CN102648594A - 用于无色无方向多阶roadm节点的没有波长选择器的应答器聚合器 - Google Patents

Abstract

一种用于来自应答器聚合器的光信号的应答器光学信道选择的方法包括：选择要从接收光输入信号的应答器聚合器分接的波分复用信道，将所有分接的波分复用信道分解到至少一个具有相干接收器和发送器的应答器中，以及将相干接收器的本地振荡器激光调谐到所有分接的波分复用信道之一的波长以便选择所有分接的波分复用信道之一。

Description

用于无色无方向多阶ROADM节点的没有波长选择器的应答器聚合器

本申请要求2009年10月9日提交的题为“Transponder Aggregator without Wavelength Selector for Colorless and Directionless Multi-Degree ROADM Node”的美国临时申请No. 61/250,185的权益，该文献的内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及光通信，并且更具体地涉及一种用于无色无方向多阶（multi-degree）可重新配置光学分插（add/drop）复用ROADM节点的没有波长选择器的应答器聚合器。

背景技术

可重新配置光学分插复用ROADM节点过去几年来广泛地部署在长途和城域波分复用WDM网络中。它允许在波长层灵活地插入（add）和分接（drop）任何或者所有WDM信道。多阶ROADM节点（具有3阶或者更高阶的节点）也提供了WDM信号在不同路径之间的交叉连接功能。

随着全球光网络的通信量变得更加动态并且网络拓扑结构从环状演变成网状或者网状环，当前的ROADM节点表现出一定的局限性。具体地，（1）彩色应答器分配问题，其中每个应答器与固定波长相应并且因此所有应答器需要预先安装（高资本支出）或者在系统重新配置和升级期间人工地规定（高运营支出），以及（2）定向分插切换问题，其中节点中每阶的分插操作是分开的并且不能在不同阶之间共享应答器，这限制了网络的路由、恢复和重新路由能力。

为了克服这些局限性，ROADM节点需要具有无色无方向（CL&DL）功能。在这样的ROADM中，分插端口不是特定于波长的，并且来自任何输入端口的任何信道都可以分接至连接到该节点的任何应答器，并且可以将每个应答器调谐到任何密集波分复用DWDM信道。类似地，可以将每个插入的信道切换到任何输出端口，而不管相应分接信号来自哪个输入端口。这些特征允许利用随成长付费投资策略实现波长分配的完全自动化、以及节点中不同路径之间应答器的更高效共享和更好的保护方案。

实现CL&DL切换的最直接的方法是将所有输入信道从所有输入端口完全解复用并且使用大尺寸光纤开关将这些单独的输入信道和单独的新插入的信道切换至对应的输出端口或分接端口[1]。它需要尺寸为[(L+K)×N] × [(L+K)×N]的大光纤开关（也称为间隔开关或者光子交叉连接），其中N为节点阶，K为来自每个输入的DWDM信道的总数并且L为每阶本地分插信道的最大数量。这是不实用的，因为大尺寸光纤开关昂贵并且它呈现单一故障源的潜在问题。

常见的方法是具有CL&DL切换操作的专用子系统。我们将其称为在图1中以框形式所示的应答器聚合器（TA）。在TA中，所有要本地分接的信道都通过诸如波长选择开关（WSS）或耦合器之类的聚合设备进行组合。这些聚合的分接信道通过信道分离单元被发送至对应的应答器。对于插入侧而言，插入的信号被组合，然后由适当的输出端口多播和选择。

迄今的所有TA设计都需要某个波长选择元件以在信号到达应答器之前进行信道分离。在方法1中，使用具有固定波长分配的光学解复用器对n个聚合的分接信道解复用，接着是n×n光纤开关用于信道选择，参见图2(a)。在方法2中，1×n WSS选择n个分接信道中的每一个并且将其发送至对应的输出端口，该输出端口连接到目标应答器，参见图2(b)。由于端口计数高于1×9的WSS商业上仍然不可获得，因而首先可以使用1:x光学分解器将分接信号分解成x个部分，并且然后使用标准WSS的x个单元将它们分离，参见图2(c)的方法3。在这里，如果使用了1×9 WSS，则                                               

。方法4使用1:n光学分解器将分接信道广播成n个相等份额，并且然后使用n个可调谐滤波器的阵列来选择用于每个应答器的信道，参见图2(d)。所有这些方法都使用了某个波长选择器，诸如解复用器、WSS或者光学滤波器。这些设备是昂贵的，并且它们由于复杂的光学器件而要求更多的空间。

因此，存在对克服现有ROADM技术的局限性的需要。ROADM节点需要具有无色无方向（CL&DL）功能。在这样的ROADM中，分插端口不是特定于波长的，并且来自任何输入端口的任何信道都可以分接至连接到该节点的任何应答器，并且可以将每个应答器调谐到任何DWDM信道。类似地，可以将每个插入的信道切换到任何输出端口，而不管相应分接信号来自哪个输入端口。这些特征允许利用随成长付费投资策略实现波长分配的完全自动化、以及节点中不同路径之间应答器的更高效共享和更好的保护方案。

