专利名称：灵活分支单元以及包括灵活分支单元的系统的制作方法
技术领域：
本公开涉及光传输系统，以及具体来说，涉及配置用于容错和/或耦合灵活性的灵活分支单元以及包括灵活分支单元的系统。
背景技术：
为了使光纤传输系统的传输容量为最大，单个光纤可用于在所谓的波分复用系统(以下称作WDM系统)中携带多个光信号。多个光信号可复用以形成复用信号或WDM信号，其中多个信号的每个在称作信道的分立波长上调制。现代WDM系统具有高业务容量，例如以每秒10千兆位(以下称作Gb/s)或以上携带96个信道或以上的容量。光纤传输系统可包括可端接于传送和/或接收干线终端的较长干线光纤段。光纤传输系统还可包括沿其干线所定位的一个或多个分支单元。各分支单元(BU)可连接到在 传送和/或接收支路终端中端接的支路光纤段。各BU可包括一个或多个光学分插(加入/分出)复用器(OADM :optical add/drop multiplexer)。可经由OADM对光传输系统的干线光纤段加入和/或从其中分出信道。当信息信号通过长距离传送时，提供一个或多个放大器以补偿信号衰减。一些WDM系统(例如海底系统)中使用的放大器一旦安装便无法轻易修改，并且初始配置成支持全负荷链路(例如96个信道，各信道携带10 Gb/s)。一般来说，可期望每信道的功率是充分的，以便在来自放大器的放大自发发射(ASE)噪声存在的情况下提供足够的信噪比，从而需要具有高全负荷容量的系统的高放大器总输出功率。因此，放大器可配置成以标称总光功率来提供光输出信号。标称放大器输出功率级可对放大器的输入处的功率不敏感。当放大器输入功率在大范围改变时，总放大器输出功率可在标称输出功率级附近极少变化。当例如在分支单元处加入附加信道时，每信道的光输出功率可降低。当分出信道时，每信道的光输出功率可增加。光信号在通过光纤传播时能够经历非线性交互。在充分高的光功率值(例如大于每信道I mW)下，光信号可经历比在低光功率(例如小于每信道I mW)下要大的失真，这引起传输代价。因此，当例如在分支单元处分出信道时，光信道功率值可增加，并且网络通信性能可能受损。光放大器链的部分信道加载(channel loading)可能引起传输频带的部分中的不期望的噪声积聚以及也使信道性能降级的增益整形效应(gain reshapingeffect)。例如，在光纤故障、例如缆线切断或者发射器断开连接的情况下，网络因一个或多个信号的不存在以及携带那些信号的信道上的较低功率而会失去其设计均匀加载。取决于故障的位置，ASE噪声可能会或者可能不会取代丢失的信号。附加ASE噪声也可能使其余信号的信噪比(SNR)恶化。如果故障处于干线段中并且信道加载不均匀，则干线段上的非均匀加载可使分支单元处加入的信号恶化。类似地，如果故障处于支路段中并且信道加载不均匀，则可使经过分支单元的干线段上的信号恶化。因此，可期望将分支单元配置用于容错，以便保护“健康”路径上的信号免受另一个路径上的故障所引起的恶化。例如，在海底光纤传输系统中，分支单元可部署在远程位置，例如在洋底。分支单元可在部署时配置用于加入和/或分出占用特定信道的信号。特定配置可取决于所预测和/或所预计的业务。实际业务可与预测有差异。修改分支单元、后期部署可涉及较大成本。因此，会期望提供一种灵活分支单元，该分支单元可按照例如实际业务来重新配置而无需修改分支单元。
应当参照结合以下附图来阅读的以下详细描述，附图中相似标号表示相似部件 图I是符合本公开的光通信系统的示意 图2是符合本公开的一般化灵活分支单元的功能框 图3是灵活分支单元的控制电路的功能框图；·
图4是具有包括带阻滤波器、带通滤波器的滤波器和耦合器的灵活分支单元的一个示例的功能框 图5是具有3端口滤波器的灵活分支单元的另一个示例的功能框 图6是符合本公开、包括多个3端口滤波器的灵活分支单元的功能框图；以及 图7是可用于符合本公开的分支单元中的OADM的一个示例的功能框图。
具体实施例方式容错可在分支光通信系统中实现，使得一个光路中的故障不会影响从健康光路所耦合的光信号。一般来说，当加入和分出信道时，符合本公开的灵活分支单元配置成从健康路径而不从故障路径(例如干线路径或支路路径)来选择信道，以便防止干线路径上的不均匀信道加载。这样，干线路径上检测到的故障不会影响来自支路路径的信号，并且支路路径上检测到的故障不会影响来自干线路径的故障，由此提供容错。灵活分支单元还可以能够调整可在分支单元处加入和分出的信道的数量和选择。现在来看图1，示出符合本公开的示范光通信系统100。本领域的技术人员将会知道，为了便于说明，通过极简化形式示出了系统100。光通信系统100包括耦合到干线路径112的干线终端110和120。本文所使用的术语“耦合”指的是通过其中将一个系统元件所携带的信号赋予“耦合”元件的任何连接、耦合、链路等等。这类“耦合”装置不一定相互直接连接，而是可由可操控或修改这类信号的中间组件或装置分隔。干线路径112可包括用于携带光信号的多个光缆段，例如缆线段113、134、142。各光缆段可包括其中包含光纤对的光纤缆线的一个或多个部分以及一个或多个中继器170，以便提供干线终端HO与干线终端120之间的光信号的双向通信的传输路径。诸如分支单元130和140之类的一个或多个分支单元可耦合到干线终端110、120之间的干线路径。各分支单元130、140还可分别通过关联支路路径152、162、也许通过一个或多个中继器170和链接光缆分别耦合到诸如分支终端150和160之类的分支终端。因此，系统100可配置成提供终端110、120、150和/或160之间使用相同干线光纤对的光信号的双向通信，但是多个光纤对可由分支单元130、140的每个来使用和支持。为了便于说明，本文的描述可指从一个终端到另一个终端的传输。但是，要理解，系统100可配置用于终端110、120、150和/或160的任意之间的双向或单向通信。