CN104410444A - 一种无损伤动态光线路同步切换保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无损伤动态光线路同步切换保护装置，包括第一光切换开关（1）、第二光切换开关（2）、内置光发射器（3）、内置光接收器（4）、控制单元（5）、第一光功率检测单元（11）、第二光功率检测单元（12）、第三光功率检测单元（13），所述第二光功率检测单元（12）连接位于主接收通路光线路上的低噪声小增益光放大器（6）放大由主用接收线路收到的光信号，第二光功率检测单元（12）反馈信号给控制单元（5），控制单元（5）控制低噪声小增益放大器（6）的增益值等于或者大于无损伤动态光线路同步切换保护装置的介入光损耗，本发明装置能将对传输系统的OSNR影响降低为零，实现动态光线路同步切换保护装置的无损伤。

Description

一种无损伤动态光线路同步切换保护装置

 

技术领域

本发明涉及光线路保护系统，特别是涉及一种无损伤动态光线路同步切换保护装置，本发明属于通信领域。

 

背景技术

当前，大规模的数据业务使得运营商对数据传送的带宽需求日趋增长。100Gbps以及更高速率的光传送技术相对于10Gbps、40Gbps线路速率而言，能更好地解决运营商日益面临的业务流量及网络带宽持续增长的压力。光传输系统系统从10Gbps到40Gbps以至100Gbps等更高速率，一直面临着线路光学物理性能的限制。传输速率越高，这些限制因素产生的传输损伤也更为严重，直接限制了高速率系统的传输距离。这些因素包括：系统的插入损耗IL，光信噪比OSNR、色散容限、偏振模色散PMD容限和非线性效应等。目前普遍采用PDM QPSK（偏振复用正交四进制相位调制）适当提高100G Gbps系统的OSNR容限，采用相干接收技术和ODSP（光数字处理技术）提升色散容限，因此100G bps以及更高速率的系统不再需要额外色散补偿和PMD补偿。但是高速率系统相比较低速率传输系统，OSNR容限任然不足，并且由于非线性效应以及现有光纤线路质量的原因，线路插损IL这个直接影响传输距离的指标也面临着相当大的压力。   

有很多专利涉及光传输系统的线路保护装置。中国专利申请CN03254764提供了一种常用的动态光线路同步切换保护装置，如图1所示。图1是前例发明实施例，包括：一种10G光线路动态同步切换保护系统，控制单元实时监控主、备光通路的信息传送状态，若任一光通路发生故障及时发出告警信号，配合光发射器、光接收器，所述的控制单元控制与该通路连接的光切换开关，使两个光切换开关同步切换到备用光通路上。该装置能够动态监测主备路由状态，快速切换线路，适用于线路插损和OSNR余量较大的系统。该装置的插入损耗达到3dB，如果用在高速率系统中，会严重影响系统的插损和OSNR，达不到传输系统的要求。

因此，针对高速率系统的线路切换保护装置应该针对系统的传输特性进行设计，以适应高速率系统的OSNR容限和线路插损要求。对于这一需求，目前仍是空白。

 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种无损伤动态光线路同步切换保护装置，能提供主备线路快速切换保护功能，并且系统的插入损耗为0dB，主用线路的光功率可保持与备用线路光功率一致。 

本发明采用的技术方案是：

一种无损伤动态光线路同步切换保护装置，包括第一光切换开关、第二光切换开关、内置光发射器、内置光接收器、控制单元、第一光功率检测单元、第二光功率检测单元、第三光功率检测单元，所述第二光功率检测单元与位于主接收通路光线路上的低噪声小增益光放大器相连接放大由主用接收线路收到的光信号，第二光功率检测单元反馈信号给控制单元，控制单元控制低噪声小增益放大器的增益值等于或者大于动态光线路同步切换保护装置的介入光损耗。

所述第三光功率检测单元与位于备接收通路光线路上的可调光衰减器相连接实时监控备接收通路的光功率值，第三光功率检测单元反馈信号给控制单元，控制单元调节可调光衰减器的衰减值，直至备接收通路中的光功率与主接收通路未发生故障前的光功率相同。

所述第一光功率检测单元、第二光功率检测单元、第三光功率检测单元采用耦合器实现集成功率分配和探测。

所述第一光切换开关和第二光切换开关均具有四个光端口P1、P2、 P3、 P4，具有平行和交叉连接两种功能；第一光切换开关的P1端口与第一光功率检测单元的输出端口相连，第一光切换开关的P2端口与主发射通路相连，第一光切换开关的P3端口与备发射通路相端连，第一光切换开关的P4端口同内置光接收器的输入端口相连；第二光切换开关的P1端口同端局的光接收机相连，第二光切换开关2的P2端口同第三光功率检测单元的输入端相连，第二光切换开关2的P3端口与第二光功率检测单元的输出端相连，第二光切换开关的P4端口同内置光发射器的输出端相连。

