專利名稱：多波長光通信網(wǎng)絡(luò)可抗毀的環(huán)間交叉連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明背景本發(fā)明一般涉及多波長光通信網(wǎng)絡(luò)，尤其是多波長光網(wǎng)絡(luò)。具體而言，本發(fā)明涉及多環(huán)間的交叉連接，這種交叉連接的環(huán)設(shè)計成故障自愈。
采用光纖作為通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒體已漸漸改變著網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。原先，光纖只是用來替代一般在銅電纜上進行輸送的電子鏈路。用先前會在電纜鏈路上發(fā)送的電信號調(diào)制該發(fā)送端的激光，而在接收機端用光檢測器將信號恢復(fù)為它原來的電信號形式。也即，光纖的應(yīng)用并不影響網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。還有，光纖原先用于長距離傳輸，但它對局域網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用變得越來越明顯。
已加有光鏈路的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可稱為多級網(wǎng)絡(luò)。在本地接入和傳輸區(qū)(LATALocal Access and Transport Area)的級別上，每個中心局一般通過具有適合該鏈路容量的電子鏈路與幾個相鄰局連接。這種結(jié)構(gòu)早在八十年代就設(shè)計成用硬件構(gòu)成并用窄帶和當時可得到的低速電子線路驅(qū)動。
現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時居主導(dǎo)地位的話音業(yè)務(wù)數(shù)字化為DS0信道，每信道為64kb/s(kilobits per second)。24路DS0被復(fù)用為一1.544Mb/s DS1信道，如果需要的話，28路DS1可在另一級復(fù)用為44.736Mb/s的DS3信道。這些速率不是準確的倍數(shù)關(guān)系，并且按需要一些比特可插入傳輸流中。另外，每個鏈路有它自己的時鐘。結(jié)果產(chǎn)生異步網(wǎng)絡(luò)，其中高層次復(fù)用信號需要復(fù)雜的去復(fù)用以便提取信號或替換另一低層次信號。
由于光纖的本征帶寬幾乎不受限制，故它改變了均衡狀態(tài)。在光纖網(wǎng)絡(luò)中，基本上由終端設(shè)備確定帶寬，而且鏈路的費用與終端的相比是較低的。結(jié)果，在美國提出了一種新的標準，并得得到廣泛的采用。該標準稱為“同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)”。一種最相關(guān)的結(jié)構(gòu)一同步數(shù)字系列(SDH)相繼在歐洲出現(xiàn)。其基本結(jié)構(gòu)塊稱為“級1同步傳送信號(STS-1)”，具有51.84Mb/s的速率。其傳輸分為具有幀速率125μs的幀來進行。幀進一步分為810個8比特的字節(jié)，其中許多是開銷。在工作在相同比特速率的OC-1光信道上傳輸STS-1幀?？刹捎蒙厦姹冻岁P(guān)系的更高速率。這些是STS-N信號，通過對N STS-1信號作簡單交錯構(gòu)成。目前工作在2488.32Mb/s的OC-48光纖鏈路代表最先進的系統(tǒng)，被普遍應(yīng)用。最大信號速率基本上是由連于光纖終端的電子設(shè)備和光電設(shè)備而不是光纖本身確定的。SONET是同步信號，取用各個字節(jié)或低層次信道比異步信號更容易。
由于單根電纜或單個設(shè)備故障會影響大量通信，故增加光纖容量引起對光網(wǎng)絡(luò)的可靠性和自抗毀性的擔憂。電纜斷裂很經(jīng)常而且?guī)缀醪豢杀苊猓还苁且蛉藶榛蛱鞖庠?，中心局火?zāi)或其它災(zāi)害引起的設(shè)備故障總的來說是不可避免的。因此，探索若干更能抗毀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具有高抗毀性的一種結(jié)構(gòu)是自愈環(huán)。這種結(jié)構(gòu)的幾種類型在“Fiber Network Service Survivability”(ArtechHouse，1992)一文第123-207頁中由Wu進行了描述。這種自愈環(huán)功能減輕了網(wǎng)絡(luò)災(zāi)害，但它的構(gòu)成必須簡單，高速且高度可靠。這種自愈應(yīng)當是，通過它的環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)和簡單快速保護轉(zhuǎn)接方案對簡單的光纜斷裂或設(shè)備故障能全自動并100％恢復(fù)工作能力。許多自愈環(huán)結(jié)構(gòu)具有這樣的優(yōu)點，即能復(fù)原網(wǎng)樞等單個節(jié)點的故障，能復(fù)原電纜斷裂。


圖1示出單向自愈光纖環(huán)10的范例。這是自愈環(huán)網(wǎng)絡(luò)的一種類型，這里引入作為討論的基礎(chǔ)。對不同結(jié)構(gòu)自愈環(huán)的更完整的討論將在下文進行。圖1中，節(jié)點12的數(shù)量，這里圖示為4個節(jié)點A、B、C、D，在環(huán)布局中它們通過2條光纖14、16互連。也即，一條光纖14構(gòu)成信號繞反時針方向傳播的環(huán)，而另一條光纖16構(gòu)成信號繞順時針方向傳播的環(huán)。每個節(jié)點12可以是中心局，本地網(wǎng)中的遠端配線點，或其它高通信業(yè)務(wù)量節(jié)點。重要的是，每個節(jié)點12在兩點連接各光纖14、16，一點用于接收，另一點用于發(fā)送。第一光纖14是工作光纖，在該特定結(jié)構(gòu)中傳送所有通信業(yè)務(wù)。第二光纖16用虛線表示，是保護光纖。正常工作時，作為自動保護倒換(APS)它不工作，但作為路徑保護(PP)，它傳輸通常分配給工作光纖14的一些或全部通信業(yè)務(wù)。保護光纖16在與工作光纖14相反方向中繞環(huán)10傳播它傳送的任何信號，很顯然，選擇光纖14、16哪一路在順時針方向中傳播并不重要。
環(huán)中的節(jié)點數(shù)M可變，但一般在4到10的范圍內(nèi)。在無需保護光纖或多跳傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中可容納數(shù)量較少的節(jié)點。這種差異是由于M節(jié)點的環(huán)網(wǎng)需要W個波長用于環(huán)中所有網(wǎng)形連接，這里，對于M是奇數(shù)W＝(M2-1)/8
而，對于M是偶數(shù)W＝(〔M+1)2-1〕/8節(jié)點數(shù)量較多引入節(jié)點不需要的高過剩通信業(yè)務(wù)通過各節(jié)點。
假定工作和保護光纖14、16實際上沿同一地理路徑位于同一位置，以致施工事故、天災(zāi)等引起的電纜斷裂可能影響兩者。又假定光纖14、16路由選擇得使各節(jié)點間部分基本上沿不同路徑延伸，以致電纜斷裂一般只影響雙環(huán)中一個部節(jié)點間部分。雖然此圖示出一種純環(huán)狀環(huán)，但應(yīng)當理解這些環(huán)也可建立在即使是應(yīng)用已有點對點光纖，而形成更曲折形狀的已有網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)中。也應(yīng)看到這些環(huán)無需在節(jié)點間鋪設(shè)新光纖，可擴大或縮小到環(huán)中不同節(jié)點組。
如圖2所示，最普通的光纖故障是如出現(xiàn)在節(jié)點C和D間并假定切割工作光纖14的部分14’和保護光纖16的對應(yīng)部分16’兩者引起的電纜斷裂20。在自動保護倒換(APS)情況下，與各節(jié)點相連的該APS設(shè)備能檢測這種故障并能激活與夾在兩端的C和D節(jié)點12相連的保護開關(guān)22、24，在工作光纖和保護光纖14、16間傳輸信號。同樣的保護開關(guān)配置在C和D節(jié)點12的另一側(cè)以及任何類型的其它節(jié)點12的兩側(cè)。反時針旋轉(zhuǎn)的保護光纖16在功能上替代工作光纖14的斷開部分14’，并恢復(fù)所有節(jié)點12間的網(wǎng)絡(luò)連續(xù)性。
自愈網(wǎng)絡(luò)也能防護如中心局或交換中心的火災(zāi)或失電等的任一節(jié)點12的故障。雖然發(fā)往或來自那節(jié)點的通信一般會丟失，但工作節(jié)點間的通信仍可繼續(xù)。對于APS自愈網(wǎng)絡(luò)，包括故障節(jié)點的兩節(jié)點中的APS設(shè)備把工作光纖來的通信導(dǎo)向反時針旋轉(zhuǎn)的保護光纖，于是避開了故障節(jié)點。
除了失去始發(fā)自或終接于故障節(jié)點的通信業(yè)務(wù)外，這種自愈能完全防護電纜斷裂和節(jié)點故障。
圖1和2的自愈結(jié)構(gòu)或其它有關(guān)自愈環(huán)，在兩條光纖14、16及節(jié)點12引入帶寬損失。然而，光纖費用對整個系統(tǒng)設(shè)計，特別是考慮并行光纖時，變得較低。同樣，SONET結(jié)構(gòu)允許低費用生產(chǎn)可用于節(jié)點12的設(shè)備，特別是分插復(fù)用器，可對環(huán)上SONET信號分出或插入低層話路。結(jié)果，信號的過剩量和沉余處理不再是那么昂貴。
現(xiàn)在，概括地來描述自愈環(huán)的一些較重要的結(jié)構(gòu)。下文具體描述的本發(fā)明的幾個實施例將結(jié)合這些不同的結(jié)構(gòu)。
單向環(huán)使用兩光纖，一工作光纖和一保護光纖。它們稱為單向是因為所有工作通信業(yè)務(wù)繞雙環(huán)在一個方向中進行的。有兩種主要類型的單向環(huán)，自動保護倒換(APS)和路徑保護(PP)。
