CN116032367B - 一种模分复用mdm系统中功率均衡的方法、装置及介质 - Google Patents

一种模分复用mdm系统中功率均衡的方法、装置及介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种模分复用MDM系统中功率均衡的方法、装置及介质，该方法包括：采集MDM系统内各模式在各个关键器件上的光功率数据；对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关键器件上的功率增益和损耗；根据MDM系统内各模式在各关键器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案；以及，根据所述功率均衡解决方案调节相应关键器件在不同模式下的系统参数。该方法、装置及介质能够解决现有的基于器件的系统功率均衡方案没有充分利用不同模式信号在系统中既有增益又有损耗的特性，均衡方案较为复杂的问题。

Description

一种模分复用MDM系统中功率均衡的方法、装置及介质
技术领域
本发明涉及模分复用技术领域，尤其涉及一种模分复用MDM系统中功率均衡的方法、装置及介质。
背景技术
在MDM(Mode Division Multiplexing，模分复用)系统中，不同模式的信号传输到接收端时，由于不同器件的增益和损耗导致了各模式信号功率的不均衡。例如，光放大器对各模式信号有放大作用，MDM光纤及其熔接或连接点以及模式复用器、解复用器对各模式信号有损耗作用，并且对各模式的信号的增益和衰减也有差异。现有的基于器件的系统功率均衡方案多是基于单个器件来实现，例如，使光放大器对各个模式的增益尽量相同；或采用额外引入其他的特殊器件如模式均衡器来实现。然而，这些方案没有充分利用不同模式信号在系统中既有增益又有损耗的特性，均衡方案较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种模分复用MDM系统中功率均衡的方法、装置及介质，用以解决现有的基于器件的系统功率均衡方案没有充分利用不同模式信号在系统中既有增益又有损耗的特性，均衡方案较为复杂的问题。
第一方面，本发明提供一种模分复用MDM系统中功率均衡的方法，所述方法包括：
采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据；
对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗；
根据MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案；以及，
根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数。
进一步地，所述采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据，具体包括：
利用光功率计采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据。
进一步地，所述MDM系统包括：发射机、模式复用器、少模光纤、光放大器、模式解复用器和接收机；
所述关健器件包括：光放大器、模式复用器、模式解复用器。
进一步地，所述根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数，包括：
根据所述功率均衡解决方案调节所述光放大器在不同模式下的功率放大倍数；
根据所述功率均衡解决方案调节所述模式复用器和模式解复用器在不同模式下的耦合系数和/或损耗。
进一步地，所述根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数之后，所述方法还包括：
对所述MDM系统的均衡效果进行验证。
第二方面，本发明提供一种模分复用MDM系统中功率均衡的装置，包括：
数据采集模块，用于采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据；
增益损耗获取模块，与所述数据采集模块连接，用于对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗；
解决方案获取模块，与所述增益损耗获取模块连接，用于根据MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案；以及，
系统参数调节模块，与所述解决方案获取模块连接，用于根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数。
进一步地，所述数据采集模块具体用于：
利用光功率计采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据。
进一步地，所述MDM系统包括：发射机、模式复用器、少模光纤、光放大器、模式解复用器和接收机；
所述关健器件包括：光放大器、模式复用器、模式解复用器。
第三方面，本发明提供一种模分复用MDM系统中功率均衡的装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现上述第一方面所述的模分复用MDM系统中功率均衡的方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的模分复用MDM系统中功率均衡的方法。
本发明提供的模分复用MDM系统中功率均衡的方法、装置及介质。首先采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据；然后对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗；再根据MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案；最后根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数，以使MDM系统中不同模式功率达到均衡，本发明基于整个MDM系统，将MDM系统作为一个整体，将各个器件有机地结合到一起，充分的利用了各模式信号经过不同器件具有模式相关增益和模式相关损耗的特性，在不增加额外器件的情况下，对各模式功率进行均衡，具有可均衡范围大，方便灵活的特点，且无需额外增加系统的器件，可以有效对系统各模式的功率起到均衡作用，解决了现有的基于器件的系统功率均衡方案没有充分利用不同模式信号在系统中既有增益又有损耗的特性，均衡方案较为复杂的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种模分复用MDM系统中功率均衡的方法的流程图；
