CN100385841C - 在波分复用光通信系统中的信道修饰的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明关心的是一种在波分复用(WDM)通信系统(10)中修饰信道的方法，该系统(10)包含通过环形光纤波导(30)互连在一起的多个系统节点(20)，其中的环形光纤波导(30)用于在节点(20)之间引导携带通信业务的辐射。该辐射包含用于传递通信业务的多个波长信道，所述信道在信道波长谱上隔开。该方法的特征在于，选择在系统中用于传递通信业务的波长信道(有效信道)，以便将它们合并为波长谱的相对更紧凑的一个部分或多个部分，从而占用更少的通信带宽。

Description

在波分复用光通信系统中的信道修饰的方法
技术领域
本发明涉及一种在波分复用(WDM)光通信系统中修饰(grooming)信道的方法。此外，本发明还涉及采用该方法的一种WDM光通信系统。
背景技术
传统的光通信系统包含通过光纤波导互连的两个或更多个节点。通过利用信息(通信业务)对光辐射(基本为1.3μm到1.5μm的自由空间波长)进行调制，并在节点之间对已调辐射进行适当地引导以传递信息，从而在这些节点之间传送信息。传统上将光辐射划分为几个波长带(经常被称为波长信道)，可以利用信息对这些波长带相互独立地进行调制。采用这种信道的光通信系统被称为波分复用(WDM)系统。当信道的频率间隔接近100GHz或更小时，该系统被称为密集WDM(DWDM)系统。
现代的光通信系统通常将它们的相应节点配置成环形互连、网形互连或环、网混合互连。而且，这些系统可以传递包含32或更多个信道的辐射。例如，Marconi(马可尼)通信有限公司生产的PMA-32产品被设计成在其节点间传递包含至少32个信道的辐射。
很多传统的光WDM通信系统都可在一定程度上进行重新配置，也就是说，可以利用相关的网络管理系统指示系统的节点在从这些节点发射辐射和在这些节点上对接收的辐射进行响应时采用特定的波长信道。在这些系统中，在系统节点处分配信道的方式可以是随机的，这将造成信道分裂(fragmentation)。发明人设计了本发明以解决这样的分裂问题。
从表面上看，信道分裂似乎是有利的，因为信道被尽可能地在频率上保持分开并因此在波长上保持分开，从而降低了例如互调失真和在节点中用于隔离并分开信道辐射的光纤中的串扰的影响。实际上，发明者意识到信道分裂可能造成信道控制、信道保护和信道水平测量(channel leveling)之中的一个或多个问题；这些问题将在后面被进一步说明。
发明者认识到，将信道合并在一起以便将它们排成整齐有序的序列并优选地占用较小的总体辐射带宽是非常有益的。
发明内容
因此，根据本发明的第一个方面，提供了一种在波分复用WDM光通信系统中分配波长信道的方法，所述系统包含：通过光纤引导装置互连的多个节点，所述光纤引导装置用于在这些节点之间引导携带通信业务的WDM辐射，所述系统能够支持用于传递通信业务的多个可能的波长信道，每个可能的波长信道具有一个波长带，所述波长带以相应的固定中心波长为中心，所述中心波长在一个连续的WDM波长谱上以相等的间隔被分开，所述方法的特征在于，从所述系统支持的可能的多个波长信道之中的任意一个波长信道中分配在所述系统中当前被使用的每个波长信道来传递通信业务，以便将所述系统中正在使用的波长信道合并为被使用的波长信道的一个或多个组，并且其中这些组中的每一个组可以是所述WDM波长谱的任意一个部分。
当通信系统包含大量在系统中正在使用的(有效的)波长信道(例如，1000或更多个有效信道)时，多个合并组是有益的。
此修饰波长信道的方法提供了下列优点之中的一个或多个优点：
(a)系统网络管理被简化；
(b)使信道水平测量更易于实施；
(c)系统重新配置响应时间得到改善，因为只需在相对更小的波长范围内调谐系统光滤波器；
(d)系统中的可调谐激光器可更快地进行重新调谐；和
(e)使信道保护更易于实施。
本发明上下文中的合并是这样一种技术，该技术用于将可能分布在WDM波长谱的一个相对宽的部分上的有效波长信道(即，当前被用于传递通信业务的波长信道)压缩到所述谱的相对紧凑的部分中。此外，有效波长信道的合并可以通过多种不同的方法来实现。
