專利名稱：在線路監(jiān)控設備中使用差分環(huán)路增益進行故障標識的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種用于傳輸線路監(jiān)控設備中使用差分環(huán)路增益進行故障標識的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
在長距離光通信系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)的狀況是重要的。例如，可以將監(jiān)控用于檢測光 傳輸電纜中的故障或破裂、出故障的中繼器或放大器或關于系統(tǒng)的其它問題。已知的監(jiān)控技術包括使用生成表示偽隨機比特序列的測試信號的線路監(jiān)控設備。 線路監(jiān)控設備可以例如在波分復用系統(tǒng)中傳送具有信息信號的測試信號。測試信號可以通 過放大器或中繼器內(nèi)的高損耗回送(HLLB)路徑而返回到線路監(jiān)控設備。線路監(jiān)控設備然 后可以分離返回的測試信號與數(shù)據(jù)信號，并且處理返回的測試信號，以獲得表示在其從線 路監(jiān)控設備通過HLLB和任何介入光路徑和放大器，并且回到線路監(jiān)控設備的傳播中傳遞 測試信號的HLLB環(huán)路增益的數(shù)據(jù)。HLLB環(huán)路增益中的明顯偏離可以指示系統(tǒng)中的故障。在海底光通信系統(tǒng)中，中繼器泵浦功率損耗和增加的光纖跨段損耗可能是主要故 障機制，導致HLLB環(huán)路增益與正常值的偏離。在已知系統(tǒng)中，HLLB環(huán)路增益的明顯變化 (例如大于預定義的告警閾值)可以觸發(fā)系統(tǒng)告警。在該系統(tǒng)中選取告警閾值可能要求在 正常系統(tǒng)波動和測量誤差與真實傳輸路徑故障之間的區(qū)分。遺憾的是，這種區(qū)分可能是困 難的，原因是HLLB環(huán)路增益測量通常對于部分地因中繼器回送輸出對輸出架構(gòu)、以及中繼 器放大器中的增益機制(例如自身增益調(diào)節(jié))而導致的傳輸路徑中的物理改變并不敏感。 因此，這種改變中對于非破壞性故障的真實路徑改變可能導致HLLB環(huán)路增益改變，其僅是 稍微可檢測的給定典型測量誤差和系統(tǒng)波動。


將參照結(jié)合以下附圖閱讀的以下詳細描述，其中，相似的標號表示相似的部分圖1是符合本公開的系統(tǒng)的一個示例性實施例的簡化框圖；圖2包括符合本公開的用于示例性傳輸系統(tǒng)的差分環(huán)路增益最大值和最小值與 距離的關系曲線；圖3包括符合本公開的示例性系統(tǒng)中差分環(huán)路增益的改變和與中繼器泵浦功率 中的3dB減少關聯(lián)的中繼器回送數(shù)量的關系曲線；圖4包括符合本公開的示例性系統(tǒng)中差分環(huán)路增益的改變和與3dB額外光纖損耗 關聯(lián)的中繼器回送數(shù)量的關系曲線；圖5是差分環(huán)路增益傾斜和與圖4中描述的額外光纖損耗情形關聯(lián)的中繼器回送 數(shù)量的關系曲線；圖6是符合本公開的相對功率與示出對應于低通濾波器的小波函數(shù)的脈沖響應 的波長系數(shù)的關系曲線；
圖7是符合本公開的相對功率與示出對應于高通濾波器的小波函數(shù)的脈沖響應 的波長系數(shù)的關系曲線；圖8A包括符合本公開的差分環(huán)路增益的改變和與中繼器泵浦功率的3dB減少關聯(lián)的中繼器回送數(shù)量的關系曲線，以及高通濾波器小波函數(shù)的脈沖響應的曲線。圖8B是對于圖8A中描述的差分環(huán)路增益的改變的低通濾波器響應的曲線；圖8C是對于圖8A中描述的差分環(huán)路增益的改變的高通濾波器響應的曲線；圖9A包括符合本公開的差分環(huán)路增益的改變和與3dB光纖損耗關聯(lián)的中繼器回 送數(shù)量的關系曲線，以及低通濾波器小波函數(shù)的脈沖響應的曲線；圖9B是對于圖9A中描述的差分環(huán)路增益的改變的低通濾波器響應的曲線；圖9C是對于圖9A中描述的差分環(huán)路增益的改變的高通濾波器響應的曲線；圖10是示出符合本公開的過程的一個實例的流程框圖；以及圖11是示出符合本公開的過程的另一實例的流程圖。
具體實施例方式圖1是符合本公開的包括線路監(jiān)控設備(LME) 12的WDM傳輸系統(tǒng)10的一個示例 性實施例的簡化框圖。通常，系統(tǒng)10可以被配置為計算與每一中繼器/放大器關聯(lián)的差分 環(huán)路增益值。差分環(huán)路增益的變化可以用于生成系統(tǒng)告警，其指示系統(tǒng)中的故障。自動特 征分析(ASA)算法可以應用于差分環(huán)路增益，以標識故障的性質(zhì)。本領域技術人員應理解，為了易于說明，系統(tǒng)10已經(jīng)被描述為高度簡化的點對點 系統(tǒng)形式。應理解，符合本公開的系統(tǒng)和方法可以合并到廣泛的多種網(wǎng)絡部件和配置中。在 此所示的示例性實施例僅是為了進行說明而非限制來提供的。在所示的示例性實施例中，傳輸系統(tǒng)10包括激光發(fā)射機30和光纖對(包括光纖 28和29)，用于承載光信號。例如，光纖28和29可以是長距離光纖線路，用于例如海下部 署。光纖28和29可以是單向光纖，并且在相反方向上承載信號。光纖28和29 —起建立 用于傳送信號的雙向路徑。