专利名称：在线路监控设备中使用差分环路增益进行故障标识的系统和方法
技术领域：
本发明涉及通信系统，更具体地说，涉及一种用于传输线路监控设备中使用差分环路增益进行故障标识的系统和方法。
背景技术：
在长距离光通信系统中，监控系统的状况是重要的。例如，可以将监控用于检测光 传输电缆中的故障或破裂、出故障的中继器或放大器或关于系统的其它问题。已知的监控技术包括使用生成表示伪随机比特序列的测试信号的线路监控设备。 线路监控设备可以例如在波分复用系统中传送具有信息信号的测试信号。测试信号可以通 过放大器或中继器内的高损耗回送(HLLB)路径而返回到线路监控设备。线路监控设备然 后可以分离返回的测试信号与数据信号，并且处理返回的测试信号，以获得表示在其从线 路监控设备通过HLLB和任何介入光路径和放大器，并且回到线路监控设备的传播中传递 测试信号的HLLB环路增益的数据。HLLB环路增益中的明显偏离可以指示系统中的故障。在海底光通信系统中，中继器泵浦功率损耗和增加的光纤跨段损耗可能是主要故 障机制，导致HLLB环路增益与正常值的偏离。在已知系统中，HLLB环路增益的明显变化 (例如大于预定义的告警阈值)可以触发系统告警。在该系统中选取告警阈值可能要求在 正常系统波动和测量误差与真实传输路径故障之间的区分。遗憾的是，这种区分可能是困 难的，原因是HLLB环路增益测量通常对于部分地因中继器回送输出对输出架构、以及中继 器放大器中的增益机制(例如自身增益调节)而导致的传输路径中的物理改变并不敏感。 因此，这种改变中对于非破坏性故障的真实路径改变可能导致HLLB环路增益改变，其仅是 稍微可检测的给定典型测量误差和系统波动。
将参照结合以下附图阅读的以下详细描述，其中，相似的标号表示相似的部分图1是符合本公开的系统的一个示例性实施例的简化框图；图2包括符合本公开的用于示例性传输系统的差分环路增益最大值和最小值与 距离的关系曲线；图3包括符合本公开的示例性系统中差分环路增益的改变和与中继器泵浦功率 中的3dB减少关联的中继器回送数量的关系曲线；图4包括符合本公开的示例性系统中差分环路增益的改变和与3dB额外光纤损耗 关联的中继器回送数量的关系曲线；图5是差分环路增益倾斜和与图4中描述的额外光纤损耗情形关联的中继器回送 数量的关系曲线；图6是符合本公开的相对功率与示出对应于低通滤波器的小波函数的脉冲响应 的波长系数的关系曲线；
图7是符合本公开的相对功率与示出对应于高通滤波器的小波函数的脉冲响应 的波长系数的关系曲线；图8A包括符合本公开的差分环路增益的改变和与中继器泵浦功率的3dB减少关联的中继器回送数量的关系曲线，以及高通滤波器小波函数的脉冲响应的曲线。图8B是对于图8A中描述的差分环路增益的改变的低通滤波器响应的曲线；图8C是对于图8A中描述的差分环路增益的改变的高通滤波器响应的曲线；图9A包括符合本公开的差分环路增益的改变和与3dB光纤损耗关联的中继器回 送数量的关系曲线，以及低通滤波器小波函数的脉冲响应的曲线；图9B是对于图9A中描述的差分环路增益的改变的低通滤波器响应的曲线；图9C是对于图9A中描述的差分环路增益的改变的高通滤波器响应的曲线；图10是示出符合本公开的过程的一个实例的流程框图；以及图11是示出符合本公开的过程的另一实例的流程图。
具体实施例方式图1是符合本公开的包括线路监控设备(LME) 12的WDM传输系统10的一个示例 性实施例的简化框图。通常，系统10可以被配置为计算与每一中继器/放大器关联的差分 环路增益值。差分环路增益的变化可以用于生成系统告警，其指示系统中的故障。自动特 征分析(ASA)算法可以应用于差分环路增益，以标识故障的性质。本领域技术人员应理解，为了易于说明，系统10已经被描述为高度简化的点对点 系统形式。应理解，符合本公开的系统和方法可以合并到广泛的多种网络部件和配置中。在 此所示的示例性实施例仅是为了进行说明而非限制来提供的。在所示的示例性实施例中，传输系统10包括激光发射机30和光纤对(包括光纤 28和29)，用于承载光信号。例如，光纤28和29可以是长距离光纤线路，用于例如海下部 署。