已經(jīng)參照圖1和圖2描述了一種回送環(huán)APS，該結(jié)構(gòu)稱為折疊U-SHR結(jié)構(gòu)或(U-SHR/APS)。請注意APS對應(yīng)于“線路交換”，即在不同線路上實際重選路由。
通過在稱為路徑保護SHR(U-SHR/PP)或?qū)Ｓ帽Ｗo環(huán)中進行低速路徑保護也能在單向環(huán)中獲得自愈。這種形式的路徑保護一般基于信號雙饋(1+1)的概念，其中，每節(jié)點的兩發(fā)送機在相反方向中傳播的兩光纖發(fā)送相同的信號。反向傳播的信號在鏈路切斷時提供網(wǎng)絡(luò)抗毀性。正常工作時，在每節(jié)點的一接收機選收工作光纖的信號，但在工作光纖切斷那發(fā)送時，該接收機能選收保護光纖的信號。實際中，該接收機選收兩輸入信號中的強者。
雙向環(huán)可使用兩路或四路光纖。它們稱為雙向是因為工作通信業(yè)務(wù)可繞環(huán)在任一方向中運行。發(fā)送節(jié)點受通知選擇它應(yīng)當在哪個方向中向接收節(jié)點發(fā)送信號。雖然一般最短距離最佳，但有時如要求平均分配負載時，將選擇較長的路徑。
四光纖雙向環(huán)稱為B-SHR/4或分享保護環(huán)，它包含兩工作光纖和兩保護光纖。各工作光纖用來載送一半總通信量。為了從鏈路故障中恢復(fù)工作，B-SHR/4使用如APS線路保護倒換，完成回送功能，以避開電纜切斷或節(jié)點故障。這種結(jié)構(gòu)在每個局中需要1∶1單向低速電子保護開關(guān)。用這樣的單向電子保護開關(guān)，當修復(fù)故障線路時信號無需倒換。
兩光纖雙向環(huán)，稱為B-SHR/2，采用兩光纖，兩者指定為工作光纖。通信業(yè)務(wù)一般在兩相反傳播光纖之間均等分配，各光纖僅以它的一半總?cè)萘窟M行工作。各光纖的另一半容量留作保護反向傳播的光纖。在鏈路故障情況下，不管是由于光纖斷裂或節(jié)點設(shè)備故障，發(fā)送機結(jié)合時隙交換從一線路轉(zhuǎn)接到另一線路，自動重新引導(dǎo)通信業(yè)力以裝填在反向傳播的空時隙，從而避開故障。雖然APS通常上述過程不進行的涉及線路保護倒換，但這種重新引導(dǎo)類似于自動保護倒換。對于下文結(jié)合本發(fā)明要加以討論的波分復(fù)用，其兩組信號是波長復(fù)用而不是時間復(fù)用。所有工作路徑的帶寬應(yīng)當占用50％以下的整個環(huán)帶寬，從而對單一傳輸線路故障所有工作路徑恢復(fù)。雖然這種減小帶寬似乎是浪費，但增加系統(tǒng)容量的費用應(yīng)當與更復(fù)雜的控制和管理的費用相比。高速通信網(wǎng)絡(luò)的另一最新發(fā)展涉及波分復(fù)用(WDM)。如前面所提到的那樣，光纖有極寬的帶寬，遠遠大于可將光數(shù)據(jù)信號加給光纖的可用電子頻率的要求。因此，早就認識到多電子數(shù)據(jù)信號能調(diào)制一些激光發(fā)射機，它們有W個分開的發(fā)射波長λ1、λ2、…λw，且不同激光的輸出加到單一光纖。在接收端，不同光信號能以光技術(shù)分開，然后進行電檢測。各路的調(diào)制和檢測速率表現(xiàn)為那路的電數(shù)據(jù)速率，而不是綜合的光數(shù)據(jù)速率。通常WDM的路數(shù)W受到限制，大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)約限定為8到32。
雖然起初認為WDM只是用作容量倍增器，但已經(jīng)有如Brackett等人在“規(guī)模可變多波長多跳光網(wǎng)絡(luò)對研究全光網(wǎng)絡(luò)的建議(A ScalableMultiwavelength Multihop Optical NetworkA Proposal for Research onAll-Optical Networks)”(Journal of Lightwave Technology，vol.11，1993，no.5/6，pp.736-753)一文中提出更高級的WDM結(jié)構(gòu)。如果以波長區(qū)分的光信號能通過某節(jié)點或其它交換點按照它們各自的光波長(或頻率)傳輸而無需將這些信號變換為電子形式，則這些先進結(jié)構(gòu)的優(yōu)點更顯著。也就是說，單光纖上輸入到交換點的光信號能夠按照它們的光波長轉(zhuǎn)接到不同的輸出方向上，而信號始終停留在光范疇內(nèi)。這種光交換的進一步的優(yōu)點是轉(zhuǎn)接與不同WDM信道的信號形式無關(guān)。例如，一個或多個光波長可專用于模擬電纜電視信號，而其它光波長可專用于數(shù)字SONET信號。電視信道的格式當然是完全不同于SONET信道的。而且WDM接線器按照光載波波長工作，能很好同等地轉(zhuǎn)接電視和SONET信號而與它們的格式無關(guān)。即使在SONET網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，WDM接線器轉(zhuǎn)接SONET信道也與它們的比特率無關(guān)，也即，與OC層次無關(guān)。就是說，在一個網(wǎng)絡(luò)中容納多個OC層次。而且，該OC層次對光交換不是關(guān)鍵的。不同速率信道共用的終端節(jié)點需工作在最高光信道速率。然而，僅接收或發(fā)送低速率信號的節(jié)點只需工作在低速率。因此，低成本低容量的終端能連接含有高容量終端的網(wǎng)絡(luò)。
波分復(fù)用具有許多優(yōu)點，不需要倍增網(wǎng)絡(luò)容量，無需鋪設(shè)附加光纖。但它與SONET的結(jié)合和可抗毀環(huán)仍然需要。Elrefraie等人在“具有全光保護路徑的自愈WDM環(huán)網(wǎng)絡(luò)(Self-healing WDM ring networks with all-opticalprotection path)”(Optical Fiber Conference‘92，paper Thl3，pp.255，256)一文和在“多波長可抗毀環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(Multiwavelength Survivable RingNetwork Architectures)”(Proceedings of the International CommunicationConference，Geneva，Paper 48，7 pp.)一文中提出了一種自愈環(huán)。Wu在“ibid.，pp.189-195”中提出了一種WDM自愈環(huán)，但這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用狹窄，極普通，并且在采用的WDM接線器元件方面沒什么優(yōu)點。
我們觀察到WDM技術(shù)很適合環(huán)結(jié)構(gòu)。圖3表明一種2×2多波長接線器26的基本結(jié)構(gòu)。它通過兩個端口連接到光纖27的接收端和發(fā)射端，并假定它通過其它類同接線器在環(huán)結(jié)構(gòu)中進行連接。多波長接線器26能選擇一個或多個光波長信道作為插入和分出。也即，接線器26能選擇環(huán)光纖27中W個WDM信道中的一個(或可能的話，多個)，將該信道載送的信號從光纖27移走并替換另一相同光波長信號到環(huán)光纖27。這種接線器稱為波長可選插入/分出接線器。該插入和分出信號經(jīng)分出和插入光纖28、29傳輸?shù)焦?jié)點網(wǎng)絡(luò)30并從其輸出，節(jié)點網(wǎng)絡(luò)30可以是電子網(wǎng)絡(luò)的多路復(fù)用器/多路分用器或可以是另一網(wǎng)絡(luò)單元。
對于自動保護倒換(接線器)(APS)自愈環(huán)，環(huán)光纖27是工作光纖。位于接線器26兩側(cè)的APS線路交換設(shè)備有選擇地將工作光纖連到保護光纖，該光纖不通過相同接線器到節(jié)點網(wǎng)絡(luò)30。對于路徑保護(PP)自愈環(huán)，工作和保護光纖兩者有自己的接線器26，且節(jié)點網(wǎng)絡(luò)30中附加電路確定哪路光纖用于特定的信號。
所說明的多波長接線器26是2×2交叉連接接線器，對W個光波長的每個設(shè)定兩個狀態(tài)。在直通狀態(tài)下，環(huán)光纖27上載送的那個波長的信號仍留在環(huán)光纖27上。但在交叉狀態(tài)下，從環(huán)光纖27接收到的一個或多個光波長的光信號被轉(zhuǎn)接到分出光纖28，并從插入光纖29接收其它同樣光波長的數(shù)據(jù)信號并發(fā)送到環(huán)光纖27。
至少有三種技術(shù)構(gòu)成多波長接線器26。
第一種技術(shù)涉及混合機械激勵光WDM接線器，如Iqbal等人在“多波長可重排光網(wǎng)絡(luò)的高性能光接線器(High Performance Optical Switches ForMultiwavelength Rearrangeable Optical Networks)”(GovernmentMicroelectronic Circuits Application Conference(GOMAC)‘94，San Diego，CA，November 1994，3 pp)一文中有揭示。這種4波長2×2接線器包括級連的多層薄膜干涉濾波器(cascaded multilayer thin-film interference filters)和分立的2×2交叉-直通、繼電器激勵的光接線器，用光多路復(fù)用器和多路分用器連接到外部。這種混合、基于光纖的WDM接線器將輸入波長多路分用到不同的2×2光接線器，由機械激勵進行光交換的信號在輸出端重新組合。繼電器激勵的光接線器是機械接線器，其中，連接兩輸入的光纖通過機械移動與不同的輸出光纖對齊。雖然這種技術(shù)概念上相對而言并不復(fù)雜，但它的亞秒級轉(zhuǎn)接速度適用于許多預(yù)想的結(jié)構(gòu)，它呈現(xiàn)出機械構(gòu)件的安全可靠性，并從JDS Fitel可得到商用品。
第二種技術(shù)涉及聲光可調(diào)濾波器(AOTF)，一般制作在LiNbO3基板中，其中，所選光頻率與叉指式電極上施加的RF頻率相關(guān)，該電極制作在壓電LiNbO3基板中的光波導(dǎo)上，使所選信號改變它的極化狀態(tài)，因而可利用極化耦合器進行轉(zhuǎn)接。這樣的AOTFs由Cheung等人在美國專利5,002,349中有描述。
