专利名称：光纤通信系统放大单元升级调整方法
技术领域：
本发明涉及光纤通信技术。
背景技术：
随着基于网络的各种信息服务的飞速增长，人们对通信容量的要求不断提高，为了不断适应新的容量需求，在现有光纤通信网络系统上增加信号光的波长数目(如C波段增加至C+L波段)和/或减小信道的间隔(如粗波分复用升级至密集波分复用)，是提高光纤通信系统容量的经济、有效手段。由于升级后的信号光数目增加，造成光纤通信系统放大单元不能适应信号光增加后的情况，增益谱性能恶化，对通信系统质量产生了很大的不良影响。
在光纤当中，由于泵浦与泵浦之间、泵浦与信号光之间、信号光与信号光之间的受激拉曼散射(SRS)相互作用、放大的自发辐射(ASE)噪声、瑞利及双瑞利散射(DRS)、光纤衰减等因素，使得放大器中的光波环境非常复杂.例如，一个比较完整的稳态下正向泵浦RFA的数学模可由下式来表达dPf(z,v)dz=-α(v)Pf(z,v)+γ(v)Pb(z,v)]]>+∫ζ>v{grAeff(v-ζ)[Pf(z,ζ)+Pb(z,ζ)]Pf(z,v)+2hvgrAeff(v-ζ)[Pf(z,ζ)+Pb(z,ζ)[1+1eh(ζ-v)/kT-1]}dζ]]>-∫ζ<v{grAeff(v-ζ)[Pf(z,ζ)+Pb(z,ζ)]Pf(z,v)+2hvgrAeff(v-ζ)[Pf(z,ζ)+Pb(z,ζ)[1+1eh(ζ-v)/kT-1]}dζ]]>其中pf(z，v)和pb(z，v)分别是频率为v的光路前向和反向传播的光功率，α(v)、γ(v)、Aeff和gr(v-ζ)分别为光纤的损耗系数、瑞利散射系数、有效纤芯面积和光纤的拉曼增益系数，ζ、k、h、T、和dz分别是光波频率、波耳兹曼常数、普朗克常数、温度和光纤的微分长度元。反向泵浦RFA的数学模与(1)式类似，主要是正负符号上的差别，双向泵浦的数学模只要把正、反向泵浦的模型结合起来即可。
从上式可见，当只考虑到上述提及的RFA中的主要效应时，用在DWDM系统中的RFA就已经构成了非常复杂的高维非线性系统，如果泵浦和信号都具有功率和波长二维调节自由度，则整个系统的变量维数就等于信号光和泵浦光总数的二倍，如果再加上光纤各种属性所产生的自由度，则系统的维数就更高。在实际的设计和应用中，一般调节的只是泵浦的参数，尽管如此，由于系统的高度非线性，尤其是在反向和双向泵浦的条件下，由于同时存在正向和反向传输的光路，求解上式时就要求有很高的空间复杂度和时间复杂度，使取得满足在一定带宽内增益谱平坦所对应的泵浦功率和波长是一件非常困难的事情，即便是仅仅调整升级过后各路泵浦的光功率也相当费时，影响通信网络的正常运转。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种光纤通信放大系统的升级调整方法，能够在信号光数目和(或)功率增加的情况下，通过增加泵浦源和(或)对泵浦源自适应地调整，使放大单元满足新系统的要求。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，光纤通信系统升级调整方法，其特征在于，包括以下步骤1)增加至少一个泵浦源；2)检测升级后的输出端信号光的光功率增益谱，并以微粒群算法计算，根据计算结果调整泵浦光。
具体的说，依据下式计算Tpid(k)＝Random(0，c1)[Pid(k)-xid(k)]Tqid(k)＝Random(0，c2)[qgd(k)-xid(k)]vid(k+1)＝wvid(k)+Tpid(k)+Tqid(k)xid(k+1)＝xid(k)+vid(k+1)Vdmin≤vid(k)≤VdmaxXdmax≤xid(k)≤Xdmax本发明的有益效果是，能够仅根据增益谱作为参数对升级的通信系统增益谱进行优化调整，无需考虑其他因素的影响，使放大单元能够适应新系统，解决了增加信号光路数后，系统放大单元的适应性问题，具有智能、高效的优点。
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的方法流程示意图。
图2是反向泵浦的放大系统示意图。
图3是正向泵浦的放大系统示意图。
图4是双向泵浦的放大系统示意图。
图5是本发明的算法流程图。
图6是本发明的增益谱示意图。
具体实施例方式
在光纤通信系统中，由于通信容量需求的不断增长，往往需要有更多的信号光路数，本发明的解决方案是采用增加泵浦源的方式，同时对增加泵浦源后的放大单元进行智能调整。