雖然所示的示例性監(jiān)控系統(tǒng)可以被描述為監(jiān)控包括兩個單向光 纖28和29的傳輸系統(tǒng)，但符合本公開的系統(tǒng)可以用于監(jiān)控采用單根雙向光纖的傳輸系統(tǒng)。激光發(fā)射機30可以是波分復用(WDM)發(fā)射機，其被配置為通過光纖29在多個信 道(或波長)上將光學數(shù)據(jù)傳送到WDM接收機60。為了易于說明，發(fā)射機和接收機當然是 以高度簡化的形式示出的。激光發(fā)射機30可以包括多個激光發(fā)射機，每一激光發(fā)射機使 用不同的信道或波長來傳送光學數(shù)據(jù)信號；以及多路復用器，用于將數(shù)據(jù)信號組合為在光 纖29上傳送的集合信號。接收機可以對所傳送的數(shù)據(jù)信號進行多路解復用和檢測。相似 地，即在與光纖29上的那些信號相反的方向上，WDM數(shù)據(jù)信號可以在光纖28上從發(fā)射機62 傳送到接收機64?？商鎿Q地，在光纖28和/或29上可以承載數(shù)據(jù)的僅單個信道。線路監(jiān)控設備(LME) 12可以被配置用于監(jiān)控系統(tǒng)10的狀況。在所示的示例性實 施例中，LME 12包括碼生成器14、測試信號發(fā)射機15 (其包括激光發(fā)射機16和偏振加擾器 70)、延遲系統(tǒng)20、相關器系統(tǒng)22 (其包括ASA處理器72和計算機可讀存儲器)、以及濾波 器26。LME 12可以被配置為當在系統(tǒng)10中檢測到故障時將輸出24(例如告警)提供給元 件管理系統(tǒng)74。碼生成器14可以被配置用于生成并且輸出測試碼(例如偽隨機序列(PRS)碼)。各種碼生成器和碼配置對于本領域技術人員是已知的。碼生成器14的輸出可以耦合到激 光發(fā)射機16。在此使用的術語“耦合”指的是任何連接、耦接、鏈接等，通過所述任何連接、 耦接、鏈接等，由一個系統(tǒng)元件所承載的信號被傳遞到“被耦合的”元件。這些“被耦合的” 設備不一定是直接彼此相連的，而是可以通過可以操控或者修改所述信號的中間部件或設 備而被分離。激光發(fā)射機16可以采用已知的配置(例如分布式反饋激光器(DFB))，并且可以被 配置為以與在傳輸系統(tǒng)上待傳送的所有數(shù)據(jù)信道的波長不同的載波波長λ 0產(chǎn)生光輸出。 載波波長λ ^可以例如在系統(tǒng)的光譜帶寬邊緣處，或者可以處于數(shù)據(jù)信道之間。在一個實 施例中，激光發(fā)射機可以被配置為在多個不同載波波長處提供光輸出。例如，激光發(fā)射機可 以在數(shù)據(jù)信號傳輸頻帶的短波長端(即鄰近于最短波長數(shù)據(jù)信道)的短LME波長處提供輸 出，以及在數(shù)據(jù)信號傳輸頻帶的長波長端(即鄰近于最長波長數(shù)據(jù)信道)的長LME波長處 提供輸出。在一個實施例中，短LME波長可以是1537nm，長LME波長可以是1563nm?？梢?將激光器輸出的功率設置為低于在光纖28和29上傳送的數(shù)據(jù)信號的功率電平，以 使得數(shù) 據(jù)信號的損傷最小化。激光發(fā)射機16可以例如在長LME波長和短LME波長上都生成表示從碼生成器14 接收到的碼的LME測試信號?？梢詫ME測試信號提供為測試信號發(fā)射機15的LME測試 信號輸出18。在一個實施例中，碼生成器的輸出可以對激光器輸出的幅度進行直接調(diào)制。 用于將碼傳遞給來自激光發(fā)射機的輸出光的其它配置是已知的。例如，可以通過幅度或耦 合到激光發(fā)射機16的輸出的其它調(diào)制器來傳遞碼。在所示的示例性實施例中，可選的偏振加擾器70耦合到激光發(fā)射機16，用于對 LME測試信號的偏振進行加擾。偏振加擾器可以采取已知的配置。在一個實施例中，偏振加 擾器70可以以這樣的方式改動LME測試信號的偏振狀態(tài)，所述方式即將偏振調(diào)制周期內(nèi)的 偏振狀態(tài)的平均值從單位一(unity)減少。相應地，測試信號發(fā)射機15的LME測試信號輸 出18可以具有基本等于零的偏振度，并且可以被看作是偏振加擾的。在所示的示例性實施例中，耦合器34可以組合來自發(fā)射機30的WDM數(shù)據(jù)32與LME 測試信號18，并且輸出這個組合后的信號，以用于傳輸?shù)焦饫w29上。多個光中繼器36-1、
36-2...... 36-N可以耦合到光纖28和29。每一中繼器可以分別包括第一放大器40_1、
40-2...... 40-N,用于對在光纖29上傳送到接收機60的光信號進行放大；以及第二放大器
38-1,38-2...... 38-N，用于對在光纖28上傳送到接收機64的光信號進行放大。每一中繼
器也可以包括相關聯(lián)的回送路徑42-1、42-2....... 42-N(例如高損耗回送路徑)，其將光
纖29上傳送的一部分信號返回到光纖28，用于傳輸?shù)絃ME 12。信號52可以耦合到濾波器26，并且可以承載光纖28上出現(xiàn)的所有信號，包括組合
后的WDM數(shù)據(jù)32和在光纖28上由回送路徑42-1、42-2....... 42-N所返回的LME測試信
號18。濾波器26可以是波長選擇性的，并且僅將返回的LME測試信號18的波長傳遞到相
