CN108700735A - 一种用于波长选择开关wss的信号监控方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于波长选择开关WSS的信号监控方法及装置，包括：根据输入的WDM信号对第一光学引擎的相位进行编码，使得WDM信号通过所述第一光学引擎后分束为传输信号和监控信号；将监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎；控制所述第二光学引擎在所述WDM信号的波长平面内转动`，使得监控信号中设定波长的监控光按照预设的角度从所述第二光学引擎输出。本发明所提供的方法和装置解决现有技术中光信号的监测方案耗时多，且无法满足未来网络的快速故障定位需求的问题。

Description

一种用于波长选择开关WSS的信号监控方法及装置 技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种用于波长选择开关WSS的信号监控方法及装置。
背景技术
随着网络流量和带宽的飞速增长，运营商对于底层的波分网络的智能调度功能的需求越来越迫切，这导致可重构光分插复用器(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，ROADM)逐渐为越来越多的高端运营商的网络所采用。网络中引入ROADM后，运营商可以快速的提供波长级的业务，便于进行网络规划，降低运营费用，便于维护，降低维护成本。
另一方面，光通信长距离传输网络中，系统链路中光电光(optical-electrical-optical，OEO)转换呈减少趋势，所以要通过将光信号转换为电信号后，在电层检测传输信号的误码率变得越来越困难，仅在链路终端测试误码率又不利于故障定位。随着光网络中传输容量的增大和灵活性的提升，系统复杂度越来越高。为了有效的控制和管理光网络，对网络中的高速密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)的光信号进行监测的重要性越来越高。
光信号的监测包括多个方面，例如：光功率监测能够反映信道基本工作状态并指导系统执行自动功率均衡，光信噪比(Optical Signal Noise Ratio，OSNR)监测能够比较准确的反映信号质量，色散监测可以反映信道的色散状态以指导系统在光层或电层进行色散补偿。这些参数成为重要的光性能监测内容，有助于光网络的损伤抑制、故障定位、劣化探测、备份和恢复，有利于光网络的稳定工作。对于网络中的所有重要网元，光信号的监测都是必不 可少的。因此，通过ROADM站点，对传输的信号进行实时监控是十分必要的。
波长选择开关(Wavelength Selective Switch，WSS)是当前ROADM的一项技术选择。对于1×N WSS而言，1是指公共(COM)端口，N代表的是分支端口。WSS的运行是，当一组波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)信号从COM端口进入时，该组WDM信号按照光波长分开，然后根据系统要求，各波长被路由至N个分支端口中的一个分支端口。相反地，光信号能够从N个分支端口中接收以作为输入并且从COM端口发送以作为输出。
现有技术提出了一种基于LCoS-WSS的信号监控方案，该方案中对于硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)上的单个光斑，分为光监控区域和WSS信号切换区域分别处理：例如某个光斑在输出端口方向上共占据200个像素点，可以将其中20个划定为光监控区域，另外的180个划定为WSS信号切换区域。
但是上述现有技术的方案在对监控光进行处理时，同样需要不断的更新LCoS上的相位信息，才能将不同的波长通道分时的滤波出来进行探测监控。而LCoS的扫描更新速度通常在100ms左右，如果要对C波段的80个通道进行扫描，需要近10s的时间，而对于多端口的N×M WSS器件，其时间将更长，无法满足未来网络的快速故障定位的要求。
发明内容
本发明提供一种用于波长选择开关WSS的信号监控方法及装置，本发明所提供的方法和装置解决现有技术中光信号的监测方案耗时多，且无法满足未来网络的快速故障定位需求的问题。
第一方面，提供一种用于波长选择开关WSS的信号监控方法，WSS中输入端口发出的WDM信号通过入射光栅后，所述WDM信号中所包括的各波长的光入射到第一光学引擎的不同位置区域；包括：
根据所述WDM信号对所述第一光学引擎的相位进行编码，使得所述WDM信号通过所述第一光学引擎后分束为传输信号和监控信号，并在输出端口方向以不同的出射角度输出；其中，所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎；并且传输信号的能量大于监控信号；
从所述监控信号中确定当前需要监控的设定波长的监控光；
根据所述监控光入射到所述第二光学引擎的入射角度和所述监控光输出所述第二光学引擎的出射角度，控制所述第二光学引擎在所述WDM信号的波长平面内转动，使得所述监控光按照预设的角度从所述第二光学引擎输出。
本发明提供方法所适用的WSS中，还添加了一个第二级光学引擎，该级光学引擎设置在WSS的输出侧光栅处。利用第二光学引擎的在波长平面的转动，可以对最终要输出的特定波长的光进行选择，从而就可以在进行监控信号的扫描时，无需刷新第一光学引擎上面的相位信息，提高了信号监控的处理速度。
