CN102783067A

CN102783067A - 波分复用光网络的元件

Info

Publication number: CN102783067A
Application number: CN2011800119640A
Authority: CN
Inventors: T·扎米; J-M·雷桑; N·勒莫尼耶
Original assignee: Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Current assignee: Alcatel Lucent SAS; Alcatel Optical Networks Israel Ltd
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2012-11-14
Also published as: EP2543153B1; KR20120131197A; JP5410620B2; TWI486011B; WO2011107338A1; JP2013521683A; US8774633B2; EP2543153A1; TW201145883A; FR2956937A1; KR101401282B1; US20130108265A1; FR2956937B1

Abstract

一种网元(10)，包括：第一光输入部分(1)、第一光输出部分(2)、第二光输入部分(3)和第二光输出部分(4)；第一插入与提取模块(30)和第二插入与提取模块(40)，每个所述插入与提取模块包括波长选择开关(31，41)；第一光耦合器(8)，其包括两个双向分支(21，22)，所述两个双向分支相应地连接至第一插入与提取模块和第二插入与提取模块的第一可选端口；以及第二光耦合器(11)，其包括两个双向分支(23，24)，所述两个双向分支相应地连接至第一插入与提取模块和第二插入与提取模块的第二可选端口。

Description

波分复用光网络的元件

技术领域

本发明涉及用于波分复用或WDM光网络的网元领域，更具体而言，涉及用于此类网络的透明交换节点。

背景技术

术语“透明”用来表示这样的传输系统：其中，信号保持为光信号而不被转换成电信号。光通信网络中的透明性是这样的特性：该特性使得有可能通过消除光-电-光的转换并从而消除对应的换能器而降低网络设备的成本。用于透明WDM网络中的子系统特别包括可重配置光分插复用器或ROADM以及光交叉连接或OXC。为了构建此类子系统，已知为波长选择开关或WSS的设备特别有吸引力。这是因为这种设备使得有可能创造这样的交换节点：其在任何程度上以相比于使用分立组件时简单得多的结构而具有非常灵活的配置以及减小的尺寸和高可靠性。然而，它们的确呈现出相对较高的成本。

US-A-2008056715描述了透明WDM交换节点架构，在其中双向地使用WSS来执行诸如在多个方向之间插入光信号、提取光信号和透明地传输光信号之类的功能。由于对WSS的双向使用，波长衰减调节器将信号在全部两个行进方向上分配至该波长。

发明内容

在一个实施方式中，本发明提供用于波分复用光网络的网元，所述网元包括：

第一光输入部分，用于连接至第一相邻网元以便从第一相邻网元接收第一传入流量；

第一光输出部分，用于连接至所述第一相邻网元以便向第一相邻网元传输第一传出流量；

第二光输入部分，用于连接至第二相邻网元以便从第二相邻网元接收第二传入流量；

第二光输出部分，用于连接至所述第二相邻网元以便向第二相邻网元传输第二传出流量；

第一和第二插入与提取模块，所述插入与提取模块中的每个模块包括：

波长选择开关，其包括共享端口和多个可选端口，所述开关被配置用于选择性地允许光网络的波长的第一子集在所述共享端口与所述可选端口中的第一可选端口之间穿通，所述开关被配置用于选择性地允许光网络的波长的第二子集在所述共享端口与所述可选端口中的第二可选端口之间穿通；

多个光接收器，其连接至共享端口，用于通过第一可选端口接收波长属于第一子集的光信号以及通过第二可选端口接收波长属于第二子集的光信号；以及

多个光发射器，其连接至共享端口，用于通过第一可选端口发送波长属于第一子集的光信号以及通过第二可选端口发送波长属于第二子集的光信号；并且

所述网元还包括：

第一光耦合器，其包括：两个双向分支，相应地连接至第一和第二插入与提取模块的第一可选端口；输入分支，连接至第一输入部分以便允许要提取的光信号穿通至所述两个双向分支；以及输出分支，连接至第一输出部分以便允许要插入的光信号穿通至所述两个双向分支；以及

第二光耦合器，其包括：两个双向分支，相应地连接至第一和第二插入与提取模块的第一可选端口；输入分支，连接至第二输入部分以便允许要提取的光信号穿通至所述两个双向分支；以及输出分支，连接至第二输出部分以便允许要插入的光信号穿通至所述两个双向分支。

