CN103493403B - 一种在考虑信道负载的部分填充场景中为波长信道计算光纤放大器噪音指数的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种装置，包括一种处理器，所述处理器用于为考虑信道负载的部分填充场景中为多个选择的波长信道计算光放大器的噪音指数。所述噪音指数基于有效信道数在多个波长使用对应的噪音指数校正值计算。

Description

一种在考虑信道负载的部分填充场景中为波长信道计算光纤 放大器噪音指数的装置和方法

相关申请案的交叉参考

本发明要求2011年4月21日由蒋志平等递交的发明名称为“一种在考虑信道负载的部分填充场景中为波长信道计算光纤放大器噪音指数的装置和方法”的第13/091,690号美国专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引入的方式并入本文本中，如全文再现一般。

技术领域

本发明涉及通信网络，更具体地，涉及为波长信道计算光纤放大器噪音指数。

背景技术

光传输系统构成了大多数电信系统的基本载体。许多光传输技术是基于波分多路复用(wavelength division multiplexing，WDM)或密集WDM(dense wavelength divisionmultiplexing，DWDM)原理，其中传输信道由不同波长或不同波段波长的光信号承载。首先，光信号在光网络的发射端调制，通过光链路或光纤在网络上传送，然后在接收端被检测。所述光信号还可以在传输前或传输后被放大以增强性能，如补偿传输过程中的衰减或噪音。掺铒光纤放大器(erbium doped fiber amplifier，EDFA)是光系统中普遍应用的一种光放大器。然而，需要说明的是，EDFA还可在光信号中增加噪音。

发明内容

在一项实施例中，本发明包括一种为波长信道计算光纤放大器噪声 指数的装置。所述装置包括一种处理器，用于在考虑信道负载的部分填充场景中选择多个波长信道，所述信道负载由所述多个波长信道决定；所述处理器还用于为所述选择的多个波长信道计算出光放大器的噪音指数。所述噪音指数的计算基于有效信道数在多个波长使用多个对应的噪音指数校正值。

在另一项实施例中，本发明包括一种校正放大器增益的网络部件。所述网络部件包括一种处理器，用于在考虑信道负载的部分填充场景中选择多个波长信道，所述信道负载由所述多个波长信道决定；所述处理器还用于为所选择的多个波长信道计算光纤放大器导致的增益的增益校正。所述增益校正基于光谱烧孔效应模型，所述光谱烧孔效应模型基于多个选择的波长信道为多个波长计算。

在第三个方面，本发明包括一种为波长信道计算光纤放大器噪声指数方法。所述方法包括在考虑信道负载的部分填充场景中选择多个波长信道，所述信道负载由所述多个波长信道决定；为多个波长计算一个有效的信道数。所述方法还包括基于所述有效的信道数为波长计算噪音指数校正。所述方法还包括使用所述噪音指数校正调整对应于光放大器的噪音指数。

结合附图和所附权利要求书，从以下详细描述将更清楚地理解这些和其它特征。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现参考以下简述，结合附图和详细描述，其中相同参考标号表示相同部分。

图1是光通信系统的一项实施例的示意图。

图2为全填充噪音指数的一项实施例的图表。

图3为全填充增益波动的一项实施例的图表。

图4为一种测量装置的一项实施例的示意图。

图5为部分填充噪音指数的一项实施例的图表。

图6为部分填充噪音指数的另一项实施例的图表。

图7为部分填充噪音指数的另一项实施例的图表。

图8为部分填充噪音指数的另一项实施例的图表。

图9为部分填充噪音指数的另一项实施例的图表。

图10为部分填充噪音指数的另一项实施例的图表。

图11为部分填充增益波动的一项实施例的图表。

图12为全填充增益误差的另一项实施例的图表。

图13为噪音指数差异的一项实施例的图表。

图14为噪音指数差异的另一项实施例的图表。

图15为部分填充噪音指数的另一项实施例的图表。

图16为部分填充噪音指数的另一项实施例的图表。

图17为噪音指数差异的一项实施例的图表。

图18为噪音指数差异的另一项实施例的图表。

图19为噪音指数差异的另一项实施例的图表。

图20为噪音指数差异的另一项实施例的图表。

图21为增益校正的一项实施例的图表。

图22为部分填充噪音指数和增益建模方法的一项实施例的流程图。

图23是通用计算机系统的一项实施例的示意图。

具体实施方式

从一开始应理解，尽管下文提供一个或多个实施例的说明性实施方案，然而所揭示的系统和/或方法可使用无论是当前已知还是现存的任何数目的技术来实施。本发明绝不应限于下文所说明的所述说明性实施方案、图和技术，包含本文所说明并描述的示范性设计和实施方案，但是可在所附权利要求书的范围以及其均等物的完整范围内修改。

