CN111510240A - 可重构光分插复用器及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种开放、模块化和可扩展的光线路系统，更具体涉及可重构光分插复用器及其操作方法。可重构光分插复用器(ROADM)包括多个互连的ROADM块。每个ROADM块包括入口可切换增益放大器、耦合到入口可切换增益放大器的输出的输出功率检测器以及耦合到入口可切换增益放大器的输出的波长选择开关。每个ROADM块包括耦合到多个ROADM块的波长选择开关的多个分插块。ROADM包括控制器，该控制器被配置为从输出功率检测器接收输出信号功率的指示，并且基于接收到的输出信号功率的指示来调整入口可切换增益放大器的增益和均衡参数。

Description

可重构光分插复用器及其操作方法
分案说明
本申请属于申请日为2018年1月15日的中国发明专利申请No.201810035895.0的分案申请。
技术领域
本申请涉及一种开放、模块化和可扩展的光线路系统。
背景技术
可重构光分插复用器(ROADM)在光线路系统中执行光信号的路由、添加、均衡和分出。ROADM可以包括用于提高光信号功率的放大器。然而，许多通用的光信号放大器具有不均匀的增益特性。例如，放大诸如波分复用信号的宽带光信号的光信号放大器可能不会均等地放大信号的所有波长。对于穿过ROADM中的多个放大器，穿过两个或更多个ROADM，或穿过两个ROADM之间的一个或多个线路放大器的光信号，不均匀放大的累积效应可以导致信号的一些波长具有过大的功率而其他波长具有过小的功率。基于信号的功率光谱密度的反馈均衡可以被应用于平坦化光信号。然而，传统上，这需要在彼此通信的终端设备之间的闭环系统并且共享通用的通信协议，这通常意味着终端设备必须与供应商一致来执行基于反馈的控制。
发明内容
至少一个方面涉及可重构光分插复用器(ROADM)。ROADM包括多个互连的ROADM块。每个ROADM块包括入口可切换增益放大器、耦合到入口可切换增益放大器的输出的输出功率检测器以及耦合到入口可切换增益放大器的输出的波长选择开关(wavelength-selective switch)。ROADM包括耦合到多个ROADM块的波长选择开关的多个分插块。ROADM包括控制器，该控制器被配置为从输出功率检测器接收输出信号功率的指示，并且基于接收到的输出信号功率的指示来调整入口可切换增益放大器的增益和均衡参数。
至少一个方面涉及操作可重构光分插复用器(ROADM)的方法。该方法包括在多个ROADM块的第一ROADM块处在光纤链路上接收波分复用(WDM)光信号。该方法包括使用入口可切换增益放大器放大WDM光信号。该方法包括使用耦合到入口可切换增益放大器的输出的输出功率检测器来检测放大的WDM光信号的输出信号功率。该方法包括由连接到第一ROADM块的控制器基于检测到的输出信号功率来调整入口可切换增益放大器的增益和均衡参数。该方法包括使用第一ROADM块的波长选择开关，将来自放大的WDM光信号的光信道信号发送到多个ROADM块的第二ROADM块。
下面详细讨论这些和其他方面和实现方式。前述信息和以下详细描述包括各个方面和实现方式的说明性示例，并且提供用于理解所要求保护的方面和实现方式的本质和特征的概述或框架。附图提供了说明和对各个方面和实现方式的进一步理解，并且被结合在本说明书中并构成其一部分。
附图说明
附图不旨在按比例绘制。在各个附图中相似的附图标记和标号表示相似的元件。为了清楚起见，并不是每个部件都可以在每个图中被标记。在附图中：
图1是根据说明性实现方式的可配置光分插复用器(ROADM)的框图；
图2是根据说明性实现方式的ROADM的ROADM块的框图；
图3是根据说明性实现方式的用于ROADM中的示例可切换增益放大器的示意图；
图4是根据说明性实现方式的用于ROADM中的示例可切换增益放大器的示意图；
图5是根据说明性实现方式的用于ROADM中的拉曼模块的框图；
图6是根据说明性实现方式的用于ROADM中的波长选择开关的框图；
图7是根据说明性实现方式的用于ROADM中的分插块的框图；
图8是根据说明性实现方式的操作ROADM的示例方法的流程图；以及
图9是示出根据说明性实现方式的可用于实现本文中所描述和示出的系统和方法的元件的计算机系统的通用架构的框图。
具体实施方式
本公开的系统和方法一般涉及具有一个或多个本地反馈控制回路的可重构光分插复用器(ROADM)。ROADM可以在波长层切换波分复用(WDM)系统的流量。例如，ROADM可以添加、分出或路由单个或多个承载数据的波长，而无需将所有WDM光信号信道上的信号从光域转换到电子域，并返回。
ROADM内的本地反馈回路的添加允许ROADM用作光传输线路系统的模块化的可互换部件。传统上，光传输线路系统包括需要每个部件与其他部件通信的端对端专有软件控制，通常将光传输线路系统限于来自单个供应商的设备。这种端到端的依赖关系使替换或升级单个部件变得困难或不可能，除非替换或者实现相同的控制方案(即来自相同的供应商并且被设计为与传统系统一起工作)或者所有其他部件在特定的控制回路中被同时替换。
ROADM本地反馈控制环路可以将跨WDM信号的带宽的总功率和/或功率光谱密度平坦度保持在指定范围内。由于ROADM基于光信号本身的模拟规范控制每个接口处的输出，因此可以在光部件级别处实现互操作性。包括但不限于以下阐述的特征的若干特征使得能够对ROADM进行本地控制。在每个实施例中并不需要所有的特征。
ROADM可以采用可切换增益放大器。放大器可以是各种类型，包括激光放大器块，诸如掺铒光纤放大器、光纤放大器和拉曼放大器。每个放大器可以具有可切换的增益，用于控制光信号的增益和输出功率。可切换增益可以通过使用开关将光信号引导到低增益或高增益放大器路径来实现。可切换增益可以附加地或可选地包括可变增益放大器。
ROADM可以采用所选节点处的噪声加载来将“伪”或“空”光信号添加到未使用的信道。这会创建类似于全信道负载的网络条件。噪声加载提高了瞬变性能，简化了节点级(本地)控制的实现方式，并且允许更容易地监测链路余量，而不必执行光信噪比测量。在ROADM不能在噪声加载信道和使用的信道之间提供足够的隔离的情况下，可以在噪声加载和ROADM端口之间添加额外的波长阻塞器。
ROADM可以包括诸如无源或动态增益均衡器的均衡器或信号平坦化器。由于一些光放大器跨其工作带宽具有不均匀的增益曲线(放大一些波长比其它波长多)，所以可能需要偶尔的信号均衡或“平坦化”以将波分复用光信号的所有信道保持在特定的幅度范围内。
ROADM可以包括功率检测器，其包括用于监测模拟域中的光信号的功率的抽头和光电二极管。功率检测器可以配备为辨别功率光谱密度(每个波长的功率)或仅总功率。ROADM的控制器或光信道监控器可以使用光信号功率测量来调整均衡器的设置和可切换增益放大器的增益，以实现ROADM的接口的指定总功率和平坦度。
ROADM可以由几个块组成。每个块可以包括但不限于一个或多个放大器、开关、多路复用器和/或功率检测器。ROADM的每个块可以在本地控制总功率和平坦度，而且没有块之间的软件依赖性。因此，每个块可以配备有用于控制目的的监测能力，诸如之前描述的功率检测器。控制器(单个中央控制器或每个块中的单独控制器)可以从功率检测器接收功率测量，并适当调整放大器和均衡器设置。
