JP2004505543A

JP2004505543A - Wavelength division multiplexing (WDM) optical network

Info

Publication number: JP2004505543A
Application number: JP2002515745A
Authority: JP
Inventors: クッシュ　ローズマリー; ウッド　ニジェル
Original assignee: マルコニ　コミュニケイションズ　リミテッド
Priority date: 2000-07-29
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: GB0022605D0; JP4846180B2; GB0018604D0

Abstract

波長分割多重（ＷＤＭ）光ネットワークは、複数の接続点（２ａ〜２ｆ）を接続しているリング構成の光ファイバ・リンク（４ａ〜４ｆ）と、リング内で直列に接続された、各接続点（２ａ〜２ｆ）におけるアッド（８）及びドロップ（１０）フィルタとを含む。該フィルタ（８、１０）の１つ又はそれ以上は、ＷＤＭ光信号の少なくとも２つの選択された隣接する波長チャネル（λ_Ｎ、λ_Ｍ）を追加或いは削除すると同時に、ＷＤＭ信号の残りのチャネルが実質的に減衰されることなく通過できるように配置される。各接続点の波長チャネルは、各接続点における隣接する波長チャネルの数を最大にするように選択される。
【選択図】図１A wavelength division multiplexing (WDM) optical network includes a ring-shaped optical fiber link (4a-4f) connecting a plurality of connection points (2a-2f), and each connection point connected in series in the ring. (2a-2f) and a drop (10) filter. One or more of the filters (8, 10) add or remove at least two selected adjacent wavelength channels (λ _N , λ _M ) of the WDM optical signal while the remaining channels of the WDM signal It is arranged so that it can pass without being substantially attenuated. The wavelength channels at each node are selected to maximize the number of adjacent wavelength channels at each node.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、波長分割多重（ＷＤＭ）光ネットワークに関し、より具体的には、それに限定をするものではないが、受動的リング構成のＷＤＭネットワークと、そのようなネットワーク内で使用するためのアッド及びドロップ光フィルタとに関する。
【０００２】
（背景技術）
既に知られているように、ＷＤＭ光ネットワークは、光導波手段、一般的には光ファイバによって相互接続された複数の接続点を含む。各接続点においては、１つ又はそれ以上の選択された波長チャネルが追加又は削除され、波長チャネルに基づいて該接続点間でのＷＤＭ光信号の経路指定をすることができる。一般的に、単一の独自波長チャネルが２つの接続点間の所定の接続に対して割り当てられるが、伝達容量を増大させるために同一の接続に対して１つ以上の波長チャネルを使用することが知られている。
【０００３】
往々にしてリング構成と呼ばれる１つのネットワーク・トポグラフィーは、その１つであり、そこでは接続点は、途切れのないループ又はリング構成において光ファイバによって二地点間直列状態で接続される。各接続点において、１つ又はそれ以上のアッド又はドロップ光ファイバがリング内で直列に接続され、その各々が、ＷＤＭ信号の単一の選択された波長チャネルを追加又は削除する。アッドフィルタは、所定の波長チャネルを接続点においてリングに導入（追加）することを可能にすると同時に、残りの波長チャネルが実質的に減衰されることなく通過できるようにし、一方、ドロップフィルタは、所定の波長チャネルを接続点においてリングから除去（削除）することを可能にすると同時に、残りの波長チャネルが実質的に減衰されることなく通過できるようにする。
【０００４】
リングに対する各二重化接続のために、接続点にはそれぞれアッド光フィルタ及びドロップ光フィルタを含むアッド−ドロップフィルタ・モジュールが設けられる。
【０００５】
ＷＤＭネットワーク構成は、全ての接続点が、波長接続に関して他の全ての接続点に対して接続可能である完全な網目状ネットワークか、或いは、その中でハブと呼ばれる１つの接続点が他の全ての接続点に対して接続される、つまり、どの単一の波長チャネルも１つ以上の他の接続点と共有されないハブネットワークを含むことができる。
【０００６】
リング型光ネットワークは、リング内に或いは接続点において光増幅を含まない受動的なものと、ネットワーク内での損失を補償するために光信号を増幅する光増幅手段（一般的にエルビウムがドープされたファイバ増幅器ＥＤＦＡ又はラマン光増幅器）を構成内に含む非受動的なものとに類別できる。一般的に、リング周りが数十キロメートルである前者は、多くの場合ローカル・エリア・ネットワークの一部として使用され、メトロ（メトロポリタン）・ネットワークと呼ばれる。
【０００７】
