BR112020005219A2

BR112020005219A2 - device and method of calculating the optical signal-to-noise ratio for a cascading optical amplifier communication system.

Info

Publication number: BR112020005219A2
Application number: BR112020005219-1A
Authority: BR
Inventors: Bo Yong; Liang Mei; Qiong Wu
Original assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co., Ltd
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2020-09-15
Also published as: CN108512596B; WO2019169915A1; CN108512596A

Abstract

São descritos na presente invenção um método e um dispositivo de cálculo da OSNR para um sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata, em relação ao campo da tecnologia de comunicação por fibra óptica. O método compreende: calcular um ganho líquido de cada estágio de um segmento de fibra óptica do amplificador óptico pelo uso de um coeficiente de ganho de cada estágio de um amplificador óptico e da atenuação de cada segmento de fibra óptica; calcular a potência óptica do sinal de cada estágio de cada canal pelo uso do número de canais, de um intervalo do canal, da potência óptica do sinal de um canal da frequência central modulado, e da inclinação de ganho de cada estágio do amplificador óptico, em combinação com o ganho líquido; calcular um custo da OSNR equivalente de um enlace de acordo com um coeficiente de ruído de cada estágio do amplificador óptico em combinação com a potência óptica do sinal; e calcular uma OSNR final de saída de acordo com uma OSNR final de entrada em combinação com o custo da OSNR equivalente. O dispositivo inclui um módulo de cálculo do ganho líquido, um módulo de cálculo da potência óptica do sinal, um módulo de cálculo do custo da OSNR equivalente e um módulo de cálculo da OSNR alvo. A presente invenção pode resolver efetivamente os problemas em que os métodos de cálculo da OSNR convencionais têm uma baixa precisão de medição, instabilidade, alto custo de hardware e alta complexidade.An OSNR calculation method and device for a cascading optical amplifier communication system in relation to the field of fiber optic communication technology are described in the present invention. The method comprises: calculating a net gain of each stage of a fiber optic segment of the optical amplifier by using a gain coefficient of each stage of an optical amplifier and the attenuation of each fiber optic segment; calculate the optical signal strength of each stage of each channel by using the number of channels, a channel interval, the optical signal strength of a modulated central frequency channel, and the gain slope of each stage of the optical amplifier, in combination with net gain; calculate an OSNR cost equivalent of a link according to a noise coefficient of each stage of the optical amplifier in combination with the optical power of the signal; and calculating a final output OSNR in accordance with a final input OSNR in combination with the equivalent OSNR cost. The device includes a net gain calculation module, an optical signal strength calculation module, an equivalent OSNR cost calculation module and a target OSNR calculation module. The present invention can effectively solve problems in which conventional OSNR calculation methods have low measurement accuracy, instability, high hardware cost and high complexity.

Description

1 / 18 DISPOSITIVO E MÉTODO DE CÁLCULO DA RELAÇÃO SINAL-1/18 DEVICE AND METHOD OF CALCULATING THE SIGNAL RELATIONSHIP

OPTICAL NOISE FOR A COMMUNICATION SYSTEM

AMPLIFICADOR ÓPTICO EM CASCATA Campo TécnicoCASTLE OPTICAL AMPLIFIER Technical Field

[001] A presente invenção refere-se ao campo técnico da comunicação por fibra óptica, em particular, a um método de cálculo da Relação Sinal-Ruído Óptica (OSNR) e a um dispositivo para um sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata. Fundamentos[001] The present invention relates to the technical field of optical fiber communication, in particular, a method of calculating the Optical Signal-to-Noise Ratio (OSNR) and a device for a cascading optical amplifier communication system. Foundations

[002] Com o rápido desenvolvimento de novos serviços da Internet, o número de usuários e o volume de dados aumentam rapidamente, e as necessidades de capacidade de largura de banda em rede também estão crescendo. A taxa de transmissão da rede de base de comunicação óptica aumentou para Tbit/s, e o espaçamento do canal também é gradualmente transferido de 100 GHz para 50 GHz ou mais baixo. A fim de prover serviço estável e confiável, a detecção do desempenho da qualidade da transmissão de sinal é particularmente importante devido à crescente complexidade de rede. A OSNR, como um dos parâmetros importantes refletem o desempenho da camada óptica e a qualidade da comunicação, precisa ser precisamente detectada.[002] With the rapid development of new Internet services, the number of users and the volume of data are increasing rapidly, and the needs for network bandwidth capacity are also growing. The transmission rate of the basic optical communication network has increased to Tbit / s, and the channel spacing is also gradually shifted from 100 GHz to 50 GHz or lower. In order to provide stable and reliable service, the detection of signal transmission quality performance is particularly important due to the increasing network complexity. OSNR, as one of the important parameters reflects the performance of the optical layer and the quality of the communication, needs to be precisely detected.

[003] A chave da tecnologia de detecção da OSNR é medir a potência óptica do sinal e potência óptica do ruído corretamente, ou calcular com base em outros parâmetros que têm um relacionamento definido com a OSNR (tal como relação de ruído na telecomunicação SNR). Os tradicionais métodos de cálculo da OSNR incluem Análise de Espectro Óptico (OSA) interpolação fora de banda, zeragem de polarização, interferometria de atraso óptico, etc., em que o método de interpolação fora de banda OSA usa o filtro sintonizável em banda estreita para escanear o espectro para estimar a[003] The key to OSNR's detection technology is to measure the signal's optical power and noise optical power correctly, or calculate based on other parameters that have a defined relationship with OSNR (such as noise ratio in SNR telecommunication) . Traditional OSNR calculation methods include Optical Spectrum Analysis (OSA) out-of-band interpolation, polarization zeroing, optical delay interferometry, etc., where the OSA out-of-band interpolation method uses the narrow band tunable filter to scan the spectrum to estimate the

2 / 18 OSNR, mas, devido ao problema da largura de banda da resolução OSA, se um filtro for usado no sistema Multiplexação por Divisão do Comprimento de Onda Denso (DWDM), juntamente com o aumento do número de canais e a diminuição do espaçamento do canal, o tradicional método de interpolação fora de banda OSA não pode mais estimar corretamente a OSNR. Entretanto, para o método de zeragem de polarização, quando o ruído da PMD-Dispersão do Modo de Polarização (causada pela Dispersão do Modo de Polarização ou pela birrefringência não linear) ou da Emissão Espontânea Amplificada (ASE) gerar PDL-Perda Dependente da Polarização parcial (causada pela Perda Dependente da Polarização e pelo PDG-Ganho Dependente da Polarização), a precisão da medição pode ser enormemente afetada. Entretanto, para a interferometria de atraso óptico, um dispositivo de linha de atraso precisa ser introduzido, o que torna o hardware oneroso e instável com a mudança do ambiente, então, o mesmo não é fácil de ser observado ou operado. Sumário2/18 OSNR, but due to the OSA resolution bandwidth problem, if a filter is used in the Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) system, along with increasing the number of channels and decreasing the spacing the traditional OSA out-of-band interpolation method can no longer correctly estimate the OSNR. However, for the polarization zeroing method, when the PMD-Polarization Mode Dispersion noise (caused by Polarization Mode Dispersion or non-linear birefringence) or Spontaneous Amplified Emission (ASE) generates PDL-Polarization-Dependent Loss partial (caused by Polarization Dependent Loss and Polarization Dependent PDG-Gain), measurement accuracy can be greatly affected. However, for optical delay interferometry, a delay line device needs to be introduced, which makes the hardware costly and unstable with changing environments, so it is not easy to observe or operate. summary

[004] A presente invenção visa a prover um método de cálculo da OSNR e um dispositivo para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata para superar as deficiências no contexto exposto, que podem resolver efetivamente os problemas de insuficiente precisão da medição, instabilidade, alto custo de hardware e alta complexidade no tradicional método de cálculo da OSNR.[004] The present invention aims to provide a method of calculating the OSNR and a device for the communication system of the optical amplifier in cascade to overcome the deficiencies in the exposed context, which can effectively solve the problems of insufficient measurement accuracy, instability, high hardware cost and high complexity in the traditional OSNR calculation method.

