专利名称：基于控制光放大器传输功能的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光传输系统，更具体说，是涉及光传输放大器。
可以令光放大器响应特定激励的变化而完成特定的系统/放大器功能。例如，可以令光放大器响应进入光信号功率电平的变化，改变它自身的光泵浦功率电平，这种变化可能由于进入信号载运的光信道数目的变化，或由于跨越损耗的变化所造成。
进入光信号的变化还可能由于光纤的非线性造成。一种这类非线性通常被称为喇曼(Raman)增益。当可观的、分布在某一波长范围的光功率被泵浦进光纤时，喇曼增益，或叫效应，变得特别麻烦。在那一瞬间，喇曼增益向有利于较长波长的信道倾斜，使较短波长信道信号的信噪比(SNR)劣化，从而严重劣化它们的性能。此外，较长波长信道的功率电平可能增加，从而使这些信道对非线性问题更敏感。在光放大器上，可以把输出的光信号沿喇曼增益的反方向“倾斜”来对付喇曼增益，如在待批的美国专利申请U.S.Patent Application ofSerial No.09/265,943 filed March 8,1999中所公开，这里引用此专利，以供参考。
当沿光传输路径放置多个光放大器的光传输系统，其下游光放大器以上述方式，独立地响应进入光信号的功率变化时，难题产生了。更具体说，如果下游光放大器在上游光放大器已经完成它的倾斜调整之前，执行它的倾斜调整，那么，下游光放大器可能把它的输出信号向错误方向倾斜，或过量倾斜。还有，如果允许传输路径上每个光放大器独立地继续进行下去的话，光传输系统对输入信号的变化或某些别的非线性变化，不可能稳定。
为对付前述问题，光放大器要能做到，响应检测到输入上出现的特定激励，或响应收到来自上游放大器的一个调整开始消息，光放大器缓慢地用小的增量步长开始前述调整，并在光传输介质上发送一个调整开始消息至紧邻的下游放大器。如果在预定的、响应检测到激励而开始调整的时间周期内，没有收到来自上游光放大器的调整完毕消息，则放大器用小的步长完成调整。如果光放大器收到调整开始消息，那么，它继续执行调整，而当它收到来自上游光放大器的调整完毕消息时，它用大的步长很快完成调整。此时，只要它不是尾端放大器，它发送一个调整完毕消息至紧邻的下游放大器。
作为本发明的一个方面，首端光放大器只用大的步长进行调整。作为本发明的另一方面，即使首端光放大器没有检测到这类激励，它仍周期地启动调整。
从下面结合附图的详细说明，本发明的这些和其他方面，将变得明晰。
各图中
图1是可以应用本发明原理的光传输系统的粗略方框图；图2以流程图的形式，说明在图1的光放大器中实施本发明原理的程序；图3是示例性的发射-信道功率图表例子，它标记图1系统内各个光信道间的相对功率电平；图4是带有光监视器/分析器的光放大器的粗略方框图；和图5是在光节点内使用集中光分析器的另一种装置。
图1以简化形式，画出体现本发明原理的一种示例性光传输系统。更具体说，此光系统包括首端节点100，首端节点100除别的以外，有多个激光发射器和在发射器125内有一个复用器。首端节点100，与别的节点，比如示例性的节点200、300一样，包括许多不同的定时器，有所谓周期定时器(PT)、倾斜调整定时器(TAT)、和倾斜完毕定时器(TDT)，下面还要详细论述。如下面所指出，每个节点，如节点100，包括一组光放大器，其中，一对光放大器分别作为相应的传送连接的东侧和西侧路径。(为清楚和简明起见，每个节点只画出一个光放大器，用于特定传送连接的东侧束缚路径(bound path)130，其中，每个光放大器与一个光节点相联系，如对光放大器150-3所画那样，因而运行也类似。应当指出，不应认为这是种限制，因为本发明原理同样可以用于传送连接的西侧束缚路径，且类似地可以用于节点内其他传送连接。)接着，首端节点100经过沿光传输路径段130i放置的多个光放大器150-1至150-i，与尾端节点300连接。尾端节点300除别的以外，包括一分用器和在接收器325内的多个光接收器。每个发射器输出承载着有唯一波长λj的光信号的相应信息。这里假定，某个特定光信号指向尾端节点300使用的各个接收器之一。为了当前的论述，假定此光传输系统有N个信道，这里N＞1，其中一个光信道λs，用作系统信令信道。这些光信道分别与各个发射器对应，且由它们相应的波长λ1,λ2,λ3,…λN标记，这些波长足以使它们彼此分离，防止相邻信道的信号互相干扰。例如，这种分离可以为300 GHz或更小。首端节点100把发射器的信号组合(复用)，然后经过首端光放大器150-1，把它们输出至光传输线130。然后，组合的光信号经过放大器150-2至150-i和光路径段130i，传送至尾端节点300。尾端节点300把组合的信号彼此分离，并把分离的信号提供给相应的各个接收器(未画出)。
