CN104104430A - 频率校准方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种频率校准方法及装置，在上述方法中，获取位于Flex ROADM的输入端的输入光或者位于Flex ROADM的输出端的输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率；根据与每条光通道对应的光通道中心频率分别计算出与每条光通道对应的光通道标称中心频率；根据光通道的数量、与每条光通道对应的光通道中心频率和与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差，并采用平均频率误差分别对与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准。根据本发明提供的技术方案，进而无须额外增加硬件资源的成本，实现简单、成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种频率校准方法及装置。
背景技术
可重构分插复用器（Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer，简称为ROADM）可以通过软件配置实现通道波长的本地上下及直通，从而增强了光网络业务传送的灵活性。相关技术中的ROADM系统具备波长无关性、方向无关性、波长竞争无关性（Colorless、Directionless、Contentionless，简称为CDC）功能。传统波分复用系统采用固定栅格技术，通道栅格为50GHz或100GHz。超100G传送技术催生了灵活栅格（gridless或flexible grid）需求，即通道栅格的宽度可变，以适应不同调制码型、不同速率的波分复用传送需求。ROADM的CDC功能逐步演进为CDCG或CDCF功能。灵活栅格技术最早于2011年2月由国际电信联盟第15研究组（ITU-T SG15）的G.694.1标准对其进行了初步标准化，标准草案文稿内部版本为V1.2，规范频隙标称中心频率为193.1+n×0.00625，其中，n为整数，规范频宽为12.5GHz×m，其中，m为正整数。
当前波分复用系统商用的光通道监测模块（Optical channel monitor，简称为OCM）采用光谱扫描技术，扫描出工作波长范围内的光谱，从而得到通道功率和通道间的噪声功率。在具备灵活栅格技术的ROADM系统（以下简称Flex ROADM系统）中使用的OCM单元可以被称为灵活栅格光通道监测模块（Flexible Optical channel monitor，简称为Flex OCM）。由于存在各种不同类型的光信号，因此，系统对Flex OCM提出了更高的要求，Flex OCM要求能够监测出超100G光谱，例如：光信号可以包括100G及400G信号，其中，400G信号又可以包括单子载波、2子载波、4子载波，子载波间隔可以包括37.5GHz、50GHz，通道间隔可以包括50GHz、75GHz、100GHz等。
不仅如此，当前用以实现Flex OCM的光器件的精度不高，从而使得Flex OCM的频率监测误差较大。目前Flex OCM通常采用两种主流技术，分别为：基于光纤微机电系统（MicroElector Mechanical System，简称为MEMS）法-珀（FP）滤波器和基于可调滤波器（tunable filter，简称为TF），频率监测精度一般是若干GHz。虽然当前的业界典型值为±6.25GHz，但是该精度并不能满足高速波分复用系统使用的需要，高速波分复用系统通常要求频率监测精度典型值为优于±3GHz。为了能够使Flex OCM的频率监测精度提高，其一方面可以改进光器件，以提高光器件的精度，但是这无疑增加了硬件成本；而另一方面可以改进监测方法，对Flex OCM监测的频率进行校准。
发明内容
本发明提供了一种频率校准方法及装置，以至少解决相关技术中灵活栅格光通道监测模块的频率监测误差较大、精度较低的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种频率校准方法。
根据本发明的频率校准方法包括：获取位于Flex ROADM的输入端的输入光或者位于FlexROADM的输出端的输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率；根据与每条光通道对应的光通道中心频率分别计算出与每条光通道对应的光通道标称中心频率；根据光通道的数量、与每条光通道对应的光通道中心频率和与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差，并采用平均频率误差分别对与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准。
优选地，根据光通道的数量、与每条光通道对应的光通道中心频率和与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差包括：对各个与每条光通道对应的光通道中心频率进行求和运算，求取第一运算结果；对各个与每条光通道对应的光通道标称中心频率进行求和运算，求取第二运算结果；将第二运算结果与第一运算结果进行减法运算；采用减法运算的结果除以光通道的数量，获取平均频率误差。
优选地，采用平均频率误差分别对与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准包括：分别采用与每条光通道对应的光通道中心频率与平均频率误差进行加法运算，获取校准后的与每条光通道对应的光通道中心频率。
