專利名稱：光通信網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡元件的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種在光通信網(wǎng)絡，尤其是DWDM(密集波分復用)通信網(wǎng)絡中使用的網(wǎng)絡元件。
本發(fā)明還涉及一種包括相應網(wǎng)絡元件的光通信網(wǎng)絡。
背景技術(shù)：
光通信網(wǎng)絡，尤其是DWDM通信網(wǎng)絡是眾所周知的。例如，US6,307,986 B1公開了一種在雙向WDM光通信網(wǎng)絡中使用轉(zhuǎn)發(fā)器來保護轉(zhuǎn)換的方法。本文的背景技術(shù)部分提供了這種類型網(wǎng)絡的總體介紹，并參考了更多的背景文獻。
DWDM通信網(wǎng)絡的基本思想是通過使用波分復用，在一根普通光纖上傳輸多個光通信信號。這意味著多個要傳輸?shù)南⒈徽{(diào)制到多個光載波波長上，從而，為每個消息提供波長分離的通信信道。
調(diào)制過程可以使用不同的調(diào)制技術(shù)和參數(shù)。以下每種不同的方案被稱作是調(diào)制方案。調(diào)制方案可以包括不同的調(diào)制形式，例如，歸零信號(RZ)的幅移鍵控，不歸零信號(NRZ)的幅移鍵控，相移鍵控，差分相移鍵控(DPSK)以及相位成型二進制傳送(PSBT)等等。此外，調(diào)制方案可以包括不同的調(diào)制技術(shù)，例如激光源的直接調(diào)制或者光源提供的連續(xù)光束的外部調(diào)制。同樣地，光通信網(wǎng)絡可以設計成在所有的通信信道上用一個特定的比特率傳送消息信號。
正如光通信技術(shù)領域的技術(shù)人員所知道的，當光信號通過一根光纖時，會受到多種不同的信號損傷，特別是色散，極化模式色散，散射等。由于光發(fā)射機和光接收機之間的距離越長，這些信號的損傷變得越嚴重，因此，把設計成為覆蓋短或者中距離的現(xiàn)存的光通信網(wǎng)絡擴展到長或者超長距離就比較困難。此外，由于信號的損傷也是與使用的波長有關(guān)的，因此，在現(xiàn)在的概念下，增加或者轉(zhuǎn)換到另外一個波長也比較困難。
為解決在長距離光網(wǎng)絡中不斷增長的信號損傷問題的已有方法已經(jīng)正視了色散補償設備的引入，尤其是自適應補償設備。雖然這些設備基本上可以提高在長距離上傳輸?shù)男盘柕馁|(zhì)量，但這些補償設備相當昂貴，因此會增加全網(wǎng)絡的成本。而且，在某些情況下，這些自適應補償設備會在網(wǎng)絡中引入不穩(wěn)定性。
另一方面，正如本技術(shù)領域的技術(shù)人員所知道的，不同的調(diào)制方案，尤其是不同的調(diào)制形式，信號損傷對它們的影響可能是不同的。換句話說，PSBT傳輸，例如，在抗色散方面就比NRZ更具有健壯性。例如，Charlet等人已經(jīng)在“Capacity over 21×100km UsingBandwidth-Limited Phased-Shaped Binary Transmission”，ECOC’02中公開了一種使用PSBT的成功方法。同樣地，相比較而言，RZ調(diào)制形式在抗極化模式色散方面更具有健壯性，參見Khosravani等人的“Comparison of Different Modulation Formats in Terrestrial Systemswith High Polarization Mode Dispersion”，OFC’00，WL5。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，本發(fā)明的目的是提供一種網(wǎng)絡元件，使得光通信網(wǎng)絡，尤其是使用DWDM的透明光通信網(wǎng)絡的設計便宜和安裝方便。