專(zhuān)利名稱(chēng)：極化模式色散監(jiān)控和故障相關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一般地涉及光高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，更特別地涉及極化模式色 散監(jiān)控和故障相關(guān)。
背景技術(shù)：
極化模式色散(PMD)是光纖系統(tǒng)中的一種效應(yīng)，其使得傳輸信號(hào) 在時(shí)間上展開(kāi)，因此使得信號(hào)由于符號(hào)間干擾而降級(jí)。該效應(yīng)本質(zhì)上歸 結(jié)于產(chǎn)品缺陷或外部影響所引起的對(duì)光纖的理想環(huán)形對(duì)稱(chēng)性的偏離。 PMD還可能出現(xiàn)在光放大器中所使用的分立光學(xué)部件中。應(yīng)當(dāng)注意極化 狀態(tài)和PMD的瞬時(shí)值能夠隨時(shí)間而變化。這些變化可能非常緩慢(例 如，如果是由光纖溫度變化所引起的)或者非?？?例如，如果是由機(jī) 械振動(dòng)所以起的)。對(duì)于長(zhǎng)距離、高比特速率系統(tǒng)，例如以10Gb/s比特 速率和更高的比特速率進(jìn)行:捧作的遠(yuǎn)程波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)來(lái)"i兌，
PMD是一項(xiàng)限制因素。
傳輸系統(tǒng)的PMD容限取決于它的設(shè)計(jì)參數(shù)，例如數(shù)據(jù)速率、調(diào)制 格式、前向糾錯(cuò)(FEC)和可用系統(tǒng)余量。同樣，能夠通過(guò)使用置于接 收才幾之前的光PMD補(bǔ)償器(PMDC),對(duì)PMD進(jìn)行補(bǔ)償。
存在多個(gè)與光PMDC有關(guān)的問(wèn)題。其中一個(gè)是受限制的追蹤速率 (即，不能跟上信號(hào)的極化方向和PMD的快速變化)。光PMDC通過(guò) 向信號(hào)添加大小相同但符號(hào)相反的PMD，對(duì)PMD進(jìn)行補(bǔ)償，理想地， 得到零PMD。失去追蹤可能增大接收機(jī)處的PMD使之超過(guò)傳輸鏈路上 產(chǎn)生的PMD值。
如果光接收機(jī)經(jīng)歷高PMD，那么比特錯(cuò)誤率(BER)可能增大并超 出前向糾錯(cuò)算法的糾錯(cuò)能力。因此，這樣的情況將導(dǎo)致系統(tǒng)用戶(hù)所看到的比特錯(cuò)誤。因?yàn)檫@種錯(cuò)誤通常發(fā)生在突發(fā)中，所以很難監(jiān)控它們。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)本發(fā)明的用于PMD監(jiān)控和故障相關(guān)的方法和系統(tǒng)解決了現(xiàn)有 技術(shù)中的各種不足。PMDC的帶寬需求是傳輸設(shè)備制造商和他們的用戶(hù) (即，服務(wù)供應(yīng)商)之間當(dāng)前討論的主題。假定用于PMDC的帶寬需求 已經(jīng)達(dá)成約定，如果發(fā)生了傳輸錯(cuò)誤，那么證明傳輸錯(cuò)誤的發(fā)生是由于
的，將很可能是設(shè)備制造商的任務(wù)。
根據(jù)本發(fā)明，為接收機(jī)提供了一種識(shí)別傳輸錯(cuò)誤的方法。接收一個(gè) 具有極化變化和極化模式變化的光信號(hào)。確定極化變化的狀態(tài)。將該光 信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。確定該電信號(hào)的比特錯(cuò)誤率(BER)。分析極化變化 的狀態(tài)和BER從而識(shí)別傳輸問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于接收光信號(hào)的接收機(jī)，包 括極化模式色散補(bǔ)償器(PMDC)、光電轉(zhuǎn)換器、解碼器和控制器。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，光網(wǎng)絡(luò)包括用于生成和發(fā)射光信號(hào)的發(fā)射 機(jī)，用于傳播該光信號(hào)的傳輸鏈路，以及使用該光信號(hào)的極化模式色散 的狀態(tài)和比特錯(cuò)誤率來(lái)確定傳輸問(wèn)題的光接收機(jī)。


結(jié)合附圖通過(guò)參考以下詳細(xì)描述能夠容易地理解本發(fā)明的教導(dǎo)，其
中.，
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的高級(jí)框
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光極化模式色散控制器的高級(jí) 框圖3圖示了幫助理解本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的表格；以及 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。為了幫助理解，在可能的地方使用了同一參考標(biāo)號(hào)以標(biāo)明各圖共有 的同一元件。
