CN105610496B - 预建传输网络osnr模拟值的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,包括数据获取步骤和计算步骤;数据获取步骤包括如下:往期工程的实际增益参数、噪声系数获取;根据往期工程的实际数据设置实际增益‑噪声关系曲线;再根据实际增益‑噪声关系曲线获取当前增益‑噪声关系曲线;根据往期工程的实际入纤光功率参数、设备衰耗余量参数推算当前入纤光功率参数、当前设备衰耗余量参数;计算步骤包括如下:通过当前入纤光功率参数进行光输出信噪比计算:当前增益参数通过当前入纤光功率参数、当前设备衰耗余量参数、光缆衰耗参数进行计算获取后获取:当前增益‑噪声关系曲线获取光输出信噪比计算计算过程中的未知量当前噪声系数。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算OSNR计算方法,尤其是一种预建传输网络OSNR模拟值的计算方法。
背景技术
随着互联网业务地迅速发展,中国联通、中国移动和中国电信的传输网络正在面临越来越大的承载压力,传统的同步数字体系(SDH,Synchronous Digital Hierarchy)与波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)传输系统已经无法满足海量高速率业务的承载需求。光传输网(OTN,Optical Transmission Network)技术兼具了SDH与WDM的优势,成为了目前最主流的传输网技术。同时,OTN技术也在不断的演进,传输带宽从单波10Gb/s到40Gb/s,再到单波100Gb/s。至2014年,华为、中兴、烽火、贝尔等主流光传输设备厂家都已具备成熟的100Gb/s OTN设备,可满足100Gb/s OTN系统的传输容量并具备1000~1500km的传输能力,即满足三大运营商的省际干线和省内干线工程应用需求。
光信噪比(OSNR,Optical Signal to Noise Ratio)是信道的光功率与噪声光功率的比值,是衡量系统传输质量的最重要的指标之一,光信噪比过低会导致系统稳定性大大降低,使得误码率升高,从而降低系统可靠性。因此,在制定100Gb/s OTN建设方案的过程中,需要模拟出预建设方案的OSNR数值,只有当OSNR模拟值高于设计指标时,该方案才可以作为候选方案,否则需要对方案进行调整直至OSNR模拟值达标。
而计算OSNR模拟值一般需要使用到6个参数:放大器的放大器噪声系数、入纤光功率、放大器增益、设备衰耗余量、放大器个数以及光缆衰耗。在实际工程项目中,放大器个数的取值可由设计人员决定,而光缆衰耗可以由运营商维护部门提供或者实地测试获得,因此还需要获取放大器噪声系数、入纤光功率、放大器增益和设备衰耗余量这4个参数才能进行OSNR模拟值的计算。
目前工程中计算OSNR模拟值的方式主要有两种:
方法一,通过设备厂家自主研发的模拟软件进行计算。由于厂家本身拥有最全面的设备参数信息,因此通过该方法所计算结果最为精确。
方法二,设计人员完全凭借其个人工程经验进行估算。经验丰富的网络设计人员可以凭借多年的工作中积累的工程经验对设备参数进行预估,然后结合光缆衰耗和放大器个数进行OSNR模拟值的计算。该方法可以在脱离设备参数的情况下,独立进行OSNR模拟值的计算,但是计算结果的精确度备受质疑,并且这种计算方式十分依赖设计人员的经验,对于初级设计人员基本不适用。
该方法对设计人员的技术要求较高,通常情况下,只有工程经验非常丰富的优秀设计师才能计算出较为准确的OSNR模拟值,一般设计人员计算得出的OSNR模拟值往往与实际值偏差较大。
而若使用方法一进行计算,则需要拥有设备厂家的模拟软件,由于此类软件的应用性并不广泛且研发成本高昂,因此售价不菲(通常在十万至数十万人民币)。同时,每个厂家的模拟软件只能对本厂家的设备进行模拟,因此若设计人员制定了N种候选方案,每种方案都采用不同厂家的设备,则需要购买N个厂家的模拟软件才能进行精确的OSNR模拟,从而大大提高了网络设计的成本。若使用方法二进行计算,则需要设计人员具有丰富的工程经验,可以估算出较为合理的设备参数,否则将大大提高计算结果的误差。因此,该方法仅仅适用于拥有多年工作经验的高级设计人员,并且通过该方法估算出来的结果只对设计人员本人具有些许参考价值,并不能在网络设计方案的评审中作为判别方案是否达标的正式依据。
且由于模拟OSNR所需的参数过多且需要手动输入,因此应该尽可能地减少输入参数的个数,并且通过智能输入方式代替人工来自动输入参数,以保证参数输入的准确性,从而提高OSNR模拟的正确率。