图2为MDM系统的结构示意图；
图3为本发明实施例2的一种模分复用MDM系统中功率均衡的装置的结构示意图；
图4为本发明实施例3的一种模分复用MDM系统中功率均衡的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
可以理解的是，此处描述的具体实施例和附图仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明中的各实施例及实施例中的各特征可相互组合。
可以理解的是，为便于描述，本发明的附图中仅示出了与本发明相关的部分，而与本发明无关的部分未在附图中示出。
可以理解的是，本发明的实施例中所涉及的每个单元、模块可仅对应一个实体结构，也可由多个实体结构组成，或者，多个单元、模块也可集成为一个实体结构。
可以理解的是，在不冲突的情况下，本发明的流程图和框图中所标注的功能、步骤可按照不同于附图中所标注的顺序发生。
可以理解的是，本发明的流程图和框图中，示出了按照本发明各实施例的系统、装置、设备、方法的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可代表一个单元、模块、程序段、代码，其包含用于实现规定的功能的可执行指令。而且，框图和流程图中的每个方框或方框的组合，可用实现规定的功能的基于硬件的系统实现，也可用硬件与计算机指令的组合来实现。
可以理解的是，本发明实施例中所涉及的单元、模块可通过软件的方式实现，也可通过硬件的方式来实现，例如单元、模块可位于处理器中。
申请概述
随着互联网用户数量的急剧增加，视频等业务的普及，以及接入速率的提升，传统单模光纤系统传输容量正在承受着巨大压力。目前，传统单模光纤系统传输容量已接近香农极限，提高每条光纤线路传输容量越来越难，容量提升就意味着运营商将不得不铺设更多光纤。单模光纤向少模和多芯光纤转变为容量提升带来新的机遇，空分复用技术可以有效地为传输容量瓶颈提供长期解决方案。典型的MDM光通信系统由于存在少模光放大器的功率放大不均衡、不同模式信号在光纤中损耗不同，不同模式的模式复用/解复用过程中损耗不均衡等现象，导致在接收端不同模式信号的功率不均衡。该现象会对接收机中信号的表现产生不良影响。
采用器件均衡是目前在MDM系统中主要的功率均衡方法之一，该方法较为方便，且具有更大的均衡范围。从已有的器件功率均衡方法来看，主要是将系统各个器件独立看待，并尽量使每一个器件对各模式的功率有相同的衰减或增益，例如增益均衡的掺铒少模光纤(CN113341499A)；或额外引入其他的特殊器件如采用模式均衡器件中的定向耦合器(CN114815069A)来实现功率均衡。这类方法通常没有将系统各部分视为可以相互调谐的整体，没有充分利用模分复用光纤系统中既有模式相关增益又有模式相关损耗的特性，且均衡方案较为复杂。
针对上述技术问题，本发明的构思是提供一种模分复用MDM系统中功率均衡的方法、装置及介质，首先采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据；然后对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗；再根据MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案；最后根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数，本发明充分利用了各模式信号经过不同器件具有模式相关增益和模式相关损耗的特性，在不增加额外器件的情况下，对各模式功率进行均衡，具有可均衡范围大，方便灵活的特点，且无需额外增加系统的器件，可以有效对系统各模式的功率起到均衡作用。
在介绍了本申请的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。
实施例1：
本实施例提供一种模分复用MDM系统中功率均衡的方法，如图1所示，该方法包括：
步骤S101：采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据。
在本实施例中，可以利用光功率计等测量仪器采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据。各模式如LP01，LP02，LP11，LP21，LP31，LP03等线偏振模式。MDM系统可以是模分复用光纤通信系统或模分复用光纤传感系统等，关健器件指MDM系统中影响MDM系统功率均衡的器件。
可选地，所述MDM系统包括：发射机、模式复用器、少模光纤、光放大器、模式解复用器和接收机；
所述关健器件包括：光放大器、模式复用器、模式解复用器。
在本实施例中，MDM系统可以如图2所示，包括：1发射机，2模式复用器，3、5少模光纤，4光放大器，6模式解复用器，7接收机。其中，发射机用于发射不同模式的信号，模式复用器用于对不同模式信号进行复用，并耦合进3、5少模光纤中。在少模光纤中，不同模式信号会产生不同程度的损耗。经4光放大器，不同模式信号会进行不同程度功率放大。在接收端，信号经6模式解复用器解复用，并进入接收机。
步骤S102：对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗。
在本实施例中，通过处理和分析各模式光功率数据，可以得出功率增益和损耗数据，形成数据库。具体地，通过对关键器件或连接点两侧节点光功率数据进行相减的处理，就可以得到某一器件或节点的功率增益和损耗(即衰减值)，从而获取所有重要的功率变化信息，包括光放大器对不同模式的功率增益倍数，不同模式在光放大器上的不同损耗，不同模式经模式复用和解复用器的损耗等信息，对采集到的数据进行整理和分析，形成数据库。
步骤S103：根据MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案。
在本实施例中，通过对MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗进行分析，结合实际系统器件的特性(比如成本和便捷程度)，可以得出最佳的功率均衡解决方案。
