波分复用(WDM)是一种利用不同的间隔开的光波长通过一根光 纤传输多路光信号的技术。利用这种技术，可以显著提高信息传输能力。 该能力决定于信道的带宽和可用波长信道的数目。每个波长上的信号与 其它信号无关地通过光纤，这样每路信号代表具有大带宽的分立信道。
当信号长距离传输时，必需每隔一定的距离对信号进行再生或光放 大。光放大器包括由高功率半导体激光器泵浦的掺铒光纤，在此简称为 “泵浦激光器”。
光放大器与电放大器的不同之处在于光放大器力求保持恒定输出功 率，因为它们通常或多或少处于饱和状态，而电放大器却具有恒定增益。
如果有意地或由于故障而改变了信道的数目，那么输出功率恒定这 一要求将产生问题。因此，期望能够控制输出功率。
已知可以利用引导信号(pilot tone)控制光放大器的增益，见EP 0 637 148 A1。标识引导信号调制在每路多路复用波长上。系统中的每个放 大器都根据引导信号确定发送波长的总数，并由此控制放大器的增益。 使用前馈或反馈。在文献中还暗示，除了对信道数目进行计数之外，还 可以通过测量引导信号的幅度来获得更好的控制。
还已知，见GB 2 294 170，通过测量光放大器输出中的总体光学效 应、然后其转换成电压，再将该电压与参考电压进行比较，可以以不同 的方式控制放大器。这样就形成了控制放大器的反馈信号。另外，可以 对信道数目进行计数，并相应地对控制进行调节。
还已知，见US 4,991,229，通过只测量一个波长信道中的功率来 控制光放大器。这是通过利用WDM-耦合器滤出该信道，然后对该信 道进行检测来实现的。另外，还可以利用与上述方式类似的方式实现反 馈。
在US 5,113,459中示出了利用专用信道发送光服务信号的想法。
为了对波长计数而将标识引导信号调制到每路多路复用波长所带来 的问题是技术复杂、速度低和费用昂贵。
另一个问题是它还消极地影响了传输性能。

本发明的目的是在构成总线的网络节点中简单而有效地控制放大器 中的每个信道的功率。为了达到这一目的，实现了一种对进入每个放大 器的信道进行计数的简单、快速且廉价的方法。
信道的计数是通过在节点之间发送信号的分立信道实现的，其中信 道数目n在节点之间传输。另一种方法是采用分立的电子网络，然而这 种方法较慢。
总线的第一个节点将数字n设定为该节点中的有效发射机数目。其 余节点通过增加它们添加到总线上的信道数和减去它们阻断或终止的信 道数来更新数字n。
在本发明的实施方案中，检测到由故障引起的输入功率的巨大且快 速的变化，这将使进入节点中的数字n过时。在这种情况下，数字n的 更新将被禁止，直到接收到新的、可靠的数字n。
因此，根据本发明，提供了一种控制网络节点中的光放大器的输出 功率的方法，其中所述光放大器的输出功率由控制电路中的泵浦激光器 控制，其中所述节点读取监控信道，该监控信道包含如何控制所述光放 大器的信息，所述节点使用所述信息控制所述放大器；其特征在于所述 监控信道用于在所述网络的节点之间进行信令以在所述节点之间传输信 道的数量。
所述信息是进入到所述节点的信道数。
其中测量来自放大器的总输出功率，并用进入节点的信道数除该功 率，得出每个信道的总输出功率，用于控制放大器。
其中通过将进入节点的信道数加上在节点中增加的信道数、然后减 去在节点中阻断或终止的信道数，获得传送到下游节点的新信道数的步 骤。
所述方法还包括以下步骤：测量放大器的总输出功率，用新信道数 除该功率，得出每个信道的总输出功率；和根据所述的每个信道的总输 出功率来控制放大器。
其中添加的信道数由节点中的有效发射机的数目获得。
其中监控到放大器的输入功率，如果输入功率超过某一极限，就设 定输入功率变化标志。
上述设定的输入功率标志将禁止进一步改变放大器的控制，直到接 收到可靠的信道数。
