CN105281828A - 一种相干传输系统中的传输性能评估方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相干传输系统中的传输性能评估方法,获取信道对应的SRS噪声功率、光纤链路中每个跨段对应的ASE噪声功率、和所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率;根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比;根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能;本发明同时还公开了一种相干传输系统中的传输性能装置。
Description
技术领域
本发明涉及传输检测技术,尤其涉及一种相干传输系统中的传输性能评估方法和装置。
背景技术
物理损伤感知和传输性能评估技术在高速光传输网络中有重要应用。基于传输性能评估装置得到光路传输性能后,可将评估结果应用于全光网络传输路径的规划设计、物理损伤感知的路由、波长分配和网络资源管理,实现光网络传输质量的可靠性和网络整体性能的有效提升。已有的光网络传输性能评估一般只考虑某几项线性损伤因素,如色散、偏振模色散、ASE噪声和串扰,而忽视了光纤中的非线性损伤因素。采用的分析模型一般是对这几项线性损伤因素累积物理量的线性评估,将这些损伤因素累积的物理量与可靠传输下对应的物理门限值进行比较,作为选择建路的标准和依据,无法得到能准确反映系统传输性能的参数,如质量(Q)因子和误码率。此外,上述传输质量评估方法主要针对于强度或相位调制的直接检测系统,无法应用于采用相干接收和数字信号处理进行色散和偏振模色散补偿的系统中。尽管在面向相干接收的波分复用(WDM)通信系统中,对考虑自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)和四波混频(FWM)作用下的非线性传输性能解析评估模型已经有了部分研究。但是,在已有方案中,并未考虑WDM系统受到激拉曼散射(SRS)这类对信道性能较为重要的影响因素,评估结果的精确性因而受到限制。
发明内容
为解决现有存在的技术问题,本发明主要提供一种相干传输系统中的传输性能评估方法和装置。
本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供一种相干传输系统中的传输性能评估方法,该方法包括:
获取信道对应的激拉曼散射SRS噪声功率、光纤链路中每个跨段对应的放大自发辐射ASE噪声功率、和所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率;
根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比;
根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能。
上述方案中,所述获取信道对应的SRS噪声功率包括:根据光纤链路固有参数和可变参数,获得信道对应的SRS噪声功率PSRS。
上述方案中,所述获取光纤链路中每个跨段对应的ASE噪声功率包括:根据光纤链路中各跨段放大器增益及放大器噪声指数获得每个跨段对应的ASE噪声功率PASE。
上述方案中,所述获取所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率包括:根据光纤链路中的非线性系数和各跨段长度获得所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率PNLI。
上述方案中,所述根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比,包括:通过传输性能评估模型对所述SRS噪声功率PSRS、每个跨段对应的ASE噪声功率PASE、每个跨段对应的非线性噪声功率PNLI进行计算,得到所述信道l的每个跨段对应的信噪比SNR;所述传输性能评估模型为:
其中,Pl为所述信道l的接收功率。
上述方案中,所述根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能包括:
将每个跨段对应的信噪比的倒数相加,得到所述信道在接收端的信噪比SNRRx的倒数,通过所述信道在接收端的信噪比的倒数得到所述信道在接收端的信噪比SNRRx。
上述方案中,该方法还包括:
根据所述信道在接收端的信噪比SNRRx,得到传输信号的误码率BER和质量Q因子。
本发明提供一种相干传输系统中的传输性能评估装置,该装置包括:获取模块、信噪比获得模块、传输性能评估模块;其中,
获取模块,用于获取信道对应的SRS噪声功率、光纤链路中每个跨段对应的ASE噪声功率、和所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率,将所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率发送给信噪比获得模块;
信噪比获得模块,用于根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比,将所述信道的每个跨段对应的信噪比发送给传输性能评估模块;
传输性能评估模块,用于根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能。
