CN115664516B - 一种光纤劣化的处理方法、光线路放大器和光传输系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种光纤劣化的处理方法、光线路放大器和光传输系统，涉及信号处理技术领域，尤其涉及光通信、光信号处理技术。具体实现方案为：通过前一跨段光纤，接收基于至少两路波段光载波所传输的光信号，并检测至少两路光信号的接收功率；根据至少两路光信号的接收功率，确定至少两路光信号之间的接收功率变化量；根据接收功率变化量，基于预设的功率劣化关系，确定前一跨段光纤中的劣化状态；根据劣化状态，对光信号进行劣化补偿。本公开实施例的技术方案，提高了光纤劣化的处理灵活性和处理效率。

Description

一种光纤劣化的处理方法、光线路放大器和光传输系统

技术领域

本公开涉及信号处理技术领域，尤其涉及光通信、光信号处理技术。

背景技术

光传输网络中通过光纤进行信号传输，是一种主要的通信方式。光传输网络中一般设置有大量光线路放大器（Optical Line Amplifier, OLA），以光纤相连。OLA主要负责将光纤中的光信号进行放大并继续传输。两个OLA之间可称为一个跨段的光纤。

目前，每跨段光纤长达几十公里甚至上百公里，任何位置均可能因弯曲、挤压造成劣化。额外的劣化损耗将导致光信号到达下一个OLA时的功率低于系统稳态时的水平。

对于光纤劣化，需要及时发现、及时补偿和修复，以避免对信号传输质量的影响。但是，现在技术对于光纤劣化现象的发现与补偿修复的及时性和精确性，均有待提高。

发明内容

本公开提供了一种光纤劣化的处理方法、光线路放大器和光传输系统。

根据本公开的一方面，提供了一种光纤劣化的处理方法，由光线路放大器执行，所述方法包括：

通过前一跨段光纤，接收基于至少两路波段光载波所传输的光信号，并检测至少两路光信号的接收功率；

根据至少两路光信号的接收功率，确定至少两路光信号之间的接收功率变化量；

根据接收功率变化量，基于预设的功率劣化关系，确定前一跨段光纤中的劣化状态；

根据劣化状态，对光信号进行劣化补偿。

根据本公开的另一方面，提供了一种光线路放大器，包括：

光接收端口，用于通过前一跨段光纤，接收基于至少两路波段光载波所传输的光信号；

控制模块，用于执行本公开所提供的光纤劣化的处理方法；

至少两个功率放大器，用于分别对至少两路的光信号进行放大处理；

光发送端口，用于将放大的光信号进行传输。

根据本公开的另一方面，提供了一种光传输系统，包括：至少一个本公开所提供的光线路放大器。

本公开实施例的技术方案，提高了光纤劣化的处理灵活性和处理效率。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是根据本公开实施例提供的波分复用波段受劣化影响的示意图；

图2是根据本公开实施例提供的一种光纤劣化的处理方法的示意图；

图3是根据本公开实施例提供的另一种光纤劣化的处理方法的示意图；

图4A是根据本公开实施例提供的通道光功率演化模型示意图；

图4B是根据本公开实施例提供的不同跨段的功率演化模型的示意图；

图4C是根据本公开实施例提供的跨段中劣化定位和定量的示意图；

图4D是根据本公开实施例提供的前一跨段的功率劣化关系的示意图；

图4E是根据本公开实施例提供的前一跨段的功率变化关系的示意图；

图5是根据本公开实施例提供的一种光线路放大器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

为了便于理解，首先对现实情况中的光纤劣化问题进行说明。光传输系统中，每段光纤的长度在数公里、数十公里甚至上百公里，如此长度的光纤中的任何位置均可能由于人为原因或自然原因导致弯折、挤压等现象，从而造成光纤的劣化。即使在铺设光纤过程中，相关技术人员已经对施工过程中存在的劣化进行了相应的估计或量化，但仍会在使用光纤过程中出现额外的劣化情况。并且，额外的劣化损耗会导致光信号传输至OLA（OpticalLine Amplifier，光线路放大器）时的功率低于光传输系统的稳态水平，从而引入了更多的噪声，使得光纤传输的光信号的信噪比（Optical Signal Noise Ratio，OSNR）下降。

一般的，在光传输系统中常采用多跨段传输的方式，每段光纤和其上游OLA以及下游OLA组成一个跨段，光信号按照跨段之间的物理连接顺序进行传输。在每个跨段中传输的光信号会因为累积效应导致劣化位置后连续多个跨段的噪声提高，一些光通道的误码率随之提升，因此对光纤的劣化情况进行排查、修复和补偿等是非常有必要的。

