用于硬件配置的网络的方法和设备与流程

这里使用的章节标题仅用于组织目的，并且不应该被解释为以任何方式限制在本申请中描述的主题。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年10月16日提交的、标题为“methodandapparatusforhardware-configurednetwork”的美国临时专利申请序列号62/573,142的优先权。美国临时专利申请序列号62/573,142的全部内容通过引用并入这里。

背景技术：

增加的对通过光纤的高容量数据传输的需要以及增加的灵活地并且动态地联网在一起的光网络元件的数量对光纤电信产业提出很大挑战。例如，更高容量需求要求更多收发器波长在谱域中更紧密地分隔在一起以在单根光纤或连接上提供更高容量。这些高容量高信道数系统需要更加实时的性能数据监测以控制收发器。另外，这些高容量高信道数系统所需的更大数量的收发器需要收发器配置的更高程度的自动化以提高可靠性并且减少人类操作。另外，将网络配置为包括增加的数量的各种光学元件(包括收发器、放大器、波长过滤器、波长复用器、波长解复用器、交叉连接、光开关、无源分离器和组合器)需要能够在各种光学元件类型上操作的自动化和控制方案。

希望高容量高信道数系统具有自动化配置，所述自动化配置允许网络元件自提供和自监测以便在网络发现(turn-up)期间以及在正在进行的操作期间减少网络操作人员的负担。所述自动化允许以更低的成本构造和操作更大规模的光网络。

还希望高容量高信道数光通信系统具有动态的并且可重构的光网络，所述光网络提供提高的网络灵活性和带宽利用率。响应于变化的条件和数据通信需求，这些光通信系统经常需要实时配置。另外，对动态讯务(traffic)路由的支持需要高级波长和信道监测以调谐收发器和波长选择开关(wss)波长。

另外，调整光通信系统以实现高容量和高信道数需要在与当前部署的光通信的覆盖区相同的覆盖区或更小的覆盖区内提供增强的配置能力。因此，希望配置方法和设备重新使用和/或在很大程度上依赖于已有网络元件部件。

附图说明

在下面结合附图进行的详细描述中更具体地描述根据优选示例性实施例的本教导以及它的另外的优点。本领域技术人员将会理解，以下描述的附图仅用于说明目的。附图不必符合比例，而是重点通常在于表示教导的原理。在附图中，相同标号通常在各种附图中始终表示相同特征和结构元件。附图并不意图以任何方式限制申请人的教导的范围。

图1a表示本教导的硬件配置的光学元件的实施例的方框图。

图1b表示本教导的硬件配置的光学元件的实施例的方框图，其中在光学元件内部产生光载波信号。

图1c表示本教导的硬件配置的光学元件的实施例的方框图，其中光载波信号源自光学元件外部。

图1d表示包括光收发器的硬件配置的光学元件的一个实施例的方框图。

图1e表示结合图1d描述的光收发器在发送光纤上的测量输出的示波器描迹。

图2a表示包括具有可调谐发送器的光收发器的本教导的硬件配置的光学元件的实施例的方框图。

图2b表示根据本教导的代表可调谐收发器在发送光纤上的测量输出的光谱。

图2c表示根据本教导的在发送光纤上、在可调谐收发器的输出处测得的低频调制的长时间标度示波器描迹。

图3a表示包括波长选择开关的根据本教导的硬件配置的网络元件的实施例。

图3b表示根据本教导的示出低频控制信号的波长选择开关的测量输出的示波器描迹。

图4表示根据本教导的包括光放大器的硬件配置的光学元件的一个实施例的方框图。

图5表示包括基于对公知以太网协议的修改的冲突避免协议的根据本教导的低频控制信号的示波器描迹。

图6表示点对点收发器拓扑(有时在本领域被称为光链路)中的本教导的硬件配置的网络的实施例。

图7表示包括连接到波长选择开关或光学可编程过滤元件的多个可调谐收发器的本教导的硬件配置的网络的实施例。

图8表示包括具有波长选择开关光学元件的波分复用网络的本教导的硬件配置的网络的实施例。

图9表示图8的硬件配置的网络，其中配线被错误地安装在位置b。

图10表示图8的硬件配置的网络，其中安装器在位置a对元件进行布线时犯错误。

图11表示根据本教导的包括硬件配置的元件的低成本组合器-分离器的实施例。

图12a表示包括本教导的硬件配置的可调谐收发器的硬件可配置链路的实施例的方框图。

图12b表示可以与结合图12a描述的硬件可配置链路一起使用的根据本教导的收发器的实施例的方框图。

图13表示对于根据本教导的一组发送器状态的实施例、显示作为时间的函数的光功率的曲线图。

图14表示对于在本教导的连接协议的方法的实施例期间存在的一组发送器和接收器状态、显示作为时间的函数的光功率的曲线图。

图15表示用于使用本教导的硬件配置的收发器元件建立链路的协议的实施例的流程图。

图16表示用于使用根据本教导的硬件配置的收发器配置光链路的方法的实施例的被测光信号的曲线图。

图17a表示根据本教导的硬件配置的收发器的实施例的顶视图。

图17b表示与图17a结合描述的硬件配置的收发器的底视图。

图17c表示根据本教导的硬件配置的收发器的另一实施例的顶视图。

图18表示本教导的硬件配置的收发器中的光电组件的实施例的示意图。

图19a表示包括本教导的硬件配置的收发器的wdm输送系统的实施例的示意图。

图19b表示在本教导的硬件配置的设置协议的实施例的状态下的图19a的wdm输送系统的示意图。

图19c表示在本教导的硬件配置的设置协议的实施例的另一状态下的图19a的wdm输送系统的示意图。

图19d表示在本教导的硬件配置的设置协议的实施例的另一状态下的图19a的wdm输送系统的示意图。

图19e表示在本教导的硬件配置的设置协议的实施例的另一状态下的图19a的wdm输送系统的示意图。

图20表示本教导的具有增益的远程phy子系统的实施例。

图21表示具有利用根据本教导的硬件配置的收发器的增益的wdm输送系统的实施例的示意图。

图22a表示使用针对电信应用配置的本教导的硬件配置的网络元件的远程phy系统的实施例。

图22b表示使用针对数据通信应用配置的本教导的硬件配置的网络元件的远程phy系统的实施例。

图23a表示使用本教导的硬件配置的网络元件的远程phy系统的前面板的实施例。

图23b表示使用本教导的硬件配置的网络元件的远程phy系统的后面板的实施例。

图24表示远程phy系统的实施例的功能块和布局的示意图，该远程phy系统支持使用本教导的硬件配置的网络元件的两个远程phy。

图25表示根据本教导的wdm输送链路的实施例的示意图，该wdm输送链路利用两个单向光纤来使用固定awg过滤器连接硬件配置的可调谐收发器。

图26a表示图25的硬件配置的光链路的自动信道发现的方法的实施例的状态图。

图26b表示图25的硬件配置的光链路的自动信道发现的方法的实施例的处理流程图。

图27a表示针对与图25的硬件配置的光链路相关联的链路连接的方法的实施例，对于一组发送器和接收器状态及相关联的状态定时图显示作为时间的函数的光功率的曲线图。

图27b表示针对与本教导的硬件配置的光链路相关联的链路连接的方法的实施例，测量作为时间的函数的光功率的实验设置。

图27c表示针对与图27b的硬件配置的光链路相关联的连接协议的方法的实施例，显示作为时间的函数的光功率的示波器描迹。

图28a表示根据本教导的wdm输送链路的实施例的示意图，该wdm输送链路利用两个单向光纤来使用基于过滤器的组合器/分离器连接硬件配置的可调谐相干收发器。

图28b表示图28a的硬件配置的光链路的自动信道发现的方法的实施例的状态图。

图28c表示图28a的硬件配置的光链路的自动信道发现的方法的实施例的处理流程图。

图28d表示对于在图28a的硬件配置的光链路的自动信道发现的方法的实施例期间存在的一组发送器和接收器状态，显示作为时间的函数的光功率的曲线图。

图29表示根据本教导的wdm输送链路的实施例的示意图，该wdm输送链路利用两个单向光纤来使用非基于过滤器的组合器/分离器连接硬件配置的可调谐相干收发器。

图30a表示根据使用本教导的连接协议的方法的实施例的、收发器在启动状态下产生的光谱。

图30b表示根据使用本教导的连接协议的方法的实施例的、收发器在建立的链路操作状态下产生的光谱。

图30c表示根据使用本教导的连接协议的方法的实施例的、收发器在没有rf调制的情况下在调谐状态下的光谱时间序列。

图30d表示根据使用本教导的连接协议的方法的实施例的、链路在信道1上具有rf调制的情况下在调谐状态下的光谱时间序列。

图31表示双向wdm输送链路的实施例的示意图，该双向wdm输送链路利用本教导的具有awg分离器的相干的硬件配置的收发器。

图32表示根据本教导的双向wdm输送链路的实施例的示意图，该双向wdm输送链路利用具有无过滤的无源分离器的相干的硬件配置的收发器。

图33a表示根据使用本教导的连接协议的方法的实施例的、收发器在没有rf调制的情况下在调谐状态下的光谱时间序列。

图33b表示根据使用本教导的连接协议的方法的实施例的光谱时间序列，该光谱时间序列显示没有rf调制的收发器如何利用序列之间的等待时间调谐以避免冲突。

图33c表示根据使用本教导的连接协议的方法的实施例的、具有rf调制的收发器在连接成功完成之后的光谱。

图34a表示根据使用本教导的连接协议的方法的实施例的、与搜索和连接步骤的状态相关的光谱时间序列。

图34b表示根据使用本教导的连接协议的方法的实施例的、与收发器和相关联的lo激光器的状态相关的光谱时间序列。

图35表示对于显示搜索和检测的非过滤式光链路，根据使用本教导的连接协议的方法的实施例的一组时间序列。

图36a表示本教导的具有非过滤式无源分离器/组合器的相干链路的链路建立方法的实施例的光谱定时图。

图36b表示具有图36a的非过滤式无源分离器/组合器的相干链路的链路建立方法的实施例的组合光谱定时图。

具体实施方式

在说明书中对“一个实施例”或“实施例”的提及意味着：结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在教导的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在本说明书的各种地方的出现不必全部表示相同的实施例。

应该理解，本教导的方法的各步骤可按照任何次序和/或同时执行，只要本教导仍然可操作即可。另外，应该理解，本教导的设备和方法能够包括任何数量的描述的实施例或全部的描述的实施例，只要本教导仍然可操作即可。

现在将参照如附图中所示的本教导的示例性实施例更详细地描述本教导。尽管结合各种实施例和示例描述本教导，但本教导不应该局限于这种实施例。相反地，如本领域技术人员所理解，本教导包括各种替代物、变型和等同物。这里访问本教导的本领域普通技术人员将会意识到如这里所述的本公开的范围内的另外的实现方式、变型和实施例以及其它使用的领域。

术语“元件”或“网络元件”在这里被用于描述用于建立和操作光网络的各种装置和光学子系统。这些装置和光学子系统的一些示例是收发器、开关、波长选择开关、可编程过滤器、放大器、分插复用器和交叉连接。如这里所使用，术语“部件”描述构成这些子系统的光学、机械和电子部件。术语“网络”描述多个网络元件，所述多个网络元件连接以形成交换信息并且以协作方式操作的元件的组或系统。

当在本公开中结合网络使用时，术语“配置”旨在包括各种网络管理、控制和操作功能。例如，术语“配置”包括各种任务，诸如元件检查、元件诊断、元件性能监测和元件操作参数的控制。应该被视为“配置”的定义的一部分的本领域的一些术语包括网络管理、网络操作、fcaps(故障管理、配置、计费、性能、安全)以及网络监测和警告。网络管理包括各种任务，诸如配置、发现、识别和检查网络元件、发现网络元件的故障或错误配置并且对网络元件的故障或错误配置做出反应以及监测网络元件的性能。另外，术语“配置”能够应用于单个元件，或者它能够应用于用作或旨在用作连接的系统或网络的一批元件。特别地，术语“配置网络”包括各种任务，诸如网络发现、被动监测和网络操作的主动控制。

主要经光客户机接口配置现有技术光网络元件。在元件(诸如，收发器、波长选择开关、放大器和光网络中的其它元件)之间很少直接交换管理信息或者不直接交换管理信息。通常在单个信道上发送配置信息，这限制管理信息的量和能够配置的网络元件的数量。尤其在启动操作期间，单个管理或监督信道也限制外部网络管理系统可用的信息的量。

另外，在现有技术光网络配置系统中，大量诊断信息被从网络元件发送给一个或多个外部网络管理系统或用户以用于处理。诊断信息在外部网络管理系统中被处理，并且指令随后被发送回给元件以产生网络配置变化。已知系统的这种远程和/或亲自(hands-on)配置架构限制能够配置的网络的规模。当来自网络元件的需要处理的信息的量增加以便提高元件监测和/或提供动态元件操作时，这种限制尤其真实。例如，对动态讯务路由的支持需要光学元件，所述光学元件为光路计算提供大量实时数据，包括内嵌放大器性能和动态路径谱条件。

因此，非常希望具有用于配置光网络中的元件的方法和设备，所述方法和设备被自动化、在多个信道上可调谐、并且在构成所述网络的各种光学元件上工作。本教导至少部分地涉及用于发送和处理用于硬件配置的网络(hcn)的控制和管理信息的方法和设备的实施例。如这里所使用，术语“硬件配置的网络”是光学和电气开关和传输元件和部件的联网系统，所述光学和电气开关和传输元件和部件在具有很少用户输入或没有用户输入的情况下自动地配置、控制和管理它们的操作。

硬件配置的网络的一个可能特性是：它在没有集中式命令或用户介入的情况下自动地连接并且提供信道和波长。硬件配置的网络的另一可能特性是：它在没有集中式命令或用户介入的情况下检测并且校正配置错误。典型硬件配置的网络的另一可能特性是：它在没有集中式命令或用户介入的情况下重新配置光学元件。由硬件配置的网络执行的配置的示例包括元件启动、可调谐元件的调谐、可编程光学过滤器特性(诸如，带宽、过滤器形状、色散和其它可配置参数)的编程、设置波长选择开关(wss)的衰减水平、设置掺铒光纤放大器(edfa)上的增益和增益谱、为光开关和波长分插复用器和交叉连接配置端口和每个端口的波长、以及光链路建立。尽管结合网络元件的自配置描述本教导的硬件配置的网络的各方面，但本领域技术人员将会理解，也可结合网络元件的自配置使用用户和/或集中式命令或可访问硬件配置的网络的配置控制和信息的外部管理系统。

图1a表示根据本教导的硬件配置的光学元件的实施例的方框图。本教导的硬件配置的网络使用调制到经过网络的各种光信号上的低频调制(而非使用专用监督光信道)经网络发送控制信息。也就是说，用于发送和接收控制信息的低频调制的光载波是在网络中传播的光信号的某个部分。在本教导的硬件配置的网络的各种实施例中用作光载波的这些光信号能够包括客户数据讯务、伪信号、cw光和放大的自发辐射。如这里所使用，术语“光载波”被定义为施加有调制(所述调制可以是低频调制)的任何光。这个定义比这个术语在本领域中的其它使用宽泛。例如，在光通信的一些应用中，术语“光载波”被用于描述用于传送数据的特定波长的光，经常是来自激光发射器的基于itu栅格的波长。在各种实施例中，能够在光学元件本身中产生光载波，或者光载波能够是从网络接收的光载波。

硬件可配置的光学元件100包括用于发送和接收电控制信息的电子控制端口102。还包括用于发送和接收客户数据讯务的电子控制端口103。硬件可配置的光学元件100还包括：输出端口，耦合到用于向光网络发送光信号的发送光纤104；和输入端口，耦合到用于从光网络接收光信号的接收光纤106。解调器108对从接收光纤106接收的接收控制信息进行解码，并且将解码的控制信息发送给控制处理器110，控制处理器110处理信息，然后根据控制信息配置光学元件。

光调制器112利用发送控制信息调制光载波，从而发送控制信息能够被发送到光网络中。在一个操作方法中，光调制器112利用代表发送控制信息的低频调制来调制光载波。发送光控制信号随后被使用发送光纤104发送给网络。在一些操作方法中，发送光控制信号被直接施加在用作光载波的客户数据信号上，并且随后在发送光纤104上发送调制的光信号的这个组合。

图1b表示本教导的硬件配置的光学元件120的实施例的方框图，其中光载波信号是在光学元件内部产生的。也就是说，由位于光学元件内部的光信号发生器122产生光载波信号。在一些实施例中，光信号发生器122是光收发器元件的客户发送器的一部分。在一些实施例中，该收发器使用相干信令格式操作。在一些实施例中，光收发器是可调谐相干收发器，光信号发生器是产生本地振荡器信号的可调谐激光器。在一些实施例中，光信号发生器122包括光放大器，并且光载波是放大的自发辐射。调制器124被用于利用控制信息调制光载波。在一些操作方法中，由本地处理器126产生控制信息。在其它操作方法中，由远程源产生控制信息，所述远程源具有以电气方式连接到电子控制端口128的输出。在一些实施例中，由泵激光器控制作为光信号发生器122的一部分的光放大器产生的光放大器增益。低频调制被实现为随着时间的增益变化。因此，在一些实施例中，调制器124是增益控制器。在包括被调制以添加控制信息的光放大器的实施例中，如果没有光载波信号存在，则来自放大器的放大的自发发射承载控制信息。如果另一方面，一个或多个载波存在，则增益的调制对所述一个或多个载波中的每个赋予信息。这些各种载波可以例如然后跟随光网络中的不同路径，因为它们可以占据被不同地路由的不同波长信道。还提供用于发送和接收客户数据讯务的端口136，端口136连接到调制器124和解调器134。分离器130被用于分离包括来自光网络132的接收控制信号的输入光信号的一部分。解调器134对接收控制信息进行解码，然后将该接收控制信息发送给控制处理器126，控制处理器126基于提供的控制信息配置硬件配置的元件120。

图1c表示本教导的硬件配置的光学元件140的实施例的方框图，其中光载波信号源自光学元件外部。光载波源自光网络，并且到达输入光纤142。来自输入光纤142的光信号的一部分被分离器144分离，并且被发送给解调器148。解调器148对接收控制信息进行解码，然后将该接收控制信息发送给控制处理器149，控制处理器149基于提供的控制信息配置硬件配置的元件140。光信号的一部分被分离器144分离，并且被发送给光调制器146，光调制器146以低频调制的形式将发送控制信息施加在光载波上。发送光控制信号随后在发送光纤147上离开光学元件。还提供用于客户数据讯务的端口150，端口150连接到解调器148和调制器146。在一些实施例中，使用具有光电二极管的波长选择开关作为解调器148。在一些实施例中，使用具有波长选择开关的voa作为调制器146。

