CN112583489A - 一种光网络功率控制自动方法及装置、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光网络功率自动控制方法及装置、存储介质,所述光网络功率自动控制方法包括:根据光纤连接路径建立功率管理虚路径;根据所述功率管理虚路径执行功率管理操作。本申请实施例提供的方案,实现了光网络功率自动控制。
Description
技术领域
本发明实施例涉及但不限于一种光网络功率自动控制方法及装置、存储介质。
背景技术
根据香农信道容量公式,有扰连续传输信道的容量表示为:信道总容量受信道带宽W和信道信噪比S/N的影响。在极限的时候即便增大信道带宽,信道容量仅受限于信道的信噪比,与信道带宽无关,在白噪声情况下:因此高速光传送网中如何提高信道的信噪比是解决高速信号传输的最重要课题之一,其中如何设计和控制光传送网中的信号功率和噪声功率则是解决这一课题的关键因素,相同噪声情况下信号功率越高系统的信噪比将越优。
设计光传送网中的信号功率时,一般的设计思路是先确定信号接收机的接收灵敏度,也就是接收机在实现有效信号接收时需要使用的最小功率。然后结合系统的功率损耗和功率代价来设定发送机的发送功率。简单的来说发送机的目标功率定义为:
Pdet=Prec+Cl+Ms (1-1)
其中Prec是接收机的接收灵敏度功率,Cl是系统线路损失,Ms是系统裕量。接收机灵敏度相对来讲是一个比较容易控制的量。设备厂家可以通过预设该量,使用专业的制作或找专业的芯片供应商,来保证接收机灵敏度。接收机灵敏度相对也长期稳定,在器件老化之前不会发生较大的变化。但是,系统线路损失往往会发生很大的变化,即便进行有效设计,实际网络建设可能不会与预期一致。此外,网络运行过程中,外部环境的变化,以及光纤自然老化也会导致光纤的损耗与预期有较大的差异。特别地,系统中不同业务之间的光功率还会发生互相的影响。在系统中新增业务之后,短波长业务的功率将会向长波长转移,已经调整到位的业务功率值会因为新增或删除业务发生变化。网络中各点的功率保持在什么水平需要考虑各种因素,动态维护的过程也异常复杂。相关技术已经不能满足实际使用需求,急需改进。
发明内容
本发明至少一实施例提供了一种光网络功率自动控制方法及装置、系统、存储介质,适应网络环境变化。
本申请至少一实施例提供一种光网络功率自动控制方法,包括:
根据光纤连接路径建立功率管理虚路径;
根据所述功率管理虚路径执行功率管理操作。
本申请至少一实施例提供一种光网络功率控制自动装置,包括存储器和处理器,所述存储器存储有程序,所述程序在被所述处理器读取执行时,实现任一实施例所述的光网络功率自动控制方法。
本申请至少一实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序,所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行,以实现任一实施例所述的光网络功率自动控制方法。
与相关技术相比,本发明一实施例提供一种光网络功率自动控制方法,包括:根据光纤连接路径建立功率管理虚路径;根据所述功率管理虚路径执行功率管理操作。本实施例提供的方案,可以解决光网络系统中,由于外部环境变化、光纤自然老化和多个波长功率互相影响等原因造成的动态维护异常复杂的问题,实现对光网络功率自动的控制功能。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明一实施例提供的光网络功率自动控制方法流程图;
图2为本发明一实施例提供的控制单元的组成示意图;
图3为本发明一实施例提供的光网络示意图;
图4为本发明另一实施例提供的光网络示意图;
图5为本发明一实施例提供的光网络功率自动控制装置示意图;
图6为本发明一实施例提供的计算机可读存储介质框图;
图7为本发明一实施例提供的光网络功率自动控制系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明一实施例提供一种光网络功率自动控制方法,旨在解决在光网络系统中,由于外部环境变化、光纤自然老化和多个波长功率互相影响等原因造成的系统动态维护异常复杂的问题。
另外,虽然相关技术能够对光网络系统中各个节点的光功率和主光功率实现自动控制,但是在系统进行扩容时,仍然不能根据新开通业务的实际特性和线路情况完成自动地开通,并且在开通新业务的同时也不能保证现有业务的正常传输。本发明一实施例提供一种方案,解决在现有系统进行扩容时,不能根据新开通业务的实际特性和线路情况完成自动地开通的问题,实现对光网络功率的自动控制功能。
如图1所示,本发明一实施例提供一种光网络功率自动控制方法,包括:
步骤101,根据光纤连接路径建立功率管理虚路径;
