CN101366209B - 海缆光补偿的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海缆光补偿的装置，包括补光模块，用于根据预定范围内的连续光谱，生成补光信号；合波模块，用于将业务信号与所述补光信号合波。本发明还公开了一种海缆光补偿的方法。应用本发明能够解决现有技术中采用补光进行光补偿时控制比较复杂、配置不灵活和预均衡难以实现的问题。当业务信号的波长增多时，避免了对补光信号的功率进行调节，简化了对补光的控制。在进行预均衡时，仅对单通道的补光或者连续补光进行功率控制，易于实现预均衡。另外，由于单通道补光和连续补光的光功率较小，不会带来非线性效应对系统的影响，补光波长的配置灵活。
Description
技术领域
本发明涉及光传输领域，特别涉及一种海缆光补偿的装置和方法。
发明背景
随着信息技术的快速发展，用于承载重要国际通信业务的海底光缆网络已经覆盖了全球各大海域。海底光缆通信系统一般分为两大类：无中继短距离系统和有中继的中、长距离系统，后者通常由网络保护设备(NPE，Network Protection Equipment)、海缆线路终端设备(SLTE，Submarine Line Terminal Equipment)、供电设备(PFE，Power FeedingEquipment)、线路监控设备(LME，Line Monitoring Equipment)、海缆传输的光放大器(repeater)和海缆等设备组成，其中repeater的内部通常为掺铒光纤放大器(EDFA，Er-Dropped Fiber Amplifier)。
海缆的repeater一般则工作在自动恒流控制(ACC，AutomaticCurrent Control，)模式或者输出光功率锁定(APC，Automatic PowerControl，)模式。对于采用ACC或APC工作模式的EDFA，不同的输入光功率所得到的增益平坦度也不同，因此为了获得更好的增益平坦度，要求将海底光放的输入光功率锁定在一个很小的范围。
海底光缆通信系统包括多个通道，每个通道中传输不同波长的光信号。当通道用于传输业务信号时，通道所对应的波长称为业务波长，也就是说该通道用于传输具有业务波长的光信号。为了使repeater工作在稳定的ACC或APC模式，当系统承载的业务波长未达到满配置时，需要采用一个或多个未上业务的通道作为补光通道，在补光通道中输入光信号，将输入海底repeater的光功率提升到其要求的输入功率范围之内，这种补光通道对应的波长一般称为补光(dummy light)波长，该通道传输的具有补光波长的光信号为补光。
为了保证海底的光放大器的输入光功率满足设计要求，现有技术中一般采用一个或少数几个激光器输出具有补光波长的光信号作为补光进行补偿。
参见图1，采用一个激光器输出高光功率的dummy light进行补偿。根据海底光放大器的输入光功率要求，当波长转换器(OUT，OpticalTransponder Unit)输出的业务波长的光信号的总光功率达不到海底光放大器的输入光功率设计要求时，通过一个激光器(Laser)发出的单通道的dummy light的光功率补足到满足海底光放大器的输入要求，经光复用器(MUX，Multiplexer)合波后输出给海底光缆。因此，通常情况下dummy light的光功率比业务波长的光功率要高出很多。随着所上业务波长的增多，dummy light的光功率相应地逐步下降，以保证海底光放大器的输入光功率满足要求。
参见图2，采用三个激光器输出不同波长的光信号作为dummy light，同时进行补偿。当业务波长增多时，同时调整dummy light中三个不同波长的光信号的光功率，以保证海底光放大器的输入满足设计要求。
在现有技术只采用一个或少数几个波长的光信号作为dummy light进行光补偿，当业务波长增多时，需要调整dummy light的光功率，控制比较复杂。
由于海缆系统一般传输的距离比较远，比如跨大西洋(约6000公里)或跨太平洋(约12000公里)，因此海缆传输系统需要采用光功率预均衡功能，由于dummy light中只有一个或几个波长，会导致系统的预均衡功能比较难实现。
另外，由于dummy light的光功率很高，在对波长进行配置时，需要考虑非线性效应对系统的影响，因此波长配置上不是很灵活。
发明内容
