雙向波分復用自愈環網的製作方法
2023-12-02 04:01:06 1
專利名稱：雙向波分復用自愈環網的製作方法
技術領域：
本發明涉及光網絡，具體地說，涉及一種使用WDM(波分復用)技術的光網絡。
背景技術：
由於WDM技術能夠通過單股光纖傳輸多個光信號，因此，已經可以傳輸多個非常高速的大容量存儲的光信號。藉助於在光層中上路/下路光信號的交換，可以依據WDM技術來構建光網絡。
通常將WDM光網絡分類為使用光分插復用器的環形網絡和使用光交叉連接的網狀網絡。WDM光網絡通過每根光纖傳輸非常高速的大容量存儲的數據，因而需要WDM光網絡高效地處理任何不希望的系統故障。在網狀網絡的情況下，每個光網絡的節點通過多根光纖相互連接，以致在網絡故障時，通過複雜的過程低速地執行保護交換。然而，在環形網絡的情況下，只有兩股或者四股光纖與光分插復用器連接，從而在系統故障時，能夠容易地交換。由於這個原因，在市場上廣泛使用環形網絡。
WDM環形網的節點包括具有用於分插光信號的交換單元的光分插復用器、用於執行網絡的保護交換的交換裝置。按保護交換方式，將WDM環網絡區分為路徑保護交換網絡和鏈路保護交換網絡。WDM環形網使用兩股或者四股光纖。此外，按數據的傳輸方向，將WDM環形網分類為單向網絡和雙向網絡。特別是，包含兩股光纖並且雙向傳輸光信號的傳統WDM環形網使用利用迴環光信號的鏈路保護交換方法。
圖1A和1B分別顯示依據使用鏈路保護交換的傳統雙向光網絡的結構和保護交換。如圖1A所示，環形網的每個節點包括光分插復用器10a到40a和10b到40b，用於分插通過內環2和外環4的光信號；2×2交換裝置110到180，用於執行出於保護目的的交換。外環4傳輸具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN，內環2傳輸具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號。外環4順時針傳輸光信號，內環反時針傳輸光信號。
在光纖鏈路中出現故障時，光網絡通過迴環，經過位於故障鏈路兩端的兩個2×2交換裝置的光信號，將光信號傳輸到相反的方向。舉例來說，參考圖1B，如果連接光分插復用器10a和光分插復用器20a的光鏈路出現故障，將想要從光分插復用器10a傳輸到光分插復用器20a的具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號，通過交換裝置120迴環到光分插復用器10b，並且通過內環2反時針傳輸該信號。將通過內環2傳輸的具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號，通過交換裝置130，從光分插復用器20b傳送到光分插復用器20a，從而完成交換。
在環形網的正常操作方式下，將2×2交換裝置110到180保持在縱橫狀態，以便將加給輸入部分i1的信號傳送到輸出部分o1，將加給輸入部分i2的信號傳送到輸出部分o2。然而，當環形網中出現故障時，2×2交換裝置110到180保持在交叉狀態，以便將施加到輸入部分i1的信號傳送到輸出部分o2。如圖1B所示，當交換裝置130處於交叉狀態時，除了迴環通過故障鏈路的光信號，還要迴環按照反時針方向從光分插復用器20b傳輸到光分插復用器10b的，具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號，以便通過外環4順時針傳輸光信號。然後，將光信號通過交換裝置120，從光分插復用器10a傳輸到光分插復用器10b。將距離具有故障的鏈路較遠的交換裝置仍保持在縱橫狀態。
然而，如果使用上述傳統技術來建立包括兩股光纖的雙向自愈環網，則產生兩個缺陷。首先，由於傳統技術需要同時復用並且解復用迴環信號，以及傳輸的光信號以便執行恢復過程，需要至少加倍組成光分插復用器的復用器和解復用器的處理能力，以便實際應用。
圖2表示傳統光交叉連接的結構。假定上面的光分插復用器充當外環4的節點，下面的光分插復用器充當內環2的節點，則通過上面的復用器傳輸的光信號具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN，通過下面的復用器傳輸的光信號具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N。然而，上面光分插復用器10a必須執行復用和解復用操作。也就是說，確定復用器13和解復用器12的容量時必須考慮傳輸的光信號的迴環，在這樣的方式下具有λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的這些光信號要能夠通過上面的光分插復用器10a。相同地，下面的光分插復用器10b必須執行復用和解復用的工作，以允許具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號通過上面的光分插復用器10a。因此。將用於傳送N個信號光分插復用器的復用器和解復用器的容量確定為1×2N。
