專(zhuān)利名稱(chēng)：用于檢測(cè)波分多路復(fù)用系統(tǒng)中的信號(hào)損耗的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波分多路復(fù)用(WDM)系統(tǒng)，具體涉及WDM系統(tǒng)中的故障檢測(cè)。
背景技術(shù)：
WDM技術(shù)提供了通過(guò)增加網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)吞吐量來(lái)解決通信網(wǎng)絡(luò)中的光纖用盡而無(wú)需安裝新光纖的節(jié)約成本的方案。在WDM系統(tǒng)中，幾個(gè)輸入信號(hào)中的每一個(gè)都進(jìn)入一WDM節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)元件，并被指派或轉(zhuǎn)換到一特定的波長(zhǎng)(通常，在1550納米(nm)的帶內(nèi))。在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換后，通過(guò)波分多路復(fù)用來(lái)多路復(fù)用各個(gè)信號(hào)波長(zhǎng)或信道并發(fā)送到同一光纖上。為了使WDM技術(shù)可真正成為一種網(wǎng)絡(luò)解決方案，WDM系統(tǒng)還必須能幸免于任何網(wǎng)絡(luò)中所發(fā)生的故障。網(wǎng)絡(luò)殘存性這一問(wèn)題在WDM系統(tǒng)中具有額外的重要性，因?yàn)楣饫w的損耗可能是災(zāi)難性的而且嚴(yán)重地造成WDM系統(tǒng)在單個(gè)光纖上傳送大量客戶數(shù)據(jù)(例如，幾千兆位的數(shù)據(jù))。
響應(yīng)于對(duì)WDM網(wǎng)絡(luò)殘存性的關(guān)注，已提出自愈WDM環(huán)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的多樣(diverse)保護(hù)體系結(jié)構(gòu)。自愈環(huán)是一種把實(shí)際環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)與帶寬共享和自愈能力相連來(lái)克服網(wǎng)絡(luò)中的故障的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。為了這一描述，經(jīng)由光纖把一環(huán)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)連到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果發(fā)生光纖被割斷或其它故障(例如，節(jié)點(diǎn)故障)，則該環(huán)自動(dòng)地切換到備用光纖，在某些情況下為備用電子設(shè)備。類(lèi)似地，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的多樣保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)地按路由沿不同路徑把客戶數(shù)據(jù)從光纖電纜切換到備用光纖來(lái)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免于光纖電纜割斷。在任一種情況下，可以光學(xué)方式(即通過(guò)把接收到的光學(xué)信號(hào)切換到備用光纖)或電學(xué)方式(即通過(guò)切換接收到的光學(xué)信號(hào)的電學(xué)表象)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)的保護(hù)切換。WDM網(wǎng)絡(luò)中的自動(dòng)保護(hù)切換保證比同步光纖網(wǎng)(SONET)保護(hù)節(jié)約相當(dāng)多的成本。然而，在WDM系統(tǒng)中可利用自動(dòng)保護(hù)切換前，必須解決一些基礎(chǔ)問(wèn)題。
WDM系統(tǒng)的一個(gè)這樣的基礎(chǔ)問(wèn)題是檢測(cè)光學(xué)放大鏈路中的光纖切口。已證明，檢測(cè)光纖切口或信號(hào)損耗是WDM系統(tǒng)中的一個(gè)難題，這是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)之間的鏈路通常被摻鉺光纖放大器(EDFA)光學(xué)放大。通常，在每個(gè)WDM節(jié)點(diǎn)中，信號(hào)在多路復(fù)用后并在發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)光纖設(shè)備或鏈路前被EDFA放大。類(lèi)似地，在接收后，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中，信號(hào)在去多路復(fù)用前再次被另一個(gè)EDFA放大。依據(jù)發(fā)送器與接收器之間的距離，幾個(gè)附加的EDFA之一也可能被置于沿光纖路徑的特定點(diǎn)處。隨著光纖切口之間的放大器與光學(xué)監(jiān)測(cè)器或接收器的距離和數(shù)目的增加，來(lái)自EDFA的放大自發(fā)發(fā)射隨光學(xué)路徑中的每個(gè)EDFA而增長(zhǎng)。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)飽和的EDFA中沒(méi)有光學(xué)輸入信號(hào)時(shí)，幾個(gè)EDFA后的放大自發(fā)發(fā)射可增加到足以不能檢測(cè)到光纖切口。實(shí)際上，由于放大的自發(fā)發(fā)射，所以為測(cè)量某些光纖切口而測(cè)量總的光功率或甚至一光譜帶內(nèi)的光功率是不充分的。
