CN1529450A - 一种基于波长或波带保护的光分插复用节点装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于波长或波带保护的光分插复用节点装置，该装置包括两个分波器、两个合波器和线路保护单元，该线路保护单元利用其中所包含的级联的两个2×2光开关对单个波长或波带的光信号进行倒换，将一环路光纤中故障通道上的工作波长或波带倒换到相反方向另一环路光纤中预留的保护波长或波带上，同时还可以利用两个级联光开关之间插入的另外光开关实现灵活的本地上下话功能，该装置可以实现两纤双向线路保护光分插复用系统或两纤单向线路保护光分插复用系统在波长或波带粒度上的保护。

Description

一种基于波长或波带保护的光分插复用节点装置

技术领域

本发明涉及一种基于波长或波带保护的光分插复用节点装置，更具体地说，本发明涉及可应用于基于波长或波带的两纤双向或两纤单向光分插复用环网的节点装置。

背景技术

IP等数据业务的迅猛发展，使得人们对带宽的需求越来越多，而且涌现的一些新兴业务，如波长租用、光虚拟网，也需要大量的带宽。这一切推动着主干光网络向Tbit/s级、高性能的方向发展。而在城域网中，存在频繁的业务调度。为了灵活的调度带宽、缓解主干通信网络的节点瓶颈、降低网络运营费用、增强光层网络的健壮性，光分插复用设备(OADM-OpticalAdd/Drop Multiplex)开始在光网络应用中得到人们的关注。

密集波分复用(DWDM)光传输系统实现了在一根光纤中传输多路不同信号源的信号，从而使得光传输成本得到大幅度降低。但是传统的DWDM光传输为点到点传输，只能采用点到点的保护方式，目前在网络应用中大量采用1+1方式的专用保护。这种1+1的专用保护使得50％的带宽一直处于没有充分利用的状态。

和SDH传输系统一样，波分复用系统也可以通过技术革新而构建环网，采用和SDH类似的环网的自动保护倒换(APS)。光分插复用(OADM)系统就是具备了组环网和灵活上下话功能的DWDM系统，从而使得DWDM系统的组网能力和灵活调度能力得到大大的提升。

通过硬件、软件和系统设计，可以将DWDM系统升级到OADM系统，从而具备环网组网能力和灵活上下话功能。这是目前光传输系统的一个发展趋势所在。DWDM系统升级到OADM系统后，其在环形组网的情况下环网保护方式有五种，分别为两纤单向通道保护、两纤双向通道保护、两纤单向线路保护、两纤双向线路保护和子网连接保护。其中两纤单向线路保护和两纤双向线路保护方式中，目前均采用的是基于复用段的保护方式。即一旦网络中某处故障触发环网保护倒换判据，受故障影响的所有网络上的业务将会倒换。对于基于复用段的保护的OADM设备，当发生故障时在故障点两侧光路环回，所有受故障影响的业务在环回点进/出到保护用信道中，从而达到故障情况下的网络业务保护。目前业界已有了基于复用段的两纤双向线路保护OADM设备，这种双向光线路保护属于共享式保护，在保护通路闲置情况下可以传送一些低等级的业务，适用于环网上各节点业务流量相对均匀的情况，这种保护方式的缺点是当网络承载的某种业务，如SDH业务，本身具备优秀的保护功能而不需要OADM环网提供保护功能时，无法做到对其不保护，从而造成了不必要的资源浪费。目前还没有基于波长和波带的两纤双向或单向线路保护OADM设备，这种基于波长和波带的两纤双向或单向线路保护OADM设备可以进行灵活的选择，需要进行保护的使其通过本发明中的基于波长或波带的两纤双向或单向线路保护单元，而不需进行保护的波长可以采用其它的方式，这样当线路中出现故障时，就不会所有的业务均发生倒换，而只是需要倒换的才进行业务的倒换。

发明内容：

本发明目的在于提供一种基于波长或波带保护的光分插复用节点装置，利用该装置可在波长或波带粒度上实现两纤双向或两纤单向线路保护功能，而在其保护用波长或波带中可实现对额外业务的支持，这样需要光分插复用保护的业务上到光分插复用环网保护的波长上，而不需要光分插复用保护的业务则上到光分插复用环网不保护的波长上，达到灵活的组网能力。