EDFA可部署于光通信系统中，如光链路上的各种位置。EDFA的性 能及特征(如噪音及增益特征)的了解及建模对于提高光通信系统的网络设计和控制可能至关重要。所述EDFA的特征可包括EDFA的噪音指数，所述噪音指数可用于计算光链路或系统的光信噪比(optical signal to noise ratio，OSNR)。所述EDFA的特征还可包括EDFA的增益，所述增益可用于计算所述OSNR、功率波动和/或OSNR均衡用信道执行器的动态范围要求。

所述噪音指数可以是EDFA操作条件的一个函数，其可基于波长、增益、输入功率、增益斜率和/或信道负载。典型地，所述噪音指数对于波长、增益、输入功率和/或增益斜率的依赖性可在全填充条件下建模，所述建模不包括所述噪音指数对于信道负载的依赖性。信道负载可与用于或选择用于传输信号的特定波长信道集合相对应。一个典型衍生和使用的多维度噪音指数模型可对于全填充条件有效，但是忽略了信道负载，因此不可充分正确的反应系统中的实际噪音。所述增益也可在全填充条件下建模。但是，由于光谱烧孔(spectral hole burning，SHB)效应，所述增益也可实质上取决于信道负载。例如，SHB导致的增益变化可超过全填充的峰到峰增益波动规格。因此，全填充增益模型也可包括关于系统中实际增益的误差。

由于所述全填充噪音指数和增益模型的这些不足，在真实场景中实施所述模型，如使用信道负载的部分填充场景，可导致链路预算及系统控制中的重大误差。因此，获得同样适用于部分填充场景的模型可以是有用的。本发明揭示了一种方法，所述方法用于获得和/或使用现象学模型描述考虑可适用于部分填充场景的信道负载的噪音指数和增益。

图1所示为光通信系统100的一项实施例，所述光通信系统100可使用EDFA在光链路上扩大光信号。例如，所述光通信系统100可以是一个WDM或DWDM系统，且可以是波长交换光网络(wavelength switched optical network，WSON)或无源光网络(passive opticalnetwork，PON)的一部分。所述光通信系统100快速信道源可包括一个快速信道源/输入110，一个第一复用器112，一个第一波长选择开关(wavelength selective switch，WSS)120，一个或多个第一EDFA 130，一个分离器140，一个解复用器142，一个第二复用器144，一个第二WSS 150以及一个第二EDFA 160。光通信系统100的部件可如图1所示布置。

所述快速快速信道源/输入110、第一复用器112和第一WSS 120可位于第一供应商站点，其中所述第一复用器112可耦合至一个或多个发射器(transmitter，TX)(未显示)。所述第一EDFA 130可耦合至从所述第一WSS 120延伸至所述分离器140的光链路。所述分离器140、解复用器142及第二复用器144可位于客户或分配站点，其中所述解复用器142可耦合至一个或多个接收器(RX)(receiver，未显示)。所述第二WSS 150及第二复用器144可耦合至一个或多个发射器(transmitter，TX)，例如，位于同一个客户或分配站点或位于耦合至所述客户或分配站点的第二供应商站点。所述第二EDFA 160可耦合至从所述第二WSS 150延伸至如第二客户或分配站点(未显示)的第二光链路。

快速信道源所述快速信道源/输入110可以是一个数据信道和/或数据信道的载体。所述第一复用器112可以是任何设备或部件，所述设备或部件用于将来自一个或多个发射器的多个不同的波长信道合并成一个单个合并信道并重定向所述单个合并信道至所述第一WSS 120。所述不同的波长信道可以是数据信道，所述数据信道可从一个或多个耦合至第一复用器112的发射器发送。所述第一WSS 120可以是任何设备或部件，所述设备或部件用于将来自所述第一复用器112和专用信道110的所述单个合并信道合并为一个信号，并在耦合至所述第一WSS 120的光链路上发送所述信号。所述第一EDFA 130可用于扩大或放大在光链路上发送的来自第一WSS 120的合并的信号。

所述分离器140可以是任何设备或部件，所述设备和部件用于将接收到的光链路上的合并信号分离为单个合并信道以及专用信道110，并重定向所述单个合并信道至解复用器142以及重定向专用信道至第二WSS 150。所述解复用器142可以是任何设备或部件，所述设备或部件用于将单个合并 信道分离为不同的波长信道，并重定向所述波长信道至一个或多个接收器。

