CN107852242B - 光网络、光网络装置以及配置光网络的方法 - Google Patents

Abstract

一种装置，包括用于沿着光纤(AB、CA)传送信息的双向通信设备(A)，其中，该双向通信设备(A)被配置为提供从设备(A)到第一位置(B)的第一单向通信链路和从不同的第二位置(C)到设备(A)的第二单向通信链路。

Description

光网络、光网络装置以及配置光网络的方法

技术领域

本发明涉及一种光网络、光网络设备以及提供光网络的方法。

背景技术

电信网络是允许经由使用电磁信号在一段距离(并且通常是很远的距离)上进行信息通信的网络。自从电报的时代起，基于通过电导体传播电子信号的电信网络已可用。基于光信号的传播的电信网络已在最近发展。无论如何，人类在远距离(通常是很远的距离)上通信的能力的发明和提高已经引起了人类交往的范式转变，极大地有利于人类文明。

传统的电信技术代表了几十年的高潮，并且在某些情况下，也代表了几个世纪的人类思想和合作。目前，复杂的光通信网络能够在从几公里到几千公里的单根光纤上每秒传输数十万亿比特的信息。光网络通常超过有线铜网络的带宽能力。因此，光网络通常在电信网络的核心处提供光主干。

通常，这些核心光网络使用密集波分复用(DWDM)光学系统，在该光学系统中，光信道(称为“DWDM信道”)按频率范围分配。这些光学系统在网络的不同站点采用设备，每个站点由构成网络的物理层的网络元件组成。传统光网络通常是具有保护和恢复能力的网状网络，并且其中，在网状网络的节点处具有可重构光分插复用器(ROADM)。

光网络通常通过“网络管理系统”来配置和提供，网络管理系统允许网络操作中心中的一个或多个人改变网络的配置，以监控网络的活动和性能等。

ROADM通常是多度ROADM，这意味着具有从每个多度ROADM节点开始和结束的不同的可能路径。度数是路径的数量。

第二种类型的节点是在线放大器(ILA)。这些在线放大节点可以使用掺铒光纤放大器(EDFA)，并且也可以使用拉曼放大(单独或与EDFA结合)。

可以使用拉曼放大来扩展光学范围(通过改善光学信噪比-OSNR)和 /或扩展DWDM光学系统的光带宽并因此扩展容量。

当今，第三种类型的节点正在出现，并且其被称为光传送网(OTN) 交换机。OTN交换是具有光电转换的节点。这些不是像ILA和ROADM 节点那样的全光节点。

电信网络因语音流量需求而开始。电信网络是基于提供回路(circuit) 以便将两个站点A和B置于通信中而开始的。回路是双向的，这意味着A 对B讲话，B对A讲话。每个方向的容量是相同的。

从64千比特/s回路到光网络的不同层级中的高速/高容量信道： Sonet/SDH、OTN等都是如此。

现在已知数据流量在量方面已经超过了语音流量。数据流量通常基于使用互联网协议(IP)的网络。

数据流量有时是双向的，但也可以是单向的。双向意味着在两个通信站点之间在两个方向上都需要相同的容量。单向意味着流量只在一个方向上进行(或者基本上在一个方向上，因为在另一个方向上可能需要小的容量，以便向发射站点确认通信的流动进展顺利)。

单向流量需求的示例是将数据库从一个站点复制到另一个站点。双向和单向流量类型是两个极端，并且中间情况也是可能的。因此，人们可以通过其不对称来表征流量。

尽管出现了不对称流量，但是光网络惯常具有以双向方式提供的光回路。这遵守ITU-T标准(参见网站itu.org)。根据这些标准提供的光网络中的一个基本对象仍然是OCh元件(光信道)。这个OCh元件仍然是OTH (光传送层级)中的基本元件。OCh元件是双向回路(根据标准定义)。

发明内容

根据第一方面，提供了一种装置，该装置包括用于沿着光纤传送信息的双向通信设备，其中，双向通信设备被配置为提供从设备到第一位置的第一单向通信链路和从不同的第二位置到设备的第二单向通信链路。