本发明的一种基于波长或波带保护的光分插复用节点装置，包括：两个分波器，将来自相反方向传输光信号的内环、外环两路光纤每路中的多波长或多波带光信号分解成为多路单波长或多路单波带光信号，并将这些分解后的单波长或单波带信号传输给线路保护单元，或跳过线路保护单元直接送给合波器或直接上下话；两个合波器，将来自线路保护单元(或分波器、本地上下话单元)的多路单波长或多路单波带信号按照传播方向分别合成多波长或多波带的两方向传输光信号，并将这些合成后的两方向光信号分别传送到两相反方向的内环、外环两路光纤上；在内、外环光纤中传输的需要保护的光分插复用工作波长或波带都具有在相反环路光纤内预留的对应保护波长或波带；其特征在于该装置具有线路保护单元，该线路保护单元由第一级、第二级两个2×2光开关级联组成，每级开关都具有两个输入端和两个输出端，第一级的一个输入端和一个输出分别连接来自内、外环相反方向两路光纤的一个分波器和一个合波器的各一路单波长或单波带光信号，第二级的一个输出端和一个输出端分别连接内、外环相反方向两路光纤的一个分波器和一个合波器的各一路单波长或单波带光信号；在正常工作状态，第一、第二级开关均为直通状态，即第一级开关的第一输入端、第一输出端直通第二级开关的第一输入端、第一输出端以形成通道一，作为一个工作波长或波带的工作通道，第一级开关的第二输入端、第二输出端直通第二级开关的第二输入端、第二输出端以形成通道二，作为该工作波长或波带对应的预留保护波长或波带的通道；在保护状态，在故障点两侧的节点装置内，第一级和第二级开关中靠近故障点的开关处于倒换状态，远离故障点的开关为直通状态；在直通状态下，该开关的第一输入端和第一输出端相连，第二输入端和第二输出端相连；在倒换状态下该开关的第一输入端和第二输出端相连，第二输入端和第一输出端相连，从而将光纤中正常传播的一个工作波长或波带的光信号倒换到另一路相反方向光纤中对应的保护波长或波带中传播，或将在保护波长或波带光信号倒换到原路光纤中原方向传播的工作波长或波带中继续传播；在线路保护单元的第一级、第二级开关之间，可插入另外两个2×2光开关，用于通道一和通道二的灵活上、下话端口，其中所插入一开关的第一输入端和第一输出端分别连接到第一级开关的第一输出端和第二级开关的第一输入端，该开关的第二输入端和第二输出端分别作为通道一的灵活上、下话端口，所插入另一开关的第一输入端和第一输出端分别连接到第一级开关的第二输出端和第二级开关的第二输入端，该开关的第二输入端和第二输出端分别也作为通道二的灵活上、下话端口。

本发明的光分插复用节点装置，其线路保护单元还可以包括多组级联开关，每组中第一级开关与第二级开关的级联方式和工作状态、保护状态与前述技术方案中单组级联开关相同。

本发明的光分插复用节点装置，当用于单向线路保护时，在线路保护单元的第一级、第二级开关之间，还可以插入仅一个2×2光开关用于通道一的上、下话端口，其中所插入开关的第一输入端和第一输出端分别连接到第一级开关的第一输出端和第二级开关的第一输入端，该开关的第二输入端和第二输出端分别作为上、下话端口。

本发明的光分插复用节点装置，当线路保护单元用于固定上下话节点装置时，在第一级、第二级开关之间不插入用于灵活上下话的2×2光开关，第一级开关的输出端直接连接到第二级开关的对应输入端。

