KR102427147B1 - 지능형 에지 투 에지 광학 시스템 및 파장 프로비저닝을 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

Abstract

광학 액세스 네트워크는 적어도 하나의 프로세서를 갖는 광학 허브를 포함한다. 이 네트워크는 복수의 광학 파이버 세그먼트들에 의해 광학 허브에, 제각기, 접속된 복수의 광학 분배 센터들, 및 복수의 지리적 파이버 노드 서빙 영역들을 추가로 포함한다. 복수의 파이버 노드 서빙 영역들의 각각의 파이버 노드 서빙 영역은 복수의 광학 분배 센터들 중 적어도 하나의 광학 분배 센터를 포함한다. 이 네트워크는 복수의 엔드 포인트들을 추가로 포함한다. 복수의 엔드 포인트들의 각각의 엔드 포인트는 적어도 하나의 광학 분배 센터와 동작가능하게 통신한다. 이 네트워크는 (i) 제1 엔드 포인트와 제2 엔드 포인트 사이의 복수의 광학 파이버 세그먼트들을 거치는 각각의 잠재적 통신 경로를 평가하고, (ii) 미리 결정된 경로 선택 기준들에 기초하여 최적의 파이버 경로를 선택하도록 구성된 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템을 추가로 포함한다.

Description

지능형 에지 투 에지 광학 시스템 및 파장 프로비저닝을 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR INTELLIGENT EDGE TO EDGE OPTICAL SYSTEM AND WAVELENGTH PROVISIONING}

관련 출원들의 상호 참조

본 출원은, 2016년 6월 20일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/352,279호의 이익 및 그에 대한 우선권을 주장하는, 2017년 5월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/590,464호의 이익 및 그에 대한 우선권을 주장하며, 이 미국 출원들 둘 다는 그 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다. 본 출원은 2017년 1월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/449,397호의 이익을 또한 주장한다. 이러한 선행 출원들 전부의 개시내용들은 그 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다.

본 개시내용의 분야는 일반적으로 파이버 통신 네트워크들에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 파장 분할 다중화를 이용하는 광학 액세스 네트워크들에 관한 것이다.

원격통신 네트워크들은 액세스 네트워크를 포함하고 이를 통해 최종 사용자 가입자들은 서비스 제공자에 접속한다. 일부 그러한 네트워크들은, 비유사 유형의 광학 전송 신호들이 그 자신의 상이한 파이버들을 통해 운반되도록 파이버 스트랜드들(fiber strands)의 충분한 가용성을 과거에는 제공했던, 파이버-옵틱 분배 인프라스트럭처들을 이용한다. 그렇지만, 액세스 네트워크를 통해 고속 데이터 및 비디오 서비스들을 제공하기 위한 대역폭 요구사항들은 늘어나는 소비자 수요들을 충족시키기 위해 급속히 증가하고 있다. 이러한 신호 용량 수요가 계속 늘어남에 따라, 개별적인 장거리 액세스 파이버 스트랜드들(long access fiber strands)의 용량이 제한된다. 새로운 장거리 액세스 파이버들을 설치하는 비용은 고가이며, 비유사 광학 전송 신호들은, 의도적으로 격리되지 않는 한, 동일한 파이버 스트랜드 상에서 서로로부터의 간섭을 경험한다. 이러한 레거시 파이버 환경은 새로운 파이버 설치를 축소해야만 하는 것과 연관된 비용을 피하기 위해 기존의 파이버 인프라스트럭처로부터 보다 많은 용량을 짜내도록 운영자들에 요구한다.

종래의 액세스 네트워크들은 전형적으로, 홈 가입자들과 같은, 무려 500명의 최종 사용자에게 서비스를 제공하는, 노드당 6개의 파이버를 포함하며, 파이버들 중 2개의 파이버는 다운스트림 및 업스트림 주거 전송(residential transport)을 위해 사용되고, 나머지는 노드 분할(node splitting) 또는 기업 서비스들을 위해 사용된다. 종래의 노드들은 종래의 기술들을 사용하여 더 이상 분할될 수 없고, 전형적으로 예비(미사용) 파이버들을 포함하지 않으며, 따라서 제한된 파이버 가용성을 보다 효율적이고 비용 효과적인 방식으로 이용할 필요가 있다. 예를 들어, DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) 환경들은 유사한 광학 전송 기술들을 사용하여 신호들을 다중화할 수 있다. 케이블 텔레비전 환경과 같은 특정한 액세스 네트워크 환경들에서, DWDM은 다양한 포맷들을 이용할 수 있지만, 그의 파이버 스트랜드 가용성은 종래의 파이버-옵틱 인프라스트럭처 비용 및 고려사항들에 의해 여전히 제한된다. 케이블 액세스 네트워크들은 케이블 RF 스펙트럼의 광학 캐리어들 상으로의 아날로그 변조, 기업 서비스들을 지원하는 광학 캐리어의 베이스밴드 디지털 변조, 주거 또는 기업 가입자들을 위한 데이터를 운반하는 이더넷 수동 광학 네트워크(Ethernet passive optical network, EPON) 및 기가비트 수동 광학 네트워크(GPON) 시스템들을 포함한다. 이러한 상이한 광학 전송 신호들 각각은 전형적으로 그 자신의 전용 장거리 파이버 스트랜드들을 요구한다.

브라운 필드 배포(brown field deployment) 및 그린 필드 배포(green field deployment) 둘 다에서, 특히 높은 스펙트럼 효율(spectral efficiency, SE) 및 채널당 더 높은 데이터 레이트들을 달성하기 위한 장거리 및 대도시 링크들과 관련하여, WDM-PON 광학 액세스 네트워크들에 대한 계속 증가하는 신호 트래픽 수요를 충족시키는 하나의 해결책으로서 코히런트(coherent) 기술이 제안되었다. 장거리 광학 시스템들에서의 코히런트 기술은 전형적으로, 잡음, 드리프트(drift), 및 액세스 네트워크를 통해 전송된 채널 신호들에 영향을 미치는 다른 인자들을 보상하기 위해, CMOS 기술을 이용하는 ASIC(application-specific integrated circuit)와 같은 디지털-아날로그 변환기들(DAC), 아날로그-디지털 변환기들(ADC), 및 디지털 신호 프로세싱(DSP) 회로부와 같은, 액세스 네트워크 전반에 걸친 고품질 개별 광자 및 전자 컴포넌트들의 상당한 사용을 요구한다. 게다가, 광학 파이버당 최종 사용자들의 수가 증가함에 따라, 네트워크 내의 각각의 단말 디바이스에 대한 이러한 전자 컴포넌트들 전부를 구현하는 비용 및 파워 요구사항들도 증가한다. 일부 알려진 제안된 코히런트 해결책들은 비유사 광학 전송 신호들로부터의 간섭을 피하기 위해 그 자신의 전용 장거리 파이버 스트랜드들을 또한 요구하였다. 그에 따라, 비유사 전송 신호들이 동일한 전송 파이버들 상에 공존할 수 있게 해주는 해결책이 요망된다.

일 실시예에서, 광학 네트워크 통신 시스템은 광학 허브, 광학 분배 센터, 적어도 하나의 파이버 세그먼트, 및 적어도 2명의 최종 사용자를 포함한다. 광학 허브는 적어도 2개의 상이한 광학 신호를 모니터링하여 단일의 다중화된 이종 신호로 다중화하도록 구성된 지능형 구성 유닛을 포함한다. 광학 분배 센터는 적어도 2개의 상이한 광학 신호를 다중화된 이종 신호로부터 개별적으로 분리시키도록 구성된다. 적어도 하나의 파이버 세그먼트는 광학 허브와 광학 분배 센터를 접속시키고, 다중화된 이종 신호를 광학 허브로부터 수신하고 다중화된 이종 신호를 광학 분배 센터에 분배하도록 구성된다. 적어도 2명의 최종 사용자 각각은 각자의 분리된 광학 신호들 중 하나를 광학 분배 센터로부터 수신하도록 구성된 다운스트림 수신기를 포함한다.

일 실시예에서, 광학 네트워크의 파이버 세그먼트를 통해 이종 파장 신호들을 분배하는 방법이 제공된다. 이 방법은 적어도 2개의 상이한 송신기로부터의 적어도 2개의 상이한 광학 캐리어를, 제각기, 모니터링하는 단계, 파이버 세그먼트의 하나 이상의 특성을 분석하는 단계, 적어도 2개의 상이한 광학 캐리어의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 단계, 및 하나 이상의 분석된 파이버 세그먼트 특성 및 하나 이상의 결정된 광학 캐리어 파라미터에 따라 파장 스펙트럼을 적어도 2개의 상이한 광학 캐리어 각각에 할당하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 광학 분배 센터 장치는 광학 허브와 통신하기 위한 입력 광학 인터페이스, 광학 신호들을 프로세싱하도록 구성된, 하나 이상의 최종 사용자 디바이스와 통신하기 위한 출력 광학 인터페이스, 입력 광학 인터페이스로부터의 다운스트림 이종 광학 신호를 복수의 다운스트림 동종 광학 신호들로 분리시키기 위한 파장 필터, 및 광학 허브로부터의 제1 제어 신호에 응답하여 파장 필터로부터의 복수의 다운스트림 동종 광학 신호들을 출력 광학 인터페이스에 분배하기 위한 다운스트림 광학 스위치를 포함한다.

일 실시예에서, 광학 액세스 네트워크는 적어도 하나의 프로세서를 갖는 광학 허브를 포함한다. 이 네트워크는 복수의 광학 파이버 세그먼트들에 의해 광학 허브에, 제각기, 접속된 복수의 광학 분배 센터들, 및 복수의 지리적 파이버 노드 서빙 영역들을 추가로 포함한다. 복수의 파이버 노드 서빙 영역들의 각각의 파이버 노드 서빙 영역은 복수의 광학 분배 센터들 중 적어도 하나의 광학 분배 센터를 포함한다. 이 네트워크는 복수의 엔드 포인트들을 추가로 포함한다. 복수의 엔드 포인트들의 각각의 엔드 포인트는 적어도 하나의 광학 분배 센터와 동작가능하게 통신한다. 이 네트워크는 (i) 제1 엔드 포인트와 제2 엔드 포인트 사이의 복수의 광학 파이버 세그먼트들을 거치는 각각의 잠재적 통신 경로를 평가하고, (ii) 미리 결정된 경로 선택 기준들에 기초하여 최적의 파이버 경로를 선택하도록 구성된 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템을 추가로 포함한다.

일 실시예에서, 다중 엔드 포인트 광학 네트워크의 2개의 엔드 포인트 사이의 포인트-투-포인트 통신을 프로비저닝하는 방법이 제공된다. 이 방법은 광학 네트워크의 모든 엔드 포인트들을 인덱싱하는 단계, 인덱싱된 엔드 포인트들 사이의 각각의 잠재적 포인트-투-포인트 접속을 규정하는 단계, 각각의 규정된 포인트-투-포인트 접속에 대한 토폴로지 파이버 경로(topological fiber path)를 결정하는 단계를 포함한다. 각각의 토폴로지 파이버 경로는 하나 이상의 광학 파이버 세그먼트를 포함한다. 이 방법은 하나 이상의 파이버 세그먼트 각각에 대한 가용 전송 파장들을 계산하는 단계, 결정된 토폴로지 파이버 경로 및 계산된 가용 전송 파장들에 기초하여 2개의 엔드 포인트 사이의 최적의 파이버 경로를 선택하는 단계, 및 선택된 최적의 파이버 경로를 따라 2개의 엔드 포인트 사이의 포인트-투-포인트 통신 링크를 프로비저닝하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 이들 및 다른 특징들, 양태들, 및 장점들은 하기의 상세한 설명이 첨부 도면들을 참조하여 읽혀질 때 더 잘 이해될 것이며, 도면들에서 비슷한 문자들은 도면들 전반에 걸쳐 비슷한 부분들을 나타낸다.
도 1a 내지 도 1c는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 파이버 통신 시스템들에서 이용될 수 있는 입력 신호 방출 스펙트럼들을 예시하고 있다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1c에 묘사된 예시적인 방출 스펙트럼에 따른 상이한 종모드들(longitudinal modes)로부터의 다수의 신호들의 상호작용을 예시하고 있다.
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 예시적인 파이버 통신 시스템의 개략적 예시이다.
도 4는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 예시적인 파이버 통신 시스템의 개략적 예시이다.
도 5는 도 4에 묘사된 실시예에 대한 대안의 파이버 통신 시스템의 개략적 예시이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 이종 광학 신호들의 예시적인 연속적 파장 배치를 예시하고 있다.
도 7은 도 6d에 묘사된 실시예의 대안의 3차원 파장 배치를 예시하고 있다.
도 8은 예시적인 광학 신호 파장 할당(optical signal wavelength allocation) 프로세스의 플로차트 다이어그램이다.
도 9는 도 8에 묘사된 할당 프로세스로 구현될 수 있는 예시적인 파이버 세그먼트 분석 프로세스의 플로차트 다이어그램이다.
도 10은 도 8에 묘사된 할당 프로세스로 구현될 수 있는 예시적인 신호 분석 프로세스의 플로차트 다이어그램이다.
도 11은 도 8에 묘사된 할당 프로세스로 구현될 수 있는 예시적인 스펙트럼 할당(spectrum assignment) 프로세스의 플로차트 다이어그램이다.
도 12는 도 3 내지 도 5에 묘사된 파이버 통신 시스템들로 구현될 수 있는 대안의 하이브리드 광학 분배 센터를 예시하고 있다.
도 13a 및 도 13b는, 제각기, 일 실시예에 따른 2개의 엔드 포인트 사이의 포인트-투-포인트 광학 접속 및 5개의 엔드 포인트 사이의 포인트-투-포인트 광학 접속을 예시하고 있다.
도 14는 일 실시예에 따른, 엔드-투-엔드 파이버 인프라스트럭처에 대한 예시적인 아키텍처의 개략적 예시이다.
도 15는 일 실시예에 따른, 예시적인 허브 및 파이버 액세스 분배 네트워크의 개략적 예시이다.
도 16a 및 도 16b는, 제각기, 일 실시예에 따른, 예시적인 파이버 시스(fiber sheath) 및 파이버 도관(fiber conduit)의 단면도들을 예시하고 있다.
도 17은 일 실시예에 따른, C-대역 및 L-대역의 일 부분의 예시적인 채널 맵을 예시하고 있다.
도 18은 일 실시예에 따른, 케이블 기반 엔드-투-엔드 파이버 인프라스트럭처에 대한 예시적인 토폴로지의 개략적 예시이다.
도 19는 일 실시예에 따른, 광학 신호들에 의해 횡단되는 컴포넌트들의 예시적인 시퀀스의 블록 다이어그램이다.
도 20은 일 실시예에 따른, 예시적인 파워 관리 분포(power management distribution)를 묘사하는 그래픽 예시이다.
도 21은 일 실시예에 따른, 예시적인 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 프로세스를 예시하고 있다.
도 22는 도 22에 묘사된 프로비저닝 프로세스로 구현될 수 있는 예시적인 파장 및 파이버 경로 서브프로세스의 플로차트 다이어그램이다.
도 23은 도 22에 묘사된 프로비저닝 프로세스 및 도 23에 묘사된 파장 및 파이버 경로 서브프로세스로 구현될 수 있는 예시적인 비용 서브프로세스의 플로차트 다이어그램이다.
달리 지시되지 않는 한, 본 명세서에서 제공된 도면들은 본 개시내용의 실시예들의 특징들을 예시하는 것으로 의도된다. 이러한 특징들은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예를 포함하는 매우 다양한 시스템들에서 적용가능한 것으로 생각된다. 이에 따라, 도면들은 본 명세서에 개시된 실시예들의 실시를 위해 요구되는 것으로 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 모든 종래의 특징들을 포함하는 것으로 의도되지 않는다.

하기의 명세서 및 청구범위에서, 다수의 용어들이 참조될 것이며, 이 용어들은 하기의 의미들을 갖는 것으로 정의되어야 한다.

단수 형태들 "한(a)", "한(an)" 및 "그(the)"는, 문맥이 명확히 달리 지시하지 않는 한, 복수 지시대상들(plural references)을 포함한다.

"임의적" 또는 "임의적으로"는 후속하여 설명되는 이벤트 또는 상황이 발생할 수 있거나 그렇지 않을 수 있다는 것과, 설명이 이벤트가 발생하는 인스턴스들 및 이벤트가 발생하지 않는 인스턴스들을 포함한다는 것을 의미한다.

명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 근사 문언(approximating language)은 그것이 관련되어 있는 기본 기능에 변화를 결과하지 않으면서 허용가능하게 변할 수 있는 임의의 정량적 표현을 수식하는 데 적용될 수 있다. 그에 따라, "약", "대략", 및 "실질적으로"와 같은 용어 또는 용어들에 의해 수식된 값은 특정된 정확한 값으로 제한되지 않아야 한다. 적어도 일부 경우들에서, 근사 문언은 값을 측정하기 위한 기구의 정밀도에 대응할 수 있다. 여기에서 그리고 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, 범위 제한들이 조합되고 그리고/또는 교환될 수 있으며; 문맥 또는 문언이 달리 지시하지 않는 한, 그러한 범위들은 식별되고 그에 포함된 모든 서브범위들을 포함한다.

본 명세서의 실시예들에 따르면, 광학 분배 시스템은 복수의 이종 광학 전송 신호들을 최적으로 운반하고 다중화할 수 있다. 본 실시예들은, 그러한 시스템들의 용량 및 성능 둘 다를 상당히 개선시키도록, 추가로 유리하게도 새로운 및 레거시 분배 네트워크들 둘 다로 구현될 수 있다.

광학 신호들은, 파라미터들 중에서도 특히, 이웃하는 신호들, 심벌들 및/또는 대역폭들의 파장들 및 특성들에 비해 그들이 점유하는 그 각자의 파워 레벨들, 변조 포맷들, 및 파장에 따라 상이한 양의 파이버 자원들을 소비한다. 본 명세서에 설명된 시스템들은 동일한 광학 파이버 내에 다수의 상이한 광학 신호들을 집성하고 구성하도록 하드웨어 및 알고리즘들을 구현한다. 개시내용을 추가로 이용하는 본 명세서에서의 실시예들은 성능 메트릭들, 광학 신호 구성 파라미터들 및 이러한 광학 신호들을 전달하기 위한 파이버 능력 사이의 관계들을 또한 소개한다.

도 1a 내지 도 1c는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 파이버 통신 시스템들에서 이용될 수 있는 근사 신호 방출 스펙트럼들을 예시하고 있다. 이제 도 1a를 참조하면, LED(Light Emitting Diode, 도시되지 않음)에 대한 방출 스펙트럼(100)이 예시되어 있다. 방출 스펙트럼(100)은 방출된 광(106)에 대한 파장(104)(x-축) 대비 전력(102)(y-축)을 나타낸다. 레이저 다이오드들은 순방향 바이어스 모드에서 동작되는 반도체 접합부로부터 구현된다. 그 접합부 내의 전자들은 보다 높은 에너지 상태로부터 보다 낮은 에너지 상태로 전이한다. 그러한 프로세스에서, 도 1a에 예시된 바와 같이, 전자의 에너지 상태들의 차이와 동일한 에너지를 갖는 광자가 방출되며, 이는 LED에서 존재하는 광의 자발 방출(spontaneous emission)을 나타낸다.

이제 도 1b를 참조하면, FPLD(Fabry Perot laser diode) 또는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)와 같은 레이저 다이오드에 대한 방출 스펙트럼(108)이 예시되어 있다. 생성된 광자들이 왔다갔다 바운스하여, 그들의 경로를 따라, 보다 많은 광자들의 방출을 자극하도록, 그러한 레이저 다이오드들은 반사 패싯들 또는 미러들을 또한 구현할 수 있다. 이러한 유도 방출(stimulated emission) 또는 레이징(lasing)은 보다 높은 강도 레벨들의 그리고 높은 정도의 코히런스(coherence)를 갖는 광 방출을 결과한다. 접합부에 의해 형성된 활성 영역의 양측에 있는 미러 또는 패싯은 광학 공동(optical cavity)을 생성한다. 접합부에서의 상태 변화에 의해 생성된 에너지 레벨들의 범위와 함께 그 공동의 기하형태는 레이저 다이오드에 의해 전송되는 하나 이상의 우세 공진 파장(dominant resonant wavelengths)을 결정할 것이다.

예시적인 실시예에서, FPLD는 5 내지 10 나노미터(nm)의 광학 대역폭을 가지며, 각각이 전형적으로 2 nm 미만의 출력 대역폭을 갖는, 복수의 개별 종모드들(110)을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 약 300 마이크로미터(μm)의 길이 및 대략 4의 굴절률을 갖는 850 nm 레이저 다이오드는, 1 mm 길이의 1550 nm 레이저 다이오드와 유사한, 0.3 nm의 종모드 간격(longitudinal mode spacing)을 가질 수 있다. 예를 들어, 레이저 다이오드를 가열시키거나 냉각시키는 것에 의해, 공동의 길이 또는 굴절률을 변경하는 것은 모드들의 콤(comb of modes) 전체 그리고 결과적으로 출력 파장을 시프트시킬 수 있다.

이제 도 1c를 참조하면, DFBLD(distributed feedback laser diode)와 같은 레이저 다이오드에 대한 방출 스펙트럼(112)이 예시되어 있다. 광학 신호 소스에서, 우세 레이징 파장은 반도체 접합부의 전자 상태들 사이의 밴드 갭(band-gap)에 기초하여 광을 생성하는 넓은 파장 범위를 제공하는 재료는 물론, 파장들을 제한하는 다수의 공진 모드를 결과하는 공동의 길이에 의존한다. 우세 레이징 파장은, 인접 종모드들(116)을 억제하면서, 공진을 단일 종모드(114)로 추가로 제한하는 공동의 구조적 특성들에 추가로 의존한다. 주기적인 굴절률 변동을 통한 DFBLD는, 도 1c에 예시된 바와 같이, 따라서 공진을 실질적으로 단일 파장, 즉 종모드(114)로 제한할 수 있다.

본 명세서에서 그리고 아래에서 추가로 설명되는 실시예들에 따르면, 소스들은 LED들, FPLD들, VCSEL들, 및 DFBLD들을 포함한다. 그렇지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는, 본 개시내용을 읽고 이해한 후에, 본 출원의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 소스들이 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에 설명된 소스들은 전기 신호들을 광학 신호들로 변환할 수 있으며, 구조적으로 상당히 상이한 디바이스들일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 레이징 소스는 반도체 디바이스들/칩들 상에 제조될 수 있다. 예를 들어, LED들 및 VCSEL들은, 광이 칩의 표면으로부터 방출되도록, 반도체 웨이퍼들 상에 제조될 수 있다. FPLD들은, 광이 칩의 중앙에 생성된 레이저 공동으로부터 칩의 측면으로부터 방출되도록, 제조될 수 있다.

LED들은 가장 저렴한 소스이지만, 다른 광학 소스들 대부분보다 낮은 파워 출력들을 생성한다. LED들은 또한 보다 크고 발산하는 광 출력 패턴을 생성하며(상기 도 1a 참조), 이는 LED들을 파이버들에 커플링시키는 데 이용가능한 응용분야들을 감소시킨다. 그렇지만, LED들 및 VCSEL들은 본 명세서에 설명된 다른 소스들과 비교하여 일반적으로 제조 비용이 저렴하다. 예를 들어, FPLD들 및 DFBLD들은 디바이스 내부에 레이저 공동을 생성할 필요성으로 인해 제조 비용이 보다 비싸지만, 그러한 소스들로부터의 출력 광은 보다 좁고 단일 모드 파이버들에 보다 용이하게 커플링된다.

