KR101641070B1 - 색 분산을 보상하기 위한 방법 및 연관 장비 - Google Patents

색 분산을 보상하기 위한 방법 및 연관 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 네트워크의 노드 내에서 광학 네트워크의 적어도 하나의 링크(4, 22)에 따른 파장 분할 다중화 채널들의 시간 슬롯들 내에서 송신된 광학 패킷들에 의해 경험된 색 분산을 보상하기 위한 방법에 관한 것이고, 시간 슬롯 지속시간(ΔT)은 패킷 지속시간(tp)과 패킷간 갭 지속시간(Δt)의 합에 대응하고, 방법은 다음 단계들: - 파장 분할 다중화 채널들을 복수의 대역들(B)로 역다중화하는 단계로서, 대역(B)은 미리 정해진 수의 인접한 파장 채널들(λ)을 포함하는, 상기 역다중화하는 단계, 및 - 복수의 대역들(B)을 미리 정해진 지연들을 갖는 각각의 복수의 지연 라인들(13)을 통해, 코히어런트 수신기(25)를 포함하는 각각의 복수의 패킷 애드/드롭 구조들(11)을 향하여 송신하는 단계를 포함하고, 하나의 대역의 미리 정해진 수의 채널들이 결정되어, 동일한 대역의 상이한 채널들에서 각각 전송된 동일한 시간 슬롯의 두개의 광학 패킷들 사이에서, 네트워크를 통한 송신에 따른 색 분산의 효과로 인한 제 1 시간 시프트가 패킷간 갭 지속시간(Δt)보다 짧게 남아있게 하고, 코히어런트 수신기(25)가 하나의 대역의 미리 정해진 수의 채널들을 처리할 수 있게 하며, 채널들의 대역과 연관된 지연 라인(13)의 미리 정해진 지연은 연관된 대역의 채널과 기준 채널(λ65) 사이의 제 2 시간 시프트에 대응하고, 제 2 시간 시프트는 마지막 교차 링크(4)에 따른 색 분산의 효과들로 인한 것이다.

Description

색 분산을 보상하기 위한 방법 및 연관 장비{METHOD FOR COMPENSATING CHROMATIC DISPERSION AND ASSOCIATED EQUIPMENT}
본 발명은 패킷 입도 역량과 코히어런트 검출을 갖는 파장 분할 다중화 광학 네트워크들의 분야에 관한 것이고 특히 이러한 네트워크들에서의 색 분산 보상에 관한 것이다.
파장 분할 다중화 광학 네트워크는 광학 링크들에 의해 연결된 복수의 노드들을 포함하는 네트워크를 말하고, 여기서 데이터 신호들은 상이한 파장들을 갖고 네트워크의 광학 링크들을 통해 송신되도록 다중화되는 복수의 채널들을 통해 송신된다.
패킷 입도 또는 패킷 스위치 입도는 다른 패킷들을 투명하게 송신하는 동안 신호의 하나 또는 몇몇의 광학 패킷들을 중간 노드에서 애드 또는 드롭할 확률을 말한다. 이러한 네트워크들에서, 패킷들은 일반적으로 시간 슬롯들 내에서 송신되어 상이한 채널들의 패킷들이 동기화되게 한다.
패킷 입도 역량을 갖는 장비들이 통신 네트워크들의 유연성을 향상시키기 위하여 광 통신 네트워크에서 더욱 더 많이 구현된다. 이러한 장비들은 패킷 광학 애드-드롭 다중화기들(POADMs)이라고 불린다. 그러나, POADM은 네트워크의 링크들을 통한 광학 패킷들의 송신에 의해 유도된 색 분산을 보상할 필요가 있다.
실제로, 채널간(inter-channel) 색 분산으로 불리는 색 분산의 일 양태는 상이한 파장들의 채널들에서 송신된 패킷들이 상이한 이동 속도들을 경험하여 동시에 방출된 패킷들 사이에 시간 시프트들 또는 시간 오프셋들이 도입되게 하는 사실을 말한다. 따라서 수신기에서 패킷들의 처리를 가능하게 하도록 패킷들의 재동기화가 필요하다.
또한, 채널내(intra-channel) 색 분산으로 불리는 색 분산의 또 다른 양태는 네트워크의 링크들을 통한 패킷의 송신 동안 패킷의 비트 코딩을 나타내는 신호에 의해 경험된 왜곡으로 비트 디코딩을 어렵게 하고 어쩌면 오류가 생기게 하는 왜곡을 말한다.
색 분산의 두 양태들을 모두 보상하는 한가지 방법은 네트워크의 링크들을 따라 배치된 라인 내(in-line) 보상자들을 사용하는 것이다. 그러나, 라인 내 성분들은 부가적인 증폭기들에 의해 보상될 필요가 있는 부가적인 손실들을 가져온다. 또한, 이러한 증폭기들은 부가적인 비용들을 가져오며 부가적인 소음을 생성하여 주어진 신호 품질로 투명하게 도달될 수 있는 거리가 감소될 수 있게 한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 최신 기술의 상기 언급된 단점들을 극복하고, 라인 내 성분들을 이용하지 않고 파장 분할 다중화에서 색 분산을 보상하는 해법을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 광학 네트워크의 노드 내에서, 광학 네트워크의 적어도 하나의 링크에 따른 파장 분할 다중화 채널들의 시간 슬롯들 내에서 송신된 광학 패킷들에 의해 경험된 색 분산을 보상하기 위한 방법에 관한 것이고, 시간 슬롯 지속시간은 패킷 지속시간과 패킷간 갭 지속시간의 합에 대응하고, 상기 방법은 다음 단계들:
- 파장 분할 다중화 채널들을 복수의 대역들로 역다중화하는 단계로서, 대역은 미리 정해진 수의 인접한 파장 채널들을 포함하는, 상기 역다중화하는 단계, 및
- 상기 복수의 대역들을 미리 정해진 지연들을 갖는 각각의 복수의 지연 라인들을 통해, 코히어런트 수신기를 포함하는 각각의 복수의 패킷 애드/드롭 구조들을 향하여 송신하는 단계를 포함하고,
여기서, 하나의 대역의 상기 미리 정해진 수의 채널들이 결정되어, 동일한 대역의 상이한 채널들에서 각각 전송된 동일한 시간 슬롯의 두개의 광학 패킷들 사이에서, 네트워크를 통한 송신에 따른 색 분산의 효과로 인한 제 1 시간 시프트가 패킷간 갭 지속시간보다 짧게 남아있게 하고, 코히어런트 수신기는 하나의 대역의 상기 미리 정해진 수의 채널들을 처리할 수 있게 하며,
채널들의 대역과 연관된 지연 라인의 미리 정해진 지연은 상기 연관된 대역의 채널과 기준 채널 사이의 제 2 시간 시프트에 대응하고, 상기 제 2 시간 시프트는 마지막 교차 링크에 따른 색 분산의 효과들로 인한 것이다.
본 발명의 실시예들은 또한 파장 분할 다중화 광학 네트워크의 노드에 위치되고, 광학 네트워크의 링크들에 따른 패킷 지속시간과 패킷간 갭 지속시간에 대응하는 지속시간을 갖는 시간 슬롯들 내에서 송신되고 광학 네트워크의 원격 노드들로부터 수신된 광학 패킷들을 처리하도록 구성된 패킷 광학 애드/드롭 다중화기에 관한 것이고, 상기 패킷 광학 애드/드롭 다중화기는:
- 코히어런트 수신기를 포함하는 복수의 패킷 애드/드롭 구조들,
- 수신된 다중화 채널들을 복수의 대역들로 역다중화하도록 구성된 대역 역다중화기로서, 대역은 미리 정해진 수의 인접한 채널들을 포함하고, 상기 미리 정해진 수의 채널들이 결정되어 대역의 제 1 및 제 2 채널에서 각각 전송된 두개의 패킷들 사이에서 네트워크를 통한 송신에 따른 색 분산의 효과로 인한 제 1 시간 시프트가 패킷간 갭보다 짧게 남아있게 하고, 코히어런트 수신기가 상기 미리 정해진 수의 채널들을 처리할 수 있게 되는, 상기 대역 역다중화기, 및
- 미리 정해진 지연들을 갖는 복수의 지연 라인들로서, 복수의 대역들은 상기 복수의 지연 라인들을 통해 복수의 패킷 애드/드롭 구조들로 각각 송신되고, 대역과 연관된 지연 라인의 미리 정해진 지연은 연관된 대역의 채널과 기준 채널 사이의 제 2 시간 시프트에 따라 결정되고, 상기 제 2 시간 시프트는 마지막 교차 링크에 따른 색 분산의 효과들로 인한 것인, 상기 복수의 지연 라인들을 포함한다.
본 발명의 실시예들은 또한 광학 링크들에 의해 링크된 복수의 노드들을 포함하는 파장 분할 다중화 광학 네트워크의 광학 노드에 관한 것이고, 상기 광학 노드는:
- 노드에 인접한 링크들의 지형에 대한 정보를 저장하도록 구성된 데이터 저장소, 및
- 패킷 광학 애드/드롭 다중화기로서, 전용 수신기는 데이터 저장소에 저장된 노드에 인접한 링크들의 지형에 대한 정보에 기초하여 제어 채널과는 다른 채널들 상에서 송신된 광학 패킷들에 의해 경험된 색 분산에 대한 정보를 업데이트하도록 구성되는, 상기 패킷 광학 애드/드롭 다중화기를 포함한다.