此外，在实际情况中，为了提升单根光纤的传输容量，相关技术中采用密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM）的方式，在单根光纤中使用至少两种波段进行光信号的传输，常见的有C+L波段等。随着波段和频谱范围的增多，光纤中的SRS（Stimulated Raman Scattering，受激拉曼散射）效应变得更加显著，在每个跨段光纤的传输过程中，L波段通道从C波段获得可观的SRS转移功率。然而，当光纤发生劣化时，L波段通道会同时受到劣化损耗和SRS效应减弱的双重影响，光信号在通道内的传输性能下降。不仅如此，由于长波长通道吸收所有短波长通道的能量，能量转移的减弱对所有通道的影响都具备波长越长性能下降越严重的特点。如图1所示，波长在1530-1570nm范围内的属于C波段，波长在1570-1610nm范围内的属于L波段，图1对一套包括10个跨段的C+L波段的光传输系统进行展示，当第一个跨段发生劣化4dB时，C波段通道的Q因子（Q-factor，用于衡量光传输系统的系统性能的指标）平均劣化约为1dB，而L波段最长通道的Q因子跌落至5.8dB（已到达临界误码状态）。事实上，光纤收到弯曲或挤压时的劣化程度通常大于4dB，也就意味着L波段会有更多的通道出现误码。

对于光纤劣化的处理，相关技术中采用提高发生劣化的跨段中的下游的OLA的增益，对各通道的光功率进行补偿。还可以通过调节增益谱斜率对整个波段所有通道的功率进行进一步的均衡。

为解决相关技术中劣化情况定位困难、劣化识别效率低的问题，本公开实施例提供了一种光纤劣化的处理方法，可以由光纤路放大器执行，适用于对光纤的劣化进行识别和补偿的场景中。

如图2所示的光纤劣化的处理方法，具体包括以下步骤：

S210、通过前一跨段光纤，接收基于至少两路波段光载波所传输的光信号，并检测至少两路光信号的接收功率。

S220、根据至少两路光信号的接收功率，确定至少两路光信号之间的接收功率变化量。

S230、根据接收功率变化量，基于预设的功率劣化关系，确定前一跨段光纤中的劣化状态。

S240、根据劣化状态，对光信号进行劣化补偿。

在光传输系统中，通常包括多个OLA，对于任一OLA而言，前一跨段光纤可以是OLA作为光信号接收端时接收光信号的一侧光纤，即OLA是下游时，和其对应的上游OLA中间的光纤。至少两路波段光载波所传输的光信号如上文所示可以包括C+L波段所传输的光信号，也可以包括其他波段，本公开实施例将以C波段和L波段的波分复用情况进行举例，但并不可视为对本公开实施方式的限定。接收功率即下游OLA接收到前一跨段光纤的光信号的功率，其中，接收功率可以是单个波段所有通道的功率总和（例如可以是加权和等）。由于波分复用方式的光信号的传输，因此下游OLA可以接收到至少两路光信号的功率，例如可以是C波段的一路接收功率，以及L波段的另一路接收功率。

接收功率变化量可以是接收端不同波段光功率的变化差异值。功率劣化关系可以用于表征接收功率变化量与劣化情况之间的对应关系，可以是函数形式，通过输入不同波段的接收功率变化量，可确定劣化的量化数据，例如劣化位置和/或劣化量等。功率劣化关系可以通过大量功率和劣化情况的数据来拟合确定。可以通过实测获得样本数据，也可以通过模型计算来获得样本数据。例如，建立通道光功率演化模型，该模型可以是函数形式，也可以是神经网络模型的形式。当然，该通道光功率演化模型可以采用现有技术中任意一种神经网络进行该模型的训练，本公开对此不作限定。将功率劣化关系预先设定的方式可以是功率劣化关系预先存储于下游OLA中，以此可以根据该下游OLA接收到的光信号对应的接收功率变化量对前一跨段光纤的劣化状态进行确定。其中，劣化状态包括但不限于劣化量和劣化点的具体位置等。由于光纤中传输至少两路波段载波所承载的光信号，且不同波段载波在劣化光纤中传输后的功率变化规律不同，因此，可以基于两种波段载波的光信号接收功率变化相对关系，来确定劣化情况。

在前述步骤中确定了前一跨段光纤的劣化状态之后，在下游OLA中对接收到的光信号进行劣化的补偿，劣化补偿的方式可以采用相关技术中任意一种劣化补偿方法，例如可以是功率补偿或者功率斜率补偿等，本公开实施例在此不作穷举与赘述。

本公开实施例的技术方案，通过确定至少两路光信号之间的接收功率变化量，并基于预设的功率劣化关系，确定前一跨段的劣化状态进而进行劣化补偿，可以将劣化状态的识别过程和补偿过程均控制在同一个下游OLA中，从而克服了现有技术中必须依靠其他控制器或OLA协助确定劣化的缺点，提高了劣化识别和补偿的灵活性和独立性，由于不需要和其他控制器或OLA进行传输交互，消除了交互中产生错误的概率，也减少了数据传输的时间，进一步提高了单一OLA确定劣化状态和进行劣化补偿的可靠性以及效率。

在上述各技术方案的基础上，本公开还提供了一个可选实施例，在该实施例，对接收功率变化量的确定步骤进行进一步的细化。需要说明的是，在本公开实施例中未详述部分，可参见其他实施例中的相关表述，在此不再赘述。如图3所示的光纤劣化的处理方法，具体包括如下步骤：

