CN101309113B

CN101309113B - 光传送网络中光电联合监测的装置和方法

Info

Publication number: CN101309113B
Application number: CN2008101165190A
Authority: CN
Inventors: 陈德华; 杨兆华; 郭志霞; 罗宏
Original assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
Current assignee: Fiberhome Telecommunication Technologies Co Ltd
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: CN101309113A

Abstract

本发明涉及一种光电联合监测装置和方法，该装置包括光线路选择器、光通道选择器、光功率分配器、电层性能监测器、光层性能监测器和微控制器；其中的光线路选择器用于从多路光纤线路中选择所需要监测的线路；光通道选择器用于从光纤线路中选择所要监测的光通道；光功率分配器用于将光通道信号一分为二，其中一路信号进入电层性能监测器以进行电层性能监测，另一路信号进入光层性能监测器以进行光层性能监测；电层性能监测器用于监测OTU和ODU层中的开销；光层性能监测器用于监测光功率、波长、光信噪比及相关光学指标；微控制器根据网管命令对光线路选择器、光通道选择器进行控制，并将在光层和电层采集的数据进行分析处理，上报给网管。

Description

光传送网络中光电联合监测的装置和方法

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种光传送网(OTN)中实现信号传输性能监测和波长追踪的装置和方法。

背景技术

伴随着光纤通信技术的发展，WDM技术及商用系统进展迅速，通过提高通道速率、加大复用波长数量和扩宽应用波长范围等手段，WDM系统传输容量得以持续增长。从光纤通信具有的优点以及未来技术的发展趋势来看，以WDM传输为基础的光通信网络必将在整个骨干网中占据主导地位

集成了WDM传输功能的OTN光网络是大颗粒业务传送的理想的解决方案，避免了诸如SDH网络低效率高成本，以及现有WDM网络业务流量、流向不能动态调整，造成波长资源浪费、业务调整耗时费力、整网设计成本高等问题，从而能够满足运营商未来发展新业务的需求，为运营商带来新的业务增长点，创造巨大的市场机遇与经济效益。

根据ITU-T G.872、G.709相关建议，将OTN分为光通路净荷单元(OPU)层、光通路数据单元(ODU)层、光通路传送单元(OTU)层、光通路(OCH)层、光复用段(OMS)层和光传送段(OTS)层，其中OPU、ODU和OTU层为电层，OCH、OMS和OTS层为光层，如图1所示。

在电层信号按照ITU-T G.709定义的统一帧格式进行封装，其前向纠错(FEC)字节和比特奇偶间插(BIP)字节可以监测信号传输误码，尤其是FEC字节可以对信号传输性能进行预告警，在信号传输性能劣化到一定程度时产生告警，发生故障前消除隐患，而路径踪迹标识(TTI)字节可以追踪信号传输路径，保证信号在网络中路由的正确性。

在光层，为了提高DWDM系统的无再生传输距离，在OTS层采用了光放大技术实现超长距离传输，并利用OMS层的ROADM进行光层调度。光层信号的传输和调度都要受到光放大器噪声、非线性效应、色散、偏振模色散等因素的限制，因此存在传输损伤问题，传输损伤将会降低信号传输质量、造成系统误码。另外，在利用ROADM进行光层调度时，需要确定波长路由并避免波长冲突问题，需要对波长进行追踪。

信号传输性能监测是保证OTN网络传输质量和节点可靠性、实现故障快速定位的一个重要手段。在光层，通常采用光通道性能监测(OPM)的方式，通过非介入式监测系统的光功率、波长、波长数、光信噪比(OSNR)等模拟量参数，检测光纤链路中合分波器、放大器、光开关、ROADM等光学单元是否正常工作以及光功率是否正常。

由于业务信号的误码率是表征光网络传输性能的最终指标，OPM并不能监测误码率，光纤链路中色散、偏振模色散、光纤非线性等因素造成传输性能劣化的并不能在OPM监测参数中反映出来，同时OPM也不能在光交换节点中确定波长路由。

由于在电层监测多个波长高速业务信号误码率和路由信息的成本相当高，为了解决这个问题，业界通常采用导频的方式，即在光信道中增加低频幅度调制的方式进行监测，这个方式的缺点在于导频信号的传输性能并不能真实反映业务信号传输性能，并且对传输性能有一定影响。

