專利名稱：通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)領(lǐng)域，且尤其涉及這種系統(tǒng)的升級方法。
光通信系統(tǒng)是通信網(wǎng)絡的主要的且快速發(fā)展的組成部分。本文所用的術(shù)語“光通信系統(tǒng)”涉及任何在光學媒質(zhì)上用光信號傳輸信息的系統(tǒng)。這種光學系統(tǒng)包括電信系統(tǒng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)(LANs、MANs和WANs)但不限于此。在Gowar Ed.的“Optical Communcations Systems”(Prentice Hall,N.Y.)中描述了這些光學系統(tǒng)。目前，大部分光通訊系統(tǒng)都配置為具有單一的光信道。為了在該光信道上傳輸信號，采用了適當調(diào)制的激光，該激光發(fā)射出其光譜中心波長未精確限定的光(所謂“灰”光)。因此，該信道處于一個較寬的光譜帶。光導被設定為在該較寬光譜帶上具有足夠低的衰減，以確保接收機處有可接受的信噪比。此處，“光導”用以指任何適當?shù)墓馔ㄐ琶劫|(zhì)，包括光纖和光波導。
在可以由環(huán)、互連環(huán)或網(wǎng)絡等組成的通信系統(tǒng)的節(jié)點處，需要訪問這些光導中所載的信息，以使各種信息可以傳輸?shù)秸_的目的地。為此，每個節(jié)點應包含開關(guān)電路。比較經(jīng)濟的這類節(jié)點開關(guān)電路是上線-下線多路復用器(ADM)。ADM可以低成本地接入到沿著通信鏈路，如光導，按時分復用傳輸方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的全部或部分中去。通過ADM的通信量，就是通過了連接著載荷線路的“線路端口”。沿著電信載荷線路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或信息由ADM中的開關(guān)電路有選擇地時分復用，且選擇的信息和信息部分經(jīng)由所謂的分支端口傳輸?shù)狡淠康牡?。同樣地，加入到電信載荷線路中的數(shù)據(jù)或信息通過該分支端口提供給ADM，并由ADM開關(guān)電路時分復用進入信息流。這種開關(guān)和復用功能是在電子方式下實現(xiàn)的。為了實現(xiàn)與光通信鏈路的對接，節(jié)點包含光電轉(zhuǎn)換器(即光檢測器)和電光轉(zhuǎn)換器(即激光信號發(fā)生器)。
電信操作碼承載的數(shù)據(jù)通信量的迅速不斷增加，導致了改進現(xiàn)有網(wǎng)絡數(shù)據(jù)載荷能力需求的增加。通過提高鏈路分支的TDM數(shù)據(jù)速率，可以簡單地對傳統(tǒng)的TDM電信系統(tǒng)升級。這可能要求對電子設備進行更新，但可以保持和沿用已安裝好的光纖鏈路，從而節(jié)約另外安裝光纖的開支(可能很可觀)。由于接收機的光學靈敏度所限，為了保護如維修工人等而限制可用發(fā)射功率的安全性的限制，以及在接收機的數(shù)字信號中引起“閉眼”的色散以及取決于TDM信號發(fā)送速率的其他傳輸損失，使得現(xiàn)行技術(shù)在提高TDM數(shù)據(jù)速率的作用方面受到嚴重制約。光通信鏈路通常包括光纖。雙光纖線路系統(tǒng)(其中一條光纖用于載荷一個方向的通信量)的傳輸能力可以通過在每條光纖中引入“單光纖工作”而得到提高。通常，通信量僅僅沿一個方向在光纖中傳輸。通過在一條光纖的兩端引入定向光耦合器，如熔融扭絞光纖對耦合器，可以在一條光纖的兩個方向上傳輸信號。于是，原先通過兩條光纖的通信量，可以壓縮在一條光纖中，而且第二條光纖可以用作另一條獨立的線路。發(fā)射組件處和光纖內(nèi)部本身的后向散射，以及來自兩個發(fā)射機激光器(每端一個)的信號之間的差拍，將損害該系統(tǒng)，而通過選擇不同波長的激光器。可以改進該系統(tǒng)。如果選擇發(fā)射的信號波長使得接收機可以設計成對“其他”波長不敏感的形式，則還可以提高性能。后一種方法從采用波長選擇開始來提高光纖系統(tǒng)傳輸能力，從而導向波分復用，這在下面將加以討論。
