專利名稱：用于確定光信噪比(osnr)代價的方法和設備的制作方法
用于確定光信噪比(OSNR)代價的方法和設備
背景技術：
本發(fā)明涉及用于確定光網(wǎng)絡中的光信噪比(OSNR)代價的方法和設備。OSNR代價用與測量經(jīng)由源光節(jié)點與目的光節(jié)點之間的光鏈路所傳輸?shù)墓庑盘柕馁|(zhì)量。在透明光網(wǎng)絡中，光信號質(zhì)量受到不同的損傷影響，比如色散(CD)、放大器受激發(fā)射(ASE)噪聲、串擾、偏振模色散(PMD)、自相位調(diào)制(SPM)、交叉相位調(diào)制(XPM)、四波混頻(FWM)等。當設計光網(wǎng)絡時，運營商需要具有關于網(wǎng)絡行為的知識，以便設定網(wǎng)絡節(jié)點的地理位置、網(wǎng)絡節(jié)點之間的距離、信號發(fā)射功率、放大器跨段、放大器數(shù)目和其它網(wǎng)絡相關參 數(shù)。因此，在實際傳輸信號之前預測光信號質(zhì)量是非常重要的。為了評估信號質(zhì)量，一般有兩種方式ー種方式是基于全數(shù)值模擬，它是通過對光纖中的信號傳輸?shù)姆蔷€性薛定萼方程求解而進行的。然而，這種方法花費太多時間，這無法滿足快速網(wǎng)絡設計和實時信號質(zhì)量評估的時間要求。另ー種方式是抽象化傳輸鏈路的ー些參數(shù)，且通過這些參數(shù)用ー些函數(shù)來表示信
號質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種用于估計高速傳輸系統(tǒng)中的光信號的質(zhì)量的快速方法。此目的由獨立權利要求項的特征實現(xiàn)。通過附屬權利要求項、描述和圖會明白其它實施方式。一般來說，影響信號質(zhì)量的光損傷可分為兩類，其為線性損傷和非線性損傷。色散(CD)、插入損耗、放大的自發(fā)輻射(ASE)噪聲、串擾、偏振模色散(PMD)、偏振相關損耗(PDL)等屬于第一類，而自相位調(diào)制(SPM)、交叉相位調(diào)制(XPM)、四波混頻(FWM)、受激布里淵散射(SBS)和受激拉曼散射(SRS)屬于第二類。國際電信聯(lián)盟、電信標準化部門(ITU-T)已在推薦G. 680中定義了需要在信號質(zhì)量評估中考慮的一些線性損傷。然而，為了正確地評估光信號的質(zhì)量，不但應包含線性損傷，而且必須考慮線性損傷與非線性損傷之間的相互作用。對于光信號的發(fā)射功率足夠低而使得光纖中的非線性損傷不起作用的線性傳輸來說，線性損傷對信號質(zhì)量的影響建模起來相對容易。舉例來說，可通過考慮傳輸鏈路末端處的總殘余色散而對色散(CD)的影響建摸；類似地，可通過考慮傳輸鏈路末端處的總累積偏振模色散而對偏振模色散(PMD)的影響建模。然而，在非線性傳輸?shù)那闆r下，其中光信號的發(fā)射功率足夠高而使得一些非線性損傷開始對信號質(zhì)量產(chǎn)生影響，僅描述線性損傷的模型不可再適用于正確地評估信號質(zhì)量。本發(fā)明提供一種用于通過考慮光傳輸鏈路中的線性損傷與非線性損傷之間的相互作用來估計光信號的質(zhì)量的快速方法和設備。根據(jù)ー實施例，本發(fā)明針對于ー種確定光信噪比(OSNR)代價的方法，用于測量經(jīng)由光網(wǎng)絡中的源光節(jié)點與目的光節(jié)點之間的光鏈路所傳輸?shù)墓庑盘柕馁|(zhì)量。所述方法包括收集光鏈路的信息；基于所述光鏈路的信息確定光鏈路的配置參數(shù)p_f;根據(jù)光鏈路中的線性損傷而將配置參數(shù)p_f調(diào)整到經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'。_;以及基于經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的非線性函數(shù)確定光信噪比代價，所述非線性函數(shù)解決光鏈路中的非線性損傷。光信噪比(OSNR)是光信號功率對噪聲功率的比率。物理損傷，線性損傷和非線性損傷兩者都會降低光信噪比。當沿著一路線累加的損傷過高時，無法建立光路徑，因此阻止連接請求。接收器端處的光信噪比是用以表征噪聲相關系統(tǒng)惡化的最相關參數(shù)其是指信道信號功率除以光噪聲功率的比率(在參考帶寬上積分，通常為0. Inm)。OSNR是累加性參數(shù)，因為系統(tǒng)的不同部分的OSNR惡化的倒數(shù)可相加以得到整個OSNR的倒數(shù)。當沿著一路線累加的損傷過高時，無法保證目的處的信號檢測出現(xiàn)低于某一閾值的誤碼率(BER)。當誤碼率高于所述閾值時，無法建立光路徑，因此阻止了連接請求。為了解決非噪聲系統(tǒng)損傷，使用OSNR代價的概念。對于參考誤碼率(BER)，其表示相對于所謂的“背對背”配置，即，當發(fā)射器和接收器直接連接時，在不傳輸?shù)那闆r下的要求，在傳輸后得到此參考BER所需的過量0SNR。換句話說，OSNR代價是在相同的參考BER下在傳輸之后和傳輸之前的敏感度(以dB為標度)上的差異。 為了詳細描述本發(fā)明，將使用以下術語、縮寫和記號ON :光網(wǎng)絡，還稱為OTN :光輸送網(wǎng)絡。WDM:波分復用。透明OTN :透明光輸送網(wǎng)絡。OSNR :光信噪比。光信號功率對噪聲功率的比率。物理損傷，線性損傷和非線性損傷兩者都會降低光信噪比(OSNR)。BER:誤碼率。再生器再生光信號的裝置。RffARP :路由和波長指派和再生器布置。ASE :放大的自發(fā)輻射。OSNR代價非噪聲影響而引起的OSNR的損傷的測量。CD :色散。GVD :群速色散。SMF:單模光纖。根據(jù)ITU-T (國際電信聯(lián)盟-電信)標準化団體)的G. 652類型LEAF :大型有效面積光纖。G. 655非零色散移位光纖類型。DCF:色散補償光纖。非線性損傷非線性損傷可分為兩類，ー類源于電子非線性，即科爾效應，和一類源于原子/分子/材料非線性，即受激布里淵散射(SBS)、核電致伸縮，和信道間自誘發(fā)受激拉曼散射(SI-SRS)。SBS:受激布里淵散射。源于原子/分子/材料非線性的非線性損傷。SI-SRS 自誘發(fā)受激拉曼散射。
