CN101119174B - 波分复用系统光信噪比的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种WDM系统光信噪比的测试方法，首先，选取光谱分析仪进行光谱测量；再找到信号带宽的左右边缘点λ_L1和λ_R1，色散带宽内的左右边缘点λ_L2和λ_R2，计算左区间[λ_L2 λ_L1]和右区间[λ_R1 λ_R2]内的功率平均值P_{n_Lmean}、P_{n_Rmean}，并算出信号波长处分辨率B_RES内的噪声功率P_res，选定噪声带宽B_zs内的噪声功率P_噪声功率，以及信号带宽B_信号带宽内的噪声功率P_{信号带宽内噪声功率}；然后，由功率谱密度P_d积分计算出信号带宽内的总功率；最后，根据信号功率和噪声功率计算光信噪比。

Description

波分复用系统光信噪比的测试方法

技术领域

本发明涉及一种波分复用系统光信噪比测试的方法，尤其涉及光通信领域的波分复用系统光信噪比监测的方法。

背景技术

随着波分复用WDM系统向超长、高速、高密集方向迅猛发展，各种新型色散补偿器，尤其是多通道窄带色散补偿器的出现，大大改善了系统的色散补偿水平，提高了系统的传输能力，但采用特殊器件的色散补偿技术会导致光信噪比监测误差较大，对系统的光信噪比监测带来了困难。

图1给出了两种典型的多通道窄带色散补偿器(DCM)的插损光谱。DCM₁无明显的插损阻带，色散带宽内的插损不平坦，但带宽外的插损平坦，如GT标准具；DCM₂有明显的插损阻带，带宽内的插损平坦，如相位采样啁啾布拉格光栅；此外还有其他类型的插损特性的多通道窄带色散补偿器。

图2给出了应用各种色散补偿器的WDM系统的光谱，光谱分析仪的测量分辨率分别为0.01nm和0.1nm。显然，分辨率越高，越有利于测出WDM系统信号光谱的细节。图2(a)系统复用段采用宽带色散补偿器，如色散补偿光纤、长啁啾布拉格光栅，可以看出，噪声功率能级基本是平坦的。图2(b)，系统复用段采用多通道窄带色散补偿器，如GT标准具，可以看出，噪声功率能级不平坦。图2(c)是GT标准具在色散为-1700ps/nm的插损光谱，可以看出，在色散带宽外插损比较平坦，但色散带宽内和色散带宽外的插损是否一致很难判定。图2(d)是系统复用段采用多通道窄带色散补偿器，如相位采样啁啾布拉格光栅，可以看出，噪声功率能级非常不平坦。图2中后三种都很难精确测量光信噪比。

ITU-T建议G.697(06/2004)“Optical monitoring for DWDM systems”的附录III.1 OSNR measurement给出了传统光信噪比的测量方法：通过测量信号两侧的噪声功率，然后用内插法求出信号波长处的噪声功率，再利用信号功率除以噪声功率得出光信噪比。

光信噪比的计算公式为：

现有光谱分析仪采用传统方法，没有考虑信号带宽对信号总功率的影响，没有考虑采用多通道窄带色散补偿器造成的噪声功率能级在色散带宽内和带宽外的不平坦性，因此，采用传统测量方法很难精确测量出应用多通道窄带色散补偿器的系统的光信噪比。

发明内容

本发明要解决的问题是现有光谱分析仪无法正确测量应用多通道窄带色散补偿器的WDM系统的光信噪比，本发明提出了一种波分复用系统光信噪比的测试方法。

本发明提出了一种WDM系统光信噪比的测试方法，包括以下步骤：

步骤110，选取光谱分析仪进行光谱测量；

步骤120，找到信号带宽的左右边缘点λ_L1和λ_R1，色散带宽内的左右边缘点λ_L2和λ_R2；计算左区间[λ_L2 λ_L1]和右区间[λ_R1 λ_R2]内的功率平均值P_{n_Lmean}、P_{n_Rmean}，然后按下式算出信号波长处分辨率B_RES内的噪声功率P_res，选定噪声带宽B_zs内的噪声功率P_噪声功率，以及信号带宽B_信号带宽内的噪声功率P_{信号带宽内噪声功率}；