關器22 ο經(jīng)由光纖28由每一中繼器返回到LME 12的LME測試信號從原始LME測試信號18 延遲與每一中繼器的延遲路徑的距離成比例的時間段。對于第一中繼器36-1，例如，時間延 遲tsl與通過第一中繼器36-1的延遲路徑的距離成比例。可以將通過第一中繼器的距離Cl1 計算為從碼生成器14到發(fā)射機16、偏振加擾器70、到耦合器34、到第一中繼器36-1、通過回送路徑42-1、到光濾波器26、以及到相關器22的距離。因此可以將第一中繼器36-1所 返回的LME測試信號的時間延遲tsl計算為tsl = d/c，其中，c是光速。相似地，可以基于 第二中繼器36-2的延遲路徑的已知距離d2來計算第二中繼器36-2所返回的LME測試信 號的時間延遲ts2，并且可以將其計算為ts2 = d2/c。同樣地，也可以基于系統(tǒng)中的附加中繼 器的延遲路徑的已知距離來計算它們的時間延遲。為了有助于相關器22進行的相關運算，延遲系統(tǒng)20可以從碼生成器14接收所傳 送的碼，并且將多個關聯(lián)延遲碼輸出到相關器22。延遲系統(tǒng)20可以在對應于每一中繼器的 時間延遲即tsl (對應于第一中繼器36的時間延遲)、ts2 (對應于第二中繼器44的時間延 遲)等等之后輸出每一碼。換句話說，延遲系統(tǒng)20可以基于每一中繼器的位置來延遲碼。相關器22于是可以對返回的LME測試信號與來自延遲系統(tǒng)20的延遲碼進行相關。相關器22可以對電信號或光信號進行相關。在相關器22對電信號進行相關的情況 下，LME 12還可以包括連接在濾波器26與相關器22之間的光電轉(zhuǎn)換器，用于將濾波器26 所輸出的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。在相關運算中，相關器22可以被配置為計算與每一中繼器36-1、36_2......36_N
關聯(lián)的環(huán)路增益數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^對從中繼器接收到的返回的LME測試信號與關聯(lián)延遲測 試碼進行比較來計算每一接收機的環(huán)路增益數(shù)據(jù)。在所示的示例性實施例中，任何中繼器 36-i的環(huán)路增益可以表示從碼生成器14到發(fā)射機16、到偏振加擾器70、到耦合器34、到中 繼器36-i、通過回送路徑42-i，到光濾波器26和到相關器22傳遞給測試信號的增益和損
^^ ο符合本公開，相關器22可以被配置為將與每一中繼器關聯(lián)的環(huán)路增益數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
為與每一中繼器36-1、36-2...... 36-N關聯(lián)的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)。可以將每一中繼器36_i
的差分環(huán)路增益計算為與中繼器36-i關聯(lián)的環(huán)路增益減去與中繼器36-(i-l)關聯(lián)的環(huán)路 增益。例如，可以將與中繼器36-2關聯(lián)的差分環(huán)路增益計算為中繼器36-2的環(huán)路增益減 去中繼器36-1的環(huán)路增益。在所示的示例性實施例中，由于與連續(xù)中繼器的HLLB路徑關 聯(lián)的損耗可以基本彼此抵消，因此與中繼器36-2關聯(lián)的差分環(huán)路增益可以基本表示由放 大器40-2和38-1傳遞給測試信號的增益減去在路徑39和37上傳遞給測試信號的損耗。差分環(huán)路增益可以因此依賴于僅四個隨機變量，即兩個增益變量和兩個損耗變 量。因此，與簡單環(huán)路增益相比，差分環(huán)路增益可以展現(xiàn)因正常系統(tǒng)波動而導致的相對小的 最大/最小偏離，并且可以不特別易受到距離的影響。這些因素可以允許設置可靠的增益 變化閾值，可以在所述閾值下設置故障檢測觸發(fā)。圖2例如包括示例性傳輸系統(tǒng)的差分環(huán)路增益最大值和最小值與距離的關系曲 線80，該示例性傳輸系統(tǒng)包括140個中繼器，其中，通過20次獨立測量來獲得差分環(huán)路增益 數(shù)據(jù)。如所示，關系曲線80中差分環(huán)路增益的最大值可以是大約0. 08dB。例如與由簡單環(huán) 路增益數(shù)據(jù)所展現(xiàn)的最大/最小偏離值相比，這個相對低的最大/最小偏離值有助于設置 相對低的增益變化閾值，可以在該閾值下設置故障檢測觸發(fā)。在一個實施例中，例如，當任 何中繼器中的差分環(huán)路增益的改變超過0. 2dB的預定差分環(huán)路增益變化閾值時，相關器22 可以將告警24提供給元件管理系統(tǒng)74。在所示的示例性實施例中，相關器22包括ASA處理器72和計算機可讀存儲器71。 ASA處理器72可以被配置為將一個或多個ASA算法應用于相關器22所計算的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)，以表征傳輸系統(tǒng)10中出現(xiàn)的故障的類型。ASA處理可以是由當中繼器中的差分環(huán)路增益超過預定差分環(huán)路增益變化閾值時所生成的告警而觸發(fā)的。作為ASA處理的結(jié)果， 相關器可以將指示故障類型的輸出24提供給元件管理系統(tǒng)74。ASA算法可以采用多種配置，并且可以被實施為例如在ASA處理器72的計算機系 統(tǒng)上運行的一個或多個計算機程序或應用。計算機程序或應用(例如ASA算法)可以被存 儲在存儲器71或其它機器可讀介質(zhì)(例如硬盤、CD Rom、系統(tǒng)存儲器、光存儲器等)上，并 且可以由處理器(例如ASA處理器74)執(zhí)行，以使得處理器執(zhí)行由相關器22執(zhí)行的在此描 述的全部或部分功能。