测量光传输信道质量参数的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提出一种测量光传输信道质量参数的方法及装置。其中，系统包括：可调谐光滤波器，用于接收光信号，并对光信号进行波长或光载波解复用和滤除带外ASE噪声；光相干接收器，与可调谐光滤波器相连，用于对经滤波后的光信号进行偏振分级和相位分级接收并转换成多路基带电信号；模数转换器，用于对多路基带电信号进行采样和量化处理，以将多路基带电信号转换成多路数字信号；数字信号处理模块，用于对多路数字信号进行处理以获得质量参数；输出模块，用于输出和显示质量参数。根据本发明实施例的装置，解决了40Gbps，100Gbps以及超100Gbps(如200Gbps,400Gbps，1Tbps)相干偏振复用系统各种关键性能参数,特别是带内OSNR的实时测量问题，方便了网络运营和维护，节省了网络运维成本。
【专利说明】测量光传输信道质量参数的方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信【技术领域】，特别涉及一种测量光传输信道质量参数的方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 光传输正进入相干时代。40Gbps偏振复用-二进制(差分）移相键控（PM- (D) BPSK)，40Gbps及lOOGbps偏振复用-四相（差分）移相键控（PM- (RZ) (D)QPSK)正在进 行商业应用的部署。相干技术将成为未来200Gbps, 400Gbps甚至lTbps传输系统的必备技 术。目前，40Gbps和lOOGbps相干系统仍然处于初始部署阶段，越来越多的相干系统将会应 用在运营商的密集波分复用（DWDM)网络。为了网络运营和维护，运营商需要在业务实时传 输过程中监控相干系统的性能参数，例如，光信噪比（0SNR)，色散，偏振模色散和偏振相关 性损耗等。
[0003] 带内0SNR是相干系统重要的性能参数之一，带内0SNR测量是当前lOOGbps相干 PM-QPSK以及未来超lOOGbps(200Gbps，400Gbps和lTbps)相干偏振复用系统部署和运维需 要解决的主要问题，现有技术中测量0SNR的方式是基于光谱仪（0SA)的噪声线性插值法， 该方法假设相邻DWDM信道光谱之间没有重叠，相邻信道中间平坦部分的功率为ASE噪声功 率，通过测量被测信道工作波长两侧中间平坦处波长的噪声功率，然后通过线性插值得出 确定被测信号波长处ASE噪声功率。而信号功率通过测量信道波长处峰值功率减去噪声功 率获得，由此可以计算出带内0SNR。另一种测量带内0SNR的方式是基于0SA的信号开关 分析法，信号功率的测量与前面的线性插值法相同，但是在测量噪声功率时，信号激光器被 关闭，此时0SA上被测波长处的光功率即为ASE噪声功率。由于当信号激光器开关时，EDFA ASE噪声水平会发生变化，实际测得的噪声功率偏大，这个误差可以通过校准进行补偿。另 外一种测量带内0SNR的方法为偏振消光法，该方法利用信号为偏振光，而噪声为非偏振光 这个特点，采用偏振分光器PBS把信号分成两个正交偏振分量，分别送到0SA进行光谱测 量，通过调整偏振控制器使输入信号的偏振态和PBS的一个偏振方向一致，此时可以看到 在另外一个偏振方向上的信号被完全消光，只剩下噪声。此时通过0SA分别测量出两个偏 振方向上被测信号波长处的功率，信号消光偏振方向上信号的光功率为ASE噪声功率的一 半，另外一个偏振方向上的功率为ASE噪声功率一半及被测信号功率之和。由此可分别计 算出被测信号波长处的功率和ASE噪声功率。
[0004] 现有技术中存在如下缺陷：
[0005] (1)在40Gbps和相干lOOGbps系统中，信号带宽完全占据了国际电信联盟（ITU) 密集波分复用信道网格（Grid)(即50GHz)。DWDM相邻通道光谱间相互重叠，掩盖了DWDM 通道间的ASE噪声，利用传统0SA噪声线性插值方法无法测出真实的ASE噪声功率。
[0006] (2)信号开关方法虽然可以解决该问题，但是信号开关测量需要中断业务，不能实 现对业务的在线检测。