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，此目的是通過一種網(wǎng)絡元件取得的，該網(wǎng)絡元件包括-多個用來接收光通信信號的接收機，-多個用來發(fā)射光通信信號的發(fā)射機，-多個網(wǎng)絡連接，每個網(wǎng)絡連接具有單獨的信號損傷特性，其中的多個接收機和發(fā)射機采用多種不同的調(diào)制方案，其中的多個接收機和發(fā)射機基于單獨的信號損傷特性分配給網(wǎng)絡連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，此目的是通過使用所述網(wǎng)絡元件，根據(jù)網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡元件之間允許的距離，更新光通信網(wǎng)絡的現(xiàn)存設計而實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，此目的是通過在光通信網(wǎng)絡，尤其是DWDM通信網(wǎng)絡中使用一種傳送消息的方法而實現(xiàn)的，該方法包括如下步驟-提供消息，該消息將從源網(wǎng)絡元件被傳輸?shù)侥康木W(wǎng)絡元件，-在源網(wǎng)絡元件端把消息調(diào)制到光載波信號上，以及-通過網(wǎng)絡連接，把調(diào)制的載波信號傳輸?shù)侥康木W(wǎng)絡元件。
其中的調(diào)制步驟包括第一子步驟，在該步驟決定網(wǎng)絡連接的單獨的信號損傷特性，以及第二子步驟，在該步驟中，根據(jù)確定的單獨的信號損傷特性，從多種不同的調(diào)制方案中選擇一種調(diào)制方案。
新的網(wǎng)絡元件和新的方法使用的思想是提供多種不同的調(diào)制方案，更優(yōu)選地是多種不同的調(diào)制形式，使得能夠依靠可得到的網(wǎng)絡連接的信號損傷特性，選擇合適的調(diào)制方案。也就是說，對于可能受到色散的網(wǎng)絡連接，例如，有可能就會選擇一種抗色散方面更具有健壯性的調(diào)制方案，而對于其他連接時，就可能會選擇RZ或者NRZ。因此，根據(jù)所使用的不同的網(wǎng)絡連接，網(wǎng)絡元件就可以在不同的調(diào)制方案之間選擇。
由于不同的調(diào)制方案，尤其是不同的調(diào)制形式，能有差別地允許與不同的網(wǎng)絡連接相關(guān)的不同的信號損傷，因此在沒有使用昂貴的自適應補償設備來補償不同的信號損傷的情況下，全網(wǎng)絡的通信質(zhì)量也可以提高。
具體地，例如，根據(jù)不同的網(wǎng)絡連接使用不同的調(diào)制方案，有助于建立這樣一個便宜的光通信網(wǎng)絡，由于發(fā)射機和接收機之間的跳數(shù)長度不同，該網(wǎng)絡具有不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡連接。在該種情況下，放棄使用自適應補償器可以避免在網(wǎng)絡中出現(xiàn)不穩(wěn)定，否則，會出現(xiàn)不穩(wěn)定。
在DWDM技術(shù)中，作為標準設備，已經(jīng)可以得到具有不同的調(diào)制方案的發(fā)射機和接收機。因此，作為一種替代方法，組合這些設備成為一個新的網(wǎng)絡元件比開發(fā)和實施自適應補償設備更加便宜。而且，使用這些網(wǎng)絡元件，為升級現(xiàn)存的短距離或者中距離的網(wǎng)絡到長距離或者超長距離提供了一種便宜的方法。對于短距離的，已經(jīng)在現(xiàn)存網(wǎng)絡中使用的調(diào)制方案可以維持，而對于增加的長或超長距離跳數(shù)的，可以采用更加合適的新的調(diào)制方案。
總之，新的網(wǎng)絡元件和相應的方法提供了一種更加便宜的方法來建立受到不同信號損傷的光通信網(wǎng)絡。這樣，上面的目的完全實現(xiàn)了。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，網(wǎng)絡元件還包括復用器，該復用器適合將從使用不同的調(diào)制方案的多個發(fā)射機來的光通信信號復用到一根光信號輸出光纖。
