CN1168581A - 在波分复用系统中监控单波长信道参数的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用于判定离散波长信道所承载的信道信号是否适当地对那个波长信道集中的系统及方法。提供了在单信道中将辅助信号叠加于原始信号之上的信号发生器。在辅助信号叠加之后的某点提供单音检测器。单音检测器检测波长比分配给该波长信道的波长长和/或短的叠加的单音信号。通过测量所叠加单音信号之间的平衡度，可确定原始信号是否对那个波长信道集中。如果未获得预定的平衡度，则校正该波长信道的原始信号或对其进行抑制。

Description

在波分复用系统中监控单波长信道参数的方法和设备

本发明涉及在单一输出口处对单波长信道进行组合的波分多路复用(WDM)系统。本发明特别涉及监测和校正在WDM内的各单波长信道的波长参数的系统。

在波分多路复用传输和连网系统内，单波长信道经常在单一输出口处进行复用，以传输给另一节点。参照图1，示出了这样一个现有技术的多路复用系统10。通常，在WDM系统中的相同节点，各波长信道在复用前会包含正确波长分配上的信号。这些信号称作一致(compliant)信号，并进行不带校正的复用。但是，在WDM系统中的某些节点，一些单波长信道12可包含非一致信号，其中非一致信号是在系统功能不可接受的波长上。结果是，非一致波长信道12送入转换器14中，非一致信号在那里进行转换或就地再生成具有适当波长参数的已校正信号。

如图1所示，在现有技术中，非一致波长信道12首先进行校正，然后，来自非一致波长信道12的已校正信号与来自一致波长信道16的信号在功率组合器20处进行组合。功率组合器20组合各种信号并在单一输出口22处提供复用信号。组合器可以是一个在原理上能以无固有插入损耗工作的波长选择组合器。该组合器更通常地是一个带固有插入损耗的非波长选择功率组合器。

这种复用结构的缺点，如图1所示，是这种结构不提供监测各波长信道上一定的光信号参数的能力。此外，这种现有技术的结构没有提供检查一致信号是否确实集中在给定信道规定的波长上或已校正的非一致信号是否已适当地进行校正的装置。通常，希望对未集中在给定信道特定的波长上的信号进行抑制(reject)或校正以防止这些信号干扰其它信道上的信号及影响系统性能。

因此，在波分多路复用系统的技术中对复用结构存在这样一种需要：检验一致信号是否确实一致以及非一致信号是否已适当地被纠正为真正的一致信号。

在波分多路复用系统的技术中对复用结构还存在这样一种需要：允许信号的自动校正以保证一致信号确实一致且非一致信号被适当地校正，或另一方面允许抑制未处在其所希望的波长上的信号。

本发明是一个用于确定离散波长信道所承载的信道信号对于那个波长信道是否正确集中的系统及其方法。提供了将辅助信号叠加在信号信道中的原始信号之上的信号发生器。辅助信号最好是一个具有单一连续频率及幅度和浅调制深度的强度调制单音信号，其中频率用于标记或标识该辅助信号所叠加的波长信道。这就建立起一个特定单音或辅助信号与占用分配给该单音或辅助信号的波长信道的光信号之间的对应。

这些单音或辅助信号可与适当配置的滤光器一起用于检测光信号是否正确地集中在它所占用的信道的正确波长上。单音检测器在辅助信号叠加后的某处设置。单音检测器检测通过以比分配给该波长信道的波长长和/或短的波长为中心的滤波器的叠加单音信号量。通过测量通过以比分配给该波长信道的波长长的波长为中心的滤波器的信号与通过以比分配给该波长信道的波长短的波长为中心的滤波器的信号之间的平衡度，可确定原始信号目前是否集中在用于该波长信道的波长上。如果未达到预定的平衡度，则该波长信道的原始信号可进行校正或被看作是非一致的并受到排除或用于启动告警状态。如果采用适当设计的波长选择复用器，用少量的附加费用就可将实现这些功能的滤波器合并到复用器的功能中去。

