均衡光傳輸信號的方法與流程
2023-09-20 23:09:10
本發明涉及一種均衡光傳輸信號的方法和一種用於均衡光傳輸信號的光網絡節點。
背景技術：
：出於光數據傳輸的目的，可以在其相位和/或幅度方面調製光信號。可以根據具有相應階數的特定調製方案調製具有相應的波長寬度的光載波信號。由於數據業務量的增加，可以使用更高階的調製方案或調製格式以便增加針對給定載波信號的傳輸信息的數量。隨著使用在接收端處的相干檢測的相干數據傳輸的引入，各種調製方案變為可用的。在發射端調製的光載波信號在接收端以相干接收方案使用對應於所接收的光信號的波長的本地振蕩器信號進行檢測。其他復用方法(諸如偏振復用)可以被用於進一步增加總體數據速率。相干數據傳輸的優點是創建由多個載波信號組成的光信道的可能性，使得實現窄頻譜的佔用。在這樣的技術(被稱為靈活柵格(flexgrid))中，光信道的間隔可以由具有12.5GHz的帶寬的頻譜帶隙組成，其中，可以針對利用例如50GHz的總體帶隙的帶寬的一個單個光載波信號保留該總體帶隙。換句話說，根據該技術，可以通過光載波信號分配在12.5GHz的步長內變化的帶寬。所謂的靈活柵格方案的缺點在於，該方案需要對符合該特定柵格的特定間隔的光網絡節點處的設備進行過濾。例如，文獻中的不同的工作已經論證，對於比35GHz更窄的帶寬的過濾器不會在插入損耗和剖面銳度方面表現出令人滿意的性能。因此，將單獨的濾光器應用到小於35GHz的帶寬的單獨的載波信號可能是麻煩的。圖1示出了對於由帶隙S1,……,S12給定的帶隙間隔的波長WL上的兩個載波信號C1、C2的功率譜密度PSD。對於所有帶隙而言，不同的帶隙的帶寬SL是相等的。兩個信號C1和C2可以形成所謂的超信道信號。超信道信號是在光網絡中從相同開始和發射節點沿著相同光鏈路(優選地，以相同濾光器和相同中間網絡節點的形式)到相同目的地節點發射的信號。如從圖1顯見的，可以通過將載波信號C1、C2分布到帶隙S1,……,S12上來給定由若干載波信號C1、C2形成的超信道信號，使得載波信號C1被分布到未由任何其他載波信號C2佔用的若干帶隙S1,……S4上。換句話說，單個帶隙S1,……,S2由至多一個載波信號佔用。繼續圖1中所示的柵格，不同的載波信號C1和C2可以在網絡節點處接收並且還可以然後通過每個帶隙均衡僅影響載波信號之一的均衡方法而對其功率進行均衡(例如，衰減)。技術實現要素：提出了一種用於均衡光傳輸信號的方法。該光傳輸信號具有在多個相鄰頻譜帶隙上形成的總體帶寬。該光傳輸信號包括非重疊子載波信號的集合，其中，子載波信號在頻譜帶隙上的分布是：至少一個頻譜帶隙由超過一個子載波信號佔用。該方法包括在網絡節點處執行的不同的步驟。接收該光傳輸信號。而且，對該信號進行放大。針對子載波信號測量相應的功率電平。提供了分布數據，其指示子載波信號在頻譜帶隙上的分布。提供了功率電平數據，其針對頻譜帶隙指示相應的期望的功率電平。對於頻譜帶隙而言，使用所測量的功率電平、分布數據和功率電平數據導出相應的衰減值。最後，使用所導出的衰減值在頻譜帶隙內分別地衰減光傳輸信號。優選地，分布數據指示子載波信號的相應的功率電平在頻譜帶隙上的預定義的分布。優選地，光傳輸信號是由子載波信號形成的超信道信號。優選地，頻譜帶隙具有相同相應的帶寬。還提出了一種用於使光傳輸信號均衡的網絡節點。該節點包括-光接口，其可操作為接收光傳輸信號，-光放大器，其可操作為放大光傳輸信號，-光譜分析器，其可操作為針對子載波信號測量相應的功率電平，-網絡接口，其可操作為提供指示子載波信號在頻譜帶隙上的分布的分布數據，並且還可操作為提供針對頻譜帶隙指示相應的期望的功率電平的功率電平數據，-控制單元，其可操作為使用所測量的功率電平、分布數據和功率電平數據針對頻譜帶隙來導出相應的衰減值，-以及一個或多個衰減器，其可操作為使用導出的衰減值在頻譜帶隙內分別地衰減光傳輸信號。附圖說明圖1示出了根據現有技術的將載波信號分布到頻譜帶隙上。圖2示出了根據所提出的方法的將載波信號分布到頻譜帶隙上。圖3示出了所提出的光網絡節點。圖4示出了可操作為確定指示子載波信號到頻譜帶隙上的分布的分布數據並且可操作為確定針對頻譜帶隙指示相應的期望的功率電平的功率電平數據的所提出的發射光網絡節點。具體實施方式如關於圖1先前所描述的，現有技術教導將子載波信號C1、C2分布到頻譜帶隙S1,……,S12，使得頻譜帶隙由至多一個子載波信號佔用。這是被稱為所謂的靈活柵格技術的現有技術方法。由子載波信號C1、C2形成的超信道信號內的均衡的能力取決於使用的均衡器的譜寬的粒度。目前，均衡器由波長選擇開關(WSS)的使用來實現，其具有例如12.5GHz的譜粒度。針對子載波信號(諸如C1和C2)的已知均衡方法依賴於頻譜帶隙由至多一個子載波信號佔用的假設。本文所提出的方法和網絡節點允許形成由若干子載波信號組成的超信道信號，其中，子載波信號的帶寬不必是帶隙帶寬的整數倍，並且其中，柵格的頻譜帶隙可以由超過一個載波信號佔用。這將在下文中更詳細地描述。圖2示出了針對形成超信道信號SUCH的不同的子載波信號SC1、SC2、SC3、SC4的波長WL上的功率譜密度PSD。超信道信號的定義與如本申請的
背景技術：
章節內先前給定的一樣。必須注意，不同的帶隙(諸如帶隙S4、帶隙S6和帶隙S8)由超過一個子載波信號佔用。載波信號SC1,……,SC4具有相應的功率譜密度PSD1,……,PSD4，如圖2中所指示的。本文所描述的所提出的方法允許在中間網絡節點或發射網絡節點處對不同的載波信號SC1,……,SC4的均衡。通過向超信道信號應用針對相應帶隙S1,……,S12的相應均衡值來實施該均衡方法。均衡值優選地是衰減值。雖然不同的載波信號SC1,……,SC4形成沿著相同光鏈路發射的超信道信號SUCH，但是不同地影響不同載波信號SC1,……,SC4的不同光信道衰減的變化可以推動在功率均衡方面針對不同載波信號的單獨均衡的需要。應用針對形成超信道信號SUCH的所有頻譜帶隙的相同均衡值的均衡可能不是足夠的。如在圖2中所示，在兩個載波信號對相同帶隙的可能分配的情況下，選擇將子載波信號SC1,……,SC4分配到不同的帶隙S1,……,S12可以是有益的，以便最大化沿著超信道信號的譜效率。這進而避免將固定的子載波信號使用到獨特的信道間隔柵格。在柵格上未確切地對齊不同的載波信號SC1,……,SC4這一事實在相干檢測中並不是問題，因為相干檢測允許接收端使用對應的本地振蕩器信號選擇性地接收特定子載波信號SC1,……,SC4。現在本文所描述的所提出的方法允許執行光域中的均衡，其中，所接收的光信號不必在功率方面針對每個帶隙單獨地測量，而是僅每載波信號功率值必須在執行所提出的方法的節點處測量。在執行所提出的方法的節點處必須已知的全部信息是子載波信號的所測量的功率值、子載波信號到頻譜帶隙上的分布以及針對相應頻譜帶隙的期望的預定義功率電平。載波信號SC1,……,SC4與帶隙S1,……,S12之間的關係可以被描述如下：超信道信號SUCH由若干子載波信號SC1,……,SC4形成，其相應的索引i為i＝1...M,例如M＝4。子載波信號SC1,……,SC4被分布到頻譜帶隙S1,……,S12上，其相應的索引j為j＝1...N,例如N＝12。優選地，頻譜帶隙具有12.5GHz的帶寬。產生沿著載波信號SC1的功率譜密度PSD1的積分值，可以導出相應功率值P_1。因此，通過導出針對相應載波信號SC1,……,SC4的相應功率值P_i，可以確定大小M×1的功率電平向量P=P1...PM.]]>類似地，通過產生帶隙S1的功率譜密度的積分，可以導出相應功率電平值SP_1。因此，可以導出相應帶隙功率值SP_1,……,SP_12以便確定大小N×1的功率電平向量SP=SP1...SPN,]]>其針對頻譜帶隙S1,……,S12指示相應功率電平。係數aj,i指示具有索引i的子載波到具有索引j的帶隙上的功率貢獻。可以在大小N×M的矩陣中概括這樣的分布係數。子載波信號的功率電平與針對不同帶隙的功率電平之間的關係然後由以下等式給定SP=AP.]]>在由圖2給定的示例中，該等式可以寫作SP=SP1SP2SP3SP4SP5SP6SP7SP8SP9SP10SP11SP12=a1,1000a2,1000a3,1000a4,1a4,2000a5,2000a6,2a6,3000a7,3000a8,3a8,4000a9,4000a10,4000a11,4000a12,4P1P2P3P4.]]>具有索引j的帶隙內的功率SP_j然後由以下給定SPj=Σi=1Maj,iPi.]]>將載波SC1,……,SC4分布到帶隙S1,……,S12上，使得頻譜帶隙根本不由載波信號、僅一個載波信號或兩個載波信號佔用。例如，帶隙S1僅由載波信號SC1佔用，使得帶隙1內的功率由以下給定SP1＝a11·P1。對於由載波信號SC1和SC2佔用的帶隙S4而言，功率電平由以下確定SP4＝a41·P1+a42·P2。查看對於不同的載波信號的功率電平、對於不同的帶隙的功率電平與矩陣A之間的關係，變得清楚的是，矩陣A指示子載波信號的相應功率電平到頻譜帶隙上的預定義分布。假定在光節點處，光信號被接收並且還使用光放大器放大，那麼可以在放大器之後在接收節點處測量針對相應載波SC1,……,SC4的相應功率電平。可以確定在功率衰減方面的哪些相應衰減值必須應用到相應頻譜帶隙內的光信號以便產生針對相應帶隙的期望的功率電平。這可以通過向接收節點提供指示針對帶隙S1,……,S12的期望功率電平的功率電平數據連同作為指示子載波信號的相應功率電平到頻譜帶隙上的預定義分布的分布數據的矩陣A而實現。指示相應的期望的功率電平Sd_i的功率電平數據可以由向量給定Sd=Sd1...SdM.]]>該功率電平數據和分布數據或者從實例(諸如網絡管理實例)提供，其知道載波信號電平到帶隙上的分布並且知道期望的功率電平。備選地，通過稍後將關於圖4詳細描述的發射網絡節點確定該功率電平數據和分布數據。現在關於圖3更詳細地描述所提出的網絡節點處的均衡光信號的方法。圖3示出了光網絡節點ON，其包含能夠使用網絡接口NI經由網絡控制平面與網絡管理實例進行通信的控制單元CTRL。控制平面可以是例如基於GMPLS的，其中，消息經由RSVP或OSPF協議發送。備選地，網絡控制平面是基於軟體定義網絡(SDN)的控制平面。經由控制平面，在節點ON處接收分布數據，其指示子載波信號到頻譜帶隙的分布(以優選地矩陣A的形式)。而且，在接口NI處接收針對頻譜帶隙指示相應期望的功率電平(優選地，以向量Sd的形式)的功率電平數據。光信號可以經由輸入鏈路IL1、IL2接收並且可以然後切換到輸出鏈路OL1、OL2。這通過使用每個輸入鏈路IL1、IL2處的相應波長選擇開關WSS實現，波長選擇開關WSS進而連接到輸出鏈路OL1、OL2的相應多路復用設備MUX。因此，光節點ON形成光交叉連接節點。在輸入鏈路IL1、IL2處接收的光信號由相應光放大器AMP放大，並且然後提供給相應波長選擇開關WSS。放大信號的一部分在抽頭耦合器TC處耦合輸出，並且然後被提供到光譜分析器OSA，光譜分析器OSA優選地是基於光柵的光譜分析器。分析器OSA由控制器CTRL控制。分析器OSA針對例如在輸入鏈路IL1處接收的所接收的光信號而測量形成超信道信號的相應載波信號的相應功率電平Pm_i。這些功率電平Pm_i然後被提供給控制單元CTRL。控制單元CTRL控制波長選擇開關WSS的衰減設備ATT1,……,ATTK以用於應用相應衰減值，這些衰減值是針對功率衰減的衰減值。優選地，衰減器的數目K等於或大於所討論的形成超信道信號的載波信號所分配到的頻譜帶隙的數目N。相應頻譜帶隙的不同的部分光信號由光開關OS在波長選擇開關WSS內切換到多路復用設備MUX之一上。一旦控制單元CTRL在手頭具有相應載波信號SC1、……SC4的所測量的相應功率電平Pm_i，則控制單元CTRL使用由矩陣A給定的、指示子載波信號到頻譜帶隙上的分布所提供的分布數據。而且，控制單元CTRL使用優選地由向量Sd給定的、針對頻譜帶隙指示期望的功率電平的功率電平數據。子載波信號的所測量的相應功率電平Pm_i可以由以下給定Pm=Pm1...PmM.]]>使用所測量的功率電平和所提供的分布數據，控制單元CTRL可以將針對相應帶隙的所測量的功率電平S_m計算為Sm=APm]]>以及Sm=Sm1...SmN.]]>由於不同的衰減效應和/或由於沿著發射超信道信號的連接不同的應答器的光路徑的傳輸特性中的差異，具有索引j的每個帶隙的所測量的功率Sm_j可能與期望或預期的對應的功率電平Sd_j不同。這樣的衰減可以歸因於光纖和/或連接器差異。使用所提供的針對頻譜帶隙指示相應的期望的功率電平的功率電平數據Sd，控制單元CTRL可以將衰減值S_eq經由Seq＝Sd./Sm導出為Seq=Seq1...SeqM.]]>在本文中，操作./表示元素級相除。換句話說，使用所測量的功率電平Pm_i和分布數據A連同對於頻譜帶隙的功率電平數據Sd，導出衰減值S_eq。應用得到的衰減值S_eq，這些值可以然後由控制單元CTRL用於設置波長選擇開關WSS的衰減器ATT1,……,ATTK內的對應的均衡值。換句話說，使用所導出的衰減值Seq在頻譜帶隙內使光傳輸信號單獨地衰減。優選地，光放大器AMP未放置在波長選擇開關WSS的前面和分析器OSA的前面，而是在節點ON的輸出埠處，其中，考慮放大器的增益值以用於導出衰減器ATT1,……,ATTK的衰減值。在如上文給定的說明中，已經假定指示不同的子載波信號到頻譜帶隙上的分布的分布數據(矩陣A)和由向量Sd給定的期望的功率電平數據可以自身已知。關於圖4，現在描述可操作為確定分布數據和功率電平數據的網絡節點ON1。節點ON1可以是發射網絡節點。節點ON1生成圖2的超信道信號SUCH並且還能夠導出分布數據(矩陣A)和針對頻譜帶隙指示相應期望的功率電平的功率電平數據(向量Sd)。為了導出所需要的分布數據和功率電平數據，節點ON1具有執行以下步驟的控制單元CU。控制單元CU指令相應發射器TX1,……,TX4生成圖2中所示的具有相應目標功率電平P_A的載波信號SC1,……,SC4，相應目標功率電平P_A給定為PA=PA1...PAM.]]>經由抽頭耦合器TC，分析器OSA針對如圖2中所示的不同的帶隙S1,……,S12將相應功率電平S_A測量為SA=SA1...SAN.]]>在下一步中，新功率電平P_B被設定為PB=PB1...PBM,]]>其中，一個或多個功率電平PB_i是變化的，使得向量P_B不是向量P_A的線性組合。在將功率電平設定到P_B之後，分析器OSA將針對不同帶隙的相應功率電平S_B測量為SB=SB1...SBN.]]>所選擇的功率電平P_A和P_B導致以下關係SA=APA]]>SB=APB,]]>其中，這產生2N個線性獨立方程的集合。由於一個頻譜帶隙由至多兩個載波信號佔用的事實，必須確定的未知係數aj,i的數目最大是2N。因此，所獲得的2N個線性獨立方程允許確定最大2N個未知係數。因此，可以確定作為指示子載波信號到頻譜帶隙的分布的分布數據的矩陣A。已經確定了作為分布數據的矩陣A以及作為期望的功率電平數據的向量S_A，這兩個數據集可以然後經由網絡管理接口NMI如先前所描述的沿著網絡管理控制平面分布到網絡管理實例或者網絡的其他節點(諸如圖3中所示的節點)。應注意到，本文所提出的方法允許均衡如圖2中所示的超信道信號SUCH的不同的載波信號SC1,……,SC4。此後可以跟隨均衡不同的超信道之間的功率電平的進一步驟。在本文所描述的功率測量通過具有由每個節點處具有相同規格的設備所執行的絕對功率校準和衰減的設備來執行的情況下，僅所描述的超信道信號內的子載波均衡的步驟將是足夠的，以便也以其絕對功率均衡整個超信道。但是，在真實的系統中，情況可能並不是這樣。可能未絕對校準不同的節點的分析器OSA，並且不同的波長選擇開關可能具有不同的規格。因此，超信道信號的總功率可能與線上的預期的一個不同。因此，不同的超信道信號之間的絕對功率的均衡可能是必要的。可以通過使用專用硬體以及能夠執行與適當的軟體相關聯的軟體來提供圖3和圖4中所示的各種元件的功能，包括被命名或被標示為「處理器」或「控制單元」的任何功能塊。當由處理器提供時，功能可以通過單個專用處理器、單個共享處理器或其中的一些可以共享的多個單獨的處理器來提供。而且，術語「處理器」或「控制器」的明確使用不應當被解釋為排他地指代能夠執行軟體的硬體，並且可以隱含地包括但不限於數位訊號處理器(DSP)硬體、網絡處理器、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、用於存儲軟體的只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)和非易失性存儲。還可以包括其他常規和/或定製的硬體。本領域的技術人員應當理解，本文中的任何框圖表示實現本發明的原理的說明性電路的概念圖。當前第1頁1 2 3