DFBLD들은 FPLD들보다 좁은 스펙트럼 폭을 가지며, 이는 보다 장거리의 파이버 링크들에서 보다 적은 색 분산(chromatic dispersion)을 실현한다. DFBLD들이 FPLD들보다 제조 비용은 비싸지만, 보다 고도로 선형인 출력을 생성하며, 즉 광 출력이 전기 입력을 그대로 추종하며(directly follows), AM CATV 시스템들 및 장거리 및 DWDM 시스템들에서의 소스들로서 바람직할 수 있다. 아래에서 설명되는 실시예들에 따르면, 이러한 소스들 중 다수는 아래에서 설명되는 유리한 구조적 구성들 따라 대안적으로 및/또는 함께 이용될 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1c에 묘사된 예시적인 방출 스펙트럼에 따른 상이한 종모드들로부터의 다수의 신호들의 상호작용을 예시하고 있다. 파이버 옵틱 분배 시스템에서, 비선형 거동에 대한 많은 잠재적 원인들이 있다. 비선형 거동의 한 가지 알려진 원인은, EDFA(erbium-doped fiber amplifier)와 같은, 광학 증폭기이다. 그렇지만, 증폭기들이 존재하지 않을 때에도, 파이버 비선형성들은 광학 파워에 따라 굴절률이 변할 때 발생하는 CPM(cross-phase modulation), SPM(self-phase modulation), 및/또는 FWM(four-wave mixing)로 인해서와 같이, 성능에 또한 영향을 미칠 수 있다.

이제 도 2a를 참조하면, 제1 우세 종모드(202)를 생성하고 제1 인접 종모드들(204)를 억제하는 제1 신호 소스(도시되지 않음)에 대한 방출 스펙트럼(200)이 예시되어 있다. 도 2b는 제2 우세 종모드(208)를 생성하고 제2 인접 종모드들(210)를 억제하는 제2 신호 소스(도시되지 않음)에 대한 방출 스펙트럼(206)을 예시하고 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 및 제2 신호 소스들은 서로에 대해 이종(heterogeneous)이다. 도 2c는 제1 및 제2 신호 소스들의 중첩 방출 스펙트럼(212)을 함께 나타낸다.

이제 도 2c를 참조하면, 인접 캐리어들 간의 상호변조(intermodulation)를 묘사하기 위해 비선형 효과의 한 유형이 예시되어 있다. 이 예에서, 제1 우세 종모드(202) 및 제2 우세 종모드(208)는, 그 각자의 억제된 제1 인접 종모드들(204) 및 제2 인접 종모드들(210)과 함께, 제1 및 제2 신호들이 동일한 파이버 상에서 상호변조될 때 발생할 수 있는 것과 같이, 파장 스펙트럼을 따라 이격된다. 이 예에서, 동일한 파이버 상에서의 2개의 신호의 동시 전송은 인접 종모드들(204, 210)의 스펙트럼들 내에 잡음 아티팩트들(214)을 생성한다. 잡음 아티팩트들(214(1) 및 214(2))은 제1 및 제2 신호들의 간섭으로 인해 생기는 비선형 성분들을 포함한다. 잡음 아티팩트들(214)은 제1 및 제2 신호들이 이종이고 필터링되지 않은 경우 관리하기가 더 어렵다.

부가적으로, 온도, 전류, 변조 대역폭, 및 다른 것들과 같은, 상이한 파라미터들이 변할 때, 각자의 신호의 레이징 파장이 시프트할 수 있거나, 상이한 레이징 모드가 우세하게 될 수 있으며, 그에 의해 동작 중에 잡음 아티팩트들(214)의 가능성(likelihood) 및 유의성(significance)을 추가로 증가시킬 수 있다. 이러한 이유들로, 종래의 시스템들은 동일한 파이버들을 통해 이종 신호들을 전송하지 않는다. 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들에 따르면, 다른 한편으로, 상이한 파장들을 통해 운반되는, 복수의 이종 광학 신호들은, 그렇지 않았으면 종래의 통신 네트워크들에 의해 경험될 간섭 문제들을 관리하고 완화시키는 것에 의해, 단일 파이버를 통해 전송된다.

도 3은 도 1 및 도 2와 관련하여 앞서 설명된 원리들을 구현하는 예시적인 파이버 통신 시스템(300)의 개략적 예시이다. 시스템(300)은 광학 허브(302), 광학 분배 센터(optical distribution center, ODC)(304), 딥 노드들(deep nodes)(306), 및 최종 사용자들(308)을 포함한다. 최종 사용자들(308)은, 예를 들어, 고객 디바이스 또는 고객 댁내(308(1))(예컨대, 가정, 아파트 건물, 또는 RFoG(residential radio frequency over glass) 가입자들), 기업 사용자(308(2))(기업 EPON 가입자들을 갖는 포인트 투 멀티포인트 파이버 네트워크들을 포함함), 광학 네트워크 유닛(optical network unit, ONU, 도시되지 않음), 또는 셀룰러 기지국(308(3))(소형 셀 기지국들을 포함함)일 수 있는, 하나 이상의 다운스트림 종단 유닛이다. 광학 허브(302)는, 예를 들어, 중앙국(central office), 통신 허브, 또는 광학 라인 단말(optical line terminal, OLT)이다. 예시적인 실시예에서, 시스템(100)은 수동 광학 네트워크(passive optical network, PON) 및 코히런트 DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing) PON 아키텍처를 이용한다. ODC(304)는 딥 노드들(306)로부터 분리될 수 있거나, 동일한 ODC 장치 구조 내에 적어도 하나의 딥 노드를 포함하는 하이브리드 아키텍처(도 12 참조)를 포함할 수 있다.

광학 허브(302)는 장거리 파이버(310)를 통해 광학 분배 센터(304)와 통신한다. 예시적인 실시예에서, 장거리 파이버(310)는 전형적으로 약 30 킬로미터(km) 길이이지만, 아래에 설명되는 바와 같이, 변할 수 있다. 그렇지만, 본 명세서에 제시된 실시예들에 따르면, 100 km 내지 300 km, 및 최대 1000km와 같은, 더 큰 길이들이 고려된다. 임의로, 장거리 파이버(310)는, 제각기, 다운스트림 및 업스트림 통신에 개별적으로 전용된 2개의 개별 파이버일 수 있다.

예시적인 실시예에서, 광학 분배 센터(304)는 단거리 파이버들(short fibers)(312), 동축 케이블(314)을 통해 직접적으로, 그리고/또는 개재 딥 노드들(306)을 통해 간접적으로 최종 사용자들(308)과 접속된다. 동축 케이블(314) 상의 신호 파워는 케이블 경로를 따라 위치된 증폭기들(316)에 의해 부스팅될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 개별 단거리 파이버(312)는 전형적으로 5000 피트 미만의 거리에 걸쳐 있다.

이 예에서, 파이버 통신 시스템(300)은, 5 km 내지 140 km의 범위에 있는 거리들에 걸쳐 있을 수 있는, 케이블 액세스 네트워크를 나타낸다. 이 범위에 걸쳐, 상호작용의 시간(공통 거리(common distance))에 의존하는 신호 거동들이 고려사항이다. 그러한 거동들은, 그 중에서도 특히, 파이버 비선형 효과들, 분산을 포함할 수 있다. 전형적인 액세스 네트워크들은 단일 파이버를 많은 서브경로들로 분할할 수 있으며, 이는 서브경로들을 따라 상당한 파워 손실(예컨대, 32-웨이 분할의 경우 최대 18 데시벨(dB) 손실)을 결과할 수 있다. 낮은 강건성 신호 특성은 추가로 일부 신호 유형들을 인접 신호들은 물론, 보다 높은 파워을 나타내는 광학 캐리어들에 의해 생성된 잡음에 보다 취약하게 만들 수 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위해, 광학 허브(302)는 지능형 구성 유닛(318) 및 적어도 하나의 송신기(320)를 추가로 포함한다. 임의로, 업스트림 통신이 요망되는 경우, 광학 허브(302)는 적어도 하나의 수신기(322)를 추가로 포함한다. 지능형 구성 유닛(318)은 프로세서(324) 및 신호 멀티플렉서(326)를 추가로 포함한다. 도 6 내지 도 11과 관련하여 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 프로세서(324)는 동일한 장거리 파이버(310)를 통해 멀티플렉서(326)에 의한 전송을 위해 최적의 스펙트럼 분포를 따라 복수의 이종 광학 신호들을 분석하고 집성시키는 기능을 한다.

지능형 구성 유닛(318)은 다음과 같은 파라미터들: 신호 파장; 광학 파워; 변조 포맷; 변조 대역폭; 편광 다중화; 순방향 에러 정정을 포함한 채널 코딩/디코딩, 및 파이버 길이 중 하나 이상을 측정하고 제어함으로써 복수의 이종 신호들을 (즉, 프로세서(324)에 의해) 분석하고 (즉, 멀티플렉서(326)에 의해) 집성(326)하는 동작을 한다. 지능형 구성 유닛(318)은 따라서 다수의 이종 신호들을 ODC(304)로 전송하기 위해 장거리 파이버(310)의 용량을 최대화할 수 있으며, 여기서 다중화된 이종 신호들은 역다중화되고, 딥 노드들(306)과 같은, 개별 하이브리드 파이버-동축(hybrid fiber-coaxial, HFC) 광학 노드들로, 시스템(300)의 기존의 HFC 노드 서빙 영역 내의 확장하는 수의 엔드 포인트들로 전송될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 이러한 엔드 포인트들은 용량 부족에 응답하여 계속적인 노드 분할을 통해 생성된 특정의 부가 신호 전송 경로들을 따라 계속하여(in succession) 또는 연달아서(in cascade) 부가의 딥 노드들(306)을 포함할 수 있다.

본 명세서에서의 실시예들에 따르면, 기존의 광학 파이버 네트워크들을 통한 이종 신호들의 광학 전송은 단일 광학 신호만을 전송하는 기존의 파이버들의 용량을 크게 개선시킨다. 일반적으로 다른 광학 신호들과의 상호작용이 없기 때문에, 하나의 광학 신호만을 운반하는 광학 파이버들은 그 특정의 전송을 위한 성능을 최적화하는 데 고려할 파라미터들을 거의 갖지 않는다. 단일 광학 신호 전송의 경우, 성능 최적화를 위한 고려사항들은 신호가 그 자체에 대해 생성하는 한계들은 물론, 광학 전송 매체의 선형 및 비선형 인자들에만 의존한다.

다른 한편으로, 다수의 이종 광학 신호들의 동시 전송은 몇몇 신호들 간의 각종의 상이한 변조 포맷들 및 구성 파라미터들을 해결한다. 본 최적화 스킴은 부가적으로 상이한 광학 신호들 사이에 존재하는 성능 의존성들은 물론, 이들이 공유하는 파이버 매체에 기초하여 구성 파라미터들을 선택한다.

지능형 구성 유닛(318)은 상이한 유형들의 광학 신호들 간의 간섭을 최소화하면서 신호 전송의 품질을 최적화하기 위해 특정 기준들에 따라 복수의 이종 광학 신호들을 함께 다중화하는 기능을 한다. 지능형 구성 유닛(318)은 프로세서(324)를 사용하여 상이한 유형들(예컨대, 아날로그, 직접, 코히런트 등)의 들어오는 광학 신호들을 분석하고, 상이한 신호들이 서로 실질적으로 간섭하지 않으면서 장거리 파이버(310)의 길이에 걸쳐 공존할 수 있도록 신호 멀티플렉서(326)를 이용하여 신호들을 함께 다중화한다. 도 4 및 도 5와 관련하여 아래에 예시된 바와 같이, ODC(304)가 이종 신호 유형들을 서로로부터 역다중화하여 그 유형의 신호를 수신할 수 있는 특정의 최종 사용자들(308)로 단거리 파이버들(312)을 통해 개별적으로 전송되도록 할 수 있도록, 지능형 구성 유닛(318)은 ODC(304)와 협력하여 작동한다.

예시적인 실시예에서, ODC(304)는 장거리 파이버(310)를 거치는 지능형 구성 유닛(318)으로부터의 입력 다중화된 이종 신호들을 단거리 파이버(312)를 거치는 출력 개별 동종 신호 유형들로 분리시키기 위해 1-스테이지 광학 필터로서 기능한다. 이 실시예에서, ODC(304)는 순수 광학-입력/광학-출력 필터(optical-in/optical-out filter)로서 동작한다. 대안의 실시예에서, ODC(304)는 부가적으로 하나 이상의 출력 동종 신호를 케이블(314)을 통해 전송되는 전기 신호로 변환할 수 있다. 딥 노드들(306)이 신호 경로를 따라 구현되는 경우, 특정의 캐리어 유형의 동종 신호는 특정의 최종 사용자(308)로의 계속된 전송을 위한 특정의 대역폭을 출력하기 위해 특정의 딥 노드(306)에 의해 필터링될 수 있다. 대안적으로, ODC(304)로부터 배포된 파이버는 최종 사용자들(308) 각각 또는 그 일부로의 직접 익스프레스 파이버 포설들(direct express fiber runs)을 포함할 수 있다.

ODC(304) 및 연달아 있는(cascading) 딥 노드들(306)은 따라서 함께 유연한 스펙트럼 필터로서 기능하며, 딥 노드들(306)은 원하는 특정의 대역폭에 맞춰 테일러링된다. 이와 달리, 종래의 필터링 기술들은 파장들을 드롭시키거나 파이버 루프 상에 부가하는 것으로 알려져 있다. 본 명세서에 개시된 파장 및 파이버 공유 기술들은 따라서 최종 사용자에 도달하기 위한 비용 효과적인 구현들을 결과할 수 있다. EPON 및 GPON 시스템들의 변형들 및 진화된 구현들은 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들과 또한 호환가능하다. 이러한 유리한 구성에 의해, 상이한 캐리어 유형들의 다수의 신호들이 종래에는 하나의 단일 신호 유형에만 전용될 동일한 장거리 파이버를 효과적으로 "재사용"하며, 따라서 상이한 신호 유형들에 대한 새로운 파이버들을 축소시킬 필요성을 없애준다.

도 4 및 도 5는 도 3과 관련하여 앞서 설명된 원리들을 이용하는 대안의 시스템 구현들을 예시하고 있다. 대안의 시스템 구현들 둘 다는 각각이 다운스트림 및 업스트림 전송을 위한 적어도 하나의 장거리 파이버 내에 이종 광학 신호들을 집성시킴으로써, 케이블 네트워크들의 광학 액세스 환경에서 현재 이용가능한 파이버들을 활용하도록 구성된다. 보다 효율적인 파이버 이용이 요망되면, 지능형 구성 유닛(318)의 파장 제어 및 관리 능력들의 이용을 통해 다운스트림 및 업스트림 전송들 둘 다가 단일 파이버 상에 배치될 수 있다. 그렇지만, 그러한 경우들에서, 방향(업스트림 또는 다운스트림)당 파장 스펙트럼의 양이 절반으로 감소될 것이다. 예시적인 실시예에서, 단일 파이버를 통한 이러한 양방향 대안 접근법을 추가로 가능하게 해주기 위해 파이버 링크(예컨대, 시스템들(300, 400, 500)의 양쪽 단부들에서 광학 서큘레이터들(optical circulators)이 이용된다. 그에 따라, 도 4 및 도 5에, 제각기, 도시된 대안의 시스템들 둘다는 광학 비트 간섭(optical beat interference)이 실질적으로 없게(OBI 프리(OBI free)) 유지되도록 유지될 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 예시적인 대안들에서, 양쪽 시스템들은 케이블 파이버 분배 네트워크들을 구현하기 위해 예시되어 있다. 그럼에도 불구하고, 본 기술분야의 통상의 기술자는, 본 명세서에서의 서면 설명 및 그의 첨부 도면들을 읽고 이해한 후에, 그렇게 개시된 원리들 및 기술들을, 셀룰러 분배 네트워크들, DSL(digital subscriber line) 기반 배포 네트워크들, 및 다른 것들과 같은, 다른 유형의 광학 분배 네트워크들에 적용할 수 있는 것으로 이해할 것이다.

이제 도 4를 참조하면, 예시적인 파이버 통신 시스템(400)의 개략적 예시가 도시되어 있다. 시스템(400)은 다수의 광학 소스들의 파장 튜닝(wavelength tuning) 능력들을 활용할 수 있다. 상기 시스템(300)과 유사하게, 시스템(400)은 광학 허브(402), ODC(404), 및 최종 사용자들(406)을 포함한다. 광학 허브(402)는 다운스트림 장거리 파이버(408) 및 임의적 업스트림 장거리 파이버(410)를 통해 ODC(404)와 통신한다. ODC(404)는 단거리 파이버들(412)을 통해 최종 사용자들(406)과 통신한다. 설명의 단순화를 위해, 딥 노드들 및 케이블이 도시되지 않았지만, 도 3과 관련하여 앞서 설명된 실시예들과 유사한 방식으로 단거리 파이버들(412)의 신호 경로를 따라 구현될 수 있다.

광학 허브(402)는 다운스트림 전송 부분(414) 및 임의적 업스트림 수신 부분(416)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 다운스트림 전송 부분(414)은 아날로그 다운스트림 송신기(418), 강도 변조된 직접 검출(intensity modulated direct detection, IM-DD) 다운스트림 송신기(420), 및 코히런트 다운스트림 송신기(422) 중 적어도 2개를 포함한다. 최종 사용자들(406)은 최종 사용자들(308)(도 3)과 비슷할 수 있으며, 예를 들어, 하나 이상의 다운스트림 종단 유닛을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 최종 사용자들(406)은 아날로그 다운스트림 수신기(424), IM-DD 다운스트림 수신기(426), 및 코히런트 다운스트림 수신기(428) 중 적어도 2개를 포함한다.

업스트림 통신이 (즉, 업스트림 장거리 파이버(410)를 통해) 임의로 요망되는 경우, 업스트림 수신 부분(416)은 아날로그 업스트림 수신기(430), IM-DD 업스트림 수신기(432), 및 코히런트 업스트림 수신기(434) 중 적어도 2개를 포함한다. 이 예시적인 실시예에서, 최종 사용자들(406)은 아날로그 업스트림 송신기(436), IM-DD 업스트림 송신기(438), 및 코히런트 업스트림 송신기(440) 중 적어도 2개를 포함한다.

동작 중에, 광학 허브(402)는 상이한 유형들의 들어오는 광학 신호들(444)(예컨대, 아날로그 광학 신호(444(1)), IM-DD 광학 신호(444(2)), 코히런트 광학 신호(444(3)) 등)을 분석하고 상이한 신호들이 서로 실질적으로 간섭하지 않으면 장거리 파이버(408)의 길이에 걸쳐 공존할 수 있도록 들어오는 광학 신호들(444)을 함께 다중화하는, 지능형 구성 유닛(318)(도 3)과 비슷한, 지능형 구성 유닛(442)을 추가로 포함한다. ODC(404)가 이종 신호 유형들을 서로로부터 역다중화하여 그 유형의 신호를 수신할 수 있는 특정의 최종 사용자들(406)로 단거리 파이버들(412)을 통해 개별적으로 전송되도록 할 수 있도록, 지능형 구성 유닛(442)은 ODC(404)와 협력하여 작동한다. 예를 들어, 아날로그 광학 신호(444(1))는 최종 사용자(406(1))의 아날로그 다운스트림 수신기(424)에 의해 수신되고, IM-DD 광학 신호(444(2))는 최종 사용자(406(2))의 IM-DD 다운스트림 수신기(426)에 의해 수신되며, 코히런트 광학 신호(444(3))는 최종 사용자(406(3))의 코히런트 다운스트림 수신기(428)에 의해 수신된다.

예시적인 실시예에서, 지능형 구성 유닛(442)은 들어오는 광학 신호들(444)을 다중화하고, 집성하며, 결합하는 기능을 또한 하는 단일 지능형 디바이스이다. 대안의 실시예에서, 다중화, 집성, 및 결합 기능들은 별개의 수동 디바이스들(도시되지 않음)에 의해 수행될 수 있다. 다른 대안에 따르면, 그러한 별개의 디바이스들은 지능형 구성 유닛(446)에 의한 일정 레벨의 제어 및 관리를 받도록 충분한 지능 기능을 포함한다. 일부 실시예들에서, 지능형 구성 유닛(446)은, 예를 들어, 특정 채널들을 사용하도록 그리고 공존하며 그리고/또는 시스템 성능을 개선시키기 위해 특정한 조건들로 동작하도록 구성될 수 있는 레이저들을 포함한, 신호들을 모니터링하고 조작하는 기능을 하는 개별 디바이스들을 관리하고 제어하는 독립형 디바이스이다. 그러한 개별 디바이스들 중 일부는, 이 예에서, 들어오는 광학 신호들(444)의 직접 조작을 가능하게 해주는 개별 디바이스들로 정보를 추출하여 송신하기 위한 제어 및 통신 인터페이스들(도시되지 않음)을 추가로 포함하는, 지능형 구성 유닛(446)에 의해 직접 제어될 수 있다. 그러한 개별 디바이스들은, 예를 들어, 제어 채널(도시되지 않음)을 통해, 지능형 구성 유닛(444)과의 간접적인 통신에 의해 대안적으로 제어된다. 일부 실시예들에서, 지능형 구성 유닛(446)은 통합형 구조 내의 개별 멀티플렉서들, 집성기들(aggregators), 및/또는 결합기들과 결합된다.

예시적인 실시예에서, ODC(404)는, 다운스트림 전송이 광학 허브(402)와 ODC(404) 사이의 단일 파이버-다중 파장 매체(single fiber-multiple wavelength medium)(즉, 다운스트림 장거리 파이버(408))로부터 ODC(404)와 최종 사용자들(406)의 각자의 종단 디바이스들 사이의 다중 파이버/파이버당 단일 파장 환경(multiple fiber/single wavelength per fiber environment)(즉, 단거리 파이버들(412))으로 효율적으로 전이시키기 위해 구현되는, 파장 필터(446)를 포함한다. 파장 필터(446)는, 예를 들어, 파장 분할 다중화(wavelength-division multiplexing, WDM) 격자 및/또는 사이클릭 어레이 도파로 격자(arrayed waveguide grating, AWG)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, ODC(404)는, 파장 필터(446)로부터의 출력을 다운스트림 단거리 파이버들(412)을 따라 전송하기 위해 지능형 구성 유닛(442)으로부터의 제어 신호를 이용하는, 다운스트림 광학 스위치(448)를 추가로 포함한다. 업스트림 전송이 임의로 요망되는 경우, ODC(404)는 최종 사용자들(406)의 광학 엔드 디바이스들로부터 오는 많은 업스트림 단거리 파이버들로부터의 신호들을 ODC(404)에서의 단일 파이버(즉, 업스트림 장거리 파이버(410))로 집성시키기 위한 광학 결합기(450)를 추가로 포함한다. 광학 결합기(450)는 WDM 격자 또는 스플리터를 포함할 수 있다. 이 구성에서, ODC(404)는, 아래에서 추가로 설명되는, 지능형 구성 유닛(442)의 파장 간격 및 튜닝 프로세스들과 협력하여, 상이한 업스트림 광학 캐리어를 단일 업스트림 이종 파장 다중화된 신호로 결합하는 기능을 함께 수행하는, 단거리 파이버들(412)과 광학 결합기(450) 사이의 업스트림 광학 스위치(452)를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 집성 업스트림 이종 신호(aggregate upstream heterogeneous signal)는 업스트림 장거리 파이버(410)를 통해 ODC(404)로부터 광학 허브(402)로 운반된다.

예시적인 실시예에서, 광학 허브(402) 내의 데이터 스트림들은, 광학 허브(402)가 서빙하는 영역 전반에 걸쳐 특정 ODC들과 통신하거나 그에 접속된, 상이한 광학 다운스트림 송신기들(418, 420, 422) 및 업스트림 수신기들(430, 432, 434)로부터의/로의 수신/전송을 위해 연관된다(상기 도 3을 또한 참조). 이 실시예에서, 지능형 구성 유닛(442)은 특정 타깃 가입자들(즉, 최종 사용자들(406))에 도달하기 위해, 다운스트림 송신기들(418, 420, 422)의 파장, 대역폭, 변조 유형 등과 같은, 광학 신호 파라미터들을 추가로 구성하기 위해 파장 필터(446)(WDM 격자 또는 디멀티플렉서)의 공지된 능력 및 구성을 이용하도록 구성된다.