双向通信设备(其可以是包含多路复用器/解复用器、波长选择交换机、光放大器等的DWDM通信设备)可以包括发送器和接收器，发送器和接收器能够操作以：

i)通过光纤对提供与第二双向通信设备的发送器和接收器的双向通信链路；并且

ii)可替换地，提供在第一双向通信设备的发送器与第二双向通信设备的接收器之间的第一单向通信链路以及在第一双向通信设备的接收器与第三双向通信设备的发送器之间的第二单向通信链路。

双向通信设备可以操作以提供具有与第二单向通信链路不同的容量的第一单向通信链路。

第一双向通信设备可以操作以针对第一单向通信链路和第二单向通信链路使用不同的波长。

每个双向通信设备可以包括双向接口卡的发送器和接收器对(或仅由其组成)。

根据第二方面，提供了一种光网络，该光网络包括根据第一方面的第一双向通信设备、第二双向通信设备和第三双向通信设备、连接第一双向通信设备的发送器和第二双向通信设备的接收器的第一光纤链路、连接第一双向通信设备的接收器和第三双向通信设备的发送器的第二光纤链路，其中，光网络配置有沿着第一光纤链路的第一单向通信链路和沿着第二光纤链路的第二单向通信链路。

光网络可以进一步包括连接第二双向通信设备的发送器与第三双向通信设备的接收器的第三光纤，光网络配置有沿着第三光纤的第三单向通信链路。

第二单向通信链路可以与第一单向通信链路和/或第三单向通信链路在以下的至少一项中不同：波长、带宽、调制方案、前向纠错以及距离。

根据第三方面，提供了一种配置光网络的方法，该光网络包括用于通过光纤对提供双向通信链路的双向通信设备，该方法包括使用双向通信设备提供单向通信链路。

该方法可以包括通过重新配置双向通信设备来增加现有的光网络的容量。

重新配置双向通信设备可以包括改变控制至双向通信设备的通信链路和来自双向通信设备的通信链路的提供的软件，以使能够提供单向链路。

该方法可以包括在双向通信设备之间配置光纤连接，以在双向通信设备之间建立单向通信链路。

配置光纤连接可以包括：

提供连接第一选择的双向通信设备的发送器和第二选择的双向通信设备的接收器的第一光纤、连接第一选择的双向通信设备的接收器和第三选择的双向通信设备的发送器的第二光纤，并且

提供沿着第一光纤的第一单向通信链路和沿着第二光纤的第二单向通信链路。

第一单向通信链路可以具有与第二单向通信链路不同的带宽。

可以使用第一单向通信链路和第二单向通信链路来提供第一位置和第二位置之间的双向通信链路，第一单向链路具有与第二单向通信链路不同的光路。

根据第四方面，提供了一种包括指令的非暂时性计算机可读介质，该指令在双向通信设备上运行时使双向通信设备能够操作以提供单向通信链路。

根据第五方面，提供了一种网络，该网络包括：多个双向通信设备、网络管理服务器以及将网络管理服务器与双向通信设备连接的数据通信网络，其中，服务器被配置以使用双向通信设备提供双向通信链路。

任何方面的特征可以与任何其他方面的特征组合。

附图说明

为了更完整地理解本公开，参考结合附图进行的以下描述，在附图中：

图1示出了在接口卡位于的光网络的边界处包括DWDM设备的示例网络装置；

图2示出了示例网络管理环境；

图3示出了其中使用双向连接来提供所有光通信链路的示例光网络；

图4示出了根据本公开的实施方式的光网络的示例；以及

图5至图8示出了根据本公开的实施方式的与光网络相关联的示例模拟结果。

具体实施方式

本公开的一个方面涉及提供单向回路作为设备保持“双向”的光网络中的基本“回路对象”的可能性。“双向设备”意味着例如像以前一样保持流量接口卡作为发送/接收接口卡。从硬件角度看的不同之处可能在于光网络的流量接口卡的客户端侧或线路侧的光缆。

图1示出了示例网络装置100，示例网络装置100包括在光网络的边界处的DWDM设备120，DWDM设备示出了光接口卡123的客户端侧 121和线路侧122。DWDM设备120包括以双向光接口卡123的形式的双向通信设备。接口卡123的客户端侧121包括接收器101和发送器102。接口卡的线路侧122还包括接收器112和发送器111。该DWDM设备可以进一步包括其他设备(图1中未示出)，诸如，光放大器、多路复用器、解复用器等。

