KR101840241B1 - 다중파장 인코딩을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

일실시예에서, 다중파장 인코딩을 위한 방법은, 어드레스 및 데이터를 가지는 입력 광 패킷 스트림을 수신하는 단계 및 상기 입력 광 패킷 스트림의 어드레스를 인코딩하여 제1 선택된 심벌을 구비하는 제1 그룹의 심벌을 포함하는 인코딩된 어드레스를 작성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 그룹의 심벌은 2개 이상의 심벌을 가진다. 상기 방법은 또한, 상기 제1 선택된 심벌에 따라 제1 파장을 생성하는 단계 및 상기 입력 광 패킷의 데이터 및 상기 제1 파장을 가지는 출력 광 패킷 스트림을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 파장은 상기 제1 선택된 심벌에 대응한다. 대안으로, 상기 방법은 상기 제1 패킷 스트림으로 상기 제1 파장을 변조하는 단계를 포함한다.

Description

다중파장 인코딩을 위한 시스템 및 방법

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본 발명은 광통신을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며, 특히 다중파장 인코딩을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

데이터 센터는 대량의 데이터를 발송한다. 현재, 데이터 센터는 초당 약 5-7 테라비트를 처리할 수 있고, 이것은 장차 엄청나게 증가할 것으로 예상된다. 전기 패킷 스위치는 이러한 데이터 센터 내의 데이터 패킷을 발송하는 데 사용된다. 전기 패킷 스위치는 인터-스테이지 버퍼링(inter-stage buffering)으로 패킷 헤더에 기반하여 패킷을 교환하거나 발송한다. 버퍼링은 오버플로우 될 수 있어서, 패킷 손실을 야기하고 패킷 재전송이 필요하다.

서버, 스토리지, 및 입출력 기능의 래크(rack)는 관련 서버 및 다른 주변기기로부터의 패킷 스트림을 TOR(top of rack) 패킷 스위치당 더 적은 수의 초고속 패킷 스트림으로 결합하는 TOR 패킷 스위치를 포함할 수 있다. 이러한 패킷 스위치는 패킷 스위칭 코어 스위치 리소스에 발송된다. 또한, TOR 스위치는 리소스로부터 재반송 교환 스트림을 수신하고 이것들을 래크 내의 서버에 분배한다. 각각의 TOR 스위치로부터 코어 스위칭 리소스로 4 x 40 Gb/s 스트림이 있을 수 있으며, 동일한 수의 반송 스트림이 있을 수 있다. 래크당 하나의 TOR 스위치가 있을 수 있고, 수백 내지 수천 개의 래크가 있을 수 있으며, 따라서 수백 내지 수천 개의 TOR 스위치가 데이터 센터에 있을 수 있다.

데이터 센터는 대량의 성장이 있어 왔고 이에 전자 패킷 스위칭 구조가 대형화 되어 왔으며, 이것은 실시하기가 더 복잡해지고 어려워지며 고가가 되어 가고 있다. 이러한 방식에 대해 대안, 예를 들어, 포토닉 패킷 스위칭이 요망된다.

다중파장 인코딩을 위한 실시예 방법은, 인코딩 장치가, 어드레스 및 데이터를 가지는 입력 패킷 스트림을 수신하는 단계; 상기 인코딩 장치가 상기 입력 패킷 스트림의 어드레스를 인코딩하여 인코딩된 어드레스를 작성하는 단계; 상기 인코딩 장치가 M개의 후보 파장 중에서 상기 인코딩된 어드레스에 대응하는 n개의 파장의 조합을 선택하고, 상기 인코딩 장치가 상기 인코딩된 어드레스에 대응하는 n개의 선택된 파장을 생성하는 단계 - 여기서 M은 정수이며 n은 M보다 작은 정수임 - ; 및 상기 인코딩 장치가, 상기 입력 패킷 스트림을 사용하여 상기 n개의 파장을 변조함으로써, 상기 선택된 파장과 상기 입력 패킷 스트림의 데이터를 가지는 출력 광 패킷 스트림을 생성하는 단계를 포함한다.

멀티파장 어드레스를 디코딩하는 실시예 방법은, 디코딩 장치가 복수의 파장을 가지는 입력 광 패킷 스트림을 제1 광 스트림과 제2 광 스트림으로 분할하는 단계; 상기 디코딩 장치가 상기 제1 광 스트림에 광 파워(optical power)가 존재하는지를 검출하여, M개의 후보 파장 중에서 상기 광 파워에 대응하는 n개의 파장을 생성하는 단계 - 여기서 M은 정수이고, n은 M보다 작은 정수임 - ; 및 상기 n개의 파장에 기초하여 어드레스를 디코딩하는 단계를 포함한다.

입력 패킷 스트림의 어드레스를 다중파장 인코딩하기 위한 실시예 시스템은, 입력 패킷 스트림의 어드레스를 결정하도록 구성되어 있는 패킷 스트림 어드레스 판독기; 상기 패킷 스트림 어드레스 판독기에 결합되어 있는 적어도 하나의 인코더 - 상기 적어도 하나의 인코더는 M개의 후보 파장 중에서 n개의 파장을 선택하여 상기 어드레스를 인코딩하도록 구성됨 - ; M개의 파장 소스; 상기 M개의 파장 소스에 결합되어 있는 복수의 스위치; 및 광 변조기를 포함하고, 상기 복수의 스위치는, 상기 입력 패킷 스트림을 사용함으로써 상기 n개의 파장을 변조하기 위해, 상기 M개의 파장 소스로부터 선택된 n개의 파장 소스를 상기 광 변조기에 결합하도록 구성되며, 여기서 M은 정수이고, n은 M보다 작은 정수이다.

입력 광 패킷 스트림의 어드레스를 발송하는 다중파장 디코딩 패킷을 위한 실시예 시스템은, 입력 광 패킷 스트림을 제1 광 스트림 및 제2 광 스트림으로 분할하도록 구성되어 있는 스플리터; M개의 후보 파장 중의 n개의 파장에 대해, 상기 제1 광 스트림의 광 파워(optical power)가 존재하는지를 검출하도록 구성된 광 필터 및 광 검출기 - 여기서 M은 정수이고, n은 M보다 작은 정수임 - ; 및 상기 n개의 파장에 기초하여 어드레스를 디코딩하도록 구성된 디코더를 포함한다.

