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CN1164049C - 控制波分复用光放大器的系统及其方法 - Google Patents

控制波分复用光放大器的系统及其方法 Download PDF

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CN1164049C CNB981028578A CN98102857A CN1164049C CN 1164049 C CN1164049 C CN 1164049C CN B981028578 A CNB981028578 A CN B981028578A CN 98102857 A CN98102857 A CN 98102857A CN 1164049 C CN1164049 C CN 1164049C
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Abstract

本发明提供了波分复用光放大器控制系统及其方法。该波分复用光放大器控制系统包括一个光学交换系统，用于产生并译码监视信道的光信号，将监视信道与含有多个不同波长光信号的数据信道进行多路复用，并且发送和接收这些复用信道；以及多个光学放大部分，用于进行放大，并且在光学交换系统需要其状态信息时将其状态信息插入监视信道中。本发明简化了WDM-EDFA的结构。因此，可以降低成本，并且不存在采用传统光学多路分用器时发生的光信号损耗。

Description

控制波分复用光放大器的系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种控制波分复用光放大器的系统及其方法，更具体地说，涉及一种控制用于监视光复用器状态并通过监视信道控制放大倍数的波分复用光放大器的系统及其控制方法。
背景技术
随着掺铒光纤放大器(一种光放大器)的发展，在光学传输领域已经实现巨大的进步。而且，随着可同时传输4至16个信道以及单个信道的波分复用系统的发展，已发展出波分复用光纤放大器(WDM-EDFA)。
一般地说，在WDM-EDFA中，与单个信道的情况不同，由于四个以上信道必须同时均匀放大，所以各个波长必须保持均匀的放大增益，并且必须控制泵浦激光二极管的电流，使得放大增益根据信道数目的改变(增加/减少，add/drop)变化很小。
在传统光放大器控制系统中，通过在各个波长进行光学滤波或者读取由监视信道向交换基站或中继站发送的信道信息来控制放大增益。然而，为了在各个波长进行滤波，系统结构变得很复杂。相应地，成本不可避免地增加，并且WDM-EDFA的体积增大。而且，在信道间隔0.8nm的情况下正确地进行滤波还存在技术问题。
为解决上述问题，同时由分光器提取出与数据信道复用的监视信道。从所提取出的10％信号中对监视信道进行光学滤波，然后进行检测。然而，在此情况下，发生了10％的信号损失，因而在WDM-EDFA状态下向监视信道输入信息变得非常困难。也就是说，必须实现WDM-EDFA和交换系统之间，多路复用器(MUX)和多路分解器(DEMUX)之间的同步。
发明内容
为解决上述问题，本发明目的在于提供一种波分复用光放大器控制系统，通过它就有可能将光放大器的状态通过监视信道传送至交换基站或中继站，以控制各光放大器的放大增益。
本发明另一个目的在于提供一种控制波分复用光放大器的系统，通过它就有可能通过链接相邻光放大器以较短路径进行远程监视和远程控制，以及这样的一种方法。
为实现上述第一目的，提供了一种波分复用光放大器控制系统，其特征是包括：一个光学交换系统，用于产生并译码监视信道的光信号，将监视信道与含有多个不同波长光信号的数据信道进行多路复用，并且发送和接收这些多路复用信道，所述光学交换系统包括：一个多路复用器，用于对含有不同波长光信号的数据信道和监视信道进行多路复用，一个多路分解器，用于将所复用的光信号多路分解成具有不同波长的数据信道光信号和监视信道，和一个监视控制器，用于产生监视信道光信号并译码由多路分解器所分解的监视信道光信号；和多个光学放大部分，位于与光学交换系统相连的传输路径上，用于进行放大，以便根据监视信道光信号的信息相对于数据信道光信号所具有的既定波长范围，使光学放大部分具有均匀的增益，并且在光学交换系统需要光学放大部分的状态信息时将光学放大部分的状态信息插入监视信道中，其中该光放大部分分成链接对，构成一个链接对的两个光放大部分位于光路径环两端彼此相对的位置并链接，以使该光放大部分之一通过该链路向多路分解器发送该光学放大部分的状态信息，从而缩短到多路分解器的光学路径。
