CN1266866C - 光发射机系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于向传输单元(2)提供多个不同波长光辐射成分(λ1到λn)的光发射机系统，该传输单元在操作中连接到该发射机系统用于把不同的波长辐射成分传送到各自的接收机(11)。该发射机系统包含用于在该各自的接收机(11)处检测波长辐射成分的丢失的装置和用于响应于在该接收机处检测到该波长成分的丢失而中断对该波长成分的提供的装置(9)。该发射机系统的特征为：能够为各波长辐射成分提供各自的重启时间(t1到tn)的定时装置(10)，这些重启时间是彼此不同的；以及用于重启波长成分的提供的装置(9)，该重启是在一个中断之后，在由该定时装置提供的重启时间进行。
Description
技术领域
本发明相关于一种光发射机系统并且更特别地相关于一种在波分复用(WDM)光通信系统中使用的光发射机系统。
背景技术
在传统的光通信网络中，通信业务是以光辐射的方式在发射机和接收机之间传输的，该光辐射用该通信业务调制并且通过光波导装置来传输，该光波导装置典型地为光纤。在本专利申请的上下文中的光辐射被定义为在560nm到2000nm的自由空间波长范围内的电磁辐射，尽管实际上1550nm的自由空间波长是该范围的一个优选的部分。
在光通信系统的操作中光纤可能会遭受包含断裂在内的机械损伤并且期望防止在这样一个断裂附近的人员被暴露给光辐射的泄漏，该泄漏可能达到对其视力或皮肤有害的程度。
两种用于使这种风险最小化的方法是：(i)通过系统的设计来确保：由光纤所承载的光辐射的功率电平总保持为低于一个“安全”水平或者(ii)当出现在光纤中可能发生了断裂的指示时停止向该光纤提供光辐射。在后面一种情况中，在接收机处对光辐射接收的丢失被取作对潜在的光纤断裂的指示。该后一种方法经常被称作自动激光器关闭(ALS)。为了重启通信系统的操作，在ALS之后，已知在一个特定的时间周期(目前是100秒)后重启该激光器，并且在一段短的时间周期内使激光器发出脉冲。脉冲的持续时间(典型地为2秒)要选得足够短以使得不会造成伤害。当接收机检测到这样的脉冲时，它将其传送回发射机来重新开始正常的操作。
EP1003300公布了光纤通信系统中的一种光发射机自动重启的方法，该自动重启跟随在该系统中故障所引起的光发射机自动关闭之后。该方法包含周期性地借助在近端的发射机通过系统发送一重启脉冲，然后在给定的时间间隔内在近端检测该重启脉冲的返回，该重启脉冲已由在远端的发射机发射(生成)。该方法的特征在于：只要该重启脉冲被接收/重传，就连续地增加生成该重启脉冲的持续时间。如果故障实际上已经得到了修复，那么，从较短持续时间的重启脉冲开始，在一个短的时间周期内，在近端处的发射机生成一个新的重启脉冲之前在近端处接收到一个更长重传的脉冲。在这样一种情况下，即指示故障已经得到了修复的情况下，发射机被开启而继续操作。相反，在故障并未得到修复的情况下，当一个新的重启脉冲要被发射时在近端将未接收到重传的脉冲。因此仅在确保该重启脉冲保持在安全界限之内时，该重启脉冲的持续时间才会增加。
为了提高通信系统的传输容量，现行的惯例是使用波分复用，其中受调制的光辐射包含多个称作波长信道的辐射成分，它们具有彼此不同的波段。每个波长信道用各自的通信业务调制并且所有的信道同时在单个光纤上传输。具有八个或更多波长信道的系统经常被称作密集波分复用(DWDM)系统。
对于WDM系统，光纤所传输的光功率是分离成分(波长信道)功率电平的总和，并且不期望将该总功率电平限制在一个安全水平内，因为这将不适当地限制发射机和接收机之间的光链路的跨度。对于使用数十个波长信道进行操作的DWDM系统来说情况更是如此，并且这样的系统因而也就赞成ALS安排。
在有源WDM系统中，波长信道中的一个被称作光监视信道(OSC)，它被保留以便通过在节点间传递控制协议来控制通信系统。在接收机处的OSC的丢失被用作光纤中发生断裂的指示并且用于所有波长信道的激光器相应地被关闭。为了重新激活系统，OSC仅以100秒为时间间隔发送两秒的脉冲来测试该光纤链路。如果OSC到达了接收机，那么用于通信信道的激光器就被相应地重新激活。
