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    用于 确定 网络 中沿光路 信号 传递 特性 方法 设备
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    摘要
    申请专利号:

    CN200880132606.3

    申请日:

    2008.10.27

    公开号:

    CN102265130A

    公开日:

    2011.11.30

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01M 11/00申请日:20081027|||公开
    IPC分类号: G01M11/00 主分类号: G01M11/00
    申请人: 爱立信电话股份有限公司
    发明人: G·布鲁诺
    地址: 瑞典斯德哥尔摩
    优先权:
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 柯广华;王洪斌
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200880132606.3

    授权公告号:

    102265130B||||||

    法律状态公告日:

    2014.12.10|||2012.01.11|||2011.11.30

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    提供了一种用于确定光网络中沿第一点与第二点之间光路的信号传递特性的方法。光网络包括位于光路中的至少一个光元件。所述方法包括从第一点沿光路传送不同带宽的多个光测试信号。每个信号具有已知带宽和已知功率。所述方法还包括在光测试信号沿光路传播后在第二点接收光测试信号,并测量每个接收的光测试信号的功率。所述方法还包括从功率测量来确定沿光路的信号传递特性。

    权利要求书

    1.一种用于确定光网络中沿第一点与第二点之间光路的信号传
    递特性的方法,所述光网络包括位于所述光路中的至少一个光元件,
    所述方法包括从所述第一点沿所述光路传送不同带宽的多个光测试
    信号,每个信号具有已知带宽和已知功率,在所述光测试信号已经沿
    所述光路传播后在所述第二点接收所述光测试信号,测量每个接收的
    光测试信号的功率,以及从所述功率测量来确定沿所述光路的信号传
    递特性。
    2.如权利要求1所述的方法,其中传送所述多个光测试信号的步
    骤包括在相同功率传送所述光测试信号的一些或所有。
    3.如权利要求1或权利要求2所述的方法,其中测量每个接收的
    光测试信号的功率包括仅测量每个接收的光测试信号的功率,并且不
    测量其它属性。
    4.如前面权利要求任一项所述的方法,其中传送所述多个光测试
    信号的步骤包括传送增大带宽的多个光测试信号。
    5.如权利要求4所述的方法,其中传送所述多个光测试信号的步
    骤包括最初传送窄带光测试信号。
    6.如前面权利要求任一项所述的方法,其中传送所述多个光测试
    信号的步骤包括在不同的已知偏振在相同带宽传送信号。
    7.如权利要求6所述的方法,包括将所述接收的光测试信号去偏
    振成多个波束,之后测量每个波束的功率并确定每个波束的信号传递
    特性。
    8.如前面权利要求任一项所述的方法,还包括生成所述多个光测
    试信号。
    9.如权利要求8所述的方法,其中生成所述多个光测试信号的步
    骤包括生成光白噪声,过滤所述噪声以提供所述光测试信号的要求的
    带宽,以及衰减所述噪声以提供所述光测试信号的要求的功率。
    10.在从属于权利要求6到8任一项时如权利要求9所述的方法,
    其中生成所述光测试信号的步骤包括生成在不同偏振的相同带宽的
    光测试信号。
    11.如前面权利要求任一项所述的方法,包括不沿所述光路传送
    光测试信号,并且测量任何接收信号的功率以确定所述光路噪声级
    别,以及在确定沿所述光路的信号传递特性时使用所确定的光路噪声
    级别。
    12.一种形成或更新包括一个或多个光元件的光网络的方法,包
    括根据前面权利要求任一项所述的方法来测量沿光路的信号传递特
    性并基于所确定的信号传递特性来形成或更新所述网络。
    13.如权利要求12所述的方法,其中形成或更新所述网络包括基
    于所确定的信号传递特性来选择要在所述网络中使用的光调制技术。
    14.一种光网络,包括第一点与第二点之间延伸的光路、所述光
    路中提供的至少一个光元件,所述光网络包括用于确定沿所述光路的
    信号传递特性的测试机构,所述测试机构包括:布置成从所述第一点
    沿所述光路传送不同带宽的多个光测试信号的传送器,其中每个光测
    试信号具有已知带宽和已知功率;布置成在所述光测试信号已经沿所
    述光路传播后在所述第二点接收所述光测试信号的接收器;布置成测
    量每个接收的光测试信号的功率的测量装置以及布置成从所述功率
    测量来确定沿所述光路的信号传递特性的处理器。
    15.如权利要求14所述的光网络,其中所述接收器包括宽带光电
    二极管,并且所述测量装置包括功率计。
    16.如权利要求14所述的光网络,其中所述网络包括在所述第二
    点的备用应答器,并且所述应答器包括所述接收器和所述测量装置。
    17.如权利要求14到16的任一项所述的光网络,包括布置成生
    成所述多个光测试信号的生成器。
    18.如权利要求17所述的光网络,其中所述生成器包括布置成生
    成光白噪声的白噪声生成器、布置成过滤所述噪声以提供所述光测试
    信号的要求的带宽的光过滤器以及布置成衰减所述噪声以提供所述
    光测试信号的要求的功率的光衰减器。
    19.如权利要求18所述的光网络,其中所述生成器包括布置成将
    所述光测试信号偏振以提供已知偏振的偏振器。
    20.如权利要求19所述的光网络,包括布置成在测量之前将所述
    光测试信号去偏振的偏振波束分离器。
    21.如权利要求14到20的任一项所述的光网络,其中所述或每
    个光元件包括光复用器、光解复用器、光交织器、光解交织器、光波
    长选择开关或类似的光元件中的一项或多项或其组合。
    22.一种用于光网络的测试元件,用于确定所述光网络中沿第一
    点与第二点之间光路的信号传递特性,至少一个光元件位于所述光路
    中,所述测试元件包括布置成与所述网络中的所述第一点接口的传送
    器接口机构,所述测试元件包括布置成从所述第一点沿所述光路传送
    不同带宽的多个光测试信号的传送器以及布置成控制所述光测试信
    号的带宽的控制器。
    23.如权利要求22所述的测试元件,包括测试卡。
    24.一种用于光网络的测试装置,用于确定所述光网络中沿第一
    点与第二点之间光路的信号传递特性,至少一个光元件位于所述光路
    中,所述测试装置包括布置成与所述网络中的所述第二点接口的接收
    器接口机构,所述测试装置包括布置成在多个光测试信号已经沿所述
    光路传播后接收所述多个光测试信号的接收器。
    25.如权利要求24所述的测试装置,包括布置成与所述接收器通
    信并测量每个接收的光测试信号的功率的测量装置。
    26.如权利要求25所述的测试装置,包括布置成从所述功率测量
    来确定沿所述光路的信号传递特性的处理器。

