CN112217561B - C+l波段的光功率自动均衡方法及*** - Google Patents

C+l波段的光功率自动均衡方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种C+L波段的光功率自动均衡方法及***，涉及光功率设置领域。该方法的步骤包括：采集各波道的实际输出光功率，按照波长由小到大的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，若差值大于预先设置的门限值，则通过调整对应波道的入纤光功率，来改变该波道的实际输出光功率，直至所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下。本发明能够通过自动调整光功率的方式，来实现C+L波段中的每个波长的光功率均衡，进而保证***的传输性能。

Description

C+L波段的光功率自动均衡方法及***
技术领域
本发明涉及光功率设置领域，具体涉及一种C+L波段的光功率自动均衡方法及***。
背景技术
现有DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波复用)***基本上使用C波段96波(以50GHz计算)，当将DWDM***扩展到C+L波段192波(以50GHz计算)时，由于C波段光信号波长较短，L波段光信号波长较长，因此当C和L波段所有光信号在一根光纤中混合传输时，会出现较强烈的拉曼效应，即短波长(C波段)光信号的光功率，向长波长(L波段)光信号的光功率转移，即C波段的短波长信号能量损失，L波段的长波长信号能量增加；此时若在发射端不进行均衡预加重的话，在接收端的部分波长光信号的末端OSNR(Optical Signal Noise Ratio，光信噪比)会较差，进而导致整体传输性能降低。
而能量转移不是一个简单线性关系，目前部分学者通过建立数学模型进行分析，但是都有不同条件限制，而且相互之间影响关系无法得到数学解析解。通过不同研究分析，最后结论是拉曼效应与光纤长度、光纤类型、光信号单波入纤光功率、波道数量都有较强关联。
参见图1可知，拉曼效应影响在波道间隔为70～100nm处达到最大，波道间隔越小，拉曼效应效果相对不明显。因此在整个C波段(＜40nm间隔)，因为拉曼效应造成的影响相对较小，所以可以近似线性函数调整。但是在整个C+L波段(＞80nm间隔)，由于部分波段受拉曼效应影响已经非常明显，调整已经无法用一个近似线性函数来调整，只能通过其他方式得到近似解。
目前仅能通过人工分别调整C波段和L波段单波入纤光功率和斜率，来缓解C+L传输过程中的由于拉曼效应造成的C波段光功率损失造成的末端OSNR劣化。但是当调整某个波道的光功率时，其它波长大于这个波道的光功率都会受到影响，例如：第1个波长光功率变化将影响后面第2～192个波长，但是影响系数不一样；以此类推，第2个波长光功率变化影响后面第3～192个波长，但是影响系数不一样，特别是波长大于它70～100nm的光通道。如果不能解决问题的话，部分波道OSNR较差，进而会影响整个***最大传输性能。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何通过自动调整光功率的方式，来实现C+L波段中的每个波长的光功率均衡，进而保证***的传输性能。
为达到以上目的，本发明提供的C+L波段的光功率自动均衡方法，包括以下步骤：采集各波道的实际输出光功率，按照波长由小到大的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，若差值大于预先设置的门限值，则通过调整对应波道的入纤光功率，来改变该波道的实际输出光功率，直至所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下。
在上述技术方案的基础上，所述期望输出光功率的设置方法包括：预先建立一个经验数据库，经验数据库包括不同***配置参数及其关联的每个波道的期望输出光功率；每套***配置参数包括光纤长度、光纤类型、波道数量和波长值；
所述期望输出光功率的选择方法包括：选择与实际使用时对应的***配置参数关联的每个波长的期望输出光功率。
在上述技术方案的基础上，所述经验数据库中的每套***配置参数还需要关联每个波道的入纤光功率；所述采集各波道的实际输出光功率之前还包括以下步骤：检测实际使用的***配置参数，在经验数据库中获取相应***配置参数关联的每个波道的入纤光功率并进行设置。
在上述技术方案的基础上，所述所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下的具体实现方法包括：定义所有波道从波长由短至长依次为λ1～λm，按照λ1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，当计算到差值大于预先设置的门限值的波道λn时，停止后续计算，调节λn的入纤光功率；之后按照λn+1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，并调节差值大于门限值的波道的入纤光功率，直至λm；每个波长调整完之后，均需要先重新采集各波道的实际输出光功率，再进行后续波长的计算和调整。
