專利名稱：信號傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號傳輸系統(tǒng)，更具體地說，涉及用光載波承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的系統(tǒng)?？梢园讶舾蓚€波長各不相同的光載波從光發(fā)射機(jī)通過光波導(dǎo)送到光接收機(jī)-這樣的技術(shù)稱作波(長)分(割)復(fù)用(WDM)技術(shù)，一般把每一個能夠承載通信業(yè)務(wù)的光載波稱作信道。
包括光開關(guān)裝置的光引出/引入多路復(fù)用器(OADM)和光交叉連接開關(guān)(OXC)通過光信道承載多個業(yè)務(wù)信號，后者經(jīng)由一根或一對光纖通過不同的波長發(fā)送或接收，每一個OADM或OXC至少有兩個這樣的波分復(fù)用(WDM)端口，它們是這樣配置，以便能夠向分支端口插入信號或由其中提取信號，或讓信號從一個WDM端口直通到另一個WDM端口。
通常OADM或OXC網(wǎng)絡(luò)的配置是閉環(huán)，因為它為每一個連接提供替代的信道，使之能夠預(yù)防光纖的故障。為了補(bǔ)償OADM或OXC內(nèi)相互連接的光纖和光學(xué)組件的損耗，它包含光放大器。在包含放大和反饋信道的系統(tǒng)中，環(huán)路增益必須維持小于1，因為不然就會出現(xiàn)不希望有的振蕩。
在故障狀態(tài)下，環(huán)路增益可能上升到1以上，引起環(huán)路的不穩(wěn)定性和失靈。本發(fā)明力求提供一種減小這種困難的信號傳輸系統(tǒng)。
按照本發(fā)明，一種具有多個WDM光載波的信號傳輸系統(tǒng)包括連接成環(huán)形的多個光開關(guān)裝置；存在于光開關(guān)裝置上用來檢測每一個光載波是否存在的裝置；以及響應(yīng)光載波是否存在的檢測，把所述光載波的環(huán)路增益控制到小于1的裝置。
不存在光載波時自動增益控制可能引起的一個光信道內(nèi)的振蕩由于非線性的作用、放大器中的功率錯亂(hogging)和來自可能出現(xiàn)的高功率振蕩的串音，可能對其它光信道產(chǎn)生不良影響。即使環(huán)的閉環(huán)增益小于1，放大器的自發(fā)發(fā)射(ASE)可能在不承載正常光信號的信道中積累至可能干擾相鄰信道的電平。
光開關(guān)裝置可以是OADM或OXC或其它等效物，以下對OADM的討論適用于這樣的等效物。
在可以被重構(gòu)(亦即引出、引入和直通信道上的改變)的OADM中，建議進(jìn)行某種程度的自動增益控制(AGC)，以便把各個光信道的功率維持在基本上固定的電平。為了保證在任何情況下AGC的操作都不至于使任何光信道的總體增益上升到出現(xiàn)振蕩或ASE積累的破壞性電平的數(shù)值，應(yīng)當(dāng)采取預(yù)防措施。在OADM的線性或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中瞬態(tài)作用也可能是一個嚴(yán)重的問題，承載信道數(shù)目的故意改變和在故障過程中都會造成這一情況?？紤]信道中無光信號存在的情況。工作在每一個OADM上該信道的AGC功能會將它自己設(shè)置為最大增益/最小損耗狀態(tài)，以圖維持功率電平。當(dāng)該信道的信號接通時，每一個OADM的增益將高于要求值，直至AGC控制回路有時間作出響應(yīng)為止。在這個過渡過程中，每一個OADM的這種信號都將上升到不斷升高的高電平，它會使光放大器的可用功率錯亂，減小預(yù)先存在的信道上的信號電平，并對其上的通信業(yè)務(wù)產(chǎn)生不良影響。這個過渡過程一直存在到AGC控制回路穩(wěn)定到它們的目標(biāo)輸出功率，而光放大器控制回路適應(yīng)增大后的輸出總功率為止。盡管可以通過使新光信號源功率緩慢斜坡上升來部分地緩解這種效應(yīng)，但這對不同的放大器和AGC控制回路的時間常數(shù)提出了約束。在故障狀態(tài)下，使源功率斜坡上升或許是不可能的。
本發(fā)明減輕了這些困難。
現(xiàn)將參照附圖以舉例方式進(jìn)一步描述本發(fā)明，附圖中

圖1表示按照本發(fā)明的信號傳輸系統(tǒng)的一部分；而圖2和3更詳細(xì)地表示所述系統(tǒng)的一部分的可供選擇的配置。
參照圖1，這里只示出信號傳輸系統(tǒng)的一部分，其中多個包括OADM和OXC的光開關(guān)裝置連接成雙向閉環(huán)。只示出單一的光開關(guān)裝置。該僅圖舉例說明WDM光信號從WDM輸入端口通過光開關(guān)3到WDM輸出端口的單向信號信道，它依情況而定可以是OADM或OXC的一部分。實際上，OADM一般具有重復(fù)的相同配置，使得它也能在與所示出的方向相反的方向上承載信號。OXC一般具有通過比較復(fù)雜的光開關(guān)互連的多重輸入和輸出端口。
