專利名稱：密集波分復用網(wǎng)絡光譜分析方法
技術領域：
本發(fā)明涉及密集波分復用(DWDM)系統(tǒng)維護技術，特別是指一種DWDM網(wǎng)絡光譜分析方法。
背景技術：
在DWDM傳輸網(wǎng)絡中，隨著網(wǎng)絡的長時間運行，網(wǎng)絡設備和線路會逐步老化，導致光信號在網(wǎng)絡中傳輸衰減率增加，傳輸質量受到影響。這種影響，一般表現(xiàn)為傳輸通路主信道中，某一路或多路單波通道的光功率、光信噪比等性能指標劣化速度明顯快于其它單波通道，使各單波通道的性能指標不均衡，并且，隨著光信號的中繼過程，這種不均衡現(xiàn)象會被中繼站點逐級放大，從而導致光信號整體傳輸質量下降，嚴重的情況下，會對系統(tǒng)的正常運行構成威脅。因此，定期對DWDM網(wǎng)絡主信道中各單波通道的光功率、光信噪比等主要物理性能參數(shù)進行檢測，并分析主信道光功率譜的狀態(tài)和變化趨勢，預防設備和線路老化導致信號傳輸質量劣化，對網(wǎng)絡的維護非常重要。
目前對DWDM網(wǎng)絡光信號檢測方案是采用光譜分析儀進行光譜分析的方法，在主信道的光信號經(jīng)過如合波單元、分波單元、光放大單元等重要的設備單元時，利用光譜分析儀等專用的光譜分析測試儀表，接入到密集波分復用設備中，對主信道的光譜進行在線檢測。
參見圖1所示，主信道光信號通過分光器101，分出很小一部分，一般是1％～10％的光信號接入光譜分析儀102，由光譜分析儀102對檢測光進行光譜檢測，并對主信道分出的檢測光的檢測結果進行分析，加上必要的光功率補償推算出主信道信號光的光譜分析結果，顯示在顯示屏上。網(wǎng)絡維護人員通過操作光譜分析儀可以直接從其上讀出單波中心波長、光功率、光信噪比等物理性能參數(shù)。由于檢測光是從主信道中分出的信號，其物理參數(shù)的優(yōu)劣，直接反應了主信道中整體光信號的質量。
目前的光譜分析儀的工作原理，基本上都是采用棱鏡散射原理，以固定的波長采樣區(qū)間，對檢測區(qū)間內的經(jīng)過散射的光信號進行實施掃描，檢測出指定波長附近的光信號功率、光信噪比等參數(shù)，并通過A/D系統(tǒng)，直接轉換為數(shù)字信號，并在專用的顯示屏幕中，實時地顯示出來。由于這種光信號檢測過程操作復雜，對檢測人員技術水平要求高，因此只能在短期內對某一處線路進行臨時檢查，而為了預防設備和線路老化，對網(wǎng)絡進行長期維護，要求提供一種能夠自動、實時地對DWDM光網(wǎng)絡各處進行在線監(jiān)測，甚至遠程監(jiān)測的技術，以便于網(wǎng)管等管理設備對網(wǎng)絡狀態(tài)及時進行分析和維護。
由于現(xiàn)有光譜分析儀采用的光譜分析方法操作復雜，導致光譜分析過程較長，不利于采樣信號的快速處理，無法滿足實時檢測的要求，另外，由于對DWDM網(wǎng)絡的檢測，只需要光功率、光信噪比等主要物理性能參數(shù)的相關數(shù)據(jù)，而光譜分析儀輸出的數(shù)據(jù)較多，過多的數(shù)據(jù)輸出不但影響計算速度，而且在數(shù)據(jù)傳輸過程中占用了不必要的帶寬，不利于數(shù)據(jù)的遠程傳輸。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種密集波分復用網(wǎng)絡光譜分析方法，極大簡少了光譜分析過程中不必要的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)輸出，簡化光譜分析的過程。
一種密集波分復用網(wǎng)絡光譜分析方法，檢測并獲取密集波分復用網(wǎng)絡被測信道中正在運行的業(yè)務通道數(shù)目N、以及每通道的單波中心波長值λj和中心波長所對應的檢測光功率值Pi，根據(jù)所獲得的業(yè)務通道數(shù)目N和中心波長值λi，以及預先設定的采樣點數(shù)目確定采樣的波長間隔Δλ和采樣的波長起始點值λ0；
