CN101809912A - 具有无色插入/分出接口的基于模块化wss的通信系统 - Google Patents

Abstract

这里描述了一种具有无色的且网络端口透明的插入/分出接口的基于模块化WSS的通信系统。根据本发明的某些方面，提供了能够实现直线、环状和网格状光网络的设备体系结构。本发明的实施例主要关于如何在网络的节点处插入和分出信号。本发明的实施例基于波长选择开关(WSS)的使用，WSS是一种新兴的组件技术。还描述了其他方法和装置。

Description

具有无色插入/分出接口的基于模块化WSS的通信系统

技术领域

本发明一般地涉及光网络系统。更具体而言，本发明涉及具有无色(colorless)插入/分出(add/drop)接口(这些接口不被网络端口指定)的基于模块化WSS的通信系统。

背景技术

本申请涉及无色且透明的网格状光网络的建立，其中“无色”被定义为没有光纤或组件被预先指定以特定的工作通道波长，“透明”被定义为没有网络节点对于前往其他节点的、或者从特定的无色(可调)转发器被插入/被分出到特定的无色(可调)转发器的工作通道波长的任何子集变得阻塞。三种形式的阻塞被明确考虑：(1)争用，即一个通道波长已经用在两个或更多个节点之间，因而当在中间节点处没有采用光-电-光(OEO)转换时，禁止了远程节点使用该通道波长来发送信号经过这两个或更多个节点。(2)未填充的设备，即某一通道波长被阻塞，不让其通过或者被插入/分出，因为该设备未被安装来支持该通道波长，这是在保持所有通道波长的同时向下扩展性的问题。(3)设定到特定网络端口的转发器阻止任何波长的信号从网络的任何其他端口被插入或者被分出到网络的任何其他端口。我们主要试图解决的是第二和第三种定义的阻塞；然而，在解决第二和第三种阻塞时，我们也解决了第一种定义的阻塞。这种对阻塞问题的解决方案因而提供了所需的网络透明度。

关于第二种定义，网格状光网络可以基于NxN空间开关矩阵。当在每个节点的设备未完全填充时，失去透明度，因此某些通道波长不被支持，这被称为通道阻塞。对于每个通道波长都必须安装NxN开关以避免阻塞，无论该节点的网络的维度如何。

关于第三种定义，网格状光网络可以基于互连的“东-西”可重配置光插入/分出复用器(ROADM)(当基于波长选择开关(WSS)模块时)。也就是说，利用“东-西”ROADM进行插入/分出导致了透明度丢失。为了在环状网络拓扑中直接应用“东-西”ROADM以形成2维度网络节点，由于环的双向本质，透明度的这种缺少已变为可接受的。当扩展超过2维度网络节点以形成网格状网络时，缺少透明度就有问题了。通过网络的替代路由并不总是可用的，并且如果可用的话，它们的使用可能加剧波长争用(即，上面给出的第一种定义的阻塞)。

发明内容

这里描述了一种具有无色且透明的插入/分出接口的基于模块化WSS的通信系统。根据本发明的某些方面，提供了一种能够实现网格状光网络的设备体系结构。本发明的实施例主要关于如何在网络的节点处以与网络端口和波长无关的方式插入和分出信号。实施例包括：(a)模块化的硬件布置使得诸如WSS的组件可被插入到包含光背板和电背板的机箱中，(b)在添加模块的同时提供无中断的服务，(c)在节点的入口和出口处监视光信号的质量的能力，(d)执行诸如光环回(loop back)之类的诊断功能的能力，以及(e)在光纤或设备故障的情况下实现服务恢复。本发明的实施例基于波长选择开关(WSS)的使用，WSS是一种新兴的组件技术。

根据本发明，提供了一种光网络设备，例如光网络节点，包括：主机箱，该主机箱具有耦合到控制背板、光背板和电背板的多个插槽；一个或多个交叉连接板，该一个或多个交叉连接板被插入到主机箱的第一插槽中并且耦合到控制背板和光背板，该一个或多个交叉连接板中的每一个具有网络入口端口和网络出口端口，该一个或多个交叉连接板形成包括一个或多个网络入口端口和出口端口的光交叉连接；被插入到主机箱的第二插槽中的插入-分出板，其中一个或多个通道波长光信号能够经由插入-分出板被插入到交叉连接板的出口端口之一上，而一个或多个相同通道波长光信号能够经由插入-分出板从交叉连接板的入口端口之一被分出；被插入到主机箱的第三插槽中的发射-接收板，其中一个或多个发射器生成通过多光纤接插线被路由到插入-分出板的一个或多个插入端口的通道波长光信号，并且一个或多个通道波长光信号通过多光纤接插线从插入-分出板的一个或多个分出端口被路由到发射-接收板的接收器；被插入到主机箱的第四插槽中的光学2R板，其中光学2R板的输出生成通过多光纤接插线被路由到插入-分出板的一个或多个插入端口的通道波长光信号，并且一个或多个通道波长光信号通过多光纤接插线从插入-分出板的一个或多个分出端口被路由到光学2R板的输入。

下面的示例性的特征可被包括在内，无论是单独地还是与其他特征相组合。

例如，光网络节点还可包括被插入到主机箱的第五插槽中的外源波长板，其中一个或多个通道波长光信号能够经由外源波长板被插入到一个或多个交叉连接板的出口端口之一上，而一个或多个相同通道波长光信号能够经由外源波长板从一个或多个交叉连接板的入口端口之一被分出。

另外，主机箱还可包括具有多个插槽的光机箱和具有多个插槽的电机箱，光机箱耦合到控制背板和光背板，电机箱耦合到控制背板和电背板，其中交叉连接板、插入-分出板和外源波长板被插入到光机箱的插槽中，而发射-接收板和光学2R板被插入到电机箱的插槽中。

光机箱和电机箱的接口对于直线、环状和网格状的全光网络来说可以是无色的、波长通道透明的和网络端口透明的插入/分出接口。位于相同主机箱或电机箱中的多个不同的发射器或接收器在分别连接到多个不同的插入-分出板时可以重复使用相同的波长通道。位于主机箱或电机箱中的发射器或接收器可以连接到相同的插入-分出板。在上述光网络节点中，为了插入来自发射-接收板和光学2R板之一的通道波长信号，提供光广播和多播中的至少一种。

在一些其它例子中，光背板可包括一层或多层的光背板结构。额外的机箱可以连接到主机箱，并且额外的板可以被插入到每个机箱的插槽中。

多个相同的板可以被插入到主机箱、光机箱和电机箱之一的多个插槽中，并且其中至少一个板可被用于备份另一个板以实现冗余。

交叉连接板还可包括与无色且端口透明的插入/分出接口兼容的色散补偿单元。

光网络节点还可包括在交叉连接板、插入-分出板和外源波长板中实现的多通道光通道监视器(OCM)。

在另一个例子中，光网络节点还可包括：第一交叉连接板和作为第一交叉连接板的辅助板的第二交叉连接板，第二交叉连接板在其入口上具有(N-1)x1开关，在其出口上具有1x(N-1)开关，用于在第一交叉连接板发生故障的情况下选择第一交叉连接板；分光器，该分光器被耦合以在第一交叉连接板发生故障的情况下将入口信号的拷贝发送到第二交叉连接板；以及组合器，该组合器被耦合来将出口信号的拷贝从第二交叉连接板发回到第一交叉连接板的出口。

在又一个例子中，光网络节点还可包括：第一交叉连接板和作为第一交叉连接板的辅助板的第二交叉连接板，第二交叉连接板在其入口上具有(N-1)x1开关，在其出口上具有1x(N-1)开关，用于在第一交叉连接板发生故障的情况下选择第一交叉连接板；1x2开关，该1x2开关在第一交叉连接板发生故障的情况下替换地将入口信号发送到第二交叉连接板；以及2x1开关，该2x1开关将出口信号从第二交叉连接板发回到第一交叉连接板的出口。

