确定光通信网络中的光通信路径的特性的制作方法

确定光通信网络中的光通信路径的特性的制作方法
【专利摘要】确定第一光网络节点（A）与第二光网络节点（B）之间的光通信路径的性质的方法，在第二光网络节点（B）处确定从第一光网络节点在不同的波长（λ1、λ2）上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。方法也在第二光网络节点（B）处使用在第二光网络节点处的相应相干接收器（31）确定每个波长的实时色散参数。方法可用于确定节点（A、B）之间的路径（21）的长度（L1）。方法可用于确定节点（A、B）之间的传播延迟、或节点（A、B）之间的传播延迟中的不对称。其中分开的路径（21、22）用于正向和反向传送方向，测量可以由每个路径（21、22）组成。
【专利说明】确定光通信网络中的光通信路径的特性

【技术领域】
[0001] 本发明涉及确定光通信网络中的光通信路径的性质，例如，可用于确定光通信网 络的不对称参数。当在光通信网络上执行时间同步时，可使用不对称参数。

【背景技术】
[0002] 有大量应用要求准确的频率和/或时间同步参考以便适当地操作，例如移动技 术，例如全球移动通信系统（GSM)、宽带码分多址（W-CDMA)和长期演进（LTE)。在频率同步 的情况下，传统的解决方案是从数据的同步流得到同步(例如在基于时分复用（TDM)的网络 的情况下)，但从TDM到基于分组的技术(例如以太网）的网络的迁移要求不同的方式。
[0003] -个解决方案是使用基于分组的方法，其中通过发送包含时间戳信息的分组跨分 组网络来携带定时。时间戳是由有权访问准确参考(例如，全球定位系统（GPS))的主(服务 器）生成的。
[0004] 有可能通过使用定时协议(例如，在IEEE 1588中定义的网络时间协议（NTP)或精 确时间协议（PTP))来提供一对节点之间的时间同步。有权访问准确时间源(例如GPS)的 主节点提供时间戳并且协议确定主节点与从节点之间的传输延迟。此方式的一个基本假定 是自主至从以及自从至主的延迟应该相等。这意味着网络中的任何不对称会显著地影响所 输送的时间同步参考的性能。
[0005] 如果连接到入口端口的路径的延迟不对称是已知的，则可以如PTP协议所规定地 作出校正。特别地，IEEE 1588定义属性"延迟不对称（delayAsymmetry)"。
[0006] 为了处理网络中的分组延迟变化和不对称，IEEE 1588已经规定"边界时钟"或"透 明时钟"功能。IEEE 1588透明时钟是提供测量网络元素已经添加的延迟并且测量连接到 网络元素的链路上的延迟的手段的功能。终端设备可以使用此信息来恢复时间参考。与此 相比，边界时钟终止并且重建时间戳分组。虽然在入口和出口端口处利用HW定时间戳而有 效移除节点中的任何不对称，但不对称仍然可存在于连接两个节点的链路中。
[0007] 这可发生在相同光纤中但在不同的波长(例如WDM-P0N)上的正向和反向业务（以 及因此的PTP流）的情况下或在两个不同的光纤（并且使用相同的波长）（其中光纤可具有 不同的传送特性和不同的长度）中的正向和反向业务的情况下。
[0008] 校正链路中的不对称的已知解决方案是手动校准链路。如果连接到入口端口的路 径的延迟不对称是已知的，则可以如PTP协议规定地作出校正。然而，这必须逐节点执行并 且可以是极其昂贵和耗时的过程。此外，在网络中的任何改变中（例如，添加传送设备)，必 须更新补偿。这可以是太复杂和昂贵的任务，它在IEEE 1588技术的部署中创建重要障碍。


