CN104301026A - 光放大器及其光纤线路保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光放大器及其光纤线路保护方法，涉及光纤通信技术领域。该光放大器包括：两路可调谐光衰减器;与两路可调谐光衰减器对应连接的光开关；与光开关相连的光放大模块；与光放大模块相连的光耦合器/分光器；两个光衰减器光功率检测点，分别监测两路可调谐光衰减器的光信号功率；控制器，根据光衰减器光功率检测点监测获得的光功率数据调节可调谐光衰减器；根据光功率数据判断工作路由发生故障，控制光开关切换到备用路由。该光放大器内部集成了OLP功能，将OLP功能对光传输***性能的劣化降至最低，外部输出端口的光功率水平与无OLP设计的光传输***保持一致，降低对***和人身的安全性隐患。

Description

光放大器及其光纤线路保护方法

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，特别涉及一种光放大器及其光纤线路保护方法。

背景技术

由于光纤特有的高速宽带传输能力，光纤传输***（包括光波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）传输***）已经成为目前信息传输的主要技术手段。而光纤线路中断是光纤传输***面临的最常见故障，目前在通信网络的各个层面都发展了各自的保护方式，基于光纤线路的保护倒换（简称OLP（Optical Line Protection，光纤线路保护））是光纤传输***应对光纤线路故障是效率高、成本低的保护方式。

目前OLP已经在运营商网络中得到了一定的应用，图1示出传统OLP工作原理示意图，如图1示出所示，OLP工作在两个相邻的光放大器（Optical Amplifier，OA）之间（或者是发射机Tx与接收机Rx之间），前级OA后连接“双发”模块，经过工作和保护两个路由，通过“选收”模块选择来自工作路由或者保护路由的光信号，进入后级OA。目前无论OLP单元有第三方提供和光传输***供应商提供两种方式，但是这两种方式均采用OLP单元外置的方式，并且如图1示出所示1～8所有参考点均为外部接口。这种OLP应用方式的优点是每个光放段都可以设置独立的保护倒换能力，可以在多个光放段同时存在线路故障的条件下，依然保证传输***的生存性。

这种传统OLP面临如下问题：

（1）外置OLP单元相当于在线路上加入了额外的光信号损耗，根据OLP单元的工作原理，目前额外损耗最小也在3.5dB～4.0dB之间。无论对于点到点传输***还是OA级联的长途传输***，OLP额外损耗带来的性能劣化都是显著的。如果传输***未按带OLP***设计，此时则光开关、分光器等OLP组件将引入额外损耗，若假设每个光放段均采用外置OLP，则***接收OSNR将降低至少3.5～4dB，导致多数***将无法开通，即使少数***能开通，***余量也所剩无几。

（2）由于OLP单元带来的额外损耗，为了保证传输距离，必须增大参考点2的输入功率，补偿OLP额外损耗，；特别是在WDM长途传输***中在不考虑OLP保护的情况下OA输出功率通常会达到20dBm左右甚至更高，若需考虑OLP的额外损耗，还将增加3.5dB以上的功率，则参考点2的高功率，不仅会带来严重的非线性效应，而且将对设备和人身均产生安全隐患。

（3）目前OLP根据接收光功率来判断是否倒换，在多级OLP级联应用的长期的场景中，前级OLP倒换过程中会引发下级OLP的接收功率异常，存在误倒换的可能性。

总之，传统外置OLP组件方式存在劣化传输***性能和引入设备和人身安全隐患等缺点。

发明内容

本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。

本发明的一个目的是提供一种用于光纤线路保护的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于光纤传输的光放大器，包括：

两路可调谐光衰减器;

与两路可调谐光衰减器对应连接的1×2光开关；

与光开关相连的光放大模块；

与光放大模块相连的1：2光耦合器/分光器；

两个光衰减器光功率检测点，用于分别监测两路可调谐光衰减器的光信号功率；

控制器，分别与可调谐光衰减器、光开关、光衰减器光功率检测点和光放大模块相连；用于根据光衰减器光功率检测点监测获得的光功率数据，调节可调谐光衰减器；根据光衰减器光功率检测点监测获得的光功率数据判断工作路由发生故障，控制光开关切换到备用路由。

