專利名稱：用于提供在地面光學終端和海底光傳輸路徑之間的終端獨立接口的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明總的來說涉及光傳輸系統，尤其涉及用于提供在地面光學終端和海底光傳輸路徑之間通信的光學接口。
背景技術：
用作高速中樞網絡的地面光傳輸網絡一段時間以來已經采用了SONET/SDH標準，該SONET/SDH標準是為了使來自不同供應商的光傳輸設備互連而建立的一個接口。如圖3所示，由各個賣方提供的光學終端可以利用符合SONET/SDH的用戶接口彼此通信。這些終端一般還包括專有接口，允許指定的賣方使它們自己的光學終端互連而不受SONET/SDH強加的限制。該專有接口在賣方專有的光學層傳輸協議上通信，并取決于如系統長度和容量的參數。
一種類型的高度專用光傳輸網絡是海底或水下光傳輸系統，其中容納光纖的電纜安裝在海底上。這些光傳輸系統的設計一般是在系統到系統(system-by-system)的基礎上定制的，并采用高度專用的終端在海底光傳輸路徑上傳輸數據。由于專用終端以較少的量生產，因此與設計為在地面光學層協議上通信的光學終端相比相對昂貴，這些地面光學終端通常為地面光傳輸網絡而以相對較大的量生產。
因為地面光學層傳輸協議強加的各種限制，所以在海底傳輸路徑上一般不采用地面終端。這些限制包括地面光學層協議支持的相對較短的跨距或鏈路、最優化TDM業務(traffic)而不是WDM業務、假定容易訪問沿傳輸路徑的設備的網絡管理方案、缺乏有效管理與根據TDM技術的傳統電話業務不同的業務的功能、為提供保護電路而無效使用帶寬、以及在管理和支持高帶寬光網中的其他內在限制。
因此，盡管很明顯希望在海底傳輸系統中使用容易利用的地面光學終端來降低成本，但是地面光學終端一般不能提供海底傳輸系統所需的光學層功能性。
發明內容
依照本發明，提供一種結合到光傳輸系統中的光傳輸數據接口(span)。光傳輸系統具有帶第一和第二光學接口的光傳輸終端。第一接口配置為依照工業標準的網絡級協議進行通信。第二接口配置為依照第一光學層傳輸協議進行通信。光傳輸數據接口包括一個光學接口設備，該光學接口設備具有依照第一光學層傳輸協議與光傳輸終端的第二接口進行通信的第三接口，和配置為依照第二光學層傳輸協議進行通信的第四接口。光學接口設備還具有在第一和第二光學層傳輸協議之間轉換光信號的信號處理單元。光傳輸數據接口還包括一個光傳輸路徑，所述光傳輸路徑與依照第二光學層傳輸協議傳輸光信號的光學接口設備的第四光學接口光學耦合。
依照本發明的一個方面，第三和第四接口是雙向接口。
依照本發明的另一方面，所述工業標準的網絡級協議是SONET/SDH。
依照本發明的另一方面，所述工業標準的網絡級協議是ATM。
依照本發明的另一方面，所述工業標準的網絡級協議是千兆以太網。
依照本發明的另一方面，第二光學層傳輸協議包括波分多路復用。
依照本發明的另一方面，第二光學層傳輸協議支持從組中選出的至少一種信號處理，所述組由增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼(Raman)放大、分散斜率補償、PMD補償和性能監視組成。
依照本發明的另一方面，光傳輸路徑是海底光傳輸路徑。
依照本發明的另一方面，提供一種用于傳輸光信號的方法。該方法首先依照第一光學層傳輸協議從具有第一和第二光學接口的光傳輸終端接收光信號。第一接口配置為依照工業標準的網絡級協議進行通信。第二接口配置為依照第一光學層傳輸協議進行通信。轉換光信號，從而使其與第二光學層傳輸協議相適應，并依照第二光學層傳輸協議將轉換的光信號引導通過光傳輸路徑。
圖1示出OSI網絡分級結構及其對應于SONET/SDH的各層。
圖2示出在光學層網絡上的SONET/SDH的各層。
圖3示出在地面光網中通常采用的SONET/SDH網絡中的常規鏈路。
圖4示出依照本發明構成的網絡體系結構的方框圖。
