光学通信系统中的子载波分集的制作方法

本发明属于光学通信系统的领域。具体地，本发明涉及一种使用超级信道通过光学网络发送数据流的方法，以及相关的性能监视单元、发送装置和接收装置。
背景技术：
：光学网络中的数据的传输不可避免地受到可能影响光学网络节点之间的数据的正确传输的故障的影响。这种故障可能例如是由于传输光纤损伤(例如由于光纤老化或劣化)、非线性光纤效应、光学装备损伤(诸如，滤波器漂移、光学组件老化或由于极化相关效应导致的中断)。进一步的故障源可以是由于外部因素的影响(诸如，天气条件、地震运动等)、光纤维修或光学网络中的其他类型的维护工作、或疏忽的人工操作。为了应对这些类型的故障，在光学网络管理领域中使用重新路由策略和机制，以确保即使在发生这样的故障时，也能进行正确或至少可接受的数据传输。通常在服务级别协议中定义要考虑可接受的传输质量的级别，该服务级别协议规定了要向特定客户保证的最小吞吐量、传输速率或传输质量。当发生故障时，通常通过对在光学网络中在受故障影响的各节点之间传输的所有业务进行重新路由，来确保遵守服务级别协议。即使检测到导致光学网络的两个节点之间的传输性能的劣化的故障而不是检测到完全中断，受影响的数据也将被重新路由以通过所述两个节点之间的替代光学路径传输。然而，专门用作备用的光学路径(在本领域中也称为保护路径)通常具有比在正常工作条件下使用的工作路径更差的光学特性。因此，在特定故障情形下可用的替代光学路径可能无法允许发送受故障影响的所有数据，从而导致违反服务级别协议。此外，由于缺乏可用的链路资源以及为每个连接关联备用链路的操作成本，因此在大多数情况下通过预留专用恢复路径来为任意路径提供“保护”(在本领域中也称为“1+1保护”)是不可行的。为了代替“保护”，在大多数应用中，会尝试在观测到工作路径的不足或故障时，动态地找到“恢复路径”。然而，找到合适的恢复路径将花费一些时间(在本领域中也称为“随时间切换”)，并且大量的业务将被延迟或甚至丢失直到找到并建立恢复路径为止。此外，在许多情况下，经恢复的路径将具有与工作路径完全不同的条件，并且可能结果是经恢复的路径不允许弥补先前工作路径的完全业务。最后，在一些情况下，可能结果是没有找到合适的恢复部件，因此可能需要进一步干预以降低吞吐量。进一步地，除了最低水平的传输安全性和传输质量之外，市场越来越多地要求更高的传输速率，以满足光学通信系统中更多传输容量的需求。提高光谱效率的一种方法是基于所谓的“超级信道”。在超级信道中，具有光谱分离波长的多个子信道或“载波”以固定的带宽打包(packed)，并在网络中被视为单个信道。这意味着构成超级信道的载波不需要在穿过网络时通过滤波器等单独引导，因此与单独切换的普通波分复用(wdm)信道相比，超级信道的各个信道能够更密集地间隔开，因此与普通wdm信道相比，每带宽能够传输更多信息。这在图1中示意性地示出，示出了具有由波长λ1至λ4表示的四个子信道或载波的超级信道。超级信道由具有宽度l的特定预留波长范围定义。如图1所示，预留波长范围在最短波长λ1的左侧和最长波长λ4的右侧提供一些余量，这在本领域中也称为保护带。保护带是必要的，以尽可能地防止λ1和λ4处的最外侧载波(即所谓的“边缘载波”)受到路上通过的滤波器的影响，这些滤波器在实践中并非完全陡峭且不能完美调谐。然而，由于所有四个载波λ1至λ4作为同一超级信道的一部分通过网络路由，因此各个载波之间不需要保护带，使得各个载波可以如图1所示紧密间隔开。在传输的质量和安全性以及传输速率方面的高要求的组合需要关于光学业务的管理和保护的新解决方案。波分复用(wdm)代表通过在不同波长或频率的单个光纤上同时经由若干调制光波传输数据来增加光学通信系统的容量。由于波长不同，光波在传输后可以分离。在光学通信中，在诸如光纤的光学波导内传播的电磁波通常以它们的波长为特征，或者更确切地说，以它们在真空下具有的波长为特征。传输介质中的实际波长通常小约1.5倍。与此相对，电磁波以它们在无线电通信中的频率为特征。令人惊讶的是，不同光波的分离几乎仅以频率指示。通常但不总是，两个相邻信道之间的间隔在频率方面是恒定的。然而，由于术语频率和术语波长彼此紧密相关，因此可以在以下考虑中可交换地使用它们。事实上，频率f和波长λ的乘积是恒定的，并且等于真空中的光速co。因此，波长间隔|δλ|通过下式被链接到对应的频率间隔|δf|：因此，频域中的恒定间隔将导致波长域中的轻微变化的间隔。然而，当考虑到目前主要用于数据通信的所谓传统频带(c频带)时，变化达到约2％，并且在以下附图中将不可见。技术实现要素：本发明的根本问题是优化通过光学网络从第一位置到第二位置的数据流的传输，其中所述数据流以超级信道的形式传输。