CN100492958C - 光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的装置，涉及光波分复用传输系统，主要应用于光分插复用传输系统，也适用于波分复用传输系统的光分插复用节点。本装置主要是由下列几部分组成：一是各光通路的光电转换与放大电路构成的光功率监测部分，二是由单片机、数据采集和可变光衰减器构成的运算/控制电路部分，三是光分插复用器以及光放大器作为光分插复用节点的重要部件。本发明仅增加了一套控制电路和可调光衰减器，因而具有成本低廉，结构简单；本发明所提技术方案不受传输光通路数变化的影响；设备调整与参数设置简单，响应速度快；具有插入损耗小，对系统传输性能影响小的优势。

Description

光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的装置

技术领域

本发明涉及光波分复用(WDM)传输系统，主要应用于光分插复用(OADM)传输系统，也适用于波分复用传输系统的OADM节点。

背景技术

1、WDM设备以及光分插复用OADM设备的信号是通过光纤传输的。随着光纤的老化，以及线路状况的变化，光线路的衰耗就会产生一定的变动，由此将会造成系统接收光信噪比的变化，进而影响系统的传输性能。同时，在OADM设备或包含OADM节点的WDM设备中，由于光线路衰耗的变化，会造成下话光通路与直通光通路的光功率变化，而上话光通路的光功率却保持稳定，这样就会造成设备输出信号的各通路光功率无法保持平衡，影响光通路的平坦度。严重时甚至会使某些光通路的光功率严重下降，光信噪比指标迅速劣化，造成部分光通路通讯阻断。

在WDM系统中，对光线路衰耗的变化，一般都采用在光放大器上配置可变光衰减器的办法来应付。由于光放大器无法监测每个通路的光功率变化，这样就无法区分光通路数增减带来的光功率变化和线路衰耗变化带来的光功率变化。这样当部分光通路的光功率发生剧烈变化时，它不仅不能根据具体情况进行适当分析处理，还会使原本质量较好的信号调变得很差。虽然这种情况不多，但在电信级传输质量的要求下，也是一个十分严重的技术隐患。

2、而光通路平坦度问题，在点对点传输系统中一般问题都不足以影响其传输性能，因为线路衰耗的变化对每个光通路传输信号的影响是均衡的。而在带OADM节点的波分复用系统中，由于只有经过了线路传输的光通路才受影响，而在OADM节点上话的光通路不受前段光线路衰耗的影响，这样在后面的接收端上就会出现各光通路的不一致，进而影响光通路平坦度技术指标。特别是在带环路保护的OADM系统中，由于系统在出现光线路故障时，会自动改变光传输路由，节点间的衰耗会产生极大的变化，而且有的光通路会通过保护路由传输，有的光通路却不会通过保护路由传输，这样光通路平坦度的问题就会更加严重。目前要解决这个问题一般采用动态增益调整法和通路功率调整法。

1)动态增益调整法为近几年开发出的新技术，它采用集成光学技术，在一个较小体积的器件中集成了相当复杂的光学动态功能，使器件的光传递函数可以根据预置的调整参量而变化，进而抑制功率较高的光通带信号，而对光功率较小的光通带信号不抑制或少抑制，从而取得输出光通路平坦化的目的。

2)通路功率调整法则是将各光通路信号分波，再分别用可调光衰耗器调整输出光功率，然后再合波。

这两种方法都具有较好的通路平坦度调整效果，但结构复杂，成本高昂。通路功率调整法还有体积大、衰耗大的缺点。而且对OADM系统，由于各站基本上都有上下光信号，且各光线路段都存在有环路保护倒换的可能，要实现较好的光通路平坦度调整就需要在各个节点的两个传输方向上都进行平坦度调整，这样从成本的角度和设备总体性能的角度来看代价都太大。特别是通路功率调整法，由于插损太大，还会对系统传输性能产生较大的影响。

