专利名称：用于光传输网络的转发器及相关的网络节点的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信领域，并且更具体地涉及用于光传输网络的转发器和相关的网络节点。
背景技术：
在电信中，高速核心网络主要依赖于光传输。能够将数据信号调制到不同波长的光载波上并且在同一光纤区段上使用波分复用一起传输。在长距离光传输中，沿着光传输线路提供光再生器以便再生光信号并消除失真。此外，能够应用前向纠错(FEC)处理来增加每个区段上的最大传输距离以及接收机灵敏度。
随着波长选择开关(WSS)和可重配光分插复用器(ROADM)的引入，光传输网络从传统的点对点传输越来越多地向着光交换网络应用演进，因此，对于不同的波长信道上的信号，传输距离可以不同。发明内容
随着通信量和传输速率的不断增加，需要高速的电信号处理，这在第一级近似下遵循摩尔定律，功率消耗变成了限制因素。因此，本发明的目的是，提供用于光传输网络的能够以减少的功率消耗运行的网络设备。根据本发明的一个方面，该目的通过在不需要时减少光网络中的E/0转换以及信号处理得以实现。因此，本发明提供了一种网络节点和用于这种网络节点的转发器，其允许灵活地根据需要针对单独的光信号启用或禁用0/E/0转换和/或信号处理。
特别地，一种用于光信号的转发器包含至少一个用于接收光线路信号并将其转换为电信号的光接收器；用于对电信号进行处理和/或整形的电部分；以及用于将电信号转换回光输出信号的光发送器。该电部分包含至少一个用于在E/0转换之前可配置地输出电信号的中间电输出端。
这样的转发器能够被用于光网络节点的线路卡中。光网络节点具有两个或更多这样的线路卡。每个线路卡包含接收侧转发器部分和发送侧转发器部分，接收侧转发器部分具有网络侧光接收器、第一电部分以及客户端侧光发送器，发送侧转发器部分具有网络侧光发送器、第二电部分以及客户端侧光接收器。该第一电部分具有至少一个中间电输出端，该第二电部分具有至少一个中间电输入端。中间电输出端和输入端通向电开关矩阵，该电开关矩阵可控制地将中间电输出端和输入端互相连接。
线路卡中的转 发器能够附加地包含用于附加地在线路卡中旁路前向纠错处理功能的第二中间电输出端和输入端。
一种再生光信号的方法，具有以下步骤:在第一转发器处接收所述光信号；将所述光信号转换为电信号；将所述电信号旁路至第二转发器；以及将所述电信号转换为光信号以用于向前传输。
该方法可以进一步包含以下步骤:根据所接收到的光信号的信号条件，在配置第一旁路与配置第二旁路之间进行选择，该第一旁路对第一转发器中的电光转换以及第二转发器中的光电转换进行旁路，该第二旁路附加地对第一和第二转发器中的前向纠错处理功能进彳了芳路。
现在将参照附图对本发明的优选实施例进行描述，在图中
图1示出了用于光传输网络的网络节点的转发器；
图2示出了信号再生，其通过第二附加电输出端连接以便在没有E/0转换的情况下执行信号再生；
图3示出了两个转发器，其通过第一附加电输出端连接以便在没有FEC处理的情况下执行信号再生；
图4示出了用于光传输网络的网络节点。
具体实施方式
图1中示出了用于光网络节点的转发器10。光转发器是一种设备，其接收光信号，然后对其进行处理并在新的波长上重新发送，该新的波长可以不同于所接收的波长。该转发器能够例如被用作光网络节点中的线路卡的一部分。
图1中的转发器或线路卡10双向地操作，S卩，在两个方向上均接收和发送信号。图1的底部为网络侧输入和输出端口 N1、NO，顶部为客户端侧输入和输出端口 Cl、CO。对于其网络侧功能，两个独立的转发器方向被称为接收器部分RX和发送器部分TX。特别地，在图1的左手侧示出的转发器10的接收器部分RX包含DWDM(密集波分复用)光接收器电路11，其接收单个DWDM波长信道并且将接收到的光信号转换为电信号。该电信号被馈送到串联到并联转换器12，该串联到并联转换器与线路成帧器13连接。跟着该线路成帧器的是FEC (前向纠错)处理器15，该FEC处理器通向客户端成帧器16，信号从该客户端成帧器经由并联到串联转换器17连接至XFP(10吉比特小型可插拔)收发器20的发送器功能TOSA (发送器光子 组件)。控制器30配置并控制转发器10的各个功能块，并与容纳转发器10的网络节点的上级控制器进行通信。