干线和支路路径中的组件可包括用于实现其预计功能性的已知配置。例如，中继器170可包括补偿传输路径上的信号衰减的任何已知光放大器/中继器配置。例如，中继器的一个或多个可配置为光放大器，例如掺铒光纤放大器(EDFA)、拉曼放大器或者混合拉曼/EDFA放大器。另外，中继器的一个或多个可通过已知光-电-光配置来提供，该配置通过将光信号转换电信号、处理电信号并且然后重传光信号，来再生光信号。系统100可配置为例如具有超过大约600 km的终端的至少两个之间的长度的长程系统，并且可跨越某个水域。当用于跨越某个水域、例如海洋时，放大器170和/或分支单元130和/或140可位于洋底，并且干线路径112路径可跨越海滩平台。将会理解，多个中继器、分支单元和光介质链路可设置在水下和/或陆地之上。系统100是能够传送、携带和接收包括在称作信道的多个不同波长上调制的多个复用光信号的波分复用(WDM)信号的WDM系统。光信息信号可在干线终端的一个或多个和 /或支路终端的一个或多个始发。各分支单元130、140可配置成使用例如光学分插复用器(OADM)来加入和/或分出一个或多个信息信号。例如，在干线终端110始发的WDM信号可包括占用干线路径112上的一个或多个信道(S卩，干线信道)的一个或多个信息信号(即，干线信号)。同样，在支路终端150始发的WDM信号还可包括占用支路路径152上的一个或多个支路信道(即，支路信道)的一个或多个信息信号(即，支路信号)。两种WDM信号均可传送给分支单元130。分支单元130可配置成分出、即抽取源自干线终端110的一个或多个信息信号，并且将所分出干线信号传递给支路终端150。分支单元130还可配置成将源自支路终端150的一个或多个信息信号加入、即插入源自干线终端110的WDM信号的至少一部分，并且将所产生WDM光信号、即包括所加入支路信号传递到段134上。所产生WDM光信号可由分支单元140来接收。分支单元140可类似地加入和/或分出信息信号。将会理解，在终端120和/或支路终端160始发的信息信号可同样在分支单元140处加入和/或分出，其中所产生光信号被传送给分支单元130。分支单元130可类似地加入和/或分出信息信号，并且将所产生的光信号传递给终端110。因此，沿干线路径112的至少一部分所传送的WDM信号占用多个信道(即，干线信道)，并且沿支路路径、例如支路路径152或162所传送的WDM信号占用多个信道(即，支路信道)。在WDM系统中，信道可被利用或者未利用。本文所述的“被利用信道”指的是包含信息携带信号的WDM系统信道位置，以及“未利用信道”指的是没有包含信息携带信号的WDM系统信道位置。被利用干线信道(称作快速信道(express channel))的一个或多个可经过分支单元130、140的一个或多个而未被分出，例如将信息信号从一个干线终端110(始发)携带到另一个干线终端120 (目的地)。被利用干线信道(称作分插信道)的一个或多个可在一个或多个分支单元130、140处加入和/或分出，并且在波长上对应于被利用支路信道(称作分插信道)的一个或多个。因此，分插信道可在干线终端110与支路终端150之间或者在支路终端150与另一个支路终端150之间延伸。由于在分支单元处分出的信道的波长在分支单元处分出信道时被再使用，所以分插信道又可称作再使用信道。为了对光纤网络保持均匀信道加载，未利用信道可在干线或支路终端处加载有加载信号。本文所使用的“加载信号”指的是诸如宽带噪声之类的非信息携带信号，例如ASE噪声、ASE噪声频带或哑音(dummy tone)。本文所使用的“哑音”将指集中于特定波长并且没有携带信息或业务的光能。因此，进入和离开分支单元的整个传输频带可均匀加载有加载信号或信息信号。在一个实施例中，加载信号可在与被利用信道上的信息信号相同的光功率下加载到未利用信道上。因此，加载信号可吸取与信息信号所吸取的份额相似的中继器功率的成比例份额，由此避免传送频带的未加载部分的有害影响。本文所使用的“均匀加载”不一定要求传输频带的每个信道上的相同信道功率。加载信号可通过本领域的技术人员已知的方法来生成并且放置在干线和/或支路终端的未利用信道。在一个或多个加载信号是宽带噪声的一个实施例中，噪声可被生成并且加入到未利用信道，例如在2005年12月29日所发表的标题为“Optical FiberTransmission System with Noise Loading” 的美国专利申请公布号 2005/0286905 Al 中所公开，通过引用将其理论完整地结合到本文中。例如，宽带噪声可由放大器来生成，并且使用适当的滤波器和耦合器加入到未利用信道。可以是稀土掺杂光纤放大器的放大器可配置成与输入功率无关地提供基本上恒定输出功率。如果放大器输入未加载或者最小加载，则放大器可生成ASE噪声。加入到WDM信号的ASE噪声可以是宽带，即扩展于系统带宽，和/或可经过滤波，从而引起占用系统带宽中的一个或多个频带或子带的ASE噪声。在一 个或多个加载信号为哑音的一个实施例中，哑音可例如通过使用连续波非调制激光源来生成，例如在2006年3月9日所发表的标题为“System and Method for Sepctral Loadingan Optical Transmission System” 的美国专利申请公布 No. 2006/0051093 Al 中所述，通过引用将其理论完整地结合到本文中。WDM系统可经历引起非均匀信道加载以及因光纤非线性度而引起的传播信息信号的后续SNR恶化或降级的故障。例如，干线或支路路径中的光纤可被损坏或切断，和/或干线或支路终端处的发射器可断开连接。如果占用降级信道的信号然后在例如分支单元与占用健康信道的信号耦合，则占用健康信道的信号可降级。