光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的方法转让专利
申请号 : CN200510118978.9
文献号 : CN100583715C
文献日 : 2010-01-20
发明人 : 雷非 , 王红启 , 丁勇 , 陈静伟
申请人 : 烽火通信科技股份有限公司
摘要 :
本发明公开了一种光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的方法，涉及光波分复用传输系统，主要应用于光分插复用传输系统，也适用于波分复用传输系统的光分插复用节点。本发明利用OAD装置的上话信号光功率不随线路衰耗变化，而下话信号光功率仅随线路衰耗的变化而变化，并与光通路数变化无关的特征，通过监测它们之间的变化关系来调整可调光衰减器来补偿线路衰耗的变化，以使设备自动适应线路衰耗的变化并进行通路均衡自动调整。本发明所提技术方案不受传输光通路数变化的影响；设备调整与参数设置简单，响应速度快；具有明显的插入损耗小，对系统传输性能影响小的优势。
权利要求 :
1、一种光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的方法，其特征在于有下列操作步骤： A、节点输入光信号； B、各光功率监测部件监测各上话信号、下话信号的光功率以及OAD模块的总输入光功率； C、分别分析上话信号与下话信号的光功率值，剔除无光信号的通路； D、计算有光信号的上话通路的平均每通路上话光功率以及下话通路的平均每通路下话光功率； E、若上话通路全部无光，则设定平均每通路上话光功率为一固定值，取值范围为下话通路的最大可能光功率值与最大光功率偏移量的差到下话通路的最小可能光功率值与最大光功率偏移量的和这个范围； F、若下话通路全部无光，则以本节点的输入光通路数除OAD的总输入光功率监测值，再减去OAD下话通路的插损，所得值定义为平均每通路下话光功率； G、计算：平均每通路下话光功率-平均每通路上话光功率+光功率偏移量，以其计算结果作为调节VOA的判据； H、若VOA调节判据＞VOA调节偏差，则控制VOA增加其损耗； I、若VOA调节判据＜-VOA调节偏差，则控制VOA减小其损耗； J、若-VOA调节偏差＜VOA调节判据＜VOA调节偏差，则VOA的衰耗保持不变； K、重复B到J的过程。
说明书 :
光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的方法
本发明为分案申请，原发明的名称为《光分插复用设备的线路衰耗自适应与通路 均衡自动调整的方法及其装置》，申请闩为2003年8月20日，申请号为03125297.4。
技术领域
本发明涉及光波分复用（WDM)传输系统，主要应用于光分插复用（OADM)传输 系统，也适用于波分复用传输系统的OA函节点。
背景技术
1、 WDM设备以及光分插复用OADM设备的信号是通过光纤传输的。随着光纤的老 化，以及线路状况的变化，光线路的衰耗就会产生一定的变动，由此将会造成系统接 收光信噪比的变化，进而影响系统的传输性能。同时，在OADM设备或包含OADM节点 的TOM设备中，由于光线路衰耗的变化，会造成下话光通路与直通光通路的光功率变 化，而上话光通路的光功率却保持稳定，这样就会造成设备输出信号的各通路光功率 无法保持平衡，影响光通路的平坦度。严重时甚至会使某些光通路的光功率严重下降， 光信噪比指标迅速劣化，造成部分光通路通讯阻断。
在WDM系统中，对光线路衰耗的变化， 一般都采用在光放大器上配置可变光衰减 器的办法来应付。由于光放大器无法监测每个通路的光功率变化，这样就无法区分光 通路数增减带来的光功率变化和线路衰耗变化带来的光功率变化。这样当部分光通路 的光功率发生剧烈变化时，它不仅不能根据具体情况进行适当分析处理，还会使原本 质量较好的信号调变得很差。虽然这种情况不多，但在电信级传输质量的要求下，也 是一个十分严重的技术隐患。
2、 而光通路平坦度问题，在点对点传输系统中一般问题都不足以影响其传输性 能，因为线路衰耗的变化对每个光通路传输信号的影响是均衡的。而在带OMM节点 的波分复用系统中，由f只有经过了线路传输的光通路才受影响，而在OADM节点上 话的光通路不受前段光线路衰耗的影响，这样在后面的接收端上就会出现各光通路的不一-致，进而影响光通路平坦度技术指标。特别是在带环路保护的0ADM系统中，由 于系统在出现光线路故障时，会自动改变光传输路由，节点间的衰耗会产生极大的变 化，而且有的光通路会通过保护路由传输，有的光通路却不会通过保护路由传输，这 样光通路平坦度的问题就会更加严重。目前要解决这个问题一般采用动态增益调整法 和通路功率调整法。
