CN1723649A - 核心光网的结构配置 - Google Patents

Abstract

提供一种结构配置，用于把光学系统信号发送到光传输网，在光传输网中按照定义的至少两个光层的分层的成员关系来构造光学系统信号。该结构配置包括连接到位于光传输网中的光传输线路的多路复用组件和与该多路复用组件相关的多个信号损失补偿机构。所述多路复用组件可操作来在其中接收多个光数据信号，合并该多个光数据信号来形成光学系统信号，并把该光学系统信号发送到光传输线路中。信号损失补偿机构可通过光学系统信号的每一光层来对在其中的光信号执行信号损失补偿操作。该结构配置使位于光传输网中的网络交换站点的每个光层的转接网络业务量实现手动路由和光交换。

Description

核心光网的结构配置

技术领域

本发明主要涉及光传输网的分层结构配置，尤其涉及一种在波分复用(DWDM)光传输网内的不同光层实现光交换的结构配置。

背景技术

早期的密集波分复用(DWDM)光传输网被设计来主要处理话音和专用线路网业务量(network traffic)。这些网络业务量趋向于地域集中。因此，早期的光传输网通常使用点对点信道交换，使得网络业务量的所有波长端接至网络交换节点中的电气层。

最近，基于互联网的数据已经浮现为光传输网所支持的优越的网络业务量形式。与话音和专用线路业务量不同，基于互联网的网络业务量被更广泛分布于更大范围的地理区域之上。因此，超长通信距离的光网络已经被开发出来了以便为这些网络业务量增加光延伸范围。然而，目前这些网络在每个网络交换节点处仍然使用点对点信道交换。

因此，希望提供一种在核心光网不同的光层中实现网络业务量的光交换的结构配置。

发明内容

根据本发明，提供一种结构配置，用于把光学系统信号发送到光传输网中，在光传输网中按照至少定义两个光层的分层结构来构造光学系统信号。该结构配置包括一个连接到位于光传输网中的一条光传输线路的多路复用组件，和与该多路复用组件关联的多个信号(a plurality of signal)损失补偿机构。所述多路复用组件可操作来接收在其中的多个光数据信号，把多个光数据信号合并以形成光学系统信号并将该光学系统信号发送到所述光传输线路中。信号损失补偿机构可在光学系统信号的每个光层对其中的光信号执行信号损失补偿操作。该结构配置能够使位于光传输网中网络交换站点的每个光层实现转接(transit)网络业务量的手动路由和光交换。

为了更完整地理解本发明及其目的和优点，需要参考下列详细说明以及附图。

附图说明

图1是描述根据本发明可使用在光传输网中的一个典型光线路分层结构的示意图；

图2是描述根据本发明在光线路分层结构的每个光层处如何引入信号损失补偿的示意图；

图3是说明本发明的结构配置如何在光传输网中的不同光层实现传输的人工选择和插入/分出业务量的示意图；

图4是说明本发明的结构配置如何在光传输网中的不同光层实现转输的交换选择以及插入/分出业务量的示意图；

图5是说明位于本发明结构配置中的光组件当中的控制机构的示意图；和

图6是说明本发明的结构配置如何用来在光核心网内光学地路由次频带信号的示意图。

具体实施方式

图1中描述了可使用在光传输网中的一个典型光线路分层结构10。在本示例中，与光传输网关联的光空间被划分成为五个光层：信道层(channellayer)12，波长层(wavelength layer)14，次频带层(sub-band layer)16，频带层(band layer)18和光纤层(fiber layer)20。虽然下面的描述是参考这五个光层来提供的，但是很容易理解，在光空间内也可以定义更多或更少的光层。

正如本领域所熟知的，为了增加网络容量，众多的光信号可以被多路复用在一起来形成单个光学系统信号。在划分最细的层12(finest granularlayer)中，多个光信道信号22被选择性地合并形成多个光波长信号24。结果，每个信道信号成为一个波长信号的一个成员，并且多个波长信号共同地定义成为波长层14。

