使用预前向纠错误码率自适应检测光通信系统中信号衰减的方法和装置与流程

相关申请的交叉引用

根据35u.s.c§119，本申请是于2018年7月16日提交的题为“methodsandapparatusforadaptivelydetectingsignaldegradationinanopticalcommunicationsystemusingthepre-forwarderrorcorrectionbiterrorrate”的美国临时申请序列号62/698,868的非临时申请并要求其优先权，其公开的全部内容通过引用并入本文。

背景技术：

本文描述的一些实施例一般涉及用于检测光通信系统中的信号劣化的方法和装置。特别地，但不作为限制，本文描述的一些实施例涉及使用预前向纠错(pre-fec)误码率(ber)来自适应地检测光通信系统中的信号劣化的方法和装置。

随着对具有高数据速率能力的光通信系统的需求不断增长，重要的是迅速检测并通知信号劣化和故障，以满足这些光通信系统的延迟、可靠性和可用性要求，这些系统包括光转发器和路由器。当信号劣化超过给定标准时，减少或触发保护机制以防止业务损失。这种标准对于不同的光通信系统可以是不同的，并且对于给定的光通信系统可以随时间改变。

因此，需要一种方法和装置，用于在故障发生之前预防性地检测光通信系统中的信号劣化，并自适应地确定用于触发保护机制并避免或最小化业务损失的标准。

技术实现要素：

在一些实施例中，一种装置包括存储器和可操作地耦合到存储器的处理器。处理器被配置为从光转发器的前向纠错(fec)解码器在多个时间接收第一多个预fec误码率(ber)值，以标识包括光转发器的第一传输路径上的劣化。处理器被配置为基于在多个时间的第一多个预fecber值来确定信号模式。处理器被配置为基于信号模式来调整包括第一阈值和第二阈值的参数集合。处理器被配置为响应于第二预fecber值超过第二阈值并且低于第一阈值，发送信号以触发业务重新路由到第二传输路径以减少由于第一传输路径上的劣化的业务损失。

附图说明

图1是示出根据实施例的光通信系统的框图。

图2是示出根据实施例的光通信系统的框图。

图3是示出了根据实施例的作为时间的函数的光转发器的预前向纠错(fec)误码率(ber)值的曲线图。

图4a是示出了根据实施例的高噪声光网络中的作为时间的函数的光转发器的预fecber值的示例的曲线图。

图4b是示出了根据实施例的突发噪声光网络中的作为时间的函数的光转发器的预fecber值的示例的曲线图。

图5是示出了根据实施例的自适应地检测光通信系统中的光转发器的劣化的方法的流程图。

具体实施方式

在一些实施例中，一种装置包括存储器和可操作地耦合到存储器的处理器。处理器被配置为从光转发器的前向纠错(fec)解码器在多个时间接收第一多个预fec误码率(ber)值，以标识包括光转发器的第一传输路径上的劣化。处理器被配置为基于在多个时间的的第一多个预fecber值来确定信号模式。处理器被配置为基于信号模式调整包括第一阈值和第二阈值的参数集合。处理器被配置为响应于第二预fecber值超过第二阈值并且低于第一阈值，发送用于触发业务重新路由到第二传输路径的信号，以减少由于第一传输路径上的劣化导致的业务损失。

如本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。因此，例如术语“光链路”旨在表示单个光链路或多个光链路。又例如术语“时间段”旨在表示单个时间段或多个时间段。

图1是示出了根据实施例的光通信系统的框图。光通信系统100可以被配置为产生、传输和/或接收电信号和光信号。例如光通信系统100可以是波分复用(wdm)系统，包括密集波分复用(dwdm)系统。光通信系统100可以包括路由器101和111、光转发器102和112、网络190和光链路集合131-133。

路由器101可以可操作地耦合到光转发器102。路由器111可以可操作地耦合到光转发器112。路由器101和路由器111可以在结构上和/或功能上类似。路由器101(和路由器111)可以包括通用计算引擎，其可以包括例如处理器、存储器和/或一个或多个网络接口设备(例如网络接口卡(nic))。路由器101(和路由器111)还可以包括例如现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、其组合或其他等效的集成或离散逻辑电路。路由器101(和路由器111)可以是3个联网设备，该3个联网设备被配置为将交换结构系统的至少一部分(例如数据中心或数据中心内的计算设备；图中未示出)连接到另一个网络(例如网络190)。网络190的示例包括但不限于光纤网络(例如局域网(lan)、城域网(man)、广域网(wan)或长途网络)、或具有无线网络和有线网络两者功能的汇聚光网络。

在一些实施例中，例如路由器101(和路由器111)可以能够实现与交换结构系统相关联的组件(例如外围处理设备、交换结构的部分；未示出)之间的通信。可以基于例如第3层路由协议来定义通信。在一些实施例中，路由器101(和路由器111)可以具有一个或多个网络接口设备(例如10gb以太网设备)，路由器101(和路由器111)可以通过该网络接口设备向例如交换结构和/或其他外围处理设备发送电信号和/或从交换结构和/或其他外围处理设备接收电信号。路由器101还可以向光转发器102发送电信号和/或从光转发器102接收电信号；路由器111可以向光转发器112发送电信号和/或从光转发器112接收电信号。