1) 动态增益调整法为近几年丌发出的新技术，它采用集成光学技术，在一个较 小体积的器件中集成了相当复杂的光学动态功能，使器件的光传递函数可以根据预置 的调整参量而变化，进而抑制功率较高的光通带信号，而对光功率较小的光通带信号 不抑制或少抑制，从而取得输出光通路平坦化的目的。
2) 通路功率调整法则是将各光通路信号分波，再分别用可调光衰耗器调整输出 光功率，然后再合波。
这两种方法都具有较好的通路平坦度调整效果，但结构复杂，成本高昂。通路功 率调整法还有体积大、衰耗大的缺点。而且对0ADM系统，由于各站基本上都有上下 光信号，且各光线路段都存在有环路保护倒换的可能，要实现较好的光通路平坦度调 整就需要在各个节点的两个传输方向上都进行平坦度调整，这样从成本的角度和设备 总体性能的角度来看代价都太大。特别是通路功率调整法，由于插损太大，还会对系 统传输性能产生较大的影响。
另外，由于密集波分复用（DWDM)系统中大量采用了光放大技术，致使数字传输 系统的传输特性带上了不少模拟系统的规律，导致系统线路衰耗的动态范围大幅下 降。同时线路衰耗的变化以及传输路由的变化都会造成传输通路的光信号发生变化， 而0ADM节点的上话信号的光功率基本保持不变，这样就会造成后续线路上的光信号 平坦度劣化，影响部分光通路的传输性能。
在WDM系统中，对光线路衰耗的变化， 一般都采用在光放大器上配置可变光衰减 器的办法来应付。由于光放大器无法监测每个通路的光功率变化，这样就无法区分光 通路数增减带来的光功率变化和线路衰耗变化带来的光功率变化。这样当部分光通路 的光功率发生剧烈变化时，它不仅不能根据具体情况进行适当分析处理，还会使原本 质量较好的信号调变得很差。虽然这种情况不多，但在电信级传输质量的要求下，也 是一个十分严重的技术隐患。
2、 而光通路平坦度问题，在点对点传输系统中一般问题都不足以影响其传输性 能，因为线路衰耗的变化对每个光通路传输信号的影响是均衡的。而在带OMM节点 的波分复用系统中，由f只有经过了线路传输的光通路才受影响，而在OADM节点上 话的光通路不受前段光线路衰耗的影响，这样在后面的接收端上就会出现各光通路的不一-致，进而影响光通路平坦度技术指标。特别是在带环路保护的0ADM系统中，由 于系统在出现光线路故障时，会自动改变光传输路由，节点间的衰耗会产生极大的变 化，而且有的光通路会通过保护路由传输，有的光通路却不会通过保护路由传输，这 样光通路平坦度的问题就会更加严重。目前要解决这个问题一般采用动态增益调整法 和通路功率调整法。
1) 动态增益调整法为近几年丌发出的新技术，它采用集成光学技术，在一个较 小体积的器件中集成了相当复杂的光学动态功能，使器件的光传递函数可以根据预置 的调整参量而变化，进而抑制功率较高的光通带信号，而对光功率较小的光通带信号 不抑制或少抑制，从而取得输出光通路平坦化的目的。
2) 通路功率调整法则是将各光通路信号分波，再分别用可调光衰耗器调整输出 光功率，然后再合波。
这两种方法都具有较好的通路平坦度调整效果，但结构复杂，成本高昂。通路功 率调整法还有体积大、衰耗大的缺点。而且对0ADM系统，由于各站基本上都有上下 光信号，且各光线路段都存在有环路保护倒换的可能，要实现较好的光通路平坦度调 整就需要在各个节点的两个传输方向上都进行平坦度调整，这样从成本的角度和设备 总体性能的角度来看代价都太大。特别是通路功率调整法，由于插损太大，还会对系 统传输性能产生较大的影响。
另外，由于密集波分复用（DWDM)系统中大量采用了光放大技术，致使数字传输 系统的传输特性带上了不少模拟系统的规律，导致系统线路衰耗的动态范围大幅下 降。同时线路衰耗的变化以及传输路由的变化都会造成传输通路的光信号发生变化， 而0ADM节点的上话信号的光功率基本保持不变，这样就会造成后续线路上的光信号 平坦度劣化，影响部分光通路的传输性能。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术存在的问题和不足，而提供一种光分插复 用设备的线路衰耗自适应与通路均衡自动调整的方法。 本发明的目的是这样实现的：
