CN1951051A

CN1951051A - Wdm系统和方法

Info

Publication number: CN1951051A
Application number: CNA2005800139494A
Authority: CN
Inventors: 约瑟夫·克里斯托弗·科菲
Original assignee: ADC Telecommunications Inc
Current assignee: Commscope Connectivity LLC
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2007-04-18
Also published as: WO2005086401A1; JP2007526720A; AU2005219933A1; CA2558228C; ZA200608113B; AU2005219933B2; US7646981B2; EP1723740A1; US20050191056A1; CA2558228A1; US20100111535A1; JP4746030B2; US8000603B2

Abstract

一种WDM光系统，包括第一和第二WDM，并在其间包括光链路。每个WDM包括用于将复用器和解复用器电路链接到多个模块化元件的电路。模块化元件包括，第一组模块，用于在原协议介质信号与公共格式信号之间的转换；和第二组模块，用于在公共格式信号以及与复用器和解复用器进行通信的各个波长的光信号之间进行转换。在近端与远端WDM之间设置有双路径发送和接收光链路。

Description

WDM系统和方法

技术领域

本发明涉及波分复用光网络。

背景技术

本领域技术人员熟知，波分复用(WDM)光网络是将多个波长的光间隔分布，以使得每个波长的光与各个其他波长的光间隔开。具有不同波长的多个信号可组合在一起以在单个光纤光缆上传输。对于光传输系统，例如在具有大通信量需求的骨干网络中，已经发现，通过减小多个信号通道的光频率间距以增大复用度，可进一步增大容量。具有更高复用度的WDM处理称为密集波分复用(DWDM)。此外，已知在不具有大通信量需求的光传输系统中，通过增大多个信号通道的光频率间距能够降低复用度。这对于降低系统部件成本是有效的。具有更低复用度的WDM处理称为稀疏波分复用(CWDM)。在CWDM系统中，可使用经济价廉的光部件。

在WDM系统，特别是在CWDM系统中，可能处理各种不同的介质信号，包括同轴、双绞线对(屏蔽和无屏蔽)和光信号。利用包括CWDM的WDM对这些信号进行处理，以便在光纤网络上进行传输。对于光缆上具有多模信号的情形，可使用WDM对信号进行处理，以便在复用单线缆系统(包括单模光纤)上进行传输。

需要一种与WDM相关联的转换电路，用于将原(native)协议介质信号(同轴、双绞线对、多模光纤信号)转换成适于在单光纤光缆上多通道传输的信号。此外还需要对这样的系统部件进行模块化处理。特别是，需要对系统部件进行模块化处理，以解决在最初建立，以及随时修改和维修期间可能出现的问题。

发明内容

本发明关注于WDM光系统和方法，所述WDM光系统包括第一和第二WDM，并在其间包括光链路。优选是，光链路包括发送信号路径和接收信号路径。每个WDM包括用于将复用器和解复用器链接到多个模块化元件的电路。所述模块化元件包括，第一组模块，用于在原协议介质信号与公共格式信号之间进行转换；和第二组模块，用于在公共格式信号和分立的各个波长的光信号之间进行转换，以与复用器以及解复用器进行通信。

在一个优选实施例中，WDM机箱包括背板，该背板包括输入电源端口、控制信号端口，和用于与光电转换模块或卡通过接口连接的多个光接口端口。每个光接口端口包括电源端口、控制信号端口，和至少一个光端口。每个光电卡包括背板接口部分，用于与背板的光接口端口的电源端口、控制信号端口和至少一个光端口相配。光电卡包括光电转换电路，用于在公共格式信号与光信号之间进行转换。每个光电卡包括电接口端口，该电接口端口包括电源端口、控制信号端口，和至少一个电端口。电接口端口与电到电转换模块或卡通过接口连接。每个电到电卡(electrical to electrical card)包括电到电转换电路，用于在原协议介质信号与公共格式信号之间进行转换。每个电到电卡包括介质接口端口，该介质接口端口包括至少一个主信号端口。