在图1的右手侧示出的发送方向TX上，在客户端侧输入端口 Cl处接收到的客户端光信号被XFP收发器20的接收器光子组件ROSA转换为电信号。串联到并联转换器27将该电信号转换为并联形式以供进一步处理。然后，该并联信号被馈送到与FEC处理器25连接的客户端成帧器26。跟在FEC处理器之后的是线路成帧器23和并联到串联转换器22，该并联到串联转换器与DWDM光发送器电路21连接。
在接收器部分RX中，线路成帧器13终止并处理所接收到的光信号的信号开销。所接收到的信号例如可以具有符合OTN标准(ITU-TG.709)的帧格式。FEC处理器对接收到的信号内的FEC字节进行处理以检测并纠正接收到的信号中由于传输过程中发生的信号失真而导致的错误。客户端成帧器处理客户端信号的信号头部，其作为所接收的线路信号中的有效负载传输。该客户端信号格式例如可以是以太网帧格式。
在发送器部分TX中，客户端成帧器处理客户端信号格式的信号头部。FEC处理器25计算并添加FEC字节，线路成帧器22将客户端信号格式映射为线路信号格式的信号帧，例如，符合OTN标准的0TU2帧。
转发器在接收器部分RX中进一步包含连接在XFP 20的TOSA之前的1X2开关18，代替(或者除了)客户端侧输出端CO处的客户端光信号，其允许在电输出端EOl处输出客户端电信号。同样地，在发送器部分中在XFP 20的ROSA之后提供2X1开关28，其允许通过电输入端EIl提供客户端层电信号，以代替客户端侧输入端Cl处的光信号。
而且，在接收器部分RX中，在FEC处理器15前面提供第二 I X 2开关14，其允许在进行FEC处理之前在电信号输出端E02处提取经E/0转换的线路信号。在发送器部分TX中，提供第二 2X I开关24，其允许向转发器10馈送电线路信号。
这些第一 1X2和2X1开关18、28允许对转发器10的客户端侧E/0及0/E功能(在该实施例中XFP)进行旁路。当由于信号失真较低而无需进行FEC处理时，第二 1X2和2X1开关14、24还允许对接收和发送侧的FEC处理器15、25进行旁路。在控制器30的控制下对开关14、24、18、28进行切换。此外，在旁路时，控制器30起作用以选择性地激活以及去激活FEC处理器15、25和/或客户端侧E/0及0/E功能。
通过将两个转发器以背靠背的方式连接能够实现光再生器功能。因此，利用传统的转发器，通过将第一线路卡的客户端侧光输出端与第二线路卡或同一线路卡的客户端侧光输入端以背靠背的方式连接，能够实现再生器。
本发明的实施例在线路卡中、在线路卡内的选定位置处添加电输出端，以在不使用的时候对功能以及部件进行旁路，并关闭被旁路的线路卡部件。这种在执行背靠背再生时能够被关闭的部件是客户端侧的TX/RX模块，例如XFP，以及FEC处理器。因此，线路卡具有两个输出端:形成光输出端的常规客户端端口以及至少一个附加的电输出端，该电输出端用于对FEC或客户端侧TX/RX模块进行旁路。该第二输出端使得能够进行动态再生:两个线路卡的组合能够像以前那样用作标准的再生设备，或者在FEC和/或客户端侧TX/RX模块被旁路时用作低能的再生设备。
当在光网络中建立光路径时，其传输质量(QoT)应该保持在预定义的范围内。如果QoT被估计为过低，则需要在该光路径上放置再生器来改善信号的QoT。能够通过背靠背地组合两个线路卡端口来实现再生，以便实现所谓的“0E0”(光-电-光)的再生方案。
在某些情况下，再生之后传输信号的距离会小于信号透明到达的距离，因此再生之后信号会以高于目标的QoT值到达目的地节点。在这种情况下，如上所述的“较轻的”再生过程将使得能够以高于阈值、但是低于通过完整的OEO再生所获得的QoT的QoT值到达目的地节点。
图2示出了一实施例，其中使用两个线路卡来再生线路信号。在第一线路卡LCl的接收侧处接收输入的线路信号LSI，并经0/E转换为电信号。对该电信号进行FEC处理以纠正信号中的任何错误。然后，经过处理的信号通过1X2开关18'进行提取，并经过内部的开关背板连接被馈送到第二线路卡LC2的发送侧。2X1开关28'将电信号耦合至发送功能的FEC处理器25'。在进行FEC处理以添加新的FEC开销之后，线路信号通过线路发送器21'进行E/0转换，并作为恢复后的光线路信号LSO被发送回网络。
