CN114944882A - 一种非固定波道间隔混传下的切波方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非固定波道间隔混传下的切波方法及系统，根据各波道的信号光谱宽度和光信号互换需求，计算互换后每个发生频点变化的波道对应的目标频点，并关闭波道x和波道y的光信号输出；根据计算结果分别将每个发生频点变化的波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点，并在配置完成后打开波道x和波道y的光信号输出；这种波长切换方法解决了非固定波道间隔混传场景下，切波不断非切换波道业务、节约光纤资源、切波时间短这三项关键特性不能兼得的技术问题。

Description

一种非固定波道间隔混传下的切波方法及系统

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种非固定波道间隔混传下的切波方法及系统。

背景技术

在光通信领域中，如何获得更大的带宽、更长的传输距离、更高的接收灵敏度，是目前光通信领域中主要研究的方向，相干光通信是一种主要利用了相干调制和外差检测的技术，其具备灵敏度高、中继距离长的优点。随着相干光通信超100G技术的发展，产生非常繁多的码型以匹配细分场景，繁多的码型导致光谱宽度呈现多样化，密集型波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，简写为DWDM)系统传输时需要的波道间隔也对应的呈现多样化，非固定波道间隔混传场景应运而生。

为了在多码型混传下减少对光纤信道资源的浪费，通常选用波长选择开关(Wavelength-Selective Switch，简写为WSS)实现相干超100G非固定波道间隔混传，即通过给不同码型的传输波长配置相应不同的波道间隔来实现混传。这种实现方式存在以下缺陷：若系统为了追求较高的频谱效率，根据各传输信号的谱宽设置了不同的波道间隔，就会存在切波长时非切换波道断业务的风险；通常为了避免这种风险，会将系统中的波道间隔设为传输信号中谱宽最宽的信号需要的波道间隔，但这样就浪费了光纤的谱宽资源，或将波道间隔较信号谱宽预留25GHz以上，这同样会带来谱宽资源的浪费，同时会增加大量的调节时间。因此该技术方法存在对节约光纤资源、切波不断非切换波道业务、切波时间短这三项关键特性不能兼得的问题。具体原因分析如下：

WSS内部包含梳状光滤波器，其输出形状呈现如图1中所示的梯形(如A标注)，信号光谱(如B标注)在梯形内是直通的，但在梯形外有很大的功率衰减，因此信号光谱如果不在梯形内就会被削掉，业务就不能通。因此，如果使用WSS这样的梳状光滤波器，改变信号波长时也需要改变梯形即波道的位置；即不仅要调节光模块的信号频点，还需要对波道进行频率调整。其中，滤波器的中心频点配置精度为6.25GHz，同时受器件功能限制，波道间隔只能是6.25GHz的偶数倍，这是因为可配置的中心频点必须在6.25GHz的两端，波道间隔如果是6.25GHz的奇数倍时会出现落在其中间的情况，这种情况器件是不支持的。因此，WSS调节中心频点的最小步距是12.5GHZ。

如图1示例，假设WSS配置成5个波道，分别记为channel1、channel2、channel3、channel4和channel5，信号Signal1～5分别对应在这5个波道中传输。由图可知，channel1、channel2和channel5的波道间隔一样，channel4和channel3的波道间隔一样，且比channel1、channel2和channel5宽。假设现在需要将channel2和channel4的信号互换，即将Signal2的波长频点切换到Signal4的波长频点传输，将Signal4的波长频点切换到Signal2的波长频点传输。由于chnnel2的波道间隔较chnnel4信号光谱窄，若仅做光模块的收发波长切换，Signal4的信号在chnnel2上是无法通的，如图1中channel2位置的虚线信号光谱所示，此时光谱和波道发生干涉受损；因此需要同时对chnnel2的波道间隔进行加宽调整。若仅将channel2的波道间隔配置加宽到适合Signal4的谱宽，如图1中channel2位置的虚线波道所示，加宽的波道部分会侵入邻近波道，造成对邻近两个波道内的损害，侵入的越多，损害越大，尤其长距传输对损害的容忍能力较弱，较为容易造成邻近波长业务的中断。

为避免这种情况，将系统中的各波道间隔均设为传输信号中谱宽最宽的信号需要的波道间隔是一种解决办法，但是浪费了光纤大量的谱宽资源，本质上不是一种非固定波道间隔混传场景。另一种办法是在切波时对光纤中的全部波道重新进行分配，但这会带来时间上的大量增加，而且仍会存在谱宽资源浪费的情况，只是比上一种情况略好。

