CN1231010C - 一种超长传输距离的光传输系统及其色散均衡处理方法 - Google Patents

Abstract

一种超长距离光传输系统及其色散均衡处理方法，包括光信号发射端、传输线路、光信号接收端，其特点在于光信号发射端或接收端或传输线路中或其组合中的至少一个波段组的光信号上设有色散处理单元或插损处理单元或其组合用于对发送端的各组波段进行色散补偿或插损处理。本发明由于采用将整个波段分为几个小波段，然后根据线路中的光纤和色散补偿模块的总色散大小分别进行不同的色散补偿或插损处理，从而使得系统中所有波长的剩余色散都在系统所容忍的范围之内。充分利用了系统设计中的插损余量，不需要额外增加光放大器来补偿色散均衡后所带来的插损，并且所用的色散补偿模块的数量少，整个系统的结构组成体积小、成本低。

Description

一种超长传输距离的光传输系统及其色散均衡处理方法

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及超长传输距离的光传输系统及其色散均衡处理方法。

背景技术

在高速率、超长距离的光传输系统中，色散可以通过色散补偿技术来解决；但是由于现在的色散补偿技术不能对整个波段的波长同时进行补偿，因而对于高速超长距离的光传输系统，就必须要采用色散均衡技术。目前由于高速超长距离的光传输系统的研发也刚开始，色散均衡技术不是很成熟，现在通常所采用的色散均衡方法是在线路中间用解复用器(DE-MUX)把所有波长都分开，然后分别对各个波长进行不同的色散补偿，使得补偿后各波长的剩余色散量相同，最后再用复用器(MUX)把各波长合在一起。这种方法在原理上可以完全补偿线路中的色散不平坦性。但这种色散均衡方案主要存在有以下几点缺点：首先考虑到现在的高速超长距离光传输系统的距离一般在3000km以内，由于MUX和DE-MUX插损较大，在其前面和后面都必须用掺铒光纤放大器(EDFA)对光功率进行放大，增加系统成本，并且由于EDFA所固有的非线性噪声，使得光信号的信噪比下降，减少超长传输的最大距离；其次由于要对每个波长进行不同的色散补偿，需要很多的色散补偿模块，并且模块种类也很多，不仅成本很高，库存也很大；最后由于整个色散均衡方案的中较多的色散补偿模块，造成整个设备的体积庞大，即占用局方的空间，增加了维修的难度。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种可巧妙地利用系统设计中的插损余量、且色散补偿模块用量少、系统组成结构体积小、成本低的超长传输距离的光传输系统及其色散均衡处理方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，一种超长传输距离的光传输系统，包括光信号发射端、传输线路、光信号接收端，其特点是光信号发射端或光信号接收端或传输线路中或其组合中的至少一组波段的光信号上设有一个色散处理单元或插损单元或其组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号处理成剩余色散量在系统可以容忍的范围内并具有相同功率的光信号。

其中，在光信号发射端设置色散处理单元或插损处理单元或其组合是在光信号发射端设有至少一个可将每组波段的光信号耦合复用在一起的波分复用器，且至少一个波分复用器的输出端设有一个色散处理单元或插损单元或色散处理单元和插损处理单元的组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号处理成剩余色散量在系统可以容忍的范围内并具有相同功率的光信号。在上述超长传输距离的光传输系统中，如果不同波长光信号的最终剩余色散差值比较大，在发射端进行色散补偿后还可以在接收端进行色散补偿，此时，在光信号接收端设置色散处理单元或插损处理单元或其组合是在光信号接收端设有一个可将输入光信号分为至少两组不同波段的光信号的光耦合器及至少一个连接在光耦合器各输出端的可将各组波段的光信号解复用为单个波长的光信号的解复用器，且光耦合器的至少一个输出端与其相对应的解复用器之间设有一个色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号处理成剩余色散量在系统可以容忍的范围内并具有相同功率的光信号。而且如果光传输系统中不同波长的光信号的最终剩余色散差值太大时，本发明还可以在传输线路中进行色散补偿，此时，在传输线路中设置色散处理单元或插损处理单元或其组合地在传输线路中设有一个可将整个波段的光信号分成至少两组不同波段的光信号的宽带滤波器和一个可将各组不同波段的光信号耦合在一起进行传输的宽带滤波器，且第一宽带滤波器的至少一个输出端设有色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号处理成剩余色散量在系统可以容忍的范围内并具有相同功率的光信号。

