CN106134103B - 均衡光传输信号的方法及网络节点 - Google Patents

Abstract

提出了一种均衡具有在多个相邻频谱带隙上形成的总体带宽的光信号的方法，其中，该信号包括非重叠的子载波信号的集合。子载波信号在带隙上的分布是：至少一个带隙由超过一个子载波信号占用。接收并且放大该信号。针对子载波信号测量相应的功率电平。提供了分布数据，其指示子载波信号在频谱带隙上的分布。提供了功率电平数据，其针对频谱带隙指示相应的期望的功率电平。对于频谱带隙而言，使用所测量的功率电平、分布数据和功率电平数据导出相应的衰减值。最后，使用所导出的衰减值在频谱带隙内分别地衰减光传输信号。

Description

均衡光传输信号的方法及网络节点

技术领域

本发明涉及一种均衡光传输信号的方法和一种用于均衡光传输信号的光网络节点。

背景技术

出于光数据传输的目的，可以在其相位和/或幅度方面调制光信号。可以根据具有相应阶数的特定调制方案调制具有相应的波长宽度的光载波信号。由于数据业务量的增加，可以使用更高阶的调制方案或调制格式以便增加针对给定载波信号的传输信息的数量。随着使用在接收端处的相干检测的相干数据传输的引入，各种调制方案变为可用的。在发射端调制的光载波信号在接收端以相干接收方案使用对应于所接收的光信号的波长的本地振荡器信号进行检测。其他复用方法 (诸如偏振复用)可以被用于进一步增加总体数据速率。

相干数据传输的优点是创建由多个载波信号组成的光信道的可能性，使得实现窄频谱的占用。在这样的技术(被称为灵活栅格 (flexgrid))中，光信道的间隔可以由具有12.5GHz的带宽的频谱带隙组成，其中，可以针对利用例如50GHz的总体带隙的带宽的一个单个光载波信号保留该总体带隙。换句话说，根据该技术，可以通过光载波信号分配在12.5GHz的步长内变化的带宽。

所谓的灵活栅格方案的缺点在于，该方案需要对符合该特定栅格的特定间隔的光网络节点处的设备进行过滤。例如，文献中的不同的工作已经论证，对于比35GHz更窄的带宽的过滤器不会在插入损耗和剖面锐度方面表现出令人满意的性能。因此，将单独的滤光器应用到小于35GHz的带宽的单独的载波信号可能是麻烦的。

图1示出了对于由带隙S1,……,S12给定的带隙间隔的波长WL 上的两个载波信号C1、C2的功率谱密度PSD。对于所有带隙而言，不同的带隙的带宽SL是相等的。两个信号C1和C2可以形成所谓的超信道信号。超信道信号是在光网络中从相同开始和发射节点沿着相同光链路(优选地，以相同滤光器和相同中间网络节点的形式)到相同目的地节点发射的信号。

如从图1显见的，可以通过将载波信号C1、C2分布到带隙 S1,……,S12上来给定由若干载波信号C1、C2形成的超信道信号，使得载波信号C1被分布到未由任何其他载波信号C2占用的若干带隙 S1,……S4上。换句话说，单个带隙S1,……,S2由至多一个载波信号占用。

继续图1中所示的栅格，不同的载波信号C1和C2可以在网络节点处接收并且还可以然后通过每个带隙均衡仅影响载波信号之一的均衡方法而对其功率进行均衡(例如，衰减)。

发明内容

提出了一种用于均衡光传输信号的方法。该光传输信号具有在多个相邻频谱带隙上形成的总体带宽。该光传输信号包括非重叠子载波信号的集合，其中，子载波信号在频谱带隙上的分布是：至少一个频谱带隙由超过一个子载波信号占用。