WDM机箱包括光信号分离器，用于对复用的输出和多个输入光信号进行分离或组合。分离器在光系统的近端和远端之间提供双路径保护。

附图说明

图1表示WDM光系统的第一优选实施例的示意图；

图2表示WDM光系统的第二优选实施例的示意图；

图3表示WDM机箱的示意图；

图4表示对于图3所示WDM机箱的某些方面的更详细的示意图；

图5表示包括模块卡的WDM机箱的一个实施例的更详细的透视图；以及

图6表示对于WDM机箱针对于图4所示设置的可选设置。

具体实施方式

现在参照图1，图1显示出WDM系统10的第一实施例。通过在单个光路径上的复用/解复用光链路30，将多个原光或铜介质通道20链接到多个原光或铜介质通道40。近端各个通道22(在该实施例中，表示为16个不同的通道，22₁至22₁₆)通过光路径36、38与远端通道42(表示为通道42₁至42₁₆)进行通信。如图所示，路径36，38定义了发送和接收信号路径。近端和远端WDM32、34用于对光信号进行复用/解复用。如后面将要描述的，WDM32、34包括在组装期间使用的以及可在日后进一步系统改进或维修时使用的模块化元件。

现参照图2，图2显示出改进的WDM系统12，包括具有双路径保护的复用/解复用光链路50。WDM 52，54包括为WDM 52，54之间的通信创建双路径的分离与组合功能。对于一个路径被损坏的情形，例如，当在地下敷设时不经意间切断了一个路径时，该双路径就非常有益。一般而言，WDM52，54类似于WDM32，34，只不过WDM32，34不包括任何分离功能。

现在参照图3，WDM52包括用于在通道22上的原协议介质信号与路径56，57，58，59上的组合复用光信号之间进行转换的电路。WDM52包括复用/解复用电路60，下面称为mux/demux电路60。mux/demux电路60将多个分立通道的光信号复用成用于传输到远端设备的一个信号。mux/demux电路60还将从远端设备接收的一个信号解复用成多个分立通道的光信号。WDM52包括与mux/demux电路60接口连接的光电转换电路90。WDM52还包括与光电转换电路90通过接口连接的电到电转换电路100。转换电路90，100在原协议介质电路与通过mux/demux电路60发送的光信号之间进行转换。WDM54包括类似性能，使得能够进行双向通信。

在优选实施例中，电到电转换电路100以可移除方式与mux/demux电路60连接。此外，在优选实施例中，光电转换电路90以可移除方式与mux/demux电路60连接。此外，优选是，光电转换电路90以可移除方式与电到电转换电路100连接。期望是，mux/demux电路60可对多种不同的协议介质信号进行处理。对于在电到电转换电路100与光电转换电路90，以及在光电转换电路90与mux/demux电路60之间的通信，可选择合适的转换电路。

在WDM 52的部件之间以可移除方式连接的一个结果是，可通过数量精简的部件处理多种原协议介质信号。特别是，可为预期用于WDM 52的原协议介质信号选择电到电转换电路100。原协议介质信号可被转换成公共格式信号，例如，NRZI数字格式。与光电转换电路90相关联的光收发器使用NRZI格式信号对与各个通道相关联的激光器进行调制。与光电转换电路90相关联的每个激光器工作在不同的波长。与光电转换电路90相关联的接收器从mux/demux电路60接收光信号，并生成NRZI格式输出信号，该信号被发送到电到电转换电路100。

通过将光电转换电路90与电到电转换电路100分离，可按照需要采用不同等级(即，数据速率、发射功率和波长)的光设备。因此，在低端应用中，如DS3，OC3，10/100Mb/s以太网，可使用成本更低的部件。

mux/demux电路60包括电源输入端口62，用于为背板64提供电能。背板64可由包括用于将电能从输入电源62连接到每个O/E转换器卡92的合适电路路径的电路板构成。背板64包括用于每个O/E转换器卡92的光耦合器或接口66，68(例如，适配器)。光接口66，68通过光信号路径70，72与包括复用器76或解复用器78的复用器元件74通信。从复用器76和解复用器78，在分离器电路82处提供1∶2分离器84，86，用于创建双光路径。光路径77，79将复用器76和解复用器78链接到各自的分离器84，86。优选是，光路径36，38，56，57，58，59为单模光路径。

每个O/E转换器模块或卡92包括用于连接到背板64的光接口66，68的光链路96，98(例如连接器)。电接口80用于提供从背板64到每个O/E转换器卡92的电链路，例如，用于为每个O/E转换器卡92提供所必需的任何电能。此外，电接口80可链接由背板64处理的控制信号，并将其传递到每个O/E转换器卡92。

每个E/E转换器模块或卡102包括电链路106，108，用于与每个O/E转换器卡92传递电信号，之后，该电信号被转换成用于通过mux/demux电路60传输的光信号。每个E/E转换器卡102包括用于在通道22上传递原协议介质信号的路径120，122。电链路104连接在每个E/E转换器卡102与相配的O/E转换器卡92之间，用于传递E/E转换器卡102所需的任何电能，以及用于传递要传输到E/E转换器卡102的任何控制信号。

