CN107315341B - 一种掺铒光纤放大器的控制参数的自动搜索方法和装置 - Google Patents

一种掺铒光纤放大器的控制参数的自动搜索方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种掺铒光纤放大器P和I参数自动搜索装置。该装置首先对掺铒光纤放大器EDFA稳定工作P和I参数边界搜索，接着对EDFA稳定工作P和I参数区域进行网格化，形成P和I参数的数组，进而将EDFA稳定工作的P和I参数数组设置到待测EDFA，并对待测EDFA进行瞬态测试和记录测试EDFA瞬态特性指标测试结果，最后对待测EDFA瞬态测试结果分析，并寻找待测EDFA的最优P和I参数。该掺铒光纤放大器P和I参数自动搜索装置可以准确的搜索出待测EDFA控制的P和I参数的最优值，实现EDFA最优控制状态保证。

Description

一种掺铒光纤放大器的控制参数的自动搜索方法和装置
技术领域
本发明涉及一种光通信器件，具体涉及掺铒光纤放大器(Erbium-doped OpticalFiber Amplifier，EDFA)P和I控制参数的确定装置，特别是涉及一种掺铒光纤放大器P和I控制参数的自动搜索装置。
背景技术
在DWDM系统中，随着业务量的增加，需要上下光路的信道数量也在逐渐增加。信道数量的变化导致EDFA输入光功率的变化，从而产生瞬态效应。EDFA的瞬态效应对DWDM系统有重要的影响。特别是级联EDFA的增加，瞬态效应将显著影响系统的运行。
针对瞬态特性，EDFA目前有如下几种控制方式：
(1)前馈控制方式，即输出功率正比于输入功率，此种方式用在DWDM系统中上下波的时候，优点是响应速度快，缺点是对于剩余信道会出现很大的增益偏差；
(2)反馈控制方式，采用PID模糊控制算法，通过反馈的P和I控制参数设定，使输出功率逐步逼近目标功率，优点是剩余信道增益偏差小；缺点是，响应慢，瞬态特性差；
(3)前馈和反馈混合控制方式，此种方式集和了前馈控制方式和反馈控制方式的优点。
实际中，EDFA控制均采用了前馈和反馈混合控制方式。EDFA在前馈和反馈混合控制方式下，前馈参数设定的情况下，反馈控制方式中的P和I控制参数直接决定了EDFA瞬态特性的优劣。在武汉光迅科技股份有限公司，申请号为CN201610190932.6的中国专利申请中，提供了EDFA瞬态特性指标的全自动测试系统，可以准确快速的测试EDFA瞬态特性指标。实际应用中，通过手动设置P和I控制参数，然后采用EDFA瞬态特性指标的全自动测试系统进行瞬态特性测试，然后通过人工经验评价该P和I控制参数是否合理，由这种方式确定的P和I控制参数具有一定的随机性，也不能保证该P和I控制参数是待测EDFA的最优瞬态特性控制参数。
其原因在于前馈和反馈混合控制的EDFA的反馈P和I控制参数具有很宽泛的范围，在现有的手动设置待测EDFA的P和I控制参数，配合人工经验评价该P和I控制参数是否合理现状下，而不能保证设定的P和I参数是待测EDFA瞬态特性最优的P和I控制参数。
发明内容
本发明的目的是提供一种P和I控制参数自动搜索装置，实现对EDFA瞬态特性最优P和I控制参数的搜索。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种掺铒光纤放大器控制参数自动搜索方法，包括：
步骤1，搜索能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数边界；
步骤2，根据能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数边界生成能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数区域，网格化该P和I控制参数区域，根据每个网格化区域所对应的P和I控制参数值生成待测试的P和I控制参数数组；
步骤3，将P和I控制参数数组中的每一个P和I控制参数值设置到EDFA中，进行瞬态测试，并记录相应的瞬态测试结果；
步骤4，分析所记录的瞬态测试结果，寻找最优P和I控制参数。
在上述技术方案中，所述步骤1包括：
步骤101、以P控制参数和I控制参数分别为坐标轴，构建P-I坐标系，选取(0,0)为最小P和I控制参数，选取(Pmax，Imax)为最大P和I控制参数；
步骤102、确定以(0,0)和(Pmax，Imax)形成的方形区域为P和I控制参数的待搜索区域；
