Ngn-quick-guide
NGN-パルス符号変調
高速の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発展しました。
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（_次の図を参照）に従って行われ、以下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、アナログ信号の形式を取ります。 正弦波（次の図を参照）。 この信号をデジタル形式で伝送するには、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* Pulse Amplitude Modulation（PAM）*信号に変換することです。 このプロセスは、一般的に*サンプリング*と呼ばれます。
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〜3400Hz の範囲で、通常*商用音声帯域*として知られています。
サンプルを取得するには、元の音声周波数にサンプリング周波数が適用されます。 サンプリング周波数は、「ナイキストサンプリング定理」によって決定されます。これは、「サンプリングの周波数は、最高周波数成分の少なくとも2倍にする必要があります。」*
これにより、サンプルは半サイクルごとに最低1回採取されるため、振幅の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低6.8 KHzになります。
欧州規格では、サンプルを確保するために、 8 KHZ で着信信号をサンプリングし、* 125マイクロ秒*または1/8000秒ごとに取得します（_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、振幅の数に制限はありません。したがって、無限数のバイナリコードが利用可能である必要があります。 これは実用的ではないため、「量子化」と呼ばれる別のプロセスを使用する必要があります。
量子化は、PAM信号を量子化スケールと比較します。量子化スケールは有限数の離散レベルを持ちます。 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は正レベル、128は負レベルです。
量子化段階では、PAM信号の振幅が収ま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つの極性ビットと、量子化レベルを識別するために使用される残りの7ビットで構成されます（上の図に示すように）。
前に見た最初のビットは極性ビット、次の3ビットはセグメントコード、8つのセグメントコード、残りの4ビットは量子化レベル、16の量子化レベルです。
圧伸
量子化プロセス自体は、*量子化歪み*として知られる現象につながります。 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が、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、高周波数で最も多く発生します。 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近くなっています。 その場合、次のセグメントコードは前のコードの高さの2倍になります。 このプロセスは、大きな信号を圧縮し、小さな信号を拡大するため、「コンパンディング」として知られています。
ヨーロッパでは、μの法則を使用している北米と日本と比較して、 A-法*のコンパンディングを使用しています。
量子化歪みはノイズと同等であるため、コンパンディング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、*高密度バイポーラ3（HDB3）*として知られています。
HDB3は、AMIまたは Alternate Mark Inversion と呼ばれる回線コードから派生しています。 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を表す信号なし、およびバイナリ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、遠端のレシーバで位相ロックループの問題が発生する可能性があります。
*HDB3* はAMIと同様の方法で動作しますが、4つのゼロの文字列を3つのゼロに置き換え、その後に「違反ビット」が続く追加のエンコードステップ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（_図_）。例に見られるように、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、平均D.C. ゼロの長い文字列が存在する可能性があるため、信号にレベルが導入され、すべて同じ方法でエンコードされます。 これを回避するため、極性が交互に変わる「双極違反」ビットを使用して、連続する4つのゼロのそれぞれのエンコードがB00Vに変更されます。
このことから、HDB3エンコーディングでは、遷移なしのゼロの最大数は3であると想定できます。 このエンコード手法は、多くの場合*変調形式*と呼ばれます。
NGN-多重化
多重化
これまで、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多くを単一の伝送パスに結合する必要があります。このプロセスは「多重化」として知られています。 多重化は、単一の伝送パスで伝送するために、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るプロセスは、*時分割多重化（TDM）*として知られています。
前に見たように、1つのチャネルのサンプリングは* 125マイクロ秒*ごとに行われます。 これにより、この期間中に他のチャネルをサンプリングできます。 ヨーロッパでは、タイムスパンは*タイムスロットと呼ばれる 32 の期間に分割されます。 これらの32のタイムスロットをグループ化して*フレーム*を形成できます（次の図を参照）。
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仮定することもできます。 この情報により、*システムビットレート*と呼ばれる、単一のパスを介して送信されたデータビットの総数を特定できるようになりました。 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 = 8000 x 32 x 8 = 2048000ビット/秒、= 2.048Mビット
使用可能な32のチャネルのうち、30は音声伝送に使用され、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。
NGN-フレーム構造
タイムスロット1〜15および17〜31
これらの30のタイムスロットは、64 kbit/sの帯域幅で、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（例： 顧客のデータ）。
タイムスロット0
欧州推奨システムでは、各フレームのタイムスロット0が同期に使用されることを定義しています。これは、 frame alignment （_次の図を参照）とも呼ばれます。 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間で確実に揃えられます。