发明内容

在本发明的一个方面中，一种用于来自应答器聚合器的光信号的应答器光学信道选择的方法包括：选择要从接收光输入信号的应答器聚合器分接的波分复用信道，将所有分接的波分复用信道分解到至少一个具有相干接收器和发送器的应答器中，以及将相干接收器的本地振荡器激光调谐到所有分接的波分复用信道之一的波长以便选择所有分接的波分复用信道之一。

在本发明的一个可替换方面中，一种光学配置包括：应答器聚合器，用于响应于接收的输入信号选择要分接的波分复用信道；以及至少一个应答器，耦合到应答器聚合器并且具有相干接收器和发送器，该应答器通过将相干接收器中的本地振荡器激光调谐到分接的波分复用信道之一的波长而选择分接的波分复用信道之一。

附图说明

通过参考以下详细描述和附图，本发明的这些和其他优点对于本领域普通技术人员将是清楚明白的。

图1为具有示例性应答器聚合器的示意插图的3阶无色无方向ROADM节点的框图。

图2为示出依照现有技术的应答器聚合器中的信道选择方法的示图：（a）使用固定解复用器和光纤开关；（b）使用高端口计数WSS；（c）使用分解器和标准WSS；（d）使用分解器和可调谐滤波器阵列。

图3为用于依照本发明的没有波长选择器的应答器聚合器的信道选择的示图。

 图4为依照本发明的通过具有波长选择器的应答器聚合器利用无色应答器、相干接收器以及它们之间的分插操作的信道选择的框图。

图5为采用发明的具有波长选择器的应答器聚合器的示例性N阶ROADM节点的框图。

图6为采用发明的没有波长选择器的应答器聚合器的可替换示例性N阶ROADM节点的框图。

图7为图4的特例，其中节点为阶为1的终端节点。

具体实施方式

本发明涉及在应答器聚合器TA中不使用波长选择器的情况下在多阶ROADM节点中使用TA以实现无色无方向分插。它适用于具有相干接收器的系统。利用发明的技术，信道分离单元仅仅包含无源1:n分解器，该分解器将分接信道分解成n个等份。这类似于上面的方法4，然而，无需可调谐滤波器为每个应答器选择一个信道，相反地，每个应答器接收所有n个WDM信道。信道选择在应答器内通过调谐相干接收器中的本地振荡器激光的波长而执行。该激光是可调谐的，因为应答器在无色ROADM中是可调谐的。理论和实验研究表明，该方法提供了与现有方法类似的性能。

现在参照图4，图4示出了没有波长选择器的TA（101）和链接到TA的一些应答器（102，103）。TA（101）接收来自节点的不同输入端口（阶）（104，105）的输入信号，并且使用波长选择开关（106）来选择需要在该TA中分接的WDM信道。用于该TA的分接信道的最大数量标记为n。这些信道在频谱107中示出。这些信号由光学放大器（108）放大并且被发送至1:n光学分解器（109）。n个分解器输出（110）中的每一个具有与107相同数量的分接信道。每个分解器输出连接到应答器（诸如102，103）的输入。应答器的接收器（111）使用相干接收技术。它包含相干混合器（或者称为90度光学混合器，它可以是偏振不灵敏相干混合器或者偏振分集相干混合器）（112），该相干混合器混合输入分接信号（110）和来自本地振荡器激光（113）的CW信号。由于这是针对无色ROADM，因而每个应答器是无色的，这意味着本地振荡器激光是可调谐的。它的波长被调谐到具有目标分接信道的波长的单个特定WDM信道（114）。使用该技术，尽管应答器从TA接收多个WDM信道，但是由于相干接收技术，只有该特定目标信道将被接收。相干混合器产生LO和目标分接信道信号的不同矢量相加，其然后由光电二极管阵列（115）检测并且经处理以恢复数据。单端光电检测器和平衡光电检测器二者都可以用在115中。然而，平衡光电检测器提供更好的性能，因为它具有更低的共模抑制比（CMRR），并且将因而降低来自不希望的信道的干扰，因此它被推荐。这也要求相干混合器（112）具有平衡的输出。

对于插入侧而言，来自应答器（102，103）中的发送器（诸如116）的相应插入信号由光学耦合器（117）组合、经放大并且由光学分解器（118）分解到不同的输出（不同的阶119、120）。

图5示出了具有这种TA的N阶ROADM节点的一个实例。该节点包括并行工作的N个单阶ROADM模块（201，202）和N个应答器聚合器（203，204）。每个ROADM模块包含光学分解器（205，206）并且执行各阶之间的交叉连接功能且将分接信道发送至TA，然后使用WSS（207，208）组合插入信号和来自其他阶的信号以便在没有波长争用的情况下产生每阶的输出。这N个应答器聚合器（203，204）中的每一个具有如上面图4上所示的配置，并且连接到n个无色应答器。因此，在节点中总共存在N×n个应答器。这些应答器形成应答器组（209）。

要指出的是，图5包括一些升级端口（以红色和绿色箭头示出），并且没有示出光学放大器。由于在TA插入侧中的放大器未被示出，因而将耦合器（117）和分解器（118）示为组合的耦合器（210，211）。这对于下面讨论的图6的示例性配置是相同的。

