NGN-クイックガイド

高速音声およびデータ通信の出現により、情報を転送するための高速メディアが必要になりました。デジタル回路またはリンクは、音声またはデータをデジタル形式で送信する必要性から進化してきました。

アナログ形式からデジタル形式への変換は、4段階のプロセスに従い次の図を参照)、次のセクションで詳しく説明します。

サンプリング

音声周波数は、アナログ信号、つまり正弦波の形式を取ります次の図を参照)。この信号をデジタルメディアで伝送するには、バイナリ形式に変換する必要があります。この変換の最初の段階は、オーディオ信号をに変換することです。Pulse Amplitude Modulation(PAM)信号。このプロセスは一般的にとして知られていますsampling

サンプリングプロセスでは、元の信号のコピーを作成できるように、着信音声周波数から十分な情報を収集する必要があります。音声周波数は通常、300Hz to 3400Hz、通常は commercial speech band

サンプルを取得するには、サンプリング周波数を元の音声周波数に適用します。サンプリング周波数は、Nyquist Sampling Theorem、それはそれを指示します “the frequency of sampling should be at least twice the highest frequency component.”

これにより、サンプルは各半サイクルで最低1回取得されるため、振幅がないサイクルのゼロポイントでサンプリングされる可能性がなくなります。これにより、サンプリング周波数は最小6.8KHzになります。

欧州規格は、次の場所で着信信号をサンプリングします。 8 KHZ、サンプルを確保し、すべての 125micro secondsまたは1/8000秒(次の図を参照)。

量子化

各サンプルの振幅には、理想的にはバイナリコード(1または0)が割り当てられますが、振幅は無限に存在する可能性があるためです。したがって、利用可能なバイナリコードは無限にある必要があります。これは実用的ではないため、別のプロセスを採用する必要があります。quantizing

量子化は、PAM信号を、有限数の離散レベルを持つ量子化スケールと比較します。量子化スケールは256の量子化レベルに分割され、そのうち128は正のレベル、128は負のレベルです。

量子化段階では、PAM信号の振幅が入る量子化間隔に適した一意の8ビットバイナリコードを割り当てます(次の図を参照)。

これは、1つの極性ビットで構成され、残りの7ビットは量子化レベルを識別するために使用されます(上の図を参照)。

前に見た最初のビットは極性ビットで、次の3ビットはセグメントコード用で8つのセグメントコードを提供し、残りの4ビットは量子化レベル用で16の量子化レベルを提供します。

コンパンディング

量子化プロセス自体は、次のような現象を引き起こします。 quantization distortion。これは、サンプリングされた信号の振幅が量子化レベルの間にある場合に発生します。信号は常に最も近い全体のレベルに切り上げられます。サンプリングされたレベルと量子化レベルのこの違いは、量子化歪みです。

信号の振幅の変化率は、サイクルのさまざまな部分で異なります。これは、信号の振幅が低周波数よりも速く変化するため、高周波数で最も発生します。これを克服するために、最初のセグメントコードの量子化レベルは互いに接近しています。次のセグメントコードは、前のセグメントコードの2倍の高さになります。このプロセスは、companding、大きな信号を圧縮し、小さな信号を拡張するため。

ヨーロッパでは、彼らは A-law を使用する北米と日本と比較して、圧伸の μ law

量子化歪みはノイズと同等であるため、圧伸は低振幅信号の信号対雑音比を改善し、振幅の全範囲にわたって許容可能な信号対雑音比を生成します。

エンコーディング

バイナリ情報をデジタルパスで送信するには、情報を適切なラインコードに変更する必要があります。ヨーロッパで採用されているエンコード技術は、High Density Bipolar 3 (HDB3)

HDB3は、AMIまたはと呼ばれるラインコードから派生しています。 Alternate Mark Inversion。AMIエンコーディングでは、3つの値が使用されます。バイナリ0を表す信号がない場合と、バイナリ1を表すために交互に使用される正または負の信号です。

AMIエンコーディングに関連する1つの問題は、ゼロの長い文字列が送信されるときに発生します。これにより、遠端の受信機でフェーズロックループの問題が発生する可能性があります。

HDB3AMIと同じように機能しますが、4つのゼロの文字列を3つのゼロとそれに続く「違反ビット」に置き換える追加のエンコード手順が組み込まれています。この違反は、前の遷移と同じ極性です(次の図を参照)。

例からわかるように、000Vは4つのゼロの最初の文字列を置き換えます。ただし、このタイプのエンコードを使用すると、ゼロの長い文字列が存在する可能性があり、すべて同じ方法でエンコードされるため、平均DCレベルが信号に導入される可能性があります。これを回避するために、極性が交互に変わる「バイポーラ違反」ビットを使用して、連続する4つのゼロのエンコーディングをB00Vに変更します。

このことから、HDB3エンコーディングでは、遷移のないゼロの最大数は3であると想定できます。このエンコード手法は、しばしばmodulation format

多重化

これまで、私たちは1つの音声チャネルのみに集中してきました。ここで、これらのチャネルの数を1つの伝送パスに結合する必要があります。このプロセスは次のように知られています。multiplexing。多重化は、単一の伝送パスを介して送信するために、複数のチャネルを組み合わせることができるプロセスです。テレフォニーで一般的に使用されているプロセスは、Time Division Multiplexing (TDM)

これまで見てきたように、1つのチャネルのサンプリングは毎回行われます 125 micro seconds。これにより、この期間中に他のチャネルをサンプリングすることが可能になります。ヨーロッパでは、期間は次のように分けられます32 として知られている期間 timeslots。次に、これらの32のタイムスロットをグループ化して、frame次の図を参照してください)。

したがって、フレームの継続時間は125マイクロ秒と見なすことができます。また、各タイムスロットは8つのデータビットで構成され、8000回繰り返されるため、64000ビット/秒または64Kビットのチャネルレートが達成可能であると想定することもできます。この情報を使用して、単一パスを介して送信されるデータビットの総数を決定することが可能になりました。system bit rate。これは、次の式を使用して計算されます-

システムビットレート=サンプリング周波数xタイムスロット数xタイムスロットあたりのビット数= 8000 x 32 x 8、= 2048000ビット/秒、= 2.048メガビット

使用可能な32チャネルのうち、30は音声送信に使用され、残りの2つのタイムスロットはアライメントとシグナリングに使用されます。次のセクションでは、すべてのタイムスロットの機能について説明します。

タイムスロット1から15および17から31

これらの30のタイムスロットは、64 kbit / sの帯域幅(顧客のデータなど)で、8ビット形式のデジタル化されたアナログ信号の送信に使用できます。

タイムスロット0

ヨーロッパで推奨されているシステムでは、各フレームのタイムスロット0が同期に使用されると定義されています。 frame alignment次の図を参照してください)。これにより、各フレームのタイムスロットが送信ステーションと受信ステーションの間で調整されます。