在一种可能的实现方式中，根据所述WDM信号对所述第一光学引擎的相位进行编码包括：
通过公式：
对所述第一光学引擎的相位进行编码；
其中，C1：C2为所述传输信号和监控信号的能量比，所述函数和函数分别对应所述传输信号和监控信号的输出方向。
在上述实现方式中，在使用上述公式对第一光学引擎的相位进行编码，第一光学引擎进行相位调整后是对WDM信号的整个光斑进行处理的，而无需将光斑分为两部分处理。这样可以以任意比例对WDM信号进行分光处理，同时保证对原信号的插损等性能影响最小。
在另外一种可实现的方式中，当所述波长选择开关WSS包括多个输入端口时，所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之前，还包括：
控制所述监控信号通过第三光学引擎；其中，该第三光学引擎设置于所述第一光学引擎和所述第二光学引擎之间；
从所述多个输入端口中确定所述监控光对应的第一输入端口；
确定所述第一输入端口所述发出的WDM信号通过所述第一光学引擎后分束形成的第一传输信号和第一监控信号；
根据所述第一监控信号入射到所述第三光学引擎的入射角度，控制所述第三光学引擎在端口平面内转动，使得所述第一监控信号从所述第三光学引擎输出到所述第二光学引擎，并且使得从所述第二光学引擎输出的所述监控光输入到预设的输出端口。
在另外一种可实现方式中，当所述波长选择开关WSS包括多个输入端口，且所述监控光包括从所述多个输入端口输入的多个WDM信号所包含的同一波长的信号光，则所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之后，包括
控制所述监控光通过第四光学引擎；
从多个输入端口中确定待监控的第二输入端口，从所述监控光中确定由所述第二输入端口输入的监控信号光；
根据所述监控信号光入射到所述第四光学引擎的入射角度，控制所述第 四光学引擎在端口平面内转动，使得所述监控信号光从所述第四光学引擎输出并输入到预设的输出端口。
上述两种可实现方式针对WSS存在多个输入端的情况，因为存在多个输入端则需要对待检测光的输入端口以及波长进行选择，通过上述两种实现方式则可以利用第二光学引擎的在波长平面的转动，可以对最终要输出的特定波长的光进行选择，从而就可以在进行监控信号的扫描时，无需刷新第一光学引擎上面的相位信息，提高了信号监控的处理速度。
第二方面，提供一种波长选择开关WSS，该WSS包括：输入端口、入射光栅、输入端球面镜、第一光学引擎、输出端球面镜、输出侧光栅和多个输出端口，其中，所述输入端口，用于将输入的WDM信号发送给所述入射光栅；
所述入射光栅，用于将接收的所述WDM信号中的各波长信号分别以不同衍射角度出射到所述输入端球面镜；
所述输入端球面镜，用于将所述各波长信号平行入射到所述第一光学引擎的不同位置区域；
所述第一光学引擎，用于根据所述各波长信号对应的输入端口，进行位相编码调制，将所述各波长信号以不同角度输出到所述输出端球面镜；
所述输出端球面镜，用于将所述各波长信号输出到所述输出光栅；
所述输出光栅，用于将所述各波长信号从不同的输出端口输出；
该WSS还包括设置于所述输出侧光栅处的第二光学引擎：其中
所述第一光学引擎，用于将所述各波长信号中的任一波长信号分束为传输信号和监控信号，并在输出端口方向以不同的出射角度输出所述传输信号和监控信号；使得所述监控信号输入到所述第二光学引擎；
所述第二光学引擎，用于从所述监控信号中确定当前需要监控的设定波 长的监控光，并根据所述监控光入射到所述第二光学引擎的入射角度和所述监控光输出所述第二光学引擎的出射角度，所述第二光学引擎在所述WDM信号的波长平面内转动，使得所述监控光按照预设的角度从所述第二光学引擎输出。
在一种可实现的方式中，当所述输入端口包括多个时，该WSS还包括：
第三光学引擎，所述第三光学引擎设置于所述第一光学引擎和所述第二光学引擎之间；用于根据所述监控光对应的第一监控信号入射到所述第三光学引擎的入射角度，所述第三光学引擎在端口平面内转动，使得所述第一监控信号从所述第三光学引擎输出到所述第二光学引擎，并且使得从所述第二光学引擎输出的所述监控光输入到预设的输出端口。
在另外一种可实现的方式中，当所述输入端口包括多个，且所述监控光包括从所述多个输入端口输入的多个WDM信号所包含的同一波长的信号光，该WSS还包括：
第四光学引擎，该第四光学引擎设置于输出端球面镜和输出端口之间；用于根据监控信号光入射到所述第四光学引擎的入射角度在端口平面内转动，使得所述监控信号光输出并输入到预设的输出端口；其中，所述监控信号光是所述监控光中由待监控的第二输入端口输入的。
第三方面，提供一种用于波长选择开关WSS的信号监控的装置，该装置包括WSS和处理器，所述WSS具体包括输入端口、入射光栅、输入端球面镜、第一光学引擎、输出端球面镜、输出侧光栅和输出端口，所述WSS还包括一个设置于输出侧光栅处的第二光学引擎，所述第二光学引擎用于筛选出待检测的设定波长的监控光；
