CN101212254A

CN101212254A - 一种光源链路传输装置和方法

Info

Publication number: CN101212254A
Application number: CNA2006101577647A
Authority: CN
Inventors: 段勇; 陶智慧
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-02
Also published as: EP2117138A1; EP2117138A4; WO2008083575A1; US20090196598A1

Abstract

本发明涉及通信传输领域，特别公开了一种光源链路传输装置和方法。本发明的实现方法包括如下步骤：光源链路的收端检测到业务信号的故障信息时，向所述光源链路的发端发送通道切换信息；所述光源链路的发端接收到所述的通道切换信息后，关断故障光源链路的光开关；调节备用光源链路上的光源模块，使所述光源模块发出的光信号参数与所述故障光源链路的光源模块正常工作时发出的光信号参数相同；将所述故障光源链路的数据通道切换到备用光源链路对应的备用数据通道，并打开所述备用光源链路的光开关。本发明对光电信号在光源链路上的传输提供了有效的保护措施，提高了光电集成设备的可靠性。

Description

一种光源链路传输装置和方法

技术领域

本发明涉及通信传输领域，特别涉及一种光源链路传输装置和方法。

背景技术

密集波分系统(DWDM，Dense Wavelength-Division Multiplexing)技术成为长途和地区主干传输网络的主导技术，并且也逐渐融入到城域范围。传统的DWDM系统使用的是独立的器件封装，围绕一个或多个光器件制作板卡，板卡之间通过光纤来连接。

随着技术的发展，光器件的价格不断的下降，到目前为止，只有光器件的封装成本仍然居高不下，并且成为制约光器件成本的瓶颈。一个典型的例子就是一个激光器的内核只有几个美金，但是它的封装成本却需要几百美金。

在过去的几年，人们一直致力于将多个光器件，比如激光器、调制器、复用器/解复用器(MUX/DEMUX，Multiplexer/DeMultiplexer)等集成在同一个半导体基底上，从而达到减少光器件各自分立封装成本的目的。同时由于减少了封装，使得DWDM系统发送、接收、监视等等子模块体积大大减少。

光电集成电路就是将多个光、电器件集成在一个共同的半导体基底上，并加上独立封装以及相应的外围控制电路而形成的模块或者设备。目前光电集成电路的工艺已经接近成熟。

现有技术中光电集成装置发送端的内部的结构示意图如图1所示，发送端使用多个固定光源链路，粗实线表示光信号传播路径，细实线表示电信号传播路径。整个系统由N个光源链路和波长组合模块组成，其中N个链路由N个固定波长的光源分别与N个调制器顺序连接而成，从数据通道模块输出的数据D1、D2、D3、......、Dn控制调制器来调节光源模块输出的光信号，其波长可以随温度小范围(1nm左右)变化。最后，N路光信号通过波长组合模块组合后，发送至光电集成装置接收端。

现有技术中，为了防止上述各条光源链路上的器件失效，保护光电集成装置各光源链路上业务的正常传输，在光电集成时制作了一些冗余光源链路。在调测发现某条固定光源链路上的器件失效时，如果没有冗余器件，则该器件所在的整条固定光源链路废弃不用，进而通过使用该固定光源链路的相邻固定光源链路来替换该故障光源链路。在实际工作时，如果发生器件故障，如果没有多余的器件备份的话，就只能使用板级保护，需要更换单板。

从上述描述可以看出，现有技术对光电集成装置各光源链路并不存在任何有效的保护措施，每一条光源链路都会作为主用链路作用于实际业务传输，这样，当光电集成装置各光源链路中的任意一条光源链路发生故障，比如，光源不发光或调制器故障等，则会导致整个光电集成设备无法正常工作，降低了光电集成设备的可靠性。为了使得光电集成设备能够重新工作，现有技术则必须采用更换的方式来解决，然而，又由于在光电集成设备中各个光源链路的组成器件集成在一个基底上，并且统一封装，无法单独更换故障的光源链路，因此，只能更换整个光电集成电路，从而大大增加了维护和维修成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光源链路传输装置和方法，从而对光电信号在光源链路上的传输提供有效的保护措施，提高光电集成设备的可靠性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种光源链路传输装置，包括：

