CN104429002B

CN104429002B - 确定光通信网络中的光通信路径的特性

Info

Publication number: CN104429002B
Application number: CN201280073202.8A
Authority: CN
Inventors: 斯特凡诺·鲁菲尼; G.博塔里
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2017-09-19
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: US20150104167A1; CN104429002A; US9584217B2; EP2850749A1; WO2013170910A1; EP2850749B1

Abstract

确定第一光网络节点（A）与第二光网络节点（B）之间的光通信路径的性质的方法，在第二光网络节点（B）处确定从第一光网络节点在不同的波长（λ1、λ2）上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。方法也在第二光网络节点（B）处使用在第二光网络节点处的相应相干接收器（31）确定每个波长的实时色散参数。方法可用于确定节点（A、B）之间的路径（21）的长度（L1）。方法可用于确定节点（A、B）之间的传播延迟、或节点（A、B）之间的传播延迟中的不对称。其中分开的路径（21、22）用于正向和反向传送方向，测量可以由每个路径（21、22）组成。

Description

确定光通信网络中的光通信路径的特性

技术领域

本发明涉及确定光通信网络中的光通信路径的性质，例如，可用于确定光通信网络的不对称参数。当在光通信网络上执行时间同步时，可使用不对称参数。

背景技术

有大量应用要求准确的频率和/或时间同步参考以便适当地操作，例如移动技术，例如全球移动通信系统（GSM）、宽带码分多址（W-CDMA）和长期演进（LTE）。在频率同步的情况下，传统的解决方案是从数据的同步流得到同步（例如在基于时分复用（TDM）的网络的情况下），但从TDM到基于分组的技术（例如以太网）的网络的迁移要求不同的方式。

一个解决方案是使用基于分组的方法，其中通过发送包含时间戳信息的分组跨分组网络来携带定时。时间戳是由有权访问准确参考（例如，全球定位系统（GPS））的主（服务器）生成的。

有可能通过使用定时协议（例如，在IEEE 1588中定义的网络时间协议（NTP）或精确时间协议（PTP））来提供一对节点之间的时间同步。有权访问准确时间源（例如GPS）的主节点提供时间戳并且协议确定主节点与从节点之间的传输延迟。此方式的一个基本假定是自主至从以及自从至主的延迟应该相等。这意味着网络中的任何不对称会显著地影响所输送的时间同步参考的性能。

如果连接到入口端口的路径的延迟不对称是已知的，则可以如PTP协议所规定地作出校正。特别地，IEEE 1588定义属性“延迟不对称（delayAsymmetry）”。

为了处理网络中的分组延迟变化和不对称，IEEE 1588已经规定“边界时钟”或“透明时钟”功能。IEEE 1588透明时钟是提供测量网络元素已经添加的延迟并且测量连接到网络元素的链路上的延迟的手段的功能。终端设备可以使用此信息来恢复时间参考。与此相比，边界时钟终止并且重建时间戳分组。虽然在入口和出口端口处利用HW定时间戳而有效移除节点中的任何不对称，但不对称仍然可存在于连接两个节点的链路中。

这可发生在相同光纤中但在不同的波长（例如WDM-PON）上的正向和反向业务（以及因此的PTP流）的情况下或在两个不同的光纤（并且使用相同的波长）（其中光纤可具有不同的传送特性和不同的长度）中的正向和反向业务的情况下。

校正链路中的不对称的已知解决方案是手动校准链路。如果连接到入口端口的路径的延迟不对称是已知的，则可以如PTP协议规定地作出校正。然而，这必须逐节点执行并且可以是极其昂贵和耗时的过程。此外，在网络中的任何改变中（例如，添加传送设备），必须更新补偿。这可以是太复杂和昂贵的任务，它在IEEE 1588技术的部署中创建重要障碍。

发明内容

本发明寻求提供确定光通信网络的性质的备选方式，例如用于确定不对称参数。

本发明的一个方面提供确定第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质的方法。方法包括在第二光网络节点处确定从第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。方法还包括在第二光网络节点处使用在第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数。

本发明的实施例的优势在于有可能确定光通信路径的性质，例如路径的长度、路径的传播延迟和/或正向和反向路径之间的不对称，而不需要一对节点之间的往返传播延迟测量。这可以简化测量方法并且可以降低在节点处的附加的设备的需求来支持往返传播延迟的测量。

本发明的实施例可允许自动不对称补偿的便利实现。

本发明的实施例可使用已经提供在光通信网络的节点中的相干检测硬件。

可执行本发明的实施例而不中断业务。可周期性地执行方法来校验时间偏移。还可执行方法来确定光纤寿命的进展，例如光纤老化。

有利地，方法还包括使用确定的时间偏移和色散参数在从第一光网络节点到第二光网络节点的传送方向中确定光通信路径的长度。

有利地，方法还包括使用确定的时间差和实时色散参数来确定在第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的传播延迟。

有利地，方法还包括确定在第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的不对称参数。

参数的计算例如一个或多个：光路径的长度；光路径的传播延迟；不对称参数（例如，在正向和反向光路径之间的传播延迟中的不对称）可以在第二节点、或在另一节点（例如，网络管理系统（NMS）的节点）处执行。