    说明书

    用于确定光网络中沿光路的信号传递特性的方法和设备

    技术领域

    本发明涉及用于确定光网络中沿光路的信号传递特性的方法和设
    备。

    背景技术

    一般的光网络由诸如复用器、解复用器、交织器、解交织器、波
    长选择性开关或具有过滤特性的任何其它元件等光过滤器元件组成。
    在光信号经过光网络时,它穿过了各种过滤器元件。在穿过光过滤器
    元件时,光信号可能由于它被处理而恶化。例如,光信号的带宽可由
    于它经过的过滤器元件而更改,或者信号的光功率可由于经过过滤器
    元件而更改。

    过滤器元件的传递函数提供了光信号经过该过滤器元件时光信号
    恶化量的度量。例如,在信号经过过滤器元件的有限带宽信道时,由
    于信道的有限带宽,信号可失去部分其功率。为了计及此类功率损耗,
    光过滤器的制造商提供了系统设计人员在设计光网络时所依赖的规
    范。

    发明内容

    根据本发明的一方面,提供了一种用于确定光网络中沿第一点与
    第二点之间光路的信号传递特性的方法。光网络包括位于光路中的至
    少一个光元件。该方法包括从第一点沿光路传送不同带宽的多个光测
    试信号。每个信号具有已知带宽和已知功率。该方法包括在光测试信
    号沿光路传播后在第二点接收光测试信号,并测量每个接收的光测试
    信号的功率。该方法还包括从功率测量来确定沿光路的信号传递特
    性。

    有利的是,通过使用此方法,可能实现沿光路的传递特性的准确、
    可靠的确定。因此,可能更有效地使用光路来运送光信号。不必依赖
    设备制造商提供的保守传递函数估计。

    可选的是,传送多个光测试信号的步骤包括在相同功率传送一些
    或所有光测试信号。

    可选的是,测量每个接收的光测试信号的功率包括仅测量每个接
    收的光测试信号的功率,并且不测量其它属性。

    可选的是,传送多个光测试信号的步骤包括传送增大带宽的多个
    光测试信号??纱偷谝淮淼牡谝还獠馐孕藕?,然后可传送第二更
    大带宽的第二光测试信号。随后传送的每个光测试信号相比前面的光
    测试信号可具有更大的带宽。