대안의 실시예에서, 다운스트림 광학 스위치(448)는 임의로 NХN 광학 스위치이고, 지능형 구성 유닛(442)은 제어 메시지들을 다운스트림 광학 스위치(448)로 전송하여 특정 포트들(도시되지 않음)을 타깃 가입자들에 특정적인 성능 특성들 및 신호 유형들과 연관시키도록 추가로 구성되며, 그에 의해 서비스 유형에서의 상당한 유연성을 제공하고 파장 시스템(400)이 특정의 타깃 가입자에 전용될 수 있다. 비용 고려사항들이 보다 큰 관심사인 대안의 실시예에서, NxN 스위치는 파라미터들을 조정하는 데 보다 큰 유연성을 요구하는 특정의 가입자들(예컨대, 기업)만을 커버하도록 크기 설정될 수 있다. 예를 들어, 주거 가입자들은 특정 파장 할당 및 서비스 구성으로 고정될 수 있다.

이 실시예에서, 역방향 전송 방향에 대해, 적절한 파장이 광학 허브(402) 내의 적절한 수신기 유형(예컨대, 업스트림 수신기들(430, 432, 434))로 라우팅되도록, 업스트림 신호 흐름이 지능형 구성 유닛(442)에 의해 제어된다. 이와 달리, 종래의 광학 노드들 각각은 하나의 신호 유형만을 서빙하며, 파장 또는 신호 유형에 기초하여 신호 트래픽을 조작하거나 라우팅하는 기능을 더 이상 수행하지 않을 수 있다. 그러한 종래 노드들의 경우, 전송된 신호의 특성들은 전형적으로 의도된 서비스에 기초하여 고정된다. 그에 따라, 업스트림 방향에서의 신호 프로세싱은 다운스트림 방향에서의 신호 프로세싱과 실질적으로 동등하지만, 역순으로 이루어진다. 예를 들어, ODC(402)가 다운스트림 전송에 대해 지능형 구성 유닛(442)으로부터 수신하는 각각의 커맨드에 대해, 지능형 구성 유닛(442)은 업스트림 전송에 대해 의도된 대응 커맨드(counterpart command)를 생성할 수 있다. 임의적 실시예에서, 업스트림 전송은 파장 멀티플렉서 대신에 수동 결합기(도시되지 않음)를 이용하여 채널들을 집성시킨다.

예시적인 실시예에서, 파이버 통신 시스템(400)은, 다운스트림 장거리 파이버(408)를 통한 ODC(404)로의 전송 이전에, 지능형 구성 유닛(442) 내에서, 또는 지능형 구성 유닛(442)과 통신하는 (앞서 설명된) 별개의 디바이스에 의해 나중에 다중화되는, 각각의 코히런트 광학 신호들(444(3))에 대해 적어도 하나의 코히런트 톤 쌍을 생성하기 위한 광학 주파수 콤 생성기(optical frequency comb generator)(도시되지 않음)를 포함하고 구현하도록 추가로 구성될 수 있다. 이러한 예시적인 아키텍처 및 프로세싱은, 본 명세서에 참고로 포함되는, 2016년 10월 3일자로 출원된, 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제15/283,632호에 보다 상세히 설명된다.

본 명세서에 설명된 실시예들의 구현은 하이브리드 파이버-동축(HFC) 아키텍처들을 다른 유형들의 파이버 아키텍처들은 물론, 디퍼 파이버 아키텍처들(deeper fiber architectures)을 향해 마이그레이션하는 데 유용하다. 전형적인 HFC 아키텍처들은 ODC로부터 허브까지 이용가능한 파이버 스트랜드들을 거의 갖지 않는 경향이 있지만(예컨대, 파이버들(408, 410)), 많은 파이버 스트랜드들은 레거시 HFC 노드들로부터 최종 사용자들까지 전형적인 보다 짧은 거리들을 커버하도록 배포될 수 있다(예컨대, 파이버 옵틱스(412)). 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예들에서, 하나 이상의 레거시 HFC 파이버 노드를 포함할 수 있는, 2개의 파이버(즉, 파이버들(408, 410))가 광학 허브(402)와 ODC(404) 사이에 예시되어 있다. 즉, 하나의 파이버(즉, 다운스트림 파이버(408))는 다운스트림 신호를 위해 이용되고, 다른 파이버(즉, 업스트림 파이버(410))는 업스트림 신호를 위해 이용된다. 본 명세서에서의 유리한 구성들의 이용에 의해, 파이버 디퍼(fiber deeper) 또는 올-파이버(all-fiber) 마이그레이션 스킴들은 ODC 또는 HFC 노드로부터 광학 허브까지의 파이버 축소에 대한 필요성을 크게 최소화할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 비록 2개의 파이버(즉, 파이버들(408, 410))가 도 4에 예시되어 있지만, 예를 들어, 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 본 시스템들 및 방법들은, 부가의 광학 서큘레이터들 및 파장 관리의 이용에 의해, 단일 파이버만을 이용하여 또한 구현될 수 있다.

종래의 파이버 액세스 네트워크 아키텍처는 종래의 모드를 통해 아날로그 신호들만을 전송하는 반면, 본 명세서에 개시된 유리한 아키텍처는, 도 6 내지 도 10과 관련하여 아래에서 추가로 개시되는 바와 같이, 지능형 구성 유닛 및 ODC의 구현을 통해, 가용 신호 대역폭 점유율에 기초하여 동일한 장거리 파이버를 통해 직접 및 코히런트 광학 신호들을 동시에 부가적으로 전송할 수 있다. 따라서, 이러한 신규의 아키텍처 및 프로세싱 방법은 허브로부터 노드까지의 장거리 파이버들을 재사용하기를 원하는 케이블 환경에 대해 특히 최적화되어 있다. 본 명세서에 설명된 실시예들은 원격 PHY 해결책, 파이버 노드에 포함된 원격 케이블 모뎀 종단 시스템(cable modem termination system, CMTS), 코히런트 및 비-코히런트 DWDM-PON 아키텍처, 비-코히런트 IM-DD 아키텍처, 및/또는 장거리 시스템에서의 인트라다인(intradyne), 호모다인(homodyne), 및 헤테로다인(heterodyne) 코히런트 검출 스킴들에 또한 적합화될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 파이버 통신 시스템(400)은 파장 튜닝 및 선택가능한 고정 파장들을 추가로 구현하도록 구성된다. 구체적으로는, 광학 신호들(444)이 되는 다양한 광학 소스들은 최적으로 파장 튜닝의 능력을 갖거나, 고정 광학 파장 소스들에 대해, 소스들이 본 명세서에 설명된 할당 및 최적화 기준들에 따라 구현될 수 있도록 소스들이 선택될 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 종래의 네트워크들은 전형적으로 광학 허브와 레거시 노드 사이에 예비 파이버들을 거의 갖지 않는다. 그에 따라, 하나의 파이버는 다운스트림 방향으로의 전송에 이용가능한 것으로 추정되고, 하나의 파이버는 업스트림 방향에서 이용가능한 것으로 추정되며, 둘 다는 전형적으로 허브로부터 노드까지 수십 킬로미터 거리를 커버한다. 다운스트림 및 업스트림 전송 각각에 대해 단일 파이버만을 사용하라는 요구사항은 허브와 노드 사이의 파이버 축소를 허용하지 않는다. 그에 따라, 본 명세서에 개시된 신규의 시스템들 및 방법들에 따르면, 새로운 파이버 설치는 ODC, 레거시 HFC 파이버 노드들, 디퍼 노드들(deeper nodes), 기업들에 있는 엔드 디바이스들, 및/또는 기지국들 또는 가정들(홈 아키텍처들까지의 파이버의 경우에) 사이의 상당히 더 짧은 거리들(예컨대, 단거리 파이버들(412))에 걸쳐 구현되기만 하면 된다. 그러한 새로운 파이버 확장들은 전형적으로 수천 미터 이하에 걸쳐 있을 것이다. 이러한 신규의 아키텍처에 따르면, 레거시 HFC 파이버 노드가, 많은 파이버 세그먼트들이 이러한 새로운 광학 종단 디바이스들 또는 광학 엔드 디바이스들을 향해 시작되는, ODC로 효과적으로 전환될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 시스템(400)의 액세스 네트워크 파이버 토폴로지는: 제한없이, 케이블에서 사용되는 서브캐리어 다중화된 채널들과 같은 아날로그 변조된 광학 캐리어들; PAM4 및 PAM8을 포함한, NRZ(non-return-to-zero), RZ(return-to-zero), PAM(pulse amplitude modulation)과 같은 직접 검출 메커니즘들을 사용하는 베이스밴드 디지털 변조된 신호들; DPSK(differential phase-shift keying) 및 D-QPSK(differential quadrature phase-shift keying)과 같은 차동 검출 신호들; BPSK(binary phase-shift keying), QPSK(quadrature phase-shift keying) 및 고차 QAM(quadrature amplitude modulation)과 같은 코히런트 변조된 광학 신호들; 및 코히런트 변조를 위한 편광 다중화 전송 기술들을 포함한 소스들로부터의 신호들을 구현한다.

파이버 통신 시스템(400)의 환경 내에서의 추가의 동작에서, 각자의 컴포넌트들의 파장들은 상이한 조건들 하에서 변화를 겪는다. 임의의 2개의 신호 파장이 서로 충분히 가까워지는 일부 상황들에서, 각자의 신호들 간의 간섭 레벨이 증가할 수 있다. 2개의 그러한 신호 파장이 서로 겹쳐지는 경우, 광학 비트 간섭이 또한 경험될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 신호 파장들이 특정한 허용오차 값들 내에서 특정 원하는 간격으로 분리될 수 있도록 신호 파장들을 유지하기 위해 온도 제어 및/또는 주파수 튜닝 제어(T/F Ctrl) 기능을 갖도록 구성되는 레이저 다이오드들이 구현될 수 있다. 파이버 통신 시스템(400)의 예시적인 실시예에 따르면, 네트워크 내의 각자의 송신기 및 수신기 각각에 대해 적어도 하나의 레이저 다이오드가 구현된다. 일 실시예에서, N개의 파장을 사용하는 N명의 가입자(예컨대, 최종 사용자들(406))에 대해 적어도 2개의 장거리 파이버(예컨대, 장거리 파이버들(408, 410))가 요구된다. 대안적으로, 2N개의 파장, 즉 N개의 다운스트림 파장 및 N개의 업스트림 파장을 사용하는 N명의 가입자에 대해 단일 파이버가 사용될 수 있다.

도 5는 대안의 파이버 통신 시스템(500)의 개략적 예시이다. 파이버 통신 시스템(500)은, 파이버 통신 시스템(500)이, 앞서 논의된 바와 같이, 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제15/283,632호에 보다 상세히 또한 설명되는, 파장 필터링 및 주입 잠금 기술들을 이용하는 것을 제외하고, 파이버 통신 시스템들(300(도 3) 및 400(도 4))과 유사하다. 파이버 통신 시스템(500)은 광학 허브(502), ODC(504), 및 최종 사용자들(506)을 포함한다. 광학 허브(502)는 다운스트림 장거리 파이버(508) 및 업스트림 장거리 파이버(510)를 통해 ODC(504)와 통신한다. ODC(504)는 단거리 파이버들(512)을 통해 최종 사용자들(506)과 통신한다. 설명의 단순화를 위해, 딥 노드들 및 케이블(예컨대, 동축)이 도시되지 않았지만, 도 3 및 도 4와 관련하여 앞서 설명된 실시예들과 유사하게 단거리 파이버들(512)의 신호 경로를 따라 구현될 수 있다.

광학 허브(502)는 다운스트림 전송 부분(514) 및 임의적 업스트림 수신 부분(516)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 다운스트림 전송 부분(514)은 아날로그 다운스트림 송신기(518), 편광 다중화된 IM-DD 다운스트림 송신기(520), 및 코히런트 다운스트림 송신기(522) 중 적어도 2개를 포함한다. 최종 사용자들(506)은 최종 사용자들(308)(도 3) 및 최종 사용자들(408)(도 4)과 비슷할 수 있으며, 예를 들어, 하나 이상의 다운스트림 종단 유닛을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 최종 사용자들(506)은 아날로그 다운스트림 수신기(524), 편광 다중화된 IM-DD 다운스트림 수신기(526), 및 코히런트 다운스트림 수신기(528) 중 적어도 2개를 포함한다. 업스트림 통신이 (즉, 업스트림 장거리 파이버(510)를 통해) 임의로 요망되는 경우, 업스트림 수신 부분(516)은 아날로그 업스트림 수신기(530), 편광 다중화된 IM-DD 업스트림 수신기(532), 및 코히런트 업스트림 수신기(534) 중 적어도 2개를 포함한다. 이 예시적인 실시예에서, 최종 사용자들(506)은 아날로그 업스트림 송신기(536), 편광 다중화된 IM-DD 업스트림 송신기(538), 및 코히런트 업스트림 송신기(540) 중 적어도 2개를 포함한다. 편광 다중화된 IM-DD 링크가 도 5의 예시적인 실시예에 예시되어 있다. 그럼에도 불구하고, 본 시스템들 및 방법들은 편광 다중화되지 않은 서브세트 링크를 이용하여 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 주입 잠금 기술들은 유리하게도 편광 다중화와 IM-DD의 신규의 조합을 허용한다.

동작 중에, 광학 허브(502)는 지능형 구성 유닛들(318(도 3) 및 442(도 4))과 비슷한 지능형 구성 유닛(542)을 추가로 포함하며, 다수의 기능들을 갖는 독립형 또는 통합형 디바이스, 또는 다양한 신호들을 다중화하고, 집성하며, 그리고/또는 결합시키는 역할을 하는 다른 디바이스들과 통신하는 별개의 디바이스일 수 있다. ODC(504)가 이종 신호 유형들을 서로로부터 역다중화하여 그 유형의 신호를 수신할 수 있는 특정의 최종 사용자들(506)로 단거리 파이버들(512)을 통해 개별적으로 전송되도록 할 수 있도록, 지능형 구성 유닛(542)은 ODC(504)와 협력하여 작동한다.

예시적인 실시예에서, 파이버 통신 시스템(500)은 시드 생성기(544) 및 파장 필터(546)를 추가로 포함한다. 파장 필터(546)는, 예를 들어, WDM 격자를 포함할 수 있다. 동작 중에, 파장 필터(546)는 네트워크의 다양한 각자의 송신기들 및 수신기들 내에 구현된 레이저 다이오드들의 주입 잠금을 지원하는 역할을 한다. 예시적인 실시예에서, 송신기들(518, 520, 522)에 의해 표현되는 다양한 광학 소스들은 상이한 포맷들을 사용하여 변조되는 주입 잠금된 레이저들을 포함하고, 주입 잠금을 위한 마스터 소스(도시되지 않음)는, 앞서 논의된 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제15/283,632호에 설명된 바와 같은, 높은 스펙트럼 퓨리티(high spectral purity)(좁은 선폭(narrow linewidth))의 멀티 톤 생성기(multi-tone generator)이다. 대안의 실시예에서, 광대역 파장 소스들을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는, 다른 또는 부가의 광학 소스들이 구현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 좁은 선폭 소스의 구현은 유리하게도, 코히런트 광학 변조를 포함한, 상당히 다양한 변조 포맷들의 세트를 허용한다.

도 5에 예시된 실시예에 따르면, 파장 필터들은 유리하게도 레이저들을 주입 잠금하기 위해 멀티 톤 광학 신호들을 개별 파장들로 분리시키도록 구현될 수 있다. 부가적으로, 멀티 톤 소스들은 상이한 위치들에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 네트워크의 분배 부분에서의 복잡성을 최소화하기 위해, 멀티-톤 소스가 다운스트림 신호들이 발신되는 곳 근방에 있는 광학 허브(502) 내에 배치된다. 예시적인 실시예에서, ODC(504)는 역다중화 파장 필터(548) 및 다중화 파장 필터(550)를 추가로 포함한다. 필터(548)는, 예를 들어, 사이클릭 어레이 도파로 격자(AWG)를 포함할 수 있고, 필터(550)는, 예를 들어, WDM 격자 또는 스플리터를 포함할 수 있다.

도 4에 예시된 실시예와 유사하게, 파이버 통신 시스템(500)의 액세스 네트워크 파이버 토폴로지는: 제한없이, 도 5에 예시된 IM-DD 구성들에 도시된 바와 같이, 케이블에서 사용되는 서브캐리어 다중화된 채널들과 같은 아날로그 변조된 광학 캐리어들; NRZ, RZ, PAM4, 및 PAM8과 같은 IM-DD 메커니즘들을 사용하는 베이스밴드 디지털 변조된 신호들; DPSK 및 D-QPSK와 같은 차동 검출 신호들; BPSK, QPSK, 및 고차 QAM과 같은 코히런트 변조된 광학 신호들; 및 코히런트 변조 및 비-코히런트 변조를 위한 편광 다중화 전송 기술들을 포함한 소스들로부터의 신호들을 구현한다.

대안의 실시예에서, 파이버 통신 시스템(500)은 2개의 상이한 레이저에 의해 수신된 공통 주입 잠금 소스(도시되지 않음)의 높은 스펙트럼 퓨리티를 활용함으로써 코히런트 링크들을 구현하도록 추가로 구성되지만, 레이저로의 왕복 경로들 중 하나는 90°만큼 위상이 시프트된다. 이러한 위상 시프팅은 2개의 직접 변조(directly modulated) 레이저 다이오드를 사용하여 코히런트 QAM 변조된 신호에 필요한 I 및 Q 경로들을 생성한다. 이 기술은, 앞서 논의된 동시 계류 중인 미국 특허 출원 제15/283,632호에 설명된 바와 같이, 4개의 직접 변조 레이저 다이오드를 사용한 2개의 편광으로 확장될 수 있고, 그에 의해 편광 다중화를 달성할 수 있다. 추가의 대안 실시예에서, 편광 다중화는 공통 주입 잠금 소스를 공유하는 적어도 2개의 직접 검출 링크의 이용을 통해 달성될 수 있다. 결과적인 2개의 주입 잠금된 송신기는 이와 같이 한 번 편광 다중화되고 따라서 공통 주입 잠금된 소스를 통해 동기화될 수 있다. 이 실시예에서, 여기에 설명된 광의 강도 변조는 레이저 다이오드 전류의 직접 변조를 통해 달성될 수 있다. 그렇지만, 본 시스템들 및 방법들은, 외부 변조기들을 사용하는 전기-광학 및 전기-흡수 강도 변조 기술들과 같은, 다른 강도 변조 기술들을 또한 이용할 수 있다.

파이버 통신 시스템(500)은 파이버 통신 시스템(400)과 상이하며, 시스템(500)은, 시스템(500)의 신규의 필터링 기술들은 물론, 균등하게 이격된 멀티 톤들의 생성이 레이징을 파장들 사이의 고정 간격으로 제한하는 역할을 한다는 사실로 인해, 유리하게도 온도 제어 또는 주파수 제어 메커니즘들의 사용을 회피할 수 있다. 이 실시예에 따른 시스템들 및 방법들은 추가로 유리하게도 광학 비트 간섭의 제거를 또한 결과한다. 시스템(500)은, 시스템(400)이 파이버 스펙트럼을 완전히 사용하는 N명의 가입자에 대해 2개의 파이버를 이용하는 경우, 시스템(500)이 단일 파이버 스펙트럼의 절반을 사용하는 변조되지 않은 광학 캐리어들을 주입 잠금을 위해 이용한다는 점에서, 시스템(400)과 추가로 상이하다. 따라서, 이 예에서, 2개의 파이버가 이용가능한 경우, 하나의 파이버 스펙트럼의 절반은 다운스트림 데이터를 위해 사용되고, 하나의 파이버 스펙트럼의 절반은 업스트림 데이터를 위해 사용되며, 하나의 파이버 스펙트럼의 절반은 변조되지 않은 광학 캐리어들을 위해 사용되고, 2개의 파이버의 파이버 스펙트럼의 나머지 절반은 사용되지 않는다. 그에 따라, 3개의 파이버가 이용되면, 제1 파이버의 전체 스펙트럼은 다운스트림 데이터 전송을 위해 사용될 수 있고, 제2 파이버의 전체 스펙트럼은 업스트림 데이터 전송을 위해 사용될 수 있으며, 제3 파이버의 전체 스펙트럼은 변조되지 않은 광학 캐리어들을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 동일한 대역폭을 갖는 N개의 광학 캐리어를 운반하기 위해, 시스템(400)은 2개의 광학 파이버를 필요로 할 것인 반면, 시스템(500)은 3개의 광학 파이버를 필요로 할 것이다. 이 예에서, 시스템(500)은 시스템(400)보다 덜 효율적이지만; 최종 사용자들(506)에 의해 이용되는 레이저 다이오드들(번호가 매겨지지 않음)은 파장-특정적(wavelength-specific)이도록 요구되지 않으며, 그에 의해 시스템(500) 전체에 걸쳐 상당히 더 낮은 자본 및 운영 비용을 결과한다.

추가의 대안 실시예에서, 본 발명자들은, 제한없이, 광학 소스들 중 일부가 필터링된 채널 내에 적합하도록 파장-튜닝되거나 고정 파장을 갖는 파장 필터링된 아키텍처를 포함한, 시스템들(400 및 500)의 원리들을 함께 구현하는 하이브리드 접근법을 고려한다. 그러한 하이브리드 시스템에서, 광학 링크들의 적어도 일 부분에 대해 광학 송신기를 주입 잠금하기 위한 시드 광학 신호가 회피될 수 있다. 이 대안의 예시적인 실시예에서, 일부 광학 신호들은 파장 튜닝을 할 수 있을 것이고 다른 광학 신호들은 고정 파장들을 가질 것이며, 이는 성능을 최적화하기 위한 파장 및 신호 포맷에 대한 운영자 지식을 요구하며, 그리고/또는 파장 필터링은 주입 잠금 기술들을 이용하여 구현된다.

도 6a 내지 도 6d는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른 이종 광학 신호들의 연속적 파장 배치를 위한 예시적인 프로세스(600)를 예시하고 있다. 프로세스(600)는 파이버의 파장 전송 윈도에 걸친 광학 신호들의 (예컨대, 앞서 설명된 실시예들에 따른 지능형 구성 유닛에 의한) 지능형 파장 매핑 접근법을 구현한다. 예시적인 실시예에서, 프로세스(600)는 광학 신호 파장 할당 및 구성 최적화를 위한 하나 이상의 알고리즘을 포함하고, 광학 링크 자원들 및 컴포넌트 특성들, 광학 채널 상태들, 및 전송 요구사항들 중 하나 이상에 기초하여 용량, 강건성, 및 다른 성능 목표들을 달성하기 위해 파이버 인프라스트럭처가 어떻게 최적화되는지에 관한 방법론을 포함한다.

프로세스(600)는, 파이버 인프라스트럭처의 트래픽 서비스 요구사항들을 충족시키기 위해, 상이한 변조 포맷들 및 검출 스킴들을 갖는, 상이한 광학 링크들에 대한 파장 매핑 및 파장 할당 중 하나 또는 둘 다를 제공한다. 프로세스(600)는 유리하게도 광학 허브가 이용가능한 파이버 스펙트럼 자원들을 통해 전송될 수 있는 이종 신호들의 분량을 상당히 증가시키는 것을 허용한다. 프로세스(600)는, 프로세서(예컨대, 도 3의 프로세서(324))에 의해 구현될 때, 지능형 구성 유닛이 사용되는 컴포넌트들, 광학 링크들의 유형들, 및 파이버 통신 시스템 내의 아키텍처의 유형들 및 특성들에 대한 정보를 수집할 수 있도록 조직화된다. 예를 들어, 프로세스(600)는 특정의 신호가 튜닝가능 파장, 고정 파장, 또는 필터링된 파장 또는 하이브리드 아키텍처에 의해 표현되는지 여부를 결정하도록 구성된다.

