专利名称：一种高功率光纤放大器的冗余备份方法
技术领域：
本发明涉及ー种光通信领域冗余备份方法，尤其是ー种可广泛应用于高速率、大容量的光纤通信系统，以及需用大功率多节点输出的光传输场合的高功率光纤放大器的冗余备份方法。
背景技术：
随着信息化的不断发展，用户接入网所承载的主体业务逐渐由语音、数据向图像、视频等综合数字业务扩展。用户对带宽的需求也越来越大。基于点到多点的无源光网络(PON)作为解决接入带宽瓶颈的关键技术应允而生，各大运营商开始在国内大規模部署EPON和GPON网络。镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备在光网络不断向前延伸和扩展·的进程中，将发挥越来越重要的作用，可以大幅度地減少普通功率光纤放大器(EDFA)在中心机房的数量，从而帮助运营商降低成本。尤其是在有线电视(CATV)网络的用户接入前端以及CATV网络向FTTX接入网络融合等环境中的应用。随着运营商对FTTX光接入网的大規模部署，光节点将不断向用户端推进，用户接入点数量大量上升，这对每个光节点的功率输出会有更高的需求。镱-铒共掺的多模包层泵浦高功率光纤放大器正好符合单个光节点对高光功率的需要，它还同时具备低噪声系数，高信噪比，低成本等多个优点。但高功率的光纤放大器应用在光网络系统中，其下挂的用户量往往非常大。因此，一旦该高功率光放大器出现故障，会导致用户端网络大面积地瘫痪，受影响的用户数量将会非常大。由于高功率光纤放大器在输出端ロ的输出光功率非常大(通常可达IW以上),不适合采用传统的光开关冗余备份方式对其进行备份，因此一般的高功率光纤放大器在应用时客观上存在无光功率备份，难以实现冗余设计的问题。为了有效解决以上问题，我们在多模包层泵浦高功率光纤放大器中创新地采用ー种全新的冗余备份方法，可以很好地解决在应用时输出端ロ高光功率的冗余备份问题，从而大大提高整个光网络系统的可靠性和使用寿命。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供ー种光通信领域冗余备份方法，尤其是ー种可广泛应用于高速率、大容量的光纤通信系统，以及需用大功率多节点输出的光传输场合的高功率光纤放大器的冗余备份方法。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种高功率光纤放大器的冗余备份方法，所述方法采用两种方案来实现，每ー种方案采用ー套设备，其中第一种采用的一套设备包括可设置主机/从机的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备两台、工作模式仲裁器两套、IXN分光器两套以及2X2XN冗余分光器阵列ー套；工作模式仲裁器两套和IXN分光器两套分别集合在了两套光放大器设备中，经过两台光放大设备处理后的光再进入2X2XN冗余分光器阵列；其中第二种采用的设备包括可设置主机/从机的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光放大器设备两台、工作模式仲裁器两套以及2 X N分光器ー套；工作模式仲裁器两套分别集合在两套光放大设备中，经过两台光放大设备处理后的光再进入2XN分光器。其中工作模式仲裁器分别为主仲裁器和从仲裁器。在本发明的具体实施例子中，所述两种方案中的第一种中光放大器通过装载工作模式仲裁器，事先把一台镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备设置为主设备，另一台设置为从设备，主从设备间通过仲裁器进行通信，主设备负责采集相关信息，并仲裁哪一台设备进入工作状态；正常情况下主设备工作，并经I XN分光器输出光信号，并经过冗余分光器阵列进一歩分光，实现2N路光信号输出；当主设备不工作或主设备输入不正常·时，主设备通过主仲裁器通知从设备进入工作状态；这样，原主设备不再输出光信号，由从设备通过IXN分光器输出光信号,仍通过共用的2X2XN冗余分光器阵列分成2N路光信号输出，所述2X2XN冗余分光阵列由N个2X2分光器组成，为纯无源设备，输入端分别接两个光放大设备的分光器输出。在本发明的具体实施例子中，IXN分光器,实现大功率输出光信号的分路处理,将设备的输出光信号降低至可进行常规的连接操作，并为下一级的多路冗余输出做准备。在本发明的具体实施例子中，主仲裁器或主设备担任实时监测主从设备的工作状态的任务，当主设备工作正常后，可自动切換回初始的工作状态。