CN100502258C - 多光口光波长转换单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光通信装置，公开了一种多光口光波长转换单元，使得可以简单经济地实现共享光通道保护，提高保护倒换性能。这种多光口光波长转换单元通过至少4X4的电交叉模块连接两个波分多路复用侧收发单元和两个客户侧收发单元，通过在此光波长转换单元内部插入、读取保护倒换协议，控制交叉模块的连通，实现光通道共享保护。
Description
技术领域
本发明涉及光通信装置，特别涉及共享光通道保护功能的多光口光波长转换单元。
背景技术
随着交互业务、广播业务等多媒体业务的迅速发展，宽带、高速、多媒体综合的特性对通信网提出的要求越来越高，主要体现在大容量、高速、协议透明、高可靠性以及操作管理简单等方面。由于这些因素的影响以及电信业务的普及，特别是因特网技术的迅猛发展，促使光通信技术成为当前研究应用的热点。全光通信网被认为是解决带宽和容量问题的唯一途径。由于当前技术和经济方面的原因，要实现完全的全光通信网暂时还不可行。同步数字系列(Synchronous Digital Hierarchy，简称“SDH”)、准同步数字系列(pseudosynchronous Digital Hierarchy，简称“PDH”)虽然采用光纤作为传输途径，但光纤的实际带宽利用率非常低。时分复用(Time DivisionMultiplexer，简称“TDM”)技术虽然可以在一定程度上提高光纤的带宽利用率，但在频率较高时会出现色散、串扰等问题而不能在宽频带范围内使用。为了能在宽频带范围内充分利用光纤带宽资源，增加传送容量，根据电信号的频分复用原理提出了波分复用技术(Wavelength Division Multiplexer，简称“WDM”)。
WDM技术是在一根光纤中同时传送多个不同波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号复用，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合复用的光信号解复用，经进一步处理后，恢复出每一波长的光所承载的信号并送入不同的终端。
WDM系统主要由发端的光发射机，光波长复用器，掺铒光纤功率放大器，光纤，光前置放大器，光波长解复用器六部分组成。其中光发射机用于发出不同且精度和稳定度满足一定要求的光信号，光波长复用器将不同波长的光信号复用，掺铒光纤功率放大器用于弥补复用器引起的功率损失和提高光信号进入光纤的功率，光前置放大器用于提高接收灵敏度、延长光信号传输距离，光波长解复用器解复用出原来的各路光信号。
实际的WDM系统需要承载一定的业务，其业务节点的参考模型包括光放大器(Optical Amplifier，简称“OA”)、光波长转换单元(Optical TransformUnit，简称“OTU”)，光分插复用器(Optical Add/Drop Multiplexer，简称“OADM”)。其中OA主要用来补偿波分复用器件的损耗。除了对直通光波长放大外，对上下波通道同样放大。OTU是将非标准的波长转化为标准波长，以便在整个网中交换和传送，在信号恶化时执行再生功能，同时还能从信号中提取数字开销并处理，并能够复用多种业务，如SDH、异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，简称“ATM”)、快速以太网(Fast Ethernet，简称“FE”)、千兆以太网(Gigabytes Ethernet，简称“GE”)等数据业务。在WDM环网中通常采用OTU来实现与客户端设备的互连互通。OADM是一个可编程的设备，其功能是从传输设备中有选择地下载通往本地的光信号，同时上传本地用户发往另一节点用户的光信号，而不影响其他波长信道的传输，也就是说OADM在光域内实现了传统SDH设备中的电分插复用器功能。
在通信网络中除了信号的传输容量和传输速度外，一个非常重要的标准是网络的可靠性。为了提高WDM系统的网络安全性和业务恢复能力，需要对光通道进行保护。光通道保护主要可以分为两种类型，一种是专用式光通道保护，一种是共享式光通道保护。专用式光通道保护，如单向光通道保护，光子网连接保护等，通常采用并发选收的1+1保护模式，为发端的两根光纤发送同样的光信号，接收端通过判决选择从哪根光纤接收信号，该方式实现起来比较简单，主要用于汇聚型的业务。共享式光通道保护，如双向光线路共享保护，双向光通道共享保护等，通常采用的是1：1的保护模式，一根光纤作为主通道，一根光纤作为备用通道。在正常时两个通道中传输的信号可以不一样，例如：主通道中可以传输优先级较高的业务信号，备用通道中可以传输低优先级的业务信号。在主通道发生故障时则自动切换到备用通道，停止传送备用通道原来的业务转而传送主通道的业务。该保护模式主要用于均匀型的业务分布模式。在城域网中由于终端用户协议多样以及业务多级别，通常采用共享式光通道保护。随着业务范围的扩展，共享式光通道保护成为光通道保护发展的趋势。
