專利名稱：用于光環(huán)網(wǎng)的信號收發(fā)方法及光節(jié)點的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光環(huán)網(wǎng)中的信號收發(fā)方法，本發(fā)明還涉及一種在該網(wǎng)絡中使用的光節(jié)點。本發(fā)明特別涉及一種適合于在傳輸WDM(波分復用)光信號的環(huán)網(wǎng)中使用的技術。
背景技術：
隨著最近以互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務為主的數(shù)據(jù)通信需求的劇增，需要具有大容量的超長距離的主干網(wǎng)。此外，用戶使用的各種各樣的服務也要求開發(fā)出具有高可靠性和靈活性的經(jīng)濟的網(wǎng)絡。
特別地，由于光通信網(wǎng)絡在開發(fā)信息通信網(wǎng)絡的基礎中起很重要的作用，所以希望在更廣的范圍內安裝光通信網(wǎng)絡并希望它們提供更完善的服務。鑒于在不久的將來將進入信息化社會，這種光通信網(wǎng)絡已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展。這里，WDM是一種在光傳輸系統(tǒng)中廣泛使用的核心技術。在WDM中，復用不同波長的光信號，使得可以通過單根光纖傳輸多個信號。
為了在一定波長范圍內在各個光通路上執(zhí)行多種處理，在執(zhí)行WDM傳輸?shù)墓夤?jié)點上進行OADM(光分插復用)控制，從而將特定波長的光信號分離(取出)或插入(添加)，而無需將光信號轉換為電信號。
為了實現(xiàn)這樣的OADM，需要用于選擇可變預期波長的可變波長濾光器，并且廣泛使用AOTF(聲光可調濾光器)作為這樣的可變波長濾光器。
AOTF通過聲光效應(由于物質表面或者內部激發(fā)的聲波而使光產生衍射)而引起光波導中的折射率變化，并使在光波導中傳播的偏振光波旋轉以分離/選擇特定的光譜成分，從而濾出期望的波長。由于通過改變RF(射頻)值可以在AOTF中獲得很寬的調諧范圍，所以AOTF被作為構建OADM的一種重要器件。
圖16(A)顯示了現(xiàn)有光WDM環(huán)網(wǎng)的完整網(wǎng)絡結構，而圖16(B)顯示的是這種網(wǎng)絡中配置的光分插復用(OADM)節(jié)點的結構。圖16(A)中的網(wǎng)絡包括四個OADM節(jié)點(光節(jié)點)，100、200、300、400，它們通過光傳輸路徑連接而形成環(huán)網(wǎng)。在OADM節(jié)點100、200、300和400上，波長(插入波長)分別為λ1、λ2、λ3、λ4的光信號(插入光)被插入到WDM環(huán)網(wǎng)(此后簡稱為“環(huán)網(wǎng)”)。此外，在各個OADM節(jié)點100、200、300和400上，AOTF 500分離出不同于各個節(jié)點的插入波長的任意波長λi(i＝1到4)的光信號(分出光)。
如圖16(B)所示，在各個節(jié)點100、200、300和400上，抑制插入濾波器600用于插入插入光，同時光耦合器(CPL)700用于分離所有波長的WDM信號的功率，然后分出光通過選擇了期望波長的AOTF 500。如圖17(A)所示，由節(jié)點100插入的波長為λ1的光按順序傳輸?shù)焦?jié)點200、300和400，并且所有這些節(jié)點都可以分離出波長λ1的光。這里，如圖17(A)和17(B)所示，由節(jié)點100插入的波長λ1的光沿著環(huán)網(wǎng)傳播，然后被節(jié)點100上的抑制插入濾波器600終止(去除)，以防止該插入光繼續(xù)沿著環(huán)網(wǎng)環(huán)行。
這樣，在環(huán)網(wǎng)中可以進行任意節(jié)點之間的通信。更確切地，各個節(jié)點分配有自己的傳輸波長，而可變波長濾波器500選擇要接收的波長，從而選擇一個與之通信的節(jié)點。由于這種方法能夠實現(xiàn)簡單地以小時或者分鐘為單位設置連接路徑，所以對于提供適合于按小時計的通信路徑租用(信道租用)的網(wǎng)絡很有用。
此外，由于各個節(jié)點接收一個相同的波長，從而可以實現(xiàn)多播通信和廣播通信，其中一個傳輸信號應該分別由多個站點和所有節(jié)點接收(見圖17(A))。因此，這種網(wǎng)絡對圖像傳送(包括運動圖像和靜止圖片)和廣播業(yè)務很有效，預期圖像傳送和廣播業(yè)務在不久的將來會得到發(fā)展。
下面的專利文獻1和2提出了與這種環(huán)網(wǎng)相關的技術。專利文獻1揭示了一種具有一個以上光分插復用節(jié)點的WDM光環(huán)網(wǎng)結構，該光分插復用節(jié)點具有預先分配了特定波長的插入端口和用于選擇任意波長的分離端口。專利文獻2揭示了一種配置在WDM環(huán)網(wǎng)的環(huán)線上的濾光器，該濾光器用于去除預定波長的光，從而防止信號沿著網(wǎng)絡連續(xù)地環(huán)行。
特開昭55-165048號公報[專利文獻2]特開平10-112700號公報然而，如圖17(A)所示，這種現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)具有下列問題當在該網(wǎng)絡中進行多播或者廣播通信時，信號僅在一個方向上流動。對于一些傳輸協(xié)議，利用圖17(A)的配置也可以實現(xiàn)多播通信。然而，在最近越來越多地使用的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)的情況下，按照圖17(A)說明的方式不可能實現(xiàn)多播通信。