在其他有利实施方式中，网元可呈现下列特性中的一个或多个特性：

-其包括：第一光转接部分，用于允许第一转接流量在第一输入部分与第二输出部分之间传递；以及第二光转接部分，用于允许第二转接流量在第二输入部分与第一输出部分之间传递。

-第一和第二转接部分中的每一个包括波长选择模块，用于通过施加于第一传入流量和相应地施加于第二传入流量的波长过滤而选择第一转接流量并相应地选择第二转接流量。

-波长选择模块包括波长阻断器和/或波长选择开关。

-波长选择模块包括波长选择开关，该波长选择开关呈现与第一输入部分和相应的第二输入部分相连接的共享端口、与第二输出部分和相应的第一输出部分相连接的第一可选端口、以及与第一光耦合器和相应的第二光耦合器的输入分支相连接的第二可选端口。

-波长选择模块包括波长选择开关，该波长选择开关呈现与第一输出部分和相应的第二输出部分相连接的共享端口、与第二输入部分和相应的第一输入部分相连接的第一可选端口、以及与第一光耦合器和相应的第二光耦合器的输出分支相连接的第二可选端口。

-第一光耦合器和相应的第二光耦合器的输入分支通过功率分配器连接至第一输入部分和相应的第二输入部分，以便对所述第一传入流量和相应的第二传入流量进行采样。

-第一光耦合器和相应的第二光耦合器的输出分支通过功率组合器连接至第一输出部分和相应的第二输出部分。

-第一光耦合和相应的第二光耦合的输入分支包括光隔离器。

-第一插入与提取模块的波长选择开关的第一可选端口所允许穿通的波长不同于第二插入与提取模块的波长选择开关的第一可选端口所允许穿通的波长，并且第一插入与提取模块的波长选择开关的第二可选端口所允许穿通的波长不同于第二插入与提取模块的波长选择开关的第二可选端口所允许穿通的波长。

本发明的一个基本想法是在有限数目的WSS的协助下构建透明网元。本发明的另一基本想法是获得此类呈现高配置灵活性的网元，例如用于处理诸如高网络拥塞、低可用信道数目、发射器或接收器故障或者发射或接收的信号功率严重受限等情况。

附图说明

通过参照附图来查阅以下仅通过说明性和非限制性示例的方式给出的、本发明多个特定实施方式的描述，将会更好地理解本发明，并且其其他用途、细节、特性和优点将变得更加明晰。在这些附图中：

图1是本发明第一实施方式的功能示意图；

图2是本发明第二实施方式的功能示意图。

具体实施方式

作为提示，波长选择开关是一件包括多个可选端口和至少一个共享端口的设备，其可以实现可编程复用功能或者可编程解复用功能。每当其担当解复用器时，可选端口充当输出而共享端口充当公共输入。波长选择开关能够将其共享输入上接收的每个光信号选择性地作为该信号的波长和控制信号的函数而路由至其输出之一。这种设备因而对在预定网格上对准的具有不同光波长的光信号执行可编程解复用功能，从而使存在于公共输入处的每个光信号能够作为其波长和命令的函数而被导向输出端口之一。每个输出端口因此可以选择性地接收存在于共享输入处的一个信道、存在于共享输入处的多个信道或者不接收任何信道。删除或阻断信道的功能可以被构建到波长选择开关之中。在这种情况下，信道朝波长选择开关的指定位置定向，其在该位置被吸收。一些WSS模型还能够将单一信道同时传输至多个端口(多播)。

同一件设备还可以通过调换输入与输入的作用而执行相反功能，即，可编程复用。在这种情况下，可选端口充当输入，而共享端口充当公共输出。波长选择开关能够将输入处所接收的光信号选择性地作为波长和相应输入的函数以及作为命令信号的函数而路由至该设备的共享输出。当然，路由至公共输出的光信号应当具有不同的波长。在这种情况下，设备执行可编程复用功能，以便提供从在输入处接收到的信道之间选择的信道，或者在其输出处由接收到的信号之间选择的一组信号组成的多路输出。在每个输入端口处，可发送一个信道、多个信道或者不发送任何信道。如果实现了阻断功能，则可以阻断和吸收存在于输入端口处的信号。

图1描绘了ROADM 10，其具有广播和选择通用架构，并且配置在第一相邻节点100与第二相邻节点200之间。ROADM 10可以通过输入光纤1和输出光纤2而与相邻节点100交换波分复用信号，以及通过输入光纤3和输出光纤4而与相邻节点200交换波分复用信号。ROADM 10的主要功能在于：提取光信号，以便本地解调以选定的波长信道从其他节点接收到的信号；插入光信号，以便以选定的波长信道将本地生成的信号传输至其他节点；以及透明地传输光信号，以便允许以选定的波长信道在节点100与节点200之间行进的流量穿通。广播和选择架构的一个优点在于共同地执行对给定信号的提取和透明传输(下路(drop)并继续)的能力。

