CN109716685B - 光收发机和控制光信道的光功率的方法 - Google Patents

光收发机和控制光信道的光功率的方法 Download PDF

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Abstract

一种光收发机(70)，包括：光波导(12)；第一分插端口和第二分插端口(72，74)；耦合到可重新配置的光信道插入装置(84)的光发射机(80)，该可重新配置的光信道插入装置(84)包括第一插入路径(86)、第二插入路径(90)、插入微环形谐振器(100)以及第一光衰减器和第二光衰减器(88，92)，该第一光衰减器和第二光衰减器(88，92)可重新配置以选择性地在第一插入路径和第二插入路径之一中阻挡来自光发射机的光信道，并且其中，插入微环形谐振器可重新配置为选择性地将光信道从第一插入路径插入到光波导以朝向第一分插端口行进，或者将光信道从第二插入路径插入到光波导以朝向第二分插端口行进；以及耦合到可重新配置的光信道分出装置(112)的光接收机(110)，该可重新配置的光信道分出装置(112)包括分出微环形谐振器(130)、第一分出路径(114)和第二分出路径(118)，其中，分出微环形谐振器可重新配置为选择性地将行进自第一分插端口的光信道从光波导分出到第一分出路径或者将行进自第二分插端口的光信道从光波导分出到第二分出路径。

Description

光收发机和控制光信道的光功率的方法
技术领域
本发明涉及光收发机和包括光收发机的无线电基站RBS节点。本发明还涉及无线电基站RBS、光通信网络和控制光通信网络中的光信道的光功率的方法。
背景技术
传统移动通信网络广泛使用的蜂窝架构可以包括用于端到端E2E数据传送和受管理通信的四个基本元件：用户设备UE、无线电接入网络RAN、核心网络CN、以及操作、管理和维护OAM系统。目前部署的全球移动通信系统GSM、宽带码分多址WCDMA和通用移动电信系统UMTS(即，所谓的第2代2G和第3代3G移动通信网络)通常使用包括两个地理上分离的站点的RAN：无线电基站RBS；和RBS控制器，例如基站控制器BSC和无线电网络控制器RNC。在推出第4代4G长期演进LTE移动网络之后，属于2G和3G传统RAN的两个独立站点已合并为单个站点，即eNode B(eNB)，其包括2个子站点：具有基带单元BBU的子站点；和具有无线电单元RU的子站点。
在通用公共无线电接口CPRI规范中，已经推荐了用于在传统2G/3G/4G网络上现场部署前传光网络的各种拓扑。一种流行的拓扑是具有星形网络布局的主远程拓扑，在该星形网络布局中BBU远程连接到多个远程无线电单元RRU，其中典型的链路距离在几百米到2km之间。BBU和RRU之间的链路路径被称为CPRI链路。传统上，CPRI链路已经使用基于单模光纤SMF的双工或单工连接的点对点P2P。RU/RRU使用的频带通常低于3GHz，这可以实现从几百KHz到20MHz的灵活带宽。通过使用阵列天线，例如4×4天线阵列，可以在RRU和UE之间实现高达300Mbit/s的数据传输速率。为了针对RBS的现场部署能够支持具有不同带宽的灵活组合的多个RRU，通常使用100MHz-200MHz的系统带宽来设计传统BBU。
随着近年来移动通信的快速发展，现在需要移动通信系统在高移动性环境中在大覆盖区域上以更高的数据速率支持大得多的系统容量。为了满足这些需求，最近提出了第五代移动网络5G。标准化组织概述的5G网络的基本要求之一是5G网络应以针对上行链路传输和下行链路传输二者的超高峰值数据速率(例如，数十Gbit/s的峰值数据速率)向UE提供各种类型的服务。
为了实现所需的超高峰值数据速率，可以使用高度阵列化天线系统(例如8×8天线阵列或16×16天线阵列)以及具有超宽系统带宽(例如，超过1GHz)的5G无线电。这是因为峰值传输数据速率随着系统带宽以及阵列天线数量的增加而增加。为了能够设计紧凑的5G无线电，需要将阵列天线系统直接集成到5G无线电中。由于天线元件的尺寸随着工作频率的增加而减小，因此5G无线电可以被设计成在高频带(例如，28GHz)下工作。
备选地，通常被设计用于支持2G/3G/4G的传统BBU的具有100-200MHz的系统带宽的10Gbit/s的CPRI线路比特率可以适于支持5G的BBU，特别是在需要被并入传统2G/3G/4G无线网络中的5G无线电的早期现场部署期间。因此，为了满足5G无线电的超宽带宽，可以使用针对传统LTE 4G网络设计的多个BBU来提供带宽聚合以实现5G无线电。以800MHz带宽5G无线电为例，可以使用8个100MHz LTE-BBU或4个200MHz LTE-BBU来实现带宽聚合，以便为5G无线电提供800MHz带宽。
5G无线电网络的现场部署面临的挑战之一是传统2G/3G/4G网络与新的5G网络之间的光分配网络ODN拓扑的失配。与2G/3G/4G站点内CPRI传送使用的传统BBU集中式星形拓扑不同，5G无线电现在成为星形拓扑中的集中点，其中单个5G无线电必须连接到多个BBU以进行CPRI传送。在传统2G/3G/4G网络上和/或之上部署5G无线电网络的主要问题之一是光纤数量的显著增加，其可能高达10倍或更多。例如，考虑8发射机/接收机双工-SMF接口连接的收发机被设计用于5G无线电，并且为了带宽聚合，使用5G无线电集中式星形拓扑将5G无线电与四个BBU的集群交叉连接。通过具有3个扇区和单个分支的最简单的站点配置，将需要48个SMF以便支持CPRI链路上的数据流传送以用于三个5G无线电，这与在2G/3G/4G情况下具有6个SMF的类似的3扇区站点相比光纤数量增加了8倍。由于在现有2G/3G/4G无线电网络中光纤推出(roll-out)的极高成本和/或租用光纤的成本，移动运营商不能接受单个站点的光纤数量的这种急剧增加。
减少光纤数量的众所周知的方法之一是使用密集波分复用DWDM技术。使用DWDM，可以将大量的SMF减少到单个SMF。DWDM技术还可以在具有传送链路保护的情况下部署级联链和/或环形网络拓扑以用于前传光网络。遗憾的是，DWDM技术使用的商用的现货关键组件，例如转发器、阵列波导光栅AWG、波长选择开关WSS、掺铒光纤放大器EDFA等，非常昂贵。这是因为这些组件通常被设计用于满足在为信道规划提供高链路预算、高热稳定性和高灵活性同时可以进行特定波段旁路/波段滤波等方面非常苛刻的要求，并且被设计用于长程传送网络。
发明内容
一个目的是提供一种改进的光收发机。另一目的是提供一种改进的无线电基站RBS节点。另一目的是提供一种改进的无线电基站RBS。另一目的是提供一种改进的光通信网络。另一目的是提供一种改进的控制光通信网络中光信道的光功率的方法。
本发明的第一方面提供了一种光收发机，包括：光波导、第一分插端口、第二分插端口、光发射机和光接收机。所述第一分插端口位于所述光波导的第一端部，所述第二分插端口位于所述光波导的第二端部。所述光发射机可操作以生成相应波长的光信道。所述光发射机耦合到可重新配置的光信道插入装置。所述可重新配置的光信道插入装置包括：第一光插入路径，包括第一光衰减器；第二光插入路径，包括第二光衰减器；以及插入微环形谐振器。所述第一光衰减器和所述第二光衰减器可重新配置为选择性地在所述第一光插入路径和所述第二光插入路径之一中阻挡来自所述光发射机的光信道。所述插入微环形谐振器可重新配置为选择性地将光信道从所述第一光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第一分插端口行进或者将光信道从所述第二光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第二分插端口行进。所述光接收机耦合到可重新配置的光信道分出装置。所述可重新配置的光信道分出装置包括：分出微环形谐振器、第一分出路径和第二分出路径。所述分出微环形谐振器可重新配置为选择性地将行进自所述第一分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第一分出路径或者将行进自所述第二分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第二分出路径。
该结构可以实现在工作模式和保护模式之间对所述光收发机的重新配置，这可以使得能够在RBS和光通信网络中实现保护机制，如下所述。因此，所述光收发机具有内置切换功能，因此可用于部署链路保护机制。因此，提供了一种具有嵌入式ROADM的收发机，其能够以低能耗、低成本和小占用面积构建用于前传光网络的支持DWDM的传送解决方案。
