CN106972885B - 一种基于bbu和rru的双通道光传输网信道优化系统 - Google Patents

一种基于bbu和rru的双通道光传输网信道优化系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于BBU和RRU的双通道光传输网信道优化系统，其特征在于，包括通过两根传输通道连接的BBU设备与RRU设备，两条传输通道中，一条为主通道，另一条为备用通道，每条传输通道包括通过光纤相互连接的上游OTN光传输设备与下游OTN光传输设备，下游OTN光传输设备连接有延迟计算设备。本发明通过采用BBU和RRU的双通道设计，有效降低了断网率，延迟检测单元与延迟补偿单元实现数据延迟校正，并通过所设计的信道优化算法得到链路最优配置，从而提高了通信信号质量，最大程度上减少了信号劣化。

Description

一种基于BBU和RRU的双通道光传输网信道优化系统
技术领域
本发明涉及一种基于BBU和RRU的双通道光传输网信道优化系统，属于信息传输技术领域。
背景技术
光传送网(optical transport network)简称OTN，网络的一种类型，是指在光域内实现业务信号的传送、复用、路由选择、监控，并且保证其性能指标和生存性的传送网络。它满足ITU-T6.805中规定的传送网的通用模型，遵循其分层结构、信息定义、客户关系、网络拓扑、功能界定等。光传送网的层次结构自上而下依次为：电路(客户)层网络、光通道层网络、光复用段层网络、光传输段层网络和物理媒质层网络。
相对于传统的传输网络而言，光传送网有着诸如信号完全透明性、可扩充性、灵活可重构性、无电子瓶颈等诸多优点。目前，光传送网发展的困难在于缺乏光域中完善的性能检测和故障管理机制。光传送网设备进行基带处理单元和射频拉远单元之间的拉远工作时，数据延迟较大，数据过载时更影响其传输，容易导致无法正常通信。
发明内容
本发明所要解决的是现有光传送网设备进行基带处理单元和射频拉远单元之间的拉远工作时，数据延迟较大，数据过载时影响其传输，容易导致无法正常通信的问题。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：提供了一种基于BBU和RRU的双通道光传输网信道优化系统，其特征在于，包括通过两根传输通道连接的BBU设备与RRU设备，两条传输通道中，一条为主通道，另一条为备用通道，每条传输通道包括通过光纤相互连接的上游OTN光传输设备与下游OTN光传输设备，下游OTN光传输设备连接有延迟计算设备。
优选地，所述下游OTN光传输设备还连接有缓冲延迟单元。
优选地，所述上游OTN光传输设备与下游OTN光传输设备之间设有信道优化算法，通过该算法得到链路最优配置及对应的第二传输性能，计算出接收端传输性能最大时的配置组合，将所述配置组合作为链路的最优配置，提高上游OTN光传输设备、下游OTN光传输设备之间的通信信号质量。
优选地，所述延迟计算设备包括延迟检测单元和延迟补偿单元，延迟检测单元通过上游OTN光传输设备到下游OTN光传输设备的传输数据获取延迟信息，延迟补偿单元根据延迟检测单元计算的延迟调整传输数据在OTN网络内的时间，从而得到规定的标准延迟，延迟补偿单元通过延迟时间和规定的标准延迟整理延迟计算设备的延迟时间，并且让延迟计算设备与缓冲延迟单元的延迟时间的和与标准延迟时间相同。
更优选地，所述延迟信息为数字时间戳；延迟检测单元接收上游OTN光传输设备发送的传输数据，传输数据中包括数字时间戳，数字时间戳统计上游OTN光传输设备接收到传输数据的时间点；从传输数据中获取数字时间戳，并根据数字时间戳和现实时间计算出传输数据延迟时间；其中，上游OTN光传输设备和下游OTN光传输设备的时钟域相同；延迟检测单元获取光传送网中的全部光传送网络设备中的各个延迟计算设备的延迟时间，将各个延迟计算设备的延迟时间相加，得到传输数据的延迟时间。
更优选地，当所述延迟计算设备为先入先出单元时，延迟检测单元获取光传送网中的全部光传送网络设备中的各个先入先出单元的深度；将各个先入先出单元的深度相加，得到总深度；下游OTN光传输设备连接有缓冲先入先出单元；延迟补偿单元根据总深度和预设的基准深度调整缓冲先入先出单元的深度，使总深度与缓冲先入先出单元的深度的和与基准深度相同，对数据传输时的延迟时长进行校准。
