CN101145838A - 一种求取dwdm***光信噪比的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种求取DWDM***光信噪比的方法，适用于包含光放大器的DWDM***，包括：步骤一，根据所述光放大器的噪声系数、增益得到放大自发辐射噪声功率；步骤二，求取所述光放大器的单通道输入功率，并根据该单通道输入功率和输入光信噪比得到输入噪声功率；步骤三，由所述放大自发辐射噪声功率、所述输入噪声功率、所述增益得到输出噪声功率；及步骤四，求取单通道的输出信号功率，并根据该输出信号功率和所述输出噪声功率得到信号的输出光信噪比。本发明克服了现有技术中的光信噪比估算方法无法适应于非等距***、跨段发送光功率不均等***、低信噪比***以及横向兼容***的缺点。

Description

一种求取DWDM***光信噪比的方法

技术领域

本发明涉及光传输技术，特别是涉及一种准确求取DWDM(DenseWavelength Division Multiplex，密集波分复用)***光信噪比的方法。

背景技术

噪声、色度色散、非线性效应和偏振模色散是目前DWDM***设计需要考虑的四大关键问题。噪声主要源于DWDM***中的光放大器(OpticalAmplifier，OA)的应用。在DWDM***设计、工程调试及设备运行中往往需要计算或监测***中各网元的光信噪比(Optical Signal-to-Noise Ratio，OSNR)。ITU-T(Telecommunication Standardization Sector of International

Telecommunication Union，国际电信联盟电信标准化部门)建议G.692(10/98)“Optical interfaces for multichannel systems with optical amplifiers”、ITU-T建议G.696.1(07/2005)“Longitudinally compatible intra-domain DWDM

applications”都给出了光信噪比的估算公式。

ITU-T建议G.696.1的附录I.1.1，假设***有x个跨段，含1个OBA，x-1个OLA，1个OPA，假设各跨段损耗均等，跨段损耗L等于OLA的增益G_LA，所有OA的噪声系数相同，OLA和OBA的输出功率相同，给出的估算公式为：

$\mathrm{OSNR}=P_{\mathrm{out}}-L-{\mathrm{NF}}_{\mathrm{eff}}-10\·\log (x+\frac{{10}^{\frac{G_{\mathrm{BA}}}{10}}}{{10}^{\frac{L}{10}}})-10\·\log [h\·v{\·v}_r]---\left(1\right)$

DWDM***光信噪比计算的中间步骤需要计算0.1nm带宽内的噪声功率P_n，P_n＝P_ASE+G×P_SSE，其中，P_ASE是由OA产生的放大自发辐射噪声，P_SSE是被放大信号的源噪声，P_ASE可根据OA的噪声系数得出，OA的等效噪声模型参见图1。OA产生的放大自发辐射噪声 $P_{\mathrm{ASE}}=(\mathrm{NF}-\frac{1}{G})\×G\×\mathrm{hvB},$ 这里h为普朗克常数，NF为噪声系数，v为光信号的频率，B为0.1nm噪声带宽转换为频率带宽(单位Hz)。在1550nm窗口，hvB对应的功率(单位dBm)约为-58dBm。在多数情况下，有： $\mathrm{NF}>>\frac{1}{G},$ 所以在计算P_ASE过程中通常忽略散粒噪声

但在增益较低的EDFA或DRA的噪声计算中不能省略

其中，OBA(OpticalBoosting Amplifier)为光功率放大器，OLA(Optical Line Amplifier)为光线路放大器，OPA(Optical Fiber Amplifier)为光纤放大器，EDFA(Erbium-DopedFiber Amplifier)为掺饵光纤放大器，DRA(Distributed Raman Amplifier)为分布式拉曼放大器。

