CN109565334B - 用于检测光纤传输网络中的波长分离器处的失谐的方法和光纤传输网络 - Google Patents

用于检测光纤传输网络中的波长分离器处的失谐的方法和光纤传输网络 Download PDF

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Abstract

一种用于检测光纤传输网络内的波长分离器处当前存在的失谐的处理，包括：评估与至少两个光子载波有关的期望值；以及确定与所述至少两个光子载波有关的实际值。从期望与实际值之间的比较获得波长偏移值，该波长偏移值对存在的失谐进行量化。处理可以以更新得到子载波的光源的调谐以减小波长偏移来完成。

Description

用于检测光纤传输网络中的波长分离器处的失谐的方法和光 纤传输网络
技术领域
本发明总体涉及光纤传输网络，更具体地涉及调谐要由光线路终端使用的载波波长以通过波长分离器与光网络单元通信。
背景技术
为了对住宅或办公室网关提供网络访问或为了确保移动前传和/或回传，越来越多地使用光纤传输网络，更具体地为无源光网络型的光纤传输网络。
为了增加通过一个接入系统来提供网络服务的用户的数量，已经开发了波分复用技术。这些技术利用在一根光纤中使用不同光载波波长来复用多个信号。然后，使用波长分离器来选择由一个光载波支持的信号并将它们引导到预期的用户装置。为此，波长分离器被设置在光纤路径上，该光纤路径将光传输装置(例如，光线路终端)连接到光用户装置(例如，光网络单元)。目前有几种类型的波长分离器，包括基于薄膜的装置、作为AWG(阵列波长光栅)和FBG(光纤布拉格光栅)的干涉腔。一个波长分离器通常包括组合的几个滤波器。
通常，取决于所传输信号的方向，波长分离器具有两个功能。对于下行传输，即，从光线路终端到光网络单元，波长分离器如之前提及的产生基于光载波波长的信号选择，并且通过连接到光网络单元的波长分离器的输出端口转发所选信号。对于上行传输，即，从至少两个光网络单元中的一个到光线路终端，波长分离器通过相应的光纤从光网络单元收集信号，各信号由专用光载波来支持，并且波长分离器将信号组合在到光线路终端的单个光纤内。为了执行这些功能，波长分离器在一个输入端口与其输出端口中的每一个之间具有通带类型的滤波特性，该滤波特性指示可以从连接到光线路终端的波长分离器的输入端口传递到连接到至少一个光网络单元的有关输出端口的信号的波长范围，即，各信号的光载波的波长范围。
但波长分离器可能位于在光线路终端与光网络单元之间的任意环境中，例如，沿着街道或在乡下，并且波长分离器遭受诸如温度变化的环境参数变化。然后，波长分离器可以能够在时间段期间沿从光线路终端到光网络单元的下行方向传递由一个光载波支持的信号，并且在一个环境参数已经以不受控制的方式变化之后，不再能够从同一光线路终端向同一光网络单元传递由同一光载波支持的信号。这种操作故障被本领域技术人员称为失谐，从而指示波长分离器处的不受控制变化已经引起波长分离器的滤波特性与由光线路终端实施的光载波波长之间的失配。失谐还以类似方式影响上行信号。对于下行和上行信号这两者，失谐降低了光纤传输网络的传输质量，甚至会阻碍传输能力。
当环境参数影响波长分离器时，可以通过提供这些参数的稳定化来确保波长分离器处的连续传输，而不管环境参数的变化如何。例如，可以控制波长分离器处的温度，这可能通过使用珀尔帖元件来进行。然而，为了补偿至少一个环境参数的变化而设计的任意系统是耗电的，因此必须从能量源供给能量，最经常的是供给电力。但实施这种能量供给对于波长分离器的一些地点(例如，在波长分离器远离居民区时)可能是复杂且非常昂贵的。另外，因为光纤传输网络可能涉及大量的波长分离器，所以主要关注的是这些波长分离器中的每个或至少一些可以以简单且划算的方式来安装。
于是，出于波长分离器不应与环境变化补偿系统组合的要求，已经提出了无源光网络。在这些无源光网络中，光载波的波长适于波长分离器的当前存在滤波特性。换句话说，光载波的源考虑了不受控制环境参数对波长分离器的影响，使得载波波长保持与波长分离器的滤波特性匹配。在波长分离器处不再需要电源。不过，挑战在于失谐的检测，该失谐可能出现在如当前由光线路终端产生的光载波与波长分离器的实际滤波特性之间。
然后另外的问题是为了恢复通过波长分离器实现的最大传输能力而补偿这种失谐。
在其他方面，已知从同一个光载波产生多个光子载波，以实施正交频分复用。这种子载波可以通过用多个超频分量同时调制光载波来产生，为了对要传输的数据进行编码而进一步对这些分量进行了相位和/或振幅调制。在波长分离器处，因为任两个子载波之间的波长差远小于存在于两个光载波之间的波长差，所以在波长分离器的同一个光输入端口与同一个光输出端口之间传输所有子载波。