期望所述計算機程序產(chǎn)品可以發(fā)布為可移除的機器可讀介質(zhì)(例如 盤、CD-ROM)，利用系統(tǒng)進行預加載(例如在系統(tǒng)ROM或固定盤上)，或者在網(wǎng)絡(例如互聯(lián) 網(wǎng)或萬維網(wǎng))上從服務器或電子公告牌而發(fā)布。本領域技術人員應理解，可以使用硬件、軟 件、和/或固件的任何組合來實現(xiàn)相關器功能性，以提供這樣的功能性。在一個實施例中，ASA處理器72可以被配置為對當前差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)與對應 于由光通信系統(tǒng)中的故障產(chǎn)生的差分環(huán)路增益的預定差分環(huán)路增益故障特征(signature) 進行比較?？梢允褂靡阎盘柼幚砑夹g(例如匹配濾波器)來執(zhí)行差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)與預 定差分環(huán)路增益故障特征的比較。預定故障特征可以是為系統(tǒng)故障(例如額外泵浦損耗和 額外光纖損耗)而建立的。當然，可以檢測并且檢查其它故障?？梢酝ㄟ^中繼器內(nèi)的放大器泵浦激光器的全部故障或部分故障來表征額外泵浦 損耗。例如，在圖1的示例性實施例中，中繼器36-2中的額外泵浦損耗可以產(chǎn)生放大器38-2 和40-2所傳遞的增益的完全減少或部分減少。通常，傳輸線路中的光放大器在適度壓縮中 運行，并且中繼器的輸出信號功率的改變傾向于通過增益的調(diào)整而在幾個放大器之后進行 自我校正。例如，如果圖1的放大器38-2和40-2中的泵浦功率減少，則作為中繼器36-1和 36-3內(nèi)的增益控制功能性的結(jié)果，中繼器36-2的輸出功率減少，并且放大器38-1和40_3 所傳遞的增益可以自動增加。圖3包括符合本公開的示例性系統(tǒng)中差分環(huán)路增益的改變和與中繼器泵浦功率 中的中間系統(tǒng)3dB減少(即額外泵浦損耗)關聯(lián)的中繼器回送數(shù)量的關系曲線82、84。曲 線82示出差分環(huán)路增益的改變和與短LME波長(即在傳輸頻帶的短波長端處)關聯(lián)的回 送數(shù)量的關系，曲線84示出差分環(huán)路增益的改變和與長LME波長(即在傳輸頻帶的長波長 端處)關聯(lián)的回送數(shù)量的關系。如所示，中繼器泵浦功率的3dB減少導致對于短LME波長 和長LME波長二者超過0. 2dB的故障中繼器處的差分環(huán)路增益的減少。額外光纖損耗可能出現(xiàn)，并且可以表征為通過光纖路徑(即在圖1中的放大器 40-1與40-2之間的路徑)的傳輸?shù)母郊訐p耗或完全損耗。通常，當額外光纖損耗出現(xiàn)于光 纖路徑中時，其它系統(tǒng)中繼器內(nèi)的增益控制算法可以導致由其它中繼器所傳遞的增益的調(diào) 整。例如，如果額外光纖損耗出現(xiàn)于圖1中的放大器40-1與40-2之間的路徑中，則作為中 繼器36-2內(nèi)增益控制功能性的結(jié)果，放大器40-2所傳遞的增益可以自動增加。圖4包括符合本公開的示例性系統(tǒng)中差分環(huán)路增益的改變和與向外方向 (outbound direction)上的中間系統(tǒng)3dB額外光纖損耗關聯(lián)的中繼器回送數(shù)量的關系曲 線86、88。曲線86示出差分環(huán)路增益的改變和與短LME波長關聯(lián)的回送數(shù)量的關系，曲線 88示出差分環(huán)路增益的改變和與長LME波長關聯(lián)的回送數(shù)量的關系。如所示，額外光纖損 耗導致短LME波長與長LME波長的差分環(huán)路增益之間的明顯差別。短LME波長與長LME波長的差分環(huán)路增益之間的差別在此稱為差分環(huán)路增益傾斜(tilt)。圖5包括差分環(huán)路增益傾斜和與圖4中描述的額外光纖損耗情況關聯(lián)的中繼 器回送數(shù)量的關系曲線90。如所示，與額外光纖損耗關聯(lián)的差分環(huán)路增益傾斜可以是大 約-1. 5dB。相比之下，如圖3所示的與額外泵浦損耗關聯(lián)的差分環(huán)路增益傾斜可以是僅處 于大約0. IdB的數(shù)量級。通常，差分環(huán)路增益傾斜的這種差異可以與輸出對輸出HLLB架構(gòu) 關聯(lián)。例如，當出現(xiàn)泵浦損耗時，差分環(huán)路增益可以涉及具有相反增益改變和相反增益傾斜 的兩個放大器。相反增益傾斜可以基本彼此抵消。當額外光纖損耗出現(xiàn)在向外方向或向內(nèi) 方向(inbounddirection)之一上時，差分環(huán)路增益可以涉及具有產(chǎn)生增益傾斜的增益改 變的僅一個放大器。當額外光纖損耗在同一中繼器跨段內(nèi)出現(xiàn)在向內(nèi)方向和向外方向二者 上時，差分環(huán)路增益可以涉及具有相同方向的增益改變以及相同方向的增益傾斜的兩個放 大器。因此，符合本公開，增益傾斜可以用于區(qū)分額外光纖損耗與額外泵浦損耗。如圖3-5中的實例所示，額外泵浦損耗和額外光纖損耗故障產(chǎn)生不同的差分環(huán)路 增益故障特征。由于差分環(huán)路增益基本依賴于僅四個變量(即兩個放大器的增益和兩個輸 入光纖損耗)，因此這些故障特征可以通常與系統(tǒng)類型或系統(tǒng)位置無關?？梢酝ㄟ^差分環(huán)路 增益數(shù)據(jù)與預定環(huán)路增益故障特征的比較來檢測并且標識系統(tǒng)中的額外泵浦損耗和額外 光纖損耗。