所述第二WSS 150可配置为与第一WSS 120类似。所述第二WSS 150可将来自分离器140的专用信道110与来自第二复用器144的单个合并信道合并为一个合并信号，并在耦合至第二WSS 150的第二光链路上发送所述合并信号。所述第二复用器144可配置为与第一复用器112类似。所述第二复用器144可将来自一个或多个发射器的多个不同的波长信道合并为单个合并信道，并重定向所述单个合并信道至第二WSS 150。所述第二EDFA 160可配置为与第一EDFA 130类似。所述第二EDFA 160可扩大或放大在第二光链路上发送的来自第二WSS 150的合并信号。

典型地，所述光通信系统100或至少其部件中的一些可基于所述第一EDFA 130以及第二EDFA 160的噪音及增益特征来设计和/或控制，其中所述第一EDFA 130以及第二EDFA 160基于全填充条件模型，如不用考虑信道负载和/或SHB效果。例如，所述光通信系统100的部件可根据全填充噪音指数模型、全填充增益波动模型或两者设计和/或控制。

图2所示为EDFA(如第一EDFA 130和/或第二EDFA 160)全填充噪音指数200的一项实施例。图2所示为从约20分贝(decibel，dB)到约32dB(如图例中所示)的多个不同EDFA增益的多个曲线。每条曲线代表一个全填充噪音指数(单位dB)，随着波长函数从约1530毫微米(nanometer，nm)延伸至约1560nm。所有曲线的增益斜率以及每信道输出功率大约相同。所述曲线表明噪音指数在较低增益值时(如，更接近约20dB)可对波长和增益敏感。在较高增益值处(如，更接近约32dB)，噪音指数较为恒定，可不对波长和/或增益敏感。

图3所示为EDFA(如第一EDFA 130和/或第二EDFA 160)全填充增益波动300的一项实施例。图3所示为图2中相同增益的多个曲线(如，从约20dB到约30dB)。每条曲线代表波长函数在全填充条件下的一个信号增益波动或偏差(单位dB),所述波长函数从约1525nm延伸至约1565nm。所 述增益波动曲线与图2中的前6个噪音指数曲线相对应，且在类似的条件下获取。所述增益波动曲线表明所述增益较为恒定，可在从约20dB到约30dB的整个增益范围不对波长和/或增益敏感。具体的，在某个实施例中，不同增益的增益值的差异从约-0.1dB到约0.2dB，所述差异大体上可很小。在另一些实施例中，不同增益的增益值的差异可较大。

图4所示为一种测量装置400的一项实施例。所述测量装置400可用于在部分填充条件下测量一个EDFA的噪音指数和增益波动，所述部分填充条件可包括信道负载效果。所述测量装置400可包括一个多信道源410，一个分离器420，一个WSS 430，一个EDFA 440以及一个光谱分析仪(optical spectrum analyzer，OSA)450，其布置如图4所示。

所述多信道源410可用于传输多个波长信道，如跨越多个波长的光信号，如从约1530nm到约1560nm。所述分离器420可用于将来自多信道源410的波长信道的功率分为两部分。第一部分可直接转发至WSS 430，第二部分可通过可变光放大器(variable opticalamplifier)转发至WSS 430。所述VOA可不同程度的减弱波长信道，如根据确定的频谱曲线对波长信道引入不同的亏损。所述两部分接着可在WSS 430处合并，以扩大或增加WSS 430的衰减动态范围。在另一种设置中，如果WSS 430具有充足的动态衰减范围，那么所述多信道源410可直接耦合于WSS 430，而不通过使用分离器420。所述WSS 430可用于选择一些波长信道，如从波长范围中选择一个信道子集，所述波长信道可决定信道负载。具体的，所述WSS 430可通过比剩余的非选择的波长信道高出较多的功率来发送所述选择的波长信道。所述选择的波长信道在图4中指定为信号信道。剩余的非选择的波长信道可用作探测信道且可具有大于零的功率。

所述波长信道，包括选择的信号信道和探测信道，可被传输至EDFA 440，所述EDFA440可放大所述波长信道并将波长信道转发至OSA 450。所述OSA 450可用于测量波长信道的部分填充噪音指数及增益，所述部分填充 噪音指数及增益对应于选择的波长信道的信道负载。与所传输的信号信道的功率相比，从WSS 430传输的探测信道的总功率可忽略，以保证探测信道不影响EDFA 440操作条件。然而，所述探测信道的总功率在EDFA 440输出处可足够高，以保证在OSA 450处的噪音指数及增益测量足够准确。所述测量装置400可用于为多个不同信道负载条件获取噪音指数和/或增益测量(作为波长的一个函数)，所述不同的信道负载条件如选择的波长或信号信道的不同集合。

