CN1394008A - 一种光交叉连接节点装置 - Google Patents

Abstract

一种光交叉连接点装置，涉及光网络的光交叉连接点结构，包括P条将信号输入核心交换处理部分的路径、一个核心交换处理部分、P条将信号从核心交换处理部分输出的路径；其中每条信号输入路径由一个光预放OPA，一个解复用器ODU组成，每条信号输出路径由一个可变光衰减器VOA阵列、一个复用器OMU和一个光功率放大器OBA组成；本发明实现了任意波长上下路到指定端口、部分波长完全变换、有限广播、部分波长电再生等功能。

Description

一种光交叉连接节点装置

本发明属于光纤通信中的波分复用WDM光网络领域，具体涉及光网络技术中的光交叉连接节点结构。

近年来，由于以IP为代表的数据业务以6～9月翻一番的速度爆炸式发展，对传输带宽产生了巨大的需求，密集波分复用DWDM技术的广泛采用为网络提供了丰富的带宽资源，但同时也使得网络交换节点成为网络发展的瓶颈。为此，众多的设备制造商及组织提出了光交叉连接OXC节点的多种解决方案，以消除节点瓶颈，实现大容量、多业务融合、智能化的光传送网络。

从整个通信网络需求来看，未来的OXC节点设备需要完成全光交叉连接功能，并具有任意波长上下路到指定端口功能、波长变换功能、广播功能、波长信号电再生功能等功能。同时OXC节点设备应具有模块性、可扩展性。不过，由于现有器件水平及其相关技术尚未完全成熟，上述功能尚无法完全实现，这是当前OXC节点结构设计所面临的问题。

目前OXC节点结构普遍采用的三种方案：图1所示是一种传统的OXC节点结构，具有p个输入/输出链路，每链路内传输n个波长，链路内的波长分别由光前置放大器OPA完成全光信号放大功能和由光分波单元ODU完成分波功能，然后在核心部分采用(p+m)×(p+m)同波交换矩阵模块和光转发单元OTU模块阵列，以实现m×n个波长的上路和m×n个波长的下路，最后由光合波单元OMU完成合波功能并由光功率放大器OBA完成全光信号放大功能。此方案不能够实现任意波长上下路到指定端口，缺乏灵活性，同时对所有波长采用OTU来实现波长信号电再生，存在成本昂贵、缺乏波长透明性以及难以实现波长变换及广播功能等缺点。

图2所示是另一种常用的OXC节点结构，该结构将图1中的光转发单元OTU模块换成了光可调衰减器VOA，并增加上路OTU模块，从而具有波长的透明性，同时具有波长模块性和可扩展性等特点。但此方案同样难以实现任意波长上下路到指定端口功能、波长变换及广播功能，而且如何在OXC节点有效地实现波长信号电再生也是个问题。

图3是另外的一种普遍采用的OXC节点实现方案，与图1所示的方案相比，核心部分采用一个〔p×n+m〕×〔p×n+m〕的大型光交叉连接矩阵替换n个(p+m)×(p+m)同波交换矩阵，从而实现了所有波长完全交叉到指定端口，完全波长变换以及波长信号电再生功能，但是由于光交叉连接矩阵的规模太大，实现困难，成本高，大量的OTU进一步增加了OXC设备成本，而且此方案缺乏波长透明性，缺少波长模块性，不易于扩展，难以完成有限广播功能。

本发明的目的是为了克服上述的各方案存在的缺陷，通过对网络实际业务分布的统计分析并基于目前器件水平，提出了一种基于分层结构的光交叉连接节点装置。

通过对光传送网需求的统计分析可知光传送网络并不需要在每一节点进行完全交叉、波长变换及电再生，同时现有器件的水平促使我们尽可能采用较小规模的开关矩阵实现更大规模的交叉连接并解决OXC的任意波长上下路到指定端口功能、波长变换、广播功能、波长信号电再生功能。为此，本发明提出的一种光交叉连接节点装置是基于分层结构的OXC节点装置：包括P条将信号输入核心交换处理部分的路径、一个核心交换处理部分、P条将信号从核心交换处理部分输出的路径；其中每条信号输入路径由一个光预放OPA，一个解复用器ODU组成，每条信号输出路径由一个可变光衰减器VOA阵列、一个复用器OMU和一个光功率放大器OBA组成，其特征在于：所述的核心交换处理部分包括n个(p+m)×(p+m)同波交换矩阵模块、m个2n×2n适配器和m个光转发单元OTU组；其中：n个(p+m)×(p+m)同波交换矩阵模块分别对经过p个解复用器ODU完成波长分路后的链路信号进行各自波长的同波交换，同时将需要下路处理的波长按λ₁、λ₂...λ_n为一组分成m组，然后分别送入m个2n×2n适配器模块，同波交换矩阵模块并接收上路OTU组送来的m组波长上路信号以完成交叉连接，再将链路信号送至可变光衰减器VOA；

m个2n×2n适配器和m个光转发单元OTU组用来完成m×n波长上下路到指定端口、部分波长变换、和波长信号电再生功能；当完成任意波长上下路到指定端口功能时，由2n×2n适配器接收同波交换矩阵模块的下路信号并指配至相应的本地客户层的设备，并将本地客户层的设备上路信号通过OTU送至同波交换矩阵模块来实现；当完成波长信号电再生功能时，2n×2n适配器接收同波交换模块的下路信号，然后再通过OTU送回至同波交换模块；当完成部分波长变换功能时，即下路波长与上路波长不一致时，则在完成波长信号电再生功能的同时以光/电/光的形式完成了部分波长变换功能。