近年来随着电域信号处理技术的进步，如EDC(Error Detection Code，错误检测码)技术、FEC(Forward Error Correction，前向纠错)技术，以及各种层出不穷的新型码型调制技术，大大提高了***的噪声容忍能力。在未来的长距DWDM***中，10Gb/s***的光信噪比最低标准有可能达到10dB左右，所以越来越有必要考虑总功率中噪声功率所占的分量。下面通过典型值估算低光信噪比***里的信号功率和噪声功率大小：某40波C波段DWDM***，假设OA增益带宽为35nm，信号的光信噪比为15dB，通道信号功率平坦，单通道信号功率为P1。那么总信号功率为40×P1总噪声功率为P1×10^-15/10×(35/0.1)＝11.068×P1；单通道噪声功率为P1×10^-15/10×(0.8/0.1)＝0.253×P1。这样总信号功率是总噪声功率的3.614倍，单通道信号功率是单通道噪声功率的3.953倍。本发明在光信噪比的分析和计算中特别考虑噪声功率在总功率中所占的分量。

在DWDM横向兼容***中，终端设备可能来自厂商A和C，光中继设备可能来自厂商B，这种情况下，需要根据传输过来的信号的光信噪比计算出光中继后的光信噪比。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种求取DWDM***光信噪比的方法，用于克服现有技术中的光信噪比估算方法无法适应于非等距***、跨段发送光功率不均等***、低信噪比***以及横向兼容***的缺点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种求取DWDM***光信噪比的方法，适用于包含光放大器的DWDM***，其特征在于，包括：

步骤一，根据所述光放大器的噪声系数、增益得到放大自发辐射噪声功率；

步骤二，求取所述光放大器的单通道输入功率，并根据该单通道输入功率和输入光信噪比得到输入噪声功率；

步骤三，由所述放大自发辐射噪声功率、所述输入噪声功率、所述增益得到输出噪声功率；及

步骤四，求取单通道的输出信号功率，并根据该输出信号功率和所述输出噪声功率得到信号的输出光信噪比。

所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其中，在所述步骤一之前，还包括一设定所述光放大器的增益、噪声系数、输入功率、输出功率均为已知参数的步骤。

所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其中，所述步骤二中，根据所述光放大器的单通道输出功率、增益、放大自发辐射噪声功率求取所述光放大器的单通道输入功率。

所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其中，所述步骤二中，根据所述光放大器的输入功率求取所述光放大器的单通道输入功率。

所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其中，所述步骤四中，根据所述光放大器的单通道输出功率与所述输出噪声功率求取所述单通道的输出信号功率。

所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其中，所述步骤四中，根据单通道的输入信号功率和所述增益求取所述单通道的输出信号功率。

所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其中，所述光放大器的输入功率、输出功率由所述DWDM***的线路光纤和***配置确定。

所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其中，所述光放大器为掺饵光纤放大器、分布式拉曼放大器或半导体光放大器。

所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其中，所述DWDM***为C波段40波DWDM***、C波段80波DWDM***或C+L波段160波DWDM***。

所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其中，所述DWDM***为非等距***、跨段发送光功率不均等***、低信噪比***、横向兼容***或光分插复用***。

本发明的有益效果在于：

采用本发明所述方法，与现有技术方法相比，由于采取了所有OA的噪声累积的方法，解决了不等距***的光信噪比计算；由于兼顾了噪声功率在总功率中所占的分量，解决了低信噪比***的光信噪比计算，提高了光信噪比的准确性；由于输入光信噪比可配置，也适用于横向兼容***以及OADM(Opticaladd/drop multiplexing，光分插复用)***的光信噪比计算。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有OA的等效噪声模型；

图2为本发明获得***输出光信噪比的方法框图；

图3为本发明获得单级OA输出光信噪比的方法流程图。

具体实施方式

请参阅图2所示，为本发明获得***输出光信噪比的方法框图。本发明逐级获得***中OA输出信号的光信噪比，上一级OA的输出光信噪比作为下一级OA的输入光信噪比，并考虑OA输入功率、输出功率中噪声功率所占的分量。OA可以是基于EDFA、DRA、SOA或其他技术方案的光放大器。

