相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年1月30日递交的申请号为15/883,540、发明名称为“光网络装置中的节点的动态监测和校准”的美国专利申请的优先权，该专利申请的内容通过引用并入本文。
本发明涉及光学装置领域，尤其涉及用于动态监测和校准诸如可重构光分插复用器(reconfigurableopticaladddropmultiplexer，roadm)的光网络装置中的节点的方法和设备。
背景技术：
可重构光分插复用器(roadm)已经发展为采用波分复用(wavelengthdivisionmultiplexing，wdm)的光通信网络的重要组成部分。roadm通过允许根据需要上路(add)和下路(drop)某些波长通道来允许全光形式的通信业务控制。roadm结构中的更新进展包括波长无关、方向无关、阻塞无关(colorless、directionless、contentionless，cdc)的roadm，以及栅格无关(gridless)和灵活栅格的roadm。另外，roadm的维数，即开关方向的数量，已有随时间增加的趋势。
然而，roadm技术的进步往往伴随着roadm内光互连的数量的相应增加。为了解决这个问题，设计者倾向于通过采用背板和多光纤线缆，例如连接到mtp/mpo(multi-fiberpush-on,multi-pathpush-on)连接器的带状线缆，来捆绑互连。这两个因素都导致可靠性问题。在互连数量较大的情况下，故障的概率和发现故障的难度都增大。由于捆绑，难以或不可能在诊断过程不影响服务的情况下通过更换部件来诊断故障。这些问题也可以在其他类型的光网络设备中发现。
因此，需要一种用于动态监测和校准光网络装置中的节点的方法和设备，该方法和设备消除或减轻现有技术的一个或多个限制。
提供该背景信息是为了揭示申请人认为可能与本发明相关的信息。并非旨在承认也不应解释为任何前述信息构成了对抗本发明的现有技术。
技术实现要素：
本发明的实施例的目的是提供一种用于动态监测和/或校准诸如光网络装置中的节点的光学装置的方法和设备。根据本发明的实施例，提供了一种用于诸如roadm或其部件的光学装置的监测设备。该监测设备包括用于发射第一波段的光的光源。所发射的光耦合到与该光学装置关联的选择的光路上。监测设备还包括位于光路上的预定位置的反射器。反射器是波长选择反射器，其用于反射第一波段的光并通过具有第一波段之外的波长的光。该监测设备还包括光检测器，该光检测器被放置并用于接收和检测来自光路的被反射器反射的光。该监测设备还包括控制器，该控制器用于操作光源并且从光检测器接收信号。在各种实施例中，光学装置包括通过光互连(例如，光纤线缆)连接的第一部件和第二部件。光互连包括光路的一部分，光源与第一部件位于同一位置，并且反射器与第二部件位于同一位置。光源、光检测器、和控制器可以与被监测的光学装置集成或分离。
在一些实施例中，该装置还包括位于光路上的第二位置的至少第二反射器。第二反射器用于反射与第一波段分离的第二波段的光，并通过具有第二波段之外的波长的光。光源还用于发射第二波段的第二光，第二光耦合到光路上，并且光检测器还被放置并用于接收和检测来自光路的被第二反射器反射的光。这样，可以监测同一光路的不同段。
在一些实施例中，该设备还包括第二反射器，该第二反射器位于与光学装置关联的第二(不同)光路上的预定位置。第二反射器用于反射与第一波段相等或不同的第二波段的光，并通过具有第二波段之外的波长的光。光源同时或在不同时间经由不同的相应端点耦合到光路上和第二光路上。光源用于发射第二波段的光，第二波段的光耦合到第二光路上。该光朝第二反射器发射，而不一定朝第一反射器发射。光检测器被放置并用于接收和检测来自第二光路的被第二反射器反射的光。
在各种实施例中，光学装置包括或耦合到波长选择开关(wavelengthselectiveswitch，wss)，wss由控制器操作以将来自光源的光例如在时间上顺序地可选择地耦合到一个或多个选择的光路上，例如第一光路和第二光路。
根据本发明的其他实施例，提供了一种包括监测设备的光学装置。监测设备如上所述，并被集成到光学装置中。在一些实施例中，光学装置是roadm，例如cdc-roadm，或另一光网络装置。在一些实施例中，光学装置至少包括波长选择开关(wss)和背板，wss和背板通过一个或多个光互连(例如光纤线缆)连接。
根据本发明的其他实施例，提供了一种用于监测光学装置的方法。该方法包括从光源发射第一波段的光。该方法还包括使光耦合到与光学装置关联的选择的光路上。该方法还包括使用光检测器监测第一波段的光，该第一波段的光由光源发射并且由反射器沿光路朝光检测器反射。反射器位于光路上的预定位置，并用于反射第一波段的光并通过具有第一波段之外的波长的光。在各种实施例中，光学装置包括通过光互连连接的第一部件和第二部件，光互连包括光路的一部分。在这样的实施例中，光源与第一部件位于同一位置，并且反射器与第二部件位于同一位置。
在一些实施例中，第二反射器位于光路上的第二预定位置，并且用于为反射与第一波段分离的第二波段的光，并通过具有第二波段之外的波长的光。光检测器还被放置并用于接收和检测来自光路的被第二反射器反射的光。在这样的实施例中，该方法还可以包括：从光源发射第二波段的第二光；将所述第二光耦合到所述光路上；以及使用光检测器监测第二波段的光，该第二波段的光由光源发射并由第二反射器沿光路朝光检测器反射。
在一些实施例中，第二反射器位于与光学装置关联的第二光路上的预定位置，第二反射器用于反射与第一波段相等或不同的第二波段的光，并通过具有第二波段之外的波长的光。在这样的实施例中，该方法还可以包括：从光源发射第二波段的第二光；将第二光耦合到第二光路上；以及使用光检测器或第二光检测器来监测第二波段的光，该第二波段的光由光源发射并由第二反射器沿着第二光路朝光检测器或第二光检测器反射。
在一些实施例中，使光耦合到与光学装置关联的选择的光路上包括操作光学装置的波长选择开关(wss)以将光路由到选择的光路上，wss还根据光学装置的主要功能操作，以可控地路由通过光学装置的光通信信号。wss因此可以是光学装置和监测设备的部件。