同樣的，在一個優(yōu)選實施例中，網(wǎng)絡元件還包括解復用器，該解復用器適合將從一個光信號輸入光纖來的光通信信號解復用到多個使用不同的調(diào)制方案的接收機。
有了這些優(yōu)選實施例，新方法擴充到分配光纖上可用的光頻譜帶寬給不同的調(diào)制方案的概念。這些優(yōu)選實施例甚至還可以使網(wǎng)絡的設計更加便宜，因為不需要昂貴的補償設備，可以在更加有效的方式下使用光纖。例如，由于放置在光纖上的放大器沒有最佳的傳輸特性，DWDM信號中的某些通信信道受到的信號損傷可能比其他的要嚴重。將具有不同調(diào)制方案的信道組合到同一根光纖提供了一種便宜的方法來克服這種情況。新方法甚至可以在光纖鏈路中使用更加便宜的放大器，這更加可以減少成本。
在又一個優(yōu)選實施例中，網(wǎng)絡元件包括光路徑配置單元，該單元設置成根據(jù)相應的所希望的網(wǎng)絡連接的損耗參數(shù)，從多個發(fā)射機中選擇一個來傳輸信號。
由于網(wǎng)絡元件之間的光路徑可以通過改變或者提供適當?shù)膮?shù)而改變，因此這個優(yōu)選實施例增加了靈活性。相應的網(wǎng)絡元件可以更加容易的改變成適應不同的運行情況。
在又一個優(yōu)選實施例中，損傷參數(shù)是網(wǎng)絡元件和目的節(jié)點之間的距離。相應地，當調(diào)制方案是根據(jù)光通信信號經(jīng)過的距離來選擇時，這是新方法的一個優(yōu)選實施例。
在使用光分插復用器(OADM)的系統(tǒng)中，該優(yōu)選實施例特別有用，所述的光分插復用器使得分別從DWDM復用信號中下路光通信信號或上路光通信信號到DWDM復用信號變得容易。由于距離是一個容易決定的參數(shù)，此優(yōu)選實施例提供了一種非常簡單，并且便宜的方法來實現(xiàn)這新的思想。
在又一個優(yōu)選實施例中，多種調(diào)制方案包括至少下面的這些調(diào)制形式中的幾種NRZ，RZ，PSBT和DPSK。
已經(jīng)證明，在克服現(xiàn)存網(wǎng)絡的不同的信號損傷特性方面，上述不同的調(diào)制形式特別有用。例如，NRZ是一種相當經(jīng)濟的方法，而它卻比PSBT更能抗色散。已經(jīng)證明，DPSK非常適合克服非線性效應，但它要求一個稍微比較復雜的解調(diào)器。組合至少幾種如上所述的調(diào)制形式，能夠為全網(wǎng)絡提供非常好的結(jié)果。
在又一個優(yōu)選實施例中，多種調(diào)制方案包括對要傳輸?shù)墓庑盘柕闹苯诱{(diào)制和外部調(diào)制。
因為直接調(diào)制比外部調(diào)制要經(jīng)濟，這個優(yōu)選實施例又有助于減少成本。然而，外部調(diào)制能夠提供更高的信號質(zhì)量。實施這些不同的調(diào)制方案，使得可以建立承受得起的更便宜的通信鏈路以及所需的更高信號質(zhì)量的鏈路。如果相應的調(diào)制方案被組合到一根光纖，該優(yōu)選實施例又是特別有用的，盡管在比較便宜的直接調(diào)制下，上面所述的調(diào)制形式不能全部實現(xiàn)。
在又一個優(yōu)選實施例中，多種調(diào)制方案包括多個用來調(diào)制的不同的載波。
當然，為了分離通信信道，在調(diào)制過程中使用不同的載波波長是DWDM系統(tǒng)的固有特征。但是，在本發(fā)明中，根據(jù)不同的信號損傷特性來選擇不同的載波波長，也就是，根據(jù)決定的信號損傷特性，某個特定的信號可以調(diào)制到這個載波波長，或者調(diào)制到那個載波波長。為補償隨時間或者運行條件而變化的信號損傷，這個特征特別有用。
在又一個優(yōu)選實施例中，多種調(diào)制方案包括多種不同的比特率。
