CN1255995C

CN1255995C - 全光波长路由交叉模块

Info

Publication number: CN1255995C
Application number: CNB031283772A
Authority: CN
Inventors: 刘德明; 杨春勇; 李蔚; 何军
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2023-07-24
Also published as: CN1482814A

Abstract

本发明全光波长路由交叉模块，属于光通信领域，解决现有技术中存在的全波段连续可调谐激光光源难以实现和光开关集成规模有限的问题，达到动态波长交换、实现在全光网络中波长重用的虚波长信道路由。其结构包括掺铒光纤前置放大器、解复用器、光空间开关矩阵、复用器或者合波器、掺铒光纤功率放大器，(1)所述各解复用器L路输出分别连接L个光空间开关矩阵输入端，N个解复用器波长相同的信号输出端连接到同一个光空间开关矩阵各输入端；(2)各光空间开关矩阵输出分别连接到M个复用器或者合波器，来自L个不同光空间开关矩阵的输出连接到同一个复用器或者合波器各输入端；L是波长信号数目，为自然数；N表示输入光纤链路数目，M表示输出光纤链路数目，均为自然数。本发明不但能够实现动态光波长交换和方便波长模块特性升级，而且可以降低成本和技术难度，从而利于在网络节点设备中推广使用。

Description

全光波长路由交叉模块

技术领域

本发明属于光通信领域，特别涉及实现光交换、光路由的光交叉连接部件。

背景技术

现阶段，在全光网络中实现波长重用的虚波长信道路由，必须使用光波长转换器和光开关。目前使用较多的有光电光型波长转换器，其缺陷是破坏了通信信道的格式透明性，而切随着波长信道的增多，现有网络节点电子设备处理速度跟不上，形成电子瓶颈；此外在现有的技术0水平上，光开关的集成规模有限。因此，E1ectronics Letters，20^th，March 2003 Vol.39 No.6提出了如图3所示的光交叉连接器，其由掺铒光纤前置放大器1、解复用器2、单模连接光纤3、复用器或者合波器5、掺铒光纤功率放大器8、大规模集成端口数的无阻塞光空间开关矩阵9、全波段连续可调谐波长转换器10组成。一般来说，这种光交叉连接器对于航天、航空、宇宙探索等少数尖端领域是可行的，而用在网络节点设备等大众化光通信领域中既不妥当也无必要，因为全波段连续可调谐波长转换器10需要技术难度大且价格昂贵的高精度可调谐激光光源，这不利于在网络节点设备中推广使用；而受其结构限制，若采用技术水平较成熟的全光固定波长转换器，又不能实现动态的波长交换；加之，尽管采用了大规模集成端口数的无阻塞光空间开关矩阵9，对于在全光网络中要实现密集波分复用波长路由来说，其集成规模仍嫌不够；此外，不具有波长模块特性，可扩展性差。大规模集成端口数的无阻塞光空间开关矩阵9和全波段连续可调谐波长转换器10，这两点是目前的技术难点，这两个器件的商品化还要做较多工作。

发明内容

本发明提供一种全光波长路由交叉模块，以解决现有技术中存在的全波段连续可调谐激光光源难以实现和光开关集成规模有限的问题，达到动态波长交换、实现在全光网络中波长重用的虚波长信道路由。

本发明的一种全光波长路由交叉模块，包括N个掺铒光纤前置放大器、N个解复用器、M个复用器或者合波器、M个掺铒光纤功率放大器，N路输入光纤中每一路输入光纤依次连接掺铒光纤前置放大器、解复用器，M个复用器或者合波器各自连接掺铒光纤功率放大器，后者连接输出光纤形成M路输出，其特征在于：

(1)所述各解复用器L路输出分别连接L个光空间开关矩阵输入端，N个解复用器波长相同的信号输出端连接到同一个光空间开关矩阵各输入端；

(2)各光空间开关矩阵输出分别连接到M个复用器或者合波器，来自L个不同光空间开关矩阵的输出连接到同一个复用器或者合波器各输入端；

每根输入光纤链路中的波分复用波长信号为λ₁，λ₂，…，λ_L，L是波长信号数目，为自然数；上述N表示输入光纤链路数目，M表示输出光纤链路数目，均为自然数。

所述的全光波长路由交叉模块，当需要用于进行波长转换时，其进一步的特征在于：

(1)它还包括输入和输出端口数均为L×J的波长转换选择光空间开关矩阵和L×J个固定波长转换器，其中每J个固定波长转换器对应λ₁，λ₂，…，λ_L中的一个波长，共对应L个波长；