S310、通过前一跨段光纤，接收基于至少两路波段光载波所传输的光信号，并检测至少两路光信号的接收功率。

S320、将至少两路光信号中选择两路光信号的接收功率，分别作为第一当前接收功率和第二当前接收功率。

其中，由于波分复用的应用，不同的波段分别承载不同的光信号。从接收到的至少两路光信号中选择两路光信号，将他们当前的接收功率分别作为第一当前接收功率和第二当前接收功率以便后续处理。示例性的，C波段和L波段分别各传送一路光信号，将C波段接收到的光信号对应的光功率作为C波段的当前接收功率；同理，将L波段接收到的光信号对应的光功率作为L波段的当前接收功率。

S330、计算第一当前接收功率与对应光信号的稳态接收功率之差，作为第一接收功率变量，计算所述第二当前接收功率与对应光信号的稳态接收功率之差，作为第二接收功率变量；其中，稳态接收功率为光信号预设的稳态状态下的接收功率。

其中，稳态接收功率可以是光纤在铺设后进行初始测量得到的光功率，也可以是已知某些劣化后计算得到的稳态值等。总之，稳态接收功率可以是光传输系统中在一个跨段内的较为稳定的传输光信号的光功率，也即在某一预设的稳态状态下的光信号的接收功率。因此，稳态接收功率可以是已知的。那么，接收功率变量则可以根据前述步骤中确定的当前接收功率，与对应该光信号的稳态接收功率作差，得到的差值即为该路光信号对应的接收功率变量。例如，C波段的当前接收功率减去C波段的稳态接收功率，得到C波段对应的接收功率变量；同理，L波段的当前接收功率减去L波段的稳态接收功率，得到L波段对应的接收功率变量。

S340、计算所述接收功率变量和所述第二接收功率变量之差，作为接收功率变化量。

将不同波段的接收功率变量做差，得到的差值可以作为接收功率变化量，进而帮助后续确定劣化状态。例如，在C+L波段的波分复用中，可以将C波段的接收功率变量减去L波段的接收功率变量，得到的差作为该前一跨段光纤的接收功率变化量。

若存在波分复用的三路或更多路波段的光信号，则可如上所述,从中选择两路光信号，利用其接收功率的相对差异，计算接收功率变化量。或者，也可以将任意两路光信号的接收功率变量做差，得到多组差值。可以将多组差值作为接收功率变化量；还可以进一步将多组差值按照设定关系进行汇总，形成一个统一差值，作为接收功率变化量。

S350、根据接收功率变化量，基于预设的功率劣化关系，确定前一跨段光纤中的劣化状态。

在一种可选实施方式中，选择的两路波段中包括一路标准波段，标准波段所承载的为标准光信号；根据接收功率变化量，基于预设的功率劣化关系，确定前一跨段光纤中的劣化状态，可以包括：根据接收功率变化量和标准光信号的标准接收功率，基于预设的功率劣化关系，确定前一跨段光纤中的劣化状态。

其中，标准波段可以是总是处于较为稳态状态下进行光信号传输的波段，或者可以理解为传输光信号时受劣化影响较小的波段，或者是能够在多个波段中用于作为参照波段的。在上文对相关技术的阐述中（图1）C波段总是处于较为稳态的状态，示例性的，可以将C波段作为前一跨段C+L波段的波分复用中的标准波段。那么，C波段承载的光信号可以作为该前一跨段中的标准光信号。该跨段下游OLA接收的标准光信号的光功率则可以是标准接收功率。

功率劣化关系中还可以包括接收功率变化量、标准接收功率与劣化状态之间的对应关系。当然，该对应关系也可以是通过拟合得到。

上述实施方式中，通过确定标准光信号的标准接收功率，同接收功率变化量一起，对劣化状态进行确定，为劣化状态提供了一种切实可行的确定方案，并且利用标准接收功率可以进一步提高了劣化状态确定的准确性，为后续劣化补偿提供可靠的依据。

对于功率劣化关系，可选的，功率劣化关系为，在多种劣化参数所对应的劣化情况下，接收功率变化量与标准光信号的标准接收功率之间的函数关系；功率劣化关系与设定入纤功率谱相对应。

其中，劣化参数可以是劣化状态对应的量化参数，例如可以包括但不限于劣化量的具体数值（单位可以是dB）和劣化点与OLA之间的距离数值（单位可以是km）等。可以理解的是，不同劣化参数下劣化情况不完全相同，在不同劣化情况下，接收功率变化量和标准接收功率之间的对应关系可以通过函数形式表现，从而展现为函数形式的劣化关系。并且，同一跨段的功率劣化关系和其入纤功率谱具备对应关系。入纤功率谱是指前一跨段光纤中每个通道所接收光信号的功率，即上游OLA将光信号发送至每个通道中的光信号功率。每个波段的光载波，均具有多个波长的载波通道。例如，C波段和L波段可以各自有96个光载波通道，用于传输光信号。当入纤功率谱确定时，表征功率与劣化情况之间的功率劣化关系即相对确定。入纤功率谱可以由上游OLA通过控制发送功率来控制，所以在光传输系统中，每跨光纤的入纤功率谱是基本确定的。若需要调整入纤功率谱，则可以一并调整对应的功率劣化关系。

