CN101005320A - 光信号再生器和传输系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于再生光传输链路(4)上的光信号，特别是在密集波分复用(DWDM)光传输系统(1)中使用的再生器(7.x，7.1－7.3)。再生器(7.x，7.1－7.3)包括：光放大装置(7.xa，7.xd)，其用于补偿光功率损耗；以及确定性适配单元(7.xb)，其包括适合于补偿所述光传输链路(4)的确定性传输损伤的装置，特别是适合补偿所述链路(4)的色散的光色散补偿装置。所提出的再生器(7.x，7.1－7.3)还包括非确定性适配单元(7.xc)，其包括用于补偿随时间变化的非确定性传输损伤特别是偏振模色散的装置。以这种方式，所提出的再生器克服了传输限制并且就确定性传输损伤和非确定性传输损伤提高了长距离和超长距离的多跨度DWDM系统的鲁棒性。
Description
技术领域
本发明涉及一种再生器，用于再生光传输链路上的光信号特别是用于在密集波分复用(DWDM)光传输系统中使用，其包括：光放大装置，其用于补偿光功率损耗；以及确定性适配单元，其包括适合于补偿光传输链路的确定性传输损伤的装置，特别是适合于补偿所述链路的色散的光色散补偿装置。
本发明还涉及一种光信号传输系统以及一种用于在沿光传输链路的至少一个位置上特别是在密集波分复用(DWDM)光传输系统中再生光信号的方法，其中上述系统包括：至少一个发射机，至少一个接收机，以及连接发射机与接收机的光传输链路；上述方法包括以下步骤：放大光信号以补偿光功率损耗，以及补偿光传输链路的确定性传输损伤，特别是色散。
背景技术
当前(超)长距离多跨度DWDM光传输系统通常配备有线内2R再生器(光纤放大器-OFA)用于恢复DWDM信道的光功率水平，以便提高链路功率预算。在某些情况下，所述2R再生器与色散补偿光纤(DCF)形式的线内色散补偿装置相结合，以便适配链路的确定性残余色散。在本上下文中，术语“确定性”通常指相对于所用的传输波长、链路光纤材料、跨度长度等是可预见的并且可预测的效应，如具有色散的情况。上述两种功能通常结合在所谓的色散补偿单元(DCU)中，该DCU包括用于补偿先前的链路损耗即由先前的光纤跨度引起的功率损耗的输入光纤放大器，以及用于补偿DCF损耗和用于适配信号输出功率水平的输出光放大器。
然而，常规的线内2R再生器不能够管理/控制随时间变化的(例如统计上波动的)传输损伤，例如(超)长距离DWDM链路上的偏振模色散(PMD)或温度相关的色散变化。以下，这种随时间变化的传输损伤也被称为“非确定性”色散或失真效应，因为其尽管通常是不可预测的，但可能是可预见的。
用在上述类型的传输系统中的光接收机通常配备有前向纠错(FEC)装置，以便提高系统余量和克服高比特率(超)长距离传输系统的苛刻的光信噪比(OSNR)限制。然而，由于上述的不可预测的统计上波动的信号失真(其可以是由偏振模色散(PMD)引起的)，在一个FEC帧期间可能出现不可接受的错误突发，因此在仅配备有常规2R再生器的DWDM系统中导致系统故障。
发明内容
本发明的目的是抑制传输损伤并且提高长距离和超长距离多跨度光传输系统特别是DWDM传输系统的鲁棒性。
根据本发明的第一方面，通过上述类型的再生器实现了该目的，该再生器还包括非确定性适配单元，其包括用于补偿随时间变化的非确定性传输损伤特别是偏振模色散的装置。
根据本发明的第二方面，还通过上述类型的光传输系统实现了该目的，其中该光信号传输系统包括设置在光传输链路中的至少一个根据本发明的第一方面的再生器。
