CN214256516U - 光保护装置及信号处理系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了光保护装置及信号处理系统，涉及光通信、信息流、信号处理、数据传输领域。具体实现方案为：高速光开关，高速光开关的输入端用于与至少两路路由连接，高速光开关的输出端用于与业务端连接，以将其中一路路由的信号传输至业务端；第一光功率检测器，用于与路由连接，以检测路由的光功率；第一处理器，与第一光功率检测器连接，用于获取第一光功率检测器的检测结果，第一处理器还与高速光开关连接，用于控制高速光开关与路由的连接状态。根据本公开的技术，由于采用了高速光开关，因此提高了路由切换的速度。

Description

光保护装置及信号处理系统

技术领域

本公开涉及数据处理技术领域，尤其涉及光通信、信息流、信号处理、数据传输领域。

背景技术

在光传输网络中，当检测到路由所传输的信号的光功率出现跌落时，需要进行路由切换，以保护光传输网络能够继续进行数据传输。然而，由于路由切换的时间和信号恢复处理的时间较长，因此会对光传输网络中传输的数据造成大量的数据丢失。

实用新型内容

本公开提供了一种光保护装置及信号处理系统。

根据本公开的一方面，提供了一种光保护装置，包括：

高速光开关，高速光开关的输入端用于与至少两路路由连接，高速光开关的输出端用于与业务端连接，以将其中一路路由的信号传输至业务端；

第一光功率检测器，用于与路由连接，以检测路由的光功率；

第一处理器，与第一光功率检测器连接，用于获取第一光功率检测器的检测结果，第一处理器还与高速光开关连接，用于控制高速光开关与路由的连接状态。

根据本公开的另一方面，提供了一种信号处理系统，包括：

至少两路路由，用于传输信号；

如上述方面的光保护装置，光保护装置的高速光开关的输入端与路由连接；

业务端，与高速光开关的输出端连接。

根据本公开的技术，由于在光保护装置中采用了高速光开关，而非机械式光开关，因此切换过程无需受硬件切换的物理极限限制，可以提升路由切换的速度，降低路由切换耗费的时间，使得路由切换耗时达到μs(微秒)级别，甚至ns(纳秒)级别。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是根据本申请实施例的光保护装置的结构示意图；

图2是根据本申请另一实施例的光保护装置的结构示意图；

图3是根据本申请实施例的信号处理系统的结构示意图；

图4是根据本申请实施例的信号处理系统的结构示意图；

图5是根据本申请另一实施例的信号处理系统的结构示意图；

图6是根据本申请另一实施例的信号处理系统的结构示意图；

图7是根据本申请另一实施例的信号处理系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

根据本公开的实施例，如图1所示，本公开提供了一种光保护装置100，包括：

高速光开关1，高速光开关1的输入端11用于与至少两路路由连接，高速光开关1的输出端12用于与业务端连接，以将其中一路路由的信号传输至业务端。

第一光功率检测器2，用于与路由连接，以检测路由的光功率。

第一处理器3，与第一光功率检测器2连接，用于获取第一光功率检测器2的检测结果。第一处理器3还与高速光开关1连接，用于控制高速光开关1与各路由的连接状态。

需要说明的是，光保护装置100可以理解为光保护板卡，业务端可以理解为业务板卡。光保护装置100所对应的具体产品在此不做具体限定，只要能够实现利用高速光开关1对所连接的路由进行切换(倒换)的装置，均可以理解为光保护装置100。业务端所对应的具体产品在此不做具体限定，只要能够实现对光保护装置100发送的信号进行处理的装置，均可以理解为业务端。例如，业务端可以是移动终端、服务器、云端、计算机等。

高速光开关1可以是任意非机械式的光开关，其中，光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口的光学器件，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换。

在一个示例中，高速光开关1可以为磁光开关、电光开关或SOA(SemiconductorOptical Amplifier，半导体光放大器)光开关等。具体所选择的高速光开关1可以根据路由切换速度的需求进行调整。