源于原子/分子/材料非線性的非線性損傷?？茽栃从陔娮臃蔷€性的非線性損傷。SPM:自相位調(diào)制。ー類科爾非線性。XPM:交叉相位調(diào)制。ー類科爾非線性。FWM:四波混頻。ー類科爾非線性。信號-噪聲非線性相互作用ー類科爾非線性。還稱為經(jīng)強度調(diào)制系統(tǒng)的參數(shù)増益或調(diào)制不穩(wěn)定性。
線性損傷線性損傷是由光節(jié)點而引起的濾波、色散(CD)、插入損耗、放大的自發(fā)輻射(ASE)噪聲、串擾、偏振模色散(PMD)、偏振相關損耗(TOL)等產(chǎn)生。PMD :偏振模色散。是線性損傷。SOP :偏振的狀態(tài)、偏振狀態(tài)。在固定平面波經(jīng)過電向量時由電向量在固定平面中描繪出的形狀是偏振狀態(tài)的描述。根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種確定光信噪比(OSNR)代價的方法，用于測量源光節(jié)點與目的光節(jié)點之間的光鏈路所傳輸?shù)墓庑盘柕馁|(zhì)量，所述方法包括收集光鏈路的信息；基于所述光鏈路的信息確定光鏈路的配置參數(shù)P_f ;根據(jù)光鏈路中的線性損傷而將配置參數(shù)？。_調(diào)整到經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'。_;以及基于經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的非線性函數(shù)確定OSNR代價，所述非線性函數(shù)解決光鏈路中的非線性損傷。在同時評估了光鏈路中的線性和非線性損傷時，改進了光信號的質(zhì)量測量。通過考慮線性損傷與非線性損傷之間的相互作用，質(zhì)量測量具有較高的準確性。確定基于光鏈路的信息的配置參數(shù)P_f使得所述方法簡單且快速，因為運營商在規(guī)劃光網(wǎng)絡時可得到光鏈路信息。在根據(jù)第一方面的方法的第一可能實施方式中，光鏈路的配置參數(shù)P_f對應于沿著光鏈路的導致光信號的預定惡化的累加功率。通過經(jīng)由光鏈路進行傳輸，光信號質(zhì)量惡化。當光鏈路的鏈路參數(shù)是已知時，運營商可預測光信號的惡化。如果沿著光鏈路的累加功率較低，則光鏈路中的線性損傷主要導致光信號的惡化。如果沿著光鏈路的累加功率較高，則光鏈路中的非線性損傷將是導致光信號惡化的原因。運營商可通過配置參數(shù)來控制光網(wǎng)絡是在線性損傷范圍內(nèi)運行還是在非線性損傷范圍內(nèi)運行。在第一種情況下，光網(wǎng)絡可遞送高精度的信息。在第二種情況下，光網(wǎng)絡可服務于大量通信鏈路。在根據(jù)第一方面的方法的第二可能實施方式中，同樣地或根據(jù)第一方面的第一實施方式，光信號的預定惡化對應于預定誤碼率下的預定光信噪比(OSNR)代價。通過選擇預定誤碼率下的預定或指定光信噪比(OSNR)代價，一個光鏈路的質(zhì)量可與此網(wǎng)絡或另ー網(wǎng)絡中的另一光鏈路的質(zhì)量進行比較。所述方法提供對設計、測試和比較光網(wǎng)絡的參考。在根據(jù)第一方面的方法的第三可能實施方式中，同樣地或根據(jù)第一方面的前面實施方式中的任一者，光信噪比(OSNR)代價被確定為與光信號的背對背傳輸相比，在經(jīng)由光鏈路傳輸光信號之后所需的光信號的額外光信噪比。
通過此定義，僅考慮光傳輸鏈路的效應，而不考慮光節(jié)點對光信號的影響，所述影響例如為脈沖整形和傳輸、復用、解復用和接收而引起的延遲。在根據(jù)第一方面的方法的第四可能實施方式中，同樣地或根據(jù)第一方面的前面實施方式中的任一者，基于經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的非線性函數(shù)并基于光鏈路中的線性損傷來確定光信噪比代價。信號質(zhì)量惡化是由于線性損傷和非線性損傷。由光纖中的線性損傷損傷的光信號在光纖的隨后區(qū)段中以ー種方式經(jīng)受非線性損傷，使得線性損傷和非線性損傷彼此相互作用。通過根據(jù)線性損傷將配置參數(shù)整到經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'，在確定非線性損傷的過程中考慮這些線性惡化。因此，所述方法確定了線性損傷與非線性損傷相互作用。通過基于線性損傷另外確定OSNR代價，不僅考慮非線性損傷的影響而且考慮線性損傷的影響。因此，相對于集中于由純非線性損傷或由純線性損傷引起的效應的方法，所述方法的精度得到改進。
在根據(jù)第一方面的方法的第五可能實施方式中，同樣地或根據(jù)第一方面的前面實施方式中的任一者，光鏈路的信息包括光鏈路中的光纖的光纖參數(shù)、光鏈路中的波分復用信道的數(shù)目、光鏈路中的光節(jié)點的數(shù)目，和波分復用信道的發(fā)射功率。可通過光鏈路參數(shù)來描述光傳輸系統(tǒng)的特性，所述光鏈路參數(shù)為光纖參數(shù)、WDM信道的數(shù)目、鏈路中的光節(jié)點的數(shù)目，和所述信道的發(fā)射功率及其它。這些參數(shù)為運營商在設計光網(wǎng)絡時已知的配置參數(shù)。質(zhì)量測量的準確性主要取決于運營商的計算所基于的模型的準確性。當此模型考慮非線性損傷和線性損傷以及其間的相互作用時，相對于僅基于線性或非線性損傷的質(zhì)量測量，質(zhì)量測量的精度得到改進。在根據(jù)第一方面的方法的第六可能實施方式中，同樣地或根據(jù)第一方面的前面實施方式中的任一者，線性損傷包括以下各者中的至少ー者光鏈路內(nèi)的濾波而引起的損傷、沿著光鏈路的偏振模色散而引起的損傷、沿著光鏈路的色散而引起的損傷、插入損耗而引起的損傷、放大的自發(fā)輻射噪聲而引起的損傷、串擾而引起的損傷，和偏振相關損耗而引起的損傷。