该方法包括在网络节点处执行的不同的步骤。

接收该光传输信号。而且，对该信号进行放大。

针对子载波信号测量相应的功率电平。

提供了分布数据，其指示子载波信号在频谱带隙上的分布。

提供了功率电平数据，其针对频谱带隙指示相应的期望的功率电平。

对于频谱带隙而言，使用所测量的功率电平、分布数据和功率电平数据导出相应的衰减值。

最后，使用所导出的衰减值在频谱带隙内分别地衰减光传输信号。

优选地，分布数据指示子载波信号的相应的功率电平在频谱带隙上的预定义的分布。

优选地，光传输信号是由子载波信号形成的超信道信号。

优选地，频谱带隙具有相同相应的带宽。

还提出了一种用于使光传输信号均衡的网络节点。该节点包括

-光接口，其可操作为接收光传输信号，

-光放大器，其可操作为放大光传输信号，

-光谱分析器，其可操作为针对子载波信号测量相应的功率电平，

-网络接口，其可操作为提供指示子载波信号在频谱带隙上的分布的分布数据，并且还可操作为提供针对频谱带隙指示相应的期望的功率电平的功率电平数据，

-控制单元，其可操作为使用所测量的功率电平、分布数据和功率电平数据针对频谱带隙来导出相应的衰减值，

-以及一个或多个衰减器，其可操作为使用导出的衰减值在频谱带隙内分别地衰减光传输信号。

附图说明

图1示出了根据现有技术的将载波信号分布到频谱带隙上。

图2示出了根据所提出的方法的将载波信号分布到频谱带隙上。

图3示出了所提出的光网络节点。

图4示出了可操作为确定指示子载波信号到频谱带隙上的分布的分布数据并且可操作为确定针对频谱带隙指示相应的期望的功率电平的功率电平数据的所提出的发射光网络节点。

具体实施方式

如关于图1先前所描述的，现有技术教导将子载波信号C1、C2 分布到频谱带隙S1,……,S12，使得频谱带隙由至多一个子载波信号占用。这是被称为所谓的灵活栅格技术的现有技术方法。由子载波信号C1、C2形成的超信道信号内的均衡的能力取决于使用的均衡器的谱宽的粒度。目前，均衡器由波长选择开关(WSS)的使用来实现，其具有例如12.5GHz的谱粒度。

针对子载波信号(诸如C1和C2)的已知均衡方法依赖于频谱带隙由至多一个子载波信号占用的假设。

本文所提出的方法和网络节点允许形成由若干子载波信号组成的超信道信号，其中，子载波信号的带宽不必是带隙带宽的整数倍，并且其中，栅格的频谱带隙可以由超过一个载波信号占用。这将在下文中更详细地描述。

图2示出了针对形成超信道信号SUCH的不同的子载波信号SC1、 SC2、SC3、SC4的波长WL上的功率谱密度PSD。超信道信号的定义与如本申请的背景技术章节内先前给定的一样。

必须注意，不同的带隙(诸如带隙S4、带隙S6和带隙S8)由超过一个子载波信号占用。载波信号SC1,……,SC4具有相应的功率谱密度PSD1,……,PSD4，如图2中所指示的。

本文所描述的所提出的方法允许在中间网络节点或发射网络节点处对不同的载波信号SC1,……,SC4的均衡。通过向超信道信号应用针对相应带隙S1,……,S12的相应均衡值来实施该均衡方法。均衡值优选地是衰减值。

虽然不同的载波信号SC1,……,SC4形成沿着相同光链路发射的超信道信号SUCH，但是不同地影响不同载波信号SC1,……,SC4的不同光信道衰减的变化可以推动在功率均衡方面针对不同载波信号的单独均衡的需要。应用针对形成超信道信号SUCH的所有频谱带隙的相同均衡值的均衡可能不是足够的。

如在图2中所示，在两个载波信号对相同带隙的可能分配的情况下，选择将子载波信号SC1,……,SC4分配到不同的带隙S1,……,S12 可以是有益的，以便最大化沿着超信道信号的谱效率。这进而避免将固定的子载波信号使用到独特的信道间隔栅格。在栅格上未确切地对齐不同的载波信号SC1,……,SC4这一事实在相干检测中并不是问题，因为相干检测允许接收端使用对应的本地振荡器信号选择性地接收特定子载波信号SC1,……,SC4。

现在本文所描述的所提出的方法允许执行光域中的均衡，其中，所接收的光信号不必在功率方面针对每个带隙单独地测量，而是仅每载波信号功率值必须在执行所提出的方法的节点处测量。