步骤103、在待搜索区域内，选取(P0，I0)为P和I控制参数搜索的轴点；
步骤104、通过轴点(P0，I0)，以选定的角度θ在待搜索区域内做一射线，射线与待搜索区域边界相交，得到该角度θ射线上离轴点最远的P和I控制参数坐标，即为(Pθmax，Iθmax)；
步骤105、采用折半方式将选定的角度θ射线上的P和I控制参数依次设置到待测EDFA，进行瞬态特性稳定度指标测试，根据测试结果判断待测EDFA是否稳定，从而确定该角度θ射线上能够使待测EDFA工作稳定的临界状态的参数坐标值，并记录此时的P和I控制参数值；
步骤106、使角度θ在0°～360°内通过一定角度步长进行搜索，使通过轴点(P0，I0)的射线进行旋转，对于每个角度重复步骤104和步骤105，记录每个角度射线对应的EDFA工作稳定的临界状态时的P和I控制参数值。
在上述技术方案中，所述步骤2包括：
步骤201、将记录得到的能够使EDFA工作稳定的临界状态的P和I控制参数值在P-I坐标系中依次连线，得到一个封闭的能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数区域；
步骤202、将P和I控制参数区域进行网格化；
步骤203、根据网格化的P和I控制参数区域，形成可以使EDFA稳定工作的待测试的P和I控制参数数组(P[n],I[m])，n和m为自然数。
在上述技术方案中，所述步骤4包括：
步骤401、将P和I控制参数数组(P[n],I[m])中的每个P和I控制参数值所对应的EDFA瞬态特性指标测试结果映射到网格化的P和I控制参数区域；
步骤402、按色阶标注EDFA瞬态特性指标测试结果；
步骤403、对网格化的P和I控制参数区域上的色阶图进行分析，确定使得EDFA瞬态特性指标最优的P和I控制参数。
在上述技术方案中，所述的EDFA瞬态特性指标包括：过冲、欠冲、增益误差、稳定度和稳定时间中的一项或多项。
本发明还提供了一种掺铒光纤放大器控制参数自动搜索装置，包括：
控制参数边界搜索单元，搜索能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数边界；
控制参数区域网格化单元，根据能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数边界生成能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数区域，网格化该P和I控制参数区域，根据每个网格化区域所对应的P和I控制参数值生成待测试的P和I控制参数数组；
EDFA瞬态测试单元，将P和I控制参数数组中的每一个P和I控制参数值设置到EDFA中，进行瞬态测试，并记录相应的瞬态测试结果；
分析和寻优单元，分析所记录的瞬态测试结果，寻找最优P和I控制参数。
在上述技术方案中，所述控制参数边界搜索单元执行以下步骤
步骤101、以P控制参数和I控制参数分别为坐标轴，构建P-I坐标系，选取(0,0)为最小P和I控制参数，选取(Pmax，Imax)为最大P和I控制参数；
步骤102、确定以(0,0)和(Pmax，Imax)形成的方形区域为P和I控制参数的待搜索区域；
步骤103、在待搜索区域内，选取(P0，I0)为P和I控制参数搜索的轴点；
步骤104、通过轴点(P0，I0)，以选定的角度θ在待搜索区域内做一射线，射线与待搜索区域边界相交，得到该角度θ射线上离轴点最远的P和I控制参数坐标，即为(Pθmax，Iθmax)；
步骤105、采用折半方式将选定的角度θ射线上的P和I控制参数依次设置到待测EDFA，进行瞬态特性稳定度指标测试，根据测试结果判断待测EDFA是否稳定，从而确定该角度θ射线上能够使待测EDFA工作稳定的临界状态的参数坐标值，并记录此时的P和I控制参数值；
步骤106、使角度θ在0°～360°内通过一定角度步长进行搜索，使通过轴点(P0，I0)的射线进行旋转，对于每个角度重复步骤104和步骤105，记录每个角度射线对应的EDFA工作稳定的临界状态时的P和I控制参数值。
在上述技术方案中，所述控制参数区域网格化单元执行以下步骤：
步骤201、将记录得到的能够使EDFA工作稳定的临界状态的P和I控制参数值在P-I坐标系中依次连线，得到一个封闭的能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数区域；
