专利名称：用于服务中拉曼增益测量及监控的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于波分复用系统的服务中(in service)拉曼增益測量及监控的方法和设备。
背景技术：
在光传输网络中，多个高速数据信号作为(密集)波分信号通过光纤传输。光纤放大器(EDFA)或半导体放大器和附加地拉曼(Raman)放大器被用于信号放大。通过通常相反于信号传播方向注入到传输光纤中的ー个或多个拉曼泵浦信号在传输光纤中引起拉曼放大。拉曼放大取决于拉曼泵浦信号和信号或信道频率之间的频率差。网络中获得的准确的拉曼增益通常不同于预测的増益。到目前为止，几个用于測量拉曼增益的方法描述如下US 2004/0120664公开了ー种基于光时域反射仪测量拉曼增益的方法和设备，其不适用于具有实时流量(live traffic)的测量。EP I 508 985建议ー种基于拉曼泵浦信号的低频率强度调制的解决方案。光信号的对应的強度调制然后被測量。接着从光信号中的強度调制确定拉曼开关增益。EP I 248 334描述了ー种用于基于谱分析器的自动服务中增益控制(automaticin service gain control)的方法和系统。该方法和系统允许服务中测量，允许拉曼增益的推导和系统參数(尤其是接收的信号的功率分布曲线)的动态调整。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于具有降低的复杂度的服务中拉曼增益测量的方法和设备。该测量可被用于监控或控制目的。该目的通过在方法权利要求I中和设备权利要求7中所叙述的特征来实现。根据本发明，提供一种用于光WDM(波分复用)信号的拉曼增益谱测量的方法，该光WDM信号意味着通过光纤传输的多个信道，包括步骤-在发射机侧生成光监视信号；-通过光纤,和WDM信号一起传输所述监视信号；-确定WDM信号的发射机功率水平值和光监视信号的发射机功率水平值；-传输所述发射机功率水平值；-在接收机侧測量接收的WDM信号的功率水平和接收的光监视信号的功率水平；和-从接收的功率水平值和测量的功率水平值中计算拉曼放大因子，和-考虑拉曼增益系数来计算WDM信道的拉曼增益值。并且根据本发明，提供一种用于光WDM(波分复用)信号的拉曼增益谱测量的设备，该光WDM信号意味着通过光纤传输的多个信道，包括
-在发射机侧，监视发射机，其被设计以生成光监视信号；-用于确定WDM信号的发射机功率水平值和光监视信号的发射机功率水平值的装置；-光耦合器，用于将所述监视信号与WDM信号组合并将两个信号都插入到光纤中；-用于传输WDM信号和光监视信号的所述发射机功率水平值的装置；-在接收机侧，光分裂器，用于耦合输出接收的光监视信号和接收的WDM信号的测 量信号;-监视接收机，其被设计以接收所述监视信号；-被设计用于测量接收的光监视信号的功率水平和接收的WDM信号的功率水平(Pext)的装置；和-从接收的功率水平值和测量的功率值中计算拉曼放大因子，和-考虑拉曼增益系数来计算WDM信道的拉曼增益值。近来的发明依赖简单的功率測量和在WDM系统中利用现有的控制机制。从发射的和接收的信号的功率值中计算信道的拉曼增益。本发明可用于测量、配置或控制目的。其他有利的特征在悬而未决的权利要求中描述。
參照附图在下面描述目前优选的实施例的示例，其中图I显示增益測量和监控设备的简化图，和图2显示拉曼增益图与频率差的关系曲线。