优选地，所述上游OTN光传输设备中设有桥接器和选择器，当设备业务信息传输异常时，相应的通道桥接断开，选择器机制可切换至备用通道传输。
信道优化算法：上游OTN光传输设备、下游OTN光传输设备之间的信道优化方法能够解决链路配置不规则、无色散补偿的相干光传输系统的传输性能优化问题，且优化中能够动态调整的参量包括源发射功率和光路中每个跨段中光纤放大器的增益。为了提升光路传输性能，避免光路整体增益调节量过大或调节个数过多所引起的抖动、时延及瞬态特征，采用单纯形方法优化链路的传输特性。降低了网络运营开销，有效提升了相干光传输系统的传输性能。在优化算法执行时，首先获取光纤的链路增益配置，并通过式(1)获取接收端信噪比，对链路通道传输性能进行评估；
SNRRx表示接收端的信噪比，即链路的传输性能，SNRRx由该跨段中产生的自发辐射噪声、非线性噪声以及业务通道中的额外流量信号噪声所导致；SNRn表示第n个跨段的信噪比，SNREx表示业务通道中额外流量的信噪比，且
其中，Pinn表示第n个跨段的入射光信号功率，Ln表示第n个跨段的跨段长度，An表示第n个跨段的放大器增益，α表示衰减，PASE·n表示第n个跨段放大器的自发辐射噪声功率，PNLI·n，表示第n个跨段放大器的非线性噪声功率，PExr表示业务通道中的额外流量信号噪声功率。根据所述链路传输性能的公式得到链路的最优入纤功率及对应的第一传输性能，通过遍历的最优算法得到链路最优配置及对应的第二传输性能，计算出接收端传输性能最大时的配置组合，将所述配置组合作为链路的最优配置。
本发明通过采用BBU(Building Baseband Unit室内基带处理单元)和RRU(RemoteRadio Unit远端射频模块)的双通道设计，有效降低了断网率，延迟检测单元与延迟补偿单元实现数据延迟校正，并通过所设计的信道优化算法得到链路最优配置，从而提高了通信信号质量，最大程度上减少了信号劣化。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明通过双上游OTN光传输设备、下游OTN光传输设备实现了双通道设计，从而提高了设备的稳定性，减少了因数据传输过载时造成的信号劣化，降低断网概率；
(2)本发明通过延迟检测单元以及延迟补偿单元获得延迟信息并进行补偿，使上下行的驻留时间基本相等，从而可以解决基带处理单元和射频拉远单元之间正常通信；
(3)本发明通过设计信道优化算法，提高了上游OTN与下游OTN光传输设备之间的业务通信质量。
附图说明
图1为实施例提供的光传输网信道优化系统的结构示意图；
图2为通信信道优化算法的流程图；
图3为应用单纯形方法的链路传输性能优化实施方案的流程图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图1所示，为本发明提供的光传输网信道优化系统的结构示意图，其包括BBU设备、上游OTN光传输设备、下游OTN光传输设备以及RRU设备，BBU设备、上游OTN光传输设备、下游OTN光传输设备以及RRU设备依次连接，上游OTN光传输设备、下游OTN光传输设备采用光纤连接，基于BBU和RRU的延迟补偿光传输网包括两个上游OTN光传输设备、两个下游OTN光传输设备，两个上游OTN光传输设备、两个下游OTN光传输设备分别通过光纤连接，下游OTN光传输设备连接有延迟计算设备，延迟计算设备包括延迟检测单元和延迟补偿单元，延迟检测单元通过上游OTN光传输设备到下游OTN光传输设备的传输数据获取延迟数据，延迟补偿单元根据延迟检测单元计算的延迟调整传输数据在OTN网络内的时间，从而得到规定的标准延迟时间，延迟补偿单元通过延迟时间和规定的标准延迟时间整理延迟计算设备的延迟时间，并且让延迟计算设备与缓冲延迟单元的延迟时间的和与标准延迟时间相同。上游OTN光传输设备、下游OTN光传输设备可采用OTN管路传输设备。延迟检测单元以及延迟补偿单元可采用单片机。