ザ・ frame alignment word (FAW)は、各偶数フレームのデータビット2〜8で伝送されますが、奇数フレームは not frame alignment word(NFAW)データビット2(次の図を参照)。

エラーチェックは、タイムスロット0でも利用できます。 cyclic redundancy check (CRC)すべてのフレームのデータビット1で伝送されるフレームアライメントを検証します。レポート機能もありますFar End Alarms、これは、すべての奇数フレームのデータビット3に挿入されているバイナリ1によって示されます。奇数フレームの残りのデータビット4〜8は、国のアラームとネットワーク管理に利用できます。

タイムスロット16

タイムスロット16には8データビットがあり、4データビットの可変コードを使用することにより、各フレームの2つの音声チャネルに対してシグナリングを実行できます。

したがって、すべての音声チャネルのシグナリングを完了するには15フレームが必要であることがわかります(次の図を参照)。

現在、複数のフレームが論理的な順序で運ばれているため、これらを整列させるためのデバイスが必要です。これは、フレーム0と呼ばれるシグナリング情報を含むフレームの前のフレームを使用することによって実現されます。

Timeslot 16 in Frame 0 が含まれています multi-frame alignment word(MFAW)、データビット1〜4を使用し、受信ステーションでチェックされるマルチフレームの開始を示すために使用されます(次の図を参照)。

データビット6を使用して示すことができます distant multi-frame alignment loss(DLMFA)。見てわかるように、マルチフレームは、すべての音声およびシグナリング操作を完了するために必要なすべてのフレーム、つまり16フレームで構成され、multi-frame次の図を参照してください)。

マルチフレームの期間は、次を使用して計算できます。

マルチフレームの期間=フレーム数xフレームの期間

= 16 x125マイクロ秒

= 2000マイクロ秒

= 2ミリ秒

残りのチャネルはすべて音声またはデータ送信に使用でき、タイムスロット1〜15および17〜31と呼ばれ、1〜30の番号が付けられたチャネルに相当します。

FAW =フレームアライメントワード

MFAW =マルチフレームアライメントワード

DATA = 8ビットデータワード

SIG = CASシグナリングタイムスロット

Plesiochronous Digital Hierarchy(PDH)は、基本的な30チャネルPCM(PCM-30)システムから段階的に開発されました。

次の図に示すように、3つの異なる階層システムが利用可能であり、それぞれが異なる回線レートと多重化レートをサポートしています。したがって、マルチプレクサを使用して低いレートをグループ化することにより、より高い集約レートを実現できます。

より高いビットレートのリンクでは、フレーミングと制御のために追加のビットも必要です。たとえば、8.4Mビットの信号は4×2.048Mbits = 8.192 Mbitsで構成され、残りの256Kbitsはフレーミングと制御に使用されます。

ヨーロッパと北米の階層システムは、しばしば文字で参照されます ‘E’ ヨーロッパ人と ‘T’北米の場合、階層レベルは連続して番号が付けられます。これらの階層レベルは、次の図で比較できます。

階層レベル ビットレート(メガビット) 音声チャネル
北米 T1 1.544 24
T2 6.312 96
T3 44.736 672
T4 274.176 4032
ヨーロッパ人 E1 2.048 30
E2 8.448 120
E3 34.368 480
E4 139.264 1920年
定義されていません 565.148 7680

これらのビットレートは、多くの場合、それぞれ1.5メガ、3メガ、6メガ、44メガ、274メガ、2メガ、8メガ、34メガ、140メガ、および565メガと省略されます。

PDHの遺産は電気通信業界で非常に顕著であるため、導入される新しいテクノロジーでこれらのラインレートに対応する必要がありました。したがって、PDHラインレートの多くはSynchronous Digital Hierarchy(SDH)によってサポートされています。これに対する唯一の例外は、8.4メガビットレベルの省略です。これはもはや実用的な意味を持たず、SDHではサポートされていません。

基本的な2Mビットシステムでは、データはバイトインターリーブされ、各8ビットタイムスロットが次々に送信されます。より高い階層レベルの場合、データストリームはビットごとに多重化されます。このシステムの欠点は、各マルチプレクサが独自の独立したクロック電源を備えているため、各トリビュタリ信号のビットレートが公称値から変化する可能性があることです。これらのクロック偏差はラインレートに依存し、多重化ステージの後に残っている帯域幅内でジャスティフィケーション技術を使用して補正できます。以下に示すように、ラインレートは送信に使用されるラインコードも決定します。

ビットレート(メガビット) 64Kビットチャネルの数 許容クロック偏差(ppm) インターフェイスコード 優先メディア/ラインコード
バランスの取れた 同軸 光ファイバ
2.048 30 ±50 AMI HDB3
8.448 120 ±30 HDB3 HDB3 HDB3
34.368 480 ±20 HDB3 HDB3

4B3T

2B1Q

5B6B
139.264 1920年 ±15 CMI 4B3T 5B6B

PDHの特性

  • プレシオクロナス-「ほぼ同期」

  • 2 Mbit / s信号の高次多重化信号への多重化。

  • スイッチサイト間にケーブルを敷設することは非常に高価です。

  • ビットレートを上げることにより、ケーブルのトラフィック容量を増やします。

  • 各レベルで単一の高次信号に多重化された4つの低次信号。

PDHテクノロジーにより、2 M〜8 M、8 M〜34 M、34 M〜140 M、最後に140 M〜565Mシステムの信号を連続して多重化できます。

また、中間の8Mレベルなしで16個の2M信号を34M信号に多重化できる「ジャンプ」または「スキップ」マルチプレクサも存在しました。

PDHの制限

Synchronisation−データは定期的に送信されます。送信機の発振器から得られたタイミングで、データは送信されているのと同じレートでサンプリングされます。

データは定期的に送信されます。送信機の発振器から得られたタイミングで、データは送信機よりも遅いレートでサンプリングされます。PDHの欠点の1つは、各要素が独立して同期されることでした。データを正しく受信するには、受信側のサンプリングレートが送信側の送信レートと同じである必要があります。

データは定期的に送信されます。送信機の発振器から得られたタイミングで、データは送信機よりも速いレートでサンプリングされます。受信機側の発振器が送信機側の発振器よりも低速で動作している場合、受信機は送信信号のビットの一部を見逃します。

または、受信機のクロックが送信機のクロックよりも速く実行されている場合、受信機は一部のビットを2回サンプリングします。

ジャスティフィケーションビットは、低次の信号に追加されるため、単一のレートで多重化できます。機器オシレータは、低次およびマルチプレックス進行でのビットレート適応プロセスのタイミングソースとして使用されます。信号が逆多重化されると、受信側でジャスティフィケーションビットが破棄されます。