所述低噪声小增益放大器采用噪声系数小于或者等于零的后向分布式喇曼放大器。 

本发明的有益效果主要在于：

1、本发明装置能将对传输系统的OSNR影响降低为零；

2、本发明装置可以将主备线路接收端光功率调为一致，确保在发生故障切换保护时，传输系统光接收机的接收性能不会因为主备线路的光功率不一致产生抖动，导致线路保护恢复的时间有较大影响，从而保证线路保护时系统误码时间在满足ITU-T规定的50ms范围内。

 

附图说明

图1为现有技术实施例的结构示意图；

图2为本发明无损伤动态光线路同步切换保护系统实施例的结构示意图；

其中：

1：第一光切换开关；           2：第二光切换开关；

3：内置光发射器；             4：内置光接收器；

5：控制单元；                 6：低噪声小增益光放大器；

7：可调衰减器；               8：光接收机；

9：光发射机；                 11：第一光功率检测单元；

12：第二光功率检测单元；      13：第三光功率检测单元；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图2是本发明具体结构实施例，本发明这种无损伤动态光线路同步切换保护系统连接在端局和传输线路之间，保护系统包括第一光切换开关1、第二光切换开关2、内置光发射器3、内置光接收器4、控制单元5、第一光功率检测单元11、第二光功率检测单元12、第三光功率检测单元13、低噪声小增益放大器6、可调衰减器7。第一光切换开关1的P1端口与第一光功率检测单元11的输出端PO端口相连，第一光切换开关1的P2端口与主发射通路相连，第一光切换开关1的P3端口与备发射通路相端连，第一光切换开关1的P4端口同内置光接收器4的输入端口相连；第二光切换开关2的P1端口同端局的光接收机相连，第二光切换开关2的P2端口同第三光功率检测单元13的输入端PO端口相连，第二光切换开关2的P3端口与第二光功率检测单元12的输出端PO端口相连，第二光切换开关2的P4端口同内置光发射器3的输出端相连；所述低噪声小增益放大器6其输入端In连接主接收通路，输出端Out连接至第二光功率检测单元12输入端PI；所述的可调光衰减器7的输入端In连接备接收通路，输出端Out连接至第三光功率检测单元13输入端PI。控制单元5同第一光切换开关1、第二光切换开关2、第一光功率检测单元11、第二光功率检测单元12、第三光功率检测单元13、低噪声小增益放大器6、可调光衰减器7均相连接。第一光功率检测单元11、第二光功率检测单元12、第三光功率检测单元集成功率分配和探测功能，本实施例中采用耦合器分光探测。第二光切换开关2的P1端同局端的光接收器8相连接，第一光功率检测单元11的P1端同局端的光发射机9相连接。

本发明中，第一光切换开关1、第二光切换开关2、内置光发射器3、内置光接收器4、控制单元5、集成功率分配和探测功能的第一光功率检测单元11、第二光功率检测单元12、第三光功率检测单元13的结构与前例现在技术发明相同；与前例发明相比，本发明的实施例增加了低噪声小增益光放大器6和可调光衰减器7，均位于光设备接收端保护线路之中。所述低噪声小增益光放大器6，其输入端连接主接收通路，输出端连接至第二光功率检测单元12的输入端。所述可调光衰减器7的输入端连接备接收通路，输出端连接至第三光功率检测单元13的输入端。

本发明的无损伤动态光线路同步切换保护装置，适用于高速率传输系统的光线路保护。与图1相比，本发明实施例也能完成实时监控主、备用光通路状态并实现光纤通路的自动、快速同步切换保护。本发明还包括一个低噪声小增益放大器模块6，位于光设备接收端主用线路中。当本发明装置被装置在端局与主用线路之间时，光设备接收端保护线路中的低噪声小增益放大器6连接主用接收线路与第二光功率检测单元12，接收控制单元5发出的控制信号，放大从主用接收线路收到的光信号。控制单元5可发出命令控制低噪声小增益放大器6的增益值，使增益值等于或者大于本发明的无损伤动态光线路同步切换保护装置的介入光损耗，端局的光接收机接收到光信号功率值不受插入光损耗的影响；另外，本发明中所涉及低噪声小增益放大器6采用后向分布式放大技术的后向分布式喇曼放大器，噪声系数为零或者负值，这样可以保证光传输信号在整个主发射通路到主接收通路间无OSNR的损耗。因此，本发明实施例的插入损耗为零，并且由于低噪声小增益放大器6的低噪声特性，0插入损耗和低噪声两种特性的无关叠加不会对系统的OSNR产生任何影响，甚至低噪声的特性能够适当的改善传输系统的OSNR性能。