已经指出，如果一个上游光放大器，如放大器150-3，独立地响应进入光信号的功率电平变化，那么，它可能把它的输出信号向错误方向倾斜，或过量倾斜。还有，如果允许传输路径内每个光放大器独立地继续进行下去的话，此光传输系统对输入信号的变化或某些系统参数的变化，不可能稳定。
为对付这个难题，我们这样安排每个这类光放大器，使它的运行不独立于上游放大器，而是开始用小的步长调整它的泵浦功率和它输出信号的倾斜，直至紧邻的上游放大器在预定时间周期内，把上游的调整已经完成通知它为止。与此同时，下游放大器用较大的步长加快调整。还有，如果某个上游放大器，如放大器150-1，检测到进入信号功率电平的变化或某些其他激励的变化，那么，它通过信令信道，发送一个倾斜开始消息(Tilt Start Message,TSM)至紧邻的下游放大器150-2，并且，如果它是首端放大器，则用大的步长启动这种调整。这种调整按前述待批专利申请所披露的方式进行。
简而言之，光放大器把输出至相应路径段130i的光信号的一部分，送至一个光谱分析器(监视器)，此光谱分析器最好是熟知的Comcode300899540，可从Lucent Technologies Inc.购得。此光谱分析器/监视器(图上未画出)分析它收到的光信号的光谱，并确定构成接收信号的各分量光信号的波长和功率电平。然后，光监视器把它测定的结果送至放大器内的控制器。控制器动态地增加或减小施加于送至掺铒光纤的光信号的衰减电平。控制器持续调整衰减器，直至获得所需的输出光信号的预加重。控制器还按常规方式调整施加于进入光信号的光泵浦功率电平。
(注意，上述变化可能由于进入信号载运的光信道数量的变化、传输路径损耗的变化、传输路径中光放大器的降质，等等因素造成。)接着，每个下游光放大器在信令信道λs上把TSM送至紧邻的下游放大器。下游的光放大器，如放大器150-4，它没有检测到这一变化，因而没有开始它的调整，但在收到TSM消息之时，将会做同样的事，不过用小的步长。当上游光放大器，如放大器150-1，完成它的倾斜调整时，那么它在信令信道中把一个倾斜完毕消息(Tilt DoneMessage,TDM)发送至紧邻的下游放大器，即放大器150-2。当后一个放大器收到此TDM后，它用大的步长加速这个过程，完成调整。类似地，当该放大器完成它的调整时，它在信令信道把一个TDM发送至紧邻的下游放大器，即光放大器150-3，如此类推。当最后一个下游光放大器150-i+1收到一个TDM后，它用大的步长加速整个系统的过程，完成它的调整，一切都按本发明原理进行。
作为本发明的一方面，如果某个下游光放大器没有在预定时间周期内，通过信令信道收到TSM，这个时间是当它检测到进入信号功率电平的变化，或检测到特定的传输非线性的变化开始计算的时间，那么，下游放大器用小的步长完成它的调整。作为本发明的另一方面，首端光放大器，即放大器150-1，周期地启动倾斜调整，如每15分钟一次。当放大器150-1完成它的调整，那么它在信令信道上把一个TDM送至紧邻的下游放大器150-2，把已经完成一次倾斜调整通告该放大器。下面轮到放大器150-2启动一次倾斜调整，并在完成调整后把一个TDM送至紧邻的下游光放大器。下游放大器150-3至150-i+1的每一个，对收到的TDM作出类似的响应。注意，每个下游放大器含有一个周期性的定时器，设定的时间周期略比15分钟长，比如二十分钟。
因此，下游光放大器或响应收到的TDM，或因它的周期定时器期满，而启动倾斜调整。类似地，每个下游光放大器150-2至150-i+1，如所论述，在收到来自前面的光放大器的TDM后，转换为用大的步长调整。按照本发明的另一方面，如果每个这种光放大器在收到一个TSM后，在预定时间周期内，如100秒，没有收到一个TDM，那么，它将用小的步长完成一次调整。(注意，按照本发明原理，光放大器将持续进行调整，直至它收到一个TDM，或TDM定时器期满，即使它输出的信号已经调整到合适的倾斜。)图2画出光放大器中实施的系统算法的流程图。具体说，响应收到的许多激励之一，在流程框2000进入图2的程序，这些激励除别的以外，包括(a)检测到进入信号功率的变化超过预设的阈值，(b)收到TSM或TDM，或(c)收到新的发射-信道功率图表。进入之时，程序(流程框2001)核查此进入是否由于周期定时器之一到时间。