交叉连接板可以与主机箱和光机箱中的至少一个的插槽接口兼容。插入-分出板可以与主机箱和光机箱中的至少一个的插槽接口兼容。外源波长板可以与主机箱和光机箱中的至少一个的插槽接口兼容。发射-接收板可以与主机箱和电机箱中的至少一个的插槽接口兼容。光学2R板可以与主机箱和电机箱中的至少一个的插槽接口兼容。主机箱或光机箱或电机箱可以被实现为具有较少的插槽以支持相对小的网络节点。

光网络节点还可包括与主机箱兼容、用于形成专用插入/分出机箱的分发-聚集板，该分发-聚集板是无色的且网络端口透明的，以与交叉连接板直接相连，并与专用的单通道和多通道发射-接收板和专用的单通道和多通道光学2R板相连。光网络节点另外可包括被插入到插入/分出机箱中的一个或多个单通道或多通道发射-接收板。光网络节点还可包括被插入到插入/分出机箱中的一个或多个单通道或多通道光学2R板。

光网络节点还可包括起源于主机箱的扩展机箱，其在使用两个或更多个交叉连接板、一个或多个东-西发射-接收板或者一个或多个光学2R板时充当东-西ROADM。

本发明的其它特征将从下面的附图和具体实施方式中显而易见。

附图说明

在附图中以举例而非限制的方式来说明本发明，其中相同的附图标记代表类似的元件，在附图中：

图1示出传统的WSS模块的某些实施例，其中箭头示出在用作1xN WSS模块时的光信号传输方向。Nx1模块将用相反方向的箭头来表示。

图2A示出用于描绘在1xN或Nx1使用状态下的WSS模块的符号。

图2B示出用于描绘在1xM分光器或Mx1组合器使用状态下的标准M端口分光器/光组合器的符号，其中应当理解，分光器/组合器几乎没有波长依赖性。

图3-5示出根据本发明的某些实施例用于形成光交叉连接(OXC)的WSS模块。

图6示出具有OXC和插入/分出端口的传统WSS系统。

图7-19示出根据本发明的某些实施例具有OXC和插入/分出端口的WSS系统。

图20-21示出根据本发明的某些实施例使用WSS系统的、具有工作路径和保护路径的网络配置。

图22示出了光背板的所有结构层。

图23-25示出根据本发明的某些实施例具有OXC和插入/分出端口的WSS系统。

图26-27示出根据本发明的某些实施例的可调转发器(发射器和接收器)(即，发射-接收板)。

图28-29示出根据本发明的某些实施例的具有可调转发器(发射器和接收器)的WSS系统。

图30-31示出根据本发明的某些实施例的波长转换用光学2R器件(即，光学2R板)。

图32-33示出根据本发明的某些实施例具有波长转换用光学2R器件的WSS系统。

图34示出根据本发明的某些实施例为WSS系统提供适于外源波长的插入/分出端口的板(即，外源波长板)。

图35示出根据本发明某些实施例的用于WSS系统的交叉连接板的总结。

图36示出根据本发明某些实施例的为WSS系统提供插入/分出端口的插入-分出板的总结。

图37示出根据本发明某些实施例的发射-接收板的总结。

图38示出根据本发明某些实施例的光学2R板的总结。

图39示出根据本发明某些实施例的用于WSS系统的外源波长板和可充当外源波长板的插入-分出板的总结。

图40-41示出根据本发明的某些实施例用于WSS系统的具有色散补偿器设备的色散管理型交叉连接板。

图42示出根据本发明的某些实施例用于WSS系统的具有光通道监视器(OCM)的交叉连接板。

图43示出根据本发明的某些实施例用于WSS系统的具有光通道监视器(OCM)的插入-分出板。

图44示出根据本发明的某些实施例用于WSS系统的具有光通道监视器(OCM)的外源波长板。

图45-46示出根据本发明的某些实施例对于WSS系统中的交叉连接板的故障的保护方案。

图47示出根据本发明的某些实施例具有用于WSS系统的板插槽的、含有光背板、电背板和控制背板的超级(即，主)机箱。

图48示出根据本发明的某些实施例具有用于WSS系统的板插槽的、含有光背板和控制背板的光机箱。

图49示出根据本发明的某些实施例具有用于WSS系统的板插槽的、含有电背板和控制背板的电机箱。

图50示出根据本发明某些实施例用于WSS系统的单独的超级机箱或伴有一个或多个电机箱的超级机箱的配置。

图51示出根据本发明某些实施例用于WSS系统的伴有一个或多个电机箱的光机箱。

图52示出根据本发明某些实施例的超级机箱WSS系统。

图53-55示出根据本发明的某些实施例使用电机箱来扩展的超级机箱WSS系统。

图56-57示出根据本发明的某些实施例使用光机箱和电机箱的WSS系统。

图58-61示出根据本发明的某些实施例基于缩小的超级机箱的初级机箱WSS系统。

图62-66示出根据本发明的某些实施例用于WSS系统的、用来形成插入/分出机箱的超级机箱。

图67-68示出根据本发明的某些实施例具有OXC结构的光机箱和配置的插入/分出机箱的WSS系统。

图69示出根据本发明的某些实施例用于插入/分出机箱的基于WSS的分发-聚集板的总结。

图70示出根据本发明的某些实施例与插入/分出机箱兼容的单通道和多通道发射-接收板。

图71示出根据本发明的某些实施例与插入/分出机箱兼容的单通道和多通道光学2R板。

图72-77示出根据本发明某些实施例的扩展的东-西ROADM。

图78示出根据本发明某些实施例的东-西发射-接收板的总结。

图79示出根据本发明某些实施例的东-西光学2R板的总结。

图80示出插入/分出机箱所需的超级机箱的光背板层。

图81示出扩展的东-西ROADM所需的超级机箱的光背板层。

具体实施方式

这里描述了一种具有无色的且网络端口透明的插入/分出接口的基于模块化WSS的通信系统。在下面的描述中，给出了大量细节以提供对本发明实施例的更详尽说明。然而，将会清楚，对于本领域技术人员来说，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。此外，公知的结构和设备以框图形式示出，而没有详细示出，以免使本发明的实施例不清楚。

说明书中提及“一个实施例”或“实施例”是指结合该实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书的不同位置出现的短语“在一个实施例中”并不一定是指相同的实施例。

根据一个实施例，提供了一种能够实现网格状光网络的设备体系结构。本发明的实施例主要关于如何在网络节点处插入和分出信号。本发明的实施例基于波长选择开关(WSS)的使用，WSS是一种新兴的组件/模块技术。

在一个实施例中，可能的网格状网络的任何节点都是可扩展的，从WSS的1维度一直到N维度。节点所支持的双向网络端口的数量可以不大于WSS模块端口的数量N和插入/分出模块的数量之间的差，其中插入/分出模块的数量总是小于N。这里所描述的波长插入/分出模块(与可选的体系结构相比)需要更少的或者不需要1xN、Nx1或NxN空间开关，因而减少了成本和复杂度。机箱的插槽可以是通用的，因此模块可以被布置在任意插槽中。模块可以是可热插拔的，因而使得节点可以在使用过程中被升级和降级。所有通道波长都可供使用，无论节点被配置支持的维度是多少。该设计并不需要通道减少(这将导致阻塞)来降低成本。带可选的波长转换的光学2R很容易用一个单独的可选模块来提供，该模块类似于由可调转发器构成的模块。系统的光模块彼此兼容，以允许同一机箱将它们互连在一起，其中任意模块可使用任意插槽。

