專利名稱：二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，該環(huán)網(wǎng)的光節(jié)點是基于聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF，Acousto-Optic Tunable Filter)的光學(xué)分插復(fù)用器件(OADM，Optical Add and Drop Multiplexer)。
背景技術(shù)：
目前已經(jīng)非常成熟的波分復(fù)用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)和同步數(shù)字體系(SDH，Synchronous Digital Hierarchy)相結(jié)合的技術(shù)，因其具有巨大的傳輸帶寬和數(shù)據(jù)傳輸透明性以及簡單實用的保護(hù)技術(shù)，近幾年來得到迅速發(fā)展，成為光纖通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中一種主流技術(shù)。隨著越來越多的光傳輸系統(tǒng)升級為WDM系統(tǒng)，以及在WDM技術(shù)逐漸從骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)和接入網(wǎng)滲透的過程中，人們發(fā)現(xiàn)WDM技術(shù)在提高傳輸能力的同時，還具有無可比擬的聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢。在網(wǎng)絡(luò)傳輸容量已不成問題的時候，另一個顯而易見地能提高網(wǎng)絡(luò)效率和靈活性的選擇是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中使用光學(xué)分插復(fù)用器(OADM)。它能在一條WDM鏈路中間隨意上/下幾個波長，而不必經(jīng)過電層上的處理，從而使WDM系統(tǒng)更加靈活地與其它節(jié)點形成連接，執(zhí)行聯(lián)網(wǎng)功能。利用OADM靈活的分/插能力構(gòu)成WDM自愈環(huán)網(wǎng)是目前OADM研究的重點。
WDM環(huán)型網(wǎng)不僅具有生存能力強(qiáng)、恢復(fù)時間短等優(yōu)點，而且由于是以波長為單位上/下信號，與信號的速率、格式無關(guān)，因此易于擴(kuò)容和平滑升級。而對用于WDM自愈環(huán)網(wǎng)的OADM節(jié)點有下列一些要求①OADM節(jié)點首先要能有選擇地按需上/下波長，而其他波長無阻塞的通過，這一點保證了在不需要再生的情況下盡量多地使用級聯(lián)OADM。②面對不同的業(yè)務(wù)類型，應(yīng)具有波長轉(zhuǎn)換功能，在上/下波長時，可在承載本地業(yè)務(wù)的非標(biāo)準(zhǔn)波長與標(biāo)準(zhǔn)波長之間進(jìn)行靈活轉(zhuǎn)換，使系統(tǒng)具有一定的開放性和兼容性。③應(yīng)減少OADM的信道間串?dāng)_等問題，同時必須具有有效控制直通波長和本地插入、下路波長功率的能力，達(dá)到功率均衡的能力。④系統(tǒng)應(yīng)該支持Bellcore的1515nm波長作為光監(jiān)測通道的標(biāo)準(zhǔn)，提供告警或監(jiān)測信息。⑤在由OADM構(gòu)建的WDM自愈環(huán)網(wǎng)中，當(dāng)OADM設(shè)備失效或工作端的光纖斷裂時，能實現(xiàn)光層上的保護(hù)，使光網(wǎng)絡(luò)在具有大容量的同時還具有可靠的傳送保證。
目前已有的復(fù)用段共享保護(hù)方法與SDH的四纖雙向線路共享保護(hù)環(huán)類似，另外采用光學(xué)分插復(fù)用器(OADM)的兩纖環(huán)網(wǎng)構(gòu)想也曾提出(Rajiv Ramaswarni，Kumar N.Sivarajan著，樂孜純譯，光網(wǎng)絡(luò)(下卷)組網(wǎng)技術(shù)分析，pp146-147)。但是，基于二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)未見報道，尤其未涉及能夠滿足上述OADM節(jié)點要求的二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，其中的OADM節(jié)點采用基于AOTF的OADM器件。
用于光纖通信網(wǎng)絡(luò)中的OADM結(jié)構(gòu)通常利用光開關(guān)和復(fù)用/解復(fù)用器相結(jié)合(Rajiv Ramaswami，KumarN.Sivarajan著，樂孜純譯，光網(wǎng)絡(luò)(下卷)組網(wǎng)技術(shù)分析，pp34-40)，或利用光纖光柵和聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)來完成對波長的分插復(fù)用。但現(xiàn)有的OADM結(jié)構(gòu)或者不能快速工作，或者未涉及具體的器件結(jié)構(gòu)和功能執(zhí)行方式，特別是能夠同時兼顧功率均衡、串?dāng)_抑制和針對各種ITU標(biāo)準(zhǔn)波長和非標(biāo)準(zhǔn)波長的OADM器件結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容為了解決已有的二纖雙向復(fù)用段保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)的不能兼顧功率均衡、不能有效抑制串?dāng)_的缺點，本發(fā)明提供一種能夠兼顧功率均衡、有效抑制串?dāng)_的二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用了下述技術(shù)方案
