CN1520068A - 用于在密集波分复用光网络中监控信道性能的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种设备，用于在密集波分复用光网络中监控信道性能，所述设备包括可调谐光信道选择滤波器和可调谐光陷波滤波器。
Description
技术领域
本发明一般地涉及在密集波分复用(DWDM)光网络中监控信道性能的方法和设备，更具体而非排他性地说，本发明涉及用于测试DWDM网络信道性能的方法和设备，以用于传输或传送质量测试或基于协议的分析和光谱分析，其中所述质量测试例如是误比特率(BER)测试，所述光谱分析例如是波长或光信噪比分析。
背景技术
在光通信中，基于密集波分复用(DWDM)的多个信道的传输是一个经济的解决方案，以满足持续增加的带宽需求并最佳地利用现有的光纤基础设施。与传统的单信道系统相比，DWDM光通信系统对光学端的测量设备有完全不同的需求，在传统的单信道系统中准确的传输波长只有次级的重要性，而只需要仔细监控信号功率电平。
在DWDM光通信系统中，需要在所有信道上监控传输数据的传输或传送质量和光学参数两者。监控DWDM系统时，可调谐光学滤波器是核心组件。然而，对于两种类型的测试来说，可调谐光学滤波器的传输带宽需求有根本的不同。在诸如BER测试或基于协议的测试的传输或传送质量测试中，需要具有相对较宽带宽的可调谐带通光学滤波器以通过完整的单个信道。这样的可调谐带通滤波器的带宽需要足够宽以能够锁定所需要的信道，并且在锁定的信道上通过足够比例的经调制的传输数据信号。对于光谱分析，必须使用具有相对较窄带宽的可调谐光学滤波器来扫描波长和噪声功率谱。用于光谱分析的可调谐滤波器的带宽应当足够窄以获得高测量精度。由于不同的带宽需求，所以当在DWDM系统的测试设备中需要两个滤波器时，这两个光学滤波器传统上并行地配置，特别是在现场应用中。因此，由于对于光有两条并行的路径，所以测试系统需要分裂所输入的光，而这减少了在每一路径中的光的功率，并且需要多个在每条路径中都必须具备的其它组件。
美国专利No.6,310,703(Alavie等人)公开了可调谐信道选择光滤波器的使用，用于从DWDM光谱中选择一个特定信道并对之进行滤波。在经过所述可调谐信道选择光滤波器之后，光信道信号分裂成两部分。其中之一随后以光形式输入到具有随波长而按比例变化的传输特性的光纤。另一光路径则未受干扰。然后通过比较这两个光路径的输出来分析信道的光谱，以提供以比率为标准的(ratiometric)波长和功率确定分析。该设备不能执行需要信道的整个光谱的数据传输测试。
发明内容
因此，本发明寻求提供一种方法和设备，用于在密集波分复用(DWDM)光网络中监控信道性能，所述方法和设备克服或至少减轻了现有技术中的上述问题。
因此，根据第一方面，本发明提供了一种设备，用于在密集波分复用(DWDM)光网络中监控信道性能，该设备包括：光输入端，用于从DWDM光网络接收光信号；可调谐光信道选择滤波器，其耦合到光输入端，并且具有输出端；可调谐光陷波滤波器，其具有比可调谐光信道选择滤波器的带宽窄得多的带宽，并且具有输入端和输出端，其中输入端耦合到可调谐光信道选择滤器的输出端；光信号-电信号转换器，其具有耦合到可调谐光陷波滤波器的输出端的输入端，用于从可调谐光陷波滤波器的输出端接收光信号，并将该光信号转换为相应的电信号；以及信号处理装置，其具有输入端和输出端，该输入端耦合到光信号-电信号转换器的输出端，以用于处理相应的电信号，该输出端用于提供已处理的信号。
所述光信号-电信号转换器可包括至少一个光电检测器。
所述信号处理装置可包括用于执行信道传输分析的装置和/或用于执行光谱分析的装置，所述信道传输分析包括误比特率(BER)测试和/或基于协议的分析，所述光谱分析包括波长或信噪(S/N)比分析。
