CN101227247A - 实现灵活波长调度的可配置光分插复用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现灵活波长调度的ROADM装置包括：一至n向的OPA，用于对来自相应方向的光信号进行放大；一至n向的线路方向耦合器，用于将经过放大的光信号分成n+1个部分，分别输出至下路单元和一至n方的WSS；下路单元，用于对经过放大的光信号进行选择、调谐、滤波、和/或接收；上路单元，用于生成各种波长的光信号，并将各种波长的光信号分别输出至一至n向的WSS；一至n方的WSS，用于对输入其的光信号进行选择，对所选择的光信号进行合波后输出至相应方向的OBA；以及一至n方向的OBA，用于对来自相应方向的WSS的光信号进行功率放大。下路单元包括一至n向的下路耦合器、一至N下路光开关、可调谐滤波及接收单元。

Description

实现灵活波长调度的可配置光分插复用装置

技术领域

本发明涉及光通信领域，更具体地涉及一种实现灵活波长调度的可配置光分插复用装置。

背景技术

目前，密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，简称DWDM)设备已经广泛应用于骨干网络到本地及城域核心网络中，DWDM设备组网拓扑也从简单的点对点过渡到环网、两环相交，最终将应用于格形网和网状网。业务类型由以TDM业务为主的电路交换业务过渡到以IP为主的数据业务。由于业务发展的不确定性及前期预估难度的增加，对设备的智能化提出了要求，希望在网络拓扑以及业务分布发生改变时，能快速灵活地实现业务的调度功能以适应组网及业务分布的变化。

与同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy，简称SDH)设备实现对VC-4交换和调度类似，网络的智能化要求DWDM设备提供基于波长的可配置功能，即波长可配置的光分插复用功能(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexing，简称ROADM)，灵活实现波长的分插复用功能并进行远程配置。ROADM可以在无须人工调配的情况下实现任意点对任意点的连接，也可以实现单波长的上下路及直通配置。利用ROADM技术，可以增加波分复用(Wavelength Division Multiplexing，简称WDM)网络的弹性，使运营商能够远程动态控制波长传输的路径，有效地减少运营商的运营和维护成本。同时，随着网络规模的发展以及业务类型的多样性，要求能够提供多方向、可实现业务广播功能的智能化ROADM系统。

ROADM功能的实现有多种技术，包括基于光开关阵列的MEMS传统技术和目前的基于新型光器件的实现技术。新型光器件主要有波长阻断器件(WB)和波长选择开关器件(WSS)。

第200610030504.3号、名为《实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置》的专利申请中，给出了采用光开关阵列实现多方向ROADM功能的原理框图。如图1所示，通过采用Demux/Switch/Mux技术实现波长的可配置上下。假设，每个方向的波长数为40，4个方向的ROADM节点需要40个8×8光开关实现可配置上下及同波长多方向间波长调度功能，需要2个160×160光开关实现端口指配功能，这样的光开关规模目前是无法实现的。另外，由于光开关无法进行平滑扩展、成本昂贵、以及可靠性欠佳等原因，目前光开关的方案无法实现商用化。

第200610030504.3号、名为《实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置》的专利申请中，给出了采用光波长阻断器实现ROADM功能的框图。如图2所示，下路通过耦合器和可调谐滤波器采用广播选取的方式实现波长的选择下路和端口指配，通过波长阻断器件对需要本地上路的波长在直通口予以阻断，实现波长的上路功能。结构简单灵活，可实现单方向业务的选择下路和广播功能，但该方案只能实现单向的波长阻断功能，无法实现多个方向的波长调度功能。

由于光开关器件和WB器件实现ROADM功能的弊端，目前一般采用WSS器件实现ROADM功能。第200610030504.3号、名为《实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置》的专利申请中，给出了采用WSS器件实现ROADM功能的一种方法。如图3所示，各方向利用耦合器将输入信号分成几部分，分别送往各方向上路及本地下路，本地上路信号和各方向信号由波长选择单元选择波长信号输出。该方法的本地下路实现方式为：各方向本地下路信号经波长选择单元选择下路信号，并分配给可调谐滤波单元滤波后，由接收单元(RX)接收。该方法的本地上路实现方式为：可调谐发射机(TX)经上路合波单元合波后，再经上路分配单元，分配给各方向。