在本发明的具体实施例子中，所述两种方案中的第一种中光放大器通过装载仲裁器，事先把一台镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备设置为主设备，另一台设置为从设备，主从设备间通过仲裁器进行通信，主设备负责采集相关信息，并仲裁哪一台设备进入工作状态；正常情况下主设备工作，输出光信号经过2 X N分光器分光，实现N路光信号输出；当主设备不工作或主设备输入不正常时，主设备通过主路仲裁器通知从设备进入工作状态；这样，原主设备不再输出光信号，由从设备输出光信号，仍通过共用的2XN分光器分成N路光信号输出。在本发明的具体实施例子中，2XN分光器是ー个2个输入端，N个输出端的纯无源设备，输入端分别接主路和从路的光放大器设备的输出端。在本发明的具体实施例子中，主仲裁器或主设备担任实时监测主从设备的工作状态的任务，当主设备工作正常后，可自动切換回初始的工作状态。在本发明的具体实施例子中，所述主仲裁器的工作过程如下(I)开机；(2)设置为主机模式；(3)检查当前工作状态是否正常，如果正常则保持当前的工作状态不变；如果不正常，则通知从机进入工作模式，主机进入待机模式。在本发明的具体实施例子中，所述从仲裁器的工作过程如下(I)开机；(2)设置为从机模式；(3)等待主机命令，如果收到的命令是开机则进入工作模式，如果收到的命令是关机，则进入待机模式。本发明的积极进步效果在干本发明提供的高功率光纤放大器的冗余备份方法具有以下优点
本发明采用创新的思维，改变了传统光学备份采用光开关切換的设计方法，从而避免了输出大功率光信号条件下的光路机械式切換的难题，采用主/从设备的概念，通过工作模式仲裁器把2套同样的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备分别设定为主设备和从设备，井能根据实际的工作状态实现主从设备工作状态的自动变换。结合高可靠性的全光纤无源分光器应用，很好地解决了镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备因输出端光功率过高不易备份的难题，大大提升了整个系统的可靠性和使用寿命。另外，本着提高系统可靠性的 要求，本发明中所用的2套主/从光放大器、主/从仲裁器均为同样的设备，只是通过软件设置其工作方式，減少了设备的种类，提高了可靠性，其余的分光器等，均为无源设备，其故障率大大低于有源设备，以上设计可大大提高系统的整体可靠性。采用这种备份方法，既可实现当高功率光纤放大器本身发生故障时所需的冗余备份功能，也可实现当前端输出设备或链路发生故障时所需的冗余备份功能。
图I为本发明的方案I采用的设备连接关系示意图。图2为本发明的方案2采用的设备连接关系示意图。图3为本发明的主仲裁器的工作流程示意图。图4为本发明的从仲裁器的工作流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。图I为本发明的方案I采用的设备连接关系示意图。如图I所示本发明的技术方案I包括以下设备可设置主机/从机的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光放大器设备2台、工作模式仲裁器2套、I XN分光器2套、2X2XN冗余分光器阵列I套，其中，工作模式仲裁器2套和IXN分光器2套分别集合在了光放大设备中，如图I所示，经过两台光放大设备处理后的光再进入2 X 2 X N冗余分光器阵列。其中光放大器通过装载工作模式仲裁器，事先把一台镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备设置为主设备，另一台设置为从设备，主从设备间通过仲裁器进行通信，主设备负责采集相关信息，并仲裁哪一台设备进入工作状态。正常情况下主设备工作，并经I XN分光器输出光信号，并经过2X2XN分光阵列进一歩分光，实现2N路光信号输出。当主设备不工作或主设备输入不正常吋，主设备通过主路仲裁器通知从设备进入工作状态。这样，原主设备不再输出光信号，由从设备通过IXN分光器输出光信号，仍通过共用的2 X 2 X N分光阵列分成2N路光信号输出。2 X 2 XN冗余分光阵列由N个2 X 2分光器组成，为纯无源设备，输入端分别接主路和从路的分光器输出，这样不论是主设备工作或从设备工作，其输出端都有光信号。从而实现了输出的冗余备份功能。I XN分光器，实现大功率输出光信号的分路处理，将设备的输出光信号降低至可进行常规的连接操作，并为下一级的多路冗余输出做准备。主仲裁器或主设备担任实时监测主从设备的工作状态的任务，当主设备工作正常后，可自动切换回初始的工作状态。