專利名稱:將多個光學傳感器與一個波分多路復用光交換器互連的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的來說涉及波分多路復用光學轉換通信系統(tǒng)，具體地說涉及包括可重配置的光交換器(optical switch)的波分多路復用光學通信系統(tǒng)。
背景技術：
波分多路復用(WDM)已經(jīng)被開發(fā)為一種用于增加光纖光網(wǎng)絡容量以支持數(shù)據(jù)和電話業(yè)務應用的快速發(fā)展的方法。WDM系統(tǒng)使用多個光學信號通道，每個通道都分配有一個特定的通道波長。在WDM系統(tǒng)中，信號通道是在一個單獨的波導上產(chǎn)生、多路復用和傳送的，并被多路分解，從而單獨地把每一個通道波長發(fā)送到指定的接收器。通過使用諸如摻雜光纖(doped fiber)放大器的光學放大器，可以同時直接放大多個光學通道，從而有助于在長距離光學系統(tǒng)中使用WDM系統(tǒng)。
典型地，建議的波長分割多路光學通信系統(tǒng)包括多路復用和多路分解交換元件，其只允許在光學系統(tǒng)中使用固定數(shù)量的光學通道。在一個光學系統(tǒng)配置中，例如，通過使用集成頻率路由多路分解器將多路復用信號分解為構成它的光學信號。頻率路由器使用硅光學裝置(silicon optical bench)技術，其中在硅的襯底上分布有多個磷摻雜二氧化硅波導管。光學星形輸出到具有相差q個波長的相鄰光學距離的N個波導的陣列；這個陣列依次輸送一個輸出N*N星形。在“Alexanderet al.，J.Lightwave Tech，.Vol.11，No.5/6，May/June 1993，p.714”中描述了這樣的光學通信系統(tǒng)的頻率路由器設計。通過在輸入端使用1*N的配置，包含不同頻率光的多路復用光學信號可以在從輸出N*N星形擴展的每個波導中分解成它的組成頻率。雖然這個配置充分地分解了不同頻率的光，但是集成光學設計固定了光通道的數(shù)量和相應的波長。此外，每個波長都具有與路由元件的特定輸入和輸出端口對之間的固定關系。
上述交換元件的使用和可用性由于通道的數(shù)量變得有點問題，因此輸入和輸出端口的數(shù)量需要增加，以支持在任何地方都具有256以至上千個通道的未來DWDM網(wǎng)絡。由于每個端口都分配有一個唯一且不能改變的波長，所以本領域技術人員必須確保工作在合適波長的合適傳送器連接到交換元件的合適端口。典型地，手工地將這些連接提供給交換元件的前板(front bay)。假定使用了固定波長的傳送器，可以要求技術人員安裝上千個不同的傳送器以使每個傳送器都恰當?shù)倪B接到其相應的端口。因此，這個安裝步驟可能是十分耗時而且易于出錯的，而且要求由熟練技術人員來進行。
理想地，將使用所謂的“即插即用”方法，其中技術人員將一系列傳送器中的任意一個連接到交換元件端口中的任意一個，從而使接受過最少培訓的技術人員也能夠快速并且?guī)缀鯚o誤差地完成。

發(fā)明內容在包括由通信鏈路互連的多個節(jié)點的WDM光學通信系統(tǒng)中，本發(fā)明提出了一種節(jié)點，其包括第一多個轉發(fā)器，每個轉發(fā)器都以不同于另一個轉發(fā)器的通道波長產(chǎn)生和/或接收信息承載(information-bearing)光學信號。光學耦合結構(optical coupling arrangement)在連接到所述節(jié)點的鏈路與第一多個轉發(fā)器之間傳送通道波長。該結構適用于重新配置其工作狀態(tài)，從而通過由其它任何通道波長所穿越的節(jié)點，有選擇地、不擾亂光學路徑地把不同的通道波長從所述鏈路引導到不同的轉發(fā)器。提供了通信和配置結構，其可以將識別轉發(fā)器各自工作的通道波長的數(shù)據(jù)從轉發(fā)器傳送到光學耦合結構。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，第一多個轉發(fā)器分別包括接收信息承載光學信號的多個接收器。通信和配置結構將把通道波長從鏈路傳送到第一多個轉發(fā)器的光學耦合結構的至少一部分的工作狀態(tài)進行重新配置，以使轉發(fā)器能夠以它們分別工作的通道波長接收光學信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，每個轉發(fā)器都包括一個包含識別轉發(fā)器各自工作的波長的數(shù)據(jù)的識別元件。此外，光學耦合結構具有一個接收元件，用于獲取包含在識別元件中的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，光學耦合結構包括一個可調的耦合結構，用于有選擇地將不同的通道波長從鏈路傳送到第一多個轉發(fā)器。光學耦合結構還包括一個無源耦合結構，用于將通道波長從轉發(fā)器引導到鏈路。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，光學耦合結構包括一個具有至少三個端口的可重新配置的光學交換器?？芍匦屡渲玫墓鈱W交換器適用于對其工作狀態(tài)進行重新配置，以在任意端口接收第一多個轉發(fā)器工作的任意通道波長，并且將通道波長引導到光學交換器的任意其它端口。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，光學耦合結構包括一個具有至少三個端口的可重新配置的光交換器?？芍匦屡渲玫墓饨粨Q器適用于對其工作狀態(tài)進行重新配置，以在多個端口接收第一多個傳送器工作的任意通道波長，并且將通道波長引導到光交換器的任意剩余端口。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了第二多個轉發(fā)器，在第一多個轉發(fā)器中的一個或更多個轉發(fā)器故障的情況下，其被用作備用轉發(fā)器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，光學耦合結構包括至少每個都具有至少三個端口的兩個可重新配置的光交換器。第一個可重新配置的光交換器適用于對其工作狀態(tài)進行重新配置，以中止通道波長向第一多個轉發(fā)器的傳送，并且從第二多個轉發(fā)器接收通道波長。第二個可重新配置的光交換器適用于對其工作狀態(tài)進行重新配置，以中止通道波長向第二多個轉發(fā)器的傳送，并且從第一多個轉發(fā)器接收通道波長。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，第一和第二多個轉發(fā)器都排列在包括來自第一和第二多個轉發(fā)器中的每個的轉發(fā)器對中。每個轉發(fā)器對中的轉發(fā)器都可以位于與另一個電連接著的相鄰位置(adjacent slot)中，用于在它們之間傳送電子數(shù)據(jù)信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，光學耦合結構包括至少四個可重新配置的光交換器。每個轉發(fā)器對中的第一轉發(fā)器分別發(fā)送并接收通道波長到第一和第二可重新配置光交換器。每個轉發(fā)器對中的第二轉發(fā)器分別發(fā)送并接收通道波長到第三和第四可重新配置光交換器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，光學耦合結構包括至少兩個無源耦合結構和每個都具有多個端口的兩個可重新配置光交換器。每個轉發(fā)器對中的第一轉發(fā)器發(fā)送并接收來自第一無源耦合結構及其相關的第一光交換器的通道波長。每個轉發(fā)器對中的第二轉發(fā)器發(fā)送并接收來自第二無源耦合結構及其相關的第二光交換器的通道波長。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種方法，用于把通道波長分配到光交換器的多個端口。該方法從接收光交換器的多個端口中的多個發(fā)送器開始。發(fā)送器以與另一個發(fā)送器不同的波長工作。