图4为图3实现多方向ROADM的详细框图。由图4可见，第200610030504.3号、名为《实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置》的专利申请中，给出的装置可实现多方向的波长上下路配置及调度功能，支持波长承载业务的广播功能、波长环回功能、以及波长的路由保护功能。但该方法由于有1个下路波长选择及分配单元，不同方向不能下路相同波长的光信号；且该方法仅有一个上路合波及分配单元，相同波长的光信号不能从节点上路。由于此缺点，使这种方法在实际网络中不能实用。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种新的实现灵活波长调度的可配置光分插复用装置。

根据本发明的实现灵活波长调度的可配置光分插复用装置包括：第一方向至第n方向的光前置放大器，用于对来自相应方向的光信号进行放大；第一方向至第n方向的线路方向耦合器，用于将经过放大的光信号分成n+1个部分，分别输出至下路单元和第一方向至第n方向的线路方向波长选择单元；下路单元，用于对来自第一方向至第n方向的线路方向耦合器的经过放大的光信号进行选择、调谐、滤波、和/或接收；上路单元，用于生成各种波长的光信号，对各种波长的光信号进行调谐和合波，对经过调谐和合波的各种波长的光信号进行选择，并将所选择的经过调谐和合波的光信号分别输出至第一方向至第n方向的线路方向波长选择单元；第一方向至第n方向的线路方向波长选择单元，用于对输入其的光信号进行选择，对所选择的光信号进行合波后输出至相应方向的光功率放大器；以及第一方向至第n方向的光功率放大器，用于对来自相应方向的线路方向波长选择单元的光信号进行光功率放大，其中，下路单元包括第一方向至第n方向的下路耦合器、第一至第N下路光开关、以及可调谐滤波及接收单元，上路单元包括可调谐上路发射机、第一至第N上路光开关、以及第一方向至第n方向的上路耦合器。

其中，第一方向至第n方向的下路耦合器用于将来自相应方向的线路方向耦合器的经过放大的光信号分成N个部分，分别输出至第一至第N下路光开关；第一至第N下路光开关对来自第一方向至第n方向的下路耦合器的经过放大的光信号进行选择；以及可调谐滤波及接收单元用于对来自相应的下路光开关的经过放大的光信号进行调谐、滤波、和/或接收。

其中，可调谐上路发射机用于生成各种波长的光信号，并对各种波长的光信号进行调谐；第一至第N上路光开关用于对第一至第n方向的上路耦合器进行选择，以将来自相应可调谐上路发射机的光信号输出至所选择的上路耦合器；以及第一方向至第n方向的上路耦合器用于将来自相应可调谐上路发射机的光信号分成n个部分，分别输出至相应方向的线路方向波长选择单元。

其中，第一方向至第n方向的线路方向耦合器以广播的形式将经过放大的光信号分成n+1个部分，分别输出至下路单元和第一方向至第n方向的线路方向波长选择单元。第一方向至第n方向的上路耦合器以广播的形式将来自相应可调谐上路发射机的光信号分成n个部分，分别输出至相应方向的线路方向波长选择单元。

本发明克服了现有的ROADM不能从各方向下路相同波长的光信号，节点不能上路多个相同波长的光信号的缺点。本发明实现了节点可上路多个相同波长的光信号，不同方向可下路相同波长，所有上下路端口都可上下任意方向的波长信号的实用的灵活的多方向波长调度的ROADM装置。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是光开关阵列技术方案实现多方向ROADM节点的框图；

图2是波长阻断技术方案实现单方向ROADM节点的框图；

图3是光波长选择技术方案实现ROADM节点的框图；

图4是光波长选择技术方案实现多方向ROADM节点的框图；

图5是根据本发明实施例的ROADM装置的框图；

图6是根据本发明实施例的实现四光方向的ROADM装置的框图；

图7是根据本发明实施例的实现四光方向的ROADM装置的一种下路单元的框图；以及

图8是根据本发明实施例的实现四光方向的ROADM装置的一种上路单元的框图。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