單光纖線路系統(tǒng)的容量可以通過波分復用而提高。在波分復用系統(tǒng)(WDM)中有多個光信號，每個信號具有一個中心波長限制在一狹窄譜帶內(nèi)的光譜，光纖的容許通過頻帶被分為多個這種窄小的光譜帶。通過將單信號信道系統(tǒng)升級或雙通道WDM系統(tǒng)，也即用兩個窄帶信道代替單個“灰”信道，從而可以提高其容量。雖然，TDM的升級潛力受到了嚴格的限制，但是多信道WDM的使用，如通過設置8，16，32和更多信道的WDM系統(tǒng)，具有更大的提高數(shù)據(jù)速率的潛力。
但是，用支持許多不同信道的WDM系統(tǒng)代替單信道光子學系統(tǒng)，需要在每個節(jié)點用新的WDM設備大量地替換原設備。這較昂貴，且可能遠遠超過所需傳輸能力，考慮到在特定升級場合將傳輸能力翻倍就足夠了。所以，需要有一種逐漸升級光通信系統(tǒng)中通信處理容量的方法。
本發(fā)明提供了一種對光通信系統(tǒng)進行升級的方法；其中該系統(tǒng)包括多個節(jié)點，兩個節(jié)點通過一條通信光路連接起來，用于從該光路第一端的節(jié)點至該光路另一端的節(jié)點進行通信，通信光路包括單條光信道；其中每個節(jié)點包括用于使電信號上線和下線的上/下線多路復用(ADM)裝置，其中該光路第一端的節(jié)點包括一個將ADM裝置輸出的電信號轉(zhuǎn)換成沿著該光路傳輸?shù)墓庑盘柕墓庠?；且其中在光路另一端的?jié)點包括一個光電檢測器，用于轉(zhuǎn)換通過光路接收的信號以將其輸入到ADM裝置中；該方法包括如下步驟用多個彼此不同波長的穩(wěn)定窄帶光源替換在該光路第一端處的單一光源，在光路第一端安裝光多路復用裝置，用于將多個穩(wěn)定窄帶光源的輸出多路復用到光路中；將該光路另一端的單一光電檢測器替換成多個光電檢測器；在該光路另一端安裝光多路解復用裝置，以解復出所接收的多個光信道信號，從而將每個光信道的信號轉(zhuǎn)換成電信號并輸入到ADM裝置中。
本發(fā)明還提供了一種使光通信系統(tǒng)升級的方法；其中該系統(tǒng)包括通過一或多條光路連接的多個節(jié)點，每條通信線路包括一個光信道；其中每個節(jié)點包括使電信號上線和下線的上線/下線多路復用(ADM)裝置，和轉(zhuǎn)換裝置，用于將ADM裝置輸出的信號在電與光形式之間轉(zhuǎn)換以便通過第一光路進行傳輸，并用于轉(zhuǎn)換經(jīng)第二光路接收的信號以便輸入到ADM裝置中；該方法包括以下步驟安裝光多路解復用裝置，用于根據(jù)波長選擇經(jīng)第二光路接收的信號以便輸入到ADM裝置中；安裝一個用于將ADM裝置輸出的信號轉(zhuǎn)換成第一穩(wěn)定窄波帶光信號的裝置；并安裝光多路復用裝置，用于將第一信號引導到第一光路中，且包含允許與第一信號不同波長的一或多個進一步穩(wěn)定的窄波帶光信號加入到第一光路并與第一信號結(jié)合的裝置。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明提供了一種在光通信系統(tǒng)的波長復用信道之間轉(zhuǎn)換各個時分復用信息的方法，它包括以下步驟設置轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置按每個波長復用信道一個的量包含有多個上下線復用(ADM)裝置；其中每個ADM裝置都有分支裝置，該方法包括用分支裝置使ADM裝置之間互相連接的步驟。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明提供了一種在多個時分復用數(shù)據(jù)流之間轉(zhuǎn)換各個時分復用信息的方法；其中每個時分復用數(shù)據(jù)流包括在一個波長復用光通信系統(tǒng)的信道中，該方法包括以下步驟提供一或多個節(jié)點，該節(jié)點按每個WDM信號一個的量設有多個上下線復用(ADM)裝置；為每個ADM裝置提供分支裝置，并通過分支裝置將ADM裝置相互連接起來。
現(xiàn)在將結(jié)合


本發(fā)明的實施例，其中圖1表示了單信道光通信網(wǎng)絡的一部分；圖2表示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，部分地升級圖1網(wǎng)絡的情況；
圖3表示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，對圖2網(wǎng)絡繼續(xù)部分地升級的情況；圖4至9表示了根據(jù)本發(fā)明其他實施例的替代方案。