图1是根据说明性实现方式的可重构光分插复用器(ROADM)100的框图。ROADM 100包括三个ROADM块110a-110c(统称为“ROADM块110”)。在一些实现方式中，ROADM 100可以包括更多或更少的ROADM块110。ROADM 100包括三个分插块120a-120c(统称为“分插块120”)。在一些实现方式中，ROADM 100可以包括更多或更少的分插块120。ROADM 100包括用于协调ROADM 100及其部件的操作的控制器140。在一些实现方式中，ROADM 100可以可选地包括光纤混洗面板130。光纤混洗面板130可以包括用于简化ROADM 100的布线的无源光连接器；然而，可以直接在ROADM块110和分插块120之中路由电缆，而不使用光纤混洗面板。
每个ROADM块110经由光纤链路115a-115c(统称为“光纤链路115”)在光传输部分(OTS)连接上连接到下一跳网络元件。每个ROADM块110可以在光纤链路115上发送和接收波分复用(WDM)光信号。每个ROADM块110可以解复用在其光纤链路115处接收到的WDM光信号，并且将每个单独的光信道信号传送到适当的目的地；例如另一个ROADM块110或分插块120a。类似地，每个ROADM块110可以从其他ROADM块110和分插块120接收单独的光信道信号，将它们复用成WDM光信号，并且在光纤链路115上传送WDM光信号。
每个分插块120可以经由光纤链路125a-125c(统称为“光纤链路125”)发送和接收单独的分插光信道信号。ROADM 100可以将在光纤链路125处接收到的单独光信道信号添加到从光纤链路115之一传送的WDM光信号。类似地，ROADM 100可以从在光纤链路115之一处接收到的WDM光信号中分离单独的光信道信号，并且经由光纤链路125传送单独的光信道信号。
因此，ROADM 100可以执行但不限于四个基本功能：(1)相同方向表达功能(例如，将光信道信号从光纤链路115a传输到光纤链路115c)；(2)不同方向表达功能(例如，将光信道信号从光纤链路115a传输到光纤链路115b)；(3)将光信道信号添加到WDM光信号(添加功能)；以及(4)从WDM光信号中分出单独的光信道信号(分出功能)。ROADM 100可以执行诸如光信号功率检测、光信号放大以及光信号均衡等的附加功能，并且还可以包括光信号总功率和功率光谱密度的闭环反馈控制。下面参照图2-图9进一步详细描述便于它们的这些附加功能和结构。
ROADM 100可以是无色无方向无竞争的架构。无色意味着ROADM 100可以在任何端口上发送或接收任何波长。无方向意味着ROADM 100可以跨任何连接的光纤路径(也称为度)路由波长。无竞争意味着如果光信号被指定不同的光纤路径，则ROADM 100可以添加或者分出具有相同波长的两个光信号(即，光信号不会阻挡具有相同波长的另一个光信号)。
控制器140可以协调ROADM 100及其部件的功能。在一些实现方式中，控制器140可以包括单个中央处理单元，其可以监测和控制包括ROADM块110和分插块120的ROADM 100的每个模块或块。在一些实现方式中，控制器140可以包括对每个块或模块本地的分布式处理器，用于执行块或模块的本地监测和控制。在一些实现方式中，控制器140可以包括中央和分布式部件的组合。控制器140可以被实现为或包括一个或多个计算机系统，诸如下面关于图9更详细描述的计算机系统900。
图2是根据说明性实现方式的ROADM 100的ROADM块110的框图。ROADM块110包括ROADM模块205和线路模块210。ROADM块110可以可选地包括拉曼放大器模块215，用于放大在光纤链路115上接收的进入WDM光信号。ROADM块110可以将WDM光信号解复用成单个光信道信号，并在光纤链路220a和220b(统称为“光纤链路220”)上将它们发送到另一个ROADM块110或分插块120。ROADM块110可以将在来自其他ROADM块110或分插块120的光纤链路220上接收的光信道信号复用为第二WDM光信号，并且经由光纤链路115传送第二WDM光信号。
ROADM模块205包括一个或多个波长选择开关(WSS)块225a和225b(统称为“WSS块225”)。WSS块225可以将WDM光信号解复用为单独的光信道信号。WSS块225可以将任何单独的光信道信号路由到任何端口。WSS块225也可以将单独的光信道信号复用成WDM光信号。在一些实现方式中，ROADM 100可以处理多于一个频率或波长波段的光信号。在一些实现方式中，ROADM 100可以处理C波段和L波段两者中的光信号。ROADM模块205可以包括用于复用和解复用C波段光信道信号的WSS块225a，以及用于复用和解复用L波段光信道信号的WSS块225b。在包括多个WSS块225的ROADM模块205的实现方式中，ROADM模块205可以包括复用器/解复用器(MUX)(也被称为C/L波段分离器/组合器)230。MUX 230可以复用和解复用在不同频带中承载光信道信号的两个或更多个WDM光信号。
在一些实现方式中，ROADM模块205可以可选地包括一个或多个噪声放大器235a和235b(统称为“噪声放大器235”)。噪声放大器235可以将“伪”或“空”光信号添加到WSS块225的一个或多个未使用的端口。在ROADM 100可以处理两个频带中的光信号的实现方式中，每个WSS块225可以与噪声放大器235相关联，其可以产生由WSS块225处理的频带中的光信号。下面参照图6更详细地讨论WSS块225和噪声放大器235。
线路模块210包括一个或多个出口放大器240a和240b(统称为“出口放大器240”)以及一个或多个入口放大器245a和245b(统称为“入口放大器245”)。出口放大器240放大外出的WDM光信号。入口放大器245放大进入的WDM光信号。在一些实现方式中，ROADM 100可以处理多于一个频率或波长波段的光信号。在一些实现方式中，ROADM 100可以处理C波段和L波段两者中的光信号。线路模块210可以包括用于放大外出的C波段WDM光信号的出口放大器240a和用于放大外出的L波段WDM光信号的出口放大器240b。类似地，线路模块210可以包括用于放大进入的C波段WDM光信号的入口放大器245a和用于放大进入的L波段WDM光信号的入口放大器245b。在包括多个出口放大器240和入口放大器245的线路模块210的实现方式中，线路模块120可以包括MUX250和MUX260，用于复用和解复用在不同频带中承载光信道信号的两个或更多个WDM光信号。出口放大器240和入口放大器245可以是可切换增益放大器，诸如下面关于图3和图4进一步详细描述的那些。
在一些实现方式中，线路模块210可以可选地包括光时域反射仪(OTDR)260和光监控信道(OSC)262。OTDR 260可以使用光时域反射测量来检测和定位沿着光信道(包括在ROADM 100之外的光纤链路上)的不连续。例如，损坏或切断的光纤在折断(这将反射在光纤中传播的光信号的一部分)处将具有不连续的折射率。OTDR 260可以检测反射并因此检测不连续。OTDR 260可以测量在传输测试信号和接收所得到的反射之间所经过的时间，并且基于通过光纤的光速来计算至不连续的距离。
OSC 262是ROADM 100中的设备，其可以使用可能在ROADM100放大器的带宽之外的附加波长发送和接收关于线路上的光信号的信息并且用于交换在光纤链路的每个终端处的设备的状况。