從識別一個或更多發(fā)送器操作特性的發(fā)送器中獲取數(shù)據(jù)，該特性包括發(fā)送器各自工作的不同波長?；趶陌l(fā)送器獲取的數(shù)據(jù)配置光交換器，使得多個端口分配到分別與在多個端口中接收到的發(fā)送器的不同波長相對應的通道波長。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，數(shù)據(jù)可以由技術人員手工輸入或者直接從發(fā)送器中讀取。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，在多個轉發(fā)器位置中接收多個發(fā)送器，其中每個都與預設的一個光轉換器端口進行光通信。多個轉發(fā)器位置可以通過光學底板與光交換器進行光耦合。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了一種方法，用于在具有多個節(jié)點的光學傳送系統(tǒng)中自動提供服務，其中至少一個節(jié)點包括至少一個光交換器。該方法從識別耦合到光交換器的給定端口開始，并且其與提供的服務相關聯(lián)。配置該光交換器，使得給定的端口分配到至少部分地基于對轉發(fā)器的識別的通道波長。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提出了第一保護方案(protectionscheme)，用于提供服務。在某些情況下，可以有選擇地將第一保護方案轉換到第二保護方案，用于提供服務。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，從由專用保護方案、共享保護方案、雙歸路徑(homing path)保護、雙環(huán)交互工作結構和1:N保護方案組成的組中選取第一保護方案。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的波分多路復用光學通信系統(tǒng)的示意表示圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例轉發(fā)器的示意表示圖；圖3示出了可在本發(fā)明中使用的示例的可重新配置的光交換器；圖4示出了在缺省情況下提供保護服務的示例的網(wǎng)絡節(jié)點；圖5示出了在缺省情況下提供附加保護度服務的另一個網(wǎng)絡節(jié)點；
圖6示出了類似于圖5中網(wǎng)絡節(jié)點的網(wǎng)絡節(jié)點，其中一個光交換器被無源耦合器所替代。
圖7示出了類似于圖6中網(wǎng)絡節(jié)點的網(wǎng)絡節(jié)點，其中另一個光交換器被分流器所替代，其后跟隨著可調帶通濾波器。
圖8示出了又一個網(wǎng)絡節(jié)點配置。
具體實施方式根據(jù)本發(fā)明，提出了一種WDM光學傳送系統(tǒng)，其使用了可重新配置的交換元件，該元件能夠動態(tài)地改變在輸入和輸出端口的任意對之間發(fā)送的通道波長。通過使用這樣的交換元件，本發(fā)明提出了一種“即插即用”結構，其中任意傳送器都連接到交換元件的任意輸入端口，在這之后，交換元件被重新配置，將它的輸入端口分配給分別連接到那些端口的傳送器的工作波長，這樣將允許通過交換元件發(fā)送波長。
近來，提供一定程度的可重配置的交換部件已經(jīng)可獲得。這些可重配置光部件可以根據(jù)需要動態(tài)地改變給定波長沿著其進行路由的通路來，從而有效地重構網(wǎng)絡的拓撲結構來適應所要求的改變，或者恢復關于網(wǎng)絡失效的服務?？芍嘏渲霉獠考睦影ü庠黾?撤出(add/drop)多路復用器(OADM)和光交叉連接(OXC)。使用OADM來從WDM信號中分離和撤出一個或多個波長成分，WDM信號隨后被引導到不同的通路上。在一些情況下，撤出的波長被引導到公共光纖通路，而在其他的情況下，每一個撤出的波長被引導到它自己的光纖通路。與OADM相比OXC更加靈活，其可以在任何實際的配置中重新分配多個WDM輸入信號的成分到任何數(shù)目的輸出端口中。不幸的是，目前的OXC通常在它們的核中采用數(shù)字交叉連接，因此要求進入交叉連接和從交叉連接出來的光-電接口。這種配置帶來多種限制，包括相對高的插入損耗，因為光信號必須穿過三個離散的部件。此外，所述部件相對昂貴，然而仍然沒有提供可以端口的在任何兩個子集之間傳送光的完全的靈活性。最后，因為它們的高的損耗以及需要提供等功率的信道，這種OXC通常至少在他們的輸出側(在很多情況下還在它們的輸入側)采用光電再生器。雖然這些再生器克服了插入損耗的問題，并且有效地允許在信號穿過交換光纖時對信號進行波轉換，它們實質上增加本來已經(jīng)昂貴的交換光纖的成本，因為對于在網(wǎng)絡中使用的每一個波長，要求一個再生器。
更加靈活的仍然是全光可重配置交換器，其具有比前述的OXC低得多的插入損耗，且不太昂貴。各種全光可重配置光交換器的例子在美國專利申請[PH-01-00-01]中公開，在此通過引用的方式將該專利申請結合進來，尤其是引用了該文獻的圖2-4部分。在其中公開的交換器部件能夠有選擇地將來自任何輸入端口的任何波長分量引導到任何輸出端口，而與其它波長的路由無關，不需要進行任何電-光轉換。其它提供附加功能的全光可重配置光交換器在美國專利申請[PH-01-00-02]中公開，在此通過應用其全文結合進來。該文獻公開了一種光交換器，其中，每個波長分量可以被從任何給定端口引導到任何其它端口，而沒有什么限制。特別地，與大多數(shù)光交換器不同，這種交換器并不限于在輸入端口的子集和輸出端口的子集之間提供連接，或反之亦然。事實上，這種交換器還可以在相同的子集(輸入或輸出)的兩個端口之間提供連接。雖然本發(fā)明可以采用上述任何的可重配置的光交換器，在美國專利申請[PH01-00-02]中公開的光交換器將作為示例可重配置光交換器，因此，將在下面對該交換器的附加的細節(jié)進行介紹。
現(xiàn)在詳細地參看附圖，其中相似的數(shù)字指示相同或類似的元素，圖1示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的雙向波長分割多路復用(WDM)光學通信系統(tǒng)10。光學通信系統(tǒng)10包括用于在相反方向上傳送信息的光學傳送路徑401和402，典型地被一起放置在公共節(jié)點中的第一對光交換器301和302，也典型地被一起放置在公共節(jié)點中的第一對光交換器321和322，以及多個光學轉發(fā)器201-206和601-606，例如分別分配給第一和第二光交換器30和32的發(fā)送器/接收器對。每一個光轉發(fā)器在隨發(fā)射器的不同而不同的光通道波長上發(fā)射和接收信息承載光信號。在此使用的“信息承載光信號”指的是具有已編碼的信息的光信號，包括(但不限于)音頻信號、視頻信號和計算機數(shù)據(jù)。本發(fā)明的WDM光通信系統(tǒng)包括N個信道，其中，N為大于或等于2的整數(shù)。示例的N值為4，8和16個光信道。在圖1的光系統(tǒng)中，為了便于說明，N為6。
在開始時應當注意，本發(fā)明并不限于如圖1所示的WDM系統(tǒng)，其具有由末終端或者被光纖的一段或多段彼此分離開的節(jié)點組成的點對點配置。例如，在大城市中，目前正在開發(fā)具有環(huán)或環(huán)路配置的WDM系統(tǒng)。此類系統(tǒng)通常包括沿著環(huán)分布的多個節(jié)點。通常，用光連接器將與每一個節(jié)點相關的至少一個光增加/撤出元件連接到環(huán)上。光增加/撤出元件允許向和從所述環(huán)增加和抽取出信道。稱為集線器(hub)或者中心局節(jié)點的一個節(jié)點通常具有多個相關的增加/撤出部件，用于沿著所述環(huán)向/從其它的節(jié)點發(fā)送和接收相應的多個信道。當然，本發(fā)明可以等價地應用到除了諸如網(wǎng)狀構形的環(huán)之外的其它網(wǎng)絡拓撲結構。