具体的说，本发明的光纤通信系统升级调整方法，包括以下步骤1)增加至少一个泵浦源；2)检测升级后的输出端信号光的光功率增益谱，并以下式计算，根据计算结果调整泵浦光Tpid(k)＝Random(0，c1)[pid(k)-xid(k)]Tqid(k)＝Random(0，c2)[qgd(k)-xid(k)]vid(k+1)＝wvid(k)+Tpid(k)+Tqid(k)xid(k+1)＝xid(k)+vid(k+1)Vdmin≤vid(k)≤Vdmax(1)Xdmax≤xid(k)≤Xdmax本发明在系统升级后检测升级放大器输出信号的增益谱，计算ΔGmax，并判断增益谱状态，如果需要调整，则按照公式(1)进行处理，并根据处理结果控制各泵浦光功率P1，P2…Pn。公式(1)属于微粒群算法，图1中称为智能优化算法。调整后，继续对输出信号监测，如果达到预定目标则停止对泵浦源的调整，如果未达到预定目标，则继续调整。流程图见图1。
参数解释算法的流程图见图5。假设在一个D维的目标搜索空间中，有m个粒子组成一个群落，其中第i个粒子的位置可以表示为一个D维的向量，xi＝(xi1，xi2，…，xiD)，i＝1，2，…，m，xi就是所求问题的一个潜在解。将xi带入一个目标函数就可以计算出其适应值，根据适应值的大小来衡量xi的优劣。第i个粒子的“飞翔”速度也是一个D维向量，记为vi(vi1，vi2，…viD)。记第i个粒子迄今为止搜索到的最优位置为pi＝(pi1，pi2…，piD)，整个粒子群迄今为止搜索到的最优位置为pg＝(pg1，pg2…，pgD)，其中，d＝1，2，…D，w是非负的常数，称为惯性因子，c1，c2是非负的常数，称为学习因子，Random是随机函数，k是迭代次数。为防止粒子远离搜索空间，粒子的每一维速度vid还要被钳位在[-vdmax，vdmax]之间，如果是有界问题，还有如下的约束条件，xid∈[xdmin，xdmax]，vdmax为预先设定的常数，xdmin和xdmax为定义域的边界值，当vid或(和)xid超出预定的边界时，vid或(和)xid就等于其相应边界值。
公式中，pid为单一微粒取得最小ΔGmax时的xid，qgd为所有微粒取得最小ΔGmax时的xid，v为功率变化量矢量，x为功率矢量。ΔGmax为增益谱中与目标增益之间的最大差值。如图6中，目标增益谱曲线为a，实际增益谱曲线为b，最大的差值即为ΔGmax。
前式只是微粒群算法的一个具体实例，其它微粒群算法的各种变体，可能在表达方法和形式上有所不同，但依然属于本发明的权利要求范围内。
作为不同的实施例，本发明可在原放大单元的基础上增加正向泵浦源、反向泵浦源或者双向同时增加泵浦源，参见图2-4。图中C1、C2为环形器，23、33、43为光纤，PC为泵浦合波器，21、22、31、32、41、42为ISO，即光隔离器，34、44、45为光耦合器。图中虚线框内为增加的泵浦源。无论新增的泵浦源数目多少，皆能采用本发明加以调整。
权利要求
1.光纤通信系统放大单元升级调整方法，其特征在于，包括以下步骤1)增加至少一个泵浦源；2)检测升级后的输出端信号光的光功率增益谱，并以微粒群算法计算，根据计算结果调整泵浦光。
2.如权利要求1所述的光纤通信系统放大单元升级调整方法，其特征在于，所述微粒群算法为Tpid(k)＝Random(0，c1)[pid(k)-xid(k)]Tqid(k)＝Random(0，c2)[qgd(k)-xid(k)]vid(k+1)＝wvid(k)+Tpid(k)+Tqid(k)xid(k+1)＝xid(k)+vid(k+1)Vdmin≤vid(k)≤VdmaxXdmax≤xid(k)≤Xdmax。
3.如权利要求1所述的光纤通信系统放大单元升级调整方法，其特征在于，所述升级为增加正向泵浦源。
4.如权利要求1所述的光纤通信系统放大单元升级调整方法，其特征在于，所述升级为增加反向泵浦源。
5.如权利要求1所述的光纤通信系统放大单元升级调整方法，其特征在于，所述升级为增加正向泵浦源与反向泵浦源。
全文摘要
光纤通信系统放大单元升级调整方法，涉及光纤通信技术。本发明包括以下步骤1)增加至少一个泵浦源；2)检测升级后的输出端信号光的光功率增益谱，并以微粒群算法计算，根据计算结果调整泵浦光。本发明的有益效果是，能够仅根据增益谱作为参数对升级的通信系统增益谱进行优化调整，无需考虑其他因素的影响，使放大单元能够适应新系统，解决了增加信号光路数后，系统放大单元的适应性问题，具有智能、高效的优点。
文档编号H04B10/17GK101013922SQ20071004845
公开日2007年8月8日 申请日期2007年2月9日 优先权日2007年2月9日
发明者姜海明, 谢康, 王亚非 申请人:电子科技大学