第三種技術(shù)涉及液晶接線器，如Patel等人在美國專利5,414,540和5,414,541中及在“液晶和基于柵格的多波長交叉連接接線器(Liquid Crystaland Grating-Based Multiple-Wavelength Cross-Connect Switch)(IEEEPhotonics Technology Letters，vol.7，1995，pp.514-516)”一文中描述了這種接線器。利用波長分散層和分段的液晶極化旋轉(zhuǎn)層，能在不同的方向中轉(zhuǎn)接不同的WDM信道。
雖然能夠?qū)⒐庑盘栠M一步傳播到節(jié)點網(wǎng)絡(luò)30，但如圖4所示，目前仍設(shè)定節(jié)點網(wǎng)絡(luò)30是圍繞電子接線器31形成的。光多路分用器32接收分出光纖28的W個WDM信號并按照它們的波長λ1，λ2，…λw將它們分進各個光路徑。光檢測器陣列33將光信號變換為電信號輸入到接線器31。同樣在輸出側(cè)，激光器陣列34受接線器31的電輸出控制，發(fā)射波長λ1，λ2，…λw的受調(diào)光信號。光多路復(fù)用器35將該W個WDM信號組合到插入光纖29。接線器31有附加的電輸入輸出線路36，37，如接到局域環(huán)形網(wǎng)。這些附加輸入輸出線路36，37可稱為分出/插入線路。
出于某些原因，接線器31的插入/分出端口是有用的。在一種應(yīng)用中它們可提供到外部用戶的鏈路，不管是單個用戶還是與該接線器31連接的局域網(wǎng)(LAN)相連的用戶。插入/分出口可提供網(wǎng)關(guān)，用于互連不同的LAN，這些LAN的設(shè)計用于比在光纖28，29間轉(zhuǎn)接的通信業(yè)務(wù)量低的低密度通信業(yè)務(wù)。在僅要求低帶寬連接的情況下，該插入/分出端口還可提供單波長連接到其它網(wǎng)絡(luò)的鏈路。在第二種應(yīng)用中，插入/分出端口可為環(huán)間通信業(yè)務(wù)提供監(jiān)測點以便本地控制器在環(huán)間傳遞通信業(yè)務(wù)前能對其進行檢查。在第三種應(yīng)用中，該插入/分出端口在環(huán)間提供波長交換點。也即，如果第一環(huán)的光數(shù)據(jù)信號要求傳輸?shù)降诙h(huán)，但光波長不同，則該信號能在該接線器分出，利用全光裝置或光電裝置變換為不同的波長，并且通過在同一接線器的插入再次插入網(wǎng)絡(luò)。在圖4所示的電子接線器31的情況下，這種波長變換是通過在光檢測器陣列33和激光器陣列34中將相同數(shù)據(jù)信號分配給不同的波長來完成的。最后，插入/分出口提供本機地接線器控制端口用于接收或注入信令信息。
控制器38控制接線器31的轉(zhuǎn)接狀態(tài)，并可在WDM信道之一上接收網(wǎng)絡(luò)控制信息。對于SONET網(wǎng)絡(luò)，SONET成幀和其它功能可并入接線器31和控制器38中。圖4所示的ADM接線器系統(tǒng)僅連接自愈環(huán)的一路光纖。對于APS環(huán)，由于該APS設(shè)備提供對保護光纖的接入，故只要求連接工作光纖的一種連接，但對于路徑保護環(huán)，兩光纖都需要接入。
上述類型的ADM可用于繞環(huán)分布的簡單節(jié)點，而對于構(gòu)成大而復(fù)雜的整個網(wǎng)絡(luò)是不夠的。因此，強烈要求通過使用至少一個環(huán)間節(jié)點連接多個環(huán)來增加可接入的節(jié)點數(shù)。如上文所述，環(huán)總是根據(jù)已經(jīng)存在的局間中繼線形成的，中繼線總線總體類似于一個網(wǎng)。因此，環(huán)互連一般建立在具有連接到至少4個其它局的中繼線的中心局。結(jié)果，環(huán)間節(jié)點必須連接到兩分開的環(huán)并執(zhí)行中心局預(yù)期的插入/分出功能。
如圖5網(wǎng)絡(luò)圖所示，兩自愈環(huán)101，102通過環(huán)間節(jié)點40互連。每個環(huán)101，102包括各自的工作光纖141，142和各自的保護光纖161，162。具體而言，環(huán)間節(jié)點40連接到輸入光纖141-IN，142-IN，161-IN，162-IN并連接到輸出光纖141-OUT，142-OUT，161-OUT，162-OUT。環(huán)間節(jié)點40還連接到兩對421，422插入/分出光纖，分別包含插入光纖421-IN，422-IN和分出光纖421-OUT，422-OUT。假定插入/分出光纖最終連接到不同類型的傳輸線，例如，通過接線器連到回路網(wǎng)。兩對421，422插入/分出光纖允許環(huán)間節(jié)點40獨立地插入/分出兩環(huán)101，102上的信號，只要同一波長不分出到同一環(huán)兩次，就會與波長爭用無關(guān)。由于插入/分出光纖421，422一般在不使用波分復(fù)用的傳統(tǒng)交換局或網(wǎng)樞選擇路由，故插入/分出光纖421，422通常是W條這種光纖的光纖束，其中，W是WDM波長的數(shù)量，并且根據(jù)光交換元件的類型可需要未圖示的多路復(fù)用器或多路分用器。下面的描述和說明只是偶爾涉及環(huán)光纖與插入/分出光纖間的區(qū)別。
如圖6大致所示，環(huán)間節(jié)點40可描繪成6×6接線器。在WDM網(wǎng)絡(luò)中，W個波長必須分開轉(zhuǎn)接以便6×6接線器在某種意義上重復(fù)W次。多數(shù)當前展示的設(shè)計中，W不大于8。在WDM網(wǎng)絡(luò)中，目前上述情況并非不典型，因為先有的節(jié)點結(jié)構(gòu)兩環(huán)101，102中的光纖141，142，161，162各載送W個WDM信號，而插入/分出光纖421-IN，422-IN，421-OUT，422-OUT分別只載送一路光信號，若要獲得全插入/分出能力，分別要組成具有W條插入/分出光纖的光纖束。
如果交換用先前描述的機械激勵光接線器來完成，則每W重WDM信號必須多路分用成W路光信號，這些光信號在分開的光纖上引向6×6接線器不同的波長面，且這些面的輸出多路復(fù)用成一路光WDM輸出信號。如果交換是由電子完成的，如目前現(xiàn)有技術(shù)那樣，則除了需要同樣規(guī)格的6×6電子接線器外還需要附加的光源和檢測器。
這種接線器的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。其最簡明的構(gòu)成是每個波長面需要在輸入側(cè)有6個1×6接線器互連到輸出側(cè)的6個6×1接線器。這種結(jié)構(gòu)可用多路復(fù)用器、多路分用器和機械激勵的光接線器來構(gòu)成，但需要大量的構(gòu)件，例如，對于8個光波長需要96個1×6或6×1的接線器。而且最好刪除多路復(fù)用器、多路分用器和并行重復(fù)。與此同時，多波長交換能減少交換元件和不需要波長多路復(fù)用器和多路分用器。
已知光(光子)接線器能有選擇地將不同波長的信號轉(zhuǎn)接到不同的輸出端口。如圖3所示，這些接線器通常建立在1×2或2×2交換單元的基礎(chǔ)上，且大的接線器由小的交換單元構(gòu)成。因此，對于連接兩個SONET環(huán)所需的6×6光子接線器而言，需要頗大數(shù)量的這種交換單元。這種光子交換單元遇到了制造上的麻煩，而且商業(yè)上還未獲得將大量交換單元集成到單片基板上的商品。
因此，迫切要求簡化可在兩自愈環(huán)間使用的光子接線器的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明概述本發(fā)明的一個方面可概括為兩個或多個自愈光網(wǎng)絡(luò)環(huán)間的互連，其中，因連接環(huán)的自愈結(jié)構(gòu)而能簡化互連。特別是，因為接至互連的眾多輸入中的一些打算用作備份而不打算用作有選擇的互連，故通過刪除即使在連接網(wǎng)絡(luò)的任一個中出現(xiàn)故障情況下也不需要互連的輸入和輸出，就能降低互連的復(fù)雜性。為2光纖和4光纖、單向和雙向自愈環(huán)提供了交互連接的形式。
本發(fā)明的另一方面表明多個自愈環(huán)間的互連與多個環(huán)的自愈功能無關(guān)。因此，當分離的裝置在一個或另一個環(huán)中進行故障自愈時，交叉連接的互連狀態(tài)可保持不變。
在兩個自愈環(huán)間和對于其它應(yīng)用的許多重要互連都可用至少一個3×3互連來實現(xiàn)。這樣的3×3互連的優(yōu)點是可用4個2×2互連來構(gòu)成，成為廣義無阻塞。對于在互連的插入/分出線路上可能出現(xiàn)的波長爭用可通過將其擴大為4×4互連而加以消除。
這里提供一種算法，用于通過組成廣義無阻塞的3×3互連的4個2×2接線器將轉(zhuǎn)接狀態(tài)分配給新路徑。這種算法辨明4個2×2接線器的兩種狀態(tài)組合能與3×3互連從互連端口看的每個狀態(tài)相關(guān)。還辨明完全連接的互連狀態(tài)只可有3種重組，兩種接線器狀態(tài)組合之一提供可允許的轉(zhuǎn)移。