フレームアライメントワード（FAW）は各偶数フレームのデータビット2から8で運ばれ、奇数フレームはデータビット2で*非フレームアライメントワード*（NFAW）で運ばれます（_次の図を参照）。
タイムスロット0でエラーチェックも利用できます。これは、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するために*巡回冗長検査*（CRC）を使用します。 Far End Alarms をレポートする機能もあります。これは、すべての奇数フレームのデータビット3にバイナリ1が挿入されることで示されます。 奇数フレームの残りのデータビット4〜8は、全国アラームおよびネットワーク管理に使用できます。
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）。
複数のフレームが論理的な順序で運ばれるようになったため、これらを調整す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で実現されます。
フレーム0のタイムスロット16 *は、データビット1から4を使用する*マルチフレームアライメントワード（MFAW）を含み、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（_図に続く）。
データビット6は、 distant multi-frame alignment loss （DLMFA）を示すために使用できます。 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で構成されています。 16フレーム。*マルチフレーム*として知られています（次の図を参照）。
マルチフレームの期間は、次を使用して計算することができます-
マルチフレームの期間=フレーム数xフレームの期間
16 x 125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の送信に使用でき、タイムスロット1〜15および17〜31として知られ、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
NGN-高次多重化
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。
次の図に見られるように、利用可能な3つの異なる階層システムがあり、それぞれ異なるライン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、高い集約レートを実現できます。
ビットレートの高いリンクでは、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、8.4 Mbits信号は4×2.048 Mbits = 8.192 Mbitsで構成され、残りの256 Kbitsはフレーミングと制御に使用されます。
ヨーロッパおよび北米の階層システムは、多くの場合、ヨーロッパでは*「E」、北米では「T」*で表され、階層レベルには連続した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（Mビット）
音声チャンネル
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
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メガおよび2メガ、8メガ、34メガ、140メガ、および565メガに短縮されます。
PDHのレガシーは通信業界で非常に顕著であるため、これらのラインレートを導入する新しいテクノロジーに適応させる必要が生じたため、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。 これの唯一の例外は、8.4 Mbitsレベルの省略です。これは、実用的な意味がなく、SDHではサポートされていません。
基本的な2 M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持っているため、各トリビュタリ信号のビットレートが公称値から変動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、多重化ステージ後に残っている帯域幅内で正当化技術を使用することで補償できます。 以下に見られるように、回線速度は、伝送に使用される回線コードも決定します-
ビットレート（Mビット）
64Kビットチャンネルの数
許容クロック偏差（ppm）
インターフェースコード
優先メディア/ラインコード
バランスのとれた
同軸
光ファイバー
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
±15
CMI
4B3T
5B6B
NGN-プレシオクロナスデジタル階層
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。
- スイッチサイト間のケーブル敷設は非常に高価です。
- ビットレートを上げることでケーブルのトラフィック容量を増やします。
- 各レベルで4つの低次信号が単一の高次信号に多重化されます。
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〜565 Mシステムの信号を連続して多重化できます。
また、中間の8 Mレベルなしで16 Mの信号を34 Mの信号に多重化できる「ジャンプ」または「スキップ」マルチプレクサもありました。
PDHの制限
同期-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るタイミングで、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るタイミングで、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、レシーバー側のサンプリングレートがトランスミッター側の伝送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るタイミングで、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、レシーバーのクロックがトランスミッターのクロックよりも速く動作している場合、レシーバーはビットの一部を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、単一のレートで多重化できるように、低次の信号に追加されます。 機器発振器は、ビットレート適応プロセスのタイミングソースとして、低次およびマルチプレックス処理で使用されます。 信号が逆多重化されると、ジャスティフィケーションビットは受信側で破棄されます。
使用された同期方法のために、1台の機器で高次信号から最低次の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再多重化してより高いレートに戻す必要がありました。 これは、これを達成するためにサイトに多くの機器が必要であったことを意味しました。 これは PDH Mux Mountain として知られています。 このすべての機器は、サイト上の多くのスペースを占有し、スペアをサイトに保持する必要性も増加しました。