也就是說，在IP下，多播數(shù)據(jù)的發(fā)送方必須收到一個表示收到多播通信數(shù)據(jù)的確認(ACK)信號。然而，在圖17(A)的結構中，由于這種ACK信號的波長和時間隨著其發(fā)送方而變化，所以多播數(shù)據(jù)發(fā)送方節(jié)點不可能通過同一個端口正確地接收這樣的ACK信號，因此在圖17(A)的結構中不能實現(xiàn)IP下的多播或廣播通信。更確切地，如圖17(A)所示，節(jié)點100通過控制AOTF 500來選擇波長λ1，通過同一個端口來發(fā)送波長λ1的光信號，該光信號隨后在節(jié)點200、300和400處接收。與此相對照，在節(jié)點100處，無法由一個端口接收到由節(jié)點200、300和400分別在各自獨特的波長λ2、λ3和λ4上發(fā)送的信號。
相應地，該現(xiàn)有結構的另一問題是不能在光層(optical layer)通過IP信號進行圖像傳送和廣播業(yè)務。
考慮到前述問題，本發(fā)明的一個目的是使作為多播或廣播發(fā)布的發(fā)送方的光節(jié)點能夠正確地接收ACK信號，從而在作為多播或廣播通信的發(fā)起端的發(fā)送方(服務器)節(jié)點和其它接收方(客戶端)節(jié)點之間實現(xiàn)雙向通信。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，為了實現(xiàn)上述目的，提供了一種在光環(huán)網(wǎng)中使用的信號收發(fā)方法，該光環(huán)網(wǎng)上連接了一個以上的光節(jié)點，各個光節(jié)點具有多個插入端口和分離端口，其中一個光節(jié)點用作為服務器節(jié)點，用于向作為客戶端節(jié)點的其它節(jié)點發(fā)送下行信號。所述方法包括以下步驟在各個客戶端節(jié)點上，通過所述多個分離端口中的一個選擇性地接收同一波長的相同下行信號；通過所述多個插入端口中的一個向該光環(huán)網(wǎng)發(fā)送特定波長的上行信號；以及，在所述服務器節(jié)點上，以時間分割的方式，通過所述多個分離端口中的一個接收從各個所述客戶端節(jié)點在所述特定波長上發(fā)送的這些上行信號。
作為一個優(yōu)選特征，在各個客戶端節(jié)點上，以作為上述特定波長分配的節(jié)點公共波長，在預先分配的時隙中發(fā)送所述上行信號。在服務器節(jié)點上，選擇性地接收所述節(jié)點公共波長的上行信號，并且由上述的一個分離端口接收所述預先分配時隙中的上行信號。此外，所述方法還包括在所述服務器節(jié)點上阻斷所述節(jié)點公共波長的光的步驟。
作為另一個特征，在各個客戶端節(jié)點上，以作為上述特定波長分配的節(jié)點獨特插入波長，在預先分配給各個客戶端節(jié)點的時隙中發(fā)送所述上行信號，該插入波長對于各個客戶端節(jié)點是獨特的。此外，在服務器節(jié)點上，與所述時隙同步地切換各個要由所述一個分離端口選擇性接收的波長，從而以時間分割的方式，通過所述一個分離端口接收從所述客戶端節(jié)點在所述節(jié)點獨特插入波長上發(fā)送的上行信號。
作為一般的特征，提供了一種具有多個插入端口和分離端口的光節(jié)點，該光節(jié)點在光環(huán)網(wǎng)中用作為服務器節(jié)點，該光環(huán)網(wǎng)上連接了多個光節(jié)點作為客戶端節(jié)點。所述光節(jié)點包括發(fā)送方裝置，其通過所述多個插入端口中的一個以節(jié)點獨特插入波長發(fā)送下行信號，所述節(jié)點獨特插入波長對于各個光節(jié)點是獨特的；和接收方裝置，其以時間分割的方式，通過所述多個分離端口中的一個接收由各個所述客戶端節(jié)點在特定波長上發(fā)送的上行信號。
作為一個優(yōu)選特征，所述接收方裝置包括波長選擇單元，用于選擇要通過所述一個分離端口接收的光的波長；和節(jié)點公共插入波長時分接收單元，用于響應于所述波長選擇單元選擇節(jié)點公共波長，通過所述一個分離端口，以時間分割的方式，接收所述客戶端節(jié)點在預先分配的時隙中以所述節(jié)點公共波長發(fā)送的上行信號，所述節(jié)點公共波長是作為上述特定波長而公共地分配給所有光節(jié)點的。
作為另一優(yōu)選特征，所述接收方裝置包括波長選擇單元，用于選擇要通過所述一個分離端口接收的光的波長；和波長時分選擇接收單元，用于響應于波長選擇單元與所述時隙同步地選擇這樣的節(jié)點獨特插入波長，通過所述一個分離端口，以時間分割的方式，接收由所述客戶端節(jié)點在預先分配的時隙中以所述節(jié)點獨特插入波長發(fā)送的上行信號，所述各個節(jié)點獨特插入波長被指定為上述特定波長。
作為另一個一般特征，提供了一種具有多個插入端口和分離端口的光節(jié)點，該光節(jié)點在光環(huán)網(wǎng)中用作為客戶端節(jié)點，該光節(jié)點包括接收方裝置，其通過所述多個分離端口中的一個在任意波長上選擇性地接收下行信號；和發(fā)送方裝置，其通過所述多個插入端口中的一個使用預先分配給所述客戶端節(jié)點的時隙以特定波長向光環(huán)網(wǎng)發(fā)送上行信號。
作為一個優(yōu)選特征，所述發(fā)送方裝置包括節(jié)點公共插入波長時分發(fā)送單元，用于通過所述多個插入端口中的一個使用所述預先分配的時隙以對于所有光節(jié)點公共的節(jié)點公共波長發(fā)送上行信號。此外，所述發(fā)送方裝置包括節(jié)點獨特插入波長時分發(fā)送單元，用于通過所述多個插入端口中的一個使用所述預先分配的時隙以節(jié)點獨特插入波長發(fā)送上行信號，該節(jié)點獨特插入波長對于各個光節(jié)點是獨特的。
根據(jù)本發(fā)明，該服務器節(jié)點能夠正確地接收一個以上客戶端節(jié)點以時分方式通過同一個分離端口發(fā)送的上行信號。因此，作為多播或廣播發(fā)布的發(fā)送方的服務器節(jié)點可以正確地接收根據(jù)IP等的ACK信號，從而可以在發(fā)起多播或廣播通信的服務器節(jié)點和其它客戶端節(jié)點之間實現(xiàn)雙向通信。
