特許 6981101 ノイズマージン監視及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6981101

(24)【登録日】2021年11月22日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】ノイズマージン監視及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/079 20130101AFI20211202BHJP

   H04B 10/69 20130101ALI20211202BHJP

【ＦＩ】

   H04B10/079 150

   H04B10/69

【請求項の数】18

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-160706(P2017-160706)

(22)【出願日】2017年8月24日

(65)【公開番号】特開2018-67910(P2018-67910A)

(43)【公開日】2018年4月26日

【審査請求日】2020年5月14日

(31)【優先権主張番号】15/296,661

(32)【優先日】2016年10月18日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】ボウダ・マーティン

【審査官】 鴨川 学

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−３２６７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８３８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９９／０４８２３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３１７０７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０００８６６３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ １０／０７９

Ｈ０４Ｂ １０／６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光トランスポートネットワークの中のネットワークリンクを監視する方法であって、前記方法は、
第１期間の間に、受信機においてデータストリームに第１レベルの追加ノイズを注入するステップと、
前記第１期間について第１ビット誤り率（ＢＥＲ）を計算するステップと、
第２期間の間に、前記受信機において前記データストリームに第２レベルの追加ノイズを注入するステップであって、前記第２レベルの追加ノイズは前記第１レベルの追加ノイズと異なり、前記第１及び第２期間は重なり合わない、ステップと、
前記第２期間について第２ＢＥＲを計算するステップと、
前記第１ＢＥＲ及び前記第２ＢＥＲに基づき、前記ネットワークリンクの特性を決定するステップであって、前記ネットワークリンクの前記特性は、前記ネットワークリンクの信号対雑音比（ＳＮＲ）とＢＥＲとの間の関係である、ステップと、
を有する方法。

【請求項2】

前記第１レベルの追加ノイズを注入するステップ、及び前記第２レベルの追加ノイズを注入するステップは、第３期間の間、繰り返される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第３期間について第３ＢＥＲを計算するステップ、を更に有する請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第３ＢＥＲを目標ＢＥＲに調整するために前記第１期間及び前記第２期間を変更するステップ、を更に有し、前記目標ＢＥＲは前記ネットワークリンクの前方誤り訂正閾より低い、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記第１期間が、所定閾だけ、前記第２期間を超えるとき、措置を講じるステップ、を更に有する請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記措置は、警告の発行を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記措置は、前記ネットワークリンクにおけるＳＮＲの調整を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項8】

前記ネットワークリンクの特性に基づき前記ネットワークリンクのノイズマージンを調整するステップ、を更に有する請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記ノイズマージンは、前記第１レベルの追加ノイズ及び前記第２レベルの追加ノイズに対応する、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

光トランスポートネットワークの中の受信機であって、前記受信機は、
ノイズ生成器と、
前記ノイズ生成器に結合される制御部と、
を有し、前記制御部は、
第１期間の間、データストリームに第１レベルの追加ノイズを注入するよう前記ノイズ生成器に指示し、前記データストリームはネットワークリンクを介して受信されるデータを有し、
前記第１期間について第１ビット誤り率（ＢＥＲ）を計算し、
第２期間の間、前記データストリームに第２レベルの追加ノイズを注入するよう前記ノイズ生成器に指示し、前記第２レベルの追加ノイズは前記第１レベルの追加ノイズと異なり、前記第１及び第２期間は重なり合わず、
前記第２期間について第２ＢＥＲを計算し、
前記第１ＢＥＲ及び前記第２ＢＥＲに基づき、前記ネットワークリンクの特性を決定する、
よう構成され、前記ネットワークリンクの前記特性は、前記ネットワークリンクの信号対雑音比（ＳＮＲ）とＢＥＲとの間の関係である、受信機。

【請求項11】

前記制御部は、第３期間の間、前記第１レベルの追加ノイズ及び前記第２レベルの追加ノイズを注入するよう前記ノイズ生成器に指示することを繰り返す、請求項１０に記載の受信機。

【請求項12】

前記制御部は、前記第３期間について第３ＢＥＲを計算するよう更に構成される、請求項１１に記載の受信機。

【請求項13】

前記制御部は、前記第３ＢＥＲを目標ＢＥＲに調整するために前記第１期間及び前記第２期間を変更するよう更に構成され、前記目標ＢＥＲは前記ネットワークリンクの前方誤り訂正閾より低い、請求項１２に記載の受信機。

【請求項14】

前記制御部は、前記第１期間が、所定閾だけ、前記第２期間を超えるとき、措置を講じるよう更に構成される、請求項１３に記載の受信機。

【請求項15】

前記措置は、警告の発行を含む、請求項１４に記載の受信機。

【請求項16】

前記措置は、前記ネットワークリンクにおけるＳＮＲの調整を含む、請求項１４に記載の受信機。

【請求項17】

前記制御部は、前記ネットワークリンクの特性に基づき前記ネットワークリンクのノイズマージンを調整するよう更に構成される、請求項１０に記載の受信機。

【請求項18】

光トランスポートネットワークの中のネットワークリンクを監視する方法であって、前記方法は、
第１期間の間に、受信機においてデータストリームに第１レベルの追加ノイズを注入するステップと、
前記第１期間について第１ビット誤り率（ＢＥＲ）を計算するステップと、
第２期間の間に、前記受信機において前記データストリームに第２レベルの追加ノイズを注入するステップであって、前記第２レベルの追加ノイズは前記第１レベルの追加ノイズと異なり、前記第１及び第２期間は重なり合わない、ステップと、
第３期間について第２ＢＥＲを計算するステップであって、前記第３期間は前記第１及び第２期間を含む、ステップと、
前記第１ＢＥＲ及び前記第２ＢＥＲに基づき、前記ネットワークリンクの特性を決定するステップであって、前記ネットワークリンクの前記特性は、前記ネットワークリンクの信号対雑音比（ＳＮＲ）とＢＥＲとの間の関係である、ステップと、
を有する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、光通信ネットワークに関し、より詳細には、光通信ネットワークにおけるノイズマージンを監視及び制御するシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電気通信システム、ケーブルテレビシステム、データ通信ネットワークは、光ネットワークを用いて、遠隔地点間で大量の情報を迅速に伝達する。光ネットワークでは、情報は、光ファイバを通じて光信号の形式で伝達され得る。光ファイバは、長距離に渡り信号を伝達可能なガラスの細い紐を有し得る。光ネットワークは、ネットワーク内で種々の動作を実行するために、増幅器、分散補償器、マルチプレクサ／デマルチプレクサフィルタ、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）、光スイッチ、カプラ、等のような種々の光学要素を有して良い。

【0003】

光ネットワークの中のノイズは、データ送信を破損し、光信号によりデータを信頼できるように送信し及び受信するネットワーク能力に影響を与える場合がある。例えば、ノイズは、送信機からのデータの１又は複数のビットが受信機において誤って解釈されるビット誤りを引き起こす場合がある。光ネットワークは、ネットワークノイズにより引き起こされるビット誤りを検出し訂正する技術を利用する場合が多い。しかしながら、このような誤り訂正技術は、ビット誤り率が特定閾を超えると、機能停止してしまう場合がある。

【0004】

ネットワークの中のノイズは、ネットワーク状態及び機器の変化に起因して時間に渡り変動し得る。したがって、ビット誤り率がビット誤り率閾より低いことを保証するために、ノイズマージンが使用される場合がある。ノイズマージンが増大すると、回復不能なビット誤りが生じる可能性は低くなる。しかしながら、増大したノイズマージンは、ネットワークの送信距離及び／又は通信スループットを制限することがある。したがって、現在ネットワーク状態に基づき最適ノイズマージンを選択するために、時間に渡りネットワーク上のノイズを監視することが望ましい場合がある。

【発明の概要】

【0005】

特定の実施形態では、光トランスポートネットワークにおいてネットワークリンクを監視する方法は、第１期間の間、受信機においてデータストリームに第１レベルの追加ノイズを注入するステップを有する。方法は、第１期間について第１ビット誤り率（ＢＥＲ）を計算するステップを更に有する。方法は、第２期間の間、受信機においてデータストリームに第２レベルの追加ノイズを注入するステップを更に有し、第２レベルの追加ノイズは第１レベルの追加ノイズと異なり、第１及び第２期間は重なり合わない。方法は、第２期間について第２ＢＥＲを計算するステップを更に有する。さらに、方法は、第１ＢＥＲ及び第２ＢＥＲに基づきネットワークリンクの特性を決定するステップを有する。