上述方案中,所述获取模块,具体用于根据光纤链路固有参数和可变参数,获得信道对应的SRS噪声功率PSRS;根据光纤链路中各跨段放大器增益及放大器噪声指数获得每个跨段对应的ASE噪声功率PASE;根据光纤链路中的非线性系数和各跨段长度获得所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率PNLI。
上述方案中,所述信噪比获得模块,具体用于通过传输性能评估模型对所述SRS噪声功率PSRS、每个跨段对应的ASE噪声功率PASE、每个跨段对应的非线性噪声功率PNLI进行计算,得到所述信道l的每个跨段对应的信噪比SNR;所述传输性能评估模型可以表示为:
上述方案中,所述传输性能评估模块,具体用于将每个跨段对应的信噪比的倒数相加,得到所述信道在接收端的信噪比SNRRx的倒数,通过所述信道在接收端的信噪比的倒数得到所述信道在接收端的信噪比SNRRx。
上述方案中,所述传输性能评估模块,还用于根据所述信道在接收端的信噪比SNRRx,得到传输信号的误码率BER和Q因子。
本发明提供了一种相干传输系统中的传输性能评估方法和装置,获取信道对应的SRS噪声功率、光纤链路中每个跨段对应的ASE噪声功率、和所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率;根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比;根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能;如此,在基于相干接收的WDM系统中,通过综合考虑ASE噪声和各种非线性噪声,可以更为准确、快速的评估端到端传输性能,进一步通过将传输性能评估的结果引入网管或控制平面,作为光通道的动态选择、建立和拆除以及网络资源的动态分配的判断依据,可以提升光网络传输可靠性。附图说明
图1为现有的在WDM系统中SRS改变传输过程中的光信号功率的示意图;
图2为本发明实施例实现相干传输系统中的传输性能评估方法的流程示意图;
图3为本发明实施例实现相干传输系统中的传输性能评估装置的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的光纤链路示意图;
图5为本发明实施例提供的对波长最长信道进行传输性能评估的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示,在WDM系统中,SRS改变了传输过程中的光信号功率,将系统中的短波长信道功率λ1、λ2、λ3、λ4向长波长信道功率进行转移,进而增加了长波长信道非线性噪声,影响了系统性能。
本发明实施例中,获取信道对应的SRS噪声功率、光纤链路中每个跨段对应的ASE噪声功率、和所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率;根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比;根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能。
下面通过附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明实施例实现一种相干传输系统中的传输性能评估方法,如图2所示,该方法包括以下几个步骤:
步骤201:获取信道对应的SRS噪声功率、光纤链路中每个跨段对应的ASE噪声功率、和所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率;
具体的,根据光纤链路固有参数和可变参数,获得信道对应的SRS噪声功率;
这里,SRS导致系统中的短波长信道功率向长波长信道功率进行转移时,波长最长的信道受到的SRS噪声最为严重,以波长最长的信道为例,系统中波长最长信道对应的SRS噪声功率PSRS可以通过如下方式获得:
其中,N为信道个数,λl为N个信道中最长的信号波长,λi和Pi分别为第i个信道的波长和接收功率,Leff=(1-exp(-2αL))/(2α)为光纤的有效长度,L是光纤的长度,α是光纤损耗,Aeff是光纤的有效横截面积,Δf是波分复用信道的信道间隔,gp是峰值拉曼增益系数,mi是第i个信道的调制系数,其取值满足:
这里,λl可以为N个信道中第l个信道的信号波长,mi可以为这样,PSRS可以表示第l个信道的SRS噪声功率;
另外,本步骤中,所述根据光纤链路固有参数和可变参数,获得信道对应的SRS噪声功率之前,还包括:获取光纤链路中各个跨段的固有参数和可变参数,并将所述固有参数和可变参数存储在数据库中,所述固有参数包括:光纤的有效长度、光纤的长度、跨段长度、光纤损耗、光纤的有效横截面积、色散、非线性系数、各个跨段中光放大器噪声指数、信号带宽、和信号调制阶数等;所述可变参数包括:信道个数、信号波长、信道的接收功率、和波分复用信道的信道间隔等;
所述固有参数和可变参数的获取包括:控制平面通过分布式信令协议和控制平面接口向各节点下发获取参数指令,接收各节点返回的光纤链路中各个跨段的固有参数和可变参数;或者,网管直接向各节点下发获取参数指令,接收各节点返回的光纤链路中各个跨段的固有参数和可变参数;所述各节点包括源节点、中间节点、目的节点。
根据光纤链路中各跨段放大器增益及放大器噪声指数获得每个跨段对应的ASE噪声功率PASE:
其中,G为放大器的增益,NF是放大器的噪声指数,h为普朗克常量,c为光速,BWDM为WDM系统的带宽。
根据光纤链路中的非线性系数和各跨段长度获得所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率PNLI:
其中,γ为光纤非线性系数,β2为光纤二阶参数,Pl为第l个信道的接收功率,一般将接收功率都设置为相同的,即Pi=Pl;所述β2可以通过色散计算得到。
步骤202:根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比;
具体的,通过传输性能评估模型对所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率进行计算,得到所述信道的每个跨段对应的信噪比SNR;所述传输性能评估模型可以表示为:
步骤203:根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能;
具体的,如下面的公式所示,将每个跨段对应的信噪比的倒数相加,得到所述信道在接收端的信噪比SNRRx的倒数,通过所述信道在接收端的信噪比的倒数得到所述信道在接收端的信噪比SNRRx;
本实施例的方法还包括:根据所述信道在接收端的信噪比SNRRx,得到传输信号的误码率BER和Q因子,分别为:
其中,V为信号调制阶数,如对于QPSK调制,V=2,对于16QAM调制,V=4。
上述方法实施例的各步骤可以由网管或控制平面执行。
基于上述方法的光路传输性能评估装置,如图3所示,该装置可设置在网管的路径计算单元(PCE)或分布式的控制平面节点中,该装置包括:获取模块31、信噪比获得模块32、传输性能评估模块33;其中,
获取模块31获取信道对应的SRS噪声功率、光纤链路中每个跨段对应的ASE噪声功率、和所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率,将所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率发送给信噪比获得模块32;信噪比获得模块32根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比,将所述信道的每个跨段对应的信噪比发送给传输性能评估模块33;传输性能评估模块33根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能;
当需要对光路传输性能进行评估时,所述获取模块31会根据网管的数据库得到光纤链路固有参数和可变参数,或者,根据信令协议、或路由泛洪得到控制平面的数据库中存储的光纤链路固有参数和可变参数,所述固有参数包括:光纤的有效长度、光纤的长度、跨段长度、光纤损耗、光纤的有效横截面积、色散、非线性系数、各个跨段中光放大器噪声指数、信号带宽、和信号调制阶数等;所述可变参数包括:信道个数、信号波长、信道的接收功率、和波分复用信道的信道间隔等。所述获取模块31根据光纤链路固有参数和可变参数,获得信道对应的SRS噪声功率;根据光纤链路中各跨段放大器增益及放大器噪声指数获得每个跨段对应的ASE噪声功率;根据光纤链路中的非线性系数和各跨段长度获得所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率。
所述信噪比获得模块32,具体用于通过传输性能评估模型对所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率进行计算,得到所述信道的每个跨段对应的信噪比SNR;所述传输性能评估模型可以表示为:
所述传输性能评估模块33,具体用于将每个跨段对应的信噪比的倒数相加,得到所述信道在接收端的信噪比的倒数,通过所述信道在接收端的信噪比的倒数得到所述信道在接收端的信噪比。
所述传输性能评估模块33,还用于根据所述信道在接收端的信噪比SNRRx,得到传输信号的误码率BER和Q因子,分别为:
其中,V为信号调制阶数,如对于QPSK调制,V=2,对于16QAM调制,V=4。
该装置还包括:结果存储模块34,用于存储所述传输性能评估模块33获得的传输性能评估结果,所述传输性能评估结果可以作为光路是否可靠的判决依据,供网络在规划或传输路径、波长计算时进行参考,所述传输性能评估结果包括:信道在接收端的信噪比、和/或传输信号的误码率、和/或Q因子。
在另一实施例中,图4为一段六个跨段长度互不相同且随机分布的光纤链路,其中可以调节的物理量和物理器件包括:P_1及A_k(k≤n,n=6)、发送端TD、接收端RD。以PDM-QPSK-WDM系统为例,假设WDM有80个信道,信道间隔50GHz,信号带宽30GHz,网管或控制平面主动获取光纤链路中各个跨段的光纤链路固有参数和可变参数,其中固有参数如:跨段长度分别为50、100、80、120、60、90(km),光纤损耗α=0.25dB/km,色散D=17ps/nm/km,非线性系数γ=1.4·1/W/km,各个跨段中光放大器噪声指数NF=5dB,信号带宽B=30GHz,信号调制阶数V=2,网管或控制平面将光纤链路的固有参数和可变参数存储在数据库中。本实施例对波长最长信道进行传输性能评估如图5所示,包括:
步骤501:根据网管或控制平面中存储的固有参数和可变参数,获得波长最长信道对应的SRS噪声功率PSRS;
步骤502:根据光纤链路中各跨段的放大器增益及放大器噪声指数获得每个跨段对应的ASE噪声功率PASE;