光功率监测部分对光分插复用器的输入光信号、各下话通路以及各上话通路的光 功率进行实时监测。认定在系统调整好后各节点的输出信号的平坦度符合要求，且上 话光通路的光功率基本保持恒定的条件下，单片机判断并以有光的各上话通路的平均光功率为参考值（无上话光信号时，预置一个参考光功率），同时判断并计算各下话 通路的平均光功率，再进行比较（当没有下话通路时，以主光通路的监测光功率作为 比较值），根据此比较差值的变化来判定线路衰耗的变化，据此来控制光分插复用器 [或光前置放大器（0PA)]前的V0A的衰减量的增减，而调节的精确度与预设的偏差 值可由用户设定，并上报VOA的衰减量。由于对光功率的监测是实时进行的，故可以 随时捕捉线路衰耗的变化并进行调整，这样就可以使下话通路的光功率基本保持不 变，降低线路光衰耗变化对系统的影响，同时也可以维持通路平坦度指标基本保持不 变。
当所有下话光通路均无光时，取：
平均每通路下话光功率=总输入光功率/总输入光通路数_ 0AD下话通路
平均插损
当存在有下话光通路有光时，取：
平均每通路下话光功率=各有光下话光通路光功率的平均值 当所有上话光通路均无光时，取：
平均每通路上话光功率=预置值（取+3dBm〜 一27dBm之间） 当存在有上话光通路有光时，取：
平均每通路上话光功率=各有光上话光通路光功率的平均值 V0A调整的判据：
1) 当平均每通路下话光功率-平均每通路上话光功率+光功率偏移量〉 V0A调节偏差时，应控制VOA增加其损耗。
2) 当平均每通路下光功率-平均每通路上话光功率+光功率偏移量〈 -VOA调节偏差时，应控制VOA减小其损耗。
3) 当-V0A调节偏差〈平均每通路输入光功率-平均每通路上话光功率+ 光功率偏移量〈V0A调节偏差时，VOA的衰耗保持不变。
综上所述，本发明利用OAD装置的上话信号光功率不随线路衰耗变化，而下话信 号光功率仅随线路衰耗的变化而变化，并与光通路数变化无关的特征，通过监测它们 之间的变化关系来调整可调光衰减器来补偿线路衰耗的变化，以使设备自动适应线路 衰耗的变化并进行通路均衡自动调整；
在没有上话光信号时，通过设备的网络管理设定一个固定光功率值替代上话信号 光功率来进行监测比较；
5在没有下话光信号时，以输入光通路数除0AD的总输入光功率监测值作为下话信 号光功率。
本发明具有以下优点和积极效果：
1) 由于0AD的上话与下话通路光功率监测为一般0AD设备均带有的部件，本发 明仅增加了一套控制电路和可调光衰减器，因而具有成本低廉，结构简单的特点。
2) 本发明将线路衰耗的自适应调整与光通路平坦度的自动调整统一起来，这是 其他技术所不具备的。
3) 由于本发明将监测与控制集成到0AD盘上，所以传输路由的变化所引起的光 通路平坦度的变化也在其调整控制范围内，这是其他技术方案所难以达到的。
4) 本发明所提技术方案不受传输光通路数变化的影响，较当前常用的以带V0A 的光放大器技术方案优越。
5) 设备调整与参数设置简单，响应速度快，较动态增益调整技术更易于为用户 所接受。 6) 于光放大器或OAD为调整光功率匹配， 一般都需要在其前面加一个光衰减器， 所以本发明的技术方案较通路功率调整法技术方案具有明显的插入损耗小，对系统传 输性能影响小的优势。
光功率监测部分对光分插复用器的输入光信号、各下话通路以及各上话通路的光 功率进行实时监测。认定在系统调整好后各节点的输出信号的平坦度符合要求，且上 话光通路的光功率基本保持恒定的条件下，单片机判断并以有光的各上话通路的平均光功率为参考值（无上话光信号时，预置一个参考光功率），同时判断并计算各下话 通路的平均光功率，再进行比较（当没有下话通路时，以主光通路的监测光功率作为 比较值），根据此比较差值的变化来判定线路衰耗的变化，据此来控制光分插复用器 [或光前置放大器（0PA)]前的V0A的衰减量的增减，而调节的精确度与预设的偏差 值可由用户设定，并上报VOA的衰减量。由于对光功率的监测是实时进行的，故可以 随时捕捉线路衰耗的变化并进行调整，这样就可以使下话通路的光功率基本保持不 变，降低线路光衰耗变化对系统的影响，同时也可以维持通路平坦度指标基本保持不 变。
当所有下话光通路均无光时，取：
平均每通路下话光功率=总输入光功率/总输入光通路数_ 0AD下话通路
平均插损
当存在有下话光通路有光时，取：