但是，在无源WDM系统中会出现一个问题，其中波长信道无源地被组合在一起并且每个波长信道源自于完全彼此独立地操作的光源。在无源系统中，没有用于安全地重新激活该源的中央控制功能并且因此在这样一种系统中优选地是将总的光功率限制在一个“安全”水平内。
发明内容
本发明的出现是为了至少部分地克服这个问题。
根据本发明，提供了一种波分复用光发射机系统，用于传送多个具有各自波长(λ1到λn)的光辐射成分，该系统包含：相应的发射机，用于向传输单元提供该光辐射成分中相应的一个，该传输单元用于把该多个光辐射成分传送到各自的接收机；用于在该各自的接收机处检测光辐射成分的丢失的装置；以及用于响应于在该接收机处检测到该光辐射成分的丢失来中断向该传输单元的该光辐射成分的提供的装置；其特征为：用于在响应于在接收机处检测到该光辐射成分的丢失而中断该光辐射成分的提供之后重启一个光成分的提供的装置以及能够向用于重启的装置提供各自的重启时间的定时装置，其中该重启时间对于每个光辐射成分是彼此不同的；以及其中用于重启的装置可操作以在由该定时装置提供的相应的重启时间处重启该光成分的提供。
在各自的接收机处检测到一光辐射成分的丢失被取作一种指示，指示在该传输单元中可能有断裂，或者至少在该辐射成分的发射机处有问题，并且相应地由该发射机中断对此辐射成分的提供。很清楚地，在各自的接收机处的所有辐射成分的丢失(这将在该传输单元中有断裂时产生)，将会导致该发射机系统中断对所有辐射成分的提供，以此来防止辐射从该断裂处意外泄漏。由于该发射机系统在不同的相应重启时间重新激活各辐射成分的供应，所以这确保了即使在系统重启时有一个断裂，这些辐射成分中也只有一个或者只有几个辐射成分会出现，由此来限制任何泄漏辐射的功率电平。而且由于每个发射机在它自己的重启时间重启，而与任意其它发射机无关，所以本发明特别适用于无源WDM系统，其中在发射机之间有很少的中央控制功能或没有中央控制功能。
在一种安排中，定时装置能够生成各自的重启时间的伪随机序列。
优选地，定时装置包含一个位于每个发射机处的各自的定时单元，它能够生成该各自的重启时间。优选地，该定时单元包含一个伪随机数生成器并且在该伪随机数生成器中使用的种子数(seed number)对于该发射机是唯一的。
在一种替换的安排中，定时装置能够生成多个基于该光辐射成分的波长的各自的重启时间。
在使用种子数的一种安排中，在伪随机数生成器中使用的种子数包含该发射机的网络地址和端口号。
在使用种子数的另一种安排中，在伪随机数生成器中使用的种子数包含该发射机的激光器卡序列号。
本发明还提供了一种操作波分复用光发射机系统的方法，该方法包含：为传输单元提供多个不同的波长光辐射成分用于向各自的接收机传输；在各自的接收机处检测光辐射成分的丢失；一在该接收机处检测到光辐射成分的丢失就中断向该传输单元提供该光辐射成分；为该不同的光辐射成分提供彼此不同的各自的重启时间；以及在一个中断之后，在各自的重启时间重启对该光辐射成分的提供。
附图说明
现在将仅通过举例的方式，参考图1来描述根据本发明的光发射机系统，图1是根据本发明的无源光WDM发射机/接收机系统的示意图。该发射机/接收机系统提供与位于该通信链路相对端的相应发射机/接收机系统的n个双向通信链路。
具体实施方式
参考图1，光WDM发射机/接收机系统包含一个用于连接到一个输出光纤2的输出端口1，它能够发射一个WDM光信号，该光信号包含多个(n个)不同的波长信道(λ1到λn)，光辐射成分。典型地，系统将配置为操作在C波段(即1530-1565nm的自由空间波长)并且具有信道间波长间隔为0.8nm的32个波长信道。可以理解，本发明同样可以应用于具有不同的信道数/信道间隔的其它工作波长范围。
WDM信号由波长选择复用器3来生成，它无源地组合来自各自的光纤OF1到OFn的单个的波长信道(λ1到λn)。正如已知的，波长选择复用器3典型地可包含一个阵列波导光栅或者级联二色性滤波器。OF1到OFn的每个光纤连接到各自的客户设备4，它传输各自的波长信道。