另一方面，一种超长传输距离光传输系统的色散均衡处理方法，其特点在于包括以下步骤：

1)、在光传输系统中根据线路中光纤和色散补偿模块的总色散量大小将整个波段的ITU-T波长的光信号分为至少两组以上的不同波段的光信号；

2)、在光传输系统的发射端或接送端或传输线路中或其组合中将各组波段的光信号分别用一光复用器耦合在一起后，对其中至少一组波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号。

其中，上述步骤2中在光传输系统的发送端进行色散均衡处理的方法包括以下步骤：

21)、在光传输系统的发送端根据线路中光纤和色散补偿模块的总色散量大小将整个波段的ITU-T波长的光信号分为至少两组不同波段的光信号；

22)、或其组合中将各组波段的光信号分别用一光复用器耦合在一起后，对其中至少一组波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号；

23)、用一个光耦合器将经过步骤22处理后的具有相同功率的各组波段的光信号耦合在一起进行传输。

在上述超长传输距离的光传输系统中，如果不同波长光信号的最终剩余色散差值比较大，在发射端进行色散补偿后还可以在接收端进行色散补偿，此时，在光信号接收端进行色散均衡处理的方法包括以下步骤：

25)、在光传输系统的接收端用一个光耦合器将由传输线路传输过来的整个波段的光信号根据线路中光纤和色散补偿模块的总色量大小将其分为至少两组以上的不同波段的光信号；

26)、对其中至少一组波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号，再用解复用器将具有相同功率的各组波段的光信号进行解复用后输出所有不同波长的单个波长的光信号。

而且如果光传输系统中不同波长的光信号的最终剩余色散差值太大时，本发明还可以在传输线路中进行色散补偿，此时，在传输线路中进行色散均衡处理的方法包括以下步骤：

24)、在传输线路中将整个波段的ITU-T波长分为至少两组以上的不同波段的光信号，并分别对各个波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将其处理成具有相同功率的光信号后再将各组波段的光信号进行复用后一起进行传输。

本发明由于采用将整个波段分为几个小波段，然后根据线路中的光纤和色散补偿模块的总色散量大小在发射端或接收端或其组合中同时进行不同的色散补偿和相应的插损处理，从而使得系统中所有波长的剩余色散量都在系统所容忍的范围之内。而且还可以通过采用合适的宽带滤波器，在传输线路中进行色散均衡，即用宽带滤波器把整个波段分成几个小部分，分别进行不同的色散补偿后再耦合在一起传输。从而充分利用了系统设计中的插损余量，不需要额外增加光放大器来补偿色散均衡后所带来的插损，并且所用的色散补偿模块的数量少，整个系统的结构组成体积小，大大降低了系统的成本。从而以较低的价格来方便地解决整个波段在超长传输距离的光传输系统的色散均衡问题，且结构清晰、简单实用、实现容易。

以下结合附图详细描述本发明的结构组成及工作原理：

附图说明

图1是本发明的结构组成示意图；

图2是本发明一实施方案的结构组成示意图；

图3是本发明另一实施方案的结构组成示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述超长传输距离的光传输系统，包括光信号发射端、传输线路、光信号接收端，其特点在于光信号发射端或接收端或传输线路中或其组合中设有至少一个可将每组波段的光信号耦合复用在一起的波分复用器，且至少一个波分复用器的输出端设有一个色散处理单元或插损单元或色散处理单元和插损处理单元的组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号处理成剩余色散量在系统可以容忍的范围内并具有相同功率的不信号。其中，在光信号发送端设置色散处理单元或插损处理单元或其组合是在光信号发射端设有至少一个可将每组波段的光信号耦合复用在一起的波分复用器，且至少一个波分复用器的输出端设有一个色散处理单元或插损单元或色散处理单元和插损处理单元的组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号处理成剩余色散量在系统可以容忍的范围内并具有相同功率的光信号。为进一步保证本发明的色散均衡方案能可靠地实现和应用到各种超长距离的光传输系统中，在上述超长传输距离的光传输系统中，如果不同波长光信号的最终剩余色散差值比较大，在发射端进行色散补偿后还可以在接收端进行色散补偿，此时，光信号接收端进行色散补偿的方法是在光信号接收端设有一个可将输入的整个波段的光信号分为至少两组不同波段的光信号的光耦合器和至少一个连接在光耦合器各输出端的可将各组波段的光信号解复用为单独波长的光信号的解复用器，且光耦合器的至少一个输出端与其相对应的解复用器之间设有一个色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号处理成剩余色散量在系统可以容忍的范围内并具有相同功率的光信号。同时，如果光传输系统中不同波长的光信号的最终剩余色散差值太大时，本发明还可以在传输线路中进行色散补偿，此时，传输线路中进行色散补偿的方法是在传输线路中设有一个可将整个波段的光信号分成至少两组不同波段的光信号的宽带滤波器和一个可将各组不同波段的光信号耦合在一起进行传输的宽带滤波器，且第一宽带滤波器的至少一个输出端设有色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号处理成剩余色散量在系统可以容忍的范围内并具有相同功率的光信号。其中上述色散处理单元为可将对应波段的光信号的剩余色散量处理成在系统允许范围内的色散补偿模块，上述插损处理单元为可将各组波段的光信号的处理为具有相同功率的功率放大器或衰减器或两者的组合。