出于该情况，本发明的一个目的是当在光纤传输网络中实施光子载波时，允许以高效方式检测可能存在于波长分离器处的失谐。
本发明的另外目的是在无源光网络型的光纤传输网络中允许这种失谐检测。
本发明的又一个目的是在避免数据传输能力显著受损的同时允许对当前存在的失谐的补偿。
发明内容
为了达到这些目的或其他目的中的至少一个，本发明的第一方面提出了一种用于在满足以下条件时检测光纤传输网络内的波长分离器处当前存在的失谐的处理：
失谐作为波长分离器的至少一个滤波特性与光子载波的组之间的波长偏移而发生；
滤波特性随着从波长分离器的一个输入端口传输到该波长分离器的输出端口中的一个的光的光波长而变化；
各光子载波对应于与组的其他光子载波的波长值不同的相应波长值，并且基于组中的光子载波所源于的光载波的波长值；以及
波长偏移被定义为滤波特性的模式的当前存在波长位置与基准波长值之间的差，该基准波长值与波长分离器的输入端口处当前存在于光纤传输网络中的光子载波的组有关。
本发明的处理包括以下步骤：
/1/通过对于波长偏移交替地假定多个测试值，评估与作为会从波长分离器的输出端口接收到的光子载波的至少两个光子载波有关的期望值；
/2/确定与从波长分离器的输出端口当前接收的至少两个光子载波有关的实际值；以及
/3/通过选择测试值中产生至少两个光子载波的期望值与实际值之间的最佳匹配的一个测试值来推断波长偏移的值。
由此，本发明将使用多个子载波来定量地确定当前存在于波长分离器处的失谐。因为两个子载波之间的波长差小于滤波特性模式的波长范围，所以可以以精确且可靠的方式定量地检测并确定失谐程度，即，存在于一方面的波长分离器的滤波特性模式的波长位置与另一方面的子载波组的基准波长之间的偏移。通过使用试验和模拟序列并选择在通过波长分离器传输之后与所用的子载波的期望值与实际值之间的最佳匹配对应的对于波长偏移测试的值来确定该波长偏移。
在本发明的第一实施方案中，滤波特性可以包括波长分离器的复传递因子，该复传递因子作用在输入端口与输出端口之间。然后，滤波特性的模式可以是作用于传递因子的模的模模式。对于这种实施方案，与从输出端口接收的至少两个光子载波有关的期望值和实际值分别是期望子载波强度值和实际子载波强度值。可能地，实际子载波强度值可以根据从波长分离器的输出端口当前接收的光的傅里叶分析来确定。此外，由于波长分离器以外但包括光纤的光纤传输网络的部件而引起的模拟光吸收贡献可以在用于评估对于波长偏移测试的各值的期望值的步骤/1/中实施。
在本发明的另选实施方案中，在滤波特性再次包括波长分离器的复传递因子的情况下，滤波特性的模式可以是作用于传递因子的幅角的幅角模式。然后，与从输出端口接收的至少两个光子载波有关的期望值和实际值分别是期望子载波相移值和实际子载波相移值。可能地，从波长分离器的输出端口接收的各光子载波的实际相移值然后可以是根据以下各项当中的至少一项获得的：
-光子载波的正交分量的振幅除以该光子载波的同相分量的振幅；
-光子载波的正交分量的振幅除以该光子载波的振幅；以及
-光子载波的同相分量的振幅除以该光子载波的振幅。
在本发明的这些另选实施方案中，正交分量和同相分量这两者与从波长分离器的输出端口接收的子载波有关。然后根据在生产时对于所有光子载波初始存在的相位关系，将在波长分离器外部的光纤传输网络中对于该光子载波发生的相移贡献相加，来评估各光子载波的期望相移值。
总体上对于本发明，滤波特性的模式可以从记录来获得。另选地，该模式可以从训练处理来获得，该训练处理基于用从波长分离器的输出端口接收的光执行的光测量。
而且总体上对于本发明，基准波长值可以通过实施Zadoff-Chu序列来确定，该基准波长值与在波长分离器处当前存在于光纤传输网络中的光子载波的组有关。
通常总体上再次，在步骤/1/至/3/中使用的至少两个光子载波可以是导频子载波，这些导频子载波至少在步骤/2/期间暂且没有进行数据编码。另选地，在步骤/1/至/3/中使用的这至少两个光子载波可以在包括步骤/2/期间在内还连续用于数据传输，并且在评估与这些光子载波有关的期望值的步骤/1/中涉及数据编码的效果。
本发明处理可以用步骤/4/来完成，该步骤更新用于产生光载波的光源的至少一个调谐参数的设置，并且通过应用于光载波的相应调制根据该设置得到光子载波。执行调谐参数的这些更新以减小当前存在于波长分离器处的波长偏移。优选地，至少步骤/1/和/3/可以在至少一个调谐控制系统中执行，该至少一个调谐控制系统连接到光纤传输网络且与波长分离器分开。然后，可以由光源的调谐装置接收调节命令以更新光源的调谐参数的设置。具体地，调谐控制系统可以远离光线路终端，该光线路终端包含光源并且连接到光纤传输网络。然后，在步骤/3/中推断的波长偏移的值可以在由光纤传输网络发送的控制消息中由调谐控制系统发送到光线路终端。优选地，在预期执行这种步骤/4/时，调谐参数的设置的更新可以仅当在步骤/3/中推断的波长偏移的值在绝对值上大于第一阈值时触发。这避免实施对调谐参数的非常小的、无法显著提高传输质量但会引起传输能力的暂时降低的变更。可选地，调谐参数的设置的更新还可以在根据连续推断的多个波长偏移值评估的波长偏移时间导数在绝对值上大于第二阈值时触发。实施基于时间导数的这种第二触发条件避免了在开始光源的重新调谐之前失谐增大太多。
