专利名称：用于优化光通信网络的容量的方法
技术领域：
本发明涉及光通信网络的领域，并且更具体而言涉及波分复用网络中的信道的频谱分配。
背景技术：
在现有网络中，与这些信道的频谱分配相对应的频谱网格是如由国际电联的标准所定义的在信道之间包括50或IOOGHz的固定间隔的网格。该标准间隔使得能够有助于末端信号的检测，但是导致可用带宽的浪费。这是因为要在这些信道上传输的信号并非全部具有相同的特性，因而它们必须占用的光路径可能具有不同的特性。因此，一种用于优化可用频带的使用的手段提出这样一种网格，该网格在信道之间的间隔不再是统一的和固定的而是可变的并且可以与信号和/或连接的特性相适应，从而使得能够在需要时降低频谱间
隔，以便在相同的频带上传输更大数量的信号。尽管如此，包括降低的频谱间隔的这种可变网格的使用导致在信号传输期间在相邻信道之间的串扰增加，导致末端信号的质量降低。因此需要提出一种用于当使用具有与标准频谱间隔相比降低的频谱间隔的可变频谱网格时降低相邻信道之间的串扰的方法。
发明内容
因此本发明涉及一种用于优化使用波分复用的光通信网络的容量的方法，其中，通过使用一种可变频谱网格来动态地完成要通过多个信道发射的信号的频谱分配，其中所述可变频谱网格在两个连续信道之间的频谱间隔是基于所述信号的频谱宽度来确定的，并且其中在所述信号的发射之前执行所述信号的动态滤波以便基于可用频谱间隔调整它们的频谱带宽，并且从而降低信号发射时相邻信道之间的串扰。根据本发明的另一个方面，考虑到向信号施加的滤波所引入的符号间干扰来执行对该频谱间隔和该滤波的确定。根据本发明的一个附加方面，考虑到所述信号希望的范围来执行对该频谱间隔和向该信号施加的滤波两者的确定。根据本发明的另一个方面，在波长选择性开关中执行该信号的动态滤波。根据本发明的一个附加方面，将要发射的信号分配到至少两个组群中，所述至少两个组群被发送到该波长选择性开关的至少两个不同输入端口以便被分别滤波。根据本发明的另一个方面，执行该信号在所述至少两个组群中的分配，以在所述至少两个组群中产生两个连续信道之间的最大频谱间隔。根据本发明的一个附加方面，在滤波之后，在光耦合器中波分复用所述至少两个组群的信号。根据本发明的一个附加方面，使用动态接收程序来选择信道并对其进行检测。本发明还涉及一种光信号发射设备，包括被配置为执行以下操作的装置-根据要发射的光信号的频谱宽度和希望的范围显现信号，确定携带所述光信号的各个信道之间的光频谱间隔，-建立一种特殊网格，该特殊网格的两个连续信道之间的频谱间隔对应于之前确定的频谱间隔，-滤波所述信号以便根据可用频谱间隔调整它们的频谱宽度，并且从而降低信号发射时相邻信道之间的串扰。根据本发明的另一个方面，被配置为滤波所述信号的装置包括装配有动态滤波器的波长选择性开关。根据本发明的一个附加方面，所述设备还包括被配置为将该要发射的信号分配到至少两个不同的组群中的装置，所述两个组群被发送到该波长选择性开关的两个不同端口从而它们能够被分别滤波。根据本发明的另一个方面，所述设备还包括被配置为复用与信号的所述至少两个 组群相对应的滤波信号的装置。本发明还涉及一种光信号发射设备，包括被配置为执行以下步骤的装置-动态地滤波接收信号，以便选择与传输信道相对应的频谱宽度，以便向接收器发射与传输信道相对应的信号，以便使得能够检测所述信号。
