CN104350696A

CN104350696A - 光学网络元件

Info

Publication number: CN104350696A
Application number: CN201280073847.1A
Authority: CN
Inventors: 卢兹·拉普; 托斯特恩·乌斯
Original assignee: Xiaoyang Network Co Ltd
Current assignee: Xiaoyang Network Co Ltd; Xieon Networks SARL
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2015-02-11
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: WO2014040629A1; EP2896142B1; EP2896142A1; CN104350696B; US9544055B2; US20150207564A1; EP2896142B8; ES2906436T3

Abstract

提供了用于操作光学网络元件的方法，其中基于质量参数，选择后续的参数组来操作光学网络元件。并且，建议了相应的光学网络元件以及包括至少一个上述光学网络元件的通信系统。

Description

光学网络元件

本发明涉及用于操作光学网络元件的方法并涉及相应的光学网络元件。

以往，光接收器已经基于直接检测，这要求具有内嵌色散补偿的精致的色散图以获得合理的性能。通过较高的数据率和新生产能力的可用性，相干检测已经引起人们注意并且用于新的接收器设置中。如果不存在内嵌色散补偿，则这种接收器提供最大的性能。现在，色散通过适当的滤波或均衡结构在电域内补偿。这些接收器的参数设置或者在打开程序期间确定，或者通过计划工具传递。

网络的高可靠性是重要的要求。因此，必需安装一些类型的保护机制，诸如线路保护、光复用段的保护或通道保护。在一个路径发生突发故障的情况下，自动切换机制使数据传输切换到另一个路径。对于经由管理系统的任何附加的通信，这种切换必需非常快、很快。

图1示出了已知的相干应答器(transponder)的设置的高层框图。通过光学部件102将光学信号101转换至电域。然后，执行通过频域均衡器(FDE)103的均衡和时钟恢复104。

两个块促成色散补偿：FDE 103恢复波形以能够进行时钟恢复。该FDE 103通过在系统启动期间运行扫描程序来调整。时域均衡器(TDE)105负责微调并被嵌入持续运行的控制环路(即，信号分析106将反馈107提供给TDE 105)中。

应注意，时钟恢复104、时域均衡器105和信号分析106的块可以用提供输出信号的不同的块替换。作为示例，可以提供基于软决策的前向纠错(FEC)。

该程序可以总结如下：

(1)FDE 103通过可用的色散补偿范围扫描并且确定最佳设置。为了确定最佳设置，质量参数必需用于评估的目的。可能的解决方案是使用最终确定的误码率(BER)。然而，在这种情况下，TDE 105必需达到用于FDE 103的每个设置的稳态条件，而这减慢了整个程序。其他设置使用能够在FDE 103之后直接确定的参数(诸如，峰均比)。如果在FDE103之后的信号不可直接访问，则可以使用帧损耗(LOF)信号。

(2)一旦系统完成启动，该系统进入“运行模式”，并且冻结FDE 103的设置，而持续运行TDE 105的控制环路。

应注意，如果在FDE 103之后的波形允许时钟恢复和信号决策，则能够进行时钟恢复和所有后续的步骤。只要在FDE 103之后的剩余色散不超过取决于数据率的阈值，那么FDE 103的粗调是足够的。

滤波器参数取决于当前使用(例如在剩余色散上)的传输路径。图2示出了嵌入有接收器201的示例性保护设置。

接收器201对应于图1中所示的相干应答器。此外，两个传输光纤202和光纤203连接到保护卡204，保护卡204允许通过开关205选择光纤202或光纤203中的一个。

两个光纤202和光纤203表示不连接的路径。甚至可以使用不同类型的光纤而具有不同的色散值。在这种情况下，保护不能正常工作，这是因为已经针对工作路径优化的FDE设置不适合于保护路径。

因此，当前的解决方案具有如下问题，即，在光学路径的传输特性显著改变(即，因保护切换而导致)的情况下，相关的补偿滤波器和/或均衡器的参数设置不能被足够快地调整因而不能避免数据丢失。

