JP2013055654A - 光ネットワークにおける電力節約のための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】光ネットワークにおける電力節約のための方法及びシステムを提供する。
【解決手段】本開示によれば、光ネットワークにおける電力節約のための方法は、光ネットワークを介して第２のネットワークエレメントと光学的に結合する第１のネットワークエレメントの信号伝送能力を判定する。第１のネットワークエレメントは、光ネットワークのパスを介して、第２のネットワークエレメントに光信号を伝送するように構成される。該方法は、更に、第１と第２のネットワークエレメント間のパスの伝送要求を判定し、伝送能力と伝送要求間の差を判定する。更に、該方法は、第１のネットワークエレメントと第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を減少するため、伝送能力と伝送要求間の差に基づいて伝送される光信号に関するエラー訂正と変調の少なくとも一つを変更する。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、光ネットワークに関し、特には、光ネットワークにおける電力節約のためのシステム及び方法に関する。

遠距離通信システム、ケーブルテレビシステム、データ通信ネットワークは、遠隔の地点間で大量の情報を高速に運ぶため、光ネットワークを使用する。光ネットワークにおいては、情報（トラフィック）は、光ファイバを介して、光信号の形式で運ばれる。

光ネットワークは、実際に伝送されるトラフィックの距離より長い距離をトラフックを伝送できるように設計されることもある。光ネットワークは、更に、トラフィックを、必要以上の高いデータレートで伝送するように設計されることもある。この使用されていない「マージン」あるいは、必要以上に、高レートあるいは長距離で、トラフィックを伝送する能力は、光ネットワーク内の部品に、ネットワーク内をトラフィックを効率的に運ぶのに必要な電力より多くの電力を消耗させるかもしれない。

本開示においては、光ネットワークにおける電力節約のための方法及びシステムを提供する。

本開示によると、光ネットワークにおいて電力を節約するための方法は、光ネットワークを介して、第２のネットワークエレメントと光学的に結合する第１のネットワークエレメントの信号伝送能力を判定する。第１のネットワークエレメントは、光ネットワークのパスを介して、光信号を第２のネットワークエレメントに伝送するように構成される。該方法は、更に、第１と第２のネットワークエレメント間のパスの伝送要求を判定し、伝送能力と伝送要求間の差を判定する。更に、該方法は、第１のネットワークエレメントと第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を削減するために、伝送能力と伝送要求間の差に基づいて、伝送される光信号のエラー訂正及び変調の少なくとも一つを変える。

本開示によれば、光ネットワークにおける電力節約のための方法及びシステムを提供することができる。

電力節約するように構成された光ネットワークの実施形態を示す図である。 光信号の変調を調整することにより電力を節約するように構成されたシステムを示す図である。 光信号のエラー訂正を調整することにより電力を節約するように構成された例示的システムを示す図である。 ネットワークエレメントによる電力節約のための方法を示す図である。

図１は、ネットワーク１００の伝送ニーズにしたがって、ネットワーク１００に含まれるネットワークエレメントの伝送能力を変更する事により電力節約を行なうように構成された光ネットワーク１００の実施形態を示す。ネットワーク１００は、光ファイバ１０３を介して互いに信号を通信するように構成されたネットワークエレメント１０２を含んでいる。以下に更に詳しく述べるように、ネットワークエレメント１０２は、ネットワークエレメント１０２間の伝送マージン（情報を、必要以上に遠く、及び／あるいは、高レートで伝送する能力）が十分高い場合に、電力消費を減少するように構成される。電力消費は、距離及びトラフィック要求に基づいて、エラーチェック、シンボル伝送レート及び変調形式を変更することにより減少することができる。距離とトラフィック要求が減少されたときには、ネットワーク１００内の電力消費を減少する為に、エラーチェック、シンボル伝送レート、及び変調形式の少なくとも一つが削減される。

光ネットワーク１００は、ターミナルノードを有するポイント・ツー・ポイント光ネットワーク、リング光ネットワーク、メッシュ光ネットワーク、あるいは、他の好適な光ネットワーク、あるいは、光ネットワークの組み合わせからなってもよい。光ファイバ１０３は、非常に小さいロスで長距離にわたって信号を伝送することのできる、ガラスの細い線からなる。光ファイバ１０３は、２０シングルモードファイバ（SMF）、ＥＬＥＡＦ(Enhanced Large Effective Area Fiber)、あるいは、ＴＷ−ＲＳ (TrueWaveB Reduced Slope) ファイバなどの、ファイバの好適な種類を用いる。

ネットワーク１００において、伝送され、蓄積され、あるいは、ソートされる情報は、「トラフィック」と呼ぶ。このようなトラフィックは、オーディオ、ビデオ、テキスト、あるいは、他の好適なデータを符号化するように構成された光あるいは電気信号からなる。データは、また、リアルタイムあるいは非リアルタイムであってよい。トラフィックは、特に限定するものではないが、開放型システム間相互接続 (OSI)スタンダード及びインターネットプロトコル(IP)を含む好適な通信プロトコルによって伝送される。更に、トラフィックは、特に限定するわけではないが、フレーム、パケットあるいは、非構造化ビットストリームを含む適切な形式で構成される。

ある実施形態においては、トラフィックは、東向きのパス１０４あるいは西向きのパス１０６に沿って、一ネットワークエレメント１０２（例えば、ネットワークエレメント１０２ａ）から他のネットワークエレメント１０２（例えば、ネットワークエレメント１０２ｂ）へ伝搬する。東向きのパス１０４と西向きのパス１０６は、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂ、１以上のファイバ１０３、及び、ゼロ、あるいは、１以上の中間のネットワークエレメント（特に明示していない）を含む。したがって、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、東向きのパス１０４及び西向きのパス１０６を介して、トラフィックを送信したり、トラフィックを受信したり、その両方を行なったりするように構成される。

東向きパス１０４と西向きパス１０６は、そのように呼称されているが、この呼称は、パスが実際に東や西に向かっていることを意味するわけではない。この呼称は、東向きパス１０４のトラフィックが、西向きパス１０６を送られるトラフィックと逆向きに送られることを示しているに過ぎない。

「リンク」は、２つの隣接するネットワークエレメント１０２間の通信接続を記述する。例えば、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂ間の、ファイバ１０３ａを介した東向きパス１０４上の通信接続は、リンク１２２ａを備えている。さらに、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂ間の、ファイバ１０３ｂを介した西向きパス１０６上の通信接続は、リンク１２２ｂを備える。ネットワークエレメント間のパスは、１以上のリンクからなっている。リンクは、間に光増幅器が配置された、ファイバの複数のスパンからなる。

情報は、波長上の情報を符号化する、１以上の波長の光の変調によって、ネットワーク１００（例えば、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂ間を伝送されるトラフィック）を介して、送受信される。ある場合には、情報をのせるための波長は、「光チャネル」あるいは「チャネル」と呼ぶ。各チャネルは、光ネットワーク１００を介して、ある量の情報を運ぶように構成される。

光ネットワーク１００の情報搭載能力を増やすために、複数のチャネルで伝送される複数の信号は、１つの光信号に結合される。単一の光信号の複数のチャネルによって情報を通信するプロセスは、光学においては、波長分割多重 (WDM)と呼ばれる。高密度波長分割多重 (DWDM) は、１本のファイバに通常４０以上の、多数の（密度の濃い）数の波長を多重することを言う。WDM, DWDM、あるいは、他の多波長伝送技術は、光ファイバあたりの総帯域幅を増加するために、光ネットワークにおいて、使用される。WDM、DWDMなしでは、光ネットワークの帯域幅は、単一波長のビットレートによって制限される。多くの帯域幅によって、光ネットワークは、より多くの量の情報を伝送することが可能になる。光ネットワーク１００は、WDM、DWDMあるいは、好適な多チャンネル多重技術を用いて、さまざまなチャネルを伝送し、多チャネル信号を増幅するように構成される。