1x2光耦合器5从输入光纤1将传入的所有流量广播至转接线9以及广播至2x2光耦合器的输入分支7。转接线9连接至WSS 6的输入端口，该WSS 6被组装成可编程复用器，其输出连接至输出光纤4。WSS 6的另一输入连接至2x2光耦合器11的输出分支10以便向输出线4上插入流量。

因此，WSS 6由于其源自其编程的内部配置而使得有可能选择性地允许构成从输入光纤1转接的流量的波长信道和构成要从耦合器11插入的流量的波长信道穿通至输出4，耦合器11的功能将在、会进一步解释。这些波长信道必须是相区别的，以便避免冲突。

1x2无色光耦合器12从输入光纤3将传入的所有流量广播至转接线13以及光耦合器11的输入分支14。转接线13连接至WSS 15的输入端口，该WSS 15被组装成可编程复用器，其输出连接至输出光纤2。WSS 15的另一输入连接至光耦合器8的输出分支16以便向输出线2上插入流量。

因此，WSS 15由于其源自其编程的内部配置而使得有可能选择性地允许构成从输入光纤3前行的流量的波长信道和构成要从耦合器8插入的流量的波长信道穿通至输出2。这些波长信道必须是相区别的，以便避免冲突。

光耦合器8和相应的光耦合器11双向地操作，并且通过两个双向分支21和22以及相应的两个双向分支23和24连接至两个插入与提取模块30和40。在信号提取方向上，耦合器8将其通过输入分支7接收到的传入流量广播至两个分支21和22。在信号插入方向上，耦合器8将其通过两个分支21和22接收到的要插入的信号合并到输出分支16。在信号提取方向上，耦合器11将其通过输入分支14接收到的传入流量广播至两个分支23和24。在信号插入方向上，耦合器11将其通过两个分支23和24接收到的要插入的信号合并到输出分支10。

插入与提取模块30包括双向使用的WSS 31。WSS 31包括两个可选端口，一个连接至耦合器8的分支21而另一个连接至耦合器11的分支23。WSS 31的共享端口32既连接到用于对要提取的光信号进行解调的一组光接收器35，又连接到用于对要插入的光信号进行生成的一组光发射器36。为了将光信号向下导向接收器35，提供了光环行器38和分配元件37。分配元件37可以是固定波长信道解复用器或者WSS或者类似于功率分配器的无色组件。在这最后一种情况下，在接收器35中提供用以对要解调的波长进行选择的光过滤器，诸如可调谐过滤器。信号组合元件39将光发射器36所生成的光信号聚集到一起，并将它们导向环行器38。光发射器36优选地是波长可调谐的。如果需要，则信号组合元件39可以是WS或无色组件。其他配置也有可能用于例如在光耦合器和隔离器的帮助下将WSS31连接至接收器35和发射器36。

WSS 31通过分支21接收进入光纤1的所有流量，并通过分支23接收进入光纤3的所有流量。因此，WSS 31可被配置成允许形成要从光纤1提取的流量的第一组信道和形成要从光纤3提取的流量的第二组信道穿通至所有的光接收器35，条件是这两种集合在波长方面严格分离。

为了补救这种限制，并因而还允许提取来自节点100和来自节点200的具有相同波长的信号，第二插入与提取模块40和模块30相同地设计和连接。因此，可以接收两个前述信号——一个通过耦合器8的分支21而在模块30中接收，而另一个通过耦合器11的分支24而在模块40中接收。为此，模块40的WSS 41不同于WSS 31而进行配置，从而使WSS 31和WSS 41始终允许互补的波长组从给定的2x2耦合器(8或11)穿通至给定的相邻节点(100或200)，或者因此从给定的相邻节点(100或200)穿通至给定的2x2耦合器(8或11)。

由于WSS 31的双向使用，每当WSS被配置成允许波长信道从耦合器8和耦合器11中之一穿通至接收器35，其也允许该波长信道在上行链路方向上从发射器36穿通至相同的耦合器，条件是这样的信道是由这些发射器实际生成的。图1的架构因此特别适合于这样的波长分配：在其中，相同的信道在一个方向上用于提取从相邻节点接收的流量，而在另一方向上用于向该相同的相邻节点插入流量。然而，只要在光纤1和光纤2上有足够的信道可用，则提取的信道与插入的信道的这种配对并不是必要的，并且也可能是局部的，或者甚至不存在。