附圖概述參照下面附圖描述本發(fā)明圖1為已有技術(shù)自愈通信環(huán)的網(wǎng)絡(luò)圖；圖2為表明能如何重組圖1的環(huán)以免電纜切斷毀壞通信的網(wǎng)絡(luò)圖；圖3為與通信環(huán)相連的已有技術(shù)插入/分出多路復(fù)用器的網(wǎng)絡(luò)圖；圖4為與光插入/分出多路復(fù)用器相結(jié)合的電子交換系統(tǒng)圖；圖5為連接兩自愈多波長環(huán)、特別是使用路徑保護的環(huán)的節(jié)點網(wǎng)絡(luò)圖；圖6為考慮到圖5和圖21互連節(jié)點的最低要求的接線器的概示圖；圖7為采用3×3接線器的圖5網(wǎng)絡(luò)所用簡化環(huán)間交叉連接網(wǎng)絡(luò)圖；圖8為與圖7類同的但采用4×4接線器的環(huán)間交叉連接網(wǎng)絡(luò)圖；圖9為帶有自動保護倒換(APS)互連的兩單向自愈環(huán)的網(wǎng)絡(luò)圖；圖10為圖9網(wǎng)絡(luò)采用3×3接線器的簡化交叉連接網(wǎng)絡(luò)圖，當用2×2接線器構(gòu)成時，為廣義無阻塞；圖11為類同于圖10但采用4×4接線器的簡化交叉連接網(wǎng)絡(luò)圖；圖12為各采用4光纖的兩互連雙向自愈環(huán)(B-SHR/4)的網(wǎng)絡(luò)圖；圖13為采用3×3接線器的圖12網(wǎng)絡(luò)所用簡化交叉連接網(wǎng)絡(luò)圖；圖14為類同于圖13但采用4×4接線器的簡化交叉連接網(wǎng)絡(luò)圖；圖15為各采用2光纖的兩互連雙向自愈環(huán)(B-SHR/2)的網(wǎng)絡(luò)圖；圖16為說明圖15B-SHR/2網(wǎng)絡(luò)的SONET時隙互換的簡化網(wǎng)絡(luò)圖；圖17為圖19網(wǎng)絡(luò)中使用的SONET幀的定時圖；圖18為說明圖15B-SHR/2網(wǎng)絡(luò)的WDM波長互換的簡化網(wǎng)絡(luò)圖19為采用3×3接線器的圖15網(wǎng)絡(luò)所用簡化交叉連接網(wǎng)絡(luò)圖；圖20為類同于圖19但采用4×4接線器的簡化交叉連接網(wǎng)絡(luò)圖；圖21為帶有路徑保護的3個互連單向自愈環(huán)的網(wǎng)絡(luò)圖；圖22為圖18網(wǎng)絡(luò)用的簡化交叉連接網(wǎng)絡(luò)圖；圖23為帶有路徑保護K個互連單向自愈環(huán)的通用情況簡化交叉連接網(wǎng)絡(luò)圖；圖24是2×2接線器的簡化圖；圖25為廣義無阻塞4×4接線器的簡化圖；圖26為采用2×2接線器特別適用于多波長接線器的3×3廣義無阻塞接線器簡化圖；圖27為圖26 3×3接線器的獨特轉(zhuǎn)接用算法的示圖。
描述本發(fā)明本發(fā)明辨明自愈環(huán)間的交叉連接需要的交叉連接點比第一次檢驗該交叉點連接的端口數(shù)所表明的少。其它發(fā)明特征可從此新結(jié)構(gòu)中導(dǎo)出。
我們觀察到并非圖6接線器的所有功能都要連接圖5中自愈環(huán)101、102，這是由于工作和保護光纖間進行連接受到約束。雖然到目前為止對圖5和圖6的描述大部分非常一般，但圖5的互連網(wǎng)將假定是以兩單向路徑保護自愈環(huán)101、102(U-SHR/2-PP)為基礎(chǔ)的。
圖7顯示一種雙環(huán)U-SHR/2-PP網(wǎng)絡(luò)，即一種單向、雙光纖、路徑保護的自愈網(wǎng)絡(luò)。環(huán)間節(jié)點50連接兩通信環(huán)52、522。每個通信環(huán)521、522包含各自的工作光纖541、542和各自的保護光纖561、562。在該結(jié)構(gòu)中，每個環(huán)的工作或保護光纖541，561或542、562通常傳遞繞行方向相反的完全相同的信號。請注意為方便起見，附圖已交換了兩環(huán)之間工作和保護光纖的內(nèi)外位置。其它接入節(jié)點12沿各自的環(huán)521、522連接。節(jié)點50的6×6交換功能能用兩個3×3接線器60、62完成。第一3×3接線器60有兩個輸入端和兩個輸出端連接到兩環(huán)521、522的工作光纖541、542，而第二個3×3接線器62以同樣方式連接到兩環(huán)521、522的保護光纖561、562。每個3×3接線器60、62還有一輸入端接收各自的插入光纖64、66和一輸出端發(fā)送到各自的分出光纖68、70。
對于采用路徑保護(PP)的自愈網(wǎng)絡(luò)，由于工作光纖和保護光纖已經(jīng)載送相等的信息，故不需要互連。具體而言，每個數(shù)據(jù)發(fā)送機在(1+1)保護方案中將相同信號加給兩組相關(guān)的工作和保護光纖。
圖7 PP網(wǎng)絡(luò)的一個3×3接線器60可視為工作交叉連接，而另一3×3接線器60為保護交叉連接。為了抗毀性，交叉連接控制器72需將兩3×3接線器60、62同步設(shè)置到共同的轉(zhuǎn)接狀態(tài)，以便信號在兩組工作光纖541、542和保護光纖561、562中流經(jīng)相等的路徑。因此，若在任一工作光纖541、542中發(fā)生故障，則保護光纖561、562已作好特定的互連并載送各內(nèi)部/環(huán)間節(jié)點處接收機接收所需的信號，以致交叉連接控制器72在響應(yīng)環(huán)故障時無需重設(shè)3×3接線器60、62。該交叉連接控制器72只是在小時量級期間上響應(yīng)業(yè)務(wù)負荷曲線中長時間變化而重設(shè)3×3接線器60、62。當然，一旦已檢測到環(huán)故障，通信業(yè)務(wù)能重新安排，然而該重新安排發(fā)生在該故障已成功地解決之后。該交叉連接控制器72接收來自未圖示的網(wǎng)絡(luò)控制器的重組命令，這些命令能按照控制協(xié)議在插入/分出線421、422上被接收，該協(xié)議是本發(fā)明外的事。兩個3×3接線器60、62的共同狀態(tài)配置大多包含共用交叉連接控制器72，即另一備份設(shè)計中的單點故障源。然而，通過雙重配置兩接線器60、62可排除圖6單一6×6交叉連接中內(nèi)在的單點故障。
對于圖7簡化PP交叉連接50，一網(wǎng)絡(luò)中不工作的工作或保護光纖不會將數(shù)據(jù)加給另一網(wǎng)絡(luò)上對應(yīng)的光纖。結(jié)果，這種PP設(shè)計可允許每一環(huán)到整個網(wǎng)絡(luò)任何地方的故障與故障發(fā)生位置有關(guān)。相反，按照下文的討論，APS網(wǎng)絡(luò)可允許各故障與該故障位置無關(guān)。
通過用圖7中兩3×3接線器60、62構(gòu)成圖6的6×6交叉連接可獲得簡化，但要付出失去某些功能的代價。雖有兩對插入/分出線64、66、68、70，但只有一對光纖64、68用于工作光纖541、542。結(jié)果是，在任何時間只有給定波長的單一信號可從兩環(huán)521、522的組合分出和該波長的單一信號可插入到該組合。對互連環(huán)通信業(yè)務(wù)(環(huán)間通信業(yè)務(wù))沒有限制。在環(huán)間接入節(jié)點50通過插入/分出線路64、66、68、70接入網(wǎng)絡(luò)時，這種限制只會加給對用戶的通信業(yè)務(wù)。與不同環(huán)521、522連接的兩用戶12不能對環(huán)間接入節(jié)點50分出同樣的波長，該節(jié)點50的用戶不可能用同樣的波長建立與不同環(huán)521、522用戶的連接。這種限制對環(huán)間接入節(jié)點50的收發(fā)通信業(yè)務(wù)可能產(chǎn)生某種附加阻塞。
若要在環(huán)間接入節(jié)點50插入或分出的相同波長的兩信號之間避免干擾，需實現(xiàn)多環(huán)間控制器控制下的雙環(huán)控制算法，解決這種兩環(huán)521、522間的波長爭用。這種主控算法試圖對環(huán)521、522的一個或另一個重新分配波長，避免這種中插入/分出爭用。
如圖8網(wǎng)絡(luò)圖所示，采用稍加簡化的PP交叉連接74，該連接包括兩4×4接線器76、78，每個接線器具有一對各自的插入線641、642或661、662和一對各自的分出線681、862或701、702，這樣可解決環(huán)間節(jié)點84對插入/分出信號的波長阻塞問題。在硬件要求方面，4×4接線器雖比3×3接線器高，但由于兩環(huán)521、522在它們之間無需調(diào)整哪個在環(huán)間節(jié)點74以特定波長分出或插入信號，故硬件的復(fù)雜贏得了網(wǎng)絡(luò)控制算法方面的大大簡化。兩插入線641、661和兩分出線681、701可專用于第一環(huán)521，而另兩插入線642、662和另兩分出線682、702可專用于另一環(huán)52。硬件復(fù)雜性的增加不會減輕環(huán)間阻塞問題和與其關(guān)聯(lián)的達到跨越多環(huán)的波長進行分配的控制問題，但能解決從位于同一環(huán)中節(jié)點12到達環(huán)間接點74的環(huán)內(nèi)阻塞問題。如果環(huán)間節(jié)點74和環(huán)521、522之一內(nèi)的另一節(jié)點12間存在路徑，則管理算法無需考慮環(huán)521、522的另一環(huán)中存在的波長分配是什么。
圖9所示另一自愈環(huán)網(wǎng)絡(luò)是帶有自動保護倒換(U-SHR/2-APS)的兩光纖單向自愈環(huán)。交叉連接84連接兩環(huán)521、522，兩環(huán)521、522分別包含工作光纖541、542和保護光纖561、562。正常工作時，只有兩環(huán)521、522中工作光纖541、542載送數(shù)據(jù)以便數(shù)據(jù)按圖示順時針單向傳送。對于采用自動保護倒換(APS)的自愈網(wǎng)絡(luò)，APS設(shè)備與環(huán)521、522的每個節(jié)點12相連，包括當發(fā)生故障時，使各環(huán)521、522中工作光纖541、542與相關(guān)保護光纖561、562互連的環(huán)間節(jié)點50。傳統(tǒng)的APS設(shè)備從SONET開銷檢測電纜斷裂或節(jié)點故障，此后，在工作和保護光纖之間能形成圖2所示的鏈路22、24。對所有波長進行鏈接，從而不需要波長選擇APS接線器。對于多波長環(huán)，可采用另一些APS形式，如檢測工作光纖的光功率。如果一環(huán)521、有一斷裂20，則APS設(shè)備迅速形成鏈路22、24，使數(shù)據(jù)重選路由到保護光纖561，從而避開斷裂20。只有連接到各自插入/分出端口的單一插入線80和單一分出線路82，在兩APS環(huán)521、522之間與交叉連接84連接，從而這種簡化再次帶來限制在兩環(huán)上同時插入或分出相同波長的約束。
最廣義地觀察，這種兩光纖APS應(yīng)當是6×6接線器，對于8波長WDM系統(tǒng)需要8個6×6接線器。然而，我們觀察到在任何環(huán)接入節(jié)點12或在交叉連接84僅進行橋接工作光纖斷開部分，不需要倒換保護光纖561、562，而只有自動保護系統(tǒng)22、42需要保護性倒換。也即，交叉連接84決不會對保護光纖561、562進行轉(zhuǎn)接。由于可激活鄰近交叉連接84的APS鏈路，故即使對從節(jié)點12交叉連接84路徑中的線路故障也允許這種約束。因此，如圖10網(wǎng)絡(luò)圖所示，交叉連接84可用一3×3接線器86完成，該接線器86具有來自兩工作光纖541、542和來自插入線路80的輸入端，還具有至兩工作光纖541、542及至分出線82的輸出端。兩保護光纖561、562永久性連接在3×3接線器86周圍。3×3交叉連接86的控制器未圖示。
