CN1267156A - 信号传输系统 - Google Patents

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Abstract

一种信号传输系统具有多个WDM光载波,后者链接设置在闭环网络内的多个光开关装置。对载波进行放大以补偿损耗和衰减,但每一个载波的环路增益必须小于1,以防止不希望有的信号振荡。对于在开关装置上检测到的存在的每一个光载波,自动增益控制电路是有效的,而对于被测定为不存在的每一个光载波,所述增益控制被禁止。

Description

信号传输系统
本发明涉及信号传输系统，更具体地说，涉及用光载波承载数据业务的系统。可以把若干个波长各不相同的光载波从光发射机通过光波导送到光接收机-这样的技术称作波(长)分(割)复用(WDM)技术，一般把每一个能够承载通信业务的光载波称作信道。
包括光开关装置的光引出/引入多路复用器(OADM)和光交叉连接开关(OXC)通过光信道承载多个业务信号，后者经由一根或一对光纤通过不同的波长发送或接收，每一个OADM或OXC至少有两个这样的波分复用(WDM)端口，它们是这样配置，以便能够向分支端口插入信号或由其中提取信号，或让信号从一个WDM端口直通到另一个WDM端口。
通常OADM或OXC网络的配置是闭环，因为它为每一个连接提供替代的信道，使之能够预防光纤的故障。为了补偿OADM或OXC内相互连接的光纤和光学组件的损耗，它包含光放大器。在包含放大和反馈信道的系统中，环路增益必须维持小于1，因为不然就会出现不希望有的振荡。
在故障状态下，环路增益可能上升到1以上，引起环路的不稳定性和失灵。本发明力求提供一种减小这种困难的信号传输系统。
按照本发明，一种具有多个WDM光载波的信号传输系统包括：连接成环形的多个光开关装置；存在于光开关装置上用来检测每一个光载波是否存在的装置；以及响应光载波是否存在的检测，把所述光载波的环路增益控制到小于1的装置。
不存在光载波时自动增益控制可能引起的一个光信道内的振荡由于非线性的作用、放大器中的功率错乱(hogging)和来自可能出现的高功率振荡的串音，可能对其它光信道产生不良影响。即使环的闭环增益小于1，放大器的自发发射(ASE)可能在不承载正常光信号的信道中积累至可能干扰相邻信道的电平。
光开关装置可以是OADM或OXC或其它等效物，以下对OADM的讨论适用于这样的等效物。
在可以被重构(亦即引出、引入和直通信道上的改变)的OADM中，建议进行某种程度的自动增益控制(AGC)，以便把各个光信道的功率维持在基本上固定的电平。为了保证在任何情况下AGC的操作都不至于使任何光信道的总体增益上升到出现振荡或ASE积累的破坏性电平的数值，应当采取预防措施。在OADM的线性或环形网络中瞬态作用也可能是一个严重的问题，承载信道数目的故意改变和在故障过程中都会造成这一情况。考虑信道中无光信号存在的情况。工作在每一个OADM上该信道的AGC功能会将它自己设置为最大增益/最小损耗状态，以图维持功率电平。当该信道的信号接通时，每一个OADM的增益将高于要求值，直至AGC控制回路有时间作出响应为止。在这个过渡过程中，每一个OADM的这种信号都将上升到不断升高的高电平，它会使光放大器的可用功率错乱，减小预先存在的信道上的信号电平，并对其上的通信业务产生不良影响。这个过渡过程一直存在到AGC控制回路稳定到它们的目标输出功率，而光放大器控制回路适应增大后的输出总功率为止。尽管可以通过使新光信号源功率缓慢斜坡上升来部分地缓解这种效应，但这对不同的放大器和AGC控制回路的时间常数提出了约束。在故障状态下，使源功率斜坡上升或许是不可能的。
本发明减轻了这些困难。
现将参照附图以举例方式进一步描述本发明，附图中：
图1表示按照本发明的信号传输系统的一部分；而
图2和3更详细地表示所述系统的一部分的可供选择的配置。
参照图1，这里只示出信号传输系统的一部分，其中多个包括OADM和OXC的光开关装置连接成双向闭环。只示出单一的光开关装置。该仅图举例说明WDM光信号从WDM输入端口通过光开关3到WDM输出端口的单向信号信道，它依情况而定可以是OADM或OXC的一部分。实际上，OADM一般具有重复的相同配置，使得它也能在与所示出的方向相反的方向上承载信号。OXC一般具有通过比较复杂的光开关互连的多重输入和输出端口。
首先假定该系统处于无故障的状态下工作而进行描述。输入端口1连接到AGC电路4，后者维持点5处每一个信道(亦即，光波长)恒定的功率，而与端口1处每个信道的输入功率无关。一般端口1处的输入信号包括各自在不同光波长下的至少8个光信道。AGC电路可以采取在我们共同未决的专利申请(P/61751)中所公开的形式。光放大器6工作在增益控制的方式下，具有平坦的频率响应，以便均匀地放大每一个光信道，从而在点7给出每一个信道恒定的功率。光多路分解器8按波长把光信道分离在各个光波导9上，以便通过光开关3交叉连接。光开关的输入和输出端口16允许引入和引出信道。光开关3的输出依配置的不同而来自不同的输入，使得点10处每一个信道的光功率具有某种变化。另一个AGC电路在点12维持每一个信道的恒定功率。