为了更好地理解本发明，结合附图对其说明性实施例作出以下说明，其中：

图1是一个用于对来自一致和非一致波长信道的信号进行组合的现有技术的波长信道复用系统的示意图；

图2是一个用于对来自一致和非一致波长信道的信号进行组合的本发明波长信道复用系统的一个优选实施例的示意图；

图3示出了在复用系统的优选实施例中，于一个特定输出口处，对顺序的输入口测量的复用器的典型的滤波器响应函数的叠加，其中顺序响应曲线包括来自相邻输入口的交叠频带；

图4示出了由用于单波长信道的本发明波长信道复用系统所产生的、输入到一个特定输入口并通过一个主输出口和两个辅助输出口测量的优选复用器的响应；和

图5是一个包括波导光栅(grating)路由器的本发明波长信道复用系统的特定实施例。

虽然本发明的设备和方法可用于一个给定波长信道的波长频率精度要进行测试的许多应用中，但本发明的设置和方法特别适用于波分多路复用(WDM)系统。因此，作为WDM系统的一部分，以举例的方式对本发明的设备和方法来进行描述。

参照图2，这里示出了在一个单一输出口32处组合单波长信道的复用结构30的一个优选实施例。在所要组合的单波长信道中，一些波长信道是非一致信道34，而其余的波长信道是一致信道36。非一致信道34包含预计为系统功能不可接受的波长信号，而一致信道36包括定为正确的复用格式的波长信号。为校正非一致信道34，非一致信道34所承载的波长信号由波长转换器40转换成一致的波长信号38。当然，根据非一致信道34的特性(nature)，波长转换器40可包括就地将非一致信号恢复成一致信号格式的装置。这种波长转换器40为本领域所周知的常规光再生器，它通常检测在系统中所遇到的所有波长，但能在该一致信道的特定波长上进行发送。

然后，来自一致信道36的一致波长信号和来自波长转换器40的一致的已转换波长信号38被送入调制器组(bank)42。调制器组42包括许多将一组不同的强度调制信号或单音叠加到各输入波长信道之上的调制器44，而不管输入信道是一致信道36或是已转换的非一致信道34。来自一致信道36的一致波长信号和来自波长转换器40的一致的转换波长信号38与其相应的叠加的强度调制单音一起由波导复用器50接收。虽然所示的实施例使用了一组调制器，然而，任何信号发生装置只要能产生一个能标识该信号应占用的预期信道的单音信号，且不妨碍原信号承载其预期的信道信息，便可使用这个信号发生装置。

在波导复用器50的输出处提供了一个短波长(λ-)单音检测器52和一个长波长(λ+)单音检测器54。波导复用器50尝试对所有输入的波长信道进行复用，从而在波导复用器50的主输出口56处提供一个单一的复用信号。λ-单音检测器52和λ+单音检测器54监测在调制器组42中由调制器44叠加到各波长信道之上的强度调制音的幅度。在优选实施例中，波导复用器50提供如图4所示的叠加响应。这个复用器特性不同于该领域中通常设想的特性。在现有技术中最常见的是，使用一个逆向工作的分用器来实现波长选择组合，但是，分用器特别设计成具有尽可能低的串扰并因此不具有如图4所示的叠加响应。在此复用器功能块中，由于信号总要组合到单一的端口上，所以串扰不成为问题。为达到图4所示的叠加响应，各信号的很小一部分应选路至主输出口之外的口上，但是，与这种路由选择相关的损耗可做到较小，且不影响复用器的功能。根据设计的复用器端口的叠加响应，特定波长信道的一部分强度调制音将由λ-单音检测器52进行检测。同样，根据设计的复用器端口的叠加响应，如图4所示，特定波长信道的一部分强度调制音由λ+单音检测器54检测。

图3和图4所描述的叠加响应函数具有两个重要特征。第一，λ+和λ-口的各滤波器响应在响应曲线上具有性能相当良好的单调倾斜侧是重要的。第二，希望λ+和λ-口的滤波器响应相交叠使交叠点集中在主输出口的滤波器响应的中心上。此外，在主输出口的中心波长上的滤波器响应的倾斜侧上，λ+和λ-口的滤波器响应应较小。但是，这个波长上的滤波器响应仍应足够显著，以便能容易地检测到集中在主输出口的中心波长上的信号的存在。这样，平衡λ+和λ-滤波器的输出将保证该信道在主输出口的滤波器响应上适当地集中起来。但是，精确的集中不是必需的。由于λ+和λ-滤波器的输出送入单音检测器，所以可对后面的线路进行调整来对这两个输出分别进行不等的加权，因此，可以补偿与λ+和λ-口的滤波器响应的交叠点和主输出口的滤波器响应的中心的准确集中的任何偏差。