因而,当前的OSNR的计算成本主要为增益参数、噪声系数、入纤光功率参数、设备衰耗余量参数四个数据的获取方面。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种简单的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,包括数据获取步骤和计算步骤;数据获取步骤包括如下:往期工程的实际增益参数、噪声系数获取;根据往期工程的实际数据设置实际增益-噪声关系曲线;再根据实际增益-噪声关系曲线获取当前增益-噪声关系曲线;根据往期工程的实际入纤光功率参数、设备衰耗余量参数推算当前入纤光功率参数、当前设备衰耗余量参数;计算步骤包括如下:通过当前入纤光功率参数进行如下计算:
所述RN为光输出信噪比、Fj为当前噪声系数、Lj-1为光缆衰耗参数、Qj-1前一个光放段的当前入纤光功率参数、N为放大器个数;所述当前噪声系数通过当前增益-噪声关系曲线中的当前增益参数获取;所述当前增益-噪声关系曲线中的当前增益参数通过当前入纤光功率参数、当前设备衰耗余量参数、光缆衰耗参数进行如下计算获取:
Gj=Qj-Qj-1+Lj-1+Vj (5)
所述Gj为当前增益参数,Qj为后一个光放段的当前入纤光功率参数,Vj为当前设备衰耗余量系数。
作为对本发明所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法的改进:所述当前增益参数、噪声系数获取步骤:通过往期工程所使用放大器的实际增益参数、噪声系数绘制实际增益-噪声关系曲线;通过Matlab仿真软件的曲线拟合功能,结合实际增益-噪声关系曲线分别绘制M个多项式曲线;通过将M个多项式曲线与实际增益-噪声关系曲线比对后,计算出当前增益参数、当前噪声系数。
作为对本发明所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法的进一步改进:所述当前增益参数、噪声系数的计算步骤:分别在M个多项式拟合函数中输入实际增益参数,计算出当前噪声系数;将当前噪声系数与实际噪声系数进行误差对比,选取平均误差最小的多项式拟合函数;在平均误差最小的多项式拟合函数中输入增益参数区间,计算出当前噪声系数。
作为对本发明所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法的进一步改进:所述M个的数量为六;所述多项式曲线分别为2阶、3阶、4阶、5阶、6阶或者7阶多项式曲线。
作为对本发明所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法的进一步改进:所述任意曲线中,以x轴表示增益参数,y轴表示噪声系数。
作为对本发明所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法的进一步改进:所述设备衰耗余量参数取步骤:根据往期工程所使用的放大器的衰耗余量系数制定;该衰耗余量系数的取值区间为往期工程中所出现的最小衰耗余量系数和最大衰耗余量系数之间,选择取值区间范围内的任意数值代入公式(4)、(5)计算。
作为对本发明所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法的进一步改进:所述入纤光功率获取步骤:根据往期工程所使用的放大器的入纤光功率参数制定;该衰耗余量系数的取值区间为往期工程中所出现的最小入纤光功率参数和最大入纤光功率参数之间,选择取值区间范围内的任意数值代入公式(4)、(5)计算。
作为对本发明所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法的进一步改进:所述获取计算公式的步骤如下:
式中:Rout为光输出信噪比;令10lg(hvB0)=-58dBm,单位换算为dB,可将(2)式简化为
式中:Pj为放大器输入功率;利用入纤光功率与光缆衰耗表示放大器输入功率,则(3)式可表示为:
本发明在使用的时候,通过计算获取相关厂家放大器参数,进而通过该获取的放大器参数使设计单位独立进行OSNR模拟,减少了模拟进行的中间环节,极大的降低了实际运行过程中的各种相关成本。
本发明的有益效果:
(1)对用到同样设备的往期工程进行实际测试,获取部分各厂家设备的实际参数,之后根据少量实际参数计算出各厂家设备的全部参数,最后基于计算出来的参数计算出OSNR模拟值。解决了设计人员无法获取设备参数的问题。
(2)由于是在实际工程中进行测试,因此测试所得的数据能够很好地反映出该设备在实际运用过程中的表现,故基于此类精确度较高的数据所计算出来的OSNR模拟值的误差也较小。
(3)由于本方法所采用的主要是代替的思想,通过设备参数的计算值进行计算,因此无需向厂家购买模拟软件,大大降低了OSNR模拟器的计算成本。
综上所述,使用本方法进行OSNR模拟值的计算无须额外软件配合,大大降低了模拟成本,并且可以较好地辅助设计人员进行网络设计方案的修改与完善。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是某光放大器的增益-噪声系数实际测试曲线图;
图2是某光放大器二阶拟合函数与实测函数曲线对比图;
图3是某光放大器三阶拟合函数与实测函数曲线对比图;
