CN1399823A - 光学网络中的光功率管理 - Google Patents

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Abstract

一种用于在一个光学网络中管理信号功率电平的系统。光学网络包括多个具有通过多个网络互联接收和发送光信号的逻辑电路的节点。系统包括一种方法，在这种方法中，给每个节点提供配置参数，根据配置参数配置每个节点，在节点之间交换功率参数信息，根据功率参数信息至少一些节点被重新配置，并且重复进行交换功率参数信息和至少重新配置一些节点的步骤，直到光学网络被完全配置好，从而使光信号具有选定的信号功率电平。

Description

光学网络中的光功率管理
相关申请的交叉参考
本申请要求1999年9月3日申请的共同未决美国临时专利申请60/152,480的优先权，该申请公开的所有内容结合于此作为参考。本申请也要求1999年11月18日申请的共同未决美国临时专利申请60/166,278的优先权，该申请所公开的全部内容结合于此作为参考。
发明领域
本发明一般涉及信息网络，特别涉及光学网络的配置和操作。
背景技术
在光学网络中，每个网络单元必须能够传送大量的可以具有变化的功率电平的光信号。这是需要的，因为当信号在整个网络上转换和路由时，信号功率电平动态地改变。
在双光纤双向线路转换环路(OBSLR)网中，工作和保护信道对绕网络路由。作为网络转换事件的结果，可能使工作和保护信道在不同的信号路径上路由，每个信号路径具有不同的损耗特性。因此，可能在网络中的任何给定点上，工作和保护信道对可能具有不同的信号功率电平。这种情况可以导致较低功率信道上比特误差率(BER)增大。
图1示出了典型的网络转换事件造成的路径变化如何能够导致工作和保护信道对之间的功率电平变化。工作路径包含两个信道，1和2，各自具有如102所示的信道功率A。保护路径具有两个信道，3和4，各自具有如104所示的信道功率A。在一个典型的系统中，工作和保护信道可以经过具有不同信号损耗特性的不同信号路径路由。不同的路由路径的结果是，在网络中的某一点，工作和保护信道可能具有如106所示的不同的信号功率电平。例如，在经过一个路径路由后，信道1和2具有信道功率B；在经过另一个路径路由后，信道3和4具有信道功率C。在被多路复用到一起之后，信道仍然保持它们各自的信道功率电平，并且具有如108所示的功率电平差。由于低功率信道可能具有太低的以致于不能在网络上适当地发送和接收的信号电平，所以工作和保护信道之间的功率电平差108可能导致过大的BER。
除了与不同路由路径相关的信号损耗之外，当信号被放大时，工作和保护信道之间的功率电平差108可能增大。例如，如106所示，可以把集合信道输入到一个遭受信道1和2的相对高的功率电平造成的饱和效应的放大器。饱和效应可以导致能够增大幅度差108的非线性放大，造成表现为110所示的结果放大信号。由于放大器的饱和效应，信道1和2接收比信道3和4更大的放大率。因此，信道1和2具有信道功率D，而信道3和4具有信道功率E。产生的增大的功率电平差显示在112。在信号被进一步在光学网络中交换和发送时，这个大的功率差导致增大的BER。
在典型的光学网络中，可以根据在网络中路由的预定信号手工配置每个节点，以进行操作。例如，将具有固定衰减值的预置衰减器插入到信号传输路径中，以设置绕网络的信号衰减。
除了与路径损耗和放大器饱和相关的问题之外，手工配置光学网络中每个节点导致了许多额外的问题。第一，手工配置每个节点会产生错误。因此，如果不恰当地配置了节点，那么必须手工重新再配置，从而增加了成本。第二，必须每个站点地设计每个节点。这意味着各个节点是不相同配置的，从而必须定制每个节点。第三，难于更新任何网络组件。例如，更新一个节点中的一个组件可能影响该节点中的其它组件。改变一个节点可能影响相邻的节点。因此，手工配置网络的更新和维护是困难和昂贵的。第四，难于向现有网络加入节点，因为必须手工配置增加的节点以及它影响的节点。例如，人工配置可能要求按照特定的顺序加入节点，或引入对可以加入的新节点数量上的限制。最后，如果由于信号路由或转换事件，当手工配置发生时信号电平不是如预期的那样，网络可能不稳定。例如，如果由于网络转换事件的结果使信号功率电平改变，一个网络单元的初始手工配置可能导致该单元不能处理新信号功率电平。
发明内容
本发明提供了一种管理光学网络中信号功率电平的系统。在本发明提供的一种功率管理策略中，在OBSLR网络的相邻网络单元之间保持了一致的每波长输出功率。一致的意思是，在网络中的任何转换条件下，网络单元之间的信号功率电平将不会发生大到足以影响网络携带业务的能力的变化。这使得每个节点内的功率管理本地化，因为输入到节点的功率电平保持恒定。结果，网络的功率管理成为每个节点的内部组件配置和光路变化的函数。在这个策略中，将所有转换情景包括在一个小的操作模式集中。
在本发明提供的另一种功率管理策略中，对不同网络转换情景的信号功率参数进行跟踪。因此，能够以计算、存储和交换环绕网络的信号功率参数为代价，优化可用的信噪比(SNR)。
在本发明提供的再一种功率管理策略中，对不同网络转换情景的信号功率参数进行预计算和存储。预计算值为网络单元提供了一条对转换事件快速地作出反应，而不必在每个时间发生时重新计算参数的途径。
在本发明的一个实施例中，提供了一种管理光学网络中信号功率电平的方法。光学网络包括多个具有通过多个网络互联接收和发送光信号的逻辑电路的节点。方法包括以下步骤：提供每个节点配置参数；根据配置参数配置每个节点；在节点之间交换功率参数信息；根据功率参数信息重新配置至少一些节点；和重复交换和重新配置的步骤，直到光学网络完全配置好，使光信号具有选定的信号功率电平。
附图简要说明
图1示出了由于典型网络转换事件造成的路径变化如何能够导致功率电平变化；
图2示出了根据本发明构造的一个光学网络的一部分；
图3示出了光学网络100中网络单元的详细视图；
图4示出了根据本发明构造的、在网络单元中使用的第一种类型的内部组件的功能图；
图5示出了图4中所示的第一种类型的内部组件使用的参数表；
图6示出了根据本发明构造的、在一个网络单元中使用的第二种类型的内部组件的功能图；
图7示出了图6中所示的第二种类型的内部组件使用的参数表；
图8示出了根据本发明构造的一个第一网络单元的视图；
图9示出了操作根据本发明的、图8中所示的第一网络单元的方法；
图10示出了根据本发明构造的一个第二网络单元的视图；
图11示出了操作根据本发明的、图10中所示的第二网络单元的方法；
图12示出了根据本发明构造的一个第三网络单元的视图；
图13示出了根据本发明构造的一个网络单元的视图；
图14示出了图12的网络单元的详细实施例；
图15-18示出了图3的网络单元的详细实施例；
图19示出了通过一个网络单元的路由路径的视图；
图20示出了根据本发明构造的、在一个四光纤网络中使用的一个网络单元的视图；
图21示出了根据本发明构造的一个四节点2光纤BLSR网络；
图22示出了包括在图21的网络中的一个节点的视图；和
图23示出了根据本发明构造的一个VOA控制回路的视图。
优选实施例的详细说明
本发明的功率策略提供了OBSLR网络中相邻网络单元之间的一致的每波长输出功率。一致的意思是，在网络中的任何转换条件下，网络单元之间的信号功率电平将不会发生大到足以影响网络携带业务的能力的变化。这使得每个节点内的功率管理本地化，因为输入到节点的功率电平保持恒定。结果，网络的功率管理成为每个节点的内部组件配置和光学路径变化的函数。
在本发明的一个实施例中，提供了为在每个网络单元给内部组件之间提供交叉连接的方法和装置。在进行这些插件之间的连接时，功率管理模块协调通过每个插件接口的输入和输出电平。在每个插件从相邻接口功率电平和插件的光路损耗计算出这些电平，并且存储在参数表中。用这种方式，将内部连接用于在沿通过网络单元的光路的每个点自动地计算信号功率电平。因此，通过分析从保护(或转换)事件产生的内部光路，每个网络单元可以计算出一个恒定的输出功率电平。保护事件是一种将网络中的信号重新路由到它们的目的地以克服网络单元之间信号链路损坏或损耗之类的网络问题的事件。在任何网络单元，提供插件解决保护事件，以便能够保证所有网络保护事件中的最坏输出电平。
在本发明的另一个实施例中，能够不仅只是跟踪最坏输出电平，而且能够跟踪与具有特殊操作模式和光路的不同网络配置相关的单个情景。尽管这可能导致引起更大的参数表，但是可以取得整个网络的最佳可能的SNR。
图2示出了根据本发明构造的一个光学网络200的一部分的方框图。利用光学网络200显示如何根据本发明将功率管理本地化到网络单元。
网络200包括节点或网络单元(NE)202，204，206和208。节点通过信号链路210，212，214和216互联。信号链路用于在节点之间发送光信号。信号链路显示为单个的链路，但是可以包括双向传输路径。例如，信号链路212包括一个从节点202到节点206的发射信号路径，和一个从节点206到节点202的接收信号路径。利用信号链路，可以通过不同的路由路径在环绕网络发送光信号。
节点也通过信息链路218，220，222和224互联。信息链路用于在节点之间发送诸如管理信息或信号参数之类的信息。信息链路和信号链路可以是分离的链路，或可以组合成一个携带信号和信息二者的链路。信息链路形成了一个连接光学网络中所有节点的光学监测信道(OSC)。利用OSC，网络单元彼此提供有关通过光学网络发送的信号的信号电平的信息。
节点也具有在226，228，230和232显示的参数输入。参数输入被用于向节点输入配置参数。配置参数用于配置节点内的内部组件，并且可以用于确定信号路由和/或信号功率电平。作为替代，可以把在一个节点的参数输入用于输入用于多个节点的配置参数，其中接收配置参数的节点经过信息链路将它们分配到其它节点。可以把参数输入耦合到诸如以太网之类的信息网络，以便能够经过一个像在234显示的网络管理器这样的远端网络实体把配置参数下载到节点。此外，可以把参数输入直接耦合到如236所示的本地设备，以把配置参数直接下载到本地操作模式的节点。
每个节点具有用于从光学网络加入或分出信号的东和西信号链路。例如，将西链路238用于加入或分出通过信号链路212发送的信号，和把东链路340用于加入或分出通过信号链路210发送的信号。
在本发明的一个实施例中，将相邻网络单元之间的信号链路上发送的信号的输出信号功率保持在一致的每波长输出功率。这是利用每个网络单元上的专用硬件和软件完成的。例如，利用位于节点202上的硬件和/或软件将与通过从节点202到节点204的信号链路210发送的信号相关的信号功率电平保持在一致的每波长功率电平。接收这些信号的节点204也使用本发明的硬件和/或软件，通过信号链路214把具有一致每波长功率电平的输出信号发送到节点208。结果，网络保护事件将不会使相邻节点之间的信号功率电平的变化大到足以影响网络携带业务的能力。
为了在每个节点完成功率管理，发生一个配置过程，在这个配置过程中，每个网络单元供应它的内部组件，以把输出功率作为网络操作模式的函数确定。例如，网络单元可能以一种正常模式操作，在正常模式中，信号经过一个路径路由通过该单元，或网络单元可能以一种环路转换模式操作，在环路转换模式中，信号经过另一个路径路由通过网络单元。网络单元的每种操作模式可以导致网络信号的不同路由路径。一旦内部组件的供应完成，网络单元经过形成OSC的信息链路向相邻节点指出它们的与不同操作模式相关的输出功率电平。
在网络单元通过OSC接收到有关相邻节点的输出功率电平的信息之后，每个网络单元重新计算沿其内部光路的功率电平。可以从重新计算中获得调节输出功率电平。通过OSC在网络单元之间交换有关调节输出功率电平的信息。如果需要，可以进行附加的重新计算。因此，产生了一个连续过程。其中，网络单元根据通过OSC从相邻单元接收的更新的输入功率电平指示确定它的输出功率电平。最终，网络单元集中到一个恒定节点间功率电平集。
因此，根据本发明的执行光学网络中功率管理的方法将执行以下步骤：
·将每个网络节点的内部组件作为网络操作模式的函数供应；
·在每个网络节点确定每种操作模式的功率参数；
·在相邻连接的网络节点之间交换功率参数；
·在每个节点根据接收的功率参数更新功率参数；和
·重复交换和更新步骤直到节点集中到一个恒定节点间功率电平集。