为了使Signal4能在channel2波道正常工作，需要先将channel4的谱宽变窄为w4’、中心频率右移到f4’；其中，w4’和f4’的具体值与Signal4适配到channel2后的波道间隔与中心频点相关，同时要与中心频率12.5GHz的步距不矛盾。然后需要将channel3的中心频率右移到f3’；此时若Signal3光谱边缘距channel3波道边缘的距离小于12.5GHz，将会导致Signal3信号受损，业务中断；为此，在最初的波道配置时，需在信号光谱两边预留至少12.5GHz的保护带宽。将channal3的中心频率右移到f3’后，再以小于2.5GHz的步距，将Signal3的发送波长和接收波长配置到f3’，这样完成了channel3和Signal3的调整；其中，相干光模块接收时对收发频率差的容忍值是2.5GHz，超出范围无法正常接收恢复信号，导致业务中断，因此以小于2.5GHz的步距调整。然后，再将channel2的谱宽变宽为w2’、中心频率右移到f2’，Signal2的收发波长配置到f2’，最终完成了全部重新配置。

由于WSS每个波长调整实现时间超过100ms，需调整的波道越多，累计增加的时间越长。以上仅以较为简单的波长切换情况(仅2波道互换)为例进行说明，实际系统波长数量很大(单纤128)，光层重路由的波长切换情况更为复杂。因此，为了兼顾各项短缺，实际算法会更为复杂，完成时间更长。在这种情况下，如果仍采用WSS实现非固定波道间隔混传，将会存在切波不断非切换波道业务、节约光纤资源、切波时间短这三项关键特性不能兼得的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种非固定波道间隔混传下的切波方法及系统，其目的在于解决非固定波道间隔混传场景下，切波不断非切换波道业务、节约光纤资源、切波时间短这三项关键特性不能兼得的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种非固定波道间隔混传下的切波方法，系统采用功率耦合器进行合波，采用功率耦合器反向器进行分波；当波道x和波道y上的光信号需要互换位置时，波长切换方法包括：

根据各波道的信号光谱宽度和光信号互换需求，计算互换后每个发生频点变化的波道对应的目标频点，并关闭波道x和波道y的光信号输出；

根据计算结果分别将每个发生频点变化的波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点，并在配置完成后打开波道x和波道y的光信号输出；

其中，所述发生频点变化的波道包括波道x、波道y以及位于波道x和波道y之间的m个波道。

优选的，所述根据计算结果分别将每个发生频点变化的波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点，具体包括：

根据波道x与波道y的信号光谱宽度大小关系，按照预设顺序依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点；

分别将波道x和波道y在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

优选的，所述根据波道x与波道y的信号光谱宽度大小关系，按照预设顺序依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点，具体包括：

如果波道y的信号光谱宽度大于波道x的信号光谱宽度，则按照从波道x+m到波道x+1的顺序，依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点；

如果波道y的信号光谱宽度小于波道x的信号光谱宽度，则按照从波道x+1到波道x+m的顺序，依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

优选的，对于所述m个波道中的任一波道x+k，将所述波道x+k配置到目标频点的过程具体包括：

计算所述波道x+k的当前频点与对应目标频点之间的差值，并将该差值与第一预设阈值比较；

如果所述差值小于等于所述第一预设阈值，则直接将所述波道x+k在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点；

如果所述差值大于所述第一预设阈值，则以所述第一预设阈值为步距逐步将所述波道x+k在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

优选的，所述以所述第一预设阈值为步距逐步将所述波道x+k在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点，具体为：

以所述第一预设阈值为步距对所述波道x+k在发射侧和接收侧进行频点配置，直至所述波道x+k的当前频点与对应目标频点之间的差值小于等于所述第一预设阈值时，将所述波道x+k直接配置到对应的目标频点。

优选的，在进行波长切换之前，根据各波道对应的目标传输距离以及极限OSNR值确定各波道的信号光谱宽度，完成波道间隔分配。

优选的，对于任一波道j，对应的波道间隔分配过程具体包括：

分别测试并记录所述波道j与其相邻波道处于不同频点间距时，所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽，并形成对应的映射关系表；

根据所述波道j的目标传输距离计算出对应的目标OSNR值，并通过查找所述映射关系表找到对应的最小保护带宽；

根据查找到的所述最小保护带宽确定所述波道j的信号光谱宽度，并基于该信号光谱宽度完成所述波道j的波道间隔分配。

优选的，所述分别测试并记录所述波道j与其相邻波道处于不同频点间距时，所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽，并形成对应的映射关系表，具体包括：