图4是某光放大器七阶拟合函数与实测函数曲线对比图;
图5是某厂家所有型号光放大器的增益-噪声系数曲线图;
图6是级联EDFA示意图。
具体实施方式
实施例1、图1~图6给出了一种预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,该方法能够快速获取预建OTN系统的OSNR模拟值。
根据ITU-T G.692文件中规定,如果链路中所有级联EDFA光放大器的噪声系数、增益及每个光放段衰减值都相同时,OSNR计算公式如下:
Rout=Pin-F-10lgN-10lg(hνB0)
=Pout+L-F-10lgN-10lg(hνB0) (1)
式中:
Rout为光输出信噪比(dB);Pin为放大器输入功率(dBm);F为放大器噪声系数(dB);N为放大器数量;h为普朗克常量;v为信号频率;B0为光宽带(通常在1550nm的OTN系统中,光带宽为0.1nm时,10lg(hνB0)=-58dBm)。
由于(1)式中定义的F、G、L都完全相同,条件太过理想,实际工程难以应用。
本发明中,以实际情况的级联EDFA系统配置为计算基础,如图6所示:
OSNR计算公式如下:
式中:
Rout为光输出信噪比(dB);Fj为放大器噪声系数(W);Lj-1为光缆衰耗(W);Gi为放大器增益(W);N为放大器个数(个);令10lg(hvB0)=-58dBm,单位换算为dB,可将(2)式简化为
式中:
RN为光输出信噪比(dB);Fj为放大器噪声系数(dB);Pj为放大器输入功率(dBm);N为放大器个数(个)。
为了防止非线性效应,通常入纤光功率的取值范围为0~2dBm(入纤光功率的取值一方面,通过往期工程的数据获取其相关区间值,然后根据每次工程的相关环境进行具体数值代入,该具体数值只需要确保在往期工程的数据区间值范围内即可,而光缆衰耗的取值也通过往期工程可以获取相关的区间取值范围,而通当前工程环境再通过该区间取值范围即可以获取当前光缆衰耗参数)。利用入纤光功率与光缆衰耗表示放大器输入功率,则(3)式可表示为:
式中:
RN为光输出信噪比(dB);Fj为放大器噪声系数(dB);Lj-1为光缆衰耗(dB);Qj-1为前一个光放段的入纤光功率(dBm);N为放大器个数(个)。
放大器噪声系数与增益参数具有强相关性,只有设备厂家可以全面掌握设备的参数,因而,本发明通过针对放大器噪声系数与增益参数等进行相应计算,并代入相关公式,最终在不经过厂家的前提下获得最终的相关计算结果。而以上计算的过程中,由于以上计算过程中,噪声系数(Fj)无法直接获取,而增益参数(Gj)则可以通过数据进行计算,因而,通过如下公式计算:
Gj=Qj-Qj-1+Lj-1+Vj (5)
Qj-1为前一个光放段的入纤光功率(dBm);Qj为后一个光放段的入纤光功率(dBm);Gj为放大器增益(dB);Vj为设备衰耗余量(dB)。
通过以上计算公式可以获取增益参数(Gj)。
以上计算过程中,放大器个数(N)的取值由设计人员决定,而光缆衰耗(L)由运营商维护部门提供或者实地测试获得,因而,如何获取噪声系数(Fj)、增益参数(Gj)、光缆衰耗(Lj-1)、入纤光功率(Qj、Qj-1)的具体数值为本发明需要进一步解决的技术问题。而在实际获取数据过程中,通过厂家获取相关数据显然速度慢,且成本高,因而,如何在不通过厂家即快速获取噪声系数(Fj)、增益参数(Gj)、光缆衰耗(Lj-1)、入纤光功率(Qj、Qj-1)为本发明接下去要解决的技术问题。
具体的方法如下:
1、对往期工程所使用的各厂家光放大器进行实际测试,并获取相关的实际参数;
2、基于测试结果获取的实际参数,计算出本期工程中各个厂家各型号光放大器的当前参数(该参数包括增益、噪声系数、设备衰耗余量以及入纤光功率参数)。
3、基于光放大器各当前参数的计算值,结合设计人员的候选设计方案以及各光复用段落的光缆衰耗,通过公式(4)结合公式(5)进行计算,从而获取预建传输网络的OSNR模拟值。
使用本方法可以不再需要向设备厂家索取光放大器的任何实际参数,因此大大降低了OSNR模拟值的计算过程与计算时间,并且为网络设计人员快速提供具有参考价值的OSNR模拟数值,辅助其进行网络设计的优化。
当往年的工程(即往期工程)投入使用后,为了确保传输网络的正常运行,运营商:如电信、移动、联通等会对部分传输系统进行抽查,通过检测仪器和软件,可以测试出这些传输设备的实际运行数据,其中就包括F、G两个参数的实际值。因而通过这种抽查即可以获取实际的F、G参数,而通过这样的方式获得的数据即可以作为本发明中所使用的实际参数。
由于历史工程中的数据通过相关的测试程序就可以测试出来,因而可以较为方便的获取实际的相关数据,而根据获取的实际数据即可以获取如下表1,某厂家A1型号放大器实际测试增益-放大系数表:
表1某厂家A1型号放大器实际测试增益-放大系数表
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