类似地，多个光波长信号24被选择性地合并形成多个光次频带信号26。结果，每个波长信号变成一个次频带信号的一个成员，并且多个次频带信号共同地定义成为次频带层16。多个光次频带信号26接着被选择性地合并形成多个光频带信号28。每个次频带信号变成一个频带信号的一个成员，并且多个次频带信号共同地定义成为频带层18。光波长信号24、光次频带信号26和光频带信号28在此也可以被称为中间层光信号(intermediate opticalsignal)。最后，多个光频带信号28被合并来形成光学系统(光纤)信号29。然后，光学系统信号29被送入光传输网。

总而言之，光信号按照线路分层结构或者分层的成员关系(membershiprelationship)被构造，在此，成员关系是以信号共享的某些公共的物理属性为基础的。虽然本发明不局限于此，但是分层的成员关系优选地是以光信号波长为基础。特别地，在预先规定的波长范围内邻近波长的光数据信号成为同一组的成员。用这种方式，光传输空间被划分成为不同层次的分层。虽然把具有邻近波长的光数据信号进行归组是目前的优选，但是可以预想相隔很远的光数据信号也可成为同一组中的成员。

图2说明了一个在光传输网内的不同光层实现光数据信号的路由和交换的结构配置30。根据本发明，在光线路分层结构10的一个或多个光层引入信号损失补偿机构32。例如，信号损失补偿机构可以被设置在给定多路复用器的一个或多个输入处，和在形成光层的一个或多个多路复用器处。信号损失补偿机构还可被设置在如图2所示的系统级多路复用器的输出处。在信道层，当光信道信号经过转发器(transponder)/多路转发器(muxponder)时可以对它们执行信号损失补偿，这也是本领域所熟知的。

在优选实施例中，使用本领域熟知的技术在每一光层把动态增益整平、动态光暂态抑制以及动态色散补偿(包括彩色和极化波型色散)应用到所述光信号上。在每一光层把增益整平和光暂态抑制应用到光信号上提供在光网络中穿过更长距离(例如，高达4000公里)所需的信号功率。在每一光层把色散补偿应用到光信号上均衡信号损失水平。结果，这种途径把信号所在的整个光谱的光信号标准化，从而实现在光传输网内不同光层的光数据信号的路由和交换。虽然目前这些信号损失补偿技术是优选的，但是可预想其它技术也在本发明范围之内。

本发明结构配置30在网络交换站点的每个光层处实现转接网络业务量的人工选择和路由，以及插入和/或分出网络业务量。为了说明的目的，典型的互连两个光传输线路42和44的网络交换站点40(也称为现场站点(presence site))在图3中被示出。而且，可以预想网络交换站点也可以适合于互连位于光传输网中的三个或更多光传输线路。无论任何情况，光传输线路都包含有上述的光线路分层结构10。

携带有转接网络业务量的光信号可被直接从一个光传输线路路由到处于不同光层的另一传输线路。例如，频带层的光信号46可以被直接从第一光传输线路42路由到第二光传输线路44的频带层的多路复用器48。从而，光频带信号46不必经过交换设备即被路由并且不在电域被端接。为了简洁，只示出了一个这样的光频带信号，然而，很易理解可以按照类似的方式直接路由两个或更多光频带信号。如图3所示，处于光纤层、次频带层、波长层和信道层的光信号也可按照类似方式通过网络交换站点被直接路由。

相反地，可能希望在网络交换站点中的给定光层插入和/或分出一个或多个光信号。据此，本发明的结构配置30使得光纤层、频带层、次频带层、波长层以及信道层的光信号能够如图3所示的那样被插入和/或分出。同样，很易理解可以按照类似的方式增加和/或去掉任意给定光层处的两个或更多光信号。

参见图4，本发明的结构配置30也可以将交换机应用在不同的光层来互连光传输线路42和44。例如，频带层的光信号52可以从频带层去复用器54被路由到光频带交换机56。光频带交换机56接着可操作来在该被网络交换站点40互连的光传输线路中路由该光频带信号52。在本实例中，光频带信号52被路由到第二光传输线路44的频带层中的多路复用器58。因此，光频带信号52不必在电域被端接即被路由。

