CN1516382A - 双向波分复用自愈环网 - Google Patents

Abstract

一种双向WDM自愈环网包括外环网和内环网，用于处理N个光信号，并在内环网遭受链路故障时，通过使用外环网执行保护交换。环形网的每一个节点包括：位于内环网和外环网中的光分插复用器；各自具有容量1×N的解复用器和复用器；一对交换装置延伸到外环网和内环网，并且位于光分插装置和与其他节点连接的光纤链路之间；以及多个WDM滤波器，它们位于光分插复用器两端，以致在光纤链路出现链路故障时，WDM滤波器将在包含WDM滤波器的环形网中处理的光信号传送到与WDM滤波器连接的光分插复用器的一端，并且将不包含该WDM滤波器的另一环形网中处理的光信号传送到与光分插复用器的另一端连接的WDM滤波器，而不让这些光信号通过与该WDM滤波器连接的光分插复用器。

Description

双向波分复用自愈环网

技术领域

本发明涉及光网络，具体地说，涉及一种使用WDM(波分复用)技术的光网络。

背景技术

由于WDM技术能够通过单股光纤传输多个光信号，因此，已经可以传输多个非常高速的大容量存储的光信号。借助于在光层中上路/下路光信号的交换，可以依据WDM技术来构建光网络。

通常将WDM光网络分类为使用光分插复用器的环形网络和使用光交叉连接的网状网络。WDM光网络通过每根光纤传输非常高速的大容量存储的数据，因而需要WDM光网络高效地处理任何不希望的系统故障。在网状网络的情况下，每个光网络的节点通过多根光纤相互连接，以致在网络故障时，通过复杂的过程低速地执行保护交换。然而，在环形网络的情况下，只有两股或者四股光纤与光分插复用器连接，从而在系统故障时，能够容易地交换。由于这个原因，在市场上广泛使用环形网络。

WDM环形网的节点包括：具有用于分插光信号的交换单元的光分插复用器、用于执行网络的保护交换的交换装置。按保护交换方式，将WDM环网络区分为路径保护交换网络和链路保护交换网络。WDM环形网使用两股或者四股光纤。此外，按数据的传输方向，将WDM环形网分类为单向网络和双向网络。特别是，包含两股光纤并且双向传输光信号的传统WDM环形网使用利用回环光信号的链路保护交换方法。

图1A和1B分别显示依据使用链路保护交换的传统双向光网络的结构和保护交换。如图1A所示，环形网的每个节点包括：光分插复用器10a到40a和10b到40b，用于分插通过内环2和外环4的光信号；2×2交换装置110到180，用于执行出于保护目的的交换。外环4传输具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N，内环2传输具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号。外环4顺时针传输光信号，内环反时针传输光信号。

在光纤链路中出现故障时，光网络通过回环，经过位于故障链路两端的两个2×2交换装置的光信号，将光信号传输到相反的方向。举例来说，参考图1B，如果连接光分插复用器10a和光分插复用器20a的光链路出现故障，将想要从光分插复用器10a传输到光分插复用器20a的具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号，通过交换装置120回环到光分插复用器10b，并且通过内环2反时针传输该信号。将通过内环2传输的具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号，通过交换装置130，从光分插复用器20b传送到光分插复用器20a，从而完成交换。

在环形网的正常操作方式下，将2×2交换装置110到180保持在纵横状态，以便将加给输入部分i₁的信号传送到输出部分o₁，将加给输入部分i₂的信号传送到输出部分o₂。然而，当环形网中出现故障时，2×2交换装置110到180保持在交叉状态，以便将施加到输入部分i₁的信号传送到输出部分o₂。如图1B所示，当交换装置130处于交叉状态时，除了回环通过故障链路的光信号，还要回环按照反时针方向从光分插复用器20b传输到光分插复用器10b的，具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号，以便通过外环4顺时针传输光信号。然后，将光信号通过交换装置120，从光分插复用器10a传输到光分插复用器10b。将距离具有故障的链路较远的交换装置仍保持在纵横状态。

然而，如果使用上述传统技术来建立包括两股光纤的双向自愈环网，则产生两个缺陷。首先，由于传统技术需要同时复用并且解复用回环信号，以及传输的光信号以便执行恢复过程，需要至少加倍组成光分插复用器的复用器和解复用器的处理能力，以便实际应用。