所要解决的问题在于克服上面提及的缺点，具体是提供使光学网络元件在保护切换的情况下快速调整的有效解决方案。

这个问题根据独立权利要求的特征来解决。另外的实施方式产生自从属权利要求。

为了克服这个问题，建议了用于操作光学网络元件的方法，

-其中，基于质量参数，选择后续的参数组来操作光学网络元件。

光学网络元件可以是光学网络的任意元件，例如，接收器、应答器、线卡、复用转发器(muxponder)等。光学网络元件还可以是另一组件的一部分，或者由另一部件使用。

有利地，所提及的解决方案允许快速调整用于操作光学网络元件的参数，并由此避免连接的损耗。具体地，能够通过所述质量参数(基于假设在路径之间的切换时发生的质量恶化)监测光学路径之间的切换，并且选择不同的参数组。参数组可以用于光学网络元件的至少一个均衡器。

因此，不需要来自开关的信息以检测保护机制的激活。因此，这个解决方案有利地与开放平台概念兼容，并且提供关于将卡放置到机架或副机架内的最大灵活性。

在实施方式中，质量参数下述参数中的至少一种：

-与在网络元件处接收到的输入信号、或者在FDE之后(例如，第一处理步骤之后)检测到的输入信号相关的质量信息；

-在光学网络元件处接收到的信号的峰均比；

-在光学网络元件处接收到的(例如，通过异步或同步采样收集到的)采样的统计；

-与信号所谓的“眼图(eye)”相关的质量信息，例如，眼图闭合代价(eye closure penalty)或眼图开放(eye opening)代价。

能够使用允许输入信号的质量的快速特征描述的任何质量参数，输入信号的质量的快速特征描述能够对质量的改变快速反应，尤其是基于传输光纤之间的切换。

质量参数可以表现出与信号质量的正相关或负相关。例如，峰均比与信号呈负相关，即，更好的质量由更小的质量参数值表示，更差的质量伴随着更高的参数值。相反，眼图开放与信号质量正相关，这意味着更高的值表示更好的质量。

质量参数还可以与传输路径的质量相关，这可以通过对比传输前后的信号特性来确定。对于定义信号或者传输路径的质量的所有变型由术语“连接的质量”概述或覆盖。

在另一个实施方式中，参数组包括用于光学网络元件的至少一个均衡器的、至少一个参数，尤其是用于操作光学网络元件的频域均衡器和/或时域均衡器的至少一个参数。

在另外的实施方式中，在光学网络元件的启动期间确定至少一个参数组。

在接下来的实施方法中，

(a)光学网络元件连接到第一传输光纤；

(b)其中，基于第一传输光纤优化或调整参数组；

(c)其中，为第一传输光纤存储参数组；

(d)其中，只要附加的传输光纤可用，则针对该附加的传输光纤重复步骤(a)至(c)。

传输光纤还被称为路径或传输路径(与所选择的物理光纤相关联)。

因此，启动阶段可用于训练取决于所选择的多种传输光纤(路径)的不同的参数组，即，能够为每个光纤确定和存储参数组。

还有实施方式中，

(e)通过质量参数确定连接的质量；

(f)如果连接的质量比预定阈值差，则选择后续的参数组；

(g)其中，特别地重复步骤(e)至(f)，直至连接的质量至少达到预定阈值和/或直至没有另外的参数组可用。

应注意，预定阈值可用于决策连接的质量是否差到需要选择不同的参数组来操作光学网络元件的至少一个均衡器。

据此，在另一个实施方式中，通过附加的实体，尤其是通过管理系统提供与待选择的所述参数组相关的信息。

因此，作为一种选项，管理系统(或者实际光学网络元件或另一个光学网络元件的另一个卡)可以例如出于一致性目的提供关于参数组的信息，尤其是表示针对当前所选择的传输光纤选择哪个参数组。因为参数组的选择可以快速进行而不损耗实际连接，所以这种信息可用于选择不同的参数组。

具体地，该方案可有利地与来自管理系统的通信结合以在网络元件的使用寿命期间获得优化的或最佳性能。当发生切换时，提供接收到的信号的足够恢复的参数组需要在短的时间周期内提供给均衡器(其还可以是滤波器或者包括滤波器)以避免通信量中断。因此，有利地，从数个参数组选出一个参数组，而选择的参数组提供足够的性能。然而，该初次选择的参数组可能无法提供抵抗可能例如随着老化而产生的链路/路径的进一步变化或恶化的最佳容忍度。这种缺点可以通过基于由管理系统提供的信息、考虑附加的要求(例如，对参数变化的容忍度)来选择更好(或者最佳)参数组来克服。对于这种再调整的时间要求宽松，并且可以处理较慢的通信。