在2n×2n适配器中增加功率分配器或采用电交叉模块则可实现有限广播功能。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述：

图1是传统的OXC结构实现方案一示意图

图2是传统的OXC结构实现方案二示意图；

图3是传统的OXC结构实现方案三示意图；

图4是本发明的基于分层结构的OXC节点结构示意图。

图5(a)、(b)是图4的适配器具体实现示意图。

图6给出采用功率分配器实现有限广播功能的原理框图。

图7是实现本发明的具体实施例示意图。

图1、图2、图3已在背景技术中做了说明。

图4是本发明的基于分层结构的OXC节点结构示意图：该光交叉连接节点支持p条输入光纤链路和p条输出光纤链路(Line1、Line2......Line p)，输入与输出光纤链路数可以不相等；每条光纤链路传送n个波长信道(λ₁、λ₂...λ_n)，各个链路传输的波长信道数可以不相等。每个同波交换模块同时上下路最多m(m≤p)路波长(当输入输出链路不等时，m不大于其中的较大值。)，总共有n个同波交换模块，整个节点可以实现上路m×n个波长和下路m×n个波长。通过2n×2n适配器对上述m×n路波长进行处理可很好地实现任意波长上下路到指定端口功能、部分波长完全变换、有限广播功能和部分波长电再生功能。下面将对此节点结构进行详细阐述：

链路信号首先经过p个光预放OPA和p个解复用器ODU完成波长分路，然后进入核心交换处理部分完成交叉连接功能，再经过可变光衰减器VOA阵列实现光功率均衡，保证信道的光域透明性，最后经过p个复用器OMU和p个光功率放大器OBA完成波长合路后进入光纤链路传输。

与传统的OXC结构具有本质区别的核心处理部分包括三部分：n个(p+m)×(p+m)同波交换矩阵模块、m个2n×2n适配器和m个光转发单元OTU组(OTU₁、OTU₂......OTU_n，其中1、2......n分别对应波长λ₁、λ₂...λ_n)。

n个(p+m)×(p+m)同波交换矩阵模块分别完成各自波长的同波交换，同时将需要下路处理的波长(每个波长最多m个)按λ₁、λ₂...λ_n一组分成m组分别送入m个2n×2n适配器模块，并接收上路OTU组送来的m组波长上路信号；

m个2n×2n适配器和m个光转发单元OTU组主要完成m×n波长上下路到指定端口、部分波长变换、有限广播功能和波长信号电再生功能：任意波长上下路到指定端口功能的实现由2n×2n适配器接收同波交换模块的下路信号并指配至相应的本地客户层的设备(如SDH、GbE设备)，并将本地客户层的设备上路信号通过光转发单元OTU送至同波交换模块来实现。

2n×2n适配器接收同波交换模块的下路信号，然后再通过OTU送回至同波交换模块，则完成波长信号电再生功能；若下路波长与上路波长不一致，则在完成波长信号电再生功能的同时完成了部分波长变换功能；如果在2n×2n适配器增加功率分配器或采用电交叉模块则可实现有限广播功能。

本发明所述光交叉连接节点中的p个n路复用/解复用器、n个(p+m)×(p+m)模块、m个2n×2n适配器和m个上路光转发单元OTU组可以看作三维结构中的不同层面，如果把n个(p+m)×(p+m)同波交换模块作为水平层处理模块，则m个2n×2n适配器和m个上路的光转发单元OTU组可以看成是和水平层正交的垂直层处理模块，而p个n路复用/解复用器可看成是侧向层处理模块。传统OXC节点结构试图在一层或二层内部同时完成交叉连接、部分波长变换、信号再生、有限广播功能，结果导致结构复杂、成本过高、功能顾此失彼。而本发明所述的OXC节点技术突破了传统思维的限制，采用分层处理，特别是垂直层的引入并通过水平层和垂直层的配合，在完成全光交叉连接的同时很好地实现了任意波长上下路到指定端口、部分波长变换、信号再生、有限广播功能等功能，并且结构清晰，各层功能明确，具有模块化，便于设计制造、成本大幅度降低。

