用於無色無方向多階roadm節點的沒有波長選擇器的應答器聚合器的製作方法

2023-10-19 10:18:07 1

專利名稱：用於無色無方向多階roadm節點的沒有波長選擇器的應答器聚合器的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及光通信，並且更具體地涉及一種用於無色無方向多階(multi-degree)可重新配置光學分插(add/drop)復用ROADM節點的沒有波長選擇器的應答器聚合器。
背景技術：
可重新配置光學分插復用ROADM節點過去幾年來廣泛地部署在長途和城域波分復用WDM網絡中。它允許在波長層靈活地插入(add)和分接(drop)任何或者所有WDM信道。多階ROADM節點(具有3階或者更高階的節點)也提供了 WDM信號在不同路徑之間的交叉連接功能。隨著全球光網絡的通信量變得更加動態並且網絡拓撲結構從環狀演變成網狀或者網狀環，當前的ROADM節點表現出一定的局限性。具體地，(I)彩色應答器分配問題，其中每個應答器與固定波長相應並且因此所有應答器需要預先安裝(高資本支出)或者在系統重新配置和升級期間人工地規定(高運營支出)，以及(2)定向分插切換問題，其中節點中每階的分插操作是分開的並且不能在不同階之間共享應答器，這限制了網絡的路由、恢復和重新路由能力。為了克服這些局限性，ROADM節點需要具有無色無方向(CL&DL)功能。在這樣的ROADM中，分插埠不是特定于波長的，並且來自任何輸入埠的任何信道都可以分接至連接到該節點的任何應答器，並且可以將每個應答器調諧到任何密集波分復用DWDM信道。類似地，可以將每個插入的信道切換到任何輸出埠，而不管相應分接信號來自哪個輸入埠。這些特徵允許利用隨成長付費投資策略實現波長分配的完全自動化、以及節點中不同路徑之間應答器的更高效共享和更好的保護方案。實現CL&DL切換的最直接的方法是將所有輸入信道從所有輸入埠完全解復用並且使用大尺寸光纖開關將這些單獨的輸入信道和單獨的新插入的信道切換至對應的輸出埠或分接埠 [I]。它需要尺寸為[(L+K)XN] X [(L+K) XN]的大光纖開關(也稱為間隔開關或者光子交叉連接)，其中N為節點階，K為來自每個輸入的DWDM信道的總數並且L為每階本地分插信道的最大數量。這是不實用的，因為大尺寸光纖開關昂貴並且它呈現單一故障源的潛在問題。常見的方法是具有CL&DL切換操作的專用子系統。我們將其稱為在圖I中以框形式所示的應答器聚合器(TA)。在TA中，所有要本地分接的信道都通過諸如波長選擇開關(WSS)或耦合器之類的聚合設備進行組合。這些聚合的分接信道通過信道分離單元被發送至對應的應答器。對於插入側而言，插入的信號被組合，然後由適當的輸出埠多播和選擇。迄今的所有TA設計都需要某個波長選擇元件以在信號到達應答器之前進行信道分離。在方法I中，使用具有固定波長分配的光學解復用器對/7個聚合的分接信道解復用，接著是/7X/7光纖開關用於信道選擇，參見圖2(a)。在方法2中，1X/7 WSS選擇《個分接信道中的每一個並且將其發送至對應的輸出埠，該輸出埠連接到目標應答器，參見圖2(b)。由於埠計數高於1X9的WSS商業上仍然不可獲得，因而首先可以使用1:1光學分解器將分接信號分解成z個部分，並且然後使用標準WSS的z個單元將它們分離，參見圖2(c)的方法3。在這裡，如果使用了 1X9 WSS，則
;c =「 2/9l。方法4使用I:/ 光學分解器將分接信道廣播成個相等份額，並且然後使用/7
