CN1802808A - 为波分复用系统灵活划分频带的复用/解复用结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过WDM系统传送WDM光信号的方法，包括将接收到的WDM信号解复用为两个或更多个光谱带。每一个光谱带具有相应的预定中心频率和带宽，其包括通信链路传送窗口的相应部分。然后通过WDM系统单独传送每一个光谱带。该配置提供了一种灵活划分带宽的MUX/DEMUX结构，该结构能够使多个不同信道规划(光谱格栅)共同存在于共同的光通信网络内。因此，在业务逐渐转移到的更高容量的新系统上时，传统设备可以继续使用。这为网络服务提供商在不影响传统设备的情况下逐渐升级网络链路的信息承载容量提供了方便的迁移途径。

Description

为波分复用系统灵活划分频带的复用/解复用结构
技术领域
本发明涉及光通信系统，更特别地，本发明涉及一种为密集波分复用(WDM)光通信系统灵活划分频带的复用/解复用结构。
背景技术
波分复用(WDM)是一种普遍使用的技术，其允许通过光纤传送多个光信号。通过使用各个不同的信道波长传送光信号中的每一个，波分复用能够使单个光纤承载的业务量比其它方式所能承载的业务量多很多。典型地，信道波长聚集在接近1550纳米的传送窗口内，以便在那些波长上利用低的光衰减。例如，国际电信联盟(ITU)已经定义了在跨越1530-1612纳米波长范围的传送窗口内信道波长的标准格栅。根据目前的ITU标准，信道波长排列在100GHz的格栅上。因此，大多数已安装的WDM系统的信道间隔是100GHz，其相当于在1552纳米信道波长上的0.8纳米。该信道间隔在每秒10千兆比特的信道比特率上仅仅产生10％的光谱效率。
明显地，在可用的传送窗口内承载尽可能多的信息是有利的。最大化链路的信息承载容量等同于最大化每一信道的光谱效率，并可以通过增加链路速率和/或降低信道间隔来实现。为此，ITU最近已经规定了一种光谱格栅，在该光谱格栅中，波长信道以50GHz的间隔排列。使用结合了每秒40千兆比特的比特率的信道间隔具有使光谱效率增加到80％的潜力。设计用于复用和解复用在该50GHz光谱格栅上排列的波长信道的WDM系统目前正用于光通信网络中。所所希望的是，进一步提高光谱密度，包括具有25GHz信道间隔的光谱格栅。
典型地，通过使用波长选择窄带滤波器(例如，阵列波导(AWG)或光纤布拉格光栅(FBG)光纤)的级联来实现从WDM信号中解复用光信道。每一个滤波器工作以提取围绕预定光纤波长的窄带内的光，所述预定光纤波长被选择以对应于特定的信道波长。这种方法的局限是必须为每个信道设计各自唯一的滤波器。这显著地增加了设计和安装网络设备的成本。
申请人的共同未决的标题为High Spectral Efficiency，HighPerformance Optical Mux and Demux architecture的国际专利申请No.PCT/CA02/00452公开了一种用于降低基于滤波器的复用/解复用系统成本的系统。如图1a和图1b所示，高性能的复用/解复用结构2包括级联解复用器的多层结构。一个组复用器4使用一组宽带光滤波器(未示出)，被设计用来从所接收的WDM信号8中分离出各自的预定信道组6。为了避免在相邻信道组6之间的串扰，在每个组之间提供“死区”10是适当的。如果需要，可以提供诸如放大器、可变光学衰减器等的各种光学设备(未示出)来独立控制每个信道组6的增益。一组信道解复用器12使用窄带光滤波器(未示出)来分离在每个信道组6内的各个信道14。利用标准ITU的50GHz的信道间隔，这种配置产生图1b中示出的光谱格栅，在该光谱格栅中，传送窗口被分为500GHz宽的信道组6，每个信道组6具有8个信道14，每一个信道在50GHz的间隔上排列，并且信道组由100GHz宽的死区10分隔开。
使用这种配置，可以在每一个网络节点中提供同样的组解复用器4，以便一致地分离各个入站的WDM信号8的信道组6。此外，通过适当地选择组宽和信道波长，可以把窄带光滤波器设计得使每一个窄带滤波器的通带对应于每一个信道组6的单个信道14。如PCT/CA02/00452所描述的那样，这有效地使得窄带滤波器呈现“无色”，如此，同样的信道解复用器12可用于解复用每一个信道组6。因此，可以利用规模经济，使得比传统系统大大降低了成本。
然而，上述系统的缺点是，由于使用传统的基于滤波器的复用/解复用结构，因此信道规划紧紧与滤波器设计相结合。这意味着信道安排的变化必然需要修改或替换每一个牵涉的网络节点。这会导致因为使用了新网络设备而使传统设备受影响，这严重阻碍了通信系统的升级。
