专利名称：全光以太网综合服务装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种网络通讯设备，尤其是一种利用光纤通讯的全光以太网综合服务装置。
如图2所示，目前在中国的城域网领域占主导地位的是采用SONET/SDH技术，其主要的网络拓扑是UPSR(单向传输路径切换环型)，SONET/SDH技术是一对光纤采用单波分别完成信号的发送与接收，同时用另一对光纤作为备用的技术，传统上，SONET/SDH主要用于电话通讯，随着数据通讯市场的发展，出现了SONET/SDH与IP(网际协议)的转换器，从而使SONET/SDH被广泛用于城域网市场。
但是传统的SONET/SDH系统过于复杂、成本过高不宜用于中、小型城域网；同时单根光纤所提供的带宽过小，不适合服务营运商所追求的高效费比的汇聚层接入和最后一公里接人，且不能支持IP通讯。
传统的UPSR网络拓扑需要四根光纤才能构成一个环。这对光纤资源相对紧张的汇聚层接入是一种严重的光纤资源浪费；且UPSR环路保护不仅保护了光路同时也保护了硬件。这对城域网的核心层来说是必要的，但对汇聚层和最后一公里来说则显得成本过高。
DWDM是一种在一根光纤中用多个波长完成发射或接收的技术，DWDM多用在城市与城市之间的远距离点与点传送；随着数据通信的发展和用户对带宽需求的增加，DWDM开始进入城域网，汇聚层接入和最后一公里接入；目前，DWDM在城域网领域尚未有如SONET/SDH那样标准的环状网络拓扑，各生产厂商只是仿SONET/SDH的结构推出各自的环状拓扑以满足市场要求。
DWDM虽然解决了SONET/SDH单根光纤带宽小的缺点，但成本相对过高，这对于中国城域网相对光纤资源较富余的情况使得DWDM缺少竞争力。
CWDM技术是一种在DWDM基础上发展起来的“廉价DWDM”。它采用不冷却激光收发器从而使系统成本大大下降。CWDM虽然大大降低了成本，但由于无法与DWDM在一根光纤中共存，从而限止了用户从CWDM到DWDM实现无级过渡。
以太网由于简单，成本低，使用广泛，因此正在迅速从局域走向广域，以太网目前多用于最后一公里接入，在末来几年以太网有望与DWDM结合而取代目前SONET/SDH在城域网的垄断地位；然而，从局域走向广域的以太网虽然结构简单，成本低，但缺少有效的冗余保护且无法对光物理层进行有效管理。
光通讯给网络管理带来了新的课题，这就是光物理层信息的传送；传统的方法是用一个专用的波长来传递光物理层信息，然后在更高的协议层对这些信息进行处理；这使得信息传递的代价高昂，同时由于光传输不再独立于高层的网络协议而不再透明于所传的内容。
光通讯中的误码率检测是对任何一个网络营运商都是重要的，因为它标志了网络服务的质量；然而传统的方法是在数据块前面加上一定规格，一定数量的前缀用以误码检测，这样做法的缺点是大大增加了带宽的附加负荷；同时，在光通讯中这一作法必须首先把以能量形式的光信号转换成数字信号，这在通讯频率越来越高的情况下将变得非常困难与昂贵。
随着数据通讯的飞速发展，光以太网越来越变得独立于传统的电话网络之外的现代数据通讯网络。这种二网并存的结构不仅使网络菅运商在管理上带来困难，而且造成物质上的巨大浪费。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种全光以太网综合服务装置，它既能扩展光纤通信的带宽，又能在一根光纤中同时采用CWDM与DWDM技术；另外它还能对光以太网进行有效的冗余保护及实现对光物理层进行有效管理，并且还能提供一体化的数据和电话通讯，结构简单、运行费用及成本低廉。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种全光以太网综合服务装置，它包括有一用于对工作光路进行保护的光路保护模块；一用于对二个工作波按粗波分复用进行分解和合成的且与光路保护模块互连的光波合成/分解模块；二个用于对波长按照粗波分复用进行收发和转换的、并与光波合成/分解模块相连的粗波分复用模块；一用于对多路T1/E1进行分时分解和合成的、且与一个粗波分复用模块相连接的T1/E1时分复用模块；一用于千兆口之间数据交换的、与一个粗波分复用模块相连接的数据交换模块。