本発明者達には、受動的なメトロポリタン・リング型光ネットワーク特有の制限は、各アッド−ドロップフィルタ・モジュールの透過損失（時として、挿入又は通過損失とも呼ばれる）がネットワーク内の接続点の数に大きな制約を与えることによるものであることが解った。フィルタ・モジュールの透過損失は、リングを通り該リング周りを通過する波長チャネルが受ける損失である。アッド−ドロップフィルタ・モジュールの全てがリング内で直列に接続されているので、特に２つの接続点間の単一の二重化接続は２つのアッド−ドロップフィルタ・モジュール、つまり合計で４つのフィルタを必要とすることになり、通過損失が、ネットワークのリンク損失設定を迅速に消費する可能性がある。例えば、−２８ｄＢｍの感度を有する受信装置と＋５ｄＢｍで動作する送信装置とに対するこのリンク損失設定は、３３ｄＢｍである。完全に網目状にされた６接続点のネットワークにおいては、該ネットワークが１５個の波長接続（即ち１５個のＷＤＭチャネル）を必要とし、これら波長接続の各々は、二重化接続に対して２つのアッド−ドロップフィルタ・モジュール、即ち３０個のフィルタ・モジュールを必要とする。フィルタ・モジュール当たり１ｄＢｍの透過損失（即ちアッド又はドロップフィルタ当たり０．５ｄＢｍの透過損失）の場合であっても、より一般的には、公知のフィルタ・モジュールの最良のものは、現在１．５ｄＢｍ近くの損失を有しており、リング周りの回路全体に対する損失は３０ｄＢｍとなり、光ファイバ損失に対しては殆どリンク損失設定を残さず、その結果極めて制限された周線を有するリングとなる。
【０００８】
（発明の開示）
本発明は、公知のネットワークの制限を少なくとも部分的に緩和するＷＤＭリング構成を提供しようとしてなされたものである。
【０００９】
本発明によると、光導波手段によってリング構成で互いに直列に接続された複数の接続点と、そのリング内で直列に接続された、各接続点におけるアッド及びドロップ光フィルタとを含むＷＤＭ光ネットワークが提供され、該ＷＤＭ光ネットワークは、前記フィルタの１つ又はそれ以上が、ＷＤＭ光信号の少なくとも２つの選択された隣接する波長チャネルをリングに対して追加又は削除すると同時に、ＷＤＭ信号の残りのチャネルが実質的に減衰されることなく通過できるように構成され、各接続点に対するそれぞれの波長チャネルは、各接続点における隣接する波長チャネルの数を最大にするように選択されることを特徴とする。
【００１０】
波長チャネル接続をこのように選択することにより、必要とされるアッド及びドロップ光フィルタの数を最小にし、それによって、フィルタに関連する透過損失を最小にし、所定のリンク損失設定に対してより多くの数の接続点を接続することを可能にする。
【００１１】
フィルタの通過帯域（或いは、フィルタが伝達装置又は反射装置として動作しているか否かにより阻止帯域）は、少なくとも２つの選択された隣接する波長チャネルを追加又は削除することができるように、充分に広く選択されることが好ましい。そのようなフィルタを慎重に設計することによって、透過損失は、単一波長を追加／削除することができる公知のフィルタの透過損失と同程度に低く構成することができ、このことが、接続点の数及び／又は接続点間の距離を所定のリンク損失設定に対して増大することを可能にする。
【００１２】
リング構成は、受動的であり、リング周りを通過するＷＤＭ光信号を光学的に増幅する光増幅手段を含まないのが好ましい。或いは、リングは、該リング周りを通過するＷＤＭ光信号を光学的に増幅するための光増幅手段を含むこともできる。
【００１３】
ネットワークは、完全に網目状にされ、各接続点は、全ての接続点がそれぞれの波長チャネルによって他の全ての接続点に対して接続可能であるように、アッド及びドロップフィルタを含むのが好ましい。好ましい配列においては、単一の波長チャネルが、それぞれの対になった接続点間の接続を形成するが、伝達容量を増大させるために１つ以上の波長チャネルを使用して、それぞれの対になった接続点間の接続を形成させることができる。各フィルタは、単一の又は２つの隣接する波長チャネルのいずれかを追加又は削除するのが有利である。
【００１４】
アッド及びドロップフィルタは、誘電体フィルタ・スタックを含むのが有利である。或いは、アッド及びドロップフィルタは、共振空洞又は光ファイバ・ブラッグゲートを含むことができる。各フィルタは、０．５ｄＢｍ又はそれ以下の挿入損失を有するのが好ましい。各フィルタは、０．７又はそれ以上の性能指数を有するのが好ましい。
【００１５】
本発明をもっとよく理解できるように、本発明による波長分割多重光ネットワークを、例としてのみの目的で、添付する図面を参照して以下に説明する。
【００１６】
（発明を実施するための最良の形態）
図１には、本発明による完全に網目状にされた二重化光ファイバ波長分割多重（ＷＤＭ）ネットワークの概略図が示されている。ネットワークは、６つの接続点２ａ〜２ｆを含み、これらの接続点は、途切れることのないループ又はリング構成になっている光ファイバ４ａ〜４ｆによって、互いに二地点間直列状態で接続される。図示する構成において、光ファイバ４ａ〜４ｆの連結長さであるリング周りの一般的合計経路長さは、４０ｋｍのオーダであり、ファイバに関連する１０ｄＢｍのオーダの損失を与える。
【００１７】
各接続点に設置されリング内で直列に接続された状態で、多くの、図１に示すネットワークでは３つのアッド−ドロップフィルタ・モジュール６がある。そのようなアッド−ドロップフィルタ・モジュール６の１つが図２に示されている。
【００１８】
各アッド−ドロップフィルタ・モジュール６は、それぞれのアッド光フィルタ８及びそれぞれのドロップ光フィルタ１０を含み、それらの各々は、リング内で直列に接続される。各アッドフィルタ８は、１つ又はそれ以上の選択された波長チャネルλ_Ｎ，Ｍをリングに追加できるように構成されるが、残りの波長チャネルは実質的に減衰されることなくリング周りを通過できるようにする。各ドロップフィルタ１０は、１つ又はそれ以上の選択された波長チャネルλ_Ｎ，Ｍをリングから削除できるように構成されるが、残りの波長チャネルは実質的に減衰されることなくリングを通して通過できるようにする。
【００１９】
両光フィルタ８、１０は、薄いフィルムの誘電体フィルタ・スタックか、共振空洞か、或いはブラッグゲートを含み、これらはＷＤＭ光信号の１つ又はそれ以上の選択された波長チャネルを通過させるが他の波長チャネルを反射することができるように選択された伝達通過帯域を有する。一般的に、各フィルタは、該フィルタが反射する波長チャネルに関連する約０．５ｄＢｍの損失である透過（挿入又は通過）損失と、その又は各々の選択された波長チャネルを追加又は削除することに関連する１．５ｄＢｍの損失である伝達損失とを有する。光フィルタ８、１０の重要な特性は、波長チャネルに関するフィルタの選択性の基準を与えるので、性能指数（ＦＯＭ）であり、この性能指数は、−３ｄＢｍの伝達における通過帯域波長の、−２５ｄＢｍの伝達における通過帯域波長に対する比率である。各フィルタの通過帯域は、選択された１つ又は複数の波長チャネルが実質的に減衰されることなく通過できるように充分広いこと、及びそれら波長チャネルが実質的に減衰されることなく通過することを保証するために通過帯域が他のチャネルに対して実質的に反射するのに充分なように選択できることが必要である。例えば１００ＧＨｚの間隔をもつ波長チャネルの場合には、ＦＯＭは一般的に０．７又はそれ以上であることが必要であろう。