此外，由于在服務器節(jié)點上阻斷了用于傳輸來自所述客戶端節(jié)點的上行信號的節(jié)點公共波長的光，所以可以防止所述節(jié)點公共波長的光繼續(xù)沿著所述環(huán)網(wǎng)環(huán)行。
通過以下的詳細說明，結合附圖，可以更清楚地理解本發(fā)明的其它目的和更多特征。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的WDM環(huán)網(wǎng)(光環(huán)網(wǎng))的結構的方框圖；圖2是示意性地顯示圖1中所述網(wǎng)絡上的信號路徑的視圖，其目的是描述所述網(wǎng)絡的工作方式(信號收發(fā)方法)；圖3是顯示圖1和圖2中的節(jié)點公共插入波長阻斷開關的結構的方框圖；圖4是顯示圖1和圖2中的OADM節(jié)點的主要部分的結構的方框圖；圖5是顯示根據(jù)所述第一實施例的第一變型的WDM環(huán)網(wǎng)的方框圖；圖6是圖5中所述網(wǎng)絡上的信號路徑的示意圖，其目的是描述所述網(wǎng)絡的工作方式(信號收發(fā)方法)；圖7是圖5中所述網(wǎng)絡上的信號路徑的示意圖，其目的是描述所述網(wǎng)絡的工作方式(出現(xiàn)故障的情況下)；圖8是顯示圖5中OADM節(jié)點的主要部分的結構的方框圖；圖9(A)是顯示根據(jù)所述第一實施例的第二變型的工作(當前使用的)環(huán)網(wǎng)的結構的方框圖；圖9(B)顯示的是根據(jù)所述第一實施例的所述第二變型的保護(備用的)環(huán)網(wǎng)的結構的方框圖；圖10是顯示根據(jù)所述第一實施例的所述第二變型的OUPSR的結構的方框圖；圖11(A)是描述圖10中OUPSR的工作方式(正常工作情況下)的視圖；圖11(B)是描述圖10中OUPSR的運行方式(出現(xiàn)故障的情況下)的視圖；圖12是示意性地顯示根據(jù)所述第一實施例的第三變型的OBLSR的結構的方框圖；圖13(A)是描述圖12中OBLSR的工作方式(正常工作情況下)的視圖；圖13(B)是描述圖12中OBLSR的工作方式(出現(xiàn)故障的情況下)的視圖；
圖14是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的WDM環(huán)網(wǎng)(光環(huán)網(wǎng))的結構的方框圖；圖15是示意性地顯示圖14中的網(wǎng)絡上的信號路徑的視圖，其目的是描述所述網(wǎng)絡的工作方式(信號收發(fā)方法)；圖16(A)是顯示現(xiàn)有WDM環(huán)網(wǎng)的結構的方框圖；圖16(B)是顯示圖16(A)中的OADM節(jié)點的主要部分的結構的方框圖；圖17(A)和圖17(B)是描述在現(xiàn)有WDM環(huán)網(wǎng)上進行多播通信或廣播通信時的工作方式的視圖。
具體實施例方式第一實施例圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的WDM環(huán)網(wǎng)(光環(huán)網(wǎng))的結構的方框圖。圖1中的WDM環(huán)網(wǎng)包括四個OADM節(jié)點(光節(jié)點)1-1、1-2、1-3和1-4，它們通過光傳輸路徑10連接而形成環(huán)形結構，并且各個節(jié)點1-i(i＝1到4)具有可變波長濾光器(聲光可調濾光器AOTF)5和節(jié)點公共插入波長(λ0)阻斷開關11-i。這里，實際上圖1中所示的AOTF 5和節(jié)點公共插入波長阻斷開關11-i通常包含在節(jié)點1-i內，為了方便描述，顯示為好像它們設置在節(jié)點1-i外部。
在本實施例中，所有節(jié)點1-i都具有公共插入波長(這里，波長為λ0)。在各個節(jié)點1-i上，節(jié)點公共插入波長端口使用預先分配給節(jié)點1-i的時隙通過時分復用傳輸數(shù)據(jù)(根據(jù)IP等的ACK信號)。在進行多播通信或廣播通信的節(jié)點(例如，節(jié)點1-1)上，其接收方端口在這樣的時隙中接收由其它節(jié)點1-j(j≠i)傳輸?shù)臅r分復用數(shù)據(jù)(見圖2)。這種設置使得進行多播或廣播通信的節(jié)點可以執(zhí)行雙向通信。
下文中對該系統(tǒng)進行描述。在下面的描述中，將進行多播或廣播的節(jié)點稱為“父節(jié)點(服務器節(jié)點)”，而將接收該多播或廣播信號的節(jié)點稱為“子節(jié)點(客戶端節(jié)點)”；將從服務器節(jié)點到客戶端節(jié)點的信號流稱為“下行流”，而將相反方向的信號稱為“上行流”。
在下行路徑上，與現(xiàn)有系統(tǒng)中相似，父節(jié)點以分配給所述父節(jié)點的傳輸波長(例如，波長為λ1，假定圖2中的節(jié)點1-1作為父節(jié)點)向所有子節(jié)點1-2、1-3和1-4發(fā)送相同的信號。在子節(jié)點1-2、1-3和1-4上，通過AOTF(波長選擇單元)5接收波長為λ1的信號。在上行路徑上，進行TDMA(時分多址)接入控制來防止信號沖突。也就是，如圖2所示，以如下的方式控制各個子節(jié)點1-2、1-3和1-4處的信號傳輸定時，該方式將從子節(jié)點1-2、1-3和1-4以節(jié)點公共插入波長λ1發(fā)送的上行光信號分別放置在特定的時隙20-2、20-3和20-4中。這里，可以通過諸如NMS(網(wǎng)絡管理系統(tǒng))的上游設備以集中的方式進行這種接入控制。另選地，當在環(huán)網(wǎng)中復用由子節(jié)點發(fā)送的上行光信號時，可以通過下行線路將考慮了傳輸時延而確定的傳輸定時從父節(jié)點的終端電路發(fā)送到子節(jié)點的終端電路，從而實現(xiàn)上述的接入控制。
