CN1901412A - 用于运行交换光网络的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于运行交换光网络，特别是自动交换光网络(即ASON)的方法，其中所述方法从多个候选通路中分配一个透明物理通路给光数据信号，其特征在于所述方法考虑了每个候选通路上的偏振模色散(即PMD)，其中考虑所述PMD对波长(λ)的依赖性，分别针对每个波长信道确定候选通路的PMD。所述方法能够以较高的数据传输可靠性和提高的数据传输容量来运行所述ASON，以及开发网络资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行交换光网络，特别是自动交换光网络(即ASON)的方法，其中所述方法从多个候选通路中分配一个透明物理通路给光数据信号。
在WO 03/079596中描述了这样一种方法。
背景技术
为了在长距离上传输并路由高容量的数据，使用了光网络。这些光网络通常包括众多的节点和光纤，其中每个节点通常通过所述光纤连接到几个其他节点。当要从第一节点向第二节点传输光数据信号时，通常存在多个可用的物理通路。一个物理通路由所用的节点和光纤及其顺序，以及光数据信号的波长λ的范围(也称为“信道”)来表征。现代光网络是可交换的，以适应用于连接的新请求或者在网络的部分出现故障的情况下重新路由业务量。交换意味着在考虑各种限制的情况下将光数据信号分配给物理通路：不仅要考虑诸如网络上的业务量、服务质量之类的某些限制、而且要考虑诸如传输光纤的色散之类的物理(传输)层中的限制。
物理层中的另一个重要限制是偏振模色散(即PMD)。当物理通路上信号波长处的实际PMD值超过临界水平时，信号发生严重的畸变，并且因此丢失了该物理通路上传输的数据。通过所谓的控制平面执行分配。如果一个物理通路的PMD估计的统计均值超过临界水平，则发生强畸变的可能性太高(经常是10-5)，从而不将光数据信号分配给该物理通路。
在现有技术情形中，例如在WO 03/079596中，控制平面对运行在相同光纤上的所有波长信道共同地估计PMD，并且通常通过PMD的一阶效应(即差分群延时(即DGD))的统计均值来描述PMD。更为具体地，对于光网络中的一根光纤，通过将网络运行之前透明通路中的所有光纤的平均DGD的均方根相加来确定平均DGD值(通常称为平均PMD)。将同一DGD值用于所有的波长信道。对于包括多根光纤的物理通路，基于麦克斯韦尔(Maxwellian)PMD统计来估计故障(outage)。
然而，该传统的方法相当不精确。具有足够低故障的物理通路被阻止，并且另一方面，被释放用于使用的物理通路却具有太高的故障。当出于传输可靠性的原因增加为PMD分配的余量时，浪费了网络容量。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种用于运行交换光数据网络的方法，该方法在提高数据传输容量方面具有较高的可用性。
根据本发明，通过如在开始处提到的方法实现了该目的，该方法的特征在于该方法考虑了每个候选通路上的偏振模色散(即PMD)，其中考虑PMD对波长(λ)的依赖性，分别针对每个波长信道确定候选通路的PMD。通过考虑PMD的波长依赖性，对具有特定信道的物理通路的故障估计变得更加精确和可靠。与传统的处理相比，发生错误估计的可能性小得多。不必要阻止却被阻止的物理通路少得多，而且错误地被释放用于使用的物理通路少得多。因此，光网络变得更加有效。
在所述方法的优选变型中，用候选通路上的差分群延时(即DGD)来近似每个候选通路上的PMD。这简化了PMD的估计。DGD是PMD的一阶分数。