上面提及的问题通过包括处理单元的光学网络元件解决，其中处理单元被设置为基于质量参数选择后续的参数组以操作光学网络元件。

根据实施方式，所述光学网络元件包括至少一个均衡器，其中参数组用于操作至少一个均衡器。

据此，在实施方式中，所述至少一个均衡器包括频域均衡器和/或时域均衡器。

应注意，本文中提及的方法的步骤也可以在该处理单元上执行。

还应注意，所述处理单元可以包括至少一个、尤其是数个设置为执行本文所述方法的步骤的装置。该装置可以在逻辑上或物理上分离开；尤其是，数个在逻辑上分离的装置可以被组合在至少一个物理单元中。

所述处理单元可以包括如下中的至少一种：处理器、微控制器、硬连线电路、ASIC、FPGA、逻辑装置。

本文中所提供的解决方案还包括可直接装载到数字计算机的存储器中的计算机程序产品，包括用于执行如本文所述的方法的步骤的软件代码部分。

此外，上文提及的问题通过计算机可读介质解决，例如，具有适于使计算机系统执行本文所述的方法的计算机可执行指令的、任何类型的存储器。

另外，上文提及的问题通过包括如本文所述的至少一个装置(尤其是光学网络元件)的通信系统解决。

在下面的附图中示出和说明了本发明的实施方式，在附图中：

图3示出还包括应答器的启动程序的示例图；

图4示出将质量参数鉴于为两个切换位置补偿的色散的依赖性形象化的示意图，其中质量参数具有与信号质量的负相关，即，更小的参数值表示更好的信号质量；

图5示出将接收器以快速方式处理传输光纤之间的切换的步骤形象化的示意性流程图；

图6示出将光学网络元件的启动阶段示意性地形象化的流程图；

图7示出将质量参数鉴于待补偿用于第一传输光纤的参数组和用于第二传输光纤的参数组的色散的依赖性形象化的示意图，其中质量参数具有与信号质量的负相关，即，更小的参数值表示更好的信号质量；

图8在随时间上示出图7中指出的转变。

本文中介绍的解决方案是指使用相干接收器在光通信系统中对信号失真进行电气补偿。具体地，提出了允许快速保护切换而无需通信系统的多种卡之间的任何快速通信的解决方案。换言之，接收器卡能够在没有来自卡的外部的任何信息的情况下检测切换活动，并且能够在非常短的时间周期内适应于新的情况。

根据本发明的程序或设置涉及如下特征：

(a)将适于不同的切换位置(例如，用于不同的传输光纤)的参数组存储到存储器中；

(b)使用能够快速确定并且允许光学路径之间的切换的快速检测的质量参数；

(c)在检测出切换到另一个光学路径的情况下，将新的参数组应用到相关的均衡器；

(d)在已经发生光学路径之间的切换的情况下，作为一种选项，能够提供保护卡与接收器之间的通信以用于一致性检查。

下文中，将对与上述的特征相关的一些示例性细节进行描述：

(a)确定合适的参数组：

在系统启动期间，保护开关可以被设置到不同的位置，并且能够为每个位置确定参数组。该参数组对于所选择的传输光纤可以是最佳或有利的。参数组还可以通过计划工具提供。参数组可以被保存在存储器中并由此经由存储器供给。

(b)质量参数：

有利地，接收器卡能够在没有通过任何其他卡提供进一步信息的情况下检测传输路径的改变。因此，建议质量参数能够被例如持续和几乎瞬间地计算。例如，可以使用峰均比。

(c)对切换活动的反应：

质量参数值的改变表示光学路径的特性已经改变。因此，每个接收器能够切换到存储器中的后续参数组，并且检查质量参数是否在预期范围内。如果质量参数在预期范围内，则不需要进一步活动。如果质量参数仍不在预期范围内，则接收器切换到下一个参数组。能够重复这种切换直到实现可接受的性能。如果没有参数组是适当的，则可以发出警告。

