CN1416234A - 用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，其光分插复用设备包括：四个复用段保护开关，用于光纤线路的倒换；两对波分复用器/波分解复用器，将多个不同波长的光信号合在同一根光纤中传输，或将合在一起的多个不同波长的光信号分开；n个4进4出的光开关矩阵，用于改变光信号的传输方向，实现光信号的上下路或对需要通道保护的波长进行保护；2n个光功率均衡器，用于光信号功率的均衡；2n+2监测器，用于监测和发现故障。本发明能提供灵活的通道故障保护、线路故障和节点设备故障的保护，能在环的保护通道空闲时承载额外的业务，从而充分利用了环的容量。另外，节点设备可实现灵活简单的配置。
Description
(1)技术领域
本发明涉及一种用于波分复用光网中的BPSR(双纤双向通道倒换环)/BLSR(双纤双向复用段倒换环)网络系统，更详细的说，涉及一种用于波分复用OADM(光分插复用设备)环网的双纤双向通道/复用段倒换环网络系统。
(2)背景技术
随着技术的发展和通信容量需求的剧增，WDM(波分复用)传输技术已成为从长途骨干网到城域网核心网的重要且普遍采用的解决方案。WDM网络承载的业务量大(例如一个80Gb/s系统容量已相当于100万路电话，Tb/s级系统则上升至以千万路为单位计算话路)，因此WDM网络的安全性便显得尤为重要，人们努力构建自愈环网系统以便为网络的安全稳定运行提供保护技术。目前，自愈环网中实现保护的方法有：1.双纤单向通道倒换环(UPSR)，仍存在波长利用率低、工作容量小的缺点；2.双纤单向复用段倒换环(ULSR)，此方案只能提供线路保护且波长利用率低、工作容量小，因而很少采用；3.双纤双向复用段倒换环(BLSR)，仅能提供对光纤故障和节点设备故障的保护，不能提供对单通道即单个波长或少数波长信号失效的保护，如专利号为1258969/99118615.X、发明名称为“波分复用系统中4光纤双向线路交换环网络系统”所公开的技术，实质内容是通过两个ULSR环构成的四纤BLSR，这样，成本高；又如专利号为1170485/95196920.X、发明名称为“光学分插复用器(OADM)”所公开的技术，给出了一种处理光纤故障和节点设备故障的保护的方法，但仍不能提供对单通道的保护。
(3)发明内容
本发明的目的在于提供一种用于波分复用OADM环网的简单、快速、灵活而有效的双纤双向通道/复用段倒换环(BPSR/BLSR)系统。
本发明所提供的一种用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，由多个节点光分插复用设备用一对工作光纤环路和保护光纤环路连接而成，用来传输波分复用的光信号，其特征在于：每一个光分插复用设备包括：四个复用段保护开关，用于光纤线路的倒换，其中：两个分别用于东向光纤的进、出口端，另两个用于西向光纤的进、出口端，且东向光纤的进口端的复用段保护开关与西向光纤的出口端的复用段保护开关相连，东向光纤的出口端的复用段保护开关与西向光纤的进口端的复用段保护开关相连；两对波分复用器/波分解复用器，一对串接在东向光纤的进、出端口上的两个复用段保护开关之间，另一对串接在西向光纤的进、出端口上的两个复用段保护开关之间，其中，波分复用器用于将多个不同波长的光信号合在同一根光纤中传输，波分解复用器用于将合在一起的多个不同波长的光信号分开；n个4进4出的光开关矩阵，每个4进4出的光开关矩阵对应一路需要上/下光信号或通道保护的通路，其进、出口端分别连着各对波分解复用器和波分复用器的相应波长通路端口上，用于改变光信号的传输方向，实现光信号的上下路或对需要通道保护的波长进行保护；2n个光功率均衡器，用于光信号功率的均衡，以保证通过其的光信号的功率与其他光信号的功率一致，每两个光功率均衡器分别连接在一光开关矩阵的出口端与波分复用器之间；2n+2监测器，用于监测和发现故障，其中两个监测器分别连接在东向光纤和西向光纤进口处的复用段保护开关的前端，另外每两个监测器分别连接在一光开关矩阵的两个出口端。
上述的用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，其中，4进4出的光开关矩阵可直接用4×4的光开关来实现，也可用2×2的光开关阵列来实现。
上述的用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，它可以包括两个光功率放大器，分别连接在东向光纤和西向光纤出口处的复用段保护开关的后端，用于信号的放大。
上述的用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，它也可以包括两个光预置放大器，分别连接在东向光纤和西向光纤进口处的复用段保护开关的后端，用于信号的放大。
上述的用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，它也可以包括两个光预置放大器和两个光功率放大器，分别连接在东向光纤和西向光纤进、出口处的复用段保护开关的后端，用于信号的放大。
