CN105900362A - 一种降低信道监测中受激拉曼散射串扰的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于对光纤链路中传播的多波长信道中的受激拉曼散射(SRS)串扰进行抑制的系统、装置和方法实施例，其中，光纤链路例如在WDM/DWDM或其他光通信系统中。通过将信道分成两组不同的信道，例如偶数信道和奇数信道，接着在两组信道之间进行信号幅度的减法，从而降低或抑制了SRS。交织器将信道分成两组。可替代地，可使用波长选择开关(WSS)将信道分成两组，接着在该两组上进行信号幅度的减法。在一个实施例中，该信号为用于光通信系统的信道监测的低频调制信号。

Description

一种降低信道监测中受激拉曼散射串扰的系统和方法
本专利申请要求于2013年12月27日提交的申请号为14/142,392、发明名称为“一种降低信道监测中受激拉曼散射串扰的系统和方法”的美国非临时申请的优先权，其全部内容通过引用结合于此，就如同将其内容全文复制在此一样。
技术领域
本发明涉及光通信领域，并且在具体实施例中，涉及一种降低信道监测中受激拉曼散射串扰的系统和方法。
背景技术
在例如密集波分复用(DWDM)系统等的光学系统中，低频调制可应用于波长信道，以携带信道波长信息和其他标识信息，其改善了光纤链路管理并且使得能够监测功率。基于低频调制的信道监测，例如基于音调的信道监测，可用于各种应用(例如，对于DWDM系统)。然而，其应用受限于受激拉曼散射(SRS)导致的光纤链路中调制的光信号的串扰限制。该串扰可显著地使光信号中低频调制失真，并因此降低信道监测效率和性能。需要减低或抑制信号中的这种SRS串扰。
发明内容
根据本公开的一个实施例，提供了一种光接收器用于抑制受激拉曼散射(SRS)串扰的方法，该SRS串扰为接收的光信号中的波长信道之间的SRS串扰，该方法包括：接收包括多个波长信道的光信号。在光接收器处，波长信道被分成第一组波长信道和第二组波长信道。第一组和第二组包括大约相同数量的非重叠波长信道。该方法进一步包括：从第一组中的每个第一波长信道减去第二组中相应的第二波长信道。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于抑制接收光信号中的波长信道之间的串扰的装置，包括：光分路器，用于将包括多个波长信道的输入光信号分成第一组波长信道和第二组波长信道。第一组和第二组包括大约相同数量的非重叠波长信道。该装置进一步包括：第一光检测器，耦合至光分路器的第一端口，并用于将第一组中的波长信道转换为与第一组中的波长信道成比例的第一组电信号。第二光检测器，也耦合至光分路器的第二端口，并用于将第二组中的波长信道转换为与第二组中的波长信道成比例的第二组的电信号。此外，还包括电路，耦合至第一光检测器和第二光检测器，并用于减去第一组电信号和第二组电信号中每个相应的电信号对之间的信号幅度。
根据本公开的再一个实施例，提供了一种光网络组件用于抑制串扰的方法，该串扰为接收光信号的波长信道之间的串扰，该方法包括：接收对应低频调制信号的多个波长信道，以及将波长信道分成第一组波长信道和第二组波长信道。第一组和第二组包括非重叠的波长信道组。接着，将第一组和第二组中波长信道转换为电信号。该方法进一步包括：减去第一组和第二组的每个相应的电信号对之间的信号幅度，其降低了对应波长信道的信号幅度中的SRS串扰。
前述内容已经相当宽泛地概述了本发明一个实施例的特征，从而能够更好地理解接下来对本发明的详细说明。下文将描述本发明实施例的另外特征和优点，这些构成本发明权利要求的主题。本领域技术人员应理解，所公开的构思和具体实施例可被很容易地用作修改或设计用于实现本发明的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员也应该认识到，这类等同结构没有偏离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。
附图说明
为了更全面地理解本发明及其优点，现在参考下面结合附图的说明，附图中：
图1示出了波分复用(WDM)光通信系统的实例；
图2示出了多波长光信号中的受激拉曼散射(SRS)效应；
图3示出了用于SRS串扰抑制的系统/装置的实施例；