存在不同類型的線性損傷。所述方法考慮這些損傷中的至少ー者。當考慮線性損傷中的僅ー者時，所述方法執(zhí)行起來較容易且快速?？紤]如上所指示的線性損傷中的一者以上會改進由所述方法確定的質(zhì)量測量的準確性。在ー實施方式中，使用主要的線性損傷源。在根據(jù)第一方面的方法的第七可能實施方式中，同樣地或根據(jù)第一方面的前面實施方式中的任一者，經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的非線性函數(shù)解決以下各者中的至少ー者自相位調(diào)制而引起的非線性損傷、交叉相位調(diào)制而引起的非線性損傷、四波混頻而引起的非線性損傷、受激布里淵散射而引起的非線性損傷，和受激拉曼散射而引起的非線性損傷。存在不同類型的非線性損傷。所述方法考慮這些損傷中的至少ー者。當考慮非線性損傷中的僅ー者時，所述方法執(zhí)行起來較容易且快速?？紤]如上所指示的非線性損傷中的一者以上會改進由所述方法確定的質(zhì)量測量的準確性。在ー實施方式中，使用主要的非線性損傷源。在根據(jù)第一方面的第七實施方式的方法的第八可能實施方式中，光鏈路包括根據(jù)ITU-T推薦G. 652的光纖。
根據(jù)ITU-T推薦G. 652的光纖是標準化的，且因此容易通過閱讀標準而收集光鏈路的信息。支持G. 652光纖的光網(wǎng)絡的ー個光鏈路的OSNR代價可與支持G. 652光纖的同ー或另一光網(wǎng)絡的另一光鏈路的OSNR代價進行比較。當所述方法實施于支持G. 652光纖的光網(wǎng)絡中時，可準確地確定OSNR代價，因為通過ITU-T標準化文獻，G. 652光纖的配置參數(shù)是眾所周知的。在根據(jù)第一方面的方法的第九可能實施方式中，同樣地或根據(jù)第一方面的前面實施方式中的任一者，光鏈路包括再生器和作為兩個再生器之間的光鏈路的部分的跨段；且其中經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的非線性函數(shù)取決于經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'、取決于跨段的數(shù)目Nspan,且取決于在發(fā)射光信號時的功率水平Pi?？缍蔚臄?shù)目和發(fā)射功率水平是光鏈路的設計參數(shù)，且因此可容易提供。因此，所述方法執(zhí)行起來較簡單，且僅需要很少的計算資源。在根據(jù)第一方面的方法的第十可能實施方式中，同樣地或根據(jù)第一方面的前面實 施方式中的任一者，根據(jù)下式確定光信噪比代價0SNR_Penalty = f (Nspan, Pi, P/ emf)+Penaltyfiltere+PenaltyPMD,其中0SNR_Penalty定義光信噪比代價，f ()非線性函數(shù)、Nspan跨段的數(shù)目、Pi在發(fā)射光信號時的功率水平、P'經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)、Penaltyfilt6re光鏈路內(nèi)的濾波而引起的線性損傷，和Penalty 累積偏振模色散而引起的線性損傷。所述公式可應用于不同種類的非線性損傷，其中非線性函數(shù)表征非線性損傷。當非線性損傷是自相位調(diào)制(SPM)時，應用描述SPM的非線性函數(shù)。當非線性損傷是交叉相位調(diào)制(XPM)時，應用描述XPM的非線性函數(shù)。當非線性損傷是另一種類的非線性效應時，應用描述所述效應的非線性函數(shù)。在根據(jù)第一方面的方法的第i^一可能實施方式中，同樣地或根據(jù)第一方面的前面實施方式中的任一者，調(diào)整配置參數(shù)P_f包括以下操作中的至少ー者從配置參數(shù)P_f減去與光鏈路內(nèi)的濾波相關的調(diào)整△ Pf、使與沿著光鏈路的累積偏振ホ吳色散相關的調(diào)整A Ppm與配置參數(shù)P_f相加，和使與沿著光鏈路的累加色散相關的調(diào)整APm與配置參數(shù)P_f相加。因為配置參數(shù)P_f可定義為沿著光鏈路的導致光信號的預定惡化的累加功率，所以可容易通過加上與線性損傷相關的調(diào)整來執(zhí)行根據(jù)線性損傷調(diào)整配置參數(shù)?？瑟毩⒌丶由险{(diào)整，即，減去與光鏈路內(nèi)的濾波相關的調(diào)整APf獨立于加上與累積偏振模色散(PMD)相關的調(diào)整A Ppm和加上與累加色散(⑶)相關的調(diào)整APm?？煽紤]這些調(diào)整中的僅ー者，或依據(jù)其損傷強度，可應用線性損傷而引起的那些調(diào)整中的一者以上。沿著光鏈路的累積偏振模色散(PMD)和累加色散(CD)兩者均導致光脈沖的加寬。因此，使與PMD相關的調(diào)整AP■和與⑶相關的A Pm與配置參數(shù)P_f相加，以便對光鏈路正確進行建摸。相比而言，與光鏈路內(nèi)的濾波相關的調(diào)整APf是由于線性濾波器的窗ロ化效應而導致光譜的縮減。因此，從配置參數(shù)P_f減去與濾波相關的調(diào)整△ Pf，以便對光鏈路正確進行建摸。根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種確定光信噪比代價的方法，用于測量源光節(jié)點與目的光節(jié)點之間的光鏈路所傳輸?shù)墓庑盘柕馁|(zhì)量，所述設備包括收集單元，其經(jīng)配置以用于收集光鏈路的信息；第一確定單元，其經(jīng)配置以用于基于所述光鏈路的信息確定光鏈路的配置參數(shù)P_f;調(diào)整單元，其經(jīng)配置以用于根據(jù)光鏈路中的線性損傷而將配置參數(shù)P_f調(diào)整到經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'。_;以及第ニ確定單元，其經(jīng)配置以用于基于經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的非線性函數(shù)確定光信噪比代價，所述非線性函數(shù)解決光鏈路中的非線性損傷。在同時評估了光鏈路中的線性和非線性損傷兩者時，改進了光信號的質(zhì)量測量。通過考慮線性損傷與非線性損傷之間的相互作用，質(zhì)量測量具有較高的準確性。確定基于光鏈路的信息的配置參數(shù)P_f使得所述方法簡單且快速，因為運營商在規(guī)劃光網(wǎng)絡時可得到光鏈路信息。所述設備在登記光網(wǎng)絡之前可應用為単獨裝置，例如，應用為規(guī)劃或管理單元以幫助運營商設計光網(wǎng)絡。替代地或另外，所述設備可為光網(wǎng)絡的一部分，例如，在鑒定単元中以用于監(jiān)瞀光網(wǎng)絡或網(wǎng)絡中的個別光鏈路的質(zhì)量。