雖然在此結(jié)合差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)與預定環(huán)路增益故障特征的比較來描述了 ASA， 但應理解，符合本公開的ASA可以包括比較故障特征與不同于差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)(或除差 分環(huán)路增益數(shù)據(jù)之外)的增益數(shù)據(jù)。在一個實施例中，預定環(huán)路增益故障特征可以被配置為彼此正交的一組匹配濾波 器的集合，并且具有逼近由額外泵浦損耗和額外光纖損耗分別表示的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)的 改變的脈沖響應函數(shù)。來自匹配濾波器的低通濾波器的響應可以指示額外光纖損耗故障， 并且來自匹配濾波器的高通濾波器的響應可以指示額外泵浦損耗故障。匹配濾波器可以例如由關聯(lián)小波函數(shù)來表示，差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)可以由ASA處理 器72關于小波函數(shù)來進行分析。圖6和圖7示出在符合本公開的實施例中可能有用的分 離Coif固定小波變換(SWT)函數(shù)的示例性脈沖響應92、94。具體地說，圖6示出逼近由額 外光纖損耗產(chǎn)生的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)的改變(例如如圖4所示)的與低通濾波器對應的小 波函數(shù)的脈沖響應92。圖7示出逼近由額外泵浦產(chǎn)生的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)的改變(例如如 圖3所示)的與高通濾波器對應的小波函數(shù)的脈沖響應94。ASA處理器72可以被配置為連續(xù)對計算出的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)與小波函數(shù)進行 比較，并且可以當額外光纖損耗或額外泵浦損耗的小波函數(shù)匹配計算出的差分環(huán)路增益數(shù) 據(jù)時提供指示額外光纖損耗或額外泵浦損耗的輸出24。在一個實施例中，為了將差分環(huán)路 增益數(shù)據(jù)匹配于小波函數(shù)，可以通過插入多個零來擴大差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)，并且利用低通 濾波器對差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)進行卷積，然后對其向下采樣。于是可以實現(xiàn)固定小波變換，并 且小波系數(shù)的子帶可以用作故障特征。圖8A包括在符合本公開的示例性系統(tǒng)中差分環(huán)路增益的改變和與中繼器泵浦功 率的中間系統(tǒng)3dB減少(即額外泵浦損耗)關聯(lián)的中繼器回送數(shù)量的關系曲線96，以及在 提供額外泵浦損耗環(huán)路增益故障特征中有用的高通濾波器小波函數(shù)的脈沖響應的曲線98。 圖9A包括在符合本公開的示例性系統(tǒng)中差分環(huán)路增益的改變和與中間系統(tǒng)3dB光纖損耗 (即額外光纖損耗)關聯(lián)的中繼器回送數(shù)量的關系曲線100，以及在提供額外泵浦損耗環(huán)路增益故障特征中有用的低通濾波器小波函數(shù)的脈沖響應的曲線102。和曲線96關聯(lián)的數(shù)據(jù) 與曲線98的脈沖響應的比較(例如，卷積)可以產(chǎn)生圖8C的曲線104所示的輸出，其指示 出現(xiàn)額外泵浦損耗。和曲線96關聯(lián)的數(shù)據(jù)與曲線102的脈沖響應的比較可以產(chǎn)生圖8B的 曲線106所示的最小響應，原因是未出現(xiàn)額外光纖損耗。和曲線100關聯(lián)的數(shù)據(jù)與曲線102 的脈沖響應的比較(例如卷積)可以產(chǎn)生圖9B的曲線108所示的輸出，其指示出現(xiàn)額外光 纖損耗。和曲線100關聯(lián)的數(shù)據(jù)與曲線98的脈沖響應的比較可以產(chǎn)生圖9C的曲線110所 示的最小響應，原因是未出現(xiàn)額外泵浦損耗。圖10是符合本公開的一個示例性過程120的流程框圖。在此用于描述各個實施 例所使用的流程框圖包括特定步驟序列。然而，可以理解，步驟序列僅提供可以如何實現(xiàn)在此描述的通常功能性的實例。此外，每一步驟序列無需是按所提出的順序來執(zhí)行的，除非另 外指出。在圖6所示的示例性實施例中，可以根據(jù)所傳送的LME信號與返回的LME信號的 比較來計算122環(huán)路增益數(shù)據(jù)?？梢詫h(huán)路增益數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換124為與系統(tǒng)中的每一中繼器關 聯(lián)的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)。差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)可以與例如和不同系統(tǒng)故障類型(例如額外光 纖損耗、額外泵浦損耗等)關聯(lián)的一個或多個預定差分環(huán)路增益故障閾值進行比較126?？?以提供128LME系統(tǒng)輸出，來響應于所述比較而標識系統(tǒng)故障的類型。