步骤S104：根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数。
在本实施例中，按得到的功率均衡解决方案对MDM系统中相应关健器件在不同模式下的系统参数进行调节，可以使系统不同模式功率达到均衡。
可选地，所述根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数，包括：
根据所述功率均衡解决方案调节所述光放大器在不同模式下的功率放大倍数；
根据所述功率均衡解决方案调节所述模式复用器和模式解复用器在不同模式下的耦合系数和/或损耗。
在本实施例中，根据功率均衡解决方案调节光放大器不同模式的功率放大倍数等系统参数，模式复用、解复用器等器件不同模式的耦合系数等系统参数，达到功率均衡的目的。例如，发射端功率相同的条件下，不同模式信号经过整个MDM系统后，模式1的功率较大而模式3的功率较小，则可增加光放大器对模式3信号功率的放大倍数，从而使系统功率得到均衡。
可选地，所述根据所述功率均衡解决方案调整相应关健器件在不同模式下的系统参数之后，所述方法还包括：
对所述MDM系统的均衡效果进行验证。
在本实施例中，为了确定功率均衡解决方案的准确性，在调节相应关健器件在不同模式下的系统参数之后，可以对MDM系统的均衡效果进行验证。具体地，可用光功率计等测量仪器分别采集发射端和接收端各模式的功率值，如各模式功率相差在允许范围内，则证明均衡效果良好。
在一个具体的实施例中，该MDM系统包括：发射机、模式复用器、少模光纤、光放大器、模式解复用器和接收机，在模式复用、解复用器中，不同模式的信号会产生不同的衰减，关健器件包括：光放大器、少模光纤、模式复用器、模式解复用器，该模分复用MDM系统中功率均衡的方法可以包括如下步骤：
(1)利用光功率计等测量仪器对MDM系统内各模式(如LP01，LP02，LP11，LP21，LP31，LP03等模式)在各个关健器件上的功率增益和损耗进行测试。具体地，对不同模式，通过获取不同关健器件的光功率获得增益和损耗，获取所有重要的功率变化信息，包括光放大器对不同模式的功率增益倍数，不同模式在光纤上的损耗，不同模式经模式复用和解复用器的损耗等信息，还有少模光纤在敷设过程中不可避免的熔接和连接，也可以考虑进去，然后对采集到的数据进行整理和分析，形成数据库。
(2)利用步骤(1)得到的数据进行分析，明确不同模式在系统各器件和节点增益和衰减值的大小，及不同模式总体衰减和增益值的大小，结合实际系统器件的特性和需求，根据成本和便捷程度等因素得出最佳的功率均衡解决方案。例如，可优先调节光放大器对不同模式功率的增益倍数(也即功率放大倍数)或模式复用解复用器的损耗等参数。
(3)按(2)的功率均衡解决方案对MDM系统的参数进行调节，使系统不同模式功率达到均衡，并对均衡效果进行验证。具体地，可以调节：光放大器对不同模式光信号的功率放大倍数；模式复用器的损耗和耦合系数；模式解复用器的损耗和耦合系数等，从而达到功率均衡的目的。例如，发射端功率相同的条件下，不同模式信号经过整个系统后，模式1的功率较大而模式3的功率较小，则可增加光放大器对模式3信号功率的放大倍数，从而使系统功率得到均衡。最后，对均衡效果进行验证，具体可用光功率计分别测量发射机各模式的发射功率和接收机各模式的接收功率，通过计算得出各模式经系统后的功率变化，若各功率值在允许范围内，则达到预期均衡效果。
本发明实施例提供的模分复用MDM系统中功率均衡的方法，首先采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据；然后对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗；再根据MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案；最后根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数，以使MDM系统中不同模式功率达到均衡，本发明基于整个MDM系统，将MDM系统作为一个整体，将各个器件有机地结合到一起，充分的利用了各模式信号经过不同器件具有模式相关增益和模式相关损耗的特性，在不增加额外器件的情况下，对各模式功率进行均衡，具有可均衡范围大，方便灵活的特点，且无需额外增加系统的器件，可以有效对系统各模式的功率起到均衡作用，解决了现有的基于器件的系统功率均衡方案没有充分利用不同模式信号在系统中既有增益又有损耗的特性，均衡方案较为复杂的问题。
实施例2：
如图3所示，本实施例提供一种模分复用MDM系统中功率均衡的装置，用于执行上述模分复用MDM系统中功率均衡的方法，包括：
数据采集模块11，用于采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据；
增益损耗获取模块12，与所述数据采集模块11连接，用于对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗；
解决方案获取模块13，与所述增益损耗获取模块12连接，用于根据MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案；以及，
系统参数调节模块14，与所述解决方案获取模块13连接，用于根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数。
可选地，所述数据采集模块11具体用于：
利用光功率计采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据。
可选地，所述MDM系统包括：发射机、模式复用器、少模光纤、光放大器、模式解复用器和接收机；
所述关健器件包括：光放大器、模式复用器、模式解复用器。
可选地，所述系统参数调节模块14具体包括：
第一调节单元，用于根据所述功率均衡解决方案调节所述光放大器在不同模式下的功率放大倍数；
第二调节单元，用于根据所述功率均衡解决方案调节所述模式复用器和模式解复用器在不同模式下的耦合系数和/或损耗。
可选地，所述装置还包括：
效果验证模块，用于对所述MDM系统的均衡效果进行验证。
实施例3：
参考图4，本实施例提供一种模分复用MDM系统中功率均衡的装置，包括存储器21和处理器22，存储器21中存储有计算机程序，处理器22被设置为运行所述计算机程序以执行实施例1中的模分复用MDM系统中功率均衡的方法。