另一缺陷在於通過正常鏈路的光信號與通過出現故障的鏈路的光信號一起被迴環。再參考圖1，迴環了通過內環2的正常鏈路的，具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N光信號，因此，將按照外環4的順時針方向來傳輸這些信號。結果，傳輸的光信號被中斷，並且遭受了數據損失。
因此，需要改進的雙向WDM環形網，該環形網可以節約成本地實現，並且需要減少超負荷。
發明內容
因此，本發明提供一種有效並且經濟的雙向WDM自愈環網，該網絡能夠降低光分插復用器的復用器和解復用器的容量，並且傳輸光信號，而不迴環沒有擔保的光信號。
依據本發明的一個方面，即使在為了恢復而迴環光信號時，為了將光分插復用器的復用器和解復用器的容量降低到一半，給光分插復用器配置WDM濾波器，從而不使通過正常鏈路的光信號被迴環。
在一個實施例中，提供一種雙向WDM自愈環網，它包括用於處理N個光信號，並且當內環網出現故障等時，使用外環網來執行保護交換的外環網和內環網或者相反。該雙向WDM自愈環網包括節點。所述節點包括光分插復用器，它們分別位於內環網和外環網中，並且具有容量分別為1×N的復用器和解復用器；一對交換裝置，它們延伸到外環網和內環網，並且位於光分插裝置和與另一節點連接的光纖鏈路之間；以及多個WDM濾波器，它們位於光分插復用器的兩端，並且包括與交換裝置連接的，允許所有波長帶通過的第一埠；只允許通過環形網的一端的處理的波長帶通過，並且與環形網中配置的光分插復用器的一端連接的第二埠；以及允許通過另一環形網處理的波長帶的光信號通過，並且與光分插復用器的另一端連接的第三埠。其中，在光纖鏈路中出現故障時，這些WDM濾波器將包括該WDM濾波器的環形網中處理的光信號傳送到與WDM濾波器連接的光分插復用器的一端，並且將在不包括該WDM濾波器的另一環形網中處理的光信號傳送到與光分插復用器的另一端連接的WDM濾波器，而不讓這些光信號通過與WDM濾波器連接的光分插復用器。
以下從結合附圖的詳細描述中，將使本發明的上述特徵和優點更加顯而易見，其中圖1A和1B是表示採用鏈路保護交換方法之傳統雙向光網絡的結構以及操作交換方式；圖2是表示傳統光交叉連接的示意圖；圖3是表示本發明第一實施例的光分插復用器和2×2光交換裝置的示意圖；圖4A和4B是表示使用本發明第一實施例光分插復用器和2×2光交換裝置的環形網絡的示意圖；圖5是表示本發明第二實施例的光分插復用器和4×4光交換裝置的示意圖；圖6A和圖6B是表示使用本發明第二實施例的光分插復用器和4×4光交換裝置的雙向環形網示意圖；圖7A到7C是表示本發明第三實施例用於保護交換的雙向環形網的節點狀態示意圖。
具體實施例方式
以下將參考附圖描述本發明的優選實施例，出於闡明和簡化的目的，由於可能使本發明的主題不清楚，將忽略包括的已知功能和配置的詳細描述。
圖3是表示本發明第一實施例的光分插復用器和2×2光交換裝置的示意圖。圖4A和4B是顯示使用圖3所示的依據本發明的第一實施例的光分插復用器和2×2光交換裝置的環形網的示意圖。特別是，圖4A表示在正常方式下運行的具有傳輸鏈路的網絡，圖4B表示的環形網中，連接一個光分插復用器和另一個光分插復用器的光纖傳輸鏈路發生故障。
參考圖3、4A和4B，外環網4和內環網2中的每個節點包括用於分插光信號的光分插復用器210a和210b；定位在光分插復用器210a和210b的兩邊，同時將外環網4與內環網2連接的2×2光交換裝置110和120。當內環網2的光纖鏈路出現故障時，外環網4使用迴環配置來提供旁路線路。也就是說，外環網4不僅充當一般的環形網，而且充當內環網2的保護交換網絡。相同地，內環網2不僅充當一般的環形網，而且充當外環網4的保護交換網絡。外環網4傳輸具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號，內環網2傳輸具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N光信號。外環網4順時針傳輸光信號，內環網2反時針傳輸光信號。
因此，包括在外環網4的每個節點中的光分插復用器210a，順時針添加或放棄具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號。相似地，包括在內環網2中的每個節點中的光分插復用器210b，反時針添加或放棄具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號。
WDM濾波器310、312、314和316與光分插復用器210a和210b的兩端。WDM濾波器310、312、314和316復用或者解復用具有波長帶λ1，λ2，λ3，....，λN和波長帶λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的信號。WDM濾波器310、312、314和316具有允許信號通過而與其波長帶無關的第一埠；允許具有波長帶λ1，λ2，λ3，....，λN的信號通過的第二埠；以及允許具有波長帶波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號通過的第三埠。