该问题通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求15所述的性能监视单元、根据权利要求23所述的发送装置、以及根据权利要求31所述的接收装置来解决。本发明的优选实施例在从属权利要求中限定。本发明涉及一种通过光学网络将数据流从第一位置传输到第二位置的方法。该方法包括沿着在所述光学网络中建立的工作路径将所述数据流从所述第一位置传输到所述第二位置的步骤，其中所述数据流以包括预定义的预留波长范围内的n个波长的超级信道的形式传输。这里，“数据流”指的是可以以光学信号编码的任何类型的信息业务。特别地，本发明意义上的“数据流”不应被理解为限于具体条数的信息，而是限于每单位时间连续传输的数据量或信息量。术语“连续”不排除数据流以脉冲串(burst)传输。“光学网络”在本文中是指通过光学链路互连的多个光学节点。信息可以以光学信号的形式在终端节点之间传输，所述光学信号沿着经由任意数量的中间节点和每对节点之间的链路连接所述终端节点的路径传播。上面提到的第一和第二位置可以对应于设置在所述光学网络的光学节点处的、任何种类的光学网络的元件。“超级信道”在本文中是指构成多波长信号的信道或载波的束，其被光学网络如单个信道一样地服务和处理。“工作路径”在本文中是指将第一位置和第二位置彼此连接的光学路径。工作路径是在光学网络的正常工作条件下数据流沿其传输的光学路径。该方法还包括基于在所述第二位置处接收的超级信道信号来监视传输的性能的步骤，并且在观测到性能下降到低于预定性能阈值的情况下，通过以下操作解除超级信道的来自所述数据流的一部分的负担，同时维持所述超级信道的预留波长范围：重定向数据流的所述部分，以沿着连接所述第一位置和所述第二位置的恢复路径进行传输，所述恢复路径与所述工作路径不同；以及在小于n的多个波长上传输超级信道内的所述数据流的剩余部分，和/或对于所述超级信道中的至少一些波长以降低的传输速率传输所述数据流的剩余部分。换句话说，根据本发明，如果观测到沿着工作路径传输的超级信道的性能不足，则不是放弃该工作路径以支持替代路径，而是将超级信道“解除负担(unburden)”至某种程度，从而改善传输性能。优选地，工作路径和替代路径跨越地理上分离的路线。在此，超级信道的解除负担包括将数据流的一部分重定向为要沿着恢复路径传输，该恢复路径是除了工作路径之外的、将第一和第二位置彼此连接的替代光学路径。数据流的剩余部分仍然沿着原始超级信道内的工作路径传输，但由于沿着工作路径在超级信道中传输的数据量已经减少，因此变为数据的剩余部分例如可以在小于n的多个波长上传输，同时维持在表征超级信道的原始预定义的预留波长范围内。通过工作路径在超级信道内传输的波长数量的减少使得由非线性光纤效应引起的干扰减少。此外，允许在各个载波之间增加波长分离，这可以使得抑制各个载波之间的干扰效应(例如，由于不完全滤波引起的串扰)，因此改善了数据流的所述剩余部分的传输的性能。而且，代替或除了增加各个载波的波长分离之外，还可以增加超级信道的一个或两个保护带，即外侧载波(即，超级信道内分别具有最高波长和最低波长的载波)和超级信道的光谱边界之间的光谱距离。这样，能够减少由于过滤器漂移引起的性能损失。另外或可替代地，可以对于超级信道中的至少一些波长以降低的传输速率传输要继续在工作路径上在超级信道中传输的所述数据流的剩余部分。在此，“降低的传输速率”可以在每符号的星座点数减少的意义上意味着符号速率降低，或者调制格式的阶降低。尽管存在上述类型的光纤或装备损伤，但这两种措施都使得更容易维持期望的传输性能。注意，如果发现沿着工作路径的传输的性能不足，则在传统方法中会沿着替代路径重新路由完整数据流，该替代路径诸如提前预留的保护路径或在检测到性能故障时建立的替代路径。与此相反，本发明的方法遵循不同的方式：在工作路径上的经由超级信道的传输中出现性能故障的情况下，维持超级信道本身，即维持作为整体沿着工作路径路由的预留波长范围，而仅以上述方式对超级信道解除来自数据流的部分的负担，这将允许再次在工作路径上获得期望的性能。这样，工作路径仍然能够被最大限度地利用，并且原始在工作路径上传输的数据流的仅一部分需要在恢复路径上传输，这使得提前预留这样的恢复部分的成本更低或者对于在需要时分配这样的恢复路径的要求更低。此外，这允许动态地调整工作路径和恢复路径上的有效载荷以微调业务，以最大限度地利用可用资源，同时仍确保传输的适当性能。在优选实施例中，选择重定向的数据流的所述部分，使得超级信道内的所述数据流的剩余部分的传输的性能超过所述预定性能阈值。