具體實(shí)施例方式
基本上將在光高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的極化模式色散監(jiān)控和故障相關(guān) 控制的上下文中描述本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，其他采用相似技術(shù)用 于監(jiān)控器和控制的系統(tǒng)也將從本發(fā)明中獲益。
本發(fā)明利用了極化模式色散補(bǔ)償器(PMDC)的光學(xué)部件，使得無(wú) 需額外的光學(xué)部件。該技術(shù)允許獲得用于性能監(jiān)控和故障隔離的信息， 例如極化和極化模式色散(PMD)的變化速率。這類(lèi)信息說(shuō)明了傳輸錯(cuò) 誤是否是因?yàn)闃O化變化超過(guò)了合同約定(例如，每個(gè)服務(wù)協(xié)定)的限制 而不是因?yàn)樵O(shè)備問(wèn)題(即，光纖問(wèn)題或者設(shè)備問(wèn)題)。
本發(fā)明部分地基于對(duì)提供給PMDC的光信號(hào)的極化的動(dòng)態(tài)分析來(lái) 確定影響傳輸系統(tǒng)中比特錯(cuò)誤的服務(wù)的起因。
通過(guò)確定輸入極化狀態(tài)的變化速率以得到對(duì)輸入極化的動(dòng)態(tài)的分 析。由極化控制器的控制信號(hào)確定由極化控制器所影響的極化變化。在 一個(gè)實(shí)施例中，使用抖動(dòng)算法來(lái)控制PMDC。抖動(dòng)算法對(duì)控制信號(hào)的影 響必須考慮在內(nèi)?？梢酝ㄟ^(guò)應(yīng)用于極化控制器函數(shù)的簡(jiǎn)單的低通濾波或 更復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理算法消除這些影響。
通過(guò)評(píng)估反饋信號(hào)中的變化將由極化控制器的操作所導(dǎo)致的極化 變化與輸入信號(hào)的極化變化相關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，反饋信號(hào)與出現(xiàn)在 PMDC之后的PMD量成反比。這樣，高反饋信號(hào)值對(duì)應(yīng)PMDC正在適 當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償鏈路PMD的狀態(tài)，而低反饋信號(hào)值對(duì)應(yīng)PMDC沒(méi)有補(bǔ)償鏈路 PMD的狀態(tài)。在該實(shí)施例中，如果反饋信號(hào)值一直保持高，可以假定正 在追蹤PMDC (即，跟隨輸入信號(hào)的極化變化)。如果反饋信號(hào)明顯地 下降，可以假定已經(jīng)失去追蹤(即，它不再跟隨輸入信號(hào)的極化狀態(tài)變 化)。如果極化控制器的變化速率(即，控制電壓的改變)表現(xiàn)為迅速 (即，突然下降)，則輸入信號(hào)極化狀態(tài)或PMD的變化速率太快以至于PMDC無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)償。
從PMDC的追蹤行為中獲得的信息能夠用于完成如下的分析和故 障定位
如果系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)不能接受的大量傳輸錯(cuò)誤(例如，這樣FEC不能繼 續(xù)糾錯(cuò)并且錯(cuò)誤對(duì)于用戶(hù)變得能被察覺(jué))，并且PMDC報(bào)告失去追蹤或 報(bào)告極化變化非?？欤敲纯梢詫㈠e(cuò)誤歸因于PMD效應(yīng)。如果PMDC 沒(méi)有報(bào)告這樣的快速極化變化，但是PMDC的反饋信號(hào)在該時(shí)刻較低， 可以假定傳輸鏈路的PMD超過(guò)了 PMDC的補(bǔ)償能力。如果PMDC沒(méi)有 報(bào)告問(wèn)題，那么問(wèn)題必定出現(xiàn)在其他地方。
這種分析能夠用于驗(yàn)證與用戶(hù)約定的系統(tǒng)性能的水平。如果制造商 指定了一個(gè)特定的PMDC補(bǔ)償范圍和帶寬，那么故障相關(guān)幫助確定設(shè)備 是否出現(xiàn)故障(即，盡管PMDC報(bào)告正在追蹤，但仍有錯(cuò)誤發(fā)生)或確 定極化變化的速度或用戶(hù)光纖上的絕對(duì)PMD值是否超過(guò)約定的PMDC 性能(例如，在接收機(jī)處發(fā)生錯(cuò)誤并且PMDC報(bào)告失去追蹤或靜態(tài)的較 低反饋信號(hào))。后一種情況被認(rèn)為是用戶(hù)的故障(即，不是設(shè)備問(wèn)題， 制造商必須為此提供理由)。這一區(qū)分十分重要，因?yàn)镻MDC速度的要 求還沒(méi)有普遍地約定，而是設(shè)備制造商和系統(tǒng)操作者之間討論的主題。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的高級(jí) 框圖。系統(tǒng)100包括發(fā)射機(jī)110、傳輸鏈路120和接收機(jī)130。