    传送多个光测试信号的步骤可包括最初传送窄带光测试信号。

    可选的是,传送多个光测试信号的步骤包括传送在不同已知偏振
    (polarisation)在相同带宽的信号。所述方法可包括将接收的光测试
    信号去偏振为多个波束,之后测量每个波束的功率并确定每个波束的
    信号传递特性。

    该方法可还包括生成多个光测试信号??裳〉氖?,生成多个光测
    试信号的步骤包括生成光白噪声,过滤所述噪声以提供光测试信号的
    要求带宽,以及衰减所述噪声以提供光测试信号的要求功率??裳〉?br />是,生成光测试信号的步骤包括生成在不同偏振的相同带宽的光测试
    信号。

    该方法可包括不沿光路传送光测试信号,并且测量任何接收信号
    的功率以确定光路噪声级别,以及在确定沿光路的信号传递特性时使
    用确定的光路噪声级别。

    根据本发明的另一方面,提供了一种形成或更新包括一个或多个
    光元件的光网络的方法。该方法包括根据任何一个或多个上述方法步
    骤来测量沿光路的信号传递特性并基于确定的信号传递特性来形成
    或更新网络。形成或更新网络可包括基于确定的信号传递特性来选择
    要在网络中使用的光调制技术。

    根据另一方面,提供了一种包括在第一点与第二点之间延伸的光
    路的光网络。在光路中提供了至少一个光元件。光网络包括用于确定
    沿光路的信号传递特性的测试机构(mechanism)。测试机构包括布
    置成从第一点沿光路传送不同带宽的多个光测试信号的传送器。每个
    光测试信号具有已知带宽和已知功率。所述网络包括布置成在光测试
    信号沿光路传播后在第二点接收光测试信号的接收器和布置成测量
    每个接收的光测试信号的功率的测量装置。所述网络还包括布置成从
    功率测量来确定沿光路的信号传递特性的处理器。

    有利的是,随后可根据确定的特性来控制光网络。网络因此可有
    效地运转,将真实测量的传递函数而不是设备提供商提供的保守估计
    考虑在内。在此类网络中可能存在更少浪费的带宽。

    可选的是,接收器包括宽带光电二极管,并且测量装置包括功率
    计。

    网络可包括在第二点的备用应答器(spare?transponder),并且所
    述应答器包括接收器和测量装置。

    可选的是,光网络包括布置成生成多个光测试信号的生成器。生
    成器包括布置成生成光白噪声的白噪声生成器、布置成过滤该噪声以
    提供光测试信号的要求带宽的光过滤器以及布置成衰减噪声以提供
    光测试信号的要求功率的光衰减器。

    生成器可包括布置成将光测试信号偏振以提供已知偏振的偏振
    器。光网络可包括布置成在测量之前将光测试信号去偏振的偏振波束
    分离器。

    可选的是,所述或每个光元件包括光复用器、光解复用器、光交
    织器、光解交织器、光波长选择开关或类似的光元件中的一项或多项
    或其组合。

    根据本发明的另一方面,提供了一种用于光网络的测试元件,其
    用于确定光网络中沿第一点与第二点之间光路的信号传递特性。至少
    一个光元件位于光路中。测试元件包括布置成与网络中的第一点接口
    的传送器接口机构。测试元件包括布置成从第一点沿光路传送不同带
    宽的多个光测试信号的传送器。测试元件还包括布置成控制光测试信
    号的带宽的控制器。

    有利的是,测试元件能够与新的或现有光网络一起使用以用于通
    过提供传递特性的测量确定来提高网络的效率。

    测试元件可包括测试卡。

    根据另一方面,本发明提供了一种用于光网络的测试装置,其用
    于确定光网络中沿第一点与第二点之间光路的信号传递特性。至少一
    个光元件位于光路中。测试装置包括布置成与网络中的第二点接口的
    接收器接口机构。测试装置包括布置成在多个光测试信号沿光路传播
    后接收光测试信号的接收器。

    有利的是,测试装置能够与新的或现有光网络一起使用以用于通
    过提供传递特性的测量确定来提高网络的效率。

    测试装置可包括布置成与接收器通信并测量每个接收的光测试信
    号的功率的测量装置。

    测试装置可包括布置成从功率测量来确定沿光路的信号传递特性
    的处理器。

    附图说明

    图1示出根据本发明的一实施例的光网络;

    图2是流程图,概述根据本发明一实施例的方法;

    图3示意示出根据本发明一实施例的系统,其用于测量光路中的
    传递特性;

    图4示意示出与本发明一实施例一起使用的光信号生成器;

    图5是流程图,概述根据本发明一实施例的确定光路中的传递特
    性的方法;