在一些实现方式中，线路模块210可以可选地包括一个或多个光信道监控器(OCM)265a和265b(统称为“OCM 265”)。OCM 265可以测量光信道的波长、功率和光信噪比(OSNR)，而无需直接查看信道承载的比特序列。在一些实现方式中，OCM 265可以从诸如下面关于图3描述的功率检测器305的光信号功率检测器接收光信号功率测量。OCM 265和控制器140可以使用测量的光信号功率来确定是否对穿过ROADM块110的光信号采用均衡。在一些实现方式中，线路模块210可以包括用于穿过线路模块210的每个信号频带的OCM 265。在一些实现方式中，OCM 265a可以监测C波段光信号，并且OCM 265b可以监测L波段光信号。
在一些实现方式中，线路模块210可以可选地包括拉曼放大器模块215。拉曼放大器模块215可以放大在光纤链路115上接收或传送的信号。拉曼放大器模块215在下面关于图5进一步详细描述。
图3是根据说明性实现方式的用于ROADM 100中的示例可切换增益放大器300的示意图。可切换增益放大器300可以用作出口放大器240、入口放大器245，或者作为下面参照图7进一步描述的分插块120的放大器阵列710的一个放大器。可切换增益放大器300可以放大具有各种增益水平的光信号，并且在一些实现方式中也可以应用均衡。可切换增益放大器300包括低增益路径和高增益路径。可切换增益放大器300另外包括平坦增益路径和动态增益均衡路径。可切换增益放大器300可以在各种增益模式之间切换。
可切换增益放大器300在输入305处包括输入功率检测器310。输入功率检测器310可以包括抽头和光电检测器。抽头可以在输入305处分离输入光信号的一小部分，并将其引导至光电检测器。光电检测器可以包括光电二极管或其他光敏半导体、传感器或设备。在一些实现方式中，输入功率检测器305可以辨别功率光谱密度。也就是说，输入功率检测器310可以确定WDM光信号的不同波长处的功率水平。在一些实现方式中，输入功率检测器310只能辨别总功率密度。
在一些实现方式中，可切换增益放大器300可以在ROADM 100的边缘上；即，可切换增益放大器300的输入305可以直接连接到光纤链路115。在这样的实现方式中，输入功率检测器310实际上在ROADM 100的输入处，并且可以用于确保在光纤链路115处的进入信号在幅度和平坦度的预期参数内。如果进入的光信号不在这些参数内，则控制器140和/或光信道监控器265可以确定ROADM 100之外的某些事物(例如，光纤链路115或共享光纤链路115的远程设备)已经发生故障。OSC/OTDR 260可能能够提供关于故障及其位置的附加信息。控制器140和/或光信道监控器265可以发出指示涉及光纤链路115或光纤链路115上的相邻网络元件的可能问题的警报。
可切换增益放大器300包括开关315、320、325和330。开关315、320、325和330可以将光信号路由通过低或高增益放大器块，并且通过均衡或非均衡衰减器。第一开关315可将光信号路由到第一阶段低增益放大器块335或高增益放大器块340。第二开关320可以从所选第一阶段放大器块接收光信号并将其路由到波长阻塞器345或可变光衰减器(VOA)350。
波长阻塞器345可以通过选择性地衰减一个或多个波长来均衡光信号。将波长阻塞器345放置在第一和第二增益阶段之间可以相对于在第二增益阶段之后的放置保持输出功率。将波长阻塞器345放置在第一和第二增益阶段之间也可以通过将跨度损耗与波长阻塞器345插入损耗混合来使光信噪比损失最小化。然而，在一些实现方式中，波长阻塞器345可以放置在第一和第二增益阶段之前或之后。波长阻塞器345是光谱选择设备，其能够以指定的频率分辨率跨一定频率范围提供给定的衰减(或甚至完全阻断)。
第三开关325可以从所选的衰减器接收光信号，并将其路由到第二阶段低增益放大器块355或高增益放大器块360。第四开关330可以从所选的第二阶段放大器块接收光信号并将其路由到输出370。可切换增益放大器300包括输出功率检测器365。输出功率检测器365类似于输入功率检测器310。输出功率检测器365包括抽头和光电检测器。抽头可以将来自输出370的输入光信号的一小部分分离并将其引导至光电检测器。光电检测器可以包括光电二极管或其他光敏半导体、传感器或设备。在一些实现方式中，输出功率检测器365可以辨别功率光谱密度。也就是说，输出功率检测器365可以确定WDM光信号的不同频率分量的功率水平。在一些实现方式中，输出功率检测器365只能辨别总功率密度。
在一些实现方式中，放大器335、340、355和360中的一个或多个可以是激光光放大器，例如掺铒光纤放大器(EDFA)。在一些实现方式中，放大器可以包括掺杂有过渡金属或其他稀土元素的介质。可切换增益放大器300可以包括分别在低增益路径和高增益路径中具有不同增益的EDFA。EDFA和类似的放大器可以不具有完美的线性增益曲线。换句话说，当放大具有有限带宽的光信号时，放大器可以比其他光信号多放大光信号的一些波长。使用多个相似的串联放大器放大光信号而不进行均衡可以导致信道功率的较大累积差异。因此，在放大器处执行信号的均衡可以是有益的。在一些实现方式中，输出功率检测器365可以辨别功率光谱密度。使用功率光谱密度信息，控制器140和/或OCM 265可以确定是否期望平坦化或均衡光信号。将波长阻塞器345切换到电路中的决定涉及在改善光信号平坦度与由波长阻塞器引起的光信号的衰减之间的折衷。如果控制器140和/或OCM 265确定期望光信号平坦，则可以设置开关320和325以将光信号路由通过波长阻塞器345。然后，控制器140和/或OCM 265可以控制波长阻塞器345将所需的波长选择性衰减施加到光信号上。在一些实现方式中，可以控制均衡，以跨WDM光信号的所有信道保持增益平坦度为1dB。如果控制器140和/或OCM 265确定均衡不是必需的，则控制器140和/或OCM 265可以将光信号路由通过可变光衰减器350，或者绕过波长阻塞器345和VOA 350两者。然后，控制器140和/或OCM 265可以设置可变光衰减器350以将光信号衰减所期望的量，包括可能的零衰减。
控制器140和/或OCM 265可以促进各种控制模式。在一些实现方式中，ROADM 100可以具有“设置并忘记”控制模式，其中放大和均衡参数在安装或初始化时被设置，并且在ROADM 100的寿命期间保持恒定或者直到修改、升级、或修理改变ROADM 100的硬件配置或响应。如图6中关于噪声加载放大器235详细讨论的那样，设置并忘记控制模式可以受益于噪声加载。在一些实现方式中，ROADM 100可以具有连续的或实时的控制模式。在连续控制模式中，控制器140和/或OCM 265可以接收两个或更多个实时输入；例如来自每个输入功率检测器305和输出功率检测器365。如果进入的WDM光信号不在预期的参数内，则控制器140和/或OCM 265可以监测输入功率检测器305并发送警报或警告；例如，光信号总功率太低或功率光谱密度跨其带宽太不均匀。控制器140和/或OCM 265可以监测输出功率检测器365并且通过改变可切换增益放大器300的增益和均衡来应用反馈来将输出信号功率限制为用户定义的功能。用户定义的功能可以指定所期望的输出光信号功率分配。在一些实现方式中，用户功能可以被指定为功率对波长、功率对波长的倒数、功率对波长的平方或功率和波长/频率之间的任何其它一对一映射。连续控制模式也可以受益于噪声加载，如下面将关于图6中的噪声加载放大器235详细讨论的，其可以改善可切换增益放大器300的瞬变响应和线性度。在其中链路是由与软件定义的网络控制器交互操作的配置下，控制方案如下。SDN控制器将链路(具有诸如放大器、ROADM、MCS的部件)配置为诸如增益、功率光谱密度目标、要打开的光谱槽的参数。然后通过遥测监测链路。链路条件(由于光纤切断或光纤损耗的显著变化)的任何显著变化都会导致经过链路的流量沿着不同的路径重新路由。然后控制器将重新优化链路的参数设置，并且在重新配置时，将之前的流量切换回到链路上。重新优化将依赖于通过放大器的输入和输出功率监控器以及通过任何拉曼增益信号(在拉曼放大用于跨度的子集的情况下)导出的光纤损耗的估计。这些反过来又会导致链路的新的优化发射功率的导出。
