專利名稱：光分插復(fù)用設(shè)備的線路衰耗自適應(yīng)與通路均衡自動調(diào)整的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光波分復(fù)用(WDM)傳輸系統(tǒng)，主要應(yīng)用于光分插復(fù)用(OADM)傳輸系統(tǒng)，也適用于波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的OADM節(jié)點。
背景技術(shù)：
1、WDM設(shè)備以及光分插復(fù)用OADM設(shè)備的信號是通過光纖傳輸?shù)?。隨著光纖的老化，以及線路狀況的變化，光線路的衰耗就會產(chǎn)生一定的變動，由此將會造成系統(tǒng)接收光信噪比的變化，進而影響系統(tǒng)的傳輸性能。同時，在OADM設(shè)備或包含OADM節(jié)點的WDM設(shè)備中，由于光線路衰耗的變化，會造成下話光通路與直通光通路的光功率變化，而上話光通路的光功率卻保持穩(wěn)定，這樣就會造成設(shè)備輸出信號的各通路光功率無法保持平衡，影響光通路的平坦度。嚴(yán)重時甚至?xí)鼓承┕馔返墓夤β蕠?yán)重下降，光信噪比指標(biāo)迅速劣化，造成部分光通路通訊阻斷。
在WDM系統(tǒng)中，對光線路衰耗的變化，一般都采用在光放大器上配置可變光衰減器的辦法來應(yīng)付。由于光放大器無法監(jiān)測每個通路的光功率變化，這樣就無法區(qū)分光通路數(shù)增減帶來的光功率變化和線路衰耗變化帶來的光功率變化。這樣當(dāng)部分光通路的光功率發(fā)生劇烈變化時，它不僅不能根據(jù)具體情況進行適當(dāng)分析處理，還會使原本質(zhì)量較好的信號調(diào)變得很差。雖然這種情況不多，但在電信級傳輸質(zhì)量的要求下，也是一個十分嚴(yán)重的技術(shù)隱患。
2、而光通路平坦度問題，在點對點傳輸系統(tǒng)中一般問題都不足以影響其傳輸性能，因為線路衰耗的變化對每個光通路傳輸信號的影響是均衡的。而在帶OADM節(jié)點的波分復(fù)用系統(tǒng)中，由于只有經(jīng)過了線路傳輸?shù)墓馔凡攀苡绊?，而在OADM節(jié)點上話的光通路不受前段光線路衰耗的影響，這樣在后面的接收端上就會出現(xiàn)各光通路的不一致，進而影響光通路平坦度技術(shù)指標(biāo)。特別是在帶環(huán)路保護的OADM系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)在出現(xiàn)光線路故障時，會自動改變光傳輸路由，節(jié)點間的衰耗會產(chǎn)生極大的變化，而且有的光通路會通過保護路由傳輸，有的光通路卻不會通過保護路由傳輸，這樣光通路平坦度的問題就會更加嚴(yán)重。目前要解決這個問題一般采用動態(tài)增益調(diào)整法和通路功率調(diào)整法。
1)動態(tài)增益調(diào)整法為近幾年開發(fā)出的新技術(shù)，它采用集成光學(xué)技術(shù)，在一個較小體積的器件中集成了相當(dāng)復(fù)雜的光學(xué)動態(tài)功能，使器件的光傳遞函數(shù)可以根據(jù)預(yù)置的調(diào)整參量而變化，進而抑制功率較高的光通帶信號，而對光功率較小的光通帶信號不抑制或少抑制，從而取得輸出光通路平坦化的目的。
2)通路功率調(diào)整法則是將各光通路信號分波，再分別用可調(diào)光衰耗器調(diào)整輸出光功率，然后再合波。
這兩種方法都具有較好的通路平坦度調(diào)整效果，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂。通路功率調(diào)整法還有體積大、衰耗大的缺點。而且對OADM系統(tǒng)，由于各站基本上都有上下光信號，且各光線路段都存在有環(huán)路保護倒換的可能，要實現(xiàn)較好的光通路平坦度調(diào)整就需要在各個節(jié)點的兩個傳輸方向上都進行平坦度調(diào)整，這樣從成本的角度和設(shè)備總體性能的角度來看代價都太大。特別是通路功率調(diào)整法，由于插損太大，還會對系統(tǒng)傳輸性能產(chǎn)生較大的影響。