为了简洁，图4中只示出了一个频带信号52。可是，很容易理解可以按照这种方式路由两个或更多光频带信号。剩余光频带信号被如上所述直接路由或者被路由到第一光传输线路42的次频带层处的相应频带去复用器。

在另一示例中，次频带层的光信号62可以从次频带层的频带去复用器64被路由到光次频带交换机66，在此，该光次频带交换机66可操作来在光传输线路中路由光次频带信号62。在此情况下，光次频带信号62被路由到第二光传输线路44的次频带层中的频带多路复用器68。因此，光次频带信号62也不必在电域被端接即被路由。

虽然图4中只示出了一个次频带信号62，但是很易理解经由光次频带交换机可以路由两个或更多光次频带信号。剩余光频带信号被如上所述直接路由或者被路由到第一光传输线路42的次频带层处的相应次频带去复用器。

类似地，波长层的光信号72可以从次频带去复用器74中被路由到光波长交换机76，在此，光波长交换机76可操作在光传输线路当中路由光波长信号72。在此情况下，光波长信号72被路由到第二光传输线路44的次频带层中的次频带多路复用器78。因此，光波长信号62也不必在电域被端接即被路由。

相反地，信道层的光信号在经由光-电信道交换机86被路由之前在电域被端接。例如，光信道信号82可以从波长去复用器84路由到光-电信道交换机86。在此情况下，光信道信号82在被路由到第二光传输线路44的波长层的波长多路复用器88之前在电域中被端接。

同样，图4中只示出了一个波长信号72和一个信道信号82，但是很易理解经由适当的层的交换机可以路由两个或更多光波长信号或信道信号。剩余光波长信号和/或信道信号被如上所述直接路由或者被路由到第一光传输线路42的次频带层中的相应频带去复用器。本领域技术人员将很容易意识到为了直接路由如83所示的一个信道信号，在波长去复用器84和波长多路复用器88之间插入转发器89。

在这个意义上，一个或多个光信道信号包含光次信道信号，光-电次信道交换机92可以被集成到网络交换站点40中。虽然上面的说明提及在每个不同光层有至少一个交换机，但是很易理解，网络交换站点40可以不配置交换机，或者，可替代地，可以在一个给定光层配置一个或多个交换机。

正如上面指出的，也可能希望在一个网络交换站点中的给定光层插入和/或分出一个或多个光信号。例如，可能希望从正在通过光次频带交换机66被路由的一个给定光次频带信号中去掉一个波长信号。因此，可预想一个或多个多路复用器94可以被插入在次频带交换机66和信道交换机86之间，用于执行本领域熟知的这些功能。本领域技术人员将很容易认识到：按照如图4所示的类似方式使用多路复用器94可以在其它光层的交换机之间插入和/或分出光信号。

图5说明了网络交换站点40使用的控制机构。为了实现在不同光层的光信号的路由，正如本领域所熟知的，每一光信号用唯一的标识符标记。例如，每个光学系统信号都被分配一个唯一系统信号标识符。而且，每个光频带信号、次频带信号、波长信号和信道信号也被分配一个唯一信号标识符。通过这种方式，信号标识符可用来路由不同光层的光信号。

网络管理和控制系统100协调网络交换站点40的操作。在优选实施例中，各种多路复用器、交换机以及网络管理和控制系统100之间的通信经由一个光监控信道(OSC)进行。OSC是一个数据信道，正如本领域熟知的，它通过一个类似导频波长(通常在频带外——在工作信道光谱之外)被传送。OSC为每一工作信道传输网络管理信息(例如它们的起点、目的地、通过网络的路由等等)。OSC在每个网络交换站点被端接，并且OSC中的信息被转送给与网络管理和控制系统100关联的处理器。此信息以频带OSC、次频带OSC和波长OSC的形式被重新分配，并且与每个频带、次频带和波长关联。根据每一级的OSC中携带的信息，每个光层的光信号可以在网络交换站点处被重新引导。在OSC上携带的信息使网络管理与控制系统100能够生成网络拓扑模型(在一个或者多个可能的远地站点上)，监控网络的元件以便提供各种硬件单元性能参数的集中和本地管理，把所有网络单元连接在一起，提供网络的资源供应和控制并评估每个层的网络特性，因此，例如，正在转送网络交换站点的一个次频带将不被错误引导到比如一个波长交换机。另外，OSC携带可以被线路和交换机分层结构的每一层可读的信息。因此，多路复用器和交换机模块能够在它们自身中间进行通信。