另外，由于密集波分复用(DWDM)系统中大量采用了光放大技术，致使数字传输系统的传输特性带上了不少模拟系统的规律，导致系统线路衰耗的动态范围大幅下降。同时线路衰耗的变化以及传输路由的变化都会造成传输通路的光信号发生变化，而OADM节点的上话信号的光功率基本保持不变，这样就会造成后续线路上的光信号平坦度劣化，影响部分光通路的传输性能。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术存在的问题和不足，而提供一种光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的装置。

本发明的目的是这样实现的：

本装置主要是由下列几部分组成：一是各光通路的光电转换与放大电路构成的光功率监测部分，二是由单片机、数据采集和可变光衰减器(VOA)构成的运算/控制电路部分，三是光分插复用器(OAD)以及光放大器作为OADM节点的重要部件。

光功率监测部分对光分插复用器的输入光信号、各下话通路以及各上话通路的光功率进行实时监测。认定在系统调整好后各节点的输出信号的平坦度符合要求，且上话光通路的光功率基本保持恒定的条件下，单片机判断并以有光的各上话通路的平均光功率为参考值(无上话光信号时，预置一个参考光功率)，同时判断并计算各下话通路的平均光功率，再进行比较(当没有下话通路时，以主光通路的监测光功率作为比较值)，根据此比较差值的变化来判定线路衰耗的变化，据此来控制光分插复用器[或光前置放大器(OPA)]前的VOA的衰减量的增减，而调节的精确度与预设的偏差值可由用户设定，并上报VOA的衰减量。由于对光功率的监测是实时进行的，故可以随时捕捉线路衰耗的变化并进行调整，这样就可以使下话通路的光功率基本保持不变，降低线路光衰耗变化对系统的影响，同时也可以维持通路平坦度指标基本保持不变。

当所有下话光通路均无光时，取：

平均每通路下话光功率＝总输入光功率/总输入光通路数-OAD下话通路平均插损

当存在有下话光通路有光时，取：

平均每通路下话光功率＝各有光下话光通路光功率的平均值

当所有上话光通路均无光时，取：

平均每通路上话光功率＝预置值(取+3dBm～—27dBm之间)

当存在有上话光通路有光时，取：

平均每通路上话光功率＝各有光上话光通路光功率的平均值

VOA调整的判据：

1)当平均每通路下话光功率-平均每通路上话光功率+光功率偏移量>VOA调节偏差时，应控制VOA增加其损耗。

2)当平均每通路下光功率-平均每通路上话光功率+光功率偏移量<-VOA调节偏差时，应控制VOA减小其损耗。

3)当-VOA调节偏差<平均每通路输入光功率-平均每通路上话光功率+光功率偏移量<VOA调节偏差时，VOA的衰耗保持不变。

如图1所示，主光通路的输入光首先交给可调光衰减器(VOA)1进行光功率反馈调整，再送给光前置放大器(OPA)及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2进行光放大或其它一些处理，再送给光分插复用器(OAD)3进行光分插复用。分光、光电转换及放大器4对光分插复用器(OAD)3的主光输入信号和各上下话光信号进行光功率监测。并将监测数据由数据采集电路送给单片机及数据采集器6进行运算处理。根据运算结果判断是否需要调整可调光衰减器(VOA)1的衰耗，以及如何调整其衰耗变化，再通过VOA驱动器5控制并驱动可调光衰减器(VOA)1运动，以调节光分插复用器(OAD)3的输入光功率使下话信号或平均每通路光功率基本保持不变(这里可以没有光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2，也可以将他们置于可变光衰减器(VOA)1前或两边)。这样就可以实现线路衰耗的自适应功能。同时由于直通信号的平均每通路光功率与下话信号的平均每通路光功率一样也基本保持不变，而上话信号的光功率基本恒定，所以在实现了设备自适应线路衰耗变化的同时，也实现了光通路均衡的自动调整功能。