另外，由于密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)中大量采用了光放大技術(shù)，致使數(shù)字傳輸系統(tǒng)的傳輸特性帶上了不少模擬系統(tǒng)的規(guī)律，導(dǎo)致系統(tǒng)線路衰耗的動態(tài)范圍大幅下降。同時線路衰耗的變化以及傳輸路由的變化都會造成傳輸通路的光信號發(fā)生變化，而OADM節(jié)點的上話信號的光功率基本保持不變，這樣就會造成后續(xù)線路上的光信號平坦度劣化，影響部分光通路的傳輸性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，而提供一種光分插復(fù)用設(shè)備的線路衰耗自適應(yīng)與通路均衡自動調(diào)整的方法及其裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本裝置主要是由下列幾部分組成一是各光通路的光電轉(zhuǎn)換與放大電路構(gòu)成的光功率監(jiān)測部分，二是由單片機、數(shù)據(jù)采集和可變光衰減器(VOA)構(gòu)成的運算/控制電路部分，三是光分插復(fù)用器(OAD)以及光放大器作為OADM節(jié)點的重要部件。
光功率監(jiān)測部分對光分插復(fù)用器的輸入光信號、各下話通路以及各上話通路的光功率進行實時監(jiān)測。認(rèn)定在系統(tǒng)調(diào)整好后各節(jié)點的輸出信號的平坦度符合要求，且上話光通路的光功率基本保持恒定的條件下，單片機判斷并以有光的各上話通路的平均光功率為參考值(無上話光信號時，預(yù)置一個參考光功率)，同時判斷并計算各下話通路的平均光功率，再進行比較(當(dāng)沒有下話通路時，以主光通路的監(jiān)測光功率作為比較值)，根據(jù)此比較差值的變化來判定線路衰耗的變化，據(jù)此來控制光分插復(fù)用器[或光前置放大器(OPA)]前的VOA的衰減量的增減，而調(diào)節(jié)的精確度與預(yù)設(shè)的偏差值可由用戶設(shè)定，并上報VOA的衰減量。由于對光功率的監(jiān)測是實時進行的，故可以隨時捕捉線路衰耗的變化并進行調(diào)整，這樣就可以使下話通路的光功率基本保持不變，降低線路光衰耗變化對系統(tǒng)的影響，同時也可以維持通路平坦度指標(biāo)基本保持不變。
當(dāng)所有下話光通路均無光時，取平均每通路下話光功率＝總輸入光功率/總輸入光通路數(shù)-OAD下話通路平均插損當(dāng)存在有下話光通路有光時，取平均每通路下話光功率＝各有光下話光通路光功率的平均值當(dāng)所有上話光通路均無光時，取平均每通路上話光功率＝預(yù)置值(取+3dBm～-27dBm之間)當(dāng)存在有下話光通路有光時，取平均每通路上話光功率＝各有光上話光通路光功率的平均值VOA調(diào)整的判據(jù)1)當(dāng)平均每通路下話光功率-平均每通路上話光功率+光功率偏移量＞VOA調(diào)節(jié)偏差時，應(yīng)控制VOA增加其損耗。
2)當(dāng)平均每通路下光功率-平均每通路上話光功率+光功率偏移量＜-VOA調(diào)節(jié)偏差時，應(yīng)控制VOA減小其損耗。
3)當(dāng)-VOA調(diào)節(jié)偏差<平均每通路輸入光功率-平均每通路上話光功率+光功率偏移量＜VOA調(diào)節(jié)偏差時，VOA的衰耗保持不變。
如圖1所示，主光通路的輸入光首先交給可調(diào)光衰減器(VOA)1進行光功率反饋調(diào)整，再送給光前置放大器(OPA)及其它功能器件2進行光放大或其它一些處理，再送給光分插復(fù)用器(OAD)3進行光分插復(fù)用。分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4對光分插復(fù)用器(OAD)3的主光輸入信號和各上下話光信號進行光功率監(jiān)測。并將監(jiān)測數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集電路送給單片機及數(shù)據(jù)采集器6進行運算處理。根據(jù)運算結(jié)果判斷是否需要調(diào)整可調(diào)光衰減器(VOA)1的衰耗，以及如何調(diào)整其衰耗變化，再通過VOA驅(qū)動器5控制并驅(qū)動可調(diào)光衰減器(VOA)1運動，以調(diào)節(jié)光分插復(fù)用器(OAD)3的輸入光功率使下話信號或平均每通路光功率基本保持不變(這里可以沒有光前置放大器及其它功能器件2，也可以將他們置于可變光衰減器(VOA)1前或兩邊)。這樣就可以實現(xiàn)線路衰耗的自適應(yīng)功能。同時由于直通信號的平均每通路光功率與下話信號的平均每通路光功率一樣也基本保持不變，而上話信號的光功率基本恒定，所以在實現(xiàn)了設(shè)備自適應(yīng)線路衰耗變化的同時，也實現(xiàn)了光通路均衡的自動調(diào)整功能。