所述方法还包括将信道数发送到控制电路以便直接使用的步骤。
所述方法还包括将信道数发送到控制电路但直到将触发信号发送到 控制电路才可以使用的步骤。
本发明还提供了一种在网络中的节点，包括：中央处理器；监控单 元；至少一个光放大器，其中上述监控单元连接到所述光放大器的一个 输入光纤和一个输出光纤，所述中央处理器连接到所述监控单元和所述 光放大器，所述光放大器的它的输出功率由一个控制电路中的一个泵浦 激光器控制，所述泵浦激光器连接到所述光放大器，其中所述节点读取 在监控信道中发送的信息以控制所述光放大器，特征在于所述监控信道 将所述节点与网络中的其它节点相连接，并且在节点之间传输信道的数 量。
所述信息是进入所述节点的信道数。
所述节点用于测量来自所述光放大器的总输出功率，并用进入节点 的信道数除该功率。
其中通过将进入节点的信道数加上在节点中增加的信道数、然后减 去在节点中阻断或终止的信道数，获得传送到下游节点的新信道数。
所述节点用于测量来自所述光放大器的总输出功率，并用进入节点 的信道数除该功率。
所述节点由节点中的有效发射机的数目获得添加信道数。
所述节点还监控所述光放大器的输入功率，如果上述输入功率的变 化超过某一极限，就设定输入功率变化标志。
所述设定的输入功率标志禁止进一步改变放大器的控制，直到收到 可靠的信道数为止。
所述光学监控单元将信道数发送到控制电路，以便直接使用。
所述中央处理器将信道数发送到控制电路，光学监控单元将触发信 号发送到控制电路。
本发明的优点是简单、快速且廉价。
附图说明
图1示出根据现有技术对5信道进行优化的已知光学系统的框图。
图2示出与图1相同的系统的框图，但只示出了两个信道，且没有 放大器控制。
图3示出已知光纤网络的实例。
图4示出可以实现本发明的光纤网络节点的实例。
图5示出图3的光纤网络，并根据本发明对没有滤波器的节点中的 信道进行计数。
图6示出图3的光纤网络，并根据本发明对具有滤波器的节点中的 信道进行计数。
图7示出根据本发明实现计数的第一实施方案的详细视图。
图8示出根据本发明实现计数的第二实施方案的详细视图。
图9示出根据本发明实现计数的第三实施方案的详细视图。
图10示出控制电路的实例，其中使用了信道计数。

光放大器
图1示出根据现有技术、利用波分复用技术对五个信道8a、8b、8c、 8d和8e进行优化的光学系统。例如，该系统可以是电话系统的一部分。 在光系统中，光放大器1具有恒定的输出功率。放大器1由泵浦激光器 2控制。光纤6由系统中的其它节点引入放大器1，光纤7由放大器1 引出到系统中的其它节点。在光纤6、7中，信道可以增加和减少。在所 示实例中，四个信道8a、8c、8d和8e由第一光纤6进入放大器1，经 放大之后，从第二光纤7离开。此后，从发射机3添加了额外信道8b。 然后，所有的信道8a、8b、8c、8d和8e将具有相同的强度，通过滤波 器4选择所选信道8d的特定波长并将其发送给接收机5，可以读取所选 信道8d。所有信道8a、8b、8c、8d和8e的强度将随着传播而下降，但 是因为它们是等强度的，所以在对其进行在放大时不会有问题。
图2示出与图1相同的系统。在这种情况下，该系统仍然是针对五 个信道进行优化的，但只有第一信道8a进入放大器1。该单独信道8a 的强度将近似为在有四个信道进行放大时的强度的四倍。这是由于光放 大器的输出总功率是恒定的，即输出功率实际上主要决定于连接到放大 器的泵浦激光器2的输出功率，而与放大器1的输入功率关系不大。
当添加第二信道8b时，将在信道8a和8b之间出现不平衡，这将产 生问题。实际上滤波器4是非理想化的，因此当滤波器4试图选出第二 信道8b时，第一信道8a将处于主要地位，因为它很强，将会出现串扰。
