CN1087536C - 光网络及该类网络的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种当低阶回路发生断路或集线器故障时被安排保证低阶回路的各节点与高阶回路之间通信的光网络。每个低阶回路以集线器和一个或多个节点(A-D)构成总线网络(5)组成。在各总线网络(5)中二根光纤(1，2)连接各节点并用于节点之间两个方向的通信。各总线网络明确地包含 2个集线器(H1，H2)，第一个集线器安放在该总线网络的第一个端点，第二个集线器安放在另一个端点。在低阶回路中集线器连接总线网络(5)并将该回路连接到高阶回路上。按排总线网络中的各节点与各集线器进行通信。本发明也涉及一种在上述光网络中信道分配的方法。信道分配实现，使得在一个节点上接收到的信道可再作为从同一节点在同根光纤上的传输。

Description

光网络及该类网络的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种光网络，安排其当低阶环路发生断路时保证低阶环路中各节点与高阶环路之间的通信。
本发明也涉及一种在上述光网络中分配信道的方法。
先有技术
在电信领域经常需要极高的传输容量。通过调制光信号使用光传输的方法可以极其迅速地传输数据。
大的光网络常为层状或分集网络结构，具有低阶或局域环路和高阶或中心环路。低阶环路是由多个节点所构成，大量的网络用户是连接到节点上。节点优选地由两根光纤彼此相联，在这两根光纤中信息沿相反的方向传送。不同低阶环路中节点之间的通信是这样实现的，低阶环路发出或接收的信息经由一个或多个高阶环路传送。放置在低阶环路中的集线器集中来自该环路的信息并将它传至高阶环路。按相应方式，集线器转换从高阶环路来的信息以适宜的形式将其传给低阶环路。
大量的通信业务是产生于不同的低阶环路之间，因此在低阶环路和高阶环路之间通信的可能性处于良好状态是重要的。已经知道，为了保证这种通信，在给定的低阶环路中可安置多个集线器。
从US-A-5218604已知道，两个集线器放置在第一环状网络和结构类似的高阶环形网络之间，它们可比拟为一个局域环路和一个中心环路。第一和第二环状网络皆含有插分复用器(ADM)，利用插分复用器将信道馈送到环状网络，或从环状网络分接出来。这些网络由双线组成，沿两个不同的方向将数据传至上述ADM或从上述ADM传出，在环状网络中这两方向是顺时针和逆时针的。
在环状网络中的每个ADM皆可以和两个集线器进行通信，这时信道在网络中是在顺时针和反时针两个方向传送，也就是说相同的信息在不同的线路上是按相反的方向传送的。全部信道在每个线路上是传送到两个集线器上，集线器连接到两个线路上的，第一个集线器接受到的某个信道的信息仅仅是部分地从线路上分流出的，而使得该信道的其余部
分在线路上继续地传至下面的集线器。安排第一个集线器将从一个网络上接收到的信道传送到第二个环状网络的第一线路，安排第二个集线器将相同信道传至第二个网络中的第二线路。
这种已知的解决办法的缺点是该办法仅仅是为了两个结构类似的只能彼此间通信的环状网络间的通信。如果将此法用于光网络，环状结构引起光噪音在环状网络中循环，从而损害了信号质量。况且这种已知的解决办法不适用具有多个不同层次，在每一层又有多个环路的分层网络。
本发明的描述
本发明的目的是克服当低阶环路有一根光缆断裂时，保证在低阶环路和高阶环路之间进行通信所遇到的困难。
本目的是由具有一个或多个连接到一个高阶环路上的低阶环路的光网络实现的。低阶环路至少含有一个总线网络，该总线网络连有多个集线器和一个或多个节点，这些节点又是通过两根光纤彼此相连接。总线网络中的两根光纤用于不同方向的信号传输。每个总线网络明确地含有两个集线器，它们各位于总线网络的各末端。安排集线器交换并集中来自此低阶环路的信息并转换成适于在高阶环路或低阶环路中传输的形式。安排总线网络中的每个节点通过二根光纤中的一根将信息传至一个集线器，而通过第二根光纤传至第二个集线器。
本发明也涉及到一种在上述类型的光网络中总线网络上分配信道的方法。在分配信道时，每个节点至少要分配一个波长信道将信号传送到和接收来自位于总线网络各端的集线器。信道分配可以这样实现，使得在一个节点接收到的信道再用于该节点在同根光纤上的传输。