一種二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，包括兩根光纖、光纖節(jié)點，兩根光纖均分有工作通道和保護(hù)通道，其中之一光纖的工作通道由另一光纖的保護(hù)通道提供保護(hù)，兩者配置相同波長組；且兩根光纖配置不同工作波長組，所述的光纖節(jié)點配置光學(xué)分插復(fù)用器件工作組、光學(xué)分插復(fù)用器件保護(hù)組、四個1×2光開關(guān)，四個1×2光耦合器，所述的光學(xué)分插復(fù)用器件工作組為一個單向的光學(xué)分插復(fù)用器件，所述的光學(xué)分插復(fù)用器件保護(hù)組為一個單向的光學(xué)分插復(fù)用器件，所述的每個光學(xué)分插復(fù)用器件的兩端分別通過一個1×2光開關(guān)、1×2光耦合器與光纖連接。
作為優(yōu)選的一種方案所述的光學(xué)分插復(fù)用器件包括解復(fù)用器，用于對輸入的波分復(fù)用信號進(jìn)行解復(fù)用，從主信號中分離出某個百分比的光信號用于在線監(jiān)測；前置放大器，用于補(bǔ)償復(fù)用信號的線路損耗；光功率監(jiān)測模塊，由管理控制單元控制，監(jiān)測每個通路的中心波長、光信噪比、光功率，當(dāng)檢測到光通道性能惡化時它向管理系統(tǒng)發(fā)送告警指示信號，使管理系統(tǒng)完成故障定位和保護(hù)倒換；分插濾波模塊，用于根據(jù)監(jiān)控信道信息以波長為單位進(jìn)行本地業(yè)務(wù)下路或插入；所述的分插濾波模塊連接下路控制單元、插入控制單元、射頻控制單元、偏振色散補(bǔ)償單元、光放大單元、溫度控制單元；所述的插入控制單元的輸出端連接所述復(fù)用器；復(fù)用器，用于將插入控制單元加載的插入信號、分插濾波模塊中直通的信號、及監(jiān)控信道信息合波；功率放大器，用于對合波后的光信號進(jìn)行放大輸出，補(bǔ)償經(jīng)過整個光分插復(fù)用器引入的損耗；所述的分插濾波模塊為級聯(lián)結(jié)構(gòu)的聲光可調(diào)諧濾波器，所述的首級聲光可調(diào)諧濾波輸入端連接所述的解復(fù)用器的輸出端；所述的前級聲光可調(diào)諧濾波包括兩個輸出端，第一輸出端通過下路1×2光開關(guān)連接功率衰減器及所述的下路控制單元，當(dāng)復(fù)用信號波長間隔較大時，所述的下路1×2光開關(guān)受所述管理控制單元控制直接接入所述的下路控制單元；第二輸出端通過級聯(lián)1×2光開關(guān)連接后級聲光可調(diào)諧濾波，當(dāng)復(fù)用信號波長間隔較大時，所述的級聯(lián)1×2光開關(guān)受管理控制單元控制直接連接所述的復(fù)用器；所述的末級聲光可調(diào)諧濾波的第一輸出端連接所述的下路控制單元，第二輸出端直接連接所述的復(fù)用器；所述功率衰減器用于前級聲光可調(diào)諧濾波第一輸出端與后級聲光可調(diào)諧濾波第一輸出端的功率均衡。
作為優(yōu)選的另一種方案所述的下路1×2光開關(guān)包括直接與下路控制單元連接的直通端、與光學(xué)衰減器連接的衰減端，所述的光學(xué)衰減器的輸出端連接下路控制單元。
作為優(yōu)選的再一種方案所述的下路控制單元包括與聲光可調(diào)諧濾波器的第一輸出端連接的耦合器，所述的耦合器連接分路器，所述的分路器經(jīng)過用于實現(xiàn)每一路信號選擇的聲光可調(diào)諧濾波器后被用戶接收；所述的插入控制單元包括第一集成半導(dǎo)體激光器陣列、復(fù)用器、分路耦合器、用以選擇波長的聲光可調(diào)諧濾波器、合路耦合器，所述的集成半導(dǎo)體激光器的輸出端連接復(fù)用器，所述的復(fù)用器的輸出端連接分路耦合器，所述的耦合器的輸出端連接聲光可調(diào)諧濾波器，所述的聲光可調(diào)諧濾波器的輸出端連接合路耦合器。
進(jìn)一步，在所述的插入控制單元中，所述的聲光可調(diào)諧濾波器與合路耦合器之間設(shè)有光轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于提供信號的接入，將非標(biāo)準(zhǔn)的波長轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長，所述的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括整形單元、放大單元以及定時再生單元，調(diào)制后再與其他波長合路。
再進(jìn)一步，所述的聲光可調(diào)濾波與復(fù)用器之間設(shè)有偏振色散補(bǔ)償單元，用于消除未經(jīng)處理的直通信號TE與TM模式存在的傳播速度間的差異。