本发明的另一方面提供确定第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质的方法。方法包括，在网络管理实体处，使第二光网络节点确定从第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。方法还包括使第二光网络节点使用在第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数。

有利地，方法还包括使用确定的时间差和实时色散参数来确定至少一个：在第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的传播延迟以及不对称参数。

本发明的另一方面提供跨光通信网络在第一节点处的主时钟与在第二节点处的从时钟之间执行时间同步的方法。方法包括，在第二节点处，使用时间协议来使用第二节点与第一节点之间的正向和反向通信而同步从时钟与主时钟。方法还包括，在第二节点处，使用根据本发明的实施例的方法而确定的不对称参数来补偿正向和反向通信之间的不对称。

任何方法可用在使用时间同步协议（例如，在IEEE 1588或网络时间协议（NTP）中定义的精确时间协议（PTP））的应用中，或一般而言用在接口（例如，通用公共无线电接口（CPRI））中所需要的延迟测量中。

本发明的另外的方面还提供用于实现任何描述或要求保护的方法的设备。特别地，本发明的一个方面提供在第二光网络节点处的设备，用于确定第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质。设备包括时间偏移测量模块，布置成确定从第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。设备还包括散射测量模块，布置成使用在第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数。

另一方面提供在光通信网络的网络管理实体处使用的设备，用于确定网络的第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质。设备包括接口，用于与光网络节点通信。设备还包括控制逻辑，布置成使第二光网络节点确定从第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。控制逻辑还安排为使第二光网络节点使用在第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数。

有利地，控制逻辑还安排为使用确定的时间差和实时色散参数来确定至少一个：在第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的传播延迟以及不对称参数。

此处描述的功能性可以实现在硬件、由处理设备执行的软件、或硬件和软件的组合中。处理设备可以包括计算机、处理器、状态机、逻辑阵列或任何其它合适的处理设备。处理设备可以是通用处理器，它执行软件来使通用处理器执行所需任务，或处理设备可以专用于执行所需功能。本发明的另一方面提供机器可读指令（软件），当处理器执行指令时，执行任何描述的方法。机器可读指令可存储在电子存储器装置、硬盘、光盘或其它机器可读存储介质上。机器可读介质可以是非暂时性介质。机器可读指令可以经由网络连接而被下载到存储介质。

附图说明

将参考附图仅以示例的方式来描述本发明的实施例，其中：

图1示出具有节点之间的时间同步的包含光通信网络的通信系统；

图2示出可以形成图1的系统的一部分的光通信网络；

图3A示出用于在图2的光通信网络的一对节点A、B之间的正向和反向传送方向的具有一个或多个光纤跨度的分开的光路径；

图3B示出用于在图2的光通信网络的一对节点A、B之间的正向和反向传送方向的具有一个或多个光纤跨度的单个光路径；

图4A和图4B示出确定图3A和图3B的布置的不对称的方式；

图5和图6示出用于确定光路径的不对称的方法；

图7示出由NMS执行的方法；

图8示出同步从节点与主节点的方法；

图9示出在光通信网络的节点处的设备；

图10示出在光通信网络的NMS处的设备；

图11示出在执行时间同步的节点处的设备；

图12和图13示出包括客户端网络和服务器通信网络的通信系统的示例；

图14示出根据PTP的时间同步协议的消息交换；

图15示出色散的估计；

图16示出用于执行方法的基于计算机的实现的处理设备。

具体实施方式

图1示出其中可使用本发明的实施例的系统。第一节点1具有提供准确的定时参考的时钟。第一节点1可有权访问准确的定时信息的来源（例如，全球定位系统（GPS）接收器）。第二节点2具有与第一节点1的时钟同步的本地时钟。在第一节点1与第二节点2之间发送的在分组6中携带的定时信息允许第二节点2同步在第二节点2处的本地时钟与在第一节点1处的时钟。分组网络3（例如，以太网络）连接第一节点1和第二节点2。定时信息可以包括时间戳。分组跨过光通信网络4而传输，用于第一节点1与第二节点2之间的至少部分路径。时间协议（例如，PTP）用于将在节点2处的时钟同步到在节点1处的时钟。时间协议确定主与从之间的传播延迟的估计，并且假定正向和反向方向中的传播延迟相等。节点2可以补偿正向和反向方向之间的任何不对称。

图2示出包括节点10的光通信网络4的示例。网络的邻近节点10由链路5连接。可以为每个通信方向提供分开的链路（例如光纤）51、52：第一链路51用于携带在通信的正向方向中的业务并且第二链路52用于携带在通信的反向方向中的业务。每个链路可以是分开的光纤，它们可以跟随在物理上分开的路径。业务是由波长信道（也被称为λ）在链路51、52上携带。每个光路使用定义的频带内的不同的波长信道。此类型的网络使用光路的波分复用（WDM）或密集波分复用（DWDM）光信道的固定或灵活的栅格。在光路的源节点和目的地节点处，有光收发器用于在λ上光学地传送业务并且在λ上光学地接收业务。有利地，节点包括光交叉互连，布置成基于λ的波长来转发业务。这通常被称为波长交换光网络。网络可以具有网状的、环形的或任何其它合适的拓扑。网络4还可包括网络管理系统（NMS）70。节点10与NMS 70通信。