在一些实施例中，光载波包括由位于硬件配置的光学元件140上游的光收发器元件产生的客户数据信号。在一些实施例中，客户数据信号是使用相干信令格式产生的。在其它实施例中，光载波包括来自上游光放大器的放大的自发辐射。图1d表示包括光收发器150的硬件配置的光学元件的一个实施例的方框图。光收发器150包括用于发送和接收电子命令和控制信息的电气控制端口152。电气端口158提供并接收客户数据讯务。在一些实施例中，电气控制端口152是工业标准i2c接口。在其它实施例中，电气控制端口152使用用于嵌入式系统控制的多主多从串行协议。光收发器150还包括：输出，以光学方式耦合到发送光纤154；和输入，以光学方式耦合到接收光纤156，接收光纤156将光信号传送给光收发器150。在发送光纤154和接收光纤156中，光信号都能够包括客户数据讯务和低频控制信号之一或二者。客户数据讯务能够包括在网络上发送的网络讯务。低频控制信号能够包括用于配置网络元件的各种类型的信息。

图1e表示结合图1d描述的光收发器150在发送光纤154上的测量输出160的示波器描迹。参照图1d和1e，在这个实施例中，光收发器150以10gb/s数据速率产生客户数据讯务162。客户数据讯务162表现为在相对较长时间标度上的作为时间的函数的高和低数据电平。调制的控制信号164使用处于低频的“1”和“0”串，其直接施加于包括客户数据讯务162的光通信信号上。

因此，本教导的一个方面在于使用直接施加在来自收发器100的光通信信号上的处于低频的1和0串对控制信号164进行编码。在图1d、1e中示出的实施例中，控制信号164被直接施加在由收发器150产生的客户数据讯务162上。在各种实施例中，低频“1”和“0”能够在以光学方式耦合到发送光纤154的对应接收光学元件(未示出)处被解码。低频调制可以是振幅调制，如图1e中所示。在各种其它实施例中，低频调制能够是任何调制格式，诸如相位调制或频率调制。

很重要地，需要注意的是，客户数据讯务162不受低频调制的影响。使用处于低频的“1”和“0”串164对控制信号进行编码以提供直接施加在来自收发器150的光信号上的控制信号164的一个优点在于：用于低频调制的频率通常无法通过对高数据速率的客户数据讯务162进行解码的接收器中的电过滤器。根据光信号的调制、扰码和编码的细节，基线漂移可将这些高通电过滤器的低频截止设置为低至100khz。因此，低频控制信号的频率被选择为低于在收发器中使用的高通过滤的最低频率，并且因此，低频控制信号将不会影响客户数据讯务162的完整性。另外，使用在本领域公知并且广泛存在的相对较低成本、较低带宽光学设备和电子设备，能够完成基于低频调制的编码和解码。根据本教导的硬件配置的网络的一些实施例使用当前部署的收发器150中已经存在的光学和电气部件。

图2a表示包括具有可调谐发送器202的光收发器的硬件配置的光学元件的一个实施例的方框图200。光收发器还可以包括检测器和接收器。在一些实施例中，检测器和接收器可以是可以对来自链路的信号进行处理的lo检测器和接收器。在一些实施例中，该可调谐发送器202还包括具有检测器的接收器，所述检测器还可以包括用于传入的信号的相干检测的本地振荡器检测器。一些实施例使用两个lo激光器，一个用于发送，一个用于接收，以及一些实施例使用一个lo激光器，该lo激光器既用于发送又用于接收。可调谐收发器202包括电气控制端口，该电气控制端口具有用于发送和接收命令和控制信息的电气输入204。另外，端口208用于输入客户数据讯务。在一些实施例中，用于输入客户数据讯务的输入端口208可以是与用于发送和接收命令和控制信息的电气输入204相同的输入端口。输入端口208可以是电气端口。在一些实施例中，可调谐收发器202使用相干调制格式来产生光信号，并且使用相干接收器来接收信号。在一些实施例中，电气控制端口204是工业标准i2c接口。在其它实施例中，电气控制端口204使用用于嵌入式系统控制的多主多从串行协议。可调谐收发器202包括输出，所述输出以光学方式耦合到发送和接收光纤206。发送和接收光纤206向光链路提供光信号并从光链路接收光信号以用于本教导的数据信号和控制信号的通信。从接收光纤206接收的信号被检测器和接收器检测，所述检测器和接收器可以是可以对来自链路的信号进行处理的lo检测器和接收器。

图2b表示根据本教导的代表可调谐收发器在发送光纤206上的测量输出的光谱208。光谱208指示：可调谐收发器202中的可调谐激光器产生特定波长信道210上的调制信号。在一个特定实施例中，能够在从1528nm到1567nm的波长范围上设置和调整可调谐收发器202波长或信道。

参照图2a和2b，在这个实施例中，光收发器200正在以10gb/s数据速率产生客户数据讯务224，利用测得的特定波长信道210上的调制信号的示波器描迹220的相对较长的时间标度，客户数据讯务224被示出为作为时间的函数的高和低数据电平。用于配置网络的控制和管理信息被编码为直接施加在客户数据讯务224上的处于低频的“1”和“0”串222。在根据本教导的一些操作方法中，可调谐收发器202的典型输出功率处于0-3dbm范围中，这对应于大约1-2mw。此外，在一些操作方法中，低频编码调制格式是可调谐激光信道的低频功率变化，因此在激光信道设置点的波长操作。另外，在一些操作方法中，低频调制的调制深度处于大约0.5％和10％之间。在一些实施例中，低频调制是5％或更低。在各种实施例中，客户数据讯务224使用各种已知的调制格式。例如，客户数据讯务224可以利用相干调制。

本教导的一个特征是低频调制可以表现为高消亡的低频调制。例如，图2a的收发器可以被以低频开启和关闭。在这种情况下，控制信号“0”将是收发器被关闭时，低频“1”将是收发器被开启时。图2c表示根据本教导的在发送光纤上在可调谐收发器的输出处测得的低频调制的长时间标度示波器描迹240。收发器客户数据讯务242是以10gb/s数据速率产生的。用于配置网络的控制和管理信息被编码为直接施加于客户数据讯务242上的处于低频的“1”和“0”串244，并且利用示波器描迹240的相对较长的时间标度，被示出为作为时间的函数的高和低数据电平。在该实施例中，低频调制的消亡非常高，然而，低频控制信号的频率被选择为低于收发器中使用的高通过滤的最低频率，因此低频控制信号将不影响客户数据讯务242的完整性。

因此，根据本教导的硬件配置的网络的一个特征在于：控制信息被编码在可调谐发送器信号上，因此基于可调谐发送器的调谐配置，携带已编码的控制信息的波长是可调谐的。因此，通过调谐携带已编码的信息的信号的波长，能够基于在光网络中配置的特定波长路径改变已编码的控制信息的目的地。例如，包括光网络的波长开关、过滤器和放大器的配置建立光网络中的从源到目的地的波长路径。也可基于网络元件的重新配置改变从各种源到各种目的地的波长路径。源波长可被调谐以采用通向特定目的地或一组目的地的预期波长路径，并且因此，施加在处于该源波长的光信号上的低频控制信号将会将已编码的控制信息提供给该特定目的地或一组目的地。因此，通过简单地调谐可调谐收发器的激光波长，能够改变低频控制信号的目的地。通过选择特定波长路径，选择携带低频调制的控制信号的波长的这种能力允许来自一个网络元件的已编码的控制信息可到达网络中的各种不同元件中的任何元件。

根据本教导的硬件配置的网络的另一特征在于：特定波长上的控制信号的低频编码不影响在光纤中或在整个光网络中传播的其它波长。

图3a表示包括波长选择开关302的根据本教导的硬件配置的光学元件300的实施例。在根据本教导的一些实施例中，波长选择开关302是没有特殊修改的标准的可商购获得的波长选择开关302。波长选择开关广泛地存在于端口结构和信道规划的范围中，并且当前被用在现有技术光网络中。波长选择开关(诸如，由finisar公司制造的波长选择开关)提供高度可编程的并且灵活的切换平台，所述切换平台在同一网络中的多个波长上将讯务从一个光链路切换到另一光链路。然而，根据本教导的波长选择开关能够被构造为具有根据本教导的另外的特征。在本教导的一个实施例中，波长选择开关302包括用于直接检测已编码的控制数据的一个或多个低频光电二极管。

另外，根据本教导的硬件配置的网络中使用的波长选择开关是双向的，并且能够在两个方向上等效地操作。因此，本教导的一个方面在于：波长选择开关302也能够从网络中的其它光学元件接收控制信号并且对控制信号进行解码，以及发送旨在用于网络中的其它光学元件的控制信号并且对控制信号进行编码。

硬件配置的光学元件300包括波长选择开关302，所述波长选择开关302具有：至少一个光输入，以光学方式连接到接收光纤304；和多个光输出，以光学方式连接到多个发送光纤306、306'、306"。波长选择开关302还具有电气控制端口308。在根据本教导的一些操作方法中，接收光纤304传播一个或多个波长上的光信号。返回参照图2a、2b，所述光信号可包括源于可调谐光收发器202的客户数据讯务。

图3a表示接收光纤304上的客户数据讯务310。通常由波长选择开关302执行的一个功能是响应于电子控制信号改变接收的光信号的衰减并且通过所述改变衰减产生振幅调制信号。结果是：施加在在波长选择开关302的光输入上接收的光信号上的低频调制能够被独立地施加在通过波长选择开关302的处于任何或所有波长或信道的光信号上。

图3a还表示具有低频控制信号312的客户数据讯务310，所述低频控制信号312具有由电子控制信号编码的“1”和“0”串的形式。需要注意的是，客户数据讯务310的完整性不受低频控制信号影响。使用选择性地控制波长选择开关302的特定波长信道的衰减的电子控制信号，低频控制信号被选择性地施加在路由至所述多个发送光纤306、306'、306"中的任何发送光纤的预期波长信道上。

由波长选择开关302产生的具有“1”和“0”串312的形式的低频控制信号能够被过滤以从客户数据讯务消除高频信号，如图3b中示出的示波器描迹350中所示。图3b示出根据本教导的显示低频控制信号的波长选择开关302的测量输出的示波器描迹350。测量输出是在接收光纤306处测得的，其中根据本教导对客户数据讯务进行了过滤。结果是通过波长选择开关302的低衰减所获得的“1”的第一信号电平和通过波长选择开关302的更高衰减所获得的“0”的第二低信号电平。已被过滤的控制信号的数据速率能够相对较低。例如，低频控制信号的数据速率能够是低于客户讯务速率的大约5位/s。

图4表示根据本教导的硬件配置的光放大器400的一个实施例的方框图。在示出的实施例中，硬件配置的光放大器400是掺铒光纤放大器(edfa)，edfa是在现代光通信系统中常用的光放大器。本领域技术人员将会理解，能够使用许多其它类型的光放大器，包括拉曼(raman)和/或拉曼/edfa组合。光放大器400包括被配置用于发送和接收电命令和控制信息的电气控制端口402。根据本教导，光放大器400还包括：光输入端口，耦合到接收光纤404，接收光纤404提供待放大的光信号；和光输出端口，耦合到发送光纤406，发送光纤406发送已放大的光信号，所述已放大的光信号也可包括低频控制信号。

图4还示出将要由光放大器400放大的由接收光纤404提供的输入客户数据讯务408的示波器描迹。在这个实施例中，以例如10gb/s数据速率调制客户数据讯务408。光放大器400改变接收的光信号的衰减，并且产生低频振幅调制的控制信号410。

在图4中示出的实施例中，使用由控制端口402提供的电子控制信号，配置信息被编码在低频调制的控制信号上。使用施加在客户数据讯务408上的低频调制，低频振幅调制的控制信号410中的配置信息数据被编码为“1”和“0”串，如图4中所示。客户数据讯务408的完整性不受低频振幅调制的控制信号影响，因为相对于客户数据讯务的调制深度，低频调制的振幅调制深度较小。另外，客户数据讯务408的完整性不受低频振幅调制的控制信号影响，因为低频调制的频率太低而无法通过客户数据讯务的接收过滤器。

如这里所述，本教导的硬件配置的网络的一个特征在于：客户数据讯务408的完整性不受由光放大器400施加的少量低频调制影响。在一些实施例中，由光放大器400施加的振幅调制为光放大器400的整个谱带宽提供低频调制。换句话说，由光放大器放大的所有信道经历基本上相同的低频调制。在这些实施例中，经过光放大器400的所有信道从电子控制信号接收相同的编码信息。然而，在本教导的其它实施例中，光放大器400具有增益控制，所述增益控制能够控制经过光放大器400的特定信道或信道的频带的增益。在这些实施例中，在选择的经过光放大器400的一个或多个信道、波长或频带上对控制信号进行编码。在一些实施例中，通过对控制放大器400的增益的泵激光器的功率进行调制来对调制进行编码。

本教导的一个特征在于：低频控制信号能够被施加在各种类型的已有光信号上。对于结合图1d-1e和2示出的实施例，已有光信号包括源自收发器元件的客户数据讯务。在一些实施例中，已有光信号不包括实时数据讯务。例如，已有光信号能够包括伪通信数据信号。在其它实施例中，已有光信号包括光收发器的cw输出或来自光放大器的放大的自发辐射。

此外，在一些实施例中，已有光信号源自将电子控制信息施加在已有光信号上的同一光学元件。在其它实施例中，已有光信号源自位于将电子控制信息施加在已有光信号上的光学元件上游的其它光学元件。在一些实施例中，来自在所述网络中连接的一个或多个分开的元件的电子控制信息被施加在同一已有光信号上。在一些实施例中，电子控制端口为光控制信号提供配置信息。在一些实施例中，光网络元件中的处理器为光控制信号提供配置信息。在一些实施例中，基于接收的光控制信号产生由光网络元件中的处理器提供的发送光控制信号的配置信息。

在本教导的一个实施例中，硬件配置的光学元件包括反向传播拉曼泵单元和可变增益(vg)光放大器(诸如，可变增益edfa光放大器)。拉曼泵单元和可变增益光放大器能够被集成以提供非常低的噪声指数和极好的增益平度，这是超远程光通信系统非常需要的特性。在各种结构中，现有技术光放大器模块能够在各种配置中当前支持多达三个拉曼/edfa泵光放大器。

在使用拉曼泵单元和可变增益光放大器的实施例中，快速自动增益控制(agc)电路能够被用于提供高度的瞬态抑制，所述高度的瞬态抑制允许光放大器使增益在这样的操作条件期间保持不变：存在独立于由拉曼泵光放大器产生的放大的受激发射(ase)的输入功率的快速并且较大的变化。可从finisar公司商购获得具有低噪声指数和大动态增益范围(高达15db)的在c频带上提供平坦增益的合适的可变增益两级掺铒光纤放大器。在一些实施例中，光放大器包括各种特征，诸如综合瞬态控制、可调谐中间级接入(msa)损耗和增益倾斜功能，所述各种特征全部可被一起或分开使用以控制通过所述装置的衰减从而将低频调制施加在已有光信号上。

本教导的一个特征在于：硬件配置的光学元件提供用于将配置信息发送给包括许多硬件配置的光学元件的网络中的元件的方式。本教导的方法和设备与已知网络中的已有的部署的光学元件兼容，并且能够被使用已知的低频调制技术和已知的信息处理的方法容易地实现。兼容的已有网络包括工业标准数据通信和电信网络，诸如大服务提供商网络和企业网络以及私有网络和为特定目的建造的网络系统，诸如用于工业控制的那些网络系统。在本教导的一些实施例中，以点对点方式在光学元件之间交换配置信息或控制信号。在其它实施例中，对于网络上的一些或全部光学元件，以广播方式或多播方式在光学元件之间交换配置信息。在其它实施例中，以多点方式或级联方式交换配置信息。在各种实施例中，能够使用用于在光学元件之间交换配置信息或控制信号信息的这些方式的任何组合。

包括本教导的硬件配置的光学元件的硬件配置的网络的另一特征在于：已知通信协议和已知管理信息协议可被用于配置网络元件。也就是说，能够使用用于从网络元件收集信息以及配置网络元件的已知规则系统。这些协议包括数据通信、电信传输以及例如用于管理数据格式、寻址、路由、错误和故障管理、流量和顺序控制和其它已知管理元件和功能的管理协议。在各种实施例中，这些协议包括嵌入式系统、实时系统和计算机总线协议。

图5表示包括基于对公知以太网协议的修改的冲突避免协议的根据本教导的低频控制信号500的示波器描迹。图5中示出的低频控制信号500包括适合多点通信的协议。在示出为区域502、502'的“突发”中发送已编码的控制信息，其中调制的“1”和“0”出现在客户数据讯务504上。与重新发送时间t508相比，示出为时间t506的突发持续时间较小。在一些实施例中，t/t之比是0.1，以使得包时间仅是重新发送时间的10％。每个收发器将重新发送时间的随机百分比用于包突发以便避免从不同发送器发送的包的可能的冲突，并且提高在接收器处的解码的可靠性。换句话说，各种发送器的t/t被随机选择。

本教导的一个方面在于：硬件配置的网络中的光学元件能够被按照任何网络配置布置，包括网、点对点、环、总线、树和其它已知结构。另外，本教导的硬件配置的网络的光学元件可包括若干不同元件类型，包括收发器、放大器、光信道监测器(ocm)、波长选择开关、波分复用(wdm)复用器和wdm解复用器、交叉连接和光开关。因此，本教导的配置系统支持大量网络拓扑、网络大小和范围以及网络服务。

本教导的另一方面在于：能够利用如这里所述的常见配置方案配置光网络元件(包括收发器、放大器、光信道监测器、波长选择开关、复用器/解复用器、交叉连接和光开关)的不同组合。

图6表示点对点收发器拓扑(有时在本领域被称为光链路)中的本教导的硬件配置的网络的实施例。图6中示出的点对点配置能够被扩展为包括另外的光收发器元件的其它更复杂的网络拓扑(诸如，网、环和总线)。在图6中示出的实施例中，两个光收发器602、602'经一根光纤604连接，光纤604用于从第一收发器602向第二收发器602'发送。第二光纤606从第二收发器602'向第一收发器602发送信息。在一些实施例中，光链路使用相干光信号格式操作。

收发器602包括用于发送和接收命令和控制信息信号的控制端口608、608'。每个收发器602、602'上还有用于发送和接收客户数据讯务的端口607、607'。第一收发器602的测量输出的示波器描迹显示处于10gb/s数据速率的正常客户数据讯务610和低频控制信号612。需要注意的是，客户数据讯务610的完整性不受低频控制信号612影响。图6中示出的低频控制信号612是振幅调制信号，但本领域技术人员将会理解，能够使用任何调制格式。低频控制信号612包括从第一收发器602发送的控制和管理信息。第二光收发器602'中的微处理器被用于对从第一光收发器602接收的“1”和“0”串进行解码。以这种方式，从第一光收发器602向第二光收发器602'共享配置信息。