光转发器102可以可操作地耦合到路由器101，并且经由光链路集合131-133可操作地耦合到光转发器112。光转发器112可以可操作地耦合到路由器111。光转发器102和光转发器112可以在结构上和/或功能上类似。光转发器102(和光转发器112)可以包括任意高数据速率(例如100gbps)光收发机，诸如实现具有直接检测的强度调制的收发机，例如相干光收发机、相干光m-ary正交幅度调制(m-qam)收发机、相干偏振复用(pm)m-qam收发机和/或类似物。光转发器102可以被配置为从路由器101接收电信号和/或向路由器101发送电信号。光转发器102可以经由来自光链路集合131-133的一个或多个光链路从光转发器112接收光信号和/或向光转发器112发送光信号。类似地，光转发器112可以被配置为从路由器111接收电信号和/或向路由器111发送电信号。光转发器112可以经由来自光链路集合131-133的一个或多个光链路从光转发器102接收光信号和/或向光转发器102发送光信号。本文关于图2讨论了光转发器102(或光转发器112)的细节。

在一些情况下，光转发器102从路由器101分解，即，光转发器102与路由器101分开放置。类似地说，光转发器102和路由器101不同处于相同物理设备或相同物理设备的等同物内。在一些情况下，路由器101可以在没有光转发器102、光转发器112和/或光链路131-133的操作知识的情况下与路由器111通信。例如当路由器101发送数据分组并且路由器111是目的地路由器(或沿着传输路径的节点之一)时，路由器101具有路由器111的地址(例如媒体访问控制(mac)地址、因特网协议(ip)地址和/或类似物)。路由器101不具有光转发器102、光转发器112或光链路集合131-133的地址。类似地，在一些情况下，光转发器112从路由器111分解，即，光转发器112与路由器111分开放置。类似地说，光转发器112和路由器111不共同位于相同物理设备或相同的物理设备的等同物内。在一些情况下，路由器111可以在没有光转发器112、光转发器102和/或光链路131-133的操作知识的情况下与路由器101通信。例如当路由器111发送数据分组并且路由器101是目的地路由器(或沿着传输路径的节点之一)时，路由器111具有路由器101的地址(例如媒体访问控制(mac)地址、因特网协议(ip)地址和/或类似物)。路由器111不具有光转发器112、光转发器102或光链路集合131-133的地址。

该光链路集合131-133可以包括能够携带光信号的介质。例如该光链路集合131-133可以包括将光转发器102和光转发器112互连的公共光纤(或多个光纤)。在一些情况下，来自该光链路集合131-133的每个光链路可以被包括在单独的光纤中。来自该光链路集合131至133的每个光链路可以唯一地与光信号的波长相关联。携带具有多个波长的光信号的多个光链路可以经由普通光纤传输。光链路131-133可以被包括在光网络中，光网络包括其他光链路和光设备(未示出)。图中所示的光链路131-133的数目仅用于说明目的，并且可包括多于或少于三个光链路。

提供图1中所示的设备的数目和布置作为示例。在一些实施例中，与图1中所示的设备相比，可以存在附加设备、更少设备、不同设备或不同布置的设备。例如光通信系统100可以包括一个或多个光设备(图中未示出)，其可操作地耦合到光转发器102和112。一个或多个光设备(图中未示出)可以包括一个或多个光业务处理和/或光业务传递设备，诸如光节点、光分插复用器(“oadm”)、可重新配置的光分插复用器(“roadm”)、光复用器、光解复用器、光发射机、光接收机、光收发机、光子集成电路、集成光路、波长选择开关、自由空间光设备、上述的组合、和/或能够处理和/或传递光业务的另一类型的设备。一个或多个光设备(图中未示出)可以处理光信号和/或经由光链路131-133或光链路131-133的一部分向另一光设备(和/或光转发器102和112)传输光信号。

图2是示出根据实施例的光通信系统的框图。光通信系统200可以在结构上和/或功能上类似于图1中的光通信系统100。光通信系统200包括路由器201和252、光转发器202和251、以及光链路集合231-233。路由器201可以可操作地耦合到光转发器202。光转发器202可以经由该光链路集合231-233通信地和/或可操作地耦合到光转发器251。光转发器251可以可操作地耦合到路由器252。光转发器202可以可操作地耦合在该光链路集合231-233和路由器201之间。光转发器251可以可操作地耦合在该光链路集合231-233和路由器252之间。光转发器202和251可以在结构上和/或功能上类似于图1中的光转发器102和112。路由器201和252可以在结构上和/或功能上类似于图1中的路由器101和111。该光链路集合231-233可以在结构上和/或功能上类似于图1中的光链路集合131-133。光转发器202可以经由该光链路集合231-233通信地耦合到类似于图1中的网络190的网络(图2中未示出)。

路由器201可以被配置为向路由器252发送诊断分组，以通过路由器201和路由器252之间的传输路径向路由器252通知一个或多个组件的劣化和/或故障。类似地，路由器252可以被配置为向路由器201发送诊断分组，以通过路由器252和路由器201之间的传输路径检测和/或通知路由器201一个或多个组件的劣化和/或故障。例如路由器201可以检测在光转发器202或251、路由器201和光转发器202之间的链路、和/或一个或多个光链路231-233处的劣化和/或故障。

诊断分组可以是例如双向转发检测(bfd)分组、以太网操作、管理和维护(e-oam)分组(例如以太网连接故障管理分组、或链路故障管理分组)、和/或类似物。可以以时间间隔(例如预定时间间隔、随机时间间隔等)、通过手动请求(例如由网络管理员)、通过自动请求(例如无需人为干预)、和/或响应于满足标准(例如预fecber值基本上达到预定阈值)来在本地节点(例如路由器201)和远程节点(例如路由器252)之间发送诊断分组。节点(即，路由器201和路由器252)可以被配置为支持各种协议，包括例如bgp(边界网关协议)、eigrp(增强的内部网关路由协议)、is-is(中间系统到-中间系统)、ospf(开放最短路径优先)或hsrp(热备用路由器协议)。这些协议检测转发路径检测故障并允许传输故障消息。在一些实现中，诊断信息可以以帧中的开销字节的形式传输，而不是以诊断分组的形式传输。