예시적인 실시예에서, 프로세스(600)는 다음과 같은 광학 캐리어 파라미터들/특성들: 개별 캐리어 파워 레벨들; 총 캐리어 파워; 광학 캐리어들의 수; 캐리어들 간의 파장 간격; 사용되는 변조 포맷; 캐리어 구성가능성(carrier configurability); 및 캐리어 튜닝성(carrier tunability) 중 하나 이상을 활용하도록 추가로 구성된다. 프로세스(600)는 다음과 같은 파이버 환경 특성들: 파이버의 유형; 증폭 및/또는 손실 디바이스들(예컨대, EDFA); 파장 필터들 또는 스플리터들; 및 파이버 분배 네트워크 토폴로지 중 하나 이상을 부가적으로 고려하도록 추가로 구성될 수 있다. 부가적으로, 프로세스(600)는 올바른 파장 빈(wavelength bin)을 결정하기 위해 고정 파장(fixed-wavelength) 및 미지 파장(unknown-wavelength) 레이저 다이오드들의 측정 및 분류를 여전히 추가로 고려할 수 있다. 예를 들어, 파장 빈의 크기는 온도, 노후정도(age), 또는 파워 변동성의 평가에 의해 영향을 받을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 파장이 제어 가능한 것으로 간주될 때 파장은 결정된 파장 빈 내에 남아 있는 것으로 추정된다.

프로세스(600)의 임의적 실시예에서, 사용되는 변조 포맷에 따라, 상이한 광학 신호들에 대한 목표 광학 신호대 잡음비(optical signal to noise ratio, OSNR) 요구사항들이 사전에 계산되어 룩업 테이블로 생성되며, 이 룩업 테이블은 각각의 광학 캐리어의 광학 파워를 제어하고 최소화하기 위해 그리고 또한 몇몇 캐리어들 간의 비선형 효과들/상호작용들로 인해 잡음 레벨이 증가할 때 캐리어의 광학 파워를 조정하기 위해 나중에 프로세스(600)의 구현 동안 이용될 수 있다. 그러한 비선형 효과들은 SPM(self-phase modulation), CPM(cross-phase modulation), 및/또는 FWM(four-wave mixing)을 포함할 수 있다. SPM 및 CPM의 효과들은 보다 높은 변조 대역폭들을 갖는 신호들에서 더욱 두드러진다. FWM 및 CPM의 효과들은 파장들의 보다 좁은/감소된 채널 간격으로 더욱 두드러진다. FWM의 효과들은 보다 낮은 색 분산을 갖는 신호들에서 또한 더욱 두드러진다. 따라서 FWM은 확산 신호들에 특히 중요하다.

게다가, 잡음 평가는 소스의 유형뿐만 아니라, 직접 또는 외부 변조가 사용되는지 여부는 물론, EDFA로부터의 잡음과 같은, 증폭기들과 같은 디바이스들에 의한 잡음의 임의의 유입, 또는 ASE(amplified spontaneous emission)/초발광(superluminescence)에 의존할 수 있다.

도 6a는 프로세스(600)에 따른 초기 파장 배치의 그래픽 표현을 예시하고 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 이러한 초기 배치는 복수의 아날로그 캐리어 신호들(606(1), ..., 606(N))에 대해 파이버의 파장 스펙트럼(604)(x-축)에 대한 광학 신호 강도(602)(y-축)에 의해 표현된다. 예를 들어, 광학 링크 자원들 및 네트워크 토폴로지의 특성들의 초기 평가 이후에, 아날로그 캐리어 신호들(606)(캐리어들 또는 캐리어 파들이라고도 지칭됨)의 배치가 발생할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 아날로그 캐리어들(606)은, 이들이 고정 파장의 광학 캐리어들을 나타내기 때문에, 초기 배치를 위해 선택되고, 높은 신호대 잡음비(SNR) 요구사항들로 인해 그 각자의 신호들을 높은 파워 레벨들로 운반하는 아날로그 변조된 링크들을 포함할 수 있다. 아날로그 캐리어 신호들은 전형적으로 튜닝가능하지 않고, 종종 파장 스펙트럼(604)에 걸쳐 잡음의 가장 큰 원인 제공자들(contributors)이다. 아날로그 캐리어 신호들은 높은 선형성 요구사항들을 포함하며, 다른 신호들보다 덜 유연한 것으로 간주된다. 그렇지만, 아날로그 송신기들(예컨대, 송신기들(418(도 4), 518(도 5))은 특정의 주파수들에 설정될 수 있다. 그에 따라, 캐리어들(606)이 상이한 유형들의 다른 신호들의 고려 이전에 파장 스펙트럼(604)에 걸쳐 넓게 확산되도록, 아날로그 캐리어 신호들(606)에 대한 전송 주파수들이 선택된다.

프로세스(600)가 아날로그 신호들(606)의 파워 레벨이 최적화되고, 그들의 잡음 레벨이 허용가능한 것으로 간주되며, 몇몇 광학 캐리어들이 서로로부터의 간섭 없이 적절히 이격되어 있음을 일단 확인하면, 프로세스(600)는 연속적 파장 배치 스킴으로 다음 신호를 배치한다. 임의로, 부가의 신호들을 배치하기 전에, 프로세스(600)는, 부가의 캐리어들을 파장 스펙트럼(604) 내의 적절한 가용 파장들에 보다 최적으로 배치하기 위해, 아날로그 캐리어 신호들(606)의 광학 캐리어들의 배치에 기초하여 파장 스펙트럼(604)에 걸쳐 잡음(도시되지 않음)을 먼저 계산할 수 있다.

도 6b는 도 6a에 예시된 초기 파장 배치 이후의, 프로세스(600)에 따른 이종 광학 신호들의 연속적 파장 배치의 그래픽 표현을 예시하고 있다.

예시적인 실시예에서, 최악의 잡음 상태들을 경험하는, 즉 아날로그 캐리어 신호들(606)의 배치에 상대적으로 가까이 있는 또는 인접해 있는 파장 스펙트럼(604)을 따라 있는 부분들 내에 배치하기 위해 강건한 광학 캐리어들이 다음에 선택된다. 도 6b의 예에서, 제1 NRZ 광학 캐리어들(608(1), ..., 608(N'))은 NRZ 전송들이 미리 결정된 적절한 마진들(margins) 내에서 최적의 목표 성능으로 동작하도록 파워가 조정될 수 있는 직접 변조된/직접 검출 광학 링크 캐리어들을 나타내기 때문에, 이들이 이러한 제2 배치 레벨에 대해 선택된다.

NRZ 광학 캐리어들(608)은 NRZ 신호의 "너그러운(forgiving)" 성질로 인해 아날로그 캐리어들에 인접한 스펙트럼을 채우기에 적합하다. 즉, 제1 NRZ 광학 캐리어들(608)은 이종 신호들 중 가장 낮은 SNR 및 가장 높은 잡음 내성을 갖는 것으로 간주되며, 부가적으로 파장 스펙트럼(604)을 따라 인접한 신호들(즉, 아날로그 캐리어들(606))에 의해 생성된 비선형 성분들에 대해 상당히 내성이 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 NRZ 광학 캐리어들(608)은 각각의 아날로그 캐리어 신호(606) 주위의 파장 스펙트럼의 부분과 효과적으로 경계를 이루도록 배치된다. 대안적으로, QPSK 신호들은 비슷한 캐리어 특성들을 가지며, 제1 NRZ 광학 캐리어들(608) 대신에 아날로그 캐리어 신호들(606)에 인접하여 배치될 수 있다. 포켓(pocket)(609)이 그에 의해, 파장 스펙트럼(604) 내의 상대적으로 낮은 잡음의 영역을 나타내는, 인접한 제1 NRZ 광학 캐리어들(608) 사이에 형성된다.

강건한 제1 NRZ 광학 캐리어들(608)의 배치 이후에, 프로세스(600)는 새로운 광학 캐리어들(즉, 제1 NRZ 광학 캐리어들(608))의 추가를 고려하기 위해서는 물론 보다 높은 SNR 요구사항들을 갖는 신호들을 파장 스펙트럼(604) 내에 배치하기 위한 포켓(609)을 보다 최적으로 식별하기 위해서도 파장 스펙트럼(604)에 걸쳐 잡음을 임의로 재계산할 수 있다.

도 6c는 도 6b에 예시된 파장 배치 이후의, 프로세스(600)에 따른 이종 광학 신호들의 추가의 연속적 파장 배치의 그래픽 표현을 예시하고 있다. 예시적인 실시예에서, 포켓(609)(및 상대적으로 낮은 잡음의 유사한 영역들) 내에 배치하기 위한 보다 높은 OSNR 요구사항들을 갖는 광학 신호들이 다음으로 선택되고, 아날로그 캐리어 신호들(606)의 배치로부터 이격된다. 도 6c의 예에서, PAM4 광학 캐리어들(610(1), ... 610(N")), 16QAM 광학 캐리어들(612(1), ... 612(N"')), 및 64QAM 광학 캐리어들(614(1), ... 614(N""))이 이 제3 레벨의 배치를 위해 선택되는데, 그 이유는 이들이 일반적으로 튜닝가능하지만 파장 스펙트럼(604) 내의 저잡음의 프리미엄 영역들을 요구하는 상대적으로 높은 SNR 광학 링크 캐리어들을 나타내기 때문이다. 예시된 예시적인 실시예에서, 16QAM 광학 캐리어들(612)은, 예를 들어, 64QAM 광학 캐리어들(614)보다 낮은 SNR을 요구할 수 있지만, 제1 NRZ 광학 캐리어들(608)보다 상당히 더 높은 SNR을 여전히 요구할 것이다. 예시적인 실시예에 따르면, 16QAM 광학 캐리어들(612) 및 64QAM 광학 캐리어들(614)은 코히런트 또는 디지털 캐리어들 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.

보다 높은 SNR 광학 캐리어들(610, 612 및 614)의 배치 이후에, 프로세스(600)는, 새로 배치된 광학 캐리어들의 추가를 감안하기 위해, 파장 스펙트럼(604)에 걸친 잡음은 물론, 상이한 캐리어들에 걸친 비선형 효과들을 또다시 임의로 재계산할 수 있다. 이 임의적 실시예에 따르면, 특정 캐리어의 의도된 변조 포맷에 대한 특정의 SNR 요구사항들이 충족되지 않는 경우에, 광학 캐리어들 중 일부에서의 파워 레벨이 추가로 조정될 수 있다. 그러한 파워 조정 이후에, 비선형 왜곡 및 잡음 영향이 이어서 재계산될 수 있다.

도 6d는 도 6c에 예시된 파장 배치 이후의, 프로세스(600)에 따른 이종 광학 신호들의 최종적인 연속적 파장 배치의 그래픽 표현을 예시하고 있다. 예시적인 실시예에서, 나머지 보다 강건하지만 일반적으로 보다 낮은 파워 레벨의 캐리어들은 파장 스펙트럼(604)의 나머지 가용 부분들에 삽입된다. 도 6d의 예에서, QPSK 광학 캐리어들(616(1), ... 616(N""')) 및 제2 NRZ 광학 캐리어들(618(1), ... 618(N"""))이 이 제4 레벨의 배치를 위해 선택되는데, 그 이유는 이들이 도 6c에 예시된 바와 같이 추가된 보다 덜 내성이 있는 캐리어 신호들보다 낮은 SNR 요구사항들을 갖는 일반적으로 튜닝가능하고 내성이 있는 캐리어들을 나타내기 때문이다.

앞서 설명된 바와 같이, NRZ 캐리어 신호들과 QPSK 캐리어 신호들은 강건성 및 SNR 요구사항들과 관련하여 일부 비슷한 특성들을 가지며, 심벌 레이트(symbol rate), 보 레이트(baud rate) 등과 같은 특정의 신호 특성들에 따라, 본 명세서에 설명된 제2 및 제4 배치 레벨들에서 서로를 대체할(또는 혼합될) 수 있다. 본 발명에 따른 프로세스(600)는 측정된 및/또는 모니터링된 신호 및 파이버 특성들에 따라, 차선의 잡음 레벨들을 갖는 파장 영역들에 추가하기 위한 강건한 광학 신호들을 최적으로 선택하도록 구성된다. 광학 캐리어 신호들 전부가 일단 그렇게 배치되면, 비선형 효과들 및 잡음 영향을 임의로 재계산될 수 있다.

도 7은, 도 6d에 묘사된 프로세스(600)의 최종적인 캐리어 배치와 비교하여, 3차원 파장 배치(700)의 대안의 그래픽 표현을 예시하고 있다. 이 예시적인 실시예에서, 성능 최적화 프로세스 또는 알고리즘, 예를 들어, 프로세스(600)(도 6)에 따른 배치 이후의 파이버 스트랜드(도시되지 않음)에 대한 파장 할당을 예시하는, 파장 배치(700)는 파장 스펙트럼(702)(x-축), 효율(704)(y-축), 및 파워(706)(z-축)에 의해 표현된다.

앞서 설명된 바와 같이, 단일 캐리어가 파이버 스트랜드를 점유하는 유일한 신호일 때, 다른 캐리어들과의 상호작용들은 관심사가 아니다. 그러한 단일 캐리어 파이버 스트랜드들은 특정의 파이버가 그 자신에 대해 왜곡을 가하지 않으면서 핸들링할 수 있는 파워의 양에 의해 주로 제한된다. 보다 낮은 SNR 요구사항을 갖는 신호는 일반적으로 보다 높은 SNR 요구사항을 갖는 신호보다 강건할 것이며, 2개 이상의 그러한 신호가 동일한 파이버 내에 존재할 때, 신호들 간의 상호작용 및 간섭이 해결되어야 한다.

예시적인 실시예에서, 파장 배치(700)는 파워, SNR, 효율, 인접 잡음 특성들, 및 대역폭 점유율에 관한 다양한 요구사항들의 3차원적 고려로서 예시되어 있다. 대안의 실시예에서, 상이한 신호 및/또는 파이버 특성들은: 제한없이, 변조 포맷; 편광 다중화; 순방향 에러 정정을 포함한, 채널 코딩/디코딩; 파이버 길이; 총 캐리어 파워; 광학 캐리어들의 수; 캐리어들 간의 파장 간격; 캐리어 구성가능성; 캐리어 지속가능성(carrier tenability); 파이버 유형; 증폭 및/또는 손실 디바이스들; 파장 필터들 또는 스플리터들; 및 파이버 분배 네트워크 토폴로지를 포함한다. 대안의 실시예에서, 배치(700)는 다수의 이러한 부가의 고려사항들을 고려하여 최적화될 수 있으며, 그에 의해 배치(700)를 5차원 또는 6차원 할당 배치 또는 그 이상으로 만들 수 있다.

도 8은 도 3 내지 도 6에, 제각기, 묘사되고 앞서 설명된, 파이버 통신 시스템들(300, 400, 500)으로 구현될 수 있고, 프로세스(600)에 상보적일 수 있는, 예시적인 광학 신호 파장 할당 프로세스(800)의 플로차트 다이어그램이다. 프로세스(800)는 광학 신호 파장 할당 및 구성 최적화를 위한 하나 이상의 서브루틴 및/또는 알고리즘을 나타낸다. 예시적인 실시예에서, 프로세스(800)는 단계(802)에서 시작된다. 단계(802)에서, 프로세스(800)는, 도 9와 관련하여 아래에서 추가로 설명되는, 파이버 세그먼트 분석 서브프로세스를 수행한다. 파이버 세그먼트 분석을 완료한 후에, 프로세스(800)는 단계(804)로 진행한다. 단계(804)에서, 프로세스(800)는, 도 10과 관련하여 아래에서 추가로 설명되는, 신호 분석 서브프로세스를 수행한다. 신호 분석을 완료한 후에, 프로세스(800)는 단계(806)로 진행한다. 단계(806)에서, 프로세스(800)는, 도 11과 관련하여 아래에서 추가로 설명되는, 스펙트럼 할당 서브프로세스를 수행한다. 예시적인 실시예에서, 단계(806)의 서브프로세스는, 도 6a 내지 도 6d에 묘사된, 프로세스(600)를 포함하거나, 프로세스(600)와 상보적일 수 있다. 광학 캐리어들의 스펙트럼 할당의 완료 시에, 프로세스(800)는 단계(808)로 진행한다. 예시적인 실시예에서, 단계(808)는 프로세스(800)를 종료한다. 대안의 실시예에서, 단계(808)는, 원하는 바에 따라 프로세스(800)를 한 번 이상 반복하기 위해, 단계(802)로의 복귀를 나타낸다.

도 9는 도 8에 묘사된 할당 프로세스(800)로 구현될 수 있는 예시적인 파이버 세그먼트 분석 서브프로세스(900)의 플로차트 다이어그램이다. 예시적인 실시예에서, 서브프로세스(900)는 도 8의 단계(802)를 구체화하거나, 단계(802)로부터의 프롬프트(prompt) 또는 호출(call)로부터 시작될 수 있다. 서브프로세스(900)는 시작으로부터 단계(902)로 진행한다. 단계(902)에서, 서브프로세스(900)는 이종 신호들을 브로드캐스트하는 데 이용되는 파이버(예컨대, 장거리 파이버(310), 도 3)의 유형을 결정한다. 예시적인 실시예에서, 파이버 유형은 SM-SMF28이다. 서브프로세스(900)는 이어서, 파이버의 길이가 결정되는, 단계(904)로 진행한다. 예시적인 실시예에서, 길이는 킬로미터 단위로 결정된다. 서브프로세스(900)는 이어서, 파이버에 관한 위도 및 경도 정보가 결정되는, 단계(906)로 진행한다. 예시적인 실시예에서, 그러한 정보는 파이버 세그먼트로부터의 입력 및 출력 둘 다는 물론, 파이버 세그먼트에 선행하고 후행하는 정보를 고려한다.

일반적인 파이버 정보에 부가하여, 서브프로세스(900)는 이종 신호들의 스펙트럼 배치를 고려하여 파이버 파라미터들을 분석한다. 예를 들어, 단계(908)에서, 서브프로세스(900)는 SPM, CPM, 및 FWM에 대한 분산, 손실, 및 비선형 모델 파라미터들 중 적어도 하나의 존재를 결정한다. 예시적인 실시예에서, 도 6 및 도 7과 관련하여 앞서 논의된 바와 같이, 다른 파라미터들이 고려될 수 있다. 서브프로세스(900)는 이어서 단계(910)에서 파이버가 증폭기 또는 손실 디바이스를 포함하는지 여부를 결정한다. 예시적인 실시예에서, 단계(910)는 결정 단계이다. 증폭기 또는 손실 디바이스(예컨대, EDFA/AMP)가 포함되면, 단계(910)는, 증폭기/손실 디바이스로부터의 잡음이 기록되는, 단계(912)로 진행한다. 예시적인 실시예에서, 단계(912)는 증폭기/손실 디바이스의 파워 범위 및/또는 비선형 파라미터 설명(parametric description)을 추가로 기록한다. 일단 기록되면, 서브프로세스(900)는 단계(912)로부터 진행하여 프로세스(800)(도 8)로, 구체적으로는 단계(804)로 복귀한다. 단계(910)에서 증폭기/손실 디바이스가 포함되지 않으면, 서브프로세스(900)는 단계(910)로부터 곧바로 단계(804)로 진행한다.

도 10은 도 8에 묘사된 할당 프로세스(800)로 구현될 수 있는 예시적인 신호 분석 서브프로세스(1000)의 플로차트 다이어그램이다. 예시적인 실시예에서, 서브프로세스(1000)는 도 8의 단계(804)를 구체화하거나, 단계(804)로부터의 프롬프트 또는 호출로부터 시작될 수 있다. 대안의 실시예에서, 서브프로세스(1000)는 도 9의 단계들(910/912) 직후에, 또는 서브프로세스(900)와 동시에 진행될 수 있다.

서브프로세스(1000)는 시작으로부터 단계(1002)로 진행한다. 단계(1002)는, 아래에서 추가로 설명되는, 서브프로세스(1000) 내에 포함된 몇몇 서브루틴들로부터의 복귀점이다. 단계(1002)는 서브프로세스(1000)를 단계(1004)로 복귀시킨다. 단계(1004)는 결정 단계이다. 단계(1004)에서, 서브프로세스(1000)는 이종 신호들을 분석하여 이종 신호 그룹 내에 임의의 할당되지 않은 광학 신호들이 있는지 여부를 결정한다. 단계(1004)가 적어도 하나의 할당되지 않은 광학 신호가 있다고 결정하면, 서브프로세스(1000)는 단계(1006)로 진행한다. 단계(1000)가 스펙트럼을 따라 할당할 추가 광학 신호들이 없다고 결정하면, 서브프로세스(1000)는 그 대신에 특성화 파라미터들과 함께 광학 캐리어 리스트를 작성하는 단계(1007)로 진행하고, 따라서 서브프로세스(800)(도 8)로, 구체적으로는 단계(806)로 복귀한다.

단계(1006)는 또한 결정 단계이다. 단계(1006)에서, 서브프로세스(1000)는 문제의 광학 신호가 아날로그 신호인지 여부를 결정한다. 단계(1006)가 광학 신호가 아날로그 신호라고 결정하면, 서브프로세스(1000)는 광학 신호가 아날로그 신호 ID를 할당받는 단계(1008)로 진행한다. 그렇지만, 광학 신호가 아날로그 신호인 것으로 결정되지 않으면, 서브프로세스(1000)는 단계(1010)로 진행한다. 단계(1008)에서 아날로그 신호 ID가 할당된 후에, 서브프로세스(1000)는 분석 서브루틴(1012)으로 진행한다. 분석 서브루틴(1012)은 단계(1014)에서 시작된다. 단계(1014)는 결정 단계이다. 단계(1014)에서, 분석 서브루틴(1012)은 할당된 광학 신호의 파장이 고정되어 있는지 여부를 결정한다. 파장이 고정되어 있는 것으로 결정되면, 분석 서브루틴(1012)은 단계(1016)에서 고정 파장을 기록하고, 단계(1018)로 진행한다. 그러나, 단계(1014)가 파장이 고정되어 있지 않다고 결정되면, 서브루틴(1012)은 단계(1020)에서 신호의 세분성(granularity) 및 범위를 기록하고, 단계(1018)로 진행한다.

단계(1018)는 결정 단계이다. 단계(1018)에서, 분석 서브루틴(1012)은 외부 변조가 이용되고 있는지 여부를 결정한다. 그러한 변조가 이용되는 것으로 결정되면, 분석 서브루틴(1012)은 단계(1022)에서 외부 변조는 물론, 있는 경우, 레이저 다이오드 파라미터들을 기록하고, 단계(1024)로 진행한다. 그러나, 단계(1018)가 외부 변조가 이용되고 있지 않다고 결정하면, 서브루틴(1012)은 단계(1026)에서 레이저 다이오드 파라미터들을 기록하고, 단계(1024)로 진행한다. 단계(1024)는 결정 단계이다. 단계(1024)에서, 분석 서브루틴(1012)은 입력에서의 파워가 고정되어 있는지 여부를 결정한다. 파워가 고정되어 있는 것으로 결정되면, 분석 서브루틴(1012)은 단계(1028)에서 입력 파워를 기록하고, 단계(1030)로 진행한다. 그러나, 단계(1024)가 입력 파워가 고정되어 있지 않다고 결정하면, 입력에서의 파워 범위가 단계(1032)에서 기록되고, 분석 서브루틴(1012)은 이어서 단계(1030)로 진행한다.

단계(1030)는 결정 단계이다. 단계(1030)에서, 분석 서브루틴(1012)은 파이버 세그먼트에서 증폭이 구현되는지 여부를 결정한다. 그러한 증폭이 구현되는 것으로 결정되면, 분석 서브루틴(1012)은 단계(1034)에서 위치, 증폭기 특성들, 및 출력 신호 파워를 기록하고 단계(1036)로 진행한다. 그러나, 단계(1030)가 파이버 세그먼트에서 구현되는 증폭이 없다고 결정하면, 서브루틴(1012)은 곧바로 단계(1036)로 진행한다. 단계(1036)는 결정 단계이다. 단계(1036)에서, 분석 서브루틴(1012)은 파이버 세그먼트에서 이산 손실(discrete loss)이 있는지 여부를 결정한다. 이산 손실이 검출되면, 분석 서브루틴(1012)은 단계(1038)에서 위치, 특성들, 및 출력 파워 손실을 기록하고, 단계(1040)로 진행한다. 그러나 단계(1036)가 파이버 세그먼트에서 이산 손실을 검출하지 않는다면, 분석 서브루틴(1012)은 곧바로 단계(1040)로 진행한다.