现参照图4，将背板64显示为包括卡边缘连接器130，卡边缘连接器130与O/E转换器卡92的边缘触点(edge contact)132连接。卡边缘连接器130与边缘触点132一起形成图3的电链路80。光纤连接器134，136与背板64的光接口66，68连接，其中，按照需要，O/E转换器卡92可与背板64连接和断开。O/E转换器卡92包括电路板140，电路板140包括电路142，电路142用于将来自E/E转换器卡102的电信号转换成用于在光纤连接器134，136处传输的光信号。例如，在O/E转换器卡92上使用DFB激光器。电路板140的电路142还包括用于控制和用于为在O/E转换器卡92上进行信号转换所需的任何电能进行转换的电路路径和元件。另外，在电路板140上提供用于将边缘触点132与卡边缘连接器144连接的电路路径和元件。

在O/E转换器卡92上的卡边缘连接器144通过与E/E转换器卡102上的边缘触点148连接，从而与E/E转换器卡102链接。E/E转换器卡102包括用于连接原协议介质信号的一个或多个连接器124。E/E转换器卡102包括电路板150，电路板150包括电路152，电路152用于在连接器124与边缘触点148之间将原协议介质格式的信号转换成公共格式，例如，NRZI。在本系统中，可以预料，原协议介质信号包括同轴和双绞线对(屏蔽和无屏蔽)信号。另外，预计原协议介质信号包括光信号，例如，多模光信号。电路板150的电路152还包括用于进行电能转换的电路路径和元件，以便用于在连接器124与边缘触点148之间进行信号转换。另外，在电路板150上提供用于从背板64接收控制信号和对其进行处理的电路路径和元件。

现参照图5，显示出从机箱结构270取出两个光电转换器卡92。每个转换器卡92各工作在不同的波长。机箱结构270包括外壳280，用于容纳系统10的电路卡和部件。外壳280包括开口前端282和用于引导电路卡的内部导轨284。背板64与机箱结构270的背部286相邻。机箱结构270可被机架式安装或安装到其他系统机箱或框架。

两个光电转换器卡92都滑动进入机箱结构270的开口前端282中。每个光电转换器卡92的后端94包括边缘触点132和光纤连接器134，136，用于与垂直设置的背板64通过接口连接。在光电转换器卡92的前端95处，设置卡边缘连接器144，用于与以平行方式设置的电到电转换器卡102通过接口连接。边缘触点148被设置成与E/E转换器卡102的后端104相邻，用于与卡边缘连接器144通过接口连接。在E/E转换器卡102的前端105设置连接器124。当将O/E转换器卡92和E/E转换器卡102全都完全插入到机箱结构中270中时，连接器124与机箱结构270的前面288对齐，并与背板64相连，用于向其他系统部件(包括远端WDM 54)进行信号发送。

图5表示出用于对不同原协议格式信号进行处理的E/E转换器卡190的第二实施例。E/E转换器卡102的连接器124是同轴的，例如，用于处理同轴信号或HDTV信号。E/E转换器卡190包括用于与双绞线对电缆连接的前端口252。具体而言，将端口252构造成RJ型插孔。线路板250上的电路通过边缘触点148与端口252连接。

机箱结构270还包括CPU卡300，CPU卡300具有端口304，306，308，用于与其他系统部件连接。CPU卡300包括类似于边缘触点148的后接口(图5上未示出)，用于例如通过类似卡边缘连接器130的卡边缘连接器与背板64连接。通过背板64，CPU控制信号经由背板64从CPU卡300链接到每个O/E转换器卡92和E/E转换器卡102。CPU卡300向每个O/E转换器卡92和每个E/E转换器卡102发送命令和控制信号。此外，CPU卡300还能够与包括远端WDM54的其他系统部件通信。

图5还显示出分离器卡350，所示分离器卡350具有四个光端口352，354，356，358。光端口用于提供向包括远端WDM54在内的其他系统部件的双路径光信号发送。分离器卡350的后部包括与上述电路路径56，57，58，59的光连接。

现在参照图6，显示出用于WDM452的可选设置。如同上述对于WDM52那样，提供类似的背板464，背板464包括卡边缘连接器530和光端口66，68。提供类似的mux/demux电路60，用来对用于发送到远端设备的光信号进行复用/解复用。与WDM452的一个不同之处在于，输入和输出原协议信号通过背板464，而不是与WDM452的前部邻接。E/E转换器卡502接收输入信号，并在原路径560，562处提供原协议格式的输出信号。末端定义出连接器564，566，且与诸如75欧姆同轴电缆之类的电缆连接。最接近端568，570定义出与E/E转换器卡502的同轴连接器572，574相配的接口结构。转换器卡502还通过设置在卡边缘连接器530中容纳的边缘触点532与背板464进行通信。在E/E转换器卡502上进行信号转换所需的任何电能通过边缘触点532来提供。此外，还可通过边缘触点532对所有控制信号进行处理。E/E转换器卡502包括电路550，用于将原协议介质信号转换成公共信号格式，例如，NRZI格式。此外，电路550包括在边缘触点532与O/E转换器卡492之间的任何必需的链路，例如用于供电或控制。E/E转换器卡502包括边缘触点548，用于与O/E转换器卡492的卡边缘连接器544通过接口连接。O/E转换器卡492包括转换电路498，用于在公共格式信号与光信号之间进行转换，以便进行与mux/demux电路60的通信。光纤连接器534，536与光接口66，68通过接口连接，以便与mux/demux电路60进行光连接。

E/E转换器卡502包括访问电路580，用于对原协议介质信号进行测试或临时接入(patch)访问。这样的测试访问可包括分离器功能，其中，抽出一部分信号，例如用于监测。在临时接入访问的情形中，可包括有开关，例如切换插孔，用于从电路路径彻底去除连接器572，574。以此方式，可有选择性地使去往或来自卡502的信号到达第二位置，而并非通过背板464。

电接口80优选包括识别特征，其将用于识别在O/E转换器卡92上的代码，以便对每个接口80仅接受合适波长的输出。例如，可将位位置(bit position)硬连线至卡边缘连接电路。以此方式，仅能够插入和使用具有对于整个系统而言所需波长的所需O/E转换器卡92。可采用CPU卡300运行每个卡92的查询。通过这样的系统，不会将处在错误波长的卡92插入到背板64中以及由此导致系统通信故障。

优选是，电源输入端口62为Telco电源，O/E转换器卡92或E/E转换器卡102所需的任何不同的电源均可通过在每个卡上的分立电源转换器而得到。

尽管将WDM52显示为包括16个信号通道(16个波长)，通过合适选择的转换电路和mux/demux电路可处理更多或更少的通道。在一个优选实施方式中，可提供18个通道的系统，其中，至少保留一个通道用于与本地和远端CPU的互联以便进行管理和控制。在优选实施例中，可考虑WDM52，54为CWDM。在每个激光器之间的光间隔为20nm。通过合适的O/E卡92，可实现具有2，4，8，20和48+个通道的系统。

通过在WDM mux/demux电路60的输出上使用1∶2分离器来实现路径保护。1∶2分离器通常会使每个输出光纤上的功率等级降低50％。优选是，与O/E转换器卡相关联的每个激光器都具有足够高的光出射功率，可使得该系统使用分离器而不是光开关来进行路径保护。这对短行程应用方面具有特殊用途。

通过以上的系统，使用合适选择的E/E转换器卡102能够支持各种原协议介质信号格式。此外，还可支持光输入，其中，由E/E转换器卡102将光信号转换成电信号，例如，采用公共格式信号的电信号，且此后在O/E转换器卡92中将该信号转换回适当的光信号，以便与mux/demux电路60进行通信。通过将O/E卡与E/E卡之间的转换功能分离，缩减了组装给定机箱所需的线路卡数量。

当系统增大，可随着时间的推移而添加E/E转换器卡102与O/E转换器卡92。可销售部分组装的机箱结构270，由此当系统需增大时，可添加附加卡。另外，通过仅更换其中一个O/E转换器卡92或E/E转换器卡102(这取决于升级元件)，可简单地进行升级。在现场更换的情形中，仅需去除和更换需要更换的元件。模块化O/E转换卡允许对于较低要求的应用(即，小于155Mb/s)使用更低成本的光器件。

系统10，12是与协议无关的。E/E转换器卡102是根据给定的原协议而被选定的。O/E转换器卡92设置有所需的激光器和光学性能。在制造期间和日后的维护与维修期间，这样的系统是有益的。

尽管优选系统包括发送和接收路径，其他系统可以在每个各自的近端和远端WDM 52，54上仅需要发送或接收路径。例如，一路视频在各端无需同时具有发送和接收功能。在该系统中，可去除相应的复用器和解复用器部件，以进一步节省成本。

以上具体实施方式、示例和数据提供对本发明结构的制造和使用的完全描述。由于在不偏离本发明精神和范围的条件下本发明可以具有多种实施方式，本发明在于其后面所附的权利要求。