本发明实施例提供了一种海缆光补偿的装置和方法，能够解决现有技术中采用dummy light进行光补偿时控制比较复杂、预均衡难以实现和配置不灵活的问题。
一种海缆光补偿的装置，包括：
补光模块，用于根据预定范围内的连续光谱，生成补光信号；
合波模块，用于将业务信号与所述补光信号合波；
所述补光模块包括：
连续光谱生成单元，用于生成预定范围内的连续光谱；
阻塞单元，用于阻塞所述连续光谱中的所述业务信号对应的波长，生成所述补光信号；
所述连续光谱生成单元具体为OA，所述阻塞单元具体为波长阻塞器WB；
当补光信号为通道化的所述补光信号时，如果补光通道为业务波长之外的补光通道，则合波模块直接将业务通道与补光通道进行合波；如果补光通道为满通道，则合波模块对通道上的信号进行选择，分别为每个通道选择出所述补光信号或者所述业务信号，之后合波模块再将所述业务信号和所述补光信号合波；
所述合波模块具体为耦合器Coupler。
本发明实施例利用连续光谱产生通道化补光信号或者阻塞了业务信号波长的连续补光信号，进行光补偿。从而当业务信号的波长增多时，避免了对补光信号的功率进行调节，简化了对补光的控制。在进行预均衡时，仅对单通道的补光或者连续补光进行功率控制，易于实现预均衡。
另外，由于单通道补光和连续补光的光功率较小，不会带来非线性效应对系统的影响，补光波长的配置灵活。
附图简要说明
图1是现有技术中采用一个dummy light进行光补偿的原理图。
图2是现有技术中采用具有三个不同波长的dummy light进行光补偿的原理图。
图3是本发明实施例一提供的海缆光补偿的装置的结构图。
图4是本发明实施例二提供的海缆光补偿的方法的流程图。
图5是本发明实施例三提供的海缆光补偿的装置的结构图。
图6是本发明实施例四提供的海缆光补偿的方法应用示意图。
图7是本发明实施例五提供的海缆光补偿的装置的结构图。
图8是本发明实施例六提供的海缆光补偿的装置的结构图。
图9是本发明实施例七提供的海缆光补偿的装置的结构图。
图10是本发明实施例八提供的海缆光补偿的装置的结构图。
图11是本发明实施例九提供的海缆光补偿的方法应用示意图。
图12是本发明实施例十提供的海缆光补偿的装置的结构图。
图13是图9中的OA输出的ASE噪声光的光谱示意图。
图14是本发明实施例十一提供的海缆光补偿的方法应用示意图。
图15是本发明实施例十二提供的海缆光补偿的装置的结构图。
图16是本发明实施例十三提供的海缆光补偿的装置的结构图。
实施本发明的方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于下面的实施例。
图3示出了本发明实施例一提供的海缆光补偿的装置的结构。参见图3，本实施例提供的一种海缆光补偿的装置，包括：
补光模块，用于利用连续光谱生成补光信号。
合波模块，用于将业务光信号与补光模块生成的补光信号合波。
合波模块通过将业务信号与补光信号进行合并，对业务波长的光信号进行光补偿。
图4示出了本发明实施例二提供的海缆光补偿的方法的流程图。参见图4，本发明实施例提供的一种海缆光补偿的方法，具体包括以下步骤。
步骤41：根据预定范围内的连续光谱，生成补光信号。
在本发明实施例中，可以对预定范围内的连续光谱进行滤波，生成通道化的补光信号；或者阻塞预定范围内的连续光谱中业务信号对应的波长，生成连续的补光信号。
在生成通道化的补光信号时，可以在滤波后选择与业务信号对应的通道不同的光信号作为补光信号；或者生成与通道数对应的补光信号，再由合波模块进行选择。
另外，在本发明实施例中，预定范围内的连续光谱较佳的为C波段光谱，如波长范围1525纳米(nm)～1565nm之间的光信号。
步骤42：将业务信号和补光信号进行合波。
当补光信号为通道化的补光信号时，如果补光通道为业务波长之外的补光通道，则直接将业务通道与补光通道进行合波；如果补光通道为满通道，则对通道上的信号进行选择，分别为每个通道选择出补光信号或者业务信号，之后再进行合波。
可见，本发明实施例利用连续光谱产生与业务信号波长不同的通道化补光信号或者阻塞了业务信号波长的连续补光信号，进行光补偿。从而当业务信号的波长增多时，避免了对补光信号的功率进行调节，简化了对补光的控制。在进行预均衡时，仅对单通道的补光或者连续补光进行功率控制，易于实现预均衡。另外，由于单通道补光和连续补光的光功率较小，不会带来非线性效应对系统的影响，补光波长的配置灵活。