优选地，获取输入光或者输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率包括：对输入光或者输出光中的部分光进行分光处理，其中，部分光与输入光的比例小于预设阈值，或者，部分光与输出光的比例小于预设阈值；对分光处理后的部分光进行扫描，测量光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率。
优选地，对分光处理后的部分光进行扫描包括以下之一：基于光纤微机电系统法-珀滤波器对分光处理后的所述部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描；基于可调滤波器对分光处理后的所述部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描。
根据本发明的另一方面，提供了一种频率校准装置。
根据本发明的频率校准装置包括：获取模块，用于获取位于Flex ROADM的输入端的输入光或者位于Flex ROADM的输出端的输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率；计算模块，用于根据与每条光通道对应的光通道中心频率分别计算出与每条光通道对应的光通道标称中心频率；校准模块，用于根据光通道的数量、与每条光通道对应的光通道中心频率和与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差，并采用平均频率误差分别对与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准。
优选地，校准模块包括：第一计算单元，用于对各个与每条光通道对应的光通道中心频率进行求和运算，求取第一运算结果；第二计算单元，用于对各个与每条光通道对应的光通道标称中心频率进行求和运算，求取第二运算结果；第三计算单元，用于将第二运算结果与第一运算结果进行减法运算；第四计算单元，用于采用减法运算的结果除以光通道的数量，获取平均频率误差。
优选地，校准模块还包括：第五计算单元，用于分别采用与每条光通道对应的光通道中心频率与平均频率误差进行加法运算，获取校准后的与每条光通道对应的光通道中心频率。
优选地，获取模块包括：处理单元，用于对输入光或者输出光中的部分光进行分光处理，其中，部分光与输入光的比例小于预设阈值，或者，部分光与输出光的比例小于预设阈值；测量单元，用于对分光处理后的部分光进行扫描，测量光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率。
优选地，处理单元，用于基于光纤微机电系统法-珀滤波器对分光处理后的部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描，或者，处理单元，用于基于可调滤波器对分光处理后的部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描。
通过本发明，采用获取位于Flex ROADM的输入端的输入光或者位于Flex ROADM的输出端的输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率；根据与每条光通道对应的光通道中心频率分别计算出与每条光通道对应的光通道标称中心频率；根据光通道的数量、与每条光通道对应的光通道中心频率和与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差，并采用平均频率误差分别对与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准，从而对Flex OCM的频率监测数据进行校准，提高Flex OCM的频率监测精度，由此解决了相关技术中灵活栅格光通道监测模块的频率监测误差较大、精度较低的问题，进而无须额外增加硬件资源的成本，实现简单、成本低廉。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的频率校准方法的流程图；
图2是根据本发明优选实施例的实现Flex OCM频率校准方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的频率校准装置的结构框图；
图4是根据本发明优选实施例的频率校准装置的结构框图；
图5是根据本发明优选实施例的波分复用系统单纤单向的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是根据本发明实施例的频率校准方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括以下处理步骤：
步骤S102：获取位于Flex ROADM的输入端的输入光或者位于Flex ROADM的输出端的输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率；
步骤S104：根据与每条光通道对应的光通道中心频率分别计算出与每条光通道对应的光通道标称中心频率；
步骤S106：根据光通道的数量、与每条光通道对应的光通道中心频率和与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差，并采用平均频率误差分别对与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准。