光纤28和29可以是单向光纤，并且在相反方向上承载信号。光纤28和29 —起建立 用于传送信号的双向路径。虽然所示的示例性监控系统可以被描述为监控包括两个单向光 纤28和29的传输系统，但符合本公开的系统可以用于监控采用单根双向光纤的传输系统。激光发射机30可以是波分复用(WDM)发射机，其被配置为通过光纤29在多个信 道(或波长)上将光学数据传送到WDM接收机60。为了易于说明，发射机和接收机当然是 以高度简化的形式示出的。激光发射机30可以包括多个激光发射机，每一激光发射机使 用不同的信道或波长来传送光学数据信号；以及多路复用器，用于将数据信号组合为在光 纤29上传送的集合信号。接收机可以对所传送的数据信号进行多路解复用和检测。相似 地，即在与光纤29上的那些信号相反的方向上，WDM数据信号可以在光纤28上从发射机62 传送到接收机64。可替换地，在光纤28和/或29上可以承载数据的仅单个信道。线路监控设备(LME) 12可以被配置用于监控系统10的状况。在所示的示例性实 施例中，LME 12包括码生成器14、测试信号发射机15 (其包括激光发射机16和偏振加扰器 70)、延迟系统20、相关器系统22 (其包括ASA处理器72和计算机可读存储器)、以及滤波 器26。LME 12可以被配置为当在系统10中检测到故障时将输出24(例如告警)提供给元 件管理系统74。码生成器14可以被配置用于生成并且输出测试码(例如伪随机序列(PRS)码)。各种码生成器和码配置对于本领域技术人员是已知的。码生成器14的输出可以耦合到激 光发射机16。在此使用的术语“耦合”指的是任何连接、耦接、链接等，通过所述任何连接、 耦接、链接等，由一个系统元件所承载的信号被传递到“被耦合的”元件。这些“被耦合的” 设备不一定是直接彼此相连的，而是可以通过可以操控或者修改所述信号的中间部件或设 备而被分离。激光发射机16可以采用已知的配置(例如分布式反馈激光器(DFB))，并且可以被 配置为以与在传输系统上待传送的所有数据信道的波长不同的载波波长λ 0产生光输出。 载波波长λ ^可以例如在系统的光谱带宽边缘处，或者可以处于数据信道之间。在一个实 施例中，激光发射机可以被配置为在多个不同载波波长处提供光输出。例如，激光发射机可 以在数据信号传输频带的短波长端(即邻近于最短波长数据信道)的短LME波长处提供输 出，以及在数据信号传输频带的长波长端(即邻近于最长波长数据信道)的长LME波长处 提供输出。在一个实施例中，短LME波长可以是1537nm，长LME波长可以是1563nm。可以 将激光器输出的功率设置为低于在光纤28和29上传送的数据信号的功率电平，以 使得数 据信号的损伤最小化。激光发射机16可以例如在长LME波长和短LME波长上都生成表示从码生成器14 接收到的码的LME测试信号。可以将LME测试信号提供为测试信号发射机15的LME测试 信号输出18。在一个实施例中，码生成器的输出可以对激光器输出的幅度进行直接调制。 用于将码传递给来自激光发射机的输出光的其它配置是已知的。例如，可以通过幅度或耦 合到激光发射机16的输出的其它调制器来传递码。在所示的示例性实施例中，可选的偏振加扰器70耦合到激光发射机16，用于对 LME测试信号的偏振进行加扰。偏振加扰器可以采取已知的配置。在一个实施例中，偏振加 扰器70可以以这样的方式改动LME测试信号的偏振状态，所述方式即将偏振调制周期内的 偏振状态的平均值从单位一(unity)减少。相应地，测试信号发射机15的LME测试信号输 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扰的。在所示的示例性实施例中，耦合器34可以组合来自发射机30的WDM数据32与LME 测试信号18，并且输出这个组合后的信号，以用于传输到光纤29上。多个光中继器36-1、
36-2...... 36-N可以耦合到光纤28和29。每一中继器可以分别包括第一放大器40_1、
40-2...... 40-N,用于对在光纤29上传送到接收机60的光信号进行放大；以及第二放大器