上述实施方式，在多种劣化参数对应的劣化情况下对功率劣化关系的确定进行了进一步的限定，由于不同劣化情况下接收功率变化量和标准接收功率之间对应的函数关系也不同，这样做有助于细化功率劣化关系的确定方式，提高功率劣化关系在使用中的准确度，也便有助于对劣化状态的确认以及帮助后续对劣化进行补偿。

进一步的，劣化参数可以包括：劣化点距离光纤首端的劣化距离和劣化量；每种劣化情况对应一组劣化距离和劣化量的组合，不同劣化情况可以包括：劣化距离按照设定距离间隔变化且劣化量不变的情况，以及劣化距离不变且劣化量按照设定量间隔变化的情况。

其中，由于劣化距离有远近之分，劣化量有大小之别，不同的劣化距离分别可以和不同的劣化量进行组合，从而形成不同的劣化关系。例如在距离上游OLA 100km处发生了5dB的劣化量，和距离上游OLA 5km处发生了4Db的劣化量是不同的劣化情况。通常以距离光纤首端（即上游OLA处）发生劣化的距离来标识劣化情况。

距离间隔变化可以是劣化点的位置和下游OLA之间相隔的距离分段之间的固定间隔，以5km为一个距离间隔变化为例，则0km、5km、10km、15km、20km等均可以是劣化距离按照设定距离间隔变化的情况；同时，劣化量可以为预设的固定值，那么在劣化量不变的情况下不同距离的劣化情况，可以为功率劣化关系提供确定基础。同理，劣化量的量间隔变化可以是不同劣化量之间的固定间隔。以量间隔变化为1dB为例，1db、2db、3db、4db、5db等均可以是劣化量按照设定量间隔变化的情况；同时，劣化距离可以是固定值，那么在劣化距离不变的情况下不同劣化量的劣化情况，也可以为功率劣化关系提供确定基础。还可以将上述两种情况合二为一，组合在同一个函数关系中作为功率劣化关系的模型。根据不同的劣化情况，确定不同的功率劣化关系的函数，丰富了功率劣化关系的组成因素，增加了劣化确定的依据，也就提高了劣化确定的准确性和效率。

当然，上述各种距离间隔变化和劣化量的量间隔变化的预设值可以由相关技术人员通过大量试验或者经验值进行设定，本公开实施例对此不作限定。

功率劣化关系，可通过大量的实测数据、或计算数据来拟合获得。由于大量光纤劣化后的功率数据难以实测获得，所以可通过模型来计算获得数据样本。在一种可选实施方式中，功率劣化关系的函数拟合过程，可以包括：设定多种劣化情况的劣化参数；将每种劣化参数和入纤功率，分别输入通道光演化模型，以输出各种劣化情况下两路波段各自光信号的出纤功率，作为接收功率；针对任一劣化情况，确定每路波段的劣化接收功率，并计算劣化接收功率与稳态情况下的稳态接收功率之差，作为接收功率变量；计算两路光信号的接收功率变量之差，作为接收功率变化量；以标准光信号的劣化接收功率与接收功率变化量之间的关系，拟合功率变化关系。

其中，入纤功率可以是在一个跨段的上游OLA中输入的光信号的功率，同理，出纤功率可以是同一跨段中下游OLA接收的光信号的功率。不同的劣化情况包括不同的劣化参数（劣化距离和劣化量等），将不同的劣化参数的组合和入纤功率输入训练好的通道光演化模型，该模型输出不同劣化参数的组合对应的不同波段的出纤功率。并且，对不同的劣化参数的组合情况下，检测不同波段在劣化影响下的不同的接收功率，也即劣化接收功率。将不同波段的劣化接收功率减去相应波段在稳态下的稳态接收功率，得到的差作为接收功率变量。将这至少两路波段的接收功率变量的差作为接收功率变化量。可以通过此两路波段中的标准光信号的劣化接受率和接收功率变化量之间的对应函数进行拟合，从而得到功率变化关系。当然，该拟合过程可以采用现有技术中任意一种拟合方法。当然，没有任何劣化也属于一种劣化情况，可以考虑在内。

示例性的，在C+L波段的波分复用中，在具备不同的劣化参数组合的影响下，OLA接收前一跨段中C波段的劣化接收功率P_C和L波段的劣化接收功率P_L。其中，一路波段的光信号的接收功率，等于该路波段中所有波长光信号的接收功率之和，这样设定可以便于接收功率的计算。也就是说C波段接收的总功率即为P_C，L波段接收的总功率为P_L。P_C和P_L与各自波段的稳态接收功率的差分别为ΔP_C和ΔP_L，即接收功率变量。相应的，接收功率变化量则可以是ΔP_C-ΔP_L。根据前文中的阐述，由于C波段较为稳定，则将C波段作为标准光信号的波段，则可以将C波段的劣化接收功率P_C和接收功率变化量ΔP_C-ΔP_L之间的函数关系进行线性拟合，得到C波段的劣化接收功率P_C和接收功率变化量ΔP_C-ΔP_L之间的函数关系。