发端模块和收端模块，

主用光源链路、备用光源链路、主用数据通道和备用数据通道，集成于所述发端模块，业务数据通过所述的主用数据通道和备用数据通道调制所述的主用光源链路和备用光源链路上的光信号，使所述的主用光源链路和备用光源链路输出业务光信号；

主用接收链路和备用接收链路，集成于所述收端模块，所述主用接收链路和备用接收链路分别用于接收并检测所述的主用光源链路和备用光源链路输出的所述业务光信号，检测到所述业务光信号故障时，向所述发端模块发送通道切换信息。

所述的主用光源链路和备用光源链路分别具体包括光源模块、调制器、开关模块以及光源链路控制模块；

所述光源模块用于产生光信号；

所述调制器用于根据所述主用数据通道和备用数据通道传来的所述业务数据，将所述光信号调制成所述的业务光信号；

所述开关模块用于关断或打开所述的主用光源链路和备用光源链路；

所述光源链路控制模块用于控制所述开关模块的导通状态，调节所述光源模块所发的所述光信号的参数，以及切换所述主用数据通道和备用数据通道。

所述查找单元用于查找所述光信号的参数的实测值和参照值一一对应的查找表，根据所述查找表中的所述参照值，来控制调节所述备用光源链路上的光源模块所发的光信号参数。

所述收端模块中的主用接收链路和备用接收链路分别具体包括光接收模块、信号恢复模块、电数据处理单元和检测模块，

所述光接收模块用于接收并转发所述业务光信号给所述的信号恢复模块；

所述信号恢复模块用于将接收到的所述业务光信号进行再生处理，输出电信号；

所述电数据处理单元用于交叉处理所述的电信号；

所述检测模块用于检测所述业务光信号的性能，当检测到所述业务光信号出现故障时，向所述发端模块发送所述通道切换信息。

所述检测模块具体包括偏置电压控制电路模块、链路监测模块以及接收链路控制模块；

所述偏置电压控制电路模块，用于监测所述光接收模块接收到的所述业务光信号的光功率，和监测所述光接收模块产生的偏置电压；

所述链路监测模块，用于监测所述信号恢复模块中的所述业务光信号的调整参数及误码率；

所述接收链路控制模块，用于根据接收到的所述偏置电压控制电路模块和所述链路监测模块的输入信息，向所述发端模块发送所述通道切换信息。

本发明还提供了一种光源链路传输方法，包括：

光源链路的收端检测到业务信号的故障信息时，向所述光源链路的发端发送通道切换信息；

所述光源链路的发端接收到所述的通道切换信息后，关断故障光源链路的光开关；

调节备用光源链路上的光源模块，使所述光源模块发出的光信号参数与所述故障光源链路的光源模块正常工作时发出的光信号参数相同；

将所述故障光源链路的数据通道切换到备用光源链路对应的备用数据通道，并打开所述备用光源链路的光开关。

所述故障信息具体为，监测所述业务信号的光功率和误码率；所述向所述光源链路的发端发送通道切换信息具体为：当检测到所述光功率减小到设定的范围或所述误码率达到一定的门限值时，向所述光源链路的发端发送通道切换信息。

所述调节备用光源链路上的光源模块具体为，

查找所述光信号的参数的实测值和参照值一一对应的查找表，根据所述查找表中的所述参照值，来控制调节所述备用光源链路上的光源模块所发的光信号参数。

所述的光信号参数包括波长、光功率。

所述的故障信息包括所述光源链路失效信息，和/或光传输系统中的工作路径的故障信息。

由此可见，在本发明中，当单个或多个器件出现故障从而引起整条固定光源链路故障时，能够检测到任意一条主用光源链路的故障，并能够使用固定波长的备用光源链路和其对应的备用数据通道来完成该故障主用光源链路和其对应数据通道的业务传输过程，因此，能够保证在主用光源链路故障时，不仅解决发端器件故障引起的故障，还可以解决由于网络故障(比如工作路径断纤)引起的故障，使光电集成传输链路仍然能够正常工作，从而对光电集成传输链路提供了有效的保护，提高了光电集成传输链路的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中光电集成装置发端的内部的结构示意图；