依據(jù)光纖切口相對(duì)于EDFA的位置以及檢測(cè)閾水平，檢測(cè)總的光功率可能不能檢測(cè)到某些光纖切口。在某些光纖鏈路或跨度上，在節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)元件中不存在超越這些鏈路或跨度的EDFA，而另外的鏈路或跨度上，可能有不止一個(gè)EDFA。

圖1示出一WDM環(huán)(包括具有保護(hù)開(kāi)關(guān)(switch)121和122的網(wǎng)絡(luò)添加-撤銷(xiāo)元件)中的已有技術(shù)的工作光纖/保護(hù)光纖對(duì)。具體來(lái)說(shuō)，如圖1所示，在一鏈路110上有四個(gè)EDFA 199，它們?cè)趦蓚€(gè)添加-撤銷(xiāo)元件120之間沿逆時(shí)針?lè)较蚝晚槙r(shí)針?lè)较?這里，注意，雖然圖1示出了一個(gè)環(huán)，但此討論也可適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu))?？稍诒O(jiān)測(cè)器點(diǎn)1501處容易地檢測(cè)子鏈路111上發(fā)生的光纖切口，這是因?yàn)樵诒O(jiān)測(cè)點(diǎn)150處的總的光功率降到零。然而，對(duì)于更遠(yuǎn)的光纖切口(諸如發(fā)生在子鏈路112、113、114和115上的那些)，通過(guò)插入EDFA 199所提供的放大自發(fā)發(fā)射為監(jiān)測(cè)器點(diǎn)1501提供了光功率。
在圖2中示出在監(jiān)測(cè)器點(diǎn)1501處檢測(cè)到的功率相對(duì)于插入EDFA 199的數(shù)目之間的關(guān)系。圖2是示出有關(guān)光纖切口的問(wèn)題的波長(zhǎng)域模擬。該模擬假設(shè)特定EDFA特性和間隔。雖然其它EDFA設(shè)計(jì)的結(jié)果可能在數(shù)量上有所不同，但圖2所示的定性特征是類(lèi)似的。如圖2所示，在沒(méi)有光纖切口時(shí)，監(jiān)測(cè)器點(diǎn)1501處的總關(guān)功率水平201近似于18dBm。如果在子鏈路112上發(fā)生光纖切口，即監(jiān)測(cè)器點(diǎn)1501前有單個(gè)EDFA 1991，則在點(diǎn)1501處檢測(cè)到的總的光功率202將在0.5毫秒(ms)后降到近似于4dBm。另一方面，在點(diǎn)1501與光纖切口之間有兩個(gè)或多個(gè)EDFA，即光纖切口位于子鏈路113、114或115處，則總的光功率將返回光纖完整時(shí)的總光功率的2dB內(nèi)。事實(shí)上，在點(diǎn)1501與光纖切口之間有三個(gè)或四個(gè)EDFA時(shí)，總的光功率204或205的變化從不超過(guò)4dB，且在不到0.5ms的時(shí)間內(nèi)返回總光功率水平201。從具有兩個(gè)EDFA的功率水平203可看出，該功率水平也幾乎返回到功率水平201。
在我們的試驗(yàn)臺(tái)上所進(jìn)行的測(cè)量已確認(rèn)圖2所示的結(jié)果。根據(jù)我們的模擬和試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量，我們已針對(duì)用簡(jiǎn)單地監(jiān)測(cè)光功率來(lái)檢測(cè)WDM系統(tǒng)中的光纖切口得出了以下結(jié)論當(dāng)光纖切口與監(jiān)測(cè)器點(diǎn)之間沒(méi)有EDFA時(shí)，可準(zhǔn)確地識(shí)別光纖切口；如果在光纖切口與監(jiān)測(cè)器之間有一個(gè)EDFA，如果不仔細(xì)地選擇檢測(cè)光纖切口的檢測(cè)閾值，不可能完成對(duì)光纖切口的準(zhǔn)確識(shí)別；當(dāng)監(jiān)測(cè)器點(diǎn)與光纖切口之間有不止兩個(gè)EDFA時(shí)，不可能建立允許檢測(cè)光纖切口的閾值。
