CN1894880B - 用于波长复用信号的分插装置和交叉连接装置 - Google Patents

用于波长复用信号的分插装置和交叉连接装置 Download PDF

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Abstract

在用于波长复用信号(MS1)的光交叉装置的分插装置中,在分出支路中通过预选元件(10,11)来预选要分流的支路分出信号(λD1,λD2,...)。只对这些支路分出信号进行放大,由此减小光放大器(10)的数目和/或功率。通过分出路由元件(12,13)和可调整的滤波器(14,15)单个选择支路分出信号(λD1)。相应地建立插入支路。

Description

用于波长复用信号的分插装置和交叉连接装置
本发明涉及用于光波长复用信号的分插装置以及利用多个这种装置组建的交叉连接装置。
如今,利用波长复用信号(WDM信号)传输光信号。分插装置的任务是分流(drop)复用信号的单个信号(信道),并且取而代之插入(add)新信号。
多个这种分插装置组合成光(完全以光学方式工作的)交叉连接器,所述光交叉连接器允许分流这里被称作支路信号的、复用信号的单个信号(具有某一波长的信道),并且插入到另一复用信号中,而不需要事先转换成电信号。另外,所分流的支路信号也可以被转换成电信号,并且在具有较小间隔尺寸的电层面中被连接(“被路由”)。在光电转换之后,同样也能够使用以电气方式工作的3R发生器。于是,在插入到光复用信号之一中之前,再次需要电光转换,并且必要时也需要波长转换,但是这里将不对其做进一步说明。
已知的光分插装置和交叉连接器使用分光器、光组合器、开关矩阵和波长选择元件。尤其在使用分光器和1:n开关时的问题在于有效信号电平的降低。
由此,经常需要甚至多倍增大有效信号电平;但是所需要的光放大器使装置价格昂贵。
在1996年10月的“Journal of Lightwave Technologies”(Vol.14,Nr.10)的第2184至2196页中,描述了不同的交叉连接结构。该文的图2在电路原理图中示出光环形网络,其节点不仅包含光交叉连接器和分插装置,而且还包括光和数字(电)交叉连接器的组合。数字交换网络(Koppelfeld)被设置用于连接较小间隔尺寸的信号。在其他图中所示的结构包含分光器、可调整的滤波器、空间交换矩阵和光组合器、必要时添加有波长转化器。通过连接在交换网络之前或者之后的光纤放大器示意性地示出了信号放大。
在US专利5,504,827中,描述了具有波长多路分解器、可编程的滤波器和波长多路复用器的装置,该装置作为光交叉连接器工作。该装置包含能够连接所期望的信号的分散组装的波长选择开关。
在US专利6,268,952中,已经将波长选择开关用于简单的光交叉连接器。
在2003年2月的“IEEE Photonics Technology Letters”(Vol.15,Nr.2)的第332-334页中公开了一种分插装置,该分插装置以本身已知的方式通过光耦合器耦合输出波长复用信号的一部分,并且通过可调整的滤波器选择单个支路信号。通过直通路径中可调节的滤波器装置抑制所分流的信号。耦合输出的部分信号(和必要时通过的信号)被引导通过放大器。在插入支路中,除了必要的放大器之外,还设有噪声滤波器,其导致通过的信号不会不必要地受放大器噪声影响。
在图1中,简化地示出了上述交叉连接装置的原理。该交叉连接装置可以被分成不同的层。光交叉连接器PXC层只连接光信号。该层接收和发送波长复用信号,并且能够通过这里被称为光支路连接OTC的另一层耦合输出或者添加确定波长的支路信号(信道)。也可以直接通过光支路连接将这些支路信号λDX、λAX以光的形式引到光交叉连接器PXC上,或者从该光交叉连接器PXC输出。但是,接口功能主要是光交叉连接器PXC和电交叉连接器EXC之间的光支路连接,所述电交叉连接器能够以电的形式输出和接收支路信号,以及能够将每个支路信号分成较小间隔尺寸的多个部分信号并且接合为数字信号。因此,图1示出可通用的交叉连接装置。