第二光纤606被用于从第二收发器602'向第一收发器602发送配置信息。以这种方式，从第二光收发器602'向第一光收发器602共享配置信息。第一和第二收发器602、602'上的控制端口608、608'能够包括工业标准i2c接口或其它类型的通信接口。因此，使用当前教导的低频调制方法，在两个收发器602、602'之间沿两个方向都能够对数字诊断信息进行编码、共享和解码。不需要收发器602、602'中的一个或另一个来与单独的控制处理器或管理系统进行通信以如现有技术的链路配置系统中那样对链路进行配置。在一些实施例中，低频调制是由于在一个和/或另一个收发器602、602'中调谐波长而引起的。在这些实施例中，遍历不同的波长信道的调谐使低频检测信号在收发器602、602'的输入处检测到信号时出现。遍历波长信道的调谐在这里更详细地描述的各种波长信道扫描(例如，波长信道的慢扫描和快扫描)期间发生。

在不需要与单独的管理系统或控制器通信的情况下自主地操作的硬件配置的链路可以被扩展到大型光系统。例如，包括大量收发器的大型波长计数光链路可以使用本教导的方法和设备的各种实施例来配置。图7表示包括连接到波长选择开关或光学可编程过滤元件704的多个可调谐光收发器702、702'的本教导的硬件配置的网络700的实施例。与这里描述的其他实施例一样，收发器702、702'可以包括客户讯务端口。波长选择开关能够被用于基于特定波长或信道在光纤之间对光信号进行路由。波长选择开关能够被配置为可重新配置的光分插复用器，并且用作将波长和带宽快速地移至不同光纤的自动接插板。例如，可从finisar公司商购获得的flexgrid^tm技术产品在波长选择开关内提供具有6.25ghz分辨率和12.5ghz的信道宽度分辨率的信道中心频率的动态控制。利用flexgrid^tm技术，一旦部署，信道规划可在“运行中”配置，意味着：信道带宽能够被调整以在未来需求出现时最高效地支持未来需求，或者为了任何其它目的而被调整。

现有技术可编程光学过滤器的一个示例是可从finisar公司商购获得的waveshaper家庭的可编程光处理器。

可编程光学过滤器提供可编程光学过滤和切换的范围，包括过滤器特性(诸如，中心波长、带宽、形状和色散以及衰减)的非常精细的控制。可编程光学过滤器能够提供各种功能，诸如可调谐光学过滤、光带宽管理、动态增益均衡、可编程光学过滤、偏振处理和多端口光学处理)。使用本教导的硬件配置的网络方法和设备，能够配置波长选择开关和可编程光学过滤器的所有这些参数。

图7表示两个光收发器702、702'，所述两个光收发器702、702'具有利用光纤706、706'连接到可编程过滤元件704的输入的光输出。在一些实施例中，所述两个收发器702、702'和可编程过滤元件704之间的光学连接可以是双向的。可编程过滤元件704包括：输出，以光学方式连接到输出纤维708；和电子控制端口710，接收电子控制信号。所述两个光收发器702、702'具有接收电子控制信号的电子控制端口712、714。

在一些实施例中，光收发器702、702'是可调谐的，并且被设置为发送和接收不同波长信道。在图7中示出的配置中，可编程过滤元件704被编程为接收两个波长信道并且在输出纤维708上发送所述两个波长信道。本领域技术人员将会理解，具有任何数量的信道的任何数量的收发器能够被用于本教导的方法和设备。

在一些实施例中，本地客户机716被用于提供控制信息以配置可编程过滤元件704并且从收发器702、702'设置波长信道。在一些实施例中，使用控制端口710、712和714从外部源独立地提供控制信息。控制信息被编码在低频控制信号上，低频控制信号被施加于在光纤706、706'和708上传播的已有光信号上。以这种方式，通过网络传送用于元件配置的信息。在一些实施例中，既使用基于本地客户机的输入方法，又使用独立输入方法。在各种实施例中，本地客户机可与光学元件位于同一位置，或者可不与光学元件位于同一位置。在各种实施例中，本地客户机被预先编程为例如自动启动组件并且提供其他本地控制信息以使得元件(例如，收发器702、702'和/或wss或可编程过滤器704)可以在不需要外部管理系统或控制器启动和/或配置链路的情况下自主地操作。

图8示出包括具有波长选择开关光学元件的波分复用网络的本教导的硬件配置的网络800的实施例。许多已知网络元件配置依赖于使用客户机使用单独的“监督”信道将配置信息传送给波分复用网络中的各种元件。本教导的硬件配置的网络的一个特征在于：提供元件配置不再需要已知客户机硬件。能够在网络中提供并且使用客户机硬件和其它外部管理系统，但元件配置不再需要它们。此外，如果使用这些客户机硬件和其它外部管理系统，则它们能够具有大大减少的作用。替代地，如这里所述，经施加在光网络中的已有光信号上的低频控制信号提供配置信息。

图8表示第一和第二收发器802、802'，第一和第二收发器802、802'具有利用光纤806、806'以光学方式耦合到插波长选择开关804的双向光端口。在一些实施例中，在第一和第二收发器802、802'与插波长选择开关804之间存在双向通信。在其它实施例中，仅存在从第一和第二收发器802、802'到插波长选择开关804的单向通信。收发器802、802'还包括接收控制信息的控制端口808、808'。

插波长选择开关804具有接收控制信息的电气控制端口810。在一些实施例中，不使用电气控制端口810，并且经光纤806、806'提供控制信息。另外，插波长选择开关804包括光学双向端口，所述光学双向端口利用光纤812以光学方式耦合到分波长选择开关814的双向端口。分波长选择开关814具有接收控制信息的电气控制端口816。在操作中，插波长选择开关804能够被配置为以可控方式将来自各种输入端口的各种波长连接到特定输出端口。分波长选择开关814也能够被配置为以可控方式将来自特定输入端口的各种波长连接到各种输出端口中的一个或多个输出端口。本领域技术人员将会理解，插波长选择开关804和分波长选择开关814也能够沿反向操作，从而插波长选择开关804变为分波长选择开关，反之亦然。

分波长选择开关814也包括两个双向端口，所述两个双向端口以光学方式耦合到第一和第二光纤818、818'。在示出的实施例中，光纤818、818'将来自分波长选择开关814的光信号发送给收发器820、820'。收发器820、820'具有电气控制端口822、822'。在图8中示出的实施例中，收发器802、802'通过插波长选择开关804向分波长选择开关814发送，向收发器820、820'发送，收发器820、820'接收信号。关于本文中描述的其他实施例，收发器802、802'、820、820'可以包括客户数据讯务端口。

在图8中示出的实施例中，在位置a824的收发器802处于发送模式并且以光学方式耦合到收发器820，收发器820在位置b826处于接收模式。类似地，在位置a824的收发器802'处于发送模式并且连接到在位置b826的收发器820'，收发器820'处于接收模式。在一个操作方法中，至少部分地使用客户机配置装置828配置收发器802以在特定波长信道上提供数据。

使用低频调制将已编码的控制信息施加在源于收发器802的波长信道上，所述波长信道被发送给插波长选择开关804。已编码的控制信息由插波长选择开关804接收，然后被解码并且用于配置插波长选择开关804以从收发器802向输出光纤812传送信号，输出光纤812连接到分波长选择开关814。这个动作使控制信号传送到分波长选择开关814，在分波长选择开关814，控制信号随后被解码。分波长选择开关814随后使用解码的控制信息配置分波长选择开关814以将来自收发器802的信号传送给光纤818。分波长选择开关814的这种配置由此将源于收发器802的信号和已编码的控制信息传送给接收器820。已编码的控制信息在收发器820被接收，并且被用于配置收发器820以接收来自收发器802的信号数据。

在一些实施例中，一个或多个光信道监测器830、832将控制信息提供给硬件可配置的插波长开关804和分波长开关814。光信道监测器830、832监测经过插波长选择开关804或分波长选择开关814或二者的光信号的细节，并且使用该信息向硬件配置的网络通知各种控制动作。经这里描述的低频调制编码，控制动作被发信号通知给网络。如上所述，硬件配置的网络中的元件因此能够自动地配置和/或以其他方式管理和控制硬件配置的网络的连接性。

本领域技术人员将会理解，插波长选择开关804和分波长选择开关814能够沿正向和反向方向同时运行讯务。然而，每个元件之间的两根光纤对于沿两个方向传播讯务是需要的，并且可以对于客户讯务被配置用于双向收发器。

本领域技术人员将会理解，显示图8中示出的硬件配置的网络的自动配置和提供使用的事件的特定顺序是说明性，并且不以任何方式限制本教导。例如，各种协议能够被用于使用这里描述的低频控制信号按照各种顺序在光学元件之间建立网络连通性和网络配置。此外，对于任何或全部配置事件，客户机能够被用于将电子控制信号提供给网络中的任何元件。另外，客户机能够被用于启动一个或多个配置事件，并且自动编码的信息被用于配置事件的剩余部分。

本教导的一个方面在于：能够以自动方式检测安装错误，而不使用客户机或外部网络管理器。安装错误使实际部署的硬件物理连接偏离规划的硬件物理连接。术语“物理连接”在这里被称为一个或多个光学元件的特定端口与特定纤维或光学元件上的特定端口的连接。当安装错误发生时，预先编程在采用规划的硬件物理连接的光学元件中的规划的元件配置将不会在元件之中导致合适的光信号路径。在已知配置系统中，从安装错误恢复的唯一方式是使用昂贵的人类干预既检测错误连接又重新部署硬件以建立规划的硬件物理连接。

图9表示图8的硬件配置的网络900，其中配线被错误安装在位置b。安装错误在位置b902引起交叉配线状况。规划的配线连接要求进行接收的收发器rx-1904与光纤906连接并且进行接收的收发器rx-2908与光纤910连接。安装器错误导致进行接收的收发器rx-1904与光纤910连接并且进行接收的收发器rx-2908与光纤906连接，如图9中所示。不幸地，对于电信服务提供商而言，这种安装错误经常发生，并且引起显著服务启动延迟和增加的成本。即使利用现有技术网络硬件配置的系统，交叉配线状况也既难以检测又难以校正。检测安装错误状况需要使用人类操作人员进行多个网络元件的错误状况的关联以及由现场技术员执行的随后的服务呼叫以对装备进行定位并且将装备重新连接到规划的物理连接。例如，在其中收发器端口被有意地或意外地调换到不同的信道的系统中，连接的不同的信道可以被连接的收发器识别，所述收发器可以是客户机。可以通过轮询连接的收发器来确定连接到客户机的过滤器。在一些实施例中，检测到的客户数据讯务可以用于提供附加的故障排除信息，但是以低频调制的帧需要被解码和比较。通过调试端口连接的信道的简单的低速轮询将指示错误。

使用本教导的硬件配置的网络设备和方法，图9的交叉配线安装错误能够被自动地检测并且校正，而几乎没有人类干预或出车维修。具体地讲，在开始，分波长选择开关912将来自在位置a914的进行发送的收发器tx-1916的根据本教导的包括低频控制信号的光信号发送给在位置b902的进行接收的收发器rx-2908。在位置b902的进行接收的收发器rx-2908识别连接错误，因为低频控制信号上的已编码的配置信息来自在位置a914的tx-1916而非按照预期来自在位置a914的tx-2918。在位置b902的进行接收的收发器rx-2908随后通过在引导至合适的网络元件的低频控制信号上对校正配置信息进行编码来启动校正动作以便提供减缓安装错误的校正动作。

特别地，使用分波长选择开关912的重新配置校正配线错误。通过从在位置b902的进行接收的收发器rx-2908向在位置b902的分波长选择开关912发送的已编码的信息来启动重新配置，以对分信道进行重新配置，以使得在位置b902的rx-2908从在位置a914的tx-2918接收光信号。因此，分波长选择开关912基于从进行接收的收发器rx-2908发送的控制信息被重新配置，以使得来自在位置a914的tx-1916的信号出现在部署的光纤910上，而非出现在规划的光纤906上，并且来自在位置a914的tx-2918的信号出现在部署的光纤906上，而非出现在规划的光纤908上。以这种方式，本教导的硬件配置的网络中的光学元件的重新配置校正安装错误，而没有昂贵的人类干预。熟悉网络配置和故障恢复的现有技术的那些技术人员很好理解对其它安装错误的扩展和必要的重新配置步骤。

本教导的一个方面是这样的能力：在网络的发送侧较早地捕获安装错误，而非如已知系统中当前执行的操作一样仅在信号到达网络的接收端检测配置错误。图10表示图8的硬件配置的网络1000，其中安装器在位置a1002对元件进行布线时犯错误。具体地讲，源于进行发送的收发器tx-11006的光纤1004连接到插波长选择开关1010上的输入1008，输入1008实际上被规划用于光纤发送接收器tx-21012。此外，源于进行发送的收发器tx-21012的光纤1014连接到插波长选择开关1010上的输入1016，输入1016被规划用于发送接收器tx-11006。换句话说，因为安装错误，相对于规划的部署，在输入1008、1016上交换了从收发器1006、1012到插波长选择开关1010的连接。在这种错误配置中，在开始被配置为对来自进行发送的收发器tx-11006的出现在输入1016上的信号进行路由的插波长选择开关1010替代地在该端口1016上从收发器tx-21012接收信号。由插波长选择开关1010检测到的低频控制信号上提供的已编码的配置信息使这个错误在插波长选择开关1010内被立即检测到。在一些操作方法中，通过使硬件配置的网络通知客户机或第三方管理器需要修理配线，能够修复错误。在其它自动操作方法中，硬件配置的网络自动地重新配置收发器1006、1012，或自动地重新配置插波长选择开关1010。基于发送给光学元件的控制信息开始自动重新配置，所述光学元件能够被重新配置从检测到错误的光学元件修复错误。

本教导的一个方面是这样的能力：提供低成本多收发器组合器-分离器。图11表示根据本教导的包括硬件配置的元件的低成本组合器-分离器1100的实施例。多个收发器1102、1102'使用多根光纤1104、1104'连接到无源组合器1106。无源组合器1106能够包括任何数量的端口。例如，无源组合器1106能够是十六端口(16:1)无源组合器。通过无源组合器，我们意指没有对各个波长信道进行过滤的过滤能力的组合器，但是在一些实施例中，一些其他种类的波长过滤可以在无源组合器元件中发生。

无源组合器1106的输出利用光纤1108以光学方式耦合到光放大器1110。光放大器1110被用于克服组合器1106的损耗，对于16:1组合器，所述损耗是大约13db。光放大器1110能够是广泛地存在的低成本掺铒光纤放大器。例如，在一个实施例中，光放大器1110具有用于每个收发器1102、1102'的0dbm的启动功率和用于克服组合器损耗的足够的放大器增益，以使得放大器1110的输出功率是12dbm。光放大器1110的输出利用光纤1112以光学方式耦合到光分离器-组合器1114。光分离器-组合器1114包括多个光输出1116、1116'，所述多个光输出1116、1116'以光学方式耦合到多个收发器1118、1118'。

在各种实施例中，收发器1102、1102'和收发器1118、1118'在发送或接收模式下操作。例如，在一个操作方法中，收发器1102、1102'在发送模式下操作并且收发器1118、1118'在接收模式下操作。在另一操作方法中，收发器1102、1102'在接收模式下操作并且收发器1118、1118'在发送模式下操作。

使用这里描述的低频调制配置收发器1102、1102'、收发器1118、1118'和放大器1110中的一些或全部。本教导的硬件配置的网络的一个特征在于：不需要跟踪光纤次序或标记特定收发器连接，因为所有配置信息能够由低频控制信号提供。配置信息允许可调谐信道的自动提供，并且在收发器之间建立所有数据连接。

本教导的一个方面在于：这里描述的硬件配置的网络能够为光网络元件提供数字诊断。已知收发器有时包括微处理器和诊断接口，所述接口提供关于数据链路的性能信息。这允许用户远程实时监测网络中的任何收发器的许多性能参数，诸如接收的光功率、发送的光功率、激光偏置电流、收发器输入电压和收发器温度。数字诊断功能为用户、客户机和外部网络管理系统提供用于实现性能监测的工具。

一些已知光收发器经数字诊断监测接口(ddmi)提供数字诊断。数字诊断监测接口指定控制信息，所述控制信息被传送给客户机或外部管理系统并且包括诸如下面各项的信息：元件识别信息、元件操作参数、网络和元件配置信息、警报和警告参数以及销售商信息。在finisar公司应用注释an-2030"digitaldiagnosticmonitoringinterfaceforopticaltransceivers"中详述了用于小形状因数(sfp)光收发器的数字诊断监测接口。

已知数字诊断监测接口包括接口装置或光收发器，所述接口装置或光收发器允许实时访问装置操作参数以及警报和警告标记，当操作参数处于正常范围之外时，所述警报和警告标记警告用户。通过对在内部监测的模拟信号进行数字化，已知数字诊断监测接口装置产生诊断数据。在接口装置制造期间，通常编写校准和警报阈值数据。除了产生内部模拟值的数字读数之外，已知数字诊断监测接口装置还基于与当前值和工厂预设值的比较产生各种状态位。此外，已知数字诊断监测接口装置产生标识符信息。

本教导的硬件配置的网络的另一方面是提供增强的数字诊断监测。本教导的硬件配置的网络的一些实施例提供数字诊断监测接口控制信息作为这里描述的低频控制信号的一部分。特别地，低频控制信息能够包括数据字段，所述数据字段是这里描述的低频控制信号的一部分并且提供关于收发器元件的发送器部件的特定信息。例如，低频信息信号能够包括包含发送器的收发器元件的一个或多个发送器序列号和/或特定收发器元件的发送器信道识别编号。发送器信道识别编号提供激光发射器被调谐至的波长和/或信道编号。这里描述的低频信息信号还能够包括关于收发器元件的接收器部件的信息。例如，低频信息信号能够包括包含接收器的收发器元件的一个或多个接收器序列号和/或特定收发器元件的接收器信道识别编号。

本教导的硬件配置的网络的另一方面在于：它能够通过与元件(诸如，收发器、放大器、波长过滤器、光信道监测器、波长选择开关、波长复用器、波长解复用器、交叉连接和光开关)交换配置信息来提供增强的数字诊断。增强的数字诊断信息被用作在本教导的光控制信号上编码的控制信息。与现有技术配置系统相比，使用本教导的光控制信号通过选择合适的光载波来在到达硬件配置的网络中的各种光学元件的能力方面提供另外的灵活性。在本教导的硬件配置的网络的一些实施例中，硬件可配置的元件包括光电二极管，所述光电二极管对这里描述的低频控制信号进行解码。