DWDM设备还包括处理器件160。处理器件160可以控制设备120 的配置，例如，经由光接口卡123提供通信链路。处理器件160执行可以加载到存储器161中的指令。处理器件160可以以任何合适的布置包括任何适当的数量和类型的处理器或其他器件。处理器件160的示例类型包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列、专用集成电路和分立电路。

存储器161表示能够存储和促进信息(诸如，数据、程序代码和/或在暂时或永久基础上的其他适当信息)的检索的任何结构。存储器161可以表示随机存取存储器、只读存储器、硬盘驱动器、闪存、光盘或任何其他合适的易失性或非易失性存储器件。

处理器件160可以连接到数据通信网络(图1中未示出，但在图2中更详细地示出)，并且可以经由数据通信网络来指示处理器件160如何配置设备120。

第一缆线103将设备105A连接到接口卡123的客户端侧121的接收器101。第二缆线104(例如，光缆)将设备105B连接到接口卡的客户端侧121的发送器102。设备105A可以通过第一缆线103和接口卡123的客户端侧121将网络流量(例如，数据)发送到接口卡123的线路侧122 中以及光网络中(经由接口卡123的线路侧122)。设备105B可以类似地经由第二缆线104(例如，光缆)从接口卡123的线路侧122接收网络流量。

双向光接口卡123的线路侧122可以被配置为经由光纤对的分别连接到发送器111和接收器112的第一光纤113和第二光纤114来提供双向光通信链路。可替换地，可以在第一光纤113和第二光纤114中的每一个上建立单向通信链路。

光本质上是单向的。这意味着诸如在线放大器(ILA)、光传送网(OTN) 交换机或可重构光分插复用器(ROADM)的现有网络元件具有双向架构以支持提供双向回路，但是光功能/光模块对在单一方向上传播的光进行操作。通常，在现有光网络中使用光纤对建立双向回路。

在这种光纤对中的每根光纤中，光沿一个方向传播。传统的光放大器本质上是单向的。即使有可能创造“双向”光放大器，到目前为止，掺铒光纤放大器(EDFA)和拉曼放大器已经基本上以使得光在这些放大器内部在一个方向上传播的方式部署在光网络中。现有的ROADM节点具有与光纤对相结合工作的架构，在光纤对之间切换连接。

流量接口卡具有发送侧和接收侧，因为光放大器和切换模块(例如，波长选择切换(WSS)模块)本质上基本上是单向的。如今，发送侧可以是可调谐的，这意味着可以提供卡，以便调谐发送侧的激光器以期望的光频率发射。关于接收侧，在直接检测的情况下，接收侧是宽带，这意味着接收侧不需要被调谐成能够接收传入光信道的特定传入波长。相反，接收器可能能够以良好的性能接收发送频谱中的任何波长。在相干检测的情况下，具有本地振荡器/激光器，其可以是可调谐的并且可以被调谐到传入波长。

图2示出了包括各种网络元件的网络管理环境200。网络元件可以包括通信设备(诸如，双向接口卡、ROADM、ILA、OTA等)，通信设备可以被配置为电子/光电子的机架。包括一个或多个这种网络元件的不同站点被标记为201(2)到201(N)，其中，“N”是表示站点数量的整数。尽管每个网络站点201可以包含多个网络元件，但是为了简单起见，仅示出了两个网络元件A和B。

各种网络元件站点201的网络元件通过数据通信网络(DCN)205连接到服务器202。服务器202在其上运行可称为网络管理系统203的软件。更通常地，只要能够控制网络元件的配置以提供光通信链路，网络管理系统203可以在任何合适的处理器上被实现为固件、软件或硬件。

在各种网络元件站点201内的网络元件被配置为根据从网络管理系统 203接收的指令提供电信网络206。例如，各种站点处的ROADM可以被配置为在不同的网络站点中的双向接口卡的特定端口之间建立单向光路。可以指示接口卡在所建立的光路上提供单向或双向通信链路，以便满足这两个站点之间的通信容量需求。双向接口卡可以接收指定对于每个单向 (或双向)通信链路的调制方案或前向纠错方案的命令。