圖1表示一個包含傳統(tǒng)電子上線/下線多路復用器(ADM)1的光通信網(wǎng)絡節(jié)點，其中該復路復用器帶有兩個直線端口端口2朝東而端口3朝西；盡管通常這些端口都是雙向的且每個方向占用一條單獨的光纖，但為了簡單起見，在此每路端口都表示為單向的(有從東向西的通信數(shù)據(jù)流)。此外ADM1具有多個連接到分支端口6的分支連接裝置5。ADM還包括用于使正在通過ADM的數(shù)據(jù)流從選出的端口上線和下線的開關(guān)裝置(未示出)。從西端口6的輸出通過電-光接口8(如激光器)。東端口5的輸入線路通過光-電轉(zhuǎn)換器9(如光電二極管)。連接有ADM1的通信網(wǎng)絡，沿著圖1所述的兩條光學鏈路(10，11)(如光纖)在依次的各節(jié)點之間傳遞光信號。在另一個實施例中(未示出)，每條鏈路成對地使用光纖，有利的是可以在網(wǎng)絡每個節(jié)點之間直接雙向通信。在節(jié)點按環(huán)路結(jié)構(gòu)設置的情況下，這些成對使用的光纖還為萬一某條光纖損壞時提供了保護通路。
在圖2中，圖1傳統(tǒng)的電子ADM1與電/光接口8和9一起都用一個染色光學接口的上線/下線多路復用(COIADM)方塊20表示。于是，至COIADM20的線路輸入和輸出都是光域的。重要的是，應注意COIADM中所有的開關(guān)實際上代替了傳統(tǒng)ADM1中所用的電域開關(guān)。圖2和圖1裝置的主要差別在于光/電接口。圖1中電-光轉(zhuǎn)換器8采用一種低成本的“灰”激光器，即輸出中心波長處于光纖低損耗區(qū)一個較寬光譜范圍的激光器，而光-電轉(zhuǎn)換器COIADM20則包括一個其發(fā)射光中心波長在一個較窄光譜范圍的高精度激光器。這種高精度激光器通常被稱為“染色”的。因此，在通過光學鏈路10和11進行單信道通信時，圖2的COIADM20可以簡單地在圖1的裝置中起作用。盡管在這一階段沒有增加通信量，但是應注意，現(xiàn)在COIADM僅僅使用了可用光譜的，即光學鏈路10和11容量的一小部分。
圖3表示了圖2中COIADM20，它通過光多路解復用器30和光多路復用器31(如每信道有3dB插入損耗的16或32端口衍射光柵型多路復用器)而連接到光學鏈路10和11。光多路解復用器30的作用是根據(jù)從鏈路11接收到的光信號的波長將其分解，并將有適合波長的信號饋送到COIADM 20，即將信號匹配到COIADM 20的高精度激光器的特定傳輸頻帶中。光多路復用器31的作用是將輸入到其中的各種波長信號在其輸出端合成到一條光學鏈路10中。因此，如果COIADM20的激光器選擇為能產(chǎn)生光譜中心波長為λ1的光，則光多路解復用器30將設置成使來自光學鏈路11其光譜中心波長為λ1的光透過到COIADM20的光電檢測器上，且沒有其他波長的信道。因此，COIADM20僅僅接收和發(fā)射λ1WDM信道。除了第一COIADM20之外，圖3的裝置還有一個平行于COIADM20連接于光多路解復用器30和光多路復用器31之間的第二COIADM21。除了COIADM21中高精度窄帶激光器所發(fā)射的光處于光譜的不同部分(用λ2表示)之外，第二COIADM21與COIADM20相同。COIADM21的輸入端連接到光多路解復用器30的第二輸出端，該輸出端提供一個來自光學鏈路11只有光譜中λ2部分而沒有其他顏色的光。兩個COIADM都設有多個分支裝置5。所以，借助于與前述所用單信道相同的光纖鏈路10，11(圖1和2的裝置)，經(jīng)分支裝置5輸入到COIADM20的信息將通過通信網(wǎng)絡在第一WDM信道(即λ1信道)上發(fā)送，而同時經(jīng)分支裝置5輸入到COIADM21的信息將通過通信網(wǎng)絡在不同的WDM信道(即λ2信道)上發(fā)送。因此，可以用最少的附加硬件使光通信網(wǎng)絡的通信載荷容量加倍。
有利的是，有了一個前面所述的保護通路，可以在如下所述避免通信業(yè)務大量中斷的同時，完成如上參考圖3所述的網(wǎng)絡升級。為了對網(wǎng)絡進行升級，首先對保護(即未使用的)通路作所述的升級，然后將通信業(yè)務迅速切換到其上，以便盡量減小通信業(yè)務的中斷。然后，原有的工作通路依次升級。