可选地，光放大器用于西至东向结构；可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器；光衰减器光功率检测点为输入端口光功率检测点，位于可调谐光衰减器和光开关之间；与光放大模块相连的是1：2光分光器。

可选地，该光放大器还包括：位于光放大模块和光分光器之间的输出端口光功率监测点，用于实时监测输出端口的输出光信号功率，反馈给控制器以控制光放大器工作状态。

可选地，光放大器用于东至西向结构；可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器；光衰减器光功率检测点作为输入端口光功率检测点位于可调谐光衰减器和光开关之间；与光放大模块相连的是1：2光耦合器/分光器。

可选地，该光放大器还包括：位于光放大模块和光耦合器/分光器之间的输出端口光功率监测点，用于实时监测输入端口的输出光信号功率，反馈给控制器以控制光放大器工作状态。

可选地，控制器用于实现光放大模块的内部控制功能。

根据本发明的另一方面，提供一种使用上述的光放大器进行光纤线路保护方法，包括：

光衰减器光功率检测点实时监测可调谐光衰减器输出的光信号功率；

控制器根据光衰减器光功率检测点监测获得的光信号功率，调节可调谐光衰减器；

控制器根据光衰减器光功率检测点监测获得的光功率数据判断工作路由发生故障，控制光开关切换到备用路由。

可选地，光放大器用于西至东向结构；可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器；光衰减器光功率检测点为输入端口光功率检测点，位于可调谐光衰减器和光开关之间；与光放大模块相连的是1：2光分光器；该方法还包括：

通过位于光放大模块和光分光器之间的输出端口光功率监测点实时监测输出端口的输出光信号功率，反馈给控制器以控制光放大器工作状态。

可选地，光放大器用于东至西向结构；可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器；光衰减器光功率检测点作为输入端口光功率检测点位于可调谐光衰减器和光开关之间；与光放大模块相连的是1：2光耦合器/分光器；该方法还包括：

位于光放大模块和光耦合器之间的输出端口光功率监测点，用于实时监测输入端口的输出光信号功率，反馈给控制器以控制光放大器工作状态。

可选地，该方法还包括：控制器用于实现光放大模块的内部控制功能。

本发明的一个优点在于，在光放大器内部集成了OLP功能，将OLP额外损耗考虑到了光放大器的内部设计中，将OLP功能对光传输***性能的劣化降至最低；光放大器内部集成OLP功能，外部输出端口的光功率水平与无OLP设计的光传输***保持一致，降低对***和人身的安全性隐患，并改善光纤传输***性能。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1示出传统OLP工作原理示意图。

图2示出根据本发明的光放大器的一个实施例的结构图。

图3示出根据本发明的光放大器的另一个实施例的结构图。

图4示出根据本发明的光纤线路保护方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本文提供一种内置光线路保护功能的新型双端口光放大器，该新型双端口光放大器包括：两路可调谐光衰减器（Variable OpticalAttenuator，VOA）;与两路可调谐光衰减器对应连接的1×2光开关；与光开关相连的光放大模块；与光放大模块相连的1：2光耦合器/分光器；两个光衰减器光功率检测点，用于分别监测两路可调谐光衰减器的光信号功率；控制器，分别与可调谐光衰减器、光开关、光衰减器光功率检测点和光放大模块相连；用于根据光衰减器光功率检测点监测获得的光功率数据，调节可调谐光衰减器；根据光衰减器光功率检测点监测获得的光功率数据判断工作路由发生故障，控制光开关切换到备用路由。新型双端口光放大器通过内置OLP功能组件的方式，在光放大器内部集成了OLP功能，一体化的设计将OLP额外损耗考虑到了光放大器的内部设计中，将OLP功能对光传输***性能的劣化降至最低；光放大器内部集成OLP功能，外部输出端口的光功率水平与无OLP设计的光传输***完全一致，降低对***和人身的安全性隐患，避免传统OLP存在的风险因素，并改善光纤传输***性能。

图2示出根据本发明的光放大器的一个实施例的结构图。图2给出了西至东向的结构，其中,可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器21；光衰减器光功率检测点为输入端口光功率检测点26，位于输入端口可调谐光衰减器21和光开关22之间；与光放大模块23相连的是1：2光分光器24。

