CN105580301B - 光环网及其光节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在光环网(1)中实现的光节点(N1)，光环网(1)包括被配置为发送多个复用的波长信道(λ)的链路(L1…L4)，其中至少一个波长信道(λ1)专用于以特定节点(N1)为目标的信号，其中，光节点(N1)包括：‑具有被配置为阻断以该节点为目标的信号的至少一个波长并且使在其它波长信道上接收到的信号通过的波长阻断器(11)的主分支(9)，‑接收单元(7)被调谐到至少一个专用于以节点(N1)为目标的信号的波长(λ1)，‑第一光耦合器(5)被配置为将从光环网(1)的前一节点(N4)接收的信号发送至节点的主分支(9)并且发送至接收单元(7)，‑与接收单元(7)组合并且被配置为根据信号的目标节点(N2…N4)将其发送至波长信道(λ2…λ4)的发送单元(19)，‑第二光耦合器(17)被配置用于接收从主分支(9)和从发送单元(17)所接收的信号并且用于向光环网(1)的下一节点(N2)发送接收到的信号。

Description

光环网及其光节点
技术领域
本发明涉及电信网络领域，更具体地涉及实现有限区域内的数据快速传输以及有限的成本的快速传输。
背景技术
由于采用波长复用，光纤支持具有大吞吐量的快速传输。然而，这样的网络需要昂贵的设备以确保信号检测。这种设备是基于相干检测的快速可调谐接收机。因此，对于一些应用，如蜂窝网络的相邻基站之间的通信，由于不同的基站之间的有限的距离，这样的设备太昂贵并且提供高于所需要的质量。
发明内容
因此本发明的目的是克服以上提及的现有技术的缺点，并且提供在不需要诸如快速可调谐接收器的昂贵设备的情况下实现有限范围内的快速传输的解决方案。
本发明由此涉及一种用于在光环网中实现的光节点，光环网包括被配置用于发送多个复用的波长信道的链路，其中至少一个波长信道专用于以特定节点为目标的信号，其中该光节点包括：
-具有波长阻断器的主分支，波长阻断器被配置用于阻断以该节点为目标的信号的至少一个波长并且使在其他波长信道上接收的信号通过，
-接收单元，被调谐到专用于以该节点为目标的信号的至少一个波长，
-第一光耦合器，被配置为将从光环网的前一节点接收的信号发送至节点的主分支并且发送至接收单元，
-发送单元，发送单元与接收单元组合并且被配置为根据信号的目标节点将其发送至波长信道通道，
-第二光耦合器，被配置用于接收从主分支和从发送单元所接收的信号并且用于向光环网的下一节点发送接收到的信号。
根据本发明的另一方面，该波长阻断器包括与至少一个布拉格光栅耦合的隔离器。
根据本发明的又一方面，接收单元包括至少一个非相干接收器。
根据本发明的另外一方面，发送单元包括至少一个快速可调谐激光器。
根据本发明的另一方面，发送单元和接收单元相被组合在收发器中。
根据本发明的又一方面，发送单元和接收单元远离主分支，并且光节点包括位于主分支附近并且连接到第一光耦合器和第二光耦合器的第一光环行器以及连接到发送单元和接收单元的第二光环行器，第一光环行器和第二光环行器通过光链路链接，第一环形器被配置用于将从第一耦合器接收的信号发送到第二光环行器并且用于将从第二光环形器接收的信号发送到第二光耦合器，第二光环行器被配置用于将从第一光环行器接收的信号发送到接收单元并且用于将从发送单元接收的信号发送到第一光环行器。
根据本发明的另外一方面，该光节点包括远离主分支的基站，并且接收单元和发送单元被实现在该基站中。
本发明的实施例还涉及一种根据在前的权利要求之一的包括多个节点的光环网，节点通过光链路链接，链路被配置用于发送多个复用的波长信道，其中至少一个波长信道专用于以特定节点为目标的信号。
根据本发明的又一方面，节点包括蜂窝网络的基站，节点的基站为邻近基站并且光环网包括链接到骨干网的附加节点。
根据本发明的另外一方面，该附加节点包括：
-至少一个接收单元，被调谐到以骨干网为目标的信号的至少一个波长，
-至少一个发送单元，用于将从骨干网接收的信号发送至光环网的其他节点，
-解复用器，被配置用于解复用从光环网的前一节点接收的信号并且用于将以骨干网为目标的信号的至少一个波长发送到所述至少一个接收单元，
-复用器，被配置用于复用从至少一个发送单元和从解复用器接收的信号并且用于将复用信号发送到光环网的下一节点。
根据本发明的另一个方面，该基站远离节点的主分支并且包括收发器。
附图说明
图1是光环网的一般表示；
图2是根据本发明的实施例的节点结构的图；