【００２０】
再び図１を参照すると、各接続点２ａ〜２ｆにおいて、各アッド及びドロップフィルタ８、１０によって追加又は削除される波長チャネルは、λ_１からλ_１５で示されることに注目されたい。それによると、図示する構成において、接続点２ａは、波長チャネルに関しては、波長チャネルλ_１によって接続点２ｂに接続され、また、波長チャネルλ_７、λ_１０、λ_９及びλ_６によってそれぞれ接続点２ｃ〜２ｆに接続されていることが分かる。図示の目的で、波長チャネルの接続は図１においては点線で示しているが、言うまでもなくその接続は、これら接続点間の光ファイバによる物理的な接続を意味するものではない。図１から分かるように、ネットワークは、各接続点２ａ〜２ｆがそれぞれの波長チャネルλ_１〜λ_１５によってその他の全ての接続点に接続可能であると言う点で、完全に網目状にされている。
【００２１】
本発明のネットワーク設計の重要な特徴は、波長チャネルが各接続に割り当てられる方法である。図１を参照すると、波長チャネルは、図３の流れ図中に示されているアルゴリズムを使用して、各接続点における隣接する波長チャネル接続の数を最大にするように割り当てられていることに注目されたい。例えば、接続点２ａには隣接チャネルλ_６，７及びλ_９，１０があり、接続点２ｂにはチャネルλ_１，２及びλ_{１２，１３}が、接続点２ｃにはチャネルλ_２，３及びλ_７，８が、接続点２ｄにはチャネルλ_３，４及びλ_{１０，１１}が、接続点２ｅにはチャネルλ_４，５及びλ_８，９が、及び接続点２ｆにはチャネルλ_５，６及びλ_{１１，１２}がある。これら隣接する波長チャネルの各々に対して、単一のアッド−ドロップフィルタ・モジュールが設けられ、該単一のアッド−ドロップフィルタ・モジュールにおいて、上述のように、各アッド及びドロップフィルタは、隣接するチャネルを追加／削除するのに十分に広い通過帯域を有する。従って、図１に示すネットワークの場合には、合計で１８個のアッド−ドロップフィルタ・モジュール６、即ち６個の単一波長チャネルフィルタ・モジュールと、１２個の２チャネルフィルタ・モジュールとが必要である。それに対して、各アッド−ドロップフィルタ・モジュールが単一の波長チャネルを追加／削除する公知のネットワーク設計においては、合計３０個のフィルタ・モジュールを必要とする。上述のように、アッド及びドロップ光フィルタを慎重に設計することにより、それらの透過損失を、単一の波長を追加／削除するように動作可能であるフィルタ・モジュールの透過損失と実質的に同一にすることができ、その結果、アッド及びドロップフィルタの数が減少することで、リング周囲の透過（通過）損失の面で顕著な利点をもたらす。おそらくフィルタは、それらの選択された波長に対してはより大きな伝達損失を有することになろうが、この損失の増大は、リング周りの透過（通過）経路における損失が減少するので補って余りある。
【００２２】
最適の完全網目状のネットワーク構成においては、フィルタ・モジュールの合計数を最小にするため、アッド−ドロップフィルタ・モジュールの各々が、単一の波長チャネル又は２つの隣接する波長チャネルのいずれかを追加及び削除しなければならないということがわかった。表１は、３つから９つの接続点を有する完全網目状の二重化ネットワークに必要とされるそのようなフィルタ・モジュールの数を表形式にしたものである。比較のために、その表はまた、単一の波長チャネルのみを追加及び削除することができるフィルタ・モジュールを使用する完全網目状の二重化ネットワークに必要とされるフィルタ・モジュールの数も含む。表から分かるように、フィルタ・モジュールの数、従って透過損失の減少は、接続点の数が増大するにつれて顕著である。更に言うまでもなく、所定のリンク損失設定及び各フィルタに対する所定の透過損失については、本発明によるネットワーク構成は、公知のネットワーク設計よりも接続点を少なくとも１つ多く有することができる。上記のネットワークは、受動的なリングに関連したものであったが、言うまでもなく、本発明によるネットワークはまた、リング周りを通過するＷＤＭ光信号を増幅するための増幅手段を含むネットワークにおいても利点をもたらす。そのようなネットワークにおいては、公知のネットワークに比較して接続点の長さ（リング周りの外周）及び／又は数を増大させることができ、或いは、増幅度を減少させることができる。
【００２３】
図３を参照すると、本発明によるＷＤＭネットワークの各接続点のアッド／ドロップフィルタの各々に対して波長チャネルを割り当てるための流れ図が示されている。各接続点における隣接する波長チャネルの数を最大にするアルゴリズムは、どのようなネットワーク構成に対しても適したものであり、上述の完全網目状のリング構成に限定されるものではない。
【００２４】
このアルゴリズムの入力データｎ、ｋ及びｃ（ｘ，ｙ）は、接続点の数と、接続点間の二重化相互接続の数と、接続点間の必要な接続を特定する配列とをそれぞれ含む。各接続に対しての計算された波長ラムダ（λ）は、配列ｗ（ｘ，ｙ）中に格納され、一時的数値変数ａ，ｂ及びｃが、計算中に使用される。配列ｃ（ｘ，ｙ）及びｗ（ｘ，ｙ）は、ｎ行ｎ列の行列であり、行は開始接続点を表し、また、列は最終接続点を表す。行列ｃ（ｘ，ｙ）内のゼロは、それぞれの接続点間に接続が何も必要でないことを示し、また、零よりも大きな値、一般的に１、は、接続が必要であることを示す。単一の接続点に対して相互接続を有することは不可能であるので、両配列中にあるｘ＝ｙ、つまり降下対角線における全ての値は、ゼロになる。全ての接続点間で二重化接続を有する完全網目状のネットワークのいずれの場合でも、配列の残りの値は全て１である。例えば、ｎ＝６、ｋ＝１５である図１のネットワークの場合は、配列ｃ（ｘ，ｙ）及びｗ（ｘ，ｙ）は、それぞれ次式で与えられる。