도 1은 WDM 신호의 상이한 대역들의 상이한 채널들에 있는 그들의 시간 슬롯들에서의 패킷들의 배열의 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 광학 애드-드롭 다중화기(packet optical add-drop multiplexer)의 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패킷 광학 애드-드롭 다중화기의 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 광학 애드-드롭 구조의 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코히어런트(coherent) 수신기의 도면.
도 6은 4개의 유한 임펄스 응답(finite impulse response; FIR) 필터들을 갖는 다중 입력 다중 출력 적응형 등화기의 도면.
도 7은 복수의 파장 채널들을 포함하는 스펙트럼 격자의 도면.
도 8은 파장 채널들의 시간 슬롯들에서의 패킷들의 배열들의 도면.
도 9는 네트워크 부분의 도면.
도 10은 입구(ingress) 노드의 그들의 시간 슬롯들에서의 패킷들의 도면.
도 11은 중간 노드의 입력부에서 그들의 시간 슬롯들에서의 패킷들의 도면.
도 12는 중간 노드의 출력부에서 그들의 시간 슬롯들에서의 패킷들의 도면.
도 13은 출구(egress) 노드의 입력부에서 그들의 시간 슬롯들에서의 패킷들의 도면.
도 14는 제 1 실시예에 따른 ROADM 및 POADM의 조합을 포함하는 노드의 도면.
도 15는 제 2 실시예에 따른 ROADM 및 POADM의 조합을 포함하는 노드의 도면.
이러한 도면들에서, 동일한 기호를 갖는 소자들은 유사한 기능을 갖는 소자들에 대응한다. 기호가 기호 번호와 인덱스로 구성될 때, 기호 번호는 유사한 기능을 갖는 소자들의 클래스를 나타내고 인덱스는 클래스의 특정 소자를 나타낸다. 예를 들면, 소자들(131 및 132)은 모두 지연 라인들을 나타내지만 소자(131)는 소자(132)와는 상이한 지연을 가질 수 있다.
여기서 사용되는, "WSS"라는 용어는 파장 선택 스위치(Wavelength Selective Switch)의 머릿글자를 말한다;
여기서 사용되는, "ROADM"이라는 용어는 재구성가능한 광학 애드-드롭 다중화기(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer)의 머릿글자를 말한다;
여기서 사용되는, "POADM"이라는 용어는 패킷 광학 애드-드롭 다중화기(Packet Optical Add-Drop Multiplexer)의 머릿글자를 말한다;
여기서 사용되는, "SOA"라는 용어는 반도체 광학 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier)의 머릿글자를 말한다;
여기서 사용되는, 패킷 스트림의 "패킷간 갭(inter-packet gap)"이라는 용어는 공통 파장 채널 상에서 송신된 두개의 연속적인 패킷들을 분리시키는 보호 간격을 말한다;
여기서 사용되는, "대역(band)"이라는 용어는 일반적으로 복수의 파장 채널들을 모은 파장 간격을 말한다;
여기서 사용되는, 채널에서 송신된 패킷 스트림의 "시간 슬롯"이라는 용어는 패킷이 삽입되는 시간 간격을 말한다. 시간 슬롯 지속시간은 패킷 지속시간과 패킷간 갭 지속시간의 합에 대응한다.
여기서 사용되는, "FIR 필터"라는 용어는 그의 임펄스 응답(또는 임의의 유한 길이 입력에 대한 응답)이 유한 지속시간인 필터인 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response) 필터의 머릿글자를 말한다.
여기서 사용되는, 신호의 "입구 노드와 출구 노드"라는 용어들은 (전기 영역으로부터 광 영역으로 변환된 후에) 그로부터 신호가 방출되는 소스 노드와 여기서 신호가 수신되는 (그리고 광 영역으로부터 전기 영역으로 변환되는) 목적지 노드를 각각 말한다.
여기서 사용되는, 경로 또는 송신의 자격을 부여하기 위한 "투명하다"는 용어는 어떠한 광학-전기-광학(OEO) 변환도 수행하지 않은 광학 신호의 송신(또는 경로)을 말한다.
여기서 사용되는, "광학 패킷"이라는 용어는 코딩 스킴에 따라 인코딩되고 미리 정해진 변조 포맷에 따라 변조된 미리 정해진 양의 데이터(또는 미리 정해진 수의 비트들)의 블록에 대응하는 광학 신호를 말한다.
여기서 사용되는, "드롭 패킷(dropped packet)"이라는 용어는 현재의 노드가 출구 노드여서 상기 패킷이 수신기에 의해 검출되고 패킷의 데이터는 수신기에 의해 디코딩되는 패킷을 말한다. 반대로, 드롭되지 않은 패킷들(non-dropped packets)은 다른 노드를 향해 투명하게 송신된다.
여기서 사용되는 "Gb/s"라는 표현은 초당 단위 기가-비트를 말한다.
본 발명의 실시예들은 네트워크의 링크들을 통해 파장 분할 다중화(WDM) 채널들의 시간 슬롯들에서 송신된 패킷들에 의해 경험된 색 분산을 보상하는 방법에 관한 것이고, 채널간 및 채널내 색 분산은 네트워크의 노드들에서 보상되는데, 각각, 채널간 색 분산은 지연 라인들로 인해 보상되고 채널내 색 분산은 디지털 신호 처리 기술들에 의해 보상된다. 또한, 본 발명의 일 양태는 채널간 색 분산 보상을 구현하는데 필요한 자본 지출을 감소시키도록 대역 당 수신된 WDM 채널들을 처리하는 것이다.
방법은 코히어런트 검출에 기초하고, 여기서 몇몇 채널들에 의해 상이한 시간들에서 송신된 패킷들은 부가적인 필터링 소자들을 필요로 하지 않고 단일의 코히어런트 수신기에 의해 검출될 수 있다.
i개의 채널들의 k개의 대역들(B)에 분포된 j개의 파장 채널들(λ)의 세트가 표현되는 도 1에서 설명된 것과 같이, 시간 슬롯 송신들로, 공통 시간 슬롯에 (그리고 따라서 상이한 채널들에) 속하는 광학 패킷들이 (상이한 송신기들로) 동시에 방출되는 반면 (동일한 또는 상이한 채널들 상의) 상이한 시간 슬롯들에 속하는 광학 패킷들은 상이한 시간들에서 방출된다. 각 채널은 패킷들(P)이 도입되는(introduced) 지속시간(ΔT)의 연속적인 시간 슬롯들(TS)로 적절히 분할된다. 부가적인 채널(λct)은 제어 채널(λct)과는 다른 채널들(λ1...j)에서 송신된 패킷들(P)의 헤더를 송신하는 제어 채널을 말한다. 제어 채널(λct)은 회로 스위치 채널이며 따라서 패킷들을 포함하지는 않지만 길이(TS)의 프레임들(T)로 조직된 데이터의 지속적인 흐름을 포함한다.
그럼에도 불구하고, 네트워크의 링크들에 따른 송신 동안 채널간 색 분산의 효과들에 의해 채널들 사이에 도입된 시간 시프트들 또는 시간 오프셋들은 상이한 채널들을 통해 상이한 시간 슬롯들에서 송신된 패킷들의 시간적 오버래핑을 야기할 수 있다.
그러나, 도입된 시간 시프트가 채널들의 파장 차이에 비례하므로, 가까운 파장들을 갖는 인접한 채널들, 여기서는 공통 대역(B)의 채널들에 대해서, 도입된 시간 오프셋은 매우 작게 남는다.
또한, 채널 내에서 송신된 패킷 스트림은 일련의 시간 슬롯들을 포함하고, 각 시간 슬롯은 데이터 패킷과, 두개의 연속적인 패킷들은 분리시키는데 사용되는 패킷간 갭 또는 보호 간격을 포함한다. 따라서, 패킷이 패킷간 갭보다 짧은 지속시간으로 시간 시프트되면, 이러한 시간 시프트된 패킷은 시간 슬롯에 남게 되고 따라서 수신기에 의해 정상적으로 처리될 수 있다. 패킷간 갭은 패킷들의 동기화에 관대한 것으로 보여질 수 있다. 결과적으로, 가까운 파장들을 갖는 채널들 사이의 채널간 색 분산에 의해 도입된 시간 시프트가 패킷간 갭보다 작게 남는다면, 수신기는 여전히 시간 시프트된 패킷들을 올바르게 처리할 수 있다.
또한, 코히어런트 수신기가 너무 많은 손실을 도입하지 않고도 처리할 수 있는 채널들의 수가, 예를 들면, 최신의 코히어런트 수신기들로의 10개의 채널들로 또한 제한된다.
