CN101626526B - 混合网络光通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合网络光通信系统。该系统可以包括中心局、耦合到该中心局的至少一个网络组。该网络组可以包括多个外部环，并且每一个外部环可以包括具有环形连接的多个节点。该系统可以具有如下所述的经济优势，即，减少了光核心的数目，以及当在光核心和节点处的器件上发生任何问题时，容易地切换方向以保护该系统。

Description

混合网络光通信系统

本申请要求在2008年7月11日提交的韩国专利申请No.10-2008-67584的优先权，其主题通过引用被合并于此。

技术领域

本发明的实施例可以涉及光通信系统。更具体地，本发明的实施例可以涉及用于提供环形网络和星形网络的混合网络的波分复用通信系统。

背景技术

光波分复用(WDM)是如下所述的技术，即，该技术通过使用不同波长(颜色)的激光来承载不同的信号而在单个光纤上复用多个光载波信号。因此，通过将光纤用作传输线可以显著地扩展通信容量。WDM也可以通过一股光纤实现双向通信。在这种情形下，多个光发射器用于发射具有彼此不同的波长的光信号。那些彼此具有不同波长的光信号通过波分复用器被复用，并且然后被传输到传输线。

WDM光通信系统的中心局CO形成本地环路。该本地环路包括用于连接彼此的用户家用和商业线路(节点)。为了在一个或多个方向上实现两个或更多个节点之间的通信，采用多种网络拓扑，例如线性网络、环形网络、星形网络等。

附图说明

参考下面的附图详细介绍方案和实施例，在附图中，相同的附图标记表示相似的元件，并且其中：图1说明根据本发明示例实施例的光通信系统；图2说明根据本发明示例实施例的光通信系统；图3说明根据本发明示例实施例的光通信系统；图4说明根据本发明示例实施例的光通信系统；图5说明根据本发明示例实施例的光通信系统；图6示出波长的循环特性示意图；图7示出通过薄膜构造的复用器的端口的示意图；图8示出在节点滤波器处的信号的透射和反射的示意图；图9示出节点滤波器的波长选择特性的示意图；图10示出在两个节点滤波器处的信号的透射和反射的示意图；图11示出在四个节点滤波器处的信号的透射和反射的示意图；以及图12示出节点滤波器的波长选择特性的示意图。

具体实施方式

参考图1，光通信系统可以包括中心局100和与中心局100耦合的至少一个网络组200。网络组200可以包括多个外部环220、230、240。此外，网络组200可以包括至少一个由外部环220、230、240共享的外部(中心局100以外)波分复用器(MUX)210。可以通过波分复用器来构造MUX 210。外部MUX 210可以位于远程节点RN处。外部环220、230、240的每一个可以包括具有环型连接的多个节点。在每个外部环220、230、240中的节点之中的至少一个节点221、231、241可以在不经过外部环中的任何其他节点的情况下被连接到外部MUX 210。其他节点222、232、242可以通过至少一个节点被连接到外部MUX 210。每个外部环220、230、240的两个节点221、231、241在没有经过外部环220、230、240中的任何其他节点的情况下通过不同光纤被连接到外部MUX 210。如果在外部环220、230、240的节点221、222、231、232、241和242(其耦合到外部MUX 210)中的器件上发生任何错误，则可以切换每一个外部环中的信号传输方向，从而不通过其中发生了错误的节点来传输信号。

中心局100可以包括至少一个内部(中心局100的内部)复用器(MUX)110，该内部复用器110具有与外部MUX 210相同的特性。内部MUX 110和外部MUX 210可以通过至少一个光核心(OC)被连接。至少一个光线路终端(OLT)120、130、140可以连接到内部MUX 110。每一个OLT 120、130、140可以包括主光源(未示出)。此外，每一个OLT 120、130、140可以被构造为具有工作设备121、131、141和保护设备122、132、142，它们通过不同光纤连接到内部MUX 110。工作设备和保护设备可以通过相同构造被独立地形成以提供双重自引导保护(dual homing protection)。工作设备121、131、141和保护设备122、132、142可以是光发射器、光接收器或包括光发射器和光接收器的其他光学器件。

如在图1中所示，在OLT 120、130或140中的工作设备121、131或141和相应的保护设备122、132或142以及内部MUX 110和外部MUX 210、外部环220、230、240中的节点221、222、231、232、241、242可以形成逻辑环网络。例如，在图1中，OLT 120中的工作设备121和保护设备122以及内部MUX 110、外部MUX 210、外部环220中的节点221、222的组合可以形成逻辑环网络。相似地，在光线路终端130中的工作设备131和保护设备132以及内部MUX 110、外部MUX 210、外部环230中的节点231和232的组合可以形成另一个逻辑环网络。按照这种方式，可以获得多个逻辑环网络，以等于中心局100中的OLT的数目。