本发明特别适用于光纤传输网络是正交频分复用型、优选地还是无源光网络型的情况。这种光纤传输网络当在光子载波的组上合计的情况下可以适于至少10吉比特每秒(Gbps)的数据传输速率，优选地为在10吉比特每秒与100吉比特每秒之间。
本发明的第二方面提出了一种光纤传输网络，该光纤传输网络包括至少一个波长分离器，并且适于实施用于检测波长分离器处当前存在的失谐的根据第一发明方面的处理。
根据一个改进，光纤传输网络还可以适于在检测到波长分离器处当前存在失谐的情况下，在组中的光子载波之间至少暂时地实施比特加载处理。然后，根据另外的改进，在光纤传输网络包括通过至少一条光纤从波长分离器的输出端口连接的至少一个光网络单元的情况下，光网络单元可以包括本地振荡器，该本地振荡器用于对通过光纤发送到光网络单元的信号进行相干检测。然后，光网络单元还可以包括锁相环，该锁相环用于根据产生该信号的光线路终端来调谐本地振荡器。然后，光纤传输网络可以设置有信令装置，该信令装置适于根据为了所述光线路终端与所述光网络单元之间进行传输而当前实施的比特加载处理来调整光网络单元的锁相环的操作。
通常，对于根据本发明的光纤传输网络，波长分离器可以包含多个输出端口，各输出端口源于波长分离器的同一输入端口，并且各输出端口连接在光纤传输网络内，使得可以基于输出端口中的任一个输出端口来实施根据第一发明方面的失谐检测处理。然后，在要基于波长分离器的输出端口中的第一输出端口来实施失谐检测处理时，光纤传输网络可以有利地适于产生要由该光纤传输网络传输的信令消息，从而阻止在对于第一输出端口的失谐检测处理终止之前或在存在于第一输出端口处的波长偏移减小之前，还基于输出端口中的至少另一输出端口来实施失谐检测处理。
附图说明
图1例示了可以实施本发明的光纤传输网络。
图2a显示了作用于波长分离器且可以用于实施本发明的滤波特性的波长变化。
图2b与图2a对应，其针对也可以用于实施本发明的另选波长分离器滤波特性。
图3a例示了作用于波长分离器的滤波特性的两个可能模式中的一个模式的失谐情况。
图3b例示了作用于波长分离器的滤波特性的两个可能模式中的另一个模式的失谐情况。
图4是用于根据本发明的处理的框图。
具体实施方式
图1示出了本发明可以应用的光纤传输网络100。该网络可以满足ITU-T G.989系列和IEEE802.3av规格的规定。为了清晰起见，示出了从唯一的光线路终端到多个光网络单元的连接。光线路终端1例如可以是中心局。光网络单元10a-10e可以为例如具有光纤到家连接型的住宅(10a)或办公室(10b)设施、通过功分器10f连接的小小区基站(10c)、以及具有前传(10d)或回传(10e)架构的5G移动基站。各光网络单元10a-10e通过光纤2和波长分离器3连接到光线路终端1。
光线路终端1可以包含具有彼此不同的相应波长值的多个单色光源，最经常为可调谐激光型。各波长值对应于通常在1310nm(纳米)至1650nm范围内的单独载波，这里还被称为光载波，该范围与光纤2的传输范围对应。各光源的调谐范围通常从大约4nm到大约20nm。各载波通过光纤传输网络100专用于光网络单元10a-10e中的一个。在光线路终端1的输出与光纤传输网络100之间也设置了波长分离器3，其用于收集源于所有光源的调制光束并且使它们从光线路终端1进入到第一光纤2中。
在光线路终端1内，附图标记11、12...指示并行的发送-接收路径。发送-接收路径11(以及12...)包含：光源11a(以及12a...)，该光源用对应的载波波长λ1(以及λ2...)来标记；调谐装置11b(以及12b...)，这些调谐装置被标记为TUN；调制装置11c(以及12c...)，这些调制装置被标记为MOD；以及接收装置11d(以及12d...)，这些接收装置被标记为REC。未示出且将不讨论不直接涉及本发明的光线路终端1的其他部件。在各发送-接收路径11、12...内，调谐装置11b、12b...被设计为通过设置针对该光源的适当调谐参数来调谐由光源11a、12a...产生的光载波的波长值λ1、λ2...。调制装置11c、12c...由各光载波产生光子载波的单独组，而且产生光子载波的调制以对要通过光纤传输网络100传输的数据进行编码。子载波可以用于实施被称为OFDM数据编码处理的正交频分复用。由调制装置11c、12c...发出的各组中的子载波的数量可以为从64至1024。通过对对应载波的波长λ1、λ2...加减波长增量的倍数来产生各光子载波的组。该波长增量通常在皮米范围内，远远小于光源11a、12a...的调谐范围。由此，其属于与大约100MHz(兆赫)至大约50GHz(吉赫)的频率值对应的超频范围。用于数据编码和传输的子载波调制可以为相移键控型、或振幅调制、或相位和振幅调制的任意组合。