其中分光、光電轉(zhuǎn)換與放大部分為每個光通路一路，其內(nèi)部構(gòu)成如圖5所示，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果1)由于OAD的上話與下話通路光功率監(jiān)測為一般OAD設(shè)備均帶有的部件，本發(fā)明僅增加了一套控制電路和可調(diào)光衰減器，因而具有成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單的特點。
2)本發(fā)明將線路衰耗的自適應(yīng)調(diào)整與光通路平坦度的自動調(diào)整統(tǒng)一起來，這是其他技術(shù)所不具備的。
3)由于本發(fā)明將監(jiān)測與控制集成到OAD盤上，所以傳輸路由的變化所引起的光通道平坦度的變化也在其調(diào)整控制范圍內(nèi)，這是其他技術(shù)方案所難以達到的。
4)本發(fā)明所提技術(shù)方案不受傳輸光通路數(shù)變化的影響，較當(dāng)前常用的以帶VOA的光放大器技術(shù)方案優(yōu)越。
5)設(shè)備調(diào)整與參數(shù)設(shè)置簡單，響應(yīng)速度快，較動態(tài)增益調(diào)整技術(shù)更易于為用戶所接受。
6)于光放大器或OAD為調(diào)整光功率匹配，一般都需要在其前面加一個光衰減器，所以本發(fā)明的技術(shù)方案較通路功率調(diào)整法技術(shù)方案具有明顯的插入損耗小，對系統(tǒng)傳輸性能影響小的優(yōu)勢。


圖1為第1種裝置組成框圖；圖2為第2種裝置組成框圖；圖3為第3種裝置組成框圖；圖4為第4種裝置組成框圖；圖5為分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4部分的分解詳圖。
其中1-可調(diào)光衰減器(VOA)；
2-光前置放大器(OPA)及其它功能器件(包括色散補償裝置、增益平坦裝置、主光通路性能監(jiān)測裝置等)；3-光分插復(fù)用器(OAD)；4-分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器；5-VOA驅(qū)動器；6-單片機及數(shù)據(jù)采集器；7-光耦合器，其分光比的范圍為1∶99～10∶90；8-光電二極管(PIN)；9-放大電路，如對數(shù)放大與線性放大電路上述各部件均為公知公用的常用的外構(gòu)件。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明。
1、光分插復(fù)用設(shè)備的線路衰耗自適應(yīng)與通路均衡自動調(diào)整的方法本方法有下列操作步驟A、節(jié)點輸入光信號；B、各光功率監(jiān)測部件監(jiān)測各上話信號、下話信號的光功率以及OAD模塊的總輸入光功率；C、分析上話信號與下話信號的光功率值，剔除無光信號光的信道；D、計算有光信號的上話信道的平均每通路下話光功率以及下話信道的平均每通路下話光功率；E、若上話信道全部無光，則設(shè)定平均每通路下話光功率為一固定值，一般在+3dBm～-27dBm之間取定；取值范圍為下話信道的最大可能光功率值與最大光功率偏移量的差到下話信道的最小可能光功率值與最大光功率偏移量的和這個范圍；F、若下話信道全部無光，則以本節(jié)點的輸入光信道數(shù)除OAD的總輸入光功率監(jiān)測值，再減去OAD下話通道的插損，所得值定義為平均每通路下話光功率；G、計算平均每通路下話光功率-平均每通路上話光功率+光功率偏移量，以其計算結(jié)果作為調(diào)節(jié)VOA的判據(jù)。