本发明的任务是,给出一种分插装置,其能够以适度的耗费在光层面上连接、分流和添加光信号。另外,给出一种能够在减小耗费时不仅连接光支路信号而且连接具有较小间隔尺寸的数字电信号的交叉连接装置。
在权利要求1中给出了一种解决所述问题的分插装置;在权利要求9和10中说明了使用所述分插装置的交叉连接装置。
所述分插装置具有决定意义的优点是,引导大多数支路信号通过直通路径,而只有必须得到特殊处理、例如被耦合输出或者耦合输入、再生或者按照波长进行转换的那些信号才被引导通过分插路径。
分插装置为光连接装置添加了分插路径,一小部分支路信号被引导通过所述分插路径。
有利的是,尤其还预选出之后必须单独在分出支路中被放大的分出信号。而在迄今的分插装置中,所接收的波长复用信号通过分光器首先被分成多个信号,然后在选择单个信号(单个波长)之前,必须放大所有所述的多个信号。
通过在直通路径(Through-Path)和分插路径(Add-Drop-Path)中插入的分光器和组合器能够毫无困难地扩展分插装置。
利用所述分插装置组建的光交叉连接器能够对光支路信号进行光连接。与此同时,最小化光放大器的数目和功率。在选择了支路信号之后,或者连接这些支路信号,或者将其转换成电信号,所述电信号可以以较小的间隔尺寸通过电交换网络被连接或者也可被提供给电3R再生。
在插入支路中设置的可调节的插入滤波器负责使插入支路的空闲信道中充分无噪声,其中所述空闲信道与通过直通路径传输的信道汇集成新的复用信号。
在现有的元件中,目前还有利的是,不是借助于唯一的光滤波器来选择所有的分出信道,而是通过功率分离器和波长选择元件和对应于光开关的路由元件的串联来实现。
从耗费的角度看,还有利的是,不设定所有可能的连接方案,而是根据需要使用较简单的结构。因此,例如需要分出支路和/或插入支路的几个支路信号不能自由连接。
借助于实施例对本发明进行更详细的描述。
图2示出一种分插装置的电路原理图,
图3示出该分插装置的有利的扩展可能性,
图4示出分插路径的第一实施例,以及图5示出分插路径的简化的实施例。
图2示出光交叉连接器的多个分插装置之一。
第一波长复用信号MS1通过西-东连接的光纤F被接收,并且被提供给分插装置1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26的输入端。该分插装置包括光放大器1、第一分光器2,其中所述第一分光器将波长复用信号MS1分成两个分别被提供给直通路径或者分插路径的部分信号、即多路复用直通信号MST和多路复用分出信号MSD
该直通路径(Through Path;Optical Express Layer)实现光交叉连接器PXC。它包括第二分光器3、信号分流器4(优选为功率分离器)、信号组合器5(优选为具有多个输入端的可调节的滤波元件(WSS))和第一组合器6的串联连接。直通路径和分插路径由第二组合器7组合,光放大器8被连接在所述第二组合器之后。根据所期望的功能和所设定的可扩展性,也可以由其他的配置来代替串联的分光器和组合器。
通过第一分光器2的第一输出端,多路复用直通信号MST被提供给直通路径,并且通过可以作为波长选择开关(WSS)5或者波长阻挡器实现的可调节的滤波元件5禁止要分流的支路分出信号λD1,λD2,…(信道),或者只连接所期望的支路直通信号λT1,λT2,…。该图只示出唯一的分插装置的直通路径。多个这种分插装置以本身已知的方式作为光交叉连接器工作。由多路分光器将多路复用直通信号MST分成多个信号,所述多个信号然后分别被提供给波长选择开关(对应于5)的输入端。相应的多路复用信号MST2被提供给所示分插装置的波长选择开关5的其他输入端。在第一分光器2的第二输出端22上,所接收的完整的多路复用信号MS1的一部分作为多路复用分出信号MSD针对分出支路被分流。该分出支路和每个分插装置的相应插入支路一起构成分插路径。这里,通过升级分光器(Upgrade-Splitter)9将该多路复用分出信号MSD提供给可控的频率选择分出放大器10、11(例如可编程滤波器和放大器的串联)。该可控的频率选择分出放大器只放大被分出的支路分出信号λD1,λD2,…(信道)。被称为第一WDM分出信号WD1=λD1,λD2,…的、放大器10的输出信号被提供给第一分光器开关装置12。在交叉连接装置中,存在多个、例如24个这种分光器开关装置,然而这里除了所述第一分光器开关装置之外,还示出了其中的第二十四分光器开关装置13,由另一分插装置或者连接NW、N、NE、SE、S或者SW将另一WDM分出信号WDM提供给所述第二十四分光器开关装置。