圖11是被配置為在額外光纖損耗與額外泵浦損耗之間進行區(qū)別的符合本公開的 另一示例性過程150的流程框圖。在所示的示例性實施例中，可以根據(jù)所傳送的LME信號 與返回的LME信號的比較來對于每一中繼器計算152短LME波長和長LME波長環(huán)路增益數(shù) 據(jù)?？梢詫h(huán)路增益數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換154為與系統(tǒng)中的每一中繼器關聯(lián)的短LME波長和長LME波 長差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)?？梢苑治?56差分環(huán)路增益傾斜，以確定增益傾斜是否超過預定傾 斜閾值(例如在一個實施例中為0. 2dB)。如果超過增益傾斜閾值，則可以提供158指示出現(xiàn)額外光纖損耗的輸出?？梢钥?選地對差分環(huán)路增益的改變與對應于濾波器損耗(例如上述匹配濾波器集合的低通濾波 器)的故障特征進行比較160。如果差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)匹配160光纖損耗的故障特征，則可 以提供指示出現(xiàn)額外光纖損耗的輸出158。否則，流程可以轉(zhuǎn)到步驟162。如果未超過增益傾斜閾值，則可以分析162短LME波長的差分環(huán)路增益，以確定差 分環(huán)路增益是否超過預定差分環(huán)路增益閾值(例如在一個實施例中為0. 2dB)。如果超過預 定差分環(huán)路增益閾值，則可以提供164指示出現(xiàn)額外泵浦損耗的輸出?？梢钥蛇x地對差分 環(huán)路增益的改變與對應于泵浦損耗(例如上述匹配濾波器集合的高通濾波器)的故障特征 進行比較166。如果差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)匹配166泵浦損耗的故障特征，則可以提供指示出現(xiàn) 額外泵浦損耗的輸出164。否則，流程可以轉(zhuǎn)到步驟168。如果未超過預定環(huán)路增益閾值，則如果尚未分析168所有中繼器，那么該過程返 回步驟156，以針對系統(tǒng)中的每一中繼器繼續(xù)進行該過程。如果已經(jīng)分析了 168所有中繼 器，則該過程返回步驟152，以連續(xù)地分析系統(tǒng)故障。因此提供一種在光傳輸線路監(jiān)控設備中使用差分環(huán)路增益進行故障標識的系統(tǒng) 和方法。根據(jù)本公開的一方面，提供一種用于光通信系統(tǒng)的線路監(jiān)控系統(tǒng)，包括測試信號 發(fā)射機，其被配置為提供用于在光通信系統(tǒng)上的傳輸?shù)臏y試信號，所述光通信系統(tǒng)包括 第一光纖路徑，用于接收所述測試信號，并且在第一方向上承載所述測試信號；第二光纖路徑，用于在與所述第一方向相反的第二方向上承載信號；以及多個回送路徑，所述回送路徑中的每一個將所述測試信號耦合到所述第二光纖路徑作為關聯(lián)返回測試信號；以及相關 器，其被配置為由所述關聯(lián)返回測試信號計算與所述回送路徑中的每一個關聯(lián)的差分環(huán) 路增益數(shù)據(jù)，并且響應于所述差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)而提供標識光通信系統(tǒng)中的故障的輸出。根據(jù)本公開的另一方面，提供一種光通信系統(tǒng)，包括測試信號發(fā)射機，其被配置 為提供測試信號；第一光纖路徑，用于接收所述測試信號，并且在第一方向上承載所述測 試信號；第二光纖路徑，用于在與所述第一方向相反的第二方向上承載信號；多個回送路 徑，所述回送路徑中的每一個將所述測試信號耦合到所述第二光纖路徑作為關聯(lián)返回測試 信號；以及相關器，其被配置為由所述關聯(lián)返回測試信號計算與所述回送路徑中的每一 個關聯(lián)的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)，并且響應于所述差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)而提供標識光通信系統(tǒng)中 的故障的輸出。根據(jù)本公開的又一方面，提供一種監(jiān)控光通信系統(tǒng)的方法，所述光通信系統(tǒng)包括 多個回送路徑，其耦合用于在第一方向上承載信號的第一光纖光路徑與用于在與所述第一 方向相反的第二方向上承載信號的第二光纖光路徑，所述方法包括在第一光纖光路徑上 傳送測試信號；從第二光纖光路徑接收來自每一回送路徑的關聯(lián)返回測試信號；由返回測 試信號計算與所述回送路徑中的每一個關聯(lián)的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)；以及響應于所述差分環(huán) 路增益數(shù)據(jù)而標識光通信系統(tǒng)中的故障。已經(jīng)在此描述的實施例僅是實現(xiàn)本發(fā)明的若干實施例中的一些實施例，并且在此 是通過說明性而非限制性的方式來闡述的。很多其它實施例對于本領域技術人員將是顯而 易見的，可以在實質(zhì)上不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下而得以進行。
權(quán)利要求
