CN1217505C - 一种光通信网络 - Google Patents

Abstract

在WDM网络中，连接到公共传送介质的节点具有用于相关信道波长的插入/分出滤波器，它们无源地中继所有其他的波长，同时使这些波长经受通过损耗。为了优化网络的传输距离，对节点之中的滤波器元件进行设置，使具有最高链路损耗的信道被中继通过尽量少的插入/分出滤波器元件。具体地说，是对滤波器元件如此设置：将具有高链路损耗的所接收信道波长从具有低链路损耗的所接收信道波长的所述传送介质上游中分出。同样，对于由节点发送的信道波长，要对滤波器如此设置：将具有高链路损耗的所发送信道波长插入到具有低链路损耗的所发送信道波长的所述传送介质下游。通过这种方法，可使由插入/分出滤波器引起的额外损耗主要由更能忍受额外的能量损耗的那些信道来承担。

Description

一种光通信网络

技术领域

本发明涉及光通信网络，特别是这样一种网络，即在其中的不同位置或节点处插入和分出信道。

背景技术

在传统的点对点WDM光通信网络中，其中每个波长代表一个信道，所有的信道在发送节点处被多路复用，然后通过网络进行发送，最后在接收节点处被解复用。多路复用器和多路分解器对于所有波长的损耗基本相同，因此不会使信道之间的性能有明显变化。然而在网络中的中间节点处插入或分出单个信道的系统中，对于每个信道的链路损耗—即在发射机和接收机之间施加给信道的能量损耗—将根据其路径不同而不同。这适用于任何形式的网络配置，包括点对点和环形网络。信道在以下情况中经受损耗：当通过光纤长度时；当信道在每个插入/分出滤波器处被插入到传输路径或从传输路径分出时；当被滤波器反射从中传过时。

为了降低不同信道中的损耗，所选择滤波器组成部分都具有低插入/分出损耗和低通过损耗。目前有多种不同的滤波器技术能执行这种功能。当在节点处分出或插入一些信道时，通常使用薄膜滤波器或基于光纤光栅的滤波器。将这些滤波器层叠使用，这样通过该节点的所有信道都要经受每个滤波器的通过损耗。

EP 0 905 936描述了一种光纤网络，它的节点允许信道的无源通过。可以利用分别插入和分出波段的插入/分出滤波器，来降低每个节点上的损耗。每个插入和分出滤波器具有一个单独的光学干扰滤波器。可以分别利用多路复用器和多路分解器来组合和分离这些组成信道，其中的多路复用器连接在插入滤波器的上游，而多路分解器连接在分出滤波器的下游。虽然此现有技术参考中描述的设置能够降低网络中的损耗，但某些信道的链路损耗仍可能超出系统的要求。可以对这种信道使用一种半导体的光前置放大器，或功率放大器，或两者一起使用。对于在发射机和接收机之间只使用无源部件的网络，该网络的长度被链路损耗最高的信道所限制。

发明内容

在现有的技术条件下，本发明的目的是提供这样一种光通信网络，在其中控制信道损耗以优化网络传输距离，而这与网络配置无关。

通过将网络中出现的损耗更平均地分布在多个信道之间，就可以实现这个目的。更具体地说，本发明涉及的是一种能够携带多个WDM信道波长的网络，其中多个节点通过传送介质连接起来，并具有用于插入由所述节点发送到所述传送介质的信道波长，和/或分出由所述传送介质发送到所述节点的信道波长的一些滤波器元件。所有其它的波长都无源地中继通过这些滤波器元件，并且从而经受能量损耗。该网络中至少有两个节点具有两个或更多个用于插入或分出信道波长的滤波器元件。将两个节点内的滤波器元件设置成使具有最高链路损耗的信道被中继通过尽量少的插入/分出滤波器。具体地说，是将滤波器元件如此设置：将链路损耗高于允许的链路损耗的所接收信道波长从链路损耗低于允许的链路损耗的所接收信道波长的所述传送介质上游中分出。同样，对于源于节点或由节点传输的信道波长，要将滤波器元件如此设置：将链路损耗高于允许的链路损耗的所发送信道波长插入到链路损耗低于允许的链路损耗的所发送信道波长的所述传送介质下游。链路损耗是信道在整条传送路径上的能量损耗，可能包含插入/分出滤波器元件的上游和下游的损耗。该链路损耗可表示为相对于所允许的链路损耗的一个量，最好表示为所允许的链路损耗的一个比例。因此节点可以被配置成使得例如由于较高比特率而需要较低链路损耗并且具有与其它信道相比低的绝对链路损耗的那些信道仍然会被去掉应归于信道所较不能够容忍的插入/分出滤波器元件的额外损耗。

