光學網絡的維護的製作方法
2023-07-22 07:05:16 1
專利名稱：光學網絡的維護的製作方法
技術領域：
本發明涉及光通信，尤其涉及光通信中所用的維護信號及類似信號。在本發明的一個例子中，光學網絡的操作者對已經被網絡的用戶或客戶調製過的一個或多個光載波進行調製。
光通信系統的用戶通過以預定方式調製一個光載波而互相發送信號。光通信系統中除了用戶通常發送和接收的信號外，還具有從光通信系統的一個位置發出到系統的另一個位置的另外信號而不與用戶信號相干擾是有利的。例如，讓光通信系統的操作者另外再在通信系統內的一個規定點上調製一個光載波，然後在它通過通信系統的一個或多個部分後，在另一個規定點上監測經調製的載波以識別並隔離系統中的故障。例如，見美國專利5296956和5317439所述。
為了保證現代全光學網絡操作的正確和可靠，必須得連續地監控其不同節點和鏈路的性能，即與今天的電網絡一樣，在故障出現後能立即檢測出並定位以利於迅速修復。理想情況下，這樣的監控應該在光學網絡的正常工作過程中連續進行而不中斷或幹擾沿網絡傳輸的光信息信號。
而且，現代光學網絡的每個鏈路上都用不同波長攜帶多個光信號。為了能讓它們傳輸到各自指定的不同目的地(位置)，這些波分復用(wavelength-division-multiplexed)的光信息載波將在網絡的某些節點上被分離及重新安排，如果必要，甚至還可能轉換為不同的載波波長。這樣複雜的網絡需要用複雜的方案來跟蹤各個不同的信息載波通過網絡的正確(proper)的路由並同時監控節點和鏈路的性能。
前面引用的美國專利中描述了一種監控光學網絡性能的方法，這種光學網絡中連接網絡不同節點的每條線路只攜帶一路光信息信號。在這種方案中，在網絡的不同點中注入一個唯一且明確的光維護信號然後在網絡的一個或多個中心位置上進行檢測，這裡光維護信號的波長可以與光載波的相同或不同。這種方法可得到網絡中故障的明確檢測及定位。
然而，在一個波復用的光學網絡中可能不允許輸入除了預定光載頻以外波長上的附加光維護信號。更重要的是，由於它們不能有選擇地沿著重新安排的光載波的不同路徑傳輸，這種附加維護信號不監控不同載波的正確路由。所有進入或離開一個節點的復用的載波的幅度的共同同時調製提供了唯一的性能監控，但在每個節點上得重複很多次而且調製指數將會急速增長，最後嚴重妨礙信號的傳輸。而且，這種復用的光載波的共同調製也不允許端到端的監控以及跟蹤它們通過網絡的路由。
本發明提出了一種實用的方法，用於監控和跟蹤多波長光學網絡中的端到端的信號路由，以及用於對網絡中的不同節點和鏈路進行連續的在線性能監控。該方法包括在不同的光信息載波進入網絡和/或在網絡中的第一節點上時用唯一的識別信號(即頻率單音(frequency tones))單獨標記它們的步驟。這通過用一個唯一識別載波光波長的頻率單音來單獨調製每一載波的特性如每一載波的幅度、相位、頻率、偏振狀態等來完成。這種低指數載波調製的頻率優選位於光信息信號的信息頻帶外，這樣當光載波離開網絡時能將這種頻率除去。頻率單音也可以在網絡的指定點上被替換或更新。
用一組經恰當選擇的唯一的單音頻率，例如一組正交單音，可通過用一種簡單的監控檢測方法簡單監控低頻調製信號使該方案允許對通過節點的不同載波的光波長進行明確的識別。另外，對於固定的預定的單音調製幅度，該方案同時提供了關於傳輸的光信息載波的相對強度及關於光信噪比的信息。這種特性在帶串聯光放大器的多波長光學網絡中特別有用，其中放大器的增益必須調到與通過它的載波(波長)的數目相應。這有助於減少監控點的複雜度和成本。另外，單音識別符(identifiertone)的二次調製為所有通過網絡的光載波的端到端信號的唯一識別創造了條件。二次調製可以是單音識別符的幅度、頻率或相位的數字或模擬調製。在本發明的優選實施例中，單音識別符的頻率被數字調製(頻移鍵控)。