更進(jìn)一步，所述的光學(xué)分插復(fù)用器還包括保護(hù)倒換模塊、用于分插濾波模塊故障時替換的冗余配置模塊，所述的前置放大器與分插濾波模塊、復(fù)用器與功率放大模塊之間均設(shè)有保護(hù)倒換模塊，所述的保護(hù)倒換模塊、冗余配置模塊皆通過管理控制單元控制。
在所述的光纖環(huán)網(wǎng)內(nèi)，在內(nèi)外環(huán)中分別設(shè)置了一個高通濾波器和一個低通濾波器。
本發(fā)明的工作原理是二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)，如圖1所示，工作業(yè)務(wù)和保護(hù)容量是在同一根光纖上利用工作波長和保護(hù)波長同時傳輸?shù)摹榱吮苊鈫胃饫w的物理損壞同時影響工作環(huán)路和保護(hù)環(huán)路，工作環(huán)路和保護(hù)環(huán)路必須經(jīng)過不同的路由，因此，外環(huán)光纖的工作波長將由內(nèi)環(huán)光纖的保護(hù)波長提供保護(hù)，內(nèi)環(huán)光纖的工作波長由外壞光纖的保護(hù)波長保護(hù)，以獲得必要的保護(hù)能力。同時，在考慮節(jié)點不提供波長轉(zhuǎn)換能力情況下，內(nèi)外環(huán)的工作波長組與保護(hù)波長組的配置也將作相應(yīng)的調(diào)整，如對于一個32路的波分復(fù)用系統(tǒng)，λ1...λ16用于外環(huán)的工作業(yè)務(wù)，λ17...λ32則作為保護(hù)波長，用于內(nèi)環(huán)工作業(yè)務(wù)的保護(hù)；而內(nèi)環(huán)的工作波長組設(shè)置為λ17...λ32，保護(hù)波長組設(shè)置為λ1...λ16。保護(hù)帶寬可以提供額外業(yè)務(wù)通信，不過這部分業(yè)務(wù)在環(huán)路的保護(hù)容量被用作保護(hù)時，將被撤銷。
根據(jù)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和要求，并基于復(fù)用段倒換環(huán)在線路倒換前后，節(jié)點之間的通信光通道的輸入輸出位置不變的重要原則，本發(fā)明提出了一種支持二纖雙向共享復(fù)用段倒換環(huán)的OADM的節(jié)點結(jié)構(gòu)。該節(jié)點設(shè)置了兩個單向(冗余配置)的OADM，四個1×2光開關(guān)(OSW)，四個1×2光耦合器(CPL)，并在內(nèi)外環(huán)中分別設(shè)置了一個高通濾波器和一個低通濾波器，如圖2所示。值得注意的是，OADM1中的工作波長為λ1...λ16，保護(hù)波長為λ17...λ32，而OADM2中波長分配正好相反，以實現(xiàn)保護(hù)時的波長匹配。當(dāng)環(huán)路正常工作時，自東而來的光信號，經(jīng)過1×2光耦合器a，被光開關(guān)a送入光分插復(fù)用單元。光分插復(fù)用單元根據(jù)情況進(jìn)行下路/插入或直通信號。光分插復(fù)用單元的輸出光信號，經(jīng)過光開關(guān)b，通過1×2光耦合器b被耦合到傳輸線上傳輸。此時保護(hù)帶寬可以傳輸額外業(yè)務(wù)，傳輸過程類似。自西而來的光信號，其執(zhí)行過程類似，只是由1×2光耦合器c、光開關(guān)c、1×2光耦合器d和光開關(guān)d執(zhí)行相關(guān)的操作。若東面的光纖發(fā)生故障，則光信號不能從東面W1接收，節(jié)點進(jìn)行開關(guān)倒換，光開關(guān)a從1位置打到2位置，此時，信號經(jīng)低通濾波器出內(nèi)環(huán)的保護(hù)波帶P1從相反方向輸入，但輸入的位置不變。同樣，本地節(jié)點發(fā)往東面的光信號W2也通過光開關(guān)d的倒換，將本地上載的業(yè)務(wù)從外環(huán)的保護(hù)帶寬P2經(jīng)過不同的路由發(fā)送給宿節(jié)點，上載信號的輸出仍然是OADM2單元。同理，若西面的光纖發(fā)生故障，則本地節(jié)點的光開關(guān)c和光開關(guān)b分別執(zhí)行了光開關(guān)a和光開關(guān)d的操作，實現(xiàn)故障時節(jié)點的保護(hù)倒換功能。值得注意的是，由于內(nèi)外環(huán)的波長配置相反，因此從外環(huán)輸入的保護(hù)波帶P2需經(jīng)過高通濾波器輸入。
將上述結(jié)構(gòu)的OADM節(jié)點應(yīng)用于整個環(huán)網(wǎng)中的保護(hù)倒換，即可以實現(xiàn)光纖環(huán)網(wǎng)二纖雙向共享保護(hù)，如圖3所示。