결과적으로, 송신을 따라 10개의 인접한 채널들 내에 도입된 시간 시프트가 패킷간 갭보다 작으면, 이러한 채널들에서 송신된 패킷들은 각 채널의 채널간 색 분산을 위해 개별적으로 보상할 필요 없이 수신기에 의해 검출될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 애드/드롭 다중화기(POADM; 1)를 나타낸다. POADM(1)은 네트워크의 노드들에서 구현되는 것을 목적으로 하고, 일반적으로 광섬유로서 구현되고 이를 따라 파장 분할 다중화(WDM) 채널들을 포함하는 신호들이 송신되는 광학 링크(4)에 링크되는 입력부(3)를 포함한다. POADM(1)의 입력부(3)는 WDM 채널들을 한편에서는 전용 수신기(7)로 다른 편에서는 대역 역다중화기(demultiplexer; 9)의 입력부로 송신하는 광학 결합기(5)에 링크된다. 이 결합기는 더 낮은 손실을 나타내는 장점을 갖는 채널 역다중화기에 의해 대체될 수 있다.
전용 수신기(7)는 제어 채널을 검출하는 것을 목적으로 하고, 제어 채널은 모든 송신된 WDM 채널들을 포함하는 스펙트럼의 경계에 위치된 채널인 것이 바람직하다. 제어 채널은 제어 채널과는 다른 파장들 상에서 송신된 패킷들, 즉, 그들의 헤더에 관한 정보와, 특히 제어 채널과는 다른 채널들의 패킷들에 의해 경험된 색 분산의 값을 송신한다. 제어 채널은 다른 채널들에 비해 감소된 처리량을 갖는 채널일 수 있는데, 예를 들면, 다른 채널들이 10 Gb/s의 처리량을 갖는 동안 제어 채널은 2.5 Gb/s의 처리량을 가질 수 있다.
전용 수신기(7)는 이 전용 수신기(7)의 비용을 감소시키기 위하여 논-코히어런트(con-coherent) 수신기인 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 제어 채널에 대응하지 않는 채널들을 필터링하기 위하여 필터가 전용 수신기(7)의 입력부에서 구현된다. 결합기(5)가 채널 역다중화기에 의해 대체된다면, 필터는 필요하지 않다. 또한, 제어 채널이 각 노드에서 복조되고 디코딩된다. 결과적으로, 제어 채널의 누적된 색 분산이 제한되고 마지막 링크를 통해 경험된 색 분산에 대응한다. 따라서, 처리량이 감소되면, 온-오프 키잉(on-off keying; OOK) 포맷과 같은 손상들에 강인한 변조 포맷이 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 색 분산 보상 없이 검출이 이루어질 수 있다. 그러나, 더 높은 처리량이 요구된다면, 또는 링크들의 길이가 코어 네트워크들에서 전형적으로 사용되는 것보다 더 길어진다면, 섬유 브래그 격자(fibre Bragg grating) 또는 최대 근사 시퀀스 추정과 같은 최신의 보상 기술들이 구현될 수 있다.
또한, 제어 채널(λct)에서 송신된 데이터를 검출하고 처리하기 위한 전용 수신기에 대한 시간이 패킷 지속시간에 대해 무시할만 하지 않기 때문에, 이러한 검출과 처리는 색 분산에 대한 정보가 제어 채널에서 송신되는 동안 다른 채널들에서 송신된 패킷들의 처리에 대하여 미리 실행될 필요가 있다. 두개의 해법들이 이러한 사안을 해결하기 위해 적용될 수 있는데, 하나는 주어진 시간 슬롯에서 송신된 드롭 패킷들에 의해 경험된 색 분산에 대한 정보가 제어 채널의 이전 시간 슬롯에서 송신되는 것이고, 또 하나는 지연 라인이 예를 들면, 도 2에 제공된 POADM(1)의 광학 결합기(5)와 대역 역다중화기(9) 사이에 부가(add)되는 것으로, 이러한 지연 라인의 지연은 제어 채널의 패킷을 처리하기 위한 전용 수신기에 필요한 시간에 대응한다.
대역 역다중화기(9)는 각각 미리 정해진 지연들을 갖는 복수의 지연 라인들(13x(x=1,..,N))을 통해 각각이 복수의 패킷 애드/드롭 구조들(11)에 링크된 복수의 출력부들을 포함한다. 기초적인 아이디어는 패킷간 갭 지속시간(Δt)보다 작은 채널간 색 분산으로 인해 서로간의 상대적인 시간 오프셋을 경험한 채널들을 하나의 대역에 모으는 것이다. WDM 채널들은 대역들에 의해 역다중화되고, 각 대역은 미리 정해진 수의 채널들을 포함하고, 하나의 대역은 예를 들면, 미리 정해진 길이의 광 섬유의 조각으로서 구현된 하나의 지연 라인(13x(x=1,..,N))을 통해 하나의 패킷 애드/드롭 구조(11)를 향해 송신된다. 미리 정해진 지연, 즉, 하나의 대역과 연관된 지연 라인(13x(x=1,..,N))의 길이는 최종 교차된 링크 상의 그 대역의 채널들에 의해 경험된, 즉 이전 노드로부터의 채널간 색 분산에 기초하여 결정된다. 지연 라인(13x(x=1,..,N))의 지연은 대역의 하나의 채널과 기준 채널, 예를 들면, 제어 채널 사이의 채널간 색 분산에 의해 도입된 시간 오프셋에 대응한다.
패킷 애드/드롭 구조들(11)의 출력부는 각각 복수의 대역들을 단일의 WDM 신호로 재다중화(re-multiplex)하는 대역 다중화기(15)의 입력부들에 링크된다. 대역 다중화기(15)의 출력부는 광학 결합기(17)의 제 1 입력부에 링크된다. 광학 결합기(17)의 제 2 입력부는 제어 채널의 패킷들을 인코딩하고 변조하도록 구성된 전용 송신기(19)에 링크된다. 광학 결합기(17)의 출력부는 광학 링크(22)를 향한 POADM(1)의 출력부(21)에 링크된다.
도 3에 표현된 다른 실시예에 따라, POADM(1)의 입력부(3)는 대역 역다중화기(9)로 직접 링크되고 전용 수신기(7)는 대역 역다중화기(9)의 뒤에 위치되어 대역 역다중화기(9)의 하나의 출력부가 전용 수신기(7)에 링크된다. 대역 역다중화기(9)는 이후 제어 채널을 전용 수신기(7)에 링크된 출력부로 전송하고 복수의 지연 라인을 통해 각각의 복수의 패킷 애드/드롭 구조들(11)을 향한 복수의 대역들로 전송하도록 구성된다. 이러한 구성에서, 제어 채널은 대역 역다중화기(9)에 의해서만 송신되기 때문에 전용 수신기(7)의 입력부에 광학 결합기(5)와 필터는 필요하지 않다. 동일한 방식으로, 전용 송신기(19)가 복수의 대역들로 재다중화될 대역 다중화기(15)의 입력부에 링크되고 대역 다중화기(15)의 출력부는 POADM(1)의 출력부(21)로 직접 링크되어 광학 결합기(17)는 더 이상 필요하지 않다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 애드/드롭 구조(11)의 도면을 나타낸다. 이는 패킷 애드/드롭 구조(11)의 입력부에 대응하고 따라서 지연 라인(13x(x=1,..,N))에 링크되는 입력부를 갖는 광학 결합기(23)를 포함한다. 광학 결합기(23)는 두개의 출력들을 갖는데, 하나는 코히어런트 수신기(25)에 링크되고 다른 하나는 역다중화기(27)에 링크된다. 코히어런트 수신기의 사용은 명세서의 이하에서 상세히 설명될 채널간 색 분산을 보상하기 위해 중요하다. 따라서, 지연 라인(13x(x=1,..,N))으로부터 수신된 대역이 코히어런트 수신기(25)와 역다중화기(27) 모두를 향해 전송된다. 역다중화기(27)는 그의 입력부에서 수신된 대역을 복수의 개별적인 채널들로 역다중화하도록 구성된다. 역다중화기(27)의 출력부들은 복수의 광학 게이트들(29)을 통해 다중화기(31)의 입력부로 각각 링크된다. 광학 게이트들(29)은 노드에서 드롭되는 패킷들에 대응하는 시간 슬롯들의 데이터를 블로킹(blocking)하여 이러한 시간 슬롯들을 "자유롭게(free)"하게 하고 새로운 패킷들을 이러한 시간 슬롯들로 부가하는 것을 가능하게 하여 드롭되지 않은 패킷들이 지나가도록 구성될 수 있다. 드롭된 패킷들은 코히어런트 수신기(25)에 의해 검출된다. 광학 게이트들(29)은 반도체 광학 증폭기(SOA) 게이트들로 구현되는 것이 바람직하다. 실제로, 마하-젠더 변조기들(Mach-Zehnder modulators; MZM), 링 공진기들, 음향광학 스위치들, 실리콘 액정(LCoS) 또는 미세 전기기계 시스템들(MEMS)과 같은 다른 기술들이 또한 사용될 수 있으나, 최신 기술에서 이러한 구성성분들은 현재 그들의 사용을 방해하는 패킷 지속시간에 대한 느린 기능성 또는 낮은 블로킹 효율성과 같은, 본 출원에 대한 결점들을 갖는다.