在本发明的再设置在信号链路上发送的信号的输出信号功率，以产生整个网络的最佳可能SNR。为了到达这个目的，在节点之间交换附加信息参数。节点利用附加信息，计算与接收信号相关的SNR信息。然后节点执行内部功率管理计算，以确定如何调节接收的信号，以便在向其它节点发送信号时取得最佳SNR。
在本发明的又一个实施例中，为网络中可能发生的一些或全部转换事件进行在信号链路上发送的信号的信号功率参数预计算。然后，存储这些预计算的功率参数以便将来使用。因此，可以使用预计算值，来替代在转换事件发生时必须花费时间预计算的功率参数，以使网络单元能够快速调节，适应网络转换事件。
图3示出了构成网络200的网络单元的一个实施例的详细视图。在图3中，没有示出参数输入和OSC链路，以使得到的简化视图有助于提供网络单元中使用的组件的清楚的说明。
网络单元202，204，206和208被分解显示为由可变光衰减器(VOA)310，光多路复用器(WDM)312，光多路分解器316，光放大器314，和环路转换模块301，302，303和304组成的子组件。显示的网络单元具有稍微不同的组件布置，以展示可以灵活地配置每个网络单元来适应不同的网络应用，而不脱离本发明的范围或操作。
通过可调节衰减因数，用VOA 310衰减光信号。例如，可以使具有-5dBm的电平的光信号衰减5dB，以产生具有-10dBm电平的输出信号。把光多路复用器用于将两个或更多的光信号(或信道)组合成一个包含所有信道并且保持它们各自的功率电平的单一光信号。例如，可以把工作和保护信道组合成一个包括工作和保护信道二者，同时保持它们的相对功率电平的信号。光多路分解器用于将一个光信号分割成可以代表组成信道的两个或更多的光信号。将光放大器用于放大光信号，以形成一个放大的光信号。环路转换模块接收一个或更多的输入信号，并且把输入信号转换(或再定向)到一个或更多的信号输出。将信号链路，例如，信号链路210和212，显示为具有两个信号路径。一个路径是绕网络的顺时针信号路径320，另一个是绕网络的逆时针信号路径322。
网络单元202和204被显示为在信号链路210的信号路径中带有VOA 310和光学放大器314。利用这种布置在网络单元间隔大的距离时提供附加信号放大(或衰减，如果需要的话)。相反，网络单元202和206被显示为在信号路径212中没有光学放大器314。在网络单元靠得足够近而不需要信号的附加放大，但是可能需要信号衰减时，使用这种布置。
环路转换模块用于路由光信号通过网络单元。在一些情况下，路由光信号以旁路一个网络单元。例如，为了展示如何能够路由信号以旁路一个网络单元，信号324进入节点206的西输入端。沿信号路径212将信号324路由到节点202，并且进一步沿信号路径210路由到节点204，在这里信号324在节点的东端输出网络。但是，如果信号链路210损坏或由于其它原因而不能使用，那么环路转换模块301重新定向信号324，以形成信号326。通过信号链路212将信号326路由回到节点206，并随后路由到节点208，最后到节点204。这个替代路径使得原始信号能够旁路信号链路210。从这个示例，可以容易地看到，替代路径可能比原始路径更长并且具有不同的损耗特性。设计本发明的实施例以解决网络的这种旁路操作，以便在保持适当功率电平的同时，能够改换信号路由。
当一个信号路由通过网络单元时，可能会由于网络单元内的组件而遭受信号损耗。这种信号损耗是可以根据网络单元中使用的组件的不同类型和通过网络单元的信号路由路径改变的。结果，为了获得一致的发送信号功率电平，必须考虑网络单元内部组件的损耗和通过网络单元的信号路径变化。
在350示出了本发明的另一个特征。在从节点204至节点208的传输路径上，在信号输入到多路复用器312之前将VOA 310耦合到信号。VOA向信号提供可调节衰减，以便在把信号多路复用在一起之前使它们的功率能够平衡。因此，信号在组合时会具有相似的功率电平，并且在发送时经受相似的损耗，而且，如果信号被放大，那么信号将不会经受如果信号没有被平衡可能会产生的非线性放大效应。
在本发明的一个实施例中，在一个网络单元内使用了数个模块，以实现本地功率管理。在本地功率管理期间，通过一个网络单元的损耗值取决于网络单元内每个内部组件的额定损耗值。但是，也可以获得每个内部组件的制造商校准值，以便能够从校准值导出每个内部组件的准确损耗值，和能够用于确定路由通过一个网络单元的信号的损耗值。
当一个条件造成光路激烈变化时，在系统中发生功率的有效管理。VOA控制每个网络单元内的功率起伏。小的功率起伏是由VOA控制回路自动调节的。大于一个单一波长的相对功率的功率电平变化造成VOA暂停衰减控制。使VOA处于对可能导致本地VOA设置被更新以进行补偿的系统中的变化的警戒(例如，环路转换事件或信道故障)。
功率管理控制是：
·将一个VOA定位在接收放大器之前，以控制光输入功率。
·通过一个节点的工作和保护路径总是经受不同的损耗。为了补偿，在被工作/保护WDM多路复用之前，两个VOA独立地均衡工作和保护输出信道。
用于实现本地功率管理的模块可以经过网络单元内的硬件和/软件的任何组合实现。以下是根据本发明开发的模块的简要概述，在本说明书的其它部分中提供模块的详细说明。
功率管理模块
在每个网络单元内运行一个功率管理模块。在一个实施例中，功率管理模块包括一个在每个节点内运行的并且与运行在一个节点内的每个插件(有时称为一个内部组件)上的代理功率管理模块(PPM)通信的中央功率管理(CPM)模块。当在插件之间提供了内部连接时，CPM确定在插件接口的功率电平参数。实际上，CPM操作以模拟在信号通过节点从插件传播到插件时信号功率电平会如何改变。CPM将这些功率参数存储在它的内部存储器中。然后，CPM将功率参数下载到运行在每个插件上的各个PPM模块。PPM将参数信息存储在位于每个插件上的参数表中。也把参数信息传播到相邻节点的CPM，以便在那些节点计算的功率电平能够计及发送到它们的信号的功率电平。
在另一个实施例中，一个功率管理模块运行在一个节点中的每个插件上。在配置插件时，功率管理模块确定插件边缘到插件边缘功率参数，并且把这个信息存储在一个参数表中。然后功率管理模块相互通信，以协调跨越每个插件接口的功率电平。运行在位于一个节点的东端和西端的插件中的功率管理模块将功率参数通信到上游和下游节点。
可变光衰减器(VOA)模块
VOA定位在每个网络单元内的选定插件上。每个VOA具有一个监视输入和输出信号功率电平的控制回路。VOA提供可调节衰减值，并且能够迅速地响应输入功率电平中的小的变化，以保持一个目标输出功率电平。将VOA与网络单元内的几种功率管理功能结合使用，以保证网络单元输出一致的每波长输出功率。
转换模块
一个转换模块操作在每个网络单元中，以提供网络单元内的网络转换信息。例如，当需要一个网络单元将它的操作模式从正常转换到环路转换时，在有关网络单元上执行的转换模块向相关的VOA和功率管理模块指示转换事件。
波长管理器模块
一个波长管理器模块操作在每个网络单元中，以保持系统中波长(信道)的全局观察，和与它们在源和目的节点之间的路由有关的状态。网络单元上的波长管理器指出节点间的波长状态。因此，当一个特定信号路径中的信道数量改变时，波长管理器接收信道状态，并且向相关VOA和网络单元内的其它内部组件指示这种信息。
设备保护模块
一个设备保护模块操作在每个网络单元上，以将一个设备保护事件用信号发送到有关内部组件。在设备保护事件期间，内部组件转换到一种操作模式，从而使信号通过网络单元内一个替代路径传送。
示例内部组件
以下是根据本发明构造的并且适合于在本发明的实施例中使用的两个内部组件的说明。在说明内部组件的同时，说明了利用内部组件构造的网络单元的示例实施例。这里说明的内部组件是示例性的内部组件，并不是要限制可以根据本发明构造的内部组件的类型。
图4示出了代表为了在一个根据本发明的网络单元中使用而构造的一种类型的内部组件400的方框图。可以把内部组件400设计为一个可以安装在网络单元中的可分离模块或可取下的插件。内部组件400包括一个耦合到插件逻辑电路404的功率管理模块402。在一个实施例中，功率管理模块是一个PPM，并且操作以便与网络单元中的CPM通信。在另一个实施例中，功率管理模块是一个可以处理内部组件400的功率管理功能，并且与位于网络单元内的其它内部组件上的其它PM通信的独立的PM。这里假设功率管理模块是一个PPM。
一个包含内部组件供应期间使用的参数的参数表406耦合到PPM。供应是配置插件逻辑电路404以路由选定的输入，从而根据内部组件的操作模式产生选定的输出的处理过程。计算每个路由的信号损耗，并且存储在参数表406中。
插件逻辑电路404代表内部组件400执行的不同处理功能和/或信号路由。例如，插件逻辑电路可以代表一个将输入信号转换成输出信号的转换矩阵。作为选择，插件逻辑电路可以代表一个在其中分别组合或分割输入信号以形成输出信号的信号多路复用器或信号多路分解器。插件逻辑电路具有输入一个或更多的光信号的信号输入端408，和输出一个或更多信号的信号输出端410。根据插件逻辑电路执行的处理过程，由于信号路由、信号组合、信号分割和/或内部损耗，输入和输出端之间可能发生功率电平改变。
PPM 402经过控制信道412耦合到插件逻辑电路。PPM使用控制信道，以选择插件逻辑电路信号路径、路由或对输入信号操作以形成输出信号的处理功能。例如，PPM可以经过控制信道指导插件逻辑电路，以组合两个输入信号，形成一个输出信号。在另一种配置中，PPM可以经过控制信道指导插件逻辑电路，以将一个输入信号分割成两个输出信号。插件逻辑电路任选地包括一个加入输入端414和一个分出输出端416。加入输入端用于将一个本地信号加到插件逻辑电路以进行处理。例如，可以把经过加入输入端提供的本地信号与输入信号组合，以形成输出信号。分出输出端用于提供一个本地输出信号路径，以便，例如，可以通过插件逻辑电路把从输入信号分割的信号本地输出。
PPM 402包括一个网络管理端口418。可以把管理端口418耦合到一个能够把PPM耦合到一个CPM和/或一个网络管理实体的网络管理总线。然后，管理实体可以提供有关数据网络中的网络单元的操作信息，并且因而提供了有关内部组件400的操作模式的信息。管理端口418可以耦合到一个像以太网这样的数据网，这个数据网也耦合到管理实体。网络管理实体可以经过以太网连接与PPM交换操作参数。也可以把管理端口418耦合到位于网络单元中的设备，以便能够本地配置和维护网络单元和内部组件。
在一个实施例中，PPM 402通过管理总线与一个操作在网络单元中的CPM通信。CPM控制网络单元中的功率管理，并且将参数下载到PPM，以便在参数表中存储。在插件逻辑电路的准确损耗值存储在内部组件400中的情况下，可以把这些准确损耗值从PPM发送到CPM，以便在执行功率管理功能中使用，并且可以随后将附加参数从CPM发送到PPM，以便内部组件使用。
在功率管理模块是一个PM的另一个实施例中，PM利用管理端口与网络单元中的其它PM通信。在一个实施例中，PM 402把它的参数表发送到在网络单元内其它内部组件中操作的其它PM。反过来，PM402可以接收这些其它PM使用的参数表。因此，这使得内部组件400的PM 402能够接收有关与它连接的其它内部组件的操作的信息。
在另一个实施例中，PM 402具有监视输入端422和424。监视输入端422，424使得PM能够监视插件逻辑电路的输入和输出功率电平。例如，监视输入端使得PM能够(根据插件逻辑电路的配置)测量从一个具有选定功率电平的输入信号获得的输出信号的功率电平。因此，PM可以利用控制输入配置插件逻辑电路，然后测量输入和输出功率电平，以确定与特定插件逻辑电路配置相关的信号电平改变。然后，把这些信号电平存储在参数表中，并最终将发送到网络单元中的其它内部组件。通过直接监视输入和输出功率电平，PM可以计及由于组件老化造成的功率变化。
PPM和PM都具有一个转换控制输入端426。转换控制输入端426接收来自网络单元内的一个转换控制模块(未示出)的转换控制信息。转换控制模块的功能是接收有关数据网络中网络单元的操作模式的网络信息，然后经过转换控制输入端426把这种信息传递到网络单元的内部组件。例如，网络单元可以操作在环路转换模式。转换控制模块接收来自网络的这种操作信息，并且把它提供到网络单元的内部组件。内部组件的PPM(PM)利用转换控制信息调节插件逻辑电路定义的信号路径。结果，输入和输出功率参数可以改变。例如，PPM 402利用在转换控制输入端426接收的转换控制信息，改变插件逻辑电路的操作模式。在这样做时，参数表中的不同参数反映了内部组件的损耗特性。