所述的OADM節(jié)點中的光學(xué)分插復(fù)用器(OADM)是一種基于聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)的器件結(jié)構(gòu)，其主要功能是特定波長的下路、插入和直通功能，涉及的核心功能模塊為分插濾波模塊、下路/插入控制單元。所述分插濾波模塊采用級聯(lián)AOTF，并結(jié)合光開關(guān)和光學(xué)衰減器(ATT)共同構(gòu)成，能夠同時兼顧功率均衡和串?dāng)_抑制，具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。其中抑制串?dāng)_是通過采用級聯(lián)AOTF結(jié)構(gòu)對波長間離來實現(xiàn)的。假設(shè)每一級AOTF選擇波長的最小間隔為2ε，小于此值將出現(xiàn)串?dāng)_。而光學(xué)分插復(fù)用器(OADM)要求選擇波長間隔為ε，若采用單級AOTF構(gòu)架OADM則顯然會有串?dāng)_出現(xiàn)。抑制串?dāng)_可采用本發(fā)明圖4所示的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。其實現(xiàn)過程如下首級AOTF下路下標(biāo)為奇數(shù)的波長，次級AOTF下路下標(biāo)為偶數(shù)的波長。假設(shè)要求下路的波長為λ1λ2λ5λ7，首級AOTF只需選擇與波長λ1λ5λ7相應(yīng)的射頻信號頻率下載波長為λ1λ5λ7的光信號，而直通其余的信號，次級AOTF選擇與波長λ2相應(yīng)的射頻信號，下載波長為λ2的光信號。由于波長為λ2的光信號與波長為λ1λ5λ7的光信號分別在不同的AOTF中下載，因而每一級AOTF都滿足選擇波長的最小間隔2ε，兩級級聯(lián)后選擇波長的最小間隔可以達(dá)到ε，這樣既滿足了OADM選擇波長間隔ε的要求，又不會產(chǎn)生串?dāng)_。其實質(zhì)是通過增加AOTF的數(shù)量來換取串?dāng)_的抑制。由于基于鈮酸鋰晶體的聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)具有集成特性，可以很方便地將多級AOTF刻在一塊鈮酸鋰晶體襯底上，級聯(lián)后器件的體積仍然很小，控制依然簡單。值得注意的是，在采用多級AOTF結(jié)構(gòu)時，由于每一級AOTF都會引入損耗，直通信道與分插信道的光功率差別較大，因此需要進(jìn)行功率均衡。如圖4所示，本發(fā)明在只經(jīng)過一級AOTF下路的λ1λ5λ7之后設(shè)置了光學(xué)衰減器(ATT)，使其與經(jīng)過兩級AOTF下路的λ2信號實現(xiàn)輸出功率均衡。當(dāng)OADM要求的下路光信號之間的最小波長間隔為2ε，則無需多級AOTF級聯(lián)結(jié)構(gòu)，此時只要將光開關(guān)切換到圖中虛線位置，即可避免多級AOTF的功率損耗和光學(xué)衰減器的使用。
下路控制單元、插入控制單元如圖5和圖6所示，主要涉及OADM器件下路、插入和直通特定波長的功能的實現(xiàn)。
下路控制單元實現(xiàn)下路信號的接收。如圖5所示，經(jīng)一級或兩級AOTF下路的多波長信號，被一個1×n的耦合器分路(圖中示出為4路，實際分路數(shù)目由用戶數(shù)決定，亦等同于AOTF射頻信號源同時激發(fā)的聲波信號的數(shù)量)。分路后的信號仍為復(fù)用信號，再經(jīng)過AOTF濾波實現(xiàn)每一路信號的選擇，最后被用戶接收。
若插入的波長為標(biāo)準(zhǔn)波長，插入控制單元將按照G.692規(guī)范產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的光波長以上傳信息。如圖5所示，標(biāo)準(zhǔn)光波長由集成半導(dǎo)體激光器(LD)陣列產(chǎn)生，每個LD單元可以產(chǎn)生8個離散光譜，分別由1#～4#LD單元，產(chǎn)生4個波段的標(biāo)準(zhǔn)光信號，以升級擴(kuò)展為32路波分復(fù)用系統(tǒng)。集成LD陣列的輸出光信號可直接輸出，但為了使輸出光接口達(dá)到通用的目的，即本地上載業(yè)務(wù)不論在哪個端口都能以8路標(biāo)準(zhǔn)波長中的任意一路波長插入(只要各業(yè)務(wù)所選擇的波長不發(fā)生重用)，LD單元輸出的光信號首先需經(jīng)過一個復(fù)用器復(fù)用為8路光復(fù)用信號，再通過1×8的耦合器均分成8路，每一路通過一個可調(diào)諧濾波器AOTF以選擇任意一個波長。為滿足同時上載4路信號的需要，各本地業(yè)務(wù)經(jīng)過調(diào)制后，通過1個4×1的合波器合波，再與AOTF的直通信號一起上傳到傳輸線上。若需升級為32路的系統(tǒng)，只需配置不同波段的四個光發(fā)射模塊，再通過4×1的合波器合波后，與AOTF的直通信號上傳到傳輸線上。
若插入波長為非標(biāo)準(zhǔn)波長，則需要經(jīng)過波長轉(zhuǎn)換處理，此時插入控制單元需配置光轉(zhuǎn)發(fā)模塊(OTU)，它的主要作用就是提供信號的接入，將非標(biāo)準(zhǔn)的波長轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長。一般來說，對信號進(jìn)行整形、放大并提取時鐘的OTU稱3R OTU，特別適用于接入業(yè)務(wù)皆為SDH信號的情況，因此對于上層結(jié)構(gòu)為SDH的網(wǎng)絡(luò)，宜采用3R OTU。而不對信號提取時鐘的OTU稱2R OTU，對信號的比特速率是透明的，適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。