通过将由于插入/分出滤波器的无源通过所造成的损耗施加到一些信道上-这些信道具有的损耗远低于系统要求所施加的最高水平损耗-就可以使链路损耗高于所允许的链路损耗并且限制网络长度的信道能够承受别处的额外损耗，例如额外的传输距离。

本发明的另一方面是提供一种具有至少两个组合元件的网络节点，这些元件之中的至少一个能够插入包含多个信道波长的波段。这个波段组合元件包含用于插入指定波段的第一滤波器，以及耦合到该第一滤波器的多路复用器。该多路复用器可包含一系列多个级联的细过滤波器。每个细过滤波器都用于通过指定的信道波长，并无源地发送或反射该波段中的其它波长。将组合元件如此设置：将链路损耗高于允许的链路损耗的信道波长插入到链路损耗低于允许的链路损耗的信道波长的传输线下游。

本发明的特点还在于WDM网络中的一种节点，其具有至少两个波长提取元件，这些元件之中的至少一个能够分出包含多个信道波长的波段。这个波段提取元件包含用于分出指定波段的第一滤波器，以及耦合到该第一滤波器的多路分解器。该多路分解器优选地包含一系列级联的多个细过滤波器。每个细过滤波器用于通过指定的信道波长，并无源地发送或反射该波段中的其它波长。将提取元件如此设置：将链路损耗高于允许的链路损耗的信道波长从链路损耗低于允许的链路损耗的信道波长的传输线上游中分出。

附图说明

下面将结合示例图来描述本发明的具体实施方案，从而使本发明的目的和优点更为清楚。在附图中：

附图1示意性地描述了位于一部分光网络中的三个节点处的插入/分出滤波器；和

附图2示意性地描述了多路复用器和多路分解器的设置情况，它们分别用于将波段插入到传输路径，或从传输路径中分出波段。

具体实施方案

附图1描述的是光网络的一段。其中有三个节点10。节点10被连接到用于在网络中链接多个节点的光纤传输路径20。图中假设传输路径20是单向的，其承载的业务是如箭头所示从左向右单向传输的。图中网络的一段可以来自点对点、环形配置或任何其它网络配置的一部分。为了便于理解，所示出的段中的第一个或上游节点10用节点X表示，第二个节点由节点Y表示，第三个节点由节点Z表示。

图中的三个节点10分别是一组指定信道波长的源或目的地。这些信道波长用字母a到e表示，其中小写字母a、d、e表示单个信道波长，大写字母B、C表示承载若干信道的波段。波段中包含的信道数目可能不同。图中所示的单独一个波段中包含四个信道波长。然而，一个波段也可以包含更少或更多的信道，比如两个信道或八个信道。

图中的三个节点10可沿着传输路径20连续排列。可替代地，也可以在这些节点之间连接中间节点。任何中间节点都允许信道波长a到e从中通过，同时要经受对于所有的信道波长基本上都相等的已知的通过损耗。在此实施方案中，节点X是所有指定信道波长的源。因此，这个节点包含滤波器30，用来将各个信道波长a、d、e插入到传输路径。它还包括两个波段插入滤波器和多路复用器40，用于插入波段B、C。尽管在附图1中没有示出，但是可以理解：在此节点中在一个发射机的滤波器30的上游可以提供用于将电信号转换为光信号的其它部件滤波器30。节点Y是波长a和波段B、C的目的节点。因此这个节点10包含耦合到传输路径20上的用于波长a的单个信道分出滤波器50，还包含多路分解器60和两个波段分出滤波器，分别用于波段B、C。对于节点X10，可以理解的是在节点Y的接收机处也提供了用于将光信号转换为电信号的部件。在这个第二节点Y10中的分出滤波器50只提取光信道波长a。滤波器50可以是任何适合的光学滤波器，包括薄膜滤波器或光纤光栅滤波器，例如Bragg光栅滤波器，但不限于这几种滤波器。在路径20上传输的所有其它光波则无源地通过滤波器50。同样，每个光多路分解器60只提取所关心的波段，同时通过或无源地中继所有的其它光波长。节点Z10是信道波长d和e的目的节点，所以包含两个单独的调到所关心波长的信道波长滤波器50d和e。