本发明所述超长传输距离光传输系统的色散均衡的处理方法，包括以下步骤：

1)、在光传输系统的发射端或接收端或传输线路中或其组合中根据线路中光纤和色散补偿模块的总色散量大小将整个波段的ITU-T波长的光信号分为至少两组以上的不同波段的光信号；

2)、将各组波段的光信号分别用光复用器耦合在一起后，对其中至少一组波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号。

其中，上述步骤2中在光传输系统的发送端进行色散均衡处理的方法包括以下步骤：

21)、在光传输系统的发送端根据线路中光纤和色散补偿模块的总色散量大小将整个波段的ITU-T波长的光信号分为至少两组不同波段的光信号；

22)、将各组波段的光信号分别用一光复用器耦合在一起后，对其中至少一组波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号；

23)、用一个光耦合器将经过步骤22处理后的具有相同功率的各组波段的光信号耦合在一起进行传输。

为进一步使本发明所述光传输系统具有良好的色散均衡，其中，在上述超长传输距离的光传输系统中，如果不同波长光信号的最终剩余色散差值比较大，在发射端进行色散补偿后还可以在接收端进行色散补偿，此时，在光信号接收端进行色散补偿的方法包括以下步骤：

25)、在光传输系统的接收端用一个光耦合器将由传输线路传输过来的整个波段的光信号根据线路中光纤和色散补偿模块的总色量大小将其分为至少两组以上不同波段的光信号；

26)、对其中至少一组波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号，再用解复用器将具有相同功率的各组波段的光信号进行解复用后输出所有单个波长的光信号。

而且如果光传输系统中不同波长的光信号的最终剩余色散差值太大时，本发明还可以在传输线路中进行色散补偿，此时，在传输线路中进行色散补偿包括以下步骤：

24)、在传输线路中将整个波段的ITU-T波长分为至少两组以上的不同波段的光信号，并分别对各个波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将其处理成具有相同功率的光信号后再将各组波段进行复用后一起进行传输。

其中上述步骤22和步骤24和步骤26中对各组波段的光信号进行色散处理是根据整个波段的光信号的色散不平坦性，用色散补偿模块对各组波段的光信号进行相对应的色散补偿，使各组波段的光信号的剩余色散量在系统允许的范围内。上述步骤22和步骤24和步骤26中对各组波段的光信号进行插损处理是利用功率放大器或衰减器或同时利用功率放大器和衰减器对各组波段的光信号进行功率放大或衰减或同时进行功率放大和进行衰减将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号。