圖6所示為本發(fā)明引入OTU后的插入控制單元結(jié)構(gòu)，能夠?qū)Ω鞣NITU標(biāo)準(zhǔn)波長和非標(biāo)準(zhǔn)波長實現(xiàn)分插復(fù)用功能。利用光電二極管PIN或者雪崩光電二級管APD將SDH信號或來自其他OADM及OXC節(jié)點的非標(biāo)準(zhǔn)信號接收下來，經(jīng)過整形、放大和再定時后，變換成符合要求的ITU標(biāo)準(zhǔn)光信號發(fā)送出去。需要注意的是，對于插入波長端的OTU，其接收端是來自客戶的信號，要求它的光參數(shù)要符合客戶端設(shè)備相應(yīng)的業(yè)務(wù)接口標(biāo)準(zhǔn)。比如客戶端是SDH設(shè)備，接入的是SDH信號，那么要求OTU接收端應(yīng)符合G.957要求的光接口規(guī)范；而對于接入GE信號，就要求符合IEEE802.3規(guī)范。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1、光環(huán)形網(wǎng)采用雙向環(huán)，一個雙向光通道使用在相同路由上反向傳輸?shù)牟ㄩL來建立，它只占用該通道所含區(qū)段的波長資源，在環(huán)上的其他區(qū)段，該波長可以重新用來組織通信，波長的利用率比較高。2、使用兩根光纖實現(xiàn)光環(huán)形網(wǎng)的復(fù)用段共享保護(hù)。3、光環(huán)形網(wǎng)的光節(jié)點采用基于AOTF的OADM器件，該OADM器件采用級聯(lián)AOTF，并結(jié)合光開關(guān)和光學(xué)衰減器(ATT)共同構(gòu)架分插濾波模塊，因此能夠同時兼顧功率均衡和串?dāng)_抑制，同時其插入控制模塊中引入光轉(zhuǎn)發(fā)模塊(OTU)，能夠針對各種ITU標(biāo)準(zhǔn)波長和非標(biāo)準(zhǔn)波長進(jìn)行分下、插入和直通功能。


圖1是四個OADM節(jié)點的二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是基于二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)中的OADM節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)中的保護(hù)倒換過程示意圖。
圖4是光學(xué)分插復(fù)用器件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是光學(xué)分插復(fù)用器件的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是抑制串?dāng)_結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是基于聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)的光學(xué)分插復(fù)用器(OADM)的下路、插入控制系統(tǒng)示意圖。
圖8是加入OTU后的插入控制單元示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照圖1～8，一種二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，包括兩根光纖，光纖甲與光纖乙，甲乙光纖均分有工作通道和保護(hù)通道，甲的工作通道由乙的保護(hù)通道提供保護(hù)，兩者配置相同波長組，乙的工作通道由甲的保護(hù)通道提供保護(hù)，兩者配置相同波長組，且甲乙光纖配置不同工作波長組，所述的光纖節(jié)點配置與甲光纖中波長組相應(yīng)的光學(xué)分插復(fù)用器件甲、與乙光纖中波長組相應(yīng)的光學(xué)分插復(fù)用器件乙、四個1×2光耦合器以及四個1×2光開關(guān)，并在內(nèi)外環(huán)中分別設(shè)置了一個高通濾波器和一個低通濾波器，所述的光學(xué)分插復(fù)用器件工作組為一個單向的光學(xué)分插復(fù)用器件，所述的光學(xué)分插復(fù)用器件保護(hù)組為一個單向的光學(xué)分插復(fù)用器件，所述的每個光學(xué)分插復(fù)用器件的兩端分別通過一個1×2光開關(guān)、1×2光耦合器與光纖連接。
光學(xué)分插復(fù)用器件包括解復(fù)用器，用于對輸入的波分復(fù)用信號進(jìn)行解復(fù)用，從主信號中分離出某個百分比的光信號用于在線監(jiān)測；前置放大器，用于補(bǔ)償復(fù)用信號的線路損耗；光功率監(jiān)測模塊，由管理控制單元控制，監(jiān)測每個通路的中心波長、光信噪比、光功率，當(dāng)檢測到光通道性能惡化時它向管理系統(tǒng)發(fā)送告警指示信號，使管理系統(tǒng)完成故障定位和保護(hù)倒換；分插濾波模塊，用于根據(jù)監(jiān)控信道信息以波長為單位進(jìn)行本地業(yè)務(wù)下路或插入；所述的分插濾波模塊連接下路控制單元、插入控制單元、射頻控制單元、偏振色散補(bǔ)償單元、光放大單元、溫度控制單元；所述的插入控制單元的輸出端連接所述復(fù)用器；復(fù)用器，用于將插入控制單元加載的插入信號、分插濾波模塊中直通的