JP5960265B2 - 空間分割多重システムのための方法および装置 - Google Patents

Description

本出願は、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｓｐａｃｅ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称の、２０１１年９月２日に出願した米国仮特許出願第６１／５３０，９２９号の優先権を主張するものである。

本発明は、光通信機器に関し、より詳細には、しかし排他的にではなく、伝送媒体としてマルチコアファイバ（ＭＣＦ）、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）、少数モードファイバ（ＦＭＦ）、または公称非結合シングルモードファイバ（ＳＭＦ）で作製されたリボンケーブルを使用する空間分割多重（ＳＤＭ）システムにおける光通信信号の伝送に関する。

本節では、本明細書に記載の発明のより良い理解を促進するのに役立ち得る態様を紹介する。したがって、本節の記述は、このことを考慮に入れて読まれるべきあり、何が先行技術であるかまたは何が先行技術でないかについての自認と理解されるべきではない。

伝送媒体を通って進む信号間の性能変動は、例えば空間分割多重（ＳＤＭ）システムの伝送性能を含めて、システムの伝送性能を悪化させる。したがって、そのような伝送システムに関連する１つの技術的問題は、伝送媒体としてマルチコアファイバ（ＭＣＦ）、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）、少数モードファイバ（ＦＭＦ）、または公称非結合シングルモードファイバ（ＳＭＦ）で作製されたリボンケーブルを使用するＳＤＭシステムの伝送性能をどのように向上させるかである。特に、ＭＣＦの複数のコア、またはＭＭＦの複数のモード、またはリボンケーブルの複数のファイバを通って進む信号間の性能変動は、伝送性能を改善するために最小化される必要がある。

そのような伝送システムの伝送性能に対処するための１つの既存の解決策は、より良い改善されたファイバ設計および製造によって、損失、分散、およびクロストークなどのＭＣＦの伝送特性の均一性を高めることである。しかし、この手法は、性能による利益を制限してきたし、均一性要求が増大するにつれてますます費用がかかるようになる。さらに、ＭＭＦでは、一般に、より高次のモードの損失は基本モードの損失より大きく、異なるモードの損失を均一にすることは難しい。

ＭＣＦベースの伝送システムの一実施形態によれば、ＭＣＦスパンのコアのそれぞれを通って進む光信号は、次のＭＣＦスパンにおける別のコアに移される。このコアツーコア信号ローテーションは、ＭＣＦ伝送リンクに沿って複数の位置において続けられ得る。コアツーコアローテーションが適用される位置は、（１）光アド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）サイト、（２）光増幅器サイト、または（３）（１）および（２）の組合せでよい。コアツーコアローテーションを行うことにより、損失、分散、および信号到着時間の均一性は、大いに改善されることが可能であり、それによってシステム性能全体を高めることができる。１つまたは複数のコアまたはモードはその他のコアまたはモードに関連するクロストークを増大させている可能性があるので、前述の技法の諸実施形態は、クロストークペナルティを空間多重信号のすべてに分配することにより、空間多重信号の性能変動を低減するのに役立ち得る。さらに、ＯＡＤＭおよび光増幅器における損失リプルおよび偏光依存損失（ＰＤＬ）などいくつかの光部品欠陥から生じるシステム劣化は、コアツーコアローテーションの「平均化」効果によって低減され得る。

ＭＭＦでは、一般に、異なるモードは異なる伝送特性を有する。次世代のタイトにパックされたリボンケーブルでは、個々のストランドがケーブルの横断面におけるリボンの中のどこに配置されるかに応じて、異なるストランドは異なる特性を有する可能性がある。したがって、前述のコアツーコアローテーションの基本概念は、ＭＣＦの場合に使用されるコアツーコアローテーションではなく、それぞれモードツーモード信号ローテーションおよびファイバツーファイバローテーションを使用することにより、ＭＭＦベースの伝送システムおよびファイバリボンベースの伝送システムに簡単に拡張され得る。ローテーションについてのこれらの３つの変形形態は、ＭＣＦ、ＭＭＦ、およびファイバリボンが組み合わせて使用されるシステムにおいて一緒に使用され得ることに留意されたい。

例示的実施形態は、添付の図面に関連して行われる以下の詳細な説明からより明確に理解されるであろう。図は、本明細書に記載の非限定的な例示的実施形態を表す。

本発明の一実施形態による空間分割多重（ＳＤＭ）伝送システムの第１の実施形態のブロック図である。 本発明の一実施形態による空間分割多重（ＳＤＭ）伝送システムの第２の実施形態のブロック図である。

