CN1309189C - Dwdm系统中的业务残存方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述并请求保护一种光纤电信系统中(尤其是在DWDM中)的业务残存方法，该方法包含具有信道插入/分出的放大位置(10)，这些放大位置被设置在光纤段之间。依照该方法，在该位置的放大器(13)中产生的ASE噪声被功率放大，以便在输出端补偿由于该位置输入段破裂而导致丢失的信道(11)的功率。同时也描述和请求保护了一种包含插入/分出的放大装置和一种具有该放大装置的电信系统。

Description

DWDM系统中的业务残存方法、装置和系统

本发明涉及一种新颖的方法，用于在光纤电信系统中的一段(span)的之前段出现链路损坏时允许在这一段中插入的业务残存(survival)。本发明还涉及依照所述方法的装置和使用所述方法或所述装置提供的电信系统。

在具有插入/分出光学能力的WDM系统中，一组n个信道传输经过终止于一放大位置的第n段。在这个位置，信号通过预放大器(PA)放大，并且在由诸如DCF光纤或固定的或可变的衰减器等其它组件的存在引起的衰减之后，到达插入/分出滤波器。这里，在该系统中，由‘d’个信道构成的子集被提出(DROP)，由‘a’个信道构成的新子集被插入(ADD)。因此，在插入/分出输出端就具有n-d+a个信道，它们由功率放大器(后置放大器)放大并且进入随后的第n+1段中。

在这种系统中，假如出现链路破裂，比如前段光纤破裂，在一个放大位置插入的业务必然残存。

如果发生破裂，比如在第n段光纤破裂，n个信道会丢失，并且因此，那些被去除的‘d’个信道也会丢失，但是新插入的信道必然继续工作而不受破裂后果的影响。这个最后条件只有在如下情况中才能得到满足：即功率放大器增益保持不变，而使得插入的信道不必经受功率变化时。

现有技术对这个问题的解决方案是：考虑在光纤破裂后，系统将具有不同配置，即不同数量的信道，因此必须依照新的配置来对系统中的所有插板加以重新设置。

这就需要关闭放大器PA以及在残存信道的传输中涉及的全部插板的新设置的通讯。这些插板可以是一个单独的子机架的不同插板，也可以是在其它子机架中的插板，或甚至是在其它系统位置中的插板。因此，为了将新的配置通知给所有的系统插板，并且允许给插板足够的时间以改变它们的设置，这个过程需要花费一些时间。

在此期间，系统处于一个失控的过渡状态，由此，那些必然继续工作的插入信道可能会受到负面的影响，并且业务遭受丢失。

如果完成该过程所需的时间比客户要求的业务恢复时间长，则这个现有技术解决方案是不可行的。

另一种现有技术解决方案涉及用于补偿丢失的信道的功率的附加信道，但是从开发时间和附加费用的角度来看，这个解决方案需要昂贵的软件和硬件开发。

本发明总的目的是通过实现基于另一方法的解决方案来克服上面提到的缺点，在所述的另一方法中，不关闭放大器PA，相反，利用放大器PA来补偿丢失信道的功率，同时不需要插板之间的通信和系统重置时间，提出的这个解决方案的另一个优点是：不需要特殊、额外的硬件和软件开发。

出于这个目的，依照本发明寻求提供一种光纤电信系统中(尤其是在DWDM中)的业务残存方法，其中包含设置在光纤段之间的、具有信道插入/分出的放大位置，并且在该光纤电信系统中，在该位置中的放大器中产生的ASE噪声的功率被放大，以便在输出端补偿由于该位置输入段的破裂而导致丢失的信道的功率。

依照本发明，还寻求提供一种光插入/分出放大装置，它被设计为设置在光纤电信系统中的光纤段之间的一个放大位置上，并且沿着输入端和输出端之间的信号路径包含一个输入放大器、一个信道插入/分出装置和一个输出放大器，其特征在于：输入放大器有反馈，该反馈使放大器输出功率实质上稳定于P_outPA而与输入信号无关，以便在缺少输入信号时将输入到该位置的信道功率放大到功率P_outPA、将放大器中的ASE噪声的功率放大到实质上与P_out相等的功率P_ASE，以这种方式来利用ASE噪声补偿由于该位置输入段破裂而导致丢失的信道的功率。

最后，寻求提供一种光纤电信系统，它包含多个具有信道插入/分出的放大位置，这些放大位置通过光纤段连接在一起，并且在该光纤电信系统中，至少一个位置包括一个装置和/或应用上述的方法。