    图6是流程图,概述根据本发明一实施例的传送增大带宽的信号
    的方法;

    图7示意示出根据本发明一实施例的系统,其用于创建模型以用
    于估计光路中的传递特性;

    图8是示出本发明一实施例中的传送信号的属性的图;

    图9是示出本发明一实施例中的接收信号的属性的图;

    图10示意示出根据本发明一实施例的测试元件,其用于与光网络
    一起使用;以及

    图11示意示出根据本发明一实施例的测试装置,其用于与光网络
    一起使用。

    具体实施方式

    本发明人理解,现有技术过滤器元件规范一般为与经过典型过滤
    器元件的信号相关联的可用带宽提供更差情况情形。由于更差情况情
    形传递函数被提供,因此,它们假设光信号的过高恶化值或功率损耗
    值。这能够导致函数指定的可用带宽小于实际可用于特定过滤器元件
    的带宽。而这又能导致网络设计人员在设计光网络时由于尝试补偿错
    误高地计算的信号恶化而提供过度设计和过于复杂的解决方案。本发
    明人因此理解,设计人员一般将尝试通过使用比所必需的更复杂的调
    制技术,使信号不必要地适合更严格的带宽,或者未从可用过滤器元
    件获得最佳、最有效使用。

    参照图1和2,图中示出在具有多个点的光网络中光路10的图示。
    光路10在第一点12与第二点14之间延伸,并且光信号能够沿光路
    10在第一与第二点12、14之间传递。在此示例中,每个点表示光元
    件,并且两个光元件16、18位于光路10中。在其它实施例中,仅一
    个光元件可位于光路中,或者在仍有的其它实施例中,更多的光元件
    可位于光路中。

    如前面所述,在光信号沿光路10传播时,它将受第一和第二光元
    件的光传递函数影响。在此实施例中,从光复用器、光解复用器、光
    交织器、解交织器或光波长选择开关的组中选择光元件。在其它实施
    例中,光元件可以是希望测量其对沿光路传递的光信号的影响的任何
    其它类似或适合的光元件。

    参照图2,根据本发明的一实施例,提供了一种用于确定沿光路
    10的信号传递特性的方法20。方法20能够用于确定光网络中沿第一
    与第二点之间任何类似光路的信号传递特性,所述光网络包括位于光
    路中的至少一个光元件。

    方法20包括从第一点12沿光路10传送22不同带宽的多个光测
    试信号。每个传送的信号具有已知带宽和已知功率(例如,预定带宽
    和预定功率)。方法20还包括在光测试信号沿光路10传播后在第二
    点14接收24光测试信号。由于信号已经沿光路传播,因此,它们将
    受到沿光路的任何光元件(在此示例中,是第一光元件16和第二光
    元件18)的传递函数的影响,并因此将包含有关其传递函数的信息,
    例如,其过滤特性。

    方法20包括测量26每个接收的光测试信号的功率,并从在方法
    20的步骤26进行的功率测量来确定28沿光路10的信号传递特性(也
    称为传递函数)。相应地,通过测量光测试信号的功率,确定光信号
    中存在的有关沿光路10的传递函数的信息。

    在一个实施例中,参照图3,光网络30包括第一点34与第二点
    36之间延伸的光路32。在光路32中提供了包括多个光元件的光元件
    设备38。在其它实施例中,光元件设备38可仅包括一个光元件。光
    网络30包括用于确定沿光路32的信号传递特性的测试机构40。期望
    知道光信号在第一点34与第二点36之间遇到的信号传递特性,并且
    因此期望知道光元件设备38整体的光传递特性,而不是光元件设备
    38的各个元件的各自的光传递特性。为了使用提出的方法来确定设备
    38的总体光传递特性,不必知道组成光元件设备38的光元件的每个
    单独的光传递特性。因此,提供了光传递特性的准确和有效的确定。

    测试机构40包括布置成从第一点34沿光路32传送不同带宽的多
    个光测试信号的传送器42。每个光测试信号具有已知带宽和已知功
    率。测试机构40还包括布置成在光测试信号沿光路32传播后在第二
    点36接收光测试信号的接收器44。测试机构40还包括测量装置46,
    该测量装置与接收器44通信并布置成测量每个接收的光测试信号的
    功率。测试机构40还包括处理器48,该处理器与测量装置46通信并
    布置成从测量装置46进行的功率测量来确定沿光路32的信号传递特
    性。

    在一些实施例中,光网络包括40Gb/s或100Gb/s光网络。在其它
    实施例中,光网络可能包括甚至更高速网络。在此类高速网络中,有
    效使用带宽的优点特别重要。