在执行所提出的方法的节点处必须已知的全部信息是子载波信号的所测量的功率值、子载波信号到频谱带隙上的分布以及针对相应频谱带隙的期望的预定义功率电平。

载波信号SC1,……,SC4与带隙S1,……,S12之间的关系可以被描述如下：

超信道信号SUCH由若干子载波信号SC1,……,SC4形成，其相应的索引i为

i＝1...M,例如M＝4。

子载波信号SC1,……,SC4被分布到频谱带隙S1,……,S12上，其相应的索引j为

j＝1...N,例如N＝12。

优选地，频谱带隙具有12.5GHz的带宽。

产生沿着载波信号SC1的功率谱密度PSD1的积分值，可以导出相应功率值P_1。因此，通过导出针对相应载波信号SC1,……,SC4 的相应功率值P_i，可以确定大小M×1的功率电平向量

类似地，通过产生带隙S1的功率谱密度的积分，可以导出相应功率电平值SP_1。因此，可以导出相应带隙功率值SP_1,……,SP_12 以便确定大小N×1的功率电平向量

其针对频谱带隙S1,……,S12指示相应功率电平。

系数a_j,i指示具有索引i的子载波到具有索引j的带隙上的功率贡献。可以在大小N×M的矩阵

中概括这样的分布系数。

子载波信号的功率电平与针对不同带隙的功率电平之间的关系然后由以下等式给定

在由图2给定的示例中，该等式可以写作

具有索引j的带隙内的功率SP_j然后由以下给定

将载波SC1,……,SC4分布到带隙S1,……,S12上，使得频谱带隙根本不由载波信号、仅一个载波信号或两个载波信号占用。例如，带隙S1仅由载波信号SC1占用，使得带隙1内的功率由以下给定

SP₁＝a₁₁·P₁。

对于由载波信号SC1和SC2占用的带隙S4而言，功率电平由以下确定

SP₄＝a₄₁·P₁+a₄₂·P₂。

查看对于不同的载波信号的功率电平、对于不同的带隙的功率电平与矩阵A之间的关系，变得清楚的是，矩阵A指示子载波信号的相应功率电平到频谱带隙上的预定义分布。

假定在光节点处，光信号被接收并且还使用光放大器放大，那么可以在放大器之后在接收节点处测量针对相应载波SC1,……,SC4的相应功率电平。可以确定在功率衰减方面的哪些相应衰减值必须应用到相应频谱带隙内的光信号以便产生针对相应带隙的期望的功率电平。这可以通过向接收节点提供指示针对带隙S1,……,S12的期望功率电平的功率电平数据连同作为指示子载波信号的相应功率电平到频谱带隙上的预定义分布的分布数据的矩阵A而实现。

指示相应的期望的功率电平Sd_i的功率电平数据可以由向量给定

该功率电平数据和分布数据或者从实例(诸如网络管理实例)提供，其知道载波信号电平到带隙上的分布并且知道期望的功率电平。备选地，通过稍后将关于图4详细描述的发射网络节点确定该功率电平数据和分布数据。

现在关于图3更详细地描述所提出的网络节点处的均衡光信号的方法。

图3示出了光网络节点ON，其包含能够使用网络接口NI经由网络控制平面与网络管理实例进行通信的控制单元CTRL。控制平面可以是例如基于GMPLS的，其中，消息经由RSVP或OSPF协议发送。备选地，网络控制平面是基于软件定义网络(SDN)的控制平面。经由控制平面，在节点ON处接收分布数据，其指示子载波信号到频谱带隙的分布(以优选地矩阵A的形式)。而且，在接口NI处接收针对频谱带隙指示相应期望的功率电平(优选地，以向量Sd的形式)的功率电平数据。

光信号可以经由输入链路IL1、IL2接收并且可以然后切换到输出链路OL1、OL2。这通过使用每个输入链路IL1、IL2处的相应波长选择开关WSS实现，波长选择开关WSS进而连接到输出链路OL1、 OL2的相应多路复用设备MUX。因此，光节点ON形成光交叉连接节点。