目前实现共享式光通道保护主要是在WDM系统中添加光交叉矩阵或分离的专用电交叉板来实现保护功能。
在实际应用中，上述方案存在以下问题：如果采用光交叉矩阵，其价格昂贵并且保护倒换性能较差；如果采用分离的专用电交叉板，其成本虽然较低，但速率受到限制，无法在宽频带内实现光通道保护。
造成这种情况的主要原因在于，光交叉矩阵的自动保护开关(AutomaticProtection Switch，简称“APS)协议较复杂，处理较慢，设计昂贵。专用电交叉板由于高速电信号需要在背板上传送，此时背板速率往往成为限制信号速率的瓶颈。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多光口光波长转换单元，使得可以简单经济地实现共享光通道保护，提高保护倒换性能。
为实现上述目的，本发明提供了一种多光口光波长转换单元，包含
第一、第二收发模块，用于接收来自波分多路复用侧的光信号并转换为电信号，并且将需要发送到波分多路复用侧的电信号转换为光信号；
第三、第四收发模块，用于接收来自客户侧的光信号并转换为电信号，并且将需要发送到客户侧的电信号转换为光信号；
第一监视处理模块，用于对来自所述第一、第二收发模块的信号进行业务性能检测和告警信号处理、自动保护开关信息的提取和插入；
第二监视处理模块，用于对来自所述第三、第四收发模块的信号进行业务性能检测和告警传送处理、自动保护开关信息的提取和插入；
交叉模块，用于根据来自所述第一、第二监视处理模块的自动保护开关信息，实现所述四个收发模块之间各业务通道的交叉倒换。
其中，还包含3R控制模块，用于对所述四个收发模块中的信号进行再生、重定时和重整形。
还包含业务复用/解复用模块，连接在所述交叉模块和所述第二监视处理模块之间，用于实现多个业务承载波长的复用与解复用，所述业务复用/解复用模块是统计复用/解复用模块或透明复用/解复用模块。
所述第一、第二收发模块使用相同或不相同的波长。
所述第一和第二监视处理模块用集成或分立的方式实现。
所述交叉模块是电交叉模块。
所述电交叉模块是4X4或者更多的电交叉模块。
所述第三和第四收发模块在客户侧的业务数量不相等。
所述自动保护开关信息是在波分多路复用帧上插入、传送、读取的。
还包含通信控制模块，用于控制所述交叉模块的动作。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，在一个OTU内用至少4 X 4的电交叉模块连接两个WDM侧收发单元和两个客户侧收发单元，通过在该OTU内部插入、读取保护倒换协议，控制交叉模块的连通，实现光通道共享保护。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即由于OUT内部使用了电交叉模块而不是光交叉矩阵，电交叉模块的成本较低，因此可经济的实现光通道保护；并且由于倒换信号的传送在OTU本身就可以实现而无需经过专门的监视通道或背板，因此能够不受背板对速率的限制，提高了保护倒换性能和可靠性；由于在保护转换机制在分布的OTU内实现，无需全网协议控制，因此能够有效避免因主机繁忙而无法实现转换的情形发生。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的具有透明复用功能(TransparentMultiplexer，简称“TMUX”)的多光口OTU功能模块框图；
图2是根据本发明一个实施例的没有TMUX功能的多光口OTU功能模块框图；
图3是根据本发明一个实施例的网络应用示意图；
图4是根据本发明另一个实施例的网络应用示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
图1所示的是根据本发明一个实施例的具有TMUX的多光口OTU功能模块框图，如图所示。该功能模块主要由如下几个部分组成：通信控制模块10，WDM侧收发模块11、12，3R控制模块13，WDM侧监视处理模块14，交叉模块15，业务复用/解复用模块16，客户侧监视处理模块17，客户侧收发模块18、19。
其中，通信控制模块10的功能是确保控制保护倒换功能正常实现。
