CN108365889B - 一种提高波分复用系统光信噪比osnr准确度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于光通信领域，提出了一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法。在波分复用系统尤其是在小于等于10通道的少量通道系统应用场景下，通过在系统接收端的拉曼光纤放大器或掺铒光纤放大器的输出端测试被测通道的信号光功率和噪声光功率，通过采用噪声函数和纠偏因子，根据测得的信号光功率和噪声光功率获得波分复用系统各通道的光信噪比OSNR，采用本方法可以准确提取出该波分复用系统各通道的光信噪比，减小测试误差，从而有效提高波分复用系统的可靠性和稳定性。

Description

一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法
技术领域
本发明属于波分复用光通信领域，尤其涉及一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法。
背景技术
随着波分复用系统的大范围应用，最为波分复用系统的关键性能指标之一，光信噪比OSNR，可以非常直观明确的反应信号光的传输质量，它能较好地评估业务经过传输信道后的传输质量。
传统的检测光信噪比OSNR的方法是带内信号与带外ASE噪声来计算出OSNR。带内信号的光功率是通道带内总功率减去带内ASE噪声光功率，其中带内ASE噪声光功率是通过关闭该通道测试出来的；或者通过左右两边取平均值估算出来，这两种方法都有一定的误差。现有的较多波分复用系统尤其OTN光传送网络并没有将所有的通道都使用，有的系统仅仅为后期扩容做预留规划，所有较多波分复用系统仅仅使用几个通道，对于这种少于10通道以下的波分复用系统，如果采用传统的OSNR测试方法会存在一定的误差。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提出了一种波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，旨在解决现有OSNR测试方法应用于10通道以下的波分复用系统的测试不准确性的技术问题。
本发明技术方案提供一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，波分复用系统接收端接拉曼光纤放大器或掺铒光纤放大器的输出端，在拉曼光纤放大器或掺铒光纤放大器的输出端，分别测得信号光功率和噪声光功率，通过采用噪声函数和纠偏因子，根据测得的信号光功率和噪声光功率获得波分复用系统各通道的光信噪比OSNR，实现方式包括以下步骤，
步骤1、使所有通道均处于工作状态，分别获取被测通道的信号光波长λi左右相邻Δλ波长的光功率P0(λi-Δλ)和P0(λi+Δλ)，并得到信号光λi在(λi-Δλ)和(λi+Δλ)范围内的积分光功率P0(λi-Δλ，λi+Δλ)；
步骤2、将被测通道的信号光关闭，分别获取被测通道的信号光波长λi左边Δλ/2波长的光功率P1(λi-Δλ/2)，光波长λi左边Δλ波长的光功率P1(λi-Δλ)；分别获取被测通道的信号光波长λi右边Δλ/2的光功率P1(λi+Δλ/2)，光波长λi右边Δλ的光功率P1(λi+Δλ)；以及最后获取光波长λi的光功率P1(λi)；
步骤3、根据步骤2得到的5个点的波长及对应的光功率，确定噪声函数F(λ)＝aλ4+bλ3+cλ2+dλ+k，得到系数a、b、c、d和k的值，其中λ为波长，单位为nm；
步骤4、确定纠偏因子Δk，基于以下公式，
Δk＝[P0(λi-Δλ)-P1(λi-Δλ)]/2+[P0(λi+Δλ)-P1(λi+Δλ)]/2；
步骤5、修正噪声函数F(λ)＝aλ4+bλ3+cλ2+dλ+k+Δk，计算信号光波长λi左边(λi-Δλ)波长与右边(λi+Δλ)波长之间的噪声积分功率
Figure BDA0001584672880000021
得到最终的被测通道光信噪比
Figure BDA0001584672880000022
其中W为带宽取值，nm为带宽单位纳米。
而且，所述步骤5中，信号光波长λi左边(λi-Δλ)波长与右边(λi+Δλ)波长之间的噪声积分功率计算如下，
Figure BDA0001584672880000023
而且，所述步骤5中，W取值为0.1nm，信号光波长λi噪声积分功率为
Figure BDA0001584672880000024
被测通道光信噪比为
而且，所述输入光信号波长选择范围为1525nm～1570nm。
而且，所述信号带宽在100GHz间隔波分复用系统时2Δλ取0.8nm。
或者，所述信号带宽在50GHz间隔波分复用系统时2Δλ取0.4nm。
而且，所述波分复用系统的通道数范围为2通道和10通道之间，且包括2通道和10通道。
本发明提出了一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，尤其是在2通道-10通道的波分复用系统，通过采用噪声函数和纠偏因子，能更精准的计算出信号光功率和噪声光功率，从而能实现2通道-10通道的波分复用系统的光信噪比的精确测试，减少误差，提高波分复用系统的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例的ASE噪声曲线函数测试方法示意图。