【００２５】
行列ｗ（ｘ，ｙ）から、接続点２及び４間の接続は、波長チャネル　ｗ（２，４）＝ｗ（４，２）＝１３であり、一方、接続点２及び６間の接続は　ｗ（２，６）＝ｗ（６，２）＝１２、以下同様、によって与えられることが分かるであろう。
【００２６】
説明のように、このアルゴリズムは、全ての２つの接続点間に、単一の波長チャネル即ち相互接続を割り当てるためのものである。言うまでもなく、このアルゴリズムは、追加の接続配列ｃ（ｘ，ｙ）を特定することによって、全ての２つの接続点間の多重波長接続を全ての２つの接続点間の波長接続の最大数まで可能にするように簡単に変更できる。その時このアルゴリズムは、波長が接続に対して既に割り当てられているかどうかについてこれらの追加の接続配列をチェックするように変更する必要がある。例えば、図１のネットワークの接続点２ｂ及び２ｄ間で２つの波長接続を有することが必要とされた場合には、ｃ_１（２，４）＝ｃ_１（４，２）＝１であり、残りの全ての値が零である、１つの追加の接続配列ｃ_１（ｘ，ｙ）が必要とされることになる。
【００２７】
言うまでもなく、本発明のＷＤＭは、説明した特定の実施形態に限定されるものではなく、また、本発明の技術的範囲内での変更が可能である。例えば、多くのアッド及びドロップフィルタは、本質的に単一指向性であり、従って、ＷＤＭ信号が、リング周りを単一方向に通過できるようにするのみであることが分かるであろう。そのような配列の場合、接続点間の波長相互接続全ては、保護されていない。例えば、図１のネットワークにおいては、接続点２ｂと２ｄとを相互に接続する波長チャネルはλ_１３である。そのなかでＷＤＭ光信号が時計回りの方向に向けてだけ伝播できるそのようなネットワークにおいては、情報は光ファイバ４ｂ及び４ｃを経由して接続点２ｂから接続点２ｄへ伝達され、一方、接続点２ｄから２ｂには、ファイバ４ｄ、４ｅ、４ｆ及び４ａ通って伝達されることになる。その結果、いずれかのファイバに破断を生じた場合、各相互接続の１つの方向が失われることになる。保護された径路を提供するため、二重リングの光ファイバ、又は双方向性リングを使用することができる。
【００２８】
各接続点において、単一の及び隣接する波長を追加／削除することができるアッド−ドロップ両方のフィルタ・モジュールを使用することは、フィルタ・モジュールの合計数を最小にし、別の配列では、２つより多い隣接する波長チャネルを追加／削除するアッド−ドロップフィルタ・モジュールを追加的に使用できる。そのような配列の１つにおいては、単一の隣接する対の、及び３つの隣接するチャネルを追加／削除するような３つの異なるタイプのフィルタ・モジュールを使用することができる。そのようなフィルタ・モジュールを使用する６接続点のネットワークにおいては、合計で１６個のフィルタ・モジュールが必要である。そのような配列は、フィルタ・モジュールの合計数を減少させるものの、もっと多くの異なるタイプのアッド及びドロップフィルタを必要とし、それに関連するコストの増大の可能性が、損失の点から見ての恩恵を駄目にするおそれがある。
【００２９】
表１．公知のネットワーク配列及び本発明によるネットワークにおける完全網目状の二重化ネットワークに対して必要なアッド−ドロップフィルタ・モジュールの数