發(fā)射機(jī)110發(fā)送一個(gè)光信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)110包括激 光器和用于產(chǎn)生調(diào)制光信號(hào)的調(diào)制器。在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)信號(hào) 是多信道的多路復(fù)用光信號(hào)。光信號(hào)在傳輸鏈路120上傳播。
傳輸鏈路120包括光纖123和中繼器126。光信號(hào)沿著光纖123傳 播。中繼器126將按照需要調(diào)節(jié)(condition)該信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中， 還沿著光纖放置補(bǔ)償器(沒(méi)有示出)以提高發(fā)送的光信號(hào)的質(zhì)量。在另 一個(gè)實(shí)施例中，傳輸鏈路120不包括中繼器126,因?yàn)閷?duì)于相對(duì)較短的 鏈路來(lái)說(shuō)它不是必需的。接收機(jī)130接收傳輸鏈路120提供的光信號(hào)。
接收機(jī)130包括光極化模式色散補(bǔ)償器(PMDC) 132、光電轉(zhuǎn)換器和放大器134、電PMDC136、前向糾錯(cuò)(FEC)解碼器138和控制器140。 光PMDC 132光學(xué)地補(bǔ)償光纖引起的色散。光PMDC向控制器140提供 性能分析數(shù)據(jù)。光PMDC的已補(bǔ)償信號(hào)傳播到接收機(jī)134，在那里其被 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并被放大。在另一個(gè)實(shí)施例中，接收機(jī)不包括光PMDC 132。電PMDC 136向接收到的電信號(hào)提供補(bǔ)償，不需要之前光PMDC 132提供的補(bǔ)償。電PMDC 136從接收機(jī)134接收電信號(hào)并就光纖引起 的變化向電信號(hào)提供補(bǔ)償。電PMDC 134向控制器140提供性能分析數(shù) 據(jù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用了光PMDC和電PMDC二者。將已經(jīng)補(bǔ) 償?shù)碾娦盘?hào)發(fā)送到FEC解碼器138,在那里執(zhí)行糾錯(cuò)并提供已糾錯(cuò)的信 號(hào)作為輸出信號(hào)。FEC解碼器還將數(shù)據(jù)性能分析數(shù)據(jù)發(fā)送到控制器140。 光PMDC 132、接收機(jī)134、電PMDC 136和FEC解碼器138 (依命名 的順序)都向至少一個(gè)之前的部件提供反饋控制信號(hào)?？刂破?40接收 性能分析數(shù)據(jù)并提供性能分析。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器是接收機(jī)130 的一部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器140是系統(tǒng)控制器(沒(méi)有示出) 的一部分?？梢詫⒖刂破鞣旁谠试S所需功能執(zhí)行的任何地方。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光極化模式色散控制器 (PMDC)的高級(jí)框圖。
光PMDC 210包括極化控制器220和雙折射元件230 (—起標(biāo)為 240)、分析裝置250、和控制器260。極化控制器220和雙折射元件230 修改光信號(hào)。 一起標(biāo)為240，它們補(bǔ)償光纖中的PMD。在一個(gè)實(shí)施例中， 有極化控制器和雙反射元件的一個(gè)組合240。在另一個(gè)實(shí)施例中，有極 化控制器和雙反射元件的多個(gè)組合。分析裝置240分析光信號(hào)的特性， 向控制器260提供反饋信號(hào)。分析裝置提供輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)是該 信號(hào)傳播經(jīng)過(guò)PMDC之后剩余的PMD的單調(diào)函數(shù)，使得它能夠用作反 饋控制回路的控制輸入。存在通過(guò)分析裝置能夠估計(jì)的該信號(hào)的不同物 理參數(shù)，例如極化程度或電學(xué)譜線成分。
控制器260從分析裝置240和系統(tǒng)的其他元件接收反饋信號(hào)。控制 器確定PMD的狀態(tài)和FEC解碼器測(cè)量的比特錯(cuò)誤率。使用那些信息，控制器260得到這種傳輸問(wèn)題(如果有的話)的結(jié)論。在一個(gè)實(shí)施例中， PMDC的控制器260是接收機(jī)的控制器的一部分。在另 一個(gè)實(shí)施例中， 控制器260專(zhuān)用于在光PMDC內(nèi)使用。 圖3圖示了幫助理解本發(fā)明的表格。