这样，确保了在第一和第二位置之间以由预定性能阈值反映的期望传输质量传输整个数据流。根据本发明的优选实施例，该方法还包括另外监视经由所述恢复路径的、数据流的重定向部分的传输的性能，并基于两个监视的性能，动态地调整重定向的数据流和数据流的剩余部分的份额的步骤。因此，能够实时地，即根据光学网络的当前传输和工作条件，调整通过工作路径和/或通过恢复路径传输的数据量，并且在任何时间获得工作路径和恢复路径的性能之间的最佳折衷。在此，最佳折衷可以对应于两个路径上的相同性能水平，但是取决于服务级别协议，可以将不同的优先级分配给包含在所述数据流中的数据的各个部分，可能优选的是以恢复路径上稍差的性能为代价，在工作路径上具有更好的性能。然而，在这两种情况下，监视两个路径上的传输性能是有利的，以便做出有根据的选择。在本发明的优选实施例中，与工作路径的传输速率相比，以降低的每波长传输速率沿着所述恢复路径传输数据流的所述重定向部分。如前所述，对于给定波长的降低的传输速率可以归因于降低的符号速率、较低阶的调制格式或这两者，并且这两者中的每一个将使得更容易获得期望的传输性能。与超级信道中的原始波长数或载波数相比，通过增加在工作路径和恢复路径上使用的子信道的总数，能够补偿降低的每波长传输速率，这将从以下说明书中变得显而易见。在本发明的优选实施例中，在原始n个波长的子集上在工作路径上传输超级信道内数据流的剩余部分，其中在所述子集中：·缺少n个原始波长当中的最大者和最小者中的一个或两个，和/或·缺少在原始的n个波长集合中相互不相邻的波长。注意，n个原始波长中的最大者和最小者是超级信道内的边缘载波，即最容易受滤波器漂移影响的那些载波，因此最可能导致降低的性能。因此，通过在工作路径上调剂超级信道中这些波长，通常将改善性能。此外，通过减少来自超级信道中的原始n个波长的相互不相邻的波长，增加了剩余波长之间的光谱距离，从而减小了由于非线性效应导致的这些波长之间的干扰。这样，性能也可以成功改善。在本发明的优选实施例中，也以超级信道的形式沿着所述恢复路径传输数据流的所述重定向部分。在本发明的优选实施例中，通过分析一个或多个性能指标来监视所述性能，其中所述性能指标优选地包括以下的一个或多个：高错误率贡献者(herc)、信噪比(snr)、功率谱密度(psd)、前置前向纠错(fec)比特误码率、后置fec比特误码率、校正符号率、峰均比、以及误差矢量幅度(evm)。根据本发明的优选实施例，根据服务级别协议选择所述预定性能阈值。“服务级别协议”在本文中是指关于提供给特定光学网络客户端或用户的传输质量的预定规定或指令。在本发明的优选实施例中，所述数据流是服务级别协议下的预定义的数据业务量。根据本发明的优选实施例，通过使用波长选择开关(wss)来执行所述数据流的所述部分的重定向。根据本发明的优选实施例，借助于循环滤波器结合对传输的波长的适当控制，来执行所述数据流的所述部分的所述重定向。在本发明的优选实施例中，该方法还包括以下步骤：缓冲数据流的所述重定向部分和数据流的所述剩余部分之一，以便补偿所述工作路径与所述重定向路径的光学路程长度之差。缓冲步骤提供了一种重新同步数据流的不同部分的方法，以便重建原始数据流。在本发明的优选实施例中，降低对于所述超级信道中给定波长的传输速率的步骤包括改变对应光学信号的调制格式和/或符号速率。根据本发明的优选实施例，该方法还包括响应于所监视的性能被观测到接近所述预定性能阈值而建立所述恢复路径的步骤。换句话说，根据该实施例，随着时间监视性能，并且如果观测到在不久的将来可能达到预定性能阈值，则建立恢复路径。在此，“观测到接近”可以涉及外推所监视的性能的任何合适的方式，诸如检测性能在某个未来时间帧内低于预定阈值的某种可能性，这意味着在该时间帧内对数据流的部分进行重定向以沿着合适的恢复路径可能是适宜的。这留下了足够的时间来在实际需要之前建立恢复路径，同时避免不必要地提前太久预留恢复路径。本发明的另一方面涉及一种性能监视单元，用于监视和控制通过光学网络从第一位置到第二位置的超级信道形式的数据流的传输，其中超级信道包括预定义的预留波长范围内的n个波长。性能监视单元被配置为：基于在所述第二位置接收的超级信道信号，监视沿着在所述光学网络中建立的工作路径从所述第一位置到所述第二位置的数据流的传输的性能；以及在观测到性能下降到低于预定性能阈值的情况下，通过控制所述光学网络内的组件执行以下操作，解除超级信道的来自所述数据流的一部分的负担，同时维持所述超级信道的预留波长范围：-重定向数据流的所述部分，以沿着连接所述第一位置和所述第二位置的至少一个恢复路径进行传输，所述至少一个恢复路径与所述工作路径不同，以及-在小于n的多个波长上传输超级信道内的所述数据流的剩余部分，和/或对于所述超级信道中的至少一些波长以降低的传输速率传输所述数据流的剩余部分。