图5所示为部分填充噪音指数500的一个示例，所述部分填充噪音指数500可通过使用测量装置400为EDFA 440测量。图5所示为多个不同信道负载条件的多个曲线，如选择的波长或信号信道的不同集合。具体的，所述曲线在EDFA增益约为20dB处被测量。曲线上的圆圈表示所选择的信号信道和曲线上剩余的数据可对应于所述探测信道。每条曲线代表一个部分填充噪音指数(单位dB)，随着波长函数从约1530nm延伸至约1,560nm。所述曲线表示噪音指数在较短波长时更加依赖于信道负载，在所述较短波长时噪音指数值差异或波动更大。例如，较短波长时的差异可达到约2dB。

图6所示为另一个部分填充噪音指数600的一个示例，所述另一个部分填充噪音指数600可通过使用测量装置400为EDFA 440测量。图6所示为部分填充噪音指数600中相同信道负载条件下的多个曲线，且所述曲线对应于约22dB的EDFA增益。与部分填充噪音指数500类似，部分填充噪音指数600的曲线从约1530nm延伸至1560nm。所述曲线还表明噪音指数在波长较短时更依赖于信道负载。然而，波长值较低时部分填充噪音指数600的值的差异小于部分填充噪音指数500值的差异。

图7所示为另一个部分填充噪音指数700的一个示例，所述另一个部分填充噪音指数700可通过使用噪音指数和增益测量装置400为EDFA 440测量。图7所示为部分填充噪音指数500中相同信道负载条件下的多个曲线，且所述曲线对应于约24dB的EDFA增益。所述曲线还表明较短波长时噪音指 数可更依赖于信道负载，但是此差异值小于部分填充噪音指数500及部分填充噪音指数600的差异值。

图8所示为另一个部分填充噪音指数800的一个示例，所述另一个部分填充噪音指数800可为EDFA 440测量。图8所示为部分填充噪音指数500中相同信道负载条件下的多个曲线，且所述曲线对应于约26dB的EDFA增益。所述曲线还表明较短波长时噪音指数可更依赖于信道负载，但是此差异值小于部分填充噪音指数700的差异值。

图9和10所示分别为一个部分填充噪音指数900和部分填充噪音指数10000的示例，其可为EDFA 440被测量。图9和10所示为部分填充噪音指数500中相同信道负载条件下的多个曲线，且所述曲线分别对应于约28dB和约30dB的增益。所述曲线表明，与部分填充噪音指数700相比，噪音指数在较短波长时更少依赖于信道负载。因此，所述部分填充噪音指数500、600、700、800、900和1000揭示出较短波长时噪音指数对于信道负载的依赖性以及所述依赖性随着增益升高而减少的模式。

图11所示为部分填充增益波动1100的一个示例，所述部分填充增益波动1100可通过使用测量装置400为EDFA 440测量。图11所示为在部分填充噪音指数500中相似信道负载条件的多个曲线。具体的，所述曲线为约为30dB的EDFA增益以及约为-1dB的增益斜率测量。图11还为约为-1dB的、相似的增益斜率示出了全填充增益曲线1110。所述全填充增益曲线使用从约1530nm到约1560nm范围内的整个波长信道的集合基于全填充条件测量。图11揭示了考虑选择的信道负载的部分填充情况下测量的曲线与基于所有可用波长信道的全填充增益曲线1110间的大幅度差异。

图12所示为关于全填充条件下部分填充增益误差1200的一个示例。图11所示为部分填充增益波动1100的相同信道负载条件的多个增益曲线。具体的，所述误差曲线表明对应的部分填充增益曲线与全填充增益曲线1110之间的差异。所述误差曲线揭示了测量的部分填充增益值与全填充增益值之 间的大幅度误差。例如，所述增益误差可达约0.8dB。由于增益误差可在级联的EDFA设置中累积，如光链路上的级联EDFA 130，部分填充与全填充条件之间的总的或累积的增益误差可变的十分大。

噪音指数与信道负载之间的关系可非常复杂，如由于较大数量的信道负载波长信道不同的可能组合。因此，获取一个考虑各种可能的信道负载条件的准确的部分填充模型可能很困难。然而，噪音指数与用于信道负载的波长信道的数量之间的关系可以获得。具体的，如下所述，由于为信道负载选择了更少的波长信道，可观察到部分填充情况和全填充情况之间更大的噪音指数差异或误差。

