크.
  15. 제13항에서,
    상기 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치는 제1 및 제2 프로그램 가능한 광 위상 변조기를 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제1 프로그램 가능한 광 위상 변조기 상에 위치되고, 상기 제2 영역은 상기 제2 프로그램 가능한 광 위상 변조기 상에 위치되는, 광 전송 네트워크.
  16. 제13항에서,
    상기 제2 영역은 상기 파장 성분들의 상기 공간적으로 재조합된 서브세트들이 상기 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치에 의해 선택적으로 지향될 수 있는 복수의 위치들을 포함하고, 상기 위치들 각각은, 상기 위치들 중 주어진 하나의 위치로 지향되는 상기 서브세트들 중 임의의 것이 상기 주어진 위치와 관련된 상기 출력부에 의해 수신되도록, 상기 출력부들 중 상이한 하나의 출력부에 관련되는, 광 전송 네트워크.
  17. 삭제
  18. 제13항에서,
    상기 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치는 프로그램 가능한 광 위상 변조기 및 MEMs 기반 소자를 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 프로그램 가능한 광 위상 변조기 상에 위치되고, 상기 제2 영역은 상기 MEMs 기반 소자 상에 위치되는, 광 전송 네트워크.
  19. 네트워크 노드로서,
    광 전송 네트워크의 상이한 광 전송 경로 상에 WDM 광 신호를 각각 지향시키고 상기 광 전송 경로로부터 WDM 광 신호를 수신하는 복수의 네트워크 차수 인터페이스들로서, 각각의 상기 네트워크 차수 인터페이스는 서로 광학적으로 결합되어 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 임의의 하나에 수신된 WDM 광 신호의 임의의 하나 이상의 파장 성분들이 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 임의의 다른 하나로 지향될 수 있는, 상기 네트워크 차수 인터페이스들;
    분기 파장 선택적 스위치(WSS) 및 결합 WSS를 포함하는 결합/분기 인터페이스로서, 상기 분기 WSS는, 복수의 출력부와, 각각 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 상이한 하나로부터 파장 성분들을 수신하도록 광학적으로 결합되는, 복수의 입력부를 갖고, 상기 결합 WSS는, 복수의 입력부와, 각각 상기 네트워크 차수 인터페이스들 중 상이한 하나로 파장 성분들을 지향시키도록 광학적으로 결합되는, 복수의 출력부를 가지며, 상기 결합 및 분기 WSS들은, 그것의 입력부들 중 임의의 하나에서 수신된 파장 성분들의 임의의 서브세트를 그것의 광학 출력부들 중 상이한 하나로 선택적으로 지향시키도록 각각 구성되는, 상기 결합/분기 인터페이스, 및
    복수의 트랜스폰더 포트로서, 각각이 상기 분기 WSS의 상이한 출력부 및 상기 결합 WSS의 상이한 입력부에 광학적으로 결합되는, 상기 복수의 트랜스폰더 포트
    를 포함하고,
    상기 결합 또는 분기 WSS들 중 적어도 하나는 광학 빔들을 복수의 파장 성분들로 공간적으로 분리하기 위한 파장 분산 소자 및 상기 광학 빔들의 상기 복수의 파장 성분들을 수신하고 상기 입력부들과 상기 출력부들 사이에서 상기 파장 성분들을 선택적으로 지향시키기 위한 스위칭 장치(arrangement)를 포함하며,
    상기 스위칭 장치는, 상기 공간적으로 분리된 파장 성분들이 지향되는 제1 영역 및, 상기 파장 성분들의 선택적으로 지향된 서브세트들 각각이, 상기 서브세트들 각각의 파장 성분들이 서로 공간적으로 재조합된 후, 지향되는 제2 영역을 갖는 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치를 포함하는, 네트워크 노드.
  20. 제19항에서,
    상기 결합 및 분기 WSS들은 임의의 주어진 시간에 상기 출력부들 중 임의의 주어진 출력부로 상기 파장 성분들 중 단지 하나의 파장 성분을 선택적으로 지향시키도록 각각 더 구성되는, 네트워크 노드.
  21. 제19항에서,
    상기 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치는 상기 제1 및 제2 영역이 위치하는 단일한(single) 광학 빔 조향 장치를 포함하는, 네트워크 노드.
  22. 제19항에서,
    상기 광학 빔 조향 장치는 제1 및 제2 광학 빔 조향 장치를 포함하고, 상기 제1 영역은 상기 제1 광학 빔 조향 장치에 위치하고 상기 제2 영역은 상기 제2 광학 빔 조향 장치에 위치하는, 네트워크 노드.
  23. 제19항에서,
    상기 적어도 하나의 광학 빔 조향 장치는 프로그램 가능한(programmable) 광 위상 변조기를 포함하는, 네트워크 노드.
  24. 제22항에서,
    상기 제1 및 제2 광학 빔 조향 장치는 제1 및 제2 프로그램 가능한 광 위상 변조기를 포함하는, 네트워크 노드.
  25. 제22항에서,
    상기 제1 및 제2 광학 빔 조향 장치는 프로그램 가능한 광 위상 변조기 및 MEMs 기반 소자를 포함하는, 네트워크 노드.
  26. 제22항에서,
    상기 제1 광학 빔 조향 장치는 프로그램 가능한 광 위상 변조기이고, 상기 제2 광학 빔 조향 장치는 MEMs 기반 소자인, 네트워크 노드.
  27. 제19항에서,
    상기 스위칭 장치는, 상기 파장 성분들이 공간적으로 분리된 파장 성분들로 분산되는 동안 및 상기 파장 성분들이 비-분산적일 때, 상기 파장 성분들 중 선택된 파장 성분들을 스위칭 하도록 구성되는, 네트워크 노드.
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