我們還研究和發(fā)現(xiàn)通過(guò)檢測(cè)光纖中的總光功率，不能令人滿意地監(jiān)測(cè)一較窄光譜帶內(nèi)的功率而在監(jiān)測(cè)器點(diǎn)150處檢測(cè)光纖切口。這樣，我們把一附加的標(biāo)志(marker)波長(zhǎng)插入位于網(wǎng)絡(luò)元件輸出處的光纖中。我們發(fā)現(xiàn)，如果該標(biāo)志中的功率足夠高，則簡(jiǎn)單地檢測(cè)該標(biāo)志就足以指示光纖切口。然而，標(biāo)志波長(zhǎng)處的高功率導(dǎo)致信號(hào)波長(zhǎng)的EDFA增益較低，因而這是不理想的。另一方面，如果如圖3所示該標(biāo)志位于可與信號(hào)波長(zhǎng)相比的功率水平處，則該標(biāo)志允許對(duì)于監(jiān)測(cè)器前只有一個(gè)EDFA的切口檢測(cè)從正常功率水平301到較低功率水平302的變化；但僅有該標(biāo)志不能給出檢測(cè)不止兩個(gè)EDFA后的光纖切口所需的對(duì)比度，如功率水平303、304和305所示。雖然我們發(fā)現(xiàn)，在使用非常窄的窄帶濾波器(濾波器帶寬小于0.2nm)來(lái)產(chǎn)生光譜帶時(shí)10dB的對(duì)比度是可能的，但這樣的濾波器給標(biāo)志波長(zhǎng)濾波帶來(lái)了不切實(shí)際的要求。然而，注意，窄帶濾波器的帶寬與測(cè)試設(shè)置有關(guān)。
其它方法在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的。J.L.Zyskind等人在名為“識(shí)別WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中的故障的方法”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)＿＿＿中描述了一個(gè)這樣的方法。在其方法中，Zyskind等人使用附加的激光器在WDM系統(tǒng)光纖中與信號(hào)信道一起插入一附加的監(jiān)測(cè)信道。然后監(jiān)測(cè)該監(jiān)測(cè)信道中的功率及沿光纖路徑所利用的EDFA的放大的自發(fā)發(fā)射并比較來(lái)檢測(cè)故障。即，把監(jiān)測(cè)信道與放大的自發(fā)發(fā)射上沿同一方向的功率變化(例如，都增加或都減小)解釋為撤銷(xiāo)或添加信號(hào)信道。另一方面，把監(jiān)測(cè)信道與放大的自發(fā)發(fā)射上沿相反方向的功率變化解釋為指示故障的總損耗。Zynkind等人的方法需要附加的部件來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括監(jiān)測(cè)激光器、耦合器和狹帶濾波器。更重要的是，由于信道數(shù)目的增加或降低，使得監(jiān)測(cè)信道的功率水平與放大的自發(fā)發(fā)射發(fā)生變化，從而改變用于檢測(cè)故障的閾值水平。Zynkind的方法還需要跟蹤可能發(fā)生的上游損耗和信號(hào)信道的五種不同情況的相當(dāng)復(fù)雜的檢測(cè)器。因此，該方法可能需要進(jìn)行判斷的軟件。
在Chan,Chun-Kit等人名為“一種新穎的用于光學(xué)放大發(fā)送系統(tǒng)的使用中監(jiān)視方案”的論文(發(fā)表于1997年11月第11期的電氣和電子工程師協(xié)會(huì)光子學(xué)技術(shù)期刊)中描述了用于檢測(cè)WDM系統(tǒng)中故障的另一個(gè)已有技術(shù)的方案。Chan等人把EDFA的不平坦的放大自發(fā)發(fā)射光譜用作用于監(jiān)測(cè)光纖信道的故障的光源。Chan等人的方法沿光纖路徑靠近每個(gè)EDFA(發(fā)送器后的第一EDFA除外)的輸入端放置光纖布拉格光柵。然后，每個(gè)光纖布拉格光柵濾除不使用的自發(fā)發(fā)射光譜內(nèi)的一個(gè)獨(dú)特波長(zhǎng)。把每個(gè)被濾除的波長(zhǎng)指派給緊靠在先的一個(gè)光纖布拉格光柵的每個(gè)放大器。由于光纖布拉格光柵起到陷波濾波器的作用，所以在光纖布拉格光柵上游發(fā)生的功率損耗導(dǎo)致該光纖布拉格光柵的獨(dú)特波長(zhǎng)處的光譜脈沖。通過(guò)該方法，可把光纖切口定位到任意兩個(gè)放大器之間的光纖跨度。雖然該方法不需要使用附加的激光器，但它需要光纖布拉格光柵作為附加的部件。該方法也需要復(fù)雜的光譜監(jiān)測(cè)。該方法還可能不能檢測(cè)發(fā)生在一光纖布拉格光柵與對(duì)其所指派的放大器的輸入之間的光纖斷裂，它也不能檢測(cè)某些放大器的局部故障。
以上所有的方案都需要附加的部件或不能檢測(cè)所有的光纖切口，無(wú)論光纖切口相對(duì)于一放大器或許多放大器的位置如何。

發(fā)明內(nèi)容
我們的發(fā)明提供了用于明確地檢測(cè)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中的光纖切口而與位于光纖切口與監(jiān)測(cè)器點(diǎn)之間的EDFA數(shù)目無(wú)關(guān)的方法和系統(tǒng)。
依據(jù)我們的發(fā)明，在形成WDM網(wǎng)絡(luò)的一部分的網(wǎng)絡(luò)元件的輸出處檢測(cè)一標(biāo)志波長(zhǎng)。然后，把該標(biāo)志中的功率水平與非信號(hào)波長(zhǎng)區(qū)中的功率水平相比較。如果標(biāo)志波長(zhǎng)光譜帶內(nèi)的功率水平與非信號(hào)波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的功率水平之比高，則該光纖完整。相反，如果標(biāo)志波長(zhǎng)光譜帶內(nèi)的功率水平與非信號(hào)波長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的功率水平之比近似等于一，則存在光纖切口。
