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CN101136717B - 实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置 - Google Patents

实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光传输系统DWDM领域，特别是一种实现单、多方向波长调度的ROADM装置。它包括N组光前置放大单元、耦合器单元、发送WSS和光功率放大单元，该N为大于等于1的自然数，代表N个方向；该装置中还具有下路WSS及分配单元、可调谐滤波及接收单元RX、可调谐上路TX和上路合波及分配单元。它主要解决现有技术中WB实现单方向方式无法平滑扩展和不支持多个光方向的可配置分插复用功能的技术问题，以及采用光开关阵列实现多方向方式成本高的技术问题，它采用WSS实现单方向以及多方向的ROADM功能，达到了智能化DWDM设备的波长调度要求，并支持平滑扩展和灵活升级功能，节省了初期投资。

Description

实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置
技术领域
本发明涉及光传输系统DWDM(Dense Wavelength DivisionMultiplexing，密集波分复用技术)领域，特别是一种实现单、多方向波长调度的ROADM(Reconfiguration Optical Add-Drop Multiplexer光分插复用)装置。
背景技术
目前，DWDM设备已经广泛应用于各级传输网络的建设，从骨干网络到本地及城域核心网络。DWDM设备组网也从简单的点对点拓扑过渡到环网拓扑，两环相交拓扑以及复杂的格形组网，并最终将应用于网状网拓扑。业务类型由以TDM(Time Division Multiplexing，时分多路复用)业务为主的电路交换业务过渡到以IP为主的数据业务。数据业务的快速增长对网络拓扑以及设备的功能提出了更高的要求；由于业务发展的不确定性及前期预估难度的增加，要求设备提供更多的智能化功能，以便在网络拓扑发生改变以及业务分布发生变化时能够快速灵活实现业务的调度功能以适应组网及业务分布的变化。
同SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列)设备实现对VC-4交换和调度类似，网络的智能化要求DWDM设备提供基于波长的可配置功能，即波长可配置的ROADM，可以灵活的实现波长的分插复用功能并可以进行远程配置。ROADM可以在无须人工调配的情况下实现任意点对任意点的连接，也可以实现单波长的上下路及直通配置，ROADM技术可以增加WDM(波分复用技术)网络的弹性，使运营商远程动态控制波长传输的路径，可有效地减少运营商的运营和维护成本。同时随着网络规模的发展以及业务类型的多样性，要求能够提供多方向、可实现业务广播功能的智能化ROADM系统。
现有ROADM功能的实现有多种技术，它包括基于光开关阵列的MEMS(Micro Electro Mechanical System，微电子机械系统)传统技术和目前基于新型光器件的实现技术，该新型光器件主要是基于WB(Wavelength Blocker，光波长阻断器件)。下面简要说明几种方案的原理：
图1和图2分别为采用光开关阵列实现单方向和多方向ROADM功能的原理框图，它通过采用Demux/Switch/Mux技术实现波长的可配置上下。如图1所示，在单方向ROADM功能框图图中波长调度光开关可由2个1×2或1个2×2开关组成，上/下路指配光开关提供上下波长端口的通用性，实现端口指配功能。如果对于一个32波系统要求实现可配置上下，则需要32个2×2光开关组成的阵列，同时需要2个32×32规模的光开关实现端口指配，支持更大容量系统时，需要的光开关规模更大。如图2所示，在多方向ROADM功能框图中，按照4个方向考虑需要32个8×8光开关实现可配置上下及同波长多方向间波长调度功能，需要2个128×128光开关实现端口指配功能，这样的光开关规模是无法实现的。而且光开关无法进行平滑扩展，成本将是天文数字，也正因为如此，以及光开关的可靠性等原因，目前光开关的方案无法实现商用化。
图3为采用WB实现的ROADM功能框图，下路通过耦合器和可调谐滤波器采用广播选取的方式实现波长的选择下路和端口指配，通过波长阻断器件对需要本地上路的波长在直通口予以阻断，实现波长的上路功能。结构简单灵活，可实现单方向业务的选择下路和广播功能，但该方案只实现单向的波长阻断功能，同时下路波长通过单路的可调谐滤波器实现选择下路，无法实现多个方向ROADM功能，即实现多个方向时不同方向间的波长的调度功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现单、多方向波长调度的ROADM装置，现有技术中WB实现单方向方式无法平滑扩展和不支持多个光方向的可配置分插复用功能的技术问题，以及采用光开关阵列实现多方向方式成本高的技术问题，它采用WSS(Wavelength SelectiveSwitch，光波长选择器件)实现单方向以及多方向的ROADM功能，该装置提供灵活的波长可配置上下功能，支持多方向之间同波长的调度，并可以实现波长承载业务的广播功能。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种实现单、多方向波长调度的ROADM装置，其特征是它包括N组光前置放大单元、耦合器单元、发送WSS和光功率放大单元，该N为大于等于1的自然数，代表N个方向；该装置中还具有下路WSS及分配单元、可调谐滤波及接收单元RX、可调谐上路TX和上路合波及分配单元；其中：
