双光纤光环形网 【技术领域】
本发明涉及一种光环形网，更具体地说，涉及一种在光环形网中设置的节点的配置。
背景技术
最近，因特网流量的爆炸性的增长要求包括光网络的骨干网的所有网络具有更高的带宽，其中光网络依赖于波分复用(WDM)模式。由于它的容易配置、交换恢复、较低的最初成本等，光环形网成为一种吸引了相当多的注意力的网络拓扑结构，并且已经被世界上的许多国家所采用。
通常，光环形网必须在构成网络的所有节点之间提供全网连接性。目前，光环形网不仅使用基于两根或者四根光纤的用于WDM的多波长，而且使用其中对每一对节点进行连接以便形成光路径的方法。随着数据流量的逐步增长，大多数网络所要求的传输容量正在增加，并且传输容量缺乏的可能性相当大。然而，在城域网(metro network)地效率方面，期望两根光纤的网络比四根光纤的网络具有更高的效率。由于这个原因，两根光纤的网络比四根光纤的网络具有更高的吸引力。
光环形网通常可以被划分为两类：单向波长路径交换环形网(UWPSR)和双向光纤线路交换环形网(BFLSR)。然而，UWPSR和BFLSR需要许多光信道来实现网络中的全网连接性。为了克服这个问题，已经引入了双向波长路径交换环形网(BWPSR)。
在BWPSR中，优点在于：它能够在保护和恢复的情况下进行快速的恢复，并且包括简单的配置。然而，其中的缺陷在于：BWPSR限制了可以适用的节点的数量，因而，如果必须将大量的光信道与所有的节点连接，则会降低网络的整个传输容量。此外，每一根光纤具有其端口的数量与WDM信道的数量对应的波分复用器，因此，每一个节点需要与插入(add)或者分出(drop)的信道同样多的交换。此外，在交换模式中，BWPSR需要较长的时间进行交换恢复操作。
在BRLSR中，优点在于：光信道的数量较少，但是缺点在于：它对现有设备例如同步光网络(SONET)具有较差的兼容性，并且期望的波长的数量多于BWPSR的数量。此外，BFLSR需要大量的诸如阵列波导光栅(AWG)的波分复用器，当使用32个信道时，该波分复用器需要32个端口。
同样地，在上述的所有情况下，当网络具有与WDM信道同样多的端口时，需要波分复用器。对于波分复用器，端口的增加表示波分复用器的成本和与每一个端口连接的器件的数量都会增加，从而增加了用于配置每一个节点的花费。
【发明内容】
本发明通过提供能够降低相关花费来获得每一个节点配置的双光纤光环形网，克服了以上描述的问题，并且提供了另外的优点。
依据本发明的一个方面，提供了一种与传统的网络相比，能够更有效地利用带宽的双光纤光环形网。
依据本发明的另一方面，提供了一种与传统的网络相比，能够降低交换恢复所需要的时间的双光纤光环形网。
依据本发明的一个实施例，提供了一种双光纤光环形网，该光环形网具有：多个节点和用于顺序地对节点进行连接的第一和第二光纤的光链路(optic link)，其中，每一个节点包括：第一分离部分，用于从通过第一光纤的光链路传播的光信号中分离保护信道；第一分插部分，用于在对通过第一分离部分的光信号进行解复用和复用的过程中，将信道插入和/或者分出到多个信道中；以及，第一交换部分，用于在相邻节点之间没有发生光纤的光链路故障的情况下，将保护信道组合到第一光纤的光链路，以及在相邻节点之间发生光纤的光链路故障的情况下，将保护信道组合到第二光纤的光链路。
【附图说明】
从结合附图所采用的以下详细描述中，本发明的上述和其他特征和优点将变得更加明显：
图1显示依据本发明的优选实施例的双光纤光环形网的示意配置；
图2显示对图1所述的节点中的任一个都相同的配置；
图3说明在图1所示的光纤网络中的节点C和F之间的光纤的光链路出现故障的情况下，用于进行节点F的交换恢复的过程；以及，
图4说明在图1所示的光纤网络中的节点C和F之间的光纤的光链路出现故障的情况下，其余节点的操作。
【具体实施方式】
下面将参考附图，对本发明的优选实施例进行描述。出于阐明和简化的目的，由于可能会使本发明的主体相当不清晰，因此，将省略对于包括的已知功能和配置的详细描述。
图1显示依据本发明的优选实施例的双光纤环形网的示意配置。如图所示，环形网包括六个节点200、以及用于使六个节点相互连接的第一和第二光纤的光链路110和120。虽然出于说明性的目的，在图1中显示了有限数量的节点，应该理解：本发明的教义(教导)可以支持大得多的数量的节点。因此，在图中的节点数量不应该对本发明的范围加以限制。