再次参考图1，光通信系统可以进一步包括两个次级光源150、160，该次级光源150、160被构造用于分别为通过光核心OC传输的上行信号和下行信号提供无色功能(colorless function)。次级光源150、160可以是用于注入锁定的非相干宽带光源(BLS)或多信道波长源。通过考虑无色功能而采用次级光源150、160，可以较容易地管理多波长。此外，通过无色功能的使用，可以显著地减少每一个外部环中的每一节点或OLT处所需要的光学器件的数目。耦合装置170可以将次级光源150和160耦合到光核心OC。可以利用环行器和波长分离滤波器来构造耦合装置170。

光通信系统可以包括阵列波导光栅，如在图2中示出的内部MUX 111和外部MUX 211。MUX 111和211的每一个可以具有两倍于波长数目m的偶数个端口(多至2×m个)。光开关180可以为每一个波长切换两个端口。在图2中所示的光通信系统中，可能通过切换端口来保护中心局100和外部MUX 211之间的连接，以及通过切换方向来保护外部环220-240。光通信系统可以进一步包括两个次级光源151、161，该次级光源151、161被构造用于分别为通过光核心OC1传输的上行信号和下行信号提供无色功能，以及进一步包括两个次级光源152、162，该次级光源152、162被构造用于分别为通过光核心OC2传输的上行信号和下行信号提供无色功能。耦合装置171可以将次级光源151、161耦合到光核心OC1，以及耦合装置172可以将次级光源152、162耦合到光核心OC2。可以利用环行器和波长分离滤波器来构造耦合装置171、172。

参考图3，光通信系统300可以包括多个网络组200，其中每一个网络组包括多个外部环220、230、240。在中心局100和每一个网络组200之间，信号可以通过馈线光纤被传输。可以采用分布光纤来通过每一个外部环220、230或240中的节点传输信号。中心局100和每一个网络组200可以形成环形混合星形网络。可以通过每一个网络组200中的外部环220、230和240以及中心局300中的OLT来形成逻辑环网络。即，OLT 120、130或140中的工作设备121、131或141和保护设备122、132或142，内部和外部MUX 110、210，以及外部环220、230或240中的节点N的组合可以形成逻辑环网络，该逻辑环网络连接到星形网络。因此，可以通过使用外部环和星形网络的混合网络，即环形混合星形网络来构造光通信系统。可以通过如在图2中所示的MUX 211一样的阵列波导光栅来构造图3中的MUX 210。

参考图4，光通信系统可以包括中心局400和与中心局400耦合的至少一个网络组500。网络组500可以包括多个外部环520、530、540。此外，网络组500可以包括两个由外部环520、530、540共享的外部复用器(MUX)510、511。外部MUX 510、511可以位于远程节点RN处并且可以通过波分复用器来构造。外部环520、530、540的每一个可以包括具有环型连接的多个节点N。外部环520、530、540的每一个中的至少一个节点521、531、541可以被连接到一个外部MUX510。外部环520、530、540的每一个中的至少一个节点522、532、542可以在不经过外部环中的任何其他节点的情况下被连接到另一个外部MUX 511。其他节点523、533、543可以通过至少一个节点被连接到外部MUX 510、511。

中心局400可以包括多个内部MUX 410、411，所述内部MUX 410、411分别具有与外部MUX 510、511相同的特性。外部MUX510、511可以通过光核心OC0、OC1连接到内部MUX 410、411。光线路终端(OLT)420、430、440可以连接到内部MUX 410、411。OLT420、430、440的每一个可以包括主光源(未示出)。此外，OLT 420、430、440可以被构造成具有工作设备421、431、441和相应的保护设备422、432、442。工作设备和保护设备可以通过相同构造被独立地形成并且可以提供双重自引导保护。工作设备421、431、441和保护设备422、432、442可以是光发射器、光接收器或包括光发射器和光接收器的其他光学器件。光线路终端420、430或440中的工作设备421、431或441和保护设备422、432或442、内部MUX 410、411、外部MUX 510、511以及外部环520、530或540中的节点N的组合可以形成逻辑环网络。

图4的光通信系统可以进一步包括次级光源430、440、431、441，该次级光源430、440、431、441被构造用于为通过光核心OC1和OC2传输的上行信号和下行信号提供无色功能。耦合装置450、451可以分别将次级光源430、440、431、441耦合到光核心OC 1和OC2。可以根据中心局的OLT和外部环的数目来改变内部和外部MUX的数目。可以利用环行器和波长分离滤波器来构造耦合装置450、451。