38-1,38-2...... 38-N，用于对在光纤28上传送到接收机64的光信号进行放大。每一中继
器也可以包括相关联的回送路径42-1、42-2....... 42-N(例如高损耗回送路径)，其将光
纤29上传送的一部分信号返回到光纤28，用于传输到LME 12。信号52可以耦合到滤波器26，并且可以承载光纤28上出现的所有信号，包括组合
后的WDM数据32和在光纤28上由回送路径42-1、42-2....... 42-N所返回的LME测试信
号18。滤波器26可以是波长选择性的，并且仅将返回的LME测试信号18的波长传递到相
关器22 ο经由光纤28由每一中继器返回到LME 12的LME测试信号从原始LME测试信号18 延迟与每一中继器的延迟路径的距离成比例的时间段。对于第一中继器36-1，例如，时间延 迟tsl与通过第一中继器36-1的延迟路径的距离成比例。可以将通过第一中继器的距离Cl1 计算为从码生成器14到发射机16、偏振加扰器70、到耦合器34、到第一中继器36-1、通过回送路径42-1、到光滤波器26、以及到相关器22的距离。因此可以将第一中继器36-1所 返回的LME测试信号的时间延迟tsl计算为tsl = d/c，其中，c是光速。相似地，可以基于 第二中继器36-2的延迟路径的已知距离d2来计算第二中继器36-2所返回的LME测试信 号的时间延迟ts2，并且可以将其计算为ts2 = d2/c。同样地，也可以基于系统中的附加中继 器的延迟路径的已知距离来计算它们的时间延迟。为了有助于相关器22进行的相关运算，延迟系统20可以从码生成器14接收所传 送的码，并且将多个关联延迟码输出到相关器22。延迟系统20可以在对应于每一中继器的 时间延迟即tsl (对应于第一中继器36的时间延迟)、ts2 (对应于第二中继器44的时间延 迟)等等之后输出每一码。换句话说，延迟系统20可以基于每一中继器的位置来延迟码。相关器22于是可以对返回的LME测试信号与来自延迟系统20的延迟码进行相关。相关器22可以对电信号或光信号进行相关。在相关器22对电信号进行相关的情况 下，LME 12还可以包括连接在滤波器26与相关器22之间的光电转换器，用于将滤波器26 所输出的光信号转换为电信号。在相关运算中，相关器22可以被配置为计算与每一中继器36-1、36_2......36_N
关联的环路增益数据。可以通过对从中继器接收到的返回的LME测试信号与关联延迟测 试码进行比较来计算每一接收机的环路增益数据。在所示的示例性实施例中，任何中继器 36-i的环路增益可以表示从码生成器14到发射机16、到偏振加扰器70、到耦合器34、到中 继器36-i、通过回送路径42-i，到光滤波器26和到相关器22传递给测试信号的增益和损
^^ ο符合本公开，相关器22可以被配置为将与每一中继器关联的环路增益数据转换
为与每一中继器36-1、36-2...... 36-N关联的差分环路增益数据。可以将每一中继器36_i
的差分环路增益计算为与中继器36-i关联的环路增益减去与中继器36-(i-l)关联的环路 增益。例如，可以将与中继器36-2关联的差分环路增益计算为中继器36-2的环路增益减 去中继器36-1的环路增益。在所示的示例性实施例中，由于与连续中继器的HLLB路径关 联的损耗可以基本彼此抵消，因此与中继器36-2关联的差分环路增益可以基本表示由放 大器40-2和38-1传递给测试信号的增益减去在路径39和37上传递给测试信号的损耗。差分环路增益可以因此依赖于仅四个随机变量，即两个增益变量和两个损耗变 量。因此，与简单环路增益相比，差分环路增益可以展现因正常系统波动而导致的相对小的 最大/最小偏离，并且可以不特别易受到距离的影响。这些因素可以允许设置可靠的增益 变化阈值，可以在所述阈值下设置故障检测触发。图2例如包括示例性传输系统的差分环路增益最大值和最小值与距离的关系曲 线80，该示例性传输系统包括140个中继器，其中，通过20次独立测量来获得差分环路增益 数据。