在输入链路IL1、IL2处接收的光信号由相应光放大器AMP放大，并且然后提供给相应波长选择开关WSS。放大信号的一部分在抽头耦合器TC处耦合输出，并且然后被提供到光谱分析器OSA，光谱分析器OSA优选地是基于光栅的光谱分析器。分析器OSA由控制器CTRL控制。分析器OSA针对例如在输入链路IL1处接收的所接收的光信号而测量形成超信道信号的相应载波信号的相应功率电平Pm_i。这些功率电平Pm_i然后被提供给控制单元CTRL。控制单元CTRL控制波长选择开关WSS的衰减设备ATT1,……,ATTK以用于应用相应衰减值，这些衰减值是针对功率衰减的衰减值。优选地，衰减器的数目K等于或大于所讨论的形成超信道信号的载波信号所分配到的频谱带隙的数目N。

相应频谱带隙的不同的部分光信号由光开关OS在波长选择开关 WSS内切换到多路复用设备MUX之一上。一旦控制单元CTRL在手头具有相应载波信号SC1、……SC4的所测量的相应功率电平Pm_i，则控制单元CTRL使用由矩阵A给定的、指示子载波信号到频谱带隙上的分布所提供的分布数据。而且，控制单元CTRL使用优选地由向量Sd给定的、针对频谱带隙指示期望的功率电平的功率电平数据。

子载波信号的所测量的相应功率电平Pm_i可以由以下给定

使用所测量的功率电平和所提供的分布数据，控制单元CTRL可以将针对相应带隙的所测量的功率电平Sm计算为

以及

由于不同的衰减效应和/或由于沿着发射超信道信号的连接不同的应答器的光路径的传输特性中的差异，具有索引j的每个带隙的所测量的功率Sm_j可能与期望或预期的对应的功率电平Sd_j不同。这样的衰减可以归因于光纤和/或连接器差异。

使用所提供的针对频谱带隙指示相应的期望的功率电平的功率电平数据Sd，控制单元CTRL可以将衰减值S_eq经由

S_eq ＝Sd./S_m

导出为

在本文中，操作./表示元素级相除。

换句话说，使用所测量的功率电平Pm_i和分布数据A连同对于频谱带隙的功率电平数据Sd，导出衰减值S_eq。

应用得到的衰减值S_eq，这些值可以然后由控制单元CTRL用于设置波长选择开关WSS的衰减器ATT1,……,ATTK内的对应的均衡值。换句话说，使用所导出的衰减值Seq在频谱带隙内使光传输信号单独地衰减。

优选地，光放大器AMP未放置在波长选择开关WSS的前面和分析器OSA的前面，而是在节点ON的输出端口处，其中，考虑放大器的增益值以用于导出衰减器ATT1,……,ATTK的衰减值。

在如上文给定的说明中，已经假定指示不同的子载波信号到频谱带隙上的分布的分布数据(矩阵A)和由向量Sd给定的期望的功率电平数据可以自身已知。关于图4，现在描述可操作为确定分布数据和功率电平数据的网络节点ON1。节点ON1可以是发射网络节点。

节点ON1生成图2的超信道信号SUCH并且还能够导出分布数据(矩阵A)和针对频谱带隙指示相应期望的功率电平的功率电平数据(向量Sd)。

为了导出所需要的分布数据和功率电平数据，节点ON1具有执行以下步骤的控制单元CU。

控制单元CU指令相应发射器TX1,……,TX4生成图2中所示的具有相应目标功率电平P_A的载波信号SC1,……,SC4，相应目标功率电平P_A给定为

经由抽头耦合器TC，分析器OSA针对如图2中所示的不同的带隙S1,……,S12将相应功率电平S_A测量为

在下一步中，新功率电平P_B被设定为

其中，一个或多个功率电平PB_i是变化的，使得向量P_B不是向量 P_A的线性组合。

在将功率电平设定到P_B之后，分析器OSA将针对不同带隙的相应功率电平S_B测量为

所选择的功率电平P_A和P_B导致以下关系

其中，这产生2N个线性独立方程的集合。由于一个频谱带隙由至多两个载波信号占用的事实，必须确定的未知系数a_j,i的数目最大是2N。因此，所获得的2N个线性独立方程允许确定最大2N个未知系数。因此，可以确定作为指示子载波信号到频谱带隙的分布的分布数据的矩阵A。