二次調製可以攜帶關於通過網絡的光路由(即路徑，線路，節點，可選路由)的專門信息，以及另外的附加信息如信號初始位置及最終目的地。可以在網絡中的任何節點，即在每一網絡節點的前面、之後或可能的話甚至在每一網絡節點的內部去監控單音識別符及附加信息以跟蹤光信息載波的正確路由。不同的單音識別符頻率為用單個監控檢測電路來同時對波復用信號的不同附加信息進行檢測和分離創造了條件。在網絡的任一點上，單音識別符和/或它所攜帶的信息可用在同一單音上或在一個不同頻率上的不同附加信息來替換。當信息載波的光波長被波長轉換器或光頻移器改變時，單音頻率的這種變化是有利的。
根據本發明的一個實施例，提供一個用來給經一個信息信號調製的光載波加一個抖動信號的裝置。該裝置包括一個與經信息信號調製的光載波串聯的具有一個輸入口和一個輸出口的抖動件。與抖動元件的輸入口相連的是一個具有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個輸出端的差分元件。一個用於產生要加到被調製的光載波上的所希望的抖動信號的信號發生器接到差分元件的同相輸入端。一個反饋元件產生一個與抖動元件的輸出相關的信號並將該與抖動元件的輸出相關的信號送到差分元件的反相輸入端。
圖1示出了一個根據本發明原理的裝置的原理圖，該裝置用於增加、去除或改變一個經一個信息信號調製息的光載波的單音識別符；圖2示出了圖1的發明的一個可選實施方式；圖3示出了本發明的一個實施例，其中可以為增加、去除或改變多波長光線路中每一波長的每個單音識別符。
圖1示出了本發明的一個實施例，其中給經信息信號調製的光載波加了一個單音識別符。抖動元件2(如強度調製器)與光載波4串聯放置，光載波是經過一個信息信號調製的。用於把調製信息加到一個單波長信號上的合適的光強調製器包括，但不限於，電吸收調製器，電光調製器，磁光調製器，法布裡—珀羅器件和機械光纖調製器。在本發明的一種典型實施方式中，光信息載波的光強被一個頻率在10Hz到100KHz之間或更高的單音幅度調製，然後被數字附加信息進一步調製。幅度調製的調製指數優選為較小(典型情況下小於10％)以避免主要信息信號的過度降低。
差分放大元件7有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個與抖動元件2的一個輸入端相連的輸出端。從圖1可看出，差分放大元件可由一個相加器6和一個用於提供合適增益的運算放大器/調節器8組成。信號發生器10產生要加到經調製的光載波上的所需的單音識別符和附加信息。單音發生器10接到差分元件7的同相輸入端。反饋元件或監控器12(如一個光抽頭和一個低速光二極體)可以通過產生一個與抖動元件2的輸出相關的信號來監控調製到光載波上的單音識別符的調製指數。反饋元件12把該信號接到差分元件7的反相輸入端，從而把抖動信號加到了光載波上。
在本發明的另一種實施方式中，用一個數位訊號處理器來完成差分放大元件7和信號發生器10的功能。
圖1所示的本發明的實施方式也可以用來從光載波上去除單音調製。在這種情況下，從反饋元件12來的負反饋被用於用信號調製器10賦與的單音調製以相反相位驅動強度調製器2，從而可以基本上除去強度調製。這當然會從某種程度上降低載波的平均光功率，然而，這可以用一個光放大器來補償。
圖2示出了本發明的一種可選的實施方式，其中將監控器12和信號發生器10的順序反過來，從而使監控器12提供一個前饋信號，這樣就可以從光載波中除去單音識別符。