如所示，关系曲线80中差分环路增益的最大值可以是大约0. 08dB。例如与由简单环 路增益数据所展现的最大/最小偏离值相比，这个相对低的最大/最小偏离值有助于设置 相对低的增益变化阈值，可以在该阈值下设置故障检测触发。在一个实施例中，例如，当任 何中继器中的差分环路增益的改变超过0. 2dB的预定差分环路增益变化阈值时，相关器22 可以将告警24提供给元件管理系统74。在所示的示例性实施例中，相关器22包括ASA处理器72和计算机可读存储器71。 ASA处理器72可以被配置为将一个或多个ASA算法应用于相关器22所计算的差分环路增益数据，以表征传输系统10中出现的故障的类型。ASA处理可以是由当中继器中的差分环路增益超过预定差分环路增益变化阈值时所生成的告警而触发的。作为ASA处理的结果， 相关器可以将指示故障类型的输出24提供给元件管理系统74。ASA算法可以采用多种配置，并且可以被实施为例如在ASA处理器72的计算机系 统上运行的一个或多个计算机程序或应用。计算机程序或应用(例如ASA算法)可以被存 储在存储器71或其它机器可读介质(例如硬盘、CD Rom、系统存储器、光存储器等)上，并 且可以由处理器(例如ASA处理器74)执行，以使得处理器执行由相关器22执行的在此描 述的全部或部分功能。期望所述计算机程序产品可以发布为可移除的机器可读介质(例如 盘、CD-ROM)，利用系统进行预加载(例如在系统ROM或固定盘上)，或者在网络(例如互联 网或万维网)上从服务器或电子公告牌而发布。本领域技术人员应理解，可以使用硬件、软 件、和/或固件的任何组合来实现相关器功能性，以提供这样的功能性。在一个实施例中，ASA处理器72可以被配置为对当前差分环路增益数据与对应 于由光通信系统中的故障产生的差分环路增益的预定差分环路增益故障特征(signature) 进行比较。可以使用已知信号处理技术(例如匹配滤波器)来执行差分环路增益数据与预 定差分环路增益故障特征的比较。预定故障特征可以是为系统故障(例如额外泵浦损耗和 额外光纤损耗)而建立的。当然，可以检测并且检查其它故障。可以通过中继器内的放大器泵浦激光器的全部故障或部分故障来表征额外泵浦 损耗。例如，在图1的示例性实施例中，中继器36-2中的额外泵浦损耗可以产生放大器38-2 和40-2所传递的增益的完全减少或部分减少。通常，传输线路中的光放大器在适度压缩中 运行，并且中继器的输出信号功率的改变倾向于通过增益的调整而在几个放大器之后进行 自我校正。例如，如果图1的放大器38-2和40-2中的泵浦功率减少，则作为中继器36-1和 36-3内的增益控制功能性的结果，中继器36-2的输出功率减少，并且放大器38-1和40_3 所传递的增益可以自动增加。图3包括符合本公开的示例性系统中差分环路增益的改变和与中继器泵浦功率 中的中间系统3dB减少(即额外泵浦损耗)关联的中继器回送数量的关系曲线82、84。曲 线82示出差分环路增益的改变和与短LME波长(即在传输频带的短波长端处)关联的回 送数量的关系，曲线84示出差分环路增益的改变和与长LME波长(即在传输频带的长波长 端处)关联的回送数量的关系。如所示，中继器泵浦功率的3dB减少导致对于短LME波长 和长LME波长二者超过0. 2dB的故障中继器处的差分环路增益的减少。额外光纤损耗可能出现，并且可以表征为通过光纤路径(即在图1中的放大器 40-1与40-2之间的路径)的传输的附加损耗或完全损耗。通常，当额外光纤损耗出现于光 纤路径中时，其它系统中继器内的增益控制算法可以导致由其它中继器所传递的增益的调 整。例如，如果额外光纤损耗出现于图1中的放大器40-1与40-2之间的路径中，则作为中 继器36-2内增益控制功能性的结果，放大器40-2所传递的增益可以自动增加。图4包括符合本公开的示例性系统中差分环路增益的改变和与向外方向 (outbound direction)上的中间系统3dB额外光纤损耗关联的中继器回送数量的关系曲 线86、88。曲线86示出差分环路增益的改变和与短LME波长关联的回送数量的关系，曲线 88示出差分环路增益的改变和与长LME波长关联的回送数量的关系。