所述光路保护模块包括有高速光能检测器和高速光开关；所述光路保护模块能实现单光纤双向传输光路切换冗余技术；所述粗波分复用模块完成波长无重复的混合式波分复用、物理层同波IP传输和模拟层上的误码检测；所述T1/E1时分复用模块设有T1/E1电话通讯口，所述数据交换模块设有GBE数据通讯口；本装置还包括有机箱，且在机箱内设有用于光通讯的上层机箱和用于数据交换的下层机箱；所述上层机箱内还设有光传输模块。
整个全光以太网综合服务装置由光路保护模块、光波合成/分解模块、粗波分复用模块、T1/E1时分复用模块和数据交换模块构成，其中光路保护模块用于对工作光路进行保护，一旦工作光路发生故障，立即切换至备用光路；光波合成/分解模块用于对二个工作波按粗波分复用进行分解和合成，粗波分复用模块用于对波长按照粗波分复用进行收发和转换，T1/E1时分复用模块用于对多路T1/E1进行分时合成和分解，数据交换模块用于千兆口之间的数据交换。
在整个结构中粗波分复用模块是最关键部件，它提供了波长无重复的混合式波分复用，物理层同波IP传输，模拟层上的误码检测等新功能。而光路保护模块则供了光路切换保护以太网的功能，T1/E1时分复用模块和数据交换模块则提供了一体式的电话和数据通讯功能；而机箱则使整个装置的各部份在物理上形成一个整体。
单光纤双向传输光路切换冗余保护技术，英文翻译是Lambda PathSwitched Ring，缩写为LPSR；LPSR是一种新兴的，特殊设计的光纤网络拓扑，主要用于高密度的汇聚接入，它是一种双向传输光路切换冗余技术。其主要作用是保护系统的通讯在工作光路由于种种原因而被破坏不能使用时，系统能迅速切换到备用光路上以保证通讯的畅通。通常工作光路和备用光路各是半个环，二者合起来后形成一个完整的环，在LPSR中，发射与接收不是通过二根光纤进行的而是通过二个波长在一根光纤中进行的，二个波的传输方向相反，故称为双向传输；同时这二个波的传输方向通过光切换是可逆的，故又称为双向传输光路切换，这样，一个LPSR的环无需另一根光纤，因此特别适合于大城市中大楼密集的地区的汇聚接入。
本全光以太网综合服务装置采用了CWDM/DWDM+TDM的技术，TDM的中文译文是时分复用，它能在一根光纤中同时传输二个波，其中一个波用于提供高速IP数据通讯服务，而另一个波则采用TDM技术来提供多路传统的电话业务；这样，在一根光纤中提供了多个GBE数据通讯口和多个T1/E1电话通讯口，从而满足了一体式的现代网络通讯服务。
由于采取了上述的方案，本实用新型与现有技术相比所具有的优点是1、传统的SONET/SDH和DWDM带光纤环路保护的网络通常由4根光纤构成，这在光纤资源有限的汇聚接入层不但造成很大的浪费同时也造成运营商和用户成本的急剧增加；由于LPSR采用了单光纤双向传输光路切换冗余技术，在一根光纤中可以同时完成收、发和光路保护的功能，因此可使用一根光纤连接4个带保护的汇聚接人口，从而完美地解决了汇聚层光纤资源有限与用户密度高的予盾，同时更重要的是其本身实施成本远低于传统的SONET/SDH或DWDM带保护的光环路结构。
2、当前，大多数厂商在推出CWDM时都采用了与DWDM选用了相同波长的方案以期CWDM与DWDM可以互换，这样做法的缺点是用户从CWDM换成DWDM时，以前所作的投资被丢弃了；全光以太网综合服务装置采用了CWDM与DWDM在一根光纤中以不同的波长同时运行的方案，这样，用户在从CWDM升级到DWDM时，可以保留原有的CWDM模块，从而保护了原有的投资。