所述处理器，用于根据所述输入端口发出的WDM信号对所述第一光学引擎的相位进行编码，使得所述WDM信号通过所述第一光学引擎后分束为 传输信号和监控信号，并在输出端口方向以不同的出射角度输出；所述监控信号输入到所述第二光学引擎；并且传输信号的能量大于监控信号；从所述监控信号中确定当前需要监控的设定波长的监控光，并根据所述监控光入射到所述第二光学引擎的入射角度和所述监控光输出所述第二光学引擎的出射角度，控制所述第二光学引擎在所述WDM信号的波长平面内转动，使得所述监控光按照所述出射角度从所述第二光学引擎输出。
在一种可实现的方式中，所述处理器还用于通过公式：
对所述第一光学引擎的相位进行编码；其中，C1：C2为所述传输信号和监控信号的能量比，所述函数和函数分别对应所述传输信号和监控信号的输出方向。
在另外一种可实现的方式中，当所述WSS包括多个输入端口，且所述WSS还包括第三光学引擎，所述第三光学引擎设置于所述第一光学引擎和所述第二光学引擎之间，包括：
所述处理器还用于控制所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之前，控制所述监控信号通过第三光学引擎；从所述多个输入端口中确定所述监控光对应的第一输入端口；确定所述第一输入端口所述发出的WDM信号通过所述第一光学引擎后分束形成的第一传输信号和第一监控信号；根据所述第一监控信号入射到所述第三光学引擎的入射角度，控制所述第三光学引擎在端口平面内转动，使得所述第一监控信号从所述第三光学引擎输出到所述第二光学引擎，并且使得从所述第二光学引擎输出的所述监控光输入到预设的输出端口。
在另外一种可实现的方式中，当所述WSS包括多个输入端口，且所述监控光包括从所述多个输入端口输入的多个WDM信号所包含的同一波长的信 号光，所述WSS还包括第四光学引擎，所述第四光学引擎设置于所述输出端球面镜与输出端口之间；包括：
所述处理器控制所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之后，还用于控制所述监控光通过所述第四光学引擎；从多个输入端口中确定待监控的第二输入端口，从所述监控光中确定由所述第二输入端口输入的监控信号光；根据所述监控信号光入射到所述第四光学引擎的入射角度，控制所述第四光学引擎在端口平面内转动，使得所述监控信号光从所述第四光学引擎输出并输入到预设的输出端口。
上述技术方案中的一个或两个，至少具有如下技术效果：
本发明实施例提供方法所适用的WSS中，还添加了一个第二级光学引擎，该级光学引擎设置在WSS的输出侧光栅处。利用第二光学引擎的在波长平面的转动，可以对最终要输出的特定波长的光进行选择，从而就可以在进行监控信号的扫描时，无需刷新第一光学引擎上面的相位信息，提高了信号监控的处理速度。
附图说明
图1a为本发明实施例提供的一种用于波长选择开关WSS的信号监控方法的流程示意图；
图1b为本发明实施例所提供的方法中利用具体的复合相位对第一光学引擎进行相位编码后的分光效果图；
图1c为复合相位中函数和函数相位变化示意图；
图2a为现有技术中1×N WSS结构基本光路原理示意图；
图2b为本发明提供方法所实用的1×N WSS结构基本光路原理示意图；
图2c为本发明方法中第一光学引擎进行分光的示意图；
图3a为现有技术中N×M WSS结构基本光路原理示意图；
图3b为本发明实施例提供方法所实用的N×M WSS结构基本光路原理示意图；
图3c为本发明实施例所提供的方法中各光斑在第一光学引擎与第三光学引擎的位置示意图；
图4为为本发明提供方法所实用的另外一种N×M WSS结构基本光路原理示意图；
图5为本发明实施例提供的一种波长选择开关的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种用于波长选择开关的信号监控的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
实施例一
如图1a所示，本发明实施例提供一种用于波长选择开关WSS的信号监控方法，在该方法中，WSS中输入端口发出的波分复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)信号通过入射光栅后，所述WDM信号中所包括的各波长的光入射到第一光学引擎的不同位置区域；该方法具体包括：
步骤101，根据所述WDM信号对所述第一光学引擎的相位进行编码，使 得所述WDM信号通过所述第一光学引擎后分束为传输信号和监控信号，并在输出端口方向以不同的出射角度输出；其中，所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎；并且传输信号的能量大于监控信号；
通过入射光栅后WDM信号中不同波长的光平行入射到第一光学引擎的不同区域，通过对第一光学引擎进行相位处理，能够将某个波长对应的光斑能量分束为两部分(分别对应传输信号部分和监控信号部分)分别输出，其中一大部分能量集中在该信号本身的输出方向(即传输信号部分)，另一小部分能量的方向为监控端口输出方向(即监控信号部分)；使得监控信号的划分对信号传输所造成的影响降到最小。
步骤102，从所述监控信号中确定当前需要监控的设定波长的监控光；
步骤103，根据所述监控光入射到所述第二光学引擎的入射角度和所述监控光输出所述第二光学引擎的出射角度，控制所述第二光学引擎在所述WDM信号的波长平面内转动，使得所述监控光按照预设的角度从所述第二光学引擎输出。
在本发明实施例中，该波长平面是指述WDM信号通过入射光栅后，该WDM信号中所包含的不同波长的信号光以不同角度展开的平面。