使用された同期方法のために、1つの機器で高次信号から低次トリビュタリ信号に逆多重化することは不可能でした。サイトでドロップされていた信号にアクセスするには、すべてのレベルで逆多重化してから、他のすべてのチャネルをより高いレートに再多重化する必要がありました。これは、これを達成するためにサイトに多くの機器がなければならないことを意味しました。これは、PDH Mux Mountain。このすべての機器は、サイト上で多くのスペースを占有し、また、サイトにスペアを保持する必要性を高めました。

PDHネットワークの復元力の欠如は、ファイバーの切断が発生した場合、トラフィックが失われることを意味しました。PDHネットワーク管理は、単にアラームをNOCオペレーターに報告します。NOCスタッフが利用できる診断または修復ツールはありません。メンテナンスエンジニアは、最小限の情報でサイトに派遣される必要があります。PDHネットワーク全体で管理情報を伝送する機能が存在しないため、各ネットワーク要素にはDCNネットワークへの接続が必要です。

相互接続の標準がないため、複数のベンダーの機器を相互接続することはできませんでした。機器は、異なる波長で動作したり、異なるビットレートを使用したり、独自の光インターフェイスを使用したりできます。

SDHネットワークはPDHに取って代わり、いくつかの重要な利点がありました。

  • G.707、G.708、およびG.709 ITUの推奨事項は、グローバルネットワーキングの基盤を提供します。

  • ネットワークは、トラフィックの復元力の恩恵を受けて、機器のファイバー障害が発生した場合のトラフィック損失を最小限に抑えます。

  • 組み込みの監視テクノロジーにより、ネットワークのリモート構成とトラブルシューティングが可能になります。

  • 柔軟なテクノロジーにより、あらゆるレベルでの支流へのアクセスが可能になります。

  • 将来を見据えたテクノロジーにより、テクノロジーが進歩するにつれてビットレートが高速化されます。

ヨーロッパのPDHネットワークは米国のネットワークとインターフェイスできませんでしたが、SDHネットワークは両方のタイプを伝送できます。このスライドは、さまざまなPDHネットワークを比較し、SDHネットワーク全体でどの信号を伝送できるかを示しています。

SDH –ネットワークトポロジ

ラインシステム

単独のシステムは、PDHネットワークトポロジに対するシステムです。トラフィックは、ネットワークのエンドポイントでのみ追加およびドロップされます。ターミナルノードは、トラフィックを追加およびドロップするためにネットワークの最後で使用されます。

SDHネットワーク内では、再生器と呼ばれるノードを使用できます。このノードは高次のSDH信号を受信し、それを再送信します。再生器からの低次のトラフィックアクセスは不可能であり、サイト間の長距離をカバーするためにのみ使用されます。この距離は、受信電力が低すぎてトラフィックを伝送できないことを意味します。

リングシステム

リングシステムは、リング構成で接続された複数のアド/ドロップマルチプレクサ(ADM)で構成されます。トラフィックはリング周辺の任意のADMでアクセスでき、ブロードキャストの目的でトラフィックが複数のノードでドロップされる可能性もあります。

リングネットワークには、失われていないファイバーブレークトラフィックがある場合に、トラフィックの復元力を提供するという利点もあります。ネットワークの復元力については、後で詳しく説明します。

SDHネットワーク同期

PDHネットワークは一元的に同期されていませんでしたが、SDHネットワークは一元的に同期されています(したがって、同期デジタル階層と呼ばれます)。オペレーターネットワークのどこかが主要な参照ソースになります。このソースは、SDHネットワークまたは別の同期ネットワークを介してネットワーク全体に分散されます。

メインソースが使用できなくなった場合、各ノードはバックアップソースに切り替えることができます。さまざまな品質レベルが定義されており、ノードは検出できる次善の品質ソースを切り替えます。ノードが着信回線タイミングを使用する場合、MSオーバーヘッドのS1バイトはソースの品質を示すために使用されます。

ノードで利用可能な最低品質のソースは、通常、その内部発振器です。ノードが独自の内部クロックソースに切り替わる場合、ノードが時間の経過とともにエラーを生成し始める可能性があるため、これはできるだけ早く修正する必要があります。

ネットワークの同期戦略を慎重に計画することが重要です。ネットワーク内のすべてのノードが同じ側の隣接ノードから同期しようとすると、上記のようにタイミングループと呼ばれる効果が得られます。このネットワークは、各ノードが相互に同期しようとすると、すぐにエラーの生成を開始します。

SDH階層

次の図は、ペイロードがどのように構築されるかを示しており、最初に見たほど怖くはありません。次の数枚のスライドでは、SDH信号が低レベルのペイロードからどのように構築されるかを説明します。

STM-1フレーム

フレームは、9つのオーバーヘッドと261のペイロードバイトの行で構成されています。

以下に示すように、フレームは行ごとに送信されます。行の9つのオーバーヘッドバイトが送信され、続いて261バイトのペイロードが送信され、フレーム全体が送信されるまで、次の行が同様の方法で送信されます。フレーム全体が125マイクロ秒で送信されます。

STM-1オーバーヘッド

オーバーヘッドの最初の3行は、リピーターセクションオーバーヘッドと呼ばれます。4番目の行はAUポインターを形成し、最後の5行はマルチプレックスセクションのオーバーヘッドを保持します。

さまざまなタイプのオーバーヘッドを説明するために、ペイロードが追加/削除されるADMに到達する前に、ペイロードがいくつかの中間再生器を通過するシステムについて考えてみます。

リピーターセクションのオーバーヘッドは、任意の2つの隣接ノード間の通信と監視に使用されます。

マルチプレックスセクションのオーバーヘッドは、ADMなどのアド/ドロップ機能を持つ2つのノード間の通信と監視に使用されます。

下位レベルには、トリビュタリレベルで追加されるパスオーバーヘッドもあります。これらについては、後で詳しく説明します。

さまざまなオーバーヘッドアラームを監視することで、ネットワーク上の問題を簡単に特定できます。RSアラームは、2つのノード間のHO SDH側の問題を示しますが、MSアラームを調査する場合は、再生器ノードの問題を除外できます。

SDHパストレース

パストレースは、ノード間の相互接続の問題を特定するのに非常に役立ちます。2つのノード間の光フレーム内に、スプライスやパッチなどのさまざまな物理的相互接続が存在する場合があります。各ノードは、ノードを識別する一意の文字列を送信するようにネットワークオペレータによって構成されます。