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリング型光ＷＤＭネットワークの概略図である。
【図２】図１のアッド−ドロップフィルタ・モジュールの概略図である。
【図３】本発明によるＷＤＭネットワークの各接続点において、アッド−ドロップフィルタ・モジュールに対して波長チャネルを割り当てる方法を示す流れ図である。[0001]
(Technical field)
The present invention relates to wavelength division multiplexing (WDM) optical networks, and more particularly, but not exclusively, to WDM networks in a passive ring configuration, and to add and remove elements for use in such networks. Related to drop light filters.
[0002]
(Background technology)
As is known, WDM optical networks include a plurality of connection points interconnected by optical waveguide means, typically optical fibers. At each node, one or more selected wavelength channels are added or deleted, and WDM optical signals can be routed between the nodes based on the wavelength channel. Generally, a single unique wavelength channel is assigned for a given connection between two connection points, but using more than one wavelength channel for the same connection to increase transmission capacity It has been known.
[0003]
One network topography, often referred to as a ring configuration, is one of which is where the connection points are connected in a point-to-point series by optical fibers in a continuous loop or ring configuration. At each connection point, one or more add or drop optical fibers are connected in series within the ring, each adding or removing a single selected wavelength channel of the WDM signal. Add filters allow certain wavelength channels to be introduced (added) to the ring at the point of attachment, while allowing the remaining wavelength channels to pass without substantial attenuation, while drop filters It allows certain wavelength channels to be removed (removed) from the ring at the point of connection, while allowing the remaining wavelength channels to pass without substantial attenuation.
[0004]
For each duplex connection to the ring, the connection point is provided with an add-drop filter module including an add optical filter and a drop optical filter, respectively.
[0005]
A WDM network configuration is either a complete mesh network where every connection point is connectable to every other connection point for wavelength connections, or where one connection point, called a hub, is connected to every other connection point. , I.e., hub networks connected to one or more other nodes, i.e., no single wavelength channel is shared with one or more other nodes.
[0006]
Ring optical networks are either passive in the ring or at the point of connection without optical amplification, and optical amplification means (typically erbium-doped) that amplify optical signals to compensate for losses in the network. Fiber amplifier EDFA or Raman optical amplifier). Generally, the former, which is dozens of kilometers around the ring, is often used as part of a local area network and is called a metro (metropolitan) network.
[0007]
To the inventors, the limitation inherent in passive metropolitan ring optical networks is that the transmission loss (sometimes also referred to as insertion or pass loss) of each add-drop filter module is the number of connection points in the network. It was found that this was due to a great restriction on The transmission loss of a filter module is the loss experienced by a wavelength channel passing through and around the ring. In particular, a single duplex connection between two points requires two add-drop filter modules, ie a total of four filters, since all of the add-drop filter modules are connected in series in the ring And the pass loss can quickly consume the link loss setting of the network. For example, this link loss setting for a receiver having a sensitivity of -28 dBm and a transmitter operating at +5 dBm is 33 dBm. In a fully meshed network of six nodes, the network requires 15 wavelength connections (ie, 15 WDM channels), each of which has two addendums for a duplex connection. -Requires a drop filter module, i.e. 30 filter modules. More generally, even with a transmission loss of 1 dBm per filter module (i.e., transmission loss of 0.5 dBm per add or drop filter), the best of the known filter modules is currently 1.5 dBm It has a close loss and the loss to the entire circuit around the ring is 30 dBm, leaving little link loss setting for optical fiber loss, resulting in a ring with a very limited circumference.
[0008]
(Disclosure of the Invention)
The present invention seeks to provide a WDM ring configuration that at least partially alleviates the limitations of known networks.
[0009]
According to the present invention, there is provided a WDM optical network including a plurality of connection points connected in series to each other in a ring configuration by optical waveguide means, and an add and drop optical filter at each connection point connected in series in the ring. Provided, wherein the WDM optical network comprises: one or more of the filters adding or removing at least two selected adjacent wavelength channels of the WDM optical signal to the ring while the remaining channels of the WDM signal Are configured to pass without substantial attenuation, and the respective wavelength channels for each connection point are selected to maximize the number of adjacent wavelength channels at each connection point. .
[0010]
This choice of wavelength channel connection minimizes the number of add and drop optical filters required, thereby minimizing the transmission losses associated with the filters and providing more for a given link loss setting. Number of connection points can be connected.
[0011]
The passband of the filter (or the stopband, depending on whether the filter is operating as a transmitting or reflecting device) is sufficiently large so that at least two selected adjacent wavelength channels can be added or deleted. Preferably, it is selected widely. By carefully designing such a filter, the transmission loss can be configured as low as the transmission loss of known filters that can add / drop a single wavelength, which is And / or the distance between connection points can be increased for a given link loss setting.
[0012]
Preferably, the ring configuration is passive and does not include optical amplification means for optically amplifying WDM optical signals passing around the ring. Alternatively, the ring may include optical amplification means for optically amplifying WDM optical signals passing around the ring.
[0013]
The network is fully meshed, and each connection point preferably includes add and drop filters such that every connection point is connectable to every other connection point by a respective wavelength channel. . In a preferred arrangement, a single wavelength channel forms the connection between each pair of connection points, but using one or more wavelength channels to increase the transmission capacity, each wavelength channel A connection between the connection points can be formed. Each filter advantageously adds or removes either a single or two adjacent wavelength channels.
[0014]
The add and drop filters advantageously include a dielectric filter stack. Alternatively, the add and drop filters can include a resonant cavity or a fiber optic Bragg gate. Each filter preferably has an insertion loss of 0.5 dBm or less. Each filter preferably has a figure of merit of 0.7 or greater.
[0015]
For a better understanding of the invention, a wavelength division multiplexing optical network according to the invention will be described below, by way of example only, with reference to the accompanying drawings.
[0016]
(Best Mode for Carrying Out the Invention)
FIG. 1 shows a schematic diagram of a fully meshed duplex fiber optic wavelength division multiplexing (WDM) network according to the present invention. The network includes six connection points 2a-2f, which are connected to one another in a point-to-point series by optical fibers 4a-4f in a continuous loop or ring configuration. In the configuration shown, the typical total path length around the ring, which is the coupling length of optical fibers 4a-4f, is on the order of 40km, giving a loss on the order of 10dBm associated with the fiber.