本发明方法的一个有利变型的特征在于：每个候选通路包括一个或多个段，特别地包括其DGD统计(其极大地与系统故障统计相关)以系统相关的低概率(即，大约10-5)严重偏离麦克斯韦尔统计的多个段，并且还特别地包括少于50个段；并且用基于候选通路各段特性的计算来确定候选通路的PMD。当光信号沿着物理通路传播时，其通过诸如多根光纤之类的多个段，并且多个段通过诸如透明的交叉连接、透明的开关、透明的光分插复用器(OADM)之类的接头连接，或只通过不具有路由功能的光放大器连接。通常至少段的光传输特性(即主要是段的PMD以及仅接头的偏振传输函数)的时域变化远小于接头的光传输特性的时域变化。于是，在较少分段的情况下，考虑这些较少的段的估计就足以以这样一种方式估计物理通路的实质特性，即可以以较低的PMD余量来运行网络，并且因此更好地开发网络资源。这意味着：PMD估计更加精确，特别是与使用麦克斯韦尔统计这样的无限分段模型的传统过程相比，更是如此。如有必要，也可以考虑包括在候选通路中并且连接各段的一个或多个接头，并且于是通过也基于候选通路中的接头特性的计算来确定候选通路上的PMD。
这种变型的非常优选的进一步发展的特征在于：对候选通路的每一段，分别针对每个波长信道考虑其波长λ，计算或估计该段的链路DGD；并且，对候选通路，使用候选通路的各段的链路DGD(λ)计算由偏振模色散引起的故障；其中该方法将每个候选通路模拟为光双折射光单元(即OBOE)段，以及各段之间的偏振控制器接头。当对每一段均使用与波长相关的链路DGD时，对整个物理通路的故障估计变得更加精确。故障与超过通路DGD的特定的较高值的概率相关联。典型值可以是在10-5量级，其对应于通常要求的99.999％的网元可用性。
还可以进一步开发本发明的另外的发展，使得假设OBOE仅在几个月的时间范围上才实质性地改变其链路DGD(λ)，并且假设偏振控制器在几个小时或更短的时间里会实质性地改变其转换特性。OBOE的实际等价物通常是埋在地里的光纤，因此只有很少的温度变化会影响这些光纤。接头连接两个或多个段。实际等价物可以是光交叉连接、路由器、放大器等。其通常位于地面上，并且容易受温度变化、机械振动等的影响，在几个小时中就会变化。这些假设非常精确地反映了真实的网络特性。
还可以进一步开发本发明的另外的发展，使得为了计算一段的链路DGD(λ)，确定所监视的总通路的至少一个总通路DGD(λ)，其中所监视的总通路包括所述段。换言之，在总通路DGD(λ)的一个或多个测量值的帮助下确定一段的链路DGD(λ)。总通路是包括开始于传输接口发射机并且结束于性能监视器的一个或多个段的通路，所述性能监视器测量所述通路的DGD(λ)。根据至少一个总通路的DGD表现，可以推断出作为该通路的部分的单个段的表现如何。可利用的总通路测量值越多，则关于该段的链路DGD(λ)的结论将越可靠。
在本发明方法的这个最后变型的进一步发展中，在网络的常规运行期间通过所要传输的数据信号来确定总通路的DGD(λ)。于是，可以扩大并且/或者更新DGD数据，而不会由于测试信号而使得光网络阻塞或拥挤。然而，作为替代，或者如果可用的数据太少，则根据本发明可以使用测试数据。
本发明方法的另一个优选变型的特征在于：为了给光数据信号分配所述透明通路，考虑了网络上的业务量以及/或者所述网络上的色散以及/或者所述光数据信号的服务质量。这优化了光网络中的数据流，特别是关于网络用户的连接请求。
处于本发明范围内的还有一种交换光网络，特别是一种自动交换光数据网络(ASON)，所述光网络的特征在于其适合执行如上所述的发明方法。该光网络具有提高的数据传输容量。
在本发明的交换光网络的一个非常优选的实施例中，其包括用于在网络中确定所监视的总通路的总通路DGD(λ)的性能监视器。性能监视器通常安装于传输接口接收机处，但是更多的性能监视器也可以分布在整个网络上。性能监视器提供必要的数据用于确定总通路DGD(λ)，并且最终用于确定各段的链路DGD(λ)和/或接头的传输特性。