這里，在本實施例中，由于各個節(jié)點1-i能夠插入節(jié)點公共波長λ0的光，所以需要配備一些裝置以防止節(jié)點公共波長λ0繼續(xù)沿著環(huán)網(wǎng)環(huán)行。上述節(jié)點公共插入波長阻斷開關11-i滿足了此要求。也就是，對每個節(jié)點1-i配備這種節(jié)點公共插入波長阻斷開關(下文中簡稱為“波長阻斷器”)11-i，該波長阻斷器能夠僅阻斷節(jié)點公共波長λ0的光或傳輸包括節(jié)點公共波長λ0在內的所有波長的光，從而防止節(jié)點公共波長λ0繼續(xù)環(huán)行。
更確切地，如圖2所示，假設節(jié)點1-1用作為父節(jié)點，將其波長阻斷器11-1設置為使得僅阻斷節(jié)點公共波長λ0的光，而將其它節(jié)點1-2、1-3和1-4的波長阻斷器11-2、11-3和11-4分別設置為使得包括節(jié)點公共波長λ0在內的所有波長的光能夠通過，以在父節(jié)點1-1的波長阻斷器11-1處阻斷節(jié)點公共波長λ0的上行光信號(傳輸其它波長)，從而防止其沿著環(huán)網(wǎng)繼續(xù)環(huán)行。在任何其它節(jié)點1-2、1-3和1-4用作為父節(jié)點的情況下，只需要把父節(jié)點1-i的波長阻斷器11-i設置成這種阻斷狀態(tài)并把其它子節(jié)點1-j的波長阻斷器11-j設置成這種通過狀態(tài)。
通過一對1×2信道開關111和112和薄膜濾光器113的組合可以實現(xiàn)波長阻斷器11-i，如圖3所示。
這里，當接收到來自光環(huán)網(wǎng)的輸入光時，1×2信道開關(第一1×2信道開關)111選擇性地將光輸出到兩個輸出端口中的一個。作為1×2信道開關111的一個輸出，薄膜濾光器(波長濾光器)113阻斷節(jié)點公共波長λ0的光。1×2信道開關(第二1×2光開關)112選擇性地輸出薄膜濾光器113的輸出或者1×2信道開關111的另外一個輸出。將這些開關111和112形成為同時切換到相同的方向。另外，可以使用利用AOTF的抑制濾光器。
為了簡化描述，圖1和圖2描述的節(jié)點1-i各自具有兩個發(fā)送方(插入)端口和一個接收方(分離)端口。然而，例如，如果節(jié)點1-i具有四個接收方端口和發(fā)送方端口，則可以使用圖4中的設置。
詳細地，各個節(jié)點1-i包括1×4光耦合器12，其設置在發(fā)送方，用于組合包括節(jié)點公共波長在內的四個波長的插入光；抑制插入濾光器14，用于將光耦合器12的輸出光插入到光路徑10中，并抑制由節(jié)點1-i發(fā)送的已經(jīng)沿環(huán)網(wǎng)傳播的插入光(除節(jié)點公共波長外)；光耦合器15，用于從抑制插入濾光器14的輸出中分離出部分輸出光；1×4光耦合器13，其設置在接收方，用于將來自光耦合器15的分離光分給四個端口；和多個波長選擇濾光器(AOTF)5，光耦合器13的每個輸出(分離端口)都有一個波長選擇濾光器5。
在該多個AOTF 5之一上選擇節(jié)點公共波長λ0，從而使得它可以以時間分割的方式接收由子節(jié)點1-i發(fā)送的時分復用信號。
也就是，在父節(jié)點上，1×4光耦合器12和抑制插入濾光器14用作為發(fā)送方裝置，該發(fā)送方裝置從其多個插入波長端口之一以節(jié)點獨特插入波長向光環(huán)網(wǎng)發(fā)送下行信號。另一方面，在子節(jié)點上，1×4光耦合器12和抑制插入濾光器14用作為發(fā)送方裝置(節(jié)點公共插入波長時分發(fā)送單元)，該發(fā)送方裝置在預先分配給子節(jié)點的時隙，從它的一個插入波長端口以節(jié)點公共波長λ0向光環(huán)網(wǎng)發(fā)送上行信號。
同時，在所述父節(jié)點上，光耦合器13、光耦合器15和AOTF 5用作為接收方裝置(節(jié)點公共插入波長時分接收單元)，該接收方裝置響應于由AOTF 5選擇的節(jié)點公共波長λ0通過同一個分離端口時分地接收客戶端節(jié)點在預先分配的時隙中以節(jié)點公共波長λ0發(fā)送的上行信號。另一方面，在子節(jié)點上，光耦合器13和15、以及AOTF 5用作為接收方裝置，用于通過其多個分離端口之一選擇性地接收任意波長的下行信號。
(A1)第一變型圖5示意性地顯示了根據(jù)第一實施例的第一變型的WDM環(huán)網(wǎng)。在圖5的環(huán)網(wǎng)中，節(jié)點1-1、1-2、1-3和1-4通過一對光傳輸路徑10A和10B(例如雙芯光纖)連接，并且各個節(jié)點1-1、1-2、1-3和1-4均具有分別提供給光傳輸路徑10A和10B的網(wǎng)絡開關16A-1和16B-1、16A-2和16B-2、16A-3和16B-3、16A-4和16B-4。如在第一實施例的情況下，各個節(jié)點1-i具有節(jié)點公共波長λ0(節(jié)點公共波長插入端口)和可變波長濾光器(AOTF)5。
在各個節(jié)點1-i上，光耦合器對分配給各個節(jié)點1-i的插入波長λi的光和具有節(jié)點公共波長λ0的光進行組合。然后通過另一個光耦合器將組合后的光插入光纖傳輸路徑10A和10B以沿相反的方向傳輸。另一方面，將在光傳輸路徑10A和10B上傳輸?shù)乃胁ㄩL的光輸入AOTF 5，該AOTF 5從其中分離任意波長的光。
在該示例中，將前述節(jié)點公共插入波長時分發(fā)送單元形成為使得在插入端口將相同的信號分離為兩部分并將前述節(jié)點公共波長的分離信號送出到光環(huán)網(wǎng)，以沿兩個方向傳播。同時，將前述節(jié)點公共插入波長時分接收單元形成為組合從兩個方向輸入的上述節(jié)點公共波長的光信號，并且隨后選擇性地接收該光信號。