總的說來，上面描述的本發明的實施方式只考慮了在假設沒有另外載波進入調製器2的情況下的單個光載波的單音調製和單音消除。在存在多個載波的情況下，所有的載波都用同一個單音和相同的附加信息調製。然而，即使有多個波復用的載波同時通過一個光埠，通過在調製器2上使用波長選擇光強度調製器，也可以把維護單音加到每個載波的任一個上或從中消除。這裡的波長選擇光強度調製器可以是，但不限於，如App.Phys.Lett.，1990年第56卷的第209-211頁，D.A.Smith等著的「Polarization-Indepenedent Acoustically tunable Optical filter」中描述的聲光器件。這種聲光器件通常用作可調諧波長濾波器或波長選擇信道插入/抽取(add/drop)元件，但是它可很容易地用作一個光強度調製器來把所選波長的少量可變光從直通輸出端導向到(這兒未使用的)插入—抽取埠。實際上，這樣一種器件可被用來用不同的單音和不同的附加信息來同時調製所有所傳輸的波長信道，這裡每一個被調製的單音在一個頻率為Fi的唯一的電載波上被編碼，頻率Fi用來調製波長λi＝ΔnVa/Fi的光載波，其中Δn＝nTE-nTM表示晶體中的雙折射，Va是聲速。可以根據如Appl.Phys.Lett.，1988年第53卷，第13-16頁，Waraznski等所著的「Polarization-Independent Electro-OpticallyTunable Narrow-Band Wavelength filter」中所描述的電光可調諧光濾波設計出相似的波長選擇調製器。
通過使用如上所述的波長選擇調製器，每個這些單音識別符，與任何它們的可能的附加調製一起，可以在網絡中的所需節點和鏈路上(甚至在那些不同的波長信道還未被去復用的位置上)被除去、刷新或改變。這有助於對每個信道的跟蹤；還允許多波長光網絡中的單音的重複使用。在圖3中示出了一個允許給多波長光線路或鏈路中的每個波長增加、去除或改變多個標記單音的本發明的實施方式。該實施方式採用了一個如上所述的聲光波長調製器。而且，本發明也可以採用任何其它類型的波長選擇調製器。
附加信息可由單音的二次調製息來攜帶。標記每個波長載波的每個單音可以進一步被一個模擬或數位訊號來調製。調製這些二次信息的優選方法是恆包絡數字調製(Constant envelope digital modulation)方案，例如連續相位二進位頻移鍵控(CP-BFSK)。恆幅度調製允許表示信號強度的單音幅度的保存，同時光器件的非線性不會對二次信息產生失真。這種在任何節點上都是易讀、易寫或易改變的二次調製信號可以攜帶關於通過網絡的路徑和光波長通過的具體節點的路由信息，這在診斷時很有用。
如果為不同載波的單音選取顯著不同的頻率(例如每個載波一個單音頻率，最好是一組正交單音)，則在網絡的任何點上都可很容易地監控單音。從而可以用一個光抽頭和一個低速光檢測器同時檢測任何數量的波復用載波的不同單音並通過一個電網絡分離它們，該電網絡採用了調諧到各單音頻率上的合適的頻率濾波器。
權利要求
1.用於給經一個信息信號調製的光載波加一個抖動信號的裝置，包括一個具有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件，它與一個經一個信息信號調製的光載波串聯；一個差分元件，具有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個連接到抖動元件輸入端的輸出端；一個信號發生器，用於產生一個要加到經調製的光載波上的所期望的信號，該抖動信號發生器與差分元件的同相輸入端相連；以及一個反饋元件，用於產生一個與抖動元件的輸出相關的信號並將該與抖動元件的輸出相關的信號連接到差分元件的反相輸入端。
2.用於從經一個信息信號調製的光載波中去除抖動信號的裝置，包括一個具有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件，它與一個經一個信息信號調製並包括一個抖動信號的光載波串聯；一個差分元件，具有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個與抖動元件的輸入端相連的輸出端；一個信號發生器，用於產生一個接到差分元件同相輸入端的恆電平信號；和一個反饋元件，用於產生一個與抖動元件的輸出相關的信號並把該與抖動元件的輸出相關的信號接到差分元件的反相輸入端。
