慧聪网首页 > 通信行业 > 技术文章 > 光通信
用OPM监测网络性能并确保信号质量
 
慧聪网   2006年5月17日14时20分   信息来源:光波通信    

  新的光性能监测器让服务供应商能够自始至终监测整个网络的可靠性。

  网络故障和网络拥塞会造成用户经济上的损失,同时还会降低运营商的收入。  
一直以来都是用数据传输的误码率(BER)来表征光网络的性能,特别是那些使用了密集波分复用(DWDM)的光网络。尽管BER测量仍将成为评判网络性能的主要标准,但随着传输速率的增加,单靠BER已不足以保证业务的质量。
  
  定义需求

  BER并不能检测出光纤链路中众多放大器、复用器、光开关以及其他连接设备是否正常工作,也不能检查出光纤本身有无问题。只有借助模拟光学检测才能发现网络器件退化的最初迹象。同样,光纤中许多导致信号质量劣化的现象也必须用光学方式才能检测出来。这些现象包括色散、偏振模色散以及四波混频等。其中色散是因为光纤折射率不同所导致的脉冲展宽;而偏振模色散是因为光信号的不同偏振态对应的折射率不同;四波混频则是在纤芯内受到很强约束的多个波长产生的非线性效应。

  与器件相关并能导致信号劣化的问题包括放大器的噪声、最初的放大自激辐射噪声(ASE)、串扰以及器件自身随着时间推移出现的退化现象以及随温度和湿度出现的变化。其中,ASE噪声在网络中会因为被多个放大器放大而出现累积;而串扰则是因为复用器中某个通道的信号成为其他通道的噪声源所致。
  
  性能监测器的功能

  过去进行光学监测时通常采用“导频”的方法,即采用一种可以在全部DWDM信道中传递并能在网络节点处测量的低频幅度调制来进行监测。在数据传输信道中增加一个“监控波长”也可以实现类似的功能。这两种方法的缺点都在于不能提供某一特定信道的信息,而且它们自身都有可能成为噪声源。

  光性能监测器(OPM)首先从网络光纤中抽取出少量的光功率,并根据波长将信号分别输入单独的信道中——即对传输信号进行解复用。OPM可以采用法布里-珀罗干涉仪,或采用基于衍射光栅的光谱分析仪,并结合光电探测器阵列来实现解复用。如果采用基于衍射光栅的方案,那么可用的设计方案很多,既可以采用传统的各种光栅,又可以选择在光纤中直接写入光栅。

  OPM可以直接测量出每一信道的光功率、波长和信噪比(SNR),并根据测试结果推导出许多参数,包括信道波长漂移、ASE噪声、放大器的增益和增益偏斜。以及信道信号的Q值。然后借助上述参数以及其他类似参数就可以实现功率均衡、波长锁定、长期监测以及故障识别等其他功能。

  对信道间隔仅为50GHz的DWDM系统而言,每个信道的波长必须维持在±0.05nm内,而每个信道的光功率水平必须控制在±0.5dB之内。要实现测量,OPM自身应当能够提供光功率,且满足如下标准:对每个波长而言,光功率的取值在-10到-55dBm之间,并且能够改变测试光束的偏振态。这种性能使得OPM可以对网络中的所有临界点进行测量(见图1)。 

图1  在监测光网络可靠性时,OPM已经成为监测关键系统器件和光纤本身必不可少的方式。

图1  在监测光网络可靠性时,OPM已经成为监测关键系统器件和光纤本身必不可少的方式。

点击此处查看全部新闻图片

图2  要对网络进行监控测量并根据测量结果计算大量的参数,只能靠软件来实现。

图2  要对网络进行监控测量并根据测量结果计算大量的参数,只能靠软件来实现。

点击此处查看全部新闻图片

   
  设备的动态范围可以定义为测量到的最高值与最低值之比。因此,OPM的最低功率水平和由此得到的动态范围可以定义为测试过程中OPM将信道间的串扰成功保持在最低值时的取值。OPM的串扰来自于设备中的光串扰和电串扰,其中,光串扰的典型值是-25dB。想进一步降低串扰值是可行的,但必须在设备的尺寸和成本中进行权衡。
  
  如何使用OPM

  OPM既可以用在城域网中又可以用在长途骨干网中,而且适用于三个通信波段(S、C以及L),即适用于1280—1620nm的波长范围。这些波段可以传输成百上千个独立的信道。很容易设想,要对成百上千个波长进行三种(最少)基础测量并根据测量结果推导出大量的参数值,只能靠软件来实现。

  网管软件可以协调整个网络的性能。由于OPM输出的数据是多次测量的平均结果,因此最适合用来监测网络中相对缓慢的变化。尽管性能监测极大减少了网络出现故障的危险,但它并不能补偿系统缺陷。