    参照图4,在一些实施例中,光网络包括布置成生成多个光测试
    信号的生成器50。生成器50包括与可调光带通过滤器54通信的光白
    噪声源52,该过滤器又与可变光衰减器56通信。光白噪声源52布置
    成提供关注的传送带宽范围上具有大致平坦谱输出的噪声信号。例
    如,这可以是在C带(大约1460nm到1530nm)上和L带(大约1565nm
    到1625nm)上。光白噪声源应具有足够功率(例如,来自外部功率
    源)以在所有必需的测量条件中提供要求的噪声信号量。

    可调过滤器54可操作以从源52选择噪声信号的要求部分。过滤
    器54的可调性要求有两个方面。首先,在输出信号58的中心波长及
    输出信号58的信道带宽两者中,要求可调性。输出信号58随后如前
    面所述作为具有已知功率和已知带宽的光测试信号之一传送。

    光衰减器56用于将总体输出信号58保持在要求的功率级别。例
    如,在一些实施例中,所有输出信号58的功率保持恒定。

    在一些实施例中,不同输出信号58的中心频率是变化的,并且这
    在估计沿光路的传递函数时考虑在内(在下面进一步详细讨论)。在
    其它实施例中,不同输出信号58的中心频率保持恒定,并且这允许
    更简单地处理光路中传递函数的估计。

    在一些实施例中,接收器44包括布置成在光测试信号沿光路传播
    后接收多个光测试信号的光电二极管(未示出)。光电二极管包括宽
    带光电二极管,其能够在所有工作光带宽上以可接受误差测量接收的
    测试信号的光功率。工作光带宽是经过光网络的业务信号和过滤器及
    其它光网络元件在网络正在被使用时可操作的所跨带宽。例如,C带
    或L带光带宽。技术人员将明白其它适合的可能带宽范围??山邮芪?br />差由网络设计人员根据网络要求定义。

    有利的是,接收器架构能够变得很简单,并且易于实现。伴随接
    收器,一些实施例的光网络还提供测量装置,其布置成测量每个接收
    的光测试信号的功率,并且这在一些实施例中可包括功率计。

    在一些实施例中,光网络包括在第二点(其定义光路)的备用应
    答器,并且备用应答器包括接收器和测量装置。因此,在第二点无需
    在网络内安装任何新设备。

    备用应答器是光网络中已经存在但当前未用于网络业务传送的应
    答器。它可以是正在工作的且物理连接到第二点以便它能够检测入射
    光信号的应答器。在一些网络中具有此类备用应答器是很常见的,例
    如,在ASON(自动交换光网络)网络中-在像业务重新路由选择等
    某一事件后,例如网络中出现故障后,当比平常更多的业务可能正在
    经过第二点时,此类应答器变成活动的。备用应答器可在光网络中存
    在以允许主应答器的故障。一些应答器配备有功率分配器,该分配器
    分离进入信号的一小部分(例如,5%或更少)以便提供进入信号的功
    率测量。通常,此功率测量用于控制在接收器的可变光衰减器,该衰
    减器帮助控制接收进入信号的95%功率的另一接收器(例如,以光电
    二极管的形式)的操作,以便允许接收器光电二极管正常工作。如果
    进行功率测量并且功率太低,则触发警报,并且在它太高时类似地触
    发警报。在使用此类应答器的实施例中,此功率测量能够用于测量每
    个接收光测试信号的功率,并因此确定沿光路的信号传递特性。

    在其它实施例中,将专用接收器引入光网络中,并且不使用备用
    应答器(或现有网络接收器的其它形式)。提供了接收器接口机构以
    便将接收器连接到网络中的第二点。接收器接口机构可以是已知形式
    的,例如,是连接普通应答器到光网络中某个点的类型的。

    参照图5,更详细地描述根据本发明的一个特定实施例的方法60。
    方法60使用图3和4中示出并且布置成确定光网络30中沿在第一点
    34与第二点36之间光路32的信号传递特性的设备。在此示例中,光
    元件设备38包括如在下面相对于用于确定传递函数的算法进一步详
    细所述的多个噪声和信号衰减源。

    方法60包括最初在光网络中执行第一点34与第二点36之间光路
    32的设置62。执行设置62涉及提供中心频率f0到要确定传递函数的
    通信信道。在其它实施例中,设置步骤可以不是方法的一部分-与通
    信信道有关的相关细节可已经是稳定的和已设置的。组成光元件设备
    38的光元件必须是稳定的,并且这在设置的执行期间得到保证。例如,
    对于诸如波长选择开关或可重新配置的光分插复用器等光元件,在进
    行任何测量前,可能必需等待直至此类元件达到稳定条件(例如,传
    递函数变化不大的条件且是预期在正常使用中存在的条件)。例如,
    如果光元件只在最近被接通,则可能必需等待它们达到正常操作条
    件。

