WDM系统中的信道功率控制方法 【技术领域】
本发明涉及基于利用多个波长专用信道的波分复用WDM光通信方法，这些信道定义了经过光通信网络的光信号的传输频谱，而所述光信号在发射机端耦合到所述网络的通用光纤中，沿着所述网络由放大器放大。而且，本发明涉及WDM光通信装置，该装置包括发射机和至少一个复用器，用于将光信号耦合到光通信网络的通用光纤中，所述光信号由所述发射机在多个波长专用信道上产生。
背景技术
光放大器用于基于WDM的光通信网络中已经很久。众所周知，光放大器(OA)没有统一的频谱增益响应，这意味着在特定波长处一些光信号在经过该放大器时比经过其他放大器时接收更多的增益。当将这些不统一级联到光通信网络中时，一些信道会极大地被损害，不得不降低光放大器的性能(放大器间距)以确保有害信道的适合的业务质量。这造成光通信网络的额外成本。
存在不同的解决方法避免光纤中的非线性，包括：i)在每个放大器级的拉曼(Raman)放大(改善相当的光放大器噪声数字)；ii)利用在传输范围中具有适度色散的大效应区域光纤，比如TERALIGHTTM，LEAFTM或者TRUEWAVETM。利用拉曼放大增加了放大器的成本和复杂性，因此该系统每公里每Gbit的成本会变得不可接受。光纤的选择对新安装的光纤是可能的，然而由于大多数情况下光纤和线缆已经安装，不可能选择最适宜地光纤。
已使用不同的技术获得良好的波长增益统一，包括利用增益平坦化滤光器，改变通用光纤的搀杂轮廓或寄主材料。增益统一在名义(nominal)输入功率处在1530nm到1560nm的范围可优化低到1dB。然而，即使增益被平坦化，至于传送的光信号的波长依赖，光放大器的噪声数字并不相同。因此，在一长链的光放大器之后，噪声会在频谱的一些部分积累，相对于频谱的其他部分中传送的信道，该波长范围中信道的传送功率需要加强。该公知的每信道功率调整过程称为“预强调”(US 5,225,922；US 5,790,289)。它包括调整每个信道的本地传送输入功率，通过强调这些功率以在所有信道之间的远处末端接收机处实现统一光噪比(OSNR)(图1)。然而，大的每信道功率(P/ch)差异在线路上可见，特别是在每个光放大器输出端。这些差异特别对于光纤中的非线性而言是一种局限。在光纤中给定的功率阈值之上，在接收端的损害随着P/ch的增加而迅速增加。预强调也是系统中待管理的复杂算法。它是基于在远处末端终端处测量的OSNR值，该值应当加以处理以调整光输入信号功率。这样的算法特别适于点对点连接即干线或线性光连接。
预强调对带有多节点的按照环形或网孔结构的都市网络建造不是很有利。其实，当在该网络的一个节点处使用光上-下路(Add-Drop)复用器时，由于这时在每个上-下节点处需要预强调，所以需要考虑更大的复杂性。这意味着不仅在远端也在所有不同的节点处管理OSNR的所有不同的测量，并使得所有的测量可用。在节点处加入信道中的光信号必须在由相同节点处在该信道中下降的光信号功率定义的功率处进行(图2)。这要求更强的算法—在处理最短的连接之前在预强调最长的光连接信道处汇聚一个—这意味着带有多个上-下节点的光通信网络的高成本。
而且，WDM系统中的预强调管理是复杂和昂贵的，因为它需要用于每个WDM发射机(和接收机)的可调光衰减器。加新传送的信道时的更新需要再次计算对于所有信道的预强调，在一些情况下在更新过程中会有运行业务上的业务中断或降低。
【发明内容】
本发明的目的是控制WDM系统中的信道功率以限制光放大器链中的非线性效应，并极大地简化这样的WDM系统的管理。
根据本发明的第一方面，该目的是通过应用一种光通信网络的方法实现，在该方法中在发射机端即近处末端终端处每信道光信号功率将被调节以建立整个所述光网络的统一频谱。有利地，每信道光信号功率在所述光通信网络的特定点处相对于整个使用的频谱的功率参考值保持不变。这样，在光信号下降之前在上-下节点处加入新的光信号会容易得多。在所述功率参考值已经预定的情况下，可仅在所述功率参考处加入所述光信号。这样，在远处末端终端处不需要下降的光信号或者位置的信息。
根据本发明的第二方面，将使用包括发射机的WDM光通信装置，从而建立所述发射机以产生光信号，该光信号在所述多个波长特定信道上以相同功率值被耦合到网络的通用光纤中。由于统一频谱，当放大器的各个泵(pump)会以独立的方式进行任何需要的适用时，整个网络的放大器会对于所有信道以优化的方式运作。而不需要远端的信息。