图4a示出了包括频率fm调制的信道λm的多个光信道的总光功率；
图4b示出了由于SRS效应将fm调制的信道λm的功率再分配至其他信道；
图5示出了用于SRS串扰抑制的方法的实施例；以及
图6为可用于实现各个实施例的处理系统的示意图。
除非另外指明，不同附图中对应的编号和符号一般表示对应部件。附图的绘制清楚地示出了实施例的相关方面，并不必是按比例绘制。
具体实施方式
下面将更详细地讨论当前优选实施例的实现和运用。然而，应理解，本发明提供了可以体现在多种特定语境中的许多可应用的发明构思。所讨论的具体实施例仅仅说明了实现和运用本发明的特定方式，并不限制本发明的范围。
本文提供了用于抑制光纤链路中传播的多波长信道中的受激拉曼散射(SRS)串扰的系统、装置和方法的实施例，其中光纤链路例如为WDM/DWDM或其他光通信系统中的光纤链路。本文的方案抑制或降低了信号中的SRS串扰，这降低了例如在接收器处的信号失真或误差。通过将信道分成偶数信道和奇数信道，接着在两组信道之间进行(波长信道功率的)减法，来降低或抑制SRS。可以通过相对低成本的交织器(ITL)将信道分成偶数信道和奇数信道。于是，通过从奇数信道信号减去偶数信道信号的功率或幅度(或反之亦然)来降低SRS串扰。可替代地，可使用波长选择开关(WSS)将信道分成两组，接着在该两组上进行减法。信号可以是用于信道监测的低频调制信号，其中信道监测例如为在相干系统或10吉比特(10G)系统中基于音调的信道监测。
图1显示了WDM或密集WDM(DWDM)光通信系统100的实例。系统100包括经由光纤链路101彼此连接的可重新配置的光学分插复用器(ROADM)110。尽管图1中示出了两个ROADM，系统100可包括经由光纤链路101互连的任何数量的ROADM110。ROADM110在波长层切换WDM流量。具体来说，ROADM110包括执行波长选择切换的光学分插复用器。这允许承载数据信道的单个或多个波长被插入和/或从传输光纤中分出，而无需将所有WDM信道上的信号都转换为电子信号并且再次转换回光学信号。ROADM110可在光纤链路101(或多个链路)上传输并在另一个光纤链路101(或多个链路)上接收。此外，信道跟踪(CT)检测器/模块120耦合在ROADM110光纤链路101的入口和出口。CT检测器/模块120基于接收信号中的低频调制进行信道监测。信道监测可包括穿过光纤链路101的光信号的功率测量和波长标识。
光纤链路101上接收的信号可包括多个波长信道。光纤链路101上传播的多个波长信道可受到SRS效应的影响，其中较低波长信道中的能量易于传递到较高波长信道，因此改变波长信道的原始功率/幅度(也被称为串扰)，并导致在接收器侧看到的信道中信号失真。由于SRS串扰导致的低频调制信号的失真会影响例如在光纤中光学放大器的输出处的CT检测器/模块120上的信道监测。这导致了较低的通信效率和性能。
图2示出了多波长信道信号中的SRS效应。当存在一个以上的波长信道时，由于SRS效应，能量会从较短波长传递到较长波长。多个因素影响SRS，包括信号功率、间隔(span)的数量、信道的数量、信道分布和光纤类型。例如，在C波段，SRS串扰与两信道之间的频率差大致成比例。一个信道上的低频调制也传递到另一个信道。由于该SRS效应，检测的音调功率也包括其他信道的贡献。例如，信道λ1具有低频调制f1。由于SRS，f1出现在信道λ2和λ3。SRS串扰导致的误差在多跨度(multi-span)系统中可以是大于5dB，这会使功率监测变得无用。误差也可以大到甚至信道检测是错误的。
在一个实施例中，CT检测器/模块120用于抑制接收信号中的SRS。这是通过将接收的多个信道信号分成具有相等数量信道的两个非重叠组，接着从彼此减去两组中的信道对来实现的。图3示出了当检测低频调制信号以进行信道监测时使用的用于SRS串扰抑制的系统/装置300的实施例。装置300包括光交织器310、两个光检测器320(例如，两个光电二极管)、两个放大器330(例如，放大电路)以及减法电路340(例如，运算放大器电路)。交织器310为使用任何适当的光组件/设计制成的光学器件，并用于将多个波长信道分成两个交织(非重叠)的偶数信道组和奇数信道组。例如，交织器310包括简单的一级(one stage)马赫-增德尔(MZ)干涉仪。两组具有相同的信道间距(separation)，该信道间距等于交织器310的输入处的原始输入组合信号的信道间距的两倍。其余的组件为使用任何适当的电子组件/设计制成的电气/电子组件，包括模拟组件、数字组件或两者。每一个光检测器320将相应的偶数信道组或奇数信道组从光信号转换为电信号。放大器330放大相应的电信号。减法电路340在相应的偶数和奇数信道对之间减去与波长信道功率成比例的相应电信号强度。