[005] A fim de alcançar o objetivo exposto, a presente invenção provê um método de cálculo da OSNR para um sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata, que compreende as seguintes etapas: S1: calcular um ganho líquido de um amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico pelo uso do coeficiente de ganho do amplificador óptico em cada nível e da atenuação de cada segmento de fibra óptica; S2: calcular a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal pelo uso do número de[005] In order to achieve the above objective, the present invention provides a method of calculating the OSNR for a cascading optical amplifier communication system, which comprises the following steps: S1: calculating a net gain of an optical amplifier in each optical level fiber segment by using the optical amplifier gain coefficient at each level and the attenuation of each optical fiber segment; S2: calculate the optical signal strength at each level of each channel using the number of

3 / 18 canais, do espaçamento do canal, da potência óptica do sinal modulado do canal da frequência central, da inclinação de ganho do amplificador óptico em cada nível, e em combinação com o ganho líquido do amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico obtido em S1; S3: calcular o custo da OSNR equivalente do enlace de acordo com o coeficiente de ruído do amplificador óptico em cada nível e em combinação com a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal obtida em S2; e S4: calcular a OSNR final de saída de acordo com a OSNR final de entrada determinada e o custo da OSNR equivalente obtido em S3.3/18 channels, channel spacing, optical power of the modulated signal of the central frequency channel, the gain inclination of the optical amplifier at each level, and in combination with the net gain of the optical amplifier in each level fiber segment optical obtained in S1; S3: calculate the cost of the OSNR equivalent of the link according to the noise coefficient of the optical amplifier at each level and in combination with the optical power of the signal at each level of each channel obtained in S2; and S4: calculate the final output OSNR according to the determined final input OSNR and the equivalent OSNR cost obtained in S3.

[006] Com base na solução técnica exposta, depois da etapa S2, a mesma também compreende as seguintes etapas: comparar a potência óptica do sinal calculada em cada nível de cada canal com a potência óptica medida; se a diferença entre as duas exceder o limite especificado, determinar que há uma falha no enlace.[006] Based on the exposed technical solution, after step S2, it also comprises the following steps: compare the optical power of the signal calculated at each level of each channel with the measured optical power; if the difference between the two exceeds the specified limit, determine that there is a link failure.

[007] Com base na solução técnica exposta, na Etapa S1, durante o cálculo do ganho líquido de um amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico pelo uso do coeficiente de ganho do amplificador óptico em cada nível e da atenuação de cada segmento de fibra óptica, a seguinte fórmula é usada para o cálculo: Δj = Gj * Lj em que Δj representa o ganho líquido do amplificador óptico no j-ésimo segmento de fibra de nível óptico, j ∈ [1,N]; N representa o número total de níveis do amplificador óptico, e o mesmo é um número inteiro positivo maior do que 1; Gj representa o coeficiente de ganho do amplificador óptico no j-ésimo nível, e Lj representa a atenuação do j-ésimo segmento de fibra óptica.[007] Based on the technical solution exposed, in Step S1, during the calculation of the net gain of an optical amplifier in each fiber segment of optical level by using the gain coefficient of the optical amplifier in each level and the attenuation of each segment for optical fiber, the following formula is used for the calculation: Δj = Gj * Lj where Δj represents the net gain of the optical amplifier in the j-th fiber segment of optical level, j ∈ [1, N]; N represents the total number of levels of the optical amplifier, and it is a positive integer greater than 1; Gj represents the gain coefficient of the optical amplifier at the j-th level, and Lj represents the attenuation of the j-th segment of optical fiber.

[008] Com base na solução técnica exposta, a etapa S2 compreende as etapas detalhadas, como segue: 1) determinar uma frequência central do amplificador óptico e[008] Based on the exposed technical solution, step S2 comprises the detailed steps, as follows: 1) determine a central frequency of the optical amplifier and

4 / 18 calcular a potência óptica do sinal do amplificador óptico em cada nível do canal da frequência central etapa por etapa pelo uso da potência óptica do sinal modulada pelo canal da frequência central e em combinação com o ganho líquido Δj do amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico calculado em S1, e sua fórmula de cálculo é como segue: em que i0 representa o número de canal da frequência central, e j representa o amplificador óptico no j-ésimo nível; 2) determinar o número de canais Ch, e calcular a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal pelo uso da potência óptica do sinal calculada do amplificador óptico em cada nível do canal da frequência central, do espaçamento do canal e da inclinação de ganho do amplificador óptico em cada nível, e sua fórmula de cálculo é como segue: em que i representa o i-ésimo canal, i ∈[1,Ch]; GTj representa a inclinação de ganho do amplificador óptico no j-ésimo e B representa o espaçamento do canal.4/18 calculate the optical power of the optical amplifier signal at each level of the central frequency channel step by step by using the optical signal power modulated by the central frequency channel and in combination with the net gain Δj of the optical amplifier in each segment of fiber of optical level calculated in S1, and its formula of calculation is as follows: where i0 represents the channel number of the central frequency, and j represents the optical amplifier in the j-th level; 2) determine the number of Ch channels, and calculate the optical power of the signal at each level of each channel by using the calculated optical power of the optical amplifier at each level of the center frequency channel, channel spacing and the slope of gain of the optical amplifier at each level, and its calculation formula is as follows: where i represents the i-th channel, i ∈ [1, Ch]; GTj represents the gain inclination of the optical amplifier in the j-th and B represents the channel spacing.

[009] Com base na solução técnica exposta, a etapa S3 compreende as etapas detalhadas, como segue: 1) calcular k(i,j) de acordo com o coeficiente de ruído do amplificador óptico em cada nível e em combinação com a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal obtido em S2, k(i,j) representa a influência da característica de ruído do amplificador óptico no j-ésimo nível na OSNR do i-ésimo canal, e sua fórmula de cálculo é como segue: em que Fj representa o coeficiente de ruído do amplificador óptico no j-ésimo nível;[009] Based on the exposed technical solution, step S3 comprises the detailed steps, as follows: 1) calculate k (i, j) according to the noise coefficient of the optical amplifier at each level and in combination with the optical power of the signal at each level of each channel obtained in S2, k (i, j) represents the influence of the noise characteristic of the optical amplifier on the j-th level in the OSNR of the i-th channel, and its calculation formula is as follows: where Fj represents the noise coefficient of the optical amplifier at the j-th level;

5 / 18 2) acumular k(i,j) do amplificador óptico em cada nível para tomar a recíproca, e calcular o custo da OSNR equivalente OSNRlink da íntegra do enlace, e sua fórmula de cálculo é como segue: em que N1 representa o amplificador óptico no N1-ésimo nível, N2 representa o amplificador óptico no N2-ésimo nível; durante o cálculo para o k(i,j) acumulado dos amplificadores ópticos do 1º nível até o j- ésimo nível, N1 = 1, N2 = j e assim por diante.5/18 2) accumulate k (i, j) of the optical amplifier at each level to take the reciprocal, and calculate the cost of the OSNR equivalent OSNRlink from the link in its entirety, and its calculation formula is as follows: where N1 represents the optical amplifier at the N1th level, N2 represents the optical amplifier at the N2th level; during the calculation for the accumulated k (i, j) of the optical amplifiers from the 1st level to the jth level, N1 = 1, N2 = j and so on.

[0010] Com base na solução técnica exposta, na Etapa S4, calculando a OSNR final de saída de acordo com a OSNR final de entrada determinada e o custo da OSNR equivalente obtido em S3, a seguinte fórmula é usada para o cálculo: em que OSNRin representa a OSNR final de entrada, OSNRlink representa o custo da OSNR equivalente obtido em S3, e OSNRout representa a OSNR final de saída.[0010] Based on the technical solution exposed, in Step S4, calculating the final output OSNR according to the determined final input OSNR and the equivalent OSNR cost obtained in S3, the following formula is used for the calculation: where OSNRin represents the final input OSNR, OSNRlink represents the cost of the equivalent OSNR obtained in S3, and OSNRout represents the final output OSNR.