本发明的光分插复用节点装置，其在相反方向传播光信号的内、外环两路光纤中都传播工作波长或波带的光分插复用光信号，两路光纤中也都预留对应的保护波长或波带。

本发明的光分插复用节点装置，其在相反方向传播光信号的内、外环两路光纤之一中传播工作波长或波带的光分插复用光信号，在另一路相反方向光纤中预留对应的保护波长或波带。

下面结合图1和图2详细解释本发明技术方案的基本工作原理。

如图1所示，基于波长或波带的两纤单向和两纤双向光分插复用节点100实现包含如下基本的单元：

分波器10(基于波长的或基于波带的)：实现多个波长或波带的分波；

合波器20(基于波长的或基于波带的)：实现多个波长或波带的合波；

基于波长的或波带的两纤双向或单向线路保护单元30。

图1中A、B、C和D为进出光分插复用节点的四根(两对)光纤。实际上该系统和装置还可以包含光放大单元，如光前放单元(OPA)和光功率放大单元(OBA)，OPA在分波之前，OBA在分合波之后。但光放大单元可以根据实际的线路情况可选。至于1510nm的光监控信道等单元，仍如波分系统(WDM)中的配置，涉及到光监控信道和主光信道的分波和合波等，没有在图中示出。

对于两纤双向OADM节点，这两对光纤中均同时承载工作波长和保护波长。即可以一半波长为工作波长，一半波长为保护用波长，这是典型的两纤双向线路保护的方式。也可以以波长和波带为基本单位任意划分。图1中光纤A和B中某个或某些波长为工作用波长，而C和D中相同的某个或某些波长必须为保护用波长，而其他的某个或某些波长或波带可以采用无保护方式或1+1等其他保护方式。保护波长在闲置情况下可以传送一些低等级的额外业务。这就是本专利中基于波长或波带的两纤双向线路保护方式。

对于两纤单向OADM节点，如果两对光纤中有一对为工作光纤，有一对为保护光纤，这是典型的两纤单向线路保护的OADM的情况。也可以以波长和波带为基本单位任意划分，有些波长或波带以两纤单向OADM环网的方式去保护，有些波长或波带以1+1等保护方式保护，而有些波长或波带可以采用不保护的方式，这就是本专利中基于波长或波带的两纤单向线路保护方式。

各个单元之间的光纤连接如图1中的实线所示。分波后的波长或波带(如A1、A2、C1、C2等)可以以特定的规则连接到基于波长或波带的两纤双向/单向保护单元，也可以直接在节点内直通(如A2可直通连接到B2，C4可直通连接到D4等)，还可以直接在节点内固定下话。

图1中的分波器10和合波器20根据需要可采用不同的方式，具有多种组合方式，概述如下：

1)将光纤中的波长复用/解复用为单个的波长；

2)将光纤中的波长复用/解复用为波带；

3)将光纤中的波长复用/解复用为波长+波带。

图1中只是示例了波长/波带复用/解复用后其中的一路进行波长/波带级的环网的两纤双向/单向线路保护功能，其他复用/解复用的波长/波带可以依例实行或采用其他的保护方式，甚至不保护。图1中的W和E区分了OADM节点的两个方向。

图1中的30即可以配置成两纤双向线路保护单元，也就是图2所示的两纤双向线路保护单元示意图，还可以根据不同用途进行配置，但是所采用的将一环路中的工作波长或波带倒换到相反方向另一环路上的对应保护波长或波带的原理是相同的。

采用本发明的光分插复用节点装置可以针对单个光通道(波长或波带)进行上下话和保护，在很大程度上提高了系统配置的灵活性和资源的利用率。当发生故障时而进行保护时，可以只保护发生故障并需要保护的通道，没有发生故障、已经有其他保护方式保护的波长或是不需要保护的波长不受其影响。对于一个DWDM环网络中只是有选择的将一部分波长接入到OADM保护单元，并对其保护。而剩余的波长可以做为DWDM点到点应用，可以无保护或采用其他的保护方式，如1+1、1:1和1:N等。还可以按一定的比例配置成基于波带的环网保护倒换或基于波长的保护倒换，甚至两种方式的混合情况。因此组网更加方便灵活。

