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2022-22319単一ファイバストランド上のデータの双方向伝送システム、装置、および方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022022319
(43)【公開日】2022-02-03
(54)【発明の名称】単一ファイバストランド上のデータの双方向伝送システム、装置、および方法
(51)【国際特許分類】
H04B 10/27 20130101AFI20220127BHJP
H04J 14/02 20060101ALI20220127BHJP
【ＦＩ】
H04B10/27
H04J14/02
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021196654
(22)【出願日】2021-12-03
(62)【分割の表示】P 2018521479の分割
【原出願日】2016-07-13
(31)【優先権主張番号】62/191,570
(32)【優先日】2015-07-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】518013567
【氏名又は名称】ノーザン バージニア エレクトリック コーポレイティブ
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＴＨＥＲＮ ＶＩＲＧＩＮＩＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＶＥ
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】ウォード、マービン ダブリュ．
(57)【要約】
【課題】本発明のシステム、装置、および方法は、現行のペアリングまたは二重化パラダイムの問題に対する改良を示しており、ファイバ伝送効率の劇的な増加をもたらすが、これは、現在一致しているＣ帯波長を革新的なＤＷＤＭ送受信フォーマットへと再構築するとともに、イーサネットデータフローを新たな経路に適応させるフォトニック波の変更によって明らかに達成されるものである。
【解決手段】これらの改良によれば、配線費用を大幅に抑えることができ、ファイバストランドに対する要求／展開が、予測では５０％未満になると考えられる。この節約によって、所有者／運用者の実質的なファイバストランドコストが低下し、ＤＷＤＭネットワークを通過する高帯域幅デジタルペイロードの伝送レートと、大型のデータセンタ全体を中継する複数の装置に囲まれた交差接続の低使用率とに影響が及ぶ。
【選択図】なし
【解決手段】これらの改良によれば、配線費用を大幅に抑えることができ、ファイバストランドに対する要求／展開が、予測では５０％未満になると考えられる。この節約によって、所有者／運用者の実質的なファイバストランドコストが低下し、ＤＷＤＭネットワークを通過する高帯域幅デジタルペイロードの伝送レートと、大型のデータセンタ全体を中継する複数の装置に囲まれた交差接続の低使用率とに影響が及ぶ。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
双方向データを２地点間において伝送する通信システムであって、
双方向ファイバストランドと、
前記双方向ファイバストランドの一端の第１の信号投入器と、
前記双方向ファイバストランドの他端の第２の信号投入器と、
を備え、
前記双方向ファイバストランドの前記一端の前記第１の信号投入器により投入されたデータ信号が、第１の波長であり、
前記双方向ファイバストランドの前記他端の前記第２の信号投入器により投入されたデータ信号が、第２の波長であり、
前記第１の波長および第２の波長が異なり、
前記データ信号が、Ｃ帯波長およびＳＦＰ＋プロトコル下において高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）波長を採用することにより、
前記一端において投入された前記データ信号および前記他端において投入された前記データ信号が、前記双方向ファイバストランドを同時に通過する、通信システム。
双方向ファイバストランドと、
前記双方向ファイバストランドの一端の第１の信号投入器と、
前記双方向ファイバストランドの他端の第２の信号投入器と、
を備え、
前記双方向ファイバストランドの前記一端の前記第１の信号投入器により投入されたデータ信号が、第１の波長であり、
前記双方向ファイバストランドの前記他端の前記第２の信号投入器により投入されたデータ信号が、第２の波長であり、
前記第１の波長および第２の波長が異なり、
前記データ信号が、Ｃ帯波長およびＳＦＰ＋プロトコル下において高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）波長を採用することにより、
前記一端において投入された前記データ信号および前記他端において投入された前記データ信号が、前記双方向ファイバストランドを同時に通過する、通信システム。
【請求項2】
前記データ信号が、ＩＥＥＥ／ＩＴＵ標準を含む業界標準に準拠する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項3】
前記データ信号が、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、およびこれらの組み合わせを含む組から成る少なくとも１つのレイヤプロトコルを採用する、請求項２に記載の通信システム。
【請求項4】
２つの前記双方向ファイバストランドを結合するとともにそれを通じて伝送する信号を強化する少なくとも１つの増幅器をさらに備える、請求項１に記載の通信システム。
【請求項5】
前記少なくとも１つの増幅器が、エルビウムドープファイバ増幅器である、請求項４に記載の通信システム。
【請求項6】
２地点間における伝送のための双方向ファイバストランドであって、
第１の波長の第１のデータ信号を受信するように構成された一端の第１のポートと、
第２の波長の第２のデータ信号を受信するように構成された他端の第２のポートと、
を備え、
前記第１の波長および第２の波長が異なり、
前記データ信号が、Ｃ帯波長およびＳＦＰ＋プロトコル下において高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）波長を採用することにより、
前記一端において投入されたデータ信号および前記他端において投入されたデータ信号が、該双方向ファイバストランドを同時に通過する、双方向ファイバストランド。
第１の波長の第１のデータ信号を受信するように構成された一端の第１のポートと、
第２の波長の第２のデータ信号を受信するように構成された他端の第２のポートと、
を備え、
前記第１の波長および第２の波長が異なり、
前記データ信号が、Ｃ帯波長およびＳＦＰ＋プロトコル下において高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）波長を採用することにより、
前記一端において投入されたデータ信号および前記他端において投入されたデータ信号が、該双方向ファイバストランドを同時に通過する、双方向ファイバストランド。
【請求項7】
１００メガビット／秒～２００ギガビット／秒の範囲のデータ伝送レートで動作可能な、請求項６に記載の双方向ファイバストランド。
【請求項8】
前記データ伝送レートが、１０ギガビット／秒、４０ギガビット／秒、５０ギガビット／秒、１００ギガビット／秒、および２００ギガビット／秒から成る群から選択される、請求項７に記載の双方向ファイバストランド。
【請求項9】
前記データ信号が、ＩＥＥＥ／ＩＴＵ標準を含む業界標準に準拠する、請求項６に記載の双方向ファイバストランド。
【請求項10】
共通のファイバストランドを通じて双方向信号を２地点間において伝送させる方法であって、
双方向ファイバストランドの一端において、第１のデータ信号を投入するステップと、
前記双方向ファイバストランドの他端において、前記一端での前記投入と実質的に同時に、第２のデータ信号を投入するステップと、
を備え、
前記第１のデータ信号が、第１の波長であり、
前記第２のデータ信号が、第２の波長であり、
前記第１の波長および第２の波長が異なり、
前記データ信号が、Ｃ帯波長およびＳＦＰ＋プロトコル下において高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）波長を採用することにより、
前記第１のデータ信号および第２のデータ信号が、前記双方向ファイバストランドを同時に通過する、方法。
双方向ファイバストランドの一端において、第１のデータ信号を投入するステップと、
前記双方向ファイバストランドの他端において、前記一端での前記投入と実質的に同時に、第２のデータ信号を投入するステップと、
を備え、
前記第１のデータ信号が、第１の波長であり、
前記第２のデータ信号が、第２の波長であり、
前記第１の波長および第２の波長が異なり、
前記データ信号が、Ｃ帯波長およびＳＦＰ＋プロトコル下において高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）波長を採用することにより、
前記第１のデータ信号および第２のデータ信号が、前記双方向ファイバストランドを同時に通過する、方法。
【請求項11】
前記データ信号が、ＩＥＥＥ／ＩＴＵ標準を含む業界標準に準拠する、請求項１０に記載の共通のファイバストランドを通じて双方向信号を伝送させる方法。
【請求項12】
前記データ信号が、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、およびこれらの組み合わせを含む組から成る少なくとも１つのレイヤプロトコルを採用する、請求項１１に記載の共通のファイバストランドを通じて双方向信号を伝送させる方法。
【請求項13】
２つの前記双方向ファイバストランドを結合するとともにそれを通じて伝送する信号を強化する少なくとも１つの増幅器を増幅するステップをさらに備える、請求項１０に記載の共通のファイバストランドを通じて双方向信号を伝送させる方法。
【請求項14】
前記少なくとも１つの増幅器が、エルビウムドープファイバ増幅器である、請求項１３に記載の共通のファイバストランドを通じて双方向信号を伝送させる方法。
【請求項15】
前記双方向ファイバストランドが、１００メガビット／秒～２００ギガビット／秒の範囲のデータ伝送レートで動作可能な、請求項１０に記載の共通のファイバストランドを通じて双方向信号を伝送させる方法。
【請求項16】
前記データ伝送レート
が、１０ギガビット／秒、４０ギガビット／秒、５０ギガビット／秒、１００ギガビット／秒、および２００ギガビット／秒から成る群から選択される、請求項１５に記載の共通のファイバストランドを通じて双方向信号を伝送させる方法。
が、１０ギガビット／秒、４０ギガビット／秒、５０ギガビット／秒、１００ギガビット／秒、および２００ギガビット／秒から成る群から選択される、請求項１５に記載の共通のファイバストランドを通じて双方向信号を伝送させる方法。
【請求項17】
前記双方向ファイバストランドが、１００メガビット／秒～２００ギガビット／秒の範囲のデータ伝送レートで動作可能な、請求項１に記載の双方向データを伝送する通信システム。
【請求項18】
前記データ伝送レートが、１０ギガビット／秒、４０ギガビット／秒、５０ギガビット／秒、１００ギガビット／秒、および２００ギガビット／秒から成る群から選択される、請求項１７に記載の双方向データを伝送する通信システム。
【請求項19】
２つの前記双方向ファイバストランドを結合するとともにそれを通じて伝送する信号を強化する少なくとも１つの増幅器をさらに備える、請求項６に記載の双方向ファイバストランド。
【請求項20】
前記少なくとも１つの増幅器が、エルビウムドープファイバ増幅器である、請求項１９に記載の双方向ファイバストランド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、イーサネット（登録商標）、インターネットプロトコル（ＩＰ）伝送、およびデータセンタ相互接続コストを大幅に低減する光学的高密度波分割多重（ＤＷＤＭ：Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）波長伝送・管理システムおよびその改良を対象とするとともに、これらを改良する。より一般的に、本発明は、低レートからマルチギガビットおよび高伝送レートで単一ファイバストランド上にすべてネットワーク化された映像、音声を伴うボイスオーバＩＰ（ＶｏＩＰ）、データ、およびインターネットペイロードを含む双方向データ通信の常時動作を送受信する新たな単一ストランドファイバ・管理システムを採用する改良型光学的高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）通信システム、機器、装置、および方法に関する。
【背景技術】
【0002】
光ファイバケーブルを介したデータの伝送が知られている。ただし、従来技術のすべてのシステム、特に高速データ伝送用のシステムでは、２つの流れが互いに交差して干渉することのないように、別個のデータ送受信経路を有する。この関連で、数千マイルとも数万マイルとも知れないファイバ線ストランド対の敷設により、多くの業界および標準によって、米国および世界のニーズに応えようとする開発が行われてきた。本発明は、既存の電気通信パラダイムの代わりとなるものを示して、大きな利点およびコスト削減を提供する。
【0003】
以下に詳述する通り、本発明の種々の実施形態では、中程度から大容量のギガビットサイズのペイロード帯域幅でのイーサネットおよびインターネットプロトコル（ＩＰ）信号の伝送に特化した光ファイバケーブル上に高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）システムを設計して動作させる、通信業界の米国電気電子学会／国際電気通信連合（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ／Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）（ＩＥＥＥ／ＩＴＵ）標準を利用する。従来技術に関して、全世界の通信業界では、ガラスファイバストランド対の束で包み込んだ光ファイバケーブル構造を用いて、多くの屋外プラント建設プロジェクトでのマルチギガビットのイーサネット伝送帯域幅という信じ難い要求を満たすための光学リンクの拡張において、非常に短い期間に大幅な改良を実現している。ファイバケーブルの展開は、ますます大きく劇的に増大しており、米国本土および事実上すべての技術が進んだ国の人口が多い地域に拡がるファイバストランドの容量がより大きくなっている。
ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ／Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）（ＩＥＥＥ／ＩＴＵ）標準を利用する。従来技術に関して、全世界の通信業界では、ガラスファイバストランド対の束で包み込んだ光ファイバケーブル構造を用いて、多くの屋外プラント建設プロジェクトでのマルチギガビットのイーサネット伝送帯域幅という信じ難い要求を満たすための光学リンクの拡張において、非常に短い期間に大幅な改良を実現している。ファイバケーブルの展開は、ますます大きく劇的に増大しており、米国本土および事実上すべての技術が進んだ国の人口が多い地域に拡がるファイバストランドの容量がより大きくなっている。
【0004】
当技術分野において既知の通り、ファイバケーブルの展開は一般的に、電柱上への空中取り付け具の組み付け、またはほとんどが人口密集地域内で構築される大型プロジェクトに関して実装が完了した公有地および私有地の地中敷設権に沿ったケーブルの直接埋設により、１つまたは２つの方法を組み合わせて実現される。ファイバケーブルは主として、ファイバケーブルシースと称される頑丈な外側保護用非金属プラスチック層で覆われた、ファイバストランドと称されるガラスファイバの小さな束、中程度の束、または非常に大きな束で構成されていてもよい。内側では、厳密にコード状に分離した保護バッファ管に入れられた標準的な色順の識別可能なファイバ群内で個々のファイバストランドが配置されている。設置時、ファイバストランドは、構築中のファイバ経路に沿って端部同士が結合され、ファイバのストランド端のスプライシングまたはボンディングと称される接合方法で物理的に接続され、ケーブルの延長距離が長くなる。上述の通り、通信業界の一般慣行では、通信ネットワーク用途用に選択されたファイバが前述のペアリングまたは二重化パラダイムによって、ファイバペイロードと称される、完全双方向ＤＷＤＭ通信でコンテンツを伝送するファイバ対と称される２つのファイバストランドにグループ分けされる。
【0005】
また、米国領内にまたがる広大な地域をつなぐ全国規模の長距離ケーブルネットワークにより、米国の大都市部の高成長域内で、より多くのファイバ展開が完了している。装置取り付け具のない未使用のファイバストランドは、「ダークファイバ」ストランドまたは未割り当ての予備ストランドとして知られているが、使用中のファイバストランドは、前述の高密度波分割多重すなわちＤＷＤＭのように、光波レーザ装置を備えていてもよい。現在の解釈として、ＤＷＤＭ装置は通常、それぞれ個々のファイバストランドで伝送される、フォトニックレーザ供給源により適用された特定の波長順で整列した単一レーザまたは複数レーザ生成光源を用いて、１つのファイバストランドに給電するように設定されている。１つのファイバストランドの端部に１つまたは複数のレーザ光波が入力され、たとえば約８０キロメートルすなわち光駆動距離に相当する長距離を伝搬した後、遠端の反対側のファイバストランドから出力される。一般的に、レーザ生成光源は、ファイバ長を大きくできる可能性があり、ファイバスパンとして既知のより長いファイバ経路に適用される光中継器と称される光ブースタ増幅器の形態のレーザ源光波を用いて、相当な作動距離が実現され得るものと了解される。当技術分野における解釈として、これらの光学利得機器では、光波信号の再生成または消費者等の最終ユーザへの到達のため、物理的な位置の存在点（ＰＯＰ：ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｐｒｅｓｅｎｃｅ）でのファイバ対ストランドに対するペイロード信号の突発的アクセスが必要となる。
【0006】
今日のネットワークの高帯域幅通信リンクは、通例、通信会社のＰＯＰ提供作動構内設備および顧客がサービスを受ける遠端の反対側の宛先位置において、ファイバリンクの２つの識別可能な端部により構築される。クライアント端の（同一性確認を目的とした）通常の名称は、当業界において、「Ａ」通信会社構内設備および「Ｚ」構内設備またはクライアント構内設備装置（ＣＰＥ：Ｃｌｉｅｎｔ Ｐｒｅｍｉｓｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、または遠端位置、またはクライアントＰＯＰと指定されている。このため、伝送用ファイバリンクは、ＡからＺまで拡がっていてもよい。
【0007】
数年のファイバ展開に関するファイバの歴史的背景を考えると、通信業界では長く、ＩＥＥＥおよび国際電気通信連合（ＩＴＵ）システム仕様を一体になって導出および維持する経験豊富な通信運用会社、製造業者、エンジニアリング企業、およびコンサルタントで働く知識豊富な職員から成る選択標準化団体により構築された、世界的かつ重要なＩＥＥＥおよびＩＴＵ ＤＷＤＭネットワーク標準に準拠してきた。ＩＥＥＥおよびＩＴＵ標準は、基本原則という業界での位置付けによって世界的に知られており、一般的にはこれらに従って展開が図られるが、前述の「ＡおよびＺ」指定構内設備として先に識別した通り、２つの点間でインテリジェントなデジタルデータを端部同士で受け渡す２ファイバ対ストランド上で伝送されるフォトニック波長割り当てをネットワーク化する適用可能な標準の厳密なオープンアーキテクチャを順守する。
【0008】
特に、これらの双方向データ伝送は、伝送方向ごとに１つのファイバストランドとしてほぼ常に展開されてきた。すなわち、業界の運用仕様により、伝送サービスに対して、ＡからＺおよびＺからＡの割り当てがなされてきた。装置を提供する通信製造業者およびＤＷＤＭネットワークを展開して運用するネットワーク運用会社は、インターネット、ＶｏＩＰ音声、データ等のインテリジェントなネットワークデータコンテンツを配信するとともに、２つのファイバストランドを用いて送受信されるデータの映像ペイロードが集中しやすいファイバ経路に沿ってＤＷＤＭ波長を伝送する上記ＩＥＥＥおよびＩＴＵ標準のプラクティスに厳密に準拠している。したがって、単一のファイバストランドの割り当てにより、伝送方向ごとにデータが運ばれるが、それぞれ、別個のＰＯＰ方向を成すＡからＺまたはＺからＡへと伝送される別個のペイロードを運ぶ独立したＤＷＤＭ割り当てファイバストランドである。この場合は、ほとんどのネットワークにおいて、マルチギガビットの配信型システムをネットワーク化する２つのファイバストランドが２つの異なるＤＷＤＭペイロードに割り当てられるが、これは、今日普及している前述のペアリングまたは二重化パラダイムである。
【0009】
ローカルの短距離伝送２地点間リンクには数個のネットワークが存在するものの、ある１つのファイバストランドシステムを適用した低帯域幅システムのみが、たとえばそれぞれ１５５０ナノメートルおよび１３１０ナノメートルの異なるラムダ動作波長を反対端で割り当てることによって、これを実現している。したがって、この狭義においては、地方またはローカルの大都市配信システムにおける１．０ギガビット／秒またはファイバストランド当たり１００メガビットの低データレートの単一ストランドの場合、通例、２つの波長が２つの伝送方向に伝送される。
【0010】
ただし、この単一ファイバストランドシステムにおいては、適用される多くのペイロード用途の光波がより複雑であり、ミクロンサイズの個々の高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）信号波長が含まれる。これらは、適正に動作するように、非常に正確なラムダ波長および帯域幅設定で生成されたものであり、単一ファイバストランドの用法を不可能にしている。したがって、これらのシステムは通例、２つのファイバストランドを使用し、短距離ファイバリンク上において、１０Ｇｂｉｔ、４０Ｇｂｉｔ、１００Ｇｂｉｔ、および２００Ｇｂｉｔのデータレートでのみ動作する。これらの波長は、前述のＩＥＥＥ／ＩＴＵ制定標準の下で公開されたＤＷＤＭ標準波長チャネルにおいて利用可能である。これら両者は、比較的類似する公開文書および標準であり、送受信ＤＷＤＭデータネットワークがともに単一モードファイバ上で送受信され、１つのファイバ対を用いて完全双方向に伝送され、上述の通り、伝送方向ごとに１つのファイバストランドを有する旨を規定している。言い換えると、これらのシステムは、適正かつ効果的な動作のため、完全双方向ＤＷＤＭ信号の伝送に２つのファイバストランドを必要とする。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】Ｓｏｎｎｅｔ端子の端部同士で動作する２ファイバストランドシステムを採用した従来技術の構成の代表的な一実施形態を示した図。
【図2A】本発明の第１の実施形態に係る、再構成可能な光挿入／分岐マルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ：ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ａｄｄ－ｄｒｏｐ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）および調節可能な光挿入／分岐モジュール（ＴＯＡＤＭ：ｔｕｎａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ａｄｄ／ｄｒｏｐ ｍｏｄｕｌｅ）との相互ネットワークを図る強化器を備えた高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）システムを模式的に示した図であり、その構成要素については、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、および図２Ｅに詳しく記載する。
【図3】本発明の別の実施形態に係る、混ざり合わないものの、異なるシステム波長の利得を与える場合に一体となる異なる波長を有する各受信機および送信機へと複数の波長が導かれる強化器端子中継器の第２の代表的な一実施形態を示した図。
【図4】混ざり合わないものの、異なる波長の任意選択的な利得を与えるかまたは与えない場合に一体となる異なる波長を有する１つのファイバストランドの受信機および送信機へと導かれる複数の波長の任意選択としての中継器バイパスを備えた強化器の分岐／挿入高速１０ギガビットチャネルの第３の代表的な一実施形態を示した図。
【図5】混ざり合わないものの、Ａ端伝送システムで伝送される単一の強化器の１ファイバ経路システム上に異なる波長経路を切り替えて経路設定する場合に一体となる異なる波長を有する各受信機および送信機へと複数の波長が導かれる強化器レイヤ２－３スイッチの第４の代表的な一実施形態を示した図。
【図6】本発明の教示内容に準じた強化器レイヤ２－３スイッチの第５の代表的な一実施形態を示した図。
【図7A】本発明の第７の代表的な一実施形態に準じた、長距離で信号コンテンツを強化する信号増幅器の採用を示した図であり、混ざり合わないものの、光波パワーを事前強化および事後強化するとともに、Ｚ端伝送システムに向けて伝送される第２の強化器の１ファイバ経路システム上に波長経路を経路設定する場合に一体となる異なる波長を有する各受信機および送信機へと複数の波長が導かれる強化器ＲＯＡＤＭをより詳細に示した図。
【図7B】本発明の第７の代表的な一実施形態に準じた、長距離で信号コンテンツを強化する信号増幅器の採用を示した図であり、図７Ａに記載の強化器ＲＯＡＤＭのＡ端の代表的な実施形態をさらに示し、ＴＯＡＤＭ機器の別の実施形態を示すとともに、ある方向の波長の選択を示した図。
【図7C】本発明の第７の代表的な一実施形態に準じた、長距離で信号コンテンツを強化する信号増幅器の採用を示した図であり、図７Ａに記載の強化器ＲＯＡＤＭのＡ端の代表的な実施形態をさらに示し、図７Ｂに示すＴＯＡＤＭの別の実施形態を示すとともに、同じファイバストランド上の反対方向の同時かつ非干渉伝送のための波長の選択を示した図。
【図8】混ざり合わないものの、異なる波長のレーザドライバ信号を与える場合に一体となる異なる波長を有する各受信機に対して、単一の容器に出力が導かれる２つの別個のＣ帯伝送波長が伝送される強化器光学モジュールの別の代表的なＳＦＰ＋実施形態を示した図。
【図9A】混ざり合わないものの、異なる波長のレーザ信号受信機利得を与える場合に一体となる異なる波長を有する各受信機の入力用の単一の容器へと２つの別個のＣ帯受信機波長入力が導かれる強化器光学モジュールの第９の代表的なＳＦＰ＋実施形態を示した図。
【図9B】混ざり合わないものの、異なる波長のレーザ信号受信機利得を与える場合に一体となる異なる波長を有する各受信機の入力用の単一の容器へと２つの別個のＣ帯受信機波長入力が導かれる強化器光学モジュールの第９の代表的なＳＦＰ＋実施形態を示した図。
【図10】混ざり合わないものの、異なる波長のレーザ信号利得を与える場合に一体となる異なる波長を有する各送信機および受信機の入出力用の単一の容器へと２つの別個のＣ帯受信機および送信機波長が入力される外部光学利得中継器の強化器光学モジュールを備えた別の実施形態ならびに代表的なレイヤ２－３スイッチおよびルータを示した図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
出願人は、拡張小型フォームファクタプラグ式（ＳＦＰ＋：ｅｎｈａｎｃｅｄ ｓｍａｌｌ ｆｏｒｍ－ｆａｃｔｏｒ ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）光波送受信モジュールと称される小型フォームファクタレーザ光送受信機器の製造業者と同様に、完全双方向ファイバおよび二重ファイバ取り付け具の使用を要するファイバインタフェースをＤＷＤＭ装置のすべての現行製造業者が提供していることを見出した。上述の過去の歴史的背景を考慮すると、とりわけ単純な２ファイバストランドの伝送パラダイムが世界中の通信業界で長い展開の歴史を有しており、一般的に１．０ギガビットの低速またはそれ以下のファイバ線レートで動作するレーザ生成光波上に多重化されたユーザペイロードデータをさまざまなハードウェア機器が統合している。たとえば、これらの低データレートは、大都市チャネルおよび全国規模の長距離ＤＷＤＭネットワークで導入されたはるかに低密度のファイバネットワーク線レートで展開されている。