如圖11中網(wǎng)絡(luò)圖所示，利用稍加簡化的交叉連接87(包括與兩插入線801、802和兩分出線路821、822相連的4×4接線器88，這些插入、分出線路分別連接插入和分出端口)，可消除插入/插入地線路在采用3×3接線器的環(huán)間交叉連接的波長爭用問題。
前面圖5和圖9中所示互連自愈環(huán)的實施例在數(shù)據(jù)通常按給定方向繞環(huán)傳播的意義上，兩者都呈單向的(雖然在1+1結(jié)構(gòu)中，在兩方向中傳送相同數(shù)據(jù))。反向旋轉(zhuǎn)環(huán)僅用于保護。單向環(huán)可結(jié)構(gòu)簡單，但不能充分利用網(wǎng)絡(luò)的帶寬，這種帶寬由節(jié)點電子帶寬確定。如果單向環(huán)中兩相鄰節(jié)點12交換大量數(shù)據(jù)，在到達所需節(jié)點之前，數(shù)據(jù)在一方向中只需通過環(huán)的一小部分，而在第二方向中該數(shù)據(jù)需跨越環(huán)中所有其它節(jié)點。結(jié)果是，單向WDM環(huán)時的頻率重復(fù)應(yīng)用使總?cè)萘績H稍微增加。另一方面，在雙向環(huán)中，兩工作光纖繞環(huán)一周，提供兩反方向傳播路徑，連接任何節(jié)點對。對特定的話路選擇哪條工作光纖，這可取決于眾多因素，但服從一條規(guī)則應(yīng)選擇具有最短路徑的工作光纖。
這種控制協(xié)議會使最大傳輸距離減半，且特別相鄰節(jié)點交換的話務(wù)量大于分離節(jié)點時，可有效實現(xiàn)頻率重復(fù)應(yīng)用。
在圖12中，畫出一種由交叉連接92互連兩個4光纖雙向APS自愈環(huán)901、902的互連WDM網(wǎng)絡(luò)。每個環(huán)901、902包括和各自的順時針傳播工作光纖941、942和各自的反時針傳播工作光纖961、962。與各工作光纖941、942、961、962相連的是并行但反時針傳播的保護光纖981、982、1001、1002。與兩環(huán)901、902的節(jié)點12相連的未圖示的自動保護接線器，當檢測到光纖斷裂或節(jié)點故障時，有選擇地將信號從工作光纖941、942、961、962之一環(huán)流至與它相連的保護光纖981、982、1001、1002。也即，用線路交換治愈斷裂或節(jié)點故障。交叉連接92包括兩插入光纖1021、1022和兩分出光纖1041、1042，連接各自的插入/分出口，能使交叉連接92從兩環(huán)901、902獨立地進行插入和分出。
圖示說明WDM的B-SHR/4交叉連接92需要波長選擇10×10接線器。然而，如果交叉連接92按圖13所示用兩3×3接線器106、108構(gòu)成，則幾乎所有功能都能保持，每個接線器對兩環(huán)901、902每一個中工作光纖941、942、961、962之一及一對插入/分出光纖1021、1022、1041、1042進行轉(zhuǎn)接。正如圖9的APS實施例，保護光纖981、982、1001、1002不直接通過交叉連接92轉(zhuǎn)接，因而旁路3×3接線器106、108。如圖所示，雖然第一3×3接線器106將反時針傳播光纖961、962相互轉(zhuǎn)接和第二3×3接線器108將順時針傳播光纖981、982相互轉(zhuǎn)接，但在兩環(huán)中正、反時針方向的信號正好方便地被相互轉(zhuǎn)接。未圖示的控制器分開控制兩3×3接線器106、108的轉(zhuǎn)接狀態(tài)。
圖13中簡化的環(huán)間交叉連接受到圖12通用10×10接線器的兩種約束。在第一環(huán)中一工作光纖傳輸?shù)男盘柌荒苡羞x擇地轉(zhuǎn)接到另一環(huán)工作光纖的任一條。固定光纖連接確定哪兩條光纖能相互轉(zhuǎn)接。這種約束并不限定交叉連接功能，而是指第二節(jié)點始終不能使用到所需目的節(jié)點的最短路徑。這可能非主要地影響少量互連環(huán)，而鏈中大量互連環(huán)不支持提供最短路徑的4光纖結(jié)構(gòu)。同樣，各3×3接線器106、108只能分出(或插入)一個給定波長的信號。因而信道分配協(xié)議必須保證交叉連接中要分出的相同波長兩話路引向不同的3×3接線器106、108。
相應(yīng)的無沖突結(jié)構(gòu)示于圖14畫出的網(wǎng)絡(luò)圖中。稍加簡化的交叉連接92’包括兩個4×4接線器106’、108’，都具有上文描述的至環(huán)901、902的連接。插入/分出線路數(shù)量加倍，以便在它的插入/分出端口4×4接線器106’接收兩插入線路1021-1、1021-2和發(fā)送給兩分出線路1041-1、1041-2，另一4×4接線器108’接收兩插入線路1022-1、1022-2和發(fā)送給兩分出線路1042-1、1042-2。由此，任一環(huán)901、902可在環(huán)間節(jié)點92’插入或分出信號，與另一環(huán)無關(guān)。
如圖15所示，一種雙向路徑保護自愈環(huán)可另外只用兩光纖構(gòu)成(B-SHR/2-PP)。每個環(huán)1101、1102包括各自的在順時針方向中傳播的光纖1121A、1122A和在反時針方向中傳播的并行光纖1121B、1122B。兩環(huán)1101、1102由交叉連接114互連，該交叉連接114也連接到兩插入光纖1021，1022和兩分出光纖1041、1042。請注意，圖9和圖15的網(wǎng)絡(luò)雖拓撲結(jié)構(gòu)類同，但功能不同。前者是單向；后者是雙向。在圖15雙向?qū)嵤├?，所有環(huán)光纖1121A、1121B、1122A、1122B由于正常狀態(tài)下它們載送數(shù)據(jù)，故認為是工作光纖，且正常時數(shù)據(jù)不復(fù)現(xiàn)在反向傳播的光纖上。然而，正常時各光纖工作在其容量的一半或更少，以便一半容量留作備份。
已往，由這種結(jié)構(gòu)提供的路徑保護是通過減少SONET環(huán)中容量和通過只使用一半SONET時隙來完成的。如圖16網(wǎng)絡(luò)圖中所示，發(fā)送機12T將SONET信號發(fā)送到包括反時針傳播光纖112A和112B的SONET環(huán)上的接收機12R?？煽吹桨l(fā)送機12T和接收機12R是節(jié)點12的部分，還能在反向中接收和發(fā)送。正常工作時，如圖17所示，發(fā)送機12T發(fā)送第一SONET幀DATA1到順時針光纖1121，并發(fā)送第二SONET幀DATA2到反時針光纖112B。然而按照圖17幀結(jié)構(gòu)所示，正常工作時，發(fā)送機12T只使用一半SONET數(shù)據(jù)時隙113，留下另一些空時隙E為空。圖17未圖示SONET的開銷時隙。在光纖斷裂201或202或介入節(jié)點的故障情況下，接收機12R檢測光纖112A、112B哪條中止接收并通知發(fā)射機12T從發(fā)射機12T至接收機12R發(fā)送的哪一光纖112A、112B上出現(xiàn)了故障，也即，是故障201還是故障202。不言而喻，雙故障201和202將隔離發(fā)射機12T和接收機12R。響應(yīng)測定的哪一光纖出現(xiàn)故障，發(fā)送機12T使用空時隙E將兩SONET幀來的數(shù)據(jù)組合到單幀DATD1+DATD2，并將組合后的幀DATD1+DATA2發(fā)送到無故障光纖。
然而，在WDM網(wǎng)絡(luò)中，減少容量可更直接在波長范圍內(nèi)完成。如，按照圖18網(wǎng)絡(luò)圖所示，對于8波長WDM網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送機12T一般只發(fā)送一半WDM波長，如λ1…λ4，到第一光纖112A，而發(fā)送另4個波長λ5…λ8到另一光纖112B。然而，在故障201情況下，接收機12R在給定波長的傳輸中檢測該故障，并通知發(fā)送機12T該故障位置，該位置用波長標識。發(fā)送機12T作出響應(yīng)，開始向可用作鏈路的無故障光纖12A發(fā)送所有8WDM波長λ1…λ8。這種轉(zhuǎn)換可在光范疇內(nèi)完成，而無需按照在SONET幀中交換時隙的要求對電范疇進行多路分用。
所加約束條件為從有故障的環(huán)傳遞到另一環(huán)的波長可安置到一般不分配這些波長的光纖上，而且必須將這種重組通知第二環(huán)中接收機。根據(jù)比約束條件，由于載送不同波長的信號，故決無理由要將信號從一環(huán)上順時針傳播的光纖轉(zhuǎn)接到另一環(huán)上反時針傳播的光纖。當然，差別不涉及旋轉(zhuǎn)方向而涉及載送波長的設(shè)置。
限定交換的結(jié)果，交叉連接114可從最明顯的圖15的6×6接線器114減少到圖19所示的一對3×3接線器116、118-3×3接線器116連接到載送4波長λ1…λ4的兩條順時針傳播光纖1121A、1122A以及連接到一對插入/分出光纖1021、1041，而另一3×3接線器118連接到載送另4個波長λ5…λ8的兩條反時針傳播光纖1121B、1122B。這種簡化的優(yōu)點在于，雖然在故障情況下若環(huán)間節(jié)點(交叉連接)114可獨立接入所有8個波長則每個3×3接線器116、118需要能轉(zhuǎn)接所有8個波長，但在正常工作時3×3接線器116、118僅需轉(zhuǎn)接4個波長而不是8個波長。該簡化產(chǎn)生有用的制約，即兩個相同波長的信號在交叉連接114不能插入或分出。