図１は、本発明の一実施形態による空間分割多重（ＳＤＭ）伝送システムの第１の実施形態のブロック図を示す。図１は、ＳＤＭ伝送システム１００のためのマルチコアファイバ（ＭＣＦ）伝送におけるコアツーコア信号ローテーションのための第１の実施形態を例示する。ＭＣＦスパンを通って進む光信号は、ＭＣＦの複数の異なるコア上の次のＭＣＦスパンを通って進むように再構成される。図示されているように、波長分割多重（ＷＤＭ）チャネル（Ｃ＿１、Ｃ＿２、…Ｃ＿Ｍ）が、第１のＭＣＦスパン１２０への接続のためにシングルコアツーマルチコアコネクタ１１０に提供されてよい。（ファイバスパンはまた、ファイバセグメントと呼ばれてもよい。）チャネルは、第１の空間割当を有する第１のＭＦＣスパンに提供される。もちろん、光信号またはチャネルは、波長分割多重を利用する必要がない。

ＭＣＦスパン１２０は、光信号によって横切られ、シングルコアツーマルチコアコネクタ１３０に提供される。この点では、空間割当は変更されないままである。シングルコアツーマルチコアコネクタ１３０は、光アドドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）１４０にＷＤＭチャネルを提供する。ＷＤＭチャネルの空間割当の再構成は、Ｍ入力Ｍ出力ＯＡＤＭにおいてＯＡＤＭの出力ポートを、循環コアインデックスシフトを有する次のシングルコアツーマルチコアコネクタ１５０の入力ポートに接続することにより、容易に実行されることが可能であり、Ｍは整数である。例えば、Ｃ＿（１：Ｍ−１）−＞Ｃ＿（２：Ｍ）；Ｃ＿（Ｍ）−＞Ｃ＿１。すなわち、第一に、第１のファイバセグメントの第Ｍ−１チャネルへの空間割当は、次のファイバセグメントにおける次に高いチャネルに切り替えられ、第１のファイバセグメントにおける第Ｍチャネルの空間割当は、次のファイバチャネルにおける第１のチャネルに移される。他の実施形態では、空間割当は、予め定められたパターンに応じて変化してもよい。ＭｘＭ ＯＡＤＭは、ＭｘＭ波長選択スイッチの形態でよい。ＯＡＤＭはまた、再構成可能なＯＡＤＭ、公称上はＲＯＡＤＭでもよい。

図２は、本発明の一実施形態による空間分割多重（ＳＤＭ）伝送システムの第２の実施形態のブロック図を示す。図２は、コアツーコア信号ローテーションが光増幅器の複数の出力とシングルコアツーマルチコアコネクタの複数の入力ポートとの間の接続を適切に構成することにより実現される第２の実施形態を例示する。

例示されたＳＤＭ伝送システム２００において、ＭＣＦスパンを通って進む光信号は、ＭＣＦの複数の異なるコア上の次のＭＣＦスパンを通って進むように再構成される。図示されているように、波長分割多重（ＷＤＭ）チャネル（Ｃ＿１、Ｃ＿２、…Ｃ＿Ｍ）が、第１のＭＣＦセグメント２２０への接続のためにシングルコアツーマルチコアコネクタ１１０に提供される。これらのチャネルは、第１の空間割当を有する第１のＭＦＣスパンに提供される。もちろん、光信号またはチャネルは、波長分割多重を利用する必要がない。

ＭＣＦスパン２２０は、光信号によって横切られ、シングルコアツーマルチコアコネクタ２３０に提供される。この点では、空間割当は変更されないままである。シングルコアツーマルチコアコネクタ２３０は、ＷＤＭチャネルを複数のファイバ増幅器２４０に提供する。一実施形態では、ファイバ増幅器は、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である。ＷＤＭチャネルの空間割当の再構成は、複数の光増幅器２４０の出力とシングルコアツーマルチコアコネクタコネクタ２５０の複数の入力ポートとの間の接続を適切に構成することにより容易に実行され得る。例えば、複数のファイバセグメント間の空間割当は、循環コアインデックスシフトまたは何らかの他の予め定められたパターンに応じて変更されるように変更され得る。