[0017]
There are many, three add-drop filter modules 6 in the network shown in FIG. 1, installed at each connection point and connected in series in the ring. One such add-drop filter module 6 is shown in FIG.
[0018]
Each add-drop filter module 6 includes a respective add optical filter 8 and a respective drop optical filter 10, each of which is connected in series in a ring. Each add filter 8 is configured such that one or more selected wavelength channels λ _{N, M} can be added to the ring, while the remaining wavelength channels pass around the ring with substantially no attenuation. It can be so. Each drop filter 10 is configured such that one or more selected wavelength channels λ _{N, M} can be removed from the ring, while the remaining wavelength channels can pass through the ring with substantially no attenuation. To do.
[0019]
Both optical filters 8, 10 include thin film dielectric filter stacks, resonant cavities, or Bragg gates, which allow one or more selected wavelength channels of the WDM optical signal to pass, but not others. Have transmission passbands selected to be able to reflect the wavelength channels of In general, each filter will have a transmission (insertion or pass-through) loss of about 0.5 dBm associated with the wavelength channel that the filter reflects, and add or remove the or each selected wavelength channel. And a transmission loss which is a loss of 1.5 dBm. An important characteristic of the optical filters 8, 10 is the figure of merit (FOM), which gives a measure of the selectivity of the filter with respect to the wavelength channel, which is the figure of merit of the passband wavelength in the transmission of -3 dBm, -25 dBm It is the ratio to the passband wavelength in transmission. The passband of each filter is wide enough to allow the selected wavelength channel or wavelength channels to pass without substantial attenuation, and that the wavelength channels pass through with substantially no attenuation. It is necessary that the passband can be selected sufficiently to be substantially reflective to the other channels in order to guarantee. For example, for wavelength channels with 100 GHz spacing, the FOM would typically need to be 0.7 or more.
[0020]
Referring again to FIG. 1, at the connection points 2a to 2f, the wavelength channel to be added or deleted by the add and drop filters 8 and 10, it should be noted that represented by lambda ₁₅ from lambda _1. According to the report, in the configuration shown, the connection point 2a is, for the wavelength channel, are connected to the connection point 2b by wavelength channel lambda _1, also respective connection points wavelength channel lambda _7, the lambda _10, lambda ₉ and lambda ₆ It can be seen that they are connected to 2c to 2f. For purposes of illustration, the connections of the wavelength channels are shown in dashed lines in FIG. 1, but it should be understood that the connections do not imply a physical connection by optical fibers between these connection points. As can be seen from Figure 1, the network is a point to say that the connection points 2a~2f is connectable to all other connection points by a respective wavelength channel lambda ₁ to [lambda] _15, is fully reticulated I have.
[0021]
An important feature of the network design of the present invention is the manner in which wavelength channels are assigned to each connection. Referring to FIG. 1, note that wavelength channels have been assigned to maximize the number of adjacent wavelength channel connections at each connection point using the algorithm shown in the flowchart of FIG. I want to be. For example, node 2a has adjacent channels λ _6,7 and λ _9,10 , node 2b has channels λ _1,2 and λ _12,13 and node 2c has channels λ _2,3 and λ 9. ₇ , ₈ ; channels λ _3,4 and λ _{10,11 at} node 2d; channels λ _4,5 and λ _{8,9 at} node 2e; channels λ _{5,6 at} node 2f. And λ _11,12 . For each of these adjacent wavelength channels, a single add-drop filter module is provided, in which each add and drop filter is adjacent, as described above. It has a passband wide enough to add / remove channels. Therefore, in the case of the network shown in FIG. 1, a total of 18 add-drop filter modules 6, that is, 6 single-wavelength channel filter modules and 12 2-channel filter modules are required. is there. In contrast, known network designs, in which each add-drop filter module adds / removes a single wavelength channel, require a total of 30 filter modules. As discussed above, by carefully designing the add and drop optical filters, their transmission loss is substantially the same as the transmission loss of a filter module operable to add / remove a single wavelength. Which results in a significant advantage in terms of transmission (pass) loss around the ring due to the reduced number of add and drop filters. Perhaps the filters will have larger transmission losses for their chosen wavelengths, but the increase in this loss is more than offset by the loss in the transmission path around the ring. .
[0022]
In an optimal full mesh network configuration, each add-drop filter module adds either a single wavelength channel or two adjacent wavelength channels to minimize the total number of filter modules And must be deleted. Table 1 tabulates the number of such filter modules required for a fully meshed duplex network having three to nine attachment points. For comparison, the table also includes the number of filter modules required for a fully meshed duplex network using filter modules that can add and remove only a single wavelength channel. As can be seen from the table, the reduction in the number of filter modules, and thus in the transmission losses, is more pronounced as the number of connections increases. Of course, for a given link loss setting and a given transmission loss for each filter, the network configuration according to the invention can have at least one more connection point than known network designs. Although the above network was related to a passive ring, it goes without saying that the network according to the invention also has advantages in networks that include amplification means for amplifying WDM optical signals passing around the ring. Bring. In such a network, the length (perimeter around the ring) and / or number of connection points can be increased or the amplification can be reduced as compared to known networks.
[0023]
Referring to FIG. 3, there is shown a flowchart for assigning a wavelength channel to each of the add / drop filters at each connection point of the WDM network according to the present invention. The algorithm for maximizing the number of adjacent wavelength channels at each connection point is suitable for any network configuration, and is not limited to the above-described complete mesh ring configuration.
[0024]
The input data n, k and c (x, y) of this algorithm include the number of connection points, the number of duplicated interconnections between connection points, and an array specifying the required connection between connection points, respectively. The calculated wavelength lambda (λ) for each connection is stored in the array w (x, y) and the temporary numerical variables a, b and c are used during the calculation. The arrays c (x, y) and w (x, y) are n-by-n matrices, with rows representing starting connection points and columns representing final connection points. A zero in the matrix c (x, y) indicates that no connection is required between each connection point, and a value greater than zero, generally one, indicates that a connection is required. Show. Since it is not possible to have an interconnect for a single connection point, x = y in both arrays, i.e. all values on the descending diagonal will be zero. In any case of a fully meshed network with duplicated connections between all connection points, the remaining values in the array are all ones. For example, in the case of the network of FIG. 1 where n = 6 and k = 15, the arrays c (x, y) and w (x, y) are respectively given by the following equations.