一未圖示的與圖7控制器72類同的控制器控制兩個3×3接線器116、118的轉(zhuǎn)接狀態(tài)。在WDM網(wǎng)絡(luò)中，兩個3×3接線器116、118控制成同樣的轉(zhuǎn)接狀態(tài)，盡量使給定環(huán)1101、1102中給定WDM波長的信號由任一接線器116、118同樣轉(zhuǎn)接，信號經(jīng)過哪個接線器無關(guān)。正常工作時，在各B-SHR/2環(huán)1101、1102中，一光纖1121A、1121B將一半WDM信號載送到一3×3接線器116，另一光纖1121B、1122B將另一半WDM信號載送到另一3×3接線器118。結(jié)果在各3×3接線器116、118只有一半相配的控制器信號有效。然而在故障狀態(tài)下，所有WDM波長信號載送在一光纖上并進入3×3接線器116、118之一，所有需要的轉(zhuǎn)接狀態(tài)控制信號已在那3×3接線器116、118可獲得。
對于其它實施例，如圖20網(wǎng)絡(luò)所示，借助交叉連接114’可消除交互環(huán)節(jié)點114的爭用問題，該交叉連接114’包括具有上文描述的至兩個環(huán)1101、1102的連接的兩個4×4接線器116’、118’，兩個接線器116’、118’還具有附加的插入/分出線路。具體而言，第一4×4接線器116’接收一對插入線路1011-1、1021-2并發(fā)送到一對分出線路1041-1、1041-2。同樣，第二4×4接線器118’接收一對插入線路1022-1、1022-2并發(fā)送到一對分出線路1042-1、1042-2。如果連接所有8路插入/分出線路的端口能適應(yīng)所有WDM波長，則可消除環(huán)間節(jié)點114’的波長爭用問題，而且可簡化自愈算法。
對不同自愈環(huán)將交叉連接XC和接線器SW的元件合計數(shù)列于表1中。該表以交叉連接中單對插入/分出線路為基礎(chǔ)，導(dǎo)致采用3×3接線器。
表1在該表中，假定交叉連接XC能獨立轉(zhuǎn)接所有W個WDM波長，并假定簡單的接線器SW不能區(qū)分不同的波長。這種簡單接線器需要附加的多路復(fù)用器和多路分用器。然而，一個多波長接線器mλSw假定能獨立地轉(zhuǎn)接不同WDM波長。在多波長接線器為采用不同物理波長級的機械激勵型的情況下，需要多路復(fù)用器和多路分用器。
如果取用4×4接線器來防止環(huán)間節(jié)點的波長爭用，則如下表2所示，部件合計數(shù)有很大的增加。
表2例如，不是要求用4個2×2接線器構(gòu)成3×3廣義無阻塞接線器，而是要求用8個2×2接線器構(gòu)成4×4廣義無阻塞接線器。如果接線器不是多波長，這些數(shù)乘以WDM波長數(shù)W。不言而喻，附加插入/分出線路需要它們自身的發(fā)送機和接收機。
互連可抗毀環(huán)結(jié)構(gòu)常應(yīng)用于現(xiàn)有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)有主中心局具有一些大型網(wǎng)樞，主中心局具有在一些方向中延伸的光纖中繼線。結(jié)果是，兩個以上的環(huán)可通過網(wǎng)樞，且有利于使用單個交叉連接在三個以上環(huán)之間進行轉(zhuǎn)接。將開發(fā)3路徑保護單向自愈環(huán)(U-SHR/PP)，此開發(fā)案例將被推廣為K個這樣的環(huán)。
U-SHR/PP結(jié)構(gòu)將所有信號加給工作光纖和保護光纖兩者。應(yīng)用于U-SHR/PP環(huán)互連的概念很容易延伸到其它類型的環(huán)。
如圖21所示，單個交叉連接120使三個環(huán)1221、1222、1223互連，每個環(huán)包括各自的工作光纖1241、1242、1243及各自的保護光纖1261、1262、1263。選擇性連接還延伸到兩個分出/插入線路群，每群包含各自的分出光纖1281、1282和各自的插入光纖1301、1302，它們一起在交叉連接120提供接入節(jié)點。需要兩對分出、插入光纖是由于在路徑保護中工作和保護光纖兩者都要分出/插入。如圖所示，交叉連接120需要8×8波長選擇接線器。如圖22所示，交叉連接120對單向路徑保護環(huán)可簡化為兩個4×4接線器132、134。有一個4×4接線器132連接所有3條工作光纖1241、1242、1243及第一對插入/分出光纖1281、1301的兩端；第二4×4接線器134連接所有3條保護光纖1261、1262、1263及第二對插入/分出光纖1282、1302的兩端。雖然為方便起見，第二環(huán)1222畫作實質(zhì)上包括在第三環(huán)1223的里面，但這兩環(huán)一般希望在不同地理區(qū)延伸。在任何情況下，環(huán)的拓撲結(jié)構(gòu)與本發(fā)明不發(fā)生直接關(guān)系，且它們幾乎可表現(xiàn)為任何拓撲結(jié)構(gòu)。
可見圖22的自愈互連環(huán)網(wǎng)絡(luò)與圖7的不同點在于互連3個環(huán)的4×4接線器132、134替代了互連兩個環(huán)的3×3接線器60、62。
互連4個U-SHR/PP環(huán)需要10×10交叉連接。但這可簡化為2個5×5接線器?？傊?，互連K個WDM U-SHR/PP環(huán)需要(2K+2)×(2K+2)個交叉連接。但如圖23所示，這可簡化為互連K個環(huán)的2個(K+1)×(K+1)接線器140、142，這些環(huán)包含各自的工作和保護光纖對1441、1442、……144K。第一接線器連接K路工作光纖和第一對插入/分出光纖1281、1301，而第二接線器142連接K路保護光纖和第二對插入/分出光纖1282、1302。
同樣的推廣過程可應(yīng)用于具有不同于U-SHR/PP布局的兩個以上環(huán)之間的交叉連接。表3列出了上面詳細討論的4個網(wǎng)絡(luò)實施例所需交叉連接類型及數(shù)目。
表3圖21-24所示高階交叉連接和表3給出的部件合計數(shù)由于缺少插入/分出線路，面臨環(huán)間節(jié)點始發(fā)信號或終接信號的波長阻塞。這種爭用可通過增大接線器132、134的規(guī)模為各個互連環(huán)提供一插入線路和一分出線路來消除。對于互連3個環(huán)，為消除阻塞需一個或兩6×6接線器。同樣，對于互連K個環(huán)需一個或兩個2K×2K接線器。概括表3內(nèi)容可見，是需要一個還是需要兩個接線器取決于自愈環(huán)結(jié)構(gòu)的類型。
如果在環(huán)間節(jié)點容許一些波長阻塞，那么上面提到的在兩自愈WDM環(huán)之間交叉連接可簡化為3×3多波長光接線器。一個3×3接線器可用3個1×3接線器和3個3×1接線器構(gòu)成，總共6個接線器；但是，認為該數(shù)量過大，尤其是對于成本敏感的設(shè)計。
更基本的結(jié)構(gòu)是1×2光接線器，它能將一輸入轉(zhuǎn)接到一般依賴于非線性交互作用的兩輸出之一。該結(jié)構(gòu)有時可逆變形成2×1接線器，4個這樣的接線器可組合成一個2×2接線器。其它技術(shù)，如聲光可調(diào)濾波器和液晶接線器等很容易構(gòu)成如圖24所示接線器150那樣的2×2接線器，作為基本部件已參照圖3進行了說明。這樣的2×2接線器能低成本制造，實施方便，較容易得到。
如圖24所示，2×2接線器150有兩個光輸入152、154和兩個光輸出156、158。該接線器有兩種狀態(tài)，在直通狀態(tài)下，上面光輸入152連接到上面光輸出156，下面光輸入154連接下面光輸出158。在交叉狀態(tài)下，連接反轉(zhuǎn)，結(jié)果上面光輸入152連接下面光輸出158，下面光輸入154連接上面光輸出156。設(shè)計良好的接線器其所選信道之間的串音是極小的。多波長接線器的優(yōu)點在于轉(zhuǎn)接是在光范疇內(nèi)完成的，且接線器能獨立且同步地轉(zhuǎn)接不同波長的光信道。
高階光接線器一般用多級2×2接線器來構(gòu)成。例如，圖25示出一種4×4光接線器，包括8個2×2接線器150配置成4級，經(jīng)過圖示內(nèi)部連接將4個光輸入160連接到4個光輸出162。Hinton在“光子交換結(jié)構(gòu)導(dǎo)論(AuIntroduction to Photonic Switching Fabrics)”(Plenum，1993，pp.90，91)一文中揭示，這種網(wǎng)絡(luò)是廣義無阻塞網(wǎng)絡(luò)，他還提供這種網(wǎng)絡(luò)的路由算法的指南。特別是當中4個2×2接線器150決不會處在相同狀態(tài)。再請參看Bene’等人的“廣義無阻塞網(wǎng)絡(luò)和一些斂集算法(Wide-Sense non-blocking network，and some packing algorithms)”(Electronics Letters，Vol.17，1981，p.697)的論文。所謂Bene’網(wǎng)絡(luò)有一個較小的2×2接線器級，但只提供一種可重排無阻塞接線器，也即，這種接線器使任何輸入的任何組合可單獨連到任何輸出，但該接線器的新路徑可要求重排現(xiàn)有路徑。
圖25的4×4廣義無阻塞網(wǎng)絡(luò)可用于無爭用交叉連接所描述的4×4接線器。也可用于構(gòu)成3×3接線器，但需要8個2×2接線器。最好是為需要較少元件的3×3接線器尋找一種交換網(wǎng)絡(luò)。
如表4所示，3×3接線器有6個狀態(tài)。對于WDM光接線器，有六個這種狀態(tài)用于各波長
表4圖26表明3×3接線器的廣義無阻塞結(jié)構(gòu)。廣義無阻塞接線器是這樣的接線器，該接線器在任何情況下均獲得可從任一狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一狀態(tài)而不會中斷通過預(yù)先存在且本身不需改變的連接的通信業(yè)務(wù)。為實現(xiàn)廣義無阻塞需要一種巧妙算法。這種廣義無阻塞3×3接線器包括4個2×2接線器1641、1642、1643、1644，配置成級聯(lián)結(jié)構(gòu)，用圖示的內(nèi)部連接將3個輸入1661、1662、1663連到3個輸出1681、1682、1683。在WDM網(wǎng)絡(luò)中，2×2接線器1641、1642、1643、1644是全光接線器為好，最好是多波長接線器。關(guān)于圖26中輸入166和輸出168的下標可用來以數(shù)字標識表4中的輸入或輸出。同樣，接線器164的下標可用來提供下文要引述的表5中接線器的排序。例如，表5中狀態(tài)“A”列出為(0101)。第一個“零”是指第一個接線器164、處于直通狀態(tài)。在同一位置中的“1”是指它處于交叉狀態(tài)。在圖19的3×3接線器116、118的前后關(guān)系中可見，輸入1661、1662和輸出1682、1683連到環(huán)光纖1121A、1121B或1122A、1122B，而輸入1663連接插入波長多路復(fù)用器170，輸出1681連到分出波長多路分用器172。插入線路1021、1022是輸入多路復(fù)用器170的W條光纖的束，分出線1041、1042是從多路分用器172輸出的W條光纖的束。