放大器335、340、355和330可以是固定增益或可变增益放大器。使用可变增益放大器可以提供更精确的增益设置；然而，固定增益放大器可以更简单、更便宜并且更高效。在一些实现方式中，固定增益低增益放大器335和355可以提供约15dB的增益。在一些实现方式中，固定增益高增益放大器340和360可以提供约22dB的增益。在一些实现方式中，可变增益低增益放大器335和355可以提供约10-18dB的增益。在一些实现方式中，可变增益高增益放大器340和360可以提供约16-24dB的增益。在不脱离本公开的范围的情况下，可以根据具体设计适当地选择其他增益值。包括可变增益放大器的可切换增益放大器300的实现方式可以不需要可变光衰减器350。在这样的实现方式中，可切换增益放大器可以具有简化的设计，诸如下面关于图4描述的可切换增益放大器400的设计。
图4是根据说明性实现方式的用于ROADM 100中的示例可切换增益放大器400的示意图。可切换增益放大器400类似于可切换增益放大器300，但不同之处在于其仅具有波长阻塞器445，但不具有可变光衰减器。可切换增益放大器400可以用作出口放大器240、入口放大器245，或者作为放大器阵列710的放大器，如下面关于图7进一步描述的。可切换增益放大器400可以使用各种增益水平放大光信号，并且在一些实现方式中，也应用均衡。可切换增益放大器400可以在低增益路径和高增益路径之间切换，并且包括用于对光信号执行波长选择性衰减的波长阻塞器445。
可切换增益放大器400包括输入功率检测器410。输入功率检测器410可以包括抽头和光电检测器。抽头可以将来自输入405的输入光信号的一小部分分离并将其引导至光电检测器。光电检测器可以包括光电二极管或其他光敏半导体、传感器或设备。在一些实现方式中，输入功率检测器410可以辨别功率光谱密度。也就是说，输入功率检测器410可以确定WDM光信号的不同频率分量的功率水平。在一些实现方式中，输入功率检测器410只能辨别总功率密度。
可切换增益放大器400包括开关415、420、425和430。开关415、420、425和430可以将光信号路由通过低或高增益放大器块，并通过波长阻塞器445。第一开关415可以将光信号路由到第一阶段低增益放大器块435或高增益放大器块440。第二开关420可以从所选的第一阶段放大器块接收光信号并且将其路由到波长阻塞器445。波长阻塞器445可以类似于上面关于图3所讨论的波长阻塞器345。
第三开关425可以从波长阻塞器445接收光信号，并将其路由到第二阶段低增益放大器块455或高增益放大器块460。第四开关430可以从所选的第二阶段放大器块接收光信号并将其路由到输出470。可切换增益放大器400包括输出功率检测器465。输出功率检测器465可以类似于输入功率检测器410。输出功率检测器465可以包括抽头和光电检测器。抽头可以将来自输出470的输入光信号的一小部分分离并将其引导至光电检测器。光电检测器可以包括光电二极管或其他光敏半导体、传感器或设备。在一些实现方式中，输出功率检测器465可以辨别功率光谱密度。也就是说，输出功率检测器465可以确定WDM光信号的不同频率分量的功率水平。可切换增益放大器400的部件的控制可以类似于上面关于可切换增益放大器300所描述的，包括增益路径选择、波长阻塞器445的控制以及ROADM 100之外的故障检测。
图5是根据说明性实现方式的用于ROADM 100中的拉曼放大器模块215的框图。拉曼放大器模块215可以放大光纤链路115上的进入和/或外出的信号。拉曼放大器模块215包括输入功率检测器505、经由耦合器515耦合到光纤线路的光源510以及输出功率检测器520。拉曼放大器模块215可以在光纤链路525上将放大的光信号发送到线路模块210。
拉曼放大器模块215可以使用光纤或其他拉曼活性介质中的受激的拉曼散射来放大光信号。光源510可以以与要放大的信号的波长稍微偏移的特定波长发射光。光源510可以是诸如激光的单色或窄带宽光源。在一些实现方式中，拉曼放大器模块215可以包括反向泵浦拉曼增益块。可以使用耦合器515将来自光源510的光泵入光纤链路115的光纤中。在一些实现方式中，耦合器515可以沿着朝向光纤链路115的方向引导泵浦光，其中受激的拉曼散射可以发生。在一些实现方式中，耦合器515可以沿着朝向光纤链路525的方向引导泵浦光，其中受激的拉曼散射可以发生。在一些实现方式中，拉曼放大器模块215可以包括专用长度的光纤或与光纤链路115和525分离和不同的用于执行拉曼放大的其它介质。拉曼放大器模块215的增益可以通过调整光源510的波长和/或强度来控制。
输入功率检测器505可以用于监测光纤链路115上的进入信号是否在预期的幅度和平坦度参数内。在包括拉曼放大器模块215的ROADM 100的实现方式中，输入功率检测器505可以监测ROADM 100的输入和/或输出。如果由输入功率检测器505测量的输入信号足够偏离预期的参数，则控制器140和/或光信道监控器265可以确定ROADM100之外的某些事物(例如，光纤链路115或共享光纤链路115的远程设备)已经发生故障。OSC/OTDR 260可以能够提供关于故障及其位置的附加信息。控制器140和/或光信道监控器265可以发出指示涉及光纤链路115或光纤链路115上的相邻网络元件的可能问题的警报。
输出功率检测器520可以测量在光纤链路525上传送到线路模块210的输出光信号。基于由输出功率检测器520测量的功率，控制器140和/或光信道监控器265可以调整光源510来设置在光纤链路515上传送的光信号的功率。
图6是根据说明性实现方式的用于ROADM 100中的波长选择开关(WSS)块225的框图。WSS块225可以将在光纤链路605上从线路模块210接收的WDM光信号解复用成在光纤链路220上传送的单独的光信道信号。WSS块225可以将任何单独的光信道信号路由到任何端口。WSS块225还可以将在光纤链路220上接收到的光信道信号多路复用成在光纤链路605上传送的WDM光信号。WSS块225包括输入功率检测器610、WSS 615和输出功率检测器620。在图6所示的实现方式中，功率检测器610和620构建在WSS块225中。然而，在一些实现方式中，功率检测器610和620是WSS块225外部的离散单元。在一些实现方式中，WSS 615可以是1×20、1×24或1×32光开关。
WSS块225可以包括一个或多个光衰减器625，用于衰减光纤链路605或光纤链路220中的一个或两个上的光信号。光衰减器625可以具有固定的或可变的衰减，并且可以通过控制器140和/或光信道监控器265被切换进入或离开电路。控制器140和/或光信道监控器265可以基于由功率检测器610和620指示的光功率水平来切换或调整光衰减器625的衰减。如果功率检测器610或620中的一个测量进入到WSS块225的、功率水平高于或低于预期值的信号的光功率水平，则控制器140还可以提供警报。这样的偏差测量可以表明在ROADM100的另一个部分中发生故障。