参考图5，光通信系统600可以包括多个网络组500。每一个网络组500可以包括多个外部环520、530、540。在中心局400和每一个网络组500之间，信号可以通过馈线光纤被传输。中心局400和每一个网络组500可以形成环形网络。可以通过每一个网络组500中的外部环520、530和540、外部MUX 510、511以及中心局400中的OLT来形成环形混合星形网络。因此，可以通过具有外部环和星形网络的混合网络来构造光通信系统600。

在图2到5中示出的外部环220、230、240、520、530和540可以通过单向环形网络或双向环形网络被构造。在这种情形下，工作设备和保护设备的组合可以被构造在一个OLT中。可以根据令牌环、电气电子工程师协会(IEEE)802.5规范、光纤分布式数据接口(FDDI)标准、美国国家标准学会(ANSI)X3T9.5规范、SONET双向线路交换环、单向通道交换环的同步光网络(SONET)标准、Telcordia GR-1230规范、Telcordia GR-1400规范或公知为IEEE 802.1的弹性分组环(RPR)标准来构造外部环。此外，以太网交换模块、数字用户线路接入复用器(DSLM)、无线连接器件、家用网关、无线电基站或其组合可以作为远程设备连接到每一个外部环。每一个外部环中的节点N可以通过一条或多条光纤、光发射器(多个)、光接收器(多个)或光发射器/接收器(多个)被连接。此外，节点N可以被连接到半导体线、一个或多个电发射器(多个)、电接收器(多个)、电发射器/接收器(多个)或其组合。在图2到5中所示的外部环220、230、240、520、530、540可以被构造用于提供双重自引导保护。在该情形下，工作设备和保护设备可以被划分成是独立的。

此外，可以依据内部和外部复用器、节点以及OLT的通信器件的构造，通过时分环形网络、提供双重自引导保护的时分环形网络、波分环形网络或提供双重自引导保护的波分环形网络来构造在图2到5中示出的外部环220、230、240、520、530和540。如果外部和内部复用器是波分复用器，则可以在环形网络和外部复用器之间引入外部节点滤波器和光发射器、光接收器或光发射/接收器件(未示出)。此外，内部节点滤波器(未示出)可以被连接在OLT 120、130、140、410、420、430和内部MUX 110、111、410或411之间。内部节点滤波器的数目可以等于外部节点滤波器的数目。内部节点滤波器、OLT 120、130、140、410、420、430以及内部MUX 110、111、410或411可以在中心局100、400中形成各自的逻辑环网络。代替内部节点滤波器，附加复用器(未示出)，例如波分复用器，可以被连接在相应的内部MUX 110、111、410、411和OLT 120、130、140、410、420、430之间。附加复用器可以具有与外部节点滤波器的带宽相同的带宽，并且附加复用器的每一个端口上的中心波长可以与每一个外部节点滤波器的相同。

如果中心局中的逻辑环网络被构造为波分环形网络，或者网络组的环形网络被构造为双向环形网络，或者环形网络提供双重自引导保护，则可以通过阵列波导光栅(AWG)或薄膜的组合来构造内部和外部MUX。如在图6中所示的，如果通过提供循环波长组的传输的AWG来构造MUX，那么外部环的节点可以通过一个端口P被连接到外部MUX，从而可以通过连接到光核心的MUX的一个端口P₀输出多个循环波长组。如果通过组合薄膜来构造外部MUX，则每一个外部环可以通过用于发射和接收信号的两个端口P₁和P₂被连接到MUX，如在图7中所示的，从而通过连接到光核心的MUX的端口P₀仅传输两个循环波长组。

如果中心局中的逻辑环网络和网络组的外部环被构造为单向波分环形网络，则可以通过薄膜滤波器来构造内部和外部节点滤波器。第k节点滤波器1001可以反射或透射同一循环组x中的波长λ¹ _x，λ² _x，λ³ _x，...，λ^k _x，...，λ^N _x之中的波长λ^k _x，其对应于复用器的第x端口。此外，如在图8中所示，第k节点滤波器1001可以透射或反射其他波长，因为第k节点滤波器可以具有如在图9中所示出的波长选择特性。因此，当第k节点滤波器被设计成针对同一循环组中的每一波长都是可操作的时，第k节点滤波器可被用于每一端口，而与MUX的端口号(1到m)无关。