例如，如果干线路径中的光纤被损坏，则占用一个或多个干线信道的一个或多个干线信号(即，在WDM干线输入信号中)可降级或丢失(例如用ASE取代)。如果降级干线信号然后在分支单元与健康支路信号耦合以产生WDM干线输出信号，则支路信号可在WDM干线输出信号中变为降级的。一般来说，符合本公开的系统和方法通过将分支单元配置成耦合占用健康信道的信号供从分支单元输出来解决这个问题。分支单元可配置成检测干线或支路路径中的故障，并且响应检测到故障而调整输出。例如，符合本公开的分支单元可配置成接收包括占用多个干线信道的一个或多个的一个或多个干线信号的WDM干线输入信号以及包括占用多个支路信道的一个或多个的一个或多个支路信号的WDM支路输入信号。分支单兀可配置成提供WDM干线输出信号，WDM干线输出信号在支路路径上检测到故障时包含WDM干线输入信号、在干线路径上检测到故障时包含WDM支路输入信号以及在没有检测到故障时包含至少一个干线信号和至少一个支路信号。这样，干线路径上检测到的故障不会影响支路路径上的信号，并且支路路径上检测到的故障不会影响来自干线路径的故障，由此提供容错。图2是符合本公开的系统中可用的灵活分支单元200的一个示范实施例的框图。图2包括与WDM干线输入信号、WDM支路输入信号和WDM干线输出信号对应的光谱的图解图示。WDM干线输入信号可包括占用多个干线信道(例如快速信道和/或分插信道)的多个干线信息信号。WDM支路输入信号可包括占用多个支路信道(例如分插信道)的多个支路信号。本领域的技术人员将会理解，实际光谱可包括占用附加干线和/或支路信道的附加干线和/或支路信号。为了便于说明，图2所示的谱经过简化。分支单元200可对应于图I的分支单元130和/或分支单元140。分支单元200可配置成至少部分基于是否检测到故障来提供可包括WDM干线输入信号、WDM支路输入信号或者WDM干线输入信号的一部分和WDM支路输入信号的一部分的WDM干线输出信号。例如，分支单元200可配置成接收包括占用一个或多个干线信道210-1、…、210-m的一个或多个干线信号的WDM干线输入信号210。分支单元200可配置成接收包括占用一个或多个支路信道220-1、…、220-m的一个或多个支路信号的WDM支路输入信号220。例如，干线输入信号210可从图I中的缆线段113、134或142接收，并且支路输入信号220可从(可源自)支路终端150或160接收。分支单元200可配置成提供WDM干线输出信号230。WDM干线输出信号230可包括占用一个或多个干线输出信道230-1、…、230_m的一个或多个干线信号。WDM干线输出信号230在支路路径上检测到故障时可对应于WDM干线输入信号210，在干线路径上或者在占用一个或多个干线信道210-1、…、210-m的至少一个干线信号或者在占用一个或多个支路信道220-1、…、220-m的至少一个支路信号检测到故障 时可对应于WDM支路输入信号220。分支单元200可包括耦合器215，耦合器215配置成将WDM干线输入信号210耦合到分出路径217上和快速路径219上。耦合器215可以是本领域的技术人员已知的光耦合器。例如，WDM干线输入信号210可包括送往耦合到分支单元200的支路终端、例如图I的支路终端150的信号。分支单元200可包括多个光开关。一般来说，光开关可配置成可控地和/或有选择地将输入路径耦合到输出路径。例如，IXN光开关可以可控地将一个输入路径耦合到多个、例如N个输出路径的所选输出路径。在另一个示例中，NX I光开关可以可控地将多个、例如N个输入路径的所选输入路径耦合到一个输出路径。输入路径上的信号则可以有选择地和/或可控地耦合到输出路径。例如，用于耦合的路径选择可由命令信号来控制。光开关可以是任何已知光开关技术。本领域的技术人员将会理解，光开关可配置成调整光束和/或光纤，以便执行开关操作。例如，光开关可利用微机电系统(MEMS)来调整微镜，以便可控地将输入路径上的信号耦合到输出路径。例如，分支单元200可包括快速路径219上的干线输入光开关212、滤波器光开关252和干线输出光开关232以及加入路径221上的支路输入光开关222。分支单元200还可包括耦合到干线输入光开关212、滤波器光开关252和支路输入光开关222的滤波器级250。滤波器级250可耦合在快速路径219上的干线输入光开关212与滤波器光开关252之间。干线输入光开关212还可直接耦合到直接快速路径211上的滤波器光开关252。滤波器级250可耦合在支路输入光开关222与滤波器光开关252之间。支路输入光开关222还可直接耦合到直接加入路径223上的干线输出光开关232。在一个实施例中，干线输入光开关212和支路输入光开关222可以是I XN光开关，滤波器光开关可以是NX I光开关，以及干线输出光开关232可以是2X I光开关。本领域的技术人员将会理解，N可以是任何数量，例如N=4。干线输入光开关212可配置成有选择地将WDM干线输入信号210耦合到滤波器光开关252或者将一个或多个干线输入252-1、…、252-N-1的相应干线输入耦合到滤波器级250。支路输入光开关222可配置成有选择地将WDM支路输入信号220耦合到干线输出光开关232或者将一个或多个支路输入254-1、…、254-N-1的相应支路输入耦合到滤波器级250。滤波器光开关252可配置成有选择地将滤波器级250的一个或多个输出256-1、…、256-N-1的相应输出或者干线输入光开关212 f禹合到干线输出光开关232。干线输出光开关232可配置成将滤波器光开关252或支路输入光开关222耦合到干线输出路径233。例如，响应在耦合到加入路径221的支路路径、例如图I的支路路径152或162上检测到的故障，WDM干线输入信号210可通过干线输入开关212、滤波器开关252和干线输出开关232沿直接快速路径211耦合到干线输出路径233。