各ノードは、隣接ノードから受信する必要のある文字列でも構成されます。

ノードが受信したパストレースが期待しているものと一致する場合、すべてがOKです。

受信したパストレースがノードが期待しているトレースと一致しない場合、これはノード間の接続に問題があることを示しています。

SDH管理

セクションオーバーヘッド内に含まれるDCCチャネルにより、SDHネットワークを簡単に管理できます。ネットワーク上のノードに接続されたネットワーク管理システムは、DCCチャネルを使用してネットワーク上の他のノードと通信できます。DCNネットワークに接続されているノードは、ゲートウェイノードと呼ばれます。復元力の目的で、通常、ネットワーク上に複数のゲートウェイノードがあります。

SDHネットワークの復元力

リング構成では、トラフィックは発信元のADM(アド/ドロップマルチプレクサ)からリングの周りの両方のルートに送信されます。信号がドロップされないADMでは、信号は単に通過します。トラフィックは両方のルートでリングを通過しますが、受信側ADMでトラフィックを抽出するために使用されるルートは1つだけですが、このルートはactive routeまたはパス。他のルートは、standby route またはパス。

アクティブパスにファイバブレークがある場合、受信ADMは代替信号をアクティブパスとして使用して切り替えます。これにより、顧客へのトラフィックフローを迅速かつ自動的に復元できます。ファイバの断線が修復されると、リングは自動的に元に戻りません。これにより、トラフィックがさらに「ヒット」しますが、新しいアクティブパスで将来障害が発生した場合に備えて、これをスタンバイパスとして使用します。トラフィックを失ったMUXは、Kバイトを使用して、保護スイッチに元のMUXに信号を送り返します。

手動のリング切り替えは、ネットワーク管理センターまたはエンジニアが操作するローカル端末から実行することもできます。

WDMは、さまざまな光信号を1本のファイバで伝送できる技術です。その原理は本質的に周波数分割多重(FDM)と同じです。つまり、いくつかの信号は異なるキャリアを使用して送信され、周波​​数スペクトルの重複しない部分を占めます。WDMの場合、使用されるスペクトル帯域は1300または1550 nmの領域にあります。これらは、光ファイバーの信号損失が非常に低い2つの波長ウィンドウです。

当初、各ウィンドウは単一のデジタル信号を送信するために使用されていました。分散フィードバック(DFB)レーザー、エルビウムドープファイバーアンプ(EDFA)、光検出器などの光コンポーネントの進歩により、各送信ウィンドウが実際には複数の光信号で使用できることがすぐにわかりました。利用可能な全波長ウィンドウの小さな牽引力。

実際、ウィンドウ内で多重化される光信号の数は、これらのコンポーネントの精度によってのみ制限されます。現在の技術では、100を超える光チャネルを1本のファイバに多重化できます。その後、テクノロジーは名前が付けられましたdense WDM (DWDM)。

DWDMの主な利点は、光ファイバ帯域幅をコスト効率よく何倍にも増やすことができる可能性があることです。世界中に存在するファイバーの大規模なネットワークは、高価なプロセスである長い新しいファイバーを必要とせずに、突然容量を倍増させることができます。明らかに、新しいDWDM機器をこれらのファイバーに接続する必要があります。また、光再生器が必要になる場合があります。

使用される波長の数と周波数は、ITU(T)によって標準化されています。使用される波長セットは、相互運用性だけでなく、光信号間の破壊的な干渉を回避するためにも重要です。

次の表は、193.10THz基準に固定された50GHzの最小チャネル間隔に基づく公称中心周波数を示しています。C(光速)の値は2.99792458 x 108 m /秒に等しいことに注意してください。周波数と波長の間の変換用。

ITU-Tグリッド(Cバンド内)、ITU(T)Rec。G.692

50 GHz間隔の公称中心周波数(THz) 100 GHz間隔の公称中心周波数(THz) 公称中心波長(Nm)
196.10 196.10 1528.77
196.05 1529.16
196.00 196.00 1529.55
195.95 1529.94
195.90 195.90 1530.33
195.85 1530.72
195.80 195.80 1531.12
195.75 1531.51
195.70 195.70 1531.90
195.65 1532.29
195.60 195.60 1532.68
195.55 1533.07
195.50 195.50 1533.47
195.45 1533.86
195.40 195.40 1534.25
195.35 1534.64
195.30 195.30 1535.04
195.25 1535.43
195.20 195.20 1535.82
195.15 1536.22
195.10 195.10 1536.61
195.05 1537.00
195.00 195.00 1537.40
194.95 1537.79
194.90 194.90 1538.19
194.85 1538.58
194.80 194.80 1538.98
194.75 1539.37
194.70 194.70 1539.77
194.65 1540.16
194.60 194.60 1540.56
194.55 1540.95
194.50 194.50 1541.35
194.45 1541.75
194.40 194.40 1542.14
194.35 1542.54
194.30 194.30 1542.94
194.25 1543.33
194.20 194.20 1543.73
194.15 1544.13
194.10 194.10 1544.53
194.05 1544.92
194.00 194.00 1545.32
193.95 1545.72
193.90 193.90 1546.12
193.85 1546.52
193.80 193.80 1546.92
193.75 1547.32
193.70 193.70 1547.72
193.65 1548.11
193.60 193.60 1548.51
193.55 1548.91
193.50 193.50 1549.32
193.45 1549.72
193.40 193.40 1550.12
193.35 1550.52
193.30 193.30 1550.92
193.25 1551.32
193.20 193.20 1551.72
193.15 1552.12
193.10 193.10 1552.52
193.05 1552.93
193.00 193.00 1533.33
192.95 1553.73
192.90 192.90 1554.13
192.85 1554.54
192.80 192.80 1554.94
192.75 1555.34
192.70 192.70 1555.75
192.65 1556.15
192.60 192.60 1556.55
192.55 1556.96
192.50 192.50 1557.36
192.45 1557.77
192.40 192.40 1558.17
192.35 1558.58
192.30 192.30 1558.98
192.25 1559.39
192.20 192.20 1559.79
192.15 1560.20
192.10 192.10 1560.61

ネットワーク内のDWDM

一般的なSDHネットワークでは、すべてのノードの両側に2つのファイバーがあり、1つはノードに送信します。 neighbor on そしてそのから受け取るもの neighbor on

サイト間に2つのファイバーがあることはそれほど悪くはありませんが、実際には、同じネットワークの一部を形成していなくても、サイト間で多くのシステムが実行されている可能性があります。

上記の2つのネットワークだけで、サイトCとDの間に4つのファイバーが必要になり、サイト間の敷設には非常にコストがかかります。ここでDWDMネットワークが活躍します。

DWDMシステムを使用すると、サイトCとDの間に必要なファイバーの量が1本のファイバーに削減されます。最新のDWDM機器は、最大160チャネルを多重化できるため、ファイバーへの投資を大幅に節約できます。DWDM機器は物理信号でのみ機能するため、ネットワークのSDH層にはまったく影響しません。SDHネットワークに関する限り、SDH信号は終了または中断されません。サイト間の直接接続はまだあります。