其中分光、光电转换与放大部分为每个光通路一路，其内部构成如图5所示，

本发明具有以下优点和积极效果：

1)由于OAD的上话与下话通路光功率监测为一般OAD设备均带有的部件，本发明仅增加了一套控制电路和可调光衰减器，因而具有成本低廉，结构简单的特点。

2)本发明将线路衰耗的自适应调整与光通路平坦度的自动调整统一起来，这是其他技术所不具备的。

3)由于本发明将监测与控制集成到OAD盘上，所以传输路由的变化所引起的光通道平坦度的变化也在其调整控制范围内，这是其他技术方案所难以达到的。

4)本发明所提技术方案不受传输光通路数变化的影响，较当前常用的以带VOA的光放大器技术方案优越。

5)设备调整与参数设置简单，响应速度快，较动态增益调整技术更易于为用户所接受。

6)由于光放大器或OAD为调整光功率匹配，一般都需要在其前面加一个光衰减器，所以本发明的技术方案较通路功率调整法技术方案具有明显的插入损耗小，对系统传输性能影响小的优势。

附图说明

图1为本装置组成框图；

图2为本装置实施例1组成框图；

图3为本装置实施例2组成框图；

图4为本装置实施例3组成框图；

图5为分光、光电转换及放大器4部分的分解详图。

其中：

1—可调光衰减器(VOA)；

2—光前置放大器(OPA)及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置；

3—光分插复用器(OAD)；

4—分光、光电转换及放大器；

5—VOA驱动器；

6—单片机及数据采集器；

7—光耦合器，其分光比的范围为1:99～10:90；

8—光电二极管(PIN)；

9—放大电路，如对数放大与线性放大电路

上述各部件均为公知公用的常用的外构件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明。

本装置由下列部件组成，其连接关系是：

可调光衰减器1、光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2、分光、光电转换及放大器4、光分插复用器3、分光、光电转换及放大器4组、单片机及数据采集器6、VOA驱动器5、可调光衰减器1依次连接组成一个闭环回路；

可调光衰减器1、光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2、分光、光电转换及放大器4、单片机及数据采集器6、VOA驱动器5、可调光衰减器1依次连接组成另一个闭环回路。

所述的光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2是指光前置放大器及色散补偿、光通道均衡的功能器件；

输入光送入到可调光衰减器1，经光功率调节后送入分光、光电转换及放大器4进行总输入光功率监测，其监测的总光功率信号送给单片机及数据采集器6进行数据采集处理，分出的光则送入光分插复用器3，进行下话、直通与上话光处理，下话光信号在下话后送给与其相应的分光、光电转换及放大器4组进行下话光功率监测，上话光信号在上话前也送给与其相应的分光、光电转换及放大器4组进行上话光功率监测；然后将这些各上下话光通道的功率监测信号送单片机及数据采集器6进行数据采集与处理，再将处理接过输出给VOA驱动器5去驱动VOA，以调节输入光信号的功率值。

其工作原理是：主要部件光分插复用器3，它将下话光通路从输入主光通路中分解出来后，送给分光、光电转换及放大器4组，进行分光和光功率监测，再将下话信号的光功率与上话信号的光功率(或预置光功率)送给运算与控制电路进行处理。再推动处于主光通路输入端的可调光衰减器1，来调节主光通路的光功率，从而达到适应线路衰减并均衡各光通路功率的作用。它主要适用于前段线路衰减较大的OADM节。

实施例1

如图2所示，为一种没有光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2的装置，由下列部件组成，其连接关系是：

可调光衰减器1、分光、光电转换及放大器4、光分插复用器3、分光、光电转换及放大器4组、单片机及数据采集器6、VOA驱动器5、可调光衰减器1依次连接组成一个闭环回路；

可调光衰减器1、分光、光电转换及放大器4、单片机及数据采集器6、VOA驱动器5、可调光衰减器1依次连接组成另一个闭环回路。

其主要部件和工作原理与第1种装置相同，但装置中没有配置光前置放大器及其它功能器件2。它主要适用于前段线路衰减小到使得不需要光放大，接收光功率也足以满足节点设备正常接收信号的OADM节点。

实施例2

如图3所示，为一种光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2配置于可调光衰减器1之前的装置，由下列部件组成，其连接关系是：