路由器可以被配置为包括基于快速重新路由协议来执行功能的能力，其允许在网络链路或网络节点的故障的事件中或预期中快速恢复。在采用快速重路由(“frr”)的网络(例如实现多协议标签交换(mpls)业务工程的网络)中，流过劣化的传输路径的业务(例如劣化或故障的链路或节点、或被预测为故障的链路或节点)被通过一个或多个预先配置的备份路径(或不同的传输路径)重新路由。例如在光链路232劣化或故障的情况下，路由器201和252可以发起快速重路由并将业务引导到另一光链路(例如光链路231)或通过光转发器202和251之外的光转发器。

光转发器202(或光转发器251)可以包括任意高数据速率(例如100gbps)光收发机，诸如利用直接检测来实现强度调制的收发机，例如相干光收发机、相干光m-ary正交幅度调制(m-qam)收发机、相干偏振复用(pm)m-qam收发机和/或类似物。光转发器202可以被配置为从路由器201接收电信号和/或向路由器201发送电信号。光转发器202可以经由来自光链路集合231-233的一个或多个光链路从光转发器251接收光信号和/或向光转发器251发送光信号。

光转发器202(或光转发器251)可以包括电接口203、光接口204、电组件205、光组件206和控制器207。电组件205可以包括前向纠错(fec)编码器212、前向纠错(fec)解码器222、数模转换器(dac)214和模数转换器(adc)224。光组件可包括传输光子组件(tosa)216和接收机光子组件(rosa)226。控制器207可包括处理器241和存储器242。光转发器202的每个组件可操作地耦合到光转发器202的另一组件。

提供图2中所示的组件的数目和布置作为示例。在一些实施例中，与图2中所示组件相比，可存在附加组件、更少组件、不同组件或不同布置的组件。例如光转发器202可包括数字信号处理器(dsp)(图中未示出)，它可以接收来自fec编码器的电信号并执行适当的信号处理，诸如频谱整形、光和电气损伤的均衡、以及用于确保具有所需特性的最高保真传输波形被发送到光通信系统200的其他这样的信号处理。另一个示例，光转发器202的每个组件可以访问存储器组件(例如存储器242)并共享存储器组件的使用。

当光转发器202从西向东传输业务时，fec编码器212、dac214和tosa216一起经由光链路231-233中的至少一个向光转发器251传输业务。当光转发器202从东向西接收业务时，rosa226、adc224和fec解码器222经由光链路231-233中的至少一个从光转发器252接收业务。

fec编码器212可以是或可以包括通用处理器、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、其组合或其他等效的集成或离散逻辑电路。fec编码器212还可以包括存储器(例如随机存取存储器(ram)(例如动态ram、静态ram)、闪存、可移动存储器和/或类似物)。前向纠错(fec)是用于发送数据使得可以最小化传输误差的技术。fec编码对每个比特进行冗余编码，以允许接收解码器检测和校正传输误差。具体地，例如fec编码器212可以从电接口203(或从位于上游的网络处理器(例如路由器201))接收电信号集合(具有数据信号和/或数据分组)，并基于预定算法对电信号集合进行编码。fec编码器212可以生成fec开销比特并将fec开销比特添加到电信号。对fec开销比特进行编码，使得光转发器251(或光转发器251中的fec解码器(未示出))在转换相关光信号之后可以使用fec开销比特内的信息来检测和校正由光转发器251所接收的电信号的有效载荷中的误码。在光转发器202和光转发器251之间的传输路径(例如光转发器202或251的光组件206，和/或光链路231-233)中可能引起误码。

dac214可以从fec编码器212接收数字电信号并将这些信号转换为模拟电信号。然后可以将模拟电信号发送到光组件206。dac214可以是或可以包括通用处理器、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、它们的组合、或其他等效的集成或离散逻辑电路。dac214还可以包括存储器(例如随机存取存储器(ram)(例如动态ram、静态ram)、闪存、可移动存储器和/或类似物)。

传输光子组件(tosa)216包括光组件，其接收来自dac214的电信号并将这些电信号转换成调制的光信号。例如tosa216可以利用电信号来调制光源信号，以生成携带在电信号中包括的信息的光信号集合。tosa216还可以包括光源(例如可调谐激光器)、驱动器、调制器、分离器、组合器、衰减器、放大器、偏振旋转器、功率计和类似物。tosa216将光信号传输到光接口204，光接口204然后经由单根光纤(或多根光纤)将光信号传输到网络(图中未示出；类似于图1中的网络190)。单根光纤(或多根光纤)可包括一个或多个光链路231-233。

fec解码器222可以被配置为校正通过传输路径(例如光转发器202或251的光组件206、和/或光链路231-233)从远程路由器252或光转发器251进行的数据传输中的误码以提高数据可靠性。fec解码器222可以是或可以包括通用处理器、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、其组合或其他等效的集成或离散逻辑电路。fec解码器222还可以包括存储器(例如随机存取存储器(ram)(例如动态ram、静态ram)、闪存、可移动存储器和/或类似物)。fec解码器222可以接收电信号集合，每个电信号具有有效载荷以及来自adc224的fec开销位，并检测和校正已经在传输路径上发生的误码，并恢复在该电信号集合中包括的数据信息。在一个实现中，fec编码器212和fec解码器222可以实现准循环低密度奇偶校验(qc-ldpc)编码。

