Wdm光網絡中的物理器件的自動配置方法
2023-12-07 01:28:36
專利名稱：Wdm光網絡中的物理器件的自動配置方法
技術領域：
本發明涉及WDM光網絡系統，具體涉及WDM光網絡中的物理器件的自動配置方法。
背景技術：
波分復用(WDM)技術的發展推動了下一代的通信網絡的結構體系的變革。但是， WDM光網絡系統中物理器件結構本身會導致信號傳輸損傷，使得在進行光網絡規劃時必須 考慮物理層的特性，以保證網絡的可靠性與服務質量。光信號的傳輸損傷來源於光纖色散、 非線性效應、偏振模色散、節點串擾、放大器噪聲等，因此，需要建立光信號與各個物理器件 的模型，用於對傳輸損傷進行評估，通過對傳輸損傷的評估，建立合適的光放、色散補償等 器件，使光信號傳輸滿足要求。現在的光網絡大都採用波分技術進行傳輸，因而在光網絡規劃中，有很大一部分 工作是在對WDM網絡中的物理器件進行配置，這些器件包括改善傳輸色散的色散補償模 塊、為傳輸損傷所配置的光放大器、為解決傳輸中的非線性效應而配置的GFF、DGE模塊等。 另外，由於業務的需要，波分網絡的光通道可能會進行嵌套，即對某一光通道來說，某段物 理配置會滿足要求，但對另一光通道來說，這段物理配置卻不合適，因而由人工在進行物理 器件配置時，需要反覆的調整物理器件參數，然後進行計算驗證，再調整，再驗證，一個簡單 的網絡也會花費極大的精力，並且由人工進行驗證、配置很容易出現錯誤，導致最後工程上 的不成功。隨著波分網在城域網中的應用越來越廣，波分網也越來越複雜，會出現網狀網，在 這種情況下，再由人來進行物理器件的配置將變得異常複雜，甚至是不可能。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是解決WDM光網絡系統中通過人工的方式對物理器 件進行配置工作量大、容易出現錯誤的問題。為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是提供一種WDM光網絡中的物 理器件的自動配置方法，包括以下步驟A10、採集WDM光網絡的網絡參數並構建出網絡軟體模型；A20、分別將WDM光網絡中各物理器件的參數設置在各物理器件參數庫中；A30、根據波分網絡最大波分數、OSNR限制和色散限制設置物理器件的配置規則；A40、分別從各物理器件參數配置表中提取器件參數，並依據配置規則對WDM光網 絡中的所有物理器件依次進行配置；A50、輸出配置結果。步驟A40中，首先配置色散補償模塊，然後配置光放器件，所述光放器件包括GFF 器件、光放大器和DGE器件，最後採用新58公式遍歷計算光復用段的OSNR值，當OSNR值低 於系統設置的最低值時，提示需在不符合要求的光放段上添加中繼或光放大器件並配置。上述方案中，色散補償模塊的配置包括以下步驟
A411、遍歷WDM網絡中的每一個光放段，並獲得每一光放段的光纖長度、類型以及 光放段列表；A412、根據光放段列表中每一段光放段的光纖長度和類型，從色散補償器件參數 庫中為其查找匹配的色散補償模塊，並加入到該光放段的器件參數列表中；A413、以當前光放段是否為光放段列表中的最後一個為依據獲得光放段是否遍歷 完成的判斷結果，當判斷結果表明全部光放段都嘗試進行了色散補償模塊匹配後，則轉至 步驟A414，否則返回步驟A412繼續為下一個光放段匹配相應的色散補償模塊；A414、遍歷所有的虛擬復用段，按虛擬復用段的長度從小到大進行排列，並依次獲 得每一虛擬光復用段的殘餘色散；A415，判斷當前虛擬復用段的殘餘色散值是否< 0，如果殘餘色散值< 0則轉步驟 A416 ；否則轉至步驟A418 ；A416、遍歷所有虛擬光復用段的色散補償模塊，並按步長減少色散 補償模塊的色