参考图10，可以通过在相反方向上布置的两个薄膜滤波器1001和1002来构造内部和/或外部节点滤波器。因此，可以在内部和/或外部环中获得光分插复用(OADM)。此外，可以另外使用光耦合或光开关来双工复用光发射信道或光接收信道。

当将中心局中的逻辑环网络和每一个网络组的外部环构造为双向波分环形网络或提供双重自引导保护的波分环形网络时，每一个组中的循环波长可以被划分成两个子组，用于上行信号的一个子组和用于下行信号的另一个子组。参考图11，在对应于复用器的第x端口的同一循环组x中的波长λ¹ _x，λ² _x，λ³ _x，...，λ^k _x，...，λ^N _x之中，第k+L节点滤波器2001可以反射或透射上行信号的波长λ^k+L _x，第k节点滤波器2002可以反射或透射下行信号的波长λ^k _x。节点滤波器2003、2004可以具有与节点滤波器2001、2002相同的特性，并且可以被布置成与节点滤波器2001、2002相反。图12示出在双向波分环形网络中使用的节点滤波器2001-2004的波长选择特性。

光通信系统被构造成具有环形混合星形网络，该环形混合星形网络具有如在图2到5中所示的星形网络和环形网络，并且可以具有经济优势，即，减少了光核心的数目，以及当在光核心和节点处的器件上发生任何问题时容易地切换方向以保护系统。

虽然已经参考大量说明性实施例描述了实施例，但是应该理解的是，在本公开的原理的范围内，本领域技术人员可以设计各种其他修改和实施例。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，在主体组合方案的构件和/或布置中可以进行各种变化和修改。除了在构件和/或布置中的变化和修改以外，可选的应用将对本领域技术人员是显而易见的。

Claims (9)

1.一种光通信系统，包括：

中心局；以及

至少一个网络组，所述至少一个网络组耦合到所述中心局，其中所述网络组包括多个外部环，并且所述外部环的每一个都包括具有环形连接的多个节点，

其中，所述中心局和每个网络组形成环形混合星形网络，

其中，所述网络组进一步包括处在远程节点处的至少两个外部复用器，所述至少两个外部复用器被多个外部环共享，

其中，所述外部环的每一个的节点包括连接到所述外部复用器中的一个的至少一个节点和连接到所述外部复用器的另一个的至少一个节点，

其中，所述中心局包括至少两个内部复用器和至少一个光线路终端，所述至少两个内部复用器分别通过至少两个不同的光核心连接到所述至少两个外部复用器，所述光线路终端连接到所述至少两个内部复用器，其中所述光线路终端包括连接到所述至少两个内部复用器中的一个的工作设备和连接到所述至少两个内部复用器中的另一个的保护设备，并且

其中，所述内部复用器和所述外部复用器的数目是根据所述光线路终端和所述外部环的数目来改变。

2.根据权利要求1所述的光通信系统，其中每一个所述外部环中的节点包括：在没有经过所述外部环中的任何其他节点的情况下连接到所述外部复用器的至少一个节点；以及经过至少一个节点连接到所述外部复用器的其他节点。

3.根据权利要求2所述的光通信系统，其中所述光线路终端包括主光源。

4.根据权利要求3所述的光通信系统，其中所述中心局进一步包括：

至少一个次级光源，所述至少一个次级光源被构造用于为通过所述光核心传输的上行信号和/或下行信号提供无色功能；以及

耦合器，所述耦合器被构造用于将所述次级光源耦合到所述光核心。

5.根据权利要求3所述的光通信系统，其中，所述工作设备和所述保护设备通过不同光纤连接到所述内部复用器。

6.根据权利要求3所述的光通信系统，其中所述外部复用器包括多个具有偶数个端口的外部阵列波导光栅，所述内部复用器包括多个具有偶数个端口的内部阵列波导光栅，并且所述中心局进一步包括光开关，所述光开关被构造用于切换所述外部和内部复用器的端口。

7.根据权利要求2所述的光通信系统，进一步包括：

至少一个节点滤波器，所述至少一个节点滤波器连接到所述外部和内部复用器之间的光核心。

8.根据权利要求1所述的光通信系统，其中所述中心局进一步包括：

至少一个次级光源，所述至少一个次级光源连接到每一个光核心用于通过每一个所述光核心传输的上行信号和/或下行信号，以及

耦合器，所述耦合器被构造用于将所述次级光源耦合到每一个所述光核心。

9.根据权利要求1所述的光通信系统，进一步包括：

至少一个节点滤波器，所述至少一个节点滤波器连接到所述外部和内部复用器之间的光核心。

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