滤波器30、40、50、60的每一个都具有特定的插入损耗或提取损耗以及通过损耗。因此，对于任何信道波长或信道波段的链路损耗部分地依赖于被插入或分出的中间信道的数量。链路损耗被定义为沿着在第一节点的发射机和第二节点的接收机之间的链路所经受的损耗。根据本发明，这一知识可用于总体上优化网络中的损耗，从而允许各个信道的更长传输距离。

在附图1所示的实施方案中，出于解释的目的，假设信道a、d、e和信道波段B、C每一个都具有相同的可允许链路损耗。换句话说，在每个信道或信道波段上承载的业务能够忍受链路上相同水平的绝对能量损耗。然而可以理解，实践中在信道波长或波段上承载的业务可能例如由于不同的比特率而有不同的能量要求，那么就可能对于一些信道的被忍受能量损耗低于对于其它信道的被忍受能量损耗。因此，确定能量损耗在不同信道之间的优化分布的更精确的值就是实际能量损耗相对于最高允许链路损耗的比例。就像名字所建议的那样，最高允许链路损耗是在信道仍能提供必须的业务保证时，该信道中可以出现的最高链路能量损耗。这个值对于每个业务来说是预先已知的，因此可以用在配置网络时或将业务加入到网络时。实际链路损耗相对于最高允许链路损耗的比例可以表示为最高允许能量损耗的百分数。

在本实施方案中，通过以下方式可以优化能量损耗在信道之间的分布：通过组织节点10，在其中插入/分出或者插入并分出两个或更多的信道，使经受最高链路损耗的信道在这些节点中遭受最低可能的损耗。具体地说，将在该插入节点X10的下游具有最高损耗的信道最后插入到传输路径上，以便使其不遭受来自其它插入或分出滤波器的额外通过损耗。参照附图1，很明显的是信道波长d、e将经受源节点X之外的最高损耗，其主要原因是来自对于信道波长a、B、C的分出滤波器50、60的通过损耗，也来自光纤的额外长度，这会引入其自身损耗。为了使这些信道上的损耗最小化，应将用于波长e、d的插入滤波器30放置在其它插入滤波器30和多路复用器40的下游。在接收节点10内的滤波器也用相同的方式进行排列。于是在节点Y中，信道波长a和波段B、C通过分出滤波器50和两个波段滤波器60分出，在此节点中第一个分出的是具有最高总体链路损耗的信道。由于信道波长a是第一个插入到节点X中的信道，由于它必须通过波长d、e和波段B、C的滤波器30、40，所以可以假定它具有最高的损耗，因此这个信道波长在节点Y中第一个被分出。波段B所承载的信道具有节点Y上游的次最高损耗；因此该波段被第二个分出。

可以理解的是，任何信道波长所经受的损耗不只是由它被反射通过的滤波器的数目决定的。可能有其它的相关因素。例如，可以对作为波段B、C的一部分而被分出的信道进行进一步的滤波或解复用，来提取单个信道波长。这种进一步的滤波器之中的级的数目也会对总体的链路损耗产生影响，这种影响必须在确定信道的总体链路损耗和最高允许链路损耗的比例时进行考虑。例如，在节点Y中，由信道波段B或C承载的一些信道所经受的链路损耗高于单个信道波长a。然而，这些信道的最高允许链路损耗也更高，其结果是信道波段B、C具有与信道a、d、e相同的允许链路损耗数字。可以理解的是，如果在信道波段B、C上承载的每个信道都经受与信道a、d、e相同的链路损耗限制，那么由多路复用器40和多路分解器60引起的额外损耗将意味着波段信道的比例链路损耗更高，且波段B、C也因此在节点Y10处第一个从传送介质中分出，也可能在节点X10处最后一个插入到传送介质中。