本发明的更多有利特征在附属权利要求中定义，并在如下说明和附图中将会更明显。
【附图说明】
本发明的实施方式将参照附图加以详细说明，其中：
图1是根据现有技术的点对点网络的示意图；
图2是利用现有技术预强调的管理的光通信网络的示意图；
图3是应用根据本发明的方法的光通信网络的示意图；
图4是应用根据本发明的方法的带有节点的光通信网络的示意图；
图5是根据本发明的方法和利用现有技术预强调的功率频谱的比较；
图6是在现有技术和本发明之间根据每信道功率的不同损害的比较。
【具体实施方式】
图1中说明了现有技术的光点对点(或线)网络。它包括在其近处末端终端处的复用器2，用于将扩展于不同波长信道上的所有光信号耦合到所述网络的通用光纤5中，和在其远处末端终端处的去复用器3。应用每信道功率P/ch的预强调方法发起光信号。该网络包括规则地间隔的放大器41到4n，用于放大经过该网络传输时的光信号。不同信道的频谱在第二放大器42之后已经大为不同。如果在近处末端终端处正确地选择预强调，光信号噪声比OSNR将相同即在远处末端终端处平坦。
但这对于图2所示的包括上-下节点6a，6b的光通信网络1’绝对不适合。当在近处末端终端2处以预强调频谱发起光信号时，在节点6a，6b处应用满意的上-下机制以获得在远处末端终端3平坦OSNR是很困难的。其实，如上所述，必须保持预强调。这意味着使得每个节点处和远处末端终端3处的所有OSNR测量能够适应在所述节点6a，6b处特定信道中加入的光信号的功率。
在图3中说明了按照根据本发明的方法驱动的光通信网络。光通信网络11包括在其近处末端终端12处的复用器和在其远处末端终端的去复用器13。在二者之间在光纤15上规则地安放着多个光放大器141到14n。根据本发明的WDM光通信方法是基于利用多个波长特定信道，这些信道定义了经过所述网络11的光信号的传输频谱。所有光信号将在发射机端耦合到网络1的通用光纤15中，沿着所述网络11由光放大器141到14n放大。每信道光信号功率在所述发射机端处被调节以建立整个所述光通信网络11的统一频谱。而且，所述每信道光信号功率相对于整个频谱的功率参考值保持不变。这特别地将在所述光通信网络的特定点处比如所述放大器141到14n的输入或输出端处实现。
该功率参考值可在所述光通信网络的随后状态独立地定义。可能是一些具有优化性测试的结果。知道了该功率参考值后即使不知道不同节点处的OSNR信息也允许沿着所述光通信网络的上-下机制。在图4中说明了带有多个上-下节点16a，16b的光通信网络的情形。它是带有环形或网孔结构的都市网络的典型情形。在近处末端终端12处不同的信道中发起所有光信号并耦合到所述网络的通用光纤15。调节不同信道的功率以给出统一频谱，即不应用预强调。在节点16a处光信号的下降会由于其对应信道的功率控制而更容易。它会以相同的功率到达接收机端，避免自动的接收的功率调整到接收机的动态范围中。同样的观点适用于光信号在节点16a处加入到通用光纤15中。由于未应用预强调，光信号将由通常预定的参考功率值的各个泵调节。
根据本发明，建立用于将所有光信号耦合到所述通用光纤中的使用的WDM光通信装置的发射机，以在所述多个波长特定信道上以相同的功率产生所述光信号。这不用远处末端终端的任何信息就能实现。
在图5中说明了更详细地比较当使用现有技术预强调的状态时和当使用根据本发明的统一平坦频谱时在网络的放大器之后的功率频谱。清楚的是当使用预强调时，即使相邻信道之间的差异也会很大。相反地，使用统一频谱意味着所有信道会在放大器输出端以相同的P/ch传送。这允许在根据本发明的网络运行的端对端性能上准确控制非线性和相关损害。该严格的P/ch控制允许通过增加放大器输出功率改善系统性能。甚至可能依赖接近非线性阈值的使用的信道，在一些特别情况下选择功率参考。这种改善无需受到非线性的负面影响的损害即可获得。
在图6中示出了分别以点线、点划线和实线表示的每信道不同的损害，它们的损害原因分别是非线性效应、放大器的噪声以及二者的组合。当使用统一频谱而非预强调时，处理范围会极大地减少。其优点是释放一些富余，可有利地用于光信号的进一步传输。