在根據(jù)第二方面的設備的第一可能實施方式中，所述設備通過使用光網(wǎng)絡的波分復用信道、光纖和光節(jié)點而提供用于配置光網(wǎng)絡內(nèi)的光鏈路的配置信息，使得光信噪比代價低于閾值。通過應用所述設備來設計光網(wǎng)絡，所述設備可提供如何設計光網(wǎng)絡和光鏈路的信息，包含關于WDM信道的數(shù)目、光纖的種類、光節(jié)點的數(shù)目和位置的信息。當遵循所述配置信息時，所述光網(wǎng)絡經(jīng)設計以使得OSNR代價低于可配置閾值，例如，用于檢測最小OSNR代價的閾值。所述配置信息還可用于重新配置網(wǎng)絡組件，例如現(xiàn)有網(wǎng)絡通過使用新一代光纜、再生器或光節(jié)點而得到增強吋。在此情況下，可以按一方式重新配置光鏈路，使得OSNR代價保持所需地低，至少低于預定或可配置閾值。在根據(jù)第二方面的第一實施方式的設備的第二可能實施方式中，在將光交叉連接切換到光鏈路中和/或重新配置光鏈路內(nèi)的可重構光分插復用是基于配置信息時，光信噪比代價被最小化?？稍诂F(xiàn)場執(zhí)行將光交叉連接切換到光鏈路中和/或重新配置光鏈路內(nèi)的可重構光分插復用。配置信息可用于控制所述重新配置和/或切換，以使得光信號的質(zhì)量保持所
需地高。也可離線執(zhí)行切換和重新配置，即，在模擬期間和/或在光網(wǎng)絡的規(guī)劃期間。本發(fā)明可應用于固定網(wǎng)絡。本發(fā)明可進ー步用于通過光纖使網(wǎng)絡節(jié)點互連，例如固定或/和移動網(wǎng)絡中的基站、無線電網(wǎng)絡控制器和網(wǎng)絡管理単元。本發(fā)明可用于光網(wǎng)絡設計且用于光信道信號功率調(diào)整。本發(fā)明可實施于光網(wǎng)絡控制平面中。本發(fā)明可以用數(shù)字電子電路或用計算機硬件、固件、軟件或用其組合來實施。通用計算機可實施前述方法，其中計算機外殼可收容CPU(中央處理單元)、例如DRAM (動態(tài)隨機存取存儲器)、R0M(只讀存儲器)、EPROM (可擦除可編程只讀存儲器)、EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)、SRAM(靜態(tài)隨機存取存儲器)、SDRAM(同步動態(tài)隨機存取存儲器)和快閃RAM(隨機存取存儲器)等存儲器，和例如ASIC (專用集成電路)或例如GAL (通用陣列邏輯)和可重編程FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)等可配置邏輯裝置等其它特殊用途邏輯裝置。每ー計算機還可包含多個輸入裝置(例如，鍵盤、麥克風和鼠標)和用于控制監(jiān)視器的顯示器控制器。另外，計算機可包含軟盤驅(qū)動器；其它可移除媒體磁電機(光媒體)；和硬盤或其它固定高密度媒體驅(qū)動器，其使用適當?shù)难b置總線進行連接，例如SCSI(小型計算機系統(tǒng)接ロ)總線，和增強型IDE(集成驅(qū)動電子設備)總線，或超DMA(直接存儲器存取)總線。計算機還可包含光盤讀取器、光盤讀寫単元，或光盤電唱機，其可連接到同一裝置總線或另ー裝置總線。本發(fā)明預見至少一種計算機可讀媒體。計算機可讀媒體的實例包含光盤、硬盤、軟盤、磁帶、磁電機光盤、PR0M，例如，EPROM、EEPR0M、快閃EPROM、DRAM、SRAM、SDRAM。存儲在計算機可讀媒體中的任一者上或組合上的是軟件，所述軟件用于控制計算機的硬件并使得計算機能夠與其它元件交互，以執(zhí)行上文所描述的功能。此類軟件可包含，但不限于，用戶應用、裝置驅(qū)動器、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具等。此類計算機可讀媒體進ー步包含計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包含計算機可執(zhí)行代碼或計算機可執(zhí)行指令，所述計算機可執(zhí)行代碼或計算機可執(zhí)行指令在執(zhí)行時致使計算機執(zhí)行上文所掲示的方法。計算機代碼可為任何經(jīng)解譯或可執(zhí)行代碼，包含但不限于腳本、解譯器、動態(tài)鏈接庫、Java類、完整的可執(zhí)行程序等。


將相對于下圖來描述本發(fā)明的其它實施例，在圖中圖I展示根據(jù)ー實施方式的用于確定光網(wǎng)絡中的光信噪比代價的方法的方框圖；圖2展示根據(jù)ー實施方式的說明相對于非線性相移效應的非線性函數(shù)的圖表和公式；圖3展示根據(jù)ー實施方式的說明相對于PMD效應的線性損傷的圖表和公式；圖4展不根據(jù)ー實施方式的包括多個光節(jié)點和光放大器的光鏈路的方框圖和描述非線性傳輸效應的非線性函數(shù)；圖5展示根據(jù)ー實施方式的用于確定光網(wǎng)絡中的光信噪比代價的方法的方框圖；以及圖6展示根據(jù)ー實施方式的用于確定光網(wǎng)絡中的光信噪比代價的設備的方框圖。
