CN103227681B - 波分复用光传输系统通道动态光功率调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DWDM光传输系统通道动态光功率调整方法，包括以下步骤：由多个光发送单元发出的光波经光合波器合波后进入通道动态功率调整器，并根据光功率平坦度要求获得的光功率调整预算值进行初级功率均衡调整；光通道性能监测模块采集光功率放大器监控口的光谱输出，通道动态功率调整器根据光通道性能监测模块的反馈进行通道动态功率均衡调整，直到光功率放大器输出的光功率平坦度满足要求。本发明，能够实现通道动态衰减且快速实现光功率均衡或加重的技术和算法来克服静态GFF和波段动态增益均衡器的光功率均衡弊端，通道动态均衡技术和算法可以快速、精确的达到DWDM系统中的光功率平坦度要求。

Description

波分复用光传输系统通道动态光功率调整方法

技术领域

本发明涉及光传输系统，具体涉及波分复用光传输系统通道动态光功率调整方法。

背景技术

在长距离的DWDM（DenseWavelengthDivisionMultiplexing，密集型光波复用）光传输系统中，由于光功率放大器、传输光纤、色散补偿元件和其他光学部件的增益或损耗，以及由于光纤的非线性效应导致光功率从短波长向长波长的转移等原因，会导致光信号经过光纤传输后，各信道的光功率是不均衡（不平坦）。这样，在DWDM系统的接收端，由于光信号功率的不平坦会导致某些波道可能会超过接收机允许的动态范围，例如：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；而且光通道的光信噪比OSNR不平坦也会导致某些信道的误码率超出系统的要求，通道之间的传输性能差异很大。

为了抑制由于光功率不平坦而引起的光信道之间传输性能的差异，在长距离DWDM系统中，需要采取某种技术手段实现光信道之间的光功率平坦，目前通常采用的技术有以下两种：

（1）使用静态增益均衡滤波器（GFF）。

静态增益均衡滤波器采用的是对通道固定衰减技术，由于遥远的传输线路上各种衰耗的不确定性，会使得这中静态均衡方法的效果大打折扣；而且静态功率均衡在光传输环境变化以及增加或减少业务（增波减波）等条件下无法发挥作用，在灵活的的全光网络中更显得力不从心。

（2）使用波段动态增益均衡器。

波段动态增益均衡器实现的是对波段动态衰减技术，衰减某个信道的光功率，会影响其相邻100Ghz间隔的光信道的光功率，不是通道的动态衰减，这种技术达不到比较精确的光功率平坦要求。

在N×100Gbit/sDWDM系统中，由于传输速率高，采用的调制码型光谱宽，光信号抗非线性效应能力差于10Gbit/s和40Gbit/s光信号，在接收端对光功率平坦要求更加高，需要通道之间的功率差异性更小，因此迫切需要一种能够实现通道动态衰减且快速实现光功率均衡或加重的技术和算法来克服静态GFF和波段动态增益均衡器的光功率均衡弊端，通道动态均衡技术和算法可以快速、精确的达到N×100Gbit/sDWDM系统中的光功率平坦度要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决波分复用光传输系统中通道动态光功率不平衡的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种DWDM光传输系统通道动态光功率调整方法，包括以下步骤：

步骤S10:由多个光发送单元发出的光波经光合波器VMUX合波后进入通道动态功率调整器CDPA，并根据光功率平坦度要求获得的光功率调整预算值进行初级功率均衡调整；

步骤S20：光通道性能监测模块OPM采集光功率放大器OA监控口的光谱输出，通道动态功率调整器CDPA根据光通道性能监测模块OPM的反馈进行通道动态功率均衡调整，直到光功率放大器OA输出的的光功率平坦度满足要求。

在上述方法中，步骤S20包括以下详细步骤：

步骤S201：光通道性能监测模块OPM采集光功率放大器OA监控口的光谱输出，并将各个波长的光功率值反馈给控制单元CPU；

步骤S202：控制单元CPU根据通道光功率均衡要求计算出CDPA每个通道的功率调整量，并通过背板将相应的调整指令下达给CDPA；

步骤S203：CDPA根据CPU的调整指令自动调整各个通道的光功率，并通过背板通知光功率放大器进行自身调整，保证光功率放大器的输出光功率不变，然后通过背板通知OPM再次检测光功率放大器OA的光谱输出；