图2表示传统光交叉连接的结构。假定上面的光分插复用器充当外环4的节点，下面的光分插复用器充当内环2的节点，则通过上面的复用器传输的光信号具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N，通过下面的复用器传输的光信号具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N。然而，上面光分插复用器10a必须执行复用和解复用操作。也就是说，确定复用器13和解复用器12的容量时必须考虑传输的光信号的回环，在这样的方式下具有λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的这些光信号要能够通过上面的光分插复用器10a。相同地，下面的光分插复用器10b必须执行复用和解复用的工作，以允许具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号通过上面的光分插复用器10a。因此。将用于传送N个信号光分插复用器的复用器和解复用器的容量确定为1×2N。

另一缺陷在于：通过正常链路的光信号与通过出现故障的链路的光信号一起被回环。再参考图1，回环了通过内环2的正常链路的，具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N光信号，因此，将按照外环4的顺时针方向来传输这些信号。结果，传输的光信号被中断，并且遭受了数据损失。

因此，需要改进的双向WDM环形网，该环形网可以节约成本地实现，并且需要减少超负荷。

发明内容

因此，本发明提供一种有效并且经济的双向WDM自愈环网，该网络能够降低光分插复用器的复用器和解复用器的容量，并且传输光信号，而不回环没有担保的光信号。

依据本发明的一个方面，即使在为了恢复而回环光信号时，为了将光分插复用器的复用器和解复用器的容量降低到一半，给光分插复用器配置WDM滤波器，从而不使通过正常链路的光信号被回环。

在一个实施例中，提供一种双向WDM自愈环网，它包括用于处理N个光信号，并且当内环网出现故障等时，使用外环网来执行保护交换的外环网和内环网或者相反。该双向WDM自愈环网包括节点。所述节点包括：光分插复用器，它们分别位于内环网和外环网中，并且具有容量分别为1×N的复用器和解复用器；一对交换装置，它们延伸到外环网和内环网，并且位于光分插装置和与另一节点连接的光纤链路之间；以及多个WDM滤波器，它们位于光分插复用器的两端，并且包括与交换装置连接的，允许所有波长带通过的第一端口；只允许通过环形网的一端的处理的波长带通过，并且与环形网中配置的光分插复用器的一端连接的第二端口；以及允许通过另一环形网处理的波长带的光信号通过，并且与光分插复用器的另一端连接的第三端口。其中，在光纤链路中出现故障时，这些WDM滤波器将包括该WDM滤波器的环形网中处理的光信号传送到与WDM滤波器连接的光分插复用器的一端，并且将在不包括该WDM滤波器的另一环形网中处理的光信号传送到与光分插复用器的另一端连接的WDM滤波器，而不让这些光信号通过与WDM滤波器连接的光分插复用器。

附图说明

以下从结合附图的详细描述中，将使本发明的上述特征和优点更加显而易见，其中：

图1A和1B是表示采用链路保护交换方法之传统双向光网络的结构以及操作交换方式；

图2是表示传统光交叉连接的示意图；

图3是表示本发明第一实施例的光分插复用器和2×2光交换装置的示意图；

图4A和4B是表示使用本发明第一实施例光分插复用器和2×2光交换装置的环形网络的示意图；

图5是表示本发明第二实施例的光分插复用器和4×4光交换装置的示意图；

图6A和图6B是表示使用本发明第二实施例的光分插复用器和4×4光交换装置的双向环形网示意图；

图7A到7C是表示本发明第三实施例用于保护交换的双向环形网的节点状态示意图。

具体实施方式

以下将参考附图描述本发明的优选实施例，出于阐明和简化的目的，由于可能使本发明的主题不清楚，将忽略包括的已知功能和配置的详细描述。

图3是表示本发明第一实施例的光分插复用器和2×2光交换装置的示意图。图4A和4B是显示使用图3所示的依据本发明的第一实施例的光分插复用器和2×2光交换装置的环形网的示意图。特别是，图4A表示在正常方式下运行的具有传输链路的网络，图4B表示的环形网中，连接一个光分插复用器和另一个光分插复用器的光纤传输链路发生故障。