具體實施例方式圖I展示根據(jù)ー實施方式的用于確定光網(wǎng)絡中的光信噪比代價的方法的方框圖。光信噪比代價是經(jīng)由光網(wǎng)絡200中的源光節(jié)點與目的光節(jié)點之間的光鏈路所傳輸?shù)墓庑盘柕馁|(zhì)量的測量。光網(wǎng)絡200包括多個N個光發(fā)射器201_1，…，201_N，所述發(fā)射器產(chǎn)生N個個別光信號，所述N個個別光信號在復用器203中被復用成單ー復用光信號。所述復用光信號通過光傳輸鏈路205，光傳輸鏈路205包括示范性數(shù)目個三個放大器跨段205_1、205_2和205_3，所述跨段包含光放大器207_1、207_2和207_3和光纖209_1、209_2和209_3。在接收端處，解復用器211將所接收的復用光信號解復用為N個個別光接收信號，所述N個個別光接收信號被交換到為N個光接收器213_1、213_2和213_3。源光節(jié)點包括N個光發(fā)射器201_1，…，201_N和復用器203。目的光節(jié)點包括解復用器211和N個光接收器213_1、213_2和213_3。光網(wǎng)絡200由光電發(fā)射器201_1，…，201_N和后面的光傳輸鏈路和后面的光電接收器213_1、213_2和213_3組成。發(fā)射器201_1，…，201_N在給定光載波波長上以給定比特率將ニ進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為經(jīng)調(diào)制光信號，所述給定光載波波長通常表示為信道，所述經(jīng)調(diào)、制光信號被發(fā)送到光傳輸鏈路中。傳輸鏈路主要由單模光纖209_1、209_2、209_3和光放大器207_1、207_2、207_3的區(qū)段205_1、205_2、205_3的級聯(lián)組成，且將信號輸送到光電接收器213_1，…，213_N，所述光電接收器在圍繞載波波長進行光電檢測和信號取樣后恢復ニ進制信息。
在ー實施方式中，光網(wǎng)絡200包括波分復用(WDM)信道。WDM技術是基于組合(復用)N個經(jīng)調(diào)制信道輸入同一光纖，每一信道處于不同載波波長?？偼掏铝渴莻€別信道比特率的總和，個別信道比特率通常相等，例如，呑吐量=NXlOGb/s。在接收器側處，每一信道被單獨濾波和恢復，使得由光纖中的線性效應，例如噪聲敏感度、群速色散和偏振模色散(PMD)，而引起的對光纖傳播的任何限制僅與每一個別信道的比特率相關。WDM因此是ー種利用光纖大帶寬的非常有效且常見的方式，且允許在100Gb/S調(diào)制下高達164個信道的高容量和2550km距離傳輸，對應于41. 8Pbit/s km的容量X距離乘積。在ー實施方式中，光網(wǎng)絡200是透明光輸送網(wǎng)絡。在透明光輸送網(wǎng)絡(OTN)中，從源到目的的光信號完全是在光域中處置，意味著從未在中間節(jié)點處執(zhí)行光-電-光(0-E-0)轉(zhuǎn)換。然而，在長距離網(wǎng)絡中并非一直都可實現(xiàn)全透明傳輸，這是由于在光信號透明地傳播穿過網(wǎng)絡時物理損傷，包括線性和非線性損傷都會惡化光信噪比(OSNR)。在ー實施方式中，光網(wǎng)絡200包括再生器，再生器是再生光信號的裝置。為了在地理上擴展透明0TN，運營商可能需要沿著一些路徑安裝ー個或ー個以上再生器，以便為光連接提供足夠的端到端質(zhì)量。顯然，再生器打破了光連續(xù)性，但可以改進0SNR，因此減少誤碼率(BER)。再生器的部署將透明OTN轉(zhuǎn)變?yōu)榘胪该骶W(wǎng)絡。在ー實施方式中，光網(wǎng)絡200包括路由和波長指派和再生器布置(RWARP)機構。在OTN的尺寸設定期間，路由和波長指派和再生器布置(RWARP)過程需要一個有效方法的用于估計沿著候選路徑的光信號的潛在惡化，這通?？赏ㄟ^將物理層信息整合到RWARP過程中來實現(xiàn)。一旦再生器經(jīng)布置且尺寸設定階段已結束，路由和波長指派RWA過程的作用便是根據(jù)規(guī)劃來路由預想的業(yè)務需求。在ー實施方式中，放大器207_1、207_2、207_3是在線光放大器，具體來說是摻餌光纖放大器。系統(tǒng)傳輸范圍的一個限制來自光纖衰減。盡管在1550nm左右的波長的衰減值非常低，約0. 2dB/km，但在沒有光放大或再生的情況下，數(shù)百公里或以上的遠程傳輸是不可行的。因此，一般沿著傳輸鏈路部署在線光放大器，主要是摻餌光纖放大器，對于陸地系統(tǒng)平均姆80km ー個。其可在例如C頻帶(在1530nm與1565nm之間)等較廣波帶內(nèi)放大光場，而不需要光電再生，因此放大的波帶中所有傳輸信道可以傳輸更長的范圍。在ー實施方式中，放大器207_1、207_2、207_3產(chǎn)生放大的自發(fā)輻射(ASE)噪聲。在經(jīng)放大鏈路上傳輸之后，累加ASE變?yōu)橹饕肼曉?。在ー實施方式中，光纖209_1、209_2、209_3是根據(jù)ITU-T(國際電信聯(lián)盟-電信)標準化団體的G. 652類型的單模光纖(SMF)。在ー實施方式中，光纖209_1、209_2、209_3是根據(jù)ITU-T的G. 655非零色散移位光纖類型的大型有效面積光纖(LEAF )。在ー實施方式中，光鏈路205包括色散補償光纖(DCF)。色散補償是需要的，且ー般用被稱作DCF (色散補償光纖)的特定光纖實現(xiàn)，其在傳播波帶中與傳輸光纖區(qū)段(還稱為光纖跨段)展現(xiàn)出相反的色散符號，使得累加色散保持接近零，因而使得信號失真最小化。那些DCF具有1550nm下的[-100 ；-250]ps/(nm/km)的典型色散，且沿著傳輸鏈路規(guī)則地放置在在線放大器內(nèi)。載運數(shù)字信息的光脈沖趨于變寬，但具有不同色散符號的光纖級聯(lián)限制了脈沖變寬，并導致接收器側處的符號間干擾。在ー實施方式中，光鏈路205經(jīng)受非線性損傷。非線性損傷可分為兩類，一類源于電子非線性，即科爾效應，且ー類源于原子/分子/材料非線性，即受激布里淵散射(SBS)、核電致伸縮，和信道間自誘發(fā)受激拉曼散射(SI-SRS)。