(d)卡的同步：

可能发生虽然质量参数在允许的范围内，但接收器不使用正确的参数组的情况。这对于实际情况而言可能不是一个问题，但是可能在产品的使用寿命期间导致问题(例如，如果在未来几年内没有切换活动)。因此，可以执行一致性检查。这种情况可能在多于两个参数组可用并且至少两组在FDE后提供足够的信号质量时发生。当选择第一个适当的组时，能够在切换后正确并直接地接收信号。然而，这可能是因为已经为不同的路径确定该参数组并且未充分考虑一些附加的要求。例如，对于因老化所致的改变的容忍度可能太小，以使得如果未发生切换操作则在未来几年发生问题。

(e)对于计划的切换操作的附加通信：

不可预测的切换操作在光学网络中是关键情况。然而，因网络重新配置或维护而能够计划切换操作。在这种情况下，当下一个切换发生时，管理系统可以另外地传递待使用的正确参数组。

应注意，该方法也可以与持续操作的闭环控制结合。

对于设置，可以实现如下方案：

(1)接收器存储用于不同的光学路径的FDE的两个(或更多)设置(参数组)。甚至可以在启动期间对于所有可能的切换位置或可用的保护路径确定设置参数，或者它们可以通过计划工具通信。作为替代，参数组还可以通过管理系统或不同的网络元件提供。

(2)如果接收器检测到质量参数的恶化超出预定阈值，则其切换到为FDE存储的下一个参数组。

因为在切换后不需要扫描，所以所提出的解决方案非常快，并且避免了连接的损耗。此外，不需要来自开关的信息以检测保护机制的激活。因此，该方案与开放平台概念兼容。

还应注意，仅经由管理系统传递切换位置可能太慢。每个卡(即，保护卡和接收器卡)需要检测其自身的当前传输路径的故障。然而，在执行本文中所述的切换后，可以进行经由本地通信网络的管理系统的附加同步，以检测并解决不一致，但对于在已经选择另一个传输光纤后的接收器的操作而言不是强制性的。

图3示出了还包括应答器的启动过程的示例图。

通过光至电(optical-to-electrical)部件302将光学信号301转换成电域(electrical domain)。然后，执行通过频域均衡器(FDE)303的均衡和时钟恢复304。时钟恢复304的输出被供给至负责微调并且嵌入持续运行的控制环路(即，信号分析306，其将反馈307提供给TDE 305)的时域均衡器(TDE)305。

两个传输光纤309和310连接到保护卡，这允许光纤309或光纤310通过开关308的选择。

管理系统311定义开关308的位置。在确定对于FDE 303的最佳设置后，参数组312被存储在相对应的存储器中。然后，开关308被设定在可选的切换位置，并且有利的或最佳的参数组313也被确定并存储在存储器中。因此，参数组312和参数组313两者都被存储在存储器中并且能够在由线315指示的应答器的操作期间基于质量参数314的值来选择。

例如，一些参数组可以根据上述的程序确定，而其他参数组可以通过管理系统、计划工具或操作者通信。

应注意，FDE 303的功能可以通过TDE 305提供。具体地，FDE303和TDE 305两者可以被组合为单个部件。

图4示出将质量参数鉴于为两个切换位置401(参数组312)和402(参数组313)补偿的色散的依赖性形象化的示意图。可以为切换位置401和402两者确定最佳设置。还能够确定阈值403。阈值403可以通过应用不同的规则来确定。

假设开关308处于其第一位置，将传输光纤309与参数组312连接被应用到FDE 303。然后，假设质量参数达到表示例如第一传输光纤309的故障的高值或假设未再检测到信号。现在开关308可以自主地选择与传输光纤310连接的第二位置，该传输光纤310与传输光纤相比309具有不同的特性。因此，质量参数进一步恶化。接收器现在基于传输的质量已经恶化的事实利用参数组313；换言之，接收器尝试不同的参数组并且希望质量参数快速地改善。如果恶化的原因是基于切换到其他传输光纤，则通过这种至第二参数组的切换(在本实例中仅存在两个传输光纤和两个参数组)快速改善质量参数的值，这是因为已经确定在启动期间第二参数组适用于其他传输光纤。因此，第二参数组用于操作FDE 303，并且在开关308选择其他传输光纤后能够在短时间内实现最佳或显著改善的性能。