【0013】
別の例において、Ｓｏｎｎｅｔの展開の初期には、フォーマット済みの時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）信号を用いることにより、世界的なＤＷＤＭ基幹経路に沿って、インターネットコンテンツおよびユーザインターネットペイロード信号を伝送していた。これらのシステムは、１０Ｍｂｉｔ／ｓが最大ＴＤＭ（Ｓｏｎｎｅｔ）フォーマットであるＳｏｎｎｅｔフォーマットの１．０メガビット～２．５ギガビットに重なるはるかに低速の伝送帯域幅で動作していた。これらの非常に低い伝送速度は、今日のＤＷＤＭ上のイーサネットおよびＩＰデータレートで利用可能な１０ギガビット、４０ギガビット、１００ギガビット、および最大４００ギガビットの伝送レートという、現在利用可能なレートと的確に比較される。これら初期の低速から中速のデータリンクは、符号化データビットを含むとともにＰＯＰ「Ａ」に由来する単一端点接続を用いた単一モードファイバストランド上に配置された時分割多重フレームに対してイーサネットパケット化データビットを割り当てるとともに、「Ｚ」光学端または構内設備ＰＯＰとして識別される第２の異なる端部位置へと延びたファイバストランドに対して、２つの固定ファイバフォトニック出射光波信号に沿った２つの異なる方向に伝搬する位置データパケットを割り当てることにより設定されていた。
【0014】
数年前、標準的な光搬送波４８（ＯＣ－４８：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃａｒｒｉｅｒ－４８）でＳＯＮＮＥＴを伝送するファイバケーブル上で高速信号のネットワーク化が展開され、２．５ギガビットのレートは、非常に高速のネットワークと考えられていた。これらのケーブルは、物理的なファイバガラスストランドで構成され、両端点の２ファイバストランドインタフェースを通って延びた固体伝送スパンを構成し、サイト内スパンにまたがる相互動作の後、場合によりデータビットを増幅するハードウェア中継光増幅器を通じて到着したデータコンテンツが２つのファイバストランドの使用を維持することにより、インテリジェントなデータビットコンテンツの２つの独立源として、完全双方向の「東から西」および「西から東」への方向性伝送を行っていた。データビットのペイロードを運ぶ光波信号は、上述のＴＤＭフレームに挿入され、インテリジェントなデータフォーマットを制御する所定のＳＯＮＮＥＴプロトコルを用いて、一方の端点から別の端点へと交換されていた。これらフォーマット済みフレームは、各端部受信機に入力されるラムダ信号により入力信号としてデータビットが受信される遠くの指定「Ｚ」配置構内設備へと伝送データビットが搬送および伝送されることから、単一の「Ａ」位置構内設備が配置された伝送ラムダ信号に通常由来するＳＯＮＮＥＴフォーマットとなった映像、デジタル音声、データビット、およびインターネットの集約を表していた。
【0015】
この期間に、イーサネットフレーム化データのファイバ伝送は、大きな進歩と考えられており、この技術は、アナログまたは前述の時分割多重（ＴＤＭ）Ｓｏｎｎｅｔ伝送システムに対する大幅な改善をもたらすものであった。たとえば、低速伝送システムとして動作するＴ１は、最適な搬送波型であり、初期の伝送試行が進んだ長距離標準を用いることにより、イーサネットに先立って、最もよく展開されていた。また、Ｔ１、デジタル信号３（ＤＳ３：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ ３）、ＯＣ－３、ＯＣ－１２、ＯＣ－４８，および最終的にＯＣ－１９２フォーマットを用いた時分割多重システムに光ファイバが導入されていた。これらシステムの多くは、今日も世界中で運用され続けており、すべての既知のシステムは、データを伝送交換する上記２ファイバストランド手段を採用し続けている。
【0016】
異なる技術にまたがる２ファイバストランド標準の業界の継続的な展開および初期の高速データの伝送のための新たなシステムの展開に関する上記の長い歴史に記載の通り、これら同一の２ファイバ伝送コンセプトまたはパラダイムは、２つのファイバを用いた伝送のコストが高い状態すなわち単一ストランドの用途の２倍のコストが掛かる場合であっても、長期にわたって不変のままであった。実際、２ファイバ伝送パラダイムおよび方法は、長年にわたって使用されており、ＤＷＤＭフォーマットの高度伝送レートにより主として達成されたより高いデジタル伝送レートをイーサネットアップグレード標準化団体が実現していたにも関わらず、伝送の標準的な方法として残っている。さらに、ＩＥＥＥおよびＩＴＵ標準化グループは、これらイーサネットのより高い帯域幅・伝送レートでの単一ファイバストランド動作が好ましいとは述べていない。システムが展開中で間もなくテラビット帯域幅に達することになるため、これらますます増大する技術的要求に対してよりコスト効果的に対処するため、本発明に規定のように、新しい技術が強く求められている。
【0017】
別の背景として、フォトニック伝送源の割り当ておよび使用は、データ伝送に関して制定された業界標準に適合する階層信号に応じて符号化データビットおよびバイトを適用する業界標準制定フォーマットに準拠する。これらには、高速データ配信インターネット信号がデータフォーマットパケットに集約されるとともに、デジタルデータ伝送および分散ネットワーク用のイーサネット信号フォーマットにフレーム化され、トリプルプレイコンテンツと称されるデジタルデータコンテンツの何百万のインテリジェントデータビットおよびバイトを配信するデジタル映像信号、デジタル音声（ＶｏＩＰ）信号の組み合わせフォーマットを含む。デジタルデータビットおよびバイトの形態のコンテンツデータは、非常に高いデータレート速度で一方の端点から別の端点へと伝送または移動し、通常は、低レートの範囲のネットワーク化帯域幅能力および１００～１，０００メガビット／秒の容量と、通常１．０ギガビット／秒以上に達し、また、展開光波またはラムダ符号化信号ごとの伝送帯域幅容量および時間測定レートでそれぞれ参照されるより多くのＤＷＤＭチャネル数を有する４００ギガビット／秒の帯域幅に達する基幹ファイバ線レートのファイバ経路方向ごとに単一ファイバストランドで伝送される光の高伝送速度で、レーザで照射された発光ファイバストランド内を移動する。
【0018】
しかし、より高い帯域幅に対するユーザの要求は増大し続けており、はるかに多くの配信用広帯域データをネットワーク化する経済的なリソースが顧客の構内設備間で分散している。今日の市場は、さらに高い帯域幅に対する要求が大きく、かつ成長しているものと特徴付けることができ、映像、音声、およびデータサービス、特にストリーミング映像コンテンツのイーサネット集約の進歩に主導されている。米国政府、州政府、および地方自治体は、大容量リンクに依拠している。世界中の多くの国および都市は、職場で提供されるインターネット速度に匹敵する帯域幅での会社および家庭への広帯域ネットワークの拡張に対応するように、市民から大きな圧力を受けている。実際、インターネット、データ、ＶｏＩＰ（音声）、および映像を伝送する広帯域サービスは、より高いレートの広帯域配信が採用され、ならびに／または家庭および会社の両者にサービス提供する低速のインターネット配信システムの置き換えを目標としていることから、米国（および、各地）で経済的な理由により原動力となっている。特に大都市および近隣の地方のファイバネットワークにおいてマルチギガビットのレートで伝送される、より高い帯域幅への要求は、長年にわたり将来にかけて高止まりするとともに、メガビット配信当たりの帯域幅対コストによって大きくなり、消費者の要求は、時間とともに増大するばかりと考えられる。
【0019】
既存の考え方でのファイバストランド通信パラダイムに対する社会的要求および現行の要求を満たす実質的な技術的課題を考慮して、本発明は、既存のシステムの物理的制約を克服して動作パラダイムを改善する解決手段を対象とする。特に、１つのファイバストランドによる伝送を採用した場合、ファイバネットワークに展開すれば、特に、大都市の配信経路におけるファイバケーブルストランド数が容量的に線形ではなく、多くの古いファイバ基幹経路内に存在する場合に、多くのファイバ経路間に存在する上記ボトルネックの一部が軽減される。
【0020】
特に、新たなファイバケーブルを展開する多額の財務的コストを別途要することなく、伝送容量の潜在的な５０％利得によって、これらデータリンクの容量を直ちに向上させることにより、コンテンツ配信運用者およびファイバケーブル所有者は、その進歩を歓迎することになる。
【0021】
発明の目的
既存の従来技術のさまざまなボトルネックおよび制約を考慮して、本発明の目的は、より標準的なＤＷＤＭイーサネット／ＩＰ通信システムの適用に際して少なくとも５０％のコスト削減を図る、自動管理システムによる、新しい、かつ改良された光伝送を提供することである。本発明の別の非排他的な種々の目的については、以下に記載する。当然のことながら、本発明の発展によって、その他多くの目的も考えられることが了解されるものとし、以下に詳しく論じる。
既存の従来技術のさまざまなボトルネックおよび制約を考慮して、本発明の目的は、より標準的なＤＷＤＭイーサネット／ＩＰ通信システムの適用に際して少なくとも５０％のコスト削減を図る、自動管理システムによる、新しい、かつ改良された光伝送を提供することである。本発明の別の非排他的な種々の目的については、以下に記載する。当然のことながら、本発明の発展によって、その他多くの目的も考えられることが了解されるものとし、以下に詳しく論じる。
【0022】
したがって、本発明の目的は、双方向の大都市および長距離データ通信用の単一ファイバストランドの採用によって、既存のシステム上で伝送容量を２倍にする、管理された光通信システムを提供することである。
【0023】
本発明の別の目的は、同一の光伝送経路上のさまざまな高い広帯域ペイロードの多重化および信号伝送経路に沿った同一の単一ファイバストランド上のさまざまなペイロードの逆多重化に要するファイバストランド数を低減する、管理されたＤＷＤＭ光波システムを提供することである。
【0024】
本発明のさらに別の目的は、１０Ｇｂｉｔ／ｓ、４０Ｇｂｉｔ／ｓ、１００Ｇｂｉｔ／ｓ、４００Ｇｂｉｔ／ｓ以上で動作するデータレートを配信する単一ファイバストランドへの適用によって、ファイバ伝送容量を効果的に２倍にする、管理された光通信システムを提供することである。
【0025】
本発明のさらに別の目的は、完全双方向ネットワーク化のための単一ファイバ伝送システムを用いて、別個かつ個別に、光伝送経路中の光学ペイロードの一部を光学的に挿入および分岐する簡単な手段を提供することである。
【0026】
本発明の別の目的は、単一ファイバストランドを用いてネットワーク全体で伝送される使用可能な光学帯域幅を損なうことなく、ＤＷＤＭチャネル間の波長間隔を損なわないＤＷＤＭネットワーク化システムを提供することである。
【0027】
本発明の別の目的は、ＤＷＤＭ／インターネットプロトコル（ＩＰ）光ネットワークであって、光波長生成器間の間隔が標準的なＤＷＤＭ公開波長に従い、干渉なく１つのＳＦＰ＋容器に別々に集約され、２つの別個のＤＷＤＭチャネルの変調を行わせるように分離された別個の波長を有する２つの別個のＤＷＤＭ波長信号を伝送し続ける、ＤＷＤＭ／インターネットプロトコル（ＩＰ）光ネットワークを提供することである。
【0028】
本発明のさらに別の目的は、ＤＷＤＭ／ＩＰ光ネットワークであって、光波長受信機間の間隔が標準的なＤＷＤＭ ＩＥＥＥおよびＩＴＵ公開波長と同一または実質的に同一であり、干渉なく１つのＳＦＰ＋容器に別々に集約され、２つの別個のＤＷＤＭチャネルの変調を受信するように分離された別個の波長をそれぞれ有する２つの別個のＤＷＤＭ波長信号を受信し続け、受信した信号を２つの別個のペイロード信号として別々に維持する、ＤＷＤＭ／ＩＰ光ネットワークを提供することである。
【0029】
本発明のさらに別の目的は、ＤＷＤＭ／ＩＰ光ネットワークであって、上述のＤＷＤＭ光波長生成器およびＤＷＤＭ光受信機が標準的なＤＷＤＭ ＩＥＥＥ／ＩＴＵ公開波長と同一であり、１つのＳＦＰ＋容器内に集約され、さまざまな従来技術に対して、上述のＩＥＥＥ／ＩＴＵ公開２ファイバストランドシステムの不都合を回避または最小化するとともに、単一光ファイバ等の光学経路が単に処理能力の劣るファイバリンクよりも有効に機能する、ＤＷＤＭ／ＩＰ光ネットワークを提供することである。
【0030】
本発明のさらに別の目的は、他のネットワークへの過度なストランド割り当てによってファイバ容量を使い果たした場合に、ファイバストランドのないケーブル部に本発明の改良されたシステムを展開して伝送容量を拡張し、展開ごとに最大およそ５０％までスパン輻輳を解消することによって、新たなケーブル設備を設置する必要性を相殺または延期することである。
【0031】
本発明の別の目的は、高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）およびより効率的なデータセンタ交差接続を満足するよう形成することにより、データセンタにまたがってネットワーク化された高速かつ高帯域幅配信の完全双方向伝送用の１つのファイバストランドを採用可能な大都市および長距離ネットワークを変換する必要なく、１つのファイバストランドの交差接続の展開を可能にするように構成された複数かつ好ましくは経済的なイーサネットデータ伝送を採用することである。
【0032】
改良された経済的な搬送波源を実現するほか、ＤＷＤＭペイロードネットワーク化のスマートな分岐／挿入構成と、今日のＤＷＤＭ展開ネットワークに存在する高密度の部分でファイバ使用が最大５０％節約された「Ａ」端および「Ｚ」端として識別される点間の高速データ伝送方法を創出する長距離ファイバ展開の拡張とを含めて、本発明の別の態様の別途使用が考えられる。
【0033】
また、本発明は、異なるパッケージ形態の後述の拡張システムを製造して動作させるように採用された要素を提供するのが好ましく、ファイバ端子、長距離増幅線、中継器を含む伝送ネットワーク、光ファイバ増幅器、光波長スイッチ、無線インターネットサービスプロバイダ（ＷＩＳＰ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）の無線ネットワーク、無線周波数（ＲＦ）マイクロ波装置、およびコヒーレント伝送ネットワークインタフェース等が挙げられるが、これらに限定されない。