图5示出了内部组件400使用的示例参数表500。参数表500具有显示为被标为正常502，环路转换504，环路转换通过506，设备转换508，和其它510的列的五种操作模式。每种转换模式具有显示为被标为输入电平512，输出电平514的行的输入和输出功率电平。内部损耗516表示在第三行中，并且示出了根据转换模式的通过内部组件的损耗。例如，在正常转换模式中，预期输入信号电平是-3dBm，产生的输出信号电平是-6dBm。这代表了所示的3dB的内部损耗。因此，参数表描述了在信号功率电平涉及内部组件的不同操作模式时的信号功率电平。
图6示出了根据本发明构造的第二种类型的内部组件600的方框图。内部组件600包括耦合到输入信号612的一个VOA 602和一个VOA控制器(VOAC)604。VOA可以通过可调节衰减因数衰减输入信号，以产生衰减的信号615。插件逻辑电路610处理衰减信号，以产生输出信号614。VOAC耦合到VOA，以提供一个能够根据发生到输入信号的功率电平变化调节VOA衰减因数的控制回路。例如，VOAC调节VOA的衰减因数，以便使输入信号612上的小的功率起伏能够产生有关衰减信号615的恒定目标功率。内部组件600利用VOA 602，以提供在输入信号电平的宽的动态范围上操作的能力。尽管内部组件600具有耦合到输入信号612的VOA，但是内部组件的其它实施例可以具有耦合到输出信号614的VOA，或可以具有耦合到输入信号612和输出信号614中的每一个的分离VOA。熟悉本领域的人员应当知道，在不脱离本发明的范围内，内部组件内可以有VOA和VOAC的不同布置。
VOAC经过耦合在VOA和VOAC之间的衰减控制线616选择衰减因数。两个信号电平监视输入端618，620分别把输入信号612和衰减信号615耦合到VOAC。VOAC利用监视输入端618，620检测信号电平变化，和调节VOA的衰减因数，以取得衰减信号615的特定目标功率电平。
内部组件600也包括一个功率管理模块606。在一个实施例中，功率管理模块是一个PPM。在另一个实施例中，功率管理模块是一个PM。为了以下的讨论，假设功率管理模块是PPM。参数表608耦合到PPM。通过一个逻辑控制线路632将PPM耦合到插件逻辑电路610。插件逻辑电路代表路由、组合、分割，或提供产生输出信号614所需的输入信号的其它处理。通过VOAC信道622将VOAC耦合到PPM，这使得PPM能够从参数表608向VOAC发送信息。因此，例如，根据内部组件600的操作模式，参数表包含说明预期输入信号电平和产生的信号输出电平的参数，可以把这些参数从PPM发送到VOAC，并且用于确定导致与预期输入和输出信号电平一致的信号电平的VOA衰减设置。
PPM经过一个管理总线626与一个操作在网络单元中的CPM通信。CPM控制网络单元中的功率管理，和把参数下载到PPM，以存储在参数表中。在插件逻辑电路的准确损耗值存储在内部组件600中的情况下，可以将这些准确损耗值从PPM发送到CPM，以便在执行功率管理功能中使用，然后，可以把附加参数从CPM发送的PPM，以供内部组件使用。
在另一个实施例中，网络单元中没有CPM。每个PM606是一个控制它们各自的内部组件的功率管理的独立的模块。内部组件的PM可以经过管理总线相互通信，并且能够经过可以经过管理总线接入的OSC与其它节点中的PM通信。
VOAC和PPM都耦合到一个转换控制输入端624。转换控制输入端用于提供网络转换信息，从而根据网络单元的转换模式，VOAC可以调节VOA，并且如果需要的话，PPM可以调节插件逻辑电路。例如，如果网络节点要以环路转换模式操作，那么转换控制输入端向VOAC和PPM指出这种模式。VOAC可以利用转换控制信息存取从参数表选择的参数，以确定导致与预期输入和输出信号电平一致的信号电平的VOA衰减设置。
网络管理端口626可以耦合到一个网络管理总线，以便使一个网络管理实体能够把参数信息提供到PPM以配置插件逻辑电路610，和把有关网络操作的管理信息提供到PPM。
将一个波长管理输入端630耦合到VOAC，以提供有关数据网中波长状态的信息。例如，输入信号最初可以包括四个波长(信道)，在这四个波长中配置VOA，以接收对应的信号功率电平。例如，如果由于网络路由事件，输入信号中的波长数量改变，那么波长管理输入端将这些变化的指示提供到VOAC。VOAC利用这种信息确定是否应当调节VOA的衰减因数。如果应当调节，那么VOAC利用衰减控制线路616调节VOA的衰减因数，以补偿输入信号中的波长数量的变化。
因此，内部组件600合并了VOA 602和VOAC 604，以提供能够利用更大范围的输入功率电平产生可接受的输出功率电平的灵活性。此外，波长管理输入端提供有关可能影响输入信号中信道数量，并且因而影响功率电平的网络路由事件的信息。即使波长数量没有变化，VOAC也可以对VOA进行调节，以响应路由事件或来自其它设备的信号损耗造成的输入信号功率中的变化。
图7示出了第二种类型的内部组件600使用的示例参数表700。参数表700具有显示为列并且标注为：正常702，环路转换704，环路转换通过706，设备转换708，和其它710的五种转换模式。每个转换模式具有显示为行并且标注为：输入电平712，输出电平714，和内部损耗716的对应输入和输出功率电平。例如，在正常转换模式中，预期输入信号电平是-3dBm，和产生的输出信号电平是-6dBm。这导致了所示的3dB的内部损耗。
参数表700也包括一个波长数行718，以指示包括在输入信号中的波长的数量。由于输入信号中可以有宽范围的波长的数量，在需要时示为720的表部分可以重复，从而能够为输入信号中的不同数量的波长导出输入、输出和损耗值。因此，参数表说明了信号功率电平与输入信号中波长数量和内部组件600的不同操作模式之间的关系。
示例网络单元
以下是根据本发明构造的并且适合于在本发明的实施例中使用的两个网络单元的说明。在说明网络单元的同时，说明了操作根据本发明的网络单元的示例方法。这里说明的两个网络单元是示例性的网络单元，并不是要限制可以根据本发明构造的网络单元的类型。
图8示出了根据本发明构造的一个示例网络单元800。网络单元800包括三个代表内部组件400的内部组件，分别用参考号400(1)，400(2)和400(3)表示。例如，对于400(1)，可以把内部组件配置为一个WDM，对于400(2)为一个转换矩阵，对于400(3)为一个WPS。网络单元800适合于在一个OBSLR网络中使用，接收光输入信号802，和产生光输出信号804。
为了清楚起见，网络单元800示出了一个方向上的信号路径的细节，但是，熟悉本领域的人员应当知道，网络单元800可以包括附加逻辑电路，以在示出的方向的相反方向上形成第二信号路径。形成第二信号路径的逻辑电路显示在850，并且处理第二输入信号852，以产生第二输出信号854。因此，配置了网络单元800以处理OBSLR网络中的两个信号路径，但是，仅详细地示出了一个路径，以便利清楚的说明。
把三个内部组件400(1-3)耦合在一起，以便能够通过所有三个内部组件处理输入信号802，产生输出信号804。将输入信号802输入到一个信号多路分解器806，在信号多路分解器806将输入信号的网络数据部分808分离出来，并且输入到内部组件400(1)。信号多路分解器也分离出形成OSC总线810的OSC信号。在856示出了一个第二信号多路分解器。
在网络单元800内，代理功率管理(PPM)模块402(1-3)运行在网络单元内的内部组件上。PPM经过一个网络管理总线828与一个CPM 826模块通信。CPM模拟内部组件的操作，并且能够根据它们各自的操作模式计算内部组件的输入和输出功率电平。在建立了插件间连接时，CPM计算跨越每个接口的输入和输出功率电平，并且把参数下载到与PPM相关联的参数表406(1-3)中。
根据特定的插件，CPM可以具有必须为其建模的几个接口。每个接口规定：
·在一个接口接收的每个波长的平均输入功率电平。
·从该接口发送的每个波长的平均输出功率电平。输出功率电平是根据来自其它插件接口的输入，插件内部配置及其相关的损耗，和每个接口之间的内部路径损耗计算的。
沿一个光路的每个插件连接具有与之相关的功率信息。完整的路径可以追溯到网络单元的边界。每当沿路径的任何地方发生变化时(例如，取下或加入插件，或在网络单元边界输入功率电平改变)，CPM为所有受影响的连接重新计算接口功率电平，并且把新参数下载到相关的参数表。这使得CPM能够使网络单元适应在安装和硬件更新期间配置上的变化。
在一个实施例中，功率管理策略需要每个网络单元用信号把它的每波长平均功率电平通知下游邻居。根据内部连接，CPM分析由保护转换产生的内部光路。用信号把最坏输出电平通知下游邻居。这些计算保证了所有网络保护事件上从网络单元输出的一致的输出电平。尽管预期在向一个完整的环路提供系统期间会有起伏。CPM是否监测到对下一个节点的恒定输出功率，取决于管理状态。
在另一个实施例中，功率管理策略需要每个网络单元计算信号功率电平，以取得整个网络的最佳可能SNT。根据接收的参数信息，CPM分析内部光路，以确定如何调节接收的信号以获得最佳可能SNR。
在又一个实施例中，对一些或所有可能的网络转换事件，在每个网络单元预先计算功率参数。存储这些预计算值以便将来使用。结果，当网络转换事件发生时，网络单元存取存储的参数，这使得它们能够迅速地调节到转换事件。节省了转换事件发生时计算功率参数所需的时间。
CPM支持一个用于预测更新情景的功率参数的复制集。这些预测的功率电平由所有插件保持，并且绕网络单元之间的环路用信号传递。这支持在事先重新计算了所有功率电平的条件下把放大器或把额外的网络单元增加到环路中(在保护转换条件期间)。然后，在把新组件加入到业务路径中时，预测的值成为用于调节环绕环路的单元的内部组件设置的新值。
以下是对网络单元800的进一步的说明。输入信号的数据部分808受到插件逻辑电路404(1)的处理，产生一个第一输出812。将第一输出812输入到内部组件400(2)，在内部组件400(2)被插件逻辑电路404(2)处理，产生一个第二输出814。一个加入信号输出端816耦合到插件逻辑电路404(2)，以便可以把光信号加到第一输出信号812。一个引出信号输出端818耦合到插件逻辑电路404(2)，以便能够把信号从第一输出信号812，或如果希望，从加入输入信号816分离(和本地接收)。应当指出，内部组件400(1)和400(3)也可以具有加入和分出线路(见图4)，但是，在本例中，没有使用它们，因而没有在图8中示出。
将第二输出814输入到内部组件400(3)，在内部组件400(3)它被插件逻辑电路404(3)处理，以产生第三输出信号820。第三输出信号820被输入到信号组合器822，在信号组合器822把它与OSC总线810组合，以形成输出信号804，输出信号804可以通过光学网发送到一个相邻网络单元。在830示出了另一个信号组合器。
每个内部组件400(1-3)分别具有关联的PPM 402(1-3)和关联的参数表406(1-3)。由于已经参考图4说明了PPM与它们关联的插件逻辑电路的相互作用，因而在这里不再重复。将PPM耦合到管理总线828，以便能够在CPM和PPM之间交换参数。PPM也能够经过管理总线与OSC控制模块824交换信息。CPM可以经过OSC总线810与其它网络单元的CPM通信。
网络管理总线826把一个网络管理实体耦合到内部组件的CPM和PPM。管理总线828可以是任何类型的信息总线或网络，例如，一个以太网。网络管理实体可以是一个远端网络应用软件，或可以是一个位于网络单元800并且耦合到总线828的设备或应用软件。
网络转换控制834耦合到管理总线828，以接收来自网络管理实体的网络转换信息。网络转换控制834将网络转换信息通知给CPM826。CPM可以进一步把这个信息中继到与每个插件关联的PPM。
OSC控制824通过OSC总线810协调网络单元之间的信息接收和发送。例如，CPM可以经过OSC总线810发送参数，指示从网络单元800到相邻节点发送的信号的功率电平。
因此，网络单元800可以接收一个具有数据信号的OSC信息的输入信号，分离这两部分，处理数据信号，以形成一个输出数据信号，处理OSC信息，以产生新的OSC信息，把新OSC信息与输出数据信号组合，并且把组合的信号发送到OBSLR网中另一个网络单元。