图13所示为噪音指数差异1300的一个示例，所述噪音指数差异1300可为具有不同选择的波长信道数量的多个信道负载条件计算。图13所示为不同数量的选择的波长信道的多个部分填充的增益指数曲线的每一个与所有可用波长信道的全填充增益指数曲线之间值的差异。所述部分填充增益指数曲线与多个信道条件所对应，所述信道条件范围从约一个选择的波长信道到约40个选择的波长信道。所述全填充噪音指数曲线对应于使用所有约40个波长信道。具体的，每个信道负载条件的差异值在较低波长范围为约为1529.55nm的相同的波长信号计算。此外，所有考虑到的信道负载条件包括约为1529.55nm的选择的波长信道。差异值与波长信道数量由圆圈表示。对应于相同数量的波长信道的圆圈(如在x轴上对齐)可不对应于选择的波长信道的相同集合，且不一定具有相同的差异值(如不在y周上对齐)。所述值表明随着使用的波长信道数量的减少，全填充及部分填充噪音指数的差异或误差增大。当所有约40个波长信道被使用时，所述部分填充噪音指数可与全填充噪音指数匹配，因此，其差异值可等于或约等于零。

另一个所做的观察可以是关于噪音指数及为信道负载选择的波长信道。具体的，由于为信道负载选择了更少的波长信道，部分填充情况和全填充情况之间可产生更大的噪音指数差异或误差。图14所示为另一个全填充和 部分填充噪音指数差异1400的一个示例，所述全填充和部分填充噪音指数差异1400可为具有不同波长信道数量的多个信道负载条件计算。图14所示为不同数量的选择的波长信道的多个部分填充的噪音指数曲线的每一个与全填充噪音指数曲线之间值的差异。所述部分填充噪音指数曲线与全填充噪音指数曲线对应于噪音指数差异1300的选择的波长信道的相同集合。然而，在噪音指数差异1400中，每个信道负载条件的差异值在较高波长范围为约为1560.61nm的波长信号计算。如在所述噪音指数差异1300的情况，随着使用的波长信道数量的减少，所述噪音指数差异1400在全填充和部分填充噪音指数的差异增大。由于在波长范围较低以及波长范围较高两种情况都观察到噪音指数差异增加而波长信道数量减少的相似模式，噪音指数差异与选择的波长信道的数量之间的关系可不依赖于信号波长。

图15所示为另一个部分填充噪音指数1500的一个示例。所述部分填充噪音指数1500与针对信道负载使用单个波长信道相对应。两条曲线显示了单个选择的约为1530nm和约为1560nm的波长信道的两种情况。为约1530nm到约1560nm范围内的多个波长显示了部分填充噪音指数1500的测量值。曲线上的圆圈表示所选择的信号信道和曲线上剩余的数据可对应于所述探测信道。图15显示对应于较高选择的波长的曲线具有较高的噪音值。

图16所示为另一个部分填充噪音指数1600的一个示例。两个信号信道部分填充噪音指数1600对应于为信道负载使用两个波长信道。为两个选择的波长信道的三个实例显示了三条曲线。为约1530nm到约1560nm范围内的多个波长显示了部分填充噪音指数1600的测量值。曲线上的圆圈表示所选择的信号信道和曲线上剩余的数据可对应于所述探测信道。如在图5中观察到的一样，图16也显示了对应于较高选择的波长的曲线具有较高噪音值。

图15和16显示与使用较大波长相比，为信道负载使用较小波长可进一步降低噪音指数值。例如，选择一个较小波长信道集合比选择具有相同波长数量的一个较大波长信道集合可导致噪音指数更小。可定义一个有效的 信道号或有效的信道数来表示降低不同波长处噪音指数的相对贡献，如下：

n_eff(λ)＝c₁(λref-λ)+c₀. (1)

在以上等式(1)中，λ_ref是参考波长，c₀和c₁是可以经验确定的常数。所述有效信道数可不对应于或匹配实际用于信道负载的信道数。

图17所示为另一个噪音指数差异1700的一个示例。所述噪音指数差异1700是根据等式(1)绘制所述噪音指数差异1300与一系列计算出的有效信道数的值而获得。所述有效信道数或n_eff是波长信道的函数，其值的范围从约1至约36(在x轴上)。n_eff的值使用约为1,529.55nm的λ_ref，(所述λ_ref是噪音指数差异1300的波长信道，)约为0.026nm的c₁和约为0.5的c₀计算出。图17和图13中值的对比显示，与对于相同实际信道数的噪音指数差异1300的差异值跨度相比，对于相同有效信道数的噪音指数差异1700的差异值跨度(在y周上)大幅度降低了。