H、若VOA調(diào)節(jié)判據(jù)＞VOA調(diào)節(jié)偏差，則控制VOA增加其損耗；I、若VOA調(diào)節(jié)判據(jù)＜-VOA調(diào)節(jié)偏差，則控制VOA減小其損耗；
J、若-VOA調(diào)節(jié)偏差＜VOA調(diào)節(jié)判據(jù)＜VOA調(diào)節(jié)偏差，則VOA的衰耗保持不變；K、重復(fù)B到J的過程。
2、光分插復(fù)用設(shè)備的線路衰耗自適應(yīng)與通路均衡自動調(diào)整的裝置本裝置有下列四種實施例1)第1種裝置如圖1所示，為一種光前置放大器及其它功能器件2配置于可調(diào)光衰減器1和光分插復(fù)用器3之間的裝置，由下列部件組成，其連接關(guān)系是可調(diào)光衰減器1、光前置放大器及其它功能器件2、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4、光分插復(fù)用器3、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4組、單片機及數(shù)據(jù)采集器6、VOA驅(qū)動器5、可調(diào)光衰減器1依次連接組成一個閉環(huán)回路；可調(diào)光衰減器1、光前置放大器及其它功能器件2、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4、單片機及數(shù)據(jù)采集器6、VOA驅(qū)動器5、可調(diào)光衰減器1依次連接組成另一個閉環(huán)回路。
其工作原理是主要部件光分插復(fù)用器3，它將下話光通路從輸入主光通路中分解出來后，送給分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4，進行分光和光功率監(jiān)測，再將下話信號的光功率與上話信號的光功率(或預(yù)置光功率)送給運算與控制電路進行處理。再推動處于主光通路輸入端的可調(diào)光衰減器1，來調(diào)節(jié)主光通路的光功率，從而達到適應(yīng)線路衰減并均衡各光通路功率的作用。它主要適用于前段線路衰減較大的OADM節(jié)。
2)第2種裝置如圖2所示，為一種沒有光前置放大器及其它功能器件2的裝置，由下列部件組成，其連接關(guān)系是可調(diào)光衰減器1、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4、光分插復(fù)用器3、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4組、單片機及數(shù)據(jù)采集器6、VOA驅(qū)動器5、可調(diào)光衰減器1依次連接組成一個閉環(huán)回路；可調(diào)光衰減器1、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4、單片機及數(shù)據(jù)采集器6、VOA驅(qū)動器5、可調(diào)光衰減器1依次連接組成另一個閉環(huán)回路。
其主要部件和工作原理與第1種裝置相同，但裝置中沒有配置光前置放大器及其它功能器件2。它主要適用于前段線路衰減較小的OADM節(jié)。
3)第3種裝置如圖3所示，為一種光前置放大器及其它功能器件2配置于可調(diào)光衰減器1之前的裝置，由下列部件組成，其連接關(guān)系是在光前置放大器及其它功能器件2后，可調(diào)光衰減器1、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4、光分插復(fù)用器3、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4組、單片機及數(shù)據(jù)采集器6、VOA驅(qū)動器5、可調(diào)光衰減器1依次連接組成一個閉環(huán)回路；
在光前置放大器及其它功能器件2后，可調(diào)光衰減器1、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4、單片機及數(shù)據(jù)采集器6、VOA驅(qū)動器5、可調(diào)光衰減器1依次連接組成另一個閉環(huán)回路。