散值；A417、判斷虛擬復用段的殘餘色散值是否< 0，如果殘餘色散值 限制值，如果是則轉至步驟A418，否則轉至步 驟 A420 ；A420、判斷虛復用段的遍歷是否完成，如完成則轉步驟A421，否則轉至步驟A414 ；A421、調整光復用段色散；A422、在進行初始配置後，對色散補償模塊進行調整，直到所有復用段色散值在最 大欠補償與最大過補償值之間；上述步驟按正向、反向兩段光纖分別進行。上述方案中，GFF器件的配置包括以下步驟遍歷所有光復用段，提取光復用段的光放段列表，並累加光放段長度，當長度滿足 GFF器件配置中添加GFF器件的長度時，在該光放段末添加GFF器件，對GFF器件的添加也 分為兩個方向，光放段及光復用段的正向與反向分別進行。上述方案中，光放段配置光放大器包括以下步驟A511、遍歷每一個光復用段中的每一個光放段，獲得每一個光放段列表；A512、依次為每一個光放段設置發端和收端光放大器，光放大器件的配置採用完 全補償前段衰耗的方法，如果光放段衰耗比較大，按該區段的收端需要配置兩極放大器，則 先配置前置放大器，再根據GFF、DCM衰耗配置後置放大器；A513、獲取光放段的功率衰耗，功率衰耗lost =每一光放段光纖的衰耗之和，如 果光放段配置了 DCM器件或是GFF器件等，則加上DCM器件或GFF器件的插入損耗；A514、從衰耗光放配置表中查找與lost相匹配的光放配置；A515、統計光復用段上的光放大器個數，在光放大器個數超過指定個數後，在該光 復用段上添加DGE器件；A516、獲取光放段參數以及系統參數，光放段參數包括發端放大器與收端放大器 的增益、噪聲係數、飽和輸出；光放段光纖的衰耗值之和，如有DCM、GFF、DGE,則應將這些器件的插入損耗計入系統衰耗；系統參數即系統波道數；A517、判斷是否所有的光放段均配置完成，如果全部配置完成則結束配置；否則， 重複步驟A512-A516，直至全部配置完成。上述方案中，配置DGE器件後，在DGE前加設前置光放大器，在DGE後添加後置光 放大器。本發明，可以自動快速配置複雜的WDM網絡，如鏈形、環形及網狀網的波分網絡的 光放器件，快速輸出各復用段的OSNR值、色散值等工程中關心的參數，可快速檢驗網絡器 件配置的有效性，代替人力反覆計算、調整的複雜計算過程，往往由人工配置需要幾天甚至 幾星期之久的波分網絡器件配置，在幾小時之內即可配置完成，並正確的輸出物理器件配 置表，避免了人為配置中數據錯誤導致的器件配置缺限。在採取本發明進行波分配置後，能 將各種參數進行報表輸出，可以很容易的看出波分網各段參數，驗證物理器件配置的有效 性，指出波分網絡的缺限，並給出簡單的解決方法，網絡瓶頸也可以直觀的顯示出來。
圖1為WDM光網絡軟體模型示意圖；圖2為光放大器件參數配置說明表；圖3為本發明提供的WDM網絡中的物理器件自動配置流程圖；圖4為色散補償模塊配置流程圖；圖5為光放大器件配置流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作出詳細的說明。圖1為WDM光網絡結構示意圖，該網絡中有5個節點，其中節點Ni、節點N5為 OTM(光終端復用)節點，節點N2、節點N4為OADM(光分插復用)節點，節點N3為光放節 點。相臨節點形成光放段，該光放段具有正向、反向兩段光纖且兩端分別設有收端和發端光 放大器件，網絡中可能形成波道的兩對節點間的光放段組成虛擬光復用段，如節點Nl-節 點N2、節點N2-節點N4、節點N4-節點N5三個虛擬光復用段，光復用段根據用戶具體業務 要求進行設置，可能包含多段虛擬光復用段，光復用段可以共用相同的光放段，圖1僅為本 發明的一種示例性的實施例，在實際應用中，節點數目和類型並不限於上述5個，可根據實 際情況設置。