【0006】

別の実施形態では、光トランスポートネットワークの中の受信機は、ノイズ生成器を有する。受信機は、ノイズ生成器に結合される制御部を更に有する。制御部は、第１の期間の間、データストリームに第１レベルの追加ノイズを注入するようノイズ生成器に指示するよう構成される。データストリームは、ネットワークリンクを介して受信されるデータを有する。制御部は、第１期間について第１ビット誤り率（ＢＥＲ）を計算するよう更に構成される。制御部は、第２期間の間、データストリームに第２レベルの追加ノイズを注入するようノイズ生成器に指示するよう更に構成され、第２レベルの追加ノイズは第１レベルの追加ノイズと異なり、第１及び第２期間は重なり合わない。さらに、制御部は、第２期間について第２ＢＥＲを計算するよう構成されて良い。さらに、制御部は、第１ＢＥＲ及び第２ＢＥＲに基づきネットワークリンクの特性を決定するよう構成される。

【0007】

別の実施形態では、光トランスポートネットワークにおいてネットワークリンクを監視する方法は、第１期間の間、受信機においてデータストリームに第１レベルの追加ノイズを注入するステップを有する。方法は、第１期間について第１ビット誤り率（ＢＥＲ）を計算するステップを更に有する。方法は、第２期間の間、受信機においてデータストリームに第２レベルの追加ノイズを注入するステップを更に有し、第２レベルの追加ノイズは第１レベルの追加ノイズと異なり、第１及び第２期間は重なり合わない。方法は、第３期間について第２ＢＥＲを計算するステップを更に有し、第３期間は第１期間及び第２期間を含む。方法は、第１ＢＥＲ及び第２ＢＥＲに基づきネットワークリンクの特性を決定するステップを更に有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本発明並びにその特徴及び利点のより完全な理解のため、添付の図と共に以下の説明を参照する。

【図1】光トランスポートネットワークの一実施形態の選択された要素のブロック図である。

【図2】光ネットワークの中の受信機の一実施形態の選択された要素のブロック図である。

【図3】ネットワークリンク上のビット誤り率と信号対雑音比との間の関係を示すグラフである。

【図4】２つのレベルの追加ノイズによるビット誤りを有する例示的なデジタルストリームを示す。

【図5】時間に渡る例示的なネットワークリンクのビット誤り率を示すグラフである。

【図6】光ネットワークにおいてノイズマージンを監視及び制御する方法の選択された要素のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の説明では、開示の主題の議論を容易にするために例として詳細事項が説明される。しかしながら、当業者には、開示の実施形態が例示であること及び全ての可能な実施形態を網羅するものではないことが明らかである。

【0010】

本開示を通じて、ハイフンで結んだ形式の参照符号は、１つの要素の特定のインスタンスを表し、ハイフンを有しない形式の参照符号は、要素を一般的又は集合的に表す。したがって、例として（図示しない）、装置１２−１は、装置クラスのインスタンスを表し、装置１２として集合的に言及されて良く、それらのうちの任意のものが装置１２として一般的に言及されて良い。図及び説明の中で、同様の記号は同様の要素を表す。

【0011】

図を参照すると、図１は、光通信システムを表し得る光ネットワーク１０１の例示的な実施形態を示す。光ネットワーク１０１は、光ネットワーク１０１のコンポーネントにより通信される１又は複数の光信号を運ぶために、１又は複数の光ファイバ１０６を有して良い。光ネットワーク１０１のネットワーク要素は、ファイバ１０６により互いに結合され、１又は複数の送信機１０２、１又は複数のマルチプレクサ（ＭＵＸ）１０４、１又は複数の光増幅器１０８、１又は複数の光アド／ドロップマルチプレクサ（optical add/drop multiplexer：ＯＡＤＭ）１１０、及び１又は複数のデマルチプレクサ（ＤＥＭＵＸ）１０５、及び１又は複数の受信機１１２を有して良い。

【0012】

光ネットワーク１０１は、端末ノードを有するポイントツーポイント型光ネットワーク、リング型光ネットワーク、メッシュ型光ネットワーク、又は任意の他の適切な光ネットワーク若しくは光ネットワークの組合せを有して良い。光ネットワーク１０１は、短距離都市域ネットワーク、長距離都市間ネットワーク、又は任意の他の適切なネットワーク若しくはネットワークの組合せの中で用いられて良い。光ネットワーク１０１の容量は、例えば、１００Ｇｂｉｔ／ｓ、４００Ｇｂｉｔ／ｓ、又は１Ｔｂｉｔ／ｓを有して良い。光ファイバ１０６は、非常に低損失で長距離に渡り信号を伝達可能なガラスの細い紐を有して良い。光ファイバ１０６は、光伝送のために種々の異なるファイバから選択される適切な種類のファイバを有して良い。光ファイバ１０６は、ＳＭＦ（Single−Mode Fiber）、Ｅ−ＬＥＡＦ（Enhanced Large Effective Area Fiber）、又はＴＷ−ＲＳ（TrueWave（登録商標）Reduced Slope）ファイバのような任意の適切な種類のファイバを有して良い。

【0013】

光ネットワーク１０１は、光ファイバ１０６を介して光信号を送信する装置を有して良い。情報は、波長に関する情報を符号化するために１又は複数の光の波長の変調により、光ネットワーク１０１を通じて送信及び受信されて良い。光ネットワークでは、光の波長は、光信号に含まれるチャネル（本願明細書では「波長チャネル」としても参照される）とも称されることがある。各チャネルは、光ネットワーク１０１を通じて特定量の情報を伝達して良い。

【0014】

光ネットワーク１０１の情報容量及び伝送能力を増大するために、複数のチャネルで送信される複数の信号は、単一の広帯域光信号に結合されて良い。複数のチャネルで情報を通信するプロセスは、光学的にＷＤＭ（wavelength division multiplexing）として言及される。ＣＷＤＭ（Coarse wavelength division multiplexing）は、通常２０ｎｍより大きく１６個の波長より少ない、少ないチャネル数を有する広く間隔の開けられた波長の、１本のファイバへの多重化を表す。また、ＤＷＤＭ（dense wavelength division multiplexing）は、通常０．８ｎｍより狭い間隔で４０個より多い、多くのチャネル数を有する密な間隔の波長の、１本のファイバへの多重化を表す。ＷＤＭ又は他の複数波長多重送信技術は、光ファイバ当たりの集約帯域幅を増大するために、光ネットワークで用いられる。ＷＤＭ無しでは、光ネットワークにおける帯域幅は、たった１波長のビットレートに制限され得る。より大きな帯域幅により、光ネットワークは、より多くの情報を送信できる。光ネットワーク１０１は、ＷＤＭ又は何らかの他の適切な多チャネル多重化技術を用いて異なるチャネルを送信し、多チャネル信号を増幅して良い。

【0015】

光ネットワーク１０１は、特定の波長又はチャネルで、光ネットワーク１０１を通じて光信号を送信する１又は複数の光送信機（Ｔｘ）１０２を有して良い。送信機１０２は、電気信号を光信号に変換し該光信号を送信するシステム、機器、又は装置を有して良い。例えば、送信機１０２は、それぞれ、レーザと、電気信号を受信し該電気信号に含まれる情報を特定の波長でレーザにより生成される光のビームに変調し光ネットワークを通じて信号を伝達するビームを送信する変調器と、を有して良い。

【0016】

マルチプレクサ１０４は、送信機１０２に結合されて良く、送信機１０２により、例えばそれぞれ個々の波長で送信される信号を、ＷＤＭ信号に結合するシステム、機器又は装置であって良い。

【0017】

光増幅器１０８は、光ネットワーク１０１の中の多チャネル信号を増幅して良い。光増幅器１０８は、特定長のファイバ１０６の前又は後に置かれて良い。光増幅器１０８は、光信号を増幅するシステム、機器又は装置を有して良い。例えば、光増幅器１０８は、光信号を増幅する光リピータを有して良い。この増幅は、光−電気又は電気−光変換により実行されて良い。幾つかの実施形態では、光増幅器１０８は、希土類元素をドープされた光ファイバを有し、ドープ光ファイバ増幅素子を形成して良い。信号がファイバを通過するとき、外部エネルギがポンプの形式で印可され、光ファイバのドープされた部分の原子を励起し、光信号の強度を増大する。一例として、光増幅器１０８は、エルビウムドープファイバ増幅器（erbium−doped fiber amplifier：ＥＤＦＡ）を有して良い。