参考图3、4A和4B，外环网4和内环网2中的每个节点包括：用于分插光信号的光分插复用器210a和210b；定位在光分插复用器210a和210b的两边，同时将外环网4与内环网2连接的2×2光交换装置110和120。当内环网2的光纤链路出现故障时，外环网4使用回环配置来提供旁路线路。也就是说，外环网4不仅充当一般的环形网，而且充当内环网2的保护交换网络。相同地，内环网2不仅充当一般的环形网，而且充当外环网4的保护交换网络。外环网4传输具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号，内环网2传输具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N光信号。外环网4顺时针传输光信号，内环网2反时针传输光信号。

因此，包括在外环网4的每个节点中的光分插复用器210a，顺时针添加或放弃具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号。相似地，包括在内环网2中的每个节点中的光分插复用器210b，反时针添加或放弃具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号。

WDM滤波器310、312、314和316与光分插复用器210a和210b的两端。WDM滤波器310、312、314和316复用或者解复用具有波长带λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N和波长带λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的信号。WDM滤波器310、312、314和316具有：允许信号通过而与其波长带无关的第一端口；允许具有波长带λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的信号通过的第二端口；以及允许具有波长带波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号通过的第三端口。

WDM滤波器310、312、314和316的至少一个端口与光交换装置110和120连接，并且，WDM滤波器310、312、314和316的至少一个端口与对应于环形网2或者4节点的其他WDM滤波器310、312、314和316连接。此外，WDM滤波器310、312、314和316的至少一个端口与光分插复用器210a或者210b连接。例如，WDM滤波器310的第一端口与光交换装置110连接，第二端口与光分插复用器210a的一端连接，并且WDM滤波器310的第三端口与光分插复用器210a的另一端连接。光分插复用器210a和210b中的每一个具有：1×N WDM解复用器212、1×N WDM复用器214、以及N个2×2光开关216-1，216-2....216-N。本发明将解复用器和复用器的容量分别设置为1×N，该数量小于需要容量(1×2N)的传统解复用器和复用器的容量的一半。这可以通过配置多个WDM滤波器来实现，这些滤波器用于在链路故障时，依据预定的标准(稍后解释)为信号开辟信道。

当本发明的双向环形网正常运行而没有链路故障时，将具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号输入外环网4的光分插复用器210a，将具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号输入内环网2的光分插复用器210b。输入到光分插复用器210a的具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号首先通过光交换装置110。参考图3，当所述环形网正常运行时，将2×2光交换装置保持在纵横状态，从而将加给第一输入部分i₁的信号传送到第一输出部分o₁，将加给第二输入部分i₂的信号传送到第二输出部分o₂。此时，由于还将光交换装置110保持在纵横状态，将加给第一输入部分i₁的具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号传送到输出端口o₁，并且通过WDM滤波器310输出。

在已经通过光交换装置110将具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号输入到WDM滤波器310的第一端口后，将光信号通过允许具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号通过的第二端口，传送到光分插复用器210a。由于WDM滤波器310的输入接线端与第二端口连接，光分插复用器210只接收具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号。将从光分插复用器210a输出的光信号输入到第二端口，该端口与光分插复用器210的输出接线端连接的WDM滤波器312。通过第一端口，将输入到第二端口的波长为λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号传输到光交换装置120，并且将该光信号传送到相邻的光交换装置130。

另一方面，如果光纤链路位于外环网4的光交换装置120和光交换装置130之间，则不能将输入到外环网4的光分插复用器210a的波长为λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号，通过光交换装置120传送到光交换装置130。在这点上，响应预定的控制信号，将位于链路两端的光交换装置120和130保持在交叉状态。由于通过预定的控制信号将光交换装置120保持在交叉状态，因此，传送到光交换装置120的第一输入i₁的光信号，通过光交换装置120的第二输出o₂来输出，并且回环到与光交换装置120的第二输出o₂连接的WDM滤波器316的第一端口。