단계(1040)는 분석 서브루틴(1012)을 종료한다. 분석 서브루틴(1012)이 일단 완료되면, 할당된 아날로그 신호의 변조 대역폭 및 변조 포맷이 단계(1042)에서 결정된다. 단계(1044)에서, 잡음 레벨은 물론, 최대 및 최소 신호 레벨들이 결정된다. 단계(1046)에서, 서브프로세스(1000)는 할당된 아날로그 신호에 대한 전기 SNR 요구사항들을 결정한다. 단계(1048)에서, 서브프로세스(1000)는 할당된 아날로그 신호에 대한 광학 SNR 요구사항들을 계산하고, 이어서 다시 단계(1002)로 진행한다.

단계(1010)를 다시 참조하면, 서브프로세스(1000)가 단계(1006)에서 아날로그 신호를 검출하지 않으면, 서브프로세스(1000)는 문제의 광학 신호가 디지털 직접 검출 광학 신호 및 차동 검출 광학 신호 중 하나인지 여부를 결정한다. 즉, 단계(1010)는 결정 단계이다. 단계(1010)가 광학 신호가 직접 또는 차동 신호라고 결정하면, 서브프로세스(1000)는 광학 신호가 직접 검출 신호 ID를 할당받는 단계(1050)로 진행한다. 그렇지만, 광학 신호가 직접/차동 신호인 것으로 결정되지 않으면, 서브프로세스(1000)는 단계(1052)로 진행한다. 단계(1050)에서 직접 검출 신호 ID가 할당된 후에, 서브프로세스(1000)는 분석 서브루틴(1054)으로 진행한다. 분석 서브루틴(1054)은, 동일한 단계들이, 아날로그 신호가 아닌, 직접/차동 신호에 대해 수행된다는 것을 제외하고는, 분석 서브루틴(1012)과 실질적으로 동일하다.

분석 서브루틴(1054)이 일단 완료되면, 할당된 직접/차동 신호의 변조 대역폭 및 변조 포맷은 물론, 심벌 레이트가 단계(1056)에서 결정된다. 단계(1058)에서, 잡음 레벨은 물론, 최대 및 최소 신호 레벨들이 결정된다. 단계(1060)에서, 서브프로세스(1000)는 할당된 직접/차동 신호에 대한 광학 SNR 요구사항들을 계산하고, 이어서 다시 단계(1002)로 진행한다.

단계(1052)를 다시 참조하면, 서브프로세스(1000)가 단계(1010)에서 직접/차동 신호를 검출하지 않으면, 서브프로세스(1000)는 문제의 광학 신호가 디지털 코히런트 광학 신호인지 여부를 결정한다. 즉, 단계(1052)는 결정 단계이다. 단계(1052)가 광학 신호가 코히런트 신호라고 결정하면, 서브프로세스(1000)는 광학 신호가 코히런트 신호 ID를 할당받는 단계(1062)로 진행한다. 그렇지만, 광학 신호가 코히런트 신호인 것으로 결정되지 않으면, 서브프로세스(1000)는 단계(1002)로 복귀한다. 단계(1062)에서 코히런트 신호 ID가 할당된 후에, 서브프로세스(1000)는 분석 서브루틴(1064)으로 진행한다. 분석 서브루틴(1064)은, 동일한 단계들이, 아날로그 또는 직접/차동 신호가 아닌, 코히런트 신호에 대해 수행된다는 것을 제외하고는, 분석 서브루틴들(1012 및 1054)과 실질적으로 동일하다.

분석 서브루틴(1064)이 일단 완료되면, 할당된 직접/차동 신호의 변조 대역폭 및 변조 포맷은 물론, 심벌 레이트가 단계(1066)에서 결정된다. 단계(1068)에서, 잡음 레벨은 물론, 최대 및 최소 신호 레벨들이 결정된다. 단계(1070)에서, 서브프로세스(1000)는 할당된 코히런트 신호에 대한 광학 SNR 요구사항들을 계산하고, 이어서 다시 단계(1002)로 진행한다. 앞서 개략적으로 기술된 단계들, 특정의 단계들은, 이들에 대한 설명이 이들이 제시되는 정확한 순서를 구체적으로 요구하지 않는 한, 그러한 순서로 수행할 필요가 없다.

도 11은 도 8에 묘사된 할당 프로세스(800)로 구현될 수 있는 예시적인 스펙트럼 할당 서브프로세스(1100)의 플로차트 다이어그램이다. 예시적인 실시예에서, 서브프로세스(1100)는 도 8의 단계(6)를 구체화하거나, 단계(806)로부터의 프롬프트 또는 호출로부터 시작될 수 있다. 대안의 실시예에서, 서브프로세스(1000)는 도 10의 단계(1007) 직후에, 또는 서브프로세스들(900 및 1000)와 동시에 진행될 수 있다.

서브프로세스(1100)는 시작으로부터 단계(1102)로 진행한다. 단계(1102)는 이종 신호를 분석하여 각각의 개별 신호가 독립형 전송으로서 상이한 파워 레벨들로 그 자체 상에 생성하는 잡음 레벨을 식별한다. 단계(1102)에서, 서브프로세스(1100)는 최저 파워 레벨의 동작에 대한 SNR 요구사항들로부터 마진을 추가로 결정한다. 단계(1104)에서, 서브프로세스(1100)는 광학 신호들의 수를 합계(aggregate)로서 그리고 광학 신호의 유형별로 식별한다. 단계(1106)에서, 서브프로세스(1100)는 각각의 할당된 신호에 대한 대략적인 파장 및 세분성을 결정한다. 단계(1108)에서, 서브프로세스(1100)는 고정 파장 광학 신호들을 프라이머리 위치(예컨대, 도 6a)에서 최저 허용 파워 레벨들로 배치하고, 이어서 이웃하는 파장들 주위에서의 잡음 레벨을 결정한다. 고정 파장 광학 신호들이 일단 배치되면, 서브프로세스(1100)는 단계(1110)에서 잡음 레벨 대역 맵을 임의로 업데이트한다.

고정 파장 광학 신호들이 일단 할당되면, 서브프로세스(1100)는, 상대적으로 양호한 채널 상태들을 요구하고, 또한 파이버 자원들(예컨대, 도 6b)에 가장 큰 영향을 실현할, 즉, 고정 파장 광학 신호들로부터 떨어져 있는, 광학 신호들이 상대적으로 보다 낮은 허용 파워 레벨들에 배치되는, 단계(1112)로 진행한다. 예시적인 실시예에서, 처음 2개의 광학 신호 배치가 이루어진 후에, 서브프로세스(1100)는, OSNR을 검증하고 그리고/또는 조정하기 위해 서브루틴(1116)이 호출되는, 단계(1114)로 진행한다.

서브루틴(1116)은 단계(1118)에서 시작된다. 단계(1118)에서, 서브루틴(1116)은 문제의 하나 이상의 광학 신호에 의해 유입된 잡음 레벨들을 계산한다. 단계(1120)에서, 서브루틴(1116)은 비선형 자기 유도 잡음(non-linear, self-induced noise)을 결정한다. 단계(1122)에서, 서브루틴(1116)은 다른 캐리어들로부터 유도되었을 수 있는 비선형 잡음을 결정한다. 단계(1124)에서, 서브루틴(1116)은 모든 캐리어들로부터의 증폭기 비선형 잡음을 결정한다. 단계(1126)에서, 서브루틴(1116)은 모든 캐리어들로부터의 감쇠기 비선형 잡음을 결정한다. 서브루틴(1116)의 선행 단계들은 열거된 순서로, 상이한 순서로, 또는 동시에 수행될 수 있다. 비선형 컴포넌트들에서의 잡음이 일단 결정되면, 서브루틴(1116)은 단계(1128)로 진행한다. 단계(1128)는 결정 단계이다. 단계(1128)에서, 서브루틴(1116)은 검증된 OSNR 레벨들이 파워 레벨들의 조정을 정당화(warrant)해야 하는지 여부를 결정한다. 파워 레벨 조정이 정당화되면, 서브루틴(1116)은 단계(1118)로 복귀하여 잡음 레벨들을 재계산하고 앞서 설명된 바와 같이 비선형 성분들을 결정한다. 다른 한편으로, 파워 레벨 조정이 정당화되지 않는다면, 서브루틴(1116)은 완료되고, 서브루틴(1116)에 대한 호출에 뒤따르는 단계(이 경우에, 단계(1130))로 복귀한다. 대안의 실시예에서, 서브루틴(1116)은 특정의 광학 신호의 배치 이후의 임의의 지점에서 호출될 수 있다.

단계(1130)에서, 일반적으로 강건한 것으로 간주되는 그 신호들에 대해 스펙트럼을 할당하고, 따라서 그러한 신호들을 파이버 자원들에 가장 큰 영향을 미치는 그 신호들에 상대적으로 가까이 근접하게 할당하기 위해 광학 신호들의 제3 배치가 수행된다(예컨대, 도 6c). 그렇게 일단 할당되면, 서브프로세스(1100)는 서브루틴(1116)을 호출하는 단계(1132)로 진행한다. 서브루틴(1116)이 일단 완료되면, 서브프로세스(1100)는 단계(1132)로부터 단계(1134)로 진행한다. 단계(1134)에서, 그러한 최적의 상태들을 제공하는 나머지 점유되지 않은 채널들에서, 이전에 할당된 신호들에 비해 다음으로 최상의 채널 상태들을 요구하는 그 신호들에 대해 스펙트럼을 할당하기 위해 광학 신호들의 제4 배치가 수행된다(예컨대, 도 6d). 단계(1134)의 예시적인 실시예에서, 이 특정의 광학 신호 그룹의 클러스터링을 통해 채널 상태 열화를 피하기 위해 광학 신호들의 배치가 수행된다. 임의로, 단계(1134) 이후에, 서브프로세스(1100)는 일반적으로 보다 강건한 것으로 간주되는 광학 신호들을 광학 자원들에 가장 큰 영향을 미치는 그 신호들에 상대적으로 가까이 근접하게 배치하기 위해, 부가의 단계(1136)를 수행할 수 있다. 이러한 광학 신호들이 그렇게 일단 배치되면, 서브프로세스(1100)는, 서브루틴(1116)이 또다시 호출되는, 단계(1138)로 진행하고, 그 후에, 서브프로세스(1100)는 프로세스(800)(도 8), 구체적으로는 단계(808)로 복귀한다.

도 12는 도 3, 도 4, 및 도 5에, 제각기, 묘사된 파이버 통신 시스템들(300, 400 및 500)로 구현될 수 있는 대안의 하이브리드 ODC(1200)를 예시하고 있다. 예시적인 실시예에서, 하이브리드 ODC(1200)는 광학 부분(1202) 및 HFC 부분(1204)을 포함한다. 광학 부분(1202)은, 앞서 설명된 바와 같이, ODC(404)(도 4) 및 ODC(504)(도 5)와 유사한 아키텍처를 포함한다. HFC 부분(1204)은, 앞서 또한 설명된, 딥 노드들(306)(도 3)과 유사한 아키텍처를 포함한다. 예시된 바와 같이, 하이브리드 ODC(1200)는 그의 통합형 구조 내에 적어도 하나의 HFC 부분(1204)을 포함하지만, 디바이스 구조 내에 복수의 HFC 부분들(1204)을 포함할 수 있으며, 즉, 부분(1202)과 부분(1204)은 실질적인 거리만큼 떨어져 있지 않다.

예시적인 실시예에서, 하이브리드 ODC(1200)는 다운스트림 장거리 파이버(1206) 및 임의적 업스트림 장거리 파이버(1208)에 의해 광학 허브(예컨대, 광학 허브(302, 402, 또는 502))에 접속된다. 하이브리드 ODC(1200)는 단거리 파이버들(1212)을 통해 각자의 최종 사용자들(예컨대, 최종 사용자들(308, 406, 506))의 광학 트랜시버들(1210)과 통신한다. 이와 유사하게, 하이브리드 ODC(1200)는 전용 파이버들(1216)을 통해 HFC 부분(1204)의 광학 트랜시버(1214)와 통신한다. 단거리 파이버들(1212)이 최대 수천 피트의 거리들에 걸쳐 있을 수 있는 반면에, 전용 파이버들(1216)은 통합형 디바이스 아키텍처 내에서 광학 부분(1202)을 HFC 부분(1204)에 접속시키기 위해 수 피트 미만의 거리에 걸쳐 있을 수 있다. 이 대안의 구조에 따르면, 하이브리드 ODC(1200)는, 광학 신호들을 직접 수신하고 전송하도록 구성되지 않은, 광학 허브(도 12에 도시되지 않음)와의 통신을 위한 적어도 하나의 입력 광학 인터페이스(1218), 및 각자의 최종 사용자들(도 12에 도시되지 않음)과의 통신을 위한 하나 이상의 출력 전기 인터페이스(1220)를 포함한다. 예시의 단순화를 위해, 트랜시버들(1210)에 대한 출력 광학 인터페이스들은 도시되어 있지 않다. 일부 실시예들에서, 트랜시버들(1210, 1214)은 개별 송신기들 및 수신기들을 포함할 수 있다.

본 명세서에 묘사된 예시적인 실시예들에 예시된 바와 같이, 복수의 상이한 광학 신호들(즉, 아날로그, 직접, 차동, 코히런트 등)이 동일한 파이버 세그먼트에 걸쳐 동시에 그리고 상이한 이종 캐리어들을 전송하기 위해 새로운 파이버의 임의의 축소를 요구하지 않으면서 지능적으로 모니터링되고 할당될 수 있다. 네트워크 환경들이 제한된 파이버 자원들을 갖는 경우, 본 시스템들 및 방법들의 구현은 광학 신호들을 효율적으로 다중화하는 (예컨대, 광학 허브의) 능력을 크게 향상시킨다. 그러한 파이버-옵틱 분배 네트워크들은 유리하게도 동일한 네트워크 내의 상이한 공존하는 광학 전송 시스템들을 이용하는 능력을 실현시킨다. 그러한 상이한 광학 전송 시스템들은, 구성 파라미터들의 세트에 기초하여 공존하더라도, 그럼에도 불구하고 상이한 성능 메트릭들에 기초하여 신호 배치를 최적화하는 본 명세서에 설명된 몇몇 프로세스들, 서브프로세스들, 및 알고리즘들 중 하나 이상을 통해 선택될 수 있다.

지능형 에지 투 에지 광학 시스템 및 파장 서비스들 프로비저닝

앞서 설명된 실시예들에 더하여, 본 명세서에 설명된 성능 기준들에 기초하여 에지-투-에지 파장 접속성 서비스들을 특히 프로비저닝할 수 있는 시스템들 및 방법들을 제공하는 것이 바람직하다. 효율적인 방식으로 비용 기준들을 고려하기 위해, 기술적 성능이, 일반적으로도 실시간으로도, 최적화될 수 있도록 네트워크 및 그의 컴포넌트들을 동작시킬 수 있는 것이 더욱 바람직하다. 본 실시예들은, 비-코히런트 전송 서비스들과 관련하여, 그리고 특히, 자원들을 횡단하고 자원들의 관리를 요구하는 전송들, 광학 에지-투-에지 네트워크의 액세스 부분, 지역 부분, 및/또는 메트로/백본 부분에서의 자원들을 횡단하고 관리하는 것에 관해 배포할 수 없다는 장점을 갖는, 광학 코히런트 전송들을 위한 그러한 프로비저닝 시스템을 제공한다.

앞서 설명된 바와 같이, 기업 서비스들에 대한 전송 용량에 대한 수요가 기하급수적으로 증가하고 있다. 이와 동시에, 광대역 액세스 제공자들은 파이버 인프라스트럭처를 점점 더 깊숙이, 거의 모든 고객들에게 상당히 가까이 근접해 있는 지점까지 배포해 왔다. 케이블 운영자들의 권역 내에서, 운영자 네트워크들의 상당히 큰 부분들은 N+0개의 아키텍처로 마이그레이션하고 있다. 그러한 마이그레이션된 시스템들에서, 2개의 주어진 소비자 위치까지의 물리적 거리는 대략 1000 피트 이하일 것으로 예상된다. 따라서, 고객들에 대한 직접 파이버 접속성을 통해 파장 서비스들을 제공하는 것이 비용면에서 유리하게(cost advantageous) 되고 있다.

그렇지만, 이러한 증가하는 광범위한 파이버 커버리지에도 불구하고, 이용가능한 또는 사용되지 않은 파이버들의 수는 여전히 매우 제한적되어 있다. 이러한 파이버 부족 문제를 해결하기 위해 WDM 기술들이 종래에 이용되어 왔다. 이러한 종래의 기술들은 광학 자원들, 광학 신호 파워, 및 광학 캐리어들이 파이버 내에서 파장 스펙트럼에 걸쳐 발생시키는 크로스토크 잡음을 평가하기 위해 파장 스펙트럼을 관리하는 얼마간의 능력을 제공한다.

부가적으로, 액세스 네트워크에서, 광학 링크들은 아날로그 광학(analog optics)을 이용하는 것으로 알려져 있다. 아날로그 광학 링크(analog optic link)는 다운스트림 방향에서 케이블에 의한 광학 캐리어의 강도 변조를 구현하고, 업스트림 방향에서 RF 스펙트럼을 구현한다. 아날로그 광학 링크들은 서브캐리어 다중화된 광학 링크들이라고도 지칭되는데, 그 이유는 상이한 RF 비디오 및 데이터 채널들이 주파수 다중화되어 케이블 RF 스펙트럼을 형성하기 때문이다. 광학 캐리어 관점에서 볼 때, 이 스펙트럼의 RF 채널들은 서브캐리어들인 것으로 간주된다. 일괄하여, 이러한 서브캐리어들은 광학 캐리어를 변조하는 RF 신호를 형성한다.

예를 들어, DOCSIS 전송들은 높은 RF 신호 품질, 즉 높은 SNR을 요구한다. 그러한 높은 RF 신호 품질 요구들(다른 유형들의 신호들에서도 요구됨)을 달성하기 위해, 사용되는 광학 파워의 레벨이 또한 매우 높을 것이고, 파이버의 동작 상태가 비선형으로 되는 레벨에 접근한다. 그러한 경우들에서, 단일 파이버가 핸들링할 수 있는 총 광학 파워에 한계가 있다. 그에 따라, 파이버에 대한 광학 캐리어들의 최대 수는 파이버의 총 광학 파워가 허용 임계값 내에서 유지될 수 있도록 결정된다. 예를 들어, 아날로그 광학 링크들은 "높은" 광학 파워(예컨대, 무려 10 dBm 이상)에서 동작하는 것으로 간주되고, 강도 변조된 직접 검출 링크들(IM-DD)과 같은 비-코히런트 광학 링크들은 "중간" 광학 파워에서 동작하는 것으로 간주되며, 코히런트 광학 링크들은 코히어런트 광학 링크들이 동작하는 높은 감도 레벨들로 인해 "낮은" 광학 파워(즉, 다른 기술들에 비해 최저 파워 레벨)에서 동작하는 것으로 간주된다.

앞서 설명된 실시예들은 동일한 파이버를 공유하는 (즉, 동일한 유형의 상이한 캐리어 신호들의 공존에 부가하여) 모든 상이한 캐리어 유형들 간에 적절한 공존을 가능하게 하는 특정의 해결책들을 제시한다. 이러한 실시예들에 따르면, 다수의 캐리어 유형들(예컨대, 아날로그, NRZ, PAM, QAM, QPSK 등)이 단일 파이버를 따라 효율적으로 전송될 수 있는 반면, 종래의 시스템들은 동일한 캐리어 유형의 다수의 신호들만을 전송한다. 본 시스템들 및 방법들은 다른 광학 채널들 및 유형들로부터의 광학 에너지 방출을 관리하도록 구성된다. 이러한 유리한 기술들은 에지-투-에지 엔드 포인트들 사이에 보다 많은 파이버를 포설(string)하는 - 이는 매우 많은 비용이 소요됨 - 에지-투-에지 광학 네트워크들에서 파이버 부족을 해결하기 위한 종래의 시도들보다 개선된 것이다.

본 명세서에서 추가로 설명된 시스템들 및 방법들은 따라서 O-대역, S-대역, C-대역, 및 L-대역 내의 파장 자원들을 이용하는 부가의 파장 기반 해결책을 제공한다.

도 13a 및 도 13b는 2개의 엔드 포인트(EP 1 및 EP 2) 사이의 포인트-투-포인트 광학 접속(1300), 및 5개의 엔드 포인트(EP-1 내지 EP-5)의 다중 엔드 포인트 네트워크(1302)를 예시하고 있다. 예시적인 실시예에서, 예를 들어, 광학 접속(1300)과 같은, 포인트-투-포인트 접속성, 또는 다중 엔드 포인트 네트워크(1302)와 관련하여 예시된 바와 같은, 완전 메시형 접속된(fully-meshed connected) 엔드 포인트들의 세트의 형태로 파장 서비스들이 제공될 수 있다. 설명의 단순화를 위해, 다중 엔드 포인트 네트워크(1302)는 5개의 엔드 포인트를 포함하는 것으로 예시되어 있지만; 실제로는, 완전 메시형 네트워크가 상당히 더 많은 엔드 포인트들을 포함할 수 있다. 광학 접속(1300)의 포인트-투-포인트 해결책은 따라서 다수의 포인트-투-포인트 링크들(1304)을 포함하는, 다중 엔드 포인트 네트워크(1302)에 대한 기본 빌딩 블록을 형성한다.

일 실시예에서, 다중 엔드 포인트 네트워크(1302)의 각각의 포인트-투-포인트 링크(1304)는 각자의 링크(1304)의 각자의 엔드 포인트들의 첨자들(j, k)에 따라 인덱싱될 수 있다. 아래의 표 1은 다중 엔드 포인트 네트워크(1302)의 각자의 광학 접속 인덱스 m(i)에 대한 대향 엔드 포인트들의 쌍들의 엔드 포인트 인덱스들 (n(j), n(k))의 연관을 예시하고 있다.

[표 1]

따라서, 표 1에 예시된 엔드 포인트 인덱스들의 연관은 에지-투-에지 네트워크를 설명하는 데 특히 유용하다. 에지-투-에지 네트워크들에서, 포인트-투-포인트 링크들(1304)은 특정의 액세스 네트워크로 완전히 한정될 수 있거나, 또는 개별적인 포인트-투-포인트 링크들(1304)은 액세스 네트워크와 연관된 지역 또는 메트로 네트워크들을 또한 횡단할 수 있다. 일부 경우들에서, 하나 이상의 포인트-투-포인트 링크(1304)는 백본 광학 네트워크를 횡단하는 전국 규모 링크(nationwide link)를 형성할 수 있다. 많은 경우들에서, 프라이머리 광학 링크는 대부분의 시간에 의도된 신호를 운반한다. 프라이머리 광학 링크의 접속은, 전송 장애들의 경우에서와 같이, 리던던시를 위해 사용되는 하나 이상의 세컨더리 링크를 또한 가질 수 있다. 게다가, 프라이머리 광학 링크는 복수의 광학 전송 세그먼트들을 포함할 수 있으며, 각각의 그러한 광학 전송 세그먼트는 상이한 레벨의 리던던시를 가질 수 있다. 네트워크의 백본 부분에서의 리던던시는 일반적으로 이용가능할 수 있는 반면, 네트워크의 액세스 부분에서의 리던던시는 이용가능하지 않을 수 있거나 또는 추가 비용을 낼 때만 이용가능할 수 있다.

도 14는 엔드-투-엔드 파이버 인프라스트럭처에 대한 예시적인 아키텍처(1400)의 개략적 예시이다. 예시적인 실시예에서, 아키텍처(1400)는 백본 부분(1402), 지역 부분(1404), 및 액세스 부분(1406)을 포함한다. 백본 부분(1402)은, 예를 들어, 프라이머리 백본 네트워크(1408) 및 세컨더리 백본 네트워크(1410)는 물론, 복수의 각자의 백본 파장 스위치들(1412)을 포함할 수 있다. 지역 부분(1404)은, 예를 들어, 하나 이상의 지역 네트워크(1414)는 물론, 복수의 각자의 지역 파장 스위치들(1416)을 포함할 수 있다. 액세스 부분(1406)은, 예를 들어, 하나 이상의 액세스 네트워크(1418)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 고객 댁내 장비(1420)는 하나 이상의 광학 단말(1424)을 포함할 수 있는, 고객 네트워크(1422)를 통해 액세스 네트워크(1418)에 접속한다. 일부 실시예들에서, 아키텍처(1400)는 프라이머리 경로(1426) 및 세컨더리 경로(1428)를 포함한다.