增益参数 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 |
噪声系数 | 5.283 | 4.807 | 4.383 | 4.087 | 4.01 | 3.702 | 3.625 | 3.47 |
通过以上表1所获取的相关数据建立绘制放大器增益-噪声系数关系曲线(x轴表示增益,y轴表示噪声系数,往期工程已知数据为点1(x1,y1),点2(x2,y2)...),如图1所示。
其后通过Matlab仿真软件的曲线拟合功能,结合表1中的数据,分别绘制M个多项式曲线,在本实施例中,选取二阶多项式曲线至七阶多项式曲线并进行误差对比,选出与实际值平均误差最小的拟合函数(比对计算的过程为分别在二阶多项式曲线至七阶多项式曲线函数中输入实际增益参数,计算出当前噪声系数;将当前噪声系数与实际噪声系数进行误差对比,选取平均误差最小的多项式拟合函数,在平均误差最小的多项式拟合函数中输入增益参数区间,计算出当前噪声系数,即可以获得以上公式4、5中需要计算的相关数值),如图2-图4所示。
最终选择出误差最小的拟合函数,通过该拟合函数计算出光放大器的增益-噪声系数的计算值。
通过以上步骤计算出一种型号光放大器的增益和噪声系数计算值后,重复其步骤,对设备厂家全部型号光放大器的增益和噪声系数进行计算,最终统计出全部光放大器的增益和噪声系统参数,如图5所示。
在OSNR模拟值的计算过程中,相同增益下默认选择噪声系数最小的光放大器参数。在特殊网络环境或特殊设计要求下,可以选择其他的光放大器参数(较大的噪声系数)进行计算,从而提高OSNR模拟值的准确度。
对于光放大器的设备衰耗余量的计算主要基于若干个工程数据显示,主流厂家放大器的衰耗余量最小值为0.5dB、最大值为2dB,因此本方法设定的衰耗余量选择区间为0.5dB~2dB区间,而通过这个取值区间,在实际计算过程中,任取区间内的值均可以代入以上公式进行计算。
对于光放大器的入纤光功率的计算主要基于若干个工程数据显示,传输网中入纤光功率最小值为-1.5dBm、最大值为2dBm,结合实际光缆衰耗,本方案中入纤光功率的取值区间为-1.5dBm~1.5dBm,而通过这个取值区间,在实际计算过程中,任取区间内的值均可以代入以上公式进行计算。
对各型号光放大器进行计算后,可以将其参数保存以便在未来新的工程中使用。例如:首次使用本方法计算OSNR模拟值时,需要估计各型号光放大器参数。而在第二次使用本方法计算OSNR模拟值时,可以直接使用首次预估的设备参数,无须再次进行光放大器参数的预估,节省计算时间。
计算OSNR模拟值所需的光缆衰耗由网络运营商(中国电信、中国联通和中国移动等)运维部门提供,或者由设计人员实际测试获取,具体获取方式根据不同工程而定。根据设计人员制定的不同设计方案,每个光复用段中的光放段数量会有所不同,所使用到的光缆衰耗也不尽相同。
以上所述的计算过程中,各厂家设备的V(设备衰耗余量)和Q(入纤光功率)参数较为固定,可视为定值,因而根据以往工程的数据取区间值进行相应取值即可;G(放大器增益)和F(放大器噪声系数)参数的变化区间较大,同时每个厂家都具有多个型号的放大器,不同放大器的G和F参数都有所差异,因而需要计算出不同放大器的相关参数,并进行相应的计算。
下面以某厂家为例,阐述仿真放大器参数全过程:
假设某厂家共有5种不同型号的放大器,分别称为A1、A2、A3、A4和A5。
1、首先对A1进行参数构造。
1.1、实际G和F参数的获取(通过往期工程获取):
1.2、根据获取的已知A1的实际G、F数据,构造实际G-F曲线如图1所示。
1.3、基于仿真软件对实际G-F曲线进行拟合,不断调整多项式阶数得到M(取六条)条多项式(2-7阶)拟合函数曲线,具体结果如下(各阶多项式拟合曲线如图2-图4所示):
将2-7阶拟合函数曲线与实际G-F曲线进行比对,获得3阶拟合函数曲线与实际G-F曲线最为接近,各采样点误差不超过3%。
1.4、使用该3阶拟合函数曲线代替实际G-F曲线函数来估算出当前G和F数值。
1.5、将3阶拟合函数曲线获取的当前G和F参数建立A1放大器各采样点数据表。
表2 A1放大器各采样点数据表
同理,可以采用上述方法估计出其他型号放大器的G-F函数曲线,该厂家全部型号放大器G-F曲线如图5所示。
由图5可以发现不同型号的放大器适用的区间不尽相同,可以根据各光放段实际所需的增益来选择最适合的放大器。另外在增益相同的情况下,尽量选择放大器噪声系数小的放大器,可以提高OSNR模拟值。
通过本次曲线函数比对,再根据公式(5)中获取的G值,就可以计算出其F值,再将F值代入公式(4)即可以计算出R值的具体数据。
V和Q参数的获取:
设备加入到传输系统的过程中必然会产生插入损耗等一系列额外损耗,同时在设计传输系统时需要在设备上增添部分冗余衰耗,这些损耗被称为设备衰耗余量(V)。各厂家的设备衰耗余量均不相同,主流厂家光放大器的设备衰耗余量为0.58dB-1.3dB,而该厂家的五个型号的放大器设备衰耗余量均在1dB左右,可以将V数值定为1dB。