首先假定該系統(tǒng)處于無故障的狀態(tài)下工作而進(jìn)行描述。輸入端口1連接到AGC電路4，后者維持點(diǎn)5處每一個信道(亦即，光波長)恒定的功率，而與端口1處每個信道的輸入功率無關(guān)。一般端口1處的輸入信號包括各自在不同光波長下的至少8個光信道。AGC電路可以采取在我們共同未決的專利申請(P/61751)中所公開的形式。光放大器6工作在增益控制的方式下，具有平坦的頻率響應(yīng)，以便均勻地放大每一個光信道，從而在點(diǎn)7給出每一個信道恒定的功率。光多路分解器8按波長把光信道分離在各個光波導(dǎo)9上，以便通過光開關(guān)3交叉連接。光開關(guān)的輸入和輸出端口16允許引入和引出信道。光開關(guān)3的輸出依配置的不同而來自不同的輸入，使得點(diǎn)10處每一個信道的光功率具有某種變化。另一個AGC電路在點(diǎn)12維持每一個信道的恒定功率。
光多路復(fù)用器13使這些信道結(jié)合成一個WDM信號。多路復(fù)用器13引入的損失或信號衰減對每一個光信道基本上是恒定的，而光放大器14工作在增益控制的方式下，使得在輸出端口2每一個信道的光功率基本上維持恒定。AGC電路4和11以及增益控制放大器6和14的綜合作用保證了從一個OADM(圖1中示出一個OADM)的輸出通過一段相互連接的光纖15到下一個OADM的輸出的增益為標(biāo)稱的1，帶有微小離散。在環(huán)中承載通信業(yè)務(wù)的情況下，至少必須有兩個節(jié)點(diǎn)(業(yè)務(wù)源節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn))，其中光開關(guān)處于引入/引出配置。引入/引出配置中開關(guān)的通過損耗大，一般為30dB(分貝)，對這兩個節(jié)點(diǎn)就意味著閉環(huán)增益減小60dB。這比環(huán)中所有中繼段(hop)公稱值以上最壞情況的增益離散總和大得多。因此，環(huán)的環(huán)路增益保證比1小得多。
端口1還接收一個不承載通信業(yè)務(wù)的管理光信道，用于信令和管理目的。這由管理信道提取裝置17提取，將其信令信息引導(dǎo)到控制邏輯18，后者鏈接到光開關(guān)3的操作和AGC電路11。聯(lián)系圖3描述控制邏輯的一種功能?？刂七壿?8重新形成管理信道的格式，并通過管理信道插入裝置19將其插入輸出端口2上。
考慮故障狀態(tài)，若光信號源失效，形成該信道一部分的AGC電路11便會增大其增益，以圖在點(diǎn)12維持恒定的功率。在出現(xiàn)故障之后環(huán)中每一個OADM都會出現(xiàn)這一情況，使得對這一出故障的信道而言，通過增益大大增加，例如增大XdB。N個OADM的環(huán)的總環(huán)路增益便增大N×XdB。作為例子，令X＝10dB和N＝8，則環(huán)路增益增大80dB，這比在源節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)處的光開關(guān)的損耗大。環(huán)繞環(huán)的環(huán)路增益會比1大得多，于是在這個光信道的波長上出現(xiàn)振蕩。
為了避免這個困難，AGC電路11包括檢測其輸入是否沒有光信號的裝置，并隨著這種情況的出現(xiàn)而廢棄增益控制機(jī)構(gòu)，將其設(shè)置為最小增益。圖2和3表示用來實現(xiàn)這種狀態(tài)的可供選擇的配置。
參照圖2，輸入端口10通過可變增益/損耗裝置20連接到輸出端口12。端口12也通過光功率檢測器21連接到控制裝置22，后者調(diào)整裝置20的增益或損耗，從而構(gòu)成反饋回路。在輸入端口10處外加的光功率檢測器23向閾值檢測器24饋送信號，使得在端口10處的光功率電平降低到閾值(故障狀態(tài))時，比較器24的輸出改變狀態(tài)。閾值由基準(zhǔn)輸入25設(shè)定，而且就是這個閾值決定輸入信道存在或不存在的電平。若有必要，可以調(diào)整閾值，以確定關(guān)于操作可靠性的最佳電平。比較器24向控制裝置22提供附加的輸入使反饋回路失效，以迫使可變增益/損耗裝置20處于其最低增益或最大損耗。實際上，裝置20可以是在整個感興趣的波長帶寬上具有平坦增益特性的可變增益放大器，或者作為替代方案，它可以是一個可變衰減器后跟預(yù)置增益放大器。