【0034】
上記および他の目的は、既存のペアリングまたは二重化動作モードまたはパラダイムが引き起こす数々の問題を解決する本発明の改良されたパラダイムを採用するシステム、機器、装置、および方法によって達成される。
【0035】
既存の電気通信システム全体でデータスループットを高める技術がますます求められている。
改良された技術に対する要求は、さらに高い投資利益率を無駄なく実現するため、世界中の通信業界全体に反響するとともに、特にイーサネットペイロードの伝送および中継に関して、地中の過剰なファイバ容量の可用性に関する最近の懸念となっている。これは特に、不安定な市場競争に常に直面しているネットワーク所有者が推進する世界の高帯域幅システム上を移動する、より高いデータレートのペイロードを支持する立場である。広帯域データネットワークの所有者および運用者は、高サービス品質（ＱｏＳ：ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）ネットワークの維持に対する要求を含めて、運用コストを抑えるあらゆる合理的な手段を考えざるを得ない。このため、配線費用を大幅にコストダウンすることは、本発明のツールによって、ＤＷＤＭ波長の再構築に向けた従来適用される標準的なポリシーを用いてＤＷＤＭ技術の変化を選ぶことによりファイバ駆動効率を取得可能である場合に、市場の好意的な配慮を受けることになる。
改良された技術に対する要求は、さらに高い投資利益率を無駄なく実現するため、世界中の通信業界全体に反響するとともに、特にイーサネットペイロードの伝送および中継に関して、地中の過剰なファイバ容量の可用性に関する最近の懸念となっている。これは特に、不安定な市場競争に常に直面しているネットワーク所有者が推進する世界の高帯域幅システム上を移動する、より高いデータレートのペイロードを支持する立場である。広帯域データネットワークの所有者および運用者は、高サービス品質（ＱｏＳ：ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）ネットワークの維持に対する要求を含めて、運用コストを抑えるあらゆる合理的な手段を考えざるを得ない。このため、配線費用を大幅にコストダウンすることは、本発明のツールによって、ＤＷＤＭ波長の再構築に向けた従来適用される標準的なポリシーを用いてＤＷＤＭ技術の変化を選ぶことによりファイバ駆動効率を取得可能である場合に、市場の好意的な配慮を受けることになる。
【0036】
本発明のシステム、装置、および方法は、現行のペアリングまたは二重化パラダイムの問題に対する改良を示しており、ファイバ伝送効率の劇的な増加をもたらすが、これは、現在一致しているＣ帯波長を革新的なＤＷＤＭ送受信フォーマットへと再構築するとともに、イーサネットデータフローを新たな経路に適応させるフォトニック波の変更によって明らかに達成されるものである。これらの改良によれば、配線費用を大幅に抑えることができ、ファイバストランドに対する要求／展開が、予測では５０％未満になると考えられる。この節約によって、所有者／運用者の実質的なファイバストランドコストが低下し、ＤＷＤＭネットワークを通過する高帯域幅デジタルペイロードの伝送レートと、大型のデータセンタ全体を中継する複数の装置に囲まれた交差接続の低使用率とに影響が及ぶ。
【0037】
本明細書は、特に実施形態を列挙するとともに、本発明を構成すると考えられる主題を明確に請求する特許請求の範囲で締めくくるが、本発明は、同じ参照番号により同じシステム信号フローおよび他の機械的要素を指定する添付の図面と併せて行う以下の説明によって、より深く理解されるものと考えられる。
【0038】
以下の詳細な説明は、当業者が本発明を構成および使用できるように提示する。説明を目的として、特定の用語体系により、本発明を完全に理解できるようにしている。ただし、当業者にとっては、これら特定の詳細が本発明の実施に必要ではないことが明らかとなるであろう。本明細書に示す特定の用途の説明は、代表例として示しているに過ぎない。当業者には、好適な実施形態の種々の改良が容易に明らかとなるであろうし、本明細書に規定の一般原理は、本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態および用途に適用されるようになっていてもよい。本発明は、示される実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示の原理および特徴と整合する最も広い可能な範囲に及ぶことになる。
【0039】
上述の通り、本発明は、構成および運用における、より低コストの可能性を与えており、帯域幅に関する多くの障害を取り除くとともに、ファイバケーブルのより高い成長に貢献し得る。また、より低コストの光波装置と、既存の長距離伝送ネットワークの経路に沿ったＤＷＤＭ動作波長の光学変化とを必要とする。より詳しく以下に説明する強化器は、既存の、および新しいＤＷＤＭ作動ネットワーク、ＤＷＤＭネットワーク端子、中継器、フォトニック増幅器、ならびにＰＯＰに実装可能であり、既存の多くの手詰まり感を解消するとともに、広帯域伝送容量を拡張する経済的な手段に対するインターネットコンテンツ配信運用者およびファイバケーブル所有者の要求を満足し得ることが了解されるものとする。また、本発明は、より広い帯域幅の要求を実現するために、新たなファイバケーブルを構成するよりもはるかに低いコストで利用可能なＤＷＤＭシステム技術を新たに展開する機会を与える。
【0040】
単一ファイバストランドシステム上の設備でより広帯域のデータペイロードを再度配信するマルチギガビットの強化器ネットワークを採用したシステム強化によれば、ファイバ伝送のキロメートル当たりはるかに低いコストで、ネットワーク成長の利点が即座にもたらされることが了解されるものとする。業界全体、特に、前述の無線インターネットサービスプロバイダ（ＷＩＳＰ）は、多額の出費として高コストの伝送を実現するが、広帯域展開に対する要求を満足するためのビジネス事例分析および制約に影響を及ぼす。より高いコストでギガビットおよびテラビットの装置を購入する場合であっても、同じくコストの限界が生じる。また、本発明は、トリプルプレイコンテンツを配信するファイバ配線のコストを低減可能でありながら、制定された業界標準に適合する大きなデータ帯域幅を配信するための改良を対象とする。本明細書の増強には、長距離を運ばれるコンテンツを伴うことが多い。したがって、既存の各２ファイバストランドシステムをローカルの長距離配信用の新発明の１ストランドファイバ伝送用途に変更することにより、サービスを受ける顧客当たり、より低コストでより高速のコンテンツ配信を行う場合にも回収が加速される可能性がある。実際、各大規模ギガビットシステムにおいてファイバストランドを１つだけ削除することにより、即座に節約がもたらされ、５０％近くまで配線が短くなって、ファイバの運用能力が即座に高くなるとともに、既存の専用ファイバネットワーク上での運用のコストが抑えられる。
【0041】
本発明は、複数他種の適用イーサネットパケット交換実行源によるレーザ生成光波パワーを参照する。この基本的な単一ファイバストランド伝送システムの実現に用いられる方法は、前述の強化器、より詳細には、以下に詳述する「１ファイバ強化器」をレイヤ２／３以上の伝送制御プロトコル（ＴＣＰ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ切り替え用途のネットワークに組み込むことによって実行される。また、本用途は、システムのマイクロコンピュータ制御およびファイバ管理駆動システムを利用するため、既存の厳密なネットワークプロセッサ制御管理下での動作中常に、制御および監視性能の恩恵を受けられる。
【0042】
したがって、既存のネットワーク管理とコンテンツを組み合わせた本発明のシステムは、フォトニックレーザ調節波長エネルギーの完全双方向伝送のために単一ファイバストランドのみを用いた該強化器の１ファイバストランドネットワークのハーネスを活用することになる。
【0043】
以下に詳述する通り、本発明は、１ストランド配信波長のうちの複数を構成および管理することができる。本発明は、ファイバ配線およびファイバ交差接続を大幅に節約した、いわゆる強化器ネットワークパケットのネットワーク変数を制御する効果的な手段を有する設計を一意に示すものであり、多くの利点のうちの１つを本特許出願に記載する。前述の強化器の１ファイバネットワークパケット技術を適用することにより、世界中のユーザが受け入れるとともにスパンの使用が大幅に拡大され、マルチギガビットのイーサネット動作用の伝送およびデータセンタ交差接続インタフェースを管理する新たな方法がもたらされて、信号フローの方向ごとにフォトニック管理源を用いた単一ファイバストランド上で双方向トラフィックをネットワーク化可能となり、本発明は、直ちに従来技術に取って代わることになる。
【0044】
以下に詳しく示すように、本明細書に規定の本発明は、展開ギガビットイーサネット伝送ネットワークの小規模運用者のより低い運用費用をいわゆる強化器パケットネットワークが補う、多くのプロトコル要件に適合した前述のＤＷＤＭ ＩＥＥＥ／ＩＴＵプロトコル駆動ネットワークの多くの識別可能なシステムおよび新たな用途において実装可能である。
【0045】
本発明の目標は、グローバルなファイバ配線コストにグローバルな大きな経済的影響を及ぼすとともに、これらのコストとクラウドコンピューティングサーバのアレイにネットワーク化された多重交差接続で満たされたデータセンタにおいて１０Ｇｂｉｔ～１００Ｇｂｉｔの速度の回路をネットワーク化する高価なファイバ専用経路への依存とを相殺することと了解されるものとする。
【0046】
また、本発明の目標として、本明細書に記載の通り、本発明の強化器の１ファイバパケット伝送および交差接続技術および機能が広く展開された場合、非常に望ましい利点が経済的にもたらされ、新しい形態のグローバルな受け入れが実現されるとともに、新たな強化器のマルチギガビット伝送ＩＥＥＥ／ＩＴＵ標準化団体の適用元となって、世界中の多くの通信市場に利益がもたらされる。本明細書に詳述する本発明の強化器の１ストランドネットワークは、多くの場合、新たなファイバ展開の代わりに電子的拡張を延期する大きな機会を通信運用会社に与えることにより、新たなファイバ拡張を展開する必要性を相殺して、古いケーブルを掘り返すコストおよび不都合を回避することになる。
【0047】
単一ファイバ伝送ネットワーク技術を開発する利点を十分に生かすため、装置および必須の機器構成要素は、部品の共有によって組み立ておよび分解を容易化し得るモジュール式の設計とすべきであり、これにより、別の利益を実現するとともに、一般的に今日のネットワークで使用が認められる現在の２ファイバストランドシステムに対して、１ファイバストランドマルチギガビット強化器パケットネットワークが張り合えるようになることが了解されるものとする。
【0048】
過去および現在のＩＥＥＥ－ＩＴＵ標準高密度波分割多重システムは、一般的に有用であるものの、深刻な不都合も抱えており、これらの不都合が複合的な影響を及ぼす場合も多いことが了解されるものとする。たとえば、２ファイバストランドの伝送の搬送容量は、場合により初期段階のネットワークで要するよりもはるかに広い帯域幅を表すため、２つのケーブルストランドがデータコンテンツで完全に満たされていない場合はファイバを浪費することになり、企業者にとって、ストランド当たりおよび顧客当たり１．６ｋｍ（キロメートル）（１マイル）当たりのファイバコストに不要な高額の費用が追加となる。さらに、単一ファイバの適用によって、２つのファイバとは対照的に、コンテンツを伝送する２つの別個の異なるラムダ波を有することの安全性によって、以下に詳述する通り、ペイロードコンテンツのタップに対してより高いレベルの安全性を追加することができる。
【0049】
ここで図面のうちの図１を参照して、この図は、入力および出力データストリーム用の従来の双方向離散経路を採用した従来技術のシステムを示しており、参照番号１００で大略指定している。図示のように、この従来の確立された技術では、先に規定したファイバ対ネットワーク間に２つのファイバストランドを使用しており、一方のファイバストランドは、２地点間でネットワーク化されて、ネットワークのＡ端で出力を送信するとともにＺ端で入力を受信し、別のファイバは、２地点間でネットワーク化されて、ネットワークのＺ端で出力を伝送するとともにＡ端で入力を受信する。図示のように、システム１００においては、ファイバ対がネットワークに対して出入りする。ＳＯＮＮＥＴおよびイーサネットの両システムは、Ｚ端から送信するとともに端部装置で受信するための第２のファイバストランドを必要とするため、１つのファイバストランドまたは１つのファイバ対を別途要することが了解されるものとする。
【0050】
上述の通り、今日は多くの運用システムが存在しており、コンテンツが時分割フォーマットで多重化されて、付加的なファイバ対の使用によりさらに多くの費用を要する２ストランドファイバ対の組み合わせまたは保護ファイバリング上で送信される。しかし、これらの保護運用リングは、一部のファイバリング長が１６０ｋｍ（１００マイル）の距離を上回ることを考慮すると、かなり高価である。１０ギガビットのリングで動作する場合であっても、付加的な費用によって、インターネット配信のコストは、市場にとってあまりにも高価なレベルまで増加する。配列されたリングトポロジ上で動作する４つのファイバストランドを使用すると、多くの不都合が生じるが、そのうちの１つによって、高額の毎月発生するコスト（ＭＲＣ：ｍｏｎｔｈｌｙ ｒｅｃｕｒｒｉｎｇ ｃｏｓｔ）を支払う最小コンテンツが増大する。ただし、ローエンドでは、通常の１６０ｋｍ（１００マイル）の単一ファイバストランドが専用の場合、インターネット配信運用会社には、１．６ｋｍ（１マイル）当たり＄２５．００×１６０ｋｍ（１００マイル）すなわち２，５００．００米ドルの費用が毎月のリース料として発生し、１２カ月のレンタル料は、１ファイバストランドにつき１年で約＄３０，０００となる。このように、１ファイバストランドのコストを単純に節約することにより、運用会社は、１年間に３０，０００．００米ドルの費用を節約でき、通常の５年間のリースでは、合計で＄１５０，０００．００の節約になる。上記例を用いて、２つのファイバストランドを使用すると、運用会社には、年間＄６０，０００．００のコストが掛かることになる。
【0051】