위에서는 이하에 뒤따르는 본 발명의 상세한 설명을 더 잘 이해할 수 있도록 하기 위해 본 발명의 실시예의 특징을 되도록 넓게 개요만 설명하였다. 본 발명의 실시예의 추가의 특징 및 이점은 이하에 설명되며, 이것은 본 발명의 청구항 요지를 형성한다. 당업자라면 개념 및 개시된 특정한 실시예가 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조나 프로세스를 변형 또는 설계하는 베이시스로서 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 당업자라면 이러한 등가의 구조는 첨부된 청구범위에 설명된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명 및 발명의 이점을 더 완전하게 이해하기 위해, 첨부된 도면과 결합하여 이하의 설명을 참조한다:
도 1은 다중파장 인코딩 및 디코딩을 위한 시스템에 대한 실시예를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 다중파장 인코딩을 위한 시스템에 대한 다른 실시예를 도시한다.
도 3은 반송파마다 어드레스 공간 및 비트 레이트가 있는 표를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 m-ary 인코딩을 위한 어드레스 필드 크기 및 후보 파장의 수의 표를 도시한다.
도 5는 m-ary 인코딩을 위한 후보 반송파의 수 및 비트 레이트가 있는 표를 도시한다.
도 6은 다중파장 인코딩을 위한 시스템에 대한 추가의 실시예를 도시한다.
도 7은 다양한 인코딩 방법에 대한 어드레스 값이 있는 표를 도시한다.
도 8은 다중파장 인코딩을 위한 시스템에 대한 추가의 실시예를 도시한다.
도 9는 다중파장 디코딩을 위한 시스템에 대한 실시예를 도시한다.
도 10은 다중파장 디코딩을 위한 실시예에 대한 추가의 실시예를 도시한다.
도 11a 내지 도 11c는 M개의 파장 중 n개를 선택하기 위한 후보 파장, 사용된 파장의 수, 및 어드레스 필드 크기가 있는 표를 도시한다.
도 12는 다중파장 인코딩을 위한 시스템에 대한 추가의 실시예를 도시한다.
도 13은 다중파장 디코딩을 위한 시스템에 대한 추가의 실시예를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 8개의 파장 중 4개를 선택하기 위한 조합을 도시한다.
도 15a 및 도 15b는 M/2 파장 중에서 n/2개를 선택하기 위한 후보 파장의 수, 사용된 파장의 수, 및 어드레스 필드가 있는 표를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 M/k 파장 중에서 n/k개를 선택하기 위한 후보 파장의 수, 사용된 파장의 수, 및 어드레스 필드 크기가 있는 표를 도시한다.
도 17은 다중파장 인코딩을 위한 시스템에 대한 다른 실시예를 도시한다.
도 18은 다중파장 디코딩을 위한 시스템에 대한 다른 실시예를 도시한다.
도 19는 다중파장 인코딩의 방법 실시예를 도시한다.
도 20은 다중파장 디코딩의 방법 실시예를 도시한다.
상이한 도면에서 대응하는 도면부호 및 기호는 일반적으로 다른 지적이 없으면 대응하는 부분을 나타낸다. 도면은 실시예의 관련 종횡비를 명확하게 나타내도록 도시되어 있으나 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다.

하나 이상의 실시예의 도해적 실시를 이하에 설명하지만, 개시된 시스템 및/또는 방법은 현재 알려져 있거나 존재하는 임의 개수의 기술을 사용하여 실시될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 본 발명은 여기에 도해되고 설명되는 예시적 설계 및 실시를 포함한, 이하에 설명되는 도해적 실시, 도면, 및 기술에 제한을 두지 않으며, 모든 등가의 범주와 함께 첨부된 청구범위의 범위 내에서 수정될 수 있다.

포토닉 패킷 스위치는 데이터 센터 내의 코어 스위치로서 사용될 수 있거나 임의의 다른 패킷 스위칭 환경에서 사용될 수 있는 네트워크 통신 구성요소의 훼밀리이다. 포토닉 패킷 스위치에서, 패킷은 전기 신호로 변환함이 없이 포토닉 장치에 의해 교환된다. 패킷 스위치는 각각의 패킷을 그 목적지로 독립적으로 교환함으로써 패킷의 스트림을 교환한다.

이러한 코딩을 달성하는 데 파장 기반 어드레스 코딩의 몇 가지 방법, 다양한 실시가 있다. 각각의 패킷의 목적지 어드레스는 전송기에서 파장의 조합을 조명함으로써 몇 가지 방식으로 인코딩된다. 일례로, 바이너리 코딩이 사용된다. 심벌을 인코딩하기 위해, 2개의 파장 중 하나를 선택한다. 예를 들어, 제1 파장은 "0"에 대해 선택되고, 제2 파장은 "1"에 대해 선택되며, 반대로도 된다. 어드레스는 심벌당 2개의 파장으로 인코딩될 수 있다.

다른 예에서, 어드레스는 베이스 m인 n개의 디지트로 인코딩된다. 수 개의 파장 중 하나를 선택한다. 후보 파장의 수는 m*n이다. 이로 인해 어드레스는 광 반송파 파장의 어드레스로의 3중, 4중 또는 더 높은 레벨 코딩으로 표현될 수 있다. 어드레스 공간은 3ⁿ, 4ⁿ 이거나 일반적인 경우에는 mⁿ이다. 선택된 파장의 주어진 전체 수에 대해 어드레스 공간이 증가하거나, 임의의 주어진 어드레스 공간에 대해 선택된 파장의 수가 감소하며, 이에 의해 광 반송파마다 비트 레이트가 증가한다. 이 방식은 엄격한 시나리오에 따라, 주어진 어드레스 공간에 대해 후보 파장의 수가 증가하거나 감소할 수 있다.

부가의 예에서, M개의 후보 중에서 n개의 파장을 선택하되 그룹으로 할당하지 않는다. 이에 따라 어드레스 공간을 크게 하고 및/또는 후보 파장의 수를 감소시키며 리트 파장(lit wavelength)의 수를 감소시킨다. 최대 어드레스 공간은 M!/((M-n)!*n!)이다.

다른 예에서, 어드레스는 (M/k 파장 중 n/k)의 k 그룹으로 인코딩되고, 이에 따라 어드레스 라인의 1/k번째에 대한 [M/k 중 n/k 선택]으로 된다.

일실시예에서, 선택된 파장은 어드레스 시그널링에 대해서만 사용되고, 데이터 페이로드를 반송(搬送)하지 않는다. 다른 예에서, 선택된 파장은 어드레스 시그널링에 사용되지만, 파장 중 일부 또는 전부 역시 데이터 페이로드를 반송한다.

도 1은 패킷 어드레스 다중파장 디코더(180)를 도시한다. 포토닉 스위치를 통해 송신되는 패킷 스트림은 초기에 패킷 어드레스 맵퍼(182)로 간다. 룩업 파장 모듈(184)은 전기 패킷의 어드레스를 판독한다. 일례에서, 패킷 어드레스는 패킷 헤더로부터 판독된다. 대안으로, 패킷 어드레스는 랩퍼(wrapper)로부터 판독되거나 랩퍼에 의해 생성된다.

그런 다음 패킷 스트림 데이터 및 패킷 어드레스 정보가 룩업 파장 모듈(184)을 통과한다. 룩업 파장 모듈(184)은 패킷 어드레스 및 파장 값 맵퍼이고, 이것은 대응하는 패킷에 대한 패킷 어드레스를 인코딩하도록 파장을 설정한다. 파장은 그 어드레스에 따라 패킷마다 다르다. 일례에서, 비트가 "0"인지 또는 "1"인지에 따라 어드레스 내의 심벌은 2개의 파장 값 중 하나에 맵핑된다. 비트가 "0"이면 파장 중 하나가 선택되고, 비트가 "1"이면 다른 파장이 선택된다. 그러므로 10 비트 어드레스에 있어서, 10개의 별개의 동작이 일어나고, 각각은 비트의 값에 따라 2개의 파장 값 중 하나를 선택한다. 따라서, 10 비트 어드레스에 있어서, 20개의 파장이 선택된다.

선택된 파장은 패킷과 함께 전송 모듈(188)에 공급된다. 전송 모듈(188)은 변조기의 뱅크(bank)를 포함한다. 예에서, 패킷은 역다중화되고, 그 결과 선택된 파장마다 역다중화된 스트림이 된다. 다른 예에서, 패킷 스트림은 역다중화 기능을 우회하고, 완전한 대역폭 스트림은 싱글 전자광 변조기에 공급되어, 각각의 스트림에 대해 광 복사를 생성한다.