再次，在该架构实例中，TA用本发明的没有波长选择器的TA代替，并且因而它没有波长争用问题，且在节点阶升级和分插端口升级两个方面提供了良好的模块性和在使用中的可升级性。

图6示出了使用所提出的TA的N阶ROADM节点的另一个实例。它仅仅包含1个TA单元。它用于具有分插波长争用问题与较低硬件成本之间的折衷的应用、或者其中通过适当的波长分配方案降低波长争用问题的应用。

它包括并行工作的N个单阶ROADM模块（301，302）和1个应答器聚合器（303）。每个ROADM模块包含光学分解器（305，305）并且执行各阶之间的交叉连接功能且将分接信道发送至TA，然后使用WSS（306，307）组合插入信号和来自其他阶的信号以便在没有波长争用的情况下产生每阶的输出。N个应答器聚合器（303）具有如上面图4上所示的配置，并且连接到n个无色应答器。

没有波长选择器的TA的一个特例是终端节点，其仅仅包含1个输入端口（1阶）。在这里，TA可以通过移除WSS（106）和分解器（118）而简化。所有输入信道都由应答器分接和接收。这示于图7中。相同的应答器光学信道选择可以被应用。

可以理解的是，发明的技术可以显著地降低CL&DL ROADM节点的硬件成本（因为诸如解复用器、WSS和可调谐滤波器阵列之类的有源波长选择器是昂贵的），降低装备覆盖区（也由于移除了波长选择器，这些波长选择器通常由于复杂的光学器件和控制电路系统而体积庞大），并且降低功耗（信道分离单元现在完全是无源的并且不消耗任何电功率）。

本发明已在被认为是最实用和优选的实施例的内容方面中被示出和描述。应当指出的是，图5和图6描绘了仅仅2个依照本发明的实例。存在对多阶ROADM节点架构的其他可替换方案和修改。只要它们使用TA（其他人可能把它称为不同的名称）并且接收器使用相干接收技术，那么就可以应用所提出的TA设计。

然而，预期的是，本领域技术人员可以据此做出改变并且将实现明显的修改。将理解的是，本领域技术人员将能够设计许多布置和变化，这些布置和变化尽管未在本文中明确示出或描述但是体现了本发明的原理并且处于其精神和范围内。

Claims (15)

1.一种用于来自应答器聚合器的光信号的应答器光学信道选择的方法，所述方法包括以下步骤：

选择要从接收光输入信号的应答器聚合器分接的波分复用信道；

将所有分接的波分复用信道分解到具有相干接收器和发送器的至少一个应答器中；以及

将所述相干接收器的本地振荡器激光调谐到所述所有分接的波分复用信道之一的波长以便选择所述所有分接的波分复用信道之一。

2.权利要求1的方法，其中所述选择步骤包括波长选择器开关用于选择要分接的所述波分复用信道。

3.权利要求1的方法，其中所述调谐包括将所述所有分接的波分复用信道与来自所述本地振荡器的连续波信号混合。

4.权利要求1的方法，其中所述调谐包括将所述本地振荡器激光调谐到与由相干混合器接收的所述所有分接的波分复用信道之一相应的波长。

5.权利要求1的方法，其中所述调谐包括产生所述所有分接的波分复用信道之一和所述本地振荡器激光的不同矢量相加。

6.权利要求5的方法，其中所述调谐包括由光电检测器阵列检测调谐到所述所有分接的波分复用信道之一的波长的所述本地振荡器激光的不同矢量相加以便恢复来自所述所有分接的波分复用信道之一的数据。

7.权利要求6的方法，其中所述光电检测器是单端光电检测器和平衡光电检测器之一。

8.权利要求4的方法，其中所述相干混合器包括平衡的输出。

9.一种光学配置，包括：

应答器聚合器，用于响应于接收的输入信号选择要分接的波分复用信道；以及

至少一个应答器，耦合到所述应答器聚合器并且具有相干接收器和发送器，所述应答器通过将所述相干接收器中的本地振荡器激光调谐到所述分接的波分复用信道之一的波长而选择所述分接的波分复用信道之一。

10.权利要求9的光学配置，其中所述应答器聚合器包括用于选择所述要分接的波分复用信道的波长选择器开关。

11.权利要求9的光学配置，其中相干接收器包括用于将所述分接的波分复用信道与来自所述本地振荡器的连续波信号混合的混合器。

12.权利要求9的光学配置，其中所述混合产生所述分接的波分复用信道之一和所述本地振荡器激光的不同矢量相加。

13.权利要求12的光学配置，其中所述相干接收器通过光电检测器阵列检测调谐到所述分接的波分复用信道之一的波长的所述本地振荡器激光的不同矢量相加以便恢复来自所述分接的波分复用信道之一的数据。

14.权利要求13的光学配置，其中所述光电检测器是单端光电检测器和平衡光电检测器之一。

15.权利要求4的光学配置，其中所述相干接收器包括具有平衡的输出的混合器。

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