如果在過一段時間數(shù)據(jù)通信業(yè)務的增加需要對光通信網(wǎng)絡的通信處理容量做進一步的升級，通過在需要增大通信處理容量的光通信網(wǎng)絡之間的每個節(jié)點進一步添加COIADM，可以簡單而經(jīng)濟地實現(xiàn)這種升級。這個第三COIADM(未示出)可簡單地連接到多路解復用器30的第三輸出端和光多路復用器31的相應輸入端。當光多路解復用器30的每個輸出端從光譜不同部分中選擇光時，通過第三COIADM看到的信號將包括另一個不同于前面兩個COIADM20和21所用的“λ1”和“λ2”WDM信道的WDM信道。第三COIADM應具有一個能發(fā)射處于不同于COIADM20和21光譜部分的窄帶光高精度激光器，該窄帶對應于光多路解復用器30在第三輸出端口選出的譜帶。
有利的是，一旦原來包括光多路解復用器30和光多路復用器31的通信網(wǎng)絡完成升級，系統(tǒng)的進一步升級可以簡單而經(jīng)濟地實現(xiàn)，不必擔憂通信業(yè)務的中斷。所需要的只是為節(jié)點之間有過量通信業(yè)務需要傳輸?shù)拿總€切換節(jié)點提供一個新的具有相應精度激光器的COIADM，并將所述新的COIADM連接到每個多路解復用器30和多路復用器31上適合的空閑端口。
在最初的“光學”升級階段可以安裝多路解復用器32和多路復用器31，以便有多達32以上的任何數(shù)量額外連接端可用于加裝的COIADM。這在最初升級時要有一些花費，但是隨著適應通信業(yè)務需求增多而進一步增加COIADM，在適當時候會體現(xiàn)出好處。
圖4(a)和(b)表示了圖3所述裝置的替代裝置，其中省去了多路解復用器/多路復用器30，31。有利的是，根據(jù)圖4(a)和(b)的實施例，提供了一種僅僅在需要額外容量時添加額外組件的“菊花鏈”升級過程。圖4的系統(tǒng)支持如圖3所示的單向工作，其信息從東向西傳輸。參考圖4(a)，多路解復用器/多路復用器30，31用廉價的具有窄帶選擇功能的三端口無源光學組件40，41代替(如薄膜介電濾波器)。濾波器40在第一端口從光導11中接收光學輸入信號。濾波器40從輸入信號中選擇窄帶中的信號以在其第二端口輸出，饋送到COIADM20東線輸入端口，并經(jīng)第三端口將窄帶之外的輸入信號饋送的未來將升級的光導13中。在圖4(a)中，光導13被畫成一個“死端”或尾巴，由濾波器40傳來的信號被有效地拋棄。現(xiàn)在參見濾波器41，它與濾波器40類似，但是結(jié)構(gòu)不同。濾波器41的輸入包括COIADM20從其西線端口輸出的窄帶光信號。該信號通過濾波器41經(jīng)第二輸出端口進入光導10。與濾波器40相似，濾波器41具有連接到為將來升級所設的光導尾端12的第三端口。設置濾波器41的第三端口，使得從光導12接收的光信號可與來自COIADM20的窄帶信號合成，且合成的信號從第二輸出端口輸出到光導10中。
有利的是，有了一個前面所述的保護通路，可以在避免如下所述的通信業(yè)務大量中斷的同時，完成如上參考圖4(a)所述的網(wǎng)絡升級。為了對網(wǎng)絡進行升級，首先對保護(即未使用的)通路做所述的升級，然后將通信業(yè)務迅速切換到其上，以便盡量減小通信業(yè)務的中斷。然后，原有的工作通路依次升級。
現(xiàn)在參考圖4(b)，我們看通過添加第二COIADM21升級的圖4(a)系統(tǒng)。有利的是，這種升級是在如下所述沒有中斷光導10和11上任何通信業(yè)務的情況下完成的。新的COIADM21連接到濾波器42和43之間，該濾波器分別按照與上述濾波器40和41相似的方式工作。它們作用的差別僅僅是濾波器40和41分別選擇和合成處于第一WDM信道的第一波段(如λ1)中的信號；濾波器42和43分別選擇和合成處于第二WDM信道的第二波段(如λ2)中的信號。與圖4(a)中的濾波器40和41相似，濾波器42和43分別在其第三端口與為將來升級而設置的光導尾端15和14連接。
當通信業(yè)務需求量進一步增加而需要添加COIADM設備時，可以將更多成對的濾波器配以此附加COIADM，且可以在不中斷通信業(yè)務的情況下進行安裝。