已经确定了作为分布数据的矩阵A以及作为期望的功率电平数据的向量S_A，这两个数据集可以然后经由网络管理接口NMI如先前所描述的沿着网络管理控制平面分布到网络管理实例或者网络的其他节点(诸如图3中所示的节点)。

应注意到，本文所提出的方法允许均衡如图2中所示的超信道信号SUCH的不同的载波信号SC1,……,SC4。此后可以跟随均衡不同的超信道之间的功率电平的进一步骤。在本文所描述的功率测量通过具有由每个节点处具有相同规格的设备所执行的绝对功率校准和衰减的设备来执行的情况下，仅所描述的超信道信号内的子载波均衡的步骤将是足够的，以便也以其绝对功率均衡整个超信道。但是，在真实的系统中，情况可能并不是这样。可能未绝对校准不同的节点的分析器OSA，并且不同的波长选择开关可能具有不同的规格。因此，超信道信号的总功率可能与线上的预期的一个不同。因此，不同的超信道信号之间的绝对功率的均衡可能是必要的。

可以通过使用专用硬件以及能够执行与适当的软件相关联的软件来提供图3和图4中所示的各种元件的功能，包括被命名或被标示为“处理器”或“控制单元”的任何功能块。当由处理器提供时，功能可以通过单个专用处理器、单个共享处理器或其中的一些可以共享的多个单独的处理器来提供。而且，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应当被解释为排他地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储。还可以包括其他常规和/或定制的硬件。本领域的技术人员应当理解，本文中的任何框图表示实现本发明的原理的说明性电路的概念图。

Claims (8)

1.一种均衡光传输信号的方法，

其中所述光传输信号具有在多个相邻频谱带隙上形成的总体带宽，

其中所述光传输信号包括非重叠子载波信号的集合，

其中所述子载波信号在所述频谱带隙上的分布是：至少一个频谱带隙由超过一个子载波信号占用，

所述方法包括，在网络节点处，

-接收所述光传输信号，

-放大所述光传输信号，

-针对所述子载波信号测量相应的功率电平，

-提供指示所述子载波信号在所述频谱带隙上的所述分布的分布数据，

-提供针对所述频谱带隙指示相应的期望的功率电平的功率电平数据，

-使用所测量的所述功率电平、所述分布数据和所述功率电平数据来针对所述频谱带隙导出相应的衰减值，

-使用所导出的所述衰减值在所述频谱带隙内分别地衰减所述光传输信号。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述分布数据指示所述子载波信号的相应的功率电平在所述频谱带隙上的预定义的分布。

3.根据权利要求1所述的方法，

其中所述光传输信号是由所述子载波信号形成的超信道信号。

4.根据权利要求1所述的方法，

其中所述频谱带隙具有相同的相应带宽。

5.一种均衡光传输信号的网络节点，

其中所述光传输信号具有在多个相邻频谱带隙上形成的总体带宽，

其中所述光传输信号包括非重叠子载波信号的集合，

其中所述子载波信号在所述频谱带隙上的分布是：至少一个频谱带隙由超过一个子载波信号占用，

其中所述节点包括

-光接口，其可操作为接收所述光传输信号，

-光放大器，其可操作为放大所述光传输信号，

-光谱分析器，其可操作为针对所述子载波信号测量相应的功率电平，

-网络接口，其可操作为提供指示所述子载波信号在所述频谱带隙上的所述分布的分布数据，并且还可操作为提供针对所述频谱带隙指示相应的期望的功率电平的功率电平数据，

-控制单元，其可操作为使用所测量的所述功率电平、所述分布数据和所述功率电平数据针对所述频谱带隙来导出相应的衰减值，

-以及一个或多个衰减器，其可操作为使用所导出的所述衰减值在所述频谱带隙内分别地衰减所述光传输信号。

6.根据权利要求5所述的节点，

其中所述分布数据指示所述子载波信号的相应的功率电平在所述频谱带隙上的预定义的分布。

7.根据权利要求5所述的节点，

其中所述光传输信号是由所述子载波信号形成的超信道信号。

8.根据权利要求5所述的节点，

其中所述频谱带隙具有相同的相应带宽。