测试初始频点位置下所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽；

以第二预设阈值为步距，将波道j-1和波道j+1的光信号同时向所述波道j靠拢移动，每次移动后测试所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽，直至所述波道j的业务不通时为止；

根据初始频点位置下以及每次移动后的测试结果，得到所述波道j的极限OSNR值与保护带宽的映射关系表。

优选的，光信号互换后，所述波道x对应的目标频点f_x’为：

f_x’＝f_x-1+ΔF_x-1/2+ΔF_y/2；

所述m个波道中的波道x+k对应的目标频点f_x+k’为：

所述波道y对应的目标频点f_y’为：

其中，f_x-1为波道x-1对应的当前频点，ΔF表示波道的信号光谱宽度。

第二方面，本发明还提供了一种非固定波道间隔混传下的切波系统，用于实现第一方面所述的切波方法，包括位于发射侧的N个第一光转换单元和N:1的功率耦合器，以及位于接收侧的1:N的功率耦合器反向器和N个第二光转换单元；

所述功率耦合器用于将所述N个第一光转换单元发出的N束光信号进行合波输出；

所述功率耦合器反向器用于将接收的光信号分波为N份，并分别传输至所述N个第二光转换单元；其中，每一份光信号中包含所有波道信号；

所述第一光转换单元与所述第二光转换单元内均设有可调激光器；其中，当进行波道的光信号互换时，通过调节所述可调激光器的频点将发生频点变化的波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供的切换波长方案中，通过功率耦合器实现信号的合分波，功率耦合器不存在梯形的光滤波通道；当需要进行波长切换时，仅需根据切换需求在收发侧调节信号的波长频点，无需像WSS那样再去调节波道，因此极大地节省了波长切换波道重分配的时间。综合来看，这种波长切换方法解决了非固定波道间隔混传场景下，切波不断非切换波道业务、节约光纤资源、切波时间短这三项关键特性不能兼得的技术问题。

附图说明

图1是传统方案中采用WSS实现非固定波道间隔混传场景下波长切换的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种波道的相关参数定义示意图；

图4是本发明实施例提供的一种非固定波道间隔混传下的切波方法流程图；

图5是本发明实施例提供的一种频点变化波道的频点配置流程图；

图6是本发明实施例提供的一种相邻波道的频点调节示意图；

图7是本发明实施例提供的一种波道j的波道间隔分配流程图；

图8是本发明实施例提供的一种形成映射关系表的流程图；

图9是本发明实施例提供的一种目前常见的波道码型情况示意图；

图10是本发明实施例提供的一种非固定波道间隔混传下的切波装置架构图。

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况。

实施例1

为解决非固定波道间隔混传场景下，切波不断非切换波道业务、节约光纤资源、切波时间短这三项关键特性不能兼得的技术问题，本发明实施例不再采用传统的WSS进行合分波，而是采用功率耦合器进行合波，采用功率耦合器反向器进行分波，提供了一种系统。

如图2所示，所述系统包括位于发射侧的N个第一光转换单元(Optical TransformUnit，简写为OTU)、N:1的功率耦合器、第一光放大器(Optical Amplifier，简写为OA)，以及位于接收侧的第二光放大器OA、1:N的功率耦合器反向器(即N:1功率耦合器反向使用)、N个第二光转换单元。其中，所述N个第一光转换单元分别记为OTU1-1、...、OTU1-N，所述第一光放大器记为OA1，所述第二光放大器记为OA2，所述N个第二光转换单元分别记为OTU2-1、...、OTU2-N。OTU的发送端口记为OTUs，接收端口记为OTUr；所述功率耦合器的输入端口记为OMUs，输出端口记为OMUN；所述功率耦合器反向器的输入端口记为ODUN，输出端口记为ODUs。

继续结合图2，所述功率耦合器包含N个输入端口(OMUs1～OMUsN)和1个输出端口(OMUN)，其N个输入端口分别与所述N个第一光转换单元的发送端口(OTUs1～OTUsN)一一对应连接，其输出端口OMUN与所述第一光放大器连接。所述功率耦合器反向器包括1个输入端口(ODUN)和N个输出端口(ODUs1～ODUsN)，其输入端口ODUN与所述第二光放大器连接，其N个输出端口分别与所述N个第二光转换单元的接收端口(OTUr1～OTUrN)一一对应连接。