信號、及監(jiān)控信道信息合波；功率放大器，用于對合波后的光信號進(jìn)行放大輸出，補(bǔ)償經(jīng)過整個光分插復(fù)用器引入的損耗；所述的分插濾波模塊為級聯(lián)結(jié)構(gòu)的聲光可調(diào)諧濾波器，所述的首級聲光可調(diào)諧濾波輸入端連接所述的解復(fù)用器的輸出端；所述的前級聲光可調(diào)諧濾波包括兩個輸出端，第一輸出端通過下路1×2光開關(guān)連接功率衰減器及所述的下路控制單元，當(dāng)復(fù)用信號波長間隔較大時，所述的下路1×2光開關(guān)受所述管理控制單元控制直接接入所述的下路控制單元；第二輸出端通過級聯(lián)1×2光開關(guān)連接后級聲光可調(diào)諧濾波，當(dāng)復(fù)用信號波長間隔較大時，所述的級聯(lián)1×2光開關(guān)受管理控制單元控制直接連接所述的復(fù)用器；所述的末級聲光可調(diào)諧濾波的第一輸出端連接所述的下路控制單元，第二輸出端直接連接所述的復(fù)用器；所述功率衰減器用于前級聲光可調(diào)諧濾波第一輸出端與后級聲光可調(diào)諧濾波第一輸出端的功率均衡。
下路1×2光開關(guān)包括直接與下路控制單元連接的直通端、與光學(xué)衰減器連接的衰減端，所述的光學(xué)衰減器的輸出端連接下路控制單元。下路控制單元包括與聲光可調(diào)諧濾波器的第一輸出端連接的耦合器，所述的耦合器連接分路器，所述的分路器經(jīng)過用于實現(xiàn)每一路信號選擇的聲光可調(diào)諧濾波器后被用戶接收；插入控制單元包括第一集成半導(dǎo)體激光器陣列、復(fù)用器、分路耦合器、用以選擇波長的聲光可調(diào)諧濾波器、合路耦合器，所述的集成半導(dǎo)體激光器的輸出端連接復(fù)用器，所述的復(fù)用器的輸出端連接分路耦合器，所述的耦合器的輸出端連接聲光可調(diào)諧濾波器，所述的聲光可調(diào)諧濾波器的輸出端連接合路耦合器。
在所述的插入控制單元中，所述的聲光可調(diào)諧濾波器與合路耦合器之間設(shè)有光轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于提供信號的接入，將非標(biāo)準(zhǔn)的波長轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長，所述的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括整形單元、放大單元以及定時再生單元，調(diào)制后再與其他波長合路。所述的聲光可調(diào)濾波與復(fù)用器之間設(shè)有偏振色散補(bǔ)償單元，用于消除未經(jīng)處理的直通信號TE與TM模式存在的傳播速度間的差異。
光學(xué)分插復(fù)用器還包括保護(hù)倒換模塊、用于分插濾波模塊故障時替換的冗余配置模塊，所述的前置放大器與分插濾波模塊、復(fù)用器與功率放大模塊之間均設(shè)有保護(hù)倒換模塊，所述的保護(hù)倒換模塊、冗余配置模塊皆通過管理控制單元控制。
采用基于聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)的光學(xué)分插復(fù)用器(OADM)、1×2光開關(guān)(OSW)和1×2光耦合器(CPL)按照圖2所示構(gòu)架OADM節(jié)點。該OADM節(jié)點工作過程如下該節(jié)點設(shè)置了兩個單向(冗余配置)的OADM，四個1×2光開關(guān)，四個1×2光耦合器，并在內(nèi)外環(huán)中分別設(shè)置了一個高通濾波器和一個低通濾波器，如圖2所示。OADM1中的工作波長為λ1...λ16，保護(hù)波長為λ17...λ32，OADM2中波長分配正好相反，以實現(xiàn)保護(hù)時的波長匹配。當(dāng)環(huán)路正常工作時，自東而來的光信號，經(jīng)過1×2光耦合器a，被光開關(guān)a送入光分插復(fù)用單元。光分插復(fù)用單元根據(jù)情況進(jìn)行下路/插入或直通信號。光分插復(fù)用單元的輸出光信號，經(jīng)過光開關(guān)b，通過1×2光耦合器b被耦合到傳輸線上傳輸。若此時保護(hù)帶寬在傳輸額外的業(yè)務(wù)，其過程亦然，只是光分插復(fù)用單元工作于保護(hù)波帶。自西而來的光信號，其執(zhí)行過程類似，只是由1×2光耦合器c、光開關(guān)c、1×2光耦合器d和光開關(guān)d執(zhí)行相關(guān)的操作。若東面的光纖發(fā)生故障，則光信號不能從東面W1接收，節(jié)點進(jìn)行開關(guān)倒換，光開關(guān)a從1位置打到2位置，此時，信號經(jīng)低通濾波器由內(nèi)環(huán)的保護(hù)波帶P1從相反方向輸入，但輸入的位置不變。同樣，本地節(jié)點發(fā)往東面的光信號W2也通過光開關(guān)d的倒換，將本地上載的業(yè)務(wù)從外環(huán)的保護(hù)帶寬P2經(jīng)過不同的路由發(fā)送給宿節(jié)點，上載信號的輸出仍然是OADM2單元。同理，若西面的光纖發(fā)生故障，則本地節(jié)點的光開關(guān)c和光開關(guān)b分別執(zhí)行了光開關(guān)a和光開關(guān)d的操作，實現(xiàn)故障時節(jié)點的保護(hù)倒換功能。值得注意的是，由于內(nèi)外環(huán)的波長配置相反，因此從外環(huán)輸入的保護(hù)波帶P2需經(jīng)過高通濾波器輸入。