在实施例中，所述第一光衰减器和所述第二光衰减器在第一状态和第二状态之间可重新配置，在所述第一状态中，在所述第一光插入路径中阻挡来自所述光发射机的光信道，在所述第二状态中，在所述第二光插入路径中阻挡来自所述光发射机的光信道。所述插入微环形谐振器在第一状态和第二状态之间可重新配置，在所述第一状态中，所述插入微环形谐振器被配置为将光信道从所述第二光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第二分插端口行进，在所述第二状态中，所述插入微环形谐振器被配置为将光信道从所述第一光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第一分插端口行进。所述分出微环形谐振器在第一状态和第二状态之间可重新配置，在所述第一状态中，所述分出微环形谐振器被配置为将行进自所述第二分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第二分出路径，在所述第二状态中，所述分出微环形谐振器被配置为将行进自所述第一分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第一分出路径。所述光收发机还包括控制器，被配置为接收第二控制信号并使所述第一光衰减器和所述第二光衰减器、所述插入微环形谐振器和所述分出微环形谐振器根据所述第二控制信号在所述第一状态和所述第二状态之间切换。该结构可以实现在工作模式和保护模式之间对所述光收发机的重新配置，这可以使得能够在光通信网络中实现保护机制，如下所述。
所述控制器可以实现为一个或多个处理器、硬件、处理硬件或电路。
对处理器、硬件、处理硬件或电路的引用可以涵盖集成到任何程度的任何类型的逻辑或模拟电路，并且不限于通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、分立组件或逻辑器件等。对处理器的引用旨在涵盖使用多个处理器的实现，这些处理器可以集成在一起，或者共同位于同一节点中或者例如分布在不同位置处。
在实施例中，所述光收发机包括多个光发射机、多个可重新配置的光信道插入装置和多个光接收机。每个光发射机可操作以生成多个波长中的相应波长的相应光信道。每个光发射机耦合到相应的可重新配置的光信道插入装置。每个光接收机耦合到所述多个可重新配置的光信道分出装置中的相应的可重新配置的光信道分出装置。
因此提供了一种多波长光收发机。通过将每个发射机耦合到基于微环形谐振器的可重新配置的光信道插入装置并且将每个接收机耦合到微环形谐振器可重新配置的光信道分出装置，所述多波长光收发机仅需要用于每个光信道的单个光发射机、用于每个光信道的单个光接收机以及单个光波导总线。该结构可以实现在工作模式和保护模式之间对所述光收发机的重新配置，这可以使得能够在RBS和光通信网络中实现保护机制，如下所述。该结构还可以减少所述收发机所需的发射机、接收机和连接器的数量，并简化了所述收发机的结构，允许其具有较小尺寸。因此，提供了一种具有嵌入式ROADM的多波长收发机，其能够以低能耗、低成本和小占用面积构建用于前传光网络的支持DWDM的传送解决方案，该小占用面积与具有传统DWDM设备的传送解决方案相比减小了5倍或更多。
在实施例中，每个可重新配置的光信道插入装置的第一光衰减器和第二光衰减器还可重新配置为在所述第一插入路径和所述第二插入路径中的另一插入路径中向光信道施加光衰减。这可以使得能够调节每个光信道的光功率，使得当光发射机在FrON内的RBS节点中实现时，可以降低FrON中相邻信道之间的串扰。因此可以降低基于DWDM的FrON中的不平衡输入光功率，在不同DWDM信道在DWDM链路路径上传播期间针对不同DWDM信道可能会产生不平衡输入光功率。这还可以降低信号质量信号提取和分析的劣化，其中由于因相邻信道的信号叠加而导致的差分辨率，光功率的显著差异可能会导致信号质量信号提取和分析的劣化。
在实施例中，所述光收发机还包括光衰减器控制装置，其被配置为生成第一控制信号，所述第一控制信号包括对要在所述光信道插入装置中施加的相应光衰减的指示。每个光衰减取决于相应光发射机生成的光信道的光功率，并且取决于多个光信道的参考光功率。这可以使得能够相对于公共参考对所有光信道的光功率进行静态和/或动态调节，从而可以降低前传光网络中相邻信道之间的串扰。光衰减对参考光功率的相关性还可以使得能够将每个光信道的光功率调整为使得它与通过前传光网络传输的其他光信道相同。
在实施例中，每个插入微环形谐振器被布置成使得从第一插入路径接收的光信道围绕插入微环形谐振器的至少一部分以顺时针方向通过，并且从第二插入路径接收光信道围绕插入微环形谐振器的至少一部分沿逆时针方向通过。因此，光收发机仅需要用于每个光信道的单个光发射机、用于每个光信道的单个光接收机、以及单个光波导总线。该结构可以实现在工作模式和保护模式之间对所述光收发机的重新配置，这可以使得能够在光通信网络中实现保护机制，如下所述。
在实施例中，每个可重新配置的光信道插入装置还包括光耦合装置，其具有被配置为从所述光发射机接收光信道的输入端、耦合到所述第一插入路径的第一输出端和耦合到所述第二插入路径的第二输出端。因此，无论光信道是从所述第一分插端口还是从所述第二分插端口插入，光信道都可以从相应的光发射机提供给相同的输入端。
在实施例中，所述光耦合装置包括光功率分配器，其被配置为将接收到的光信道分成从第一输出端输出的第一光信道和从第二输出端输出的第二光信道。
在实施例中，所述第一插入路径包括第二光波导，所述第二插入路径包括不同的第三光波导。
在实施例中，在每个可重新配置的光信道分出装置中，所述第一分出路径包括第三光衰减器，所述第二光分出路径包括第四光衰减器。所述第三光衰减器和所述第四光衰减器可重新配置为选择性地衰减从所述分出微环形谐振器接收的光信道。
在实施例中，每个可重新配置的光信道分出装置还包括光耦合装置，所述光耦合装置具有被配置为从所述第一分出路径接收光信道的第一输入端和被配置为从所述第二分出路径接收光信道的第二输入端以及耦合到所述光接收机的输出端。
在实施例中，所述第一分出路径包括第四光波导，所述第二分出路径包括不同的第五光波导。
在实施例中，所述光收发机被实现为光子集成电路PIC，并且可以实现为集成的单硅光子器件。提供具有嵌入式ROADM的光子技术实现的多λDWDM TRX可以以低功耗、低成本和小占用面积实现对用于前传光网络的支持DWDM的传送解决方案的部署。
在实施例中，以光收发机可插拔式形状因子和板载形状因子之一封装。
对应实施例也适用于下面描述的无线电基站RBS节点、无线电基站RBS和光通信网络。
本发明的另一方面提供了一种无线电基站RBS节点，包括光收发机，所述光收发机包括光波导、第一分插端口、第二分插端口、光发射机和光接收机。所述第一分插端口位于所述光波导的第一端部，所述第二分插端口位于所述光波导的第二端部。所述光发射机可操作以生成相应波长的光信道。所述光发射机耦合到可重新配置的光信道插入装置。所述可重新配置的光信道插入装置包括：第一光插入路径，包括第一光衰减器；第二光插入路径，包括第二光衰减器；以及插入微环形谐振器。所述第一光衰减器和所述第二光衰减器可重新配置为选择性地在所述第一光插入路径和所述第二光插入路径之一中阻挡来自所述光发射机的光信道。所述插入微环形谐振器可重新配置为选择性地将光信道从所述第一光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第一分插端口行进或者将光信道从所述第二光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第二分插端口行进。所述光接收机耦合到可重新配置的光信道分出装置。所述可重新配置的光信道分出装置包括：分出微环形谐振器、第一分出路径和第二分出路径。所述分出微环形谐振器可重新配置为选择性地将行进自所述第一分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第一分出路径或者将行进自所述第二分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第二分出路径。
所述RBS节点可以实现在传统无线电接入网络上现场部署5G无线电和基带单元BBU。
在实施例中，所述RBS节点还包括第一控制单元，其被配置为响应于接收到保护控制信号而生成第二控制信号，所述保护控制信号包括在工作模式和保护模式之间需要重新配置的指示。