图2为本发明的方案2采用的设备连接关系示意图。本发明的技术方案I包括以下设备可设置主机/从机的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备2台、工作模式仲裁器2套和2XN分光器I套。本方案主要由2台可设置主从工作模式的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备，其中每台设备集合了 I套工作模式仲裁器，I套2XN分光器来实现。其中光放大器通过装载工作模式仲裁器，事先把一台镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备设置为主设备，另一台设置为从设备，主从设备间通过仲裁器进行通信，主设备负责采集相关信息，并仲裁哪一台设备进入工作状态。正常情况下主设备工作，输出光信号经过2XN分光器分光，实现N路光信号输出。当主设备不工作或主设备输入不正常吋，主设备通过主路仲裁器通知从设备进入工作状态。这样，原主设备不再输出光信号，由从设备输出光信号，仍通过共用的2 X N分光器分成N路光信号输出。2XN分光器是ー个2个输入端，N个输出端的纯无源设备，输入端分别接主路和从·路的光放大器设备的输出端，这样不论是主设备工作或从设备工作，其输出端都有光信号。从而实现了输出的冗余备份功能。主仲裁器或主设备担任实时监测主从设备的工作状态的任务，当主设备工作正常后，可自动切换回初始的工作状态。图3为本发明的主仲裁器的工作流程示意图。如图3所示主仲裁器的工作过程如下(I)开机；(2)设置为主机模式；(3)检查当前工作状态是否正常，如果正常则保持当前的工作状态不变；如果不正常，则通知从机进入工作模式，主机进入待机模式。图4为本发明的从仲裁器的工作流程示意图。如图4所示从仲裁器的工作过程如下(I)开机；(2)设置为从机模式；(3)等待主机命令，如果收到的命令是开机则进人工作模式，如果收到的命令是关机，则进入待机模式。本发明的方案I和方案2的优劣比较方案I:在实际应用中易于安装操作。由于每台高功率放大器设备内已经集成了IXN分光器,可以使设备上的姆个输出端ロ的输出光功率低于300mW,这样就可以米用常规的跳线方式进行输出光路的连接。因此使用安装比较简単。但输出光路中所需的分光器和连接点较多，输出光路相对复杂ー些。方案2 :应用光路比较简单，所需的分光器和连接点最少。但由于直接从高功率放大设备输出的光功率很高，不能采用常规的跳线方式与分光器进行连接，而必需采用现场熔接的方式进行输出光路的连接，使用时安装难度较大。本发明镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器热备份方法采用创新的思維，改变了传统光学备份采用光开关切換的设计方法，从而避免了输出大功率光信号条件下的光路机械式切換的难题，采用主/从设备的概念，通过工作模式仲裁器把2套同样的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备分别设定为主设备和从设备，井能根据实际的エ作状态实现主从设备工作状态的自动变换。结合高可靠性的全光纤无源分光器应用，很好地解决了镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备因输出端光功率过高不易备份的难题，大大提升了整个系统的可靠性和使用寿命。本发明本着提高系统可靠性的要求，本发明中所用的2套主/从光放大器、主/从仲裁器均为同样的设备，只是通过软件设置其工作方式，減少了设备的种类，提高了可靠性，其余的分光器等，均为无源设备，其故障率大大低于有源设备，以上设计可大大提高系统的整体可靠性。本发明采用这种备份方法，既可实现当高功率光纤放大器本身发生故障时所需的冗余备份功能，也可实现当前端输出设备或链路发生故障时所需的冗余备份功能。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。·
权利要求
1.一种高功率光纤放大器的冗余备份方法，其特征在于所述方法采用两种方案来实现，每一种方案采用一套设备，其中第一种采用的一套设备包括 可设置主机/从机的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备两台、工作模式仲裁器两套、IXN分光器两套以及2X2XN冗余分光器阵列一套；工作模式仲裁器两套和1X N分光器两套分别集合在了两套光放大器设备中，经过两台光放大设备处理后的光再进入2 X 2 X N冗余分光器阵列； 其中第二种采用的设备包括 可设置主机/从机的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光放大器设备两台、工作模式仲裁器两套以及2 X N分光器一套；工作模式仲裁器两套分别集合在两套光放大设备中，经过两台光放大设备处理后的光再进入2XN分光器。