(2)其中波长转换选择光空间开关矩阵输入和输出端口数均为L×J，L个光空间开关矩阵的输入端口数各为N+J、输出端口数各为M+J；

(3)各光空间开关矩阵的J个输出端连接波长转换选择光空间开关矩阵的输入端，波长转换选择光空间开关矩阵的输出端每J个为一组，依次连接待转换波长的J个固定波长转换器、对应波长的光空间开关矩阵输入端；

上述J表示输出值相同的固定波长转换器数目，1≤J≤N。

所述的全光波长路由交叉模块，所述各解复用器和光空间开关矩阵的连接、各光空间开关矩阵和复用器或者合波器的连接可以通过单模光纤。

本发明与现有技术相比，具有如下主要优点：

其一.提供一种由商品化的无阻塞全光空间开关交换矩阵与全光固定波长转换器组合成的离散波长转换器，能够实现波长转换器可选的动态光波长交换，减低了技术难度。

其二.使用低成本的固定波长转换器与光开关矩阵的结合，达到全波段连续可调谐波长转换器相近的性能，并且使用的光开关的端口规模不会很大。

其三.增加链路中的波长数不需要改变整个光交叉连接器主体结构，可扩展性强，能实现制造低成本的全光波长路由器。

因此，有利于在网络节点设备中推广使用。

附图说明

图1是本发明的全光波长路由交叉模块示意图。

图2是本发明需要波长转换器的全光波长路由交叉模块结构示意图。

图3是一种常见的光交叉连接器的结构示意图。

图4是本发明和图3所示的光交叉连接器的性能曲线。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

本发明的一种全光波长路由交叉模块，其结构如图1所示：包括掺铒光纤前置放大器1、解复用器2、光空间开关矩阵4、复用器或者合波器5、掺铒光纤功率放大器8。图2所示的可用于波长转换的全光波长路由交叉模块还包括波长转换选择光空间开关矩阵6和固定波长转换器7。通过单模连接光纤3，解复用器2、光空间开关矩阵4和复用器或者合波器5依次连接，光空间开关矩阵4、波长转换选择光空间开关矩阵6、固定波长转换器7和4依次连接。

上述掺铒光纤前置放大器1、解复用器2、光空间开关矩阵4、复用器或者合波器5、固定波长转换器7、掺铒光纤功率放大器8，可以有若干个，其数目等同或不等同。光空间开关矩阵4和波长转换选择光空间开关矩阵6，可采用美国生产的OMM 115-320*1-0-4-*型号系列产品，也可以采用其它型号产品。固定波长转换器7，可采用法国生产的ALCATEL1901ICM型号产品，也可以采用其它型号产品。

图1、图2、图3中：A₁、A₂…A_N表示一组来自于不同链路的输入光纤(表示信号输入端)，各光纤包含光波分复用信号。B₁、B₂…B_M表示一组离开该交叉连接器的光纤(表示信号输出端)，每根光纤携带有重新组合的光波分复用信号。N、M是自然数，分别表示输入光纤链路数目、输出光纤链路数目，其可以相等或不相等。

图4中：曲线1和曲线2分别对应图2的全光波长路由交叉模块和图3所示光交叉连接器的性能曲线。两条曲线对应输入、输出光纤链路数目均为N＝M＝16，每根输入、输出光纤链路中包含的波分复用信号数目均为L＝32，此条件下，横轴表示连接占用率，竖轴表示阻塞概率。在连接占用率小于百分之五十的情况下，阻塞性能显示本发明的全光波长路由交叉模块能满足经常情况下网络阻塞小于百分之五十的运行状态。