在每个分光器开关装置12,13,…中,通过多路分光器121、131将WDM分出信号WD1,WD2,…,WDM分流到多个输出端上。在所示例子中,分别后置的光开关121、132(开关板)从多个WDM分出信号中选出WDM分出信号WD1,WD2,…,并且将其提供给滤波器14,15,…。因此,分光器开关装置12、13作为WDM分出信号的分出路由元件工作。接着,滤波器14、15分别选择单个支路分出信号λD1,…,λD24。然后,分别通过分插连续模块16、17引导和连接或者输出所述支路分出信号(或者如果不应连接,则提供给分插模块)。在连接时,将所选择的支路分出信号λD1作为支路插入信号λA1提供给另一分插装置28。利用来自其他分插装置27并且被插入到所示分插装置的WDM插入信号WA1中的所选择的支路分出信号λD24进行相应的动作。
也可以通过所述分插连续模块16、17将分出信号提供给放大器、3R再生器或者在光电转换之后提供给数字交叉连接器EXC。
根据分出部分建立插入支路。首先,尤其在电光转换之后,通过光放大器18,19,…放大要插入的支路分出信号λA1,…λA24。在将支路插入信号λA1,…λA24通过组合器开关装置22、23进行组合之前,通过可调整的滤波器20、21抑制放大器噪声。对应于分光器开关装置12,13,…被构建的并且作为插入路由元件工作的组合器开关装置对应于分出支路具有光开关221、231和多路组合器222、232
引导被组合成WDM插入信号WA1的插入信号λA24,…通过升级组合器24、频率选择插入放大器25、26和第二组合器7,并且将其添加到通过环路的直通信号λT5,λT5,…中。在光放大器8中再次放大所有输出的支路信号。
可调节的频率选择插入放大器25、26或者只允许插入信号通过的可控滤波器26在插入支路中尤其用于抑制放大器噪声,并且此外在误动作时还防止所插入的支路插入信号λA24,…与通过环路的支路直通信号λ5,λ6,…的冲突。
如上所述,由其他没有示出的分插装置(连接)27将大多数其他支路分出信号提供给其他分光器开关装置13。相应地,在插入支路中,由组合器开关装置23,…将其他支路插入信号提供给其他没有示出的分插装置28。这里,所属的连接都标有方位NW、N、NE、SE、S、SW。相应的装置是光交叉连接器PXC。
为了扩展分插装置或者交叉连接装置,设置有升级分光器9或者升级组合器24,以及设置有分光器3和组合器6。
通过分插连续模块16、17实现与电交叉连接器EXC的连接。该电交叉连接器EXC可以在支路信号、例如SDH信号的光电转换之后将这些信号分成任意间隔尺寸的信号并且以该间隔尺寸连接所述信号。光和电交叉连接器的组合导致在耗费小时具有广泛的应用范围的交叉连接装置。
图3示出分插装置的一种扩展可能性。在第一扩建阶段中,在直通支路中波长阻挡器(WB)29是接通的,该波长阻挡器禁止要分出的信号。如果应该扩展分插装置,也就是说从现在起应分流单个信号,以便被插入到其他多路复用信号中,那么这里通过被布置在直通支路中的分光器3进行分流。现在,从多路复用部分信号MSDN和MSDS中选择出的支路信号(在图3中没有示出分出支路)应该在北和南方向上被发送。相应的WDM插入信号WAN和WAS例如被引导通过波长选择开关30或者通过其他没有示出的波长阻挡器,并且在组合器6中与被引导通过直通路径的支路信号进行组合。
也能够通过升级分光器9和升级组合器24附加地扩展分插装置、尤其被引导通过分插路径的信号。因此可以逐步地将分插装置扩展为效率高的交叉连接器。