在一个例子中，对将被使用的有效信道进行分配，以便将这些信道合并成位于WDM波长谱的一个或两个极端(extreme)处的组。这样的合并是有利的，这是因为在实施保护切换时更易于管理，并且更为方便。作为第一个例子，通过对将被使用的波长信道进行分配来合并这些信道，使得这些信道被合并成一个组，所述组开始于具有最短中心波长的波长信道。作为第二个例子，通过对将被使用的波长信道进行分配来合并信道，使得这些信道被合并成开始于具有最长中心波长的波长信道的一个组。
优选地，所述方法包括对将被使用的波长信道进行分配，使得合并组之一被合并在WDM波长谱的中心区域上。这样的中心成组可以得到这样一种有效信道，所述有效信道被包含在系统元件(例如，掺铒光纤放大器和滤波器)的最佳波长响应范围附近。
有利地是，所述方法包括对将被使用的波长信道进行分配，使得一个或多个合并组包含具有波长相邻的中心波长的波长信道。
作为替换，在一些情况中，例如，为了降低波长信道之间潜在的串扰，一种有益的方法是：对将被使用的波长信道进行分配，使得以交织的方式来合并这些信道。
为了提供增强的通信可靠性，优选地，光纤引导装置包含多个光纤，这些光纤被配置成在光纤之一出现故障时执行保护切换以提供备用通信。
按照本发明的另一方面，提供了一种利用波长信道来传递通信业务的波分复用通信系统，这些波长信道是按照上述方法进行合并的。
现在仅以示例的方式参照下面的附图来描述本发明的实施例。
附图说明
图1是包含多个通过环形光纤波导互连的、可从网络管理系统中进行控制的系统节点的传统光通信系统的示意图；
图2是包含在每个节点中的元件的图解；
图3是图1中所示的系统中的传统的非合并信道分配的例子；
图4是按照本发明的方法的合并信道分配的第一图解；
图5是按照本发明的方法的合并信道分配的第二图解；
图6是按照本发明的方法的合并信道分配的第三图解；
图7是按照本发明的方法的合并信道分配的第四图解；
图8是用于提供图1中的系统中的通信可靠性的优良质量的两个光纤波导的图解；以及
图9是图8中的两个波导中的工作和保护信道分配的图解。
具体实施方式
在图1中显示了一种传统的光通信系统，该系统一般利用10来表示。该系统10呈环形，包含第一、第二、第三和第四节点，分别用20a、20b、20c和20d来指示；这些节点20在它们的元件部分方面相互一致。而且，节点20a、20b、20c和20d通过相关的光纤波导30a、30b、30c和30d进行连接，如图中显示的那样。而且，该系统10包含一个网络管理系统(NMS)40，该网络管理系统(NMS)40包含四个输出，每个输出被连接到其相应的节点20，用于控制节点的操作。
在操作中，节点20围绕该环形通过波导30发送作为WDM辐射的信息；节点20被配置成接收通信业务(E1至E8)、在节点20处输出通信业务(F1至F8)、并围绕系统10通过波导30传递业务，如NMS40所指的。
下面参照图2描述包含在每个节点20中的元件部分及其之间的互连。
每个节点20包含一个光输入端口P1、一个光输出端口P2、一系列电输入端口E1至E8和一系列电输出端口F1到F8。端口P1被连接到输入耦合器100的一个光输入端口。输入耦合器100的第一光输出端口被耦合到第一信道控制单元(CCU1)110的输入端口，并且耦合器100的第二输出端口被耦合到第二信道控制单元(CCU2)120的输入端口。CCU2包含一个连接到光去复用器与检测器单元130的光输入端口的输出端口。检测器单元130包括八个电输出，它们形成输出端口F1至F8。CCU1的光输出端口被耦合到输出耦合器140的第一光输入端口。输出耦合器140的第二光输入端口被连接到第三信道控制单元(CCU3)150的光输出端口。输出耦合器140的光输出端口对应于光输出端口P2。CCU3包含连接到可调谐激光器阵列和相关光多路复用器单元160的光输出端口的光输入端口。多路复用器160包含对应于输入端口E1至E8的八个电输入。
CCU1、CCU2和CCU3均包含用于将在那里接收的输入光辐射滤波成空间上分离的小射线(raylet)的光学元件，每个小射线对应于一个相关信道。每个CCU还包含液晶单元的阵列，每个单元与一个对应的小射线相关，并因此与一个对应的信道相关。可以从NMS40中对这些单元进行单独控制，以控制穿过这些单元的传输，并因此控制来自那里的反射。通过该阵列发送的辐射被重新组合，以提供输出辐射。
现在参照图2来描述节点20的操作。