步骤S203：判断光功率放大器OA的光谱输出是否满足光功率平坦度要求，如果满足则通知CDPA不再进行CDPA调整，否则，再次将经CDPA调整后的光功率值送入控制单元CPU进行计算，获得CDPA下次需要调整的功率衰减量；

重复步骤S201-S203，最终使光功率放大器OA输出的的光功率平坦度满足要求。

在上述方法中，实现光功率自动均衡调整的具体实现方法如下：

步骤B11、将通道动态功率调整器的所有通道的衰减量置0，即将通道动态功率调整器初始化，使得所有光信道经过通道动态功率调整器后的衰减为0；

步骤B12、光功率放大器进行调整，保证光功率放大器输出光功率不变；

步骤B13、OPM采集光功率放大器监控口Mon口的光谱输出，比较采集到的各个光信道的光功率大小，确定所有光信道的光功率最小值Pmin(dBm)，Pmin作为其他波衰减的基准；

步骤B14、根据光功率最小值Pmin确定光信道Cn需要衰减的光功率值△P，若P(Cn)>Pmin，则△P=P(Cn)-Pmin；若P(Cn)＝Pmin，则△P=0；

步骤B15、通道动态功率调整器按照步骤B14计算得到的各个通道衰减量△P进行相应的通道功率衰减；

重复步骤B12-步骤B15，直到满足平坦度要求。

在上述方法中，通道动态功率预加重调整的具体实现方法如下：

步骤B21、将通道动态功率调整器的所有通道的衰减量置0，即将通道动态功率调整器初始化，使得所有光信道经过通道动态功率调整器后的衰减为0；

步骤B22、光功率放大器进行调整，保证光功率放大器输出光功率不变。

步骤B23、OPM采集光功率放大器监控口Mon口的光谱输出，记录所有光信道的光功率值P(Cn)，比较采集到的各个光信道的光功率大小，确定所有光信道的光功率最小值Pmin(dBm)；

步骤B24、根据预加重后的光功率平坦度值大小G，预算出各个光信道经过道动态功率调整器衰减后的光功率值大小为P(Cn)’＝Pmin－(G/N)×（n－1），其中N为光信道的总数，n为波道的序号；

步骤B25、根据预算的通道值光功率P(Cn)’确定光信道Cn需要衰减的光功率值△P，△P=P(Cn)’－P(Cn)；

步骤B26、通道动态功率调整器按照步骤B25计算得到的各个通道衰减量进行通道功率衰减；

重复步骤B22-步骤B26，直到满足预加重后的光功率平坦度要求。

本发明，能够实现通道动态衰减且快速实现光功率均衡或加重的技术和算法来克服静态GFF和波段动态增益均衡器的光功率均衡弊端，通道动态均衡技术和算法可以快速、精确的达到N×100Gbit/sDWDM系统中的光功率平坦度要求。

附图说明

图1示出了本发明中通道动态功率调整应用在N×100Gbit/sDWDM系统的示意图；

图2示出了本发明中通道动态功率调整的原理框图；

图3示出了通道动态功率调整前的光谱图；

图4示出了本发明中通道动态功率调整均衡后的光谱图；

图5示出了本发明中通道动态功率调整预加重后的光谱图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出详细的说明。

图1示出了本发明的应用场景，DWDM光传输系统（N×100Gbit/s）的放大单元内设有CDPA（ChanelDynamicPowerAdjusting，通道动态功率调整器），放大单元可以是光功率放大器OA，也可以是前置放大器PA和光功率放大器OA的组合（本实施例中，放大单元是前置放大器PA和光功率放大器OA的组合），光通道性能监测模块OPM用于检测光功率放大器监控口Monitor口的输出的光功率和波长。

再请参见图2，光放大单元中，光功率放大器OA、光通道性能监测模块OPM和通道动态功率调整器之间通过背板互连进行相互通信，其中光通道性能监测模块OPM和控制单元CPU位于一个板卡上。