個可調諧濾波器的陣列來選擇用於每個應答器的信道，參見圖2 (d)。所有這些方法都使用了某個波長選擇器，諸如解復用器、WSS或者光學濾波器。這些設備是昂貴的，並且它們由於複雜的光學器件而要求更多的空間。因此，存在對克服現有ROADM技術的局限性的需要。ROADM節點需要具有無色無方向(CL&DL)功能。在這樣的ROADM中，分插埠不是特定于波長的，並且來自任何輸入埠的任何信道都可以分接至連接到該節點的任何應答器，並且可以將每個應答器調諧到任何DWDM信道。類似地，可以將每個插入的信道切換到任何輸出埠，而不管相應分接信號來自哪個輸入埠。這些特徵允許利用隨成長付費投資策略實現波長分配的完全自動化、以及節點中不同路徑之間應答器的更高效共享和更好的保護方案。

發明內容
在本發明的一個方面中，一種用於來自應答器聚合器的光信號的應答器光學信道選擇的方法包括選擇要從接收光輸入信號的應答器聚合器分接的波分復用信道，將所有分接的波分復用信道分解到至少一個具有相干接收器和發送器的應答器中，以及將相干接收器的本地振蕩器雷射調諧到所有分接的波分復用信道之一的波長以便選擇所有分接的波分復用信道之一。在本發明的一個可替換方面中，一種光學配置包括應答器聚合器，用於響應於接收的輸入信號選擇要分接的波分復用信道；以及至少一個應答器，耦合到應答器聚合器並且具有相干接收器和發送器，該應答器通過將相干接收器中的本地振蕩器雷射調諧到分接的波分復用信道之一的波長而選擇分接的波分復用信道之一。


通過參考以下詳細描述和附圖，本發明的這些和其他優點對於本領域普通技術人員將是清楚明白的。圖I為具有示例性應答器聚合器的示意插圖的3階無色無方向ROADM節點的框圖。圖2為示出依照現有技術的應答器聚合器中的信道選擇方法的示圖(a)使用固定解復用器和光纖開關；(b)使用高埠計數WSS ; (c)使用分解器和標準WSS ;(d)使用分解器和可調諧濾波器陣列。、
圖3為用於依照本發明的沒有波長選擇器的應答器聚合器的信道選擇的示圖。圖4為依照本發明的通過具有波長選擇器的應答器聚合器利用無色應答器、相干接收器以及它們之間的分插操作的信道選擇的框圖。圖5為採用發明的具有波長選擇器的應答器聚合器的示例性N階ROADM節點的框圖。圖6為採用發明的沒有波長選擇器的應答器聚合器的可替換示例性N階ROADM節點的框圖。圖7為圖4的特例，其中節點為階為I的終端節點。
具體實施例方式本發明涉及在應答器聚合器TA中不使用波長選擇器的情況下在多階ROADM節點中使用TA以實現無色無方向分插。它適用於具有相干接收器的系統。利用發明的技術，信道分離單元僅僅包含無源I:/ 分解器，該分解器將分接信道分解成/7個等份。這類似於上面的方法4，然而，無需可調諧濾波器為每個應答器選擇一個信道，相反地，每個應答器接收所有個WDM信道。信道選擇在應答器內通過調諧相干接收器中的本地振蕩器雷射的波長而執行。該雷射是可調諧的，因為應答器在無色ROADM中是可調諧的。理論和實驗研究表明，該方法提供了與現有方法類似的性能。現在參照圖4，圖4示出了沒有波長選擇器的TA (101)和連結到TA的一些應答器(102，103)。TA (101)接收來自節點的不同輸入埠(階)(104，105)的輸入信號，並且使用波長選擇開關(106)來選擇需要在該TA中分接的WDM信道。用於該TA的分接信道的最大數量標記為這些信道在頻譜107中示出。這些信號由光學放大器(108)放大並且被發送至I:/ 光學分解器(109)。/7個分解器輸出(110)中的每一個具有與107相同數量的分接信道。每個分解器輸出連接到應答器(諸如102，103)的輸入。應答器的接收器(111)使用相干接收技術。