该光网络设计可以实现城域网格状网络，该网络可以被部署来适应对于维度和活动通道规划的最小初始需要，同时可扩展至更高的维度和扩充的活动通道规划，同时对于每一部署水平实现成本最小化。

如上所述，本发明的实施例包括能够实现模块化和可扩展的、无色且透明的光通信系统的设备体系结构。在一个实施例中，相比于现有技术，没有光纤或光组件在使用之前被波长指定或网络端口指定，而现有技术一般在物理连接时就已预先确定了波长和/或网络端口。系统提供了任意波长重构和网络端口的任意选择以与给定的转发器相连。具体的波长选择受限于组件的可调能力。组件预计在C频带、L频带、S频带或诸如C和L频带之类的超集上是可调的。例如，C频带操作可包括以100GHz为间距的至少40条通道或以50GHz为间距的80条通道。典型的精确的通道波长预期遵循国际电信联盟标准(称为ITU标准)。

本发明的实施例利用波长选择开关(WSS)组件/模块技术。图1中示出了描绘一些功能的1x4 WSS现有技术的例子。其具有4个端口，这4个端口可路由多达8个可能的通道波长。一般而言，WSS有两种不同的使用方式，如图2A所示，1xN WSS和Nx1 WSS。1xNWSS部分或完全地解复用来自单个网络光纤的进入的多个通道波长信号，并将它们路由到N个输出端口。大多数典型的WSS组件/模块将每个唯一的输入通道波长信号路由到任意但是单一的输出端口；然而，某些其它的WSS能够有效地对通道波长信号进行功率分割，以使得WSS将输入的通道波长信号路由到两个或更多个输出端口，这被称为光广播或多播。N一般是2、4、5、8或9，并且可以更大。如上所述，通道波长的最大数目可以大得多，例如40或更大。因而，1xN WSS的每个输出端口可以有一个或多个通道波长信号。

当不使用广播/多播(如果在WSS中可用的话)时，信号在输出端口之间是互斥的。另外，每个通道可被衰减甚至被阻塞，因此并不是所有的输入信号都一定被1xN WSS输出。Nx1 WSS将来自N个输入端口中每一个的单个或多个通道波长信号复用到单个输出端口。与1xN WSS类似，每个通道可被衰减甚至被阻塞，因此并不是所有的输入信号都一定被Nx1 WSS输出。对于Nx1 WSS，当信号在输入端口之间不互斥时，该阻塞特征是极为重要的。通过阻塞相同通道波长的除一个信号外的其它全部信号，防止了接收器处的光干涉，因而也防止了电干扰，这一般而言是必要的。Nx1 WSS的很多特性与1xN WSS共享。Nx1 WSS实质上是工作在相反的光传播方向上的1xN WSS，并且被优化用于将来自WSS的N个端口的输入信号波长复用到单个输出网络光纤上。

本发明的另一个实施例利用波长选择开关(WSS)组件/模块技术和分光器/光组合器两者。一般而言，分光器/光组合器有两种不同的使用方式，如图2B所示，1xM分光器和Mx1光组合器。与1xN WSS组件/模块不同，对于1xM分光器，出现在分光器的输入上的相同的复用波长信号总是也出现在分光器的所有输出端口上，这就是光广播或多播。与Nx1 WSS组件/模块不同，对于Mx1光组合器，M个输入上的所有波长信号总是以复用状态出现在组合器的输出端。不能选择性地阻塞通过分光器/光组合器的波长信号。

模块化的光交叉连接系统的例子

图3是根据一个实施例在N≥8情况下的基于1xN和Nx1波长选择开关的通信系统的可能的8维度节点。这也被称为情形#1。如图3所示，主要的组件分布在置于机箱的插槽中的一组交叉连接板上，其中插槽中的每个板提供了与远程节点间的双向通信。机箱包括在光学上和电气上互连各个板的背板。互连1xN和Nx1 WSS的光纤形成了光背板。

对于置于插槽中的每个交叉连接板使用两个WSS的优点之一在于根据本发明的某些实施例，极大地减少了由于双重隔离而引起的串扰。在单个WSS产生足够弱的串扰并且Nx1组合器的光损耗可以被容忍的情况下，图4给出了根据某些实施例在N≥8情况下的制造8维度节点的替换方法。这也被称为情形#2，其中置于插槽中的每个交叉连接板具有一个1xN WSS和一个Nx1组合器，同样，每个被填充的插槽提供了与另一节点间的双向通信。要使串扰足够弱，单个1xNWSS的隔离可能大于或等于图3中所示在第一方法中使用的两个WSS的组合隔离，以实现相同的性能水平。该实施例的弱点在于如果一个或多个1xN WSS模块发生故障，则迷失的通道波长信号将被发送到其它插槽中的模块，并且/或者由于WSS的VOA能力的潜在故障而失去正常的功率平衡。注意，考虑到Nx1组合器失去了选择性阻塞这些游离的通道波长信号或提供功率平衡的能力，这种情况的发生将是有害的。

图5中所示的另一个实施例类似于图4中所示的实施例，但是1xN WSS被替换以1xN分光器，而Nx1组合器返回到Nx1 WSS。这也被称为情形#3，其中将依赖于每个Nx1 WSS来阻塞不想成为复用输出一部分的N个输入端口中每一个的波长通道。要使串扰足够弱，单个1xN WSS的隔离必须大于或等于图3中所示第一方法中使用的两个WSS的组合隔离，以实现相同的性能水平。图5中所示的实施例相比于图4中所示的实施例的一个优点在于通路首先穿过分光器然后经过WSS。如果单个WSS发生故障，则只有穿过给定插槽的光纤的信号将受到影响，这可以通过禁用光功率放大器(booster opticalamplifier)(B)来阻塞。注意，当通过去除任何电源来禁用时，光放大器模块变为不透明的。

在图3、图4和图5中，以字母P和B表示的三角形分别代表前置放大器和光功率放大器。根据本发明的某些实施例，示例性的光放大器是掺铒光纤放大器(EDFA)和半导体光放大器(SOA)。前置放大器放大进入光交叉连接的复用信号，而功率放大器放大离开光交叉连接的复用信号。粗实线代表携带复用的通道波长信号的光纤，所述信号在节点(例如可能的40条通道)之间传播。中等程度的粗线代表在板(模块)之间携带复用的或部分解复用的通道波长信号的光纤。用虚线绘出的窄的矩形框代表潜在机箱的插槽。

模块化的插入/分出(Add-Drop)系统的例子

图6是用于插入和分出信号的传统方法。该方法限于两种方式。1)用于插入和分出信号的光纤被指定波长，这是由于使用了分别用于插入和分出信号的波长指定的复用器和解复用器。2)分别对每个远程节点进行插入和分出，其信号被分别发送或接收，这意味着为了与每个远程节点通信需要分离的多组发射器和接收器(例如，转发器)。分离的多组发射器和接收器将是昂贵的且体积庞大的。为了使用一组公共的发射器和接收器，将需要额外的开关矩阵将分出的信号路由到本地节点的公共接收器，还需要开关将来自本地节点的公共发射器的信号路由到期望的插入端口。所有这些额外的开关和光通路将需要以与图6中所示的分出信号解复用器和插入信号复用器的波长指定一致的方式来工作。此外，这些额外的开关自身将产生成本和物理空间上的问题。换句话说，路由器线路卡的DWDM转发器被指定网络端口。如果路由器不具有连接到给定的网络端口或者可与给定的网络端口一起使用的DWDM转发器，则不能经由该端口进行通信。注意，这种进行插入和分出的限制与用于形成带插入/分出的光交叉连接的ROADM的限制类似。