因此，非常期望能够控制通过放大器1的输出功率。
光学环网络
图3示出利用波分复用技术的已知的光学环网络的实例，在此简称 为“环”。图3中的环网络将在下面用作对本发明进行解释的基础，但 应当理解的是本发明也可以工作在其它网络中。
在图3中，六个节点N1、N2、N3、N4、N5、N6连接到工作方向 相反的两条光纤11、12，作为双向总线。当然，在环上可以具有任意数 目的节点。
传送由第一光纤11进入节点并从第二光纤12离开节点的位置称为 西端口W。传送由第二光纤12进入节点并从第一光纤11离开节点的位 置称为东端口E。“东”和“西”的定义仅与此相关，与其它无关，这 意味着西在东的右侧。这有助于将环表示为圆。
由一个节点向另一个节点的数据流和信号将在两条光纤11、12上传 输，这是双向的。然而，在两个节点N1、N6之间，一段称为非有效段 IS的环不承担任何数据传送，只负责发送信号。这意味着即使数据传送 在两个光纤上进行，一个节点也只接收来自该光纤上的另一个节点的数 据传送。最靠近非有效段IS的节点N1、N6作为端节点。如果环中在不 是非有效段的地方出现故障，那么该非有效将移动以绕开故障。
实际上存在多种不同的移动非有效段的方法。然而，这超出了本发 明范围。感兴趣的读者可以阅读例如“Electronic Letters”，5th，December 1996，Vol.32，no 25，p 2338-2339，B.S.Johansson，C.R.Batchellor and L.Egnell：“Flexible bus：A self-restoring optical ADM ring architecture”。
光学节点
实现本发明的节点的最重要特点参考图4。其它节点也是可能的， 例如在每个节点中端接信道的节点。
在每个光纤11、12上，节点包括前置放大器14和辅助放大器15。 前置放大器14和辅助放大器15优选地是光纤放大器(OFA)。前置放 大器14作为实现非有效段IS的开关，但也有可能利用辅助放大器15或 独立开关完成此任务。
节点还包括向光纤11、12添加波长信道的多路复用/发射机16和从 光纤11、12拾取波长信道的多路解复用/接收机17。
节点还包括中央模块18，该模块包括中央处理器19和监控单元20。 中央处理器19控制一切。监控单元20在独立的监控信道OSC中发送信 号标志。根据ITU-T标准草案G.mcs(研究组15来稿，问题：16/15)， 监控信道的波长优选地为1510nm。当然，也可以是其它波长。
利用1510nm的优点是前置放大器14优选地具有抑制增益峰的 1530nm滤波器。该滤波器可以阻挡1510nm监控信道。这就在节点中省 去了独立的在线监控信道滤波器或在线WDM耦合器。然而，对于监控 信道，为了节约功率而使用WDM在线耦合器是有利的。
在另一方面，数据传送，即数据通讯信道，可以使用以1550nm为 中心的、间隔100GHz的十六个波长。
任选地，在前置放大器14和辅助放大器15之间还可以安置阻挡滤 波器21。
信道计数
如上所述，期望光放大器以每信道恒定功率的模式工作。这可以通 过测量总输出功率并将其除以通过放大器的信道数目来实现。为此，需 要知道有多少个信道通过放大器，这并不像听起来那么容易。
本发明的基本想法是，如图5和6所示，每个节点由上游节点接收 关于存在信道数字n的信息。在完成信道的插入、终止和阻挡之后，节 点将更新数字n，并将其传输到下一个下游节点。
数字n可以通过电子网络更新，但是将已更新的数字n传送给所有 的放大器需要几十秒钟。这意味着在更新数字n的时间内信号传送的性 能将下降。一个更好的想法是利用前述的光学监控信道OSC。