为实现上述第二目的，提供了一种光学交换系统使用光学传输系统中的监视信道光信号控制放大增益和监视光学放大部分的操作的方法，其中该光学传输系统包括连接到光学交换系统和光学放大部分的光学传输路径，该方法包括如下步骤：(a)指定要由该光学交换系统控制和监视的光学放大部分，产生包括有关放大增益和指定的光学放大部分的监视请求的信息的监视信道光信号，将产生的监视信道光信号与数据信道光信号复用，并发射复用的光信号；(b)每个光学放大部分从复用的光信号中提取监视信道光信号，并将其转换成电信号；(c)每个光学放大部分检验该电信号，当该光学放大部分与指定的光学放大部分一致并在步骤(a)中请求监视时，将数据信道光信号放大由该光学交换系统设定的放大增益，或者当该光学放大部分与指定的光学放大部分一致并在步骤(a)中未请求监视时，将数据信道光信号放大由该光学放大部分设定的放大增益；(d)每个光学放大部分指定该光学放大部分作为发射机，光学交换系统作为接收机，并当该光学放大部分与指定的光学放大部分一致并在步骤(a)中请求监视时，将光学放大部分的状态信息插入监视信道电信号；(e)每个光学放大部分将监视信道电信号转换成光信号，复用转换的光信号与数据信道光信号，并发射复用的光信号；和(f)光学交换系统从步骤(e)中发射的光信号提取监视信道光信号，将提取的光信号转换成电信号，并监视光学放大部分的操作。
附图说明
通过结合附图对其优选实施例进行详细描述，将更加清楚本发明的上述目的和优点，附图中：
图1是波分复用光放大器控制系统的方框图；
图2是图1中波分复用光放大器的方框图；
图3是本发明的波分复用光放大器的控制方法的流程图；以及
图4是控制波分复用光放大器的规约形式。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行详细描述。图1是本发明的波分复用光放大器控制系统的方框图。图1所示控制系统包括一个第一光学交换系统100，第一、第二、第三、和第四WDM-EDFA110、120、130、和140，以及一个第二光学交换系统150。它们通过双向光学传输线互相连接。
在一般的光学通信系统中，第一光学交换系统100和第二光学交换系统150隔开大约200km的距离。第一和第二光学交换系统对具有不同波长的八个数据信道和一个监视信道进行多路复用或者多路分解，产生一个监视信道信号以供多路复用，并且译码所分离的监视信道信号。第一、第二、第三、和第四WDM-EDFA 110、120、130、和140在第一和第二光学交换系统100和150之间进行双向信号传输，并且根据监视信道的数据控制其放大倍数。而且，当第一光学交换系统100或第二光学交换系统150有请求时，这些WDM-EDFA建立并且传送其监视信道信号。同时，由于第一和第三WDM-EDFA110和130以及第二和第四WDM-EDFA120和140互相链接以便缩短信号路径，一个光学交换系统就可以双向监视和控制所有的放大部分。
第一和第二光学交换系统100和150分别包括监视和控制部分102和152，多路复用器(MUX)104和154，以及多路分解器(DEMUX)106和156。
多路复用器(MUX)104和154对具有八个不同波长的数据信道和具有一个波长的监视信道进行多路复用，该监视信道的波长短于数据信道的波长。多路分解器(DEMUX)106和156对多路复用光信号进行多路分解。监视和控制部分102和152对各个与MUX104和154以及DEMUX106和156的监视信道相连的WDM-EDFA进行监视，或者建立监视信道以控制各个WDM-EDFA的放大增益。