PDHネットワークの回復力の欠如は、ファイバの破損が発生した場合、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スタッフは、診断ツールや修復ツールを利用できません。 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する必要があります。 PDHネットワークを介して管理情報を伝送する施設が存在しないため、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、異なるビットレートを使用するか、独自の光インターフェースを使用できます。
NGN-同期デジタル階層
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礎を提供します。
- ネットワークは、機器の故障によりファイバーが破損した場合のトラフィック損失を最小限に抑えるために、トラフィックの回復力の恩恵を受けます。
- ビルトイン監視テクノロジーにより、ネットワークのリモート設定とトラブルシューティングが可能です。
- 柔軟な技術により、あらゆるレベルでの支流アクセスが可能になります。
- 将来性のあるテクノロジーにより、テクノロジーの進歩に応じてビットレートを高速化できます。
欧州のPDHネットワークは米国のネットワークと接続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ネットワークの比較方法と、SDHネットワークを介して伝送できる信号を示しています。
SDH –ネットワークトポロジ
ラインシステム
孤立したシステムは、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、ネットワークの最後でトラフィックを追加およびドロップするために使用されます。
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SDH信号を受信し、再送信します。 再生器からの低次トラフィックアクセスは不可能であり、受信電力がトラフィックを伝送するには低すぎることを意味する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。
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でアクセスできます。また、ブロードキャストのためにトラフィックを複数のノードでドロップすることもできます。
リングネットワークには、失われていないファイバ切断トラフィックがある場合、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ネットワークは中央で同期されていませんでしたが、SDHネットワークは同期されています（そのため、同期デジタル階層と呼ばれています）。 オペレータネットワーク上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。
メインソースが利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、ノードは次に見つけられる最高品質の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バイトが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一般に内部オシレーターです。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、これを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は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をとろうとすると、すぐにエラーを生成し始めます。
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、最初に見るほど怖くはありません。 次のスライドでは、下位レベルのペイロードからSDH信号が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の行と261のペイロードバイト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個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、次の行はフレーム全体が送信されるまで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行目はAUポインターを形成し、最後の5行は多重化セクションのオーバーヘッドを保持します。
さまざまな種類のオーバーヘッドを説明するために、ペイロードが追加/ドロップされるADMに到達する前に、ペイロードがいくつかの中間リジェネレーターを通過するシステムを検討します。
リピーターセクションのオーバーヘッドは、2つの隣接ノード間の通信と監視に使用されます。
多重セクションオーバーヘッドは、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。
下位レベルでは、支流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、リジェネレータノードで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は、スプライスやパッチなど、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、ネットワークオペレーターによって、ノードを識別する一意の文字列を送信するように構成されます。
各ノードには、近隣ノードから受信する文字列も構成されます。
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、すべてが問題ありません。
受信したパストレースがノードが予期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ネットワークの管理が容易になります。 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、通常は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、発信元のADM（Add/Drop Multiplexer）からリングの両方のルートにトラフィックが送信されます。 信号がドロップされないADMでは、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ADMから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*アクティブルート*またはパスです。 他のルートは、*スタンバイルート*またはパスとして知られています。
アクティブパスでファイバが切断されている場合、受信側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。 ファイバの破損が修復されると、リングは自動的に切り替わらないため、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障害が発生した場合に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、保護切り替えを発信元MUXに戻します。