從采樣的波長起始點開始對所有采樣點逐個計算每個采樣點的波長值和功率值，具體包括a)通過所確定的波長起始點值λ0和采樣的波長間隔Δλ計算當前采樣點的波長值 b)根據(jù)步驟a)獲得的當前采樣點的波長值 找出與當前采樣點距離最近通道的中心波長值λk；c)根據(jù)步驟a)獲得的當前采樣點的波長值 以及步驟b)獲得的當前采樣點最近通道的中心波長值λk和檢測獲得的該中心波長對應的檢測光功率值Pk，確定當前采樣點的功率值Pi，返回步驟a)。
該方法所述步驟a)后進一步包括根據(jù)檢測獲得的信道中最大中心波長值λmax、預先設定的采樣點數(shù)目和確定的采樣波長間隔Δλ確定波長終止點值λq，判斷當前采樣點波長值 是否大于終止點的波長值λq，如果是，則將每個采樣點的波長值 和功率值Pi輸出，結束流程，否則，進入步驟b)。
該方法所述采樣的波長終止點值λq是λq=λmax+M+12*Δλ,]]>其中，M是預先確定的平均每個通道的采樣點數(shù)目。
該方法所述將每個采樣點的波長值和功率值輸出進一步包括將每個采樣點按照得到的波長值和功率值繪制在波長-光功率二維坐標中，并將得到的光譜圖形輸出。
該方法所述采樣波長間隔Δλ是最大中心波長值λmax與最小中心波長值λmin的差，除以業(yè)務通道數(shù)目N與平均每個通道的采樣點數(shù)目M的積。該方法所述采樣的波長起始點波長值λ0是λ0=λmin-M-12*Δλ,]]>其中，λmin是最小中心波長值。
該方法步驟a)所述當前采樣點的波長值 是λ~i=λ0+(i-1)*Δλ,]]>其中，i是采樣點計數(shù)值。
該方法步驟b)所述與當前采樣點距離最近通道的中心波長值λk是|λ~i-λk|=Mini≤j≤N|λ~i-λj|,]]>其中，λj是檢測獲得的任意業(yè)務通道的中心波長值。
該方法步驟c)所述當前采樣點的功率值 滿足Lorentzian線型關系，且通過Gauss功率譜密度公式獲得的P~i=P^+Pk*e-(f~i-fkΔf)2,]]>其中， 是當前采樣點的波長值 所對應的頻率值，由光速除以當前采樣點的波長值 獲得，fk是與當前采樣點距離最近通道的中心波長值λk所對應的頻率值，由光速除以與當前采樣點距離最近通道的中心波長值λk獲得，Δf是3dB譜寬常數(shù)，Pk是與當前采樣點距離最近通道的中心波長λk對應的檢測光功率值， 是根據(jù)檢測光在被檢測信號光中所占比例計算出的光功率補償值。
該方法所述步驟a)進一步包括獲取每個中心波長λi所對應的檢測光信噪比。
從上面所述可以看出，本發(fā)明的密集波分復用網(wǎng)絡光譜分析方法計算過程簡單，只需采集被測信道中業(yè)務通道的中心波長和中心波長所對應的光功率值，進行光譜分析和光譜曲線擬合，簡化了光譜分析過程中需要采集和輸出的數(shù)據(jù)量，從而提高了光譜分析的速度和效率，完全可以滿足DWDM網(wǎng)絡光信號檢測過程中對實時檢測和長期檢測的需要。


圖1為現(xiàn)有技術對DWDM網(wǎng)絡光信號檢測實現(xiàn)結構圖；圖2為本發(fā)明方法較佳實施例的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例經(jīng)光譜分析過程后光譜曲線輸出效果圖；圖4為本發(fā)明對DWDM網(wǎng)絡光信號檢測實現(xiàn)結構圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明再作進一步詳細的說明。