可刪除一個2×2接線器164，但此3×3接線器就不是廣義無阻塞的，其先前的連接可能需要中斷以對新允許的連接作重新安排，在此意義上說，該3×3接線器只不過是可重排無阻塞的。
現(xiàn)在將開發(fā)一種算法，示出如何為圖26交換交換系統(tǒng)選擇2×2接線器的4種狀態(tài)以獲得廣義無阻塞3×3接線器狀態(tài)。3×3接線器的廣義無阻塞要求當其它兩個連接發(fā)生變化或至少建立時保持一個輸入至輸出的連接。這種法由具有連接4個2×2接線器1641、1642、1643、1644的控制線路的控制器170執(zhí)行。
從組合數(shù)學或簡單查閱表4可見各狀態(tài)a、b、…f到其它狀態(tài)(其中一個連接保持)只能經(jīng)歷3個可能的過渡。4個開頭64的每一個可設(shè)定為兩種狀態(tài)之一。直通狀態(tài)用0表示，而交叉狀態(tài)用1表示。4個2×2接線器164作為整體可有16種狀態(tài)組合。選擇其中的12種，表4中6個3×3接線器的每一狀態(tài)對應(yīng)2種，它們標注為A、A’、B、B’…F’，并示于表5中。
表5在該表中，行表示3×3接線器狀態(tài)，兩組允許的2×2接線器組合列在第二和第四列中。每行的一對3×3接線器狀態(tài)表示2×2接線器狀態(tài)的不同組合，但對給定的3×3接線器的輸入產(chǎn)生相同的輸出。
所需的算法可用圖27的幾何結(jié)構(gòu)表示，可稱為2級六角形或六角柱。開頭狀態(tài)組合A、A’、B、B’…F’用該六角柱的頂點(角)標注，其互補組合，如A、A’，在不同面(六角面)的相對頂點上。允許的轉(zhuǎn)移用六角柱的單邊標注。例如，狀態(tài)組合A可轉(zhuǎn)移到狀態(tài)組合B’、C’、D的任一種而不能轉(zhuǎn)移到其它狀態(tài)組合。任何其它轉(zhuǎn)移不僅中斷所建立的連接，而且斷應(yīng)當保持的連接。
因此，要在表4中任意兩3×3狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，必須知道表5中預(yù)先存在的狀態(tài)組合。例如、要在表4中狀態(tài)a、b之間轉(zhuǎn)移，必須知道表5中最初狀態(tài)組合是A還是A’，以便識別所有4個2×2接線器的布局。假定最初接線器組合是A，那么允許的轉(zhuǎn)移是到B’，要求第四個2×2接線器1644從交叉狀態(tài)切換到直通狀態(tài)，而3個接線器1641、1642、1643首先分別保持直通、交叉和直通。因此，第一輸入1661和第一輸出1681之間的連接保持而不中斷。雖然從狀態(tài)組合A轉(zhuǎn)換到B已產(chǎn)生輸出166與輸出168之間的最后所需連接，但因為過渡的路徑已重組而會瞬間中斷保持的連接。另一方面，如果最初接線器組合是A’，那么算法表明是轉(zhuǎn)移到接線器組合B。我們認為表5提供的狀態(tài)和圖27的轉(zhuǎn)移安排，雖然可能得到等效組合，但對于產(chǎn)生廣義無阻塞轉(zhuǎn)移是唯一的。
雖然是在光網(wǎng)絡(luò)范疇中說明了上述本發(fā)明，但它的許多特征可應(yīng)用于電網(wǎng)絡(luò)。
因此，本發(fā)明為互連自愈環(huán)，特別是載送WDM通信的光纖環(huán)的通信網(wǎng)絡(luò)提供一些重要改進。由于辨明通過互連的許多數(shù)據(jù)路徑無需互連，故實質(zhì)上減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。結(jié)果，互連規(guī)?？勺銐蛐。瑥亩色@得簡單的構(gòu)件。尤其是對于兩個互連環(huán)，一或兩個3×3接線器就足夠了。本發(fā)明還提供由4個2×2接線器構(gòu)成的廣義無阻塞3×3接線器。這種簡單接線性可用作波長選擇光交叉連接，可在不同方向中轉(zhuǎn)接選擇的光波長。由此，本發(fā)明提供一種可用于WDM通信網(wǎng)絡(luò)的簡單接線器，其中，在兩自愈環(huán)間的連接無需變換到電范疇。
權(quán)利要求
1.一種至少在兩個自愈通信環(huán)間的交叉連接，其特征在于，每個所述環(huán)至少包含在各自第一方向中傳播的第一數(shù)據(jù)環(huán)信道和與所述第一數(shù)據(jù)環(huán)信道基本平行并在與所述各自第一方向相反的各自第二方向中傳播的第二數(shù)據(jù)環(huán)信道，所述交叉連接包含交換單元，所述交換單元將所述第一通信環(huán)的所述第一數(shù)據(jù)環(huán)信道互連到所述第二通信環(huán)的所述第一數(shù)據(jù)環(huán)信道，但不互連到所述第一和第二通信環(huán)的所述第二數(shù)據(jù)環(huán)信道兩者中的任一個。
2.如權(quán)利要求1所述的交叉連接，其特征在于，其中，所有所述數(shù)據(jù)環(huán)信道包含光纖，所述交換單元是光交換單元。
3.如權(quán)利要求1、2所述的交叉連接，其特征在于，所述數(shù)據(jù)環(huán)信道載送波分復(fù)用光信號，所述光交換單元可在所述波分復(fù)用光信號間選擇波長。
4.如權(quán)利要求3所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述光交換單元是3×3轉(zhuǎn)換構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求4所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述光交換單元是4×4交換單元。
6.如權(quán)利要求1所述的交叉連接，其特征在于，可進一步包含第二交換單元，該第二轉(zhuǎn)接元件將所述第一通信環(huán)的所述第二數(shù)據(jù)環(huán)信道互連到所述第二通信環(huán)的所述第二數(shù)據(jù)環(huán)信道，但不互連到所述第一和第二通信環(huán)的所述第一數(shù)據(jù)環(huán)信道兩者的任一個。
7.如權(quán)利要求1所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述交叉本身并不互連所述第一和第二通信環(huán)的所述第二數(shù)據(jù)信道。
8.一種兩個通信環(huán)間的交叉連接，其特征在于，每個環(huán)至少包含第一數(shù)據(jù)路徑和第二數(shù)據(jù)路徑，兩路徑繞所述每個環(huán)在相反的方向中傳播，所述交叉連接包含第一接線器，從所述兩通信環(huán)中所述第一數(shù)據(jù)通路接收輸入并將輸出加給所述第一數(shù)據(jù)通路，另外在所述兩通信環(huán)外從第三數(shù)據(jù)路徑接收輸入并將輸出加給第四數(shù)據(jù)路徑。
9.如權(quán)利要求8所述的交叉連接，其特征在于，可進一步包含第二接線器，從所述兩通信環(huán)中所述第二數(shù)據(jù)路徑接收輸入并將輸出加給所述第二數(shù)據(jù)路徑，另外在所述兩通信環(huán)外從第五數(shù)據(jù)路徑接收輸入并將輸出加給第六數(shù)據(jù)路徑。
10.如權(quán)利要求8所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述接線器是3×3接線器。
11.如權(quán)利要求9所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述接線器是3×3接線器。
12.如權(quán)利要求8所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述接線器是4×4接線器。
13.如權(quán)利要求8所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述接線器是4×4接線器。
14.如權(quán)利要求9所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述第一和第二路徑載送相同數(shù)據(jù)，由此形成路徑保護環(huán)。
15.如權(quán)利要求14所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述第一和第二路徑包含第一和第二光纖，所述兩接線器是光接線器，所述第一和第二光纖通常載關(guān)分別具有第一組和第二組不同波長載波的光信號，而且進一步包含各發(fā)送節(jié)點中的檢測裝置，用于檢測所述第一和第二光纖之一的故障，結(jié)果將所述第一和第二組載波兩者都發(fā)送到所述第一和第二光纖的另一光纖。
16.如權(quán)利要求8所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述每個環(huán)進一步包含繞所述各環(huán)在相反方向中傳播的第五數(shù)據(jù)路徑和第六數(shù)據(jù)路徑，分別用作所述第一和第二數(shù)據(jù)路徑的保護數(shù)據(jù)路徑，所述第五和第六數(shù)據(jù)路徑在兩個所述環(huán)間不互連。
17.如權(quán)利要求8所述的交叉連接，其特征在于，其中，所述第一數(shù)據(jù)路徑是工作數(shù)據(jù)路徑，所述第二數(shù)據(jù)路徑是保護數(shù)據(jù)路徑，所述第二數(shù)據(jù)路徑不直接互連。
18.如權(quán)利要求8所述的交叉連接，其特征在于，其中，每個所述通信環(huán)載送W個波分復(fù)用光信號，所述第一和第二接線器包含光接線器，有選擇地轉(zhuǎn)接所述多路復(fù)用光信號的任一信號。