图5示出了本发明实施例三提供的海缆光补偿的装置的结构。在本实施例中，补光模块具体包括连续光谱生成单元和滤波单元，其中连续光谱生成单元为光放大器(OA，Optical Amplifier)，滤波单元为光解复用器(DEMUX，Demultiplexer)，合波模块为MUX。
参见图5，本实施例提供的海缆光补偿的装置具体包括：
OA用于利用内部的EDFA强制发光输出放大的自发辐射(ASE，Amplified Spontaneous Emission)噪声光，即生成工作在C波段的光信号做为连续光谱。
DEMUX，用于对OA输出的ASE噪声光进行滤波，并选择与业务信号对应的通道不同的光信号作为补光信号。即将ASE噪声光分解为通道化的dummy light。
MUX用于将OUT输出的业务光信号与DEMUX生成的补光信号合波。
DEMUX可以将未上业务信号的通道全部作为补光通道，当新增一个业务信号，需要增加补光通道时，相应地减少一个补光通道，从而保持所有通道都承载对应波长的光信号。如图4所示，假设图中的DEMUX共有40个通道，其中5个通道对应为OTU输出的业务信号的波长，则其余35个通道为DEMUX滤波后输出的补光通道。业务信号和补光信号经过MUX合波后，直接输出给海底光缆或者经过放大等处理后输出给海底光缆。当新增1个业务信号时，DEMUX减少1个补光通道，则输出34个补光通道；如果新增5个业务信号，即业务信号所需的通道达到10个时，则DEMUX输出30个补光通道。
可见，本发明实施例中将未上业务信号的通道作为补光通道，通过对补光通道个数的控制调节补光功率，从而简化了对补光的控制。
在本发明实施例中，并非所有通道都必须承载对应波长的光信号。例如，在图5所示实施例中，当5个通道对应为OTU输出的业务信号的波长时，可以将其余的34个或者33个通道作为补光通道，并不影响本发明的应用。
下面基于图5所示的海缆光补偿装置，对本发明的海缆光补偿方法进行说明。
图6是本发明实施例四提供的海缆光补偿的方法的应用的示意图。在本实施例中，对预定范围内的连续光谱进行滤波，生成通道化的补光信号。
参见图6，OA强制发光输出ASE噪声光给DEMUX，DEMUX由40波的阵列式波导光栅(AWG，Arrayed Waveguide Grating)组成，对ASE噪声滤波后输出多个补光波长。MUX对OTU输出的业务波长和DEMUX输出的补光波长进行合波，并将合波后的光信号传输给海底光缆，经过海底光缆的传输，发送到接收端。
图7示出了本发明实施例五提供的海缆光补偿的装置的结构。在本实施例中，为了降低连续光在经过DEMUX时造成的能量损失，在图7所示实施例的基础上，该装置进一步包括反馈单元，其中反馈单元为分光器(Tap)，用于补光信号中的预定部分环回反馈给给补光模块。
参见图7，假设预先设定Tap采用按10∶90进行分光，将MUX输出的光信号分出10％传输给OA，作为OA的输入。从而组成环形腔，使得OA输出的光谱不再是连续的宽带光谱，而是通道化的补光信号(channelized dummy light)，降低了OA输出的ASE噪声光通过DEMUX时的能量损失。
图8示出了本发明实施例六提供的海缆光补偿的装置的结构。在本实施例中，有两个滤波单元，DEMUX，该装置进一步包括分解单元，其中分解单元为分光器(SPLITTER)。
SPLITTER用于将OA输出的ASE噪声光分成两路，分别输出给两个DEMUX。
参见图8，在图5的基础上在OA和DEMUX之间增加一个SPLITTER，并且SPLITTER同时连接两个DEMUX，与图5中采用一个DEMUX相比，可以产生双倍通道的dummy light。假设一个DEMUX可以产生40个波长，相邻波长的间隔为100GHz，则在图8A中，SPLITTER输出的光信号分别输出到奇、偶通道，产生80个波长的dummy light，相邻波长的间隔为50GHz，从而增加了补光通道的个数，缩小了相邻波长的间隔。在图8B中，SPLITTER输出的光信号同时输出到两个偶通道，产生两组相同的40个波长的dummy light，相邻波长的间隔为100GHz，可分别供为两组业务信号进行补光。
可见，为了增加补光通道的数量，DEMUX可以为一个或一个以上，相应地，可以通过分解单元为DEMUX提供多路连续光信号。