其中，所述功率耦合器用于完成合波，即将所述N个第一光转换单元发出的N束光信号进行合波输出。所述功率耦合器反向器用于完成分波，即将接收到的光信号分波为N份，并分别传输至所述N个第二光转换单元，且分波后的每一份光信号中均包含所有波道信号。所述第一光放大器OA1用于在发射侧进行光信号放大，放大倍数为Gs；所述第二光放大器OA2用于在接收侧进行光信号放大，放大倍数为Gr。具体光路如下：

在发射侧，任意第一光转换单元OTU1-i的发送端口OTUsi连接到所述功率耦合器的输入端口OMUsi，由所述功率耦合器进行N束光信号的合波；所述功率耦合器的输出端口OMUN连接到所述第一光放大器OA1的输入端，对合波后的光信号放大Gs倍，放大后的光信号输入光纤进行传输。

在接收侧，经过光纤传输的光信号衰减后输入所述第二光放大器OA2，继续放大Gr倍后连接到所述功率耦合器反向器的输入端口ODUN，由所述功率耦合器反向器对接收到的光信号进行功率分束；所述功率耦合器反向器的任意输出端口ODUsi连接到任意第二光转换单元OTU2-i的接收端口OTUri，OTU2-i配置目标接收波道，完成波道信号分离获取。

需要说明的是，每个所述第一光转换单元与每个所述第二光转换单元内均设有光模块，光模块内设有可调激光器，当需要进行波道间的光信号互换时，通过调节所述可调激光器的频点将发生频点变化的波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。具体地，通过调节所述第一光转换单元内可调激光器的频点，可将发生频点变化的波道在发射侧配置到对应的目标频点；通过调节所述第二光转换单元内可调激光器的频点，可将发生频点变化的波道在接收侧配置到对应的目标频点。更具体的调节过程将在后续实施例2中介绍，在此不做赘述。

本发明实施例提供的上述系统中，不再使用传统的WSS进行梳状合分波，而是通过功率耦合器实现信号的合波，反向使用功率耦合器实现信号的分波，功率耦合器不存在梯形的梳状光滤波通道；当需要进行波长切换时，仅需根据切换需求在收发侧调节信号的波长频点，而无需像WSS那样再去调节波道，因此极大地节省了波长切换波道重分配的时间。基于该系统可解决非固定波道间隔混传场景下，切波不断非切换波道业务、节约光纤资源、切波时间短这三项关键特性不能兼得的技术问题。

实施例2

为解决非固定波道间隔混传场景下，切波不断非切换波道业务、节约光纤资源、切波时间短这三项关键特性不能兼得的技术问题，基于上述实施例1中提供的系统，本发明实施例进一步提供了一种非固定波道间隔混传下的切波方法。

相关参数定义可参考图3，设总共有n个波道，分别记为波道1、2、...、n。对于任一波道x，对应的信号波特率以B_x表示，信号光谱宽度以ΔF_x表示，信号光的频点以f_x表示，且ΔF_x＝B_x+2δ_x；δ_x为保护带宽，可根据可忍受的受扰程度进行灵活配置。其中，B_x可由发射侧的光模块上报得到；在发射侧，各路光信号按照计算的各个频点，分别配置对应光模块的可调激光器的频点为f₁～f_n；在接收侧，通过配置各路光模块的可调激光器的频点为f₁～f_n中的任意一个频点，完成在固定光接口对任意波道光信号的获取。

假设波道x和波道y上的光信号需要互换在波带中的频分复用位置(按照图3中波道排序有x＜y，即波道x位于波道y左侧)，波道x和波道y当前对应的频点分别为f_x、f_y，对应的信号光谱宽度分别为ΔF_x、ΔF_y；波道x左侧的相邻波道为波道x-1，对应的频点为f_x-1，对应的信号光谱宽度分别为ΔF_x-1；波道x和波道y之间的波道个数为m，按照从左到右的顺序分别记为波道x+1、x+2、...、x+m。

以上述场景为例，本发明实施例提供的波长切换方法如图4，主要包括：

步骤10，根据各波道的信号光谱宽度和光信号互换需求，计算互换后每个发生频点变化的波道对应的目标频点，并关闭波道x和波道y的光信号输出。

完成光信号互换后，所述发生频点变化的波道包括波道x、波道y以及位于波道x和波道y之间的m个波道，即总共m+2个波道，对应的目标频点(即新的光信号频点)分别为f_x’、f_y’、f_x+1’、f_x+2’、...、f_x+m’。其中：