在一些实现方式中，每个WSS块225可以包括可以连接到WSS615的每个未使用端口的噪声加载放大器235。噪声加载放大器235可以向WSS615的每个未使用端口注入“空”或“伪”信号。在一些实现方式中，噪声加载放大器235可以按照每个噪声加载放大器模块的两个、四个、八个或者其它数目的噪声加载放大器235的阵列来实现。每个噪声加载放大器235可以耦合到WSS 615的端口。噪声加载可以改善ROADM 100的线性度和瞬变响应，并且可以有助于促进ROADM100部件的设置并忘记控制。
光放大器的增益可以取决于输入信号的幅度和带宽而变化。例如，放大WDM光信号的光放大器的响应可以取决于是否占用WDM光信号的全部或仅一部分可能信道而变化。使用放大的自发发射(ASE)的噪声加载可以占用传输链路中的空光谱。这可以产生链路在满载情况下的非线性损失的精确估计(只要实现噪声与功率光谱密度相匹配，尽管光谱形状不同)。对于每个ROADM块110，该噪声源可以在发射节点处以开环的掺铒光纤放大器(EDFA)来实现。在每个ROADM块110(其中流量被添加和分出)处，ASE噪声可以被过滤掉，并在面向WSS块225的下一个行处被再次添加。
通过采用噪声加载来填充未使用的信道并维持对于放大器呈现完全的WDM光信号，在光信道填满时，放大器的性能可以在ROADM 100的整个寿命上保持恒定和可预测并且ROADM 100达到满容量，并且响应于瞬时的光信道信号出现和消失。
在安装时噪声加载ROADM 100的未使用光信道允许设置放大器参数，使得期望的输出光信号功率幅度和平坦度可以在ROADM 100的整个寿命上保持相对恒定，而不管信道负载随时间增加。在一些实现方式中，这可以允许设置并忘记操作，其中放大器参数在安装ROADM 100时被设置，并且保持不变，除非硬件故障或其他问题需要ROADM 100的重新校准。
噪声加载还可以帮助ROADM响应于瞬变光信道信号出现和消失而保持恒定和可预测的性能。关于(b)，在没有噪声加载的情况下，向WDM光信号添加(或移除)光信道信号可以改变WDM光信号的明显的幅度或平坦度。放大WDM光信号的光放大器的响应可以由于该瞬变而移位，使得ROADM 100的输出可以偏离期望的光功率幅度和平坦度。然而，利用噪声加载，新的光信道信号简单地替换了由噪声加载放大器235先前保持的伪信号，并且WDM光信号保持相同的幅度和平坦度，而不考虑添加的信道。这可以减轻瞬变的影响并且保持放大器的增益，并且因此ROADM 100的输出相对恒定，而不考虑信道负载改变。
噪声加载还允许光信道监控器265对光信噪比(OSNR)的增强监测。WDM光信号的品质因数(Q)的变化可以取决于被占用信道的比例和OSNR两者。利用噪声加载，WDM光信号的所有信道都呈现为满，因此Q中的任何改变将主要由OSNR的改变引起。因此，噪声加载可以促进非侵入式的瞬时OSNR监测。监测OSNR允许ROADM 100跟踪包括线路模块210的其单独部件的老化。
图7是根据说明性实现方式的用于ROADM 100中的分插块120的框图。分插块120可以在光纤链路220上接收光信道信号，放大它们，并将它们路由到光纤链路125。从WDM光信号中分出单独的光信道信号可以被称为分出功能。分插块120可以在光纤链路125上接收光信道信号，放大它们，并将它们路由到光纤链路220。将单独的光信道信号添加到WDM光信号可以被称为添加功能。分插块120可以包括一个或多个放大器阵列710a和710b(统称为“放大器阵列710”)以及一个或多个多播开关720。在一些实现方式中，放大器阵列710可以具有模块化设计，其中在放大器阵列模块上的每个方向中有两个、四个、或八个放大器。放大器阵列710的每个放大器可以实现高达23dB的增益，这可以支持大量的分插端口和更高的波特率终端光学器件。每个放大器阵列710可以在每个放大器的输入和输出处包括光功率检测器715a或715b(统称为“光功率检测器715”)。多播开关720可以在每个端口处包括光功率检测器725。
放大器阵列710的每个放大器可以是如上面关于图3或图4所描述的可切换增益放大器300或400。在一些实现方式中，每个放大器可以是包括低增益和高增益路径的可切换增益放大器300或者400的简化版本，但不包括诸如波长阻塞器345的波长阻塞器。在一些实现方式中，每个放大器可以包括诸如VOA 350的可变光衰减器。在一些实现方式中，每个放大器可以包括可变光衰减器和仅单个增益路径。光功率检测器715可以测量每个放大器之前和之后的光信号的功率。控制器140可以调整单独放大器的增益，以将在光纤链路220上发送和接收的分插信号保持在期望的幅度。在一些实现方式中，控制器140可以使用光纤链路220上的进入的光信号功率的测量来确定ROADM100中的其他地方是否存在故障。
放大器阵列710的放大器可以不需要均衡，因为与ROADM块110的出口和入口放大器不同，分插块120不处理WDM光信号，而是处理相对较窄的波段光纤链路。此外，经过分插块120的光信号可以不会经历级联的光放大器，这会混合放大器的波长相关效应。相反，经过分插块120的光信号可以仅在离开光线路系统之前或者在加入光线路系统之后穿过单个放大器阶段。相反，当WDM光信号经过ROADM100时，其可以穿过两个或更多个光放大器(例如，在ROADM块110a和ROADM块110c中)。如果WDM光信号在没有均衡的情况下经过多个ROADM100，则WDM光信号的不同波长之间的功率差可以导致单个光信道信号具有太高或太低的功率。
多播开关720可以包括在光开关730的每个端口处的一个或多个光开关730a和730b(统称为“光开关730”)和光功率检测器725a或725b(统称为“光功率检测器725”)。在一些实现方式中，光开关730可以是4×32光开关。多个光开关730可以组合用于整个16×32开关。在一些实现方式中，具有不同数目的输入和输出的其他数目的光开关730可以被组合以创建不同的多播开关720配置。
在一些实现方式中，多播开关720可以包括可变光衰减器。光功率检测器725可以测量每个放大器之前和之后的光信号的功率。控制器140可以调整单独放大器的增益，以保持在光纤链路125上发送和接收的分插信号处于期望的幅度。在一些实现方式中，控制器140可以使用在光纤链路125上进入的光信号功率的测量来确定沿着光纤链路125来自ROADM 100下游的设备是否发生了故障。
在一些实现方式中，可以仅需要在分插块120的边缘处具有光功率检测器。也就是说，可以仅需要在光纤链路220和光纤链路125的接口处或附近包括光功率检测器715和725。在该配置中，控制器140可以基于来自光功率检测器715和725的测量和控制器140对光开关730的切换状态的知识来设置每个信道的增益和衰减参数。