在附图1所示的简化设置中，每个节点10或者将信道插入到网络，或者将信道从网络中分出。不过事实上，单个节点可能是不同信道的起始节点和终止节点，并因此同时包含插入和分出滤波器。进一步还可以理解，在三个节点X、Y、Z中示出的插入、分出滤波器可能是用于相同信道波长的插入/分出滤波器的部分。同样，节点X中的波段插入滤波器40和节点Y中的波段分出滤波器60可能每个都是多路复用器/多路分解器元件的一部分。

现在参见附图2，附图2显示的是在分离的节点中用于相同信道波段的多路复用器40和多路分解器60的设置。如附图1所中所解释的，在不同节点中的多路复用器40和多路分解器60可能每个都是组合的多路复用器/多路分解器的一部分。多路复用器40和多路分解器60具有相同的结构。在描述的实施方案中，它们分别包含一个形式为薄膜滤波器的第一单个光学干扰滤波器70、90，用于分别插入或分出指定的波段。四个进一步的细过滤波器80、100以级联的形式连接到第一滤波器70。将这些进一步的滤波器80、100调到ch.1-ch.4之中一个信道的波长：于是每个滤波器分出一个信道，并无源地中继所有其它波长。而且，在每个细过滤波器80的输出端，将所发送的波长与被无源反射的波长组合到一根公共光纤上。在波段分出滤波器70和细过滤波器80中都可以使用其它的滤波器，例如二向色滤波器、基于循环器的Bragg光栅滤波器、基于熔融双锥形(fused biconic taper)的Bragg光栅滤器等。依据所选择的滤波器技术，被无源中继的波长可能被传输通过滤波器，而不像图示的那样受到反射。然而在这两种情况中，被无源中继的波长都要经受通过损耗。在多路复用器40中很明显，ch.4上承载的信号在通过第一滤波器70并从而发送到传送介质上之前会在其它三个细过滤波器80处受到反射。因此，该信道除了在第一滤波器70处经受能量损耗之外，还要经受其它细过滤波器80的三次通过损耗。为了补偿在多路复用器40处受到的这种较高的损耗，在多路分解器60中用于相同信道波长的细过滤波器100被以相反的顺序排列。因此在多路分解器60中，信道波长ch.4在通过第一滤波器90之后，会第一个在其相关的细过滤波器100处被滤出。被调到ch.4的滤波器100将剩下的信道ch.3、ch.2、ch.1进行无源地中继，并传到剩下的细过滤波器100。这些进一步的细过滤波器100也被设置成使得承受最高链路损耗的信道在接收机或多路分解器60处承受最低损耗，其中最高链路损耗部分是由于在发射机或多路复用器40处的插入损耗。

对在节点中和多路复用器40、多路分解器60中的各种插入/分出滤波器30、50的设置最好在网络安装时完成。由每个信道经受的链路损耗可以计算出来，并且结合已知的最大损耗数字，一个恰当的设置被选择来确保损耗相对于发送和接收节点内以及沿着传输路径或者在中间节点的所有信道所经受的被允许损耗的比例尽可能平均地分配。也可以将任何之后加入网络的滤波器以最适当的方式放置，以便保证损耗由这些信道分担。使用这种方法，可以降低少数信道承受的损耗明显高于其它信道的可能性，从而增长了该网络的总体可能传输距离。

尽管是参照单向光纤链路来描述本发明的，但是可以理解，单个光纤传输路径可用于双向地发送和接收数据。在这种情况中，对插入/分出滤波器的设置必须考虑对于其它信道波长的插入和分出滤波器的额外的通过损耗。

Claims (9)

