CN104509010A - 用于光学wdm网络中信道建立的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于光学网络中的信道建立的方法和装置。光学信号路径被配置成用于WDM信号的某一特定的光学信道信号(OC1)。该信道信号(OC1)由具有预定的较低频率的调制测量信号(MT1)进行开关调制并且产生信道测试信号(OT1)。该信道测试信号(OT1)与其它光学信道(OC2-OCn)结合至WDM信号(WS)并且经由所述路径传输。在起始节点(1)或下游节点(3，5)处，测量信号(EM1，EM3)从完整的WDM信号(WS)中得到而无需进行波长解复用。测量信号(EM1，EM3)与一个相干信号(MC1)比较并且所获得的功率电平(PC1)被用于调节信道功率(PC1，PC2，PC3)以在不同的功率监测点(19，40，41，58)处实现预定的目标功率值(PC1-PC4)。调节步骤在所有下游节点(3，5)以及其他信道信号(OC2-OCn)中重复进行。
Description
技术领域
本发明涉及用于光学WDM网络中信道建立的简单方法和装置，另外，本发明允许在网络中追踪光学信道信号。
背景技术
在光学传输网络中，WDM信号(波分复用)通过多个网络节点之间的光纤传输。WDM信号包含多个光学信道信号，每个信道信号在分配的信道中以相应的波长通过网络节点之间的光学路径传输。
具体地，在远程网络中，需要调整信道信号功率电平以确保如放大器输入和/或输出功率的某些目标功率到达诸如节点或接收器的某些点。
功率测量可以在这些位置处使用外部装置完成。可选地，如调制到光学信号上的导频的特定方法允许其测量所接收到的功率电平，但它们需要复杂的装置。
相关技术
专利US 5513029公开了一种用于监测光学传输***的性能的方法和设备。颤振信号用于对光学信号进行编码。这些颤振信号从高速信号调制中分离出来并在放大器端口处被监测，并且它们允许测量噪音和信号功率。相关的信号功率可以基于测量值来控制。
文件WO 2004/107625描述了一种用于光学网络中的信道识别的方法和***。
用于信道识别的常规方法之一是利用低频音调调制信道，其中音调唯一识别信道。根据所述发明，提供了一种识别光学信道的方法，其通过使用被称作信道特征的两个或多个识别标签的唯一组合来标记信道，从而识别光学信道。优选的识别标签是编码于信道载波上的低频颤振音调。
专利US 7664397 B2描述了一种可以在高速、低耗并且不引入任何特殊硬件的情况下确认波长路径的连接和追踪的光学网络***，该***通过以下方式确认波长路径的连接和追踪，即具有位于管理***中的波长路径监测单元；改变产生单元，使从传输/接收节点发出的光学信号发生诸如光学功率的临时改变；以及改变检测单元来，用于确认该光学功率的改变已经通过光学传输线路传输并出现在途中各节点处，并且在确认改变存在的同时确认波长路径的连接和监测。
所述方法中的一些在网络元件中需要特定且综合的装置，尤其是综合的测量设备。
发明内容
本发明的目标是提供一种适合于远程***的、具有较低复杂性的信道建立(WDM***的信道信号功率调节)的方法和装置。
本发明能够克服现有方法的一些不足，例如在传输光纤中由光学放大器(光谱烧孔、功率限制、增益压缩)诱发的功率测量的不精确或拉曼诱发的功率输送，从而避免了用于功率测量的复杂的特定设备的设置。
在传输WDM信号的***中，本发明的目标通过以下步骤实现：
-将用于在WDM信号(WS)的光学信道中传输的光学信道信号(OC1)的信号路径配置在起始节点和最终节点间之间并经过至少一个中间节点，
-在起始节点处利用调制测试信号对所述光学信道信号进行开关调制以产生信道测试信号，
-经由所述WDM信号的光学信道传输所述信道测试信号，
-在下游监测端口处监听从WDM信号得到的电测量信号，
-在足够长的时间中，通过在电测量信号和与调制测试信号相对应的相干信号之间应用相干方法得到所述信道测试信号的功率电平，
-在一功率监测点处根据测量到的功率电平与分配给所述光学信道信号的目标功率值之间的差异来计算控制命令，