圖5示出圖4中所示發明的光學接口設備的一個實施方案的方框圖。
具體實施例方式
本發明的發明人已經認識到，對于海底傳輸系統經常不需要專用的海底光學終端。而是可以通過提供地面終端和海底傳輸路徑之間的適當接口而使用不太昂貴的可容易利用的地面光學終端。所述接口提供從多個賣方得到的地面光學終端的專有接口與海底傳輸路徑之間的高兼容性。也就是，將接口設計為終端獨立的，并且用作地面光學層傳輸協議與海底光學層傳輸協議之間的接口。目前可用的并且可與本發明結合使用的地面光學終端的例子包括(但不限于)Nortel LH1600和LH4000，Siemens MTS2，Cisco15808和Ciena CoreStream遠程傳輸產品。
為了便于更好地理解本發明，下面介紹網絡協議的概述。另外的細節例如可以在1998年Academic出版社出版的R.Ramaswami和K.Siovarajan所撰寫的“Optical NetworksA Practical Perspective”的第6章中得到，該文整體在此引入作為參考。
網絡協議網絡幾乎普遍采用多層協議。低級物理層協議保證兩個設備之間數據流的發送和接收。數據包構建在數據鏈路層中。在物理層之上，網絡和傳輸層協議控制數據通過網絡的傳輸，由此確保端對端的可靠的數據傳送。
由于計算機和傳輸網絡的發展，已經在通信媒質、網絡拓撲、消息格式、信道訪問協議等等中使用各種方法。這些方法中的一些已經形成為(emerge as)實際上的標準，但是仍然沒有用于網絡通信的單一標準。但是，已經提出一種網絡體系結構的模型并得以廣泛接受。該模型稱為國際標準化組織(ISO)開放式系統互聯(OSI)參考模型。該OSI參考模型本身不是一種網絡體系結構。而是它規定了協議層的分級結構，并定義網絡中每一層的功能。依照定義該通信規則的協議，一個網絡節點中的每一層都與進行通信的另一個節點中的對應層進行會話。實際上，信息在一個節點中逐層向下傳遞，然后通過信道媒質并向上返回另一節點的各個連續層。但是，為了設計各個層并理解它們的功能，認為每一層與同一級上、即在“水平”方向上與其對應部分(counterpart)通信比較容易。
OSI模型定義的最低層稱為物理層，涉及在通信信道上傳輸原始數據位。根據用于通信信道的媒質，物理層的設計包括電氣工程、機械工程或光學工程的問題。緊接著物理層的層稱為數據鏈路層。數據鏈路層的主要任務是將直接與信道媒質連接的物理層轉變為對上面的鄰接層呈現無差錯的通信鏈路，該鄰接層稱為網絡層。數據鏈路層執行這樣的功能，即將數據構成為數據包或幀，并將控制信息附在該數據包或幀上，如用于錯誤檢測的校驗和、以及包號。網絡層執行在信息源獲取信息并將其遞送到其目的地的端對端路由選擇功能。在網絡層之上是傳輸層、會話層、表示層和應用層。
SONET/SDH和光學層協議SONET/SDH標準向四層組成的網絡級協議提供接口。這些層是七層OSI模型的組合和衍生物(derivative)。圖1中示出OSI模型的七層與SONET/SDH之間的大致對應。路徑層(path layer)主要負責監視和跟蹤在節點之間的端對端連接。線路層(line layer)將大量路徑層連接多路復用到在兩個節點之間的單鏈路上。每個鏈路分成許多部分(section)，這些部分對應于中繼器之間的鏈路段(segment)。物理層主要負責穿過光纖的實際位傳輸。
國際電信聯盟(ITU)最近定義了一個新的層，即光學層，該層對應于OSI模型中的物理層。在ITU推薦標準(recommendation)G.681中描述了光學層分解為其多個子層。如圖2中所示，光學層依次由三個子層組成，即光信道層、光學多路傳輸部分(optical multiplexsection)和光放大器部分。光學層主要負責光路(lightpath)的端對端路由(即，在每個鏈路上利用單波長的端對端連接)。光學多路傳輸部分層用于表示沿光路的路由的點對點連接。光放大器部分層控制光放大器之間的連接。