分出信号的然而固定的预选也已经可以通过作为元件9的数字复用器(Interleaver)“I”来实现。由耦合器2、3、数字复用器9和波长阻挡器29组成的装置也可以由波长选择开关来代替。
图4示出本发明的更具体化的实施例。为了能更容易地理解装置的功能,除了参考符号之外,还加入了元件的缩写。因此,WSS表示波长选择开关,PS表示功率分离器,PC表示功率组合器,RF表示分出滤波器以及TF表示插入滤波器。只示出了分别从分光器2的第二输出端22到组合器7的第二输入端72或者在其他分插装置的相应端口之间的多条可能的分插路径中的两条。其他同样地建立的分插路径只通过点来表明。首先通过分光器31将第一多路复用分出信号MSD1分成多个相同的其他多路复用部分信号,并且然后将其提供给波长选择开关321至32N,所述波长选择开关321至32N分别选择一个或者多个支路信号(这里是要分流的支路分出信号λD1、λD2)。波长选择开关321的输出信号、即WDM分出信号WD1被提供给上面的分出支路;而通过波长选择开关32N预选出的WDM分出信号WDM被提供给最下面的分出支路。波长选择开关321至32N的其他没有示出的输出端用于扩展开关板,或者被提供给其他分插装置(用于其他连接)的分出支路。因此,例如由波长选择开关37将其他WDM分出信号提供给上面的分出支路,这针对WDM分出信号WDM被示出。分光器和波长选择开关的组合总是用于对支路分出信号进行预选。
WDM分出信号WD1在光放大器101,…,10M中被放大,并且然后分别通过另一分光器121,…,131重新被划分。根据开关容量和所需要的信号电平分成Sd个部分信号。所述分光器的输出端分别与M:1开关122至132的输入端相连接。根据图2,只示出了上面的分出支路的(空间)开关中的两个。该装置再次对应于分出路由元件。
分别有一个可调整的滤波器14连接在M:1开关122至132的输出端之后,因此能够单独选择支路分出信号(开关122和132和滤波器14,…的组合的替代方案是其他的波长选择开关)。因此,具有分光器和波长选择开关以及滤波器的装置又对应于波长路由元件和选择装置的串联。
如已经简短描述的那样,如果期望相应的开关灵活性,则由其他分插装置(这里指下面的分插装置)分别将WDM分出信号从所属的波长选择开关37的输出端通过放大器10M引导到上述分出支路的分光器10M,…。因此,该装置在功能上对应于按照图2的较简单的实施例。
通过分插连续模块16可以对每个所选择的支路信号λD1,…进行光放大,或者在转换成3R再生的电信号之后将其提供给另一分插装置的插入支路。同样,能够只再生支路信号并且将其再次插入。在通过光电转换器42转换成电形式之后,可以将其提供给电交叉连接器EXC,使得能够连接较小间隔尺寸的信号。
尽可能根据分出支路来建立插入支路,其中插入滤波器的位置对应于图2所示的位置。首先将要添加的光支路插入信号λA1在光放大器18中进行放大,并且接着通过滤波器20降低位于该支路插入信号的频谱之外的噪声部分。为了能够将该支路插入信号λA1插入不同的多路复用信号中,可以通过1:M空间开关221将其连接到不同的输出端上,所述输出端又与不同的组合器222至232相连接。组合器222至232的、给出多个支路插入信号或者给出一个WDM插入信号的输出端又与其他组合器34,…的输入端相连接。这里,通过光放大器35将其提供给波长选择开关36,并且与其他WDM插入信号进行组合。该波长选择开关36又用于滤出不希望的噪声频谱。是需要多个单个放大器35,…,还是在信号组合之后只有位于波长选择开关、波长阻挡器之前的共同的光放大器就足够了,取决于光交叉连接器的大小和它的几何尺寸。该波长选择开关可以通过根据图2所示的可控滤波器、波长阻挡器代替。
根据现有的元件,也可以将分光器和波长选择开关或者组合器和波长选择开关进行组合。