在上述技术方案的基础上，所述经验数据库中的每套***配置参数还需要关联每个波道的权重，权重＝增加的入纤光功率/增加的输出光功率；所述λn的入纤光功率的调节方法包括：计算λn的衰减调节值，计算公式为：衰减调节值＝λn的实际输出光功率与期望输出光功率的差值×λn的权重，若λn的实际输出光功率大于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值加上衰减调节值；若λn的实际输出光功率小于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值减去衰减调节值。
本发明提供的的C+L波段的光功率自动均衡***，包括接收端比较器；
接收端比较器用于：采集各波道的实际输出光功率，按照波长由小到大的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，若差值大于预先设置的门限值，则通过调整发送端对应波道的入纤光功率，来改变该波道的实际输出光功率，直至所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下。
在上述技术方案的基础上，该***还包括经验数据库建立模块和预设置模块；
经验数据库建立模块用于：建立一个经验数据库，经验数据库包括不同***配置参数及其关联的每个波道的期望输出光功率；每套***配置参数包括光纤长度、光纤类型、波道数量和波长值；
预设置模块用于：选择经验数据库中与实际使用时对应的***配置参数关联的每个波长的期望输出光功率。
在上述技术方案的基础上，所述经验数据库建立模块还用于：为每套***配置参数关联每个波道的入纤光功率；所述预设置模块还用于：检测实际使用的***配置参数，在经验数据库中获取相应***配置参数关联的每个波道的入纤光功率并进行设置。
在上述技术方案的基础上，所述接收端比较器实现所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下的具体流程包括：定义所有波道从波长由短至长依次为λ1～λm，按照λ1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，当计算到差值大于预先设置的门限值的波道λn时，停止后续计算，调节λn的入纤光功率；之后按照λn+1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，并调节差值大于门限值的波道的入纤光功率，直至λm；每个波长调整完之后，均需要先重新采集各波道的实际输出光功率，再进行后续波长的计算和调整。
在上述技术方案的基础上，所述经验数据库建立模块还用于：为每套***配置参数关联每个波道的权重，权重＝增加的入纤光功率/增加的输出光功率；
所述λn的入纤光功率的调节流程包括：计算λn的衰减调节值，计算公式为：衰减调节值＝λn的实际输出光功率与期望输出光功率的差值×λn的权重，若λn的实际输出光功率大于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值加上衰减调节值；若λn的实际输出光功率小于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值减去衰减调节值。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明能够在C+L波段的波分装置中使用本均衡预加重技术(即预先设置期望输出光功率)，在开工时能够迅速调整各波道的光功率，以此来实现各波道的光功率均衡，进而缓解拉曼效应对C+L波分***带来的影响，保证所有通道业务工作在最佳范围。
与此同时，本发明在运行中能够在各通道光功率变化的情况下，若光功率超过门限值，直接自动调整，无需人为干预，使用非常方便。
附图说明
图1为本发明背景技术中波分***的拉曼效应示意图；
图2为本发明实施例中C+L波段的波分装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中实际输出光功率与期望输出光功率的比较示意图；
图4为本发明实施例中加通道光功率均衡输入/输出曲线示意图；
图5为本发明实施例中C+L波段的光功率自动均衡方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中的C+L波段的光功率自动均衡方法，包括以下步骤：
首先需要建立一套C+L波段的波分装置，该装置的建立方式为本领域常规手段；参见图2所示，本实施例中的通信装置的发送端包括：
与业务板卡(本实施例中为100G)连接的VMU(通道衰减可调合波器，本实施例中为48通道，CE为C波段偶数波，CO为C波段奇数波，LE为L波段偶数波，LO为L波段奇数波)；其用于对业务板卡传输的光波进行合波；