如所示，额外光纤损 耗导致短LME波长与长LME波长的差分环路增益之间的明显差别。短LME波长与长LME波长的差分环路增益之间的差别在此称为差分环路增益倾斜(tilt)。图5包括差分环路增益倾斜和与图4中描述的额外光纤损耗情况关联的中继 器回送数量的关系曲线90。如所示，与额外光纤损耗关联的差分环路增益倾斜可以是大 约-1. 5dB。相比之下，如图3所示的与额外泵浦损耗关联的差分环路增益倾斜可以是仅处 于大约0. IdB的数量级。通常，差分环路增益倾斜的这种差异可以与输出对输出HLLB架构 关联。例如，当出现泵浦损耗时，差分环路增益可以涉及具有相反增益改变和相反增益倾斜 的两个放大器。相反增益倾斜可以基本彼此抵消。当额外光纤损耗出现在向外方向或向内 方向(inbounddirection)之一上时，差分环路增益可以涉及具有产生增益倾斜的增益改 变的仅一个放大器。当额外光纤损耗在同一中继器跨段内出现在向内方向和向外方向二者 上时，差分环路增益可以涉及具有相同方向的增益改变以及相同方向的增益倾斜的两个放 大器。因此，符合本公开，增益倾斜可以用于区分额外光纤损耗与额外泵浦损耗。如图3-5中的实例所示，额外泵浦损耗和额外光纤损耗故障产生不同的差分环路 增益故障特征。由于差分环路增益基本依赖于仅四个变量(即两个放大器的增益和两个输 入光纤损耗)，因此这些故障特征可以通常与系统类型或系统位置无关。可以通过差分环路 增益数据与预定环路增益故障特征的比较来检测并且标识系统中的额外泵浦损耗和额外 光纤损耗。虽然在此结合差分环路增益数据与预定环路增益故障特征的比较来描述了 ASA， 但应理解，符合本公开的ASA可以包括比较故障特征与不同于差分环路增益数据(或除差 分环路增益数据之外)的增益数据。在一个实施例中，预定环路增益故障特征可以被配置为彼此正交的一组匹配滤波 器的集合，并且具有逼近由额外泵浦损耗和额外光纤损耗分别表示的差分环路增益数据的 改变的脉冲响应函数。来自匹配滤波器的低通滤波器的响应可以指示额外光纤损耗故障， 并且来自匹配滤波器的高通滤波器的响应可以指示额外泵浦损耗故障。匹配滤波器可以例如由关联小波函数来表示，差分环路增益数据可以由ASA处理 器72关于小波函数来进行分析。图6和图7示出在符合本公开的实施例中可能有用的分 离Coif固定小波变换(SWT)函数的示例性脉冲响应92、94。具体地说，图6示出逼近由额 外光纤损耗产生的差分环路增益数据的改变(例如如图4所示)的与低通滤波器对应的小 波函数的脉冲响应92。图7示出逼近由额外泵浦产生的差分环路增益数据的改变(例如如 图3所示)的与高通滤波器对应的小波函数的脉冲响应94。ASA处理器72可以被配置为连续对计算出的差分环路增益数据与小波函数进行 比较，并且可以当额外光纤损耗或额外泵浦损耗的小波函数匹配计算出的差分环路增益数 据时提供指示额外光纤损耗或额外泵浦损耗的输出24。在一个实施例中，为了将差分环路 增益数据匹配于小波函数，可以通过插入多个零来扩大差分环路增益数据，并且利用低通 滤波器对差分环路增益数据进行卷积，然后对其向下采样。于是可以实现固定小波变换，并 且小波系数的子带可以用作故障特征。图8A包括在符合本公开的示例性系统中差分环路增益的改变和与中继器泵浦功 率的中间系统3dB减少(即额外泵浦损耗)关联的中继器回送数量的关系曲线96，以及在 提供额外泵浦损耗环路增益故障特征中有用的高通滤波器小波函数的脉冲响应的曲线98。 图9A包括在符合本公开的示例性系统中差分环路增益的改变和与中间系统3dB光纤损耗 (即额外光纤损耗)关联的中继器回送数量的关系曲线100，以及在提供额外泵浦损耗环路增益故障特征中有用的低通滤波器小波函数的脉冲响应的曲线102。和曲线96关联的数据 与曲线98的脉冲响应的比较(例如，卷积)可以产生图8C的曲线104所示的输出，其指示 出现额外泵浦损耗。和曲线96关联的数据与曲线102的脉冲响应的比较可以产生图8B的 曲线106所示的最小响应，原因是未出现额外光纤损耗。