相关技术中，灵活栅格光通道监测模块的频率监测误差较大、精度较低。采用如图1所示的方法，获取位于Flex ROADM的输入端的输入光或者位于Flex ROADM的输出端的输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率；根据与每条光通道对应的光通道中心频率分别计算出与每条光通道对应的光通道标称中心频率；根据光通道的数量、与每条光通道对应的光通道中心频率和与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差，并采用平均频率误差分别对与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准，从而对Flex OCM的频率监测数据进行校准，提高Flex OCM的频率监测精度，由此解决了相关技术中灵活栅格光通道监测模块的频率监测误差较大、精度较低的问题，进而无须额外增加硬件资源的成本，实现简单、成本低廉。
优选地，在步骤S106中，根据光通道的数量、与每条光通道对应的光通道中心频率和与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差可以包括以下操作：
步骤S1：对各个与每条光通道对应的光通道中心频率进行求和运算，求取第一运算结果；
步骤S2：对各个与每条光通道对应的光通道标称中心频率进行求和运算，求取第二运算结果；
步骤S3：将第二运算结果与第一运算结果进行减法运算；
步骤S4：采用减法运算的结果除以光通道的数量，获取平均频率误差。
在优选实施例中，可以将Flex OCM测量得到的光通道中心频率设置为Fc1n，其中，n表示其为第n个光通道中心频率，并将该通道的ITU-T标称中心频率设置为Fc0n，其中，n表示其为第n个光通道标称中心频率。
假设Flex ROADM系统中存在的通道总数为N。
可以采用如下公式（1）获取系统中的平均频率误差为f△：
f△=[sum(Fc0n)-sum(Fc1n)]/N……公式（1）
上述公式（1）的含义是首先对系统中存在的各个光通道的标称中心频率进行求和；其次对Flex OCM测量到的各个光通道的中心频率进行求和；然后将二者相减的结果再除以系统中存在的光通道总数，其等效作用在于求解出每个存在的光通道标称中心频率与测量到的光通道中心频率的差，再求取平均值。
优选地，在步骤S106中，采用平均频率误差分别对与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准可以包括以下处理：
步骤S5：分别采用与每条光通道对应的光通道中心频率与平均频率误差进行加法运算，获取校准后的与每条光通道对应的光通道中心频率。
在优选实施例中，可以将校准后的中心频率设置为Fc2n，其中，n表示其为第n个光通道中心频率，可以采用如下公式（2）对其进行求解：
Fc2n=Fc1n+f△……公式（2）
上述公式（2）的含义是对Flex OCM测量得到的各个光通道的中心频率统一加上已经计算得到的系统平均频率误差，从而对Flex OCM的测量频率误差进行补偿。f△可以被称之为频率校准参数。
综合上述公式（1）和公式（2），即可推导出如下公式（3）：
Fc2n=Fc1n+[sum(Fc0n)-sum(Fc1n)]/N……公式（3）
优选地，在步骤S102中，获取输入光或者输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率可以包括以下操作：
步骤S6：对输入光或者输出光中的部分光进行分光处理，其中，部分光与输入光的比例小于预设阈值，或者，部分光与输出光的比例小于预设阈值；
步骤S7：对分光处理后的部分光进行扫描，测量光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率。
在优选实施例中，在对频率监测数据进行校准之前，Flex OCM需要获知Flex ROADM系统的光谱特性信息，例如：光谱形状、通道中心频率、通道光功率等数据。为了不影响光波的正常传输，Flex OCM需要对灵活栅格光分插复用单元的输入光或者输出光进行一小部分分光处理（例如：10%）。
在优选实施过程中，对分光处理后的部分光进行扫描可以包括但不限于以下方式之一：
方式一、基于光纤微机电系统法-珀滤波器对分光处理后的部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描；
方式二、基于可调滤波器对分光处理后的部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描。
需要说明的是，本发明所提供的技术方案仅关注于Flex OCM的频率监测精度的校准，而不限制Flex OCM的实现方式。既可以基于MEMS FP滤波器来实现，也可以基于TF滤波器进行连续光谱扫描或者频隙扫描来实现，当然还可以采用其他的实现方式，只要Flex OCM能够获得该系统的光谱特性信息，例如：光通道的光谱形状、光通道中心频率、光通道功率等数据即可使用本发明所提供的技术方案进行频率校准。
下面结合图2所示的优选实施方式对上述优选实施过程做进一步的描述。
图2是根据本发明优选实施例的实现Flex OCM频率校准方法的流程图。如图2所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤S202：利用Flex OCM进行光谱扫描，获得Flex ROADM系统中的光通道中心频率，Flex OCM在对灵活栅格光分插复用单元的输入光或者输出光进行一小部分分光处理后，进行光谱扫描，由此可以监测到输入光或者输出光中存在的光通道数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率；