表300包括反饋信號(hào)內(nèi)部發(fā)送的PMD狀態(tài)的欄310。它還包括FEC 解碼器測(cè)量的比特錯(cuò)誤率(BER)的欄320?？刂破?60利用這兩欄的 信息確定結(jié)論330并獲得傳輸問(wèn)題(如果有的話)的原因。將這張表表 示為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，這張表作為硬件提供。該表格在 該系統(tǒng)中的其他實(shí)現(xiàn)也是可能的。
在一個(gè)實(shí)施例中，較高的反饋信號(hào)表明接收機(jī)接收到具有較好目標(biāo) 值的相對(duì)干凈的信號(hào)。當(dāng)PMD的狀態(tài)或反饋信號(hào)較高312且BER較低 322時(shí)，結(jié)論是系統(tǒng)以可接受的參數(shù)進(jìn)行操作。當(dāng)PMD的狀態(tài)較高314 且BER較高324時(shí)，控制器260得出的結(jié)論是存在與PMD無(wú)關(guān)的傳輸 問(wèn)題(即，設(shè)備問(wèn)題、電源瞬變等等)。當(dāng)PMD的狀態(tài)較低316且BER 較高326時(shí)，控制器260得出的結(jié)論336是存在與極化效應(yīng)有關(guān)的傳輸 問(wèn)題，例如經(jīng)過(guò)光纖傳播的信號(hào)的PMD太高以至于接收機(jī)130無(wú)法進(jìn) 行補(bǔ)償。當(dāng)代表PMD狀態(tài)的反饋信號(hào)318突然減小且FEC解碼器測(cè)量 的BER328突然增大時(shí)，控制器得出的結(jié)論是傳輸問(wèn)題338與經(jīng)過(guò)光纖 傳播的信號(hào)的極化狀態(tài)的快速變化所f 1起的極化效應(yīng)有關(guān)。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。在一個(gè)實(shí)施例 中，在硬件中，例如在極化控制器中完成該方法。在另一個(gè)實(shí)施例中， 在軟件中，例如計(jì)算機(jī)或微型控制器或DSP程序完成該方法。完成本發(fā) 明的其他實(shí)施例也是可能的。
在步驟410,方法400開(kāi)始。
在步驟420，由PMDC的反饋信號(hào)的狀態(tài)確定PMDC的狀態(tài)。通過(guò) 分析反饋信號(hào)的振幅和它隨時(shí)間的演變做出該確定。該分析提供了 PMDC的狀態(tài)。將PMDC的狀態(tài)經(jīng)由反饋信號(hào)發(fā)送到系統(tǒng)的其他部件。 在另一個(gè)實(shí)施例中，將PMDC的狀態(tài)發(fā)送到控制模塊。在步驟430,執(zhí)行糾錯(cuò)的解碼器獲得BER。它接收由接收到的光信 號(hào)轉(zhuǎn)換而來(lái)的電信號(hào)。解碼器監(jiān)控接收到的電信號(hào)和保持對(duì)接收到的錯(cuò) 誤總數(shù)的追蹤，因?yàn)樗噲D糾正這些錯(cuò)誤。在一個(gè)實(shí)施例中，解碼器是 前向糾錯(cuò)解碼器?？梢允褂闷渌募m錯(cuò)方式。同樣將BER信息發(fā)送到控 制器或控制模塊。控制器執(zhí)行額外的功能和確定接收到的信號(hào)的錯(cuò)誤 率。
在步驟440,對(duì)PMDC的狀態(tài)和接收到的信號(hào)的BER進(jìn)行分析。 在一個(gè)實(shí)施例中，在使用了具有上述表300信息的數(shù)據(jù)庫(kù)的控制器中執(zhí) 行該分析。在其他實(shí)施例中，其他的性能特性和策略可以用于分析接收 機(jī)上收集的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，較高的反饋信號(hào)表明接收機(jī)接收具 有較好目標(biāo)值的相對(duì)干凈的信號(hào)。當(dāng)PMDC狀態(tài)的反饋信號(hào)較高312且 BER較低322時(shí)，結(jié)論是系統(tǒng)以可接受的參數(shù)進(jìn)行操作。當(dāng)PMDC狀 態(tài)的反饋信號(hào)較高314且BER較高324時(shí)，控制器260得出的結(jié)論是存 在與PMD無(wú)關(guān)的傳輸問(wèn)題(即，設(shè)備問(wèn)題、電源瞬變等等)。當(dāng)PMDC 狀態(tài)的反饋信號(hào)較低316且BER較高326時(shí)，控制器260得出的結(jié)論 336是存在與極化效應(yīng)有關(guān)的傳輸問(wèn)題，例如經(jīng)過(guò)光纖傳播的信號(hào)的 PMD太高以至于接收機(jī)130無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)代表PMDC狀態(tài)的反饋 信號(hào)318突然減小并且FEC解碼器測(cè)量的BER 328突然增大時(shí)，控制 器得出的結(jié)論是傳輸問(wèn)題338與經(jīng)過(guò)光纖傳播的信號(hào)的極化狀態(tài)的快速 變化所引起的極化效應(yīng)有關(guān)。