附图说明
结合附图，从以下具体实施方式中，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：
图1a至图1d示出了根据本发明实施例的主机装置和设备。
图2a示出了根据本发明实施例的可操作地耦合到光源和光检测器的wss。
图2b示出了根据本发明另一实施例的可操作地耦合到光源和光检测器的wss。
图3示出了可以作为本发明的主机光网络装置实施例操作的现有技术二维roadm。
图4a至4c示出了根据本发明实施例的主机roadm内的设备的操作。
图5示出根据本发明实施例的用于监测和/或校准光网络装置的方法。
图6示出根据本发明实施例的用于监测光网络装置的方法。
图7示出了根据本发明另一实施例的监测设备。该监测设备的部件可能与被监测的光学装置的部件分离。
应当注意，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的特征。
具体实施方式
基础设施性能监测和精确定位是采用高密度波长选择开关(wavelengthselectiveswitch，wss)和光交叉连接(opticalcross-connect，oxc)模块的roadm结构(例如cdc-roadm装置)的重要关注点。对于这样的光网络装置，需要及时且可靠地监测线缆基础设施的性能。本发明的实施例提供了一种用于支持动态监测和校准这种光网络装置的经济有效的方法和装置。该解决方案采用集成到该装置中或以其他方式操作地耦合到该装置的光源、光检测器、和无源反射部件。对于roadm，检测器可以位于oxc模块中，而光源和检测器可以位于wss模块中。这种方法可以提供快速、可靠、和非侵入式的校准和故障排除能力。
监测可以指观察诸如功率、损耗等参数。监测操作的结果可以用于检测设备问题，例如通过测量光学特性(例如光信号强度)并将该光学特性与报警阈值进行比较。校准可以指更新所部署的基础设施的预期参数，例如光路损耗。根据校准，观察到的光学特性可以用于表征装置的预期行为，并且可以根据预期行为来调整设备的操作。校准可以包括基于监测操作的输出执行校正或自适应动作。
本发明的实施例可以用于以主动方式检测和查明潜在问题，从而潜在地减少修复光网络装置中的故障的平均时间，该光网络装置也称为主机装置，例如roadm。将无源反射部件集成到主机装置中有助于光路完整性的可靠分布式测量。本发明的实施例包括光路质量和完整性的持续监测，这允许主动故障识别和诊断。
本发明的实施例提供了对主机装置中的节点的动态监测和/或校准。主机装置通常包括具有不同入口点和/或出口点的多个光路。一个或多个波长选择反射器(本文简称为反射器)被集成到主机装置中。每个反射器设置在主机装置的对应光路内的预定位置。
例如，光路可以包括耦合到第二光纤或其他光波导的第一光纤，其中，第一光纤是独立光纤或线缆的一部分，并且第二光纤或波导被集成到诸如背板或光交叉连接(oxc)部件的另一结构中。反射器可以放置在第一光纤和第二光纤或波导之间的互连点处。这个互连点可以包括公连接器和母连接器，例如在多光纤线缆的情况下的mtp/mpo连接器。可以在模块之间，例如在wss和oxc之间提供多个这种线缆，每个线缆具有多个光纤。
如本领域技术人员容易理解的，oxc部件包括多个光纤或波导，该光纤或波导用于光互联围绕oxc的周边布置的端口处的连接对。尽管使用oxc简化了连通性，但是由于wss模块不再通过连续线缆直接连接，因此需要增加连接器的数量。这导致平均损耗的增加和损耗偏差的潜在增加。因此，校准变得更加关键。此外，光纤连接性易于受到例如由于老化的性能劣化的影响。因为各个光纤被多光纤线缆捆在一起，并且任何信号都通过oxc，因此可靠性也较为关键。
继续上述示例，注意，在多光纤线缆的情况下，可以通过mtp/mpo或类似的光缆连接器进行互联。在这种多个光路紧密接近的情况下，在一些实施例中，可以使用跨越多个光路的单个反射器部件，而不是每个光路使用单独的反射器。例如，可以提供包含与光缆连接器的多个光路互连对准的多个反射器的插入件，并且该插入件插入在光缆连接器的公半部和母半部之间。或者，反射器可以集成到这种连接器的公半部或母半部中。
反射器是波长选择性的，因为该反射器被配置为将特定波段的入射光反射回其源。在各种实施例中，在通过反射器没有泄漏的情况下，这些光的大部分被反射。反射器还被配置为使具有在该特定波段之外的波长的光通过，很少/部分衰减到没有衰减。因此，反射器可以替代地描述为滤光器。反射器通常是无源反射器。这允许在不需要控制和电源装置以操作有源反射器(例如可调反射器)情况下实现本发明。由于降低了复杂性，这还使得可靠性提高(相对于使用有源反射器)。然而，可以预期的是，也可以使用有源反射器。在一些实施例中，反射器是光纤布拉格光栅(fiberbragggrating，fbg)反射器。在一些实施例中，反射器基于薄膜滤波技术。反射器被配置为对通过光路的光通信信号(这些光通信信号布置在该光路中)基本上(例如，接近100％)透明。
作为示例，合适的且容易获得的fbg反射器可以具有对于反射带中的波长的99.99％的反射率，以及小于0.1db的插入损耗。反射带可具有例如大约1nm至10nm的带宽。
在反射器就位的情况下，光源和检测器可用于如下监测光路的质量或完整性。落在反射器的反射带内的光从光源发射到光路上。光源可以是例如激光器或发光二极管。光检测器可以是光电检测器，例如光电二极管。光检测器用于测量入射在其上的光量，例如光的功率或强度。在一些实施例中，光检测器被配置为对两个或两个以上的不同波段单独地测量光量。在其他实施例中，光检测器测量单个固定或可配置波段内的光的总量，该单个固定或可配置波段包含透射光的波长或与透射光的波长重叠。透射光可以被配置为完全在反射带内。光遇到反射器并被反射回检测器。在反射器将光路分为第一部分和第二部分的情况下，光源和检测器都耦合到第一部分。由光源发射并由于反射而由检测器接收的光的量指示直到反射器的光路部分的质量或完整性。