因此，一种能够使网络服务提供商逐渐升级网络链路而不影响传统设备的低成本技术是非常理想的。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服了现有技术缺陷的方法和设备。通过结合在附带的独立权利要求中限定的特征来实现该目的。其他可选特征在从属权利要求中定义。
因此，本发明的一个方面是提供一种包括粗解复用器层和细解复用器层的WDM系统。粗糙复用器层将两个或更多个光谱带从宽带WDM光信号中分离出来，每一个光谱带包括多个复用信道。细解复用器层分离每一个光谱带的各个信道。第一光谱带的各个光谱格栅不同于至少一个其它光谱带的相应光谱格栅。
因此本发明提供一种灵活划分频带的MUX/DEMUX结构，该结构能够使多个不同的信道排列(光谱格栅)共同存在与一个公共光通信网络内。因此，当业务逐渐迁移到新的、更高的容量系统上时，传统设备能够继续使用。这为网络服务提供商在不影响传统设备的情况下逐渐升级网络链路的信息承载容量提供了传统的转移路径。
附图说明
结合以下附图，本发明另外的特征和优点将从随后的详细描述中变得明显，附图如下：
图1a是示意性图示传统WDM通信系统单元的框图；
图1b示意性图示了传统WDM的光谱格栅；
图2是示意性图示根据本发明第一实施例灵活划分频带的MUX/DEMUX结构单元的框图；
图3a-3c示意性表示图2的划分频带的MUX/DEMUX结构的操作；
图4是示意性图示根据本发明第二实施例灵活划分频带的MUX/DEMUX结构单元的框图；
图5a-5c示意性表示图4的划分频带的MUX/DEMUX结构的操作；
图6是示意性图示根据本发明第三实施例灵活划分频带的MUX/DEMUX结构单元的框图；和
图7a-7d示意性表示图6的划分频带的MUX/DEMUX结构的操作；
要指出的是，在全部附图中，同样的特征由同样的附图标记标识。
具体实施方式
本发明通过提供能够使多个不同光谱格栅共同存于公共通信链路上的灵活划分频带的MUX/DEMUX结构来帮助已安装的光通信网络的迁移。在图2-图7中图示了根据本发明灵活划分频带的MUX/DEMUX结构的典型实施例。
通常，本发明提供一种灵活划分频带MUX/DEMUX结构16，其包括粗解复用器层18和细解复用器层20。如图2所示，粗解复用器层18操作以便从入站的宽带WDM光信号8中分离两个或更多个光谱带22。每一个光谱带22具有预定的中心频率和带宽，选择中心频率和带宽以包括所期望的多个复用信道。对于每一个光谱带22，提供相应的细解复用器24来分离该光谱带22的各个信道14。可以理解的是，由于由独立的细解复用器24来解复用每一个光谱带22的各个信道14，因此可在每一个光谱带22内实现任意不同的光谱格栅。
可以不同方式实现粗解复用器18。典型地，将使用宽带光滤波器(未示出)的级联，其中，每一个宽带光滤波器具有与相应光谱带22的至少一部分相对应的带通滤波器特性26(参见图3a)。原则上，宽带光滤波器可具有跨越整个带22的带通滤波器特性26。对于具有一对光谱带22的实施例，这种配置将得到图2中图示的结构和图3a-3c中图示的操作。这样，通过粗解复用器层18的各个滤波器将一对光谱带22从入站的WDM信号8分离出来，并将这一对光谱带22路由到各个细解复用器24。为了避免光谱带22之间的串扰，可提供如图3a中所示的死区28。
可以理解的是，对于每一个光谱带22，特别对于非常宽的光谱带22，使用单个宽带光滤波器的缺点在于很难获得所需尖锐截止滤波器特性，。这能导致在相邻的光谱带22之间需要不期望的很宽的死区28。另外，每一个光谱带22宽度的任何变化将必然需要改变粗解复用器层18的滤波器。
因此，优选的方法是提供粗解复用器层18作为多个级联的宽带光滤波器，每一个宽带光滤波器被设计以隔离传送窗口的各个部分。优选地，每一个光滤波器具有基本上相同的通带宽度。例如，对于粗解复用器18的每一个光滤波器，可将通带宽度适当地设置为等于500GHz。使用这种配置，粗解复用器18的宽带光滤波器进行操作以将入站的WDM信号8分成相应的多个信道组28。如图4和图5a-5d所示，每一个信道组28可分配给相应的光谱带22，并从而路由到那个光谱带22的相应细解复用器24。为了避免在相邻信道组28之间的过度串扰，可以由相应的一对死区30将每一个信道组28括起来。优选地，将基于形成粗解复用器18的光滤波器的截止特性来选择这些死区30的宽度。例如，对于500GHz的通带宽度，每一个死区30可适当地具有大约100GHz的宽度，其在每一个信道组28内留下大约400GHz的可用带宽。该方法能够使WDM信号8在“每信道组”的基础上被分成两个或更多个光谱带22。因此，，每一个光谱带22的宽度可以随信道组28的最小粒度而随意改变，而不必修改或替换粗解复用器18的任何滤波器。