环形网是具有顺时针环形结构和反时针环形结构的双光纤波分复用(WDM)光环形网，并且对于所有的节点200，保持全网连接性。图1显示第一光纤的光链路110的光路径和第二光纤的光链路120的光路径，其中，第一光纤的光链路110充当按照顺时针方向传播的光信号的传输介质，第二光纤的光链路120充当按照反时针方向传播的光信号的传输介质。此外，配置环形网，从而可以为另外的新节点执行网络扩展，并且如上所述，通过对网络链路进行交换，可以实现快速的交换恢复。
在操作中，当设置第一光纤的光链路110的光路径而倒转它的两个点，即开始点和终止点时，第一光路径110可以变为第二光纤链路120的光路径。将从节点B开始、并且在节点F终止的顺时针光路径设置为第一光纤的光链路110，将从节点F开始、并且在节点B终止的反时针光路径设置为第二光纤的光路径120。注意，如下表1所示，顺时针光路径与第三波长W3对应。
表1 A B C F G H W1 1 3 X X 2 X W2 3 X X 1 1 1 W3 X 2 X 2 X 2 W4 2 X 1 3 X X W5 X 1 2 X 3 X W6 X X 3 X X 3
表1是在光环形网中如何设置第一光纤的光链路110的光路径的矩阵。注意：如图1所示，依据用于设置光路径的上述矩阵，显示通过在节点C和节点F之间的第一光纤光链路110的光路径。
依据本发明的实施例，每一个光纤链路具有在正常状况下的工作信道和在交换状况下的保护信道。表2表示分配给环形网中的两种信道的波长。
表2 波长 方向 信道 W1到W16 顺时针 工作 W17到W32 顺时针 保护 W1到W16 反时针 工作 W17到W32 反时针 保护
如表2所示，用于工作信道的波长不同于用于保护信道的波长。因此，即使当发生光纤的光链路交换，即一个光纤的光链路与另一光纤的光链路交换，以便倒转传输方向，也可以在不对通信中的现有信道产生任何影响的情况下，执行交换恢复，以下将对此进行详细的描述。
图2说明代表图1所示的节点中的任何一个的组件的详细方框图。如图所示，每一个节点200包括：第一和第二分离部分210和240、第一和第二分插部分220和250、第一和第二交换部分230和260、以及控制部分270。
第一分离部分210用于从通过第一光纤的光链路110传播的光信号中分离保护信道。具体地说，第一分离部分210安装在第一光纤的光链路110之上，并且用于提供光信号的保护信道。在替代的实施例中，可以由诸如带通滤波器、WDM耦合器等的光学滤波器来替换第一分离部分210。
第一分插部分220在光信号的解复用和复用过程中，插入和/或者分出信道，其中，通过第一分离部分210从所述的光信号中移出保护信道。第一分插部分220包括：第一解复用器221、第一和第二抽头耦合器223和224、具有第一光接收机226和第一光发射机227的第一光收发模块225、以及第一复用器222。
第一解复用器221对通过第一分离部分210输入的光信号进行波分解复用，然后将解复用的光信号输出到多个信道。在替代的实施例中，可以由阵列波导光栅来替换第一解复用器221。
第一光接收机226用于检测在从第一解复用器221中输出的信道中分出的信道。注意：分出的信道通过光电转换过程输出。在替代的实施例中，可以由光电二极管来替换第一光接收机226。
将第一抽头耦合器223安装在第一解复用器221和第一光接收机226之间的路径上。第一抽头耦合器223将输入到第一光接收机226的信道的一部分分离为另一个分离的信道。第一光发射机227输出要加入的信道。在替代的实施例中，可以由激光二极管来替代第一光发射机227。
将第二抽头耦合器224安装在第一光发射机227和第一复用器222之间的路径上，该耦合器分离从第一光发射机227中分离信道的一部分，并且输出分离的信道。
第一复用器222对从第一解复用器221输入的信道和从第一光发射机输入的信道进行波分复用，然后输出波分复用后的信道。
第一交换部分230用于对在保护信道中的光信号与当在相邻节点之间没有发生链路故障时通过第一光纤的光链路110传播的插入/分出光信号进行组合。第一交换部分230还用于对在保护信道中的光信号与当相邻节点之间发生链路故障时通过第一光纤的光链路120传播的光信号进行组合。