在一實施方式中,光鏈路205經(jīng)受科爾效應?？茽栃D(zhuǎn)變即時光纖折射率n(z,t)對信號強度I(z，t)的相依性。所述強度經(jīng)由I(z，t) =P(z，t)/Aeff而與即時功率曲線P(z，t)相關。Arff是光纖的有效面積，其與特定光纖類型相關(在1550nm左右，對于SMF是80 ii m2，對于 LEAF 是 72 ii m2，對于 DCF 是 15-20 iim2)。根據(jù)關系式 n(z，t) = n0+n2P(z，t)/Aeff，此效應的量值是由非線性系數(shù)n2確定，其中Iitl是折射率的線性部分，而n2以m2/W表達。非線性折射率的范圍在H2 = 2.5X10_2°~3.0X10_2V/Wt_?？茽柗蔷€性可分類為四種物理現(xiàn)象，即，自相位調(diào)制(SPM)、交叉相位調(diào)制(XPM)、四波混頻(FWM)和信號-噪聲非線性相互作用。對于G. 652光纖系統(tǒng)中的10/40G非線性傳輸，由于G. 652光纖具有較大色散和有效面積，所以可忽略FWM損傷。根據(jù)推薦G. 663，SBS和SRS的效應也可忽略。然而，必須考慮SPM/XPM非線性損傷。在ー實施方式中，光纖209_1、209_2、209_3是根據(jù)ITU-T推薦G. 652的G. 652光纖。在ー實施方式中，根據(jù)ITU-TG. 663，SBS和SRS的效應可忽略。在一實施方式中，光網(wǎng)絡200包括G. 652光纖系統(tǒng)。在ー實施方式中，光鏈路205經(jīng)受SPM效應。自相位調(diào)制(SPM)描述與其自身功率成比例地調(diào)制的給定信道的信號相位。在接收器端處，光電ニ極管是非相位敏感的，但群速色散(GVD)將ー些相位調(diào)制轉(zhuǎn)換為強度調(diào)制，從而導致信號失真。在衰減a下沿著長度為L之光纖傳播之后，被SPM損傷的具有功率P (z，t)的信道的相位可根據(jù)傳播方程推出下式^>NL{L,t) = — ^ n^Z)^P{z,t)dt對于典型的WDM系統(tǒng)，放大器的存在導致沿著鏈路的SPM效應和相移的累加。SPM導致光譜的加寬。在ー實施方式中，光鏈路205經(jīng)受交叉相位調(diào)制。交叉相位調(diào)制(XPM)描述與其它信道，尤其是此信道的緊密相鄰者，的功率成比例地調(diào)制的給定信道的信號相位。群速色散(GVD)將ー些相位調(diào)制轉(zhuǎn)換為強度調(diào)制，從而導致信號失真。
在ー實施方式中，光鏈路205經(jīng)受四波混頻。四波混頻描述三個不同波長下的三個WDM信道之間的相互作用，其導致產(chǎn)生第四波長下的調(diào)制間產(chǎn)物，并可能落在已有的第四信道上，從而產(chǎn)生有害串擾。在ー實施方式中，光鏈路205經(jīng)受信號-噪聲非線性相互作用。信號-噪聲非線性相互作用，還被稱為強度調(diào)制系統(tǒng)的參量増益或調(diào)制不穩(wěn)定性，描述相位調(diào)制系統(tǒng)的非線性相位噪聲，其放大器噪聲的影響的加強或減少取決于色散。在ー實施方式中，光鏈路205經(jīng)受線性損傷。線性損傷是由光節(jié)點而引起的濾波、色散(CD)、插入損耗、放大自發(fā)輻射(ASE)噪聲、串擾、偏振模色散(PMD)、偏振相關損耗(PDL)產(chǎn)生。對于線性傳輸，即光信號的發(fā)射功率足夠低而使得光纖中的非線性損傷不起作用，線性損傷對信號質(zhì)量的影響建模起來相對容易。舉例來說，可通過考慮傳輸鏈路末端處的總殘余CD而對CD的影響建模；還可通過考慮傳輸鏈路末端處的總累加PMD而對PMD的
影響建模。在ー實施方式中，光鏈路205經(jīng)受由濾波效應引起的線性損傷。對于線性傳輸，網(wǎng)絡中的濾波器的級聯(lián)導致較窄的傳輸窗ロ，且因此導致傳輸代價，還被稱為由濾波效應引起的線性損傷。對于非線性傳輸，非線性效應SPM/XPM可加寬所傳輸信號的光譜，因為光譜的更多部分被濾波出，所以傳輸代價變大。在ー實施方式中，光鏈路205經(jīng)受偏振模色散(PMD)。偏振模色散是線性損傷。PMD導致脈沖加寬且引發(fā)信號代價。SPM/XPM的效應對于不同偏振是不同的。通常，如果ー個信道保持其偏振狀態(tài)(即，線性偏振)，則其招致最大的SPM效應。對于WDM傳輸，如果所有信道具有相同的線性偏振狀態(tài)，則多信道非線性效應XPM將也具有最大影響。然而，在實際光纖中，光信號的偏振狀態(tài)由于PMD而隨機改變，因此，非線性效應的強度減小且隨后信號惡化較少。在ー實施方式中，光鏈路205經(jīng)受色散(CD)。色散源于群速色散(GVD)。傳輸鏈路末端處的總殘余CD的效應取決于沿著傳輸鏈路的累加非線性效應。一般來說，傳輸之后的CD容限小于背對背的CD容限。CD的偏差可由每ー跨段的實際CD和目標(理想)CD之間的差表示。由于沿著傳輸鏈路的CD和非線性效應的相互影響,其效應會變化。在ー實施方式中，光鏈路205經(jīng)受群速色散(GVD)。群速色散表征光纖折射率的波長相依性n(入)。這是線性現(xiàn)象，借此，信號的譜分量由具有不同速度的導引模式載運。所述譜分量因此相對于彼此延遲到達接收器端處，因此使原始信號波形失真，且增加決策失誤的數(shù)目。光纖GVD通常用每單位長度的色散參數(shù)表征，以psバnm/km)表達。兩種最廣泛可得的光纖類型的典型色散特性是，對于標準SMF(單模光纖，根據(jù)ITU-T(國際電信聯(lián)盟-電信)標準化団體的G. 652類型)為1550nm下17ps/ (nm/km)，對于LEAF 光纖(大型有效面 積光纖，G. 655非零色散移位光纖類型)為1550nm下4ps/ (nm/km) (1530nm下2. 6ps/ (nm/km))。色散在傳播之后的凈影響自然取決于沿途所有光纖區(qū)段的累加色散(ps/nm)。