[0025]
From the matrix w (x, y), the connection between nodes 2 and 4 is the wavelength channel w (2,4) = w (4,2) = 13, while the connection between nodes 2 and 6 is It will be appreciated that w (2,6) = w (6,2) = 12, and so on.
[0026]
As described, this algorithm is for assigning a single wavelength channel or interconnect between all two attachment points. Of course, this algorithm allows multiple wavelength connections between all two nodes up to the maximum number of wavelength connections between all two nodes by specifying an additional connection array c (x, y). You can easily change it to The algorithm then needs to be modified to check these additional connection arrays for whether a wavelength has already been assigned for the connection. For example, if it is required to have two wavelength connections between the connection points 2b and 2d of the network of FIG. 1, c ₁ (2,4) = c ₁ (4,2) = 1, One additional connection array c ₁ (x, y), where all remaining values are zero, will be required.
[0027]
Needless to say, the WDM of the present invention is not limited to the specific embodiment described, and can be modified within the technical scope of the present invention. For example, it will be appreciated that many add and drop filters are unidirectional in nature, and thus only allow WDM signals to pass around the ring in a single direction. With such an arrangement, all of the wavelength interconnects between the connection points are unprotected. For example, in the network of FIG. 1, the wavelength channel for connecting the connection point 2b and 2d each other are lambda _13. In such a network, in which WDM optical signals can only propagate in a clockwise direction, information is transmitted from node 2b to node 2d via optical fibers 4b and 4c, while node From 2d to 2b will be transmitted through the fibers 4d, 4e, 4f and 4a. As a result, if any fiber breaks, one direction of each interconnect will be lost. To provide a protected path, a double ring optical fiber or a bidirectional ring can be used.
[0028]
At each connection point, using both add-drop filter modules that can add / drop single and adjacent wavelengths minimizes the total number of filter modules, and in another arrangement, 2 Add-drop filter modules can be additionally used to add / remove more than one adjacent wavelength channel. In one such arrangement, three different types of filter modules can be used, such as adding / deleting a single adjacent pair and three adjacent channels. In a network of 6 nodes using such a filter module, a total of 16 filter modules are required. While such an arrangement reduces the total number of filter modules, it requires many more different types of add and drop filters, and the potential increased costs associated therewith can benefit from a loss perspective. May be spoiled.
[0029]
Table 1. Number of add-drop filter modules required for a known network arrangement and a fully meshed duplex network in a network according to the invention