[0011] Com base na solução técnica exposta, o amplificador óptico é um Amplificador à Fibra Óptica dopada com Érbio (AFDE).[0011] Based on the exposed technical solution, the optical amplifier is an Erbium-doped Optical Fiber Amplifier (AFDE).

[0012] Com base na solução técnica exposta, o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata compreende uma fonte de luz de laser, um modulador óptico e N amplificadores ópticos em cascata; o modulador óptico é conectado na extremidade de saída da fonte de luz de laser para modular o sinal óptico emitido pela fonte de luz de laser; N amplificadores ópticos em cascata são conectados através de uma fibra óptica para transmitir os sinais ópticos, e o amplificador óptico no 1º nível é conectado na extremidade de saída do modulador óptico para amplificar o sinal óptico modulado transmitido pelo modulador óptico para saída; e o amplificador óptico no N-ésimo nível é conectado na extremidade de saída da fibra óptica para amplificar o sinal óptico transmitido para saída.[0012] Based on the exposed technical solution, the communication system of the cascading optical amplifier comprises a laser light source, an optical modulator and N cascading optical amplifiers; the optical modulator is connected to the output end of the laser light source to modulate the optical signal emitted by the laser light source; N cascading optical amplifiers are connected via an optical fiber to transmit optical signals, and the optical amplifier on the 1st level is connected at the output end of the optical modulator to amplify the modulated optical signal transmitted by the optical modulator for output; and the optical amplifier at the Nth level is connected at the output end of the optical fiber to amplify the optical signal transmitted to the output.

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[0013] A presente invenção também provê um dispositivo de cálculo da OSNR para um sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata para realizar o método exposto, em que o dispositivo compreende um módulo de cálculo do ganho líquido, um módulo de cálculo da potência óptica do sinal, um módulo de cálculo do custo da OSNR equivalente e um módulo de cálculo da OSNR alvo; o módulo de cálculo do ganho líquido é configurado para: calcular um ganho líquido de um amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico pelo uso do coeficiente de ganho do amplificador óptico em cada nível e da atenuação de cada segmento de fibra óptica; o módulo de cálculo da potência óptica do sinal é configurado para: calcular a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal pelo uso do número de canais, do espaçamento do canal, da potência óptica do sinal modulado do canal da frequência central, da inclinação de ganho do amplificador óptico em cada nível, e em combinação com o ganho líquido do amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico obtido pelo módulo de cálculo do ganho líquido; o módulo de cálculo do custo da OSNR equivalente é configurado para: calcular o custo da OSNR equivalente do enlace de acordo com o coeficiente de ruído do amplificador óptico em cada nível e em combinação com a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal obtida pelo módulo de cálculo da potência óptica do sinal; e o módulo de cálculo da OSNR alvo é configurado para: calcular a OSNR final de saída de acordo com a OSNR final de entrada determinada e em combinação com o custo da OSNR equivalente obtido pelo módulo de cálculo do custo da OSNR equivalente.[0013] The present invention also provides an OSNR calculation device for a cascade optical amplifier communication system to perform the exposed method, wherein the device comprises a net gain calculation module, an optical power calculation module the signal, an equivalent OSNR cost calculation module and a target OSNR calculation module; the net gain calculation module is configured to: calculate a net gain of an optical amplifier in each fiber segment of the optical level by using the gain coefficient of the optical amplifier in each level and the attenuation of each optical fiber segment; the module for calculating the optical signal strength is configured to: calculate the optical signal strength at each level of each channel by using the number of channels, the channel spacing, the optical power of the modulated signal of the central frequency channel, the inclination of gain of the optical amplifier in each level, and in combination with the net gain of the optical amplifier in each fiber segment of optical level obtained by the module of calculation of the net gain; the equivalent OSNR cost calculation module is configured to: calculate the link's equivalent OSNR cost according to the noise level of the optical amplifier at each level and in combination with the optical signal strength at each level of each channel obtained by the module for calculating the optical power of the signal; and the target OSNR calculation module is configured to: calculate the final output OSNR according to the determined final input OSNR and in combination with the equivalent OSNR cost obtained by the equivalent OSNR cost calculation module.

[0014] Com base na solução técnica exposta, o dispositivo também compreende um módulo de detecção de falha, que é configurado para comparar a potência óptica do sinal calculada em cada nível de cada canal[0014] Based on the exposed technical solution, the device also comprises a fault detection module, which is configured to compare the calculated optical power of the signal at each level of each channel

7 / 18 com a potência óptica medida; se a diferença entre os dois exceder o limite especificado, determinar que há uma falha no enlace.7/18 with the measured optical power; if the difference between the two exceeds the specified limit, determine that there is a link failure.

[0015] A presente invenção tem as seguintes vantagens: (1) A presente invenção baseia-se na análise de enlace AFDE para calcular a OSNR através das características de ruído do amplificador óptico e das condições de operação de amplificação. É verificado que o custo da OSNR no enlace é relacionado apenas às características do amplificador óptico e da fibra óptica, ao mesmo tempo em que outros dispositivos e estruturas do transceptor não são exigidos, então, o mesmo pode ser calculado independentemente. Portanto, a presente invenção usa apenas o número de canais, o espaçamento do canal, a potência óptica do sinal modulado, o coeficiente de ganho, a inclinação de ganho e o coeficiente de ruído do amplificador óptico e outros parâmetros para calcular a OSNR de saída da íntegra do enlace etapa por etapa. Comparada com a tecnologia anterior, a presente invenção tem alta precisão da medição, boa estabilidade, baixo custo de hardware e baixa complexidade, e tem certa significância para o projeto do futuro sistema de transmissão óptica.[0015] The present invention has the following advantages: (1) The present invention is based on the AFDE link analysis to calculate the OSNR through the noise characteristics of the optical amplifier and the amplification operating conditions. It is verified that the cost of OSNR in the link is related only to the characteristics of the optical amplifier and the optical fiber, at the same time that other devices and structures of the transceiver are not required, so it can be calculated independently. Therefore, the present invention uses only the number of channels, the channel spacing, the optical power of the modulated signal, the gain coefficient, the gain slope and the noise coefficient of the optical amplifier and other parameters to calculate the output OSNR of the entire link step by step. Compared with the prior art, the present invention has high measurement accuracy, good stability, low hardware cost and low complexity, and has a certain significance for the design of the future optical transmission system.

[0016] (2) Depois de calcular a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal, a presente invenção pode comparar o Pin_e(i,j) calculado com a real potência óptica medida Pin(i,j). Se a diferença entre Pin_e(i,j) e Pin(i,j) for muito grande, isto indica que há uma falha no enlace. Através da operação exposta, a rápida detecção de falha no enlace pode ser realizada para satisfazer as reais necessidades de uso.[0016] (2) After calculating the optical power of the signal at each level of each channel, the present invention can compare the Pin_e (i, j) calculated with the actual measured optical power Pin (i, j). If the difference between Pin_e (i, j) and Pin (i, j) is too large, this indicates that there is a link failure. Through the exposed operation, the quick detection of link failure can be performed to satisfy the real needs of use.