本發明包括以下步驟，如圖3所示A10、採集WDM光網絡的網絡參數並構建出網絡軟體模型，該網絡軟體模型由節點 以及連接各節點的光纖段組成，光纖段又詳細分為光放段、光復用段和虛擬光復用段，相應 的網絡參數如下節點參數，節點對應網絡中的實際波分設備，可以是光放站點、OTM或OADM站點， 節點參數包括各節點的類型以及連接在各節點上的光纖段的光纖段列表，光纖段列表包括 光放段列表、光復用段列表以及虛擬光復用段列表，上述三種列表中存放各物理的參數列 表，如WDM網絡基本參數、色散補償器件參數、光放大器件參數、GFF器件參數以及DGE器件
參數等。
光纖參數，即光纖的物理參數，如長度、衰耗、色散等；光放段參數，即光放段列表以及每一光放段上的正向光放器件參數列表和反向光 放器件參數列表。光復用段參數，即光復用段列表。虛擬光復用段，即虛擬光復用段列表。上述參數的採集可通過軟體⑶I方式獲得也可以用輸入配置文件的方式獲得。A20、分別將WDM光網絡中的各物理器件的參數設置在各物理器件參數庫中。物理器件的參數庫中包括(1)、基本參數庫，包括波分網速率、波分網最大波道數、ONSR極限值(最低值)和色散參數(最大欠補 償、最大過補償量)，這些參數會影響器件參數的配置，不同波分網速率的設備在傳輸物理 損傷上面的要求不一樣，波分網的最大波道數會影響波道的功率，從而影響OSNR值。(2)色散補償器件參數庫，包括所有可能的色散補償長度，該長度對應有補償光纖類型，如G655-40 ；色散補償步長，該參數表示色散補償模塊長度間隔，比如G655的色散補償經常為 40公裡或80公裡，補償步長即為40公裡。(3)、光放大器件參數庫，包括放大係數、飽和輸出和插入損耗，如OA 18 20 6. 5，表示放大係數為18，飽和輸出 為20，插入損耗為6. 5。(4)、功率均衡器件配置參數庫，包括GFF器件配置參數，波分傳輸中，在傳輸到一定長度後，由於非線性效應，會產生各 波功率的不一致性，需要用GFF器件進行調整，GFF器件配置參數即為一個指定長度，在這 個長度後需要配置GFF器件。GFF器件的插入損耗；DGE器件配置參數，波分傳輸中，光放器件對各波的放大係數會有偏差，因而在多 個光放器件後，會要求用DGE器件來進行調整，DGE器件配置參數即為一個指定數目，在這 個指定數目的光放器件後，需要配置DGE器件；DGE的插入損耗值。A30、根據波分網絡最大波分數、OSNR限制和色散限制設置物理器件的配置規則。波分網絡器件參數的自動配置實際上是模擬人工手動配置器件參數的步驟，通過 算法進行實現。本發明將人工配置光器件的規則形成器件參數庫或是器件參數配置表，在 自動進行配置時，從器件參數庫中提取器件參數，依據器件參數配置表來適配各種可能情 況下的器件參數配置。這些規則包括滿足波分網絡最大波分數，即系統採用的是多少波的系統，如40波、80波等；OSNR限制即系統能接受的OSNR的最低值；色散限制即系統能接受的色散值範圍，包括色散欠補償值限制、色散過補償值限 制；GFF器件及DGE器件配置規則
GFF配置規則，每個公司設備要求可能不一樣，一般為每間隔多少公裡需要配置 GFF器件；DGE配置規則一般為復用段上配置多少個光放器件後，需要配置DGE，間隔的光放 器個數，每個公司要求不一樣。光放器件配置規則分為兩部分，常用光放器件的參數表以及配置光放器件時的衰 耗對應表，常用光放器件的參數表列出了所有常用的光放器件參數，配置光放器件時的衰 耗對應表表示光放段衰耗在什麼值範轉時，採用什麼樣的光放器件進行配置，具體實例如 圖2所示。色散器件配置規則主要有色散補償值和插入損耗。