所述设备还可包括控制装置，用于控制对所述可调谐光陷波滤波器和可调谐光信道选择器中的至少一个滤波器的调谐。
所述设备还可包括波长参考源，提供一个波长参考，用来校准所述可调谐光信道选择滤波器和可调谐光陷波滤波器中的至少一个滤波器的波长。
根据第二方面，本发明提供了一种方法，用于在密集波分复用(DWDM)光网络中监控信道性能，该方法包括以下步骤：从DWDM光网络接收光信号，将该光信号传送通过可调谐光信道选择滤波器，将来自可调谐光信道选择滤波器的光信号传送通过可调谐光陷波滤波器，并且处理来自可调谐光陷波滤波器的光信号以确定所述光网络的信道性能。
所述方法还可包括下述步骤：在所述处理步骤之前，将来自可调谐光陷波滤波器的光信号转换为相应的电信号。
所述方法还可包括下述步骤：控制对所述可调谐光陷波滤波器和可调谐光信道选择滤波器中的至少一个滤波器的调谐。
所述方法还可包括下述步骤：校准所述可调谐光陷波滤波器和可调谐光信道选择滤波器中的至少一个滤波器的波长。
所述处理步骤可包括信道传输、传送质量分析步骤和/或光谱分析步骤。
附图说明
参考附图，现在将以示例的方式详细地描述本发明的一个实施例，其中附图：
图1示意性地示出了DWDM谱的信道滤波；
图2示意性地示出了图1的DWDM谱的陷波滤波；
图3示出了根据本发明一个实施例的设备的方框图，该设备具有一个光电检测器单元；以及
图4示出了根据本发明另一个实施例的设备的方框图，该设备具有两个光电检测器单元。
具体实施方式
因此，图1示出了一种可调谐光信道选择滤波器的响应，该可调谐光信道选择滤波器已被调谐为允许信道c1通过，而阻止信道c2和c3的传输。为了说明的目的，滤波器响应被示为理论上的矩形响应，并且不是按比例画出的。应当认识到，实际的滤波器响应将具有滚降(roll-off)特性。图2示出了在已经通过可调谐光陷波滤波器之后图1的已滤波信道传输信号，该可调谐光陷波滤波器被用于扫描光谱，并且从信道c1去除光谱的一个狭窄的部分c4。这种可调谐光陷波滤波器可以被设置为只通过狭窄部分c4，或被设置为通过除了已滤波部分c4之外的信道c1。为了说明的目的，滤波器响应再次被示出为理论上的矩形响应，并且不是按比例画出的，而实际的滤波器响应将具有滚降特性。
图3示出了根据本发明一个实施例的设备1，用于在DWDM光网络2中监控光信道的信道性能。具有相对较宽带宽的可调谐光信道选择滤波器3被用于调谐、隔离并传输来自DWDM网络的预定的信道。具有相对较窄带宽的可调谐光陷波滤波器4被用于扫描由信道选择滤波器3传输的预定信道的光谱。在通过两个可调谐滤波器3和4之后，在预定的信道中传输的光数据被光信号-电信号转换器(O/E转换器)单元10所接收，以将己滤波的光数据转换为相应的电数据信号。电数据信号随后传送到处理模块5，在那里分析电数据信号。
还提供有波长参考源6以能够对两个可调谐滤波器3和4进行波长校准。该波长参考源向滤波器3和4两者都提供具有已知参考波长的光信号。这些参考信号由所述滤波器中的一个或两个进行滤波，并且然后被传送到处理模块5。由于处理模块5知道参考光信号的精确波长，所以处理模块使用这些已滤波的参考信号来校准所述滤波器。
控制模块7从处理模块5接收信息，并且包含用于控制两个可调谐光滤波器3和4的电子硬件和软件。具体地说，控制模块7被用于控制对两个光滤波器的调谐，以控制由滤波器3传送的信道并控制陷波滤波器4的扫描。控制模块7使用有关参考光信号的信息来调整和稳定所述两个滤波器。