다중화기(31)는 대역에서 개별적인 채널들을 재다중화하도록 구성된다. 다중화기(31)의 출력부는 송신기(35)에 링크된 제 2 입력부를 갖는 광학 결합기(33)의 입력부에 링크된다. 송신기(35)는 대역의 자유 시간 슬롯들로 도입되는 것을 목적으로 하는 패킷들을 송신하도록 구성된다. 송신기(35)에 사용된 지속파(continuous wave; CW) 레이저는 빠른 파장 가변(fast tunable) CW 레이저로서 구현될 수 있다. 대안적으로, 대역의 채널들에 대응하는 파장을 방출하고 각 시간 슬롯에 대하여 송신될 필요가 있는 파장에 대응하는 레이저를 선택하는 빠른 선택기에 결합된 레이저들의 어레이가 구현될 수 있다. 광학 결합기(33)는 다중화기(31)와 송신기(35)로부터 수신된 광학 신호들을 혼합하여 송신기(35)로부터 들어오는 패킷들이 다중화기(31)로부터 수신된 대역의 자유 시간 슬롯들 내로 도입되도록 한다. 광학 결합기(33)의 출력부는 패킷 애드/드롭 구조(11)의 출력부에 대응하고 이는 대역 다중화기(15)에 링크된다.
대역 역다중화기(9)와 대역 다중화기(15)는 박막 필터 또는 실리카(silica) 기술에 기초한 저비용의 고정 대역 역다중화기들로 바람직하게 구현될 것이다. 역다중화기(27)와 다중화기(31)는 어레이 도파관 격자들(array waveguide gratings; AWG)로 바람직하게 구현될 것이다. 이 AWG는 III-V 반도체 또는 실리콘 포토닉스와 같은 상이한 기술로 구현될 수 있다. 이러한 두가지 기술들은 다중화기, 역다중화기 및 광학 게이트들의 완전한 통합을 가능하게 할 수 있다. 대안적으로, 이러한 장치들은 또한 전자기계 시스템들(MEMS) 또는 실리콘 액정(Liquid crystals on silicon; LcoS)에 기초하여 파장 선택 스위치들(Wavelength Selective Switches; WSS)로 구현될 수 있다.
따라서, 지연 라인(13)을 따라 송신된 대역은 코히어런트 수신기(25)에 의해 수신되고 드롭되는 것이 목적인 패킷들은 이러한 코히어런트 수신기(25)에 의해 검출된다. 패킷 애드/드롭 구조(11)가 단지 한개의 코히어런트 수신기(25)를 포함한다면, 하나의 시간 슬롯 안에서 하나의 채널의 하나의 패킷만이 검출될 수 있어서, 만일 두개의 패킷들이 공통 출구 노드를 갖는다면, 이러한 두개의 패킷들은 두개의 상이한 대역들 내에서 또는 두개의 상이한 시간 슬롯들 내에서 송신되어야 한다는 것이 주의되어야 한다. 이러한 사안은 패킷 애드/드롭 구조(11) 당 복수의 수신기들을 구현함으로써 확실하게 극복될 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 패킷 애드/드롭 구조(11)에 위치된 코히어런트 수신기(25)의 실시예의 기능적 소자들을 나타낸다.
코히어런트 수신기(25)는 광학 결합기(23)에 연결되고 미리 정해진 수의 다중화 채널들을 포함하는 대역을 수신하는 입력부(37)를 포함한다. 입력부(37)는 코히어런트 혼합기(39)의 제 1 입력부에 링크된다. 코히어런트 혼합기(39)의 제 2 입력부는 각 시간 슬롯에 대해 드롭될 필요가 있는 패킷을 포함하는 대역의 채널에 대응하는 파장으로 조정되는 빠른 파장 가변 레이저로서 구현된 국부 발진기(41)에 링크된다. 송신기(35)와 유사하게, 국부 발진기(41)가 대역의 채널들에 대응하는 파장들의 세트를 방출하고 빠른 선택기에 결합된 레이저들의 어레이에 의해 구현될 수 있다(어레이의 레이저들의 수는 대역의 채널들의 수와 동일하다).
코히어런트 혼합기(39)는 예를 들면, 편광 빔 스플리터(polarization beam splitter; PBS), 50/50 광 스플리터, 및 두개의 90° 광 하이브리드들을 포함한다. 편광 빔 스플리터는 입력에서 수신된 신호를 직교하는 편광들을 갖는 두개의 신호들로 스플리팅하도록 구성된다. 50/50 광 스플리터는 국부 발진기(41)로부터 수신된 신호를 각각 절반의 전력을 갖는 두개의 신호들로 스플리팅하도록 구성된다. PBS의 하나의 출력과 50/50 스플리터의 하나의 출력부가 90° 하이브리드 결합기로 전송된다. 다른 PBS 출력과 50/50 스플리터의 다른 출력은 제 2의 90°광 하이브리드로 전송된다. 따라서, 두개의 편광들의 동위 및 직각 성분들이 코히어런트 혼합기(39)의 출력들에서 검색된다. 이러한 4개의 성분들은 이후 4개의 아날로그-디지털(A/D) 변환기들(45)에 각각 링크되는 밸런스 광다이오드들(balanced photodiodes)로서 구현된 4개의 광 검출기들(43)에 의해 검출된다. 얻어진 4개의 디지털 신호들은 이후 디지털 신호 처리 수단(47)에 공급되도록 사용된다.
디지털 처리 수단(47)은 전자 분산 보상 모듈과 적응형 등화기를 포함한다.
전자 분산 보상 모듈은 채널내 색 분산으로 인한 수신된 신호의 열화들(즉, 왜곡들)을 보상하도록 구성되는 디지털 필터를 포함한다. 이러한 왜곡들은 네트워크의 링크들을 따른 그의 투명한 전파동안 패킷에 의해 누적된 총 채널내 색 분산에 의존한다. 따라서 이러한 왜곡들은 그 뒤에 따라온 경로에 따라 각 패킷에 대해 상이해질 수 있다.
채널내 색 분산은 여기서 HDISP로 표시되고 다음에 의해 정의된 전체 경로 전송 함수로 주파수 영역에서 설명될 수 있는데:
Figure 112014105531363-pct00001
여기서 c는 진공에서의 빛의 속도이고, λ는 신호의 파장이며, w는 각 주파수이고, D는 D=Lβ에 의해 정의된 색 분산값으로서 여기서 L은 광 섬유의 길이이고 β는 광 섬유의 타입에 의존하는 상수이며, j는 단위 계수와 π/2의 각도를 갖는 복소수이다.
따라서, 채널내 색 분산의 효과들을 보상하기 위하여, 전자 분산 보상 모듈의 디지털 필터는 HDISP의 역(즉, HDISP -1)인 전송 함수를 갖도록 구성된다. 이러한 필터는 순환적 또는 비순환적 필터들을 이용하여, 시간 또는 주파수 영역에서 구현될 수 있다. 또한, 디지털 필터를 구성하기 위해, 색 분산값(D)이 알려질 필요가 있다. 그러나, 이러한 값은 패킷 지속시간에 비하여 측정하기에 너무 긴 지속시간 때문에 패킷 입도 응용에서 측정될 수 없다. 이러한 문제를 극복하기 위하여, 색 분산의 값이 제어 채널 내에서 송신된다. 실제로, 전용 수신기(7)는 제어 채널에서 송신된 정보, 특히 드롭된 패킷들에 의해 경험된 색 분산의 값을 검색하고 또한 이러한 드롭된 패킷들을 검출한 코히어런트 수신기(25)로 이러한 검색된 값을 송신하도록 구성된다. 결과적으로, 전용 수신기에 의해 제공된 색 분산값이 그의 디지털 필터를 구성하고 전송 함수의 D의 값을 계산하도록 코히어런트 수신기(25)의 전자 분산 보상 모듈에 의해 사용된다.
제어 채널 내에서 그의 출구 노드의 패킷에 의해 경험된 색 분산의 추정을 얻기 위하여, 이러한 색 분산에 관한 정보가 처음에 0으로 설정되고 신호의 경로를 따라 각 노드에서 업데이트된다.
실제로, 네트워크의 지형(링크들에 따른 광 섬유들의 길이 및 타입)은 네트워크 구축 시간에 결정되고 데이터 저장소에 저장된다고 가정된다. 이러한 데이터 저장소는 제어 평면 매카니즘들을 통해 국부 토폴로지들을 네트워크의 노드들로 분배하는 네트워크 관리 시스템과 같은 네트워크의 집중화된 엔티티의 일부일 수 있다. 이러한 구조는 인접한 링크들의 지형을 각 노드 내에 저장할 수 있게 한다. 결과적으로, 마지막(또는 다음)의 교차된 링크를 따른 신호들에 의해 경험된 색 분산의 추정이 노드의 데이터 저장소에 저장된 지형 정보에 기초하여 각 노드에서 결정될 수 있다.
따라서, 경로의 각 링크 후에(또는 전에), 제어 채널에서 인코딩되는 제어 채널과는 다른 채널들의 패킷들에 의해 경험된 색 분산의 값들은 마지막(또는 다음)의 교차된 링크와 연관된 값을 부가하는 것에 의해 업데이트된다. 따라서 경로를 따른 색 분산의 누적된 값이 출구 노드에서 얻어진다. 실제로, 제어 채널이 각 노드에서 검출됨에 따라, 제어 채널에서 송신된 값들이 (마지막 링크에 대응하는 값을 부가하는 것에 의해) 업데이트될 수 있고 이러한 업데이트들은 (여전히 네트워크를 통해 투명하게 송신될 수 있는) 다른 채널들 상에서 송신된 데이터 패킷들에 대한 임의의 부가적인 변환 또는 손실을 도입하지 않는다.