A40、分別從各物理器件參數庫中提取器件參數，並依據配置規則對WDM光網絡中 的所有物理器件依次進行配置。由於色散補償模塊有插入損耗，會影響到光放器件參數的 配置，因而首先配置色散補償模塊，然後再配置光放大器件，如光放大器、GFF器件(增益平 坦濾波器)和DGE器件(動態增益均衡器)，具體步驟如下A401、色散補償配置；A402、配置光復用段GFF器件；A403、配置復用段光放器件；A404、配置 DGE 器件；A405、檢查配置結果，首先計算復用段0SNR，如果OSNR值是否低於系統極限設置 值，則指出相應光放段，並提示需添加中繼或光放站；A406、輸出各復用段0SNR、色散。其中步驟A401的配置過程如圖4所示，具體包括以下步驟。A411、遍歷WDM網絡中的每一個光放段，並獲得每一光放段的光纖長度、類型以及 光放段列表；A412、根據光放段列表中每一段光放段的光纖長度和類型，從色散補償器件參數 庫中為其查找匹配的色散補償模塊，並加入到該光放段的器件參數列表中，完成色散補償 模塊的配置；A413、以當前光放段是否為光放段列表中的最後一個為依據獲得光放段是否遍歷 完成的判斷結果，當判斷結果表明全部光放段都嘗試進行了色散補償模塊匹配後，則轉至 步驟A414，否則返回步驟A412繼續為下一個光放段匹配相應的色散補償模塊；A414、遍歷所有的虛擬復用段，按虛擬復用段的長度從小到大進行排列，並依次獲 得每一虛擬光復用段的殘餘色散；A415，判斷當前虛擬復用段的殘餘色散值是否< 0，如果殘餘色散值< 0則轉步驟 A416 ；否則轉至步驟A418 ；A416、遍歷所有虛擬光復用段的色散補償模塊，並按步長減少色散補償模塊的色
散值；A417、判斷虛擬復用段的殘餘色散值是否< 0，如果殘餘色散值 限制值，如果是則轉至步驟A418，否則轉至步 驟 A420 ；
A420、判斷虛復用段的遍歷是否完成，如完成則轉步驟A421，否則轉至步驟A414 ；A421、調整光復用段色散，對光復用段列表進行排序，按復用段長度從小到大進行 排列，判斷每一光復用段的色散參數是否滿足系統要求，不滿足，則根據每段光復用段的色 散配置器件進行調整，使每一復用段的色散殘餘值滿足系統設定的範圍。該步驟中，按色散 補償經驗，色散補償最好要欠補償。為保證網絡所有可能的復用段都符合要求，首先對虛復 用段進行調整，遍歷虛光復用段，查看虛光復用段的殘餘色散，調整光復用段色散補償模塊 值，使虛光復用段色散補償值儘量欠補。A422、在進行初始配置後，對色散補償模塊進行調整，直到所有復用段色散值在最 大欠補償與最大過補償值之間。上述步驟按正向、反向兩段光纖分別進行。光放大器件的配置流程如圖5所示，包括以下步驟A511、遍歷每一個光復用段中的每一個光放段，獲得每一個光放段列表；A512、依次為每一個光放段設置發端和收端光放大器，圖2為光放大器件參數配 置說明表，光放大器件的配置一般採用完全補償前段衰耗的方法，對每段衰耗採用不同參 數的光放大器件組合來完全補償衰耗。表中光放段衰耗列指的是光放段上的光纖衰耗值， 如果光放段配置有色散補償模塊，則為光纖衰耗值加上色散補償模塊的插入損耗值，如果 光放段配置有DCM器件和/或GFF器件，則該衰耗值還需要加上DCM器件和/或GFF器件 的插入損耗。圖2中光器件配置列是指對應不同的衰耗，配置光放大器件時採用什麼樣的 光器件。如當衰耗小於A時，收端只配置一個光放器0A1，衰耗在A-B之間時，採用二級放 大方法，設置0A2與0A3，其中A、B是指光放段對應衰耗，OAU0A2是指光放大器參數，包含 光放大器的放大參數和飽和輸出參數。