该数据通信网络205可以是专用电信网络，以防止由网络元件站点 201的网络元件服务的电信系统中的入侵和可能的服务中断。

数据通信网络205可以是基于网络的互联网协议(IP)，其中，每个网络元件(以及运行网络管理系统202的服务器)具有不同的IP地址。网络管理系统203可以访问用于存储对应于光网络的大量数据(可能在数据库中)的具有大存储容量的存储装置204。例如，网络管理系统可能使性能监控数据存储在存储装置204内。

网络元件A和B的设计可以是这样的，即可以监控发送的质量并监控硬件模块的整套参数设置。这些测量值可以存储在存储装置204中(也可以组织在数据库中)。

图3示出了为了满足从A到B(100G)、从C到A(200G)以及从B 到C(100G)的通信容量的要求，使用双向通信设备的使用双向信道提供的网络。许多双向通信链路可能已经链接这些位置，并且对于额外容量的需求可能由对流量不对称的识别引起。根据现有的光通信标准，需要在A 和B之间、B和C之间以及C和A之间建立双向通信路径，如图3所示。

双向通信设备A、B和C分别位于三个分离的位置(例如，城市A、 B和C)。每个双向设备A、B和C分别包括两个双向接口卡A1、A2；B1、 B2；以及C1、C2(并且可以包括其他双向接口卡(未示出))。

为了使用传统的双向通信链路在A和B之间建立通信容量，由成对光路AB和BA组成的双向光路将双向接口A1与双向接口B1连接。同样，由成对的光路AC和CA组成的双向光路将双向接口A2与双向接口C1连接。由成对光路CB和BC组成的双向光路将双向接口C2与双向接口B2 连接。如上所述，每对光路都遵循相同的路径(例如，由光纤对提供)，并且在每个ROADM上成对连接。

通过ROADM 131-134路由在A、B和C之间的光纤连接。根据传统的光通信标准，ROADM 131-134能够操作以允许重新路由光纤对连接，以将不同的双向接口连接在一起。

如参考图2所述(但在图3中未示出)，可以响应于从网络管理系统提供给各种网络元件(A1、A2、B1、B2、C1、C2、131、132、133、134) 的指令，建立图3中的光路和双向通信链路。

使用双向通信设备来提供容量，需要使用总共6个双向接口卡 (A1-C2)，其间具有6个光路(AB-CA)。

图4示出根据本公开的实施方式的光网络150的示例，提供该光网络以满足与图3的示例相同的容量需求。网络150包括在三个不同位置处的双向通信设备。每个位置处的双向通信设备分别包括第一双向接口A、第二双向接口B和第三双向接口C。每个接口A、B、C分别具有发送器102A、 102B、102C和接收器101A、101B、101C。接口A、B、C在硬件方面可以是传统的例如已经广泛安装在光通信网络中的双向接口，以通过光纤对提供双向通信。然而，与图3的设置相反，在图4的实施方式中，双向接口A、B、C用于提供单向通信链路。

经由光纤链路AB从第一接口A的发送器102A向第二接口B的接收器101B提供第一单向通信链路。经由光纤链路CA从第三接口C的发送器102C向第一接口A的接收器101A提供第二单向通信链路。经由光纤链路BC从第二接口B的发送器102B向第三接口C的接收器101C提供第三单向通信链路。

光链路AB、CA、BC可以包括由ROADM 131-134或其他光学部件 (例如，中继器等)互连的光纤跨度。在本实施方式中，光纤链路AB包括将发送器102A连接到ROADM 131的第一光纤跨度、将ROADM 131 与ROADM 132连接的第二光纤跨度以及将ROADM 132与接收器101B连接的第三光纤跨度。光纤链路CA包括将发送器102C连接到ROADM 133的第四光纤跨度、将ROADM 133连接到ROADM 134的第五光纤跨度、将ROADM 134连接到ROADM 131的第六光纤跨度、以及将ROADM 131连接到接收器101A的第七光纤跨度。光纤链路BC包括将发送器102B连接到ROADM 132的第八光纤跨度、将ROADM 132连接到ROADM 133 的第九光纤跨度以及将ROADM 133连接到接收器101C的第十光纤跨度。