图1是光开关阵列技术方案实现多方向ROADM节点的框图。该方案由波长解复用器(DMUX)、同波调度光开关阵列、波长复用器(MUX)、固定激光器阵列(Fixed laser array)、可调激光器阵列(Tunable laser array)、上路指配光开关、以及下路指配光开关组成。

在图1中，从各线路方向输入的光信号由DMUX将各波长分开，各波长的光信号进入同波调度光开关阵列。从本节点上路的信号经可调激光器阵列接入，经上路指配光开关进行上路端口指配，再经固定激光器阵列进行光信号的变化，输出给同波调度光开关阵列。同波调度光开关阵列将各方向输入的波长信号、本节点上路的波长信号调度到某方向输出或在本节点下路。调度到某方向的信号进入相应方向的MUX与其它波长信号合波输出。调度到本节点下路的波长信号进入下路指配光开关进行下路端口指配。这种方案所需的光开关规模较大，目前是无法实现的。另外，由于光开关无法进行平滑扩展、成本昂贵、以及可靠性欠佳等原因，目前这种方案无法实现商用化。

图2是波长阻断技术方案实现单方向ROADM节点的框图。该方案由耦合器型分波器1分2、波长阻断器件(WB)、耦合器型合波器2合1、耦合器型分波器1分2或1分4(升级用)、耦合器型分波器1分8或1分16等(下路用)、耦合器型合波器2合1或4合1(升级用)、耦合器型合波器8合1或16合1等(上路用)、可调激光器阵列(Tunable laser array)、以及可调滤波器阵列(Tunablefilter array)组成。

在图2中，由线路输入的光信号由耦合器型分波器1分2器件分成两部分，一部分给WB，一部分给耦合器型分波器1分2或1分4(升级用)。输入给耦合器型分波器1分2或1分4(升级用)器件的光信号，经耦合器型分波器1分2或1分4(升级用)器件分成2部分或4部分，一部分输入给耦合器型分波器1分8或1分16等(下路用)，由耦合器型分波器1分8或1分16等(下路用)器件分成8或16份等，由可调滤波器阵列进行选择接收；其它部分可预留为待升级用。本地上路的光信号由可调激光器阵列接收，进行波长调谐后，输出给耦合器型合波器8合1或16合1等(上路用)器件，由耦合器型合波器8合1或16合1等(上路用)器件进行合波，合波后信号与待升级用端口的信号由耦合器型合波器2合1或4合1(升级用)器件合波后，与WB阻断某些波长后的输出光信号一起由耦合器型合波器2合1器件合波输出。该方法结构简单灵活，可实现单方向业务的选择下路和广播功能，但该方案只能实现单向的波长阻断功能，无法实现多个方向的波长调度功能。

图3是光波长选择技术方案实现ROADM节点的框图。该方案由光前置放大器(OPA)、耦合器、波长选择单元、光功率放大器(OBA)、下路波长选择及分配单元、可调谐滤波及接收单元(RX)、可调谐上路(TX)、以及上路合波及分配单元组成。

在图3中，线路的输入光信号由光前置放大器放大后，输出给耦合器，由耦合器以广播的形式分成几部分，分别输出给下路波长选择及分配单元、各方向的波长选择单元、或升级口等。从各方向的耦合器输出，进入下路波长选择及分配单元的光信号，进行下路波长选择，并将其分配到多个可调谐滤波及接收单元RX，进行波长选择接收。由本节点上路的光信号由可调谐上路TX进行可调谐输出，进入上路合波及分配单元，将多个波长的光信号合波后，分配到各个方向的波长选择单元。各个方向的波长选择单元从上路合波及分配单元输出信号、各方向耦合器输出信号中，选择波长且合波后输出给光功率放大器，由光功率放大器进行功率放大，以便进行传输。该方法可实现多方向的波长上下路配置及调度功能，支持波长承载业务的广播功能、波长环回功能、波长的路由保护功能。但该方法由于有1个下路波长选择及分配单元，不同方向不能下路相同波长的光信号；且该方法仅有一个上路合波及分配单元，相同波长的光信号不同从节点上路。由于此缺点，使这种方法在实际网络中不能实用。