在光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2后，可调光衰减器1、分光、光电转换及放大器4、光分插复用器3、分光、光电转换及放大器4组、单片机及数据采集器6、VOA驱动器5、可调光衰减器1依次连接组成一个闭环回路；

在光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2后，可调光衰减器1、分光、光电转换及放大器4、单片机及数据采集器6、VOA驱动器5、可调光衰减器1依次连接组成另一个闭环回路。

其主要部件和工作原理与第1种装置相同，但装置中的光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2置于可调光衰减器之前。它主要适用于前段线路衰减必须进行放大方能满足节点设备正常接收信号，且光前置放大器不会饱和的OADM节，这样可以适当提高接收光信噪比。

实施例3

如图4所示，为一种可调光衰减器1前后均配置有光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2的装置，由下列部件组成，其连接关系是：

在光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2后，可调光衰减器1、光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2、分光、光电转换及放大器4、光分插复用器3、分光、光电转换及放大器4组、单片机及数据采集器6、VOA驱动器5、可调光衰减器1依次连接组成一个闭环回路；

在光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2后，可调光衰减器1、光前置放大器及其它功能器件2、分光、光电转换及放大器4、单片机及数据采集器6、VOA驱动器5、可调光衰减器1依次连接组成另一个闭环回路。

其主要部件和工作原理与第1种装置相同，但装置中可调光衰减器1的前后均配置有光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置2。它主要适用于线路光衰减大到必须采用两级放大才能满足节点设备正常接收信号以及需要安装较多带有光衰减的组件(如色散补偿器件)的情况。

Claims (4)

1、一种光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的装置，其特征在于：

可调光衰减器(1)，光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置(2)，分光、光电转换及放大器(4)，光分插复用器(3)，分光、光电转换及放大器(4)组，单片机及数据采集器(6)，可调光衰减器的驱动器(5)，可调光衰减器(1)依次连接组成一个闭环回路；

可调光衰减器(1)，光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置(2)，分光、光电转换及放大器(4)，单片机及数据采集器(6)，可调光衰减器的驱动器(5)，可调光衰减器(1)依次连接组成另一个闭环回路；

输入光送入到可调光衰减器(1)，经光功率调节后送入分光、光电转换及放大器(4)进行总输入光功率监测，其监测的总光功率信号送给单片机及数据采集器(6)进行数据采集处理，分出的光则送入光分插复用器(3)，进行下话、直通与上话光处理，下话光信号在下话后送给与其相应的分光、光电转换及放大器(4)组进行下话光功率监测，上话光信号在上话前也送给与其相应的分光、光电转换及放大器(4)组进行上话光功率监测；然后将这些各上下话光通道的功率监测信号送单片机及数据采集器(6)进行数据采集与处理，再将处理接过输出给VOA驱动器(5)去驱动VOA，以调节输入光信号的功率值。

2、按权利要求1所述的装置，其特征在于：

将光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置(2)置于可调光衰减器(1)的输入端，主要适用于前段线路衰减必须进行放大方能满足节点设备正常接收信号，且光前置放大器不会饱和的OADM节点。

3、按权利要求1所述的装置，其特征在于：

在可调光衰减器(1)的输入、输出端均设置有光前置放大器及色散补偿装置、增益平坦装置、主光通路性能监测装置(2)，主要适用于线路光衰减大到必须采用两级放大才能满足节点设备正常接收信号以及需要安装较多带有光衰减的组件的情况。

4、一种光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的装置，其特征在于：

由下列部件组成，其连接关系是：

可调光衰减器(1)、分光、光电转换及放大器(4)、光分插复用器(3)、分光、光电转换及放大器(4)组、单片机及数据采集器(6)、VOA驱动器(5)、可调光衰减器(1)依次连接组成一个闭环回路；

可调光衰减器(1)、分光、光电转换及放大器(4)、单片机及数据采集器(6)、VOA驱动器(5)、可调光衰减器(1)依次连接组成另一个闭环回路；

主要适用于前段线路衰减小到使得不需要光放大，接收光功率也足以满足节点设备正常接收信号的OADM节点。

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