其中工作模式仲裁器分别为主仲裁器和从仲裁器。
2.根据权利要求I所述的高功率光纤放大器的冗余备份方法，其特征在于所述两种方案中的第一种中光放大器通过装载工作模式仲裁器，事先把一台镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备设置为主设备，另一台设置为从设备，主从设备间通过仲裁器进行通信，主设备负责采集相关信息，并仲裁哪一台设备进入工作状态；正常情况下主设备工作，并经I XN分光器输出光信号，并经过冗余分光器阵列进一步分光，实现2N路光信号输出；当主设备不工作或主设备输入不正常时，主设备通过主仲裁器通知从设备进入工作状态；这样，原主设备不再输出光信号，由从设备通过IXN分光器输出光信号，仍通过共用的2X 2 X N冗余分光器阵列分成2N路光信号输出，所述2 X 2 X N冗余分光阵列由N个2 X 2分光器组成，为纯无源设备，输入端分别接两个光放大设备的分光器输出。
3.根据权利要求2所述的高功率光纤放大器的冗余备份方法，其特征在于所述IXN分光器，实现大功率输出光信号的分路处理，将设备的输出光信号降低至可进行常规的连接操作，并为下一级的多路冗余输出做准备。
4.根据权利要求2所述的高功率光纤放大器的冗余备份方法，其特征在于所述主仲裁器或主设备担任实时监测主从设备的工作状态的任务，当主设备工作正常后，可自动切换回初始的工作状态。
5.根据权利要求I所述的高功率光纤放大器的冗余备份方法，其特征在于所述两种方案中的第一种中光放大器通过装载仲裁器，事先把一台镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备设置为主设备，另一台设置为从设备，主从设备间通过仲裁器进行通信，主设备负责采集相关信息，并仲裁哪一台设备进入工作状态；正常情况下主设备工作，输出光信号经过2 X N分光器分光，实现N路光信号输出；当主设备不工作或主设备输入不正常时，主设备通过主路仲裁器通知从设备进入工作状态；这样，原主设备不再输出光信号，由从设备输出光信号，仍通过共用的2 X N分光器分成N路光信号输出。
6.根据权利要求5所述的高功率光纤放大器的冗余备份方法，其特征在于所述2XN分光器是一个2个输入端，N个输出端的纯无源设备，输入端分别接主路和从路的光放大器设备的输出端。
7.根据权利要求5所述的高功率光纤放大器的冗余备份方法，其特征在于所述主仲裁器或主设备担任实时监测主从设备的工作状态的任务，当主设备工作正常后，可自动切换回初始的工作状态。
8.根据权利要求I所述的高功率光纤放大器的冗余备份方法，其特征在于所述主仲裁器的工作过程如下(I)开机；(2)设置为主机模式；(3)检查当前工作状态是否正常，如果正常则保持当前的工作状态不变；如果不正常，则通知从机进入工作模式，主机进入待机模式。
9.根据权利要求I所述的高功率光纤放大器的冗余备份方法，其特征在于所述从仲裁器的工作过程如下(I)开机；(2)设置为从机模式；(3)等待主机命令，如果收到的命令是开机则进入工作模式，如果收到的命令是关机，则进入待机模式。
全文摘要
本发明涉及一种高功率光纤放大器的冗余备份方法，采用两种方案来实现，每一种方案采用一套设备，其中第一套设备包括可设置主机/从机的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光纤放大器设备两台、工作模式仲裁器两套、1×N分光器两套以及2×2×N冗余分光器阵列一套；工作模式仲裁器两套和1×N分光器两套分别集合在了两套光放大器设备中，经过两台光放大设备处理后的光再进入2×2×N冗余分光器阵列；其中第二套设备包括可设置主机/从机的镱-铒共掺多模包层泵浦高功率光放大器设备两台、工作模式仲裁器两套以及2×N分光器一套；工作模式仲裁器两套分别集合在两套光放大设备中，经过两台光放大设备处理后的光再进入2×N分光器。
文档编号H04B1/74GK102790647SQ20121027199
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者乐志强, 顾国林 申请人:上海霍普光通信有限公司