图4是光波长选择技术方案实现多方向ROADM节点的详细框图。该方案由A～X向的光前置放大器、A～X向的耦合器、A～X向的波长选择单元、A～X向的光功率放大器、下路波长选择及分配单元、可调谐滤波及接收单元RX、可调谐上路TX、上路合波及分配单元组成。

在图4中，A～X向各方向的线路输入光信号由该方向光前置放大器放大后，输出给耦合器，由耦合器以广播的形式分成几部分，分别输出给下路波长选择及分配单元、A～X向的波长选择单元。从A～X向的耦合器输出，进入下路波长选择及分配单元的光信号，进行下路波长选择，并将其分配到多个可调谐滤波及接收单元RX，进行波长选择接收。由本节点上路的光信号由可调谐上路TX进行可调谐输出，进入上路合波及分配单元，将多个波长的光信号合波后，分配到A～X向的波长选择单元。A～X向各方向的波长选择单元从上路合波及分配单元输出信号、A～X向耦合器输出信号中，选择波长且合波后输出给光功率放大器，进行功率放大，以便进行传输。

图5是根据本发明实施例的实现多光方向的ROADM装置的框图。该装置由以下部分组成：A向～X向的光前置放大器、A向～X向的线路方向的耦合器、A向～X向的线路方向的波长选择单元、A向～X向的光功率放大器、A向～X向的下路的耦合器、下路的光开关1～N、可调谐滤波及接收单元RX1～N、可调谐上路发射机TX1～N、上路的光开关1～N、A向～X向的上路的耦合器。

在图5中，各部分的功能及其连接关系如下：A向～X向的光前置放大器分别接收相应方向的输入信号，对光信号放大，以保证该方向直通功率和下路接收功率。经A向～X向的光前置放大器放大的光信号输入给该方向的线路方向耦合器，由该方向的线路方向耦合器以广播的形式分成(X+1)部分，分别输出给下路单元、A向～X向的线路方向的波长选择单元，实现波长广播、环回功能。A向～X向的波长选择单元分别从上路单元的该方向的上路的耦合器输出信号、A向～X向耦合器输出的信号中选择波长，合波后分别输出给A向～X向的光功率放大器，实现波长灵活调度功能。A向～X向的光功率放大器实现该方向光信号的放大以保证传输性能。

如图5所示，下路单元由A向～X向的下路耦合器、下路光开关、以及可调谐滤波及接收单元RX组成。其中，下路单元的连接关系如下：各方向的下路广播输入信号经该方向的下路的耦合器分成N份，N为整数，其中每一份送给N个下路光开关之一，由N个下路光开关分别选择任意方向，再由可调谐滤波及接收单元RX选择下路波长接收，实现可配置下路功能，可下路相同波长，所有下路端口都可下任意方向的任意波长信号的功能。

如图5所示，上路单元由可调谐上路发射机TX、上路光开关、A向～X向上路耦合器组成。其中，上路单元的连接关系如下：上路波长可调谐发射机完成业务接入信号的波长可调谐，再经N个上路光开关选择上路方向，输入到A向～X向的上路的耦合器。实现波长可配置上路，多个相同波长可在节点上路功能，各个上路端口可上路任意方向的任意波长信号的功能。

图6是根据本发明实施例的实现四光方向的ROADM装置的框图。该装置由以下部分组成：A向～D向的光前置放大器(OPA)、A向～D向的线路方向的1×5耦合器、A向～D向的线路方向的5×1波长选择单元(WSS)、A向～D向的光功率放大器(OBA)、下路单元、以及上路单元。

其中，每方向输入的光信号在经光前置放大器放大后，由波长不敏感的1×5耦合器，以广播的形式将各波长信号发送给下路单元、各方向的5×1波长选择单元WSS。实现了波长广播功能、波长环回功能。5×1波长选择单元WSS从上路单元、各方向的1×5耦合器输出的信号中选择波长，合波后输出给光功率放大器OBA，实现波长灵活调度功能。

图7是图6中所示ROADM装置的一种下路单元的实现框图，可下路40波，由1×8耦合器、光放大器(OA)、1×5耦合器、4×1光开关、可调谐滤波器TF、以及接收机RX组成。

