專利名稱：功率控制網(wǎng)絡(luò)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在光通信系統(tǒng)中使用的功率控制網(wǎng)絡(luò)單元。本發(fā)明還涉及一種把信道添加到這樣的單元的方法。
傳統(tǒng)的光通信系統(tǒng)現(xiàn)在例行地采用波分復(fù)用(WDM)，其中在系統(tǒng)中傳播的輻射被劃分成多個(gè)波段，每個(gè)波段與系統(tǒng)的一個(gè)光信道相聯(lián)系。通信系統(tǒng)的未來的設(shè)計(jì)例如將包括以0.8nm的波長(zhǎng)間隔設(shè)置的32信道；這樣的間隔對(duì)于標(biāo)稱的1.5μm波長(zhǎng)的光輻射相應(yīng)于約100GHz的信道頻率間隔。
當(dāng)光輻射在系統(tǒng)內(nèi)傳播時(shí)，光輻射傳播通過多個(gè)具有非均勻光譜特性的光元件，使得與某些信道有關(guān)的輻射功率相對(duì)于其他信道有增強(qiáng)。這樣的增強(qiáng)會(huì)在鉺摻雜的光纖放大器(EDFA)中造成問題，這些放大器是在傳統(tǒng)的系統(tǒng)內(nèi)被采用來提升系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)器節(jié)點(diǎn)處的輻射電平的。
在通信系統(tǒng)中遇到的另一個(gè)問題是添加和去除信道而不打擾現(xiàn)有的已建立的信道或不使得輻射功率浪涌，因?yàn)檫@會(huì)干擾在EDFA中放大的現(xiàn)有的信道。EDFA是固有的非線性器件；復(fù)合的輻射包括多個(gè)被輸?shù)紼DFA中的多個(gè)輻射分量，其中一個(gè)分量具有比起其他分量大得多的幅度，復(fù)合輻射會(huì)使得EDFA主要使用它的泵浦輸入能量來放大有害于其他信道的更大幅度的分量，使得在其他信道中產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。
為了解決這些問題，本發(fā)明人建議了一種功率控制網(wǎng)絡(luò)單元，它能夠控制信道輻射幅度以及能夠以受控制的方式添加和去除信道而不會(huì)在那些接收來自網(wǎng)絡(luò)單元的輻射的光器件(諸如EDFA)中造成過載效應(yīng)。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于通信系統(tǒng)的功率控制網(wǎng)絡(luò)單元，該單元的特征在于它包括(a)測(cè)量裝置，用于測(cè)量在其接收的輻射的分量中存在的輻射功率；(b)產(chǎn)生裝置，用于以下的至少一項(xiàng)(i)把在產(chǎn)生裝置處從系統(tǒng)接收的輸入輻射的至少某些分量發(fā)送到測(cè)量裝置；以及(ii)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輻射分量，以及把所述一個(gè)或多個(gè)分量發(fā)射到測(cè)量裝置；(c)控制裝置，用于從測(cè)量裝置接收表示在測(cè)量裝置處接收的輻射的分量的輻射功率的數(shù)據(jù)，以及用于控制從產(chǎn)生裝置發(fā)射的或通過產(chǎn)生裝置發(fā)送的輻射功率，從而使在測(cè)量裝置處接收的輻射分量的功率被調(diào)整到處在預(yù)定的功率極限內(nèi)。
所述單元提供的優(yōu)點(diǎn)在于，它能夠添加一個(gè)或多個(gè)新的分量而不會(huì)在下游連接的單元和系統(tǒng)中造成過載或過沖。
優(yōu)選地，在測(cè)量裝置處接收的輻射是從該單元輸出到通信系統(tǒng)的輻射的一部分。通過采樣從該單元輸出的輻射，該單元能夠校正影響在該單元中傳播的輻射的所有的部件的波長(zhǎng)響應(yīng)。
所述單元方便地包括光放大裝置，用于放大從產(chǎn)生裝置輸出的輻射以便提供從該單元輸出的輻射，放大裝置包括輔助輸出端，用于提供給測(cè)量裝置的那部分輻射。由于包括有放大裝置，這使得該單元能夠當(dāng)產(chǎn)生裝置正在傳輸在該單元處從上游的系統(tǒng)接收的輻射時(shí)補(bǔ)償在產(chǎn)生裝置中出現(xiàn)的衰減。