在實際的網絡中，兩個或多個上述協議層疊可以使一個位于另一個之上。例如，圖2中示出光學層網絡上的SONET/SDH。在這種情況下，SONET/SDH網絡把光學層網絡當作其物理層。也就是，用光學層來代替SONET/SDH的物理層。
圖3示出如在地面光網中通常采用的SONET/SDH網絡中的常規鏈路。該鏈路由兩個SONET/SDH終端300組成，終端300由單一賣方提供。該終端具有SONET/SDH接口310，所述接口允許它們與用戶設備和來自不同供應商的傳輸設備互連。終端還包括專有接口320，所述專有接口允許指定的賣方使它們自己的光學終端互連，而不受SONET/SDH強加的限制。專有接口經賣方專有的光學層傳輸協議通信。終端接口采用的各層直接示于圖3中終端300的下面。關于圖2中看到的光學層網絡上的SONET/SDH，圖中示出了SONET/SDH接口310。
光學接口本發明的發明人已經認識到，海底通信系統可以用不太昂貴、商業上可用的SONET/SDH終端來代替通常采用的專用終端。這可以通過用更適合于海底系統的光學層傳輸協議來代替在專有接口側的SONET/SDH終端的物理層來實現。SONET/SDH終端配備有接口，如適配器卡，允許其與海底海底通信路徑中采用的光學層傳輸協議通信。圖4示出發明的網絡體系結構的方框圖。
在圖4中，SONET/SDH終端400的專有光學層接420經提供光學層功能性的海底光傳輸路徑440通信。光學接口設備430提供SONET/SDH終端400與海底光傳輸路徑440之間的連通性。也就是說，海底光傳輸路徑440對于SONET/SDH終端400是透明的，因此從它們的觀點(perspective)來看，它們在它們自己專有的鏈路上通信。
光學接口設備430接收來自SONET/SDH終端400的光學層接口420的光信號。該接口設備430提供SONET/SDH終端400所不提供的光學層信號調節(signal conditioning)，但是這種信號調節對于在海底傳輸路徑440上傳輸信號是必要的。所提供的信號調節包括(但不限于)增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼放大、分散斜率補償、極化方式分散(PMD)補償、性能監視、偽信道插入(dummy channelinsertion)或其任意組合。上述信號調節過程一般存在于圖2中所示光學層傳輸協議的光放大器部分中。但是，一般地說，本發明包括在圖2中所示任意一個或多個光學子層提供信號調節的光學接口設備。
圖5示出圖4中所示發明的光學接口設備500的一個實施方案的方框圖。通過光學性能監視器502來監視從SONET/SDH終端接收的光信號的光學性能，然后通過極化多路復用器504進行功率均衡，通過放大器506進行光學放大，并且穿過分散補償設備508(如分散補償光纖或基于光柵的分散補償設備)，之后，光信號預備橫穿海底光傳輸路徑。同樣，由接口設備500從海底光傳輸路徑接收的光信號通過放大器510進行光學放大，穿過分散補償設備512，通過多路分配器514進行光學多路分解，穿過極化方式分散(PMD)補償器516，并由光學性能監視器518監視性能。
光學性能監視器502和518確保保持適當的信號品質。光學性能監視器502和518可以測量光信號的OSNR、品質因數(Q-factor)或BER。操作中，抽頭(tap)或其他設備將一小部分光信號引導至光放大器、濾波器和接收器，用以將光信號變為電信號。具有可調判定域和相位的雙信道CDR用于確定數據信號的誤差特性。由性能監視器520確定的光學性能信息可用作反饋，以控制增益均衡器504或PMD補償器516。
盡管這里特別示出和描述了各個實施方案，但是應該理解，上述教導覆蓋本發明的修改和改變，并且所述修改和改變在隨附權利要求書的權限范圍內，而沒有背離本發明的精神和預定范圍。例如，盡管根據符合SONET/SDH標準的地面光學終端的接口描述了本發明，但是本發明同樣可適合于符合其他工業標準協議，如ATM和千兆以太網的地面光學終端的接口。