在圖5和6中，表示了在單光纖(“單光纖工作”)上的雙向通信裝置。參考圖5，它表示出與參考圖4的上述“菊花鏈”方案一起使出的單光纖裝置。與圖4(b)相同的特征用相同的標號表示，且在此不再說明。無源光學組件33和34具有至少三個端口，用于將通信業(yè)務分離到光纖通路10和11的不同方向上。它們是譜帶識別器件，其作用是使第一譜帶光沿著一個方向通過，而使不同譜帶的光沿著相反方向通過。實際上，第一譜帶可以處于用來載荷多個WDM信道的13納米(nm)波段，而第二譜帶由用來載荷另外多個WDM信道的1.5納米(nm)波段構(gòu)成。光學定向耦合器(如薄膜介電濾波器)起這樣的作用?，F(xiàn)在將說明圖5中系統(tǒng)的工作情況，其原來是一個單向系統(tǒng)。考慮前述的從西向東的第一通信業(yè)務流向(即箭頭36的方向)譜帶識別器34在第一輸入端從光學波段11接收光學輸入信號。譜帶識別器34從輸入信號中選擇處于第一寬譜帶(即1.3nm段)中的信號，以在第二端口輸出并饋送到濾波器40，42的輸入端口。譜帶識別器34允許第二寬譜帶(1.5nm段)的信號在其輸入端口和連接于光導17的第三端口之間通過。光導17表示為一個單向模式的尾端，經(jīng)濾波器40而通向其中的信號被有效地清除了。現(xiàn)在參見譜帶識別器33，它與譜帶識別器34類似，但是結(jié)構(gòu)不同。譜帶識別器33的東輸入端口與濾波器41，43的西輸出端口連接。設置譜帶識別器33，使得包含在第一寬譜帶中的信號在其第一端口與其連接著光導10的第二輸出端口之間通過。與譜帶識別器34相似，譜帶識別器33具有連接著用于雙向工作的光導尾端16的第三端口。設置譜帶識別器33的第三端口，使得包含在第二寬譜帶中的信號在其第二和第三端口之間通過，即在光導10和16之間通過。
現(xiàn)在將圖5系統(tǒng)的工作作為一個雙向系統(tǒng)進行描述。如從單向工作模式的上述說明中所表明的，到達譜帶識別器33第三西端口的第二寬譜帶信號(即沿著箭頭35方向)，將在該處通過并從其第二端口輸出，從而進入光導16中。相似地，從光導17到達譜帶識別器34第二端口的第二寬譜帶信號，將在該處通過并從其第一東端口輸出，從而進入光導11中。為了實現(xiàn)雙向工作，在圖5系統(tǒng)中的光導16和17之間加入第二“菊花鏈”ADM裝置(如圖4(b)中一樣，但是未示出)。該第二ADM裝置不同于表示出的連接在圖5中的譜帶識別器33和34之間的那個，在其中信號按相反的方向流動，即從西向東。與上述圖4的系統(tǒng)相似，可以根據(jù)需要在任何一個“菊花鏈”上添加另一個COIADM。因此，有利的是，可以從一個基本的單信道單向系統(tǒng)創(chuàng)建一種全雙向多信道單光纖工作的ADM系統(tǒng)并不斷升級，而只對通信造成最小的中斷。
根據(jù)本發(fā)明的替代實施例，一種薄膜或多層介電濾波器可以用于將交替的WDM信道分離成兩個“梳狀分布”(即一系列間隔的WDM信道)。第一梳狀分布可以被用于載荷東通信業(yè)務，而另一個用于載荷西通信業(yè)務。
圖6表示出一種根據(jù)本發(fā)明另一實施例的雙向多信道單光纖工作的ADM系統(tǒng)。與圖5相同的特征用相同的標號示出，且不再做說明。但是，對圖6中與前面圖中不同的元件結(jié)構(gòu)，將在下文中作出一些額外的說明。雖然前面圖畫出的是單個節(jié)點(包括連接到通信鏈路東西光導上的一或多個COIADM，但圖6表示了一個這樣的連接在兩個邏輯相鄰節(jié)點之間的光通信鏈路10，一個節(jié)點包括譜帶識別器34和COIADM50，另一個節(jié)點包括譜帶識別器33和COIADM55。與前面COIADM所表示的不同，COIADM50和55是雙向的，每個都包括電-光接口8(如激光器)和光-電轉(zhuǎn)換器9(如光電二極管))。因此，在COIADM50東線端口經(jīng)譜帶識別器34、單根光導10和譜帶識別器33到COIADM55西線端口之間顯示的是雙向連接。與前面相似，每個ADM50，55還包括多個連接到分支端口(未示出)的分支連接裝置(未示出)，和用于對通過ADM的數(shù)據(jù)流的選定部分進行上線和下線操作的開關(guān)裝置(未示出)。
與圖4和5的系統(tǒng)相反，圖6的系統(tǒng)用光多路解復用器30來分布從光學鏈路10(經(jīng)由譜帶識別器33和34之一)接收到的多個光譜分離的光信號，而該鏈路10在COIADM50或55(視情況而定)經(jīng)鏈路52或54(視情況而定)與多個其他COIADM(未示出)之間。按相似的方式，圖6的系統(tǒng)用光多路復用器31(經(jīng)由譜帶識別器33和34之一)將多個光譜分離的光信號匯集到光學鏈路10中，這些信號是從COIADM50或55(視情況而定)，以及經(jīng)由鏈路51或53(視情況而定)從多個其他COIADM(未示出)接收的。光多路解復用器30和光多路復用器31可以與其他COIADM之一如所示那樣并置，或者單獨封裝。根據(jù)空間限制和/或用戶的地理分布，該多個COIADM可以并置或物理分離。
