CN101222277A - 一种wss型roadm节点设备中光通道功率自动均衡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种WSS型的ROADM传输设备以及该设备中光通道功率自动均衡的方法，该设备包括光性能监测功能模块和WSS模块，利用该光性能监测功能模块来完成光通道功率的检测和反馈功能，WSS模块按照光性能监测功能模块检测的结果控制相应的光通道的衰减，使得输出线路各个光通道的功率平坦度达到规定的要求，从而实现ROADM传输设备的光通道功率自动均衡。

Description

一种WSS型ROADM节点设备中光通道功率自动均衡的方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种WSS型的ROADM节点传输设备和该设备中光通道功率自动均衡的方法。

背景技术

传统的DWDM系统是一个点到点的传输系统，主要用于链形组网和环形组网。如果有中间的网络节点需要上下业务，一般是采用光分插复用器(OADM)来实现。这些OADM称为静态OADM，其上下波长的数量和波长值都是固定的，需要在网络建设的初期就预先确定，通道的光功率也是在工程开通的时候进行调整和优化。

但是随着DWDM系统在城域网中的大量应用，人们越来越重视节点设备灵活高效调度波长业务的能力。如何在光层实现对波长通道的调度、指配和管理是光传输网下一步发展的方向。可重配置光分插复用器(ROADM)设备(特别是多维度的ROADM)由于可以选择性地分插复用所需要的波长信道，提供了节点的重构能力，使得DWDM网络也可以方便地重构，具有十分广泛的应用前景。

ROADM器件和全波段波长可调的激光器结合使用，可以实现任意波长业务到任意端口的远程调度。图1是一个多方向维度ROADM的功能参考模型框图，从图1中可以看出，本地发送的波长信号经过ROADM后可以被配置到任意一条线路上，线路上收到的信号可以分插复用到本地端口，也可以被配置到任意的线路端口上去。ROADM节点甚至可以完成一点到多点的广播功能。

在ROADM节点处，每次进行波长路由调度的时候，线路中的波长情况就会发生变化。由于这些信道波长不一定来自同一个节点，各自所经过的线路长度也不一样，因此它们的光功率会有很大的差别，需要重新进行调整和均衡。如果采用人工手动调整光功率的方法，不仅费时，而且容易出错，会中断现有的业务。因此很有必要建立一套自动的通道功率均衡机制来对ROADM的通道光功率进行调整。

目前ROADM的实现技术主要有WB，iPLC和WSS这三种。其中WSS属于第三代的ROADM，被认为是未来的发展方向。和WB型ROADM以及iPLC型ROADM相比，WSS器件的最大优点是支持多方向维度的波长交换，因此不仅可以用来满足两方向节点的波长可配置需求，还可以利用WSS器件来实现多维度节点ROADM的波长重构，并且支持从两方向ROADM逐步扩展升级为多方向ROADM节点，具有良好的可扩展性，在城域网中具有很大的应用潜力。WSS器件主要由衍射光栅和采用MEMS工艺的微镜阵列(MEMS mirror array)组成(如图2所示)。MEMS微镜阵列有两个旋转轴，一条控制波长的交换，另一条控制功率衰减。对WSS的控制实际上就是对其内部MEMS微镜阵列的控制，光信号的交换和衰减由微镜阵列来完成。

光功率均衡是ROADM节点设备的重要功能之一。如果线路中传输的各个波长信道的功率差别很大就会引起光信号传输质量的下降，这一点尤其是在长距离，高密度，高速度的DWDM系统中表现得非常明显。接收端光信号功率的不均衡性可能会造成光功率超过接收机允许的动态范围，某些波长的功率小于接收机灵敏度，而某些波长的功率使接收机过载，另外累积的光信噪比OSNR不均衡性也会导致某些信道的误码率超出系统的要求。

基于WSS的ROADM可以远程配置光信号的交换和衰减，实现多维度的波长动态调度。但由于其本身没有光通道功率监测的功能，所以还不能实现光功率的自动均衡。因此在进行波长调度或光功率发生改变的时候，只能用人工参与从网管上下配置的方法来均衡通道的光功率，这种调整方法需要的时间很长，对业务的影响比较大，而且增加了出错的可能性。这种ROADM不能实现真正意义上的“可重构性”，这在很大程度上限制了ROADM功能的应用。