在该变型的一个优选的进一步发展中，性能监视器包括波长扫描偏振计和/或光PMD补偿器和/或电子均衡器，特别是Viterbi(维特比)均衡器。已经发现该设备特别地有用，原因是可以在适度的附加努力下将均衡器或者补偿器扩展为具有监视功能。
本发明的交换光数据网络的有利实施例的特征在于：至少部分的网络包括大部分或者完全埋在地里的光纤。于是，特别容易估计各段的链路DGD(λ)。
在另一个有利的实施例中，交换光数据网络具有至少10Gbit/s(特别是40Gbit/s)的数据传输速率。于是，数据传输容量的增益特别引人注意。
根据说明和附图可以取得更多的优点。上文和下文提到的特征可以依照本发明单独地使用或者以任意的组合方式共同使用。不应该将提及的实施例理解为穷尽的枚举，而应该理解为其具有用于说明本发明的示例特性。
附图说明
附图中示出了本发明：
图1示意性地示出了根据本发明的自动交换光网络；
图2示出了根据本发明的真实交换光网络中的段和接头的例子；
图3a示出了绘制出通过麦克斯韦尔统计和较少分段理论统计对典型物理通路计算出的DGD值的发生频率的示图，其中麦克斯韦尔理论对故障概率的估计过高；
图3b示出了绘制出通过麦克斯韦尔统计和较少分段理论统计对典型物理通路计算出的DGD值的发生频率的示图，其中麦克斯韦尔理论对故障概率的估计过低。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的交换光网络。其包括传输接口发射机1，从该传输接口发射机将光信号发送进网络。在传输接口接收机2处，探测并分析光信号。该网络可以包括另外的传输接口发射机和传输接口接收机，为了阅读者的方便其未在图1中示出。该网络包括众多的光纤部分或段3，其通过诸如光交叉连接这类的接头4连接。
光信号可以经由大量的段3和接头4的组合在光网络上传输，并且光信号可以在不同的波长信道上进行发送。用于待传输的光信号的段3、接头4和波长信道的组合描述了用于所述光信号的物理通路，并且将光信号导向其目的地的每个可能组合描述了候选通路。
然而，并非所有的候选通路都同等地适用于数据传输。在某些候选通路上，PMD可能太强，因此感应出的信号畸变太高，并且因此在探测后信号的误比特率同样变得高得不可接受。控制平面5的功能就是将透明的物理通路分配给将在光网络上传输的光信号。为了该目的，正如用箭头6示例性地指示的一样，控制平面5可以交换接头4。控制平面还可以选择用于光信号的波长λ，即波长信道。
根据本发明，为了为光信号确定透明的物理通路，控制平面5操作如下：
首先，控制平面5从性能监视器7收集信息。用点线箭头8指示了从性能监视器7到控制平面5的数据流。在整个光网络上安装性能监视器7，并且特别在传输接口接收机2处安装性能监视器7。性能监视器7确定总通路的DGD，特别是在传输接口接收机2处接收的光信号的物理通路的DGD。但是，如果性能监视器位于沿着物理通路在传输接口接收机之前至少一段的位置处，则该性能监视器还可以确定从传输接口发射机一直到该性能监视器所处光网络中位置处的信号的DGD。根据波长λ确定该DGD值。接收到的光信号可以是测试信号，或者优选地可以是用于数据传输的常规信号。
第二，基于所收集的信息，计算出或者估计出用于光网络的各段3的各自的链路DGD值。根据波长λ确定这些链路DGD。换言之，针对光网络的每个段3，确定在每个波长信道处的DGD表现。如果需要，同样根据λ，还可以确定接头4的偏振传输特性。
第三，在考虑候选通路中包含的段3的链路DGD(λ)的情况下，计算候选通路的故障。如果需要，还可以考虑候选通路中包含的接头4的偏振传输特性。排除具有太高故障概率的候选通路。
第四，控制平面5将候选通路之一分配给光信号。分配的候选通路必须是透明的，即在前面的第三步骤中该候选通路没被排除。当从几个透明候选通路中选择时，可以考虑数据传输的其他限制。