如果正是这种情形，且如果此放大器是下游放大器，那么，此程序(流程框2001)用小的步长启动倾斜调整及泵浦功率调整。当它完成调整后，如果它是尾端放大器，如图1的放大器150-i+1，那么，程序令前述定时器复位，并通过完毕流程框2013退出。如果此进入是由于功率变化或某些别的事件，且程序确定(流程框2003)它不是尾端放大器，那么，程序(流程框2004)要确定它是否已发送一个TSM至下游放大器。如果否，那么程序(流程框2006)通过信令信道λs把TSM发送至下游放大器。然后，程序(流程框2005)核查它是否收到来自上游放大器的一个TSM。如果是，那么，程序(流程框2010)开始它的TDM等待定时器计时，并用小的步长启动倾斜调整及泵浦功率调整。如果它完成它的调整时，仍在流程框2010，那么当它的TDM等待定时器期满，程序前进至流程框2011。如果程序从紧邻的上游放大器收到一个TDM，那么它前进至流程框2008，在那里它用大的步长完成前述调整，然后前进至流程框2011。在流程框2011，如果它不是尾端放大器，程序前进至流程框2012。否则，它把它的各个定时器复位，并经流程框2013退出。在流程框2012，程序发送一个TDM至紧邻的下游放大器，然后经流程框2013退出。
如果程序发现它是首端光放大器并出现功率变化，那么程序(流程框2008)用大的步长启动前述调整。否则，程序(流程框2009)开始倾斜调整定时器的计时，然后再用小的步长启动泵浦功率和倾斜的调整。如果程序在流程框2009时，收到一个TDM，那么，它前进到流程框2008。此外，如果放大器在收到上游的TDM之前完成调整，那么当它已经完成调整或当它的倾斜调整定时器期满，程序前进至流程框2011。
除了响应输入功率的变化和来自上游OA的指令外，光放大器收到来自上游放大器的新的发射-信道功率图表后，也启动前述的调整。首端节点100(图1)利用OTU端口与OMU端口之间的结合，确定光信道间的相对发射功率电平。就是说，究竟某一端口是，比如OC48电路还是OC192电路。首端节点100进行这种结合，只要当(a)OUT的结合在某个安装端口发生变化，(b)某个现有的OTU结合被引导，或(c)监控的数据链路，即信令信道发生启动，例如某个节点的重新引导、某个OA的重新引导或(d)在自动功率关闭后的重新恢复。一旦它确定这种结合，那么首端节点100以消息的形式，把一个标记信道间相对发射功率电平的发射-信道功率图表，发送至下游光放大器。接着，光放大器在收到新的发射-信道功率图表后，启动前述的调整。
图3是这种图表的一个示例性例子，其中‘0’指出该信道没有安装；‘1’指出低电平的发射功率，和‘2’指出高电平的发射功率。图3中所示号码是为说明而随便选的。字母也是随意的，为了说明不是0便是1，或者是2。
图4(它是上面引用的专利申请的图4)是用“随板(on-board)”光监视器，执行倾斜调整的示例性光放大器的粗略方框图。
在另一种装置中，光监视器供节点内一组光放大器使用，如图5所示。如图所示，选择器180为光监视器175与节点内，比如节点100内一组放大器的每个光放大器150-31至150-3n+1之间提供接口。更具体说，选择器180把光放大器之一输送的一个光信号的样本，按常规方式输送至光监视器175。光监视器175分析此样本，并把它的分析结果经选择器180，送回该光放大器，如放大器150-31。然后，光放大器根据这个结果，调整它输出信号的倾斜。然后，选择器180把另一个光放大器输送的光信号样本，输送至光监视器175，如此类推。
因此很清楚，虽然这里说明的本发明，是用特定的示例性实施例阐述的，但本领域熟练人员能够策划许多这里没有明显指出或说明，却体现本发明原理，且在其精神和范围之内的另外的装置。例如，在发射-信道功率图表中，可以为每个信道指定许多不同的功率电平，比如三个。
权利要求
1．一种光传输系统，包括光传输介质，多个沿光传输介质相应点放置的光放大器，其中每个所述光放大器包括响应检测到输入上出现的特定激励而开始特定放大器调整的装置，和在光传输介质上发送调整开始消息至紧邻的下游放大器的装置。
2．按照权利要求1的光传输系统，其中的特定调整包括使喇曼增益偏置的调整和泵浦功率的调整。
3．按照权利要求1的光传输系统，其中所述调整是，如果放大器不是首端放大器，则开始时用小的增量步长，而当紧邻的上游放大器已经完成对自身的调整时，则用大的步长完成调整。
4．按照权利要求1的光传输系统，其中用于开始的装置，包括在完成调整之时，发送一个调整完毕消息至紧邻的下游放大器的装置。