因此，监测各波长信道的信号以检测出正负非一致的程度。从而可确定各波长信道的集中度。对于一个完全一致的波长信道，λ-单音检测器52和λ+单音检测器54二者都将同样地检测到叠加在那个波长信道之上的强度调制音。λ-单音检测器52和λ+单音检测器54所检测到的强度调制音之间的任何不平衡表明沿特定波长信道传播的信号不是完全一致的。

在作出一个给定波长信道的信号是否完全一致的判定之后，那些信息可用于抑制或校正上述信号。如图2所示，提供了一个耦接到λ-单音检测器52和λ+单音检测器54上的控制器60。控制器60可耦接到波长转换器40和一致信道信号发生器(未示出)上。另外，控制器还可耦接到调制器组42上，其中控制器60可使调制器组60消除任何完全非一致的信号。如果控制器60识别出λ-单音检测器52和λ+单音检测器54对一个原始非一致波长信道34所检测到的强度调制音之间不平衡，则控制器60命令波长转换器40将不平衡校正过来，忽略被发现失去了平衡的非一致信道，或者命令调制器组42消除该非一致信道。同样，如果控制器60识别出λ-单音检测器52和λ+单音检测器54对一个原始一致波长信道36所检测到的强度调制音之间不平衡，则控制器60命令适当的一致信道信号发生器(未示出)将不平衡校正过来，中断该信号，或者命令调制器组42消除非一致信道。

在图2的实施例中，用于将强度调制音叠加在各波长信道之上的调制器组42就位于波导复用器50之前。这种结构仅是示例性的，当然，在信道的任何点—包括非一致信道34和一致信道36的信号起始点—可将强度调制音叠加在转换后的非一致信道38和一致信道36之上。当然，单音信号的使用也只是说明性的。象这样，起到标识进入复用器50的具体输入路径的任何信号调制形式，只要该调制可在λ-和λ+单音检测器处被检测，都可使该系统发挥功能。信号的调制最好通过一个单音进行，但是也可使用其它的调制技术。

图3和图4示出了一个设计成具有交叠传输曲线的复用器的光频率传输的图解。在图3中，图解示出了从主输出口测量到的复用器顺序输入口的光频率传输曲线的叠加。在图4中，图解示出了进入复用器的一个特定输入口并从λ-输出口、主输出口和λ+输出口顺序测量到的光的光频率传输曲线的叠加，分别如波形74、波形73和波形76所示。

在图2的实施例中，复用器50用于复用各个输入波长信道。参照图5，示出了复用器的一个特定实施例，其中复用器是一个波导光栅路由器80。在图5中可见，波导光栅路由器80接收各个波长信道82，通过第一自由空间区84传递信号并通过许多不同路径长度的支路86引导信号。然后，信号在第二自由空间区88重新组合起来。通过在λ-信号检测器口92和λ+信号检测器口94之间定位主输出口90，提供了一种自然结构，其中信号能以波长选择方式进行组合，并提供所希望的监测功能。

这样，如所看到的，在任何调制或组合步骤之前，通过在各波长信道上叠加一个强度调制音，可监测各波长信道，以看看它所承载的信号是否适当地集中起来了。进而，信号未适当地集中在其波长信道上的检测可用于修改信号和校正差错。此外，叠加的强度调制音可在复用后用作各信号的标签，以使无需昂贵的频谱测量设备而实现下行性能监测。

当然，上述实施例只是说明性的，本领域技术人员可使用其它结构和/或功能上等同的部件来产生所述发明的其它实施例。所有这些其它部件和结构都将包括在本发明的范围之内，如所附权利说明所述。

Claims (29)

1、一个用于判定分配给离散波长信道的信道信号是否集中在所述离散波长上的系统，包括：

一个信号发生源，耦接到所述信道上，用于将辅助信号叠加到所述信道信号之上；和

至少一个信号检测器，用于检测叠加在所述信道信号之上的所述辅助信号是否相对于所述离散波长保持在波长中心上。

2、根据权利要求1的系统，其中所述辅助信号是强度调制的。

3、根据权利要求1的系统，其中所述辅助信号具有单一连续频率和幅度。

4、根据权利要求1的系统，其中所述至少一个信号检测器配置成包括用于检测波长比所述离散波长长的所述辅助信号的第一检测器和用于检测波长比所述离散波长短的所述辅助信号的第二检测器。