能够测量实际信号PMD(DGD)的光或电性能监视器(PM)7的实现形式例如：
-波长扫描偏振计，其扫描所有的信道并且确定DGD(λ)，
-光PMD补偿器，其在其控制软件中已经具有关于一个或多个信道的DGD(λ)的信息，或者
-已经用于探测、同时还提供DGD信息的电均衡器(诸如Viterbi均衡器，也称为最大似然序列探测器MLSD)，或扫描波长的专用均衡器。
在陆地光网络中，通常将光纤部分埋在地里，并且因此隔绝了环境温度的变化。因此其链路DGD随着波长变化，但是其在几个月或更长的时间跨度内是稳定的。相反，在中心局或者放大器机架中，光网络的光纤和其他相关设备暴露于环境温度的变化和机械振动。这些变化会在几个小时内甚或更快发生，并且影响DGD特性。
根据本发明，物理通路的PMD可以用较少分段理论来描述。掩埋的光纤链路或光纤段表现为与诸如保偏光纤(PMF)之类的光双折射光单元(OBOE)相似。PMF的DGD(λ)可以考虑成在几个月内是恒定的，并且因此可以按几个月的间隔(但是不必要)发布信息更新。OBOE通过偏振控制器的接头连接。其转换特性在几小时甚或几分钟内发生变化，并且关于其表现的定期更新是可取的，或者优选地通过统计方法来考虑其表现。
使用较少分段理论对光网络进行模拟，其中各段是OBOE，并且由各段连接的接头是偏振控制器。与光网络的复杂度(即光纤链路和光纤连接的数目)相对应，所需的分段数目较小。为了计算或估计总通路DGD(λ)和/或链路DGD(λ)，使用仅来自最近几小时或者甚至仅最后几分钟的数据定期地更新接头的PMD表现就足够了，或者有可能避免对接头的PMD表现进行更新，并且按每个可能值具有相等的概率来考虑其偏振转换函数。OBOE的PMD表现数据只需要每几个星期或者甚至每几个月进行一次更新。作为替代，可以更频繁地进行更新，但是在这些时间跨度内，可以将依赖波长的DGD(或其他高阶PMD参数)或者同样从这些测量值中提取的统计值(例如每个波长的均值)看作常数。
本发明方法能够以较高的数据传输可靠性和提高的数据传输容量来运行ASON，以及开发网络资源。
图2作为一个例子示意性地示出了在真实物理通路上的光信号的路由。光信号开始于第一中心局21，在中心局21中可能通过传输接口发射机已经将光信号引入到光网络。接着，光信号沿着第一掩埋光纤链路22、第二中心局23、第二掩埋光纤链路24、第三中心局25以及第三掩埋光纤链路26进行传播。最后，光信号到达第四中心局27，在第四中心局27中可以由传输接口接收机探测该光信号。该路由上的PMD表现可以用对应于光纤段22、24、26的3段OBOE以及连接和终止各段的偏振控制器的4个接头进行模拟，其中所述偏振控制器对应于中心局21、23、25、27。箭头28指示了各个段，作为隔绝了诸如季节变化之类的环境温度变化的结果，这些段的DGD发生变化的时间跨度在几个月的量级上。箭头29指示了接头，由于其暴露于环境温度变化以及/或者机械振动，这些接头的偏振转换特性发生变化的时间跨度在几个小时的量级上。
使用该较少分段模拟，当计算候选通路的表现时，DGD统计和因此的故障统计与使用麦克斯韦尔(Maxwellian)DGD分布模型的传统统计不相同。对于某些波长，可能不会达到高DGD值，而对于其他的波长，很可能是高DGD值，尽管传统理论预测并非如此。
图3a、3b以一个例子示出了这种情况。图3a示出了根据用本发明的较少分段理论计算的第一波长λ1的DGD值的直方图。相对于以1的分数为单位的DGD值的出现频率，绘制了以皮秒为单位的DGD值。为了比较，虚线指示根据传统理论(即麦克斯韦尔统计)的发生频率值。由括号31指示的高于16皮秒的DGD是无法接受的。当等于或大于16皮秒的DGD的累计概率高于临界水平时，则应该阻止该物理通路(该信道)。在图3a的例子中，虚曲线在括号31的值处位于直方柱的上限的上方。这意味着传统统计对故障概率估计过高。因此，当应用传统理论时，可能将本不必阻止的λ1阻止了，而当应用本发明的较少分段理论时不是这种情况。
