CN101346920A - 时分复用的系统间信道链路中的开路光纤控制和光传播损耗 - Google Patents
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Abstract
一种用于通过TDM光学网络传输来自多个输入信道的信号的方法和设备，其中每一个所述输入信道包含光数据信号和电控制信号，所述电控制信号包含与所述光数据信号相关的控制信息。根据本发明，各个光接收器将光数据信号转换为相应的电数据信号，TDM数据多路复用器对该电数据信号进行时分复用，从而产生多路复用数据信号。TDM控制信号多路复用器对电控制信号进行时分复用，从而产生与所述多路复用数据信号组合的多路复用控制信号，从而生成合成电信号。在可任选地使用其它合成光信号对其进行WDM多路复用后，光发射器从合成电信号生成通过网络传输的合成光信号。对应的反向操作在接收端执行，以便再生成原始数据和控制信号。
Description
技术领域
本发明应用于光纤网络，该光纤网络使用时分复用与波分复用的组合，以及要求光损耗(LOL)、开路光纤控制(open fiber contro1)(OFC)或者这两种状态的组合从而通过网络进行传输的传输通信协议。
背景技术
最近在光纤密集波分复用(DWDM)装置中的进展使得通过使用波分复用(WDM)和时分复用(TDM)的组合更有效地利用了光纤的可用带宽。典型地，在TDM/WDM系统中，其数据率(data rate)最高到1-2千兆比特/秒(Gbit/s)的多个输入信号被时分复用到一个单独的高速数据流中。然后，该数据流被调制到波分复用(WDM)网络中的一个光波长上，该波分复用网络可以在10Gbit/s或更高的速度工作。这种方法提供经济有效的方法去衡量光学网络的容量，并且当前正被应用于工业标准的协议，例如千兆比特以太网、光纤信道(fibre channel)、异步传输模式(ATM)等。
某些数据通信协议需要特定的调节以便在这种环境中工作。例如，IBM曾经开发了称为系统间信道(ISC)链路的一组协议，该系统间信道链路用于在地理分散并行系统(Geographically DispersedParallel Sysplex)(GDPS)架构中的大型计算机的集群。(Geographically Dispersed Parallel Sysplex和GDPS为IBM公司的商标)。这种方法用于较高可用性和在世界范围内较大公司的灾难恢复，并且要求在DWDM网络之上的ISC链路延伸到50-100公里(km)或更远的距离。直到最近，由于在WDM网络中每个波长的最大数据率大约为2.5Gbit/s，大致上与ISC信道相同，因此不需要对ISC信道进行时分复用。(这些信道可以在2.125Gbit/s的对等体模式或1.0625Gbit/s的兼容模式下工作；兼容模式链路也使用开路光纤控制(OFC)协议的版本。)随着在WDM中每个波长的数据率增加到10Gbit/s或更高，必须找到将若干个ISC信道时分复用到共同波长上的方法，以便使GDPS架构仍然在成本上保持有竞争力。
该操作要求两个必要步骤。第一个是用于对ISC信道和WDM网络之间的FIFO缓冲区进行迅速匹配的方法。这要求对IBM数据帧结构的认识，并且，实现该方法的算法在美国专利申请公开2005/0100337(DeCusatis等人)中有所描述，该专利申请公开以引入的方式并入本文。第二个必要步骤是调节对信道初始化和控制信息的时分复用，包括开路光纤控制(OFC)和光损耗(LOL)传播。
OFC在美国专利6,356,367、6,359,709和6,359,713(DeCusatis等人)中，以及在美国专利6,438,285(DeCusatis等人)中和美国专利申请公开2003/0072516(DeCusatis等人)中有所描述，所有这些文献都以引入的方式并入本文。如在所引用的专利申请公开中所解释的，OFC是在收发机硬件中实现的激光人眼安全联锁装置(interlock)；为了在数据传输发生前初始化链路，一对通过点到点链路连接的收发机必须执行握手序列(sequence)。只有在该握手完成后，激光器才会以全光功率接通。如果该链路由于某种原因(例如断裂的光纤或者未插上的连接器)而开路，该链路检测到该情况并自动使在两端上的激光器去激励(deactivate)，以便防止暴露在危险的光功率级别下。当链路再次闭合时，硬件自动检测到该情况，并重新建立链路。在ANSI光纤信道标准中定义了用于不同激光波长和数据率的OFC；在该标准中还定义OFC定时和状态机(state machine)。即使在OFC不再作为激光安全功能的情况下，OFC仍然要求与附着于光纤链路的其它装置协同工作。
LOL在上述美国专利6,356,367、6,359,709和6,359,713和美国专利申请公开2003/0072516(DeCusatis等人)中，以及在诸如美国专利5,04,611(Carbon等人)和5,136,410(Heiling等人)之类的专利中有所描述，这些文献以引入的方式并入本文中。甚至不实现OFC协议的链路有时也必须沿着光纤长度传播光损耗(LOL)的情况。如在参考的专利申请公开2003/0072516中所解释的，传播光损耗不同于在链路上发送零数据的长字符串；由于在每一种情况中错误恢复都不同，因此附属的计算机装置必须能够确定开路光学连接和一长串零(被潜在地破坏的数据)之间的区别。
本发明解决这两种关键的链路状态，LOL和OFC，其必须通过TDM/WDM网络传播，以便确保ISC信道的正常功能。