图5示出分插装置的分出支路的部分简化的实施方案。这里,具有连接有波长阻挡器(WB)38和39的多个输出端的分光器40作为波长路由元件工作,该波长路由元件允许分出通过放大器101和分光器121引导的几个WDM分出信号。在分光器121的输出端上分别连接有能够分别选择支路分出信号的滤波器。该支路分出信号又可以通过分插连续模块16被提供给电交换网络或者再生器。可以对称于分出支路或者如迄今那样实现插入支路。随后的从分光器222接收多路复用部分信号MSD2的分出支路在分光器41中将该多路复用部分信号分成三个部分信号,通过波长阻挡器从所述三个部分信号中选择其他WDM分出信号。如在第一分插路径中所述的那样,路由两个WDM分出信号,而如图4所说明的那样将第三WDM分出信号提供给另一分插装置的分出支路,并且可以与从WDM部分信号MSDM中获得的WDM分出信号WDM一起被路由。这里,任意的混合形式都是可能的。

Claims (13)

1.被提供光波长复用信号(MS1)的分插装置,其具有:直通支路(3,4,5,6),该直通支路(3,4,5,6)包含至少一个仅允许支路直通信号(λT5,λT6...)通过的可调节的波长选择元件(4,5,29,30);分出支路(9,10,11,12,14),该分出支路(9,10,11,12,14)被提供耦合输出的多路复用分出信号(MSD)并且包含用于选择支路分出信号(λD1,λD2,...)的其他波长选择元件(10,11;321,32N);以及插入支路(19,21,23,24,25,26),支路插入信号(λA1,λA2,...)通过该插入支路被耦合输入并且与被引导通过所述直通支路的支路直通信号(λT5,λT6,...)组合成要发送的多路复用信号(MS2),
其特征在于,
直通路径具有信号分流器(4),通过该信号分流器(4)将直通信号(MST)提供给其他分插装置,
所述直通路径具有信号组合器(5),通过该信号组合器(5)从其他分插装置接收直通信号(MST2)并且使其与被引导通过所述直通支路的支路直通信号(λT5,λT6,...)组合,
在所述分出支路(9,10,11,12,14)中,布置有至少一个用于预选由支路分出信号(λD1,λD2,...)组成的WDM分出信号(WD1)的可调节的波长选择元件(10,11),
引导所述支路分出信号(λD1,λD2,...)所经由的分出路由元件(12,13;121,122,131,132)被连接在所述波长选择元件(10,11)之后,
进行单个选择支路分出信号(λD1,λD2,...)的可调节的滤波元件(14,15)被连接在所述分出路由元件(12,13;121,122,131,132)之后,以及
在插入支路中布置有插入路由元件(22,23;221,222,231,232),支路插入信号(λA1,λA2,...)被引导通过所述插入支路,并且所述支路插入信号(λA1,...,λA24)被组合成一个WDM插入信号(WA1)。
2.按照权利要求1所述的分插装置,其特征在于,
只将所预选的WDM分出信号(WD=λD1,λD2,...)通过分出放大器(10)提供给所述分出路由元件(12,13;121,122,131,132)。
3.按照权利要求1或者2所述的分插装置,其特征在于,
将其他WDM信号的其他WDM分出信号提供给所述分出路由元件(13;131,132),并且
插入路由元件(22)将其他WDM插入信号提供给其他分插装置。
4.按照权利要求1或者2所述的分插装置,其特征在于,
在所述插入支路(18,20,22,...;19,21,23,24,25,26)中,分别布置有具有带通特性的可调节的滤波元件(20,21),支路插入信号(λA24)被引导通过所述滤波元件,并且
所述滤波元件(20,21)的输出端与插入路由元件(22,23)相连接。
5.按照权利要求4所述的分插装置,其特征在于,
在所述插入支路(19,21,23,24,25,26)中布置有波长选择元件(26),所述WDM插入信号(WA)被引导通过该波长选择元件。
6.按照权利要求1或者2所述的分插装置,其特征在于,