各波长分离器3接收在该波长分离器的输入端口3a处与至少两个载波对应的光，并且在其输出端口3b、3c中的一个(例如，输出端口3b)处发送与载波中的一个对应的光，其包括源于该载波的所有子载波。在将下行发送的数据流与上行发送的数据流互换的情况下，在光线路终端1的输出处设置的波长分离器3的操作可以与其它波长分离器3的操作类似。
各光网络单元10a-10e最优选地是无色的，这意味着它用在制造时初始未指派给该单元的载波和子载波波长值来运行光信号接收和发送。然后，由网络100以及光线路终端1的结构和操作来确定被指派给光网络单元10a-10e中的每个的载波和子载波波长值。可选但优选地，各光网络单元10a-10e实施相干检测以恢复通过对源于被指派给该光网络单元的光载波的光子载波进行调制而编码的数据。为此，光网络单元包括：本地振荡器，该本地振荡器在超频范围内操作；和锁相环，该锁相环被设置为根据子载波的超频调制来调谐本地振荡器。然后，关于该光网络单元的本地振荡器，对于由光网络单元接收的各光子载波确定同相分量和正交分量。
无源的光纤传输网络100意味着在波长分离器3中不实施调谐，具体为不实施滤波调谐，尽管它们各遭受由于发生在各波长分离器的位置处的环境参数诸如环境温度的变化引起的光变化。更确切地，与各波长分离器从其输入端口向其输出端口中的一个固定输出端口在传递波长范围内有限地传递光的能力有关的滤波特性会随着时间变化。波长分离器的滤波特性可以包括复传递因子T(λ)，该复传递因子随着光波长λ变化。然后，发生在波长分离器处的环境参数变化主要使得传递因子的几乎恒定的模式在波长位置上偏移。
失谐与波长分离器中的一个的滤波特性与要通过该波长分离器传输到从被认为是波长分离器的输出端口光纤连接的光网络单元的光子载波的组之间的波长失配有关。因为在无源光网络中不对波长分离器进行调谐动作，所以要在光线路终端处执行波长调谐。因为光网络单元在数据接收和数据发送这两者中具有宽的波长工作范围，所以不在光网络单元处进行调谐。因此，首要问题是检测波长分离器处当前存在的失谐，并且优选地同时以超过10Gbps(并且优选地为超过100Gbps)的速率在光线路终端与光网络单元之间连续传输数据。该传输速率适用于源于被指派给光网络单元的载波的子载波的整个组。
因为波长分离器的传递因子具有复数值，所以失谐检测可以基于其模或其幅角。图2a和图2b再现了被记为Mod(T(λ))且用任意单位(a.u.)显示的传递因子的模以及被记为Arg(T(λ))的传递因子的幅角的随光波长λ的变化。模变化(图2a)是具有仅在有限波长范围内的非零值的通带滤波型。模变化在通带范围的两端上的陡度可以依赖于波长分离器的结构而变化。传递因子的幅角被表示为模π(图2b)，虽然它是光波长的连续函数。
现在描述的第一发明实施方案基于传递因子的模(图2a)。在该说明书的总体部分中被称为模模式的、随波长而变化的传递因子模的总体形状在波长分离器的环境参数变化时保持基本恒定，虽然在波长上偏移。然后，波长分离器的实际传递因子可能变得相对于光子载波的组在波长上偏移。图3a和图3b例示了针对平滑传递因子(图3a)和陡峭传递因子(图3b)的这种偏移。即，被称为模式波长位置的、模模式的中心波长值相对于子载波的组的中心波长值发生了偏移，该中心波长值被称为子载波组的基准波长。在这些图中，各光子载波被表示为位于对应波长处的竖直箭头，箭头长度与由调制装置产生并通过波长分离器传输的子载波强度对应。在这些图中，对于整组仅表示了九个子载波，但这仅是为了图的清晰而进行。用于定义子载波组的波长位置的基准波长值还可以是其中心波长意外的值，条件是它相对于子载波组固定。通常对于本发明，子载波组的基准波长与用于指定模模式的位置的波长之间的差被称为波长偏移。
在本发明的可能实施方案中，用于标识子载波组的波长位置的基准波长可以是子载波中的一个的波长值。子载波中的用于该目的的一个子载波在初始可以不固定，而在开始失谐检测处理时确定。然后例如可以通过使用Zadoff-Chu序列来标识该子载波。Zadoff-Chu是训练调制序列，其针对所传输信号中的子载波在光线路终端处引入，并且在通过波长分离器进行的传输之后在光网络单元处检测。它允许恢复子载波的编号，并且从其确定子载波组的波长位置。这种Zadoff-Chu实施方案特别适于OFDM光纤传输网络，在该光纤传输网络中，子载波具有已知初始相位关系，这还被称为所有子载波初始被锁定为同相。可以参考C.Geetha Priya、A.M.Vasumathi的标题为“Frequency Synchronization in OFDMSystem”(Journal of Signal and Information Processing，2013年4月，第138-143页)的论文。