以前，这种控制信息在每个波长的光监控信道上通过WDM网络。在图1中对其进行图解，图1示出包含通过网络106耦合的WDM发射节点102和WDM接收节点104的现有技术的系统100。(由于节点102和104中的每一个都包含发射和接收功能，因此这个例子进行了一定的简化)
发射节点102包括多个输入信道，每个信道驱动公用WDM多路复用器120。在这些输入信道中的每一个中，来自客户端(未示出)的在链路上的光信号108驱动光电(OE)转换器或者光接收器(RX)110产生电输出信号112。该电输出信号112与电开销控制信号(electrical overhead control signal)114组合，并且其结果被馈送到电光转换器(EO)或者光发射器(TX)116。转换器116具有给WDM多路复用器120提供特定波长的光信号118的内部激光器(未分开示出)。WDM多路复用器120将来自所有这些信道(其具有不同波长)的光信号118组合，以便给网络106提供单独的多波长光纤输出信号122。
因此，在接收节点104，WDM多路分解器104从网络106获得多波长光输入信号124，并将其分离为在各个输出信道中处理的不同波长的多个光信号128。在这些输出信道中的每一个中，光接收器130将光信号128转换为电信号132，使用众所周知的技术从该电信号132中提取开销控制信号134。最后，光发射器136获得电信号132，从该电信号132中提取控制信号134，并使用另一个内部激光器将该电信号132转换为与原始输入信号108相对应的光输出信号138。
在图1示出的系统100中，输入光学数据流108被转换为电形式112，然后再调制到其波长与WDM网络106兼容的另一个激光信号118上。在处理中，承载用于该波长的网络管理信息的开销比特(overhead bit)114被加入数据流。该开销信道不占用可用带宽的显著部分(或许几个百分比)，并且被限定在WDM网络106之内；其在目标WDM节点104处通过接收器功能剥离。在这种方式中，如果在链路中的任何地方有光纤或部件故障，则WDM装置可以使它的网络激光连接和客户端激光连接两者都去激励。类似地，如果该链路配备有OFC协议，则整个光链路可以去激励，直到故障被纠正；此时，OFC自动重新初始化端到端链路。否则，WDM接口使任何输入数据透明地通过到达输出节点。
但是，如果有人计划对ISC流量的若干信道进行时分复用，那么不能使用该方法。在这后一种情形中，让我们考虑一下，例如，LOL传播。如果在TDM阶段发生只影响一个ISC信道的装置故障，则由于整个链路上的激光器仍然承载有用于其它输入链路的ISC流量，所以不再可能使它们都去激励。也不可能简单地传输所有的零。对于很多原因都是这样，这些原因包括这样的传输将违反在ISC链路上的不均等性(disparity)的事实。其将被曲解为数据错误，并且禁用正常的信道错误恢复，并且在这些情况下，在接收器中的时钟恢复电路将偏离到时钟之外。当对ISC流量的若干信道进行时分复用时，对OFC传播进行相似的考虑。
以前，已经作出了各种努力去多路复用光学网络中的不同的通信协议。下列专利就是代表。
美国专利6,587,615(Paiam)描述在其通带中具有基本上平坦的输出响应的光波长多路分解器。这是通过使用两阶段光波长多路分解处理实现的，在该处理中，第一WDM具有基本上与第二WDM相等的自由光谱区(free spectral range)。描述了各种不同的实施例，包括谐振光腔、阵列波导光栅等。该专利只解决WDM系统的光谱性质。其没有组合时分复用技术，并没有解决通过网络的LOL和OFC状态传播。
美国专利5,814,557(Otsuka等人)描述用于对在WDM系统中的光信号的偏振进行扰频从而抑制非线性效应并提高传输保真度的方法和设备。提出了各种不同的实施例，包括针对每个波长的(perwavelength)偏振扰频器和其间具有扰频阶段的两阶段波长合成方案。该专利只解决长距离WDM系统中由于光偏振中的不同而可能引起的非线性效应。其没有组合时分复用技术，并没有解决通过网络的LOL和OFC状态传播。
美国专利公开2003/0081294(Lee等人)描述将接收到的信道耦合入光纤从而促进对光学放大器的利用的自由空间WDM系统。光束发射和聚焦单元被描述用来促进这种耦合，该光束发射和聚焦单元包括光学循环器、WDM耦合器和放大自发发射光纤。该专利没有组合时分复用技术，并没有解决通过网络的LOL和OFC状态传播。
上述专利族6,359,709、6,359,713和6,359,367描述用于允许OFC情况通过WDM网络传播的光纤网络的方法、设备和计算机程序产品。这是通过使用承载有OFC状态的带外(outband)信号实现的；并且还提出了使用电外围模式(electrical wrap mode)的替换实施例。在这些专利中描述的技术只应用于WDM系统，没有TDM，并且不能扩展为包括TDM系统。事实上，在这些专利中描述的方法不能在TDM环境中工作。因此，这些专利描述了使用针对每个波长的控制信道来传播OFC状态信息，这意味着每个波长只有一个数据信道可以支持。这些专利也没有解决通过WDM或TDM网络的LOL传播。
发明内容
通过本发明克服了现有技术的缺点并提供了额外的优点，本发明涉及用于通过光学网络传播链路状态情况的方法和设备。本发明的一些更显著的方面包括如下：