第一交换部分230包括：第一交换机232、以及第一到第三耦合器234到236。第一交换机232用于使从第一分离部分210输入的保护信道中的信号通过或者进行交换。第一耦合器234将通过第一交换机232的保护信道与从另一第二分插部分250输入的保护信道的光信号进行组合，然后输出组合的保护信道。最后，第二耦合器235将从第一复用器222输出的分出/插入的光信号与从第一耦合器235输出的保护信道中的光信号进行组合，然后输出组合结果。
继续参考图2，将第三耦合器236安装在第二分离部分240和第二分插部分250之间，然后配置第三耦合器以便将从第一交换机232输出的交换后的保护信道与从第二分离部分240输出的光信号进行组合。
第二分离部分240用于将通过第二光纤的光链路120传播的光信号分离为保护信道。更具体地说，将第二分离部分240安装在第二光纤的光链路120上，并且为光信号提供保护信道。在替代的实施例中，第二分离部分240可以由诸如带通滤波器、WDM耦合器等的光滤波器来替代。
第二分插部分250在光信号的解复用和复用的过程中，进行对信道的插入和/或者分出，其中，当光信号通过第一分离部分210时，从光信号中分离出保护信道。第二分插部分250包括：第二复用器251、第三和第四抽头耦合器253和254、具有第二光接收机256和第二光发射机257的第二光收发模块255、以及第二复用器252。
第二解复用器251对通过第二分离部分240输入的光信号进行波分解复用，并且将解复用后的光信道输出到多个信道。在替代的实施例中，第二解复用器251可以由阵列波导光栅替代。
第二光接收机256用于在从第二解复用器251输出的信道中检测分出的信道，并且通过光电转换输出分出的信道。在替代的实施例中，第二光接收机256可以由光电二极管来替代。
将第三抽头耦合器253安装在第二复用器251和第二光接收机256之间的路径上，并且用于分离输入到第二光接收机256的信道的一部分，然后输出分离的信道。
第二光发射机257输出要被加入的信道。在替代的实施例中，第二光发射机257可以由诸如激光二极管来替代。
将第四抽头耦合器254安装在第二光发射机257和第二复用器252之间的路径上，并且用于分离从第二光发射机257输出的信道的一部分，然后输出分离的信道。
第二复用器252对从第二解复用器251输入的信道、以及从第二光发射机257输入的信道进行波分复用，然后输出波分复用后的信道。
第二交换部分260用于对在保护信道中的光信号与当相邻节点之间没有发生链路故障时通过第二光纤的光链路120传播的插入/分出的光信号进行组合。第二交换部分260还用于对在保护信道中的光信号与当相邻节点之间发生链路故障时通过第一光纤的光链路110传播的光信号进行组合。
第二交换部分260包括第二交换机262和第四到第六耦合器264到266。第二交换机262用于使从第二分离部分240输出的保护信道通过或者进行交换。第四耦合器264将通过第二交换机263的保护信道与从第一分插部分220输入的保护信道中的光信号进行组合，然后输出组合后的保护信道。第五耦合器265将从第二复用器252输入的插入/分出的光信号与从第四耦合器264输入的保护信道中的光信号进行组合，然后输出组合的结果。将第六耦合器266安装在第一分离部分210和第一分插部分220之间，并且对从第二交换即263输出的交换后的保护信道与从第一分离部分210输出的光信号进行组合。
控制部分270控制第二交换机232、第二交换机262、第一光收发模块225、以及第二光收发脉宽255，以便识别和恢复故障链路。当在环形网上的特定链路上发生故障时，包含在发生故障的链路中的特定信道不能够到达所期望的节点。这样，控制部分270通过第一或者第三抽头耦合器223或者253对链路故障进行识别。
当受到链路故障的影响而存在没有成功传输的信道时，使用第一或者第二光发射机227或者257的保护信道进行回环过程。更具体地说，通过将从第一或者第二光发射机227或者257输出的保护信道输出另一光纤的光链路上，进行回环过程。此时，对保护信道中的光信号与通过另一光纤的光链路传播的光信号进行组合
当光信号到达下一个节点时，光信号通过第一或者第二分离部分210或者240。第一或者第二分离部分210或者240用于从输入的光信号中分离保护信道。将这样分离的保护信道输入到第一或者第二交换机232或者262，并且将其余的光信号输入到第一或者第二解复用器221或者251。此时，控制部分270控制第一或者第二交换机232或者262。当所涉及的节点不是发生链路故障的相邻节点时，控制部分270使第一或者第二交换机232或者262处于并行状态，从而简单地让保护信道通过。然而，当所涉及的节点是发生链路故障的相邻节点时，控制部分270使第一或者第二交换机232或者262处于交叉状态，从而进行将保护信道反馈到安装在光纤的光链路上的第一或者第二解复用器221或者251，以便进行交换恢复。