图2为WDM-EDFA110、120、130、和140的方框图。图2的各WDM-EDFA包括一个滤光器200，一个掺铒光纤(EDF)210作为光放大器，第一和第二泵浦光源220和230作为EDF210的驱动部分，一个微处理器单元(MPU)控制器240，和一个光耦合器250。
滤光器200从多路复用的光信号中提取出监视信道并传输剩余数据信道的光信号。EDF210对所传输的剩余数据信道的光信号进行放大。第一和第二泵浦光源220和230产生泵浦光束，用于在EDF210处放大数据信道的光信号。MPU控制器240将滤光器200所提取的监视信道光信号转换成电信号，并且获得EDF210放大所需的数据。根据该数据向第一和第二泵浦光源220和230提供电流，关于EDF210的各种状态信息被转换成光信号而输出。光耦合器250将EDF210放大的数据信道光信号与MPU控制器240的监视信道光信号进行合成，并将合成结果加以传输。
MPU控制器240由光电转换器242例如光电二极管、MPU244、和电光转换器246例如分布反馈激光二极管构成。
光电转换器242将监视信道光信号转换成电信号。MPU244对转换成电信号的监视信道信号进行译码，控制第一和第二泵浦光源220和230的偏置电流，或者建立第一和第二泵浦光源220和230的各种状态信息作为监视信道数据。电光转换器246将MPU244的监视信道数据转换成光信号并输出该转换结果。
下面参照图3和4说明此过程。图3是表示本发明的波分复用光放大器的控制方法的流程图。图4是控制WDM-EDFA的规约格式。
为第一和第二光学交换系统100和150以及各个WDM-EDFA110、120、130、和140给出ID。在第一和第二光学交换系统100和150的发射部分的MUX104或154中产生具有如图4所示规约的监视信道数据(步骤300)。该规约形式有8位的接收器端口ID400，8位的发射器端口ID402，1位的外部控制标记404，8位的信道增加/减少检查字段406，1位的外部监视请求标记408，第一泵浦光源偏置电流410，8位的第二泵浦光源偏置电流412，8位的第一泵浦光源温度414，8位的第二泵浦光源温度416，以及6位的WDM-EDFA警报字段418。
发射和接收端口ID400和402表示呼叫或被叫ID。当任意WDM-EDFA的放大增益须要控制时，由光学交换系统将外部控制标记404置为1。信道增加/减少检查字段406指示八个数据信道之中相应信道的存在。外部监视请求标记408表示光学交换系统是否有监视请求。当有监视请求时，外部监视请求标记408置为1。第一和第二泵浦光源偏置电流401和412表示由外部设定的第一和第二泵浦光源的偏置电流值，以便控制WDM-EDFA的放大增益。第一和第二泵浦光源的温度表示WDM-EDFA输入的第一和第二泵浦光源的温度，以便监视WDM-EDFA是否从外部放大。WDM-EDFA警报字段418表示在WDM-EDFA中是否有输入或输出供电故障，第一和第二泵浦光源的电流供给故障，以及第一和第二泵浦光源的温度探测故障。
在各个WDM-EDFA中产生的监视信道通过MUX104或154与八个数据信道复用，并且高速传送(步骤302)。在光学传输路径上的各个WDM-EDFA110、120、130、和140中，滤光器200从复用光信号中提取出监视信道光信号。光电转换器242将监视信道光信号转换成电信号(步骤304)。同时，若与光电转换器242的输出端连接有警报器(未画出)作为光学传输路径的监控器，从而当光电转换器242的输出功率不小于一个阈值时发生告警，则有可能探测光学传输路径是否正常工作。
MPU244由步骤304转换的电信号检查规约的各个字段。该检查进行如下。当外部控制标记404为1时(步骤306)且接收器ID400与MPU244所属WDM-EDFA的ID相同时(步骤308)，将第一和第二泵浦光源偏置电流字段410和420的值提供给第一和第二泵浦光源220和230的偏置电流值(步骤310)。当外部控制标记404为0时或者接收器ID400与其WDM-EDFA的ID不同时，将MPU244中确定的电流值提供给第一和第二泵浦光源220和230的偏置电流值(步骤312)。第一和第二泵浦光源220和230根据所提供电流值产生泵浦光束。EDF210将已通过滤光器200的数据信道光信号进行放大，以便由泵浦光束相对于各个波长产生均匀的增益。