長いＭＣＦは、通常、同じ性能設計で作製され、したがって、損失および分散のコアツーコア不均一性はスパンごとに同様であり得ることに留意されたい。ＭＣＦファイバに沿って複数の異なるコアを通して信号をローテーションさせることは、コアツーコア不均一性の負のシステムインパクトを効果的に低減する。コアツーコア信号ローテーションは、同じ位置から始まり同じ宛先で終わる信号間の到着時間差を低減することができることにも留意されたい。これは、いくつかの用途に有益であり得る。

本発明の原理による他の実施形態では、ＳＤＭ伝送システムの伝送媒体は、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）、少数モードファイバ（ＦＭＦ）、または公称非結合シングルモードファイバ（ＳＭＦ）で作製されたリボンケーブルでよい。ＭＭＦベースの伝送システムでは、図１および２に示されているシングルコアツーマルチコアコネクタは、モードスプリッタで置換される。ＭＣＦ（ＦＭＦ）のためのコアツーコアローテーション（モードツーモード）は、「サブスパン」ベースで実施され得る、例えば、短いファイバセグメントを継なぎ合わせて長いＭＣＦ（ＦＭＦ）ファイバスパンを形成する場合に実施され得ることにも留意されたい。

本明細書に記載の１つまたは複数の実施形態は、マルチコアファイバ（ＭＣＦ）および少数モードファイバ（ＦＭＦ）ベースの伝送システムの性能全体を向上させるのに役立つことが可能であり、これは、高伝送容量をサポートする伝送媒体としてのＭＣＦおよびＦＭＦを利用する次世代光伝送システムにおいて有益である。

一実施形態では、空間分割多重（ＳＤＭ）伝送システムは、伝送媒体の少なくとも２つのセグメントを含み、この場合、２つのセグメントの空間割当は異なる。一実施形態では、空間分割多重（ＳＤＭ）伝送システムは、第１の空間割当を有する伝送媒体の第１のセグメント、および第２の空間割当を有する伝送媒体の第２のセグメントを含み、この場合、第１の空間割当は、第２の空間割当から変化する。

一実施形態では、ＳＤＭ伝送システムの伝送媒体の少なくとも１つのそれぞれのセグメントは、マルチコアファイバ（ＭＣＦ）、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）、少数モードファイバ（ＦＭＦ）、または公称非結合シングルモードファイバ（ＳＭＦ）で作製されたリボンケーブルである。

一実施形態では、第２の空間割当は、第１の空間割当のローテーションバージョンである。一実施形態では、第２の空間割当は、予め定められたパターンに応じて第１の空間割当から変化する。

一実施形態では、第２のセグメントのファイバコアは、第１のセグメントのファイバコアに接続され、第１のセグメントの第１のファイバコアは、第２のセグメントの第１のファイバコア以外のものに接続される。したがって、第１のセグメントの第１のファイバコアは、第２のセグメントの対応する第１のファイバコア以外の第２のセグメントのファイバに接続される。一実施形態では、第２のセグメントの空間モードは、第１のセグメントの空間モードに接続され、第１のセグメントの第１の空間モードは、第２のセグメントの第１の空間モード以外のものに接続される。したがって、第１のセグメントの第１の空間モードは、第２のセグメントの対応する第１の空間モード以外の第２のセグメントの空間モードに接続される。一実施形態では、第２のセグメントのファイバは、第１のセグメントのファイバに接続され、第１のセグメントの第１のファイバは、第２のセグメントの第１のファイバ以外のものに接続される。したがって、第１のセグメントの第１のコアを進む光信号は、第２のセグメントの対応する第１のコア以外の第２のセグメントのコアに移される。

一実施形態では、空間割当は、光アドドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）によって第１のセグメントと第２のセグメントとの間で変更される。（ＯＡＤＭ）は、再構成可能な光アドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）でよい。他の実施形態では、光アドドロップマルチプレクサは、Ｎ入力Ｎ出力光スイッチを含む。

一実施形態では、空間割当は、ファイバ増幅器によって第１のセグメントと第２のセグメントとの間で変更される。他の実施形態では、ファイバ増幅器は、Ｎ入力Ｎ出力のエルビウムドープファイバ増幅器である。