经过WDM调制的光辐射传播到输入端口P1，并从那里进入输入耦合器100，该输入耦合器100将此辐射的一部分耦合到CCU1。CCU1基本上发送该辐射中存在的所有信道，除了NMS40指示CCU1反射的一个或多个选定的信道。该CCU1将对应于所选信道的辐射分量反射回到输入耦合器100，并穿过耦合器100到达CCU2。CCU2由NMS 40进行编程，以便发射这些分量到检测器单元130。检测器单元130中的可调滤波器对在此单元130上接收的辐射分量进行单独隔离，并将这些分量引导到相应的光辐射检测器，或在那里产生相应的电信号，每个检测器与其相应的电输出端口F相关。
通过CCU1发送的辐射分量传播到输出耦合器140，这些辐射分量通过该输出耦合器140被传输到光输出端口P2。在端口E1至E8处接收到的电输入信号在NMS40的控制之下被耦合到八个可调谐激光器的阵列，以便调制一个或多个激光器。从激光器输出的光输出被多路复用，以提供被输出到CCU3的输入端口的复合辐射。CCU3传输该复合辐射中与NMS 40指示CCU3传输的信道相对应的辐射分量。对应于此复合辐射的从CCU3输出的辐射传播到输出耦合器140，该输出耦合器140将此输出辐射耦合到光输出端口P2。
从上面可以认识到，有关NMS40如何在系统10中分配可用信道来应付通信业务输入和来自节点20的输出的方面，NMS40是具备相当大的灵活性的。在沿光纤波导30传递的已调辐射中，可以容纳例如多达32个的信道波长间距为0.8nm的信道，例如，每个信道能够以2.5Gbit/sec的速率传递串行数据。还将认识到，未来版本的系统10将能够应付1000或更多个信道，每个信道可被升级以适应10Gbit/sec的数据速率。
现在参照图1-3来更具体地描述系统10的操作，在图1-3的例子中，NMS40为节点分配了非合并的信道分布。
在图3中，用200表示的图形代表可被容纳在系统10中的32个信道。这些信道之中的每一个信道以一个对应的波长为中心，例如，信道1以中心波长λ1为中心，信道2以中心波长λ2为中心，依此类推。中心波长λ1至λ32以频率进行排列，其波长间隔为0.8nm。此外，这些信道被排列，以使其边带在频率上不重叠。
在图3中用210表示的图形对应于从第一节点20a的端口P2输出的辐射。NMS 40指示第一节点20a将在输入端口E1至E8之中的两个端口上接收的通信业务调制到分别以λ1和λ2波长为中心的信道1和2上，并输出这两个信道的辐射分量，如图形210中所表示的。
从第一节点20a输出的辐射在第二节点20b的端口P1处被接收。第二节点20b被NMS40命令传输信道1和2。此外，第二节点20b还被指示，以便添加在其端口E1至E8处接收的通信业务并将这些通信业务调制到信道6和7上，而且将这些通信业务添加到从第二节点20b的端口P2输出的辐射上。在图3中用220表示的图形对应于在第二节点20b的端口P2处输出的辐射。此辐射沿光纤波导30b传播到第三节点20c的光输入端口。
NMS40指示第三节点20c丢弃此节点上的信道2和7，并在第三节点20c的端口F1至F8中的一个或多个端口上输出这些信道的通信业务。此外，NMS40还指示第三节点20c将在该节点上接收的业务调制到信道20和21上。由于信道2和7在第三节点20c处被去除，所以对应于这些信道的辐射分量不被传输通过到达节点20c的输出端口P2。因此，对应于信道1、6、20和21的辐射分量从第三节点20c输出，如在图3中用230表示的图中所画的。
从第三节点20c输出到光纤波导30c中的辐射传播到第四节点20d的输入P1，该辐射在该输入P1处被接收。NMS40指示第四节点20d去除信道6和20，并在节点20d的端口F1至F8的一个或多个端口处输出它们的通信业务。此外，NMS40指示第四节点20d将在其输入端口E1至E8处接收的业务调制到信道16上，并将对应于此信道的辐射分量添加到被发射到光纤波导30d的输出辐射。由此，第四节点20d传输通过对应于信道1和21的辐射分量，并添加了对应于信道16的辐射分量。在图3中用240表示的图中描述了从第四节点20d向环形的第一节点20a输出的辐射分量。
从图3中可以意识到，NMS40选择了在系统10中可利用的32个信道之间基本上是随机的一种信道分布。发明者理解到，这种基本随机的分布对于总体的系统10操作是有害的。事实上，发明者理解到，通过合并系统10中的有效信道可获得相当大的益处。现在说明合并的一些例子。
信道的合并，即将信道在波长上并因此在频率上合并，从本领域的普通技术人员看来是不理想的。可以预料，信道合并将使信道间串扰和互调的效应恶化，因此是不理想的。此外，如果波导30在特定的波长遭受干扰，那么在可用系统带宽上以非合并的方式来分散有效信道就会使系统10对于这种干扰更为强壮。