【0018】

ＯＡＤＭ１１０は、ファイバ１０６を介して光ネットワーク１０１に結合されて良い。ＯＡＤＭ１１０は、ファイバ１０６から光信号を（例えば、個々の波長で）アッド又はドロップするシステム、機器又は装置を有しても良いアッド／ドロップモジュールを有して良い。ＯＡＤＭ１１０を通過した後に、光信号は、ファイバ１０６に沿って宛先へと直接進んで良く、或いは、信号は、宛先に達する前に、１又は複数の追加ＯＡＤＭ１１０及び／又は光増幅器１０８を通過して良い。

【0019】

光ネットワーク１０１の特定の実施形態では、ＯＡＤＭ１１０は、ＷＤＭ信号の個々の又は複数の波長をアッド又はドロップできるＲＯＡＤＭ（reconfigurable OADM）を表して良い。個々の又は複数の波長は、例えば、ＲＯＡＤＭに含まれ得るＷＳＳ（wavelength selective switch）（明示しない）を用いて光ドメインの中でアッド又はドロップされて良い。

【0020】

図１に示すように、光ネットワーク１０１は、ネットワーク１０１の１又は複数の宛先に、１又は複数のデマルチプレクサ１０５を有して良い。デマルチプレクサ１０５は、単一の合成ＷＤＭ信号をそれぞれの波長において個々のチャネルに分離することによりデマルチプレクサとして動作するシステム、機器又は装置を有して良い。例えば、光ネットワーク１０１は、４０チャネルＤＷＤＭ信号を伝送して良い。デマルチプレクサ１０５は、４０個の異なるチャネルに従って、信号、４０チャネルＤＷＤＭ信号を４０個の別個の信号に分割して良い。

【0021】

図１に示すように、光ネットワーク１０１は、デマルチプレクサ１０５に結合される受信機１１２も有して良い。各受信機１１２は、特定の波長又はチャネルで送信される光信号を受信し、該光信号をそれらに含まれる情報（例えば、送信機１０２において通信のために符号化されたデータ）を得る（例えば、復調する）ために処理して良い。したがって、ネットワーク１０１は、ネットワークの各チャネル毎に少なくとも１つの受信機１１２を有して良い。

【0022】

図１の光ネットワーク１０１のような光ネットワークは、光ファイバを介して光信号の中で情報を伝達するために、変調技術を用いて良い。このような変調方式は、変調技術の他の例の中でも特に、ＰＳＫ（phase−shift keying）、ＦＳＫ（frequency−shift keying）、ＡＳＫ（amplitude−shift keying）、ＰＡＭ（pulse−amplitude modulation）及びＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）を有して良い。ＰＳＫでは、光信号により伝達される情報は、搬送波又は単にキャリアとしても知られる参照信号の位相を変調することにより変換されて良い。情報は、２レベル又はＢＰＳＫ（binary phase−shift keying）、４レベル又はＱＰＳＫ（quadrature phase−shift keying）、Ｍ−ＰＳＫ（multi−level phase−shift keying）及びＤＰＳＫ（differential phase−shift keying）を用いて信号自体の位相を変調することにより搬送されて良い。ＱＡＭでは、光信号により運ばれる情報は、搬送波の振幅と位相の両方を変調することにより伝達されて良い。ＰＳＫは、ＱＡＭの一部であると考えられる。ここで、搬送波の振幅は、一定に維持される。

【0023】

さらに、ＰＤＭ（polarization division multiplexing）技術は、情報送信のために、より大きなビットレートを達成できる。ＰＤＭ伝送は、チャネルに関連する光信号の異なる偏光成分に情報を独立に変調することを含む。この方法では、各偏光成分は、他の偏光成分と別個の信号を同時に伝達できる。それにより、個々の偏光成分の数に従い、ビットレートを増大させることができる。光信号の偏波は、通常、光信号の振動方向を表し得る。用語「偏波」は、通常、光信号の伝搬方向に垂直な、空間内のある点における光信号の電場ベクトルの先端により追跡される経路を表し得る。

【0024】

図１の光ネットワーク１０１のような光ネットワークでは、管理プレーン、制御プレーン、及びトランスポートプレーン（物理層と呼ばれることが多い）を言及することが通常である。中央管理ホスト（図示しない）は、管理プレーンに存在して良く、制御プレーンのコンポーネントを構成し管理して良い。管理プレーンは、トランスポートプレーン及び制御プレーンのエンティティ（例えば、ネットワーク要素）全てに渡る最終的な制御を有する。一例として、管理プレーンは、１又は複数の処理リソース、データ記憶コンポーネント、等を含む中央処理センタ（例えば、中央管理ホスト）を有して良い。管理プレーンは、制御プレーンの要素と電気的に通信して良く、トランスポートプレーンの１又は複数のネットワーク要素と電気的に通信して良い。管理プレーンは、システム全体の管理機能を実行し、ネットワーク要素、制御プレーン及びトランスポートプレーンの間の調整を提供して良い。例として、管理プレーンは、要素の観点から１又は複数のネットワーク要素を取り扱うＥＭＳ（element management system）、ネットワークの観点から多くの装置を取り扱うＮＭＳ（network management system）、及びネットワーク全体の動作を取り扱うＯＳＳ（operational support system）を有して良い。

【0025】

本開示の範囲から逸脱することなく、光ネットワーク１０１に対し変更、追加又は省略が行われて良い。例えば、光ネットワーク１０１は、図１に示すものより多くの又は少ない要素を有して良い。説明のために、光ネットワーク１０１は、信号劣化を低減し及び信号品質を保証するよう信号再生成及び／又は再カラーリングを実行するシステム、機器、又は装置を有して良い。また、上述のように、ポイントツーポイントネットワークとして図示されたが、光ネットワーク１０１は、リング、メッシュ、及び／又は階層構造のネットワークトポロジのような光信号を送信する任意の適切なネットワークトポロジを有して良い。

【0026】

ノイズ及び信号劣化は、ネットワークの信頼性に影響を与える場合がある。ノイズは、光ネットワークの中の多くのソースから生じ得る。例えば、ノイズは、電気信号が光信号に変換されるとき、又はその逆のとき、ネットワーク内の要素により生成されて良い。ノイズは、チャネル干渉、歪み、偏光、非線形効果、外部干渉、又は他の影響若しくはソースに起因して、ネットワーク内の光ファイバの中で生じて良い。ノイズは、位相ノイズ、音響ノイズ、及びモードノイズのような異なる形式を取り得る。ノイズに加えて、信号がネットワークリンクに沿って伝搬するにつれ、光信号の強度は弱められ又は減衰され得る。信号減衰は、分散、曲げ損失、又は信号が伝搬するとき光エネルギに影響を与える他の要因により引き起こされ得る。信号減衰の量は、例えば、ネットワーク機器の状態及び／又はネットワーク機器の近くの環境に依存して、時間に渡り変動し得る。

【0027】

光信号に符号化されたデータの回復は、ノイズが増大し及び／又は光信号強度が減少するとき、一層困難になり得る。例えば、ビット（例えば、１ｓ及び０ｓ）のようなデータは、データにより符号化された光信号の形式でネットワークリンクに渡り送信されて良い。ネットワークリンク上のノイズが増大し及び／又は信号が強度を失うとき、受信機は、光信号から送信データを復号化するのに問題を経験する場合がある。ビット誤りは、例えば、送信機により送信される０ビットが受信機において１ビットとして誤って認識されるとき、又はその逆のとき、生じ得る。

【0028】

光ネットワークは、データ送信の間に生じるビット誤りを訂正するために、１又は複数の技術を使用して良い。１つのこのような誤り訂正技術は、前方誤り訂正（forward error correction：ＦＥＣ）である。ＦＥＣでは、データは冗長な方法で符号化される。したがって、受信機は、ビット誤りが生じるときを検出し、送信機からのデータ再送信を要求することなく元の送信データを回復できる。しかしながら、ＦＥＣは、閾ビット誤り率（ＢＥＲ）を有する場合がある。閾ＢＥＲを超えると、誤り管理技術は、もはや元の送信データを回復させることができない。このようなシナリオでは、データは失われる場合があり、再送信が要求され得る。したがって、光ネットワークリンク上のＢＥＲを制限することは、ネットワークのスループット及び信頼性を保証するために望ましい。ＦＥＣ閾は、送信データの中の冗長量を含む特定の誤り訂正方法に依存し得る。