图8是根据说明性实现方式的操作ROADM 100的示例方法800的流程图。方法800包括在第一ROADM块110处接收波分复用(WDM)光信号(阶段810)。方法800可以可选地包括使用耦合到第一ROADM块的入口可切换增益放大器的输入的输入功率检测器检测WDM光信号的输入信号功率(阶段820)。方法800可以可选地包括由ROADM的控制器确定输入信号功率的指示在指定的光功率范围之外(判定框830)。如果输入信号功率在指定光功率范围之外，则方法800包括由控制器发出警报(阶段840)。如果输入信号功率在指定光功率范围之内，则方法800进行到阶段850。方法800包括使用入口可切换增益放大器放大WDM光信号(阶段850)。方法800包括使用耦合到入口可切换增益放大器的输出的输出功率检测器来检测放大的WDM光信号的输出信号功率(阶段860)。方法800包括通过连接到第一ROADM块的控制器基于检测到的输出信号功率调整入口可切换增益放大器的增益和均衡参数(阶段870)。基于阶段870中的选择，方法800包括在阶段850中设置入口可切换增益放大器的增益和均衡参数。方法800包括使用第一ROADM块的波长选择开关来将来自放大的WDM光信号的光信道信号发送到多个ROADM块的第二ROADM块(阶段880)。
方法800包括在第一ROADM块110处接收波分复用(WDM)光信号(阶段810)。ROADM块110可以在光纤链路115上接收WDM光信号。在一些实现方式中，方法800可以包括利用耦合在ROADM块110和光纤链路115之间的拉曼放大器来放大WDM光信号。
方法800可以可选地包括使用耦合到第一ROADM块的入口可切换增益放大器的输入的输入功率检测器来检测WDM光信号的输入信号功率(阶段820)。在一些实现方式中，WDM光信号可以在ROADM块110的可切换增益放大器(诸如，可切换增益放大器300或400)处被接收。输入功率检测器310或410可以检测WDM光信号的光信号功率。在一些实现方式中，方法800可以包括利用耦合在ROADM块110和光纤链路115之间的拉曼放大器来放大WDM光信号。在包括拉曼放大器的ROADM实现方式中，拉曼放大器模块215可以包括用于检测WDM光信号的输入信号功率的输入功率检测器505。
方法800可以包括由ROADM的控制器确定输入信号功率的指示在指定光功率范围之外(判定框830)。在一些实现方式中，控制器140或光信道监控器265可以接收测量的光功率水平并且确定WDM光信号是否在绝对功率幅度和功率光谱密度的可接受参数内。如果输入信号功率在指定光功率范围之外，则方法800包括由控制器140或光信道监控器265发出警报(阶段840)。在一些实现方式中，第二ROADM块110可以使用光时域反射仪(OTDR)260来监测光纤链路115的状况。OTDR可以监测沿着链路的光纤链路115和远程设备的状况，并且，在发生链路故障的情况下，提供包括故障位置的通知。如果控制器140或光信道监控器265由于在判定框830处确定的在指定值外的输入光功率而发出警报，则该警报可以包括关于由OTDR 260确定的光纤链路的状况的信息。如果输入信号功率在指定光功率范围内，则方法800进行到阶段850。
方法800包括使用入口可切换增益放大器放大WDM光信号(阶段850)。ROADM块110可以利用诸如可切换增益放大器300或400的可切换增益放大器来放大WDM光信号。基于在下面的阶段860处检测到的输出光信号功率，控制器140或光信道监控器265可以在下面的阶段870处调整可切换增益放大器300或400的增益参数(包括选择低增益路径或高增益路径)。在一些实现方式中，控制器140或光信道监控器265可以调整可切换增益放大器300或400的均衡参数。
方法800包括使用耦合到入口可切换增益放大器的输出的输出功率检测器来检测放大的WDM光信号的输出信号功率(阶段860)。ROADM块110的可切换增益放大器300或400可以包括输出功率检测器365或465。在一些实现方式中，输出功率检测器365或465可以检测总功率幅度或功率光谱密度(即，每个波长处的功率)。输出功率检测器365或465可以将输出信号功率的指示发送到控制器140或光信道监控器265。在一些实现方式中，输出信号功率的指示可以包括关于功率光谱密度的信息。
方法800包括通过连接到第一ROADM块的控制器基于检测到的输出信号功率来调整入口可切换增益放大器的增益和均衡参数(阶段870)。控制器140或光信道监控器265可以接收来自输出功率检测器365或465的输出信号功率的指示。基于阶段870中的选择，方法800包括调整阶段850中的入口可切换增益放大器的增益和均衡参数。控制器140或光信道监控器265可以使用该信息来选择用于阶段850中的放大的低增益路径或高增益路径。在一些实现方式中，可切换增益放大器300或400可以包括波长阻塞器345以补偿光放大器的基于波长的非线性。控制器140或光信道监控器265可以调整波长阻塞器的均衡参数，使得其选择性地衰减WDM光信号的特定波长。在一些实现方式中，控制器140或光信道监控器265可以使用功率光谱密度信息来设置波长阻塞器345以将平坦化或均衡化应用于光信号以实现放大信号的期望平坦度；例如，控制器140或光信道监控器265可以设置波长阻塞器345以跨信号带宽保持1dB的输出信号平坦度。在一些实现方式中，可切换增益放大器300或400还可以包括可变光衰减器350。控制器140或光信道监控器265可以调整可变光衰减器350以微调入口可切换增益放大器300的全部增益。
方法800包括使用第一ROADM块的波长选择开关将来自放大的WDM光信号的光信道信号发送到多个ROADM块的第二ROADM块(阶段880)。可切换增益放大器300或400可以向第一ROADM块110的波长选择开关(WSS)225发送放大但相对光谱平坦的WDM光信号。WSS块225可以解复用放大的WDM光信号，并且将来自放大的WDM光信号的光信道信号发送到第二ROADM块110。在一些实现方式中，第二ROADM块110的第二WSS块225可以将光信道信号复用成第二WDM光信号。第二ROADM块110还可以包括采用与第一ROADM块110的放大器类似的技术的可切换增益放大器的放大器阶段。在一些实现方式中，由波长阻塞器345执行的均衡可以减轻串联的多个放大器的累积波长相关的增益非线性的影响。
在一些实现方式中，多个噪声加载放大器235可以将噪声加载信号引入到波长选择开关225的每个未使用端口中。波长选择开关225可以将第二WDM光信号发送到ROADM块110的出口可切换增益放大器，诸如可切换增益放大器300或400。出口可切换增益放大器300或400可以放大第二WDM光信号。出口可切换增益放大器300或400的输出功率检测器365或465可以检测放大的第二WDM光信号的第二输出信号功率。控制器140或光信道监控器265可以基于检测到的第二输出信号功率来调整出口可切换增益放大器的增益和均衡参数。方法800可以执行额外的阶段或者少数阶段，或者以不同的次序执行阶段，而不偏离本公开的范围。
图9是示出根据说明性实现方式的可以被用来实现本文描述和示出的系统和方法的元件的计算机系统900的通用架构的框图。计算系统900可以用于实现操作例如图1-8中所示的ROADM 100或其任何部件(包括控制器140和其他块/模块)的方法。
概括而言，计算系统910包括用于根据指令执行动作的至少一个处理器950以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备970或975。示出的示例计算系统910包括经由总线915与至少一个网络接口控制器920通信的一个或多个处理器950，其中一个或多个网络接口端口922连接到一个或多个网络设备924、存储器970以及任何其他设备980，例如I/O接口930。通常，处理器950将执行从存储器接收的指令。所示的处理器950包含或直接连接到高速缓冲存储器975。