在每个位置处的双向通信设备可以设置有另外的双向接口，双向接口可以被配置为根据网络的需要提供双向通信信道或者另外的单向通信信道。

由单个双向通信接口(A、B或C)提供的单向通信链路中的光载波可以具有不同的光频率或波长，并且光载波也可以承载不同的容量/带宽、具有不同的调制格式和/或不同的前向纠错(FEC)码。

在图4的示例中，从B到C可能具有相对短的距离，使具有增加的带宽的调制方案(例如，200G，即每秒200吉比特)能够用于第三单向通信链路。从A到B的距离可能排除200G链路，所以第一单向通信链路可以被配置为100G链路。在该示例中，第一通信链路和第三通信链路也分别配置有不同的波长λ₁和λ₃。双向接口B因此提供具有不同的带宽和波长的单向通信链路。第二单向通信链路使用与λ₁和λ₃不同的波长λ₂。

如参考图2所述(但是在图4中未示出)，可以响应于从网络管理系统提供给各种网络元件(A、B、C、131、132、133、134)的指令，建立图4中的光路和双向通信链路。

在图4中，利用本文公开的原理，仅需要三个双向接口和仅三个光路来提供所需的容量，这与需要六个双向接口和六个光路的图3相反。因此大大降低了根据实施方式建立增强容量的成本。

通过将图4与图3进行比较可以理解，只要网络的各种元件(例如，接口、ROADM等)的管理软件能够提供单向光信道，根据实施方式可以以很少的硬件变形或没有硬件变形来重新配置与图2的网络相似的网络。如果ROADM被配置为切换单光纤而不是光纤对，则可以在不同的双向接口的发送器和接收器之间由ROADM任意地建立单向光纤链路。在双向通信设备包括多个双向接口的情况下，一些双向接口可以被配置为提供传统的双向通信链路，并且其他的双向接口提供单向通信链路，潜在地留下可以提供用于不同的路由的“备用”单向通信端口(可以从其建立通信链路)。

因此，本公开的实施方式启用一种在其中现有的双向设备能够提供单向回路的光网络。实施方式可以存在于由控制光通信链路(或信道)的提供的管理软件操纵的对象的显著变形中，并且还有控制网络元件自身(例如，ROADM和接口卡)的操作的软件的显著变形中。

根据实施方式配置的网络或装置不遵循现有的ITU-T标准，因为作为根据现有标准的光通信网络的基本元件的光信道(OCh)的概念需要被大幅改变。可在ITU-T网站上找到光网络标准。相关文件包括G推荐标准： G.692、G.709和G.853.1。

与传统系统相比，本公开的实施方式中的用于网络提供和管理的一个基本元件库是单向定向光信道，这可以表示为UOCh。UOCh(A，B)指定从A到B的单向定向信道。这可以是根据本公开的实施方式提供的基本单元。

也能够提供双向光信道：BOCh(A，B)。这种双向信道可以不仅仅是沿相同路径在相反方向上行进的两个单向光信道的和。在实施方式中，可以使用不同的光路(即，具有遍历网络的不同节点的不同的拓扑结构) 建立或提供双向信道。在双向光路中为每个方向使用不同光路的能力为建立光恢复或光保护提供了更广泛的可能性(因为可以有可用的远远更多的光路排列)。这与其中两个方向上的保护路径保持在一起的现有双向通信信道OCh形成对比。

而且，在网络管理级(与光传送层级相似)管理的对象的组织的层级中，也可以考虑单向(UOCh)或双向(BOCh)光信道的“组”。也可以相对于光保护和恢复以相同的方式处理光信道的这些组。

本公开的实施方式能够通过适当的网络管理架构和操纵的对象集来使用双向设备创建光网络，以创建其中可以提供单向(UOCh)或双向 (BOCh)的回路的网络元件。

根据本公开的实施方式，可以在相同的网络不对称回路/光信道和对称回路/光信道中容易地组合。这提供了比传统方法可实现的经济效益甚至更高的经济效益(例如，网络成本)。

为了将这些效益最大化，网络规划可以应用于单向回路的方法。这将通过减少拥塞并更好地利用网络资源来提供效益。实施方式还可以在网络级别的保护和恢复方面提供效益。根据本公开的实施方式，可以以最大粒度来提供不对称流量。例如：可以向两个流量方向中的每一个提供不同的带宽...100G/200G、100G/300G、100G/400G、100G/500G、200G/300G、 300G/400G等(此处，假设光信道的粒度是100G)。