權利要求
1.一種在光傳輸系統中的光傳輸數據接口，所述光傳輸系統具有帶第一和第二光學接口的光傳輸終端，所述第一接口配置為依照工業標準的網絡級協議進行通信，所述第二接口配置為依照第一光學層傳輸協議進行通信，所述光傳輸數據接口包括光學接口設備，該設備包括第三接口，依照第一光學層傳輸協議與所述光傳輸終端的第二接口進行通信；第四接口，配置為依照第二光學層傳輸協議進行通信；以及信號處理單元，用于在所述第一和第二光學層傳輸協議之間轉換光信號；光傳輸路徑，與依照所述第二光學層傳輸協議傳輸光信號的光學接口設備的第四光學接口光學耦合。
2.根據根據權利要求1的光傳輸系統中的光傳輸數據接口，其中，所述第三和第四接口是雙向接口。
3.根據權利要求1的光傳輸系統中的光傳輸數據接口，其中，所述工業標準的網絡級協議是SONET/SDH。
4.根據權利要求1的光傳輸系統中的光傳輸數據接口，其中，所述工業標準的網絡級協議是ATM。
5.根據權利要求1的光傳輸系統中的光傳輸數據接口，其中，所述工業標準的網絡級協議是千兆以太網。
6.根據權利要求1的光傳輸系統中的光傳輸數據接口，其中，所述第二光學層傳輸協議包括波分多路復用。
7.根據權利要求1的光傳輸系統中的光傳輸數據接口，其中，所述第二光學層傳輸協議支持從組中選出的至少一種信號處理，所述組由增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼放大、分散斜率補償、PMD補償和性能監視組成。
8.根據權利要求6的光傳輸系統中的光傳輸數據接口，其中，所述第二光學層傳輸協議支持從組中選出的至少一種信號處理，所述組由增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼放大、分散斜率補償、PMD補償和性能監視組成。
9.根據權利要求1的光傳輸系統中的光傳輸數據接口，其中，所述光傳輸路徑是海底光傳輸路徑。
10.根據權利要求9的光傳輸系統中的光傳輸數據接口，其中，為所述海底光傳輸路徑配置所述第二光學層傳輸協議。
11.根據權利要求1的光傳輸系統中的光傳輸數據接口，其中，所述信號處理單元對光信號執行從組中選出的至少一種處理，所述組由增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼放大、分散斜率補償、PMD補償、偽信道插入和性能監視組成。
12.一種傳輸光信號的方法，所述方法包括以下步驟依照第一光學層傳輸協議從具有第一和第二光學接口的光傳輸終端接收光信號，所述第一接口配置為依照工業標準的網絡級協議進行通信，所述第二接口配置為依照第一光學層傳輸協議進行通信；轉換光信號，從而使其與第二光學層傳輸協議相適應；以及依照第二光學層傳輸協議將轉換的光信號引導通過光傳輸路徑。
13.根據權利要求12的方法，其中，所述光傳輸路徑是雙向傳輸路徑。
14.根據權利要求12的方法，其中，所述工業標準的網絡級協議是SONET/SDH。
15.根據權利要求12的方法，其中，所述工業標準的網絡級協議是ATM。
16.根據權利要求12的方法，其中，所述工業標準的網絡級協議是千兆以太網。
17.根據權利要求12的方法，其中，所述第二光學層傳輸協議包括波分多路復用。
18.根據權利要求12的方法，其中，所述第二光學層傳輸協議支持從組中選出的至少一種信號處理，所述組由增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼放大、分散斜率補償、PMD補償和性能監視組成。
19.根據權利要求17的方法，其中，所述第二光學層傳輸協議支持從組中選出的至少一種信號處理，所述組由增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼放大、分散斜率補償、PMD補償和性能監視組成。