在步驟450，如果需要，將分析步驟440所得到的結(jié)論發(fā)送到高級(jí) 控制器(沒(méi)有示出)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
在步驟460,通過(guò)返回步驟420連續(xù)運(yùn)行該算法。以這種方式，進(jìn) 行較長(zhǎng)時(shí)間周期的監(jiān)控是可能的。
盡管這里示出并詳細(xì)描述了包含本發(fā)明的教授內(nèi)容的不同實(shí)施例， 現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地想出許多仍舊包含這些教授內(nèi)容 的其他的不同實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種接收機(jī)確定傳輸問(wèn)題的方法，包括確定接收到的光信號(hào)的極化變化速率；將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；確定電信號(hào)的比特錯(cuò)誤率(BER)；以及分析BER和極化變化速率以由此確定傳輸問(wèn)題。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用PMD控制器(PMDC) 對(duì)極化模式色散(PMD)進(jìn)行補(bǔ)償。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中通過(guò)前向糾錯(cuò)解碼器確定BER, PMDC提供代表PMD的狀態(tài)的反饋信號(hào)，并且BER和PMD狀態(tài)用于 確定傳輸問(wèn)題。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在第一電壓電平的PMDC反 饋信號(hào)表明光信號(hào)具有可接受的極化變化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中第一電壓電平的反饋信號(hào)和 較低的BER表明接收機(jī)的正常操作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中 第一電壓電平的反饋信號(hào)和較高的BER表明傳輸問(wèn)題與PMD無(wú)關(guān)；以及不在第 一 電壓電平的反饋信號(hào)和較高的B ER表明傳輸問(wèn)題與極 化作用太強(qiáng)以至于接收機(jī)無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)償有關(guān)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中PMD電壓信號(hào)電平的狀態(tài)的 減小和BER的增大表明，傳輸問(wèn)題與極化變化速率太快以至于接收機(jī)無(wú) 法進(jìn)行補(bǔ)償有關(guān)。
8. —種用于接收光信號(hào)的光接收機(jī)，包括 極化模式色散補(bǔ)償器(PMDC),用于補(bǔ)償接收到的光信號(hào)和確定極化模式色散(PMD)的狀態(tài)；光電轉(zhuǎn)換器，用于轉(zhuǎn)換已補(bǔ)償?shù)墓庑盘?hào)；解碼器，其接收已轉(zhuǎn)換的光信號(hào)，用于執(zhí)行糾錯(cuò)和確定比特錯(cuò)誤率(BER);以及控制器，用于利用PMD的狀態(tài)和BER來(lái)確定傳輸問(wèn)題。
9. 一種光網(wǎng)絡(luò)，包括發(fā)射機(jī)，用于產(chǎn)生和發(fā)射光信號(hào)； 傳輸鏈路，用于傳播光信號(hào)；以及光接收機(jī)，使用與光信號(hào)信息相關(guān)聯(lián)的極化變化速率和比特錯(cuò)誤 率來(lái)確定傳輸問(wèn)題的源頭。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光網(wǎng)絡(luò)，其中傳輸鏈路包括中繼器。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于監(jiān)控極化狀態(tài)和極化模式色散的變化速率的技術(shù)的方法和設(shè)備。該技術(shù)用于性能監(jiān)控和故障相關(guān)以及用于在傳輸系統(tǒng)的極化模式色散容限方面確認(rèn)對(duì)用戶(hù)的承諾。
文檔編號(hào)H04B10/18GK101529758SQ200780039853
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
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