還有，傳輸具有不同比特率的信號是眾所周知的。然而，在本發(fā)明中，這個特征的意思是根據(jù)決定的信號損傷特性來選擇比特率。為補償隨時間或其他損傷情況而變化的信號損傷，這一優(yōu)選實施例又特別有用。
不言而喻，如上所述和即將在下面解釋的特征不但可以被各個作過說明的組合使用，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，也可以被其他的組合或者獨立地使用。


參考附圖，下面將詳細討論本發(fā)明。
圖1顯示了一種新通信網(wǎng)絡的簡化(部分)方框圖。
圖2顯示了在圖1通信網(wǎng)絡中的一個網(wǎng)絡元件的簡化方框圖。
具體實施例方式
在圖1中，標號10標明了一個簡化的光通信網(wǎng)絡，最好是DWDM通信網(wǎng)絡。然而，本領域的技術(shù)人員會認識到本發(fā)明并不僅僅限于DWDM通信網(wǎng)絡，而是能夠被應用到提供多個網(wǎng)絡連接的其他光通信網(wǎng)絡。
網(wǎng)絡10包括多個網(wǎng)絡元件，標號12，14，16，18和20標明了這些網(wǎng)絡元件。網(wǎng)絡元件通過光纖鏈路22，24，26，28相連。具體地，元件12和20通過直接光纖鏈路22相連。元件12和14通過包括光放大器30的光纖鏈路24相連，而該光放大器30可以是摻鉺光纖放大器(EDFA)。在光纖鏈路26上有同樣的放大器32，該放大器通過光分插復用器(OADM)連接到光纖鏈路24。元件14也連接到OADM 34上。
同樣地，第二OADM 36連接到光纖鏈路26的另一端，而且它還連接到光纖鏈路28和元件16。最后，在這個簡化的典型具體實施例中，光纖鏈路28終止在元件18。
為了清楚起見，在這里，光纖鏈路22-28只用一條線顯示。然而，本領域的技術(shù)人員能容易的意識到這些光纖鏈路典型的包括兩條獨立的光纖，傳輸?shù)拿總€方向都有一條(來和去)。
標號38和40顯示了兩條典型的網(wǎng)絡連接。網(wǎng)絡連接38顯示了在元件12和元件18之間的通信連接，該連接跨越光纖鏈路24，26和28，包括光放大器30，32和OADM 34，36。網(wǎng)絡連接40顯示了在元件12和元件14之間的通信連接，該連接跨越光纖鏈路24，包括光放大器30和OADM 34。這兩條典型的網(wǎng)絡連接可能會受到獨立的，不同的信號損傷特性的影響，如標號42和44標明的箭頭所示。
在圖2中，在一個簡化的方框圖中示意性顯示了網(wǎng)絡元件12。網(wǎng)絡元件12，這里也叫做節(jié)點12，為了舉例說明，包括本發(fā)明的幾個實現(xiàn)設備。應當明白，然而，在某個特定的實施方式中，并不全部需要下面將要描述的實現(xiàn)設備。
網(wǎng)絡元件12包括(第一)復用器50和解復用器52。復用器50跨越光纖鏈路24連到光纖24b上，用來發(fā)送光通信信號。同樣地，解復用器52跨越光纖鏈路24連到光纖24a上，用來接收光通信信號。復用器50還連到多個發(fā)射機上，這些發(fā)射機分別用標號54，56，58，60，62標明。發(fā)射機54-62使用多種調(diào)制方案。例如，發(fā)射機54(為清楚起見，其他的發(fā)射機不在這里明確顯示)可能采用NRZ發(fā)射機，發(fā)射機56(以及其他發(fā)射機)可能采用RZ發(fā)射機，發(fā)射機58(以及其他發(fā)射機)可能采用PSBT發(fā)射機，發(fā)射機60(以及其他發(fā)射機)可能采用DPSK發(fā)射機。不言而喻，發(fā)射機54-62使用不同的載波波長，這樣，復用器50就可以把具有單獨的和不同的調(diào)制方案的發(fā)射機54-62的輸出信號復用到一根輸出光纖24b上。在復用器50的輸出端，顯示了一個簡化的復用后輸出信號的圖例，該復用后輸出信號具有不同的調(diào)制方案64，66。