步骤202、将P和I控制参数区域进行网格化；
步骤203、根据网格化的P和I控制参数区域，形成可以使EDFA稳定工作的待测试的P和I控制参数数组(P[n],I[m])，n和m为自然数。
在上述技术方案中，所述分析和寻优单元执行以下步骤：
步骤401、将P和I控制参数数组(P[n],I[m])中的每个P和I控制参数值所对应的EDFA瞬态特性指标测试结果映射到网格化的P和I控制参数区域；
步骤402、按色阶标注EDFA瞬态特性指标测试结果；
步骤403、对网格化的P和I控制参数区域上的色阶图进行分析，确定使得EDFA瞬态特性指标最优的P和I控制参数。
在上述技术方案中，所述的EDFA瞬态特性指标包括：过冲、欠冲、增益误差、稳定度和稳定时间中的一项或多项。
由于在EDFA的前馈和反馈混合控制方式中反馈P和I控制参数具有很宽泛的范围，而现有的手动设置待测EDFA的P和I控制参数手段，配合人工经验评价该P和I控制参数是否合理的方式不能保证设定的P和I参数是待测EDFA瞬态特性最优的P和I控制参数。而通过本发明，可以达到如下技术效果：
1、准确的搜索到待测EDFA的稳定工作的P和I参数区域；
2、准确的对于待测EDFA的稳定工作的P和I参数区域进行自动瞬态性能测试并记录瞬态测试结果；
3、对记录的瞬态结果进行不同色阶标识，快速搜寻待测EDFA最优瞬态特性下的P和I参数，并成功应用于待测EDFA中。
也就是说，通过本发明可以使用自动化方式快速准确的确定能够使EDFA获得最优瞬态特性的P和I参数，而不必依靠设计施工人员的经验或多次的人工尝试，提高了设计施工的效率，降低了成本。
附图说明
图1是掺铒光纤放大器P和I控制参数自动搜索装置；
图2是掺铒光纤放大器P和I控制参数待搜索区域坐标；
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
参见附图1，本发明提供了一种掺铒光纤放大器P和I控制参数自动搜索装置，包括：掺铒光纤放大器EDFA稳定工作P和I参数边界搜索装置101、EDFA稳定工作P和I参数区域网格化装置102、采用网格化区域P和I参数对EDFA进行瞬态测试装置103和EDFA瞬态测试结果分析和寻找最优P和I参数装置104。
其中，掺铒光纤放大器EDFA稳定工作P和I参数边界搜索装置101的工作方式参照图2描述如下：
(101)以P参数为x轴，I参数为y轴，选取(0,0)为最小P和I参数，选取(Pmax，Imax)为最大P和I参数，实施中(Pmax，Imax)可以选择经验值中的上限值，或者选择比经验值中的上限值更大，例如选择为(1000，1000)；
(102)确定以(0,0)和(Pmax，Imax)形成的方形区域为P和I参数的待搜索区域；
(103)在P和I参数的待搜索区域内，选取(P0，I0)为P和I参数搜索的轴点，实施中选取(P0，I0)为(100,100)；
(104)通过轴点(P0，I0)，以选定的角度θ在P和I参数的待搜索区域内做一射线，射线与P和I参数的待搜索区域边界相交，得到该θ角度的离轴点最远P和I参数，即为(Pθmax，Iθmax)；
(105)在选定的角度θ射线上，采用折半方式将P和I参数依次设置到待测EDFA内，采用武汉光迅科技股份有限公司的专利申请号为CN201610190932.6的中国专利申请所提供的EDFA瞬态特性指标的全自动测试系统进行EDFA瞬态特性指标稳定度指标测试，通过稳定度指标测试结果判断待测EDFA瞬态特性指标稳定度结果是否稳定，从而找到该角度θ射线上能够使EDFA工作稳定的临界状态的参数坐标值，并记录此时的P和I控制参数；
(106)通过轴点(P0，I0)，角度θ在0°～360°内通过一定角度步长进行搜索，使射线进行旋转，实施中角度θ的旋转步长选取为5°，对于每个角度重复步骤(104)和(105)，进行能够使EDFA稳定工作的P和I区域搜索，并记录每个角度射线对应的EDFA工作稳定的临界状态时的P和I控制参数。
通过上述方式得到能够使EDFA稳定工作的P和I参数边界之后，进而，采用EDFA稳定工作P和I参数区域网格化装置102，对能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数区域进行网格化：
(201)将记录得到的能够使EDFA工作稳定的临界状态的P和I控制参数在P和I坐标系中依次连线，得到一个封闭的能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数区域；