如上所述，节点双向传输数据。由第一节点N1到第二节点N2的通 讯，以及由第二节点N2到第一节点N1的通讯优选地采用同一波长。
如果在第二节点N2中没有阻挡滤波器，第二节点N2接收的信道将 不会在第二节点中终止或阻断，而是通过该节点，继续向下游传播。如 果没有非有效段IS，在这种情况下将无法使用同一波长。这是因为来自 第一节点的数据将与来自第二节点的数据混合，而变得无法读取。然而， 非有效段在环中引入了一个停止数据传送的断点。
这意味着在第一N1和第二N2节点之间且没有非有效段IS的路径 上，数据不会混合。另一方面，在在第一N1和第二N2节点之间且存在 非有效段IS的路径上，数据将会混合。这并不重要，因为非有效段IS 已经截止了混合的数据，不再读取了。
这是一个非常简单的解决方案。然而，在每个所用波长上，两个信 道将在环的某些部分上重叠。这意味着光波功率加倍，节点中的放大器 必需在环的那些部分中将该波长计数为两个信道。
图5中的实例更加清晰地对此作出了说明，该图与图3相同。第一 节点N1在下述波长上传输五个信道：用于第二节点N2的λ1，用于第三 节点N3的λ2，用于第四节点N4的λ3，用于第五节点N5的λ4，用于第 六节点N6的λ5。因为第一节点N1是端节点，数据只向东传输，n＝5。
第二节点N2在下述波长上传输五个信道：用于第一节点N1的λ1， 用于第三节点N3的λ6，用于第四节点N4的λ7，用于第五节点N5的λ8， 和最后用于第六节点N6的λ9。
第二节点N2在波长λ1接收来自第一节点N1的信道，并以同一波 长λ1向第一节点N1传输信道。在由第二节点N2到第一节点N1的东路 径上，波长λ1将包含两个重叠的信道(然而，由于非有效段，它们在第 一节点N1的输入端或第六节点N6的输出端截止)。这两个信道在此时 是不可读取的，但必需计算为两个，因为功率值加倍了。
因此，第二节点N2由第一节点N1向东传输五个处于波长λ1-λ5 的信道，增加了五个处于波长λ1、λ6-λ9的信道。由此，使用了九个波 长，但是有十个信道，n＝10。
第三节点N3传输五个处于下述波长的信道：用于第一节点N1的 λ2、用于第三节点N3的λ6、用于第四节点N4的λ10、用于第五节点N5 的λ11和用于第六节点N6的λ12。
因此，第三节点N3由第一节点N1和第二节点N2向东传输十个处 于波长λ1-λ9的信道，增加了五个处于波长λ2、λ6、λ10-λ12的信道。 由此，使用了十二个波长，但是有十五个信道，n＝15。
第四节点N3传输五个处于下述波长的信道：到达第一节点N1的 λ3、到达第二节点N2的λ7、到达第五节点N5的λ10、到达第五节点N5 的λ13和到达第六节点N6的λ14。
因此，第四节点N4由第一节点N1、第二节点N2和第三节点N3 向东传输十五个处于波长λ1-λ12的信道，增加了五个处于波长λ3、λ7、 λ10、λ13、λ14的信道。由此，使用了十四个波长，但是有二十个信道， n＝20。
第五节点N5传输五个处于下述波长的信道：到达第一节点N1的 λ4、到达第二节点N2的λ8、到达第三节点N3的λ11、到达第四节点N4 的λ13和到达第六节点N6的λ15。
因此，第五节点N5由第一节点N1、第二节点N2、第三节点N3和 第四节点N4向东传输二十个处于波长λ1-λ14的信道，增加了五个处于 波长λ4、λ8、λ11、λ13、λ15的信道。由此，使用了十五个波长，但是 二十五个信道，n＝25。
最后，第六节点N6传输五个处于下述波长的信道：到达第一节点 N1的λ5、到达第二节点N2的λ9、到达第三节点N3的λ12、到达第四节 点N4的λ14和到达第五节点N5的λ15。
第六节点N6向东西两个方向传输数据，但向东的数据被非有效段 截止。