在另一个示例中，响应在干线路径上检测到的故障，WDM支路输入信号220可通过支路输入开关222和干线输出开关232沿直接加入路径233耦合到干线输出路径233。在另一个示例中，如果没有检测到故障，WDM干线输入信号210可通过干线输入开关212耦合到滤波器级250，并且WDM支路输入信号220可通过支路输入开关222耦合到滤波器级250。滤波器级250的一个或多个输出256-1、…、或256-N-1的相应输出则可通过滤波器开关252和干线输出开关232耦合到干线输出路径233。例如，滤波器级250的一个或多个输出256-1、…、或256-N-1的相应输 出可基于命令信号来选择。如下面更详细论述，命令信号可例如由控制器来提供。例如，干线输入光开关212、支路输入光开关222、滤波器光开关252和干线输出光开关232可配置成接收命令信号CMD。基于命令信号CMD，每个光开关可配置成将光开关的输入耦合到光开关的输出。例如，干线输入开关212可配置成从耦合器215接收WDM干线输入信号210，并且支路输入开关222可配置成从加入路径221接收WDM支路输入信号220。干线输入开关212可配置成至少部分基于命令信号CMD有选择地将WDM干线输入信号210直接耦合到滤波器开关252或者耦合到滤波器级250的一个或多个干线输入252-1、…、或252-N-1的相应干线输入。类似地，至少部分基于命令信号CMD，支路输入开关222可配置成将WDM支路输入信号220直接耦合到干线输出开关232或者耦合到滤波器级250的一个或多个支路输入254-1、…、或254-N-1的相应支路输入。滤波器光开关252可配置成至少部分基于命令信号CMD有选择地将WDM干线输入信号210或者一个或多个滤波器级输出256-1、…、或256-N-1的相应输出耦合到干线输出开关232。干线输出光开关232可配置成至少部分基于命令信号CMD有选择地将WDM干线输入信号210或者滤波器级输出256-1、…、或256-N-1或者支路输入信号220耦合到干线输出路径233。图3是可用于符合本公开的分支单元中的示范控制电路300的框图。控制电路300可包括耦合到干线输入开关212、支路输入开关222、干线输出开关232和滤波器开关252的控制器310。控制器310可配置成监测分支单元200、干线路径112和/或分支路径152或162(参见图I)的故障。基于监测结果，控制器310可配置成向光开关212、222、232、252提供命令信号CMD，以便将输入耦合到每个光开关的输出。本文所使用的术语“控制器”包括可编程硬件元件和/或硬件、软件和固件的组合。例如，控制器可以是微控制器，例如包括CPU、存储器(例如读/写和/或只读)和/或能够进行输入和输出的外设。在另一个示例中，控制器可实现为ASICJP “芯片上系统”或者FPGA等。本领域的技术人员将会理解，命令信号CMD可包括送往一个或多个开关212、222、252和/或232和/或滤波器级250的一个或多个命令。为了便于说明，命令信号示为CMD。例如，控制器310可配置成从远程故障监测实体来接收指示干线路径、例如干线路径112或者支路路径、例如支路路径152或162上的故障的信号。在另一个示例中，控制器310可配置成本地监测分支单元200以供故障检测。例如，干线输入信号210或支路输入信号220中的丢失或降级的信号可指示相应干线路径或支路路径上的故障。例如，故障可能是切断或损坏光纤的结果。在另一个示例中，故障可能是例如干线或支路终端处的断开发射器的结果。控制器310则可基于所检测故障向光开关的每个提供命令信号CMD。例如，如果在干线路径上检测到故障，则控制器310可向光开关222、232发送命令，以便将WDM支路输入信号220耦合到干线输出路径233。支路输入信号220则可沿到干线输出开关232的直接加入路径223从支路输入开关222传播到干线输出路径233。在另一个示例中，如果在支路路径、例如支路路径152、162上检测到故障，则控制器310可向光开关212、252、232发送命令，以便将WDM干线输入信号210耦合到干线输出路径233。干线输入信号210则可沿直接快速路径211通过滤波器开关252和干线输出开关232从干线输入开关212传播到干线输出路径233。由于从干线或支路终端所发送的命令或者由于基于由分支单元本身(例如经由电力监测设备)所收集的信息来生成的预先编程命令，控制器310可在各种滤波器选项之间进行切换。
相应地，在干线路径上没有故障的情况下，可均匀地加载包括占用一个或多个干线信道的一个或多个干线信号的WDM干线输入信号210。如果在支路路径上检测到故障，包括干线信号的均匀加载干线输入信号210则可提供给干线输出路径233，而可以不受支路路径上的故障影响。类似地，在支路路径上没有故障的情况下，可均匀地加载包括占用一个或多个支路信道的一个或多个支路信号的WDM支路输入信号220。如果在干线路径上检测到故障，包括多个支路信号的均匀加载支路输入信号220则可提供给干线输出路径233。如果在支路路径或干线路径上没有检测到故障，则WDM干线信号210和WDM支路输入信号220可耦合到滤波器级250。滤波器级250可配置成将WDM干线输入信号210的至少一个相应干线信号与WDM支路输入信号220的至少一个相应支路信号耦合，并且提供包括相应信号的输出。这样，干线或支路路径上检测到的故障不会影响来自另一个路径的信号，从而提供容错。又来看图2，分支单元200可包括多个可变光衰减器(VOA) 260、265。每个VOA可允许支路信号和/或干线信号的一个或多个波长的选择性衰减。命令信号可提供给每个V0A，以便将每个VOA设置成预期或衰减等级。例如，加入路径221上的支路输入VOA 260可用于调整WDM支路输入信号220的支路信号与WDM干线输入信号210中的干线信号之间的相对功率。