在图1中，在耦合器8和11的输入分支上提供了隔离器51和52，以便阻止插入的流量在输入光纤1或3内传输——这可能由于不需要的反射而劣化接收到的信号。然而，此类隔离器可以放置在ROADM的其他点上。此外，WDM网络的一些组件可能已经包含隔离器，例如，未在此处描绘的光放大器，这可能使得在此描绘的隔离器51和52变得多余。

在图1的架构中，插入输出光纤2或4的方向上的信号叠加在行进于WSS 15或6内的流量上。因此，该WSS使得有可能个别地调节插入的信道和行进的信道的衰减，而不以任何方式影响提取的信道的功率水平。因而，与完全双向架构不同，可以针对提取的流量和插入的流量相同地执行衰减调节。

如前所述，两个模块30和40的配置使得有可能以很大的灵活性来选择来自或者前往给定节点的、需要插入和/或提取的波长。与在其中插入与提取模块仅仅专用于同给定相邻节点进行通信的架构相比，耦合器8和11的配置支持WDMON的两个接口之间的所有WDMON信号插入及提取资源与同相邻节点100的接口60和相邻节点200的接口70的有效共享。作为结果，有可能处理严重不对称的流量，诸如与去往和/或来自相邻节点中的一个节点时相比，数目大得多的去往和/或来自相邻节点中另一节点的要插入和/或要提取的波长信道的情况。此外，接收器和发射器的共享使得ROADM 10能够保持其与两个相邻节点的所有通信功能，即使在这些接收器和发射器中的一部分发生故障的情况下亦如此。

图1的架构可利用1x2WSS来实现，这特别地是因为其仅使用单一端口来进行WSS 6和15内的插入。然而，也可以使用呈现更多数目的端口的WSS，比如用以增强ROADM的功能。

参照图2，现在将描述ROADM 110，其具有预选和组合类型的通用架构，并且配置在第一相邻节点100与第二相邻节点200之间。与图1中的图相同或相似的图具有相同的参考号，并增加100。与图1中不同，输入光纤101连接至WSS 105的共享端口，该WSS 105作为可编程解复用器进行操作，用于向分支107发送要提取的波长信道以及向转接线109发送转接中的信道。因此，无法同时透明地提取和转接相同的信道，除非WSS 105被特殊设计以实现这种功能。在转接线109的另一端，由无色组合器106将来自分支110的要插入的信道与转接中的信道相合并。对插入的信道的衰减调节可在WSS 131和141内进行。针对提取的信号和转接中的信道的独立衰减调节可在WSS 105内进行。相似的考虑适用于在相反方向上传输的流量。至于其他方面，这种ROADM具有与图1的ROADM相似的功能。

也可以诸如通过将图1和图2的元件相结合而设计其他架构。因此，在一个实施方式中，在转接线的每端提供WSS。在另一实施方式中，在转接线的两端仅提供类似于光耦合器的无色组件。在这后一种情况下，其可能在每个转接线上被提供有波长阻断器，以便阻断不想要转接至相邻节点的信道。

虽然已联系多个特定实施方式而描述了本发明，但其当然不以任何方式仅限于此，而是包括所描述的装置的所有技术等效物及其组合——只要所述组合落入本发明范围内。

所使用的动词“包括”或“包含”及其同源形式并不排除与权利要求书中所陈述的元件或步骤不相同的元件或步骤的存在。除非另有说明，针对元件或步骤所使用的量词“一个”或“一种”等不排除多个此类元件或步骤的存在。多个装置或模块可能由单一硬件元件所描绘。

在权利要求书中，括号内的任何参考标记均不应当被解释为对权利要求的限制。

Claims

1.一种用于波分复用光网络的网元(10，110)，所述网元包括：

第一光输入部分(1，101)，用于连接至第一相邻网元以便从所述第一相邻网元接收第一传入流量，

第一光输出部分(2，102)，用于连接至所述第一相邻网元以便向所述第一相邻网元传输第一传出流量，

第二光输入部分(3，103)，用于连接至第二相邻网元(200)以便从所述第二相邻网元接收第二传入流量，

第二光输出部分(4，104)，用于连接至所述第二相邻网元以便向所述第二相邻网元传输第二传出流量，

第一插入与提取模块和第二插入与提取模块(30，130；40，140)，所述插入与提取模块中的每个模块包括：

波长选择开关(31，41；131，141)，包括共享端口和多个可选端口，所述开关被配置用于选择性地允许所述光网络的波长的第一子集在所述共享端口与所述可选端口中的第一可选端口之间穿通，所述开关被配置用于选择性地允许所述光网络的波长的第二子集在所述共享端口与所述可选端口中的第二可选端口之间穿通，