在各种实施例中，当检测器检测到波段中由光源发射的至少预定量的光时，确定直到反射器的光路具有足够的完整性或质量。当检测器检测到少于预定量的光时，可以为该光路并且特别是在反射器之前的光路部分设置警报或故障情况。
在一些实施例中，来自光源的光是恒定的，而不是脉冲的或调制的。在其他实施例中，来自光源的光是脉冲的和/或调制的。在一个实施例中，光可以是脉冲的，并且可以执行来自不同反射器的反射脉冲的时间序列分析。调制的光或脉冲的光可以用于区分不同的发射光信号，例如以传达与监测过程相关的信息，或者创建反射光中指示光路质量、完整性、或其他特征的特定特征。在一些实施例中，光可以是脉冲的，并且可以执行来自不同反射器的反射脉冲的时间序列分析。该分析可以基于各种方案，例如码分多址方案。
对于不同的光路和/或同一光路的不同部分，可以重复上述过程。通过沿同一光路在不同位置放置多个反射器，可以监测同一光路的两个、三个、或更多个部分。每个反射器用于反射不同波段的光。每对不同的波段至少部分地不重叠。然后，光源可以发射每个波段的光，并且检测器可以检测每个波段的反射光。在给定波段中检测到的反射光的量指示从光源到对应于该波段的反射器并回到检测器的光路的完整性。可以一起处理不同波段的检测器输出，以便隔离故障。
在一些实施例中，光源可以发射一系列光束，每个光束对应于其中一个不同反射器的波段。在这种情况下，检测器可以被配置为检测至少所有反射器的所有波段的联合的光，其中这种配置对于该系列光束不变。因为检测器调谐相对恒定，所以这种情况被认为是理想地简单实现。或者，检测器可以在其反射被预期时被调谐到每个波段。又或者，光源可以同时发射与两个或两个以上的反射器的两个或两个以上的波段对应的光束。在这种情况下，可能需要检测器同时检测每个波段的光，并且还需要区分每个波段的光。检测器可以包括子检测器，每个子检测器例如被配置为检测不同波段的光。
注意，同一光源和检测器可以用于监测多个光路，例如平行光路。这涉及将来自光源的光耦合到多个光路上，并将反射光耦合到朝向检测器的光路上。例如，源光可以借助于开关(例如wss)随时间顺序地耦合到不同的光路上。值得注意的是，当主机装置包括这种开关(例如，roadm的wss)时，该同一开关既可以用于根据主机装置的主要功能切换通信信号，又可以用于将来自光源的光切换到所选择的光路上以用于监测和校准。这样，本发明可以使用有限数量的部件来有效地实现。不同光路上的波长选择反射器可以具有类似的特性。例如，每个光路上的第一波长选择反射器可以反射同一第一波带中的光，每个光路上的第二波长选择反射器可以反射第二波带中的光，等等。然后可以一次一个地监测光路。在一些实施例中，对于roadm，所有光路都被监测。
在一些实施例中，同一光路上的两个或两个以上的反射器可以被配置为反射同一波段的光，而不是同一光路上的不同反射器被配置为反射不同波段的光(如上所述)。在这种情况下，两个或两个以上的反射器中的每一个(可能除了光路上的最后一个反射器之外)被配置为仅反射波段的光的一部分，并且使波段的光的其余部分通向下一个反射器。在一些实施例中，两个或两个以上的反射器中的一些或全部的反射率是不同的。例如，在两个反射器在同一光路上的情况下，第一反射器(最靠近光源)可以反射波段中50％的光，第二反射器可以反射波段中100％的光。检测到的反射光的量指示光路质量或完整性。在一些实施例中，光路上的一个、两个、或两个以上的反射器可以反射第一波段的光，同一光路上的一个、两个、或两个以上的其他反射器可以反射第二不同波段的光。通过使用调谐到相同波段的多个反射器，可以简化光源和光检测器的操作，并且可以减少专用于监测的带宽。故障的隔离可能潜在地变得更加复杂。然而，通过选择反射器的反射率，不同的故障状况或不同的故障状况集合可以与检测到不同反射光量相关联。
图1a至图1d示出了根据本发明实施例的耦合到设备150的主机装置100。设备150包括多个部件，因此由多个箭头表示。主机装置100包括通过光互连110a和110b连接的第一光学部件105和第二光学部件115。例如，第一部件105可以包括诸如wss的开关，并且第二部件115可以包括例如前板、背板、或光交叉连接器(oxc)。光互连110a可包括例如光纤或包括多个光纤的线缆。每个光互连和oxc上的损耗可以是大约1dbm或更小的数量级，例如损耗可以在0db和2db之间。
设备150包括用于发射第一波段的光的光源155，该光耦合到主机装置(例如roadm)100中的光路112a上。光互连110a包括光路112a的一部分。光源155与第一部件105处于同一位置。例如，光源155可以集成到或直接耦合到第一部件105。这包括光源155与第一部件105在光互连110a的同一侧上。即，光互连在第一端和第二端之间路由光，并且第一部件和光源都经由第一端耦合到光互连。
在一些实施例中，光源155与第一部件105分离。例如，光源155可以集成到远程装置中，并且光可以经由诸如光纤线缆的连接器来提供。光源可以集成到单独的电子模块中，例如电路卡，其与第一部件处于同一位置或者与主机装置的另一模块处于同一位置。光源可以位于第一部件的上游，并且可以与主机装置分离。例如，光源可以经由光缆向一个或多个主机装置提供光。光检测器165可以类似地与第一部件105分离。
设备150还包括在光路112a上和光路112a内的预定位置处的反射器160a。反射器160a被配置为反射第一波段的光并通过具有第一波段之外的波长的光，包括由主机装置100处理的光通信信号。如图所示，反射器160a与第二部件115位于同一位置。这包括反射器160a与第二部件115在光互连110a的同一侧。
设备150还包括光检测器165，光检测器165被放置和配置为接收和检测来自光路112a的由反射器160a反射的光。光检测器165也可以与第一元件105位于同一位置。光源155和光检测器165可以靠近在一起。在一些实施例中，校准光路可以直接设置在光源155和光检测器165之间，使得光检测器可以通过从光源经由校准光路向检测器发射光来检查和校准，该光被基本上无衰减地接收。例如，光检测器165和光源155可以使用光环行器或光控开关耦合在一起。