我們的發(fā)明通過(guò)WDM的環(huán)狀體系結(jié)構(gòu)中每個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件處僅需的不多于一個(gè)的附加激光器，僅對(duì)WDM網(wǎng)絡(luò)增加適中的成本和復(fù)雜性，同時(shí)提供足以明確地識(shí)別光纖切口的信息。此外，依據(jù)我們的發(fā)明，在某些環(huán)狀和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中可能不必需要附加的激光器。此外，無(wú)論WDM網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如何，我們的發(fā)明僅需要能測(cè)量?jī)蓚€(gè)附近的光譜區(qū)中的功率差來(lái)測(cè)量光纖切口的電路。
依據(jù)我們的發(fā)明，可檢測(cè)光纖切口，而不管該光纖切口與監(jiān)測(cè)器點(diǎn)之間的EDFA的數(shù)目，從而消除了產(chǎn)生假警報(bào)或假負(fù)數(shù)(negative)；假負(fù)數(shù)定義為當(dāng)不存在信號(hào)損耗時(shí)檢測(cè)到信號(hào)損耗。
附圖概述從以下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，可以理解本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)，其中圖1示意地示出利用EDFA的已有技術(shù)的WDM環(huán)；圖2示出我們?cè)诒O(jiān)測(cè)器點(diǎn)處圖1所示W(wǎng)DM網(wǎng)絡(luò)的光纖切口的總輸出功率的測(cè)量結(jié)果；圖3示出我們對(duì)于圖1所示W(wǎng)DM網(wǎng)絡(luò)的光纖切口在一標(biāo)志波長(zhǎng)的1納米帶內(nèi)的總功率的模擬結(jié)果；圖4示意地示出依據(jù)我們的發(fā)明的利用EDFA的WDM環(huán)狀體系結(jié)構(gòu)；圖5示意地示出依據(jù)我們的發(fā)明的利用EDFA的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)WDM體系結(jié)構(gòu)；圖6A示出在光纖完整時(shí)依據(jù)我們的發(fā)明用來(lái)檢測(cè)光纖切口的具有標(biāo)志波長(zhǎng)和非信號(hào)光譜區(qū)的一個(gè)全光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的功率譜；圖6B示出在一光纖切斷后依據(jù)我們的發(fā)明的用來(lái)檢測(cè)光纖切口的具有標(biāo)志波長(zhǎng)和非信號(hào)光譜區(qū)的一個(gè)全光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的功率譜；圖6C示出在光纖完整時(shí)依據(jù)我們的發(fā)明的另一個(gè)方面用來(lái)檢測(cè)光纖切口的具有非信號(hào)光譜區(qū)的一個(gè)全光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的功率譜；以及圖7示出依據(jù)我們的發(fā)明在一標(biāo)志信道和一附近的非信號(hào)信道中一光纖切口前后的光功率的模擬結(jié)果以及這些功率之比。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，其中示出具有用于檢測(cè)光纖切口的監(jiān)測(cè)器裝置或電路450的WDM環(huán)的一個(gè)示意實(shí)施例，而與位于該光纖切口與該監(jiān)測(cè)器電路450之間的EDFA的數(shù)目無(wú)關(guān)。該環(huán)包括具有通過(guò)內(nèi)部工作回路419和保護(hù)回路420相連的保護(hù)開(kāi)關(guān)421和422的多個(gè)添加-撤銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)元件400，每個(gè)回路包括多個(gè)EDFA 499。圖4示出，在一信號(hào)進(jìn)入WDM節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)元件4001時(shí)，在子鏈路411處抽出該信號(hào)的一部分并饋送到一檢測(cè)裝置或電路4501。電路4501能檢測(cè)兩個(gè)附近的光譜帶內(nèi)的功率，比較這兩個(gè)光譜帶之間的功率差，并在該比較指示這兩個(gè)光譜帶中的功率近似等于一時(shí)產(chǎn)生一標(biāo)記(flag)。依據(jù)我們的發(fā)明，如圖4所示，WDM網(wǎng)絡(luò)元件4001將包括兩個(gè)檢測(cè)電路4501和4502。電路4501示意地監(jiān)測(cè)工作回路419，而電路4502監(jiān)測(cè)保護(hù)回路420。對(duì)未饋送到電路4501的那部分信號(hào)去多路復(fù)用，并通過(guò)節(jié)點(diǎn)4001落到或饋送到對(duì)向的節(jié)點(diǎn)4002。