[0007] (3)偏振消光法可以解决以上问题，但是相干lOOGbps和超lOOGbps偏振复用信 号，如PM-QPSK，信号分布在两个正交的偏振态上，无法利用偏振消光法分离信号和噪声，因 此，偏振消光法将不再适用。
[0008] (4)虽然传输线路卡具有实时性能监控的功能，但是它们只能测量端到端 (end-to-end)的信道质量和性能参数，而无法估计终端（Terminals)之间传输信道的参数。 因此，对于lOOGbps和超lOOGbps相干偏振复用系统，需要有效的方法来测量带内0SNR参 数，而不中断业务。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
[0010] 为此，本发明的一个目的在于提出一种测量光传输信道质量参数的系统。
[0011] 本发明的另一目的在于提出一种测量光传输信道质量参数的方法。
[0012] 为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出一种测量光传输信道质量参数的装 置，包括：可调谐光滤波器，用于接收光信号，并对所述光信号进行波长或光载波解复用和 滤除带外ASE噪声；光相干接收器，所述光相干接收器与所述可调谐光滤波器相连，用于对 所述可调谐光滤波器处理后的光信号进行偏振分级和相位分级接收，并转换成多路基带电 信号；模数转换器，所述模数转换器与所述光相干接收器相连，用于对所述多路基带电信号 进行采样和量化，以将所述多路基带电信号转换成多路数字信号；数字信号处理模块，所述 数字信号处理模块与所述模数转换器相连，用于对所述多路数字信号进行处理以获得光传 输信道质量参数；以及输出模块，用于输出和显示所述光传输信道质量参数。
[0013] 根据本发明实施例的装置，解决了 40Gbps，lOOGbps以及超lOOGbps相干偏振复用 系统各种关键性能参数的实时测量，特别是解决了带内0SNR实时测量问题，方便了网络运 营和维护，节省了网络运维成本。
[0014] 在本发明的一个实施例中，还包括：光放大器，所述光放大器与所述可调谐光滤波 器相连，用于当所述光信号的光功率小于所述光相干接收器的最低灵敏度时，对所述光信 号进行放大，并将放大后的光信号发送至所述可调谐光滤波器。
[0015] 在本发明的一个实施例中，所述光传输信道质量参数包括色散、偏振模色散、光信 噪比和偏振相关损耗。
[0016] 在本发明的一个实施例中，所述数字信号处理模块具体包括：色散估计器，用于根 据所述多路数字信号估计色散值；偏振模色散估计器，用于根据所述多路数字信号估计偏 振模色散值；光信噪比估计器，用于根据所述多路数字信号估计光信噪比；以及偏振相关 损耗估计器，用于根据所述多路数字信号估计偏振相关损耗值。
[0017] 为达到上述目的，本发明的实施例另一方面提出一种测量光传输信道质量参数的 方法，包括以下步骤：接收信号，并对所述光信号进行波长解复用和带外ASE噪声处理；对 处理后的光信号进行偏振分级和相位分级接收，并转换成多路基带电信号；对所述多路基 带电信号进行采样和量化，以将所述基带电信号转换成多路数字信号；对所述多路数字信 号进行处理以获得光传输信道质量参数，并输出和显示所述光传输信道质量参数。
[0018] 根据本发明实施例的方法，解决了 40Gbps，lOOGbps以及超lOOGbps相干偏振复用 系统各种关键性能参数的实时测量，特别是解决了带内0SNR实时监测问题，并且方便了网 络运营和维护，节省了网络运维成本。
[0019] 在本发明的一个实施例中，还包括：当所述信号的光功率小于光相干接收器的最 低灵敏度时，对所述光信号进行放大。
[0020] 在本发明的一个实施例中，所述光传输信道质量参数包括色散、偏振模色散、光信 噪比和偏振相关损耗。
[0021] 在本发明的一个实施例中，对所述多路数字信号进行处理以获得光传输信道质量 参数，具体包括：根据所述多路数字信号并采用色散估计器估计所述色散值；根据所述多 路数字信号并采用偏振模色散估计器估计所述偏振模色散值；根据所述多路数字信号并采 用光信噪比估计器估计所述光信噪比；以及根据所述多路数字信号并采用偏振相关损耗估 计器估计所述偏振相关损耗值。
[0022] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中 ：