一実施形態では、ＳＤＭ伝送システムは、送信機および受信機を含み、第１のセグメントおよび第２のセグメントは、送信機と受信機との間のリンクを含む。他の実施形態では、ＳＤＭ伝送システムは、第１の光アドドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）および第２のＯＡＤＭを含み、第１のセグメントおよび第２のセグメントは、第１のＯＡＤＭと第２のＯＡＤＭとの間のリンクを含む。他の実施形態では、ＳＤＭ伝送システムは、第１の増幅器および第２の増幅器を含み、この場合、第１のセグメントおよび第２のセグメントは、第１の増幅器と第２の増幅器との間のリンクを含む。

一実施形態では、方法は、第１の空間割当を有する伝送媒体の第１のセグメント上の光信号を取得するステップと、異なる空間割当を有する伝送媒体の第２のセグメント上の光信号を転送し、それによって光信号の空間割当を変更するステップとを含む。

一実施形態では、伝送媒体は、マルチコアファイバ（ＭＣＦ）、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）、少数モードファイバ（ＦＭＦ）、または公称非結合シングルモードファイバ（ＳＭＦ）で作製されたリボンケーブルである。一実施形態では、伝送媒体は、マルチコアファイバ（ＭＣＦ）であり、転送するステップは、第１のセグメントの第１のコアを進む光信号を第２のセグメントの第１のコア以外のコアに移すステップを含む。他の実施形態では、第１のセグメントの第１のコアを進む光信号は、第２のセグメントの対応する第１のコア以外の第２のセグメントのコアに移される。

一実施形態では、伝送媒体は、マルチモードファイバ（ＭＭＦ）または少数モードファイバ（ＦＭＦ）であり、転送するステップは、第１のセグメントの第１のモードを進む光信号を第２のセグメントの第１のモード以外のモードに移すステップを含む。他の実施形態では、第１のセグメントの第１のモードを進む光信号は、第２のセグメントの対応する第１のモード以外の第２のセグメントのモードに移される。

一実施形態では、伝送媒体は、公称非結合シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を含むリボンケーブルであり、転送するステップは、第１のセグメントの第１のシングルモードファイバを進む光信号を第２のセグメントの第１のシングルモードファイバ以外のシングルモードファイバに移すステップを含む。他の実施形態では、第１のセグメントの第１のシングルモードファイバを進む光信号は、第２のセグメントの対応する第１のシングルモードファイバ以外の第２のセグメントのシングルモードファイバに移される。

一実施形態では、光信号の空間割当を変更するステップは、光アド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）サイト、再構成可能なアド／ドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）サイト、光増幅器サイト、ファイバスパンにおける点、またはそれらの組合せにおいて行われる。

一実施形態では、取得するステップおよび転送するステップは、伝送リンクに沿って複数の位置において実行され、それによって空間割当変更が伝送リンクに沿って複数の位置において実行される。空間割当変更は、循環方式で、または予め定められたパターンに応じて実行されてよい。

一実施形態では、第１のセグメントおよび第２のセグメントは、送信機と受信機との間のリンクを含む。一実施形態では、第１のセグメントおよび第２のセグメントは、２つの光アド／ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）間のリンクを含む。一実施形態では、第１のセグメントおよび第２のセグメントは、２つの増幅器間のリンクを含む。

様々な提供された実施形態は、より良い（改善された）ファイバ設計および製造を生成することに基づく既存の従来の手法に比べて、ＭＣＦの複数のコアを通って進む信号間の性能変動に対処するための新規の異なる手法、システムレベルの手法を提供する。結果として、本明細書で提供される諸実施形態は、実質的に追加のコストなしにシステム性能を改善することができる。

本発明は、例示的実施形態に関連して説明されてきたが、この説明は限定的な意味で解釈されることを意図するものではない。説明された諸実施形態の様々な変更形態、ならびに本発明が関連する当業者には明らかである本発明の他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に明示されている本発明の原理および範囲内にあるとみなされる。

別途明示的に記載されていない限り、各数値および範囲は、用語「約」または「およそ」がその数値または範囲の値の前にあるかのように、近似値であると解釈されるべきである。

請求項における図番および／または図参照ラベルの使用は、請求項の解釈を容易にするために本特許請求の主題の１つまたは複数の可能な実施形態を識別することを意図するものである。そのような使用は、それらの請求項の範囲を対応する図に示されている実施形態に必ずしも限定すると解釈されるべきではない。