除了監(jiān)測(cè)電路4501和4502以外，網(wǎng)絡(luò)元件400還可包括把一標(biāo)志波長(zhǎng)或信號(hào)插到外部保護(hù)回路420上的外部激光器460；在圖4中該外部回路或保護(hù)環(huán)420上的信號(hào)示意地沿逆時(shí)針?lè)较騻鞑?。在保護(hù)光纖在工作光纖上存在故障(例如，單向線路切換的環(huán))時(shí)才傳送信號(hào)的那些環(huán)狀體系結(jié)構(gòu)中，激光器460是必須的。換句話說(shuō)，如果在正常操作期間，所有的信號(hào)僅在圖4中的工作光纖或內(nèi)部回路420上沿順時(shí)針傳播，則在保護(hù)回路419上激光器460是必須的。另一方面，在正常操作期間光纖都傳送信號(hào)(例如，雙向線路切換的環(huán))的環(huán)狀體系結(jié)構(gòu)中，附加的激光器不是必須的。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5，其中示出具有多樣路由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)的我們的發(fā)明的一個(gè)示意實(shí)施例，包括通過(guò)工作光纖566和568以及保護(hù)光纖567和569互連的終點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)元件5001和5002，每個(gè)光纖包括多個(gè)EDFA599。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件500中的監(jiān)測(cè)電路550依據(jù)我們的發(fā)明監(jiān)測(cè)光纖切口。在我們的發(fā)明的這一實(shí)施例中，WDM網(wǎng)絡(luò)元件500不象環(huán)狀體系結(jié)構(gòu)的情況那樣需要附加的激光器。這是因?yàn)樵诠ぷ鞴饫w566和保護(hù)光纖567上將發(fā)送同一信號(hào)。如圖4的環(huán)狀體系結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的情況，監(jiān)測(cè)電路550能檢測(cè)兩個(gè)附近的光譜帶中的功率，比較這兩個(gè)光譜帶之間的功率差，并在該比較指示這兩個(gè)光譜帶中的功率近似等于一時(shí)產(chǎn)生一標(biāo)記。當(dāng)節(jié)點(diǎn)5001中的電路550標(biāo)記工作光纖566上的光纖切口或信號(hào)損耗時(shí)，節(jié)點(diǎn)5001經(jīng)由光學(xué)開(kāi)關(guān)577把信號(hào)切換到保護(hù)光纖567。與圖5所示的相反，如果在備用信道上不發(fā)送熱備用信號(hào)，則在正常操作期間，保護(hù)線路上可能需要附加的激光器。
圖4和圖5所示我們的發(fā)明的另一個(gè)方面是使用沿光纖路徑的固定增益或增益箝位EDFA 490和590。固定增益或箝位放大器是通過(guò)把一額外的信道(公知為補(bǔ)償或穩(wěn)定信道)插入所發(fā)送的信號(hào)中而使輸出功率保持在一恒定水平的EDFA。使用補(bǔ)償信道來(lái)防止不得不計(jì)算發(fā)送信道的數(shù)量，以及防止每當(dāng)把一信道從該信號(hào)撤銷(xiāo)時(shí)增加其余信道中的功率。參考圖4，除了具有光學(xué)放大器電路499以外，還具有補(bǔ)償信道的固定增益EDFA 490還包括用來(lái)把一補(bǔ)償信道插入光纖的電路498。補(bǔ)償信道主要用來(lái)在網(wǎng)絡(luò)中的單個(gè)或幾個(gè)信道從光纖撤銷(xiāo)的點(diǎn)處(即，波分多路復(fù)用添加撤銷(xiāo)多路復(fù)用器(WADM)處)保持恒定的總功率水平。通常以增益幾乎等于信道的增益的波長(zhǎng)來(lái)發(fā)送補(bǔ)償信道。該補(bǔ)償信道可位于兩個(gè)信道之間或可以是剛好位于EDFA通帶的平坦增益部分內(nèi)部的光譜區(qū)。每當(dāng)一信道降到WADM時(shí)補(bǔ)償信道中的功率水平增加，反之亦然，從而保持恒定的輸出功率。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6A，其中示出依據(jù)我們的發(fā)明所使用的標(biāo)志波長(zhǎng)或補(bǔ)償信道520和光譜帶630的示意實(shí)施例，用于在光纖完整時(shí)檢測(cè)光纖切口或信號(hào)損耗。在圖6A中還示出用來(lái)在WDM系統(tǒng)中傳送信息的信號(hào)波長(zhǎng)或信道640。依據(jù)我們的發(fā)明，標(biāo)志波長(zhǎng)620可通過(guò)以下所討論任何方法來(lái)產(chǎn)生。選擇光譜帶區(qū)域630足夠靠近標(biāo)志波長(zhǎng)區(qū)620，從而可進(jìn)行準(zhǔn)確的比較。還選擇光譜帶足夠遠(yuǎn)離工作信號(hào)信道640，從而該光譜帶可使用濾波器來(lái)隔離。