上記従来技術の手法のさらに別の不都合として、光ファイバ伝送線を伝搬する光信号は、光学的に分散する。すなわち、光ファイバ中の伝搬速度は、波長の関数である。このため、より多くのデータを１つの光波に追加すると、伝送光パルスが広がる可能性がある。従来のＤＷＤＭに認められるように、閉じた空間で光パルスがファイバに沿って伝搬するためである。さらに、これによって信号歪みが拡大し、当業者が理解しているように、符号間干渉（ＩＳＩ：ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が生じて、ビット誤り率（ＢＥＲ：ｂｉｔ－ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）の上昇および／または使用可能な伝送帯域幅の縮小が起こり、より高い帯域長では、従来のＤＷＤＭラムダが短くなる。分散量は、光路長の１次関数であり、光学分散によって、光再生成器間の間隔が短くなる。
【0052】
本発明の強化器の別の恩恵として、送受信チャネルの間隔は、別個の波長帯域にあり、隣接チャネル間隔に割り当てられた従来の大きなペイロード回路による上記干渉が除去される。
【0053】
以上を念頭において、図１の従来のＳＯＮＮＥＴの従来技術システムをさらに参照すると、参照番号１１０で大略指定された特定の構内設備端部が示されており、たとえばデータの最終宛先すなわち消費者インタフェース点を表すものとして示される。構内設備端部１１０は、上記消費者用の２つのストランド接続すなわち参照番号１１５で大略指定された入力ストランドと参照番号１２０で大略指定された出力ストランドとを有する。上述の通り、従来技術のファイバストランド１１５および１２０は、一体となって、参照番号１２５で大略指定された従来のファイバ対となる。
【0054】
構内設備端部１１０には、参照番号１３５で大略指定された別のファイバ対も接続されており、参照番号１３０で大略指定された入力ストランドと参照番号１４０で大略指定された出力ストランドとを含む。ストランド１４０上の入力データは、構内設備端部１１０を通過してクライアント入力ストランド１１５に流れ、そこでクライアントがデータを受信するようになっていてもよいことが了解されるものとする。クライアントからの出力データは、出力ストランド１２０に流れ、上述の通り前記構内設備端部１１０を通って、出力ファイバストランド１４０に流れることが了解されるものとする。
【0055】
再び図１を参照して、入力ストランド１１５に沿って構内設備Ａ端から受信したデータは、前述のＳＯＮＮＥＴ端子または構内設備Ａ端１１０で受信されることが了解されるものとする。また、本発明の例示的な一実施形態において、上述の端子１１０は、ＯＣ－１９２ ＳＯＮＮＥＴ端子であり、上記データ信号を他の入力データ信号と組み合わせて、端子１１０を１０Ｇｂｉｔのレーザ源送信機とするが、このように組み合わされたデータは、端子１１０から前記出力ファイバストランド１４０へと流れ出ることも了解されるものとする。ストランド１４０の端部において、受信した信号は、参照番号１４６で大略指定されたＤＷＤＭマルチプレクサを通過するが、この点において、構内設備Ｚ端またはＳＯＮＮＥＴ端子１４５は、この信号を他のＤＷＤＭ信号と組み合わせ、たとえばストランド１６５を通って端子１５０までさらに送信するとともに、ストランド１６０を通って信号を受信する。
【0056】
このため、二重化通信の一方の経路において、最初の入力信号は、ストランド１１５を通って端子１１０に入り、他の信号と組み合わされて、結果としての信号パッケージが、たとえば上記１０ギガビットのレートでストランド１４０を通って、参照番号１４５で大略指定された端子へと送られる。この入力信号パッケージは、マルチプレクサ１４６を通過し、ストランド１６５を通って他方の端子１５０に達する。そして、たとえば１０ギガビットのレートでストランド１８５を通って関連信号が端子１７０に達すると、出力ストランド１８０を通って、たとえばインタフェース経由でバックオフィス装置に送られる。
【0057】
図１をさらに参照して、クライアントからストランド１４０上で送られたデータは、上述の通り、ストランド１４０の他端すなわち構内設備Ｚ端または端子１４５（ＳＯＮＮＥＴ Ａ端子）で受信される。同様に、構内設備Ｚ端１４５からの出力は、上述の通り、ストランド１４０に流れる。図１には、参照番号１５０で大略指定された別の構内設備Ｚ端も示しており、これについても、参照番号１６５で大略指定された入力ストランドを含む参照番号１５５で大略指定された別のファイバストランドを通って、上記構内設備Ｚ端１４５とペアリング連通している。
【0058】
上述の通り、上記２ストランド構成１００は、家庭および産業用ファイバ接続に特有である。図１には、参照番号１７０で大略指定された別の構内設備端部も示しており、構内設備Ａ端に類似するが、参照番号１７７で大略指定された一対のファイバを有し、クライアントデータ入力信号を受信する参照番号１７５で大略指定された入力ストランドと、クライアントペイロードまたは信号が入る参照番号１８０で大略指定された出力構内設備Ｂ端（たとえば、ケーブルテレビシステム）とを具備する。
【0059】
最後に、参照番号１９０で大略指定された別のファイバストランド対が構内設備Ｚ端１５０および構内設備Ｂ端１７０を接続するが、これには、参照番号１８５で大略指定された入力ストランドと、参照番号１９５で大略指定された出力ストランドとを含む。このようなペアリングにおいては、事実上すべての従来システムが通信を行う。
【0060】
逆方向の完全二重化経路すなわち構内設備Ｂから構内設備Ｚを通って構内設備Ａに至る経路を完結させるには、以下のような第２のファイバストランドが必要である。すなわち、クライアントデータ信号入力１７５は、好ましくは参照番号１７１で大略指定されたマルチプレクサによって、構内設備ＢのＯＣ－１９２ Ｓｏｎｎｅｔ端子１７０で多重化され、ＤＷＤＭ信号として送出されて１０ギガビットのレートでレーザ駆動され、ファイバストランド１９５を通って前記端子１５０、好ましくは参照番号１５１で大略指定されたＤＷＤＭデマルチプレクサ（前述の構内設備Ｚ）に達する。その後、信号は、ファイバ１６０を通って前記端子１４５、特に前記マルチプレクサ１４６に達し、前述の１０Ｇｂｉｔレートで屋外プラントファイバ対１３５を構成する前記ファイバストランド１３０に流れる。そして、１０Ｇｂｉｔレートのクライアントペイロードデータ信号がファイバストランド１３０を通って構内設備Ａ端、特にＯＣ－１９２端子１１０に送信され、参照番号１１１で大略指定されたマルチプレクサによってＤＷＤＭ信号が逆多重化された後、ストランド１２０に沿って、信号がバックオフィス装置に出力される。
【0061】
この設備は、一方がＺからＡまたはこの設備でＡからＺを通ってＢまで送受信を行い、もう一方のファイバストランドが戻り経路または逆方向で送受信を行う２つのファイバストランドを使用するように通常設計された、大都市圏を通って遠くの場所まで延びた双方向ファイバとして配置された２つのファイバストランドの適用にも特有である。
【0062】
ここで図面のうちの図２Ａを参照して、この図は、参照番号２００で大略指定され、本発明の原理をその第１の実施形態にて実現した例示的なシステムトポロジまたは構成を示している。ただし、当然のことながら、本発明の原理は、多様なシステムトポロジおよび構成において適用可能であることが了解されるものとする。特に、図２には、参照番号２０２で大略指定された第１の強化器の構成可能な光挿入／分岐マルチプレクサ（ＲＯＡＤＭ）スイッチを示している。
【0063】
図２Ａに示すように、図中の多くの構成部品は、便宜上、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、および図２Ｅに関連して詳しく説明するが、それぞれ、参照番号２２０、２４０、２６０、および２８０で大略指定されている。図２Ａの代表的なトポロジ２００において、参照番号２２０に関連する構成要素は強化器２０２の左側にあり、参照番号２４０に関連する構成要素は強化器２０２の上側にあり、参照番号２６０に関連する構成要素は強化器２０２の右側にあり、参照番号２８０に関連する構成要素は強化器２０２の下側にある。このように、本発明は、多重接続機器であって、単なる２地点間機器ではないことが明確に了解されるものとする。したがって、当技術分野において理解されている通り、強化器２０２には、別の基幹長を接続可能である。
【0064】
一般的に、図２Ａに示す構成２００は、ファイバ経路接続が長距離大都市ファイバネットワークおよび他のネットワークインタフェースレイヤ２－３の両者から成るネットワークまたはより多くのスイッチおよびルータが広範なイーサネットのネットワーク化および用途を支持するネットワーク（たとえば、前述の構成要素２２０、２４０、２６０、および２８０）のファイバ端またはその近傍で強化器２０２を動作させるハブ・スポークネットワークトポロジで配置された光プロトコルの割り当てによってつながるＤＷＤＭ信号Ｃ帯波長を含むトポロジを示している。これらのファイバリンクおよび装置は、上記トポロジ２００の中心に位置付けられた強化器２０２ハブの入力ポートおよび出力ポートとして動作するスイッチおよびルータを具備することが了解されるものとする。なお、強化器２０２のリンクまたは端子の各端部には、たとえば１０ギガビットを伝送する単一ファイバストランドの端部として、フォトニック波の使用により伝送されるさまざまなイーサネットおよびＩＰデータペイロードを示している。一例として、８つの高帯域波長および８つの低帯域波長が利用され、各波長は、当技術分野において理解されている通り、動作ポートごとに１００～２００ギガビットのペイロード容量で異なる数の１０ギガビットサイズのペイロードコンテンツを伝送するようにしてもよい。
【0065】
図示のスイッチおよびルータは、ＴＣＰ／ＩＰを用いた従来の方法（イーサネットプロトコル動作）で機能するが、追加の特殊なセキュリティ機能については、本明細書でさらに詳しく提示する。
【0066】
強化器２０２は、新発明の強化器の１ファイバストランド伝送ネットワークに統合される在庫製品としてフィニサー（Ｆｉｎｉｓａｒ）の新しいＦｌｅｘｇｒｉｄ（商標）技術を採用することにより、ユーザネットワークの大きな将来保証を提供する。フィニサーのＦｌｅｘｇｒｉｄ（商標）は、Ｆｌｅｘｇｒｉｄ（商標）および強化器の互換性を与えることにより、Ｆｌｅｘｇｒｉｄ（商標）の動作と強化器の１ファイバストランド特許設計を特徴とする同じ１００ＧＨｚチャネルの恩恵とを増強するコヒーレントな任意選択としての設計が特徴である。
【0067】
強化器２０２は、動的な制御で回路帯域幅を再構成可能なデータセンタにおいて長距離の大都市伝送およびファイバ交差接続を採用するとともに、本特許出願に記載の強化器単一ファイバストランド設計において特徴となる５０ＧＨｚおよび１００ＧＨｚチャネルと互換性を有するコヒーレント変調ペイロードの単一および複数チャネルの挿入／分岐を可能にする。
【0068】
図面のうちの図２Ｂを参照して、この図は、たとえば参照番号２２１で大略指定された高／低チャネルにアクセスする１０ギガビット／秒の中継器との関連で採用し得る、参照番号２２０で大略指定された強化器端子・中継器を示している。図示のように、強化器２０２は、端子２２０に１００ギガビット／秒の能力を与えるが、参照番号２２２で大略指定された低密度波長分割マルチプレクサ（ＣＷＤＭ：Ｃｏａｒｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）は、ＤＷＤＭで利用可能なチャネルの数を減らすとともに逆方向で増やす。また、端子２２０は、参照番号２２４で大略記載および指定された高低チャネルと、参照番号２２６で大略指定されたスマートサーキュレータとを具備する。スマートサーキュレータ２２６は、たとえば端子Ｚにて参照番号２２８で大略指定された別のスマートサーキュレータに接続された前述の高低チャネルを通って、サーキュレータ２２８と連通している。
【0069】
図面のうちの図２Ｃを参照して、この図は、たとえば高低チャネル２２１に従って１００ギガビット／秒の中継器との関連で採用し得る、参照番号２４０で大略指定された別の強化器端子・中継器を示している。図示のように、強化器２０２は、端子２４０に前述の１００ギガビット／秒の能力を与えるが、ＣＷＤＭ２２２が存在する。また、端子２４０は、上述するとともに当技術分野において理解されている通り、参照番号２４２で大略指定された、高低の帯域幅能力を有するＤＷＤＭマルチプレクサと、１つまたは複数のサーキュレータ２２６とを具備する。図示のように、ＡまたはＺ端子等の端子とは、参照番号２４４で大略指定された高低チャネルを通じて、１つのサーキュレータ２２６が連通可能である。
【0070】
図面のうちの図２Ｄを参照して、この図は、高低チャネル２２１に従って最大１００ギガビット／秒の中継器を伝送し得る、参照番号２６０で大略指定された別の強化器端子・中継器を示している。図示のように、強化器２０２は、端子２６０に前述の１００ギガビット／秒の能力を与えるが、これは、ＣＷＤＭ２２２と、参照番号２６２で大略指定された高帯域および低帯域の能力を有するＤＷＤＭマルチプレクサとを有する。また、上述の通り、端子とつながる参照番号２４４で大略指定された高低チャネルを通じて、上述の通り、参照番号２６４で大略指定されたスマートサーキュレータが、参照番号２６２で大略指定された外部サーキュレータと連通する。
【0071】
最後に、図面のうちの図２Ｅを参照して、この図は、高低チャネル２２１に従って最大１００ギガビット／秒の中継器を伝送し得る、参照番号２６０で大略指定された別の強化器端子・中継器を示している。図示のように、強化器２０２は、端子２６０に前述の１００ギガビット／秒の能力を与えるが、本実施形態においては、レイヤ２切り替えが設置されており、参照番号２８２で大略指定された各チャネル上で１００または１０ギガビットの容量を実現している。これには、外部機器がそれぞれ接続されている。図示のように、多くの信号波長の採用によって、参照番号２８４で大略指定された信号１～８等、参照番号２８６で大略指定されたスマートサーキュレータを用いた各エンドユーザまたは端子に対してチャネルを区別することにより、先に詳述したのと同じことを達成するようにしてもよい。
【0072】