附图说明

图1：本发明基于波长或波带的两纤双向光分插复用节点的总结构示意图；

图2：本发明可以灵活上下话业务的基于波长的或波带的两纤双向线路保护单元示意图；

图3：本发明固定上下话业务的基于波长的或波带的两纤双向线路保护单元示意图；

图4：本发明可以灵活上下话业务的基于波长的或波带的两纤单向线路保护单元示意图；

图5：本发明固定上下话业务的基于波长的或波带的两纤单向线路保护单元示意图；

图6：基于波长或波带的两纤双向光分插复用环网；

图7：基于波长或波带的两纤单向光分插复用环网；

图8：当节点1和节点4之间的光纤链路发生故障时的基于波长的两纤双向光分插复用环网保护状态示意图；

图9：节点4节点故障时的基于波长的两纤双向光分插复用环网保护状态示意图；

图10：当节点1和节点4之间的光纤链路发生故障时的基于波长的两纤单向光分插复用环网保护状态示意图；

图11：节点4节点故障时的基于波长的两纤单向光分插复用环网保护状态示意图。

具体实施方式

下面结合图2至图11具体说明本发明光分插复用节点装置的实施例，这些实施例仅为了进一步说明本发明，而不是限制本发明。

图2为基于波长或波带的两纤双向线路保护单元30的结构图。基于波长或波带的两纤双向线路保护单元完成OADM环中需保护业务的两纤双向线路保护。该单元还可以完成本地波长的灵活上下话功能，其中K3和K4就是为了灵活上下话波长而设计的。以K3为例，当端口9和10互连时即为直通状态，没有上下话。而当端口9连到下话口，端口10连到上话口时，有上下话波长。采用图3的结构的话，本地波长的上下话是固定的。

该单元的详细描述如图2所示，由四个2×2光开关32组成，分别为K1、K2、K3和K4。各个光开关之间光纤连线如图中所示。其中K1有两种状态，直通和倒换状态。当直通时端口1和3连，2和4连。当处于倒换状态时，1和2连，3和4连。同样K2在直通时端口5和7连，6和8连。在倒换状态时5和6连，7和8连。K1和K2为保护单元的第一级开关和第二级开关，其中K1的1端口和K2的5端口为第一输入端口，K1的3端口和K2的7端口为第一输出端口，K1的4端口和K2的8端口为第二输入端口，K1的2端口和K2的6端口为第二输出端口。中间的K3和K4负责灵活上下话功能，直通时无本地业务上下话，交叉状态时有本地业务上下话。

图3中少了光开关K3和K4，从而在图3中的方式下如果端口3和5直连，端口4和6直连，则无本地业务上下话。

图2和图3中的光开关K1和K2协同环网的自动保护倒换协议完成环网的两纤双向线路保护的自动保护倒换(APS)，当发生故障时如果该节点是故障点两侧的节点，则K1和K2中靠近故障点的那个光开关倒换，而另一个为直通，节点处于倒换状态。其他的远离故障点的节点K1和K2均处于直通状态，节点处于直通状态。

在两纤单向线路保护中，进出OADM节点的光纤分为工作光纤和保护光纤，如在图1中，可将A和B点相连的光纤作为工作光纤，而与C和D相连的光纤作为保护光纤。平时网络上的业务在工作光纤上传送，保护光纤预留为保护之用。当工作光纤或OADM节点发生故障时，在故障点两侧线路环回，从而达到保护网络上已配置业务的作用。这是典型的两纤单向线路保护的OADM。

通过本发明光分插复用节点装置，可将工作光纤和保护光纤中的一些波长或波带拿出来做两纤单向线路保护，而剩余的波长或波带可采用无保护或1+1等其他保护方式。实线基于波长或波带的两纤单向线路保护的OADM节点配置仍如图1中所示。基于波长或波带的两纤单向线路保护单元30的结构如图4和5所示。

根据OADM单元的不同构建还可以选择完成本地波长的灵活上下话功能，如果采用图4所示的结构则可以完成本地波长的灵活上下话功能，而采用图5的结构的话本地波长的上下话是固定的。该基本单元的详细描述如图4所示，由三个2×2光开关32组成，分别为K1、K2和K3。各个光开关之间光纤连线如图中所示。其中K1有两种状态，直通和倒换状态。当直通时端口1和3连，2和4连。当处于倒换状态时，1和2连，3和4连。同样K2在直通时端口5和7连，6和8连。在倒换状态时5和6连，7和8连。中间的K3负责灵活上下话功能，直通时端口9和10连，11和12连，无本地业务上下话，交叉状态时端口9和12连，10和11连，有本地业务上下话。