图1a示出了涉及反射器160a的设备的操作。光源155发射第一波段的光180a，该光耦合到光路112a上，光检测器165被放置并用于接收和检测来自光路112a的由反射器160a反射的光182a。发射和检测光的往返路径被示为180a、182a。
设备150还包括控制器170，控制器170被配置为操作光源155并且从光检测器165接收信号。控制器170可以包括微处理器，该微处理器可操作地耦合到存储器并且被配置为执行存储在存储器中的程序指令。控制器可以包括微控制器、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、或其他数字或模拟电子电路、或其组合。控制器170可以是设备150的专用部件。或者，控制器170可以是主机装置100的控制器，其也用于作为设备150的控制器操作。这可以减少设备150所需的附加部件的数量。
尽管在一些实施例中，在设备150中仅提供上述部件，但是下面还示出和描述了根据其他实施例提供的附加部件。在一些这样的实施例中，该装置还包括位于光路112a上的第二预定位置处的第二反射器162a。如图所示，第二反射器162a也与第二部件115位于同一位置。第二反射器162a被配置为反射与第一波段分离的第二波段的光，并通过具有第二波段之外的波长的光。
如图所示，反射器160a位于第二部件115的第一(例如，入口)连接器端口，第二反射器162a位于第二部件115的第二(例如，出口)连接器端口。然而，反射器可以替代地放置在其他位置。在所示配置中，可以分开监测光路112a从第一部件105到入口连接器的部分与光路112a从第一部件105到出口连接器的部分。
在这样的实施例中，如图1b中所示，光源155还被配置为发射第二波段的第二光180b。第二光耦合到光路112a上。光检测器165被放置并用于接收和检测来自光路112a的由第二反射器162a反射的光182b。发射和检测光的往返路径被示为180b、182b。因为第二光在不同的波段中，所以第二光不被第一反射器160a阻挡。
尽管在图1a至图1d中示出了每个光路仅两个反射器，但是也可以包括反射不同波段的另外的反射器。沿光路的反射器的数量受到以下因素的限制，例如，可接受的累积插入损耗和相对于每个反射器的带宽的用于校准的可用带宽(使得每个反射器反射不被任何其他反射器反射的不同波段的光)。在一些实施例中，可能包括两个、三个、四个或可能高达约25个反射器。可以单独监测的光路的不同部分的数量等于或近似等于反射器的数量。
图1a至图1d还示出了主机装置100中的第二光路112b。应当注意，通常还存在另外的光路，尽管为了清楚起见没有示出这些光路。经由主机装置的第二光互连110b提供第二光路112b的一部分。第二光互连110b可以是与光互连110a同一多光纤线缆的一部分(并且因此共享公共连接器)，或者第二光互连110b可以是单独的互连或单独线缆的一部分。如图所示，为了清楚起见，第二光互连110b连接第一部件105和第二部件115。然而，在其他实施例中，第二光互连110b可将第一部件105与和第二部件分离的第三部件(未示出)连接。
该装置还包括位于第二光路112b上的预定位置处的第三反射器160b。第二光路112b具有与光路112a的端点分离的端点。为了更清楚，光路112a和第二光路112b不一定是同一总体路径的顺序部分，而是包括分离的分支或路径，例如平行路径。光路112a具有第一端点和第二端点，第二光路112b具有另一第一端点和另一第二端点。光路的第一端点可以物理上接近第二光路的第一端点，然而这些第一端点不必耦合在一起以形成单个光路。相反，这两个第一端点可以是两个单独的光路的单独的端点。第三反射器160b被配置为反射第三波段的光，该第三波段可以等于或不同于第一波段，并且第三反射器160b被配置为通过具有第三波段之外的波长(例如在以下描述的至少第四波段)的光。
该装置还包括位于第二光路112b上的第二预定位置的第四反射器162b。第四反射器162b被配置为反射与第三波段分离的第四波段的光，并通过具有第四波段以外的波长的光。如图所示，第四反射器162b也与第二部件115位于同一位置。
如图所示，第三反射器160b位于第二部件115的连接器端口，而第四反射器162b位于第二部件115的另一连接器端口。这些连接器端口可以是第一连接器和第二连接器的第一连接器端口和第二连接器端口(与反射器160a、162a位于同一位置)，或者不同的连接器端口。然而，第三反射器和第四反射器可以替代地放置在其他位置。在所示配置中，可以分开监测第二光路112b从第一部件105到入口连接器的部分与第二光路112b从第一部件105到出口连接器的部分。
图1c示出了涉及第三反射器160b的装置的操作。光源155发射第三波段的第三光180c，该光耦合到第二光路112b上，并且光检测器165被放置并用于接收和检测来自第二光路112b的被第三反射器160b反射的第三光182c。所发射和检测的第三光的往返路径被示为180c、182c。
图1d示出了涉及第四反射器162b的装置的操作。光源155发射第四波段的第四光180d，第四光耦合到第二光路112b上，光检测器165被放置并用于接收和检测来自光路112a的被第四反射器162b反射的第四光182d。所发射和所检测的第四光的往返路径被示为180d、182d。
在操作期间，光源155同时或在不同时间经由光路的端点耦合到光路112a上且经由第二光路的端点耦合到第二光路112b上。可以借助于诸如wss的光学开关106将光从光源耦合到期望的光路上。在各种实施例中，第一部件105是这样的开关或包括这样的开关，并且光源可以耦合到该开关的光学输入。控制器170还可以可操作地耦合到开关的控制输入，并且可操作以使开关一次或多次地将光从光源路由到一个或多个期望的光路。在一些实施例中，例如在wss的情况下，控制器可以使开关将选择的波长从光源路由到选择的光路。这种配置便于从光源到期望光路上的可控耦合，而不需要附加的切换部件。
尽管仅示出了两个部件105和115，但是可以存在附加部件。在其他实施例中，在第一部件105和第二部件115之间可以有部件，光路112a和112b通过这些部件。