图3A和图3B示出其中可以在一对节点A、B之间在光通信网络4上携带业务的两个可能的方式。在图3A中，有用于每个通信方向的分开的光路径21、22：第一路径21用于携带在通信的正向方向（A-B）中的业务并且第二路径22用于携带在通信的反向方向（B-A）中的业务。每个路径21、22可以包括在图2中所示的链路51、52中的一个、或一系列链路51、52。每个光路径21、22可以是分开的光纤，它们可以跟随在物理上分开的路径。路径21的长度d1可以不同于路径22的长度d2。相同的波长λ1可用于在路径21和22上携带业务，或不同的波长可用于在路径21和22上携带业务，例如，在路径21上的波长λ1和在路径22上的波长λ2。

在图3B中，一个路径23用于两个通信方向。路径23可以包括在图2中所示的链路51中的一个、或一系列链路51。第一波长λ1用于携带在通信的正向方向（A-B）中的业务并且第二波长λ2用于携带在通信的反向方向（B-A）中的业务。

时间协议（例如PTP）假定在正向和反向方向中的路径延迟相等但是光通信网络4可导致在正向和反向方向中的不同的路径延迟（其可影响时间同步)。不对称的一个原因是传播延迟不对称。在图3A中，路径21、22的不同的长度L1、L2可以导致传播延迟不对称。如果在图3A中使用不同的波长λ1、λ2，则这可以导致传播延迟不对称（即使路径21、22的物理长度相等）。在图3B中，用于相同光路径（例如，光纤）中的正向和反向方向的不同的波长λ1、λ2可以导致传播延迟不对称。

本发明的实施例提供确定测量的方式，其可用于确定由光通信网络4导致的传播延迟不对称。

图4A示出用于确定图3A的场景（其中不同的路径21、22用于通信的正向和反向方向）中的光路径的性质的布置。示出节点A和节点B。例如，每个节点可以是可重构光分插复用器（ROADM）。节点A、B可以是网络中的邻近节点（即，在单个光纤跨度的每端处的节点，没有中间节点放置于A与B之间的传送路径中），但更一般地，节点A和B可以是光通信网络4中的任何两个节点，具有任何数量的中间节点和/或光放大器放置于节点A与B之间的路径中。在每个节点处的接收器RX 31是能够进行相干检测的相干接收器。在接收器RX 31处使用相干检测来检测光信号。

除用于交换和相干终止的传统的子系统以外，每个节点配备有充分准确的时钟33，它用于测量不同的波长的到达时间。在时钟33中使用的振荡器可以是相对便宜的，例如温度补偿晶体振荡器（TCXO），这是因为对于此类型的测量，振荡器在非常短的时间间隔上稳定已足够。可以使用在节点处传统上提供来支持相干传送的时钟。

根据依照本发明的实施例的方法，在不同的波长处的两个光信号（在波长λ1处的第一信号和在波长λ2处的第二信号）被同时从节点A传送到节点B。如上所述，信号可通过中间光放大器（OA），它们未在图4A中示出。波长λ1、λ2可以是来自国际电信联盟（ITU-T）推荐G.694 WDM或DWDM梳的标准信道波长。光信号将到达节点B，并具有由于色散（CD）的时间偏移。时钟33用于测量两个信号的到达之间的时间偏移。在节点B处使用相干接收器31，有可能在节点B处确定在波长λ1处的散射参数和在波长λ2处的散射参数的值。相干接收器31输出色散的实时估计/测量。这意味着它是在作出测量时的实际色散的估计/测量，而不是从数据表取回的值。时钟33用于确定到达时间和以及因此到达时间之间的时间偏移。

时间偏移可以通过确定两个信号中的每个的特定数据序列（例如在OTN帧内携带的位的预定义的序列）的到达时间中的差别来测量，假定已经从第一节点A同时传送两个序列。

有若干可能的技术用于在相干接收器处确定色散。一个选项是执行“盲扫描”（即，搜索而没有任何以前的知识），它开始于粗搜索来找到目标函数的最小峰值（例如，参见图15中的图表）并且然后在大致散射值周围执行精搜索来找到更准确的值。另一选项是使用存储值作为搜索操作的起始点。存储值可以是理论散射值（例如，由光纤制造商的数据表提供的值）。在现场，这可以允许到实际值的更快收敛并且可以避免执行初步粗搜索的需要。

可以在反向方向B-A中执行类似方法。在不同的波长处的两个光信号（在波长λ3处的第一信号和在波长λ4处的第二信号）被同时从节点B传送到节点A。波长λ3可以等于λ1并且波长λ4可以等于λ2（虽然这不是必要的）。光信号将到达节点A，并具有由于色散（CD）的时间偏移。在节点A处的时钟33用于测量两个信号的到达之间的时间偏移。在节点A处使用相干接收器31，有可能确定在波长λ3处的散射参数和在波长λ4处的散射参数的值。时钟33用于确定到达时间和以及因此到达时间之间的时间偏移。