这样，例如支路信号与干线信号之间的功率比可保持在预期等级。在另一个示例中，干线输出路径233上的干线输出VOA 265可用于调整干线输出信号230的一个或多个波长的功率级。这样，可控制分支单元200的输出处的功率级。例如，命令信号可由控制器提供。控制器310可耦合到支路输入VOA 260和/或干线输出VOA 265。控制器310可配置成从例如命令检测功能330接收表示远程命令的信号。控制器310可配置成至少部分基于所接收信号来调整每个VOA 260、265的衰减。在另一个示例中，命令检测功能330可耦合到VOA 260、265，并且每个VOA 260、265的衰减可基于来自命令检测功能330的命令来调整。图4示出可用于符合本公开的系统中的灵活分支单元400的一个示例。在这个示例中，与光开关212、222、252关联的数量N为二。相应地，滤波器级250包括一个(N-I)滤波器250-1。分支单元400可配置成接收WDM干线输入信号210、WDM支路输入信号220，并且提供WDM干线输出信号230。如果在耦合到分支单元400的支路路径上检测到故障，则分支单元400可配置成使用开关212、252和232将WDM干线输入信号210耦合到WDM干线输出信号230，从而绕过滤波器250-1。如果在耦合到分支单元400的干线路径上检测到故障，则分支单元400可配置成使用开关222和232将WDM支路输入信号220耦合到WDM干线输出信号230，从而绕过滤波器250-1。如果没有检测到故障，则分支单元400可配置成将WDM干线输入信号210和WDM支路输入信号220耦合到滤波器级250和滤波器250-1。在这个示例中，滤波器250-1包括干线滤波器410、支路滤波器420和耦合器430。干线滤波器410可耦合到干线输入开关212的输出，以及可配置成接收作为输入的干线输入信号210，并且提供作为输出的经滤波干线部分412。例如，干线滤波器410可以是带阻滤波器(BRF)，BRF配置成衰减(滤除)与一个或多个干线信道对应的波长带上的一个或多个干线信号，并且使其余干线信号通过。例如，干线滤波器410可配置成衰减占用再使用信道的信号，并且使占用快速信道的信号通过。支路滤波器420可耦合到支路输入开关222 的输出，以及可配置成接收作为输入的支路输入信号220，并且提供作为输出的经滤波支路部分422。例如，支路滤波器420可以是带通滤波器(BPF)，以及可配置成使与一个或多个支路信道对应的波长带上的一个或多个支路信号通过，并且衰减其余支路信号。例如，支路滤波器420可配置成使占用再使用信道的信号通过，并且衰减未利用信道。在一个实施例中，BPF 420的通带可对应于BRF 410的阻带。换言之，对应于被分出的干线信道的波长可与对应于被加入的支路信道的波长相同。耦合器430可耦合到干线滤波器410、支路滤波器420和滤波器级250的输出256-1。耦合器430可配置成将干线滤波器410的输出、例如经滤波干线部分412和支路滤波器420的输出、例如经滤波支路部分422组合为滤波器输出信号432。耦合器430则可将滤波器输出信号432提供到滤波器级输出、例如滤波器级输出256-1上。例如，耦合器430可配置成将带阻滤波器410所传递的干线信号和带通滤波器所传递的支路信号组合为滤波器输出信号432，并且将这个滤波器输出信号432提供给滤波器级输出256-1。图5示出符合本公开的灵活分支单元500的另一个示例。在这个示例中，与光开关212、222、252关联的数量N为二。相应地，滤波器级250包括一个(N-I)滤波器510。分支单元500可配置成接收WDM干线输入信号210、WDM支路输入信号220，并且提供WDM干线输出信号230。如果在耦合到分支单元500的支路路径上检测到故障，则分支单元500可配置成使用开关212、252和232将WDM干线输入信号210耦合到WDM干线输出信号230，从而绕过滤波器250。如果在耦合到分支单元500的干线路径上检测到故障，则分支单元500可配置成使用开关222和232将WDM支路输入信号220耦合到干线输出信号230，从而绕过滤波器250。如果没有检测到故障，则分支单元500可配置成将WDM干线输入信号210和WDM支路输入信号220耦合到滤波器级250和滤波器510。在这个示例中，滤波器510是3端口滤波器。3端口滤波器510可耦合到干线输入开关212的输出、支路输入开关222的输出和滤波器级输出、例如滤波器级输出256-1。3端口滤波器510可配置成接收作为输入的干线输入信号210和支路输入信号220，并且提供作为输出的滤波器输出信号432。例如，3端口滤波器510可配置成衰减(滤除)与一个或多个干线信道对应的波长带(例如频带210-2)上的一个或多个信号，并且使其余干线信号(例如频带210-1、210-3)通过。3端口滤波器可配置成使与一个或多个支路信道对应的波长带(例如220-2)上的一个或多个支路信号通过，并且衰减其余支路信号(例如220-1,220-3)。例如，对应于经衰减干线信道的波长可与对应于所通过支路信道的波长相同。3端口滤波器510可配置成将所通过干线信号和所通过支路信号组合为滤波器输出信号432 (例如包括频带210-1、220-2、210-3)，并且将这个输出信号432提供给滤波器级输出256-1。为了提供简化说明，图5中仅示意示出三个信号频带。符合本公开的分支单元可提供分支WDM通信系统的信道利用方面的灵活性。例如，在系统部署时，支路终端可利用支路信道的第一子集，并且可采用加载信号来加载支路输入信号220中的未利用信道。例如，基于业务，可期望将被利用信道的数量增加或减少到支路信道的第二子集。例如，如果被利用信道的数量增加，则支路输入信号220中的未利用信道的数量可类似地减少。