本發(fā)明的光譜分析方案是只需檢測正在運行的業(yè)務通道數(shù)目，以及每通道單波中心波長和通道光功率值，并根據(jù)這些初始條件確定波長采樣的波長間隔、波長采樣點的起始點和終止點，然后根據(jù)采集結果進行數(shù)據(jù)分析，采用等間隔插值方法，對每通道波長、光功率等原始數(shù)據(jù)，按照功率譜密度線型進行采樣插值模擬，從而實現(xiàn)對整個光功率譜的數(shù)字模擬。計算結果為整個光功率譜各模擬采樣點的光功率近似值，光功率值序列用于模擬光譜曲線。
參見圖2所示，本實施例光譜分析方法的具體過程如下步驟201，檢測并采集DWDM網(wǎng)絡的被測主信道正在運行的業(yè)務通道個數(shù)N、以及每個通道的單波中心波長λi，和每個中心波長所對應的檢測光功率Pi、光信噪比Oj等物理參數(shù)。
步驟202，確定光譜分析計算需要的初始參數(shù)，具體過程如下a)從步驟201獲得的通道中心波長中找出被檢測主信道中的最小中心波長值λmin和最大中心波長值λmax；b)根據(jù)最小中心波長值、最大中心波長值和步驟201獲得的業(yè)務通道數(shù)目，并根據(jù)預先設定的采樣點數(shù)目計算采樣波長間隔Δλ=λmax-λminN*M,]]>其中，M為平均每個通道的采樣點數(shù)，M值可以由網(wǎng)管或用戶根據(jù)檢測需求確定，M值一般不小于9；c)根據(jù)最小中心波長值、預先設定的采樣點數(shù)目和步驟b)獲得的采樣的波長間隔計算采樣的波長起始點λ0=λmin-M-12*Δλ.]]>本實施例光譜分析計算的初始輸入?yún)?shù)可以包括表1所示內容

表1初始參數(shù)確定以后，從采樣的波長起始點開始逐個計算每個采樣點的波長和功率值。
步驟203，采樣點計數(shù)值i初始化i:＝1。
步驟204，通過步驟c)獲得的波長起始點值和步驟b)獲得的采樣的波長間隔計算當前采樣點的波長值λ~i=λ0+(i-1)*Δλ.]]>步驟205，根據(jù)步驟a)獲得的信道中最大中心波長值、預先設定的采樣點數(shù)目和步驟b)獲得的采樣的波長間隔計算采樣終止點的波長值λq=λmax+M+12*Δλ,]]>并判斷當前采樣點波長值 是否滿足λ~i>λmax+M+12*Δλ,]]>如果是，則意味著所有的采樣點已經(jīng)計算完成，將所獲取的所有采樣點的波長值和功率值輸出，結束分析流程；否則，繼續(xù)流程，進入步驟206。
步驟206，尋找與該采樣點距離最近的中心波長.，該中心波長應滿足|λ~i-λk|=Min1≤j≤N|λ~i-λj|,]]>其中，λj步驟201獲得的任意業(yè)務通道的中心波長值。步驟207，利用Gauss功率譜密度計算公式，計算當前采樣插值點的光功率值P~i=P^+Pk*e-(f~i-fkΔf)2.]]>其中， 和fk分別是波長 和λk對應的頻率值，滿足λf＝c關系，c為光速，即f~i=cλ~i,fk=cλk;]]>Δf為3dB譜寬常數(shù)；Pk是與當前采樣點距離最近通道的中心波長對應的檢測光功率值； 是光功率補償值，可根據(jù)檢測光在被檢測信號光中所占比例計算得到，通常由分光器的分光比確定，如若分光器的分光比為1％，則光功率補償值 為20dB，本步驟中在光功率計算結果中加上光功率補償值，用于將光譜分析單元所檢測的分光信號的單波功率值還原為主信道的單波功率值。通常，激光器的功率譜密度應滿足Lorentzian線型關系，但是為了實際計算方便，本實施例使用Gauss線型關系公式G(f)=G0*e-(f-f0Δf)2]]>來近似計算，當然，如果出于精確考慮，也可以采樣Lorentzian線型關系來進行采樣點光功率值計算。
步驟208，設置采樣點計數(shù)值i＝i+1，返回步驟204。