圖2示出了可用作圖1中的光學轉發(fā)器201-208和601-608示例的轉發(fā)器200。轉發(fā)器200包括發(fā)送器250和接收器240。典型地，接收器240通常檢測光學信號并通過使用光電二極管器件將其轉換成電信號。發(fā)送器250通常包括諸如DFB半導體激光器的激光器220、激光控制器210和用于創(chuàng)建信息承載的光學信號的調制器230。在示例的實施例中，發(fā)送器激光器220是一個DFB半導體二極管激光器，通常包括一個或更多的III-V半導體材料，其在商業(yè)上可從多個供應商出獲得。激光器以分配給其通道的特定波長輸出光學載波信號。激光控制器210提供所需的激光偏流和激光器220的熱控制。通過使用熱控制，可以維持對激光波長的精確操作，典型地，可以控制在1?；蚋〉膸捴畠?。
典型地，光學發(fā)送器250包括用于向光學載波信號傳遞信息的調制器230。示例的調制器是一個外部調制器，諸如Mach-Zehnder調制器，該調制器使用折射率根據(jù)所施加電場改變的波導媒介，也即顯示出電光效應的材料。在Mach-Zehnder配置中，提供了兩個光學干涉儀路徑。進入的光學載波信號在兩個光學路徑之間被分離。干涉儀的至少一個路徑是相位調制的。當信號在輸出端被重新組合時，來自這些路徑的光根據(jù)在載波傳輸期間施加在周圍電極上的電場來構造性或解構性地進行干涉。這個重新組合創(chuàng)建了一個放大調制輸出光學信號?？商鎿Q地，對于某些系統(tǒng)應用，可以直接地被調制光學載波信號。注意到，雖然上述的發(fā)送器是示例的，但是任何能夠產(chǎn)生用于光學通信系統(tǒng)的光學信號的發(fā)送元件都可以在本發(fā)明的WDM系統(tǒng)中使用。
典型地，將光學發(fā)送器發(fā)射的波長選擇在1500納米的范圍內，在這個范圍內，基于二氧化硅的光纖將發(fā)生最小信號衰減。更特別地，將光學發(fā)送器發(fā)射的波長選擇在從1530到1560納米(nm)的范圍內。但是，在本發(fā)明的WDM系統(tǒng)中也可以使用諸如在1300-1500nm范圍和1600nm范圍的其它波長。光學發(fā)送器可以以單一的固定波長工作或者可以可調地以預設波長范圍內的任意波長工作。
由光學發(fā)送器產(chǎn)生的每個信息承載的光學信號都在光學系統(tǒng)10中構成了通道。在WDM系統(tǒng)中，每個通道通常都與一個唯一的波長相關聯(lián)。如圖1中所述，提供了六個光學轉發(fā)器201-206用來沿著傳送路徑401創(chuàng)建六通道波分多路復用光學通信系統(tǒng)，并且提供了六個光學轉發(fā)器601-606用來沿著傳送路徑402創(chuàng)建六通道波分多路復用光學通信系統(tǒng)。位于轉發(fā)器201-206內的光學發(fā)送器分別以②1-②6的通道波長工作。這些光學信號通道從轉發(fā)器201-206輸出，并一起進入光交換器301，從而通過輸出端口261以多路復用光學信號的形式傳送到光學波導401。光交換器301具有六個輸入端口，這六個輸入端口通過光學波導管221-226光學耦合到六個轉發(fā)器201-206。類似地，位于轉發(fā)器601-606之內的光學發(fā)送器也分別以②1-②6的通道波長工作。這些光學信號通道從轉發(fā)器601-606輸出，并一起進入光交換器322，從而通過輸出端口262以多路復用光學信號的形式傳送到光學波導402。典型地，光學傳輸路徑401是一個光學波導管并且是用于光學通信系統(tǒng)的主要傳輸媒介。雖然通常是從單模光學中選取光學波導，但是任何能夠傳送多光學波長的光學波導媒介都可以在光學系統(tǒng)10中使用作為波導401。與光交換器301類似，光交換器302也提供沿著光學傳輸路徑402的多路光學信號。多路光學信號沿著波導401和402被傳送和放大之后，每個通道都必須被分解并且被發(fā)送到位于指定用于特定光學信號通道的光學轉發(fā)器中的接收器。
可選地，將一個或多個光放大器50沿著光傳輸通路401和402插入。可以從任何設備中選擇光放大器50，所述設備直接地增加多個光信號的強度，而不需要進行光-電轉換?？傊?，光放大器50是從摻雜有在波導管中能夠產(chǎn)生激光作用的材料的光波導管中選擇出的。這種材料包括稀土摻雜物，如鉺、釹、鐠、鐿、或者這些材料的混合物。在特定的泵波長(specific pump wavelength)泵入(pumping)摻雜的波導管導致在摻雜物的電能級中粒子數(shù)反轉，產(chǎn)生波分多路復用光信號中的光信號放大。對于采用鉺作為摻雜物的摻雜光纖放大器，當泵入摻雜的光纖時，在大約1500納米和大約1630納米之間的波段提供增益給光信號。
如前所述，在常規(guī)WDM光學通信系統(tǒng)中，光交換器301-302和321-322通常都是基于多路復用器和多路分解器的，多路復用器和多路分解器都是固定的波長相關的元件，其中給定的波長必須被預分配給特定的輸入/輸出端口對。作為結果，每個端口都必須連接到結合了工作在與該端口相關聯(lián)波長的發(fā)送器的不同轉發(fā)器。由于DWDM系統(tǒng)是通過不斷增長的數(shù)量的通道實現(xiàn)的，所以發(fā)送器的安裝成為一個不斷增加復雜程度的任務，既耗時又易于出錯。但是，在本發(fā)明中，通過使用靈活的光交換器代替固定波長的相關交換元件，簡化了這個任務。這樣的光交換器是可重新配置的元件，能夠動態(tài)地改變分配給其輸入和輸出端口的通道波長。
如前所述，為了說明，結合在美國專利申請[PH01-00-01]中公開的可重配置光交換器來描述本發(fā)明，這在圖3中示出。當然，本領域普通技術人員將認識到，本法明可以等價地應用到采用任何可重配置光交換器的通信系統(tǒng)中，其中，可以獨立于其它波長的路由，將在任何輸入端口上接收到的任何波長分量有選擇地引導到任何輸出端口。在圖5中，光交換器300包括光透明基底308，多個電介質薄膜濾波器301，302，303和304，多個校準透鏡對3211，和3212，3221和3222，3231和3232，3241和3242，多個可傾斜反射鏡315，316，317，和318以及多個輸出端口3401，3402，…，340n。第一濾波器陣列由薄膜濾波器301和303組成，而第二濾波器陣列由薄膜濾波器302和304組成。校準透鏡對321-324以及可傾斜反射鏡315-318中的各對與薄膜濾波器的每一個相關。每一個薄膜濾波器，以及它的相關的校準透鏡對和可傾斜反射鏡有效地形成了窄波段，自由空間交換器，即沿著不同的通路路由各個波長分量的交換器?？蓛A斜反射鏡是諸如MEMS(微電子機械系統(tǒng))反射鏡的微反射鏡。另外，可以采用其它的機制來控制反射鏡的位置，例如采用壓電驅動器。
在工作中，在工作中，由不同的波長λ1，λ2，λ3和λ4組成的WDM光信號被從光輸入端口312引導到校準透鏡314。WDM信號穿過基底308，并且被薄膜濾波器301接收。根據(jù)薄膜濾波器301的特性，帶有波長為λ1的光成分通過薄膜濾波器301，而其它的波長分量被反射并且經(jīng)基底308被引導到薄膜濾波器302。通過薄膜濾波器301傳送的波長分量λ1被校準透鏡3211會聚到可傾斜反射鏡315上?？蓛A斜反射鏡315被如此安裝，使得波長分量λ1被經(jīng)薄膜濾波器302-304從反射鏡反射到輸出端口3401-340n中的選擇的一個，薄膜濾波器都反射波長成分λ1。被選擇來接收波長分量的特定輸出端口將確定反射鏡315的特定朝向。
如上所述，余下的波長分量λ2，λ3，和λ4經(jīng)透鏡3212被薄膜濾波器301反射到基底308中，并且被引導到薄膜濾波器302。波長分量λ2被經(jīng)薄膜濾波器302和透鏡3221傳送，并且被可傾斜反射鏡316經(jīng)薄膜濾波器303-304引導到選擇的輸出端口，薄膜濾波器303-304都反射波長分量λ2。類似地，所有其它的波長分量被薄膜濾波器303-304依次分離開，并且被可傾斜反射鏡317-318引導到選擇的輸出端口。利用適當驅動可傾斜反射鏡，每一個波長分量可以被引導到獨立于所有其它的波長分量而選擇的輸出端口。