【发明内容】

[0009] 本发明寻求提供确定光通信网络的性质的备选方式，例如用于确定不对称参数。
[0010] 本发明的一个方面提供确定第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路 径的性质的方法。方法包括在第二光网络节点处确定从第一光网络节点在不同的波长上接 收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。方法还包括在第二光网络节点处使用在第 二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数。
[0011] 本发明的实施例的优势在于有可能确定光通信路径的性质，例如路径的长度、路 径的传播延迟和/或正向和反向路径之间的不对称，而不需要一对节点之间的往返传播延 迟测量。这可以简化测量方法并且可以降低在节点处的附加的设备的需求来支持往返传播 延迟的测量。
[0012] 本发明的实施例可允许自动不对称补偿的便利实现。
[0013] 本发明的实施例可使用已经提供在光通信网络的节点中的相干检测硬件。
[0014] 可执行本发明的实施例而不中断业务。可周期性地执行方法来校验时间偏移。还 可执行方法来确定光纤寿命的进展，例如光纤老化。
[0015] 有利地，方法还包括使用确定的时间偏移和色散参数在从第一光网络节点到第二 光网络节点的传送方向中确定光通信路径的长度。
[0016] 有利地，方法还包括使用确定的时间差和实时色散参数来确定在第一光网络节点 与第二光网络节点之间的光通信路径的传播延迟。
[0017] 有利地，方法还包括确定在第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径 的不对称参数。
[0018] 参数的计算例如一个或多个：光路径的长度；光路径的传播延迟；不对称参数(例 如，在正向和反向光路径之间的传播延迟中的不对称）可以在第二节点、或在另一节点（例 如，网络管理系统（匪S)的节点）处执行。
[0019] 本发明的另一方面提供确定第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路 径的性质的方法。方法包括，在网络管理实体处，使第二光网络节点确定从第一光网络节点 在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。方法还包括使第二光网 络节点使用在第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数。
[0020] 有利地，方法还包括使用确定的时间差和实时色散参数来确定至少一个：在第一 光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的传播延迟以及不对称参数。
[0021] 本发明的另一方面提供跨光通信网络在第一节点处的主时钟与在第二节点处的 从时钟之间执行时间同步的方法。方法包括，在第二节点处，使用时间协议来使用第二节点 与第一节点之间的正向和反向通信而同步从时钟与主时钟。方法还包括，在第二节点处，使 用根据本发明的实施例的方法而确定的不对称参数来补偿正向和反向通信之间的不对称。
[0022] 任何方法可用在使用时间同步协议(例如，在IEEE 1588或网络时间协议（NTP)中 定义的精确时间协议（PTP))的应用中，或一般而言用在接口（例如，通用公共无线电接口 (CPRI))中所需要的延迟测量中。
[0023] 本发明的另外的方面还提供用于实现任何描述或要求保护的方法的设备。特别 地，本发明的一个方面提供在第二光网络节点处的设备，用于确定第一光网络节点与第二 光网络节点之间的光通信路径的性质。设备包括时间偏移测量模块，布置成确定从第一光 网络节点在不同的波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。设备还包括散 射测量模块，布置成使用在第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色 散参数。
[0024] 另一方面提供在光通信网络的网络管理实体处使用的设备，用于确定网络的第一 光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质。设备包括接口，用于与光网络节 点通信。设备还包括控制逻辑，布置成使第二光网络节点确定从第一光网络节点在不同的 波长上接收的相应第一和第二光测试信号之间的时间差。控制逻辑还安排为使第二光网络 节点使用在第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波长的实时色散参数。
[0025] 有利地，控制逻辑还安排为使用确定的时间差和实时色散参数来确定至少一个： 在第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的传播延迟以及不对称参数。
[0026] 此处描述的功能性可以实现在硬件、由处理设备执行的软件、或硬件和软件的组 合中。处理设备可以包括计算机、处理器、状态机、逻辑阵列或任何其它合适的处理设备。处 理设备可以是通用处理器，它执行软件来使通用处理器执行所需任务，或处理设备可以专 用于执行所需功能。本发明的另一方面提供机器可读指令(软件)，当处理器执行指令时，执 行任何描述的方法。机器可读指令可存储在电子存储器装置、硬盘、光盘或其它机器可读存 储介质上。机器可读介质可以是非暂时性介质。机器可读指令可以经由网络连接而被下载 到存储介质。

【专利附图】

【附图说明】
[0027] 将参考附图仅以示例的方式来描述本发明的实施例，其中： 图1示出具有节点之间的时间同步的包含光通信网络的通信系统； 图2示出可以形成图1的系统的一部分的光通信网络； 图3A示出用于在图2的光通信网络的一对节点A、B之间的正向和反向传送方向的具 有一个或多个光纤跨度的分开的光路径； 图3B示出用于在图2的光通信网络的一对节点A、B之间的正向和反向传送方向的具 有一个或多个光纤跨度的单个光路径； 图4A和图4B示出确定图3A和图3B的布置的不对称的方式； 图5和图6不出用于确定光路径的不对称的方法； 图7示出由WS执行的方法； 图8示出同步从节点与主节点的方法； 图9示出在光通信网络的节点处的设备； 图10示出在光通信网络的匪S处的设备； 图11示出在执行时间同步的节点处的设备； 图12和图13示出包括客户端网络和服务器通信网络的通信系统的示例； 图14示出根据PTP的时间同步协议的消息交换； 图15示出色散的估计； 图16示出用于执行方法的基于计算机的实现的处理设备。

