CN1601930A

CN1601930A - 一种动态增益均衡系统和实现动态增益均衡的方法

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Publication number: CN1601930A
Application number: CNA031346448A
Authority: CN
Inventors: 易兴文; 张世桂; 梁笑雁; 曾栋; 雒文斌; 曾治琴
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2003-09-23
Filing date: 2003-09-23
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2023-09-23
Also published as: CN1288859C

Abstract

本发明涉及光通信领域，目的是提供一种动态增益均衡系统和实现动态增益均衡的方法。该系统包括功率检测单元、功率均衡调节单元及功率均衡控制单元，该功率均衡控制单元与功率检测单元和功率均衡调节单元连接，信号依次经过功率均衡调节单元和功率检测单元。该方法是先设定标准功率曲线和功率均衡波动门限，再检测信号各通道功率，将检测到的各通道功率与标准功率曲线进行比较，计算其偏差，判断是否越限，若是，则计算各通道调节量，并按各通道调节量调节各通道功率。本发明是一种可调节的增益均衡系统，能适应于不同的系统和场合，而该方法，当线路上信号出现异常情况时能自动控制增益均衡系统进行调节。

Description

一种动态增益均衡系统和实现动态增益均衡的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及光通信系统中一种实现动态增益均衡的系统和方法。

发明背景

波分系统里，不同波长的光在传输过程中的衰减是不一致的。经过长途传输后，发送时比较均衡的各波长信号，到达接收端时，各波长功率偏差会变得很大，导致传输性能降低。所以信号在经过一段距离的传输后，需要进行功率均衡调节，使各波长功率达到均衡状态。

使用增益平坦滤波器可以实现功率增益均衡。增益平坦滤波器是一种对不同波长的光有不同衰减率的滤波器，对于一条特定的传输线路，选用合适的增益平坦滤波器，使原来功率偏高的波长得到较大的衰减，而原来功率偏低的波长得到较小的衰减，这样经过滤波器后的光信号各波长功率达到较好的均衡性。

在一现有技术方案中，根据光放大器的增益谱及传输光纤的损耗谱，在传输线路上，通过计算确定对应的GFF(增益平坦滤波器)的损耗特性曲线，最后选择合乎要求的GFF并将其置于相应的光放模块中。随着技术的发展及对技术要求的提高，现有技术已不能满足用户的需求，比如：由于GFF的损耗特性曲线是固定的，为了适应不同的系统，需要生产各种不同损耗特性曲线的增益平坦滤波器。另外，随着系统的老化，光放大器的增益谱和光纤的损耗谱会发生变化，需要定期对线路进行重新检测计算、更换新的增益平坦滤波器。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的主要目的是提供一种可调节的动态增益均衡系统，能适应于不同的系统和场合，并提供一种实现动态增益均衡的方法，对线路上信号的功率均衡性进行检测，出现异常情况时能自动控制增益均衡装置进行调节。

一种动态增益均衡系统，包括：功率均衡调节单元、功率检测单元以及功率均衡控制单元；

所述的功率均衡调节单元对输入信号进行功率均衡处理；

所述的功率检测单元接收传输信号，检测传输信号的光功率，并反馈给功率均衡控制单元；

所述的功率均衡控制单元接收该反馈信息，并根据该反馈信息控制功率均衡调节单元对输入信号进行功率均衡处理。

所述的功率检测单元可为多信道光谱分析单元，或者多个单通道功率检测单元的组合。

所述的功率均衡调节单元可为分波器(DMUX)和可调衰减合波器(VMUX)的组合，所述的分波器对输入信号进行分波处理，所述的可调衰减合波器对分波处理后的信号进行衰减和合波处理。