然而，第六节点N6向西传输五个处于波长λ5、λ9、λ12、λ14、λ16 的信道。对应于三十个信道，n＝30，环绕该环使用的波长最后达到十五 个。在另一没有非有效段IS的网络中，则需要与三十个信道相对应的三 十个波长。然而计数是一样的，因为计数的是信道数。
作为端节点的第六节点N6将向西的信道数n复位，增加有效发射 机的数目，n＝5。然后，象向东进行的解释一样，向西发生同一过程， n＝10、n＝15、n＝20、n＝25、(n＝30)，每个节点向西和向东均使 用相同的波长。
在图5中计算信道数的等式为ny＝nx+z，其中nx等于进入节点的数 目n，z等于在节点中增加的信道数，即节点中的有效发射机的数目。
图6示出与图5相同的网络，只是在所有的节点N1-N6中都使用 了任选的滤波器21。这会增加成本，但另一方面将不必放大“双倍”信 道。节点中的滤波器去除用于发射和接收的相同波长。在该图中，阻断 的波长由横线-表示。
在由第二节点N2到第一节点N1的东向路径上，波长λ1不是包含 两个相互重叠的信道，而是只有由第二节点N2传输到第一节点N1的一 个信道。因此，信道数将等于波长数，即九，n＝9。
同样情况还会在东向的其它节点中发生，比较图5中的波长计算：n ＝5、n＝9、n＝12、n＝14、n＝15、(n＝15)，最后达到处于十五个 波长的十五个信道。当然，同样的情况在西向也会发生。
因此，在图6中计算信道数的等式为ny＝nx+z-w，其中nx等于进入 节点的数目n，ny等于离开节点的数目n，z等于在节点中增加的信道 数，w等于在节点中阻断的信道数。
假定所有接收到的信道都在节点中被阻断，那么阻断信道数w将等 于节点中的有效发射机数目。
该等式对于图5仍成立，只是w＝0。等式对于在每个节点中都阻断 信道的网络仍成立，w表示在节点中阻断或终止的信道。
图7示出了在与图4节点类似的节点或类似节点中更新数字n的主 要方法。进入信道数nx用于更新前置放大器14。输出信道数ny用于更 新辅助放大器15。如上所述，输出信道数ny根据下式计算ny＝nx+z-w， 其中z等于添加的信道数，w等于阻断或终止的信道数，如果有的话。
过程由端节点开始，将第一数字n设定为端节点中的有效发射机数 目，由此表示信道数。
这一切是简洁、精确的，但是在实际中，将会发生以下事情，发射 机出现故障，光纤折断或弯曲等等。我们必需确保不能用过时的信道数 n更新放大器。
如果数字n很大，数字n的微小变化产生的影响很小。感兴趣的是 较大的变化。因此，测量前置放大器14和辅助放大器15的输入，设定 可接受的输入功率变化极限ΔP。
如果输入功率的变化小于ΔP，则不进行任何处理。然而，如果放大 器检测到输入功率变化大于ΔP，放大器将向光学监测单元20发送输入 功率变化标志ΔP。这可能是线路的衰减变化、增加/去除发射机或使非有 效段移动的故障。在最后一种情况下，节点之前的路径可能包含过时的 数字n。
然而，节点并不知道输入功率产生较大变化的原因。为了防止节点 用过时的数字n更新放大器，必需在检测到输入功率变化的同时就在放 大器内部发送禁止标志，见图10。
这还禁止了数字n的更新，直到光学监控单元接收到可信的数字n。 然后，光学监控单元向放大器发送复位标志，允许继续更新数字n。
对于80km的节点-节点距离，大约需要400μs的延时。光学监控 单元20在进行更新之前还需要读取一帧数据和紧接着的循环容余检测 CRC。这使总延时大约达到525μs。
输入功率变化极限ΔP的合理值应该大约是0.5-1dB。例如，可以忽 略由十到十一个信道的变化，而必需检测由一到两个信道的变化，显然 这是使非有效段移动的故障。