图2为本发明提供的传输链路发端收端模块的系统框图；

图3为本发明提供的收端模块的组成结构示意图；

图4为本发明提供的收端模块的接收链路的组成结构示意图；

图5为本发明提供的发端模块的结构示意图；

图6为本发明提供的发端模块的光源链路的具体组成模块图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来说明本发明的技术方案。

本发明提供的传输链路发端收端模块的系统框图如图2所示，完整的光电集成传输链路发端收端系统包括发端模块、光纤传输系统和收端模块三个部分。

发端模块包括主用光源链路、备用光源链路、主用数据通道和备用数据通道。主用光源链路、备用光源链路、主用数据通道和备用数据通道集成于发端模块，业务数据通过主用数据通道和备用数据通道调制主用光源链路和备用光源链路上的光信号，使主用光源链路和备用光源链路输出业务光信号。主用数据通道用于传输正常工作时的业务数据，备用数据通道用于当主用数据通道对应的主用光源链路出现故障时，传输主用数据通道正常工作时的业务数据。主用光源链路用于传输正常工作时的业务光信号；备用光源链路用于当主用光源链路出现故障时，传输主用光源链路正常工作时的业务光信号。

收端模块包括主用接收链路和备用接收链路。主用接收链路和备用接收链路集成于收端模块，主用接收链路和备用接收链路分别用于接收并检测主用光源链路和备用光源链路输出的业务光信号，检测到业务光信号故障时，向发端模块发送通道切换信息。主用接收链路用于接收正常工作时的业务光信号，备用接收链路用于接收故障状态时的业务光信号。光纤传输系统包括主用工作路径和备用工作路径。主有工作路径用于连接主用光源链路和备用光源链路，备用工作路径用于连接备用光源链路和备用接收链路。

具体为，发端模块用于将多路数据信号由电信号转换成光信号并且最后组合成业务光信号进行发送，光纤传输系统用于实现业务光信号的传输，收端用于实现对所述业务光信号的接收，并且解组合所述业务光信号为多路数据信号。如图2所示的系统框图，本发明的发端模块由N+M条光源链路和与每条光源链路的输出一一对应的N+M条的波长组合模块构成，其中的N条光源链路为主用光源链路，通过波长组合模块与光纤传输系统中的N条主用工作路径相连，该N条主用工作路径用于传输光电集成传输链路发端收端系统在正常工作时的业务光信号；其中的M条光源链路为备用光源链路，该M条备用光源链路通过波长组合模块与光纤传输系统中的M条备用工作路径相连，该M条备用工作路径用于传输光电集成传输链路发端收端系统在发生故障时的业务光信号。发端模块上的主备用光源链路以及收端模块上的主备用接收链路都是通过集成工艺集成在同一个半导体基底上，目前这种集成方法已经接近成熟。

本发明提供的收端模块的组成结构示意图如图3所示，

本发明提供的收端的组成结构模块图如图3所示，包括波长解组合模块和主、备用接收链路以及电数据处理单元。波长解组合模块可以通过阵列波导光栅(AWG，Array Waveguide Grating)来实现，也可以通过N×1的星形复用器来实现，它利用了波导的物理特性将不同波长的波复用成一路或多路光组合信号，所述的物理特性是利用不同波长的光在波导传输的延时不同这个特性。在正常工作时只使用N个通道，另外的M路作为冗余的备份。本发明收端中的波长解组合模块有N+M个端口分别与N条主用接收链路和M条备用接收链路相对应，主、备用链路分别将波长解组合模块输出的信号传输給电数据处理单元。所述电数据处理单元用于交叉处理信号恢复模块输出的电信号；所述检测模块用于检测所述工作路径传输来的业务信号的性能，以及用于向所述发端模块发送通道切换信息。

本发明提供的收端模块的接收链路的组成结构示意图如图4所示，由光接收模块、信号恢复模块、电数据处理单元和检测模块组成。光接收模块用于接收并转发所述工作路径传输来的业务光信号给所述的信号恢复模块。光接收模块可以是PIN管(半导体光检测器)，也可以是APD管。业务光信号经过光接收模块之后转变成为电信号，经过信号恢复模块后进入电数据处理单元。信号恢复模块用于根据业务需求将接收到的业务光信号进行再生处理，比如重放大，重定时，重整形等。