-根据控制信号在起始节点中设定所述光学信道信号的输出功率电平以获得所分配的目标功率值，以及
-在其他下游节点中设定信道信号的输出功率电平以在其他下游功率监测点处获得另外分配的目标功率值。
该方法的优点在于信道信号的功率电平是从WDM信号得到而不需要在先进行波长解复用。可在无需巨大支出的前提下设计本方法。甚至已经存在的放大器的光电转换器也可用于测量的目的。在测试信号发射的网络节点处，可调节的VOA能力被有利地用于开关调制。每个光学信道信号可被单独选择和调制。因此，可随意调节所发射或接收的信道信号的信道功率电平。
在优选的实施方式中，因为所传输的信道测试信号的信号质量受中间光学放大器影响，因此光学信道信号不仅在起始节点处、而且在中间节点处通过调制测试信号调制以提高信道测试信号的质量。
另外，本发明允许通过在下游测量端口处检测信道测试信号进行信道追踪。
本发明更进一步的发展在从属的方法权利要求和装置权利要求中进行描述。
附图说明
以下参照附图对目前优选的实施方式的示例进行描述，其中附图示出了在传输信道测试信号的光学网络中光学波长路径的基本设置。
具体实施方式
附图示出了光纤链路。为了清楚起见，仅示出用于传输WDM信号(波分复用)WS的光学网络的两个跨度。起始节点1经由第一光纤2连接至中间节点3(仅示出串联连接的多个中间节点中的一个)。中间节点3经由另一光纤4连接至最终节点5。术语起始节点、中间节点和最终节点指的是用于WDM信号的某一光学信道信号OC1的光学波长路径的节点，从光学信道信号OC1被加到WDM信号(或者信道测试信号产生)的起始节点1开始沿着该路径传输至所关注的信道信号被终止(或者信号追踪和功率调节已完成)的最终节点5的接收器57。仅示出用于解释本发明所必需的节点元件。
起始节点1的实施方式包括具有可控VOA(可变光学衰减器)能力的一个或多个光学装置11。这些光学装置可包括接收WDM信号的波长解复用器(在节点1中未示出)、例如12的波长多路复用器、以及分离的VOA元件16、17、…。优选的光学装置是波长选择开关(WSS)。除了开关能力之外，WS开关还包括用于每个光学信道信号的单独可控的衰减能力，在附图中示出为VOA。
例如，第一光学信道信号OC1通过光发射器(TX)(转发器)14输出。在本实施方式中，可选地，可加入由第二光发射器15输出的另一光学信道信号OCX。所选择的光学信道信号OC1与多个其他信道信号OC2-OCn结合至如上所述的WDM信号WS上，WDM信号通过光增强器(放大器)13放大，并经由第一光纤2传输。测量信号是WDM信号在增强器13的输入处的分支并且通过光电转换器(光电二极管)18转换成电测量信号EM1。
WSS 11(或/和光发射器14或WSS 12)的优选VOA功能(表示为VOA 16)被用于利用调制测试信号MT1来调制光学信道信号OC1以使其被追踪和/或调节。仅考虑该信道信号来解释本发明。在接通阶段，信道信号是未被调制的光学载波或已经利用数据信号进行了调制，并且在工作状态中信道信号通常是数据信号。例如该信号利用低频调制测试信号(例如，1010信号或生成所述光学信道测试信号的特殊信道签名)进行开关调制，其被称作具有光学信道信号OC1的振幅的信道测试信号OT1。作为信道签名，可使用连续重复的信道号，优选地为等权代码字，或CDMA(码分多址)代码字(芯片)。
所产生的信道测试信号OT1—作为之前的信道信号OC1—利用所述其他光学信道信号OC2-OCn进行波长多路复用，然后作为WDM信号WS经由光纤2传输至下一个下游中间节点3。
中间节点3包括接收WDM信号WS(相同的名字被用于沿所示路径传输的WDM信号，即使一些信道被终止或者添加)的前置放大器31，一个光学装置32-35—优选地为WSS回路(或多个装置)，以及增强器36。WSS的功能被描述为解复用器32，VOA 33、34，和多路复用器35的结合。在节点中，可终止一些接收到的信道信号并且可经由另外的光发射器38加入新的信号。包括所关注的信道信号OC1或信道测试信号OT1的输出WDM信号分别经由另外的光纤4和另外的中间节点(未示出)传输至最终节点5。光电转换器(光电二极管)37和39分别连接至输出电测量信号EM2的前置放大器31的输入(或输出)和输出电测量信号EM3的增强器36的输出(或输入)。