図示の複数の実施形態は、ＤＷＤＭ Ｃ帯プログラミングＲＯＡＤＭおよびＴＯＡＤＭのインタフェースにネットワーク化された、Ｃ帯で動作する互換性のある単一光スパン波長インテリジェントサーキュレータを備えたＤＷＤＭ多重化構成を示しており、さらに、主基幹線上に８つの低帯域チャネルおよび８つの高帯域チャネルを有するＣ帯サーキュレータを通じて結合された強化器の１ストランド伝送単一ファイバ設備へのＤＷＤＭ多重化後続経路にネットワーク化された１０Ｇｂｉｔチャネルのレートで動作する完全高低帯域増幅器を示している。さらに、図２Ａ～図２Ｅの実施形態は、ＤＷＤＭネットワーク化に用いられる複数の方法を示しており、挿入／分岐チャネル、事前ブースタおよび事後ブースタは、さまざまなペイロード容量が示されたこの図解で構成可能である。本発明の目的は、いずれも双方向伝送における伝送用の単一ファイバストランドのコンセプトを利用した小規模の光配線リンクおよび最大スループットデータを伴う他の主基幹リンクの容量を示すことである。
【0073】
図２Ａ～図２Ｅに示す実施形態を再び参照して、本出願に示すＲＯＡＤＭ２０２と称される強化器搭載の再構成可能な光挿入／分岐マルチプレクサは、さまざまな構成で構造化されており、たとえば単一のファイバストランドを通って１０Ｇｂｉｔ／ｓ～１００Ｇｂｉｔ／ｓの高速で搬送されるイーサネット／ＩＰデータの形態の標準的なＤＷＤＭ互換波長信号を伝送する４つの低帯域および４つの高帯域ＤＷＤＭラムダ波の割り当てといった、本明細書の複数のネットワーク化位置の内外で１つのファイバストランドをネットワーク化するとともに、ＲＯＡＤＭ２０２によるネットワーク化、たとえば前述の強化器多重化端子２２０とのインタフェースによって実現される節約を実証しており、たとえば２８４で示すように識別され、反対方向に送信される伝送信号波＃１～＃８のラムダ信号から分離された別個の割り当てＤＷＤＭ波を用いて、参照番号２０１で大略指定された単一のファイバ上で単一のファイバストランドがＤＷＤＭ波長を伝送するとともに、イーサネットデータ信号を送信する。
【0074】
本明細書の実施形態において、ＤＷＤＭラムダ信号は広帯域であってもよく、受動的なＤＷＤＭ多重化チャネル２０２を通じてイーサネット／ＩＰが多重化された単一ストランド上でネットワーク化された単一の１００ＧＨｚ ＤＷＤＭチャネルごとに４つの独立した２５Ｇｂｉｔで構成された１０ギガビットまたは１００ギガビットＩＴＵ標準フレームを各波が表し、図２Ｂに示すように、これら２つの波長それぞれを異なるラムダＤＷＤＭ波長に位置付けることが了解されるものとする。図示のように、単一の完全双方向データチャネルを参照する高帯域の１つのＤＷＤＭ波長が伝送用のＤＷＤＭ高帯域で動作する一方、受信ＤＷＤＭチャネルデータは、低帯域で動作する。
【0075】
本発明の好適な一実施形態に準じた強化器構成においては、低帯域の１５３０ナノメートル波で用いられる８つの波長および高帯域の１５５０ナノメートルの８つの波長が存在し、合計１６個の波長はそれぞれ、１００ギガビット以上×１６個のチャネルまたは高低帯域多重化ごとに１６０ギガビットをネットワーク化可能である。本明細書に示す黒色波長は高帯域であり、白色／灰色波長は、８つの１００ギガビット／秒低帯域波長データを別途伴う低帯域であることが了解されるものとする。また、より経済的なソフトウェアプログラム可能なサーキュレータ（たとえば、サーキュレータ２２６）の使用により、Ａ端からＺ端ＤＷＤＭ多重化への伝送および１５３０ナノメートル（ｎｍ）の白色／灰色波長でのＺ端からＡ端への伝送という反対端から伝送される信号を含む図示の白色／灰色伝送パルスを組み合わせた経路上で特定の信号を管理および案内する。ペイロードデータの方向を反対にすると、単一のファイバストランド上で前述の１５５０ｎｍの黒色波長を用いて、イーサネット／ＩＰ信号が反対方向に伝送されることになり、１ファイバストランドの価格の節約が実証される。
【0076】
図面のうちの図２Ａ～図２Ｅをさらに参照して、ＩＥＥＥ／ＩＴＵ標準信号の方向を変更するとともに、さまざまな波長全体のＤＷＤＭ広帯域信号の接続を経路設定することによって、標準的な信号配置の同じＤＷＤＭ再編成を修正することにより、２つの信号を単一のファイバストランドに移行させたが、このプラクティスは、１０ギガビットおよび１００ギガビット超の帯域幅で動作するシステムのＤＷＤＭ長距離チャネルには見られない。これらのＤＷＤＭ波は、中継器の再生成間で最大８０キロメートルの範囲を有する。サーキュレータ２２６等のプログラム可能なサーキュレータがＤＷＤＭ大都市および長距離設備でネットワーク化されており、Ｃ帯となって、波長の干渉または混合なく、いずれか１つまたは複数の波を受け渡すが、これらのサーキュレータは、帯域通過フィルタとして所望の「Ｃ」帯波へと調節することにより、正しいＤＷＤＭ信号を正しい伝送方向に配置することができる。
【0077】
本発明は、製造業者のＩＥＥＥまたはＩＴＵ標準ＤＷＤＭハードウェアまたはソフトウェア設計を修正することなく、強化器２０２でネットワーク化された標準ＤＷＤＭ装置および多重化装置を適用可能であることが了解されるものとする。さらに、図２Ａ～図２Ｅには、強化器ネットワークで設計された単一のファイバストランド上で動作することのさまざまな恩恵を特徴とするさまざまなシステムが示されていることが了解されるものとする。本発明は、特に、最大８０キロメートル以上に達するファイバ距離で高帯域幅の長いペアリングファイバスパンシステムが動作する長距離システムにおいて、各伝送ＤＷＤＭシステム上で１つのファイバストランドを節約する手段を提供する。上記図面で取り上げているが、信号をさまざまな波長に分けることによって、ネットワークファイアウォールのセキュリティレベルが高くなる。
【0078】
ここで図面のうちの図３を参照して、この図は、本発明の教示内容に準じた、参照番号３００で大略指定された強化器端子中継器の第２の代表的な一実施形態を示している。図示のように、複数のラムダを離間させて、隣接チャネルのクロストークおよび隣接チャネルの波長干渉を取り除くことにより、さまざまな波長で利得を与える場合の干渉なく、波長が異なる各受信機および送信機へと複数の波長が導かれている。
【0079】
本発明の一実施形態においては、参照番号３０５で大略指定された左側のデータウェアハウス交差接続点に高帯域および低帯域の両波長信号が入り、信号の受信および信号の送信をそれぞれ表す参照番号３１０Ａおよび３１０Ｂで大略指定された低帯域および高帯域チャネルの経路を構成する。信号３１０Ａは、図中で４つの受信機として示した２つのチャネル用の低帯域および高帯域信号で構成されている。同様に、信号３１０ｂは、図中で４つの送信機として示した２つのチャネル用の低帯域および高帯域信号である。
【0080】
点３０５から受信した信号に関して、これらは、参照番号３１５で大略指定されたスマートサーキュレータに入り、ここで、矢印が示すように、参照番号３２５で大略指定されたフィルタに準じて、参照番号３２０で大略指定されたＤＷＤＭデマルチプレクサへとさまざまな入力信号がインテリジェントに分散される。これらの信号は、参照番号３３０Ａで大略指定された低域通過信号または参照番号３３０Ｂで大略指定された高域通過信号のいずれであるかに準じて、マルチプレクサ３２０Ａにより処理される。信号は、低帯域信号である場合、参照番号３３５で大略指定された再生成器の、参照番号３４０Ａで大略指定された低帯域受信機に入る。同様に、信号は、高帯域信号である場合、参照番号３４０Ｂで大略指定された高帯域受信機に入る。
【0081】
このように、信号は、高低帯域の同一チャネルが高低ＲＸチャネル３４０Ａおよび３４０Ｂに入力される波長調節チャネル再生成器３３５に入り、受け渡されて、参照識別子３４５Ａおよび３４５Ｂで大略指定された各増幅器において適用可能なレーザフォトニック増幅およびデジッタが実行されるが、波長信号レベルは、８０ｋｍの距離に達するのに十分な＋３．５ｄＢのレベルまで上昇させられる。そして、上昇した信号は、参照識別子３５０Ａおよび３５０Ｂで大略指定された各送信機を介して送信され、再生成器３３５から出て、低帯域および高帯域の両信号を受信するとともに、たとえば低帯域フィルタ３６Ａおよび高帯域フィルタ３６０Ｂといったフィルタを用いて該信号を処理する、参照識別子３５５Ａで大略指定された別のＤＷＤＭマルチプレクサに受け渡される。そして、多重化およびフィルタリングされた信号は、参照番号３６５で大略指定されたスマートサーキュレータを通過し、参照番号３７０で大略指定された送信機を介して、参照番号３７５で大略指定された単一のストランドワイヤ上に送信され、当技術分野において理解されている通り、別の端子または中継器へと伝送される。
【0082】
図３を再び参照して、前述の点３０５からの信号の受信に際しては、インテリジェントに管理されたサーキュレータ端子を通って特定の波長が案内される前述のサーキュレータ３１５との接合点に単一のファイバストランドを介して入力されるＤＷＤＭ波長の１５３０ｎｍ標準の低帯域波長の２つの独立したＤＷＤＭ信号として、信号がＲＸ－１およびＲＸ－２に入る。同様に、受動的な高帯域の１５５０ｎｍ信号および低帯域の１５３０ｎｍ信号であるＤＷＤＭ入力の受信に際して、これらの信号は、逆多重化され（３２０）、信号再生成器３３５の前述のＲＸ信号高利得３４０Ｂに受け渡され、デジッタされ（３４５Ｂ）、その後再び信号ブースタ３５０Ｂに受け渡される。そして、レーザ送信機３５０Ａ／３５０Ｂが低帯域の１５３０ｎｍ波長および高帯域の１５５０ｎｍ波長をＤＷＤＭマルチプレクサフィルタ３５５Ａへと送信し、高低帯域を維持しつつ前述のサーキュレータ３６５に受け渡して、異なる波長１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍにより結合（３７０）および分離された高低の信号ＴＸが出力される。図示のように、これらの信号は、おそらくは単一ファイバ上で他の強化器装置まで８０ｋｍの距離で、遠方の終端局または信号ブースタ３８０へと向かう単一のファイバストランド上に配置される。
【0083】
ここで反対端すなわち遠方の装置３８０から延びた共有単一ファイバ３７５からの信号に移って、低帯域および高帯域チャネルの受信用の経路についても示しており、参照番号３８５で大略指定している。そして、受信信号はサーキュレータ３６５に受け渡されるが、これは、高帯域および低帯域の受信信号を受信するとともに、これら１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍの各信号を単一のファイバ上でＤＷＤＭマルチプレクサ３５５Ｂに渡す。信号は、調節された特定の波長によって分離され、前述の再生成器３５５に入力される。低帯域信号は、再生成器３３５に入って低帯域受信機３９０Ａに至り、高帯域信号は、図示のように高帯域受信機３９０Ｂに入って、デジッタ用の各増幅器３４５を通過することにより、増幅されて各信号の受信機利得が得られる。そして、これらの信号は、クロック回路を通過して高帯域信号送信機３９５Ａおよび３９５Ｂに入り、必須のＴＸ低帯域幅信号およびＴＸ高帯域幅信号が得られる。そして、これらの信号は、再生成器３３５から出てＤＷＤＭマルチプレクサ３２０Ｂに入り、単一のファイバスパン上で伝送出力ＤＷＤＭ波長（前述の３２５）を通過して、チャネル３１０Ｂを通ってサーキュレータ３１５の脚部に入り、単一のファイバストランド上に案内されるとともに、おそらくは単一のファイバストランドに沿って、データウェアハウス、またはＤＷＤＭ多重、または同じ強化器ネットワーク化互換性を有するインタフェースルータまで８０キロメートルを超える距離で伝送されるプログラム可能な選択帯域幅となる。
【0084】
ここで図面のうちの図４を参照して、この図は、遠方の機器に接続するための単一の光ファイバスパン４０１を備えた強化器構成の代表図である。ファイバ４０５に沿ってやり取りされる信号は、１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍを含む波長の信号を含むのが好ましいことが了解されるものとする。また、本実施形態においてはこれらの波長が好ましいが、当業者が理解している通り、さまざまな波長が可能であることが了解されるものとする。そして、これらの信号は、１０Ｇｂｉｔチャネルのレートで動作する前述の波長１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍにそれぞれ対応する完全高低帯域通過増幅器４１５および４２０を示したＤＷＤＭ Ｃ帯可調節光挿入／分岐マルチプレクサ（ＴＯＡＤＭ）機器のインタフェースにネットワーク化されたＣ帯で動作するスマート波長サーキュレータ４１０に入る。そして、これらの信号は、参照番号４３０で大略指定された本発明の強化器の１ストランド伝送単一ファイバ設備上にネットワーク化された別のサーキュレータ４２５へと送られる。また、Ｃ帯サーキュレータ４１０および４２５は、８つの低帯域チャネルおよび８つの高帯域チャネルを有するのが好ましいことが了解されるものとする。挿入／分岐チャネル、事前ブースタ、および事後ブースタは、本例示に対応する機器で用いられる任意選択として構成された形態であることが了解されるものとする。
【0085】
図４を再び参照して、この図は、１０ギガビットから１００ギガビット超のペイロードの強化器分岐・挿入高帯域幅の一実施形態の例示的な代表図であって、１００ギガヘルツ帯域通過の帯域幅で動作する２つ以上のＤＷＤＭチャネルが前述の単一ファイバストランド４０５からの入力を受信し、与えられた波長チャネルが高低帯域通過群として単一ファイバ上でユニットに入るとともに選択可能なＤＷＤＭナノメートル波長を受信するように構成された前述の強化器帯域幅管理サーキュレータ４１０に入力され、前述の可調節光挿入／分岐ＴＯＡＤＭマルチプレクサ、特に、参照番号４３５で大略指定された１５５０ナノメートルリンクおよびＴＯＡＤＭ １５３０ナノメートルリンク４４０の入力に選択波長が案内される。各ＴＯＡＤＭは、端子に関する特定の事前計画ＤＷＤＭチャネル選択を分岐または挿入するようにプログラムされたソフトウェアであり、１５５０ｎｍでのＴＯＡＤＭ４３５に関する挿入は、参照番号４４５、４０９で大略指定され、１５３０ｎｍでのＴＯＡＤＭ４４０に関する分岐は、参照番号４５０で大略指定されている。
【0086】
図示のように、強化器ギガビット分岐・挿入機器４００は、サーキュレータ４１０およびサーキュレータ４２５で迂回されたチャネルを結合するように動作し、Ｃ帯のバイパスチャネルは、ＤＷＤＭ波長を成形して、それぞれ１５３０ｎｍおよび１５５０ｎｍチャネル帯域通過で到達するとともに、１５３０ｎｍ帯域通過フィルタ４１５および１５５０帯域通過フィルタ４２０を通過して前述のサーキュレータ４２５に案内され、ペイロードと結合されるとともに、特に伝送用のインタフェースを有する前述の単一ファイバストランド４３０上にインタフェースされた任意の望ましくない側波帯を帯域制限する前述のバイパスフィルタ４１５および４２０へと導かれる。