检测模块包括偏置电压控制电路模块、链路监测模块以及接收链路控制模块。偏置电压控制电路模块，用于监测光接收模块所接收到的光信号的光功率，和监测光接收模块产生的偏置电压。链路监测模块，用于监测信号恢复模块中电信号的调整参数及误码率。接收链路控制模块，用于根据接收到的偏置电压控制电路模块和链路监测模块的输入信息，发送链路故障信息給发端的光源链路控制模块。

电数据处理单元，用于交叉处理信号恢复模块输出的电信号，所述的交叉处理包括解帧头、纠错、格式识别、存储或者复制等各种操作。

本发明提供的发端模块的结构示意图如图5所示，发端由N+M路的光源链路和与其对应的波长组合模块构成，其中N条光源链路为主用光源链路，M条光源链路为备用光源链路；主用数据通道中D1、D2、D3、......、Dn条数据通道分别与N条主用光源链路相连，备用数据通道中D1、D2、D3、......、Dm条数据通道分别与M条备用光源链路相连。其中主、备用光源链路用于将多路从数据通道中传来的数据信号转换成光信号并进行发送，波长组合模块用于将主、备用光源链路发送出的光信号进行组合，输出光组合信号。波长组合模块与图3中的波长解组合模块工作原理相同，也可以通过AWG或N×1的星形复用器来实现，它利用了波导的物理特性将接收的一个或多个光组合信号解复用成多路光信号，所述的物理特性是利用不同波长的光在波导传输的延时不同这个特性。

本发明提供的发端模块的光源链路的具体组成模块图如图6所示，它包括光源模块、调制器、开关模块以及光源链路控制模块，

光源模块用于产生光信号，可以是分布反馈激光器(DFB，Distributed feedback)或者是分布布拉格反射激光器(DBR，Distributed Bragg reflector)。

开关模块用于关断或打开所述的主备用光源链路。本发明提供的光源链路的开关模块有以下两种情况需要通过关断光信号来减少光信号的串扰。第一种情况是：当光源链路故障时，可以快速关断故障光源链路残留的光信号，二是当光源链路处于启动状态时，此时的光信号输出不稳定，需要关断此时光源链路的光信号输出。

光源链路控制模块用于控制所述开关模块的导通状态，调节所述光源模块所发的光信号参数，包括对功率和温度进行控制和调节，以及切换所述的主备用数据通道。

调制器用于将从数据通道传来的数据信号调制成光信号，可以由一个或多个EA调制器(Electro-Absorption，电吸收调制器)组成，也可以由一个或多个MZ调制器(Mach Zehnder，马赫耳-曾德调制器)组成。如果使用数据直接调制光源模块的方法，该调制器可以省略，此时数据控制端口在光源处，通过数据来改变光源的偏置电流的大小，从而实现调制数据的目的。

本发明的发端模块的光源链路控制模块进一步包括查找单元。查找单元就是存储有查找表的控制单元。首先在备用光源链路在调测阶段建立光信号参数(光功率、波长等)的实测值和参照值之间的一一对应的查找表，将该查找表存储于查找单元中。如下表所示的为实测光功率和光功率参数的查找表。

实测光功率值	0dBm	1dBm	1.5dBm	2dBm
实测光功率值	0dBm	1dBm	1.5dBm	2dBm	光功率参照值	100	150	170	210

本发明提供的一种光源链路传输方法具体为：

1、光电集成光源链路的收端检测到业务信号的故障信息时，向光源链路的发端发送通道切换信息。

当光电集成光源链路的收端检测到光信号出现故障时，光电集成光源链路失效，和/或光信号在光传输系统中的工作路径上出现故障(比如断纤，器件损坏等等)，和/或光集成电路的接收模块失效，导致光集成电路的收端接收到的信号产生劣化，甚至丢失。这里的检测是由收端监测业务信号的光功率、调整参数、误码率和所述收端的偏置电压来实现的。当接收到的光功率减小到设定的范围，或信号恢复电路接收到的误码率增加并且超过一定的门限值时，接收链路的控制系统根据这些信息得知发生了故障，于是下发通道切换的信息，这个通道切换信息包括故障链路的编号，备用链路的编号等等。收端将通道切换信息通过信令或者APS的协议告知发端。这种信令或者协议的可以通过特定的保护通道进行传递，也可以通过从特定的开销字节来进行传递。