平均每通路下话光功率=各有光下话光通路光功率的平均值 当所有上话光通路均无光时，取：
平均每通路上话光功率=预置值（取+3dBm〜 一27dBm之间） 当存在有上话光通路有光时，取：
平均每通路上话光功率=各有光上话光通路光功率的平均值 V0A调整的判据：
1) 当平均每通路下话光功率-平均每通路上话光功率+光功率偏移量〉 V0A调节偏差时，应控制VOA增加其损耗。
2) 当平均每通路下光功率-平均每通路上话光功率+光功率偏移量〈 -VOA调节偏差时，应控制VOA减小其损耗。
3) 当-V0A调节偏差〈平均每通路输入光功率-平均每通路上话光功率+ 光功率偏移量〈V0A调节偏差时，VOA的衰耗保持不变。
综上所述，本发明利用OAD装置的上话信号光功率不随线路衰耗变化，而下话信 号光功率仅随线路衰耗的变化而变化，并与光通路数变化无关的特征，通过监测它们 之间的变化关系来调整可调光衰减器来补偿线路衰耗的变化，以使设备自动适应线路 衰耗的变化并进行通路均衡自动调整；
在没有上话光信号时，通过设备的网络管理设定一个固定光功率值替代上话信号 光功率来进行监测比较；
5在没有下话光信号时，以输入光通路数除0AD的总输入光功率监测值作为下话信 号光功率。
本发明具有以下优点和积极效果：
1) 由于0AD的上话与下话通路光功率监测为一般0AD设备均带有的部件，本发 明仅增加了一套控制电路和可调光衰减器，因而具有成本低廉，结构简单的特点。
2) 本发明将线路衰耗的自适应调整与光通路平坦度的自动调整统一起来，这是 其他技术所不具备的。
3) 由于本发明将监测与控制集成到0AD盘上，所以传输路由的变化所引起的光 通路平坦度的变化也在其调整控制范围内，这是其他技术方案所难以达到的。
4) 本发明所提技术方案不受传输光通路数变化的影响，较当前常用的以带V0A 的光放大器技术方案优越。
5) 设备调整与参数设置简单，响应速度快，较动态增益调整技术更易于为用户 所接受。 6) 于光放大器或OAD为调整光功率匹配， 一般都需要在其前面加一个光衰减器， 所以本发明的技术方案较通路功率调整法技术方案具有明显的插入损耗小，对系统传 输性能影响小的优势。
具体实施方式
本方法有下列操作步骤：
A、 节点输入光信号；
B、 各光功率监测部件监测各上话信号、下话信号的光功率以及0AD模块的总输 入光功率；
C、 分别分析上话信号与下话信号的光功率值，剔除无光信号的通路；
D、 计算有光信号的上话通路的平均每通路上话光功率以及下话通路的平均每通 路下话光功率；
E、 若上话通路全部无光，则设定平均每通路上话光功率为一固定值，取值范围 为下话通路的最大可能光功率值与最大光功率偏移量的差到下话通路的最小可能光 功率值与最大光功率偏移量的和这个范围；
F、 若下话通路全部无光，则以本节点的输入光通路数除0AD的总输入光功率监 测值，再减去OAD下话通路的插损，所得值定义为平均每通路下话光功率；G、 计算：平均每通路下话光功率_平均每通路上话光功率+光功率偏移量， 以其计算结果作为调节V0A的判据。
H、 若V0A调节判据〉V0A调节偏差，则控制VOA增加其损耗；
I、 若V0A调节判据< -V0A调节偏差，则控制VOA减小其损耗；
J、若-V0A调节偏差< V0A调节判据〈V0A调节偏差，则VOA的衰耗保持不变; K、重复B到J的过程。
A、 节点输入光信号；
B、 各光功率监测部件监测各上话信号、下话信号的光功率以及0AD模块的总输 入光功率；
C、 分别分析上话信号与下话信号的光功率值，剔除无光信号的通路；
D、 计算有光信号的上话通路的平均每通路上话光功率以及下话通路的平均每通 路下话光功率；
E、 若上话通路全部无光，则设定平均每通路上话光功率为一固定值，取值范围 为下话通路的最大可能光功率值与最大光功率偏移量的差到下话通路的最小可能光 功率值与最大光功率偏移量的和这个范围；
F、 若下话通路全部无光，则以本节点的输入光通路数除0AD的总输入光功率监 测值，再减去OAD下话通路的插损，所得值定义为平均每通路下话光功率；G、 计算：平均每通路下话光功率_平均每通路上话光功率+光功率偏移量， 以其计算结果作为调节V0A的判据。
H、 若V0A调节判据〉V0A调节偏差，则控制VOA增加其损耗；
I、 若V0A调节判据< -V0A调节偏差，则控制VOA减小其损耗；
J、若-V0A调节偏差< V0A调节判据〈V0A调节偏差，则VOA的衰耗保持不变; K、重复B到J的过程。