該步驟中，參照光放大器件參數中的器件參數表，查 找到該衰耗所在區段，配置相應的收端光放器件；如果光放段衰耗比較大，按該區段的收端 需要配置兩極放大器，則先配置前置放大器，再根據GFF、DCM衰耗配置後置放大器。因為GFF器件只與光放段的長度相關，因而遍歷所有光復用段，提取光復用段的 光放段列表，並累加光放段長度，當長度滿足GFF器件配置中添加GFF器件的長度時，在該 光放段末添加GFF器件，對GFF器件的添加也分為兩個方向，光放段及光復用段的正向與反 向分別進行。A513、獲取光放段的功率衰耗，功率衰耗lost =每一光放段光纖的衰耗之和，如 果光放段配置了 DCM器件或是GFF器件等，則加上DCM器件或GFF器件的插入損耗；A514、從衰耗光放配置表中查找與lost相匹配的光放配置；A515、統計光復用段上的光放大器個數，在光放大器個數超過指定個數後，在該光 復用段上添加DGE器件，由於DGE器件插入損耗比較大，需要配置相應的多級放大器，配置 DGE器件後，由於DGE產生新的衰耗，因此在DGE前加設前置光放大器，在DGE後添加後置光 放大器，以抵消DGE產生的衰耗。因為DGE器件是根據光放大器的配置結果來判斷是否需 要添加，因而在光放大器配置完成後進行。A516、獲取光放段參數以及系統參數，光放段參數包括發端放大器與收端放大器 的增益、噪聲係數、飽和輸出；光放段光纖的衰耗值之和，如有DCM、GFF、DGE,則應將這些器 件的插入損耗計入系統衰耗；系統參數即系統波道數，光放器的飽和輸出/系統波道數可 獲得單波道光功率。按新58公式遍歷計算光復用段的OSNR值，當OSNR值低於系統設置的最低值時，添加拉曼放大器。新58公式參見通信學報2003年01期《DWDM系統中級聯 EDFA光信噪比計算》；A517、判斷是否所有的光放段均配置完成，如果全部配置完成則結束配置；否則， 重複步驟A512-A516，直至全部配置完成。上述步驟應按正向和反向分別進行，配置完成後，優化光放大器的參數，對OSNR值較低的段，調整光放大器的飽和輸出和放大器的放大係數，以獲得較好的OSNR值，這種 優化由前面輸入的優化係數決定是否進行。A50、按上述方法配置完成後，輸出配置結果。本發明不局限於上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作出的結 構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護範圍之內。
權利要求
WDM光網絡中的物理器件自動配置的方法，其特徵在於包括以下步驟A10、採集WDM光網絡的網絡參數並構建出網絡軟體模型；A20、分別將WDM光網絡中各物理器件的參數設置在各物理器件參數庫中；A30、根據波分網絡最大波分數、OSNR限制和色散限制設置物理器件的配置規則；A40、分別從各物理器件參數配置表中提取器件參數，並依據配置規則對WDM光網絡中的所有物理器件依次進行配置；A50、輸出配置結果。
2.如權利要求1所述的WDM光網絡中的物理器件自動配置的方法，其特徵在於步驟 A40中，首先配置色散補償模塊，然後配置光放器件，所述光放器件包括GFF器件、光放大器 和DGE器件，最後採用新58公式遍歷計算光復用段的0SNR值，當0SNR值低於系統設置的 最低值時，提示需在不符合要求的光放段上添加中繼或光放大器件並配置。