由图2可见，代替连接线路卡LC1、LC2的客户端侧光输出端和输入端，通过开关18'、28'实现了旁路，其避免了客户端侧的E/0和0/E转换。因此，能够去激活客户端侧XFP以减少线路卡的功 率消耗。
在图3中，示出了再生器配置的第二实施例。代替穿过FEC处理器15'、25'，通过1X2开关14'提取电信号，并通过内部背板连接馈送到第二线路卡LC2的发送侧的2X1开关24'。开关24'将该电信号耦合至线路卡LC2的线路发送器21'，在这里对电信号进行E/0转换并作为恢复后的线路信号发送回网络。
在该第二实施例中，开关14'、24'用来同样旁路FEC处理器15'、25'，因此能够去激活FEC处理器以进一步减少功率消耗。当光线路信号需要通过0/E/0转换进行再生，但并未经历太多的失真从而还无需进行FEC处理，并且光线路信号能够交给传输路径下游的网络设备时，可以选择该第二配置。
因此，依赖于哪个信号旁路被激活，控制器30或者去激活XFP20的Ε/0/Ε功能，或者附加地去激活两个信号路径中的任何路径上的FEC处理器15、25。
应该理解，再生器配置能够，但并非必须地，使用不同线路卡的接收器和发送器部分来实现。在单个线路卡上缩短接收器和发送器部分的电输入端和输出端也同样是可能的。
进一步应该理解，图2和图3是简化的、示意性的示图，其仅仅体现了这里感兴趣的功能，比如客户端侧TX/RX、网络侧TX/RX、OE及EO转换、以及FEC，而为了清楚的目的省略了实际线路卡上可能存在且必需的其它功能块。
图4示出了光网络节点NN，在该实施例中为光分插复用器。网络节点40具有用于环形网络每个方向(东和西)上的两个光纤的连接器，特别是分别用于光纤E_in、W_in、E_out及W_out的东输入端、输出端以及西输入端和输出端。四个光纤E_in、W_in、E_out及W_out承载具有多个波长信道的DWDM信号。光开关矩阵WSS，例如基于波长选择开关，将四个光纤相互连接并提供了多个η个支流输入端和输出端，用于在任何波长信道上向环形网络插入或者从环形网络中分离出信号，并且将转接业务从输入环形光纤透明地交换至输出环形光纤。在环形接口的输出侧提供光放大器0Α1、0Α2。
每个支流输入端和输出端装配有图1所示类型的线路卡LCl-LCn。波长选择开关WSS向东、西侧光纤中的任何一个插入单一波长信号，并且从东、西侧光纤中的任何一个中分离出单一波长信号。线路卡LCl-LCn中的每个具有用于单一波长信号的网络侧光部分λ，用于电信号处理和整形的电部分E，以及提供去往以及来自客户端设备的短程光接口的客户端侧光部分O。
为了实现进一步的灵活性，可以在客户端侧光纤终端和线路卡LCl-LCn之间提供可选的光空间开关矩阵0Χ。开关矩阵OX例如可以使用光MEMS(微机电系统)技术实现，即，嵌入了机械设备(比如微反射镜、致动器等)的技术。
外部的客户端开关或路由器CS被示出与网络节点的光支流端口连接。这样的客户端开关或路由器将在通过WDM网络传输的客户端信号上执行第二层或第三层功能。通常，客户端信号的波长处于用于短程光接口的1300nm的范围内，而WDM网络上的波长处于用于长距离传输和DWDM复用的1500nm范围内。
线路卡LCl-LCn在其电部分E处具有如上所述的中间电输入端和输出端。这些中间输入端和输出端通过背板BP与电空间开关矩阵EX(比如例如交叉点开关)连接。开关矩阵EX允许在任意线路卡之间切换旁路连接以根据需要实现信号再生。进一步地，能够提供多个电输入输出端口 ΕΙ0，通过这些端口能够接收来自客户端网络设备的电信号以及向客户端网络设备发送电信号。在这样的背景下，本领域技术人员应该理解，通过电输入输出端口 EIO插入以及分离的电信号，由于将要进入/离开网络，需要进行不依赖于信号失真的FEC处理。因此，电分插的业务应该分别去往/来自图1中的中间端口 28和18，而并非去往/来自中间端口 24和14。
再生器配置在任一模式下的激活以及设置应该由网络的管理平面或控制平面负责。背板开关EX使得能够进行两种再生，每一种与不同的功率节省以及信号到达相关联。基于控制平面协议(比如GMPLS协议组)的控制平面信令能够支持网络节点的配置。新的GMPLS字段或命令能够指定所需的再生类型(例如完整再生或部分再生)以及相关联的到达。