为了清楚地解释本发明的创新原理以及它与现有技术相比所具有的优势，下面借助于附图，通过应用所述原理的非限定示例描述了可能的具体实施方式。图中：

——图1示出具有光纤链路进入段和光纤链路引出段的放大位置的方块图，和

——图2示出本发明工作原理的说明图表。

参照附图，图1示出带有n个具有插入/分出的放大位置之一的光纤电信系统，作为整体由附图标记20表示。前一光纤段11到达每个位置10，之后的光纤段12从每个位置引出。

位置10包括一个输入预放大器(PA)13，该输入预放大器(PA)13从前段接收信号，对所接收的信号进行放大，然后将放大的信号发送到信号处理部件14(DCF光纤、固定的或可变的衰减器等等)，信号处理部件14为现有技术，因此这里就不再进一步论述。然后信号到达一个插入/分出装置或滤波器15，在这里，一定数量‘d’个信道被撤下，而由一定数量‘a’个信道构成的新子集被插入系统。因此，在插入/分出装置的输出端有n-d+a个信道，这些信道被功率放大器或后置放大器16(BA)放大并被输送到后段12。如所有有源部件一样，光放大器也由一定程度的噪声表征。主要的噪声源是产生具有零平均值的随机扰动的光放大器中的有源段的自发辐射。这些噪声在术语上通常被称为放大自发辐射(ASE)噪声。

在光放大器的制造过程中，很自然地寻求将ASE噪声保持在一个与信号量相比可以忽略的量。在常规放大器操作中，即在有输入信号的操作中，ASE噪声功率比信号功率低得多。另一方面，当放大器中没有输入时，该放大器在输出端只发射ASE噪声。通常，这种ASE噪声是不需要的，并且在现有技术中，当放大器没有输入信号接收时，可通过关闭放大器来立即消除ASE噪声。

依照本发明的新方法，当放大器没有接收输入，比如由于进入该位置的段的光纤破裂时，以具有相等功率的ASE噪声来替代所缺少的信号功率，而不是抑制ASE噪声。位置光放大器允许以稳定的输出功率工作，该稳定的输出功率可以通过已知的电子控制回路加以设置。激光泵浦也以已知的方式控制，以便保持输出功率不变，而不用考虑输入功率。

输出放大器16(BA)被视为一个具有平坦增益的理想放大器。如果我们定义：

P_a＝输入到BA的插入信道的功率，

P_ch＝在光纤破裂前，输入到BA的N-D个信道的功率，

P_ase＝在光纤破裂后，在BA输入端的PA的ASE噪声功率，

P_outBA＝BA输出功率，

P_outPA＝PA输出功率，而且

G1，G2＝光纤破裂前后的BA增益，

由于要求BA输出功率必须保持稳定并且等于P_outBA，我们将得到：

G1(Pch+Pa)＝PoutBA     (光纤破裂前)            (1)

G2(Pase+Pa)＝PoutBA    (光纤破裂后)            (2)

为了确保插入信道的业务残存，它们的功率有必要在光纤破裂后保持不变。由于系统有限的动态范围或非线性效应，插入信道中的功率水平的变化将影响它的性能。为了保证这个条件，必须有[参见等式(1)和(2)]：

G1＝G2→P_ase＝P_ch     (3)

等式(3)表明ASE噪声的功率必须与丢失信道的功率相等。假设N个信道的功率相等，我们可以写出：

P_ch/P_outPA＝(N-D)/N

代入等式(3)，变成：

P_ase/P_outPA＝(N-D)/N      (4)

这个关系需要在光纤破裂前后的放大器PA的功率之间具有不同的设置，以分别控制P_outPA和P_ase。这是不可行的，因为这需要PA有检测链路中的光纤中的破裂并且改变自身设置的能力，这样就后退到前面提到的现有技术的缺点。

由于这个原因建立了下面的公式

P_ase＝P_outPA                  (5)

如上面所提到的，要求控制放大器以便得到与输入功率无关的稳定输出功率，由于放大器控制回路，等式(5)得以自证明。换句话说，当没有输入信号时，放大器增加它的功率增益以放大内部噪声，直到它的自身输出功率达到其应该保持的预定值。