在本发明的优选实施例中，性能监视单元还被配置用于控制所述光学网络内的组件执行以下操作：对重定向的数据流的所述部分进行重定向，使得超级信道内的所述数据流的剩余部分的传输的性能超过所述预定阈值。根据本发明的优选实施例，性能监视单元还被配置用于另外监视经由所述恢复路径的、数据流的重定向部分的传输的性能，并基于两个监视的性能，动态地调整重定向的数据流和数据流的剩余部分的份额。在本发明的优选实施例中，性能监视单元还被配置用于控制所述光学网络内的组件执行以下操作：以与工作路径的传输速率相比降低的每波长传输速率沿着所述恢复路径传输数据流的所述重定向部分。根据本发明的优选实施例，性能监视单元还被配置用于控制所述光学网络内的组件执行以下操作：也以超级信道的形式沿着所述恢复路径传输数据流的所述重定向部分。在本发明的优选实施例中，性能监视单元还被配置用于通过分析一个或多个性能指标来监视性能，其中所述性能指标优选地包括以下的一个或多个：高错误率贡献者(herc)、信噪比(snr)、功率谱密度(psd)、前置前向纠错(fec)比特误码率、后置fec比特误码率、校正符号率、峰均比、以及误差矢量幅度(evm)。根据本发明的优选实施例，性能监视单元还被配置用于响应于性能被观测到接近所述预定性能阈值，建立所述恢复路径。在本发明的优选实施例中，性能监视单元还被配置用于计算对于在未来时间所预期的性能或者一个或多个性能指标的预测，所述未来时间与当前时间相距检测一个或多个性能指标中的改变以及执行所述解除超级信道的负担的步骤所需的时间。例如，性能监视单元可以不断地监视性能并外推性能，以便对所述未来时间的性能进行预测。预测应该距未来足够远，以至于在预测的性能下降到低于所述预定性能阈值之前，仍然有足够的时间进行执行以下所需的通信和重新配置：以上述方式重定向数据流的部分以沿着恢复路径传输，并重新配置超级信道内的数据流的剩余部分在工作路径上的传输。本发明的另一方面涉及一种发送装置，用于沿着工作路径且可选地沿着恢复路径、通过光学网络以超级信道的形式从第一位置向第二位置传输数据流，其中工作路径和恢复路径连接所述第一位置和所述第二位置，恢复路径不同于工作路径，其中超级信道包括在预定义的预留波长范围内的n多个波长。本发明的发送装置包括至少n个光源，被配置为发射构成所述超级信道的载波的n个波长。发送装置还包括一个或多个调制器，用于使用数据调制所述载波，以生成光学数据信号；以及重定向器件。重定向器件被配置用于选择性地重定向所述光学数据信号的部分以沿着恢复路径传输，并用于沿着工作路径传输光学数据信号的剩余部分。发送装置还被配置用于：在小于n的多个波长上传输超级信道内的光学数据信号的所述剩余部分，和/或对于所述超级信道中的至少一些波长以降低的传输速率传输光学数据信号的所述剩余部分。根据本发明的优选实施例，重定向器件包括循环滤波器。循环滤波器优选地包括大于或等于超级信道中的波长数n的n个输入，以及至少两个输出，并且被配置用于根据光学信号的波长将进入输入之一的光学信号引导到输出之一。通过循环滤波器将光源适当地连接到光学网络，超级信道的各个信道可以根据它们的波长沿着恢复路径得以重定向或者沿着工作路径得以传输。因此，循环滤波器的功能允许以简单且成本有效的方式并且以最少数量的所需连接端口实现本发明的方法。循环滤波器、n个光源和/或调制器可以包括在集成器件中，诸如在转发器卡上。根据本发明的优选实施例，重定向器件包括波长选择开关(wss)。优选地，波长选择开关包括大于或等于超级信道中的波长数n的n个输入，以及至少两个输出，其中一个输出连接到工作路径而另一个输出连接到恢复路径。wss被配置用于基于信号的波长，选择性地将在其输入之一处的光学信号引导到其输出中选定的一个，使得所述光学信号能够根据它的波长沿着恢复路径得以重定向或者沿着工作路径得以传输。波长选择开关、n个光源和/或调制器可以包括在集成器件中，诸如转发器卡上。在本发明的优选实施例中，至少n个光源中的每一个能够以超级信道的n个波长中的每个波长发射光。正如从下面描述的示例性实施例中将变得更加显而易见，这样，通过光源的适当波长控制能够容易地影响数据流的部分的重定向。根据本发明的优选实施例，发送装置还包括一个或多个附加光源，其中每个附加光源能够以超级信道的n个波长中的每个波长发射光。一个或多个附加光源在正常操作条件下它们不用于传输数据流的这个意义上而言是“附加的”，所述正常操作条件即在没有干扰导致性能下降到低于预定性能阈值的情况下。因此，发送器包括大于超级信道的波长数n的多个光源。