１度にファイバを介し運ばれるチャネル数のほかに、光ネットワークでどのくらい多く情報が伝送できるかに影響を与える他のファクタは、伝送のビットレートである。ビットレートが大きいほど、同じ時間で、より多くの情報を伝送できる。ある場合には、ビットレートは、各シンボルで伝送される情報量（例えば、ビット）を増加することにより増加することができる。シンボルは、いわゆる、ボーレートあるいはシンボルレートで伝送され、それらは、各シンボルが１ビットのみを表現する場合にはビットレートに等しい。さまざまな変調形式が、変調形式によってシンボル上に変調されるさまざまな量の情報で、シンボル上に情報を変調するのに用いられる。

シンボルは、２つの直交偏波に独立に情報を変調するなどのより複雑な方法で、ビームの光フィールドを変調することにより、また、変調されるビームの強度や位相の状態やレベルの数を多くすることにより、より多くのビットを載せることができる。

例えば、デュアル偏波４位相偏移変調（ＤＰ−ＱＰＳＫ：Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying）技術によれば、情報は、光ビームの２つの偏波状態上に変調される。一方、単一偏波変調（例えば、QPSK変調）では、情報は、単一の偏波状態上に変調される。したがって、単一偏波変調方法では、２偏波変調方法におけるより、シンボルに変調できる情報は少ない。

他の例は、４つの独立な電気情報あるいはトリビュータリ信号によって駆動される変調器を用いて生成される、１偏波１６値直交振幅変調（a polarization 16 Quadrature Amplitude Modulation (16-QAM)）技術である。２つの信号のみを供給する事により、この変調方法は、シンボルごとに半分の情報容量の4-QAMとなる。

他の例は、２つの独立した情報あるいはトリビュータリ信号によって駆動される変調器を用いて生成されるQPSK信号である。ただ1つの信号を用いることによって、この変調方法は、シンボルごとに半分の情報を載せる二位相偏移変調（Binary Phase Shift Keying (BPSK)）形式になる。デュアル偏波変調方法や、更に複雑な変調方法は、単一偏波変調方法より、より多くの部品（例えば、各変調偏波状態用のドライバ、各変調偏波状態用の受信器、各光変調器サブコンポーネント用のドライバ、全光フィールドをトリビュータリに適切に分解するによって得られる1以上の光信号用の受信器）及び、より多くの処理電力（たとえば、各変調偏波状態あるいは、更なるトリビュータリ信号用のデジタル信号処理(DSP)）も必要となる。したがって、デュアル偏波変調方法は、単一偏波変調方法よりも多くの電力を消費する。

更に、より多くの光位相あるいは振幅レベルを持つ、より複雑な変調方法（例えば、BPSKと比べたQPSK、4-QAMと比べた16-QAM）は、光信号を受信する受信器が、シンボル状態間のより少ない距離によりノイズに対する耐性が少ない。より少ないノイズ耐性を補償するためには、ネットワーク１００により多くのエラー訂正機構を実装する。エラー訂正機構は、電力を消費するさまざまな部品や処理機構によって実装される。したがって、変調方法方式がノイズ耐性を小さくするにしたがい、より高性能なエラー訂正技術によってより多くの電力が消費される。したがって、ノイズ耐性が低い変調方法は、ノイズ耐性が高い他の変調方法よりも多くの電力を消費する。

光ネットワークのビットレートを増加する他の方法は、光ネットワークのシンボルレートを増加する、すなわち、シンボルごとの時間を減少することである。シンボルレートが増加するに従い、時間単位で伝送される情報量（例えば、ビット）も増加する。しかし、増加したシンボルレートによって、あるファイバの欠陥効果による、光ネットワークの受信部品によるノイズに対する低い耐性が発生する。したがって、この方法によって増加されたシンボルレートは、より多くのエラー訂正及び電力消費を必要とする。

光ネットワークは、相対的に長い距離隔てられたネットワークエレメント間に情報を伝送するように構成される。ネットワークエレメント間の距離が大きくなるに従い、２つのエレメント間を伝搬する信号に加えられるノイズ量も増加する。距離増加によって発生したノイズが増加するに従い、より電力を消費するより複雑なエラー訂正機構が増大する。したがって、電力消費、容量及び距離は、互いにトレードオフの関係にある。

ネットワークエレメント１０２は、従来のネットワークのように固定の伝送及び距離能力用に設計された固定のシンボルレートでのトラフィックの伝送、固定の変調方法、固定のエラー訂正ではなく、電力を節約するために、シンボルレート、変調技術、エラー訂正方法、あるいは、これらの組み合わせを変更するように構成される。ある実施形態では、ネットワーク１００のネットワークエレメント１０２は、トラフィック伝送要求及び距離に基づいて、シンボルレート、変調方法、あるいは、これらの組み合わせを変更するように構成される。したがって、トラフィック要求及び距離が許す場合には、ネットワークエレメント１０２は、エネルギー消費を減少するようなシンボルレート及び／あるいは変調技術でトラフィックを伝送する。これは、固定シンボルレート、固定変調方法、固定距離能力が、トラフィック伝送要求に対して必要以上に高い、不必要な電力消費が発生する従来のネットワークとは対照的である。更に、ネットワークエレメント１０２は、電力消費を削減する、より低いシンボルレート、単純な変調方法、より短い距離に基づいて、エラー訂正を削減するように構成される。

ネットワークエレメント１０２は、ネットワークを介してトラフィックをルーティングするように構成されたシステム、装置、あるいは、デバイスなどいずれでも良い。ネットワークエレメント１０２の例としては、ルータ、スイッチ、再構成可能な光アドドロップマルチプレクサ(ROADMs)、波長分割多重装置(WDMs)、アクセスゲートウェイ、内部接続されたスイッチペア、エンドポイント、ソフトスイッチサーバ、トランクゲートウェイ、あるいは、ネットワーク管理システムを含む。

ネットワークエレメント１０２は、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂ間のリンク１２２ａ、１２２ｂのトラフィック要求に基づいて、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂの電力消費を変更するように構成された、送信器１１０、１１２、受信器１０８、１１４、コントローラ１２０などを含む、さまざまなコンポーネントを含む。更に、これらのコンポーネントは、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂ間の物理距離に基づいて、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂの電力消費を変更するように構成されてもよい。

送信器１１０、１１２は、電気信号を光信号に変換し、光信号を送信するように構成されたシステム、装置、デバイスなどいずれでもよい。例えば、送信器１１０、１１２は、それぞれが、電気信号を受信し、特定の波長のレーザによって生成される光のビームに電気信号内の情報を変調し、ネットワーク内を信号を運ぶビームを伝送するように構成された、レーザと変調器を含む。ネットワーク１００がWDM信号を伝送する場合、ネットワークエレメント１０２は、それぞれ、東向きパス１０４と西向きパス１０６のチャネルに関連する、少なくとも１つの送信器１１０、１１２を含む。

受信器１０８、１１４は、特定の波長あるいはチャネルで伝送される信号を受信し、それらに含まれる情報を得るために信号を処理（例えば、情報を取り出すために変調を復号する）するように構成されている。したがって、ネットワーク１００が、WDM信号を伝送する場合には、ネットワークエレメント１０２は、それぞれ、東向きパス１０４と西向きパス１０６の各チャネルのための少なくとも１つの受信器１０８、１１４を含む。

更に、以下に説明するように、ネットワークエレメント１０２、送信器１１０、１１２、受信器１０８、１１４は、ネットワークエレメント１０２に関した光信号のパストラフィック要求及びパス距離に基づいて、削減されたエラー訂正、低減されたビットレート伝送、簡単化された変調技術などの電力節約技術を実行するように構成される。

コントローラ１２０は、ネットワークエレメント１０２に含まれる１以上のコンポーネントの動作を制御するように構成されている、システム、デバイス又は装置などの何れでもよい。例えば、コントローラ１２０は、受信器１０８、１１４、送信器１１０、１１２、あるいは、これらの組み合わせと、通信できるように結合される。コントローラ１２０は、電力節約技術を実行するように、受信器１０８、１１４、送信器１１０、１１２、あるいは、これらの組み合わせに対して構成される。