例如，如果各個節(jié)點1-i具有四個插入端口和分離端口，如圖8所示，則2×4光耦合器12A復用包括節(jié)點公共波長λ0在內的四個波長的光，然后光耦合器14A和14B將該光插入光傳輸路徑10A和10B，以沿相反方向傳輸。另一方面，光耦合器15A和15B分別從兩個傳輸路徑10A和10B分離WDM信號，以將這些信號輸入2×4光耦合器12B，該2×4光耦合器12B然后將該WDM信號分到四個光路徑中，以向每一個AOTF 5輸入一個WDM信號。
這種設置實現(xiàn)了雙向多播或廣播通信，圖6示意性地顯示了其信號路徑。然而，在這種情況下，提供給光傳輸路徑10A上的子節(jié)點1-4的網(wǎng)絡開關16A-4和提供給光傳輸路徑10B上的父節(jié)點1-1的網(wǎng)絡開關16B-1都被斷開(阻斷所有波長)(其它網(wǎng)絡開關閉合)。換句話說，節(jié)點1-1和2-4斷開。
也就是，插入波長λ1的下行信號從父節(jié)點1-1通過光傳輸路徑10A沿逆時針方向(見實線箭頭)傳輸，并且AOTF 5在各個節(jié)點1-2、1-3和1-4上選擇性地接收波長λ1。此時，雖然父節(jié)點1-1還將相同波長λ1的下行信號插入光傳輸路徑10B，但是由于網(wǎng)絡開關16B-1是斷開的，所以該信號不能傳輸?shù)阶庸?jié)點1-4。
同時，節(jié)點公共插入波長λ0的上行信號從各個節(jié)點1-2、1-3和1-4通過光傳輸路徑10B分別使用預定時隙20-2、20-3和20-4沿順時針(見虛線箭頭)傳輸，并且AOTF 5在父節(jié)點1-1上選擇性地接收波長λ0。通過這種方式，以時間分割的方式接收在時隙20-2、20-3和20-4中以節(jié)點公共插入波長λ0從子節(jié)點1-2、1-3和1-4發(fā)送的上行時分復用信號。
這里，雖然各個節(jié)點1-2、1-3和1-4也將節(jié)點公共插入波長λ0的光插入光傳輸路徑10A，以沿與上述方向相反的方向傳輸，但是因為子節(jié)點1-4的網(wǎng)絡開關16A-4斷開，所以父節(jié)點1-1絕不會接收以相反的方向在光傳輸路徑10A上傳輸?shù)脑摴狻?br> 也就是說，提供給子節(jié)點1-4的網(wǎng)絡開關16A-4在光傳輸路徑10A上斷開的設置，以及提供給父節(jié)點1-1的網(wǎng)絡開關16B-1在光傳輸路徑10B上斷開的設置對于阻止波長λ1的下行信號和波長λ0的上行信號的繼續(xù)環(huán)行很有利，同時可以避免兩次接收來自光傳輸路徑10A和10B的相同信號。這意味著各個節(jié)點1-i不再需要參照圖4描述的抑制插入濾光器14來避免繼續(xù)環(huán)行或者相同信號的重復接收，而僅閉合/斷開所需的網(wǎng)絡開關16A-i和16B-i就可以防止這樣的問題。
通過這種方式，使用第一實施例的本變型，也可以在父節(jié)點1-1和子節(jié)點1-2、1-3、1-4之間進行雙向多播或廣播通信。即使所述父節(jié)點被其它節(jié)點1-2、1-3、1-4所替代，也僅需要適當?shù)亻]合/斷開所需的網(wǎng)絡開關16A-i和16B-i。
此外，通過這種網(wǎng)絡結構，即使由于如圖7所示或與之相似的任何損壞(光纖斷裂)等而導致網(wǎng)絡的一部分變得不可用(當光傳輸路徑10A和10B斷開時)，仍然可以建立雙向多播或廣播通信，只要將節(jié)點1-2的網(wǎng)絡開關16A-2和節(jié)點1-3的網(wǎng)絡開關16B-3斷開(其它開關閉合)，由此使得可以根據(jù)圖7中的信號路徑切換到保護路線。
具體地，從父節(jié)點1-1以插入波長λ1輸出的下行信號(多播或廣播信號)分別通過光傳輸路徑10A和10B沿兩個方向傳輸，其中一個傳輸?shù)阶庸?jié)點1-2，而另一個傳輸?shù)阶庸?jié)點1-4(見實線箭頭)，并且各個子節(jié)點1-2、1-3、1-4通過AOTF 5選擇性地接收該下行信號。另一方面，從子節(jié)點1-2、1-3和1-4輸出的上行信號依次整合到節(jié)點公共插入波長λ0的時分復用信號中，并通過光傳輸路徑10B沿順時針方向(見虛線箭頭)傳輸。在父節(jié)點1-1上，該AOTF 5分離節(jié)點公共插入波長λ0的光信號，以便以時間分割的方式接收該上行信號。同樣地，即使在別處的另一對節(jié)點之間發(fā)生斷裂，僅需斷開設置在斷裂的光傳輸路徑10A和10B上的網(wǎng)絡開關16A-i和16B-i而其它網(wǎng)絡開關閉合。
這樣，根據(jù)本實施例及其變型，可以以低成本、緊湊的結構實現(xiàn)下列優(yōu)點。
(1)子節(jié)點1-j使用節(jié)點公共插入波長λ0和TDMA系統(tǒng)進行接入控制，從而使得父節(jié)點1-i可以通過同一個分離端口正確地接收來自子節(jié)點1-i的上行信號。因此可以在光層上進行根據(jù)IP等需要ACK信號的信號多播或廣播發(fā)布。也就是，作為多播或廣播發(fā)布的源的父節(jié)點可以正確地接收這樣的ACK信號，并且可以在作為多播或者廣播通信的源的父節(jié)點(發(fā)送方節(jié)點)和其它子節(jié)點(接收方節(jié)點)之間實現(xiàn)雙向通信。從而，可以提供適合用于圖像(包括運動圖像和靜態(tài)圖像)傳送和廣播型的業(yè)務的網(wǎng)絡。
(2)作為父節(jié)點的任意節(jié)點1-i可以多播和廣播數(shù)據(jù)。參照圖2、圖6和圖7，已經(jīng)描述了下述的示例，其中節(jié)點1-1用作為發(fā)送節(jié)點公共插入波長λ0的多播信號(或廣播信號)的父節(jié)點，該信號隨后將由用作為子節(jié)點1-1、1-2和1-3的其它節(jié)點接收。然而，通過改變將多個波長阻斷器11-i中的哪一個設置成阻斷狀態(tài)，和/或通過改變將多個網(wǎng)絡開關16A-i和16B-i中的哪幾個設置成斷開狀態(tài)，所有節(jié)點1-i都可以用作為父節(jié)點，以發(fā)起多播或廣播通信。