更详细地，处理器950可以是处理指令(例如，从存储器970或高速缓存975取出的指令)的任何逻辑电路。在许多实施例中，处理器950是微处理器单元或专用处理器。计算设备900可以基于能够如本文所述进行操作的任何处理器或一组处理器。在一些实现方式中，处理器950可以能够执行在图2-5中所示的接入网落切换期间维持用户会话的方法。处理器950可以是单核或多核处理器。处理器950可以是多个处理器。在一些实现方式中，处理器950可以被配置为运行多线程操作。在一些实现方式中，处理器950可以托管一个或多个虚拟机或容器，以及用于管理虚拟机或容器的操作的管理程序或容器管理器。在这样的实现方式中，图8所示的方法可以在处理器950上提供的虚拟化或容器化的环境内实现。
存储器970可以是适合于存储计算机可读数据的任何设备。存储器970可以是具有固定存储的设备或用于读取可移动存储介质的设备。示例包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备、半导体存储器设备(例如，EPROM、EEPROM、SDRAM和闪速存储器设备)、磁盘、磁光盘和光盘(例如，CD ROM、DVD-ROM和
Figure BDA0002338225250000241
盘)。计算系统900可以具有任何数目的存储器设备970。在一些实现方式中，存储器970可以包括与图8所示的操作可重构光分插复用器(ROADM)的方法相对应的指令。在一些实现方式中，存储器970支持通过由计算系统910提供的虚拟机或容器执行环境可访问的虚拟化或容器化的存储器。
高速缓冲存储器975通常是为了快速读取时间而放置在处理器950附近的计算机存储器的形式。在一些实现方式中，高速缓冲存储器975是处理器950的一部分或在与处理器950相同的芯片上。在一些实现方式中，存在多级高速缓存975，例如L2和L3高速缓存层。
网络接口控制器920管理经由网络接口922(也被称为网络接口端口)的数据交换。网络接口控制器920处理用于网络通信的OSI模型的物理和数据链路层。在一些实现方式中，网络接口控制器的一些任务由处理器950处理。在一些实现方式中，网络接口控制器920是处理器950的一部分。在一些实现方式中，计算系统910具有多个网络接口控制器920。网络接口922是物理网络链路的连接点。在一些实现方式中，网络接口控制器920支持无线网络连接，并且接口端口922是无线接收器/发射器。通常，计算设备910经由到网络接口922的物理或无线链路与其他网络设备924交换数据。在一些实现方式中，网络接口控制器920实现诸如以太网的网络协议。
其他网络设备924经由网络接口端口922连接到计算设备910。其他网络设备924可以是对等计算设备、网络设备或具有网络功能的任何其他计算设备。例如，第一网络设备924可以是将计算设备910连接到诸如互联网的数据网络的网络设备，诸如集线器、桥接器、交换机或路由器。
其他设备980可以包括I/O接口、外部串行设备端口以及任何附加的协处理器。例如，计算系统910可以包括用于连接输入设备(例如，键盘、麦克风、鼠标或其他指示设备)、输出设备(例如，视频显示器、扬声器或打印机)或附加存储器设备(例如，便携式闪存驱动器或外部介质驱动器)的接口(例如，通用串行总线(USB)接口)。在一些实现方式中，计算设备900包括诸如协处理器的附加设备980，例如，数学协处理器可以以高精度或者复杂计算辅助处理器950。
本说明书中描述的主题和操作的实现方式可以被实现在数字电子电路中，或者在体现在有形介质、固件或硬件上的计算机软件中，包括本说明书中公开的结构及其结构等同物，或者在它们的一个或多个的组合中。在本说明书中描述的主题的实现方式可以被实现为体现在有形介质上的一个或多个计算机程序，即计算机程序指令的一个或多个模块，其编码在一个或多个计算机存储介质上以供执行或控制数据处理装置的操作。计算机存储介质可以是计算机可读存储设备、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或设备，或者它们的一个或多个的组合，或者可以被包括在其中。计算机存储介质也可以是一个或多个分离的部件或介质(例如，多个CD、磁盘或其他存储设备)或被包括在其中。计算机存储介质可以是有形的和非瞬时的。
在本说明书中描述的操作可以被实现为由数据处理装置对存储在一个或多个计算机可读存储设备上的数据或从其他源接收的数据执行的操作。操作可以在数据处理装置的本地环境内或在由数据处理装置托管的一个或多个虚拟机或容器内执行。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言来编写，包括编译或解释的语言、声明性或过程性语言，并且其可以被部署在任何形式，包括作为独立程序或作为适合在计算环境中使用的模块、部件、子程序、对象或其他单元。计算机程序可能但不一定对应于文件系统中的文件。程序可以被存储在保持其他程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中，被存储在专用于所讨论的程序的单个文件中，或者被存储在多个协调文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可以被部署为在位于一个站点或分布在多个站点并通过通信网络互连的一台计算机或多台计算机或一台或多台虚拟机或容器上执行。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、网间网络(例如，互联网)和对等网络(例如，自组对等网络)。
在本说明书中描述的过程和逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行动作。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))来执行，并且装置也可以被实现为专用逻辑电路。
虽然本说明书包含许多具体的实现方式细节，但是这些不应该被解释为对任何发明或者可以要求保护的范围的限制，而是作为特定于特定发明的特定实现方式的特征的描述。在本说明书中在单独地实现的上下文中描述的某些特征也可以在单个实现方式中组合实现。相反，在单个实现方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现方式中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管上文可以将特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此要求保护，但是所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中分离，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变化。
类似地，尽管在附图中以特定的顺序描述了操作，但是这不应该被理解为要求以所示出的特定次序或按顺序执行这样的操作，或者执行所有示出的操作以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可以是有利的。此外，上述实现方式中的各种系统部件的分离不应当被理解为在所有实现方式中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中或者封装到多个软件产品中。