3.如權利要求2所述的WDM光網絡中的物理器件自動配置的方法，其特徵在於色散補 償模塊的配置包括以下步驟A411、遍歷WDM網絡中的每一個光放段，並獲得每一光放段的光纖長度、類型以及光放 段列表；A412、根據光放段列表中每一段光放段的光纖長度和類型，從色散補償器件參數庫中 為其查找匹配的色散補償模塊，並加入到該光放段的器件參數列表中；A413、以當前光放段是否為光放段列表中的最後一個為依據獲得光放段是否遍歷完成 的判斷結果，當判斷結果表明全部光放段都嘗試進行了色散補償模塊匹配後，則轉至步驟 A414，否則返回步驟A412繼續為下一個光放段匹配相應的色散補償模塊；A414、遍歷所有的虛擬復用段，按虛擬復用段的長度從小到大進行排列，並依次獲得每 一虛擬光復用段的殘餘色散；A415，判斷當前虛擬復用段的殘餘色散值是否< 0，如果殘餘色散值 限制值，如果是則轉至步驟A418，否則轉至步驟 A420 ；A420、判斷虛復用段的遍歷是否完成，如完成則轉步驟A421，否則轉至步驟A414 ； A421、調整光復用段色散；A422、在進行初始配置後，對色散補償模塊進行調整，直到所有復用段色散值在最大欠 補償與最大過補償值之間；上述步驟按正向、反向兩段光纖分別進行。
4.如權利要求2所述的WDM光網絡中的物理器件自動配置的方法，其特徵在於GFF器 件的配置包括以下步驟遍歷所有光復用段，提取光復用段的光放段列表，並累加光放段長度，當長度滿足GFF器件配置中添加GFF器件的長度時，在該光放段末添加GFF器件，對GFF器件的添加也分為 兩個方向，光放段及光復用段的正向與反向分別進行。
5.如權利要求2所述的WDM光網絡中的物理器件自動配置的方法，其特徵在於光放段 配置光放大器包括以下步驟A511、遍歷每一個光復用段中的每一個光放段，獲得每一個光放段列表；A512、依次為每一個光放段設置發端和收端光放大器，光放大器件的配置採用完全補 償前段衰耗的方法，如果光放段衰耗比較大，按該區段的收端需要配置兩極放大器，則先配 置前置放大器，再根據GFF、DCM衰耗配置後置放大器；A513、獲取光放段的功率衰耗，功率衰耗lost =每一光放段光纖的衰耗之和，如果光 放段配置了 DCM器件或是GFF器件等，則加上DCM器件或GFF器件的插入損耗；A514、從衰耗光放配置表中查找與lost相匹配的光放配置；A515、統計光復用段上的光放大器個數，在光放大器個數超過指定個數後，在該光復用 段上添加DGE器件；A516、獲取光放段參數以及系統參數，光放段參數包括發端放大器與收端放大器的增 益、噪聲係數、飽和輸出；光放段光纖的衰耗值之和，如有DCM、GFF、DGE，則應將這些器件的 插入損耗計入系統衰耗；系統參數即系統波道數；A517、判斷是否所有的光放段均配置完成，如果全部配置完成則結束配置；否則，重複 步驟A512-A516，直至全部配置完成。
6.如權利要求4所述的WDM光網絡中的物理器件自動配置的方法，其特徵在於配置 DGE器件後，在DGE前加設前置光放大器，在DGE後添加後置光放大器。
全文摘要
本發明公開了一種WDM光網絡中的物理器件自動配置的方法，包括以下步驟A10、採集WDM光網絡的網絡參數並構建出網絡軟體模型；A20、分別將WDM光網絡中各物理器件的參數設置在各物理器件參數庫中；A30、根據波分網絡最大波分數、OSNR限制和色散限制設置物理器件的配置規則；A40、分別從各物理器件參數配置表中提取器件參數，並依據配置規則對WDM光網絡中的所有物理器件依次進行配置。本發明，可以自動快速配置複雜的WDM網絡，快速輸出各復用段的OSNR值、色散值等工程中關心的參數，快速檢驗網絡器件配置的有效性，避免了人為配置中數據錯誤導致的器件配置缺限。
文檔編號H04B10/17GK101834740SQ201010140120
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月7日 優先權日2010年4月7日
發明者張亨學, 龔金俊 申請人:烽火通信科技股份有限公司