图18所示为另一个噪音指数差异1800的一个示例，其通过绘制全填充和部分填充噪音指数差异1400与图17的相同计算出的有效信道数的值而获得。参考波长λ_ref相当于1,560.61nm，其为噪音指数差异1400的波长信道。图18和图14中值的对比显示，与对于相同实际信道数的噪音指数差异1400的噪音差异值的跨度相比，对于相同有效信道数的噪音指数差异1800的噪音差异值跨度大幅度降低了。

为考虑信道负载以及实质匹配一个部分填充条件，可使用有效信道数计算全填充噪音指数的噪音指数校正。例如，所述噪音指数校正可基于等式(1)计算出，如下：

${\mathrm{\ΔNF}}_{dB}=\frac{p_1}{n_{eff}+p_3}\exp \left(-p_2{n}_{eff}\right).---\left(2\right)$

在以上等式(2)中，p₁、p₂和p₃为可根据经验确定的拟合常数。

图19所示为包括噪音指数差异1700的值的另一噪音指数差异1900的一个示例。所述噪音指数差异1900还包括一条拟合曲线和多个残留误差值 (如图例中指示)。所述拟合曲线通过使用等式(2)的噪音指数校正模型获得且作为n_eff的函数与△NF_dB对应。参考波长λ_ref相当于1529.55nm，其为噪音指数差异1700的波长信道。所述残留误差值代表拟合曲线值与噪音指数差异1900值之间的差异。所述残留误差值十分低，例如约接近于零，这表示等式(2)的噪音指数校正模型可用来以充分的准确性校正全填充噪音指数来匹配部分填充噪音指数。

图20所示为包括噪音指数差异1800的值的另一噪音指数差异2000的一个示例。所述噪音指数差异2000还包括一条拟合曲线和多个残留误差值(如图例中指示)。所述拟合曲线通过使用等式(2)的噪音指数校正模型获得且作为n_eff的函数与△NF_dB对应。参考波长λ_ref相当于1,560.61nm，其为噪音指数差异1800的波长信道。所述残留误差值代表拟合曲线值与噪音指数差异2000值之间的差异。如图19中实例，图20中的残留误差值十分低，例如，约接近于零，这也表示等式(2)的噪音指数校正模型可准确的校正全填充噪音指数来匹配部分填充噪音指数并负责信道负载。

图19和20所示为在信道负载情况下，如选择少于一整个波长信道集合时，基于等式(1)的有效波长信道数，使用等式(2)的噪音指数校正来调整或校正全填充噪音指数值。具体的，所述噪音指数值在波长约1529.55nm和1560.61nm处被校正。其它位于约1529.55nm和1560.61nm范围之间的波长可使用插值法校正。

进一步的，由于部分填充场景中的增益误差可实质由光谱烧孔效应导致，增益校正可被模拟如下:

$\mathrm{\Δ}G\left(\mathrm{\λ}\right)=-\mathrm{\α}g\left(n\right)\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\exp \left(-\frac{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_i)}{w^2}-\frac{({\mathrm{\λ}}_i-{\mathrm{\λ}}_{SHB}}{W^2}\right).---\left(3\right)$

在以上等式(3)中，λ为波长，λ_i为选择的波长信道，α、w和W为可根据经验确定的常数。函数g(n)是信道数的函数，且可说明随着信道数增加，孔深降低的事实，其中n代表针对信道负载的实际波长信道数。

图21所示为校正2100后增益误差的一个示例，所述校正2100可为全填充增益误差，如全填充增益误差1200获得。图21显示了多个校正或调整的曲线，所述曲线对应于图12中的曲线。所述曲线通过使用等式(3)的增益校正模型校正，且作为λ的函数与△G(λ)对应。具体的，等式(3)中使用了以下值：α＝0.15dB,λ_SHB＝1929nm，w＝2nm，W＝6nm，以及校正的曲线显示，与图12中的误差曲线相比，测量的部分填充实例值与全填充实例值之间大幅减少的增益误差。例如，校正2100后增益误差中的增益误差可达到约0.2dB，而非没有等式(3)的增益校正模型在全填充增益误差1200中的约0.8dB。

图22所示为部分填充噪音指数和增益建模方法2200的一项实施例。所述方法2200可被实施以设计不同的通信网络或系统，如光通信系统100，所述光通信系统100使用一个或多个光放大器，如EDFA，来负责部分填充实例造成的噪音指数和/或增益偏差。此外或可替换的，所述方法2200可用于在操作中控制一些部件，如调整或控制信道丢失(如图1中的120、150)以均衡信道OSNR。