그런 다음 패킷 스트림은 광 스플리터(190)에 의해 2개의 스트림으로 분할된다. 하나의 패킷 스트림은 광 필터(194)에 공급되고, 이 광 필터는 링 공진기일 수 있다. 광 필터(194)는 파장에 따라 광 반송파를 분리한다. 이러한 개별 광 반송파는 광 수신기(192)에 송신되고, 광 수신기는 필터링된 주파수에 따라 광 파워의 존재 유무를 측정한다. 광 수신기의 출력은 쌍(pair)으로 해서 논리 게이트(196)에 공급되고, 논리 게이트는 제1 입력에서 검출된 파워 및 제2 입력에서 검출된 노 파워(no power)에 대해 "1"을 제공하고, 제1 입력에서 검출된 노 파워 및 제2 입력에서 검출된 파워에 대해 "0"을 제공한다. 논리 게이트(196) 중 하나에 가는 한 쌍의 파장은 어드레스 비트를 인코딩하는 한 쌍의 파장이다.

지연 모듈(198)은 다른 패킷 스트림을 디스플레이한다. 광 스위치(201)는 이 광 패킷 스트림을 논리 게이트(196)로부터의 출력에 기초하여 2개의 출력 중 하나에 발송한다. 광 스위치(201) 중 제1 광 스위치의 출력은 2개의 다음 스테이지 스위치 중 하나에 있는 입력에 접속되어 있으며, 여기서 프로세스는 스테이지를 포함한다. 도시된 바와 같은 광 스위치(201)는 1:2 스위치이지만 더 큰 스위치도 사용될 수 있다.

추가의 패킷 어드레스 디코더가 2012년 1월 27일에 출원되고 발명의 명칭이 "Spectral Encoding of an Optical Label or Destination"인 미국 가특허출원 No. 61/591,628, 2012년 10월 10일에 출원되고 발명의 명칭이 "Optical Switching Device Using Spectral Trigger"인 미국 출원 관리 번호 4194-52800, 및 2012년 1월 27일에 출원되고 발명의 명칭이 "Spectral Encoding of an Optical Label or Destination"인 미국 가특허출원 관리 번호 4194-52701에 개시되어 있으며, 상기 문헌들은 본 명세서에 원용되어 병합된다.

도 2a 및 도 2b는 패킷 어드레스 다중파장 인코더(186)를 도시한다. 패킷 어드레스 다중파장 인코더(186)는 4개의 심벌 어드레스 필드를 보이지만, 더 적은 수의 어드레스 심벌 또는 더 많은 수의 어드레스 심벌이 사용될 수 있다. 입력 패킷 스트림은 패킷 어드레스 판독기(316)에 공급되고 이것은 입력 어드레스를 추출한다. 어드레스는 n개의 심벌을 가지며, 여기서 n=4가 도시되어 있다. 어드레스는 n개의 병렬 심벌로 추출되며, 심벌은 병렬 구조(200)로 진행한다.

병렬 구조(200)는 논리 인버터(208)와 병렬로 되어 있는 논리 버퍼 게이트(206)를 포함한다. 논리 버퍼 게이트(206) 및 논리 인버터(208)는 심벌 값에 기초하여 광 스위치(204)를 구동한다. 일례에서, 광 스위치(204)는 소형의 온/오프 광 스위치이다. 광 스위치(204)는 파장 광 소스(202) 중 하나에 대한 접속을 개방한다. 한 쌍의 파장 광 소스(202) 중 하나는 심벌 값에 기초하여 광 변조기(322)에 접속되어 있다.

일례에서, 역다중화가 사용된다. n개의 광 변조기(322)가 병렬로 구성되어 있다. 패킷 스트림은 역다중화기(320)에 공급되고, 역다중화기는 역다중화기와 동기화된 패킷 에지(packet edge)일 수 있다. 역다중화기(320)는 패킷 스트림 내의 패킷을 n개의 출력 라인의 역다중화기에 대한 입력의 1/n의 레이트로 저속의 데이터 스트림 내의 패킷 단편(packet fragment)으로 변환하고, 단편은 n개의 광 변조기(322)에 공급된다. 이러한 n개의 데이터 스트림은 n개의 광 변조기(322)에 공급되어 n개의 상이한 광 반송파를 생성한다. 이러한 n개의 광 반송파는 조합해서 발송 정보 및 파장, 및 패킷 데이터를 모두 포함한다.

다른 예에서, 역다중화가 사용되지 않는다. 하나의 광 변조기(323)가 있다. 선택된 광 반송파는 다중 반송파 광신호로 광학적으로 결합될 수 있으며 이 광신호는 광 변조기(323)에서 풀 데이터 레이트로 패킷 데이터로 변조되며, 광 변조기는 광대역 광 변조기이다. 광 변조기(323)는 원래의 데이터 레이트로 한 세트의 광신호를 변조한다. 도 3은 표(260)를 도시하며, 이 표는 심벌의 수 n, 사용된 파장의 수 2n 어드레스 공간, 및 입력 비트 레이트의 백분율로 나타낸 반송파당 비트 레이트 간의 관계를 나타내고 있다. 어드레스 공간은 2n 후보 반송파 중에서 선택된 n개의 광 반송파에 대해 2ⁿ 어드레스 위치를 가진다. 예를 들어, 20개의 광 반송파 중에서 선택된 10개의 광 반송파에 있어서, 1024 어드레스가 있으며, 반송파당 비트 레이트는 입력 비트 레이트의 10.00%이다. 수 천개의 어드레스 필드에 있어서, 패킷 스트림당 많은 수의 활성 광 반송파 및 많은 수의 패킷 스트림이 있으며, 그 결과 데이터 스트림당 데이터 레이트는 매우 낮다. 또한, 스트림마다 많은 수의 소스, 변조기, 및 검출기가 있다.

m-ary 코딩에서, 파장은 각각 2 이상의 후보 파장 중 하나의 파장으로부터 선택될 수 있다. 많은 후보 파장 중에서 주어진 수의 활성 파장을 선택하는 것은 어드레스 공간을 증가시킨다. 필요한 어드레스 공간이 주어진 경우, 활성 광 반송파의 수는 감소될 수 있으며 이에 의해 광 반송파당 비트 레이트는 증가한다. 도 4a 및 도 4b는 표(240)를 나타내며, 이 표는 m-ary 코딩에 있어서 선택된 파장의 수, 사용된 베이스, 어드레스 필드 크기, 및 후보 광 파장의 수 간의 관계를 도시한다. 베이스 m을 사용하는 코딩 스트림에 있어서, 이전의 예에서는 m은 2이며, n개의 병렬 광 파장에 있어서, 어드레스 공간은 mⁿ이고, 후보 광 반송파의 수는 m*n이다. m=2 및 n=10의 경우에, 2n=20 후보 광 반송파를 사용하는 2ⁿ=1024 어드레스의 어드레스 공간이 존재한다. 그렇지만, m-ary 코더에 이진수를 삽입하고 변조 전 그리고 수신 후에 어드레싱 경로에 디코더를 각각 삽입함으로써, 어드레스 필드 크기와 파장의 수 간의 관계가 변경되고, 이에 따라, for m=3 및 n=10에 있어서, 어드레스 공간은 3¹⁰=59,049로 증가하고, 광 반송파의 수는 3n=30 후보 광 반송파로 증가한다. m=4, n=10에 있어서, 어드레스 공간은 4¹⁰=1,048,576으로 더 증가하는 반면, 후보 광 반송파의 수는 4n=40 광 반송파로 증가한다. 따라서, m은 증가시키고 n은 유지하는 상수는 어드레스 공간을 증가시킨다. 또한, m을 증가시키면 적어도 동일한 수의 어드레스를 유지하는 동안에는 n을 감소시킨다. 예를 들어, m=3 및 n=7은 2187 어드레스를 제공하고, 21개의 후보 파장을 사용하며, n은 30%만큼 감소한다. m=4 및 n=5에 있어서 1024 어드레스가 존재하며, 활성 광 반송파의 수는 반으로 줄어든다. 베이스-8(8진법) 코딩 레벨에서는, 단지 3개의 활성 파장이 4,096 어드레스까지 지원할 수 있으며, 10개의 파장은 80개의 후보 파장을 가지는 10억 어드레스 이상의 어드레스 필드를 지원한다. 80개의 후보 파장은 실행 가능한 광 반송파 수의 상한(upper bound) 내에 있으며, 광 반송파 공간이 50 GHz인 표준 밀도 파장 분할 다중화(dense wavelength division multiplexing: DWDM)에 대응한다. 이진 논리 코딩을 이용할 수 있으므로, 베이스 4 및 8이 실시하기에 편리하다.