【0029】

光ネットワークの中のＢＥＲを低減する１つの方法は、信号対雑音比（signal−to−noise ratio：ＳＮＲ）を増大することである。ＳＮＲは、ノイズパワーに対する信号パワーの比である。ＳＮＲが増大すると、信号のパワー（符号化データを表す所望の情報）は、望ましくないノイズのパワーに対して増大する。ＳＮＲは、送信機において光信号に符号化されたデータをネットワーク内で生じるノイズから区別する受信機の能力に影響を与える。したがって、ＳＮＲは、ネットワークリンク内のＢＥＲに直接影響し得る。ＳＮＲは、信号強度を向上し及び／又はネットワークリンク内のノイズを低減することにより向上され得る。

【0030】

光ネットワークは、ネットワークにおける通信の信頼性を保証するためにノイズマージンを利用できる。ノイズマージンは、リンクに渡り信頼できるように通信する能力を妥協することなくネットワークリンク内で生じ得る超過ノイズ量（例えば、ネットワーク内の実際の背景ノイズを超えるノイズ）を表して良い。つまり、ノイズマージンは、ＦＥＣが誤り訂正を確実に実行するのを停止する閾より下に、ＢＥＲを維持して良い。ノイズマージンが大きいほど、ネットワークリンク内のＢＥＲが低くなる。したがって、より少ない頻度でデータ損失（例えば、ＦＥＣが検出及び訂正できないビット誤り）が生じ得る。より大きなノイズマージンは、データ損失又は破損無くネットワークリンク内の実際のノイズのより大きな変動も許容する。したがって、より大きなノイズマージンは、予期せぬノイズがネットワーク内で生じるとき、ネットワーク機能停止を防ぐことができる。

【0031】

しかしながら、ノイズマージンの増大は、ネットワーク機器にその完全な能力より下で動作させ得る。より大きなノイズマージンは、光ネットワークリンクがより高いＳＮＲ（例えば、ノイズマージンに関連付けられるより低いＢＥＲに適合するＳＮＲ）で動作することを要求し得る。したがって、例えば光信号が増幅又は再生無しに伝搬することが許される距離は、減少し得る。追加機器（例えば、光再生成器又は増幅器）又は信号操作（例えば、フィルタリング、再シェーピング、等）が、より高いＳＮＲを維持するために要求される場合がある。同様に、種々のネットワーク要素は、より高いＳＮＲを維持するために、それらのデータ送信レートを低減することを要求される場合がある。したがって、ノイズマージンは、ネットワークリンクに渡る通信信頼性を向上するが、一方で、ネットワーク性能の制限若しくは低下、及び／又は追加機器及び機能に起因するネットワークのコストの増大という予期せぬ結果を有する場合がある。

【0032】

ネットワーク資源の効率的使用とネットワークリンクに渡る通信信頼性とを平衡するために、ネットワークリンク内のノイズマージンを監視し及び調整することが望ましい場合がある。上述のように、ネットワーク内のノイズは、ネットワーク内の１又は複数の条件及び／又は機器が変化するとき、時間に渡り変動し得る。例えば、新しい機器がネットワークリンクに追加されて良く、既存の機器が経年、動き、及び／又は損傷によりより雑音が多くなって良い。機器の又はその近くの状態も、ノイズ及び信号強度に影響し、これはまたネットワークリンク上のＳＮＲに影響し得る。ノイズ変動に加えて、ネットワークリンクの他の特性は、時間に渡り変化し得る。例えば、非線形の影響又はネットワークリンクに対する他の機能障害は、ある時間から別の時間に渡り、特定量のノイズ（例えば、ノイズがＢＥＲに与える影響）について結果として生じるＢＥＲを変化させ得る。したがって、ネットワークリンク上のノイズ及びこのようなノイズがリンクの信頼性に及ぼす影響は、時間に渡り変化し得る。異なるノイズレベルに渡りネットワークリンクの性能を監視することにより、ノイズ及びネットワークリンクの特性に関して詳細が学習できる。以下により詳細に説明するように、このような情報は、ネットワークの連続及び効率的運用を保証するよう、ノイズマージン又はネットワークリンクを調整するために使用できる。

【0033】

図２は、光ネットワークの中の例示的な受信機を示す。図１に関して上述したように、受信機１１２は、図１に関して上述したデマルチプレクサ１０５からの光信号のような光信号を入力として受信して良い。光信号は、光信号を電気信号に変換する光電変換器２１０に進んで良い。光電変換器２１０から出力されるアナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換器２１１によりデジタル信号に変換され、次にデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２１２により処理されて良い。また、デジタル決定回路（digital decision circuit：ＤＤＣ）２１４は、ＤＳＰ２１２からの出力をデジタルビットストリーム（例えば、１及び０）に変換して良い。前方誤り訂正（Forward error correction：ＦＥＣ）２１６は、データがネットワークに結合される装置へ送出される前に、デジタルストリームの中のビット誤りを検出し訂正して良い。

【0034】

光電変換器２１０は、光信号を電気信号に変換する任意のシステム、機器、又は装置を有して良い。光電変換器２１０により生成される電気信号は、変換器に入力される光信号の電気的表現である。例えば、電気信号の電圧の大きさは、光信号の強度に対応して良い。電気信号は、次にＡ／Ｄ変換器２１１によりデジタル信号に変換されるアナログ信号であって良い。

【0035】

ＤＳＰ２１２は、光電変換器２１０からの電気信号に対して１又は複数の処理を実行して良い。ＤＳＰ２１２は、信号を処理可能な任意のシステム、機器又は装置であって良い。例えば、ＤＳＰ２１２は、信号処理のために最適化されるマイクロプロセッサであって良い。ＤＳＰ２１２は、例えばノイズを低減する、信号強度を向上する、信号を位相シフトする、及び／又は他の処理ステップのような１又は複数の処理ステップを信号に対して実行して良い。一例として、ＤＳＰ２１２は、信号がデジタルビットストリームに変換される前に、信号をフィルタリングし、適応させ、及び／又は位相シフトして良い。このような処理ステップは、ＳＮＲを向上するのを助けるよう、信号強度を向上し及び／又はノイズを除去するのを助ける。

【0036】

ＤＳＰ２１２からの出力は、処理済みの信号をデジタルビットストリームに変換するために、ＤＤＣ２１４へ送信されて良い。ＤＤＣ２１４は、符号化電気信号をデジタルビットストリームに変換可能な任意のシステム、機器又は装置であって良い。ＤＤＣ２１４は、（例えば、信号の実際の又は期待される周波数、位相、振幅、又は特性に基づき）信号の各部分が論理ハイ値（例えば１ビット）又は論理ロー値（例えば０ビット）に対応するかを推定するために、ＤＳＰ２１２からの処理済み信号を解析して良い。ＤＤＣ２１４からの出力は、受信機１１２における入力信号を表すデジタルビットストリームである。

【0037】

上述のように、ノイズ及び／又は信号強度は、受信機においてデータを正しく解釈する能力に影響を与え得る。信号の幾つかの部分は、ＤＤＣ２１４により１又は０として誤って解釈される場合がある。ＦＥＣ２１６は、このような誤りを検出し訂正するために、ＤＤＣ２１４からのデジタルビットストリームを解析して良い。ＦＥＣ２１６は、送信されたデータの中の冗長性に依存し得る。例えば、ＦＥＣ２１６は、特定ビットが訂正されるか又は１ビット若しくは０ビットから若しくはそれに変更されるべきかを決定するために、デジタルストリームの中の１又は複数の他のビット（例えば、繰り返しビット及び／又はパリティビット）を探して良い。ネットワークリンクに渡り送信されるデータは、例えばブロック符号、畳み込み符号、巡回符号、ターボ符号、連結符号、及び低密度パリティチェックを含む誤り管理の任意の適切な方法を使用して良い。