而且，解復用器52連接到多個接收機70，72，74，76，同樣地，這些接收機包括NRZ，RZ，PSBT和DPSK接收機。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，接收機70，72，74是多種標準接收機，能夠解調(diào)NRZ，RZ和PSBT，而接收機76(為清楚起見，其他的接收機不在這里顯示)是一種特定的接收機，用于解調(diào)DPSK。
光纖鏈路22同樣地連接到(第二)復用器80，該復用器80連接到多個不同的發(fā)射機82，84，86。
為了舉例說明，網(wǎng)絡元件12還包括第三復用器90，為了進一步的傳輸，該復用器90復用從多個消息源來的輸入消息信號。
最后，網(wǎng)絡元件12包括光路徑配置單元，用標號100標明，該單元包括存儲器102，該存儲器102適合存儲與可得到的網(wǎng)絡連接的損傷特性相關(guān)的參數(shù)。在一個優(yōu)選實施例中，網(wǎng)絡參數(shù)可以包括與各自網(wǎng)絡連接相關(guān)的距離信息。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過光路徑配置單元100從多個發(fā)射機54-62，82-86中選擇一個來發(fā)送要傳輸?shù)脑聪⑿盘?。根?jù)被選擇的發(fā)射機，源消息信號被一調(diào)制方案調(diào)制，然后發(fā)射出去。比如，根據(jù)存儲器102決定的信號損傷特性來選擇調(diào)制方案和相應的發(fā)射機。
為了舉例說明不同的損傷特性，可以考慮圖1中的網(wǎng)絡連接38和40。當沿著網(wǎng)絡連接38傳輸?shù)男盘柋仨毥?jīng)過幾個光放大器30，32和幾個OADM 34，36，而沿著網(wǎng)絡連接40傳輸?shù)墓庑盘栔灰?jīng)過光放大器30和OADM 34。這樣，根據(jù)它們的目的地不同，各自的光信號受到的影響不同。由于網(wǎng)絡元件12和18之間的距離比元件12和14之間距離要長，因此，沿著網(wǎng)絡連接38傳輸?shù)墓庑盘柺艿降纳⒑蜆O化模式色散的損傷比沿著網(wǎng)絡連接40傳輸?shù)墓庑盘栆獓乐?。因此，最好為沿著網(wǎng)絡連接38傳輸?shù)男盘栠x擇一種比沿著網(wǎng)絡連接40傳輸?shù)男盘柛呓研缘恼{(diào)制方案。
因此，有可能會出現(xiàn)這樣的情況，要求元件12和16之間的信號傳輸質(zhì)量比元件12和14之間的信號傳輸質(zhì)量要好。所以，到元件16的光信號可能采用外部調(diào)制，而到元件14的光信號就可能采用便宜的直接調(diào)制。
同樣地，可以根據(jù)最佳的傳輸特性來選擇比特率和載波波長。
新方法在沒有增加新的放大器或者昂貴的補償設備的情況下，能夠應付網(wǎng)絡中的差的傳輸情況。因此，這是一種便宜的方法來改善和升級現(xiàn)存的光網(wǎng)絡。
權(quán)利要求
1.一種用于光通信網(wǎng)絡(10)的網(wǎng)絡元件，特別是DWDM通信網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡元件包括用來接收光通信信號的多個接收機(70-76)，用來發(fā)送光通信信號的多個發(fā)射機(54-62，82-86)，以及多個網(wǎng)絡連接(38，40)，每個網(wǎng)絡連接(38，40)具有單獨的信號損傷特性(42，44)，其中多個接收機(70-76)和發(fā)射機(54-62，82-86)使用多種不同的調(diào)制方案(64，66)，以及其中多個接收機(70-76)和發(fā)射機(54-62，82-86)根據(jù)單獨的信號損傷特性(42，44)被連接到網(wǎng)絡連接(38，40)。
2.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡元件，還包括復用器(50，80)，所述復用器適合將從使用不同的調(diào)制方案的多個發(fā)射機(54-62，82-86)來的光通信信號復用到一根輸出光纖(24b)。