图5中唯一少了光开关K3，从而在图5中的方式情况下如果端口3和5直连，则无本地业务上下话。如果端口3和下话口连而5和上话口连，则为固定的本地业务上下话。

图4和图5中的光开关K1和K2协同环网的自动保护倒换协议完成环网的两纤双向线路保护的自动保护倒换(APS)，当发生故障时如果该节点是故障点两侧的节点，则K1和K2中靠近故障点的那个光开关倒换，而另一个为直通，节点处于倒换状态。其他的远离故障点的节点K1和K2均处于直通状态，节点处于直通状态。

由以上描述的OADM节点构建的基于波长或波带的两纤双向和两纤单向线路保护环网见图6和图7所示。图中描述了工作波长/波带、保护波长/波带以及非OADM线路保护的波长/波带，以及节点1和节点3之间的一对业务配置(该业务受OADM两纤双向/单向线路保护)。

在图2和图4所示的装置还可以支持额外业务，正常情况下保护通路可以传送额外业务，并可以利用保护通路所在的通道的光开关K3或K4进行灵活的上下话，如图2和图4所示。当主用通道发生故障的时候，中断额外业务，所对应的光开关变为直通状态。而且继承了两纤双向线路保护的所有优点，如可以配置更多的额外业务，在均匀分部业务的情况下，网络中的波长可以重用等等。

图6至图11为光分插复用环路的正常工作状态和保护状态的示意图。

在图6所示的基于波长/波带的两纤双向OADM环网中，设每纤有8个波长。其中有四个波长为为OADM两纤双向保护，即λ1-λ4。四个波长为非OADM线路保护的波长λ5-λ8。图6中的OADM分外纤和内纤，则外纤的λ1和λ2为工作波长，内纤的λ1和λ2为保护波长，内纤的λ3和λ4为工作波长，外纤的λ3和λ4为保护波长。而λ5-λ8不受OADM线路保护影响，可以为无保护，1+1保护等等。

在图7所示的基于波长/波带的两纤单向OADM环网中，设每纤有8个波长。其中有四个波长为为OADM两纤双向保护，即λ1-λ4。四个波长为非OADM线路保护的波长λ5-λ8。图7中的OADM分外纤和内纤，则外纤的λ1-λ4为工作波长，内纤的λ1-λ4为保护波长。而内纤和外纤上的λ5-λ8不受OADM线路保护影响，可以为无保护，1+1保护等等。

图8为单点链路故障时基于波长和波带的两纤双向OADM环网的保护倒换。在故障点两侧的节点1和节点4，受OADM两纤双向线路保护的波长或波带环回到相应的内纤或外纤的保护波长或波带上，而不受OADM两纤双向线路保护的波长或波带不受影响，或启动自己的保护方式(如1+1保护)。

图9为节点故障时基于波长和波带的两纤双向OADM环网的保护倒换。在故障点两侧的节点1和节点3，受OADM两纤双向线路保护的波长或波带环回到相应的内纤或外纤的保护波长或波带上，而不受OADM两纤双向线路保护的波长或波带不受影响，或启动自己的保护方式(如1+1保护)。

图10为单点链路故障时基于波长和波带的两纤单向OADM环网的保护倒换。在故障点两侧的节点1和节点4，受OADM两纤单向线路保护的波长或波带环回到相应的内纤的保护波长或波带上，而不受OADM两纤单向线路保护的波长或波带不受影响，或启动自己的保护方式(如1+1保护)。

图11为节点故障时基于波长和波带的两纤单向OADM环网的保护倒换。在故障点两侧的节点1和节点3，受OADM两纤单向线路保护的波长或波带环回到相应的内纤的保护波长或波带上，而不受OADM两纤单向线路保护的波长或波带不受影响，或启动自己的保护方式(如1+1保护)。

在故障点两侧的OADM节点内，基于波长/波带的两纤双向/单向线路保护单元中的K1和K2中的一个处于倒换状态，节点处于倒换状态，如前面对光开关倒换状态的描述和节点倒换状态的描述。而其他的节点处于直通状态。