예로서, 5,000의 어드레스 필드에 있어서, 도 5에 도시되어 있는 m, n의 값은 충분할 것이다. 도 5는 2(코딩 없음), 및 3으로부터 8(상이한 수치의 베이스로의 트랜스코딩을 가짐)까지의 범위에서 다양한 형태의 베이스 m에 대해 활성 파장을 필요로 하는 최저값을 나타내는 표(220)를 도시하고 있으며, 베이스의 범위는 2부터 3까지이다. 바이너리 코딩은 적어도 5,000의 어드레스 필드를 달성하기 위해서는 13개의 활성 파장을 필요로 한다(m = 2의 13개의 파장 → 8,192, 그러나 12개의 파장은 4,096을 제공할 것이고, 이것은 5,000 이하이다). 그렇지만 다른 수치 베이스로의 트랜스코딩이 적용되는 예를 시험하면, 8진 코딩(베이스 8)은 단지 5개의 활성 광 반송파로, 어드레스 필드 32,768을 가지고, 5,000을 훨씬 초과한다. 8진 코딩의 4 광 반송파의 사용은 단지 4,096 어드레스만을 달성할 수 있을 것이고, 이는 5,000의 예시적 목표에 근접하되 모자란다. 20의 베이스에서, 이득은 훨씬 더 중요한데, 어드레스 필드는 단지 3개의 활성 광 반송파로 달성되며, 이것은 8,000의 어드레스 공간을 제공하며, 필요한 예 5,000을 훨씬 초과한다. 그렇지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 조명된 파장의 수가 감소하는 것 외에 m이 주어진 어드레스 공간에 대해 증가할 때(이 경우 적어도 5,000), 후보 파장의 수가 증가한다. 실제로, 이것은 문제가 되지 않는데, 그 이유는 하나의 주파대에서 적어도 80-100개의 후보 광 반송파를 제공하는 50 GHz 광 그리드(optical grid)로 동작하는, 현재 상업적으로 이용 가능한 DWDM 전송을 가지는 파장 공간의 선택에 의해, 후보 파장의 수가 임의로 크게 될 수 있기 때문이다. 또한, 동조 가능형 장치 및 광 필터/다중화기는 이 채널 공간에서 동작하기에 쉽게 이용 가능하다. 또한, 12.5 GHz로 다운되는 빽빽한 파장 그리드가 실시 가능하게 되도록 도시되어 있고, 이것은 하나의 광 대역에서 220개의 광 후보 파장까지 산출할 것이다. m은 트랜스코딩의 적용으로 증가하기 때문에, 활성 파장의 수가 떨어지고, 따라서 파장당 비트 레이트는 증가한다. 도 5에서, 이것은 베이스라인(트랜스코더 없음) 비트 레이트가 원래 비트 레이트의 1/13로 감소하는 것으로 도시되어 있다(0.077 x 원래의 비트 레이트). 그렇지만, 20의 코딩 베이스에 의해, 비트 레이트는 원래의 비트 레이트의 33%이거나, 이전의 베이스 시스템의 성능의 429%이다.

도 6은 다중파장 변조기(310)를 도시하며, 이것은 하나 이상의 파장 반송파 상에서 광 패킷 스트림을 생성하는 데 사용될 수 있고, 각각의 반송파는 m개의 광 반송파 중에서 선택되며, 여기서 m > 2이다(즉, 바이너리/m-ary 트랜스코딩이 적용되었다). 반송파의 파장은 m-ary 코딩 방식으로 발송 어드레스를 반송하며, 여기서 m은 정수이다. 입력 패킷 스트림은 패킷 어드레스 판독기(316)로 공급된다. 역다중화가 있을 수 있다. 역다중화가 사용될 때, 패킷 스트림은 역다중화기(320), 패킷 에지-동기 역다중화기에 공급되고, 이 역다중화기는 1/n의 데이터 레이트를 가지는 n개의 광 반송파를 거쳐 패킷 스트림을 확산한다. 그런 다음, 역다중화기(320)의 n 출력은 광변조기(322)에 공급된다. 역다중화 없는 예에서, 광 반송파는 광 변조기(323)에 의해 동일한 완전한 대역폭 데이터로 변조된다. 역다중화의 사용으로 반송파당 비트 레이트는 낮아지며, 이것은 스위치 양단의 광 링크 버짓(optical link budget)을 향상시키고, 각각의 광 반송파를 개별적으로 사용하여 데이터 스트림의 다른 부분을 반송할 수 있다. 한편, 역다중화를 사용하지 않는 것은 더 간단하지만, 복제된 광 데이터 스트림을 야기하고, 이것은 더 많은 대역폭을 차지할 것이고, 광 채널 공간과 절충할 수 있을 것인데, 이는 하나의 스트림의 광 측역이 인접 채널의 광 반송파 파장과 중첩하지 않기 때문이다.

역다중화가 있든 없든, 전체 광 패킷 스트림 대역폭은 하나의 파이버 상에서 반송되어 하나의 스위치를 통해 다중파장 신호로서 공급된다. 출력은 광 증폭기(324)에 의해 증폭된다. 원단 광 변환(far end optical conversion)은 도시되지는 않았으나 반송파를 광학적으로 디멀티플렉싱하는 것을 포함하고 그 반송파를 별도의 광 수신기에 송신하는 것을 포함한다. 역다중화가 있으면, n개의 수신기로 이루어진 어레이는 역-역 다중화기에 공급하여 원래의 패킷 스트림을 복원할 수 있다. 역다중화가 없으면, 수신기는 완전 대역폭에서 전체 패킷 스트림의 버전을 생성한다. 스위치 양단의 링크 버짓이 고속 신호에 중요하지 않으면, 각각의 복제 카피는 높은 에러 레이트를 가질 수 있다. 높은 에러 레이트는 다수결 규칙과 같은 조합 기술을 적용하면 급격하게 감소될 수 있다.

패킷 어드레스는 인코더(312)에 진입하고, 이 인코더는 패킷의 바이너리 어드레스를 다른 수치 베이스에 맵핑한다. 도 7은 표(250)를 나타내며, 이것은 인코더(312)에 의해 사용될 수 있는 m-ary 맵핑에 대한 이진수의 예를 나타내고 있다. 인코더(312)로부터의 출력으로 이루어진 수 개의 그룹이 있으며, 각각의 그룹은 m 라인을 가지며, 그룹당 하나의 라인만이 한 번에 활성화된다. 각각의 그룹 내에서 활성화된 라인은 그룹의 m-ary 심벌의 값을 의미한다. 그룹의 수는 어드레스 필드 내의 m-ary 심벌의 수와 같다.