处理模块5还包括信道数据传输分析系统8和光谱分析器9，其中，数据传输分析系统8包含电子硬件和软件，用于放大并分析由O/E转换器单元10转换的电传输数据信号，以估计DWDM光网络中的预定信道的传输和传送质量以及性能，例如误比特率(BER)测试，其中所述O/E转换器可以是光电检测器；光谱分析器9包含电子硬件和软件，用于放大和分析由O/E转换器单元(光电检测器)转换的电传输数据信号，以执行光谱分析，例如波长或光信噪比分析。
参考前面的图1，可调谐光信道选择滤波器3的基本要求是，它的带宽应当足够宽以传输预定的信道c1，而阻止邻近的信道c2和c3，使得预定信道的足够比例的幅度被传输，进而能够执行性能测试。合适的可调谐光信道选择滤波器的例子是可调谐法布里-珀罗(Fabry-Perot)光滤波器、可调谐光纤布拉格光栅(Bragg grating)滤波器或具有机械调谐和驱动器件的衍射光栅。
参考图2，可调谐光陷波滤波器4的基本要求是，它的陷波带宽在预定的信道中应当足够窄。光谱分析的精度取决于陷波带宽，陷波带宽从预定的信道中去除光谱的所述狭窄部分。可以使用可调谐光纤布拉格光栅滤波器、可调谐光表面等离子共振光陷波滤波器或其它可调谐光陷波滤波器。
波长参考源6被用于校正可调谐信道选择光滤波器和可调谐光陷波滤波器4的时间漂移和温度漂移。波长参考源6的输出提供了很高波长精度的单波长或多波长光信号。此波长参考信号被提供给控制系统7，以使控制系统7能够控制并校正对两个可调谐光滤波器3和4的调谐。波长参考器件6的输出可以是多波长光信号或单波长光信号或具有至少一个光谱吸收凹陷(notch)的宽带光信号。波长参考源6可以由多个不同器件提供，例如激光源、法布里-珀罗光标准具(etalon)、光纤布拉格光栅或光表面等离子共振器件。
信道传输分析系统8被用于处理电传输数据信号，以估计DWDM网络信道的性能，用于传输或传送质量例如误比特率(BER)测试或基于协议的分析。在控制模块7和信号处理模块5的控制下，可调谐光信道选择滤波器3扫描DWDM系统的所有信道。一旦发现了所需要的单个信道，可调谐滤波器3就锁定在所需要的信道。信道光传输数据信号随后通过可调谐光滤波器3。控制系统7和信号处理模块5还提供对可调谐光陷波滤波器4的调谐控制。在通过两个可调谐滤波器之后，来自所需要的信道的光传输数据信号可以用于传输和传送质量的估计以及光谱分析，所述估计和分析例如使用由信道数据传输分析系统8进行的BER测试或基于协议的分析，以及由光谱分析系统9进行的光谱分析，例如DWDM光网络的波长或光信噪比(OSNR)。
在本发明的优选实施例中，通过去除所传输的数据光信号的光谱的一部分，可调谐光陷波滤波器4被用于提供适当的信号，以使光谱分析器9能够分析所需要的信道的光参数，例如波长和光信噪比(OSNR)。信道传输分析系统8处理并分析光传输数据信号的光谱的剩余部分，以执行传输或传送质量测试，例如误比特率(BER)测试或基于协议的分析，其中所述剩余部分也被O/E单元10转换为电信号。
如图4所示，在本发明的另一个实施例中，可调谐光陷波滤波器4可具有一个输入端口和两个输出端口。在通过可调谐光陷波滤波器4之后，一个输出端口(A)通过除了由可调谐光陷波滤波器4去除的窄带之外的所有由光信道选择滤波器3传输的信号，而另一输出端口(B)只提供了所述光谱由可调谐光陷波滤波器4去除的窄带。来自可调谐光陷波滤波器4的两个输出端口A和B的两个输出信号都可用于检查所传输的信道传输数据信号的传输和传送质量。光纤布拉格光栅作为这一类型的可调谐陷波滤波器特别有效，其中光纤布拉格光栅的前向传输光束作为“端口A”，而光纤布拉格光栅的后向反射光束作为“端口B”。
在此实施例中，使用两个光-电转换器O/E(1)和O/E(2)同时从端口A和端口B接收光信号。从端口A转换的电信号被输入到数据传输分析系统8以执行传输或传送质量例如误比特率(BER)测试或基于协议的分析。从端口B转换的电信号被输入到光谱分析器9以执行光谱分析，例如波长或光信噪比。