1)所述波道x对应的目标频点f_x’为：

f_x’＝f_x-1+ΔF_x-1/2+ΔF_y/2；

2)所述m个波道中的波道x+k(1≤k≤m)对应的目标频点f_x+i’为：

当k＝1时，f_x+1’＝f_x-1+ΔF_x-1/2+ΔF_y+ΔF_x+1/2；

当k≥1时，

其中：

f_x+2’＝f_x-1+ΔF_x-1/2+ΔF_y+ΔF_x+1+ΔF_x+2/2；

f_x+3’＝f_x-1+ΔF_x-1/2+ΔF_y+ΔF_x+1+ΔF_x+2+ΔF_x+3/2；

...

f_x+m’＝f_x-1+ΔF_x-1/2+ΔF_y+ΔF_x+1+ΔF_x+2+...+ΔF_x+m-1+ΔF_x+m/2

3)所述波道y对应的目标频点f_y’为：

基于上述公式计算出各波道对应的目标频点之后，关闭波道x和波道y的光信号输出，其余波道无需关闭，仍正常工作。

步骤20，根据计算结果分别将每个发生频点变化的波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点，并在配置完成后打开波道x和波道y的光信号输出。具体配置调节过程可参考图5，主要包括：

步骤201，根据波道x与波道y的信号光谱宽度大小关系，按照预设顺序依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

由于波道x与波道y之间的m个波道仍处于工作状态，并未关闭，因此在调节这m个波道的频点时需要按照一定的顺序进行，避免波道之间的相互干扰，具体根据波道x与波道y的信号光谱宽度大小关系来决定调节顺序。其中：

1)如果波道y的信号光谱宽度大于波道x的信号光谱宽度，即ΔF_y>ΔF_x，则每个波道的频点均需向右移动，为避免调整某个波道的过程中对相邻波道造成干扰，需要从右到左进行各波道的频点调整，即按照从波道x+m到波道x+1的顺序，依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

2)如果波道y的信号光谱宽度小于波道x的信号光谱宽度，即ΔF_y＜ΔF_x，则每个波道的频点均需向左移动，为避免调整某个波道的过程中对相邻波道造成干扰，需要从左到右进行各波道的频点调整，即则按照从波道x+1到波道x+m的顺序，依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

无论是按照上述哪种顺序进行调整，对于所述m个波道中的波道x+k，将所述波道x+k配置到对应目标频点的过程具体如下：

首先计算所述波道x+k的当前频点与对应目标频点之间的差值，即θ＝f_x+k’-f_x+k，并将该差值θ与第一预设阈值比较；其中，所述第一预设阈值为波道工作状态下进行频点调整的最大步距，一般选择2.5GHz。

如果所述差值小于等于所述第一预设阈值，即θ≤2.5GHz，则可直接将所述波道x+k分别在发射侧和接收侧利用光模块的可调激光器配置到对应的目标频点f_x+k’；

如果所述差值大于所述第一预设阈值，即θ＞2.5GHz，则需要以所述第一预设阈值为步距逐步将所述波道x+k在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点f_x+k’，即以所述第一预设阈值为步距对所述波道x+k在发射侧和接收侧进行频点配置，直至所述波道x+k的当前频点与对应目标频点之间的差值小于等于所述第一预设阈值时，将所述波道x+k直接配置到对应的目标频点f_x+k’。如果ΔF_y>ΔF_x，则每次将所述波道x+k配置到当前频率+2.5GHz的频点上，直到当前频率与目标频率的差小于等于2.5GHz时，一步到位配置到对应的目标频点f_x+k’；如果ΔF_y＜ΔF_x，则每次将所述波道x+k配置到当前频率-2.5GHz的频点上，直到当前频率与目标频率的差小于等于2.5GHz时，一步到位配置到对应的目标频点f_x+k’。

按照上述方法，完成波道x与波道y之间所有m个波道的频点调整，可保证在调整过程中不会对相邻波道产生干扰。

步骤202，分别将波道x和波道y在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

由于波道x与波道y已经关闭，频点调整时不会影响相邻波道，因此调整时无需考虑最大步距的问题，可直接根据计算结果分别在发射侧和接收侧利用光模块内的可调激光器配置到对应的目标频点即可。其中，波道x配置到目标频点f_x’，波道y配置到目标频点f_y’。调整完成后，即可打开波道x和波道y的光信号输出，此时光信号互换完成，各波道均可按照新的光信号频点进行光信号输出。

在上述实施例中，主要是以两个波长的切换为例进行说明，但并不用以限制本发明。当有多个波长需要切换时，与两个波长切换时类似，实际上可以看做是多次进行两个波长的切换，仍然先按照步骤10，根据各待切换波道的ΔF计算互换后每个发生频点变化的波道对应的目标频点，再按照步骤20完成各波道的频点配置即可。