5．按照权利要求1的光传输系统，其中用于开始的装置，包括响应收到的调整开始消息，把调整开始消息重发至紧邻的下游放大器，并且，即使没有检测到激励，也开始调整的装置。
6．按照权利要求5的光传输系统，其中的调整用小的增量步长开始，但响应收到来自上游放大器的调整完毕消息，或响应特定定时器的期满，则用大的步长完成调整。
7．按照权利要求1的光传输系统，其中用于开始的装置，包括当调整已经完成时，发送一个调整完毕消息至紧邻的下游放大器的装置。
8．按照权利要求1的传输系统，其中每个所述放大器还包括响应收到的调整开始消息，在激励尚未检测到的时候，开始调整，而且把调整开始消息经过光传输介质重发至紧邻的下游放大器的装置。
9．按照权利要求1的光传输系统，其中用于开始的所述装置，包括用小的增量步长开始调整的装置，如果没有收到来自上游放大器的调整开始消息，则用大的步长完成调整，并在完成调整之时，向下游发送一个调整完毕消息。
10．按照权利要求1的光传输系统，其中用于开始的装置，包括周期地响应一个周期性定时器的期满而开始调整的装置。
11．按照权利要求1的光传输系统，其中用于开始的装置，包括响应收到的发射-信道功率图表而开始调整的装置。
12．一种光放大器，包括响应收到的调整开始消息，用小的增量步长调整某个特定放大器的参量，并把调整开始消息重发至紧邻的光放大器的装置，和响应收到的调整完毕消息，用大的增量步长完成调整的装置。
13．按照权利要求12的光放大器，还包括如果在预定的开始调整的时间周期内收到调整完毕消息，则用大的步长完成调整的装置。
14．按照权利要求12的光放大器，还包括在完成调整之时，把调整完毕消息发送至紧邻的光放大器的装置。
15．按照权利要求12的光放大器，其中所述调整装置包括，响应调整开始消息的缺席和响应某特定周期定时器的期满，用小的增量步长开始特定放大器参数的调整，并在收到调整完毕消息或特定定时器期满之时，用大的步长完成调整的装置。
16．一种光放大器，包括响应检测到输入上出现的特定激励而开始调整特定的放大器，并用小的增量步长进行调整的装置在光传输介质上发送一个调整开始消息至紧邻的下游放大器的装置，和在预定的开始调整的时间周期内，如果没有收到来自另一个光放大器的调整开始消息，则用大的步长完成调整的装置。
17．按照权利要求16的光放大器，其中的光放大器是沿光传输路径放置的多个光放大器之一。
18．按照权利要求16的光放大器，还包括在开始调整之时，发送一个调整开始消息至紧邻的下游放大器，并在完成调整之时，发送一个调整完毕消息至该下游放大器的装置。
19．一种光传输系统，包括光传输介质，多个沿光传输介质相应点放置的光放大器，其中所述光放大器的第一个，包括响应检测到输入上出现的特定激励而开始特定放大器的调整，并用大的步长进行该调整的装置，在光传输介质上发送一个调整开始消息至紧邻的下游放大器的装置，和在完成调整之时，在光传输介质上发送一个调整完毕消息的装置。
20．按照权利要求19的光传输系统，其中用于开始的所述装置，包括不管是否存在所述激励，仍周期地开始所述调整的装置。
21．一种在光传输系统内操作光放大器的方法，此光传输系统有光传输介质和沿此光传输介质相应点放置的多个光放大器，所述方法包括的步骤为响应检测到输入上出现的特定激励而开始特定放大器的调整，并用大的步长进行该调整，在光传输介质上发送一个调整开始消息至紧邻的下游放大器，和在完成调整之时，在光传输介质上发送一个调整完毕消息。
22．一种操作光放大器的方法，包括的步骤为响应检测到输入上出现的特定激励而开始特定放大器的调整，并用小的增量步长进行该调整，在光传输介质上发送一个调整开始消息至紧邻的下游放大器，和在预定的开始调整的时间周期内，如果没有从另一个光放大器收到调整开始消息，则用大的步长完成调整。
全文摘要
一系列光放大器的每一个能做到,响应检测到输入上出现的特定激励,或响应收到来自上游放大器的一个调整开始消息,用小的步长调整放大器的某些参数,并且,如果在预定的响应检测到激励而开始调整的时间周期内,没有收到调整开始消息,则用大的步长完成调整。如果光放大器收到调整开始消息,那么,它继续进行调整,而当它收到来自上游光放大器的一个调整完毕消息,则用大的步长完成调整。
文档编号H04B10/16GK1303023SQ00137089
公开日2001年7月11日 申请日期2000年12月29日 优先权日1999年12月31日
发明者德克·伯德, 维克托·S·希恩, 约翰·G·伊斯雷尔, 杰拉德·林尼三世, 布拉德利·A·麦基, 普拉萨南·R·纳德汉姆尼, 威廉·A·汤普森 申请人:朗迅科技公司