和曲线100关联的数据与曲线102 的脉冲响应的比较(例如卷积)可以产生图9B的曲线108所示的输出，其指示出现额外光 纤损耗。和曲线100关联的数据与曲线98的脉冲响应的比较可以产生图9C的曲线110所 示的最小响应，原因是未出现额外泵浦损耗。图10是符合本公开的一个示例性过程120的流程框图。在此用于描述各个实施 例所使用的流程框图包括特定步骤序列。然而，可以理解，步骤序列仅提供可以如何实现在此描述的通常功能性的实例。此外，每一步骤序列无需是按所提出的顺序来执行的，除非另 外指出。在图6所示的示例性实施例中，可以根据所传送的LME信号与返回的LME信号的 比较来计算122环路增益数据。可以将环路增益数据转换124为与系统中的每一中继器关 联的差分环路增益数据。差分环路增益数据可以与例如和不同系统故障类型(例如额外光 纤损耗、额外泵浦损耗等)关联的一个或多个预定差分环路增益故障阈值进行比较126。可 以提供128LME系统输出，来响应于所述比较而标识系统故障的类型。图11是被配置为在额外光纤损耗与额外泵浦损耗之间进行区别的符合本公开的 另一示例性过程150的流程框图。在所示的示例性实施例中，可以根据所传送的LME信号 与返回的LME信号的比较来对于每一中继器计算152短LME波长和长LME波长环路增益数 据。可以将环路增益数据转换154为与系统中的每一中继器关联的短LME波长和长LME波 长差分环路增益数据。可以分析156差分环路增益倾斜，以确定增益倾斜是否超过预定倾 斜阈值(例如在一个实施例中为0. 2dB)。如果超过增益倾斜阈值，则可以提供158指示出现额外光纤损耗的输出。可以可 选地对差分环路增益的改变与对应于滤波器损耗(例如上述匹配滤波器集合的低通滤波 器)的故障特征进行比较160。如果差分环路增益数据匹配160光纤损耗的故障特征，则可 以提供指示出现额外光纤损耗的输出158。否则，流程可以转到步骤162。如果未超过增益倾斜阈值，则可以分析162短LME波长的差分环路增益，以确定差 分环路增益是否超过预定差分环路增益阈值(例如在一个实施例中为0. 2dB)。如果超过预 定差分环路增益阈值，则可以提供164指示出现额外泵浦损耗的输出。可以可选地对差分 环路增益的改变与对应于泵浦损耗(例如上述匹配滤波器集合的高通滤波器)的故障特征 进行比较166。如果差分环路增益数据匹配166泵浦损耗的故障特征，则可以提供指示出现 额外泵浦损耗的输出164。否则，流程可以转到步骤168。如果未超过预定环路增益阈值，则如果尚未分析168所有中继器，那么该过程返 回步骤156，以针对系统中的每一中继器继续进行该过程。如果已经分析了 168所有中继 器，则该过程返回步骤152，以连续地分析系统故障。因此提供一种在光传输线路监控设备中使用差分环路增益进行故障标识的系统 和方法。根据本公开的一方面，提供一种用于光通信系统的线路监控系统，包括测试信号 发射机，其被配置为提供用于在光通信系统上的传输的测试信号，所述光通信系统包括 第一光纤路径，用于接收所述测试信号，并且在第一方向上承载所述测试信号；第二光纤路径，用于在与所述第一方向相反的第二方向上承载信号；以及多个回送路径，所述回送路径中的每一个将所述测试信号耦合到所述第二光纤路径作为关联返回测试信号；以及相关 器，其被配置为由所述关联返回测试信号计算与所述回送路径中的每一个关联的差分环 路增益数据，并且响应于所述差分环路增益数据而提供标识光通信系统中的故障的输出。根据本公开的另一方面，提供一种光通信系统，包括测试信号发射机，其被配置 为提供测试信号；第一光纤路径，用于接收所述测试信号，并且在第一方向上承载所述测 试信号；第二光纤路径，用于在与所述第一方向相反的第二方向上承载信号；多个回送路 径，所述回送路径中的每一个将所述测试信号耦合到所述第二光纤路径作为关联返回测试 信号；以及相关器，其被配置为由所述关联返回测试信号计算与所述回送路径中的每一 个关联的差分环路增益数据，并且响应于所述差分环路增益数据而提供标识光通信系统中 的故障的输出。