在另一个实施例中，使用数字信号处理(DSP)代替使用电路组件可实现任何电信号域步骤。使用DSP，例如经由软件代替电路设计，可实现频域中信号相减。例如，代替电运算放大器或减法电路340，两个数模转换器(ADC)可用于数字化两个信号，因此用数字方式或经由软件进行减法。
图4a示出了多个信道上的功率。信道包括低频音调fm信道调制的波长信道λm，其用于监测目的。图4b示出了由于SRS在光纤中从信道λm到其他相邻信道的功率再分配。信道音调可通过SRS效应部分地传递到所有其他信道。由于该SRS效应，fm调制的信道功率不再严格地与λm的原始光功率成比例，而是含有其他信道的贡献。为了抑制该SRS效应并校正λm的调制功率检测，使用交织器310将信道分成两个路径，即偶数信道路径和奇数信道路径。两个路径中的其中一个含有待测量的、并增加了来自偶数信道的SRS串扰的信道λm。另一个路径含有仅来自奇数信道的SRS串扰。当从偶数信道的SRS串扰减去奇数信道的SRS串扰时，抑制了λm的SRS。该方法假定了由于SRS的串扰在偶数信道和奇数信道之间大约均衡地分布的，因此可预期到，从彼此减去两组中的信道功率能够至少部分地消除跨所有信道的串扰。
最初，只有信道λm由频率fm调制。然而，由于光纤中的SRS，λm信道的一些功率传递到相邻信道，其表现为信道之间的不期望的串扰(功率再分配)。由于SRS效应，调制fm出现在信道λm，以及其他信道。SRS在一定程度上与波长差成比例。因此，相邻信道距离信道λm越远，SRS串扰越强。当两组中的(与调制的信道功率成比例的)电信号强度彼此相减，降低了SRS串扰，因此改善了λm的信号串扰比，提供了改进的检测及低频调制的信道监测。图4a和图4b中的场景显示了检测器处单信道的SRS串扰抑制。然而，相同的方案同样能够并行(同时)抑制多个接收和检测信道中的SRS串扰。换言之，从彼此减去偶数信道功率和奇数信道功率也可改善组合信号中接收的多个信道的信号串扰比的改善。
在所有信道为偶数信道或奇数信道的情况下，装置300可能不会抑制SRS串扰。另一方面，当信道被均匀地分为偶数信道和奇数信道时，抑制的程度最大。通常信道的数量越大，SRS抑制程度越高。通过布置信道，使其更均匀地分成偶数信道和奇数信道或任何两个非重叠组的信道，可实现更好的抑制。
在另一个实施例中，装置300中使用波长选择开关(WSS)，来代替交织器310。装置300的其余组件可以不改变。WSS是基于这样的多个光纤，即，使得任何组的输入信道分成满足两个准则的第一组和第二组，每个组中的信道数量相等；并且为所有信道均匀分配SRS串扰。然而，两组中任一组信道之间的间隔不必是固定的。WSS能够从输入信道的集合中选择任意的信道，分成满足这两个准则的两组。通过减去在这两组之间检测的信道功率，需要这两个准则有效地抑制SRS串扰。
图5示出了用于SRS串扰抑制的方法500的实施例。该方法500在接收器，例如ROADM 110或CT检测器/模块120处被实现，该接收器包括装置300或如上所述的类似(comparable)装置/系统。具体而言，方法500通过减去偶数信道组和奇数信道组之间(例如，使用装置300)或任何满足上述两个准则的两个信道集合之间(例如，使用WSS和减法)检测的信号，抑制SRS串扰。在步骤510，接收组合光信号中的多个波长信道。在步骤520，波长信道被交织或分成具有相等数量信道的信道组，例如一组偶数信道和一组奇数信道。例如使用交织器、WSS或任何其他适当的设备在光信号域中实现该步骤。在步骤530，两组中每对相应信道彼此相减，对于每个接收的波长信道产生SRS串扰的抑制。使用将信道信号从光域转换和放大到电域的检测器和放大器，并使用减去信号的电路，在电信号域中实现该步骤。