可以重复地(例如周期性地、根据时间表、响应于事件、或其组合)进行光路的监测。每个光路通过以下被监测：从光源发射光、将光路由到光路上、以及监测来自给定反射器的反射光。通过发射不同波长的光，可以监测同一光路的不同部分。对于给定的波长，被监测部分开始于光源，结束于反射该波长的反射器。
光检测器检测到的反射光的量相对于光源发射的光的量指示了被监测光路的完整性。通过执行重复测量，可以随时间监测路径完整性的演变。例如，如果连续测量指示反射光量逐渐下降，则可以指示光路的劣化。作为另一示例，如果连续测量指示反射光量急剧下降，则可以指示光路的错误连接或松动连接或光路以其他方式断开或中断。控制器可以被配置为执行连续的测量并且基于预定的监测例程指示状态或警报状况。
通过组合对同一光路的不同部分的测量，可以隔离沿光路的劣化、断裂、或故障连接的位置。例如，光路可以具有被配置为反射n个不同波段的光的n个窄带反射器。光源和光检测器共同位于光路的端点附近，并且n个光路部分和n个光路段如下定义。第一部分是光源和最接近的反射器之间的光路部分，第二部分是光源和第二最接近的反射器之间的光路部分，更一般地，第m部分是光源和第m最接近的反射器之间的光路部分。因此，连续的部分重叠。第一段等于第一部分，第二段等于属于第二部分但不属于第一部分的光路部分，更一般地，第m段等于属于第m部分而不属于第m-1部分的光路部分。因此，连续的段是分开的。n个部分的完整性可以通过例如顺序地将光源调谐到n个不同的波段来测量。如果前面m(m＜n)个部分的完整性足够高，并且第m 1部分的完整性明显低于其期望值或最后一个值，则确定劣化、断裂、或故障位于第m 1段中。控制器可以被配置为实现该逻辑，并输出第m 1段应当被检查和可能需修理的指示。
注意，在给定的测量轮次中，至少在最初，可以省略对一个或多个部分的测量。在一个实施例中，可以首先测量第n部分的完整性。如果该部分的完整性足够高，则在当前轮次的测量中可以省略对其他部分的完整性测量。
上述实施例示出了用于监测路径的多个部分的单个光源和光检测器。这种配置提供了一种简单有效的具有有限数量的部件的监测方案。然而，应当理解，在不同位置的多个光源和/或在不同位置的多个检测器都可以用于监测路径的多个部分。例如，第一光源和光检测器可以设置在路径的第一端，第二光源和光检测器可以设置在路径的第二端。作为另一示例，光源和光检测器可以在路径的两端之间的位置处(例如在中点处)耦合到路径。这可以作为在路径的一端或两端的光源和检测器的替代或补充。
上述实施例示出了位于同一位置的光源和光检测器。这种配置还简化了监测方案，并且如果需要的话，允许在光源和检测器之间的短路校准光路。然而，在其他实施例中，光源和光检测器可以设置在不同的位置。此外，在一些实施例中，在不同位置提供多个光检测器以监测来自同一光源的光。不同的光检测器可以在不同的位置耦合到光路。
图2a示出了根据本发明实施例的可操作地耦合到光源155和光检测器165的wss205。wss205作为主机装置和监测设备两者的部件操作。wss205在一个或多个输入端口接收光信号210，并根据主机装置的期望操作将光信号路由到合适的输出端口。例如，在roadm的情况下，光信号210可以是在单个输入端口212处接收的波分复用信号，然后这些光信号基于控制信号被路由到快速(express)端口或上路/下路端口。wss205还经由另一输入端口214从光源155接收光。在来自两个输入端口212和214的光被提供给开关部件之前，这些光由wss在内部合并在一起。因此，wss205可以被操作以将光从光源155路由到其输出端口中的可控输出端口。
wss205还包括检测端口216，检测端口216被配置为接收并传递由光源155发射并由装置的反射器反射的光。检测端口耦合到光检测器165。wss可以是双向开关，并且检测端口216可以耦合到输入端口212，以接收在开关处接收并在与信号210相反的方向上传播的光。也就是说，wss可以被配置为接收反射光并将反射光导向检测端口216，根据wss的构造，该检测端口可以与输入端口212耦合或分离。
在一些实施例中，端口214和216是wss205的外部端口，光源155和光检测器165是经由这些端口耦合到wss205的外部部件。在其他实施例中，端口214和216是wss205的内部端口，光源155和光检测器165作为内部部件集成到wss205中。
图2b示出了根据本发明另一实施例的可操作地耦合到光源155和光检测器165的wss205。wss205类似于上面关于图2a描述的wss，然而，省略了附加端口214和216。相反，来自光源155的光通过光耦合器224(例如定向耦合器)与光信号210合并。
wss205还被配置为接收并传递由光源155发射并由装置的反射器反射的光。该反射光230通过端口212输出，并使用诸如定向耦合器的光耦合器226提供给光检测器165。
在一些实施例中，耦合器224、226、光源155、和光检测器165是例如经由端口212耦合到wss205的外部部件。在其他实施例中，耦合器224、226、光源155、和光检测器165作为内部部件集成到wss205中。
图3示出了可以作为本发明实施例的主机光网络装置操作的现有技术二维roadm300。较高维度的roadm可以类似地作为主机装置操作。roadm300包括一对掺铒光纤放大器(erbiumdopedfiberamplifier，edfa)模块310、一对1x20wss模块320、背板光交叉连接模块330、上路/下路模块340、以及耦合到上路/下路模块340的光发射器/接收器345。edfa可以用其他合适类型的光放大器代替。这些模块使用光互连360(为了清楚起见，仅标记了选定的互连)耦合在一起，光互联例如是具有mtp/mpo连接器的多光纤线缆。edfa模块310和wss模块320在两个方向上发射和接收信号，并且通常包括用于接收、处理、和发射输入信号的第一组子部件和连接端口，以及用于接收、处理、和发射输出信号的第二组子部件和连接端口。
edfa模块310接收并放大输入的光通信信号，这些信号在放大之后被提供给相应的wss模块。edfa模块310还放大从相应wss模块接收的输出光通信信号。