具体的,对光纤连接路径进行抽象,建立功率管理虚路径。
步骤102,根据所述功率管理虚路径执行功率管理操作。
对所述光纤连接路径的抽象包括,将所述光纤连接路径上的光上下路节点抽象出来,建立第一类控制单元对光上下路节点的绝对功率进行功率控制,将所述光纤连接路径上的子路径抽象出来,建立第二类控制单元对子路径的相对功率进行控制。其中,一个子路径比如为所述光纤连接路径上两个相邻的光上下路节点之间的复用段。在一实施例中,所述功率管理虚路径包括以下至少之一:第一类控制单元、第二类控制单元;其中,所述第一类控制单元用于对光传输路径上的单波长信号根据绝对功率目标进行功率控制;具体的,所述第一类控制单元用于控制所述光纤连接路径上的光上下路节点的单波长光信号的功率,且在功率控制的过程中依据绝对功率目标执行功率控制。光上下路节点比如为OADM(Optical Add-Drop Multiplexer,光分插复用器)。需要说明的是,可以为每个单波长光信号建立一个所述第一类控制单元,也可以多个单波长光信号建立一个所述第一类控制单元。
所述第二类控制单元用于对光传输路径上多波长信号根据相对功率目标进行功率控制;具体的,所述第二类控制单元用于对所述光纤连接路径上的复用段(或称跨段)依据相对功率目标执行功率控制,其中,所述光纤连接路径上的相邻光上下路节点之间的路径作为一个复用段。需要说明的是,可以为每个复用段创建一个第二类控制单元,为可以多个跨段只创建一个第二类控制单元,本申请对此不作限定。
其中,绝对功率目标是指控制单波长光信号的功率为一固定功率。比如,控制单波长信号在各OADM节点处的功率为固定功率。该固定功率可以根据需要设定,比如,根据传输需求设定。
在一实施例中,所述第一类控制单元在功率控制的过程中依据绝对功率目标执行功率控制包括:根据传输的单波长光信号的信息,确定绝对功率目标,控制所述单波长光信号在所述光上下路节点的光功率达到所述绝对功率目标。其中,单波长光信号的信息包括但不限于单波长光信号的中心频率、调制码型、带宽、传输的光纤类型等。
在一实施例中,所述绝对功率目标包括:所述单波长光信号在OADM的目标入纤光功率;需要说明的是,OADM仅为示例,如果光网络中存在其他作为光上下路节点的器件,也可以是该器件的目标入纤光功率。
在一实施例中,所述第二类控制单元用于对所述光纤连接路径上的复用段依据相对功率目标执行功率控制包括:对任一复用段,控制所述复用段的输入功率和输出功率的差值达到相对功率目标,即差值保持不变或满足预设门限。本实施例中,使用相对功率控制,控制逻辑简单,降低了功率控制的复杂度。
在一实施例中,所述控制所述单波长光信号在所述光上下路节点的光功率达到所述绝对功率目标包括:周期性执行下述操作:获取所述单波长光信号在所述光上下路节点的当前入纤光功率,如果当前入纤光功率与目标入纤光功率的偏差满足预设条件时,调节所述单波长光信号在所述光上下路节点的入纤光功率以达到所述目标入纤光功率。
在一实施例中,所述控制所述复用段的输入功率和输出功率的差值达到相对功率目标通过如下方式实现:
根据复用段的上游光放大器节点的输入功率、下游光放大器节点的输出功率、所述上游光放大器节点的衰减值和增益值、所述下游光放大器节点的衰减值和增益值,确定所述复用段的上游光放大器节点和下游光放大器节点的目标衰减值和目标增益值;调整所述复用段的上游光放大器节点和下游光放大器节点的衰减值为所述目标衰减值,调整所述复用段的上游光放大器节点和下游光放大器节点的增益值为所述目标增益值。需要说明的是,可以设置一偏差范围,如果当前的衰减值和目标衰减值的差值在偏差范围内,则不调整衰减值。如果当前的增益值和目标增益值的差值在偏差范围内,则不调整增益值。衰减值和增益值可以设置不同的偏差范围,也可以设置相同的偏差范围。类似的,前述的绝对功率控制也可设置偏差范围,入纤光功率与目标入纤光功率的差值位于预设的偏差范围时,不进行调整。
在一实施例中,所述根据所述功率管理虚路径执行功率管理操作包括:
检测所述第一类控制单元是否达到第一功率控制目标;
如果所述第一类控制单元未达到所述第一功率控制目标,则启动所述第二类控制单元进行功率控制;
所述第二类控制单元达到第二功率控制目标后,检测第一类控制单元的是否达到第一功率控制目标,如果未达到则启动所述第一类功率控制单元进行功率控制以达到所述第一功率控制目标。
本实施例中,先使得第二控制单元的达到功率控制目标,然后再使得第一控制单元达到功率控制目标,实现功率控制。
上述过程可以周期性执行,或者,被事件触发后执行,或者,接收到指令后执行,等等。
在一实施例中,所述方法还包括:所述功率管理虚路径还包括第三类控制单元,所述第三类控制单元用于控制同一光信道中不同波长信号之间的功率差异保持不变。功率差异即功率差值。如果不同波长光信号的功率相同,则维持不同波长光信号的功率保持相同的状态。具体可以通过对光上下路节点(比如OADM节点)的增益值和衰减值的控制达到该目标。