所述方法2200可始于块2210，其中可针对多个波长计算出有效信道数。可针对一个或多个波长(如λ_ref)使用等式(1)计算出有效信道数(n_eff)。等式(1)的经验参数可基于不同网络和信道负载条件的多个模拟和/或测量预先确定。在块2220，可针对波长基于有效信道数计算出噪音指数校正。所述噪音指数校正(△NF_dB)可基于等式(2)计算出。等式(2)的经验参数也可基于之前的模拟/测量预先确定。可针对一个或多个涉及的波长计算出所述噪音指数校正。在块2230，可使用噪音指数校正调整对应于光放大器的噪音指数。例如，所述噪音指数可基于全填充场景建模或在网络或系统中针对光放大器为全填充实例测量。调整的噪音指数接着可对应于信道负载条件下的部分填充场景，所述信道负载条件对应于有效信道数。

此外或可替换的，所述方法2200可执行块2240和2250。在块2240，可针对多个波长计算出增益校正。可针对一个或多个波长基于等式(3)计算出增益误差校正(△G(λ))。在块2250，可使用增益误差校正调整对应于光放大器的增益。所述增益可基于全填充场景建模或在网络或系统中针对光放大器为全填充实例测量。调整的增益接着可对应于信道负载条件下的部分填充场景，所述信道负载条件对应于选择的波长信道数。所述方法2200然后可以结束。

在方法2200中，可针对不同光放大器增益，如在约20dB、约30dB或其它值处获得调整的噪音指数和/或调整的增益。所述调整的噪音指数/增益接着可在光通信系统或网络中用作针对至少一些部件的设计参数或用作操作一些部件的控制参数。例如，所述调整的噪音指数/增益可用于估计和/或控制光链路的OSNR、光链路上的功率波动、针对OSNR均衡的信道执行器的动态范围要求，或以上的各种组合。所述方法2200可使用硬件、软件或两者(如使用处理器)执行，且可用作系统/网络的设计方法或控制方法的一部分。例如，所述方法2200可在计算机上作为网络设计方法的一部分或在网络部件上作为网络控制方法的一部分使用硬件和/或软件执行。

上文所述的网络组件和/或方法可在任何通用网络组件上实施，例如，具有足够的处理能力、内存资源以及网络吞吐能力以处理所承受的必要工作量的计算机或网络组件。图23所示为典型的通用网络组件2300，其适用于实施本文所揭示组件的一个或多个实施例。网络组件2300包括处理器2302(可以称为中央处理器单元或CPU)，所述处理器与存储设备进行通信，所述存储设备包括辅助存储器2304、只读存储器(ROM)2306、随机存取存储器(RAM)2308、输入/输出(I/O)设备2310以及网络连接设备2312。所述处理器2302可以作为一个或多个CPU芯片实施，或者可以作为一个或多个专用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)的一部分。

所述辅助存储器2304通常包括一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动 器，用于非易失性数据存储，且如果RAM 2308的容量不足以存储所有工作数据，所述辅助存储器则用作溢流数据存储设备。所述辅助存储器2304可以用于存储程序，当选择执行这些程序时，所述程序将加载到RAM 2308中。所述ROM 2306用于存储指令以及或许是在程序执行期间读取的数据。ROM2306是非易失性存储设备，其存储容量相对于辅助存储器2304的较大存储容量而言通常较小。RAM 2308用于存储易失性数据，并且还可能用于存储指令。访问ROM 2306和RAM 2308通常比访问辅助存储器2304要快。

至少一个实施例被揭示，且所属领域的普通技术人员对所述实施例和/或所述实施例的特征所做的变异、组合和/或修改在本发明的范围内。因组合、整合和/或省略所述实施例的特征而产生的替代实施例也在本发明的范围内。在明确陈述数值范围或限制的情况下，此类明确的范围或限制应被理解为包含明确陈述的范围或限制内的类似大小的迭代范围或限制(例如，从约1到约10包含2、3、4等；大于0.10包含0.11、0.12、0.13等)。举例来说，每当揭示具有下限R_l和上限R_u的数值范围时，具体是揭示属于所述范围的任何数字。具体而言，特别公开所述范围内的以下数字：R＝R_l+k*(R_u-R_l)，其中k为从1％到100％范围内以1％递增的变量，即，k为1％、2％、3％、4％、7％、……、70％、71％、72％、……、97％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，还具体揭示由如上文所定义的两个R数字定义的任何数值范围。关于权利要求的任一元素使用术语“可选地”意味着所述元素是需要的，或者可替代的，所述元素是不需要的，两种替代方案均在所述权利要求的范围内。使用例如包括、包含和具有等较宽泛的术语应被理解为提供对较窄术语，例如由……组成、本质上由……组成以及实质上由……组成的支持。因此，保护范围不受上文所陈述的描述限制，而是由所附权利要求书界定，所述范围包含所附权利要求书的主题的所有均等物。每一和每项权利要求作为进一步揭示内容并入说明书中，且所附权利要求书是本发明的实施例。所述揭示内容中的参考的论述并不是承认其为现有技术，尤其是具有在本申请案的在 先申请优先权日期之后的公开日期的任何参考。本发明中所引用的所有专利、专利申请案和公开案的揭示内容特此以引用的方式并入本文中，其提供补充本发明的示范性、程序性或其它细节。

虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，所揭示的系统和方法可以许多其它特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性的而非限制性的，且本发明不限于本文所给出的细节。举例来说，各种元件或组件可在另一系统中组合或集成，或某些特征可省略或不实施。

另外，在不脱离本发明的范围的情况下，各项实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可与其它系统、模块、技术或方法组合或整合。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或互相通信的其它项目也可以电、机械或其它方式通过某一接口、设备或中间组件间接地耦合或通信。改变、替代和更改的其它示例可由所属领域的普通技术人员探知，且可在不脱离本文所揭示的精神和范围的情况下做出。

Claims (13)

1.一种为波长信道计算光纤放大器噪声指数的装置，其特征在于，包括：

一种处理器，用于在考虑信道负载的部分填充场景中选择多个波长信道，所述信道负载由所述多个波长信道决定；

所述处理器还用于为选择的多个波长信道计算光放大器的噪音指数；

其中所述噪音指数通过基于有效信道数、使用多个波长的多个对应的噪音指数校正值来计算，所述有效信道数为不同信道负载场景多个所选择的波长信道的不同的实际数目。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述光放大器为置于光链路上的掺铒光纤放大器EDFA。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述噪音指数针对所述光放大器的一个或多个增益级别的波长进行计算，且其中所述噪音指数对至少一个较小的波长及较低的增益级别更为敏感。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述噪音指数校正值代表考虑信道负载的部分填充场景中的噪音指数与不负责信道负载的全填充场景中对应的噪音指数的多个差异。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，其中对应于相同的实际信道数，但不对应于相同的信道集合的差异幅度在有效信道数上减少。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，其中当为信道负载选择较少的波长信道时，所述噪音指数在所有波长上降低，且，其中当为信道负载选择更少的波长信道时，所述差异同样在所有波长上降低。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中所述处理器还用于为部分填充场景中选择的波长信道计算光放大器的增益校正，且其中所述增益校正针对多个波长计算，所述计算基于对应于信道负载场景的实际选择波长信道数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，其中所述增益、噪音指数、或两者用于设计一个或多个与光通信系统中光放大器交互的部件。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，其中所述增益、噪音指数或两者皆用于为光链路、光链路上的功率波动、OSNR均衡用信道执行器的动态范围要求，而估算光信噪比OSNR。

10.一种为波长信道计算光纤放大器噪声指数的方法，其特征在于，包括：

用处理器在考虑信道负载的部分填充场景中选择多个波长信道，所述信道负载由所述多个波长信道决定；

用处理器为多个波长计算有效信道数；

用处理器基于所述有效信道数为所述波长计算噪音指数校正；以及

使用所述噪音指数校正调整对应于光放大器的噪音指数；

其中所述有效信道数为不同信道负载场景多个所选择的波长信道的不同的实际数目。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述有效信道数根据以下算出：

n_eff(λ)＝c₁(λ_ref-λ)+c₀，

其中λ_ref为参考波长，λ为波长，c₀和c₁为经验常数，且其中所述噪音指数根据以下算出：

${\mathrm{\ΔNF}}_{dB}=\frac{p_1}{n_{eff}+p_3}\exp (-p_2{n}_{eff}),$

其中p₁、p₂和p₃为拟合常数。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：

为多个波长计算增益校正；以及

使用所述增益校正调整对应于光放大器的增益。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中增益校正根据以下计算：

$\mathrm{\Δ}G\left(\mathrm{\λ}\right)=-\mathrm{\α}g\left(n\right)\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}exp\left(-\frac{(\mathrm{\λ}-{\mathrm{\λ}}_i)}{w^2}-\frac{({\mathrm{\λ}}_i-{\mathrm{\λ}}_{SHB})}{W^2}\right),$

其中λ为波长，λ_i为选择的波长信道，λ_SHB是描述光谱烧孔效应的波长参数，α、w、W为经验常数，函数g(n)是多个信道n的一个函数，解释随着信道数量的增加，频谱缺陷深度减少。