回過來看圖1，如果交換元件301-302和321-322都是可重新配置的，那么當安裝一組預先選擇用于工作在轉換器的不同通道波長的發(fā)送器或者轉發(fā)器時，現(xiàn)場技術人員原則上可以將任意發(fā)送器或轉發(fā)器連接到任意轉換器輸入端口。一旦進行了這樣的連接，交換元件就可以在內進行重新配置，以使它們的輸入端口對應于各自輸入端口連接到的轉發(fā)器的工作波長。也就是說，將交換元件配置成符合轉發(fā)器的有序排列(sequential arrangement)，而不是要求轉發(fā)器的有序排列符合交換元件的配置。這樣，就可以得到“即插即用”的方法，其中技術人員可以將任意轉發(fā)器連接到光交換器的任意輸入端口。
為了得到上述的在轉發(fā)器與光交換器之間的即插即用互連性，轉換器必須能夠檢測到轉發(fā)器何時連接到其端口之一并且能夠識別出合并到轉發(fā)器中的發(fā)送器的工作波長(或者在可調發(fā)送器的情況中的波長)。為了提供這個功能，根據(jù)本發(fā)明，每個轉發(fā)器都與識別器發(fā)送器的工作波長的存儲模塊相關聯(lián)。結合到轉發(fā)器中的存儲模塊可以是只讀的(ROM)或者可改寫的(諸如RAM)存儲器。例如，在本發(fā)明的某些實施例中，存儲模塊可以是存儲位于轉發(fā)器中的發(fā)送器的一個或多個工作波長的EPROM。進一步，光交換器包括一個在由其端口之一接收(receive)轉發(fā)器時讀取存儲模塊的控制器。在本發(fā)明的某些實施例中，存儲模塊和控制器可以由其它的識別機械系統(tǒng)代替，或者甚至不用存儲模塊和控制器。例如，在某些情況下，技術人員可以簡單地將諸如序列號或者模型號等的識別碼手工輸入到轉換控制器中。
不考慮轉換器獲取信息的機械系統(tǒng)，它需要正確地配置其輸入端口，以使它們能夠分配到與連接到那些端口的轉發(fā)器相同的波長，轉換器又提供這個信息給駐留在發(fā)送網(wǎng)絡中的軟件。這個軟件可以駐留在工作在網(wǎng)絡控制的最高級的網(wǎng)絡管理單元中。當在轉換器與網(wǎng)絡中另一個節(jié)點之間提供新的服務時，軟件可以將在傳送路徑上可用的波長與安裝在轉換器中的轉發(fā)器的工作波長進行比較。如果匹配的話，軟件就可以以合適的波長建立連接。由于是軟件控制這個處理并且不依賴于技術人員的手工提供，所以更不容易出錯。此外，如果可用的波長和轉發(fā)器的工作波長不匹配的話，網(wǎng)絡軟件可以發(fā)警報給技術人員或者網(wǎng)絡操作中心，以使不匹配的轉發(fā)器可以被一個工作在合適波長的合適轉發(fā)器所代替。轉發(fā)器可以由于許多不同的原因而不匹配，例如包括，因為其工作在錯誤的波長、傳輸率或者處于錯誤的傳輸格式。此外，安裝在轉換器上的發(fā)送器在安裝過程中也可能由于硬件故障或者由于技術人員錯誤而導致不匹配。
上述發(fā)明的用于安裝轉發(fā)器的即插即用排列不僅適用于圖1所描述類型的WDM通信系統(tǒng)，也適用于根據(jù)提供不同的冗余度以確保在部件和傳輸路徑故障的情況下維持服務的目的而使用更復雜轉發(fā)器和轉換器裝置的通信系統(tǒng)。典型地，冗余是在這樣的系統(tǒng)中為兩種故障情況提供的。一種是通過在服務的兩端都提供復制備用的轉發(fā)器以保護轉發(fā)器不出現(xiàn)故障，從而當?shù)谝晦D發(fā)器中的一個出現(xiàn)故障時仍能夠發(fā)送信息。第二種是通過提供在其上能夠在源和目標之間傳送信號的不同的路徑(光纖)以防止光纖切斷，其中信號源可以來自兩個轉發(fā)器，或者在來自單一轉發(fā)器的路徑之間轉換。實際上，轉發(fā)器故障只會影響一種波長(服務)，但是比影響光纖中所有波長的光纖切斷故障發(fā)生得更為頻繁。因此，既然在這些情況下的網(wǎng)絡影響是不同的，用于這些選項的保護要求也將依賴光學層的服務類型以及是否在網(wǎng)絡中的其它層保護這樣的服務(即通過傳輸協(xié)議)而決定。從網(wǎng)絡設備的觀點來看，最可信賴的光學保護是使用通過不同路徑同時發(fā)送到目標轉發(fā)器對的轉發(fā)器的源對。信號通過電底板在每個轉發(fā)器之間發(fā)送，其中，根據(jù)沿工作路徑的信號故障，轉發(fā)器將把信號源改變到保護路徑，由此確保故障后的通信。因為保護轉發(fā)器能夠一直插入到相鄰位置中，發(fā)明的即插即用結構將有利地幫助實現(xiàn)這種類型的冗余，由于照這樣通過最小化底板互連長度降低了高頻電信號的退化，從而只需更不復雜(challenging)的底板設計。此外，這種即插即用結構可以在故障發(fā)生時被通信系統(tǒng)用于自動恢復服務，而無需手工重新配置。為了介紹本發(fā)明，將對下面的不同保護類型的描述在更可信的實現(xiàn)中進行說明，這個實現(xiàn)使用了冗余轉發(fā)器，用來防止轉發(fā)器故障和光纖切斷。應該可以理解，如果只需要光纖切斷保護而無需轉發(fā)器保護的話，那么具有光轉換路徑的單獨的轉發(fā)器可以被使用在相同的集合結構中以減少成本。在下面的不同常規(guī)保護方案之后，將給出結合這種保護方案說明示例節(jié)點的圖4-5。
可以在有關使用結合備用轉發(fā)器的節(jié)點的網(wǎng)絡中使用大量不同的眾所周知的保護技術。例如，在環(huán)形網(wǎng)絡中，可以使用專用的保護技術，其中相同信息承載的信號的兩個復制品可以以相反的方向繞著環(huán)形發(fā)送。雖然兩個信號都可以以相同或不同的波長發(fā)送，通常使用相同的波長會更加有效，因為這將會全面地利用環(huán)形在這個波長的性能，同時由于波長阻塞，從而不在其它波長的使用上做任何限制。雖然專用保護技術是非常值得信賴的并且是保護的快速響應形式，但是專用保護的缺點是由于備用信號很少會被使用到，因此使得它成為效率低而且因此較為昂貴的一種保護形式。因此，由于在任意同一時刻不可能有多于一個的在用服務通道發(fā)生故障，所以通常希望在許多在用的通道中共享一個備用通道路徑。這種保護被稱作共享保護，典型地，是通過將單獨通道儲備作為備用通道以保護在其它波長上傳輸不同路徑的多路通道實現(xiàn)的。共享保護的缺點是，由于備用通道并沒有在故障的同時發(fā)送信號，所以通常故障后的恢復會花費比專用保護更多的時間并且需要比專用保護更多的網(wǎng)絡信令。因為共享保護需要備用發(fā)送器和合適的轉換器用于激活，所以由于恢復步驟中的部件故障，它有更大的可能不能恢復服務。由于專用和共享保護方案提供了不同的優(yōu)點和缺點，不同的顧客可以在二者中選擇，因此如果可以難度最小地進行配置，服務提供商也可能理想地希望在相同網(wǎng)絡中甚至從相同的轉發(fā)器位置中提供這兩種結構。
諸如上述專用和共享保護方案的傳統(tǒng)光學層保護方案使用多路轉發(fā)器將光通過不同的路徑發(fā)送到公共的目標，這基本上是無效的。尤其是因為“主要的”或“工作的”轉發(fā)器出現(xiàn)故障是有些罕見的，因此“多余”或者“備用”轉發(fā)器很少會被使用到。典型地，因為網(wǎng)絡操作者在給定節(jié)點具有多于一個的保護服務，并且多個轉發(fā)器不可能在相同的時間出現(xiàn)故障，所以改變轉發(fā)器的低使用率的一種方法是以很少數(shù)量的備用轉發(fā)器來保護N個不同的轉發(fā)器。例如，在圖1中，轉發(fā)器201-206的一個或更多可以作為剩余的轉發(fā)器201-206的備用。這種排列可以被稱為1:N保護，其中N個工作的轉發(fā)器通過1個備用轉發(fā)器得到保護。1:N保護在更先進的光學網(wǎng)絡中的一個問題是，通過波長發(fā)送網(wǎng)絡的全部路徑在轉換到備用轉發(fā)器的過程中都必須被重新配置，除非備用轉發(fā)器可以以與其替換的主轉發(fā)器相同的波長發(fā)送。由于需要網(wǎng)寬(network-wide)通信和重新配置，從而在服務恢復中引起附加的延遲，所以不希望出現(xiàn)這樣的路徑的重新配置。此外，如果備用轉發(fā)器不使用與故障轉發(fā)器相同的波長，由于一個或更多附加的波長必須沿著所有可能的保護路徑被儲備，就會進一步地出現(xiàn)無效，由此不考慮否則可能用于產(chǎn)生服務的收入(revenue)的帶寬。由于這些原因，將有利于以可調的單獨備用轉發(fā)器來保護工作在不同波長的N個轉發(fā)器，從而當任何一個轉發(fā)器故障時其輸出能夠發(fā)射與N個主要轉發(fā)器中的任何一個相同的波長。
