測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的方法及裝置。其中，系統(tǒng)包括：可調(diào)諧光濾波器，用于接收光信號，并對光信號進(jìn)行波長或光載波解復(fù)用和濾除帶外ASE噪聲；光相干接收器，與可調(diào)諧光濾波器相連，用于對經(jīng)濾波后的光信號進(jìn)行偏振分級和相位分級接收并轉(zhuǎn)換成多路基帶電信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對多路基帶電信號進(jìn)行采樣和量化處理，以將多路基帶電信號轉(zhuǎn)換成多路數(shù)字信號；數(shù)字信號處理模塊，用于對多路數(shù)字信號進(jìn)行處理以獲得質(zhì)量參數(shù)；輸出模塊，用于輸出和顯示質(zhì)量參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明實施例的裝置，解決了40Gbps，100Gbps以及超100Gbps(如200Gbps,400Gbps，1Tbps)相干偏振復(fù)用系統(tǒng)各種關(guān)鍵性能參數(shù),特別是帶內(nèi)OSNR的實時測量問題，方便了網(wǎng)絡(luò)運營和維護(hù)，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)運維成本。
【專利說明】測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的方法及裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 光傳輸正進(jìn)入相干時代。40Gbps偏振復(fù)用-二進(jìn)制(差分）移相鍵控（PM- (D) BPSK)，40Gbps及l(fā)OOGbps偏振復(fù)用-四相（差分）移相鍵控（PM- (RZ) (D)QPSK)正在進(jìn) 行商業(yè)應(yīng)用的部署。相干技術(shù)將成為未來200Gbps, 400Gbps甚至lTbps傳輸系統(tǒng)的必備技 術(shù)。目前，40Gbps和lOOGbps相干系統(tǒng)仍然處于初始部署階段，越來越多的相干系統(tǒng)將會應(yīng) 用在運營商的密集波分復(fù)用（DWDM)網(wǎng)絡(luò)。為了網(wǎng)絡(luò)運營和維護(hù)，運營商需要在業(yè)務(wù)實時傳 輸過程中監(jiān)控相干系統(tǒng)的性能參數(shù)，例如，光信噪比（0SNR)，色散，偏振模色散和偏振相關(guān) 性損耗等。
[0003] 帶內(nèi)0SNR是相干系統(tǒng)重要的性能參數(shù)之一，帶內(nèi)0SNR測量是當(dāng)前l(fā)OOGbps相干 PM-QPSK以及未來超lOOGbps(200Gbps，400Gbps和lTbps)相干偏振復(fù)用系統(tǒng)部署和運維需 要解決的主要問題，現(xiàn)有技術(shù)中測量0SNR的方式是基于光譜儀（0SA)的噪聲線性插值法， 該方法假設(shè)相鄰DWDM信道光譜之間沒有重疊，相鄰信道中間平坦部分的功率為ASE噪聲功 率，通過測量被測信道工作波長兩側(cè)中間平坦處波長的噪聲功率，然后通過線性插值得出 確定被測信號波長處ASE噪聲功率。而信號功率通過測量信道波長處峰值功率減去噪聲功 率獲得，由此可以計算出帶內(nèi)0SNR。另一種測量帶內(nèi)0SNR的方式是基于0SA的信號開關(guān) 分析法，信號功率的測量與前面的線性插值法相同，但是在測量噪聲功率時，信號激光器被 關(guān)閉，此時0SA上被測波長處的光功率即為ASE噪聲功率。由于當(dāng)信號激光器開關(guān)時，EDFA ASE噪聲水平會發(fā)生變化，實際測得的噪聲功率偏大，這個誤差可以通過校準(zhǔn)進(jìn)行補償。另 外一種測量帶內(nèi)0SNR的方法為偏振消光法，該方法利用信號為偏振光，而噪聲為非偏振光 這個特點，采用偏振分光器PBS把信號分成兩個正交偏振分量，分別送到0SA進(jìn)行光譜測 量，通過調(diào)整偏振控制器使輸入信號的偏振態(tài)和PBS的一個偏振方向一致，此時可以看到 在另外一個偏振方向上的信號被完全消光，只剩下噪聲。此時通過0SA分別測量出兩個偏 振方向上被測信號波長處的功率，信號消光偏振方向上信號的光功率為ASE噪聲功率的一 半，另外一個偏振方向上的功率為ASE噪聲功率一半及被測信號功率之和。由此可分別計 算出被測信號波長處的功率和ASE噪聲功率。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中存在如下缺陷：
[0005] (1)在40Gbps和相干lOOGbps系統(tǒng)中，信號帶寬完全占據(jù)了國際電信聯(lián)盟（ITU) 密集波分復(fù)用信道網(wǎng)格（Grid)(即50GHz)。DWDM相鄰?fù)ǖ拦庾V間相互重疊，掩蓋了DWDM 通道間的ASE噪聲，利用傳統(tǒng)0SA噪聲線性插值方法無法測出真實的ASE噪聲功率。
[0006] (2)信號開關(guān)方法雖然可以解決該問題，但是信號開關(guān)測量需要中斷業(yè)務(wù)，不能實 現(xiàn)對業(yè)務(wù)的在線檢測。
[0007] (3)偏振消光法可以解決以上問題，但是相干lOOGbps和超lOOGbps偏振復(fù)用信 號，如PM-QPSK，信號分布在兩個正交的偏振態(tài)上，無法利用偏振消光法分離信號和噪聲，因 此，偏振消光法將不再適用。
[0008] (4)雖然傳輸線路卡具有實時性能監(jiān)控的功能，但是它們只能測量端到端 (end-to-end)的信道質(zhì)量和性能參數(shù)，而無法估計終端（Terminals)之間傳輸信道的參數(shù)。 因此，對于lOOGbps和超lOOGbps相干偏振復(fù)用系統(tǒng)，需要有效的方法來測量帶內(nèi)0SNR參 數(shù)，而不中斷業(yè)務(wù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0010] 為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的系統(tǒng)。