[0017] (3) A presente invenção pode ser adequada para vários sistemas de comunicação por fibra óptica de alta velocidade e flexíveis, com uma ampla faixa de uso, e pode satisfazer as necessidades de vários ambientes de uso. Descrição dos Desenhos[0017] (3) The present invention can be suitable for several high-speed and flexible fiber-optic communication systems, with a wide range of use, and can satisfy the needs of various environments of use. Description of Drawings

[0018] A figura 1 mostra um diagrama estrutural de um típico sistema[0018] Figure 1 shows a structural diagram of a typical system

8 / 18 de comunicação do amplificador óptico em cascata; a figura 2 mostra um fluxograma do método de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata na modalidade da presente invenção; a figura 3 mostra um diagrama estrutural do dispositivo de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata na modalidade da presente invenção; a figura 4 mostra um outro diagrama estrutural do dispositivo de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata na modalidade da presente invenção; a figura 5 mostra um diagrama esquemático do ganho do amplificador óptico em cada nível e da perda do enlace de fibra óptica no exemplo de simulação; a figura 6 mostra um diagrama esquemático da potência óptica do sinal dos canais em todos os níveis que entram em AFDE em todos os níveis no exemplo de simulação; a figura 7 mostra um diagrama esquemático da recíproca k da custo da OSNR de AFDE em diferentes níveis de canal no exemplo de simulação; a figura 8 mostra um diagrama esquemático da OSNR calculada no exemplo de simulação; e a figura 9 mostra um diagrama esquemático da diferença entre a OSNR calculada e a OSNR simulada no exemplo de simulação. Descrição Detalhada das Modalidades8/18 communication of the cascade optical amplifier; Figure 2 shows a flow chart of the OSNR calculation method for the communication system of the cascading optical amplifier in the mode of the present invention; Figure 3 shows a structural diagram of the OSNR calculation device for the communication system of the cascading optical amplifier in the embodiment of the present invention; figure 4 shows another structural diagram of the OSNR calculation device for the communication system of the cascading optical amplifier in the embodiment of the present invention; Figure 5 shows a schematic diagram of the gain of the optical amplifier at each level and the loss of the optical fiber link in the simulation example; Figure 6 shows a schematic diagram of the optical signal strength of the channels at all levels entering AFDE at all levels in the simulation example; Figure 7 shows a schematic diagram of the reciprocal k of the OSNR cost of AFDE at different channel levels in the simulation example; Figure 8 shows a schematic diagram of the OSNR calculated in the simulation example; and Figure 9 shows a schematic diagram of the difference between the calculated OSNR and the simulated OSNR in the simulation example. Detailed Description of the Modalities

[0019] Os detalhes adicionais da presente invenção são dados a seguir pela combinação dos desenhos e das modalidades específicas.[0019] Additional details of the present invention are given below by combining the specific designs and modalities.

[0020] A ideia do projeto da presente invenção é prover um esquema de cálculo da OSNR para um sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata. Da forma mostrada na figura 1, o sistema de comunicação do[0020] The design idea of the present invention is to provide an OSNR calculation scheme for a cascading optical amplifier communication system. As shown in figure 1, the communication system of the

9 / 18 amplificador óptico em cascata compreende uma fonte de luz de laser, um modulador óptico e N amplificadores ópticos em cascata, e N é um número inteiro positivo maior do que 1. O modulador óptico é conectado na extremidade de saída da fonte de luz de laser para modular o sinal óptico emitido pela fonte de luz de laser; N amplificadores ópticos em cascata são conectados através de uma fibra óptica para transmitir os sinais ópticos, e o amplificador óptico no primeiro nível é conectado na extremidade de saída do modulador óptico para amplificar o sinal óptico modulado transmitido pelo modulador óptico para saída; e o amplificador óptico no N-ésimo nível é conectado na extremidade de saída da fibra óptica para amplificar o sinal óptico transmitido para saída.9/18 cascading optical amplifier comprises a laser light source, an optical modulator and N cascading optical amplifiers, and N is a positive integer greater than 1. The optical modulator is connected to the output end of the light source laser to modulate the optical signal emitted by the laser light source; N cascading optical amplifiers are connected via an optical fiber to transmit optical signals, and the optical amplifier on the first level is connected at the output end of the optical modulator to amplify the modulated optical signal transmitted by the optical modulator for output; and the optical amplifier at the Nth level is connected at the output end of the optical fiber to amplify the optical signal transmitted to the output.

[0021] Pode-se entender que, no sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata, por exemplo, no sistema DWDM de Amplificador à Fibra Óptica dopada com Érbio (AFDE) em cascata, a degradação do desempenho da OSNR é causada principalmente por ruído ASE acumulado pelo AFDE em todos os níveis. Na transmissão do enlace, a atenuação da potência óptica do sinal é compensada pelo amplificador óptico, mas o ruído também é compensado. Com o crescente número dos níveis dos amplificadores ópticos, cada amplificador óptico também irá introduzir um novo ruído ASE, resultando em uma degradação contínua na OSNR. Portanto, a OSNR pode ser obtida diretamente pelo cálculo da relação da potência óptica do sinal de saída do amplificador óptico em cada nível pela potência do ruído ASE gerado. A potência óptica do sinal de saída é calculada pela potência óptica do sinal de entrada, pelo ganho do amplificador óptico e pela perda do enlace, mas a potência do ruído ASE pode ser calculada por acúmulo recursivo etapa por etapa ao longo do enlace de transmissão.[0021] It can be understood that, in the communication system of the cascade optical amplifier, for example, in the cascade Erbium-doped Optical Fiber Amplifier (AFDE) system, the degradation of the OSNR performance is caused mainly by noise ASE accumulated by AFDE at all levels. When transmitting the link, the attenuation of the signal's optical power is compensated by the optical amplifier, but the noise is also compensated. With the increasing number of levels of optical amplifiers, each optical amplifier will also introduce new ASE noise, resulting in continuous degradation in the OSNR. Therefore, OSNR can be obtained directly by calculating the ratio of the optical power of the optical amplifier output signal at each level to the power of the generated ASE noise. The optical power of the output signal is calculated by the optical power of the input signal, the gain of the optical amplifier and the loss of the link, but the power of the ASE noise can be calculated by recursive accumulation step by step along the transmission link.

[0022] Com base na ideia do projeto exposta, a presente invenção provê um esquema de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata, que pode calcular a OSNR de saída apenas[0022] Based on the exposed design idea, the present invention provides an OSNR calculation scheme for the cascading optical amplifier communication system, which can calculate the output OSNR only

10 / 18 pelo uso do número de canais, do espaçamento do canal, da potência óptica do sinal modulado total, do coeficiente de ganho, da inclinação de ganho e do coeficiente de ruído do amplificador óptico, da perda do enlace, bem como do número dos amplificadores ópticos, etc., e pode detectar se há uma falha no enlace, com baixa complexidade e aplicação conveniente, e é adequado para o sistema de comunicação por fibra óptica em alta velocidade e flexível.10/18 for the use of the number of channels, channel spacing, optical power of the total modulated signal, the gain coefficient, the gain slope and the noise coefficient of the optical amplifier, the link loss, as well as the number optical amplifiers, etc., and can detect if there is a link failure, with low complexity and convenient application, and is suitable for the high-speed and flexible fiber-optic communication system.

[0023] A fim de entender melhor a solução técnica, os detalhes da solução técnica são dados a seguir pela combinação dos desenhos da especificação e das modalidades específicas. Modalidade 1[0023] In order to better understand the technical solution, the details of the technical solution are given below by combining the drawings of the specification and the specific modalities. Mode 1

[0024] Da forma mostrada na figura 2, a modalidade provê um método de cálculo da OSNR para um sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata, em que o método compreende as seguintes etapas: Etapa S1: calcular um ganho líquido de um amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico pelo uso do coeficiente de ganho do amplificador óptico em cada nível e da atenuação de cada segmento de fibra óptica. O amplificador óptico é um Amplificador à Fibra Óptica dopada com Érbio (AFDE) no processo de implementação específico.[0024] As shown in figure 2, the modality provides a method of calculating the OSNR for a cascading optical amplifier communication system, in which the method comprises the following steps: Step S1: calculating a net gain of an optical amplifier in each fiber segment of optical level by the use of the gain coefficient of the optical amplifier in each level and the attenuation of each segment of optical fiber. The optical amplifier is an Erbium-doped Fiber Optic Amplifier (AFDE) in the specific implementation process.

[0025] Etapa S2: calcular a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal pelo uso do número de canais, do espaçamento do canal, da potência óptica do sinal modulado do canal da frequência central, da inclinação de ganho do amplificador óptico em cada nível, e em combinação com o ganho líquido do amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico obtido em S1.[0025] Step S2: calculate the optical power of the signal at each level of each channel by using the number of channels, the channel spacing, the optical power of the modulated signal of the central frequency channel, the gain inclination of the optical amplifier in each level, and in combination with the net gain of the optical amplifier in each fiber segment of optical level obtained in S1.