【具体实施方式】
[0028] 图1示出其中可使用本发明的实施例的系统。第一节点1具有提供准确的定时参 考的时钟。第一节点1可有权访问准确的定时信息的来源(例如，全球定位系统（GPS)接收 器)。第二节点2具有与第一节点1的时钟同步的本地时钟。在第一节点1与第二节点2 之间发送的在分组6中携带的定时信息允许第二节点2同步在第二节点2处的本地时钟与 在第一节点1处的时钟。分组网络3 (例如，以太网络）连接第一节点1和第二节点2。定 时信息可以包括时间戳。分组跨过光通信网络4而传输，用于第一节点1与第二节点2之 间的至少部分路径。时间协议(例如，PTP)用于将在节点2处的时钟同步到在节点1处的 时钟。时间协议确定主与从之间的传播延迟的估计，并且假定正向和反向方向中的传播延 迟相等。节点2可以补偿正向和反向方向之间的任何不对称。
[0029] 图2示出包括节点10的光通信网络4的示例。网络的邻近节点10由链路5连接。 可以为每个通信方向提供分开的链路(例如光纤）51、52 :第一链路51用于携带在通信的正 向方向中的业务并且第二链路52用于携带在通信的反向方向中的业务。每个链路可以是 分开的光纤，它们可以跟随在物理上分开的路径。业务是由波长信道(也被称为A )在链路 51、52上携带。每个光路使用定义的频带内的不同的波长信道。此类型的网络使用光路的 波分复用（WDM)或密集波分复用（DWDM)光信道的固定或灵活的栅格。在光路的源节点和目 的地节点处，有光收发器用于在A上光学地传送业务并且在A上光学地接收业务。有利 地，节点包括光交叉互连，布置成基于A的波长来转发业务。这通常被称为波长交换光网 络。网络可以具有网状的、环形的或任何其它合适的拓扑。网络4还可包括网络管理系统 (NMS) 70。节点 10 与 NMS 70 通信。
[0030] 图3A和图3B示出其中可以在一对节点A、B之间在光通信网络4上携带业务的两 个可能的方式。在图3A中，有用于每个通信方向的分开的光路径21、22 :第一路径21用于 携带在通信的正向方向（A-B)中的业务并且第二路径22用于携带在通信的反向方向（B-A) 中的业务。每个路径21、22可以包括在图2中所示的链路51、52中的一个、或一系列链路 51、52。每个光路径21、22可以是分开的光纤，它们可以跟随在物理上分开的路径。路径21 的长度dl可以不同于路径22的长度d2。相同的波长A 1可用于在路径21和22上携带业 务，或不同的波长可用于在路径21和22上携带业务，例如，在路径21上的波长A 1和在路 径22上的波长入2。
[0031] 在图3B中，一个路径23用于两个通信方向。路径23可以包括在图2中所示的链 路51中的一个、或一系列链路51。第一波长入1用于携带在通信的正向方向（A-B)中的业 务并且第二波长入2用于携带在通信的反向方向（B-A)中的业务。
[0032] 时间协议(例如PTP)假定在正向和反向方向中的路径延迟相等但是光通信网络4 可导致在正向和反向方向中的不同的路径延迟(其可影响时间同步）。不对称的一个原因是 传播延迟不对称。在图3A中，路径21、22的不同的长度LI、L2可以导致传播延迟不对称。 如果在图3A中使用不同的波长A 1、A 2,则这可以导致传播延迟不对称（即使路径21、22的 物理长度相等)。在图3B中，用于相同光路径(例如，光纤)中的正向和反向方向的不同的波 长X 1、入2可以导致传播延迟不对称。
