CN1742447B - 用于不对称光网络话务流控制的收发器和不对称光网络 - Google Patents

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Abstract

可动态配置光网络,以使给定的信道波长可在网络中的光纤上以任一方向运作。因此,网络供应商可根据所述网络链接的话务特性提供带宽。根据信道的期望方向,光纤任一侧处的多个收发器模块可从发送模式切换到接收模式。

Description

用于不对称光网络话务流控制的收发器和不对称光网络
发明领域
本发明的实施例涉及光网络,尤其涉及可配置光网络,其中可以根据话务(traffic)需要动态分配特定信道的方向。
发明背景
利用光纤、发送器、接收器、调制器和放大器通信的光通信领域正变得越发成熟和廉价。此外,为了管理对光纤带宽的激增的需要,必须引入称作波分多路复用(WDM)的技术。
WDM技术具有两种基本形式。它们包括粗WDM(CWDM)和密WDM(DWDM)。这两者都在光领域中工作,非常类似于电子领域中的频分复用。代替使用单激光器(即,单色或单波长)在光纤网络上进行通信,WDM使用几种不同的波长通过用不同的数据信号调制每种颜色来增加单个光纤的容量,从而通过单个光纤可同时承载的颜色或信道数来增加其容量。
通过增加单个光纤所承载的颜色数,可以增加信道数和光纤的带宽。但是,增加容量的常规方法包括提供传输“对”,每对都包括用于发送的一条路径或波长和用于接收的另一条路径或波长。在某些应用中,这不是理想的供给方案,因为其将每个方向上的话务限制成近似相等。
参考图1,可以看到从左到右的信道数和从右到左的信道数是固定的并保持在分配的方向上。特别是,图1示出了四种波长(颜色)的信道通信光纤,其中两种颜色(λ1和λ2)在第一方向上沿光纤下行(即,左到右),且两种颜色(λ3和λ4)在相反的第二方向上沿光纤下行(即,右到左)。
在图1的左手侧,激光器驱动器10调制数据流12以驱动激光器14产生具有波长λ1的光束。按类似方式产生光束λ2。例如使用阵列波导光栅(AWG)16将光束波分多路复用,其作为被多路复用的光束在光纤18内行进。通信信道18的右手侧上的类似AWG 20将光束解调成各个波长(λ1和λ2),其中它们由各光电检测器22接收并由它们各自的放大器24放大,以便输出原始的数据流12。数据信道λ3和λ4按类似方式工作,区别在于仅在从右到左的相反方向上行进。
以上设计的缺点在于特定信道行进的方向是固定的。这意味着除非原始网络设计者预见保证有不对称的话务分布,否则正常的实现包括在每个方向上分配相等数量的信道(波长)。但是,由于局部话务条件或状况,会期望在节点间提供不对称的路径,以使比如右到左方向能比左到右方向承载更多的话务。
通过考虑从万维网(WWW)下载音乐文件或图片文件,就可表明期望不对称网络的实际理由,在这种情况下请求歌曲的数据(标题、艺术家、URL等)比下载数据本身小好几倍。对带宽的这种不对称需求的影响在于,网络供应商往往会过度提供上游路径以满足下游路径的需要。
因此,需要动态地允许光纤上任一方向的不对称和可编程的带宽。
发明内容
根据本发明的一个方面,提出了一种光网络收发器,包括:输入端口,用于输入发送的数据流;输出端口,用于输出接收的数据流;激光器,用于产生发送信道;调制器,用于在发送模式中使用在光纤上发送的发送数据来调制该发送信道;接收器,用于在接收模式中接收输入信道,所述发送信道和所述接收信道具有相同的波长;以及选择回路,用于在发送模式和接收模式之间进行选择;其中,电吸收调制器EAM包括所述调制器和所述接收器;其中,所述选择回路包括限幅放大器/调制器驱动器LIA上的选择开关。