[0026] Etapa S3: calcular o custo da OSNR equivalente do enlace de acordo com o coeficiente de ruído do amplificador óptico em cada nível e em combinação com a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal obtida em S2.[0026] Step S3: calculate the cost of the OSNR equivalent of the link according to the noise coefficient of the optical amplifier in each level and in combination with the optical power of the signal in each level of each channel obtained in S2.

11 / 1811/18

[0027] Etapa S4: calcular a OSNR final de saída de acordo com a OSNR final de entrada determinada e o custo da OSNR equivalente obtido em S3, a saber, obter a OSNR alvo finalmente. Modalidade 2[0027] Step S4: calculate the final output OSNR according to the determined final input OSNR and the cost of the equivalent OSNR obtained in S3, namely, to obtain the target OSNR finally. Mode 2

[0028] As etapas básicas do método de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata provido pela modalidade são as mesmas da Modalidade 1, e a diferença é que, na Etapa S1, durante o cálculo do ganho líquido de um amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico pelo uso do coeficiente de ganho do amplificador óptico em cada nível e da atenuação de cada segmento de fibra óptica, a seguinte fórmula é usada para o cálculo: Δj = Gj * Lj (1) em que Δj representa o ganho líquido do amplificador óptico no j-ésimo segmento de fibra de nível óptico, j ∈ [1,N]; N representa o número total de níveis do amplificador óptico; Gj representa o coeficiente de ganho do amplificador óptico no j-ésimo nível, e Lj representa a atenuação do j-ésimo segmento de fibra óptica. Modalidade 3[0028] The basic steps of the OSNR calculation method for the communication system of the cascade optical amplifier provided by the modality are the same as in Modality 1, and the difference is that, in Step S1, during the calculation of the net gain of a optical amplifier in each fiber segment of optical level by using the gain coefficient of the optical amplifier in each level and the attenuation of each optical fiber segment, the following formula is used for the calculation: Δj = Gj * Lj (1) in that Δj represents the net gain of the optical amplifier in the j-th fiber segment of optical level, j ∈ [1, N]; N represents the total number of levels of the optical amplifier; Gj represents the gain coefficient of the optical amplifier at the j-th level, and Lj represents the attenuation of the j-th segment of optical fiber. Mode 3

[0029] As etapas básicas do método de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata provido pela modalidade são as mesmas da Modalidade 1, e a diferença é que a etapa S2 neste método compreende as etapas detalhadas, como segue: 1) determinar uma frequência central do amplificador óptico e calcular a potência óptica do sinal do amplificador óptico em cada nível do canal da frequência central etapa por etapa pelo uso da potência óptica do sinal modulada pelo canal da frequência central e em combinação com o ganho líquido Δj do amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico calculado em S1, e sua fórmula de cálculo é como segue:[0029] The basic steps of the OSNR calculation method for the communication system of the cascade optical amplifier provided by the modality are the same as in Modality 1, and the difference is that step S2 in this method comprises the detailed steps, as follows: 1) determine a central frequency of the optical amplifier and calculate the optical power of the optical amplifier signal at each level of the central frequency channel step by step by using the optical signal power modulated by the central frequency channel and in combination with the net gain Δj of the optical amplifier in each fiber segment of optical level calculated in S1, and its calculation formula is as follows:

12 / 18 (2) em que i0 representa o número de canal da frequência central, e j representa o amplificador óptico no j-ésimo nível; 2) determinar o número de canais Ch, e calcular a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal pelo uso da potência óptica do sinal calculada do amplificador óptico em cada nível do canal da frequência central, do espaçamento do canal e da inclinação de ganho do amplificador óptico em cada nível, e sua fórmula de cálculo é como segue: (3) em que i representa o i-ésimo canal, i ∈[1,Ch]; GTj representa a inclinação de ganho do amplificador óptico no j-ésimo e B representa o espaçamento do canal.12/18 (2) where i0 represents the center frequency channel number, and j represents the optical amplifier at the j-th level; 2) determine the number of Ch channels, and calculate the optical power of the signal at each level of each channel by using the calculated optical power of the optical amplifier at each level of the center frequency channel, channel spacing and the slope of gain of the optical amplifier at each level, and its calculation formula is as follows: (3) where i represents the i-th channel, i ∈ [1, Ch]; GTj represents the gain inclination of the optical amplifier in the j-th and B represents the channel spacing.

[0030] No processo de implementação específico, depois que a potência óptica do sinal Pin_e(i,j) em cada nível de cada canal for calculado, a potência de luz calculada Pin_e(i,j) pode ser comparada com a real potência óptica medida Pin(i,j), se a diferença entre Pin_e(i,j) e Pin(i,j) exceder o limite especificado (este limite especificado pode ser manualmente definido através da interface ou do software de gerenciamento superior), isto indica que há uma falha no enlace; se os dois forem basicamente iguais, pode-se continuar a calcular a OSNR através da Etapa S3. Portanto, através da operação exposta, a detecção de falha no enlace pode ser realizada para satisfazer as reais necessidades de uso. Modalidade 4[0030] In the specific implementation process, after the optical power of the Pin_e signal (i, j) at each level of each channel has been calculated, the calculated light power Pin_e (i, j) can be compared with the actual optical power measure Pin (i, j), if the difference between Pin_e (i, j) and Pin (i, j) exceeds the specified limit (this specified limit can be manually set via the interface or the upper management software), this indicates that there is a failure in the link; if the two are basically the same, you can continue to calculate the OSNR through Step S3. Therefore, through the exposed operation, the link failure detection can be performed to satisfy the real needs of use. Mode 4

[0031] As etapas básicas do método de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata provido pela modalidade são as mesmas da Modalidade 1, e a diferença é que a etapa S3 neste método compreende as etapas detalhadas, como segue: 1) calcular k(i,j) de acordo com o coeficiente de ruído do[0031] The basic steps of the OSNR calculation method for the communication system of the optical cascade amplifier provided by the modality are the same as in Modality 1, and the difference is that step S3 in this method comprises the detailed steps, as follows: 1) calculate k (i, j) according to the noise coefficient of the

13 / 18 amplificador óptico em cada nível e em combinação com a potência óptica do sinal Pin_e(i,j) em cada nível de cada canal obtido em S2, k(i,j) representa a influência da característica de ruído do amplificador óptico no j-ésimo nível na OSNR do i-ésimo canal, e sua fórmula de cálculo é como segue: (4) em que Fj representa o coeficiente de ruído do amplificador óptico no j-ésimo nível; 2) acumular k(i,j) do amplificador óptico em cada nível para tomar a recíproca, e calcular a influência OSNRlink da íntegra do enlace na OSNR, a saber, o custo da OSNR equivalente OSNRlink do enlace, e sua fórmula de cálculo é como segue: (5) em que N1 representa o amplificador óptico no N1-ésimo nível, N2 representa o amplificador óptico no N2-ésimo nível; durante o cálculo para o k(i,j) acumulado dos amplificadores ópticos do 1º nível até o j- ésimo nível, N1 = 1, N2 = j e assim por diante. Modalidade 513/18 optical amplifier in each level and in combination with the optical power of the Pin_e signal (i, j) in each level of each channel obtained in S2, k (i, j) represents the influence of the noise characteristic of the optical amplifier in the j-th level in the OSNR of the i-th channel, and its calculation formula is as follows: (4) where Fj represents the noise coefficient of the optical amplifier at the j-th level; 2) accumulate k (i, j) of the optical amplifier in each level to take the reciprocal, and calculate the OSNRlink influence of the link in the OSNR, namely, the cost of the OSNR equivalent of the link OSNRlink, and its calculation formula is as follows: (5) where N1 represents the optical amplifier at the N1th level, N2 represents the optical amplifier at the N2th level; during the calculation for the accumulated k (i, j) of the optical amplifiers from the 1st level to the jth level, N1 = 1, N2 = j and so on. Mode 5