本发明的另一方面提供了一种无线电基站，包括：远程无线电单元RRU，包括第一光收发机；基带单元BBU，包括第二光收发机；第一光纤链路和第二光纤链路。所述第一光收发机和所述第二光收发机均包括光波导、第一分插端口、第二分插端口、光发射机和光接收机。所述第一分插端口位于所述光波导的第一端部，所述第二分插端口位于所述光波导的第二端部。所述光发射机可操作以生成相应波长的光信道。所述光发射机耦合到可重新配置的光信道插入装置。所述可重新配置的光信道插入装置包括：第一光插入路径，包括第一光衰减器；第二光插入路径，包括第二光衰减器；以及插入微环形谐振器。所述第一光衰减器和所述第二光衰减器可重新配置为选择性地在所述第一光插入路径和所述第二光插入路径之一中阻挡来自所述光发射机的光信道。所述插入微环形谐振器可重新配置为选择性地将光信道从所述第一光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第一分插端口行进或者将光信道从所述第二光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第二分插端口行进。所述光接收机耦合到可重新配置的光信道分出装置。所述可重新配置的光信道分出装置包括：分出微环形谐振器、第一分出路径和第二分出路径。所述分出微环形谐振器可重新配置为选择性地将行进自所述第一分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第一分出路径或者将行进自所述第二分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第二分出路径。所述第一光纤链路和所述第二光纤链路均耦合在所述RRU和所述BBU之间。所述第一光收发机的所述光发射机可操作以生成第一波长的光信道，所述第二光收发机的所述光发射机可操作以生成不同于所述第一波长的第二波长的光信道。
因此，所述RRU和所述BBU通过两个冗余光纤链路进行点对点连接；一个光纤链路可以形成工作模式链路，另一光纤链路可以形成保护模式链路。因此，所述RBS可以通过重新配置所述光收发机来实现链路保护机制。具有内置切换功能的所述光收发机因此可用于部署用于点对点连接的两个节点系统的链路保护机制，该切换功能可以在两个冗余光纤链路(工作链路或保护链路)之一上支持两个双向波长。
本发明的另一方面提供了一种光通信网络，包括互连多个第一RBS节点的双向波分复用WDM环。第一RBS节点中的至少一个节点是基带单元BBU，并且第一RBS节点中的至少另一节点是远程无线电单元RRU。每个第一RBS节点包括光收发机，所述光收发机包括光波导、第一分插端口、第二分插端口、多个光发射机和多个光接收机。所述第一分插端口位于所述光波导的第一端部，所述第二分插端口位于所述光波导的第二端部。每个光发射机可操作以生成多个波长中的相应波长的相应光信道。每个光发射机耦合到相应的可重新配置的光信道插入装置。所述可重新配置的光信道插入装置包括：第一光插入路径，包括第一光衰减器；第二光插入路径，包括第二光衰减器；以及插入微环形谐振器。所述第一光衰减器和所述第二光衰减器可重新配置为选择性地在所述第一光插入路径和所述第二光插入路径之一中阻挡来自所述光发射机的光信道。所述插入微环形谐振器可重新配置为选择性地将光信道从所述第一光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第一分插端口行进或者将光信道从所述第二光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第二分插端口行进。每个光接收机耦合到相应的可重新配置的光信道分出装置。所述可重新配置的光信道分出装置包括：分出微环形谐振器、第一分出路径和第二分出路径。所述分出微环形谐振器可重新配置为选择性地将行进自所述第一分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第一分出路径或者将行进自所述第二分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第二分出路径。
所述通信网络具有可以将5G无线电现场集成到现有的传统2G/3G/4G无线电网络中的架构。这可以使传统移动网络能够平滑地迁移到下一代移动网络，即5G移动网络和将来的网络。通信网络可以支持传统上在单个传统BBU和多个传统RRU之间配置的带宽解聚合，但也支持5G BBU群集和单个5G无线电之间的带宽聚合。所述通信网络可以显著地简化用于将5G无线电现场部署和/或集成到传统2G/3G/4G无线电网络中的光纤基础设施。
在实施例中，光通信网络还包括经由多个可重新配置的光分插复用器ROADM连接到WDM环的多个第二RBS节点。每个第二RBS节点包括单波长光收发机。第二RBS节点中的至少一个节点是基带单元BBU，并且第二RBS节点中的至少另一节点是远程无线电单元RRU。
在实施例中，所述WDM环是密集WDM(DWDM)环。
在实施例中，所述第一RBS节点是5G无线电网络的节点，所述第二RBS节点是2G、3G和4G无线电网络之一的节点。所述网络可以提供基于DWDM环的前传光网络架构/拓扑，以支持将5G无线电现场部署到传统2G/3G/4G无线电网络中。
在实施例中，所述光通信网络还包括第一控制单元，其被配置为获得所述通信网络的参考光功率，并且其中，所述第一RBS节点中的所述光衰减器控制装置被配置为接收包括对所述参考光功率的指示的第三控制信号。
在实施例中，所述第一控制单元被配置为：获得每个RBS节点的每个光信道的传输损耗；识别具有最大传输损耗的光信道；并且将参考光功率设置为等于具有最大传输损耗的光信道的光功率。
在实施例中，所述光通信网络还包括第二控制单元，其被配置为响应于在所述光通信网络中已发生故障的指示而提供保护控制信号。
在实施例中，所述光通信网络还包括操作、监督和管理OAM系统，OAM系统被配置为与第一RBS节点执行带内OAM信令并且被配置为与第二RBS节点执行带外OAM信令的系统。使用专用“带内”和“带外”OAM服务来支持实现静态和动态功率调节过程，以减少不平衡功率引起的串扰，这可以显著增强信号在WDM环网络上传播期间的信号质量。
在实施例中，所述光通信网络是无线电接入网络RAN的前传光网络。所述通信网络可以实现在WDM环网络上具有用于传统RBS站点和5G RBS站点的扩展星形拓扑的前传光网络的对称布局。
对应实施例也适用于下面描述的方法。
本发明的另一方面提供了一种控制包括多个节点的光通信网络中光信道的光功率的方法。所述方法包括：获得参考光功率；确定由节点的光发射机生成的光信道的光功率；以及在所述光发射机处向所述光信道施加衰减，以将所述光信道的光功率降低到所述参考光功率。
这可以使得能够相对于公共参考对节点处生成的每个光信道的光功率进行静态和/或动态调节，从而可以降低网络中相邻信道之间的串扰。光衰减对参考光功率的相关性还可以使得能够将在节点处生成的每个光信道的光功率调整为使得它与通过光网络传输的其他光信道相同。因此可以降低例如在基于DWDM的光网络中的不平衡输入光功率，在不同DWDM信道在DWDM链路路径上传播期间针对不同DWDM信道可能会产生不平衡输入光功率。这还可以降低信号质量信号提取和分析的劣化，其中由于因相邻信道的信号叠加而导致的差分辨率，光功率的显著差异可能会导致信号质量信号提取和分析的劣化。
在实施例中，通过以下方式获得所述参考光功率：获得每个RBS节点的每个光信道的传输损耗；识别具有最大传输损耗的光信道；并且将参考光功率设置为等于具有最大传输损耗的光信道的光功率。这可以使得能够相对于公共参考对光网络中的所有光信道的光功率进行静态和/或动态调节，从而可以降低相邻信道之间的串扰。
在实施例中，传输损耗是针对每个节点的每个光信道的静态传输损耗。所述方法可以应用于补偿静态损耗源，例如在WDM环的链路路径中添加和移除节点。
本发明的另一方面提供了一种计算机程序，包括指令，当在至少一个处理器上执行时，所述指令使得所述至少一个处理器执行控制光通信网络中光信道的光功率的方法的任何上述步骤，所述光通信网络包括多个节点。
本发明的另一方面提供了一种数据载体，其中包含有计算机可读指令。所述计算机可读指令用于提供对处理器上可用资源的访问。所述计算机可读指令包括使所述处理器执行控制光通信网络中光信道的光功率的方法的任何上述步骤的指令，所述光通信网络包括多个节点。
在实施例中，所述载体可以是电信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质中的一种。
现在将参考附图仅作为示例描述本发明的实施例。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的光收发机；
图2示出了根据本发明实施例的光收发机；
图3示出了根据本发明实施例的光收发机；
图4示出了根据本发明实施例的光收发机；
图5示出了根据本发明实施例的光收发机；
图6示出了根据本发明实施例的无线电基站RBS节点；
图7示出了根据本发明实施例的无线电基站RBS；
图8示出了根据本发明实施例的光通信网络；
图9示出了根据本发明实施例的光通信网络；
图10示出了根据本发明实施例的光通信网络；
图11示出了根据本发明实施例的控制包括多个节点的光通信网络中光信道的光功率的方法的步骤；
图12示出了根据本发明实施例的控制包括多个节点的光通信网络中光信道的光功率的方法的步骤；
图13示出了包括多个节点的光通信网络；