【0038】

ＢＥＲがＦＥＣ閾の範囲内であるとき、ＦＥＣ２１６の出力は、送信機（例えば、図１に関して上述した送信機１０２）から誤り無く送信されたデータを表し得る。ＦＥＣ２１６は、受信機に結合される１又は複数の装置に誤りの無い出力信号を伝搬して良い。しかしながら、幾つかのシナリオでは、デジタルストリームの中のＢＥＲは、ＦＥＣ閾を超える場合がある。したがって、ＦＥＣ２１６は、ビット誤りを訂正できない場合がある。このようなシナリオでは、送信機から送信されるデータの１又は複数の部分は失われ、受信機１１２への再送信が必要である。このようなデータ損失は、ネットワークリンクの信頼性に影響を与え、幾つかの例ではネットワーク機能停止を生じ得る。

【0039】

ネットワークの連続した且つ効率的な運用を保証するために、受信機１１２は、ネットワークリンク上のノイズマージンを選択し実施する１又は複数のコンポーネントを有して良い。受信機１１２は、受信機１１２の中でフィードバック制御ループを生成するために、制御部２１８及びノイズ生成器２２０を有して良い。ノイズ生成器２２０は、ＦＥＣ２１６に通信可能に結合されて良い。したがって、制御部は、受信機１１２においてＢＥＲを監視できる。例えば、ＦＥＣ２１６は、ビット誤りが生じると、制御部２１８にビット誤りを報告して良い。あるいは、ＦＥＣ２１６は、時間期間に渡りビット誤りカウントを報告して良い。制御部２１８は、測定したＢＥＲに基づき、ノイズ生成器２２０により生成されるノイズ量を調整して良い。ノイズ生成器２２０からのノイズは、また、ＤＳＰ２１２において信号ストリームに注入される。これは、ＦＥＣ２１６により計算されるＢＥＲに影響し得る。このフィードバックループは、ネットワークリンク上の通信に干渉せずに、リアルタイムにネットワークリンクの最適ノイズマージンを決定するために使用できる。

【0040】

ノイズ生成器２２０は、２つの異なるレベルのノイズ、ノイズレベルｓＡ及びｓＢを生成して良い。ノイズ生成器２２０により生成されるノイズは、ホワイトノイズのようなランダムノイズであって良い。制御部２１８は、ノイズ生成器２２０がＤＳＰ２１２においてデータストリームにレベルｓＡ又はｓＢの量のノイズを注入するかを制御して良い。制御部２１８は、以下に詳述するように、ノイズレベルｓＡ及びｓＢの間で選択して良い。

【0041】

本開示の範囲から逸脱することなく、受信機１１２に対し変更、追加又は省略が行われて良い。例えば、受信機１１２は、図１に示すものより多くの又は少ない要素を有して良い。さらに、受信機１１２の中の要素のうちの１又は複数は、再構成され、結合され、及び複数の要素に分けられて良い。例えば、ノイズ生成器２２０は、Ａ／Ｄ２１１、光電変換器２１０、入力ファイバ１０６、及び／又は受信機１１２内の別の位置においてノイズを注入するよう構成されて良い。

【0042】

図３は、ネットワークリンク上のＢＥＲとＳＮＲとの間の関係を示すグラフである。曲線３０２は、ネットワークリンク上のＳＮＲがリンク上のＢＥＲにどれ位影響し得るかを示す。ＳＮＲが増大すると、所望の信号のパワーは、望ましくないノイズのパワーに対して増大する。したがって、送信データ（例えば、所望の信号）は、ＳＮＲの増大、それによりＢＥＲを低減し、ノイズからより簡単に区別可能である。ＳＮＲ３０４で、ネットワークリンク上のＢＥＲは、ＦＥＣがビット誤りを検出し訂正できる最大ＢＥＲであるＦＥＣ閾に対応するＢＥＲ３０６と交差する。

【0043】

偏光のような非線形効果、又はネットワークリンク上の他の機能停止は、曲線３０２を時間に渡り変化させ得る。このような機能停止は、常に生じる可能性があり、曲線３０２の形状を変化させ又はシフトさせる、ネットワークリンクに対する急激な変化を生じ得る。ノイズレベルｓＡ及びｓＢにおけるＢＥＲの監視は、曲線３０２が非線形効果及び／又は他の機能停止に起因する変動を経験しているときを示し得る。図４に関して更に後述するように、ＢＥＲは、時間に渡りノイズレベルｓＡ及びｓＢにおいて測定されて良い。したがって、曲線３０２に対する変化が検出できる。したがって、２つのノイズレベル（例えば、ノイズレベルｓＡ及びｓＢ）の使用は、ネットワークリンク上のＳＮＲとＢＥＲとの間の関係を理解する手掛かりとなり得る。また、該ＳＮＲ及びＢＥＲは、ネットワークリンクの適切なノイズマージンを選択し及び／又はネットワークリンクに対する変更がひつようなときを検出するために使用されて良い。

【0044】

ノイズレベルｓＡ及びｓＢは、ネットワークリンク上の２つのノイズマージンを生成して良い。より高いノイズレベルｓＡをデータストリームに追加することは、結果としてＳＮＲ３０８を生じる。ＳＮＲ３０８は、ノイズレベルｓＡ（例えば、ノイズレベルｓＡとネットワークリンク内の背景ノイズとの結合ノイズ）が受信機においてデータストリームに追加されるときのＢＥＲである、ＢＥＲ３１０に対応する。より低いノイズレベルｓＢをデータストリームに追加することは、結果としてＳＮＲ３１２を生じる。ＳＮＲ３１２は、ノイズレベルｓＢが受信機において入力データストリームに追加されるときのＢＥＲである、ＢＥＲ３１４に対応する。ＳＮＲ３０４は、ＦＥＣ閾、ＢＥＲ３０６に対応する。ＳＮＲ３０４、３０８、及び３１２は、ノイズマージン３１６及び３１８に対応する。例えば、ノイズマージン３１６は、ＳＮＲ３０８とＳＮＲ３０４との間のノイズマージン、又はＦＥＣ閾が満たされる前に生じ得るＳＮＲの増大（例えば、追加ノイズからの又は信号減衰）を表す。ノイズマージン３１８は、それぞれ２つのノイズレベルｓＡ及びｓＢに対応するＳＮＲである、ＳＮＲ３０８とＳＮＲ３１２との間のマージンに対応する。

【0045】

ノイズマージン３１６及び３１８は、それぞれ動的ノイズマージン及び固定ノイズマージンを表す。上述のように、非線形効果及び／又はネットワークリンク上の他の機能障害は、曲線３０２のシフト又は再シェーピングを引き起こし得る。曲線３０２に対するこのような変化は、時間に渡り生じて良く、曲線が形状及び／又はシフトを変化するにつれ、ノイズマージン３１６を動的に変化させる。例えば、ＦＥＣ閾が満たされる前のノイズレベルｓＡにおけるＳＮＲの許容される低下（例えば、追加ノイズからの又は信号減衰）（例えば、ノイズマージン３１６）は、曲線３０２が時間に渡り変化するにつれ、増大又は減少し得る。したがって、ノイズマージン３１６は、ネットワークリンク上の変化に起因して時間に渡り変化し得る。これに対して、ノイズマージン３１８（例えば、ノイズレベルｓＡとノイズレベルｓＢとの間のノイズマージン）は、ノイズレベルｓＡ及びｓＢが固定されるとき、比較的固定的なノイズマージンを表し得る。つまり、ネットワークリンクに対する変化（例えば、曲線３０２に対する変化）は、ノイズマージン３１６に対する変化と比べて、ノイズレベルｓＡとｓＢとの間のノイズマージンに僅かな影響しか有しない。

【0046】

ノイズレベルｓＡ及びｓＢは、ネットワークの連続的且つ効率的運用を保証するために使用されて良い。ノイズレベルｓＡは、ノイズマージン監視の安定した基準点として設定されて良い。ノイズレベルｓＡは、リンクの信頼性を維持したまま、ノイズマージン３１６を最小化するよう選択されて良い。例えば、より高いノイズレベルｓＡは、ＳＮＲ３０８をＳＮＲ３０４の近接近にさせ（例えば、より小さいノイズマージン３１６）、より低いノイズレベルｓＡは、ＳＮＲ３０４から離れたＳＮＲ３０８を生成して良い（例えば、より大きなノイズマージン３１６）。ノイズマージン３１６の減少は、ネットワークリンク上の条件が時間に渡り変化するとき、ネットワークリンクの信頼性を制限し得る。これは、また、曲線３０２をシフトし又は再形成し得る。したがって、ノイズレベルｓＡがデータストリームに追加されるとき、ＦＥＣ閾が超過される。説明のために、ノイズレベルｓＡを非常に高く設定すると、結果として、ＦＥＣ閾を超えるＳＮＲを生じ得る。ノイズレベルｓＢは、ノイズマージン３１８（例えば、ノイズレベルｓＡとｓＢとの間のノイズマージン）を制御するよう、及びＦＥＣ閾より低いほぼ固定されたノイズマージン３１８を提供するよう選択されて良い。