通过WDM滤波器3 16的第二端口，将经光交换装置120输入到WDM滤波器316的波长为λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号传送到WDM滤波器314，而不通过光分插复用器210b。因此，本发明的光分插复用器210b只复用或者解复用，需要由光分插复用器来添加或者丢弃的光信号。也就是说，光分插复用器210b只处理具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号。因此，将具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号输入到WDM滤波器316的第一端口，并且通过只允许具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号通过的WDM滤波器316的第二端口，将这些信号传送到WDM滤波器314。同样地，通过WDM滤波器314的第二端口解复用具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的回环的光信号，并且通过WDM滤波器314的第一端口复用这些光信号，以使具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号，与具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号一起，被传送到相邻的节点。

距离故障链路较远的节点允许光交换装置保持在纵横状态，这与正常操作相似。依据上述的回环过程，通过一定数量的WDM滤波器，而几乎不象现有技术那样依赖于复用器的和解复用器的数量，能够将信号重定向到正确的目的地节点。如图4所示，通过WDM滤波器将回环的光信号相互连接，从而使发明的光分插复用器的复用器和解复用器的容量为1×N。

图5表示本发明第二实施例光分插复用器和4×4光交换装置。图6A和6B表示使用图5所示本发明第二实施例的光分插复用器和4×4光交换装置的双向环形网。具体地说，图6A表示正常运行的双向环形网，图6B表示双向环形网，其中发生连接光分插复用器和另一光分插复用器的光纤传输链路故障。

参考图5和6A，光分插复用器210a和2 10b和4×4光交换装置410到480通过WDM滤波器310、312、314和316相互连接，这与第一实施例相似。与通过光分插复用器210a到240a和210b到240b复用或者解复用回环光信号的第一实施例不同，按照第二实施例的4×4的光交换装置410到480，可以独立地交换回环的信号。即由2×2光交换装置210到280不但回环通过故障链路的光信号，而且回环通过正常链路的光信号。然而，在本发明的第二实施例中，由4×4光交换装置410到480只回环通过故障链路的光信号。为了这个目的，向4×4光交换装置410到480添加两个输入/输出接线端，以致在出现链路故障时，只连接通过WDM滤波器的回环信号。如图5所示，第三输入部分i_3a与第三输出部分o_3a，第四输入部分i_4a与第四输出部分o_4a。简而言之，如在下文中详细解释的，当环形网的光纤链路出现故障时，向4×4光交换装置410到480提供：用于回环在一个环形网中处理的具有波长带的光信号的单独的输入/输出接线端，以及用于传送在其他环形网中处理的具有波长带的光信号的单独的输入/输出接线端。

参考图6，当双向环形网络正常操作而没有任何链路故障时，将加给第一输入部分i_1a的波长为λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号传送到第一输出部分o_1a，然后将这些信号传送到与输出端口o_1a连接的WDM滤波器310。WDM滤波器310解复用通过第二端口接收到的波长为λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N光信号。由光分插复用器的1×N解复用器212解复用波长为λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N，并且已经通过WDM 310的光信号，以致可以在此添加或放弃光信号。然后，由1×N复用器214复用为波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号，并且通过WDM滤波器312来输出这些信号。此后，通过4×4光交换装置420的输入部分i_1b，将从WDM滤波器312输出的λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号传送到输出端口o_1b，然后再传送到相邻的节点。

WDM滤波器316使用第三端口解复用波长为λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号。通过光分插复用器210b的1×N解复用器，解复用已经通过WDM316的具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号，以便在此添加或者丢弃光信号。然后，通过1×N复用器，复用具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号，并且通过WDM滤波器314输出这些信号。因此，将通过WDM滤波器314具有波长λ_N+1，λ_N+2，λ_N+3，....，λ_2N的光信号，通过4×4光交换装置420的输入部分i_2b，传送到输出端口o_2b，然后再传输到相邻的节点。

另一方面，如果光纤链路出现故障，例如，如果位于外环网4的光交换装置420和光交换装置430的光纤链路出现链路故障，不能将输入到外环网4的光分插复用器210a的波长为λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号，则通过光交换装置420，传送到光交换装置430。由于不能将具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号传输到光交换装置430，通过回环光信号来顺时针方向传输波长为λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号，同时改变了4×4光交换装置420的交换状态。由于光分插复用器240b和230b距离链路故障点很远，将该交换装置的交换状态保持不变。同样，通过WDM滤波器连接回环的光信号，并且传送信号，而不执行复用或者解复用过程。最后，如图6B所示，位于链路一端的4×4光交换装置430，允许将具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号传送到光分插复用器220a。