本发明实施例提供的上述波长切换方法中，通过功率耦合器实现信号的合波，反向使用功率耦合器实现信号的分波，功率耦合器不存在梯形的梳状光滤波通道；当需要进行波长切换时，仅需根据切换需求在收发侧利用光模块调节信号的波长频点，而无需像WSS那样再去调节波道，极大地节省了波长切换波道重分配的时间。基于该系统可解决非固定波道间隔混传场景下，切波不断非切换波道业务、节约光纤资源、切波时间短这三项关键特性不能兼得的技术问题。

实施例3

在进行实施例2所述的波长切换之前，需要对所有的n个波道完成波道间隔分配，期望满足所需的目标传输距离。其中，传输距离与光模块的极限OSNR性能相关，极限OSNR值越小传输距离就越远。极限OSNR值又与相邻信号光谱之间的干涉相关，参考图6，两个相邻信号的频点越近，即保护带宽δ越小，则信号光谱间的干涉就越大，信号的极限OSNR性能劣化越严重。

因此，为灵活调整波道间隔的分配，减少光层重路由的限制，在进行波长切换之前，可根据各波道对应的目标传输距离以及极限OSNR值确定各波道的保护带宽δ，进而确定各波道的信号光谱宽度ΔF，完成波道间隔分配，实现传输距离和光纤资源之间的平衡。

对于n个波道中的任一波道j，波道间隔分配过程如图7所示，主要包括以下步骤：

步骤10’，分别测试并记录所述波道j与其相邻波道处于不同频点间距时，所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽，并形成对应的映射关系表。

所述波道j的相邻波道包括其左侧的波道j-1以及右侧的波道j+1，频点间距即两个波道的频点之间的距离，在这里所述波道j与所述波道j-1之间的频点间距等于所述波道j与所述波道j+1之间的频点间距。取多组不同的频点间距，分别测试并记录所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽，即可得到所需要的映射关系表。参考图8，具体实施过程如下：

步骤101，测试初始频点位置下所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽。

参考图6，本发明实施例以波道2作为待测信号(即j＝2)，对应信号为Signal2；相邻波道为波道1和波道3，对应的信号为Signal1和Signal3，作为Signal2的旁波信号，提供光谱干涉的干扰。

首先，需要确定上述3个信号的初始频点。结合图6，定义Signal2的信号3dB光谱宽度为w，旁波光谱边缘频点距待测信号3dB谱宽位置频点的宽度为δ，作为保护带宽。其中，为保证Signal2的极限OSNR值不受两个旁波的影响，需确保Signal1光谱的边缘距Signal2光谱的边缘大于等于w/2，Signal3光谱的边缘距Signal2光谱的边缘大于等于w/2。由于各种相干码型模式和速率的信号抗光谱干涉干扰程度不同，光谱形状也不尽相同，这3个信号起始的边缘距离可根据实际测试情况调整，保证足够边缘距离使极限OSNR性能不受影响即可。

然后，测试初始频点位置的情况下，Signal2信号的极限OSNR值，可记为S1；以及旁波光谱边缘频点距Signal2信号3dB谱宽位置频点的宽度，可记为δ1。其中，Signal1光谱边缘频点距Signal2信号3dB谱宽位置频点的宽度与Signal3光谱边缘频点距Signal2信号3dB谱宽位置频点的宽度是相同的，因此只需要测试两者中的一个即可。

步骤102，以第二预设阈值为步距，将波道j-1和波道j+1的光信号同时向所述波道j靠拢移动，每次移动后测试所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽，直至所述波道j的业务不通时为止。

所述第二预设阈值与具体的信号码型光谱形状相关，实验操作人员可根据得到的极限OSNR数据进行灵活调整，此处以选择0.5GHZ为例。如图6所示，需要以0.5GHz为步距，使Signal1和Signal3同时向Signal2靠拢，并测试每次移动后Signal2的极限OSNR值，记为Sm(m≥2)；以及测试旁波光谱边缘频点距Signal2信号3dB谱宽位置频点的宽度，记为δm。直到由于旁波光谱干涉过大，导致Signal2不通为止。其中，Signal1和Signal3每次向Signal2靠拢的距离始终是相同的。