【0047】

ノイズレベルｓＡ及びｓＢは、特定ネットワークリンク上の所望のノイズマージンを達成するために、時間に渡り必要に応じて調整されて良い。例えば、受信機を初期化するとき、ノイズレベルｓＡ及びｓＢは、始めに０に設定されて良い（例えば、受信機においてノイズが追加されない）。ノイズレベルｓＡは、所望の量だけＦＥＣ閾より低いＢＥＲに対応する所望のノイズマージン（例えば、ノイズマージン３１６）まで増大されて良い。幾つかの実施形態では、ノイズレベルｓＡは、約１０−５乃至１０−６の間のＢＥＲを生じるレベルまで増大されて良い。ノイズレベルｓＡは、初期化段階の間、ノイズ生成器により追加されるノイズのみであって良い。次に、ノイズレベルｓＢは、ノイズレベルｓＡの値に設定され、次に、所望のノイズマージン（例えば、ノイズマージン３１８）が達成されるまで、ゆっくりと減少されて良い。ノイズレベルｓＢの変化の間、ノイズレベルｓＡ及びｓＢのデューティサイクルは、制御部によりほぼ一定に保たれて良い。ノイズレベルｓＢが設定された後、ノイズレベルｓＡ及びｓＢは、所望のノイズマージン３１６及び３１８を得るために、必要に応じて更に調整されて良い。所望のノイズマージン３１８がノイズレベルｓＢを調整することにより得ることができない場合（例えば、ノイズレベルｓＢが０に達する、又はノイズが追加されない）、ノイズレベルは再初期化を必要とし得る。以下に説明するように、ノイズレベルｓＡ及びｓＢについてＢＥＲを監視することは、ネットワークリンク上のＳＮＲとＢＥＲとの間の関係、及び該関係が時間に渡りどのように変化するか、を理解する上での手掛かりとなる。このような情報は、（例えば、線形補間又は別の適切な方法により）曲線３０２の形状を近似するために使用されて良い。したがって、ノイズレベルｓＡ及びｓＢは、ＦＥＣ閾を超えるＢＥＲ、つまりＢＥＲ３０６を生じることなく、選択されて良い。

【0048】

幾つかの実施形態では、ノイズレベルｓＡは、受信機に通信可能に結合される中央制御ユニットにより設定されて良い。幾つかの実施形態では、ノイズレベルｓＢは、受信機にあるローカル制御部（例えば、図２に関して上述した制御部２１８）又はネットワークリンクに結合される別のシステム、機器若しくは装置により制御されて良い。特定の実施形態では、ノイズレベルｓＡ及びノイズレベルｓＢは、ＢＥＲ３１０及びＢＥＲ３１２が１つ及び２つの大きさの差分の間であるように、選択されて良い。他の方法は、本発明の範囲から逸脱することなく、ノイズレベルｓＡ及びｓＢの値を選択するために使用されて良い。

【0049】

通常動作条件下では、受信機の制御部は、後述する方法で、ノイズレベルｓＡとｓＢとの間を切り替えて良い。

【0050】

図４は、２つのレベルの追加ノイズによるビット誤りを有する例示的なデジタルストリームを示す。「Ｘ」シンボルは、ビット誤りの発生に対応する。「Ｏ」シンボルは、ビット誤り無し、又は正しく受信されたビットに対応する。ビット誤りの決定は、図２に関して上述した方法に従いＦＥＣを用いて又は別の適切な誤り訂正技術を用いて、行われて良い。

【0051】

ＢＥＲは、時間期間に渡るビット誤りの数から計算されて良い。例えば、ある期間についてＢＥＲを生成するために、該特定期間中のビット誤りの総数（例えば、「Ｘ」）は、同じ期間に受信された合計ビット数（例えば、「Ｏ」及び「Ｘ」）により除算されて良い。ＢＥＲは、固定又は可変期間に渡り計算されて良い。一例として、ＢＥＲは、最新ビットの固定数（例えば、２０）を表すスライディングウインドウに渡り計算されて良い。別の例として、ＢＥＲは、ビット受信の度に期間がインクリメントされる移動平均を表す増大する期間から計算されて良い。更に別の例では、ＢＥＲは、以下に更に詳述するように、１又は複数の非連続時間期間に渡り計算されて良い。

【0052】

幾つかの実施形態では、１より多くのＢＥＲが計算されて良い。例えば、ＢＥＲは、ネットワークリンク全体についてのＢＥＲ（例えば、ノイズレベルｓＡ及び／又はノイズレベルｓＢが受信機において置き換え可能に追加されるときのＢＥＲ）に加えて、ノイズレベルｓＡ及び／又はノイズレベルｓＢについて計算されて良い。つまり、ＢＥＲは、ノイズレベルｓＡが受信機において追加されるときに受信されるビットに基づき、ノイズレベルｓＡについて計算されて良い。ノイズレベルｓＡのＢＥＲは、例えば、ノイズレベルｓＡが受信機において適用されるとき、１又は複数の時間期間の間に受信される合計ビット数に渡るビット誤り数から計算されて良い。幾つかの例では、ノイズレベルｓＡについてのＢＥＲ計算は、１又は複数の非連続時間期間に渡り実行して良い（例えば、ノイズレベルｓＡが受信機において追加される複数の期間は、ノイズレベルｓＢが受信機において追加される１又は複数の期間により隔てられて良い）。別のＢＥＲは、同様の方法でノイズレベルｓＢについて計算されて良い。同時に、ＢＥＲは、ノイズレベルｓＡ及びｓＢが受信機において置き換え可能に追加されるとき、ネットワークリンク全体について計算されて良い。ノイズレベルｓＡ及びｓＢについてのＢＥＲは、特定ノイズレベルが受信機において追加されるときのＢＥＲに対応して良い。測定したＢＥＲのうちの１又は複数は、ネットワークリンクの特性を決定するために使用されて良い。例えば、ノイズレベルｓＡのＢＥＲ及びノイズレベルｓＢのＢＥＲは、所与の時間におけるネットワークリンク上のＢＥＲとＮＳＲとの間の関係（例えば、図３の曲線３０２の勾配及び位置）を決定するために使用されて良い。

【0053】

上述のように、受信機にある制御部（例えば、図２に関して上述した制御部２１８）は、ネットワークリンクのノイズマージンを維持し及び制御するために、入力データストリームにノイズを追加して良い。制御部は、ノイズレベルｓＡ又はノイズレベルｓＢでノイズを追加して良い。制御部は、目標ＢＥＲを維持するために、追加ノイズレベルの間でトグル又は切り替えて良い。目標ＢＥＲは、ＦＥＣ閾より低い任意の値に設定されて良い。幾つかの実施形態では、目標ＢＥＲは、特定の時点において等しいデューティサイクルでのノイズレベルｓＡ及びｓＢの追加に対応するＢＥＲに設定されて良い（例えば、ノイズレベルｓＡ及びｓＢが同じデューティサイクルで入力データストリームに追加されるときのＳＮＲ）。

【0054】

図４で、行４０４は低いノイズレベルｓＢに対応し、行４０６は高いノイズレベルｓＡに対応する。期間４０８の間、低いノイズレベルｓＢがデータストリームに追加され、単一のビット誤りのみが処理される９個のビットの中で生じる。したがって、期間４０８の間のＢＥＲは、めったに起こらないビット誤りにより、目標ＢＥＲより下に下降し得る。期間４１０では、制御部は、ＢＥＲを目標ＢＥＲの近くまで増大するために、高いノイズレベルｓＡに遷移して良い。高いノイズレベルｓＡは、期間４１０の中でビット誤りを生じさせ、それによりＢＥＲを増大する。制御部は、測定されるＢＥＲを目標ＢＥＲに又はその近くに維持するために、ノイズレベルｓＡとｓＢとの間での切替を続ける。この方法では、制御部は、目標ＢＥＲを維持するために、（例えば、各レベルで期間及び／又はデューティサイクルを調整することにより）２つのノイズレベルの間で切り替えて良い。幾つかの実施形態では、制御部は、ノイズレベルｓＡとｓＢとの間の切替頻度を低減するため、及び／又はＢＥＲ変動を制御するために、各ノイズレベルで最小期間（例えば、２ビット）を実施して良い。

