CN101755386B - 用于抑制线路监控设备中的差拍噪声的系统和方法 - Google Patents

用于抑制线路监控设备中的差拍噪声的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于抑制线路监控设备中的差拍噪声的系统和方法。波长抖动生成器波长调制测试信号激光发射机的载波波长。测试代码被调制到抖动的载波波长上以提供线路监控设备的测试信号输出。

Description

用于抑制线路监控设备中的差拍噪声的系统和方法
技术领域
本申请涉及通信系统，并且更特别地涉及用于减小在传输线路监控设备中的差拍噪声的系统和方法。
背景技术
在长距离光纤通信系统中，监控系统的健康状况是重要的。例如，监控可以被用来检测光纤电缆中的故障或中断，故障中继器或放大器或系统的其它问题。
已知的监控技术包括使用生成表示伪随机比特序列的测试信号的线路监控设备。该线路监控设备可以利用例如波分复用系统中的信息信号来传输测试信号。该测试信号可以通过放大器或中继器内的高损回送路径而返回到线路监控设备。然后该线路监控设备可以将返回的测试信号与数据信号分开，并且处理该测试信号以检查传输系统的健康状况。
附图说明
应该参考下面结合附图来阅读的详细的描述，其中相似的数字表示相似的部件：
图1是根据本公开的系统的一个示例性实施例的简化框图；
图2图解说明了根据本公开的系统中的连续返回的测试信号之间的时间关系；
图3是根据本公开的系统中的测试信号载波波长与时间的关系的曲线；
图4是不包括测试信号载波波长抖动的系统的一个实施例中的所检测的测试信号的电压和时间的关系的曲线；以及
图5是根据本公开的包括载波波长抖动的系统中的所检测的测试信号的电压与时间的关系的曲线。
具体实施方式
图1是根据本公开包括线路监控设备(LME)12的WDM传输系统10的一个示例性实施例的简化框图。本领域技术人员将会认识，为了容易解释，系统10已描绘成高度简化的点到点系统形式。将要理解，根据本公开的系统和方法可以被结合到各种网络部件和配置中。此处仅以解释而非限制的方式提供所说明的示例性实施例。
在所说明的示例性实施例中，传输系统10包括激光发射机30以及用于携带光学信号的光纤对，所述光纤对包括光纤28和29。光纤28和29可以是部署在例如海洋下面的长距离光纤线路。光纤28和29可以是单向光纤并且以相反的方向携带信号，光纤28和29一起建立用于传输信号的双向路径。尽管将所说明的示例性监控系统描述为监控包括两个单向光纤28和29的传输系统，但是根据本公开的系统可以被用来监控采用单个双向光纤的传输系统。
激光发射机30可以是被配置成将多个信道(或波长)上的光学数据通过光纤29传输到WDM接收机60的波分复用(WDM)发射机。当然，为了容易解释，以高度简化的形式示出了发射机和接收机。激光发射机30可以包括：多个激光发射机，其中的每一个都使用不同的信道或波长传输光学数据信号；以及多路复用器，其用于将数据信号组合为通过光纤29传输的集合信号。接收机可以对所传输的数据信号进行解复用并且进行检测。相似地，WDM数据信号可以通过光纤28从发射机62传输到接收机64，即以与光纤29上的那些信号相反的方向。可替换地，光纤28和/或29仅可以携带单个信道的数据。
线路监控设备(LME)12被配置成监控系统10的健康状况。在所说明的示例性实施例中，LME 12包括代码生成器14、激光发射机16、波长抖动生成器70、延迟系统20、包括差拍噪声滤波器72的相关器(correlator)系统22、以及滤波器26。
代码生成器14可以被配置成生成并且输出代码的伪随机序列(PRS)。本领域普通技术人员知道多种代码生成器和代码配置。代码生成器14的输出可以被耦合到激光发射机16。此处使用的术语“耦合”指通过其将由一个系统元件携带的信号传给“被耦合”元件的任何连接、耦合、链接等。这样的“被耦合”设备没有必要彼此直接连接，并且可以由操作或修改这样的信号的中间部件或设备分开。
激光发射机16可以采用已知的配置，例如分布反馈激光器(DFB)，并且可以被配置成产生载波波长为λ0的光学输出，所述载波波长λ0与要在传输系统上传输的所有数据信道的波长不同。载波波长λ0可以例如处于系统的光谱带宽的边缘，或者可以在数据信道之间。激光器输出的功率可以被设置成在通过光纤28和29传送的数据信号的功率级以下，以便最小化对数据信号的损伤。
激光发射机16可以生成表示从代码生成器14接收的代码的LME测试信号18。在一个实施例中，代码生成器的输出可以直接调制激光器输出的幅度以便提供表示PRS代码的LME测试信号18。已知将PRS代码给予来自激光发射机的输出光的其它配置。例如，通过耦合到激光发射机16的输出的幅度或其它调制器来给予PRS代码。