这允许降低各个载波中的一些(特别是边缘载波)的传输速率，同时仍然以相同的数据速率将数据流作为整体进行传输。在本发明的优选实施例中，预定义的预留波长范围具有0.8nm到5.0nm之间的宽度，优选地具有0.8nm到3.2nm之间的宽度。根据本发明的优选实施例，n个波长以20ghz到100ghz之间的频率差间隔开，优选地以30ghz到50ghz之间的频率差间隔开。在本发明的优选实施例中，n个波长中的每个以40gbit/s到1tbit/s之间的传输速率携带所述数据流的一部分，优选地以100gbit/s到500gbit/s之间的传输速率携带所述数据流的一部分。本发明的另一方面涉及一种接收装置，被配置用于从上述实施例之一的发送装置接收数据流。接收装置被配置为选择性地接收：·经由工作路径的、来自所述发送装置、以超级信道的形式的数据流，所述超级信道包括在预定义的预留波长范围内的n个波长，或者·经由至少一个恢复路径的所述数据流的重定向部分，以及经由所述工作路径的、在超级信道内的所述数据流的剩余部分，所述数据流的所述剩余部分在少于n的多个波长上传输和/或对于所述超级信道中的至少一些波长以降低的传输速率进行传输，其中接收装置还包括至少一个缓冲区，被配置用于缓冲所述数据流的所述重定向部分和所述数据流的所述剩余部分，以便补偿所述工作路径和所述恢复路径的光学路径长度之差。附图说明图1示出了超级信道的示意图。图2示出了其中建立了工作路径和恢复路径的光学网络的示意图。图3示出了根据本发明实施例的超级信道的各个载波的重定向。图4示出了根据本发明实施例的超级信道的各个载波的重定向以及传输速率的改变。图5示出了根据本发明实施例的超级信道的载波的重新分布的各种示例。图6示出了本发明中使用的转发器。图7示出了根据本发明实施例的光学网络。图8示出了用于超级信道的边缘载波和内部载波的性能-时间图以及基于此的性能外推。图9示出了根据本发明实施例的包括性能监视单元的光学网络。图10示出了根据本发明实施例的包括性能监视单元的光学网络。具体实施方式为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图中所示的优选实施例，并且将使用特定语言来描述它们。然而，对于本发明所涉及领域的技术人员将理解的是，本发明的范围不受限于此，所示设备中的这种变更和进一步修改、以及如其中所示的本发明原理的这种进一步应用可以被设想为通常现在或未来会发生的。图2示意性地示出了包括通过光学链路连接的六个节点1至6的光学网络。根据本发明方法的实施例，数据流沿着经由节点2的工作路径从节点1处的第一位置传输到节点6处的第二位置，其中该数据流以如图1所示的超级信道的形式传输。基于在节点6处接收的超级信道信号，监视节点1和节点6之间的数据流的传输的性能。在所示的情况下，沿着节点1和节点6之间(更确切地说，在节点1和中间节点2之间)的工作路径存在一些性能劣化，这导致所述性能下降到低于预定的性能阈值。当发生这种情况时，通过将数据流的一部分重定向为沿着连接节点1和节点6、经由节点4和5的恢复路径传输，解除超级信道的来自数据流的一部分的负担，同时维持所述超级信道的预留波长范围(即，图1中所示的波长范围l)。数据流的剩余部分继续在超级信道内沿着节点1和节点6之间、经由节点2的工作路径传输。然而，由于现在只需要经由超级信道传输仅部分的原始数据流(本文中称为“剩余部分”)，所以该剩余部分可以在少于超级信道中原始包括的波长数的多个波长上传输。换句话说，取决于沿着恢复路径重定向的数据流或业务的份额，剩余部分可以例如仅在超级信道内的两个或三个波长上传输。因此，由于减少了非线性相互作用，性能已经得到改善。由于这进一步允许增加保护带的尺寸和/或相邻载波之间的光谱距离，因此这可以得到沿工作路径的传输的性能的额外改善。另外或可替代地，工作路径上的减少的有效载荷还将允许降低超级信道中的至少一些波长的传输速率，这同样允许改善传输性能。注意，传统上，检测到不足的传输性能通常会导致网络管理系统沿着恢复路径或保护路径(如果存在的话)对整个数据流进行重定向。然而，根据本发明，超级信道本身维持在工作路径上，而它仅对其一些业务“解除负担”，从而便于在超级信道上维持所要求的性能。可以动态地且精确地执行从超级信道上移除业务，以达到实现期望的性能的程度，从而尽可能地利用工作路径的当前物理能力，即具有最佳效率。而且，由于维持了超级信道，因此不需要重新配置工作路径。可以提前计算恢复信道，或者可以在沿着工作路径进行的基于超级信道的传输性能的监视指示了由于逐渐劣化等而预期性能在不久的将来下降到预定性能阈值以下时计算恢复信道。