根据本公开的又一方面，提供一种监控光通信系统的方法，所述光通信系统包括 多个回送路径，其耦合用于在第一方向上承载信号的第一光纤光路径与用于在与所述第一 方向相反的第二方向上承载信号的第二光纤光路径，所述方法包括在第一光纤光路径上 传送测试信号；从第二光纤光路径接收来自每一回送路径的关联返回测试信号；由返回测 试信号计算与所述回送路径中的每一个关联的差分环路增益数据；以及响应于所述差分环 路增益数据而标识光通信系统中的故障。已经在此描述的实施例仅是实现本发明的若干实施例中的一些实施例，并且在此 是通过说明性而非限制性的方式来阐述的。很多其它实施例对于本领域技术人员将是显而 易见的，可以在实质上不脱离本发明的精神和范围的情况下而得以进行。
权利要求
一种用于光通信系统的线路监控系统，包括测试信号发射机，其被配置为提供用于在光通信系统上的传输的测试信号，所述光通信系统包括第一光纤路径，用于接收所述测试信号，并且在第一方向上承载所述测试信号，第二光纤路径，用于在与所述第一方向相反的第二方向上承载信号；以及多个回送路径，所述回送路径中的每一个将所述测试信号耦合到所述第二光纤路径作为关联返回测试信号；以及相关器，其被配置为由所述关联返回测试信号计算与所述回送路径中的每一个关联的差分环路增益数据，并且响应于所述差分环路增益数据而提供标识光通信系统中的故障的输出。
2.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中，所述相关器被配置为对所述差分环路 增益数据与对应于光通信系统中的所述故障的预定差分环路增益故障特征进行比较。
3.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中，所述故障是所述光通信系统中的额外 光纤损耗故障。
4.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中，所述故障是所述光通信系统中的额外 泵浦损耗故障。
5.根据权利要求1的线路监控系统，其中，所述差分环路增益数据包括差分环路增益 倾斜数据。
6.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中，所述测试信号包括短LME波长信号和长 LME波长信号，所述长LME波长信号具有的波长长于所述短LME波长信号的波长。
7.根据权利要求6的线路监控系统，其中，所述短LME波长信号的所述波长处于光通信 系统的数据信号传输频带的短波长端，并且所述长LME波长信号的所述波长处于光通信系 统的所述数据信号传输频带的长波长端。
8.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中，所述测试信号发射机包括偏振加扰 器，用于对所述测试信号的偏振状态进行加扰。
9.根据权利要求1所述的线路监控系统，其中，所述回送路径中的每一个被布置于耦 合到所述第一光纤路径和第二光纤路径的关联中继器中，所述中继器中的每一个包括第一 放大器和第二放大器，第一放大器用于对所述第一光纤路径上的信号进行放大，第二放大 器用于对所述第二光纤路径上的信号进行放大。
10.一种光通信系统，包括测试信号发射机，其被配置为提供测试信号；第一光纤路径，用于接收所述测试信号，并且在第一方向上承载所述测试信号，第二光纤路径，用于在与所述第一方向相反的第二方向上承载信号；多个回送路径，所述回送路径中的每一个将所述测试信号耦合到所述第二光纤路径作 为关联返回测试信号；以及相关器，其被配置为由所述关联返回测试信号计算与所述回送路径中的每一个关联 的差分环路增益数据，并且响应于所述差分环路增益数据而提供标识光通信系统中的故障 的输出。
11.根据权利要求10所述的光通信系统，其中，所述相关器被配置为对所述差分环路增益数据与对应于光通信系统中的所述故障的预定差分环路增益故障特征进行比较。
12.根据权利要求10所述的光通信系统，其中，所述故障是所述光通信系统中的额外 光纤损耗故障。
13.根据权利要求10所述的光通信系统，其中，所述故障是所述光通信系统中的额外 泵浦损耗故障。