在所说明的示例性实施例中，波长抖动生成器70耦合到激光发射机16以便直接抖动激光发射机16的载波波长λ0。例如，波长抖动生成器70可以提供处于SBS输入的波长抖动信号76(例如正弦信号)到激光生成器16，以便由此调制激光载波波长。申请人已发现根据本公开来调制激光发射机载波波长会降低LME 12中的差拍噪声。在一个实施例中，载波波长λ0可以对于每个PRS代码的持续时间(即代码长度)而连续改变，以使得可以将PRS代码调制在随着代码长度而异的载波波长上。如将在下面更详细描述的那样。
延迟系统20可以被耦合到代码生成器14，以便延迟从代码生成器14接收的代码。滤波器26可以被配置成选择性地传输对应于LME测试信号的一个或多个波长或信道，而阻止传输其它波长。
相关器22可以耦合到延迟系统20和光学滤波器26。相关器22可以使用公知的数字信号处理技术来使延迟系统20和光学滤波器26的输出相关。相关器22可以输出相关操作的结果24，所述结果24可以被故障诊断系统74使用以诊断光学传输系统10中的故障或问题。
在所说明的示例性实施例中，耦合器34可以组合来自发射机30的WDM数据32和来自发射机16的LME测试信号18，并且输出该组合的信号以便传输到光纤29上。第一光学中继器36可以从耦合器34接收组合的信号。中继器36可以包括放大器38和40以便分别放大通过光纤28和29传输的光学信号。中继器36还可以包括回送耦合器42，例如高损回送路径，其将在光纤29上传输的一部分信号返回到光纤28以便传输到LME 12。类似地，第二光学中继器44可以包括放大器46和48以及回送耦合器50。包括相关联的回送耦合器的附加光学中继器可以耦合到光纤28和29，以便周期地放大并且返回其上的信号。
信号52可以耦合到滤波器26，并且可以携带存在于光纤28上的所有信号，包括组合的WDM数据32和回送耦合器42和50通过光纤28返回的LME测试信号18。滤波器26可以是波长选择性的并且仅通过LME测试信号18的波长。
然后相关器22可以使返回的LME测试信号和来自延迟系统20的延迟PRS代码相关。相关器22可以相关电信号或光学信号。在相关器22相关电信号的情况下，LME 12还包括在滤波器26和相关器22之间连接的光电转换器，以便将滤波器26输出的光学信号转换成电信号。
由每个中继器经由光纤28返回到LME 12的LME测试信号距最初的LME测试信号18延迟了一个时间周期，所述时间周期与用于每个中继器的延迟路径的距离成比例。图2图解说明了具有代码长度tc并且分别通过第一中继器36和第二中继器44返回的LME测试信号80、82的时间延迟。对于第一中继器36来说，例如时间延迟ts1与通过第一中继器36的延迟路径的距离成比例。通过第一中继器的距离d1可以被计算为从代码生成器14、到发射机16、到耦合器34、到第一中继器36、通过回送耦合器42到光学滤波器26、并且到相关器22的距离。第一中继器36返回的LME测试信号的时间延迟ts1因此可以被计算为ts1＝d1/c，其中c是光的速度。类似地，基于第二中继器44的延迟路径的已知距离d2可以计算第二中继器44返回的LME测试信号的时间延迟ts2，并且可以被计算为ts2＝d2/c。同样地，还可以基于附加中继器(未示出)的已知距离来计算系统中的附加中继器的时间延迟。
为了便于相关操作，延迟系统20可以从代码生成器14接收PRS代码，并且输出多个延迟的PRS代码到相关器22。延迟系统20可以在对应于每个中继器的时间延迟：ts1(对应于第一中继器36的时间延迟)，ts2(对应于第二中继器44的时间延迟)等之后输出每个PRS代码。换句话说，延迟系统20可以基于每个中继器的位置来延迟PRS代码。对于由延迟系统20接收的每个PRS代码来重复该过程。
在LME测试信号的代码长度tc比连续中继器之间的延迟时间长的系统中，例如如图2所示，连续LME测试信号重叠达时间t0，连续测试信号的重叠部分由相关器同时接收并检测。本领域普通技术人员将认识到，时间上重叠的信号的检测可以导致不相干的差拍噪声。根据本公开，通过给予激光发射机载波波长λ0的波长抖动来抑制连续LME测试信号的重叠导致的相关器中的检测器处的差拍噪声。
在一个实施例中，如图3中的曲线84所图示的那样，波长抖动信号76可以使得激光发射机16的载波波长在代码长度内从第一波长连续变化到第二波长。如所示，在代码的开始处，载波波长可以是λ1，在代码长度的中心处，载波波长可以是λ0，并且在代码长度的末端处，载波波长可以是λu。载波长度的变化可以是线性的、正弦的、等等。在一个实施例中，波长抖动信号76可以是以SBS输入提供给激光发射机16的1Vpp的50Hz正弦信号，由此将激光载波频率调制在λ0附近大约250MHz(modulating the laser carrier frequency aboutλ0 by about 250MHz)。