上述的用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，其中，光预置放大器和光功率放大器是掺铒光纤放大器。
由于采用了上述的技术解决方案，通过故障监测器件在节点的监测点检测到的通道层的信号丢失或劣化而产生报警信号或通过监测器件在另外监测点检测到的复用段层光信号丢失而产生报警信号，作为对报警信号的响应，进行相应的通道保护倒换或复用段保护倒换。它不仅能提供灵活的通道故障保护、线路故障和节点设备故障的保护，能在环的保护通道空闲时承载额外的业务，从而充分利用了环的容量，并且在需要通道保护的业务波长很多，如发生线路故障时，单独的通道保护倒换可能达不到电信级要求的50ms保护倒换时间，此时，便启用复用段保护。另外，节点设备可实现灵活简单的配置：一波到全部波长动态配置上下路或配置通道保护，因此可根据对实际业务的分析，灵活的组网。
(4)附图说明
图1是本发明的一个实施例，双纤BPSR/BLSR网络的简图。
图2是图1中的单个节点光分插复用设备的结构示意图。
图3是相对应于图2中的4进4出光开关矩阵28的状态图。
图4是相对应于图3中的4进4出光开关矩阵的开关阵列状态、开关端口组合和监测信号的对应表。
(5)具体实施方式
在本发明中最多可容纳节点之间跨距为80公里的八个节点。在图1中，由102、103、104、105四个节点之间通过两套光纤线路东向光纤100和西向光纤101互相连接构成自恢复环路，即外、内两个环，四个节点的配置相同(如图2所示)。在该环路中，光纤100中的波长一分为二，一半为业务波长S1，另一半为保护波长P2；光纤101中的波长一分为二，一半为业务波长S2，另一半为保护波长P1。业务波长S1和S2的传输方向相反，即双向传输。业务波长S1(S2)和它对应的保护波长P1(P2)的传输方向相反，但使用同一个波长λ，分别位于外、内环中，外环上的业务波长S1由内环上的保护波长P1提供保护通道，内环上的业务波长S2由外环上的保护波长P2提供保护通道。
参照图1，单个节点代表光分插复用设备(OADM)。根据路由方式的选择和对错误类型的分析，本发明设计了如图2所示的单节点(为了便于说明，只示意出波长2的上/下路和通道保护)。单个OADM节点至少包括两个光波分解复用器13、20，两个光波分复用器14、21，两个预放12、19，两个功放16、23，四个监测点D1和D2、D3和D4，四个监测器件10和17、24和25，四个光开关11、22、15、18，4进4出光开关矩阵28，两个光功率均衡器27、26。
光开关11是连接光纤线路101和100的复用段保护开关，把从上游节点送来的光信号S1/P2直通作为预放12的输入或在保护倒换时将线路101倒换到线路100上。预放12是一种EDFA(掺铒光纤放大器)，用来放大光开关11输出的光信号。光波分解复用器13把从预放12输出的光信号分解为多个不同波长的光信号，多路分解后的信号被下路到较低层系统(未画出)或直通。波分复用器14把接收到的多个信号复用在光纤100中传输。光开关15是连接光纤线路100和101的复用段保护光开关，把从波分复用器14送出的光信号直通作为功放16的输入或在保护倒换时将线路100倒换到线路101上。功放16是一种EDFA(掺铒光纤放大器)，用来放大光开关15输出的光信号。18同11，19同12，20同13，21同14，22同15，23同16，在此不作解释。
在图2中，需要保护和动态上路(ADD)/下路(DROP)波长λ2对应的4进4出光开关矩阵28正常情况下的功能状态如下：ADD端与光开关矩阵28的端口2相连，低优先级的业务可从U1端口3上路；对光开关矩阵28而言，端口1与7相连时，用于实现工作业务波长的下路。2与端口8相连时，实现了工作业务波长的上路。端口1与端口8相连时，即工作业务波长的直通；光开关矩阵28的端口3与端口5相连时，可在通道空闲时实现低优先级的额外业务的上路。端口4与6相连时，可在通道空闲时用于下路低优先级的额外业务。端口4与端口5相连时，即额外业务波长的直通；业务信号从开关矩阵28的DROP口7下路，而低优先级业务从6口下路。(参见图3和图4)开关矩阵28实现了保护倒换的功能，且在不进行倒换时可进行低优先级的额外业务的上下路。其中，对直通波长通道端口1到端口8、端口4到端口5，需要加上光功率均衡器27、26进行光功率均衡。
在WDM光网络中，当发生光发射故障、DWDM光器件故障等可能只影响到部分波长的故障时，在业务量很大的情况下，对单个业务波长进行通道保护倒换并尽量减少此类故障对其他无故障业务的影响是很重要的，尤其是对那些优先级很高的波长业务。下面就对发生故障时，节点实现通道保护的过程进行说明。