該單元優(yōu)選地用來添加在產(chǎn)生裝置中產(chǎn)生的、或以逐步遞增的方式通過產(chǎn)生裝置發(fā)送的一個(gè)或多個(gè)新的輻射分量，由此減小在由測(cè)量裝置測(cè)量到的所述一個(gè)或多個(gè)分量中的功率過沖。
起初，一個(gè)或多個(gè)新的分量?jī)?yōu)選地由該單元以不足以打擾現(xiàn)有的輻射分量、但足以供測(cè)量裝置來檢測(cè)它們的功率電平被添加，由此，使得控制裝置能夠確定所述一個(gè)或多個(gè)新的分量是否失調(diào)。
當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)分量的輻射功率達(dá)到預(yù)定的功率電平時(shí)，控制裝置優(yōu)選地用來指示產(chǎn)生裝置起初以相對(duì)較大的遞增功率步長(zhǎng)以及然后接著以逐漸較小的功率步長(zhǎng)來增加所述一個(gè)或多個(gè)新的分量的輻射功率。這樣的分級(jí)的遞增功率步長(zhǎng)的使用可以確保該單元盡可能迅速地添加一個(gè)或多個(gè)新的分量。
當(dāng)一個(gè)或多個(gè)新的分量被添加時(shí)，控制裝置指示產(chǎn)生裝置把所述一個(gè)或多個(gè)新的分量的輻射功率電平保持在一個(gè)包括預(yù)定的功率電平的誤差范圍內(nèi)是有利的?？刂普`差范圍，可以使輻射功率的范圍保持在已知的極限值內(nèi)。
優(yōu)選地，當(dāng)控制裝置必須指示產(chǎn)生裝置按照比所述誤差范圍更大的值來累加地修正所述一個(gè)或多個(gè)新的分量的輻射功率時(shí)，則產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。這樣的報(bào)警信號(hào)的產(chǎn)生使得系統(tǒng)能夠采取正確的行動(dòng)，以便在必要時(shí)請(qǐng)求單元關(guān)斷該一個(gè)或多個(gè)分量。
有利地，錯(cuò)誤范圍被加以修正，以便適應(yīng)單元內(nèi)的長(zhǎng)期老化和漂移。老化效應(yīng)的這種適應(yīng)使得所述單元能夠在長(zhǎng)的時(shí)間間隔內(nèi)(例如幾年)不斷地運(yùn)行，而不會(huì)發(fā)生能引起單元的不合邏輯的運(yùn)行的單元部件老化。
優(yōu)選地，控制裝置用來重復(fù)地輸出指令給產(chǎn)生裝置，該指令包括識(shí)別裝置，它在發(fā)出新的命令時(shí)被加增量。這種運(yùn)行提供的優(yōu)點(diǎn)在于，指令被重復(fù)地發(fā)送出，從而指令的暫時(shí)中斷并不一定意味著命令沒有被正確地應(yīng)答。
在所述單元中，重要的是當(dāng)引入一個(gè)或多個(gè)分量時(shí)不會(huì)干擾已建立的分量。作為一種預(yù)防措施，控制裝置被優(yōu)選地用來(a)監(jiān)視在測(cè)量裝置處接收的輻射；(b)確定在與產(chǎn)生裝置未被指示發(fā)送或產(chǎn)生的輻射分量相對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)上是否存在不需要的輻射；以及(c)指示產(chǎn)生裝置在與不需要的輻射相對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)上不發(fā)射或傳輸輻射。
干擾輸送通信業(yè)務(wù)的已建立的分量，會(huì)向系統(tǒng)客戶呈現(xiàn)出系統(tǒng)的不可靠性，所以，最好應(yīng)加以避免。
有利地，產(chǎn)生裝置包括信道控制單元(CCU)，用于選擇地發(fā)送在該單元處從系統(tǒng)接收的一個(gè)或多個(gè)輻射分量。這樣的控制單元是高度靈活的，它能夠把相當(dāng)多的功能構(gòu)建在該單元內(nèi)。