WDM侧收发模块11、12主要完成WDM侧的光电信号转换(Electrical/Optical Transform，简称“E/O”)和电光信号转换(Optical/ElectricalTransform，简称“O/E”)。熟悉本领域的技术人员应该知道，WDM侧收发模块一般取为2个而不取多个，如果太多将会导致系统可靠性能的降低；如果不成对，当所有主通道同时断开，备用通道将无法选择所要保护的主通道。另外，WDM侧收发模块11和WDM侧收发模块12的波长可以相同也可以不同，每个波长都有相应的收发端口。
3R控制模块13是为了保证每条连接的输出信号能够到达下一个节点、消除脉冲失真以及时钟失真而采取的一系列措施。3R即为再生(Regenerate)、重定时(Retiming)和重整形(Reshaping)。该模块可以不使用。3R控制模块13与WDM侧收发模块11、12，客户侧收发模块18、19连接，为这些模块提供3R的服务。
WDM侧监视处理模块14可以是集成的，也可以是分立的。主要负责业务的性能检测和告警传送处理，APS信息的提取和插入等，并能够由WDM侧获得的信息辅助交叉模块15完成保护倒换。其中APS信息可以放置在WDM侧进行传送而无需专门的监视通道，因此WDM侧的帧应具有APS插入和提取功能。APS信息的具体传送方式与帧格式有关，可以是WDM侧的DCC字节、APS字节、自定义字节，甚至是副载波调制等。
交叉模块15主要用于实现业务通道的交叉倒换功能。一般可以使用电交叉模块来实现。由于需要提供客户侧收发模块18与客户侧收发模块19、WDM侧收发模块11与WDM侧收发模块12、客户侧收发模块18与WDM侧收发模块11、客户侧收发模块19与WDM侧收发模块12的连通功能，在本实施例中，采用4×4的电交叉模块而不能使用2个2×2的电交叉模块来实现交叉倒换功能。
业务复用/解复用模块16主要实现多个业务承载波长的复用以及解复用，用以提高光纤带宽的利用率，增加传送容量。在发送时使用复用功能，在接收时使用解复用功能。如果是直通业务可以不使用该模块，如果客户侧业务是小颗粒的，可以在此处复用/解复用。熟悉本领域的技术人员应该知道，该模块可以是统计复用/解复用模块、透明复用/解复用模块等。也可以不使用该模块，图2示出了的根据本发明一个实施例的没有TMUX功能的OTU功能模块框图。
客户侧监视处理模块17同样可以是集成或是分立的。主要完成客户侧业务性能检测和告警传送处理，APS信息的提取和插入等功能。熟悉本领域的技术人员应该知道，客户侧线路一般不出问题，为了节约成本而不使用辅助完成保护倒换功能，当然原则上可以加入。
客户侧收发模块18、19主要完成客户侧的E/O和O/E转换。为了实用起见，通常取为2个。客户侧收发模块18和客户侧收发模块19的业务数量可以是不对等的。例如：客户侧收发模块18可以有1～N个业务，而客户侧收发模块19可以有1～M个业务，每个业务也都有相应的收发端口。当不存在业务复用/解复用模块16时，两个客户侧可以只有一个业务，此时该OTU就是一个直接的透明波长转换模块。
上文中描述了根据本发明一个实施例的具有TMUX功能的多光口OTU模块的组成及各个部分的功能，下面将结合根据本发明一个实施例的网络应用示意图来简要描述使用该OTU模块实现保护转换的具体过程，如图3所示。该应用示意图是一个2纤4业务节点的网络，业务节点30、31、32、33间由光纤连接。工作路径1为经过业务节点31连接业务节点30、32的路径；工作路径2为经过业务节点33连接业务节点30、32的路径。
业务节点30和业务节点32是使用本发明的OTU单元模块，业务节点30的OTU单元模块的WDM侧收发模块11、12将光信号1和光信号2沿着工作路径1和工作路径2分别发送到业务节点32的OTU单元模块。光信号1和光信号2的波长可以相同也可以不同。业务节点32处的OTU单元模块也可以以同样的方式发送信号给业务节点30。
假设业务节点30的客户侧收发模块18有两个GE业务，客户侧收发模块19也有两个GE业务。WDM侧复用的是2.5GHz的SDH。
正常情况下，客户侧收发模块18的业务经过业务复用/解复用模块16后，直接通过交叉模块15，在WDM侧监视处理模块14处给帧打上正常状态标志，经过WDM侧收发模块11发送给工作路径1；同样客户侧收发模块19来的业务经过相同的处理经WDM侧收发模块12发送到工作路径2；接收时WDM侧收发模块11仅接收来自工作路径1的信号，信号经过监视处理模块14提取倒换信息，由于是正常状态，信号直接通过交叉模块15而无需倒换，最终到达复用/解复用模块16后分为两路GE信号发送给客户侧收发模块18。工作路径2的信号也经类似处理发送给客户侧收发模块19。由于使用同一个波长可以在两个站点间透明传输4路GE信号，与传统的专用光通道保护相比，传送容量至少可以提高1倍。