이러한 활성 라인은 광 스위치(314)를 활성화시키고, 스위치는 집적 마하-젠더 스위치(Mach-Zehnder switches)와 같은 소형의 고속 광 온/오프 스위치이다. 이러한 스위치는 패킷 스트림의 패킷 간의 인터패킷 갭 동안 광 반송파를 설정하기 위해 고속으로 되어야 하며, 이것은 100 Gb/s 스트림에 있어서는 약 1ns이거나 40 Gb/s 스트림에 있어서는 2.5 ns이다. 광 스위치(314)는 파장 생성기(313)에 결합되어 있다. 그러므로 광 스위치(314)는 선택된 소스를 결합하고, 그러므로 선택된 파장을 결합하여, 하나의 m-ary 심벌을 광 반송파에 인코딩한다. 그룹당 하나의 광 스위치 및 하나의 파장 생성기가 활성화된다. 그러므로 n개의 광 반송파는 mⁿ의 어드레스 필드 내에서 패킷 데이터 플러스 패킷 어드레스 정보를 반송한다. n 심벌 m-ary 어드레스에 있어서, 후보 광 반송파의 총수는 m*n이다.

선택된 파장은 그런 다음 광 증폭기(318)에 의해 증폭되어 예를 들어 광 결합기로부터의 손실을 상쇄한다. 역다중화가 있으면, 선택된 파장은 광 변조기(322)에 공급된다. 광 변조기(322)의 출력은 그런 다음 결합되어, 원래의 데이터 레이트의 1/n에서의 역다중화된 패킷 데이터 및 mⁿ의 어드레스 필드를 포함하는 n개의 광 반송파를 가지는 다중 반송파 광 신호를 생성한다. 역다중화가 없으면, 선택된 파장은 광 변조기(323)에 공급된다.

m을 조작함으로써, 임의의 큰 어드레스 필드는 주어진 n의 값에 의해 생성될 수 있다. 대안으로, 주어진 크기 어드레스 필드에 있어서, 광 반송파당 비트 레이트 감소는 m과 n의 선택에 의해 변할 수 있다.

m-ary 코딩 방식 및 그 실시에 대한 실시예는 m = 2^k의 경우에 대한 것이고 여기서 k는 정수이다. 도 8은 다중파장 변조기(330)를 도시하고 있으며, 이것은 파장 변조기(310)와 유사하다. 파장 변조기(330)는 m=2^k를 필요로 하며, 여기서 k는 1보다 큰 정수이다. 예를 들어, 파장 변조기(330)는 4진수, 8진수, 또는 16진수 코딩에 사용될 수 있다. 바이너리 내지 2^k-ary 코딩은 인코더(332)에 의해 수행될 수 있다. 인코더(332)는 인코더(312)보다 병렬의 더 작고 간단한 코더에 의해 실현될 수 있는데, 이는 바이너리 심벌의 특정한 그룹을 각각의 2^k-ary 심벌로 맵핑하는 것은 다른 2^k-ary 심벌의 값과는 별개이기 때문이다.

인코더(332)의 출력은 광 스위치(314)에 공급된다. 인코더의 출력은 한 그룹의 광 스위치에 공급된다. 광 스위치(314)는 하나의 파장 선택기(313)를 선택하여 각각의 그룹 내에서 연결되게 한다. 출력은 광 증폭기(318)에 의해 증폭되고 그런 다음 광 변조기(322) 또는 광 변조기(323)에 공급될 수 있다.

다중파장 변조기(310)에서와 같이, 입력 패킷 스트림은 패킷 어드레스 판독기(316)에 공급되고, 이 판독기는 패킷 어드레스를 인코더(332)에 공급한다. 역다중화가 사용되면, 패킷 스트림은 역다중화기(320)에 공급되고, 출력은 광 변조기(323)에 공급된다. 그렇지만, 역다중화가 사용되지 않을 때, 패킷 스트림은 광 변조기(322)에 공급된다. 광 변조기(323) 또는 광 변조기(322)의 출력은 광 증폭기(324)에 공급된다.

다중파장 변조기(310) 또는 다중파장 변조기(330)의 출력은 포토닉 스위칭 패브릭에 공급되고, 이 패브릭은 패킷 레벨 포토닉 스위칭을 실행한다. 포토닉 스위칭 패브릭을 통한 발송은 선택된 파장에 의해 반송되는 패킷 어드레스에 의해 결정된다.

다중파장 인코딩된 어드레스는 디코더, 예를 들어, 도 9에 도시된 다중파장 디코더(380)에 의해 디코딩될 수 있다. 인입 광 파워는 분할된다. 일부의 광 파워는 필터(382)에 송신된다. 그런 다음, 필터(382)는 후보 파장 중 하나를 필터링한다. 예에서, 필터(382)는 광 링 공진기 동조 필터일 수 있다. 다른 예에서, 필터(382)는 어레이 도파관 그레이팅(arrayed waveguide grating: AWG) 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing: WDM) 다중화기이다. 필터링된 파장은 광 수신기(384)에 송신되고, 이 광 수신기는 필터링된 파장으로 광 파워를 검출한다. 따라서, 어드레스가 복원된다.

게이트(386)는 스트로브 라인 및 워드 라인을 수신하여 유효 어드레스가 존재하는지를 판정한다. 디코딩된 바이너리 심벌은 다중스테이지 스위치에 공급되고, 교차점을 설정하여 스위치를 통한 접속을 가능하게 한다. 1x2ⁿ 스코어 스위치를 2ⁿx2ⁿ 멀티포트 스위치에 동조하기 위해 복수의 입력 포트로부터 발송되는 추가의 디코딩된 시그널링이 필요하다.

스플리터로부터의 광 파워의 밸런스는 광 지연(388), 즉 쇼트 광 지연을 통과한다. 광 지연(388)에 의해 어드레스 디코딩을 위한 시간이 허용된다. 예에서, 지연은 수십 나노초이다. 지연된 패킷은 광 스위치(390)를 통과한다. 도시된 바와 같이, 광 스위치(390)는 1x2 스위치 스테이지이다. 대안으로, 더 복잡한 스위치, 예를 들어, 1x16 광 스위치(392)가 사용될 수 있다.

광 수신기(384)는 어드레스 워드를 디코더(385)에 통과시킨다. 1x2 스위칭 스테이의 체인에 있어서, 도시된 바와 같이, 디코더(385)는 m-ary 투 바이너리 디코더이다. 제1 스위칭 스테이지는 바이너리 어드레스의 최상위 비트에 의해 구동되는 반면, 최종 스테이지는 최하위 비트에 의해 구동된다. 대안으로, 디코더(385)는 다른 형태로 디코딩한다. 예로서, 디코더는 1:4 스위칭 스테이지와의 사용을 위해 4중 출력 또는 한 쌍의 바이너리 비트 출력을 제공한다. 실시예에서, 스위치 스테이지 크기가 코딩 베이스와 일치하는 경우, 예를 들어, 코딩 베이스가 6이고 1x6 스위치가 사용될 때, 스위치 스테이지는 디코더(385)가 없는 광 수신기로부터 직접 구동될 수 있다. 디코더(385)는 전용 논리 함수에 의해 실시될 수 있다. 대안으로, 디코더(485)는 룩업 테이블로서 동작하도록 인코딩되는 리드-온리 메모리(ROM)의 사용에 의해 생성될 수 있다.

도 10은 다중파장 디코더(400)를 도시하며, 이것은 다중파장 디코더(380)와 유사하다. 다중파장 디코더(400)는 m=2^k일 때 사용되며 여기서 k는 1보다 큰 정수이다. 예에서, 다중파장 디코더(400)는 인코더(332)를 사용하여 인코딩된 어드레스를 디코딩하는 데 사용된다. 다중파장 디코더(380)에서와 같이, 입력 광 파워는 분할되고, 일부는 필터(382)로 진행하고 그런 다음 광 수신기(384)로 진행한다. 광 수신기(384)의 출력은 디코더(402)로 송신된다. 디코더(402)는 2^k-ary 투 바이너리 디코더다. 또한, 디코더(402)는 선택적으로 바이너리 투 스위치 드라이버 디코더(binary to switch driver decoder)를 포함할 수 있다.

