CN1661944B - 环式光传输网 - Google Patents

Abstract

一种网络包括环式光链路(F)和集中器(HUB)，该集中器(HUB)通过该链路的一端发送由相应波长承载的“下行链路”光信号，并通过该链路的另一端接收“上行链路”光信号。该链路被分割为被下行链路光信号的接收器(RX)和上行链路光信号的发送器(TX)的接入节点(AN1-AN3)分离的多个分段(FS1-FS4)。每个接入节点包括耦合装置，该耦合装置不是波长选择性的，其将该节点的上游侧的分段耦合到下游侧上的分段和该接收机，并且将发送器(TX)耦合到下游侧上的分段。属于预定波长集的波长承载下行链路光信号。为了优化频谱资源使用，将带阻滤波器(NF)插入分段，以滤除所述波长集合的一部分波长。本发明尤其可以应用于城域光接入网络。

Description

环式光传输网

技术领域

本发明的技术领域涉及使用光链路的传输网。本发明尤其涉及适于相对有限地理区域的光网络(诸如，城域接入网)。

背景技术

光网络通常包括多个站，该站可以与该网络的其它站之间发送和接收光信号。利用光链路交换信息，将作为相应站的接入节点连接到该光链路。

有利地，将波分复用(WDM)技术用于利用这些光链路的带宽容量(bandwidth capacity)。因此，光链路传送通过组合光信号形成的复用信号，每个光信号分别包括作为要发送的信息的函数而调制的光载波。每个载波具有确定相应信道的特定波长。

此外，如果网络足够小，则可以省略个别地用于再生各信道的装置。这种网络被称为“透明的”，并且仍然可以包括光放大器，以便同时放大所发送的WDM复用信道。

本发明应用于一种采用环式配置的透明式WDM网络。该网络包括光链路，将该光链路的一端耦合到集中器(还被称为“集线器”)的发送接口，并且将其另一端耦合到同一个集中器的接收接口。集中器通常还与外部互连网络通信。

图1是示出最简单类型的网络的一个例子的示意图。在该例子中，环接链路(looped link)包括光纤F，其连接到相关站ST1-ST3的发送终端TX和接收终端RX的接入节点AN1-AN3。光链路包括由多个被各节点分离以及可能被光放大器(未示出)分离的光纤段FS1-FS4。该链路具有：被称为上游端的第一端，将其连接到集中器HUB的发送接口HT；以及，被称为下游端的第二端，将其连接到集中器的接收接口HR。

发送接口HT包括多个发送器，该发送器使用处于不同发送波长的载波。每个站还包括波长选择性的接收器。因此，集中器的每个发送器能够将给定波长的信号注入该链路，而且当该信号通过光纤到达接入节点时，如果其接收器之一被调谐到该波长，则相关的站能够使用该信号。

相反，集中器的接收接口HR包括多个不同波长选择性的接收器，而且每个站包括以给定发送波长进行发送的发送器TX。因此，站的发送器能够将给定波长的信号注入该链路，而且当该信号到达接收接口时，如果其接收器之一被调谐到该波长，则该集中器能够使用该信号。然而，为了防止在接收接口级发生干扰和冲突，各站的所有发送波长必需互相不同。

应该注意，对于给定的该链路上的带宽，实际上，每个站可以包括被调谐到多个波长的多个接收器和多个发送器。

因此，由集中器发送，并且由各波长承载的信号被路由到目的站，该目的站具有被调谐到该波长的相应接收器。

然后，来自集中器的信号构成所谓的该链路上的“下行链路”信息流量。

以如下方式，在各站之间通过集中器交换信息。每个发送站将信号发送到集中器，该信号由集中器的接收波长之一承载，而且该信号包括表示目的站的地址。该集中器收到该信号并将它转换为电的形式以后，网络管理装置利用目的地址确定目的站的接收波长。然后，通过具有该波长的载波，将该信号转换回光的形式。