可以通过在光线路终端内改变该子载波组所源于的光载波的波长值来在整体上对该组进行波长移位。并且可以使用对应发送-接收路径的调谐装置改变载波波长值。
模模式可以如这里稍后讨论的被初始记录，以对于光纤传输网络100的调谐控制系统可用。另选地，模模式可以从训练处理来获得然后被记录。该后者实施方案的一个主要优点在更换波长分离器时出现，因为传递因子模式的记录的更新可以在初始化序列期间自动进行而没有来自操作员的任何动作。
参照图4，发明失谐检测处理以通过在假定波长偏移的第一值的情况下评估子载波中的至少两个子载波的强度值开始(步骤S1和S2)。这些强度评估中的每个可以通过计算来执行：将由光线路终端产生的子载波的强度乘以对于子载波的波长值读取的传递因子模的值，并且假定第一波长偏移值。还可以将沿着光纤且在参与将光线路终端连接到波长分离器并将该后者连接到光网络单元的任意其他部件中发生的强度损失考虑在内。实际上，光纤长度值是在光纤传输网络中容易可得的信息项。然后关于该第一波长偏移值存储计算的强度值。其在该说明书的总体部分中被称为期望值。对于被称为测试值的、波长偏移的多个所假定值重复这些计算和记录。
独立地，对于相同子载波确定实际强度值(步骤S3)，例如根据在光网络单元处执行的瞬时强度测量。可以关于时间对测量结果傅里叶变换，以获得与在光网络单元处接收的子载波分别关联的复振幅。然后，复振幅的平方模是各子载波的实际强度值。对于在步骤S1和S2中使用的子载波记录该强度值。
步骤S3可以在没有通过在失谐检测处理中涉及的子载波传输数据时执行。实际上，这种传输的数据可以改变实际强度值。在步骤S3期间没有传输数据的这种子载波在本发明书的总体部分中被称为导频子载波。
另选地，可以通过在失谐检测处理中涉及的子载波在步骤S3期间连续传输数据。然后，可以向子载波强度应用校正，以将数据编码影响考虑在内并由此获得与没有传输数据的子载波有关的实际强度值。数据编码和传输的技术人员了解适用于评估数据编码对强度值的影响的算法。
在步骤S4中，将在步骤S3中获得的实际强度值与在步骤S2的迭代中计算的期望强度值进行比较。然后对于所用的所有子载波选择对应于期望强度值与实际强度值之间的最佳匹配的所测试波长偏移值并将其用作实际波长偏移值(步骤S5)。其形成失谐检测处理的结果。
步骤S6至S8是可选的，并且涉及调节载波波长，使得在子载波组的基准波长与波长分离器的模模式的波长位置之间恢复匹配。
在步骤S6中，可以将在步骤S5中选择的波长偏移值与被表示为TH1的第一阈值进行比较。如果其高于阈值TH1，则操作在光线路终端内的发送-接收路径的调谐装置，并且为了调节载波的波长值而控制该调谐装置(步骤S7)。该调节是为了补偿在步骤S5中标识的波长偏移而执行。
如果在步骤S5中选择的波长偏移值小于或等于阈值TH1，那么可以评估实际波长偏移的时间导数(步骤S8)。这种时间导数根据为了步骤序列S1至S5的连续执行而已在步骤S5中选择的值计算。如果对于时间导数获得的值高于被表示为TH2的第二阈值，则在这种情况下还执行步骤S7。如果时间导数的值小于或等于阈值TH2，那么可以停止处理，或者可能在预定时间段之后再次从步骤S1或S3运行。除了使用步骤S6还使用步骤S8来触发对载波波长的调节，其允许在波长分离器的漂移对数据传输能力具有显著影响之前补偿这种漂移。
现在描述的第二发明实施方案基于传递因子的幅角(图2b)。这些第二实施方案总体再现基于传递因子模的第一实施方案的步骤序列，但具有以下调整：
-用传递因子的幅角替换了传递因子的模，作为光波长的另一个函数；
-用子载波的期望相移值和实际相移值替换了子载波的期望强度值和实际强度值；
-实施评估子载波的期望相移值的方法，包括适当的相移校正计算；以及
-实施用于确定子载波的实际相移值的合适方法，包括要应用的校正。
传递因子的幅角是光波长的另一函数，可以在波长上偏移的固定幅角模式由于波长分离器处的环境参数的变化而产生。幅角模式的波长位置可以用多个方式来确定。其可以对应于幅角模式的中心波长、或在幅角模式达到固定阈值的情况下的波长值之间的平均。
通过将波长分离器的影响考虑在内来评估光子载波的各相移的期望值，但还将光纤的色散的影响考虑在内。
在假定波长偏移的测试值的同时对于子载波的波长值从传递因子幅角读取波长分离器对由各子载波经受的相移的贡献。