[0011] 本發(fā)明的另一目的在于提出一種測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的方法。
[0012] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面的實施例提出一種測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝 置，包括：可調(diào)諧光濾波器，用于接收光信號，并對所述光信號進(jìn)行波長或光載波解復(fù)用和 濾除帶外ASE噪聲；光相干接收器，所述光相干接收器與所述可調(diào)諧光濾波器相連，用于對 所述可調(diào)諧光濾波器處理后的光信號進(jìn)行偏振分級和相位分級接收，并轉(zhuǎn)換成多路基帶電 信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述光相干接收器相連，用于對所述多路基帶電信號 進(jìn)行采樣和量化，以將所述多路基帶電信號轉(zhuǎn)換成多路數(shù)字信號；數(shù)字信號處理模塊，所述 數(shù)字信號處理模塊與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，用于對所述多路數(shù)字信號進(jìn)行處理以獲得光傳 輸信道質(zhì)量參數(shù)；以及輸出模塊，用于輸出和顯示所述光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明實施例的裝置，解決了 40Gbps，lOOGbps以及超lOOGbps相干偏振復(fù)用 系統(tǒng)各種關(guān)鍵性能參數(shù)的實時測量，特別是解決了帶內(nèi)0SNR實時測量問題，方便了網(wǎng)絡(luò)運 營和維護(hù)，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)運維成本。
[0014] 在本發(fā)明的一個實施例中，還包括：光放大器，所述光放大器與所述可調(diào)諧光濾波 器相連，用于當(dāng)所述光信號的光功率小于所述光相干接收器的最低靈敏度時，對所述光信 號進(jìn)行放大，并將放大后的光信號發(fā)送至所述可調(diào)諧光濾波器。
[0015] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)包括色散、偏振模色散、光信 噪比和偏振相關(guān)損耗。
[0016] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述數(shù)字信號處理模塊具體包括：色散估計器，用于根 據(jù)所述多路數(shù)字信號估計色散值；偏振模色散估計器，用于根據(jù)所述多路數(shù)字信號估計偏 振模色散值；光信噪比估計器，用于根據(jù)所述多路數(shù)字信號估計光信噪比；以及偏振相關(guān) 損耗估計器，用于根據(jù)所述多路數(shù)字信號估計偏振相關(guān)損耗值。
[0017] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例另一方面提出一種測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的 方法，包括以下步驟：接收信號，并對所述光信號進(jìn)行波長解復(fù)用和帶外ASE噪聲處理；對 處理后的光信號進(jìn)行偏振分級和相位分級接收，并轉(zhuǎn)換成多路基帶電信號；對所述多路基 帶電信號進(jìn)行采樣和量化，以將所述基帶電信號轉(zhuǎn)換成多路數(shù)字信號；對所述多路數(shù)字信 號進(jìn)行處理以獲得光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)，并輸出和顯示所述光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明實施例的方法，解決了 40Gbps，lOOGbps以及超lOOGbps相干偏振復(fù)用 系統(tǒng)各種關(guān)鍵性能參數(shù)的實時測量，特別是解決了帶內(nèi)0SNR實時監(jiān)測問題，并且方便了網(wǎng) 絡(luò)運營和維護(hù)，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)運維成本。
[0019] 在本發(fā)明的一個實施例中，還包括：當(dāng)所述信號的光功率小于光相干接收器的最 低靈敏度時，對所述光信號進(jìn)行放大。
[0020] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)包括色散、偏振模色散、光信 噪比和偏振相關(guān)損耗。
[0021] 在本發(fā)明的一個實施例中，對所述多路數(shù)字信號進(jìn)行處理以獲得光傳輸信道質(zhì)量 參數(shù)，具體包括：根據(jù)所述多路數(shù)字信號并采用色散估計器估計所述色散值；根據(jù)所述多 路數(shù)字信號并采用偏振模色散估計器估計所述偏振模色散值；根據(jù)所述多路數(shù)字信號并采 用光信噪比估計器估計所述光信噪比；以及根據(jù)所述多路數(shù)字信號并采用偏振相關(guān)損耗估 計器估計所述偏振相關(guān)損耗值。
[0022] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中 ：