Claims (6)

1.一种基于波长或波带保护的光分插复用节点装置，包括：

两个分波器，将来自相反方向传输光信号的内环、外环两路光纤每路中的多波长或多波带光信号分解成为多路单波长或多路单波带光信号，并将这些分解后的单波长或单波带信号传输给线路保护单元；

两个合波器，将来自线路保护单元的多路单波长或多路单波带信号按照传播方向分别合成多波长或多波带的两方向传输光信号，并将这些合成后的两方向光信号分别传送到两相反方向的内环、外环两路光纤上；

在内、外环光纤中传输的需要保护的光分插复用工作波长或波带都具有在相反环路光纤内预留的对应保护波长或波带；

其特征在于该装置具有线路保护单元，

该线路保护单元由第一级、第二级两个2×2光开关级联组成，每级开关都具有两个输入端和两个输出端，第一级的一个输入端和一个输出端分别连接来自内、外环相反方向两路光纤的一个分波器和一个合波器的各一路单波长或单波带光信号，第二级的一个输入端和一个输出端分别连接来自内、外环相反方向两路光纤的一个分波器和一个合波器的各一路单波长或单波带光信号；

在正常工作状态，上述第一、第二级开关均为直通状态，即第一级开关的第一输入端、第一输出端直通第二级开关的第一输入端、第一输出端以形成通道一，作为一个工作波长或波带的工作通道，第一级开关的第二输入端、第二输出端直通第二级开关的第二输入端、第二输出端以形成通道二，作为该工作波长或波带对应的预留保护波长或波带的通道；

在保护状态，在故障点两侧的节点装置内，第一级和第二级开关中靠近故障点的开关为倒换状态，远离故障点的开关为直通状态；在直通状态下，该开关的第一输入端和第一输出端相连，第二输入端和第二输出端相连；在倒换状态下该开关的第一输入端和第二输出端相连，第二输入端和第一输出端相连，从而将光纤中正常传播的一个工作波长或波带的光信号倒换到另一路相反方向光纤中对应的保护波长或波带中传播，或将在保护波长或波带光信号倒换到原路光纤中原方向传播的工作波长或波带中继续传播；

在线路保护单元的第一级、第二级开关之间，插入另外两个2×2光开关，用于通道一和通道二的灵活上、下话端口，其中所插入一开关的第一输入端和第一输出端分别连接到第一级开关的第一输出端和第二级开关的第一输入端，该开关的第二输入端和第二输出端分别作为通道一的灵活上、下话端口，所插入另一开关的第一输入端和第一输出端分别连接到第一级开关的第二输出端和第二级开关的第二输入端，该开关的第二输入端和第二输出端分别也作为通道二的灵活上、下话端口。

2.根据权利要求1的光分插复用节点装置，其特征在于在线路保护单元包括多组级联开关，每组中第一级开关与第二级开关的级联方式和工作状态、保护状态与权利要求1中的单组级联开关相同。

3.根据权利要求1的光分插复用节点装置，其特征在于当用于单向线路保护时，在线路保护单元的第一级、第二级开关之间，插入仅一个2×2光开关用于通道一的灵活上、下话端口，其中所插入开关的第一输入端和第一输出端分别连接到第一级开关的第一输出端和第二级开关的第一输入端，该开关的第二输入端和第二输出端分别作为灵活上、下话端口。

4.根据权利要求1的光分插复用节点装置，其特征在于当线路保护单元用于固定上下话节点装置时，在第一级、第二级开关之间不插入用于灵活上下话的2×2光开关，第一级开关的输出端直接连接到第二级开关的对应输入端。

5.根据权利要求1的光分插复用节点装置，其特征在于在相反方向传播光信号的内、外环两路光纤中都传播工作波长或波带的光分插复用光信号，两路光纤中也都预留对应的保护波长或波带。

6.根据权利要求1的光分插复用节点装置，其特征在于在相反方向传播光信号的内、外环两路光纤之一中传播工作波长或波带的光分插复用光信号，在另一路相反方向光纤中预留对应的保护波长或波带。

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