在放大之后，检查规约的外部监视请求标记(步骤313)。也就是说，当外部监视请求标记408为1且接收器ID400与MPU244所属WDM-EDFA的ID相同时(步骤314)，WDM-EDFA的状态信息，即第一和第二泵浦光源的温度字段414和416的值以及WDM-EDFA警报字段418的值，并分别将请求外部监视的地址ID和WDM-EDFA的ID输入至接收器ID字段400和发射器ID字段402(步骤316)。电光转换器246将所设定的监视信道数据转换成光信号。当外部监视请求标记408为0或者接收器ID400与此WDM-EDFA的ID不同时，将上述规约数据通过电光转换器246不加改变地转换成光信号。
光耦合器250将转换成光信号的监视信道与经EDF210放大的数据信道光信号加以合成。当光学传输路径上具有更多WDM-EDFA时，重复上述过程。数据信道光信号被放大并且将监视信道光信号加入数据信道光信号，传输至光学交换系统100或150。
光学交换系统100或150中的DEMUX106或156将多路复用的数据信道光信号和监视信道光信号加以多路分解。与监视信道相连的监视控制部分102或152对监视信道光信号进行译码，并监视各个WDM-EDFA的状态(步骤320)。
根据本发明，因为在WDM-EDFA中用于监视的各个波长的滤光器不是必需的，所以通过利用监视信道使WDM-EDFA的结构更加简单。因此，可以降低成本，并且没有在采用传统光学多路分解器时发生的光信号损耗。而且，通过仅分离出监视信道，处理监视信道，将监视信道转换成光信号，并且将所转换光信号并入光学传输路径，使得在监视信道波段中不必进行放大，因而可以减轻在WDM-EDFA处使监视信道波段以及数据信道波段的放大增益平整化的负担，进而可以容易地将WDM-EDFA的状态信息加入光学传输路径。相应地，可以进行远程监视和远程控制。而且，由于增益控制是通过将信道增加/减少信息发送给监视信道进行的，所以可以由光学交换系统根据信道变化补偿增益控制的时间误差。因此，在光学通信系统中监视、维护、以及修理在线WDM-EDFA变得更加方便。

Claims (12)

1.一种波分复用光放大器控制系统，其特征是包括：
一个光学交换系统，用于产生并译码监视信道的光信号，将监视信道与含有多个不同波长光信号的数据信道进行多路复用，并且发送和接收这些多路复用信道，
所述光学交换系统包括：
一个多路复用器，用于对含有不同波长光信号的数据信道和监视信道进行多路复用，
一个多路分解器，用于将所复用的光信号多路分解成具有不同波长的数据信道光信号和监视信道，和
一个监视控制器，用于产生监视信道光信号并译码由多路分解器所分解的监视信道光信号；和
多个光学放大部分，位于与光学交换系统相连的传输路径上，用于进行放大，以便根据监视信道光信号的信息相对于数据信道光信号所具有的既定波长范围，使光学放大部分具有均匀的增益，并且在光学交换系统需要光学放大部分的状态信息时将光学放大部分的状态信息插入监视信道中，
其中该光放大部分分成链接对，构成一个链接对的两个光放大部分位于光路径环两端彼此相对的位置并链接，以使该光放大部分之一通过该链路向多路分解器发送该光学放大部分的状态信息，从而缩短到多路分解器的光学路径。
2.如权利要求1所述的波分复用光放大器控制系统，其中光学放大部分包括：
一个滤光器，用于由多路复用器的输出光信号传输数据信道光信号，并提取出监视信道光信号；
一个光放大器，用于对通过滤光器的数据信道光信号进行放大；
一个驱动部分，用于控制光放大器的增益；
一个控制部分，用于将滤光器提取出的监视信道光信号转换成电信号，利用该电信号中包含的数据控制所述驱动部分以使其相对于各数据信道波长具有均匀的增益，并且在监视控制部分有请求时将驱动部分的状态信息转换成光信号；和
一个光耦合器，用于将由光放大器放大的数据信道光信号与从控制部分输出的监视信道光信号加以合成。
3.如权利要求2所述的波分复用光放大器控制系统，其中所述光放大器是掺铒光纤放大器。
4.如权利要求2所述的波分复用光放大器控制系统，其中所述驱动部分由两个激光二极管构成，它们根据由控制部分转换成电信号的数据中包含的电流值产生泵浦光束。