发明者理解，将有效信道合并在一起提供了多个益处。例如，NMS40的复杂性大大降低，特别是在其操作软件的方面。此外，在节点20中执行的信道水平测量被简化，这是因为信道被组合到一起，并因此被组合在图3中所示的辐射谱的一个特定部分中；信道水平测量包含对每个信道的辐射功率进行主动地调节，以便匹配功率来避免系统元件(例如掺铒光纤放大器(EDFA))中的“功率扰乱”效应。而且，要求节点20中的可调滤波器在相对更小的范围内进行重调，从而向系统10提供更快的重新配置响应。另外，要求节点20内的可调谐激光器在一个标称上更小的范围内进行调谐，这也能在重新配置时(例如在激光器被热调谐的情况中)改善节点响应时间；与被设计成在更有限的波长范围内操作的激光器相比，可以在更宽范围内进行调谐的激光器趋向于功率更小。最后，当信道被合并时，信道保护也更易于组织和管理。
作为第一个例子，按照本发明从信道1开始的波长合并可能要求：
(a)第一节点20a通过它的CCU3和输出耦合器140以每信道Pc的功率电平添加信道1和2；
(b)第二节点20b通过它的CCU3和输出耦合器140添加信道3和4，并通过它的CCU1和输出耦合器140传输信道1和2；
(c)第三节点20c通过它的CCU3和输出耦合器140添加信道5和6，去除信道2和4，并通过它的CCU1和输出耦合器140传输信道1和3；以及
(d)第四节点20d通过它的CCU3和输出耦合器140添加信道7，去除信道3和5，并通过它的CCU1和输出耦合器140传输信道1和6。
通过这样的合并，在系统10中只使用信道1-7，而不使用信道8-32。在图4中图解了这样的一种信道分配。
在图4的例子中，以从信道1开始连续上升的顺序合并有效信道。按照本发明的其它类型的合并也是可能的。
作为第二个例子，可以以从信道32(即最高号的信道)开始连续下降的顺序按照本发明合并有效信道。
从信道32开始的波长合并可能要求：
(a)第一节点20a添加信道31和32；
(b)第二节点20b添加信道29和30，并传输信道31和32，
(c)第三节点20c添加信道27和28，去除信道29和31，并传输信道32和30；以及
(d)第四节点20d添加信道26，去除信道28和30，并传输信道32和27。
通过这样的合并，在系统10中只使用信道26-32，而不使用信道1-25。在图5中图示了这样的一种信道分配。
作为第三个例子，可以以从信道16(即中间号的信道)开始的顺序按照本发明合并有效信道。从信道16开始的波长合并可能要求：
(a)第一节点20a添加信道16和17；
(b)第二节点20b添加信道14和15，并传输信道16和17；
(c)第三节点20c添加信道12和13，去除信道14和16，并传输信道15和17；
(d)第四节点20d添加信道18，去除信道13和15，并传输信道17和12。
通过这样的合并，在系统10中只使用信道12-18，而不使用信道1-11和19-32。在图6中表示了这样的一种信道分配。
作为第四个例子，可以从信道1开始以一种交织的方式来合并有效信道。从信道1开始的交织合并可能要求：
(a)第一节点20a添加信道1和4；
(b)第二节点20b添加信道2和5，并传输信道1和4；
(c)第三节点20c添加信道3和6，去除信道4和5，并传输信道1和2；以及
(d)第四节点20d添加信道7，去除信道2和6，并传输信道1和3。
在图7中图示了这样的一种信道分配。
将会理解，可以通过适当地选择节点20中的光学元件来扩充系统10以容纳1000或更多个信道。在这样一种扩充的系统中，信道可以同时合并于谱的几个区域内，例如在最低的信道号、在中间信道号、以及在高信道号上。此外，如果需要的话，信道分配可以在最低信道号、中间信道号和最高信道号之中的一个或多个中交织。此外，当合并时，可以理解：在环形的较早节点处去除的信道可以在该环形的较晚节点处毫无争议地再用，从而将信道进一步合并。
作为紧凑交织合并的一个例子：
(a)第一节点20a添加信道1和2，并去除信道4；
(b)第二节点20b添加信道3和4，并传输信道1和2；
(c)第三节点20c添加信道5和6，去除信道2和4，并传输信道1和3；以及
(d)第四节点20d添加信道4，去除信道3和5，并传输信道1和6。
通过这种合并，在系统10中只使用信道1-6，而不使用信道7-32。