以下举例说明本发明的具体实施方案：

图2所示为本发明一个具体的实施例，在该实施例中激光器的速率为10Gb/s，光纤线路跨距为100km，采用色散补偿模块DCM100 FOR LEAF来进行补偿，其中每6个跨距只采用5个色散补偿模块DCM100 FOR LEAF来进行色散补偿；根据24级线路中的剩余色散量，在预补中对1～29信道(ITU-T频率为192.1THz到194.9THz)采用色散补偿模块DCM60FOR SMF来进行色散均衡，并利用功率放大器和衰减器对其进行插损处理使其功率与未加色散补偿的30～40信道的波段组光信号的功率相同，对30～40信道(ITU-T频率为195.0THz到196.0THz)的波段组光信号不加色散补偿模块；在后补中，对1～15信道(ITU-T频率为192.1THz到193.5THz)采用了色散补偿模块DCM60 FOR SMF来进行色散均衡，并利用功率放大器对其进行插损处理使其功率与未加色散补偿的16～40信道的波段组光信号的功率相同，对16～40信道(ITU-T频率为193.6THz到196.0THz)不加色散补偿模块。这样我们就把整个系统C-BAND波段信号分为3个部分，分别进行不同的色散补偿，即1～15信道(ITU-T频率为192.1THz到193.5THz)是既有预补也有后补的，16～29信道(频率为193.6THz到194.9THz)是只有预补没有后补的，30～40信道(频率为195.0THz到196.0THz)是没有预补和后补。这样使得所有波长信号的剩余色散都控制在-300ps/nm到+650ps/nm的范围之内，满足速率为10Gb/s的激光器的色散容限；色散均衡后的所有信号的Q值都大于7(即误码率低于10E-12)，满足系统要求。同时由于均衡后的最大传输距离主要受限于色散补偿模块的补偿斜率。对于补偿斜率为60％的LEAF光纤的色散补偿模块，假如系统用的是无预啁啾的电吸收激光器，该色散均衡方案可以满足3000kmLEAF光纤以下的超长距离传输系统。

图3所示为本发明的另一个具体的实施例，在该实施例中激光器的速率为10Gb/s，光纤线路跨距为100km，采用色散补偿模块DCM100 FORLEAF来进行补偿，其中每6个跨距只采用5个DCM100 FOR LEAF来进行色散补偿；根据24级线路中的剩余色散量，在预补中对1～29信道(ITU-T频率为192.1THz到194.9THz)的波段组光信号采用色散补偿模块DCM60 FOR SMF来进行色散均衡，对30～40信道(ITU-T频率为195.0THz到196.0THz)的波段组光信号不加色散补偿模块只用一个衰减器对其进行插损处理使其功率与进行色散补偿的1-29信道的波段组光信号的功率相同，然后利用一个3db光耦合器将两组小波段的光信号耦合在一起后送到传输线路中，在后补中，对1～15信道(ITU-T频率为192.1THz到193.5THz)的波段组光信号采用了色散补偿模块DCM60 FOR SMF来进行色散均衡，对16～40信道(ITU-T频率为193.6THz到196.0THz)的波段组光信号不加色散补偿模块，而只用一个衰减器进行插损处理使其与进行色散补偿的1-15信道的光信号的功率相同，这样我们就把整个系统C-BAND波段信号分为3个部分，分别进行不同的色散补偿，即1～15信道(ITU-T频率为192.1THz到193.5THz)是既有预补也有后补的，16～29信道(频率为193.6THz到194.9THz)是只有预补没有后补的，30～40信道(频率为195.0THz到196.0THz)是没有预补和后补。这样使得所有波长信号的剩余色散都控制在-300ps/nm到+650ps/nm的范围之内，满足速率为10Gb/s的激光器的色散容限；色散均衡后的所有信号的Q值都大于7(即误码率低于10E-12)，满足系统要求。同时由于均衡后的最大传输距离主要受限于色散补偿模块的补偿斜率。对于补偿斜率为60％的LEAF光纤的色散补偿模块，假如系统用的是无预啁啾的电吸收激光器，该色散均衡方案可以满足3000kmLEAF光纤以下的超长距离传输系统。

Claims (11)

1、一种超长传输距离光传输系统的色散均衡处理方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、在光传输系统中根据线路中光纤和色散补偿模块的总色散量大小将整个波段波长的光信号分为至少两组不同波段的光信号，所述波长满足国际电信联盟-电信标准部的相关规定；

2)、在光传输系统的发射端或接收端或传输线路中或所述发射端、接收端和传输线路的任意组合中将至少一组波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号。

2、根据权利要求1所述的超长传输距离光传输系统的色散均衡处理方法，其特征在于上述步骤2中在光传输系统的发送端进行色散均衡处理的方法包括以下步骤：

21)、在光传输系统的发送端根据线路中光纤和色散补偿模块的总色散量大小将整个波段波长的光信号分为至少两组不同波段的光信号；

22)、将各组波段的光信号分别用一光复用器耦合在一起后，对其中至少一组波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号；