本领域技术人员将会理解，根据本教导的硬件可配置的元件能够被用于各种目的。例如，在一些实施例中，在收发器发送器操作之前，硬件可配置的光放大器能够被用于网络发现配置。此外，在一些实施例中，硬件可配置的放大器可被配置为具有取决于光路噪声计算的光学增益。此外，在一些实施例中，基于远程收发器的信道启动调整硬件可配置的放大器增益轮廓。此外，在一些实施例中，硬件可配置的放大器能够将关于光学增益的信息发送给收发器。

此外，在一些实施例中，根据数据讯务按照需要利用灵活的信道规划配置和重新配置硬件可配置的波长选择开关端口。此外，在一些实施例中，硬件可配置的波长选择开关被用于通过在故障之后重新配置网络中的光路来提供针对故障的网络保护。此外，在一些实施例中，硬件可配置的光学可编程过滤器基于由硬件可配置的收发器元件提供的性能信息自动地调整路径色散，而无需用户或外部网络管理干预。

此外，在一些实施例中，使用这里描述的低频控制信号校准硬件可配置的光信道监测器。参照图8，通过在本教导的硬件配置的网络中添加精密信道监测器830、832并且使用增强的数字诊断控制信息，在所述网络中使用的收发器能够被调谐并且更加紧密地分隔开以用于更高的总光传送速率和谱效率。

本教导的一个特征是，可以在不在光载波上使用振幅调制的控制信号的情况下配置根据本教导的硬件配置的网络元件。具体地说，可以利用对于光载波的改变，所述改变是通过在配置协议期间采取的动作简单地生成的。控制处理器中基于协议驱动的动作在光信号中的这些改变在作为网络配置的一部分的适当的下游装置或元件处被辨识，并且从光信号中辨识的这些改变推导的信息被用于使对于特定的预定配置的配置回路闭合。例如，发送器开启的事实和/或发送器的开启时间的持续时间和/或功率电平可以在一个元件(例如，下游接收器)处被监视和确定。下游接收器推导的发送器的确定的状态和监视的光信号然后被用作管理和控制网络的信息的一部分。例如，网络可以包括发送器、接收器、以及连接发送器和接收器的一个或多个元件。发送器的下游元件中的任何一个都可以监视通过配置改变而生成的对于光载波的改变。

从仅由于元件本身的配置改变引起的信号构建配置协议的益处是，不需要组帧、附加的讯务带宽、或用于配置的光信号的复杂的控制信令或编码。由特定元件的正常功能(例如，开启或关闭或改变波长)引起的光信号中的改变独立于任何组帧、讯务或其他调制的控制信号。在开启或关闭发送器的情况下，可能只需要存在光或不存在光来控制信道切换和配置。在其中发送器是可调谐发送器的实施例中，这些信号改变的速度可以和发送器的调谐速度一样快。照此，硬件配置的网络可以改变和/或确定其操作状态并且非常快地接近最终配置。

图12a表示根据本教导的包括硬件配置的可调谐收发器的硬件可配置链路1200的实施例的方框图。链路1200可以双向操作，但是只有单个方向被表示。两个收发器1202、1204被显示在链路1200的近端发送。每个收发器1202、1204在特定波长信道下在光载波上生成光信号。收发器1202、1204的输出被输入到wdm组合器1206，并且在输送光纤1208上被发送到链路的远端。收发器1202、1204和wdm组合器1206之间的光纤连接可以相对较长，在一些实施例中，长达2km长。来自输送光纤1208的信号在wdm分离器1210处被分离，并且不同的波长信道被发送给基于wdm的配置在特定信道上接收光信号的特定收发器1212、1214。收发器1202、1204、1212、1214因此与低成本wdm分离器1210和组合器1206互连。一个特征是，不需要为了配置链路1200而跟踪特定的连接光纤1216、1218、1220、1222次序。可调谐信道可以被调配，并且收发器1202、1204、1212、1214之间的连接和讯务可以在没有用于控制的附加光信道的情况下被建立。在一些实施例中，收发器1202、1204、1212、1214是可调谐相干收发器。

图12b表示可以与结合图12a描述的硬件可配置链路一起使用的根据本教导的收发器的实施例的方框图。发送器1232和接收器1234由处理器1236控制。发送器1232连接到发送光纤1238，接收器1234连接到接收光纤1240。在一些实施例中，发送光纤1238和接收光纤1240连接到可以与收发器1202并置或者位于远处的wdm复用器/解复用器。

可以被用于配置图12a-b的硬件配置的链路的根据本教导的控制协议的实施例如下。在上电时，在近端收发器1202中，收发器1202中的发送器开启，并且开始慢速信道改变。在该慢速扫描中，发送器产生顺序地步进遍历系统中的所有信道的光信号。每个波长信道利用特定波长信道上的停留(dwell)时间被发射。停留时间是在信道的扫描中发送器产生特定信道的波长的时间。每个完整扫描包括利用所述系统的波长的每个信道上的停留时间从发送器进行发射。所述系统通常在第一波长信道下开始扫描，但是在一些情况下，使用其他次序，和/或扫描可以在发送的最后一个信道之后的下一个信道下开始。例如，如果扫描由于某个原因被中断，则这发生。一些实施例在特定波长信道上的停留时间之间包括间隔，而一些实施例在特定波长信道上的停留时间之间标称上没有间隔的情况下操作。远端收发器1212处的接收器等待信号。信号例如在收发器1202产生的信号的包括慢速扫描的部分在收发器1212中被检测到时将被检测到。在各种实施例中，收发器1212中的接收器可以基于如这里描述的接收信号的持续时间来确定链路的另一侧的收发器1202的状态。

当因为近端收发器1202处的发送器已经调谐到正确信道，所以远端收发器1212处的接收器感测到来自近端发送器的光信号时，远端收发器1212中的发送器进入快速扫描模式。在快速扫描中，发送器产生顺序地步进遍历所述系统中的所有信道的光信号。每个波长信道利用特定波长信道上的停留时间被发射。对于快速扫描，这些发射可以被称为短脉冲。特定波长信道上的停留时间的持续时间比特定波长信道上的慢速扫描停留时间的持续时间短得多，因为快速扫描被定时为在比慢速扫描波长信道的单个信道停留时间短的时间内完整地遍历扫描系统中的波长信道。也就是说，快速扫描的全部信道扫描时间是与慢速扫描的特定波长信道上的停留时间相同的持续时间或者比慢速扫描的特定波长信道上的停留时间短的持续时间。快速扫描中的远端收发器1212中的发送器信道的快速调谐使得可以将链路连接回另一端，因为当波长被调谐到适当信道时，近端收发器1202中的接收器感测到来自远端快速调谐的发送器的信号。也就是说，该收发器1202检测到短持续时间信号，该信号的持续时间标称上等于快速扫描的特定信道上的停留时间。近端收发器1202在感测到来自远端快速调谐的发送器的信号时保持被调谐到它正在发送的信道，因为该信道适合于连接到远端接收器。近端收发器1202现在可以使用当前的操作波长信道来通过链路发送讯务。远端收发器1212中的接收器可以被用于发起任何接下来的配置，包括，例如，反向方向上的链路的设置。链路设置协议可以在任何一个方向上工作。虽然图12a的收发器1202的方框图表示收发器发送器和接收器，其均连接到单独的发送和接收光纤，但是对于本领域技术人员来说将所述协议应用于许多类型的双向收发器和光纤连接是简单的。

本教导的配置硬件可配置链路的协议的一些实施例使用可能的发送器状态的有限集合来帮助简化所需的处理。这些发送器状态包括tx_slow_tune，在该状态下，通过调谐收发器中的可调谐激光器，激光器被调谐为使得信道以每一信道一秒的速率改变，从而实现慢速扫描。在各种实施例中，使用各种缓慢速率。状态tx_fast_tune是利用更快速的波长调谐机制来通过每一信道10ms停留时间的信道计划实现调谐的快速信道改变，从而实现快速扫描。tx_fast_tune在10ms持续时间内从itu信道网格操作+/-5ghz。根据特定应用，可以使用其他扫描速度和波长准确性。在一些基本的实施例中，收发器只需要从慢速扫描的特定波长检测和确定停留时间，并且从快速扫描的特定波长检测和确定停留时间以便能够完成链路设置和通过链路发送客户讯务。在一些实施例中，使用利用收发器中的检测器可以区分的其他定时产生光信号的附加状态。状态tx_beacon是这样的状态，在该状态下，激光器正在比慢速扫描停留时间短、但是比快速扫描停留时间长的停留时间内提供信道上电，接着通常是相同持续时间的断电。例如，tx_beacon可以是特定信道上的慢速扫描停留时间的持续时间一半的激光器上电停留时间。在一些实施例中，tx_beacon状态在当前操作的波长信道下使用信道上电0.5秒和信道断电0.5秒。tx_beacon状态将在上电和断电之间切换，直到发送器中的状态改变为止。状态tx_hold在当前操作的特定波长信道下保持激光器功率输入和开启状态。这些状态被处理器用来控制发送器的输出。一般来说，发送器将保持特定状态，直到该状态被处理器改变为止。

图13表示对于本教导的一组发送器状态1302、1304、1306、1308的实施例的、显示作为时间的函数的光功率的曲线图1300。tx_slow_tune1302遍历如下状态调谐：功率在信道11310中被发射、然后在信道21312中被发射、依此类推一直到在信道401314中被发射，然后在信道11316处再次开始。tx_slow_tune1302是波长信道的慢速扫描的实施例。每个信道在大约一秒内生成功率。换句话说，扫描中的特定信道上的停留时间具有一秒的持续时间。tx_fast_tune1304在400ms时段1318上在所有的40个信道中生成功率。每个信道在大约10ms内生成功率。tx_fast_tune1304是波长信道的快速扫描的实施例，其中快速扫描中的特定信道上的停留时间具有10ms的持续时间。tx_beacon1306在大约50ms开启持续时间1302和50ms关闭持续时间1322内，在当前调谐的信道中生成功率。状态tx_hold连续地在当前信道中生成光功率1324。

本教导的配置硬件可配置链路的协议的一些实施例使用可能的接收器状态的有限集合。这些包括rx_on，在rx_on中，接收器测得的功率在大于8毫秒内被确定为大于特定阈值。在一些实施例中，该阈值是功率阈值并且与接收器对于保护事件的功率阈值相同。在一些实施例中，所述阈值包括持续时间阈值，并且当持续时间被确定为大于特定持续时间时，上电持续时间被确定为超过所述阈值。在一些实施例中，当持续时间被确定为小于特定持续时间时，上电持续时间被确定为超过所述阈值。状态rx_10ms是接收器确定它已经在大于8ms的时段内接收到光的状态。rx_1sec是接收器确定它已经在大于1s的时段内接收到光的状态。rx_beacon是接收器确定它已经在0.5s的持续时间内接收到光开启、然后在0.5秒的持续时间内接收到光关闭的状态。用于各种接收器状态的持续时间在不同实施例中可以是不同的。一般来说，重要的是，接收器能够区分长持续时间光开启状态、短持续时间光开启状态和光开启/关闭状态以实现链路配置协议的实施例。

本教导的一个特征是，可以在不需要实施两个单向设置协议的情况下建立双向的链路配置协议。例如，为了使得能够在双向模式下对特定接收器进行多点通信，本教导的一些实施例利用以下算法。注意，该算法描述假定收发器a位于链路的近端，并且包括发送器a和接收器a。收发器b位于链路的远端，并且包括发送器b和接收器b。所述算法如下进行：(1)在上电之后，发送器a开启，以在特定信道计划的信道1开始；(2)发送器a在信道1上逗留一秒，并且以1秒/信道的速率通过信道改变进展(换句话说，发送器a产生慢速扫描，其中慢速扫描在特定波长信道上具有大于快速扫描的全部信道扫描的持续时间的停留时间，快速扫描在步骤5中有更详细的描述)；(3)当发送器a调谐到通过链路连接到达接收器b的信道(因此接收器b检测到通过链路发送的第一光信号的一部分，该检测光具有慢速扫描的特定信道的停留时间的持续时间)时，收发器b(远端接收器)接收功率；(4)远端发送器b进入到快速调谐信道1-n(例如n＝40)；(5)远端的发送器b遍历所有的n个信道进行快速调谐(换句话说，发送器b产生快速扫描，在该快速扫描中，全部信道扫描是遍历系统的所有n个信道的扫描)；(6)当发送器b调谐到到达接收器a的信道时，接收器a在快速信道调谐期间检测来自发送器b的光(换句话说，接收器a检测持续时间等于或小于快速扫描的特定波长信道上的停留时间的光脉冲)；(7)发送器a在当前正被发送给接收器b的信道上进入保持状况；(8)发送器a进入信标模式；(9)接收器b检测来自发送器a的信标；(10)发送器b进入慢速调谐；(11)接收器a从来自发送器b的光检测慢速信道改变；(12)发送器a进入到保持；(13)接收器b从发送器a检测状态转变，信标到保持；(14)发送器b进入到保持状况；(15)双向链接完成。收发器a和收发器b然后可以双向地发送客户讯务。

该序列是在远端或近端收发器处没有预定的特定组帧或排序的情况下执行的。此外，没有信道是预定的。照此，所述系统是完全自配置的，并且设置是完全独立于当所述系统被布线时建立的特定的光纤连接图案的。收发器能够发现彼此并且在没有预定的设置配置信息的情况下建立链路。

图14表示对于在根据本教导的连接协议的方法的实施例期间存在的一组发送器和接收器状态的、显示作为时间的函数的光功率的曲线图1400。在该曲线图中，近端的收发器通过wdn组合器和分离器被硬连线到远端的收发器以使得信道3是连接信道。所述曲线图表示近端的发送器生成的发送光信号1402、在远端的接收器处接收到的接收光信号1404、远端的发送器生成的发送光信号1406、在近端的接收器处接收到的接收光信号1408。近端的发送器开启，并且开始tx_slow_tune状态1410，从而以每一信道一秒的速率从信道1开始向上调谐。一般来说，如所示，如果进入状态1424，则不需要在信道1重新开始。在一些实施例中，慢速扫描相反从通过链路发送的最后一个信道继续。当收发器调谐到信道3时，信号1412在远端的接收器处被检测到。这使远端的收发器中的发送器实现tx_fast_tune1414，快速扫描。当信道3被发送给近端收发器中的接收器时，接收信号1416在近端的接收器处被检测到。这使近端收发器中的发送器在信道3上移到tx_hold状态1418。近端收发器中的发送器在同一个信道3上转变到tx_beacon状态1420。该信标状态在远端收发器中的接收器处被检测到1422，并且在远端接收到的信号从保持到信标的转变被远端收发器中的处理器确定。这使远端收发器中的发送器开始tx_slow_tune1424。当近端收发器中的接收器调谐到信道31426时，它检测到从远端发送器发送的光信号。近端收发器中的处理器从该接收信号确定阈值已经被越过，并且在信道3上将近端收发器中的发送器移到保持1428。从信标到保持1430的转变被远端发送器中的接收器检测到，并且转变被远端收发器中的处理器确定，该处理器然后指导远端发送器在信道3上保持1432。双向链路现在被建立，并且讯务可以在两个方向上流动。

因此，在一些实施例中，通过近端收发器产生信标信号并且通过wdm光输送互连将该信标信号发送给远端收发器，链路的反向方向被自主地设置，而不使用单独的控制信令。远端收发器接收信标信号的一部分。这使远端收发器响应于接收到发送的信标信号产生波长信道扫描。在一些实施例中，波长信道扫描是慢速扫描，其可以是每秒一个信道的速率。当通过wdm互连的信道被调谐时，近端收发器接收远端收发器产生的光信号的一部分。当近端收发器中的处理器确定信号的接收部分超过阈值时，它在近端收发器处产生保持信号。也就是说，近端收发器被使得在当前操作波长下产生连续时间信号，而不是先前的开启和关闭信标信号。该保持信号被远端收发器检测到，并且基于接收信号的功率和/或持续时间被确定为保持，远端收发器中的处理器然后设置远端收发器的操作波长以保持其当前的操作波长。然后，实时讯务在当前的操作波长上被从远端收发器发送。从近端收发器到远端收发器的信号的操作波长与从远端收发器到近端收发器的操作波长可以是相同的，或者可以是不同的。波长取决于将近端收发器连接到远端收发器的wdm互连的波长信道通带。

在一些实施例中，一旦近端收发器进入保持状态1418，近端收发器就开始将实时讯务发送给远端收发器，并且不转变到tx_beacon状态1420。

在一些实施例中，链路的两侧的收发器运行相同的状态机，并且在上电之后开始启动慢速扫描。不需要主侧或从侧，只有一个控制器软件。在这些实施例中，它取决于哪侧首先击中过滤器。对于这样实现的系统，对于低概率情况的两侧同时调谐到适当的过滤器的情况，添加抽头。然后收发器在大于慢速扫描速率的随机时间重新开始。

图15表示用于使用本教导的硬件配置的收发器元件建立链路的协议的实施例的流程图。收发器可以以各种调制格式(包括相干调制格式)操作。收发器接收器可以包括相干接收器。收发器可以包括sfp、sfp+和/或cfp2/cfp4收发器。在一些实施例中，近端的收发器通过wdm组合器和分离器被硬连线到远端的收发器以使得一个特定信道能够一路通过从近端收发器到远端收发器的链路传递以建立用于该单向连接的连接信道。同样地，在这些实施例中，一个特定信道能够一路通过从远端收发器到近端收发器的链路传递以建立用于该单向连接的连接信道。注意，这些信道可以是相同，或者它们可以是不同的。在启动之前，特定连接信道不一定是已知的。也就是说，为了预先知道什么信道将连接近端收发器与远端收发器以及反过来，不必特别关注硬连线的光纤配置。在其他实施例中，收发器可以通过无源分离器组合器硬连线，以使得多个信道可以在链路上的收发器之间传递。本教导的设备和方法的一个优点是，网络和/或链路的配置是在没有外部的人类或管理系统干预的情况下实现的，并且依赖于基于仅由元件本身的配置改变引起的信号的配置协议。也就是说，本教导的方法和设备中的配置协议依赖于硬件配置的网络的光学元件在光载波上赋予的低频调制控制信号。