高速光开关1的输入端11的数量可以根据需要进行选择和调整。在高速光开关1的输入端11的数量为多个的情况下，高速光开关1的输入端11用于与至少两路路由连接可以理解为：高速光开关1的每个输入端11可以一一对应的与一路路由连接，例如，高速光开关1具有输入端A和输入端B，路由包括路由C和路由D，则输入端A与路由C连接，输入端B与路由D连接。也即是说，每个高速光开关1的输入端11均能够实现将对应路由传输的信号发送至高速光开关1的输出端12。

第一光功率检测器2可以理解为能够实现光功率检测的任意装置。例如，光功率计、光功率仪或传感器等。第一光功率检测器2的数量可以根据需要进行选择和调整。例如，各个路由可以一一对应的连接一个第一光功率检测器2，以实现每个第一光功率检测器2对对应路由进行单独的光功率检测。又如，各个路由可以与同一个第一光功率检测器2连接，以实现通过一个第一光功率检测器2对各路路由进行光功率检测。具体的，第一光功率检测器2的检测端可以并联分支出多个支路，各支路与各路由一一对应连接，各支路依据采样顺序，依次分别采样每个路由的光功率，并按照采样顺序依次反馈至第一光功率检测器2。

第一处理器3获取第一光功率检测器2的检测结果，可以理解为第一处理器3主动从第一光功率检测器2采集路由的光功率检测结果。也可以理解为第一光功率检测器2主动向第一处理器3发送路由的光功率检测结果。

高速光开关1与各路由的连接状态可以进行切换。第一处理器3控制高速光开关1与各路由的连接状态，可以理解为第一处理器3可以控制高速光开关1具体与哪一路路由连通实现信号传输至高速光开关1的输出端12，以及与哪一路路由连接但不连通，使得路由传输的信号无法传输至高速光开关1的输出端12。也即是说，高速光开关1能够实现各路由所发送信号的选收。

传统的机械式光开关受硬件切换的物理极限限制，路由切换耗时约6ms(毫秒)，这无法满足路由快速切换的需求。本公开的技术由于采用了非机械式的高速光开关1，因此切换过程无需受硬件切换的物理极限限制，可以提升路由切换的速度，降低路由切换耗费的时间，使得路由切换耗时达到μs(微秒)级别，甚至ns(纳秒)级别。有效的缓解了路由切换过程中信号传输不稳定造成的数据丢失情况，降低了数据丢失量。

在一个示例中，磁光开关是利用法拉第磁光效应的光开关，通过外加磁场的改变，来改变磁光晶体对入射偏振光的偏振面角度，从而达到光路切换的效果。点光开关一般是利用铁电体、化合物半导体、有机物聚合等材料的电光效应或电吸收效应以及硅材料的等离子体色散效应，在电场的作用下改变材料的折射率和光的相位，再利用光的干涉或者偏振等方法使光强突变或光路转变的元器件。当太赫兹电场加载在电光晶体上时，电光晶体的折射率会改变。而线偏振光脉冲通过电光晶体后，其偏振方向会随着太赫兹电场的变化而变化。以上高速光开关的工作方式都是非机械式的路由切换，因此可以有效提升路由的切换速度和降低路由切换耗费的时间。

在一个示例中，高速光开关1的输入端11用于与至少两路路由连接，高速光开关1的输出端12用于与业务端连接，以将其中一路路由的信号传输至业务端，可以理解为：由于各路由均与高速光开关1的各输入端11一一对应连接，因此各个路由能够将信号传输至高速光开关1的输入端11。但由于高速光开关1在工作状态下仅能够与一个路由连通，因此高速光开关1只能够将一个输入端11当前所连通的一路路由的信号通过输出端12传输至业务端。

在一种实施方式中，如图1所示，光保护装置100还包括：

第二光功率检测器4，与高速光开关1的输出端12连接，用于检测高速光开关1的输出端12的光功率，第二光功率检测器4还与第一处理器3连接，以使第一处理器3获取第二光功率检测器4的检测结果。