[0033] 本发明的实施例提供确定测量的方式，其可用于确定由光通信网络4导致的传播 延迟不对称。
[0034] 图4A示出用于确定图3A的场景(其中不同的路径21、22用于通信的正向和反向 方向）中的光路径的性质的布置。示出节点A和节点B。例如，每个节点可以是可重构光分 插复用器（R0ADM)。节点A、B可以是网络中的邻近节点（S卩，在单个光纤跨度的每端处的节 点，没有中间节点放置于A与B之间的传送路径中），但更一般地，节点A和B可以是光通信 网络4中的任何两个节点，具有任何数量的中间节点和/或光放大器放置于节点A与B之 间的路径中。在每个节点处的接收器RX 31是能够进行相干检测的相干接收器。在接收器 RX 31处使用相干检测来检测光信号。
[0035] 除用于交换和相干终止的传统的子系统以外，每个节点配备有充分准确的时钟 33,它用于测量不同的波长的到达时间。在时钟33中使用的振荡器可以是相对便宜的，例 如温度补偿晶体振荡器（TCX0)，这是因为对于此类型的测量，振荡器在非常短的时间间隔 上稳定已足够。可以使用在节点处传统上提供来支持相干传送的时钟。
[0036] 根据依照本发明的实施例的方法，在不同的波长处的两个光信号(在波长入1 处的第一信号和在波长A 2处的第二信号）被同时从节点A传送到节点B。如上所述， 信号可通过中间光放大器（0A)，它们未在图4A中示出。波长入1、入2可以是来自国际 电信联盟（ITU-T)推荐G. 694 WDM或DWDM梳的标准信道波长。光信号将到达节点B， 并具有由于色散（CD)的时间偏移。时钟33用于测量两个信号的到达之间的时间偏 移。在节点B处使用相干接收器31，有可能在节点B处确定在波长A 1处的散射参数 和在波长入2处的散射参数丨的值。相干接收器31输出色散的实时估计/ 测量。这意味着它是在作出测量时的实际色散的估计/测量，而不是从数据表取回的值。时 钟33用于确定到达时间了_认1)和T A?(X2丨以及因此到达时间之间的时间偏移。
[0037] 时间偏移可以通过确定两个信号中的每个的特定数据序列(例如在0TN帧内携带 的位的预定义的序列)的到达时间中的差别来测量，假定已经从第一节点A同时传送两个序 列。
[0038] 有若干可能的技术用于在相干接收器处确定色散。一个选项是执行"盲扫描"(即， 搜索而没有任何以前的知识)，它开始于粗搜索来找到目标函数的最小峰值(例如，参见图 15中的图表)并且然后在大致散射值周围执行精搜索来找到更准确的值。另一选项是使用 存储值作为搜索操作的起始点。存储值可以是理论散射值(例如，由光纤制造商的数据表提 供的值)。在现场，这可以允许到实际值的更快收敛并且可以避免执行初步粗搜索的需要。
[0039] 可以在反向方向B-A中执行类似方法。在不同的波长处的两个光信号(在波长入3 处的第一信号和在波长A 4处的第二信号）被同时从节点B传送到节点A。波长A 3可以 等于入1并且波长入4可以等于入2 (虽然这不是必要的）。光信号将到达节点A，并具有 由于色散（CD)的时间偏移。在节点A处的时钟33用于测量两个信号的到达之间的时间偏 移。在节点A处使用相干接收器31，有可能确定在波长A 3处的散射参数DliA(W)和在波 长入4处的散射参数D.iSAa4)的值。时钟33用于确定到达时间和以及因 此到达时间之间的时间偏移。
[0040] 考虑具有长度LA?的路径21，并且假定已经在A中同时传送两个信道，则有可能如 下定义在节点B处的时间偏移AT ar :