3、网络管理在一个网络中是十分重要的，由于光通讯是一个新兴产业，因此光物理层的管理是一个崭新的概念。目前工业界推荐的方法一种是用一个专用的波长来传递管理信息，但这使得系统成本增加，特别是在小系统的情况下；另一种是电物理层上传递信息，用一定的格式把管理信息附加在数据信息之外；然而这一方案不但增加了电子线路设计的复杂度，同时使得光物理层上的数据传输变得不透明；本全光以太网综合服务装置中的粗波分复用模块采用了物理层同波传输的技术，即在同一光纤中用较低的频率传送管理信息，这一低频信号与用户所用高频率的波长合为一体从而达到了解决信息传递问题与简化设计和降低成本的双重目的，此外，此一信号还可用来直接检测光物理层的通道畅通与否。
4、误码率是通讯网络的一个重要指标，传统的方法是在数据块前面加上一定规格，一定数量的前缀用以误码检测。这样做法的缺点是大大增加了带宽的附加负荷。同时，在光通讯中这一作法必须首先把以能量形式的光信号转换成数字信号，这在通讯频率越来越高的情况下将变得非常困难与昂贵。全光以太网综合服务装置中的粗波分复用模块采用了在模拟层直接进行误码检测，这不但大大降低了电路成本，同时也提高了检测精度。
5、随着数据通讯的飞速发展，光以太网越来越变得独立于传统的电话网络之外的现代数据通讯网络，这种二网并存的结构不仅使网络菅运商在管理上带采困难，而且造成物质上的巨大浪费；而全光以太网综合服务装置能在一根光纤中同时提供了多个GBE数据通讯口，多个T1/E1电话通讯口和网管通道，从而完成了传统的电话通讯网络与现代的数据通讯网络的完美统一。
图5是采用了本实用新型全光以太网综合服务装置的另一全光以太网的网络拓扑图；图6是本实用新型全光以太网综合服务装置的物理结构图。
所述光路保护模块包括有高速光能检测器和高速光开关，由于以太网从局域网走向了城域网以后，网络的链接也从室内搬到了野外，因此全光以太网光路的保护远比传输系统硬件的保护重要。全光以太网综合服务装置的光路切换模块采用了高速光能检测器和高速光开关，它能在极短时间内检测出光路的断路并迅速切换到另一光路上去，且只保护光路而不保护传输硬件，因此它特别适合于诸如最后一公里接入这种对硬件自动切换保护要求不高的场合，它的出现使传统的以太网数据交换机第一次具有了低成本的环路或点到点的保护能力从而实现了光路切换保护的以太光网。
所述粗波分复用模块能完成波长无重复的混合式波分复用(CWDM)、物理层同波IP传输和模拟层上的误码检测，本全光以太网综合服务装置采用了CWDM与DWDM各自采用不同的波长的技术，即把整个通讯频带划分成二段，CWDM与DWDM分别在各自的频带中工作，这样在一根光纤中不同波长的CWDM和DWDM可同时并存地、互不干扰地参加传输，其优点是用户在初始阶段可采用CWDM而在以后的升级中可在原来基础上增加DWDM，这种CWDM与DWDM混合使用的方法既保护了用户的初始投资又降低了用户的起始投资规模；全光以太网综合服务装置采用了物理层同波传输的技术，即在同一光纤中用较低的频率传送管理信息，这一低频信号与用户所用高频率的波长合为一体从而达到了解决信息传递问题与简化设计和降低成本的双重目的，此外，此信号还可用来直接检测光物理层的通道畅通与否；全光以太网综合服务装置直接在模拟层次上进行检测，利用模拟信号获得的“眼图”来判断信号的质量，这避免了高速的模/数转换从而降低了设计上的复杂程度并提高了检测的精度。