可以根据光纤长度值和光纤的色散系数来计算光纤对各子载波经受的相移的贡献。光纤传输技术人员了解用于评估光纤的相移贡献的适当数学算式。
还应考虑可能在光线路终端与光网络单元间的其他光部件产生的对相移的贡献。可以初始地记录这些贡献，这些贡献可能逐子载波变化，但优选地从自动执行或由操作员触发的训练处理来进行恢复。
为了评估期望相移值，将所有这些贡献相加，并且将所有这些贡献进一步加到与相关子载波有关的初始相位值。对于OFDM类型的光纤传输网络，所有子载波的初始相位根据在光线路终端1中从单个载波合成所有子载波时产生的初始相位关系来确定。在彼此相干地评估所有子载波的期望相移值时，使用该初始相位关系。
可以再次根据对光网络单元执行的瞬时强度测量的傅里叶变换来计算各子载波的实际相移值。对于用于失谐检测的各子载波，确定被记为Q的正交分量的振幅、被记为I的同相分量的振幅以及被记为A的子载波的振幅中的至少两者。子载波振幅A等于(I2+Q2)1/2。正交分量振幅及同相分量振幅关于在使用相干检测时在光网络单元中实施的本地振荡器来确定。然后，可以使用以下算式中的一个来确定相移：Arcsin(Q/A)、Arccos(I/A)以及Arctan(Q/I)，其中，Arcsin、Arccos以及Arctan分别表示正弦、余弦以及正切的反函数。比如在实际实施方案中，可以从对应的查找表读取。
但由子载波经受的这些相移还受产生载波的光源的相位噪声影响。然而，该相位噪声对所有子载波具有类似的影响，因为子载波全部源于同一光源。另外，由于光源产生的该相位噪声以高斯时间分布在时间平均上为零。因此，需要从在时间上分布的多个确定结果来对所确定的用于失谐检测的各子载波的实际相移值求平均。
然后针对基于传递因子的幅角的这种第二实施方案可以容易地转换图4描绘的处理。
在非零失谐被检测到并且一直到由于步骤S7而被减小或补偿时，可以实施比特加载处理，以将数据传输能力从由于失谐而未通过波长分离器正确传输的一个子载波转移到子载波中正确传输的另一子载波。例如，参照图3a和图3b，比特加载可以从在子载波组的左端上具有较短波长值的子载波向在该组右端上的具有较长波长值的子载波实施。本领域中公知这种比特加载实施方案，使得不必要在这里进一步描述。关于该点，可以有利地参考Andreas Czylwik的标题为“Adaptative OFDM for wideband rafio channels”(DeutscheTelekom AG,Research Center Am Kavalleriesand 3,64295Darmstadt,Germany)的论文。光线路终端与光网络单元之间的各子载波的传输特性可以用于配置要实施的比特加载处理。在这种情况下并且当在光网络单元处使用相干检测时，可以有利的是根据实施的比特加载处理来调整用于调谐光网络单元的本地振荡器的锁相环的操作。这种调整为相干检测技术人员所公知。主要地，光网络单元处的锁相环基于接收到的所有子载波的能量重心的频率位置来操作，而该能量重心由所实施的比特加载处理在频率上偏移。可以基于用于比特加载处理的配置参数来计算能量重心的频率偏移，然后可以通过使用在锁相环中引入的合适偏移来补偿该偏移。另选地，在实施比特加载处理时，可以根据适当命令在某些时间阻止该处理，特别以避免扰乱在光网络单元处用于相干检测的锁相环的操作。通过光纤传输网络传输的信令消息可以用于控制比特加载处理的实施和锁相环操作的调整。
本发明的另一改进可以在一个波长分离器具有多个输出端口时实施，该多个输出端口可以光纤连接到单独的光网络单元。实际上，这种波长分离器可以具有以下结构，该结构使得波长分离器的输入端口被输出端口共享，并且所有输出端口的滤波特性由于环境参数的变化而同时进行波长偏移。然后，补偿输出端口中的一个的波长偏移还可以产生其他输出端口的补偿。因此，可取的可以是阻止对于同一波长分离器的多个输出端口同时执行失谐检测和补偿处理。这种阻止可以再次通过适当的信令消息来实施。这些消息可以被发送到以下光网络单元，所述光网络单元尚未涉及正在执行中的失谐检测或补偿处理，但光纤连接到与用于正在进行的执行的输出端口属于同一波长分离器的输出端口。消息旨在暂时阻止将使用这些其他输出端口进一步执行失谐检测或补偿处理。
通常对于本发明，虽然是在光线路终端内实施用于产生子载波的调制且在光网络单元处实施对于确定与子载波有关的实际值而需要的测量，但记录、计算以及处理控制步骤可以由还被称为调谐控制系统的专用系统来执行，该系统连接到光纤传输网络以及多个光线路终端。这种架构可以节约成本，因为调谐控制系统由此由网络的多个或所有波长分离器共用。另外，这种架构允许较容易进行用于避免对于同一个波长分离器的各个输出端口同时执行失谐检测或补偿处理的控制。然后，专用于实施发明处理的这种调谐控制系统可以通过适当控制和/或信令消息与光网络单元以及光线路终端通信。这种调谐控制系统在图1中被标记为20。明显地，本发明需要的以上所指示的记录、计算以及处理控制步骤另选地可以通过对调制装置的直接控制访问来在光线路终端处实施。
