一種長距離相干光通信系統傳輸性能優化方法
2023-09-22 06:57:50 3
一種長距離相干光通信系統傳輸性能優化方法
【專利摘要】本發明為了解決長距離、跨段數量大、跨段指標不等、無色散補償相干光傳輸系統的傳輸性能難以快速進行全局優化的問題，提出一種長距離相干光通信系統傳輸性能優化方法，包含以下步驟：基於鏈路衰減和放大器噪聲特性計算出整個光通信鏈路的最優性能參數；設定一組加權係數(m、t)的範圍和初始值；考慮放大器增益最優差值和放大器跨段位置兩個因素設置度量標準Mea(m，t，n)，選擇Mea較大時對應的Kmin個放大器跨段位置Mk，取放大器增益為Aopt,Mk，其中k＝1～Kmin，其他放大器增益為其初始值。本發明在既考慮提升光路性能指標Q因子，又避免調節量過大或調節個數過多所引起的抖動、時延等瞬態特性，實現超長距離、跨段數量大情況下光傳輸系統性能快速優化。
【專利說明】一種長距罔相干光通信系統傳輸性能優化方法
【技術領域】
[0001] 本發明是一種實現長距離光通信的方法，尤其涉及跨段數量大時的相干光通信系 統傳輸性能的優化方法。
【背景技術】
[0002] 由於光纖傳輸中受到色散、自發增益輻射（ASE)噪聲、光纖非線性效應等複雜因 素的影響，在動態光路交換場景下，鏈路衰減和增益的原始配置往往並非最優的，這限制了 傳輸性能，因此需要進行優化。目前的光通信系統傳輸性能優化方案主要針對直接檢測系 統，包括調節源節點發射功率、調節動態分插復用（R0ADM)節點的色散補償和衰減量等方 案。
[0003] 調節源節點發射功率方案。首先根據初始設定的發射機功率，計算接收端的光信 噪比（0SNR)。如果光信噪比過小，則提高源節點注入光纖的信號光功率，使光路整體非線性 相移保持較低的值，以保證接收端光信噪比達到預定指標。
[0004] 調節色散補償和衰減量方案。在每個R0ADM節點對色散補償和衰減量進行調節從 而達到動態優化的目的。假設每個節點的色散補償器、衰減可以動態調節，從源節點開始， 依次計算經過每個節點的0SNR、殘餘色散、節點的輸入輸出信號光功率及累積非線性相移。 對各個節點的衰減量和色散補償量進行調節，直到0SNR、殘餘色散、輸入輸出信號光功率和 殘餘色散符合預定要求則優化完成。該方法一般默認傳輸鏈路跨段為等量配置，即各跨段 參數包括光纖類型、光纖長度、光纖色散、非線性、衰減係數等全部相同。因此，上述方案只 適用於規則鏈路、具有色散補償的直接檢測系統，無法適用於節點中無色散補償的相干光 傳輸系統、各個跨段傳輸配置不相同的系統。
[0005] 針對相干光傳輸系統，還有基於逐段優化或基於最大調節量的單純形優化方法。 該方法要麼簡單地按照從前向後的次序進行優化，要麼只考慮各節點的最大調節量。因此 只能適用於傳輸距離較短、傳輸跨段數較少的系統。在針對長距離、跨段數量大的系統時， 優化效率較低，無法實現對調節量和站點調節次序的全局優化效果。
【發明內容】
[0006] 為了解決長距離、跨段數量大、跨段指標不等、無色散補償的相干光傳輸系統的傳 輸性能難以快速進行全局優化的問題，本發明提出一種長距離相干光通信系統傳輸性能優 化方法，動態調整源發射功率和若干跨段中光放大器的增益，提高優化效率。
[0007] 假設光傳輸系統鏈路存在N個跨段，在系統接收端（RD)的信號質量參數（Q值） 受影響於發射端（TD)的入纖光功率（P)、各放大器的增益（An，n= 1?N)、各跨段的長度 (Ln，n =i?N)以及各放大器的噪聲特性。在系統優化前，存在入纖功率初始值（Ps)、各放 大器增益初始值（As，n，n= 1?N)。在各跨段的衰減、各放大器噪聲特性均確定的條件下， Q值最優（Q_)時對應的系統參數為最優入纖功率（P。#)、最優放大器增益（A^J。當傳輸 系統的性能要求接近最優（使Q_>Q>QMf，其中QMf為預設的一保證可靠傳輸所要求的指標 值）時，本發明將放大器增益最優差值ABS(AAn) = |A_，n-As，n|和放大器跨段位置（n，最 靠近TD的放大器跨段位置為1，向RD方向順序遞增編號）兩個因素的加權組合作為度量標 準來選擇滿足傳輸性能需求時的最少放大器調整數量。
[0008] 本發明長距離相干光通信系統傳輸性能優化方法，包含以下步驟：
[0009] 步驟1、基於鏈路各跨段衰減和放大器噪聲特性，計算出整個光通信鏈路的最優性 能參數，包括第一段光纖的最優入纖功率（P_)、最優放大器增益（A_，n)，繼而得到放大器 增益最優差值ABS(AAn) =lA^j-A^I;
[0010] 步驟2、設定一組加權係數（m，t)的範圍和初始值；
[0011] 步驟3、考慮所述放大器增益最優差值、和放大器跨段位置兩個因素，設置度量標 準為Mea=m?ABS(AAn)-t?n，根據假定的m，t值計算出Mea(n);選擇Mea(n)較大時對 應的K個（K彡1)放大器跨段位置（n=Mi，…，MK)，所對應的放大器增益分別設為A_，M1，… ，AQpt，M，其他放大器增益為其初始值As，n(n= 1?N，且n關，…，MK)，使系統Q>Qrtf ;
[0012] 步驟4、在預定的範圍內改變所述加權係數（m，t)的值，重新執行上一步驟（步驟 3);多次改變所述加權係數的值，則經步驟3得到一組數據K(m，t);