发射机/接收机系统进一步包含用于连接到输入光纤6来接收包含多个(n个)波长信道的WDM信号的输入端口5。该接收到的WDM信号代表在相反方向上的通信链路。无源波长选择解复用器7连接到输入端口5并且可以将组成该WDM信号的构成波长信道分开并且将每个信道放到各自的标识为LF1到LFn的光纤上。光纤LF1到LFn进而又连接到各自的客户设备4。该波长选择解复用器7可典型地包含一个阵列波导光栅或者级联二色性滤波器。
在图1中，仅显示了两个对应于双向通信链路的客户设备4，它们分别使用波长信道λ1和λn。可以理解，存在对于其它波长信道的类似的客户设备4，尽管这些设备为了清楚起见没有在图中显示。每个客户设备包含发射机8、发射机控制器9、定时单元10和接收机11。发射机8可以生成各自的波长信道并且将包含例如半导体激光器，该半导体激光器的输出辐射被使用连接到其输出的外部光调制器(如Manch-Zehnder光调制器)、用通信业务进行调制。可以理解，在替代的配置中可以通过用通信业务直接调制到该激光器的驱动电流来调制该激光器。发射机8的输出被耦合进入各自的光纤OF1到OFn。定时单元10可以为其相关的发射机8生成各自的重启时间(t1到tn)。发射机控制器9用于控制发射机8的工作，并且如将要描述的那样，它可以在可能的光纤断裂的事件中关闭该发射机(激光器)的操作并且随后自动重启该发射机。接收机11用于接收和检测在各自的光纤LF1到LFn上接收到的通信业务。
在发射机/接收机系统的操作中，每个发射机8生成并发射其各自的波长信道，沿着其各自的光纤OF1到OFn传输到复用器3，该复用器无源地将波长信道(光辐射成分)组合在一起以生成一个从输出端口1发射的WDM光信号。该WDM光信号在光纤2之上被载送到该光纤远端处的对应的发射机/接收机系统(未显示出)。
进一步在发射机系统的操作中，WDM信号在输入端口5处被接收并且传输到波长解复用器，该波长解复用器无源地分离该辐射成分(波长信道)，在每个光纤LF1到LFn上放置一个辐射成分，这些波长信道从这些光纤传递到在各自的客户设备4中的接收机11。接收到的WDM信号代表用于双向通信链路的通信的反方向。
存在这样的可能性：在系统的操作中，机械断裂可能发生在光纤2或6，所述光纤使发射机/接收机系统连接到在远端的相应的发射机/接收机系统。为了方便描述，相关于发生在光纤2中的断裂的系统的操作将得到描述，但是可以理解，对于发生在光纤6中的断裂，该系统将会以类似的方式操作。而且在随后的描述中，图1中举例说明的发射机/接收机设备将被称为近端系统并且在远端的发射机/接收机被称为远端系统。
沿着光纤2传输的WDM信号的功率电平是由光纤OF1到OFn传输的单个波长信道的功率电平的总和，并且可能足够高以引起对例如该断裂附近的人员的视力或皮肤的伤害。作为一种安全措施，发射机/接收机系统包含将远端系统处的WDM信道的丢失当作一种在光纤光缆2中可能发生了机械断裂的指示来提供，以及在那种情况下关闭近端系统处的发射机。这样安全便得到了确保，因为如果在光纤2中有机械断裂，则实际上从该断裂处不会有激光器生成的辐射的泄漏，所述泄漏可能处于潜在的有害的功率电平。
当远端客户设备4中的接收机11检测到各自的WDM信道的丢失时，该检测到的丢失是光纤2中可能发生断裂的指示，发射机控制器关闭它的发射机8。反过来近端客户设备4中的接收机11检测到波长信道的丢失并且发射机控制器9关闭它的发射机8。很清楚地，在发生了实际的光纤断裂的情况下，在远端处将有所有波长信道的丢失，并且每个发射机会相应地关闭它的发射机。
在系统的操作中，在关闭发射机之后，一有光纤2中可能发生机械断裂的指示，该系统就在一个设定的周期过去后、该断裂已经被修复的情况下重新开始传输。这对于每个波长信道是在各自的重启时间t1到tn来进行的，这些重启时间彼此不同并且由各自的定时单元10来生成。由于发射机(即在近端的那些)的重新激活发生在不同的重启时间，所以重启时发射进入光纤光缆2的功率的电平很低，以至于不会对安全造成威胁，即使最后证明在光纤2中确实存在机械断裂的话。只要在光纤2中检测到断裂，中断传输、随后在各自的重启时间重启的这一序列就会重复进行，并且当不再检测到断裂时，重启才继续进行直到获得了正常的全部传输。