然后，来自各站的信号构成该链路上的“上行链路”信息流量。应该注意，上行和下行业务信号实际上以相同的“上游到下游”的方向传送(即，以信号从集中器或站的发送器到光纤的下游端的传播方向传送)。

通常，采用分插复用器(add-drop multiplexer)实现接入节点。该分插复用器的功能是从接收的多路信号中把具有有关站的保留接收波长的信道分出来。

图2是站STi(其中i＝1至3)的接入节点ANi的这种分插复用器的一个实施例的示意图。

其中包括：多路分解器DEMUX，具有一个输入和多个输出；以及，复用器MUX，具有多个输入和一个输出。多路分解器的输出被调谐到非相邻波长带，并且复用器的输入分别被调谐到同一个波长带。这些频带的组合覆盖对网络的信道所分配的整个频谱。将多路分解器的输出之一路由到有关站的接收器RX，因此，它用于将其波长被保留而被该站接收的信道分出来。同样，将复用器的输入之一连接到有关站的发送器TX，因此用于插入其波长被保留而由该站发送的信道。将多路分解器的其它输出耦合到复用器的各对应输入。

如上所述，接收器RX实际上是在多路分解器的分出来的输出的波长带中工作的多个波长选择性的接收器(在该图中未分别示出)。例如，利用相应的适当的滤波器后面的光检测器进行波长选择性的接收。

将该系统ANi插在两个连续光纤段FSi、FSi+1之间，以接收表示到达有关节点上游侧的全部业务量的复用信号，并在下游方向发送复用信号，该复用信号包括由未被分出来的信道的信号和该站发送的信号。

且不说基于复用器和多路分解器的这种解决方案的费用较高，特别地，如果存在许多频带，其缺点是在能够分配给各个站的发送波长和接收波长的数量和选择方面灵活性受到限制。该解决方案意味着对每个站保留固定且一致的频谱资源用于分出来和插入。实际上，必需为特定站提供与其接收容量非常不同的发送容量。此外，选择波长方面的良好灵活性可以更好地适应在节点与集中器之间改变业务量的分布。

最后，由于并且当要求增加时，上述接入节点不能很好地适应于简单且经济地形成该站的发送和接收容量。为了增加连接到节点的用户的数量，必需在各站内增加发送器和接收器。因此，还必需在链路级以更大容量的其它分插复用器代替该分插复用器，或者提供于台站装置(installation device)中，将该台站装置设置为支持最初高于实际需要的高额定容量。

例如，还存在其它类型的基于带阻滤波器的分插复用器，该带阻滤波器可以重新配置或者不可以重新配置(诸如，第6,038,045号美国专利公开的分插复用器)。从波长的选择和数量方面的灵活性观点出发，这些解决方案具有类似的局限性。

为了克服这些局限性，通常需要节点在链路与不是波长选择性的相关站之间建立连接，即用于把从上游侧接收的复用信号分出来，还用于将在该站中产生的信号插入下游复用信号。换句话说，需要使用简单耦合器，以便对从链路接收的部分光功率进行采样，而不进行滤波，而且将该站的发送信号的组合注入该链路，而不对它们进行滤波。

图3示出符合上述原理的实施例。在此，节点ANi仅包括2至2耦合器(2-to-2coupler)C。将该耦合器的第一输入连接到上游分段FSi，并且将该耦合器的第一输出连接到下游分段FSi+1。

站STi包括发送系统，该发送系统包括n个发送器TX(在所示的例子中，n等于4)，将该发送器的输出连接到n至1耦合器K(在该例子中是4至1耦合器)的相应输入。将耦合器K的输出耦合到耦合器C的第二输入。站STi还包括接收系统，该接收系统包括多路分解器DM，将该复用器DM的输入连接到耦合器C的第二输出，并且通过m×m空间交换机SW(在该例子中是4×4交换机)，将m个输出耦合到m个光检测器RX(在所示的例子中具有4个光电检测器)。