디지털 필터에 대하여 HDISP의 역인 전송 함수를 생성하기 위하여 그의 탭들의 가중치들(taps weights)이 결정되어야 한다.
홀수(N)인 탭들을 갖는 시간 영역에서 구현된 비순환적 필터의 경우에, 탭의 가중치들은 다음에 의해 주어지는데:
Figure 112014105531363-pct00002
여기서, k=1...N이고, T는 심볼 지속시간이며,
Figure 112014105531363-pct00003
에서
Figure 112014105531363-pct00004
는 음의 무한을 향하여 반올림된 N/2의 정수 부분이다. 따라서, 제어 채널에서 제공되고 송신된 색 분산값에 기초하여 탭 가중치들이 계산될 수 있다. 이러한 계산이 너무 길면, 가능한 색 분산 값들과 연관된 탭 가중치들의 세트가 노드의 룩업 테이블과 같은 데이터 저장소에 저장될 수 있다. 결과적으로, 색 분산의 측정이 필요하지 않고, FIR 필터의 탭 가중치들을 결정하는데 단지 제한된 계산이 필요하거나 계산이 필요하지 않기 때문에, 여기서 설명된 전자 분산 보상 모듈은 채널내 색 분산의 빠른 보상을 가능하게 한다.
또한, 편광 모드 분산 또는 송수신기 유도된 심볼간 간섭 도입 신호 열화와 같은 다른 물리적 손상들이 보상될 필요가 있다.
이는 전자 보상 모듈의 출력부에 위치되는 적응형 등화기에 의해 성취된다. 적응형 등화기는 Hxx, Hxy, Hyy 및 Hyy로 표시된 4개의 FIR 필터들의 어레이를 갖는 도 6에서 설명된 것과 같은 나비 구조로 배열된 복잡한 적응형 유한 임펄스 응답(FIR) 디지털 필터들의 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시간 영역 어레이로 구현될 수 있다. 본 예에서, 적응형 등화기는 두개의 편광들에 대응하고 두개의 직각 성분들(실수 부분과 허수 부분)을 포함하는 Xin과 Yin으로 표시된 두개의 입력들을 갖는다. 적응형 등화기의 출력들(Xout 및 Yout)은 다음에 의해 주어지며:
Figure 112014105531363-pct00005
여기서 N은 FIR 필터들의 탭들의 수이고, Hxx, Hxy, Hyx 및 Hyy는 탭 가중치들을 포함하는 길이(N)의 벡터들이고, Xin과 Yin은 필터가 적용되는 N개의 샘플들의 슬라이딩 블록들이고, k는 샘플링 시간 인덱스이며, l은 필터 탭 인덱스이다.
적응형 등화기의 FIR 필터들의 탭들은 고정 계수 알고리즘(constant modulus algorithm; CMA)과 같은 등화 알고리즘에 의해 업데이트된다. CMA는 수신된 신호의 심볼간 간섭을 감소시키기 위해 등화기의 필터 계수들을 조절하는 블라인드 적응형 알고리즘(디코딩하기 위한 비트들이 알려지지 않은)이다. 알고리즘은 송신된 신호가 고정 계수 신호라고, 즉, 그의 진폭이 일정하다고 가정한다(예를 들면, 이는 직각 위상 시프트 키잉(quadrature phase shift keying; QPSK) 변조 포맷을 갖는 경우이다). 탭 가중치들은 이후 다음에 의해 업데이트되고:
Figure 112014105531363-pct00006
Figure 112014105531363-pct00007
Figure 112014105531363-pct00008
Figure 112014105531363-pct00009
여기서
Figure 112014105531363-pct00010
은 Xin의 공액 복소수이고, μ는 컨버전스 파라미터이며, δε1및 δε2는 생성된 복소수 디지털 신호값들의 계수 에러들의 파생값의 추정들로서 다음에 의해 주어지는데 δε1= α 2-Xout 2, δε2=α 2-Yout 2
여기서 α는 타겟 신호 진폭이다.
최소 평균 제곱(least-mean square; LMS) 알고리즘, 결정 지향(decision directed; DD) 알고리즘 또는 제로 포싱(zero-forcing; ZF) 알고리즘과 같은 대안의 등화 알고리즘들이 또한 CMA 대신 적용될 수 있다.
또한, 적응형 등화기는 또한 색 분산으로 인한 잠재적 잔류 열화들을 보상할 수 있으며, 적응형 등화기가 처리할 수 있는 색 분산으로 인한 열화들의 양은 탭들의 수에 의존한다는 것이 주의되어야 한다(탭들의 수가 많아질수록 보상될 수 있는 색 분산으로 인한 열화들의 양도 많아진다). 실제로, 제어 채널에서 송신된 색 분산의 양이 단지 패킷에 의해 경험된 색 분산의 실제 양의 추정일 뿐이라면, 색 분산으로 인한 적은 양의 열화들이 여전히 전자 분산 보상 모듈의 출력부에 남아있을 수 있으며, 적응형 등화기는 색 분산으로 인한 이러한 남아있는 열화들을 보상하도록 구성될 수 있다. 또한, 채널내 색 분산으로 인한 이러한 남아있는 열화들이 적다면, 많은 양의 채널내 색 분산으로 인한 많은 열화들의 경우의 컨버전스 시간에 비하여 적응형 등화기의 컨버전스 시간이 크게 감소되므로(이는 전자 분산 보상 모듈의 입력부에서의 경우이다), 적응형 등화기는 적은 양의 시간에서 채널내 색 분산으로 인한 남아있는 열화들의 미세한 보상을 적용한다.
도 5에서 앞서 설명된 디지털 처리 수단(47)은 전용 하드웨어 뿐만 아니라 신호 처리 전용인 적절한 소프트웨어와 함께 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어의 사용을 통해 제공된다. 프로세서에 의해 제공될 때, 디지털 처리 수단(47)은 단일의 전용 프로세서에 의해, 단일의 공유 프로세서에 의해, 또는 그의 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별적인 프로세서들에 의해 제공될 수 있다. 또한, "프로세서"라는 용어의 명백한 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어만을 배타적으로 나타내는 것으로 해석되어서는 안되고, 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 반도체(ASIC), 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA), 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비휘발성 저장장치를 제한없이 함축적으로 포함할 수 있다. 종래의 및/또는 주문형 다른 하드웨어들이 또한 포함될 수 있다.
앞서 설명된 POADM(1)의 기능을 더욱 잘 이해하기 위하여, 도 7에 개략적으로 표현된 바와 같이 파장축(λ)을 따른 채널 이격(Δλ)을 갖는 스펙트럼 격자에 분포된 λ1 내지 λ65로 표시된 65개의 채널들을 갖는 WDM 신호들에 기초하여 예가 이제 설명될 것이다. 채널(λ65)은 제어 채널(λct)이다. 도 8은 광 섬유의 축(x)을 따라 채널, 본 경우에는 λ1의 TS1..TS6으로 표시된 대응하는 시간 슬롯들 내의 P1..P6으로 표시된 패킷들의 배열을 나타낸다. 시간 슬롯 지속시간(ΔT)은 패킷 지속시간(tp)과 패킷간 갭 지속시간 또는 보호 대역 지속시간(Δt)에 대응한다.
네트워크의 구성시 수행되는 제 1 단계는 대역에서 모아질 수 있는 채널들의 최대 수의 결정이다. 앞서 설명된 바와 같이, 두개의 파라미터들이 이러한 결정을 위해 고려될 필요가 있다.
먼저, 너무 많은 패널티들을 도입하지 않고 구현된 코히어런트 수신기들로 처리될 수 있는 채널들의 최대 수가 필요하다. 이러한 수는 코히어런트 수신기들의 기술에 의존하는데, 전형적으로 최신 기술의 코히어런트 수신기들에서는 10과 동일하고, 이는 10개보다 많은 채널들이 대역에 모여질 수 없다는 것을 의미한다.
이후, 네트워크의 임의의 투명한 경로를 따라 대역의 두개의 채널들 사이에 색 분산에 의해 도입된 시간 오프셋이 패킷간 갭(Δt)보다 짧게 남아있어야 한다.
따라서, 패킷이 네트워크 내에서 가능한 이동될 수 있는 가장 긴 투명한 경로의 길이가 결정된다. 이러한 최대 길이와 링크들의 특성들(길이 유닛 당 유도된 색 분산)을 알면, 주어진 파장 간격으로부터 떨어져 이격된 두개의 채널들 사이의 이러한 최대 길이를 따른 색 분산에 의해 도입된 시간 오프셋이 결정되어 패킷간 갭(Δt)과 비교될 수 있다. 본 예에서, Δt보다 짧은 오프셋을 생성하는 최대의 파장 간격은 예를 들면, 7개의 채널 이격들(Δλ)에 대응한다. 이러한 경우에, 대역의 채널들의 최대 수는 8로 제한되어야 한다. 따라서, 네트워크의 POADM(1)은 8개의 최대 채널들을 갖는 대역들을 처리하도록 구성된다. 65개의 채널들을 갖는 본 경우에, 채널들은 각각 8개의 채널들을 갖는 8개의 대역들에 모여질 수 있으며 여기에 제어 채널(λct)이 더해진다. 결과적으로, 8개의 패킷 애드/드롭 구조들(11)이 64개의 데이터 채널들을 처리하기 위해 네트워크의 각 노드의 POADM(1)에 필요하다.