本发明还包括一个可调光衰减器7，位于备用接收通路的光线路上，当线路由主用线路切换到备用线路时，第三光功率检测单元13实时监控备接收通路的光功率值，并反馈信号给控制单元5。控制单元5发出控制命令调节可调光衰减器7的衰减值。如图2，在光线路保护工程设计中，主用线路即主发射通路与主接收通路间线路由于建设周期和维护影响，主用线路光衰耗余量和OSNR不足是主要现实常见问题，而备用线路即备发射通路与备接收通路间线路通常会选取衰耗和OSNR相对主用线路较小且质量较好的新建光纤线路，这样导致备用线路与主用线路相比衰耗小，且这个衰耗的大小在不同的主备线路中差异也是不同的，使得端局光接收机14主备线路接收光功率不一致，因此在工程实施中，本发明所涉及的可调衰减器7可调节备用线路光路衰耗值，将主备线路接收端光功率调为一致。

最后所应说明的是，本发明的无损伤动态光线路同步切换保护装置对传输系统的速率是透明无关的，不仅可应用于100Gbps及更高速率系统等对插入损耗和OSNR要求较高的系统，也可应用于插入损耗和OSNR余量不足的较低速率系统，具有普遍适应性。

与现有技术相比，本发明针对高速率传输系统线路保护在前例发明基础上增加了低噪声小增益放大器6和可调光衰减器7，除完成常规动态监测和主备线路切换保护外,由于低噪声小增益放大器6的低噪声特性，零插入损耗和低噪声两种特性的无关叠加不会对系统的OSNR产生任何影响，甚至低噪声的特性能够适当的改善传输系统的OSNR性能。避免前例发明对传输系统的线路介入插损和OSNR产生的影响，能将对传输系统的OSNR影响降低为零。

将主备线路接收端光功率调为一致，确保在发生故障切换保护时，传输系统光接收机的接收性能不会因为主备线路的光功率不一致产生抖动，导致线路保护恢复的时间有较大影响，从而保证线路保护时系统误码时间在满足ITU-T规定的50ms范围内。

以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种无损伤动态光线路同步切换保护装置，包括第一光切换开关（1）、第二光切换开关（2）、内置光发射器（3）、内置光接收器（4）、控制单元（5）、第一光功率检测单元（11）、第二光功率检测单元（12）、第三光功率检测单元（13），其特征在于：所述第二光功率检测单元（12）与位于主接收通路光线路上的低噪声小增益光放大器（6）相连接放大由主用接收线路收到的光信号，第二光功率检测单元（12）反馈信号给控制单元（5），控制单元（5）控制低噪声小增益放大器（6）的增益值等于或者大于动态光线路同步切换保护装置的介入光损耗。

2.根据权利要求1所述的一种无损伤动态光线路同步切换保护装置，其特征在于：所述第三光功率检测单元（13）与位于备接收通路光线路上的可调光衰减器（7）相连接实时监控备接收通路的光功率值，第三光功率检测单元（13）反馈信号给控制单元（5），控制单元（5）调节可调光衰减器（7）的衰减值，直至备接收通路中的光功率与主接收通路未发生故障前的光功率相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种无损伤动态光线路同步切换保护装置，其特征在于：所述第一光功率检测单元（11）、第二光功率检测单元（12）、第三光功率检测单元（13）采用耦合器实现集成功率分配和探测。

4.根据权利要求1或2所述的一种无损伤动态光线路同步切换保护装置，其特征在于：所述第一光切换开关（1）和第二光切换开关（2）均具有四个光端口（P1、P2、 P3、 P4），具有平行和交叉连接两种功能；第一光切换开关（1）的（P1）端口与第一光功率检测单元（11）的输出端口相连，第一光切换开关（1）的（P2）端口与主发射通路相连，第一光切换开关（1）的（P3）端口与备发射通路相端连，第一光切换开关（1）的（P4）端口同内置光接收器（4）的输入端口相连；第二光切换开关（2）的（P1）端口同端局的光接收机相连，第二光切换开关（2）的（P2）端口同第三光功率检测单元（13）的输入端相连，第二光切换开关（2）的（P3）端口与第二光功率检测单元（12）的输出端相连，第二光切换开关（2）的（P4）端口同内置光发射器（3）的输出端相连。

5.根据权利要求1或2所述的一种无损伤动态光线路同步切换保护装置，其特征在于：所述低噪声小增益放大器（6）采用噪声系数小于或者等于零的后向分布式喇曼放大器。