能看到，取代(4)的等式(5)能在D＜＜N时提供令人满意的性能，并可以在D＝N时仅造成相对小的不利。这些因素最后包括一个在光纤破裂后残存信道的功率变化，并且当估计链路的灵活性时必须考虑这个变化。但是在系统的常规操作中，即在没有光纤破损时，由于该系统的操作与常规系统没有区别，所以所述的解决方案没有增加不利之处。

输出辅助放大器(booster amplifier)具有反馈，以便在输入功率的合理间隔内保持输出功率本质稳定。

图2是通过示出对有40个信道在系统中传播并到达一个插入/分出位置的实例系统的实际测量来阐明依照本发明系统的操作的图。在此位置，一个信道被提出，同时一个信道被插入。图2中所示的谱是在光纤破裂之前和之后由于PA输入断开造成的BA输出后测量得到的。

从该谱中可以看到替换在光纤破裂后丢失的39个信道的ASE噪声的轮廓。也可以看到残存的信道已经经历了一个可忽略的小于1dB的功率变化，这表明了这里所描述的和所要求保护的解决方案的有效性。现在很清楚，通过实现能够极好地将业务残存在该破裂段后面的段中的方法、装置和光纤电信系统，已经成功地达到了预定的目的。

当然，在一个非理想的实际系统中，放大器的实际行为可能会带入一些小的缺陷，比如由于为了将ASE噪声功率增加到能与丢失的信道的功率相比的功率而必需的强放大。这对于系统的影响取决于系统的强度、放大器设计、链路配置、体系结构、信道设置等等。不过正如本领域的技术人员很容易想到的，合理的设计能够将任何缺陷减到最少。另外，通过对一些现行系统的简单实际测量足以看到一些由于应用依照本发明的解决方案而引入的、在最坏情况下的缺陷，并在计算系统的预算成本时，将这些带入的缺陷考虑进去。

所述解决方案的优点在任何情况下都比那些有限的缺陷更显著。这些有限的缺陷可以通过本领域技术人员公知的简单的实际设计而最小化或消除。

所述解决方案允许在具有多种配置的带有插入/分出的DWDM系统里的插入信道得以残存，该系统无需附加的硬、软件开发就能实际生产。

这使插入/分出特征可以以有限的成本、短期内在大量系统配置中得到应用。

当然，以上对于应用本发明的创新原理的具体实施例的描述，是通过在所要求的专有权范围内、应用所述原理的非限定示例的方式给出的。

例如，放大位置的具体结构可以与图解法示出的不同，甚至包含为了特别处理在段链路和插入/分出链路中的输入、输出信号的附加部件。

Claims (5)

1.在光纤电信系统中的业务残存方法，该系统具有在光纤段之间的放大位置，每个放大位置在插入/分出装置或滤波器的上游具有至少一个放大器，该方法包括响应于该至少一个放大器的输出功率而提供反馈，从而使得该至少一个放大器保持它自己的输出功率稳定，由此在该位置对在该至少一个放大器中产生的放大自发辐射噪声加以放大，以便在输出端上补偿由于该位置输入段破损而导致丢失的输出功率。

2.根据权利要求1所述的方法，包括控制插入/分出装置或滤波器上游的至少一个放大器，以便将它自己的输出功率稳定保持在与输入信号无关的预定P_outPA值，以这种方式来在存在输入信号时将输入到该位置的信道功率放大到功率P_outPA，当不存在输入信号时将它自己的内部ASE噪声的功率放大到与P_outPA相等的功率P_ase。

3.根据权利要求1所述的方法，其中该放大位置具有输出辅助放大器，并且响应于反馈控制该输出辅助放大器，以便将它自己的输出功率在预定输入功率范围内保持稳定。

4.光插入/分出放大装置，该光插入/分出放大装置被设计成放置于位于光纤电信系统中的光纤段之间的放大位置中，并且沿着输入端和输出端之间的信号路径包括输入放大器、信道插入/分出装置和输出放大器，其特征在于：输入放大器具有反馈装置，该反馈装置将输入放大器输出功率稳定保持在与输入信号无关的预定P_outPA值，以便当存在输入信号时将输入到该位置的信道功率放大到预定P_outPA值，当不存在输入信号时放大输入放大器内产生的放大自发辐射噪声的功率到预定P_outPA值，以便在输出端上补偿由于该位置输入段破损而导致丢失的输出功率。

5.光纤电信系统，包括多个由光纤段连接在一起的光插入/分出放大装置，其中至少一个光插入/分出放大装置设置成应用依照权利要求1-3中任一权利要求的方法。

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