图6是说明本发明的结构配置如何用来在光核心网内光学地路由次频带信号。核心网200的这种断片视图说明了四个网络交换节点。每个交换节点210、212、214、216可分别服务不同的地理位置，比如：堪萨斯城、芝加哥、达拉斯和亚特兰大。另外，每个交换节点中包括有本发明的结构配置，从而实现如上所述次频带信号的光路由。

为了说明的目的，还在下面进一步描述不同的路由方法。例如，所示为222的第一光次频带可以代表旧金山和纽约之间的光连接，其通过位于堪萨斯城210和芝加哥212的交换节点而被路由。在此情况下，第一光次频带信号被路由而不必进入电域。光次频带路由没有完全消除对于节点处电交换的需要，但是极大减少了光电光(OEO)转换的数量以及所需电交换结构的尺寸。为了集合以及整饰的作用，在网络的边缘仍然需要电交换机，但是在光核心网内部，所有转接业务量可以在次频带级上光学地进行分路，从而极大地降低成本。

在另一实例中，所示为224的第二光次频带被用来在不同交换节点中间构造光连接。第二光次频带224可以在达拉斯214和亚特兰大216之间提供一个光连接。另外，第二光次频带支持来自西部并且终止在达拉斯的光连接，而且也支持另一来自北部并终止在达拉斯的光连接。换言之，具有相同信号标识符的光次频带信号可被用来建立不同的光连接。这个示例说明了在光核心网内对不同的光连接重复使用相同次频带的能力。

可预想：为了优化容量/范围/成本权衡，对每个光次频带不同的线路速率、信道数目、调制形式、转发器设计等等是可能的。例如，一个次频带可以包括10Gb/s的8个信道，而另一次频带可以包括40Gb/s的4个信道。10Gb/s次频带将有四倍于40Gb/s次频带的转发器数目，但是增加了光范围，因此，它对于超长距离传送可能更经济。另一方面，40Gb/s信道具有较短的光范围，但是对于长距离传送应该更经济。虽然上面的说明阐明了在次频带级光路由的示例，但是很易理解，这些概念也适用于光传输网内的其他光层。

本发明的结构配置使在由信号启用的线路和交换设备内的光层中的相互工作得到了改良。光层中改良的相互工作接着导致了光传输网的可量测性、易处理性、操作简易性以及供给性的改良。例如，如果一个交换机无法处理呼入网络业务量整体的大小(或者这样一个解决方案不经济)，则线路设备在每一层的网络交换站点中提供人工插入/分出和重新引导业务量的能力，从而扩大该站点的整体的大小。由于线路设备在每个网络交换站点都提供网络容量和一致的信号特性，所以无论任何地方需要，为了扩展资源供应都可以使用交换机而不影响这个供应的总体时间。此外，通过采用最佳线路和交换机设备，可节省在初次网络安装的费用。通过诸如快速安装和扩展资源供应之类的简化操作，整个网络维护和网络内每一光层的可操作性，则可以获得进一步的成本节省。

虽然已经按照本发明目前优选的形式描述了本发明，但是应该理解：本发明能够修改而不偏离如附加权利要求所阐明的本发明精神。

Claims (26)

1、一种用于把光学系统信号发送到光传输网中去的结构配置，该光学系统信号按照定义的至少两个光层的一种分层的成员关系构成，该结构配置包括：

光传输线路，它位于光传输网中并可操作来在其中携带光学系统信号；

连接到光传输线路上的多路复用组件，该多路复用组件可操作来在其中接收多个光数据信号，将该多个光数据信号合并来形成光学系统信号，并将该光学系统信号发送到光传输线路中；以及