Claims

1、一种WDM光系统，包括：

第一和第二WDM；

光链路，用于为每个WDM发送和接收信号；

每个WDM包括电路，该电路包括复用器和解复用器；

每个WDM包括多个独立的光电转换器，每个光电转换器在独立的波长处以可移除方式与所述电路相配；

每个WDM包括多个独立的电到电转换器，每个电到电转换器与所述光电转换器中之一相配，每个电到电转换器包括输入和输出信号位置。

2、根据权利要求1的WDM光系统，还包括分离器电路，其中，所述光链路包括双光链路，其中提供两个发送和两个接收信号路径。

3、根据权利要求1的WDM光系统，其中，所述电路包括背板，该背板包括两个光端口，用于与所述独立的光电转换器以可移除方式连接。

4、根据权利要求1的WDM光系统，其中，所述电到电转换器将同轴信号转换成公共格式电信号。

5、根据权利要求1的WDM光系统，其中，所述电到电转换器将双绞线对信号转换成公共格式电信号。

6、根据权利要求1的WDM光系统，其中，所述电到电转换器将光信号转换成公共格式电信号。

7、一种WDM机箱，包括：

背板，包括输入电源端口、控制信号端口，和用于与光电转换卡通过接口连接的多个光接口端口，每个光接口端口包括电源端口、控制信号端口，和至少一个光端口；

多个光电卡，每个光电卡包括用于与所述光接口端口相配的背板接口部分，包括电源端口、控制信号端口和至少一个光端口，每个光电卡包括光电转换电路，用于在公共格式信号与光信号之间进行转换，每个光电卡包括电接口端口，该电接口端口包括电源端口、控制信号端口，和至少一个电端口；

多个电到电卡，每个电到电卡包括后部接口部分，用于与所述电接口端口相配，且包括电源端口、控制信号端口，和至少一个电端口；每个电到电卡包括电到电转换电路，用于在原协议介质信号与公共格式信号之间进行转换，每个电到电卡包括介质接口端口，该介质接口端口包括至少一个主信号端口。

8、根据权利要求7的WDM机箱，其中，所述至少一个主信号端口为同轴端口。

9、根据权利要求7的WDM机箱，其中，所述至少一个主信号端口为双绞线对端口。

10、根据权利要求7的WDM机箱，其中，所述至少一个主信号端口为光端口。

11、根据权利要求7的WDM机箱，其中，所述背板定义出第一平面，且每个所述光电卡各定义出横切所述第一平面的第二平面。

12、根据权利要求11的WDM机箱，其中，所述电到电卡各定义出平行于所述第二平面的第三平面。

13、根据权利要求12的WDM机箱，还包括机箱外壳，其中，所述背板定义出所述机箱外壳的后部，其中，所述光电卡和电到电卡容纳在所述机箱外壳的前方开口中。

14、一种WDM光系统，包括：

第一WDM，包括机箱和包括复用器的电路；

第二WDM，包括机箱和包括解复用器的电路；

光链路，用于发送来自第一WDM并由第二WDM接收的复用光信号；

每个WDM包括在每个机箱中容纳的多个独立的光电转换器卡，每个光电转换器卡工作在独立的波长处，并与所述电路以可移除方式相配；

每个WDM包括在每个机箱中容纳的多个独立的主信号到电转换器卡，每个主信号到电转换器卡与所述光电转换器卡之一相配，每个主信号到电转换器卡包括主信号端口。

15、根据权利要求14的WDM光系统，其中，所述主信号到转换器卡在同轴、双绞线对和光信号的其中之一与NRZI格式信号之间进行转换，其中，所述光电转换器卡在NRZI格式信号与所选波长中之一的光信号之间进行转换，以便通过所述第一和第二WDM的各自复用器和解复用器分别进行复用和解复用。

16、一种光系统管理方法，包括：

为多通道信号系统提供复用和解复用电路；

将多个光电转换器卡与所述电路相配，所选每个光电转换器卡用于在不同于所述多通道系统的其他光电转换器卡的光波长处发送和接收光信号；

将电到电转换器卡与所述光电转换器卡中所选之一相配，其中，所述电到电转换器卡发送和接收采用第一格式的原协议介质信号，以及将所述信号转换成第二电格式，其中，所述第二电格式的信号被转换成在不同于所选光电转换器卡的光波长处的光信号。

17、根据权利要求16的方法，其中，所述电到电转换器卡发送和接收同轴原协议介质信号。

18、根据权利要求16的方法，其中，所述电到电转换器卡发送和接收双绞线对原协议介质信号。

19、根据权利要求16的方法，其中，所述电到电转换器卡发送和接收光原协议介质信号。