케이블 환경에서, 아키텍처(1400)의 액세스 부분(1406)은 허브 또는 헤드엔드(headend)(도 15 참조, 도 14에 도시되지 않음)와 광학 링크의 에지 또는 엔드-포인트에 있는 가입자(예컨대, 고객 댁내 장비(1420)) 사이의 광학 전송 네트워크로서 역할한다. 허브/헤드엔드는 따라서 광학 신호들이 액세스 네트워크(1418)로부터 지역 또는 메트로 네트워크들(1414)로 전이하는 네트워크 위치가 된다. 종래의 액세스 케이블 환경들은 허브로부터 HFC 파이버 노드(도 15 참조, 도 14에 도시되지 않음)까지 파이버를 포설하고 있다. 그러나, 본 실시예들에 따르면, 파이버 포설들은 유리하게도, 기업 가입자, 기지국, 또는 거주 가입자까지와 같이, 특정의 파이버 노드를 넘어서 연장될 수 있다. 허브와 노드 사이의 접속성은 도 15와 관련하여 아래에서 추가로 설명된다.

도 15는 예시적인 허브 및 파이버 액세스 분배 네트워크(1500)의 개략적 예시이다. 도 15에 예시된 예에서, 네트워크(1500)는 광학 파이버들(1506)을 통해 복수의 광학 파이버 노드들(1504)에 접속된 광학 허브(1502)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 각각의 파이버 노드 서빙 영역(1508)에 대해 적어도 하나의 파이버 노드(1504)가 존재한다. 예를 들어, 파이버 통신 시스템(300)(도 3)은 특정의 파이버 노드 서빙 영역(1508)의 상세한 개략적 실시예를 나타낼 수 있다. 도 15에 추가로 예시된 바와 같이, 광학 파이버 노드들(1504) 중 특정의 광학 파이버 노드(즉, 도 15에서의 테스트 파이버 노드(1504_T))는 프라이머리 파이버 경로(1510) 및 세컨더리 파이버 경로(1512) 둘 다에 의해 광학 허브(1502)에 접속된다.

예시적인 실시예에서, 파이버 노드 서빙 영역(1508)은, 각각의 서빙 영역(1508)에 대한 적어도 하나의 ODC(304)(예를 들어, 도 4의 ODC(404)로서 보다 상세히 묘사됨)를 포함한, 도 3과 관련하여 보다 상세히 앞서 설명된 바와 같이, 파이버 딥 아키텍처(fiber deep architecture)로 업그레이드된 레거시 HFC 네트워크를 나타낸다. 도 3에 예시된 예에서, 레거시 HFC 파이버 노드들(예컨대, 파이버 딥 노드들(306))로부터 허브(302)까지의 특정의 파이버 세그먼트들이 기존의 레거시 파이버 인프라스트럭처를 재사용한다는 것을 알 수 있다. ODC(304)로부터 광학 네트워크의 에지에 있는 엔드 포인트들(즉, 최종 사용자들(308))까지의 파이버 세그먼트들(312)은 따라서 트래픽 소비가 증가함에 따라 계속 설치되며, 그에 의해 광학 네트워크의 새로운 부분들(예컨대, 라스트 마일(last mile))을 횡단하기 위해 상당한 수의 파이버 스트랜드들을 추가한다. 이러한 새로운 파이버 세그먼트들(312)이 나타남에 따라, 네트워크의 에지에 있는 개별 최종 사용자들/가입자들은 각자의 전용 파이버들을 제공받고, ODC(304)는 파장 및 파이버 관리가 발생하는 곳에 가장 가까운 가입자 위치에 최적으로 배치된다(즉, 파장 라우팅 및 파이버 스위칭). 파이버 세그먼트들(312)이 네트워크의 이 마지막 부분에 이미 설치되어 있고(예컨대, RFoG 배포 및 EPON 배포), 증가하는 밀도의 가입자들에게 이용가능한 제한된 파이버 자원들이 있을 수 있는 경우에, 부가의 파장 다중화가 구현될 수 있다.

일부 실시예들에서, 특정의 최종 사용자(308)를 접속시키는 특정의 파이버에 전용하기 위한 파장의 선택은 적절한 파장 디멀티플렉서 출력을 주어진 최종 사용자/가입자(308/406)로 전송하는 적절한 파이버 스트랜드(예컨대, 다운스트림 단거리 파이버(412))에 수동으로 접속시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 대안의 실시예에서, 그러한 기능은, 원하는 역다중화 포트가, 커맨드에 따라(on command), 원하는 가입자 파이버(예컨대, 단거리 파이버(412))에 매칭될 수 있도록, 제어가능한 비-블로킹 광학 스위치(예컨대, 도 4의 광학 스위치(448))의 구현에 의해 자동으로 수행될 수 있다.

도 16a 및 도 16b는, 제각기, 예시적인 파이버 케이블(1600) 및 파이버 도관(1602)의 단면도들을 예시하고 있다. 파이버 케이블(1600)은, 예를 들어, 하나 이상의 파이버 튜브(1606)를 둘러싸는 파이버 시스(1604)를 포함하며, 각각의 파이버 튜브(1606)는 복수의 파이버 스트랜드들(1608)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 파이버 케이블(1600)은 파이버 시스(1604)의 길이를 따라 배치된 중앙 강화 부재(central strengthening member)(1610)를 추가로 포함한다. 광학 파이버 튜브들(1606)은 일반적으로 복수의 파이버들을, 전형적으로 12의 배수(예컨대, 12개 또는 24개의 파이버 스트랜드(1608))로 담고 있는 케이블 내에 번들로(in bundles) 배포된다. 이러한 파이버들은 캐비닛 또는 종단 박스(역시 도시되지 않음)에 존재하는 커넥터들(도시되지 않음)로 종단되거나, 파이버 세그먼트의 길이를 연장시키는 연속 파이버들(continuing fibers)에 스플라이싱(예컨대, 퓨전 스플라이싱(fusion splicing))된다. 일부 경우들에서, 몇 개의 파이버가 번들로부터 피일 오프되어(peeled off) 보다 낮은 파이버 카운트 케이블(도시되지 않음)에 접속된다. 적어도 하나의 실시예에서, 외부 메신저 케이블(external messenger cable)(도시되지 않음)이 에어리얼 플랜트들(aerial plants)에서 사용될 때 제공되며, 여기서 파이버의 시스(또는 다수의 시스들)는 전신주들 사이에서 스플라이싱 지점부터 스플라이싱 지점(splicing point)까지 스트랜딩될(stranded) 수 있다.

다른 예들에서, 파이버 케이블(1600)은 도 16b에 예시된 파이버 도관(1602)과 같은 지상(above-ground) 또는 지중(underground) 도관들 내에 배포된다. 파이버 도관(1602)은, 예를 들어, 도 16a의 파이버 케이블(1600)의 복수의 시스들을 포함한다. 이 예에서, 파이버 도관(1602) 내의 개별 파이버 케이블들(1600)은 상이한 양의 파이버 튜브들(1606)을 포함한다. 본 시스템들 및 방법들에 따르면, 광학 네트워크는 광학 네트워크 전체에 걸쳐 배포된 수많은 파이버들은 물론, 이들에 전용된 각자의 파장들을 관리할 수 있도록 구성된다. 즉, 본 실시예들은 유리하게도 파이버 도관(1602) 내의 각각의 파이버 시스(1604)를 식별하고, 식별된 파이버 시스들(1604) 내의 각각의 파이버 튜브(1606)를 식별하며, 식별된 파이버 튜브들(1606) 내의 각각의 파이버 스트랜드(1608)를 식별하기 위한 기술들을 구현할 수 있다.

종래의 실무에서, 컬러 코딩 스킴은 파이버 튜브(1606) 내의 12- 또는 24-번들의 파이버 스트랜드들(1608) 내의 파이버들을 식별해주는 데 사용된다. 이러한 종래의 컬러 코딩 스킴은 각각의 파이버를 1 내지 12 또는 1 내지 24 숫자로 라벨링한다. 파이버 시스(1604) 내의 파이버 튜브들(1606)을 식별하기 위한 상이한 컬러 코딩 스킴이 또한 종래에 공지되어 있다. 도 16b에 예시된 예시적인 파이버 도관(1602)에서, 각각의 파이버 시스(1604)에 대해 24개의 파이버 스트랜드(1608)가 있다고 가정되면, 파이버 도관(1602)은 144개의 파이버 스트랜드(1608)를 갖는 3개의 파이버 시스(1604), 및 96개의 파이버 스트랜드를 갖는 4개의 파이버 시스(1604)를 포함할 것이다. 본 시스템들 및 방법들은 유리하게도 개별 파이버 스트랜드들(1608)을 개별적으로 식별하고, 그리고/또는 이러한 종래의 컬러 코딩 스킴들에 따라 파이버 스트랜드들(1608)을 식별하도록 구성될 수 있다. 파이버 스트랜드들(1608)이 일단 식별되면, 본 네트워크는, 도 17과 관련하여 아래에 예시되는 바와 같이, 채널 파라미터들에서 파장을 식별하도록 추가로 구성된다.

도 17은 C-대역 및 L-대역의 일 부분의 예시적인 채널 맵(1700)을 예시하고 있다. 예시적인 실시예에서, C-대역 및 L-대역의 개별 채널들은 ITU-T G.694.1에 따른다. 채널 맵(1700)은, 특정의 광학 전송 대역들의 이용가능성의 결정에 따라, 각각의 파이버 세그먼트에서의 파장 사용의 식별을 예시하고 있다. C-대역 및 L-대역의 부분들이 설명을 위해 도 17에 예시되어 있다. 예를 들어, C-대역은, EDFA들을 통한 증폭을 활용할 수 있기 때문에, 프리미엄 사용 대역으로 간주된다. 이 예에서, L-대역이 이용가능한 것으로 도시되어 있지만, 증폭이 필요없는 경우의 사용에 대해서만 바람직할 수 있다.

O-대역 광학 캐리어들(예컨대, 1310 nm, 도 17에 도시되지 않음)이 네트워크의 액세스 부분(예컨대, 도 14의 액세스 부분(1406))에서 사용될 수 있지만, 이러한 캐리어들은 엔드-투-엔드 서비스들을 제공하는 데 사용될 가능성이 없는데, 그 이유는 이들이 일반적으로 레거시 서비스들로 제한되기 때이다. 그럼에도 불구하고, 본 실시예들은 아래에서 추가로 설명되는 프로세스들 및 서브프로세스들에서 O-대역 캐리어들을 추가로 유리하게도 고려할 수 있다. 이러한 부가의 캐리어들의 고려는 본 실시예들이 이러한 캐리어들에 관련된 스펙트럼의 부분을 보다 효율적으로 필터링 아웃할 수 있게 해주고, 이들로부터의 광학 파워가 동일한 파이버를 이용하는 다른 광학 캐리어들(상기 도 6 및 도 7 참조)에 미치게 될 영향을 더욱 정확하게 평가할 수 있게 해준다.

식별된 파이버 스트랜드들(예컨대, 도 16의 파이버 스트랜드들(1608))에 대한 식별된 파장들 및 채널들(예컨대, 도 17)을 관리함에 있어서, 본 실시예들은 유리하게도 다양한 광학 스위치들, 파장 디멀티플렉서들, 멀티플렉서들, 및 ROADM들을 추가로 구성한다. 예를 들어, 도 4와 관련하여 예시된 바와 같이, ODC(404)는 광학 스위치 또는 NxN 비-블로킹 광학 스위치를 이용하는 것으로 설명된다. 부가적으로 또는 대안적으로, ODC(404)는 단일 파이버 입력 및 상이한 파장들에서 복수의 파이버들에 걸친 출력을 갖는 디멀티플렉서들 및/또는 상이한 파장들에서 많은 파이버들에 걸친 입력 및 단일 파이버 출력을 갖는 멀티플렉서들을 구현하도록 구성될 수 있다.

적어도 일부 실시예들에서, 본 실시예들은 ROADM(reconfigurable optical add-drop multiplexer)을 이용한다. 그러한 ROADM 구현들은, 예를 들어, 그 내의 각각의 디멀티플렉서 또는 멀티플렉서에 대해 단일 드롭-포트(drop-port) 또는 단일 애드-포트(add-port)만을 이용할 수 있지만, 대안적으로 복수의 애드-포트들 및/또는 드롭-포트들을 이용할 수 있다. 복수의 애드-포트들 및/또는 드롭-포트들이 이용되는 경우에, 각자의 부가 파장들(또는 컬러들)은 ROADM의 바이패스 섹션(bypass section)으로부터 누락될 것이다. 일 실시예에서, ROADM은 단일 계층으로 구현되거나, 다중 파이버 인(multiple-fibers-in) 및 다중 파이버 아웃(multiple-fibers-out)을 관리하기 위해 내부 광학 파이버 스위치들을 갖는 다수의 계층들을 포함할 수 있다. 그러한 내부 광학 파이버 스위치들은, 예를 들어, 파장 레벨에서 구현될 수 있다. 즉, 파장 선택 스위치(wavelength selective switch)는 MEMS, 액정(Liquid Crystal), 또는 실리콘 액정(Liquid Crystal over Silicon) 구조체들에 기초할 수 있다.

도 18은 케이블 기반 엔드-투-엔드 파이버 인프라스트럭처에 대한 예시적인 토폴로지(1800)의 개략적 예시이다. 전체적인 구조에서, 토폴로지(1800)는 상기 도 14의 아키텍처(1400)와 유사하며, 백본 부분(1802), 지역 부분(1804), 및 액세스 부분(1806)을 포함한다. 백본 부분(1802)은 프라이머리 백본(1808) 및 세컨더리 백본(1810)을 포함할 수 있다. 이 예에서, 프라이머리 백본(1808)은 12-파이버 링으로 예시되고, 세컨더리 백본(1810)은 6-파이버 링으로 예시되어 있다. 이 예에 더하여, 지역 부분(1804_A)은 지역 네트워크(1812_A)(운영자 A) 96-파이버 링인 것으로 예시되어 있으며, 여기서 지역 부분(1804_B)은 지역 네트워크(1812_B)(운영자 B) 48-파이버 링인 것으로 예시되어 있다. 액세스 부분들(1806(2) 및 1806(3)) 각각은 도 15의 액세스 네트워크(1500)의 일반 토폴로지와 유사하다(HFC 노드 서빙 영역의 보다 미세한 세부사항들은 도 15에 도시되지 않음).

본 개시내용의 이 예시적인 실시예에서, 지능형 구성 능력은, 앞서 그리고 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, (A) 각자의 엔드 디바이스들의 능력들에 대한 지식; (B) 파이버 네트워크 루트들 내의 2개의 엔드 포인트 사이에서 이용가능한 파이버 스트랜드들(예컨대, 도 16)에서의 파장 점유율(예컨대, 도 17)에 대한 지식 및 제어와 같은 정보를 활용하는 것에 의해; 및 (C) 개별 광학 전송 컴포넌트들의 제어, 구성, 및 접속성을 활용하는 것을 통해, 각자의 2개의 엔드 포인트 간에 신호 접속성을 확립한다. 그에 따라, 도 18의 에지-투-에지 케이블 인프라스트럭처에 대해 토폴로지(1800)의 상세한 케이블 특정 예가 예시되어 있다.

토폴로지(1800)의 예시적인 실시예에서, 한 파장이 액세스 부분(1806_A)의 허브 '2 내에서의 노드 서빙 영역(1814_A)(즉, 이 예에서, 음영 처리된 영역) 내의 가입자(예컨대, 도 3의 최종 사용자(308))로부터 프로비저닝되고, 허브 3 내에서의 노드 서빙 영역(1814_B)(개별적으로 음영 처리됨) 내의 최종 사용자에게 송신된다. 그에 따라, 프로비저닝된 파장의 프라이머리 경로는 운영자 A의 지역 네트워크(1814_A)로부터 허브 '2, 허브 '3, 허브 '4, 및 허브 '0을 횡단하고, 프라이머리 백본(1808)을 통해 허브 0에 접속되며, 최종 가입자가 위치되는 노드에 도달하기 전에, 이어서 운영자 B의 지역 네트워크(1814_B) 내의 허브 1, 허브 2, 및 허브 3을 횡단한다. 세컨더리 파장 경로는 운영자 A의 지역 네트워크(1814_B)로부터 허브 '2 및 허브 '1을 횡단하고, 세컨더리 백본(1810)을 통해 허브 4에 접속되며, 최종 가입자가 위치되는 허브 3 내의 노드에 도달하기 전에, 이어서 운영자 B의 지역 네트워크(1814_B) 내의 허브 3을 횡단한다.

도 19는 선택된 또는 원하는 파장들의 광학 신호들에 의해 횡단되는 컴포넌트들의 예시적인 시퀀스(1900)의 블록 다이어그램이다. 시퀀스(1900)는, 예를 들어, 발신지 트랜시버(1902), (예컨대, 퍼스트/라스트 마일에 대한) 제1 발신지 액세스 파이버 세그먼트(1904), 발신지 노드 멀티플렉서(1906), 제2 발신지 액세스 파이버 세그먼트(1908), 발신지 허브 ROADM(1910), 발신지 코어 파이버 세그먼트(1912), 발신지 광학 증폭기(1914), 코어 ROADM(1916), 목적지 광학 증폭기(1918), 목적지 코어 파이버 세그먼트(1920), 목적지 ROADM(1922), 제1 목적지 액세스 파이버 세그먼트(1924), 목적지 노드 디멀티플렉서(1926), (예컨대, 라스트/퍼스트 마일에 대한) 제2 목적지 액세스 파이버 세그먼트(1928), 및 목적지 트랜시버(1930)를 포함할 수 있다.

시퀀스(1900)의 예시적인 동작에서, 상이한 캐리어 유형들의 광학 신호들의 파장들이 공통 파이버들을 공유하여 공존할 수 있도록, 전송된 광학 신호들의 주요 파라미터들이, 앞서 설명된 실시예들에 따라, 관리된다. 이러한 주요 파라미터들은 전송 파워, 변조 유형(코히런트 또는 비-코히런트), 변조 차수, 변조 대역폭 또는 심벌 레이트, 및 파장 또는 중심 주파수를 포함할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 인접한 채널들 및/또는 다른 채널들에서의 방출이 또한 동일한 파이버 상에서 전송되는 상이한 캐리어 유형들의 공존을 최적화하도록 또한 관리되는 주요 파라미터이다.

도 20은 예시적인 파워 관리 분포(power management distribution)(2000)를 묘사하는 그래픽 예시이다. 분포(2000)는 특정의 전송 채널(2004)에 대해 최대 피크 파워(2002)가 어떻게 관리될 수 있는지를 강조하고 있다. 분포(2000)는 최대 허용 에너지가 전송 채널(2004)을 벗어나, 예를 들어, 파장 스펙트럼에서의 인접 채널들(2006) 및 다른 채널들(2008)에 어떻게 정의될 수 있는지를 추가로 예시하고 있다. 이 예시적인 분포(2000)를 통해, 본 기술분야의 통상의 기술자는, 파이버 자원들의 사용을 최적화하기 위해, 파장 스펙트럼에 걸쳐 파워 및 원하지 않는 잡음 방출들을 관리하기 위한 기술들을 보다 용이하게 결정할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 가입자들이 특정의 서비스 레벨 협약들(service-level agreements, SLA들)을 준수할 수 있도록, 파장 서비스 가입자들에 대한 전송 잡음 방출 성능 요구사항들을 최적화하기 위해, 이러한 파라미터들이, 본 명세서에서의 실시예들에 따라, 추가로 관리될 수 있다.

분포(2000)는 채널의 파장 또는 중심 주파수는 물론, 그의 당면 환경(immediate environment)에만 기초한 제한사항들의 최적의 관리를 예시하고 있다. 그럼에도 불구하고, 본 실시예들은, 전송된 신호가 발신되는 곳과 같은, 부가의 제한사항들을 고려하여 동일한 파이버 내에서의 상이한 캐리어 유형들의 최적의 배치를 유리하게도 추가로 관리할 수 있다. 백본 부분과 같은, 네트워크의 특정한 부분들이 네트워크의 다른 부분들과 상이한 최적화 고려사항들을 요구할 가능성이 있기 때문에 신호 발신지는 중요한 고려사항일 수 있는데, 그 이유는 백본 부분이 전형적으로 네트워크의 액세스 부분 또는 지역/메트로 부분보다 더 큰 가치를 갖는 것으로 간주될 것이기 때문이다. 아래의 표 2는 네트워크의 액세스 부분에서의 채널당 최대 출사 파워(launch power) 대 네트워크의 메트로 및 백본 부분들에서의 채널당 최대 출사 파워의 예들을 열거한다. 따라서, 표 2에 나타낸 바와 같이, 출사 파워는 신호가 유래하는 곳에 기초하여 상이한 제한들을 경험할 수 있다.

[표 2]

표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 용량을 최적화하는 것이 가장 바람직한 네트워크의 부분들에서 파이버 파장 스펙트럼을 따라, 보다 적은 원하지 않는 방사들로, 보다 많은 수의 채널들이 허용되도록, 네트워크의 메트로 및 백본 부분들에서의 광학 파워는 네트워크의 액세스 부분에서의 광학 파워보다 낮다. 적어도 일부 실시예들에서, 앞서 고려된 개별 광학 신호 파라미터들에 부가하여, 본 실시예들은, 최대 총 광학 파워와 같은, 캐리어 공존 결정 집계 파이버 파라미터들을 여전히 추가로 고려할 수 있다. 즉, 본 기술들은, 파이버 스트랜드에서의 전체 용량에 영향을 미칠 수 있는, 파이버의 비선형 거동을 방지하기 위해 특정의 파이버 내에서 전송되는 모든 신호들의 가법적 효과(additive effect)를 추가로 유리하게도 고려할 수 있다.

공유 파이버 환경에서 용량을 최적화하기 위해, 본 시스템들 및 방법들은 상이한 광학 캐리어 유형들의 파라미터들의 혁신적이고 정확한 관리 기술들을 구현한다. 자신의 광학 송신기들을 사용하는 가입자들의 관점에서, 그러한 가입자 송신기들은 본 명세서에 설명된 원리들과 협력하여 동작하는 CSA(Carrier Coexistence Agreement)를 준수하도록 요구받을 것이다. 서비스 제공자가 송신기들을 제어하는 경우에, 서비스 제공자는 동일한 CSA의 구성 임계값들을 준수하도록 또한 요구받을 것이며, 그에 의해 엔드-투-엔드 파장 서비스들을 제공할 때 서비스 제공자가 SLA들을 인에이블시킬 수 있게 해준다.

본 실시예들의 혁신적인 기술들은, 예를 들어, 서비스 제공자가 서비스들의 구현 복잡성, 성능, 및/또는 비용에 기초하여 서비스들에 대해 가입자에게 보다 정확하게 과금할 수 있도록, 파장 자원들을 식별하고 보다 효율적으로 이용하기 위한 최적의 파장 서비스 프로비저닝 전략들의 개발을 추가로 가능하게 해준다. 즉, 본 명세서에서 제시된 신규의 기술적 솔루션들을 통해, 가입자당, 파이버 노드 서빙 영역당, 또는 액세스 네트워크당 서비스 비용을 추정하는 데 어림짐작(guesswork)이 덜 요구된다.