步骤S204：根据扫描得到的光通道中心频率计算得到光通道标称中心频率。采用读取到的光通道号以及光通道中心频率，计算出符合ITU-T标准规定的光通道标称中心频率；
步骤S206：对Flex OCM测量得到的光通道中心频率进行校准，即利用频率校准公式进行频率校准，其输入量可以包括：光通道标称中心频率、光通道中心频率以及通道总数，其输出量为校准后的光通道中心频率、频率校准参数；在频率校准完成后，将校准后的光通道中心频率和频率校准参数写入Flex OCM。
图3是根据本发明实施例的频率校准装置的结构框图。如图3所示，该频率校准装置可以包括：获取模块10，用于获取位于Flex ROADM的输入端的输入光或者位于Flex ROADM的输出端的输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率；计算模块20，用于根据与每条光通道对应的光通道中心频率分别计算出与每条光通道对应的光通道标称中心频率；校准模块30，用于根据光通道的数量、与每条光通道对应的光通道中心频率和与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差，并采用平均频率误差分别对与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准。
采用如图3所示的装置，解决了相关技术中灵活栅格光通道监测模块的频率监测误差较大、精度较低的问题，进而无须额外增加硬件资源的成本，实现简单、成本低廉。
优选地，如图4所示，校准模块30可以包括：第一计算单元300，用于对各个与每条光通道对应的光通道中心频率进行求和运算，求取第一运算结果；第二计算单元302，用于对各个与每条光通道对应的光通道标称中心频率进行求和运算，求取第二运算结果；第三计算单元304，用于将第二运算结果与第一运算结果进行减法运算；第四计算单元306，用于采用减法运算的结果除以光通道的数量，获取平均频率误差。
优选地，如图4所示，校准模块30还可以包括：第五计算单元308，用于分别采用与每条光通道对应的光通道中心频率与平均频率误差进行加法运算，获取校准后的与每条光通道对应的光通道中心频率。
优选地，如图4所示，获取模块10可以包括：处理单元100，用于对输入光或者输出光中的部分光进行分光处理，其中，部分光与输入光的比例小于预设阈值，或者，部分光与输出光的比例小于预设阈值；测量单元102，用于对分光处理后的部分光进行扫描，测量光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率。
在优选实施过程中，处理单元100，用于基于光纤微机电系统法-珀滤波器对分光处理后的部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描，或者，处理单元100，用于基于可调滤波器对分光处理后的部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描。
在优选实施例中，图5是根据本发明优选实施例的波分复用系统单纤单向的结构示意图。如图5所示，该结构可以包括：光收发单元11、12、13、14、15和16，光合波单元21，灵活栅格光分插复用单元22，光分波单元23，光放大单元31和32，传输光纤81、82、83和84。
在Flex ROADM系统中使用了具有波长锁定功能的激光器作为光源，例如：该系统中使用的集成可调激光器模块（ITLA），其具有良好的频率精度，优于±1.8GHz。
本发明所提供的实现高速波分复用系统的光信噪比（OSNR）监测的装置可以包括：频率校准模块，其中，该频率校准模块可以包括：Flex OCM单元以及数据处理和通信单元。FlexOCM单元（相当于上述获取模块）负责对Flex ROADM系统的输出光谱进行扫描，从而获得系统的光谱特性信息，例如：光通道的光谱形状、光通道中心频率、光通道功率等数据。该优选实施例并不限制使用何种技术方案来实现，既可以基于MEMS FP滤波器来实现，也可以基于TF滤波器进行连续光谱扫描或者频隙扫描来实现，当然还可以采用其他的实现方式，只要Flex OCM能够获得该系统的光谱特性信息，例如：光通道的光谱形状、光通道中心频率、光通道功率等数据即可使用本发明所提供的技术方案进行频率校准。数据处理和通信单元（相当于上述计算模块和校准模块）负责经由通信接口与Flex OCM进行通信，获得系统的光谱特性信息，并在本单元内进行频率校准处理以及经由通信接口将校准后的结果发送给Flex OCM。在该优选实施例中，数据处理和通信单元可以使用各种具有数据处理能力和通信能力的器件，例如：微控制单元（MCU）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）等。
从以上的描述中，可以看出，上述实施例实现了如下技术效果（需要说明的是这些效果是某些优选实施例可以达到的效果）：当前业界用于实现Flex OCM的光器件的频率精度不高，其典型值为±6.25GHz，该频率精度低于具有波长锁定功能的激光器的频率精度（其典型值为±1.8GHz），因此，可以充分利用激光器频率精度提升TF频率监测精度。与相关技术相比较，本发明所提供的技术方案可以用于对Flex OCM监测的光通道中心频率进行校准，能够有效提高灵活栅格系统的频率测量精度，进而使得基于最小频隙（12.5GHz）的功率均衡不会产生误调整，并且该技术方案无须额外增加硬件资源的成本，具有实现简单、成本低的突出优势。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种频率校准方法，其特征在于，包括：