fec解码器222可以被配置为测量误码率(ber)，其表示每单位时间的误码的数目。在一些情况下，除了测量误码率之外，fec解码器222还可以被配置为测量误码比率，其表示在时间间隔期间误码的数目除以传递的位的总数目。误码率或误码比率可以示出在传输路径上发生的误差程度(例如光转发器202或251的光组件206和/或光链路231-233)。fec解码器222可以被配置为在fec解码器222校正误码之前或之后测量ber值。在fec解码器222校正误码之前测量的ber值被称为预fecber值。预fecber值可以用作传输路径上的潜在和实际信号劣化的指示。信号劣化可以发生在一个或多个光链路(例如光链路232)上或光发射机或光接收机之间的传输路径上的任意地方。例如如果数据分组从光转发器202传输到光转发器251，则由光转发器251处的fec解码器(图中未示出)测量的预fecber值可以是在一个(或多个)光链路231-233处或光转发器202的fec编码器212与光转发器251的fec解码器(图中未示出)之间的任意地方的潜在或实际的信号劣化的指示。

adc224可以从光组件206接收模拟电信号并将这些信号转换为数字电信号。然后可以将数字电信号发送到fec解码器222。adc224可以是或可以包括通用处理器、现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、它们的组合、或其他等效的集成或离散逻辑电路。adc224还可以包括存储器(例如随机存取存储器(ram)(例如动态ram、静态ram)、闪存、可移动存储器和/或类似物)。

接收机光子组件(rosa)226可以经由单根光纤(或多根光纤)中的一个或多个光链路231-233从网络(图中未示出；类似于图1中的网络190)接收光信号，并将光信号转换成电信号。rosa226可以将电信号传输到adc224。rosa226可以包括光混合器、光电探测器、跨阻抗放大器和衰减器等。

控制器207可以包括被配置为控制光信号、电信号的属性和/或将控制信号发送到光转发器202的一个或多个组件的组件和/或电路。例如控制器207可以将控制信号发送到电组件205内的一个或多个组件和/或光组件206内的一个或多个组件，并因此控制电组件205内的一个或多个组件和/或光组件206内的一个或多个组件的属性。

在一些实现中，控制器207是光组件206外部和光转发器202内的硬件设备和/或软件(在处理器上执行和/或存储在存储器中)。在其他实现中，控制器207是在光转发器202的光组件206或电组件205内实现的硬件设备和/或软件(在处理器上执行和/或存储在存储器中)。在其他实现中，控制器207被布置在设置在光转发器202的外部，并可操作地耦合到多个光转发器(包括光转发器202)。在这样的实现中，控制器207可以将控制信号发送到多个光转发器。

控制器207可以包括处理器241和可操作地耦合到处理器241的存储器242。处理器241可以是或包括被配置为执行如本文所述的数据收集、处理和传输功能的任意处理设备或组件。处理器241可以被配置为例如将数据写入存储器242并从存储器242读取数据，并执行在存储器242内存储的指令。处理器241还可以被配置为执行和/或控制例如存储器242的操作。处理器241包括机器学习系统243，其被配置为经由机器学习算法来确定并自适应地调整与光转发器相关联的参数集合。在一些实现中，基于存储器242内存储的方法或过程，处理器241可被配置为执行自适应劣化检测过程，如图5中所描述。

存储器242可以是例如随机存取存储器(ram)(例如动态ram、静态ram)、闪存、可移动存储器和/或等。在一些实施例中，存储器242可以包括例如数据库、进程、应用程序、虚拟机和/或被配置为执行自适应劣化检测过程的一些其他软件模块(在硬件中存储和/或执行)或硬件模块，如本文进一步描述的。在这样的实现中，执行自适应劣化检测过程和/或相关联方法的指令可以存储在存储器242内并在处理器241处执行。

电接口203允许在路由器201和光转发器202之间交换电信号。电接口203可以包括光转发器202的一个或多个电端口和/或被配置为管理光转发器202的一个或多个电端口。在某些情况下。例如电接口203可以包括一个或多个线卡，线卡中的每一个可以包括(可操作地)耦合到设备(例如路由器201)的一个或多个端口。在电接口203中包括的端口可以是可以与耦合设备或通过网络通信的任意组件或设备。在一些实施例中，这样的端口不一定是硬件端口，而是可以是由软件定义的虚拟端口或端口。在一些实施例中，电接口203与光通信系统200中的设备之间的连接可以使用例如电缆、无线连接或其他合适的连接部件经由物理层来实现。在一些实施例中，电接口203可以是以太网接口。

光接口204允许在光转发器202和网络(图中未示出；类似于图1中的网络190)或光通信系统200中的光设备之间交换光信号。光接口204可以包括理光转发器202的一个或多个光端口和/或被配置为管理光转发器202的一个或多个光端口。

来自该光链路集合231-233的每个光链路可以包括能够携带光信号的介质。例如光链路231可以包括光纤，其经由光接口204的光端口(未示出)和光转发器251的光接口(现在示出)的光端口互连光转发器202和251。光链路231可以被包括在光通信系统200中，光通信系统200包括其他光链路和光设备。该光链路集合231-233可以携带具有不同波长的光信号(例如彩色接口)。