3.用於從經一個信息信號調製的光載波中再生抖動信號的裝置，包括一個有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件，與一個經一個信息信號調製並包括一個抖動信號的光載波串聯；一個差分元件，有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個連到抖動元件輸入端的輸出端；一個信號發生器，用於放大一個抖動信號的複製信號並把該放大的複製信號連到差分元件的同相輸入端；和一個反饋元件，用於產生一個與抖動元件的輸出相關的信號並把該與抖動元件的輸出相關的信號連到差分元件的反相輸入端。
4.用第二抖動信號來替換一個經一個信息信號調製的光載波中的第一抖動信號的裝置，包括一個有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件，與一個經一個信息信號調製並包括第一抖動信號的光載波串聯；一個差分元件，有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個與抖動元件輸入端相連的輸出端；一個信號發生器，用於產生第二抖動信號並把該第二抖動信號連到差分元件的同相輸入端；和一個反饋元件，用於產生一個與抖動元件的輸出相關的信號並把該與抖動元件的輸出相關的信號連到差分元件的反相輸入端。
5.用於有選擇地往一個經一個信息信號調製的光載波中加一個抖動信號、去除其中的抖動信號、再生其中的抖動信號或改變其中的抖動信號的裝置，包括一個有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件，與一個經一個信息信號調製的光載波串聯；一個差分元件，有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個與抖動元件輸入端相連的輸出端；一個用於產生一個信號的信號發生器，這個由信號發生器產生的信號可選地導致把一個抖動信號加到一個經調製的光載波上、從經調製的光載波上去除一個抖動信號、再生經調製的光載波中的抖動信號、用第二抖動信號去替換經調製的光載波中的第一抖動信號，該信號與差分元件的同相輸入端相連；和一個反饋元件，用於產生一個與抖動元件的輸出相關的信號並把該與抖動元件的輸出相關的信號連到差分元件的反相輸入端。
6.往經一個信息信號調製的光載波中加一個抖動信號的方法，包括步驟生成一個要經加到一個經一個信息信號調製的光載波上的所期望的抖動信號；產生一個與抖動元件的輸出相關的反饋信號，該抖動元件與經調製的光載波串聯；產生一個關於所期望的抖動信號和反饋信號之間的差的信號；和響應差信號，控制與經調製的光載波串聯的抖動元件。
7.從一個經一個信息信號調製的光載波中去除抖動信號的方法，包括步驟生成一個恆電平信號；產生一個與抖動元件的輸出相關的反饋信號，該抖動元件與一個經一個信息信號調製的光載波串聯；產生一個關於恆電平信號和反饋信號之間的差的信號；和響應差信號，控制與經調製的光載波串聯的抖動元件。
8.從經一個信息信號調製的光載波中再生抖動信號的方法，包括步驟生成一個在一個經一個信息信號調製的光載波上的抖動信號的放大的複製信號；產生一個與抖動元件的輸出相關的反饋信號，該抖動元件與經調製的光載波串聯；產生一個關於放大的複製信號和反饋信號之間的差的信號；和響應差信號，控制與經調製的光載波串聯的抖動元件。
9.用另外一個抖動信號來代替一個經一個信息信號調製的光載波中的抖動信號的方法，包括步驟生成一個關於抖動信號的信號，該抖動信號將用來替換已存在於一個經一個信息信號調製的光載波上的抖動信號；產生一個與抖動元件的輸出相關的反饋信號，該抖動元件與一個經一個信息信號調製的光載波串聯；產生一個關於反饋信號和在生成步驟中所產生的信號之間的差的信號；和響應差信號，控制與經調製的光載波串聯。