对“或”的引用可以被解释为包含性的，从而使用“或”描述的任何术语可以指示单个、多于一个以及所有所述术语中的任何一个。标签“第一”、“第二”、“第三”等等不一定意味着指示排序，并且通常仅用于区分相似或类似的项目或要素。
对本领域技术人员而言，对本公开中所描述的实现方式的各种修改可以是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以将本文所定义的一般原理应用于其他实现方式。因此，权利要求不旨在限于本文所示的实现方式，而是将被赋予与本公开、本文公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (16)

1.一种可重构光分插复用器(ROADM)，包括：
多个互连的ROADM块，每个ROADM块包括具有低增益光纤放大器和高增益光纤放大器的入口可切换增益放大器、耦合到所述入口可切换增益放大器的输出的输出功率检测器以及耦合到所述入口可切换增益放大器的所述输出的波长选择开关；
多个分插块，所述多个分插块耦合到所述多个互连的ROADM块的多个相应的波长选择开关；以及
控制器，所述控制器被配置为：从所述输出功率检测器接收输出信号功率的指示，并且基于所接收到的输出信号功率的指示来调整所述入口可切换增益放大器的增益和均衡参数，其中，调整所述增益和均衡参数包括选择性地将光信号路由通过所述低增益光纤放大器或所述高增益光纤放大器。
2.根据权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中，每个ROADM块包括：
出口可切换增益放大器，其中，所述出口可切换增益放大器的输入耦合到所述波长选择开关；
第二输出功率检测器，所述第二输出功率检测器耦合到所述出口可切换增益放大器的输出；以及
多个噪声加载放大器，每个噪声加载放大器耦合到所述波长选择开关的端口，其中所述控制器被配置为：
激活耦合到所述波长选择开关的未使用端口的每个噪声加载放大器；
接收来自所述第二输出功率检测器的第二输出信号功率的指示，并且
基于所述第二输出信号功率的指示来调整所述入口可切换增益放大器的增益和均衡参数。
3.根据权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中：
所述输出功率检测器被配置为辨别光谱功率密度；以及
所述入口可切换增益放大器包括用于跨所述入口可切换增益放大器的频率范围使所述入口可切换增益放大器的输出平坦的均衡器。
4.根据权利要求3所述的可重构光分插复用器，其中：
所述均衡器包括波长阻塞器；以及
调整所述增益和均衡参数包括基于由所述输出功率检测器辨别的光谱功率密度来选择性地衰减穿过所述入口可切换增益放大器的光信号的一个或多个波长。
5.根据权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中：
所述波长选择开关是C波段波长选择开关，
所述入口可切换增益放大器是C波段入口可切换增益放大器；以及
每个ROADM块包括耦合到L波段入口可切换增益放大器的L波段波长选择开关。
6.根据权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中，每个ROADM块包括：
输入功率检测器，所述输入功率检测器耦合到所述入口可切换增益放大器的输入，其中所述控制器被配置为从所述输入功率检测器接收输入信号功率的指示，确定所述输入信号功率的指示在指定光功率范围之外，并且基于所述确定发出警报。
7.根据权利要求6所述的可重构光分插复用器，其中，每个ROADM块包括：
光时域反射仪，所述光时域反射仪用于监测耦合到所述ROADM块的光纤链路的状况，其中所述警报包括关于所述光纤链路的状况的信息。
8.根据权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中，每个ROADM块包括：
拉曼放大器，所述拉曼放大器耦合在光纤链路和所述ROADM块之间；
第二输入功率检测器，所述第二输入功率检测器耦合到所述拉曼放大器的输入；以及
第二输出功率检测器，所述第二输出功率检测器耦合到所述拉曼放大器的输出。
9.根据权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中，每个分插块包括：
多播开关，所述多播开关耦合到多个光纤链路；以及
可切换增益放大器的阵列，所述可切换增益放大器的阵列耦合在所述多播开关和所述多个相应的波长选择开关之间，其中：
所述阵列的每个放大器包括第二输出功率检测器，以及
所述控制器被配置为接收来自所述阵列的每个放大器的所述第二输出功率检测器的第二输出信号功率的指示，并且基于所接收的第二输出信号功率的指示来调整所述放大器的相应增益参数。
10.根据权利要求1所述的可重构光分插复用器，其中：
所述多个互连的ROADM块和所述多个分插块经由光纤混洗面板互连。
11.一种操作可重构光分插复用器(ROADM)的方法，包括：
在多个ROADM块中的第一ROADM块处在光纤链路上接收波分复用(WDM)光信号；
使用具有低增益光纤放大器和高增益光纤放大器的入口可切换增益放大器放大所述WDM光信号；
使用耦合到所述入口可切换增益放大器的输出的输出功率检测器来检测所放大的WDM光信号的输出信号功率；
由连接到所述第一ROADM块的控制器基于所检测到的输出信号功率来调整所述入口可切换增益放大器的增益和均衡参数，其中，调整增益和均衡参数包括选择性地将所述WDM光信号路由通过所述低增益光纤放大器或所述高增益光纤放大器；以及
使用所述第一ROADM块的波长选择开关，将来自所放大的WDM光信号的光信道信号发送到所述多个ROADM块中的第二ROADM块。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
使用多个噪声加载放大器，将噪声加载信号引入所述波长选择开关的每个未使用的端口；
将来自所述波长选择开关的第二WDM光信号发送到所述第一ROADM块的出口可切换增益放大器；
使用所述出口可切换增益放大器放大所述第二WDM光信号；
使用耦合到所述出口可切换增益放大器的输出的第二输出功率检测器来检测所放大的第二WDM光信号的第二输出信号功率；以及
基于所检测到的第二输出信号功率来调整所述出口可切换增益放大器的增益和均衡参数。
13.根据权利要求11所述的方法，其中：
检测所述输出信号功率包括辨别所放大的第二WDM光信号的光谱功率密度，以及
调整所述增益和均衡参数包括基于所辨别的光谱功率密度来选择性地衰减穿过所述入口可切换增益放大器的所述第二WDM光信号的一个或多个波长。
14.根据权利要求11所述的方法，包括：
使用耦合到所述入口可切换增益放大器的输入的输入功率检测器来检测所述WDM光信号的输入信号功率；
由所述控制器确定所述输入信号功率的指示在指定的光功率范围之外；以及
由所述控制器基于所述确定来发出警报。
15.根据权利要求14所述的方法，包括：
由光时域反射仪监测耦合到所述第一ROADM块的光纤链路的状况；以及
将有关所述光纤链路的状况的信息包括在所述警报中。
16.根据权利要求11所述的方法，包括：
使用多个第二输出功率检测器检测多个第二输出信号功率，其中每个第二输出功率检测器耦合到耦合在多播开关和所述波长选择开关之间的可切换增益放大器的阵列的放大器；以及
基于所检测到的多个第二输出信号功率来调整所述阵列的每个放大器的相应增益参数。
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