[0013] 步驟5、選取K(m，t)最小時的值Kmin，對應的加權係數值mmin，tminM時放大器調節 個數為Kmin個，根據步驟3結果得到對應的放大器增益分別為，其中k= 1?Kmin。
[0014] 在所述步驟3?4中，入纖功率使用所述最優入纖功率（P_)。
[0015] 上述步驟結束後，只需要對鏈路中Kmin個放大器的增益進行調整，使所對應的放大 器增益從其初始值調整為A_，Mk(k= 1?Km)。
[0016] 本
【發明內容】
和現有技術的區別在於，通過在優化過程中採用了基於調節放大器增 益和放大器鏈路位置雙重特性的度量因子，將該度量因子的累加效果用於選取最優的調節 節點和放大器最優值，可有效降低傳輸性能優化過程中的所需調節的放大器個數。本發明 在光路傳輸性能優化過程中，既考慮提升光路性能指標Q因子，也考慮了避免光路整體增 益調節量過大或調節個數過多所引起的抖動、時延、瞬態特性，同時也降低了網絡運營開 銷，實現了超長距離、跨段數量大的情況下相干光傳輸系統性能的快速優化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1為跨段指標不等的長距離光通信系統配置示意圖
[0018] 圖2為本發明光通信系統傳輸性能優化方法流程的實施例
[0019] 圖3為本發明光通信系統傳輸性能優化的數值結果舉例
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖，對本發明的實施方式作進一步的詳細描述。
[0021] 在對應如圖1所示系統鏈路中，給定光路配置（如發射機功率、各段光纖參數、各 跨段放大器增益、噪聲指數等）條件，假設光傳輸系統鏈路存在N個跨段，在系統接收端 (RD)的信號質量參數（Q值）受影響於系統發射端（TD)的入纖光功率（P)、各放大器的增 益（An，n= 1?N)、各跨段的長度（Ln，n= 1?N)以及各放大器的噪聲特性。
[0022] 例如一種計算系統質量參數（Q值）的方法是適用光信噪比級聯計算，即Q= SNRKx。經過若干段光纖長度不同、放大器增益不同的光纖跨段級聯後，接收端系統最終的信 噪比整個跨段的傳輸性能評估方法採用各個跨段信噪比倒數相加求和得到，如公式（1)所 /_J、1〇
【權利要求】
1. 一種長距離相干光通信系統傳輸性能優化方法，其特徵在於，包含以下步驟 步驟1、基於鏈路各跨段衰減和放大器噪聲特性，計算出整個光通信鏈路的最優性能 參數，包括最優入纖功率（P_)、最優放大器增益（A^J，繼而得到放大器增益最優差值 ABS(AAn) = |Aopt；n_As；nl； 步驟2、設定一組加權係數（m、t)的範圍和初始值； 步驟3、考慮所述放大器增益最優差值和放大器跨段位置（n)兩個因素，設置度量標準 為Mea=m*ABS(AAn)_tti，根據假定的m，t值計算出Mea(n);選擇Mea(n)較大時對應的K 個（K彡1)放大器跨段位置（nzMi，…，Mk)，所對應的放大器增益分別設為A_，M1，…，A_，m， 其他放大器增益為其初始值As，n(n= 1?N，且n關Mi，…，Mk)，使系統Q>Q,ef ; 步驟4、在預定的範圍內改變所述加權係數（m，t)的值，重新執行步驟3 ;多次改變所述 加權係數的值，則經步驟3得到一組數據K(m，t); 步驟5、選取K(m，t)最小時的值Kmin，對應的加權係數值mmin、tmin，此時放大器調節個數 為1(_個，根據步驟3結果得到對應的放大器增益分別為，其中k= 1?Kmin ; 所述步驟3?4中，入纖功率使用所述最優入纖功率（P。#)。
2. 如權利要求1所述長距離相干光通信系統傳輸性能優化方法，其特徵在於，還包含 以下步驟 對鏈路中Kmin個放大器的增益進行調整，使所對應的放大器增益從其初始值As，Mk調整 為Aopt，(k- 1 ?Km)。
3. 如權利要求1所述長距離相干光通信系統傳輸性能優化方法，其特徵在於，計算Q值 的方法是適用光信噪比級聯計算，即Q=SNRKx，有
4. 如權利要求3所述長距離相干光通信系統傳輸性能優化方法，其特徵在於，
其中，Ln為各跨段的長度（n= 1?N)，Pin,n為第n個跨段的入射光信號功率，PASE為 放大器自發輻射噪聲功率，PNU,n為非線性噪聲功率。
5. 如權利要求1?4任一所述長距離相干光通信系統傳輸性能優化方法，其特徵在於， 設置所述加權係數m的變化範圍為[S，l]，其中S為一接近〇的正數。
6. 如權利要求1?4任一所述長距離相干光通信系統傳輸性能優化方法，其特徵在於， 設置所述加權係數t的變化範圍為[S，1]，其中S為一接近〇的正數。
【文檔編號】H04B10/293GK104410452SQ201410591711
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月29日 優先權日:2014年10月29日
【發明者】李煒, 祝唯微, 金鑫, 陳寶靖, 黨倩, 柴京, 鄧捷, 汪文晉, 高冠軍, 李圓圓 申請人:國家電網公司, 國網甘肅省電力公司, 國網甘肅省電力公司信息通信公司, 北京郵電大學