作为本申请的主题的本发明的一个方面涉及通过光学网络对系统间信道(ISC)或相似协议进行的传输，该光学网络使用通常与波分复用(WDM)阶段组合的时分复用(TDM)阶段。如上面所提及的，必须正确地通过在使用WDM的单独一个WDM波长内的每个TDM子信道，对诸如光损耗(LOL)情况的链路情况进行传播。因此，使用与数据相同的方式被时分复用的控制信道，本发明的这个方面旨在用于每个TDM子信道的控制信道，以便承载该信息。
更正式地来说，本发明的这个方面旨在用于通过TDM光学网络传输来自多个输入信道的信号的方法和设备，在TDM光学网络中每个输入信道包含光数据信号、以及包含与该光数据信号相关的控制信息的电控制信号。根据本发明，各个光接收器将光数据信号转变为相应的电数据信号，TDM数据多路复用器将该电数据信号进行时分复用，以便产生多路复用数据信号。TDM控制信号多路复用器将该电控制信号进行时分复用，以便产生与所述多路复用数据信号组合的多路复用的控制信号，从而生成合成电信号。光发射器从通过网络传输的合成电信号生成合成光信号。
在接收端，光接收器通过网络接收合成光信号并从可分离为多路复用数据信号和多路复用控制信号的合成光信号生成合成电信号。TDM数据多路分解器对多路复用数据信号进行多路分解，以便为与输入信道相对应的输出信道生成相应的电数据信号，而TDM控制信号多路分解器对多路复用控制信号进行多路分解，以便为输出信道生成相应的电控制信号。最后，相应的光发射器将电数据信号转变为用于输出信道的光数据信号。
在描述的系统中，响应在一个输入信道中检测光数据信号的损耗，为该输入信道生成电控制信号，从而指示光数据信号的损耗。由于上述信号处理，该控制信号将被传播到适当的输出信道。
在必要时，本发明可以用于TDM/WDM系统，在该TDM/WDM系统中，在通过网络传输之前，WDM多路复用器将合成光信号与不同波长的一个或多个其它的合成光信号组合。在这样的情况下，WDM多路分解器将接收到的合成光信号分成不同波长的合成光信号，所述不同波长的合成光信号中的每一个都被馈送到光接收器从而生成合成电信号，从而以上述方式为输出信道从该合成电信号生成单独的数据信号和控制信号。
更具体来说，根据本发明的该方面，每个输入信道(例如，ISC输入信道)都具有自身的专用开销控制信道，该专用开销控制信道与用于在相同TDM块中的其它输入信道的控制信道有所区别(例如，通过标识符)。这些控制信道被时分复用从而得到每个光波长的单独的控制信道，与以前制定的方法兼容。不管实际上是否有数据在通过链路传输，这些控制信道都是操作的。任何产生光损耗的设备或链路故障都将在下一个下游元件处被识别，并且TDM(包括TDM/WDM)设备可以为由其它WDM节点识别的受影响的信道插入控制符。
本发明的另一个方面涉及用于通过混合TDM/WDM网络传播开路光纤控制(OFC)情况的方法和设备。所公开的是通过混合TDM/WDM网络传播OFC的对等网络(peer-to-peer)实施例和主从(master-slave)实施例。
更正式地来说，本发明的该方面旨在用于初始化光纤通信系统中的端到端链路的方法和设备，在该光纤通信系统中一对节点与一对终端装置互连。节点通过相应的装置链路段耦合到终端装置，并通过网络链路段彼此耦合，装置链路段和网络链路段一起形成端到端链路。根据本发明，第一节点初始化具有耦合到该节点的终端装置的装置链路段。一旦对该装置链路段进行了初始化，第一节点通过网络链路段向其它节点发送指示发送节点已经对其装置链路段进行了初始化的信号。一旦通过网络链路段从其它节点接收到指示其它节点已经对其装置链路段进行了初始化的信号，第一节点完成端到端链路的初始化。
一旦其它节点对其装置链路段的初始化失败，第一节点可以禁用(disable)具有耦合到该节点的终端装置的装置链路段，并返回到初始化步骤。一旦在预定的时间周期内从其它节点接收指示其它的节点已经对其装置链路段进行初始化的信号失败，就可以执行这种禁用。或者，一旦从其它节点接收到指示其它节点没有对其装置链路段进行初始化的信号，可以执行这种禁用。
初始化步骤可以由作为其它节点的对等物(peer)的每个节点来执行。或者，这些步骤可以由作为主节点的所述节点之一在一旦对其装置链路段进行初始化后，向其它节点发出信号使其作为从节点执行其自身的初始化过程。一旦接收到主节点的信号，这样的从节点初始化与从节点耦合的终端装置的装置链路段，并且一旦初始化了该装置链路段，通过网络链路段向主节点发送指示从节点已经对其装置链路段进行了初始化的信号。
本发明的另一个方面涉及不要求网络中的终端节点生成OFC顺从信号(compliant signal)的用于通过混合TDM/WDM网络传播OFC状态的方法和设备。更确切地说，如下文所述，本发明的这个方面使用用于处理由附着于网络的终端装置生成的OFC信号的算法。
更正式地来说，本发明的该方面旨在用于根据在光纤通信系统中的预定的协议初始化端到端链路的方法，在所述光纤通信系统中一对节点与一对终端装置互连。每个终端装置都能够根据预定协议初始化其与相似装置之间的链路段。该节点具有通过相应的装置链路段耦合到终端装置的相应的装置端口、通过网络链路段彼此耦合的相应的网络端口以及在装置端口和网络端口之间扩展的相应的数据信道，装置链路段和网络链路段一起构成端到端链路。
根据本发明，如所述节点之一所执行的，数据信道通常在透明模式中工作，在该透明模式中，在装置端口处接收到的光信号被从网络端口重新传输，而在网络端口处接收到的光信号被从装置端口重新传输。但是，响应在所述装置端口处检测预定的链路状态，该数据信道暂时在环回模式中工作，在该环回模式中，在装置端口处接收到的光信号在从网络端口重新传输的同时，也从装置端口回送到装置链路段，因此允许终端装置根据预定协议初始化装置链路段，然后返回到透明模式。更具体来说，如果装置端口包括光发射器和光接收器，那么预定链路状态包括不存在来自所述光接收器的信号且同时存在到光发射器的信号的状态。
