[发明专利]用于采用波分复用的环形网的光学分插设备

说明书

本发明一般涉及光波通信网，具体涉及波分多路复用环形网中插入信号和分出信号。

光纤成为通信网中传输媒介的一种选择，因为它具有与光传输有关的速度和带宽的优点。波分多路复用(WDM)把许多不同波长的光信道进行组合，在单根光纤中同时传输一个复合光信号，满足光传输应用中不断增长的更高速度和更大带宽的要求。随着光学网络化技术的进展，系统制造商正在规划密集的波分多路复用(DWDM)系统，例如，该系统在单根光纤中包含多达80或更多的光信道(即，波长)。因此，DWDM光传输技术正在革新电信工业。

考虑到在远程网中采用WDM和DWDM技术的许多优点，现在正设想把WDM和DWDM技术用在短程网中，诸如，城域网，等等。传统上，实施的短程网是利用时分多路复用(TDM)等技术的同步光纤网(SONET)环。虽然这种SONET环工作的很好，但是，强烈的和不断增长的带宽要求以及管理那个带宽已经超出SONET环的能力和容量。所以，需要以可能最低的成本把大容量和独立于WDM和DWDM的协议扩展到这些短程环形网中。

特别是，我们非常希望把应用WDM和DWDM技术扩展到短程网中，代替现有的时分多路复用系统。例如，把分组或基于小区的传输直接地应用到各个光信道上，可以获得高的传输效率。此外，WDM和DWDM系统在管理当今用户的动态带宽要求上可以提供更大的带宽和灵活性。

然而，与远程网应用比较，在城域网中实施WDM或DWDM技术提出一系列特有的难题。例如，城域网中的分插要求大大高于远程网的分插要求，因为城域网通常是在有限的地理区域内有更密集的用户。此外，通信业务的流量，通信业务类型的多样化，与分插通信业务相关的业务动态变化使城域网中通信业务的管理更加复杂化。采用普通的WDM和DWDM技术解决这些问题，例如，采用远程网中的技术，大大增加费用敏感的城域环境下的成本和复杂性。

例如，普通光学分插多路复用方法的基础通常是在分插节点提取所选波长的整个信号功率。用于光学分插多路复用的一些器件包括：诸如，串列式阵列波导光栅(AWG)路由器，光纤布喇格光栅(FBG)，或Mach-Zehnder滤波器(MZF)。然而，这些器件有若干个缺点，不适合于短程通信中的实际应用，例如，环形网。这些缺点包括：诸如，波长相关损耗，因带宽变窄和群速度色散引起的功率损失和其他传输损伤，有限的频谱带宽，可伸缩性差，和实施成本高。

一般来说，局间(IOF)和接入城市应用中采用DWDM的经济主要取决于最新技术光学器件的成本，诸如，光多路复用器／分解器，光放大器，光开关，和WDM源。虽然带宽分配的灵活性是这个应用的关键因素，但是，利用直接的DWDM技术提供这种能力的代价在费用更敏感的环境下似乎显得特别昂贵。

所以，为了在城域网络化中实现WDM或DWDM技术的优点，需要一种在价格上有竞争力和在技术上可行的分插光信号解决方法。

在最新技术的分插设备中采用宽带光耦合器并结合波长转换元件和抑制元件，使得在WDM环形网中与波分多路复用(WDM)信号分插光信道相关的成本和光损耗大大下降。在WDM环中的每个节点，它包括基于宽带光耦合器的分插单元，抽出整个WDM信号(即，所有的光信道)中一部分光信号功率，所以，在该节点可以分出一个或多个特定波长的光信道。插入到节点上的信息(例如，数据)是在经相同的宽带光耦合器插入到WDM信号的光信道中提供的。WDM信号中另一部分光信号功率(包括任何增加的光信道)传播通过该节点到达WDM环上。

按照本发明的另一个方面，WDM环中至少一个节点包含波长转换元件和抑制元件，以减小各个光信道之间的干扰，这种干扰的产生可能是由于WDM环中这些光信道再循环的结果(例如，在光信道通过其目的节点之后)。波长转换和抑制因基于宽带耦合器的分插设备所用的特定环拓扑而不同。按照本发明原理的分插设备可以用在各种WDM环形结构中，它包括路径交换环和线路交换环，但不限制于这些环。

与现有技术的分插设备比较，按照本发明原理的分插设备采用光损耗低的元件(例如，分出路径和直通路径中的低损耗)，工作在宽的频谱带宽上(例如，宽带)，以及依靠无源技术而不是有源技术，因此，降低了成本和减小复杂性。此外，在WDM环中利用宽带耦合器分插光信道，避免了现有技术分插设备中与级联波带变窄滤波器有关的问题。

根据以下本发明的详细描述并结合附图，可以更完全地理解本发明，我们用相同的参考数字表示相同的元件，其中：

图1表示典型的环形网；

图2A和2B是多波长光学系统中典型的分插设备简化方框图；