本发明实施例提供方法所适用的WSS中，还添加了一个第二级光学引擎(该第二光学引擎可以是单个MEMS微镜)，该级光学引擎设置在WSS的输出侧光栅处。当不同波长信号的光以不同角度入射到第二光学引擎上时，控制第二光学引擎在波长平面内转动，就可以使得不同波长对应的监控光分时输出。利用第二光学引擎的在波长平面的转动，可以对最终要输出的特定波长的光进行选择，从而就可以在进行监控信号的扫描时，无需刷新第一光学引擎上面的相位信息，只需要在波长方向上快速转动第二级引擎，就可以实现快速的信号监控功能。
本发明实施例中，第一光学引擎进行相位调整后是对WDM信号的整个光斑进行处理的，而无需将光斑分为两部分处理。这样可以以任意比例对WDM信号进行分光处理，同时保证对原信号的插损等性能影响最小。则根据所述WDM信号对所述第一光学引擎的相位进行编码的具体实现方式可以是：
当某个波长信号的光入射到第一光学引擎的某个区域时，对该区域的相位进行编码，从而将该区域的光斑从特定的方向按照特定的分光比例进行输出。例如：
通过公式：对所述第一光学引擎的相位进行编码；
其中，C1：C2为所述传输信号和监控信号的能量比，所述函数和函数分别对应所述传输信号和监控信号的输出方向；若WDM信号通过第一光学引擎时受相位函数和能量比作用后，则所述WDM信号中第一部分作为传输信号从第一方向无分光输出；若WDM信号通过第一光学引擎时受相位函数和能量比作用后，所述WDM信号中除第一部分外的第二部分作为监控信号从第二方向无分光输出；并且第一方向与第二方向不相同。
在具体的应用实例中，WSS有N个输出端口，如果设定第1～N-1个输出端口用于输出传输信号，第N个端口用于输出监控信号；则与对应的的传输信号的输出方向则为第1～N-1个输出端口的方向；则与对应的监控信号的输出方向则为第N个输出端口的方向
因为函数和函数分别对应所述传输信号和监控信号的输出方向，因此，当第一光学引擎加载一个复合相位 时，可以实现分光效果(如图1b所示)。
另外，与通常为从0至2pi变化的线性相位(和相位变化如图1c)，相位变化的快慢(周期)，决定出射光的方向。
在具体的应用环境中，WSS包括多种实现结构大体包括：(1)一个WSS中包括一个输入端口和多个输出端口，即单进多出(1×N WSS)；(2)一个WSS中包括多个输入端口和多个输出端口，即多进多出(N×M WSS)，本发明实施例所提供的方法使用到不同的WSS结构中时，具体实现方式不同，具体实现如下：
一、本发明实施例所提供的方法应用到1×N WSS结构时，具体实现可以是：
现有技术中1×N WSS结构基本光路原理示意图如图2a所示，其中，WDM信号(该信号中包括多个不同波长的信号，即多波长信号)通过光纤阵列(包含准直透镜)后，进入入射光栅，入射光栅将多波长信号以不同衍射角度出射；多波长信号中各信号通过球面镜后，平行入射到交换引擎LCoS(即实施例一中的第一光学引擎)的不同位置区域；而后根据不同波长信号的出射端口，在LCoS上进行位相编码调制，将不同波长的光以不同角度输出；接着各波长依次经过球面镜以及输出侧光栅，从不同的出射端口进行信号输出。
在本发明实施例所提供的方案中，在原有1×N WSS结构的基础上添加了一个第二光学引擎，调整后本发明实施例1×N WSS结构示意图如图2b所示，本发明实施例所提供的方法中信号处理方式在光学引擎之前以及第二光学引擎之后都与现有技术相同，在第一光学引擎、第二光学引擎中，以及之间的处理过程可以是：
不同波长的光平行入射到第一光学引擎(该第一光学引擎可以是LCoS)的不同区域，通过对LCoS上面相位处理，将某个波长对应的光斑能量分束为两部分分别输出，其中一大部分能量集中在该信号本身的输出方向，另一小部分能量的方向为监控端口输出方向(如图2c所示)。
从第一光学引擎输出的传输信号和监控信号，通过球面镜后传输信号输入到出射光栅，监控信号输入到添加的第二光学引擎，使得第二光学引擎从监控信号中筛选出当前需要进行监控的特定波长的监控光。
二、本发明实施例所提供的方法应用到多进多出(N×M WSS)的WSS结构时，N×M WSS结构还包括两种：第一种、N×M WSS(具体结构如图3a所示)的作用为：任意一个输出端口的光信号可以来自任意一个输入端口，或者来自多个输入端口的信号的混合；第二种、N×M WSS结构中有N个输入端以及M个输出端，其中M个输出端口的输出信号只能来自N个端口的其中一个。以下分别对两种情况进行具体说明：
1、针对第一种N x M WSS结构，因为存在多个输入端口，所以需要确定对哪一个输入端口的多波长信号进行监控，并且还需要进一步确定对多波长信号中哪一个波长的光进行监控，所以在所述步骤101和步骤102的基础上，还需要进一步通过以下方式从多个输入端口对应的多波长信号中筛选出需要进行监控的特定多波长信号，所以为了实现该实施例的方法，本发明实施例所提供的方法该WSS结构包括第一光学引擎、第二光学引擎和第三光学引擎(具体如图3b所示)，其中，从多个输入端口所对应的多波长信号中确定特定多波长信号的，具体实现可以是，在所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之前，还包括：
A1，控制所述监控信号通过第三光学引擎；其中，该第三光学引擎设置于所述第一光学引擎和所述第二光学引擎之间；
A2，从多个输入端口中确定所述监控光对应的第一输入端口；