為了使得該單元在物理上很緊湊，希望使用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)來實(shí)施控制裝置。FPGA的使用使得該單元能夠被重新配置成(如果必要的話)按另一個(gè)種方式運(yùn)行，而不必重新設(shè)計(jì)該單元的硬件部件。
第二方面，本發(fā)明提供了在按照本發(fā)明的第一方面的單元中添加一個(gè)或多個(gè)新的輻射分量的方法，該方法包括以下步驟(a)指示產(chǎn)生裝置以不足以干擾現(xiàn)有的輻射分量、但足以供測(cè)量裝置來檢測(cè)所述一個(gè)或多個(gè)新的分量的功率電平來發(fā)送或產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)新的分量；(b)在測(cè)量裝置和控制裝置處監(jiān)視所述一個(gè)或多個(gè)新的分量，以便確定所述一個(gè)或多個(gè)新的分量是否失調(diào)；(c)當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)分量沒有失調(diào)時(shí)，逐步遞增地指示產(chǎn)生裝置增加所述一個(gè)或多個(gè)新的分量的輻射功率，直至它們的輻射功率處在以預(yù)定的功率限制為中心的誤差范圍內(nèi)為止。
僅僅作為例子，現(xiàn)在將參照以下的附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1是按照本發(fā)明的功率控制網(wǎng)絡(luò)單元的示意圖；以及圖2是由圖1的單元提供的功率電平控制的圖。
參照?qǐng)D1，圖上顯示被包括在虛線15范圍內(nèi)的功率控制網(wǎng)絡(luò)單元10。單元10包括鉺摻雜的光纖放大器(EDFA)20，光檢測(cè)器30，被連接到IEEE 1394數(shù)據(jù)總線50的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)40，信道控制電路(CCU)60，擴(kuò)展架70，擴(kuò)展區(qū)域80和三個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94。單元10還包括第一光纖波導(dǎo)100，從上游通信設(shè)備(未示出)連接到CCU60的光輸入端口；第二光纖波導(dǎo)110，被連接到EDFA20的光輸出端口，以便提供輻射到下游通信設(shè)備(未示出)；以及第三和第四光纖波導(dǎo)120，130，分別從架子70和區(qū)域80連接到第五光纖波導(dǎo)135，該第五光纖波導(dǎo)135從CCU60的光輸出端口連接到EDFA20的光輸入端口。單元10還附加地包括第六、第七、和第八光纖波導(dǎo)140，150，160，分別從轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94的光輸出端口耦合到第五波導(dǎo)135。最后，單元10包括第九光纖波導(dǎo)170，從EDFA20的的輸出抽頭點(diǎn)O1連接到檢測(cè)器20的光輸入端口O2。
FPGA40通過它的總線50被電連接到CCU60的控制輸入端、到架子70和擴(kuò)展區(qū)域80中的模塊，以及到三個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94。
CCU60是由馬可尼(Marconi)通信有限公司制造的專用模塊，它包括由美國(guó)的銷售商制造的子系統(tǒng)。CCU60包括自由路徑光學(xué)裝置，光濾波器，和窗口的液晶矩陣，它可被加以引導(dǎo)以便有選擇地衰減被它所接收的和通過它發(fā)送的輻射。濾波器用來把在CCU60處從光纖波導(dǎo)100接收的輻射分離成多條射線，每條射線相應(yīng)于單元10的32個(gè)信道中的一個(gè)信道。矩陣的每個(gè)窗口能夠接收它的相關(guān)的射線，由此有選擇地發(fā)送和衰減與它的相關(guān)信道相對(duì)應(yīng)的輻射到光纖波導(dǎo)135。CCU60呈現(xiàn)6dB的最小插入損耗，以及傳播通過它的每個(gè)信道的輻射可按照6到36dB的范圍被衰減。矩陣具有與總線50或直接與固件(未示出)接口的相關(guān)的控制電子電路。