发明内容

本发明的目的是在OTN网络或者具有OTN网络接口的WDM网络中，采用轮询的方式监测业务信号在光层和电层的性能，真实反映信号传输性能，并能实现波长在光交换节点中的追踪，保证网络传输性能和节点的可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种光电联合监测装置，该装置包括光线路选择器、光通道选择器、光功率分配器、电层性能监测器、光层性能监测器和微控制器；其中所述光线路选择器用于从多路光纤线路中选择所需要监测的线路；所述光通道选择器用于从光纤线路中选择所要监测的光通道；所述光功率分配器用于将光通道信号一分为二，其中一路信号进入电层性能监测器以进行电层性能监测，另一路信号进入光层性能监测器以进行光层性能监测；所述电层性能监测器用于监测OTU和ODU层中的开销；所述光层性能监测器用于监测光功率、波长、光信噪比及相关光学指标；所述微控制器根据网管命令对光线路选择器、光通道选择器进行控制，并将在光层和电层采集的数据进行分析处理，上报给网管；

该装置用于2.5Gb/s或10Gb/s的OTN网络，其中的光线路选择器采用N×1光开关实现，光通道选择器采用光可调滤波器实现，光功率分配器采用分光器实现，光层性能监测器采用光功率检测器实现；其中的电层性能监测器包括光可调衰减器、光电转换器、OTUk性能监测器和ODUk性能监测器，其中k＝1或2，k＝1对应于2.5Gb/s的速率，k＝2对应于10Gb/s的速率；所述光可调衰减器将分光器输出的光功率调整到光电转换器可接收的功率范围，所述光电转换器将光信号转换为电信号，所述OTUk性能监测器监测段监测开销中的FEC、BIP和TTI字节，所述ODUk性能监测器监测串联连接监测和通道监测中的BIP和TTI字节，其中FEC和BIP字节用于业务信号的误码性能监测，TTI字节用于业务信号的波长追踪。

或者该装置用于40Gb/s或100Gb/s的OTN网络，其中的光线路选择器采用N×1光开关实现，光通道选择器采用光可调滤波器实现，光功率分配器采用分光器实现，光层性能监测器采用光功率检测器实现；其中的电层性能监测器包括光放大器、光可调色散补偿器、光电转换器、OTUk性能监测器和ODUk性能监测器，其中k＝3或4，k＝3对应于40Gb/s的速率，k＝4对应于100Gb/s的速率；所述光放大器将分光器输出的光功率调整到光电转换器可接收的功率范围，所述光可调色散补偿器用于实现较小的残余色散范围，以适应40Gb/s或100Gb/s系统需要的较高接收光功率和较小的残余色散范围；所述光电转换器将光信号转换为电信号，所述OTUk性能监测器监测段监测开销中的FEC、BIP和TTI字节，所述ODUk性能监测器监测串联连接监测和通道监测中的BIP和TTI字节，其中FEC和BIP字节用于业务信号的误码性能监测，TTI字节用于业务信号的波长追踪。

其中，所述电层性能监测器监测OTU和ODU层中的开销的主要用途包括：利用OTU层FEC纠错计数和段监测中BIP开销、ODU层串联连接监测和通道监测中的BIP开销监测通道误码性能；利用OTU层段监测中的TTI开销、ODU层串联连接监测和通道监测中的TTI开销进行波长追踪。

优选地，该装置采用轮询的方式监测各个线路的光学性能和各个通道的电层性能。

优选地，其中轮询时间通过网管设定。

优选地，N为1、2、4或8。

优选地，所述分光器的分光比为50∶50。

优选地，上述装置在进行光层性能监测时，所述光可调滤波器进行连续扫描，系统根据光功率检测器所检测的光功率-波长的曲线计算光层的功率、波长和光信噪比及相关光学指标。

本发明还提供了一种使用如前所述的光电联合监测装置的光电联合监测方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、光线路选择器从多路光纤线路中选择所需要监测的线路；