一種用于光通信系統(tǒng)的線路監(jiān)控系統(tǒng)，包括測試信號發(fā)射機，其被配置為提供用于在光通信系統(tǒng)上的傳輸?shù)臏y試信號，所述光通信系統(tǒng)包括第一光纖路徑，用于接收所述測試信號，并且在第一方向上承載所述測試信號，第二光纖路徑，用于在與所述第一方向相反的第二方向上承載信號；以及多個回送路徑，所述回送路徑中的每一個將所述測試信號耦合到所述第二光纖路徑作為關聯(lián)返回測試信號；以及相關器，其被配置為由所述關聯(lián)返回測試信號計算與所述回送路徑中的每一個關聯(lián)的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)，并且響應于所述差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)而提供標識光通信系統(tǒng)中的故障的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述相關器被配置為對所述差分環(huán)路 增益數(shù)據(jù)與對應于光通信系統(tǒng)中的所述故障的預定差分環(huán)路增益故障特征進行比較。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述故障是所述光通信系統(tǒng)中的額外 光纖損耗故障。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述故障是所述光通信系統(tǒng)中的額外 泵浦損耗故障。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的線路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)包括差分環(huán)路增益 傾斜數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述測試信號包括短LME波長信號和長 LME波長信號，所述長LME波長信號具有的波長長于所述短LME波長信號的波長。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的線路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述短LME波長信號的所述波長處于光通信 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號傳輸頻帶的短波長端，并且所述長LME波長信號的所述波長處于光通信系 統(tǒng)的所述數(shù)據(jù)信號傳輸頻帶的長波長端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述測試信號發(fā)射機包括偏振加擾 器，用于對所述測試信號的偏振狀態(tài)進行加擾。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線路監(jiān)控系統(tǒng)，其中，所述回送路徑中的每一個被布置于耦 合到所述第一光纖路徑和第二光纖路徑的關聯(lián)中繼器中，所述中繼器中的每一個包括第一 放大器和第二放大器，第一放大器用于對所述第一光纖路徑上的信號進行放大，第二放大 器用于對所述第二光纖路徑上的信號進行放大。
10.一種光通信系統(tǒng)，包括測試信號發(fā)射機，其被配置為提供測試信號；第一光纖路徑，用于接收所述測試信號，并且在第一方向上承載所述測試信號，第二光纖路徑，用于在與所述第一方向相反的第二方向上承載信號；多個回送路徑，所述回送路徑中的每一個將所述測試信號耦合到所述第二光纖路徑作 為關聯(lián)返回測試信號；以及相關器，其被配置為由所述關聯(lián)返回測試信號計算與所述回送路徑中的每一個關聯(lián) 的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)，并且響應于所述差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)而提供標識光通信系統(tǒng)中的故障 的輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光通信系統(tǒng)，其中，所述相關器被配置為對所述差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)與對應于光通信系統(tǒng)中的所述故障的預定差分環(huán)路增益故障特征進行比較。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光通信系統(tǒng)，其中，所述故障是所述光通信系統(tǒng)中的額外 光纖損耗故障。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光通信系統(tǒng)，其中，所述故障是所述光通信系統(tǒng)中的額外 泵浦損耗故障。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的光通信系統(tǒng)，其中，所述差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)包括差分環(huán)路增益 傾斜數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光通信系統(tǒng)，其中，所述測試信號包括短LME波長信號和長 LME波長信號，所述長LME波長信號具有的波長長于所述短LME波長信號的波長。