如以上所提及的，细解复用器层20被设计为从每一个光谱带22分离各个信道14。在图2和图4的实施例中，借助级联的光滤波器的相应阵列为每一个光谱带提供该操作。在图2的实施例中，为每一个光谱带22提供单个滤波器阵列，而在图4的实施例中，对于每一个信道组28，使用相应的滤波器阵列32。在这两种情况的任何一个中，每一个细解复用器24的滤波器阵列的工作独立于其它细解复用器24的滤波器阵列的工作，如此可以在每一个光谱带22中实现不同的光谱格栅。这样，例如在图2和图3a-3c的实施例中，将传送窗口分割为一对光谱带22，通常称为带A和带B。在带A内，在50GHz的格栅上提供信道14。这样，传统窄带(50GHz的通带宽度)光滤波器可用于从光谱带A分离每个信道。可以理解的是，这能够使传统网络设备用于接收光谱带A的业务。在图4和图5a-c的实施例中，带A的光谱格栅对应于图1a-1b中图示的传统系统的光谱格栅，并在申请人共同未决的国际专利申请No.PCT/CA02/00452中描述。相反地，在带B内，信道在25GHz的格栅上分布。从而可以利用当前的窄带(25GHz的通带宽度)光滤波器从光谱带B分离每一个信道。
将会看到的是，该配置为网络提供商提供一种方便的升级路径。特别地，传统(50GHz的信道宽度)网络设备可保持使用，并可与已更新的(25GHz)网络设备同时工作。另外，可在“每信道组”的基础上升级传统设备。参考图4和图5a-c的实施例，当需要链路带宽改变时，可逐渐(例如，在“每信道组”的基础上)调整分配给每一个光谱带22的链路带宽。因为两个或更多个不同的光谱格栅可共同存在于相同的链路上，可在不影响传统设备的情况下使用新网络设备。
在图2-5的实施例中，在每一个光谱带22中实现均匀(虽然不同)的光谱格栅。此外，在图4和图5a-c的实施例中，在每一个光谱带22中，在每一个涉及的信道组28内实现相同的光谱格栅。该配置的方便性在于，它能够使传统的窄带滤波器阵列用于细解复用器24层中。然而将会理解的是，如果需要，可在一个或多个带之内实现非均匀的频谱格栅。图6和图7a-d图示这样的实施例。
如图6和图7a所示，图4的实施例可以扩展到将期望数量的信道组28分配给第三个光谱带22c，通常称为带C。所包含的信道组28被路由到一组相干光接收机34，其每一个可动态调谐，以接收所期望的信道波长。如现有技术中已知的，相干光接收机34的使用消除了对窄带光滤波器分离各个信道14的需要。作为代替，调谐每一个接收机34以在输入到接收机34的“大量”光信号内检测相应的一个信道14。从而，该调谐和选择检测功能在应用于相干光接收机34的情况时构成本发明的“细解复用器24”。
可以理解的是，在带C 22c内使用相干光接收机34意味着在该带内可实现任意的光谱格栅。因此，例如，如图7a和图7d所示，带C可以具有高带宽信道和低带宽信道的非均匀混合。另外，由于带A和带B是独立解复用的，所以在带C中非均匀信道间隔的存在将不会引起带A和带B内显著干扰。这样，相干光接收机34可以在与传统的基于滤波器的解复用系统相同的链路上实现(并且它们的整个容量范围被使用)。
上面描述的本发明的实施例(或多个实施例)旨在仅仅是示例性的。因此，本发明的范围旨在仅由附带的权利要求的范围来限定。

Claims (9)

1、一种WDM系统，包括：
粗解复用器层，用于从宽带WDM光信号分离两个或更多个光谱带，每一个光谱带包括多个复用信道；
相应的细解复用器层，用于分离每个光谱带的各个信道；
其中第一光谱带的相应光谱格栅不同于至少一个其它光谱带的相应光谱格栅。
2、如权利要求1中所述的WDM系统，其中粗解复用器层包括用于从宽带WDM光信号分离两个或更多个信道组的组解复用器，每一个信道组具有各自的组带宽，并被分配给相应的光谱带。
3.如权利要求2中所述的WDM系统，其中每一个信道组具有相同的组带宽。
4、如权利要求2中的WDM系统，其中至少一个信道组的组带宽不同于至少一个其它信道组的组带宽。
5、如权利要求2中的WDM系统，其中每一个信道组包括多个根据相应的组信道规划分布的信道。
6、如权利要求5中的WDM系统，其中分配给一个光谱带的每一个信道组具有相同的组信道规划。
7、如权利要求1中的WDM系统，其中至少一个信道组的组光谱格栅包括非均匀的信道间隔。
8、如权利要求2中的WDM系统，其中细解复用器层包括相应的信道解复用器层，用于分离每一个信道组的信道。
9、如权利要求8中的WDM系统，其中信道解复用器层包括下列项中的任何一个或多个：
波长选择滤波器的级联；和
相干光接收机。
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