另外的特征和优点通过本发明的技术实现。本发明的其它的实施例和方面在本文中详细描述，并被认为是要求保护的本发明的一部分。为了就优点和特征对本发明进行更好的理解，请参考说明书和附图。
附图说明
现在，只是通过举例的方式，将参考附图对本发明的优选实施例进行描述，其中：
图1示出其中专用控制信道被用于WDM网络中的每个光波长的现有技术；
图2示出其中通过网络传播多个TDM和WDM信道的网络环境；
图3示出本发明的实施例，其中，用于多个TDM数据信道的控制信道被组合为图2示出的用于通过网络传输的单独一个TDM信道；
图4示出用于通过组合的TDM/WDM网络传播OFC状态的对等网络过程(peer-to-peer procedure)；
图5示出用于通过组合的TDM/WDM网络传播OFC状态的主从过程；以及
图6-10示出通过网络传播OFC状态的另一可选的实施例。
具体实施方式
图2和图3示出本发明的一个实施例，其中用于多个TDM数据信道的控制信道被组合入用于通过网络传输的单独一个TDM信道中。更具体来说，图2示出包含通过网络耦合的一对这样的节点的端到端系统，而图3示出这些节点的发射器和接收器部分。
首先参考图2，该图示出系统200，系统200包括与第一主机系统206(主机A)和网络106互连的第一TDM/WDM节点202(节点A)以及与网络和第二主机系统208(主机B)互连的第二TDM/WDM节点204(节点B)。在下文中的讨论中，提及了在节点202中的发射器功能和在节点204中的接收器功能。当然，每个节点都包括这两种功能，从而形成双工链路的两半。
现在参考图3，第一节点202的发射器部分包括多个TDM信道209，每个TDM信道209都工作在不同的波长，并且其中之一被示出。每个TDM信道209通常驻留在单独一个卡上并为一个或多个输入信道提供服务。如上述系统100所示，由发射器的TDM信道209提供服务的每个输入信道具有驱动光接收器210以生成电数据信号212的输入光数据信号108。但是，在这里，这些电数据信号212中的每一个然后被馈送到第一TDM多路复用器(MPX)214，该第一TDM多路复用器214将数据信号212组合为单独一个多路复用数据信号216。另外，用于由TDM信道209提供服务的每个输入信道的开销控制信号218(OC1-OC3)被馈送到第二TDM多路复用器220，该第二TDM多路复用器220将控制信号218组合为单独一个多路复用控制信号222。然后，多路复用数据信号216和控制信号222被组合，以生成单独一个合成电信号223。然后，该合成电信号被馈送到光发射器224，该光发射器224向WDM多路复用器228提供(通过内部激光器)特定波长的合成光信号226。WDM多路复用器228将该光信号226与来自其它TDM信道(未示出)的不同波长的光信号226一起组合，从而将单独一个多波长光纤输出信号230提供给网络106。
图3也示出了节点204的接收器部分，该节点204执行对应的操作的反向序列，以生成与原始光信号108相对应的光信号138。更具体来说，WDM多路分解器252将来自网络106的多波长光信号250分解成与TDM信道209相对应的多个单波长光信号254。这些光信号254中的每一个驱动光接收器256，该光接收器256为该TDM信道生成对应的合成电信号258。每个这样的合成电信号258被分离为多路复用数据信号260和多路复用控制信号262。TDM数据多路分解器264将多路复用数据信号260分离为与输出信道相对应的单独的数据信号266。各个光发射器268将这些多路分解信号转换为预期的光信号138。最后，TDM控制信号多路分解器270将多路复用控制信号262分离为与数据信号266相对应的单独的控制信号272(OC1-OC3)。
为了明白在图2-3示出的系统200中本发明的实施例怎样工作，假定客户端侧输入108从ISC链路1上断开。在传输节点202处，形成WDM客户端接口的光接收器210检测到该情况，但是没有禁用光发射器224中的WDM网络侧激光器。作为代替，该光接收器210将指示光损耗(LOL)的控制符插入到用于ISC链路1的开销子信道218上。TDM多路复用器220为其它输入信道使用相似的控制信息对该控制符进行时分复用，并且该控制信息通过WDM网络被传送到接收节点204。在接收节点204处，控制符被从对应的开销控制信号272剥离，并且WDM设备运行使与ISC链路1相对应的客户端侧输出激光器268被禁用，而使其余的链路保持不被干扰和不受影响。因此，除去在用于ISC链路的网络输入108处的线缆会导致在对应的远程端口138处的光损耗，正如同WDM网络在这两个点之间提供长虚拟连接一样；但是，在WDM网络上没有光损耗。相似的处理将LOL从输出客户端208侧上的失败传播到输入客户端206侧，或者从网络106中的失败到两个客户端侧。
OFC传播
接着，考虑在诸如图2和图3中示出的TDM/WDM混合网络中OFC传播的问题。
OFC信号的直接传播将要求在TDM网络中非常快速的激光器，以便符合OFC定时要求，这可能是不实用的。当OFC由ANSI光纤信道标准定义时，其只为点到点链路进行定义，并且没有为重复或WDM网络定义；也没有为TDM网络定义。此外，卖主可以使用在ISC信道实现上的OFC的专有的、非标准版本来实现更长的距离。当以前已经解决通过WDM的OFC的传播时，通过组合的TDM/WDM网络的OFC传播就是一个不同的问题，该问题由本发明的实施例的此方面进行解决。