发明内容

本发明为基于WSS技术的多方向维度ROADM节点设备中的光通道功率自动均衡提供了一种完备的解决方案。

本发明所述的WSS型ROADM传输设备，包括WSS模块、光性能监测功能模块、光开关、单片机控制模块和若干光耦合器；所述WSS模块的每个输出线路分别连接到所述若干光耦合器之一，每个输出线路的输出都用光耦合器分出一定比例的信号送至光开关；所述光开关连接到光性能监测功能模块，当ROADM传输设备进行波长调度或线路中光功率发生改变时，光性能监测功能模块通过光开关的切换自动对所有输出线路的输出进行光功率和波长的检测；如果有输出线路的光通道的光功率不平坦性超出了所规定的门限要求，则光性能监测功能模块计算出该输出线路需要衰减的光通道的波长值和衰减量，并把线路号、波长值和衰减量一起送给单片机控制模块，由单片机控制模块对WSS模块发出控制命令，控制相应的光通道的衰减，使得该输出线路各个光通道的功率平坦度达到规定的要求，从而实现ROADM传输设备的光通道功率自动均衡。

优选地，所述WSS模块、光性能监测功能模块与所述单片机控制模块之间的通信和控制都采用双端口RAM接口。

优选地，光性能监测功能模块以光功率最小的光通道的功率为基准，计算出该输出线路需要衰减的光通道的波长值和衰减量。

优选地，WSS模块根据接收到的控制命令控制MEMS微镜阵列转动的角度，从而控制相应的光通道的衰减。

优选地，光耦合器分出的一定比例的送至光开关的信号为少量的信号。

另外，该设备还可以包括CPLD，用于完成单片机控制模块与WSS模块和OPM模块之间的信号同步和转接，匹配读写时序。

本发明所述的WSS型ROADM传输设备中光通道功率自动均衡的方法，该设备包括光性能监测功能模块和WSS模块，利用该光性能监测功能模块来完成光通道功率的检测和反馈功能，WSS模块按照光性能监测功能模块检测的结果控制光通道功率的自动均衡。

优选地，所述光性能监测功能模块自动对WSS模块的所有输出线路的输出进行光功率和波长的检测，如果有输出线路的光通道的光功率不平坦性超出了所规定的门限要求，则光性能监测功能模块计算出该输出线路需要衰减的光通道的波长值和衰减量。

优选地，ROADM传输设备还包括单片机控制模块，所述光性能监测功能模块把线路号、波长值和衰减量一起发送至单片机控制模块，由单片机控制模块对WSS模块发出控制命令，控制相应的光通道的衰减，使得该输出线路各个光通道的功率平坦度达到规定的要求，从而实现ROADM传输设备的光通道功率自动均衡。

优选地，WSS模块根据光性能监测功能模块检测的结果控制MEMS微镜阵列转动的角度，从而控制光通道功率的自动均衡。

本发明可以支持多方向的ROADM节点设备，不仅有良好的可扩展性，而且整个调整过程全部自动完成，不需要任何的人工参与，响应迅速，可靠性高。本发明实现了光通道功率的自动均衡，优化了波分复用系统(DWDM)的传输性能。

附图说明

图1是现有技术中多方向维度ROADM设备的参考模型；

图2是现有技术中自由空间波长选择开关的光路图；

图3是本发明的ROADM设备的结构图；

图4是本发明的ROADM设备的测试配置图；

图5是本发明功率均衡前的测试光谱；

图6是本发明功率均衡后的测试光谱。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

在本发明中，利用光性能监测功能(OPM)模块来完成光通道功率的检测和反馈功能。本发明的ROADM设备的结构如图3所示，主要包括WSS模块、OPM模块、光开关、单片机控制模块和若干光耦合器，另外还可包括CPLD，单片机控制模块与WSS模块和OPM模块的通信需要通过CPLD来实现，CPLD主要用来完成单片机控制模块与WSS模块和OPM模块之间的信号同步和转接，匹配读写时序。利用CPLD可以在设计阶段多次根据需要修改电路的逻辑，从而降低设计的成本和周期。WSS模块的每个输出线路端口的输出都用光耦合器分出少量的信号(例如3％的信号)送到光开关。当ROADM设备进行波长调度或线路中光功率发生改变时，OPM模块通过光开关的切换自动对所有输出线路的输出进行光功率和波长的检测。如果有输出线路的光通道(即波长通道)的光功率不平坦性超出了所规定的门限要求，则OPM模块计算出该输出线路需要衰减的光通道的波长值和衰减量，优选地先以光功率最小的光通道的功率为基准进行计算，并把线路号、波长值和衰减量一起送给单片机控制模块，由单片机控制模块对WSS模块发出控制命令，WSS模块根据接收到的控制命令控制MEMS微镜阵列转动的角度，控制相应的光通道的衰减，使得该输出线路各个光通道的功率平坦度达到规定的要求，从而实现ROADM节点的光通道功率自动均衡。优选地，WSS模块、OPM模块与单片机控制模块之间的通信和控制都采用双端口RAM(DPRAM)接口。由于WSS模块中MEMS微镜的响应时间很短，可以在5ms以内完成光功率的衰减并达到稳定状态，因此该方案可以满足电信网50ms保护倒换的时间要求，具有广泛的应用前景。