入纤光功率(Q)的取值需要根据实际光放段衰减、设备制式等因素综合考虑,通过对现有网络的测试,发现通信设备厂家光放大器的设备衰耗余量为-1.5dB至1.5dB。由于入纤光功率过大会大大增强网络的非线性效应,一般情况下入纤光功率最大值通常为1.5-2dBm左右,通常值为0.5-1.5dBm。
通过上述步骤,最终可以获取某厂家五种型号放大器的G、F、V和Q计算数值,同理可以重复上述步骤构造其他厂家的放大器参数。结合已知的光缆衰耗(L)以及放大器个数(N),便可以独立进行OSNR模拟。
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,包括数据获取步骤和计算步骤;其特征是:数据获取步骤包括如下:
往期工程的实际增益参数、噪声系数获取;
根据往期工程的实际数据设置实际增益-噪声关系曲线;再根据实际增益-噪声关系曲线获取当前增益-噪声关系曲线;
根据往期工程的实际入纤光功率参数、实际设备衰耗余量参数推算当前入纤光功率参数、当前设备衰耗余量参数;
计算步骤包括如下:
通过当前入纤光功率参数进行如下计算:
<mrow>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>N</mi>
</msub>
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<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
所述RN为光输出信噪比、Fj为当前噪声系数、Lj-1为光缆衰耗参数、Qj-1为前一个光放段的当前入纤光功率参数、N为放大器个数;
所述当前噪声系数通过当前增益-噪声关系曲线中的当前增益参数获取;
所述当前增益-噪声关系曲线中的当前增益参数通过当前入纤光功率参数、当前设备衰耗余量参数、光缆衰耗参数进行如下计算获取:
Gj=Qj-Qj-1+Lj-1+Vj (5)
所述Gj为当前增益参数,Qj为后一个光放段的当前入纤光功率参数,Vj为当前设备衰耗余量系数。
2.根据权利要求1所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,其特征是:所述当前增益参数、噪声系数获取步骤:
通过往期工程所使用放大器的实际增益参数、噪声系数绘制实际增益-噪声关系曲线;
通过Matlab仿真软件的曲线拟合功能,结合实际增益-噪声关系曲线分别绘制M个多项式曲线;
通过将M个多项式曲线与实际增益-噪声关系曲线比对后,计算出当前增益参数、当前噪声系数。
3.根据权利要求2所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,其特征是:所述当前增益参数、噪声系数的计算步骤:
分别在M个多项式拟合函数中输入实际增益参数,计算出当前噪声系数;
将当前噪声系数与实际噪声系数进行误差对比,选取平均误差最小的多项式拟合函数;
在平均误差最小的多项式拟合函数中输入增益参数区间,计算出当前噪声系数。
4.根据权利要求3所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,其特征是:所述M个的数量为六;
所述多项式曲线分别为2阶、3阶、4阶、5阶、6阶和7阶多项式曲线。
5.根据权利要求2、3或者4所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,其特征是:任意曲线中,以x轴表示增益参数,y轴表示噪声系数。
6.根据权利要求5所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,其特征是:所述当前设备衰耗余量参数取步骤:
根据往期工程所使用的放大器的衰耗余量系数制定;
当前设备衰耗余量参数的取值区间为往期工程中所出现的最小衰耗余量参数和最大衰耗余量参数之间,选择取值区间范围内的任意数值代入公式(4)、(5)计算。
7.根据权利要求5所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,其特征是:当前入纤光功率参数获取步骤:
根据往期工程所使用的放大器的入纤光功率参数制定;
当前入纤光功率参数的取值区间为往期工程中所出现的最小入纤光功率参数和最大入纤光功率参数之间,选择取值区间范围内的任意数值代入公式(4)、(5)计算。
8.根据权利要求1所述的预建传输网络OSNR模拟值的计算方法,其特征是:获取计算公式的步骤如下:
<mrow>
<msub>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mi>o</mi>