在步骤11502，近端和远端收发器被光学地上电。一般来说，一个或多个收发器对可以被上电。在步骤21504，收发器中的一个，收发器1(不失一般性地可以被称为近端收发器)，开始如这里描述的慢速波长扫描。在步骤31506，收发器2(不失一般性地，其可以被称为远端收发器)检测功率。收发器2能够通过接收信号的适当处理来区分检测到的功率由近端收发器引起，因此从收发器2发起步骤41508，步骤41508是发送器快速扫描。来自在步骤41508收发器2快速扫描中产生的信号的光到达收发器1，这引起步骤51510，收发器1接收器检测信道功率。在各种实施例中，收发器1中的接收器能够区分检测到的信道功率由在步骤41508收发器2快速扫描中产生的光引起。所述系统然后移到状态61512，在状态61512下，收发器在当前信道上保持。客户数据讯务可以在链路上流动。

应理解，根据本教导的用于将近端发送器连接到远端发送器的协议的步骤可以在任何一个方向上操作，从近端到远端和从远端到近端。此外，各种步骤可以同时地或者在时间上分开地操作，只要本教导保持可操作即可。

本教导的一个特征是使用全都具有相同的零件号的多个可调谐收发器来部署多波长光输送系统的能力。例如，许多现有技术的系统要求具有不同波长的收发器和/或意图在链路中被一起使用的收发器对被单独跟踪。通过使用根据本教导的硬件配置的网络收发器，单个零件号的所有的操作益处都由服务提供商实现，包括在不跟踪单个的零件的情况下的部署的简易性、较少的现有库存、以及在先前不了解装置被如何硬连线的情况下的波长的远程配置。例如，技术人员不手动设置波长可调谐收发器的波长，技术人员也不需要选择适当的固定波长收发器。技术人员可以将硬件可配置收发器放入到任何主机端口中，并且将双工跳线连接到wdmmux/demux(wdm复用器/解复用器)上的任何光纤端口。这消除了跟踪从wdmmux/demux到收发器的光纤的需要。客户机然后可以轮询收发器的信道，并且基于已在链路中设置的信道来创建连接图。在一些实施例中，远程收发器可以被安置在离光纤配线箱长达2km处。

图16表示用于使用根据本教导的硬件配置的收发器配置光链路的方法的实施例的测得的光信号的曲线图1600。曲线图1600包括对于正在遍历信道30、31、32、33和34调谐的相干收发器的光输出、作为时间的函数的示波器描迹1602。曲线图1600包括传递信道32的光解复用器的输出的示波器描迹1604，示波器描迹1604显示在相干收发器调谐到信道32时光出现。曲线图1600包括信号损失(los)指示符的示波器描迹1606，其显示当已经成功地通过解复用器的信号出现在接收器处时los变低(los＝0)，因为发送器已经调谐到信道32。

图17a表示本教导的硬件配置的收发器的顶视图1700。图17b表示图17b的硬件配置的收发器的底视图1750。本教导的硬件配置的收发器可以被制成包括sfp、sfp+或xfp规格的各种封装。可替代地或另外，本教导的硬件配置的收发器可以是cfp2/cfp4、相干收发器。图17c表示根据本教导的硬件配置的收发器的另一实施例的顶视图。具体地说，图17c表示cfp4规格硬件配置的收发器1780的顶视图。在一些实施例中，硬件配置的收发器电子地调谐到88个不同的波长中的1个。在各种实施例中，各种数量的信道包括在所述系统中，包括88个信道、96个信道、16个信道、四个信道和各种其他信道计数。这些信道波长可以代表itu网格上的特定信道。在一些实施例中，可以利用本教导的硬件配置的收发器实现的链路距离长达80km。此外，在一些实施例中，操作温度范围为-5c至85c。在一些实施例中，操作温度范围包括-40c或更低的较低范围。

图18表示本教导的硬件配置的收发器中的光电组件的实施例的示意图1800。可调谐激光器1802半导体光放大器1804和mach-zehnder(马赫曾德)调制器1806被定位在单片基板1808上。可调谐激光器1802可以包括适合于使用相干调制格式的相干发送的窄线宽激光器。mach-zehnder调制器1806可以是inpmach-zehnder调制器。mach-zehnder调制器可以是硅光子调制器，其也被称为sip调制器。mach-zehnder调制器1806可以包括用于相干发送的低功率、紧凑集成的inpiq调制器。mach-zehnder调制器1806的输出耦合到光学元件1810，光学元件1810包括准直光学器件和光隔离器。光学元件耦合到功率监视器和波长锁定器元件1812。这些元件全都被放置在热电冷却器1814上。功率监视器和波长锁定器元件1812可以被配置为支持来自硬件配置的收发器的可调谐相干发送操作。功率监视器和波长锁定器元件1812耦合到透镜1816，透镜1816附连到接受器1818。

本教导的硬件配置的光学元件的一个特征是，大型网络可以被快速地自配置，而没有来自主机装备或网络管理系统的任何干预。硬件配置的元件可以自主地动作，并且能够基于驻留在硬件配置的元件内的存储器装置中存储的预定信息来配置它们自己。用于配置的固件例行程序被自包含在网络元件中。在各种实施例中，例行程序使得能够使用两个光纤配置双工、或者配置双向单光纤连接，或者这二者。在一些实施例中，当装置上电时，发起固件例行程序。

图19a表示包括本教导的硬件配置的收发器的wdn输送系统1900的实施例的示意图。近端的二十个硬件配置的收发器1902每个都使用两个光纤1906、1908连接到wdm复用器/解复用器1904，每个方向一个光纤。复用器1904的输出连接到光纤1910的一端。光纤1910的长度可以是许多长度。在一些实施例中，光纤1910为80km长，并且可以更长。在一些实施例中，光纤1910大约为18km长，并且可以更长。在一些实施例中，光纤1910小于18km长。光纤1910的另一端连接到远端的wdm复用器/解复用器1912的输入。wdm复用器/解复用器1912的输出使用两个光纤1916、1918连接到远端的二十个硬件配置的收发器1914，每个方向一个光纤。如这里使用的术语wdm输送光互连是指根据本教导的硬件配置的光链路的近端的收发器和远端的收发器之间的连接。wdm输送光互连从近端的wdm复用器/解复用器1904的输入延伸到远端的wdm复用器/解复用器1912的输出。wdm输送光互连可以包括各种光学组件，包括光放大器和性能监视装置。wdm输送系统1900的各种实施例使用各种类型的光收发器1902、1904。一些实施例使用cfp2规格的相干收发器。一些实施例使用t-sfp+收发器。一些实施例使用收发器混频类型。

在一些实施例中，光纤1906、1908、1916、1918中的至少一些大约为2km长，配置也被称为“远程phy”配置。远程phy是应用于线缆头端应用、而且还应用于无线和有线通信应用(包括wi-fi、lte、各种类型的无源光网络(pon)和其他电信光纤网络应用)的新兴的工业规范。远程phy是指将物理层收发器元件(也被称为phy)移出传统的接入点以将它放置得更靠近网络端点或终端用户的架构。例如，在光wdm网络中复用的一个或多个光收发器可以远离包含复用、线路调理和其他网络元件装置的线缆接入点安置。例如，光收发器可以被安置在企业处。虽然这里呈现的示例涉及本教导在远程phy架构中的应用，但是本领域技术人员理解各种已知的网络架构和工业规范可以使用这里描述的硬件配置的网络设备和方法的实施例来实现。此外，本教导的硬件配置的收发器和/或其他硬件配置的网络元件可以被安置在一起，或者远离作为网络的一部分的光复用和/或光线路调理和/或性能监视装置安置。

图19b表示图19a的wdn输送系统1900在根据本教导的硬件配置的设置协议的实施例的状态下的示意图。近端收发器1920的发送器缓慢地扫描可以是itu波长信道的波长。慢速扫描持续时间可以大约为每一信道一秒。慢速扫描持续时间被设置为提供足以使远端收发器1922处的接收器检测到光并且确定其进入链路开启的时间。远端收发器1922处的接收器将仅接收具有适合信道的波长以通过wdm复用器/解复用器19041912的光。例如，如果收发器1920连接到用于itu20的wdm复用器/解复用器1904端口，并且收发器正在发送信道itu18，则光在wdm复用器/解复用器1904处被阻挡1924。将预期从近端发送器1920接收光的远端收发器1924连接到wdm复用器/解复用器1812的itu20端口。

图19c表示图18a的wdn输送系统1900在根据本教导的硬件配置的设置协议的实施例的另一状态下的示意图。图19c表示慢速调谐的近端收发器1920被调谐到信道itu20。这意味着来自近端收发器1920的光通过wdm复用器/解复用器1904、1912，并且传递到远端收发器1924。因此，当近端收发器1920波长与wdm复用器/解复用器1904端口匹配时，波长一路行进通过网络到达远端收发器1924。因此，远端收发器1924检测到收发器1920通过链路发送的第一光信号的一部分，该检测信号具有慢速扫描的特定信道的停留时间的持续时间。一旦远端收发器确定它正在接收高于某个功率阈值的光，它就从远端收发器1924处的发送器发起快速调谐光功率序列。一些实施例中的功率阈值为信号损失接收功率值。一些实施例中的快速调谐光功率序列是每个波长信道的逐步递增，其中每个信道上停留时间为10ms。

图19d表示图19a的wdn输送系统1900在根据本教导的硬件配置的设置协议的实施例的另一状态下的示意图。远端收发器1924的发送器可以产生波长的快速扫描。远端收发器1924的发送器快速地扫描波长序列，所述波长序列可以为itu波长信道的波长。扫描中的任何一个信道上的停留时间被称为快速扫描持续时间。在一些实施例中，快速扫描持续时间为每一信道大约10毫秒。图19d的快照表示发送器正在信道itu18下生成照射，该照射将不通过传递信道itu44的端口。

图19e表示图19a的wdn输送系统在本教导的硬件配置的设置协议的实施例的另一状态下的示意图。远端收发器1924中的快速调谐发送器击中信道itu44，信道itu44传递通过wdm1912的端口和wdm1904的端口以在近端收发器1920的接收器处被接收。因此，远端发送器的波长匹配用于两个端口的波长，并且光一路行进通过网络到达近端收发器1920。因此，近端收发器1920检测到持续时间等于或小于快速扫描的特定波长信道上的停留时间的光脉冲。此时，两个收发器1920、1924可以锁定它们的发送波长，并且开始正常操作，包括传递实时客户讯务。换句话说，收发器使相应的发送器保持在当前的操作波长从而完成双向链路，并且发起通信。

通过wdm互连连接到二十个硬件配置的收发器1914的近端的二十个硬件配置的收发器1902中的每个可以使用本教导的方法的各种实施例来配置，所述wdm互连包括光复用器1904、1912和光纤1910。例如，收发器对可以通过使用结合图12a-b描述的两个单向协议来配置，或者收发器对可以通过使用结合图14描述的单个双向协议来配置。另外，一些收发器可以通过使用查找表来配置，所述查找表包含关于wdm互连在特定的收发器对之间的每个方向上将传递哪个波长信道的数据。在使用查找表的实施例中，波长被直接调谐到预定信道，并且立即在链路的近端和远端的收发器之间建立连接。用于在收发器之间建立发送实时讯务的操作波长的这种查找表使用将使用于配置链路的连接时间加速。查找表的使用可以对多收发器wdm系统中的单向和/或双向链路设置中的任何一个或所有执行。例如，在一些实施例中，利用关于通过特定的近端/远端收发器对之间的wdm互连的连接进行传递的波长信道中的一些波长信道、但不是全部波长信道的数据，查找表可以是可用的。

本教导的一个特征是，用于硬件配置的光学元件的链路可以是放大的链路。在具有高损失和/或长距离光纤链路的一些实施例中，需要用于光纤色散(包括色度色散)的光增益和/或补偿。另外，wdm网络的控制、监视和故障排除对于一个或所有的信道可能是期望的。图20表示具有本教导的增益的远程phy子系统2000的实施例。封装2002支持1ru中的两个远程phy链路。封装2002支持光增益、紧凑的高分辨率光信道监视器(ocm)，并且可以在每个波长上提供性能监视。在一些实施例中，远程phy子系统2000可以支持长达60km的光纤输送链路。

图21表示利用本教导的硬件配置的元件的具有增益的wdn输送系统的示意图。所述硬件配置的元件可以被配置在远程phy配置中。远程phy系统一般通过相对较长的光纤链路使收发器装置与复用和链路技术分离，这与使它们在同一个盒子中完全不同。这使得收发器可以被部署在远离复用和链路技术的位置处。近端的二十个硬件配置的收发器2102连接到wdm复用器/解复用器2106，wdm复用器/解复用器2106通过对每个收发器2102使用两个光纤2108、2110(每个方向一个光纤)而被远程地连接到收发器2102。光纤2108、2110通常为2千米长，但是在一些系统中，可以更长。wdm复用器/解复用器2106的输出连接到第一wdm2112。第一wdm2112的输出连接到光放大器2114。光放大器2114的输出连接到第二wdm2118。第二wdm2118的一个输出连接到第二光放大器2120，第二光放大器2120连接回第一wdm2112。第二wdm2118的另一个输出连接到将一些光发送给高分辨率光信道监视器2124的分离器。高分辨率光信道监视器控制两个光放大器2114、2120以便在每个波长信道上保持高质量光信号。分离器的第二输出连接到输送光纤2126。在一些实施例中，输送光纤2126大约为58km长，但是在其他实施例中，可以更长。输送光纤2126的另一端连接到远端的wdm复用器/解复用器2128的输入。wdm复用器/解复用器2128的输出通过使用两个光纤2132、2134(每个方向一个光纤)连接到远端的二十个硬件配置的收发器2130。在一些实施例中，光纤2132、2134中的至少一些大约为2km长，但是在其他实施例中，可以更长。

本教导的另一个特征是，可以针对不同的网络应用对它进行配置。例如，可以针对典型的电信服务提供商网络配置来对本教导的硬件配置的网络元件进行配置。可替代地，可以针对典型的数据通信服务提供商网络配置来对本教导的硬件配置的网络元件进行配置。

图22a表示使用针对电信应用配置的本教导的硬件配置的网络元件的远程phy系统2200的实施例。图22b表示使用针对数据通信应用配置的本教导的硬件配置的网络元件的远程phy系统2250的实施例。在一些实施例中，远程phy系统2200、2250包括前到后冷却。在一些实施例中，远程phy系统2200、2250具有可从后面板接近的双冗余热交换电源。电源可以要么是ac，要么是dc。在一些实施例中，远程phy系统2200、2250包括可从后面板接近的双冗余热交换风扇单元。在一些实施例中，远程phy系统2200、2250具有深度为450mm的1u规格。在一些实施例中，远程phy系统2200、2250包括前面板，该前面板没有光连接器，并且能够支持大约一百个lc类型连接器。

图23a表示使用本教导的硬件配置的网络元件的远程phy系统的前面板2300的实施例。远程phy系统可以支持两个远程phy。前面板2300包括主要和次要线路端口2302。次要线路端口是可选的。包括监视器端口2304。第一远程phy包括四十个复用器/解复用器端口2306。此外，存在用于第二远程phy的四十个复用器/解复用器端口2308。

图23b表示使用本教导的硬件配置的网络元件的远程phy系统的后面板2350的实施例。存在双冗余热交换风扇单元2352、2354。每个风扇单元包括两个风扇。存在双冗余热交换电源2356、2358。

图24表示远程phy系统的实施例的功能块和布局的示意图，该远程phy系统支持使用本教导的硬件配置的网络元件的两个远程phy。前面板上的复用器/解复用器端口2402支持第一和第二远程phy连接。远程phy系统包括风扇单元2404、2406和两个电源2408、2410。存在两个双光放大器2412、2414，这两个放大器可以为掺铒光纤放大器(edfa)。还存在光性能监视器2416。还存在两组色散补偿单元2318、2320，每组两个色散补偿单元。存在光交换器2422和光纤管理系统2424。还存在两个wdm复用器/解复用器2426、2428。因此，远程phy系统的这个实施例能够支持可以被配置为结合图21描述的远程phy系统的两个wdm输送系统的硬件配置的元件中的一些。

光信道监视器测量波长的数量、每个信道的光功率电平和每个信道的osnr。支持用于主要和次要链路的光信道线路监视器的自动设置和配置。针对每个接收器的最佳位错误率(ber)优化光输出功率。对于每个接收器，功率可以被设置为+/-2db。这对于具有低osnr的链路是关键的。可以执行动态系统优化，在所述动态系统优化中，光性能监视器提供实时反馈以调整光放大器、还有可变光衰减器设置以用于平衡各个信道中的功率。

本教导的方法和设备的一个特征是，不需要手动录入参数，这缩短了设置时间并且使误差最小化。也不需要预先测量光纤链路上的参数(诸如距离、链路损失等)的操作。链路损失对距离可以根据光纤质量、连接损失和无源光学元件改变而大大地变化。以前的系统需要每个链路的测量，并且也是深受其害的，因为手动录入连接中的错误可能直到光纤切断或其他服务中扰乱才能被发现。这意味着，服务被扰乱。本教导的光性能监视器提供osnr或每一波长信道的功率退化的早期警报，这意味着安排的维护可以在链路下降之前进行。这改进了服务质量，并且缩短了客户的停机时间。本教导的光性能监视器还帮助找出链路问题的来源，不管它们是在复用器/解复用器中，还是在远程phy收发器中。本教导的硬件配置的网络的改进的操作性质减少了服务出车(truckrolls)，并且减少了运行网络的时间和成本。

本教导的硬件可配置收发器的一个特征是，它们简化利用波长可调谐光收发器的系统的部署。例如，远程phy接入网络中使用的各种密集波分复用(dwdm)收发器由多个系统操作者(mso)构造。这些系统可以包括诸如以下的产品：finisarcorporationflextune和用于远程phy接入网络的光放大器、以及支持商业服务的200g相干光收发器。

利用本教导的硬件配置的收发器的wdm输送系统的一些实施例使得远程phy网络中的多达九十六个波长可调谐光收发器可以自行配置它们的波长以在dwdm基础设施上进行操作，而没有来自主机装备的输入、也没有来自技术员的干预。技术员将硬件配置的收发器插入到头端装备和远程phy节点中的任何主机端口中，并且利用光纤插线线缆将硬件配置的收发器连接到光复用器端口中的任何一个。收发器中包含的固件和控制器确定将头端装备链接到每个远程phy节点的适当的波长。

与需要备有许多不同的固定波长模块相比，操作者只需要备有本教导的一个通用的硬件配置的波长可调谐收发器。用于固定波长模块链路的收发器的配置时间可能花费数小时。使用硬件配置的收发器的链路的配置时间可能花费数分钟或更短时间。另外，技术员不必追踪从光复用器到远程phy节点的光纤。这些光纤可以是2km的距离或更长距离。