步骤2、光通道选择器从光纤线路中选择所要监测的光通道；

步骤3、光功率分配器将所要监测的光通道信号一分为二，其中一路信号进入电层性能监测器以进行电层性能监测，另一路信号进入光层性能监测器以进行光层性能监测；

步骤4、所述电层性能监测器监测OTU和ODU层中的开销；所述光层性能监测器监测光功率、波长、光信噪比及相关光学指标；

步骤5、微控制器根据网管命令对光线路选择器、光通道选择器进行控制，并将在光层和电层采集的数据进行分析处理，上报给网管。

优选地，该方法采用轮询的方式监测各个线路的光学性能和各个通道的电层性能。

本发明采用了电层轮询的方式非介入式的监测信号误码率和路由信息，具有较低的成本、对业务信号传输质量没有影响并能真实的反应业务信号的传输性能。

附图说明

图1是OTN网络的分层结构。

图2是光电联合监测装置框图。

图3是2.5Gb/s OTN网络光电联合监测装置。

图4是10Gb/s OTN网络光电联合监测装置。

图5是40Gb/s OTN网络光电联合监测装置。

具体实施方式

本发明对原有的OPM方式进行了改进，采用了光电联合监测的方式。在光层，仍然利用OPM的功能监测光功率、波长、波长数、OSNR等参数，实现对各种光器件、光功率的监测和故障定位，而在电层，由于OTN中采用了统一的G.709封装格式，因而能够通过监测OTU、ODU层的BIP、TTI字节来监测各个波道的误码率和路由信息。为了降低电层监测的成本，本发明采用了电层非介入式轮询监测的方式，这是本发明的实质所在。下面结合附图具体说明书本发明的实施方式。

图2显示了本发明的光电联合监测装置框图，主要单元包括光线路选择器、光通道选择器、光功率分配器、电层性能监测器、光层性能监测器和微控制器(MCU)等几个部分。各个单元的功能分别为：

1、光线路选择器从多路光纤线路中选择所需要监测的线路；

2、光通道选择器从光纤线路中选择所要监测的光通道；

3、光功率分配器将光通道信号一分为二，一路信号进入电层性能监测器以进行电层性能监测，另一路信号进入光层性能监测器以进行光层性能监测；

4、电层性能监测器可以监测OTUk和ODUk中的开销，对于k＝1、2、3或4，该装置可用于2.5Gb/s、10Gb/s、40Gb/s或100Gb/s的OTN网络。所监测开销的主要用途包括但不限于：利用OTU层FEC纠错计数和段监测(SM)中BIP开销、ODU层串联连接监测(TCMi)和通道监测(PM)中的BIP开销监测通道误码性能；利用OTU层SM中的TTI开销、ODU层TCMi和PM中的TTI开销进行波长追踪；

5、光层性能监测器可以监测光功率、波长、光信噪比及相关光学指标；

6、MCU根据网管命令对光线路选择器、光通道选择器进行控制，并将在光层和电层采集的数据进行分析处理，上报给网管；

7、可以采用轮询的方式监测各个线路的光学性能和各个通道的电层性能，其中轮询时间可以通过网管设定。

图3显示了2.5Gb/s OTN网络的光电联合监测装置，在该装置中，光线路选择器采用N×1(N通常为1、2、4、8)光开关实现，光通道选择器采用光可调滤波器实现，光功率分配器采用分光器实现，电层性能监测器包括光可调衰减器(VOA)、光电转换器、OTU1性能监测器和ODU1性能监测器，光层性能监测器采用光功率检测器实现。该装置的各个单元的功能分别为：

1、N×1(N通常为1、2、4、8)光开关用于选择所需要监测的线路；

2、光可调滤波器调谐到所要监测的光通道波长，选择出所要监测的光通道；

3、分光器将选出的光通道一分为二，分光比通常为50∶50；

4、光可调衰减器、光电转换器、OTU1性能监测器和ODU1性能监测器用于电层性能监测。在进行电层性能检测时，光可调衰减器将分光器输出的光功率调整到光电转换器可接收的功率范围；光电转换器将光信号转换为电信号；OTU1性能监测器监测SM开销中的FEC、BIP和TTI字节；ODU1性能监测器监测TCMi和PM中的BIP和TTI字节；其中FEC和BIP字节用于业务信号的误码性能监测，TTI字节用于业务信号的波长追踪；

5、在进行光层性能监测时，光可调滤波器进行连续扫描，系统根据光功率检测器所检测的光功率-波长的曲线计算光层的功率、波长和光信噪比及相关光学指标；

6、MCU根据网管命令对N×1光开关、光可调滤波器进行控制，并将在光层和电层采集的数据进行分析处理，上报给网管；

7、可以采用轮询的方式监测各个线路的光学性能和各个通道的电层性能，其中轮询时间可以通过网管设定；

图4显示了10Gb/s OTN网络的光电联合监测装置，在图4所示的装置中，将图3中的OTU1性能监测器和ODU1性能监测器分别改为OTU2性能监测器和ODU2性能监测器，其他单元与图3中相同，图4所示的装置即可以用于10Gb/s OTN网络。