图3是连接六个相邻基站的光环网的图；
图4是保证与骨干网的业务的附加节点的图；
图5是根据本发明的实施例的光环网的图；
图6是升级节点的图；
在这些图中，具有相同引用的元素对应于具有类似功能的元素。
具体实施方式
本发明的实施例涉及包括多个节点的光环网1，在本示例中为记为Ni(i＝1…4)的四个节点，如图1中所表示。节点Ni通过记为Lj (j＝1…4)的光链路链接，光链路诸如光纤(例如单模光纤)等。光环网1被配置为发送多个波长信道λ，波长信道的数量等于或大于节点Ni的数量。在本示例中，记为λ1、λ2、λ3、λ4的根据波分复用 (WDM)技术复用的四个波长信道通过光环网1发送。需要注意的是，不同波长示意性地以不同的分道表示在链路中，然而所有的波长信道都复用在对应于链路Lj的单个光纤中。一个波长信道λk(k＝ 1…4)专用于以一个节点Ni为目标的信号，例如信道λ1专用于以节点N1为目标的信号，λ2专用于以节点N2为目标的信号，信道λ3专用于以节点N3为目标的信号，λ4专用于以节点N4为目标的信号。
图2表示节点Ni的结构，Ni在本示例中为N1。节点N1包括连接到光链路L4的输入3，L4连接到前一节点(当前情况下为N4)。输入3链接到第一光耦合器5的输入。光耦合器5的第一输出链接到此处由调谐到波长信道λ1的接收器7实现的接收单元。调谐例如通过位于接收器7之前并且被配置为过滤除波长λ1外的所有波长的滤波器实现。这样的滤波器可以例如使用薄膜技术集成在接收器7内。因此，所有的波长信道λk(k＝1…4)由光耦合器5(例如3dB耦合器)发送到接收器7，但只有在信道λ1上发送的信号被接收器7检测到。接收器7例如是例如在重新配置光环网1的过程中可以被配置为检测另一波长的非相干接收机。
第一光耦合器5的第二输出连接到包括波长阻断器11的主分支 9。波长阻断器11实现为隔离器13和布拉格光栅15。布拉格光栅15 被配置为将在专用于节点N1的波长信道λ1中发送的信号送回，该信号被隔离器13阻断。替选地，波长阻断器11可使用配置为路由波长信道λ1朝向节点N1的接收器7并向下一节点N2发送其它波长信道的环形谐振器实现。专用于节点N1的波长信道λ1因此在布拉格光栅 15的输出处被释放，以使得新的信号可以由后续节点添加到这一波长信道λ1上。布拉格光栅15的输出连接到第二光耦合器17(例如3dB耦合器)的输入。第二光耦合器17的另一个输入连接到这里实现为发送机19(例如快速可调谐激光器)的发送单元，其被配置为在专用于其他节点N2、N3和N4的波长信道λ2、λ3和λ4上发送信号。
为了发送这些信号，发送器19必须意识到在这些波长信道λ2、λ3 和4λ中的空闲的时间间隔(例如在时隙网络的情况下为时隙)，以避免不能被目标节点检测到的两信号叠加在单个波长信道的情况。空闲时间间隔的这种确定可以例如由位于该节点的输入处并配置为检测在不同的波长信道λ2、λ3和λ4上所发送的信号的光电二极管实现。替选地，可以通过集中式控制接口来调度不同信号的发送，以使得在波长信道上的发送的授权可以由控制接口直接给发送器19。如果信号需要从节点N1发送到节点N4，发送器19调谐到专用于以节点N4 为目标的信号的波长λ4上，并且在波长信道λ4上检测到空闲的时间间隔时，发送器发出信号，例如被发送到第二光耦合器17的一个数据包或多个数据包(如果依赖于空闲时间间隔的持续时间)。
因此，来自发送器19和主分支9的信号由第二光耦合器17经由光链路L1发送到向着下一节点N2的节点的输出18。
这样的配置可以提供低成本的光环网，快速可调谐接收器和相干检测设备都不是必要的。此外，这样的光环网可以很容易地修改，以应对流量的增加。事实上，取代分配一个波长信道至给定的节点，两个波长信道可以专用于以该节点为目标的信号。这样的修改只需要一个附加的配置为阻断在附加的波长信道上发送的信号的布拉格光栅 15以及一个附加的调谐到附加的波长的接收器7。也可以添加附加的发送器19以朝向其他节点发送更多的数据包，如果其他节点也升级了附加的接收器7。
因此，这样的光环网配置实现了对业务变化的容易适应性。此外，如果光环网1的大小保持有限，例如几十公里(例如直到50公里)，放大器不是必需的，这有助于低成本的光环网。
根据节点Ni的另一个实施例将基于图5和图6在以下描述中更详细地进行描述，发射器19和接收器7可以使用光耦合器29、31以及光纤33而远离主分支9。