WDM濾波器310、312、314和316的至少一個埠與光交換裝置110和120連接，並且，WDM濾波器310、312、314和316的至少一個埠與對應於環形網2或者4節點的其他WDM濾波器310、312、314和316連接。此外，WDM濾波器310、312、314和316的至少一個埠與光分插復用器210a或者210b連接。例如，WDM濾波器310的第一埠與光交換裝置110連接，第二埠與光分插復用器210a的一端連接，並且WDM濾波器310的第三埠與光分插復用器210a的另一端連接。光分插復用器210a和210b中的每一個具有1×N WDM解復用器212、1×N WDM復用器214、以及N個2×2光開關216-1，216-2....216-N。本發明將解復用器和復用器的容量分別設置為1×N，該數量小於需要容量(1×2N)的傳統解復用器和復用器的容量的一半。這可以通過配置多個WDM濾波器來實現，這些濾波器用於在鏈路故障時，依據預定的標準(稍後解釋)為信號開闢信道。
當本發明的雙向環形網正常運行而沒有鏈路故障時，將具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號輸入外環網4的光分插復用器210a，將具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號輸入內環網2的光分插復用器210b。輸入到光分插復用器210a的具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號首先通過光交換裝置110。參考圖3，當所述環形網正常運行時，將2×2光交換裝置保持在縱橫狀態，從而將加給第一輸入部分i1的信號傳送到第一輸出部分o1，將加給第二輸入部分i2的信號傳送到第二輸出部分o2。此時，由於還將光交換裝置110保持在縱橫狀態，將加給第一輸入部分i1的具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號傳送到輸出埠o1，並且通過WDM濾波器310輸出。
在已經通過光交換裝置110將具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號輸入到WDM濾波器310的第一埠後，將光信號通過允許具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號通過的第二埠，傳送到光分插復用器210a。由於WDM濾波器310的輸入接線端與第二埠連接，光分插復用器210隻接收具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號。將從光分插復用器210a輸出的光信號輸入到第二埠，該埠與光分插復用器210的輸出接線端連接的WDM濾波器312。通過第一埠，將輸入到第二埠的波長為λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號傳輸到光交換裝置120，並且將該光信號傳送到相鄰的光交換裝置130。
另一方面，如果光纖鏈路位於外環網4的光交換裝置120和光交換裝置130之間，則不能將輸入到外環網4的光分插復用器210a的波長為λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號，通過光交換裝置120傳送到光交換裝置130。在這點上，響應預定的控制信號，將位於鏈路兩端的光交換裝置120和130保持在交叉狀態。由於通過預定的控制信號將光交換裝置120保持在交叉狀態，因此，傳送到光交換裝置120的第一輸入i1的光信號，通過光交換裝置120的第二輸出o2來輸出，並且迴環到與光交換裝置120的第二輸出o2連接的WDM濾波器316的第一埠。
通過WDM濾波器3 16的第二埠，將經光交換裝置120輸入到WDM濾波器316的波長為λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號傳送到WDM濾波器314，而不通過光分插復用器210b。因此，本發明的光分插復用器210b只復用或者解復用，需要由光分插復用器來添加或者丟棄的光信號。也就是說，光分插復用器210b只處理具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號。因此，將具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號輸入到WDM濾波器316的第一埠，並且通過只允許具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號通過的WDM濾波器316的第二埠，將這些信號傳送到WDM濾波器314。同樣地，通過WDM濾波器314的第二埠解復用具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的迴環的光信號，並且通過WDM濾波器314的第一埠復用這些光信號，以使具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號，與具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號一起，被傳送到相鄰的節點。