[0024] 图1为根据本发明一个实施例的测量光传输信道质量参数的装置的结构框图；
[0025] 图2为根据本发明另一个实施例的测量光传输信道质量参数的装置的结构框图
[0026] 图3为根据本发明一个实施例的估计色散值的示意图；
[0027] 图4为根据本发明一个实施例的色散值的估计结果；
[0028]图5为根据本发明一个实施例的偏振模色散估计器中均衡器的抽头系数；
[0029] 图6为根据本发明一个实施例的40GbpsBPSK调制信号的星座图；
[0030] 图7为根据本发明一个实施例的40GbpsBPSK以及40Gbps和lOOGbps(D)QPSK调 制信号的统计直方图；以及
[0031] 图8为根据本发明一个实施例的40Gbps和lOOGbpsPM-QPSK调制信号的星座图；
[0032] 图9为根据本发明一个实施例获得光传输信道质量参数的流程图；以及
[0033] 图10为根据本发明一个实施例测量光传输信道质量参数的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034] 下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同 或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描 述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0035] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能 理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第 一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中， "多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0036] 图1为本发明实施例的测量光传输信道质量参数的装置的结构框图。如图1所示， 根据本发明实施例的测量光传输信道质量参数的装置，包括：可调谐光滤波器1〇〇、光相干 接收器200、模数转换器300、数字信号处理模块400和输出显示模块500。
[0037] 其中，可调谐光滤波器100用于接收光信号，并对光信号进行波长或光载波解复 用和滤除带外ASE噪声。
[0038] 光相干接收器200由双偏振内差相干接收器201和本振激光器202组成，双偏振 内差相干接收器结构可参考0IF标准IA#0IF-DPC-RX-01. 1。本振激光器202为可调激光 器，与双偏振内差相干接收器201相连，用于产生与被测光信号波长或频率相同的本地参 考光，光相干接收器200通过内差相干接收器201与可调谐光滤波器相连，用于对可调谐光 滤波器处理后的光信号进行偏振分级和相位分级接收，并转换成多路基带电信号。光相干 接收器200可以由一个或多个双偏振内差相干接收器201和本振激光器202组成。
[0039] 模数转换器300用于对多路基带电信号进行采样和量化，以将多路基带电信号转 换成多路数字信号。模数转换器300工作在突发模式，每次将采集得到一组数据传送给数 字信号处理模块400,再采集和处理下一组数据。
[0040] 数字信号处理模块400与模数转换器相连，用于对多路数字信号进行处理以获得 光传输信道质量参数。光传输信道质量参数包括色散、偏振模色散、光信噪比和偏振相关损 耗。
[0041] 在本发明的一个实施例中，数字信号处理模块400具体包括：色散估计器410、偏 振模色散估计器420、光信噪比估计器430和偏振相关损耗估计器440。
[0042] 其中，色散估计器410用于根据多路数字信号估计色散值。色散估计器通过时钟 基调的函数和色散均衡滤波器估计色散值，并且色散估计器410采用盲估计算法，通过几 次迭代来改善估计精度。
[0043] 偏振模色散估计器420用于根据多路数字信号估计偏振模色散值。对多路数字信 号估计偏振模色散值。
[0044] 光信噪比估计器430用于根据多路数字信号估计光信噪比.