模块化插入/分出实施例

在一个实施例中，使用了模块化插入/分出方法，该方法不具备传统方法的这两类问题(瓶颈)。使用插入-分出板来取代交叉连接板。没有输入或输出端口(光纤)被波长指定(即，无色的)，并且也不需要额外的空间开关矩阵(即，端口透明)。下面通过一系列附图示出了根据本发明的某些实施例与模块化交叉连接方法的三种情形有关的模块化插入/分出模块的例子。

根据某些实施例，基于情形#1交叉连接的使用，图7示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了1xN和Nx1 WSS的插入-分出板，每个插入-分出板提供了N个插入通道和N个分出通道，从而该节点设有总共2N个插入通道和2N个分出通道。根据本发明的一个实施例，在图8中，示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了Mx1组合器和1xN WSS的插入-分出板。注意，所述配置是以示例方式而非限制方式示出的，每个插入-分出板提供了M个插入通道和N个分出通道，从而该节点设有总共2M个插入通道和2N个分出通道。在图9中，在一个实施例中，示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了Nx1 WSS和1xM分光器的插入-分出板，每个插入-分出板提供了N个插入通道和M个分出通道，从而该节点设有总共2N个插入通道和2M个分出通道。注意，通常来说期望N接近或等于M。根据本发明的某些实施例，图10示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了Mx1组合器和1xM分光器的插入-分出板，每个插入-分出板提供了M个插入通道和M个分出通道，从而该节点设有总共2M个插入通道和2M个分出通道。

根据一个实施例，基于情形#2交叉连接的使用，图11示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了1xN和Nx1 WSS的插入-分出板，每个插入-分出板提供了N个插入通道和N个分出通道，从而该节点设有总共2N个插入通道和2N个分出通道。根据一个实施例，在图12中示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了Mx1组合器和1xN WSS的插入-分出板，每个插入-分出板提供了M个插入通道和N个分出通道，从而该节点设有总共2M个插入通道和2N个分出通道。根据一个实施例，在图13中示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了Nx1 WSS和1xM分光器的插入-分出板，每个插入-分出板提供了N个插入通道和M个分出通道，从而该节点设有总共2N个插入通道和2M个分出通道。再次注意，通常来说期望N接近或等于M。根据某些实施例，图14示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了Mx1组合器和1xM分光器的插入-分出板，每个插入-分出板提供了M个插入通道和M个分出通道，从而该节点设有总共2M个插入通道和2M个分出通道。

根据一个实施例，基于情形#3交叉连接的使用，图15示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了1xN和Nx1 WSS的插入-分出板，每个插入-分出板提供了N个插入通道和N个分出通道，从而该节点设有总共2N个插入通道和2N个分出通道。根据一个实施例，在图16中示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了Mx1组合器和1xN WSS的插入-分出板，每个插入-分出板提供了M个插入通道和N个分出通道，从而该节点设有总共2M个插入通道和2N个分出通道。根据一个实施例，在图17中示出了一个6维度节点，根据一个实施例，其插槽7和插槽8填充有各自使用了Nx1 WSS和1xM分光器的插入-分出板，每个插入-分出板提供了N个插入通道和M个分出通道，从而该节点设有总共2N个插入通道和2M个分出通道。再次注意，通常来说期望N接近或等于M。图18示出了一个6维度节点，其插槽7和插槽8填充有各自使用了Mx1组合器和1xM分光器的插入-分出板，每个插入-分出板提供了M个插入通道和M个分出通道，从而该节点设有总共2M个插入通道和2M个分出通道。

注意，在插入-分出板中分别用于聚集单波长(λ插入)或分离单波长(λ分出)的Nx1 WSS和1xN WSS模块具有略微不同的要求，即N根光纤中的每一根仅包含单个波长。这一差别提供了采用与提供光交叉连接功能的WSS模块所需的技术不同的技术的机遇。

相比于在左侧分出且在右侧插入的现有技术来说，本发明的实施例进行相反的操作，在左侧插入且在右侧分出。在一个实施例中，连接到插入-分出板的Nx1 WSS或Mx1组合器的输入端口的激光发射器可以被选择在任意波长上发射，只要该波长还未被连接到该插入-分出板的另一发射器使用即可。根据本发明的某些实施例，另一发射器可以工作在类似或相同的波长上，只要它被另一插入-分出板输入即可，其中公共波长的总数受限于在给定节点处使用的插入-分出板的总数。

根据某些实施例，各个插入通道波长可以被路由到通往远程节点的任何输出，只要该节点输出还未使用该通道波长即可。在采用提供多播/广播的1xN WSS模块或者采用1xN分光器的情况下，相同的通道波长信号可以被路由到通往多个远程节点的多个输出，只要这些节点输出还未使用该通道波长即可。该特征是对本发明的插入/分出系统的端口透明性的直接使用。根据又一实施例，插入的信号可以被本地分出，并且通过穿过光交叉连接而利用相似或相同的插入-分出板或另一插入-分出板而被测试。此外，在该节点处接收的信号可以被任意路由到插入-分出板的1xN WSS或1xM分光器的任一个输出光纤以传递到接收器，只要该波长还未被该插入-分出板使用即可。对于给定节点而言，相同波长下同时接收的信号的数目受限于置于机箱中的插入-分出板的数目。例如，根据一个实施例，图19中示出了一个5维度节点，其插槽6至8填充有提供了3M个插入通道和3M个分出通道的插入-分出板，其中相同通道波长中的三个可以用于插入信号，也可以用于分出信号。

呼叫保护

插入/分出方法提供了针对活动链接通路的故障的呼叫保护。图20中示出了根据一个实施例如何通过在呼叫发起和目的地节点处布置两个插入-分出板来提供相同波长的呼叫和保护通路，这在每个节点处提供了板级分离，以实现更高的网络可靠性。在图21中，呼叫通路和保护通路使用两个不同的波长，这可以通过在呼叫发起和目的地节点处仅布置单个插入-分出板来实现。该方法要预防的呼叫故障的例子是光纤断裂；中间节点处的总功率损耗或该节点处的任何灾难性故障；源发射器或目的地接收器的故障；或者源或目的地节点处的插入-分出板故障。

节点交叉连接和插入/分出缩放

图22中示出了光背板的实施例。注意，其可以由一个或多个可物理分离的结构层组成。背板是一个NxN的交换装置，这意味着从N个插槽中的每一个进入光背板的信号可以被动地被路由以在N个插槽中的任何一个离开光背板，这取决于给定插槽的1xN WSS选择N根光纤中的哪一根。根据本发明的某些实施例，信号甚至可以被路由经过光背板，从将该信号引入到光背板中的同一板处离开，这被称为环回。光背板的对称性和WSS的通用性使得每个插槽在功能上是相等的。插槽是冗余的。此外，任何实施例/种类的交叉连接或插入-分出板都与背板的同一实施例/实施方案一起使用。

根据某些实施例，背板的通用性加上基于WSS的板的通用性提供了以下特征。光学系统即使在组件严重减少时也可以工作。除了如上所述的与节点的有限维度或者因插入-分出板的数量引起的限制有关的组件减少外，不会因其它组件减少发生额外的通道波长阻塞或争用。例如，根据一个实施例，图23中示出了1维度节点，其中单个插入-分出板被填充在插槽2中，该插入-分出板提供了M个插入通道和M个分出通道。这可被认为是网络终端节点，因为它不允许除了环回以外的信号通过。

图24示出了根据本发明某些实施例的2维度节点，其插槽3和插槽4填充有插入-分出板，这些插入-分出板提供了2M个插入通道和2M个分出通道。注意，该结构与被称为东-西可重配置插入/分出复用器(ROADM)的结构类似；但是，它不像传统的ROADM那样对于插入/分出存在端口分配不足。注意，单个插入-分出板就足够了。节点可以按任意方式填充。图25示出了根据本发明某些实施例的这种任意填充和布局的能力。利用该特征的重要性在于在机箱和板可使用的高速电信号和控制信号方面板在电气上可热插拔的目标规范。