请参阅图3所示，为本发明获得单级OA输出光信噪比的方法流程图。该图以C波段40波DWDM***为例，描述了准确获得***光信噪比的方法。为方便描述，下面所有参数均为线性单位。***中OA功率近似有P_{OA_total_out}＝40×P_{OA_ch_out}，P_{OA_total_in}＝40×P_{OA_ch_in}。因为通道带宽近似为0.8nm，所以通道内的噪声功率为0.1nm带宽内噪声功率的8倍。以***中第i个OA为例，OA_i的输入信号的光信噪比和增益、噪声系数、输入或输出功率以及其他相关参数均为已知条件，根据OA_i相关参数获得OA_i的输出光信噪比的过程具体步骤如下：

步骤301，根据OA_i的噪声系数NF_OAi、增益G_OAi获得OA_i产生的放大辐射噪声功率p_{OAi_ASE}，则OA_i产生的0.1nm带宽内的放大自发辐射噪声功率P_{OAi_ASE}为：

$P_{\mathrm{OAi}\_\mathrm{ASE}}=({\mathrm{NF}}_{\mathrm{OAi}}-\frac{1}{G_{\mathrm{OAi}}})\×G_{\mathrm{OAi}}\×\mathrm{hvB}---\left(1\right)$

在低增益OA的情况不能忽略散粒噪声

步骤302，根据OA_i的单通道输出功率P_{OAi_ch_out}、增益G_OAi、放大自发辐射噪声功率P_{OAi_ASE}获得OA_i的单通道输入功率P_{OAi_ch_in}，或者根据OA_i的输入功率获得OA_i的单通道输入功率P_{OAi_ch_in}，则OA_i的单通道输入功率P_{OAi_ch_in}为：

$P_{\mathrm{OAi}\_\mathrm{ch}\_\mathrm{in}}=\frac{P_{\mathrm{OAi}\_\mathrm{ch}\_\mathrm{out}}-8\×P_{\mathrm{OAi}\_\mathrm{ASE}}}{G_{\mathrm{OAi}}}---\left(2\right)$

这里考虑了通道带宽内总的放大自发辐射噪声，还可以直接从输入功率获得单通道输入功率，即单通道输入功率等于总输入功率除以通道数。

步骤303，根据OA_i的单通道输入功率P_{OAi_ch_in}和输入光信噪比OSNR_{OAi_in}获得输入噪声功率P_{OAi_SSE}，则OA_i的0.1nm带宽内的输入噪声功率P_{OAi_SSE}为：

$P_{\mathrm{OAi}\_\mathrm{SSE}}=\frac{P_{\mathrm{OAi}\_\mathrm{ch}\_\mathrm{in}}}{{\mathrm{OSNR}}_{\mathrm{OAi}\_\mathrm{in}}+8}---\left(3\right)$

这里8×P_{OAi_SSE}表示通道内的输入噪声功率。

步骤304，根据放大自发辐射噪声功率P_{OAi_ASE}、输入噪声功率P_{OAi_SSE}及OA_i的增益G_OAi获得输出噪声功率P_{OAi_noise}，则OA_i的0.1nm带宽内输出噪声功率P_{OAi_noise}为：

P_{OAi_noise}＝P_{OAi_SSE}×G_OAi+P_{OAi_ASE}        (4)

步骤305，根据单通道输出功率P_{OAi_ch_out}和输出噪声功率P_{OAi_noise}获得OA_i的单通道的输出信号功率P_{OAi_ch_sig}，则单通道的输出信号功率P_{OAi_ch_sig}为：

P_{OAi_ch_sig}＝P_{OAi_ch_out}-8×P_{OAi_noise}(5)

或者根据单通道的输入信号功率和增益G_OAi求出单通道的输出信号功率P_{OAi_ch_sig}，即单通道的输出信号功率P_{OAi_ch_sig}等于单通道的输入信号功率乘以增益G_OAi。

