CN1835428A - 一种光信号的时分复制方法及光信号时分复制器 - Google Patents

Abstract

一种光信号的时分复制方法及光信号时分复制器，属于光纤通信领域，涉及多播光交换网络。通过对光信号反复操作的分光和延时处理，可以获得时分复制的光信号。采用简单的光开关、光分路器、光放大器和光延时结构等现有器件就可以组成光信号时分复制器。本发明的光信号时分复制方法简单易行。光信号时分复制器结构简单、易于控制、成本更低。本发明可以应用于多播光交换结构中，实现多播光交换。

Description

一种光信号的时分复制方法及光信号时分复制器

技术领域

一种光信号的时分复制方法及光信号时分复制器，属于光纤通信领域，涉及多播光交换网络。

背景技术

光交换是光纤通信技术向更高、更快、更经济方向发展的必然趋势，也是下一代网络(NGN)中光纤传输的关键技术。光交换经历了从光波长路由(OCS)、光突发交换(OBS)到光分组交换(OPS)的发展，许多技术都得到了长足的进步并向应用迈进。以光网络为物质基础的IP网络正高速发展，已经成为网络电视、网络游戏、可视电话、远程医疗、远程教育、视频会议等业务的重要承载实体，并对光网络提出了光多播的应用需求，它是提高光网络服务质量(QoS)和效率的有力途径，而具有多播功能的光交换核心节点是实现光多播的关键技术。当一个光信号进入多播光交换核心节点时，多播光交换网络将按照光信号的路由信息，决定是点对点(P2P)的路由传递，还是对光信号复制后进行点对多点(P2mP)的多播路由传递；特别是，当光信号需要对所有的输出端口传递时就成了广播，一般情况多播端口数小于输出端口数，此时称为部分多播。广播只是多播端口数最大的情况，单播(点对点)是多播端口数最小的情况。由此可见多播光交换的关键技术就是光信号的复制与交换传递。

目前，光信号的复制主要有两种方法：第一种是空分复制方法，如图1所示，输入光信号首先经过光放大器1放大，然后经过光分路器2后被分成n路光信号，其中光放大器1可以是掺杂光纤放大器、非线性光放大器或者半导体光放大器等；第二种方法是频分复制方法，如图2所示，输入光信号输入到多波长变换器，经过波长变换，输出信号为多个波长的光信号，且载有相同的信息，从而实现了光信号的复制。采用第一种方法时，光分路器具有固定的扇出数n，输入信号被分成n个相同的输出信号，每个输出信号的功率为输入信号的1/n，由于输出信号功率的减小，后续处理中不得不对其进行放大处理，这势必增加网络结构的复杂性和成本；同时，当输入信号所需要的分光数小于光分路器的扇出数n时，它将引入不必要的损耗，使总体损耗过大。对于第二种方法而言，由于多波长变换器尚不成熟，成本较高，离实用化还有差距。由于以上两种方法存在的缺点，因此寻找更合适的光信号复制方法成了当务之急。

发明内容

本发明提供一种光信号的时分复制方法，并在该方法的基础上提供一种光信号时分复制器，本发明可运用于多播光交换网络。

本发明详细技术方案为：

一种光信号的时分复制方法，如图3所示，其特征是它是采用如下步骤实现：

步骤1对输入光信号进行分光处理。将输入光信号按照一定的分光比例分成两束输出光，其中一路输出光作为输出光信号1。

步骤2将步骤1所得的另一路输出光进行延时处理。

步骤3将步骤2延时处理后的光信号再进行分光处理。将步骤2延时处理后的光信号按照一定的分光比例分成两束输出光，其中一路输出光作为输出光信号2。

步骤4反复执行步骤2和步骤3，可得到输出光信号3、输出光信号4……，输出光信号n。

上述技术方案中，如图4所示，所述步骤1对输入光信号进行分光处理之前可先对输入光信号进行开关选择处理，即将输入光信号输入到2×1光开关的一个输入端，经过开关选择输出光信号再进行分光处理；所述步骤2将步骤1所得的另一路输出光进行延时处理后，将输出光返回到光开关的另一个输入端，进行开关选择、分光、延时的循环处理，可得到多个按时序排列的输出光信号。