根据本发明的一个方面，光环网1用于连接蜂窝网络的相邻基站。本文中相邻基站是指位于公用区域中的基站，以使得用户终端可以同时连接到这些相邻基站中的两个。连接到光环网1的基站的数量是有限的，例如在图3中示出为六个基站，以便限制光环网的规模并且确保基站为相邻基站。事实上，为了管理用户终端的切换并提供高比特率，相邻基站必须以快速且有效率的方式彼此通信。这种高效的通信由光环网1提供。因此，记为B1、B2…B6的每个基站与节点N1...N6 相关联。每个基站覆盖对应于小区C1...C6的区域。此外，基站B1…B6 必须与骨干网20通信，所以光环网1包括此处记为N0的连接到骨干网20的附加的节点。以骨干网20为目标的信号，例如从蜂窝网络的用户设备接收到的信号，由此在专用于节点N0的波长信道上发送。此外，如图3所示，基站B1…B6远离光环网的节点可以是必要的或更为方便的。将在下面的描述中详细描述支持远程基站的实施例。
图4表示节点N0的结构的示例。节点N0包括经由光链路L4将其输入链接到先前节点(例如N4)的解复用器21。解复用器21还包括对应于解复用的波长信道的多个输出。解复用器21例如由阵列波导光栅实现。节点N0还包括链接到骨干网20并且调谐到与以骨干网20为目标的信号相对应的波长的多个接收器23。例如，光环网1的每节点的一个波长可以被专用于主干网20的业务。对应于以光环网的其他节点为目标的信号的解复用器21的输出链接到例如由阵列波导光栅实现的复用器25的输入。阵列波导光栅还充当滤波器并且可用于选择朝向给定接收器23发送的波长信道。节点N0还包括链接到骨干网20的多个发送器27，多个发送器27被调谐到与以光环网的一个节点为目标的信号相关联的特定波长。复用器25的输出经由链路 L0链接到下一个节点(在当前的情况下为N1)。因此，发送器27的数量至少对应于光环网中的节点的数量，并且如果多于一个的波长信道专用于特定的节点，则该数量更高。由于朝向骨干网20下降的高数量的波长，节点N0需要这一特定结构。事实上，与先前描述的节点的结构相似，许多波长光栅15将是必要的，以阻断在所有预定到骨干网20的波长信道上发送的信号，同时这些波长光栅15将引入与光环网1中的节点数量成比例的损耗。这些损耗再加上由于光耦合器 5和17的损耗将限制节点的数量，以在目的地获得所需的信号质量。
图5表示包括连接到骨干网20的节点N0以及包含远程基站(分别记为B1、B2和B3)的三个节点N1、N2和N3的光环网1的示例。节点N0具有如图4所示的相同的结构，并且包括分别专用于三个节点N1、N2和N3的三个发送器27和三个接收器23。以节点N2详细描述其他节点N1、N2、和N3的结构。N2包括经由链路L1将其输入连接到前一节点N1的第一光耦合器5，连接到包括隔离器13和布拉格光栅15的主分支11及第二光耦合器17的第一输出，以及连接到第一光环行器29的第二输出。第一环行器29还连接到位于基站 B2中的远程第二环行器31以及到第二光耦合器17的输入。第一环行器29和第二环行器31是经由例如单模光纤的光链路33链接。第一环形器29被配置为将接收自第一耦合器5的信号发送至第二光环行器31并且将接收自第二光环行器31的信号发送至第二光耦合器 17。第二环行器31连接到接收器7和发送器19，接收器7和发送器 19形成位于远程基站B2中的收发器。第二环行器31被配置为将接收自第一光环行器29的信号发送至接收器并且将接收自发送器19的信号发送至第一光环行器29。因此，节点N2包括带有主分支11和第一环形器29的第一部分35以及远离第一部分的对应于基站B2并且包括发送器19、接收器7和第二环形器31的第二部分。图5的光环网1包括6个记为λ1，λ2…λ6的波长信道。λ1专用于以节点N1 为目标的信号，λ2专用于以节点N2为目标的信号，λ3专用于以节点 N3为目标的信号，λ4专用于从节点N1发送到骨干网20的信号，λ5 专用于从节点N2发送到骨干网20的信号，以及λ6专用于从节点N3 发送到骨干网20的信号。
需要注意的是，图5的光环网1以三个节点N1、N2和N3表示仅作为示例，节点的数量仅由所期望的通过光环网1传输的信号的信号质量限制。
此外，如先前所指出，可以增加节点的容量以应对业务的增加。在这种情况下，图5中所示的节点N2的结构可以被修改为图6中节点N2’所表示的结构。该结构与节点N2保持相同，但在第一布拉格光栅15和第二耦合器17之间增加第二布拉格光栅15。该第二布拉格光栅被配置为阻断增加的波长信道(例如λ7)。第二接收器7也连接到第二环行器31并且调谐至附加的波长λ7。附加的发送器19也可以连接到第二环行器31以增加朝向其他节点的传输能力。因此，有了环形谐振器实现的波长阻断器11，可以通过增加配置为朝向第二接收器7路由第二波长信道的第二环形谐振器来增加容量。