延迟信息为数字时间戳；延迟检测单元，具体用于接收上游OTN光传输设备发送的传输数据，传输数据中包括数字时间戳，数字时间戳统计上游OTN光传输设备接收到传输数据的时间点；从传输数据中获取数字时间戳，并根据数字时间戳和现时间计算出传输数据延迟；其中，上游OTN光传输设备和下游OTN光传输设备的时钟域相同；延迟检测单元，具体用于获取光传送网中的全部光传送网络设备中的各个延迟计算设备的延迟时间；将各个延迟计算设备的延迟时间相加，得到传输数据延迟时间，下游OTN光传输设备还包括缓冲延迟单元。当延迟计算设备为先入先出单元时，延迟检测单元，具体用于获取光传送网中的全部光传送网络设备中的各个先入先出单元的深度；将各个先入先出单元的深度相加，得到总深度；下游OTN光传输设备还包括缓冲先入先出单元；延迟补偿单元，具体用于根据总深度和预设的基准深度调整缓冲先入先出单元的深度，使总深度与缓冲先入先出单元的深度的和与基准深度相同。设计业务传输设备备用通道，优化设备实施应急措施的选择机制，在上游OTN设备中设有桥接器和选择器，当设备业务信息传输异常时，如设备信息过载，相应的通道桥接断开，选择器机制可切换至第二通道传输。
上游OTN光传输设备与下游OTN光传输设备之间的信道优化算法具体如下(如图2所示)：
步骤1：获取光纤的链路增益配置，并通过式(1)获取接收端信噪比，对链路通道传输性能进行评估；本实施例中，可通过以下公式计算出给定光路配置时的光路传输性能，即质量因子(Q因子)或BER。经过若干光纤长度不同、放大器增益不同的光纤跨段级联后，接收端系统最终的信噪比可表示为：
SNRRx表示接收端的信噪比，即链路的传输性能，SNRRx由该跨段中产生的自发辐射噪声、非线性噪声以及业务通道中的额外流量信号噪声所导致；SNRn表示第n个跨段的信噪比，SNREx表示业务通道中额外流量的信噪比，且
其中，Pinn表示第n个跨段的入射光信号功率，Ln表示第n个跨段的跨段长度，An表示第n个跨段的放大器增益，α表示衰减，PASE·n表示第n个跨段放大器的自发辐射噪声功率，PNLI·n，表示第n个跨段放大器的非线性噪声功率，PExr表示业务通道中的额外流量信号噪声功率。
步骤2：根据所述链路传输性能的公式得到链路的最优入纤功率及对应的第一传输性能
步骤3：通过遍历的最优算法得到链路最优配置及对应的第二传输性能，判断所述第二传输性能是否大于所述参考传输性能，若是则采用单纯形思想继续改善链路的传输性能，否则将第一跨段的入射功率更改为所述最优入纤功率，采用单纯形思想继续改善链路的传输性能方法，见图3，包括如下步骤：
S41：将第一跨段的入射功率更改为所述链路最优配置中的入射功率Popt；
S42：将每个跨段的最优增益和初始增益的差值的绝对值abs(ΔA)＝|Aopt，n-An|作为单纯形的度量标准；
S43：将所有跨度中差值的绝对值abs(ΔA)＝|Aopt，n-An|最大的跨段所对应的初始增益去除，替换为对应的最优增益，并根据传输性能的公式计算出此时的传输性能Q；
S44：判断Q是否大于或等于参考传输性能，若是则转至步骤S45，否则转至S步骤42；
S45：设置对应的调节量，并输出Q。
所述通过遍历的最优算法得到链路最优配置及对应的第二传输性能，包括：
将光纤第一跨段入射功率和每个跨段中光纤放大器的增益设定为变量，遍历变量的所有组合情况，根据传输性能的计算公式，计算出接收端传输性能最大时的配置组合，将所述配置组合作为链路的最优配置，将最大的接收端传输性能作为第二传输性能。

Claims (6)

1.一种基于BBU和RRU的双通道光传输网信道优化系统，其特征在于，包括通过两根传输通道连接的BBU设备与RRU设备，两条传输通道中，一条为主通道，另一条为备用通道，每条传输通道包括通过光纤相互连接的上游OTN光传输设备与下游OTN光传输设备，下游OTN光传输设备连接有延迟计算设备；
所述上游OTN光传输设备与下游OTN光传输设备之间设有信道优化算法，通过该算法得到链路最优配置及对应的第二传输性能，计算出接收端传输性能最大时的配置组合，将所述配置组合作为链路的最优配置，提高上游OTN光传输设备、下游OTN光传输设备之间的通信信号质量；
上游OTN光传输设备与下游OTN光传输设备之间的信道优化算法具体如下：
步骤1：获取光纤的链路增益配置，并通过式(1)获取接收端信噪比，对链路通道传输性能进行评估；可通过以下公式计算出给定光路配置时的链路传输性能，即SNR；经过光纤长度不同、放大器增益不同的光纤跨段级联后，接收端系统最终的信噪比，即链路的第二传输性能的公式表示为：