광 파워 중 나머지 부분은 광 지연(388)에 공급되고, 그런 다음 광 스위치(390) 또는 광 스위치(392)에 공급된다. 광 스위치(390) 또는 광 스위치(392)는 디코더(402)로부터의 어드레스를 사용하여 광 지연(388)로부터의 데이터 신호를 교환한다.

다른 예에서, 한 그룹 내의 m개의 후보 파장 중 n을 선택하는 대신, M개의 후보 파장의 하나의 필드로부터 하나 이상의 파장이 선택될 수 있다. M개의 후보 파장에 있어서, 제1 파장을 선택하기 위한 M 방식, 제2 파장을 선택하기 위한 M-1 방식, 및 n번째 파장을 선택하기 위한 (M-(n-1)) 방식이 있다. 선택하는 순서가 중요하지 않으면, M!/n! 조합이 있다. 선택의 순서가 중요하지 않으면, 파장을 선택하는 것에서와 같이, 조합의 수는 다음과 같이 주어진다:

n=10 및 M=20에 있어서, 어드레스 필드 내의 어드레스의 수는 184,756이다. 또한, 20 후보 파장에 있어서 n=3을 사용하면, 어드레스 필드 내에 1,140 어드레스가 존재한다. 그러므로 10 대신 3개의 활성 반송파 파장만으로, 제공된 원래의 솔루션보다 약간 더 큰 어드레스 필드가 생성될 수 있다.

도 11a 내지 도 11c는 표(230)를 도시하고 있으며, 후보 파장의 수 및 선택된 파장의 수에 대한 어드레스 필드 크기를 보여준다. 매우 큰 어드레스 공간은 20 이상의 후보 파장에 대해 선택된 파장의 수로 달성될 수 있다. 40 후보 파장에 있어서, 거의 100,000 어드레스는 n=4에 대해 이용 가능하다. 3 또는 4개 만큼의 적은 수의 선택된 파장으로 대형 데이터 센터가 제조될 수 있고, 그 결과 100 Gb/s 신호의 역다중화가 파장당 33.33 Gb/s 또는 25 Gb/s 다운된다. 이러한 맥락에서, 100 Gb/s 데이터 스트림 중 일부의 예시는 4 x 25 Gb/s 서브스트림을 사용하며, 이에 따라 이것은 적절한 파장 광 반송파에 적용될 수 있으며, 추가의 역다중화 없이 역다중화의 이점(복제 없이 정보의 별도의 구성요소를 반송하는 각각의 스트림)을 가진다. 20개의 파장으로부터 선택된 4개의 파장을 사용하는 접속 시그널링 방식은 4,845 어드레스의 어드레스 필드 크기를 가질 것이고, 반면 40개의 파장으로부터 선택된 4개의 파장을 사용하는 접속 시그널링 방식은 91,390 어드레스의 어드레스 필드 크기를 가질 것이다(TOR'의 최대 현존하는 또는 계획된 데이터 센터의 구성요보다 크게 될 가능성이 있다). 그렇지만, 60개의 파장으로부터 선택된 4개의 파장을 사용하는 접속 시그널링 방식은 487,635 어드레스의 어드레스 필드 크기를 가질 것이다. 40개의 후보 파장 또는 그 이상을 사용하면 전세계 인터넷에 대한 충분한 어드레스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 60개의 후보 파장으로부터 선택된 10개의 활성 파장은 753억 어드레스의 어드레스 필드 크기를 제공한다.

도 12는 M개의 후보 파장 중에서 n을 선택하기 위한 다중파장 인코더(340)를 도시하고 있다. 다중파장 인코더(340)에서, 선택적으로 포맷된 다중반송파 패킷 스트림을 생성하고, 여기서 각각의 선택된 파장은 전체 데이터 스트림의 복제를 가진다. 선택적으로 교환될 패킷 스트림은 패킷 어드레스 판독기(316)에 진입하여 진행한다. 그런 다음 패킷 어드레스는 인코더(341), 바이너리 투 n의 M 인코더에 송신된다. 인코더(341)는 인입 바이너리 어드레스를, 정확히 n개의 광 반송파 파장이 M개의 파장의 후보 필드 중에서 선택되는 포맷으로 인코딩한다. 인코더(341)는 논리에 기반할 수 있다. 대안으로, 인코더(341)는 룩업 테이블을 사용할 수 있으며, 예를 들어, ROM에 저장된다.

인코더(341)는 그 M개의 출력 라인 중 특정한 n을 활성화하여, M개의 관련 광 스위치(314) 중 대응하는 n을 활성화시킨다. 그런 다음 광 스위치(314)는 M 개의 파장 생성기(313) 중 특정한 n을 광 결합기(342)에 접속한다. 예를 들어, 광 결합기(342)는 파장 분할 다중화(WDM) 다중화기이다. 어드레스는 그런 다음 광 증폭기(318)를 통과하여 광 결합기 상에서의 손실을 상쇄하고, 그런 다음 광 변조기(322)를 통과한다. n개의 광 반송파로 이루어진 합성 그룹은 패킷 어드레스 정보를 전송하고, 각각의 그 n개의 구성 반송파의 파장의 선택에 의해 인코딩된다. 광 변조기(322)는 패킷 어드레스 판독기(316) 및 그 선택된 n개의 파장 중에서 패킷 스트림을 변조한다. 패킷 데이터 및 패킷 발송(packet routing)을 반송하는 다중반송파 광신호는 다중파장 인코더(340)로부터 출력된다. 도 12는 역다중화를 도시하고 있지 않으나, 도 8의 역다중화와 유사한 n-way 역다중화가 추가될 수 있다.

도 13은 M개의 후보 파장 중 n개의 선택 파장에 대한 패킷 스위치에서 패킷 스트림의 광 파장 기반 어드레스의 추출 및 처리를 위한 다중파장 디코더(410)를 도시한다. 다중파장 디코더(410)는 인코더(441)를 사용하여 인코딩된 어드레스를 디코딩하는 데 사용될 수 있다. 다중파장 디코더(410)는 다중파장 디코더(380)와 유사하다. 다중파장 디코더(410)의 입력에서의 어드레스 필드는 m-ary 심벌로서 다루어지지 않지만, 모든 파장에 걸쳐 동작하는 특정한 형태의 코드로 취급되어 M 가능성으로부터 n 값의 선택을 제공한다.

입력 광 신호는 분할되며, 파워의 일부는 필터(382)로 진행하고, 필터는 도시된 바와 같이, 광 링 공진기 동조 필터일 수 있다. 대안으로, 필터(382)는 AWG WDM 디멀티플렉서일 수 있다. 필터링된 파장은 광 수신기(384)로 가고, 이 광 수신기는 광 파워가 필터링된 파장에 존재하는지를 판정하며, 그런 다음 디코더(412)로 간다. 디코더(412)는 n 프롬 M 투 바이너리 디코더(n from M to binary decoder)이다. 선택적으로, 디코더(412)도 또한 바이너리 투 드라이버 디코더를 포함한다. 출력 파장은 게이트(386) 및 스트로브 라인에 의해 검사되어 유효 어드레스가 있는지 판정된다.

입력 광 패킷의 다른 부분은 광 지연(388)을 통해 광 스위치(390) 또는 광 스위치(392)에 송신되어, 디코더(412)로부터의 어드레스와 교환된다.