[0024] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0025] 圖2為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝置的結(jié)構(gòu)框圖
[0026] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的估計色散值的示意圖；
[0027] 圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的色散值的估計結(jié)果；
[0028]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的偏振模色散估計器中均衡器的抽頭系數(shù)；
[0029] 圖6為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的40GbpsBPSK調(diào)制信號的星座圖；
[0030] 圖7為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的40GbpsBPSK以及40Gbps和lOOGbps(D)QPSK調(diào) 制信號的統(tǒng)計直方圖；以及
[0031] 圖8為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的40Gbps和lOOGbpsPM-QPSK調(diào)制信號的星座圖；
[0032] 圖9為根據(jù)本發(fā)明一個實施例獲得光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的流程圖；以及
[0033] 圖10為根據(jù)本發(fā)明一個實施例測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0034] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同 或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描 述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0035] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能 理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第 一"、"第二"的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中， "多個"的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0036] 圖1為本發(fā)明實施例的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示， 根據(jù)本發(fā)明實施例的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝置，包括：可調(diào)諧光濾波器1〇〇、光相干 接收器200、模數(shù)轉(zhuǎn)換器300、數(shù)字信號處理模塊400和輸出顯示模塊500。
[0037] 其中，可調(diào)諧光濾波器100用于接收光信號，并對光信號進(jìn)行波長或光載波解復(fù) 用和濾除帶外ASE噪聲。
[0038] 光相干接收器200由雙偏振內(nèi)差相干接收器201和本振激光器202組成，雙偏振 內(nèi)差相干接收器結(jié)構(gòu)可參考0IF標(biāo)準(zhǔn)IA#0IF-DPC-RX-01. 1。本振激光器202為可調(diào)激光 器，與雙偏振內(nèi)差相干接收器201相連，用于產(chǎn)生與被測光信號波長或頻率相同的本地參 考光，光相干接收器200通過內(nèi)差相干接收器201與可調(diào)諧光濾波器相連，用于對可調(diào)諧光 濾波器處理后的光信號進(jìn)行偏振分級和相位分級接收，并轉(zhuǎn)換成多路基帶電信號。光相干 接收器200可以由一個或多個雙偏振內(nèi)差相干接收器201和本振激光器202組成。
[0039] 模數(shù)轉(zhuǎn)換器300用于對多路基帶電信號進(jìn)行采樣和量化，以將多路基帶電信號轉(zhuǎn) 換成多路數(shù)字信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器300工作在突發(fā)模式，每次將采集得到一組數(shù)據(jù)傳送給數(shù) 字信號處理模塊400,再采集和處理下一組數(shù)據(jù)。
[0040] 數(shù)字信號處理模塊400與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，用于對多路數(shù)字信號進(jìn)行處理以獲得 光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)。光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)包括色散、偏振模色散、光信噪比和偏振相關(guān)損 耗。
[0041] 在本發(fā)明的一個實施例中，數(shù)字信號處理模塊400具體包括：色散估計器410、偏 振模色散估計器420、光信噪比估計器430和偏振相關(guān)損耗估計器440。
[0042] 其中，色散估計器410用于根據(jù)多路數(shù)字信號估計色散值。色散估計器通過時鐘 基調(diào)的函數(shù)和色散均衡濾波器估計色散值，并且色散估計器410采用盲估計算法，通過幾 次迭代來改善估計精度。
[0043] 偏振模色散估計器420用于根據(jù)多路數(shù)字信號估計偏振模色散值。對多路數(shù)字信 號估計偏振模色散值。
[0044] 光信噪比估計器430用于根據(jù)多路數(shù)字信號估計光信噪比.