模块化的信号系统例子

为了形成完全无色的光通信系统，需要用于信号创建和获取的无色板。无色意味着没有波长指定。下面示出了应当如何制造这样的板并且它们应当如何与插入-分出板互连。

发射-接收板

根据本发明的某些实施例，在图26和图27中示出了发射-接收板。细线代表包含单波长通道的光纤。两者都使用波长可调的激光发射器为插入信号选择期望的通道波长，其中在插入-分出板上使用Nx1WSS或Mx1组合器对于通道选择不起作用。对于分出信号，当插入-分出板具有1xN WSS以对单个分出通道波长进行最终分离选择时，图26中所示的板是足够的。光电探测器接收器固有的波长不敏感特性(忽略波长响应特性的微弱变化)允许它们被用于任意的、但是单个分出通道波长的信号。在插入-分出板具有1xM分光器以将分出信号传递到插入-分出板的输出端口的情况下，需要图27中所示的板。发射-接收板上的可调光纤进行单个通道波长的最终分离选择。图28示出了多光纤接插线如何以一对一的方式互连波长可调激光发射器和插入端口，以及如何在单波长分出通道和波长不敏感接收器之间互连。根据本发明的某些实施例，图29示出了与前面一样多光纤接插线如何以一对一的方式互连波长可调激光发射器和插入端口，以及如何在复用波长分出通道和波长可调接收器之间互连。

光学2R板

替换的信号操纵板可以基于光学2R器件。光学2R器件在不使用由激光发射器和光接收器提供的光-电-光(OEO)转换的情况下进行信号再放大和再成形。图30中示出了根据一个实施例包含具有可选的波长转换能力的光学2R器件的光学2R板。未示出每个光学2R器件可采用的可调激光器。每个光学2R器件具有输入的单波长通道(λ-分出)并且输出单波长通道(λ-插入)。图31示出了根据另一个实施例另一种可能的光学2R板，其包含具有可选的波长转换能力的光学2R器件。同样，未示出每个光学2R器件可采用的可调激光器。在这种情况下，可调滤光器从每个分出端口的复用波长通道中选择单波长通道，其被光学处理并且产生单波长通道(λ-插入)输出。

与发射-接收板的情况类似，根据一个实施例，光学2R板利用多光纤接插线与插入-分出板连接。图32明确示出了根据一个实施例在各个波长可调光学2R器件的输出和由插入-分出板的Mx1组合器形成的插入端口之间的多光纤接插线互连以及在单波长通道分出端和光学2R器件的输入之间的多光纤接插线互连。在图33中示出了根据一个实施例在各个波长可调光学2R器件的输出和由插入-分出板的Mx1组合器形成的插入端口之间的多光纤接插线互连以及在1xM分光器的每个分出端口的复用波长通道和每个光学2R器件的输入之间的多光纤接插线互连。可调滤光器从每个分出端口的复用波长通道中选择单波长通道，其被光学处理并且产生单波长通道(λ-插入)输出。

外源波长管理

当客户端需要专用通道发起信号时，我们称之为外源波长(alienwavelength)，但它实际上是标准的通道波长。我们可能在某个远程节点处向客户端返回该外源波长信号。另外，也可能需要双向通信。分出单通道波长而不是复用(广播)通道的插入-分出板也可以用作外源波长板。假定客户端将在适当的通道波长上发起信号。在任何外源波长板上可包括输入滤波器以阻塞除了被允许通道之外的所有通道，但是这将增加额外的成本。图34中示出了根据本发明某些实施例的一些特定的外源波长板，它们在1xM分光器的输出端口上包含可调滤光器，这使得只有单个波长(外源波长)被返回给客户端。下面总结了可充当外源波长板的所有板。外源波长板所需的接插线是非常直接简单的，因为各根光纤仅仅连接到客户端的发射器和接收器。

出于说明目的，细节水平仅限于说明关键功能和它们在多种板之间的关系。根据本发明的某些实施例，图35给出了交叉连接板的示意图；图36给出了插入-分出板的示意图；图37给出了发射-接收板的示意图；图38给出了光学2R板的示意图；并且图39给出了外源波长板的示意图，其中一部分也充当插入-分出板。

增强

替换的板级实施例

可被包括进来形成本发明实施例的整体部分的附加特征是光色散补偿和光通道监视。图40A和图40B示出了色散管理位于入口处的色散管理型交叉连接板的某些实施例。图40A给出了多通道色散补偿器(用字母D标记)布置在入口光放大器(前置放大器，用字母P标记)之后的情形，而图40B给出了多通道色散补偿器(用字母D标记)布置在可能的两级入口光放大器(前置放大器，用P1和P2标记)的两级之间的情形。图41示出了色散管理位于出口处的色散管理型交叉连接板的某些实施例。多通道色散补偿器(用字母D标记)被布置在出口光放大器(功率放大器，用字母B标记)之前。注意，在插入-分出板上不需要任何DCM，因为DCM的使用是为了补偿节点到节点的光纤链路色散，而这完全由色散管理型交叉连接板来处理。

在光网络的每个节点处，监视通道波长信号的存在和光功率，其中低于某一阈值的功率损耗将生成与信号损失(LOS)警报类似的快速警报。这包括通过信号、插入的信号和分出的信号。图42示出了在交叉连接板上光通道监视的实现方式的某些实施例，其覆盖了对通过信号和在该节点处被插入的信号的监视。图43示出了在交叉连接板上光通道监视的实现方式的某些实施例，其覆盖了对在该节点处被分出的信号的监视。也需要监视外源波长信号的存在和光功率。除了可以用于外源波长分出的插入-分出板以外，图44还示出了根据本发明某些实施例的具有光通道监视的特定外源波长板。或者，不采用图42-44中采取的方法，而是可以在前置放大器(P)之后、但是在1xNWSS或1xN分光器之前布置抽头耦合器和多通道OCM。

节点保护实施例

为实现网络可靠性，非常需要一种解决交叉连接板之一的可能故障的方法。图45示出了节点保护的一个实施例，该节点保护利用3-dB分光器将入口信号的拷贝发送到辅助交叉连接板，并且利用3-dB组合器将出口信号放到具有发生故障的交叉连接板的插槽的出口端口上，其中(N-1)x1空间开关和1x(N-1)空间开关一同选择哪一个交叉连接板处于受保护的重路由状态下。由任何1xN WSS发送到发生故障的交叉连接板的出口信号需要被路由到辅助交叉连接板。注意，通过处于受保护的重路由状态下的发生故障的交叉连接板进行的传输必须通过禁用光放大器而被阻塞，这使得它们变得不透明。

图46中所示的节点保护方案的另一个实施例是使用1x2空间开关来将入口信号重路由到辅助交叉连接板，并使用2x1空间开关将出口信号放到具有发生故障的交叉连接板的插槽的出口端口上，其中(N-1)x1空间开关和1x(N-1)空间开关一同选择哪一个交叉连接板处于受保护的重路由状态下。由任何1xN WSS发送到发生故障的交叉连接板的出口信号需要被路由到辅助交叉连接板。注意，通过处于保护重路由状态下的发生故障的交叉连接板进行的传输被1x2和2x1空间开关阻塞，这些开关已将发生故障的板与任何可能的信号传输相隔离。

针对图45和46描述的这些方法对于基于其它种类的交叉连接板的使用的其它实施例也是有效的。唯一的改变在于被发送到发生故障的交叉连接板的出口信号如何被路由到辅助交叉连接板的细节。