コントローラ１２０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいは、これらの組み合わせを含む。コントローラ１２０の例は、１以上のコンピュータ、１以上のマイクロプロセッサ、１以上のアプリケーションを含む。ある実施形態では、コントローラ１２０は、コンピュータ読み取り可能なコンピュータプログラムが符号化された媒体、ソフトウェア、コンピュータ実行可能な命令、コンピュータによって実行されることのできる命令を含む。コンピュータ読み取り可能な媒体は、コントローラ１２０や、コントローラ１２０に関連して制御されるコンポーネントの動作を行う。コントローラ１２０は、情報を格納する、１以上の、具体的な、コンピュータ読み取り可能な、あるいは、コンピュータ実行可能な媒体を含むメモリも備えている。メモリの例としては、コンピュータメモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM),リードオンーリメモリ(ROM)）、大容量格納媒体（例えば、ハードディスク）、着脱可能な格納メディア（例えば、コンパクトディスク（CD）、デジタルビデオディスク（DVD）、あるいは、フラッシュメモリドライブ）、データベース、あるいは、ネットワークストレージ（例えば、サーバ）、あるいは、他のコンピュータ読み取り可能な媒体を含む。

ネットワークエレメント１０２は、１つのコントローラ１２０を有するように示されているが、本開示はそのようには限定されない。ネットワークエレメント１０２は、さまざまな動作を行う複数のコントローラ１２０を含む。例えば、受信器１０８、１１４、送信器１１０、１１２は、それぞれ、これらのコンポーネントの動作を行う１以上のコントローラ１２０を含む。

電力節約動作のためには、コントローラ１２０は、ネットワークエレメント１０２、ネットワークエレメント１０２に関連したリンク及び／あるいはパスの伝送能力を判定するように構成される。伝送能力は、ネットワークエレメント１０２に関連した送信器１１０、１１２、受信器１０８、１１４のトラフィック送信受信能力を含む。伝送能力は、ネットワークエレメント１０２の距離能力をも含む。例えば、トラフィック能力は、リンクあるいはパス上に送られる光信号を使って、一時に、どのくらい多くのデータを、送信器１１０、１１２、受信器１０８、１１４が送信、受信できるかを示す。トラフィック能力は、したがって、送信器１１０、１１２、受信器１０８、１１４によって送受信される光信号についての送信器１１０、１１２、受信器１０８、１１４のシンボルレート能力（どのくらい速くシンボルを送れるか）及び、変調形式能力（各シンボルにどのくらいのデータが変調されるかを示す）の関数である。

ネットワークエレメント１０２の距離能力は、ネットワークエレメント１０２が信号を通信できる距離に関連している。距離能力は、ネットワークエレメント１０２によって実装される信号伝送パワー能力、変調形式、エラー訂正方法、挿入ロス、増幅器性能、分散補償など、や、リンク１２２に実装される増幅器の種類や性能、ファイバスパン長、挿入ロス、容量、ファイバの種類、分散管理に関連している。

コントローラ１２０は、東向きパス１０４及び西向きパス１０６や、リンク１２２ａ、１２２ｂなどの、東向きパス１０４、西向きパス１０６に関連した１以上のリンクの伝送要求を判定するように構成される。伝送要求は、トラフィック及び距離要求を含む。トラフィック要求は、与えられた時間にわたって、パス及び／あるいはリンクに実際に伝送されるトラフィック量を示す。トラフィック要求は、したがって、特定のパス及び／あるいはリンクのトラフィックニーズを満たすには、どのシンボルレート、変調形式を用いればよいかを示す。例えば、高レベルのトラフィックを有するリンクは、低レベルのトラフィックのリンクより、多くのデータを運ぶ、より速いシンボルレート及び／あるいは変調形式を必要とする。コントローラ１２０は、履歴データ、ネットワーク１００のネットワークスーパバイザから受信したデータに基づいて、あるいは、１以上の受信器１０８あるいは１１４の構成、あるいは、１以上の送信器１１２あるいは１１０の構成、あるいは、これらの組み合わせに基づいて、トラフィック要求を判定する。

コントローラ１２０は、あるいは、受信器１０８ｂあるいは１１４ａのうちの一つにおいて受信されたデータ品質、パス１０４、１０６、及び、パス１０４、１０６に関連した１以上のリンク（例えば、１２２ａ、１２２ｂ）の中間点における伝送品質、あるいは、これらの組み合わせに基づいて、伝送要求を判定する。コントローラ１２０は、全ての伝送要求を満たし、かつ、ノード１０２の電力消費を最小限にするように、送信器１１０、１１２、及び受信器１０８、１１４の構成を決定する。

コントローラ１２０は、東向きパス１０４、西向きパス１０６及び／あるいはリンク１２２ａ、１２２ｂに関連した伝送距離要求を概略判定する。距離要求は、パスの送信ネットワークエレメント及び受信ネットワークエレメント間の実際の距離を示し、したがって、パス及び／あるいは１以上のリンクを介して、送信元ノードから送信先ノードに伝搬する信号の伝搬距離を示す。距離要求に基づいて、コントローラ１２０は、その距離にわたって信号を伝送するために要求される変調、データレート、及び、エラー訂正方法を決定するように構成される。コントローラ１２０は、伝送距離を含む全ての伝送要求を満たすように、及び、ノード１０２の電力消費異を最低限にするように、送信器１１０あるいは１１２及び受信器１０８あるいは１１４の構成を決定する。

例えば、コントローラ１２０は、リンク１２２ａ、１２２ｂを伝搬する信号の伝搬距離を判定するように構成される。リンク１２２ａ、１２２ｂの概略の距離に基づいて、コントローラ１２０は、リンク１２２ａ、１２２ｂ上で効果的にトラフィックが伝送されるように、その距離にわたって伝送するのに要求される変調、データレート、エラー訂正方法を決定する。あるいは、コントローラ１２０は、ネットワーク管理、あるいは、リンク１２２ａ、１２２ｂのパスの光路長のユーザによって情報が与えられても良い。

コントローラ１２０は、パス及び／あるいはリンクの伝送能力と、パス及び／あるいはリンクの伝送要求とを比較し、両者の差を判定するように構成される。ある場合には、伝送能力は、伝送要求を超えて、伝送能力マージンを発生する。伝送能力マージンは、パス及び／あるいはリンクは、実際に要求されるよりも高い能力で信号を伝送できることを示す。

例えば、リンクの実際の伝送距離は、リンクに関連するネットワークエレメントが信号を伝送できる距離より短いこともある。したがって、伝送距離マージンは、存在する。他の例としては、リンクにわたって伝送されるトラフィック量（例えば、そのリンクに関連した送信器及び受信器による送受信量）は、リンクがサポートできるトラフィック量（例えば、送信器、受信器及びそのリンクに関連したファイバがサポートできるトラフィック量）より少なく、したがって、トラフィックマージンが存在する。他の実施形態では、伝送能力マージンは、距離マージン、トラフィックマージンあるいは、他の伝送パラメータマージンの組み合わせを含む。

コントローラ１２０は、マージンが、さまざまな電力節約方法を用いることができるほど実質的に十分大きいか否かを判断するように構成されている。コントローラ１２０は、ビットエラーレートあるいは光パス特性を測定する受信器１０８ａあるいは１１４ａの能力、あるいは送信器特性、あるいは、ネットワーク又はユーザから得られる他の情報、あるいはこれらの組み合わせを用いて、マージンを判定する。マージンが十分大きい場合には、コントローラ１２０は、ネットワークエレメント１０２に、１以上の電力節約方法を実行させる。図２及び図３を用いて更に詳しく説明するように、ネットワークエレメント１０２は、コントローラ１２０の伝送判定に基づいて、コントローラ１２０から指示されたように、電力節約技術を実行する。

ある実施形態では、コントローラ１２０は、あるリンクに対して電力節約方法を実行することを決め、そのリンクの電力節約方法をそのリンクに関連した他のコントローラ１２０に通知し、そのリンクに関連したトランスポンダに同じ電力節約方法を実行させる。ある実施形態では、各コントローラ１２０が電力節約の決定をすることなく、コントローラ１２０ａは、コントローラ１２０ｂに、電力を節約するために、変調の変更が行われたことを通知し、コントローラ１２０ｂは、それに応じて動作する。他の、あるいは、同実施形態では、コントローラ１２０ｂは、変調の変更をコントローラ１２０ａに通知する。