光纤传输网络技术人员将理解，可以在关于这里在上面已经提供的详细描述来调整辅助方面的同时来实施本发明。具体地，在结合所测试波长偏移值来评估期望值中使用的、而且在确定要与期望值进行比较的实际值中使用的子载波的数量可以为大于或等于二的任意值。具体地，较可靠的实施方案可以基于在与同一光载波有关的组中包括的所有子载波。
工业应用性
本发明适用于许多种领域中的光纤传输网络。

Claims (23)

1.一种用于检测光纤传输网络中的波长分离器处当前存在的失谐的方法，所述失谐作为所述波长分离器的至少一个滤波特性与光子载波的组之间的波长偏移而发生，
所述滤波特性随着从所述波长分离器的一个输入端口传输到所述波长分离器的一个输出端口的光的光波长而变化，
各光子载波对应于与所述组中的其他光子载波的波长值不同的相应波长值，并且基于所述组中的所述光子载波所源于的光载波的波长值，
波长偏移被定义为所述滤波特性的模式的当前存在波长位置与基准波长值之间的差，该基准波长值与所述波长分离器的所述输入端口处当前存在于所述光纤传输网络中的所述光子载波的组有关，
所述方法包括以下步骤：
步骤1：通过对于所述波长偏移交替地假定多个测试值，评估与作为会从所述波长分离器的所述输出端口接收到的所述光子载波的至少两个光子载波有关的期望值；
步骤2：确定与从所述波长分离器的所述输出端口当前接收的所述至少两个光子载波有关的实际值；以及
步骤3：通过选择所述测试值中产生所述至少两个光子载波的所述期望值与所述实际值之间的最佳匹配的一个测试值来推断所述波长偏移的值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滤波特性包括所述波长分离器的复传递因子，该复传递因子作用在所述输入端口与所述输出端口之间，并且所述滤波特性的所述模式是作用于所述复传递因子的绝对值的绝对值模式，并且其中，与从所述输出端口接收的至少两个光子载波有关的所述期望值和所述实际值是相应的期望子载波强度值和实际子载波强度值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述实际子载波强度值是根据从所述波长分离器的所述输出端口当前接收的光的傅里叶分析来确定的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滤波特性包括所述波长分离器的复传递因子，该复传递因子作用在所述输入端口与所述输出端口之间，并且所述滤波特性的所述模式是作用于所述复传递因子的幅角的幅角模式，并且其中，与从所述输出端口接收的至少两个光子载波有关的所述期望值和所述实际值分别是期望子载波相移值和实际子载波相移值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，从所述波长分离器的所述输出端口接收的各光子载波的实际相移值是根据以下各项当中的至少一项获得的：
-所述光子载波的正交分量的幅值除以所述光子载波的同相分量的幅值；
-所述光子载波的正交分量的幅值除以所述光子载波的幅值；以及
-所述光子载波的同相分量的幅值除以所述光子载波的幅值；
正交分量和同相分量这两者与从所述波长分离器的所述输出端口接收的所述子载波有关，
并且根据在生产时对于所有所述光子载波初始存在的相位关系，将在所述波长分离器外部的所述光纤传输网络中对于所述光子载波发生的相移贡献相加，来评估各光子载波的期望相移值。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，从记录或从训练处理来获得所述滤波特性的所述模式，所述训练处理基于利用从所述波长分离器的所述输出端口接收的光执行的光测量。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，通过实施Zadoff-Chu序列来确定与所述波长分离器处当前存在于所述光纤传输网络中的所述光子载波的组有关的所述基准波长值。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，在步骤1至3中使用的所述至少两个光子载波是导频子载波，这些导频子载波至少在步骤2期间暂且没有进行数据编码，或者其中，在步骤1至3中使用的所述至少两个光子载波还继续用于数据传输，并且在评估与所述至少两个光子载波有关的所述期望值的步骤1中涉及数据编码的效果。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