手動リング切り替えは、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も実行できます。
NGN-WDMテクノロジー
WDMは、さまざまな光信号を単一のファイバで送信できるようにする技術です。 その原理は、周波数分割多重化（FDM）と本質的に同じです。 つまり、複数の信号が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有します。 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。これは、光ファイバの信号損失が非常に少ない2つの波長ウィンドウです。
最初は、各ウィンドウを使用して単一のデジタル信号を送信していました。 分布帰還型（DFB）レーザー、エルビウム添加ファイバーアンプ（EDFA）、光検出器などの光学部品の進歩により、各送信ウィンドウは実際には複数の光信号によって使用され、それぞれが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単一のファイバーに多重化できます。 その後、この技術は dense WDM （DWDM）と名付けられました。
DWDMの主な利点は、光ファイバの帯域幅を何倍も費用効果的に増加できることです。 世界中に存在する大規模な繊維ネットワークでは、高価なプロセスである長い新しい繊維を必要とせずに、急激に容量を掛け合わせたマニホールドを持つことができます。 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避けるためにも重要です。
次の表は、193.10 THz基準に固定された50 GHz、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（光の速度）の値は2.99792458 x 108 m/sec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
| Nominal central frequencies (THz) for spacing of 50 GHz | Nominal central frequencies (THz) for spacing of 100 GHz | Nominal central wavelengths (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
典型的なSDHネットワークには、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 neighbor on に送信し、もう1つは neighbor on から受信します。
サイト間に2本のファイバーが存在することは悪くありませんが、実際には、同じネットワークの一部ではなくても、サイト間で実行される多くのシステムがあるでしょう。
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本のファイバーが必要になり、サイト間の敷設は非常に高価になります。 これが、DWDMネットワークの出番です。
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単一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レイヤー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転送し、プロトコル層で動作しません。
DWDMシステムは、ファイバーを敷設する際に、長距離にわたってさらに多くのネットワークオペレーターのお金を節約できます。 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、赤色または青色のラムダを増幅します。赤色のラムダを増幅している場合、受信した青色のチャネルをドロップアウトし、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システムが満足のいく方法で動作するためには、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システムに着信するすべての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。 イコライズされていない波長では、トラフィックを伝送するときにエラーが表示される場合があります。
一部のメーカーのDWDM機器は、着信チャネルの光パワーを測定し、パワー調整が必要なチャネル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、ソース機器に可変出力の光送信機が備わっている場合があります。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できます。
一部のDWDMカプラーには、受信したすべてのチャネルに減衰器が組み込まれているため、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波混合と呼ばれる状態が発生する場合があります。 新しい波長の光は、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。 以下の図は、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、トランスミッター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、システムの損失を補償するために、光信号のパワーアップに使用されます。
受信側では、光デマルチプレクサが各波長を分離し、光リンクの終端の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、伝送経路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）で構成されていますが、ファイバブラッグ回折格子などの他の光学技術も使用されています。
主要なWDMコンポーネントは光スイッチです。 このデバイスは、光信号を特定の入力ポートから特定の出力ポートに切り替えることができます。 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。
別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、特定の波長の光信号を別の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。
光輸送ネットワーク
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り構築されます。 WXCは、波長マルチプレクサーとデマルチプレクサー、スイッチ、波長コンバーターによって実現されます。
次の_Figure_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、一連の光スイッチに送信されます。 光スイッチは、いくつかの波長信号を出力の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挿入されます。 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に波長変換器を使用できます。 WXCは長年に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。
波長相互接続ノード
光トランスポートネットワーク（OTN）は、光パス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。 ライトパスは、1秒あたり最大数ギガビット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）の技術によって決まります。 現在、STM-16（2488.32 Mbps）およびSTM-64（9953.28 Mbps）程度の速度が達成可能です。
OTNは、WXCノードと、光デバイス（アンプ、レシーバー）の監視、障害回復などの監視機能を通じて光パス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ます。 ライトパスのセットアップとティアダウンは、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きな時間スケールで実行されます。
提供され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のエンコードに対して透過的であることです。 光信号を電子ドメインに変換し直す必要がある光学層の境界でのみ、符号化が問題になります。
したがって、SDH、ATM、IP、フレームリレーなど、光層の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ーをサポートする透過的な光サービスは、将来的にはありそうなシナリオです。
光学層はさらに3つのサブレイヤーに分かれています-
- 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化層ネットワーク。
- 光伝送セクション層ネットワーク。これは、ファイバーを介した光信号の伝送を提供します。
OTNフレーム形式
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と予想されます。 基本フレームサイズは、STM-16速度または2488.32 Mbpsに対応し、これが基本OCh信号を構成します。 次の図は、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（以下の図に示す）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人のユーザー用の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などの追加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、最大スパン長を増やし、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-N SDHフレーム形式に多重化することと類似しています。 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フレーム形式による制約を受けません。 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。 そのフォーマットは、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リングのアーキテクチャ上の大きな違いは、波長の切り替えと変換のWXC機能にあります。
たとえば、これらの機能を使用して、SDHテクノロジーに並ぶことなくレベルの保護を提供できます。 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できます。
光APSプロトコルは、SDH APSと同じくらい複雑です。 保護は、OChレベルまたは光多重化セクション/光送信セクションレベルで提供できます。 SDHリングで並列処理を行わずに、いくつかの追加の保護機能を実装できます。 たとえば、光路の障害（例： レーザー障害）は、光信号を特定の波長から別の波長に変換して、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に相当しますが、2つのファイバWDMリングでさえOCh保護にこのような機能を提供できる点が異なります。 ただし、OMSレイヤーでは、SDHの場合と同様に、スパン保護には4つのファイバーリングが必要です。 これらの追加機能により、光層APSプロトコルがさらに複雑になります。
WDMリングが起動したら、サポートするトラフィックパターンに従って光パス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リングと同じ光学コンポーネントで構築されます。 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の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になる可能性があります。 これらの接続の一部は光学的であると予想され、光学的/電子的なボトルネックを回避し、透明性を提供します。 他の企業では、監視管理、およびおそらく課金目的のために、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。
インフラストラクチャ-この図では、次の3つのトポロジレイヤーが示されています-
- 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
アクセスネットワークとしてのSDHリングとパッシブ光ネットワーク（PON）の両方が含まれます。 これらは一般に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伝送を調整します。 そ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ソースで必要なレーザーは、SDHリングよりもこのような機器の第1世代をさらに高価にします。 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SDHソリューションを支持します。
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方法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フレームのカプセル化
OChフレームは、SDHフレームのカプセル化を簡単に行えるように定義する必要があります。 たとえば、STM-16xc全体をOChペイロードとして運ぶ必要があります。 基本的なSTM-16光チャネルが使用される場合、OChオーバーヘッドバイトのために、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フレーム形式は現在定義されています。 次の図は、OChフレームへのSDHフレームのカプセル化の例を示しています。
WDMへのSDHインターフェイス
物理SDHインターフェイスを備えたWDM機器は、光信号をSDHデバイスに配信します。 これらのインターフェイスは、SDHテクノロジーとの下位互換性のためのものでなければなりません。 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（例： 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、WDMおよびSDHレイヤー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、光パスを終了するためにSDHデバイスによって使用されるものと同じでなければならないため、これにより、光学層の波長の選択に特別な制約が課されます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
10〜30ms
リング/P-P
SDH
SDH
0.1ms
50ms
Ring
APS 1 + 1
0.1ms
50ms
P-P
ATM
FDDI
0.1ms
10ms
Ring
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
40s
1〜10秒
IP
ボーダーゲートウェイプロトコル
180ms
10〜100代
内部ゲートウェイルーティングプロトコルとE-OSPF
40s
1〜10秒
中間システム
40s
1〜10秒
ルーティングインターネットプロトコル
180s
100s
上記の表によると、WDMでの復元はSDHテクノロジーよりも高速ですが、WDMでの障害検出は低速です。 WDM/SDH保護メカニズムをより安全にオーバーレイするには、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、SDH APSを人為的に遅くすることもできます。
上位層での不必要な障害回復により、ルートが不安定になり、トラフィックが混雑する場合があります。したがって、すべてのコストで回避する必要があります。 上位層で障害持続性チェックを使用すると、下位層での障害に対する早期の反応を回避できます。
OMSサブレイヤーでの障害回復は、光学レイヤーによって処理される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、各レイヤー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1回の障害回復で数百を節約できます。
全光トランスポートネットワークへの進化
全光WDMネットワークへの進化は徐々に発生す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。 レガシーファイバリンクを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Fiber Distributed Data Interface（FDDI）などのレガシー機器とインターフェイスします。
全光透過トランスポートネットワークに加えて、SDH機能の上位（IP/ATM）または下位（WDM）SDHへの転送が発生する可能性が高く、ネットワークのアップグレード性とメンテナンスの観点から節約できます。 このようなレイヤーの再編成は、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、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る（IP/ATM）と仮定します。 これにより、VCのSDH信号が消滅する可能性があります。
その場合の主要な問題は、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。 どのような新しいカプセル化方法が出現したとしても、IP/PPP/HDLCおよびATMカプセル化との後方互換性は必須です。
NGN-微小電気機械システム
DWDMは、チャネル間隔0.8 nm（100 GHz）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、単一のファイバで送信できます。 チャネルをさらに圧縮し、各チャネルのデータビットレートを上げる努力が続けられています。
実験的に、1つのファイバーで40 Gbps（3.2 Tbit/秒に相当）を伝送する80チャネルの伝送は、300 kmの長さで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、高価なO-E-O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 Mechanical Systemsの頭字語です。 寸法が数ミクロンから数センチメートルの超小型デバイスの作成に使用されます。 これらはICと非常によく似ていますが、同じ基板上に移動する機械部品を統合する機能を備えています。
MEMSテクノロジーは、半導体産業に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、電気的、光学的、流体的、化学的、および生物医学的要素に加えて可動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、ある形式のエネルギーから別の形式の信号に信号を変換するためのさまざまな変換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とマイクロアクチュエータを信号処理、光学サブシステム、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できます。 MEMSの特徴的な能力は、同じ基板上で動く機械部品を含めることです。
サイズが小さいため、機械的なデバイスを置くことが事実上不可能な場所でMEMSを使用することができます。例えば、人体の血管内。 MEMSデバイスのスイッチングおよび応答時間も従来のマシンよりも短く、消費電力も少なくなります。
MEMSの応用
今日、MEMSはあらゆる分野で応用されています。 テレコミュニケーション、バイオサイエンス、およびセンサーは、主要な受益者です。 安全性と信頼性を高めるために、MEMSベースの運動、加速度、および応力センサーが航空機および宇宙船に大規模に展開されています。 Pico衛星（重量約250 gm）は、検査、通信、および監視デバイスとして開発されています。 これらは、軌道制御のためだけでなく、ペイロードとしてMEMSベースのシステムを使用します。 MEMSは、インクジェットプリンターのノズル、およびハードディスクドライブの読み取り/書き込みヘッドで使用されます。 自動車産業は、「燃料噴射システム」およびエアバッグセンサーで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、新しい設計にMEMSを使用しています。 製造コストと時間を削減します。 複数の機能をMEMSに統合すると、高度な小型化、部品点数の削減、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、半導体産業は成熟しました。 MEMSの開発は、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、ディープリアクティブイオンエッチング（DRIE）、およびマイクロ成形は、高度なMEMS製造技術の一部です。
- マイクロマシニング法*を使用して、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、および絶縁層を持つ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、下層膜（犠牲層）が選択的に除去され、機械的移動が可能な構造層と呼ばれる上層膜が残ります。