【0055】

受信機にある制御部は、２つのノイズレベルのデューティサイクルからネットワークリンクの種々の特性を監視して良い。例えば、より低いノイズレベルｓＢの拡張期間は、ネットワークリンクのノイズマージンの減少に対応して良く、より高いノイズレベルｓＡの拡張期間は、ネットワークリンクのノイズマージンの増大に対応して良い。ノイズマージンの変化は、ネットワークリンク上の背景ノイズ、及び（例えば、非線形効果又は他の機能障害により引き起こされる）ネットワークリンク上のＢＥＲとＳＮＲとの間の他の変化を結果として生じる。しかしながら、ネットワークリンク上のＢＥＲとＳＮＲとの間の関係（たと、図３の曲線３０２）は、時間に渡り変化し得るので、ネットワークリンク上の背景ノイズの変化と他の要因との間を区別することは困難であり得る。図３に関して上述したノイズレベルｓＡ及びノイズレベルｓＢについてのＢＥＲは、ネットワークリンク上のＢＥＲとＮＳＲとの間の関係を理解する上での手掛かりとなり得る。例えば、ノイズレベルｓＡについてのＢＥＲ及びノイズレベルｓＢについてのＢＥＲは、図３の曲線３０２上の点に対応して良い。したがって、曲線３０２の近似勾配が決定できる。同様に、ノイズレベルｓＡ又はｓＢについてのＢＥＲは、同様の情報を提供するために全体のＢＥＲと組み合わせて使用されて良い。曲線３０２の勾配が問題となる同じ時間期間に渡りほぼ一定のままである場合、ノイズマージンの変化は、ネットワークリンク上の背景ノイズの増大、又は信号強度の低下をもたらす可能性がある。これに対し、曲線３０２の勾配が時間に渡り変化する場合、増大するノイズは、結果として、ネットワークリンク上のＳＮＲとＢＥＲとの間の関係に非線形変化を生じる可能性が高い。したがって、制御部は、ネットワークリンク上の背景ノイズの変化又は他の機能障害を識別するために、注入ノイズレベルｓＡ及びｓＢの期間及び／又はデューティサイクル、及び／又は異なるノイズレベルにおけるＢＥＲを使用して良い。

【0056】

図５は、時間に渡る例示的なネットワークリンクのＢＥＲを示すグラフである。ＢＥＲ５０２は、ＦＥＣ閾を表す。ＢＥＲ５０４は、図３に関して上述したように、ＢＥＲ５０２より低い目標ＢＥＲを表す。つまり、ＢＥＲ５０４は、受信機の中の制御部（例えば、図２に関して上述した制御部２１８）が維持しようと試みる目標ＢＥＲを表す。

【0057】

プロット５０６は、ネットワークリンク上で測定したＢＥＲを示す。測定したＢＥＲは、制御部及びノイズ生成器からの注入ノイズを有する入力信号からＦＥＣにより測定されるＢＥＲを表して良い。図示のように、測定されたＢＥＲは、目標ＢＥＲ５０４に比較的近く維持している。制御部は、目標ＢＥＲ５０４に又はその近くにＢＥＲを維持するために、（例えば、ノイズレベルｓＡ及びｓＢの発生を調整することにより）データストリームに追加されるノイズ量を調整して良い。

【0058】

しかしながら、時間５１０で、測定されたＢＥＲは、目標ＢＥＲ５０４からの大きな逸脱を経験し得る。時間５１０に続いて、受信機にある制御部は、より高いノイズレベルｓＡのデューティサイクルを減少し、より低いノイズレベルｓＢのデューティサイクルを増大することにより、目標ＢＥＲを維持しようと試みて良い。注入ノイズに対するこのような変化にも拘わらず、測定されたＢＥＲは、目標ＢＥＲ５０４から逸脱し続ける。したがって、時間５１０における目標ＢＥＲ５０４からの逸脱は、より高いノイズレベルｓＡのデューティサイクルの減少（例えば、約１０％より小さい）及びより低いノイズレベルｓＢのデューティサイクルの増大（例えば、約９０％より大きい）に対応して良い。

【0059】

プロット５０６に示すよな目標ＢＥＲからの異常な逸脱は、ネットワークリンクの状態の変化を表して良い。例えば、ネットワークリンクのＳＮＲとＢＥＲの関係（図３に関して上述したプロット３０２）は、例えば、ネットワークリンクにおける非線形効果又は他の機能障害に起因する形状をシフト及び／又は変化して良い。異常な状態は、より低いノイズレベルｓＢの発生増加に対応して良い（例えば、目標ＢＥＲを試行し及び維持するために増大される、ノイズレベルｓＢのデューティサイクル）。目標ＢＥＲからの異常な逸脱に応答して、受信機にある制御部は、システム管理者及び／又はネットワーク制御部に警告を発行して良い。制御部は、例えば、光リンク上の光源のパワーを調整することにより、又はネットワークリンクに関連する別の設定を変更することにより、システムマージンの増大を提供するようＳＮＲを調整するために措置を講じて良い。ネットワークリンクの状態のこのような変化は、上述のように目標ＢＥＲからのＢＥＲの逸脱により、及び／又は図３に関して上述したノイズレベルｓＡ及びｓＢのデューティサイクルの変化により、識別できる。例えば、より低いノイズレベルｓＢのデューティサイクルが高すぎる場合（例えば、より高いノイズレベルｓＡが生じない又は滅多に生じない）、これは、ネットワークリンクの背景ノイズ又は状態の変化を表し得る。プロット５０６に示す異常の逸脱は目標ＢＥＲを超えるが、逸脱は、目標ＢＥＲの下で起こり得る。例えば、より高いノイズレベルｓＡのデューティサイクルが増大し、測定されたＢＥＲが目標ＢＥＲの下に降下する場合、これは、システムマージンが最適ではないこと（例えば、高すぎるマージン）及び調整が必要であることを示し得る。

【0060】

図６を参照すると、光ネットワークにおいてノイズマージンを監視し及び制御する方法６００の一実施形態の選択された要素のブロック図が示される。方法６００は、図１に関して上述した光トランスポートネットワークの中の１又は複数の要素を用いて実行されて良い。方法６００は単一のネットワークリンクについて記載されるが、方法６００の中の動作は、光ネットワークの中の任意の複数のネットワークリンクについて繰り返され又は複製されて良い。留意すべきことに、方法６００で記載される特定の動作は、異なる実施形態では任意であって良く或いは再配置されて良い。

【0061】

方法６００は、ステップ６０２で、ネットワークリンクの注入ノイズ値を設定することにより、開始して良い。ノイズレベルｓＡ及びｓＢは、図３に関して上述したように、ネットワークリンク上で２つのノイズマージンを生成するよう設定されて良い。例えば、受信機の初期化において、ノイズレベルｓＡは、０から、ＦＥＣ閾からの所望のノイズマージンを生成するノイズレベルに調整されて良く、ノイズレベルｓＢは、ノイズレベルｓＡとｓＢとの間の所望のノイズマージンを生成するよう調整されて良い。ノイズは、図２に関して上述したように、制御部及びノイズ生成器を用いて、受信機において注入されて良い。

【0062】

ステップ６０４で、受信機において注入されるノイズは、目標ＢＥＲを達成するよう制御されて良い。図３に関して上述したように、受信機の制御部は、目標ＢＥＲを維持するために、追加ノイズのデューティサイクル及び／又は期間を制御して良い（例えば、ノイズレベルｓＡとｓＢとの間で切り替える）。目標ＢＥＲは、ＦＥＣ閾より小さくて良い。受信機にあるＦＥＣは、図３に関して上述したように、固定又は可変期間に渡りＢＥＲを測定して良い。ＦＥＣは、ノイズ生成器を調整する制御部にＢＥＲ測定値を通信して良く、図２に示すフィードバックループを生成する。