本教导的硬件配置的收发器的一些实施例利用finisar的10gb/s波长可调谐双工和双带双向(bidi)收发器。在这些实施例中，双带bidisfp+收发器将一对波长适配到标准的100ghzdwdm复用器和解复用器的每个端口中。这使得多达八十个波长被部署在现有的四十个波长dwdm网络上。这导致在不取代全部基础设施的情况下，数据容量在单个光纤上在每个方向上从200gb/s增大到400gb/s。因为它对于一对波长仅具有一个光连接，所以bidi收发器还使光纤插线线缆的数量减少两倍，这简化了安装并且节省了空间。

本教导的一个特征是支持包括硬件配置的光学元件的链路的自动发现或配置的方法。该自动发现功能在本领域中也被称为建立链路、建立连接、连接链路、启动连接和类似的术语。自动发现可以在没有来自人类操作者的任何干预的情况下进行，和/或一旦元件被布线到链路中，在不使用外部网络管理系统的情况下进行。根据本教导的发现方法的各种步骤可以被称为连接协议、连接算法和/或发现协议或算法。根据本教导的方法的实施例一般涉及用于预先配置模块、使模块上电并且调谐模块操作波长的步骤中的一个或多个。所述方法可以被用于例如开启和关闭射频(rf)调制(所述rf调制可以例如包含收发器模块中的客户数据讯务)，并且还被用于完成建立光链路中所涉及的其他步骤。

应理解，虽然根据本教导的方法的各种实施例的目的是在两个硬件配置的元件之间建立通信链路，但是所述方法的各种步骤可以被全部地或部分地实施以实现其他目的，诸如测试、网络重新配置和各种其他的操作。通信链路可以是单向的和/或双向的。硬件配置的链路的发现方法中所涉及的硬件模块可以例如是光收发器模块。硬件模块的一些实施例可以包括链路中的其他元件，诸如放大器、波长选择开关和许多其他的装置。所述方法既有效地应用于新链路的发现，又有效地应用于将装置添加到包括不是通过本教导的方法的实施例建立的操作连接的现有链路。

本教导的方法的一个特征是，它使得可以部署在现有系统上，因为它使用独立于客户数据讯务控制平面操作的光控制平面的透明连接。也就是说，不需要对客户数据进行解调来配置元件。光控制平面是指硬件配置的元件用来实现管理目的(诸如链路发现)的连接和协议。光控制平面在一些实施例中仅在链路中的光收发器和/或其他硬件配置的光学元件之间操作，并且不一定需要连接到主机管理系统、或者连接到光系统中的其他元件，以进行配置。硬件配置的元件不需要连接到或者被集成到现有的物理层控制平面或数据平面控制系统以变得可操作。

本教导的光控制平面被用于例如在使收发器上电之后，在对于现有讯务不与任何操作控制系统交互的情况下，自动地发现链路。这是因为硬件配置的收发器可以被配置为在发现过程期间感测其他操作讯务，而不中断该讯务。照此，正在传送实时讯务的光纤线缆设施可以被升级，例如，从以100gb/s的速率或更低速率操作的直接检测链路升级到400gb/s的速率或更高速率操作的相干链路。本教导的光控制平面的一个特征是，在升级期间将没有服务扰乱，因为操作讯务不需要被离线获取。

本教导的方法和设备的一个特征是利用硬件配置的sfp+收发器自动地发现使用相干光信令格式的光链路的能力。控制信息被以低于讯务的数据速率的速率调制。本教导的方法和设备的另一个特征是，它可以被用于自动地发现没有灵活的或可调谐的光复用器(诸如wss)以将信号组合到输送光纤上的光链路。链路可以是单向或双向的。此外，链路可以使用被配置用于直接检测或相干信令格式、或这些格式的组合的收发器。收发器也可以要么是可调谐收发器，要么是固定收发器。

本教导的方法和设备的另一个特征是，它可以被用于自动地配置具有各种复用和解复用能力的光链路。复用器和解复用器装置通常被称为组合器和/或分离器。术语分离器和组合器在提到这些装置时可以被互换使用。分离器和组合器将来自一个或多个输入的光信号组合和分离到一个或多个输出，并且能够如本领域技术人员众所周知的那样在两个方向上操作。

作为各种复用器/解复用器能力的示例，本教导的是相干链路的一些实施例使用没有任何波长过滤的无源分离器/组合器。一些链路实施例使用固定过滤器分离器，诸如排列的波导光栅(awg)装置。其他实施例使用灵活的、可调谐的过滤器分离器，诸如波长选择开关(wss)。使用过滤分离器和组合器的实施例可以使用直接检测、相干检测、或这两种收发器类型的组合。一些链路实施例使用双向的单光纤链路。其他链路实施例使用两个单向光纤来形成双向链路。

一些实施例使用在收发器内具有单个激光器的相干架构，在该架构中，接收操作波长与发送操作波长相同。这是因为发送和接收操作共享同一个本地振荡器(lo)激光器装置。在这些实施例中，双向链路对于两个方向在同一个波长上操作。该架构因此不允许在一个波长上接收和在另一个波长上发送，因为发送和接收路径共享同一个激光器。

在根据本教导的系统的一些实施例中，awg和/或wdm解复用器不存在，并且结果是两端在同一个itu信道上操作的光链路。此外，在根据本教导的系统的一些实施例中，发送是在单独的波长上进行的。在这些实施例中，接收路径在监听模式下操作以确定所需的广播itu信道。在这些实施例中，没有下行链路，只有上行链路。换句话说，单向链路被建立。

在其中收发器中的至少一些使用直接检测的根据本教导的系统的实施例中，接收器没有运行。对于直接检测系统，收发器不使用相干信号格式。这意味着这些接收器不需要本地振荡器激光器起作用。因此，可以通过wdm解复用器或wss接收一个波长并且在不同的激光器波长上发送。

本教导的一个特征是，相干收发器可以被用于wdm系统的一些信道，而信道由利用直接检测的收发器提供。也就是说，相干收发器可以被添加到对于一些信道使用直接检测的现有系统。

本教导的一些实施例使用固定的、波长过滤的组合器/分离器。图25表示根据本教导的wdm输送链路2500的实施例的示意图，wdm输送链路2500利用两个单向光纤2502、2504来使用固定的、不可调谐的awg过滤器2510、2512、2514、2516连接硬件配置的可调谐收发器，收发器12506和收发器22508。收发器12506的发送器连接到awg2510的输入端口以通过光纤2502将光信号发送给awg2512。来自收发器12506的发送器的信号传递到连接到收发器22508的接收器的awg2512的输出端口。收发器22508的发送器连接到awg2516的输入端口以通过光纤2504将光信号发送给awg2514。来自收发器22508的发送器的信号传递到连接到收发器12506的接收器的awg2514的输出端口。

根据本教导的自动地建立链路的发现方法消除了上层软件，并且在链路2500的两侧的收发器2506、2508上电之后连接链路。为了以下与图25-27c相关联地描述本教导的方法的目的，信道52518被选择用于收发器12506的发送侧，信道52520被选择用于收发器12506的接收侧。这些是传递通过awg连接从链路的一端的发送器到链路的另一端的接收器的路径的信道。链路的两端可以被称为近端和远端以不失一般性地区分两端。下面结合图26a-27c进一步描述在两端之间自动地建立链路的方法的实施例。

图26a表示图25的硬件配置的光链路的自动信道发现的方法的实施例的状态图。参照图25和图26这两个图，收发器2506、2508具有信号损失(los)指示符，其中los＝1意味着没有检测到光，los＝0意味着在接收器中检测到光。链路系统通常从空闲状态2602开始。该空闲状态2602例如在两个收发器2506、2508被上电时发生。状态图2600中所示的状态机的一个规则是，如果los正在生成“信标(beacon)”信号，其中信号如例如以上结合图13-14描述的那样被开启和关闭，则发送器转变到慢速扫描状态2604(被称为slow_scan_t)，从而通过以缓慢速率的速度扫描信道来调谐其波长。扫描中的每个信道改变在状态图2600中被示为信道改变转变2606。慢速扫描和快速扫描波长调谐参数与以上结合图13-14描述的那些参数是相同的或类似的。从慢速扫描状态2604，当收发器2506、2508中的接收器检测到los＝0(其中如接收功率图2608中所示，功率值为正，但是持续时间短于两个连续的快速扫描脉冲的持续时间)时，相关联的发送器转变到txbeacon(tx信标)状态2610，在txbeacon状态2610下，发送器生成信标信号。该los＝0情况代表来自快速波长扫描的单个脉冲正被接收器感测。

从状态slowscan(慢速扫描)2604，当接收到los＝0(其中如接收功率图2618中所示，功率的持续时间长于两个连续的快速扫描脉冲的持续时间)时，发送器转变到fastscan(快速扫描)2620，在fastscan2620下，发送器提供快速信道波长扫描。los＝0情况代表检测器上的光的持续时间长于单个快速扫描脉冲，因此代表来自另一端发送器的光已经使它到达接收器。所述系统从快速扫描状态2620转变到第二慢速扫描状态2622。在检测到beacon＝off(信标＝关闭)时，转变到hold(保持)状态2624。

从txbeacon状态2610，当接收到los＝0(其中如接收功率图2612中所示，脉冲持续时间长于慢速扫描停留时间的持续时间的至少一半)时，发送器转变到txhold(tx保持)状态2614。在txhold状态2614下，发送器继续保持它被调谐到的当前的波长信道。从txhold状态2614，当接收到如接收功率图2616中所示的los＝1时，发送器转变到txslowscan(tx慢速扫描)状态2604。从txbeacon，在大于慢速扫描时段的持续时间内接收到los＝1的情况下，发送器转变到slowscan(慢速扫描)状态2604。如接收功率图2616中所示的接收的los＝1发起从hold(保持)状态2624到slowscan状态2604的转变。

图26b表示图25的硬件配置的光链路的自动信道发现的方法2650的实施例的处理流程图。该流程图意图表示本教导的方法2650的实施例中的状态转变中的步骤。应理解，该处理流程图中的步骤的编号并不暗示方法2650的步骤的执行的特定次序和/或特定定时。在各种实施例中，希望与本教导一致地使用所述步骤中的所有步骤或一部分步骤。图26b描述sfp+类型的收发器，但是其他实施例可以使用其他收发器类型。图26b在这里是使用图25中表示的收发器配置描述的。然而，如本领域技术人员将理解的，各种不同的收发器配置可以遵循图26b的方法2650的步骤以建立链路。还应理解，多个收发器可以并行地和/或串行地使用方法2650的步骤进行操作，以在没有人类和/或管理系统干预的情况下在收发器之间建立多个光链路。单向和双向链路也可以被建立。此外，虽然描述包括对于预定阈值pth以及各种持续时间和时间的论述，但是这些仅代表特定实施例。在各种实施例中，可以使用各种功率阈值，而且各种决策步骤也可以使用相同的或不同的阈值。各种持续时间和脉宽也可以被如这里描述的那样使用。

所述方法的步骤12652是使收发器(诸如图25的收发器2506、2508)上电。通过仅论述一个收发器继续所述方法的描述，要理解的是，任何数量的收发器可以执行在使用本教导的方法建立链路的方法的各种实施例中的方法的各种步骤。

在步骤22654中，收发器中的发送器激光器开始在信道n上发送功率。在步骤32656中，发送器激光器在所述信道上等待一秒停留，然后在步骤42658中改变到信道n+1。在决策步骤52660中，收发器中的接收器监视功率，并且确定接收功率是否大于预定阈值pth。在一些实施例中，所述阈值是建立的信号损失接收功率值。例如，根据应用，信号损失接收功率电平可以在-35dbm至0dbm的范围内。

接收器还确定检测到的功率是否具有等于特定的预定值的持续时间。该持续时间被选择为特定信道上的快速扫描停留时间的持续时间。在一些实施例中，脉冲持续时间的特定值为10ms。如结合图26b所描述的，所述持续时间也可以被称为脉宽(pw)。如果接收器没有感测到大于预定阈值的功率以及具有等于10ms或其他预定值的持续时间或脉宽，则所述方法继续进行到第六步2662中的另一个决策。在步骤62662中，接收器继续监视以确定接收功率的持续时间、以及持续时间或脉宽pw是否超过10ms。如果是，则所述方法移到步骤72664，在步骤72664中，发送器发起如这里描述的快速扫描波长扫描序列。

在决策步骤82666中，收发器中的接收器监视功率，并且检测光功率。接收器确定检测到的光功率是否大于预定阈值pth、以及检测到的光功率是否具有持续时间与如这里描述的信标信号一致的定时图案。如果信标信号被检测到，则所述方法继续进行到步骤92668，并且波长信道在收发器的发送器检测到信标时被递增一个信道。在决策步骤102670中，收发器中的接收器继续监视光功率，并且确定检测到的光功率是否大于预定阈值pth、以及检测到的光功率是否具有大于信标信号on(开启)状态的特定持续时间(在该示例中，0.5秒)的持续时间。如果是，则所述方法继续进行到步骤112672，在步骤112672中，收发器中的发送器移到如这里描述的hold状态。在决策步骤122674中，收发器中的接收器监视功率，并且检测光功率，如果该功率不小于预定阈值pth，则所述系统进入步骤112672。也就是说，所述系统保持处于hold状态。然而，如果功率降至低于预定阈值pth，则所述方法移回到步骤22654以开始另一次如这里描述的慢速扫描。

如果在与步骤52660相关联的决策中，收发器中的接收器监视功率，并且确定接收功率大于预定阈值pth，并且持续时间大于快速扫描的特定信道上的停留时间(对于一些实施例，这是pw＝10ms)，则所述方法继续进行到步骤132676，并且收发器中的发送器移到如这里描述的beacon状态。在决策步骤142678中，接收器监视检测到的光功率，并且确定检测到的光功率是否大于预定阈值pth。如果不是，则所述方法回到步骤132676。如果是，则所述方法继续进行到步骤152680，并且发送器移到如这里描述的hold状态。在决策步骤162682中，接收器监视检测到的光功率，并且确定检测到的功率是否小于预定阈值pth。如果不是，则所述方法回到步骤152680。也就是说，收发器保持处于hold。如果是，则所述方法回到步骤22654以开始另一次如这里描述的慢速扫描。在一些实施例中，所述预定阈值pth是在连接到链路的收发器处导致los＝0状况的功率。也就是说，那是在该收发器处从正存在于链路上的光信号检测到的功率。

图27a表示针对与图25的硬件配置的光链路相关联的链路连接的方法的实施例、对于一组发送器和接收器状态及相关联的状态定时图、显示作为时间的函数的光功率的曲线图2700。参照图25-27a，曲线图2700表示近端收发器12506处的发送器在slowscan状态2604下生成的发送光信号2702、在远端收发器22508处的接收器处接收到的接收光信号2704、远端收发器22508处的发送器生成的发送光信号2706、以及在近端收发器12506处的接收器处接收到的接收光信号2708。还表示了以下定时图的曲线图：关于近端收发器12506处的发送器的hold状态2614定时图2710、关于近端收发器12506处的发送器的beacon状态2610定时图2712、以及关于近端收发器22508处的发送器的hold状态2614定时图2714。在定时图中，高状态代表处于状态，低状态代表不在状态。

在图27a中呈现的说明性示例中，收发器12506开启，并且在tx_slow_tune状态2716下开始，从而从信道1开始，以例如每一信道一秒的速率遍历波长调谐。当收发器12506调谐到信道5时，信号2718在收发器22508处被检测到。在一些实施例中，接收器具体地检测该信号的持续时间长于遍历快速扫描持续时间的两个信道调谐所花费的时间，其是快速扫描持续时间两倍的持续时间。这可以通过收发器监视器在该持续时间内生成los＝0而得到证明。除了检测器上的光的存在或不存在之外还监视持续时间的原因是确保检测是慢速扫描而不是快速扫描，其将仅持续一个快速扫描脉冲持续时间。监视是可选的。在收发器22508处被检测到的信号2718使收发器22508中的发送器实现tx_fast_tune2720快速光波长扫描。在该快速扫描2720期间，当信道5被从收发器22508发送时，光传递到收发器12506，并且如2722处所示，接收信号2722在收发器12506处被检测到。这使收发器12506如定时图2710中所示，在位置2724处在信道5上转变到tx_hold状态2614。如收发器22508处的发送信号27302728和接收信号所示的开启和关闭信道5的发送信号所示，收发器12506在同一个信道5上转变到tx_beacon状态2726。该信标信号的检测使收发器22508中的发送器如在时间2732所示开始tx_slow_tune状态2604。收发器12506中的接收器在它调谐到信道5时检测到从收发器22508发送的光信号，所以生成检测信号2734。收发器12505中的信号的该检测使收发器12505如定时图所示在位置2736、2738处从beacon移到hold。检测到从beacon转变到hold然后使收发器22508在信道52740(在该示例中为当前的波长信道)上保持。双向链路现在被建立，并且讯务可以在两个方向上流动。

图27b表示对于与本教导的硬件配置的光链路相关联的链路连接的方法的实施例的、测量作为时间的函数的光功率的实验设置2750。两个收发器2752、2754以单向的方式，经由两个光纤链路2764、2766通过awg2756、2758、2760、2762连接。

图27c表示对于与图27b的硬件配置的光链路相关联的连接协议的方法的实施例的、显示作为时间的函数的光功率的示波器描迹2780。参照图27b-c这两个图，存在与第一收发器2752相关联的描迹2782和与第二收发器2754相关联的描迹2784。第一收发器2752被显示运行慢速扫描2786和信标2788。第二收发器2754被显示运行快速扫描2790。对于四十个波长信道系统，慢速扫描需要40秒来扫描所有的信道。然而，如本领域技术人员将理解的，在本教导的慢速波长扫描的各种实施例中，各种其他的扫描时间是可能的。

本教导的一个特征是，连接协议方法可以被应用于使用相干信令格式的收发器。相干收发器包含可调谐发送器和可调谐接收器。波长基于激光器信道设置点。接收器中的光电二极管中的一个使得总功率可以被监视，这等同于非相干sfp+可调谐收发器。这使得可以在不需要标记或光纤编号的情况下简单地连接。

图28a表示根据本教导的wdm输送链路2800的实施例的示意图，wdm输送链路2800利用两个单向光纤2802、2804来使用基于过滤器的组合器/分离器2810、2812、2814、2816连接硬件配置的可调谐相干收发器，收发器12806和收发器22808。在一些实施例中，组合器/分离器2810、2812、2814、2816是awg过滤器。在一些实施例中，组合器/分离器2810、2812、2814、2816是wss装置。收发器12806的发送器连接到组合器/分离器2810的输入端口以通过光纤2802将光信号发送给组合器2812。来自收发器12806的发送器的信号传递到连接到收发器22808的接收器的组合器/分离器2812的输出端口。收发器22808的发送器连接到组合器/分离器2816的输入端口以通过光纤2804将光信号发送给组合器/分离器2814。来自收发器22808的发送器的信号传递到连接到收发器12806的接收器的组合器/分离器2814的输出端口。用于链路2800的连接协议方法与结合图25的链路2500描述的、以及还结合图26-27c描述的连接协议方法可以是相同的。