비록, 이론적으로는, C-대역 및 L-대역에서 임의의 파장을 사용하기 위한 수많은 옵션들이 있을 수 있지만, 실제로는, 이러한 대역들의 상이한 파장들에서의 송신기들 및 수신기들의 가용성 및 사용에 고려해 넣어야 되는 특정의 고려사항들이 있다. 부가적으로, (예컨대, EDFA들에 의한) 증폭의 필요성, 또는 EDFA들이 L-대역에서 이용가능하지 않은 것과 같은, 다른 고려사항들이 또한 고려되어야 한다. 현재, 종래의 비-코히런트 송신기들 및 수신기들은 코히런트 송신기들 및 수신기들보다 덜 비싸다. 그렇지만, 코히런트 신호들이 비-코히런트 신호들에 비해 비교적 매우 작은 대역폭에 효율적으로 패킹될 수 있기 때문에, 본 명세서에 설명된 코히런트 기술의 이용은 기존의 파이버 자원들을 이용하는 효율을 크게 개선시킨다. 그에 따라, 코히런트 기술로부터 달성되는 증가된 효율로 인한, 축소의 필요성의 감소는 기술을 구현하는 데 사용되는 개별 코히런트 송신기들 및 수신기들의 증가된 비용을 크게 압도할 것이다. 코히런트 컴포넌트들의 상대 비용이 이들의 비-코히런트 상대물들과 관련하여 시간 경과에 따라 감소하지 않을지라도(이는 그럼에도 불구하고 예견됨) 이러한 비용 이익은 실현된다.

현재의 케이블 운영자들이 전형적으로 상당한 파이버 보급(penetration)을 갖지만, 추가 확장을 위해 이용가능한 제한된 수의 파이버 스트랜드들만을 갖기 때문에, 이러한 효율 이점들은 케이블 환경에서 특히 유리한 2가지 작용인자(operator)이다. 따라서, 비록 비-코히런트 파장 서비스들이 초기에 (예컨대, 보다 저렴한 하드웨어 컴포넌트들로부터) 보다 낮은 엔드 포인트 비용을 나타내는 것으로 간주될 수 있지만, 엔드 포인트에 대한 비-코히런트 파장 서비스들의 동작은, 실제로는, 비-코히런트 기술에 의해 소비되는 상당히 더 큰 대역폭과 파워 자원들로 인해, 전반적으로 더 비쌀 것이다. 아래에서 추가로 설명되는 알고리즘들 중 몇몇은, 많은 시나리오들에서, 종래의 비-코히런트 기술들과 비교하여, 본 명세서에 설명된 코히런트 시스템들 및 방법들을 사용하여 파장 서비스들을 구현하는 것이 어떻게 보다 비용 효과적인지를 구체적으로 보여준다.

앞서 설명된 바와 같이, 코히런트 광학 링크들은 비-코히런트 광학 링크들보다 큰 감도를 가지며, 비교적 매우 낮은 전송 파워만을 요구한다. 앞서 또한 설명된 바와 같이, 파이버에서의 최대 총 파워는 파이버를 압도하는 것으로부터 결과할 수 있는 비선형 거동으로 인해, 용량 제한 현상으로서, 평가할 주요 파라미터이다. 코히런트 링크들에 의해 경험되는 이러한 감도 장점은 부가의 증폭 없이 보다 장거리들에 걸친 전송들을 추가로 가능하게 해주어, 코히런트 기술을 사용하여 하드웨어 비용을 추가로 감소시킨다.

도 17과 관련하여 앞서 설명된 바와 같이, 채널 맵(1700)은 C-대역 및 L-대역의 부분들을 포함한다. 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 채널 맵(1700)에 예시된 채널들 중 일부 또는 전부와 같은, 가용 스펙트럼의 채널들을 보다 효율적으로 할당하기 위해, 파장 매핑 및 선택의 기준들 및 기술들이 제공된다. 전형적으로, 액세스 네트워크는 허브로부터 노드까지 이용가능한 제한된 파이버 스트랜드들을 가질 것으로 예상될 것이다. 그럼에도 불구하고, 새로운 파이버가 노드로부터 각각의 신규 가입자까지 설치되어야 하기 때문에, 이러한 마지막 노드-가입자 세그먼트에 대해 충분한 파이버 자원들이 이용가능할 것으로 가정될 수 있다.

제한된 파이버 자원들이 허브로부터 허브까지는 물론, 네트워크의 백본 부분에서 이용가능할 것으로 추가로 예상된다. 즉, 최장 거리 링크들을 포함하는 백본 부분은 제한된 파이버 자원들을 가지며, 보다 주의깊게 관리되고 증폭 스테이지들을 포함할 가능성이 가장 많은 네트워크의 부분이다. 제공자의 지역 네트워크들은 이들의 백본 부분보다 더 큰 파이버 이용가능성을 가질 수 있지만, 제공자는 그 부가의 자원들을 사용하는 다양한 광학 기술들을 또한 가질 수 있다. 모든 그러한 자원들의 이용은 파장 서비스들을 제공하기 위한 비용 및 성능에 영향을 미친다. 그에 따라, 본 기술들의 파장 선택 전략은 추가로 유리하게도 이러한 다른 자원들로부터의 네트워크 및 파이버 파장 분포에 대한 영향을 고려하도록 구성된다.

보다 짧은 거리들을 횡단하는 파장 서비스들의 경우, 증폭의 필요성이 없을 수 있다. 그러한 경우들에서, 즉, 액세스 부분 또는 액세스 네트워크 및 몇 개의 허브들을 통한 보다 짧은 경로만을 횡단할 수 있는 서비스들의 경우, 파장 선택 전략은 L-대역 및 C-대역의 보다 작은 부분을 할당할 수 있을 뿐이다. 그렇지만, 다수의 허브들 또는 백본의 일 부분이 횡단되는 보다 장거리의 전송들의 경우, 증폭 능력들을 갖는 C-대역이 보다 최적으로 할당될 수 있다.

따라서, 본 시스템들 및 방법들은 자원 분석 및 비용 팩토링(cost factoring)을 수행하기 위해 포괄적 데이터베이스를 구현하도록 구성된다. 포괄적 데이터베이스는 끝에서 끝까지 이용가능한 파이버 자원들은 물론, 파이버 세그먼트당 파장 할당에 관한 정보를 포괄한다. 그에 따라, 파장 스펙트럼의 특정한 부분들이 사용되지 않더라도, 특정한 파장들이 그럼에도 불구하고 운영자들에 의해 종종 사용되는 서비스들을 위해 예약될 수 있다. 그러한 예약된 파장들은, 예를 들어, EPON, 기가비트 이더넷, 아날로그 광학, 및 다른 신호들에서 전형적으로 사용되는 파장들을 나타낼 수 있다. 따라서, 포괄적 데이터베이스는 상세한 파장 채널 맵(예컨대, 도 17의 채널 맵(1700))은 물론, 신호의 유형, 변조 차수, 대역폭 또는 심벌 레이트, 소스에서의 전송 파워, 파이버 세그먼트에서의 피크 광학 파워, 중심 주파수 또는 파장 등 중 하나 이상을 포함하는 부가의 광학 신호 속성들에 대한 정보를 포함할 수 있다.

고려할 파이버 세그먼트의 중요한 속성은 그 세그먼트에서의 광학 신호당 비용 인자이다. 이 비용 인자에 기여하는 인자들은 그 세그먼트에서의 파장들 및 대역폭의 부족, 중심 주파수, 및 그 중심 주파수와 연관된 대역과 같은 고려사항들을 포함한다. 부가적으로, L-대역 채널들은, L-대역에서 증폭이 없는 것으로 인해, C-대역 채널보다 현재 저렴한 것으로 간주된다. 고려할 다른 중요한 비용 인자는 출사 파워이다. 파이버 스트랜드 내에서 높은 총 광학 파워에 의해 유도된 비선형 거동이 있기 때문에, 적어도 하나의 실시예에서, 본 기술들은 임계값을 부과함으로써 이러한 제한을 해결하는데, 이 임계 값 근방에서, 이 임계 값에서, 또는 이 임계 값 초과에서 전송하기 위해서는 비용 프리미엄이 추가된다.

본 기술들은 추가로, 일 실시예에서, 유연한 파장 엔드 포인트들이 보다 낮은 운영 비용을 나타낸다고 결정하는데, 그 이유는 운영자가 다른 가입자들에 대한 서비스들을 수용하기 위해 파장들을 재배열할 수 있기 때문이다. 고정 파장들은 따라서 보다 제한적이다. 그에 따라, 가입자가 고정 파장 서비스들을 구매하는 경우, 운영자는 이용가능한 엔드-투-엔드 파장 옵션들을 분석하고 잠재 가입자에게 사용할 잠재적 파장들의 리스트를 제공할 수 있다. 표 3은 이용되는 네트워크의 길이 및 섹션에 기초한 파이버 횡단 비용 요소들의 리스트를 예시하고 있다. 표 3A는 자신의 네트워크 파이버의 이용과 관련한 비용 요소들을 예시하고, 표 3B는 피어링된 네트워크 파이버의 이용과 관련한 비용 요소들을 예시하고 있다.

[표 3A]

[표 3B]

표 4는 이용되는 네트워크의 길이 및 섹션에 기초한 샘플 노드 횡단 비용 요소들의 리스트를 예시하고 있다. 표 4A는 자신의 네트워크에서의 노드당 비용을 예시하고, 표 4B는 피어링된 네트워크에서의 노드당 비용을 예시하고 있다. 일부 실시예들에서, 액세스 노드가 사실상 지역 경계에 있더라도, 지역에 대한 게이트웨이인 액세스 노드는 비용 관점에서 지역 네트워크 노드인 것으로 간주된다. 이와 유사하게, (즉, 백본 경계에 있는) 백본 부분에 대한 게이트웨이로 기능하는 지역 노드는 비용 관점에서 백본 네트워크 노드인 것으로 간주된다.

[표 4A]

[표 4B]

표 5는 이용되는 네트워크의 길이 및 섹션에 기초한 샘플 대역폭 비용 인자들의 리스트를 예시하고 있다. 표 5A는 자신의 네트워크에서의 대역폭 비용을 예시하고, 표 5B는 피어링된 네트워크에서의 대역폭 비용을 예시하고 있다. 비록 증폭이 네트워크의 백본 부분에 포함될 수 있지만, 네트워크의 지역 부분과 같은, 네트워크의 다른 부분들에서 증폭이 요망되면, 아래에 예시된 결정들에 부가 비용이 추가된다. 예시적인 실시예에서, 본 기술들은 EDFA들과 함께 ROADM들을 이용하는 채널 선택적 증폭 시스템을 구현한다. 그렇지만, 앞서 설명된 바와 같이, 다른 하드웨어 구성들이 고려된다.

[표 5A]

[표 5B]

본 시스템들 및 방법들에 따르면, 파장 서비스들은 유리하게도, 광학 스위칭 기술과 함께, 완전 자동화된 파장 다중화 기술들을 이용하여 수행된다. 부가적으로 또는 대안적으로, 본 실시예들은 시간 경과에 따라 보다 적은 변화들이 예상되는 네트워크 에지에 물리적으로 보다 가까이 근접하여 구현된다. 일부 실시예들에서, 본 시스템들 및 방법들은 본 명세서에 개시된 실시예들의 부분들과 함께 임의적 보완 기술로서 수동 파이버 접속성 및 특정 파장 디멀티플렉서들의 수동 선택을 추가로 구현할 수 있다. 네트워크의 코어 또는 백본 부분에서, 빈번한 변경들 및 파이버 조작들이 예상되며, 따라서 본 시스템들 및 방법들의 효율을 극대화하기 위해 완전 자동화된 시스템이 그러한 위치들에서 예견된다. 백본/코어에서의 수동 조작들의 일부가 본 출원의 범위 내에서 가능하지만, 일반적으로 덜 바람직한 것으로 간주된다.

파장 서비스들을 제공하기 위한 최적의 방법론은 아래의 도 21 내지 도 23에 예시된 흐름 다이어그램들과 관련하여 설명된다. 거기에 설명된 예시적인 프로세스들 및 서브프로세스들은 파장 접속성 서비스들을 프로비저닝하고 그로써 효율을 최대화하기 위해 네트워크의 상이한 부분들의 기술에 적용되는 특정의 기준들 및 비용 평가들을 요약한다.

도 21은 앞서 설명된 실시예들로 구현될 수 있는 예시적인 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 프로세스(2100)의 플로차트 다이어그램이다. 프로비저닝 프로세스(2100)는, 예를 들어, 네트워크의 광학 허브 내에 배치된 파장 기반 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템의 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 대안적으로, 네트워크 프로비저닝 시스템은 광학 통신 네트워크의 다른 부분에 위치되거나 다른 부분으로부터 동작할 수 있다. 프로세스(2100)는 단계(2102)에서 시작된다. 단계(2102)에서, 프로세스(2100)는 원하는 포인트-투-포인트 네트워크의 모든 n(j) 엔드 포인트들을 규정하거나 선택한다. 일정 양 N개의 엔드 포인트에 대해, 하기의 방정식으로 표현되는 바와 같이, 총 M개의 접속이 있다:

단계(2104)는 결정 단계이다. 단계(2104)에서, 프로세스(2100)는 M개의 접속 전부에 대해 리던던시가 요구되는지를 결정한다. 리던던시가 요구되면, 프로세스(2100)는 단계(2106)로 진행하여, 리던던시 값 r = 1로 설정한다. 단계(2104)에서, 프로세스(2100)가 리던던시가 요구되지 않는다고 결정하면, 프로세스(2100)는 그 대신에, 리던던시 값이 r = 0으로 설정되는, 단계(2108)로 진행한다. 단계(2110)에서, 프로세스(2100)는, (n(j), n(k)) 엔드 포인트 쌍들 전부에 대해, 모든 m(i) 접속들(예컨대, N = 5에 대해, 표 1 참조)을 결정하고, 값 m = 1로 설정한다.

단계(2112)에서, 프로세스(2100)는, 도 22와 관련하여 아래에서 설명되는, 파장 및 파이버 경로 선택 서브프로세스(2200)를 실행한다. 서브프로세스(2200)의 완료 이후에, 프로세스(2100)는 단계(2114)로 진행한다. 단계(2114)는 결정 단계이다. 단계(2114)에서, 프로세스(2100)는 m = M인지를 결정한다. 단계(2114)에서, 프로세스(2100)가 m = M이라고 결정하면, 프로세스(2100)는 종료되거나, 임의로 서브프로세스(2200)로 복귀하여 시스템을 재평가한다. 그렇지만, 단계(2114)에서, 프로세스(2100)가 m ≠ M이라고 결정하면, m' = m + 1이도록 값 m이 증분되고, 프로세스(2100)는 이어서 단계(2112)로 복귀하여 서브프로세스(2200)를 (예컨대, 적어도 m = M일 때까지) 반복한다.

도 22는 도 21의 프로비저닝 프로세스(2100)로 구현될 수 있는 예시적인 파장 및 파이버 경로 서브프로세스(2200)의 플로차트 다이어그램이다. 예시적인 실시예에서, 파장 및 파이버 경로 서브프로세스(2200)는 2개의 엔드 포인트 사이의 적어도 단일 광학 링크에 대해 구현된다(예컨대, 상기 도 13 참조).

서브프로세스(2200)는, 서브프로세스(2200)가 (n(j), n(k)) 엔드 포인트 쌍들 및 대응하는 m(i) 접속들/연관들을 인덱싱하거나 이들의 인덱스(예컨대, 상기 표 1)를 검색하는, 단계(2202)에서 시작된다. 단계(2204)에서, 서브프로세스(2200)는, 파이버 토폴로지(예컨대, 도 19의 토폴로지(1900)) 내의 엔드 포인트들 사이의 모든 잠재적 파이버 경로들의 세트를 결정하기 위한 알고리즘들, 예컨대, 메시 토폴로지 경로 발견 알고리즘들을 구현한다. 단계(2206)에서, 서브프로세스(2200)는 각각의 잠재적 파이버 경로의 모든 파이버 세그먼트 상의 이용가능한 파장들에 기초하여 엔드 포인트들 사이의 이용가능한 파이버 경로들의 서브세트를 결정한다. 단계(2208)에서, 서브프로세스(2200)는 포인트-투-포인트 링크에 의해 요구되는 대역폭을 사용하여 파이버 경로들의 어느 서브세트가 특정의 성능 요구사항들(예컨대, 대역폭, 레이턴시, 잡음 등)을 충족시키는지를 결정한다.

단계(2210)에서, 서브프로세스(2200)는, 각각의 결론적인 파이버 경로에 대해, 이 경로에 의해 교차된 모든 노드들의 세트는 물론, 모든 그러한 경로들의 세트 및 이들의 대응하는 길이들을 결정한다. 단계(2212)에서, 서브프로세스(2200)는 파이버 경로 선택 기준들(예컨대, 노드들의 최대 수, 최대 길이 등)을 추가하고 추가된 기준들에 따라 계산의 레이트를 조정하며, 그리고/또는 추가된 기준들에 기초하여 잠재적 파이버 경로들의 세트를 필터링한다. 단계(2214)는 결정 단계이다. 단계(2214)에서, 서브프로세스(2200)는 평가되는 특정의 파이버 접속 링크에 대해 리던던시가 요구되는지(즉, 도 21의 단계(2106)로부터의 r = 1인지)를 결정한다. 단계(2214)에서, 서브프로세스(2200)가 리던던시가 요구된다고 결정하면, 서브프로세스(2200)는 단계(2216)로 진행하여, 가장 높은 정도의 직교성을 갖는 파이버 경로 쌍들의 세트를 제공한다. 본 개시내용에서, 완전 직교 경로들(fully orthogonal paths)이 실제로는 공통 세그먼트를 공유하지 않을 것임이 인식된다.

그렇지만, 단계(2214)에서, 서브프로세스(2200)가 리던던시가 요구되지 않는다고 결정하면, 서브프로세스(2200)는 단계(2218)로 진행하여, 업스트림 및/또는 다운스트림 방향들에 대한 모든 파이버 경로 쌍들의 세트를 제공한다. 단계(2220)는 결정 단계이다. 단계(2220)에서, 서브프로세스(2200)는 적어도 하나의 파이버 쌍 경로가 경로 선택 기준들을 충족시키는 적어도 하나의 세컨더리 경로(즉, r = 1인 경우)를 포함하는지를 결정한다. 적어도 하나의 파이버 쌍 경로가 대응하는 세컨더리 경로와 함께 발견되면, 프로세스(2200)는, 서브프로세스(2200)가, 도 23과 관련하여 아래에서 설명되는, 비용 서브프로세스(2300)를 실행하는, 단계(2222)로 진행한다. 그렇지만, 단계(2220)에서, 경로 선택 기준들을 충족시키는 대응하는 세컨더리 경로가 발견되지 않으면, 서브프로세스(2224)는, 선택 기준들이 완화되고, 데이터베이스가 완화된 기준들을 기록하도록 업데이트되며, 단계(2222), 그에 의해 서브프로세스(2300)의 실행으로 진행하기 전에, 파이버 경로들의 세트가 재계산되는, 단계(2224)로 진행한다.

단계(2226)에서, 프로세스(2200)는, 비용 서브프로세스(2300)로부터 획득된 결과들에 기초하여, 그리고 세트의 선택 기준들(예컨대, 원래의 또는 완화된)의 경로에 따라, 각각의 파이버 경로의 비용을 추정한다. 비용 서브프로세스(2300)로부터 획득된 결과들은, 예를 들어, 각각의 횡단된 노드 및 각각의 횡단된 세그먼트의 비용, 파장 중심 주파수 및 대역폭의 영향, 총 횡단 길이 등을 평가한다. 단계(2228)에서, 서브프로세스(2200)는 최저 비용으로 파이버 경로 선택 성능 기준들을 충족시키는 파이버 경로 또는 파이버 경로 쌍들, 및 연관된 파장을 선택한다. 단계(2228)에서 파이버 경로(들)의 선택 시에, 서브프로세스(2200)는 도 21의 프로세스(2100)에서의 단계(2114)로 복귀한다.

도 23은 도 21의 프로비저닝 프로세스(2100) 및 도 22의 파장 및 파이버 경로 서브프로세스(2200)로 구현될 수 있는 예시적인 비용 서브프로세스(2400)의 플로차트 다이어그램이다. 비용 서브프로세스(2300)는, 노드가 자신의 설비로부터의 것인지 대 피어링된 설비로부터의 것인지의 영향(예컨대, 표 4A 및 표 4B 참조)을 포함하여, 노드 위치에 기초하여 각각의 횡단된 노드의 비용을 서브프로세스(2300)가 계산하는, 단계(2302)에서 시작된다. 단계(2304)에서, 서브프로세스(2300)는 특정의 파이버 세그먼트의 위치, 특정의 파장(예컨대, C-대역 대 L-대역)에서의 그의 길이, 및 자신의 파이버 대 피어링된 파이버의 영향(예컨대, 표 3A 및 표 3B 참조)에 기초하여 각각의 파이버 세그먼트의 비용 기여도를 계산한다. 단계(2306)에서, 서브프로세스(2300)는 자신의 설비 대 피어링된 설비의 영향(예컨대, 표 5A 및 표 5B 참조)을 고려하여, 대역폭의 함수로서 비용 인자를 계산한다.

단계(2308)는 임의적 단계이다. 단계(2308)에서, 서브프로세스(2300)는 채널 선택적 증폭이 필요하거나 요망된다면 비용 계산들을 조정한다. 단계(2310)는 또한 임의적 단계이다. 단계(2310)에서, 서브프로세스(2300)는 대응하는 세컨더리 경로에 대한 선행 비용, 즉, 특정의 경로에 대해 리던던시가 요구되는지를 재계산한다.

단계(2312)에서, 서브프로세스(2300)는 선택된 채널의 요구된 잡음 상태에 기초하여 적어도 하나의 부가 비용 인자를 계산하고 추가한다. 단계(2314)는 또한 임의적 단계이다. 단계(2314)에서, 서브프로세스(2300)는, 원한다면, 허용 파워 레벨보다 큰 피크 파워를 보상하기 위해 추가의 비용 인자를 계산하고 추가한다.

단계(2316)에서, 서브프로세스(2300)는 전송이 고정 파장 중심 주파수 대 구성가능한 파장 중심 주파수인지에 따라 추가의 비용 조정을 계산한다. 예시적인 실시예에서, 추가의 비용 조정은 고정 파장 전송들에 대한 프리미엄 값을 추가한다. 단계(2318)에서, 주어진 엔드 포인트가 서비스 비용이 평가되는 서비스 제공자에 의해 관리되고 그리고/또는 소유되는지 여부에 따라 다른 추가의 비용 조정이 계산된다. 단계(2318)의 완료 시에, 서브프로세스(2300)가 완료되고, 도 22의 파장 및 파이버 경로 선택 서브프로세스(2200)의 단계(2226)로 복귀한다.

파이버 통신 시스템들 및 방법들의 예시적인 실시예들이 앞서 상세히 설명되었다. 그러나, 본 개시내용의 시스템들 및 방법들이 본 명세서에 설명된 특정 실시예들만으로 제한되지 않고, 오히려 이들의 구현의 컴포넌트들 및/또는 단계들이 본 명세서에 설명된 다른 컴포넌트들 및/또는 단계들과 독립적으로 그리고 개별적으로 이용될 수 있다. 부가적으로, 예시적인 실시예들은 최종 사용자 스테이지에서 파이버 및 동축 전송을 이용하는 다른 액세스 네트워크들과 관련하여 구현되고 이용될 수 있다.