根据本发明的实施例，光源和光检测器耦合到wss模块320之一或集成在wss模块320之一中，并且至少一个反射器(例如在其端口连接器处)集成到背板光交叉连接模块330中。根据一些实施例，wss模块320、背板光交叉连接模块330、和上路/下路模块340中的一个、一些、或全部设置有监测设备的一个或多个光源、光反射器、光检测器、和控制器。这些监测设备部件中的至少两个集成到roadm300的不同模块中或耦合到roadm300的不同模块。例如，反射器可以集成到与光源和光检测器不同的模块中。wss模块320的至少一个wss可以被配置为接收来自装置光源的光并将其可控地路由到包括反射器的可选择光路。
图4a至图4c示出了根据本发明实施例的与roadm主机装置集成的监测设备。roadm包括oxc模块430、wss到oxc以及oxc到wss光互连线缆435a、435b、435c、435d、wss部件420a、420b、420c、和420d、以及edfa410a、410b、410c、和410d。示出了光互连线缆的总数的子集435a、435b、435c、435d。为了清楚起见，没有示出roadm的上路/下路模块。
监测设备包括光源455、多个波长选择反射器460a、460b、460c、460d、和光检测器465以及控制器(未示出)。光源455和光检测器465被示出为集成到wss部件420b中。至少一个其他光源和光检测器可以类似地集成到wss部件420d中。wss被操作以将来自光源455的光路由到与所选线缆上的所选光纤对应的所选光路上。尽管仅示出了每个wss部件的单个线缆，但wss可以将同一光源455光耦合到同一线缆上的不同光纤，以及光耦合到不同线缆上的不同光纤。反射器设置在oxc模块430的各个连接器端口。
根据图4a，来自光源455的光耦合到由特定光互连线缆435b上的特定光纤所支持的光路上。光被反射器460b反射，反射器460b位于穿过光纤在光互连线缆435b和oxc模块430之间的接口处。同一反射器部件可以包括位于穿过同一光互连线缆435b的多个光纤的多个反射器(或单个宽反射器)。反射光沿同一特定光纤通过wss传回光检测器465。
根据图4b，来自光源455的光耦合到与图4a中相同的光路上。然而，在这种情况下，光具有与图4a中不同的波长，使得光通过反射器460b并耦合到内部光波导(例如光纤)，内部光波导连接到oxc模块430的另一线缆接口。然后，光被位于该另一线缆接口处的反射器460c反射。反射光沿同一光路通过wss传回光检测器465。
根据图4c，来自光源455的光耦合到与图4a和图4b中相同的光路上。然而，在这种情况下，光具有与图4a和图4b中不同的又一波长，使得光穿过反射器460b和460c并耦合到另一光互连线缆435c上。光通过光互连线缆435c并经由线缆接口到达wss部件420c。光被路由到集成到wss部件420c中的第二光检测器466。因此，对该特定路径的检测不依赖于反射器的反射。或者，光检测器466可由反射器代替，该反射器将光沿光路反射回检测器465以进行检测。这样，可以监测三个光路段。其他光路可以类似地被监测。
图4a到图4c示出了wss模块和oxc模块之间的光连接以及由oxc模块分开的wss模块对之间的光连接的监测。然而，可以预期，可以类似地执行其他部件之间的光连接，例如wss模块和edfa之间的光连接，或者wss模块或oxc模块和上路/下路模块之间的光连接。
图5示出根据本发明实施例的用于监测和/或校准光网络装置的方法。该方法可以重复地执行，例如连续地或根据时间表执行。在操作510中，roadm的wss或roadm本身被认为是由网络管理系统(networkmanagementsystem，nms)的操作、管理和维护(operations,administrationandmaintenance，oms)部分提供的。在操作520中，确定roadm的wss到oxc互连的校准是否完成。如果是，则启动下一个阶段525，以监测wss到oxc的连接性和/或wss到wss的连接性(在roadm内)。在该下一阶段525期间，如果遇到问题530，诸如高路径损耗、或意外的功率下降，则生成报告540，并且等待手动或自动启动运行下一监测。否则，重复该方法而不生成报告。如果roadm的wss到oxc互连的校准不完整，则确定535相应的wss到oxc互连光纤是否存在任何问题。如果是，则再次生成报告540，并且等待手动或自动启动运行下一监测。在上文中，问题可以通过将测量与期望的或预期的损耗测量阈值进行比较来定义。该阈值可以由运营商手动提供或由nms提供。
图6示出了根据本发明实施例的用于监测光网络装置的方法600。该方法可以由控制器和相关设备例如光源和光检测器自动执行。该方法包括从光源发射610第一波段的光，该光源例如被集成到光网络装置中或以其他方式耦合到光网络装置。该方法还包括使615光耦合到光网络装置中的选择的光路上。使光耦合到选择的光路上可以包括操作光网络装置的波长选择开关(wss)以将光路由到选择的光路上。wss还根据光网络装置的主要功能操作，以可控地路由通过光网络装置的光通信信号。
该方法还包括使用光检测器监测620第一波段的光，该光由光源发射并由波长选择反射器沿光路朝光检测器反射。反射器位于光路上的预定位置，并且被配置为反射第一波段的光并通过具有第一波段之外的波长的光。光检测器可被集成到光网络装置中或以其他方式耦合到光网络装置。反射器被集成到光路中。
在一些实施例中，第二反射器位于光路上的第二预定位置，并且被配置为反射与第一波段分离的第二波段的光，并通过具有第二波段之外的波长的光。在这种情况下，该方法还可以包括从光源发射630第二波段的第二光，使635第二光耦合到光路上，并且使用光检测器监测640第二波段的光，该光由光源发射并且由第二反射器沿光路朝光检测器反射。光检测器还被放置并用于接收和检测来自光路的被第二反射器反射的光。