附图描述：
图1表示一种由高阶环路和低阶环路组成的光网络；
图2表示用在光网络上的低阶环路，它由一个光总线网络组成；
图3表示一种优选的节点结构；
图4表示一种由两个光学分开的总线网络组成的低阶环路；以及
图5表示一种由多个光学分开的总线网络组成的栅格状低阶环路。
优选的实施方案
下面将参照附图对本发明加以解释，特别是参照图2、4和5，这些图是表示安置在光网络中的一种低阶环路的优选实施方案。
图1图解地表示一种分层结构的光网络的已知结构。在图例中，此网络含有三个低阶环路4a-4c，它们是通过一个高阶环路3进行通信，每个低阶环路含有一个或多个节点，在图中用园圈表示。光节点通过两根反向传输的光纤彼此相连，并经由安置在该环路中的集线器相互通信，图中集线器是用菱形表示。集线器也用于不同低阶环路中的各节点之间的通信，用高阶环路来传递两个相互通信环路中的集线器之间的信息。安排所称的集线器来集中和转换接收的信号，以适于在环路内进一步传输或传至下一阶环路。一个更复杂的网络显然含有两个以上的层次的环路，于是安排各低阶环路经由一个或多个中间环路与高阶环路进行通信。中间环路的结构可以与此处介绍的低阶环路相同。在光网络中所有通信业务中的大部分是发生在不同的低阶环路之间，因此在低阶环路与高阶环路之间能有良好的通信可能性是十分重要的。
为了保证图1所示的光网络的运行，在每个低阶环路4a-4c中可以安置多个地理位置上是分隔开的集线器。按照本发明每个环路4a-4c是由一个或多个总线网络所组成。在各总线网络的两端明确地各放置一个集线器。通过集线器可将总线网络连接成含有多个总线网络的低阶环路4a-4c。在图1的示例中，每个低阶环路4a-4c明确地含有两个总线网络，它们平行地连接在一起形成一个低阶环路。
图2表示按照本发明光网络中低阶环路的第一个实施方案。该环路由一个含有4个不同节点A-D的总线网络5组成。节点通过两根沿相反方向传输的光纤1、2彼此相连。总线网络5含有第一和第二集线器H1，H2，它们各放置在总线网络的两端。安排各节点通过一个波长信道与各集线器进行通信，其方式是节点沿光纤1向图的右侧送出一个波长信道至集线器H2，和沿光纤2向图的左侧发送一个波长信道至集线器H1。
就图中所示的实施方案来说，集线器H1在向右传的光纤中送出4个信道，在节点A用一个解复用器将第一个信道从光纤上完全分流出来，并防止它在光纤上进一步继续传输。所以该波长的信道在同根光纤上可再作为节点A和集线器H2的通信用。其他的信道通过节点A后不受影响，其后在节点B第二信道被分流出来，此信道在同根光纤上可再作为节点B到集线器H2的传输，最后两个信道分别在节点C和D被分流和再使用。向左侧传送的信息运行方式相同。集线器H2送出同样的四个信道，它们分别在节点A，B，C和D被分流出来，新的信息被馈送到各信道传送到集线器H1。当然信道分流或接入到总线网络的次序是可以改变的。
图3所示的节点结构特别适合于按照本发明的光网络，借助于此节点结构，在两根分开的光纤1，2上可以用同样的发射机Tx传输信号，因为在节点是用相同的信道来传输到各集线器上的。按相应的方式，因为各集线器是通过各光纤向光节点发送相同的信道，所以在各光纤上可用相同的接收机Rx接收信号。安置在每根光纤1，2上的复用器6a，6b是周来将从发射机Tx来的波长信道输入到两个光纤上的。由于这样的事实，同一发射机可用于在分开的光纤1，2上发送。所以设备的成本减低了。同样的信息从一个节点A-D在光纤1，2中沿不同的方向传送给两个集线器H1，H2。同样地，在节点A-D之一经由两根光纤1，2从两个集线器接收相同的信息。每个节点A-D含有两个解复用器7a，7b。其中7a连到向右侧传输的光纤1上，另一个7b是连到向左侧传输的光纤2上。安排这些解复用器7a，7b在相应的节点将某一波长的信道从相应的光纤中完全分流到接收机Rx上。在接收情况下，使用图示实施方案中的光耦合器8判定哪一信号允许通过至接收机Rx。耦合器8被安排在两个状态之间变化。在第一状态，来自解复用器7a的在光纤1上右传的信号被耦合到接收机Rx上，而来自解复用器7b的在光纤2上左传的信号不予考虑。反之，在另一个状态来自解复用器7b的在光纤2上左传的信号被耦合进接收机Rx，这时对来自解复用器7a的在光纤1上右传的信号不予考虑。另一个解决方案是用两台接收机，图中没有绘出来。在信息被进一步处理之前用一个电开关器件来选择信号。