因为该实施例的方法应用到包括多个输入端口的WSS结构中，所以需要确定在某一时间对哪一个输入端口所对应的信号进行监控，需要确定最终输出的监控光所对应的第一输入端口。
A3，确定所述第一输入端口所述发出的WDM信号通过所述第一光学引擎后分束形成的第一传输信号和第一监控信号；
A4，根据所述第一监控信号入射到所述第三光学引擎的入射角度，控制所述第三光学引擎在端口平面内转动，使得所述第一监控信号从所述第三光学引擎输出到所述第二光学引擎，并且使得从所述第二光学引擎输出的所述监控光输入到预设的输出端口。
在该实施例中第三光学引擎在端口平面内转动的最终效果要达到：将第一监控信号从多个输入端口来的监控信号中筛选出来，并且保证第一监控信号通过第二光学引擎后输出的监控光在端口平面内的出射方向要与输出端口对应，所以在控制第三光学引擎在端口平面旋转时，需要参考第一监控信号的入射角度以及最终监控光的输出端口的位置；从而才能保证需要进行监控的监控光在特定的时间从特定的输出端口输出。
以下结合具体的结构附图对本发明实施例所提供的方法应用到第一种N x M WSS结构的具体实现进行说明：
在该实施例中，相对于1×N WSS结构，多端口WSS器件需要两级光学引擎(如图3a所示第一光学引擎和第三光学引擎)，对应N个输入端口的器件，第一光交换引擎上将含有N行光斑，每一行光斑在波长方向上进行展开。对于任何一个输入端口的任意波长，可以通过第一光学引擎的切换，映射到第三光学交换引擎上，第三光学引擎用于将映射到该引擎某个区域的信号进行切换(光路偏转)，从而耦合到预设的输出端口进行输出。
本发明实施例所提供的N×M WSS结构如图3b所示，从N个输入端口进入的WDM光通过准直镜阵列、光栅以及透镜等装置后，在波长方向展开排列成N行透射至第一光学引擎上。然后针对第一光学引擎上每行光斑中的各个波长信号，通过相位算法进行分光操作。将入射的各个波长信号按照既定的分光比例分为两部分：其中一部分为传输信号，另一部分为监控信号。传输信号的方向由传输信号所对应的输出端确定，例如需要将该某一波长信号从第二个输出端口输出，即通过对第一光学引擎的相位控制，使得该某一波长信号映射至第三光学引擎的第二个输出端口对应的位置。因为监控信号都通过同一输出端口输出，所以所有监控信号都映射到第三光学引擎的特定位置。并且各个输入端口对应的监控信号的方向由监控光输出端口在第三光学引擎上对应的光斑位置确定。
因为各输入端口对应的监控信号都映射到第三光学引擎的同一块特定位置区域，但在端口平面上的入射角是不同的,因此通过控制第三光学引擎在端口平面转动时，可以选择输出来自哪个输入端口的监控信号。
在第三光学引擎确定某一个射入端口的监控信号后，该监控信号映射到第二光学引擎，由设置在输出侧光栅处的第二光学引擎在波长方向旋转实现选择某一个特定波长的监控光输出。
各光斑在第一光学引擎与第三光学引擎的位置如图3c所示，第一光学引擎将含有N行光斑，分别对应于N个输入端口的WDM信号；第三光学引擎将含有(M+1)行光斑，其中M刚对应于M个输出端口的光信号，另一行光斑对应于来自于1至N个输入端口的监控信号。从图中看出，对于某一个光波长通道λk,其光斑对应于来自N个输入端口的监控信号(不同的入射角度)。
2、针对第二种N×M WSS结构，本发明实施例所提供的方法适用于图4所示的WSS结构，该WSS结构中包括第一光学引擎、第二光学引擎和第四 光学引擎。第一光学引擎将WDM信号进行分束成两部分后，各个输入端口端口对应的监控信号都会输入到第二光学引擎的特定位置，对于第二光学引擎而言，只能将特定波长的监控光输出，但是这个特定波长的监控光是包括所述多个输入端口同一波长的信号光；例如要检测第一输入端口输入的红光，则在第二光学引擎所输出的监控光中则会包括所有输入端口所输入WDM信号中的红光；为了监测特定端口的特定波长监控光，则还需要进一步的从第二光学引擎输出的监控光中选择某一个。具体选择某一个特定波长的监控光，通过第四光学引擎实现，具体实现可以是：
B1，控制所述监控光通过第四光学引擎；
B2，从多个输入端口中确定待监控的第二输入端口，从所述监控光中确定由所述第二输入端口输入的监控信号光；
B3，根据所述监控信号光入射到所述第四光学引擎的入射角度，控制所述第四光学引擎在端口平面内转动，使得所述监控信号光从所述第四光学引擎输出并输入到预设的输出端口。
以下结合具体的结构附图对本发明实施例所提供的方法应用到第二种N×M WSS结构的具体实现进行说明：
由于在现有的WSS结构中，输出侧光栅在第四光学引擎之前，从第一光学引擎输出的光合波后的光信号映射至第四光学引擎时，第四光学引擎的作用是选择输出来自哪个输入端口的合波信号，而无法针对每个波长分别选择，所以基于本发明方案中新添加在输出侧光栅处的第二光学引擎，则可以实现对信号波长的选择，具体结构如图4所示。该方法的具体实现可以是：
本发明实施例所提供的N×M WSS结构如图4所示，从N个输入端口进入的WDM光通过准直镜阵列、光栅以及透镜等装置后，在波长方向展开排列成N行透射至第一光学引擎上。然后针对第一光学引擎上每行光斑中的各 个波长信号，通过相位算法进行分光操作。将入射的各个波长信号按照既定的分光比例分为两部分：其中一部分为传输信号，另一部分为监控信号。传输信号的方向由传输信号所对应的输出端确定，通过对第一光学引擎的相位控制，使得各个输入端口的监控信号映射至第二光学引擎的监控光输出端口对应的位置。