其主要部件和工作原理與第1種裝置相同，但裝置中的光前置放大器及其它功能器件2置于可調(diào)光衰減器之前。它主要適用于前段線路衰減較大，且光光前置放大器不會飽和的OADM節(jié)，這樣可以適當(dāng)提高接收光信噪比。
4)第4種裝置如圖4所示，為一種可調(diào)光衰減器1前后均配置有光前置放大器及其它功能器件2的裝置，由下列部件組成，其連接關(guān)系是在光前置放大器及其它功能器件2后，可調(diào)光衰減器1、光前置放大器及其它功能器件2、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4、光分插復(fù)用器3、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4組、單片機及數(shù)據(jù)采集器6、VOA驅(qū)動器5、可調(diào)光衰減器1依次連接組成一個閉環(huán)回路；在光前置放大器及其它功能器件2后，可調(diào)光衰減器1、光前置放大器及其它功能器件2、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器4、單片機及數(shù)據(jù)采集器6、VOA驅(qū)動器5、可調(diào)光衰減器1依次連接組成另一個閉環(huán)回路。
其主要部件和工作原理與第1種裝置相同，但裝置中可調(diào)光衰減器1的前后均配置有光前置放大器及其它功能器件2。它主要適用于線路光衰減過大以及需要安裝較多帶有光衰減的組件(如色散補償器件)的情況。
權(quán)利要求
1.一種光分插復(fù)用設(shè)備的線路衰耗自適應(yīng)與通路均衡自動調(diào)整的方法，其特征在于有下列操作步驟A、節(jié)點輸入光信號；B、各光功率監(jiān)測部件監(jiān)測各上話信號、下話信號的光功率以及OAD模塊的總輸入光功率；C、分析上話信號與下話信號的光功率值，剔除無光信號光的信道；D、計算有光信號的上話信道的平均每通路下話光功率以及下話信道的平均每通路下話光功率；E、若上話信道全部無光，則設(shè)定平均每通路下話光功率為一固定值，一般在+3dBm～-27dBm之間取定；取值范圍為下話信道的最大可能光功率值與最大光功率偏移量的差到下話信道的最小可能光功率值與最大光功率偏移量的和這個范圍；F、若下話信道全部無光，則以本節(jié)點的輸入光信道數(shù)除OAD的總輸入光功率監(jiān)測值，再減去OAD下話通道的插損，所得值定義為平均每通路下話光功率；G、計算平均每通路下話光功率-平均每通路上話光功率+光功率偏移量，以其計算結(jié)果作為調(diào)節(jié)VOA的判據(jù)；H、若VOA調(diào)節(jié)判據(jù)＞VOA調(diào)節(jié)偏差，則控制VOA增加其損耗；I、若VOA調(diào)節(jié)判據(jù)＜-VOA調(diào)節(jié)偏差，則控制VOA減小其損耗；J、若-VOA調(diào)節(jié)偏差＜VOA調(diào)節(jié)判據(jù)<VOA調(diào)節(jié)偏差，則VOA的衰耗保持不變；K、重復(fù)B到J的過程。
2.實施權(quán)項1所述方法的第1種裝置，由下列部件組成，其連接關(guān)系是可調(diào)光衰減器(1)、光前置放大器及其它功能器件(2)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)、光分插復(fù)用器(3)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)組、單片機及數(shù)據(jù)采集器(6)、VOA驅(qū)動器(5)、可調(diào)光衰減器(1)依次連接組成一個閉環(huán)回路；可調(diào)光衰減器(1)、光前置放大器及其它功能器件(2)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)、單片機及數(shù)據(jù)采集器(6)、VOA驅(qū)動器(5)、可調(diào)光衰減器(1)依次連接組成另一個閉環(huán)回路。