图9示出了一个用于操作根据本发明的光学网络中的网络单元800的方法900的方框图。方法900提供了一种根据网络单元的操作(或转换)模式配置内部组件400(1-3)以通过不同信号路径传送信号的配置过程。在每个内部组件确定每个路径的内部损耗并且存储在参数表中。从网络单元把代表所有可能的输出信号电平的配置信息发送到一个下游相邻单元。上游的相邻单元把它们的配置信息发送到网络单元800。根据接收的信息重新配置内部组件，以便能够根据接收的信息计算新的路径损耗参数。再次与其它网络单元交换配置信息。这个过程继续进行，直到所有网络单元确定了稳定的配置值，从而计及了通过一个网络单元的每个路径的损耗。
在方框902，网络单元800经过管理总线耦合到网络管理实体，但是还没有耦合到数据网。结果，网络单元800不从网络光纤接收输入信号，也不把输出信号从网络单元在网络光纤上发送到网络中其它单元。
在方框904中，网络管理实体经过管理总线828把配置参数下载到内部组件的CPM 826和PPM。配置参数说明如何供应内部组件以在几种操作模式下处理信号。例如，在正常操作模式下，可以配置内部组件400(1)，以把输入信号多路分解成一个或更多的用于输入到内部组件400(2)的分信号。可以配置内部组件400(2)，以经过加入输入端加入一个新的分信号，或可以经过分出输出端分离出一个分信号。将得到的分信号输入到可以配置以把信号多路复用到一起形成一个用于在数据网上发送的输出信号的内部组件400(3)。
在方框906中，CPM模拟每个内部组件的配置，并且计算与每种操作模式关联的信号路径的相关损耗参数。把这些损耗参数存储在CPM内。
在方框908中，把计算的损耗参数发送到每个PPM，以存储在它们各自的参数表中。把每个插件的路径损耗输入到参数表，并且代表在特定模式下操作时的插件逻辑电路的损耗。因此，在方框908完成后，PPM的参数表将说明它们各自的与不同操作模式关联的内部组件的功率损耗特性。
在方框914中，网络单元800耦合到OBSLR网，以接收来自上游节点的网络输入信号，和向下游节点发送处理过的信号。可以用几种方式完成网络单元800的耦合和去耦。可以通过操作者物理地将网络光纤连接到网络单元，手工把网络单元连接到网络。在一种自动方法中，将网络单元物理地耦合到数据网，但是可以用网络单元内部的开关独立地开通或断开网络单元的输入和输出信号。这使得网络管理人员能够凭借通过管理网络发送指令控制内部开关，遥控地使网络单元与数据网耦合。
在方框916中，单元800经过OSC信道接收说明将要从相邻上游节点(未示出)接收的输入信号的电平的参数。上游节点是向网络单元800发送信号的网络单元。OSC控制器824经过OSC总线接收参数，并把参数发送到CPM。在向CPM发送参数时，CPM通过OSC将参数输出到一个相邻下游节点(未示出)。最初，参数指示当前没有信号被发送。
当把实际数据信号输入到网络中并且检测到信号功率电平时，可以发生一个或多个配置情景。在图9中A所示的第一情景中，网络单元800的现有配置导致在数据网中使用的可接受的输入和输出信号电平。在图9中B所示的第二情景中，下游节点不能处理从网络单元800发送的信号，因此，请求功率减小。为了补偿过大的信号，根据本发明调节信号电平。在图9中C所示的第三情景中，内部组件400(2)不能处理从内部组件400(1)接收的信号，因而请求功率降低。为了补偿过大的信号，根据本发明调节信号电平。在以下说明中，方法900展示了这三种情景。
在方框918中，当来自一个上游相邻节点的参数信息指出将要发送到网络单元800的信号电平时，情景A开始。通过OSC发送参数，并且被OSC控制器824接收，OSC控制器824又把它们发送到CPM826。CPM重新计算内部组件400(1)的损耗参数，并且确定插件400(1)可以适当地处理预期信号电平。CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框920中，CPM根据更新的插件400(1)的参数重新计算插件400(2)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(2)可以适当地处理预期的信号电平，因而，CPM把这些为400(2)重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框922中，CPM根据更新的插件400(2)的参数重新计算插件400(3)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(3)可以适当地处理预期的信号电平，因而，CPM把这些为插件400(3)重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框923中，CPM完成了对所有内部组件的参数计算，并且把这些参数下载到内部组件的PPM。PPM可以根据接收的参数调节它们各自的内部组件。
在方框924中，CPM现在知道来自上游节点的预期输入信号电平，和从内部组件800预期的损耗。CPM将这些信号电平参数发送到一个下游相邻网络单元。根据本发明，在把功率参数向网络下游传播时，每个网络单元更新它的内部组件参数表，并且把得到的修正参数发送到网络中的下一个单元。例如，如果对网络单元800的上游节点的功率电平更新影响从上游节点发送的功率电平，那么网络单元800将更新它的内部组件，以反映这些改变，并且把调节后的参数发送的下游网络单元。
在方框926中，如果从上游节点接收到不同的参数，那么方法900在路径928进行，以用新接收的参数更新内部组件的参数表。如果没有接收到不同参数，那么方法900在路径930上继续。
在方框932中，数据网继续趋向稳定化。即使没有新参数被网络单元800接收，其它单元也仍然可以根据在那些节点上新接收到的参数信息更新它们的本地参数表。最终，当没有不同参数信息传播到网络中任何节点时，网络完全地稳定，从而所有网络单元具有稳定的参数表。在这点，网络中每个信号路径的损耗将被计及。
情景B展示了如何改变信号电平以适应不适当的信号电平。当新参数从上游节点到达网络单元800时，情景B开始。新参数指出从上游节点发送的信号的功率电平不是网络单元800所预期的。
在方框934中，通过OSC发送新参数，并且被OSC控制824接收，OSC控制824又把它们发送到CPM 826。CPM重新计算内部组件400(1)的损耗参数，并且确定插件400(1)可以适当地处理预期的信号电平。CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框936中，CPM根据插件400(1)的更新参数重新计算插件400(2)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(2)可以适当地处理预期的信号电平，因而，CPM将这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框938中，CPM根据插件400(2)的更新参数重新计算插件400(3)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(3)可以适当地处理预期的信号电平，因而，CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框939中，CPM完成了对所有内部组件的参数计算，并且把这些参数下载到内部组件的PPM。PPM可以根据接收的参数调节它们各自的内部组件。
在方框940中，CPM现在知道了来自上游节点的预期输入信号电平，和从内部组件800预期的损耗。CPM通过OSC把这些信号电平参数发送到一个下游相邻网络单元。根据本发明，当把功率参数向网络下游传播时，每个网络单元更新它的内部组件参数表，并且把得到的修正参数发送到网络中下一个单元。
在方框942中，下游节点从新接收的参数来确定它要从网络单元800接收的信号电平太高，并且不能适当地处理。下游节点通过OSC向网络单元800发送一个请求，以降低它的输出功率电平。CPM接收这个请求。
在方框944中，CPM确定是否可以在插件400(3)降低信号电平。但是，插件400(3)不包括VOA，因而不能降低信号电平。
在方框946中，CPM确定是否可以在插件400(2)降低信号电平。但是，插件400(2)不包括VOA，因而不能降低信号电平。
在方框948中，CPM确定是否可以在插件400(1)降低信号电平。但是插件400(1)不包括VOA，因而不能降低信号电平。
在方框950中，CPM通知上游节点它不能处理预期信号功率电平，并且请求降低电平。请求是通过OSC信道发出的。
在方框952中，上游网络单元降低输出信号的信号电平。或者是上游单元具有逻辑电路以降低信号电平，或者上游单元请求从信号传输路径的更上游的其它网络实体降低信号电平。一旦降低了信号电平，上游单元更新它的参数表，并且把更新的参数发送到网络单元800。
在方框954中，OSC控制器824接收到从上游节点通过OSC发送的更新参数，OSC控制器824又把它们发送到CPM 826。CPM重新计算内部组件400(1)的损耗参数，并且确定插件400(1)可以适当地处理预期信号电平。CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框956中，CPM根据插件400(1)的更新参数重新计算插件400(2)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(2)可以适当地处理预期的信号电平，因而，CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框958中，CPM根据插件400(2)的更新参数重新计算插件400(3)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(3)可以适当地处理预期的信号电平，因而，CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框959中，CPM完成了对所有内部组件的参数计算，并且把这些参数下载到内部组件的PPM。PPM可以根据接收的参数调节它们各自的内部组件。
在方框960中，CPM现在知道来自上游节点的预期输入信号电平，和从内部组件800预期的损耗。CPM把这些信号电平参数通过OSC发送到一个下游相邻网络单元。降低功率电平的请求已经被满足，因而下游节点现在能够处理从网络单元800发送的信号电平。
下游网络单元把它的新参数传送到网络中的其它单元。数据网中每个单元如上所述地交换配置参数。这种协商过程是在一个选定的时间周期中发生的，这个时间周期可以根据信号电平调节的大小和受影响的网络单元数量改变。
在方框926中，如果从上游节点接收到不同参数，那么方法900在路径928上进行，以用新接收的参数更新内部组件的参数表。如果没有接收不同参数，那么方法900在路径930上继续。
在方框932中，数据网继续趋向稳定。即使网络单元800没有接收到新的参数，其它网络单元也仍然能够根据在那些节点上新接收的参数信息更新它们的本地参数表。最终，当没有不同参数信息传递到网络中任何节点时，网络将完全地稳定化，从而所有的网络单元具有稳定的参数表。在这点，网络中每个信号路径的损耗将被计及。
情景C展示了如何改变信号电平以适应不适当的信号电平。当不同参数从上游节点到达网络单元800时，情景C开始。不同参数指出从上游节点发送的信号的功率电平不是网络单元800所预期的。
在方框962中，通过OSC发送不同参数，并且被OSC控制器824接收，OSC控制器824又把它们传送到CPM 826。CPM重新计算内部组件400(1)的损耗参数，并且确定插件400(1)可以适当地处理预期的信号电平。CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框964中，CPM根据插件400(1)的更新参数重新计算插件400(2)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(2)不能够适当地处理预期的信号电平。CPM确定预期的信号电平太高。CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框966中，CPM确定是否能够在插件400(1)降低信号电平。但是，插件400(1)不包括VOA，因而不能降低信号电平。