【0087】
ここで図面のうちの図５を参照して、この図は、本発明の教示内容に準じた、参照番号５００で大略指定された強化器レイヤ２－３スイッチの第４の代表的な一実施形態を示しており、混ざり合わないものの、単一の強化器の１ファイバ経路システム上に異なる波長経路全体をネットワーク化して経路設定する場合に一体となる非調和波長を有する各受信機および送信機へと複数の波長が導かれる。図４のストランド４０５等、Ａ端構内設備伝送システムからの伝送波長信号は、図６にも示すとともに図６に関連して詳しく説明する通り、ストランド４３０で受信され、構内設備Ｚ端に送り出される。図４に示すとともに図４に関連して説明した前述の分岐・挿入回路４５０および４４５は、単一の１０Ｇｂｉｔ信号チャネルまたは複数の１０Ｇｂｉｔチャネルの分岐および挿入を選択可能であることが了解されるものとする。
【0088】
ここで特に図５を参照して、この図は、業界のレイヤ２、３と互換性を有する１つのファイバストランドインタフェースの代表図であり、上記イーサネットスタックプロトコルスイッチは、ソフトウェア、ハードウェア、および全体遠隔管理システムの変換も修正もなく、これらを動作させる。図示のように、１つのストランドファイバ５０３は、上述の通り、基幹（たとえば、８０ｋｍファイバ経路）とつながっている。好ましくはマイクロプロセッサによる制御下のＤＷＤＭ波結合器は、標準的なＤＷＤＭチャネル５１０の調節可能な信号インタフェースを選択して処理するが、信号は選択されて受信機５１５に受け渡され、業界標準の１０ギガビット、１００ギガビット、およびこれ以上の帯域幅の入力を伴って、ストランド５０５からのＤＷＤＭ入力信号がＤＷＤＭマルチプレクサ５２０へと案内される。そして、これらの信号は、整合する反対チャネルの伝送出力に応じて、特定のＤＷＤＭ調節波長が１５３０ｎｍまたは１５５０ｎｍの８０ｋｍ以上の距離の高利得ＤＷＤＭ受信機を有する増幅器で増幅される。そして、この信号は、変換器５２５に受け渡され、参照番号５３０で大略指定された受信機ポートまたはインタフェースに受け渡される。変換器５２５からの入力信号は、ＳＦＰ＋長距離受信機から、低利得で動作するとともに１つのファイバ線５０５から隔絶された短距離１３１０ｎｍ信号への入力回路の変換を示しており、好ましくは、変換器５２５からの信号は、切り替え受信用１、１０、または１００ギガビットポートに挿入された第２の１３１０ｎｍインタフェースの入力へと案内され、１０～１００ギガビット入力をスイッチまたはルータに配信することが了解されるものとする。
【0089】
強化器５００、特に、スイッチおよびルータを備えた１０／１００ギガビット変換器５２５をネットワーク化する利点のさらなる拡張として、通常の慣行においては、スイッチにより、８０ｋｍの長距離ＳＦＰ＋光学素子がＳＦＰ＋互換ポートまたはインタフェース５３０に直接挿入されていることが求められ、長距離または大都市ファイバ対接続には、２つの屋外プラントファイバストランドから成るネットワークが必要となる。これらの信号は、ポート５３０およびスイッチマトリクス５３５を通過して、参照番号５４０で大略指定された前述の銅コネクタに至る。ただし、１ファイバ用途の適応において、スイッチは、より経済的な１３１０ｎｍのＳＦＰ＋インタフェースを使用し、伝送スイッチポート５４５に備えられるため、１０ギガビット／秒または１００ギガビット／秒の信号が変換器５２５への入力と反対方向になり、レーザＳＦＰ＋長距離光増幅器が搭載されるとともに、伝送信号が変換器５２５において光から電気に変換される。これらの信号は、クロックジッタを向上または改善するマルチプレクサ５５０を通過して、光に変換される。言い換えると、高ｄＢレベルの出力信号がＤＷＤＭチャネル整合マルチプレクサ５４０に送られ、特定の選択波長で光が出力されて、信号がＤＷＤＭ波結合器に送り込まれるとともに、単一のファイバスパンに沿って約８０ｋｍだけ、参照番号５５５で大略指定された出力が送信される。これは、高価な再設計によって展開装置を１ファイバストランド動作向けに変換する必要なく、標準的なイーサネットおよびＩＰ切り替えハードウェア装置ならびにルータと動作する１つのファイバの使用を示している。また、強化器スイッチ５００は、短距離から長距離のファイバスパンに沿った１ファイバストランドのインタフェースまたは伝送の制限なく、内部でネットワーク化されたさまざまなペイロードを取り扱うことができる。
【0090】
ここで図面のうちの図６を参照して、この図は、強化器スイッチの「Ｚ」整合端である強化器レイヤ２－３スイッチの第４の代表的な一実施形態を示しており、混ざり合わないものの、単一の強化器の１ファイバ経路システム上に異なる波長経路全体をネットワーク化して経路設定する場合に一体となるＡサイト強化器スイッチから送り出された非調和波長を有する各受信機および送信機へと複数の波長が導かれる。Ａ端構内設備伝送システムからの伝送Ａ波長信号は、Ｚで受信され、構内設備Ｚ端に送り出される。ユーザ分岐・挿入回路ＧおよびＹを選択して分岐および挿入が可能であり、複数の低速チャネルの低速側から離れて、単一の１００Ｍｂｉｔを１．０ギガビット信号に拡張可能である。レイヤ２スイッチ６００は、二重伝送ＳＦＰ＋光送信機または受信機である追加１００ギガビットポートを除くすべてのエリアで正常に機能する。レイヤ２スイッチ１０ギガポートとＤＷＤＭチャネルとの間の従来の２つのファイバストランド配線は、異なる波長を示すように黄色または緑色と命名された二重の異なる波長である。
【0091】
強化器ポートは、上下の波長チャネルを提供するとともに、波長を単一のファイバストランド上にネットワーク化する。単一ファイバストランドは、８０ｋｍの距離に達する送受信波長の完全双方向トラフィックの形態のデータのペイロードを運ぶが、低レベル光波信号は、光増幅器によって強化されるか、または、ＳＦＰ＋送受信波機器で終端することになる。
【0092】
図６をさらに参照して、この図は、産業用ＩＰおよびイーサネットスイッチとの相互ネットワークを図る強化器の遠方整合端である強化器レイヤ２－３スイッチの代表的な一実施形態６００を示している。単一のファイバ６０５は、具体的にはファイバ５０５に接続された図５の対応する構造から拡がる単一のファイバ取り付け具を含み、スイッチの実施形態６００により送受信されるＤＷＤＭ波長を送受信し、マルチプレクサ６１０に入力された後、ソフトウェア管理の選択可能な帯域通過段階である調節波結合器６１５に入力されるＤＷＤＭ波を搬送する単一ファイバストランドとのインタフェースが図られた遠隔インタフェーススイッチを表すことが了解されるものとする。所定の帯域幅で動作する信号は、ＤＷＤＭチャネルプロセッサおよびマルチプレクサ６２０を通過して、スイッチ６２５が標準的な形態で駆動されるようにネットワーク化された入力スイッチ６２５に至る。１ファイバ強化器ネットワーク６００には、イーサネットおよびＩＰと互換性のあるあらゆる種類のインタフェースが接続されていてもよい。入力スイッチ６２５は受信ポート６３０であり、そこを通過した信号は、スイッチマトリクス６３５に入った後、前述の銅コネクタ６４０に至る。そして、この信号は通過する。銅コネクタ６４０からの伝送出力は、スイッチマトリクス６３５とスイッチ６２５の出力ポート６４５とを通過する。そして、この信号は、ＤＷＤＭチャネル帯域通過マルチプレクサ６５０を通過して、波結合器６１５およびマルチプレクサ６１０に至るが、ここでは、送受信信号が１つのファイバインタフェースへと結合され、単一のファイバ６０５を通って伝送される。
【0093】
ここで図面のうちの図７Ａ、図７Ｂ、および図７Ｃに移って、この図は、それぞれの構成要素を含めて、１０Ｇ信号のＤＷＤＭ Ｃ帯ＲＯＡＤＭおよびＴＯＡＤＭポートを駆動する特定の調節低出力信号短距離インタフェースで動作する単一光スパン波長「Ｃ」帯高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）の技術により１００Ｂａｓｅを１０Ｇ送受信機にネットワーク化した別の強化器構成を示した代表図であり、より低いファイバ信号がネットワークの構内設備Ｚ端で完全高低帯域事前ブースタおよび事後ブースタ増幅器に入力される長距離の単一ストランドファイバ上にネットワーク化された１００メガビット～１０Ｇｂｉｔチャネルのレートで動作する完全高低帯域事前ブースタおよび事後ブースタ増幅器用の波長を示している。
【0094】
また、強化器の１ファイバストランドインタフェース等、大容量光伝送ソリューションのマルチプロトコルに対応する３ポート可調節ＤＷＤＭ光挿入／分岐ＴＯＡＤＭ機器を示している。このＴＯＡＤＭは、ＩＥＥＥおよびＩＴＵグリッド標準の下で一覧化されたＣ帯波長全体で調節可能であるとともに、小さなペイロードから大きなペイロードまで対応する。
【0095】
ここで図面のうちの図７Ａを特に参照して、この図は、戦略的な位置に配置された場合、参照番号７０２で大略指定された長いファイバスパンに沿って必要なラムダ増幅源を提供し得る、参照番号７０４で大略指定された光波パワー増幅器であるエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を示している。これらの増幅器７０４は、何キロメートルにも及ぶ運用後にもスパン７０２に沿って減衰されたラムダ弱信号を強化することが了解されるものとする。ＥＤＦＡ７０４は、このような出力により、ケーブルスパンをさらに延長して、参照番号７０８で大略指定された別の遠隔ＥＤＦＡ増幅器まで、前述の１ファイバネットワークの参照番号７０６で大略指定された新しいスパン上でラムダ駆動信号を送信する。この信号は、上述の通り、もう一度強化されることになる。このように、ケーブルスパン７０２に沿ったＡ端等からの光駆動信号は、ブースタ７０４および７０８等によって、Ｚ端子ネットワークの別の遠隔位置まで、参照番号７１０で大略指定された別の長距離１ストランドファイバ上でこの光信号を延長可能である。また、このようなブースタ増幅器位置には、調節可能な光挿入／分岐多重が装備されて、たとえば図７Ｂおよび図７Ｃに記載および図示するとともに以下に詳述するインテリジェントなデータコンテンツを運ぶＤＷＤＭラムダ源を挿入および除去する。
【0096】
ここで図面のうちの図７Ｂを参照して、この図は、本発明の好適な一実施形態として、Ｃ帯１００ＧＨｚ帯域幅チャネルの形態のＤＷＤＭ波長信号を受け入れ、前述のマイクロプロセッサ管理の下、入力端子でユーザのインテリジェントなデータを含む参照番号７１４で大略指定された１つまたは複数の選択可能な波長を電子的に選択して、参照番号７１６で大略指定されたローカル経路へと選択ＤＷＤＭ １０ギガビット～１００ギガビット／秒光波信号を分岐する、参照番号７１２で大略指定された可調節光挿入／分岐多重（ＴＯＡＤＭ）３ポート多重用途を示している。ただし、参照番号７１８で大略指定されたその他のＤＷＤＭ波長は、当技術分野において理解されている通り、通過して他の所望の宛先に伝送される。
【0097】
ここで図面のうちの図７Ｃを参照して、この図は、参照番号７２２で大略指定されたＣ帯１００ＧＨｚ帯域幅チャネルの形態のＤＷＤＭ波長信号を同じく受け入れ、前述のマイクロプロセッサ管理の下、ユーザのインテリジェントなデータを含む参照番号７２４で大略指定された１つまたは複数の選択可能な波長を電子的に選択し、前記信号を入力端子に送信して、参照番号７２６で大略指定されたローカル経路に対して、選択ＤＷＤＭ １０ギガビット～１００ギガビット／秒光波信号である１つまたは複数の波長を追加する、参照番号７２０で大略指定された可調節光挿入／分岐多重（ＴＯＡＤＭ）３ポート多重用途の別の実施形態を示している。
【0098】
ここで図面のうちの図８を参照して、この図は、本発明のパラダイムに準じた、参照番号８００で大略指定された改良型送受信機器を示している。図示のように、送受信機８００には、それぞれ参照番号８０５および８１０で大略指定された、いくつかの小型フォームファクタプラグ式（ＳＰＦ＋）実施形態の高帯域および低帯域波長である２つの異なる伝送出力ラムダ源が搭載されている。本発明の教示内容に準じて、送受信機技術の設計を新たに変更している。特に、この新たな送受信機８００は、Ｃ帯全体および各ＳＰＦ＋実施形態にわたるＣ帯高密度波多重動作における完全単方向二重光スパン波長を構成しており、２つの具体的に異なる調節高低帯域送信機を有する。また、送受信機８００は、ＤＷＤＭ Ｃ帯ＲＯＡＤＭおよびＴＯＡＤＭポート１０Ｇ信号を駆動する短距離インタフェース用に設定された低出力信号を有し、完全高低帯域増幅器用の２つの離散出力波長が、ルータ、端子、スイッチ、または光回線増幅器からの受信機信号を受信する２つのインタフェースポートへとネットワーク化された１０Ｇｂｉｔチャネルのレートで動作する。
【0099】
また、図８には、図示の各Ｃ帯波に関してさまざまな波長８１５で、短距離ファイバスパンを要する短距離ＲＯＡＤＭおよびＴＯＡＤＭ用途に用いられるある装置内の高帯域および低帯域８１０のＤＷＤＭ Ｃ帯光学レーザ送信機である２つの異なる伝送出力ラムダが備わった機械的互換ＳＦＰ＋であるフォームフィットＳＦＰ＋の１０ｋｍ二重高低波長単方向信号送信機を示している。また、機器８００の他端には、当技術分野において理解されている通り、接続を容易化し得る、参照番号８２０で大略指定されたプラグ式電気インタフェースを示している。
【0100】
ここで図面のうちの図９、特に図９Ａおよび図９Ｂを参照して、この図は、強化器スイッチの「Ａ」または「Ｚ」整合端である強化器のレイヤ２－３＞のスイッチの第３の代表的な一実施形態を示しており、混ざり合わないものの、単一の強化器の１ファイバ経路システム上に異なる波長経路全体をネットワーク化して経路設定する場合に一体となるＡサイト強化器スイッチから送り出された異なる波長を有する受信機および送信機を備えた各光増幅器へと複数の波長が導かれる。「Ａ」端構内設備伝送システムからの伝送（１５３０ｎｍ帯）波長信号は、（１５３０ｎｍ帯）として受信され、この図９の構内設備Ｚ端に送り込まれる。
【0101】
ユーザ分岐・挿入回路（ＩＰデータ）および（ＣＡＴ－５）を選択して、通常のスイッチおよびルータシーケンスにおいて分岐および挿入が可能であり、複数のチャネルの低速側から離れて、単一の１００Ｍｂｉｔを１．０Ｇｂｉｔ信号に拡張可能である。レイヤ２スイッチは、二重伝送ＳＦＰ＋光送信機および二重受信機である１００ギガビットポートを除くすべてのエリアで正常に機能する。１５５０ｎｍまたは１５３０ｎｍ帯域通過として（黄色または緑色で）識別される２つの別個の波長で動作するレイヤ２スイッチ１０ギガポートとＤＷＤＭチャネルとの間の従来の２ファイバストランド配線は、異なる波長を示す。