图9示出了本发明实施例七提供的海缆光补偿的装置的结构。在本实施例中，为了提高系统的可靠性，对OA进行了1+1保护。
参见图9，在图8的基础上采用两个OA通过一个2*2的SPLITTER与两个DEMUX连接，两个DEMUX输出dummy light信号。当其中一个OA发生故障时，可以通过对另外一个OA的输出功率进行及时调整来保证dummy light光功率的稳定。
图10示出了本发明实施例八提供的海缆光补偿的装置的结构。在本实施例的装置中，包括一个或一个以上的通道，合波模块具体包括开关单元，功率调节单元与合波单元。其中开关单元为光开关(Switch)，功率调节单元为可调光衰减器(VOA，Variable Optical Attenuator)，合波单元为MUX。
参见图10，在本实施例中，补光模块包括OA和DEMUX，其中，DEMUX用于对OA输出的连续光谱进行滤波，生成与一个或一个以上的通道对应的补光信号。
合波模块具体包括：
Switch用于对输入与自身对应的通道的补光信号和业务信号进行选择，确定通道对应的光信号。
VOA用于控制Switch输出的光信号的光功率后输出。
MUX，用于对一个或一个以上VOA输出的光信号进行合波。
当DEMUX的所有通道未上满业务信号时，Switch根据需要，为不同的通道分别选出业务信号和补光信号，经过VOA对信号的功率进行调节后，输出给MUX进行合波。
可见，合波模块通过使用开关单元进行光补偿，能够通过对开关单元的控制，实现自动对补光通道和业务通道进行选择，无须人工对单通道进行管理，使得补光的操作更加灵活，缩短了操作时间，降低了插损。
在应用本实施例时，不同的模块和单元可以位于相同的物理实体中。例如，位于平面光波导可配置的光上下路模块(PLC ROADM)中。参见图10，假设图中的方框为40个通道的PLC ROADM，其包括DEMUX、Switch、VOA、MUX和Tap Coupter。可以OA与PLC ROADM能够实现本实施例中补光模块和合波模块的作用。
OA发出的ASE噪声光由PLC ROADM的输入(Express In)端口输入，通过DEMUX将ASE噪声光滤波输出40个光信号作为dummylights给Switch。OTU发出的业务信号光直接从PLC ROADM的Add1～Add40端口输入到Switch，Switch可以选择是dummy light还是OTU的信号光输入到MUX中(如有5个业务波长，则Switch选择后输出35个补光波长)，同时可以由VOA实现对输入到MUX的各波长进行预均衡。
下面基于图10所示的海缆光补偿装置，对本发明海缆光补偿方法进行说明。
图11示出了本发明实施例九提供的海缆光补偿的方法的应用示意图。在本实施例中，采用在每个通道上都同时接入业务信号和补光信号，再分别从每个通道选出业务信号和补光信号，最后将所有通道的光信号合波的方式。如图11所示，对信号的选择由PLC ROADM完成。
通过对信号进行选择，能够提高配置和调整补光波长的效率，操作更灵活。并且可以利用PLC ROADM的接口程序，实现对补光和业务波长的功率控制，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如存储在计算机的硬盘或光盘中，或者集成在单板的闪存中。
图12示出了本发明实施例十提供的海缆光补偿的装置的结构。在本实施例中，补光模块具体包括连续光谱生成单元和阻塞单元，其中连续光谱生成单元为OA，阻塞单元为波长阻塞器(WB，WavelengthBlocker)，合波模块为耦合器(Coupler)。
参见图12，本实施例中的海缆光补偿的装置具体包括：
OA用于利用内部的EDFA强制发光输出ASE噪声光，作为连续光谱。
WB用于阻塞OA输出的ASE噪声光中的业务信号对应的波长，生成补光信号。
Coupler用于对WB输出的补光信号和业务光信号进行合路。
在本实施例中，OA发出的ASE噪声光的光谱如图13所示，为连续光谱，其传输带宽范围为40nm左右。WB在阻塞业务波长时，还可以阻塞传输带宽两侧的带宽，从而降低了传输带宽两侧的噪声光的影响，保证了系统的传输性能。在WB阻塞业务波长后输出的仍为连续光谱。
另外，本实施例中，多个业务波长通过MUX合波后输入到Coupler，与补光信号进行合波。
由于WB的动作能够通过程序进行控制，从而实现自动对补光信号和业务信号通道进行配置，无须人工对单通道进行管理，使得补光的操作更加灵活，缩短了操作时间，降低了插损。