所述方法包括收集101光鏈路的信息；基于所述光鏈路的信息確定103光鏈路的配置參數(shù)P_f ;根據(jù)光鏈路中的線性損傷而將配置參數(shù)P_f調(diào)整105到經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'。_;以及基于經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的非線性函數(shù)確定107光信噪比代價，從而解決光鏈路中的非線性損傷。取決于實際系統(tǒng)，例如，色散補償或色散未經(jīng)補償鏈路、調(diào)制格式、比特率等，及其實施方案而定，解決光鏈路中的非線性損傷的經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的非線性函數(shù)將不同。在ー實施方式中，非線性函數(shù)讀作F(Nspan，Pi，P'。_)，其取決于兩個放大器之間的跨段的數(shù)目Nspan、信號發(fā)射功率Pi和經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'。_。在ー實施方式中，光網(wǎng)絡包括100G PDM-QPSK色散未經(jīng)補償WDM系統(tǒng)，其中非線性函數(shù)讀作f (Nspan, Pi，P' conf) = 0. 05( E NPi-P/ conf) 2+0. 4347* ( E NPi-P/ conf) +1。在N= 20、Pi = IdBnuP' conf = 16dBm的示范性值的情況下，OSNR代價為0. 33dB。Pconf的值取決于多個因素，比如光纖類型、信道數(shù)目、信道間距等。對于給定設置，可基于定義測量或模擬P_f。在示范性實施例中，在G. 652光纖中，對于具有50GHz間距的40G DQPSK WDM 系統(tǒng)，Pconf 值為約 16. 6dBm。所述方法包括根據(jù)光鏈路中的線性損傷而將配置參數(shù)^_調(diào)整(105)到經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'。-。在ー實施方式中，調(diào)整APf與光鏈路內(nèi)的濾波相關。調(diào)整A Pf與系統(tǒng)設置相關。實際上，可測量或模擬APf與濾波帶寬的關系。在一示范性實施方式中，在G. 652光纖中，包含由具有45GHz FffHM(半高全寬)的2WSS組成的ROADM的具有50GHz間距的 40G DQPSK WDM 系統(tǒng)，APf 為 0. 5dB。在ー實施方式中，調(diào)整A P■與沿著光鏈路的累積偏振模色散相關。調(diào)整AP-還與系統(tǒng)設置相關。實際上，可測量或模擬APnffi與累加PMD的關系。在一示范性實施方式中，在G. 652光纖中，具有50GHz間距的40G DQPSK WDM系統(tǒng)，總累加PMD為5ps，且A Ppm為 0. 7dB。在ー實施方式中，調(diào)整APm與沿著光鏈路的累加色散相關。調(diào)整APm尤其取決于鏈路的總累加色散。對于經(jīng)補償鏈路，由于總累加色散通常被補償?shù)浇咏?，于是APm通常為O。然而，在未經(jīng)補償鏈路中，需要基于系統(tǒng)設置來測量或模擬APm。一般來說，較高的累加色散和較大數(shù)目的跨段將具有較高的P_f。在示范性實施方式中，在G. 652光纖中，具有50GHz間距的100G PDM-QPSK相干WDM系統(tǒng)，跨段長度為80km，在跨段數(shù)目為10時，Pconf % 11- 6dBm,在跨段數(shù)目為 20 吋，則 Pconf 為 13. IdBm,且 A Pm 為 I. 5dB。圖2展示根據(jù)ー實施方式的說明相對于非線性相移效應的非線性函數(shù)的圖表和公式。所述圖表說明根據(jù)ー實施方式的由自相位調(diào)制(SPM)效應損傷的光鏈路的非線性相位與OSNR代價之間的關系。在衰減a下沿著長度為L之光纖傳播之后，被SPM損傷的具有功率P (z，t)的信道的相位由下面這個從傳播方程推得的公式表示
權利要求
1.一種確定光信噪比代價的方法，用于測量源光節(jié)點與目的光節(jié)點之間的光鏈路所傳輸?shù)墓庑盘柕馁|(zhì)量，所述方法包括 收集(101)所述光鏈路的信息； 基于所述光鏈路的所述信息確定(103)所述光鏈路的配置參數(shù)P_f ; 根據(jù)所述光鏈路中的線性損傷將所述配置參數(shù)P_f調(diào)整(105)到經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P' 以及 基于所述經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的非線性函數(shù)確定(107)所述光信噪比代價，所述非線性函數(shù)解決所述光鏈路中的非線性損傷。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述光鏈路的所述配置參數(shù)1_對應于沿著所述光鏈路的導致所述光信號的預定惡化的累加功率。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述光信號的所述預定惡化對應于在預定誤碼率下的預定光信噪比代價。
4.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其中將所述光信噪比代價確定為與所述光信號的背對背傳輸相比，在經(jīng)由所述光鏈路傳輸所述光信號之后所需的所述光信號的額外光信噪比，
5.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其中 基于所述經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的所述非線性函數(shù)和所述光鏈路中的所述線性損傷確定所述光信噪比代價。