在方框968中，CPM通知上游节点它不能处理预期发送的信号电平，并且请求降低信号功率。请求是通过OSC信道进行的。
在方框970中，上游网络单元降低输入信号的信号电平。或者是上游单元具有逻辑电路以降低信号电平，或者上游单元请求从信号传输路径上的更上游的其它网络实体降低信号电平。一旦信号电平被降低，上游单元更新它的参数表，并且把更新的参数发送到网络单元800。
在方框972中，从上游节点通过OSC发送更新的参数，并且被OSC控制器824接收，OSC控制器824又把它们向前传递到CPM 826。CPM重新计算内部组件400(1)的损耗参数，并且确定插件400(1)可以适当地处理预期的信号电平。CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框974中，CPM根据插件400(1)的更新参数重新计算插件400(2)的输入和输出损耗参数。CPM确定现在插件400(2)可以适当地处理预期的信号电平，因而，CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框976中，CPM根据插件400(2)的更新参数重新计算插件400(3)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(3)可以适当地处理预期的信号电平，因而CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部存储器中。
在方框977中，CPM完成了所有内部组件的参数计算，并且把这些参数下载到内部组件的PPM。PPM可以根据接收的参数调节它们各自的内部组件。
在方框978中，CPM现在知道了来自上游节点的预期输入信号电平，和从内部组件800预期的损耗。CPM确定预期的输出信号功率电平，并且把这些信号电平参数通过OSC发送到一个下游相邻网络单元。
下游网络单元把它的新参数传递到网络中其它单元。数据网中每个单元如上所述地交换配置参数。这种协商过程是在一个选定的时间周期中发生的，这个时间周期可以根据信号电平调节的大小和受影响的网络单元的数量改变。
在方框926中，如果从上游节点接收到不同参数，那么方法900在路径928上进行，以用新接收的参数更新内部组件的参数表。如果没有接收到不同参数，那么方法900在路径930上继续。
在方框932中，数据网趋向稳定。即使网络单元800没有接收到新的参数，其它网络单元也仍然能够根据在那些节点上新接收的参数更新它们的本地参数表。最终，当没有不同参数信息传递到网络中的任何节点时，网络完全地稳定化，因而，所有的网络单元具有稳定的参数表。在这点，网络中每个信号路径的损耗将被计及。
图10示出了一个根据本发明构造的第二网络单元1000的示例实施例。网络单元1000适合于在OBSLR网中使用，以接收光学输入信号1002和1004，和分别产生光学输出信号1006和1008。
为了清楚起见，网络单元1000显示了在一个方向上形成信号路径的逻辑电路，例如，输入信号1002流过网络单元1000以形成输出信号1006。熟悉本领域的人员应当知道，网络单元1000包括在与所示的方向相反的方向上形成一个第二信号路径的逻辑电路。在1050示出了形成相反方向的第二信号路径的逻辑电路，并且逻辑电路被设计成用于接收来自输入信号1004的信息，和产生有关输出信号1008的信息。因此，配置网络单元1000以处理OBSLR网络中的两个信号路径，但是仅详细示出了一个路径，以便清楚地说明。
三个内部组件600(1)，600(2)和400(4)耦合到一起，以处理来自输入信号1002的信息，产生在输出信号1006上传送的信息。内部组件600(1，2)分别具有耦合的，对输入信号1002和输出信号1006操作的VOA 602(1，2)。输入信号1002被输入到一个多路分解器1010，在多路分解器1010中从输入信号1002分离出一个数据信号1012，并且输入到内部组件600(1)。信号多路分解器1010也分离出与OSC总线1014相关的信号。在反向信号路径中使用了一个类似的多路分解器1011。
数据信号1012耦合到操作以产生一个耦合到内部组件400(4)的第一输出信号1016的内部组件600(1)。内部组件400(4)操作，以产生一个耦合到内部组件600(2)的第二输出信号1018。内部组件600(2)操作，以产生一个第三输出信号1020，第三输出信号1020在信号多路复用器1022与OSC总线1014组合，产生输出信号1006。因此，将来自OSC总线的信号与网络数据信号组合，以扩展上游和下游网络单元之间的OSC总线。在反向信号路径上装备了一个类似的信号多路复用器1023。
内部组件400(4)提供了一个加入输入端1024，以便可以把本地信号加入到网络信号路径。内部组件400(4)提供了一个分出输出端1026，以便可以从网络信号路径分离出网络信号，形成本地信号。
网络单元1000也包括一个耦合到内部组件的网络管理总线1027。管理总线1027也耦合到几个提供附加功能以帮助本地管理信号功率电平的模块。一个转换控制单元1028耦合到网络管理总线，以接收转换信息和把这种信息经过内部转换总线1030提供到内部组件。转换信息说明网络单元操作在光学网络中时的各种可能的操作模式。例如，网络单元可以操作在环路转换模式，或操作在正常模式。耦合到管理总线的网络实体1031可以通过把适当的转换信息提供给转换控制单元1028，转换控制单元1028又把转换信息提供到选定的诸如VOAC 604(1，2)之类的内部组件的各种模块，选择网络单元1000的操作模式。
每个VOA 602(1，2)具有一个由它的关联的VOAC实现的控制同路，VOAC监视对VOA的输入功率，和根据输入中的波长数量和每波长目标输出功率将输出功率调整到一个恒定的电平。控制回路一般以闭环模式运行，以调节由组件老化或温度产生的增大的功率变化。功率电平中小的变化将立即导致衰减变化。
对于大的功率变化，VOAC假设某种事件改变了波长分布或网络布局(例如，发射应答器故障，或环路转换)。VOAC自动打开控制回路，并且等待与所发生的变化有关的更新。VOAC利用来自其它模块，例如，转换控制模块1030的输入调节VOA的衰减因数，以计及改变的条件。在暂停周期之后，VOAC闭合控制回路，根据新的设置“精细调谐”VOA的输出功率电平。
VOAC保持着计算VOA衰减设置所需的本地数据。这种数据包括：
·在正常、设备转换和环路转换条件下通过一个VOA的波长数量——波长数量由于这些事件改变。管理实体把这种数据作为配置系统部分提供。在由于系统故障而接收到波长状态事件时，进行对波长数量的调节。
·正常和保护情景的输入功率/波长。插件上的PPM提供这种信息。
·VOA输出端的目标输出功率/波长。插件上的PPM提供这种信息。
·VOAC操作控制回路，以提供设置最大衰减支持网络转换期间静噪要求的能力。
在本发明的一个实施例中，VOA的控制回路在VOA测量组合光学功率。它通过把总功率除以它知道应当通过VOA的信道的数量推断平均功率。然后，调节VOA，以在其输出端提供希望的功率。这种反馈回路调节VOA行为、信道的发射机功率、和通向VOA的路径中的损耗中的变化。这种计算依赖于对通过VOA的信道数量的了解，通过VOA的信道的数量一般是一个稳定的整数。但是，在上游故障的情况下(例如，源发射机或光纤断开)，一些信道将从信道束中消失。因而，计算将是不正确的，因此VOA的调节也将是不正确的。通过VOA的信道数量变化的另一个原因是网络中信道的动态供应。启动和禁止发射机、光转换、将发射机调谐到不同波长、或调谐光学加入/分出组件可以实现这种供应。
处理信道数量变化的一种方法是通过检测对VOA的总输入功率电平的突然变化开始的。当检测到这种可能超出上述正常预期变化范围之外的变化时，反馈回路“打开”，并且保持当前VOA设置(例如，输入到VOA组件的电压、电流或位置)。回路保持打开，直到在VOAC接收到有关突然功率变化的新信息，例如，有关信道数量变化的信息。在接收到这种信息之后，回路“闭合”，并且利用反馈回路将VOA输出功率电平调节到利用新的信道数量计算的新平均功率。如果到VOAC的信息更新被延迟，但是突然变化后的功率电平是稳定的，那么VOA控制环路能够将VOA输出稳定在等待进一步的信息的功率电平。
每个网络单元上的转换控制1028在保护转换期间公布环路转换事件。使用这些事件通知VOAC根据环路转换事件的适当功率电平和波长信息调节VOA衰减值。
网络单元1000中也包括一个波长管理单元1032。波长管理单元1032耦合到管理总线1027，以接收来自网络管理的波长信息。波长管理单元将波长信息经过一个内部波长信息总线1034发布到网络单元1000的内部组件。波长信息说明包括在网络单元1000接收的输入信号1002中的波长(信道)的数量和类型。当向输入信号增加或从输入信号减去信道时，向网络单元1000的内部组件指出这些变化，以使它们能够调节光功率电平中的变化。例如，经过波长信息总线1034向VOAC指出在内部组件600(1)的输入端接收的信道数量的改变。结果，VOAC可以调节VOA的衰减值，以补偿波长变化。
当波长状态中发生变化时，每个网络单元上的波长管理单元发出信号，以监视环路。状态信令跟踪波长的路径，以便能够在环路保护事件期间适当地报告信道故障。通过每个波长的源和目的节点的操作状态识别每个波长。每当在目的节点发生信号丢失(LOS)，或源节点发生故障或关闭时，利用这种波长信令通知环绕环路的网络单元。当波长状态改变时，波长管理器产生对PPM的内部波长状态事件。也负责为加入或分出的波长产生环路状态信令，例如，在加入输入端1024和分出输出端1026。
网络单元1000中也包括一个OSC控制器单元1036。OSC控制器1036耦合到管理总线1027以接收来自网络管理的配置信息，和操作OSC总线1014以耦合到内部组件。内部组件可以经过OSC总线1014相互交换参数。OSC总线1014经过多路分解器1010，xxx和多路复用器1022，xxx，分别耦合到输入信号1002，1004和输出信号1006，1008，以使内部组件能够与耦合到光学网络的其它网络单元交换参数。
网络单元1000中也包括一个CPM 1038。CPM控制本地功率管理，并且经过OSC控制器1036把功率参数发送到相邻网络单元。
内部组件400(4)和600(1，2)如同前面参考图4和6说明的那样操作，以向网络单元1000提供信号处理和功率管理的灵活性。由于内部组件600(1，2)结合VOA，因而网络单元1000将能够调节以改变输入和输出信号电平要求，并且因此适合于处理其中输入和输出信号可能具有变化的功率电平的网络转换事件。例如，VOA 602(1)和VOA 602(2)按照需要定标这些信号，从而网络单元内的处理将导致具有一个选定的功率电平的输出信号1006，以满足下游网络单元的功率输入要求。
尽管把CPM 1038，转换控制1028，波长管理器1032和OSC控制器1036显示为提供在网络单元1000的一个监督模块1040中，但是，所有上述组件可以是由一个或更多的可以一同或单独地运行在网络单元内的一个或更多的处理器上的软件模块组成的。例如，网络单元内的许多组件包含可以运行与每个上述模块关联的软件的处理器。因此，可以分配这些模块，以在网络单元内不同的处理器上执行。
图11示出了操作根据本发明的图10的网络单元的方法1100的方框图。方法1100提供了一种配置过程，其中网络中每个网络单元产生具有为每个网络转换事件选定的输出功率的输出信号。在每个内部组件，确定通过网络单元的每个路径的内部损耗并且存储参数表中。代表来自一个网络单元的所有可能的输出信号电平的配置信息被发送到一个下游单元。一个上游相邻单元把它的配置信息发送到网络单元1000。根据接收的信息，计算新路径损耗。把更新的配置信息发送到下游网络单元。继续进行这个过程，直到所有网络单元决定了稳定的配置值，从而计及通过网络单元的每个路径的损耗。
在方框1102中，网络单元1000经过管理总线耦合到网络管理实体，但是还没有耦合到数据网。结果，网络单元1000既不接收来自网络光纤的输入信号，也不使输出信号从网络单元在网络光纤上发送到网络中的其它单元。