既可以使用对等网络方法也可以使用主从方法。尽管对等网络方法被认为是优选的方法，但是两者都可以使用，并且都进行描述。
对等网络方法由图4中的算法和流程图示出。作为一个对等物，一对互连节点中的每一个都遵循相同的过程，该过程将按节点A所执行的进行描述。节点202和204中的每一个都包括用于执行该过程(和图5的过程)的适当的逻辑线路，例如在图6中示出的逻辑线路630。
现在参考图2-4，当端到端ISC链路(例如，ISC链路1)首先被创建时，在网络链路106两侧上的主机206(A)和208(B)分别尝试(attempt)与它们相对应的TDM/WDM节点202(A)和204(B)进行初始化OFC握手。首先，考虑在A侧的握手。如图4所示，节点202(A)首先尝试与主机206(A)进行初始化握手(步骤402a)。如果该握手尝试失败(步骤402a)，节点202禁用链路段1(连接主机206和节点202)并重试该握手(步骤406a)，而同时继续向其它节点204(B)发送其已经发送过的“OFC未完成”消息(步骤408a)。
如果，在第一次或后续的尝试中，握手尝试成功(步骤410a)，那么链路段1(连接主机206和节点202)初始化(步骤412a)。然后，节点202(A)向其它节点204(B)发送“OFC完成”消息并启动用于从该其它节点接收确认(ACK)信号的时钟，指示其已经建立与主机208(B)的链路(链路段3)(步骤414a)。节点202通过在用于ISC链路1的子信道218中插入控制符来发送“OFC完成”消息，以便反映该状态。该控制符被时分复用为针对每个波长的控制信道222，通过网络链路106(构成链路段2)，并在节点204(B)被检测。节点204以另一个控制符响应节点202，指示其是否已经完成在链路段3(连接节点204和主机208)上的握手。
当用于接收ACK信号的时间到期时，节点202(A)检查以便确定其是否从节点204(B)接收到ACK信号(步骤416a)。如果节点202没有接收到及时的ACK信号(步骤418a)，内容节点202通过撤掉(drop)其客户端侧激光信号(从与图3中示出的发射器268相似的发射器)强迫在链路1上的断开(步骤420a)，然后返回到步骤402a。如果节点202确实从节点204(B)接收到及时的ACK信号(步骤422a)，其检查以便确定该信号是否指示后者已经完成了通过链路段3与主机208(B)的链路(步骤424a)。如果ACK信号没有指示链路段3的初始化(步骤426a)，那么节点202同样强迫在链路1上的断开(步骤420a)并返回到步骤402a。
如果节点202确实从节点204(B)接收到及时的ACK信号，并且该信号指示链路段3的初始化(步骤428a)，那么，由于现在链路初始化完成，节点202保持链路段1在线(步骤430)。
回想起来，在B侧上进行了相同的处理。更具体来说，节点204(B)执行与步骤402a-428a相同的一系列步骤402b-428b，因此将不再进行详述。基本上，节点204(B)尝试与主机208(B)握手(步骤402b)，并且如果成功(步骤410b)，链路段3被初始化(步骤412b)，并且控制信息向上游传播到节点202(A)(步骤414b)。与节点202(A)和链路1一样，如果节点204(B)从节点202接收到满意的确认，其将只保持链路3(步骤428b)；否则，其将撤掉链路段3(步骤420b)。该处理一直继续，直到节点202和204的这两个节点都已经完成了客户端连接并且接收到了来自对方节点的确认；然后，链路被初始化为端到端(步骤430)。
作为实用主题，如果在预定间隔内节点202或204从其它节点接收任何形式的确认发生失败，该节点可以被配置用来撤掉其客户端信号，该预定间隔将取决于WDM网络的等待时间(latency)。这既可以在软件中配置也可以预先设置为最大的支持的网络等待时间。在链路段2上网络光纤断裂或TDM/WDM设备中发生失败的事件中，该步骤也防止客户端侧(链路段1和3)进行初始化。
由于其对称性和易于实施，对等网络方法是优选的。在图5中示出的主从方法是另一可选方法。主从过程与图4示出的对等网络过程相似，其中对两个节点的主从关系进行适当的修改。在TDM/WDM设备的配置期间，两个节点首先确立哪个节点将作为主节点(步骤501)。该步骤既可以手动提供也可以通过在设备中的默认设置来协商实现。
一旦主从关系确立并且在网络的两端处确认，主节点通过执行一系列步骤502-530控制所有的后续OFC握手。这些步骤通常与图4中由分开的节点202和204执行的相似编号的步骤相似(除非另有指出)，因此对所有步骤不作单独的描述。主节点首先尝试初始化与连接的主机206或208的握手，命令从节点(在网络链路段上通过适当的信号)保持禁用(步骤502)。如果握手尝试失败(步骤504)，主节点禁用客户端链路并重试握手(步骤506)，同时继续以前的向从节点发送“禁止(inhibit)”的动作(步骤508)。当主节点成功地完成握手时(步骤510)，主节点初始化客户端链路(步骤512)，向从节点发送“启用”消息，释放从节点以便尝试在链路的相对侧上的握手，并启动用于从从节点接收确认(ACK)信号的时钟(步骤514)。