各输入端口中对应的监控信号都映射到第二光学的特定位置后，第二光学引擎在波长平面内旋转会将各监控信号中特定波长的监控光筛选输出，并映射到第四光学引擎的特定位置。
因为各输入端口对应的特定波长监控光都映射到第四光学引擎的特定位置，则控制第四光学引擎在端口平面转动时，可以选择输出来自哪个输入端口的特定波长的监控光。
采用本发明实施例所提供的方法，通过在原有WSS结构的基础上增加一级光学引擎对需要监控的信号光进行选择，从而有效提高WSS结构的故障监控速度。
另外，本发明实施例所提供的方法中，第一光学引擎进行相位调整后是对WDM信号的整个光斑进行处理的，而无需将光斑分为两部分处理。这样可以以任意比例对WDM信号进行分光处理，同时保证对原信号的插损等性能影响最小。
实施例二
如图5所示，本发明实施例提供一种波长选择开关WSS，该WSS包括：输入端口501、入射光栅502、输入端球面镜503、第一光学引擎504、输出端球面镜505、输出侧光栅506和输出端口507，其中：
该输入端口501，用于将输入的WDM信号发送给所述入射光栅；
入射光栅502，用于将接收的所述WDM信号中的各波长信号分别以不同 衍射角度出射到所述输入端球面镜；
输入端球面镜503，用于将所述各波长信号平行入射到所述第一光学引擎的不同位置区域；
第一光学引擎504，用于根据所述各波长信号对应的输入端口，进行位相编码调制，将所述各波长信号以不同角度输出到所述输出端球面镜；
输出端球面镜505，用于将所述各波长信号输出到所述输出侧光栅；
输出侧光栅，用于将所述各波长信号从不同的输出端口输出
本发明实施例所提供的方案中，该WSS还包括第二光学引擎508，该第二光学引擎508设置于输出侧光栅506处；基于设置有该第二光学引擎508的结构，其中：
第一光学引擎504还用于将所述各波长信号中的任一波长信号分束为传输信号和监控信号，并在输出端口方向以不同的出射角度输出所述传输信号和监控信号；所述监控信号输入到所述第二光学引擎508；
对应的该第二光学引擎508，用于从所述监控信号中确定当前需要监控的设定波长的监控光，并根据所述监控光入射到所述第二光学引擎508的入射角度和所述监控光输出所述第二光学引擎508的出射角度，在所述WDM信号的波长平面内转动，使得所述监控光按照预设的角度从所述第二光学引擎输出。
在具体的应用环境中，WSS包括多种实现结构大体包括：一个输入信号对应多个输出信号，即单进多出(1×N WSS)；或者，多个输入信号对应多个输出信号，即多进多出N×M WSS，对于包括多个输入端口的WSS结构，具体实现方式不同，具体实现如下：
一、N×M WSS的作用为：任意一个输出端口的光信号可以来自任意一个输入端口，或者来自多个输入端口的信号的混合，则该波长选择开关WSS 包括(结构如图3b所示)：
第三光学引擎，所述第三光学引擎设置于所述第一光学引擎和所述第二光学引擎之间；用于从多个输入端口对应的监控光中确定第一监控信号；根据所述第一监控信号入射到所述第三光学引擎的入射角度，所述第三光学引擎在端口平面内转动，使得所述第一监控信号从所述第三光学引擎输出到所述第二光学引擎，并且使得从所述第二光学引擎输出的所述监控光输入到预设的输出端口。
二、N×M WSS结构中有N个输入端以及M个输出端，其中M个输出端口的输出信号只能来自N个端口的其中一个，则该波长选择开关WSS包括(结构如图4所示)：
第四光学引擎，该第四光学引擎设置于输出端球面镜和输出端口之间；用于根据监控信号光入射到所述第四光学引擎的入射角度在端口平面内转动，使得所述监控信号光输出并输入到预设的输出端口；其中，所述监控信号光是所述监控光中由待监控的第二输入端口输入的。
实施例三
如图6所示，本发明实施例还提供一种用于波长选择开关(WSS)的信号监控的装置，该装置包括波长选择开关601和处理器602，其中波长选择开关601具体包括：输入端口、入射光栅、输入端球面镜、第一光学引擎、输出端球面镜、输出侧光栅和输出端口，其中该WSS还包括一个设置于输出侧光栅处的第二光学引擎，所述第二光学引擎用于筛选出待检测的设定波长的监控光；
所述处理器602，用于根据所述输入端口发出的WDM信号对所述第一光学引擎的相位进行编码，使得所述WDM信号通过所述第一光学引擎后分束为传输信号和监控信号，并在输出端口方向以不同的出射角度输出；所述监 控信号输入到所述第二光学引擎；并且传输信号的能量大于监控信号；从所述监控信号中确定当前需要监控的设定波长的监控光，并根据所述监控光入射到所述第二光学引擎的入射角度和所述监控光输出所述第二光学引擎的出射角度，控制所述第二光学引擎在所述WDM信号的波长平面内转动，使得所述监控光按照所述出射角度从所述第二光学引擎输出。
可选的，所述处理器602还用于通过公式：
对所述第一光学引擎的相位进行编码；其中，C1：C2为所述传输信号和监控信号的能量比，所述函数和函数分别对应所述传输信号和监控信号的输出方向。
本发明实施例所提供的装置应用到多进多出(N×M WSS)的WSS结构时，N×M WSS结构具体包括两种：第一种、N×M WSS的作用为：任意一个输出端口的光信号可以来自任意一个输入端口，或者来自多个输入端口的信号的混合；第二种、N×M WSS结构中有N个输入端以及M个输出端，其中M个输出端口的输出信号只能来自N个端口的其中一个。针对两种情况本实施例所提供的装置具体可以是：