与多路复用组件关联的多个信号损失补偿机构，所述多个信号损失补偿机构可通过光学系统信号的每一光层来对在其中的光信号执行信号损失补偿操作。

2、如权利要求1所述的结构配置，其中：所述信号损失补偿操作从固定增益整平、动态增益整平、光暂态抑制、色散补偿和极化波型色散中选择。

3、如权利要求1所述的结构配置，其中：所述多路复用组件还包括：一组多路复用器，可操作来接收所述多个光数据信号并把该多个光数据信号合并来形成多个中间层光信号；以及一个系统级多路复用器，可操作来接收所述多个中间层光信号并将该多个中间层光信号合并来形成所述光学系统信号。

4、如权利要求3所述的结构配置，其中：至少一个信号损失补偿机构被设置在与所述一组多路复用器关联的一个或一个以上输入处，在所述系统级多路复用器的一个或一个以上输入处，以及在所述系统级多路复用器的输出处。

5、一种用于在光传输网中传送光信号的方法，包括：

接收多个光数据信号；

对每个所述多个光数据信号执行信号损失补偿；

选择性地合并所述多个光数据信号来形成多个中间层光信号；

对所述多个中间层光信号执行信号损失补偿；

合并所述多个中间层光信号来形光学系统信号；以及

把光学系统信号发送入所述光传输网中。

6、如权利要求5所述的方法，还包括如下步骤：

在与所述光传输网关联的网络交换站点处把所述光学系统信号分开成为所述多个中间层光信号，该网络交换站点互连多个光传输线路；以及

将所述多个中间层光信号中的至少一个路由到其中一个所述多个光传输线路。

7、如权利要求6所述的方法，其中：所述路由多个中间层光信号中的至少一个的步骤还包括：使用位于所述网络交换站点处的光交换机(opticalswitch)。

8、如权利要求6所述的方法，其中：所述路由多个中间层光信号的至少一个的步骤还包括：把至少一个所述中间层光信号不使用交换机人工路由到位于网络交换站点处的多路复用器。

9、如权利要求6所述的方法，还包括如下步骤：

把剩余的中间层光信号分开成为多个剩余光数据信号；

把所述多个剩余光数据信号路由到位于网络交换站点处的多个光交换机。

10、如权利要求5所述的方法，其中：所述执行信号损失补偿的步骤还包括有固定增益整平、动态增益整平、光暂态抑制、色散补偿和极化波型色散中的至少一个。

11、如权利要求5所述的方法，其中：所述发送光学系统信号的步骤还包括对所述光学系统信号执行信号损失补偿。

12、一种使用在光传输网中的分层网络系统结构，包括：

第一光传输线路，可操作来在其中携带光学系统信号，所述光学系统信号由多个光数据信号按照分层的成员关系来构成；

第二光传输线路，可操作来在其中携带所述光学系统信号；

第三光传输线路，可操作来在其中携带所述光学系统信号；以及

互连所述第一光传输线路、第二光传输线路和第三光传输线路的网络交换站点，在此，所述网络交换站点包括：

连接到所述第一光传输线路的去复用器组件，所述去复用器组件可操作来接收所述光学系统信号并且把该光学系统信号分开成为多个光频带信号；和

光交换机，可操作来在所述第二和第三光传输线路中间路由至少一个所述光频带信号。

13、如权利要求12所述的分层网络结构，还包括：与所述第二光传输线路和第三光传输线路中至少一个关联的多路复用组件，在此，所述多个光频带信号中的至少一个从所述去复用器组件不使用交换机被人工路由到所述多路复用组件。

14、如权利要求12所述的分层网络结构，还包括：

连接到所述去复用器组件的次频带级的去复用器组件，所述次频带级的去复用器组件可操作来接收所述多个光频带信号并且把所述光频带信号分开成为多个光次频带信号；以及

次频带级的光交换机，可操作来在所述第二和第三光传输线路中间路由至少一个所述光次频带信号。

15、如权利要求14所述的分层网络结构，还包括：与所述第二光传输线路和第三光传输线路中至少一个关联的次频带级多路复用组件，在此，所述多个光次频带信号的至少一个从所述次频带级去复用器组件不使用交换机被人工路由到所述次频带级多路复用组件。