线路卡的电部分可以进一步包含电滤波器，比如线性均衡器或判决反馈均衡器，以补偿光域下的色散效应。还可以包含采样电路、ADC以及用于例如使用相干接收器架构来恢复原始数据信号的数字信号处理器。依赖于接收到的光信号中的失真量，还可以以前述的方式对附加的整形或补偿装置进行旁路。
说明书和附图仅仅说明了本发明的原理。因此，应该认识到，本领域技术人员能够设想出各种体现本发明的原理并且包含在本发明的精神和范围之内的布置，尽管这里并未明确地描述或示出。此外，这里所描述的所有的示例主要意在明确地仅用于教学的目的，以帮助读者理解本发明的原理以及发明人所贡献的推动现有技术的构思，并且应该被解释为并不局限于这些具体描述的示例和条件。而且，这里描述本发明的原理、方面及实施例以及其具体的示例的所有的陈述，均意在包含其等同形式。
附图中示出的各种元件的功能可以通过使用专用的硬件来提供，也可以通过能够执行软件的硬件与适当的软件相关联地提供。当通过处理器提供时，这些功能可以由单个专用处理器提供、由单个共享处理器提供、或者由多个单独的处理器提供，其中的一些可以被共享。而且，明确地使用术语“处理器”或“控制器”不应该被解释为排他地指代能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括但不限于，数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、以及非易失性存储器。还可以包括其它的硬件，传统的和/或定制的。类似地，图中示出的任何开关也仅仅是概念上的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用的逻辑、通过程序控制与 专用逻辑的相互作用，或者甚至是手动地实现，具体技术是能够由实施者选择，正如根据上下文所更加具体地理解的那样。
权利要求
1.一种光网络节点，包括两个或更多线路卡，每个线路卡包括接收侧光转发器部分和发送侧光转发器部分，所述接收侧光转发器部分包括用于单一波长光信号的网络侧光接收器(11)、第一电部分(E)以及客户端侧光发送器(TOSA)，所述发送侧光转发器部分包括单一波长光信号的网络侧光发送器(21)、第二电部分(E)以及客户端侧光接收器(ROSA)，其中所述第一电部分包括至少一个中间电输出端(E01，E02)，并且其中所述第二电部分包括至少一个中间电输入端(EI1，EI2);所述光网络节点进一步包括电开关矩阵，所述电开关矩阵用于可控制地将所述线路卡的所述中间电输出端(E01，E02)和所述中间电输入端(EILEI2)互相连接。
2.根据权利要求1所述的光网络节点，包括控制器，所述控制器用于在所述中间电输出端中的一个中间电输出端、所述中间电输入端(EII，EI2)中的一个中间电输入端之间通过所述电开关矩阵来配置旁路连接，并且用于去激活相应的线路卡的所述客户端侧光发送器(TOSA)和所述客户端侧光接收器(ROSA)。
3.根据权利要求1或2所述的光网络节点，其中所述第一电部分和所述第二电部分包括前向纠错处理器(15, 25),并且其中第一中间电输出端(EOl)和第一中间电输入端(EIl)在所述前向纠错处理器(15)和所述光发送器(TOSA)之间连接，并且第二中间电输出端(E02)和第二中间电输入端(EI2)在所述前向纠错处理器(15，25)之前连接。
4.根据权利要求2和3所述的光网络节点，其中所述控制器被适配用于根据接收到的光信号的信号条件，通过配置所述开关矩阵以激活所述第一中间电输出端(EOl)中的一个第一中间电输出端与所述第一中间电输入端(EU)中的一个第一中间电输入端之间的旁路连接或者所述第 二中间电输出端(E02)中的一个第二中间电输出端与所述第二中间电输入端(EI2)中的一个第二中间电输入端之间的旁路连接，来实现再生器功能。
5.根据权利要求4所述的光网络节点，其中所述控制器被适配用于如果所述第二中间电输出端(E02)中的一个第二中间电输出端与所述第二中间电输入端(EI2)中的一个第二中间电输入端之间的旁路连接被激活，则去激活相应的线路卡的所述前向纠错处理器(15，25)。
