一种光信噪比监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光信噪比监测装置及监测方法，该装置包括用于获取待测信号的斯托克斯参数的信号获取装置、用于提取斯托克斯参数中的信噪比和偏振损伤的信号特征提取装置、经光信号特征参数及其对应的光信噪比值训练所得的支持向量回归模型。本装置通过对斯托克斯参数的获取、信噪比和偏振损伤的提取且基于支持向量回归机实现光信噪比监测，其结构简单，成本低，可广泛部署于网络中的各个节点，为光网络中的资源分配及动态路由提供信息依据。

An Optical Signal-to-Noise Ratio Monitoring Device and Method

The invention discloses an optical signal-to-noise ratio monitoring device and a monitoring method, which includes a signal acquisition device for acquiring Stokes parameters of signals to be measured, a signal feature extraction device for extracting signal-to-noise ratio and polarization damage in Stokes parameters, and a support vector regression model obtained by training optical signal characteristic parameters and corresponding optical signal-to-noise ratio. Through acquiring Stokes parameters, extracting signal-to-noise ratio and polarization damage, and realizing optical signal-to-noise ratio monitoring based on support vector regression machine, the device has simple structure and low cost, and can be widely deployed in various nodes of the network, providing information basis for resource allocation and dynamic routing in the optical network.

【技术实现步骤摘要】
一种光信噪比监测装置及监测方法
本专利技术涉及光通信装置领域，具体涉及一种光信噪比监测装置及监测方法。
技术介绍
由于骨干网需要实现大容量、高带宽、高速率以及长距离传输，这对现代光通信系统的传输能力和性能维护提出了更高的要求。实际的光网络常常使用高阶调制格式信号以及波分复用、频分复用和偏振复用等技术来实现大容量、高速率的数据传输。在传输过程中，由于信号的功率会不断地降低，信号的质量也会不断地变差。因此现代光纤通信系统为了实现低成本、远距离传输的目的，常常在光纤链路中使用中继传输的方式，在不同的中继站使用掺铒光纤放大器EDFA来实现信号的放大。但过多的放大器的使用，就会使得放大器的噪声比如自发辐射ASE噪声不断地累积，从而影响传输信号的质量和系统的性能。由于光信噪比OSNR可以直观地反映传输光信号的信号功率和噪声功率的变化，故而OSNR是光性能监测OPM中衡量光路性能的重要指标，可直接反映信号质量和系统的性能。另一方面，为了实现动态路由以及资源分配，需要在网络中广泛部署OPM节点，因此，OPM模块的成本一定不能像传统监测仪器一样昂贵。而OPM模块的成本和监测技术是直接相关的，不同的接收方式、数据处理算法，都会对成本造成影响。如上所述，OSNR是OPM模块最重要的监测参数，因此低成本的OSNR监测方案是当前和未来高速光网络运营的急切需求。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供一种光信噪比监测装置及监测方法。本专利技术通过下述技术方案实现：一种光信噪比监测装置，包括：用于获取待测信号的斯托克斯参数的信号获取装置；用于提取斯托克斯参数中的信噪比和偏振损伤的信号特征提取装置；经光信号特征参数及其对应的光信噪比值训练所得的支持向量回归模型。本装置通过斯托克斯参数的获取、信噪比和偏振损伤的提取且基于支持向量回归机实现光信噪比监测，其结构简单，成本低，可广泛部署于网络中的各个节点，为光网络中的资源分配及动态路由决策等光网络管理和控制优化提供信息依据。一种光信噪比监测方法，包括以下步骤：A、获取光纤链路传输的光信号中的斯托克斯参数；B、提取斯托克斯参数中的信噪比、偏振损伤信号特征；C、将上述信号特征输入至经光信号特征参数及其对应的光信噪比值训练完成的支持向量回归模型以输出光信噪比。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术通过斯托克斯参数的获取、信噪比和偏振损伤的提取且基于支持向量回归机实现光信噪比监测，其结构简单，成本低，可广泛部署于网络中的各个节点，光信噪比监测速度快，准确性高，为光网络中的资源分配及动态路由决策等光网络管理和控制优化提供信息依据。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。图1为本专利技术的原理框图。图2为实施例3中的系统仿真模型的原理框图。图3为本专利技术偏振仪的结构示意图。图4为在不同色散条件下，光信噪比的监测结果。图5为不同偏振模色散条件下，光信噪比的监测结果。图6为不同偏振相关损耗条件下，光信噪比的监测结果。图7为不同偏振态条件下，光信噪比的监测结果。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1如图1所示的一种光信噪比监测装置，包括依次信号连接的信号获取装置、信号特征提取装置、支持向量回归模型。信号特征提取装置用于提取斯托克斯参数中的信噪比和偏振损伤，支持向量回归模型为经多组光信号信号特征及其对应的光信噪比值训练得到的模型。装置可安装在网络中的各个节点，运行时，利用信号获取装置获取光纤链路2传输的光信号即待测信号中的斯托克斯参数，信号特征提取装置提取斯托克斯参数中的信噪比、偏振损伤信号特征，上述提取的信号输入至支持向量回归模型中输出光信噪比。采用本装置，通过支持向量回归模型SVR构建的信号特征与信噪比之间的关系，仅需获取斯托克斯参数，并提取出斯托克斯参数中的信号特征即可实现光信噪比的监测，其结构简单，方法快捷，预测结果准确。实施例2基于上述实施例的原理，本实施例对其实施方式进行细化。信号获取装置包括依次信号连接的信号分离装置、信号检测装置、低通滤波器、模数转换器。信号分离装置可采用99：1的定向耦合器1，波分复用WDM光通信网络中传输的包含自发辐射ASE噪声的偏振复用光信号，经定向耦合器分离后，通过调整光带通滤波器的带宽以仅使一个光信号通道通过而不影响其相邻的信道；信号检测装置可采用偏振仪实现，以获取偏振复用光信号中连续斯托克斯参数；低通滤波器可采用数字低通滤波器，对连续斯托克斯参数连续滤波；模数转换器可采用10MHz的模数转换器，获得最终的斯托克斯参数(S0,S1,S2,S3)。获得斯托克斯参数后，需要对这些参数进行预处理以提取信号特征，由于本专利技术所采用的模数转换器ADC仅为10MHz，因此在提取特征时对数字信号处理器的要求也比较低，可以有效降低该方案的成本。这里需要提取的信号特征包括两个方面：首先，对采集到的斯托克斯参数求其均值E和方差Var，所求得的这些数字特征(E(S0)；Var(S1),Var(S2))中包含了光信号的信噪比信息；其次，利用平面拟合的算法，可以获得两路正交偏振态的斯托克斯向量±(S1,S2,S3)，进而提取出表征偏振损伤的参数。上述获得的表征信号特征的六个参数，输入至训练完成的支持向量回归模型中，获得最终的光信噪比的预测值。其中，支持向量回归机的模型的训练，通过多组信号的信号特征及其对应的光信噪比值训练而得。本实施例的装置和方法可应用于偏振复用光通信系统中光信噪比的监测，其中支持向量回归机模型的训练，可通过在实际通信网络中按时间序列采集的信号及光谱仪测得的光信噪比值作为训练集,训练本专利技术的模型；模型一经训练好,即可脱离光谱仪独立工作。实施例3基于上述实施例的原理，现对本方案的可实施性进行说明。由于难以获取运营商现网实测数据,也不可能天价搭建实验室系统获取测量数据，由于VPITransmissionMaker软件仿真能模拟获得和真实系统有一致的规律，我们采用VPITransmissionMaker软件仿真获取所需的测量参量，用于说明本专利的具体实施方法和可行性。系统仿真模型如图2所示，在发射端，DP-QPSK信号由两路独立的、码长为215-1的伪随机序列，经过脉冲产生器驱动两路并行的SD-MZM调制产生。其中，连续波激光器的中心频率为193.1THz，激光器线宽为0.1MHz，发射功率为10dBm，OSNR模块通过给信号加入高斯白噪声来设置光信噪比。传输链路包含一段光纤损耗为0.2dB/km、色散损耗系数为16ps/nm/km的标准单模光纤，PDL和PMD模拟器分别用于仿真系统中的一阶偏振模色散和偏振相关损耗，PolRotator1和PolRotator2用于仿真系统中的偏振旋转。接收端包括了一个可调光带通滤波器OBPM、通用偏振仪、10MHz数字抗混叠滤波器以及采样率为50MHz的模数转换器。本方案中的偏振复用光信号被99：1的定向耦合器分离后，通过调整光带通滤波器的带宽滤出待测波长的光信号；随后，利用偏振仪来获取偏振复用光信号的连续斯托克本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光信噪比监测装置，其特征在于，包括：用于获取待测信号的斯托克斯参数的信号获取装置；用于提取斯托克斯参数中的信噪比和偏振损伤的信号特征提取装置；经光信号信号特征及其对应的光信噪比值训练所得的支持向量回归模型。

【技术特征摘要】
1.一种光信噪比监测装置，其特征在于，包括：用于获取待测信号的斯托克斯参数的信号获取装置；用于提取斯托克斯参数中的信噪比和偏振损伤的信号特征提取装置；经光信号信号特征及其对应的光信噪比值训练所得的支持向量回归模型。2.根据权利要求1所述的一种光信噪比监测装置，其特征在于，所述信号获取装置包括：从光信号中分离出偏振复用光信号的信号分离装置；检测偏振复用光信号中连续斯托克斯参数的信号检测装置；对连续斯托克斯参数连续滤波的低通滤波器；将滤波后的信号转化为数字信号的模数转换器。3.根据权利要求2所述的一种光信噪比监测装置，其特征在于，所述信号分离装置为定向耦合器。4.根据权利要求2所述的一种光信噪比监测装置，其特征在于，所述信号检测装置为偏振仪，所述偏振仪包括3路光信号处理电路，第一路光信号处理电路包括依次信号连接的方位角为0的第一偏振分束器、第一平衡探测器，第二路光信号处理电路包括依次信号连接的方位角为45o的第二偏振分束器、第二平衡探测器；第三路光信号处理电路包括依次信号连接的四分之一玻片、方位角为45o的第三偏振分束器、第三平衡探测器。5.根据权利要求2所述的一种光信噪比监测装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭云峰，吉同晖，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11