[0045] 偏振相关损耗估计器440用于根据多路数字信号估计偏振相关损耗值。
[0046] 输出模块500用于输出和显不光传输信道质量参数。
[0047] 图2为根据本发明另一个实施例的测量光传输信道质量参数的装置的结构框图。 如图2所示，根据本发明实施例的测量光传输信道质量参数的装置，还包括光放大器600。 光放大器600与可调谐光滤波器100相连，用于当光信号的光功率小于光相干接收器200 的最低灵敏度时，对光信号进行放大，并将放大后的光信号发送至光可调滤波器1〇〇。
[0048] 在本发明的一个实施例中，色散估计器100对色散值的估计是根据获取光信号的 时钟基调的性质进行估计。时钟基调（timingtone)的获取方法，例如，Godard方法，使用 接收光信号频谱的自相关函数。在奈奎斯特频率上，自相关函数包括两个时钟基调。这些 时钟基调包含符号速率信息。此外，基调的幅值对残留的色散值的依赖性很强。图3为根 据本发明一个实施例的估计色散值的示意图。如图3所示，接收信号经过一系列色散均衡 滤波器(如图3中所示HCD[m])之后，接收信号的自相关函数的幅值达到最大时对应的色散 值就是要估计的色散值（CD,)，其色散值的估计结果如图4所示。
[0049] 估计色散值的判定函数适用于模数转换之后的采样信号。判定函数定义为 JCD(CDi):
【权利要求】
1. 一种测量光传输信道质量参数的装置，其特征在于，包括： 可调谐光滤波器，用于接收光信号，并对所述光信号进行波长或光载波解复用和滤除 带外ASE噪声； 光相干接收器，所述光相干接收器与所述可调谐光滤波器相连，用于对所述可调谐光 滤波器处理后的光信号进行偏振分级和相位分级接收，并转换成多路基带电信号； 模数转换器，所述模数转换器与所述光相干接收器相连，用于对所述多路基带电信号 进行采样和量化，W将所述多路基带电信号转换成多路数字信号； 数字信号处理模块，所述数字信号处理模块与所述模数转换器相连，用于对所述多路 数字信号进行处理W获得光传输信道质量参数；W及 输出模块，用于输出和显示所述光传输信道质量参数。
2. 如权利要求1所述的测量光传输信道质量参数的装置，其特征在于，还包括；光放大 器，所述光放大器与所述可调谐光滤波器相连，用于当所述光信号的光功率小于所述光相 干接收器的最低灵敏度时，对所述光信号进行放大，并将放大后的光信号发送至所述可调 谐光滤波器。
3. 如权利要求1所述的测量光传输信道质量参数的装置，其特征在于，所述光传输信 道质量参数包括色散、偏振模色散、光信噪比和偏振相关损耗。
4. 如权利要求1所述的测量光传输信道质量参数的装置，其特征在于，所述数字信号 处理模块具体包括： 色散估计器，用于根据所述多路数字信号估计色散； 偏振模色散估计器，用于根据所述多路数字信号估计偏振模色散； 光信噪比估计器，用于根据所述多路数字信号估计光信噪比；W及 偏振相关损耗估计器，用于根据所述多路数字信号估计偏振相关损耗值。
5. -种测量光传输信道质量参数的方法，其特征在于，包括W下步骤： 接收信号，并对所述光信号进行波长解复用和带外ASE噪声处理； 对处理后的光信号进行偏振分级和相位分级接收，并转换成多路基带电信号； 对所述多路基带电信号进行采样和量化，W将所述基带电信号转换成多路数字信号； 对所述多路数字信号进行处理W获得光传输信道质量参数，并输出和显示所述光传输 信道质量参数。
6. 如权利要求5所述的测量光传输信道质量参数的方法，其特征在于，还包括： 当所述信号的光功率小于光相干接收器的最低灵敏度时，对所述光信号进行放大。
7. 如权利要求5所述的测量光传输信道质量参数的方法，其特征在于，所述光传输信 道质量参数包括色散、偏振模色散、光信噪比和偏振相关损耗。
8. 如权利要求5所述的测量光传输信道质量参数的方法，其特征在于，对所述多路数 字信号进行处理W获得光传输信道质量参数，具体包括： 根据所述多路数字信号并采用色散估计器估计所述色散值； 根据所述多路数字信号并采用偏振模色散估计器估计所述偏振模色散值； 根据所述多路数字信号并采用光信噪比估计器估计所述光信噪比；W及 根据所述多路数字信号并采用偏振相关损耗估计器估计所述偏振相关损耗值。
【文档编号】H04B10/075GK104348544SQ201310337090
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月5日 优先权日:2013年8月5日
【发明者】刘伟强, 赵永鹏 申请人:深圳智巢科技开发有限公司