光多路复用器13使这些信道结合成一个WDM信号。多路复用器13引入的损失或信号衰减对每一个光信道基本上是恒定的，而光放大器14工作在增益控制的方式下，使得在输出端口2每一个信道的光功率基本上维持恒定。AGC电路4和11以及增益控制放大器6和14的综合作用保证了从一个OADM(图1中示出一个OADM)的输出通过一段相互连接的光纤15到下一个OADM的输出的增益为标称的1，带有微小离散。在环中承载通信业务的情况下，至少必须有两个节点(业务源节点和接收节点)，其中光开关处于引入/引出配置。引入/引出配置中开关的通过损耗大，一般为30dB(分贝)，对这两个节点就意味着闭环增益减小60dB。这比环中所有中继段(hop)公称值以上最坏情况的增益离散总和大得多。因此，环的环路增益保证比1小得多。
端口1还接收一个不承载通信业务的管理光信道，用于信令和管理目的。这由管理信道提取装置17提取，将其信令信息引导到控制逻辑18，后者链接到光开关3的操作和AGC电路11。联系图3描述控制逻辑的一种功能。控制逻辑18重新形成管理信道的格式，并通过管理信道插入装置19将其插入输出端口2上。
考虑故障状态，若光信号源失效，形成该信道一部分的AGC电路11便会增大其增益，以图在点12维持恒定的功率。在出现故障之后环中每一个OADM都会出现这一情况，使得对这一出故障的信道而言，通过增益大大增加，例如增大XdB。N个OADM的环的总环路增益便增大N×XdB。作为例子，令X＝10dB和N＝8，则环路增益增大80dB，这比在源节点和接收节点处的光开关的损耗大。环绕环的环路增益会比1大得多，于是在这个光信道的波长上出现振荡。
为了避免这个困难，AGC电路11包括检测其输入是否没有光信号的装置，并随着这种情况的出现而废弃增益控制机构，将其设置为最小增益。图2和3表示用来实现这种状态的可供选择的配置。
参照图2，输入端口10通过可变增益/损耗装置20连接到输出端口12。端口12也通过光功率检测器21连接到控制装置22，后者调整装置20的增益或损耗，从而构成反馈回路。在输入端口10处外加的光功率检测器23向阈值检测器24馈送信号，使得在端口10处的光功率电平降低到阈值(故障状态)时，比较器24的输出改变状态。阈值由基准输入25设定，而且就是这个阈值决定输入信道存在或不存在的电平。若有必要，可以调整阈值，以确定关于操作可靠性的最佳电平。比较器24向控制装置22提供附加的输入使反馈回路失效，以迫使可变增益/损耗装置20处于其最低增益或最大损耗。实际上，装置20可以是在整个感兴趣的波长带宽上具有平坦增益特性的可变增益放大器，或者作为替代方案，它可以是一个可变衰减器后跟预置增益放大器。
参照图3，所示的替代配置省去了图2的第二个光检测器23。除了示出AGC电路以外，它还显示对图1光开关装置的修改。反馈回路与图2相似地包括可变增益/损耗装置30、光功率检测器31和控制装置32。光检测器31耦合到比较器33的一个输入端，若点12处的光功率小于AGC回路力图维持的值，则比较器33的输出将状态改变为故障状态。这种机构不能直接用来把AGC回路设置为最小增益/最大损耗，因为不可能从这种状态恢复。发信号把故障状态通过管理信道发送器34通知该环内的下一个OADM。管理信道可以承载在那些承载通信业务的信道以外的称作光管理信道的光信道上或用其它装置。环上的下一个OADM通过管理信道接收机17以及通过对光开关的配置可以利用控制逻辑18确定有故障的光信道是否连接到其可变增益/损耗装置30之一这一点的了解，提取该光信道的信令状态。若是如此，控制逻辑18不顾AGC损耗，强制它把可变增益/损耗装置30设置为最低增益/最大损耗。像以前一样在管理信道上通过管理信道插入装置34发信号把故障状态通知下一个OADM。
结果是检测出故障状态的第一个OADM中AGC电路11设置为最高增益/最小损耗，但在随后的OADM中对这一故障信道所有的AGC电路11都被设置为最低增益/最大损耗。因此环绕该环的总增益基本上保持小于1。
在图2和3中可变增益/损耗元件都可以是光放大器(半导体光放大器或铒掺杂光纤放大器)或电气控制的光衰减器。
这两种解决方法也都减小过渡过程功率变化的影响，因为最多一个OADM，或另一个光开关装置，工作在最大增益上，而随后的所有OADM都工作在最大损耗上，直至施加新信号之后。这样设计AGC控制回路，使得当检测到新信号时，它足够缓慢地使幅度斜坡增大，使光放大器可以适应增大所需要的输出功率的要求，而不影响预先存在的信道。