步骤103，根据初始频点位置下以及每次移动后的测试结果，得到所述波道j的极限OSNR值与保护带宽的映射关系表。

根据所述步骤101和所述步骤102中的测试结果，可得到多组极限OSNR值与保护带宽的映射关系Sm-δm，进而形成所述波道j对应的映射关系表。

步骤20’，根据所述波道j的目标传输距离计算出对应的目标OSNR值，并通过查找所述映射关系表找到对应的最小保护带宽；

每个波道都设有期望的目标传输距离，已知所述波道j的目标传输距离后，可利用58公式完成目标传输距离到目标极限OSNR值的换算；然后再基于所述目标极限OSNR值通过查找所述映射关系表，找到满足条件的一个或多个保护带宽，并确定其中的最小保护带宽δ。其中，传输距离与极限OSNR值的换算公式如下：

S＝58+Pin-NF-Loss-10lgN-Smargin (1)

D＝N*(Loss/r) (2)

S＝58+Pin-NF-Loss-10lg(D*r/Loss)-Smargin (3)

通过公式(1)和公式(2)可得到公式(3)，利用公式(3)即可实现传输距离到极限OSNR值的换算。其中，Pin表示入纤光功率，NF表示光放大器的噪声指数，Loss表示每个光跨段的功率损耗，N表示光跨段数，Smargin表示光传输线路的系统OSNR裕量，r表示光纤衰减系数，D表示传输距离，上述参数在光线路系统中均是已知的，因此可直接由公式(3)计算出极限OSNR值S。

步骤30’，根据查找到的所述最小保护带宽确定所述波道j的信号光谱宽度，并基于该信号光谱宽度完成所述波道j的波道间隔分配。

信号波特率B可由发射侧的光模块上报得到，则确定最小保护带宽δ后，根据公式ΔF＝B+2δ即可确定所述波道j的信号光谱宽度，对所述波道j的波道间隔进行分配，可获得最高的频谱利用率。

上述实施例中主要是以波道2的波道间隔分配为例进行说明，其余各波道的波道间隔分配过程均可参照上述实施例进行，从而完成所有n个波道的波道间隔分配，实现各波道上传输距离和光纤资源之间的平衡。

进一步地，对于码型和单波容量均相同的波道，其波道间隔分配结果是一致的，因此可根据码型和单波容量预先对所有n个波道进行波道分类，即码型和单波容量均相同的波道作为一类；对于同一类型的波道，从中任选一个波道按照上述步骤进行相关计算，确定该类型波道对应的最小保护带宽，利用该最小保护带宽完成该类型的所有波道的波道间隔分配。

如图9所示，假设波道2的单波容量为200G，码型为正交相移键控(QuadraturePhase Shift Keying，简写为QPSK)调整；波道5的单波容量为200G，码型为QPSK，即波道5的码型和单波容量均与波道2相同。则波道2按照上述步骤确定对应的最小保护带宽后，波道5无需再进行相应映射关系表的建立和查找，直接根据波道2查找到的该最小保护带宽确定波道5的信号光谱宽度，进而完成波道5的波道间隔分配即可。

实施例4

在上述实施例2和实施例3提供的非固定波道间隔混传下的切波方法的基础上，本发明还提供了一种可用于实现上述方法的非固定波道间隔混传下的波长切换装置，如图10所示，是本发明实施例的装置架构示意图。本实施例的非固定波道间隔混传下的波长切换装置包括一个或多个处理器21以及存储器22。其中，图10中以一个处理器21为例。

所述处理器21和所述存储器22可以通过总线或者其他方式连接，图10中以通过总线连接为例。

所述存储器22作为一种非固定波道间隔混传下的切波方法非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如实施例2中的非固定波道间隔混传下的切波方法。所述处理器21通过运行存储在所述存储器22中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行非固定波道间隔混传下的波长切换装置的各种功能应用以及数据处理，即实现实施例2和实施例3的非固定波道间隔混传下的切波方法。

所述存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，所述存储器22可选包括相对于所述处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至所述处理器21。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述程序指令/模块存储在所述存储器22中，当被所述一个或者多个处理器21执行时，执行上述实施例2中的非固定波道间隔混传下的切波方法，例如，执行以上描述的图4、图5、图7和图8所示的各个步骤。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。

本领域的技术人员容易理解，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 (10)

1.一种非固定波道间隔混传下的切波方法，其特征在于，系统采用功率耦合器进行合波，采用功率耦合器反向器进行分波；当波道x和波道y上的光信号需要互换位置时，波长切换方法包括：

根据各波道的信号光谱宽度和光信号互换需求，计算互换后每个发生频点变化的波道对应的目标频点，并关闭波道x和波道y的光信号输出；

根据计算结果分别将每个发生频点变化的波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点，并在配置完成后打开波道x和波道y的光信号输出；