它包含相干混合器(或者稱為90度光學混合器，它可以是偏振不靈敏相干混合器或者偏振分集相干混合器)(112)，該相干混合器混合輸入分接信號(110)和來自本地振蕩器雷射(113)的CW信號。由於這是針對無色R0ADM，因而每個應答器是無色的，這意味著本地振蕩器雷射是可調諧的。它的波長被調諧到具有目標分接信道的波長的單個特定WDM信道(114)。使用該技術，儘管應答器從TA接收多個WDM信道，但是由於相干接收技術，只有該特定目標信道將被接收。相干混合器產生LO和目標分接信道信號的不同矢量相加，其然後由光電二極體陣列(115)檢測並且經處理以恢復數據。單端光電檢測器和平衡光電檢測器二者都可以用在115中。然而，平衡光電檢測器提供更好的性能，因為它具有更低的共模抑制比(CMRR)，並且將因而降低來自不希望的信道的幹擾，因此它被推薦。這也要求相干混合器(112)具有平衡的輸出。對於插入側而言，來自應答器(102，103)中的發送器(諸如116)的相應插入信號由光學耦合器(117)組合、經放大並且由光學分解器(118)分解到不同的輸出(不同的階119、120)。
圖5示出了具有這種TA的N階ROADM節點的一個實例。該節點包括並行工作的N個單階ROADM模塊(201，202)和N個應答器聚合器(203，204)。每個ROADM模塊包含光學分解器(205，206)並且執行各階之間的交叉連接功能且將分接信道發送至TA，然後使用WSS (207,208)組合插入信號和來自其他階的信號以便在沒有波長爭用的情況下產生每階的輸出。這N個應答器聚合器(203，204)中的每一個具有如上面圖4上所示的配置，並且連接到個無色應答器。因此，在節點中總共存在NX/ 個應答器。這些應答器形成應答器組(209)。要指出的是，圖5包括一些升級埠(以紅色和綠色箭頭示出)，並且沒有示出光學放大器。由於在TA插入側中的放大器未被示出，因而將耦合器(117)和分解器(118)示為組合的耦合器(210，211)。這對於下面討論的圖6的示例性配置是相同的。再次，在該架構實例中，TA用本發明的沒有波長選擇器的TA代替，並且因而它沒有波長爭用問題，且在節點階升級和分插埠升級兩個方面提供了良好的模塊性和在使用中的可升級性。圖6示出了使用所提出的TA的N階ROADM節點的另一個實例。它僅僅包含I個TA單元。它用於具有分插波長爭用問題與較低硬體成本之間的折衷的應用、或者其中通過適當的波長分配方案降低波長爭用問題的應用。它包括並行工作的N個單階ROADM模塊(301，302)和I個應答器聚合器(303)。每個ROADM模塊包含光學分解器(305，305)並且執行各階之間的交叉連接功能且將分接信道發送至TA，然後使用WSS (306，307 )組合插入信號和來自其他階的信號以便在沒有波長爭用的情況下產生每階的輸出。N個應答器聚合器(303)具有如上面圖4上所示的配置，並且連接到個無色應答器。沒有波長選擇器的TA的一個特例是終端節點，其僅僅包含I個輸入埠( I階)。在這裡，TA可以通過移除WSS (106)和分解器(118)而簡化。所有輸入信道都由應答器分接和接收。這示於圖7中。相同的應答器光學信道選擇可以被應用。可以理解的是，發明的技術可以顯著地降低CL&DL ROADM節點的硬體成本(因為諸如解復用器、WSS和可調諧濾波器陣列之類的有源波長選擇器是昂貴的)，降低裝備覆蓋區(也由於移除了波長選擇器，這些波長選擇器通常由於複雜的光學器件和控制電路系統而體積龐大)，並且降低功耗(信道分離單元現在完全是無源的並且不消耗任何電功率)。本發明已在被認為是最實用和優選的實施例的內容方面中被示出和描述。應當指出的是，圖5和圖6描繪了僅僅2個依照本發明的實例。存在對多階ROADM節點架構的其他可替換方案和修改。只要它們使用TA (其他人可能把它稱為不同的名稱)並且接收器使用相干接收技術，那麼就可以應用所提出的TA設計。 然而，預期的是，本領域技術人員可以據此做出改變並且將實現明顯的修改。將理解的是，本領域技術人員將能夠設計許多布置和變化，這些布置和變化儘管未在本文中明確示出或描述但是體現了本發明的原理並且處於其精神和範圍內。