符合本公开的灵活分支单元可包括配置供系统部署时使用的第一滤波器以及配置用于增加业务的第二滤波器。第一滤波器可配置成使占用支路信道的第一子集的支路信号通过，衰减占用干线信道的对应第一子集的干线信号，并且耦合支路信号的第一子集和其余干线信号，以便提供干线输出信号。第二滤波器可配置成使占用支路 信道的第二子集的支路信号通过，衰减占用干线信道的对应第二子集的干线信号，并且耦合支路信号的第二子集和其余干线信号，以便提供干线输出信号。相应地，符合本公开的分支单元可提供干线和/或支路信号的信道利用方面的灵活性，例如可允许重新分配快速、加入和/或分出信道。又来看图2，滤波器级250可包括多个滤波器。各滤波器250-1、…、250-N-1可配置成将占用WDM干线输入信号210的相应信道的干线信号与占用WDM支路输入信号220的相应信道的支路信号耦合，并且提供包括相应干线和支路信号的输出。选择用于耦合的相应干线和支路信号和所选滤波器可至少部分基于来自控制器、例如控制器310的命令来选择。例如，控制器310可配置成从终端、例如图I所示的干线终端110或120或者支路终端150或160来接收命令。基于该命令，控制器310可将命令信号提供给干线输入开关212、支路输入开关222、滤波器开关252和滤波器级250，供选择N-I个滤波器250-1、…、250-N-1中的相应一个，供对干线输入信号210和支路输入信号220进行滤波和耦合以用于提供干线输出信号230。例如，滤波器250-1可配置成将占用干线信道的子集、例如干线信道210-2、…、210-m的干线信号和占用干线信道、例如干线信道220-1的干线信号耦合为WDM干线输出信号230。滤波器250-2可配置成将占用干线信道210-3、…、210_m的较小子集的干线信号和占用支路信道220-1和220-2的较大子集的支路信号耦合为WDM干线输出信号230。例如，基于业务，滤波器250-2可选择成增加耦合到分支单元200处的干线信号的支路信号的数量。这样，在符合本公开的分支单元中可提供灵活性。例如，包括多个滤波器的滤波器级250可配置成将与快速信道对应的波长重新分配给分插信道。图6示出符合本公开的灵活分支单元600的另一个示例。滤波器级250可包括多个滤波器。例如，与光开关212、222、252关联的数量为N。相应地，滤波器级250包括N-I个滤波器250-1、…、250-N-1。分支单元600可配置成接收WDM干线输入信号210和WDM支路输入信号220，并且提供WDM干线输出信号230。如果在耦合到分支单元600的支路路径上检测到故障，则分支单元600可配置成使用开关212、252和232将WDM干线输入信号210耦合到WDM干线输出信号230，从而绕过滤波器250。如果在耦合到分支单元600的干线路径上检测到故障，则分支单元600可配置成使用开关222和232将WDM支路输入信号220耦合到WDM干线输出信号230，从而绕过滤波器250。如果没有检测到故障，则分支单元600可配置成将WDM干线输入信号210和WDM支路输入信号220耦合到滤波器级250。在这个示例中，各滤波器250-1、…、250-N-1是3端口滤波器。各滤波器250_1、…、250-N-1可耦合到干线输入开关212的相应输出、支路输入开关222的相应输出和相应滤波器级输出、例如滤波器级输出256-1、…、256-N-1。每个3端口滤波器250-1、…、250-N-1可配置成从干线输入开关212接收WDM干线输入信号210以及从支路输入开关222接收WDM支路输入信号220作为输入。每个3端口滤波器250-1、…、250-N-1可配置成衰减与相应干线信道对应的波长带上的干线信号，并且使其余干线信号通过。每个3端口滤波器250-1、…、250-N-1可配置成使与相应支路信道对应的波长带上的支路信道通过，并且衰减其余支路信号。例如，对应于相应的经衰减干线信道的波长可与对应于相应的所通过支路信道的波长相同。每个3端口滤波器250-1、…、250-N-1可配置成将所通过干线信号和所 通过干线信号组合为相应滤波器输出信号，并且将各相应滤波器输出信号提供给相应滤波器级输出256-1、…、256-N-1。耦合到相应滤波器级输出的相应干线信号和支路信号可基于到干线输入开关212、支路输入开关222和滤波器开关252的命令信号来选择。这种配置可允许分配快速和分插信道中的灵活性。每个3端口滤波器250-1、…、250-N-1可配置成将相应一个或多个干线信号与相应一个或多个支路信号耦合。例如，WDM系统最初可包括一个分插信道。系统业务变化、附加和/或不同分插信道可以是合乎需要的。包括多个滤波器的符合本公开的分支单元可配置成随系统业务发生变化而调整分插和快速信道的数量。图7示出可用于分支单元中的OADM 700的另一个示例。OADM 700可配置用于加入和/或分出一个或多个光信号。例如，OADM 700可配置成在干线输入端口、例如干线输入端口 IN从图I的段113或134来接收包括占用多个干线信道的一个或多个的一个或多个干线信号的WDM干线输入信号210。OADM 700可配置成在支路输入端口、例如支路输入端口 ADD从图I的支路终端150或160来接收包括占用多个支路信道的一个或多个的一个或多个支路信号的支路输入信号220。OADM 700可配置成在干线输出端口、例如干线输出端口 OUT提供WDM干线输出信号230以及在支路输出端口、例如支路输出端口 DROP提供支路输出信号240。基于是否检测到故障，WDM干线输出信号230可包括WDM干线输入信号210、WDM支路输入信号220或者至少一个干线信号和至少一个支路信号。OADM 700可包括灵活滤波器电路290，例如以上所述和图2所示。OADM 700可包括耦合器215，耦合器215配置成将干线输入信号210耦合到分出路径217上以及耦合到灵活滤波器电路290。耦合器215可以是本领域的技术人员已知的光耦合器。例如，干线输入信号210可包括送往耦合到支路输出端口 DROP的支路终端、例如支路终端150或160的分出信号。OADM 700可包括远程命令检测功能330。例如，远程命令检测功能330可包括耦合到命令检测电路720的耦合器710。耦合器710可耦合到干线耦合器215。命令检测电路720可耦合到控制器、例如控制器310。控制器310可包含在控制电路、例如控制电路300中，如本文所述。