图2是普通波分复用系统测试光信噪比方法示意图。
图3是本发明实施例的ASE噪声纠偏因子测试方法示意图，图3a是被测通道打开时的光谱图，图3b是被测通道关闭时的光谱图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明设计的波分复用系统测试光信噪比方案和普通波分复用系统测试光信噪比方法不同：
本发明所提供提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，波分复用系统接收端接拉曼光纤放大器或掺铒光纤放大器的输出端，在拉曼光纤放大器或掺铒光纤放大器的输出端，分别测得信号光功率和噪声光功率，通过采用噪声函数和纠偏因子，根据测得的信号光功率和噪声光功率获得波分复用系统各通道的光信噪比OSNR。
所述波分复用系统的通道数范围为2通道和10通道之间，且包括2通道和10通道。优选地，所述输入光信号波长选择范围为1525nm～1570nm。
首先，所有通道均处于工作状态，测试被测通道的信号光波长λi左边(λi-Δλ)波长的光功率P0(λi-Δλ)；信号光波长λi右边(λi+Δλ)波长的光功率P0(λi+Δλ)；信号光在(λi-Δλ)和(λi+Δλ)范围内的积分光功率。
然后，将被测通道光源关闭，将光谱分析仪的波长范围覆盖整个波分复用系统的所有通道，扫描该波分信号的光谱，测试被测通道的信号光波长λi左边(λi-Δλ/2)波长的光功率P1(λi-Δλ/2)；信号光波长λi左边(λi-Δλ)波长的光功率P1(λi-Δλ)；信号光波长λi右边(λi+Δλ/2)波长的光功率P1(λi+Δλ/2)；信号光波长λi右边(λi+Δλ)波长的光功率P1(λi+Δλ)；光波长λi的光功率P1(λi)。将((λi-Δλ/2)，P1(λi-Δλ/2))、((λi-Δλ)，P1(λi-Δλ))、((λi+Δλ/2)，P1(λi+Δλ/2))、((λi+Δλ)，P1(λi+Δλ))和(λi，P1(λi))代入函数噪声函数F(λ)＝aλ4+bλ3+cλ2+dλ+k，求出a、b、c、d和k的值。
图2示出了普通波分复用系统测试光信噪比方法，一般有两种方法：峰值测试法和积分测试法。其中峰值测试法是取被测通道的峰值功率Psg，噪声功率取信号带宽左边λi-Δλ和右边λi+Δλ的噪声光功率值，然后ASE噪声功率取二者平均值。因此该方法测得光信噪比OSNR＝Psg/(P0(λi-Δλ)/2+P0(λi+Δλ)/2)。另一种方法是信号光功率取值来源于被测波长λi的左边(λi-Δλ)到右边(λi+Δλ)范围内的积分总功率P0减去关闭被测通道时被测波长λi的左边(λi-Δλ)到右边(λi+Δλ)范围内的ASE噪声积分总功率P1；噪声则是关闭该通道时被测波长λi的0.1nm范围内的ASE噪声总功率PASE，则被测通道OSNR＝(P0-P1)/PASE。以上两种方式均存在测试误差，方法一在信号光是宽谱光时存在较大误差；方法二在少量业务通道时因为没有修偏因子，导致ASE噪声测试存在较大误差，因此最终测试的OSNR也会存在较大误差。
图3示出了ASE噪声纠偏因子测试方法，用于确定纠偏因子Δk。其中，图3a是被测通道打开时的光谱图，图3b是被测通道关闭时的光谱图。
在被测通道正常工作情况下，测试出光波长λi左边(λi-Δλ)波长的光功率P0(λi-Δλ)；信号光波长λi右边(λi+Δλ)波长的光功率P0(λi+Δλ)。然后将被测通道关闭，测试出光波长λi左边(λi-Δλ)波长的光功率P1(λi-Δλ)；信号光波长λi右边(λi+Δλ)波长的光功率P1(λi+Δλ)，确定纠偏因子Δk。
Δk＝[P0(λi-Δλ)-P1(λi-Δλ)]/2+[P0(λi+Δλ)-P1(λi+Δλ)]/2。
纠偏因子Δk用于修正噪声函数，得到噪声函数F(λ)＝aλ4+bλ3+cλ2+dλ+k+Δk。
根据所得噪声函数，可计算信号光波长λi左边(λi-Δλ)波长与右边(λi+Δλ)波长之间的噪声积分功率为
Figure BDA0001584672880000041
其中，Δλ为预设的参数，优选地，所述信号带宽在100GHz间隔波分复用系统时2Δλ取0.8nm，所述信号带宽在50GHz间隔波分复用系统时2Δλ取0.4nm。
为求取被测通道光信噪比，本发明提出计算带宽取值W相应的信号光波长λi噪声积分功率P(Wnm)，
得到最终的被测通道光信噪比
Figure BDA0001584672880000051
W为带宽取值，nm为带宽单位纳米。
实施例根据相关标准，W优选取值为0.1nm，即求取信号光波长λi的0.1nm带宽的噪声积分功率P(0.1nm)，根据噪声函数计算为：
Figure BDA0001584672880000052
最终的被测通道光信噪比为
Figure BDA0001584672880000053
基于上述方案，本发明实施例的流程包括具体步骤如下：
所有通道均处于工作状态，测试被测通道的信号光波长λi左边(λi-Δλ)波长的光功率P0(λi-Δλ)；信号光波长λi右边(λi+Δλ)波长的光功率P0(λi+Δλ)；信号光在(λi-Δλ)和(λi+Δλ)范围内的积分光功率P0(λi-Δλ，λi+Δλ)。
将被测通道的信号光关闭，测试被测通道的信号光波长λi左边(λi-Δλ/2)波长的光功率P1(λi-Δλ/2)；信号光波长λi左边(λi-Δλ)波长的光功率P1(λi-Δλ)；信号光波长λi右边(λi+Δλ/2)波长的光功率P1(λi+Δλ/2)；信号光波长λi右边(λi+Δλ)波长的光功率P1(λi+Δλ)；光波长λi的光功率P1(λi)。
建立噪声函数F(λ)＝aλ4+bλ3+cλ2+dλ+k，将((λi-Δλ/2)，P1(λi-Δλ/2))、((λi-Δλ)，P1(λi-Δλ))、((λi+Δλ/2)，P1(λi+Δλ/2))、((λi+Δλ)，P1(λi+Δλ))和(λi，P1(λi))代入该函数，求出a、b、c、d和k的值。
确定纠偏因子Δk，
Δk＝[P0(λi-Δλ)-P1(λi-Δλ)]/2+[P0(λi+Δλ)-P1(λi+Δλ)]/2。
修正噪声函数F(λ)＝aλ4+bλ3+cλ2+dλ+k+Δk。
计算信号光波长λi左边(λi-Δλ)波长与右边(λi+Δλ)波长之间的噪声积分功率为
Figure BDA0001584672880000054
信号光波长λi的0.1nm带宽的噪声积分功率为：
Figure BDA0001584672880000061
最终的被测通道光信噪比为
Figure BDA0001584672880000062
具体实施时，可采用软件方式实现流程的自动运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，波分复用系统接收端接拉曼光纤放大器或掺铒光纤放大器的输出端，其特征在于：在拉曼光纤放大器或掺铒光纤放大器的输出端，分别测得信号光功率和噪声光功率，通过采用噪声函数和纠偏因子，根据测得的信号光功率和噪声光功率获得波分复用系统各通道的光信噪比OSNR，实现方式包括以下步骤，
步骤1、使所有通道均处于工作状态，分别获取被测通道的信号光波长λi左右相邻Δλ波长的光功率P0(λi-Δλ)和P0(λi+Δλ)，并得到信号光λi在(λi-Δλ)和(λi+Δλ)范围内的积分光功率P0(λi-Δλ，λi+Δλ)；
步骤2、将被测通道的信号光关闭，分别获取被测通道的信号光波长λi左边Δλ/2波长的光功率P1(λi-Δλ/2)，光波长λi左边Δλ波长的光功率P1(λi-Δλ)；分别获取被测通道的信号光波长λi右边Δλ/2的光功率P1(λi+Δλ/2)，光波长λi右边Δλ的光功率P1(λi+Δλ)；以及最后获取光波长λi的光功率P1(λi)；
步骤3、根据步骤2得到的5个点的波长及对应的光功率，确定噪声函数F(λ)＝aλ4+bλ3+cλ2+dλ+k，得到系数a、b、c、d和k的值，其中λ为波长，单位为nm；
步骤4、确定纠偏因子Δk，基于以下公式，
Δk＝[P0(λi-Δλ)-P1(λi-Δλ)]/2+[P0(λi+Δλ)-P1(λi+Δλ)]/2；
步骤5、修正噪声函数F(λ)＝aλ4+bλ3+cλ2+dλ+k+Δk，计算信号光波长λi左边(λi-Δλ)波长与右边(λi+Δλ)波长之间的噪声积分功率
Figure FDA0002321311490000011
得到最终的被测通道光信噪比其中W为带宽取值，nm为带宽单位纳米；P(Wnm)表示带宽取值为W的噪声积分功率。
2.如权利要求1所述一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，其特征在于：所述步骤5中，信号光波长λi左边(λi-Δλ)波长与右边(λi+Δλ)波长之间的噪声积分功率计算如下，
Figure FDA0002321311490000013
3.如权利要求1所述一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，其特征在于：所述步骤5中，W取值为0.1nm，信号光波长λi噪声积分功率为
Figure FDA0002321311490000021
被测通道光信噪比为
Figure FDA0002321311490000022
4.如权利要求1或2或3所述一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，其特征在于：输入光信号波长选择范围为1525nm～1570nm。
5.如权利要求1或2或3所述一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，其特征在于：信号带宽在100GHz间隔波分复用系统时2Δλ取0.8nm。
6.如权利要求1或2或3所述一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，其特征在于：信号带宽在50GHz间隔波分复用系统时2Δλ取0.4nm。
7.如权利要求1或2或3所述一种提高波分复用系统光信噪比OSNR准确度的方法，其特征在于：所述波分复用系统的通道数范围为2通道和10通道之间，且包括2通道和10通道。
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