为了便于理解本发明，提供图7A到7C，以便说明在存在链路故障的情况下，图6所示的操作步骤。因此，图7A到7C显示依据本发明的第二实施例，用于恢复交换的双向环形网的节点状态。

图7A表示位于故障链路左边的节点，其中，由于链路故障，不能传输要按照顺时针方向传输的具有波长λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号。结果，将这些光信号从输入部分i_1b回环到输出部分o_4b(如实线所示)。当下面的链路操作正常时，将这些光信号按照反时针方向传输，而不回环(如虚线所示)。将回环的光信号，与通过WDM滤波器以反时针方向传输的光信号一起复用，以便将回环的光信号传输到反时针的相邻节点。注意，图7A所示的细实线表示光信号没有被传送。

图7B表示距离故障链路很远的节点，其中，使用WDM滤波器将不受链路故障影响的回环光信号和光信号传输到相邻的节点。

图7C表示位于故障链路右边的节点。必须顺时针传输依反时针方向回环之波长为λ₁，λ₂，λ₃，....，λ_N的光信号，从而用光交换装置将光信号的方向交换到初始状态。在这时，输入部分i_4a与输出部分o_1a连接(如实线所示)。传送不受链路故障影响的光信号，而无需回环(如虚线所示)。

如上所述，依据本发明的双向自愈环网，可以借助于WDM滤波器无需回环地传送通过正常链路的光信号，而不考虑恢复操作期间出现链路故障。此外，与依据传统的光分插复用器所需的容量相比，将复用器和解复用器的容量降低到差不多一半。因此，能以较低的成本来建立本发明教导的环形网，并且该环形网还有助于链路故障的更好的管理。

虽然已经参考特定的优选实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将会理解，在不偏离所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节的各种改变。

Claims (10)

1.一种双向WDM环形网，它包含用于处理具有第一波长带和第二波长带的N个光信号的内环网和外环网，所述环形网中的节点包括：

沿着内环和外环的多个光分插复用器；

一对位于光分插复用器之间，用于连接内环和外环交换装置，用于变换通过内环和外环的光信号的方向；以及

沿着内环和外环配置，并设在光分插复用器和交换装置之间的多个WDM滤波器，每个WDM滤波器包括：用于所有波长带通过并与交换装置连接的第一端口；用于只允许由内环和外环的其中之一处理的光信号通过并与光分插复用器的一端连接的第二端口；用于允许由内环和外环中的另一个处理的光信号通过并与分插复用器的另一端连接的第三端口，其中，在内环和外环的其中之间检测到链路故障时，操作WDM环形网，以便通过交换装置将光信号反方向传送到内环和外环的其中之一。

2.根据权利要求1所述的WDM环形网，其特征在于，当检测到链路故障时，与链路故障之光链路连接的交换装置将光信号传输到没有发生故障的内环和外环的其中之一。

3.根据权利要求1所述的双向WDM环形网，其特征在于，所述交换装置是2×2光开关。

4.根据权利要求3所述的双向WDM环形网，其特征在于，当检测到网络故障时，操作环形网，以便将具有第一和第二波长带的光信号反方向传送到内环和外环的其中之一。

5.根据权利要求1所述的双向WDM环形网，其特征在于，当所述内环和外环其中之一故障时，该内环和外环是使用回环操作的旁路线路。

6.根据权利要求1所述的双向WDM环形网，其特征在于，所述外环顺时针传输光信号，而内环反时针传输光信号。

7.根据权利要求1所述的双向WDM环形网，其特征在于，由所述光分插复用器复用和解复用交换的光信号。

8.根据权利要求1所述的双向WDM环形网，其特征在于，所述多个光分插复用器包括用于处理接收到的光信号的复用器和解复用器。

9.根据权利要求1所述的双向WDM环形网，其特征在于，所述交换装置是4×4光开关。

10.根据权利要求9所述的双向WDM环形网，其特征在于，操作所述环形网络，以便按照反时针方向，将在具有线路故障的光线路上传播的光信号传输到内环和外环其中之一。

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