通过将可调谐光陷波滤波器4调谐到两个信道之间的光谱部分，由光信道选择滤波器3传输的全部信道将由可调谐光陷波滤波器从输出端口A传送。这从而使得能够执行精确的传输和传送质量测试。
应当理解，尽管只是已详细描述了本发明的一个具体实施例，但是，本领域技术人员可以对其进行各种修改和改进，而不会脱离本发明的范围。
Claims (13)
1.一种用于在密集波分复用光网络中监控信道性能的设备，所述设备包括：光输入端，用于从密集波分复用光网络接收光信号；可调谐光信道选择滤波器，其耦合到所述光输入端并具有一个输出端；可调谐光陷波滤波器，其具有比所述可调谐光信道选择滤波器的带宽窄得多的带宽，并且具有输入端和输出端，其中该输入端耦合到所述可调谐光信道选择滤波器的输出端；光信号—电信号转换器，其具有耦合到所述可调谐光陷波滤波器的输出端的输入端，用于从所述可调谐光陷波滤波器的输出端接收光信号，并将所述光信号转换为相应的电信号；以及信号处理装置，其具有输入端和输出端，所述信号处理装置的输入端耦合到所述光信号—电信号转换器的输出端，用于处理所述相应的电信号，所述信号处理装置的输出端用于提供已处理的信号。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述光信号—电信号转换器包括至少一个光电检测器，用于从所述可调谐光陷波滤波器的输出端接收已滤波的光信号，并用于提供对应于所述已接收的已滤波光信号的电信号。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述信号处理装置从所述光电检测器接收所述电信号。
4.如权利要求1所述的设备，还包括控制装置，用于控制对所述可调谐光陷波滤波器和所述可调谐光信道选择滤波器中的至少一个滤波器的调谐。
5.如权利要求1所述的设备，还包括波长参考源，用于提供一个波长参考，以校准所述可调谐光信道选择滤波器和所述可调谐光陷波滤波器中的至少一个滤波器的波长。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述信号处理装置包括用于执行信道传输分析的装置，所述信道传输分析可以包括误比特率测试和/或基于协议的分析。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述信号处理装置包括用于执行光谱分析的装置，所述光谱分析可包括波长或信噪比分析。
8.一种在密集波分复用光网络中监控信道性能的方法，所述方法包括以下步骤：
从密集波分复用光网络接收光信号，
将所述光信号传送通过可调谐光信道选择滤波器，
将来自所述可调谐光信道选择滤波器的光信号传送通过可调谐光陷波滤波器，以及
处理来自所述可调谐光陷波滤波器的光信号以确定所述光网络的信道性能。
9.如权利要求8所述的监控信道性能的方法，还包括下述步骤：在所述处理步骤之前，将来自所述可调谐光陷波滤波器的光信号转换为相应的电信号。
10.如权利要求8所述的监控信道性能的方法，还包括下述步骤：控制对所述可调谐光陷波滤波器和所述可调谐光信道选择滤波器中的至少一个滤波器的调谐。
11.如权利要求8所述的监控信道性能的方法，还包括下述步骤：校准所述可调谐光陷波滤波器和所述可调谐光信道选择滤波器中的至少一个滤波器的波长。
12.如权利要求8所述的监控信道性能的方法，其中所述处理步骤包括信道传输分析步骤，所述信道传输分析可以包括误比特率测试和/或基于协议的分析。
13.如权利要求8所述的监控信道性能的方法，其中所述处理步骤包括光谱分析步骤，所述光谱分析可以包括波长或信噪比分析。
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