CN1162998C - 一种新型多功能的光分插复用器 - Google Patents

Abstract

本发明属于光纤通信技术领域，特别涉及一种新型多功能的光分插复用器结构。本发明由该光分插复用器由2×2光开关，掺铒光纤放大器，光复用器/解复用器，功率均衡模块和上下路指配、波长变换和组播、再生模块组成。本发明的主要目的是为环形网络的保护倒换(通道段和复用段而提出的一种新型的OADM结构(该结构具备OADM的基本功能，如上下路和加载额外业务)。环网中采用此OADM结构，不仅可以支持复用段的保护倒换，同时也可以支持通道段的保护功能；不仅可用于两纤单向环、四纤双向环，还可以用于构建两纤双向环。此外还增加了组播、波长变换和再生的功能，利用电开关加OTU的方式来集成实现这些功能，增强了其模块化，可以依据实际***的需要，灵活选择其功能模块。

Description

一种新型多功能的光分插复用器

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，特别涉及一种新型多功能的光分插复用器结构。

背景技术

光分插复用器OADM(Optical add & drop Multiplexer)主要的功能是通道级的上下路功能，其主要的应用场所是用来构建环形网络。可以这么说，OADM是目前环形网络的关键性网元。此外利用OADM也可以实现城域网和骨干网的相连。

随着全光网路的发展以及互联网/数据业务的***式增长，使得网络的规模越来越大，网络中交互的数据越来越多，因此对***和网络生存性提出了很高的要求，即对网络的保护能力提出了很高的要求。我们知道环形网络具有很强的自愈能力，而且国内目前的大多数网络也是环形网络。为了充分利用环形网络自愈性，就必然要求构建环形网络的节点支持环网上的保护倒换功能。据ITU-T建议我们得知环形网络的保护分为好几种，首先就其结构而言有两纤单向，两纤双向和四纤双向。其保护方式有通道保护方式和复用段保护方式，在通道保护方式中，又分为首断桥接和首端倒换两种。对于通道保护倒换，要求节点仅仅对失效的通道进行保护，而复用段保护则是对复用段的故障才进行保护，即在某些通道故障但非复用段故障时，不启动复用段的保护倒换。对于以前的网络，通道的保护功能仅仅在两纤单向环中支持，但是对全光网而言，如果在两纤双向和四纤双向中仅仅支持复用段层的保护，那么意味着在通道故障情况下不进行保护，这将造成大量的业务损失和资源的浪费，所以在全光网络中，各种环形网络中都应能依据实际情况选取保护方式，换句话说，节点应能不仅支持复用段的保护，还应该支持通道的保护。

现有的OADM结构一般都仅仅支持简单的上下路功能，和上下路的通道指配功能以及复用段的保护功能。图1为现在典型的OADM结构。

不难看出该结构仅仅支持两纤单向和两纤双向的复用段保护方式，而由于两条链路的通道之间无任何交叉连接设备，所以对于通道保护方式和两纤单向环的任一种保护方式都无法支持。

其中链路级的2×2光开关用于实现复用段的保护倒换，通道级的2×2开关用于通道级的上下路功能，此外通过上下路指配可以对上下路进行任意指配。

发明内容

针对上述分析的结果，本发明的主要目的是为环形网络的保护倒换(通道段和复用段而提出的一种新型的OADM结构(该结构具备OADM的基本功能，如上下路和加载额外业务)。环网中采用此OADM结构，不仅可以支持复用段的保护倒换，同时也可以支持通道段的保护功能；不仅可用于两纤单向环、四纤双向环，还可以用于构建两纤双向环。此外还增加了组播、波长变换和再生的功能，利用电开关加OTU的方式来集成实现这些功能，增强了其模块化，可以依据实际***的需要，灵活选择其功能模块。