图28b表示图28a的硬件配置的光链路的自动信道发现的方法的实施例的状态图2820。一般来说，对于使用过滤式组合器分离器(诸如awg)的相干系统，所述方法的实施例利用与结合图25-27c描述的sfp+情况下的状态类似的状态。有必要的是，来自发送器的波长既能够传递通过连接收发器对的过滤器，又能够与另一侧的接收器兼容。调谐的波长由收发器中的可调谐本地振荡器激光器产生。如前面所描述的，收发器具有信号损失(los)指示符，其中los＝1意味着没有光被检测到，los＝0意味着光在接收器中被检测到。

光链路可以处于空闲状态2822。该空闲状态2822可以例如存在于系统启动和/或收发器上电时。所述系统具有从空闲状态2822到慢速扫描状态2824的容许转变。慢速扫描状态2824也被称为slow_scan_t，其中发送器通过以缓慢速率的速度扫描信道来调谐其波长。该转变可以例如在启动之后的某个时间被自动地触发。与慢速扫描状态2824相关联的扫描中的每个信道改变在状态图2820中被示为信道改变转变2826。慢速扫描和快速扫描波长调谐参数与以上结合图13-14描述的那些参数是相同的或类似的。从慢速扫描状态2824，当收发器中的接收器检测到los＝0(其中如接收功率图2828中所示，功率值是正的，并且持续时间长于两个连续的快速扫描脉冲的持续时间)时，相关联的发送器转变到txoff(tx关闭)、lo_fast_scan状态2830。在txoff、lo_fast_scan状态2830下，发送器首先被关闭，例如，通过使用被设置为关闭的soa的voa，从而阻止光信号离开发送器。此外，收发器接收本地振荡器在发送器调制关闭的情况下生成波长信道的快速扫描，从而对于如这里描述的波长信道的序列中的每个，生成预定持续时间的光的短脉冲。接收器因此在正被发送的特定信道与接收lo信道匹配时得到信号。这样，收发器确定接收光的信道编号。因此，不需要跟踪与过滤式awg的布线相关联的特定信道，因为它被收发器元件自主地发现。

转变出慢速扫描状态2824也是通过接收器检测到los＝fast_scan_lo_t而被触发的。也就是说，在快速扫描脉冲时间的短暂的持续时间内，los＝0，或者功率被检测到。在该条件下，收发器状态转变到hold状态2836。在多于两个的快速扫描脉冲持续时间内，hold状态2836保持在los＝1上，或者没有功率被检测到，并且转到慢速扫描状态2824。

在接收直接检测的检测信道上从txoff、lo_fast_scan状态2830，发送器被设置到检测信道，并且进入生成tx短脉冲的状态2834。该状态对于远侧有效地生成“ack”，以指示光被检测到，信道被确定，并且收发器准备好对于另一个收发器的hold状态。tx短脉冲状态2834然后转变到hold状态2836。

图28c表示图28a的硬件配置的光链路的自动信道发现的方法2850的实施例的处理流程图。对于光链路设置，两侧的收发器将上电。第一步2852是收发器上电。在步骤22854，收发器开始波长的慢速调谐，从波长信道n开始。在步骤32856中，激光器在来自步骤22854的波长信道上保持1秒。如这里所描述的，在一些实施例中，其他预定的长扫描信道持续时间被用来代替1秒持续时间。然后，在步骤42858中，信道变为n+1。在步骤52860中，决定发送器中的接收功率是否已经超过阈值pth。如果不是，则所述方法移回到步骤22854，并且慢速调谐的信道被递增。如果发送器中的接收功率已经超过阈值pth，则所述方法移到步骤62862，并且发送器被关闭。在一些实施例中，发送器关闭是经由voa实现的，但是可以使用其他的已知的关闭方法，诸如soa。在步骤72864中，收发器执行接收器lo的快速调谐以发现正被发送的波长信道的值。在步骤82866中，收发器中的发送器被设置到通过lo接收器快速调谐而发现的信道，并且在步骤92868中，短脉冲被作为“ack”发送以应答信号的接收并且在其他收发器中发起hold。决策步骤102870确定接收功率是否超过阈值，如果是，则在步骤11中，发起发送器hold状态2872。决策步骤122874有效地保持状态，直到失去功率为止。如果接收功率降至低于pth，则所述方法继续进行到步骤22854。否则，它继续进行到步骤112872的hold状态。在决策步骤102870中，如果接收功率不大于预定阈值，则所述方法移到步骤22854以进行波长的慢速调谐。

本教导的一个特征是，使用相干收发器的实施例不需要通过链路发送快速扫描信号。在收发器中产生快速扫描光信号，然后将产生的快速扫描光信号与传入到收发器的信号混频。当传入的信号具有与快速扫描的波长信道相同的波长信道时，在收发器中的混频器的输出处检测到停留时间标称上等于快速扫描中的特定信道的停留时间的光的短脉冲。持续时间等于或小于快速扫描的特定波长信道上的停留时间的光脉冲的这个检测提供继续进行如这里描述的链路建立的信息。

图28d表示对于在图28a的硬件配置的光链路的自动信道发现的方法的实施例期间存在的一组发送器和接收器状态、显示作为时间的函数的光功率的曲线图2880。收发器12806中的发送器描迹2882表示收发器上电和慢速扫描开始。收发器22808中的接收器直接检测描迹2884表示通过直接检测从收发器12806检测到的功率，其中与收发器22808中的本地振荡器不混频。这表示它是通过组合器/分离器2810、2812、2814、2816的信道5。收发器22808中的发送器输出的描迹2866和收发器22808中的接收lo激光器的描迹2888显示由于图28b的到txoff、lo_fast_scan状态2830的状态转变而中断的慢速扫描的开始。如收发器22808、信道5中检测到的混频信号的描迹2890中所表示的，传入的信号与本地振荡器的扫描的混频生成接收信号是信道5的确定。此时，收发器22808生成短脉冲“ack”(参见描迹2886)。收发器12806中的接收器信号的描迹2893中表示了“ack”的接收。在描迹2894、2896中所表示的，两个收发器发送器在信道5上发起hold。光链路被建立，并且客户数据讯务可以通过链路发送。

本教导的链路配置被用于各种不同的使用情况，包括例如，数据中心、线缆电视分发和/或电信应用。例如，在利用单独的100-gb/s收发器构建的1.6兆兆位交换机的数据中心中目前存在大量部署。这些数据中心部署趋向于使用相干光信令的400-gb/s数据通信光可插拔收发器。利用100-gb/s相干信令，在一些配置中，存在30db的动态范围。对于一些配置中的400-gb/s，在一些配置中，存在22db的动态范围。在具有更长链路的配置中，使用edfa。这个大的动态范围使得在链路的两端可以使用多达1×16个无源、非过滤式分离器。在放大的链路中，可以使用更大的无源分离器，例如，1×64。该无源、非过滤式分离器配置可以在没有放大器的情况下支持双向讯务。在链路中没有过滤器的事实意味着可以使用到分离器的未标记的连接器以及相干收发器上的发送器和接收器。这导致显著的操作节省。

图29表示wdm输送链路2900的示意图，wdm输送链路2900利用两个单向光纤2902、2904来使用本教导的非基于过滤器的组合器/分离器2910、2912、2914、2916连接硬件配置的可调谐相干收发器，收发器12906和收发器22908。收发器12906的发送器连接到组合器/分离器2910的输入端口以通过光纤2902将光信号发送给组合器2912。来自收发器12906的发送器的信号传递到连接到收发器22908的接收器的组合器/分离器2912的输出端口。收发器22908的发送器连接到组合器/分离器2916的输入端口以通过光纤2904将光信号发送给组合器/分离器2914。来自收发器22908的发送器的信号传递到连接到收发器12906的接收器的组合器/分离器2914的输出端口。可选的光放大器2918、2920可以被添加到链路以解决来自无源组合器/分离器2910、2912、2914、2916的损失。放大器可以被放置在收发器12906和收发器22908之间的任何地方以解决如本领域技术人员所理解的链路中的损失。

收发器2906、2908中的相干技术的高动态范围使得可以实现使用没有过滤器的组合器/分离器2910、2912、2914、2916的无源组合器和分离器架构。图29的链路2900的实施例消除了awg和wss成本，并且使得可以在不需要标记或光纤编号的情况下简单地连接。

与图29的链路2900的实施例相关联的连接协议方法可以类似于利用图28a的链路2800的awg或wss的系统，但是存在如下描述的一些差异。基本上，链路的建立仍基于包括慢速扫描的光信号的检测、检测到的信号的持续时间至少和慢速扫描的特定波长信道上的停留时间一样长的确定、以及持续时间小于或等于快速扫描的特定波长信道上的停留时间的持续时间的光信号的检测。然而，协议必须考虑到以下事实，即，来自所有的波长信道的光可以到达所有的收发器，因为分离器/组合器不提供过滤选择。用于非过滤式分离器/组合器链路的连接协议利用相干接收器和本地lo激光器作为远侧发送载波的光谱检测。在启动时，被调谐的信道的数量基于数据库中设置的或者由客户设置的分离器端口计数。该组信道被以快速扫描速率扫描。因此，该信道计数被用于代表快速扫描的全部扫描的信道计数。全部快速信道扫描时间是在每个信道上利用短暂的快速扫描停留时间遍历这些信道中的每个进行扫描所需的时间。rf放大器在启动时在发送器上被关掉，以使得发送功率生成连续波(cw)信号。该cw信号经过慢速扫描，从而产生cw波长信道的序列，每个波长信道具有特定的慢速扫描持续时间。来自cw波长信号的接收功率只是dc检测功率，因为在本地振荡器发射的cw波长上没有调制。

在操作中，远侧接收器使用rf检测和总功率检测来确定近侧发送器何时不被调制并且被调谐到它可以接收的cw信道，因为它与远侧接收器中的lo是相同的。接收器然后触发同一个信道发送到远侧。两侧现在被锁在同一个信道上，并且rf放大器被使得能够开始数据发送。如果cw载波波长信道碰巧与已经在服务中的相干信道是相同的，则该cw载波的存在将不会影响已经在服务中的相干信道的相干讯务，因为只有dc检测功率被提供给接收器。在这些操作方法中，近端和远端收发器具有对于链路远侧/近侧的主/从定义，因为连接协议定向地工作。

现在更详细地描述具有如图29所示的无源非过滤组合器的相干链路的启动连接协议方法的实施例。对于使用主/从方法的实施例，主收发器例如是收发器2906，从收发器是收发器2908，但是该指定是任意的。rf放大器在链路的近侧的收发器中被关闭，从而在上电时生成cw载波。

图30a表示根据使用根据本教导的连接协议的方法的、收发器在启动状态下产生的光谱3000。这代表cwlo在特定波长信道处产生的信号的光谱。收发器到激光器输出功率只有在voa或soa开启时才被发送。图30b表示根据本教导的连接协议的方法的、收发器在建立的链路操作状态下产生的光谱3020。这代表在rf调制开启的情况下发送器在特定信道上产生的信号的光谱。图30c表示本教导的连接协议的方法的、收发器在没有rf调制的情况下在调谐状态下的光谱时间序列3040。在这些图中，不同的线路类型指示不同的波长信道。因此，图30c表示根据包括lo的慢速扫描的接收光的检测信号。收发器对于它连接的光纤上的被占据的信道进行扫描。光谱时间序列3040显示用于四个顺序的波长信道的未被调制的光谱，然后，在也可以被称为间隔“t”的预定时段之后，另一次慢速扫描开始。一般来说，慢速扫描将步进遍历系统的所有的波长信道。作为示例，根据特定的wdm系统，这可以是96个波长信道或80个信道。在一些实施例中，使用16信道分离器，因此，16个信道被选择代表用于所述协议的全部扫描。各种实施例使用各种信道数量。图30d表示根据本教导的连接协议的方法的、链路在信道1上具有rf调制的情况下在调谐状态下的光谱时间序列3060。图30d表示所述序列中的第一信道具有调制的信号，因为光谱带宽宽。这向收发器指示信道被数据承载信道占据。

继续启动连接协议的描述，近侧接收器使用来自lo的rf检测和定位在偏振分离器后面的相干接收器中的光电二极管来寻找调制的信道。如果没有调制的信道存在，则接收器在信道1上等待。从收发器上电，并且从信道1开始调谐。这使主接收器在信道1上检测远侧lo，因此对主发送器发起信标状态。从接收器检测来自主的信标，并且开启rf放大器，从而使调制的光谱被发送。从保持信道1，主离开信标状态，并且进入在信道1上保持。主然后开启rf放大器，并且相干链路针对信道1被建立。

在信道1上建立链路的情况下，如下面进一步描述的，所述协议将对将不影响信道1上的讯务的另一个收发器主/从对继续进行。链路的扫描将导致如图30d中所示的光谱时间序列3060，其中调制的信号在信道1上，并且由主lo在其他的信道上调谐。对于这种情况，主发送器上电，主接收器检测信道1rf调制。主发送器然后跳过信道1，并且继续从信道2调谐。从侧的收发器上电，检测信道1上的调制，并且跳到信道2。从接收器在信道2上看见功率但是没有调制，并且对于未被调制的信道2保持发送器。主在信道2上检测到来自从的lo，并且切换到信道2并进入信标状态。从侧在信道2上感测到信标状态，并且开启rf放大器以生成调制的信号。主侧感测到来自从的rf调制的信号，并且对于其发送器开启rf调制，然后链路在信道2上被建立。所描述的特定信道仅仅是示例，如本领域技术人员将理解的，可以使用其他信道。

在一些实施例中，收发器模块是在主或从模式下配置的，并且具有例如不同的产品编号以在装运之前经由内部数据库参数区分它们。主收发器模块和从收发器模块成对地操作以形成链路。然而，在一些实施例中，主或从指定不是必需的，并且链路的近端或远端的收发器能够在没有主或从指定的情况下执行如这里描述的协议。主配置的模块可以支持用于开始连接协议的供应商定义的“自动调谐配置”寄存器使用。主侧收发器模块连接到或者包括知道用于该模块的适当的发送信道配置的主机处理器。从配置的模块在电源周期和/或上电重置时将在自动调谐模式下开始。因此，对于一些实施例，自动调谐是实现连接协议的方法中的步骤，并且发起发送器通过信道序列的慢速调谐，该信道序列在改变到信道序列中的下一个信道之前在特定持续时间内停留在每个信道上。所述持续时间可以是各种持续时间。例如，在一些实施例中，所述持续时间为1秒。在其他实施例中，所述持续时间为5秒。在一些实施例中，信道序列是从itu网格上的特定信道编号开始并且一次步进一个信道编号的序列。例如，所述序列可以从itu网格的信道1开始，或者所述序列可以从itu网格的另一个信道开始。

在一些实施例中，自动调谐启动或上电处理如下所述那样继续进行。对于主模块，“发送器发现”命令在上电时被断言。所述模块中的或连接到所述模块的主机处理器设置适当的发送信道。如果接收los被断言，换句话说，接收器指示los＝1，则主机处理器对开始慢速扫描调谐模式的“自动调谐配置”寄存器进行写入。在慢速扫描模式下，rf功率被关闭，并且发送器仅在它被调谐到的信道上发送本地振荡器信号。处理器等待rx_los(los＝0)清零。当rx_los清零时，退出发送器发现模式，并且开启调制，然后建立链路。

对于从模块，发送器发现在上电时被断言。每一信道五秒的慢速信道调谐处理开始，其中调谐信道被设置为最后设置的信道。如果rx_los被清零，则调谐被暂停。否则，如果rx_los被断言，则所述方法继续调谐到下一个信道。当前的发送信道被存储。一旦调谐被暂停，rf调制就被开启，并且链路就被建立。

在一些实施例中，现有的链路由从建立。在这些实施例中，在发送信道被存储在从中的情况下，第一个被调谐的信道将使链路建立，主将立即退出调谐模式，并且进入正常操作。在这种情况下，从在上电时断言发送发现模式，tx_dis，并且慢速调谐信道处理开始，其中调谐从最后设置的信道开始。如果rx_los是清空的，则调谐被停止。如果rx_los(los＝0)被断言，则所述方法调谐到下一个信道。然后，当前的信道被存储，调谐模式被终止，并且调制被发起，从而建立链路。

在现有链路由从建立的实施例中，主侧模块如下继续进行。在主模块中，tx_dis在上电时被断言。主机处理器设置适当的tx信道。如果rx_los(los＝0)关闭，则处理器跳过设置“自动调谐配置”寄存器。tx_dis被关闭。链路被建立，自动调谐模式不被进入或需要。对于从，自动调谐已经完成。所述模块在正常操作中。

在一些实施例中，安装新的从侧模块，并且过程如下。对于主，慢速调谐完成，并且链路被建立。主模块在正常操作中。如果主机处理器检测到rx_los(los＝0)在“x”时间内被断言，则主机写入“自动调谐配置”寄存器以开始自动调谐模式。发送器发现模式tx_dis然后被断言。主机等待rx_los(los＝0)取消断言或清零。当rx_los(los＝0)取消断言或清零时，那么tx_dis被取消断言。自动调谐模式被退出，正常操作继续进行。自动调谐然后完成，并且链路被建立。

当新的从侧模块被安装时，过程如下。tx_dis在上电时被断言。慢速信道调谐处理以每一个信道五秒开始，从最后设置的信道或第一信道开始。如果rx_los(los＝0)被取消断言，则停止自动调谐。否则，如果rx_los(los＝0)被断言，则所述方法调谐到下一个信道。当前的tx信道在rx_los(los＝0)被取消断言之后被存储。自动调谐模式然后被退出，正常操作继续进行。自动调谐完成，并且链路被建立。

本教导的一些实施例利用非过滤分离器来将收发器连接到将光信号组合到链路光纤上的装置以提供具有减少的组件计数的双向连接。将光信号组合到链路光纤上的装置可以被过滤或者不被过滤。连接到收发器发送器和接收器的无源分离器的使用对于双向链路来说，使组合器元件的数量减少一半。在一些实施例中，光纤链路包括光放大器。在其他实施例中，不使用放大器。

一些实施例不使用如上所述的主/从指定。在这些实施例中的一些中，两侧对例行程序进行乒乓操作(ping-pong)，直到用于搜索的lo快速扫描与txcw开启重叠为止。也就是说，两侧交换发送慢速扫描lo和执行lo快速扫描以用于搜索传入波长匹配，直到持续时间在标称上等于快速扫描停留时间的短脉冲被检测到为止。然后，链路被建立，并且客户数据讯务可以流动。