为了更清楚地证明与本公开的实施方式相关联的优点，将本文公开的概念应用于模拟的全美国的光网络。

使用开源工具Net2Plan(由西班牙卡塔赫纳大学开发)的修订版作为框架来进行网络模拟。针对这项研究，使用了美国大陆参考网络CORONET。在数据中心的十一个区域之间生成双向IP流量需求的全网格集。这些数据中心的流量权重和位置分配在以下11个城市之间：纽约(241 个数据中心)、华盛顿特区(196)、旧金山(178)、洛杉矶(153)、达拉斯(150)、芝加哥(141)、亚特兰大(84)、西雅图(72)、迈阿密(67)、菲尼克斯(62)和休斯敦(60)。

模拟了三种光线路系统配置，以显示覆盖范围和光谱带宽的效益：具有2000km覆盖范围的90信道的仅EDFA配置、具有4500km覆盖范围的 90信道混合EDFA/拉曼配置、以及具有3800km覆盖范围的150信道全拉曼配置。这三个线路系统的可达性图基于频率间隔为50GHz的当前生成相干100G DP-QPSK(双偏振正交相移键控)调制格式，其中在线放大站点之间的平均跨度为92km。由混合EDFA/拉曼系统的OSNR效益确定可达性距离：与仅EDFA的解决方案相比，是短波长的可达性的约2.5倍。对于全拉曼系统，考虑对L波段进行额外的处罚，将可达性降低到3800km。

对于三个光线路系统配置中的每一个，为了容纳生成的IP流量需求，完成了两个模拟组(每组包括仅EDFA、全部拉曼和混合光线路系统配置的模拟)。利用目前部署在DWDM长距离光网络中的典型双向光信道回路配置，完成第一模拟组。第二模拟组采用根据实施方式配置的网络，允许使用双向网络元件提供单向光信道。两种模拟都使用同一组转发器设备，唯一的区别是软件配置光信道/通信链路的提供和管理的方式。

图5示出了说明网络中的10％最繁忙链路中的平均携带流量的示图。假设中等的流量增长，将模拟的网络中的前10％的最繁忙路由与在Metro Network Traffic Growth:An Architecture Impact Study,Alcatel-Lucent Bell Labs White Paper,2013年12月中预期的流量增长进行匹配。该研究在二十年的时段内在整个网络中使用18.8％的IP流量同比增长率。

在模拟中，在数据中心之间生成全网状的IP流量需求，其中平均不对称比率为0.5。0.5的不对称比率指示与需求的反方向相比，IP流量是在一个方向上流动的IP流量的两倍。在模拟中，这种不对称比率均匀分布在0.25和0.75之间，并且不对称的方向是随机的。通过Dijkstra的最短路径算法来路由流量需求。

各种网络设计度量是来自这些模拟的输出，包括总IP流量、总光信道流量、转发器总数、频谱利用率、瓶颈链路利用率、转发器端口利用率、路由质量以及总网络成本的年度和累积总结。网络的总成本由光纤租赁成本、运营和维护成本、空间和电力成本、在线放大设备成本、ROADM站点成本和转发器成本组成。

模拟网络中的前10％的最繁忙路由的容量超过了在2024年由仅 EDFA或混合EDFA/拉曼配置提供的容量(假设100G信道)。此时，在整个网络(不仅是最繁忙的路线)上的总频谱使用率是仅EDFA或混合EDFA/ 拉曼配置的约53％并且是对于全拉曼设备的31％。全拉曼放大通过为光信道提供更多空间而提供高带宽，从而延迟了配备新光纤对(这导致需要部署和运行额外的公共设备)的需求，以满足最繁忙路由上的容量需求。

另外，通过拉曼放大实现的长距离能力减少了长的光数据路径上所需的再生站点的数量，导致整个网络中的转发器卡的数量减少约20％。混合 EDFA/拉曼(4500km覆盖范围)与全拉曼(3800km覆盖范围)放大方案之间的转发器卡的数量的差异仅为约3％。