【0063】

ステップ６０６で、目標ＢＥＲからの逸脱が生じたか否かについて、決定が行われて良い。受信機において注入されたノイズの制御にも拘わらず、制御部は、目標ＢＥＲに測定されるＢＥＲを維持することができない場合がある。目標ＢＥＲからの異常な逸脱は、例えば、ＳＮＲとＢＥＲとの間の関係のシフト及び／又は変化により引き起こされる場合がある。異常な逸脱は、測定されたＢＥＲ及び／又は追加ノイズレベルのデューティサイクルから検出され得る。例えば、異常な逸脱は、ノイズレベルｓＡのデューティサイクルがノイズレベルｓＢのデューティサイクルから所定閾（例えば、ノイズレベルのデューティサイクルが約９０％に近付くとき）より大きく逸脱すること、又はその逆に対応して良い。ステップ６０６の結果がＮＯであり、測定されたＢＥＲが目標ＢＥＲから異常に変化しないとき、方法６００は、ステップ６０４に戻り、目標ＢＥＲを維持するために受信機における注入ノイズを制御し続けて良い。

【0064】

ステップ６０６の結果がＹＥＳであり、目標ＢＥＲからの異常な変化が生じるとき、方法６００はステップ６０８へ進んで良い。ステップ６０８で、警告が発行されて良く、措置が講じられて良い。上述のように、目標ＢＥＲからの異常の逸脱は、ネットワーク内の背景ノイズ及び状態の変化に起因するネットワークリンクのＳＮＲとＢＥＲとの間の関係のシフト及び／又は変化の勾配により引き起こされて良い。制御部は、さらに、例えば、ネットワークリンクについてのＳＮＲのＢＥＲに対する関係を調整するために、ネットワークリンクの設定及び／又は特性を変更することにより、措置を講じて良い。幾つかの実施形態では、ノイズマージンは、ネットワークリンクに対して行われる変更に基づき、図３に関して上述したように調整されて良い。特定の実施形態では、受信機にある制御部は、他のネットワークリンクにネットワークトラフィックを迂回させ得る中央ネットワーク制御部と通信することにより、ネットワークリンクを一時的にシャットダウンして良い。したがって、ネットワーク通信は、変更及び／又は修理が影響を受けるネットワークリンクに行われる間、継続して良い。ステップ６０８の後、方法６００は、ステップ６０２へ進み、注入したノイズレベルをリセットして良い。

【0065】

本願明細書に開示のように、光通信システムにおける変調フォーマットのコンステレーションシェーピングのための方法及びシステムは、光トランスポートネットワークに、汎用プログラマブル通信機を用いて所与の光経路についてチャネル毎にコンステレーションシェーピングを作動／停止させるステップを有して良い。次に、コンステレーションシェーピングが作動され、光経路に渡る信号対雑音比を向上することにより、光チャネルの到達距離を増大できる。

【0066】

本願明細書の主題は１又は複数の例示的な実施形態に関連して記載されたが、これは、いずれの請求項も前述の特定の形式に限定されるものではない。反対に、本開示を対象とするいずれの請求項も、このような代替、変更、及び等価物を、本開示の精神及び範囲の中に含まれるものとして包含するものとする。

【0067】

以上の実施形態に加えて、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 光トランスポートネットワークの中のネットワークリンクを監視する方法であって、前記方法は、
第１期間の間に、受信機においてデータストリームに第１レベルの追加ノイズを注入するステップと、
前記第１期間について第１ビット誤り率（ＢＥＲ）を計算するステップと、
第２期間の間に、前記受信機において前記データストリームに第２レベルの追加ノイズを注入するステップであって、前記第２レベルの追加ノイズは前記第１レベルの追加ノイズと異なり、前記第１及び第２期間は重なり合わない、ステップと、
前記第２期間について第２ＢＥＲを計算するステップと、
前記第１ＢＥＲ及び前記第２ＢＥＲに基づき、前記ネットワークリンクの特性を決定するステップと、
を有する方法。
（付記２） 前記第１レベルの追加ノイズを注入するステップ、及び前記第２レベルの追加ノイズを注入するステップは、第３期間の間、繰り返される、付記１に記載の方法。
（付記３） 前記第３期間について第３ＢＥＲを計算するステップ、を更に有する付記２に記載の方法。
（付記４） 前記第３ＢＥＲを目標ＢＥＲに調整するために前記第１期間及び前記第２期間を変更するステップ、を更に有し、前記目標ＢＥＲは前記ネットワークリンクの前方誤り訂正閾より低い、付記３に記載の方法。
（付記５） 前記第１期間が、所定閾だけ、前記第２期間を超えるとき、措置を講じるステップ、を更に有する付記４に記載の方法。
（付記６） 前記措置は、警告の発行を含む、付記５に記載の方法。
（付記７） 前記措置は、前記ネットワークリンクにおけるＳＮＲの調整を含む、付記５に記載の方法。
（付記８） 前記ネットワークリンクの前記特性は、前記ネットワークリンクのＳＮＲとＢＥＲとの間の関係である、付記１に記載の方法。
（付記９） 前記ネットワークリンクの特性に基づき前記ネットワークリンクのノイズマージンを調整するステップ、を更に有する付記８に記載の方法。
（付記１０） 前記ノイズマージンは、前記第１レベルの追加ノイズ及び前記第２レベルの追加ノイズに対応する、付記９に記載の方法。
（付記１１） 光トランスポートネットワークの中の受信機であって、前記受信機は、
ノイズ生成器と、
前記ノイズ生成器に結合される制御部と、
を有し、前記制御部は、
第１期間の間、データストリームに第１レベルの追加ノイズを注入するよう前記ノイズ生成器に指示し、前記データストリームはネットワークリンクを介して受信されるデータを有し、
前記第１期間について第１ビット誤り率（ＢＥＲ）を計算し、
第２期間の間、前記データストリームに第２レベルの追加ノイズを注入するよう前記ノイズ生成器に指示し、前記第２レベルの追加ノイズは前記第１レベルの追加ノイズと異なり、前記第１及び第２期間は重なり合わず、
前記第２期間について第２ＢＥＲを計算し、
前記第１ＢＥＲ及び前記第２ＢＥＲに基づき、前記ネットワークリンクの特性を決定する、
よう構成される、受信機。
（付記１２） 前記制御部は、第３期間の間、前記第１レベルの追加ノイズ及び前記第２レベルの追加ノイズを注入するよう前記ノイズ生成器に指示することを繰り返す、付記１１に記載の受信機。
（付記１３） 前記制御部は、前記第３期間について第３ＢＥＲを計算するよう更に構成される、付記１２に記載の受信機。
（付記１４） 前記制御部は、前記第３ＢＥＲを目標ＢＥＲに調整するために前記第１期間及び前記第２期間を変更するよう更に構成され、前記目標ＢＥＲは前記ネットワークリンクの前方誤り訂正閾より低い、付記１３に記載の受信機。
（付記１５） 前記制御部は、前記第１期間が、所定閾だけ、前記第２期間を超えるとき、措置を講じるよう更に構成される、付記１４に記載の受信機。
（付記１６） 前記措置は、警告の発行を含む、付記１５に記載の受信機。
（付記１７） 前記措置は、前記ネットワークリンクにおけるＳＮＲの調整を含む、付記１５に記載の受信機。
（付記１８） 前記ネットワークリンクの前記特性は、前記ネットワークリンクのＳＮＲとＢＥＲとの間の関係である、付記１１に記載の受信機。
（付記１９） 前記制御部は、前記ネットワークリンクの特性に基づき前記ネットワークリンクのノイズマージンを調整するよう更に構成される、付記１８に記載の受信機。
（付記２０） 光トランスポートネットワークの中のネットワークリンクを監視する方法であって、前記方法は、
第１期間の間に、受信機においてデータストリームに第１レベルの追加ノイズを注入するステップと、
前記第１期間について第１ビット誤り率（ＢＥＲ）を計算するステップと、
第２期間の間に、前記受信機において前記データストリームに第２レベルの追加ノイズを注入するステップであって、前記第２レベルの追加ノイズは前記第１レベルの追加ノイズと異なり、前記第１及び第２期間は重なり合わない、ステップと、
第３期間について第２ＢＥＲを計算するステップであって、前記第３期間は前記第１及び第２期間を含む、ステップと、
前記第１ＢＥＲ及び前記第２ＢＥＲに基づき、前記ネットワークリンクの特性を決定するステップと、
を有する方法。

【符号の説明】

【0068】

１０６ 光ファイバ
１１２ 受信機
２１０ 光電変換器
２１１ Ａ／Ｄ変換器
２１２ デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
２１４ デジタル決定回路（ＤＤＣ）
２１６ 前方誤り訂正（ＦＥＣ）
２１８ 制御部
２２０ ノイズ生成器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】