图7示出将质量参数鉴于待补偿用于第一传输光纤的参数组701和用于第二传输光纤(传输光纤也被称为路径)的参数组702的色散的依赖性形象化的示意图。此外，描绘了阈值703。

在点704处，已经选择用于第一路径的参数组，在点705处，已经由开关选择第二传输光纤(路径)。因为该点705处的质量参数超出了可接受的阈值(在本实例中，所有低于阈值703的值被视为可接受)，所以选择第二参数组(参见点706)，而这再次将接收到的信号的质量恢复至可接受的水平。

图8示出点704至706之间随时间的转变。在点801处，质量参数恶化超出了阈值703，这触发了参数组的改变(在点706处执行)。

在应用参数组313不产生足够的质量值的情况下，可以启动新的扫描。

作为质量参数，可以使用峰均比；此外，可以使用任何变化测量(例如统计测量)来代替所述峰均比。

图5示出将接收器以快速方式处理传输光纤之间的切换的步骤形象化的示意性流程图。在步骤501中，评估质量参数。如果其不在预定范围内，则评估可以继续(即，持续地或以通过检查质量参数的迭代方式，例如以规律的时间间隔)。如果质量参数的值并不如其所应该的那样，则(例如，从其被事先存储的存储器)选择下一个参数值，并适用于驱动光学元件的至少一个均衡器，尤其是FDE和TDE。然后，可以继续步骤501。

图6示出将光学网络元件的启动阶段示意性地形象化的流程图。在步骤601中，选择(第一)传输光纤。在步骤602中选择用于该传输光纤的参数组。具体地，参数组可以针对使用所选择的传输光纤的操作进行优化(步骤606)并且这种参数组可以用于调整光学网络元件的至少一个均衡器，尤其是FDE和/或TDE(步骤607)。在步骤603中，参数组被存储在存储器中。在步骤604中，检查是否有任何另外的传输光纤可用。如果有另外的传输光纤可用，则其跳至步骤601，并且选择后续的传输光纤。如果没有附加的光纤可用，则启动结束(步骤605)。缩写词的列表：

BER 误码率(比)

FDE 频域均衡器

LOF 帧损耗

PAR 峰均比

TDE 时域均衡器

WDM 波分复用

Claims

1.一种用于操作光学网络元件的方法，

-其中，基于质量参数，选择后续的参数组来操作所述光学网络元件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述质量参数包括下述参数中的至少一种：

-与在所述网络元件处接收到的输入信息或者在第一处理步骤后接收到的输入信息相关的质量信息；

-在所述光学网络元件处接收到的信号的峰均比；

-在所述光学网络元件处接收到的采样的统计；

-与所述信号的眼图相关的质量信息。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述参数组包括用于所述光学网络元件的至少一个均衡器的至少一个参数，尤其是用于操作所述光学网络元件的频域均衡器和/或时域均衡器的至少一个参数。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在所述光学网络元件的启动期间确定至少一个参数组。

5.根据权利要求4所述的方法，

(a)其中，所述光学网络元件连接到第一传输光纤；

(b)其中，基于所述第一传输光纤优化或调整所述参数组；

(c)其中，为所述第一传输光纤存储所述参数组；

(d)其中，只要附加的传输光纤可用，则针对所述附加的传输光纤重复所述步骤(a)至(c)。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

(e)其中，通过所述质量参数确定连接的质量；

(f)其中，如果所述连接的所述质量比预定阈值差，则选择后续的参数组；

(g)其中，特别地重复所述步骤(e)至(f)，直至所述连接的所述质量至少达到所述预定阈值和/或直至没有另外的参数组可用。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，通过附加的实体，尤其是通过管理系统提供与待选择的所述参数组相关的信息。

8.一种光学网络元件，包括处理单元，所述处理单元被设置为基于质量参数选择后续的参数组以操作所述光学网络元件。

9.根据权利要求8所述的光学网络元件，包括：至少一个均衡器，其中所述参数组用于操作所述至少一个均衡器。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述至少一个均衡器包括频域均衡器和/或时域均衡器。

11.一种通信系统，包括根据权利要求8至10中的任一项所述的至少一个装置。