在所述分出支路和/或所述直通支路中,设置有升级分光器(9,3),通过所述升级分光器将其他多路复用分出信号(WDN,WDS)进行分流,并且在所述插入支路和/或所述直通支路中,设置有升级组合器(24,6),通过所述升级组合器能够耦合输入其他WDM插入信号(WAN,λAS)。
7.按照权利要求6所述的分插装置,其特征在于,
在扩展时将另一波长选择元件(30)连接在所述组合器(6,24)之一的前面,通过所述另一波长选择元件插入其他WDM插入信号(WAN,WAS)。
8.按照权利要求1或者2所述的分插装置,其特征在于,
设置有分插连续模块(16,17),通过所述分插连续模块能够连接或者分流所述支路分出信号(λD1,λD2,...),并且能够插入所述支路插入信号(λA1,λA2,...),或者
设置有分插模块,通过所述分插模块能够分流所述支路分出信号(λD1,λD2,...)并且插入所述支路插入信号(λA1,λA2,...).
9.按照权利要求8所述的分插装置,其特征在于,
通过所述分插连续模块(16,17)或者所述分插模块连接再生器或者波长转换器。
10.用于光信号的交叉连接器,其特征在于,
所述交叉连接器由按照权利要求1所述的多个分插装置(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26)构成。
11.用于利用光交叉连接器(PXC)和电交叉连接器(EXC)连接光信号和电信号的交叉连接装置,其特征在于,所述光交叉连接器(PXC)包含按照权利要求1所述的多个分插装置(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26)。
12.按照权利要求10或者11所述的交叉连接装置,其特征在于,
在分插装置的分出支路(31,321,121,122,14,16)中,布置有第一预选元件(31,321,...,32N),将第一多路复用分出信号(MSD1)提供给所述第一预选元件的输入端,并且在其输出端上给出包含所预选的支路分出信号(λ1,λ2,...)的WDM分出信号(WD1,WD2),
光放大器(101,131)分别被连接在所述预选元件(31,321,...,32N)的输出端上,
分出路由元件(121,122,...,131,132)的输入端分别通过所述放大器(101,131)与其他分插装置的预选元件(33,37)的输出端相连接,
其中分出路由元件(121,122,...,131,132)具有多个1:Sd分光器(121,...,131)和多个连接在所述多个1:Sd分光器的输出端上的光M:1开关(122,...,132),并且至少由另一波长复用信号(MSM)提供另一WDM分出信号(WDM),
可调整的滤波器(14)分别被连接在所述光M:1开关(122,132)的输出端上,用于分别选择支路分出信号(λD1,λD2,...),
通过分插连续模块(34)连接所选出的支路分出信号(λD1),或者将其引导到电交叉连接器(EXC)上,
在所述插入支路中,将支路插入信号(λA1)提供给1:M开关(221),以及
多个1:M开关(221)的输出端与组合器(222,232,34)的输入端相连接,所述组合器将所述支路插入信号(λA1)组合成一个WDM插入信号(WA1)。
13.按照权利要求10或者11所述的交叉连接装置,其特征在于,
在分出支路中,将第一多路复用分出信号(MSD1)提供给预选元件(37,38,39),所述预选元件将所述多路复用分出信号(MSD1)分成多个不同的包含支路分出信号(λD1,λD2;λ3D,λD4,...)的WDM分出信号(WD1,WD2),
放大器(101,102)被连接在所述预选元件(37,38,39)的输出端上,
分光器(122)作为路由元件分别被连接在所述放大器(101,102)的输出端上,以及
用于单个选择支路分出信号(λD1)的可调整的滤波器(14)被连接在所述分光器(122)的输出端上,所述可调整的滤波器的输出端分别与所述分插连续模块(16)之一相连接。
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