最终节点5的布置遵循中间节点的布置。其包括前置放大器51、光学装置、WSS、52-54、输出增强器55、连接至前置放大器51的输入(或输出)的光电转换器56和信道接收器(RX)57。所关注的光学信道信号OC1被供给至表示所关注的信号路径的结束的所述接收器57。所有节点中的光电转换器已经是放大器13、31、36、51增益控制的部件。
所示放大器被认为是恒定增益控制。当然，也可以实现如设定增益控制或倾斜的附加功能。
为了追踪从第一节点1发出的光学信道测试信号OT1，电测量信号EM2、EM3、EM4从所接收到的光学WDM信号WS中得到，并且可在下游节点3和5的功率监测端口40、41、58处被监听。每个被监听的测量信号EM2、EM3和EM4与相干信号MC1相关，其中，MC1与所关注的信道测试信号OT1的调制测试信号MT1相对应。例如，通过识别某个时钟信号或信道签名检测调制测试信号MT1，并且信道测试信号OT1可以被可靠地追踪。
如果不同的信道签名被分配给光学信道测试信号OT1、…，那么与调制测试信号MT1、…相对应的不同的相应相干信号MC1、…必须被应用。如本领域技术人员所熟知的，如果使用具有略微不同频率的相干信号，那么相干信号的同步就不是必须的。
由于用于***建立或用于失败搜索的开关键控的属性，仅信道信号的低预定功率电平是必须的，并且出于安全原因仅可应用信道信号的低预定功率电平。VOA的衰减首先被设定为高值，并且在预定的低值被调整之前检测估算的低输出功率值。
现在将考虑信道功率电平设定的不同特征。
首先，考虑信道信号(例如，用于预加强设定)的输出功率水平的调节。
首先，调节起始节点的输出功率水平。信道信号OC1-OCn的功率电平必须在不使用复杂设备的情况下从WDM信号得到。波长解复用不是必须的。再次为了简化起见，仅考虑第一信道信号OC1的功率电平调节。如上所述，首先在起始节点1产生信道测试信号OT1。测量信号是WDM信号WS在恒定增益控制的增强器13的输入(或输出)处的分支，并且通过光电转换器18转换成电测量信号EM1(输出功率监测端口19)。该测量信号EM1在服务器6中与相干信号MC1相关以获得所述信道测试信号OT1的信道输出功率电平PC1。足够长的相关周期是必要的以得到可靠的结果。因为使用开关键控，重新获得的低频调制信号的振幅对应于信道测试信号OT1的功率电平，并且因此对应于光学信道信号OC1的功率。所获得的功率电平PC1与目标功率值PT1进行比较，并且信道测试信号OT1的功率水平被调节至所述目标功率值PT1，例如，通过在光学信道测试信号的路径中设定VOA 16的衰减实现。
根据优选的方法，计算并设定所分配的VOA 16的必要衰减(或者例如，设定发送器14的输出功率)。功率调节可以以较少的步骤进行。另外的调节可能性是对所测量的功率电平与目标功率进行比较，并且以较少的步骤在控制循环中提高或降低衰减/信道功率电平直到达到目标功率PT1。
在起始节点1中的至少信道测试信号OT1的输出功率电平被调节之后，在第一下游中间节点3处的信道测试信号OT1的输出功率电平必须被调节。在中间节点3中，测量信号从增强器36的输出信号得到(作为示例仅示出第二种可能性)，并且通过光电转换器39转换。输出的电测量信号EM3在输出功率监测端口41处与所述相干信号MC1相关，并且所得到的信道输出功率电平PC3与所分配的目标值PT3进行比较。然后，根据它们之间的不同，通过设定光学装置32-35来调节信道测试信号OT1的输出功率电平。另外，也可从放大器的输入和输出得到功率信号以监测放大器的功能。
此后，调节另外的下游节点的信道输出功率电平(在信号WS和OT1的从起始节点到最终节点的路径上，同样的参考符号被用于信号WS和OT1)。
当然，对于***或预加强的建立，优选的是首先逐节点调节所有信道信号OC1-OCx的输出功率电平。如果使用不同的信道签名，信道功率电平的平行调节是可能的。