도 9는 노드들 사이(N1-N2, N2-N3 및 N3-N4)에서 각각 세개의 링크들(L1-2, L2-3 및 L3-4)에 의해 링크된 Nl(l=1,2...4)로 표시된 4개의 노드들을 갖는 네트워크 경로의 예를 나타낸다. 광학 노드들(Nl(l=1...4))은 도들 1 내지 3에서 설명된 것과 같이 구현된 POADM(1)을 포함한다. 65개의 다중화 채널들이 노드(N1)로부터 노드(N4)를 향해 노드들(N2 및 N3)을 통해 송신된다. 주어진 시간에서, 두개의 패킷들이 노드(N1)로부터 노드(N3)로 동일한 시간에서 송신될 필요가 있다.
이러한 두개의 패킷들은 두개의 상이한 대역들에 대응하는 채널들(λ1 및 λ9)에 위치된다. 실제로, 앞서 설명된 바와 같이, 상이한 대역들의 패킷들만이 동시에 드롭될 수 있다.
도 10은 65개의 채널들의 세트에 대한 입구 노드(N1)의 그들의 시간 슬롯들에서의 패킷들의 배열을 나타낸다. 명확성을 위해, λ1, λ2, λ8, λ9, λ10 및 λ65로 표시된 6개의 채널들만이 표현된다. 채널들(λ1,λ2 및 λ8)은 대역(B1)에 속하고 채널들(λ9 및 λ10)은 대역(B2)에 속하고 채널(λ65)은 제어 채널(λct)이다. 표현된 시간 간격은 TS1, TS2, TS3 및 TS4로 표시된 4개의 시간 슬롯들에 대응한다. 노드(N3)로 송신될 필요가 있는 관심있는 두개의 패킷들이 검게 칠해져있고 이들은 P1'과 P9'로 표시된다. 이러한 두개의 패킷들이 채널들(λ1 및 λ9)에서 각각 시간 슬롯(TS2) 내에서 전송된다. 다른 패킷들은 노드(N4)를 목적으로 한다.
이러한 채널들은 다중화되고 노드(N1)에 의해 링크(L1-2)를 통해 노드(N2)로 전송된다.
도 11은 그들이 노드(N2)의 입력부에서 수신될 때의 패킷들의 배열들을 나타낸다. 제어 채널(λ65)이 기준이 되는 것으로 고려되어 도 11의 시간 슬롯들은 제어 채널(λ65)의 프레임들(T)에 따라 설정된다. 채널간 색 분산으로 인하여, 다른 채널들은 제어 채널에 대해 시간 시프트된다. 제어 채널(λ65)에 대해 가장 큰 파장 차이를 갖는 채널(λ1)의 패킷들은 제어 채널(λ65)의 프레임(T)의 시작에 대하여 가장 큰 시간 오프셋을 갖는다. 그러나, 대역 내의 두개의 채널들 사이의 시간 시프트 또는 시간 오프셋, 예를 들면, 채널(λ1)과 채널(λ8) 사이의 시간 시프트(ts)는, 패킷간 갭(Δt)보다 짧게 남아 있다(실제로, 패킷(P1')은 다음 시간 슬롯(TS3)에 속하는 패킷(P8")보다 여전히 앞서 있다).
제어 채널(λ65)에 의해 송신된 데이터는 이후 전용 수신기에 의해 검출된다. 실제로, 제어 채널(λ65)은 복조되고 제어 채널(λ65)에서 송신된 데이터가 각 노드에서 검출된다. 색 분산에 대한 정보가 다른 채널들(채널들 λ1 내지 λ64)을 따라 송신된 패킷들의 각각에 대하여 링크(N1-N2)를 따라 경험된 색 분산으로 업데이트된다. 노드(N2)에서는 패킷이 드롭되지 않으므로, 이렇게 업데이트된 정보는 노드(N2)의 POADM(1)에 의해 투명하게 송신되었던 다른 채널들(채널들 λ1 내지 λ64)로 재다중화되도록 전용 송신기에 의해 인코딩되고, 변조되고 방출된다. 그러나, 지연 라인들(13)로 인해 대역들(B1, B2...B8)은 제어 채널에 대해 재동기화되고, 예를 들면, 각 대역의 마지막 채널이 도 12에 표현된 것과 같이 제어 채널에 재동기화되어 공통 대역의 채널들 사이의 작은 오프셋들만이 남게 된다.
다중화 채널들이 이후 노드(N2)로부터 노드(N3)로 송신된다.
도 13은 그들이 노드(N3)의 입력부에서 수신될 때 패킷들의 배열들을 나타낸다. 채널(λ1)과 채널(λ8) 사이의 시간 시프트(ts)는 노드(N2)와 노드(N3) 사이에서 경험된 채널간 색 분산으로 인해 노드(N2)에서의 수신시보다 더 길지만 패킷간 갭(Δt)보다는 더 짧게 남아 있다. 시간 슬롯(TS1)의 프레임(T)에서 송신된 제어 채널(λ65)의 데이터는 패킷들(P1' 및 P9')의 색 분산에 대한 정보를 포함한다(이전 시간 슬롯에서의 제어 데이터의 전송은 전용 수신기(7)가 데이터 패킷들(P1' 및 P9')의 검출 전에 패킷들(P1' 및 P9')에 대응하는 제어 채널의 데이터를 검출하고 처리할 시간을 갖는 것을 허용한다). 제어 채널에서 송신된 패킷들(P1' 및 P9')에 의해 경험된 색 분산에 대한 정보는 전용 수신기(7)에 의해 검색된다. 검색된 값은 노드(N2)와 노드(N3) 사이에서 경험된 색 분산의 값으로 업데이트된다. 패킷(P1' 및 P9')에 대응하는 업데이트된 값들은 이후 대역(B1) 및 대역(B2)을 처리하는 코히어런트 수신기들로 각각 송신된다. 시간 슬롯(TS2)이 대역(B1)을 처리하는 코히어런트 수신기(25)에 의해 수신될 때, 국부 발진기(41)는 λ1에 대응하는 파장 길이로 조정되고 네트워크를 통한 그의 이동을 따라(본 경우에서는 노드(N1)와 노드(N3) 사이의) 패킷(P1')에 의해 경험된 색 분산에 관한 전용 수신기(7)에 의해 송신된 값은 채널내 색 분산을 보상하고 패킷(P1')에서 인코딩된 데이터를 검색하기 위해 코히어런트 수신기(25)의 전자 분산 보상 모듈을 구성하도록 사용된다. 동일한 방식으로, 패킷(P9')에서 인코딩된 데이터는 또한 대역(B2)을 처리하는 코히어런트 수신기(25)에 의해 검색된다. 또한, 시간 슬롯(TS2) 동안 채널들(λ1 및 λ9)에서 송신된 데이터는 대역들(B1 및 B2)을 처리하는 패킷 애드/드롭 구조들의 광학 게이트들(29)에 의해 블로킹되어, N4를 향해 송신될 필요가 있는 새로운 데이터 패킷들이 송신기(35)에 의해 채널들(λ1 및 λ9)의 시간 슬롯(TS2) 내에 부가될 수 있다. 또한, 노드(N3)에서 드롭되지 않은 패킷들, 예를 들면, 패킷(P2')이 노드(N3)를 통해 노드(N4)를 향해 투명하게 송신된다. 이러한 드롭되지 않은 패킷들에 의해 경험된 색 분산에 관한 정보는 링크(N2-N3)에 대응하는 값으로 업데이트되고 업데이트된 값은 N4를 향해 전송되도록 제어 채널 내에서 재인코딩된다. 또한, 채널들(λ1 및 λ9)과 시간 슬롯(TS2)에서 송신된 패킷들에 의해 경험된 색 분산에 대한 정보가 새로운 패킷들이 이러한 시간 슬롯들에서 노드(N3)로부터 방출됨에 따라 0으로 재설정된다. 따라서, 각 노드에서 채널간 색 분산이 대역마다 보상되고, 경험된 색 분산에 대한 정보는 목적지에서의 채널내 색 분산을 처리하도록 제어 채널에서 업데이트되어, 색 분산의 효과들 모두를 처리할 수 있게 된다.