權利要求
1.一種用於來自應答器聚合器的光信號的應答器光學信道選擇的方法，所述方法包括以下步驟 選擇要從接收光輸入信號的應答器聚合器分接的波分復用信道； 將所有分接的波分復用信道分解到具有相干接收器和發送器的至少一個應答器中；以及 將所述相干接收器的本地振蕩器雷射調諧到所述所有分接的波分復用信道之一的波長以便選擇所述所有分接的波分復用信道之一。
2.權利要求I的方法，其中所述選擇步驟包括波長選擇器開關用於選擇要分接的所述波分復用信道。
3.權利要求I的方法，其中所述調諧包括將所述所有分接的波分復用信道與來自所述本地振蕩器的連續波信號混合。
4.權利要求I的方法，其中所述調諧包括將所述本地振蕩器雷射調諧到與由相干混合器接收的所述所有分接的波分復用信道之一相應的波長。
5.權利要求I的方法，其中所述調諧包括產生所述所有分接的波分復用信道之一和所述本地振蕩器雷射的不同矢量相加。
6.權利要求5的方法，其中所述調諧包括由光電檢測器陣列檢測調諧到所述所有分接的波分復用信道之一的波長的所述本地振蕩器雷射的不同矢量相加以便恢復來自所述所有分接的波分復用信道之一的數據。
7.權利要求6的方法，其中所述光電檢測器是單端光電檢測器和平衡光電檢測器之O
8.權利要求4的方法，其中所述相干混合器包括平衡的輸出。
9.一種光學配置，包括 應答器聚合器，用於響應於接收的輸入信號選擇要分接的波分復用信道；以及 至少一個應答器，耦合到所述應答器聚合器並且具有相干接收器和發送器，所述應答器通過將所述相干接收器中的本地振蕩器雷射調諧到所述分接的波分復用信道之一的波長而選擇所述分接的波分復用信道之一。
10.權利要求9的光學配置，其中所述應答器聚合器包括用於選擇所述要分接的波分復用信道的波長選擇器開關。
11.權利要求9的光學配置，其中相干接收器包括用於將所述分接的波分復用信道與來自所述本地振蕩器的連續波信號混合的混合器。
12.權利要求9的光學配置，其中所述混合產生所述分接的波分復用信道之一和所述本地振蕩器雷射的不同矢量相加。
13.權利要求12的光學配置，其中所述相干接收器通過光電檢測器陣列檢測調諧到所述分接的波分復用信道之一的波長的所述本地振蕩器雷射的不同矢量相加以便恢復來自所述分接的波分復用信道之一的數據。
14.權利要求13的光學配置，其中所述光電檢測器是單端光電檢測器和平衡光電檢測器之一 O
15.權利要求4的光學配置，其中所述相干接收器包括具有平衡的輸出的混合器。
全文摘要
一種用於來自應答器聚合器的光信號的應答器光學信道選擇的方法包括選擇要從接收光輸入信號的應答器聚合器分接的波分復用信道，將所有分接的波分復用信道分解到至少一個具有相干接收器和發送器的應答器中，以及將相干接收器的本地振蕩器雷射調諧到所有分接的波分復用信道之一的波長以便選擇所有分接的波分復用信道之一。
文檔編號H04J14/02GK102648594SQ201080055800
公開日2012年8月22日 申請日期2010年10月7日 優先權日2009年10月9日
發明者J.於, M.施布塔尼, P.N.紀, T.塔吉馬, T.王, Y.奧諾 申請人:美國日本電氣實驗室公司