在图3b中，在较低的波长λ2处，情况不一样。在由括号32指示的不可接受的DGD值范围中，直方柱的上限在传统统计(即Maxwellian理论)的虚曲线的上方。这意味着传统统计在该情况中对故障估计过低。因此，当应用传统理论时，可能将λ2释放用于使用，尽管数据丢失的可能性很高。相反，本发明的较少分段理论以较好的精确性预测较高的故障概率。
由于传统理论的不精确，必须在传统理论中增加安全余量。为了确保没有或者仅有少数不透明的物理通路被释放用于使用，必须已经阻止具有中等故障概率的候选通路。这意味着在传统理论中将阻止大量的本不需要阻止的物理通路和信道。相反，较少分段理论更加精确，并且只需要阻止较少的物理通路和信道。这提高了本发明的交换光网络的数据传输容量。
Claims (9)
1.一种用于运行交换光网络，特别是自动交换光网络的方法，以下将自动交换光网络称为ASON，其中所述方法从多个候选通路中分配一个透明物理通路给光数据信号，其中所述方法考虑了每个候选通路上的偏振模色散，以下称PMD，其中在分配透明物理通路之前，考虑所述PMD对波长λ的依赖性，分别针对每个波长信道确定候选通路的PMD，其中每个候选通路包括一个或多个段(3)，并且通过基于候选通路各段(3)的特性的计算来确定候选通路的PMD，
所述方法的特征在于：
对候选通路的每一段(3)，分别针对每个波长信道考虑其波长λ，计算或估计所述段(3)的链路DGD；
为了计算段(3)的随波长λ变化的链路DGD，确定所监视的总通路的至少一个随波长λ变化的总通路DGD，其中所监视的总通路包括所述段(3)；
测量几个总通路；并且
对每个候选通路，使用所述候选通路的所述段(3)的随波长λ变化的链路DGD计算由偏振模色散引起的故障，
其中所述方法将每个候选通路模拟为以下称为OBOE的光双折射光单元的段(3)，以及各段之间的偏振控制器接头(4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用候选通路上的差分群延时，以下称DGD，来近似每个候选通路上的PMD。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于每个候选通路包括少于50个段。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述OBOE仅在几个月的时间范围上才实质性地改变其随波长λ变化的链路DGD，并且偏振控制器在几个小时或更短的时间里会实质性地改变其转换特性。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述随波长λ变化的总通路DGD是在所述网络的常规运行期间通过所要传输的数据信号来确定的。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于为了给光数据信号分配所述透明通路，考虑了所述网络上的业务量以及/或者所述网络上的色散以及/或者所述光数据信号的服务质量。
7.一种交换光网络，特别是自动交换光数据网络，其特征在于其适合用于执行根据权利要求1所述的方法。
8.根据权利要求7所述的交换光网络，其特征在于其包括性能监视器(7)，所述性能监视器(7)用于在所述网络中确定所监视的总通路的随波长λ变化的总通路DGD。
9.根据权利要求8所述的交换光网络，其特征在于性能监视器(7)既安装于传输接口接收机(2)上，又安装于传输接口接收机(2)之前的至少一个段上。
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