所述的功率均衡调节单元可为含有分光镜和可调衰减阵列的调节单元。

所述的动态增益均衡系统，还包括分光器，所述的分光器从信号传输线路上引出光信号进入功率检测单元进行检测。

一种动态增益均衡系统，包括：位于第一节点的功率均衡单元以及对其进行控制的第一控制单元，位于第二节点的功率检测单元以及对其进行控制的第二控制单元；

所述的功率均衡单元对发送信号进行均衡处理；

所述的功率检测单元对接收信号进行检测；

所述的第一控制单元与第二控制单元通过协议信道连接，对功率均衡单元及功率监测单元进行控制。

所述的动态增益均衡系统，还包括分光器，其可从传输线路上引出光信号接入功率检测单元进行检测。

一种实现动态增益均衡的方法，包括下列步骤：

a、设定标准功率曲线和功率均衡波动门限；

b、检测各通道功率；

c、将检测到的各通道功率与标准功率曲线进行比较，判断是否越限，若为是，进入步骤d，若为否，则保持当前各通道功率不变；

d、计算各通道调节量，并按各通道调节量调节各通道功率。

一种实现动态增益均衡的方法，包括下列步骤：

a、设定标准功率曲线和功率均衡波动门限；

b、在第二节点检测各通道功率；

d、计算各通道调节量，并在第一节点按各通道调节量调节各通道功率。

所述的方法，还包括：

e、所述第一节点将调节结果反馈所述第二节点，判断调节是否成功，若调节结果为成功，进入步骤f；若失败或超时，结束调节；

f、第二节点检测传输线路的功率，判断功率是否均衡，若是，则使用调节后的功率曲线；若否，则返回步骤d。

所述的第一节点与第二节点的数据反馈通过在协议信道上传递协议帧来完成，协议帧内容包括各通道功率值或者是各通道功率的调节量。

本发明提供了一种可调节的增益均衡系统，可以适应不同的系统环境，减少备件数量，并且在光纤老化等系统环境发生变化时不需要更改设备；通过功率检测单元对各通道功率定时检测，在出现功率失衡情况时，能及时通知用户，便于用户了解信号传输情况；在自动启动模式下，出现功率失衡情况时，能自动启动DGE调节过程，使传输线路快速得到恢复，保障传输系统的传输性能；功率检测过程和功率均衡调节过程的控制由系统自动完成，不需要用户干预，降低维护人员的技术要求，也降低了手工计算和操作失误引起的风险。

通过本发明的功率预均衡技术，在信号传输的上游对信号各通道进行不同的补偿，抵消了传输过程中各通道功率失衡特性，使信号到达下游节点时信噪比达到最优状态；在自动启动模式下，出现功率失衡情况时，能自动启动APE(自动功率预均衡Automatic Power PreEquilibrium)调节过程，使传输线路快速得到恢复，保障传输系统的传输性能；功率检测过程和功率均衡调节过程的控制、上下游节点的交互由系统自动完成，不需要用户干预，降低维护人员的技术要求，也降低了手工计算和操作失误引起的风险。

附图说明

图1所示为动态增益均衡(DGE)系统结构图；

图2所示为一种功率均衡调节单元的示意图；

图3是本发明另一个动态增益均衡系统结构图；

图4所示为动态增益均衡调节控制流程图；

图5所示为下游节点控制单元程序流程图。

具体实施方式

本发明主要是为了实现传输线路上信号各通道功率的动态增益均衡，设备自动完成对信号各通道功率均衡性的检测，出现异常情况时，能自动控制增益均衡单元进行均衡调节。整个检测和调节过程由设备自动完成计算和控制，不需要人工干预，调节过程速度快，准确性高。

如图1所示为动态增益均衡(DGE)系统的结构组成。DGE功能的系统结构组成包括功率检测单元、功率均衡调节单元、功率均衡控制单元。

功率检测单元负责对信号各通道功率均衡性进行检测，能对传输线路上的信号的各个波长的光功率进行检测，可为传输系统内置的多信道光谱分析单元，该单元对合波信号的光谱进行扫描计算出各通道的光功率；也可以是多个单通道功率检测单元的组合。为方便检测，可以在信号传输线路上使用一个分光器，线路上的信号先经过功率均衡调节单元，然后经过分光器将一部分光送到功率检测单元进行各通道功率的检测。

功率均衡调节单元负责对信号各通道功率均衡性进行调节，能对传输线路上的信号的各个波长的光功率进行单独的调节。其可为分波器(DMUX)和可调衰减合波器(VMUX)的组合，信号输入到分波器进行分波，再经过可调衰减合波器进行衰减和合波，如图2所示，为一种功率均衡调节单元的示意图；也可为能够实现连续波段调节的调节单元，该调节单元内部有一个分光镜实现分波段功能，有一个可调衰减阵列对各波段功率进行调节。