图6包括示出了用于具有以下各项的配置的第二组模拟(比较第一组) 的100G网络转发器的减少的图表501：仅EDFA502、全拉曼放大503和混合放大504。可以根据一些实施方式，在网络转发器中节省15-25％。提供单向光通信链路的能力使得更有效地使用网络硬件，包括建立位置之间的可能非常昂贵的光纤链路。

图6还包括示出了用于具有以下各项的配置的第二组模拟的转发器中的未使用端口的数量：仅EDFA512、全拉曼放大513和混合放大514。根据一些实施方式的DWDM平台的接口卡配备有发送和接收端口，并且当单向地提供这些端口时，可能发生这些端口中的一个未使用。在第二组的模拟网络配置中，约4％到6％的端口未使用，这指示端口可用于按需提供带宽，例如，以响应对通信的增长的需求。

在根据本公开的实施方式的DWDM设备中，可以使用传统的双向接口卡来提供单向光回路：节点A中的接口卡可以将光波长发送到节点B，而节点B中的接口卡的发送端口可以将光波长发送到与A不同的另一节点。这种DWDM配置可以不需要任何新的硬件开发或演进，但可能需要使能够以不同方式(根据流量需求的单向或双向)提供OCh的软件架构。所提出的IP优化的DWDM平台因此不会引入使用传统方法可能招致的显著的额外硬件成本。

图7和图8示出了根据本公开的实施方式的模拟的成本节约。图7示出了对于其中基本信道OCh是双向的传统的仅EDFA网络的网络成本预测。图7示出对于根据本公开的实施方式的使用全拉曼放大的网络的网络成本预测，其中，双向通信设备可以被配置为适当地提供单向通信链路。在这两种情况下，假设运营商拥有CORONET状网络中的光纤基础设施。

成本由设备投资费用(对于ILA601；ROADM 602；以及转发器TXP 603)和运营费用(空间和电力604；运营和维护605)推动。针对由全拉曼放大带来的更长的覆盖范围和更高的带宽在第一年所需的额外成本部分地由单向全拉曼网络方法中的更少数量的转发器补偿；当在双向的仅 EDFA网络中需要照亮新光纤对以响应流量增长时，这种额外的成本在经过两年的运营之后迅速得到补偿，每年节省200万美元到2900万美元，这是在几年(例如，2025年、2029年、2031年、2034年)中观察到的最高节省。

DWDM设备的成本图基于Ovum数据，该数据表明设备在工业上的平均销售价格以及基于预测的每年减少的价格。运营、维护、空间、电力和光纤租赁费用基于网络数据，诸如，20年IRU(不可行使用权)内的每月租赁。已经研究了不同的情况，包括租用光纤基础设施的运营商或拥有光纤基础设施的运营商。也已研究了泛欧网络。

使用双向设备的单向提供可以减少在网络上的转发器的数量，减少所需的光纤的数量，并导致降低拥有或租用光纤基础设施的运营商的网络成本。

前述示例不旨在是限制性的而仅仅是说明性的。在由所附权利要求确定的本发明的范围内，许多其他变化是可能的。

Claims (18)

1.一种网络装置，包括被配置为沿着光纤传送信息的第一双向通信设备，其中，所述第一双向通信设备被配置为提供从所述第一双向通信设备到第一位置的第一单向通信链路和从不同的第二位置到所述第一双向通信设备的第二单向通信链路，其中，所述第一双向通信设备包括发送器和接收器，所述发送器和所述接收器能够操作以：

i)通过光纤对提供与第二双向通信设备的发送器和接收器的双向通信链路；并且

ii)可替换地，提供在所述第一双向通信设备的所述发送器与所述第二双向通信设备的所述接收器之间的第一单向通信链路以及在所述第一双向通信设备的所述接收器与第三双向通信设备的发送器之间的第二单向通信链路。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一双向通信设备能够操作以提供具有与所述第二单向通信链路不同的容量的第一单向通信链路。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一双向通信设备能够操作以针对所述第一单向通信链路和所述第二单向通信链路使用不同的波长。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，每个双向通信设备包括双向接口卡的发送器和接收器对。