另外组播功能和上下路功能集成于一体，为首端桥接这种通道保护方式提供了便利，否则这种方式的实现必须外加耦合器才能实现，破坏了节点的整体结构。

本发明目的的实现方式：

本发明一种新型多功能的光分插复用器，其特征在于：

1)该光分插复用器由2×2光开关，掺铒光纤放大器(EDFA)，光复用器/解复用器，功率均衡模块和上下路指配、波长变换和组播、再生模块组成；

2)该光分插复用器的输入端分别经过掺铒光纤放大器，然后分别接入解复用器，解复用器的端口数由光纤中复用的信道数来决定；

3)解复用器的每个输出端都分别与一个2×2光开关的输入端相连，并且与每个解复用器相关的2×2光开关都分为相等的两组，且与这两个解复用器相关的2×2光开关的连接呈对称关系，每个解复用器对应的2×2光开关的一个输出都对应连到一个功率均衡模块上；

4)与解复用器相关的2×2光开关中的一组开关的另一输入端都分别与上下路指配模块相连，这些开关所对应的解复用器的通道也成为该方向上的工作通道，这些开关剩余的一个输出端与另一解复用器对应的一组2×2光开关的输入端相连，这些2×2光开关对应的另一解复用器的这些通道也成为该方向上的保护通道，这些2×2光开关剩余的一个输出端与上下路指配模块直接相连；

5)解复用器剩余的一组开关的连接关系如另一解复用器的保护通道对应的2×2光开关的连接关系，它们对应的通道也为该方向上的保护通道；而另一解复用器剩余的一组开关的该方向上的工作通道；

6)通道经功率均衡模块后汇聚到两个复用器上，复用器和解复用器的通道一一对应，然后再经过一2×2光开关，最后分别经过一个掺铒光纤放大器输出。

基于上述新型多功能的光分插复用器，本发明还具有其特征在于

1)上下路指配、波长变换和组播、再生模块利用电交叉连接、PIN和激光器阵列来实现；

2)首端桥接利用上下路指配模块处的组播功能完成，在环形网络中，首端桥接保护的工作通道和保护通道正好构成整个环路。

3)额外业务是在***无故障的情况下加载到保护通道上的，其加载需要保护通道和对应工作通道上的2×2光开关的配合才能完成，即将两个对应的2×2光开关全部置为交叉态，并且在***故障情况下，额外业务立即被撤除。

工作业务的下载都需要工作通道和对应的保护通道的光开关的配合协作来完成，即需要需要下路的通道对应的工作通道的光开关和与其相连的另一向的保护通道上的2×2光开关都置为交叉态。

4)通道层实现业务保护需将对应的工作通道上的2×2光开关交叉到对应保护通道2×2光开关的输入端，并将该输入交叉输出到连接光功率均衡模块的那端即可。

最后在这些功能中还尽量保证了业务的透明性，即OADM在执行保护倒换时对速率和业务是透明的，其倒换的结构中无电信号的参与，只有在需要进行波长变换和再生时才对速率和业务不透明。

附图说明

图1为背景技术示意图。

图2为本发明结构示意图。

图3为本发明上下路指配、波长变换和组播、再生模块示意图。

图4为本发明两开关配合的上路示意图。

图5为本发明两开关配合的下路示意图。

图6为本发明首端桥接的环网通道保护示意图。

图7为本发明首断桥接的通道保护示意图。

图8为本发明正常状态下额外业务上下路示意图。

图9为本发明通道层实现保护倒换示意图。

具体实施方式

本发明新型OADM的节点结构的具体实现形式

各部分功能介绍及其实现原理。

图2至图9为本发明新型OADM节点结构图的分解，即详细介绍OADM各部分的组成及相应的功能的具体实现办法。

该发明的思路：

为支持环网中通道级的保护倒换功能，必须将不同方向来的通道进行交叉连接。考虑到环网工作时，即在正常情况下，总是一半的通路用于工作，一半的通路用于保护，对于两纤单向和四纤双向环中，一条链路中的全部通路用于工作，另一方向的链路全部通路用作保护。而对于两纤双向环，其每一向的链路中，均为一半通道工作，一半通道留作另一方向工作通道的保护通道；即***无故障时，有一半的通道处于“闲置”状态，而当***发生故障的情况下，另一方向上的工作通道就可以倒到这些原来被闲置的通道上传输，从上述分析可以发现，两纤单向和四纤双向环中，其复用的保护倒换可以利用链路上的保护倒换开关完成，而两纤双向环的保护倒换则无法利用链路上的的开关倒换完成。所以必须在工作通道和另一方向的同波长的保护通道之间加交叉连接设备就可以实现环网中通道的保护。也即两纤双向环的复用段保护倒换必须由通道层的保护倒换来实现。