本发明提供的DWDM光传输系统通道动态光功率调整方法，包括以下步骤:

步骤S10：在DWDM光传输系统的发送端，由多个光发送单元发出的光波经光合波器VMUX合波后进入通道动态功率调整器CDPA，并根据光功率平坦度要求获得的光功率调整预算值进行初级功率均衡调整，然后进入光功率放大器OA；

步骤S20：光通道性能监测模块OPM采集光功率放大器OA监控口的光谱输出，通道动态功率调整器CDPA根据光通道性能监测模块OPM的反馈进行通道动态功率均衡调整，直到光功率放大器OA输出的的光功率平坦度满足要求。

步骤S20包括以下详细步骤：

步骤S201：光通道性能监测模块OPM采集光功率放大器OA监控口的光谱输出，并将各个波长的光功率值反馈给控制单元CPU；

步骤S202：控制单元CPU根据通道光功率均衡要求计算出CDPA每个通道的功率调整量，并通过背板将相应的调整指令下达给CDPA；

步骤S203：CDPA根据CPU的调整指令自动调整各个通道的光功率，并通过背板通知光功率放大器进行自身调整，保证光功率放大器的输出光功率不变，然后通过背板通知OPM再次检测光功率放大器OA的光谱输出；

步骤S203：判断光功率放大器OA的光谱输出是否满足光功率平坦度要求，如果满足则通知CDPA不再进行CDPA调整，否则，再次将经CDPA调整后的光功率值送入控制单元CPU进行计算，获得CDPA下次需要调整的功率衰减量。

重复步骤S201-S203，最终使光功率放大器OA输出的的光功率平坦度满足要求。

CDPA实现光功率自动均衡调整的具体实现方法如下：

步骤B11、将通道动态功率调整器的所有通道的衰减量置0，即将通道动态功率调整器初始化，使得所有光信道经过通道动态功率调整器后的衰减为0。

步骤B12、光功率放大器进行调整，保证光功率放大器输出光功率不变。

步骤B13、OPM采集光功率放大器监控口Mon口的光谱输出，比较采集到的各个光信道的光功率大小，确定所有光信道的光功率最小值Pmin(dBm)，Pmin作为其他波衰减的基准。

步骤B14、根据光功率最小值Pmin确定光信道Cn需要衰减的光功率值△P，若P(Cn)>Pmin，则△P=P(Cn)-Pmin；若P(Cn)＝Pmin，则△P=0。

步骤B15、通道动态功率调整器按照步骤B14计算得到的各个通道衰减量△P进行相应的通道功率衰减。

重复步骤B12-步骤B15，直到满足平坦度要求。

实际100Gbit/s系统工程配置了CPDA和OPM后，OA输出光谱有光功率均衡需求，根据以上通道动态功率均衡调整算法，可以得出如图4所示的调整后的均衡光谱，该光谱的功率平坦度为1.5dB。

众所周知，DWDM光传输系统很多时候会用到预加重，为此，针对于预加重处理的情况，本发明中，通道动态功率预加重调整的具体实现方法如下：

步骤B21、将通道动态功率调整器的所有通道的衰减量置0，即将通道动态功率调整器初始化，使得所有光信道经过通道动态功率调整器后的衰减为0。

步骤B22、光功率放大器进行调整，保证光功率放大器输出光功率不变。

步骤B23、OPM采集光功率放大器监控口Mon口的光谱输出，记录所有光信道的光功率值P(Cn)，比较采集到的各个光信道的光功率大小，确定所有光信道的光功率最小值Pmin(dBm)。

步骤B24、根据预加重后的光功率平坦度值大小G，预算出各个光信道经过道动态功率调整器衰减后的光功率值大小为P(Cn)’＝Pmin－(G/N)×（n－1），其中N为光信道的总数，n为波道的序号。