[0032] As etapas básicas do método de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata provido pela modalidade são as mesmas da Modalidade 1, e a diferença é que, na Etapa S4, calculando a OSNR final de saída de acordo com a OSNR final de entrada determinada e o custo da OSNR equivalente obtido em S3, a seguinte fórmula é usada para o cálculo: (6) em que OSNRin representa a OSNR final de entrada, OSNRlink representa o custo da OSNR equivalente obtido em S3, e OSNRout representa a OSNR final de saída. Modalidade 6[0032] The basic steps of the OSNR calculation method for the communication system of the cascade optical amplifier provided by the modality are the same as in Modality 1, and the difference is that, in Step S4, calculating the final output OSNR accordingly with the final input OSNR determined and the equivalent OSNR cost obtained in S3, the following formula is used for the calculation: (6) where OSNRin represents the final input OSNR, OSNRlink represents the equivalent OSNR cost obtained in S3, and OSNRout represents the final output OSNR. Mode 6

14 / 1814/18

[0033] As etapas básicas do método de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata provido pela modalidade são as mesmas da Modalidade 1, e a diferença é que o método também combina todas as características da Modalidade 2 até a Modalidade 5. Especificamente, o método compreende as seguintes etapas: S1: determinar o coeficiente de ganho Gj do amplificador óptico em cada nível e a atenuação Lj de cada segmento de fibra óptica, e calcular um ganho líquido Δj do amplificador óptico em cada nível e do segmento de fibra óptica de acordo com a fórmula (1).[0033] The basic steps of the OSNR calculation method for the communication system of the cascade optical amplifier provided by the modality are the same as in Modality 1, and the difference is that the method also combines all the characteristics of Modality 2 up to Modality 5. Specifically, the method comprises the following steps: S1: determine the gain coefficient Gj of the optical amplifier at each level and the attenuation Lj of each optical fiber segment, and calculate a net gain Δj of the optical amplifier at each level and the optical fiber segment according to formula (1).

[0034] S2: determinar a frequência central do amplificador óptico, e calcular a potência óptica do sinal do amplificador óptico em cada nível do canal da frequência central etapa por etapa de acordo com a fórmula (2) pelo uso da potência óptica do sinal modulada pelo canal da frequência central e em combinação com o ganho líquido Δj do amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico calculado em S1; determinar o número de canais Ch, e calcular a potência óptica do sinal Pin_e(i,j) em cada nível de cada canal de acordo com a Fórmula (3) pelo uso da potência óptica do sinal calculada do amplificador óptico em cada nível do canal da frequência central, do espaçamento do canal e da inclinação de ganho do amplificador óptico em cada nível. Neste ínterim, a potência de luz calculada Pin_e(i,j) também pode ser comparada com a real potência óptica medida Pin(i,j) para determinar se há uma falha no enlace.[0034] S2: determine the central frequency of the optical amplifier, and calculate the optical power of the optical amplifier signal at each level of the central frequency channel step by step according to formula (2) by using the optical power of the modulated signal by the central frequency channel and in combination with the net gain Δj of the optical amplifier in each fiber segment of optical level calculated in S1; determine the number of Ch channels, and calculate the optical power of the Pin_e signal (i, j) at each level of each channel according to Formula (3) by using the optical signal power calculated from the optical amplifier at each level of the channel center frequency, channel spacing, and optical amplifier gain slope at each level. In the meantime, the calculated light power Pin_e (i, j) can also be compared with the actual measured optical power Pin (i, j) to determine if there is a link failure.

[0035] S3: determinar o coeficiente de ruído Fj do amplificador óptico em cada nível, calcular k(i,j) em combinação com Pin(i,j) obtido em S2 de acordo com a Fórmula (4), que reflete a influência das características de ruído do AFDE no j-ésimo nível na OSNR do i-ésimo canal; acumular k(i,j) do amplificador óptico em cada nível para tomar a recíproca, e calcular o custo da OSNR equivalente OSNRlink da íntegra do enlace de acordo com a Fórmula (5).[0035] S3: determine the noise coefficient Fj of the optical amplifier at each level, calculate k (i, j) in combination with Pin (i, j) obtained in S2 according to Formula (4), which reflects the influence the noise characteristics of AFDE at the j-th level in the OSNR of the i-th channel; accumulate k (i, j) of the optical amplifier at each level to take the reciprocal, and calculate the cost of the OSNR equivalent OSNRlink of the entire link according to Formula (5).

15 / 1815/18

[0036] S4: calcular a OSNR final de saída, a saber, OSNRout, de acordo com a OSNR final de entrada determinada, a saber, OSNRin, (usualmente, é infinito por padrão depois do modulador óptico) e em combinação com OSNRlink obtida em S3 de acordo com a Fórmula (6), e obter a OSNR alvo final. Modalidade 7[0036] S4: calculate the final output OSNR, namely OSNRout, according to the determined final OSNR, namely, OSNRin, (usually infinite by default after the optical modulator) and in combination with obtained OSNRlink in S3 according to Formula (6), and obtain the final target OSNR. Mode 7

[0037] Com base na mesma ideia da invenção, da forma mostrada na figura 3, a modalidade da presente invenção também provê um dispositivo de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata para implementar o supramencionado método. O dispositivo compreende um módulo de cálculo do ganho líquido, um módulo de cálculo da potência óptica do sinal, um módulo de cálculo do custo da OSNR equivalente e um módulo de cálculo da OSNR alvo; em que: o módulo de cálculo do ganho líquido é configurado para: calcular um ganho líquido de um amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico pelo uso do coeficiente de ganho do amplificador óptico em cada nível e da atenuação de cada segmento de fibra óptica; o módulo de cálculo da potência óptica do sinal é configurado para: calcular a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal pelo uso do número de canais, do espaçamento do canal, da potência óptica do sinal modulado do canal da frequência central, da inclinação de ganho do amplificador óptico em cada nível, e em combinação com o ganho líquido do amplificador óptico em cada segmento de fibra de nível óptico obtido pelo módulo de cálculo do ganho líquido; o módulo de cálculo do custo da OSNR equivalente é configurado para: calcular o custo da OSNR equivalente do enlace de acordo com o coeficiente de ruído do amplificador óptico em cada nível e em combinação com a potência óptica do sinal em cada nível de cada canal obtida pelo módulo de cálculo da potência óptica do sinal; e[0037] Based on the same idea of the invention, as shown in figure 3, the embodiment of the present invention also provides an OSNR calculation device for the communication system of the cascade optical amplifier to implement the aforementioned method. The device comprises a module for calculating net gain, a module for calculating the optical power of the signal, a module for calculating the cost of the equivalent OSNR and a module for calculating the target OSNR; where: the net gain calculation module is configured to: calculate a net gain of an optical amplifier in each fiber segment of an optical level by using the gain coefficient of the optical amplifier in each level and the attenuation of each fiber segment optics; the module for calculating the optical signal strength is configured to: calculate the optical signal strength at each level of each channel by using the number of channels, the channel spacing, the optical power of the modulated signal of the central frequency channel, the inclination of gain of the optical amplifier in each level, and in combination with the net gain of the optical amplifier in each fiber segment of optical level obtained by the module of calculation of the net gain; the equivalent OSNR cost calculation module is configured to: calculate the link's equivalent OSNR cost according to the noise level of the optical amplifier at each level and in combination with the optical signal strength at each level of each channel obtained by the module for calculating the optical power of the signal; and

16 / 18 o módulo de cálculo da OSNR alvo é configurado para calcular a OSNR final de saída de acordo com a OSNR final de entrada determinada e em combinação com o custo da OSNR equivalente obtido pelo módulo de cálculo do custo da OSNR equivalente. Modalidade 816/18 the target OSNR calculation module is configured to calculate the final output OSNR according to the determined final input OSNR and in combination with the equivalent OSNR cost obtained by the equivalent OSNR cost calculation module. Mode 8

[0038] A estrutura básica do dispositivo de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata provido por esta modalidade é a mesma da Modalidade 7, e a diferença é que: da forma mostrada na figura 4, o dispositivo também compreende um módulo de detecção de falha. O módulo de detecção de falha é configurado para comparar o sinal potência de luz calculado em cada nível de cada canal com a potência óptica medida; se a diferença entre os dois exceder o limite especificado, determinar que há uma falha no enlace.[0038] The basic structure of the OSNR calculation device for the communication system of the optical cascade amplifier provided by this modality is the same as in Modality 7, and the difference is that: as shown in figure 4, the device also comprises a fault detection module. The fault detection module is configured to compare the calculated light power signal at each level of each channel with the measured optical power; if the difference between the two exceeds the specified limit, determine that there is a link failure.