3.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡元件，還包括解復用器(52)，所述解復用器適合將從一根輸入光纖(24a)來的光通信信號解復用到使用不同的調(diào)制方案的多個接收機(70-76)。
4.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡元件，還包括光路徑配置單元(100)，該單元配置成根據(jù)相應的希望的網(wǎng)絡連接(38，40)的損傷參數(shù)(102)，從多個發(fā)射機(54-62，82-86)中選擇一個來傳輸信號。
5.如權(quán)利要求4所述的網(wǎng)絡元件，其中損傷參數(shù)(102)是網(wǎng)絡元件(12)和目標節(jié)點(18)之間的距離。
6.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡元件，其中多種調(diào)制方案(64，66)包括要發(fā)送光通信信號的直接調(diào)制和外部調(diào)制。
7.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡元件，其中多種調(diào)制方案(64，66)包括用來調(diào)制的多個不同的載波波長。
8.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡元件，其中多種調(diào)制方案(64，66)包括多種不同的比特率。
9.一種光通信網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡包括多個節(jié)點，節(jié)點之間通過多個網(wǎng)絡連接(38，40)相連，其中至少多個節(jié)點包括如權(quán)利要求1-8中任何一個所限定的網(wǎng)絡元件(12-18)。
10.一種使用如權(quán)利要求1-8中任何一個所限定的網(wǎng)絡元件的方法，用來根據(jù)網(wǎng)絡元件(12-18)之間允許的距離，更新光通信網(wǎng)絡(10)。
11.一種在光通信網(wǎng)絡(10)中傳送消息的方法，尤其是DWDM通信網(wǎng)絡，該方法包括如下步驟提供消息，該消息將從源網(wǎng)絡元件(12)發(fā)送到目的網(wǎng)絡元件(14，18)，在源網(wǎng)絡元件(12)端用消息調(diào)制光載波信號，以及跨越網(wǎng)絡連接(38，40)，發(fā)送調(diào)制后的載波信號到目的網(wǎng)絡元件(14，18)，其中調(diào)制步驟包括第一子步驟，該步驟決定網(wǎng)絡連接(38，40)的單獨信號損傷特性(42，44)，以及第二子步驟，該步驟根據(jù)決定的單獨的信號損傷特性(42，44)，從多種不同調(diào)制方案中選擇一種調(diào)制方案(64，66)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光通信網(wǎng)絡，以及在該網(wǎng)絡中使用的網(wǎng)絡元件。所述網(wǎng)絡元件包括多個接收機(70－76)，用來接收光通信信號，多個發(fā)射機(54－62，82－86)，用來發(fā)送光通信信號，以及多個網(wǎng)絡連接，每個網(wǎng)絡連接具有單獨的信號損傷特性。多個接收機(70－76)和發(fā)射機(54－62，82－86)適合使用多種不同的調(diào)制方案(64，66)。而且，根據(jù)單獨的信號損傷特性，多個接收機(70－76)和發(fā)射機(54－62，82－86)被分配給網(wǎng)絡連接。
文檔編號H04J14/02GK1551549SQ200410037239
公開日2004年12月1日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月5日
發(fā)明者斯特凡妮·拉納, 斯特凡妮 拉納, 佩南克斯, 德尼·佩南克斯, 奧利維耶·奧杜安, 耶 奧杜安, 亞恩·弗里納克, 弗里納克 申請人:阿爾卡特公司