應注意，如果采用布喇格光柵和波導的形式，如M.Smit教導的，如參考圖4的描述，定向耦合器的作用可以集成到多路復用器/多路解復用器中。
與前述的實施例相同，為了在通信業(yè)務中斷較少的情況下進行升級，設備的升級可以在保護線路上進行，而不是在載荷通信業(yè)務的線路(使用中的)上進行。添加的WDM通路要在光路中引入多路復用器和多路解復用器。此時可以進行改動以達到雙向工作(雙向通信)。
圖7表示出本發(fā)明的另一個實施例。與前面圖中相同的特征給出相同的標號，且在此不再描述。譜帶識別器34，84，86，88(例如薄膜介電濾波器)是相似的元件，除了每個元件選擇不同光譜帶傳輸至多路解復用器30或光波段放大器11(視情況而定)之外。譜帶識別器33，83，85，87(如薄膜介電濾波器)是相似的元件，除了每個元件選擇不同光譜帶從多路復用器31或光波段放大器111(視情況而定)傳輸之外。事實上，光信道放大器110、多路解復用器30、多路復用器31和33，83，85，87所表示的均為雙向器件，使得其作用取決于它們的連接方式，而非其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此，COIADM21可以構(gòu)造成讓信號從東向西通過反過來也能通過(或是兩者都可以)。經(jīng)光學鏈路10和11接收的某些光譜信道在當前的節(jié)點處不能波切換(上線或下線)，但是憑借連接在多路復用器/多路解復用器30，31相關(guān)端口之間的適合光放大器110(如摻鉺光纖放大器或半導體光放大器)，它們可通過該節(jié)點。如所示的，放大器110提供了WDM信道上的放大通路。經(jīng)光學鏈路10和11接收的某些整個光譜帶在當前的節(jié)點處不能多路復用/多路解復用或被切換(上線或下線)，但是借助于連接在譜帶識別器33，83，85，87，34，84，86，88相關(guān)端口之間的適合光放大器111，它們可通過該節(jié)點。光放大器111可以與放大器110的類型相似，或特別設計成適用于幾個WDM信道，且能設置無論其輸入端的WDM信號數(shù)量如何都具有相似增益。104至106是光多路解復用器和多路復用器對。
有利的是，多路解復用器30，多路復用器31端口之間的連接(即通過COIADM連接)，不需要直接連接對應的端口，也可以如圖所示通過，COIADM21間隔連接。COIADM21的電-光接口需要進行選擇，以便與接到多路復用器31的相關(guān)輸入端口所接受的波段相匹配。這種交錯連接提供了一種信道交換或波長轉(zhuǎn)換的簡單而靈活的手段，從而在第一WDM信道接收的信號可以從不同的信道輸出。
將光學空間開關(guān)113(例如由K.Okamoto Tutorial ECOC’98 20 Sept.Madrid1998所描述的熱驅(qū)動石英波導陣列開關(guān))連接到多路解復用器31的多路復用端口，以便能夠選擇特定的COIADM及其要被送入下一個光纖段的波長。這為設備故障提供了附加保護，例如若COIADM 23出現(xiàn)故障，則可以選擇連接在空間開關(guān)113輸出端的另一個COIADM，并用來傳輸通信業(yè)務。
圖8表示出根據(jù)本發(fā)明的切換節(jié)點的一部分。在圖8中，詳細地表示了節(jié)點中的ADM 20，21，...，2n。尤其是，分支連接裝置5被分成兩個分段表示。從第一ADM20出來的第一分段311，312，313接到下一個ADM21，于是在其之間可以進行多路復用信息的交換。從該第一ADM20出來的第二分段310所起的作用同前，是與用戶交換解復用的信息并將來自用戶的信息輸入到ADM中進行多路復用操作。
按照相似的方式，從第二ADM21出來的分段321，322，323接到第三ADM上(未示出)。如此重復下去，使得每個ADM通過分支連接裝置的分段與下一個ADM相互連接起來，直至倒數(shù)第二個ADM(未示出)用分支連接裝置3(n-1)1，3(n-1)2，3(n-1)3接到節(jié)點的最后一個ADM1n上。
根據(jù)所謂的“菊花鏈”方案，將每個ADM設置成讓通過分支連接裝置從相鄰ADM接收的信息通過，再提供給另一個ADM進而沿著“菊花鏈”一直到特定ADM處。分支連接裝置是為ADM處理信道而提供的，對于經(jīng)該裝置接收的信息而言，ADM按照與通過傳統(tǒng)分支輸入端從用戶所接收信息相似的方式，對其進行再次多路復用使之進入該信道的信息流。