在方框1104中，网络管理实体1031经过管理总线1027把配置参数下载到内部组件的CPM 1038和PPM。配置参数说明如何供应内部组件以在几种操作模式下处理信号。例如，在一种正常操作模式中，可以配置内部组件600(1)，以把输入信号多路分解成一个或更多的输入到内部组件400(4)的分信号。可以配置内部组件400(4)，以经过一个加入输入端加入一个新的分信号，和可以经过一个分出输出端分离出一个分信号。将产生的分信号输入到内部组件600(2)，可以配置内部组件600(2)以把分信号多路复用到一起，形成一个在数据网上发送的输出信号。
在方框1106中，CPM模拟每个内部组件的配置，和计算与每个内部组件中每种操作模式相关的信号路径的相关损耗参数。
在方框1108中，把计算的损耗参数发送到每个PPM，以存储在它们各自的参数表中。当操作在一个特定模式时，将每个插件的路径损耗输入到参数表中，并且代表插件的损耗。为所有内部组件进行这个序列，并且为所有操作模式重复进行这个序列。因此，在方框908完成时，PPM的参数表将说明它们各自的内部组件的与各种操作模式相关的损耗特性。
在方框1114中，把带有配置好的内部组件的网络单元耦合到OBSLR网，以接收来自上游节点的网络输入信号，和向下游节点发送处理过的信号。可以用几种方式完成网络单元1000的耦合和去耦。可以通过一个操作人员物理把网络光纤连接到网络单元，把网络单元手工地连接到网络。在一个自动方法中，网络单元物理地耦合到数据网，但是，可以利用网络单元内部的开关独立地开通或切断网络单元的输入和输出信号。这使得网络管理人员能够通过在管理网络上发送指令控制内部开关，遥控地使网络单元与数据网耦合。
注意，以下的说明描述了网络单元1000的配置和功率管理功能。尽管是以配置网络单元的所有内部组件的情况说明的，但是，以下的方法也可以应用于配置一个或更多新加入到已经配置好的网络单元中的内部组件。因此，以下方法可以用于初始配置一个网络单元，或在更新发生时，配置新加入到以前配置的单元的组件。
在方框1116中，单元800经过SOC接收说明将要从一个相邻上游节点(未示出)接收的输入信号的电平的参数。上游节点是向网络单元1000发送信号的网络单元。OSC控制器1036接收参数并且向前发送到CPM。当发生这种情况时，CPM通过OSC把参数输出到一个相邻下游节点。最初，参数指出当前没有信号被发送。
当有信号被输入到网络并且检测到信号功率电平时，可能产生一个或更多配置情景。在第一情景中，如在图11中A所示，网络单元1000的现有配置导致在数据网中使用的可接受的输入和输出信号电平。在图11中B所示的第二情景中，下游节点不能处理从网络单元1000发送的信号，因而请求功率降低。为了补偿过高的信号，根据本发明调节信号电平。在图11中C所示的第三情景中，内部组件400(4)不能处理从内部组件600(1)接收的信号，因而请求功率降低。为了补偿过高的信号电平，根据本发明调节信号电平。在以下的说明中，方法1100展示了这三种情景。
在方框1118中，当来自一个上游相邻节点的参数信息指示将要发送到网络单元1000的信号电平时，情景A开始。通过OSC发送参数，并且被OSC控制器1036接收，OSC控制器1036又把它们向前发送到CPM 1038。CPM重新计算内部组件400(1)的损耗参数，并且确定插件400(1)可以适当地处理预期的信号电平。CPM把重新计算的参数存储在其内部。
在方框1120中，CPM根据插件600(1)的更新参数重新计算插件400(4)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(4)可以适当地处理预期的信号电平，因而把有关插件400(4)的参数存储在其内部。
在方框1122中，CPM根据插件400(4)的更新参数重新计算插件600(2)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件600(2)可以适当地处理预期的信号电平，因而把有关插件600(2)的参数存储在其内部。
在方框1123中，CPM已经完成了所有内部组件的参数计算，并且把这些参数下载到内部组件的PPM。PPM可以根据接收的参数调节它们各自的内部组件。
在方框1124中，CPM现在知道来自上游节点的预期输入信号电平，和从网络单元1000的内部组件预期的损耗。CPM也确定预期的输出信号功率电平，并且把这些信号电平参数发送到一个下游相邻网络单元。根据本发明，当把功率参数向网络下游传送时，每个网络单元更新它的内部组件的参数表，并且把产生的修正参数发送到网络中更下游的单元。例如，如果对一个节点的功率电平更新影响了从节点A发送的功率电平，节点A在网络单元1000的上游，是上游节点，那么网络单元800将更新它的内部组件，以反映这些变化，并且把调节的参数发送到下游网络单元。
在方框1126中，如果从上游节点接收到不同参数，那么方法1100在路径1128进行，用新接收的参数更新内部组件的参数表。如果没有接收到不同参数，那么方法1100在路径1130上继续。
在方框1132中，数据网继续趋向稳定。即使没有新参数被网络单元1000接收，其它网络单元仍然能够根据在那些节点新接收的参数更新它们的本地参数表。最终，当没有不同参数信息传送到网络中任何节点时，网络将完全稳定，从而所有网络单元具有稳定的参数表。在这点，网络中每个信号路径的损耗将被计及。
情景B展示了如何改变信号电平以适应不适合的信号电平。当不同参数从上游节点到达网络单元1000时，情景B开始。不同的参数表示从上游节点发送的信号的功率电平不是网络单元1000所预期的。
在方框1134中，通过OSC发送不同参数，并且被OSC控制器1036接收，OSC控制器1036又将它们向前传送到CPM 1038。CPM重新计算内部组件600(1)的损耗参数，并且确定插件600(1)的逻辑电路可以适当地处理预期的信号电平。CPM把这些重新计算的参数存储在它内部参数表中。
在方框1136中，CPM根据插件600(1)的更新参数重新计算插件400(4)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(4)的逻辑电路可以适当地处理预期的信号电平，因而把这些重新计算的参数存储在它的内部参数表中。
在方框1138中，CPM根据插件400(4)的更新参数重新计算插件600(2)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件600(2)可以适当地处理预期的信号电平，因而把这些重新计算的参数存储在它的内部参数表中。
在方框1139中，CPM已经完成了所有内部组件的参数计算，并且把这些参数下载到内部组件的PPM。PPM可以根据接收的参数调节它们各自的内部组件。
在方框1140中，CPM现在已经知道来自上游节点的预期输入信号电平，和从内部组件1000预期的损耗。CPM确定预期的输出信号功率电平，并把这些信号电平参数通过OSC发送到一个下游相邻网络单元。根据本发明，当向网络下游传送功率参数时，每个网络单元更新它的内部组件参数表，并且把得到的修正参数发送到网络中下一个单元。
在方框1142中，下游节点确定它要从网络单元1000接收的信号电平太高，并且不能适当地处理。下游节点通过OSC向网络单元1000发送一个请求，减小它的输出功率电平。CPM接收这个请求。
在方框1144中，CPM确定是否可以在插件600(2)降低信号电平。由于插件600(2)具有耦合到它的输出端的VOA 602(2)，因而可以调节VOA衰减输出信号，满足下游节点的请求。CPM重新计算插件600(2)的输入和输出损耗，以便取得一个下游节点可以接受的输出信号功率电平，并且把这些参数存储在它的内部存储器中。
在方框1146中，CPM把它的内部参数下载到与内部组件600(2)关联的PPM。PPM利用重新计算的参数更新它的参数表。
在方框1148中，VOAC 604(2)经过PPM接收来自参数表的更新参数，并且调节VOA 602(2)，以根据新参数把附加衰减引入到输出信号1020，从而降低了信号功率电平，满足下游节点的请求。
在方框1150中，CPM通过OSC把更新的信号电平参数发送到下游相邻网络单元。
在方框1152中，下游网络单元更新它的内部组件，以调节新的输入电平，并且把它的新参数传递到网络中的其它单元。数据网中每个单元如上所述地交换功率参数。这种协商过程发生在一个选定的时间周期中，这个时间周期可以根据信号电平调节的程度和受影响的网络单元数量改变。
在方框1126中，如果从上游节点接收到不同参数，那么方法1100在路径1128上进行，以便用新接收的参数更新内部组件的参数表。如果没有接收到不同参数，那么方法1100在路径1130上继续。
在方框1132中，数据网继续趋向稳定化。实际没有新参数被网络单元1000接收，其它网络单元仍然能够根据在那些节点新接收的参数更新它们的本地参数表。最终，当没有不同参数信息传送到网络中任何节点时，网络将完全地稳定，从而所有网络单元具有稳定的参数表。在这点，将计及网络中每个信号路径的损耗。
情景C展示如何改变信号电平以适应不适合的信号电平。当不同参数从上游节点到达网络单元1000时，情景C开始。不同参数表示从上游节点发送的信号的功率电平不是网络单元1000所预期的。
在方框1162中，通过OSC发送不同参数，并且被OSC控制器1036接收，OSC控制器1036又把它们向前传递到CPM 1038。CPM重新计算内部组件600(1)的损耗参数，并且确定插件600(1)的逻辑电路可以适当地处理预期的信号电平。CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部参数表中。
在方框1164中，CPM根据插件600(1)的更新参数重新计算插件400(4)的输入和输出损耗参数。CPM确定预期的信号电平太高而不能被插件400(4)的逻辑电路适当地处理。因此，CPM从插件400(4)的上游寻找一种降低信号电平的方式。
在方框1166中，CPM知道插件600(1)包括VOA 602(1)。CPM重新计算内部组件600(1)的损耗参数，以包括来自VOA 602(1)的附加衰减，满足插件400(4)的请求。CPM把这些重新计算的参数存储在它的内部参数表中。
在方框1168中，CPM根据插件600(1)的更新参数重新计算插件400(4)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件400(4)可以适当地处理预期的信号电平，因而把有关插件400(4)的参数存储在它的内部。
在方框1169中，CPM根据插件400(4)的更新参数重新计算插件600(2)的输入和输出损耗参数。CPM确定插件600(2)可以适当地处理预期的信号电平，因而把有关插件600(2)的参数存储在它的内部。
在方框1170中，CPM已经完成了所有内部组件的参数计算，并且把这些参数下载到内部组件的PPM。PPM可以根据接收的参数调节它们各自的内部组件。
在方框1171中，VOAC 604(1)经过PPM接收来自参数表的更新参数，并且调节VOA 602(1)，以便根据新参数把附加衰减引入到输出信号1020，从而降低信号功率电平，满足插件400(4)的请求。
在方框1172中，CPM现在知道来自上游节点的预期输入信号电平和从网络单元1000的内部组件预期的损耗。CPM也确定预期的输出信号功率电平，并把这些信号电平参数发送到一个下游相邻网络单元。根据本发明，当把功率参数向网络下游传送时，每个网络单元更新它的内部组件的参数表，并且把得到的修正参数发送的网络中更下游的单元。例如，如果对一个节点的功率电平更新影响到从节点A发送的功率电平，节点A在网络单元1000的上游，是一个上游节点，那么网络单元1000将更新它的内部组件以反映这些变化，并且把调节的参数发送到下游网络单元。
在方框1174中，下游网络单元更新它的内部组件，以调节到新的输入电平，并且把它的新参数传递到网络中的其它单元。数据网中的每个单元如上所述地交换功率参数。这种协商过程是在一个选定的时间周期中发生的，这个时间周期可以根据信号电平调节的程度和受影响的网络单元数改变。
在方框1126中，如果从上游节点接收到不同参数，那么方法1100在路径1128上进行，以用新接收的参数更新内部组件的参数表。如果没有接收到不同参数，那么方法1100在路径1130上继续。