全光以太网综合服务装置采用了CWDM/DWDM+TDM的技术，它在一根光纤中同时传输二个波，其中一个波用于提供高速IP数据通讯服务，而另一个波则采用TDM技术来提供多路传统的电话业务。这样，在一根光纤中提供了多个GBE(千兆字节交换)数据通讯口和多个T1/E1电话通讯口，从而满足了一体式的现代网络通讯服务。
全光以太网综合服务装置是一个模块化结构的系统，系统根据不同的网络拓扑以及应用需要可选用不同的模块。
如图6所示，全光以太网综合服务装置的机箱共有上、下二层，每一层又是一个独立的抽屉式子机箱；上层子机箱用于光通讯，下层子机箱用于数据交换。每个子机箱均有自己独立的电源和冷却风扇；上层子机箱又可插入四个光传输模块。
如图3所示，采用了本实用新型全光以太网综合服务装置的城域网、汇聚层接入、最后一公里接入解决方案，其中本全光以太网综合服务装置分别设在汇聚层接入、最后一公里接入处。
图4所示的是一个具有硬件和光路切换保护功能的单向全光以太城域网系统，此系统在光传输上与SONET/SDH完全兼容，并可在需要时升级到粗波分复用或密集波分复用，此系统在每一个网络节点上提供了6个GBE口，它主要用于中、小型城域网或大型汇聚层的全方位保护(光路加硬件)，该系统上游保护采用了CPE(用户屋内设备)切换方式，而下游保护利用了数据包交换路径“线或”的方式，从而大大降低了系统总成本。
图5所示的是一个具有光路切换保护功能的单光纤双向全光以太网，此系统在光传输上与SONET/SDH完全兼容，并采用单光纤双向传输光路切换冗余保护和密集波分复用技术，此系统在每一个网络节点上提供了7个GBE口用于数据交换。
权利要求1.一种全光以太网综合服务装置，其特征在于它包括有一用于对工作光路进行保护的光路保护模块；一用于对二个工作波按粗波分复用进行分解和合成的且与光路保护模块互连的光波合成/分解模块；二个用于对波长按照粗波分复用进行收发和转换的、并与光波合成/分解模块相连的粗波分复用模块；一用于对多路T1/E1进行分时分解和合成的、且与一个粗波分复用模块相连接的T1/E1时分复用模块；一用于千兆口之间数据交换的、与一个粗波分复用模块相连接的数据交换模块。
2.根据权利要求1所述的全光以太网综合服务装置，其特征在于所述光路保护模块包括有高速光能检测器和高速光开关。
3.根据权利要求1所述的全光以太网综合服务装置，其特征在于所述光路保护模块能实现单光纤双向传输光路切换冗余技术。
4.根据权利要求1所述的全光以太网综合服务装置，其特征在于所述粗波分复用模块完成波长无重复的混合式波分复用、物理层同波IP传输和模拟层上的误码检测。
5.根据权利要求1所述的全光以太网综合服务装置，其特征在于所述T1/E1时分复用模块设有T1/E1电话通讯口，所述数据交换模块设有GBE数据通讯口。
6.根据权利要求2或3所述的全光以太网综合服务装置，其特征在于本装置包括有机箱，在机箱内设有用于光通讯的上层机箱和用于数据交换的下层机箱。
7.根据权利要求4所述的全光以太网综合服务装置，其特征在于所述上层机箱内还设有光传输模块。
专利摘要本实用新型公开了一种全光以太网综合服务装置，它包括有用于对工作光路进行保护的光路保护模块；用于对二个工作波按粗波分复用进行分解和合成的且与光路保护模块互连的光波合成/分解模块；二个用于对波长按照粗波分复用进行收发和转换的并与光波合成/分解模块相连的粗波分复用模块；用于对多路T1/E1进行分时分解和合成的T1/E1时分复用模块；用于千兆口之间数据交换的数据交换模块。本实用新型既能扩展光纤通信的带宽，又能在一根光纤中同时采用CWDM与DWDM技术；另外它还能对光以太网进行有效的冗余保护及实现对光物理层进行有效管理，并且结构简单、运行费用及成本低廉。
文档编号H04B10/12GK2559170SQ02266378
公开日2003年7月2日 申请日期2002年8月16日 优先权日2002年8月16日
发明者奚伟祖 申请人:奚伟祖