6.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其中所述光鏈路的所述信息包括所述光鏈路中的光纖的光纖參數(shù)、所述光鏈路中的波分復用信道的數(shù)目、所述光鏈路中的光節(jié)點的數(shù)目、和所述波分復用信道的發(fā)射功率。
7.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其中所述線性損傷解決以下?lián)p傷中的至少一個 所述光鏈路內(nèi)的濾波而引起的損傷， 沿著所述光鏈路的偏振模色散而引起的損傷， 沿著所述光鏈路的色散而引起的損傷， 插入損耗而引起的損傷， 放大的自發(fā)輻射噪聲而引起的損傷， 串擾而引起的損傷，以及 偏振相關損耗而引起的損傷。
8.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其中所述經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的所述非線性函數(shù)解決以下?lián)p傷中的至少一個 自相位調(diào)制而引起的非線性損傷， 交叉相位調(diào)制而引起的非線性損傷， 四波混頻而引起的非線性損傷， 受激布里淵散射而引起的非線性損傷，以及 受激布拉曼散射而引起的非線性損傷。
9.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其中 所述光鏈路包括符合ITU-T G. 652標準的光纖。
10.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其中所述光鏈路包括再生器和作為部分在兩個再生器之間的所述光鏈路的跨段；且其中 所述經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的所述非線性函數(shù)取決于所述經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'、所述跨段的數(shù)目Nspan,和發(fā)射所述光信號時的功率水平Pi。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中 根據(jù)下式確定所述光信噪比代價 OSNR_Penalty = f (Nspan, Pi, P' conf) +Penaltyfilters+PenaltyPH), 其中OSNR_Penalty定義所述光信噪比代價，f()所述非線性函數(shù)、Nspan跨段的所述數(shù)目、Pi在所述發(fā)射所述光信號時的所述功率水平、P'所述經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)、Penaltyfilters所述光鏈路內(nèi)的濾波而引起的所述線性損傷,和PenaltyPMD累積偏振模色散而引起的所述線性損傷。
12.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其中調(diào)整所述配置參數(shù)P_f包括以下操作中的至少一個 從所述配置參數(shù)P_f減去與所述光鏈路內(nèi)的濾波相關的調(diào)整A Pf, 使與沿著所述光鏈路的累積偏振模色散相關的調(diào)整△ P 與所述配置參數(shù)P_f相加，以及 使與沿著所述光鏈路的累加色散相關的調(diào)整APm與所述配置參數(shù)P_f相加。
13.一種確定光信噪比代價的方法，用于測量源光節(jié)點與目的光節(jié)點之間的光鏈路所傳輸?shù)墓庑盘柕馁|(zhì)量，其包括 收集單元(201)，其經(jīng)配置以用于收集所述光鏈路的信息； 第一確定單元(203)，其經(jīng)配置以用于基于所述光鏈路的所述信息確定所述光鏈路的配置參數(shù)P_f ； 調(diào)整單元(205)，其經(jīng)配置以用于根據(jù)所述光鏈路中的線性損傷將所述配置參數(shù)P_f調(diào)整到經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'以及 第二確定單元(207)，其經(jīng)配置以用于基于所述經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P'的非線性函數(shù)確定所述光信噪比代價，所述非線性函數(shù)解決所述光鏈路中的非線性損傷。
14.根據(jù)權利要求13所述的設備，其通過使用所述光網(wǎng)絡的波分復用信道、光纖和光節(jié)點而提供用于配置所述光網(wǎng)絡內(nèi)的光鏈路的配置信息，使得所述光信噪比代價低于閾值。
15.根據(jù)權利要求14所述的設備，其中在將光交叉連接切換到所述光鏈路中和/或重新配置所述光鏈路內(nèi)的可重構光分插復用是基于所述配置信息時，所述光信噪比代價被最小化。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種確定光信噪比代價的方法，用于測量源光節(jié)點與目的光節(jié)點之間的光鏈路所傳輸?shù)墓庑盘柕馁|(zhì)量，所述方法包括收集(101)所述光鏈路的信息；基于所述光鏈路的所述信息確定(103)所述光鏈路的配置參數(shù)Pconf；根據(jù)所述光鏈路中的線性損傷而將所述配置參數(shù)Pconf調(diào)整(105)到經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P′conf；以及基于所述經(jīng)調(diào)整的配置參數(shù)P′conf的非線性函數(shù)確定(107)所述光信噪比代價，所述非線性函數(shù)解決所述光鏈路中的非線性損傷。
文檔編號H04B10/079GK102652406SQ201180004183
公開日2012年8月29日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權日2011年7月27日
發(fā)明者葉亞斌, 吳通, 張森 申請人:華為技術有限公司