步驟203-208的計算完成后所輸出參數(shù)參見表2所示 表2另外，如果在步驟201中檢測有每個中心波長所對應的檢測光信噪比等物理參數(shù)，也可以將這些物理參數(shù)一并輸出。并且，為了便于用戶進行直觀分析，在得到每個采樣點的波長值和光功率值后，還可以進一步將各采樣點繪制在波長-光功率二維坐標中，然后將各采樣點用直線或平滑曲線連接，從而可以模擬出光譜功率譜曲線，并將得到的光譜分析數(shù)據(jù)和光譜功率譜曲線輸出，顯示在用戶界面上。
以對標準32波，實際使用了18波的DWDM系統(tǒng)的合波信號進行光譜分析為例經(jīng)檢測得到18個波的單波中心波長值、光功率值、光信噪比參數(shù)，并取光功率補償值為10dB，每個波長采樣點數(shù)為9。輸入?yún)?shù)參見表3所示 表3
經(jīng)過本發(fā)明的光譜分析過程得到的光譜功率譜曲線輸出，參見圖3所示，可以看出輸出曲線完全滿足光譜分析的要求。
本實施例采用圖4所示檢測系統(tǒng)實現(xiàn)對DWDM網(wǎng)絡光信號的檢測，該系統(tǒng)包括依次連接的光譜分析單元401、設備控制單元402、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)403，其中，光譜分析單元401和設備控制單元402位于DWDM設備404內。主信道中的光信號經(jīng)過分光器101分離出一部分作為檢測光信號進入光譜分析單元401，光譜分析單元401能夠在線檢測并分析出監(jiān)控信號中正在運行的業(yè)務通道個數(shù)，以及單波中心波長、光功率、光信噪比等物理參數(shù)，并將其檢測結果，以數(shù)值方式通過設備控制單元402傳送到網(wǎng)管系統(tǒng)403中。
網(wǎng)管系統(tǒng)403若對DWDM網(wǎng)絡光信號進行光譜分析，可以定期或不定期向設備控制單元402下發(fā)命令，查詢光譜分析單元401的分析結果；設備控制單元402啟動光譜分析單元401光譜分析功能，使光譜分析單元401對線路信號進行在線檢測分析；設備控制單元402收集、整理光譜分析單元401的輸出結果，包括各業(yè)務通道單波中心波長、光功率、光信噪比等，并向網(wǎng)管系統(tǒng)403上報；網(wǎng)管系統(tǒng)403根據(jù)獲取物理參數(shù)采樣上面所述的光譜分析方法計算每個插值點的光功率值，并將各插值點用直線連接，將上述數(shù)字結果轉化為表格或圖形的方式，將結果顯示給網(wǎng)絡維護人員。
如此，通過本發(fā)明方案用戶或網(wǎng)管可以對DWDM網(wǎng)絡的光信號隨時進行定期或不定期地光譜分析。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種密集波分復用網(wǎng)絡光譜分析方法，其特征在于，檢測并獲取密集波分復用網(wǎng)絡被測信道中正在運行的業(yè)務通道數(shù)目N、以及每通道的單波中心波長值λj和中心波長所對應的檢測光功率值Pi，根據(jù)所獲得的業(yè)務通道數(shù)目N和中心波長值λi，以及預先設定的采樣點數(shù)目確定采樣的波長間隔Δλ和采樣的波長起始點值λ0；從采樣的波長起始點開始對所有采樣點逐個計算每個采樣點的波長值和功率值，具體包括a)通過所確定的波長起始點值λ0和采樣的波長間隔Δλ計算當前采樣點的波長值 b)根據(jù)步驟a)獲得的當前采樣點的波長值 找出與當前采樣點距離最近通道的中心波長值λk；c)根據(jù)步驟a)獲得的當前采樣點的波長值 以及步驟b)獲得的當前采樣點最近通道的中心波長值λk和檢測獲得的該中心波長對應的檢測光功率值Pk，確定當前采樣點的功率值Pi，返回步驟a)。
2.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟a)后進一步包括根據(jù)檢測獲得的信道中最大中心波長值λmax、預先設定的采樣點數(shù)目和確定的采樣波長間隔Δλ確定波長終止點值λq，判斷當前采樣點波長值 是否大于終止點的波長值λq，如果是，則將每個采樣點的波長值 和功率值Pi輸出，結束流程，否則，進入步驟b)。