本发明工作原理是：

每根光纤链路中的波分复用波长信号数目为λ₁，λ₂，…，λ_L ，中的若干个或者全部，因此各光纤链路中的波长信号数目可以相等或者不相等，所有光纤链路中的不同波分复用波长信号的最大数目为L，L为自然数。来自不同输入光纤链路A₁、A₂…A_N的一组波分复用信号(图1左端)，通过掺铒光纤前置放大器1(EDFA，数量为N)补偿各自的信号衰减以后进入相应的光解复用器2(DEMUX)，光解复用器2的个数为N，把从各光纤链路A₁、A₂…A_N中解复用出来的相同波长信号(λ₁，λ₂，…，λ_L )编组(符号λ结合下标表示不同的波长信号)，波长信号相同均为λ_i (i为从1到L的自然数)的波长信号通过单模光纤3连接输入到同一个无阻塞光空间开关矩阵4，图1中4左端对应输入，右端对应输出，其输入端口数等于输入的光纤链路数目N加J即N+J，其输出端口数等于输出的光纤链路数目M加J即M+J，J是从1到N的自然数之一；整个全光波长路由交叉模块中这种光开关矩阵4的配置数目为系统使用的最大波长数L。在波长路由算法的电控制器的作用下，任意一个输入端口的光信号λ_i可被无阻塞光空间开关矩阵4指配交换到任意输出端口，从无阻塞光空间开关矩阵4每个输出端口得到的光信号λ_i如果需要波长转换就被连接到一个波长转换选择光空间开关矩阵6，(图2中6右端对应输入，其左端对应输出，其输入和输出端口数相等且均为L×J)和多个固定波长转换器7(图2中右端为输入端，左端为输出端，输出值相同的波长转换器的数目为J，输出值不同的波长转换器组的数目为L)组成的离散型波长转换器的输入端，此时原来光波长信号λ_i中的信息通过固定波长转换器7转换为λ_k可以交换到指定的载波波长λ_k(k不等于i，表示不同波长之间的相互转换，相同的波长不能相互转换)上，实现波长交换，转换后的波长信号λ_k又被重新输入到输入端与该波长相同并且均为λ_k的光开关矩阵4，以重新选择路由；如果波长信号λ_i不需要波长转换就被无阻塞光空间开关矩阵4按照路由规则指配交换到那些和复用器或者合波器5相连接的4的输出端口，然后通过单模光纤连接到复用器或者合波器5的输入端口，其接法是从同一个无阻塞光空间开关矩阵4输出端口中不能有超过一个连接到复用器或者合波器5，也即是说与复用器或者合波器5输入端相连接的单模光纤只能来自于不同的无阻塞光空间开关矩阵4输出端。复用器或者合波器5的输入端口数目均为L，模块中所需配置的复用器或者合波器5数目为M(M为自然数，一般和N相等，也可以不相等)。经过选路的光波长信号应当都要通过均衡功率以后分别输出到相应的复用器复用或者合波器合波，然后通过掺铒光纤功率放大器8(数量为M)送入到光纤链路(B₁，B₂，…，B_M)，向下一级光路由节点(其中可以包含相同于本发明的全光波长路由交叉模块)传送光波长信号。

简言之，光纤通信网络中的波长信号通过本发明，任意输入链路端口的光波长信号可以选择交换到任意的输出光纤链路端口，并能实现按指配要求的波长交换。举例说明N＝M＝8，L＝16，J＝1时，本发明所需的掺铒光纤前置放大器1的个数为8，类型为1×8解复用器2的数目为8个，光空间开关矩阵4的数目为16个(其输入输出端口数均为N+1＝9)，波长转换选择光空间开关矩阵6的个数为1个(其输入输出端口数均为8)，固定波长转换器7的个数为8个，类型为8×1复用器或者合波器5的个数为8，掺铒光纤功率放大器8个数为8。

Claims

1.一种全光波长路由交叉模块，包括N个掺铒光纤前置放大器、N个解复用器、M个复用器或者合波器、M个掺铒光纤功率放大器，N路输入光纤中每一路输入光纤依次连接掺铒光纤前置放大器、解复用器，M个复用器或者合波器各自连接掺铒光纤功率放大器，后者连接输出光纤形成M路输出，其特征在于：

(3)它还包括输入和输出端口数均为L×J的波长转换选择光空间开关矩阵和L×J个固定波长转换器，其中每J个固定波长转换器对应λ₁，λ₂，…，λ_L中的一个波长，共对应L个波长；

(4)其中波长转换选择光空间开关矩阵输入和输出端口数均为L×J，L个光空间开关矩阵的输入端口数各为N+J、输出端口数各为M+J；

(5)各光空间开关矩阵的J个输出端连接波长转换选择光空间开关矩阵的输入端，波长转换选择光空间开关矩阵的输出端每J个为一组，依次连接待转换波长的J个固定波长转换器、对应波长的光空间开关矩阵输入端；

每根输入光纤链路中的波分复用波长信号为λ₁，λ₂，…，λ_L，L是波长信号数目，为自然数；上述N表示输入光纤链路数目，M表示输出光纤链路数目，均为自然数，J表示输出值相同的固定波长转换器数目，1≤J≤N。

2.如权利要求1所述的全光波长路由交叉模块，其特征在于所述各解复用器和光空间开关矩阵的连接、各光空间开关矩阵和复用器或者合波器的连接通过单模光纤。