因此，由耦合器C的第一信道将两个相邻分段FSi、FSi+1互相连接，并且由第二信道将上游分段FSi连接到接收系统，以及由第三信道将发送系统连接到下游分段FSi+1，提供连接的这3个信道不是波长选择性的。

因此，通过提供波长可调发送器TX，每个发送器能够分别将任何波长承载的信号插入下游分段，而且对发送器的数量没有限制。

同样，利用交换机SW，每个光检测器能够接收由多路分解器DM所分出来的任何信道。在多路分解器DM的大小所设定的总限度范围内，所使用的光检测器的数量确定有效接收容量，而且通过插入光检测器和/或安装更大的多路分解器DM，能够容易地扩大有效接收容量，而无需在传送过程中通过节点分布业务量。请注意，多个站能够处理同一个信道，以便允许对不同站内的多个接收器广播发送信号。

在选择发送和接收波长方面，该解决方案提供更大的灵活性。然而，有几个条件限制这种选择。

当然，与在上面的解决方案中相同，所有站同时使用的发送波长必须全部不同。

任何站的发送波长还必须与任何集中器的发送波长不同，导致将在网络内可用的波长集合(例如，ITU标准的频带C)内确定两个不相邻波长子集的条件，这两个不相邻波长子集分别对为集中器的发送器保留的波长和为站的发送器保留的波长归组(即，分别对下行链路业务量和上行链路业务量分配信道波长的子集)。

现在，如果统计地分析从其上游端(集中器的发送接口的输出)开始沿着链路的信道使用的变化，则可以发现：在下游方向，在从节点到节点移动时(即，在接近集中器的接收接口时)持续有用的集中器的波长数量减少。

这意味着，没有优化地使用网络的频谱资源集合。

发明内容

鉴于上面讨论的问题，本发明的目的是在上述类型的网络中优化频谱资源的使用。为此，本发明在于光传输网络，该光传输网络包括环式光链路和具有发送接口和接收接口的集中器，其中将所述链路的第一、上游端连接到所述发送接口，并且将所述链路的第二、下游端连接到所述接收接口，发送接口包括产生由相应波长所承载的“下行链路”光信号的光发送器，接收接口包括检测来自所述第二端的“上行链路”光信号的光接收器，所述链路被细分为多个被相关站的光接收器和光发送器的接入节点分离的分段，所述站的光发送器产生由相应波长所承载的所述上行链路光信号，利用其相应波长，所述站的光接收器选择性地检测下行链路光信号，每个接入节点包括耦合装置，该耦合装置将来自该接入节点上游侧分段的任何光信号耦合到该接入节点的下游侧的分段和相关站的光接收器，并且将来自相关站的光发送器的任何光信号耦合到该接入节点的下游侧的分段，该耦合不是波长选择性的，而且由属于第一预定波长集合的波长承载所述下行链路光信号，该网络的特征在于，将带阻滤波器插入两个相邻接入节点之间的所述链路的分段上，所述带阻滤波器滤除所述第一集合的一部分波长，并且与所述分段的下游侧的接入节点相关的站的光发送器产生由被所述带阻滤波器滤除的相应波长所承载的上行链路光信号。

该解决方案的优点是增加了网络可以使用的波长总数，因为可以对滤除那些波长的滤波器下游侧的上行链路业务再一次使用在集中器的发送接口的输出处最初分配给下行链路业务的特定波长。