用于模块化系统的机箱例子

机箱及其背板

图47中示出了根据一个实施例能够容纳所有板的单个机箱，我们称之为超级(即，主)机箱。它是包含电控制背板(控制背板)、高速电信号背板(电背板)和光背板的混合机箱。也可使用两个分离的机箱，其中一个(根据另一个实施例如图48中所示)是包含电控制背板(控制背板)和光背板的光机箱，另一个(根据另一个实施例如图49中所示)是包含电控制背板(控制背板)和高速电信号背板(电背板)的电机箱。交叉连接板、插入-分出板、外源波长板、发射-接收板和光学2R板都将在超级机箱中。交叉连接板、插入-分出板和外源波长板将在光机箱中。发射-接收板和光学2R板将在电机箱中。另外，光学2R可以在光机箱中。

机箱构造

如图50所示，根据一个实施例，(混合)超级机箱可以单独使用，或者(混合)超级机箱可以在以后与电机箱组合以允许扩展该节点处的插入/分出信号的数量，这提供了未来升级的选择。图51示出了根据另一个实施例的光机箱，该光机箱伴有一个或多个电机箱以满足当前需要并且同样提供了该节点处的插入/分出信号的数量的未来升级扩展。注意，光机箱不具备可能很昂贵的高速电背板，并且电机箱不具备可能很昂贵的光背板。

(混合)超级机箱的设施在图52的配置例中被示为具有交叉连接板、插入-分出板和发射-接收板，该配置包括可选地互连插入-分出板和发射-接收板的多光纤分发接插线。在插槽6至8中，光背板不被发射-接收板使用。图53示出了具有交叉连接板、插入-分出板和发射-接收板的(混合)超级机箱的另一种示例性配置。在插槽8中，光背板不被发射-接收板使用。图54中示出了具有发射-接收板和光学2R板的电机箱的示例性配置。图55示出了(混合)超级和电机箱可以如何与多光纤分发接插线相连，所述接插线光学互连插入-分出板与发射-接收板或光学2R板。电机箱提供了更多的发射-接收板或光学2R板的扩展。光学2R板可能已被放入(混合)超级机箱中。

图56中示出了根据一个实施例的光机箱的示例性配置。图57根据本发明某些实施例示出了图56的光机箱和图54的电机箱可如何利用插入-分出板和发射-接收板或光学2R板之间的多光纤分发接插线来互连。额外的电机箱将提供更多的发射-接收板或光学2R板的扩展。

一个或多个分离的电机箱解决的问题在于每个插入-分出板所需的发射-接收板的数量之间的潜在差异。每个插入-分出板可能需要多得多的发射-接收板。在一个给定的发射-接收板上的发射器和接收器对的数量可能是稀少的，并且远小于插入/分出的整数M。注意，期望M大至每光纤链路的密集波分复用(DWDM)通道的总数，例如在100GHz间距下可能是40条通道，或者在50GHz间距下为80条通道，如前所述。

呈现有8个插槽的机箱完全是任意的。插槽数可以更大，但是在实践中受到1xN和Nx1 WSS设备中整数N的数值的限制。不过，对于这里未描述的其它板来说额外的插槽可能是存在的。另外，对于(混合)超级机箱，可以有更多插槽，但是只与发射-接收板和光学2R板兼容。

特别感兴趣的情况实际是根据本发明的某些实施例每机箱的插槽数较少的情况(初级机箱)。图58中示出了基于这种初级机箱的节点配置，该配置最多提供了东-西ROADM能力。根据一个实施例，还可以被配置为如图59中所示的1维度节点(终端节点)。图60示出了根据一个实施例的初级机箱的缩小的控制背板、电背板和光背板。初级机箱是与超级机箱类似的混合机箱，因此能够接纳所有类型的板，只是数量较少。注意，在这种情况下，根据一个实施例，光背板需要简单得多的3x3光交换结构，如图61所示。这种类似ROADM的体系结构的实现方式超过了传统ROADM的能力，因为转发器不被网络端口指定，这是本专利申请的发明之一的例子。

用于信号操纵的专用机箱

前面的分别用于发射和接收插入和分出信号的实施例使用了具有端口透明性的无色方法。然而，该方法对于每根光纤接插线还使用了单波长通道。即使在给定的光纤上可能出现多个分出信号，这些信号中也只有一个在被放在光纤所连接的接收器的光电探测器之前某处的可调滤光器选择后被接收。波长选择开关提供了由机箱之间的单根光纤接插线携带复用的插入和分出信号的能力，并且各个信号不必向下分发到用于与发射器和接收器相连的一组独立光纤，从而保持了端口透明性。这两种方法都有其优点。前一种方法随着插入和分出的数量的增长更加灵活，而后一种方法适合于需要一组或多组插入和分出通道的应用。这两种方法可以在给定节点处一起使用。

机箱配置

下面三幅图给出了作为专用无色插入/分出机箱的(混合)超级机箱的配置的各种实施例。它们使用三种不同的可能的专门板来使该插入/分出系统成为可能。我们将这些专门板称为分发-聚集板。前两种配置还使用专门的单通道发射-接收板和专门的单通道光学2R板。第三种配置使用专门的多通道发射-接收板和专门的多通道光学2R板。

图62示出了根据一个实施例配置有基于Nx1和1xN WSS的分发-聚集板的机箱，用以提供专用插入/分出机箱，其使用单通道发射-接收板和单通道光学2R板。图63示出了根据一个实施例配置有基于Nx1组合器和1xN WSS的分发-聚集板的机箱，用以提供专用插入/分出机箱，其使用单通道发射-接收板和单通道光学2R板。在这两种情况下，分发-聚集板上的1xN WSS为每个单通道发射-接收板或每个单通道光学2R板进行分出通道选择。注意，在所有的情况下，WSS模块对于N根光纤中的每一根负责以单波长来工作，可以采用不同的技术。

图64示出了根据一个实施例配置有基于Kx1组合器和1xK分光器的分发-聚集板的机箱，用以提供专用插入/分出机箱，其使用多通道发射-接收板和多通道光学2R板。在这种情况下，通道选择是由紧邻在每个接收器之前的滤光器完成的。K的整数值对应于可用于信号操纵板的插槽的数目，而J受限于位于单个板上的发射器和接收器或光学2R器件的最大数目。图65和图66示出了两种其他实施方式。图65示出了根据一个实施例配置有基于Kx1组合器和1xN WSS的分发-聚集板的机箱，用以提供专用插入/分出机箱，其使用多通道发射-接收板和多通道光学2R板。图66示出了根据一个实施例配置有基于Nx1WSS和1xN WSS的分发-聚集板的机箱，用以提供专用插入/分出机箱，其使用多通道发射-接收板和多通道光学2R板。

机箱的光背板将信号路由到各种单通道或多通道发射-接收板。所有这些专门的发射-接收板和光学2R板要求将分发-聚集板布置在特定的插槽中，在所示实施例中是插槽1。

节点配置

由于在专用插入/分出机箱和包含交叉连接板的任何机箱(例如，超级机箱或光机箱)之间仅需要两根光纤，因此节点配置更加简单。图67中示出了根据一个实施例的光机箱和插入/分出机箱的一个示例性配置，其具有将复用的插入信号从插入/分出机箱的分发-聚集板的输出传递到光机箱的交叉连接板的输入(入口)的单个接插线，以及将复用的分出信号从光机箱的交叉连接板的输出(出口)传递到插入/分出机箱的分发-聚集板的输入的单个接插线。

图68示出了根据一个实施例的光机箱和插入/分出机箱的另一种示例性配置，其具有将复用的插入信号从插入/分出机箱的分发-聚集板的输出传递到光机箱的交叉连接板的输入(入口)的单个接插线，以及将复用的分出信号从光机箱的交叉连接板的输出(出口)传递到插入/分出机箱的分发-聚集板的输入的单个接插线。