上述实施方式提供了一种具体的功率劣化关系的函数拟合过程，为功率变化关系的确定提供了一种切实有效的方法，从而精确的、高效的推导出劣化接收功率和接收功率变化量之间的关系，进一步为劣化的识别、定位与补偿提供有力依据。

可选的，通道光演化模型为基于光纤参数，通过输入每路波段中每个波长光信号的入纤功率而输出出纤功率的模型；通道光演化模型为理论规则模型和机器学习模型。

其中，光纤参数可以包括：光纤长度、光纤损耗系数、光纤有效面积、拉曼增益系数、光纤中集中损耗点的位置及损耗程度。该通道光演化模型可以根据光纤参数的不同进行预先训练，该通道光演化模型可以为理论解析形式，也可以为数据驱动形式（如以神经网络为代表的机器学习模型等）。

光纤参数的多样性，能够丰富通道光演化模型的训练过程，提高该模型的计算能力，有助于对劣化的识别，为劣化补偿提供基础。通道光演化模型的训练和确定，能够确定经过劣化的光纤传输后的不同波段的光功率，并且拟合出对应跨段中的功率谱的斜率（即功率变化关系），为劣化的识别和补偿提供了有力支撑。

另外，在其他可选实施方式中，根据接收功率变化量和标准光信号的标准接收功率，基于预设的功率劣化关系，确定前一跨段光纤中的劣化状态，可以包括：根据接收功率变化量，在预设的功率劣化关系中确定对应的计算接收功率；如果标准接收功率小于计算接收功率，则确定存在光纤劣化。

由于前述实施例中通过预先训练的通道光功率演化模型确定了预设的功率劣化关系。因此，根据接收功率变化量，确定符合该功率劣化关系中对应的接收功率（即通过功率劣化关系计算得到的对应的计算接收功率）。可以理解的是，计算接收功率应该是在已知劣化情况的影响下正常的接收功率，若接收到的标准接收功率小于该计算接收功率，则可以判定该跨段的光纤存在未知的劣化情况。上述实施方式中，利用预设的功率劣化关系对该跨段光纤是否存在未知的劣化情况进行分析判断，提高了劣化识别的准确性和效率。

进一步的，确定前一跨段光纤中的劣化状态之后，还可以包括：如果前一跨段光纤存在光纤劣化，则根据标准接收功率，在功率劣化关系中与离散计算功率点之间的位置关系，确定标准接收功率所对应的劣化参数；其中，离散计算功率点分别对应于不同劣化参数下接收功率变化量的计算接收功率。

其中，离散计算功率点可以是功率劣化关系中的劣化参数的参考计算点，该离散计算功率点的特征包括了对应的劣化量、劣化距离以及对应的接收功率。因此，根据光纤劣化后的标准接收功率，在对应的离散计算功率点上进行查找，即可确定该标准接收功率对应的光纤的劣化参数。这种方法可以在功率劣化关系的函数表达中快速的进行劣化参数的确定，提高了劣化识别和定位的效率。

S360、根据劣化状态，对光信号进行劣化补偿。

在一种可选实施方式中，根据劣化状态，对光信号进行劣化补偿，可以包括：如果劣化状态表明存在劣化，则对光线路放大器中每路波段的增益，按照当前光信号的接收功率与预设的稳态接收功率之间的差值，进行补偿。

可以理解的是，为了保证即使光纤中存在劣化，光纤也能够在稳态下进行光信号的传输，则将跨段的下游OLA中的各路波段的接收功率补偿至稳态接收功率即可。因此，将当前光信号的接收功率与稳态接受功率之间的差值作为每路波段的增益补偿即可。

上述实施方式，为光信号的劣化补偿提供了一种最简单、直接且有效的方案，通过增益补偿将OLA接收到的光信号的接收功率提高至稳态接收功率，从而使OLA向下一个跨段发出的光信号能够保证稳态的输出，保证了光信号在光传输系统中的稳定性和可靠性，降低了光信号劣化带来的影响。

在另一种可选实施方式中，根据劣化状态，对光信号进行劣化补偿，可以包括：如果劣化状态表明存在劣化，则根据接收功率变化量和确定的劣化情况，基于预设的功率斜率变化关系，确定功率斜率变化量；其中，功率斜率变化量为设定劣化情况下，劣化功率斜率相对于稳态功率斜率的变化量；功率斜率变化关系与设定入纤功率谱相对应；采用功率斜率变化量对光纤路放大器的增益斜率进行调整。