一、针对第一种多进多出的WSS结构，则所述WSS还包括第三光学引擎，所述第三光学引擎设置于所述第一光学引擎和所述第二光学引擎之间，则对应的：
所述处理器602还用于控制所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之前，控制所述监控信号通过第三光学引擎；从所述多个输入端口中确定所述监控光对应的第一输入端口；确定所述第一输入端口所述发出的WDM信号通过所述第一光学引擎后分束形成的第一传输信号和第一监控信号；根据所述第一监控信号入射到所述第三光学引擎的入射角度，控制 所述第三光学引擎在端口平面内转动，使得所述第一监控信号从所述第三光学引擎输出到所述第二光学引擎，并且使得从所述第二光学引擎输出的所述监控光输入到预设的输出端口。
二、针对第二种多进多出的WSS结构，所述WSS还包括第四光学引擎，所述第四光学引擎设置于所述输出端球面镜与输出端口之间；对应的：
所述处理器602控制所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之后，还用于控制所述监控光通过所述第四光学引擎；从多个输入端口中确定待监控的第二输入端口，从所述监控光中确定由所述第二输入端口输入的监控信号光；根据所述监控信号光入射到所述第四光学引擎的入射角度，控制所述第四光学引擎在端口平面内转动，使得所述监控信号光从所述第四光学引擎输出并输入到预设的输出端口。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
采用本发明实施例所提供的方法和装置，通过在原有WSS结构的基础上增加一级光学引擎对需要监控的信号光进行选择，从而有效提高WSS结构的故障监控速度。
另外，本发明实施例所提供的方法和装置中，第一光学引擎进行相位调整后是对WDM信号的整个光斑进行处理的，而无需将光斑分为两部分处理。这样可以以任意比例对WDM信号进行分光处理，同时保证对原信号的插损等性能影响最小。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通 过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

  1. 一种用于波长选择开关WSS的信号监控方法，WSS中输入端口发出的波分复用WDM信号通过入射光栅后，所述WDM信号中所包括的各波长的光入射到第一光学引擎的不同位置区域；其特征在于，包括：
    根据所述WDM信号对所述第一光学引擎的相位进行编码，使得所述WDM信号通过所述第一光学引擎后分束为传输信号和监控信号，并在输出端口方向以不同的出射角度输出；其中，所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎，并且传输信号的能量大于监控信号；
    从所述监控信号中确定当前需要监控的设定波长的监控光；
    根据所述监控光入射到所述第二光学引擎的入射角度和所述监控光输出所述第二光学引擎的出射角度，控制所述第二光学引擎在所述WDM信号的波长平面内转动，使得所述监控光按照预设的角度从所述第二光学引擎输出。
  2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述WDM信号对所述第一光学引擎的相位进行编码包括：
    通过公式：
    对所述第一光学引擎的相位进行编码；
    其中，C1：C2为所述传输信号和监控信号的能量比，所述函数和函数分别对应所述传输信号和监控信号的输出方向。
  3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述波长选择开关WSS包括多个输入端口时，所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之前，还包括：
    控制所述监控信号通过第三光学引擎；其中，该第三光学引擎设置于所 述第一光学引擎和所述第二光学引擎之间；
    从所述多个输入端口中确定所述监控光对应的第一输入端口；
    确定所述第一输入端口所述发出的WDM信号通过所述第一光学引擎后分束形成的第一传输信号和第一监控信号；
    根据所述第一监控信号入射到所述第三光学引擎的入射角度，控制所述第三光学引擎在端口平面内转动，使得所述第一监控信号从所述第三光学引擎输出到所述第二光学引擎，并且使得从所述第二光学引擎输出的所述监控光输入到预设的输出端口。
  4. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述波长选择开关WSS包括多个输入端口，且所述监控光包括从所述多个输入端口输入的多个WDM信号所包含的同一波长的信号光，则所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之后，所述方法包括：
    控制所述监控光通过第四光学引擎；
    从多个输入端口中确定待监控的第二输入端口，从所述监控光中确定由所述第二输入端口输入的监控信号光；
    根据所述监控信号光入射到所述第四光学引擎的入射角度，控制所述第四光学引擎在端口平面内转动，使得所述监控信号光从所述第四光学引擎输出并输入到预设的输出端口。