(A2)第二變型圖9(A)和圖9(B)顯示了上述第二實施例的第二變型的示意圖。圖9(A)顯示了當前使用的(工作)環(huán)網(wǎng)的結構；圖9(B)顯示了備用(保護)環(huán)網(wǎng)。如圖9(A)和9(B)所示，除了WDM信號沿兩個相反的方向傳輸之外，工作環(huán)網(wǎng)1W和保護環(huán)網(wǎng)1P中的每一個在結構方面均與圖1中的環(huán)網(wǎng)相同。例如，如圖10所示，在各個節(jié)點1-i上，光耦合器6把節(jié)點公共波長(λ0)的光和預先分配波長(λ1、λ2、λ3和λ4)的光分離為兩部分，其中一個隨后被插入到工作環(huán)網(wǎng)1W中的光傳輸路徑10上，而另一個被插入到保護環(huán)網(wǎng)1P的光傳輸路徑10上。由AOTF 5從兩個環(huán)網(wǎng)1W和1P(在這兩個環(huán)網(wǎng)1W和1P上，該WDM信號沿相反方向傳輸)上選擇性地接收任意相同波長λi的光，并通過工作/保護開關7選擇分離波長λi的兩束光。
這種設置實現(xiàn)了OUPSR(光纖單向路徑交換環(huán))。也就是，如圖11(A)所示，在正常工作中，作為發(fā)送方端點的節(jié)點1-1通過各個環(huán)網(wǎng)1W、1P沿兩個方向發(fā)送WDM信號，而在作為接收方端點的節(jié)點1-3上，工作/保護開關7選擇具有相同波長λi的在環(huán)網(wǎng)1W上傳輸?shù)墓饣蛘咴诃h(huán)網(wǎng)1P上傳輸?shù)墓?例如，具有更高信號質量的一個)。
如果由于其間出現(xiàn)了如圖11(B)中所描述的故障而使節(jié)點1-1和節(jié)點1-2之間不能進行通信，則可以切換節(jié)點1-3上的工作/保護開關7來選擇性地接收從與之前所選擇的光的方向相反的方向輸入的波長λi的光。該傳輸路徑切換在很短的時間內進行，例如50ms或更短。此外，即使其它節(jié)點之間發(fā)生故障，在作為接收方的節(jié)點1-i上，同樣地切換工作/保護開關7來處理該故障。
(A3)第三變型雖然在前述的示例中工作環(huán)網(wǎng)1W和保護環(huán)網(wǎng)1P形成了OUPSR，但是還可以如圖12中所示形成OBLSR(光纖雙向線路交換環(huán))。更確切地，在光耦合器6(已參照圖10對其進行了描述)的位置處設置工作/保護開關8，從而使得可以選擇性地將節(jié)點公共波長λ0的光和插入波長λ1、λ2、λ3和λ4的光送出到環(huán)網(wǎng)1W和1P之一。在本實施例和現(xiàn)有技術的幾個視圖中，除非另外描述，相同的標號和符號表示相同的部分或單元，所以在這里省略了它們的詳細描述。
通過這種設置，如圖13(A)所示，在正常工作的情況下，在節(jié)點1-1上，工作/保護開關8切換到工作環(huán)網(wǎng)1W以沿逆時針方向在其上傳輸包括節(jié)點公共波長λ0在內的WDM信號。在節(jié)點1-3上，工作/保護開關7選擇工作環(huán)網(wǎng)1W以通過AOTF 5選擇性地接收來自工作環(huán)網(wǎng)1W的波長λi的光。
如圖13(B)所示，例如，如果在節(jié)點1-1和節(jié)點1-2之間發(fā)生任何故障，則在節(jié)點1-1上，工作/保護開關8切換到沿與之前選擇的方向相反的方向(順時針)傳輸包括節(jié)點公共波長λ0在內的WDM信號的位置。在節(jié)點1-3上，工作/保護開關7選擇保護環(huán)網(wǎng)1P以通過AOTF 5選擇性地接收來自保護環(huán)網(wǎng)1P的波長λi的光。這里，節(jié)點1-1和節(jié)點1-3上的傳輸路徑切換在很短的時間內進行，例如50ms或更短。此外，即使其它節(jié)點之間發(fā)生故障，在發(fā)送方和接收方上的各個節(jié)點上，類似地切換工作/保護開關7和8來處理該故障。
這樣，根據(jù)上述第二和第三變型，在任意節(jié)點1-i之間可以實現(xiàn)雙向多播或廣播通信的環(huán)網(wǎng)對于形成OUPSR或OBLSR是冗余的，從而提高了通信的可靠性。
第二實施例圖14是顯示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的WDM環(huán)網(wǎng)的結構的方框圖。在圖14的WDM環(huán)網(wǎng)中，與第一實施例中類似，在任意節(jié)點1-i之間實現(xiàn)了雙向多播或廣播通信，但是沒有使用節(jié)點公共波長λ0。
更確切地，對于各個子節(jié)點1-j獨特的各個插入波長(λj)端口使用分配給各個子節(jié)點1-j的時隙通過時分復用發(fā)送上行信號。在進行多播或者廣播發(fā)布的父節(jié)點1-1的接收方(分離波長)端口上，AOTF 5與時隙的定時同步地逐個選擇不同的波長，以通過其傳輸所選擇的波長，由此以時間分割的方式接收從子節(jié)點1-j以節(jié)點獨特插入波長(λj)發(fā)送的上行信號。
例如，如圖15中示意所示，與第一實施例類似，父節(jié)點1-1以其節(jié)點獨特插入波長λ1向各個子節(jié)點1-2、1-3和1-4發(fā)送下行信號。另一方面，子節(jié)點1-2、1-3和1-4使用預先分配給它們的時隙分別以它們的節(jié)點獨特波長λ2、λ3和λ4發(fā)送上行信號。換句話說，各個子節(jié)點1-2、1-3和1-4都具有發(fā)送方裝置(節(jié)點獨特插入波長時分發(fā)送單元)，用于使用預先分配給各個節(jié)點1-2、1-3和1-4的時隙以節(jié)點獨特插入波長通過它的多個插入端口中的一個發(fā)送上行信號，該節(jié)點獨特插入波長對于各個節(jié)點1-2、1-3和1-4是獨特的。