根据本发明的第三方面，还通过上述类型的方法实现了该目的，该方法包括另外的补偿光传输链路的随时间变化的非确定性传输损伤特别是偏振模色散的步骤。
因此，和常规2R再生器和包括有这种再生器的光传输系统形成对比，本发明的再生器、本发明的传输系统以及本发明的方法分别地不仅能够管理/控制确定性传输损伤而且能够管理/控制像(超)长距离DWDM链路上的统计上波动的偏振模色散(PMD)和/或温度相关的色散变化这样的随时间变化的非确定性传输损伤，因此避免了由于不可控的随时间变化的错误突发引起的系统故障，同时克服了现有技术的上述限制。
在根据本发明的再生器的另一实施例中，光放大装置包括第一光放大器和第二光放大器，从而确定性适配单元和非确定性适配单元中的至少一个被设置在第一光放大器和第二光放大器之间。这提供了对由多跨度传输系统中的先前的光纤跨度引起的损耗的有效补偿，以及结合输出功率适配提供了对级间损耗的有效控制。
有利地，在根据本发明的再生器的另一实施例中，非确定性适配单元被设置在确定性适配单元之后。以这种方式，非确定性适配单元可以集中于仅控制确定性适配单元没有补偿的残余传输损伤，这导致非常经济的系统操作。
在根据本发明的再生器的优选实施例中，非确定性适配单元包括偏振扰码元件(PSC)和自适应均衡元件中的至少一个，以便实现对随时间变化的传输损伤的补偿。所述自适应均衡元件可以被设计为光均衡元件和/或电均衡元件。
有利地，在根据本发明的再生器的又一实施例中，确定性适配单元包括至少一个可调色散和色散斜率补偿元件，例如以色散补偿光纤的形式。在这种情况下，可以调谐确定性适配单元以服从例如DWDM信道上的比特率的变化或调制格式的修改，或者传输路径的修改。
在根据本发明的再生器的另一优选实施例中，确定性适配单元和/或非确定性适配单元以预置的(固定的)或可变的(即内部控制的或外部控制的)操作参数或者以所述两种参数类型的结合来运行。相应地，确定性适配单元和非确定性适配单元中的至少一个可以适合于以预置的(固定的)适配参数来操作。作为替代或补充，确定性适配单元和非确定性适配单元中的至少一个可以适合于以可控制的适配参数来操作。
特别地，当使用可控制的适配参数时，在根据本发明的再生器的另一实施例中，再生器还包括适合于控制确定性适配单元和非确定性适配单元中的至少一个的本地控制单元，所述本地控制单元还适合于确定来自光传输链路的光信号参数，并且根据所述光信号参数来控制所述适配参数。因此，在根据本发明的再生器的另一实施例中，优选地包括在操作上与光传输链路和本地控制单元相连的多个抽头，以便在各个DWDM信道和/或宽带多信道DWDM信道组上执行线内信号分析，其中所述线内信号分析的结果被本地用于控制确定性适配单元和/或非确定性适配单元的适配参数。
作为替代或补充，在根据本发明的再生器的另一实施例中，再生器还包括适合于控制确定性适配单元和非确定性适配单元中的至少一个的适配参数的远程控制单元，所述远程控制单元还适合于接收外部确定的光信号参数并且根据接收的光信号参数来控制所述适配参数。因此，与上面描述的实施例相比，对适配参数的控制是基于接收机侧的信号分析而不是线内信号分析。在本上下文中，根据本发明的再生器，即其中包括的远程控制单元，可以接收在光传输系统的接收机侧测量的“原始”光信号参数用于对合适的控制参数的线内确定，或者远程控制单元可以接收远程控制信号用于参数适配，该远程控制信号从光传输系统的接收机侧的光信号参数推导出。根据本发明的再生器的该设置允许非常灵活的传输损伤控制和管理机制。