专门板的总结

图69给出了根据本发明某些实施例的分发-聚集板的总结。图70给出了根据本发明某些实施例的单通道和多通道发射-接收板的总结。图71给出了根据本发明某些实施例的单通道和多通道光学2R板的总结。

扩展的东-西ROADM实施例

东-西ROADM是一种有可能经常需要的配置类型。如前面图24、图52(但是只有两个交叉连接板)和图58中所示，具有两个交叉连接板的机箱形成了东-西ROADM的东连接和西连接。对于该具体应用，当使用(混合)超级机箱时，其他专门的发射-接收板和光学2R板也可能形成扩展的东-西ROADM，其中这些板是无色的并且是端口透明的。这些板还提供了额外的特征，即和在其他配置中不一样，不需要用于插入或分出信号的光纤接插线。所有的插入和分出信号都路由经过光背板。同样，给定转发器的插入和分出信号不被指定波长或被指定网络端口(插槽)。在下面的采用WSS模块的两种不同的使用交叉连接板的情况下，可以使用WSS模块的简化技术，因为N根光纤中的每一根将仅包含单个波长。

基于1xN和Nx1 WSS的交叉连接板

当在扩展的东-西ROADM中所使用的交叉连接板是基于1xN和Nx1 WSS时，根据某些实施例有四种可能的发射器-接收器类型的板和四种可能的光学2R类型的板。我们将这些专门板称为东-西发射-接收板和东-西光学2R板。下面在一系列的四幅图中示出这些专门板以及它们如何形成扩展的东-西ROADM。图72示出了根据一个实施例的扩展的东-西ROADM，其具有1x2空间开关用于选择插入信号的东或西出口，并且具有2x1空间开关以接受由1xN WSS传递的东或西入口分出信号。图73示出了根据一个实施例的扩展的东-西ROADM的另一例子，其具有用于广播插入信号的1x2分光器，其中Nx1 WSS选择插入信号的东或西出口，并且具有2x1组合器用于接受由1xN WSS传递的东或西入口分出信号。图74示出了根据一个实施例的扩展的东-西ROADM的另一例子，其具有1x2分光器用于广播插入信号，其中Nx1 WSS选择插入信号的东或西出口，并且具有2x1空间开关用于接受由1xN WSS传递的东或西入口分出信号。图75示出了根据一个实施例的扩展的东-西ROADM的另一例子，其具有1x2空间开关用于选择插入信号的东或西出口，并且具有2x1组合器用于接受由1xN WSS传递的东或西入口分出信号。

基于1xN WSS和Nx1组合器的交叉连接板

根据一个实施例，可以有另一种类型的交叉连接板，其也可以用于形成扩展的东-西ROADM，这就是基于1xN WSS和Nx1组合器的交叉连接板。有两个兼容的东-西发射-接收板和仅两个兼容的东-西光学2R板。根据某些实施例，在图76和图77中示出了形成扩展的东-西ROADM的两种情况。图76示出了这样一种扩展的东-西ROADM的情况，其具有1x2空间开关用于选择插入信号的东或西出口，并且具有2x1空间开关用于接受由1xN WSS传递的东或西入口分出信号。图77示出了这样一种扩展的东-西ROADM的情况，其具有1x2空间开关用于选择插入信号的东或西出口，并且具有2x1组合器用于接受由1xN WSS传递的东或西入口分出信号。

根据某些实施例，图78给出了东-西发射-接收板的总结，图79给出了东-西光学2R板的总结。所有这些专门的发射-接收板和光学2R板要求交叉连接板被置于特定的插槽中，在所示实施例中是插槽1和2。可以存在其他配置。

简化的光背板结构

对于插入/分出机箱和扩展的东-西ROADM，图22中所示的完整的光背板不被完全使用。存在使用减少组件的部分光背板的可能。完整的背板可由多个结构层组成，其中在必要的层上安装有插入/分出机箱和扩展的东-西ROADM。注意，在光背板的图示中，箭头的方向并不暗示需要改变光背板的物理本质。箭头的方向仅指示在使用光背板时通道波长信号传播的方向。粗线指示两个或更多个复用的通道波长信号的可能性。

用于插入/分出机箱

图80中示出了图62至66(含)中所示的插入/分出机箱所需的简化光背板结构。该结构可以是图22中所示的完整结构的单层。注意，如果要使用这种简化的光背板，则机箱不再是超级机箱，而事实上是专用的插入/分出机箱。

用于扩展的东-西ROADM

图81中示出了扩展的东-西ROADM所需的简化的光背板结构，它基于图72至77(含)中所示的(混合)超级机箱。该结构可以是图22中所示的完整结构的两层。注意，如果要使用这种简化的光背板，则机箱不再是超级机箱，而是专门的扩展东-西ROADM机箱。

结论

至此，这里已描述了具有无色和端口透明的插入/分出接口的基于模块化WSS的通信系统。注意，上述技术可仅应用于光纤管理，这在2005年9月6日提交的题为“Optical Backplane System”的未决美国专利申请No.11/220,630中有所描述。上述的交叉连接可以按照2005年8月29日提交的题为“Optical Switches”的未决美国专利申请No.11/215,058和2004年6月14日提交的题为“Optical SwitchMatrix”的未决美国专利申请No.10/867,948来实现或者具有这两个申请中描述的组件。上述申请的公开内容全部合并到本文中。

前面具体实施方式的某些部分是就计算机存储器内数据位的操作的符号表示和算法方面来表述的。这些算法描述和表示是数据处理领域中的技术人员用来最有效地向本领域中的其他技术人员传达其工作实质的方式。算法在这里一般是指导致期望结果的操作的自洽序列。所述操作是指需要对物理量的物理操纵。通常(但不是必须)，这些量采用能够被存储、转移、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。主要出于通用的原因，称这些信号为比特、值、元素、符号、字符、项、数字等有时证明是方便的。

然而，应该记住，所有这些术语和类似的术语与适当的物理量相关联，它们仅仅是应用于这些量的方便的标记。除非在以下讨论中清楚地以其它方式特别陈述，否则认为，在整个说明书中，利用诸如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”等术语的讨论是指计算机系统或类似的电子计算装置的动作和处理过程，所述计算机系统或类似的电子计算装置操纵在计算机系统的寄存器和存储器内被表示为物理(电子)量的数据，并将该数据变换为在计算机系统的存储器或寄存器或者其它这样的信息存储、传输或显示装置内被类似地表示为物理量的其它数据。

本发明的实施方式还涉及一种用于执行这里所描述的操作的设备。可为了需要的目的专门构造该设备，或者它可包括被存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。这样的计算机程序可被存储在计算机可读存储介质中，例如但不限于：包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘的任何类型的盘；只读存储器(ROM)；随机访问存储器(RAM)；可擦除可编程ROM(EPROM)；电可擦除可编程ROM(EEPROM)；磁卡或光卡；或者适于存储电子指令的任何类型的介质，每种介质都与计算机系统总线耦合。

这里所呈现的处理过程和显示并不固有地与任何特定的计算机或其它设备相关。各种通用系统可与根据这里的教导的程序一起使用，或者构造更专门的设备来执行所描述的操作可证明是方便的。根据以下描述将明白各种这些系统的所需结构。另外，不针对任何特定的编程语言来描述本发明的实施方式。将意识到，多种编程语言可用于实现如这里所描述的本发明的实施方式的教导。

机器可读介质包括用于存储或传输具有机器(比如，计算机)可读形式的信息。例如，机器可读介质包括只读存储器(“ROM”)；随机访问存储器(“RAM”)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存器件；电、光、声或其它形式的传播信号(比如，载波、红外信号、数字信号等)，诸如此类等等。