如图2所示，输入端口可调谐光衰减器21，用于调整各光纤路由的整体损耗，保证传输***在保护倒换前后性能的一致性。

输入端口光功率检测点26，用于实时监测各输入端口的输入光信号功率，反馈给控制器25作为调整输入端口VOA21和保护倒换动作的依据。

1×2光开关22，用于选择合适的路由，执行保护倒换操作

光放大模块23，具备传统光放大器的功能，其中控制部分功能可以在控制器25中完成

输出端口光功率监测点27，用于实时监测输出端口的输出光信号功率，反馈给控制器25作为监测和优化光放大器工作状态的依据

1：2光耦合器/分光器24，将一路光信号分成2路，输入到不同的光纤路由。

控制器25是整个新型多端口光放大器的大脑，主要功能包括但不限于如下：根据输入端口光功率监测点26获得的光功率数据，通过调节输入端口可调谐光衰减器21，保证光放大器对于每条路由均处于最佳工作状态；当根据输入端口光功率监测点26获得的数据判断工作路由发生故障，控制光开关22快速切换到正常的备用路由。光放大模块23的内部控制功能也可以通过控制器25实现。

内置OLP组件使得对***性能的劣化降至最低。根据光放大器噪声系数（NF）级联计算公式NF=NF1+(NF2-1)/G1，第一级是光放大模块，G1通常很大，一般在在22dB以上，第二级是耦合器/分光器，无源器件NF等于噪声系数，增益是负***损耗，根据上述公式，级联后的NF非常接近NF1，也就是说内置OLP组件以后对放大器噪声系数性能的影响极小。

图3示出根据本发明的光放大器的另一个实施例的结构图。图3给出了东至西向的结构；可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器31；光衰减器光功率检测点为输入端口光功率检测点36，位于输入端口可调谐光衰减器31和光开关32之间；与光放大模块33相连的是1：2光分光器34。

如图3所示，输入端口可调谐光衰减器31，用于调整各光纤路由的整体损耗，保证传输***在保护倒换前后性能的一致性。

输入端口光功率检测点36，用于实时监测各输入端口的输入光信号功率，反馈给控制器35作为调整输入端口VOA31和保护倒换动作的依据。

1×2光开关32，用于选择合适的路由，执行保护倒换操作

光放大模块33，具备传统光放大器的功能，其中控制部分功能可以在控制器35中完成

输出端口光功率监测点37，用于实时监测输出端口的输出光信号功率，反馈给控制器35作为监测和优化光放大器工作状态的依据

1：2光耦合器/分光器34，将一路光信号分成2路，输入到不同的光纤路由。

控制器35是整个新型多端口光放大器的大脑，主要功能包括但不限于如下：根据输入端口光功率监测点36获得的光功率数据，通过调节输入端口可调谐光衰减器31，保证光放大器对于每条路由均处于最佳工作状态；当根据输入端口光功率监测点36获得的数据判断工作路由发生故障，控制光开关32快速切换到正常的备用路由。光放大模块33的内部控制功能也可以通过控制器35实现。

图4示出根据本发明的光纤线路保护方法的一个实施例的流程图。

如图4所示，步骤402，光衰减器光功率检测点实时监测可调谐光衰减器输出的光信号功率，反馈给控制器作为VOA21和保护倒换动作的依据。

步骤404，控制器根据光衰减器光功率检测点监测获得的光信号功率，调节可调谐光衰减器，调整各光纤路由的整体损耗，保证传输***在保护倒换前后性能的一致性。

步骤406，控制器根据光衰减器光功率检测点监测获得的光功率数据判断工作路由发生故障，控制光开关切换到备用路由。

在一个实施例中，光放大器用于西至东向结构；可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器；光衰减器光功率检测点为输入端口光功率检测点，位于可调谐光衰减器和所述光开关之间；与光放大模块相连的是1：2光分光器；保护方法还包括：通过位于光放大模块和光分光器之间的输出端口光功率监测点实时监测输出端口的输出光信号功率，反馈给控制器以控制光放大器工作状态。

在一个实施例中，光放大器用于东至西向结构；可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器；光衰减器光功率检测点为输入端口光功率检测点，位于可调谐光衰减器和所述光开关之间；与光放大模块相连的是1：2光分光器；保护方法还包括：通过位于光放大模块和光分光器之间的输出端口光功率监测点实时监测输出端口的输出光信号功率，反馈给控制器以控制光放大器工作状态。