因为重叠LME测试信号(例如图2中的测试信号80、82)重叠在LME测试信号的代码长度tc的不同部分中，所以由于波长抖动生成器70给予的载波波长抖动，重叠部分占用了不同的波长。在一个实施例中，当连续LME测试信号的重叠部分之间的频率差比在相关器系统中提供的电差拍噪声滤波器72的带宽要大时，重叠LME测试信号导致的不相干差拍噪声可以被电滤波器72滤除。在一个实施例中，激光载波频率可以被调制在λ0附近大约250MHz，并且差拍噪声滤波器72可以具有大约500kHz的带宽。
图4包括不包括LME测试信号载波波长抖动的系统的一个实施例中的检测的LME测试信号的电压和时间的关系的曲线90。曲线90的第一部分91表示在没有重叠LME测试信号的情况下检测到的一部分检测LME信号，曲线90的第二部分92表示有重叠LME测试信号(例如对于时间t0)的情况下检测到的一部分检测LME测试信号。图5包括对于从其获得图4中的曲线90的系统中的检测LME测试信号的电压和时间关系的曲线96，但是包括根据本公开的载波波长抖动。曲线96的一部分98表示在没有重叠LME测试信号的情况下检测到的一部分检测LME信号，而曲线96的第二部分99表示有重叠LME测试信号(例如对于时间t0)的情况下检测到的一部分检测的LME测试信号。如所示出的那样，根据本公开在曲线96的部分99中显著抑制了呈现在曲线90的部分92中的差拍噪声分量94(没有载波波长抖动)。
因此，提供了一种抑制线路监控系统中的差拍噪声的系统和方法。根据一个方面，提供了用于光学通信系统的线路监控系统，其包括：激光发射机，被配置用于提供处于载波波长的光学输出；代码生成器，被配置成生成测试代码并且耦合到激光发射机，以便将测试代码调制到光学输出上，从而提供表示该测试代码的测试信号。可以提供测试信号用于在光学路径上传输，由此测试信号通过第一回送路径作为第一返回测试信号返回到线路监控系统，并且测试信号通过第二回送路径作为第二返回测试信号返回到线路监控系统。波长抖动生成器耦合到激光发射机，并且被配置成生成波长抖动信号以便抖动载波波长，并且提供相关器以便同时接收第一和第二返回测试信号的重叠部分。
根据本公开的另一个方面，提供了一种光学通信系统，其包括：激光发射机，被配置成提供处于载波波长的光学输出；代码生成器，耦合到激光发射机，以便将测试代码调制到光学输出上，从而提供表示该测试代码的测试信号；波长抖动生成器，耦合到激光发射机并且被配置成生成波长抖动信号以便抖动载波波长；第一光纤路径，用于接收该测试信号并且在第一方向上携带该测试信号；第二光纤路径，用于在与所述第一方向相反的第二方向上携带信号；第一中继器，耦合到所述第一光纤路径并且具有耦合到第二光纤路径的第一光学回送，以便在第二方向携带作为第一返回测试信号的测试信号；第二中继器，耦合到所述第一光纤路径并且具有耦合到第二光纤路径的第二光学回送，以便在第二方向上携带作为第二返回测试信号的测试信号；以及相关器，用于同时接收所述第一和第二返回测试信号的重叠部分。
根据本公开的又一个方面，提供了一种抑制光学通信系统线路监控设备中的差拍噪声的方法，该方法包括：将测试代码调制到光学信号上；抖动所述光学信号的载波波长；在所述调制和抖动之后将所述光学信号作为测试信号传输到所述光学通信系统上；从所述光学通信系统通过第一光学回送接收作为第一返回测试信号的所述测试信号；从所述光学通信系统通过第二光学回送接收作为第二返回测试信号的所述测试信号；以及同时检测所述第一和第二返回测试信号的重叠部分。
此处已描述了实施例，但是这些实施例中的一些利用了本发明，并且通过说明而非限制的方式阐述。本领域的普通技术人员来说非常显而易见的是，在本质上不偏离本发明的精神和范围的情况下可以实现许多其它实施例。

Claims (20)

1.一种用于光学通信系统的线路监控系统，包括： 
激光发射机，所述激光发射机被配置成提供处于载波波长的光学输出； 
代码生成器，其被配置成生成测试代码，所述代码生成器被耦合到所述激光发射机，以便将所述测试代码调制到所述光学输出上，从而提供表示所述测试代码的测试信号，提供所述测试信号以便耦合到光学路径，由此所述测试信号通过第一回送路径作为第一返回测试信号返回到线路监控系统，并且所述测试信号通过第二回送路径作为第二返回测试信号返回到线路监控系统； 
波长抖动生成器，其耦合到所述激光发射机，所述波长抖动生成器被配置成生成波长抖动信号以便抖动所述载波波长；以及 
相关器，用于同时接收所述第一和第二返回测试信号的重叠部分， 
所述波长抖动生成器被配置成沿着所述测试代码的代码长度改变所述载波波长以使得所述第一和第二返回测试信号的所述重叠部分占用不同的波长，由此抑制所述第一和第二返回测试信号中的差拍噪声。 