具体实施例方式图I示出光纤链路或跨距(span)。在发射机处，包括具有不同波长的多个光信号的波分复用信号WMS_TX由第一光放大器I放大，并输入到传输光纤4中。所述光信号通常也被称为信道，其通过不同的波长、来表示。另外，光监视信号0SS_TX由OSS发射机(TX_OSS) 2生成，并且通过光耦合器3与WDM信号WMS组合(分色或融合耦合器或甚至相同的波分复用器组合单信道和输出WDM信号)，并且通过光纤链路以不同于WDM信道波长的波长在単独的OSS信道中传输。发射机功率水平值Ptx (0CFLAT_TX)和发射的信号WMS_TX及0SS_TX的Pres TX被测量(未示出)并通过遥测信道、比如通过OSS信道本身传输给接收机。在接收机处，拉曼泵浦生成器5生成具有功率Pkap和比WDM信道频率高的频率的拉曼泵浦信号RAP。拉曼泵浦信号RAP作为具有衰减功率Pkaf的拉曼泵浦信号RAF相反于WDM信号的传输方向通过第二耦合器6被输入到传输光纤4中。发射的WDM信号WMS_TX和光监视信号0SS_TX遭受损伤，诸如来自传输光纤的衰減，并且被拉曼泵浦信号放大。在传输光纤的接收端处，接收的WDM信号^S_RX和接收的光监视信号0SS_RX被测量分裂器7分裂。接收的WDM信号^S_RX被馈送給光接收机9，其在大多情况下包括光纤或半导体放大器，并且接收的信号WMS-RX和0SS_RX的部分的分支被馈送给监视接收机(RX_0SS) 8。在这里，接收的信号WMS_RX和0SS_RX被分离，并且他们的功率被測量(代替分裂器7，波分解复用器已经可以被用于分离WMS_RX和OSS_RX ;测量装置可以被集成在RX-OSS中或布置在外部)。由于拉曼増益取决于光信号(信道；0SS_TX)和泵浦信号之间的波长差，所以所有信道和监视信号被不同地放大。由于在发射机侧和接收机侧WDM信号和监视信号的功率水平值被测量，并且光纤长度也是已知的，所以拉曼增益谱(WDM信号的单个信道的拉曼增益(这里使用信道来代替信号))可以在考虑拉曼増益系数的情况下被导出。为了拉曼增益控制，泵浦信号RAP的功率Pkap也可以被测量。下面的方程式是对于单泵浦源和单光信号/信道导出的。这些方程式对于多拉曼泵浦在交互(拉曼泵浦信号之间的能量交換)可以忽略时也是有效的。多拉曼泵浦可以被视为叠加。 在跨距中单个信号/信道的功率预算由以下给出
Prx(入)—Ptx(X)-a (入)*L_ILDISCRET+GRAMAN(入)(I)其中Ptxひ)-在发射机的输出端处/跨距开始时发射机功率水平值；Pex(A)-在接收机的输入端处在跨距结束时^S_RX的功率水平值；a (A)-光纤衰减；L_光纤(跨距)长度；Ildisceet-滤波器/分裂器/耦合器的离散插入损耗和在光纤跨距中的连接器/接合损耗；Geamanひ)-波长为\的信道的拉曼放大；所有值是对数值，比如以分贝为单位。对于监视信道，方程式(I)以对数形式重写Poss—RX — Poss—TX ( X OSS) _ a (入 OSS) *L_ I LD1scre1^Graman (Aoss) (2)其中Pqss KX = Poss ex ( A oss)-在OSS接收机的输入端处具有\ 0ss的监视信号的接收机功率水平值；Poss tx( A oss)-在OSS发射机的输出端处OSS的发射机功率水平值；ILdisckete-离散元素的插入损耗；GK_ひoss) -OSS的拉曼增益。方程式⑴和⑵以指数形式重写Prx (入)=P (入)* 10 exp〔ニ a-—L _ ILpisCRETE + GramanU)
^10ノ(3)和
■n_ r>士 I n へ---f ~ ひ(スOSS) L 一 エ Ldiscrete + Graman(A055)^
^OSS一RX ~ ^0SS_TX 丄 U exP〔-—- I其中P〇SS—RX — P〇SS—RX( X OSS) ;P〇SS—TX — P〇SS—TX(人 oss) °对于多个信道，在接收机处为总功率Prxt获得总和P 腿=^>TX(ん隐W4)、
m=iVJ ⑶其中m = I-Nch,信道的数量；假设在第一放大器(增强器(booster)) I的输出端处，信道谱是平的Nch Ptxt =〉,Pcflat tx =Pcflat_tx ^ Nch