为了进一步提高根据本发明的再生器的功能，再生器可以进一步包括传送网络管理控制单元，其适合于向与光传输链路连接的至少一个另外单元(例如中央控制单元)传递传输状态信息数据，所述传输状态信息数据包括用于当前传输链路跨度和/或先前的传输链路跨度的信号质量、传输的质量、功率水平以及传输损伤状态中的至少一种。优选地，所述信息数据针对各个DWDM信道，选择的DWDM信道组或完整的DWDM信道集合提供，用于当前传输链路跨度或者用于先前的传输链路跨度。以这种方式，根据本发明的再生器能够向另外的传输链路单元，例如其他再生器、发射机、接收机等通知一个或多个DWDM信道的状态。作为替代或补充，所述信息还可以被提供给如上文已经提到的中央光网络管理单元。
在根据本发明的光信号传输系统的另一相应实施例中，光信号传输系统是DWDM系统，其中发射机和接收机包括合适的复用装置和解复用装置，并且其中再生器适合于控制在各个DWDM信道、选择的DWDM信道组以及完整的DWDM信道集合中的至少一个上的确定性传输损伤和非确定性传输损伤。
从以下参考附图的作为示例给出的优选实施例的描述，可以获得本发明的其他优点和特性。根据本发明可以个别地或者联合地使用上述特征以及以下特征。提到的实施例不应该理解为穷尽的枚举，而应该理解为关于本发明的基本概念的示例。
附图说明
图1是根据本发明的DWDM光传输系统的示意框图；
图2是根据本发明的并且在图1的光传输系统中使用的再生器的示意框图；
图3是示出根据本发明的并且与现有技术系统的性能相比的对传输损伤的控制的示图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的密集波分复用(DWDM)光传输系统1。示出的系统1设计为长距离多跨度DWDM传输系统，并且包括操作上与复用器3相连的发射机2。复用器3还与光纤的第一跨度4.1相连。光纤的第一跨度4.1和多个相应的跨度4.2-4.5，总体上标记为4.x(x＝1，...，5)，构成了连接光传输系统1的发射机2/复用器3与合适的解复用器5/接收机6的光传输链路4。
为了恢复DWDM信道的光功率水平以提高链路功率预算，并且为了补偿链路4的传输损伤，链路4还包括-有效地互连光纤跨度4.1-4.5(4.x)-根据本发明的多个再生器7.1-7.3，将参考所附的图2对这些再生器进行详细解释。此外，根据本发明的光传输系统1包含包括在接收机6中的前向纠错(FEC)单元8和接收信号分析单元9。光传输系统1还具有中央光网络管理单元10。
图2示出了根据本发明的在图1的光传输系统1中使用的再生器7.x(x＝1，2，3；参见图1)。再生器7.x包括顺序设置在光传输链路4上的输入光放大器7.xa(OFAi)、确定性适配单元(DAU)7.xb、非确定性适配单元(NDAU)7.xc、以及输出光放大器7.xd(OFAo)。在光传输链路4上并且在输入光放大器7.xa之前，提供了操作上与内部/本地控制单元(LCU)7.xf相连的本地输入控制(LIC)抽头7.xe。另一个本地输出控制(LOC)抽头7.xg被设置在输出光放大器7.xd之后，并且还与传输链路4即给定的跨度4.x和本地控制单元7.xf相连。
另外，根据本发明的再生器7.x包括外部/远程控制单元(RCU)7.xh，其操作上与接收机6(图1)的信号分析单元9相连以便接收来自其的远程控制信号RCS。此外，根据本实施例，再生器7.x包括传送网络管理(TNM)控制单元7.xi，其适合于与根据本发明的光传输系统1的其他功能单元，例如发射机2、接收机6、其他再生器7.1-7.3、和/或中央网络管理单元10进行通信，如图2中通过标记为I的水平箭头所示。另外，传送网络管理(TNM)控制单元7.xi与本地控制单元7.xf相连并且与远程控制单元7.xh相连，以便传递待传输的本地和/或远程适配参数，如上文参考箭头I所解释。