上述技术方案中，可采用光分路器对光信号进行分光处理；采用一定的光信号延迟结构对光信号进行延时处理。

所述光分路器可采用简单的1×2光分路器，并可以是光纤熔锥型、微光器件型和波导型光分路器；所述光延迟结构可采用光纤延迟线。

由于采用光分路器对光信号进行分光处理，所得输出光信号与输入光信号相比，只是光功率有所不同，而其中所含光信息是完全一样的；同时，采用光延迟结构对光信号进行延时处理，所得光信号只是时间上有所延迟，而其中所含光信息也是完全一样的。

通过上述技术方案可以看出，本发明所述的一种光信号的时分复制方法实现了光信号的复制，复制所得的所有输出光信号含有相同的信息，相邻两个输出光信号间隔一定的时间。

根据上述一种光信号的时分复制方法提出的一种光信号时分复制器，如图5所示，包括一个2×1光开关4、一个1×2光分路器3和光延迟结构5，其特征是，2×1光开关4的一个输入端接输入光信号，其输出端接1×2光分路器3的输入端；1×2光分路器3的一个输出端输出光复制输出信号，另一个输出端通过光延迟结构5接2×1光开关4的另一个输入端。

上述一种光信号时分复制器的工作过程可以描述如下：输入光信号首先通过光开关到达光分路器，光分路器的输出信号分成两路，一路直接输出，另一路通过光延迟结构再次输入到光开关的另一个输入端，通过控制该光开关，使得光信号再次进入光分路器，然后再次分光输出，即完成了一次复制，另一部分则进入复制支路进行再次复制，周而复始完成时分复制功能。由于光信号每经过一次分光，其输出光信号的光功率将减小，通过这种光信号时分复制器所复制的输出光信号，其功率不断地减小。

为了获得相同光功率的输出光信号，上述光信号时分复制器还可以加入一个光放大器1，如图6所示，所述光放大器1的输入端接1×2光分路器3的另一个输出端，其输出端通过光延迟结构5接2×1光开关4的另一个输入端。

加入光放大器后的光信号时分复制器的工作过程可以描述如下：输入光信号首先通过光开关到达光分路器，光分路器的输出信号分成两路，一路直接输出，另一路输入到光放大器的输入端，光信号经过光放大器放大后输入到光延迟结构的输入端，光信号经过延迟后再输入到光开关的另一个输入端，通过控制该光开关，使得光信号再次进入光分路器，然后再次分光输出，即完成了一次复制，另一部分则进入复制支路进行再次复制，周而复始完成时分复制功能。这样，光信号每经过一次分光进入光复制分路的光信号经过光放大器放大后可以获得相同的光功率，使得所复制的输出光信号的光功率保持一致，如图7所示。

需要说明的是，1×2光分路器的分光比例应尽量大于1，1×2光分路器的大部分输出光直接输出，小部分光进入光复制支路，通过选择适当的光放大器使得每次进入1×2光分路器的输入光保持相同的光功率，这样就能保证所有光复制输出信号具有相同的光功率。

需要说明的是光放大器主要为光信号提供功率开销，可以是掺杂光纤放大器、非线性光放大器或者半导体光放大器等；光延时结构为复制的光信号之间提供必要的间隔时间，同时可以根据具体的应用情况调整延时的大小，可以是光纤延迟线等。