Claims (10)

1.一种具有多个WDM光载波的信号传输系统，它包括：连接成环形的多个光开关装置；存在于光开关装置上用来检测每一个光载波是否存在的装置；以及响应所述光载波是否存在的检测，把所述光载波的环路增益控制到小于1的装置。
2.权利要求1中所要求的系统，其特征在于：每一个光开关装置包括信道多路复用器，并且所述用来检测光载波是否存在的装置设置在所述多路复用器的输入信道通路内。
3.权利要求2中所要求的系统，其特征在于：所述用来检测光载波是否存在的装置设置在所述多路复用器的每一个输入信道通路内。
4.以上权利要求中任何一个权利要求所要求的系统，其特征在于：设置自动增益控制电路，用以调整被检测到的存在的光载波的电平。
5.权利要求4中所要求的系统，其特征在于：当检测到不存在光载波时使所述自动增益控制电路不能工作，以便可以减小该光载波的信道的增益。
6.权利要求4或5中所要求的系统，其特征在于：所述自动增益控制电路包括可变增益放大器。
7.权利要求4或5中所要求的系统，其特征在于：所述自动增益控制电路包括可变光衰减器。
8.权利要求4或5中所要求的系统，其特征在于：为每一个光载波设置用来检测所述自动增益控制电路是否存在输入信号的装置。
9.权利要求4或5中所要求的系统，其特征在于：构成所述自动增益控制电路一部分的光检测器构成用来检测光载波是否存在的装置的一部分，以及发信号把检测到不存在光载波通知环中的下一个光开关装置，以便使它减小该载波的光增益。
10.权利要求4中所要求的系统，其特征在于：令所述自动增益控制电路的控制回路速度足够慢，以避免受到过渡过程干扰的光载波造成功率错乱(hogging)。
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