在示出的实施例中，确定性适配单元(DAU)7.xb用作用于补偿/控制例如传输链路的残余色散和色散斜率的确定性传输损伤的装置。DAU可以例如基于可调色散和色散斜率补偿元件来实现，其中可调色散和色散斜率补偿元件例如是本领域的普通技术人员公知的色散补偿光纤(DCF)。非确定性适配单元(NDAU)7.xc用作用于补偿/控制非确定性(即统计上可变的或否则是不可预测的)传输损伤的装置，非确定性传输损伤例如是温度相关的效应。NDAU可以例如通过如本领域的普通技术人员所公知的自适应(电的和/或光的)均衡元件和/或偏振扰码元件(PSC)来实现。输入光放大器7.xa和输出光放大器7.xb分别设置在传输链路中，以便分别补偿先前的传输链路(链路跨度)和先前的级间元件即DAU和NDAU的损耗，和/或用于适配再生器7.x的输出功率。本地输入控制(LIC)信号抽头7.xe和本地输出控制(LOC)信号抽头7.xg分别提供对各个DWDM信道的抽头，对选择的DWDM信道组的抽头，以及对完整的DWDM信道集合的抽头。以这种方式，本地控制单元(LCU)7.xf可以以灵活的方式来收集关于光传输链路上的光信号参数的信息，并且相应地控制DAU 7.xb和NDAU 7.xc，以便管理/控制传输损伤。在图2中，由箭头LC1、LC2说明了通过本地控制单元(LCU)7.xf控制DAU 7.xb和/或NDAU 7.xc的适配参数。
作为替代或补充，远程控制单元(RCU)7.xh可以用于根据远程控制信号RCS来控制DAU 7.xb和/或NDAU 7.xc的适配参数，该远程控制信号RCS根据由接收信号分析单元9(图1)获得的测量结果推导出且由接收机6(图1)传输给远程控制单元7.xh，并且包括从接收机侧信号分析推导出的控制参数，所述信号分析例如包括由FEC单元8(图1)执行的前向纠错(FEC)。在图2中，由箭头RC1、RC2说明了通过远程控制单元(RCU)7.xh控制DAU 7.xb和/或NDAU 7.xc的适配参数。
由本地控制单元(LCU)7.xf线内确定的光传输链路信号参数可以通过传送网络管理(TNM)控制单元7.xi传递给整个根据本发明的光传输系统1。传送网络管理(TNM)控制单元7.xi因此用作用于提供分别关于各个DWDM信道、选择的DWDM信道组或完整的DWDM信道集合的状态(例如，信号质量、传输的质量、功率水平、传输损伤、状态)、以及先前的光传输链路(相对于信号传输方向位于当前再生器的“上游”的链路跨度)的传输特性的信息的装置。
以这种方式，上述再生器7.x有效地呈现了在(超)长距离DWDM光传输系统使用的线内多功能再生器(MFR)，该光传输系统包括各个DWDM信道和/或宽带多信道DWDM控制机制，正如上文所示。
为了控制如图1所示的光传输系统或包括多个这种传输系统的网络的总体传输性能，不需要用多功能再生器替换所有的常规2R再生器。即，为了控制传输性能，仅替换部分的常规2R再生器特别是位于网络节点上的那些2R再生器即足够。因此，本发明解决灵活的未来光传送网络的关键构建块，其中上述网络允许对链路配置的动态适配。
再次参考图1和图2，现在将通过示例更详细地描述用于缓解多跨度高比特率DWDM系统中的确定性和非确定性DWDM信道传输损伤的线内多功能再生器(MFR)的有益应用：
DWDM信道在DWDM发射机复用器3中进行光组合并且在通过多跨度传输链路4进行长距离传输后在接收机解复用器5中进行光分离。现有技术的光接收机通常配备有前向纠错(FEC)装置8，以便提高系统余量并且克服高比特率长距离传输系统的苛刻的光信噪比(OSNR)限制。这种FEC被假设为是本领域的普通技术人员所公知的。