考虑具有长度的路径21，并且假定已经在A中同时传送两个信道，则有可能如下定义在节点B处的时间偏移：

此公式假定散射参数为正，如典型地出现在商品光纤中的。通过重新排列公式（i），的值可以表述为在节点B处全部已知或估计的参数的函数：

利用类似公式，可以计算路径22的长度，开始于在节点A中估计的散射值和时间：

图4B示出用于确定场景（其中单个光路径23用于通信的正向和反向方向）中的光路径的性质的布置。布置类似于为图4A描述的布置，但简化为只需要执行在正向方向A-B中（而没有在反向方向B-A中）的测量。在节点B处执行的测量足以确定光路径的有效长度L，并且此长度在两个方向中相等。传播延迟不对称仍然可以产生于不同的波长。

路径21、22、23不限于点到点链路，还可以是光通信网络4的一对节点之间的链路/光纤跨度的任何组合。在这个更一般的情况下，以上计算的长度假定两个节点之间的“有效长度”的意义。此有效长度是有用参数，因为它是光信号“看见”在其来源与目的地之间行进的长度并且无法估计（并且补偿）两个方向之间的不对称。

可以在特定波长处计算节点A和B之间的传播延迟：

其中：

=在波长处的传播延迟A-B

是在波长处的光纤中的光的速度

是路径A-B的长度，它根据公式（ii）来计算

并且

其中：

c =真空中的光的速度

=在波长处的光纤的折射率

相同的公式应用于方向B-A：

其中：

=在波长处的传播延迟B-A

是在波长处的光纤中的光的速度

是路径B-A的长度，它是根据公式（iii）来计算

并且

其中：

c =真空中的光的速度

=在波长处的光纤的折射率

波长的传播延迟不对称A为：

可以通过还原链接色散和折射率的公式来获取在的各种值处的折射率：

其中D表示量、中的一个并且n表示量、中的一个，并且取决于。

为了还原此公式，需要在λ的多个值处的D的多个值。注意此公式可直接实现在相干接收器（图4A、图4B的31）的DSP中来获取每个的n的估计值。作为备选，可以使用光纤的光纤数据表（在图4C中示出示例）来取回n的理论值。然而，因为当前值可以随着时间偏离，所以此方法不准确。

在正向方向中使用的波长和在反向方向中使用的波长的传播延迟不对称A为：

式子（v）和（vii）示出只由于正向和反向路径的传播延迟中的差别的不对称。传播延迟是正向和反向路径之间的不对称的多个可能的原因中的一个。不对称的附加的原因包含：产生于在边界节点处将数据映射到分组的延迟以及由于前向错误校正（FEC）的延迟。延迟的附加的原因可以被确定并且添加到由于光纤中的传播的延迟。用于减轻不对称效应的装置或方法可补偿总不对称（由于传播延迟以及延迟的附加的原因中的一个或多个）。

方法的一个优势是提供极其准确的光纤长度（以及两个光纤情况下的）的计算，具有计算不对称A的最终目标。此光纤长度不依赖于波长。一旦已经计算和的值，在式子（iv）、（v）或（vii）中使用这些值来估计传播时间。在式子（v）和（vii）中，对波长的依赖性受控于折射率，如以上解释的。

式子（ii）-（vii）的计算可以全部在节点B处、或在节点A和节点B的组合处执行。备选地，节点B或节点A可以执行式子（ii）-（vii）中的一个或多个并且然后将这些计算的结果转发到其它节点，其它的节点执行其它的式子（ii）-（vii）的计算。例如，在最简单的情况下，节点B可以将时间偏移和色散的测量转发到另一节点（例如NMS 70），用于由式子（ii）-（vii）定义的参数的计算。在另一示例中，节点B可以使用式子（ii）来计算长度并且然后将计算的长度转发到另一节点。在另一示例中，节点B可以使用式子（ii）来计算长度，使用式子（iv）来计算传播延迟并且然后将计算的长度和/或传播延迟转发到另一节点。

在波长λ1和λ2处从节点A发送到节点B的信号、以及在波长λ3和λ4处从节点B发送到节点A的信号可以是携带业务的信号，并且散射的估计不影响这些信号的业务有效载荷。在节点A、B之间的操作中没有在不同的波长处的两个光路的情况下，则可以在节点A、B之间建立光路来满足此要求。

可以协调节点A和节点B的操作来执行上述过程，例如由来自NMS的管理平面信令或在节点之间的控制平面信令。例如，节点A可以告诉节点B它将开始朝着节点B传送两个信号，并且指示节点B测量到达时间中的差别。备选地，节点B可以简单地监听由在B中终止的波长携带的预定义的数据序列。接着此事件，可以启动CD估计。

一旦测量的值是可用的，则有可能将有关的时间偏移补偿（例如，使用网络管理系统（NMS））自动地插入到节点（透明时钟、边界时钟或从时钟）的IEEE 1588参数（在PTP的情况下），或一般而言正确地处理需要对称信道的任何系统。