步骤306，根据单通道的输出信号功率P_{OAi_ch_sig}和单通道的输出噪声功率P_{OAi_noise}获得信号的输出光信噪比OSNR_{OAi_out}，则OA_i的输出信号的光信噪比OSNR_{OAi_out}为：

${\mathrm{OSNR}}_{\mathrm{OAi}\_\mathrm{out}}=\frac{P_{\mathrm{OAi}\_\mathrm{ch}\_\mathrm{sig}}}{P_{\mathrm{OAi}\_\mathrm{noise}}}---\left(6\right)$

如果是C波段80波或C+L波段160波***，将上述的k因子8更换为4即可。如果是更密集或更稀疏的DWDM***，根据***的通道带宽修改相应的k因子。

准确获得DWDM***光信噪比的方法可作为软件功能模块内嵌在DWDM***的网管上，从而获得***中MPI-S、MPI-R、S’、R’各点的光信噪比。DWDM实际工程***一般不会满配置波长通道，故需要根据实际情况计算噪声功率在总功率中的分量。DWDM***中各网元的监测功能模块可监测该网元的OA的输入功率和输出功率；并从上级OA的输出光信噪比获知本级OA的输入光信噪比；用户输入OA的噪声系数、增益、***通道数等参数；根据上述参数获得该网元中OA的输出光信噪比。***的初始光信噪比，可输入如50dB或其他合适值；如果是横向兼容***，应输入对端设备传输过来的信号的光信噪比。

准确获得DWDM***光信噪比的方法也可应用在DWDM***设计中，作为辅助软件指导***的配置设计，***中OA的输入功率和输出功率由线路光纤损耗和***配置决定。

本发明提出的一种准确获得DWDM***光信噪比的方法适应于非等距***、跨段发送光功率不均等***、低信噪比***以及横向兼容***。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种求取DWDM***光信噪比的方法，适用于包含光放大器的DWDM***，其特征在于，包括：

步骤一，根据所述光放大器的噪声系数、增益得到放大自发辐射噪声功率；

步骤二，求取所述光放大器的单通道输入功率，并根据该单通道输入功率和输入光信噪比得到输入噪声功率；

步骤三，由所述放大自发辐射噪声功率、所述输入噪声功率、所述增益得到输出噪声功率；及

步骤四，求取单通道的输出信号功率，并根据该输出信号功率和所述输出噪声功率得到信号的输出光信噪比。

2.根据权利要求1所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其特征在于，在所述步骤一之前，还包括一设定所述光放大器的增益、噪声系数、输入功率、输出功率均为已知参数的步骤。

3.根据权利要求2所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其特征在于，所述步骤二中，根据所述光放大器的单通道输出功率、增益、放大自发辐射噪声功率求取所述光放大器的单通道输入功率。

4.根据权利要求2或3所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其特征在于，所述步骤二中，根据所述光放大器的输入功率求取所述光放大器的单通道输入功率。

5.根据权利要求2或3所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其特征在于，所述步骤四中，根据所述光放大器的单通道输出功率与所述输出噪声功率求取所述单通道的输出信号功率。

6.根据权利要求2或3所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其特征在于，所述步骤四中，根据单通道的输入信号功率和所述增益求取所述单通道的输出信号功率。

7.根据权利要求2或3所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其特征在于，所述光放大器的输入功率、输出功率由所述DWDM***的线路光纤和***配置确定。

8.根据权利要求1、2或3所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其特征在于，所述光放大器为掺饵光纤放大器、分布式拉曼放大器或半导体光放大器。

9.根据权利要求1、2或3所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其特征在于，所述DWDM***为C波段40波DWDM***、C波段80波DWDM***或C+L波段160波DWDM***。

10.根据权利要求1、2或3所述的求取DWDM***光信噪比的方法，其特征在于，所述DWDM***为非等距***、跨段发送光功率不均等***、低信噪比***、横向兼容***或光分插复用***。

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