此外为了不增加节点结构的成本，仍然采用与以往结构相同的2×2光开关来实现，这样两个2×2开关要一起集合才能实现上下路功能、保护倒换功能，加载额外业务功能。

文字说明：

1、上下路指配、波长变换和组播、再生功能。如图3所示：在上下路指配、波长变换和组播、再生模块中，

1)利用电交叉连接模块来实现上下路的指配及其组播功能；

2)利用PIN、电交叉和激光器阵列来实现波长变换，即将要进行波长变换的通路下路到PIN的输入后，再利用电交叉指配到某一路输出，该路的输出激光器自然会将其变到相应的波长上。

3)再生功能利用PIN和激光器阵列自然实现。

2、上下路功能

不同于一般的OADM结构，为了不因增加功能而增加预算，使得某些通道的上下路需要两个2×2光开关的配合才能完成，具体而言，上路需要配合的是那些上路端不与上下路指配模块直接相连的通道，其上路需要经与其相邻的一个2×2开关成交叉态才能完成(如图4所示，其中下路端为直接连接)。下路需要配合的是那些下路端不与上下路指配模块直接相连的通道，其下路需要经与其相邻的一个2×2开关成交叉态才能完成。(如图5所示，其中上路端为直接连接)

3、首端桥接的通道保护，图6为实施首端桥接的环网通道保护的示意图，这种保护方式是ITU-T建议的通用通道保护方式，由于以往的OADM结构不具有组播功能，所以要想实现该功能必须在源端加耦合器来实现，而本发明中利用上下路指配模块处的组播功能即可，在无需另加耦合器，既可以支持首端桥接的通道保护倒换。

图7给出在新型OADM节点组成环网的情况下，实现的对通道的首端桥接的保护。如图7中所示，首端桥接的保护应该两条通道正好构成整个环路，这样两条通道不相关，所以可以快速有效地实施对通道的保护。

4、加载额外业务

由于环形网络在无故障工作时，其保护通道处于空闲态，为提高***资源的利用率，允许保护通道上加载额外业务，本发明的OADM结构中，支持额外业务的加载，具体加载如图8所示。

其实这种业务加载和普通的业务加载没有区别，唯一的区别在于该加载的业务是不受保护的，即在由故障发生时，立即将该业务撤除。

5、通道层实现保护倒换

为解释具体功能的实现方法，如图9所示，设A通道为一方向的工作通道，B通道为A通道的保护通路。还有该OADM在构建环网时，两个输入和两个输出不属于统一区段，一个输入和另一个输入的输出属于同一区段，剩下的一对输入输出属于同一区段。

如图9所示，如果要采取通道动作来实施对资源的保护，则应合理调节本发明中的两个相关通道2×2光开关来协调完成。这也是本发明的一大特点。具体可应用在任何环形网络中的通道保护方式中，在两纤双向的环形网络的保护中，将不可避免地要用这种方式来实现。因为两纤双向的环形网络的工作机制为两个光纤上的通道互为保护，所以其复用段的保护倒换也需要通道的保护倒换动作才能完成，所以两纤双向环的保护将不可避免的要采用上述的方式来实现。

具体而言，在通道保护方式中，如果工作通道出现故障，则工作通道中的工作业务经由其2×2光开关切换到保护通道所在的光开关上，保护通道的2×2光开关成交叉态，则将工作业务切换到了另一链路方向上传输，这样就完成了对该工作通道的保护。

在两纤双向环的复用段保护方式中，一旦某一链路发生故障，则应该将工作通道一起切到对应的保护通道上传输，切记在两纤双向复用段保护环中，执行保护倒换的节点应将所有的工作通道全部要切到保护通道上，这样就完成了对复用段的保护。

本发明的优点

1、在未增加器件的基础上，增强了***的功能。

2、克服了以往结构不能支持环网通道保护和两纤双向保护的缺点，使得该结构可用于构建任何环形网络，而且可以依据实际需要选取合适的保护方案。可用于构建两纤单向，两纤双向，四纤双向环形网络，还可以通过上下路指配模块跟SDH网络直接相连。