例えば、コントローラ１２０ａは、リンク１２２ａに対して、電力節約方法（例えば、送信信号の変調の変更、エラー訂正の簡単化など）を実行することを決め、その方法を実行するように、ネットワークエレメント１０２を制御する。コントローラ１２０ａは、その方法の情報をコントローラ１２０ｂに通知し、コントローラ１２０ｂが、ネットワークエレメント１０２を制御して、同じ電力節約方法（例えば、新しい変調の信号を受信する、送信器とエラー訂正を一致させるなど、）を実行させる。コントローラ１２０は、また、テストトラフィックを用いて、伝送能力テストを行う。

他の場合には、コントローラ１２０ａ、１２０ｂは、ある基準に基づいて、同じ電力節約技術（例えば、変調の変更）を実行し、両コントローラが、同じ一又は複数の技術を同時に実行するように構成される。

他の実施形態では、ネットワーク１００は、ネットワークエレメント１０２及び、コントローラ１２０に含まれるコントローラ１２０と通信できるように結合されるネットワーク管理システムを含む。ネットワーク管理システムは、リンク及び／あるいはパスに関連したネットワークエレメント１０２の伝送能力（例えば、トラフィック運搬能力及び距離能力）を判定し、その情報をコントローラ１２０に通知する。ネットワーク管理システムは、また、ネットワークエレメント１０２に関連した、パス及び／あるいはリンクの伝送要求（例えば、トラフィック要求及び実際の距離)を判定し、その情報をコントローラ１２０に通知するよう構成される。そのような実施形態では、コントローラ１２０は、ネットワーク管理システムから受信される情報に従って、伝送マージンと電力節約方法を決定するよう構成される。コントローラ１２０は、したがって、ネットワークエレメント１０２に対して、決定された電力節約方法を実行する。

更に別の実施形態では、ネットワーク管理システムは、伝送マージンと電力節約方法を決定し、その情報を、コントローラ１２０に通知する。そのような実施形態では、コントローラ１２０は、ネットワーク管理システムから指示された、ネットワークエレメント１０２の電力節約方法を実行する。

本開示の範囲を離れることなく、システム１００に変更や、追加や、削除をすることができる。例えば、２つのネットワークエレメント１０２が記載されているが、システム１００は、２つより多く、あるいは、より少ないネットワークエレメント１０２を含むことができる。更に、東向き及び西向きパス１０４、１０６より多い、あるいは、少ないパスをネットワーク１００に含めることができる。

図２は、光信号の変調を調整することによって、電力を節約するように構成された例示的システム２００を示す。システム２００は、それぞれコントローラ１２０ａ、１２０ｂを含む、図１のネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂを含む。以下により詳しく述べるように、ある実施形態では、コントローラ１２０ａ、１２０ｂは、ネットワークエレメント１０２によって送受信される信号の変調が、電力を節約するために変更されたか否かを判定するように構成される。ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ、コントローラ１２０ａ、１２０ｂによって指示されたように、電力節約を達成するため、変調を変更するように構成される。

ネットワークエレメント１０２ａは、図１の送信器１１０ａを含み、図１の送信器１１２ａ、受信器１０８ａ、１１４ａ（図２には不図示）も含む。送信器１１０ａは、適用可能なとき、電力を節約するために、送信する信号の変調を変更するように構成されている。以下により詳しく説明するように、送信器１１０ａは、電力を節約する為に、DP-QPSK変調信号を送信することからQPSK変調信号を送信することに変更するように構成される。

しかし、より複雑な変調形式からより複雑でない変調形式への他の変更も考えられる。例えば、送信器１１０ａは、DP-QPSK変調信号を送信することから8-PSK信号を送信することへ切り替え、同じ伝送容量を維持しながら、電力消費と最大伝送距離を減少するように構成される。8-PSK信号は、４レベル（4-ASK）駆動信号で、２つのみの変調器２１０ａと２１０ｂあるいは、２１０ｃと２１０ｄを駆動することによって生成される。

ネットワークエレメント１０２ａは、受信器１０８ｂを含み、また、図１の受信器１１４ｂ、送信器１１０ｂ、１１２ｂ（図２には不図示）を含む。以下に更に詳しく説明するように、受信器１０８ｂは、電力を節約する為に、DP-QPSK信号を受信する動作から、単一偏波QPSKあるいは、単一偏波8-PSK信号を受信する動作へ変更するように構成される。

送信器１１０ａは、ビームがトラフィックを運べるように、情報が変調される光のビームを生成するように構成されたレーザ２０４を含む。送信器１１０ａのある実施形態は、レーザ２０４と結合した、レーザ２０４からのビームを受信するように構成された、リターン・ツー・ゼロ（RZ）パルスカーバ２０６を含む。RZカーバ２０６は、最大伝送距離を増やすために、リターン・ツー・ゼロ変調技術を実行するように構成されている。リターン・ツー・ゼロ変調技術を含まない他の実施形態では、送信器１１０ａは、RZカーバ２０６を含まない。

送信器１１０ａは、また、レーザ２０４からのビームを受信し、異なる偏波状態を持つ２つのビームに、ビームを分岐するように構成されたビームスプリッタ（BS）２０８を含む。BS２０８は、２つのビームを複数の位相変調器２１０に送るように構成されている。本実施形態では、BS２０８は、偏波ビームの一方を変調器２１０ａ、２１０ｂに、他の偏波ビームを変調器２１０ｃ、２１０ｄに送るように構成されている。あるいは、BS２０８の代わりに、パワースプリッタを使うこともできる。

位相変調器２１０は、光のビームに情報を変調するように構成される。各位相変調器２１０は、ドライバ２０２に通信できるように結合され（位相変調器２１０ａは、ドライバ２０２ａに通信可能なように結合される）、ドライバ２０２から受信した情報をビームに変調するように構成される。変調器２１０は、位相偏移変調(PSK)技術に従ってビームに情報を変調するように構成される。

変調器２１０ｃ、２１０ｄからの変調されたビームは、合波され、ビーム合波器（BC）２１４に送られる。変調器２１０ａ、２１０ｂからの変調されたビームは、結合され、回転子２１２に送られる。回転子２１２は、変調器２１２ａ、２１２ｂに関するビーム偏波を回転し、その偏波が、変調器２１２ｃ、２１２ｄに関するビームの偏波と直交するようにするように構成される。回転子２１２は、回転されたビームをBC２１４に送る。

BC２１４は、異なる偏波状態を有する２つの変調ビームを、両方の偏波成分を含む単一のビームに結合するように構成される。あるいは、回転子２１２とBC２１４は、変調器ペア２１０ａと２１０ｂ及び２１０ｃと２１０ｄからの変調光ビームを直交偏波に適切に結合する他の手段に置き換え可能である。したがって、結合ビームは、ビームがDP-QPSK変調信号となるように、符号化された２つの偏波成分を含む。BC２１４によって結合された後、DP-QPSK信号は、ファイバ１０３ａを介して、ネットワークエレメント１０２ｂの受信器１０８ｂへ伝送される。

受信器１０８ｂは、DP-QPSK信号を受信するPBS２１６を含む。PBS２１６は、DP-QPSK信号を運ぶビームを、２つの変調成分に分岐するように構成されている。PBS２１６は、一方の成分を光ハイブリッド２２２ｂに送る。PBS２１６は、他の偏波ビームを、偏波ビームの偏波を回転する回転子２１８に送る。回転子２１８は、回転されたビームを光ハイブリッド２２２ａに送る。あるいは、９０°ミキサ２２２ａは、回転機能を有するか、回転機能は、９０°ミキサ２２２ａの他の入力ポートが有するか、あるいは、それとは違い、回転子２１８が、PBS２１６と９０°ミキサ２２２ｂ間のパスに配置されているか、９０°ミキサ２２２ｂが、回転機能を有しているか、回転機能が９０°ミキサ２２２ｂの他の入力ポートにあるかである。他のバリエーションでも、実質的に同じ受信器性能を達成でき、本発明には本質的ではない。

受信器１０８ｂは、また、受信器１０８ｂの局所発振器として機能するレーザ２２０を含む。レーザ２２０は、受信器１０８ｂが送信器１１０ａからの信号を受信するためにチューニングできるように、送信器１１０ａのレーザ２０４から送信される光のビームと略同じ波長を持った光のビームを送信するように構成される。レーザ２２０は、ビームをBS２１７に送信する。