(202)将这个封闭的EDFA稳定工作P和I参数区域进行网格化，所划分的网格的尺寸取决于所需获得的目标精度；
(203)将网格化的P和I参数，形成可以使EDFA稳定工作的P和I参数的数组(P[n],I[m])。n和m为自然数。
进而，采用网格化区域P和I参数对EDFA进行瞬态测试装置103对步骤(203)中获得的P和I参数数组(P[n],I[m])进行测试：
(301)将能够使EDFA稳定工作的P和I参数数组(P[n],I[m])中的P和I控制参数值依次轮流设置到待测EDFA中，然后采用EDFA瞬态特性指标的全自动测试系统进行EDFA瞬态特性测试，并记录测试结果。
进而，采用EDFA瞬态测试结果分析和寻找最优P和I参数装置104，寻找最优P和I参数：
(401)将EDFA稳定工作的P和I参数的数组(P[n],I[m])设置到待测EDFA中所得到的EDFA瞬态特性指标测试结果映射到封闭的EDFA稳定工作P和I参数网格化区域；
(402)将EDFA瞬态特性指标测试结果，按色阶进行标注；EDFA瞬态特性指标测试结果最优的为绿色，指标结果最差的是红色，其他结果依据其数值计算所对应的色阶，在绿色和红色之间进行均衡；
(403)将EDFA瞬态特性指标测试结果映射到封闭的EDFA稳定工作P和I参数网格化区域色阶图进行分析，寻找EDFA瞬态特性指标最接近绿色的为待测EDFA的最优P和I参数。
其中，所述的EDFA瞬态特性指标包括，过冲、欠冲、增益误差、稳定度和稳定时间。
本发明是掺铒光纤放大器P和I控制参数自动搜索装置，可以准确的搜索到EDFA的最优瞬态指标特性的P和I参数，可以使EDFA工作在最佳瞬态特性控制状态，从而保证DWDM通讯的更加稳定。
虽然本发明已经详细地示出并描述了一个相关的特定的实施例参考，但本领域的技术人员应该能够理解，在不背离本发明的精神和范围内可以在形式上和细节上作出各种改变。这些改变都将落入本发明的权利要求所要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种掺铒光纤放大器控制参数自动搜索方法，其特征在于包括：
步骤1，搜索能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数边界；
步骤2，根据能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数边界生成能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数区域，网格化该P和I控制参数区域，根据每个网格化区域所对应的P和I控制参数值生成待测试的P和I控制参数数组；
步骤3，将P和I控制参数数组中的每一个P和I控制参数值设置到EDFA中，进行瞬态测试，并记录相应的瞬态测试结果；
步骤4，分析所记录的瞬态测试结果，寻找最优P和I控制参数；
其中，所述步骤1包括：
步骤101、以P控制参数和I控制参数分别为坐标轴，构建P-I坐标系，选取(0,0)为最小P和I控制参数，选取(Pmax，Imax)为最大P和I控制参数；
步骤102、确定以(0,0)和(Pmax，Imax)形成的方形区域为P和I控制参数的待搜索区域；
步骤103、在待搜索区域内，选取(P0，I0)为P和I控制参数搜索的轴点；
步骤104、通过轴点(P0，I0)，以选定的角度θ在待搜索区域内做一射线，射线与待搜索区域边界相交，得到该角度θ射线上离轴点最远的P和I控制参数坐标，即为(Pθmax，Iθmax)；
步骤105、采用折半方式将选定的角度θ射线上的P和I控制参数依次设置到待测EDFA，进行瞬态特性稳定度指标测试，根据测试结果判断待测EDFA是否稳定，从而确定该角度θ射线上能够使待测EDFA工作稳定的临界状态的参数坐标值，并记录此时的P和I控制参数值；
步骤106、使角度θ在0°～360°内通过一定角度步长进行搜索，使通过轴点(P0，I0)的射线进行旋转，对于每个角度重复步骤104和步骤105，记录每个角度射线对应的EDFA工作稳定的临界状态时的P和I控制参数值。
2.如权利要求1中所述的掺铒光纤放大器控制参数自动搜索方法，其特征在于：所述步骤2包括：
步骤201、将记录得到的能够使EDFA工作稳定的临界状态的P和I控制参数值在P-I坐标系中依次连线，得到一个封闭的能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数区域；