其中，存储器21与处理器22连接，存储器21可采用闪存或只读存储器或其他存储器，处理器22可采用中央处理器或单片机。
实施例4：
本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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例1中的模分复用MDM系统中功率均衡的方法。
该计算机可读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、计算机程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性或非易失性、可移除或不可移除的介质。计算机可读存储介质包括但不限于RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，ROM(Read-Only Memory，只读存储器)，EEPROM(Electrically ErasableProgrammable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)、闪存或其他存储器技术、CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，光盘只读存储器)，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。
综上所述，本发明实施例提供的模分复用MDM系统中功率均衡的方法、装置及介质，首先采集MDM系统内各模式在各个关健器件上的光功率数据；然后对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗；再根据MDM系统内各模式在各关健器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案；最后根据所述功率均衡解决方案调节相应关健器件在不同模式下的系统参数，以使MDM系统中不同模式功率达到均衡，本发明基于整个MDM系统，将MDM系统作为一个整体，将各个器件有机地结合到一起，充分的利用了各模式信号经过不同器件具有模式相关增益和模式相关损耗的特性，在不增加额外器件的情况下，对各模式功率进行均衡，具有可均衡范围大，方便灵活的特点，且无需额外增加系统的器件，可以有效对系统各模式的功率起到均衡作用，解决了现有的基于器件的系统功率均衡方案没有充分利用不同模式信号在系统中既有增益又有损耗的特性，均衡方案较为复杂的问题。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种模分复用MDM系统中功率均衡的方法，其特征在于，包括：
采集MDM系统内各模式在各个关键器件上的光功率数据，所述关键器件包括：光放大器、模式复用器、模式解复用器；
对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关键器件上的功率增益和损耗；
根据MDM系统内各模式在各关键器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案；以及，
根据所述功率均衡解决方案调节相应关键器件在不同模式下的系统参数；
所述根据所述功率均衡解决方案调节相应关键器件在不同模式下的系统参数，包括：
根据所述功率均衡解决方案调节所述光放大器在不同模式下的功率放大倍数；
根据所述功率均衡解决方案调节所述模式复用器和所述模式解复用器在不同模式下的耦合系数和/或损耗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集MDM系统内各模式在各个关键器件上的光功率数据，具体包括：
利用光功率计采集MDM系统内各模式在各个关键器件上的光功率数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MDM系统包括：发射机、模式复用器、少模光纤、光放大器、模式解复用器和接收机。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述功率均衡解决方案调节相应关键器件在不同模式下的系统参数之后，所述方法还包括：
对所述MDM系统的均衡效果进行验证。
5.一种模分复用MDM系统中功率均衡的装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集MDM系统内各模式在各个关键器件上的光功率数据，所述关键器件包括：光放大器、模式复用器、模式解复用器；
增益损耗获取模块，与所述数据采集模块连接，用于对所述光功率数据进行分析，得到MDM系统内各模式在各关键器件上的功率增益和损耗；
解决方案获取模块，与所述增益损耗获取模块连接，用于根据MDM系统内各模式在各关键器件上的功率增益和损耗得到功率均衡解决方案；以及，
系统参数调节模块，与所述解决方案获取模块连接，用于根据所述功率均衡解决方案调节相应关键器件在不同模式下的系统参数；
所述系统参数调节模块具体包括：
第一调节单元，用于根据所述功率均衡解决方案调节所述光放大器在不同模式下的功率放大倍数；
第二调节单元，用于根据所述功率均衡解决方案调节所述模式复用器和所述模式解复用器在不同模式下的耦合系数和/或损耗。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块具体用于：
利用光功率计采集MDM系统内各模式在各个关键器件上的光功率数据。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述MDM系统包括：发射机、模式复用器、少模光纤、光放大器、模式解复用器和接收机。
8.一种模分复用MDM系统中功率均衡的装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以实现如权利要求1-4中任一项所述的模分复用MDM系统中功率均衡的方法。
9.一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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的模分复用MDM系统中功率均衡的方法。
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