在一些实施例中，第三反射器位于光网络装置中的第二光路上的预定位置。第三反射器被配置为反射与第一波段和第二波段相等或不同的第三波段的光，并通过具有第三波段外的波长的光。在这种情况下，该方法还可以包括从光源发射650第三波段的第三光，使655第三光耦合到第二光路上，并且使用上述光检测器或另一光检测器来监测660第三波段内的第三光，该第三光由光源发射并且由第三反射器沿第三光路朝上述光检测器或另一光检测器反射。
在各种实施例中，使615、635、655光耦合到光路上包括操作光网络装置的波长选择开关(wss)将光路由到选择的光路上。wss还根据光网络装置的主要功能操作，以可控地路由通过光网络装置的光通信信号。
当光网络装置包括通过光互连(例如光纤或多光纤线缆)连接的第一部件、节点、或模块和第二部件、节点、或模块时，尤其可以采用上述方法。光互连包括光路的一部分，并且光源与第一部件位于同一位置，并且反射器与第二部件位于同一位置。
图7示出了根据本发明另一实施例的监测设备。监测设备包括光源755、光检测器765、控制器770、以及一个或多个反射器，例如反射器760a、760b、762a、和762b。控制器770被配置为操作光源并且从光检测器接收信号。光源755被配置为发射第一波段的光。该光被耦合到与光学装置关联的光路上。该光路可以穿过一个或多个互连的光学装置，并且可以至少部分地在光学装置内或者可以连接到光学装置的输入。光学装置可以是例如光缆、光开关、oxc、或其他光学元件。反射器760a位于光路上，并且反射器被配置为反射第一波段的光并且通过具有第一波段之外的波长的光。反射器760a可以位于光学装置的光输入或光输出。光检测器765被放置并用于接收和检测来自光路的被反射器760a反射的光。光源755、光检测器765、和控制器770可以与被监测的光学装置位于同一位置或分离。尽管在图7中抽象地表示了路径，但是光从反射器760a到光检测器765采用的路径可以与光从光源755到反射器760a所采用的物理路径相同但是方向相反。
监测设备可以类似地与不同光路或同一光路的不同部分的反射器760b、762a、762b一起工作。这些反射器可以集成到同一光学装置或不同的光学装置中。因此，监测设备可以被配置为监测一些光学装置和/或这些光学装置之间的光互连。在一些实施例中，可以响应于控制器770发射的信号来操作诸如wss的开关706，以便将来自光源755的光路由到期望的反射器并且将来自反射器的反射光路由到光检测器765。
在各种实施例中，由光源发射且用于监测的光的波长被选择为使得其不干扰或最小程度地干扰由主机装置处理的光通信信号。在一些实施例中，波长被选择为使得其处于与光通信信号不同的波段中。例如，当光通信信号使用c波段时，可以将光源发射的光的波长选择为处于c波段的边缘。在一些实施例中，波长被选择为在由主机装置的光放大器(例如edfa)放大的波段之外或在该波段的边缘。这使得监测波长不被放大，或者被最小程度地放大，从而减轻主机装置外部的泄漏。
在其他实施例中，主机装置可以在监测操作期间暂时离线(例如，通过短暂地中断到edfa的功率)，或者光源发射的光可以是低功率的，使得对光通信信号的干扰被保持在可接受的低水平。然而，为了避免服务中断，优选可以在不使主机装置离线的情况下执行监测。
本发明的实施例可以用于支持使用实时测量的动态校准和监测。通过测量沿不同主机装置光路并且还沿光路部分的光功率，可以制作主机装置内的路径质量的地图。可以以相对慢的速度(例如以秒的数量级)执行监测和校准。
在一些实施例中，本发明可以使用以下来实现：诸如多波长激光器或led的单个光源、单个光检测器、单个环行器/定向耦合器、以及一组无源反射器和主机装置的单独控制器或修改的控制器。单个光源和光检测器可以用于监测多个光路，例如子光纤。环行器或光开关可用于从反射器取回反射光。
因为波长选择(即，波长特定)反射器被集成到光路中，所以监测信号比使用诸如光时域反射计的替代技术的情况强得多。这允许采用较快和较不复杂的监测操作。
本发明的实施例可以集成到诸如roadm的网络设备和包括一个或多个wss的其他设备中。光源和光检测器可以与wss集成，并且wss可以被操作为将来自光源的光路由到光检测器。
在各种实施例中，节点中存在的一个或多个edl(enhanceddummylight，增强伪光)可以用于节点监测和校准。这种光源需要足够的功率，使得相应的光检测器可以记录足够量的反射光。为此，可以使用led、激光器、或极低功率放大器(例如放大自发幅射amplifiedspontaneousemission，ase)放大器)。光源可以集成到主机装置的合适模块中，或者该模块可以包括用于可移除地连接到光源的端口。可以使用能够在选定的波段和选定的时间可控地发射光的光源。
在一些实施例中，光检测器位于至少一些或所有mtp/mpo单光纤的输入端口附近。在一些实施例中，另一光位于至少一些或所有mtp/mpo单光纤的输出端口附近。
在一些实施例中，可以进行测量，该测量指示沿依赖于一个或一系列光纤或其他光波导的光路的路径损耗。路径损耗可以与在光检测器处测量的反射光的量相关。对于诸如图3中所示的roadm，这可以包括从第一wss到第二wss的损耗测量、从第一wss到oxc的损耗测量、从oxc到第二wss的损耗测量、或其组合。可以类似地测量主机装置中的其他连接性。
注意，光路损耗可以例如由于光互连光纤线缆与诸如wss和oxc模块的模块之间的端口连接而变化，线缆例如经由mtp/mpo连接器连接到所述模块。损耗可以在端口之间变化，并且是波长相关的。本发明的实施例可以跟踪光路径损耗随时间的演变，这种演变可能由于诸如漂移和老化的效应而出现，这种效应未在初始校准数据中捕获。
尽管已经参考本发明的具体特征和实施例描述了本发明，但是显然可以在不脱离本发明的情况下对其进行各种修改和组合。因此，说明书和附图应仅被看作是对由所附权利要求限定的本发明的说明，并且应被认为覆盖了落入本发明范围内的任何和所有修改、变化、组合或等同物。
1.一种用于光学装置的监测设备，所述监测设备包括：
光源，用于发射第一波段的光，所述光耦合到与所述光学装置关联的光路上；
反射器，位于所述光路上的预定位置，所述反射器用于反射所述第一波段的光并且使具有所述第一波段之外的波长的光通过；
光检测器，被放置并用于接收和检测来自所述光路的被所述反射器反射的光；以及