由于恢复信道仅需要传输原始数据流的一部分，因此相对容易找到具有足够资源的合适恢复路径用于数据流的重定向部分。重要的是，可以动态调整重定向的数据流和数据流的剩余部分的份额，以提供最佳的整体结果。为此目的，在本发明的优选实施例中，监视分别沿恢复路径和工作路径接收的数据流的重定向部分和剩余部分两者的传输的性能，并且基于两项监视的性能对这些部分的份额进行调整。如果工作路径已经从瞬时复杂化复原或由于维修工作复原，那么这将特别允许再次增加工作路径上的业务。还要注意，根据这里使用的措辞，当前在工作路径上传输的每个数据流可以被认为是“原始数据流”，即无论先前是否在工作路径上传输了更大的数据流。这是因为部分的当前数据流的重定向是动态过程，但是在任何时间点，都有可能以所述超级信道的形式重定向沿工作路径传输的部分的当前数据流。参考图3，描述了本发明的方法和设备的实施例。图3示出了发送装置10，其包括第一至第四光源12a至12d以及重定向器件14，在所示实施例中，该重定向器件14由循环滤波器形成。循环滤波器14在其左侧具有第一至第四输入端口，第一至第四输入端口分别与第一至第四光源12a至12d连接。循环滤波器14在其右侧还具有第一至第四输出端口，其中第一输出端口与工作路径16连接，且第四输出端口与恢复路径18连接。循环滤波器14的第二和第三输出端口未被占用，且因此未在图中示出。但是，保护路径也可以连接到任何这些端口。此外，未使用的端口可能被限制在循环过滤器的壳体内部，因此可能从外部看不到。图3中还示出了接收装置20，其包括第一至第四接收单元22a至22d以及重定向器件，该重定向器件由另一个循环滤波器24形成。循环滤波器24在其左侧具有四个输入端口，其中第一个与工作路径16连接，第四个与恢复路径18连接，而第二和第三输入端口未被占用。在其右侧，循环滤波器24具有分别连接到第一至第四接收器单元22a至22d的第一至第四输出端口。下表中示出了取决于波长的循环滤波器14、16的连接性。输出端口1输出端口2输出端口3输出端口4输入端口1λ1λ2λ3λ4输入端口2λ2λ3λ4λ1输入端口3λ3λ4λ1λ2输入端口4λ4λ1λ2λ3在正常操作的情形下，如图3的上半部分所示，第一至第四光源12a至12d分别发射波长λ1至λ4，根据上述连接性表，这意味着所有四个波长都经由第一输出端口发送到工作路径16，在工作路径16中它们形成超级信道。在接收装置20处，监视超级信道传输的性能。特别地，监视包括分析一个或多个性能指标，诸如高错误率贡献者(herc)、信噪比(snr)、功率谱密度(psd)、前置前向纠错(fec)比特误码率、后置fec比特误码率、校正符号率、峰均比、以及误差矢量幅度(evm)。当确定性能指标所指示的性能下降到低于预定性能阈值时，由性能监视单元(未示出)控制发送装置10将第二光源12b的波长从λ2改变至λ1且将第四光源12d的波长从λ4改变至λ3。因此，分别由第二和第四光源12b和12d生成的载波被重定向到循环滤波器14的第四输出端口，并且因而经由恢复路径18传输，如图3的下半部分所示。在接收装置20处，循环滤波器24将在其第四输入端口处接收的、来自第二和第四光源12b和12d的光分别重定向到第二和第四接收单元22b、22d，如前所述。因此，从接收装置的角度来看，除了第二和第三接收单元22b、22d接收不同波长之外，没有任何改变。在这方面注意，循环滤波器14、24关于输入端口和输出端口是对称的或互反的(reciprocal)，或者换句话说，上面的表关于其对角线是镜像对称的。从上述实施例可以看出，通过使用循环滤波器14、24，可以简单地通过适当控制发送装置10处的波长来执行超级信道的各个载波的重定向。为此，光源12a至12d必须是波长可调的，在这个意义上即每个光源12a至12d必须能够产生具有超级信道的每个载波的波长的光。由于超级信道现在仅包括两个载波而不是四个，所以两个剩余波长(λ1和λ3)之间的光谱距离已经增加，从而降低了由于当载波在光谱上紧密地位于一起时发生的非线性效应导致的性能损失。此外，超级信道不再需要携带边缘波长λ4，该边缘波长λ4在通过工作路径16上设置的滤波器(未示出)时可能遭受滤波效应。因此，可以预期接收的超级信道的性能提高到高于预定性能阈值。图4公开了另一实施例，其类似于图3的实施例，除了发送装置10包括连接到重定向器件14的第五输入端口的附加第五光源12e，并且接收装置20包括连接到重定向器件24的第五输出端口的第五接收器单元22e。重定向器件14和24的连接性在下表中示出。在正常操作下，情况与图3中的情况相同，即由第一至第四光源12a至12d生成的光学信号在工作路径16上作为超级信道共同传输，其中在该实施例中每个波长以100gbit/s的数据速率携带数据。