目前光通道层的故障监测点D3、D4可以在光层进行，也可以在电层进行(这需要OADM系统具有光转发单元)，还可以同时提供两种层次的故障检测，本发明中同时提供两种层次的故障检测，保护通过4进4出光开关矩阵28的倒换来实现。如图1所示，波长λ2承载的业务在正常情况下在光纤线路100中传输，由源节点102经节点105直通，顺时针方向到达宿节点104。当波长λ2的信息宿端104节点的监测器24报告线路出错时，自动保护倒换(APS)控制信号将通知源节点102根据端到端路由重选方式将本节点波长λ2的4进4出光开关矩阵28的端口2和端口5相连(若此时P1的波长λ2有低优先级的信号应该首先终止该业务)；对信息宿端节点104，其波长λ2将按APS信号通知28将端口4与7口相连(可参见图2、图3和图4)。从而，波长λ2承载的业务倒换在光纤线路101中逆时针方向传输。
本发明中对所有需要通道保护的波长业务采用集中控制的方式，这样做的优势是通道的保护倒换时间短，与原有的点到点的WDM系统的兼容性好，且成本低、实现方法简单。若需要通道保护的业务波长很多，如发生线路故障时，单独的通道保护倒换可能达不到电信级要求的50ms保护倒换时间，此时，便启用复用段保护。在WDM网络中，光复用段的保护单元是整根光纤中的所有波长，主要针对光纤断裂故障。故障监测点和保护倒换的实现一般都在光层：通过检测光功率判断故障，通过倒换光开关实现保护，故障的恢复在故障出现处的相邻节点之间进行。复用段保护倒换的实现依靠图2中的11、15、22和18四个1*2光开关。当监测器10告警时(可将光功率作为故障检测标准)，系统将S2/P1环上的信号通过光开关22和11倒换到S1/P2环上；相应的若检测器17告警，则将S1/P2环上的信号通过光开关15和18倒换到S2/P1环上。例如图1中的节点102和节点103之间的光纤断裂时，节点102的监测器10将产生告警，节点102将根据APS控制信息将S2/P1环上的信号通过光开关22和11倒换到S1/P2环上，而节点103的监测器17也产生告警，并将根据APS控制信息将S1/P2环上的信号通过光开关15和18倒换到S2/P1环上。
如以上实施例所述，根据本发明，不论是光纤故障、节点设备故障，还是通道故障即单个波长或少数波长信号的失效，本发明能提供快速、灵活、有效的保护，且能在环的保护通道空闲时承载低优先级的业务。
Claims (6)
1.一种用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，由多个节点光分插复用设备用一对工作环路和保护环路连接而成，用来传输波分复用的光信号，其特征在于：每一个光分插复用设备包括：
四个复用段保护开关，用于光纤线路的倒换，其中：两个分别用于东向光纤的进、出口端，另两个用于西向光纤的进、出口端，且东向光纤的进口端的复用段保护开关与西向光纤的出口端的复用段保护开关相连，东向光纤的出口端的复用段保护开关与西向光纤的进口端的复用段保护开关相连；
两对波分复用器/波分解复用器，一对串接在东向光纤的进、出端口上的两个复用段保护开关之间，另一对串接在西向光纤的进、出端口上的两个复用段保护开关之间，其中，波分复用器用于将多个不同波长的光信号合在同一根光纤中传输，波分解复用器用于将合在一起的多个不同波长的光信号分开；
n个4进4出的光开关矩阵，每个4进4出的光开关矩阵对应一路需要上/下光信号或通道保护的通路，其进、出口端分别连着各对波分解复用器和波分复用器的相应波长通路端口上，用于改变光信号的传输方向，实现光信号的上下路或对需要通道保护的波长进行保护；
2n个光功率均衡器，用于光信号功率的均衡，以保证通过其的光信号的功率与其他光信号的功率一致，每两个光功率均衡器分别连接在一光开关矩阵的出口端与波分复用器之间；
2n+2监测器，用于监测和发现故障，其中两个监测器分别连接在东向光纤和西向光纤进口处的复用段保护开关的前端，另外每两个监测器分别连接在一光开关矩阵的两个出口端。
2.根据权利要求1所述的一种用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，其特征在于：所述的4进4出的光开关矩阵可直接用4×4的光开关来实现，也可用2×2的光开关阵列来实现。
3.根据权利要求1所述的一种用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，其特征在于：它还可包括两个光功率放大器，分别连接在东向光纤和西向光纤出口处的复用段保护开关的后端，用于信号的放大。
4.根据权利要求1所述的一种用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，其特征在于：它还可包括两个光预置放大器，分别连接在东向光纤和西向光纤进口处的复用段保护开关的后端，用于信号的放大。
5.根据权利要求1所述的一种用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，其特征在于：它还可包括两个光预置放大器和两个光功率放大器，分别连接在东向光纤和西向光纤进、出口处的复用段保护开关的后端，用于信号的放大。
6.根据权利要求5所述的一种用于波分复用光网的双纤双向通道/复用段倒换环系统，其特征在于：所述的光预置放大器和光功率放大器是掺铒光纤放大器。
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