图3是示出根据实施例的作为时间301的函数的光转发器的预fecber值302的示例的曲线图。在一些实现中，在经由光链路集合(例如图2中的光链路集合231-233)接收光信号集合时，光转发器(例如图2中的光转发器251)可将该光信号集合转换为电信号集合并测量该电信号集合的预fecber值。光转发器的fec解码器可以在fec解码器校正在传输路径上传输该光信号集合期间已经发生的误码之前测量预fecber值。预fecber值302可以用作传输路径上的潜在或实际信号劣化的指示。信号劣化可以发生在一个或多个光链路(例如图2中的光链路232)或光发射机和光接收机之间的传输路径上的任意地方。光发射机(例如光转发器202)和光接收机(例如光转发器251)之间的传输路径可以包括光发射机(例如光转发器202)、光接收机(例如光转发器251)、光链路集合(例如231-233)、其他光连接器和/或在光发射机和光接收机之间的光设备。

在一些实现中，可以确定用户可配置的阈值(例如303、304、305)以触发信号劣化和/或故障的通知。光转发器的控制器(例如图2中的控制器207)监视每个端口处的接收数据的预fecber，并基于参数集合来提供信号劣化的早期警告，该参数集合包括但不限于第一阈值303、第二阈值304、第三阈值305和间隔值306。该参数集合可以经由机器学习算法通过实验确定。在一些实现中，参数集合的初始值可以可选地基于历史数据自动确定，或者由系统管理员手动确定。机器学习算法可用于基于光通信系统的本地噪声条件来修改和自适应地调整这些参数。

第一阈值303(或fec限制)指示光转发器的fec解码器可以校正接收信号中的误码的预fecber的阈值。当预fecber低于第一阈值303时，可以成功地识别和校正误码，因此不发生分组损失(或者在可接受的级别发生最小的分组损失)。响应于预fecber超过第一阈值303，在一些情况下，光转发器的fec解码器不能校正比特误差，并且不能充分处理所接收的分组(例如分组损失以不可接受的水平发生)。响应于预fecber超过第二阈值304并且低于第一阈值303，控制器(例如图2中的控制器207)可以发送指示信号劣化的警报信号(例如到路由器201和/或252)。光转发器(或路由器201和252)可以采取抢占动作(或触发业务保护协议；例如停止通过接口来转发分组，重新路由到另一个接口或另一个传输路径，另一个链路保护方法和/或类似物)以在达到第一阈值303(fec限制)之前最小化或防止分组损失。在一些实现中，可以确定本文称为间隔值306的参数，使得仅当在间隔值306的时段内预fecber超过第二阈值304并且低于第一阈值303时，指示信号劣化的警报信号被生成并发送。在发送警报信号之后，响应于预fecber值低于第三阈值305，可以清除警报信号并且不需要采取抢占动作(或业务保护协议)(例如劣化接口或传输路径返回正常操作)。例如可以通过发送指示预fecber值降落低于第三阈值305的另一信号或消息来清除警报信号。

图4a是示出了根据一个实施例的高噪声光网络中的作为时间401的函数的光转发器的预fecber值402的示例的曲线图。在经由光链路集合(例如图2中的光链路的集合231-233)接收到光信号集合时，光转发器(例如图2中的光转发器251)可以将该光信号集合转换为电信号集合并测量该电信号集合的预fecber值。光转发器的fec解码器可以在fec解码器校正在传输路径上传输该光信号集合期间发生的误码之前在多个时间测量多个预fecber值。fec解码器可以将在多个时间测量的多个预fecber值发送到处理器(例如图2中的处理器241)。基于在多个时间的多个预fecber值，处理器可以确定光通信系统的信号模式。信号模式可以是高噪声信号模式、突发噪声信号模式和/或类似物。在高噪声信号模式中，噪声频繁发生，而噪声的幅度与信号的幅度相比相对较小。在突发噪声信号模式中，噪声的幅度可以非常快地增加到高水平(即，峰值噪声)。在一些实现中，处理器可以基于信号模式来自适应地调整光转发器的参数集合，使得传输路径的信号劣化可以被正确地标识并且业务损失可以被减少或最小化。

当光通信系统具有高噪声信号模式时，预fecber值407可以在短时间段内超过或基本超过第二阈值404并且返回到第二阈值404与第三阈值405之间的范围408。在一些情况下，当预fecber值407在第二阈值的特定范围内(例如在第二阈值的5％差异内)时，预fecber值407基本上超过第二阈值404。。

响应于预fecber值407超过(或基本超过)第二阈值404，在一些情况下，控制器(例如图2中的控制器207)可以生成指示传输路径的信号劣化的警报信号。在一些情况下，当预fecber值404在第二阈值的特定范围内(例如在第二阈值的5％差异内)时，预fecber值404基本上超过第二阈值404。光转发器可以采取抢占动作(或触发业务保护协议；例如经由劣化接口(或传输路径)停止转发数据包，重新路由到另一个接口(或另一个传输路径)，另一种链路保护方法，以及/或类似物)以最小化或防止分组损失。然而，在这种情况下，预fecber值407仅在短时间段15内超过第二阈值404，主要是由于光网络中的噪声。即使预fecber值快速返回到第二阈值404和第三阈值405之间的可接受范围408并且保持在范围408中，警报信号被升起以暂停接口(或传输路径)一段时间，但由于预fecber值407没有下降到低于第三阈值405，所以不退出警报状态。这种情况是被称为“误报”的一个示例。这导致接口(或传输路径)在一段时间内空闲并且光通信系统效率较低。