下面通过测试、并比较本发明所述ROADM在功率均衡前的光谱和在功率均衡后的光谱来验证本发明的有益技术效果：

1)如图4所示连接好测试配置，设置光谱仪的等效滤波器带宽为0.1nm；

2)以线路1作为待测端口，关闭自动均衡功能，利用网管配置ROADM的波长路由，改变线路1的波长配置，用光谱仪测试线路1的波长和功率，测试结果如图5所示；

3)开启ROADM的光通道自动均衡功能，用光谱仪测试线路1的波长和功率，测试结果如图6所示；

4)对比两次的测试结果，可以发现通过光功率自动均衡后，各通道功率差由5.11dB改善为2.35dB，因此本发明对于ROADM节点设备在进行波长调度后的通道功率平坦度具有明显的改善功能。

以上所属仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种WSS型的ROADM传输设备，其特征在于，该设备包括WSS模块、光性能监测功能模块、光开关、单片机控制模块和若干光耦合器；所述WSS模块的每个输出线路分别连接到所述若干光耦合器之一，每个输出线路的输出都用光耦合器分出一定比例的信号送至光开关；所述光开关连接到光性能监测功能模块，当ROADM传输设备进行波长调度或线路中光功率发生改变时，光性能监测功能模块通过光开关的切换自动对所有输出线路的输出进行光功率和波长的检测；如果有输出线路的光通道的光功率不平坦性超出了所规定的门限要求，则光性能监测功能模块计算出该输出线路需要衰减的光通道的波长值和衰减量，并把线路号、波长值和衰减量一起送给单片机控制模块，由单片机控制模块对WSS模块发出控制命令，控制相应的光通道的衰减，使得该输出线路各个光通道的功率平坦度达到规定的要求，从而实现ROADM传输设备的光通道功率自动均衡。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述WSS模块、光性能监测功能模块与所述单片机控制模块之间的通信和控制都采用双端口RAM接口。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，光性能监测功能模块以光功率最小的光通道的功率为基准，计算出该输出线路需要衰减的光通道的波长值和衰减量。

4.如上述任一权利要求所述的设备，其特征在于，WSS模块根据接收到的控制命令控制MEMS微镜阵列转动的角度，从而控制相应的光通道的衰减。

5.如上述任一权利要求所述的设备，其特征在于，该设备还包括CPLD，用于完成单片机控制模块与WSS模块和OPM模块之间的信号同步和转接，匹配读写时序。

6.如上述任一权利要求所述的设备，其特征在于，光耦合器分出的一定比例的送至光开关的信号为少量的信号。

7.一种WSS型的ROADM传输设备中光通道功率自动均衡的方法，其特征在于，该设备包括光性能监测功能模块和WSS模块，利用该光性能监测功能模块来完成光通道功率的检测和反馈功能，WSS模块按照光性能监测功能模块检测的结果控制光通道功率的自动均衡。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光性能监测功能模块自动对WSS模块的所有输出线路的输出进行光功率和波长的检测，如果有输出线路的光通道的光功率不平坦性超出了所规定的门限要求，则光性能监测功能模块计算出该输出线路需要衰减的光通道的波长值和衰减量。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，ROADM传输设备还包括单片机控制模块，所述光性能监测功能模块把线路号、波长值和衰减量一起发送至单片机控制模块，由单片机控制模块对WSS模块发出控制命令，控制相应的光通道的衰减，使得该输出线路各个光通道的功率平坦度达到规定的要求，从而实现ROADM传输设备的光通道功率自动均衡。

10.如权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于，WSS模块根据光性能监测功能模块检测的结果控制MEMS微镜阵列转动的角度，从而控制光通道功率的自动均衡。

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