上述过程提供关于光通信网络的两个节点（A、B）之间的光路径的性质的测量。这些测量用于导出存在于这一对节点之间的不对称的估计。当在一对节点之间执行时间同步时，有可能补偿此不对称。

时间同步可以发生在上述测量和/或计算中涉及的节点A、B的一个或两个处。时间同步可以发生在光通信网络4的另一节点、或使用光通信网络4的客户端网络的节点处。一对节点（A、B）之间的不对称的计算仍然有用，即使时间同步不发生在光通信网络的节点（A、B）中的一个处。

图5示出可以在节点B处执行的方法。在图5和图6中，“第一节点”是节点A并且“第二节点”是节点B。方法开始于步骤101，通过测量用于传送方向A-B的光路径的性质。在步骤102处，节点B确定从第一节点接收的在第一波长处的第一信号与从第一节点接收的在第二波长处的第二信号之间的时间偏移。在步骤103处，节点B确定在第一波长处的色散。在步骤104处，节点B确定在第二波长处的色散。在步骤105处，方法可以包括步骤：使用测量的时间偏移、在第一波长处的色散和在第二波长处的色散，在从第一节点到第二节点的传送方向中确定光路径的长度。可以在节点B处执行步骤105。备选地，可在另一节点（例如，NMS 70）处进行此步骤。在步骤106处，方法可以包括步骤：在从第一节点到第二节点的传送方向中确定光路径的传播延迟。步骤106可以使用在步骤105处确定的长度，并且可以使用上述式子（iv）。可以在节点B处执行步骤106。备选地，可在另一节点（例如，NMS 70）处进行此步骤。方法可以进入步骤107来确定不对称参数（例如，正向和反向路径之间的传播延迟中的差别）。如果正向和反向传送方向有公共路径（即，在图3B、图4B中示出的场景），则在步骤108处，方法使用光路径的确定的长度来确定光路径中的不对称参数的值，用于在第一节点与第二节点之间的传送方向中的波长以及在第二节点与第一节点之间的传送方向中的波长。可以在节点B处执行步骤106。备选地，可在另一节点（例如，NMS 70）处进行此步骤。

图6示出可以在节点A和B处执行的方法的另外的步骤。步骤111测量用于传送方向B-A的光路径（=第二路径）的性质。在步骤112处，节点B在第二路径上从第二节点到第一节点在第三波长处发送第三信号。在步骤113处，节点B在第二路径上从第二节点到第一节点在第四波长处发送第四信号。

在步骤114处，节点A确定从第二节点（B）接收的在第三波长处的第三信号与从第二节点（B）接收的在第四波长处的第四信号之间的时间偏移。在步骤115处，节点A确定在第三波长处的色散。在步骤116处，节点A确定在第四波长处的色散。在步骤117处，方法可以包括步骤：使用测量的时间偏移、在第三波长处的色散和在第四波长处的色散，在从第二节点到第一节点的传送方向中确定光路径的长度。可以在节点A处执行步骤117。备选地，可在另一节点处进行此步骤。例如，测量可被转发到NMS 70、或到执行时间同步的节点。备选地，在步骤111处进行的测量可以被转发到节点B，并且节点B可以执行步骤117的计算。

在步骤118处，方法可以使用在第一节点与第二节点之间的传送方向中的光通信路径的确定的长度以及在第二节点与第一节点之间的传送方向中的光通信路径的确定的长度来确定光路径中的不对称参数的值。可以在节点A处执行步骤118。备选地，可在另一节点处进行此步骤。例如，测量可被转发到NMS 70、或到执行时间同步的节点。备选地，在步骤118处进行的测量可以被转发到节点B，并且节点B可以执行步骤118的计算。

图7示出可以由NMS实体70执行的方法。在步骤121处，NMS使第二光网络节点确定从第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。在步骤122处，NMS使第二光网络节点使用在第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数。可选地，在步骤123处，NMS可以使用确定的时间差和实时色散参数来确定至少一个：在第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的传播延迟和不对称参数。

图8示出同步在从节点处的从时钟与在主节点处的主时钟的方法。在步骤131处，从节点使用时间协议来使用在第二节点与第一节点之间的正向和反向通信而同步从时钟与主时钟。在步骤132处，从节点使用不对称参数来补偿正向和反向通信之间的不对称。不对称参数可以在从节点处在本地计算，或它可以由网络中的另一节点（例如，NMS 70）来计算。