在一实施例中,所述方法还包括,检测到所述光纤连接路径发生变更时,更新所述功率管理虚路径;根据更新后的所述功率管理虚路径执行功率管理操作。本实施例提供的方案,能适应光纤连接路径的变化,相应的改变功率管理虚路径。
在一实施例中,所述的控制单元(第一类控制单元、第二类控制单元、第三类控制单元)中,一般包含但不限于控制模块、检测模块和执行模块,参照图2。其中,控制模块用于接收用户设置的相关参数,执行预设的控制算法,下达控制命令。检测模块用于采集并上报上述控制模块所需的光功率参数等。执行模块用于执行上述控制模块下达的控制命令,达到自动功率控制的效果。
本发明实施例提供的光网络功率控制方法,通过对单波长绝对功率进行自动控制、对多个波长统一相对功率进行自动控制,可以解决光网络系统中,由于外部环境变化、光纤自然老化和多个波长功率互相影响等原因造成的动态维护异常复杂的问题,实现对光网络功率自动的控制功能。另外,克服了现有技术中对光网络系统中各个节点的光功率需要人工管理,以及现有系统进行扩容时,不能根据新开通业务的实际特性和线路情况自动开通,并且不影响现有业务的正常传输等重大工程疑难问题。本发明实施例提供的方案,节省了人力成本和工程后期维护使用成本。
需要说明的是,在其他实施例中,第一类控制单元也可以只对光纤连接路径上的部分光上下路节点的绝对功率进行控制,第二类控制单元也可以只对光纤连接路径上的部分复用段进行绝对功率控制,也可以将多个相邻的复用段组合后进行相对功率控制,等等。
下面通过具体实施例进一步说明本申请。
实施例一:
本实施例中,光上下路节点为OADM。
简单光网络功率自动控制系统,参照图3,包括业务发送单元320、业务发送单元321和相对应的业务接收单元322。其中发送单元320通过光纤链路经过多个OADM节点330、331和332及多个OA节点340、341、342、343、344和345与相对应的接收单元322相连;发送单元321通过光纤链路经过多个OADM节点333、331和332及多个OA节点346、347、342、343、344和345与相对应的接收单元322相连。
开局阶段,光网络功率自动控制系统先获得整个系统的拓扑数据。根据拓扑数据执行预设算法,创建功率管理虚路径100。功率管理虚路径100包括第二类控制单元和第三类控制单元。其中,第二类控制单元与跨段对应,第二类控制单元用于根据跨段上、下游OA节点的输入和输出光功率、OA的增益值和可调衰减器的衰减值等信息,自动控制各自管理的OA的增益值和可调衰减器的衰减值,令途经的主光功率满足传输要求。其中,第三类控制单元用于长距离传输网络中,根据所需传输的业务光信号在受到受激拉曼效应和光散射效应影响时产生的光性能下降的情况,自动地调节增益的平坦度,令经过长距离传输后的业务光信号满足接收机的要求(功率值和信噪比等)。参考图3,第二类控制单元包括控制单元306、307、308和309,分别负责控制OA节点340到OA节点341跨段、OA节点342到OA节点343跨段、OA节点344到OA节点345跨段、以及OA节点346到OA节点347跨段的主光功率性能。第三类控制单元包括控制单元310,负责控制长距离传输网络中的主光功率性能,具体的,控制同一光信道中各波长的光信号的功率差异保持不变,或者,控制各波长的光信号的功率相同。
运行阶段,为了主光功率的稳定,第二类控制单元306、307、308和309定时周期执行控制。通过检测模块采集跨段上、下游OA节点的输入和输出光功率、增益值和可调衰减器的衰减值等作为输入参数,执行预设的算法,计算上下游OA的目标增益值及可调衰减器的目标衰减值。再通过检测模块采集OA当前的增益值和可调衰减器的衰减值,如果当前的增益值和目标增益值不一致,当前的衰减值和目标衰减值不一致,则启动一次调节流程,调节该控制单元所管理的光放大器、可调衰减器,使实际的增益值趋于目标增益值、衰减值趋近于目标衰减值。另外,为了减少调节次数,延长光器件使用寿命,可以设定增益和衰减的偏离门限,当实际值和目标值的偏离超过了该偏离门限,则启动上述调节流程。举例来说,根据节点340的输出光功率和341输入光功率以及节点341的增益来确定是否需要对节点341的增益值和衰减值进行调节。
实施例二:
业务开通阶段,接收来自上层控制管理平面下发新业务配置,创建相应的第一类控制单元。该第一类控制单元的控制模块根据新业务的中心频率、调制码型、带宽、传输的光纤类型等输入参数,执行预设的算法,得出该业务在各个OADM节点的目标入纤光功率。再通过检测模块采集的当前入纤光功率的实际值,如果实际值和目标值不一致,则启动调节功能。该第一类控制单元的控制模块,通过执行模块调节所管理的各个OADM节点,使该通道在各个OADM节点的实际入纤光功率趋于目标入纤光功率,完成业务开通功能。参照图3,控制单元301、302、303、304和305,属于第一类控制单元,负责控制各个OADM节点处的通道1(λ1所在通道)、通道2(λ2所在通道)、通道3(λ3所在通道)、通道4(λ4所在通道)和通道5(λ5所在通道)的通道光功率性能。具体的,控制单元301负责控制各个OADM节点处的通道1的通道光功率性能,控制单元302负责控制各个OADM节点处的通道2的通道光功率性能,控制单元303负责控制各个OADM节点处的通道3的通道光功率性能,控制单元304负责控制各个OADM节点处的通道4的通道光功率性能,控制单元305负责控制各个OADM节点处的通道5的通道光功率性能。
业务运行阶段,为了维护通道光功率的稳定,第一类控制单元301、302、303、304和305定时周期执行功率控制。通过检测模块采集的OADM节点当前入纤光功率的实际值,如果实际值和目标值不一致,则启动调节功能。该控制单元的控制模块,通过执行模块调节所管理的各个OADM节点,使该通道在各个OADM节点的实际入纤光功趋于目标入纤光功率,实时保持各个通道光功率的性能。另外,为了减少调节次数,延长光器件使用寿命,可以设定一个入纤光功率偏离门限,当业务光的实际入纤光功率和目标入纤光功率的差距超过了该偏离门限,则启动上述调节流程。
另外,结合实施例一中提及的功率控制过程(称为主光功率控制过程),当主光功率和通道功率同时启动控制调节过程时,功率管理虚路径会根据预设算法,实时地决策调整策略,完成通道功率和主光功率的自动控制。
实施例三:
复杂光网络功率自动控制系统,参照图4,如图4所示,其中:节点1、2、14、15、25、26:为业务发送端和接收端。节点3、8、13、20:为波长选择器(比如OADM)。节点4、5、6、7、9、10、11、12、16、17、18、19、21、22、23、24:为光功率放大器件(比如,OA)。
业务换路,在传输过程中由于自然条件或人为原因,造成光纤链路衰减值剧烈变化,通常都会发生ASON(Automatically Switched Optical Network,自动交换光网络)恢复。业务光信号会从一条光路切换到另一条光路,采用本发明实施例提供的光网络功率自动控制方法,配合ASON动态重路由功能,能够有效的控制这种业务信号光路变化并保持稳定。起初业务途经节点3-4-5-8-9-10-13等多个OADM和OA节点,现在节点9和节点10间的光纤链路发生损坏,光传输通路中断。ASON执行恢复路由功能,经过重新计算光路,现在需要绕开节点8到节点13间的路径的节点9和节点10,途径节点20到节点13,即新路径为节点3-4-5-8-17-19-20-21-22-13。此时业务途经的链路发生了变化,业务信号通过新路径传输到接收端时,功率和OSNR(Optical Signal Noise Ratio,光信噪比)等性能一般都不符合接收端的要求,此时配合功率自动控制系统,自动控制新的光路的光性能,使业务恢复正常。功率自动控制系统的控制过程包括,首先获得整个系统的拓扑数据,根据拓扑数据执行预设算法,更新功率管理虚路径,具体的,根据新的光纤连接路径创建相应的第二类控制单元28,用于根据新的跨段上、下游OA节点的输入和输出光功率、OA增益值和可调衰减器的衰减值等信息,自动控制各自管理的OA增益值和可调衰减器的衰减值,令途经的主光功率满足传输要求。同时接收来自ASON下发该业务的新配置,更新相应的第一类控制单元27。第一类控制单元27的控制模块再根据业务更新的中心频率、调制码型、带宽、传输的光纤类型等输入参数,执行预设的算法,得出该业务在各个OADM节点的目标入纤光功率。再通过检测模块采集当前入纤光功率的实际值,如果实际值和目标入纤光功率不一致,则启动调节功能。第一类控制单元27的控制模块,通过执行模块调节所管理的各个OADM节点,使该通道在各个OADM节点的实际入纤光功率趋于目标入纤光功率,完成业务换路的功能。
如图5所示,本发明一实施例提供一种光网络功率控制自动装置50,包括存储器510和处理器520,所述存储器510存储有程序,所述程序在被所述处理器520读取执行时,实现任一实施例所述的光网络功率自动控制方法。
如图6所示,本发明一实施例提供一种计算机可读存储介质60,所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序610,所述一个或者多个程序610可被一个或者多个处理器执行,以实现任一实施例所述的光网络功率自动控制方法。
如图7所示,本发明一实施例提供一种光网络功率自动控制系统,包括光网络701和任一实施例所述的光网络功率控制自动装置702。