【0102】
図９Ａをさらに参照して、１０ｋｍ受信機９００は、機械的互換ＳＦＰ＋であるフォームフィットＳＦＰ＋であるのが好ましく、各Ｃ帯波に関する受信機短距離波長で、短距離ファイバスパンを要する短距離ＲＯＡＤＭおよびＴＯＡＤＭ用途に用いられるある装置内の２つのＤＷＤＭ Ｃ帯光学レーザ信号受信機である高帯域９０５および低帯域９１０という２つの異なる受信機入力ラムダが備わっている。強化器インタフェースは、たとえば図８に示す電気的インタフェースで互換性を有するようになり、従来の他のＳＦＰおよびＳＦＰ＋光学素子は、１つのＤＷＤＭ波長のみで動作する完全双方向二重化インタフェースを提供することが了解されるものとする。
【0103】
図９Ｂをさらに参照して、参照番号９２０で大略指定された図示の送信機は、高帯域用９２５および低帯域用９３０の２つの送信機出力ラムダを備えた送信機である。
上下チャネルの強化器ポートは、単一のファイバストランド上への波長の分離を増幅することが了解されるものとする。単一ファイバストランドは、完全双方向トラフィックの形態のデータのペイロードを運ぶか、または８０ｋｍの距離に達する波長を送受信するが、低レベル光波信号は、光増幅器によって強化されるか、または、スイッチとのインタフェースが図られた低出力ＳＦＰ＋送受信波機器で終端することになる。受信機９００および送信機９０２の両者は、参照番号９３５で大略指定されたプラグ式電気インタフェースを有するとともに、参照番号９４０で大略指定されたさまざまな動作可能波長を有する。
上下チャネルの強化器ポートは、単一のファイバストランド上への波長の分離を増幅することが了解されるものとする。単一ファイバストランドは、完全双方向トラフィックの形態のデータのペイロードを運ぶか、または８０ｋｍの距離に達する波長を送受信するが、低レベル光波信号は、光増幅器によって強化されるか、または、スイッチとのインタフェースが図られた低出力ＳＦＰ＋送受信波機器で終端することになる。受信機９００および送信機９０２の両者は、参照番号９３５で大略指定されたプラグ式電気インタフェースを有するとともに、参照番号９４０で大略指定されたさまざまな動作可能波長を有する。
【0104】
ここで図面のうちの図１０を参照して、参照番号１０００で大略指定された強化器伝送システムは、上述の通り、参照番号１００５で大略指定された電気的接続用の銅コネクタを示している。入力電気信号は、参照番号１０１０で大略指定されたスイッチマトリクスを通過して、完全二重化ＴＸおよびＲＸ ＳＦＰ＋インタフェースをそれぞれ備えた参照番号１０２０および１０２５で大略指定された双方向スイッチまたはルータポートを有する参照番号１０１５で大略指定されたスイッチに入るが、前述のＴＸポート１０２０はＴＸポート１０３５を有する増幅器１０３０につながり、前述のＲＸポート１０２５はＲＸポート１０４０につながっており、図８および図９に示すとともに先に詳述した前述の強化器を通じて両ポートが適応されるとともに、光学素子が高低Ｃ帯ＤＷＤＭ光路を構成して、接続効率を改善するとともに光ファイバパッチ配線構成を制限する。また、受信マルチプレクサ１０４５がＲＸポート１０５０につながり、強化器１０５５がＴＸポート１０６０につながっている。ラムダ光波伝送ＤＷＤＭフォーマットデータは、従来の産業用スイッチおよびルータに適応して、単一ファイバ伝送システムでこれらの機器を経済的に強化している。
【0105】
強化器搭載の再構成可能な光挿入／分岐機器は、５０Ｇｂｉｔ／ｓおよび複数のグループ化された帯域幅信号等、さまざまな構成、コンテンツ、および速度の波長を処理してネットワーク化するように動的に構成可能に構造化されているのが好ましく、各伝送波長が分離され、最大１００Ｇｂｉｔ／ｓの入力を伝送するとともに、ネットワークＢへと分岐または挿入され、光波機器を通ってネットワークＣに至り、光波の形態の５０Ｇｂｉｔ／ｓまたは１００Ｇｂｉｔ／ｓが再び配信され、ラムダ信号レベルのあらゆるネットワーク化によって、長距離伝送および大都市ＤＷＤＭネットワークに見られる複数の機器内外の１ファイバストランドのネットワーク化によるさらなる節約が実現されることが了解されるものとする。
【0106】
ＩＴＵに従うとともに二重偏波直交位相変調（ＤＰ－ＱＰＳＫ：ｄｕａｌ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）等のコヒーレントな技術を導入する、上記のような８つの１００Ｇｂｉｔ／ｓチャネルの適用により、強化器は、強化器管理システム上で送受信されるＩＥＥＥ／ＩＴＵ ５０ＧＨｚおよび１００ＧＨｚチャネル互換ネットワークデータ帯域幅の使用を可能にするＩＴＵ標準に準拠した１００Ｇｂｉｔ／ｓデータコンテンツを搬送する５０ＧＨｚチャネルを伝送できるのが好ましい。これは、ファイバ対ごとに１００ＧＨｚ多重化チャネルの各チャネルにネットワーク化された４０、１００、および２００ギガビットチャネルから、５０ＧＨｚ ＤＷＤＭチャネルを使用する最大９６個のチャネルへと帯域幅を大きくして、１つのファイバ対の伝送容量を２倍超にすることにより、伝送コストの低減要求を満足するのに役立つ。このように１つのファイバストランド上で動作する強化器は、割り当てファイバストランドごとに、集約率の２倍をこの負荷係数に乗じることになる。
【0107】
本発明には多くの態様があり、その多くを先に詳しく論じていることが了解されるものとする。以下では、別の態様を論じる。強化器は、割り当て、ラムダ信号波長選択、経路の順序、およびＩＥＥＥ－ＩＴＵ標準高密度波分割多重（ＤＷＤＭ）波長の使用目的を変更するとともに、コンテンツを含む出力ラムダ信号の送信および送受信ユーザペイロードコンテンツを含む入力ラムダ信号の受信を同期して実行するように前記変更波長が選択されるようにするのが好ましく、これらはすべて、２つの伝送方向ごとにシリアルデータ列および伝送ペイロードを構成するようにフォーマットされた標準ネイティブイーサネットフレーム化データおよびＩＰデータに関して実現される。
【0108】
定義として、サイトの指定には、コンテンツペイロードを含む変更波長を適用した「Ａ」サイトがコンテンツペイロードを含む前記波長を受信して配信する「Ｚ」端サイトにコンテンツを送信する場合と、コンテンツペイロードを含む変更波長を適用した「Ｚ」サイトがコンテンツペイロードを含む前記波長を受信する「Ａ」端サイトにコンテンツを送信する場合とが含まれる。
【0109】
本発明は、対応する受信ペイロードコンテンツから別個のＤＷＤＭ波長に送信ペイロードコンテンツがネットワーク化され、干渉からの物理的、電気的、および光波分離を図るシナリオを含む。
【0110】
本発明は、上述の光学系が第２の光波経路をさらに備え、別個のラムダを用いてＡからＺ端およびＺからＡ端へと二重ファイバ波長を動作させる単一ファイバストランド上の完全ペイロードダイバシティを有し得るシナリオを含む。
【0111】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による適合ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、世界中の国内および国際市場で強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0112】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による適合ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、完全双方向ペイロード配信における１ファイバ伝送用に構成された長距離ネットワーク上で業界標準のＥＤＦＡ光増幅器を使用することにより、強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0113】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、大都市および長距離ネットワークにおける強化器の１ファイバネットワーク上で動作する利点がある任意の広帯域マルチレート１０ギガ、４０ギガ、１００ギガ、および２００ギガ光伝送ソリューションを使用することにより、強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0114】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、任意の単一モードファイバストランド上で強化器の１ファイバを展開および運用可能であり、既存のファイバケーブルネットワークに対して５０％超のペイロード容量を節約するシナリオを含む。
【0115】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、強化器の１ファイバの展開によって新たなファイバケーブルの構築を延期可能であり、輻輳または満杯のファイバストランドを緩和するシナリオを含む。
【0116】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、標準的なＩＥＥＥおよびＩＴＵ標準インタフェースおよび互換データレートを配信する完全双方向ペイロードの分岐および挿入を伴う任意の広帯域マルチレートの１０ギガ、４０ギガ、１００ギガ、および２００ギガ光伝送ソリューションを使用することにより、強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0117】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、改良された短距離１０ギガ光学素子モジュールを用いて強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0118】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、互換性のある８０ｋｍ １０ギガＳＦＰ＋光インタフェースモジュールを用いて強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0119】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、クライアント装置とのインタフェースを図るＯＳＰＦ＋４０ギガ帯域幅を用いて強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0120】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、大都市および長距離ネットワークに単一モードファイバを用いて二重ファイバストランドのコストの半分だけ、１ファイバストランドのコストを相殺することにより、強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0121】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、ＩＥＥＥ標準ＤＷＤＭ帯域のＣＷＤＭ Ｃ帯波との組み合わせを用いて強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0122】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、ハードウェア冗長性およびパワーダイバシティを用いて強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0123】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、側方またはリング状ファイバネットワーク設計を用いて強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0124】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、ネットワークの一端または両端で動作する光結合器、分配器、および前記機器を用いて強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0125】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、１０ギガ、４０ギガ、１００ギガ、および２００ギガのペイロード波長で動作するＲＯＡＤＭ光学切り替えを用いて強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0126】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、レイヤ２、３以上の切り替えネットワークおよびルータを用いて強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0127】
本発明は、上述の光学系がＩＥＥＥおよびＩＴＵ国際標準による標準ＤＷＤＭ波長割り当てを使用し、世界的な相互接続にまたがるデータセンタの単一モードファイバ交差接続を用いて強化器の１ファイバを展開し得るシナリオを含む。
【0128】
以上、本発明をその実施形態の記載によって説明するとともに、実施形態を詳細に説明してきたが、本出願人には、添付の特許請求の範囲をこのような詳細に制限したり、または何らかの限定を設けようとしたりする意図はない。当業者には、別の利点および改良が容易に明らかとなるであろう。したがって、本発明は、そのより広範な態様において、上記特定の詳細、図示および記載の代表的な装置および方法、ならびに説明のための例には限定されない。このため、本出願人の考えの範疇または範囲から逸脱することなく、上記のような詳細から逸脱してもよい。さらに、本発明は、多くの例示的な実施形態および実施態様との関連で説明したが、これらに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に含まれる種々の改良および同等の構成を網羅する。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2021-12-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
明細書または図面に記載の発明。