图9示出在节点A、B中的一个处提供的设备。相干接收器31连接到进来的光链路51。相干接收器包括CD估计器32。CD估计器32估计在特定波长处的所接收的信号的色散。时钟33将输出提供到相干接收器31并且到模块34用于测量时间偏移。如以上解释的，时钟33用于测量两个所接收的信号的到达之间的时间偏移。控制逻辑36控制节点的操作。特别地，控制逻辑36协调相干接收器31和模块34的操作来获取两个所接收的信号的到达之间的时间偏移（）的测量和在两个所接收的信号的波长处的色散的估计（、）。控制逻辑36可以包含参数计算模块，它可用于计算不对称参数或中间参数（例如，可用于获取不对称参数的有效长度（以上的式子（iii）））。参数计算模块37可以执行以上式子（ii）-（v）中的任一个。提供接口35用于允许节点与其它节点（例如，NMS 70）通信。节点可以经由接口35将测量和/或计算的参数转发到其它节点。节点也包括传送器41，它连接到外出的光链路52。控制逻辑36控制传送器41的操作来在不同的波长处同时生成两个信号，以在图4A中所示的方式来测量节点与另一节点之间的路径的性质。节点可使用时间同步逻辑38来执行时间同步（例如PTP）。节点通过与另一节点交换信令消息来同步本地时钟与主时钟。时间同步逻辑38将使用由节点在本地计算37的、或从另一节点接收的不对称参数。

图10示出在NMS 70处提供的设备。控制逻辑包含参数计算模块72。参数计算模块72可用于计算不对称参数（例如，以上式子（v））或中间参数（例如，可用于获取不对称参数的有效长度（例如，以上式子（iii）））。参数计算模块37可以执行以上式子（ii）-（v）中的任一个。参数/测量可以存储在存储73中。提供接口74用于允许NMS与其它节点（例如，节点A、B）通信。NMS还可与另一域的NMS（例如，客户端NMS或另一运营商的NMS）通信，可转发测量和/或计算的参数。

图11示出在从节点80处提供的设备，从节点80可以使用时间协议（例如，PTP）来与主节点同步。控制逻辑81包含执行时间同步的模块83。节点通过与另一节点交换信令消息来同步本地时钟84与主时钟。时间同步模块83将使用不对称参数来补偿主节点与从节点之间的正向和反向路径之间的不对称。不对称参数可由逻辑82在节点80处在本地计算，它可以从另一节点接收。参数计算模块82可以执行以上式子（ii）-（v）中的任一个。提供接口85用于允许节点80与其它节点通信。接口85可用于从其它节点接收测量和/或计算的参数。

图12和图13示出包括客户端网络的通信系统的示例，在该客户端网络内提供第一客户端节点61和第二客户端节点62，并且服务器通信网络包含OTN层（例如，以前描述的光通信网络4）。通信系统包括服务器NMS 68和客户端NMS 69。第一客户端节点61通过服务器网络的第一边界节点63而耦合到服务器网络4。第一边界节点63布置成将客户端业务映射到用于在服务器网络上的传送的形式。服务器网络的第二边界节点64连接到客户端网络。业务是经由服务器网络的中间节点65、66而携带在边界节点63、64之间。中间节点可以是之前描述的节点A、B。在图12的系统中，时间同步可以跨服务器通信网络4在第一客户端节点61处的主时钟与在第二客户端节点62处的从时钟之间执行。不对称是在客户端节点61和62之间的整个路径的正向和反向方向之间计算的。不对称可以包含延迟，由于：在节点63、64处映射业务；执行前向错误校正（FEC）；跨服务器网络的传播延迟。在光通信网络4的节点处执行的测量用于计算在定时同步操作中涉及的一对节点之间的整体不对称。由节点63、64、65、66执行的测量、或由节点63、64、65、66基于测量而计算的参数值被转发到可需要那些测量/参数值的其它节点。在图12中，节点65、66将测量/参数值转发到服务器NMS。协议（例如，开放最短路径优选业务工程（OSPF-TE））的消息可用于携带测量/参数值。不对称参数可以由服务器NMS使用从节点63、64、65、66接收的测量/参数值来计算。服务器NMS 68可以与客户端NMS 69通信。服务器NMS 68可以将计算的不对称参数提供到客户端NMS 69（例如，边界节点之间的路径的不对称参数），或它可以将测量提供到客户端NMS，来允许客户端NMS计算特定一对客户端节点之间的整个路径的不对称参数。

图13示出包括客户端网络和服务器通信网络（包含OTN层）（例如，以前描述的光通信网络4）的另一系统。在此系统中，服务器网络的节点63、64、65、66将测量/参数值转发到边界节点64，并且边界节点64将测量/参数值再分发到第二客户端节点62。第二客户端节点62可以基于从边界节点64接收的测量/参数值来计算不对称。

图14示出根据PTP协议的用于同步从时钟与主时钟的消息交换的示例。消息交换模式是：

主时钟发送Sync消息到从时钟并且记录它被发送的时间t1。

从时钟接收Sync消息并且记录接收的时间t2。

主时钟通过将时间戳t1中嵌入Sync消息来将时间戳t1传达到从时钟。这需要某种硬件处理用于最高的准确度和精确度。备选地，主时钟可以将时间戳t1嵌入Follow_Up消息。

从时钟发送Delay_Req消息到主时钟并且记录它被发送的时间t3。

主时钟接收Delay_Req消息并且记录接收的时间t4。

主时钟通过将它嵌入Delay_Resp消息来将时间戳t4传达到从时钟。

在此消息交换结束时，从时钟处理所有四个时间戳：t1、t2、t3、t4。这些时间戳可用于计算从时钟相对于主时钟的偏移以及在两个时钟之间的消息的平均传播时间，在图14中它是t-ms和t-sm的平均。从时钟应该经由由从时钟计算的<offsetFromMaster（与主时钟的偏移）>值的最小值而同步到其主时钟。