当从节点握手完成时，其在预定超时间隔(timeout interval)内向主节点发回确认，以便完成链路初始化处理。如果ACK信号没有及时接收到(步骤516和518)，那么主节点禁用客户端(步骤520)并返回到步骤502尝试与客户端的另一次握手。如果ACK信号被及时接收到(步骤522)并且以正确的形式形成(步骤524和528)，那么链路初始化完成(步骤530)。如果ACK不是以正确的形式形成(步骤526)，那么主节点同样禁用客户端(步骤520)并返回到步骤502尝试与客户端的另一次握手。
注意，不必一定在整个网络链路106上产生额外的握手；从节点假设其将不被允许进行握手，直到主节点的握手首先完成。由于相同的原因，也不必一定在从节点侧设置超时间隔(步骤514-528)。但是，在这些特征和涉及确立原始主从关系的额外的复杂性之间有所折衷。
用于OFC传播的可选实施例
除了上述实施例，我们推荐具有双工链路的用于通过TDM/WDM网络进行OFC传播的可选实施例。这种可选实施例不要求TDM/WDM网络生成OFC握手脉冲。更确切地说，如果链路情况适于链路初始化，如下文所详细描述的，该实施例通过将来自ISC信道的OFC脉冲反射回它们原始源来工作。
图6示出系统600，该系统600包括由耦合第一ISC信道604a(信道A)和第二ISC信道604b(信道B)的一对互连TDM节点602a(节点A)和602b(节点B)。双工光纤链路606a与TDM节点602a和ISC信道604a互连，而相似的双工光纤链路606b与TDM节点602b和ISC信道604b互连。附加的双工光纤链路608，特别是网络链路，将TDM节点602a和602b彼此互连。ISC信道604a和604b中的每一个都包含光发射器(TX)610和接收器(RX)612，并使用用于与连接的装置交换OFC信号的诸如上文提到的在ANSI标准中定义的预定的协议。
为了简便起见，图6只示出一个连接到每个TDM节点602的ISC信道604。但是，该方法可以简单地为在相同TDM节点602上的多个信道604重复。此外，当该方法只为TDM信号进行描述时，其显然也可以被扩展到包括在WDM网络上运行的TDM信号。在这样的TDM/WDM网络中，在图6中为节点602示出的各部件将与单独一个TDM信道相对应，其中，如在上述其它实施例中所示出的，多个TDM信道与单独一个WDM多路复用器和多路分解器相连接。
TDM节点602a和602b中的每一个都包括由附图标记614集体指示的多个输入端口，其中的两个，端口614-1(端口1)和端口614-2(端口2)被示出。每个输入端口614都具有分别与ISC信道604a或604b的对应的接收器(RX)612和发射器(TX)610相连接的发射器(TX)616和接收器(RX)618。每个接收器618供给一个输入到TDM多路复用器(MPX)620，该TDM多路复用器(MPX)620将来自相同节点602a或602b的其它接收器的输入与该输入进行时分复用。每个节点602a或602b的TDM多路复用器620依次驱动通过链路608耦合到其它节点中的对应接收器624的发射器622，每个节点602的发射器622和接收器624组成输出端口626。每个接收器624驱动TDM多路分解器(DMPX)628，该TDM多路分解器(DMPX)628将多路分解信号供给到该节点的端口发射器616。
在上述系统600的操作中，源自于ISC信道604a的发射器610的光信号到达ISC信道604b的接收器612，途中经过链路606a、输入端口614-1的接收器618(节点602a的)、多路复用器620、发射器622、链路608、节点602b的接收器624、多路复用器628、输入端口614-1的发射器616和链路606b。源自于ISC信道604b的发射器610的光信号通过在另一个方向相似的路径到达ISC信道604a的接收器612，并且对于源自于其它ISC信道并遍历其它双工输入端口的光信号也类似于这样。
大部分时间，每个TDM节点602都透明地操作：任何来自ISC信道604的输入信号都被时分复用，并且沿着网络链路608传输到其它节点，而任何从网络链路接收到的TDM信号被多路分解并通过输入端口614传送到适当的ISC信道604。为了使用OFC初始化全部的链路(包括在一对内部通信的ISC信道604之间的所有部件)，本发明实施例的该方面旨在TDM节点602在一定条件下以非透明方式操作。更具体来说，本发明实施例的该方面旨在并入每个TDM节点602监视信号的逻辑线路630存在于TDM输入端口614和TDM输出端口626处，然后按照需要实现传送握手信号的状态机。逻辑线路630可以以任何适合的形式实现，例如通过专用的数字电路(例如专用集成电路(ASIC))固件(即微代码)或两者的组合。
为了演示该操作如何工作，首先假设ISC信道604a连接到TDM节点602a，并初始化从其发射器610到节点602a的端口1接收器618的OFC握手脉冲。由于来自ISC信道604b的对应链路606b仍然没有激活，所以在线路上没有来自网络侧接收器624的到端口1发射器616的接收信号。(注意，在由多路复用器620和多路分解器628提供服务的TDM信道的其它端口614上仍然可以运行信号，因此其它信号可以在到节点602a的发射器和接收器链路上流通)。