[0039] A presente invenção baseia-se na análise de enlace AFDE para calcular a OSNR através as características de ruído do amplificador óptico e as condições de operação de amplificação. Comparada com a tecnologia anterior, a faixa de medição pode alcançar 20 dB ou superior, a precisão pode alcançar 1 dB ou inferior, o sistema tem boa estabilidade, baixa complexidade computacional, e tem uma certa significância para o projeto do futuro sistema de transmissão óptica.[0039] The present invention is based on the AFDE link analysis to calculate the OSNR through the noise characteristics of the optical amplifier and the amplification operating conditions. Compared with the previous technology, the measurement range can reach 20 dB or higher, the precision can reach 1 dB or lower, the system has good stability, low computational complexity, and has a certain significance for the design of the future optical transmission system .

[0040] A fim de verificar adicionalmente o efeito técnico alcançado pela presente invenção, o efeito técnico do esquema de cálculo da OSNR para o sistema de comunicação do amplificador óptico em cascata proposto de acordo com a presente invenção é descrito com detalhes nos seguintes desenhos e exemplos de simulação.[0040] In order to further verify the technical effect achieved by the present invention, the technical effect of the OSNR calculation scheme for the communication system of the optical cascade amplifier proposed in accordance with the present invention is described in detail in the following drawings and simulation examples.

[0041] Neste exemplo de simulação, o cálculo da OSNR do sistema de comunicação por fibra óptica DWDM com oito intervalos de transmissão, cada um dos quais tendo um comprimento de 100 km e uma velocidade de 9*10 Gbps, é realizado para ilustrar o fluxo específico do método da presente[0041] In this simulation example, the calculation of the OSNR of the DWDM optical fiber communication system with eight transmission intervals, each of which is 100 km long and has a speed of 9 * 10 Gbps, is performed to illustrate the specific flow of the method of this

17 / 18 invenção e o efeito de cálculo da SNR final.17/18 invention and the calculation effect of the final SNR.

[0042] A íntegra do sistema de transmissão óptica coerente é construída em VPI (software de simulação do sistema de fibra óptica de VPIphotonics). A potência do sinal óptico modulado é -18 dbm. O ganho do amplificador óptico em cada nível e a perda do enlace de fibra óptica são da forma mostrada na figura 5. OA nesta figura representa o amplificador óptico, todos os coeficientes de ruído são 6 dB; os primeiros dois dígitos dos quatro dígitos inferiores representam os coeficientes de ganho, que são 18 dB, 25 dB, 25 dB, 25 dB, 14 dB, 18 dB, 25 dB, 25 dB, 25 dB e 25 dB ordenadamente do primeiro nível ao décimo nível; o valor abaixo do enlace é o valor de perda do enlace de fibra óptica, que é 25 dB na simulação, e a perda do Multiplexador Óptico de Adição-Queda Reconfigurável (ROAD M) é 7 dB. O típico valor da inclinação de ganho é -1 db/THz, mas, nos dois amplificadores ópticos 1821, a pré-ênfase é 3 dB, isto é, 1.529,16 nm tem potência de onda única 3 dB superior a 1.560,20 nm, e a potência de onda curta por onda longa diminui em 3/79 dB sucessivamente.[0042] The entire coherent optical transmission system is built on VPI (VPIphotonics fiber optic system simulation software). The power of the modulated optical signal is -18 dbm. The gain of the optical amplifier at each level and the loss of the optical fiber link are as shown in figure 5. OA in this figure represents the optical amplifier, all noise coefficients are 6 dB; the first two digits of the lower four digits represent the gain coefficients, which are 18 dB, 25 dB, 25 dB, 25 dB, 14 dB, 18 dB, 25 dB, 25 dB, 25 dB and 25 dB tenth level; the value below the link is the loss value of the fiber optic link, which is 25 dB in the simulation, and the loss of the Reconfigurable Addition-Drop Optical Multiplexer (ROAD M) is 7 dB. The typical value of the gain slope is -1 db / THz, but in the two optical amplifiers 1821, the pre-emphasis is 3 dB, that is, 1,529.16 nm has a single wave power 3 dB greater than 1,560.20 nm , and the short wave power for long wave decreases by 3/79 dB successively.

[0043] Os métodos de tratamento específico são como segue:[0043] The specific treatment methods are as follows:

1. É fácil adquirir o benefício liquido por nível delta ∆j de acordo com o conteúdo da Etapa S1 através da Fórmula (1); neste sistema, ∆1 = ∆6 = -7 dB, ∆2 = ∆3 = ∆4 = ∆7 = ∆8 = ∆9 = 0, ∆5 = 7 dB.1. It is easy to acquire the net benefit per delta level ∆j according to the content of Step S1 through Formula (1); in this system, ∆1 = ∆6 = -7 dB, ∆2 = ∆3 = ∆4 = ∆7 = ∆8 = ∆9 = 0, ∆5 = 7 dB.

[0044] 2. De acordo com o conteúdo na Etapa S2, o ganho líquido é usado para calcular a potência óptica do sinal do amplificador óptico em cada nível do canal da frequência central, e o valor da inclinação de ganho e os parâmetros de pré-ênfase são usados para calcular a potência óptica do sinal Pin_e(i,j) em cada nível de cada canal. Na simulação, em virtude de não haver falha do enlace, Pin_e(i,j) é igual a Pin(i,j), da forma mostrada na figura 6, em que f representa a frequência do canal, THZ; Pin representa a potência que entra no AFDE, dBm.[0044] 2. According to the content in Step S2, the net gain is used to calculate the optical power of the optical amplifier signal at each level of the center frequency channel, and the gain slope value and the preset parameters -emphasis are used to calculate the optical power of the Pin_e signal (i, j) at each level of each channel. In the simulation, because there is no link failure, Pin_e (i, j) is equal to Pin (i, j), as shown in figure 6, where f represents the frequency of the channel, THZ; Pin represents the power entering the AFDE, dBm.

[0045] 3. De acordo com o conteúdo da Etapa S3, calcular o custo da[0045] 3. According to the content of Step S3, calculate the cost of

18 / 18 OSNR de cada AFDE primeiro, isto é, a influência das características de ruído de cada AFDE na OSNR do i-ésimo canal, da forma mostrada na figura 7, em que k reflete o custo da OSNR de cada AFDE, OSNRAFDEi = 1/ki. Os mesmos são acumulados para obter o custo da OSNR do enlace, a saber, .18/18 OSNR of each AFDE first, that is, the influence of the noise characteristics of each AFDE on the OSNR of the i-th channel, as shown in figure 7, where k reflects the OSNR cost of each AFDE, OSNRAFDEi = 1 / ki. They are accumulated to obtain the OSNR cost of the link, namely,.

[0046] 4. De acordo com o conteúdo da Etapa S4, tomar as recíprocas de OSNRin e OSNRlink, respectivamente, e adiciona as mesmas em conjunto para obter a recíproca de OSNRout, para obter a OSNR alvo final de saída, da forma mostrada na figura 8, em que a unidade da OSNR é dB. A fim de verificar sua precisão, o resultado do cálculo deste método é comparado com o resultado da medição da simulação. A diferença ∆OSNR é da forma mostrada na figura 8. A unidade de ∆OSNR é dB.[0046] 4. According to the content of Step S4, take the reciprocal of OSNRin and OSNRlink, respectively, and add them together to obtain the reciprocal of OSNRout, to obtain the final target OSNR, as shown in figure 8, where the OSNR unit is dB. In order to verify its accuracy, the result of calculating this method is compared with the result of measuring the simulation. The ∆OSNR difference is as shown in figure 8. The ∆OSNR unit is dB.