因此，圖8的節(jié)點使得可以用傳統(tǒng)ADM電路將來自第一WDM信道的信息轉(zhuǎn)換至電域中并解復用，并在其電子狀態(tài)下解復用后傳輸?shù)皆撻_關(guān)節(jié)點的另一個選定ADM，其中在節(jié)點處用傳統(tǒng)的ADM電路將其復用成第二WDM信道的數(shù)據(jù)流，并以該第二WDM信道的適當波段重新轉(zhuǎn)換至光域中。最好可以按此方式切換ADM處理的任何規(guī)模的信息。
盡管圖8的描述表示了節(jié)點ADM的“菊花鏈”互連情況，但是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，也可以采用其他的互連方案，包括環(huán)路、全網(wǎng)格或部分網(wǎng)格，“最鄰近”網(wǎng)格等。這種互連方案可以按照以下方式用于一個節(jié)點內(nèi)在擴大規(guī)模時，如為了適應增加通信業(yè)務的需求而改進節(jié)點設備時，實現(xiàn)有效的互連，如在需要時在節(jié)點上添加額外的ADM。
根據(jù)圖9的實施例，相關(guān)的分支裝置可以通過獨立的開關(guān)元件18相互連接，該元件被設計成提供所需的切換連接和傳輸容量。開關(guān)18還可以是能夠逐步升級的，外部設備應能夠管理網(wǎng)絡管理系統(tǒng)內(nèi)的這個新開關(guān)元件。
由于現(xiàn)有交換設備的空間局限，所以一個節(jié)點所有的ADM最好無需并置，因而圖8或9分支裝置311，312，313等的互連可以在較長的距離上進行數(shù)字數(shù)據(jù)分布。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，利用WDM原理的光纖互連被用于ADM分支裝置的互連。根據(jù)另一個實施例，當TDM速率和分支互連量增加時，開關(guān)18可提供光學矩陣開關(guān)以在互連的分支裝置之間切換信息。
盡管前文參考單向光路進行了描述，但是本發(fā)明可等效地用于雙向鏈路升級的情況，其中使用灰光的單光信道可用于每個方向。如上述參考單向的模式，鏈路的每個方向都可以升級。
權(quán)利要求
1．一種對光通信系統(tǒng)進行升級的方法；其中該系統(tǒng)包括多個節(jié)點，兩個節(jié)點通過單條通信光路連接起來，用于從該光路第一端的節(jié)點至該光路另一端的節(jié)點進行通信，通信光路包括單條光信道；其中每個節(jié)點包括用于使電信號上線和下線的上/下線多路復用(ADM)裝置，其中該光路第一端的節(jié)點包括單個將ADM裝置輸出的電信號轉(zhuǎn)換成沿著該光路傳輸?shù)墓庑盘柕墓庠?；且其中在光路另一端的?jié)點包括一個光電檢測器，用于轉(zhuǎn)換通過光路接收到的信號以將其輸入到ADM裝置中；該方法包括如下步驟用多個彼此不同波長的穩(wěn)定窄帶光源替換在該光路第一端處的單一光源；在光路的第一端安裝光多路復用裝置，用于將多個穩(wěn)定窄帶光源的輸出多路復用到光路中；將該光路另一端的單一光電檢測器替換成多個光電檢測器；在該光路另一端安裝光多路解復用裝置，以解復用所接收的多個光信道的信號，從而將每個光信道的信號轉(zhuǎn)換成電信號并輸入到ADM裝置中。
2．一種使光通信系統(tǒng)升級的方法；其中該系統(tǒng)包括通過一或多條光路連接的多個節(jié)點，每條通信光路包括單條光信道；其中每個節(jié)點包括使電信號上線和下線的上線/下線多路復用(ADM)裝置，和轉(zhuǎn)換裝置，用于將ADM裝置輸出的信號在電與光形式之間轉(zhuǎn)換以便其通過第一光路進行傳輸，并用于轉(zhuǎn)換經(jīng)第二光路接收的信號以便輸入到ADM裝置中；該方法包括以下步驟安裝光多路解復用裝置，用于根據(jù)波長選擇經(jīng)第二光路接收的信號以便輸入到ADM裝置中；安裝一個用于將ADM裝置輸出的信號轉(zhuǎn)換成第一穩(wěn)定窄波帶光信號的裝置；并安裝光多路復用裝置，用于將第一信號引導到第一光路中，且包含使得與第一信號不同波長的一或多個進一步穩(wěn)定的窄波帶光信號得以加入到第一光路并與第一信號結(jié)合的裝置。