步骤B25、根据预算的通道值光功率P(Cn)’确定光信道Cn需要衰减的光功率值△P，△P=P(Cn)’－P(Cn)。

步骤B26、通道动态功率调整器按照步骤B25计算得到的各个通道衰减量进行通道功率衰减。

重复步骤B22-步骤B26，直到满足预加重后的光功率平坦度要求。

实际100Gbit/s系统工程配置了CPDA和OPM后，OA输出光谱有光功率均衡需求，根据以上通道动态功率预加重调整算法，可以得出如图5所示的调整后的预加重光谱，图5中所示，短波长光功率大于长波长光功率，该光谱的功率平坦度为3dB，符合N×100Gbit/sDWDM系统光功率预加重要求。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.DWDM光传输系统通道动态光功率调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10:由多个光发送单元发出的光波经光合波器VMUX合波后进入通道动态功率调整器CDPA，并根据光功率平坦度要求获得的光功率调整预算值进行初级功率均衡调整；

步骤S20：光通道性能监测模块OPM采集光功率放大器OA监控口的光谱输出，通道动态功率调整器CDPA根据光通道性能监测模块OPM的反馈进行通道动态功率均衡调整，直到光功率放大器OA输出的光功率平坦度满足要求；

对于采用了预加重的DWDM光传输系统，通道动态功率预加重调整的具体实现方法如下：

步骤B21、将通道动态功率调整器的所有通道的衰减量置0，即将通道动态功率调整器初始化，使得所有光通道经过通道动态功率调整器后的衰减为0；

步骤B22、光功率放大器进行调整，保证光功率放大器输出光功率不变；

步骤B23、OPM采集光功率放大器监控口Mon口的光谱输出，记录所有光通道的光功率值P(Cn)，比较采集到的各个光通道的光功率大小，确定所有光通道的光功率最小值Pmin(dBm)；

步骤B24、根据预加重后的光功率平坦度值大小G，预算出各个光通道经过通道动态功率调整器衰减后的光功率值大小为P(Cn)’＝Pmin(dBm)－(G/N)×(n－1)，其中N为光通道的总数，n为光通道的序号；

步骤B25、根据预算的通道值光功率P(Cn)’确定光通道Cn需要衰减的光功率值△P，△P＝P(Cn)’－P(Cn)；

步骤B26、通道动态功率调整器按照步骤B25计算得到的各个通道衰减量进行通道功率衰减；

重复步骤B22-步骤B26，直到满足预加重后的光功率平坦度要求。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S20包括以下详细步骤：

步骤S201：光通道性能监测模块OPM采集光功率放大器OA监控口的光谱输出，并将各个波长的光功率值反馈给控制单元CPU；

步骤S202：控制单元CPU根据通道光功率均衡要求计算出CDPA每个通道的功率调整量，并通过背板将相应的调整指令下达给CDPA；

步骤S203：CDPA根据CPU的调整指令自动调整各个通道的光功率，并通过背板通知光功率放大器进行自身调整，保证光功率放大器的输出光功率不变，然后通过背板通知OPM再次检测光功率放大器OA的光谱输出；

步骤S204：判断光功率放大器OA的光谱输出是否满足光功率平坦度要求，如果满足则通知CDPA不再进行CDPA调整，否则，再次将经CDPA调整后的光功率值送入控制单元CPU进行计算，获得CDPA下次需要调整的功率衰减量；

重复步骤S201-S204，最终使光功率放大器OA输出的光功率平坦度满足要求。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通道动态功率均衡调整的具体实现方法如下：

步骤B11、将通道动态功率调整器的所有通道的衰减量置0，即将通道动态功率调整器初始化，使得所有光通道经过通道动态功率调整器后的衰减为0；

步骤B12、光功率放大器进行调整，保证光功率放大器输出光功率不变；

步骤B13、OPM采集光功率放大器监控口Mon口的光谱输出，比较采集到的各个光通道的光功率大小，确定所有光通道的光功率最小值Pmin(dBm)，Pmin作为其他波衰减的基准；

步骤B14、根据光功率最小值Pmin确定光通道Cn需要衰减的光功率值△P，若P(Cn)>Pmin，则△P＝P(Cn)-Pmin；若P(Cn)＝Pmin，则△P＝0；

步骤B15、通道动态功率调整器按照步骤B14计算得到的各个通道衰减量△P进行相应的通道功率衰减；

重复步骤B12-步骤B15，直到满足平坦度要求。