距離故障鏈路較遠的節點允許光交換裝置保持在縱橫狀態，這與正常操作相似。依據上述的迴環過程，通過一定數量的WDM濾波器，而幾乎不象現有技術那樣依賴於復用器的和解復用器的數量，能夠將信號重定向到正確的目的地節點。如圖4所示，通過WDM濾波器將迴環的光信號相互連接，從而使發明的光分插復用器的復用器和解復用器的容量為1×N。
圖5表示本發明第二實施例光分插復用器和4×4光交換裝置。圖6A和6B表示使用圖5所示本發明第二實施例的光分插復用器和4×4光交換裝置的雙向環形網。具體地說，圖6A表示正常運行的雙向環形網，圖6B表示雙向環形網，其中發生連接光分插復用器和另一光分插復用器的光纖傳輸鏈路故障。
參考圖5和6A，光分插復用器210a和2 10b和4×4光交換裝置410到480通過WDM濾波器310、312、314和316相互連接，這與第一實施例相似。與通過光分插復用器210a到240a和210b到240b復用或者解復用迴環光信號的第一實施例不同，按照第二實施例的4×4的光交換裝置410到480，可以獨立地交換迴環的信號。即由2×2光交換裝置210到280不但迴環通過故障鏈路的光信號，而且迴環通過正常鏈路的光信號。然而，在本發明的第二實施例中，由4×4光交換裝置410到480隻迴環通過故障鏈路的光信號。為了這個目的，向4×4光交換裝置410到480添加兩個輸入/輸出接線端，以致在出現鏈路故障時，只連接通過WDM濾波器的迴環信號。如圖5所示，第三輸入部分i3a與第三輸出部分o3a，第四輸入部分i4a與第四輸出部分o4a。簡而言之，如在下文中詳細解釋的，當環形網的光纖鏈路出現故障時，向4×4光交換裝置410到480提供用於迴環在一個環形網中處理的具有波長帶的光信號的單獨的輸入/輸出接線端，以及用於傳送在其他環形網中處理的具有波長帶的光信號的單獨的輸入/輸出接線端。
參考圖6，當雙向環形網絡正常操作而沒有任何鏈路故障時，將加給第一輸入部分i1a的波長為λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號傳送到第一輸出部分o1a，然後將這些信號傳送到與輸出埠o1a連接的WDM濾波器310。WDM濾波器310解復用通過第二埠接收到的波長為λ1，λ2，λ3，....，λN光信號。由光分插復用器的1×N解復用器212解復用波長為λ1，λ2，λ3，....，λN，並且已經通過WDM 310的光信號，以致可以在此添加或放棄光信號。然後，由1×N復用器214復用為波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號，並且通過WDM濾波器312來輸出這些信號。此後，通過4×4光交換裝置420的輸入部分i1b，將從WDM濾波器312輸出的λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號傳送到輸出埠o1b，然後再傳送到相鄰的節點。
WDM濾波器316使用第三埠解復用波長為λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號。通過光分插復用器210b的1×N解復用器，解復用已經通過WDM316的具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號，以便在此添加或者丟棄光信號。然後，通過1×N復用器，復用具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號，並且通過WDM濾波器314輸出這些信號。因此，將通過WDM濾波器314具有波長λN+1，λN+2，λN+3，....，λ2N的光信號，通過4×4光交換裝置420的輸入部分i2b，傳送到輸出埠o2b，然後再傳輸到相鄰的節點。
另一方面，如果光纖鏈路出現故障，例如，如果位於外環網4的光交換裝置420和光交換裝置430的光纖鏈路出現鏈路故障，不能將輸入到外環網4的光分插復用器210a的波長為λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號，則通過光交換裝置420，傳送到光交換裝置430。由於不能將具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號傳輸到光交換裝置430，通過迴環光信號來順時針方向傳輸波長為λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號，同時改變了4×4光交換裝置420的交換狀態。由於光分插復用器240b和230b距離鏈路故障點很遠，將該交換裝置的交換狀態保持不變。同樣，通過WDM濾波器連接迴環的光信號，並且傳送信號，而不執行復用或者解復用過程。最後，如圖6B所示，位於鏈路一端的4×4光交換裝置430，允許將具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號傳送到光分插復用器220a。