其中，所述发生频点变化的波道包括波道x、波道y以及位于波道x和波道y之间的m个波道。

2.如权利要求1所述的非固定波道间隔混传下的切波方法，其特征在于，所述根据计算结果分别将每个发生频点变化的波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点，具体包括：

根据波道x与波道y的信号光谱宽度大小关系，按照预设顺序依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点；

分别将波道x和波道y在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

3.如权利要求2所述的非固定波道间隔混传下的切波方法，其特征在于，所述根据波道x与波道y的信号光谱宽度大小关系，按照预设顺序依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点，具体包括：

如果波道y的信号光谱宽度大于波道x的信号光谱宽度，则按照从波道x+m到波道x+1的顺序，依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点；

如果波道y的信号光谱宽度小于波道x的信号光谱宽度，则按照从波道x+1到波道x+m的顺序，依次将所述m个波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

4.如权利要求1所述的非固定波道间隔混传下的切波方法，其特征在于，对于所述m个波道中的任一波道x+k，将所述波道x+k配置到目标频点的过程具体包括：

计算所述波道x+k的当前频点与对应目标频点之间的差值，并将该差值与第一预设阈值比较；

如果所述差值小于等于所述第一预设阈值，则直接将所述波道x+k在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点；

如果所述差值大于所述第一预设阈值，则以所述第一预设阈值为步距逐步将所述波道x+k在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

5.如权利要求4所述的非固定波道间隔混传下的切波方法，其特征在于，所述以所述第一预设阈值为步距逐步将所述波道x+k在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点，具体为：

以所述第一预设阈值为步距对所述波道x+k在发射侧和接收侧进行频点配置，直至所述波道x+k的当前频点与对应目标频点之间的差值小于等于所述第一预设阈值时，将所述波道x+k直接配置到对应的目标频点。

6.如权利要求1所述的非固定波道间隔混传下的切波方法，其特征在于，在进行波长切换之前，根据各波道对应的目标传输距离以及极限OSNR值确定各波道的信号光谱宽度，完成波道间隔分配。

7.如权利要求6所述的非固定波道间隔混传下的切波方法，其特征在于，对于任一波道j，对应的波道间隔分配过程具体包括：

分别测试并记录所述波道j与其相邻波道处于不同频点间距时，所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽，并形成对应的映射关系表；

根据所述波道j的目标传输距离计算出对应的目标OSNR值，并通过查找所述映射关系表找到对应的最小保护带宽；

根据查找到的所述最小保护带宽确定所述波道j的信号光谱宽度，并基于该信号光谱宽度完成所述波道j的波道间隔分配。

8.如权利要求7所述的非固定波道间隔混传下的切波方法，其特征在于，所述分别测试并记录所述波道j与其相邻波道处于不同频点间距时，所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽，并形成对应的映射关系表，具体包括：

测试初始频点位置下所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽；

以第二预设阈值为步距，将波道j-1和波道j+1的光信号同时向所述波道j靠拢移动，每次移动后测试所述波道j对应的极限OSNR值以及保护带宽，直至所述波道j的业务不通时为止；

根据初始频点位置下以及每次移动后的测试结果，得到所述波道j的极限OSNR值与保护带宽的映射关系表。

9.如权利要求1-8任一所述的非固定波道间隔混传下的切波方法，其特征在于，光信号互换后，所述波道x对应的目标频点f_x’为：

f_x’＝f_x-1+ΔF_x-1/2+ΔF_y/2；

所述m个波道中的波道x+k对应的目标频点f_x+k’为：

所述波道y对应的目标频点f_y’为：

其中，f_x-1为波道x-1对应的当前频点，ΔF表示波道的信号光谱宽度。

10.一种非固定波道间隔混传下的切波系统，其特征在于，用于实现权利要求1-9任一所述的切波方法，包括位于发射侧的N个第一光转换单元和N:1的功率耦合器，以及位于接收侧的1:N的功率耦合器反向器和N个第二光转换单元；

所述功率耦合器用于将所述N个第一光转换单元发出的N束光信号进行合波输出；

所述功率耦合器反向器用于将接收的光信号分波为N份，并分别传输至所述N个第二光转换单元；其中，每一份光信号中包含所有波道信号；

所述第一光转换单元与所述第二光转换单元内均设有可调激光器；其中，当进行波道的光信号互换时，通过调节所述可调激光器的频点将发生频点变化的波道在发射侧和接收侧配置到对应的目标频点。

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