图4表示一个具有两个平行的双向总线网络5a，5b的低阶环路，总线网络的类型表示在图2中它们皆连接到第一和第二集线器H1，H2上。在具有两个总线网络5a，5b的低阶环路中，每一节点可以图2所示的方式与集线器H1，H2中的每个进行通信。从光学观点考虑低阶环路4中的两个总线网络是不相联的，它们之间的所有通信是经由集线器H1，H2的。在同一总线网络中两个节点之间的业务也是经由某一集线器实现的。低阶环路内的通信或与高阶环路(未绘出)的通信即使当低阶环路中的总线网络5a，5b中的一个发生一根光缆断裂，或者一个集线器停止工作时仍能保持。
在图4所示的节点配置中，例如从节点A到B的业务是先经由光纤2传至集线器H1，从这里再经由光纤1继续传至节点B，或者是经由光纤1传至集线器H2再从这里经由光纤2传至节点B。按相应的方式，从节点B到节点A的业务是经由光纤1传至集线器H2然后从这里再经由光纤2传至节点A，或者是经由光纤2传至集线器H1再从这里经由光纤1传至节点A。
就分隔开的两个总线网络间的业务而言，比如说从节点B到节点E的业务也是经由集线器H1和H2传送的。来自节点B的业务经由光纤1传到集线器H2，然后再继续从集线器H2经光纤2传至节点E，或者经由光纤2传至集线器H1再继续经光纤1传到节点E。
如果发生一根光缆断裂，比如说断裂是发生在图4示例的节点A和B之间，在每根光纤1，2上有一个波长信道是用作节点A和集线器H1之间通信。为了和节点B进行通信，用连到集线器H2上的光纤段上的波长信道来代替。两个集线器H1，H2是连到高阶环路上(未画出)的。这意味着在高阶环路和分隔开的二个总线网络5a，5b上所有节点间的通信在发生光缆断裂后仍得到保证。
分配一个附加的信道到总线网络5a，5b上作为集线器H1，H2之间的通信用，其优点已得到证实。不接入这一附加信道时，万一发生中断，集线器间的一切通信不得不经由高阶环路进行，装入高阶环路这可能是一个缺点。如果用一个附加的波长处理两个集线器H1，H2间的业务，在发生上述中断的情况下，从节点A到节点B的波长信道可以是首先经由光纤2送至集线器H1，在这里转换成经由集线器-集线器波长发射机将业务送至集线器H2。该集线器再将接收到的业务进行转换并通过光纤2上的实际波长信道送至节点B。在断路情况下，低阶环路中的两个总线网络之间的业务也能流通。例如从节点E到节点B的业务经由光纤1传至hub H2，并从那里经由光纤2传至节点B。从节点B到节点E的业务经由光纤1传至hub H2，并从那里传至节点E。
按照本发明的概念也能扩展到连接图5所示的栅格状低阶环路中的多个总线网络5c-5k。各总线网络5c-5k皆是封闭的，在其各端点都有一个集线器H，它是该网络和其他的一个或多个网络所共有。于是形成闭合的栅格

Claims (12)

1.光网络包含经由至少一个高阶环路(3)彼此相连的多个低阶环路(4a-4c)，低阶环路是由至少一个具有集线器(H1，H2)和一个或多个节点(A-D)的总线网络(5)所组成，节点又由二条传输方向相反的光纤(1，2)彼此相连接，集线器(H1，H2)被设置为集中接收到的信号并转换成适于在高阶环路(3)或某一低阶环路(4a-4c)中传输的形式，其特征在于：-每个总线网络明确地包括两个集线器(H1，H2)，一个集线器放在总线网络的一个端点上，另一个集线器放置在总线网络的另一端点；-每个节点(A-D)被设置为通过二根光纤(1，2)之一向二个集线器(H1，H2)之一传送信号；-每个节点(A-D)被设置为通过二根光纤(1，2)中的另一根向二个集线器中的另一个传送信号。
2.根据权利要求1的光网络，其特征在于：一低阶环路中的每个总线网络(5a；5b；5c；…；5k)通过二个集线器((H1，H2；H)被连接到一个或多个其他的总线网络(5b；5a；5d，5e，5f，5g，5k；…；5c，5d，5g，5j)上，集线器被设置在各总线网络的端点，使得在低阶环路中由总线网络构成闭合的栅格。