现在参考图7到图10的流程图，在(1)从ISC信道604到节点602的输入端口614的接收器618的信号包含OFC脉冲702(步骤1002)并且(2)来自相同输入端口614的发射器616的信号较低(如图所示，对于节点602a的输入端口614-1)(步骤1004)时，本发明实施例的该方面得到实现。当这两个事件共同发生时，在该节点602处的数据逻辑线路630强制OFC信号(1)使用发射器616环回到ISC信道604的接收器612(如704所示)，并且(2)通过TDM链路608从节点602的发射器622发射(如706所示)(步骤1006)。在节点602返回到透明状态并传播其接收到的任何信号后，这种状态在起始节点602保持预定的固定时间(步骤1008)。将信号环回到ISC信道604使得在该信道上完成OFC握手并初始化第一链路段，在这种情况下该链路段包括ISC信道604a和节点602a之间的链路606a。
现在参考图8，同样向前传输的OFC脉冲706(图7)基本上在TDM节点602b的接收器624处的网络链路608的另一端处被接收(如802所示)。但是，TDM节点602b的端口614-1的接收器618仍然没有信号。当这两个信号在这些状态中被检测到时，在接收TDM节点602b处的数字逻辑线路630将OFC脉冲802传递到ISC信道604的接收器612(如804所示)。同时，使从ISC信道604b接收的任何信号都透明地从其通过。一旦接收到这个信号804，ISC信道604b从其发射器610响应OFC握手脉冲806。
现在参考图9，如902所示，来自ISC信道604b的OFC握手脉冲806通过TDM节点602b传播，通过网络链路608返回到TDM节点602a。到这时，在节点602a处的时延超时，因此接收到的信号简单地透明地通过。同时，ISC信道604a已经发送了光信号，该光信号通过网络链路608透明地通过TDM节点602a到达TDM节点602b；这足够完成在TDM节点602b处的握手了。现在节点602a和602b两者都处于透明状态，并且跨越ISC信道604a和604b的链路已经被完全初始化了。
应当很容易地看出，如果首先初始化OFC握手的是ISC信道602b，而不是ISC信道602a，那么可以遵循相同的过程。作为附加的特征，如果在网络中的任何点处有开路链路情况，数字逻辑线路630确保节点602a和602b将检测到其并关闭它们对应的发射器，中断数据传输。一旦链路段去激励，根据上文提到的现有的OFC握手协议，ISC信道604a和604b将尝试每10秒初始化一次OFC握手。当链路被修复时，上述过程将再次初始化该链路。在使用其自己的状态机630开始握手处理之前，通过使每个TDM节点602检查其是否已经从网络链路608的另一端接收信号来防止死锁情况。
上述实施例具有几个潜在的优点。其不要求TDM节点602生成OFC信号脉冲，如果多个ISC信道604容纳在单独一个卡上，那么该点将节省硬件。而且，其不要求光学监控信道验证链路连接。最大链路长度，或者允许的从节点602a到节点602b并再次返回到节点602a的最长的环行(round-trip)延迟时间由置入数字逻辑线路630中的固定延迟限定；该链路必须在该时间内建立。该固定延迟还必须足够短，以便避免由于环回的信号在ISC信道604造成的错误情况。通过选择几毫秒的固定延迟，应当可能将链路扩展到超过100公里；这种延迟也可以是可编程的，并且根据链路长度或其它条件来调整。在这种方法中，首先初始化握手的ISC信道604成为其自身与TDM节点602之间握手的主节点；而在链路的另一端，另一个TDM节点602作为其自身与其它ISC信道之间握手的主节点。
当本发明实施例的某些特征(例如光发射器和接收器)必须并入硬件时，其它特征(例如上述的数字逻辑线路)可以在固件或硬件和固件的组合中实现。
作为一个例子，本发明实施例的一个或多个方面可以包括在具有例如计算机可用介质的制品(例如，一个或多个计算机程序产品)中。该介质可以在其中实施，例如用于提供和促进本发明实施例的能力的计算机可读程序代码装置。该制品可以作为计算机系统中的一部分包含在内或者分开出售。
另外，可以提供至少一个机器可读的程序存储装置，其确实地实现可以由机器执行的指令的至少一个程序以便执行本发明实施例的能力。
本文描写的流程图只是例子。对本文描述的这些视图或步骤(或者操作)可以有很多变形。例如，步骤可以以不同顺序执行，或者可以添加、删除或修改步骤。
虽然本发明的优选实施例已经被描述，但是应该理解，在现在和将来，本领域的技术人员可以在下文的权利要求的范围内进行不同的改进和加强。
Claims (14)
1.一种用于通过TDM光学网络传输来自多个输入信道的信号的方法，每一个所述输入信道包含光数据信号和电控制信号，所述电控制信号包含与所述光数据信号相关的控制信息，所述方法包括下述步骤：
将所述光数据信号转换为相应的电数据信号；
对所述电数据信号进行时分复用，以生成多路复用数据信号；
对所述电控制信号进行时分复用，以生成多路复用控制信号，所述多路复用控制信号与所述多路复用数据信号组合，生成合成电信号；以及
从所述合成电信号生成通过所述网络传输的合成光信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述合成光信号在通过所述网络传输之前，与不同波长的一个或多个其它的合成光信号组合。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：
响应在一个所述输入信道中检测到光数据信号的损耗，生成用于所述输入信道的电控制信号，从而指示所述光数据信号的损耗。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：