图14示出了根据本发明实施例的控制图13的光通信网络中光信道的光功率的方法的步骤；以及
图15示出了根据本发明实施例的控制图13的光通信网络中光信道的光功率的方法的步骤。
具体实施方式
相同的附图标记将用于不同实施例中的对应特征。
参照图1，本发明的实施例提供了光收发机10，该光收发机10包括：光波导12；位于光波导的第一端部的第一分插端口14；和位于光波导的第二端部的第二分插端口16。光收发机还包括多个光发射机18和多个光接收机32，使得光收发机10是多波长光收发机。
每个光发射机Tx可操作以生成多个波长中的相应波长的相应光信道。每个光发射机耦合到相应的可重新配置的光信道插入装置20。每个光接收机Rx耦合到相应的可重新配置的光信道分出装置34。
每个可重新配置的光信道插入装置20包括：包括第一光衰减器24的第一光插入路径22；包括第二光衰减器28的第二光插入路径26；以及插入微环形谐振器30。第一光衰减器和第二光衰减器可重新配置为选择性地在第一光插入路径或第二光插入路径中阻挡来自光发射机的光信道。插入微环形谐振器可重新配置为将光信道从第一光插入路径插入到光波导以朝向第一分插端口行进或者将光信道从第二光插入路径插入到光波导以朝向第二分插端口行进。
每个可重新配置的光信道分出装置34包括分出微环形谐振器36、第一分出路径38和第二分出路径40。分出微环形谐振器可重新配置为将行进自第一分插端口的光信道从光波导分出到第一分出路径或者将行进自第二分插端口的光信道从光波导分出到第二分出路径。
在另一实施例中，如图2所示，每个可重新配置的光信道插入装置60的第一光衰减器24和第二光衰减器28还可以重新配置，以在第一插入路径和第二插入路径中的另一插入路径中向光信道施加光衰减。
在操作中，如果第一光衰减器24被配置为阻挡在第一光插入路径中传播的光信道，则第二光衰减器28将被配置为向在第二光插入路径中传播的光信道施加光衰减。然后可以将第一光衰减器和第二光衰减器重新配置成相反的布置，使得第二光衰减器28被配置为阻挡在第二光插入路径中传播的光信道，第一光衰减器24被配置为向在第一光插入路径中传播的光信道施加光衰减。通过以相同方式配置所有可重新配置的光信道插入装置，在任何时候都可以在工作模式和保护模式之间重新配置光收发机。
在另一实施例中，每个光衰减器24、28是可变光衰减器VOA。光收发机50还包括光衰减器控制装置TX-VOA Ctrl 52，其被配置为生成第一控制信号，该第一控制信号包括对光信道插入装置60中的VOA将施加的相应光衰减的指示。每个光衰减取决于相应光发射机生成的光信道的光功率，并且取决于多个光信道的参考光功率。每个光信道的光功率可以通过在每个光插入路径中的VOA之后分接光信道的一部分并且在包括光电二极管56和模数转换器ADC 54的光电检测装置处测量分接信号来获得。
在另一实施例中，每个可重新配置的光信道插入装置中的每个光衰减器24、28可在第一状态和第二状态之间重新配置，在第一状态中在第一光插入路径中阻挡来自光发射机的光信道，在第二状态中在第二光插入路径中阻挡来自光发射机的光信道。
每个插入微环形谐振器30可在第一状态和第二状态之间重新配置，在第一状态中，插入微环形谐振器被配置为将光信道从第二光插入路径插入到光波导以朝向第二分插端口行进，在第二状态中，插入微环形谐振器被配置为将光信道从第一光插入路径插入到光波导以朝向第一分插端口行进。
每个分出微环形谐振器36可在第一状态和第二状态之间重新配置，在第一状态中，分出微环形谐振器被配置为将行进自第二分插端口的光信道从光波导分出到第二分出路径，在第二状态中，分出微环形谐振器被配置为将行进自第一分插端口的光信道从光波导分出到第一分出路径。
在该实施例中，光收发机50还包括控制器(未示出)，该控制器被配置为接收第二控制信号，并且根据该第二控制信号，使每个可重新配置的光信道插入装置的第一光衰减器和第二光衰减器、插入微环形谐振器和分出微环形谐振器在第一状态和第二状态之间切换。
本发明的另一实施例提供了如图3中所示的光收发机70，其同样是多波长光收发机并且与前一实施例基本相同。该实施例的光收发机70被实现为集成的单光子集成电路PIC。
图3是多波长(多λ)光收发机(TRX)70的光子技术实现的集成电路PIC的简化框图。PIC可以使用不同类型的通用平台来进行对各种类型的光电子器件和微电子器件的单片集成。平台可以是基于硅光子SiP的平台或基于磷化铟InP的平台，其可以完全编译以遵从专门用于互补金属氧化物半导体CMOS的众所周知的制造工艺。各种类型的光电子器件和微电子器件可以利用CMOS工艺直接制造在绝缘体上半导体SOI晶片上，或者利用众所周知的倒装芯片制造工艺制造成将被集成到PIC上的外部芯片组。如果光电子器件和微电子器件与单个基于SiP的平台或单个基于InP的平台所使用的制造工艺兼容，则可以使用混合SiP/InP多芯片集成平台来制造PIC。
PIC多λTRX 70可以封装在各种众所周知的小形状因子可插拔式模块之一中，例如CFP/CFP2/CFP4/CFP8/QSFP28，或者可以设计为使用专有类型的形状因子进行PIC封装的板载模块。
多λTRX 70配备多λDWDM发射机TXi(λk)和多λ接收机RXj(λl)，其中索引i＝1，2，...，M和j＝1，2，...，N是光信道标记，该光信道标记可以静态地分配给属于多λDWDM TRX的发射机和接收机，并且索引k＝1，2，...，m，l＝1，2，...，n且k≠l是波长标记。对于发射机信道TXi(λk)，可以根据预定义的信道规划将波长λk静态地分配给多λDWDM TRX。对于接收机信道RXj(λ1)，在嵌入式ROADM进行的信道分出操作期间，可以将任何信道波长动态地分配给任何期望的信道。分配给发射机的波长必须与分配给接收机的波长不同，并且波长不能重复使用。
TXi(λk)80包括：高功率连续波CW激光器(λk)82；光纤到/自波导耦合器FWC，其可以是光栅类型的耦合器或模场匹配类型的耦合器，用于将光纤竖直或边缘组装到PIC上；用于横电接地模式的光波导OWG-TE；光功率分配器OPS；包括一对相位调制器PM的光信号调制器OSM，其在本示例中是Mach-Zehnder干涉仪MZI；光功率组合器OPC；光功率分接件OPT。
可重新配置的光信道插入装置包括双向可重新配置的光信道插入多路复用器ROCAM(2D-ROCAM)84。2D-ROCAM 84包括：光功率分配器OPS；形成第一(‘西’)插入路径86和第二(‘东’)插入路径90的2个OWG-TE，包括用于发射机功率调节的2个内置可变光衰减器TX-VOA 88、92；以及插入微环形谐振器MRR(λk)100。
多λTRX 70的接收机RXj(λ1)110支持分出信道或旁路不被分出到RXj(λl)的信道。一般而言，RXj(λ1)可以具有与TXi(λk)相同的信道数量。
每个RXj(λ1)包括接收机光电二极管RX-PD，并且耦合到可重新配置的光信道分出装置，在该实施例中，该可重新配置的光信道分出装置是双向可重新配置的光信道分出多路复用器ROCDM(2D-ROCDM)。2D-ROCDM包括：OPC；形成第一(‘西’)分出路径114和第二(‘东’)分出路径118的2个，包括用于接收机功率调节的2个可变光衰减器RX-VOA 116、120；分出微环形谐振器130 MRR(λ1)。RX-PD可以是覆盖整个波段(例如，C波段)的宽带设备，使得RX-PD可以支持经由2D-ROCDM 112将任何期望的波长选择性地分出到任何期望的接收机信道RXj(λl)。
光波导12是OWG-TE，其两端分别连接到两个FWC，以支持分别在第一(‘西’)分插复用器ADM端口72和第二(‘东’)ADM端口74上的信道插入操作，并支持分别在西ADM端口和东ADM端口上的信道分出操作。
每个ADM端口72、74经由两个SMF耦合到相应的FWC。每个ADM端口包括3路光环行器，3路光环行器分配输入业务和/或组合输出业务。由于环行器设计的性质，环行器还可以丢弃任何后向传播的信号，以避免从光收发机分出的信道被回收。
多λTRX 70还包括：TX电信号驱动器电路TX-驱动器；ADC；TX-VOA数字控制电路TX-VOA Ctrl；RX电信号驱动器电路RX-驱动器；RX电信号放大器电路RX-放大器；RX-VOA数字控制电路RX-VOA Ctrl；用于控制分插微环形谐振器的加热器，用虚线框表示；数模转换器DAC；以及加热器的数字控制电路(加热器-Ctrl)。为了实现与本地主机系统和/或远程主机系统的通信，PIC中还设置了内置微处理器102、存储器103以及用于控制和传送数字信号的数字输入输出I/O接口104。
CW激光器可以是：阵列InP类型的高功率芯片激光器，其可以直接嵌入到CMOS光子管芯中；和/或片外光纤尾纤分布式反馈DFB类型的高功率激光器，其可以被设计为被集成在PIC上的倒装附接器件。DFB激光器使用的尾纤光纤可以是保偏光纤PMF。由于PMF的内置双折射强，将保持激光束在沿慢轴传播的横电TE模式和沿快轴传播的横磁TM模式方面的对应偏振状态。通过在制造过程和/或封装过程中进行激光束的偏振轴与尾纤PMF的慢轴之间以及尾纤PMF的慢轴与FWC的轴之间的预对准，在OGW-TE内传播的激光束的光功率可以最大化。