3.實施權(quán)項1所述方法的第2種裝置，由下列部件組成，其連接關(guān)系是可調(diào)光衰減器(1)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)、光分插復(fù)用器(3)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)組、單片機及數(shù)據(jù)采集器(6)、VOA驅(qū)動器(5)、可調(diào)光衰減器(1)依次連接組成一個閉環(huán)回路；可調(diào)光衰減器(1)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)、單片機及數(shù)據(jù)采集器(6)、VOA驅(qū)動器(5)、可調(diào)光衰減器(1)依次連接組成另一個閉環(huán)回路。
4.實施權(quán)項1所述方法的第3種裝置由下列部件組成，其連接關(guān)系是在光前置放大器及其它功能器件(2)后，可調(diào)光衰減器(1)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)、光分插復(fù)用器(3)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)組、單片機及數(shù)據(jù)采集器(6)、VOA驅(qū)動器(5)、可調(diào)光衰減器(1)依次連接組成一個閉環(huán)回路；在光前置放大器及其它功能器件(2)后，可調(diào)光衰減器(1)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)、單片機及數(shù)據(jù)采集器(6)、VOA驅(qū)動器(5)、可調(diào)光衰減器(1)依次連接組成另一個閉環(huán)回路。
5.實施權(quán)項1所述方法的第4種裝置，由下列部件組成，其連接關(guān)系是在光前置放大器及其它功能器件(2)后，可調(diào)光衰減器(1)、光前置放大器及其它功能器件(2)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)、光分插復(fù)用器(3)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)組、單片機及數(shù)據(jù)采集器(6)、VOA驅(qū)動器(5)、可調(diào)光衰減器(1)依次連接組成一個閉環(huán)回路；在光前置放大器及其它功能器件(2)后，可調(diào)光衰減器(1)、光前置放大器及其它功能器件(2)、分光、光電轉(zhuǎn)換及放大器(4)、單片機及數(shù)據(jù)采集器(6)、VOA驅(qū)動器(5)、可調(diào)光衰減器(1)依次連接組成另一個閉環(huán)回路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光分插復(fù)用設(shè)備的線路衰耗自適應(yīng)與通路均衡自動調(diào)整的方法及其裝置，涉及光波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)，主要應(yīng)用于光分插復(fù)用傳輸系統(tǒng)，也適用于波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的光分插復(fù)用節(jié)點。本裝置主要是由下列幾部分組成一是各光通路的光電轉(zhuǎn)換與放大電路構(gòu)成的光功率監(jiān)測部分，二是由單片機、數(shù)據(jù)采集和可變光衰減器構(gòu)成的運算/控制電路部分，三是光分插復(fù)用器以及光放大器作為光分插復(fù)用節(jié)點的重要部件。本發(fā)明僅增加了一套控制電路和可調(diào)光衰減器，因而具有成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單；本發(fā)明所提技術(shù)方案不受傳輸光通路數(shù)變化的影響；設(shè)備調(diào)整與參數(shù)設(shè)置簡單，響應(yīng)速度快；具有明顯的插入損耗小，對系統(tǒng)傳輸性能影響小的優(yōu)勢。
文檔編號H04B10/08GK1514564SQ0312529
公開日2004年7月21日 申請日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
發(fā)明者雷非, 王紅啟, 丁勇, 陳靜偉, 雷 非 申請人:烽火通信科技股份有限公司