10.有選擇地往經一個信息信號調製的光載波中加一個抖動信號、去除其中的抖動信號、改變其中的抖動信號和再生其中的抖動信號的方法，包括步驟從一個要加到經一個信息信號調製的光載波上的抖動信號，一個恆電平信號，一個用來替換經調製的光載波中的另一抖動信號的抖動信號和一個經調製的光載波中的抖動信號的放大的複製信號中選取一個信號；產生一個與抖動元件的輸出相關的反饋信號，該抖動元件與經調製的光載波串聯；產生一個關於放大的複製信號和反饋信號之間的差的信號；和響應差信號，控制與經調製的光載波串聯的抖動元件。
11.用於往經一個信息信號調製的光載波中加一個抖動信號的裝置，包括一個有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件，它與一個經一個信息信號調製的光載波串聯；一個差分元件，有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個與抖動元件的輸入端相連的輸出端；一個信號發生器，用於產生一個要加到經調製的光載波上的所期望的抖動信號，該抖動信號發生器與差分元件的同相輸入端相連；和一個前饋元件，用於把抖動元件輸入端的信號連到差分元件的反相輸入端。
12.用於從經一個信息信號調製的光載波中去除抖動信號的裝置，包括一個有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件，它與一個經一個信息信號調製並包括一個抖動信號的光載波串聯；一個差分元件，有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個與抖動元件的輸入端相連的輸出端；一個信號發生器，用於產生一個連到差分元件同相輸入端的恆電平信號；和一個前饋元件，用於將抖動元件輸入端的信號連接到差分元件的反相輸入端。
13.用於再生一個在一個經一個信息信號調製的光載波中的抖動信號的裝置，包括一個有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件，它與一個經一個信息信號調製並包括一個抖動信號的光載波串聯；一個差分元件，有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個與抖動元件的輸入端相連的輸出端；一個信號發生器，用於產生一個抖動信號的放大的複製信號並把該放大的複製信號與差分元件的同相輸入端相連；以及一個前饋元件，用於把抖動元件輸入端的信號連到差分元件的反相輸入端。
14.用於用第二抖動信號來替換一個經一個信息信號調製的光載波中的第一抖動信號的裝置，包括一個有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件，它與一個經一個信息信號調製並包括第一抖動信號的光載波串聯；一個差分元件，有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個與抖動元件輸入端相連的輸出端；一個信號發生器，用於產生第二抖動信號並把該第二抖動信號連到差分元件的同相輸入端；和一個前饋元件，用於把抖動信息輸入端的信號連到差分元件的反相輸入端。
15.用於有選擇地加一個抖動信號到一個經一個信息信號調製的光載波中、去除其中的抖動信號、再生其中的抖動信號或改變其中的抖動信號的裝置，包括一個有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件，它與一個經一個信息信號調製的光載波串聯；一個差分元件，有一個反相輸入端，一個同相輸入端和一個與抖動元件的輸入端相連的輸出端；一個用於產生一個信號的信號發生器，由信號發生器產生的信號有選擇地導致把一個抖動信號加到經調製的光載波上，從經調製的光載波中去除抖動信號，再生經調製的光載波中的抖動信號，用第二抖動信號去替換經調製的光載波中的第一抖動信號，該電信號發生器產生的信號與差分元件的同相輸入端相連；和一個前饋元件，用於產生一個與抖動元件的輸入相關的信號並把該與抖動元件輸入相關的信號連到差分元件的反相輸入端。