本领域普通技术人员可以理解,上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中,在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分;例如,一个物理组件可以具有多个功能,或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器,如数字信号处理器或微处理器执行的软件,或者被实施为硬件,或者被实施为集成电路,如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上,计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的,术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外,本领域普通技术人员公知的是,通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据,并且可包括任何信息递送介质。
Claims (10)
1.一种光网络功率自动控制方法,包括:
根据光纤连接路径建立功率管理虚路径;
根据所述功率管理虚路径执行功率管理操作。
2.根据权利要求1所述的光网络功率自动控制方法,其特征在于,
所述功率管理虚路径包括以下至少之一:第一类控制单元、第二类控制单元;
所述第一类控制单元用于控制所述光纤连接路径上的光上下路节点的单波长光信号的功率,且在功率控制的过程中依据绝对功率目标执行功率控制;
所述第二类控制单元用于对所述光纤连接路径上的复用段依据相对功率目标执行功率控制,其中,所述光纤连接路径上的相邻光上下路节点之间的路径作为一个复用段。
3.根据权利要求2所述的光网络功率自动控制方法,其特征在于,所述第一类控制单元在功率控制的过程中依据绝对功率目标执行功率控制包括:根据传输的单波长光信号的信息,确定绝对功率目标,控制所述单波长光信号在所述光上下路节点的光功率达到所述绝对功率目标。
4.根据权利要求2所述的光网络功率自动控制方法,其特征在于,所述第二类控制单元用于对所述光纤连接路径上的复用段依据相对功率目标执行功率控制包括:对任一复用段,控制所述复用段的输入功率和输出功率的差值达到相对功率目标。
5.根据权利要求4所述的光网络功率自动控制方法,其特征在于,所述控制所述复用段的输入功率和输出功率的差值达到相对功率目标通过如下方式实现:
根据复用段的上游光放大器节点的输入功率、下游光放大器节点的输出功率、所述上游光放大器节点的衰减值和增益值、所述下游光放大器节点的衰减值和增益值,确定所述复用段的所述上游光放大器节点和下游光放大器节点的目标衰减值和目标增益值;
调整所述复用段的所述上游光放大器节点和所述下游光放大器节点的衰减值为所述目标衰减值,调整所述复用段的所述上游光放大器节点和所述下游光放大器节点的增益值为所述目标增益值。
6.根据权利要求2所述的光网络功率自动控制方法,其特征在于,所述根据所述功率管理虚路径执行功率管理操作包括:
检测所述第一类控制单元的是否达到第一功率控制目标;
如果所述第一类控制单元未达到所述第一功率控制目标,则启动所述第二类控制单元进行功率控制;
所述第二类控制单元达到第二功率控制目标后,检测所述第一类控制单元是否达到所述第一功率控制目标,如果未达到则启动所述第一类功率控制单元进行功率控制以达到所述第一功率控制目标。
7.根据权利要求1至6任一所述的光网络功率自动控制方法,其特征在于,所述方法还包括:所述功率管理虚路径还包括第三类控制单元,所述第三类控制单元用于控制同一光信道中不同波长信号之间的功率差异保持不变。
8.根据权利要求1至6任一所述的光网络功率自动控制方法,其特征在于,所述方法还包括,检测到所述光纤连接路径发生变更时,更新所述功率管理虚路径;根据更新后的所述功率管理虚路径执行功率管理操作。
9.一种光网络功率控制自动装置,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器存储有程序,所述程序在被所述处理器读取执行时,实现如权利要求1至8任一所述的光网络功率自动控制方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序,所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行,以实现如权利要求1至8任一所述的光网络功率自动控制方法。
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