此外，即使引入滤波器限制了用于承载下行链路业务量的某些选择，但是在网络内可以分配的波长总数方面，增加了灵活性。

根据下面参考附图所做的描述，本发明的其它方面和优点将变得更加明显。

附图说明

图1如上所述地示出可以应用本发明的城域接入网的一个例子；

图2如上所述地示出现有技术接入节点的一个实施例；

图3如上所述地示出可以在有利地应用本发明的网络内使用的接入节点的一个实施例；

图4是本发明的一个实施例的示意图。

具体实施方式

鉴于上面的说明，本发明的实际实施不产生特殊问题。如图4的示意图所示，本发明仅在于，在一个或者多个光纤段FSk内插入带阻滤波器NF，该带阻滤波器NF被调谐到属于为集中器发送信号而保留的波长集合的特定波长。这些滤波器可以采用各种现有技术(例如，它们可以是采用在光纤上写入布拉格(Bragg)光栅的滤波器)。

为了有效使用频谱资源，需要提供多个带阻滤波器NF，用于滤除相应的非相邻波长带。

因为成本的原因，最好采用标准连续频带带阻滤波器，这意味着，最好使为集中器发送信号而保留的波长相邻，而且该滤波器所滤除的频带还覆盖相邻波长。

此外，可以以如下方式简化对该站的可调信号源的管理和控制。

为了集中器发送信号而保留的波长包括第一预定相邻波长集合，以便由属于该第一集合的波长承载该下行链路光信号。选择预定相邻波长的第二集合，以便使最靠近该链路的上游端的站的发送器TX能够产生由属于第二集合的波长所承载的上行链路光信号。然后，选择第一集合和第二集合，以便使它们构成相应相邻波长带。在这种情况下，沿该链路设置的带阻滤波器包括在从该链路的上游端到下游端、从1到P编号、以升序排列的P个滤波器；对于从1到P-1的任何编号q，选择滤波器q和q+1，以滤除各相邻波长带。

组织滤波器的波长以及阻带的方式可以将要提供给站的发送器的调谐范围降低到最小。

实际上，要提供的滤波器的数量以及各滤波器滤除的信道的数量取决于有关网络的业务特征。

一个特殊例子是，假定每个站的发送和接收业务量平衡。下面是对每个分段提供一个滤波器的情况下的一种可能的度量规则。

如果N是网络的节点数量，M是网络中提供的信道总数，并且第一站可以通过X波长发送，在集中器的输出端，可以分配给下行链路业务量的第一波长集合能够包括至多M-X个波长。

假定平衡的发送和接收业务量要求每个滤波器滤除同样数量dM的波长，而且要求最后一个站之后的集中器能够接收M-X个波长。由此可以得出：

M-X＝X÷(N-1)dM，其中：

dM＝(M-2X)/(N-1)

显然，这利用了条件X＜M/2。如果所获得的dM的值不是整数，则不能选择滤波器，其中滤除的信道数量被舍入，而且沿着链路以从上游到下游的方向，交替设置各滤波器。

例如，如果M＝32，N＝9以及X＝8，则我们获得dM＝2以及下面的分布：

	节点1	节点2	节点3	节点4	节点5	节点6	节点7	节点8	节点9
										下行链路业务信道的数量	24	22	20	18	26	14	12	10	8
上行链路业务信道的数量	8	10	12	14	16	18	20	22	24

自然地，引入滤波器的结果自然依据选择用于传送上行链路业务量和下行链路业务量的波长。此外，通常为了用于选择承载下行链路和上行链路光信号的波长而提供的网络管理装置必须考虑到这种特性。

为了将灵活性提高到最高，这些装置还可以有利地利用根据滤波器的位置以及它们滤除的波长，优化波长的选择(即，在每个站可用的接收波长和发送波长的数量)。

对于下行链路业务，如果可能，最好首先对选择被更上游滤除的波长指定最高优先权，以便使逐渐进入下游节点的下行链路波长保持自由，对于该下游节点，选择波长本身更受到限制。

此外，根据本发明，如果有多个波长可以用于承载寻址到与给定节点相关的站的下行链路光信号，则管理装置选择由该给定节点的下游侧上并且尽可能靠近该链路的上游端的滤波器滤除的波长。