6.根据权利要求4所述的光网络节点，其中当所述第一中间电输出端(EOl)中的一个第一中间电输出端与所述第一中间电输入端(EU)中的一个第一中间电输入端之间的旁路连接或者所述第二中间电输出端(E02)中的一个第二中间电输出端与所述第二中间电输入端(EI2)中的一个第二中间电输入端之间的旁路连接被激活时，所述控制器进一步被适配用于去激活所述客户端侧光发送器(TOSA)接收器(ROSA)。
7.根据权利要求1所述的光网络节点，包括布置在所述线路卡前面的第一光开关矩阵，所述第一光开关矩阵用于将单一波长光信号切换为接收到的波分复用信号并且从接收到的波分复用信号切换到单一波长光信号。
8.根据权利要求1所述的光网络节点，包括布置在所述线路卡的所述客户端侧光发送器(TOSA)以及所述客户端侧光接收器(ROSA)与客户端侧光纤终端之间的第二光开关矩阵。
9.一种用于光信号的光转发器(10)，包括至少一个光接收器(11)，所述光接收器用于接收单一波长光线路信号并且将其转换为电信号；电部分(E)，所述电部分用于对所述电信号进行处理和/或整形；以及光发送器(TOSA)，所述光发送器用于将所述电信号转换为光输出信号；其中所述电部分包括至少一个中间电输出端(E01, E02),所述中间电输出端用于可配置地在E/Ο转换之前输出所述电信号。
10.根据权利要求9所述的光转发器，其中所述电部分包括前向纠错处理器(15)，并且其中第一中间电输出端(EOl)在所述前向纠错处理器(15)和所述光发送器(TOSA)之间被连接，并且第二中间电输出端(E02)在所述前向纠错处理器(15)之前被连接。
11.根据权利要求10所述的光转发器，其中所述前向纠错处理器(15)和所述光发送器(TOSA)是选择性地可去激活的。
12.根据权利要求9所述的光转发器，包括接收侧转发器部分和发送侧转发器部分，所述接收侧转发器部分包括网络侧光接收器(11)、第一电部分(E)以及客户端侧光发送器(TOSA)，所述发送侧转发器部分包括网络侧光发送器(21)、第二电部分(E)以及客户端侧光接收器(ROSA)，其中所述第一电部分包括所述至少一个中间电输出端(E01，E02)，并且其中所述第二电部分包括至少一个中间电输入端(EI1，EI2)。
13.一种使用两个光转发器来再生单一波长光信号的方法，每个所述光转发器具有光接收器、用于对所述电信号进行处理和/或整形的电部分(E)以及光发送器，所述方法包括: -在第一光转发器(10)处接收所述单一波长光信号，所述第一光转发器(10)包括网络侧光接收器(11)、具有中间电输出端(E01,E02)的第一电部分(E)以及客户端侧光发送器(TOSA)； -在所述第一光转发器(10)内将所述光信号转换为电信号； -通过所述中间电输出端(E01，E02)将所述电信号旁路至第二光转发器(10)的中间电输入端(EI1，EI2)，所述第二光转发器(10)具有网络侧光发送器(21)、具有所述中间电输入端的第二电部分(E)以及客户端侧光接收器(ROSA);以及 -在所述第二光转发器处将所述电信号转换为单一波长光信号以用于向前传输。
14.根据权利要求13所述的方法，包括: 根据接收到的光信号的信号条件，在配置第一旁路与配置第二旁路之间进行选择，所述第一旁路对所述第一光转发器中的电光转换以及所述第二光转发器中的光电转换进行旁路，所述第二旁路进一步对所述第一光转发器和所述第二光转发器中的前向纠错处理功能进彳了芳路。`
全文摘要
为了减少用于光传输网络的网络设备的功率消耗，建议在不需要时减少光网络中的E/O转换以及信号处理。一种网络节点，具有两个或更多线路卡。每个线路卡包含接收侧转发器部分和发送侧转发器部分，接收侧转发器部分具有网络侧光接收器、第一电部分以及客户端侧光发送器，发送侧转发器部分具有网络侧光发送器、第二电部分以及客户端侧光接收器。第一电部分具有至少一个中间电输出端，第二电部分具有至少一个中间电输入端。中间电输出端和输入端通向电开关矩阵，电开关矩阵可控制地将中间电输出端和输入端互相连接。优选地，该转发器能够附加地包含第二中间电输出端和输入端，该第二中间电输出端和输入端附加地旁路线路卡中的前向纠错处理功能。
文档编号H04B10/29GK103250368SQ201180058675
公开日2013年8月14日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月6日
发明者Y·普安蒂里耶, C·多里斯, A·莫雷亚 申请人:阿尔卡特朗讯