23)、用一个光耦合器将经过步骤22处理后的具有相同功率的各组波段的光信号耦合在一起进行传输。

3、根据权利要求1所述的超长传输距离光传输系统的色散均衡处理方法，其特征在于上述步骤2中在光传输系统的接收端进行色散均衡处理的方法包括以下步骤：

25)、在光传输系统的接收端用一个光耦合器将由传输线路传输过来的整个波段的光信号根据线路中光纤和色散补偿模块的总色散量大小将其分为至少两组以上不同波段的光信号；

26)、对其中至少一组波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号，再分别用解复用器将具有相同功率的各组波段的光信号进行解复用后输出所有的单个波长的光信号。

4、根据权利要求1所述的一种超长传输距离光传输系统的色散均衡处理方法，其特征在于上述步骤2中在光传输系统的传输线路中进行色散均衡处理的方法包括以下步骤：

24)、用一个解复用器在传输线路中将整个波段波长分为至少两组以上的不同波段的光信号，并分别对各组波段的光信号进行色散处理或插损处理或同时进行色散处理和插损处理并将其处理成具有相同功率的光信号后再将各组波段的光信号进行复用后一起进行传输。

5、根据权利要求2或3或4所述的超长传输距离光传输系统的色散均衡处理方法，其特征在于对光信号进行色散处理是根据整个波段的光信号的色散不平坦性，用色散补偿模块对各组波段的光信号进行相对应的色散补偿，使有关波段的光信号的剩余色散量保持在能够使系统长期运行没有误码告警的范围内。

6、根据权利要求2或3或4所述的超长传输距离光传输系统的色散均衡处理方法，其特征在于对光信号进行插损处理是利用功率放大器或衰减器或同时利用功率放大器和衰减器对有关波段的光信号进行功率放大或衰减或同时进行功率放大和进行衰减并将各组波段的光信号处理成具有相同功率的光信号。

7、一种如权利要求1所述超长传输距离的光传输系统，包括光信号发射端、传输线路、光信号接收端，其特征在于：在光传输系统中根据线路中光纤和色散补偿模块的总色散量大小将整个波段波长的光信号分为至少两组不同波段的光信号，光信号发射端或光信号接收端或传输线路中或所述发射端、接收端和传输线路的任意组合中，设有一个色散处理单元或插损单元或其组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号进行处理，使所述各波段光信号的剩余色散量保持在能够使系统长期运行没有误码告警的范围内，并具有相同功率的光信号。

8、根据权利要求7所述超长传输距离的光传输系统，其特征在于光信号发射端设有至少一个可将每组波段的光信号耦合复用在一起的波分复用器，且至少一个波分复用器的输出端设有一个色散处理单元或插损单元或色散处理单元和插损处理单元的组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号进行处理，使所述各波段光信号的剩余色散量保持在能够使系统长期运行没有误码告警的范围内，并具有相同功率的光信号。

9、根据权利要求7所述的超长传输距离光传输系统，其特征在于上述光信号接收端设有一个可将输入光信号分为至少两组不同波段的光信号的光耦合器及至少一个连接在光耦合器各输出端的可将各组波段的光信号解复用为单个波长的光信号的解复用器，且光耦合器的至少一个输出端与其相对应的解复用器之间设有一个色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号进行处理，使所述各波段光信号的剩余色散量保持在能够使系统长期运行没有误码告警的范围内，并具有相同功率的光信号。

10、根据权利要求7所述的超长传输距离光传输系统，其特征在于上述传输线路中设有一个可将整个波段的光信号分成至少两组不同波段的光信号的宽带滤波器和一个可将各组不同波段的光信号耦合在一起进行传输的宽带滤波器，且第一宽带滤波器的至少一个输出端设有色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合，其中色散处理单元或插损处理单元或色散处理单元和插损处理单元的组合将各组波段的光信号进行处理，使所述各波段光信号的剩余色散量保持在能够使系统长期运行没有误码告警的范围内，并具有相同功率的光信号。

11、根据权利要求7或8或9或10所述的超长传输距离光传输系统，其特征在于上述色散处理单元为可将对应波段的光信号的剩余色散量处理成在系统允许范围内的色散补偿模块，上述插损处理单元为可将各组波段的光信号的功率处理为相同功率的放大器或衰减器或两者的组合。

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