可以根据标准化组织规定的专有信道规划和/或标准化信道规划(例如，ITU-TG.694.1 06/2002)来选择CW激光器的中心波长，其属于SMF传输窗口之一，例如C波段或L波段等。
MZI能够经由MZI臂中的PM设备在由CW激光器82提供的光信道信号上调制输入的数字信号。由每个单独的CW激光器提供的光信号首先通过PMF耦合到FWC中，然后被引导到OWG-TE中。由于FWC和OWG-TE都可以设计为仅支持TE接地模式，因此应该有效地滤除剩余的高阶TE模式和/或TM模式。因此，获得单个TE接地模式。在通过FWC之后，光信号传播到MZI的两个PM的光输入端。经由数字I/O电路，差分数字信号TXpi和TXni的输入，其中i＝1，2，...，m；p&n代表正极性和负极性的引脚输出；来自主机系统的数字信号应加载到PIC上，并传送到TX驱动器以进行信号处理。TX驱动器将处理后的信号引导到PM的电输入端中以进行光信号调制。来自PM的输出端的经调制光信号由OPC进行光组合。在OPT处，分接一小部分光信号并将其引导到Ctrl-PD 56。向2D-ROCAM 84传送光信道信号的其余部分。
属于2D-ROCAM的组件/设备可以直接制造并嵌入在PIC的光子管芯上。来自MZI的入射光束被分配到两个链路路径(即，西路径和东路径)中，并分别进入两个内置光子TX-VOA。根据TX-VOA Ctrl给出的指令，TX-VOA可以对通过它的光信号施加任何期望的衰减值。因此，输出光功率可以降低到任何期望的水平。这使得可以通过主动监测和比较由所有Ctrl-PD汲取的光功率，来动态平衡所有输出信道TXi(λk)的光功率。
在多λTRX 70的正常操作期间，只能在西ADM端口或东ADM端口上引导输出光信道。例如，如果要从西ADM端口插入信道，则最大衰减将由“东”插入路径90上的右TX-VOA 92来设置，以完全终止波束进入东ADM端口74。类似地，要从东ADM端口插入信道，最大衰减将由“西”插入路径86上的左TX-VOA 88来设置，以完全终止波束进入西ADM端口。为了有效地终止不需要的信道，TX-VOA用作多λTRX的输出波束终止器。
在通过TX-VOA之后，MRR(λk)选择性地将光信道从西链路路径引导到西ADM端口的输出路径上，或者将光信道从东链路路径引导到东ADM端口的输出路径上。MRR(λk)的特定信道插入操作是通过在加热器上施加适当的电流来完成的，该施加过程通过高精度DAC由加热器Ctrl来控制。此外，通过四个FWC和两个OPS的适当组合，允许在东ADM端口或西ADM端口上旁路不会被2D-ROCDM分出的光信道。例如，如果入射波束位于西ADM端口上，则波束将通过双工适配器被引导到最左边的FWC上，在此波束将被分束并被引导到2D-ROCDM中以进行信道分出，未分出的信道将通过最右边的FWC被旁路到东ADM端口的输出端口。同样，如果输入波束在东ADM端口上，除了实现由2D-ROCDM进行的信道分出之外，未被分出的信道将在环行器72和两个输入和输出FWC的帮助下经由左边第二个FWC被旁路并引导到西ADM端口。
属于2D-ROCDM的所有组件/设备也可以直接制造并嵌入在PIC的光子管芯上。来自远程链路伙伴TXj(λ1)的外部输入光信道可以通过东ADM端口或西ADM端口进入多λTRX 70。输入光信道由OWG-TE引导，该OWG-TE不仅起到承载信道的作用，而且还从输入波束中滤除不想要的TM模式和高阶TE模式。属于2D-ROCDM的MRR(λ1)可以通过在分出微环形谐振器加热器上施加适当的热从输入光信号中分出任何期望的光信道，并将它们引导到所选的接收机RXj(λ1)中。通过MRR(λl)的信道被引导到具有内置RX-VOA的西路径或东路径上的链路，该内置RX-VOA用于平衡存储在所有RX-PD上的光功率。
图4示出了根据本发明另一实施例的光收发机150。该实施例的光收发机150类似于上面参考图1描述的光收发机10，但是该实施例的光收发机150仅包括单个光发射机18、单个可重新配置的光信道插入装置20、单个光接收机32和单个可重新配置的光信道分出装置34。因此将理解，光收发机150是单λ光收发机。
本发明的另一实施例提供了如图5中所示的光收发机160，其同样是单λ光收发机并且与前一实施例基本相同。该实施例的光收发机160被实现为集成的单光子集成电路PIC。
该实施例的光收发机160类似于上面参考图3描述的光收发机70，但是该实施例的光收发机160仅包括单个光发射机82、单个可重新配置的光信道插入装置84、单个光接收机110和单个可重新配置的光信道分出装置112。
与多λ收发机70一样，PIC单λ光收发机TRX 160可以封装在各种众所周知的小形状因子可插拔式模块之一中，例如SFP/SFP+，或者可以被设计为使用专有类型的形状因子进行PIC封装的板载模块。
本发明的实施例提供了如图6所示的无线电基站RBS节点200。RBS节点包括如上所述的多波长光收发机10。应当理解，RBS 200可以包括图1至图3的任何多波长光收发机10、50、70。
本发明的实施例提供了如图7所示的无线电基站RBS250。RBS包括远程无线电单元RRU 252、基带单元BBU 254、第一光纤链路256和第二光纤链路258。
RRU 252包括第一单λ光收发机150，如上面参考图5所述。BBU254包括第二单λ光收发机150，如上面参考图5所述。应当理解，可以替代地使用如上参考图6所述的单λ光收发机160。
第一单λ光收发机150可操作以生成第一波长λk的光信道，并且第二单λ光收发机150可操作以生成与第一波长不同的第二波长λl的光信道。
第一光纤链路256和第二光纤链路258耦合在RRU和BBU之间。第一光纤链路256形成工作模式WM链路，第二光纤链路258形成保护模式PM链路。
单λ收发机150具有内置的切换功能，因此可以在两个冗余光纤链路之一(WM链路或PM链路)上支持两个双向波长。因此，单λ收发机150支持在传统2G/3G/4G网络中使用的点对点连接的两个主机系统(例如，RBS 250)中的链路保护机制的部署。
本发明的实施例提供了如图8所示的光通信网络300。网络300包括根据前一实施例的互连多个第一RBS节点310、320的双向波分复用WDM环302。第一RBS节点中的至少一个节点是基带单元BBU310，并且第一RBS节点中的至少另一节点是远程无线电单元RRU320。
WDM环由环形配置的光纤302组成，该光纤302通过多波长收发机TRX 10将RBS节点310、320完全互连。双向WDM环具有：工作模式WM，在工作模式WM中下游DS信道以逆时针方向发射，而上游US信道以顺时针方向发射；以及保护模式PM，在保护模式PM中下游DS信道以顺时针方向发射，而上游US信道以逆时针方向发射。
本发明的实施例提供了如图9所示的光通信网络330。网络330类似于前一实施例的网络300，增加了多个第二RBS节点350、360和多个可重新配置的光分插复用器ROADM340。
第二RBS节点350是传统RBS节点，均包括单波长光收发机(单λDWDM TRX)352。第二RBS节点中的至少一个节点是基带单元BBU 350，并且第二RBS节点中的至少另一节点是远程无线电单元RRU 360。
每个传统BBU 350和每个传统RRU 360经由相应的ROADM 340连接到WDM环302。也就是说，与具有多波长TRX 10的BBU 310和RRU 320不同，传统RBS节点中没有嵌入式ROADM。
在实施例中，光通信网络330是RBS站点，WDM环302是DWDM环。为简单起见，图9仅示出了在双向DWDM环上部署的单个RBS站点，该双向DWDM环具有用于传送CPRI和OAM数据流的单工设计。将理解，网络330可以从单个RBS站点放大到多个RBS站点，以形成无线电接入网络RAN的整个前传光网络。
第一RBS节点310、320是5G RBS节点，第二RBS节点350、360是2G、3G或4G节点。
DWDM-环使用的光纤基础设施遵循使用单个SMF来承载上游US业务和下游DS业务两者的双向业务的传统单工设计。这种基础设施的使用意味着，为了避免数据冲突，被选择用于承载上游信道和下游信道的波长应该是不同的。例如，可以分别使用奇数波长用于上游信道和偶数波长用于下游信道，以利用属于期望的DWDM波段(例如，C波段或L波段)的波长来调度信道规划。