  OPM一般采用既小巧又可靠的嵌入式器件。因为可用于安装的空间非常狭小且价格昂贵。在设计系统的电接口时必须考虑与现有系统匹配。另外,嵌入式器件只能工作在温度为0°C到70°C、湿度为5%到95%的范围内。

  这些监测器件通常和放大器放在一起。除了检测上文提到的ASE噪声,将OPM和放大器放在一起就可以向放大器提供必须的反馈信息,从而动态地维持平坦的放大器增益曲线。这样做十分必要,因为掺铒光纤放大器(EDFA)的输出光谱会受到各种输入功率的影响。

  OPM通过分插复用器(ADM)与光网络相连。由于ADM的功能就是改变某一网段内信道的数量,因此在连接有ADM的位置,功率可能会出现很大的变化。除了监测器件的退化,为了维持恒定的功率水平,在使用OPM时必须搭配可变光衰减器。

  另一种可能出现的情况是:为了实现某种其他目的,传输信号在其他网元中进行了解复用。在这种情况下,可以使用光信道监测仪(OCM),它实质上是一种用于单一信道的性能监测仪器,提供了简化的本地监测解决方案。这种成本较低的替代方案可以适应某些特殊应用的要求,例如监测基于微机电系统(MEMS)技术的光开关。
  
  解复用单元

  大多数OPM使用了衍射光栅和光电探测器阵列来实现解复用。商用解复用单元可以使用各种不同的光栅,特别是那些在光纤中直接写入的光栅,包括阵列波导光栅、光纤布拉格光栅以及阶梯光栅等。这些光栅没有可调谐部分,而且能够充分利用从网络中抽取出的光功率。传统的光栅由于尺寸较大,因此在OPM中的应用受到了很大的限制。

  与光栅搭配使用的阵列探测器必须为每一个待测信道提供一个光电探测器,这些光电探测器的总数可能有成百上千个,所以需要采用先进的阵列技术。由于InGaAs在近红外谱段可用于光电探测,因此InGaAs可以作为制造探测器的材料。当功率水平接近0dBm(1mW)时,这些探测器开始饱和,而这一功率水平恰好在某些OPM应用的测量范围内,所以必须细心设计设备中阵列探测器的电子线路。

  与基于衍射光栅的OPM不同,基于法布里-珀罗干涉仪的OPM只用一个探测器单元就可以实现传输信号的解复用。基于法布里-珀罗干涉仪的OPM具有串扰低、波长分辨率高等优点。由于该设备不具有波长调谐功能,因而探测功能得到了极大的简化。

  量化法布里-珀罗干涉仪的两个参数是干涉仪的自由光谱范围(FSR)和精细度。FSR衡量的是干涉仪可调波长的范围。它表征了设备以固定间隔复制传输通带的特性。

  FSR大约为40nm的法布里-珀罗干涉仪可以用在C和L波段,并且在邻近的波段内复制它的通带(见图3)。干涉仪在某一波段内分辨某个单一通道的能力可以用设备的精细度来衡量。使用精细度大约为500的干涉仪就可以保证波长、功率和SNR测量的结果在所需的精度内。 

图3  FSR为40nm的法布里-珀罗干涉仪在C和L波段内都可以实现调谐。

图3  FSR为40nm的法布里-珀罗干涉仪在C和L波段内都可以实现调谐。

点击此处查看全部新闻图片


  在此之前,由于没有可以监测40Gbit/s  DWDM网络的光学设备,因此管理和维护这些系统十分困难。随着新型OPM的出现,运营商就可以及时捕捉整个网络是否可靠的信息——从检测器件是否符合安装标准到及时检测网络性能,确保网络在寿命期内的可靠性。
 
作者:Stephen J. Matthews 
 
 
评论    【推荐】 【打印】 【论坛
 
 
[热门关键词]:OPM 监测器 BER 
特别推荐: 
· [专题]拍照手机将蚕食数码相机市场?
· [专题]科健爆特大财务丑闻9月1日被迫退市
更多精彩:
· [专题]熊猫马志平被捕 10亿黑洞三大悬疑
· [专题]中移动海外扩张 收购路线图初现
 我来评两句〖查看最新评论〗 
请您注意:
·遵守中华人民共和国的各项有关法律法规
·承担一切因您的行为而导致的法律责任
·本网留言板管理人员有权删除其管辖留言内容
·您在本网的留言,本网有权在网站内转载或引用
·参与本留言即表明您已经阅读并接受上述条款
昵称:匿名
 
分类广告  
产品交易市场
[求购] 机柜箱
[求购] voip电话机
[求购] 村村通电话
[求购] 诺基亚手机
[求购] 接收机
[求购] 卫星地面接收机
[求购] 0形天线
热点专题
·北京移动资费将下调
·手机资费坚冰融化
·解读全球定位系统GPS
·泉州IPTV受阻调查
·手机游戏 下一个金矿
·通信投诉热点追踪
·谁是手机浏览器之王