DWDMネットワークはプロトコルに依存しません。それらは光の波長を輸送し、プロトコル層では動作しません。

DWDMシステムは、長距離にわたってファイバーを敷設する際に、ネットワーク事業者の多額の費用を節約できます。光増幅器を使用すると、DWDM信号を長距離に送信することができます。

増幅器は多波長DWDM信号を受信し、それを増幅して次のサイトに到達します。

オペアンプは赤または青のラムダを増幅します。赤のラムダを増幅している場合は、受信した青のチャネルをドロップアウトします。その逆も同様です。両方向に増幅するには、両方のタイプの増幅器のいずれかが必要です。

DWDMシステムが十分に動作するためには、光増幅器への入力波長を等しくする必要があります。

これには、DWDMシステムへのすべての入力光源を同様の光パワーレベルに設定することが含まれます。等化されていない波長は、トラフィックを運ぶときにエラーを示す場合があります。

一部のメーカーのDWDM機器は、入力チャネルの光パワーを測定し、どのチャネルにパワー調整が必要かを推奨することにより、フィールド技術者を支援します。

波長の均等化は、いくつかの方法で実行できます。可変光減衰器は、ファイバー管理フレームとDWDMカプラーの間に取り付けることができます。エンジニアは、DWDMカプラー側で信号を調整できます。

あるいは、ソース機器は可変出力光送信機を備えている場合があり、これにより、エンジニアはソース機器のソフトウェアを介して光パワーを調整することができます。

一部のDWDMカプラーには、受信チャネルごとに減衰器が組み込まれています。エンジニアは、DWDMアクセスポイントですべてのチャネルを調整できます。

複数の周波数の光がファイバを通過すると、4光波混合と呼ばれる状態が発生する可能性があります。光の新しい波長は、元の波長の周波数によって決定される波長/周波数でファイバ内に生成されます。新しい波長の周波数は、f123 = f1 + f2-f3で与えられます。

波長の存在は、ファイバ内の光信号対雑音比に悪影響を及ぼし、波長内のトラフィックのBERに影響を与える可能性があります。

WDMコンポーネント

WDMコンポーネントは、さまざまな光学原理に基づいています。以下のは、単一のWDMリンクを示しています。DFBレーザーは、各波長に1つずつ、送信機として使用されます。光マルチプレクサは、これらの信号を伝送ファイバに結合します。光増幅器は、システム損失を補償するために、光信号のパワーアップをポンプするために使用されます。

受信機側では、光デマルチプレクサが各波長を分離し、光リンクの端にある光受信機に配信されます。光信号は、光ADM(OADM)によってシステムに追加されます。

これらの光デバイスは、デジタルADMと同等であり、伝送パスに沿って光信号をグルーミングおよび分割します。OADMは通常、アレイ導波路回折格子(AWG)で作られていますが、ファイバブラッググレーティングなどの他の光学技術も使用されています。

重要なWDMコンポーネントは光スイッチです。このデバイスは、特定の入力ポートから特定の出力ポートに光信号を切り替えることができます。これは、電子クロスバーに相当します。光スイッチを使用すると、光ネットワークを構築できるため、特定の光信号を適切な宛先にルーティングできます。

もう1つの重要な光学部品は波長変換器です。波長変換器は、同じデジタルコンテンツを維持しながら、特定の波長に到達する光信号を異なる波長の別の信号に変換するデバイスです。この機能は、ネットワーク全体で光信号をルーティングする際の柔軟性を高めるため、WDMネットワークにとって重要です。

光伝送ネットワーク

WDMネットワークは、選択した特定のトポロジで波長クロスコネクト(WXC)ノードを接続することによって構築されます。WXCは、波長マルチプレクサとデマルチプレクサ、スイッチ、および波長コンバータによって実現されます。

次のは、一般的なWXCノードアーキテクチャを示しています。

同じファイバで多重化された光信号は、光デマルチプレクサに到達します。信号はいくつかの波長キャリアに分解され、光スイッチのバンクに送信されます。光スイッチは、いくつかの波長信号を出力バンクにルーティングします。

マルチプレクサ。信号が多重化され、送信用の発信ファイバに注入されます。ルーティングの柔軟性を高めるために、光スイッチと出力マルチプレクサの間で波長変換器を使用できます。WXCは何年にもわたって研究されてきました。WXCの問題は、クロストークと消光比です。

波長クロスコネクトノード

光トランスポートネットワーク(OTN)は、光路を介してトランスポートサービスを提供するWDMネットワークです。光路は、最大数ギガビット/秒でデータを伝送する高帯域幅のパイプです。光路の速度は、光学部品(レーザー、光増幅器など)の技術によって決定されます。現在、STM-16(2488.32 Mbps)およびSTM-64(9953.28 Mbps)のオーダーの速度が達成可能です。

OTNは、WXCノードと、光デバイス(増幅器、受信機)の監視、障害回復などの監視機能を通じて光路のセットアップとティアダウンを制御する管理システムで構成されています。光路のセットアップと分解は、それぞれがバックボーン帯域幅容量を提供することを前提として、数時間または数日などの大規模な時間スケールで実行されます。

提供するトランスポートサービスに応じて、OTNの展開方法には多くの柔軟性があります。この柔軟性の理由の1つは、ほとんどの光学コンポーネントが信号エンコーディングに対して透過的であるということです。光信号を電子ドメインに変換し直す必要がある光層の境界でのみ、エンコードが重要になります。

したがって、SDH、ATM、IP、フレームリレーなど、光レイヤ上で実行されるさまざまなレガシー電子ネットワークテクノロジをサポートする透過的な光サービスは、将来のシナリオになる可能性があります。

光学層はさらに3つのサブレイヤーに分割されます-

  • OTNクライアントとインターフェイスし、光チャネル(OCh)を提供する光チャネル層ネットワーク。

  • さまざまなチャネルを単一の光信号に多重化する光多重層ネットワーク。

  • 光伝送セクション層ネットワーク。ファイバを介した光信号の伝送を提供します。

OTNフレームフォーマット

SDHフレームの使用と同様に、OChへのアクセスは、現在定義されているOCフレームを介して行われることが期待されます。基本フレームサイズは、基本OCh信号を構成するSTM-16速度または2488.32Mbpsに対応します。次のは、可能なOChフレーム形式を示しています。

光チャネルフレーム

フレームの左端の領域(下の図に示されている)は、オーバーヘッドバイト用に予約されています。これらのバイトは、前述のSDHフレームのオーバーヘッドバイトと同様に、OAM&P機能に使用されます。