可以理解的是，劣化功率相对于稳态功率的变化量可以确定劣化情况。那么类似的，劣化功率斜率相对于稳态功率斜率的变化量也可以确定劣化情况。当然，预设的功率斜率变化关系也可以由通道光功率演化模型所提供的数据样本来拟合进行确定，本公开实施例对此不作赘述。即，可以通过拟合，得到C/L波段功率谱的线性拟合斜率变化量ΔTilt_C/L作为功率变化关系。功率劣化关系与设定入纤功率谱相对应，那么类似的，功率斜率变化关系也可以与设定入纤功率谱相对应。并且，可以根据功率斜率的变化量（即与稳态功率斜率的差值），通过OLA对增益斜率进行补偿和调整。波段内不同通道波长的光信号受到劣化的影响不同，若都采用相同的增益进行放大补偿，则对于各个通道光信号的补偿并不均衡。因此，需要确定劣化功率斜率，从而对于该波段放大器的增益斜率进行对应的调整，从而使功率放大器对该波段内各通道波长的放大增益按照增益斜率进行变化，由此可使得各通道的增益调整更为均衡。

上述实施方式中，在调整功率的方案之外，描述了一种通过调整功率的增益斜率的劣化补偿方案。通过确定功率斜率的变化量，对增益斜率进行调整，为光纤劣化的补偿提供了有一种可行方案，保证了光信号在光纤的不同跨段中传输的稳定性和可靠性。

在这之中，功率斜率变化关系为在多种劣化参数所对应的劣化情况下，功率斜率变化量相对于接收功率变化量之间的对应关系。

与功率劣化关系类似，功率斜率变化关系可以是不同劣化参数构成的不同劣化情况之下，功率斜率相较于稳态斜率的变化量和接收功率变化量之间的函数关系。功率斜率变化关系的确定为调整功率斜率的劣化补偿方式提供了有力支撑。

综上所述，本公开实施例的技术方案，通过波分复用中不同波段的接收功率变量之差，对功率劣化关系进行确定，从而OLA对前一跨段的劣化进行识别，提高了劣化识别的效率和准确性的同时，保证了光信号在不同跨段中传输的稳定性。

在上述各实施方式的基础上本公开实施例还提供了一种优选的实施方式，具体如下：

首先，获取光传输系统中稳态时每一跨段的入纤功率谱以及每一跨段光纤参数，构建通道光功率演化模型。其中，所述入纤功率谱包括每个波分复用通道的光功率，所述光纤参数包括长度、损耗系数、有效面积、拉曼增益系数、集中损耗点的位置及损耗程度等，所述通道光功率演化模型可为理论解析形式，或数据驱动形式如神经网络模型等，并用于获取各通道经光纤传输后的光功率；根据所得各通道经光纤传输后的光功率功率，进一步获得C波段总功率P_C、和L波段总功率P_L，以及线性拟合出跨段接收端功率谱的斜率Tilt_C/L。通道光功率演化模型的工作示意如图4A所示。对于已知稳态和已知某劣化状态下，C波段和L波段的入纤功率谱，由此可通过光通道模型输出出纤功率谱的数据。

其次，为便于说明，对于各个跨段中的每个OLA，将其在任意时刻接收到的C/L波段功率（P_C/L）与稳态时接收到的C/L波段功率（P_{稳态_C/L}）的变化量记作ΔP_C/L，即ΔP_C/L = P_C/L -P_{稳态_C/L}；同时，将C、L波段功率相对变化量记为ΔP_C-ΔP_L；（3）将C/L波段功率谱的线性拟合斜率变化量记作ΔTilt_C/L,即，ΔTilt_C/L = Tilt_C/L - Tilt_{稳态_C/L}。

然后，基于已建立的通道光功率演化模型，为每个跨段制定劣化判断及补偿策略、劣化定位定量策略等，并存储至每个跨段中的下游OLA。

第一，可以通过下述策略对劣化进行判断：可以在每跨段发端模拟多个不同程度的劣化，每个劣化程度（即前文中的劣化状态或劣化情况）均对应一组C、L波段功率相对变化量（ΔP_C-ΔP_L，也即前文中所述的接收功率变化量）和C波段总功率（P_C），将C波段总功率拟合为C、L波段接收功率变化量的函数；任意时刻下，OLA检测到的C波段总功率若小于此时C、L波段接收功率变化量对应的该函数值，则可以判断前一跨段发生劣化。

第二，可以通过下述策略对劣化进行补偿：增益方面，OLA对C和L波段的增益补偿量分别等于C和L波段相对稳态的功率变化量；增益斜率方面，在每跨段不同位置模拟不同程度的劣化，每个劣化场景对应一组C、L波段功率相对变化量和C/L波段功率谱的线性拟合斜率ΔTilt_C/L，将C/L波段功率谱的线性拟合斜率拟合为C、L波段功率相对变化量的函数，检测到劣化发生时，OLA根据C、L波段功率相对变化量对应的此函数值进行增益斜率的调整。

第三，还可以通过下列策略对劣化进行定位与定量：可以将多个相同劣化位置、不同劣化程度对应的C波段总功率拟合为C、L波段功率相对变化量的函数组，将多个相同劣化程度、不同劣化位置对应的C波段总功率拟合为C、L波段功率相对变化量的函数组，根据此两组函数进行劣化定位定量。

最后，以图4B-图4E中的Span3（劣化距离为0-100km）为例，说明OLA根据C、L波段功率相对变化量（ΔP_C-ΔP_L）和C波段总功率PC、功率谱的线性拟合斜率ΔTilt_C/L进行劣化判断及补偿的方法。