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的光通信系統(tǒng)，其中，所述短LME波長信號的所述波長處于光通信 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號傳輸頻帶的短波長端，并且所述長LME波長信號的所述波長處于光通信系 統(tǒng)的所述數(shù)據(jù)信號傳輸頻帶的長波長端。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光通信系統(tǒng)，其中，所述測試信號發(fā)射機包括偏振加擾 器，用于對所述測試信號的偏振狀態(tài)進行加擾。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光通信系統(tǒng)，其中，所述回送路徑中的每一個被布置于耦 合到所述第一光纖路徑和第二光纖路徑的關聯(lián)中繼器中，所述中繼器中的每一個包括第一 放大器和第二放大器，第一放大器用于對所述第一光纖路徑上的信號進行放大，第二放大 器用于對所述第二光纖路徑上的信號進行放大。
19.一種監(jiān)控光通信系統(tǒng)的方法，所述光通信系統(tǒng)包括多個回送路徑，其耦合用于在 第一方向上承載信號的第一光纖光路徑與用于在與第一方向相反的第二方向上承載信號 的第二光纖光路徑，所述方法包括在第一光纖光路徑上傳送測試信號；從第二光纖光路徑接收來自每一回送路徑的關聯(lián)返回測試信號；由返回測試信號計算與所述回送路徑中的每一個關聯(lián)的差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)；以及響應于所述差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)而標識光通信系統(tǒng)中的故障。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述標識故障包括對所述差分環(huán)路增益數(shù)據(jù) 與對應于所述故障的預定差分環(huán)路增益故障特征進行比較。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述故障是所述光通信系統(tǒng)中的額外光纖損耗故障。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述故障是所述光通信系統(tǒng)中的額外泵浦損耗故障。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)包括差分環(huán)路增益傾 斜數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述測試信號包括短LME波長信號和長LME波 長信號，并且所述長LME波長信號具有的波長長于所述短LME波長信號的波長。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中，所述短LME波長信號的所述波長處于光通信系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)信號傳輸頻帶的短波長端，并且所述長LME波長信號的所述波長處于光通信系統(tǒng)的所 述數(shù)據(jù)信號傳輸頻帶的長波長端。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，所述方法還包括對所述測試信號的偏振狀態(tài)進行加擾。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述回送路徑中的每一個被布置于耦合到所 述第一光纖路徑和第二光纖路徑的關聯(lián)中繼器中，所述中繼器中的每一個包括第一放大器 和第二放大器，第一放大器用于對所述第一光纖路徑上的信號進行放大，第二放大器用于 對所述第二光纖路徑上的信號進行放大。
28.—種監(jiān)控光通信系統(tǒng)的方法，所述光通信系統(tǒng)包括多個回送路徑，其耦合用于在 第一方向上承載信號的第一光纖光路徑與用于在與第一方向相反的第二方向上承載信號 的第二光纖光路徑，所述方法包括在第一光纖光路徑上傳送測試信號；從第二光纖光路徑接收來自每一回送路徑的關聯(lián)返回測試信號； 由返回測試信號計算與所述回送路徑中的每一個關聯(lián)的增益數(shù)據(jù)； 對所述增益數(shù)據(jù)與預定增益故障特征進行比較；以及響應于所述增益數(shù)據(jù)與所述預定故障特征的所述比較而標識光通信系統(tǒng)中的故障。
全文摘要
一種在線路監(jiān)控設備中使用差分環(huán)路增益進行故障分析的系統(tǒng)和方法。由環(huán)路增益數(shù)據(jù)計算差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)，并且例如通過對差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)與預定故障特征進行比較而使用差分環(huán)路增益數(shù)據(jù)來進行故障分析。
文檔編號G01N21/00GK101809429SQ200880108880
公開日2010年8月18日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者R·B·詹德, 張宏賓 申請人:泰科電子海底通信有限責任公司