2、所述光源链路的发端接收到所述的通道切换信息后，关断故障光源链路的光开关。

3、调节备用光源链路上的光源模块，使所述光源模块所发的光信号参数与所述故障光源链路的光源模块正常工作时发出的光信号参数相同。

查找所存储的查找表中的参照值，根据查找表中的参照值，来控制调节备用光源链路上的光源模块所发的光信号参数。光信号参数包括波长、光功率。众所周知，光信号的反馈检测过程需要光电转换和分析，因此比较缓慢。由于上述控制过程全部通过电信号实现，没有对光源链路的光信号进行检测，所以光源链路控制模块使用查找单元，可以大大缩短启动备用链路的时间。

4、将故障光源链路的数据通道切换到所述备用光源链路的备用数据通道，并打开所述备用光源链路的光开关。

由此可见，在本发明中，当单个或多个器件出现故障从而引起整条固定光源链路故障时，能够检测到任意一条主用光源链路的故障，并能够使用固定波长的备用光源链路和其对应的备用数据通道来完成该故障主用光源链路和其对应数据通道的业务传输过程，因此，能够保证在主用光源链路故障时，不仅解决发端器件故障引起的故障，还可以解决由于网络故障(比如工作路径断纤)引起的故障，使光电集成传输链路仍然能够正常工作，从而对光电集成传输链路提供了有效的保护，提高了光电集成传输链路的可靠性。在制作光电集成光源链路的时，在同一集成单板上制作了备用光源链路，同时也在光纤传输系统上相应地设置了主备两条工作路径，这样就存在多种的保护方式，同时也具备一定的故障定位能力，如，当出现故障时，先切换光源链路，如果业务恢复，则为光源链路故障，否则为光纤传输系统故障。同时，可以灵活的解决由于网络问题和发端引起的故障，提高系统运行的可靠性，降低了由于集成光器件整体更换而导致的高成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种光源链路传输装置，其特征在于，包括

发端模块和收端模块，

2.如权利要求1所述的光源链路传输装置，其特征在于，所述的主用光源链路和备用光源链路分别具体包括光源模块、调制器、开关模块以及光源链路控制模块，

所述光源模块用于产生光信号；

3.如权利要求2所述的光源链路传输装置，其特征在于，所述光源链路控制模块进一步包括查找单元，所述查找单元用于查找所述光信号的参数的实测值和参照值一一对应的查找表，根据所述查找表中的所述参照值，来控制调节所述备用光源链路上的光源模块所发的光信号参数。

4.如权利要求2所述的光源链路传输装置，其特征在于，所述收端模块中的主用接收链路和备用接收链路分别具体包括光接收模块、信号恢复模块、电数据处理单元和检测模块，

所述电数据处理单元用于交叉处理所述的电信号；

5.如权利要求4所述的光源链路传输装置，其特征在于，所述检测模块具体包括偏置电压控制电路模块、链路监测模块以及接收链路控制模块；

6.一种光源链路传输方法，其特征在于，包括

7.如权利要求6所述的光源链路传输方法，其特征在于，所述故障信息具体为，监测所述业务信号的光功率和误码率；所述向所述光源链路的发端发送通道切换信息具体为：当检测到所述光功率减小到设定的范围或所述误码率达到一定的门限值时，向所述光源链路的发端发送通道切换信息。

8.如权利要求6所述的光源链路传输方法，其特征在于，所述调节备用光源链路上的光源模块具体为，

9.如权利要求6所述的光源链路传输方法，其特征在于，所述的光信号参数包括波长、光功率。

10.如权利要求6所述的光源链路传输方法，其特征在于，所述的故障信息包括所述光源链路失效信息，和/或光传输系统中的工作路径的故障信息。