因為轉換器控制工作和保護轉發(fā)器到發(fā)送系統(tǒng)的耦合，所以十分希望使用具有1:N保護方案的可重新配置轉換器，這意味著轉換器能夠阻止保護轉發(fā)器通過系統(tǒng)發(fā)送，直到保護狀態(tài)被激活。當發(fā)生了這種情況時，轉換器能夠優(yōu)選地只允許合適的波長耦合到發(fā)送系統(tǒng)中以替換故障轉發(fā)器，可以以類似于原始轉發(fā)器的插入損耗提供這個耦合。當發(fā)送器具有相同的輸出功率時，該功能使得工作和保護轉發(fā)器能夠提供相似的光學傳送性能，這意味著只能有一個轉發(fā)器代碼用于任一應用。從系統(tǒng)的觀點來看，它也控制著由哪個轉發(fā)器來接收給定的進入波長。這種結構把由于任意錯誤功率輸出而出現(xiàn)的剩余轉發(fā)器與參與提供保護的工作和/或保護轉發(fā)器相隔離。最后，它也允許所有保護事件和行動被與到轉發(fā)器故障的單獨節(jié)點隔離，這將減少恢復服務所需的時間并簡化需要用來提供恢復的控制軟件。
值得注意的是，如上所述的1:N保護方案只防止轉發(fā)器故障而不防止光纖切斷。。也就是說，如果所有的N個輸出都在單一的光纖上傳輸而且光纖被切斷了的話，那么所有的N個服務都將被中斷。但是，應該注意到，轉發(fā)器故障通常比光纖切斷發(fā)生得更為頻繁，因此對于許多應用來說，1:N保護方案是合適的解決方案，甚至不需要為光纖切斷儲備帶寬。如果希望具有1:N保護方案優(yōu)點的同時又能夠保護光線不被切斷，就可以根據(jù)使用1:N轉發(fā)器保護和共享保護來防止光纖切斷的本發(fā)明，使用一種混合的保護方案。在這個實施例中，共享保護將通過在兩個路徑之間進行光學轉換，從而以具有防止光纖切斷的可調波長輸出的單獨轉發(fā)器來實現(xiàn)。通過如上所述的常規(guī)1:N保護，使用不同的波長可調轉發(fā)器，也可以防止轉發(fā)器故障。這種保護形式消除了保護很少使用到的光纖路徑的無效性，并且也消除了需要很多很少會使用到的備用轉發(fā)器的無效性。這種方法的缺點是太復雜，配置所有轉換器和可調轉發(fā)器需要更長的保護轉換時間，并且不能夠防止共享一個單獨保護轉發(fā)器的多轉發(fā)器故障。
現(xiàn)在回過來結合不同的保護方案討論示例發(fā)明的節(jié)點，圖4示出了包括兩組轉發(fā)器401和412在內的一個節(jié)點。410和412中的每組都包括一系列的工作在不同波長的轉發(fā)器，這些波長對應于在傳送系統(tǒng)中使用的不同通道波長。轉發(fā)器410通過交換器414接收來自傳送路徑4001的信號波長，并通過交換器416發(fā)送傳送路徑4002上的信號波長，同時，轉發(fā)器412通過交換器416接收來自傳送路徑4002的信號波長，并通過交換器414發(fā)送傳送路徑4001上的信號波長。通過使用這兩個轉發(fā)器組410和412，代替單獨的一組轉發(fā)器，可以提供冗余度從而例如如果在傳送路徑4001或4002的單獨點出現(xiàn)光纖切斷，也能確保服務維持。例如，在路徑4001上的點420發(fā)生光纖切斷，將使轉發(fā)器410而非轉發(fā)器412提供的服務中止。因此，在這種情況下，轉發(fā)器412可以用于維持服務。但是在傳送路徑4001和4002中同時出現(xiàn)光纖切斷的話，將使轉發(fā)器組410和412提供的服務都中止。但是，圖4所示的配置提供了相對較高的可靠性，因為不可能在傳送路徑的多個點上同時出現(xiàn)故障。但是，其它類型的故障將造成所有服務都被中斷。例如，如果在交換器414和416中的任意一個中出現(xiàn)故障的話，轉發(fā)器組410和412提供的服務都將被中止。
圖5示出了另一個節(jié)點配置，提供了與圖4中所示配置相關的附加保護度。與使用了兩個交換器414和416的圖4中的節(jié)點相對比，圖5中的節(jié)點使用了四個交換器514、516、518和520。在這種配置中，即使交換器之一發(fā)生了故障也可以維持服務。如所示，轉發(fā)器排列在位于相鄰位置中的轉發(fā)器對522-527中。每個對中的單一轉發(fā)器可以作為另一個的備用以防故障。類似于圖4中的配置，每個對中的轉發(fā)器與不同的轉換器進行通信。例如，在對522中，轉發(fā)器5221分別通過交換器514和516進行接收和發(fā)送，而轉發(fā)器5222分別通過交換器520和518接收和發(fā)送。由于每對中的這兩個轉發(fā)器在完全不同的交換器上發(fā)送和接收，而且因為故障交換器提供的服務可以由相鄰位置中的另一個轉發(fā)器提供，所以在一個交換器中出現(xiàn)故障并不需要中止服務。
本發(fā)明提供了需要的靈活度，以快速和輕易地重新配置服務，從而支持多種不同的保護方案，諸如前述的專用、共享或1:N保護方案，或者諸如雙環(huán)交互工作(DRI)的其它保護方案，該保護方案使用下面將結合圖8討論的撤出和繼續(xù)特征來分開節(jié)點中的信號，使得它能夠在互連到網(wǎng)絡的多個位置上取出。例如，再次參看圖5，如果轉發(fā)器5222是用作轉發(fā)器5221的備用的話，那么網(wǎng)絡軟件可以提供用于專用或共享保護方案的轉換器，消除技術人員手工重新配置網(wǎng)絡的需要。此外，如果轉發(fā)器5222結合可調的發(fā)送器的話，就可以給專用保護通道提供與服務中的通道相同的波長。當為不同保護方案而重新配置服務時，由于使用本發(fā)明的即插即用結構而出現(xiàn)的優(yōu)點，類似于當使用本發(fā)明的結構在交換器中初始安裝轉發(fā)器時所獲得的優(yōu)點。但是，因為這樣的服務安裝步驟對于手工操作來說特別復雜，所以與具有不同保護方案的服務有關的使用是尤其有利的。此外，光學底板和靈活轉換器的組合使得任意兩個相鄰的位置都能夠在任意波長上發(fā)送，由此允許來自相同配置的多路保護方案，同時使安裝中的光學互連的復雜度以及電底板的成本和復雜度最小化。
圖5中所示節(jié)點配置的一個缺點是，因為需要四個光交換器從而使得實現(xiàn)它相對地較為昂貴。在本發(fā)明的某些實施例中，可以通過替換一個或兩個交換器518和516來節(jié)約成本，一個或兩個交換器518和516用作增加轉換器，用于以諸如圖5中所示的耦合器的無源光學組合器的結構或者以用于更大端口數(shù)實現(xiàn)的1*N星形耦合器，將波長增加到傳送系統(tǒng)中。每個轉發(fā)器可以連接到無源耦合器上，該無源耦合器又將波長耦合到一系列一個或更多附加無源耦合器，所述無源耦合器將生成的WDM信號耦合到傳送系統(tǒng)中。例如，在圖6中，圖5的添加交換器被無源耦合器618的結構所代替?？梢岳斫猓瑘D6僅僅是示出了一個單獨的傳送路徑6001，因此不能說明圖5中示出的交換器516和520以及轉發(fā)器對522-527。除了可以減少成本之外，使用無源耦合結構的優(yōu)點還在于它允許波長在每個節(jié)點只穿過一個單獨波長選擇元件，這將使得在波長穿越一系列當然不能顯示出理想的方形濾波效果的濾波器時出現(xiàn)帶寬變窄的影響最小化。這種方法的缺點是，無源耦合器結構具有相對較大的插入損耗，該損耗與連接到該結構上的轉發(fā)器的數(shù)量成比例。其它的缺點是，它在增加到傳送系統(tǒng)時，不能夠阻止錯誤波長進入傳送系統(tǒng)或者不能夠控制波長的衰減以使增加的通道功率與其它穿越節(jié)點的通道相均衡。因此，如果成本是主要因素并且還有額外的可用發(fā)送器功率的話，圖6中示出的結構通常是合適的。