可以理解，系统10只是可实施本发明的通信系统的一个例子。本发明也可以同样地应用于包含几个环形、网形、线形的系统以及包含这些形的混合物的系统中。
本发明尤其适用于对通信服务要求很高的地方。在图8中显示：用第一和第二波导300、310连接系统10的第一和第二节点20a、20b。波导300、310先后作用，以便传递从第一节点20a到第二节点20b的辐射。优选地是，这两个波导300、310路由通过分离的通道，这样可以避免在通道之一损坏(例如由于火灾)时使两个波导同时变得艰难。
将第一节点20a修改成输出辐射到两个光纤300、310，并因此将第二节点20b作适应性修改以便接收来自光纤300、310的辐射。将两个节点20a和20b处的光驱动器和接收器配置成：使光纤300、310的每一个能容纳最多32个信道。将节点20a和20b安排成在其间可传送通信业务的最多32个工作信道，工作信道1-16由第一光纤300的光纤信道1-16传递，而工作信道17-32由第二光纤310的光纤信道1-16传递。还提供了保护信道，这些保护信道在光纤300或310变得艰难或失效时被调用。使用第一光纤300的信道17-32为通常沿第二光纤310传递的工作信道17-32提供保护信道。相似地，使用第二光纤310信道17-32为通常沿第一光纤300传递的工作信道1-16提供保护信道。
优选地，按照本发明以一种合并的方式来分配两个光纤300和310的光纤信道。例如，当分配工作信道来传递业务时，首先使用工作信道1，如果要传递附加业务，则添加信道2，依此类推。还可以替换地或附加地采用交织方式来进行合并。
合并可以大幅减轻在光纤300和310之一变得艰难或失效时由NMS40执行的保护任务。相反，如果信息在光纤信道上是以基本随机的方式分布的，那么在光纤断裂时解决信道切换的任务将是极为复杂的，有时是NMS 40无法承担的。在容纳1000或更多个信道的未来系统中，从工作到保护信道的映射变得更为复杂，并且在光纤故障时可能会减慢系统的恢复响应时间，除非使用了按照本发明的信道合并和由此的光学修饰。
将会理解，可以在不偏离本发明范围的条件下对本发明的方法进行修改。同样地，将会理解，所描述的系统10只是可应用本发明的通信系统的一个例子；本发明还可用于其它配置的通信系统中。

Claims (7)

1.一种在波分复用WDM光通信系统(10)中分配波长信道的方法，所述系统包含：通过光纤引导装置互连的多个节点(20a-20d)，所述光纤引导装置用于在所述节点之间引导携带通信业务的WDM辐射，所述系统能够支持用于传递通信业务的多个波长信道，每个波长信道具有一个波长带，所述波长带以相应的固定中心波长(λ1-λ32)为中心，所述中心波长(λ1-λ32)在一个连续的WDM波长谱上以相等的间隔被分开，所述方法的特征在于，从所述系统支持的多个波长信道之中的任意一个信道中分配在所述系统中当前用于传递通信业务的每个波长信道，以便把所述系统中正在使用的波长信道合并为一个或多个使用的波长信道组，并且其中这些组中的每一个组可以是所述WDM波长谱的任意一个部分。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：分配将被使用的波长信道，以便将这些信道合并成位于所述WDM波长谱的一端或两端处的组。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：分配将被使用的波长信道，以便将这些信道合并成一个组，此组开始于具有最短中心波长(λ1)的波长信道。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括：分配将被使用的波长信道，以便将这些信道合并成一个组，此组开始于具有最长中心波长(λ32)的波长信道。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：分配将被使用的波长信道，以便将所述合并组之一合并在所述WDM波长谱的中心区域(λ16)上。
6.根据任何一项前面权利要求所述的方法，还包括：分配将被使用的波长信道，以使得一个或多个合并组包含具有波长相邻的中心波长的波长信道。
7.根据权利要求1-5之中任何一项权利要求所述的方法，还包括：分配将被使用的波长信道，以便以交织的方式来合并这些信道。
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