m=l 其中PmAT TX是在假设谱是平的情况下在TX处的单个信道的发射机(计算的)功率水平。方程式(5)可被重写
Prxt = PCTLAT_TX⑴
w=Lvノ基于方程式⑷写方程式(7)并且乘以Pqss TX/PCFUT—m得到
pRXT * Poss——TX y10c,. r[g(U - g{^m)JL十GRAMAN(lm) - GrAMan(スaw))()
PoSS_RX * PcFLAT_TX m=1 \10J其中[a (Aoss)-Q U)]L是光纤在OSS波长和例如在C波段中的波长的线性衰减差。这可以从具有由于瑞利散射造成的低波长的光纤衰减的増加中推断出来。假设对于WMS 和 OSS，ILdisckete 相等。拉曼增益Gkamanひ)是拉曼増益系数gKひ)和因子K的函数。K是拉曼泵浦功率的函数，并日可以根据下式导出Geaman(入)=K *gR(入)(9)其中gKU) = Se(A-Aram)是拉曼増益系数，该系数作为\和拉曼泵浦的波长入EM之间的波长差的函数，被假定是已知的。图2作为拉曼泵浦信号和另一光信号之间的频率差A f的函数示出纯硅石光纤的拉曼增益系数gK的示例。并且K是假设未知的拉曼放大因子，作为拉曼泵浦功率的函数。利用方程式(9)，方程式(8)可以被重写
Prxt * Pqss tx — ^
10 expf ^oss)- a (义m + (スw )'§R (^oss )]^~〕
Poss RX * Pcflat tx m=i I10>
_-m(10)或
pRXT * pOSS一TX = I y' 10 r [ひ(Aass)-a(/lm)]L + [gR(/lw)-gR (Aoss)J^~、
Ptxt *Poss rx Nch m= I10J /, -
-(IOb)用WMS_TX发射机功率水平Ptxt代替发射机功率水平PctlatTX。通过为每个拉曼波长测量拉曼泵浦功率，为多拉曼泵浦扩展方程式(10)是可能的，用以重新得到由信号经历的总拉曼増益。接下来方程式(9)按如下方式扩展。代替如下方程式[gR (入-入 PUMP) -gR (入 oss-入 pump) ] * K o*Prap，
现在必须考虑几个泵浦波长E [gK(入-入 KAP⑴)_gK (入。ss_入 KAP⑴)]*Kq*Pkap ⑴(11)其中i是泵浦源的索引变量并且根据K = k0*Prap(12)用kq*Pmp ⑴代替 K。在方程式(10)中唯一的未知值是拉曼放大因子K，或者用Kc^Prap代替K，在方程式10或扩展方程式中唯一的未知值是拉曼放大系数K(|。并且可以如上所解释的那样进行来从方程式(10)导出Ktltj Geaman (入)一4. 34 [Leff (入 p卿)/ (2Aeff) ] ^Praf^Se (入)= K*gK(入)(13)并且具有Pkaf = ILeap^PeapK = 4. 34[Leff/(2Aeff)]*ILkap*Pkap = k ^Peap (14)其中Aeff-光纤的有效面积；Leff-拉曼泵浦波长的有效光纤长度；Peaf-发送到光纤中的拉曼泵浦功率并且因此和ILkap*Pkap相等，其中ILpump代表拉曼泵浦输出端(其中拉曼泵浦功率Pkap被測量)和光纤之间的离散插入损耗(连接器/滤波器/分裂器损耗)。从(10)可以导出K或K ^，并且从而根据方程式(9)或扩展方程式Geaman (入)一K 0*Prap*Sr (入)(15)为每个信道计算Gkamanひ)，其有利地被用于拉曼增益控制。当传输系统被配置时，本发明例如被应用。首先发射机功率值Ptxt(Pcflat_ttx)、Poss_TX和接收机功率值PKXT、Poss ex被測量，并且拉曼增益系数被重新得到。接着例如公式IOb被用来向后计算拉曼放大因子K。