雖然在圖6中，圖5中的增加交換器518被無源耦合器代替，圖7示出了本發(fā)明的另一個實施例，其中圖5中的撤出交換器514被無源分割器714所代替，無源分割器714后跟隨可調帶通濾波器715，濾波器715中的每一個都將一個撤出的波長耦合到合適的轉發(fā)器(圖7中未示出)。這種全無源配置進一步減少了節(jié)點的成本，雖然它可能需要附加的光學放大器以調節(jié)由無源分割器造成的損耗。這種全無源配置的一種特性是，撤出通道中的所有功率事實上并沒有被全部撤出。而是，由于沒有進行濾波，所以撤出通道的一部分退出了節(jié)點但是繼續(xù)沿著傳送路徑。當需要創(chuàng)建信號的多個復制品或者需要對信號進行廣播時，這個特性將會十分有利。不幸的是，這個特性也會阻止波長的再次使用，因為剩余在傳送路徑上的撤出通道和位于相同波長的增加通道的部分將會出現(xiàn)交叉串擾。但是，圖7中所示配置的主要缺點是帶寬無效，因此不夠吸引人，除非可用波長的數(shù)量大于用在網(wǎng)絡中的連接的全部數(shù)量。
圖8示出了能夠進行圖7中節(jié)點的撤出和繼續(xù)功能的另一個節(jié)點，但是其同時允許再次使用波長。在這種配置中，沿每個傳送路徑使用了兩個交換器。如所示，交換器816和818分別作為撤出和增加交換器(參見圖5中轉換器514和518的討論)。先于交換器816的無源耦合器820將在傳送路徑8001上傳送的WDM信號在其進入節(jié)點時進行分割。無源耦合器820的一個輸出耦合到光交換器816，無源耦合器820的另一個輸出耦合到交換器818的輸入。因此，交換器818可以刪除由交換器816撤出的任意波長，所述轉換器816不是為多點傳送而設計。發(fā)送多點傳送的能力可以用在通信網(wǎng)絡中，用來自單獨轉發(fā)器向多個位置進行廣播，或者用來創(chuàng)建一個雙歸的(dual-homing)不同的路徑，用于光學信號的網(wǎng)絡保護。如較早前所討論的，雙環(huán)形交互工作是雙歸的一個例子，其中在兩個環(huán)形之間的多種不同的路由出現(xiàn)在分離的節(jié)點對上。
在諸如圖8的光學網(wǎng)絡內重新使用波長是改善整個網(wǎng)絡效率的一個關鍵方法。因為存在為傳輸給定的波長提供幫助的有效網(wǎng)絡成本，如果該波長用于環(huán)形或網(wǎng)絡內的多路傳輸鏈路，波長的成本是共享的。如果波長將被再次使用的話，現(xiàn)有技術需要對撤出的波長進行濾波或者刪除大約99.9％。波長相關濾波最好在給相鄰波長增加最小損耗的時候進行，所述相鄰波長在WDM系統(tǒng)中僅以1nm或更小距離進行光學分離。該技術中，用在撤出路徑中使用的波長濾波也不能夠達到濾波要求的技術也可以使用附加的濾波，以獲得在網(wǎng)絡的其它點再次使用相同波長所需的水平。提供這個附加濾波的元件有時被稱作凈化濾波器或者阻塞濾波器。阻塞濾波器可以是一個不同的濾波器元件，也可以與撤出元件本身集成在一起。例如，在Duck等人的美國專利5,920,411中，示出了具有后者的配置的阻塞濾波器的一個例子。圖8中的撤出和繼續(xù)配置是阻塞轉換器的一個特定的例子，其中無源耦合器不會阻塞將要撤出的波長，因此，第二交換器必須阻塞住撤出的波長并且增加波長到網(wǎng)絡。
本發(fā)明給出的另一種情況出現(xiàn)在轉發(fā)器包括可調激光器的時候。在這種情況中，對由可調激光器在具有低常數(shù)損耗的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流上產(chǎn)生的任意波長進行多路復用是很重要的。在現(xiàn)有系統(tǒng)中，其通過具有通常每個都以單一波長提供低插入損耗的端口的多路復用器來完成。因此，可調激光器的靈活性受到多路復用器的限制，使得激光器只能夠用于單一波長。一種克服這個問題的方法是，使用將所有波長以相同的插入損耗耦合的無源耦合器。當然，這種解決方法帶來了更高插入損耗的代價。但是，因為可重新配置的轉換器能夠用作為低損耗的可重新配置的多路復用器，所以本發(fā)明提供了對于這個問題的另外一種解決方法。當在與可調激光器聯(lián)合使用時，由激光器產(chǎn)生的任意波長都可以被多路復用到具有低損耗的數(shù)據(jù)流上。因為能夠使系統(tǒng)根據(jù)用于固定和可調激光器的相同的工程規(guī)則而工作，所以這種解決方法特別有利，其在使用固定和可調轉發(fā)器的混合系統(tǒng)中尤為重要。
權利要求
1.在包括由通信鏈路互連的多個節(jié)點的WDM光學通信系統(tǒng)中的一種節(jié)點，其包括第一多個轉發(fā)器，每個轉發(fā)器都以與另一個轉發(fā)器不同的通道波長來產(chǎn)生和/或接收信息承載的光學信號；一光學耦合結構，用于在連接到所述節(jié)點的鏈路與所述第一多個轉發(fā)器之間傳送所述通道波長，所述結構適用于重新配置其工作狀態(tài)，從而通過由任意其它通道波長所穿越的所述節(jié)點，有選擇地將不同的所述通道波長從所述鏈路引導到不同的所述轉發(fā)器，而不擾亂光學路徑；和一通信和配置結構，用于將識別所述轉發(fā)器工作的各自通道波長的數(shù)據(jù)從所述轉發(fā)器傳送到所述光學耦合結構，并且重新配置所述光學耦合結構的工作狀態(tài)，作為對所傳送的數(shù)據(jù)的響應。
2.根據(jù)權利要求
1所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中第一多個轉發(fā)器分別包括多個接收器，用于接收所述信息承載光學信號，進一步地，其中所述通信和配置結構重新配置將所述通道波長從所述鏈路傳送到所述第一多個轉發(fā)器的所述光學耦合結構的至少一部分的所述工作狀態(tài)，以使所述轉發(fā)器能夠以它們分別工作的通道波長來接收光學信號。
3.根據(jù)權利要求
1所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述的每個轉發(fā)器都包括一個包括識別所述轉發(fā)器工作的各自通道波長的數(shù)據(jù)的識別元件，所述光學耦合結構具有接收元件，用于獲取包含在所述識別元件中的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求
1所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述光學耦合結構包括一個可調耦合結構，用于有選擇地將不同的通道波長從所述鏈路傳送到所述第一多個轉發(fā)器；和一個無源耦合結構，用于將所述通道波長從轉發(fā)器引導到所述鏈路。
5.根據(jù)權利要求
1所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述光學耦合結構包括一個具有至少三個端口的可重新配置的光交換器，所述可重新配置的光交換器適用于對其工作狀態(tài)進行重新配置，以在任意端口接收所述第一多個轉發(fā)器所進行工作的任意通道波長，并且將所述通道波長引導到所述光交換器的任意其它端口。
6.根據(jù)權利要求
1所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述光學耦合結構包括一個具有至少三個端口的可重新配置的光交換器，所述可重新配置的光交換器適用于對其工作狀態(tài)進行重新配置，以在多個端口接收所述第一多個發(fā)送器進行工作的任意通道波長，并且將所述通道波長引導到所述光交換器的任意剩余的端口。
7.根據(jù)權利要求
1所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其進一步包括第二多個轉發(fā)器，在所述第一多個轉發(fā)器中的一個或更多的轉發(fā)器出現(xiàn)故障的情況下，用作為備用轉發(fā)器。
8.根據(jù)權利要求
7所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述光學耦合結構包括至少兩個可重新配置的光交換器，每個光交換器都具有至少三個端口，第一個所述可重新配置的光交換器適用于重新配置其工作狀態(tài)，以撤出到所述第一多個轉發(fā)器的通道波長，并且接收來自所述第二多個轉發(fā)器的通道波長，第二個所述可重新配置的光交換器適用于重新配置其工作狀態(tài)，以撤出到所述第二多個轉發(fā)器的通道波長，并且接收來自所述第一多個轉發(fā)器的通道波長。
9.根據(jù)權利要求