第二光功率检测器4可以理解为能够实现光功率检测的任意装置。例如，光功率计、光功率仪或传感器等。

第一处理器3获取第二光功率检测器4的检测结果，可以理解为第一处理器3主动从第二光功率检测器4采集高速光开关1的输出端12的光功率检测结果。也可以理解为第二光功率检测器4主动向第一处理器3发送高速光开关1的输出端12的光功率检测结果。

在本公开技术中，由于在高速光开关1的输出端12设置有第二光功率检测器4，因此，第一处理器3可以通过第二光功率检测器4的检测结果确定高速光开关1当前连通的路由。

在一种实施方式中，如图2所示，光保护装置100还包括：

分光器5，分光器5的上行光接口51用于与业务端连接，分光器5的各下行光接口52用于分别与各路由连接，以将业务端发送的信号分别传输至各路由。

分光器5的具体结构可以根据需要进行选择和调整，只要能够实现将一路信号转换为多路相同信号即可。

需要说明的是，分光器5是在光保护装置100作为发送端，处于分配信号的工作模式下而使用的。即需要将业务端发送的信号通过各路由发送至其他业务端时所使用的。例如，如图4所示，当业务端20需要通过各路由10向其他业务端发送信号时，作为发送端的光保护装置100，通过分光器5的上行光接口51与业务端20连接，通过分光器5的两个下行光接口52与两个路由10一一对应连接，以实现光保护装置100将业务端20发送的信号转换为两个相同的信号并分别发送至两个路由10。

而高速光开关1是在光保护装置100作为接收端，处于光保护倒换的工作模式下而使用的。即需要将路由传输的信号发送至处于接收信号状态的业务端时所使用的。例如，如图3所示，当路由10需要向业务端20发送信号时，作为接收端的光保护装置100，通过高速光开关1的两个输入端11与两个路由10一一对应连接，通过高速光开关1的输出端12与业务端20连接，以实现光保护装置100将其中一路路由10的信号传输至业务端20。

由于信号传输通常是双向的，即有信号的发送也有信号的反馈，因此光保护装置100内可以同时包括分光器5和高速光开关1结构，两个结构的线路互不干涉。即光保护装置100可以作为接收端也可以作为发送端。

具体的，在包括第一业务端和第二业务端的情况下，第一业务端发送的信号可以通过各路由发送至光保护装置100的高速光开关1，以使高速光开关1将一路路由的信号发送至第二业务端。第二业务端发送的信号可以通过光保护装置100的分光器5发送至各路由，以使第二业务端发送的信号通过各路由传输至第一业务端。

在一种实施方式中，路由的数量为两路。在光保护装置100处于光保护倒换的工作模式的情况下，两路路由分别连接高速光开关1的一个输入端11，两路路由分别连接一个第一光功率检测器2，高速光开关1的输出端12与业务端连通。

在光保护装置100处于分配信号的工作模式的情况下，分光器5的上行光接口51与业务端连通，分光器5的各下行光接口52与各路由连通。

在一种实施方式中，第一处理器3为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)或FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)。

在一个实施例中，在第一处理器3采用FPGA的情况下，光功率的轮询检测时间间隔可以达到μs级别，通过硬件FPGA对采集的各光功率进行硬件平均，可以滤除极端功率抖动情况，保证对光功率的检测时间＜100μs。因此，加快了光功率跌落检测的速度和时间，进一步提升了路由切换所需的时间。

在一种实施方式中，如图2所示，光保护装置100还包括：

第二处理器6，与第一处理器3连接。其中，在第二处理器6采用MCU的情况下，第一处理器3采用FPGA。第二处理器6用于控制FPGA以及光保护装置100内的其他器件。例如，第二处理器6与分光器5连接，控制分光器5工作。

在本公开技术中，由于在光保护装置100中同时设置了MCU和FPGA，因此在利用FPGA提高高速光开关1切换路由速度的同时，还能够利用MCU控制光保护装置100中其他的器件正常运行。