从和主普通或边界时钟之间的时间误差（<offsetFromMaster>）定义为：

其中所有时间是在相同时刻测量。特别地，<offsetFromMaster>值应该由从时钟如下计算：

如果将不接收Follow_Up消息，则

如果将接收Follow_Up消息，则

其中（Sync消息校正字段）涉及传输网络中的支持（即透明时钟添加关于跨过传输网络元素的分组的等待时间的信息）。

<meanPathDelay（平均路径延迟）>的标称值计算为：

方案稍不同于对等透明时钟的情况，其中路径延迟是在每一跳处计算并且包含在sync消息的校正字段中（或在两阶时钟情况下的Follow-up消息）（除等待时间以外）。

从以上描述，很清楚偏移和传播时间的计算假定主到从以及从到主传播时间相等。传播时间中的任何不对称引入时钟偏移的计算值中的错误。由于不对称，计算的平均传播时间区别于实际传播时间。

如果已知连接到入口端口的路径的延迟不对称，则可以如PTP协议（参见IEEE1588-2008的11.6章，网络测量和控制系统的精确时钟同步协议的IEEE标准）规定的来进行校正。特别地，IEEE 1588如下定义属性“delayAsymmetry（延迟不对称）”（参见IEEE 1588中的7.4）；t-ms和t-sm定义为：

换句话说，当主到从或响应者到请求者传播时间比从到主或请求者到响应者传播时间长时，delayAsymmetry（延迟不对称）被定义为正。上述方法和设备允许计算不对称并且因此术语“delayAsymmetry（延迟不对称）”可以包含在光通信网络的正向和反向路径之间计算的不对称。

散射估计

色散（CD）是影响光学系统的性能的最重要的线性失真之一。在采用直接检测的传统非相干接收器中，丢失光学电场的相位，使得不可能有通过线性滤波器的信道的精确均衡。相干检测通过组合所接收的信号与本地振荡器（LO）激光并且通过使用平衡的检测来将它下转换成与光学电场成比例的基带电输出来解决此问题。然后，产生的信号可以被数字信号处理（DSP）算法采样并且处理，提供灵活的、基于软件的平台，它相对于使用散射补偿光纤（DCF）完成的传统的光CD补偿而言是吸引人的备选。

现存的装置可以数字补偿CD并且可以用高准确度等级来测量在不同的传送频率处的散射参数D。D估计的示例在JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 27, NO. 16,AUGUST 15, 2009 - DSP for Coherent Single-Carrier Receivers, page 3, par. B中报告。此处提议接收器，其中给定理论的“预装的CD值”，接收器必须能够估计在系统启动时的CD并且在传送期间持续地监测它。此估计值被称作载波长度。一般而言，D参数是波长依赖的，即使在常用的光纤中，假定至少在C频带和L频带上恒定。在图15的Y轴上的J|CD|参数的最小值指示色散的校正值。在粗扫描之后，可以用改进估计精确的更高分辨率在最小值周围扫描散射值。

一对节点之间的性质（长度、传播延迟）的确定具有各种可能的应用。详细描述的一个重要的应用是确定一对节点之间的传播延迟中的不对称，以用于时间同步。另一应用是对准超级信道的传播延迟。例如，可以每个用200 Gbit/s组合光纤副载波来建立1兆位信道。理论上，每个副载波可以跟随不同的光路径（例如，跨网孔）并且与在目的地节点处的其它的副载波组合。有利地，这些光路径（全部具有相同的来源和目的地节点）应该具有不大于最大值的微分传播延迟。在此场景中，可能有用的是具有每个副载波的传播延迟的估计（例如，在路由阶段期间）。上述方法可以应用于由第一副载波使用的路径，并且然后对于由每个附加的副载波使用的路径重复。对于每个副载波计算传播延迟。这可以使用图5的步骤101-106。可以分析以此方式获取的传播延迟的集合，检查最长传播延迟与最短传播延迟之间的差别落在需要的阈值限制内。

移动接入网络中的一个即将来临的架构改变是将传统的无线电基站（RBS）分成两部分（处理主单元（MU）和具有能够覆盖多个无线电小区（RRU）的专用RF设备的一组天线）的可能性。在多个RRU之间共享单个MU。RBS实现中的此新的架构方式需要MU（处理）与RRU（天线）之间的高容量、成本效益和低等待时间的传输系统。如今它们通过标准协议CPRI实现，在P2P专用光链路上传送。CPRI在等待时间方面以及特别地在上行链路/下行链路微分延迟方面施加约束。使用WDM技术作为CPRI的传送层可以在光纤和MU整合的高效使用方面提供很大的益处。作为缺点，相较于专用P2P光纤，在不同的光纤和/或波长上适应上行链路和下行链路流可以对CPRI同步造成有害效应。那个效应随着链路的长度、两个光纤的长度之间的差别（在两个光纤系统的情况下）、和上行链路与下行链路波长之间的波长间隔而增加。上行链路和下行链路传播延迟差别的知识可用于在两个CPRI流上应用适当的补偿使得微分延迟被降低到小于可接受的阈值。