在前面的说明书中，已参考具体实施例描述了本发明的实施方式。很明显，可以对其进行各种修改，而不脱离在权利要求中给出的本发明的更宽广精神和范围。因此，说明书和附图应视为说明性的而非限制性的。

Claims (25)

1.一种光网络节点，包括：

主机箱，该主机箱具有与控制背板、光背板和电背板耦合的多个插槽；

一个或多个交叉连接板，所述一个或多个交叉连接板被插入到所述主机箱的一个或多个第一插槽中并被耦合到所述控制背板和所述光背板，所述一个或多个交叉连接板中的每一个具有网络入口端口和网络出口端口，所述一个或多个交叉连接板形成包括一个或多个网络入口端口和一个或多个出口端口的光交叉连接；

被插入到所述主机箱的第二插槽中的插入-分出板，其中一个或多个通道波长光信号能够经由所述插入-分出板被插入到所述交叉连接板的出口端口之一上，而一个或多个相同通道波长光信号能够经由所述插入-分出板从所述交叉连接板的多个入口端口之一分出；

被插入到所述主机箱的第三插槽中的发射-接收板，其中一个或多个发射器生成通过多光纤接插线被路由到所述插入-分出板的一个或多个插入端口的通道波长光信号，并且一个或多个通道波长光信号通过多光纤接插线从所述插入-分出板的一个或多个分出端口被路由到所述发射-接收板的接收器；

被插入到所述主机箱的第四插槽中的光学2R板，其中所述光学2R板的输出生成通过多光纤接插线被路由到所述插入-分出板的所述一个或多个插入端口的通道波长光信号，并且一个或多个通道波长光信号通过多光纤接插线从所述插入-分出板的所述一个或多个分出端口被路由到所述光学2R板的输入。

2.如权利要求1所述的光网络节点，还包括被插入到所述主机箱的第五插槽中的外源波长板，其中一个或多个通道波长光信号能够经由所述外源波长板被插入到所述一个或多个交叉连接板的出口端口之一上，而一个或多个相同通道波长光信号能够经由所述外源波长板从所述一个或多个交叉连接板的入口端口之一分出。

3.如权利要求1或2所述的光网络节点，其中所述主机箱还包括具有多个插槽的光机箱和具有多个插槽的电机箱，所述光机箱耦合到所述控制背板和所述光背板，所述电机箱耦合到所述控制背板和所述电背板，其中所述交叉连接板、所述插入-分出板和所述外源波长板被插入到所述光机箱的插槽中，而所述发射-接收板和所述光学2R板被插入到所述电机箱的插槽中。

4.如权利要求3所述的光网络节点，其中所述光机箱和所述电机箱的接口对于直线、环状和网格状的全光网络来说是无色的、波长通道透明的和网络端口透明的插入/分出接口。

5.如权利要求3或4所述的光网络节点，其中，位于同一主机箱或电机箱中的多个不同的发射器或接收器在分别连接到多个不同的插入-分出板时重复使用相同的波长通道。

6.如权利要求3-5中任一项所述的光网络节点，其中位于所述主机箱或电机箱中的发射器或接收器连接到相同的插入-分出板。

7.如权利要求1-6中任一项所述的光网络节点，其中，为了插入来自所述发射-接收板和所述光学2R板之一的通道波长信号，提供光广播和多播中的至少一种。

8.如前述权利要求中任一项所述的光网络节点，其中所述光背板包括一层或多层的光背板结构。

9.如权利要求1-8中任一项所述的光网络节点，其中额外的机箱能够被连接到所述主机箱，并且额外的板能够被插入到每个机箱的插槽中。

10.如权利要求3-9中任一项所述的光网络节点，其中，多个相同的板被插入到主机箱、光机箱和电机箱之一的多个插槽中，并且其中，至少一个板被用于备份另一个板以实现冗余。

11.如权利要求4-10中任一项所述的光网络节点，其中所述交叉连接板还包括与无色且端口透明的插入/分出接口兼容的色散补偿单元。

12.如权利要求1-11中任一项所述的光网络节点，还包括在所述交叉连接板、所述插入-分出板和所述外源波长板中实现的多通道光通道监视器。

13.如权利要求1-12中任一项所述的光网络节点，还包括：

第一交叉连接板和作为该第一交叉连接板的辅助板的第二交叉连接板，该第二交叉连接板在其入口上具有(N-1)x1开关，在其出口上具有1x(N-1)开关，用于在第一交叉连接板发生故障的情况下选择该第一交叉连接板；

分光器，该分光器被耦合以在所述第一交叉连接板发生故障的情况下将入口信号的拷贝发送到所述第二交叉连接板；以及

组合器，所述组合器被耦合以将出口信号的拷贝从所述第二交叉连接板发回到所述第一交叉连接板的出口。

14.如权利要求1-13中任一项所述的光网络节点，还包括：

第一交叉连接板和作为该第一交叉连接板的辅助板的第二交叉连接板，该第二交叉连接板在其入口上具有(N-1)x1开关，在其出口上具有1x(N-1)开关，用于在第一交叉连接板发生故障的情况下选择该第一交叉连接板；

1x2开关，在所述第一交叉连接板发生故障的情况下，该1x2开关替换地将入口信号发送到所述第二交叉连接板；以及

2x1开关，所述2x1开关将出口信号从所述第二交叉连接板发回到所述第一交叉连接板的出口。

15.如权利要求3-14中任一项所述的光网络节点，其中所述交叉连接板与所述主机箱和光机箱中的至少一个的插槽接口兼容。

16.如权利要求3-15中任一项所述的光网络节点，其中所述插入-分出板与所述主机箱和光机箱中的至少一个的插槽接口兼容。

17.如权利要求3-16中任一项所述的光网络节点，其中所述外源波长板与所述主机箱和光机箱中的至少一个的插槽接口兼容。

18.如权利要求3-17中任一项所述的光网络节点，其中所述发射-接收板与所述主机箱和电机箱中的至少一个的插槽接口兼容。

19.如权利要求3-18中任一项所述的光网络节点，其中所述光学2R板与所述主机箱和电机箱中的至少一个的插槽接口兼容。

20.如权利要求3-19中任一项所述的光网络节点，其中所述主机箱或光机箱或电机箱被实现为具有较少的插槽以支持相对小的网络节点。

21.如权利要求1-20中任一项所述的光网络节点，还包括与所述主机箱兼容、用于形成专用插入/分出机箱的分发-聚集板，所述分发-聚集板是无色且网络端口透明的，以与所述交叉连接板直接相连，并与专用的单通道和多通道发射-接收板和专用的单通道和多通道光学2R板相连。

22.如权利要求1-21中任一项所述的光网络节点，还包括被插入到所述插入/分出机箱中的一个或多个单通道或多通道发射-接收板。

23.如权利要求1-22中任一项所述的光网络节点，还包括被插入到所述插入/分出机箱中的一个或多个单通道或多通道光学2R板。

24.如权利要求1-23中任一项所述的光网络节点，还包括起源于所述主机箱的扩展机箱，其在使用两个或更多个交叉连接板、一个或多个东-西发射-接收板或者一个或多个光学2R板时充当东-西ROADM。

25.一种光网络设备，包括：

主机箱，该主机箱具有耦合到控制背板、光背板和电背板的多个插槽；

一个或多个交叉连接板，所述一个或多个交叉连接板被插入到所述主机箱的第一插槽中并且耦合到所述控制背板和所述光背板；以及

被插入到所述主机箱的第二插槽中的插入-分出板，其中一个或多个通道波长光信号能够经由所述插入-分出板被插入到所述交叉连接板上，并且一个或多个通道波长光信号能够经由所述插入-分出板从所述交叉连接板分出。

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