RBS站点330包括4个互连的子站点310、320、350、360。如上所述，属于四个子站点中的两个子站点的节点配备有多λTRX 70。这些是5G无线电和支持多λTRX的BBU 310。两个外部ROADM 340用于支持对用于另外两个子站点的DWDM环的接入，这两个子站点中的一个子站点包括与5G无线电通信的传统BBU群集350，而另一子站点包括作为支持多λTRX的BBU的远程链路伙伴的传统无线电360。外部ROADM可以是如WO2015/176764中所述的迷你ROADM。按照惯例，上游数据和下游数据的传送方向被定义为从无线电的子站点到BBU的子站点。为了便于讨论，双向DWDM环中沿顺时针方向和逆时针方向的业务流分别被规定为上游数据和下游数据的工作模式。可以理解，在保护模式中，例如如果DWDM环中的SMF被破坏，则在DWDM环内上游数据和下游数据的业务流将同时被重定向到相反方向。
对于5G无线电子站点，每个5G无线电320都配备了多λTRX 70。通过多λTRX上的嵌入式ROADM，5G无线电可以在DWDM-环上以级联链方式彼此互连。遵循无线电设计惯例，可以针对每个单独的5G无线电实现“带内”远程OAM系统。这里的“远程”是指在5G无线电320中实现的OAM系统是“从”系统的事实，该“从”系统可以由在相关BBU集群和/或核心网络中实现的“主”OAM系统远程控制，“带内”是指在数据链路层和/或网络传送层上实现的远程OAM使用的传送协议，该传送协议由CPRI数据流承载。利用这种方法，不需要分配专用波长来在DWDM环上承载OAM信号。
具有传统BBU群集350的子站点包括外部ROADM 340，其用于从BBU群集插入或分出期望的信道。可以在ROADM上实现“带外”远程OAM系统。同样，该OAM系统是“从”的，并且其配置/操作由BBU群集和/或核心网络的OAM系统远程承载。“带外”是指远程OAM使用的传送协议不由信道承载以传送CPRI数据流的事实。为了能够向/从ROADM和BBU集群的两个主机系统插入和分出OAM信号，可以分配特定的光纤链路以在ROADM的主机系统(ROADM节点)和BBU集群的主机系统(RBS节点)之间传送OAM信号。除了用于信道插入和分出的功能之外，ROADM还可以通过DWDM环执行信道旁路和/或在任一方向上的重定向业务。
支持LTE标准(即，4G)的多个BBU 350可用于构建传统BBU群集。属于这种集群的BBU被配置用于作为单个多任务主机彼此进行通信，该多任务主机可以共享其基带资源以用于数据处理，并且将5G无线电桥接到核心网络，使得可以通过CN向UE提供各种类型的服务。针对BBU群集350实现“带内”和“带外”OAM系统两者，以远程地管理针对5G无线电320和外部ROADM 340两者的OAM操作。
具有传统无线电360的子站点还包括外部ROADM 340，其类似于具有BBU群集的子站点所使用的ROADM。这里，ROADM用于从传统无线电插入或分出期望的信道，并且桥接传统无线电360与支持多λTRX的BBU 310之间的数据传送。该ROADM还配备了“带外”OAM。因为OAM信号必须在DWDM环上承载，所以可以分配具有两个特定波长的专用OAM信道(例如，ROADM上的快速信道)，以在ROADM节点340与支持多λTRX的BBU群集310的主机系统之间双向传送OAM信号。传统无线电子站点可以包括2G/3G/4G网络使用的不同类型的传统无线电。对于每个个体传统无线电，可以实现支持DWDM的单λTRX 352(例如，光子技术实现的DWDM SFP+模块)，以在相应信道上进行通信，该相应信道属于相应的支持多λTRX的BBU 310的多λTRX。
对于具有支持多λTRX的BBU 310的子站点，可以恢复单个BBU与多个传统RRU之间的传统点对多点分流CPRI传送配置，并且BBU310可以直接连接到DWDM环302，而不涉及任何传统DWDM接入设备，例如转发器和阵列波导光栅AWG。与传统收发机(例如，标准SFP+模块)相比，使用多λDWDM TRX有许多优势，例如降低制造成本和能耗、减少多个SFP+占用的前面板空间、以及简化的机械设计以满足电磁兼容性的要求。
继BBU的传统设计之后，还针对每个支持多λTRX的BBU 310实现“带内”OAM处理系统，以远程地管理针对相关传统2G/3G/4G无线电的OAM操作。为了远程地处理针对ROADM的“带外”OAM操作，还可以实现专用OAM远程系统，其可以使用专用于ROAMM节点340的OAM处理的快速信道。
由于用于通过DWDM环构建级联链路链的所有节点都是普通ROADM类型或具有嵌入式ROADM的节点，因此可以实现链路保护过程。这意味着，如果两个相邻节点之间的SMF或用于两个子站点之间的传送链路的SMF被破坏，则可以通过重定向双向业务以在DWDM环上运行保护模式来恢复DWDM环内以工作模式运行的上游数据和下游数据两者的双向业务损耗。这种链路冗余机制确保了在DWDM环上节点和/或子站点之间的上游业务和下游业务两者的安全和稳健传送。
每个多λTRX 70配备有多λDWDM发射机TXi(λk)80和多λ接收机RXj(λl)110。每个单λTRX 352配备有单λDWDM发射机TXj(λ1)和单λ接收机RXj(λl)。索引i＝1，2，...，M和j＝1，2，...，N是光信道标记，其可以静态地分配给属于多λTRX 70和单λTRX 352两者的所有发射机和所有接收机，并且索引k＝1，2，...，m，l＝1，2，...，n且k≠l是波长标记。“m+n”的总和是针对DWDM环302规划的波长总数。针对信道规划，信道总数“M+N”可以等于波长总数“m+n”。
对于发射机信道TXi(λk)和TXj(λl)，根据预定义的信道规划，波长λk和λl可以静态地分配给多λTRX 70和单λDWDM TRX 352两者。对于接收机信道RXi(λk)和RXj(λ1)，在由多λTRX 70的嵌入式ROADM和/或连接单λDWDM TRX 352的独立ROADM 340进行的信道分出操作期间，可以将任何波长λk和λl动态地分配给任何期望的信道。
TXi(λk)被配置为将属于多λTRX的DWDM信道插入到DWDM环中，并进一步传送到属于单λDWDM TRX的DWDM接收机RXi(λk)。
多λTRX 70的光接收机RXj(λ1)110支持从DWDM环302分出DWDM信道，该DWDM信道由单λDWDM TRX 352的光发射机TXj(λl)发射。多λTRX 70的光接收机RXj(λ1)110也支持将不会被分出到多λTRX 70的DWDM信道旁路，并将它们返回到DWDM-环。一般而言，多λTRX 70的光接收机RXj(λ1)110可以具有与光发射机TXi(λk)80相同数量的信道。
每个光接收机RXj(λ1)包括接收机光电二极管RX-PD，并且耦合到可重新配置的光信道分出装置，在该实施例中，该光信道分出装置是双向可重新配置的光信道分出多路复用器ROCDM(2D-ROCDM)。2D-ROCDM包括：OPC；形成第一(‘西’)分出路径114和第二(‘东’)分出路径118的2个，包括用于接收机功率调节的2个可变光衰减器RX-VOA 116、120；分出微环形谐振器130MRR(λ1)。RX-PD可以是能够覆盖整个波段(例如，C波段)的宽带设备，使得RX-PD可以支持经由2D-ROCDM 112将单λDWDM TRX 352中的发射机TXj(λ1)发射的任何期望的波长选择性地分出到多λTRX 70的RXj(λ1)的任何期望的接收机信道。
每个ADM端口72、74经由两个SMF耦合到相应的FWC。每个ADM端口包括3路光环行器，3路光环行器分配输入业务和/或组合输出业务。由于环行器设计的性质，环行器还可以丢弃任何后向传播的信号，以避免从光收发机70分出的信道被回收到DWDM环302中。
可以根据标准化组织规定的专有信道规划和/或标准化DWDM信道规划(例如，ITU-T G.694.1 06/2002)来选择光发射机的中心波长，其属于SMF传输窗口之一，例如C波段或L波段等。可以理解，将由以下来确定信道规划：针对多λTRX 70的TXi(λk)和单λDWDM TRX352的TXj(λj)两者指定的总波长“m+n”，其中具有明确指定的信道间隔，例如100GHz、50GHz、25GHz等。
在多λTRX 70的正常操作期间，只能在西ADM端口或东ADM端口上引导输出光信道。这意味着上游业务和下游业务都应始终在DWDM环302上以相反方向传送。例如，如果系统决定将信道插入到西ADM端口中，则最大衰减将由“东”插入路径90上的右TX-VOA 92来设置，以完全终止波束进入东ADM端口74。类似地，如果系统决定将信道插入到东ADM端口中，则最大衰减将由“西”插入路径86上的左TX-VOA 88来设置，以完全终止波束进入西ADM端口。为了有效地终止不需要的信道进入DWDM环中，TX-VOA用作多λTRX 70的输出波束终止器。
本发明的另一实施例提供了如图10所示的光通信网络370。网络370类似于前一实施例的网络330，其中在核心网络390中添加了网络控制器380和OAM系统。
网络控制器包括基站控制器BSC和无线电网络控制器RNC，其被配置为获得通信网络370的参考光功率。