图6中公开的节点结构也可以用于在同一光节点连接两个相邻基站，第一接收器7和第一发送器19属于第一基站，第二接收器7和第二发送器19属于第二基站。
因此，本发明的节点和光环网能够获得低成本的提供模块化的环形网络以适应业务的增加，尤其很好地适于连接蜂窝网络的相邻基站并且保证与骨干网的通信。

Claims (10)

1.一种光环网(1)中的光节点(N1)，所述光环网(1)包括被配置为发送多个复用的波长信道的链路(L1…L4)，所述光节点(N1)包括：
-波长阻断器(11)，所述波长阻断器(11)被配置为阻断所述多个复用的波长信道中的具有以所述光节点为目标的信号的至少一个波长信道(λ1)并且允许其它波长信道通过，其中所述波长阻断器包括至少一个布拉格光栅，所述至少一个布拉格光栅被直接链接到隔离器，所述直接链接仅在所述隔离器的输出处；
-接收单元(7)，所述接收单元(7)被调谐到所述至少一个波长信道(λ1)，
-第一光耦合器(5)，所述第一光耦合器(5)被配置为将从所述光环网(1)的前一节点(N4)接收的所述多个复用的波长信道发送给所述接收单元(7)以及所述波长阻断器，其中所述第一光耦合器被直接链接到所述隔离器的输入；
-发送单元(19)，所述发送单元(19)被配置为将信号发送给所述其他波长信道中的至少一个波长信道，以及
-第二光耦合器(17)，所述第二光耦合器(17)被配置为从所述至少一个布拉格光栅的输出和从所述发送单元(19)接收信号并且向所述光环网(1)的下一节点(N2)发送接收到的信号。
2.根据权利要求1所述的光节点(N1)，其中所述接收单元(7)包括至少一个非相干接收机。
3.根据权利要求1或2所述的光节点(N1)，其中所述发送单元(19)包括至少一个快速可调谐激光器。
4.根据权利要求1或2所述的光节点(N1)，其中所述发送单元(19)和所述接收单元(7)被组合在收发器中。
5.根据权利要求1或2所述的光节点(N1)，其中所述发送单元(17)和所述接收单元(7)远离所述光节点的光组件，并且其中所述光节点(N1)包括位于所述光组件附近并且连接到所述第一光耦合器(5)和所述第二光耦合器(17)的第一光环行器(29)以及连接到所述发送单元(19)和所述接收单元(7)的第二光环行器(31)，所述第一光环行器(29)和所述第二光环行器(31)通过光链路(33)链接，所述第一光环形器(29)被配置为将从所述第一光耦合器(5)接收的信号发送到所述第二光环行器(31)并且将从所述第二光环形器(31)接收的信号发送到所述第二光耦合器(17)，所述第二光环行器(31)被配置为将从所述第一光环行器(29)接收的所述信号发送到所述接收单元(7)并且将从所述发送单元(19)接收的信号发送到所述第一光环行器(29)。
6.根据权利要求5所述的光节点(N1)，还包括远离所述光组件的基站，其中所述基站包括所述接收单元(7)和所述发送单元(17)。
7.一种光环网(1)，包括多个根据前述权利要求之一所述的节点(N1…N4)，所述多个节点(N1…N4)通过光链路(L1…L4)链接，所述光链路(L1…L4)被配置为发送多个复用的波长信道(λ1…λ4)。
8.根据权利要求7所述的光环网(1)，其中所述多个节点(N1…N4)包括蜂窝网络的基站(B1…B4)，所述基站(B1…B4)为相邻基站，并且其中所述光环网(1)包括链接到骨干网(20)的附加节点(N0)。
9.根据权利要求8所述的光环网(1)，其中所述附加节点(N0)包括：
-至少一个接收单元(23)，被调谐到以所述骨干网(20)为目标的信号的至少一个波长，
-至少一个发送单元(27)，用于将从所述骨干网(20)接收的信号发送至所述光环网(1)的其它节点(N1…N3)，
-解复用器(21)，被配置为解复用从所述光环网(1)的前一节点(N3)接收的信号并且将以所述骨干网(20)为目标的所述信号的所述至少一个波长发送到所述至少一个接收单元(23)，
-复用器(25)，被配置为复用从所述至少一个发送单元(27)和从所述解复用器(21)接收的信号并且将所述复用信号发送到所述光环网(1)的下一节点(N1)。
10.根据权利要求8所述的光环网(1)，其中所述基站(B1…B3)远离所述光节点的光组件。
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