控制器，用于操作所述光源并且从所述光检测器接收信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学装置包括通过光互连连接的第一部件和第二部件，所述光互连包括所述光路的一部分，并且其中，所述光源与所述第一部件位于同一位置且所述反射器与所述第二部件位于同一位置。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的设备，其中，所述光源、所述光检测器、和所述控制器中的一个或多个与所述光学装置分离。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，还包括位于所述光路上的第二预定位置的第二反射器，所述第二反射器用于反射与所述第一波段分离的第二波段的光并通过具有所述第二波段之外的波长的光，并且其中：
所述光源还用于发射所述第二波段的第二光，所述第二光耦合到所述光路上；
所述光检测器还被放置并用于接收和检测来自所述光路的被所述第二反射器反射的光。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述预定位置在所述第二部件的入口，所述第二预定位置在所述第二部件的出口。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述光学装置是可重构光分插复用器(roadm)，所述第一部件是波长选择开关，所述第二部件是光交叉连接器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，还包括位于与所述光学装置关联的第二光路上的预定位置的第二反射器，所述第二光路具有与所述光路的端点分开的端点，所述第二反射器用于反射与所述第一波段相等或不同的第二波段的光，并通过具有所述第二波段之外的波长的光，并且其中：
所述光源同时或在不同时间经由所述光路的所述端点耦合到所述光路上且经由所述第二光路的所述端点耦合到所述第二光路上；
所述光源还用于发射所述第二波段的光，所述第二波段的所述光耦合到所述第二光路上；以及
所述光检测器还被放置并用于接收和检测来自所述第二光路的被所述第二反射器反射的光。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中，所述光学装置包括波长选择开关，并且其中，wss由所述控制器操作以可选择地将来自所述光源的光耦合到所述光路上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所述控制器用于重复地操作所述光源并处理从所述光检测器接收的所述信号以执行所述光路的连续测量，并且用于基于所述连续测量提供所述光路的质量的指示。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其中，所述光学装置包括多光纤线缆，并且其中，所述反射器位于所述多光纤线缆的端部。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中，所述控制器用于操作所述光源并处理从所述光检测器接收的所述信号以执行所述光路的测量，所述设备还用于基于所述测量执行所述光学装置的校准操作。
12.一种光网络装置，包括根据权利要求1所述的监测设备。
13.一种用于监测光学装置的方法，包括：
从光源发射第一波段的光；
使所述光耦合到与所述光学装置关联的选择的光路上；
使用光检测器监测由所述光源发射并由反射器沿所述光路朝所述光检测器反射的所述第一波段的光，所述反射器位于所述光路上的预定位置，用于反射所述第一波段的光并通过具有所述第一波段之外的波长的光。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述光学装置包括通过光互连连接的第一部件和第二部件，所述光互连包括所述光路的一部分，并且其中，所述光源与所述第一部件位于同一位置且所述反射器与所述第二部件位于同一位置。
15.根据权利要求13和14中任一项所述的方法，其中，第二反射器位于所述光路上的第二预定位置，用于反射与所述第一波段分离的第二波段的光并通过具有所述第二波段之外的波长的光，并且其中，所述光检测器还被放置并用于接收和检测来自所述光路的被所述第二反射器反射的光，所述方法还包括：
从所述光源发射所述第二波段的第二光；
将所述第二光耦合到所述光路上；以及
使用所述光检测器监测由所述光源发射并由所述第二反射器沿所述光路朝所述光检测器反射的所述第二波段的光。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，第二反射器位于与所述光学装置关联的第二光路上的预定位置，所述第二反射器用于反射与所述第一波段相等或不同的第二波段的光并且通过具有所述第二波段之外的波长的光，所述方法还包括：
从所述光源发射所述第二波段的第二光；
将所述第二光耦合到所述第二光路上；以及
使用所述光检测器或第二光检测器监测由所述光源发射并由所述第二反射器沿所述第二光路朝所述光检测器或所述第二光检测器反射的所述第二波段的光。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，使所述光耦合到与所述光学装置关联的选择的所述光路上包括操作所述光学装置的波长选择开关(wss)以将所述光路由到选择的所述光路上，所述wss还根据所述光学装置的主要功能可控地路由通过所述光学装置的光通信信号。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，还包括：重复地操作所述光源并处理从所述光检测器接收的信号以执行所述光路的连续测量；以及基于所述连续测量产生所述光路的质量的指示。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的方法，还包括：操作所述光源并处理从所述光检测器接收的信号以执行所述光路的测量；以及基于所述测量执行所述光学装置的校准操作。
技术总结