图6为可用于实现各个实施例的示例性处理系统600的方框图。例如，处理系统600可用于使用DSP和软件实现上述方法的一些步骤。特定设备可使用示出的所有组件，或组件的仅仅一个子集，集成水平可随不同设备而变化。此外，设备可含有组件的多个实例，例如，多个的处理单元、处理器、存储器、发送器、接收器等。处理系统600可包括处理单元601，该处理单元601配备有一个或多个输入/输出设备、例如，网络接口、存储接口等。处理单元601可包括连接到总线的中央处理单元(CPU)610、存储器620、大容量存储设备630以及I/O接口660。总线可为若干总线架构中的一个或多个任何类型，包括存储器总线或存储器控制器，外围总线等。
CPU610可包括任何类型的电子数据处理器。存储器620可包括任何类型的系统存储器，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、只读存储器(ROM)或其组合等。在一个实施例中，存储器620可包括启动使用的ROM，执行程序使用的用于程序和数据存储的DRAM。在实施例中，存储器620为非瞬态的。大容量存储设备630可包括任何类型的用于存储数据、程序及其它信息并用于通过总线使数据、程序及其它信息可访问的存储设备。大容量存储设备630可包括，例如，一个或多个固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等。
处理单元601也包括一个或多个网络接口650，这些网络接口可包括诸如以太网线缆之类的有线连接，和/或与接入节点或与一个或多个网络680的无线连接。网络接口650使得处理单元601经由网络680与远程单元进行通信。例如，网络接口650可经由一个或多个发送器/发送天线和一个或多个接收器/接收天线提供无线通信。在一个实施例中，处理单元601耦合至局域网或广域网以便与远程设备进行数据处理和通信，远程设备例如为其他处理单元、互联网、远程存储设施等。
尽管本公开已经提供了几个实施例，应理解，公开的系统和方法可以多种其他方式实施，而不偏离本公开的精神和范围。所提供的实例是说明性的，而不是限制性的，本发明并不限于这里给出的细节。例如，各种元件或组件可以结合或者集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
此外，在不偏离本公开的范围的情况下，在各种实施例中不连续地或单独地描述和示出的技术、系统、子系统和方法可与其他系统、模块、技术或方法相组合或集成。示出或讨论的彼此耦合或直接耦合或通信的其他项，可以是通过不管是电、机械或其他的某个接口、设备或中间组件实现间接耦合或通信。本领域技术人员可以在不偏离此处公开的精神和范围的情况下确定并且可以作出改变、替代以及变更的其他实例。

Claims (20)

1.一种光接收器用于抑制受激拉曼散射SRS串扰的方法，所述SRS串扰为接收的光信号中的波长信道之间的SRS串扰，所述方法包括：
接收包括多个波长信道的光信号；
将所述波长信道分成第一组波长信道和第二组波长信道，其中所述第一组和所述第二组包括大约相同数量的非重叠波长信道；以及
从所述第一组中的每个第一波长信道减去所述第二组中相应的第二波长信道。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述波长信道分成所述第一组波长信道和所述第二组波长信道包括：使用光交织器将所述波长信道分成第一组偶数波长信道和第二组奇数波长信道，并且其中所述偶数信道和所述奇数信道具有相等的波长间隔。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：使用相应的光电二极管将所述第一组和所述第二组的各组中所述波长信道转换为电信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中从所述第一组中的每个第一波长信道减去所述第二组中相应的第二波长信道包括：
检测所述波长信道的电信号幅度；以及