不妨假定工作路径1上传送的是高优先级的业务，如银行业务等，而工作路径2上传送的是低优先级的业务，如个人上网业务。当工作路径1的光纤中断或者传输的信号劣化(Signal Degrade，简称“SD”)时，需要启动保护转换机制。
首先由业务节点30、32的WDM侧监视处理模块14对接收的信号进行检测，若发现SD信号或者保护倒换标记，触发当地的通信控制模块10，对交换模块15的动作进行控制，实现保护转换。此时可以完全切断客户侧收发模块19的业务，让客户侧收发模块18的业务完全占用带宽，与此同时由业务节点30、32的WDM侧收发模块12发送APS协议或标记使业务节点30、32的WDM侧收发模块12的收端接收到倒换信息，完成确认，从而将业务转换到工作路径2上继续传送。在保护倒换时也可以不完全切断客户侧收发模块19的业务，而将客户侧收发模块18、19的业务重新复合后继续发送，这样会使带宽有所降低，但能保证所有业务都能继续传送。
在本发明另一个较佳实施例中，为了进一步提高波长利用率，在图3的业务节点33也可以放置一个本发明的OTU，如图4所示，由于工作路径1的中断或SD信息无法直接获得，因此业务节点33的交换模块15的状态需要根据业务节点30、32发送过来的APS协议或标记来确定。例如使业务节点33的WDM侧收发模块11和WDM侧收发模块12连通，从而使APS协议或标记沿着A-C-B的路径传递。当然也可在A-C-B之间可以开通更多的具有本发明OTU的业务节点，实现全网内的保护转换。
以上说明的都是WDM侧的保护转换机制，如果客户侧也需要保护转换，可以通过相同的方法实现，只是要求客户侧的接口是一致的。另外由于该保护转换功能是由分布在各处的OTU模块独立实现的，无需全网协议控制，因此可以连接两个不同的网络，形成子网。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种多光口光波长转换单元，其特征在于，包含
第一、第二收发模块，用于接收来自波分多路复用侧的光信号并转换为电信号，并且将需要发送到波分多路复用侧的电信号转换为光信号；
第三、第四收发模块，用于接收来自客户侧的光信号并转换为电信号，并且将需要发送到客户侧的电信号转换为光信号；
第一监视处理模块，用于对来自所述第一、第二收发模块的信号进行业务性能检测和告警信号处理、自动保护开关信息的提取和插入；
第二监视处理模块，用于对来自所述第三、第四收发模块的信号进行业务性能检测和告警传送处理、自动保护开关信息的提取和插入；
交叉模块，用于根据来自所述第一、第二监视处理模块的自动保护开关信息，实现所述四个收发模块之间各业务通道的交叉倒换。
2.根据权利要求1所述的多光口光波长转换单元，其特征在于，还包含3R控制模块，用于对所述四个收发模块中的信号进行再生、重定时和重整形。
3.根据权利要求1所述的多光口光波长转换单元，其特征在于，还包含业务复用/解复用模块，连接在所述交叉模块和所述第二监视处理模块之间，用于实现多个业务承载波长的复用与解复用，所述业务复用/解复用模块是统计复用/解复用模块或透明复用/解复用模块。
4.根据权利要求1所述的多光口光波长转换单元，其特征在于，所述第一、第二收发模块使用相同或不相同的波长。
5.根据权利要求1所述的多光口光波长转换单元，其特征在于，所述第一和第二监视处理模块用集成或分立的方式实现。
6.根据权利要求1所述的多光口光波长转换单元，其特征在于，所述交叉模块是电交叉模块。
7.根据权利要求6所述的多光口光波长转换单元，其特征在于，所述电交叉模块是4 X 4或者更多的电交叉模块。
8.根据权利要求1所述的多光口光波长转换单元，其特征在于，所述第三和第四收发模块在客户侧的业务数量不相等。
9.根据权利要求1所述的多光口光波长转换单元，其特征在于，所述自动保护开关信息是在波分多路复用帧上插入、传送、读取的。
10.根据权利要求1至9中任意一条所述的多光口光波长转换单元，其特征在于，还包含通信控制模块，用于控制所述交叉模块的动作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20090617 |
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| CX01 | Expiry of patent term |