从参考附图所给出的通过非限制性的实例的方式描述了一个可行的实施方式的下文描述，本发明的其他特点和优点将变得显而易见。在这些附图中图I描述了示例性可变频谱网格的图；图2描述了当与正在使用的标准相比信道之间的间隔降低时重叠的信号的图；图3描述了根据现有技术的可重配置的光分插复用器(ROADM)的一种配置的图；图4描述了根据本发明的一个实施方式的可重配置的光分插复用器的图；图5描述了根据本发明的一个实施方式的动态滤波和滤波后的信号的复用的一个实例的图；图6描述了根据本发明的一个实施方式的具有可变网格的动态滤波和滤波后的信号的复用的一个实例的图；图7描述了施加于光信号以便限制它们的频谱宽度的滤波函数的一个实例；图8描述了如图6中所述的滤波函数在光信号中的效果；图9描述了末端信号的质量作为在源节点中应用的滤波函数的函数。
具体实施例方式在下文的描述中，一般而言术语“串扰”对应于当同时发射信号时发生在频谱相邻的信号之间的干扰，其导致信号的降级。术语“波分复用”对应于在不同的波长信道上发射不同的信号的方法，所述信道被复用以便通过共享的光纤被同时发射。术语“源或源节点”对应于网络的节点，其中在该节点中(通常由激光)发射光信号以便借助于光纤通过网络发射到出口节点或出口。术语“出口或出口节点”对应于这样一种节点，其中由源节点发射到该节点的光信号要被转换成电气或电子信号以便被发射到客户端服务器。术语“波长选择性开关”对应于这样一种开关，其使得能够基于波长来选择在它的其中一个输入处接收的信号，以将它们路由至它的其中一个输出，并且根据需要将其与被开关切换到相同输出的其他信号进行复用。术语“可重配置的光分插复用器(ROADM) ”对应于一种使得能够插入或丢弃复用光分组流的一个或多个分组的复用器。本发明的实施方式对应于与可变频谱网格相对应的可变滤光到要被复用并且被通过光纤发射的信号的应用，以便降低或避免信号的频谱重叠并且从而降低在信号的传播期间由于串扰的影响而遭受的信号降级。 图I描述了示例性频谱网络1，其与信道5相对应的频谱间隔3 (并且因此信道之间的频谱间隔7)是可变的。因此可以复用具有不同频谱宽度的信道5，例如具有25GHz的频谱宽度的非常窄的信道9、具有33GHz的频谱宽度的窄的信道11、具有50GHz的频谱宽度的中等信道13或具有66GHz的频谱宽度的宽的信道15，从而使得能够以可变的频谱宽度传输信号。另外，应该注意，本发明的实施方式的范围不限于上述频谱宽度而是扩展到任意频谱宽度。因此可变频谱网格的使用使得能够基于要发射的信号的特性改变信道5的频谱间隔3，并且从而与固定结构网络相比在相同的频谱间隔上发射更大数量的信号和更大的容量。但是如图2中所示的，信号17的频谱宽度往往超过对应的信号的频谱宽度3，这导致在复用之后频谱相邻的信号的叠加或重叠19。如上所述，当传播信号时该重叠导致串扰的现象。因此，为了克服该问题，本发明的实施方式对应于对信号进行滤波以降低它们的频谱宽度，以使得该宽度趋向于小于或等于信道的频谱宽度3。图3对应于位于网络的节点中的现有技术的可重配置光分插复用器的图。在该节点的输入21处接收的信号由光放大器23放大并且随后借助光稱合器29和波长选择性开关31发射到它们的目的地，与该节点的输出25或遇到该节点的接收器27相接。当信号被发射时，在光耦合器29中复用来自发射器33的信号，然后将其发射给波长选择性开关31以与在该节点的输入21处接收的信号复用，并且透明地发射到该节点的相同的输出25。另外，现有技术的波长选择性开关使得能够对信号施加滤波功能。尽管如此，在图3中给出的配置中，来自发射器33的信号在被发射到波长选择性开关31之前被复用，这使得不必在波长选择性开关31中滤波，因为在开关31的输入之前该信号已经重叠。此外，在每个发射器中增加动态滤波器将是一种非常昂贵的解决方案。