SNRRx表示接收端的信噪比，即链路的第二传输性能，SNRRx由该跨段中产生的自发辐射噪声、非线性噪声以及业务通道中的额外流量信号噪声所导致；SNRn表示第n个跨段的信噪比，即链路的第一传输性能；SNREx表示业务通道中额外流量的信噪比，且
其中，Pinn表示第n个跨段的入射光信号功率，Ln表示第n个跨段的跨段长度，An表示第n个跨段的放大器增益，α表示衰减，PASE·n表示第n个跨段放大器的自发辐射噪声功率，PNLI·n，表示第n个跨段放大器的非线性噪声功率，PExr表示业务通道中的额外流量信号噪声功率；
步骤2：根据所述链路传输性能的公式得到链路的最优入纤功率及对应的第一传输性能；
步骤3：通过遍历的最优算法得到链路最优配置及对应的第二传输性能，参考传输性能由设备出厂设置进行标定，判断所述第二传输性能是否大于所述参考传输性能，若是则采用单纯形思想继续改善链路的传输性能，否则将第一跨段的入射功率更改为所述最优入纤功率，采用单纯形思想继续改善链路的传输性能方法，包括如下步骤：
S41：将第一跨段的入射功率更改为所述链路最优配置中的入射功率Popt；
S42：将每个跨段的最优增益和初始增益的差值的绝对值abs(ΔA)＝|Aopt，n-An|作为单纯形的度量标准；
S43：将所有跨度中差值的绝对值abs(ΔA)＝|Aopt，n-An|最大的跨段所对应的初始增益去除，替换为对应的最优增益，并根据链路传输性能的公式计算出此时的第二传输性能SNRRx；
S44：判断SNRRx是否大于或等于参考传输性能，若是则转至步骤S45，否则转至步骤S42；
S45：设置对应的调节量，并输出SNRRx；
所述通过遍历的最优算法得到链路最优配置及对应的第二传输性能，包括：
将光纤第一跨段入射功率和每个跨段中光纤放大器的增益设定为变量，遍历变量的所有组合情况，根据传输性能的计算公式，计算出接收端传输性能最大时的配置组合，将所述配置组合作为链路的最优配置，将最大的接收端传输性能作为第二传输性能。
2.如权利要求1所述的基于BBU和RRU的双通道光传输网信道优化系统，其特征在于，所述下游OTN光传输设备还连接有缓冲延迟单元。
3.如权利要求1所述的基于BBU和RRU的双通道光传输网信道优化系统，其特征在于，所述延迟计算设备包括延迟检测单元和延迟补偿单元，延迟检测单元通过上游OTN光传输设备到下游OTN光传输设备的传输数据获取延迟信息，延迟补偿单元根据延迟检测单元计算的延迟调整传输数据在OTN网络内的时间，从而得到规定的标准延迟时间，延迟补偿单元通过延迟时间和规定的标准延迟时间整理延迟计算设备的延迟时间，并且让延迟时间与缓冲延迟单元的延迟时间的和与标准延迟时间相同。
4.如权利要求3所述的基于BBU和RRU的双通道光传输网信道优化系统，其特征在于，所述延迟信息为数字时间戳；延迟检测单元接收上游OTN光传输设备发送的传输数据，传输数据中包括数字时间戳，数字时间戳统计上游OTN光传输设备接收到传输数据的时间点；从传输数据中获取数字时间戳，并根据数字时间戳和现实时间计算出传输数据延迟时间；其中，上游OTN光传输设备和下游OTN光传输设备的时钟域相同；延迟检测单元获取光传送网中的全部光传送网络设备中的各个延迟计算设备的延迟时间，将各个延迟计算设备的延迟时间相加，得到传输数据的延迟时间。
5.如权利要求4所述的基于BBU和RRU的双通道光传输网信道优化系统，其特征在于，当所述延迟计算设备为先入先出单元时，延迟检测单元获取光传送网中的全部光传送网络设备中的各个先入先出单元的深度；将各个先入先出单元的深度相加，得到总深度；下游OTN光传输设备连接有缓冲先入先出单元；延迟补偿单元根据总深度和预设的基准深度调整缓冲先入先出单元的深度，使总深度与缓冲先入先出单元的深度的和与基准深度相同，对数据传输时的延迟时长进行校准。
6.如权利要求4所述的基于BBU和RRU的双通道光传输网信道优化系统，其特征在于，所述上游OTN光传输设备中设有桥接器和选择器，当设备业务信息传输异常时，相应的通道桥接断开，选择器机制可切换至备用通道传输。
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