图5显示了40Gb/s OTN网络的光电联合监测装置，相对于2.5Gb/s和10Gb/s的装置，将VOA换成了光放大器和光可调色散补偿器，将OTU1/OTU2性能监测器和ODU1/ODU2性能监测器分别改为OTU3性能监测器和ODU3性能监测器，所述光放大器将分光器输出的光功率调整到光电转换器可接收的功率范围，所述光可调色散补偿器用于实现较小的残余色散范围，以适应40Gb/s系统需要的较高接收光功率和较小的残余色散范围。100Gb/s OTN网络的光电联合监测装置与40Gb/s OTN网络的光电联合监测装置类似，只是将图5中的OTU3性能监测器和ODU3性能监测器分别改为OTU4性能监测器和ODU4性能监测器，其他单元与图5中相同，在此不再累述。

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

1.一种光电联合监测装置，该装置包括光线路选择器、光通道选择器、光功率分配器、电层性能监测器、光层性能监测器和微控制器；其中所述光线路选择器用于从多路光纤线路中选择所需要监测的线路；所述光通道选择器用于从光纤线路中选择所要监测的光通道；所述光功率分配器用于将光通道信号一分为二，其中一路信号进入电层性能监测器以进行电层性能监测，另一路信号进入光层性能监测器以进行光层性能监测；所述电层性能监测器用于监测OTU和ODU层中的开销；所述光层性能监测器用于监测光功率、波长、光信噪比及相关光学指标；所述微控制器根据网管命令对光线路选择器、光通道选择器进行控制，并将在光层和电层采集的数据进行分析处理，上报给网管；

该装置用于2.5Gb/s或10Gb/s的OTN网络，其中的光线路选择器采用N×1光开关实现，光通道选择器采用光可调滤波器实现，光功率分配器采用分光器实现，光层性能监测器采用光功率检测器实现；其中的电层性能监测器包括光可调衰减器、光电转换器、OTUk性能监测器和ODUk性能监测器，其中k＝1或2，k＝1对应于2.5Gb/s的速率，k＝2对应于10Gb/s的速率；所述光可调衰减器将分光器输出的光功率调整到光电转换器可接收的功率范围，所述光电转换器将光信号转换为电信号，所述OTUk性能监测器监测段监测开销中的FEC、BIP和TTI字节，所述ODUk性能监测器监测串联连接监测和通道监测中的BIP和TTI字节，其中FEC和BIP字节用于业务信号的误码性能监测，TTI字节用于业务信号的波长追踪；

或者，该装置用于40Gb/s或100Gb/s的OTN网络，其中的光线路选择器采用N×1光开关实现，光通道选择器采用光可调滤波器实现，光功率分配器采用分光器实现，光层性能监测器采用光功率检测器实现；其中的电层性能监测器包括光放大器、光可调色散补偿器、光电转换器、OTUk性能监测器和ODUk性能监测器，其中k＝3或4，k＝3对应于40Gb/s的速率，k＝4对应于100Gb/s的速率；所述光放大器将分光器输出的光功率调整到光电转换器可接收的功率范围，所述光可调色散补偿器用于实现较小的残余色散范围，以适应40Gb/s或100Gb/s系统需要的较高接收光功率和较小的残余色散范围；所述光电转换器将光信号转换为电信号，所述OTUk性能监测器监测段监测开销中的FEC、BIP和TTI字节，所述ODUk性能监测器监测串联连接监测和通道监测中的BIP和TTI字节，其中FEC和BIP字节用于业务信号的误码性能监测，TTI字节用于业务信号的波长追踪。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电层性能监测器监测OTU和ODU层中的开销的主要用途包括：利用OTU层FEC纠错计数和段监测中BIP开销、ODU层串联连接监测和通道监测中的BIP开销监测通道误码性能；利用OTU层段监测中的TTI开销、ODU层串联连接监测和通道监测中的TTI开销进行波长追踪。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置采用轮询的方式监测各个线路的光学性能和各个通道的电层性能。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，其中轮询时间通过网管设定。

5.如权利要求1所述的装置，其中N为1、2、4或8。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述分光器的分光比为50∶50。

7.如权利要求1所述的装置，在进行光层性能监测时，所述光可调滤波器进行连续扫描，系统根据光功率检测器所检测的光功率-波长的曲线计算光层的功率、波长和光信噪比及相关光学指标。

8.一种使用如权利要求1所述的光电联合监测装置的光电联合监测方法，该方法包括以下步骤：

步骤2、光通道选择器从光纤线路中选择所要监测的光通道；

9.如权利要求8所述的方法，该方法采用轮询的方式监测各个线路的光学性能和各个通道的电层性能。