5.如权利要求2所述的波分复用光放大器控制系统，其中控制部分包括：
一个光电转换器，用于将滤光器提取出的监视信道光信号转换成电信号；
一个微处理器，用于译码该光电转换器的输出电信号并输出一个控制信号，或者建立监视所需的数据并输出该数据；和
一个电光转换器，用于将微处理器输出的既定数据转换成光信号。
6.如权利要求5所述的波分复用光放大器控制系统，其中还包括一个光学传输路径监控器，它与所述电光转换器相连接，当电光转换器所转换的电信号功率不小于一个阈值时启动，从而显示光学传输路径正常工作。
7.一种光学交换系统使用光学传输系统中的监视信道光信号控制放大增益和监视光学放大部分的操作的方法，其中该光学传输系统包括连接到光学交换系统和光学放大部分的光学传输路径环，构成链接对的光放大部分分别位于光传输路径环的相对侧并且内部相互连接，该方法包括如下步骤：
(a)指定要由该光学交换系统控制和监视的光学放大部分，产生包括有关放大增益和指定的光学放大部分的监视请求的信息的监视信道光信号，将产生的监视信道光信号与数据信道光信号复用，并发射复用的光信号；
(b)每个光学放大部分从复用的光信号中提取监视信道光信号，并将其转换成电信号；
(c)每个光学放大部分检验该电信号，当该光学放大部分与指定的光学放大部分一致并在步骤(a)中请求监视时，将数据信道光信号放大由该光学交换系统设定的放大增益，或者当该光学放大部分与指定的光学放大部分一致并在步骤(a)中未请求监视时，将数据信道光信号放大由该光学放大部分设定的放大增益；
(d)每个光学放大部分指定该光学放大部分作为发射机，光学交换系统作为接收机，并当该光学放大部分与指定的光学放大部分一致并在步骤(a)中请求监视时，将光学放大部分的状态信息插入监视信道电信号；
(e)每个光学放大部分将监视信道电信号转换成光信号，复用转换的光信号与数据信道光信号，并发射复用的光信号；和
(f)光学交换系统从步骤(e)中发射的光信号提取监视信道光信号，将提取的光信号转换成电信号，并监视光学放大部分的操作。
8.如权利要求7所述的方法，其中，当光学交换系统不是监视而是控制放大部分时，其监视信道数据包括：
一个发射器ID字段，表示形成监视信道数据的装置的ID；
一个接收器ID字段，表示成为所形成监视信道数据的目标的装置的ID；
一个信道增加或减少检查字段，表示在数据信道中具有不同波形的增加或减少信道；
一个外部控制标记，设定为表示光学交换系统控制光学放大部分的放大增益；
一个外部监视请求标记，表示光学交换系统没有监视光学放大部分的状态；和
两个具有既定值和既定位数的字段，用于控制放大部分的放大增益。
9.如权利要求7所述的方法，其中，当光学交换系统不是控制而是监视放大部分时，其监视信道数据包括：
一个发射器ID，表示形成监视信道数据的装置的ID；
一个接收器ID，表示成为所形成监视信道数据的目标的装置的ID；
一个信道增加或减少检查字段，表示在数据信道中具有不同波形的增加或减少的信道；
一个外部控制标记，设定为表示光学交换系统不是控制光学放大部分的放大增益；
一个外部监视请求标记，表示光学交换系统监视光学放大部分的状态；和
两个具有既定位数并且具有光学放大部分的状态信息的字段。
10.如权利要求9所述的方法，其中光学放大部分控制其放大增益。
11.如权利要求7所述的方法，其中，当光学交换系统监视并且控制放大部分时，其监视信道数据包括：
一个发射器ID，表示形成监视信道数据的装置的ID；
一个接收器ID，表示成为所形成监视信道数据的目标的装置的ID；
一个信道增加或减少检查字段，表示在数据信道中具有不同波形的增加或减少的信道；
一个外部控制标记，设定为表示光学交换系统控制光学放大部分的放大增益；
一个外部监视请求标记，表示光学交换系统监视光学放大部分的状态；
两个具有既定位数并且具有控制光学放大部分放大增益的值的字段；和
两个具有既定位数并且具有光学放大部分状态信息的字段。
12.如权利要求9至11之任一项所述的方法，其中还包括一个具有既定位数的警报字段，表示必需值是否提供给了光学放大部分以及光学放大部分的状态是否被探测到。
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