    一旦居中在频率f0的信道可操作,方法60的下一步骤便包括将
    传送器42的中心波长调谐64到f0。在此实施例中,所有光测试信号
    在相同中心频率传送。在其它实施例中,光测试信号可在不同中心频
    率传送。相应地,在此类实施例中,此设置在光测试信号的传送之前
    执行,因此,不同的对应光信道将需要设置在正在使用的不同中心频
    率。

    一旦传送器在步骤64被调谐,该方法便包括传送66增大带宽的
    光测试信号。在此特定实施例中,参照图6,步骤66包括将光测试信
    号的带宽设置66a为最小可能带宽B0,并且将光测试信号的功率设为
    期望值P-这通过调整可变光衰减器56的输出来完成。在此实施例
    中,所有光测试信号以相同功率来传送。在其它实施例中,一些或所
    有光测试信号可在不同功率传送。在确定跨光路的传递函数中使用的
    信息的处理因而变得更复杂,如下面进一步详细所述的。

    此示例中的步骤66,在步骤66a后,包括以步进增大的带宽和以
    功率P传送66b另外的测试信号。在此示例中,相邻传送的信号(即
    在时间上相邻)之间带宽的步进增大保持恒定。在其它实施例中,带
    宽更改可以是光测试信号的带宽的函数。

    传送增大带宽的光信号的步骤66被执行,直到光测试信号的带宽
    达到或变得接近最大允许值Bmax。Bmax根据正在使用的光信道的允许
    带宽来确定。

    再次参照图5,为每个传送的光测试信号执行测量和存储接收的
    光功率值y1、y2、y3…的步骤。在此实施例中,设置了最低带宽B0,
    使得初始光测试信号是窄带测试信号(即,B0比正在使用的光信道中
    的可用带宽小得多)。通常,为了本说明书的目的,窄带信号能够视
    为是占用信道的1/100或更少带宽的信号。

    例如,如果信道的带宽是大约35到45GHz(如在50GHz-空间
    系统中将是这种情况),则窄带信号是将占用1/100或更少的信道带
    宽(即在此示例中比1GHz小得多)的信号。

    商用10Gbit/s或40Gbit/s传送器中使用的一般激光源具有10
    MHz的未调制线宽-这能够用于生成用于本发明的窄带信号。

    方法60随后包括从在步骤68进行的功率测量来确定70沿光路
    32的信号传递特性(或传递函数)。现在参照图7,提供处理器48
    确定跨光路32的传递函数的方式的更详细解释,图7帮助示出在此
    实施例中用于估计跨光路32的噪声累积和光元件传递函数级联的模
    型。

    在图7中,示出了从传送器42到接收器44的光路的部分,并且
    由一系列光放大器72和光元件74来表示光元件设备38。光放大器
    72添加噪声到通过它们传播的任何光信号,并且在网络中存在以便补
    偿信号通过网络传播时的功率损耗。此功率损耗可由于信号在其经过
    网络期间以前传播通过光组件而引起。光元件74具有显著的过滤传
    递函数,其影响通过网络传播的光信号。为简明起见,在提出的示例
    中,通过传送光纤本身(其连结传送器42和接收器44)传播的光信
    号遇到的衰减的谱相关性被假设为可忽略不计。此外,信号经过的任
    何放大器的增益的谱相关性被假设为可忽略不计。

    收到的信号功率y是传送的信号和所有其它变量的函数。上标指
    示沿光路的位置:

    y(1)=(x+n1)h1??????????????????????????????(1)

    y(2)=(y(1)+n2)h2=xh1h2+n1h1h2+n1h2????????(2)

    其中,x是传送的信号功率,hj是在第j个光元件的传递函数,以及
    nj是在第j个光放大器的噪声。因此:

    y = y ( P ) = x Π 1 P h j + n - - - ( 3 ) ]]>

    项n包含不取决于输入信号的所有剩余项。它是随后过滤的放大
    器生成的光噪声之和:只要总体链路配置保持相同,它便能够被视为
    是恒定的,即,所有放大器的饱和级别不更改。