下面具体描述垂直层的实施：图5是2n×2n适配器完成任意波长上下路到指定端口、波长信号电再生、部分波长完全变换功能的一种具体实施方式：

图5(a)所示的2n×2n光开关来完成2n×2n适配功能具体如下：

1)若下路的n个波长(λ₁、λ₂...λ_n)中的λ₁需要波长信号再生，则波长λ₁交换到对应的上路OTU(λ₁)，通过OTU实现波长信号电再生；

2)若下路的n个波长(λ₁、λ₂...λ_n)中的波长λ₁上的光信号需要变换到另外一条链路的n个波长(λ₁、λ₂...λ_n)中的某一个波长上(假设变换到波长λ_k)，则波长λ₁交换到对应的上路OTU(λ_k)上，实现波长完全变换；

3)若需要完成任意波长上下路到指定端口，则通过光开关直接将指定波长与相应客户端设备光口连接即可。

图5(b)所示是一个2n端口输入，2n端口输出的适配器和上路OTU的组合示意图，图中采用n个2×2光开关和一个n×n光开关来实现2n×2n的适配功能：其除无下路指配功能外与图5(a)完成的功能完全相同，并且可以减小光开关矩阵的规模。若需要下路指配功能，则在D₁、D₂...D_n处连接另外一个n×n光开关矩阵即可。

当要实现有限广播功能时，只是在附图5(a)和(b)的光开关矩阵用电开关矩阵代替(需要光电—电光转换)即可完成有限广播功能。采用此方案，一个波长上的信号可以广播到另一链路中的同一波长上，也可以广播到另一链路中的其他波长上。

图6给出采用功率分配器实现有限广播功能的原理框图：当从同波交换模块来的某一下路信号或本地的某一上路信号需要实现广播功能时，首先经过2n×(2n+1)光交叉矩阵交叉的第2n+1端口，然后经过1∶2n光功率分配器分配至2n个1×2光开关，最后由1×2光开关根据广播连接要求将广播信号接入的相应的同波交换模块上路或本地下路，从而实现有限广播功能。

图7给出本发明支持6个链路/每链路8个波长的OXC节点结构的具体实现：包括OPA和OBA模块、ODU和OMU模块、VOA模块、8×8同波交换矩阵模块、上路OTU模块和16×16适配模块等组成，具体实现过程同上面对图4的描述。可以实现以下功能：

a)具有全光交叉连接功能；

b)具有6链路、每链路8波长的同波交换能力；

c)具有任意波长上下路到指定端口功能，最多可上下16个波长通道；

d)16个波长通道具有波长完全变换能力；

e)16个波长通道具有电再生能力；

f)具有波长模块性和可扩展性；

本发明的基于分层结构的OXC节点装置采用较小规模的开关矩阵，在保证完成足够交叉连接能力、避免节点内部损耗限制的前提下，同时实现了OXC中的任意波长上下路到指定端口功能、部分波长完全变换、有限广播功能、部分波长电再生功能，并且具有波长模块性和可扩展性，同时保持一定波长透明性，并能够以较低的成本解决当前网络对业务调度、保护/恢复及可靠性等方面的需求。

Claims (2)

1、一种光交叉连接节点装置，包括P条将信号输入核心交换处理部分的路径、一个核心交换处理部分、P条将信号从核心交换处理部分输出的路径；其中每条信号输入路径由一个光预放OPA，一个解复用器ODU组成，每条信号输出路径由一个可变光衰减器VOA阵列、一个复用器OMU和一个光功率放大器OBA组成，其特征在于：所述的核心交换处理部分包括n个(p+m)×(p+m)同波交换矩阵模块、m个2n×2n适配器和m个光转发单元OTU组；其中：n个(p+m)×(p+m)同波交换矩阵模块分别对经过p个解复用器ODU完成波长分路后的链路信号进行各自波长的同波交换，同时将需要下路处理的波长按λ₁、λ₂...λ_n为一组分成m组，然后分别送入m个2n×2n适配器模块，同波交换矩阵模块并接收上路OTU组送来的m组波长上路信号以完成交叉连接，再将链路信号送至可变光衰减器VOA；

m个2n×2n适配器和m个光转发单元OTU组用来完成m×n波长上下路到指定端口、部分波长变换、和波长信号电再生；当完成任意波长上下路到指定端口时，由2n×2n适配器接收同波交换矩阵模块的下路信号并指配至相应的本地客户层的设备，并将本地客户层的设备上路信号通过OTU送至同波交换矩阵模块来实现；当完成波长信号电再生时，2n×2n适配器接收同波交换模块的下路信号，然后再通过OTU送回至同波交换模块；当完成部分波长变换时，即下路波长与上路波长不一致时，则在完成波长信号电再生功能的同时以光/电/光的形式完成了部分波长变换功能。

2、根据权利要求1所述的一种光交叉连接节点装置，其特征在于：所述的2n×2n适配器在实现有限广播功能时，是经过一个2n×(2n+1)光交叉矩阵交叉的第2n+1端口，然后通过过1∶2n光功率分配器分配至2n个1×2光开关，最后由1×2光开关根据广播连接要求将广播信号接入的相应的同波交换模块上路或本地下路。

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