3．如權(quán)利要求2的方法，包括如下步驟安裝另一ADM裝置，根據(jù)波長選擇經(jīng)第二光路接收的其他信號以便將其輸入到該另一ADM裝置中，安裝用于將該另一ADM裝置輸出的信號轉(zhuǎn)換成具有不同于第一光信號的另一窄波帶光信號并將第一光信號和該另一窄波帶光信號合成到第一光路的裝置。
4．如權(quán)利要求1或2的方法，包括如下步驟按一系列依次步驟解復用經(jīng)第二光路接收的信號。
5．如權(quán)利要求1或2的方法，包括如下步驟按一系列依次步驟將第一窄波帶光信號與一或多個其他窄波帶光信號合成。
6．如權(quán)利要求1或2的方法，包括安裝光多路復用器和多路解復用器，它們都具有多個光譜分離的窄帶端口，以形成一或多個通過一段光通信系統(tǒng)的附加光路，每個附加光路都可用于在不中斷其中通信業(yè)務的情況下升級光通信系統(tǒng)。
7．如權(quán)利要求6的方法，包括使用光多路復用器和多路解復用器，其每個包括一個用于選擇含有第一解復用信號的窄波帶信道的第一端口；光多路復用器和多路解復用器都包括選擇多個其他波段信道的第二端口；每個其他信道都可用于在不中斷其中通信業(yè)務的情況下升級光通信系統(tǒng)。
8．如權(quán)利要求6和7任意一個的方法，包括經(jīng)由信號放大裝置連接多路復用器端口與多路解復用器端口。
9．如權(quán)利要求6的方法，包括經(jīng)由空間開關(guān)裝置連接多路復用器端口與多路解復用器端口。
10．如權(quán)利要求1或2的方法，包括在一或多條光路上使用單光纖工作的寬帶光學定向耦合器。
11．如權(quán)利要求1或2的方法，在一或多條光路中采用單光纖工作的同時，在每個方向采用不同的波長信道進行通信。
12．如權(quán)利要求1或2的方法，采用光譜梳狀分布復用裝置將交替的信道分成兩組，第一組用于通過光通信系統(tǒng)的第一方向的通信，而第二組用于通過其中的相反方向的通信。
13．如權(quán)利要求1或2的方法，其中解復用的信號包括時分復用(TDM)數(shù)據(jù)流。
14．如權(quán)利要求13的方法，其中不同的多路解復用信號包括不同速率和/或格式的TDM數(shù)據(jù)流。
15．如權(quán)利要求1或2的方法，包括利用網(wǎng)絡管理系統(tǒng)控制ADM裝置。
16．在一個被保護的光通信網(wǎng)絡中，根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法升級保護線路，然后將通信業(yè)務從工作線路切換到保護線路上，進而根據(jù)上述任意一個權(quán)利要求的方法對工作線路進行升級。
17．如權(quán)利要求1或2的方法，其中第一和第二光路是相同光路。
18．如權(quán)利要求1或2的方法，包括在多個時分復用數(shù)據(jù)流之間切換各個時分復用信息；其中每個時分復用數(shù)據(jù)流都包含在波分復用光通信系統(tǒng)的一條信道中，該方法包括以下步驟在一或多個節(jié)點處按照每個WDM信號設置一個的量設置多個上線下線多路復用(ADM)裝置；在每個ADM裝置中設置分支裝置，并通過該分支裝置將ADM裝置互連。
19．如權(quán)利要求1或2的方法，包括在光通信系統(tǒng)的波分復用信道之間切換各個時分復用信息；并包括以下步驟按照每個波分復用信道設置一個的量，設置包含多個上線下線多路復用(ADM)裝置的開關(guān)裝置；其中每個ADM裝置都包含分支裝置，該方法還包括通過分支裝置使ADM裝置互連的步驟。
20．一種根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述方法對波分復用光通信系統(tǒng)進行升級的裝置。
全文摘要
一種使光通信系統(tǒng)從單個光信道(每個方向)和采用所謂“灰”激光作為光源逐步升級到支持采用穩(wěn)定窄波帶(所謂“染色”)激光進行多信道即波分復用(WDM)信道通信的方法。該方法包括在每個待升級的節(jié)點用多個具有互不相同波長的穩(wěn)定窄帶光源代替單個“灰”光源,并安裝光多路解復用器用以解復用多個接收的WDM光信道。
文檔編號H04J14/02GK1284804SQ00128660
公開日2001年2月21日 申請日期2000年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月15日
發(fā)明者R·C·古德費洛, D·O·路易斯 申請人:馬科尼通訊有限公司