在方框1132中，数据网继续趋向稳定化。即使没有新参数被网络单元1000接收，其它网络单元仍然能够根据在那些节点上新接收的参数信息更新它们的本地参数表。最终，当没有不同参数传递到网络中任何节点时，网络将完全地稳定，从而所有网络单元具有稳定的参数表。在这点，将计及网络中每个信号路径的损耗。
在上述的方法中，可以改变由CPM执行的计算，以取得特定的网络目的。例如，在一个实施例中，CPM操作以包括跨越所有可能的信号路径和操作模式的最大损耗(或最小功率)的计算，导致最坏情况参数存储在参数表中。在这个实施例中，需要一个小的参数表，并且网络单元之间需要交换较少的信息。但是，最坏情况参数的使用意味着，在某些方法步骤中，网络单元更可能需要功率电平降低。
在另一个实施例中，独立地存储特定操作模式的所有信号路径的计算结果，导致了一个具有说明不同路径和模式的参数的多样性条目的表。计算特定情景中所有路径的最小功率，而不是依靠所有情景。在这个实施例中，需要更多的表条目，并且转换事件期间必须搜索更多的情况，以确定使用的正确参数。必须在网络单元之间交换更多的情况。这导致整个网络的最佳可能SNT。因此，产生了实现复杂性与SNR之间的权衡。
用一个实施例实施对一个动态网络的VOA配置的实时管理可能更为有利，而最佳SNR的VOS配置的离线计算可以使用另一个实施例。网络配置的离线计算要使用参考图9和10说明的算法的多个实例，其中算法的实例模拟正在配置的各网络单元中的计算。
图12示出了一个根据本发明构造的第三网络单元1200的方框图。第三网络单元1200包括几种类型的内部组件。熟悉本领域的人员应当知道，网络单元1200中的内部组件——它们中的一些没有在本文件中特别详细地加以说明——可以用这里讨论的其它内部组件的相同方式，根据本发明构造。因此，通过结合根据本发明的各种模块，可以构造适合在一个网络单元中使用的所有方式的内部组件。
线路前置放大器1202和1204结合在第三网络单元1200中。线路前置放大器1202通过西光纤1206接收和发送光信号，而线路前置放大器1204通过东光纤1208接收和发送光信号。线路前置放大器耦合到信道多路复用器/多路分解器模块1210和1212。信道多路复用器/多路分解器1210耦合到线路前置放大器1202，并且把接收的输入信号多路分解为在1214示出的工作和保护信号。信道多路复用器/多路分解器1210也接收在1216示出的工作和保护信号，并且把它们多路复用为通过线路前置放大器1202发送的输出信号。信道多路复用器/多路分解器1212耦合到线路前置放大器1204，并且把接收的输入信号多路分解成在1218示出的工作和保护信号。信道多路复用器/多路分解器1212也接收在1220示出的工作和保护信号，并且把它们多路复用为通过线路前置放大器1204发送的输出信号。
网络单元1200使用一个光学转换矩阵1222，转换从东和西光纤1206，1208接收的光信号的信号路径。光学转换矩阵1222也转换从西发送应答器1224和东发送应答器1226接收的光信号的信号路径。发送应答器为要从光学网络分出的光信号提供了一个通路，以便能够把它们作为本地信号1228接收。发送应答器也为要加入到光学网络的本地信号1228提供了一个通路，以便发送到其它网络单元。
发送应答器1224，1226分别耦合到信道多路复用器/多路分解器1230和1232。信道多路复用器/多路分解器1230，1232分别耦合到频带多路复用器/多路分解器1234，1236。频带多路复用器/多路分解器1234，1236耦合到光学转换矩阵1222。从发送应答器到光学转换矩阵的信号路径使得信号能够被加入到光学网络或从光学网络分出。例如，一个在西发送应答器1224接收的本地信号可以在信道多路复用器/多路分解器1230与其它信号多路复用到一起，然后可以在频带多路复用/多路分解器1234多路复用到一个信号频带中。这个信号频带可以经过光学转换矩阵1222加入到光信号路径，以便在西光纤1206上发送。同样地，通过沿与到西发送应答器1224相反的路径，可以把从西光纤1206接收的信号从网络分出。东发送应答器为东光纤1208上的信号提供了相同的功能。
在频带多路复用器/多路分解器1234和1236之间提供了一个频带耦合1238和一个附加信号路径，以使信号能够从西侧跨越到东侧。实际上，这提供了一种旁路操作模式。信道耦合1266和发送应答器耦合1264具有相同的功能。
网络单元1200也耦合到一个网络管理总线1240，以使一个网络管理实体能够与网络单元1200的模块通信。在耦合到管理总线1240的网络单元内带有一个转换控制模块1242。转换控制模块1242接收网络转换信息，并且经过一个转换总线1244把转换信息分配到网络单元中选定的模块。一个波长管理模块1246耦合到管理总线1240，并且接收有关通过光学网络发送的信号的波长信息。波长管理模块1246经过一个波长管理总线1248把波长信息分配到网络单元1200内选定的模块。
也将一个CPM模块1260耦合到管理总线1240，以使配置参数能够被从网络实体下载到CPM。CPM控制单元的功率管理在1200内，并且和与每个模块(未示出)关联的PPM通信。
线路前置放大器1202操作，以利用西发送和接收的光信号来多路复用和多路分解一个OSC信道1250。线路前置放大器1204的功能是利用东发送和接收的光信号多路复用和多路分解OSC信道1252。OSC信道耦合到OSC控制器1254和1256。OSC控制器经过一个OSC控制总线1258把从其它网络单元接收的信息分配到网络单元1200的内部组件。OSC控制器也接收来自CPM的信息，以发送到其它网络单元。因此，经过OSC信道可以在网络单元与光学网络中其它网络单元的内部组件之间交换信息参数。
网络单元1200的所有内部组件包括PPM(未示出)。PPM耦合到管理总线1240，以接收来自管理实体的配置参数。将配置参数用于配置每个内部组件，以便根据一种操作模式，把选定的输入信号用于产生选定的输出信号。可以配置几种操作模式。对于每个配置的操作模式，确定每个内部组件的输入和输出功率参数。在任何特定组件的功率参数代表通过组件的作为其如何配置的结果的信号损耗。
图13示出了根据本发明构造的一个网络单元1300的实施例。网络单元1300包括内部组件600(4)，600(5)和400(5)。每个内部组件包括一个根据本发明构造的PM模块。PM模块进行操作，以便用与在网络单元1000中提供的方式相类似的方式来提供功率管理。
在网络单元1300中，PM模块起到一个独立的模块的作用，以在每个内部组件实现功率管理策略。例如，PM 1302模块操作，以执行对内部组件600(4)的功率管理功能。然后，PM 1302通过一个管理总线1304把功率参数通信到网络单元中其它PM。位于网络单元的上游和下游的插件中的PM分别把功率参数通信到相邻的上游和下游网络单元。
图14示出了根据本发明构造的网络单元1200的详细配置。将几个VOA结合到网络单元1200中，例如，在1402，1404和1406。
图15-18分别示出了网络单元202，204，206和208的详细配置。四个网络单元说明了全都是本发明的适合的实施例的内部组件和VOA的不同配置。熟悉本领域的人员应当知道，在不脱离本发明的范围内也可以有其它网络单元配置。
加入一个网络节点
在本发明的一个实施例中，对功率管理算法的修改支持节点更新。例如，如果把一个节点增加到网络中，功率管理算法进行调节，以便能够实现平稳的功率电平过渡。
功率管理算法的基本策略是保持网络单元之间的恒定的每波长输出功率。尽管存在着致使这些功率“边界”发生改变的条件(即，支持网络单元更新，以增加/取消频带，或从环路增加/取消整个网络单元)。每当这些条件中的一个发生时，可能需要改变从每个网络单元输出的每波长输出功率。
为了防止在更新情景中业务的中断，功率管理算法允许网络单元之间的功率电平发生改变，但是迫使在每个网络单元内从网络功率电平和相关VOA衰减的当前的会聚集缓慢地迁移到一个新集。这种迁移的基础是开始、迁移和结束功率电平以及相关VOA设置全都支持网络中的业务。例如，在更新之前和之后，在稳态电平之间调节VOA设置的同时，恒定地支持网络业务。
当从环路加入(或除去)一个新节点时，用新的连接信息更新网络单元，并且在计算了新波长输出功率电平时，通过OSC信道向相邻节点发送指示。环路将反复进行，直到它收敛到一个稳态功率电平和相关的VOA设置的新集(在向VOA通知新目标值之前，保持2秒钟的滞后，以保证回路收敛)。
在发生收敛的同时，环路继续用VOA衰减值的原始集操作，因此在计算新值的同时支持网络中的业务。一旦环路收敛到新值，向本地VOA控制回路通知每个转换条件的新目标值。VOA控制回路通过在间隔200毫秒的40次以上的递增时间内强制缓慢移向新的目标衰减值，这种慢的转换速率保证了在网络移向一个新功率功率分布时，网络中不会发生功率浪涌，中断业务。在这种迁移过程中，支持了网络业务，并且在VOA递增到它们的最终设置的同时保持了这种支持。当VOA达到它们的最终设置时，网络稳定在新的收敛值的集，因此完成了更新，并且没有影响网络中的业务流。
波长供应
目的是要能够加入和互联插件，而不用中央TC应用软件来协调插件之间的功率电平。每个插件中和插件外规定的电平包封在插件的交叉连接中和上游/下游的连接模型中。
只是在系统中供应一个插件并不影响插件之间的功率电平。只有在定义了一个连接时(例如，交叉连接或上游/下游连接性指示器)，插件才交换功率信息，以设置它们之间的平均功率电平。
插件的平均输出规定了对下游插件的平均输入。当改变一个插件的输入电平时，它利用通过插件的额定损耗计算一个新的平均输出。如果存在连接，那么将这个变化通信到下一个插件。在进行上游连接时这些功率更新行波传送通过连接着的插件并且使得插件能够以任何顺序供应和连接。
本地功率管理
以下的说明提供了有关本地功率管理事项的信息。
·环绕环路的每个节点知道来自/到相邻节点的输入和输出平均波长功率电平。
·一个节点利用它的VOA内部地管理功率，以便对一个下游节点的恒定每波长输出功率调节功率电平。
·每当在两个点之间进行连接时，一个节点内的与插件关联的功率管理模块(或代理PM)交换功率电平信息。这包括在正常工作、设备保护、环路保护、转换的环路、和环路保护通过期间预期的功率电平。
·本地功率管理保持一个电路包的所有内部交叉连接的损耗信息。对于每个连接，利用这个交叉连接损耗计算每个转换条件的输出功率电平。
·在一个实施例中，把输出功率计算为正常工作、设备保护、环路保护通过、转换的环路保护(工作和保护路径二者)，或设备保护情景的不同路径上的最小功率电平结果。最小结果输出功率电平设置了从该节点的有保证的输出波长功率。通常，这是由于一种环路保护条件造成的，并且意味着对于正常操作，工作和保护VOA都要把发射功率调节到这个输出电平。
·在另一个实施例中，计算输出功率电平以产生整个网络的最佳可能SNR。
·在又一个实施例中，预计算和存储一些或所有网络转换事件的输出功率电平。每个网络单元可以存取这些预计算的值，以迅速适应于变化的网络条件。
图19示出了在功率管理期间考虑的十个路径。
·加到网络单元同侧的工作业务。
·加到网络单元相反一侧并且在环路保护转换期间转回的工作业务。
·工作业务通过(应当与加到网络单元同侧的工作业务相等)。
·转回到工作的保护业务(环路保护转换)。
·转回到保护的工作业务(环路保护转换)。
·保护业务通过(环路保护通过)。
·加到同侧的保护存取业务。
·保护存取业务通过。
·在设备保护期间加到同侧的工作业务。
·在设备保护期间的工作业务通过。
在一个通过节点的情况下，环路保护转换情况涉及分析两个路径——转回到保护路径上的进入工作业务，和转回到工作路径上的进入保护业务。这些路径对进入信号提供了不同的损耗，因为BWDM模块具有不同的定向损耗。
·一个节点保持一个恒定的平均输出功率。一个网络单元输出功率电平可以改变的仅有的时间是在网络中的配置更新期间(例如，增加一个频带，或插入一个新的网络单元)。当配置改变造成输出电平改变时，节点用信号通知下游邻居利用新的输入值重新计算内部功率电平。这可以使环路中每个网络单元再收敛到一个新的功率电平集(即，每个转换条件的新的内部OVA设置)。
·一个节点连续地监视输入功率电平中的变化。当发生一个变化时，所有内部路径调节每个插件的输入/输出电平。沿路径的调节可以造成WPS设置一个新的节点输出电平。把这种变化用信号通知下游邻居。变化绕环路传播，直到所有节点输入/输出电平收敛。