现在，为了便于对本发明进行理解，将结合图3和图4描述恢复和交换的典型工作过程。
图3显示当在图1所示的光纤网络中的节点C和F之间的光纤链路发生故障时，节点F的交换恢复过程。在光纤的光链路发生故障之前，第一光接收机226接收由第一解复用器221分出的信道，但是在光纤的光链路上发生故障之后立即停止接收。在光纤的光链路发生故障之后，第二抽头耦合器223不分离和输出信道。这样，当控制部分270没有接收到从第一抽头耦合器223分离的光信号时，控制部分确定光纤的光链路已经发生故障。在控制部分确定链路发生故障时，控制部分270执行由回环过程和反馈过程组成的交换恢复。
在回环过程中，控制部分270向第二光发射机257输出控制信号，以使第二光发射机257输出保护信道。在保护信道中的光信号通过第一耦合器234而被输入到第二耦合器235。第二耦合器235对保护信道与从第一复用器222输入的光信号进行组合，然后输出组合的结果。
在反馈过程中，第二分离部分240从输入的光信号中分离保护信道。出于这个目的，控制部分270输出控制信号，以便操作处于交叉状态的第二交换机262。然后，在由第二交换机262交换的保护信道中的光信号通过第六耦合器266而被输入到第一复用器221。
图4示出了当在图1所示的光纤网络的节点C和F之间的光纤的光链路发生故障时，节点G、H、A和B的操作。第一分离部分210从输入的光信号中分离保护信道，并且让其余的光信号通过。第一交换机232处于并行状态，从而在保护信道中的光信号通过第一交换机232和第一耦合器234而被输入到第二耦合器235。第二耦合器235对在保护信道中的光信号与从第一复用器222中输出的光信号进行组合，然后输出组合的结果。相似地，从第二分离部分240中分离为保护信道的光信号通过处于并行状态的第二交换机262和第四耦合器264而被输入到第五耦合器265。第五耦合器265将在保护信道中的光信号与从第二复用器252输出的光信号进行组合，然后输出组合的结果。
如上所述，在光环形网中，将保护信道输入到在遭受交换的光纤的光链路的相邻节点上的第一或者第二解复用器221或者251，从而在交换发生前对每一个保护信道进行设置以便具有期望的光路径。交换恢复功能是WDM光环形网所需要的必不可少个功能。该交换恢复机制提供了对断开或者有问题的任何光纤的光链路进行恢复的方法。为了进行环形网中的快速交换恢复，使用第一或者第三抽头耦合器223或者253，检测已解复用和分出的信道。将分出的输出到控制部分270，所述的控制部分检查它是否已经接收到分出的信道，然后确定分出的信道。下表3是显示如何设置第二光纤的光链路120的光路径的矩阵。
表3 A B C F G H W1 2 1 X X 3 X W2 1 X X 3 1 1 W3 X 2 X 2 X 2 W4 3 X 2 1 X X W5 X 3 1 X 2 X W6 X X 3 X X 3
从表1和3可以看到，当发生任何链路故障时，在进行交换恢复之前，依据发生故障的链路的位置，每一个节点200不能接收一些信道。如图2所示，通过向分出的信道提供第一或者第三抽头耦合器223或者253，涉及的每一个节点200总是对每一个信道的光强度进行检查。当通过在任何节点的每一个信道的识别确定了发生故障的链路时，可以依据本发明的教义执行合适的交换。因此，当任何链路发生故障时，在每一个节点200同时识别光链路故障，并且该识别过程可以使在涉及的节点同时进行合适的测量，从而降低了用于执行交换恢复所需要的总体上的时间。
如上所述，优点在于：与现有技术相比，依据本发明的光环形网通过降低波分复用器的数量，节省了与对每一个节点进行配置所需要的花费。另一优点在于：对在光环形网中的所有节点进行连接所需要的波长数量小于UWPSR(或者BWLSR)中的波长数量。此外，另一优点在于：通过依据BWPSR的路径设置方法识别在涉及的节点上分出的信道，光环形网可以快速进行交换恢复。最后，在本发明中的还有的另一优点在于：依据本发明的光环形网从通过光纤的光链路输入的复用的光信号中分离保护信道，并且或者进行保护信道的交换，或者改变光路径，从而可以降低光分插部分的复用器和解复用器必须处理的信道数量。