5.一种光网络，包括根据前述权利要求中任一项所述的第一双向通信设备、第二双向通信设备和第三双向通信设备、连接所述第一双向通信设备的发送器和所述第二双向通信设备的接收器的第一光纤链路、连接所述第一双向通信设备的接收器和所述第三双向通信设备的发送器的第二光纤链路，其中，所述光网络配置有沿着所述第一光纤链路的第一单向通信链路和沿着所述第二光纤链路的第二单向通信链路。

6.根据权利要求5所述的光网络，进一步包括连接所述第二双向通信设备的发送器与所述第三双向通信设备的接收器的第三光纤，所述光网络配置有沿着所述第三光纤的第三单向通信链路。

7.根据权利要求6所述的光网络，其中，所述第二单向通信链路与所述第一单向通信链路和/或所述第三单向通信链路在以下的至少一项中不同：波长、带宽、调制方案、前向纠错以及距离。

8.一种配置光网络的方法，所述光网络包括用于通过光纤对提供双向通信链路的第一双向通信设备，其中，所述第一双向通信设备包括发送器和接收器，所述方法包括：

i)通过光纤对提供在所述第一双向通信设备的所述发送器和所述接收器与第二双向通信设备的发送器和接收器之间的双向通信链路；并且

ii)可替换地，提供在所述第一双向通信设备的所述发送器与所述第二双向通信设备的所述接收器之间的第一单向通信链路以及在所述第一双向通信设备的所述接收器与第三双向通信设备的发送器之间的第二单向通信链路。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括通过重新配置双向通信设备来增加现有的光网络的容量，所述双向通信设备包括所述第一双向通信设备、所述第二双向通信设备和所述第三双向通信设备中的至少一项。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，重新配置所述双向通信设备包括改变控制至所述双向通信设备的通信链路和来自所述双向通信设备的通信链路的提供的软件，以使能够提供所述单向通信链路。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，进一步包括在所述第一双向通信设备、所述第二双向通信设备和所述第三双向通信设备之间配置光纤连接，以在所述第一双向通信设备、所述第二双向通信设备和所述第三双向通信设备之间建立单向通信链路。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，配置所述光纤连接包括：

提供连接第一选择的双向通信设备的发送器和第二选择的双向通信设备的接收器的第一光纤、连接所述第一选择的双向通信设备的接收器和第三选择的双向通信设备的发送器的第二光纤，

提供沿着所述第一光纤的第一单向通信链路和沿着所述第二光纤的第二单向通信链路。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一单向通信链路具有与所述第二单向通信链路不同的容量。

14.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，使用第一单向通信链路和第二单向通信链路来提供第一位置与第二位置之间的双向通信链路，所述第一单向通信链路具有与所述第二单向通信链路不同的光路。

15.一种包括指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在第一双向通信设备上运行时使所述第一双向通信设备能够操作以提供单向通信链路，其中，所述第一双向通信设备包括发送器和接收器，所述发送器和所述接收器能够操作以：

i)通过光纤对提供与第二双向通信设备的发送器和接收器的双向通信链路；并且

ii)可替换地，提供在所述第一双向通信设备的所述发送器与所述第二双向通信设备的所述接收器之间的第一单向通信链路以及在所述第一双向通信设备的所述接收器与第三双向通信设备的发送器之间的第二单向通信链路。

16.一种网络装置，包括：多个双向通信设备、网络管理服务器以及将所述网络管理服务器与所述双向通信设备连接的数据通信网络，其中，所述网络管理服务器被配置为使用所述双向通信设备提供双向通信链路，其中，多个所述双向通信设备包括第一双向通信设备、第二双向通信设备和第三双向通信设备，并且其中，所述第一双向通信设备包括发送器和接收器，所述发送器和所述接收器能够操作以：

i)通过光纤对提供与第二双向通信设备的发送器和接收器的双向通信链路；并且

ii)可替换地，提供在所述第一双向通信设备的所述发送器与所述第二双向通信设备的所述接收器之间的第一单向通信链路以及在所述第一双向通信设备的所述接收器与所述第三双向通信设备的发送器之间的第二单向通信链路。

17.根据权利要求16所述的网络装置，其中，所述双向通信设备被配置为执行根据权利要求8至14中任一项所述的方法。

18.一种包括指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在网络管理服务器上运行时使所述网络管理服务器执行根据权利要求8至14中任一项所述的方法。

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