ITL50_C和ITL50_L(C波段和L波段的梳状滤波器)，其用于对VMU传输的光波进行滤波；
OA_C和OA_L(C波段和L波段的放大器)，其分别用于对ITL_C和ITL50_L传输的光波进行放大；
50:50耦合器，其分波端口分别连接OA_C和OA_L，合波端口与一个发送端比较器连接；
OSCAD_CL(1510、C和L波段合波器)，其用于对OA_C和OA_L传输的光波进行合波；
EOSC+OTDR(监控光通道)；
该装置的接收端与发送端相似，区别在于：
OSCAD_CL为1510、C和L波段分波器；
放大器为2级(实际应用时可以有多级，PA代表一级，OA代表2级)；
与VMU对应的ODU48(48路波光分波单元)。
在此基础上，在接收端设置一个收端比较器(其输入端与50:50耦合器连接)来采集各波道的实际输出光功率，按照波长由小到大的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率(每个波道都有自己的期望输出光功率)的差值，若差值大于预先设置的门限值，则通过调整发射端对应波道的入纤光功率(参见图2所示，可通过在发送端设置一个输入端与50:50耦合器连接的发端比较器来监测入纤光功率是否调整成功)，来改变该波道的实际输出光功率，直至所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下。
由此可知，本发明能够在C+L波段的波分装置中使用本均衡预加重技术(即预先设置期望输出光功率)，在开工时能够迅速调整各波道的光功率，以此来实现各波道的光功率均衡，进而缓解拉曼效应对C+L波分***带来的影响，保证所有通道业务工作在最佳范围。
与此同时，本发明在运行中能够在各通道光功率变化的情况下，若光功率超过门限值，直接自动调整，无需人为干预，使用非常方便。
优选的，所述期望输出光功率的设置方法包括：预先建立一个经验数据库，经验数据库包括不同***配置参数及其关联的每个波道的期望输出光功率；背景技术中已经提到拉曼效应与光纤长度、光纤类型、光信号单波入纤光功率、波道数量都有较强关联，因此经验数据库的一套***配置参数包括光纤长度、光纤类型、波道数量和波长值。
在此基础上，所述期望输出光功率的选择方法包括：选择经验数据库中与实际使用时对应(相同或者接近)的***配置参数关联的每个波长的期望输出光功率。
优选的，为了加快光功率的调节速度，需要在开局时进行每个波道入纤光功率的设置，为此经验数据库中的每套***配置参数还需要关联每个波道的入纤光功率。
在此基础上，该方法中所述入纤光功率的初始设置步骤为：检测实际使用的***配置参数(光纤长度、类型和波道数量)，在经验数据库中获取相应(相同或者最进行)***配置参数关联的每个波道的入纤光功率并进行设置(根据入纤光功率设置VMU中各波道的衰减，以及对应放大器的输入光功率)。
本实施例中实际使用的***配置参数的具体检测方法包括：由于本实施例为50GHz，其波道数量都是192波，因此只需要检测光纤长度和光纤类型。
对于光纤长度，可以通过OTDR或者1588时间同步方式测量出来；OTDR是硬件实现，用OTDR方式测量方法得到的结果误差基本上是10m左右；1588时间同步方法是根据两个站点之间时间延迟数据，按照5us/km的系数，得到光纤长度，误差也在10m级别上。
对于光纤类型，主要的影响是色散和光纤有效截面积，对于100G及其以上速率相干光传输***，色散已经不是主要影响因素；光纤有效截面积能够影响单波入纤光功率，有效截面积越大，单波入纤光功率越大，末端OSNR越好，但是非线性效应和拉曼效应越明显；因此可以通过100G相干光模块上报色散数值来确定光纤类型。
优选的，所述所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下的具体实现方法包括：定义所有波道从波长由短至长依次为λ1～λm(本实施例中m为192)，按照λ1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值(参见图3所示，计算时可通过一张图表来计算对比计算，清晰明了)，当计算到差值大于预先设置的门限值的波道λn时，停止后续计算，调节λn的入纤光功率；之后按照λn+1～λm的顺序(由于λn已经调整，因此可不用计算)，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，并调节差值大于门限值的波道的入纤光功率，直至λm；每个波长调整完之后，均需要先重新采集各波道的实际输出光功率，再进行后续波长的计算和调整。
最后，为了进一步保障各波道的光功率均衡，可以重复和周期性的进行上述流程。
优选的，调节λn的入纤光功率的方法包括：计算λn的衰减调节值，计算公式为：衰减调节值＝λn的实际输出光功率与期望输出光功率的差值×λn的权重，若λn的实际输出光功率大于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值加上衰减调节值；若λn的实际输出光功率小于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值减去衰减调节值。