在利用固定增益放大器時(shí)，我們已發(fā)現(xiàn)可檢測(cè)到光纖切口或信號(hào)損耗，而無(wú)需添加任何設(shè)備或無(wú)需調(diào)制或增加固定增益EDFA的補(bǔ)償信道的功率。依據(jù)我們的發(fā)明，如果監(jiān)測(cè)補(bǔ)償信道和非信號(hào)光譜帶之間的功率水平之比或差值，則能可靠地檢測(cè)光纖切口。如圖6A所示，當(dāng)光纖完整時(shí)，在光譜中存在標(biāo)志或補(bǔ)償信號(hào)620及工作信號(hào)640。光譜帶630由放大的受激發(fā)射所提供的功率構(gòu)成，且在限制在線631和632所形成的區(qū)域內(nèi)跳躍。依據(jù)我們的發(fā)明的這一方面，如此選擇光譜帶630，從而標(biāo)志波長(zhǎng)620與光譜帶630的放大的受激發(fā)射近似相等。這樣，當(dāng)光纖完整時(shí)，如圖6A所示，標(biāo)志620與光譜帶630中的功率之比值比一大得多。另一方面，如圖6B所示，當(dāng)存在光纖切口或引起信號(hào)損耗的某些其它事件時(shí)，標(biāo)志波長(zhǎng)620與附近的光譜帶630的功率比近似等于一。在把補(bǔ)償信道用作標(biāo)志波長(zhǎng)620時(shí)，我們避免使用任何附加的設(shè)備，消除了可能的放大器增益變化，也消除了以用于產(chǎn)生標(biāo)志波長(zhǎng)620的其它方案可能產(chǎn)生的信號(hào)信道交叉調(diào)制的可能性。
如果把光學(xué)增益箝位用于網(wǎng)絡(luò)元件內(nèi)的EDFA且允許用來(lái)對(duì)EDFA進(jìn)行增益箝位的光功率傳播到下一網(wǎng)絡(luò)元件，則可對(duì)工作光纖容易地產(chǎn)生標(biāo)志波長(zhǎng)620。因此，返回圖4，如果位于WDM 400節(jié)點(diǎn)中的多路復(fù)用器430后的放大器是固定增益放大器4901，則插在光纖鏈路上的放大器4911和4912不必是固定增益EDFA。這樣，如果允許用來(lái)對(duì)EDFA進(jìn)行增益箝位的光功率傳播到回路中的下一節(jié)點(diǎn)400，則我們的發(fā)明僅在WDM節(jié)點(diǎn)400中需要固定增益EDFA；我們的發(fā)明的這一優(yōu)點(diǎn)可等效地應(yīng)用于如圖5所示的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)。在圖4中，我們還注意到，利用需要成為固定增益放大器的放大器4901，可更方便地把標(biāo)志波長(zhǎng)插到網(wǎng)絡(luò)元件4001的輸出處。相應(yīng)地，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)將與WDM的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)，即由網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者負(fù)責(zé)通過(guò)適當(dāng)?shù)胤胖霉潭ㄔ鲆鍱DFA來(lái)插入標(biāo)志波長(zhǎng)。
另一方面，我們的分析已發(fā)現(xiàn)，在用于其中保護(hù)光纖在故障條件下傳送信號(hào)的WDM環(huán)的保護(hù)光纖上，不可能通過(guò)使用固定增益放大器的補(bǔ)償信道來(lái)產(chǎn)生標(biāo)志波長(zhǎng)620。然而，可產(chǎn)生標(biāo)志信道，該方法將不檢測(cè)需要保護(hù)切換的所有故障，在某些情況下，將在不需要保護(hù)切換時(shí)啟用該保護(hù)切換。如圖4所示，我們已發(fā)現(xiàn)，在用于與環(huán)狀體系結(jié)構(gòu)有關(guān)的保護(hù)光纖的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件處，可能需要所示置于輸入和輸出保護(hù)開(kāi)關(guān)之間的附加激光器460。
依據(jù)我們的發(fā)明的另一個(gè)方面且如圖6C所示，在不能獲得補(bǔ)償信道時(shí)，即在不利用固定增益EDFA時(shí)，可使用信號(hào)波長(zhǎng)區(qū)650(表示為線649和651之間的區(qū)域)與附近的光譜帶635(表示為線634與636之間的區(qū)域)之比來(lái)檢測(cè)光纖切口。此外，如上所述，當(dāng)光纖完整時(shí)，波長(zhǎng)其650和帶635中的功率之比值比一大得多。另一方面，當(dāng)存在光纖切口時(shí)，獲得圖6B的光譜結(jié)果，且區(qū)域650和帶635之比近似于一或更準(zhǔn)確的波長(zhǎng)范圍之比。我們實(shí)現(xiàn)了把此檢測(cè)方法限于其中實(shí)際信號(hào)波長(zhǎng)在使用中并傳送話務(wù)的跨度。