·为了避免业务上的任何冲击，将作为重新收敛的结果而更新的所有内部VOA衰减设置缓慢地从原始设置改变到新设置。
·环路转换不导致实时功率变化。根据最坏情况环路转换情景预置输出电平。
·每个插件为它具有的每个接口保持以下的功率电平信息：
——在正常、设备、环路转换本地、环路转换通过期间从连接接收的输入电平；和
——在正常、设备、环路转换本地、环路转换通过期间发射到连接的输出电平。
·当在两个接口之间进行一个连接时，通过管理实体把插件通知给它们的邻居。
·当接收到通知时，一个插件功率模型确定任何限制(例如，如果需要匹配通过信道，BWDM可以通知CWDM输出太高)，并且或者是确认功率电平的改变，或者指令发送为符合任何限制所需要的任何改变的功率模型。如果发送插件不能满足请求的电平，那么它设置一个报警条件。
·前置放大器模块的输出需要考虑四种可能的限制，以确定一个连接的输出电平：
1.波长输入电平的放大器增益。
    Pout＝Pin+G
2.EDFA模块的功率饱和电平。
    Pin＜EDFAout-G-10Log10(Nchns*Nmax)
其中：
    Pin是最大放大器输入；
    EDFAout是最大放大器输出；
    G是放大器增益；
    Nmax＝通过放大器的最大频带数。
利用上述步骤中的关系，可以把Pout解为：
    Pout＝EDFAout-10Log10(Nchns*Nmax)
3.放大器功率电平与加到一个通过节点的相反一侧的第一频带的功率电平的均等化。这防止了通过节点的工作业务的正常情况的通过频带与加入频带之间的不相等波长功率。
例如，如果进入电平太高而不能与网络单元另一侧的加入业务匹配，那么指令一个上游节点降低输出功率。
Pout-从放大器通过的损耗＝发射机功率-加入损耗
4.放大器输出电平与通过RSM的回环加到一个通过节点的同侧的第一频带的输出电平的均等化。这防止了当节点处于环路转换模式并且保护业务转回到工作业务时通过频带与加入频带之间的不相等波长功率。
Pout-从放大器通过的损耗＝发射机功率-加入损耗
必须把前置放大器输出电平设置到这些可能的输出电平的最小值：
Pout＝MIN(Pin+增益，EDFAout-10Log10(Nchns*Nmax)，
相反发射机功率-加入损耗+从放大器通过的损耗，
接近发射机功率-加入损耗+从放大器通过的损耗)
图20示出了根据本发明构造的一个网络单元2000的视图。网络2000可以执行有关二光纤网络单元的上述的所有功率管理技术。因此，可以构造一个包括系统、组件、和根据本发明的功率管理策略的四光纤网络。优选实施例的详细说明
现在讨论一个包括在本发明中的光功率管理系统的示例实施例。光功率管理系统使得一个光学网络能够重新配置，而不会使未转换信道比特误差率(BER)恶化，并且具有一般低于50ms的转换信道恢复时间。这是用一个光转换作为主要恢复机构的2-光纤双向线路转换环路(BLSR)实现的。
这个实施例通过试图不管信道通过的路径而把所有信道的每信道光功率保持在恒定电平而取得了最小信道中断。如果每个信道的OSNR在一个可接受的范围内，那么一个信道的BER也在可接受范围内。因此，在一个信道的光路变化时，保持了信道的完整性。通过EDFA和VOA设置的网络控制，把在一个接收机接收的功率和OSNR保持在可接受范围内。
实现细节
本实施例是在两个阶段中实现的。首先，定义网络配置。这涉及规定节点的数量，业务图形，链路参数，和每个节点需要的硬件。第一阶段也包括确定VOA的各种设置，和铒掺杂光纤放大器(EDFA)目标值。第二阶段涉及初始化网络，和开通业务。通过VOA和EDFA控制环路的闭合/打开，支配网络内的光功率控制。一旦网络初始化，它随时可以处理故障和恢复事件。
在第一阶段中，根据要求的业务图形设计网络。作为一个示例，参考代表一个如图21中所示的2-光纤BLSR网络的四节点环路2100讨论本实施例。在环路2100中，一个光纤携带顺时针(CW)业务，而另一个携带逆时针(CCW)业务。利用在一个分离的光服务信道上的绕环路通过的网络信息，在每个节点加入和分出业务。在一个光纤的可用带宽之间分割保护和工作容量。结果，在一个WDM系统中，在工作和保护信道之间分割了光纤中的可用信道数量。
在一个这种性质的网络中，利用保护信道容量，通过在绕环路的相反方向上路由受影响的工作信道，防止诸如设备问题和光纤断裂之类的故障。结果，在这些事件期间光纤中信道的数量可以改变。而且，从一个特定发射机(Tx)到一个特定接收机(Rx)的一个给定业务信道的路径也可以改变。
为了解决这些变化的信道数量和变化的路径损耗问题，在整个网络上使用了EDFA和VOA的一种组合，以提供需要的增益和衰减的计算量。最终目的是要建立一个所有信道都能够保持一个独立于网络操作期间采用的不同路径的可接受BER的网络。如图21中所示，可以在进入和外出光纤上分别使用前置放大器和/或后置放大器，以提供增益。例如，节点1显示了在其东侧使用了一个前置放大器2102和一个后置放大器2104，而在其西侧仅使用了一个后置放大器2106。放大器的分配取决于选定Tx和Rx之间的跨越损耗和组件介入损耗。用于确定EDFA布置的过程主要取决于一个节点上的无源组件的跨越损耗和介入损耗。
本实施例中EDFA操作的一个重要方面是，它们是增益锁定的和增益平坦的。利用这种性质的放大器保证所有信道对于输入功率中的变化经历相同的增益。这种措施保证了放大器中最小的增益摆动。此外，EDFA可以处理动态信道加入/分出和总光纤故障和恢复造成的输入功率电平起伏。
网络中第二个主要控制机构是VOA。VOA为通过它的所有信道提供了一个可变衰减电平。图22中示出了VOA在一个节点上的布置。
在一个节点内，VOA布置在节点两侧的进入业务和外出业务上。在本实施例中，进入侧的VOA衰减所有信道。这显示为图22中的VOA1和2。对于外出侧，在一个多路复用器前面使用了两个VOA。这显示为图22中的VOA对3，5和4，6。这对VOA为两个信道子集在它们被多路复用之前提供了用不同量衰减的选择。在本实施例中，保护和工作信道是子集。转换光纤确定将东和西两侧的哪些保护和工作信道路由到节点之外。在图22中列为标号7的进入VOA也用于防止节点前置放大器过载。外出VOA可以用于防止在节点使用的后置放大器的过载。在加入的信道之后使用了一个附加VOA，以便把新的信道设置到一个功率电平，它与从光纤进入的信道兼容，但是不被分出并且通过节点的信道兼容。将多路复用器和多路分解器的一种组合用于组合和分离节点的加入和分出侧上的不同光波长。
为了保护故障事件，把BLSR网络中的业务从故障点转离。因此，每个节点必须考虑四种情况：
1)正常情况。
2)从东侧环路转离。
3)从西侧环路转离。
4)在网络中某个地方，但是不是在这个节点上，有一个转换的级联情况。
这些情况的每一种情况都能够造成一个节点上每个VOA中的信道数量改变，以及进入到VOA的每个信道的光功率的改变。为了保证所有信道的业务连续性，根据节点处于何种情况，将一个给定VOA设置到一个不同衰减值。根据网络的性质，一个给定VOA可以具有这四种情况的每个中的一种不同的最佳设置。另一方面，可能存在一个VOA对于一种以上的情况可以具有相同的设置的情景。
为了确定每种情况的VOA目标值，分析所有不同转换情景下每个信道的路径性能。在确定每个信道的路径性能时，测量或估算光纤和组件的损耗。结果，为所有四种情况确定了每个VOA的一个最佳衰减值。在许多情况下，一个VOA的衰减值对于许多情况是相同的，结果，VOA一般将在仅有的两个目标值之间跳跃。
可以把这些目标值作为衰减值存储，或作为每信道的光功率存储。为了处理这些双变化，提供了一个如图23中所示的用于VOA的电路2300。在这个电路中，在VOA 2304后面的一个分接头耦合器2302带有一个用于测量VOA 2304输出端的总光功率的PIN检测器2310。用一个模数转换器(ADC)对PIN检测器的输出抽样。用一个微控制器2306处理抽样结果。当微控制器得到了有关通过VOA的信道数量的信息时，它可以确定每信道的功率。从一个与节点关联的CPU把这个信息以新目标衰减值和光功率设置的形式传递到微控制器。微控制器经过一个数模转换器(DAC)设置VOA的衰减，以及后续的增益。
对于图23中所示的设计，校准VOA输入和PIN输出。这使得VOA控制回路可以具有两种操作模式。第一种是VOA提供一个目标衰减值的开环模式。在这种模式中，不使用PIN。操作的第二种模式是VOA试图提供一个恒定的输出功率。在这种模式中，将PIN用作一个反馈机构，因此建立了一个闭环控制回路。根据网络的要求，VOA电路可以使用电路开环和闭环能力中的一种或两种。
当VOA处于衰减模式时，控制回路打开并且把VOA驱向预校准值。当VOA处于功率控制模式时，控制回路闭合，检测器电路提供反馈。在这种模式中，进行尝试处理，以使VOA的输出功率相对于输入的变化保持恒定。
将有关发生在网络中的转换事件的信息绕环路传递，以便使节点知道一个波长发生了路径改变。如图21中所示，这种信息是在一个分离的信道上绕环路发送的，更具体地讲，是在一个光服务信道2110上发送的。一旦每个节点在其状态上具有了更新，那么就装载并收敛到新目标衰减值和功率电平。
在这种网络中，存在着在一个节点发生保护事件，并且在一个VOA上信道数量和信道功率的变化效果可能先于通过光服务信道绕环路传递的网络信息到达的情景。在类似这样的事件中，一个下游节点的VOA在它通过光服务信道获得变化的通知之前将看到光功率起伏。为了处理这种类型的情况，将执行一种算法，在这种算法中，如果操作在闭环模式，如果VOA控制回路在检测器看到功率增量超过一个特定值，那么它将以它的当前衰减值打开。控制回路将保持这个衰减值，直到它获得新网络状态通知，或直到一个定时器到期并且输入再次稳定。如果提供了一个新目标功率值，那么回路闭合，并且收敛到新输出功率。一般的算法是：
A)当VOA操作在开环模式时，VOA被驱动到一个预定衰减值，并且驱动电平只能被微控制器更新。VOA设置不受输入功率变化的影响。
B)当VOA操作在闭环模式时，算法如下：
1)开始是在具有一个预定衰减值的开环模式
2)一旦对VOA的输入稳定，VOA控制回路闭合，并且调节VOA直到收敛到目标输出功率。
3)如果在输入具有大于X dB的功率增量，那么VOA转换到开环模式，并且保持它的当前衰减值。
4)如果存在保护或恢复事件，那么首先把更新的目标衰减值发送到VOA。其次，把一个新目标输出功率发送到VOA。在Y ms的周期之后，VOA控制回路闭合，并且收敛到新的光输出功率。
作为本实施例的一个部分的一个附加特征是，节点的进入侧上的VOA计及链路损耗变化。当VOA操作在闭环模式时，可以用VOA计及光纤跨越损耗中的变化，只要VOA不是已经在最小衰减值。
使用EDFA和VOA的这种策略的最终结果是，可以在一个信道的物理路径改变以保护故障的光转换网络中保持信道的连续性。
这个实施例包括以下特征。
1)对于在有关通过VOA的信道数量的信息是已知和未知的情况，实现使用了开环和闭环控制回路的组合，以保持输出VOA的恒定的衰减值和恒定的每信道光功率。
2)使用了一个唯一的算法确定闭环和开环VOA操作之间的迁移。算法基于对VOA的输入的功率增量以及发送到控制VOA回路的微处理器的网络信息。
3)使用了一个唯一的算法，以便无论信道使用了从一个发射机到一个接收机的哪条光路，都能保持所有信道的接收机的恒定的接收光功率。
4)预先校准网络的光路损耗。更具体地讲，测量或估算所有信道的路径损耗，并把这些值用于在一个节点可能处于的不同状态的开环和闭环条件下设置VOA。
本发明提供了一种在一个光学网络中管理功率电平的方法和装置。熟悉本领域的人员应当知道，可以对上述方法和实施例进行修改，而不脱离本发明的范围。因此，这里进行的揭示和说明只是要对下面权利要求中提出的本发明的范围进行说明，而不是限制。

Claims (1)

1.一种用于在光学网络中管理光信号的信号功率电平的方法，其中光学网络包括多个具有逻辑电路以通过多个光纤接收和发送光信号的节点，方法包括步骤：
提供每个节点配置参数；
根据配置参数配置每个节点；
在节点之间交换功率参数信息；
根据功率参数信息重新配置至少一些节点；和
重复进行交换和重新配置的步骤，直到完全配置好光学网络，从而使光信号具有选定的信号功率电平。
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