20.根據權利要求12的方法，其中，所述光傳輸路徑是海底光傳輸路徑。
21.根據權利要求20的方法，其中，為所述海底光傳輸路徑配置所述第二光學層傳輸協議。
22.根據權利要求12的方法，其中，所述信號處理單元對光信號執行從組中選出的至少一種處理，所述組由增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼放大、分散斜率補償、PMD補償和性能監視組成。
23.一種用于在光傳輸系統中使用的光學接口設備，所述光傳輸系統具有帶第一和第二光學接口的光傳輸終端，所述第一接口配置為依照工業標準的網絡級協議進行通信，所述第二接口配置為依照第一光學層傳輸協議進行通信，所述光學接口設備包括第三接口，依照第一光學層傳輸協議與所述光傳輸終端的第二接口進行通信；第四接口，配置為依照第二光學層傳輸協議進行通信；以及信號處理單元，用于在所述第一和第二光學層傳輸協議之間轉換光信號；光傳輸路徑，與依照所述第二光學層傳輸協議傳輸光信號的光學接口設備的第四光學接口光學耦合。
24.根據權利要求23的光學接口設備，其中，所述第三和第四接口是雙向接口。
25.根據權利要求23的光學接口設備，其中，所述工業標準的網絡級協議是SONET/SDH。
26.根據權利要求23的光學接口設備，其中，所述工業標準的網絡級協議是ATM。
27.根據權利要求23的光學接口設備，其中，所述工業標準的網絡級協議是千兆以太網。
28.根據權利要求23的光學接口設備，其中，所述第二光學層傳輸協議包括波分多路復用。
29.根據權利要求23的光學接口設備，其中，所述第二光學層傳輸協議支持從組中選出的至少一種信號處理，所述組由增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼放大、分散斜率補償、PMD補償、偽信道插入和性能監視組成。
30.根據權利要求28的光學接口設備，其中，所述第二光學層傳輸協議支持從組中選出的至少一種信號處理，所述組由增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼放大、分散斜率補償、PMD補償和性能監視組成。
31.根據權利要求23的光學接口設備，其中，所述光傳輸路徑是海底光傳輸路徑。
32.根據權利要求31的光學接口設備，其中，為所述海底光傳輸路徑配置所述第二光學層傳輸協議。
33.根據權利要求23的光學接口設備，其中，所述信號處理單元對光信號執行從組中選出的至少一種處理，所述組由增益均衡、大量分散補償、光增益、拉曼放大、分散斜率補償、PMD補償、偽信道插入和性能監視組成。
34.一種光學接口設備，其包括用于依照第一地面光學層傳輸協議接收光信號的裝置；用于轉換光信號從而使其與第二光學層傳輸協議相適應的裝置；以及用于依照第二光學層傳輸協議將轉換的光信號引導通過光傳輸路徑的裝置。
全文摘要
一種光傳輸系統，具有帶第一和第二光學接口的光傳輸終端。第一接口配置為依照工業標準的網絡級協議進行通信。第二接口配置為依照第一光學層傳輸協議進行通信。光傳輸數據接口包括光學接口設備，該光學接口設備具有依照第一光學層傳輸協議與光傳輸終端的第二接口通信的第三接口，和配置為依照第二光學層傳輸協議進行通信的第四接口。光學接口設備還具有在第一和第二光學層傳輸協議之間轉換光信號的信號處理單元。光傳輸數據接口還包括光傳輸路徑，所述光傳輸路徑與依照第二光學層傳輸協議傳輸光信號的光學接口設備的第四光學接口光學耦合。
文檔編號H04B10/00GK1675862SQ03819763
公開日2005年9月28日 申請日期2003年8月20日 優先權日2002年8月20日
發明者小史蒂芬·G·伊萬格利德斯, 杰伊·P·莫雷亞萊, 邁克爾·J·紐柏爾特, 馬克·K·揚, 喬納森·A·納格爾 申請人:雷德斯凱系統有限公司