비록 본 개시내용의 다양한 실시예들의 특정 특징들이 일부 도면들에는 도시되고 다른 도면들에 도시되어 있지 않을 수 있더라도, 이는 단지 편의를 위한 것이다. 본 개시내용의 원리들에 따르면, 도면에 도시된 특정의 특징은 다른 도면들의 특징들과 조합하여 참조되고 그리고/또는 청구될 수 있다. 예를 들어, 하기의 예시적인 청구항들의 리스트는 본 명세서에 설명된 시스템들 및 방법들로부터 가능한 요소들의 잠재적 조합들 중 일부만을 나타낸다.

a(i). 광학 네트워크 통신 시스템으로서, 적어도 2개의 상이한 광학 신호를 모니터링하여 단일의 다중화된 이종 신호로 다중화하도록 구성된 지능형 구성 유닛을 포함하는 광학 허브; 적어도 2개의 상이한 광학 신호를 다중화된 이종 신호로부터 개별적으로 분리시키도록 구성된 광학 분배 센터; 광학 허브와 광학 분배 센터를 접속시키는 적어도 하나의 파이버 세그먼트 - 적어도 하나의 파이버 세그먼트는 다중화된 이종 신호를 광학 허브로부터 수신하고 다중화된 이종 신호를 광학 분배 센터에 분배하도록 구성됨 -; 및 각각이 각자의 분리된 광학 신호들 중 하나를 광학 분배 센터로부터 수신하도록 구성된 다운스트림 수신기를 포함하는, 적어도 2명의 최종 사용자를 포함하는, 시스템.

b(i). a(i)에 있어서, 지능형 구성 유닛은 프로세서 및 메모리, 그리고 광학 멀티플렉서를 포함하는, 시스템.

c(i). b(i)에 있어서, 지능형 구성 유닛은 광학 멀티플렉서를 추가로 포함하는, 시스템.

d(i). b(i)에 있어서, 지능형 구성 유닛은 정보를 광학 멀티플렉서로부터 수신하고 광학 멀티플렉서로 송신하기 위한 통신 인터페이스 및 제어 인터페이스 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 시스템.

e(i). a(i)에 있어서, 광학 분배 센터는 다중화된 이종 신호를 역다중화하도록 구성된 노드 광학 디멀티플렉서를 포함하는, 시스템.

f(i). a(i)에 있어서, 광학 허브는, 각각이 적어도 2개의 상이한 광학 신호 중 하나를, 제각기, 전송하도록 구성된, 적어도 2개의 다운스트림 송신기를 포함하는, 시스템.

g(i). f(i)에 있어서, 적어도 2명의 최종 사용자 각각은 업스트림 송신기를 추가로 포함하고, 광학 분배 센터는 노드 광학 멀티플렉서를 추가로 포함하며, 광학 허브는 적어도 2명의 최종 사용자의 송신기들 중 상이한 송신기들로부터, 제각기, 상이한 광학 신호를 수신하도록 구성된 적어도 2개의 업스트림 수신기를 추가로 포함하는, 시스템.

h(i). f(i)에 있어서, 지능형 구성 유닛은 적어도 2개의 다운스트림 송신기로부터의 적어도 2개의 상이한 광학 신호를 다중화하도록 추가로 구성되는, 시스템.

i(i). a(i)에 있어서, 적어도 2개의 상이한 광학 신호는 아날로그 신호, 강도 변조된 직접 검출 신호, 차동 변조된 신호, 및 코히런트 신호 중 2개 이상을 포함하는, 시스템.

j(i). a(i)에 있어서, 적어도 2명의 최종 사용자는 고객 디바이스, 고객 댁내, 기업 사용자, 및 광학 네트워크 유닛 중 적어도 2개를 포함하는, 시스템.

k(i). a(i)에 있어서, 수동 광학 네트워크 아키텍처를 사용하여 코히런트 고밀도 파장 분할 다중화를 구현하도록 추가로 구성되는, 시스템.

l(i). k(i)에 있어서, 적어도 2명의 최종 사용자는 적어도 N명의 가입자를 포함하고, 이 시스템은 각각의 N명의 가입자에 대한 적어도 2개의 파이버 세그먼트를 포함하는, 시스템.

m(i). a(i)에 있어서, 파장 필터링 및 주입 잠금을 구현하도록 추가로 구성되는, 시스템.

n(i). m(i)에 있어서, 적어도 2명의 최종 사용자는 적어도 N명의 가입자를 포함하고, 이 시스템은 각각의 2N명의 가입자에 대한 적어도 3개의 파이버 세그먼트를 포함하는, 시스템.

a(ii). 광학 네트워크의 파이버 세그먼트를 통해 이종 파장 신호들을 분배하는 방법으로서, 적어도 2개의 상이한 송신기로부터의 적어도 2개의 상이한 광학 캐리어를, 제각기, 모니터링하는 단계; 파이버 세그먼트의 하나 이상의 특성을 분석하는 단계; 적어도 2개의 상이한 광학 캐리어의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 단계; 및 하나 이상의 분석된 파이버 세그먼트 특성 및 하나 이상의 결정된 광학 캐리어 파라미터에 따라 파장 스펙트럼을 적어도 2개의 상이한 광학 캐리어 각각에 할당하는 단계를 포함하는, 방법.

b(ii). a(ii)에 있어서, 할당하는 단계 이후에, 각자의 할당된 파장 스펙트럼들에 따라 파이버 세그먼트에 대한 적어도 2개의 상이한 광학 캐리어를 다중화하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

c(ii). a(ii)에 있어서, 적어도 2개의 상이한 광학 캐리어는 아날로그 신호, 강도 변조된 직접 검출 신호, 차동 변조된 신호, 및 코히런트 신호 중 2개 이상을 포함하는, 방법.

d(ii). a(ii)에 있어서, 파이버 세그먼트 특성들은 파이버 유형, 파이버 길이, 증폭 및/또는 손실 디바이스들의 구현, 파장 필터들 또는 스플리터들의 구현, 및 파이버 분배 네트워크 토폴로지 중의 하나 이상을 포함하는, 방법.

e(ii). a(ii)에 있어서, 광학 캐리어 파라미터들은 개별 캐리어 광학 파워 레벨, 총 캐리어 파워, 광학 캐리어들의 수, 신호 파장, 캐리어들 간의 파장 간격, 변조 포맷, 변조 대역폭, 캐리어 구성가능성, 채널 코딩/디코딩, 편광 다중화, 순방향 에러 정정, 및 캐리어 지속가능성 중 하나 이상을 포함하는, 방법.

f(ii). a(ii)에 있어서, 할당하는 단계는: 첫 번째로, 고정 파장 광학 신호들을 파장 스펙트럼을 따라 위치시키는 서브단계; 두 번째로, 상대적으로 높은 잡음 내성을 갖는 실질적으로 강건한 광학 신호들을 파장 스펙트럼을 따라 고정 파장 광학 신호들에 가깝게 인접하여 위치시키는 서브단계; 및 세 번째로, 실질적으로 강건한 광학 신호들이 상대적으로 더 높은 신호대 잡음비들을 갖는 광학 신호들과 고정 파장 광학 신호들 사이에 배치되도록, 상대적으로 더 높은 신호대 잡음비들을 갖는 광학 신호들을 파장 스펙트럼을 따라 상대적으로 낮은 잡음의 영역들 내에 위치시키는 서브단계를 포함하는, 방법.

g(ii). f(ii)에 있어서, 할당하는 단계는, 제1, 제2, 및 제 3 서브단계들 중 적어도 하나 이후에, 위치된 신호들의 잡음 레벨을 계산하는 서브단계를 추가로 포함하는, 방법.

h(ii). f(ii)에 있어서, 고정 파장 광학 신호들은 아날로그 광학 신호들을 포함하는, 방법.

i(ii). f(ii)에 있어서, 상대적으로 높은 잡음 내성을 갖는 광학 신호들은 NRZ 및 QPSK 광학 신호들 중 하나 이상을 포함하는, 방법.

j(ii). f(ii)에 있어서, 상대적으로 더 높은 신호 대 잡음비들을 갖는 광학 신호들은 PAM4, PAM8, 16QAM, 및 64QAM 광학 신호들 중 하나 이상을 포함하는, 방법.

a(iii). 광학 분배 센터 장치로서, 광학 허브와 통신하기 위한 입력 광학 인터페이스; 광학 신호들을 프로세싱하도록 구성된, 하나 이상의 최종 사용자 디바이스와 통신하기 위한 출력 광학 인터페이스; 입력 광학 인터페이스로부터의 다운스트림 이종 광학 신호를 복수의 다운스트림 동종 광학 신호들로 분리시키기 위한 파장 필터; 및 광학 허브로부터의 제1 제어 신호에 응답하여 파장 필터로부터의 복수의 다운스트림 동종 광학 신호들을 출력 광학 인터페이스에 분배하기 위한 다운스트림 광학 스위치를 포함하는, 장치.

b(iii). a(iii)에 있어서, 파장 필터는 파장 분할 다중화 격자(wavelength division multiplexing grating) 및 사이클릭 어레이 도파로 격자(cyclic arrayed waveguide grating) 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.

c(iii). a(iii)에 있어서, 다운스트림 광학 스위치는 복수의 다운스트림 동종 광학 신호들 중 특정의 다운스트림 동종 광학 신호들을 하나 이상의 최종 사용자 디바이스의 각자의 최종 사용자 디바이스들과 연관시키도록 구성된 NxN 광학 스위치인, 장치.

d(iii). a(iii)에 있어서, 제1 제어 신호는 광학 허브 내에 배치된 지능형 구성 유닛으로부터 수신되는, 장치.

e(iii). a(iii)에 있어서, 광학 허브로부터의 제2 제어 신호에 응답하여 출력 광학 인터페이스로부터 수집된 복수의 업스트림 동종 광학 신호들을 분배하기 위한 업스트림 광학 스위치; 및 분배된 복수의 업스트림 동종 광학 신호들을 입력 광학 인터페이스에 대한 이종 업스트림 광학 신호로 집성시키는 광학 결합기를 추가로 포함하는, 장치.

f(iii). e(iii)에 있어서, 광학 결합기는 파장 분할 다중화 격자 및 수동 광학 스플리터 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.

g(iii). e(iii)에 있어서, 업스트림 광학 스위치는 NxN 광학 스위치인, 장치.

h(iii). e(iii)에 있어서, 제2 제어 신호는 제1 제어 신호의 대응 커맨드인, 장치.

i(iii). e(iii)에 있어서, 광학 분배 센터는 입력 광학 인터페이스와 별도로 제1 및 제2 제어 신호들을 수신하도록 구성되는, 장치.

j(iii). e(iii)에 있어서, 출력 광학 인터페이스와 통신하는 하이브리드 파이버 동축 부분을 추가로 포함하는, 장치.

k(iii). e(iii)에 있어서, 제2 제어 신호는 광학 허브 내에 배치된 지능형 구성 유닛으로부터 수신되는, 장치.

a(iv). 광학 액세스 네트워크로서, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 광학 허브; 복수의 광학 파이버 세그먼트들에 의해 광학 허브에, 제각기, 접속된 복수의 광학 분배 센터들; 복수의 지리적 파이버 노드 서빙 영역들 - 복수의 파이버 노드 서빙 영역들의 각각의 파이버 노드 서빙 영역은 복수의 광학 분배 센터들 중 적어도 하나의 광학 분배 센터를 포함함 -; 복수의 엔드 포인트들 - 복수의 엔드 포인트들의 각각의 엔드 포인트는 적어도 하나의 광학 분배 센터와 동작가능하게 통신함 -; 및 (i) 제1 엔드 포인트와 제2 엔드 포인트 사이의 복수의 광학 파이버 세그먼트들을 거치는 각각의 잠재적 통신 경로를 평가하고, (ii) 미리 결정된 경로 선택 기준들에 기초하여 최적의 파이버 경로를 선택하도록 구성된 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템을 포함하는, 네트워크.

b(iv). a(iv)에 있어서, 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템은 광학 허브 내에 배치되는, 네트워크.

c(iv). a(iv)에 있어서, 제1 및 제2 엔드 포인트들은 광학 액세스 네트워크 내에 배치되는, 네트워크.

d(iv). a(iv)에 있어서, 제1 엔드 포인트는 광학 액세스 네트워크 내에 배치되고, 제2 엔드 포인트는 제2 허브를 포함하는 제2 액세스 네트워크 내에 배치되는, 네트워크.

e(iv). d(iv)에 있어서, 최적의 파이버 경로는 광학 액세스 네트워크와 제2 액세스 네트워크 사이의 적어도 하나의 지역 네트워크를 횡단하는, 네트워크.

f(iv). e(iv)에 있어서, 최적의 파이버 경로는 광학 액세스 네트워크와 제2 액세스 네트워크 사이의 적어도 하나의 백본 네트워크를 횡단하는, 네트워크.

g(iv). f(iv)에 있어서, 적어도 하나의 백본 네트워크는 프라이머리 백본 네트워크 및 세컨더리 백본 네트워크를 포함하고, 잠재적 통신 경로들은 프라이머리 백본 네트워크를 통한 적어도 하나의 프라이머리 파이버 경로 및 세컨더리 백본 네트워크를 통한 적어도 하나의 세컨더리 파이버 경로를 포함하는, 네트워크.

h(iv). a(iv)에 있어서, 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템은 최적의 파이버 경로를 따라 전송할 최적의 광학 캐리어를 선택하도록 추가로 구성되는, 네트워크.

i(iv). h(iv)에 있어서, 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템은 선택된 최적의 광학 캐리어와 상이한 캐리어 유형의 제2 광학 캐리어를 포함하는 적어도 하나의 파이버 경로를 따라 선택된 최적의 광학 캐리어를 전송하도록 추가로 구성되는, 네트워크.

j(iv). a(iv)에 있어서, 선택된 최적의 광학 캐리어는 코히런트 신호 전송을 포함하고, 제2 광학 캐리어는 비-코히런트 신호 전송을 포함하는, 네트워크.

k(iv). a(iv)에 있어서, 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템과 동작가능하게 통신하는 적어도 하나의 데이터베이스를 추가로 포함하는, 네트워크.

l(iv). k(iv)에 있어서, 적어도 하나의 데이터베이스는 복수의 엔드 포인트들 중 상이한 엔드 포인트 쌍들 사이의 모든 잠재적 포인트-투-포인트 통신 링크들의 연관들을 인덱싱하도록 구성되는, 시스템.

a(v). 다중 엔드 포인트 광학 네트워크의 2개의 엔드 포인트 사이의 포인트-투-포인트 통신을 프로비저닝하는 방법으로서,

광학 네트워크의 모든 엔드 포인트들을 인덱싱하는 단계;

인덱싱된 엔드 포인트들 사이의 각각의 잠재적 포인트-투-포인트 접속을 규정하는 단계;

각각의 규정된 포인트-투-포인트 접속에 대한 토폴로지 파이버 경로를 결정하는 단계 - 각각의 토폴로지 파이버 경로는 하나 이상의 광학 파이버 세그먼트를 포함함 -;

하나 이상의 파이버 세그먼트 각각에 대한 가용 전송 파장들을 계산하는 단계;

결정된 토폴로지 파이버 경로 및 계산된 가용 전송 파장들에 기초하여 2개의 엔드 포인트 사이의 최적의 파이버 경로를 선택하는 단계; 및

선택된 최적의 파이버 경로를 따라 2개의 엔드 포인트 사이의 포인트-투-포인트 통신 링크를 프로비저닝하는 단계를 포함하는, 방법.

b(v). a(v)에 있어서, 결정하는 단계는 하나 이상의 네트워크 성능 요구사항들과 대비하여 각각의 토폴로지 파이버 경로를 분석하는 단계를 포함하는, 방법.

c(v). b(v)에 있어서, 하나 이상의 네트워크 성능 요구사항들은 대역폭 파라미터들, 레이턴시 파라미터들, 및 잡음 파라미터들 중 하나 이상을 포함하는, 방법.

d(v). a(v)에 있어서, 결정하는 단계는 각각의 토폴로지 파이버 경로를 분석하여 각자의 파이버 경로를 따라 교차되는 모든 노드들의 세트 및 각자의 파이버 경로를 거쳐 횡단되는 하나 이상의 파이버 세그먼트의 대응하는 길이들을 추가로 결정하는 단계를 포함하는, 방법.

e(v). d(v)에 있어서, 미리 결정된 파이버 경로 선택 기준들을 충족시키지 않는 각각의 토폴로지 파이버 경로를 필터링 아웃하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

f(v). e(v)에 있어서, 미리 결정된 파이버 경로 선택 기준들은 리던던시 요구사항을 포함하는, 방법.

g(v). f(v)에 있어서, 선택된 최적의 파이버 경로에 대응하는 세컨더리 경로를 찾아내는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

h(v). g(v)에 있어서, 최적의 파이버 경로는 대응하는 세컨더리 경로와의 높은 정도의 직교성에 기초하여 선택되는, 방법.

일부 실시예들은 하나 이상의 전자 또는 컴퓨팅 디바이스의 사용을 수반한다. 그러한 디바이스들은 전형적으로, 범용 중앙 프로세싱 유닛(CPU), 그래픽 프로세싱 유닛(GPU), 마이크로컨트롤러, RISC(reduced instruction set computer) 프로세서, ASIC(application specific integrated circuit), PLC(programmable logic circuit), FPGA(field programmable gate array), DSP 디바이스, 및/또는 본 명세서에 설명된 기능들을 실행할 수 있는 임의의 다른 회로 또는 프로세서와 같은, 프로세서 또는 제어기를 포함한다. 본 명세서에 설명된 프로세스들은, 제한없이, 저장 디바이스 및/또는 메모리 디바이스를 포함한, 컴퓨터 판독가능 매체에 구체화된 실행가능 명령어들로서 인코딩될 수 있다. 그러한 명령어들은, 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금 본 명세서에 설명된 방법들의 적어도 일 부분을 수행하게 한다. 상기 예들은 단지 예시적인 것이며, 따라서 "프로세서"라는 용어의 정의 및/또는 의미를 어떠한 식으로든 제한하려는 것으로 의도되지 않는다.

이러한 서면 설명은, 최상의 실시 형태(best mode)를 포함한, 실시예들을 개시하기 위해 그리고 또한 본 기술분야의 통상의 기술자가, 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 제조하고 사용하는 것 그리고 임의의 포함된 방법들을 수행하는 것을 포함한, 실시예들을 실시할 수 있게 해주기 위해 예들을 사용한다. 본 개시내용의 특허가능 범위는 청구항들에 의해 규정되고, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 안출되는 다른 예들을 포함할 수 있다. 그러한 다른 예들은, 청구항들의 문언적 표현(literal language)과 상이하지 않은 구조적 요소들을 가진다면, 또는 청구항들의 문언적 표현과 비실질적인 차이(insubstantial difference)를 갖는 등가의 구조적 요소들을 포함한다면, 청구항들의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

1. 광학 액세스 네트워크로서,
   적어도 하나의 프로세서를 포함하는 광학 허브;
   복수의 광학 파이버 세그먼트들에 의해 상기 광학 허브에, 제각기, 접속된 복수의 광학 분배 센터들;
   복수의 지리적 파이버 노드 서빙 영역들 - 상기 복수의 파이버 노드 서빙 영역들의 각각의 파이버 노드 서빙 영역은 상기 복수의 광학 분배 센터들 중 적어도 하나의 광학 분배 센터를 포함함 -;
   복수의 엔드 포인트들 - 상기 복수의 엔드 포인트들의 각각의 엔드 포인트는 적어도 하나의 광학 분배 센터와 동작가능하게 통신함 -; 및
   (i) 제1 엔드 포인트와 제2 엔드 포인트 사이의 상기 복수의 광학 파이버 세그먼트들을 거치는 각각의 잠재적 통신 경로를 평가하고, (ii) 제1 광학 캐리어와 제2 광학 캐리어 사이의 상대적 광학 파워 차이의 영향을 포함하는 미리 결정된 경로 선택 기준들에 기초하여 최적의 파이버 경로를 선택하도록 구성된 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템
   을 포함하고,
   상기 제1 광학 캐리어는 상기 제2 광학 캐리어와 상이한 캐리어 타입인, 네트워크.
2. 제1항에 있어서, 상기 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템은 상기 광학 허브 내에 배치되는, 네트워크.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 엔드 포인트들은 상기 광학 액세스 네트워크 내에 배치되는, 네트워크.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 엔드 포인트는 상기 광학 액세스 네트워크 내에 배치되고, 상기 제2 엔드 포인트는 제2 허브를 포함하는 제2 액세스 네트워크 내에 배치되는, 네트워크.
5. 제4항에 있어서, 상기 최적의 파이버 경로는 상기 광학 액세스 네트워크와 상기 제2 액세스 네트워크 사이의 적어도 하나의 지역 네트워크를 횡단(traverse)하는, 네트워크.
6. 제5항에 있어서, 상기 최적의 파이버 경로는 상기 광학 액세스 네트워크와 상기 제2 액세스 네트워크 사이의 적어도 하나의 백본 네트워크를 횡단하는, 네트워크.
7. 제6항에 있어서, 적어도 하나의 백본 네트워크는 프라이머리 백본 네트워크 및 세컨더리 백본 네트워크를 포함하고, 상기 잠재적 통신 경로들은 상기 프라이머리 백본 네트워크를 통한 적어도 하나의 프라이머리 파이버 경로 및 상기 세컨더리 백본 네트워크를 통한 적어도 하나의 세컨더리 파이버 경로를 포함하는, 네트워크.
8. 제1항에 있어서, 상기 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템은 상기 최적의 파이버 경로를 따라 전송할 최적의 광학 캐리어를 선택하도록 추가로 구성되는, 네트워크.
9. 제8항에 있어서, 상기 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템은 상기 선택된 최적의 광학 캐리어를 적어도 하나의 파이버 경로를 따라 전송하도록 추가로 구성되는, 네트워크.
10. 제9항에 있어서, 상기 선택된 최적의 광학 캐리어는 코히런트 신호 전송을 포함하고, 상기 제2 광학 캐리어는 비-코히런트 신호 전송을 포함하는, 네트워크.
11. 제1항에 있어서, 상기 포인트-투-포인트 네트워크 프로비저닝 시스템과 동작가능하게 통신하는 적어도 하나의 데이터베이스
    를 추가로 포함하는, 네트워크.
12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 데이터베이스는 상기 복수의 엔드 포인트들 중 상이한 엔드 포인트 쌍들 사이의 모든 잠재적 포인트-투-포인트 통신 링크들의 연관들을 인덱싱하도록 구성되는, 네트워크.
13. 다중 엔드 포인트 광학 네트워크의 2개의 엔드 포인트 사이의 포인트-투-포인트 통신을 프로비저닝하는 방법으로서,
    상기 광학 네트워크의 모든 엔드 포인트들을 인덱싱하는 단계;
    상기 인덱싱된 엔드 포인트들 사이의 각각의 잠재적 포인트-투-포인트 접속을 규정하는 단계;
    각각의 규정된 포인트-투-포인트 접속에 대한 토폴로지 파이버 경로(topological fiber path)를 결정하는 단계 - 각각의 토폴로지 파이버 경로는 하나 이상의 광학 파이버 세그먼트를 포함함 -;
    상기 하나 이상의 광학 파이버 세그먼트 각각에 대한 가용 전송 파장들을 계산하는 단계;
    상기 결정된 토폴로지 파이버 경로 및 상기 계산된 가용 전송 파장들에 기초하여 상기 2개의 엔드 포인트 사이의 최적의 파이버 경로를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 최적의 파이버 경로를 따라 상기 2개의 엔드 포인트 사이의 포인트-투-포인트 통신 링크를 프로비저닝하는 단계
    를 포함하고,
    상기 가용 전송 파장들 중 제1 파장은 코히런트 신호 전송을 포함하고, 상기 가용 전송 파장들 중 제2 파장은 비-코히런트 신호 전송을 포함하는, 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 하나 이상의 네트워크 성능 요구사항들과 대비하여 각각의 토폴로지 파이버 경로를 분석하는 단계를 포함하는, 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 하나 이상의 네트워크 성능 요구사항들은 대역폭 파라미터들, 레이턴시 파라미터들, 및 잡음 파라미터들 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
16. 제13항에 있어서, 상기 결정하는 단계는 각각의 토폴로지 파이버 경로를 분석하여 각자의 파이버 경로를 따라 교차되는(crossed) 모든 노드들의 세트 및 상기 각자의 파이버 경로를 거쳐 횡단되는 상기 하나 이상의 광학 파이버 세그먼트의 대응하는 길이들을 추가로 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
17. 제16항에 있어서, 미리 결정된 파이버 경로 선택 기준들을 충족시키지 않는 각각의 토폴로지 파이버 경로를 필터링 아웃하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 하나 이상의 광학 파이버 세그먼트 중 특정 광학 파이버 세그먼트의 피크 파워는 상기 특정 광학 파이버 세그먼트의 허용가능한 집성 광학 파워보다 크고,
    상기 계산하는 단계는 상기 허용가능한 집성 광학 파워보다 큰 상기 피크 파워의 양에 대한 상기 특정 광학 파이버 세그먼트의 비용 인자를 추가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 미리 결정된 파이버 경로 선택 기준들은 리던던시 요구사항을 포함하는, 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 선택된 최적의 파이버 경로에 대응하는 세컨더리 경로를 찾아내는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 최적의 파이버 경로는 상기 대응하는 세컨더리 경로와의 높은 정도의 직교성에 기초하여 선택되는, 방법.

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