然而，由于例如由偏振模色散(PMD)引起的不可预测的统计上波动的信号失真，在一个FEC帧期间可能出现不可接受的错误突发，如果这种错误突发的强度超过了预定的故障级别，则其可能导致系统故障。这通过图3(左手侧)来说明，其中水平条FEC描述各个FEC帧，并且其中垂直条E表示各个错误突发，其部分超出了系统的故障级别OL(水平虚线)。图3中时间标记为t。
与此形成对比，使用本发明的多功能再生器(MFR)7.x，通过确定性适配单元7.xb(DAU)，例如如上所述通过使用可变的(即内部或外部控制的)操作参数的可调色散和色散斜率补偿元件(DCF)，抑制了确定性传输损伤(例如，由于残余色散引起的)。作为替代，DAU 7.xb还可以以预置(固定的)适配参数来操作，该预置(固定的)适配参数可以存储在包括在图2的再生器7.x中的适合的存储装置(未示出)中。另外，通过非确定性适配单元7.xc(NDAU)抑制了非确定性传输损伤(例如，由于偏振模色散和/或温度相关的效应)，该NDAU优选地设计为与前向纠错(FEC)接收机6、8结合使用的具有预置(固定的)或可变的(即内部或外部控制的)操作参数的快速偏振扰码元件(PSC)。
如上文已经参考图3所述的，通过使用本发明的多功能再生器(MFR)可以针对所有的DWDM信道，有效地和同时地抑制由于非确定性传输损伤的潜在系统故障。在此处描述的特定实施例中，MFR包括作为非确定性适配单元(NDAU)的多段偏振扰码器(PSC)，其为所有DWDM信道提供高扰码频率。该特定的特征允许抑制各个关键错误突发，并且将中等强度级别的多个错误突发平均分布到给定的FEC帧，因此避免了所有DWDM信道上的系统故障。这在图3的右手侧说明，其中水平条FEC’再次象征各个FEC帧，而垂直条E’象征中等强度的错误突发，中等强度的错误突发被发现位于预定故障级别OL(水平虚线)之下。
作为补充或替代，NDAU还可以包括自适应电和/或光均衡元件，用于抑制非确定性信号失真。
如上文已经提到的，在最简单的例子中，DAU/NDAU可以在没有任何本地控制单元(LCU)或远程控制单元(RCU)的情况下使用预设操作条件来操作。例如，在上述具有偏振扰码器(PSC)的NDAU的例子中，在系统操作期间各段扰码频率可以保持不变。然而，如果信道比特率和/或调制格式和/或链路配置发生改变或者如果在物理传输路径(图1的传输链路4)上存在非确定性改变，例如以偏振模色散、温度引起的色散变化等形式的非确定性改变，则可能必须分别经由本地控制单元(LCU)和/或远程控制单元(RCU)修改DAU/NDAU操作参数。如上文详细描述的，本地控制单元(LCU)能够基于直接从线内信号分析推导出的控制参数经由MFR来控制/管理传输损伤。与此形成对比，远程控制单元(RCU)能够基于从接收机侧信号分析推导出的控制参数经由MFR来控制/管理传输损伤，上述信号分析优选地包括FEC。
以这种方式，本发明能够克服传输限制，并且能够就确定性传输损伤和非确定性传输损伤二者提高(超)长距离多跨度DWDM传输系统的鲁棒性。
Claims (12)
1.一种再生器(7.x，7.1-7.3)，用于再生光传输链路(4)上的光信号，特别是用于在密集波分复用(DWDM)光传输系统(1)中使用，包括：
-光放大装置(7.xa，7.xd)，其用于补偿光功率损耗，
-确定性适配单元(7.xb)，其包括适合于补偿所述光传输链路(4)的确定性传输损伤的装置，特别是适合补偿所述链路(4)的色散的光色散补偿装置，
-非确定性适配单元(7.xc)，其包括用于补偿随时间变化的非确定性传输损伤特别是偏振模色散的装置，
其特征在于所述确定性适配单元(7.xb)适合于以可控的适配参数来操作。