    在过程的步骤i,传送带有带宽Bi的光测试信号,并且如下所示
    从yi计算收到的测量功率pi:

    p i = y i ( f ) df = [ h ( f ) x i ( f ) + n ( f ) ] df - - - ( 4 ) ]]>

    在传送器源近似为具有功率Pi和带宽Bi的理想矩形谱时,我们得
    到:

    x i ( f ) = P i · Π ( f B i ) ]]>

    其中????????????????????????????????????????(5)

    Π ( f B i ) = 1 / B i | f | < - B i 2 0 | f | > B i 2 ]]>

    Pi是在第i步骤的传送测试信号的功率。所有功率以线性单位(mW)
    来表示。大写表示传送的功率,小写表示接收的功率。接收的功率pi
    变为:

    p i = P i B i - B i / 2 B i / 2 h ( f ) df + c 2 P i B i 0 B i / 2 h ( f ) df + c - - - ( 6 ) ]]>

    其中,c是不取决于传送信号的项。为了估计h,将上述等式(6)应用
    到测量步骤i+1,随后估计两次功率测量之间的差别:

    p i + 1 - p i 2 [ P i + 1 B i + 1 0 B i - 1 / 2 h ( f ) df - P i B i 0 B i / 2 h ( f ) df ] = ]]>

    = 2 [ P i + 1 B i + 1 0 B i - 1 / 2 h ( f ) df - P i + 1 B i + 1 0 B i / 2 h ( f ) df - P i B i 0 B i / 2 h ( f ) df + P i + 1 B i + 1 0 B i / 2 h ( f ) df ] = ]]>

    = 2 P i + 1 B i + 1 ( 0 B i - 1 / 2 h ( f ) df - 0 B i / 2 h ( f ) df ) - 2 ( P i B i - P i + 1 B i + 1 ) 0 B i / 2 h ( f ) df ]]>

    P i + 1 B i + 1 ( B i + 1 - B i ) h i + h i + 1 2 - ( P i B i - P i + 1 B i + 1 ) ( p i - c ) B i P i = ]]>

    = P i + 1 δ i + 1 h i + h i + 1 2 - ( 1 - P i + 1 P i B i B i + 1 ) ( p i - c ) ]]>

    ????????????????????????????????????????????(7)

    改写等式(7)以获得hi+1:

    h i + 1 = 2 P i + 1 δ i + 1 [ ( p i + 1 - p i ) + ( 1 - P i + 1 P i B i B i + 1 ) ( p i - c ) ] - h i - - - ( 8 ) ]]>

    在Pi恒定、即Pi=P时,对于P,上述关系式变为:

    h i + 1 = 2 P δ i + 1 [ ( p i + 1 - p i ) + ( 1 - B i B i + 1 ) ( p i - c ) ] - h i = - - - ( 9 ) ]]>

    = 2 P [ ( p i + 1 - p i ) δ i + 1 + ( p i - c ) ] - h i ]]>

    能够看到,传送功率恒定的实施例中的处理比传送功率不恒定的
    情况下的处理更简单。

    用于确定传递函数的上述估计在i>0时成立。在i=0时,等式(8)
    和(9)(其分别处理非恒定传送功率和恒定传送功率)精简为估计在额
    定中心频率f0极窄带宽信号遇到的总体损耗/增益。必需提供使用此窄
    带宽测试信号的此测量作为输入以允许进行处理。这能够通过发送如
    前面所述的初始窄带光测试信号(或在最可能低带宽的信号)来实现,
    例如,通过使用可调激光源或者通过使用非调制的激光载波或位于第
    一点34的备用应答器。

    在等式(8)和(9)中,c表示光路中的噪声,并且其通过不沿光路传
    送光测试信号并且在不存在任何传送信号时测量在接收器收到的任
    何信号的功率以便确定光路噪声级别来测量。此光路噪声级别随后用
    于确定c,并因此用于确定沿光路的信号传递特性。

    相应地,提供了一种用于确定沿光路的信号传递特性的方法,其
    中,只需测量每个接收的光测试信号的功率。无需测量光测试信号的
    其它属性。因此,提供了一种用于确定沿光路的信号传递特性的极其
    简单、有效的机制。

    在一个特定的实验示例中,发明人模拟了10跨度放大的光学光
    路,即,具有类似于图7中所示设置的系统设置,带有10个光元件。
    光路延伸于其之间的第一和第二点的每个点配备有带60GHz?FWHW
    (半高全宽)的二阶高斯过滤器-这表现得像商业上可得到的
    100GHz可重新配置的光分插复用器。放大器之间的总损耗是25dB。