根据本公开的实施例，如图3所示，本公开提供了一种信号处理系统200，包括：

至少两路路由10，用于传输信号。

上述任一实施例的光保护装置100，光保护装置100的高速光开关1的输入端11与各路由10连接。

业务端20，与高速光开关1的输出端12连接。

业务端20所对应的具体产品在此不做具体限定，只要能够实现对光保护装置100发送的信号进行处理的装置，均可以理解为业务端。例如，业务端可以是移动终端、服务器、云端、计算机等。

在本公开技术中，信号处理系统200由于设置有光保护装置100，因此可以提高整个系统的信号处理速度和能力。

在一种实施方式中，如图4所示，业务端20还与光保护装置100的分光器5的上行光接口51连接，各路由10还与分光器的下行光接口52连接。

需要说明的是，当业务端20作为接收端时，高速光开关1进行工作，高速光开关1将一路路由的信号传输至业务端20。当业务端20作为发送端时，分光器5工作，分光器5将业务端20发送的信号转换为两路相同信号并发送至各路由10。

在一种实施方式中，信号处理系统200还包括：

光放大器和波分复用器，设置在业务端20与各路由10之间，并与光保护装置100连接。

在本公开技术中，通过光放大器和波分复用器可以提升信号传输的稳定性和信号质量。

在一个示例中，路由10与光放大器连接，光放大器与波分复用器连接，波分复用器与光保护板卡(即光保护装置)连接，光保护装置与业务板卡(即业务端)连接。

具体的，如图5所示，信号处理系统200包括位于A地的发送端和位于B地的接收端。需要说明的是，发送端和接收端根据信号传输方向定义，A地也可以作为接收端，B地也可以作为发送端。

发送端包括第一业务板卡91、第一光保护板卡92、第一波分复用器93以及第一光放大器94。第一业务板卡91与第一光保护板卡92连接，第一光保护板卡92通过分光器分别与光纤路由一和光纤路由二连接。第一光保护板卡92和光纤路由一之间以及第一光保护板卡92和光纤路由二之间，均设置有第一波分复用器93和第一光放大器94。

接收端包括第二业务板卡98、第二光保护板卡97、第二波分复用器96以及第二光放大器95。光纤路由一和光纤路由二分别与第二光保护板卡97的高速光开关的输入端连接。第二光保护板卡97和光纤路由一之间以及第二光保护板卡97和光纤路由二之间，均设置有第二波分复用器96和第二光放大器95。第二光保护板卡97的高速光开关的输出端与第二业务板卡98连接。

其中，第一光保护板卡92和第二光保护板卡97可以为上述任一实施例的光保护装置。第一业务板卡91和第二业务板卡98可以为上述任一实施例的业务端。

在一个示例中，路由10与光放大器连接，光放大器与光保护板卡连接，光保护板卡与波分复用器连接，波分复用器与业务板卡连接。

具体的，如图6所示，信号处理系统200包括位于A地的发送端和位于B地的接收端。需要说明的是，发送端和接收端根据信号传输方向定义，A地也可以作为接收端，B地也可以作为发送端。

发送端包括第一业务板卡91、第一光保护板卡92、第一波分复用器93以及第一光放大器94。第一业务板卡91与第一波分复用器93连接，第一波分复用器93与第一光保护板卡92连接，第一光保护板卡92通过分光器分别与光纤路由一和光纤路由二连接。第一光保护板卡92和光纤路由一之间以及第一光保护板卡92和光纤路由二之间，均设置有第一光放大器94。

接收端包括第二业务板卡98、第二光保护板卡97、第二波分复用器96以及第二光放大器95。光纤路由一和光纤路由二分别与第二光保护板卡97的高速光开关的输入端连接。第二光保护板卡97和光纤路由一之间以及第二光保护板卡97和光纤路由二之间，均设置有第二光放大器95。第二光保护板卡97的高速光开关的输出端与第二波分复用器96连接，第二波分复用器96与第二业务板卡98连接。

其中，第一光保护板卡92和第二光保护板卡97可以为上述任一实施例的光保护装置。第一业务板卡91和第二业务板卡98可以为上述任一实施例的业务端。

在一个示例中，路由10与光保护板卡连接，光保护板卡与光放大器连接，光放大器与波分复用器连接，波分复用器与业务板卡连接。

具体的，如图7所示，信号处理系统200包括位于A地的发送端和位于B地的接收端。需要说明的是，发送端和接收端根据信号传输方向定义，A地也可以作为接收端，B地也可以作为发送端。

发送端包括第一业务板卡91、第一光保护板卡92、第一波分复用器93以及第一光放大器94。第一业务板卡91与第一波分复用器93连接，第一波分复用器93与第一光放大器94连接，第一光放大器94与第一光保护板卡92连接，第一光保护板卡92通过分光器分别与光纤路由一和光纤路由二连接。

接收端包括第二业务板卡98、第二光保护板卡97、第二波分复用器96以及第二光放大器95。光纤路由一和光纤路由二分别与第二光保护板卡97的高速光开关的输入端连接。第二光保护板卡97的高速光开关的输出端与第二光放大器95连接，第二光放大器95与第二波分复用器96连接，第二波分复用器96与第二业务板卡98连接。

其中，第一光保护板卡92和第二光保护板卡97可以为上述任一实施例的光保护装置。第一业务板卡91和第二业务板卡98可以为上述任一实施例的业务端。

在一种实施方式中，光保护装置100的分光器5的上行光接口51与业务端20连接，分光器5的各下行光接口52分别与各路由10连接。

在一个示例中，光保护装置100的工作过程为：路由所对应的第一光功率检测器按预设采样间隔检测路由的光功率。然后，第一光功率检测器将光功率的检测结果反馈至第一处理器。第一处理器接收反馈的光功率检测结果，并且控制高速光开关与哪一路路由进行连通，以实现将所连通的路由的信号传输至业务端。

在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体。可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本公开涉及数据处理技术领域，尤其涉及光通信、信息流、信号处理、数据传输领域。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光保护装置，其特征在于，包括：

高速光开关，所述高速光开关的输入端用于与至少两路路由连接，所述高速光开关的输出端用于与业务端连接，以将其中一路所述路由的信号传输至所述业务端；

第一光功率检测器，用于与所述路由连接，以检测所述路由的光功率；

第一处理器，与所述第一光功率检测器连接，用于获取所述第一光功率检测器的检测结果，所述第一处理器还与所述高速光开关连接，用于控制所述高速光开关与所述路由的连接状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

第二光功率检测器，与所述高速光开关的输出端连接，用于检测所述高速光开关的输出端的光功率，所述第二光功率检测器还与所述第一处理器连接，以使所述第一处理器获取所述第二光功率检测器的检测结果。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

分光器，所述分光器的上行光接口用于与所述业务端连接，所述分光器的下行光接口用于与所述路由连接，以将所述业务端发送的信号传输至所述路由。

4.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述高速光开关为磁光开关、电光开关或SOA光开关。

5.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述第一处理器为微控制单元MCU或现场可编程逻辑门阵列FPGA。

6.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

第二处理器，与所述第一处理器连接；其中，在所述第二处理器采用MCU的情况下，所述第一处理器采用FPGA。

7.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，包括两路所述路由；

在所述光保护装置处于光保护倒换的工作模式的情况下，两路所述路由与所述高速光开关的两个输入端一一对应连接，两路所述路由还与两个所述第一光功率检测器一一对应连接，所述高速光开关的输出端与所述业务端连通；

在所述光保护装置处于分配信号的工作模式的情况下，分光器的上行光接口与所述业务端连通，分光器的下行光接口与所述路由连通。

8.一种信号处理系统，其特征在于，包括：

至少两路路由，用于传输信号；

如权利要求1至7任一项所述的光保护装置，所述光保护装置的高速光开关的输入端与所述路由连接；

业务端，与所述高速光开关的输出端连接。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：

光放大器和波分复用器，设置在所述业务端与所述路由之间，并且与所述光保护装置连接。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述光保护装置的分光器的上行光接口与所述业务端连接，所述分光器的下行光接口与所述路由连接。

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