一种长距离相干光通信系统传输性能优化方法
【专利摘要】本发明为了解决长距离、跨段数量大、跨段指标不等、无色散补偿相干光传输系统的传输性能难以快速进行全局优化的问题，提出一种长距离相干光通信系统传输性能优化方法，包含以下步骤：基于链路衰减和放大器噪声特性计算出整个光通信链路的最优性能参数；设定一组加权系数(m、t)的范围和初始值；考虑放大器增益最优差值和放大器跨段位置两个因素设置度量标准Mea(m，t，n)，选择Mea较大时对应的Kmin个放大器跨段位置Mk，取放大器增益为Aopt,Mk，其中k＝1～Kmin，其他放大器增益为其初始值。本发明在既考虑提升光路性能指标Q因子，又避免调节量过大或调节个数过多所引起的抖动、时延等瞬态特性，实现超长距离、跨段数量大情况下光传输系统性能快速优化。
【专利说明】一种长距罔相干光通信系统传输性能优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明是一种实现长距离光通信的方法，尤其涉及跨段数量大时的相干光通信系 统传输性能的优化方法。
【背景技术】
[0002] 由于光纤传输中受到色散、自发增益辐射（ASE)噪声、光纤非线性效应等复杂因 素的影响，在动态光路交换场景下，链路衰减和增益的原始配置往往并非最优的，这限制了 传输性能，因此需要进行优化。目前的光通信系统传输性能优化方案主要针对直接检测系 统，包括调节源节点发射功率、调节动态分插复用（R0ADM)节点的色散补偿和衰减量等方 案。
[0003] 调节源节点发射功率方案。首先根据初始设定的发射机功率，计算接收端的光信 噪比（0SNR)。如果光信噪比过小，则提高源节点注入光纤的信号光功率，使光路整体非线性 相移保持较低的值，以保证接收端光信噪比达到预定指标。
[0004] 调节色散补偿和衰减量方案。在每个R0ADM节点对色散补偿和衰减量进行调节从 而达到动态优化的目的。假设每个节点的色散补偿器、衰减可以动态调节，从源节点开始， 依次计算经过每个节点的0SNR、残余色散、节点的输入输出信号光功率及累积非线性相移。 对各个节点的衰减量和色散补偿量进行调节，直到0SNR、残余色散、输入输出信号光功率和 残余色散符合预定要求则优化完成。该方法一般默认传输链路跨段为等量配置，即各跨段 参数包括光纤类型、光纤长度、光纤色散、非线性、衰减系数等全部相同。因此，上述方案只 适用于规则链路、具有色散补偿的直接检测系统，无法适用于节点中无色散补偿的相干光 传输系统、各个跨段传输配置不相同的系统。
[0005] 针对相干光传输系统，还有基于逐段优化或基于最大调节量的单纯形优化方法。 该方法要么简单地按照从前向后的次序进行优化，要么只考虑各节点的最大调节量。因此 只能适用于传输距离较短、传输跨段数较少的系统。在针对长距离、跨段数量大的系统时， 优化效率较低，无法实现对调节量和站点调节次序的全局优化效果。
【发明内容】
[0006] 为了解决长距离、跨段数量大、跨段指标不等、无色散补偿的相干光传输系统的传 输性能难以快速进行全局优化的问题，本发明提出一种长距离相干光通信系统传输性能优 化方法，动态调整源发射功率和若干跨段中光放大器的增益，提高优化效率。
[0007] 假设光传输系统链路存在N个跨段，在系统接收端（RD)的信号质量参数（Q值） 受影响于发射端（TD)的入纤光功率（P)、各放大器的增益（An，n= 1?N)、各跨段的长度 (Ln，n =i?N)以及各放大器的噪声特性。在系统优化前，存在入纤功率初始值（Ps)、各放 大器增益初始值（As，n，n= 1?N)。在各跨段的衰减、各放大器噪声特性均确定的条件下， Q值最优（Q_)时对应的系统参数为最优入纤功率（P。#)、最优放大器增益（A^J。当传输 系统的性能要求接近最优（使Q_>Q>QMf，其中QMf为预设的一保证可靠传输所要求的指标 值）时，本发明将放大器增益最优差值ABS(AAn) = |A_，n-As，n|和放大器跨段位置（n，最 靠近TD的放大器跨段位置为1，向RD方向顺序递增编号）两个因素的加权组合作为度量标 准来选择满足传输性能需求时的最少放大器调整数量。
[0008] 本发明长距离相干光通信系统传输性能优化方法，包含以下步骤：
[0009] 步骤1、基于链路各跨段衰减和放大器噪声特性，计算出整个光通信链路的最优性 能参数，包括第一段光纤的最优入纤功率（P_)、最优放大器增益（A_，n)，继而得到放大器 增益最优差值ABS(AAn) =lA^j-A^I;
[0010] 步骤2、设定一组加权系数（m，t)的范围和初始值；
[0011] 步骤3、考虑所述放大器增益最优差值、和放大器跨段位置两个因素，设置度量标 准为Mea=m?ABS(AAn)-t?n，根据假定的m，t值计算出Mea(n);选择Mea(n)较大时对 应的K个（K彡1)放大器跨段位置（n=Mi，…，MK)，所对应的放大器增益分别设为A_，M1，… ，AQpt，M，其他放大器增益为其初始值As，n(n= 1?N，且n关，…，MK)，使系统Q>Qrtf ;
[0012] 步骤4、在预定的范围内改变所述加权系数（m，t)的值，重新执行上一步骤（步骤 3);多次改变所述加权系数的值，则经步骤3得到一组数据K(m，t);