同時，在父節(jié)點1-1上，將通過光傳輸路徑10傳輸?shù)腤DM信號輸入AOTF 5，切換該AOTF 5以便與前述時隙同步地以λ4、λ3和λ2的順序逐個地選擇波長，從而正確地接收來自子節(jié)點1-2、1-3和1-4的上行信號。換句話說，父節(jié)點1-1具有發(fā)送方裝置(波長時分選擇接收單元)，其通過與時隙同步地切換AOTF 5以依次逐個地選擇節(jié)點獨特插入波長λ2、λ3和λ4，來通過同一個分離端口時分地接收在預先分配的時隙中從子節(jié)點1-2、1-3和1-4分別以節(jié)點獨特插入波長λ2、λ3和λ4發(fā)送的上行信號。
此時，如果節(jié)點1-1之外的任何其它節(jié)點1-2、1-3或1-4用作為父節(jié)點，則僅需要進行通過該父節(jié)點上的AOTF 5的波長的切換(選擇)。
這樣，根據(jù)本實施例，各個子節(jié)點1-j使用其預先分配的時隙以其節(jié)點獨特插入波長λj發(fā)送上行信號。在進行多播或廣播發(fā)布的父節(jié)點1-i上，AOTF 5與時隙的定時同步地逐個按順序選擇(切換)這些波長。結果，可以正確地接收由子節(jié)點1-j以它們的節(jié)點獨特插入波長(λj)發(fā)送的上行信號，因此可以在任意節(jié)點1-i之間實現(xiàn)雙向多播或廣播通信，而不使用節(jié)點公共插入波長λ0，由此實現(xiàn)WDM信道的有效利用。
其它變型上述示例的光環(huán)網(wǎng)可以在節(jié)點數(shù)量和波長數(shù)量方面進行變型。甚至通過這樣的變型，可以實現(xiàn)前述實施例及其變型的類似效果和優(yōu)點。
此外，本發(fā)明不局限于上述實施例，而是在不脫離本發(fā)明主旨的情況下，可以提出各種變化或變型。
例如，可以使用ATM(異步傳輸模式)單元而不是時隙來進行以節(jié)點公共波長λ0發(fā)送上行信號的接入控制。在這種情況下，各個ATM單元可以在其信息頭等中存儲發(fā)送該ATM單元的子節(jié)點的識別信息。結果，父節(jié)點能夠識別上行信號的發(fā)送方，由此使得可以像上面的示例中一樣進行雙向多播或廣播通信。
此外，節(jié)點公共波長λ0不僅可以用于發(fā)送ACK信號，而且可以在沒有使用信道時用于發(fā)送用戶信號或者維護和監(jiān)控信號。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，服務器節(jié)點可以正確地接收由一個以上客戶端節(jié)點以時間分割的方式通過同一個分離端口發(fā)送的上行信號。因此，作為多播或廣播發(fā)布的發(fā)送方的服務器節(jié)點可以正確地接收根據(jù)IP等的ACK信號，以使得可以在發(fā)起多播或廣播通信的服務器節(jié)點和其它客戶端節(jié)點之間實現(xiàn)雙向通信。因此，本發(fā)明對于實現(xiàn)適合用于提供圖像傳送或廣播型業(yè)務的光纖網(wǎng)絡很有用。
權利要求
1.一種用于光環(huán)網(wǎng)中的信號收發(fā)方法，該光環(huán)網(wǎng)上連接有一個以上的光節(jié)點(1-1、1-2、1-3、1-4)，各個光節(jié)點具有多個插入端口和分離端口，這些光節(jié)點(1-1、1-2、1-3、1-4)之一用作為服務器節(jié)點(1-1)，該服務器節(jié)點向用作為客戶端節(jié)點的其它節(jié)點(1-2、1-3、1-4)發(fā)送下行信號，所述方法包括以下步驟在各個客戶端節(jié)點(1-2、1-3、1-4)上，通過所述多個分離端口中的一個選擇性地接收相同波長(λi)的相同下行信號；通過所述多個插入端口中的一個以特定波長(λ0、λ2、λ3或λ4)向所述光環(huán)網(wǎng)發(fā)送上行信號；和在服務器節(jié)點(1-1)上，以時間分割的方式，通過所述多個分離端口中的一個分離端口接收從各個客戶端節(jié)點(1-2、1-3、1-4)以所述特定波長(λ0、λ2、λ3或λ4)發(fā)送的上行信號。
2.如權利要求1所述的信號收發(fā)方法，其中，在所述各個客戶端節(jié)點(1-2、1-3、1-4)上，以指定為所述特定波長的節(jié)點公共波長(λ0)在預先分配的時隙(20-2、20-3、20-4)中發(fā)送所述上行信號；并且其中，在所述服務器節(jié)點(1-1)上，選擇性地接收所述節(jié)點公共波長(λ0)的所述上行信號，并且通過所述一個分離端口接收所述預先分配的時隙中的所述上行信號。
3.如權利要求1或權利要求2所述的信號收發(fā)方法，還包括在所述服務器節(jié)點(1-1)上阻斷所述節(jié)點公共波長(λ0)的光的步驟。
4.如權利要求1所述的信號收發(fā)方法，其中，在所述各個客戶端節(jié)點(1-2、1-3、1-4)上，以指定為所述特定波長的節(jié)點獨特插入波長(λ2、λ3或λ4)在預先分配給所述各個客戶端節(jié)點的時隙(20-2、20-3或20-4)中發(fā)送所述上行信號，該插入波長對于所述各個客戶端節(jié)點是獨特的，并且其中，在所述服務器節(jié)點(1-1)上，與所述時隙同步地切換要由所述一個分離端口選擇性地接收的各個波長(λ2、λ3、λ4)，以便以時間分割的方式，通過所述一個分離端口接收以所述節(jié)點獨特插入波長(λ2、λ3、λ4)從所述客戶端節(jié)點(1-2、1-3、1-4)發(fā)送的上行信號。
5.一種具有多個插入端口和分離端口的光節(jié)點(1-1)，該光節(jié)點在光環(huán)網(wǎng)中用作為服務器節(jié)點，該光環(huán)網(wǎng)上連接有一個以上這種光節(jié)點(1-2、1-3、1-4)作為客戶端節(jié)點，所述光節(jié)點(1-1)包括發(fā)送方裝置，其通過所述多個插入端口中的一個以節(jié)點獨特插入波長(λ1)發(fā)送下行信號，所述節(jié)點獨特插入波長(λ1)對于各個光節(jié)點(1-1)是獨特的；和接收方裝置，其以時間分割的方式，通過所述多個分離端口中的一個接收由各個所述客戶端節(jié)點(1-2、1-3、1-4)以特定波長(λ0、λ2、λ3或λ4)發(fā)送的上行信號。