减去所述第一组中的每个第一波长信道以及所述第二组中相应的第二波长信道之间的电信号幅度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中使用波长选择开关WSS将所述波长信道分成所述第一组波长信道和所述第二组波长信道，所述第一组中的所述波长信道具有可变的波长间隔，所述第二组中的所述波长信道与所述第一组中相应的波长信道具有相等的波长间隔。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收光信号包括受激拉曼散射SRS串扰。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述SRS串扰跨所述第一组和所述第二组的所述波长信道被均匀地分布。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述波长信道对应于低频调制信号，所述低频调制信号与所述光信号中的有效载荷数据的数据速率相关。
9.一种用于抑制接收光信号中的波长信道之间的串扰的装置，所述装置包括：
光分路器，用于将包括多个波长信道的输入光信号分成第一组波长信道和第二组波长信道，其中所述第一组和所述第二组包括大约相同数量的非重叠波长信道；
第一光检测器，耦合至所述光分路器的第一端口，并用于将所述第一组中的所述波长信道转换为与所述第一组中的所述波长信道成比例的第一组电信号；
第二光检测器，耦合至所述光分路器的第二端口，并用于将所述第二组中的所述波长信道转换为与所述第二组中的所述波长信道成比例的第二组的电信号；以及
电路，耦合至所述第一光检测器和所述第二光检测器，并用于减去所述第一组电信号和所述第二组电信号中每个相应的电信号对之间的信号幅度。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述光分路器为交织器，用于将所述波长信道分成第一组偶数信道和第二组奇数信道，并且所述偶数信道和所述奇数信道具有相等的波长间隔。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述光分路器为波长选择开关WSS，用于将所述波长信道分成所述第一组和所述第二组，所述第一组中的所述波长信道具有可变的波长间隔，所述第二组中的所述波长信道与所述第一组中的相应波长信道具有相等的波长间隔。
12.根据权利要求9所述的装置，进一步包括：
第一放大器，置于所述光检测器和所述电路之间，并耦合至所述电路的正输入端；以及
第二放大器，置于所述第二光检测器和所述电路之间，并耦合至所述电路的负输入端。
13.根据权利要求9所述的装置，其中所述装置为信道跟踪CT模块。
14.根据权利要求9所述的装置，其中所述波长信道包括受激拉曼散射SRS串扰。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述SRS串扰跨所述第一组和所述第二组的所述波长信道被均匀地分布。
16.根据权利要求9所述的装置，其中所述波长信道对应于低频调制信号，所述低频调制信号与所述光信号中的有效载荷数据的数据速率相关。
17.一种光网络组件用于抑制串扰的方法，所述串扰为接收光信号的波长信道之间的串扰，所述方法包括：
接收对应低频调制信号的多个波长信道；
将所述波长信道分成第一组波长信道和第二组波长信道，其中所述第一组和所述第二组包括非重叠的波长信道组；
将所述第一组和所述第二组中的所述波长信道转换为电信号；以及
减去所述第一组和所述第二组的每个相应的电信号对之间的信号幅度，
其中减去所述第一组和所述第二组的每个相应的电信号对之间的信号幅度，实质降低了对应所述波长信道的信号幅度中的受激拉曼散射SRS串扰。
18.根据权利要求17所述的方法，其中将所述第一组和所述第二组中的所述波长信道转换为电信号包括：
使用第一光检测器在所述第一组中检测所述波长信道；以及
使用第二光检测器在所述第二组中检测所述波长信道。
19.根据权利要求17所述的方法，其中将所述波长信道分成所述第一组波长信道和所述第二组波长信道包括，将所述波长信道交织为第一组偶数信道和第二组奇数信道，并且所述偶数信道和所述奇数信道具有相等的波长间隔以及相等数量的波长信道。
20.根据权利要求17所述的方法，其中将所述波长信道分成所述第一组波长信道和所述第二组波长信道包括，选择性地将第一子组波长信道切换为所述第一组，并且将第二子组波长信道切换为所述第二组，所述第一组中的所述波长信道具有可变的波长间隔，所述第二组中的所述波长信道与所述第一组中的相应波长信道具有相等的波长间隔。
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