功率均衡控制单元实现对功率检测单元和功率均衡调节单元的控制和数据交换。控制单元与功率检测单元连接，实现对信号各通道功率的检测，并与标准功率曲线进行比较，判断信号是否失衡；控制单元与功率均衡单元连接，实现对信号各通道的功率分别进行单独的调节。该控制单元硬件提供了一些数据传递的功能，其上加载了控制软件，由软件将命令数据发送到功率检测单元和功率均衡单元，由这两个单元执行相应的操作。

信号虽然在发送时被重新调节为功率均衡状态，实际上信号在传输过程中又发生了变化，当信号到达下游节点时，信号已经不是理想的均衡状态。为保证信号在到达下游节点接收端时，各通道功率有较好的均衡性，本发明还实现传输线路上信号各通道功率的自动预均衡，设备自动完成对信号各通道功率均衡性的检测，出现异常情况时，能自动与上游节点的设备进行信息交互，并启动调节。

如图3所示为本发明另一个实施例动态增益均衡系统的结构组成。其调节功能由WDM(波分复用)传输线路上的上游节点和下游节点协同控制完成，下游节点负责对信号各通道功率均衡性进行检测，由功率检测单元和控制单元组成；上游节点负责对信号各通道功率均衡性进行调节，由功率均衡单元和控制单元组成；两个节点的控制单元通过监控信道或其他协议信道来进行信息数据交互，协同完成调节过程的控制。

该系统中的其余的相关组成部分，可以与前述实施例中相同。

这里的两个控制单元的功能可以由软件来实现。也可以由硬件加载软件来实现，具体的设计本领域技术人员根据其实现的功能，都可以做得到。功率检测单元的控制单元，需要定时对功率检测单元下发一个检测的命令，并读取其数据。功率均衡单元的控制单元，实现的就是下发命令让功率均衡单元对某个通道进行调节。

如图4所示，为本发明调节控制流程图。系统配置完成后需要设定标准功率曲线和功率均衡波动门限。

系统配置完成，经过调整输出信号的信噪比达到最高时，用户执行标准功率曲线初始化操作，该操作将此时输出信号的各通道功率保存起来，用于以后调节的参考。

而功率均衡波动门限也可由用户设置，根据用户对功率均衡的精确度要求进行设定，需要精确度高则设置较小的门限。一般情况下是1.5dB。

以下是调节动作：

功率检测单元定时对信号各通道功率进行检测，与标准功率曲线进行比较计算，并判断各通道功率的均衡性。该定时的时间间隔可以是分钟级的，用户可以根据对该系统的实时性的要求设置该时间间隔。若要求实时性高，则将时间间隔设短些。一般情况是5分钟，可以根据实际的情况选定。

当各通道功率与标准功率曲线的偏差超过预设的功率均衡波动门限时，则认为信号各通道功率失衡，通过事件等方式提示用户。

一种判断功率是否失衡的方法是：计算标准功率曲线的平均功率IA，计算实际功率曲线的平均功率PA。对于每一个通道，计算标准功率曲线中该通道功率与平均功率的偏差IB，计算实际功率曲线中该通道功率与平均功率的偏差PB，如果有任意一个通道的(PB-IB)超过预设的功率均衡波动门限，则认为是功率失衡。

当出现功率失衡时，可以启动本发明的调节流程。启动调节流程的方式可以有两种模式：手工启动模式和自动启动模式。手工启动模式下，当出现功率失衡的情况时，系统提示用户当前出现功率失衡，用户下发启动调节命令后系统将开始调节控制；自动启动模式下，当启动检测到各通道功率失衡时，自动开始调节控制。

启动调节控制流程后，功率均衡控制单元根据功率检测单元检测到的当前功率曲线，与标准功率曲线进行比较计算，计算出每一个通道所需要的调节量，并控制功率均衡调节单元进行相应的调节，当所有通道都调节完成后，将调节成功或者失败的结果通过事件等方式通知用户。

如图5所示，是本发明的另一个流程图，若采用第二个系统结构，则在启动系统调节后，下游节点的控制单元根据功率检测单元检测到的当前功率曲线，与标准功率曲线进行比较计算，计算出每一个通道所需要的调节量，并通过相应的系统协议与上游节点的控制单元进行交互，通知上游节点进行调节。上游节点的控制单元控制功率均衡单元进行相应的调节，当所有通道都调节完成后，再通过系统协议通知下游节点调节完毕。最后，下游节点的功率检测单元对各通道功率再进行检测，确认调节的效果。并将调节成功或者失败的结果以事件等方式通知用户。这里的比较计算可以是由软件来实现。