因此，总数据流以400gbit/s的速率传输。当接收的超级信道的性能降低到低于预定性能阈值时，在该实施例中，第一至第三光源12a至12c的波长保持不变，因此继续是超级信道的部分。然而，最低波长λ1(即特别容易出现性能损失的边缘信道)的传输速率从100gbit/s降低到仅50gbit/s。这可以是例如通过将调制格式改变为每符号具有较少星座点的调制格式、或者在波长λ1处降低光学信号的符号速率来实现。尽管为简单起见未在图中示出，但技术人员将理解，发送装置10还包括允许调整调制格式和符号速率的合适调制器。另外，第四光源12d的波长改变为λ3，使得它被引导到恢复路径18。由于第一波长λ1仅以50gbit/s的数据速率携带数据，以考虑具有400gbit/s速率的完整数据流，因此缺少另外50gbit/s。这些缺少的50gbit/s由第五光源12e(以及对应的调制器，未示出)提供，并且也经由恢复路径18传输。在这种情况下，工作路径上的超级信道也得以维持，但解除了来自其一个波长λ4的负担。此外，虽然还存在另一个边缘波长λ1，但是由于降低的传输速率，因此也解除了超级信道关于该波长的负担。因此，预期到改善了超级信道中数据流的剩余部分的传输性能。图5示意性地示出了在正常操作期间以及当部分的数据流被重定向以沿着恢复路径18传输时的有利传输速率和波长分配。在图5中，如果超级信道的载波被示出为窄的，则这将意味着以降低的传输速率利用该波长。左上方的图示出了用于比较四载波超级信道从工作路径到保护路径的完全重新路由，这类似于现有技术中已知的普通实践。右上方的图示出了第一和第三载波以波长升序保留在工作路径上的超级信道的情形，而第二和第四载波被重定向到恢复路径。这样，保留在超级信道中的载波之间的光谱距离增加，从而降低了由于对于在光谱上彼此紧靠的光学信号发生的非线性干扰而导致的性能损失。这是本发明的
发明内容中陈述的一般概念的例子，即数据流的剩余部分在原始n个波长的子集上在工作路径上的超级信道内传输，其中在该子集中缺少在原始的n个波长的集合中相互不相邻的波长。换句话说，剩余的载波和要重定向的载波彼此交织(interleaved)。左下方的图示出了以下情形：边缘载波之一(在所示的实施例中为λ1)的数据速率降低，这在光谱中由载波的变窄表示指示，同时通过使用附加光源(诸如，图4中所示的光源12e)在恢复路径上传输来补偿缺少的数据速率。右下方的示例示出了前两个场景的组合。虽然在图3和4中示出了单独的发送和接收装置10、20，但是在各种实施例中，本发明将采用转发器，诸如图6中的附图标记28下所示的超级信道转发器。在转发器28的示意表示中，指示了光学信号和电信号之间的边界，其直接穿过光源12a至12d以及接收器单元22a至22d。图6中还示出了光学解复用器30、光学复用器32、电气复用器34和电气解复用器36。转发器28包括缓冲区38，用于补偿工作路径16和恢复路径18之间的光学路径长度之差。在图6所示的实施例中，每个缓冲区38具有12.5mbit的大小。假设载波原始传输100gbit/s、且然后被分成两个50gbit/s信号，那么在每公里传播时间约5μs时，对于路径长度差的每个公里，缓冲区必须能够存储250kbit。因此，利用12.5mbit的缓冲区大小，能够补偿50km的典型路径长度差。嵌入在电域中的缓冲区可以用于重新同步数据流，以便形成单个输出信号。在图6所示的转发器28中，在发送器侧和接收侧均提供缓冲区38。然而，在简单的实施例中，可以仅在发送侧和接收侧之一上提供缓冲区38。虽然在图3和图4所示的实施例中，发送装置10和接收装置20包含对应的重定向器件14、24，诸如对应的循环滤波器，但这对于实施本发明不是强制性的。换言之，为了代替在发送和接收装置10、20中或在对应的转发器卡上提供这样的重定向器件14、24，可以使用例如如图7中示意性所示的波长选择开关(wss)40，在发送和接收装置10、20的外部执行用于形成超级信道和重定向部分的数据流的载波的组合。术语“波长选择开关”在本文中广义地使用，并且包括所有类型的可配置路由器件，该可配置路由器件被设计用于将入射光波引导到至少两个输出端口中的一个，而与在同一端口处进入该器件但具有不同波长的其它光波无关。因此，该术语不限于所使用的技术。现代转发器利用相干检测。因此，可以通过调谐本地振荡器，从整个超级信道信号中选择由接收器检测的子信道。该特征在本领域中在术语“相干信道选择”下是已知的，并且允许在接收装置20中使用简单的分路器以代替循环滤波器24。