多个光接收器(35)，连接至所述共享端口，用于通过所述第一可选端口接收波长属于所述第一子集的光信号以及通过所述第二可选端口接收波长属于所述第二子集的光信号，以及

多个光发射器(36)，连接至所述共享端口，用于通过所述第一可选端口发送波长属于所述第一子集的光信号以及通过所述第二可选端口发送波长属于所述第二子集的光信号，并且

所述网元还包括：

第一光耦合器(8，108)，其包括：两个双向分支(21，22；121，122)，分别连接至所述第一插入与提取模块和所述第二插入与提取模块的所述第一可选端口；输入分支(7，107)，连接至所述第一输入部分(1，101)以便允许要提取的光信号穿通至所述两个双向分支；以及输出分支(16，116)，连接至所述第一输出部分(2，102)以便允许要插入的光信号穿通至所述两个双向分支，以及

第二光耦合器(11，111)，其包括：两个双向分支(23，24；123，124)，分别连接至所述第一插入与提取模块和所述第二插入与提取模块的所述第一可选端口；输入分支(14，114)，连接至所述第二输入部分(3，103)以便允许要提取的光信号穿通至所述两个双向分支；以及输出分支(10，11)，连接至所述第二输出部分(4，104)以便允许要插入的光信号穿通至所述两个双向分支。

2.根据权利要求1所述的网元，其特征在于：包括第一单向光转接部分(9，109)，用以允许第一转接流量在所述第一输入部分与所述第二输出部分之间传递；以及第二单向光转接部分(13，113)，用以允许第二转接流量在所述第二输入部分与所述第一输出部分之间传递。

3.根据权利要求2所述的网元，其特征在于：所述第一转接部分和所述第二转接部分中的每一个包括波长选择模块(6，15；105，112)，以便通过对所述第一传入流量和相应的所述第二传入流量的波长进行过滤而选择所述第一转接流量和相应地选择所述第二转接流量。

4.根据权利要求3所述的网元，其特征在于：所述波长选择模块包括波长阻断器。

5.根据权利要求3或者4所述的网元，其特征在于：所述波长选择模块包括波长选择开关(105，112)，该波长选择开关呈现与所述第一输入部分并相应地与所述第二输入部分相连接的共享端口，与所述第二输出部分并相应地与所述第一输出部分相连接的第一可选端口，以及与所述第一光耦合器的和相应所述第二光耦合器的所述输入分支相连接的第二可选端口。

6.根据权利要求3或者5所述的网元，其特征在于：所述波长选择模块包括波长选择开关(15，6)，该波长选择开关呈现与所述第一输出部分并相应地与所述第二输出部分相连接的共享端口，与所述第二输入部分并相应地与所述第一输入部分相连接的第一可选端口，以及与所述第一光耦合器的并相应地与所述第二光耦合器的所述输出分支相连接的第二可选端口。

7.根据权利要求1至4和6所述的网元，其特征在于：所述第一光耦合器的和相应所述第二光耦合器的所述输入分支通过功率分配器(5，12)连接至所述第一输入部分和相应的所述第二输入部分，以便对所述第一传入流量和相应所述第二传入流量进行采样。

8.根据权利要求1至5和7之一所述的网元，其特征在于：所述第一光耦合器的和相应所述第二光耦合器的所述输出分支通过功率组合器(115，106)而与所述第一输出部分并相应地与所述第二输出部分相连接。

9.根据权利要求1至8之一所述的网元，其特征在于：所述第一光耦合器的和相应所述第二光耦合器的所述输入分支包括光隔离器(51，52)。

10.根据权利要求1至9之一所述的网元，其特征在于：所述第一插入与提取模块的所述波长选择开关(31，131)的所述第一可选端口的波长不同于所述第二插入与提取模块的所述波长选择开关(41，141)的所述第一可选端口所允许穿通的波长，并且所述第一插入与提取模块的所述波长选择开关的所述第二可选端口所允许穿通的波长不同于所述第二插入与提取模块的所述波长选择开关的所述第二可选端口所允许穿通的波长。