$P_{\mathrm{res}}=\frac{P_{n\_\mathrm{Lmean}}+P_{n\_\mathrm{Rmean}}}{2}$

步骤130，由功率谱密度P_d积分计算出信号带宽内的总功率；

步骤140，根据信号功率和噪声功率计算光信噪比。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述步骤120中，选取0.1nm作为噪声带宽B_zs，相应的噪声功率为：

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述步骤120中，还利用修正因子Δ对信号带宽和色散带宽的左右边缘点进行微调，然后计算左区间[λ_L2+Δ λ_L1-Δ]和右区间[λ_R1+Δ λ_R2-Δ]内的功率平均值P_{n_Lmean}、P_{n_Rmean}和噪声功率P_res，Δ的取值应保证λ_L2+Δ＜λ_L1-Δ和λ_R1+Δ＜λ_R2-Δ。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述步骤130中，根据分辨率B_RES内测得的功率数据除以其带宽而计算得到功率谱密度P_d。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述步骤140后还包括步骤：根据光信噪比的预期值来判断计算得到的光信噪比的误差是否太大，如果太大，则重新设置修正因子Δ，返回步骤120重新计算光信噪比；否则，将步骤140计算得到的光信噪比作为最终结果。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述波分复用系统为密集波分复用系统。

本发明所述方法，与传统技术相比，由于采取了数据处理步骤，能有效计算出信号功率和噪声功率，达到了正确测量应用多通道窄带色散补偿器的WDM系统的光信噪比的目的。

附图说明

图1是现有技术多通道窄带色散补偿器的插损光谱图。

图2是现有技术应用多种色散补偿器的WDM系统的典型光谱图。

图3是本发明方法中计算光信噪比的流程框图。

图4是本发明中噪声功率的计算原理图。

具体实施方式

下面结合图3说明WDM系统光信噪比的测试方法，具体步骤如下：

步骤110，选取高分辨率、高动态范围和波长精度高的光谱分析仪进行光谱测量；

在测量多通道窄带色散补偿器的系统接收端光谱时，宜选取高分辨率(决定进入光探测器的波长和功率，分辨相邻波长的能力)、高动态范围(测量强信号附近弱信号的能力)、波长精度高(测量波长相对于实际波长的误差)的光谱分析仪进行光谱测量，设置好仪表相应的测量参数，推荐分辨率至少为0.01nm，这有利于测量应用多通道窄带色散补偿器(色散带宽小于30GHz)的WDM系统光谱的真实细节；

步骤120，参考图4选择信号波长两侧的噪声功率点并计算噪声功率；

利用内插法测量信号波长处的噪声功率的关键在于如何选取两侧的噪声功率点。

首先，输入色散带宽、信号带宽和修正因子。其中，色散带宽、信号带宽由用户输入，是系统固有的，而修正因子需根据实际测量情况输入。由于信号的中心频率偏移，多通道窄带色散补偿器的色散带宽大于信号带宽。从光谱数据里找到信号的中心波长λ_C，然后以λ_C为中心，根据波长λ_C加减信号带宽的一半，找到信号带宽的左右边缘点λ_L1和λ_R1；同样，根据波长λ_C加减色散带宽的一半，再找到多通道窄带色散补偿器的色散带宽内的左右边缘点λ_L2和λ_R2；

其次，在系统使用宽带色散补偿器进行色散补偿时，噪声基本上是白噪声，所以只需测量通道间隔中间的噪声功率再内插即可。但是在系统使用多通道窄带色散补偿器进行色散补偿时，色散带宽外的噪声功率不等于色散带宽内的噪声功率，这时不能再简单地利用通道间隔中间的噪声功率进行内插求信号波长处的噪声功率。解决办法是在高分辨率测量光谱的基础上，对色散带宽内靠近边缘的噪声进行处理。

由于光谱分析仪动态范围等测不准因素，对λ_L1、λ_R1、λ_L2、λ_R2加以修正，Δ的具体值主要根据光谱分析仪动态范围的能力选取。先修正为λ_L1-Δ、λ_R1+Δ、λ_L2+Δ、λ_R2-Δ。然后再求出左区间[λ_L2+Δ λ_L1-Δ]和右区间[λ_R1+Δλ_R2-Δ]内的功率平均值P_{n_Lmean}和P_{n_Rmean}。当λ_L2+Δ＞λ_L1-Δ或λ_R1+Δ＞λ_R2-Δ时，需要减少Δ，使得λ_L2+Δ＜λ_L1-Δ和λ_R1+Δ＜λ_R2-Δ。这里相当于对信号带宽和色散带宽的边缘进行微调。在所测量光谱的精度足够高时，也可以不进行修正，相当于Δ取值为0的情况。