如果输入功率变化标志ΔPin来自辅助放大器15，而不是前置放大器 14，那么在节点中将有可能出现发射机故障。然后，将禁止更新辅助放 大器的数字ny，直到光学监控单元接收到可靠的数字nx。这是一种检测 发射机故障的快速方法，但主要用于控制放大器。如果信道很多，那么 可以忽略发射机故障，但另一方面放大器应当正常。当然，应当以普通 (低速)方式检测发射机的故障。
在图7中，具有由光学监控单元20到达放大器14、15的硬连线总 线和达到发射机16的硬连线。另一种可能是，类似于图8，利用中央单 元19为放大器14、15提供当前的信道数n。光学监控单元20利用触发 信号进行更新。在这种情况中的前提是，当在网络中启动第一信道时， 放大器14、15具有缺省的数字值n＝1。否则，在调整功率值之前需要的 时间太长。
第三种方法是具有到达放大器14、15的硬连线总线，但允许中央单 元19管理发射机16，见图9。
在图7-9中，放大器14、15还传输功率损耗标志LOP。这可以指 示出现在放大器输入侧的故障。在前置放大器14的情况下，这可以指示 需要将非有效段IS移到该处。由此，节点成为端节点，数字n必需调整 为该节点中的有效发射机数目。
放大器控制
放大器的实际控制是通过前馈和反馈实现的，如图10。在前述各图 中称为光放大器的部分对应于整幅图10。作为放大器的掺铒光纤31由 泵浦激光器32控制。第一检测器33在掺铒光纤31的输入端读取总光学 功率，并将该值前传到前馈块34。由前馈块34发送前馈处理要求信号 PF，该信号通过控制泵浦激光器32的输出功率来控制掺铒光纤31。
前馈块34提供优选的总光功率的非线性函数，这可以借助模拟非线 性网络实现，例如。另一种解决方法是利用A/D将光学输入功率转换为 八比特字，例如。然后，通过指示存储器中的不同存储器地址的该八比 特字的不同值来使用该八比特字。
反馈功能是通过检测器36测量掺铒光纤31的输出功率实现的。输 出功率传递到反馈块37，并被信道数n除，得到处理值PV。在控制器 35中，处理值PV与期望的信道输出功率，即设定点SP，进行比较。根 据控制器35的程序，控制器35发出反馈处理要求信号PB，该信号通过 泵浦激光器32控制掺铒光纤31的信道输出功率，使其接近期望值。
这种调节不是即时发生的。当反馈处理要求信号PB通过泵浦激光 器32改变掺铒光纤31的信道输出功率时，条件可能已经发生了变化， 这时可能需要新的掺铒光纤31的信道功率值，这又将产生新的反馈处理 要求信号PB。该过程持续发生，形成负反馈控制环，该环以某一延时调 节掺铒光纤31的输出功率，使其总在预期值附近。
利用前馈实现快速控制，因为可以立即校正扰动。然而，前馈需要 关于系统行为的丰富知识，因为结果是无法看到的。这可以比作蒙着眼 睛开车；为了不把车开到沟里，必需准确地知道在每个拐弯处如何转动 车轮。
另一方面，负反馈是可靠的，因为观测到结果之后才进行调整。其 缺点是无法如需要的那样进行快速自动控制，因为控制可能不稳定。在 这种情况下，光放大器也具有大约为2-3ms的时间常数，该常数限制 了反馈控制的速度。然而，如果将反馈和前馈结合起来，就可以在前馈 的帮助下实现快速粗略的调节，在反馈的帮助下实现快速精确的调节。
图10示出将前馈处理要求信号PF和反馈处理要求信号PB结合在 一起、并提供控制泵浦激光器32的输出信号PD的组合装置38。组合块 18可以是加法器或乘法器，但其它组合功能也是可信的。
放大器输入端的检测器33产生功率损耗标志LOP。前馈块34通过 触发器39提供输入功率变化标志ΔPin。触发器39由来自光学监控单元 的复位信号复位。
反馈块37接收信道数n和触发信号，如果有的话。另外，反馈块37 还从触发器39接收输入功率变化标志ΔPin，该信号禁止数字n的更新。 设定点SP和功率损耗标志LOP的值必需可以由中央处理器19设定。
这是控制电路的一个实例。前馈和反馈环还可以单独使用。