根据本发明的另一个方面,提出了一种不对称光网络,包括:光纤网络,它具有第一端和第二端;在所述第一端处的至少一个第一收发器模块,用于在分配的信道波长下操作;在所述第二端处的至少一个第二收发器模块,用于在相同的所述分配的信道波长下操作;所述第一和所述第二收发器模块中的开关,用于使得信道波长在所述第一端和所述第二端之间任一方向中操作;所述第一端处的多个所述第一收发器模块,每一个都在分配的波长下操作;以及所述第二端处的多个所述第二收发器模块,每一个都在与所述多个第一收发器模块之一相对应的分配波长下操作;其中,所述开关包括每个所述收发器模块中的限幅放大器/调制器驱动器LIA上的选择开关。
根据本发明的再一个方面,提出了一种不对称光网络,包括:光纤网络,它具有第一端和第二端;在所述第一端处的至少一个第一收发器模块,用于在分配的信道波长下操作;在所述第二端处的至少一个第二收发器模块,用于在相同的所述分配的信道波长下操作;所述第一和所述第二收发器模块中的开关,用于使得信道波长在所述第一端和第二端之间任一方向中操作;所述第一端处的多个所述第一收发器模块,每一个都在分配的信道波长下操作;以及所述第二端处的多个所述第二收发器模块,每一个都在与所述多个第一收发器模块之一相对应的分配波长下操作;其中每个所述收发器模块包括:激光器,用于产生所述分配的信道波长;电吸收调制器EAM,用于在发送模式中使用在光纤上所要发送的数据来调制所分配的信道波长,并在接收模式中接收输入信道;以及限幅放大器/调制器驱动器LIA,包括所述开关。
附图说明
图1是示出在每个方向上具有固定信道分配的典型的对称多信道光通信系统的框图;
图2是根据本发明一个实施例的具有不对称的双向配置的多信道光通信系统的一侧的框图;
图3是根据本发明一个实施例的具有不对称的双向配置的多信道光通信系统的框图;
图4是根据本发明一个实施例的双向收发器模块的框图。
具体实施方式
所描述的是一种装置和方法,其用于实现WDM技术,以使每个波长(信道)可被动态配置以便在网络的光纤上以任一方向操作。其优点在于,网络供应商可以根据所讨论的网络链接的话务特性供应带宽。此外,通过允许信道被重新分配或重新定向以承载以前由故障信道承载的话务,它可用于允许一定的设备“备用(sparing)”度,有时称作设备冗余。
参考图2,对于每个信道,提供了可配置成发送或接收特定信道的可编程块210。每个可编程块210都包括输入端口212和输出端口214,以及一对放大器216和218。放大器216和218包括选择开关219和221,它们用于根据可编程块210处于发送模式还是接收模式来激活或禁用各放大器216或218。
当被配置成用作数据发送器时,输入数据流220(Data TX)提供给输入端口212。选择发送开关221来发送数据,且取消选定接收开关219以禁用输出端口214。当选择发送开关221时,激光器222同样能开始以特定信道的频率发射激光,在这种情况中,为λ1。数据流通过放大器216并提供到调制器224以调制来自激光器222的光束,λ1
如图所示,电吸收调制器(EAM)224用于调制光束。EAM通常包括波导核心和波导包层。响应于基于发送的数据流220而变化的施加电压,EAM 224调制激光器222发射进入波导的光。当然,这只是一种适于本申请的调制技术。可以理解,也可使用其它调制技术而仍在本发明的范围之内。例如,使用阵列波导光栅(AWG)230将来自EAM 224的调制光束与其它信道(例如,λ14)多路复用。此后,调制的信道从AWG 230的输出在网络光纤232上进行发送。
当被配置用作接收器时,从光纤232接收信号,其可以与其它这种信道多路复用。在这种情况中,AWG 230多路分解所述信道,例如λ1,并将其发送到为λ1指定的可编程块210。在接收模式中,发送开关221被取消选定,从而禁用输入端口212并禁用激光器222。选择接收开关219,从而允许被多路分解的信号通过EAM224和放大器218到达输出端口214(Data Rx)。
图3示出了根据本发明实施例的具有可编程或“不对称”带宽分配的光纤网络。如图所示,多个可编程块或节点210可连接于光纤232的任一侧上。根据合适“Select”引脚的极性,每个块210中的EAM 224用作接收器或调制器。例如,如果Select是“1”,则可供电给调制器驱动放大器216和激光器222,且EAM 224用作调制器。如果Select是“0”,则可供电给接收器放大器218,且EAM 224用作接收器,用于检测输入信号。通过改变选择极性以便将每个信道从发送模式变成接收模式,可以调节或编程话务流,反之亦然。因此,可以方便地用相同信道适应具有潮汐特征(即,左向右,随后右向左)的网络话务。