图16示出示范性处理设备130，它可实现为任何形式的计算和/或电子装置，并且其中可实现上述系统和方法的实施例。处理设备130可以被提供在一个节点10处、或在形成网络管理系统的一部分的节点70处。处理设备可实现在图5到图8的任一个中所示的方法。处理设备130包括一个或多个处理器131，它们可以是微处理器、控制器或用于执行指令来控制装置的操作的任何其它合适类型的处理器。处理器131经由一个或多个总线136而连接到装置的其它部件。可使用任何计算机可读介质（例如，存储器132）来提供处理器可执行指令133。处理器可执行指令133可以包括指令来实现描述的方法的功能性。存储器132具有任何合适的类型，例如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、任何类型的存储装置（例如，磁或光存储装置）。可以提供附加的存储器134来存储由处理器131使用的数据135。处理设备130包括一个或多个网络接口138用于与其它网络实体（例如，网络4的其它节点10）对接。

具有在上文的描述和关联的附图中呈现的教导的益处，本领域的技术人员将想到所公开的发明的修改和其它实施例。因此，要理解，本发明并非受限于公开的具体实施例并且修改和其它实施例旨在包含于本公开的范围内。虽然在本文中可采用具体术语，但是它们只是以一般和描述的意义来使用并且不用于限制的目的。

Claims

1.一种确定第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质的方法，所述方法包括：

在所述第二光网络节点处确定从所述第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差；特征在于：

在所述第二光网络节点处使用在所述第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数；以及

使用所确定的时间差和所确定的实时色散参数，来确定所述第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的光通信路径的不对称参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定实时色散参数的步骤包括，对于每个波长，确定在多个值处的色散并且发现到最终值的收敛。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述确定实时色散参数的步骤开始于色散的存储值。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：使用所确定的时间偏移和所述色散参数在从所述第一光网络节点到所述第二光网络节点的传送方向中确定所述光通信路径的长度。

5.根据权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中，如果所述光通信路径是所述第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的传送方向以及所述第二光网络节点与所述第一光网络节点之间的传送方向的公共物理路径，则所述确定不对称参数的步骤包括确定在所述第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的传送方向中的波长和在所述第二光网络节点与所述第一光网络节点之间的传送方向中的波长的所述光通信路径的不对称参数。

6.根据权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中，如果所述光通信路径包括在从所述第一光网络节点到所述第二光网络节点的传送方向中的第一路径和在从所述第二光网络节点到所述第一光网络节点的传送方向中的第二路径，其中所述第一路径不同于所述第二路径，则所述方法还包括：

在所述第二路径上从所述第二光网络节点到所述第一光网络节点在不同的波长处发送光测试信号。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

在所述第一光网络节点处确定从所述第二光网络节点在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差；

在所述第一光网络节点处使用在所述第一光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数；

其中所述确定不对称参数的步骤使用所确定的时间差和由所述第一光网络节点确定的实时色散参数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述确定不对称参数的步骤包括使用所确定的时间偏移和由所述第一光网络节点确定的所述色散参数在从所述第二光网络节点到所述第一光网络节点的传送方向中确定所述光通信路径的长度。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述确定不对称参数的步骤包括确定在所述第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的传送方向中的波长和在所述第二光网络节点与所述第一光网络节点之间的传送方向中的波长的所述光通信路径的不对称参数。

10.根据权利要求1到3中的任一项所述的方法，其中所述确定光通信路径的不对称参数的步骤在不同于所述第一光网络节点和所述第二光网络节点的远程节点处执行；

其中所述远程节点是网络管理系统和参与时间同步的节点中的一个。

11.一种跨光通信网络在第一节点处的主时钟与第二节点处的从时钟之间执行时间同步的方法，所述方法包括，在所述第二节点处：

使用时间协议来使用所述第二节点与所述第一节点之间的正向和反向通信而同步所述从时钟与所述主时钟；以及

使用根据上述权利要求中的任一项确定的所述不对称参数来补偿所述正向和反向通信之间的不对称。

12.一种确定第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质的方法，所述方法包括，在网络管理实体处：

使所述第二光网络节点确定从所述第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差；

使所述第二光网络节点使用在所述第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数；以及

13.一种在第二光网络节点处的设备，用于确定第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的光通信路径的性质，包括：

时间偏移测量模块，布置成确定从所述第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差；特征在于所述设备还包括：

散射测量模块，布置成使用在所述第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数；以及

控制逻辑，布置成使用所确定的时间差和所确定的实时色散参数来确定所述第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的光通信路径的不对称参数。

14.一种在光通信网络的网络管理实体处使用的设备，用于确定所述网络的第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质，包括：

接口，用于与所述光网络节点通信；以及

控制逻辑，布置成：

其中所述控制逻辑还布置成使用所确定的时间差和实时色散参数来确定所述第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的所述光通信路径的不对称参数。

15.一种用于确定第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质的设备，包括用于执行权利要求1到12中的任一项所述的方法的部件。