本发明采用时分复制技术实现了光信号的复制，复制方法简单易行。根据本发明一种光信号的时分复制方法提供的光信号时分复制器，具有结构简单，易于控制，成本更低等优点。

附图说明

图1是光空分复制光路示意图，其中1是光放大器、2是1×n光分路器。

图2是光频分复制光路示意图。

图3是本发明所述的一种光信号的时分复制方法流程示意图一。

图4是本发明所述的一种光信号的时分复制方法流程示意图二。

图5是本发明所述的一种光信号时分复制器结构示意图，其中3是1×2光分路器、4是2×1光开关、5是光延迟结构。

图6是本发明所述的另一种光信号时分复制器结构示意图，其中1是光放大器、3是1×2光分路器、4是2×1光开关、5是光延迟结构。

图7是本发明所述的另一种光信号时分复制器复制的输出光信号示意图。

图8是基于一种基于时分复制器的多播光交换结构示意图，其中6是时分复制器、7是n×n无阻塞光交换开关、8是控制单元。

图9是多播光交换结构的输入输出信号示意图。

具体实施方式

下面，通过一个光复制器的具体应用实例来说明本发明的内容。

图8为由时分多播复制(TDC)技术构成的多播光交换拓扑结构，它有n个时分复制器及一个n×n无阻塞光交换开关构成。其工作原理是：根据输入光信号的多播和路由信息，通过控制单元控制TDC的复制数量和光纤延迟线的延时时间，以期获得小的阻塞率和时延，TDC结构复制得到的光信号通过n×n光交换开关实现多播光交换。在图8中各输入端口的光信号都可以对所有输出端口多播，图9为图8多播光交换结构的例证，图9中所示为A1端口对B1、B2、Bn端口，A2端口对B1、Bn端口，An端口对B1、B2、Bn端口的多播光交换示意图，图9左边为A1、A2、An端口输入信号，右边为B1、B2、Bn的输出信号，其中AA1、AA2、AA3是对AA光信号的复制；BB1、BB2是对BB光信号的复制；CC1、CC2、CC3是对CC光信号的复制。可见，本发明提出的光信号时分复制方法及光信号时分复制器，在采用适当的控制算法条件下，可以应用于多播光交换结构中，实现多播光交换。

Claims (7)

1、一种光信号的时分复制方法，其特征是它是采用如下步骤实现：

步骤1  对输入光信号进行分光处理，将输入光信号按照一定的分光比例分成两束输出光，其中一路输出光作为输出光信号1；

步骤2  将步骤1所得的另一路输出光进行延时处理；

步骤3  将步骤2延时处理后的光信号再进行分光处理，将步骤2延时处理后的光信号按照一定的分光比例分成两束输出光，其中一路输出光作为输出光信号2；

步骤4  反复执行步骤2和步骤3，可得到输出光信号3、输出光信号4……，输出光信号n。

2、根据权利要求1所述的一种光信号的时分复制方法，其特征是，可采用光分路器对光信号进行分光处理；采用一定的光信号延迟结构对光信号进行延时处理。

3、根据权利要求2所述的一种光信号的时分复制方法，其特征是，所述光分路器可采用简单的1×2光分路器；所述光延迟结构可采用光纤延迟线。

4、一种光信号时分复制器，包括一个2×1光开关(4)、一个1×2光分路器(3)和光延迟结构(5)，其特征是，2×1光开关(4)的一个输入端接输入光信号，其输出端接1×2光分路器(3)的输入端；1×2光分路器(3)的一个输出端输出光复制输出信号，另一个输出端通过光延迟结构(5)接2×1光开关(4)的另一个输入端。

5、根据权利要求4所述的一种光信号时分复制器，其特征是，它还可以包括一个光放大器(1)，所述光放大器(1)的输入端接1×2光分路器(3)的另一个输出端，其输出端通过光延迟结构(5)接2×1光开关(4)的另一个输入端。

6、根据权利要求4、5所述的一种光信号时分复制器，其特征是，所述光延时结构(5)可以是光纤延迟线。

7、根据权利要求4、5所述的一种光信号时分复制器，其特征是，所述光放大器(1)可以是掺铒光纤放大器、非线性光放大器或者半导体光放大器。

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