5、根据权利要求4的系统，还包括用于判定所述第一检测器所检测的所述辅助信号和所述第二检测器所检测的所述辅助信号是否平衡的装置。

6、根据权利要求5的系统，其中所述判定装置包括位于所述第一和所述第二检测器之前的光滤波器，所述滤波器具有交叠的响应曲线。

7、根据权利要求6的系统，其中所述交叠的响应曲线在所述离散波长处或在所述离散波长附近交叠。

8、根据权利要求7的系统，其中所述交叠的响应曲线在交叠区附近以相反的斜率单调倾斜。

9、一个用于将许多信道信号组合成单一输出的系统，其中各信道信号始发于一个分配给一个离散波长的信道，所述系统包括：

信号发生源，耦接到所述信道上，用于将一个不同的辅助信号叠加到各所述信道信号之上；

用于在一个单个输出口对各所述信道信号进行组合的复用器；和

至少一个信号检测器，用于检测叠加在各所述信道信号之上的各所述不同的辅助信号是否相对于那个信道信号的所述离散波长而集中。

10、根据权利要求9的系统，其中各所述辅助信号是强度调制的。

11、根据权利要求9的系统，其中各所述辅助信号具有单一连续频率和幅度。

12、根据权利要求9的系统还包括用于校正被所述至少一个检测器发现未集中的信道信号的校正装置。

13、根据权利要求9的系统，其中所述至少一个信号检测器配置成包括用于检测波长比各所述信道的所述离散波长长的所述辅助信号的第一检测器和用于检测波长比各所述信道的所述离散波长短的所述辅助信号的第二检测器。

14、根据权利要求13的系统，其中各信道信号由一个信号源产生，且所述校正装置包括一个耦接到所述第一检测器上的控制器，其中如果所述第二检测器发现信道信号的信号源未集中，所述控制器就修改所述信号源以校正被发现未集中的信号。

15、根据权利要求13的系统，还包括用于判定在所述第一检测器所检测的波长上的辅助信号和在所述第二检测器所检测的波长上的辅助信号是否平衡的装置。

16、根据权利要求15的系统，其中所述判定装置包括位于所述第一和所述第二检测器之前的光滤波器，所述滤波器具有交叠的响应曲线。

17、根据权利要求16的系统，其中所述交叠的响应曲线在所述离散波长处或在所述离散波长附近交叠。

18、根据权利要求17的系统，其中所述交叠的响应曲线在交叠区附近以相反的斜率单调倾斜。

19、根据权利要求9的系统，其中所述复用器包括一个波导光栅路由器。

20、根据权利要求19的系统，其中所述复用器包括波导光栅路由器端口，所述端口具有交叠的光滤波器响应曲线。

21、根据权利要求20的系统，其中所述交叠的响应曲线在所述离散波长处或在所述离散波长附近交叠。

22、根据权利要求21的系统，其中所述交叠的响应曲线在交叠区附近以相反的斜率单调倾斜。

23、在将许多信道信号组合成单一输出的系统中，其中各信道信号起始于分配有一个离散波长的信道，控制所述系统的方法包括以下步骤：

将辅助信号叠加在各所述信道信号之上；和

检测叠加在各所述信道信号之上的所述辅助信号是否相对于各所述信道信号的离散波长而集中。

24、根据权利要求23的方法，还包括校正被发现未集中在其离散波长上的各所述信道信号的步骤。

25、根据权利要求23的方法，其中所述检测步骤包括以下子步骤：

检测波长比所述离散波长长的信号波长；

检测波长比所述离散波长短的信号波长；和

判定比所述离散波长长的信号波长和比所述离散波长短的信号波长是否平衡。

26、根据权利要求23的方法，其中各所述辅助信号是强度调制的。

27、根据权利要求23的方法，其中各所述辅助信号有一个具有单一连续频率和幅度的单音信号。

28、根据权利要求23的方法，还包括消除被发现未集中在其离散波长上的各所述信道信号的步骤。

29、根据权利要求23的方法，其中各所述信道信号由一个信号源产生，且所述校正步骤包括在所述信号源处修改所述信道信号。

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