1.一种包括多个节点(10)的光通信网络，所述节点由能够承载多个波分复用信道波长的光传送介质互相连接起来，其中在每个节点提供滤波器元件(30、40、50、60)，用于将由所述节点发送的信道波长插入到所述传送介质，和/或从所述的传送介质中分出目的地为所述节点的信道波长，并无源地中继所有的其它波长，并且没有单独的节点包括用于插入和分出在所述网络上承载的所有信道波长，至少两个节点包含至少两个用于插入或分出信道波长的滤波器元件，其中每个信道波长限定了一条从第一节点到第二节点的链路，所述信道波长在所述第一节点处被插入到传送介质，并在所述第二节点处从传送介质中分出，其特征在于在所述的至少两个节点中，滤波器元件(30、40、50、60)设置成将链路损耗高于允许的链路损耗的所接收信道波长从链路损耗低于允许的链路损耗的所接收信道波长的所述传送介质上游中分出，和/或将链路损耗高于允许的链路损耗的所发送信道波长插入到链路损耗低于允许的链路损耗的所发送信道波长的所述传送介质下游。

2.一种如权利要求1所述的网络，其特征在于所述的滤波器元件(30、50)是干扰滤波器。

3.一种如前面任一权利要求所述的网络，其特征在于至少一个滤波器元件(40、60)包含用于插入和/或分出包含多个信道波长的指定波段的第一滤波器装置(70、90)，以及连接到所述第一滤波器装置的多个级联的细过滤波器装置(80、100)，每一个都用于滤出一个指定的信道波长，并无源地中继所有其它波长。

4.一种如权利要求3所述的网络，其特征在于所述细过滤波器装置被设置成使得所述波段之中的链路损耗高于允许的链路损耗的信道波长比链路损耗低于允许的链路损耗的信道波长中继通过细过滤波器要少。

5.一种如权利要求3所述的网络，其特征在于相对于允许链路损耗的链路损耗表示为所述允许链路损耗的一个比例。

6.一种在光通信网络中的节点，被连接到用于承载多个波分复用信道的光传送介质，所述的节点具有至少两个耦合到所述传送介质的组合元件(30、40)，其中的每一个用于将至少一个信道波长插入到所述传送介质，其中每个信道波长具有一个相关的路径损耗，其特征在于：至少一个组合元件(40)包含耦合到所述传送介质(20)的用于插入包含多个信道波长的指定波段的第一滤波器装置(70)，以及一系列的多个级联细过滤波器装置(80)，它们被耦合到所述第一滤波器装置，其中的每一个用于插入指定的信道波长，并无源地中继所有的其它波长，其中所述组合元件(30、40)被设置成使得将链路损耗高于允许的链路损耗的信道波长插入到链路损耗低于允许的链路损耗的信道波长的传送介质下游，其中所述细过滤波器被设置成使得所述波段之中的链路损耗高于允许的链路损耗的信道波长比链路损耗低于允许的链路损耗的信道波长中继通过细过滤波器要少。

7.一种如权利要求6所述的节点，其特征在于链路损耗是允许链路损耗的一个比例。

8.一种在光通信网络中的节点，被连接到用于承载多个波分复用信道的光传送介质，所述的节点具有至少两个耦合到所述传送介质的波长提取元件(50、60)，其中的每一个用于从所述传送介质中提取至少一个信道波长，其中每个信道波长具有一个相关的路径损耗，其特征在于：至少一个提取元件(60)包含耦合到所述传送介质(20)的用于分出包含多个信道波长的指定波段的第一滤波器装置(90)，以及一系列的多个级联细过滤波器装置(100)，它们被耦合到所述第一滤波器装置，其中的每一个用于分出指定的信道波长，并无源地中继所有的其它波长，其中所述的提取元件(50、60)被设置成使得将链路损耗高于允许的链路损耗的信道波长从链路损耗低于允许的链路损耗的信道波长的传送介质上游中提取出来，其中所述细过滤波器被设置成使得所述波段之中的链路损耗高于允许的链路损耗的信道波长比链路损耗低于允许的链路损耗的信道波长中继通过细过滤波器要少。

9.一种如权利要求8所述的节点，其特征在于链路损耗是允许链路损耗的一个比例。

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