由于放大器ASE和其它信号损伤，信号质量随着光学路径的长度降低。因此，为了提高功率测量的精度，在优选的第二实施方式中，可逐跨度(在两个相邻节点之间或分别在少数几个跨度之间)进行调节。在本发明的优选实施方式中，从第一节点1输出的信道信号OC1(或多个信道信号OC1-OCn)的输出功率电平如上所述进行调节。然后通过调制测试信号MT1在下一个下游节点3中对光学信道信号OC1进行开关调制以产生具有高信号质量的信道测试信号OT1。光学装置/WSS 32-35的衰减能力被另外用于幅值调制，避免了附加的复杂装置，在图中表示为调制VOA 34。信道测试信号OT1的信道输出功率电平PC3再次从测量信号得到，其中测量信号为WDM信号WS在增强器36的输出处的分支。信道输出功率如上所述进行调节。
然后，信道功率调节分别在同一节点或/和其他下游节点中的其他信道中进行。在该优选的实施方式中，产生信道测试信号的信道信号的调制、得到所分配的测量信号、以及信道输出功率电平的调节总是在同一节点中进行。
其次，考虑节点的输出功率电平的调节。再次为了清楚起见，仅详细描述光学信道信号OC1的功率调节。信道测试信号OT1在起始节点1产生然后被传输至第一个下游中间节点3。信道测试信号OT1的功率电平通过光纤2的衰减和其他物理效应而降低。与WDM信号WS相对应的测量信号EM2(功率监测点40)在前置放大器31的输入或输出处被分支。如果使用输入，则功率调节可以不激活该放大器。
如上所解释的，所接收到的信道测试信号OT1的信道输入功率电平PC2从测量信号EM2得到。该功率电平与所分配的目标功率值PT2进行比较，并且通过控制输出信道功率(在该示例中，为VOA 16的衰减)设定上一个上游节点(起始节点)1的信道信号OT1/OC1的输出功率电平。
对所有下游节点重复该调节程序直到最终节点5处的输出功率被调节。在节点5中，信道测试信号OT1的输出功率电平PC4从测量信号EM4得到，在功率监测点58处从光电转换器56输出。再次，通过设定前面的上游节点3的光学装置/WSS 32-35(VOA 34)的衰减来执行输入功率电平调节，直到所接收的信道测试信号OT1和信道信号OC1的所分配的目标值PT4被获得。在整个路径被调节之后，传输信道信号OC1(分别传输信道信号OC1-OCn)。
当然，为了提高精度，在如上所述的优选的第二实施方式中，同样可以对所有光学信道信号逐跨度重复进行信道功率调节。然后，在节点1和3中连续产生信道测试信号OT1并传输至下一个下游节点，在下一个下游节点中得到用于获得信道输入功率电平的测量信号。然后，通过在上一个上游节点中调整所有或所选择的信道测试信号的信号衰减来调节输入功率电平。
再次，如上所述，在建立阶段或预增强建立中，优选的是通过调节在先节点的VOA逐跨度调节所有信道信号的输入功率电平直到所有节点的所有输入功率电平被调节。
附图还示出了已经提及的用于执行上述所有计算的服务装置6。测量信号EM1-EM5经由第一服务信道61从光电转换器18、37、39、56传输至服务装置，并且服务命令AC1、AC3经由第二服务信道62转发至用于调节信道输出功率电平的节点，例如，通过调节WSS的衰减。这些信号可以作为数字光学信号被传输。测量信号EM1-4的相关表示为∫ME1-4×MC1，所获得的功率值中的每个与所分配的目标值的比较表示为PC1-4–PT1-4。调制信号MT1、…也可以随控制命令转发。信道追踪和/或功率调节可以是自动化的。另一方面，如果在传输***中仅输出功率调节是必须的并且调节在节点处局部进行，则服务信道不是必须的。
本发明不限于上述原理的细节。发明的范围由所附权利要求限定，因此，落入所附权利要求范围的所有等同中的改变和修改都包含在本发明中。尤其是，可使用实现开关键控的不同方法、用于获得信道功率的不同相关方法以及信道功率调节的不同方法。
参考符号和缩写：
1 起始节点
11 光学装置/WSS
12 光学装置/WSS
13 增强器放大器
14 光发射器
15 光发射器
16 VOA
17 VOA
18 光电转换器
19 输出功率监测端口
2 光纤
3 中间节点
31 前置放大器
32 波长解复用器
33 VOA
34 VOA
35 波长多路复用器
32-35 光学装置/WSS
36 增强器
37 光电转换器