典型地，在传输重新开始之前有100秒的等待周期，并且重启尝试持续大约2秒。一旦在远端的接收机11检测到波长信道的存在，发射机控制器9就重新激活它的发射机8并且这进而又在近端由接收机11检测到。接收到该波长信道后，发射机控制器9打开该发射机8以使其连续操作。
由于每个客户设备4包含各自的定时单元10，所以这使得系统在一个可能的光纤断裂后能够安全地重新激活，而不需要客户设备4之间的任何交互。在举例说明的实施方案中，每个客户设备4完全独立于彼此地操作。
在一种优选的实施方案中，定时单元使用伪随机序列生成它们各自的重启时间。在这样一种安排中，定时单元包含伪随机数生成器并且在伪随机数生成器中使用的种子数优选地对于发射机是唯一的。
在伪随机数生成器中使用的种子数可包含源设备的网络地址和端口号或者，可替换地，在伪随机数生成器中使用的种子数可以包含发射机的发射机(激光器)卡序列号。
存在这样的可能性：在相同时刻将有不止一个发射机重启，因为每个定时单元独立于其它任何的定时单元生成一个伪随机重启时间。但是发生这种情况的概率是可以接受的，因为仅仅几个发射机有可能在任意一个时间被重新激活并且有可能该光辐射功率电平不超过所设定的安全水平。
在一种替换的安排中，定时单元基于波长信道生成重启时间。
另一种可能性是操作员为不同的波长信道设置重启时间，例如，在安装客户设备的时候。
根据本发明的发射机系统特别适用于无源WDM系统，该系统包含在波长信道(客户设备)之间很少的控制或不包含控制，并且包含用于执行WDM功能(特别是对WDM波长信道的光复用)的无源(光)成分。但是根据本发明的、在中断后使用错列的激光器重启的发射机/接收机系统也被认为在其它WDM系统中具有优势。
Claims (9)
1.一种波分复用光发射机系统，用于传送多个各具有各自波长(λ1到λn)的光辐射成分，该系统包含：一个相应的发射机(8)，用于向传输单元(2)提供该光辐射成分中相应的一个，该传输单元用于把多个光辐射成分传送到各自的接收机(11)；用于在该各自的接收机(11)处检测一光辐射成分的丢失的装置；以及用于响应于在该接收机处检测到该光辐射成分的丢失来中断向该传输单元的该光辐射成分的提供的装置(9)；其特征为：用于在响应于在接收机处检测到该光辐射成分的丢失而中断该光辐射成分的提供之后重启一个光辐射成分的提供的装置(9)以及能够向用于重启的装置提供各自的重启时间(t1到tn)的定时装置(10)，其中该重启时间对于每个光辐射成分是彼此不同的；以及其中用于重启的装置(9)可操作以在由该定时装置提供的相应的重启时间处重启该光辐射成分的提供。
2.根据权利要求1的发射机系统，其中定时装置(10)能够生成各自重启时间的伪随机序列。
3.根据权利要求1或权利要求2的发射机系统，其中定时装置包含在每个发射机处的各自的定时单元，该定时单元能够提供该各自的重启时间。
4.根据权利要求3的发射机系统，其中在每个发射机处的定时单元包含伪随机数生成器并且在该伪随机数生成器中使用的种子数对该发射机是唯一的。
5.根据权利要求1的发射机系统，其中定时装置提供基于光辐射成分的波长的各自的重启时间。
6.根据权利要求1的发射机系统，其中定时装置提供各自的重启时间，这些重启时间在安装该发射机系统时被预设。
7.根据权利要求4的发射机系统，其中在伪随机数生成器中使用的种子数包含该发射机的网络地址和端口号。
8.根据权利要求4的发射机系统，其中在伪随机数生成器中使用的种子数包含该发射机的激光器卡序列号。
9.一种操作波分复用光发射机系统的方法，它包含：提供多个不同波长的光辐射成分给一传输单元用于传输到各自的接收机，在该各自的接收机处检测一光辐射成分的丢失，一在该接收机处检测到该光辐射成分的丢失，就中断对该光辐射成分的提供，对于不同的光辐射成分提供彼此不同的各自的重启时间，以及在一个中断之后，在各自的重启时间重启对该光辐射成分信号的提供。
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