该光前置放大单元在对输入光信号放大后输入耦合器单元；
该耦合器单元实现对接收波长的广播功能，它可扩展本地下路并广播至其它方向或升级口；
该下路WSS及分配单元实现对本地下路及其它下路广播输入的波长选择并进行功率分配，分配至各可调谐滤波及接收单元RX；
该可调谐滤波及接收单元RX实现下路信号的波长选择及承载业务的接收；
该可调谐上路TX实现上路业务的波长可调谐功能及业务发送，发送至上路合波及分配单元；
该上路合波及分配单元实现上路业务的合波及广播功能，合波后的信号输出至WSS并广播至其它方向或升级口；
该WSS实现对本方向上路波长的选择，它从来自不同方向的上路波长中选择相应波长合波后输出到光功率放大单元；
该光功率放大单元对来自WSS的光信号的放大后输出。
当N为1时，本装置是单方向波长调度的ROADM装置。
当N为2时，本装置是双方向波长调度的ROADM装置。
该装置通过增加可调谐滤波器及业务单板使节点内波长数量的增加。
该装置通过增加可调谐滤波器及业务单板实现节点内1-32波系统的平滑升级。
该装置通过耦合器升级口和WSS级联使节点网元实现多个方向的扩展。
藉由上述技术特征，本发明装置所具有的技术效果是：
与现有技术相比，由于本发明装置是采用WSS组成的ROADM装置，它可以实现如下的多种功能：
(1)本发明装置支持单、多方向灵活扩展，平滑升级功能；
(2)本发明装置具有多方向的波长上下路配置及调度功能；可支持大于4个方向的任意波长及本地上下路波长的调度交叉功能；
(3)本发明装置支持波长承载业务的广播功能和波长环回功能；
(4)本发明装置支持波长的路由保护功能；
因此，本发明达到了智能化DWDM设备的波长调度要求，并支持平滑扩展和灵活升级的功能，节省了初期投资。
附图说明
图1是现有技术中采用光开关阵列实现单方向ROADM功能的原理框图。
图2是现有技术中采用光开关阵列实现多方向ROADM功能的原理框图。
图3是现有技术中采用WB实现的ROADM功能的原理框图。
图4是本发明装置实施例1的原理框图。
图5是本发明装置实施例2的原理框图。
具体实施方式
请参阅图4，它是本发明实现单、多方向波长调度的ROADM装置实施例1的原理框图。如图所示：该例是单方向波长调度的ROADM装置，并给出了多方向间的级联端口。该装置主要包括OPA(光前置放大单元)31、耦合器单元32、发送WSS 37和光功率放大单元38，该装置中还具有下路WSS及分配单元33、可调谐滤波及接收单元RX 34、可调谐上路TX 35和上路合波及分配单元36。其中：
该OPA 31在对输入光信号放大后输入耦合器单元32；
该耦合器单元32实现对接收波长的广播功能，它可扩展本地下路201并广播至其它方向或升级口202……20n；
该下路WSS 33及分配单元实现对本地下路及其它下路广播输入的波长选择并进行功率分配301……30i……30n，分配至各可调谐滤波及接收单元RX 34；
该可调谐滤波及接收单元RX 34实现下路信号的波长选择及承载业务的接收；
该可调谐上路TX 35实现上路业务的波长可调谐功能及业务发送401-add……40n-add，发送至上路合波及分配单元36；
该上路合波及分配单元36实现上路业务的合波及广播功能，合波后的信号输出至WSS 37并广播至其它方向或升级口401-out……40n-out；
该WSS 37实现对本方向上路波长的选择，它从来自不同方向的上路波长501……50i……50n中选择相应波长合波后输出到光功率放大单元38；
该光功率放大单元38对来自WSS 37的光信号的放大后输出。
该装置的扩展和升级涉及到两个方面，一是节点内波长数量的增加，二是节点网元多个方向的扩展；对于前者，可以直接通过增加可调谐滤波器及业务单板实现，支持1-32波系统的平滑升级；对于后者，通过耦合器升级口和WSS级联实现。
再请参阅图5，它是本发明实施例2的原理框图。如图所示：该装置用于实现双方向ROADM功能，它主要包括如下部件：
A、B向OPA 41A、41B；
A向和B向的下路耦合器42A和42B；
下路WSS和功率分配单元43，它用于选择不同方向上的波长下路；本框图只画出了对异波下路的选择，如果需要不同方向上的同波下路选择，需要增加43模块；
下路可调谐滤波器和通路接收单元44；
本地上路可调谐发送单元45；
上路合波及功率分配单元46；
A、B向发送WSS 47A、47B；
A、B向OBA 48A、48B。