게다가, 위에서 설명된 구성은 라인 내 보상 섬유들과 같은 라인 내 구성성분들을 필요로 하지 않고 색 분산의 보상을 가능하게 한다는 것이 주의되어야 한다. 결과적으로, 이러한 구성은 특히 파장 입도 역량을 제공하는 장비들과 패킷들의 입도 역량을 제공하는 장비들의 조합을 포함하는 네트워크의 경우에 적응된다. 실제로, POADM들(1)과 같은 패킷 입도를 갖는 구조들은 ROADM들(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexers)과 같은 파장 패킷 입도 구조들에 대하여 그들의 더욱 높은 유연성으로 인해 더욱더 구현된다. 그러나, ROADM은 이미 구현되었고 패킷 입도는 네트워크 용량을 최적화하는데 낮거나 또는 버스티(bursty)한 트래픽의 경우에 흥미가 있기 때문에, ROADM과 POADM 모두의 조합은 자본 지출을 제한하고 네트워크의 유연성을 증가시키기 위한 양호한 트레이드-오프(trade-off)로 보여진다.
도 14는 ROADM(50)을 두개의 POADM들(1)과 조합하는 광학 노드(49)의 예를 나타낸다. 실제로, 두개의 POADM들보다는 하나 또는 그 이상이 ROADM(50)과 모여질 수 있다.
표현된 노드(49)는 광학 링크들(4a 및 4b)로부터 각각 신호들을 수신하는 두개의 입력부들(51a 및 51b)과 신호들을 두개의 광학 링크들(22a 및 22b)로 송신하는 두개의 출력부들(53a 및 53b)을 포함한다. 입력부들(51a 및 51b)은 수신된 신호를 증폭하기 위한 EDFA(Erbium Doped Fibre Amplifier)와 같은 증폭기들(55a 및 55b)에 각각 링크된다. 실제로, 링크들(4a 및 4b)을 통한 송신이 손실들을 유도하기 때문에, 채널들의 세트를 포함하는 수신된 신호는 수신기들에서 양호한 검출을 가능하게 하기 위해 증폭될 필요가 있다. 증폭기들(55a 및 55b)의 출력부는 복수의 다중화 채널들을 포함하는 수신 신호를 각각이 채널들의 서브세트를 포함하는 두개의 신호들로 스플리팅하도록 구성되는 역다중화기들(57a 및 57b)로 각각 링크되는데, 제 1 서브세트는 ROADM(50)에 의해 처리되는 것을 목적으로 하는 채널들에 대응하고 제 2 서브세트는 POADM(1)에 의해 처리되는 것을 목적으로 하는 채널들에 대응한다. 따라서, 역다중화기(57a 및 57b)는 하나의 입력부와 두개의 출력부들을 포함하고 이는 1-2 WSS로서 구현될 수 있다. 각 역다중화기(57a 및 57b)에 대하여, 이후 제 1 서브세트는 그들이 드롭되지 않을 때는 다중화기(58a 또는 58b)로 직접, 그들이 드롭될 때는 드롭 구조(59)로 채널들을 각각 송신하는 광학 결합기(60a 또는 60b)로 송신된다. 예를 들면, 입력부(51a)에서 수신된 WDM 신호는 73개의 채널들을 포함할 수 있으며, 8개의 채널들의 제 1 서브세트(λ66 내지 λ73)는 드롭 구조(59)로 향하고 65개의 채널들의 제 2 서브세트(λ1 내지 λ65)는 POADM(1)으로 향한다. 그러나, ROADM(50)에 의해 처리된 8개의 채널들(λ66 내지 λ73) 중에서, 채널들이 노드(49)에서 드롭되지 않는다면 그들은 광학 링크들(22a 또는 22b)을 통해 다른 노드를 향하여 투명하게 송신되도록 다중화기(58a 또는 58b)로 직접 송신된다. 제 2 서브세트들의 채널들은 이후 제 1 POADM(1)으로 송신되고 이전에 설명된 것과 같이 처리된다. 드롭될 필요가 있는 제 1 서브세트들의 채널들은 그들이 검출될 수신기(63)로 개별적으로 송신되도록 역다중화기(61), 예를 들면, WSS에 의해 역다중화되는 드롭 구조들(59)로 송신된다. 동일한 방식으로, 입력부(51b)에서 수신된 제 1 서브세트의 채널들은 다중화기들(58a 또는 58b) 또는 드롭 구조(59)로 직접 송신되는 반면에, 입력부(51b)에서 수신된 제 2 서브세트들의 채널들은 제 2 POADM(1)으로 송신된다. ROADM(50)은 특히 채널들(λ66 내지 λ73)의 파장에 각각 대응하는 신호들을 방출하도록 구성된 송신기들(69)을 포함하는 애드 구조들(67)을 또한 포함한다. 송신기들(69)은 투명하게 송신된 채널들과 POADM들(1)에 의해 처리된 채널들로 재다중화되도록 다중화기(71)에 그리고 이후 다중화기들(58a 및 58b)에 링크된다. WDM 신호가 링크들(22a 및 22b)을 따라 경험할 손실들을 보상하기 위하여 EDFA와 같은 증폭기들(73a 및 73b)이 또한 링크들(22a 및 22b)을 향한 송신 전에 다중화기들(58a 및 58b)의 출력부에서 구현될 수 있다.
도 15에 설명된 또 다른 실시예에 따라, 단지 하나의 입력부(51)와 하나의 출력부(53) 및 하나의 POADM(1)의 경우에, 역다중화기(57)(도 14의 57a 및 57b)와 광학 결합기(60)(도 14의 60a 및 60b)는 POADM(1), 드롭 구조들(59) 및 다중화기(58)에 각각 링크된 복수의 출력부들을 포함하는 단일의 역다중화기(75)에 의해 대체될 수 있다. 역다중화기(75)는 이후 수신된 신호를 POADM(1), 드롭 구조들(59) 및 다중화기(58)를 각각 목적으로 하는 채널들의 서브세트들을 포함하는 복수의 신호로 스플리팅하도록 구성된다. 역다중화기(75)는 WSS로서 구현될 수 있다.
따라서, 인접한 채널들을 대역들에 모으는 것과, 제어 채널의 그의 송신을 따라 패킷에 의해 경험된 색 분산의 추정된 값의 전송과 조합된, 디지털 신호 처리 수단을 이용한 채널내 색 분산 보상과 연관된 대역 당 지연 라인을 이용한 채널내 색 분산 보상은, 노드 내의 색 분산의 양태들과 패킷 입도 제약들과 호환가능한 시간의 양 둘 모두를 보상가능하게 한다. 또한, 이러한 보상은 어떠한 라인 내 성분들도 필요로 하지 않기 때문에 그의 구현은 단지 제한된 자본 지출을 필요로 하고 특히 현존하는 파장 스위치 장비를 감소된 비용으로 더 높은 유연성을 허용하는 패킷 입도 역량을 갖도록 개선시키는데 적응된다.