    参照图8,图中示出从传送器传送的每个信号的光谱的曲线(带
    有分辨率0.01nm)。传送信号曲线的不规则性是由于模拟的有限长度
    而引起的。总集成功率恒定于1mW。传送器的带通过滤器从5GHz
    设到100GHz。图7中仅示出前八个光测试信号曲线(以便使图形更
    清晰)。理想的情况是,图7应示出具有相同面积(表示集成的功率)
    的八个四阶高斯形状。y轴采用对数单位,因此,曲线最初未显得是
    相同面积的,但它们是。光测试信号以相邻测试信号之间5GHz的增
    大步长按增大带宽的顺序来传送。

    参照图9,示出了根据此示例的估计方法的输出,i范围从1到20
    (i的每个值表示20个光测试信号之一)。在y轴上,在±Bi/2的传
    递函数h采用线性单位。例如,在i=9时,B9=45GHz。y9是对应的接
    收功率,并且h9是在±22.5GHz的传递函数的值。图9示出传递函数
    实际上是1(即,窄带测试信号大致不受影响地经过光路),并且光
    测试信号功率在大约33GHz减半,这意味着在它实质上消失前,传递
    函数h在±16.5GHz是大约0.5。

    在一些实施例中,传送多个光测试信号的步骤包括传送在相同带
    宽但带有不同已知偏振的测试信号。在一些此类实施例中,所述方法
    还包括将收到的光测试信号去偏振成多个波束,之后测量每个波束的
    功率以便确定每个波束的信号传递特性。在此类实施例中,光信号生
    成器包括布置成将光测试信号偏振以便提供已知偏振的偏振器,并且
    网络还包括布置成将光测试信号在测量前去偏振的偏振波束分离器。
    在此类实施例中,技术人员将理解,能够研究使用沿光路不同偏振的
    测试信号及随后实际业务信号的可能性,带有沿光路增大可用带宽的
    明显益处。

    使用偏振相关测量的可能性能够通过为每个带宽生成不同已知偏
    振的测试信号来实现。在传送器可提供偏振过滤器,并且在接收器无
    额外设备。能够传送多个信号,对每个偏振轴至少一个信号,并且能
    够测量最差或平均结果。

    备选的是,传送器保持相同,并且在接收器提供偏振波束分离器
    和多个光电二极管(每个偏振轴一个)。这能够用于提供沿光路可使
    用或沿该特定光路最佳的可能偏振轴的指示。

    参照图10,在一些实施例中,提供了用于光网络(如图3中所示
    的网络)的测试元件1000,其用于确定沿光路32的信号传递特性。
    该测试元件包括布置成与网络中第一点接口的传送器接口机构1002,
    并且还包括布置成从第一点传送多个光测试信号的传送器1042。此实
    施例的测试元件1000还包括布置成控制光测试信号的带宽的控制器
    1043。在其它实施例中,此控制功能可由远程控制器提供。在一个实
    施例中,此测试元件采用测试卡的形式。传送器接口机构1002允许
    测试卡与网络的第一点交互以便允许从网络中的第一点执行提出的
    方法。测试卡可以可接口于现有光网络中的节点,使得在现有光网络
    中能够执行通过光路的传递函数的更准确评估。

    参照图11,在一些实施例中,提供了用于光网络(如图3中所示
    的网络)的测试装置1100,其用于确定沿光路32的信号传递特性。
    测试装置1100包括布置成与网络中的第二点36接口的接收器接口机
    构1102。测试装置1100包括布置成在多个光测试信号沿光路传播后
    接收光测试信号的接收器1144。在此实施例中,测试装置1100包括
    布置成与接收器1144通信并且测量每个接收的光测试信号的功率的
    测量装置1146。在其它实施例中,测量机构可与装置1100分开提供。
    此外,在此实施例中,测试装置1100包括布置成从功率测量来确定
    沿光路的信号传递特性的处理器1148。同样地,在其它实施例中,处
    理机构可与装置1100分开提供。

    本发明的一方面提供形成或更新光网络的方法,其包括使用前面
    所述的方法和基于确定的信号传递特性来形成或更新所述网络。以此
    方式,能够更新或添加以前不准确的传递函数数据以使网络设计更有
    效。形成或更新网络可能包括基于确定的信号传递特性来选择要在网
    络中使用的光调制技术。例如,可确定在网络中能够实现成本更低或
    复杂度更低的调制技术,而这在以前由于依赖于制造商传递函数规范
    而被认为是不可能的。例如,可确定能够使用二进制相移键控而不是
    正交相移键控。

    在不脱离本发明范围的情况下,可对本发明进行各种修改。

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    本文标题:用于确定光网络中沿光路的信号传递特性的方法和设备.pdf
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