BS２１７は、ビームを受信し、２つの偏波成分にしたがって、それを分岐するように構成されている。BS２１７は、一方の偏波ビームをハイブリッド２２２ａに送り、他方の偏波ビームをハイブリッド２２２ｂに送る。あるいは、BS２１７は、偏波ビームスプリッタ（PBS）と適切に方向付けられた局所発振ビームによる別の構成で置き換えることができる。

ハイブリッド２２２ａ、２２２ｂは、レーザ２２０から受信したビームの状態（例えば、直交状態）と、DP-QPSK信号に関連したビームとを混合し、それぞれ、混合された光信号を、光信号を電気信号に変換するよう構成されたフォトディテクタ２２３に送る。光電気変換の後段では、信号は、トランスインピーダンス増幅器（TIA）２２４ａ、２２４ｂに送られる。

信号を増幅後、TIA２２４ａ、２２４ｂは、信号をアナログ−デジタル変換器（ADC）２２６ａ、２２６ｂにそれぞれ送る。ADC２２６ａ、２２６ｂは、信号をアナログからデジタル形式に変換し、デジタル信号をデジタル信号プロセッサ（DSP）２２８に送る。DSP２２８は、送信器１１０ａから受信されたDP-QPSK信号に符号化された情報を処理するために、ADC２２６ａ、２２６ｂから受信された信号の信号処理を行なうように構成されている。

コントローラ１２０ａ、１２０ｂ、送信器１１０ａ、受信器１０８ｂは、ファイバ１０３ａを介したリンク１２２ａの、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂ間のトラフィックの通信の電力消費を節約するように構成されている。

例えば、上述したように、ネットワークエレメント１０２ａの送信器１１０ａは、DP-QPSK変調光信号を最大の指定されたシンボルレートで送信可能で、受信器１０８ｂは、DP-QPSK変調信号を最大のシンボルレートで読むことができる。したがって、コントローラ１２０ａ、１２０ｂは、ネットワークエレメント１０２がDP-QPSK信号を、最大の指定されたシンボルレートで、リンク１２２ａを送信可能であることを判定する。

コントローラ１２０ａ、１２０ｂは、リンク１２２ａの実際の伝送要求を判定するようにも構成されている。ある場合には、コントローラ１２０ａ、１２０ｂは、リンク１２２ａのトラフィック伝送能力が、リンク１２２ａのトラフィック伝送要求より大きいか判定する。ある場合には、伝送能力は、トラフィック伝送「マージン」が、特定の閾値より大きいというように、伝送要求よりかなり大きい。特定の閾値より大きいトラフィック伝送マージンによって、コントローラ１２０ａ、１２０ｂは、DP-QPSK変調は不要であると判断する。

トラフィック伝送マージンに基づいて、コントローラ１２０ａは、送信器１１０ａに、DP-QPSK変調から、QPSK変調に変更させる。送信器１１０ａは、したがって、偏波成分の一方の情報の変調に関するコンポーネントをシャットダウンし、電力を節約する。

例えば、送信器１１０ａは、ドライバ２０２ａ、２０２ｂ、変調器２１０ａ、２１０ｂをシャットダウンし、これらのコンポーネントに関連した偏波ビームに情報が変調されないようにする。したがって、これらのコンポーネントを駆動しないことによって、送信器１１０ａは電力を節約し、送信器１１０によって送信される信号は、単一偏波のQPSK信号からなる。他の実施形態では、単一偏波QPSK信号を生成するのではなく、単一偏波信号のコンステレーションにおける変調レベルを４から８に増加して、DPQPSK変調を8-PSK変調に切り替えるように構成しても良い。

更に、送信器１１０ａは、変調器２１０ａ、２１０ｂあるいは２１０ｃ、２１０ｄのうちの１ペアのみにレーザ２０４のパワーを切り替えるために、BS２０８を可変ビームカプラに置き換えて使用してもよく、これによれば、送信器１１０ａの出力におけるトータル信号パワーを同じに保つために要求される、レーザ２０４の出力パワーを減少することができる。この実施形態、あるいは、他の実施形態では、送信器１１０ａは、変調を、リターン・ツー・ゼロからノンリターン・ツー・ゼロ形式に変更する。したがって、送信器１１０ａは、更に電力を節約する為に、RZカーバ２０６をシャットダウンする。RZカーバ２０６をシャットダウンするのに加えて、レーザパワーを、送信器１１０ａの出力における、トータル信号パワーを同じに維持するために減少することができる。

コントローラ１２０ｂは、また、情報が変調されていない偏波成分に関する信号を受信し、処理するためのコンポーネントも、受信器１０８ｂにシャットダウンさせることもできる。例えば、受信器１０８ｂは、DSP２２８を、情報を載せていない主偏波の信号を処理するための動作を停止させるように構成することにより、電力を節約することができる。DSP２２８は、単一偏波QPSKの代わりに、単一偏波8-PSK信号を処理できるように、適切に構成されていなければならない。

コントローラ１２０ｂは、受信器１０８ｂを、PBS２１６をバイパスし、光入力信号を直接90°ハイブリッド２２２ａ、２２２ｂのみに接続し、TIA２２６ａ、２２４ａそれぞれをシャットダウンし、電力を節約するようにもすることができる。更に、DSP２２８は、ADC２２６ａ、あるいは、２２４ａから受信される信号を処理する動作を停止するように構成し、電力を節約するようにすることも可能である。更に、BS２１７を可変カプラで置き換える場合は、レーザ２２０からの全光パワーを、情報を載せる光信号の処理を行なう９０°ハイブリッド２２２ａ、あるいは、２２２ｂに送り、レーザ２２０の必要な出力パワーを減少することも可能である。

したがって、送信器１１０ａ及び受信器１０８ｂは、送信器１１０ａ及び受信器１０８ｂについてのトラフィック要求に基づいて、より複雑な変調形式（例えば、DP-QPSKあるいは8-PSK）から、より複雑でない形式（例えば、QPSK）に変更するように構成することができる。結果として、変調方式を変更することによって、送信器１１０ａ及び受信器１０８ｂは、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂそれぞれの電力消費を減少することができる。

本開示の範囲を離れることなく、図２に対して、変更、追加、あるいは、削除をすることができる。例えば、ネットワークエレメント１０２ａは１つの送信器１１０ａと共に記載され、ネットワークエレメント１０２ｂは、１つの受信器１０８ｂと共に記載されているが、ネットワークエレメント１０２は、１以上の送信器１１０及び／あるいは受信器１０８を含むことができることが理解される。更に、ネットワークエレメント１０２の図１のコントローラ１２０、送信器１１２、及び受信器１１４（図２では不図示）は、図１のリンク１２２ｂについての動作と同様の動作を行うように構成することが可能である。更に、本動作は、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂ間のリンクについて記載したが、複数のリンク及び複数の中間的なネットワークエレメントについて、同様の考え方を適用可能であると考えられる。更に、図１について記載したように、ネットワーク管理システムは、コントローラ１２０によって実行される１以上の動作を実行するように構成することもできる。

図３は、光信号のエラー訂正を調整することにより、電力を節約するように構成された例示的システム３００を示す。システム３００は、それぞれ、送信器１１０ａ、１１０ｂ、受信器１０８ａ、１０８ｂ、コントローラ１２０ａ、１２０ｂを含む、図１のネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂを含む。図３には明示されていないが、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ、図１の送信器１１２ａ、１１２ｂ及び受信器１１４ａ、１１４ｂをもそれぞれ含む。

ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、チャネル間のノイズやクロストークによる光信号の劣化を補償するための、適切なエラー訂正方法を実装する。エラー訂正は、符号化データを受信し、したがって、データのエラーを訂正するあらゆる適切な方法を含む。例としては、エラー訂正は、信号のエラーを補償するための前方誤り訂正(FEC)方法を含む。FEC方法は、軟判定（SD）、硬判定（HD）、FEC符号、あらゆる他の適切なFEC符号、あるいは、これらの組み合わせを含む。ある実施形態では、FEC符号は、低密度パリティ検査符号(LDPC) FEC 符号からなる。訂正符号は、リード・ソロモンエラー訂正符号などのブロック符号からなる。