最后，图8示出了用于说明根据本发明实施例的用于主动重新配置传输的方法的性能-时间图。在图8中，考虑了超级信道的两个载波或“子信道”，即边缘载波和内部载波。连续监视载波的性能，其中测量数据由黑点和白点表示。在时间轴的左侧，由于工作路径的改变，两个载波的性能随时间劣化。如在图中所看到的，边缘载波的性能总是比内部载波的性能差，因为边缘载波更容易受到滤波效应的影响。此外，连续计算在对于通信和重新路由到恢复路径所需的时间δt之后的时刻的预期(外推)性能。在时间t0，边缘载波在时间t0+δt的预期性能下降到低于指示所需性能的阈值。此时，边缘载波切换到恢复路径，而具有更高性能的内部载波仍然作为工作路径上的超级信道的部分被传输并被进一步监视。使用由白点表示的内部载波的性能的进一步演变来获得如果边缘载波在工作路径上传输其将具有的理论性能的估计。关于两个载波的性能的相关性的所需信息是从在时间t0之前观测到的行为导出的。如图8所示，在t0之后的某个时间，例如因为存在一些瞬态干扰、或者由于维修工作的完成，对于工作路径上的超级信道的内部载波观测到的性能再次得到改善。在时间t1，为边缘载波预测的性能指示边缘载波在工作路径上的无差错数据传输是可能的，并且边缘信道被切换回工作路径。下面通过参考图9所示的光学网络详细说明性能监视单元42、42’的功能。该实施例示出了光学网络的典型配置，其中数据通过使用光纤对双向传输。经由工作路径16，数据从转发器10传输到转发器10’，反之亦然。在所示的示例中，使用两个单独的光纤。然而，使用单根光纤在两个方向上传输光波也是可能的。此外，可以使用多芯光纤的不同芯或少模光纤的不同模式。两个转发器都包括发送部分和接收部分，发送部分包括发送器12a至12d、12a’至12d’，且接收部分包括接收器22a至22d、22a’至22d’。此外，循环滤波器14、24、14’和24’嵌入在相应的转发器卡中，用于将数据信号从工作路径16切换到恢复路径18。这些元件的功能已经参考先前的附图描述，并不再重复。此外，接收器22a至22d连接到性能监视单元42，该性能监视单元42从接收器22a至22d接收性能相关信息并对其进行分析。基于该分析的结果，性能监视单元42可以启动重新路由，例如参考图5所描述的。在转发器10’中提供类似的监视单元42’。在检测到性能劣化并且需要将至少部分的业务从工作路径切换到保护路径的情况下，需要指示光学链路的相对侧上的发送器改变波长。已知用于这种信息交换的不同解决方案。例如，如果性能监视单元42检测到从转发器10’到转发器10的数据传输的一些性能劣化，则该信息可以经由带内通信信道(诸如，从转发器10传输到转发器10’的子信道的一般通信信道gcc0)传输到发送器12a’至12d’。大多数光学通信系统还提供光学监督信道(osc)，其可以用于在网络元件和它们的卡之间交换信息。此外，两个转发器均连接到电信网络管理系统(tnms)44。由于与完全业务中断相比，由于性能劣化而从工作路径切换到恢复路径时的时间要求不那么严格，因此配置数据也可以经由tnms44交换。此外，到tnms44的连接也可以用于使恢复路径变得可用，例如通过配置一些中间节点，诸如包括wss的光子交叉连接。最终，还需要将改变的波长信息传送到接收器。例如，当使用相干检测时，需要适配本地振荡器的波长，该本地振荡器的波长与接收的信号混合以便生成携带传输的信息的电信号。监视由接收器22a至22d接收的数据信号的性能是性能监视单元42的关键任务。然而，该单元可以承担另外的任务，诸如决定(至少部分地)从工作路径16到恢复路径18的切换信道。然而，在替代实施例中，这些附加任务也可以由相应的网络元件的控制器或tnms44承担。此外，性能监视单元不需要集成在转发器卡中。还可以通过单独的卡提供此功能。在上述实施例中，转发器通过设置转发器的波长来确定使用的光学路径(工作路径或保护路径)。然而，也可以借助于wss选择光学路径，如已经参考图7所解释的那样。图10示出了包括性能监视单元42和42’以及tnms44的相关设置。在该示例中，tnms44从性能监视单元42和42’接收性能数据，并相应地指示wss。如果转发器形成与确定光学路径的wss(转发器10和wss40、转发器10’和wss10’)相同的光学网络元件的一部分，则还可以经由光学网络元件的内部的通信信道促进转发器和wss之间的通信。尽管在附图和前面的说明书中详细示出和指定了优选的示例性实施例，但是这些应当被视为纯粹示例性的而不是限制本发明。在这方面应注意，仅示出和指定了优选的示例性实施例，并且应当保护目前或将来在权利要求中限定的本发明的保护范围内的所有的变化和修改。当前第1页12