命令检测功能330可配置成从终端、例如干线终端110、120和/或支路终端150、160接收远程命令信号。例如，远程命令信号可从终端发送给分支单元。远程命令信号可由耦合器710从干线输入信号210来提取。所提取远程命令信号则可提供给命令检测电路720。命令检测电路720则可向控制器330提供表示远程命令信号的信号，和/或可向灵活滤波器电路290提供表示远程命令信号的命令信号，以便例如选择滤波器、直通通路和/或设置裳减等级。控制器310可配置成监测OADM 700、分支单元、例如干线路径112等干线路径和/或例如支路路径152或162等支路路径的故障。基于监测结果，控制器310可配置成向灵活滤波器电路290提供命令信号CMD。例如，如果在干线路径上检测到故障，则控制器310可向灵活滤波器电路290发送命令，以便把来自支路输入端口 ADD的支路输入信号220耦合到干线输出端口 OUT。在另一个示例中，如果在支路路径、例如支路路径152、162上检测到故障，则控制器310可向灵活滤波器电路290发送命令，以便把来自干线输入端口 IN的干线输入信号210耦合到干线输出端口 OUT。
相应地，在干线路径上没有故障的情况下，可均匀地加载包括占用一个或多个干线信道的一个或多个干线信号的WDM干线输入信号210。如果在支路路径上检测到故障，在干线输入端口 IN所接收并且包括干线信号的均匀加载WDM干线输入信号210则可提供给干线输出端口 0UT，并且不会受到支路路径上的故障影响。类似地，在支路路径上没有故障的情况下，可均匀地加载在支路输入端口 ADD所接收并且包括占用一个或多个支路信道的一个或多个支路信号的WDM支路输入信号220。如果在干线路径上检测到故障，包括支路信号的均匀加载WDM支路输入信号220则可提供给干线输出端口 OUT。如果在支路路径或干线路径上没有检测到故障，则相应干线信号可通过灵活滤波器电路290耦合到相应支路信号。包括相应支路信号和相应干线信号的WDM干线输出信号则可提供给端口 OUT。这样，干线或支路路径上检测到的故障不会影响来自另一个路径的信号，从而提供容错。虽然OADM 700示为具有用于处理沿一个方向传播的光信号的端口和组件，但是OADM 700可以是双向的，并且可包括用于沿相反方向传播的信号的类似功能性。相应地，OADM 700可配置成在支路路径上检测到故障时将WDM干线输入信号耦合到干线输出端口、在干线路径上检测到故障时将WDM支路输入信号耦合到干线输出端口或者在没有检测到故障时将干线输入信号的一部分和支路输入信号的一部分双向地I禹合到干线输出端口。符合本公开的分支单元和/或OADM可提供分支WDM通信系统的信道利用方面的容错和/或灵活性，如本文所述。例如，如果分别在支路路径或干线路径上检测到故障，则分支和/或OADM可配置成提供分别包括干线输入信号或支路输入信号的干线输出信号。在另一个示例中，滤波器级可包括多个滤波器，多个滤波器可配置成把来自干线路径的一个或多个干线信号耦合到来自支路路径的一个或多个支路信道。多个滤波器中的各滤波器可配置成将相应一个或多个干线信号耦合到相应一个或多个支路信号。选择用于耦合的滤波器并且因此相应的干线和支路信号可至少部分基于业务来选择。按照本公开的一个方面，提供一种波分复用(WDM)光学系统，包括干线终端，配置成在干线路径上提供WDM干线输入信号，WDM干线输入信号包括占用一个或多个干线信道的一个或多个干线信号；支路终端，配置成在支路路径上提供WDM支路输入，WDM支路输入信号包括占用一个或多个支路信道的一个或多个支路信号；以及分支单元，耦合到干线路径和支路路径，用于接收WDM干线输入信号和WDM支路输入信号并且在干线路径上提供WDM干线输出信号，WDM干线输出信号在支路路径上检测到故障时包括WDM干线输入信号、在干线路径上检测到故障时包括WDM支路输入信号或者在没有检测到故障时包括至少一个干线信号和至少一个支路信号。按照本公开的另一方面，提供一种光分插复用器，包括干线输入，用于从干线路径接收WDM干线输入信号，WDM干线输入信号包括占用一个或多个干线信道的一个或多个干线信号；干线输入，用于从支路路径接收WDM支路输入信号，WDM支路输入信号包括占用一个或多个支路信道的一个或多个支路信号；以及多个开关，多个开关配置成有选择地在支路路径上检测到故障时将WDM干线输入信号耦合到WDM干线输出信号、在干线路径上检测到故障时将WDM支路输入信号耦合到WDM干线输出信号或者在没有检测到故障时将至少一个干线信号和至少一个支路信号耦合到WDM干线输出信号。按照本公开的又一方面，提供一种用于分支WDM光网络中的容错的方法，包括在干线路径上传送WDM干线输入信号，WDM干线输入信号包括占用一个或多个干线信道的一个或多个干线信号；在支路路径上传送WDM支路输入信号，WDM支路输入信号包括占用一个 或多个支路信道的一个或多个支路信号；在分支单元接收WDM干线输入信号和WDM支路输入信号；以及提供在支路路径上检测到故障时包括WDM干线输入信号、在干线路径上检测到故障时包括WDM支路输入信号或者在没有检测到故障时包括至少一个干线信号和至少一个支路信号的WDM干线输出信号。本文描述了实施例，但是其中一部分利用本发明，并且作为说明而不是限制来提出。可进行本领域的技术人员显而易见的许多其它实施例，而没有实质背离所附权利要求中定义的本发明的精神和范围。