步骤202、将P和I控制参数区域进行网格化；
步骤203、根据网格化的P和I控制参数区域，形成可以使EDFA稳定工作的待测试的P和I控制参数数组(P[n],I[m])，n和m为自然数。
3.如权利要求1中所述的掺铒光纤放大器控制参数自动搜索方法，其特征在于：所述步骤4包括：
步骤401、将P和I控制参数数组(P[n],I[m])中的每个P和I控制参数值所对应的EDFA瞬态特性指标测试结果映射到网格化的P和I控制参数区域；
步骤402、按色阶标注EDFA瞬态特性指标测试结果；
步骤403、对网格化的P和I控制参数区域上的色阶图进行分析，确定使得EDFA瞬态特性指标最优的P和I控制参数。
4.如权利要求3中所述的掺铒光纤放大器控制参数自动搜索方法，其特征在于：所述的EDFA瞬态特性指标包括：过冲、欠冲、增益误差、稳定度和稳定时间中的一项或多项。
5.一种掺铒光纤放大器控制参数自动搜索装置，其特征在于包括：
控制参数边界搜索单元，搜索能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数边界；
控制参数区域网格化单元，根据能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数边界生成能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数区域，网格化该P和I控制参数区域，根据每个网格化区域所对应的P和I控制参数值生成待测试的P和I控制参数数组；
EDFA瞬态测试单元，将P和I控制参数数组中的每一个P和I控制参数值设置到EDFA中，进行瞬态测试，并记录相应的瞬态测试结果；
分析和寻优单元，分析所记录的瞬态测试结果，寻找最优P和I控制参数；所述控制参数边界搜索单元执行以下步骤：
步骤101、以P控制参数和I控制参数分别为坐标轴，构建P-I坐标系，选取(0,0)为最小P和I控制参数，选取(Pmax，Imax)为最大P和I控制参数；
步骤102、确定以(0,0)和(Pmax，Imax)形成的方形区域为P和I控制参数的待搜索区域；
步骤103、在待搜索区域内，选取(P0，I0)为P和I控制参数搜索的轴点；
步骤104、通过轴点(P0，I0)，以选定的角度θ在待搜索区域内做一射线，射线与待搜索区域边界相交，得到该角度θ射线上离轴点最远的P和I控制参数坐标，即为(Pθmax，Iθmax)；
步骤105、采用折半方式将选定的角度θ射线上的P和I控制参数依次设置到待测EDFA，进行瞬态特性稳定度指标测试，根据测试结果判断待测EDFA是否稳定，从而确定该角度θ射线上能够使待测EDFA工作稳定的临界状态的参数坐标值，并记录此时的P和I控制参数值；
步骤106、使角度θ在0°～360°内通过一定角度步长进行搜索，使通过轴点(P0，I0)的射线进行旋转，对于每个角度重复步骤104和步骤105，记录每个角度射线对应的EDFA工作稳定的临界状态时的P和I控制参数值。
6.如权利要求5中所述的掺铒光纤放大器控制参数自动搜索装置，其特征在于：所述控制参数区域网格化单元执行以下步骤：
步骤201、将记录得到的能够使EDFA工作稳定的临界状态的P和I控制参数值在P-I坐标系中依次连线，得到一个封闭的能够使EDFA稳定工作的P和I控制参数区域；
步骤202、将P和I控制参数区域进行网格化；
步骤203、根据网格化的P和I控制参数区域，形成可以使EDFA稳定工作的待测试的P和I控制参数数组(P[n],I[m])，n和m为自然数。
7.如权利要求5中所述的掺铒光纤放大器控制参数自动搜索装置，其特征在于：所述分析和寻优单元执行以下步骤：
步骤401、将P和I控制参数数组(P[n],I[m])中的每个P和I控制参数值所对应的EDFA瞬态特性指标测试结果映射到网格化的P和I控制参数区域；
步骤402、按色阶标注EDFA瞬态特性指标测试结果；
步骤403、对网格化的P和I控制参数区域上的色阶图进行分析，确定使得EDFA瞬态特性指标最优的P和I控制参数。
8.如权利要求7中所述的掺铒光纤放大器控制参数自动搜索装置，其特征在于：所述的EDFA瞬态特性指标包括：过冲、欠冲、增益误差、稳定度和稳定时间中的一项或多项。
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