3.根据权利要求1或2任意之一的光网络，其特征在于：-总线网络(5)中的每个节点被设置有从位于该网络各端点上的两个集线器(H1，H2)到所述节点的接收波长信道，通过两根光纤(1，2)中的第一根接收来自二个集线器(H1，H2)中的第一个集线器的信号，通过第二根光纤接收来自第二个集线器的信号；及-总线网络(5)中的每个节点被设置有到位于该网络各端的两个集线器(H1，H2)的发送波长信道，通过二根光纤(1，2)中的第二根向第一集线器(H1)发送信号，通过第一根光纤向第二集线器(H2)发送信号。
4.根据权利要求3的光网络，其特征在于：-每个节点被设置有到该总线网络各端的集线器的相同波长的发送信道；和-每个节点被设置有来自该总线网络各端的集线器的相同波长的接收信道。
5.根据权利要求3的光网络，其特征在于：-每个节点被设置为经由第一光纤(1)，利用来自第一集线器(H1)的接收波长信道，再通过同根光纤(1)向第二集线器(H2)发送；及-每个节点被设置为利用经由第二光纤(2)，利用来自第二集线器(H2)的接收波长信道，再从同一节点经同根光纤(2)向第一集线器(H1)发送。
6.根据权利要求4的光网络，其特征在于：-每个节点被设置为经由第一光纤(1)，利用来自第一集线器(H1)的接收波长信道，再通过同根光纤(1)向第二集线器(H2)发送；及-每个节点被设置为经由第二光纤(2)，利用来自第二集线器(H2)的接收波长信道，再从同一节点经同根光纤(2)向第一集线器(H1)发送。
7.根据权利要求4的光网络，其特征在于，每个节点含有：-两个复用器(6a，6b)之一(6a)被设置为，将来自发射机(Tx)的波长信道耦合到在总线网络(5)中沿第一方向传输的第一光纤(1)，及第二个复用器(6b)被设置为，将来自同一发射机的相同波长信道耦合到在总线网络(5)中沿反方向传输的第二光纤(2)；及-二个解复用器(7a，7b)之一被设置为从第一光纤(1)上分流一个波长信道及第二个解复用器(7b)被设置为从第二根光纤(2)上分流相同的波长信道。
8.根据权利要求7的光网络，其特征在于，节点含有一个开关器件(8)，它可交替地将解复用器(7a，7b)连接到接收机(Rx)上，使得在开关器件(8)的第一状态，第一个解复用器(7a)连接到接收机(Rx)上，而在开关器件(8)的第二状态，第二个解复用器(7b)连到接收机(Rx)上。
9.根据权利要求7的光网络，其特征在于节点含有两个接收机，安排第一接收机接收来自第一解复用器(7a)的信号和安排第二个接收机接收来自第二个解复用器(7b)的信号。
10.光网络包含：-至少一个由一个或多个总线网络组成的低阶环路，每个总线网络明确地含有两个集线器和一个或多个节点，集线器位于总线网络的两端，安排它们集中接收到的信号并转换成适于进一步传输的形式，节点经由沿不同方向传输的两根光纤彼此连接，每个节点被设置为经由该节点专门的波长信道与两个集线器中的第一个通信，并经同一波长信道与第二个集线器通信；一个高阶环路被被安排传送低阶环路间的业务。
11.在包含经由至少一个高阶环路彼此相连的多个低阶环路(4a-4c)的光网络中分配信道的方法，其中低阶环路又由一个或多个总线网络所组成，总线网络由集线器(H1，H2；H)封闭以及一个或多个节点是由沿相反方向传输的两根光纤(1，2)彼此相连接，安排集线器集中接收的信号并转换成适于在高阶环路(3)或某一低阶环路(4a-4c)中传输的形式，其特征在于：-每个节点至少分配一个波长信道，用来接收来自安置在总线网络各端的集线器的信号，通过第一光纤(1)接收第一集线器(H1)来的信号，通过第二光纤(2)接收第二集线器(H2)来的信号；及-每个节点至少分配一个波长信道，用于到位于总线网络各端点的集线器的传输，通过第二光纤(2)传至第一集线器(H1)，通过第一光纤(1)传至第二集线器(H2)；和-节点中从某根光纤(1，2)接收的波长信道被分配作为从同一节点在同根光纤(1，2)上的发送波长信道。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于：分配各节点以相同信道与第一集线器(H1)和第二集线器(H2)通信。
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