下面基于图12所示的光补偿装置，对本发明光补偿方法进行说明。
图14示出了本发明实施例十一提供的海缆光补偿的方法的应用示意图。在本实施例中，阻塞预定范围内的连续光谱中业务信号对应的波长，生成连续的补光信号。如图14所示，阻塞业务信号对应的波长由WB完成。
在本实施例中，可以利用WB的接口程序，实现对补光和业务波长的功率控制，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如存储在计算机的硬盘或光盘中，或者集成在单板的闪存中。
图15示出了本发明实施例十二提供的海缆光补偿的装置的结构。在图12所示实施例的基础上，该装置进一步包括补光放大单元，OA，用于放大WB输出的补光信号，将放大后的补光信号输出给合波模块。
当阻塞单元输出的dummy light光功率不能满足要求时，通过增加补光放大单元对补光进行放大，使其满足要求。
图16是本发明实施例十三提供的海缆光补偿的装置的结构。在本实施例中，补光模块中的连续光谱生成单元和阻塞单元分别为OA和WB，合波模块为Coupler。与图12所示实施例不同的是，本实施例中，OA包括第一子单元和第二子单元，其中第一子单元为光预放(PA，Pre-Amplifier)，第二子单元为光后放(BA，Boost Amplifier)，WB插入到OA的中间级，即如图16所示，WB位于PA和BA之间。
PA用于利用内部的EDFA强制发光输出ASE噪声光，作为连续光谱。
WB用于阻塞PA输出的ASE噪声光中的业务光信号对应的波长，生成补光信号。
BA用于放大WB输出的补光信号。
当阻塞单元输出的dummy light光功率不能满足要求时，通过将WB插入到OA的中间级，实行对补光的放大，使其满足要求。
本发明实施例利用连续光谱产生与业务信号波长不同的通道化补光信号或者阻塞了业务信号波长的连续补光信号，进行光补偿，解决现有技术中采用dummy light进行光补偿时控制比较复杂、预均衡难以实现和配置不灵活的问题。
当业务信号的波长增多时，避免了对补光信号的功率进行调节，简化了对补光的控制。在进行预均衡时，仅对单通道的补光或者连续补光进行功率控制，易于实现预均衡。
更进一步的，采用PLC ROADM或者WB进行光补偿，使得光补偿的操作灵活、缩短了操作时间、降低了插损，对于光放大器的ASE噪声光输出总功率及平坦度要求更低。而且采用PLC ROADM进行光补偿或者采用WB阻塞业务波长的方式均可以实现自动对dummy light以及信号通道进行配置，无需人工对单通道进行管理配置，可操作性更强。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种海缆光补偿的装置，其特征在于，所述装置包括：
补光模块，用于根据预定范围内的连续光谱，生成补光信号；
合波模块，用于将业务信号与所述补光信号合波；
所述补光模块包括：
连续光谱生成单元，用于生成预定范围内的连续光谱；
阻塞单元，用于阻塞所述连续光谱中的所述业务信号对应的波长，生成所述补光信号；
所述连续光谱生成单元具体为OA，所述阻塞单元具体为波长阻塞器WB；
当补光信号为通道化的所述补光信号时，如果补光通道为业务波长之外的补光通道，则合波模块直接将业务通道与补光通道进行合波；如果补光通道为满通道，则合波模块对通道上的信号进行选择，分别为每个通道选择出所述补光信号或者所述业务信号，之后合波模块再将所述业务信号和所述补光信号合波；
所述合波模块具体为耦合器Coupler。
2.根据权利要求1所述的海缆光补偿的装置，其特征在于，所述补光模块包括连续光谱生成单元和阻塞单元，所述装置进一步包括：
补光放大单元，用于放大所述补光信号。
3.根据权利要求1所述的海缆光补偿的装置，其特征在于，所述补光模块包括连续光谱生成单元和阻塞单元，所述连续光谱生成单元具体包括第一子单元和第二子单元；
所述第一子单元，用于生成预定范围内的连续光谱；
所述阻塞单元，用于阻塞所述预定范围内的连续光谱中的所述业务信号对应的波长，生成所述补光信号；
所述第二子单元，用于放大所述补光信号。
4.根据权利要求3所述的海缆光补偿的装置，其特征在于，所述第一子单元具体为光预放PA，所述第二子单元具体为光后放BA。
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