為了便於理解本發明，提供圖7A到7C，以便說明在存在鏈路故障的情況下，圖6所示的操作步驟。因此，圖7A到7C顯示依據本發明的第二實施例，用於恢復交換的雙向環形網的節點狀態。
圖7A表示位於故障鏈路左邊的節點，其中，由於鏈路故障，不能傳輸要按照順時針方向傳輸的具有波長λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號。結果，將這些光信號從輸入部分i1b迴環到輸出部分o4b(如實線所示)。當下面的鏈路操作正常時，將這些光信號按照反時針方向傳輸，而不迴環(如虛線所示)。將迴環的光信號，與通過WDM濾波器以反時針方向傳輸的光信號一起復用，以便將迴環的光信號傳輸到反時針的相鄰節點。注意，圖7A所示的細實線表示光信號沒有被傳送。
圖7B表示距離故障鏈路很遠的節點，其中，使用WDM濾波器將不受鏈路故障影響的迴環光信號和光信號傳輸到相鄰的節點。
圖7C表示位於故障鏈路右邊的節點。必須順時針傳輸依反時針方向迴環之波長為λ1，λ2，λ3，....，λN的光信號，從而用光交換裝置將光信號的方向交換到初始狀態。在這時，輸入部分i4a與輸出部分o1a連接(如實線所示)。傳送不受鏈路故障影響的光信號，而無需迴環(如虛線所示)。
如上所述，依據本發明的雙向自愈環網，可以藉助於WDM濾波器無需迴環地傳送通過正常鏈路的光信號，而不考慮恢復操作期間出現鏈路故障。此外，與依據傳統的光分插復用器所需的容量相比，將復用器和解復用器的容量降低到差不多一半。因此，能以較低的成本來建立本發明教導的環形網，並且該環形網還有助於鏈路故障的更好的管理。
雖然已經參考特定的優選實施例描述了本發明，但本領域的技術人員將會理解，在不偏離所附權利要求限定的精神和範圍的情況下，可以進行形式和細節的各種改變。
權利要求
1.一種雙向WDM環形網，它包含用於處理具有第一波長帶和第二波長帶的N個光信號的內環網和外環網，所述環形網中的節點包括沿著內環和外環的多個光分插復用器；一對位於光分插復用器之間，用於連接內環和外環交換裝置，用於變換通過內環和外環的光信號的方向；以及沿著內環和外環配置，並設在光分插復用器和交換裝置之間的多個WDM濾波器，每個WDM濾波器包括用於所有波長帶通過並與交換裝置連接的第一埠；用於只允許由內環和外環的其中之一處理的光信號通過並與光分插復用器的一端連接的第二埠；用於允許由內環和外環中的另一個處理的光信號通過並與分插復用器的另一端連接的第三埠，其中，在內環和外環的其中之間檢測到鏈路故障時，操作WDM環形網，以便通過交換裝置將光信號反方向傳送到內環和外環的其中之一。
2.根據權利要求1所述的WDM環形網，其特徵在於，當檢測到鏈路故障時，與鏈路故障之光鏈路連接的交換裝置將光信號傳輸到沒有發生故障的內環和外環的其中之一。
3.根據權利要求1所述的雙向WDM環形網，其特徵在於，所述交換裝置是2×2光開關。
4.根據權利要求3所述的雙向WDM環形網，其特徵在於，當檢測到網絡故障時，操作環形網，以便將具有第一和第二波長帶的光信號反方向傳送到內環和外環的其中之一。
5.根據權利要求1所述的雙向WDM環形網，其特徵在於，當所述內環和外環其中之一故障時，該內環和外環是使用迴環操作的旁路線路。
6.根據權利要求1所述的雙向WDM環形網，其特徵在於，所述外環順時針傳輸光信號，而內環反時針傳輸光信號。
7.根據權利要求1所述的雙向WDM環形網，其特徵在於，由所述光分插復用器復用和解復用交換的光信號。
8.根據權利要求1所述的雙向WDM環形網，其特徵在於，所述多個光分插復用器包括用於處理接收到的光信號的復用器和解復用器。
9.根據權利要求1所述的雙向WDM環形網，其特徵在於，所述交換裝置是4×4光開關。
10.根據權利要求9所述的雙向WDM環形網，其特徵在於，操作所述環形網絡，以便按照反時針方向，將在具有線路故障的光線路上傳播的光信號傳輸到內環和外環其中之一。
全文摘要
一種雙向WDM自愈環網包括外環網和內環網，用於處理N個光信號，並在內環網遭受鏈路故障時，通過使用外環網執行保護交換。環形網的每一個節點包括位於內環網和外環網中的光分插復用器；各自具有容量1×N的解復用器和復用器；一對交換裝置延伸到外環網和內環網，並且位於光分插裝置和與其他節點連接的光纖鏈路之間；以及多個WDM濾波器，它們位於光分插復用器兩端，以致在光纖鏈路出現鏈路故障時，WDM濾波器將在包含WDM濾波器的環形網中處理的光信號傳送到與WDM濾波器連接的光分插復用器的一端，並且將不包含該WDM濾波器的另一環形網中處理的光信號傳送到與光分插復用器的另一端連接的WDM濾波器，而不讓這些光信號通過與該WDM濾波器連接的光分插復用器。
文檔編號H04B10/08GK1516382SQ0314872
公開日2004年7月28日 申請日期2003年6月24日 優先權日2003年1月3日
發明者金鐘權, 都尚鉉, 吳潤濟, 李基喆, 李鍾勳, 李學弼, 樸世剛 申請人:三星電子株式會社