ただし、ダークファイバー(1人のユーザーの2つのエンドポイント間の波長の予約)や波長ベースのAPSの提供など、追加の機能がサポートされる可能性があります。フレームの右端の領域は、すべてのペイロードデータで実行される前方誤り訂正(FEC)スキーム用に予約されています。光伝送層上のFECは、最大スパン長を増加させ、リピーターの数を減らします。リードソロモンコードを使用できます。

いくつかのOChは、光ドメインで一緒に多重化され、光マルチプレクサ信号(OMS)を形成します。これは、複数のSTM-1フレームをSTM-NSDHフレームフォーマットに多重化することと並行しています。複数のOChを多重化してOMSを形成できます。

光クライアント信号は、OChペイロード信号内に配置されます。クライアント信号は、OChフレーム形式によって制約されません。代わりに、クライアント信号は固定ビットレートのデジタル信号のみである必要があります。そのフォーマットも光学層とは無関係です。

WDMリング

概念的には、WDMリングはSDHリングと大差ありません。WXCは、SDHリングのSDH ADMと同様に、リングトポロジで相互接続されます。SDHリングとWDMリングの主なアーキテクチャ上の違いは、波長スイッチングと変換のWXC機能にあります。

これらの機能は、たとえば、SDHテクノロジーに匹敵するレベルの保護を提供するために使用できます。言い換えれば、パスおよびライン保護に加えて、波長または光パス保護を提供することができます。

光APSプロトコルは、SDHAPSと同じくらい複雑です。保護は、OChレベルまたは光マルチプレックスセクション/光伝送セクションレベルのいずれかで提供できます。一部の追加の保護機能は、SDHリングにパラレルなしで実装できます。たとえば、障害のある光路(たとえば、レーザーの障害)は、光信号を特定の波長から別の波長に変換し、信号の再ルーティングを回避することで修正できます。

これはSDHのスパンスイッチングと同等ですが、2つのファイバーWDMリングでもOCh保護のためのそのような機能を提供できるという違いがあります。ただし、OMS層では、SDHと同様に、スパン保護には4つのファイバリングが必要です。これらの追加機能により、間違いなく、光レイヤAPSプロトコルがさらに複雑になります。

WDMリングがアップしたら、サポートするトラフィックパターンに従って光路を確立する必要があります。

メッシュWDMネットワーク

メッシュWDMネットワークは、WDMリングと同じ光コンポーネントで構成されています。ただし、メッシュネットワークで使用されるプロトコルは、リングで使用されるプロトコルとは異なります。たとえば、メッシュネットワークでの保護は、WDMメッシュネットワークでのルーティングと波長割り当ての問題と同様に、より複雑な提案です。

メッシュネットワークは、WDMリングを接続するバックボーンインフラストラクチャとして機能する可能性があります。これらの接続の一部は、光/電子のボトルネックを回避し、透明性を提供する、光であることが期待されています。他の人は、監視管理、そしておそらく請求目的のために、光信号を電子ドメインに変換する必要があります。次の図は、WDMネットワークを示しています。

Infrastructure −この図では、次の3つのトポロジ層が示されています−

  • アクセスネットワーク
  • 地域ネットワーク
  • バックボーンネットワーク

WDMネットワークインフラストラクチャ

SDHリングとアクセスネットワークとしてのパッシブ光ネットワーク(PON)の両方が含まれています。これらは通常、バスまたはスタートポロジに基づいており、メディアアクセス制御(MAC)プロトコルを使用してユーザー間の送信を調整します。このようなネットワークでは、ルーティング機能は提供されていません。

これらのアーキテクチャは、短距離で最大数百人のユーザーをサポートするネットワークに実用的です。PONはWDMリングよりも安価なネットワークですが、アクティブなコンポーネントや波長ルーティングなどの機能がないため、PONソースに必要なレーザーにより、このような機器の第1世代はSDHリングよりもさらに高価になります。これは、少なくとも近い将来、アクセスネットワークレベルでのSDHソリューションに有利に働きます。

バックボーンネットワークにはアクティブな光コンポーネントが含まれているため、波長変換やルーティングなどの機能を提供します。バックボーンネットワークは、ATM、IP、PSTN、SDHなどのレガシートランスポートテクノロジーと何らかの形でインターフェイスする必要があります。

全体的なシナリオを次の図に示します。図に含まれるいくつかのタイプのインターフェース。

ATM / IPトラフィックを伝送するWDMトランスポートネットワークのオーバーレイ。

SDHフレームカプセル化

SDHフレームのカプセル化を簡単に実行できるように、OChフレームを定義する必要があります。たとえば、STM-16xc全体をOChペイロードとして伝送する必要があります。基本的なSTM-16光チャネルを使用する場合、OChオーバーヘッドバイトが原因で、SDH-16xcをSTM-16光チャネルにカプセル化できない場合があります。

OChフレームフォーマットは現在定義中です。次の図は、OChフレームへのSDHフレームのカプセル化を示しています。

WDMへのSDHインターフェース

物理SDHインターフェイスを備えたWDM機器は、SDHデバイスに光信号を配信します。これらのインターフェイスは、SDHテクノロジとの下位互換性のためのものである必要があります。したがって、SDHデバイスは、信号の転送に使用されるWDMテクノロジーを認識する必要はありません(たとえば、デバイスはBLSR / 4リングに属することができます)。

この場合、WXCはドロップし、SDHリングで最初に使用された波長を光媒体に追加します。このようにして、WDM層とSDH層は完全に分離されます。これは、SDHレガシー機器とのWDM相互運用性に必要です。

波長変換が提供されていない場合、SDHデバイスとインターフェイスするラストホップ波長は、SDHデバイスが光路を終端するために使用するものと同じである必要があるため、これにより、光層の波長の選択に追加の制約が課せられます。 SDHデバイス内。

WDMリンク

技術 検出 復元 詳細
WDM WDM-OMS / OCH 1〜10ミリ秒 10〜30ミリ秒 リング/ PP
SDH SDH 0.1ms 50ms リング
APS 1 + 1 0.1ms 50ms PP
ATM FDDI 0.1ms 10ms リング
STM 0.1ms 100ms
ATM PV-C / P 1 + 1 0.1ms 10msxN スタンバイN =#hops
ATM PNNI SPV-C / P、SV-C / P 40代 1〜10秒
IP ボーダーゲートウェイプロトコル 180ms 10〜100秒
Interior Gateway RoutingProtocolとE-OSPF 40代 1〜10秒
中間システム 40代 1〜10秒
ルーティングインターネットプロトコル 180年代 100年代