与传统外置OLP方式相比较，本公开的技术方案具备如下优点：

（1）高性能：内置OLP组件以后对放大器噪声系数性能的影响极小，使得对***性能的劣化降至最低。

（2）低风险：外置OLP组件的高风险因素主要来源于为了补偿OLP组件带来的额外衰耗，光放大器外部输出端口的输出光功率的提高。新型双端口光放大器内置OLP组件，输出光功率与未带OLP***完全一致，避免了安全隐患。

（3）低成本：光纤线路保护是应对底层光纤光缆故障最直接、最低成本的保护方式，应对最常见的光纤线路故障具有得天独厚的优势。

至此，已经详细描述了根据本发明的光放大器及其光纤线路保护方法。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本发明的方法和***。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和***。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于光纤传输的光放大器，其特征在于，包括：

两路可调谐光衰减器;

与所述两路可调谐光衰减器对应连接的1×2光开关；

与光开关相连的光放大模块；

与所述光放大模块相连的1：2光耦合器/分光器；

两个光衰减器光功率检测点，用于分别监测两路所述可调谐光衰减器的光信号功率；

控制器，分别与所述可调谐光衰减器、所述光开关、所述光衰减器光功率检测点和所述光放大模块相连；用于根据所述光衰减器光功率检测点监测获得的光功率数据，调节所述可调谐光衰减器；根据所述光衰减器光功率检测点监测获得的光功率数据确定工作路由发生故障，控制所述光开关切换到备用路由。

2.根据权利要求1所述的光放大器，其特征在于，所述光放大器用于西至东向结构；所述可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器；所述光衰减器光功率检测点作为输入端口光功率检测点位于所述可调谐光衰减器和所述光开关之间；与所述光放大模块相连的是1：2光耦合器/分光器。

3.根据权利要求2所述的光放大器，其特征在于，还包括：

位于所述光放大模块和所述光耦合器/分光器之间的输出端口光功率监测点，用于实时监测输出端口的输出光信号功率，反馈给所述控制器以控制所述光放大器工作状态。

4.根据权利要求1所述的光放大器，其特征在于，所述光放大器用于东至西向结构；所述可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器；所述光衰减器光功率检测点作为输入端口光功率检测点位于所述可调谐光衰减器和所述光开关之间；与所述光放大模块相连的是1：2光耦合器/分光器。

5.根据权利要求4所述的光放大器，其特征在于，还包括：

位于所述光放大模块和所述光耦合器/分光器之间的输出端口光功率监测点，用于实时监测输出端口的输入光信号功率，反馈给所述控制器以控制所述光放大器工作状态。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的光放大器，其特征在于，所述控制器用于实现所述光放大模块的内部控制功能。

7.一种使用如权利要求1所述的光放大器进行光纤线路保护方法，其特征在于，包括：

所述光衰减器光功率检测点实时监测所述可调谐光衰减器输出的光信号功率；

所述控制器根据所述光衰减器光功率检测点监测获得的光信号功率，调节所述可调谐光衰减器；

所述控制器根据所述光衰减器光功率检测点监测获得的光功率数据判断工作路由发生故障，控制所述光开关切换到备用路由。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光放大器用于西至东向结构；所述可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器；所述光衰减器光功率检测点为输入端口光功率检测点，位于所述可调谐光衰减器和所述光开关之间；与所述光放大模块相连的是1：2光分光器；

所述方法还包括：

通过位于所述光放大模块和所述光分光器之间的输出端口光功率监测点实时监测输出端口的输出光信号功率，反馈给所述控制器以控制所述光放大器工作状态。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光放大器用于东至西向结构；所述可调谐光衰减器为输入端口可调谐光衰减器；所述光衰减器光功率检测点作为输入端口光功率检测点位于所述可调谐光衰减器和所述光开关之间；与所述光放大模块相连的是1：2光耦合器/分光器；

所述方法还包括：

通过位于所述光放大模块和所述光分光器之间的输出端口光功率监测点实时监测输出端口的输出光信号功率，反馈给所述控制器以控制所述光放大器工作状态。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

所述控制器用于实现所述光放大模块的内部控制功能。