即，在沒(méi)有波長(zhǎng)區(qū)650內(nèi)的任何功率的跨度上，即使在光纖完整時(shí)，區(qū)域635和帶650的功率比也將近似于一。我們的發(fā)明的這一方面的這一缺陷促進(jìn)了傳播補(bǔ)償信道的應(yīng)用。當(dāng)然，在沒(méi)有固定增益EDFA繼而沒(méi)有補(bǔ)償信道的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)操作人員可產(chǎn)生一信號(hào)波長(zhǎng)作為保通(keep alive)信號(hào)，可使用該信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)鏈路的光纖切口，直到以客戶服務(wù)激活鏈路。圖6C中所實(shí)施的方案還可產(chǎn)生假負(fù)數(shù)。然而，網(wǎng)絡(luò)操作人員可產(chǎn)生保通信號(hào)來(lái)防止假負(fù)數(shù)的產(chǎn)生。
圖7示出依據(jù)我們的發(fā)明的圖4的子鏈路413處的光纖切口的模擬。如圖7所示，當(dāng)光纖完整時(shí)，標(biāo)志信道720與附近的光譜帶730的功率水平之比值比一大得多。因而，標(biāo)志信道720與光譜帶730之間的功率差710(以分貝為單位)比零小得多，近似于-35dB。另一方面，當(dāng)子鏈路413中存在光纖切口時(shí)，此功率比接近于一，功率差710接近于零dB。對(duì)于圖4中其它子鏈路處的光纖切口獲得類(lèi)似的結(jié)果。依據(jù)我們的發(fā)明，可在100μs內(nèi)檢測(cè)到光纖切口，這完全在為檢測(cè)公共交換電信網(wǎng)中的災(zāi)難性的故障所分配的10ms的時(shí)間周期內(nèi)。還應(yīng)注意，光纖切口與建立新功率之間的時(shí)間小于圖3所示所需的近似250μs。因而，通過(guò)我們的方法，不僅對(duì)比較大，且切換發(fā)生得更快。圖7中的結(jié)果假定標(biāo)志730與帶720具有幾乎相等的增益。如果標(biāo)志730和帶720具有不同的增益，則功率比可以不同，但仍可對(duì)大量EDFA檢測(cè)足夠大的功率比的差值。
在我們的工作過(guò)程中，我們已注意到，應(yīng)考慮增加補(bǔ)償信道或標(biāo)志620中的功率，從而實(shí)現(xiàn)更好的對(duì)比，或簡(jiǎn)單地使用補(bǔ)償信道來(lái)檢測(cè)光纖切口。我們已發(fā)現(xiàn)，在增加補(bǔ)償信道可增加對(duì)比度的同時(shí)，它還減小了固定增益放大器中的增益以及鏈路中的每個(gè)信道的功率?；蛘撸芍匦略O(shè)計(jì)EDFA的操作點(diǎn)，從而當(dāng)補(bǔ)償信道中的功率增加時(shí)，增益保持恒定。此外，必須注意避免因固定增益EDFA具有大于為放大器所設(shè)計(jì)的等效輸入而使增益傾斜。我們已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使工作信號(hào)640在進(jìn)入EDFA前衰減，可克服增益傾斜。至于所關(guān)心的固定增益EDFA，衰減等效于撤銷(xiāo)某些信道，從而增加補(bǔ)償信道中的功率。
以上描述是我們的發(fā)明的示例。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可進(jìn)行大量修改和變化，而不背離本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1．一種用于檢測(cè)位于一監(jiān)測(cè)器點(diǎn)與光纖切口之間的光纖上的光纖切口的方法，所述方法包括產(chǎn)生一標(biāo)志波長(zhǎng)；以及檢測(cè)所述產(chǎn)生的標(biāo)志波長(zhǎng)與附近的光譜帶之間的功率比。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法還包括以下步驟在所述檢測(cè)步驟指示比值比一大得多時(shí)，確定不存在光纖切口；以及在所述檢測(cè)比值指示比值近似等于一時(shí)，確定存在光纖切口。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在監(jiān)測(cè)器點(diǎn)與光纖切口之間存在至少一個(gè)光纖放大器，所述產(chǎn)生的標(biāo)志波長(zhǎng)為放大器補(bǔ)償信道。
4．一種用于檢測(cè)光纖上的光纖切口的系統(tǒng)，所述光纖具有位于一監(jiān)測(cè)器點(diǎn)與所述光纖切口織錦緞至少一個(gè)光纖放大器，其特征在于所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生一補(bǔ)償信道的電路；以及用于檢測(cè)所產(chǎn)生的補(bǔ)償信道同增益與補(bǔ)償信道的增益近似相同的光譜帶之間的功率比的電路；所述補(bǔ)償信道電路和所述檢測(cè)電路耦合到光纖，從而檢測(cè)沿光纖的任何位置處的切口。
5．如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述檢測(cè)電路還包括用于在檢測(cè)到的比值近似等于一時(shí)指示存在光纖切口而在檢測(cè)到的比值比一大得多時(shí)指示光纖完整的電路。