通过所述网络接收所述合成光信号；
从能够分离为多路复用数据信号和多路复用控制信号的所述合成光信号生成合成电信号；
对所述多路复用数据信号进行多路分解，以生成用于与所述输入信道相对应的输出信道的相应的电数据信号；
对所述多路复用控制信号进行多路分解，以生成用于所述输出信道的相应的电控制信号；以及
将所述电数据信号转换为用于所述输出信道的光数据信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述合成光信号在通过所述网络传输之前，与不同波长的一个或多个其它的合成光信号组合，所述方法还包括下述步骤：
将所接收到的合成光信号分离为不同波长的合成光信号，所述不同波长的合成光信号中的每一个被用来生成合成电信号，从所述合成电信号生成用于输出信道的单独的数据信号和控制信号。
6.一种用于通过TDM光学网络传输来自多个输入信道的信号的设备，每一个所述输入信道包含光数据信号和电控制信号，所述电控制信号包含与所述光数据信号相关的控制信息，所述设备包括：
用于将每一个所述光数据信号转换为相应的电数据信号的光接收器；
用于对所述电数据信号进行多路复用以生成多路复用数据信号的TDM数据多路复用器；
用于对所述电控制信号进行多路复用以生成多路复用控制信号的TDM控制信号多路复用器，所述多路复用控制信号与所述多路复用数据信号组合而生成合成电信号；以及
用于从所述合成电信号生成通过所述网络传输的合成光信号的光发射器。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述合成光信号在通过所述网络传输之前，与不同波长的一个或多个其它的合成光信号组合。
8.根据权利要求6所述的设备，还包括：
逻辑线路，该逻辑线路响应在一个所述输入信道中检测到光数据信号的损耗而生成用于所述输入信道的电控制信号，从而指示所述光数据信号的损耗。
9.根据权利要求6所述的设备，还包括：
用于通过所述网络接收所述合成光信号、以及用于从能够分离为多路复用数据信号和多路复用控制信号的所述合成光信号生成合成电信号的光接收器；
用于对所述多路复用数据信号进行多路分解以生成用于与所述输入信道相对应的输出信道的相应的电数据信号的TDM数据多路分解器；
用于对所述多路复用控制信号进行多路分解以生成用于所述输出信道的相应的电控制信号的TDM控制信号多路分解器；以及
用于将所述电数据信号转换为用于所述输出信道的光数据信号的相应的光发射器。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述合成光信号在通过所述网络传输之前，与不同波长的一个或多个其它的合成光信号组合，所述方法还包括下述步骤：
将所接收到的合成光信号分离为不同波长的合成光信号，所述不同波长的合成光信号中的每一个被用来生成合成电信号，从所述合成电信号生成用于输出信道的单独的数据信号和控制信号。
11.在TDM光学网络中，从来自多个输入信道的信号生成合成光信号并通过所述网络传输所述合成光信号，每一个所述输入信道包含光数据信号和电控制信号，所述电控制信号包含与所述光数据信号相关的控制信息，一种用于再生成所述光数据信号和所述电控制信号的方法，包括下述步骤：
通过所述网络接收所述合成光信号；
从能够分离为多路复用数据信号和多路复用控制信号的所述合成光信号生成合成电信号；
对所述多路复用数据信号进行多路分解，以生成用于与所述输入信道相对应的输出信道的相应的电数据信号；
对所述多路复用控制信号进行多路分解，以生成用于所述输出信道的相应的电控制信号；以及
将所述电数据信号转换为用于所述输出信道的光数据信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述合成光信号在通过所述网络传输之前，与不同波长的一个或多个其它的合成光信号组合，所述方法还包括下述步骤：
将所接收到的合成光信号分离为不同波长的合成光信号，所述不同波长的合成光信号中的每一个被用来生成合成电信号，从所述合成电信号生成用于输出信道的单独的数据信号和控制信号。
13.在TDM光学网络中，从来自多个输入信道的信号生成合成光信号并通过所述网络传输所述合成光信号，每一个所述输入信道包含光数据信号和电控制信号，所述电控制信号包含与所述光数据信号相关的控制信息，一种用于再生成所述光数据信号和所述电控制信号的设备，包括：
用于通过所述网络接收所述合成光信号、以及用于从能够分离为多路复用数据信号和多路复用控制信号的所述合成光信号生成合成电信号的光接收器；
用于对所述多路复用数据信号进行多路分解以生成用于与所述输入信道相对应的输出信道的相应的电数据信号的TDM数据多路分解器；
用于对所述多路复用控制信号进行多路分解以生成用于所述输出信道的相应的电控制信号的TDM控制信号多路分解器；以及
用于将所述电数据信号转换为用于所述输出信道的光数据信号的相应的光发射器。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述合成光信号在通过所述网络传输之前，与不同波长的一个或多个其它的合成光信号组合，所述设备还包括：
WDM多路分解器，其用于将所接收到的合成光信号分离为不同波长的合成光信号，所述不同波长的合成光信号中的每一个被提供到光接收器以生成合成电信号，从所述合成电信号生成用于输出信道的单独的数据信号和控制信号。
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