与此同时，对于上行链路业务，如果可能，对选择已经被“释放”为尽可能下游的下行链路业务的波长赋予优先权，以保留能够在尽可能的上游发送的可用波长，其中上行链路业务的可能波长的数量更有限。

此外，还根据本发明，如果有多个可能的波长用于承载与给定节点相关的站所产生的上行链路光信号，则管理装置选择由该给定节点的下游侧上并且尽可能靠近该链路的下游端的滤波器滤除的波长。

本发明并不局限于上述实施例。特别地，如果需要，能够利用可调带阻滤波器提供附加优化可能性。

能够以各种方式实现不是波长选择性的耦合装置C，但是2至2定向耦合器构成良好的解决方案，它在成本和光损耗方面具有优点。

当然，象应用于具有提供放大器的链路的网络一样，本发明同样还可以应用于无源网络。

Claims (8)

1.一种光传输网络，包括环式光链路和具有发送接口和接收接口的集中器，其中将所述链路的第一、上游端连接到所述发送接口，并且将所述链路的第二、下游端连接到所述接收接口，所述发送接口包括光发送器，该光发送器产生由相应波长所承载的“下行链路”光信号，所述接收接口包括光接收器，该光接收器检测来自所述第二端的“上行链路”光信号，所述链路被细分为由相关站的光接收器和光发送器的接入节点分离的多个分段，所述站的光发送器产生由相应波长所承载的所述上行链路光信号，所述站的光接收器利用其相应波长选择性地检测下行链路光信号，每个接入节点包括耦合装置，该耦合装置将来自该接入节点上游侧分段的任何光信号耦合到该接入节点下游侧的分段和相关站的光接收器，并且将来自相关站的光发送器的任何光信号耦合到该接入节点的下游侧的分段，该耦合不是波长选择性的，而且由属于第一预定波长集合的波长承载所述下行链路光信号，该光传输网络的特征在于，将带阻滤波器插入两个相邻接入节点之间的所述链路的分段上，所述带阻滤波器滤除所述第一集合的一部分波长，并且与所述分段下游侧的接入节点相关的站的光发送器产生由所述带阻滤波器滤除的相应波长所承载的上行链路光信号。

2.根据权利要求1所述的光传输网络，其特征在于，该光传输网络包括多个带阻滤波器，该带阻滤波器滤除相应的不相邻波长带。

3.根据权利要求2所述的光传输网络，其特征在于，所述第一集合的波长是相邻的，而且所述波长带覆盖相邻波长。

4.根据权利要求3所述的光传输网络，其特征在于，最靠近该链路的上游端的站的光发送器产生由属于第二预定相邻波长集合的波长所承载的上行链路光信号，所述第一集合和第二集合构成相应的相邻波长带，而且存在从该链路的上游端到下游端、从1到P编号、沿着该链路以升序设置的P个带阻滤波器，对于从1到P-1的任何编号q，滤波器q和q+1滤除相邻波长带。

5.根据权利要求2至4中任何一个的所述光传输网络，包括网络管理装置，用于选择承载所述下行链路光信号的波长，其特征在于，如果有多个波长可以用于承载寻址到与给定接入节点相关的站的下行链路光信号，则所述管理装置选择由所述给定接入节点的下游侧上并且尽可能靠近所述链路的上游端的滤波器所滤除的波长。

6.根据权利要求2至4中任何一个的所述光传输网络，包括网络管理装置，用于选择承载所述上行链路光信号的波长，其特征在于，如果有多个波长可以用于承载由与给定接入节点相关的站所产生的上行链路光信号，则所述管理装置选择由所述给定接入节点的上游侧上并且尽可能靠近所述链路的下游端的滤波器滤除的波长。

7.根据权利要求1至4中任何一个的所述光传输网络，其特征在于，所述耦合装置不是波长选择性的。

8.根据权利要求7所述的光传输网络，其特征在于，该耦合装置包括2至2定向耦合器。

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