步骤503:根据链路中的非线性系数和各跨段长度获得波长最长信道每个跨段对应的非线性噪声功率PNLI;
步骤504:根据以上各步骤得到的噪声功率,获得波长最长信道每个跨段对应的信噪比SNR;
步骤505:根据每个跨段的信噪比SNR,得到波长最长信道在接收端的信噪比SNRRx;
步骤506:根据在接收端的信噪比SNRRx,得到传输信号的误码率BER和Q因子。
综上所述,在基于相干接收的WDM系统中,通过综合考虑ASE噪声和各种非线性噪声,可以更为准确、快速的评估端到端传输性能,进一步通过将传输性能评估的结果引入网管或控制平面,作为光通道的动态选择、建立和拆除以及网络资源的动态分配的判断依据,可以提升光网络传输可靠性。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种相干传输系统中的传输性能评估方法,其特征在于,该方法包括:
获取信道对应的激拉曼散射SRS噪声功率、光纤链路中每个跨段对应的放大自发辐射ASE噪声功率、和所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率;
根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比;
根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能。
2.根据权利要求1所述的传输性能评估方法,其特征在于,所述获取信道对应的SRS噪声功率包括:根据光纤链路固有参数和可变参数,获得信道对应的SRS噪声功率PSRS。
3.根据权利要求2所述的传输性能评估方法,其特征在于,所述获取光纤链路中每个跨段对应的ASE噪声功率包括:根据光纤链路中各跨段放大器增益及放大器噪声指数获得每个跨段对应的ASE噪声功率PASE。
4.根据权利要求3所述的传输性能评估方法,其特征在于,所述获取所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率包括:根据光纤链路中的非线性系数和各跨段长度获得所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率PNLI。
5.根据权利要求4所述的传输性能评估方法,其特征在于,所述根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比,包括:通过传输性能评估模型对所述SRS噪声功率PSRS、每个跨段对应的ASE噪声功率PASE、每个跨段对应的非线性噪声功率PNLI进行计算,得到所述信道l的每个跨段对应的信噪比SNR;所述传输性能评估模型为:
其中,Pl为所述信道l的接收功率。
6.根据权利要求5所述的传输性能评估方法,其特征在于,所述根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能包括:
将每个跨段对应的信噪比的倒数相加,得到所述信道在接收端的信噪比SNRRx的倒数,通过所述信道在接收端的信噪比的倒数得到所述信道在接收端的信噪比SNRRx。
7.根据权利要求6所述的传输性能评估方法,其特征在于,该方法还包括:
根据所述信道在接收端的信噪比SNRRx,得到传输信号的误码率BER和质量Q因子。
8.一种相干传输系统中的传输性能评估装置,其特征在于,该装置包括:获取模块、信噪比获得模块、传输性能评估模块;其中,
获取模块,用于获取信道对应的SRS噪声功率、光纤链路中每个跨段对应的ASE噪声功率、和所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率,将所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率发送给信噪比获得模块;
信噪比获得模块,用于根据所述SRS噪声功率、每个跨段对应的ASE噪声功率、每个跨段对应的非线性噪声功率,获得所述信道的每个跨段对应的信噪比,将所述信道的每个跨段对应的信噪比发送给传输性能评估模块;
传输性能评估模块,用于根据所述每个跨段对应的信噪比SNR,获得所述信道的整条光纤链路的传输性能。
9.根据权利要求8所述的传输性能评估装置,其特征在于,所述获取模块,具体用于根据光纤链路固有参数和可变参数,获得信道对应的SRS噪声功率PSRS;根据光纤链路中各跨段放大器增益及放大器噪声指数获得每个跨段对应的ASE噪声功率PASE;根据光纤链路中的非线性系数和各跨段长度获得所述信道的每个跨段对应的非线性噪声功率PNLI。
10.根据权利要求9所述的传输性能评估装置,其特征在于,所述信噪比获得模块,具体用于通过传输性能评估模型对所述SRS噪声功率PSRS、每个跨段对应的ASE噪声功率PASE、每个跨段对应的非线性噪声功率PNLI进行计算,得到所述信道l的每个跨段对应的信噪比SNR;所述传输性能评估模型可以表示为:
11.根据权利要求10所述的传输性能评估装置,其特征在于,所述传输性能评估模块,具体用于将每个跨段对应的信噪比的倒数相加,得到所述信道在接收端的信噪比SNRRx的倒数,通过所述信道在接收端的信噪比的倒数得到所述信道在接收端的信噪比SNRRx。
12.根据权利要求11所述的传输性能评估装置,其特征在于,所述传输性能评估模块,还用于根据所述信道在接收端的信噪比SNRRx,得到传输信号的误码率BER和Q因子。
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