添付の特許請求の範囲に記載の方法クレームにおける要素は、もしあれば、対応するラベリングによって特定の順序で記載されるが、請求項の記述がそれらの要素のいくつかまたはすべてを実施するための特定の順序を別途暗示しない限り、それらの要素は、必ずしもその特定の順序で実施されることに限定されることを意図するものではない。

本明細書における「一実施形態」または「実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれてよいことを意味する。本明細書内の様々な箇所における語句「一実施形態では」は、必ずしもすべて同じ実施形態を指すわけではなく、他の実施形態を必然的に相互に排除する別々のまたは二者択一の実施形態でもない。用語「実装形態」にも同じことが当てはまる。

さらに、本明細書では、用語「結合する」、「結合すること」、「結合される」、「接続する」、「接続すること」、または「接続される」は、エネルギーが２つ以上の要素間で伝達されることを可能にし、必ずしも必要ではないが１つまたは複数の追加の要素の介在が企図される当技術分野で知られているまたは今後開発される任意の方式を指す。逆に、用語「直接結合される」、「直接接続される」などは、そのような追加の要素がないことを暗示する。

本明細書および図面は、本発明の原理を例示するにすぎない。したがって、当業者は、本明細書に明示的に記載または示されていないが本発明の原理を実施し本発明の趣旨および範囲内に含まれる様々な構成を考案することができるであろうことが理解されるであろう。さらに、本明細書に記載のすべての例は、本発明者（複数可）によって当技術を推進するために提供された本発明の原理および概念を読者が理解するのを支援するための教育目的のためであるにすぎず、そのような特に記載された例および条件に限定されないと解釈されるべきであることを主に明示的に意図するものである。さらに、本明細書において本発明の原理、態様、および実施形態を記載するすべての記述、ならびにそれらの特定の例は、それらの均等物を包含することを意図するものである。

図に示されている様々な要素の機能は、「プロセッサ」および「コントローラ」とラベリングされた任意の機能ブロックを含めて、専用ハードウェアならびに適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用によって提供され得る。プロセッサによって提供される場合は、機能は単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、またはそれらのうちのいくつかは共有され得る複数の個別プロセッサによって提供され得る。さらに、用語「プロセッサ」または「コントローラ」の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に指すと解釈されるべきではなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを格納するための読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性ストレージを、限定なしに、暗示的に含んでよい。さらに、通常のおよび／またはカスタムの他のハードウェアが含まれてもよい。

Claims (4)

1. 空間分割多重（ＳＤＭ）伝送システムであって、
   マルチコア光ファイバの第１および第２のセグメントと、
   波長分割多重光信号の波長チャネルをアドおよびドロップするように構成された光アドドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）と、
   前記第１のセグメントの個々のコアを前記ＯＡＤＭの入力に接続するように構成された第１のシングルコアツーマルチコアコネクタと、
   前記ＯＡＤＭの出力を前記第２のセグメントの個々のコアに接続するように構成された第２のシングルコアツーマルチコアコネクタとを備え、
   前記第１のセグメントの第１のファイバコアは、前記第１のセグメントの前記第１のファイバコアに対応するファイバコア以外の前記第２のセグメントのファイバコアに接続される、空間分割多重（ＳＤＭ）伝送システム。
2. 前記第２のマルチコア光ファイバの前記光コアの空間割当が、循環方式で、前記第１のマルチコア光ファイバの前記光コアの空間割当から変更される、請求項１に記載のＳＤＭ伝送システム。
3. 前記ＯＡＤＭが、再構成可能な光アドドロップマルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）を備える、請求項１に記載のＳＤＭ伝送システム。
4. 第１のマルチコア光ファイバセグメント上の光信号を取得することと、
   第２のマルチコア光ファイバセグメントに光信号を転送することとを含み、
   光信号は、前記第１のセグメントの個々のコアを光アドドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）または光増幅器の入力に接続する第１のシングルコアツーマルチコアコネクタによって転送され、
   光信号は、前記ＯＡＤＭまたは前記光増幅器の出力を前記第２のセグメントの個々のコアに接続する第２のシングルツーマルチコアコネクタによって転送され、
   前記第１および第２のマルチコア光ファイバセグメントの光コアの空間割当は、前記第１のセグメントの第１のファイバコアが、前記第１のセグメントの前記第１のファイバコアに対応するファイバコア以外の前記第２のセグメントの単一のファイバコアに接続されるように変更される、方法。

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