2.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中所述波长抖动生成器被配置成沿着所述代码长度连续地改变所述载波波长。 
3.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中所述波长抖动生成器被配置成沿着所述代码长度正弦地改变所述载波波长。 
4.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中所述波长抖动生成器直接耦合到所述激光发射机以便直接抖动所述载波波长。 
5.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中所述代码生成器直接耦合到所述激光发射机以便直接将所述测试代码调制到所述光学输出上。 
6.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中所述测试代码包括伪随机序列代码。 
7.根据权利要求1所述的线路监控系统，所述系统还包括差拍噪声滤波器，用于滤除来自所述第一返回测试信号和所述第二返回测试信号的噪声。 
8.一种光学通信系统，包括： 
激光发射机，所述激光发射机被配置成提供处于载波波长的光学 输出； 
代码生成器，其耦合到所述激光发射机，以便将测试代码调制到所述光学输出上，从而提供表示所述测试代码的测试信号； 
波长抖动生成器，其耦合到所述激光发射机，所述波长抖动生成器被配置成生成波长抖动信号以便抖动所述载波波长； 
第一光纤路径，用于接收所述测试信号并且在第一方向上携带所述测试信号； 
第二光纤路径，用于在与所述第一方向相反的第二方向上携带信号； 
第一中继器，其耦合到所述第一光纤路径并且具有耦合到第二光纤路径的第一光学回送，以便在第二方向上携带作为第一返回测试信号的所述测试信号； 
第二中继器，其耦合到所述第一光纤路径并且具有耦合到第二光纤路径的第二光学回送，以便在所述第二方向上携带作为第二返回测试信号的所述测试信号；以及 
相关器，用于同时接收所述第一和第二返回测试信号的重叠部分， 
所述波长抖动生成器被配置成沿着所述测试代码的代码长度改变所述载波波长以使得所述第一和第二返回测试信号的所述重叠部分占用不同的波长，由此抑制所述第一和第二返回测试信号中的差拍噪声。 
9.根据权利要求8所述的光学通信系统，其中所述波长抖动生成器被配置成沿着所述代码长度连续地改变所述载波波长。 
10.根据权利要求8所述的光学通信系统，其中所述波长抖动生成器被配置成沿着所述代码长度正弦地改变所述载波波长。 
11.根据权利要求8所述的光学通信系统，其中所述波长抖动生成器直接耦合到所述激光发射机以便直接抖动所述载波波长。 
12.根据权利要求8所述的光学通信系统，其中所述代码生成器直接耦合到所述激光发射机以便直接将所述测试代码调制到所述光学输出上。 
13.根据权利要求8所述的光学通信系统，其中所述测试代码包括伪随机序列代码。 
14.根据权利要求8所述的光学通信系统，所述系统还包括差拍噪声滤波器，用于滤除来自所述第一返回测试信号和所述第二返回测 试信号的噪声。 
15.一种抑制光学通信系统线路监控设备中的差拍噪声的方法，所述方法包括： 
将测试代码调制到光学信号上； 
抖动所述光学信号的载波波长； 
在所述调制和抖动之后将所述光学信号作为测试信号传输到所述光学通信系统上，所述抖动包括沿着所述测试代码的代码长度改变所述载波波长； 
从所述光学通信系统通过第一光学回送接收作为第一返回测试信号的所述测试信号； 
从所述光学通信系统通过第二光学回送接收作为第二返回测试信号的所述测试信号；以及 
同时检测所述第一和第二返回测试信号的重叠部分，其中所述第一和第二测试信号中的差拍噪声被所述抖动抑制。 
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述抖动包括沿着所述代码长度连续地改变所述载波波长。 
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述抖动包括沿着所述代码长度正弦地改变所述载波波长。 
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一光学回送被布置在第一中继器中，并且所述第二光学回送被布置在第二中继器中。 
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述测试代码包括伪随机序列代码。 
20.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括滤除来自所述第一返回测试信号和所述第二返回测试信号的噪声。 
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