データの訂正符号は、エラー訂正符号化の複数の「レイヤ」を含む連結エラー符号からなる。各レイヤは、各追加されたレイヤが、前のレイヤでミスしたエラーを訂正するような、１以上のエラー訂正符号を有する符号化データからなる。エラー訂正符号化のレイヤは、チャネル間のノイズとクロストークなどのファクタからの干渉の増加するレベルを経験する信号に追加される。したがって、信号が長距離を伝搬し、より多くのノイズを経験する場合には、より多くの、エラー訂正のレイヤが、信号の正常性を維持するのに必要である。更に、特定の変調技術が、他の変調技術より多くの、チャネル間のクロストークを発生する場合には、より多くの、エラー訂正のレイヤが、適切な信号の正常性に必要とされる。更に、シンボルレートが増加すると、エラー訂正のレイヤも多く必要とされる。逆に、伝搬距離が短い、変調技術が変更された、シンボルレートが変更された、あるいは、これらの組み合わせの場合には、必要とされるエラー訂正のレイヤも少なくて済む。

ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、伝送要求（例えば、信号伝搬距離、変調、シンボルレート）が、少ないレイヤしか必要でない場合には、１以上のエラー訂正レイヤをバイパスするように構成することができる。エラー訂正の各レイヤは、それぞれが電力を消費する、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂの異なるコンポーネントを利用し、追加的な処理機能を必要とする、あるいは、これらの組み合わせを必要とする。したがって、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、伝送パラメータが許す場合には、１以上のエラー訂正レイヤをバイパスして、電力を節約するように構成される。

本実施形態では、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ、送信器１１０から送信される信号に、エラー訂正符号化の複数のレイヤを提供するように構成された内部エンコーダ３０４、及び、外部エンコーダ３０６を含む。ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ、エラー訂正復号を行うように構成された、外部デコーダ３０８及び内部デコーダ３１０も含む。以下に、より詳しく説明するように、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ、１以上のエラー符号化のレイヤがバイパスされる場合に、電力を節約する為に、内部エンコーダ３０４、外部エンコーダ３０６、外部デコーダ３０８、内部デコーダ３１０の少なくとも一つを停止するように構成される。

ネットワークエレメント１０２ａは、光ネットワークを通して伝送されるデータのフレームあるいはパケットを生成するように構成された、好適なシステム、装置、デバイスからなる送信器（Tx）フレーマー３０２ａを含む。送信器フレーマー３０２ａは、内部エンコーダ３０４ａと通信可能なように結合され、内部エンコーダ３０４ａにデータフレームを送るように構成される。フレーマーは、データの部分をフレームのペイロード部に格納し、フレームのヘッダ部にオーバヘッド情報を加える機能、あるいは、デバイスである。例えば、ITU-T G.709光トランスポートネットワークペイロードは、OTUフレームに複数のステージにおいてカプセル化される。OTUフレームは、受信器側における伝送エラーを検出し、訂正するために用いられるFEC情報であるFECオーバヘッドデータのための領域を含む。

内部エンコーダ３０４ａは、送信器フレーマー３０２ａから１以上のデータフレームを受信し、エラー訂正符号でフレームを符号化するように構成された、任意の好適なシステム、装置、デバイスからなる。本例では、内部エンコーダ３０４ａは、LDPC FEC 符号のようなSD-FEC 符号でフレームを符号化する。内部エンコーダ３０４ａは、外部エンコーダ３０６ａと通信可能なように結合され、符号化されたデータのフレームを外部エンコーダ３０６ａに伝送するように構成されている。

外部エンコーダ３０６ａは、内部エンコーダ３０４ａから受信したフレームに訂正符号化のレイヤを加えるように構成された、任意の好適なシステム、装置、デバイスからなる。本例では、外部エンコーダ３０６ａは、内部エンコーダ３０４ａから受信されたフレームに、リード・ソロモン(RS)符号のようなハードデフィニションブロック符号を適用するように構成されている。外部エンコーダ３０６ａは、送信器１１０ａに符号化されたフレームを送るように構成されている。送信器１１０ａは、光信号に符号化フレームを変調し、ファイバ１０３ａを介して、受信器１０８ｂに、光信号を送信する。

「内部」及び「外部」という語句は、内部エンコーダ３０４ａが、エラー検出・訂正オーバヘッドを送信器フレーマー３０２ａから受信されたフレームに追加し、外部エンコーダ３０６ａは、内部ＦＥＣからのオーバヘッドを含む、送信器フレーマー３０２ａによって生成されたフレームに、オーバヘッドデータの他のブロックを追加し、前方誤り訂正符号化の「内部」レイヤと前方誤り訂正 符号化の「外部」レイヤが存在するようにすることを示していることが理解される。また、２つのFECエンコーダが示されているものの、ネットワークエレメント１０２ａは、図示されるより多くの、あるいは、少ないエンコーダを有することが可能であることが理解される。例えば、内部及び外部符号化は、図示された２つの別個のエンコーダではなく、単一のエンコーダによって行われることができる。更に、エラー訂正符号化の２レイヤが記載されているが、ネットワークエレメント１０２ａは、内部エンコーダ３０２ａ、外部エンコーダ３０４ａ、他の不図示のエンコーダ、あるいは、これらの組み合わせによって、前方誤り訂正 符号化の追加のレイヤを適用するように構成されてもよいことが理解される。更に、フレーマー機能は、本発明の本質を変えることなく、１以上のFECエンコーダと組み合わせることができ、任意の好適なフレーミング方法を使用することが可能である。

ネットワークエレメント１０２ａは、以下に記載される、ネットワークエレメント１０２ｂの受信器１０８ｂ、外部デコーダ３０８ｂ、内部デコーダ３１０ｂ、及び、受信器フレーマー３２１ｂと同様に構成された、受信器１０８ａ、外部デコーダ３０８ａ、内部デコーダ３１０ａ及び受信器（Rx）フレーマー３１２ａも含む。

上記したように、ネットワークエレメント１０２ｂの受信器１０８ｂは、送信器１１０ａから符号化された光信号を受信する。ネットワークエレメント１０２ｂは、受信器１０８ｂで受信された光信号のエラー訂正符号化を復号するように構成された、外部デコーダ３０８ｂ及び内部デコーダ３１０ｂも含む。光信号を電気信号に変換後、受信器１０８ａは、符号化された電気信号を外部デコーダ３０８ｂに伝送する。

外部デコーダ３０８ｂは、エラー訂正符号オーバヘッドを含むデータを受信し、受信データの任意のエラーを訂正するように構成された、任意の好適なシステム、装置、デバイスからなる。本例では、受信器１０８ａから外部デコーダ３０８ｂで受信された電気信号は、内部エンコーダ３０４ａ及び外部エンコーダ３０６ａによって符号化されていたものである。したがって、外部デコーダ３０８ｂは、ネットワークエレメント１０２ａの外部エンコーダ３０６ａによって有効にされたエラー訂正（例えば、RS block 符号）を行うように構成されている。エラー訂正復号後には、外部デコーダ３０８ｂは、信号を、内部デコーダ３１０ｂに送る。

内部デコーダ３１０ｂは、エラー訂正符号オーバヘッドを有するデータを受信し、受信データの任意のエラーを訂正するように構成された、任意の好適なシステム、装置、デバイスからなる。本例では、内部デコーダ３１０ｂは、ネットワークエレメント１０２ａの内部エンコーダ３０４ａによって行われたエラー訂正を復号する（例えば、LDPC FEC 符号を復号する）ように構成されている。したがって、本例では、復号されたエラー訂正の両レイヤと共に、内部デコーダ３１０ｂは、受信器（Rx）フレーマー３１２ｂへ復号された信号を送信する。受信器フレーマー３１２ｂは、復号された信号に含まれているデータを処理する（例えば、データフレームを分解する）ように構成されている。

ネットワークエレメント１０２ｂは、送信器フレーマー３０２ａ、内部エンコーダ３０４ａ、外部エンコーダ３０６ａ、及び送信器１１０ａと同様に構成された、送信器フレーマー３０２ｂ、内部エンコーダ３０４ｂ、外部エンコーダ３０６ｂ、送信器１１０ｂも含んでいる。

ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、それぞれ、コントローラ１２０ａ、１２０ｂも含んでいる。コントローラ１２０は、それぞれの内部エンコーダ３０４、外部エンコーダ３０６、外部デコーダ３０８、内部デコーダ３１０に通信可能なように結合されている（結合は図示していない）。コントローラ１２０は、したがって、エンコーダ及びデコーダが電力節約方法を実行するように、その方法をそれぞれのエンコーダ及びデコーダに送信するように構成されている。

上記したように、コントローラ１２０ａ、１２０ｂは、１以上のエラー訂正レイヤを、電力を節約するためにバイパスするか否かを決定し、それに応じて、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂそれぞれを、１以上のエラー訂正レイヤをバイパスするように制御する。例えば、コントローラ１２０ａは、リンク１２２ａの、伝送距離、変調方法、及び／あるいは、シンボルレートが、複数のエラー訂正レイヤが不要なようなものであるか判定する。あるいは、更に、コントローラ１２０ａは、外部デコーダ３０８ａの前段及び／あるいは後段のエラーレート、及び／あるいは、情報を受信するパスに関する測定情報などの情報を用いる。それに応じて、コントローラ１２０ａは、内部エンコーダ３０４ａによるエラー訂正符号化が不要であると判断してもよい。コントローラ１２０ａは、結果として、内部エンコーダ３０４ａに、シャットダウンし（バイパスし）、送信器フレーマー３０２ａからのフレームに、エラー訂正データを符号化しないことを指示する。したがって、内部エンコーダ３０４ａをシャットダウンすることで、エネルギーを節約できる。

このような場合、送信器フレーマー３０２ａからのデータフレームは、符号化されないで、内部エンコーダ３０４ａをバイパスする、あるいは、通り抜け、外部エンコーダ３０６ａによって受信される。外部エンコーダ３０６ａは、送信器フレーマー３０２ａから受信されたデータフレームを、エラー訂正符号化の第１のレイヤで符号化する。外部エンコーダ３０６ａは、符号化されたデータを送信器１１０ａに送り、送信器１１０ａは、エラー訂正の単一のレイヤのみを持つ光信号を受信器１０８ｂに送信する。

受信器１０８ｂは、送信器１１０ａから、単一レイヤのエラー訂正を有する光信号を受信し、対応する電気信号を外部デコーダ３０８ｂに送る。外部デコーダ３０８ｂは、外部エンコーダ３０６ａによってなされた符号化を復号する。コントローラ１２０ｂは、ネットワークエレメント１０２ａにおいて、内部エンコーダ３０４ａがシャットダウンされていることにより、ネットワークエレメント１０２ｂ内の内部デコーダ３１０ｂをシャットダウン（バイパス）するように構成され、したがって、電力を節約するようになっている。したがって、外部デコーダ３０８ｂによって完全に復号された信号で（内部エンコーダ３０４ａで符号化がなされないことによる）、信号は、内部デコーダ３１０ｂが何の動作もせず、内部デコーダ３１０ｂをバイパス、あるいは、通り抜け、受信器フレーマー３１２ｂに送られる。

他の実施形態では、外部エンコーダ３０６ａ及び外部デコーダ３０８ｂは、シャットダウンされ、バイパスされる、一方、内部エンコーダ３０４ａ及び内部デコーダ３１０ｂは、エラー訂正を行う。更に、特に記載していないが、ネットワークエレメント１０２ａの外部デコーダ３０８ａと内部デコーダ３１０ａは、対応するリンクのパラメータ（例えば、伝送距離、変調、シンボルレートなど）が許すならば、エラー訂正のレイヤを減らすように構成されている。更に、ネットワークエレメント１０２ｂの内部エンコーダ３０４ｂと外部エンコーダ３０４ｂは、対応するリンクのパラメータが許すならば、エラー訂正のレイヤを減らすように、同様に、構成されている。したがって、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂは、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂの不必要な電力消費を削減するように構成されている。

本開示の範囲から離れることなくシステム３００に、変更、追加、削除をすることができる。例えば、ネットワークエレメント１０２が、エラー訂正の２つのレイヤを生成し、電力を節約する為に、１つのレイヤをシャットダウンするように記載されているが、ネットワークエレメント１０２は、エラー訂正のレイヤの任意の数を生成し、シャットダウンするようにも構成できることが理解される。

更に、ネットワークエレメント１０２ａは、１つの送信器１１０ａと１つの受信器１０８ａを備えるように、ネットワークエレメント１０２ｂは、１つの受信器１０８ｂと１つの送信器１１０ｂを備えるように記載されているがトランスポンダ１１６は、１以上の送信器１１０及び／または受信器１０８を含むことができることが理解される。更に、ネットワークエレメント１０２のコントローラ１２０（不図示）は、図１のリンク１２２ｂに対する動作と同様の動作を行うように構成することができることが理解される。ある動作は、ネットワークエレメント１０２のある領域に含まれる、あるコンポーネントによって行われるように記載されているが、記載した動作は、より多くの、あるいは、より少ないコンポーネントが実行しても良く、図示されたものとは異なる、ネットワークエレメント１０２の他の領域に含まれていても良い。更に、本動作は、ネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂ間のリンク１２２ａについて記載したが、複数のリンク及び複数の中間的なネットワークエレメントを含むパスについても同様であることが理解される。更に、図１で述べたように、ネットワーク管理システムは、コントローラ１２０が行うとして説明した１以上の動作を実行するように構成されても良い。

図４は、ネットワークエレメントによって電力を節約する方法４００を示す。本実施形態では、方法４００のステップは、図１−３のネットワークエレメント１０２ａ、１０２ｂのような、ネットワークエレメントによって実行されるとして記述する。任意の好適な、ネットワークエレメントのコンポーネントが、説明する１以上の動作を実行することができる。例えば、コントローラ、送信器、受信器、エラー訂正エンコーダ及び／あるいは、エラー訂正デコーダが、方法４００のさまざまな動作及びステップを実行することができる。更に、ある場合には、ネットワーク管理システムが、方法４００の１以上のステップを実行することができる。

方法４００は、ステップ４０２から開始し、ネットワークエレメントは、ネットワークエレメントに関するリンクの伝送能力を判定する。伝送能力は、伝送距離、トラフィック能力（例えば、シンボルレート、データレート、変調形式など）や、これらの組み合わせを含む。ステップ４０４では、ネットワークエレメントは、リンクの伝送要求を判定する。ステップ４０２及び４０４は、本開示の範囲を離れないで、同時になど、任意の順番で行うことができる。

ステップ４０６では、ネットワークエレメントは、リンクの伝送能力マージンを判定する。前述したように、能力マージンは、伝送能力と伝送要求の差からなる。マージンは、距離、トラフィック要求、あるいは、これらの組み合わせの差を示す。

ステップ４０８では、ネットワークエレメントは、伝送マージンが所定の閾値より大きいか判定する。マージンが閾値より大きくない場合には、方法４００は、ステップ４０４に戻る。あるいは、方法４００は、静的なシステムの場合、処理を終了する。方法４００は、リンク能力が変化する、あるいは、リンク要求が変化するときに使用される。リンク能力は、同じリンク上で運ばれる、例えば、隣の波長の他の信号に依存する。マージンが閾値より大きい場合、方法４００は、ステップ４１０に進む。

ステップ４１０では、伝送マージンに基づいて、ネットワークエレメントは、リンクの変調を変更する。例えば、伝送マージンがトラフィック伝送要求が十分低いことを示した場合には、ネットワークエレメントは、DP-QPSK信号ではなく、QPSK変調信号を送信する。DP-QPSK信号の代わりに、QPSK信号を伝送することによって、ネットワークエレメントは、電力を節約できる。

ステップ４１２では、伝送マージンに基づいて、トラフィック伝送要求が十分低い場合には、ネットワークエレメントは、シンボルレートを減少する。ある場合には、マージンが十分大きい場合には、ステップ４１２、４１０双方を実行し、その他の場合には、ステップ４１０あるいはステップ４１２の一方を実行するようにしても良い。