在图7中，A～D向的光信号分别由1×8耦合器分成8部分，每一部分再由OA放大，再由1×5耦合器分成5部分，其中每一方向的每一部分由1个4×1光开关选择任意方向，再由可调谐滤波器TF选择任意波长，由接收机RX接收。每个端口可下路任意方向的任意波长信号。

图8是图6中所示ROADM装置的一种上路单元的实现框图，可上路40波，由可调谐TX、1×4光开关、8×1耦合器、光放大器(OA)、5×1耦合器组成。

在图8中，可调谐TX完成业务接入信号的波长可调谐，由可调谐TX发射的光信号由1×4光开关选择上路线路方向，输入到各方向的8×1耦合器的一端口，8×1耦合器将多个信号合波后，经OA放大，再由5×1耦合器合波。每个端口可上路任意方向的任意波长信号。

综上所述，本发明将ROADM装置的上路和下路分成几部分实现，可以解决现有ROADM装置存在的问题，在保持现有ROADM装置提供灵活波长调度、波长可配置上下功能、波长承载业务的广播功能、波长环回功能、波长的路由保护功能的同时，能够上路多个相同波长的光信号，且能够在不同方向下路相同波长的光信号，且所有上下路端口都可上下任意方向的波长信号。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种实现灵活波长调度的可配置光分插复用装置，其特征在于，包括：

第一方向至第n方向的光前置放大器，用于对来自相应方向的光信号进行放大；

第一方向至第n方向的线路方向耦合器，用于将经过放大的光信号分成n+1个部分，分别输出至下路单元和第一方向至第n方向的线路方向波长选择单元；

所述下路单元，用于对来自所述第一方向至第n方向的线路方向耦合器的经过放大的光信号进行选择、调谐、滤波、和/或接收；

上路单元，用于生成各种波长的光信号，并将所述各种波长的光信号分别输出至所述第一方向至第n方向的线路方向波长选择单元；

所述第一方向至第n方向的线路方向波长选择单元，用于对输入其的光信号进行选择，对所选择的光信号进行合波后输出至相应方向的光功率放大器；以及

第一方向至第n方向的光功率放大器，用于对来自相应方向的线路方向波长选择单元的光信号进行光功率放大，其中，

所述下路单元包括第一方向至第n方向的下路耦合器、第一至第N下路光开关、以及可调谐滤波及接收单元，所述上路单元包括可调谐上路发射机、第一至第N上路光开关、以及第一方向至第n方向的上路耦合器。

2.根据权利要求1所述的可配置光分插复用装置，其特征在于，

所述第一方向至第n方向的下路耦合器用于将来自相应方向的线路方向耦合器的经过放大的光信号分成N个部分，分别输出至所述第一至第N下路光开关；

所述第一至第N下路光开关对来自所述第一方向至第n方向的下路耦合器的经过放大的光信号进行选择；以及

可调谐滤波及接收单元用于对来自相应的下路光开关的经过放大的光信号进行调谐、滤波、和/或接收。

3.根据权利要求1或2所述的可配置光分插复用装置，其特征在于，

所述可调谐上路发射机用于生成各种波长的光信号，并对所述各种波长的光信号进行调谐；

所述第一至第N上路光开关用于对所述第一至第n方向的上路耦合器进行选择，以将来自相应可调谐上路发射机的光信号输出至所选择的上路耦合器；以及

所述第一方向至第n方向的上路耦合器用于将来自相应可调谐上路发射机的光信号分成n个部分，分别输出至相应方向的线路方向波长选择单元。

4.根据权利要求3所述的可配置光分插复用装置，其特征在于，

所述第一方向至第n方向的线路方向耦合器以广播的形式将经过放大的光信号分成n+1个部分，分别输出至所述下路单元和所述第一方向至第n方向的线路方向波长选择单元。

5.根据权利要求4所述的可配置光分插复用装置，其特征在于，

所述第一方向至第n方向的上路耦合器以广播的形式将来自相应可调谐上路发射机的光信号分成n个部分，分别输出至相应方向的线路方向波长选择单元。

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