权利要求
1.ー种波分复用(WDM)光学系统,包括 干线终端，配置成在干线路径上提供WDM干线输入信号，所述WDM干线输入信号包括占用多个干线信道的一个或多个的ー个或多个干线信号； 支路终端，配置成在支路路径上提供WDM支路输入信号，所述WDM支路输入信号包括占用多个支路信道的一个或多个的ー个或多个支路信号；以及 分支単元，耦合到所述干线路径和所述支路路径，用于接收所述WDM干线输入信号和所述WDM支路输入信号，并且在所述干线路径上提供WDM干线输出信号，所述WDM干线输出信号在所述支路路径上检测到故障时包括所述WDM干线输入信号、在所述干线路径上检测到故障时包括所述WDM支路输入信号或者在没有检测到故障时包括至少ー个干线信号和至少ー个支路信号。
2.如权利要求I所述的系统，其中，所述分支単元包括 多个开关，所述多个开关配置成有选择地在所述支路路径上检测到故障时将所述干线输入信号耦合到所述干线输出信号、在所述干线路径上检测到故障时将所述支路输入信号耦合到所述干线输出信号或者在没有检测到故障时将所述至少一个干线信号和所述至少一个支路信号耦合到所述干线输出信号。
3.如权利要求I所述的系统，其中，所述至少一个干线信号和所述至少一个支路信号至少部分基于命令信号来选择。
4.如权利要求I所述的系统，还包括滤波器级，其中所述滤波器级包括至少ー个滤波器，至少ー个滤波器各配置成耦合相应的至少ー个干线信号和相应的至少ー个支路信号。
5.如权利要求2所述的系统，其中，所述多个开关包括干线输入开关、支路输入开关、滤波器开关和干线输出开关。
6.如权利要求I所述的系统，还包括配置成监测所述干线路径和所述支路路径的故障的控制器。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述控制器配置成基于所述监测来提供命令信号。
8.如权利要求I所述的系统，还包括滤波器级，其中所述滤波器级包括配置成将与快速信道对应的波长重新分配给分插信道的多个滤波器。
9.ー种光分插复用器，包括 干线输入，用于从干线路径接收WDM干线输入信号，所述WDM干线输入信号包括占用多个干线信道的一个或多个的ー个或多个干线信号； 支路输入，用于从支路路径接收WDM支路输入信号，所述WDM支路输入信号包括占用多个支路信道的一个或多个的ー个或多个支路信号；以及 多个开关，所述多个开关配置成有选择地在所述支路路径上检测到故障时将所述WDM干线输入信号耦合到所述WDM干线输出信号、在所述干线路径上检测到故障时将所述WDM支路输入信号耦合到所述WDM干线输出信号或者在没有检测到故障时将至少ー个干线信号和至少ー个支路信号耦合到所述WDM干线输出信号。
10.如权利要求9所述的光分插服务器，其中，所述至少一个干线信号和所述至少一个支路信号至少部分基于命令信号来选择。
11.如权利要求9所述的光分插复用器，还包括滤波器级，其中所述滤波器级包括至少ー个滤波器，至少ー个滤波器各配置成耦合相应的至少ー个干线信号和相应的至少ー个支路信号。
12.如权利要求10所述的光分插复用器，其中，所述多个开关包括干线输入开关、支路输入开关、滤波器开关和干线输出开关。
13.如权利要求9所述的光分插复用器，还包括配置成监测所述干线路径和所述支路路径的故障的控制器。
14.一种用于分支WDM光网络中的容错的方法，包括 在干线路径上传送WDM干线输入信号，所述WDM干线输入信号包括占用多个干线信道的一个或多个的ー个或多个干线信号； 在支路路径上传送WDM支路输入信号，所述WDM支路输入信号包括占用多个支路信道的一个或多个的ー个或多个支路信号； 在分支单元接收所述WDM干线输入信号和所述WDM支路输入信号；以及 提供WDM干线输出信号，所述WDM干线输出信号在所述支路路径上检测到故障时包括所述WDM干线输入信号、在所述干线路径上检测到故障时包括所述WDM支路输入信号或者在没有检测到故障时包括至少ー个干线信号和至少ー个支路信号。
15.如权利要求14所述的方法，还包括向多个开关提供命令信号，以便有选择地在所述支路路径上检测到故障时将所述WDM干线输入信号耦合到所述WDM干线输出信号、在所述干线路径上检测到故障时将所述WDM支路输入信号耦合到所述WDM干线输出信号或者在没有检测到故障时将所述至少一个干线信号和所述至少一个支路信号耦合到所述WDM干线输出信号。
16.如权利要求14所述的方法，还包括至少部分基于命令信号来选择所述至少ー个干线信号和所述至少一个支路信号。
17.如权利要求14所述的方法，还包括监测所述干线路径和所述支路路径的故障。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述干线输入信号包括所述命令信号。
19.如权利要求15所述的方法，其中，所述多个开关包括干线输入开关、支路输入开关、滤波器开关和干线输出开关。
20.如权利要求17所述的方法，其中，所述监测由控制器执行。
全文摘要
容错可在分支光通信系统中实现，使得一个光路中的故障不会影响从健康光路所耦合的光信号。一般来说，当加入和分出信道时，灵活分支单元配置成从健康路径而不从故障路径(例如干线路径或支路路径)来选择信道，以便防止分支单元之后的干线路径上的不均匀信道加载。这样，干线路径上检测到的故障不会影响来自支路路径的信号，并且支路路径上检测到的故障不会影响来自干线路径的故障，由此提供容错。灵活分支单元还可以能够调整可在分支单元处加入和分出的信道的数量和选择。
文档编号H04J14/02GK102823173SQ201180019532
公开日2012年12月12日 申请日期2011年2月17日 优先权日2010年2月17日
发明者D.科维斯, S.M.阿博特, H.李 申请人:泰科电子海底通信有限责任公司