在一些实现中，控制器(例如图2中的控制器207)可自适应地调整第二阈值404和第三阈值405(例如经由机器学习算法)以避免错误警报。例如控制器可以将第三阈值405(例如从第一值到大于第一值的第二值)增加到更接近第二阈值404，使得预fecber值在预fecber值407的噪声峰值之后快速地跌落到第三阈值405以下。响应于预fecber值402低于或基本低于第三阈值405，控制器可以移除警报信号，并且劣化接口(或传输路径)从空闲暂停返回正常操作。在一些情况下，当预fecber值402在第三阈值的特定范围内(例如在第三阈值的5％差异内)时，预fecber值402基本上低于第三阈值405。

在其他情况下，响应于预fecber值402低于第三阈值405，控制器可以发送第二信号以停止业务重新路由(或触发其他链路保护方法或业务保护协议)。对于另一示例，控制器可以将第二阈值404(例如从第一值增加到大于第一值的第二值)增加到更接近第一阈值403并且低于第一阈值403，使得预fecber值407的噪声峰值不超过第二阈值404，并且控制器不生成警报信号。接口继续正常运行，不会中断业务流。

图4b是示出根据一个实施例的突发噪声光网络中的作为时间411的函数的光转发器的预fecber值412的示例的曲线图。光转发器的fec解码器可以在fec解码器校正在传输路径上传输该光信号集合期间已经发生的误码之前在多个时间测量多个预fecber值。fec解码器可以将在多个时间测量的多个预fecber值发送到处理器(例如图2中的处理器241)。基于在多个时间的多个预fecber值，处理器可以确定光通信系统的信号模式。

当光通信系统包括突发噪声信号模式时，在一些实现中，控制器可以降低第二阈值414(例如从第一值到小于第一值的第二值)，使得预fecber值419的噪声峰值为更早地达到或基本上达到第二阈值414以升起警报信号。在一些情况下，当预fecber值419在第二阈值的特定范围内(例如在第二阈值的5％差异内)时，预fecber值419基本上达到第二阈值414。这允许光转发器(或本地路由器、远程路由器)有更多时间来响应第一传输路径的信号劣化并实施抢占动作(或触发业务保护协议；例如将业务重新路由到不同于第一传输路径的第二传输路径)。再例如控制器可以降低第三阈值415(例如从第一值到小于第一值的第二值)以允许接口(或第一传输路径)保持空闲更长的时间段，例如可以实现本地和远程的抢占动作。响应于预fecber值412低于或基本低于第三阈值415，控制器可以移除警报信号，并且劣化接口(或传输路径)从空闲暂停返回到正常操作。在其他情况下，响应于预fecber值412低于第三阈值415，控制器可以发送第二信号以停止业务重新路由(或触发其他链路保护方法)。在其他实现中，控制器可以被配置为不采取任意动作(不发送警报信号)，因为预fecber值419的噪声峰值快速结束并且光转发器尽管短暂中断仍返回到正常操作。

在一些实现中，控制器可以基于机器学习系统(例如图2中的ml系统243)来确定并自适应地调整参数集合，该机器学习系统分析光通信系统中的局部噪声条件(或信号模式)。该参数集合包括第二阈值(图3中的304和图4a-4b中的404和414)和第三阈值(图3中的305和图4a-4b中的405和415)。响应于预fecber值超过第二阈值，控制器可以生成指示传输路径的信号劣化的警报信号。控制器可以将警报信号发送到本地路由器和/或远程路由器，使得抢占动作(例如停止经由劣化接口(或传输路径)来转发分组、将业务从第一传输路径重新路由到第二传输路径、另一种链路保护方法和/或类似物)被实现以最小化或防止业务损失。响应于预fecber值低于第三阈值，控制器可以移除警报信号并且劣化的接口返回到正常操作。在这些实现中，基于本地噪声条件的机器学习来自适应地调整到参数集合能够实现进行可靠的误差检测，在信号劣化的检测之后的较早动作，以及稳定的链路状态，从而避免频繁的误报推动周围的业务(例如避免经常在链路的“可用”(“up”)状态和“不可用”(“down”)状态之间切换，并避免业务的频繁重新路由。)

在一些情况下，机器学习算法可以是无监督的时间序列分析，其具有允许机器学习算法的重置的能力。例如当将新的或替换的光组件/设备引入光通信系统时，这种重置可以是适当的。这种重置可以例如由用户触发或在检测到被引入到光通信系统的新的或替换的光组件/设备时自动地触发(无需人为干预)。在其他情况下，可以监督机器学习算法。示例性机器学习算法包括但不限于线性回归、逻辑回归、线性判别分析、k最近邻、时间序列分析、模糊逻辑、人工智能和/或类似物。

在一些实现中，该参数集合包括预备时间值406和416(本文也称为间隔值)。控制器可以基于机器学习系统(例如图2中的ml系统243)来确定并自适应地调整预备时间值，使得控制器可以响应于预fecber值在预备时间段内超过(或基本上超过)第二阈值并且低于(或基本上低于)第一阈值403来生成警报信号。在一些情况下，当预fecber值在第二阈值的特定范围内(例如在第二阈值的5％差异内)时，预fecber值基本上超过第二阈值。在一些情况下，当预fecber值在第一阈值的特定范围内(例如在第一阈值的5％差异内)时，预fecber值基本上低于第一阈值。基于本地噪声条件，控制器可以设置较长的预备时间值以延迟生成报警信号，或者设置较短的预备时间值以实现更多且更快的抢占动作。例如当光通信系统包括类似于图4a的高噪声信号模式时，控制器可以设置比预fecber值407的噪声峰值的持续时间更长的预备时间值。因此，预fecber在预备时间段内没有超过第二阈值，并且控制器不生成警报信号。当光通信系统处于具有较少高于第二阈值的预fecber值的峰值的高噪声环境中时，它导致更有效的光通信系统，而没有频繁的重新路由动作或正常接口的暂停。