16.往經一個信息信號調製的光載波中加一個抖動信號的方法，包括步驟生成一個要經加到一個經一個信息信號調製的光載波上的所期望的抖動信號；產生一個與抖動元件的輸入相關的前饋信號，該抖動元件與該經調製的光載波串聯；產生一個關於所期望的抖於動信號和前饋信號之間的差的信號；和響應差信號，控制與經調製的光載波串聯的抖動元件。
17.從經一個信息信號調製的光載波中去除抖動信號的方法，包括步驟生成一個恆電平信號；產生一個與抖動元件的輸入相關的前饋信號，該抖動元件與一個經一個信息信號調製的光載波串聯；產生一個關於恆電平信號和前饋信號之間的差的信號；和響應差信號，控制與經調製的光載波串聯的抖動元件。
18.再生一個經一個信息信號調製的光載波中的抖動信號的方法，包括步驟生成一個經一個信息信號調製的光載波上的抖動信號的放大的複製信號；產生一個與抖動元件的輸入相關的前饋信號，該抖動元件與該經調製的光載波串聯；產生一個關於放大的複製信號和前饋信號之間的差的信號；和響應差信號，控制與經調製的光載波串聯的抖動元件。
19.用另外一個抖動信號來替換一個經一個信息信號調製的光載波中的抖動信號的方法，包括步驟生成一個關於抖動信號的信號，該抖動信號將用來代替經一個信息信號調製的光載波中的現有抖動信號；產生一個與抖動元件的輸入與相關的前饋信號，該拌動元件與一個經一個信息信號調製的光載波串聯；產生一個關於前饋信號和生成步驟生成的信號之間的差的信號；和響應差信號，控制與經調製的光載波串聯的抖動元件。
20.有選擇地加一個抖動信號到一個經一個信息信號調製的光載波中，去除其中的抖動信號，改變其中的抖動信號和再生其中的抖動信號的方法，包括步驟從一個要加到經一個信息信號調製的光載波上的抖動信號，一個恆電平信號，一個用來替換經調製的光載波中的另一抖動信號的抖動信號和一個經調製的光載波中的抖動信號的放大的複製信號中選取一個信號；產生一個與抖動元件的輸入相關的前饋信號，該抖動元件與經調製的光載波串聯；產生一個關於放大的複製信號和前饋信號之間的差的信號；和響應差信號，控制與經調製光載波串聯的抖動元件。
21.在一個多波長全光網絡中監控性能和路由的方法，包括步驟在進入網絡前，把唯一的低頻單音識別符分別調製到每單個光載波上；在網絡的各個位置上同時檢測復用的光載波的單音識別符；在網絡內再生單音識別符；和在網絡的出口節點上去除單音識別符。
22.如權利要求21的方法，其中單音識別符用表示源、目的地和每個載波路徑的二次附加信息來調製。
23.如權利要求22的方法，其中二次附加信息經數字調製。
24.如權利要求22的方法，其中檢測步驟包括有選擇地檢測二次附加信息的步驟。
25.如權利要求21的方法，其中單音識別符的調製指數經設在規定值。
26.如權利要求22的方法，其中再生步驟包括用一個不同的二次附加信息來替換所述二次附加信息的步驟。
全文摘要
一種用來往經一個信息信號調製的光載波中加抖動信號的裝置。該裝置包括一個與經信息信號調製的光載波串聯且具有一個輸入端和一個輸出端的抖動元件。有一個反相插入端，一個同相輸入端和一個與抖動元件的輸入端相連的輸出端的差分元件。用來產生所期望的待加到該被調製的光載波上的抖動信號的信號發生器，它與差分元件的同相輸入端相連。反饋元件產生一個與抖動元件的輸出相關的信號並把該信號與差分元件的反相輸入端相連。
文檔編號H04B10/00GK1156359SQ96117950
公開日1997年8月6日 申請日期1996年12月25日 優先權日1996年12月25日
發明者莫哈莫德·T·費特海, 弗雷德·路德維格·海斯曼 申請人:美國電報電話公司