14.根据权利要求10的光通信系统，其中，所述差分环路增益数据包括差分环路增益 倾斜数据。
15.根据权利要求10所述的光通信系统，其中，所述测试信号包括短LME波长信号和长 LME波长信号，所述长LME波长信号具有的波长长于所述短LME波长信号的波长。
16.根据权利要求15的光通信系统，其中，所述短LME波长信号的所述波长处于光通信 系统的数据信号传输频带的短波长端，并且所述长LME波长信号的所述波长处于光通信系 统的所述数据信号传输频带的长波长端。
17.根据权利要求10所述的光通信系统，其中，所述测试信号发射机包括偏振加扰 器，用于对所述测试信号的偏振状态进行加扰。
18.根据权利要求10所述的光通信系统，其中，所述回送路径中的每一个被布置于耦 合到所述第一光纤路径和第二光纤路径的关联中继器中，所述中继器中的每一个包括第一 放大器和第二放大器，第一放大器用于对所述第一光纤路径上的信号进行放大，第二放大 器用于对所述第二光纤路径上的信号进行放大。
19.一种监控光通信系统的方法，所述光通信系统包括多个回送路径，其耦合用于在 第一方向上承载信号的第一光纤光路径与用于在与第一方向相反的第二方向上承载信号 的第二光纤光路径，所述方法包括在第一光纤光路径上传送测试信号；从第二光纤光路径接收来自每一回送路径的关联返回测试信号；由返回测试信号计算与所述回送路径中的每一个关联的差分环路增益数据；以及响应于所述差分环路增益数据而标识光通信系统中的故障。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述标识故障包括对所述差分环路增益数据 与对应于所述故障的预定差分环路增益故障特征进行比较。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述故障是所述光通信系统中的额外光纤损耗故障。
22.根据权利要求19所述的方法，其中，所述故障是所述光通信系统中的额外泵浦损耗故障。
23.根据权利要求19所述的方法，其中，所述差分环路增益数据包括差分环路增益倾 斜数据。
24.根据权利要求19所述的方法，其中，所述测试信号包括短LME波长信号和长LME波 长信号，并且所述长LME波长信号具有的波长长于所述短LME波长信号的波长。
25.根据权利要求24的方法，其中，所述短LME波长信号的所述波长处于光通信系统的 数据信号传输频带的短波长端，并且所述长LME波长信号的所述波长处于光通信系统的所 述数据信号传输频带的长波长端。
26.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括对所述测试信号的偏振状态进行加扰。
27.根据权利要求19所述的方法，其中，所述回送路径中的每一个被布置于耦合到所 述第一光纤路径和第二光纤路径的关联中继器中，所述中继器中的每一个包括第一放大器 和第二放大器，第一放大器用于对所述第一光纤路径上的信号进行放大，第二放大器用于 对所述第二光纤路径上的信号进行放大。
28.—种监控光通信系统的方法，所述光通信系统包括多个回送路径，其耦合用于在 第一方向上承载信号的第一光纤光路径与用于在与第一方向相反的第二方向上承载信号 的第二光纤光路径，所述方法包括在第一光纤光路径上传送测试信号；从第二光纤光路径接收来自每一回送路径的关联返回测试信号； 由返回测试信号计算与所述回送路径中的每一个关联的增益数据； 对所述增益数据与预定增益故障特征进行比较；以及响应于所述增益数据与所述预定故障特征的所述比较而标识光通信系统中的故障。
全文摘要
一种在线路监控设备中使用差分环路增益进行故障分析的系统和方法。由环路增益数据计算差分环路增益数据，并且例如通过对差分环路增益数据与预定故障特征进行比较而使用差分环路增益数据来进行故障分析。
文档编号G01N21/00GK101809429SQ200880108880
公开日2010年8月18日 申请日期2008年7月28日 优先权日2007年7月27日
发明者R·B·詹德, 张宏宾 申请人:泰科电子海底通信有限责任公司