在一些实现中，该参数集合包括延迟计时器。控制器可以基于机器学习系统(诸如图2中的ml系统243)来确定并自适应地调整延迟计时器值，使得控制器在延迟计时器的持续时间内保持警报信号。在某些情况下，即使当预fecber值低于(或基本上低于)第三阈值时，控制器也可以保持警报信号，并且因此接口(或传输路径)在延迟计时器值持续时间内被认为是不可用的。这可以防止接口在“可用”状态和“不可用”状态之间切换，并提供更多时间来修复接口(或传输路径)。

在一些实现中，当基于机器学习系统来确定并自适应地调整参数集合(包括第二阈值、第三阈值、预备时间、延迟计时器)时，控制器可以考虑不同的信号衰减源并对源进行不同加权以防止在接口的“可用”状态和“不可用”状态之间频繁切换。例如当噪声由放大器生成时(并且处理器确定劣化的源设备的身份是放大器)，它通常具有类似于白噪声的噪声模式(或信号模式)。因此，噪声幅度低，振幅变慢或没有变化。再例如当噪声由劣化连接器引起(并且处理器确定劣化的源设备的身份是连接器)时，光信号的功率可以相对快速地改变。通过检测功率的变化，控制器可以确定劣化连接器的噪声模式(或信号模式)。当噪声是快速噪声(即，持续时间短)时，控制器可以降低延迟计时器值，使得接口(或传输路径)可以快速返回到正常操作。

在一些实现中，控制器可以被布置在光转发器的外部，并且可操作地耦合到多个光转发器。考虑到多个光转发器的总效率，控制器可以基于机器学习系统(诸如图2中的ml系统243)来确定并自适应地调整多个光转发器的参数集合。例如在多个光转发器的多个链路劣化的情况下，控制器可以增加所有剩余链路的第二阈值以避免它们也“不可用”，使得业务可以继续经由其余链路流动。再例如在dwdm网络中，不同路由器对之间的一些路由器到路由器连接可以放置在单根光纤上。如果该光纤(或那里的连接器或放大器)劣化，许多路由器到路由器链路可能会同时劣化。控制器可以考虑每个路由器到路由器链路并对该光纤连接的所有连接采取动作(例如升高或降低第二阈值和/或第三阈值)。

在一些实现中，控制器可以监视预fecber值并执行统计处理，诸如例如预fecber的滚动平均值和预fecber的标准差。控制器可以通过对最近数据使用较高权重并对较旧数据使用较低权重来调整参数集合。例如如果平均预fecber稳定且标准差低，则可以将第二阈值设置为更接近第一阈值以避免不必要的重新路由尝试。如果预fecber是易失性的并且标准差很高，则突然中断的可能性很高。因此，控制器可以降低第二阈值，这可能导致触发重新路由太快但允许在短时间帧内重新路由的可能性。

在其他实现中，控制器可以基于预fecber模式(或信号模式)和机器学习系统来自适应地调整参数集合的特性。例如如果预fecber相对缓慢地改变，则可以通过预fecber的突然改变而不是绝对阈值来触发快速重新路由。如果预fecber是相对易变的，则可以基于预fecber的中值而不是预fecber的单个遥测值来触发快速重新路由。

图5是示出根据实施例的用于自适应地检测和调整光通信系统中的光转发器的劣化的方法500的流程图。信号劣化过程的自适应检测可以在例如诸如参考图2所示和所述的控制器207的处理器241的处理器上执行。

在501处，接收时间集合处的预前向纠错(fec)误码率(ber)值的第一集合，以标识包括光转发器的第一传输路径上的劣化。光转发器(例如图2中的光转发器251)通过光通信系统中的第一传输路径来接收光信号集合。第一传输路径包括传输该光信号集合的光转发器，来自该光链路集合(例如图2中的光链路231-233)的至少一个光链路。在一些情况下，第一传输路径可以包括本地路由器、远程路由器、其他光连接器和/或传输该光信号集合的光设备。光转发器的前向纠错(fec)解码器在fec解码器校正误码之前的时间集合处测量预fecber值的第一集合。然后，光转发器的fec解码器将预fecber值的第一集合发送到处理器。ber值是每单位时间的误码的数目，并且表示在第一传输路径上发生的误差程度。预fecber值可以用作第一传输路径上的潜在和实际信号劣化的指示。信号劣化可以发生在一个或多个光链路(例如图2中的光链路232)或光发射机或光接收机之间的传输路径上的任意地方。

在502处，基于该时间集合的预fecber值的第一集合，确定信号模式。信号模式可以是高噪声信号模式、突发噪声信号模式和/或类似物。信号模式可以是高噪声信号模式、突发噪声信号模式和/或类似物。在高噪声信号模式中，噪声频繁发生，而噪声的幅度与信号的幅度相比相对较小。在突发噪声信号模式中，噪声的幅度可以非常快地增加到高水平(即，峰值噪声)。