5, 17: 광학 결합기 7: 전용 수신기
9: 역다중화기 11: 애드/드롭 구조들
13: 지연 라인들 15: 대역 다중화기
19: 전용 송신기

Claims (13)

  1. 광학 네트워크의 노드 내에서, 상기 광학 네트워크의 적어도 하나의 링크(4, 22)에 따른 파장 분할 다중화 채널들의 시간 슬롯들 내에서 송신된 광학 패킷들에 의해 경험된 색 분산을 보상하기 위한 방법으로서, 시간 슬롯 지속시간(ΔT)은 패킷 지속시간(tp)과 패킷간 갭 지속시간(Δt)의 합에 대응하는 상기 방법에 있어서:
    - 상기 파장 분할 다중화 채널들을 복수의 대역들(B)로 역다중화하는 단계로서, 대역(B)은 미리 정해진 수의 인접한 파장 채널들(λ)을 포함하는, 상기 역다중화하는 단계, 및
    - 상기 복수의 대역들(B)을 미리 정해진 지연들을 갖는 각각의 복수의 지연 라인들(13)을 통해, 코히어런트 수신기(25)를 포함하는 각각의 복수의 패킷 애드/드롭 구조들(11)을 향하여 송신하는 단계를 포함하고,
    하나의 대역의 상기 미리 정해진 수의 채널들이 결정되어, 동일한 대역의 상이한 채널들에서 각각 전송된 동일한 시간 슬롯의 두개의 광학 패킷들 사이에서, 상기 네트워크를 통한 송신에 따른 상기 색 분산의 효과로 인한 제 1 시간 시프트가 패킷간 갭 지속시간(Δt)보다 짧게 남아있게 하고, 상기 코히어런트 수신기(25)가 하나의 대역의 상기 미리 정해진 수의 채널들을 처리할 수 있게 하며,
    채널들의 대역과 연관된 지연 라인(13)의 상기 미리 정해진 지연은 상기 연관된 대역의 채널과 기준 채널(λ65) 사이의 제 2 시간 시프트에 대응하고, 상기 제 2 시간 시프트는 마지막 교차 링크(4)에 따른 상기 색 분산의 효과들로 인한 것인, 색 분산을 보상하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파장 분할 다중화 채널들 중 하나의 채널은 제어 채널(λct)에 대응하고, 상기 제어 채널(λct)과는 다른 파장 분할 다중화 채널들 상에서 송신된 광학 패킷들에 의해 경험된 상기 색 분산에 대한 정보를 포함하는 제어 광학 데이터를 송신하고, 상기 제어 채널(λct)은 전용 수신기(7)에 의해 개별적으로 복조되고 처리되고 전용 송신기(19)에 의해 개별적으로 송신되는, 색 분산을 보상하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 채널에 의해 송신된 상기 정보는 노드에서 수신될 때 전용 수신기(7)에 의해 디코딩되어 상기 정보가 상기 마지막 교차 링크(4)에 따른 상기 제어 채널(λct)과 다른 파장 분할 다중화 채널들 상에서 송신된 광학 패킷들에 의해 경험된 상기 색 분산의 값으로 업데이트되게 하는, 색 분산을 보상하기 위한 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 코히어런트 수신기들(25)은 전자 분산 보상 모듈을 포함하고, 상기 제어 채널(λct)에 의해 송신된 드롭된 광학 패킷에 의해 경험된 상기 색 분산에 대한 상기 정보는 상기 전용 수신기(7)에 의해 검색되고 상기 드롭된 광학 패킷을 수신하는 상기 코히어런트 수신기(25)로 송신되고, 상기 코히어런트 수신기(25)의 상기 전자 분산 보상 모듈은 상기 채널내 색 분산에 대해 적어도 부분적으로 보상하도록 상기 정보에 따라 구성되는, 색 분산을 보상하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 코히어런트 수신기들(25)은 상기 전자 분산 보상 모듈의 출력부에서 남아있는 신호 열화들을 보상하기 위해 고정 계수 알고리즘과 연관된 적응형 등화기를 포함하는, 색 분산을 보상하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    패킷 애드/드롭 구조(11)는 또한 상기 대역을 한 측에서는 상기 코히어런트 수신기(25)를 향하여, 그리고 다른 한 측에서는 대역의 채널들을 역다중화하도록 구성된 역다중화기(27)의 입력부를 향하여 송신하기 위한 광학 결합기(23)를 포함하고, 상기 역다중화기(27)의 출력부들은 드롭된 광학 패킷들에 대응하는 상기 시간 슬롯들을 자유롭게 하도록 구성된 각각의 복수의 광학 게이트들(29)의 입력부들에 링크되고, 상기 광학 게이트들(29)의 출력부는 상기 대역의 채널들을 재다중화하도록 구성된 다중화기(31)의 상기 입력부에 연결되고, 상기 다중화기(31)의 출력부는 광학 결합기(33)에 링크되고, 송신기(35)는 또한 상기 대역의 채널들의 사용가능한 시간 슬롯들 내에 상기 송신기(35)로부터 수신된 패킷들을 부가하도록 구성되는 상기 광학 결합기(33)에 링크되고, 광학 결합기(33)의 상기 출력부는 상기 패킷 애드/드롭 구조(11)의 출력부에 링크되고, 상기 패킷 애드/드롭 구조(11)의 상기 출력부는 상기 복수의 애드/드롭 구조들(11)로부터 수신된 상기 재다중화된 대역들을 재다중화하도록 구성된 대역 다중화기(15)의 입력부에 링크되는, 색 분산을 보상하기 위한 방법.
  7. 파장 분할 다중화 광학 네트워크의 노드에 위치되고, 상기 광학 네트워크의 링크들(4, 22)에 따른 패킷 지속시간(tp)과 패킷간 갭(Δt)에 대응하는 지속시간(ΔT)을 갖는 시간 슬롯들(TS) 내에서 송신되고 상기 광학 네트워크의 원격 노드들로부터 수신된 광학 패킷들을 처리하도록 구성된 패킷 광학 애드/드롭 다중화기(1)에 있어서:
    - 코히어런트 수신기(25)를 포함하는 복수의 패킷 애드/드롭 구조들(11),
    - 수신된 다중화 채널들을 복수의 대역들(B)로 역다중화하도록 구성된 대역 역다중화기(9)로서, 대역은 미리 정해진 수의 인접한 채널들(λ)을 포함하고, 상기 미리 정해진 수의 채널들이 결정되어, 상기 대역의 제 1 및 제 2 채널에서 각각 전송된 두개의 패킷들 사이에서 상기 네트워크를 통한 송신에 따른 색 분산의 효과로 인한 제 1 시간 시프트가 패킷간 갭(Δt)보다 짧게 남아있게 하고, 상기 코히어런트 수신기(25)가 상기 미리 정해진 수의 채널들을 처리할 수 있게 하는, 상기 대역 역다중화기(9), 및
    - 미리 정해진 지연들을 갖는 복수의 지연 라인들(13)로서, 상기 복수의 대역들(B)은 상기 복수의 지연 라인들(13)을 통해 상기 복수의 패킷 애드/드롭 구조들(11)로 각각 송신되고, 대역과 연관된 지연 라인(13)의 상기 미리 정해진 지연은 상기 연관된 대역의 채널과 기준 채널(λ65) 사이의 제 2 시간 시프트에 따라 결정되고, 상기 제 2 시간 시프트는 마지막 교차 링크(4)에 따른 색 분산의 상기 효과들로 인한 것인, 상기 복수의 지연 라인들(13)을 포함하는, 패킷 광학 애드/드롭 다중화기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    - 제어 채널(λct)에서 제어 광학 데이터를 송신하도록 구성된 전용 송신기(19), 및
    - 제어 채널(λct)에서 송신된 제어 광학 데이터를 처리하도록 구성된 전용 수신기(7)를 포함하는, 패킷 광학 애드/드롭 다중화기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전용 수신기(7)는 상기 제어 채널(λct)과는 다른 채널들(λ1...j) 상에서 송신된 상기 광학 패킷들에 의해 경험된 상기 색 분산에 대한 정보를 검색하고, 상기 정보를 업데이트하고, 드롭된 광학 패킷들에 대하여 상기 정보를 상기 드롭된 광학 패킷들을 처리하는 상기 패킷 애드/드롭 구조들(11)의 코히어런트 수신기들(25)로 송신하도록 구성되고, 상기 코히어런트 수신기들(25)은 드롭된 광학 패킷에 의해 경험된 상기 색 분산에 대한 정보를 상기 전용 수신기(7)로부터 수신하고 상기 정보에 따라 상기 드롭된 광학 패킷을 처리하도록 구성되는 전자 분산 보상 모듈을 포함하는, 패킷 광학 애드/드롭 다중화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 패킷 애드/드롭 구조들(11)은 또한:
    - 역다중화기(27),
    - 복수의 광학 게이트들(29),
    - 다중화기(31),
    - 송신기(35),
    - 상기 대역을 한 측에서는 상기 코히어런트 수신기(25)를 향하여, 그리고 다른 한 측에서는 대역의 채널들을 역다중화하도록 구성된 상기 역다중화기(27)의 입력부를 향하여 송신하기 위한 제 1 광학 결합기(23)로서, 상기 역다중화기(27)의 출력부들은 드롭된 광학 패킷들에 대응하여 상기 시간 슬롯들을 자유롭게 하도록 구성된 상기 복수의 광학 게이트들(29)에 각각 링크되고, 상기 복수의 광학 게이트들(29)의 출력부는 상기 대역의 채널들을 재다중화하도록 구성된 다중화기(31)에 연결되는, 상기 제 1 광학 결합기(23), 및
    - 상기 다중화기(31)로부터 송신된 상기 대역을 수신하고, 상기 송신기(35)로부터 송신된 상기 광학 패킷들을 상기 대역의 자유 시간 슬롯들로 삽입하기 위한 제 2 광학 결합기(33)를 포함하고,
    상기 패킷 광학 애드/드롭 다중화기(1)는 또한 상기 복수의 애드/드롭 구조들(11)로부터 수신된 상기 대역들을 재다중화하도록 구성된 대역 다중화기(15)를 포함하는, 패킷 광학 애드/드롭 다중화기.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대역 역다중화기(9)는 파장 선택 스위치로서 구현되는, 패킷 광학 애드/드롭 다중화기.
  12. 광학 링크들(4, 22)에 의해 링크된 복수의 노드들을 포함하는 파장 분할 다중화 광학 네트워크의 광학 노드에 있어서:
    - 상기 노드에 인접한 상기 링크들(4, 22)의 지형에 대한 정보를 저장하도록 구성된 데이터 저장소, 및
    -제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 패킷 광학 애드/드롭 다중화기(1)로서, 전용 수신기(7)는 상기 데이터 저장소에 저장된 상기 노드에 인접한 상기 링크들의 지형에 대한 상기 정보에 기초하여 상기 제어 채널(λct)과는 다른 채널들(λ1...j) 상에서 송신된 상기 광학 패킷들에 의해 경험된 상기 색 분산에 대한 정보를 업데이트하도록 구성되는, 상기 패킷 광학 애드/드롭 다중화기(1)를 포함하는, 광학 노드.
  13. 제 12 항에 있어서:
    - 재구성가능한 광학 애드/드롭 다중화기(50), 및
    - 상기 패킷 광학 애드/드롭 다중화기(1)로 향하는 파장 채널들의 제 1 서브세트를 상기 재구성가능한 광학 애드/드롭 다중화기(50)로 향하는 파장 채널들의 제 2 서브세트로부터 분리시키고, 상기 제 1 및 제 2 서브세트들을 각각 상기 패킷 광학 애드/드롭 다중화기(1) 및 상기 재구성가능한 광학 애드/드롭 다중화기(50)로 송신하도록 구성된 역다중화기(57)를 추가로 포함하는, 광학 노드.
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