这通过对于K的几个值计算方程式IOb的右边项并且接着内插到给出最接近匹配于左手边值的值来简单地完成。接着拉曼增益通过方程式(13)被推断出。本发明可以不仅用于确定拉曼增益而且用于控制光纤链路。因此图I也包括控制単元10，其接收所有必要的测量的值和为所有信道计算拉曼增益。接着计算的值与目标(參考)值Geamta比较，并且根据适当的目标值Pkamta或对于多拉曼泵浦根据“i”目标值Geamta(I)控制(多)拉曼泵浦的功率(拉曼泵浦的功率水平通过RX_0SS被转发(虚线)到控制单元)，例如来保持预先确定的拉曼增益谱。本发明可以进ー步与控制电路组合。可能的目的是，比如所有信道的相同的功率或相同的信噪比。本发明并不局限于上面描述原理的细节。本发明的范围通过所附的权利要求限定，并且所有改变和修改在落在权利要求范围的等效内时因此由本发明包含。这也适用于系统的不定的点，这些点适于测量发射的和接收的信号的功率值，比如在分裂器之前和之后。本发明也适于用干-也附加地-在WDM信号的传输方向上的拉曼泵浦泵送(Raman pumpspumping)o附图标记和缩写I发射机
2 OSS 发射机(TX_0SS)3(分色)耦合器4传输光纤5拉曼泵浦6第二耦合器
7分裂器8监视接收机(RX_0SS)9接收机10控制单元OSS监视信号0SS_TX发射的监视信号Poss tx发射的0SS_TX的功率WMS_TX WDM 信号Ptx(A)在TX处的WDM信道\的功率Pcflat tx平WDM信号的单信道的信道功率RAP拉曼泵浦信号RAF插入到光纤中的拉曼泵浦信号Peap生成的拉曼泵浦信号的功率Peaf插入到光纤中的拉曼泵浦信号的功率Pkxt接收的WDM信号的总功率0SS_RX接收的监视信号Poss ex接收的OSS RX的功率Geamta(A)拉曼增益目标值Peapta拉曼泵浦功率目标值gE(A)拉曼增益系数拉曼放大系数K拉曼放大因子Af频率差
权利要求
1.一种用于光WDM(波分复用)信号(WMS)的拉曼增益谱测量的方法，该光WDM信号意味着通过光纤(4)传输的多个信道(入)，包括步骤 -在发射机侧生成光监视信号(OSS_TX)； -通过光纤(4)，和WDM信号一起传输所述监视信号(OSS_TX)； -确定发射的WDM信号(WMS_TX)的发射机功率水平值(Pctlat-u/Pm)和发射的光监视信号(OSS_TX)的发射机功率水平值(Ptfis TX)； -传输所述发射机功率水平值(P CFLAT—TX/^TXT ;P〇SS—TX); -在接收机侧测量接收的WDM信号(WMS_RX)的接收机功率水平值(Pkxt)和接收的监视信号(OSS_RX)的接收机功率水平值(PQSS KX)； -从发射机功率水平值(Pm—TX，Ptxt)和接收机功率水平值(Pcbsj^Pkxt)计算拉曼放大因子(O，和 -考虑拉曼增益系数(gK)来计算WDM信道U)的拉曼增益值(GkamanU ))。
2.根据权利要求I所述的方法，包括步骤 -从下式计算拉曼放大因子(K )
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括步骤 -测量拉曼泵浦信号功率(Peap)和根据K = Kc^Pkap用拉曼放大系数(Ktl)及拉曼泵浦信号功率(Pkap)代替拉曼放大因子(K)， 其中K -拉曼放大因子；K 0-拉曼放大系数；PKAp-拉曼泵浦信号功率。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括步骤 -比较计算的拉曼增益值(GeamanU))和相关联的目标值(GkamtaU)),并且相应地控制拉曼泵浦⑶。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括步骤 -比较计算的拉曼增益值(Gkaman(A))和相关联的目标值(GkamtaU)),并且根据Gramta ( A ) = K gE ( A ) = K Q*PKAPTA*gK (入)控制拉曼泵浦信号(RAP)的功率(Peap)，其中GeamtaU)-拉曼增益目标值； Prapta-Gramta ( \ )的拉曼泵浦功率目标值； K CT拉曼放大系数。