6．一種波分多路復(fù)用系統(tǒng)，其特征在于包括由一工作光纖和一備用光纖互連的至少兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的元件；所述光纖中的多個(gè)放大器；以及用于確定所述光纖之一中的光纖切口的裝置，所述裝置包括用于把所述一個(gè)光纖上的標(biāo)志波長(zhǎng)與附近的光譜帶之間的功率比相比較的裝置。
7．如權(quán)利要求6所述的波分多路復(fù)用系統(tǒng)，其特征在于所述放大器是摻鉺放大器。
8．如權(quán)利要求7所述的波分多路復(fù)用系統(tǒng)，其特征在于所述標(biāo)志波長(zhǎng)是由所述摻鉺放大器所提供的。
9．如權(quán)利要求8所述的波分多路復(fù)用系統(tǒng)，其特征在于所述節(jié)點(diǎn)元件排列成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
10．如權(quán)利要求8所述的波分多路復(fù)用系統(tǒng)，其特征在于還包括連到所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的所述備用光纖以提供所述標(biāo)志波長(zhǎng)的激光器。
11．如權(quán)利要求7所述的波分多路復(fù)用系統(tǒng)，其特征在于所述節(jié)點(diǎn)元件排列成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，且所述波分多路復(fù)用系統(tǒng)還包括響應(yīng)于所述確定裝置從所述工作光纖切換到所述備用光纖的裝置。
12．如權(quán)利要求7所述的波分多路復(fù)用系統(tǒng)，其特征在于所述放大器中的至少一個(gè)包括用于把一補(bǔ)償信道插入所述一個(gè)放大器所在的光纖中的裝置。
13．一種用于檢測(cè)波分多路復(fù)用系統(tǒng)中的光纖切口的方法，所述波分多路復(fù)用系統(tǒng)包括位于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)元件之間的至少一個(gè)放大器，所述方法包括把位于第一光譜帶中的功率與相鄰的光譜帶中的功率之間的光纖上的一監(jiān)測(cè)器點(diǎn)處的功率比相比較。
14．如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于功率比近似等于一的所述檢測(cè)指示所述光纖中的光纖切口。
15．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述第一光譜區(qū)包括一標(biāo)志信道。
16．如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述放大器為摻鉺光纖放大器，所述標(biāo)志信道包括所述放大器的一補(bǔ)償信道，所述第二光譜區(qū)包括所述光纖的工作信號(hào)。
17．如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述放大器為摻鉺光纖放大器，所述第一光譜區(qū)包括所述放大器的放大的自發(fā)受激發(fā)射，所述第二光譜區(qū)包括所述光纖的工作信號(hào)。
18．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于還包括把一標(biāo)志信道插入所述光纖的步驟。
19．如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述標(biāo)志信道由一激光器來(lái)插入。
20．如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述至少一個(gè)放大器是補(bǔ)償摻鉺光纖放大器，把所述標(biāo)志信道插入所述光纖作為所述一個(gè)放大器的補(bǔ)償信道。
全文摘要
一種用于明確地檢測(cè)一光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中的光纖(419－420)切口而不管位于光纖切口與監(jiān)測(cè)器點(diǎn)之間的EDFA(499)的數(shù)目的方法和系統(tǒng)。依據(jù)我們的發(fā)明，把一標(biāo)志波長(zhǎng)的功率與附近的光譜區(qū)的功率相比較。在該比較指示功率比近似等于一時(shí)，產(chǎn)生指示存在光纖切口的標(biāo)記。在該比較指示該功率比比一大得多時(shí)，不產(chǎn)生該標(biāo)記。監(jiān)測(cè)點(diǎn)包括用于檢測(cè)標(biāo)志波長(zhǎng)與附近的光譜帶之間的比值并指示存在光纖切口的電路。
文檔編號(hào)H01S3/00GK1318235SQ99810974
公開(kāi)日2001年10月17日 申請(qǐng)日期1999年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月18日
發(fā)明者N·安東尼阿迪斯, J·L·杰克爾, D·H·理查茲, 忻偉 申請(qǐng)人:特爾科迪亞技術(shù)股份有限公司