  5. 一种波长选择开关WSS，该WSS包括：输入端口、入射光栅、输入端球面镜、第一光学引擎、输出端球面镜、输出侧光栅和多个输出端口，其中，所述输入端口，用于将输入的WDM信号发送给所述入射光栅；
    所述入射光栅，用于将接收的所述WDM信号中的各波长信号分别以不同衍射角度出射到所述输入端球面镜；
    所述输入端球面镜，用于将所述各波长信号平行入射到所述第一光学引 擎的不同位置区域；
    所述第一光学引擎，用于根据所述各波长信号对应的输入端口，进行位相编码调制，将所述各波长信号以不同角度输出到所述输出端球面镜；
    所述输出端球面镜，用于将所述各波长信号输出到所述输出光栅；
    所述输出光栅，用于将所述各波长信号从不同的输出端口输出；
    其特征在于，该WSS还包括设置于所述输出侧光栅处的第二光学引擎：其中
    所述第一光学引擎，还用于将所述各波长信号中的任一波长信号分束为传输信号和监控信号，并在输出端口方向以不同的出射角度输出所述传输信号和监控信号；使得所述监控信号输入到所述第二光学引擎；
    所述第二光学引擎，用于从所述监控信号中确定当前需要监控的设定波长的监控光，并根据所述监控光入射到所述第二光学引擎的入射角度和所述监控光输出所述第二光学引擎的出射角度，在所述WDM信号的波长平面内转动，使得所述监控光按照预设的角度从所述第二光学引擎输出。
  6. 如权利要求5所述的WSS，其特征在于，当所述输入端口包括多个时，该WSS还包括：
    第三光学引擎，所述第三光学引擎设置于所述第一光学引擎和所述第二光学引擎之间；用于根据所述监控光对应的第一监控信号入射到所述第三光学引擎的入射角度，所述第三光学引擎在端口平面内转动，使得所述第一监控信号从所述第三光学引擎输出到所述第二光学引擎，并且使得从所述第二光学引擎输出的所述监控光输入到预设的输出端口。
  7. 如权利要求5所述的WSS，其特征在于，当所述输入端口包括多个，且所述监控光包括从所述多个输入端口输入的多个WDM信号所包含的同一波长的信号光，该WSS还包括：
    第四光学引擎，该第四光学引擎设置于输出端球面镜和输出端口之间；用于根据监控信号光入射到所述第四光学引擎的入射角度在端口平面内转动，使得所述监控信号光输出并输入到预设的输出端口；其中，所述监控信号光是所述监控光中由待监控的第二输入端口输入的。
  8. 一种用于波长选择开关WSS的信号监控的装置，该装置包括WSS和处理器，所述WSS具体包括输入端口、入射光栅、输入端球面镜、第一光学引擎、输出端球面镜、输出侧光栅和输出端口，其特征在于，所述WSS还包括一个设置于输出侧光栅处的第二光学引擎，所述第二光学引擎用于筛选出待检测的设定波长的监控光；
    所述处理器，用于根据所述输入端口发出的WDM信号对所述第一光学引擎的相位进行编码，使得所述WDM信号通过所述第一光学引擎后分束为传输信号和监控信号，并在输出端口方向以不同的出射角度输出；所述监控信号输入到所述第二光学引擎；并且传输信号的能量大于监控信号；从所述监控信号中确定当前需要监控的设定波长的监控光，并根据所述监控光入射到所述第二光学引擎的入射角度和所述监控光输出所述第二光学引擎的出射角度，控制所述第二光学引擎在所述WDM信号的波长平面内转动，使得所述监控光按照所述出射角度从所述第二光学引擎输出。
  9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于通过公式：
    对所述第一光学引擎的相位进行编码；其中，C1：C2为所述传输信号和监控信号的能量比，所述函数和函数分别对应所述传输信号和监控信号的输出方向。
  10. 如权利要求8或9所述的装置，当所述WSS包括多个输入端口，且所述WSS还包括第三光学引擎，所述第三光学引擎设置于所述第一光学引擎 和所述第二光学引擎之间，其特征在于，包括：
    所述处理器还用于控制所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之前，控制所述监控信号通过第三光学引擎；从所述多个输入端口中确定所述监控光对应的第一输入端口；确定所述第一输入端口所述发出的WDM信号通过所述第一光学引擎后分束形成的第一传输信号和第一监控信号；根据所述第一监控信号入射到所述第三光学引擎的入射角度，控制所述第三光学引擎在端口平面内转动，使得所述第一监控信号从所述第三光学引擎输出到所述第二光学引擎，并且使得从所述第二光学引擎输出的所述监控光输入到预设的输出端口。
  11. 如权利要求8或9所述的装置，当所述WSS包括多个输入端口，且所述监控光包括从所述多个输入端口输入的多个WDM信号所包含的同一波长的信号光，所述WSS还包括第四光学引擎，所述第四光学引擎设置于所述输出端球面镜与输出端口之间；其特征在于，包括：
    所述处理器控制所述监控信号输入到设置于输出侧光栅处的第二光学引擎之后，还用于控制所述监控光通过所述第四光学引擎；从多个输入端口中确定待监控的第二输入端口，从所述监控光中确定由所述第二输入端口输入的监控信号光；根据所述监控信号光入射到所述第四光学引擎的入射角度，控制所述第四光学引擎在端口平面内转动，使得所述监控信号光从所述第四光学引擎输出并输入到预设的输出端口。
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