將圖2所示的OADM節(jié)點應(yīng)用于整個環(huán)網(wǎng)中的保護(hù)倒換，即可以實現(xiàn)光纖環(huán)網(wǎng)二纖雙向共享保護(hù)，如圖3所示。環(huán)路正常時，以CA兩節(jié)點通信為例，若節(jié)點C要發(fā)送數(shù)據(jù)到節(jié)點A，節(jié)點C執(zhí)行上載操作，節(jié)點D執(zhí)行直通操作，節(jié)點A執(zhí)行下載操作，通過外環(huán)的工作波帶W1，從路由C-＞D-＞A實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)工作業(yè)務(wù)的傳輸。保護(hù)波帶P1可以不加載，也可以加載額外的業(yè)務(wù)。同理，節(jié)點A到節(jié)點C的數(shù)據(jù)通過內(nèi)環(huán)的W2A-＞D-＞C傳輸，由各節(jié)點中的OADM2實現(xiàn)上/下載或直通。保護(hù)波帶P1可以不加載，也可以加載額外的業(yè)務(wù)。當(dāng)環(huán)路出現(xiàn)故障時，以DA光纖線路故障為例，節(jié)點A的接收端檢測到光信號丟失，即外環(huán)W1/P2線路上沒有光信號輸入，則節(jié)點同時在兩個方向發(fā)出有關(guān)倒換信令，等待缺陷段上游側(cè)節(jié)點D的響應(yīng)。若此時保護(hù)波帶中加載了額外業(yè)務(wù)，則節(jié)點首先控制開關(guān)動作，完成額外業(yè)務(wù)處理光開關(guān)直通，切斷額外業(yè)務(wù)，以實現(xiàn)保護(hù)通路的暢通。該上游側(cè)節(jié)點D接收到本節(jié)點A發(fā)出的倒換信令后，通過信令協(xié)調(diào)后，缺陷兩側(cè)的倒換開關(guān)同時動作，即節(jié)點A執(zhí)行上所述東側(cè)故障時保護(hù)開關(guān)的操作，節(jié)點D執(zhí)行西側(cè)故障時保護(hù)開關(guān)的操作。上游側(cè)節(jié)點D把原來往缺陷段發(fā)送的光信號轉(zhuǎn)到反方向的保護(hù)光纖中傳輸，即P1D-＞C-＞B-＞A，中間節(jié)點B、C直通保護(hù)容量，本地節(jié)點A(缺陷下游節(jié)點)接收保護(hù)帶寬上的工作業(yè)務(wù)，由此實現(xiàn)波長下路的保護(hù)。同理，原來節(jié)點A的上路信號，也同時切換到外環(huán)的保護(hù)光纖P2A-＞B-＞C上，由此實現(xiàn)本地節(jié)點上路信號的保護(hù)。到此，節(jié)點的保換倒換工作完成，環(huán)路得到完全的保護(hù)。當(dāng)故障恢復(fù)后，倒換開關(guān)恢復(fù)到原有的位置。
權(quán)利要求
1.一種二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，包括兩根光纖、光纖節(jié)點，兩根光纖均分有工作通道和保護(hù)通道，其中之一光纖的工作通道由另一光纖的保護(hù)通道提供保護(hù)，兩者配置相同波長組；且兩根光纖配置不同工作波長組，其特征在于所述的光纖節(jié)點配置光學(xué)分插復(fù)用器件工作組、光學(xué)分插復(fù)用器件保護(hù)組、四個1×2光開關(guān)，四個1×2光耦合器，所述的光學(xué)分插復(fù)用器件工作組為一個單向的光學(xué)分插復(fù)用器件，所述的光學(xué)分插復(fù)用器件保護(hù)組為一個單向的光學(xué)分插復(fù)用器件，所述的每個光學(xué)分插復(fù)用器件的兩端分別通過一個1×2光開關(guān)、1×2光耦合器與光纖連接。
2.如權(quán)利要求1所述的二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，其特征在于所述的光學(xué)分插復(fù)用器件包括解復(fù)用器，用于對輸入的波分復(fù)用信號進(jìn)行解復(fù)用，從主信號中分離出某個百分比的光信號用于在線監(jiān)測；前置放大器，用于補(bǔ)償復(fù)用信號的線路損耗；光功率監(jiān)測模塊，由管理控制單元控制，監(jiān)測每個通路的中心波長、光信噪比、光功率，當(dāng)檢測到光通道性能惡化時它向管理系統(tǒng)發(fā)送告警指示信號，使管理系統(tǒng)完成故障定位和保護(hù)倒換；分插濾波模塊，用于根據(jù)監(jiān)控信道信息以波長為單位進(jìn)行本地業(yè)務(wù)下路或插入；所述的分插濾波模塊連接下路控制單元、插入控制單元、射頻控制單元、偏振色散補(bǔ)償單元、光放大單元、溫度控制單元；所述的插入控制單元的輸出端連接所述復(fù)用器；復(fù)用器，用于將插入控制單元加載的插入信號、分插濾波模塊中直通的信號、及監(jiān)控信道信息合波；功率放大器，用于對合波后的光信號進(jìn)行放大輸出，補(bǔ)償經(jīng)過整個光分插復(fù)用器引入的損耗；所述的分插濾波模塊為級聯(lián)結(jié)構(gòu)的聲光可調(diào)諧濾波器，所述的首級聲光可調(diào