基于为Span3建立的功率演化模型，以5km为步进对劣化距离进行区分，由Span3发端开始向OLA3挪动；以0.5dB为步进对劣化量进行区分，由0.5增加到5dB。OLA3检测到的ΔP_C-ΔP_L和P_C的对应关系如图4B中所示，每个劣化情况对应特定的二维坐标[ΔP_C-ΔP_L，P_C]，将跨段发端劣化时的[ΔP_C-ΔP_L，P_C]拟合为函数F_{P_0,3}，某个劣化场景对应的[ΔP_C-ΔP_L，P_C]位于F_{P_0,3}下方时即可判定劣化发生在第3跨段，其中F_{P_0,3}下标中的3表示第3个OLA，0表示劣化位置距第三跨发端的距离为0km。Span3劣化时，OLA3对C和L波段的增益补偿量分别为ΔP_C和ΔP_L。

在各个不同的劣化情况下，功率谱的线性拟合斜率变化量ΔTilt_C/L如图4E所示，将[ΔP_C-ΔP_L，ΔTilt]拟合为函数F_{ΔTilt_C/L，3}。Span3发生劣化时，OLA3对C/ L波段的增益斜率调整量为F_{ΔTilt_C/L,k}(ΔP_C-ΔP_L)。

如图4D所示实线，将Span3某距离处发生不同程度劣化时的[ΔP_C-ΔP_L，P_C]拟合为函数F_{P_distance,3}；如所示虚线，某劣化量发生在不同距离时对应的[ΔP_C-ΔP_L，P_C]拟合为函数Y_{P_loss,3}。基于F_{P_distance,3}和Y_{P_loss,3}可通过多种方式确定劣化位置和劣化量，例如可根据[ΔP_C-ΔP_L，P_C]距离最近的F_{P_distance,3}与Y_{P_loss,3}的交点进行确定，且为提高定位定量精度，可使用步进更小的劣化位置和劣化量生成函数表达式 。

同样的，任意第k跨段对应着F_{P_distance,k}、F_{ΔTilt_C/L,k}与Y_{P_loss,k}，将各跨段对应的函数表达式保存在第k个OLA（OLA_k）。

接着，各OLA分布式、并行地监测紧邻前跨的劣化发生。OLA_k加载了上述生成的F_{P_distance,k}、F_{ΔTilt_C/L,k}与Y_{P_loss,k}，所有OLA分布式、并行的对ΔP_C-ΔP_L和P_C实时检测。当P_C(ΔP_C-ΔP_L) ≤ F_{P_distance,k}(ΔP_C-ΔP_L)时，OLA则判定紧邻的前面跨段发生劣化。

最后，OLA执行保存的劣化补偿策略，并计算劣化位置和劣化量。OLA对C和L波段的增益补偿量分别为ΔP_C和ΔP_L，增益斜率的调整量为F_{ΔTilt_C/L,k}(ΔP_C-ΔP_L)；劣化位置和劣化量基于F_{P_distance,k}和Y_{P_loss,k}以及[ΔP_C-ΔP_L，P_C]进行确定，上述过程如图4C所示。

在上述优选实施方式中，为C+L波段传输系统的每一光纤跨段建立功率演化模型的目的是获得各跨段发生劣化时其下游OLA检测到的[ΔP_C-ΔP_L，P_C]，进而为每个OLA生成用于对其紧邻前跨劣化判断及补偿的F_{P_distance,k}、F_{ΔTilt_C/L,k}与Y_{P_loss,k}，并将其加载到OLA。各OLA仅根据检测到的P_C和P_L计算出ΔP_C和ΔP_L，结合预存的各函数表达式即可完成劣化补偿以及定位定量，避免了基于集中式中央控制器采集跨段输入输出功率进行劣化补偿的时间耗费，也避免了使用OSC传递跨段输入功率进行劣化判断，以及为确定增益斜率进行各通道功率检测引入的时间延迟，而且在劣化定位定量方面效率更是远高于OTDR。OLA检测C/L波段功率的时间为百微秒；跨段劣化判断、增益/斜率调整值的确定以及劣化定位定量均通过预存的函数表达式进行计算，时间可控制在百微秒。因此，本公开实施例提供了一种用于C+L波段传输系统的超快速跨段劣化定位定量及补偿方法。

作为上述各光纤劣化的处理方法的实现，本公开还提供了一种实施上述各光纤劣化的处理方法的光线路放大器的可选实施例。如图5所示，该光线路放大器500可以包括：

光接收端口510，用于通过前一跨段光纤，接收基于至少两路波段光载波所传输的光信号；

控制模块520，用于执行本公开各实施例中任一实施方式所述的光纤劣化的处理方法；

至少两个功率放大器530，用于分别对至少两路的光信号进行放大处理；

光发送端口540，用于将放大的光信号进行传输。

此外，作为上述光线路放大器的可选应用，本公开实施例还提供了一种能够运用该光线路放大器的光传输系统。这种光传输系统中可以包括至少一个如上述实施例中所提供的光线路放大器。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开提供的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (15)