ステップ４１４では、伝送マージン、変調、シンボルレートの少なくとも一つに基づいて、ネットワークエレメントは、例えば、エラー訂正符号化レイヤの数を減らすことにより、エラー訂正を削減する。ある場合には、伝送マージンは、リンクの実際の伝送距離が、エラー訂正をバイパスしてよいほど、伝送距離能力に比べ十分短いことを示す。変調がステップ４１０で変更され、クロストークが少なくなる、同様な場合、あるいは、他の場合、ネットワークエレメントは、エラー訂正レイヤの数を削減する。更に、シンボルレートがステップ４１２で削減され、エラーが少なくなった場合には、ネットワークエレメントは、エラー訂正レイヤの数を削減する。

ステップ４１４のエラー訂正削減は、上記したファクタの一つあるいは、それらの組み合わせに基づいている。例えば、ある場合には、エラー訂正は、距離マージンに基づいており、変調とシンボルレートは変更なしである。したがって、ステップ４１０、４１２は、スキップされても良く、方法４００は、ステップ４０８からステップ４１４に進む。ステップ４１４の後、方法は終了する。

本開示の範囲を離れることなく、方法４００に、変更、追加、削除を行うことができる。例えば、ステップは、記載されたものと異なる順序で行われても良く、あるステップは、同時でも、順番にでも行うことができる。さらに、より多くの、あるいは、少ないステップを方法４００に含めても良い。

１００ システム
１０２ａ、１０２ｂ ネットワークエレメント
１０８ａ、１０８ｂ、１１４ａ、１１４ｂ 受信器
１１０ａ、１１０ｂ、１１２ａ、１１２ｂ 送信器
１２０ａ、１２０ｂ コントローラ
２０２ａ〜２０２ｄ ドライバ
２０４、２２０ レーザ
２０８、２１４、２１７ BC
２１０ａ〜２１０ｄ 変調器
２１２、２１８ 回転子
２１６ａ PBS
２２２ａ、２２２ｂ ９０°ハイブリッドミキサ
２２４ａ、２２４ｂ TIA
２２６ａ、２２６ｂ ADC
２２８ DSP
３０２ａ、３０２ｂ Txフレーマー
３０４ａ、３０４ｂ 内部エンコーダ
３０６ａ、３０６ｂ 外部エンコーダ
３０８ａ、３０８ｂ 外部デコーダ
３１０ａ、３１０ｂ 内部デコーダ
３１２ａ、３１２ｂ Rxフレーマー

Claims (21)

1. 光ネットワークにおいて電力を節約する方法であって、
   光ネットワークを介して第２のネットワークエレメントと光学的に結合された、該光ネットワークのパスを使って該第２のネットワークエレメントに光信号を送信する、第１のネットワークエレメントの信号伝送能力を判定し、
   該第１及び該第２のネットワークエレメント間のパスの伝送要求を判定し、
   該伝送能力と該伝送要求間の差を決定し、
   該第１のネットワークエレメント及び該第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を削減するために、該伝送能力と該伝送要求の差に基づいて伝送される光信号の、エラー訂正及び変調のうち少なくとも一つを変更する、
   ことを特徴とする方法。
2. エラー訂正と変調のうち少なくとも一つを変更するステップは、更に、前記第１のネットワークエレメント及び前記第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を削減するために、エラー訂正の２以上のレイヤのうちの一つをバイパスするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. エラー訂正と変調のうち少なくとも一つを変更するステップは、更に、前記第１のネットワークエレメント及び前記第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を削減するために、信号の変調を、デュアル偏波変調から単一偏波変調に変更し、偏波ごとのシンボルごとのビット数を２倍にするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. デュアル偏波変調のためのドライバ及び信号処理回路のうちの少なくとも一つをシャットダウンするステップを更に含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. エラー訂正と変調のうち少なくとも一つを変更するステップは、ドライバ、受信器、及びデジタル信号処理（DSP）回路部のうちの少なくとも一つをシャットダウンすることにより、前記第１のネットワークエレメント及び前記第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を削減するために、シンボルごとのビット数を維持しつつ、一の変調から異なる変調へ、信号の変調を変更することを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記変調器及び受信器のうちの少なくとも一つは、要求される変調に基づいて、連続波レーザ光を光変調回路あるいは受信回路部に送る、あるいは、分岐するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 伝送能力と伝送要求の差を閾値と比較し、伝送能力と伝送要求の差が該閾値より大きいときには、エラー訂正及び変調のうち少なくとも一つを変更するステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 伝送能力と伝送要求の差に基づいて、光信号のシンボルレートを削減するステップを更に有し、
   エラー訂正と変調のうち少なくとも一つを変更するステップは、シンボルレートの削減に応じて電力消費を削減するために、エラー訂正の２以上のレイヤのうちの一つをバイパスするステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. エラー訂正と変調のうちの少なくとも一つを変更するステップは、光信号のリターン・ツー・ゼロ変調を提供する、リターン・ツー・ゼロパルスカーバを停止するステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. エラー訂正と変調のうちの少なくとも一つを変更するステップは、信号を、軟判定(SD)低密度パリティ検査(LDPC) 前方誤り訂正符号で符号化するステップをバイパスし、信号を、硬判定(HD) FEC ブロック符号で符号化するステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 光ネットワークに関するパスを介して、第１のネットワークエレメントから第２のネットワークエレメトに光信号を送信する送信器と、
    光信号について、該第１のネットワークエレメントの信号伝送能力を判定し、
    該第１及び第２のネットワークエレメント間のパスの伝送要求を判定し、
    該伝送能力と該伝送要求間の差を決定し、
    該第１のネットワークエレメント及び該第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を削減するために、該伝送能力と該伝送要求の差異に基づいて、伝送される光信号のエラー訂正及び変調のうちの少なくとも一つを変更するコントローラと、
    を備えることを特徴とするシステム。
12. 前記コントローラは、更に、前記第１のネットワークエレメント及び前記第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を削減するために、エラー訂正の２以上のレイヤの一つをバイパスすることにより、エラー訂正及び変調のうちの少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
13. 前記コントローラは、更に、前記第１のネットワークエレメント及び前記第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を削減するために、信号の変調を、デュアル偏波変調から単一偏波変調に変更し、偏波ごとのシンボルごとのビット数を２倍にすることにより、エラー訂正及び変調のうちの少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
14. 前記コントローラは、更に、デュアル偏波変調のためのドライバ及び信号処理回路のうちの少なくとも一つをシャットダウンすることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
15. 前記コントローラは、更に、ドライバ、受信器、及びデジタル信号処理（DSP）回路部のうちの少なくとも一つをシャットダウンすることにより、前記第１のネットワークエレメント及び前記第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を削減するために、シンボルごとのビット数を維持しつつ、一の変調から異なる変調へ、信号の変調を変更することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
16. 前記コントローラは、更に、前記第１のネットワークエレメント及び前記第２のネットワークエレメントの少なくとも一つの電力消費を削減するために、信号の変調を、デュアル偏波変調から単一偏波変調に変更し、偏波ごとのシンボルごとのビット数を２倍にすることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記コントローラは、更に、伝送能力と伝送要求の差を閾値と比較し、伝送能力と伝送要求の差が該閾値より大きいときには、エラー訂正及び変調のうち少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
18. 前記コントローラは、更に、伝送能力と伝送要求の差に基づいて、光信号のシンボルレートを低減し、
    シンボルレートの低減に応じて電力消費を削減するために、エラー訂正の２以上のレイヤのうちの一つをバイパスすることにより、エラー訂正と変調のうち少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
19. 前記コントローラは、更に、光信号のリターン・ツー・ゼロ変調を提供する、リターン・ツー・ゼロパルスカーバを停止することにより、エラー訂正と変調のうちの少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
20. 前記コントローラは、更に、信号を、軟判定(SD) 低密度パリティ検査(LDPC) 前方誤り訂正符号で符号化するステップをバイパスし、信号を、硬判定(HD) FEC ブロック符号で符号化することにより、エラー訂正と変調のうちの少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
21. 前記コントローラは、更に、ネットワーク管理システムから、信号伝送能力、パスの伝送要求、伝送能力と伝送要求の差のうち少なくとも一つを示す情報を受信することにより、信号伝送能力、パスの伝送要求、伝送能力と伝送要求の差のうちの少なくとも一つを判定することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。

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