因此图4描述了根据本发明的实施方式的配置，在该配置中，将来自发射器33的信号分配到至少两个组群(在该技术方案中有三个)中并且由至少两个光耦合器29 (在图4的情况中有三个)独立地复用，各个光耦合器29的输出被连接到开关31的不同端口。然后将来自发射器33的信号分配给各个耦合器，以便在同一组群中的两个连续信道之间产生最大的频谱间隔，以便最大地降低组群中的信号的重叠。例如在两个光耦合器29的情况中，可以向第一光I禹合器29发射偶数编号的信道而向第二光I禹合器发射奇数编号的信道。另外，光耦合器29越多，两个连续信号之间的频谱间隔将越大，并且重叠信号的风险将越低。因此，图5根据与图4中的配置相对应的本发明的一个实施方式描述了在波长选择性开关31中的信号处理。因此，将来自发射器33的信号分配给三个组群并且在开关31中的三个不同端口处进行接收。如前文在图2中所示的，将它们分隔成三个组群使得能够保持信号在开关31的输入处不重叠19。在开关31的输入端口中，接收到的信号被发射给动态滤波器35，动态滤波器35使得能够降低信号的频谱宽度以使得该宽度与光纤中的传输信道的频谱宽度相对应。在滤波之后，然后可以在开关31的光耦合器29中复用所获得的信号18。在该情况中在信号20上获得的重叠非常弱或者甚至为零，这使得能够极大地降低在光纤中的传输期间的串扰现 象。此外，如上所述，本发明应用于基于图6中所示的频谱网格的可变动态滤波。因此，开关31的动态滤波器35使得能够根据预定的频谱网格改变信号的频谱宽度，从而在可变频谱宽度信道中传输可变频谱宽度信号，同时最大程度地降低频谱相邻的信号的重叠。图7显示了由动态滤波器对于三个不同的频谱宽度(100GHZ、25GHZ和50GHz)所获得的滤波函数，这些滤波函数是由放置在波长选择性开关31中的动态滤波器获得的。另外，图8描述了各种滤波函数对IOOGHz的起始信号的影响，从而使得能够减小该信号的频谱宽度。但是，该滤波可能具有有害的结果，因为其倾向于消除该信号的高频，这意味着其拉长了所发射的信号的高电平与低电平之间的过渡边缘的持续时间。因此该滤波可能导致符号间干扰。因此，必须找到折中以使得能够进行信号滤波以降低由于串扰引起的干扰，同时限制该滤波以避免符号间干扰。尽管如此，适度的滤波使得能够降低串扰同时在出口节点中维持可接受的信号质量。这是因为图9描述了对于IOOGHz的原始信号在2550km的传输之后测量的信号质量(因子Q2)，其中在该2550km的传输上施加了具有不同频谱宽度的滤波函数。对于两个频谱宽度(80GHz和40GHz)示出了发射信号的形状。因此在图9中，观察到在频谱宽度高达35GHz的末端信号的质量中几乎没有降级，仅对于频谱宽度为30GHz的信号有适度降级。因此源节点中的信号的适度滤波使得能够相对大地降低串扰的现象同时保持可接受的末端信号质量。此外，在出口节点中，可以使用不同的方法来检测使用可变频谱网格所发射的信号。根据第一实施方式，动态滤波使得能够选择所选信道的频谱宽度，所述频谱宽度是根据在源节点中所使用的频谱网格确定的。因此，可以在波长选择性开关31中完成信道的滤波，然后由平方接收器平方地检测与各个信道相对应的信号。在该情况中，选择并且向开关31的各个输出发射各个信道，以便向各个接收器发射该信道。根据另一个实施方式，相干地完成出口节点中的信号的检测。在该情况中，频谱网格的要检测的所有信号都可以被发射给一组接收器。每个接收器中的本地振荡器使得能够选择与必须要检测的信号的信道相对应的波长。在该情况中，在接收器中不需要动态滤波，因为借助本地振荡器选择信道。因此，归功于信号在源节点中被复用之前的滤波，本发明的实施方式使得能够降低信号的频谱重叠，并且因此降低这些信号通过网络传输期间的串扰的影响。另外，将来自节点的发射器的信号分割到通过波长选择性开关的各个实体发射的多个组群中以便能够应用滤波功能，这使得能够在使用现有设备时降低信号重叠，即，降低成本。最后，可变频谱网格和信号滤波的使用使得能够具体而言对于具有低传输 波长的信号减低该信号的频谱宽度，并且因此优化可用频带的使用，并且因此增加网络的容量同时维持可接受的末端信号质量。