7所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述第一和第二多個轉發(fā)器都被在包括來自所述第一和第二多個轉發(fā)器中的每個轉發(fā)器的轉發(fā)器對中進行排列。
10.根據(jù)權利要求
9所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中每個轉發(fā)器對中的所述轉發(fā)器都位于相鄰位置中，與另一個轉發(fā)器電連接著以在其中傳送電數(shù)據(jù)信號。
11.根據(jù)權利要求
10所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中每個轉發(fā)器對中的所述轉發(fā)器在公共的通道波長上工作。
12.根據(jù)權利要求
10所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中每個轉發(fā)器對中的所述轉發(fā)器在不同的通道波長上工作。
13.根據(jù)權利要求
10所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中轉發(fā)器對的至少一個中的所述轉發(fā)器在公共通道波長或者不同的通道波長上工作。
14.根據(jù)權利要求
9所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述光學耦合結構包括至少四個可重新配置的光交換器，其中，每個所述轉發(fā)器對中的第一轉發(fā)器分別發(fā)送并接收到所述可重新配置的光交換器的第一和第二轉發(fā)器的通道波長，每個所述轉發(fā)器對中的第二轉發(fā)器分別發(fā)送并接收到所述可重新配置的光交換器的第三和第四轉發(fā)器的通道波長。
15.根據(jù)權利要求
10所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述光學耦合結構包括至少四個可重新配置的光交換器，其中每個所述轉發(fā)器對中的第一轉發(fā)器分別發(fā)送并接收到所述可重新配置的光交換器的第一和第二轉發(fā)器的通道波長，每個所述轉發(fā)器對中的第二轉發(fā)器分別發(fā)送并接收到所述可重新配置的光交換器的第三和第四轉發(fā)器的通道波長。
16.根據(jù)權利要求
9所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述光學耦合結構包括至少兩個無源耦合結構和每個都具有多個端口的兩個可重新配置的光交換器，其中每個所述轉發(fā)器對中的第一轉發(fā)器分別發(fā)送并接收來自第一個所述無源耦合結構及其相關聯(lián)的第一個所述光交換器的通道波長，每個所述轉發(fā)器對中的第二轉發(fā)器發(fā)送并接收來自第二個所述無源耦合結構及其相關聯(lián)的第二個所述光交換器的通道波長。
17.根據(jù)權利要求
1所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其進一步包括一個阻塞濾波元件，用于從所述鏈路對由所述光學耦合排列所取出的通道波長進行濾波。
18.根據(jù)權利要求
5所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其進一步包括一個阻塞濾波元件，用于從所述鏈路對由所述光學耦合結構所取出的通道波長進行濾波。
19.根據(jù)權利要求
8所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述阻塞濾波元件是所述第二可重新配置的光交換器。
20.根據(jù)權利要求
3所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述識別元件是一個序列號或者模型號，所述接收元件是一個字母數(shù)字的輸入端，可以通過它手工接收所述數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權利要求
3所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其進一步包括將所述數(shù)據(jù)從所述轉發(fā)器中的所述識別元件發(fā)送至所述節(jié)點的裝置。
22.根據(jù)權利要求
3所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述識別元件是一個存儲模塊，所述接收元件包括當所述轉發(fā)器耦合到所述光學耦合結構時從存儲模塊中讀取所述數(shù)據(jù)的處理器。
23.根據(jù)權利要求
5所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述第一多個發(fā)送器分別位于多個轉發(fā)器位置中，其中每個都與所述光交換器的一個預設端口進行光學通信。
24.根據(jù)權利要求
1所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述識別所述發(fā)送器進行工作的各自通道波長的數(shù)據(jù)是各自通道波長本身。
25.一種分配通道波長到光交換器的多個端口的方法，所述方法包括如下步驟在所述光交換器的多個端口接收(receive)多個發(fā)送器，所述發(fā)送器工作在各自不同的波長；從所述發(fā)送器中獲得識別所述發(fā)送器的一個或更多工作特性的數(shù)據(jù)，所述一個或更多工作特性包括所述發(fā)送器進行工作的各自不同的波長；和基于從所述發(fā)送器獲得的所述數(shù)據(jù)，配置所述光交換器，以使所述多個端口分配到分別對應于在所述多個端口中接收到的所述發(fā)送器的不同波長的通道波長。
26.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其中所述的獲得所述數(shù)據(jù)的步驟包括接收由技術人員手工輸入的數(shù)據(jù)的步驟。
27.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其中所述的獲得所述數(shù)據(jù)的步驟包括直接從所述發(fā)送器讀取所述數(shù)據(jù)的步驟。
28.根據(jù)權利要求
27所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)是從存儲模塊中讀取的。
29.根據(jù)權利要求
28所述的方法，其中所述存儲模塊是只讀存儲器。
30.根據(jù)權利要求
28所述的方法，其中所述存儲模塊是隨機存取存儲器。
31.根據(jù)權利要求
28所述的方法，其中所述存儲模塊是EPROM。
32.根據(jù)權利要求
28所述的方法，其中所述存儲模塊是通過位于所述光交換器中的控制器讀取的。
33.根據(jù)權利要求
26所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)是所述發(fā)送器的序列號或者模型號。
34.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其中所述發(fā)送器是結合在光學轉發(fā)器中的。
35.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其中至少一個所述發(fā)送器是可調發(fā)送器，可調至多個波長，分別對應于其中結合有所述光交換器的傳送系統(tǒng)所使用的多個通道波長。
36.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其進一步包括將第一發(fā)送器調至對應于其中結合有所述光交換器的傳送系統(tǒng)所使用的通道波長的第一波長的步驟，其中配置所述光交換器的步驟包括將所述第一波長分配給在其中接收所述第一發(fā)送器的所述光交換器的端口。
37.根據(jù)權利要求
36所述的方法，其中所述調節(jié)波長的步驟包括選取對應于所述通道波長的所述第一波長的步驟，所述選取步驟由位于所述傳送系統(tǒng)中的網(wǎng)絡元件進行。