通常,有用于光对准的许多精密接口,进行该光对准用以制造光收发器模块。这些对准从对作为目标以便在六个自由度中以亚微米精度对准的封装的光纤入口开始,直到AWG,其与亚支架(sub-mount)上的其它部件一起都被类似地对准。这是非常昂贵和费时的。
减少这种对准活动的一种方法是减少对准工序的数量。因此,通过按单片方式制造多个部件,例如通过将等效于期望信道数的许多调制器制成为单个部件,这可以显著地减少光对准的任务。生产这种单片式部件的实际方法包括磷化铟(InP)制造技术。这种技术可见于Ronald Kaiser等人的Optoelectronic/Photonic Integrated Circuits on InP Between Technological Feasibility and Commercial Success一文,IEICE Transactions of Electronics,Vol.E85-C,No.4,2002年4月。由于与磷化铟(InP)制造有关的掩模工艺的固有配准精度,可以非常经济地制造多信道接收器、发送器或收发器。
参考图4,示出了根据本发明实施例的双向“潮汐”收发器模块。如图所示,该模块是紧凑的且部件作为“块”而被制造在一起,以使这些块能作为一个单元对准,从而减少了对准步骤的数量。特别是,该模块包括亚支架402上设置的多个已调谐的激光二极管400。多个电吸收调制器(EAM)404在激光器400前被对准,且多个限幅放大器/调制器驱动器(LIA)406在激光器400后被对准。接合线410将LIA 406连接到EAM 404,以便在接收模式中将从EAM 404接收的信号传送到LIA406。阵列波导(AWG)408在EAM 404前被对准并多路复用或多路分解光纤410上的特定信道。套圈416或其它合适的连接器可用于连接光纤418。
所有部件都被装入具有外部引线414的外壳412。一些引线414包括用于指定每个信道方向的选择开关219和221(图2)。在发送模式中,LIA 406用作调制器驱动器。在接收模式中,LIA_406用作接收器放大器。激光器400、EAM 404和LIA 406可例如用磷化铟技术制成为单个块。其中每个块都包括与模块处理的信道数相对应的数量的特定部件。这大大减少了组装模块所需的对准步骤的数量。
这里特别说明和/或描述了本发明的实施例。但是,可以理解,本发明的修改和变型由以上教导覆盖并在所附权利要求书的范围之内,而不背离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种光网络收发器,通过一阵列波导光栅AWG耦合到一光纤,其特征在于,包括:
输入端口,用于输入将要在所述光纤上被发送的发送数据流;
第一放大器,具有一端耦合到所述输入端口,并具有第一选择开关;
输出端口,用于输出从所述光纤上接收到的接收数据流;
第二放大器,具有一端耦合到所述输出端口,并具有第二选择开关;
激光器,耦合到所述第一选择开关;
电吸收调制器EAM,耦合到所述激光器、耦合到第一放大器的另一端、耦合到第二放大器的另一端,并耦合到所述AWG;
其中:
在发送模式中,
所述第一选择开关被选择为激活所述第一放大器以将从所述输入端口接收到的发送数据流传递到所述EAM,并使得所述激光器在所述光纤上产生发送信道,所述EAM作为调制器,使用在所述光纤上发送的发送数据流来调制该发送信道,所述第二选择开关被取消选定,以禁用所述第二放大器和所述输出端口;
在接收模式中,
所述第一选择开关被取消选定,以禁用所述第一放大器、所述激光器和所述输入端口,所述EAM作为接收器,从所述光纤接收输入信道,所述发送信道和所述输入信道具有相同的波长,所述第二选择开关被选择为激活所述第二放大器,以将接收数据流从输入信道传递到所述输出端口。
2.一种光网络收发器,其特征在于,包括:
多个激光器,用于产生发送信道;
多个电吸收调制器EAM,在所述多个激光器前被对准,在发送模式中使用在光纤上发送的发送数据来调制发送信道,在接收模式中,接收输入信道,所述发送信道和所述输入信道具有相同的波长;以及
多个限幅放大器/调制器驱动器LIA,在所述多个激光器后被对准,且耦合到所述多个EAM,在发送模式中作为调制器驱动器而在接收模式中作为接收器放大器;
阵列波导光栅AWG,在所述多个EAM前被对准,在发送模式中多路复用所述发送信道,在接收模式中多路分解所述输入信道;以及
其中所述多个激光器被制成为单个块,所述多个EAM被制成为单个块,且所述多个LIA被制成为单个块。
3.如权利要求2所述的光网络收发器,其特征在于,所述单个块以磷化铟方式形成。
4.一种不对称光网络,其特征在于,包括:
光纤网络,它具有一光纤的第一端和第二端;
第一阵列波导光栅AWG,在第一端耦合到所述光纤;
至少一个第一收发器模块,耦合到所述第一AWG,每个第一收发器模块都用于在分配的信道波长下操作;
第二阵列波导光栅AWG,在第二端耦合到所述光纤;
至少一个第二收发器模块,耦合到所述第二AWG,每个第二收发器模块都用于在与所述至少一个第一收发器模块中相对应的一个的相同的所述分配的信道波长下操作;
其中,所述至少一个第一收发器模块和所述至少一个第二收发器模块中的每一个均包括:
输入端口,用于输入将要在所述光纤上被发送的发送数据流;
第一放大器,具有一端耦合到所述输入端口,并具有第一选择开关;
输出端口,用于输出从所述光纤上接收到的接收数据流;
第二放大器,具有一端耦合到所述输出端口,并具有第二选择开关;
激光器,耦合到所述第一选择开关;
电吸收调制器EAM,耦合到所述激光器、耦合到第一放大器的另一端、耦合到第二放大器的另一端,并耦合到所述第一AWG或所述第二AWG;
其中:
在发送模式中,
所述第一选择开关被选择为激活所述第一放大器以将从所述输入端口接收到的发送数据流传递到所述EAM,并使得所述激光器在所述光纤上产生发送信道,所述EAM作为调制器,使用在所述光纤上发送的发送数据流来调制该发送信道,所述第二选择开关被取消选定,以禁用所述第二放大器和所述输出端口;
在接收模式中,
所述第一选择开关被取消选定,以禁用所述第一放大器、所述激光器和所述输入端口,所述EAM作为接收器,从所述光纤接收输入信道,所述发送信道和所述输入信道具有相同的波长,所述第二选择开关被选择为激活所述第二放大器,以将接收数据流从输入信道传递到所述输出端口。
5.一种不对称光网络,包括:
光纤网络,它具有一光纤的第一端和第二端;
第一阵列波导光栅AWG,在第一端耦合到所述光纤;
至少一个第一收发器模块,耦合到所述第一AWG,每个第一收发器模块都用于在分配的信道波长下操作;
第二阵列波导光栅AWG,在第二端耦合到所述光纤;
至少一个第二收发器模块,耦合到所述第二AWG,每个第二收发器模块都用于在与所述至少一个第一收发器模块中相对应的一个的相同的所述分配的信道波长下操作;
所述第一和所述第二收发器模块中的开关,用于使得网络业务在所述第一端和第二端之间任一方向中来操作;
其中,每个所述收发器模块包括:
激光器,用于产生具有所述分配的信道波长的发送信道;
电吸收调制器EAM,用于在发送模式中使用在所述光纤上所要发送的数据来调制发送信道,并在接收模式中从所述光纤接收输入信道,所述发送信道和所述输入信道具有相同的波长;以及
限幅放大器/调制器驱动器LIA,在发送模式中作为调制器驱动器,并在接收模式中作为接收机放大器。
6.如权利要求5所述的不对称光网络,其特征在于,多个所述激光器被制成为单个块,且多个所述EAM被制成为单个块,且多个所述LIA被制成为单个块。
7.如权利要求6所述的不对称光网络,其特征在于,所述块可以磷化铟方式形成。
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