<mi>u</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>i</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>i</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mn>10</mn>
<mi>lg</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>hvB</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mn>10</mn>
<mi>lg</mi>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>N</mi>
</munderover>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>F</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<munderover>
<mo>&Pi;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</munderover>
<msub>
<mi>G</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中:
Rout为光输出信噪比;
令10lg(hvB0)=-58dBm,单位换算为dB,可将(2)式简化为
<mrow>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>N</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>58</mn>
<mo>-</mo>
<mn>10</mn>
<mi>lg</mi>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>N</mi>
</munderover>
<msup>
<mn>10</mn>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>F</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>P</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
</mrow>
<mn>10</mn>
</mfrac>
</msup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中:
Pj为放大器输入功率;
利用入纤光功率与光缆衰耗表示放大器输入功率,则(3)式可表示为:
<mrow>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>N</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>58</mn>
<mo>-</mo>
<mn>10</mn>
<mi>lg</mi>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>N</mi>
</munderover>
<msup>
<mn>10</mn>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>F</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mn>10</mn>
</mfrac>
</msup>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mo>=</mo>
<mn>58</mn>
<mo>-</mo>
<mn>10</mn>
<mi>lg</mi>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>N</mi>
</munderover>
<msup>
<mn>10</mn>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>F</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>Q</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mn>10</mn>
</mfrac>
</msup>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
h为普朗克常量,v为信号频率,B0为光宽带,Gi为放大器增益。
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