获取位于灵活栅格可重构分插复用器Flex ROADM的输入端的输入光或者位于所述Flex ROADM的输出端的输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率；
根据所述与每条光通道对应的光通道中心频率分别计算出与每条光通道对应的光通道标称中心频率；
根据所述光通道的数量、所述与每条光通道对应的光通道中心频率和所述与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差，并采用所述平均频率误差分别对所述与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述光通道的数量、所述与每条光通道对应的光通道中心频率和所述与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算所述平均频率误差包括：
对各个所述与每条光通道对应的光通道中心频率进行求和运算，求取第一运算结果；
对各个所述与每条光通道对应的光通道标称中心频率进行求和运算，求取第二运算结果；
将所述第二运算结果与所述第一运算结果进行减法运算；
采用所述减法运算的结果除以所述光通道的数量，获取所述平均频率误差。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用所述平均频率误差分别对所述与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准包括：
分别采用所述与每条光通道对应的光通道中心频率与所述平均频率误差进行加法运算，获取校准后的所述与每条光通道对应的光通道中心频率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，获取所述输入光或者所述输出光中存在的所述光通道的数量以及所述与每条光通道对应的光通道中心频率包括：
对所述输入光或者所述输出光中的部分光进行分光处理，其中，所述部分光与所述输入光的比例小于预设阈值，或者，所述部分光与所述输出光的比例小于所述预设阈值；
对分光处理后的所述部分光进行扫描，测量所述光通道的数量以及所述与每条光通道对应的光通道中心频率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对分光处理后的所述部分光进行扫描包括以下之一：
基于光纤微机电系统法-珀滤波器对分光处理后的所述部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描；
基于可调滤波器对分光处理后的所述部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描。
6.一种频率校准装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取位于灵活栅格可重构分插复用器Flex ROADM的输入端的输入光或者位于所述Flex ROADM的输出端的输出光中存在的光通道的数量以及与每条光通道对应的光通道中心频率；
计算模块，用于根据所述与每条光通道对应的光通道中心频率分别计算出与每条光通道对应的光通道标称中心频率；
校准模块，用于根据所述光通道的数量、所述与每条光通道对应的光通道中心频率和所述与每条光通道对应的光通道标称中心频率计算平均频率误差，并采用所述平均频率误差分别对所述与每条光通道对应的光通道中心频率进行校准。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校准模块包括：
第一计算单元，用于对各个所述与每条光通道对应的光通道中心频率进行求和运算，求取第一运算结果；
第二计算单元，用于对各个所述与每条光通道对应的光通道标称中心频率进行求和运算，求取第二运算结果；
第三计算单元，用于将所述第二运算结果与所述第一运算结果进行减法运算；
第四计算单元，用于采用所述减法运算的结果除以所述光通道的数量，获取所述平均频率误差。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述校准模块还包括：
第五计算单元，用于分别采用所述与每条光通道对应的光通道中心频率与所述平均频率误差进行加法运算，获取校准后的所述与每条光通道对应的光通道中心频率。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
处理单元，用于对所述输入光或者所述输出光中的部分光进行分光处理，其中，所述部分光与所述输入光的比例小于预设阈值，或者，所述部分光与所述输出光的比例小于所述预设阈值；
测量单元，用于对分光处理后的所述部分光进行扫描，测量所述光通道的数量以及所述与每条光通道对应的光通道中心频率。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理单元，用于基于光纤微机电系统法-珀滤波器对分光处理后的所述部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描，或者，所述处理单元，用于基于可调滤波器对分光处理后的所述部分光进行连续光谱扫描或者频隙扫描。
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