6.根据前面权利要求之一所述的方法，其中 -通过监视信号(OSS_TX)本身来传输WDM信号(WMS_TX)和监视信号(OSS_TX)的发射机功率水干(PcFLAT—T)(/Pm ；PoSS_Tx)。
7.一种用于光WDM信号(WMS)(波分复用)的拉曼增益谱测量的设备，该光WDM信号意味着通过光纤(4)传输的多个信道(入)，包括 -在发射机(I)侧，监视发射机(2)，其被设计以生成光监视信号(OSS_TX)； -用于确定发射的WDM信号(WMS_TX)的发射机功率水平值(PeFUT—ra/Pm)和发射的光监视信号(OSS_TX)的发射机功率水平值(Ptfis TX)的装置； -光耦合器(3)，用于接收所述监视信号(OSS_TX)并且将其与WDM信号(WMS_TX) —起插入到光纤(4)中并且通过光纤(4)传输所述信号； -用于传输WDM信号(WMS_TX)和光监视信号(OSS_TX)的所述发射机功率水平值(PcFLAT—Tx/FW ;PqSS—TX)的装直； -在接收机(5-9)侧，光分裂器(7)，用于耦合输出接收的WDM信号(WMS_RX)的测量信号和接收的光监视信号(OSS_RX)； -监视接收机(9)，其被设计以接收所述监视信号； -被设计以测量接收的光监视信号(OSS_RX)的接收机功率水平值(Pcbs kx)和接收的WDM信号(WMS_RX)的接收机功率水平值(Pkxt)的装置， -从发射机功率水平值(Pm—TX，Ptxt/Pcflat_tx)和接收机功率水平值(Pcbsjh, Pkxt)中计算拉曼放大因子U)，和 -考虑拉曼增益系数(gK)来计算WDM信道U)的拉曼增益值(GkamanU ))。
8.根据权利要求7所述的设备，进一步被设计以 -从下式计算拉曼放大因子(K )
9.根据权利要求8所述的设备，进一步被设计以 -测量和根据K = K ^Prap用拉曼放大系数(K(1)及拉曼泵浦信号功率(Prap)代替拉曼放大因子U)， 其中K -拉曼放大因子；K 0-拉曼放大系数；PRAp-拉曼泵浦功率。
10.根据权利要求9所述的设备，进一步被设计以 -比较计算的拉曼增益值(GeamanU))和目标值(Gkamta(A)),并且相应地控制拉曼泵浦⑶。
11.根据权利要求9所述的设备，进一步被设计以 -比较计算的拉曼增益值(Gkaman(X))和目标值(GeamtaU)),并且根据Geamta(A)=K gKU ) = K 0*PEAMTA*gE(A )控制拉曼泵浦信号(RAP)的功率(Peap)， 其中GEAMTA (入)-拉曼增益目标值; Peamta-Geamta U )的拉曼泵浦功率目标值；K ^从K导出的拉曼放大系数。
12.根据权利要求7-11之一所述的设备，其中OSS发射机(2)被设计以 -将WDM信号(WMS_TX)和光监视信号(0SS_TX)的发射机功率水平值(PeFLAT—u/Pm ；P0ss_TX)调制到监视信号(0SS_TX)上。
全文摘要
本发明涉及用于波分复用系统的服务中拉曼增益测量及监控的方法和设备。通过测量发射机处的所发射的WDM信号(WMS_TX)和光监视信号(OSS_TX)的功率水平值和接收的信号(WMS_RX；OSS_RX)的功率水平值，可以对于不同的信道计算拉曼增益。
文档编号H04B10/291GK102714554SQ200980161123
公开日2012年10月3日 申请日期2009年8月25日 优先权日2009年8月25日
发明者B·克卢埃 申请人:诺基亚西门子通信公司