[0013] 步骤5、选取K(m，t)最小时的值Kmin，对应的加权系数值mmin，tminM时放大器调节 个数为Kmin个，根据步骤3结果得到对应的放大器增益分别为，其中k= 1?Kmin。
[0014] 在所述步骤3?4中，入纤功率使用所述最优入纤功率（P_)。
[0015] 上述步骤结束后，只需要对链路中Kmin个放大器的增益进行调整，使所对应的放大 器增益从其初始值调整为A_，Mk(k= 1?Km)。
[0016] 本
【发明内容】
和现有技术的区别在于，通过在优化过程中采用了基于调节放大器增 益和放大器链路位置双重特性的度量因子，将该度量因子的累加效果用于选取最优的调节 节点和放大器最优值，可有效降低传输性能优化过程中的所需调节的放大器个数。本发明 在光路传输性能优化过程中，既考虑提升光路性能指标Q因子，也考虑了避免光路整体增 益调节量过大或调节个数过多所引起的抖动、时延、瞬态特性，同时也降低了网络运营开 销，实现了超长距离、跨段数量大的情况下相干光传输系统性能的快速优化。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为跨段指标不等的长距离光通信系统配置示意图
[0018] 图2为本发明光通信系统传输性能优化方法流程的实施例
[0019] 图3为本发明光通信系统传输性能优化的数值结果举例
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图，对本发明的实施方式作进一步的详细描述。
[0021] 在对应如图1所示系统链路中，给定光路配置（如发射机功率、各段光纤参数、各 跨段放大器增益、噪声指数等）条件，假设光传输系统链路存在N个跨段，在系统接收端 (RD)的信号质量参数（Q值）受影响于系统发射端（TD)的入纤光功率（P)、各放大器的增 益（An，n= 1?N)、各跨段的长度（Ln，n= 1?N)以及各放大器的噪声特性。
[0022] 例如一种计算系统质量参数（Q值）的方法是适用光信噪比级联计算，即Q= SNRKx。经过若干段光纤长度不同、放大器增益不同的光纤跨段级联后，接收端系统最终的信 噪比整个跨段的传输性能评估方法采用各个跨段信噪比倒数相加求和得到，如公式（1)所 /_J、1〇
【权利要求】
1. 一种长距离相干光通信系统传输性能优化方法，其特征在于，包含以下步骤 步骤1、基于链路各跨段衰减和放大器噪声特性，计算出整个光通信链路的最优性能 参数，包括最优入纤功率（P_)、最优放大器增益（A^J，继而得到放大器增益最优差值 ABS(AAn) = |Aopt；n_As；nl； 步骤2、设定一组加权系数（m、t)的范围和初始值； 步骤3、考虑所述放大器增益最优差值和放大器跨段位置（n)两个因素，设置度量标准 为Mea=m*ABS(AAn)_tti，根据假定的m，t值计算出Mea(n);选择Mea(n)较大时对应的K 个（K彡1)放大器跨段位置（nzMi，…，Mk)，所对应的放大器增益分别设为A_，M1，…，A_，m， 其他放大器增益为其初始值As，n(n= 1?N，且n关Mi，…，Mk)，使系统Q>Q,ef ; 步骤4、在预定的范围内改变所述加权系数（m，t)的值，重新执行步骤3 ;多次改变所述 加权系数的值，则经步骤3得到一组数据K(m，t); 步骤5、选取K(m，t)最小时的值Kmin，对应的加权系数值mmin、tmin，此时放大器调节个数 为1(_个，根据步骤3结果得到对应的放大器增益分别为，其中k= 1?Kmin ; 所述步骤3?4中，入纤功率使用所述最优入纤功率（P。#)。
2. 如权利要求1所述长距离相干光通信系统传输性能优化方法，其特征在于，还包含 以下步骤 对链路中Kmin个放大器的增益进行调整，使所对应的放大器增益从其初始值As，Mk调整 为Aopt，(k- 1 ?Km)。
3. 如权利要求1所述长距离相干光通信系统传输性能优化方法，其特征在于，计算Q值 的方法是适用光信噪比级联计算，即Q=SNRKx，有
4. 如权利要求3所述长距离相干光通信系统传输性能优化方法，其特征在于，
其中，Ln为各跨段的长度（n= 1?N)，Pin,n为第n个跨段的入射光信号功率，PASE为 放大器自发辐射噪声功率，PNU,n为非线性噪声功率。
5. 如权利要求1?4任一所述长距离相干光通信系统传输性能优化方法，其特征在于， 设置所述加权系数m的变化范围为[S，l]，其中S为一接近〇的正数。
6. 如权利要求1?4任一所述长距离相干光通信系统传输性能优化方法，其特征在于， 设置所述加权系数t的变化范围为[S，1]，其中S为一接近〇的正数。
【文档编号】H04B10/293GK104410452SQ201410591711
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】李炜, 祝唯微, 金鑫, 陈宝靖, 党倩, 柴京, 邓捷, 汪文晋, 高冠军, 李圆圆 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 国网甘肃省电力公司信息通信公司, 北京邮电大学