38 光发射器
39 光电转换器
40 输入功率监测端口
41 输出功率监测端口
4 光纤
5 最终节点
51 前置放大器
52 波长解复用器
53 VOA
54 波长多路复用器
52-54 光学装置/WSS
55 增强器
56 光电转换器
57 光接收器
58 功率监测端口
6 服务装置
61 第一服务信道
62 第二服务信道
OC1 (第一)光学信道信号
OC1-OCx 信道信号
WS WDM信号
MT1 (第一)调制测试信号
OT1 (第一光学)信道测试信号
MC1 (第一)相干信号
AC1 控制命令
AC3 控制命令
PC1 输出功率监测端口19处的信道输出功率电平
PC2 功率监测端口40处的信道输入功率电平
PC3 41处的信道输出功率电平
PC4 58处的信道输入功率电平
PT1 (第一)目标功率值
EM1/2/3/4 电测量信号
Claims (18)
1.经由光学信道传输WDM信号(WS)(波分复用)的光学WDM网络(1-5)中的信道建立方法，所述方法包括以下步骤：
-将用于在所述WDM信号(WS)的光学信道中传输的光学信道信号(OC1)的信号路径配置在起始节点(1)与最终节点间(5)之间并经过至少一个中间节点(3，…)，
-在所述起始节点(1)处利用调制测试信号(MT1)对所述光学信道信号(OC1)进行开关调制来产生信道测试信号(OT1)，
-经由所述WDM信号(WS)的所述光学信道传输所述信道测试信号(OT1)，
-在下游监测端口(19，40)处监听从所述WDM信号(WS)得到的电测量信号(OT1)，
-在足够长的时间中，通过在所述电测量信号(EM1，EM2)和与所述调制测试信号(MT1)相对应的相干信号(MC1)之间应用相干方法得到所述信道测试信号(OT1)的功率电平(PC1，PC2)，
-在一功率监测点(19，40)处根据所测量的功率电平(PC1，PC2)与分配给所述光学信道信号(OC1)的目标功率值(PT1，PT2)之间的差异来计算控制命令(AC1)，
-根据所述控制命令(AC1)在所述起始节点(1)中设定所述光学信道信号(OC1)的输出功率电平(PC1)，以获得所分配的目标功率值(PT1，PT2)，以及
-在其他下游节点(3，5)中设定所述信道信号(OC1)的输出功率电平(PC3，PC4，…)，以在其他下游功率监测点(41，58)处获得另外分配的目标功率值(PT4，PT5)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
为了调节输出信道信号(OC1)的信道输出功率电平(PC1，PC3)：
-所述电测量信号(EM1，EM3)在增强器(12，36)的输入或输出处从发出的WDM信号(WS)得到，并在分配的输出功率监测端口(19，41)处被监听，以及
-在同一节点(1，3)处设定所述信道输出功率电平(PC1，PC3)以获得所分配的目标功率值(PT1，PT3)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中
为了调节所述输出信道信号(OC1)的信道输出功率电平(PC1，PC3)：
-所述光学信道信号(OC1)在至少一个下游节点(3)处通过所述调制测试信号(MT1)调制，从而产生所述信道测试信号(OT1)，以及
-所述电测量信号(EM4)在所述增强器(36)的输入或输出处从发出的WDM信号得到，并在同一节点(3)的所分配的输出功率测量端口(41)处被监听。
4.根据权利要求1所述的方法，其中
为了调节接收的信道信号(OC1)的信道输入功率电平(PC2，PC4)：
-所述电测量信号(EM2，EM4)在前置放大器(31，51)的输入或输出处从接收的WDM信号(WS)得到，并在至少一个下游节点(3，5)处在分配的输入功率监测端口(40，58)处被监听，以及
-在下一个上游节点(1，3)处的所述信道信号(OT1)的信道输出功率电平(PC1，PC3)被设定以获得所分配的目标功率值(PT2，PT4)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中