19.如權(quán)利要求8所述的交叉連接，其特征在于，其中，每一所述數(shù)據(jù)路徑包含光纖，所述接線器是光接線器。
20.一種K個通信環(huán)間的交叉連接，其特征在于，K大于2，每個環(huán)至少包含繞該環(huán)在相反方向中傳播的第一數(shù)據(jù)路徑和第二數(shù)據(jù)路徑，所述交叉連接包含接收來自所述K個通信環(huán)路中所述第一數(shù)據(jù)路徑的輸入和向所述第一數(shù)據(jù)路徑輸出的第一L×L接線器，所述L×L接線器附加接收來自第三數(shù)據(jù)路徑的輸入并向第四數(shù)據(jù)路徑輸出，其中，L至少等于K+1。
21.如權(quán)利要求20所述的交叉連接，進一步包含第二L×L接線器，接收來自所述K個通信環(huán)路中所述第二數(shù)據(jù)路徑的輸入，向所述第二數(shù)據(jù)路徑輸出，并附加接收來自第五數(shù)據(jù)路徑的輸入和向第六數(shù)據(jù)路徑輸出。
22.一種通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包含第一和第二自愈單向環(huán)，各單向環(huán)包含工作光纖，保護光纖，和繞所述單向環(huán)分布的多個節(jié)點，所述多個節(jié)點包括接線器一自動保護倒換的線路交換裝置，所述接線器連接所述工作光纖對所述工作光纖來的信號進行插入行和分出，所述線路交換裝置配置在所述接線器的任一側(cè)，有選擇地連接所述工作和保護光纖；第一接線器，連接在所述第一和第二自愈環(huán)的所述工作光纖之間并連接到插入線路和分出線路，此外，所述第一和第二自愈環(huán)的所述保護光纖不會由另一接線器連接在一起。
23.如權(quán)利要求22所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，其中所述第一接線器是3×3接線器。
24.如權(quán)利要求22所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，其中所述第一接線器是4×4接線器。
25.如權(quán)利要求22所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，其中，所述自愈環(huán)載送波分復(fù)用信號，所述接線器是多波長光接線器。
26.一種通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包含第一和第二自愈雙向環(huán)，各雙向環(huán)包含第一光纖，第二光纖，以及多個節(jié)點和發(fā)送接收裝置，所述多個節(jié)點繞所述雙向環(huán)分布，包括兩個分別連接所述第一和第二光纖的接線器，所述兩個接線器對來自所述第一和第二光纖的信號進行插入和分出，所述發(fā)送接收裝置通過所述接線器連接所述第一和第二光纖；第一接線器，把所述第一和第二自愈環(huán)的兩條所述第一光纖連接到所述插入線路和第一分出線路；第二接線器，把所述第一和第二自愈環(huán)的兩條所述第二光纖連接到所述第二插入線路和第二分出線路。
27.如權(quán)利要求26所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，其中所述接線器是3×3接線器。
28.如權(quán)利要求27所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，其中所述接線器是4×4接線器。
29.如權(quán)利要求26所述的通信網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，其中，所述自愈環(huán)載送波分復(fù)用信號，所述兩個接線器是多波長光接線器。
30.一種自愈環(huán)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包含第一和第二環(huán)，每個所述環(huán)包含至少一對相反旋轉(zhuǎn)的通信路徑和對各所述環(huán)某點出現(xiàn)的故障進行自愈的自愈裝置；所述第一和第二環(huán)間的交叉連接，用于連接所述至少一對相反旋轉(zhuǎn)的通信路徑的至少一條，在所述環(huán)間傳送信號，當檢測所述故障并進行自愈時所述交叉連接在所述自愈裝置工作期間維持狀態(tài)不變。
31.如權(quán)利要求30所述的環(huán)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，可進一步包含控制器，使所述交叉連接的操作與所述自愈裝置無關(guān)。
32.如權(quán)利要求30所述的環(huán)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，其中，所述通信路徑包含光纖，所述交叉是光交叉連接。
33.如權(quán)利要求32所述的環(huán)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，其中，所述光交叉連接包含3×3接線器。
34.如權(quán)利要求32所述的環(huán)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，其中所述交叉連接包含4×4光接線器。
35.如權(quán)利要求32所述的環(huán)網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，可進一步包含與所述光交叉連接相連的至少一對插入/分出光纖。
36.一種控制互連自愈通信環(huán)的方法，其特征在于，每個所述環(huán)包含至少一對相反傳播的通信路徑，所述環(huán)通過交叉連接互連到各所述環(huán)的至少一條通信路徑，所述方法包含對至少一個所述通信環(huán)中的至少一個故障進行自愈，由此，所述故障不會中止所述至少一個通信環(huán)的工作；通過所述交叉連接有選擇地連接所述通信環(huán)間的所述通信路徑，所述選擇性連接和所述自愈是相互獨立進行的。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，其中所述自愈步驟不影響所述選擇性連接步驟施加的所述交叉連接的狀態(tài)。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，其中，所述通信路徑包含光纖。
40.一種3×3接線器，其特征在于，包含第一2×2接線器，接收所述3×3接線器的第一和第二輸入線路；第二2×2接線器，接收所述3×3接線器第三輸入線路和所述第一2×2接線器的第一輸出；第三2×2接線器，接收所述第一2×2接線器的第二輸出和所述第二2×2接線器的第一輸出；第四2×2接線器，接收所述第三2×2接線器的第一輸出和所述第二2×2接線器的第二輸出；其中，所述3×3接線器的第一輸出線路連接到所述第三2×2接線器的第二輸出，所述3×3接線器的第二和第三輸出線路連接到所述第四2×2接線器的輸出。
41.如權(quán)利要求41所述的3×3接線器，其特征在于，其特征在于，所述所述2×2接線器是光接線器。
42.如權(quán)利要求41所述的3×3接線器，其特征在于，其中，所述光接線器是波長選擇接線器。
43.如權(quán)利要求40所述的3×3接線器，其特征在于，進一步包含控制裝置，將每個所述2×2接線器控制到兩個282轉(zhuǎn)接狀態(tài)之一，組合所述282轉(zhuǎn)接狀態(tài)使所述4個2×2接線器構(gòu)成3×3轉(zhuǎn)接狀態(tài)，所述控制裝置包括一種算法，其中12個所述3×3轉(zhuǎn)接狀態(tài)安排在六角柱的頂點上，所述控制裝置僅選擇對應(yīng)于所述六角柱邊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。
44.如權(quán)利要求43所述的3×3接線器，其特征在于，其中，所述六角柱包括兩個側(cè)向延伸的六角面，兩六角面沿軸向排列；所述12個3×3轉(zhuǎn)接狀態(tài)包括通過所述3×3接線器產(chǎn)生等效連接的狀態(tài)對；每個所述狀態(tài)對安排在所述六角柱的兩頂點，所述兩頂點在不同的六角面上并在所述側(cè)向上相對置。
45.如權(quán)利要求44所述的3×3接線器，其特征在于，所述12個3×3狀態(tài)是表5中的那些狀態(tài)，并安排在圖7的六角柱中。
46.一種控制4個2×2接線器互連以構(gòu)成廣義無阻塞3×3接線器的方法，其特征在于，包含下列步驟選擇所述4個2×2接線器的12個狀態(tài)組合，所述12個組合的狀態(tài)對表示等效3×3轉(zhuǎn)接狀態(tài)；將所述12個組合分配給六角柱的頂點；選擇對應(yīng)于所述六角柱邊的所述4個2×2接線器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，其中所述12個組合按表5選擇，并安排在圖27的六角柱上。
全文摘要
一種用于多環(huán)、多信道通信網(wǎng)絡(luò),尤其是用于波分復(fù)用(WDM)光網(wǎng)絡(luò)的交叉連接(92)。每個互連環(huán)(94和100)利用冗余相反旋轉(zhuǎn)環(huán)(96和98)或相反旋轉(zhuǎn)環(huán)的超容量進行自愈。由于自愈環(huán)(90)間的互連不需要將工作光纖連到保護光纖或類似的備份光纖,故能降低互連的復(fù)雜性。對于幾種重要結(jié)構(gòu),互連可分解成一個或兩個3×3互連。有助于將廣義無組塞3×3互連做成4個2×2接線器,這是光接線器的基本組成部件。一種新穎算法用來通過這種3×3連增加新的路徑。當增加另一對插入(102)/分出(104)線路時,互連可分解成1或2個4×4互連。這種結(jié)構(gòu)在連接插入(102)/分出(104)線路的用戶節(jié)點和附于環(huán)上的用戶節(jié)點之間提供全連通性。
文檔編號H04J3/08GK1245604SQ97181713
公開日2000年2月23日 申請日期1997年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月6日
發(fā)明者張繼昆, G·N·埃林納斯, J·K·加默蘭, M·Z·伊克巴爾, M·R·坎達卡爾 申請人:科爾科迪亞技術(shù)股份有限公司