16、如权利要求14所述的分层网络结构，还包括：

连接到所述次频带级去复用器组件的波长级去复用器组件，所述波长级去复用器组件可操作来接收所述多个光次频带信号并且把所述光次频带信号分开成为多个光波长信号；以及

波长级光交换机，可操作来在所述第二和第三光传输线路中间路由至少一个所述光波长信号。

17、一种在光传输网的不同光层实现光学系统信号路由的结构配置，该光学系统信号由定义的至少两个光层的分层的成员关系来构成，所述结构配置包括：

位于所述光传输网中的至少两个光传输线路；

互连所述光传输线路的网络交换站点，所述网络交换站点具有至少一个网络交换机并且可操作来路由所述光传输线路当中的光信号；和

多个信号损失补偿机构，分布于排除网络交换机所在位置以外所述光学系统信号的每个所述光层，并且通过操作在所述光学系统信号的每个所述光层来对在其中的光信号执行信号损失补偿操作。

18、如权利要求17所述的结构配置，其中：所述信号损失补偿操作是固定增益整平、动态增益整平、光暂态抑制、色散补偿和极化波型色散中的至少一个。

19、一种用于在光传输网中路由光信号的方法，包括：

在位于所述光传输网中的网络交换站点处接收光学系统信号，该光学系统信号具有包含在其中的多个光次频带信号；

把所述光学系统信号分开成为包含在其中的所述多个光次频带信号；以及

把所述多个光次频带信号的至少一个路由到端接于所述网络交换站点处的第一光传输线路，从而使至少一个光次频带信号不进入电域。

20、如权利要求19所述的方法，还包括如下步骤：把所述多个光次频带信号的第二光次频带信号路由到端接于所述网络交换站点处的第二光传输线路，如此以使所述第二光次频带信号不进入电域。

21、如权利要求19所述的方法，还包括如下步骤：在所述网络交换站点处端接所述多个光次频带信号的第二光次频带信号。

22、如权利要求19所述的方法，所述把光学系统信号分开成为多个光次频带信号的步骤还包括：把所述光学系统信号分开成为多个光频带信号并且把该多个光频带信号分开成为所述多个光次频带信号。

23、一种位于光传输网中的网络交换节点，包括：

第一端接点，可操作来接收第一光学系统信号；所述第一光学系统信号具有位于其中的多个光次频带信号；

去复用器组件，它连接到所述第一端接点并可操作来把所述第一光学系统信号分开成为位于其中的所述多个光次频带信号；以及

多路复用组件，它可操作来接收来自所述去复用器组件中的所述多个光次频带信号中的至少一个，借此在从所述去复用器组件到所述多路复用组件的传送过程中至少一个所述光次频带信号不进入电域。

24、如权利要求23所述的网络交换节点，还包括：第二光端接点，它连接到所述多路复用组件并可操作来通过所述光传输网传送第二光学系统信号，该第二光学系统信号具有位于其中的至少一个所述光次频带信号。

25、如权利要求23所述的网络交换节点，还包括：第二多路复用组件，它可操作来接收来自所述去复用器组件中的第二光次频带信号，借此，在从所述去复用器组件到所述第二多路复用组件的传送过程中所述第二光次频带信号不进入电域；以及第三光端接点，它连接到所述第二多路复用组件并可操作来通过所述光传输网传送第三光学系统信号，所述第三光学系统信号至少具有位于其中的所述第二光次频带信号。

26、如权利要求23所述的网络交换节点，其中：所述去复用器组件还包括：

系统级去复用器，它可操作来接收所述第一光学系统信号并把所述第一光学系统信号分开成为多个光频带信号；以及一组多路复用器，它们可操作来接收所述多个光频带信号并把该多个光频带信号分开成为所述多个光次频带信号。

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