)諧濾波輸入端連接所述的解復(fù)用器的輸出端；所述的前級聲光可調(diào)諧濾波包括兩個輸出端，第一輸出端通過下路1×2光開關(guān)連接功率衰減器及所述的下路控制單元，當(dāng)復(fù)用信號波長間隔較大時，所述的下路1×2光開關(guān)受所述管理控制單元控制直接接入所述的下路控制單元；第二輸出端通過級聯(lián)1×2光開關(guān)連接后級聲光可調(diào)諧濾波，當(dāng)復(fù)用信號波長間隔較大時，所述的級聯(lián)1×2光開關(guān)受管理控制單元控制直接連接所述的復(fù)用器；所述的末級聲光可調(diào)諧濾波的第一輸出端連接所述的下路控制單元，第二輸出端直接連接所述的復(fù)用器；所述功率衰減器用于前級聲光可調(diào)諧濾波第一輸出端與后級聲光可調(diào)諧濾波第一輸出端的功率均衡。
3.如權(quán)利要求2所述的二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，其特征在于所述的下路1×2光開關(guān)包括直接與下路控制單元連接的直通端、與光學(xué)衰減器連接的衰減端，所述的光學(xué)衰減器的輸出端連接下路控制單元。
4.如權(quán)利要求2或3所述的二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，其特征在于所述的下路控制單元包括與聲光可調(diào)諧濾波器的第一輸出端連接的耦合器，所述的耦合器連接分路器，所述的分路器經(jīng)過用于實現(xiàn)每一路信號選擇的聲光可調(diào)諧濾波器后被用戶接收；所述的插入控制單元包括第一集成半導(dǎo)體激光器陣列、復(fù)用器、分路耦合器、用以選擇波長的聲光可調(diào)諧濾波器、合路耦合器，所述的集成半導(dǎo)體激光器的輸出端連接復(fù)用器，所述的復(fù)用器的輸出端連接分路耦合器，所述的耦合器的輸出端連接聲光可調(diào)諧濾波器，所述的聲光可調(diào)諧濾波器的輸出端連接合路耦合器。
5.如權(quán)利要求4所述的二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，其特征在于在所述的插入控制單元中，所述的聲光可調(diào)諧濾波器與合路耦合器之間設(shè)有光轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用于提供信號的接入，將非標(biāo)準(zhǔn)的波長轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長，所述的光轉(zhuǎn)發(fā)模塊包括整形單元、放大單元以及定時再生單元，調(diào)制后再與其他波長合路。
6.如權(quán)利要求4所述的二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，其特征在于所述的聲光可調(diào)濾波與復(fù)用器之間設(shè)有偏振色散補(bǔ)償單元，用于消除未經(jīng)處理的直通信號TE與TM模式存在的傳播速度間的差異。
7.如權(quán)利要求6所述的二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，其特征在于所述的光學(xué)分插復(fù)用器還包括保護(hù)倒換模塊、用于分插濾波模塊故障時替換的冗余配置模塊，所述的前置放大器與分插濾波模塊、復(fù)用器與功率放大模塊之間均設(shè)有保護(hù)倒換模塊，所述的保護(hù)倒換模塊、冗余配置模塊皆通過管理控制單元控制。
8.如權(quán)利要求1所述的二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，其特征在于在所述的光纖環(huán)網(wǎng)內(nèi)，在內(nèi)外環(huán)中分別設(shè)置了一個高通濾波器和一個低通濾波器。
全文摘要
一種二纖雙向復(fù)用段共享保護(hù)光纖環(huán)網(wǎng)，屬于光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，包括兩根光纖、光纖節(jié)點，兩根光纖均分有工作通道和保護(hù)通道，其中之一光纖的工作通道由另一光纖的保護(hù)通道提供保護(hù)，兩者配置相同波長組；且兩根光纖配置不同工作波長組，光纖節(jié)點配置光學(xué)分插復(fù)用器件工作組、光學(xué)分插復(fù)用器件保護(hù)組、四個1×2光開關(guān)，四個1×2光耦合器，光學(xué)分插復(fù)用器件工作組為一個單向的光學(xué)分插復(fù)用器件，光學(xué)分插復(fù)用器件保護(hù)組為一個單向的光學(xué)分插復(fù)用器件，每個光學(xué)分插復(fù)用器件的兩端分別通過一個1×2光開關(guān)、1×2光耦合器與光纖連接。本發(fā)明能夠兼顧功率均衡、有效抑制串?dāng)_。
文檔編號H04L12/42GK1870470SQ20061005172
公開日2006年11月29日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者樂孜純, 王瀟瀟, 劉愷, 張明, 全必勝 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)