1.一种光纤劣化的处理方法，由光线路放大器执行，所述方法包括：

通过前一跨段光纤，接收基于至少两路波段光载波所传输的光信号，并检测至少两路所述光信号的接收功率；

将至少两路所述光信号中选择的两路光信号的接收功率，分别作为第一当前接收功率和第二当前接收功率；

计算所述第一当前接收功率与对应光信号的稳态接收功率之差，作为第一接收功率变量，计算所述第二当前接收功率与对应光信号的稳态接收功率之差，作为第二接收功率变量；其中，稳态接收功率为光信号预设的稳态状态下的接收功率；

计算所述第一接收功率变量和所述第二接收功率变量之差，作为接收功率变化量；

根据所述接收功率变化量，基于预设的功率劣化关系，确定所述前一跨段光纤中的劣化状态；

根据所述劣化状态，对所述光信号进行劣化补偿。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，选择的两路波段中包括一路标准波段，标准波段所承载的为标准光信号；根据所述接收功率变化量，基于预设的功率劣化关系，确定所述前一跨段光纤中的劣化状态包括：

根据所述接收功率变化量和所述标准光信号的标准接收功率，基于预设的功率劣化关系，确定所述前一跨段光纤中的劣化状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

所述功率劣化关系为，在多种劣化参数所对应的劣化情况下，所述接收功率变化量与所述标准光信号的标准接收功率之间的函数关系；所述功率劣化关系与设定入纤功率谱相对应。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述劣化参数包括劣化点距离光纤首端的劣化距离和劣化量；每种劣化情况对应一组劣化距离和劣化量的组合，不同劣化情况包括：劣化距离按照设定距离间隔变化且劣化量不变的情况，以及劣化距离不变且劣化量按照设定量间隔变化的情况。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述功率劣化关系的函数拟合过程包括：

设定多种劣化情况的劣化参数；

将每种劣化参数和入纤功率，分别输入通道光演化模型，以输出各种劣化情况下两路波段各自光信号的出纤功率，作为接收功率；

针对任一劣化情况，确定每路波段的劣化接收功率，并计算所述劣化接收功率与稳态情况下的稳态接收功率之差，作为接收功率变量；

计算两路光信号的接收功率变量之差，作为接收功率变化量；

以所述标准光信号的劣化接收功率与所述接收功率变化量之间的关系，拟合所述功率变化关系。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，一路波段的光信号的接收功率，等于该路波段中所有波长光信号的接收功率之和。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述通道光演化模型为基于光纤参数，通过输入每路波段中每个波长光信号的入纤功率而输出出纤功率的模型；所述通道光演化模型为理论规则模型和机器学习模型。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述光纤参数包括：光纤长度、光纤损耗系数、光纤有效面积、拉曼增益系数、光纤中集中损耗点的位置及损耗程度。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，根据所述接收功率变化量和所述标准光信号的标准接收功率，基于预设的功率劣化关系，确定所述前一跨段光纤中的劣化状态包括：

根据所述接收功率变化量，在预设的功率劣化关系中确定对应的计算接收功率；

如果所述标准接收功率小于所述计算接收功率，则确定存在光纤劣化。

10.根据权利要求3所述的方法，确定所述前一跨段光纤中的劣化状态之后，还包括：

如果所述前一跨段光纤存在光纤劣化，则根据所述标准接收功率，在所述功率劣化关系中与离散计算功率点之间的位置关系，确定所述标准接收功率所对应的劣化参数；

其中，离散计算功率点分别对应于不同劣化参数下接收功率变化量的计算接收功率。

11.根据权利要求3所述的方法，其中，根据所述劣化状态，对所述光信号进行劣化补偿包括：

如果所述劣化状态表明存在劣化，则对所述光线路放大器中每路波段的增益，按照当前光信号的接收功率与预设的稳态接收功率之间的差值，进行补偿。

12.根据权利要求3所述的方法，其中，根据所述劣化状态，对所述光信号进行劣化补偿包括：

如果所述劣化状态表明存在劣化，则根据接收功率变化量和确定的劣化情况，基于预设的功率斜率变化关系，确定功率斜率变化量；其中，所述功率斜率变化量为设定劣化情况下，劣化功率斜率相对于稳态功率斜率的变化量；所述功率斜率变化关系与设定入纤功率谱相对应；

采用所述功率斜率变化量对光纤路放大器的增益斜率进行调整。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述功率斜率变化关系为在多种劣化参数所对应的劣化情况下，所述功率斜率变化量相对于接收功率变化量之间的对应关系。

14.一种光线路放大器，包括：

光接收端口，用于通过前一跨段光纤，接收基于至少两路波段光载波所传输的光信号；

控制模块，用于执行权利要求1-13任一所述的光纤劣化的处理方法；

至少两个功率放大器，用于分别对至少两路的光信号进行放大处理；

光发送端口，用于将放大的光信号进行传输。

15.一种光传输系统，包括：至少一个权利要求14所述的光线路放大器。

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