도 14a 및 도 14b는 차트(414)를 도시하며, M으로부터의 n 코딩(n from M coding)의 예시를 보여준다. 이 경우, n = 4, M = 8이다. 그러므로 표는 8개의 파장 후보 중 임의의 4 파장을 선택하는 조합을 보여준다. 고유한 조합의 수는 M!/(n!*(M-n)!) = 8!/(4!*4!)에 의해 주어진 70이다.

M으로부터의 n 코드는, 여기서 M의 필드로부터 생성되는 n개의 활성 반송파가 있으며, 룩업 테이블에 의해 생성될 수 있거나, 논리적으로 또는 룩업 테이블 또는 로직의 조합에 의해 생성될 수 있다. 그렇지만, n의 큰 값에 있어서, 인코딩은 복잡할 수 있다. 복잡도는 후보 파장을 2 그룹의 n/2로 분할함으로써 감소될 수 있다. 각각의 그룹에서, M/2 후보 파장 중에서 n/2 파장이 선택된다. 그렇지만, 이것은 어드레스 공간을 다소 감소한다. n=10 및 M=40에 따르면, 8억 4천 8백만개의 어드레스가 존재한다. 10개의 선택된 파장을 그룹당 20 후보 파장 중에서 선택된 5개의 파장으로 이루어진 2 그룹으로 취급하고 20개의 인코더 및 디코더 중에서 2개의 5를 사용함으로써, 약 2억 4천만 개의 어드레스가 달성된다. 대안으로, 40개의 후보 파장 중 4개의 파장을 선택함에 있어서, 91,360 어드레스 위치가 존재한다. 이것을 20개의 인코더 및 디코더 중 두 개의 2로 재분할함으로써, 이용 가능한 36,100 어드레스 위치가 여전히 존재한다.

도 15a 및 도 15b는 M/2 어드레스로부터 n/2를 선택하고 2개의 M/2로부터 n/2 다중파장 인코더를 결합하는 것으로부터 후보 파장의 수, 선택된 파장의 수, 및 어드레스 필드 크기 간의 관계를 나타내는 표(190)를 도시하고 있다. 이 조합은 하나의 M으로부터 n 인코더 대신 2개의 M/2로부터 n/2 디코더를 필요로 한다. 이 코딩은 M 개의 후보 파장 방법 중에서 n개의 파장을 선택하는 싱글만큼 유효하지는 않지만, 더 단순한 코더 및 디코더를 사용할 수 있다. 30 인코더 및 디코더 중 두 개의 2를 사용함으로써, 60개의 인코더 및 디코더 중 하나의 4 대신, 사용된 룩업 테이블은 870 엔트리를 가지며, 약 388,000 엔트리가 아니다. 이것은 어드레스 필드 크기가 487,635로부터 감소된 189,225로 된다. n=10의 예에 있어서, 40 코더 중에서 하나의 10 대신 20 코더 중 2개의 5를 사용하는 M=40은 각각 15,504로 이루어진 2개의 룩업 테이블로 되며, 각각은 8억 4천 8백만 엔트리로 이루어진 단일의 룩업 테이블에 대향한다.

다른 예에서, 2 이상의 서브블록이 결합될 수 있다. 더 일반적으로, 인코딩은 M/k 인코더 및 디코더 중 n/k의 세트에 대해 설정될 수 있다. 도 16a 및 도 16b는 M/k 인코더 및 디코더 중 n/k의 2, 3, 및 4 세트에 있어서 후보 파장의 수, 선택된 파장의 수, 및 어드레스 필드 크기를 보여주는 표(100)를 도시한다. 도 17은 인코더가 내장된 다중파장 인코더(210)를 도시한다. 먼저, 패킷 스트림이 수신되고, 패킷 어드레스 판독기(316)는 패킷 어드레스를 판독한다. 패킷 어드레스는 인코더(212) 및 디코더(214)로 송신된다. 인코더(212) 및 인코더(214)는 바이너리 M/2로부터 n/2 인코더이며, 이 인코더들은 룩업 테이블에 의해 또는 논리에 의해 실현될 수 있다. 2개의 인코더가 도시되어 있으나, 더 많은 수의 인코더가 사용될 수 있다. 예를 들어, k개의 M/k로부터 n/k 인코더가 있을 수 있다. 인코더는 n과 M에 대해 동일한 값을 가질 수 있거나, 상이한 값을 가질 수 있다.
어드레스는 광 스위치(314)에 공급되고, 이 광 스위치는 파장 생성기(313)에 결합된다. 광 스위치(314)는 선택된 파장 생성기를 광 결합기(342)에 접속하고, 이 광 결합기는 WDM 다중화기일 수 있다. 이러한 어드레스는 광 변조기(322) 내의 패킷 어드레스 판독기(316)로부터 입력 패킷 스트림으로 변조되어, 데이터 및 어드레스를 포함하는 광 패킷 스트림을 생성한다.

도 18은 M/k 파장으로부터 n/k를 k회 선택하기 위한, 다중파장 디코더(150)를 도시하고 있다. 먼저, 스플리터(152)는 입력 광 데이터 스트림을 분할한다. 광 파워 일부는 필터(154)로 진행하고, 이 필터는 AWG WDM 디멀티플렉서일 수 있다. 대안으로, 광 링 공진기가 필터(154)로서 사용될 수 있다. 필터(154)로부터의 출력은 광 수신기(384)로 가고, 이 광 수신기는 필터링된 파장에서 광 파워를 검출한다. 광 수신기(384)의 출력은 디코더(156) 및 디코더(158)로 간다. 2개의 디코더가 도시되어 있으나, 더 많은 디코더, 또는 내장된 디코더가 사용될 수 있다. 디코더는 각각 도시된 바와 같이 동일한 디코더일 수 있다. 대안으로, 디코더들은 다를 수도 있다. 예를 들어, k개의 M/k 중의 n/k 디코더가 있을 수 있다. 디코더(156) 및 디코더(158)의 출력은 스위치(160)로 가고, 가능하다면 스트로브에 대항해서 모듈(264)에서 검사되어 유효성을 판정한다.

광 파워의 다른 부분은 광 지연(388)으로 가고, 그런 다음 스위치(160)로 간다. 스위치(160)는 싱글 스위치이거나, 일련의 스위치일 수 있다. 스위치(160)는 그 선택된 파장을 데이터로 변조한다.

도 19는 광 데이터 스트림 내의 광 어드레스를 인코딩하는 다중파장의 방법에 대한 흐름도(420)를 도시하고 있다. 먼저, 단계(422)에서, 데이터 패킷 어드레스가 판독된다. 이것은 헤더에 의해, 랩퍼에 의해 결정될 수 있거나, 또는 랩퍼에 의해 생성될 수 있다.

그런 다음, 선택적으로, 단계(424)에서, 입력 포토닉 패킷은 역다중화된다. 예를 들어, 어드레스가 n개의 심벌로 인코딩되면, 1/n의 데이터 레이트를 각각 가지는 n개의 역다중화된 스트림은 역다중화에 의해 생성된다.

한편, 단계(428)에서, 어드레스는 인코딩된다. 일례에서, 어드레스는 m-ary 코딩을 사용하여 인코딩되며, n개의 그룹 각각에 대해 m개의 파장 중 1이 선택된다. 대안으로 M개의 후보 파장 중 임의의 n개의 파장이 선택된다. 다른 예에서, M/k 후보 파장 중 n/k 파장으로 이루어진 k개의 세트가 선택된다. 인코더는 이진수 형태의 어드레스를 원하는 형태로 변환한다. 인코딩된 어드레스는 그런 다음 적절한 파장 생성기를 하나 이상의 광 변조기에 결합한다. 파장 코딩이 생성된다. 예를 들어, 이것은 코딩에 기초하여 광 스위치를 사용하는 파장 광 소스를 접속함으로써 수행될 수 있다. n개의 파장 광 소스 중 m의 선택이 선택될 수 있다. 대안으로, M개의 파장 광 소스 중 n이 선택될 수 있다.