3、无需外加耦合器，利用上下路指配模块处的上路广播功能就可以实现上路段两路桥接功能，这便于与ITU-T两纤单向通道保护环结合，即便于和SDH网路的互连互通。

4、将上、下路指配功能、广播功能、波长变换功能和再生集成于一体。并且各种功能都非常容易实现。

5、不仅可以利用通道层的动作对网络进行保护，而且可以仅仅依靠复用段层开关的动作进行保护，提高了***保护的灵活性。

6、对于直通以及执行保护倒换时，***能够保证业务和速率的透明性。

说明：

目前的OADM结构不支持环网中通道级的保护，而本发明中的节点支持通道级的保护，这也是本发明最大的优点。因为以后的光网络都追求高容量，由此已经或者正逐步采用DWDM的方式，而且目前的节点也正在追求T比特容量，所以节点上的通道数越来越多，仅仅一部分通道发生故障而整个链路不发生故障的几率是的相当大的。在这种情况下，目前的OADM只有两种处理措施：a.以链路保护的方式来达到对故障通道的保护，b.不保护。不保护的方法明显是不可取的，但若采取a的方法，因为倒换时必然要对倒换的通道业务造成一定的损伤，所以以链路的保护的方式实施对通道的保护，必然会造成未发生故障的通道的性能的影响。而本发明的这种结构，由于在节点内部双向的通道发生交叉连接，所以它支持通道级的保护，即可以对发生故障的通道进行保护，而不影响其它正常的通道。而且对通道保护方式和复用段保护方式都支持，这样在仅仅发生通道故障的情况下，启动通道的保护方式，在发生链路故障的情况下，启动复用段的保护倒换，使得保护非常灵活。

Claims (6)

1、一种新型多功能的光分插复用器，其特征在于：

1)该光分插复用器由2×2光开关，掺铒光纤放大器，光复用器/解复用器，功率均衡模块和上下路指配、波长变换和组播、再生模块组成；

2)该光分插复用器的输入端分别经过掺铒光纤放大器，然后分别接入解复用器；

3)每个解复用器的任一输出端都分别与一个2×2光开关的输入端相连，并且与每个解复用器相关的2×2光开关都分为数量相等的两组，这两个解复用器对应的2×2光开关的连接呈对称关系，每一个2×2光开关的一个输出都对应连到一个功率均衡模块上；

4)与一个解复用器相关的其中一组2×2光开关的另一输入端都分别与上下路指配模块相连，这些开关所对应的解复用器的通道也成为该方向上的工作通道，这些开关剩余的一个输出端与另一解复用器对应的一组2×2光开关的输入端相连，这些2×2光开关对应的另一解复用器的这些通道也成为上述工作通道的保护通道，这些2×2光开关剩余的一个输出端与上下路指配模块直接相连；

5)经功率均衡模块后的通道汇聚到两个复用器上，复用器和解复用器的通道一一对应，复用器的输出经过一2×2光开关，最后分别经过一个掺铒光纤放大器输出。

2、根据权利要求1新型多功能的光分插复用器，其特征在于上下路指配、波长变换和组播、再生模块利用电交叉连接、PIN和激光器阵列来实现。

3、根据权利要求1新型多功能的光分插复用器，其特征在于首端桥接利用上下路指配模块中电交叉连接的组播功能完成，在环形网络中，首端桥接保护的工作通道和保护通道正好构成整个环路。

4、根据权利要求1新型多功能的光分插复用器，其特征在于正常业务的下载都需要工作通道和对应的保护通道的光开关的配合协作来完成，即需要下路的通道对应的工作通道的光开关和与其相连的另一向的保护通道上的2×2光开关都置为交叉态。

5、根据权利要求1新型多功能的光分插复用器，其特征在于额外业务是在***无故障的情况下加载到保护通道上的，其加载需要保护通道上的2×2光开关和与其对应的工作通道上的2×2光开关的配合才能完成，即将两个对应的2×2光开关全部置为交叉态，并且在***故障情况下，额外业务立即被撤除。

6、根据权利要求1新型多功能的光分插复用器，其特征在于通道层实现业务保护需将对应的工作通道上的2×2光开关交叉到对应保护通道2×2光开关的输入端，并将保护通道上的2×2光开关的该输入端交叉输出到连接光功率均衡模块的那端。

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