然后，用内插法求出信号波长处分辨率B_RES内的噪声功率P_res，并求出信号波长处特定带宽内的噪声总功率，通常选取0.1nm作为噪声带宽。分别计算出0.1nm噪声带宽B_0.1nm内的噪声功率P_{0.1nm内噪声功率}以及信号带宽B_信号带宽内的噪声功率P_{信号带宽内噪声功率}。

$P_{\mathrm{res}}=\frac{P_{n\_\mathrm{Lmean}}+P_{n\_\mathrm{Rmean}}}{2}$

步骤130，根据分辨率B_RES内测得的功率数据除以带宽而计算出的功率谱密度P_d，积分计算出信号总功率；

现有技术没有根据不同的信号设置不同的信号带宽，而是简单地计算以中心波长为中心的0.1nm或0.2nm带宽内的总功率作为信号带宽内的总功率。但是，不同速率、不同调制码型的信号带宽不同，例如在40Gb/s速率下，NRZ的调制带宽为80G，DPSK的调制带宽为80G，Duobinary的调制带宽为40G，标准RZ的调制带宽为160G，CSRZ的调制带宽为120G，DCS-RZ的调制带宽为80G，以后还将出现实用化的各种组合调制码型。因此，本实施例是按照信号的实际带宽B_信号带宽来计算的。设P_d为根据分辨率B_RES内测得的功率数据除以带宽而计算出的功率谱密度，再根据信号带宽积分计算出信号带宽内的总功率：

步骤140，根据信号功率和噪声功率计算光信噪比。

本发明采用的WDM系统光信噪比的计算公式为：

当WDM通道存在光信号时，利用信号功率除以噪声功率得出光信噪比，再转化为dB单位。以上方法也可应用于类似光谱分析仪的DWDM系统里的光谱监测器件，如OPM。

根据经验得出的预期值来判断光信噪比的误差是否太大，如果太大，则重新设置噪声和功率的分析条件Δ，并重新计算光信噪比；否则，输出计算结果。

Claims (6)

1.一种波分复用系统光信噪比的测试方法，包括以下步骤：

步骤110，选取光谱分析仪进行光谱测量；

步骤120，找到信号带宽的左右边缘点λ_L1和λ_R1，色散带宽内的左右边缘点λ_L2和λ_R2；计算左区间[λ_L2 λ_L1]和右区间[λ_R1 λ_R2]内的功率平均值P_{n_Lmean}、P_{n_Rmean}，然后按下式算出信号波长处的分辨率B_RES内的噪声功率P_res，选定噪声带宽B_zs内的噪声功率P_噪声功率，以及信号带宽B_信号带宽内的噪声功率P_{信号带宽内噪声功率}：

$P_{\mathrm{res}}=\frac{P_{n\_\mathrm{Lmean}}+P_{n\_\mathrm{Rmean}}}{2},$

步骤130，由功率谱密度P_d积分计算出信号带宽内的总功率：

λ_C为信号的中心波长；

步骤140，根据信号功率和噪声功率计算光信噪比OSNR：

2.如权利要求1所述方法，其特征在于：

所述步骤120中，选取0.1nm作为噪声带宽B_zs，相应的噪声功率为：

3.如权利要求1所述方法，其特征在于：

所述步骤120中，还利用修正因子Δ对信号带宽和色散带宽的左右边缘点进行微调，然后计算左区间[λ_L2+Δ  λ_L1-Δ]和右区间[λ_R1+Δ  λ_R2-Δ]内的功率平均值P_{n_Lmean}、P_{n_Rmean}和噪声功率P_res，Δ的取值应保证λ_L2+Δ＜λ_L1-Δ和λ_R1+Δ＜λ_R2-Δ。

4.如权利要求1所述方法，其特征在于：

所述步骤130中，根据分辨率B_RES内测得的功率数据除以其带宽而计算得到功率谱密度P_d。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于：

所述步骤140后还包括步骤：根据光信噪比的预期值来判断计算得到的光信噪比的误差是否太大，如果太大，则重新设置修正因子Δ，返回步骤120重新计算光信噪比；否则，将步骤140计算得到的光信噪比作为最终结果。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于：

所述波分复用系统为密集波分复用系统。

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