BBU节点310中的光衰减器控制装置TX-VOA Ctrl 52被配置为接收包括对参考光功率的指示的第三控制信号。
网络控制器380被配置为：获得每个RBS节点310、320、350、360的每个光信道的传输损耗；识别具有最大传输损耗的光信道；并且将参考光功率设置为等于具有最大传输损耗的光信道的光功率。
在实施例中，具有传统BBU群集350的子站点和具有支持多λTRX的BBU 310的子站点通过不同的链路路径进一步连接到回程传送网络和核心网络390，这取决于所使用的移动网络的类型。对于2G移动网络和3G移动网络，可以使用两个级联链路路径A1和A2来将支持多λTRX的BBU 310、BSC/RNC 380和核心网络互连。对于4G移动网络和5G移动网络，两个子站点可以分别经由链路路径B或C直接连接到回程传送网络和核心网络。应当理解，UE可以通过直接集成在5G无线电320和传统无线电360两者中或者作为连接到5G无线电320和传统无线电360两者的外部设备的天线的空中接口(未示出)附接到传统BBU群集和/或支持多λTRX的BBU 310和/或在传统BBU群集和/或支持多λTRX的BBU 310之间进行切换。
在实施例中，网络控制器380被配置为实现根据下面描述的任何实施例的控制光通信网络中的光信道的光功率的方法400、410。
参考图11，本发明的实施例提供了控制光通信网络中光信道的光功率的方法400，该光通信网络包括多个节点，例如上面参考图7至图10描述的RBS 250和光通信网络300、330、370。
该方法包括获得402参考光功率；确定404由节点的光发射机生成的光信道的光功率；向光信道施加406衰减，以将光信道的光功率降低到参考光功率。
在图12中所示的根据另一实施例的方法410中，通过以下方式获得参考光功率：获得412每个节点的每个光信道的传输损耗；识别414具有最大传输损耗的光信道；将参考光功率设置416为等于具有最大传输损耗的光信道的光功率。
本发明的另一实施例提供了控制光通信网络500中光信道的光功率的方法，该光通信网络500包括多个节点310、320、340，如图13所示。该实施例的方法类似于前述实施例的方法400、410。
在光信号在DWDM环302内传播期间，属于特定节点310、320、340的每个个体信道的传输损耗TL可随着旁路节点数量和用于节点互连的光纤长度的增加而增加。在到达相应接收机之后，如图13所示，如果光信道沿着东链路路径(即，顺时针链路路径)或沿着西链路路径(即，逆时针链路路径)传播通过DWDM环级联的节点链，则每个个体信道的总传输损耗也可能显著不同。
考虑例如连接到传统BBU的子站点的ROADM节点A0 340与5G无线电节点A1，A2，...，Ak，320之间的通信。在该示例中，假设旁路这些节点的对应TL分别是TLA0，TLA1，TLA2，...，TLAk，并且由于四个子站点之间的光纤长度导致的TL分别是TLEW、TLWE、TLAB和TLBA；假设子站点内的损耗可以忽略不计。然后，我们观察到，如果传播方向沿着东链路路径，即在工作模式中上游业务的传播方向，则属于A1和Ak的节点/信道可以具有最低TL和最高TL，并且属于节点A1的信道的总传输损耗TLtotal(A1)可以用以下等式来估计：
Ltotal(A1)＝TLEW，
而属于节点Ak的信道的总损耗TLtotal(Ak)可以用以下等式来估计：
TLtotal(Ak)＝TLEW+TLA1+TLA2+，...+TLAk-1。
如果传播方向改变为沿着西链路路径，则节点A1和Ak的总损耗将显著不同，并且可以用以下等式来估计：
TLtotal(A1)＝TLBA+TLWE+TLAB+TLA2+TLA3+，...，+TLAk+TLB0+TLB1+TLB2...，+TLBh
TLtotal(Ak)＝TLBA+TLWE+TLAB+TLB0+TLB1+TLB2...，+TLBh
由于被旁路节点和用于节点互连的光纤长度的TL近似恒定，因此TL的值可以在制造期间校准并且作为工厂库存数据保存在属于节点的存储器设备中。为了实现在DWDM环上传播期间所有信道的光功率的初始均衡，可以使用简单的“静态功率平衡方法”，其包括确定所有信道的参考光功率和根据参考使用TX-VOA针对每个个体信道调整光功率。由于TX-VOA只能调低输出光功率，因此可以选择具有最大TL的信道作为参考信道来设置参考光功率。
TX功率调节的过程可能仅适用于多λTRX，这意味着在正常工作模式和保护模式下，DWDM环上的下游数据不需要功率调节。这是因为由被旁路节点、光纤长度和波束传播方向引起的TL对于例如属于具有传统BBU群集的子站点的节点350和具有传统无线电的子站点360中的所有单λTRX将是相同的。
可以理解，该方法的光功率调节仅可应用于补偿静态损耗源，例如在DWDM环的链路路径中插入和分出节点。该方法可能不能应用于补偿由动态损耗源引起的损耗TL，例如由于环境的显著变化(例如，夏季和冬季的高温差)导致的SMF上的微弯曲引起的损耗。随着操作时间长度的增加，每个个体收发机的光功率可能动态地改变，这主要是由于属于收发机的组件(例如，激光器)的性能下降。因此，可能需要对所有信道的光功率的动态变化进行实时监测，并且还需要实时功率调节以重新平衡所有信道的光功率。
根据本实施例的控制光信道的光功率的方法(该方法可以被认为是“功率下调方法”)，可以用于对DWDM环上传播的所有信道进行“实时”功率调节，这依赖于对远程链路伙伴(即，单λDWDM TRX的接收机RXi(λk))接收的光功率的实时测量。接收机RXi(λk)检测到的光功率信息可以从单λTRX的标准化“诊断监测接口(DMI)”中提取，如SFP MSA，SFF-8472，The Diagnostic Monitoring Interface for Optical Transceivers，Rev 12.2November 21，2014所规定的。DMI是指存储在单λTRX的存储器中的实时诊断信息，其可以包括：例如激光偏置电流、TX输出功率、RX输入功率、模块温度和电源电压的测量结果的实时传感器；控制标志，例如TX禁用、速率选择；状态标志，例如TX故障、RX损耗；警告标志和警报标志，指示实时传感器达到阈值；和专用/特殊应用的客户可写字段。
利用该实施例的方法，DMI信息可以由单λ收发机的主机系统经由其双线串行接口或管理数据输入和输出总线来提取。可以使用远程OAM处理系统来远程提取和/或获取DMI信息。DMI信息可用于指示多λTRX的主机系统利用TX-VOA执行对光功率的调谐。以这种方式，可以实现对多λTRX的动态功率调节。
图14示出了根据另一实施例的控制光通信网络500中光信道的光功率的方法。
在该实施例中，可以在DWDM环302上实现对上游数据的“静态”和“动态”功率调节两者。该过程开始420于对主机系统的启动和/或重启，该主机系统即为配备有多λTRX 70的节点和ROADM。在下一步骤中，该过程调用422被存储在多λTRX和/或ROADM 340的存储器设备103中的库存数据。利用库存数据，可以针对每个发射机信道TXi(λk)80计算424衰减。
如果网络500被配置为运行工作模式426，即上游数据沿着“东链路路径”传播，则该方法包括设置4302D-ROCAM 84的西路径86中的TX-VOA 88上的最大衰减值。然后，通过比较DWDM环内部署的所有节点/站点的总TL并将具有最大TL的节点确定为参考，来确定参考光功率P{Ref}。利用参考功率，使用2D-ROCAM 84的“东路径”90中的TX-VOA 92，为其余节点设置估计的衰减以均衡所有信道的光功率。
如果网络从工作模式切换到保护模式，即波束传播通过“西链路路径”，则该方法包括设置4282D-ROCAM 84的东路径90中的TX-VOA上的最大衰减值。然后通过比较DWDM环内部署的所有节点/站点的总TL、将具有最大TL的节点确定为参考、并使用2D-ROCAM的“西路径”86中的TX-VOA 88来设置其余节点的估计的衰减以均衡所有信道的光功率，来重新确定参考光功率P{Ref}。
为了动态地调节信道的光功率，该方法包括从单λDWDM TRX352的存储器设备中获取432所存储的远程DMI信息；可以获得参考信道(即所有接收机信道RXi(λk)中具有最低光功率的信道)的实时测量的参考光功率P{Ref}。通过比较参考信道和其余光信道之间的衰减差异，该方法使用相应的TX-VOA来补偿多λTRX 70的每个发射机信道TXi(λk)的任何衰减差异。
该方法还包括检查434是否存在显著的光功率变化。这是通过从参考光功率P{Ref}中减去每个个体信道的测量光功率P{RXi(λk)}并将该差与预定阈值Pthr进行比较来完成的。如果功率差小于Pthr，则该方法可以进入具有“休眠时间”T(休眠)436的“待机”状态，“休眠时间”T可以根据需要改变。如果超过了T＝T(休眠)，则将再次执行功率比较。