该装置可实现波长可配置上下功能、波长调度及环回功能、波长广播功能及路由保护功能。为了便于说明，举一具体使用例：本节点下路λ1波长(带保护)，λ2波长下路并广播(带保护)，λ3波长直通；本地上路λ1波长并对该波长实施路由保护，来自A向的发送和接收为工作路由，来自B向的发送和接收为保护路由。
(1)通过实施例2的装置实现可配置上下及波长广播功能：
波长的可配置上下及波长广播功能描述如下：A向输入复用光经过OPA 41A放大输出，由1∶8耦合器单元42A首先实现该方向接收复用波长的功率分配，输出可连接至本地下路以及其它方向的上路输入；由本节点下路WSS 43从Aout3(工作路由方向)中选择λ1波长，λ2波长下路，然后由1∶32耦合器单元43功率分配后经过本地可调谐率滤波器44选择下路。对于广播的λ2波长以及直通λ3经由Aout2直通端口输入至B向发送WSS 47B，经过WSS 47B选择该方向上的λ2波长以及直通λ3波长复用后经过48B输出，对直通端口Aout2中的λ1波长进行阻断，实现波长的可配置上下及波长广播功能，另外一个方向的功能同理实现。
(2)通过实施例2的装置实现A、B方向间波长调度及波长环回功能：
多方向间波长调度及波长环回功能描述如下：A、B方向上的接收信号分别经过1∶8耦合器42A、42B实现功率分配，将本方向接收的光信号广播至其它方向供下路和上路输入端口使用；B方向的发送WSS 47B从来自不同方向上的输入合波信号中选择本方向输出的相应波长，在本例中从Badd3中选择上路波长λ1，从Badd2中选择直通波长λ2和λ3，经过合波后放大输出。下路WSS 43从来自多个端口输入的广播业务中选择相应方向的具体波长合波后下路，在本例中从Aout3(工作路由接收)或者Bout3(保护路由接收)中选择λ1和λ2下路，禁止Aout3或者Bout3中的λ3下路。通过上路发送WSS单元和下路WSS可以实现多方向上的波长调度。对于波长环回功能，如果A向发送WSS 47A从Aadd1中选择λ1、λ2和λ3，则在A向上实现了3个波长的环回功能。同时，通过下路波长选择单元选择本地上路的广播输出相应波长则可以实现本地环回功能，但本地环回功能实际应用意义不大。
(3)通过实施例2的装置实现波长的路由保护功能：
波长的路由保护功能描述如下：在上路端，λ1经过上路合波及功率分配单元46广播输出，由A向发送WSS 47A从Aadd3中选择λ1波长输出，此路径为工作路由，同时由B向发送WSS 47B从Badd3中选择λ1波长输出，此路径为保护路由，实现对业务波长的并发功能(保护路由也可以不选择λ1同时输出，这样可以承载额外的业务)；在下路端，经过本节点下路WSS 43根据工作路由和保护路由的状态选择从Aout3中(工作路由)或者Bout3中(保护路由)下路λ1，实现对来自不同路由业务波长的选择接收。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置，其特征是它包括N组光前置放大单元、N组耦合器单元、N组发送波长选择单元和N组光功率放大单元，该N为大于等于1的自然数，代表N个方向；该装置中还具有下路波长选择及分配单元、可调谐滤波及接收单元RX、可调谐上路TX和上路合波及分配单元；其中：
该光前置放大单元在对输入光信号放大后输入耦合器单元；
该耦合器单元实现对接收波长的广播功能，它可扩展本地下路并广播至其它方向或升级口；
该下路波长选择及分配单元实现对本地下路及其它下路广播输入的波长选择并进行功率分配，分配至各可调谐滤波及接收单元RX；
该可调谐滤波及接收单元RX实现下路信号的波长选择及承载业务的接收；
该可调谐上路TX实现上路业务的波长可调谐功能及业务发送，发送至上路合波及分配单元；
该上路合波及分配单元实现上路业务的合波及广播功能，合波后的信号输出至波长选择单元并广播至其它方向或升级口；
该波长选择单元实现对本方向上路波长的选择，它从来自不同方向的上路波长中选择相应波长合波后输出到光功率放大单元；
该光功率放大单元对来自波长选择单元的光信号放大后输出。
2.根据权利要求1所述的实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置，其特征是当N为1时，本装置是单方向波长调度的可配置光分插复用装置。
3.根据权利要求1所述的实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置，其特征是当N为2时，本装置是双方向波长调度的可配置光分插复用装置。
4.根据权利要求1或2或3所述的实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置，其特征是通过增加可调谐滤波器及业务单板使节点内波长数量的增加。
5.根据权利要求4所述的实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置，其特征是通过增加可调谐滤波器及业务单板实现节点内1-32波系统的平滑升级。
6.根据权利要求1所述的实现单、多方向波长调度的可配置光分插复用装置，其特征是通过耦合器升级口和波长选择单元级联使节点网元实现多个方向的扩展。
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