【权利要求】
1. 一种确定第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质的方法，所述 方法包括： 在所述第二光网络节点处确定从所述第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第 一和第二光测试信号之间的时间差； 在所述第二光网络节点处使用在所述第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每 个波长的实时色散参数。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述确定实时色散参数的步骤包括，对于每个波 长，确定在多个值处的色散并且发现到最终值的收敛。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述确定实时色散参数的步骤开始于色散的存储 值。
4. 根据上述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：使用所确定的时间偏移和所述 色散参数在从所述第一光网络节点到所述第二光网络节点的传送方向中确定所述光通信 路径的长度。
5. 根据上述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：使用所确定的时间差和实时色 散参数来确定所述第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的所述光通信路径的传播 延迟。
6. 根据上述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：确定所述第一光网络节点与所 述第二光网络节点之间的所述光通信路径的不对称参数。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，如果所述光通信路径是所述第一光网络节点与 所述第二光网络节点之间的传送方向以及所述第二光网络节点与所述第一光网络节点之 间的传送方向的公共物理路径，则所述确定不对称参数的步骤包括确定在所述第一光网络 节点与所述第二光网络节点之间的传送方向中的波长和在所述第二光网络节点与所述第 一光网络节点之间的传送方向中的波长的所述光通信路径的不对称参数。
8. 根据权利要求6所述的方法，其中，如果所述光通信路径包括在从所述第一光网络 节点到所述第二光网络节点的传送方向中的第一路径和在从所述第二光网络节点到所述 第一光网络节点的传送方向中的第二路径，其中所述第一路径不同于所述第二路径，则所 述方法还包括： 在所述第二路径上从所述第二光网络节点到所述第一光网络节点在不同的波长处发 送光测试信号。
9. 根据权利要求8所述的方法，还包括： 在所述第一光网络节点处确定从所述第二光网络节点在不同的波长上接收的相应第 一和第二光测试信号之间的时间差； 在所述第一光网络节点处使用在所述第一光网络节点处的相应相干接收器来确定每 个波长的实时色散参数。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述确定不对称参数的步骤使用所确定的时间 差和由所述第一光网络节点确定的实时色散参数。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述确定不对称参数的步骤包括使用所确定的 时间偏移和由所述第一光网络节点确定的所述色散参数在从所述第二光网络节点到所述 第一光网络节点的传送方向中确定所述光通信路径的长度。
12. 根据权利要求10或11所述的方法，其中所述确定不对称参数的步骤包括确定在所 述第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的传送方向中的波长和在所述第二光网络 节点与所述第一光网络节点之间的传送方向中的波长的所述光通信路径的不对称参数。
13. 根据权利要求6到12中的任一项所述的方法，其中所述确定光通信路径的不对称 参数的步骤在不同于所述第一光网络节点和所述第二光网络节点的远程节点处执行。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述远程节点是网络管理系统和参与时间同步 的节点中的一个。
15. -种跨光通信网络在第一节点处的主时钟与第二节点处的从时钟之间执行时间同 步的方法，所述方法包括，在所述第二节点处： 使用时间协议来使用所述第二节点与所述第一节点之间的正向和反向通信而同步所 述从时钟与所述主时钟；以及 使用根据权利要求6到14中的任一项确定的所述不对称参数来补偿所述正向和反向 通信之间的不对称。
16. -种确定第一光网络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质的方法，所 述方法包括，在网络管理实体处： 使所述第二光网络节点确定从所述第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第一 和第二光测试信号之间的时间差； 使所述第二光网络节点使用在所述第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个 波长的实时色散参数。
17. 根据权利要求16所述的方法，还包括：使用所确定的时间差和实时色散参数来确 定至少一个：所述第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的所述光通信路径的传播延 迟以及不对称参数。
18. -种在第二光网络节点处的设备，用于确定第一光网络节点与所述第二光网络节 点之间的光通信路径的性质，包括： 时间偏移测量模块，布置成确定从所述第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第 一和第二光测试信号之间的时间差； 散射测量模块，布置成使用在所述第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个波 长的实时色散参数。
19. 一种在光通信网络的网络管理实体处使用的设备，用于确定所述网络的第一光网 络节点与第二光网络节点之间的光通信路径的性质，包括： 接口，用于与所述光网络节点通信；以及 控制逻辑，布置成： 使所述第二光网络节点确定从所述第一光网络节点在不同的波长上接收的相应第一 和第二光测试信号之间的时间差； 使所述第二光网络节点使用在所述第二光网络节点处的相应相干接收器来确定每个 波长的实时色散参数。
20. 根据权利要求19所述的设备，其中所述控制逻辑还安排为使用所确定的时间差和 实时色散参数来确定至少一个：所述第一光网络节点与所述第二光网络节点之间的所述光 通信路径的传播延迟以及不对称参数。
21. -种计算机程序产品，包括：携带指令的机器可读介质，当处理器执行所述指令 时，使所述处理器执行权利要求1到17中的任一项所述的方法。
【文档编号】H04B10/07GK104429002SQ201280073202
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2012年5月16日
【发明者】斯特凡诺·鲁菲尼, G.博塔里 申请人:瑞典爱立信有限公司