- 表面マイクロマシニング*は、さまざまなMEMSデバイスを量産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ることができます。
- バルクマイクロマシニング*は、MEMSの機能部品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、膜、ノズルなどの高精度の3次元部品が形成されます。 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、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一部のブロックは、マルチユーザーMEMSプロセス（MUMP）です。 これらは、集積回路業界で大成功を収め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
今日のテレコミュニケーションの専門家は、テレコミュニケーション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、帯域幅の需要は急激に増加しています。 高密度波長分割多重（DWDM）の到来により、この技術的な不足が解決され、コア光ネットワークの経済性が完全に変わりました。
DWDMは、チャネル間隔0.8 nm（100 GHz）で1553 nm前後の光波長（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、単一のファイバで送信できます。 チャネルをさらに圧縮し、各チャネルのデータビットレートを上げる努力が続けられています。
実験的に、80チャンネルの伝送は、それぞれが単一ファイバーで40ギガビット/秒（3.2テラビット/秒に相当）を伝送し、300 kmの長さで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、高価なO-E-O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。 Optical Add Drop Mux（OADM）およびOptical Cross Connect（OXC）について詳しく説明します。
光スイッチングのブレークスルー
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。 それは、一端に金メッキされた顕微鏡の鏡を持つ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他方のファイバに移動します。
実際、技術的な成功は、波長追加/ドロップマルチプレクサー、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、さまざまなデバイスとシステムのビルディングブロックです。
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、保護のために帯域幅（ls）を予約できます。 オプティカル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、多波長光信号に追加またはドロップできます。 OADMは、高価なO-E-O（光から電気への変換）を排除します。
上記のような光スイッチの2次元マトリックスは、このようなOADMの製造に使用され、柔軟性が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ー（R-OADM）は、完全な柔軟性を実現します。 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は、ブロッキングを回避するために変更できます。 この種の光スイッチまたはOADMは、必要なスイッチングエレメントの数がポートの数の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デバイスで制御する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」スイッチに非常に似ています。
この種の光スイッチは、厳しい機械的および光学的試験を受けています。 平均挿入損失は1.4 db未満で、100万サイクルにわたって±0.25 dbの優れた再現性を備えています。 32×32（1024個のスイッチングミラー）を超える構成を持つ2D/N2タイプのOADMは、実際には管理不能で不経済になります。 小規模なスイッチファブリックの複数の層を使用して、より大きな構成を作成します。
光クロスコネクト
2Dタイプの光スイッチの制限は、Bell Labsによるまだ革新的な光スイッチング技術によって克服されました。 一般に、「フリースペース3-D MEMS」*または「ライトビームステアリング」*として知られています。 一連の2軸マイクロミラーを光スイッチとして使用します。 マイクロミラーは、ねじりバネのセットを介して、交差結合された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、ミラーは任意の角度で2つの垂直軸に沿って移動できます。 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個のマイクロミラーの「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ーのアレイは、ミラーをXおよびY軸に傾けてコリメートされた出力ファイバーにアライメントされた2番目のミラーセットに光をリダイレクトできるミラーのセットにアライメントされます。 入力ファイバと出力ファイバに一連のミラーを正確に向けることにより、目的の光接続を確立できます。 このプロセスは「ライト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10 ms未満であり、マイクロミラーは非常に安定しています。 この技術に基づいた光クロスコネクトは、O-E-Oタイプのクロスコネクトを超えるさまざまな独自の利点を提供します。 OXCは、大容量、スケーラブル、真のデータビットレートおよびデータ形式に依存しません。 コストのかかるO-E-O変換を行うことなく、光チャネルをインテリジェントにルーティングします。 フットプリントと消費電力が低いことは、全光スイッチング技術の追加の利点です。
NGN-WDMのバリエーション
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およびCWDMおよびDWDMの「後続」技術は、この初期の制限をはるかに超えて進化しています。
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。 この技術には通常、100 km未満の距離制限があります。
CWDM
現在、Coarse WDM（CWDM）は通常、最大18チャネルの20 nm間隔（3000 GHz）を使用しています。 CWDM勧告ITU-T G.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ーで最大約50 kmのターゲット距離に波長のグリッドを提供します。 CWDMグリッドは、20 nm間隔で1270 nm〜1610 nm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、チャネル数は数千km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た増幅と再生が可能です。