마지막으로, 광 데이터를 포함하는 광 스트림은 단계(432)에서 생성된 파장을 변조한다. 출력은 증폭될 수 있다. 출력 신호는 파장에서 인코딩된 어드레스 및 데이터를 포함한다.

도 20은 다중파장 디코딩에 대한 흐름도(440)를 도시한다. 예를 들어, 흐름도(440)에 도시된 방법은 흐름도(420)에 나타난 방법을 사용하여 인코딩된 다중파장 어드레스를 디코딩하는 데 사용될 수 있다. 먼저, 단계(442)에서, 입력 포토닉 패킷이 분할된다. 파장의 주요 부분은 단계(444)로 진행하고, 여기서 예를 들어 수십 나노초만큼 광학적으로 지연된다. 이 지연은 어드레스가 디코딩되는 시간을 제공한다.

광 신호의 다른 부분은 일련의 필터에 의해 단계(446)에서 필터링되는데, 여기서 각각의 파장에 대해 하나의 필터가 있다. 필터링은 광 링 공진기 동조 필터 또는 AWG WDM 디멀티플렉서에 의해 수행될 수 있다. 그런 다음, 단계(448)에서, 파장에 의해 필터링된 출력 광 에너지를 검출하여 각각의 파장에 대해 광 파워가 있는지를 판정한다.

다음, 단계(450)에서, 검출된 광 에너지는 선택적으로 디코딩될 수 있다. 마지막으로, 단계(452)에서, 광 데이터는 광 어드레스와 교환되어, 디코딩된 신호를 생성한다.

몇몇 실시예에 대해 본 개시에 제공되었으나, 개시된 시스템 및 방법은 본 개시의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 많은 다른 특정한 형태로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 제공된 예는 설명으로서 파악되어야지 제한으로서 파악되어서는 안 되며, 그 의도는 여기에 주어진 상세한 설명에 대한 제한이 아니다는 것이다. 예를 들어, 다양한 요소 및 구성요소는 다른 시스템에 결합 또는 통합될 수 있거나 소정의 특징은 생략될 수 있거나 실현되지 않을 수도 있다.

또한, 다양한 실시예에 독립 또는 별도로 설명되고 도해된 기술, 시스템, 서브시스템 및 방법은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 시스템, 모듈, 기술 또는 방법과 결합되거나 통합될 수 있다. 결합되거나 직접 결합되거나 서로 통신하는 것으로 도시되고 설명된 다른 항목들은 전기적으로, 기계적으로, 또는 그렇지 않은 다른 방식으로든 간에 일부의 인터페이스, 장치, 또는 중간의 구성요소를 통해 직접적으로 결합 또는 통신될 수 있다. 변경, 대체, 및 대안의 다른 예들은 당업자에 의해 확인될 수 있으며 여기에 개시된 정신 및 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.

Claims (23)

1. 다중파장 인코딩을 위한 방법으로서,
   인코딩 장치가, 어드레스 및 데이터를 가지는 입력 패킷 스트림을 수신하는 단계;
   상기 인코딩 장치가 상기 입력 패킷 스트림의 어드레스를 인코딩하여 인코딩된 어드레스를 작성하는 단계;
   상기 인코딩 장치가 M개의 후보 파장 중에서 상기 인코딩된 어드레스에 대응하는 n개의 파장의 조합을 선택하고, 상기 인코딩 장치가 상기 인코딩된 어드레스에 대응하는 n개의 선택된 파장을 생성하는 단계 - 여기서 M은 정수이며 n은 M보다 작은 정수임 - ; 및
   상기 인코딩 장치가, 상기 입력 패킷 스트림을 사용하여 상기 n개의 파장을 변조함으로써, 상기 선택된 파장과 상기 입력 패킷 스트림의 데이터를 가지는 출력 광 패킷 스트림을 생성하는 단계
   를 포함하는 다중파장 인코딩을 위한 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 M개의 후보 파장은 k개의 그룹의 후보 파장으로 분할되고, 각각의 그룹은 M/k개의 후보 파장을 포함하며, n/k개의 파장이 각각의 그룹으로부터 선택되는, 다중파장 인코딩을 위한 방법.
3. 다중파장 어드레스를 디코딩하는 방법으로서,
   디코딩 장치가 복수의 파장을 가지는 입력 광 패킷 스트림을 제1 광 스트림과 제2 광 스트림으로 분할하는 단계;
   상기 디코딩 장치가 상기 제1 광 스트림에 광 파워(optical power)가 존재하는지를 검출하여, M개의 후보 파장 중에서 상기 광 파워에 대응하는 n개의 파장을 생성하는 단계 - 여기서 M은 정수이고, n은 M보다 작은 정수임 - ; 및
   상기 n개의 파장에 기초하여 어드레스를 디코딩하는 단계
   를 포함하는 다중파장 어드레스를 디코딩하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 M개의 후보 파장은 k개의 그룹의 후보 파장으로 분할되고, 각각의 그룹은 M/k개의 후보 파장을 포함하며, n/k개의 파장이 각각의 그룹에 대해 생성되는, 다중파장 어드레스를 디코딩하는 방법.
5. 입력 패킷 스트림의 어드레스의 다중파장 인코딩을 위한 시스템으로서,
   입력 패킷 스트림의 어드레스를 결정하도록 구성되어 있는 패킷 스트림 어드레스 판독기;
   상기 패킷 스트림 어드레스 판독기에 결합되어 있는 적어도 하나의 인코더 - 상기 적어도 하나의 인코더는 M개의 후보 파장 중에서 n개의 파장을 선택하여 상기 어드레스를 인코딩하도록 구성됨 - ;
   M개의 파장 소스;
   상기 M개의 파장 소스에 결합되어 있는 복수의 스위치; 및
   광 변조기
   를 포함하고,
   상기 복수의 스위치는, 상기 입력 패킷 스트림을 사용함으로써 상기 n개의 파장을 변조하기 위해, 상기 M개의 파장 소스로부터 선택된 n개의 파장 소스를 상기 광 변조기에 결합하도록 구성되며, 여기서 M은 정수이고, n은 M보다 작은 정수인, 다중파장 인코딩을 위한 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 M개의 후보 파장은 k개의 그룹의 후보 파장으로 분할되고, 각각의 그룹은 M/k개의 후보 파장을 포함하며,
   각각의 그룹으로부터 n/k개의 파장을 선택하도록 구성된 k개의 인코더를 더 포함하는 다중파장 인코딩을 위한 시스템.
7. 입력 광 패킷 스트림의 어드레스를 라우팅하는 패킷의 다중파장 디코딩을 위한 시스템으로서,
   입력 광 패킷 스트림을 제1 광 스트림 및 제2 광 스트림으로 분할하도록 구성되어 있는 스플리터;
   M개의 후보 파장 중의 n개의 파장에 대해, 상기 제1 광 스트림의 광 파워(optical power)가 존재하는지를 검출하도록 구성된 광 필터 및 광 검출기 - 여기서 M은 정수이고, n은 M보다 작은 정수임 - ; 및
   상기 n개의 파장에 기초하여 어드레스를 디코딩하도록 구성된 디코더
   를 포함하는 다중파장 디코딩을 위한 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 M개의 후보 파장은 k개의 그룹의 후보 파장으로 분할되고, 각각의 그룹은 M/k개의 후보 파장을 포함하며, n/k개의 파장이 각각의 그룹에 대해 생성되고, 상기 디코더가 각각의 그룹에 대해 제공되는, 다중파장 디코딩을 위한 시스템.
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