步骤4：更新用于产生所述光载波的光源的至少一个调谐参数的设置，由此通过应用于所述光载波的相应调制得到光子载波，以减小当前存在于所述波长分离器处的所述波长偏移。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，至少步骤1和3在至少一个调谐控制系统中执行，该至少一个调谐控制系统连接到所述光纤传输网络且与所述波长分离器分开，并且其中，由所述光源的调谐装置接收调节命令来更新所述光源的所述调谐参数的所述设置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述调谐控制系统远离光线路终端，该光线路终端包含所述光源并且连接到所述光纤传输网络，并且其中，在步骤3中推断的所述波长偏移的值在由所述光纤传输网络发送的控制消息中由所述调谐控制系统发送到所述光线路终端。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，当在步骤3中推断的所述波长偏移的值在绝对值上大于第一阈值时，触发对所述调谐参数的所述设置的所述更新。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，当在步骤3中推断的所述波长偏移的值在绝对值上大于第一阈值时，触发对所述调谐参数的所述设置的所述更新。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，当在步骤3中根据连续推断的多个波长偏移值评估的波长偏移时间导数在绝对值上大于第二阈值时触发对所述调谐参数的所述设置的所述更新。
15.根据权利要求10或11所述的方法，其中，当在步骤3中根据连续推断的多个波长偏移值评估的波长偏移时间导数在绝对值上大于第二阈值时触发对所述调谐参数的所述设置的所述更新。
16.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述光纤传输网络是正交频分复用型，并且在光子载波的所述组上合计的情况下，适于至少10吉比特每秒的数据传输速率。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述光纤传输网络是无源光网络型，在光子载波的所述组上合计的情况下适于高于100吉比特每秒的数据传输速率。
18.一种光纤传输网络，该光纤传输网络包括至少一个波长分离器，并且适于实施根据权利要求1至15中任一项的方法来检测当前存在于所述波长分离器处的失谐。
19.根据权利要求18所述的光纤传输网络，所述光纤传输网络为正交频分复用型，并且在光子载波的所述组上合计的情况下适于至少10吉比特每秒的数据传输速率。
20.根据权利要求19所述的光纤传输网络，所述光纤传输网络是无源光网络型，在光子载波的所述组上合计的情况下适于高于100吉比特每秒的数据传输速率。
21.根据权利要求18所述的光纤传输网络，所述光纤传输网络适于在检测到所述波长分离器处当前存在失谐时，在所述组中的所述光子载波之间实施比特加载处理。
22.根据权利要求21所述的光纤传输网络，所述光纤传输网络包括至少一个光网络单元，该至少一个光网络单元通过至少一条光纤从所述波长分离器的所述输出端口连接，所述光网络单元包括本地振荡器，该本地振荡器用于对通过所述光纤发送到所述光网络单元的信号进行相干检测，并且所述光网络单元还包括锁相环，该锁相环用于根据产生所述信号的光线路终端来调谐所述本地振荡器，
所述光纤传输网络设置有信令装置，该信令装置适于根据为了在所述光线路终端与所述光网络单元之间进行传输而当前实施的比特加载处理来调整所述光网络单元的所述锁相环的操作。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的光纤传输网络，其中，所述波长分离器包含多个输出端口，各输出端口源于所述波长分离器的同一输入端口，并且各输出端口连接在所述光纤传输网络内，使得能够基于输出端口中的任一个输出端口来实施根据权利要求1至15中任一项的失谐检测方法，
并且所述光纤传输网络适于在要基于所述波长分离器的所述输出端口中的第一输出端口来实施所述失谐检测方法时产生要由所述光纤传输网络传输的信令消息，从而阻止在对于所述第一输出端口的所述失谐检测方法终止之前，或在存在于所述第一输出端口处的所述波长偏移减小之前，还基于所述波长分离器的所述输出端口中的所述第一输出端口以外的至少一个输出端口来实施所述失谐检测方法。
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