38.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其進一步包括如果所述發(fā)送器之一的一個或更多所述工作特性不符合前述的工作特性的話就發(fā)出警報的步驟。
39.根據(jù)權利要求
38所述的方法，其中所述一個發(fā)送器的工作特性與所述的前述工作特性之間的比較由位于其中結合有所述光交換器的傳送系統(tǒng)中的網(wǎng)絡元件來進行。
40.根據(jù)權利要求
39所述的方法，其中所述的網(wǎng)絡元件是工作在最高網(wǎng)絡控制級的一個網(wǎng)絡管理元件。
41.根據(jù)權利要求
40所述的方法，其中所述的網(wǎng)絡管理元件使用一個路由和波長分配算法。
42.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其進一步包括如果在完成配置所述光交換器的步驟之前檢測到故障的話就發(fā)出警報的步驟。
43.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其中所述發(fā)送器的至少一個工作特性進一步包括功率水平。
44.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其中所述發(fā)送器的至少一個工作特性進一步包括發(fā)送格式。
45.根據(jù)權利要求
44所述的方法，其中所述發(fā)送格式包括發(fā)送碼率。
46.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其中所述接收步驟包括在多個轉發(fā)器位置中接收所述多個發(fā)送器的步驟，其中每個都與所述光交換器的預設端口進行光學通信。
47.根據(jù)權利要求
46所述的方法，其進一步包括以預設的方式將所述多個轉發(fā)器位置與所述光交換器的端口進行光耦合的步驟，所述耦合步驟是由一個光學底板進行的。
48.根據(jù)權利要求
25所述的方法，其中從所述發(fā)送器獲得的所述數(shù)據(jù)是所述發(fā)送器進行工作的不同波長。
49.一種在光學傳送系統(tǒng)中自動提供服務的方法，該光學傳送系統(tǒng)具有多個節(jié)點，其中的至少一個節(jié)點包括至少一個光交換器，所述方法包括如下步驟識別耦合到光交換器的給定端口的轉發(fā)器，所述轉發(fā)器與提供的所述服務相關聯(lián)；配置所述光交換器，以使給定端口至少部分地基于所述轉發(fā)器的所述識別而被分配給一通道波長。
50.根據(jù)權利要求
49所述的方法，其進一步包括為正在提供的所述服務提供第一保護方案的步驟。
51.根據(jù)權利要求
50所述的方法，其進一步包括為正在提供的所述服務有選擇地在所述第一保護方案和第二保護方案之間轉換的步驟。
52.根據(jù)權利要求
50所述的方法，其中所述的第一保護方案是從由專用保護方案和共享保護方案組成的組中選取的。
53.根據(jù)權利要求
50所述的方法，其中所述的第一保護方案是從由專用保護方案、共享保護方案、雙歸路徑保護、雙環(huán)交互工作結構和1:N保護方案組成的組中選取的。
54.根據(jù)權利要求
51所述的方法，其中所述的第一和第二保護方案是從由專用保護方案、共享保護方案、雙歸路徑保護、雙環(huán)交互工作結構和1:N保護方案組成的組中選取的。
55.根據(jù)權利要求
49所述的方法，其進一步包括識別與所述轉發(fā)器電通信的備用轉發(fā)器、以及在轉發(fā)器故障的情況下將電信號從故障轉發(fā)器自動發(fā)送到備用轉發(fā)器以通過所述網(wǎng)絡恢復通信的步驟。
56.根據(jù)權利要求
55所述的方法，其中所述備用轉發(fā)器包括一個可調的發(fā)送器。
57.根據(jù)權利要求
56所述的方法，其進一步包括將所述可調發(fā)送器調至故障轉發(fā)器所使用的通道波長的步驟。
58.根據(jù)權利要求
55所述的方法，其中所述備用轉發(fā)器工作在來自所述轉發(fā)器的不同的波長，并且進一步包括配置所述光交換器的步驟，以使給定的端口分配到不同的波長。
59.在包括通過通信鏈路互連的多個節(jié)點的WDM光學通信系統(tǒng)中的一種節(jié)點，其包括可重新配置的光交換器，具有至少三個端口；分別耦合到多個所述光交換器的端口的多個發(fā)送器，每個所述發(fā)送器都以與另一個發(fā)送器不同的通道波長產(chǎn)生一個信息承載光學信號，所述可重新配置的光交換器適用于在所述多個端口接收所述多個發(fā)送器工作的任意通道波長，并且將所述通道波長引導到至少一個其它的端口；和通信和配置結構，用于將識別所述發(fā)送器進行工作的各自通道波長的數(shù)據(jù)從所述發(fā)送器傳送到所述光交換器，并且重新配置所述光交換器，以使所述多個端口分配到分別對應于在所述多個端口中接收到的所述發(fā)送器的不同波長的通道波長。
60.根據(jù)權利要求
59所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述發(fā)送器包括一個儲存識別所述發(fā)送器進行工作的各自通道波長的數(shù)據(jù)的存儲模塊，所述光交換器具有一個處理器，用于在所述發(fā)送器耦合到所述光交換器的端口時讀取儲存在所述存儲模塊中的數(shù)據(jù)。
61.根據(jù)權利要求
59所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述識別所述發(fā)送器進行工作的各自通道波長的數(shù)據(jù)是各自的通道波長本身。
62.根據(jù)權利要求
1所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述光學耦合結構包括至少兩個可重新配置的光交換器，每個轉換器都具有多個端口，和一個無源耦合器，其具有從鏈路接收通道波長的輸入端口以及兩個分別耦合到所述兩個可重新配置的轉換器端口的輸出端口，這樣，第一個所述可重新配置的光交換器用作為撤出轉換器，可以有選擇地將不同的通道波長從所述鏈路引導到不同的轉發(fā)器，且第二個所述可重新配置的光交換器用作為增加轉換器，可以有選擇地將不同的通道波長從所述轉發(fā)器引導到所述鏈路，由此，至少一個給定的通道波長可以由所述的撤出轉換器取出并且由所述的增加轉換器發(fā)送回所述鏈路。
63.根據(jù)權利要求
62所述系統(tǒng)中的節(jié)點，其中所述給定的通道是廣播通道。
64.根據(jù)權利要求
62所述系統(tǒng)中，所述給定的通道是雙歸路徑保護通道。
65.根據(jù)權利要求
49所述的方法，其進一步包括提供共享保護方案和1:N保護方案的步驟。
專利摘要
在包括多個通過通信鏈路互連的節(jié)點的WDM光學通信系統(tǒng)中，提供了一種節(jié)點，其包括第一多個轉發(fā)器，其中每個都以與其它轉發(fā)器不同的通道波長產(chǎn)生和/或接收信息承載的光學信號?？砂ㄒ粋€或更多可重新配置的光交換器的光學耦合結構在連接到節(jié)點的鏈路與第一多個轉發(fā)器之間傳送通道波長。該構適用于重新配置其工作狀態(tài)，以通過任意其它通道波長所穿越的節(jié)點來有選擇地將不同的通道波長從鏈路引導到不同的轉發(fā)器，而無需擾亂光學路徑。提供了一種通信和配置結構，其將識別轉發(fā)器工作的各自通道波長的數(shù)據(jù)從轉發(fā)器傳送到光學耦合結構。作為對傳送的數(shù)據(jù)的響應，通信和和配置排列重新配置光學耦合結構的工作狀態(tài)。
文檔編號G02B6/35GK1993915SQ0280670
公開日2007年7月4日 申請日期2002年3月15日
發(fā)明者托馬斯·安德魯·斯特拉瑟, 保羅·邦恩凡特, 佩爾·班·漢森, 托本·N·尼爾森, 肯尼斯·R·羅伯茨, 杰斐遜·L·瓦格納 申請人:福圖瑞斯有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan