用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法及装置，涉及光纤通信技术领域。该方法包括：利用各级光放大器的增益系数、各段光纤衰减，计算各级光放大器‑光纤段的净增益；利用信道数目、信道间隔、中心频率信道调制后的信号光功率、各级光放大器的增益斜率，并结合净增益计算各信道各级的信号光功率；根据每级光放大器噪声系数，结合信号光功率计算链路的等效OSNR代价；根据输入端OSNR，结合等效OSNR代价，计算输出端OSNR。该装置包括净增益计算模块、信号光功率计算模块、等效OSNR代价计算模块和目标OSNR计算模块。本发明专利技术能有效解决传统OSNR计算方法中测量精度不够、不稳定、硬件成本高昂和复杂度高的问题。

OSNR computing method and device for cascaded optical amplifier communication system

The invention discloses an OSNR calculation method and device for cascaded optical amplifier communication system, which relates to the field of optical fiber communication technology. The method includes: calculating the net gain of optical amplifiers at all levels by using the gain coefficients of all levels of optical amplifiers and the attenuation of each segment of optical fibers; calculating the letters at all levels of each channel by using the number of channels, channel spacing, the signal optical power modulated by the central frequency channel, the gain slope of all levels of optical amplifiers, and combining the net gain. The equivalent OSNR cost of the link is calculated according to the noise coefficient of each stage optical amplifier and the signal optical power, and the output OSNR is calculated according to the input OSNR and the equivalent OSNR cost. The device includes net gain calculation module, signal optical power calculation module, equivalent OSNR cost calculation module and target OSNR calculation module. The invention can effectively solve the problems of insufficient measurement accuracy, instability, high hardware cost and high complexity in the traditional OSNR calculation method.

【技术实现步骤摘要】
用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法及装置
本专利技术涉及光纤通信
，具体来讲是一种用于级联光放大器通信系统的OSNR(OpticalSignalNoiseRatio，光信噪比)计算方法及装置。
技术介绍
随着新型互联网业务的高速发展，用户数量和数据量迅速增长，对网络容量带宽的需求也日益提升。光通信骨干网传输速率提升至Tbit/s量级，通道间隔也逐渐从100GHz过渡到50GHz甚至更低。网络的复杂度不断增加，为了提供稳定可靠的服务，对信号传输质量的性能检测就尤为重要。OSNR作为反映光层性能和通信质量的重要参数之一，需要准确地对其进行检测。OSNR检测技术的关键是正确测量信号光功率和噪声光功率，或者根据其他与OSNR有着确切关系(如电信噪比SNR)的参量来进行计算。传统的OSNR计算方法主要有OSA(OpticalSpectrumAnalysis，光谱分析)带外插值法、偏振归零法和光延迟干涉法等。其中，OSA带外插值法是利用窄带可调光滤波器来扫描获得光谱来估算OSNR的，但是由于OSA分辨带宽的问题，如果DWDM(DenseWavelengthDivisionMultiplexing，密集型光波复用)系统中使用了滤波器，伴随着不断增加的信道数和不断减小的信道间隔，传统的OSA带外插值法已经不能正确估算OSNR了。而对于偏振归零法，当信号去偏振(PMD-PolarizationModeDispersion，偏振模色散或非线性双折射引起)或ASE(Amplifiedspontaneousemission，放大自发辐射)噪声产生部分偏振(PDL-PolarizationDependentLoss，偏振相关损耗和PDG-PolarizationDependentGain偏振相关增益引起)时，测量的精度会受到极大的影响。而对于光延迟干涉法，则需要引入延迟线装置，使得硬件成本高昂，且会随环境变化出现定不稳定的现象，不易于观察与操作。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法及装置，能有效解决传统OSNR计算方法中测量精度不够、不稳定、硬件成本高昂和复杂度高的问题。为达到以上目的，本专利技术提供一种用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法，包括以下步骤：S1、利用各级光放大器的增益系数、各段光纤衰减，计算各级光放大器-光纤段的净增益；S2、利用信道数目、信道间隔、中心频率信道调制后的信号光功率、各级光放大器的增益斜率，并结合S1所得的各级光放大器-光纤段的净增益，计算每个信道每级的信号光功率；S3、根据每级光放大器噪声系数，结合S2所得的每个信道每级的信号光功率，计算链路的等效OSNR代价；S4、根据确定的输入端OSNR，结合S3所得的等效OSNR代价，计算输出端OSNR。在上述技术方案的基础上，在步骤S2之后，还包括以下操作：将计算得到的每个信道每级的信号光功率与实际测得的光功率对比，若两者差距超过指定阈值，则判定链路中出现故障。在上述技术方案的基础上，步骤S1中，利用各级光放大器的增益系数、各段光纤衰减，计算各级光放大器-光纤段的净增益时，采用以下公式计算：Δj＝Gj*Lj其中，Δj表示第j级光放大器-光纤段的净增益，j∈[1,N]；N表示光放大器总级数，为大于1的正整数；Gj表示第j级光放大器的增益系数，Lj表示第j段光纤衰减。在上述技术方案的基础上，步骤S2具体包括以下操作：1)确定光放大器的中心频率，利用该中心频率信道调制后的信号光功率并结合S1中计算出的各级光放大器-光纤段的净增益Δj，逐级算出中心频率信道在各级光放大器的信号光功率其计算公式为：其中，i0表示中心频率信道号，j表示第j级光放大器；2)确定信道数目Ch，利用计算出的中心频率信道在各级光放大器的信号光功率信道间隔以及各级光放大器的增益斜率，计算出每个信道每级的信号光功率Pin_e(i，j)，其计算公式为：其中，i表示第i信道，i∈[1，Ch]；GTj表示第j级光放大器的增益斜率；B表示信道间隔。在上述技术方案的基础上，步骤S3具体包括以下操作：1)根据每级光放大器噪声系数，结合S2所得的每个信道每级的信号光功率Pin_e(i，j)计算出k(i，j)，所述k(i，j)为第j级光放大器的噪声特性对第i信道OSNR的影响，其计算公式为：其中，Fj表示第j级光放大器噪声系数；2)累积各级光放大器的k(i，j)后取倒数，计算出整个链路的等效OSNR代价OSNRlink，其计算公式为：其中，N1表示第N1级光放大器、N2表示第N2级放大器；当计算从第1级到第j级的累积光放大器的k(i，j)，则N1＝1，N2＝j，以此类推。在上述技术方案的基础上，步骤S4中，根据确定的输入端OSNR，结合S3所得的等效OSNR代价，计算输出端OSNR时，采用以下公式计算：其中，OSNRin为输入端OSNR，OSNRlink为S3所得的等效OSNR代价，OSNRout为输出端OSNR。在上述技术方案的基础上，所述光放大器为掺饵光纤放大器EDFA。在上述技术方案的基础上，所述级联光放大器通信系统包括激光光源、光调制器以及N个级联的光放大器；所述光调制器连接至激光光源的输出端，用于调制激光光源发出的光信号；所述N个级联的光放大器之间通过用于传输光信号的光纤连接，且第一级光放大器连接至光调制器的输出端，用于将光调制器输出的调制光信号进行放大后输出，第N级光放大器连接至光纤的输出端，用于将传输后的光信号放大后输出。本专利技术还提供一种实现上述方法的用于级联光放大器通信系统的OSNR计算装置，该装置包括净增益计算模块、信号光功率计算模块、等效OSNR代价计算模块和目标OSNR计算模块；所述净增益计算模块用于：利用各级光放大器的增益系数、各段光纤衰减，计算各级光放大器-光纤段的净增益；所述信号光功率计算模块用于：利用信道数目、信道间隔、中心频率信道调制后的信号光功率、各级光放大器的增益斜率，并结合所述净增益计算模块所得的各级光放大器-光纤段的净增益，计算每个信道每级的信号光功率；所述等效OSNR代价计算模块用于：根据每级光放大器噪声系数，结合所述信号光功率计算模块所得的每个信道每级的信号光功率，计算链路的等效OSNR代价；所述目标OSNR计算模块用于：根据确定的输入端OSNR，结合所述等效OSNR代价计算模块所得的等效OSNR代价，计算输出端OSNR。在上述技术方案的基础上，该装置还包括故障检测模块，该故障检测模块用于：将所述信号光功率计算模块计算得到的每个信道每级的信号光功率与实际测得的光功率对比，若两者差距超过指定阈值，则判定链路中出现故障。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术基于EDFA链路分析，通过光放大器的噪声特性和放大的工作条件来计算OSNR，发现链路中的OSNR代价仅与光放大器和光纤的特性相关，而对收发端的其他器件及结构没有要求，可以独立计算。因此，本专利技术仅利用信道数目，信道间隔，调制后的信号光功率，光放大器的增益系数、增益斜率和噪声系数等参数，来计算逐步计算出整个链路的输出OSNR。与现有技术相比，测量精度高、稳定性好、硬件成本低、复杂度低，且对未来的光传输系统的设计有一定意义。(2)本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、利用各级光放大器的增益系数、各段光纤衰减，计算各级光放大器‑光纤段的净增益；S2、利用信道数目、信道间隔、中心频率信道调制后的信号光功率、各级光放大器的增益斜率，并结合S1所得的各级光放大器‑光纤段的净增益，计算每个信道每级的信号光功率；S3、根据每级光放大器噪声系数，结合S2所得的每个信道每级的信号光功率，计算链路的等效OSNR代价；S4、根据确定的输入端OSNR，结合S3所得的等效OSNR代价，计算输出端OSNR。

【技术特征摘要】
1.一种用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、利用各级光放大器的增益系数、各段光纤衰减，计算各级光放大器-光纤段的净增益；S2、利用信道数目、信道间隔、中心频率信道调制后的信号光功率、各级光放大器的增益斜率，并结合S1所得的各级光放大器-光纤段的净增益，计算每个信道每级的信号光功率；S3、根据每级光放大器噪声系数，结合S2所得的每个信道每级的信号光功率，计算链路的等效OSNR代价；S4、根据确定的输入端OSNR，结合S3所得的等效OSNR代价，计算输出端OSNR。2.如权利要求1所述的用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法，其特征在于，在步骤S2之后，还包括以下操作：将计算得到的每个信道每级的信号光功率与实际测得的光功率对比，若两者差距超过指定阈值，则判定链路中出现故障。3.如权利要求1所述的用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法，其特征在于：步骤S1中，利用各级光放大器的增益系数、各段光纤衰减，计算各级光放大器-光纤段的净增益时，采用以下公式计算：Δj＝Gj*Lj其中，Δj表示第j级光放大器-光纤段的净增益，j∈[1,N]；N表示光放大器总级数，为大于1的正整数；Gj表示第j级光放大器的增益系数，Lj表示第j段光纤衰减。4.如权利要求3所述的用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下操作：1)确定光放大器的中心频率，利用该中心频率信道调制后的信号光功率并结合S1中计算出的各级光放大器-光纤段的净增益Δj，逐级算出中心频率信道在各级光放大器的信号光功率其计算公式为：其中，i0表示中心频率信道号，j表示第j级光放大器；2)确定信道数目Ch，利用计算出的中心频率信道在各级光放大器的信号光功率信道间隔以及各级光放大器的增益斜率，计算出每个信道每级的信号光功率Pin_e(i，j)，其计算公式为：其中，i表示第i信道，i∈[1，Ch]；GTj表示第j级光放大器的增益斜率；B表示信道间隔。5.如权利要求4所述的用于级联光放大器通信系统的OSNR计算方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下操作：1)根据每级光放大器噪声系数，结合S2所得的每个信道每级的信号光功率Pin_e(i，j)计算出k(i，j)，所述k(i，j)为第j级光放大器的噪声特性对第i信道OSNR的影响，其计算公式为：其中，Fj表示第j级光放大器噪声系数；2)累积各级光放大器的k(i，j)后取倒数，计算出...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍博，梅亮，吴琼，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42