本实施例中各波道的权重预先设置好，并与经验数据库对应的***配置参数关联，权重的设置方法包括：
预先按照从短波到长波的顺序，依次调整各波道的入纤光功率，在输出端反馈所有波长的光功率变化情况，从而得到不同波长之间的影响因素，进而可以得到每个波道的入纤光功率变化对本波道输出光功率影响，从而算出权重，具体计算公式为：权重＝增加的入纤光功率/增加的输出光功率。例如参见图4所示，将λ1的入纤光功率增加1db后，λ1的输出光功率增加了0.2db，则λ1的权重＝1/0.2＝5。
接下来，通过一套完整的流程具体说明本方法。
参见图5所示，本发明实施例中的C+L波段的光功率自动均衡方法的具体步骤为：
S1：检测实际使用的***配置参数(光纤长度、类型和波道数量)，在经验数据库中获取相应***配置参数关联的每个波道的入纤光功率并进行设置，转到S2。
S2：通过收端比较器扫描各波道的实际输入光功率，转到S3。
S3：按照短波至长波的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值(差值为0代表没有差值)，当计算到差值大于预先设置的门限值的波道λn时，停止后续计算，转到S4，当所有波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值在门限值以内时，转到S5。
S4：调节λn的入纤光功率：若λn的实际输出光功率大于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值加上衰减调节值；若λn的实际输出光功率小于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值减去衰减调节值，转到S2。
S5：保持当前配置不变，结束。
本发明实施例中的C+L波段的光功率自动均衡***，包括经验数据库建立模块、预设置模块和接收端比较器。
经验数据库建立模块用于：建立一个经验数据库，经验数据库包括不同***配置参数及其关联的每个波道的入纤光功率、期望输出光功率和权重；每套***配置参数包括光纤长度、光纤类型、波道数量和波长值；权重的设置流程包括：权重＝增加的入纤光功率/增加的输出光功率。
预设置模块用于：检测实际使用的***配置参数，在经验数据库中获取相应***配置参数关联的每个波道的入纤光功率并进行设置；选择经验数据库中与实际使用时对应的***配置参数关联的每个波长的期望输出光功率。
接收端比较器用于：采集各波道的实际输出光功率，按照波长由小到大的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，若差值大于预先设置的门限值，则通过调整发送端对应波道的入纤光功率，来改变该波道的实际输出光功率，直至所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下；具体流程包括：定义所有波道从波长由短至长依次为λ1～λm，按照λ1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，当计算到差值大于预先设置的门限值的波道λn时，停止后续计算，调节λn的入纤光功率；之后按照λn+1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，并调节差值大于门限值的波道的入纤光功率，直至λm；每个波长调整完之后，均需要先重新采集各波道的实际输出光功率，再进行后续波长的计算和调整
λn的入纤光功率的调节流程包括：计算λn的衰减调节值，计算公式为：衰减调节值＝λn的实际输出光功率与期望输出光功率的差值×λn的权重，若λn的实际输出光功率大于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值加上衰减调节值；若λn的实际输出光功率小于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值减去衰减调节值；
需要说明的是：本发明实施例提供的***在进行模块间通信时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将***的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
进一步，本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种C+L波段的光功率自动均衡方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：采集各波道的实际输出光功率，按照波长由小到大的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，若差值大于预先设置的门限值，则通过调整对应波道的入纤光功率，来改变该波道的实际输出光功率，直至所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下；