3.根據(jù)權利要求2所述方法，其特征在于，所述采樣的波長終止點值λq是λq=λmax+M+12*Δλ,]]>其中，M是預先確定的平均每個通道的采樣點數(shù)目。
4.根據(jù)權利要求2所述方法，其特征在于，所述將每個采樣點的波長值和功率值輸出進一步包括將每個采樣點按照得到的波長值和功率值繪制在波長-光功率二維坐標中，并將得到的光譜圖形輸出。
5.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述采樣波長間隔Δλ是最大中心波長值λmax與最小中心波長值λmin的差，除以業(yè)務通道數(shù)目N與平均每個通道的采樣點數(shù)目M的積。
6.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述采樣的波長起始點波長值λ0是λ0=λmin-M-12*Δλ,]]>其中，λmin是最小中心波長值。
7.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，步驟a)所述當前采樣點的波長值 是λ~i=λ0+(i-1)*Δλ,]]>其中，i是采樣點計數(shù)值。
8.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，步驟b)所述與當前采樣點距離最近通道的中心波長值λk是|λ~i-λk|=Min1≤j≤N|λ~i-λJ|,]]>其中，λi是檢測獲得的任意業(yè)務通道的中心波長值。
9.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，步驟c)所述當前采樣點的功率值 滿足Lorentzian線型關系，且通過近似的Gauss功率譜密度公式獲得的P~i=P^+Pk*e-(f~i-fkΔf)2,]]>其中， 是當前采樣點的波長值 所對應的頻率值，由光速除以當前采樣點的波長值 獲得，fk是與當前采樣點距離最近通道的中心波長值λk所對應的頻率值，由光速除以與當前采樣點距離最近通道的中心波長值λk獲得，Δf是3dB譜寬常數(shù)，Pk是與當前采樣點距離最近通道的中心波長λk對應的檢測光功率值， 是根據(jù)檢測光在被檢測信號光中所占比例計算出的光功率補償值。
10.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟a)進一步包括獲取每個中心波長λi所對應的檢測光信噪比。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種密集波分復用網(wǎng)絡光譜分析方法，包括檢測正在運行的業(yè)務通道數(shù)目，以及每通道單波中心波長和通道光功率值，并根據(jù)這些初始條件確定波長采樣的波長間隔、波長采樣點的起始點和終止點，然后根據(jù)采集結果進行數(shù)據(jù)分析，采用等間隔插值方法，對每通道波長、光功率等原始數(shù)據(jù)，按照功率譜密度線型進行采樣插值模擬，從而實現(xiàn)對整個光功率譜的數(shù)字模擬。計算結果為整個光功率譜各模擬采樣點的光功率近似值，光功率值序列用于模擬光譜曲線。通過本發(fā)明簡化了光譜分析過程中需要采集和輸出的數(shù)據(jù)量，以及光譜分析的計算過程，從而提高了光譜分析的速度和效率。
文檔編號G01J3/28GK1619265SQ20031011791
公開日2005年5月25日 申請日期2003年11月21日 優(yōu)先權日2003年11月21日
發(fā)明者張勇 申請人:華為技術有限公司