-所述光学信道信号(OC1)在至少一个下游节点(3)处通过所述调制测试信号(MT1)调制，从而产生所述信道测试信号(OT1)，以及
-所述电测量信号(EM5)在位于下一个下游节点(5)处的前置放大器(51)的输入或输出处从所接收的WDM信号(WS)得到。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
对节点(1，3，5)的所有信道信号(OC1-OCn)重复进行对所述输出功率电平(PC1，PC3)或所述输入功率电平(PC2，PC4)的调节。
7.根据权利要求1所述的方法，其中
为了信道追踪和/或为了***建立：
出于安全因素，所述光学信道信号(OC1-OCn)和信道测试信号(OT1，…)的输出功率电平(PC1，PC3)在所述起始节点(1)和所述下游节点(3，5)处分别被设定为预定的低功率电平。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
所述调制测试信号(MT1)相比于光学信道信号(OC1)的数据速率具有低频率。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
所述调制测试信号(MT1)对应于信道标识符。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
所述信道标识符是等权代码字或CDMA(码分多址)芯片序列。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
-所述光学信道信号(OC1)或所述信道测试信号(OT1)的输出功率电平分别通过VOA(可变光衰减器)(16，34)或具有可控衰减能力的光学装置(11，32-35)来设定，以及
-计算必要的衰减，调节所述VOA(16，34)或所述光学装置(11，32-35)，以得到目标功率值(PT1)。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
开关键控由接收所述调制测试信号(MT1，…)的所述VOA(16，34)或所述光学装置(11，32-35)来执行。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
光学载波或光数据信号通过所述调制测试信号(MT1)来调制。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
控制命令(AC1，AC3)和测量信号(EM3，EM5)经由所述节点(1，3，5)与服务装置(6)之间的服务信道(61，62)传输，和/或
-所述控制命令(AC1，AC3)在所述服务装置(6)处计算。
15.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
调节包括在所述节点(1，3，5)中的光学放大器(12、31、36、51)的增益和倾斜。
16.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中
所述测量信号(EM1-EM4)和/或控制命令(AC1，AC3)和/或所述调制测试信号(MT1，......)在所述服务装置与所述节点(1，3，5)之间传输。
17.一种光学网络(1-5)中的信道功率建立装置，其中所述光学网络(1-5)经由具有起始节点(1)、至少一个中间节点(3)、和最终节点(5)的光学路径在WDM信号(WS)(波分复用)的光信道中传输光学信道信号(OC1)，所述信道功率建立装置被配置成使得根据上述权利要求中任一项所述的方法可在所述信道功率建立装置上执行。
18.根据权利要求17所述的装置，包括
服务装置(6)，经由服务信道(61，62)连接至起始节点(1)、至少一个中间节点(3)、以及最终节点(5)，
所述服务装置(6)被配置成用于接收测量信号(EM1-EM4)、计算控制命令(AC1，AC3)、以及远程控制所述节点(1，3，5)。
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