图31表示本教导的wdm输送链路3100的示意图，wdm输送链路3100利用具有awg过滤器的相干的硬件配置的收发器3102、3104。相干发送器3106的输出连接到1x2分离器3108的端口。相干接收器3110的输入连接到1x2分离器3108的第二端口。1x2分离器3108的第三端口连接到awg过滤器3112。awg过滤器3112将来自每个输入端口的光组合到连接到awg过滤器3116的光纤3114。光纤3114承载双向光讯务。awg过滤器3116的输出端口连接到1x2分离器3118的一个端口。相干接收器3120连接到1x2分离器3118的另一个端口。相干发送器3122连接到1x2分离器3118的第三端口。在一些实施例中，收发器3102、3104可以被安置在awg3112、3116的远处，例如，远至几千米远。这可以被称为远程phy配置。awg3112、3116不调谐或改变过滤。awg3112、3116对波长信道进行过滤。

在wdm输送链路3100中，链路的两侧需要收发器3102、3104来在同一个波长信道上操作，因为波长必须传递通过awg3112、3116的过滤器。它还要求收发器3102、3104在重叠的时间操作以建立连接。通过使用主/从技术，收发器3102、3104中的一个被快速调谐，收发器3102、3104中的另一个被慢速调谐。这在链路3100的两侧提供重叠和检测。考虑到链路3100中的awg31123116的过滤器，在该处理中使用握手来闭合相干的链路。

图32表示根据本教导的wdm输送链路3200的示意图，wdm输送链路3200利用具有没有过滤的无源分离器的相干的硬件配置的收发器3202、3204。链路3200使用无源分离器3206、3208来组合来自收发器3202、3204的光信号。链路3200通过光纤3210双向地操作。相干发送器3212的输出连接到无源分离器3206的端口。相干接收器3216的输入连接到无源分离器3206的第二端口。无源分离器3206、3208没有波长过滤。分离器3206将来自每个端口的光组合/或分离到连接到分离器3208的光纤3210。相干接收器3220连接到分离器3208的第一端口。相干发送器3222连接到分离器3208的第二端口。在一些实施例中，对于远程phy配置，收发器3202、3204被安置在相应的分离器3206、3208的远处，例如，远至几千米远。

在结合图32描述的链路3200的实施例的发现过程中，发送器3212、3222上电，遍历建立的链路搜索并且检查建立的链路。在一侧的发送器上电、远侧的发送器关闭的情况下，发现也必须工作。通过使用收发器3202中的可变光衰减器(voa)将本地振荡器(lo)变到黑暗状态来提供上电搜索。该步骤阻止lo信号耦合到被利用的信道。然后，收发器3204中的接收器3220使用接收器混频器和rf检测遍历扫描以找到任何被占据的信道。任何找到的被占据的信道不被使用。接着，在收发器3202中激活voa并且发送器3212利用本地lo来扫描未被占据的信道，同时检测接收器3220中的远侧lo。

连接算法利用同时操作的连接到链路3200的多个发送器(未显示)进行操作。链路3200的无源分离器相干架构相对简单地接上。不需要标记任何tx或rx光纤，并且不需要对齐到任何特定的无源端口。这使得链路可以被建立并且在没有任何更高层的软件连接协议的情况下搭建用于数据中心的phy层。在使用相干sfp+收发器的非过滤式链路的一些实施例中，必须使用与sfp+分开的单独且不同的控制来支持无源分离器架构并且降低布线和add/drop成本。这些实施例将具体针对低信道计数相干讯务使用情况。

本教导的一个特征是，用于非过滤式wdm链路的发现的信令可以在没有复杂的更高层通信协议的情况下进行。相反，仅使用收发器和/或链路中的组件的快速和慢速调谐的简单变型被使用。这些系统利用相干接收器和本地lo激光器作为远侧发送器载波的存在的光谱检测器。在启动时，被调谐的波长信道的数量基于分离器端口计数。这可以例如在数据库中被设置或者由客户设置。rf放大器在启动时在发送器上被停用。此外，半导体光放大器和/或可变光衰减器(soa/voa)在发送侧被停用以消除在远侧接收器扫描现有信道时的任何争用。远侧接收器使用本地lo激光器进行扫描以混频并且观察有效的信道，而且还对于调制使用rf检测和寻找被占据的信道。

在一些实施例中，使用用于接收器扫描、发送器设置、以及远侧连接被建立的等待状态的具体连接例行程序。这包括使得快速和慢速技术能够用于可调谐激光器在没有复杂的协议的情况下建立连接的特定框架。避免争用的过程类似于老式的低层以太网铜连接管理和冲突避免技术。然而，在根据本教导的方法的实施例中，这些技术被应用于传播多个波长的相干光链路。

根据本教导的用于建立包括非过滤式分离器和相干收发器的硬件配置的链路的方法的步骤一般包括通过调谐相干接收器中的lo来搜索被占据的信道和cw-lo信号的步骤。所述方法还包括用相干发送器在光信号上调制的步骤、和利用特定的时间序列对cw-lo信道的扫描。其他步骤包括：确定被占据的信道并且在后续扫描中从cw-lo信道的发送器扫描移除那些信道，在收发器对处基于cw-lo信道的重叠、和与接收器中的特定lo信道混频的未被调制的lo载波的接收来确定通过其建立链路的信道，并且在确定的信道上进行rf调制以建立链路。如对于本领域技术人员来说从下面对所述方法的操作的示例描述将清楚的，在本教导的各种实施例中，这些步骤可以被分开执行，或者一些或全部可以被同时执行。所述步骤还可以在连接到特定链路的收发器中的一些或所有收发器中被实现，并且各种收发器上的这些步骤可以被分开或同时执行。

回头参照图30a-b，其中rf放大器被关闭的发送器的光谱3000被示为有别于其中rf放大器被开启的发送器的光谱3020。为了生成光谱3000，rf放大器被关闭，这导致单个cw载波信号光谱。soa被开启，并且处于“向上(up)”状态。为了生成光谱3020，rf放大器被开启，从而在cw载波上提供数据调制，并且使得数据可以通过链路流动。确定具有调制带宽的接收频谱3020和没有调制带宽的cwlo光谱3000之间的差异的这个特征被收发器既用来避免使用被占据的信道、又用来建立信道以如下面进一步描述的那样发起链路。例如通过使用在标准的电信接收器中可用的检测、混频和处理来容易地实现这个区分能力。

图33a表示根据本教导的连接协议的方法的实施例的、收发器在没有rf调制的情况下在调谐状态下的光谱时间序列3300。远端收发器调谐接收器处的lo以与传入的信号混频，从而搜索被占据的信道。图33b表示根据本教导的使用连接协议的方法的实施例的光谱时间序列3320，该光谱时间序列3320显示没有rf调制的收发器如何利用序列之间的等待时间调谐以避免冲突。每个开始波长3322在给定的发送器中以特定的周期3324重复以消除被钩到链路的近侧的其他发送器之间的冲突。图33c表示在根据本教导的连接协议的方法中连接成功完成之后、具有rf调制的收发器的光谱3340。近端发送器开启，链路被建立，并且客户数据讯务正通过链路被发送。

本教导的一个特征是，用于搜索调谐的lo快速扫描和慢速扫描调谐的定时序列可以被配置为实现各种目的。例如，一个目的是使得收发器封装中的单个激光器可以既执行用于使用收发器接收器进行搜索的lo快速扫描，又执行发送给另一个收发器的lo慢速调谐以确定布线连接和用于连接的波长信道。其他目的包括利用信道计数的扩展性。例如，定时序列应使得即使信道计数小，也可以快速地收敛到特定的链路连接和波长信道，并且还能够在相对较多的信道上搜索。例如，在各种实施例中，所述系统可以利用少到1个或2个信道、多达16个信道进行操作。原则上，本教导不限于特定数量的信道。希望的是，本教导的实施例对于各种信道计数快速地收敛。结果，本教导与各种定时序列(包括这里详细描述的那些)兼容。

图34a表示根据本教导的连接协议的方法的实施例的、与搜索和连接步骤的状态相关的光谱时间序列3400、3420。不同的线路类型代表用于不同的波长信道的不同的光谱分量。在光谱时间序列3400的情况下使用产生的快速扫描3402的lo搜索步骤被用于如这里描述的那样确定被占据的信道。光谱时间序列3400由接收器中的本地振荡器激光器产生，并且不被沿着链路发送。如早先描述的快速扫描包括所述系统中的波长信道的扫描，其中每一信道的停留时间的持续时间相对较短，并且全部信道扫描时间是步进遍历每个信道的时间。这个产生的快速扫描信号在产生它的收发器内被使用。具体地说，产生的快速扫描信号与传到接收器的传入信号混频。lo搜索步骤在接收器混频器中将lo扫描的光谱时间序列3400与远侧接收器的输入处存在的任何光混频，并且检测来自混频器的光信号。接收器混频器只有在接收器生成的lo波长信道与输入到接收器的光信号的波长信道一致时才生成混频的接收信号。因此，检测信号只有在混频器的输入处的光信号的波长信道与接收器激光器生成的lo波长信道一致时才被生成。在一致的波长下的检测信号被进一步分析以确定其调制带宽。

显示了lo搜索步骤的光谱时间序列3400，其中远侧收发器使用接收器lo的快速扫描来生成快扫描3402，所述接收器lo的快速扫描包括遍历预定数量的信道中的每一个的短持续时间扫描。例如，在一些实施例中，如图所示，四个信道被扫描。一般来说，被扫描的信道的数量基于所用分离器的特性。例如，1x4分离器将等同于四个被扫描波长实施例。越大的端口分离器尺寸将支持越多的波长。

检测到的混频信号的调制带宽被用于识别接收器的输入处的光信号。大的调制带宽指示被占据的信道。相反，连续波本地振荡器信号没有可察觉的调制带宽。因此，相对较小的或可忽略的调制带宽指示连续波本地振荡器信号。

使用混频信号的测得的调制带宽使得所述系统可以识别可以在一对收发器之间形成链路连接的发送器信道。用于识别链路信道的未被调制的信号在接收器中与被占据的信道区分开，因为它们没有调制带宽。因此，远侧接收器上的rf检测指示哪些信道已经通过相干调制被占据，因为它们表现出rf调制带宽。如果被占据的信道被识别，则任何被占据的信道从随后的长持续时间tx_on状态扫描被丢弃。然而，所有的信道通常都在lo搜索步骤中被扫描。该扫描使得可以确定信道或光纤是否断开。在一些实施例中，lo搜索步骤t13404具有支持每一信道大约100ms的持续时间，并且所述系统扫描四个信道。因此，对于n＝4，t1＝400ms。在一些实施例中，lo搜索步骤间隔t3406大约为2*m*t1，其中m＝未被占据的信道。因此，间隔t3406缩短，因为信道被确定为被占据。

在tx_on状态下，发送器开启，其中cw未被调制的lo信号用于未被占据的信道，从而发起lo慢速扫描光谱时间序列3420。遍历信道的cwlo信号的扫描的扫描间隔t43426和波长信道停留持续时间t33424被设置为避免与其他发送器的冲突并且确保与链路的接收侧的接收lo搜索快速扫描重叠。在图34a所示的方法的实施例中，近侧发送器在持续时间t33424内扫描通过第一波长信道3422的cwlo信号。在一些实施例中，时间t33424大约为t13402的3倍。近侧发送器在改变到下一个波长信道3428之前等待时段t43426。t43426可以是随机时间。在一些实施例中，时间t43426大约为2*n+/-rand*t1，其中rand＝随机时间一直到n*t1。发送给远侧收发器的不同信道之间的随机时间使得能够闭合连接并且重叠lo搜索。随着信道数量增加，一个关键是使t1保持短暂以增加链路闭合时间。

图34b表示根据本教导的使用连接协议的方法的实施例的、与收发器和相关联的lo激光器的状态相关的光谱时间序列3430。收发器使用单个激光器既用于lo搜索、又用于通过光纤链路的远端通信。lo搜索在一些实施例中在los在收发器中被断言时发生。描迹3432表示lo在链路上发送lo信号的慢速扫描，其中一个波长信道的一个发送周期被显示。描迹3434中表示了收发器lo搜索快速扫描。本地接收器使用快速序列来扫描可能的信道以确定信号是否存在于传入到接收器的任何信道上。描迹3436显示对于接收器搜索和远端通信的组合，特定的lo激光器的使用的复合视图。lo搜索快速扫描占据持续时间t1，接着是慢速扫描信道被发送之前的间隔t。发送信道慢速扫描停留持续时间t3，然后是等待间隔t4。

在一些实施例中，t1是使得用于每个信道的短脉冲可以在lo搜索快速扫描中被扫描的持续时间。时间t3等于t1的3倍。时间t等于2乘以信道数量乘以t1，t2是t1加上信道数量乘以随机数乘以t1，其中所述随机数在0和0.99之间。时间t4是t减去t2加上t3的和。例如，如果信道计数为4个：t1＝100ms，t＝800ms，t3＝300ms，100ms<t2<396ms，104ms<t4<400ms。作为另一个示例，对于信道计数3个：t1＝100ms，t＝600ms，t3＝300ms，100ms<t2<297ms，3ms<t4<400ms。

描迹3436中的图34b的定时序列的表示显示它可以如何利用收发器中的单个激光器执行接收lo搜索快速扫描和发送慢速信道扫描。

图35表示对于显示搜索和检测的非过滤式光链路的、根据本教导的使用连接协议的方法的实施例的一组时间序列3500。时间序列3500视情况包括直接检测时间序列并包括光谱序列。不同的线路类型对于不同的波长信道的相同使用在图35中被如图34a-b那样利用。显示了tx_on_1状态光谱时间序列描迹3502的表示，其中对于近侧收发器(也被称为收发器1)，慢速扫描序列在开启状态下被发起。描迹3504中表示了收发器1中的lo搜索所关联的光谱序列。注意，如结合图34a-b所描述的，在一些实施例中，单个激光器lo可以生成描迹3502、3504中表示的调谐序列。对于远侧收发器(也被称为收发器2)也在开启状态下显示了tx_on_2状态光谱时间序列描迹3506。直接检测时间序列描迹3508中表示了来自直接检测的时间接收功率。描迹3510中表示了收发器2中的lo搜索所关联的光谱序列。描迹3512中表示了用于收发器2中的接收器的直接检测时间序列。

两个发送器在它们上电时发起搜索序列，这在时间序列描迹3504和3510开始时被显示。注意，指定“近侧”和“远侧”仅仅是为了描述清晰以区分链路的两侧。所述系统双向工作，对链路的近侧和/或远侧没有任何特别指定。

在操作中，当收发器2开始发送光信号3514以缓慢地遍历信道扫描并且使用其描迹3506的光谱时间序列将它们发送到链路时，近侧接收器中的直接检测检测到如描迹3508中所示的光3516，但是不区分特定信道。同样地，当近侧收发器开始在其光谱时间序列3502中在遍历信道的慢速扫描中发送光信号3518时，远侧接收器光谱时间序列3512中的直接检测检测到光3520，但是不区分特定信道。然而，来自收发器2的慢速扫描中的下一个被调谐的信道3524被收发器1中的接收器拾取。这在区域3522处被显示，区域3522显示被慢速扫描的信道3524的重叠、以及与描迹3504中的lo搜索快速扫描信道的匹配。因此，当收发器1中的lo搜索的扫描与来自收发器2的慢速扫描的匹配lo信道3524重叠时，该信道被选择。产生“ack”脉冲。收发器1和收发器2在该信道上开启rf调制，链路然后被建立。在任何rf放大器针对特定信道被开启之后，该特定信道现在为“up”，并且该信道被从随后的lo搜索丢弃。

对于结合图34a描述的未被调制信道的搜索扫描所描述的间隔t1、t、t3和t4关联的组帧序列防止冲突或信道重叠的重复。图36a表示根据本教导的具有非过滤式无源分离器/组合器的相干链路的链路建立方法的实施例的光谱定时图3600。lo搜索描迹3602显示定时由搜索间隔t1、以及搜索之间的间隔t表征。lo快速扫描搜索序列具有周期t5＝t1+t。慢速扫描描迹3604显示定时由慢速扫描信道上的停留时间的持续时间3*t1、以及以随机时间调谐到下一个信道之前的间隔trand(其被选择为避免与lo搜索快速扫描的冲突)表征。例如，trand与结合图34a-b描述的t4可以是相同的。图36b表示图36a的具有非过滤式无源分离器/组合器的相干链路的链路建立方法的实施例的组合光谱定时图3650。图36b表示定时如何使得单个激光器可以在用于搜索传入信道的lo快速扫描的本地振荡器接收搜索和发送的慢速扫描信号之间切换，因为不存在信道传输的重叠。也就是说，因为t相对于t1固定，lo在慢速扫描信道停留时间期间在3*t1内对于信道的一侧开启，并且这在trand时发生，所以重叠以闭合链路的概率提高。

用于配置光链路和其他硬件配置的光网络元件的系统和方法的重要特征是，使用慢速波长扫描和快速波长扫描这二者来在元件之间交换信息。这些扫描的相对定时使得元件可以辨识彼此，而且还可以确定链路配置的各种其他的方面，从而使得可以例如建立链路、通过链路发送客户数据讯务、而且还可以传送其他元件配置信息。照此，本教导描述了波长扫描，所述波长扫描包括一起用来支持用于链路设置的协议的各种实施例的慢速扫描和快速扫描。波长扫描是特定系统中的波长信道的扫描，这些扫描由每个信道上的特定的停留时间和完整信道扫描时间表征，所述完整信道扫描时间是在给定每一信道的特定的停留时间的情况下、遍历系统的所有信道扫描所花费的时间。确保所述协议的收敛的一个重要的特征是慢速扫描和快速扫描的相对定时。一般来说，慢速扫描是特定波长信道上的停留时间的持续时间和快速扫描中的波长信道的完整扫描的持续时间一样长或者比其长的扫描。

慢速扫描和快速扫描定时参数被选择为使得基于慢速扫描和快速扫描信号的检测以及检测光的持续时间的确定，链路中的元件可以被配置。例如，在具有两个收发器的链路中，持续时间等于快速扫描的特定波长信道上的停留时间的光脉冲的检测、以及持续时间等于慢速扫描的特定波长信道上的停留时间的来自链路的信号的检测，使得链路的两侧的收发器可以自动地配置链路并且发送客户数据讯务。所述系统的各种实施例以如这里描述的各种方式，确定持续时间等于快速扫描的特定波长信道上的停留时间的光脉冲的检测、以及持续时间等于慢速扫描的特定波长信道上的停留时间的来自链路的检测信号。

等同物

尽管结合各种实施例描述申请人的教导，但申请人的教导不应该局限于这种实施例。相反地，如本领域技术人员所理解，申请人的教导包括可在不脱离本教导的精神和范围的情况下对其做出的各种替代物、变型和等同物。