所述期望输出光功率的设置方法包括：预先建立一个经验数据库，经验数据库包括不同***配置参数及其关联的每个波道的期望输出光功率；每套***配置参数包括光纤长度、光纤类型、波道数量和波长值；
所述期望输出光功率的选择方法包括：选择与实际使用时对应的***配置参数关联的每个波长的期望输出光功率；
所述所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下的具体实现方法包括：定义所有波道从波长由短至长依次为λ1～λm，按照λ1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，当计算到差值大于预先设置的门限值的波道λn时，停止后续计算，调节λn的入纤光功率；之后按照λn+1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，并调节差值大于门限值的波道的入纤光功率，直至λm；每个波长调整完之后，均需要先重新采集各波道的实际输出光功率，再进行后续波长的计算和调整。
2.如权利要求1所述的C+L波段的光功率自动均衡方法，其特征在于，所述经验数据库中的每套***配置参数还需要关联每个波道的入纤光功率；所述采集各波道的实际输出光功率之前还包括以下步骤：检测实际使用的***配置参数，在经验数据库中获取相应***配置参数关联的每个波道的入纤光功率并进行设置。
3.如权利要求1所述的C+L波段的光功率自动均衡方法，其特征在于：所述经验数据库中的每套***配置参数还需要关联每个波道的权重，权重＝增加的入纤光功率/增加的输出光功率；所述λn的入纤光功率的调节方法包括：计算λn的衰减调节值，计算公式为：衰减调节值＝λn的实际输出光功率与期望输出光功率的差值×λn的权重，若λn的实际输出光功率大于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值加上衰减调节值；若λn的实际输出光功率小于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值减去衰减调节值。
4.一种C+L波段的光功率自动均衡***，其特征在于：该***包括接收端比较器；
接收端比较器用于：采集各波道的实际输出光功率，按照波长由小到大的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，若差值大于预先设置的门限值，则通过调整发送端对应波道的入纤光功率，来改变该波道的实际输出光功率，直至所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下；
该***还包括经验数据库建立模块和预设置模块；
经验数据库建立模块用于：建立一个经验数据库，经验数据库包括不同***配置参数及其关联的每个波道的期望输出光功率；每套***配置参数包括光纤长度、光纤类型、波道数量和波长值；
预设置模块用于：选择经验数据库中与实际使用时对应的***配置参数关联的每个波长的期望输出光功率；
所述接收端比较器实现所有波道的实际输出光功率与期望输出光功率的差值在门限值以下的具体流程包括：定义所有波道从波长由短至长依次为λ1～λm，按照λ1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，当计算到差值大于预先设置的门限值的波道λn时，停止后续计算，调节λn的入纤光功率；之后按照λn+1～λm的顺序，依次计算各波道的实际输出光功率与预先设置的期望输出光功率的差值，并调节差值大于门限值的波道的入纤光功率，直至λm；每个波长调整完之后，均需要先重新采集各波道的实际输出光功率，再进行后续波长的计算和调整。
5.如权利要求4所述的C+L波段的光功率自动均衡***，其特征在于，所述经验数据库建立模块还用于：为每套***配置参数关联每个波道的入纤光功率；所述预设置模块还用于：检测实际使用的***配置参数，在经验数据库中获取相应***配置参数关联的每个波道的入纤光功率并进行设置。
6.如权利要求4所述的C+L波段的光功率自动均衡***，其特征在于：所述经验数据库建立模块还用于：为每套***配置参数关联每个波道的权重，权重＝增加的入纤光功率/增加的输出光功率；
所述λn的入纤光功率的调节流程包括：计算λn的衰减调节值，计算公式为：衰减调节值＝λn的实际输出光功率与期望输出光功率的差值×λn的权重，若λn的实际输出光功率大于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值加上衰减调节值；若λn的实际输出光功率小于期望输出光功率，则将λn的实际衰减值减去衰减调节值。
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