上記の表にあるように、WDMではSDHテクノロジよりも復元が高速ですが、WDMでの障害検出は遅くなります。WDM / SDH保護メカニズムのより安全なオーバーレイには、より高速なWDM保護スキームが必要です。あるいは、SDHクライアントがそのような手順によって発生するパフォーマンスの低下を許容できる場合、SDHAPSを人為的に遅くすることができます。

上位層での不必要な障害回復は、ルートの不安定性とトラフィックの混雑を引き起こす可能性があります。したがって、絶対に避けてください。障害の永続性チェックを上位の層で使用して、下位の層での障害に対する早期の対応を回避できます。

OMSサブレイヤーでの障害回復は、光レイヤーによって提供されるSDH信号のいくつかのインスタンスの回復手順を置き換えることができます。したがって、潜在的に多数のSDHクライアントは、それらの層で障害回復手順を開始することから免れます。したがって、光OMSサブレイヤーでの単一障害回復により、数百を節約できます。

全光伝送ネットワークに向けた進化

全光WDMネットワークへの進化は徐々に起こる可能性があります。まず、WXCデバイスを既存のファイバーに接続します。従来のファイバリンクをWDMテクノロジーに適したものにするために、EDFAなどの光リンクにいくつかの追加コンポーネントが必要になる場合があります。WXCは、SDHやファイバー分散データインターフェイス(FDDI)などのレガシー機器とインターフェイスします。

全光透過型トランスポートネットワークの利点は、SDH機能がSDHの上の層(IP / ATM)または下の層(WDM)に転送される可能性が高く、ネットワークのアップグレードとメンテナンスの面で節約になることです。このようなレイヤーの再編成は、音声を含むリアルタイムトラフィックがパケット化されていると想定して、トランスポートネットワークに影響を与える可能性があります(IP / ATM)。これにより、VCのSDH信号が消滅する可能性があります。

重要な問題は、パケットをSDHに、または直接OChフレームに最も効率的にパックする方法です。新しいカプセル化方法がどのように出現したとしても、IP / PPP / HDLCおよびATMカプセル化との下位互換性は必須です。

DWDMは、0.8 nm(100 GHz)のチャネル間隔で約1,553 nmの光波長(またはチャネル)のセットを使用し、各波長は最大10 Gbps(STM 64)の情報を伝送できます。100を超えるこのようなチャネルを組み合わせて、1本のファイバで送信できます。チャネルをさらに絞り込み、各チャネルのデータビットレートを上げるための努力が続けられています。

実験的に、1本のファイバでそれぞれ40 Gbps(3.2 Tbits /秒に相当)を伝送する80チャネルの伝送は、300kmの長さにわたって正常にテストされています。ポイントツーポイントおよびリングベースのDWDM光ネットワークの展開には、コストのかかるOEO変換なしで実行中に信号を操作できる新しいタイプのネットワーク要素が必要です。光増幅器、フィルタ、光アドドロップマルチプレクサ、デマルチプレクサ、および光クロスコネクトは、重要なネットワーク要素の一部です。MEMSは、このようなネットワーク要素の設計と開発において重要な役割を果たします。

MEMSは、Micro Electro MechanicalSystemsの頭字語です。これは、直径が数ミクロンから数センチメートルの超小型デバイスを作成するために使用されます。これらはICと非常に似ていますが、可動機械部品を同じ基板上に統合する機能を備えています。

MEMS技術は半導体産業にそのルーツを持っています。これらは、VLSIと同様のバッチ製造プロセスを使用して製造されます。典型的なMEMSは、電気、光学、流体、化学、および生物医学の要素に加えて、可動の機械部品を組み込むことができるチップ上の統合マイクロシステムです。

機能的には、MEMSには、信号をある形式のエネルギーから別の形式のエネルギーに変換するためのさまざまな漏出メカニズムが含まれています。

多くの異なるタイプのマイクロセンサーおよびマイクロアクチュエーターを、信号処理、光学サブシステム、およびマイクロコンピューティングと統合して、チップ上に完全な機能システムを形成することができます。MEMSの特徴は、同じ基板上に可動機械部品を含めることです。

サイズが小さいため、機械装置を配置することが事実上不可能な場所でMEMSを使用することが可能です。人体の血管内など。MEMSデバイスのスイッチングと応答時間も従来のマシンよりも短く、消費電力も少なくて済みます。

MEMSの応用

今日、MEMSはあらゆる分野での用途を見出しています。電気通信、生物科学、センサーが主な受益者です。MEMSベースのモーション、加速度、および応力センサーは、安全性と信頼性を高めるために航空機や宇宙船に大規模に展開されています。ピコ衛星(重さ約250グラム)は、検査、通信、監視装置として開発されています。これらは、MEMSベースのシステムをペイロードとしてだけでなく軌道制御にも使用します。MEMSは、インクジェットプリンタのノズル、およびハードディスクドライブの読み取り/書き込みヘッドに使用されます。自動車産業は、「燃料噴射システム」とエアバッグセンサーにMEMSを使用しています。

設計エンジニアは、製品のパフォーマンスを向上させるために、MEMSを新しい設計に取り入れています。製造コストと時間を削減します。複数の機能をMEMSに統合することで、より高度な小型化、より少ないコンポーネント数、および信頼性の向上が実現します。

設計および製造技術

過去数十年で、半導体産業は成熟するまで成長しました。MEMS開発は、この技術によって大きな恩恵を受けています。当初、集積回路(IC)の設計と製造に使用される技術と材料は、MEMS開発のために直接借用されていましたが、現在、多くのMEMS固有の製造技術が開発されています。表面マイクロマシニング、バルクマイクロマシニング、深掘り反応性イオンエッチング(DRIE)、およびマイクロ成形は、高度なMEMS製造技術の一部です。

を使用して micromachining method、通常1〜100 mmの厚さのポリシリコンのさまざまな層が堆積され、金属導体、ミラー、および絶縁層を備えた3次元構造を形成します。精密なエッチングプロセスにより、下線を引くフィルム(犠牲層)が選択的に除去され、機械的な動きが可能な構造層と呼ばれるオーバーレイフィルムが残ります。

Surface micromachiningさまざまなMEMSデバイスを商業的に製造するために使用されます。ポリシリコンと金属の層は、エッチングプロセスの前後に見られます。

Bulk micromachiningは、MEMSの機能コンポーネントを形成するために広く使用されているもう1つのプロセスです。単一のシリコン結晶がパターン化および成形されて、チャネル、ギア、メンブレン、ノズルなどの高精度の3次元部品を形成します。これらのコンポーネントは、他の部品やサブシステムと統合されて、完全に機能するMEMSを生成します。

MEMS処理およびMEMSコンポーネントの標準化されたビルディングブロックには、マルチユーザーMEMSプロセス(MUMP)があります。これらは、集積回路業界で非常に成功している特定用途向けアプローチ(ASIC)と非常によく似た、MEMSへの特定用途向けアプローチにつながるプラットフォームの基盤です。