6.如權利要求5所述的光節(jié)點，其中所述接收方裝置包括波長選擇單元(5)，用于選擇要通過所述一個分離端口接收的光的波長；和節(jié)點公共插入波長時分接收單元，用于響應于所述波長選擇單元(5)選擇節(jié)點公共波長(λ0)，通過所述一個分離端口以時間分割的方式接收由所述客戶端節(jié)點(1-2、1-3、1-4)以所述節(jié)點公共波長(λ0)在預先分配的時隙(20-2、20-3、20-4)中發(fā)送的所述上行信號，所述節(jié)點公共波長(λ0)作為所述特定波長而公共地分配給所有光節(jié)點(1-1、1-2、1-3、1-4)。
7.如權利要求5所述的光節(jié)點，其中所述接收方裝置包括波長選擇單元(5)，用于選擇要通過所述一個分離端口接收的光的波長；和波長時分選擇接收單元，用于響應于所述波長選擇單元(5)與所述時隙(20-2、20-3、20-4)同步地選擇節(jié)點獨特插入波長(λ2、λ3、λ4)，通過所述一個分離端口以時間分割的方式接收由所述客戶端節(jié)點(1-2、1-3、1-4)以所述節(jié)點獨特插入波長(λ2、λ3、λ4)在預先分配的時隙(20-2、20-3、20-4)中發(fā)送的所述上行信號。
8.一種具有多個插入端口和分離端口的光節(jié)點(1-2、1-3或1-4)，該光節(jié)點在光環(huán)網(wǎng)中用作為客戶端節(jié)點，所述光節(jié)點(1-2、1-3或1-4)包括接收方裝置，其通過所述多個分離端口中的一個選擇性地接收任意波長(λi)的下行信號；和發(fā)送方裝置，其通過所述多個插入端口中的一個使用預先分配給所述客戶端節(jié)點(1-2、1-3或1-4)的時隙(20-2、20-3或20-4)以特定波長(λ0、λ2、λ3或λ4)向光環(huán)網(wǎng)發(fā)送上行信號。
9.如權利要求8所述的光節(jié)點，其中所述發(fā)送方裝置包括節(jié)點公共插入波長時分發(fā)送單元，用于通過所述多個插入端口中的所述一個，使用所述預先分配的時隙(20-2、20-3或20-4)，以所述光節(jié)點(1-1、1-2、1-3、1-4)公共的節(jié)點公共波長(λ0)發(fā)送所述上行信號。
10.如權利要求8所述的光節(jié)點，其中所述發(fā)送方裝置包括節(jié)點獨特插入波長時分發(fā)送單元，用于通過所述多個插入端口中的所述一個，使用所述預先分配的時隙(20-2、20-3或20-4)，以節(jié)點獨特插入波長(λ2、λ3、λ4)發(fā)送所述上行信號，該節(jié)點獨特插入波長對于各個光節(jié)點(1-2、1-3或1-4)是獨特的。
11.如權利要求6或權利要求9所述的光節(jié)點，還包括節(jié)點公共插入波長阻斷開關(11-1、11-2、11-3或11-4)，用于阻斷或通過由連接在所述光環(huán)網(wǎng)上的另一個光節(jié)點發(fā)送的具有節(jié)點公共波長(λ0)的光。
12.如權利要求11所述的光節(jié)點，其中所述節(jié)點公共插入波長阻斷開關(11-1、11-2、11-3或11-4)包括第一1×2光開關(111)，用于接收通過所述光環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)墓?，并選擇性地將所接收到的光輸出到兩個輸出端中的一個；波長濾光器(113)，用于阻斷從所述第一1×2光開關(111)的所述兩個輸出端之一輸出的光中具有節(jié)點公共波長(λ0)的光；以及第二1×2光開關(112)，用于選擇性地輸出所述波長濾光器(113)的輸出或者所述第一1×2光開關(111)的兩個輸出中的另外一個。
13.如權利要求9所述的光節(jié)點，其中所述節(jié)點公共插入波長時分發(fā)送單元通過所述插入波長端口沿所述光環(huán)網(wǎng)的兩個方向以節(jié)點公共波長(λ0)發(fā)送所述上行信號。
14.如權利要求6所述的光節(jié)點，其中所述節(jié)點公共插入波長時分接收單元選擇性地接收沿所述光環(huán)網(wǎng)上的兩個方向傳輸?shù)墓?jié)點公共波長(λ0)的光。
15.如權利要求13或權利要求14所述的光節(jié)點，還包括網(wǎng)絡開關(16A-1、16A-2、16A-3、16A-4、16B-1、16B-2、16B-3或16B-4)，用于阻斷或通過沿各個方向在所述光環(huán)網(wǎng)上傳輸?shù)膫鬏敼馐械囊环交螂p方。
全文摘要
用于光環(huán)網(wǎng)的信號收發(fā)方法及光節(jié)點。在各個客戶端節(jié)點(1－2、1－3、1－4)上，通過一個分離端口選擇性地接收相同波長的相同下行信號，并且通過一個插入端口以特定波長(λ0)向光環(huán)網(wǎng)發(fā)送上行信號。在用作為服務器節(jié)點的單個節(jié)點(1－1)上，以時間分割的方式，通過同一個分離端口接收由各個客戶端節(jié)點以特定波長(λ0)發(fā)送的上行信號。這種設置使得用作為多播或廣播發(fā)布的發(fā)送方的服務器節(jié)點可以正確地接收根據(jù)IP的ACK信號，從而可以在用作為發(fā)起多播或廣播通信的發(fā)送方(服務器)節(jié)點和其它接收方(客戶端)節(jié)點之間實現(xiàn)雙向通信。
文檔編號H04B10/213GK1658543SQ20041006972
公開日2005年8月24日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權日2004年2月17日
發(fā)明者中川剛二 申請人:富士通株式會社