[0045] 偏振相關(guān)損耗估計器440用于根據(jù)多路數(shù)字信號估計偏振相關(guān)損耗值。
[0046] 輸出模塊500用于輸出和顯不光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)。
[0047] 圖2為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。 如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝置，還包括光放大器600。 光放大器600與可調(diào)諧光濾波器100相連，用于當(dāng)光信號的光功率小于光相干接收器200 的最低靈敏度時，對光信號進(jìn)行放大，并將放大后的光信號發(fā)送至光可調(diào)濾波器1〇〇。
[0048] 在本發(fā)明的一個實施例中，色散估計器100對色散值的估計是根據(jù)獲取光信號的 時鐘基調(diào)的性質(zhì)進(jìn)行估計。時鐘基調(diào)（timingtone)的獲取方法，例如，Godard方法，使用 接收光信號頻譜的自相關(guān)函數(shù)。在奈奎斯特頻率上，自相關(guān)函數(shù)包括兩個時鐘基調(diào)。這些 時鐘基調(diào)包含符號速率信息。此外，基調(diào)的幅值對殘留的色散值的依賴性很強。圖3為根 據(jù)本發(fā)明一個實施例的估計色散值的示意圖。如圖3所示，接收信號經(jīng)過一系列色散均衡 濾波器(如圖3中所示HCD[m])之后，接收信號的自相關(guān)函數(shù)的幅值達(dá)到最大時對應(yīng)的色散 值就是要估計的色散值（CD,)，其色散值的估計結(jié)果如圖4所示。
[0049] 估計色散值的判定函數(shù)適用于模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的采樣信號。判定函數(shù)定義為 JCD(CDi):

【權(quán)利要求】
1. 一種測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝置，其特征在于，包括： 可調(diào)諧光濾波器，用于接收光信號，并對所述光信號進(jìn)行波長或光載波解復(fù)用和濾除 帶外ASE噪聲； 光相干接收器，所述光相干接收器與所述可調(diào)諧光濾波器相連，用于對所述可調(diào)諧光 濾波器處理后的光信號進(jìn)行偏振分級和相位分級接收，并轉(zhuǎn)換成多路基帶電信號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述光相干接收器相連，用于對所述多路基帶電信號 進(jìn)行采樣和量化，W將所述多路基帶電信號轉(zhuǎn)換成多路數(shù)字信號； 數(shù)字信號處理模塊，所述數(shù)字信號處理模塊與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，用于對所述多路 數(shù)字信號進(jìn)行處理W獲得光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)；W及 輸出模塊，用于輸出和顯示所述光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝置，其特征在于，還包括；光放大 器，所述光放大器與所述可調(diào)諧光濾波器相連，用于當(dāng)所述光信號的光功率小于所述光相 干接收器的最低靈敏度時，對所述光信號進(jìn)行放大，并將放大后的光信號發(fā)送至所述可調(diào) 諧光濾波器。
3. 如權(quán)利要求1所述的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝置，其特征在于，所述光傳輸信 道質(zhì)量參數(shù)包括色散、偏振模色散、光信噪比和偏振相關(guān)損耗。
4. 如權(quán)利要求1所述的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號 處理模塊具體包括： 色散估計器，用于根據(jù)所述多路數(shù)字信號估計色散； 偏振模色散估計器，用于根據(jù)所述多路數(shù)字信號估計偏振模色散； 光信噪比估計器，用于根據(jù)所述多路數(shù)字信號估計光信噪比；W及 偏振相關(guān)損耗估計器，用于根據(jù)所述多路數(shù)字信號估計偏振相關(guān)損耗值。
5. -種測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的方法，其特征在于，包括W下步驟： 接收信號，并對所述光信號進(jìn)行波長解復(fù)用和帶外ASE噪聲處理； 對處理后的光信號進(jìn)行偏振分級和相位分級接收，并轉(zhuǎn)換成多路基帶電信號； 對所述多路基帶電信號進(jìn)行采樣和量化，W將所述基帶電信號轉(zhuǎn)換成多路數(shù)字信號； 對所述多路數(shù)字信號進(jìn)行處理W獲得光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)，并輸出和顯示所述光傳輸 信道質(zhì)量參數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的方法，其特征在于，還包括： 當(dāng)所述信號的光功率小于光相干接收器的最低靈敏度時，對所述光信號進(jìn)行放大。
7. 如權(quán)利要求5所述的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的方法，其特征在于，所述光傳輸信 道質(zhì)量參數(shù)包括色散、偏振模色散、光信噪比和偏振相關(guān)損耗。
8. 如權(quán)利要求5所述的測量光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)的方法，其特征在于，對所述多路數(shù) 字信號進(jìn)行處理W獲得光傳輸信道質(zhì)量參數(shù)，具體包括： 根據(jù)所述多路數(shù)字信號并采用色散估計器估計所述色散值； 根據(jù)所述多路數(shù)字信號并采用偏振模色散估計器估計所述偏振模色散值； 根據(jù)所述多路數(shù)字信號并采用光信噪比估計器估計所述光信噪比；W及 根據(jù)所述多路數(shù)字信號并采用偏振相關(guān)損耗估計器估計所述偏振相關(guān)損耗值。
【文檔編號】H04B10/075GK104348544SQ201310337090
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】劉偉強, 趙永鵬 申請人:深圳智巢科技開發(fā)有限公司