在503处，基于信号模式，自适应地调整包括第一阈值和第二阈值的参数集合，使得传输路径的信号劣化可以被正确地识别并且业务损失可以被减少或最小化。参数集合可以经由机器学习算法由用户配置或通过实验确定。在一些实现中，参数集合的初始值可以可选地基于历史数据自动确定，或者由系统管理员手动确定。机器学习算法可用于基于光通信系统的本地噪声条件来修改和自适应地调整这些参数。第一阈值(或fec限制)指示光转发器的fec解码器可以校正接收信号中的误码的预fecber的阈值。当预fecber(即，第二预fecber值)低于第一阈值时，可以成功识别和校正误码，因此不会发生分组损失(或者在可接受的水平上发生最小的分组损失)。当预fecber(即，第二预fecber值)超过第一阈值时，光转发器的fec解码器不能校正误码，并且不能充分处理所接收的分组(例如分组损失发生在不可接受的水平)。响应于预fecber超过第二阈值并且低于第一阈值，控制器(例如图2中的控制器207)可以发送指示信号劣化的警报信号(例如到路由器201和/或252)。

该参数集合可包括第三阈值。当第二预fecber值超过第三阈值时，可以清除警报信号并且不需要采取抢占动作(例如劣化的接口或传输路径返回到正常操作)。例如可以通过发送指示预fecber值落入第三阈值305以下的另一信号或消息来清除警报信号。

当光通信系统具有高噪声信号模式时，来自第一组预fecber值的预fecber值可以仅在短时间段内超过第二阈值。即使预fecber值快速返回到第二阈值和第三阈值之间的可接受范围并保持在该范围内，警报信号也被升起以暂停接口(或传输路径)一段时间，但是因为预fecber值未落入第三阈值以下，所以不退出警报状态。这种情况是被称为的“误报”的一个示例。这导致接口(或传输路径)在一段时间内空闲并且光通信系统效率较低。因此，在一些情况下，自适应地调整参数集合包括将第二阈值增加到更接近第一阈值并且低于第一阈值，使得预fecber值的噪声峰值不超过第二阈值并且控制器不会生成报警信号。接口继续正常运行，而没有业务流的中断。自适应地调整参数集合可以包括将第三阈值增加到更接近第二阈值，使得在预fecber值的噪声峰值之后，预fecber值快速跌入到第三阈值以下。响应于预fecber值低于第三阈值，控制器可以移除警报信号，并且劣化接口(或传输路径)从空闲暂停返回到正常操作。

当光通信系统包括突发噪声信号模式时，在一些情况下，自适应地调整参数集合包括降低第二阈值，使得预fecber值的噪声峰值更早地达到第二阈值以升起报警信号。这允许光转发器(或本地路由器、远程路由器)有更多时间来响应第一传输路径的信号劣化并实现抢占动作(例如将业务重新路由到不同于第一传输路径的第二传输路径)。在一些情况下，自适应地调整参数集合包括降低第三阈值以允许接口(或第一传输路径)保持空闲更长的时间段，使得可以实现本地和远程的抢占动作。响应于预fecber值低于第三阈值，控制器可以移除警报信号，并且劣化接口(或传输路径)从空闲暂停返回到正常操作。

在504处，响应于第二预fecber值超过第二阈值并且低于第一阈值，发送信号以触发业务重新路由到第二传输路径以减少由于第一条传输路径的劣化而导致的业务损失。光转发器(或本地路由器或远程路由器)可以采取抢占行动(例如通过接口停止转发分组、重新路由到另一个接口或另一个传输路径、另一个链路保护方法和/或类似物)以在达到第一阈值(fec限制)之前最小化或者防止数据分组损失。在光链路的劣化或故障的情况下，路由器可以启动快速重路由并将业务引导到另一个光链路或通过光转发器之外的光转发器。

本文描述的一些实施例涉及具有非暂态计算机可读介质(也可以称为非暂态处理器可读介质)的计算机存储产品，其上具有用于执行各种计算机实现的操作的指令或计算机代码。计算机可读介质(或处理器可读介质)在其不包括暂态传播信号本身的意义上是非暂态的(例如在诸如空间或电缆的传输介质上承载信息的传播电磁波)。介质和计算机代码(也可以称为代码)可以是为特定目的和目标而设计和构造的代码。非暂态计算机可读介质的示例包括但不限于：磁存储器介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光盘存储介质，诸如光盘/数字视频光盘(cd/dvd)、光盘只读存储器(cd-rom)和全息设备；诸如光盘的磁光存储介质；载波信号处理模块；专门被配置用于存储和执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路(asic)、可编程逻辑器件(pld)、只读存储器(rom)和随机存取存储器(ram)器件。本文描述的其他实施例涉及计算机程序产品，其可以包括例如本文所讨论的指令和/或计算机代码。

计算机代码的示例包括但不限于微代码或微指令，诸如由编译器产生的机器指令，用于产生web服务的代码，以及包含由计算机使用解释器执行的更高级指令的文件。例如可以使用命令式编程语言(例如c、fortran等)、函数编程语言(haskell、erlang等)、逻辑编程语言(例如prolog)、面向对象的编程语言(例如java、c++等)或其他合适的编程语言和/或开发工具来实现实施例。计算机代码的附加示例包括但不限于控制信号、加密代码和压缩代码。

尽管上面已经描述了各种实施例，但是应该理解，它们仅以示例的方式呈现，而不是限制。在上述方法指示某些事件以特定顺序发生的情况下，可以修改某些事件的排序。另外，某些事件可以在可能时在并行过程中同时执行，以及如上所述顺序执行。