すべての光DWDMネットワークとMEMS

今日の電気通信の専門家は、電気通信ネットワークで拡大し続ける高帯域幅サービスに対応するという前例のない課題に直面しています。インターネットおよびインターネット対応サービスの拡大により、帯域幅の需要は飛躍的に増加しています。高密度波長分割多重(DWDM)の登場により、この技術的な不足が解消され、コア光ネットワークの経済性が一変しました。

DWDMは、チャネル間隔が0.8 nm(100 GHz)の1553 nm付近の光波長(またはチャネル)のセットを使用します。各波長は、最大10 Gbps(STM 64)の情報を伝送できます。100を超えるこのようなチャネルを組み合わせて、1本のファイバで送信できます。チャネルをさらに絞り込み、各チャネルのデータビットレートを上げるための努力が続けられています。

実験的に、それぞれが1本のファイバで40ギガビット/秒(3.2テラビット/秒に相当)を伝送する80チャネルの伝送は、300kmの長さにわたって正常にテストされています。ポイントツーポイントおよびリングベースのDWDM光ネットワークの展開には、コストのかかるOEO変換なしで実行中に信号を操作できる新しいタイプのネットワーク要素が必要です。光増幅器、フィルタ、光アドドロップマルチプレクサ、デマルチプレクサ、および光クロスコネクトは、重要なネットワーク要素の一部です。MEMSは、このようなネットワーク要素の設計と開発において重要な役割を果たします。光アドドロップマルチプレクサ(OADM)と光クロスコネクト(OXC)について詳しく説明します。

光スイッチングの飛躍的進歩

実用的なMEMSベースの光スイッチは、1999年にベル研究所の科学者によって実証されました。これは、一端に金メッキされた顕微鏡ミラーを備えたシーソーバーのように機能します。静電気力がバーのもう一方の端を引き下げ、ミラーを持ち上げて、光を直角に反射します。したがって、入射光は一方のファイバからもう一方のファイバに移動します。

技術的な成功は、実際には、波長アド/ドロップマルチプレクサ、光プロビジョニングスイッチ、光クロスコネクト、WDM信号イコライザーなどのさまざまなデバイスとシステムの構成要素です。

光アドドロップマルチプレクサ

リングベースのSDH / SONETネットワークと同様に、全光DWDMベースのネットワークが普及し始めています。メッシュネットワークに対するリングベースのネットワークの優位性は、SDHネットワーク設計者によってすでに確立されています。全光リングでは、帯域幅(ls)を保護目的で予約できます。光アドドロップマルチプレクサ(OADM)は、SDH / SONETアドドロップマルチプレクサ(ADM)と機能的に類似しています。選択した波長(ls)のグループは、多波長光信号から追加または削除できます。OADMは、コストのかかるOEO(光から電気およびその逆)への変換を排除します。

上記の光スイッチの2次元マトリックスは、このようなOADMを製造するために使用され、柔軟性はほとんどありません。一方、再構成可能なアドドロップマルチプレクサ(R-OADM)により、完全な柔軟性が得られます。通過するチャネルのいずれかにアクセス、ドロップ、または新しいチャネルを追加できます。特定のチャネルの波長を変更して、ブロッキングを回避できます。この種の光スイッチまたはOADMは、必要なスイッチング要素の数がポート数の2乗に等しく、光が2次元の平面にのみ残るため、2DまたはN2スイッチとして知られています。

8ポートOADMには、MEMSデバイスを制御する64個の個別のマイクロミラーが必要です。これは、電話交換で使用される「クロスバー」スイッチと非常によく似ています。

この種の光スイッチは、厳格な機械的および光学的テストを受けています。平均挿入損失は1.4db未満で、100万サイクルにわたって±0.25dbの優れた再現性を備えています。32×32(1024スイッチングミラー)を超える構成の2D / N2タイプのOADMは、実質的に管理不能で不経済になります。より大きな構成を作成するために、より小さなスイッチファブリックの複数のレイヤーが使用されます。

光クロスコネクト

T 2Dタイプの光スイッチの限界は、ベル研究所による革新的な光スイッチング技術によって克服されました。それは一般的にとして知られています‘Free Space 3-D MEMS’ または ‘Light Beam Steering’。光スイッチとして一連の2軸マイクロミラーを使用します。マイクロミラーは、一連のねじりばねを介して、一連の交差結合ジンバルリングの軸の1つに取り付けられています。この配置により、ミラーは2つの垂直軸に沿って任意の角度で移動できます。ミラーは、ミラーの下の4つの象限に加えられた静電力によって作動します。完全なマイクロミラーユニットは、MEMSテクノロジーを使用して複製され、128または256マイクロミラーの「スイッチファブリック」を形成します。

コリメートされた入力ファイバのアレイは、ミラーをX軸とY軸に傾けて、コリメートされた出力ファイバに位置合わせされた2番目のミラーのセットに光を向け直すことができるミラーのセットに位置合わせされます。入力ファイバと出力ファイバにミラーのセットを正確に向けることにより、目的の光接続を行うことができます。このプロセスは「光ビームステアリング」と呼ばれます。

3D MEMSスイッチのスイッチング時間は10ms未満であり、マイクロミラーは非常に安定しています。この技術に基づく光クロスコネクトは、OEOタイプのクロスコネクトに比べてさまざまな独自の利点を提供します。OXCは、大容量でスケーラブルで、真にデータビットレートとデータフォーマットに依存しません。コストのかかるOEO変換を行わずに、光チャネルをインテリジェントにルーティングします。低フットプリントと消費電力は、全光スイッチング技術の追加の利点です。

初期のWDMシステムは、間隔の広い2つまたは4つの波長を伝送していました。WDMと、CWDMおよびDWDMの「後続」テクノロジーは、この初期の制限をはるかに超えて進化してきました。

WDM

従来のパッシブWDMシステムは広く普及しており、2、4、8、12、および16のチャネル数が通常の展開です。この手法には通常、100km未満の距離制限があります。

CWDM

今日、粗いWDM(CWDM)は通常、最大18チャネルの20 nm間隔(3000 GHz)を使用します。CWDM勧告ITU-TG.694.2は、ITU-T勧告G.652、G.653、およびG.655で指定されているように、シングルモードファイバで最大約50kmのターゲット距離の波長グリッドを提供します。CWDMグリッドは、20nm間隔で1270nm〜1610nmの範囲内で定義された18の波長で構成されています。

DWDM

高密度のWDM共通間隔は、200、100、50、または25 GHzであり、チャネル数は数千キロメートルの距離で最大128以上のチャネルに達し、そのようなルートに沿って増幅と再生が行われます。