參照圖3，所示的替代配置省去了圖2的第二個光檢測器23。除了示出AGC電路以外，它還顯示對圖1光開關(guān)裝置的修改。反饋回路與圖2相似地包括可變增益/損耗裝置30、光功率檢測器31和控制裝置32。光檢測器31耦合到比較器33的一個輸入端，若點(diǎn)12處的光功率小于AGC回路力圖維持的值，則比較器33的輸出將狀態(tài)改變?yōu)楣收蠣顟B(tài)。這種機(jī)構(gòu)不能直接用來把AGC回路設(shè)置為最小增益/最大損耗，因為不可能從這種狀態(tài)恢復(fù)。發(fā)信號把故障狀態(tài)通過管理信道發(fā)送器34通知該環(huán)內(nèi)的下一個OADM。管理信道可以承載在那些承載通信業(yè)務(wù)的信道以外的稱作光管理信道的光信道上或用其它裝置。環(huán)上的下一個OADM通過管理信道接收機(jī)17以及通過對光開關(guān)的配置可以利用控制邏輯18確定有故障的光信道是否連接到其可變增益/損耗裝置30之一這一點(diǎn)的了解，提取該光信道的信令狀態(tài)。若是如此，控制邏輯18不顧AGC損耗，強(qiáng)制它把可變增益/損耗裝置30設(shè)置為最低增益/最大損耗。像以前一樣在管理信道上通過管理信道插入裝置34發(fā)信號把故障狀態(tài)通知下一個OADM。
結(jié)果是檢測出故障狀態(tài)的第一個OADM中AGC電路11設(shè)置為最高增益/最小損耗，但在隨后的OADM中對這一故障信道所有的AGC電路11都被設(shè)置為最低增益/最大損耗。因此環(huán)繞該環(huán)的總增益基本上保持小于1。
在圖2和3中可變增益/損耗元件都可以是光放大器(半導(dǎo)體光放大器或鉺摻雜光纖放大器)或電氣控制的光衰減器。
這兩種解決方法也都減小過渡過程功率變化的影響，因為最多一個OADM，或另一個光開關(guān)裝置，工作在最大增益上，而隨后的所有OADM都工作在最大損耗上，直至施加新信號之后。這樣設(shè)計AGC控制回路，使得當(dāng)檢測到新信號時，它足夠緩慢地使幅度斜坡增大，使光放大器可以適應(yīng)增大所需要的輸出功率的要求，而不影響預(yù)先存在的信道。
權(quán)利要求
1.一種具有多個WDM光載波的信號傳輸系統(tǒng)，它包括連接成環(huán)形的多個光開關(guān)裝置；存在于光開關(guān)裝置上用來檢測每一個光載波是否存在的裝置；以及響應(yīng)所述光載波是否存在的檢測，把所述光載波的環(huán)路增益控制到小于1的裝置。
2.權(quán)利要求1中所要求的系統(tǒng)，其特征在于每一個光開關(guān)裝置包括信道多路復(fù)用器，并且所述用來檢測光載波是否存在的裝置設(shè)置在所述多路復(fù)用器的輸入信道通路內(nèi)。
3.權(quán)利要求2中所要求的系統(tǒng)，其特征在于所述用來檢測光載波是否存在的裝置設(shè)置在所述多路復(fù)用器的每一個輸入信道通路內(nèi)。
4.以上權(quán)利要求中任何一個權(quán)利要求所要求的系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置自動增益控制電路，用以調(diào)整被檢測到的存在的光載波的電平。
5.權(quán)利要求4中所要求的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)檢測到不存在光載波時使所述自動增益控制電路不能工作，以便可以減小該光載波的信道的增益。
6.權(quán)利要求4或5中所要求的系統(tǒng)，其特征在于所述自動增益控制電路包括可變增益放大器。
7.權(quán)利要求4或5中所要求的系統(tǒng)，其特征在于所述自動增益控制電路包括可變光衰減器。
8.權(quán)利要求4或5中所要求的系統(tǒng)，其特征在于為每一個光載波設(shè)置用來檢測所述自動增益控制電路是否存在輸入信號的裝置。
9.權(quán)利要求4或5中所要求的系統(tǒng)，其特征在于構(gòu)成所述自動增益控制電路一部分的光檢測器構(gòu)成用來檢測光載波是否存在的裝置的一部分，以及發(fā)信號把檢測到不存在光載波通知環(huán)中的下一個光開關(guān)裝置，以便使它減小該載波的光增益。
10.權(quán)利要求4中所要求的系統(tǒng)，其特征在于令所述自動增益控制電路的控制回路速度足夠慢，以避免受到過渡過程干擾的光載波造成功率錯亂(hogging)。
全文摘要
一種信號傳輸系統(tǒng)具有多個WDM光載波,后者鏈接設(shè)置在閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個光開關(guān)裝置。對載波進(jìn)行放大以補(bǔ)償損耗和衰減,但每一個載波的環(huán)路增益必須小于1,以防止不希望有的信號振蕩。對于在開關(guān)裝置上檢測到的存在的每一個光載波,自動增益控制電路是有效的,而對于被測定為不存在的每一個光載波,所述增益控制被禁止。
文檔編號H04B10/00GK1267156SQ0010411
公開日2000年9月20日 申請日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月12日
發(fā)明者P·A·阿諾德, P·A·卡蘭, H·R·克拉林博恩 申請人:馬科尼通訊有限公司