如果不满足|P{RXi(λk)}-P{Ref}|＜＝Pthr，则该方法包括检查这是否是由于操作模式438的改变(从工作模式到保护模式的改变或者从保护模式到工作模式的改变)而引起的。如果不是，则该方法将仅执行“动态”功率调节以平衡所有信道的光功率。否则，该方法将重新开始并执行“静态”和“动态”功率调节两者。在调用“静态”和“动态”功率调节之前，该方法将首先检查440多λTRX 70的TX-VOA 88、92是否已达到最大调谐范围。如果未达到最大调谐范围，将执行“静态”和“动态”功率调节。如果其中一个TX-VOA超出其调谐限制，则该方法将生成442警报信号以指示对OAM处理系统的功率调节失败，并且将终止。
参考图15，另一实施例提供了控制光通信网络500中光信道的光功率的方法，其中光功率控制也是在支持多λTRX的BBU 310的接收机处执行。
在该实施例中，“调低功率”还用于对多λTRX 70的本地RX-PD的“实时”功率调节，这依赖于所有接收机RXj(λl)110的光功率的实时测量。该方法包括提取和比较RX-PD处的光功率测量值，以识别和指定参考信道，即具有最低光功率的信道。然后，RX-VOA 116、120被配置为调整其余信道上的光功率，直到它们达到与参考信道相同的光功率水平为止。以这种方式，可以动态地平衡存储在RX-PD上的光功率。
可以使用RX-VOA和RX-VOA Ctrl来实现此“调低RX功率”方法。在启动或重启配备有多λTRX 70的系统和/或节点450之后，该方法包括指定默认值，包括设置RX-VOA的最小衰减值以及定义阈值光功率Pthr 452。该方法执行对每个个体信道的光功率的实时测量，确定在相应RX-PD处具有最低光功率的参考信道，并且将最低光功率的值作为参考光功率P(Ref)454。然后通过配置RX-VOA以使其具有适当的衰减，将P(Ref)应用于其余信道456。这是通过从参考光功率P{Ref}中减去每个个体信道的测量光功率P{RXj(λk)}并将该差与预定阈值Pthr进行比较来完成的。如果差值小于Pthr，则该方法进入具有“休眠时间”T(休眠)的“待机”状态458，“休眠时间”T可以根据需要改变。如果超过了T＝Ti(休眠)，则该方法再次重复功率比较。
如果不满足等式|P{RXj(λk)}-P(Ref)|＜＝Pthr中给出的条件，则该方法包括检查RX-VOA是否超出其调谐限制460。
如果未达到RX-VOA的调谐范围的限制，则该过程将重新开始，来测量所有信道的光功率、确定新的参考信道并将所有信道的光功率设置为与该参考信道的光功率相同的光功率。如果RX-VOA超出其调谐范围，则该方法包括生成警报信号以向OAM系统通知故障422并且该方法将终止。

Claims (12)

1.一种光收发机，包括：
光波导；
位于所述光波导的第一端部的第一分插端口和位于所述光波导的第二端部的第二分插端口；
光发射机，操作以生成相应波长的光信道，并耦合到能够重新配置的光信道插入装置，所述能够重新配置的光信道插入装置包括第一光插入路径、第二光插入路径和插入微环形谐振器，所述第一光插入路径包括第一光衰减器，所述第二光插入路径包括第二光衰减器，其中，所述第一光衰减器和所述第二光衰减器能够重新配置为选择性地在所述第一光插入路径和所述第二光插入路径之一中阻挡来自所述光发射机的光信道，并且其中，所述插入微环形谐振器能够重新配置为选择性地将光信道从所述第一光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第一分插端口行进或者将光信道从所述第二光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第二分插端口行进；以及
光接收机，耦合到能够重新配置的光信道分出装置，所述能够重新配置的光信道分出装置包括分出微环形谐振器、第一分出路径和第二分出路径，其中，所述分出微环形谐振器能够重新配置为选择性地将行进自所述第一分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第一分出路径或者将行进自所述第二分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第二分出路径，其中：
所述第一光衰减器和所述第二光衰减器能够在第一状态和第二状态之间重新配置，在所述第一状态中，在所述第一光插入路径中阻挡来自所述光发射机的光信道，在所述第二状态中，在所述第二光插入路径中阻挡来自所述光发射机的光信道；
所述插入微环形谐振器能够在第一状态和第二状态之间重新配置，在所述第一状态中，所述插入微环形谐振器被配置为将光信道从所述第二光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第二分插端口行进，在所述第二状态中，所述插入微环形谐振器被配置为将光信道从所述第一光插入路径插入到所述光波导以朝向所述第一分插端口行进；
所述分出微环形谐振器能够在第一状态和第二状态之间重新配置，在所述第一状态中，所述分出微环形谐振器被配置为将行进自所述第二分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第二分出路径，在所述第二状态中，所述分出微环形谐振器被配置为将行进自所述第一分插端口的光信道从所述光波导分出到所述第一分出路径，并且所述光收发机还包括：
控制器，被配置为接收第二控制信号并使所述第一光衰减器和所述第二光衰减器、所述插入微环形谐振器和所述分出微环形谐振器根据所述第二控制信号在所述第一状态和所述第二状态之间切换，
由此，所述光收发机能够操作为在工作模式和保护模式之间重新配置，这使得能够在无线电基站RBS和光通信网络中实现链路保护机制。
2.根据权利要求1所述的光收发机，包括：
多个光发射机和多个能够重新配置的光信道插入装置，每个光发射机操作以生成多个波长中的相应波长的相应光信道，并且每个光发射机耦合到相应的能够重新配置的光信道插入装置；以及
多个光接收机，每个光接收机耦合到多个能够重新配置的光信道分出装置中的相应的能够重新配置的光信道分出装置。
3.根据权利要求2所述的光收发机，其中，每个能够重新配置的光信道插入装置的第一光衰减器和第二光衰减器还能够重新配置为在所述第一光插入路径和所述第二光插入路径中的另一光插入路径中向相应光信道施加光衰减。
4.根据权利要求3所述的光收发机，还包括：光衰减器控制装置，被配置为生成第一控制信号，所述第一控制信号包括对要在所述光信道插入装置中施加的相应光衰减的指示，其中，每个光衰减取决于相应光发射机生成的相应光信道的光功率并且取决于所述光信道的参考光功率。
5.一种无线电基站RBS节点，包括根据权利要求1至4中任一项所述的光收发机。
6.一种无线电基站RBS，包括：
远程无线电单元RRU，包括第一光收发机；
基带单元BBU，包括第二光收发机；以及
耦合在所述RRU与所述BBU之间的第一光纤链路和第二光纤链路，
其中，所述第一光收发机和所述第二光收发机是根据权利要求1所述的光收发机，
其中，所述第一光收发机的光发射机操作以生成第一波长的光信道，所述第二光收发机的光发射机操作以生成不同于所述第一波长的第二波长的光信道。
7.一种光通信网络，包括双向波分复用WDM环，所述WDM环互连多个第一RBS节点，其中所述第一RBS节点中的任一个均是根据权利要求5所述的RBS节点，所述第一RBS节点中的至少一个第一RBS节点是基带单元BBU，并且所述第一RBS节点中的至少另一第一RBS节点是远程无线电单元RRU。
8.根据权利要求7所述的光通信网络，还包括：经由多个能够重新配置的光分插复用器ROADM连接到WDM环的多个第二RBS节点，其中，每个第二RBS节点包括单波长光收发机，并且其中，所述第二RBS节点中的至少一个第二RBS节点是基带单元BBU，并且所述第二RBS节点中的至少另一第二RBS节点是远程无线电单元RRU。
9.根据权利要求8所述的光通信网络，其中，所述第一RBS节点是5G无线电网络的节点，并且所述第二RBS节点是2G、3G和4G无线电网络之一的节点。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的光通信网络，还包括被配置为获得所述通信网络的参考光功率的网络，并且其中，所述第一RBS节点中的光衰减器控制装置被配置为接收包括对所述参考光功率的指示的第三控制信号。
11.根据权利要求10所述的光通信网络，其中，网络第一控制单元被配置为：
获得所述RBS节点中的每个RBS节点的每个光信道的传输损耗；
识别具有最大传输损耗的光信道；以及
将所述参考光功率设置为等于具有所述最大传输损耗的光信道的光功率。
12.根据权利要求7至9中任一项所述的光通信网络，其中，所述光通信网络是无线电接入网络RAN的前传网络。
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