2.根据权利要求1所述的再生器(7.x，7.1-7.3)，其特征在于所述光放大装置(7.xa，7.xd)包括第一光放大器和第二光放大器，并且所述确定性适配单元(7.xb)和所述非确定性适配单元(7.xc)中的至少一个被设置在所述第一光放大器和第二光放大器之间。
3.根据权利要求1所述的再生器(7.x，7.1-7.3)，其特征在于所述非确定性适配单元(7.xc)包括偏振扰码元件和自适应均衡元件中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的再生器(7.x，7.1-7.3)，其特征在于所述确定性适配单元(7.xb)包括至少一个可调色散和色散斜率补偿元件。
5.根据权利要求1所述的再生器(7.x，7.1-7.3)，其特征在于所述非确定性适配单元(7.xc)适合于以预置的适配参数来操作。
6.根据权利要求1所述的再生器(7.x，7.1-7.3)，其特征在于所述非确定性适配单元(7.xc)适合于以可控的适配参数来操作。
7.根据权利要求1所述的再生器(7.x，7.1-7.3)，还包括本地控制单元(7.xf)，其适合于控制所述确定性适配单元(7.xb)和所述非确定性适配单元(7.xc)中的至少一个的适配参数，所述本地控制单元(7.xf)还适合于确定来自所述光传输链路(4)的光信号参数，并且根据所述光信号参数来控制所述适配参数。
8.根据权利要求1所述的再生器(7.x，7.1-7.3)，还包括远程控制单元(7.xh)，其适合于控制所述确定性适配单元(7.xb)和所述非确定性适配单元(7.xc)中的至少一个的适配参数，所述远程控制单元(7.xh)还适合于接收外部确定的光信号参数，并且根据所述光信号参数来控制所述适配参数。
9.根据权利要求1所述的再生器(7.x，7.1-7.3)，还包括传送网络管理控制单元(7.xi)，其适合于向与所述光传输链路(4)连接的至少一个另外单元(2，6，7.x，7.1-7.3，10)传递传输状态信息数据，所述传输状态信息包括下述信息中的至少一种：
-信号质量，
-传输的质量，
-功率水平，
-传输损伤状态，
上述信息用于当前传输链路跨度和/或先前的传输链路跨度(4.x)。
10.一种光信号传输系统(1)，包括：
-至少一个发射机(2)，
-至少一个接收机(6)，
-光传输链路(4)，其连接所述发射机(2)与所述接收机(6)，
其特征在于所述光传输系统(1)包括至少一个根据权利要求1到9中任意一项所述的再生器(7.x，7.1-7.3)，其设置在所述光传输链路(4)中。
11.根据权利要求10所述的光信号传输系统(1)，其特征在于所述光信号传输系统(1)是密集波分复用(DWDM)系统，其中所述发射机(2)和所述接收机(6)包括适合的复用装置(3)和解复用装置(5)，并且其中所述再生器(7.x，7.1-7.3)适合于在下述信道中的至少一个上控制确定性传输损伤和非确定性传输损伤：
-各个DWDM信道，
-选择的DWDM信道组，
-完整的DWDM信道集合。
12.一种方法，用于在沿光传输链路(4)的至少一个位置上特别是在密集波分复用(DWDM)光传输系统(1)中再生光信号，包括以下步骤：
-放大所述光信号以补偿光功率损耗，
-通过确定性适配单元(7.xb)补偿所述光传输链路(4)的确定性传输损伤，特别是色散，
-补偿所述光传输链路(4)的随时间变化的非确定性传输损伤，特别是偏振模色散，
其特征在于所述补偿确定性传输损伤的步骤包括操作性地控制所述确定性适配单元(7.xb)的适配参数。
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