[0047] O sistema com nove canais e dez níveis de amplificadores ópticos é incluído no supramencionado processo para o cálculo um por um para obter a OSNR de cada canal na extremidade de saída. Os resultados da simulação indicam que o erro entre a OSNR calculada por este método e a OSNR medida por simulação está em 1dB. Portanto, o erro de cálculo da SNR obtido por este método é pequeno e pode satisfazer as exigências da aplicação prática.[0047] The system with nine channels and ten levels of optical amplifiers is included in the aforementioned process for calculating one by one to obtain the OSNR of each channel at the output end. The results of the simulation indicate that the error between the OSNR calculated by this method and the OSNR measured by simulation is 1dB. Therefore, the SNR calculation error obtained by this method is small and can satisfy the requirements of practical application.

[0048] A presente invenção não é limitada às supramencionadas modalidades. O pessoal técnico comum no campo técnico também pode fazer algumas melhorias e polimentos sob a premissa de não fugir do princípio da presente invenção, e estas melhorias e polimentos devem ser incluídos na faixa de proteção da presente invenção. Os conteúdos não descritos com detalhes na Especificação pertencem à tecnologia anterior pública conhecida pelos versados na técnica deste campo.[0048] The present invention is not limited to the aforementioned modalities. Ordinary technical personnel in the technical field can also make some improvements and polishes under the premise of not departing from the principle of the present invention, and these improvements and polishes must be included in the protection range of the present invention. The contents not described in detail in the Specification belong to the prior public technology known to those skilled in the art in this field.

Claims

1. Method of calculating the Optical Signal-to-Noise Ratio (OSNR) for a cascading optical amplifier communication system, characterized by the fact that the method comprises the following steps: S1: calculating a net gain of an optical amplifier in each segment of optical level fiber by using the gain coefficient of the optical amplifier at each level and the attenuation of each optical fiber segment; S2: calculate the optical signal strength at each level of each channel by using the number of channels, the channel spacing, the optical power of the modulated signal of the central frequency channel, the gain inclination of the optical amplifier at each level, and in combination with the net gain of the optical amplifier in each fiber segment of optical level obtained in S1; S3: calculate the cost of the OSNR equivalent of the link according to the noise coefficient of the optical amplifier at each level and in combination with the optical power of the signal at each level of each channel obtained in S2; and S4: calculate the final output OSNR according to the determined final input OSNR and the equivalent OSNR cost obtained in S3.

2. Method of calculating the Optical Signal-to-Noise Ratio for the communication system of the cascade optical amplifier according to claim 1, characterized by the fact that, after step S2, it also comprises the following steps: compare power signal optics calculated at each level of each channel with the measured optical power; if the difference between the two exceeds the specified limit, determine that there is a link failure.

3. Method of calculating the Optical Signal-to-Noise Ratio for the communication system of the cascade optical amplifier according to claim 1, characterized by the fact that, in Step S1, during the calculation of the net gain of an optical amplifier in each optical level fiber segment by using the optical amplifier gain coefficient at each level and the attenuation of each optical fiber segment, the following formula is used for the calculation: Δj = Gj * Lj where Δj represents the net gain of the optical amplifier on the j-th fiber segment of optical level, j ∈ [1, N]; N represents the total number of levels of the optical amplifier, and is a positive integer greater than 1; Gj represents the gain coefficient of the optical amplifier at the j-th level, and Lj represents the attenuation of the j-th segment of optical fiber.

4. Method of calculating the Optical Signal-to-Noise Ratio for the communication system of the cascading optical amplifier according to claim 3, characterized by the fact that step S2 comprises the detailed steps, as follows: 1) determine a central frequency of the optical amplifier and calculate the optical signal strength of the optical amplifier at each level of the central frequency channel step by step by using the optical signal power modulated by the central frequency channel and in combination with the net gain Δj of the optical amplifier in each fiber segment of optical level calculated in S1, and its calculation formula is as follows: where i0 represents the channel number of the central frequency, and j represents the optical amplifier at the j-th level; 2) determine the number of Ch channels, and calculate the optical power of the Pin_e signal (i, j) at each level of each channel by using the calculated optical power of the optical amplifier at each level of the center frequency channel, spacing the channel and the gain gradient of the optical amplifier at each level, and its calculation formula is as follows: where i represents the i-th channel, i ∈ [1, Ch]; GTj represents the gain inclination of the optical amplifier in the j-th and B represents the channel spacing.

5. Method of calculating the Optical Signal-to-Noise Ratio for the communication system of the cascading optical amplifier according to claim 4, characterized by the fact that step S3 comprises the detailed steps, as follows: 1) calculate k (i , j) in accordance with the noise coefficient of the optical amplifier at each level and in combination with the optical power of the signal at each level of each channel obtained in S2, k (i, j) represents the influence of the noise characteristic of the amplifier optical at the j-th level in the OSNR of the i-th channel, and its calculation formula is as follows: where Fj represents the noise coefficient of the optical amplifier at the j-th level; 2) accumulate k (i, j) of the optical amplifier at each level to take the reciprocal, and calculate the cost of the OSNR equivalent OSNRlink of the entire link, and its calculation formula is as follows: where N1 represents the optical amplifier in the N1-th level, N2 represents the optical amplifier at N2-th level; during the calculation for the accumulated k (i, j) of the optical amplifiers from the 1st level to the jth level, N1 = 1, N2 = j and so on.

6. Method of calculating the Optical Signal-to-Noise Ratio for the communication system of the cascading optical amplifier according to claim 5, characterized by the fact that, in Step S4, calculating the final output OSNR in accordance with the final OSNR determined input and the cost of the equivalent OSNR obtained in S3, the following formula is used for the calculation: where OSNRin represents the final OSNR of input, OSNRlink represents the cost of the equivalent OSNR obtained in S3, and OSNRout represents the final OSNR of output.

7. Method of calculating the Optical Signal-to-Noise Ratio for the communication system of the cascade optical amplifier according to any one of claims 1 to 6, characterized by the fact that the optical amplifier is an Erbium-doped Fiber Optic Amplifier ( AFDE).

8. Method of calculating the Optical Signal-to-Noise Ratio for the cascading optical amplifier communication system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the cascading optical amplifier communication system comprises a source of laser light, an optical modulator and N cascading optical amplifiers; the optical modulator is connected to the output end of the laser light source to modulate the optical signal emitted by the laser light source; N cascading optical amplifiers are connected via an optical fiber to transmit optical signals, and the optical amplifier on the 1st level is connected at the output end of the optical modulator to amplify the modulated optical signal transmitted by the optical modulator for output; and the optical amplifier at the Nth level is connected at the output end of the optical fiber to amplify the optical signal transmitted to the output.

9. Optical Signal-to-Noise Ratio calculation device for a cascade optical amplifier communication system to perform the method as defined in claim 1, characterized by the fact that the device comprises a net gain calculation module, a calculation of the optical signal strength, an equivalent OSNR cost calculation module and a target OSNR calculation module; the net gain calculation module is configured to: calculate a net gain of an optical amplifier in each fiber segment of the optical level by using the gain coefficient of the optical amplifier in each level and the attenuation of each optical fiber segment; the module for calculating the optical signal strength is configured to: calculate the optical signal strength at each level of each channel by using the number of channels, the channel spacing, the optical power of the modulated signal of the central frequency channel, the inclination of gain of the optical amplifier in each level, and in combination with the net gain of the optical amplifier in each fiber segment of optical level obtained by the module of calculation of the net gain; the equivalent OSNR cost calculation module is configured to: calculate the link's equivalent OSNR cost in accordance with the optical amplifier noise coefficient at each level and in combination with the optical signal strength at each level of each channel obtained by the module for calculating the optical power of the signal; and the target OSNR calculation module is configured to: calculate the final output OSNR in accordance with the determined final input OSNR and in combination with the equivalent OSNR cost obtained by the equivalent OSNR cost calculation module.

10. Device for calculating the Optical Signal-to-Noise Ratio for the communication system of the cascade optical amplifier according to claim 9, characterized by the fact that the device also comprises a fault detection module, which is configured to compare the optical signal strength calculated at each level of each channel with the measured optical power; if the difference between the two exceeds the specified limit, determine that there is a link failure.