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a ring type optical WDM network according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of the add-drop filter module of FIG.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of assigning a wavelength channel to an add-drop filter module at each connection point of a WDM network according to the present invention.

Claims

A plurality of connection points (2a to 2f) connected in series in a ring configuration by optical waveguide means (4a to 4f), and add and drop optical filters (8) at each connection point connected in series in the ring. , 10), wherein one or more of the filters (8, 10) filter at least two selected adjacent wavelength channels (λ _N , λ _M ) of the WDM optical signal. At the same time as adding or removing from the ring, the remaining wavelength channels of the WDM signal are configured to pass without substantially attenuated, and the respective wavelength channel for each connection point is adjacent to each connection point. WDM network characterized in that it is selected to maximize the number of wavelength channels to be used.

The WDM network according to claim 1, wherein the ring is passive and does not include optical amplification means for optically amplifying the WDM optical signal passing around the ring.

The network is completely meshed and each connection point (2a-2f) is such that all connection points can be connected to all other connection points by respective wavelength channels (λ ₁ -λ ₁₅ ). The WDM network according to claim 1 or 2, comprising an add, drop and drop filter (8, 10).

4. A WDM network according to any one of the preceding claims, wherein a single wavelength channel forms a connection between each pair of connection points.

The WDM network according to any one of the preceding claims, wherein each filter adds or removes either a single or two adjacent wavelength channels.

The WDM network according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical waveguide means (4a to 4f) includes an optical fiber.

The WDM network according to any one of claims 1 to 6, wherein the add and drop filters include a dielectric filter stack.

The WDM network according to any one of claims 1 to 5, wherein the add and drop filters include a resonant cavity.

The WDM network according to any one of claims 1 to 5, wherein the add and drop filters include a fiber Bragg gate.

An optical filter for use in a WDM network according to any of the preceding claims, configured to add or remove at least two adjacent wavelength channels.

The optical filter according to claim 10, wherein the insertion loss is 0.5dB or less.

The optical filter according to claim 10 or 11, wherein the figure of merit is 0.7 or more.