权利要求
1.一种用于优化使用波分复用的光通信网络的容量的方法，其中，通过使用一种可变频谱网格来动态地完成要通过多个信道发射的信号的频谱分配，其中所述可变频谱网格在两个连续信道之间的频谱间隔是基于所述信号的频谱宽度来确定的，并且其中在所述信号的发射之前执行所述信号的动态滤波以便基于可用频谱间隔调整它们的频谱带宽，并且从而降低信号发射时相邻信道之间的串扰。
2.如权利要求I所述的优化方法，其中，考虑到向所述信号施加的滤波所引入的符号间干扰来执行对所述频谱间隔和所述滤波的确定。
3.如权利要求I或2所述的优化方法，其中，考虑到所述信号希望的范围来执行对所述频谱间隔和向所述信号施加的滤波两者的确定。
4.如权利要求I、2或3所述的优化方法，其中，在波长选择性开关中执行所述信号的动态滤波。
5.如权利要求4所述的优化方法，其中，将要发射的信号分配到至少两个组群中，所述至少两个组群被发送到所述波长选择性开关的至少两个不同输入端口以便被分别滤波。
6.如权利要求5所述的优化方法，其中，执行所述信号在所述至少两个组群中的分配，以在所述至少两个组群中产生两个连续信道之间的最大频谱间隔。
7.如权利要求5或6所述的优化方法，其中，在滤波之后，在光耦合器中波分复用所述至少两个组群的信号。
8.如前述权利要求中的任意一项所述的优化方法，其中，使用动态接收程序来选择信道并对其进行检测。
9.一种光信号发射设备，包括被配置为执行以下操作的装置 -根据要发射的光信号的频谱宽度和希望的范围显现信号，确定携带所述光信号的各个信道之间的光频谱间隔， -建立一种特殊网格，所述特殊网格的两个连续信道之间的频谱间隔对应于之前确定的频谱间隔， -滤波所述信号以便根据可用频谱间隔调整它们的频谱宽度，并且从而降低信号发射时相邻信道之间的串扰。
10.如权利要求8所述的光信号发射设备，其中，被配置为滤波所述信号的装置包括装配有动态滤波器的波长选择性开关。
11.如权利要求9所述的光信号发射设备，其中，所述设备还包括被配置为将要发射的信号分配到至少两个不同的组群中的装置，所述两个组群被发送到所述波长选择性开关的两个不同端口从而它们能够被分别滤波。
12.如权利要求11所述的光信号发射设备，其中，所述设备包括被配置为复用与信号的所述至少两个组群相对应的滤波信号的装置。
13.一种光信号发射设备，包括被配置为执行以下操作的装置 动态地滤波接收信号，以便选择与传输信道相对应的频谱宽度，以便向接收器发射与传输信道相对应的信号，以便使得能够检测所述信号。
全文摘要
本发明的实施方式描述了一种用于优化使用波分复用的光通信网络的容量的方法，其中，通过使用一种可变频谱网格来动态地完成要通过多个信道发射的信号的频谱分配，其中该可变频谱网格在两个连续信道之间的频谱间隔是基于所述信号的频谱宽度来确定的，并且其中在所述信号的发射之前执行所述信号的动态滤波以便基于可用频谱间隔调整它们的频谱带宽，并且从而降低信号发射时相邻信道之间的串扰。
文档编号H04J14/02GK102812656SQ201180014424
公开日2012年12月5日 申请日期2011年2月24日 优先权日2010年3月18日
发明者G·沙莱, O·博特兰-帕尔多, F·瓦孔迪奥 申请人:阿尔卡特朗讯