该调节量的计算过程如下：

首先，对于标准功率曲线，其平均功率值为IA，对某一个通道，其光功率为IP，该通道的功率偏移值为IB＝IP-IA。同样，实际检测到的功率曲线，平均功率值为FA，对某一个通道，其光功率为FP，其功率偏移值为FB＝FP-FA。对每一个通道都分别计算出IB和FB，该通道的调节量＝FB-IB。

为了防止调节后引起传输线路的功率波动，需要维持调节前后输出功率的稳定。调节时先计算实际功率曲线的平均功率，然后将标准功率曲线垂直平移，使标准功率曲线的平均功率与实际功率曲线的平均功率一致，再参考平移后的标准功率曲线对信号各通道功率进行调节，这样就保证了调节前后的输出功率是一致的。

该“垂直平移”是通过对所有的通道都增加/减少相同的衰减来实现的。比如：原来平均功率是XmW，调节后平均功率变成YmW，当前线路中有N个通道。则每个通道的功率都需要调节(Y-X)mW，对应的衰减量调节量是A＝10*log(Y-X)dB。所以需要对所有的通道的衰减量都增加A dB，就能保证调节后的平均功率与调节前一致。

到这里，就完成了动态增益均衡的调节过程。

通过本发明的技术方案，可带来的有益效果如下：

1、提供了可调节的增益均衡装置，可以适应不同的系统环境，减少备件数量；并且在光纤老化等系统环境发生变化时不需要更改设备，本发明在信号传输的上游对信号各通道进行不同的补偿，抵消了传输过程中各通道功率失衡特性，使信号到达下游节点时信噪比达到最优状态；

2、通过功率检测单元对各通道功率定时检测，在出现功率失衡情况时，能及时通知用户，便于用户了解信号传输情况；

3、在自动启动模式下，出现功率失衡情况时，能自动启动DGE调节过程，使传输线路快速得到恢复，保障传输系统的传输性能；

4、功率检测过程和功率均衡调节过程的控制由系统自动完成，不需要用户干预，降低维护人员的技术要求，也降低了手工计算和操作失误引起的风险。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1、一种动态增益均衡系统，其特征在于包括：功率均衡调节单元、功率检测单元以及功率均衡控制单元；

所述的功率均衡调节单元对输入信号进行功率均衡处理；

2、如权利要求1所述的动态增益均衡系统，其特征在于：所述的功率检测单元可为多信道光谱分析单元，或者多个单通道功率检测单元的组合。

3、如权利要求1所述的动态增益均衡系统，其特征在于：所述的功率均衡调节单元可为分波器(DMUX)和可调衰减合波器(VMUX)的组合，所述的分波器对输入信号进行分波处理，所述的可调衰减合波器对分波处理后的信号进行衰减和合波处理。

4、如权利要求1所述的动态增益均衡系统，其特征在于：所述的功率均衡调节单元可为含有分光镜和可调衰减阵列的调节单元。

5、如权利要求1所述的动态增益均衡系统，其特征在于还包括分光器，所述的分光器从信号传输线路上引出光信号进入功率检测单元进行检测。

6、一种动态增益均衡系统，其特征在于包括：位于第一节点的功率均衡单元以及对其进行控制的第一控制单元，位于第二节点的功率检测单元以及对其进行控制的第二控制单元；

所述的功率均衡单元对发送信号进行均衡处理；

所述的功率检测单元对接收信号进行检测；

7、如权利要求6所述的动态增益均衡系统，其特征在于还包括分光器，其可从传输线路上引出光信号接入功率检测单元进行检测。

8、一种实现动态增益均衡的方法，其特征在于包括下列步骤：

a、设定标准功率曲线和功率均衡波动门限；

b、检测各通道功率；

d、计算各通道调节量，并按各通道调节量调节各通道功率。

9、一种实现动态增益均衡的方法，其特征在于包括下列步骤：

a、设定标准功率曲线和功率均衡波动门限；

b、在第二节点检测各通道功率；

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于还包括：

11、如权利要求9或10所述的实现动态增益均衡的方法，其特征在于：所述的第一节点与第二节点的数据反馈通过在协议信道上传递协议帧来完成，协议帧内容包括各通道功率值或者是各通道功率的调节量。