現(xiàn)在概略地描述網(wǎng)絡(luò)單元10的運(yùn)行。單元10用來提供由單元10容納的、多達(dá)32通信信道的功率電平調(diào)節(jié)控制，這些信道具有約100GHz的波長(zhǎng)間隔?！半娖秸{(diào)節(jié)”在這里是指把與每個(gè)信道相對(duì)應(yīng)的輻射的輻射功率控制在預(yù)定的極限范圍內(nèi)。單元10被一個(gè)固件(圖1上未示出)控制，它或者通過FPGA40或者直接與CCU60、轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94和被包括在擴(kuò)展架70與控制區(qū)域80中的模塊通信。固件指示它們當(dāng)輸出輻射時(shí)它們可以使用哪些通信信道；以及管理它們何時(shí)可以在所分配的特定的信道上開始和終結(jié)發(fā)送通信業(yè)務(wù)。該固件努力阻止兩個(gè)或多個(gè)模塊、轉(zhuǎn)發(fā)器、或CCU同時(shí)運(yùn)行在相同的信道上，否則會(huì)在EDFA20中造成干擾，以及造成涉及這樣的信道的信息的以后的損耗。
通過CCU60發(fā)送的信道的輻射和從轉(zhuǎn)發(fā)器90、92、94與擴(kuò)展架70和控制區(qū)域80的模塊輸出的輻射作為一個(gè)復(fù)合的輻射被耦合到光纖135，以及傳播到EDFA20。EDFA20放大所述復(fù)合輻射，并在它的輸出端口處將已放大的復(fù)合輻射輸出到光纖波導(dǎo)110。已放大的復(fù)合輻射中的一部分被耦合到輸出抽頭點(diǎn)O1，并由此通過光纖波導(dǎo)70傳播到檢測(cè)器30的光輸入端口O2。檢測(cè)器30用來測(cè)量在端口O2處的輻射輸入的輻射功率，以及將用于描述每個(gè)信道中的輻射功率的數(shù)據(jù)輸出到FPGA40。在固件的控制下，F(xiàn)PGA40向CCU60、轉(zhuǎn)發(fā)器90、92、94與擴(kuò)展架70和控制區(qū)域80中的模塊指示有關(guān)允許它們發(fā)送或發(fā)射輻射的輻射波長(zhǎng)和功率電平；FPGA40通過總線50發(fā)出它的指示。
FPGA40因此提供功率控制，它確保在EDFA20中不出現(xiàn)輻射沖突，以及確保信道在使用時(shí)與互相類似的輻射功率的輻射相聯(lián)系，這樣，從而使得EDFA40與在下游連接到光纖波導(dǎo)110的類似的EDFA不會(huì)過載。FPGA40也用來檢驗(yàn)轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94和模塊在由FPGA40指示的任何信道的波長(zhǎng)上開始發(fā)送時(shí)是否失調(diào)。
當(dāng)執(zhí)行它的電平調(diào)節(jié)功能時(shí)，F(xiàn)PGA40按1ms的時(shí)間間隔與CCU60，轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94和模塊通信。FPGA40重復(fù)地發(fā)送32字節(jié)的命令數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流，如表1上給出的；信道1數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)流開始時(shí)發(fā)送，信道2數(shù)據(jù)在其后發(fā)送，等等，直至信道31數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)流末尾發(fā)送。
表1
因此，該數(shù)據(jù)流總共包括32字節(jié)，以及每1ms重復(fù)一次。每個(gè)字節(jié)如表2(位于本說明的末尾)提供的那樣被構(gòu)建，以及包括比特0到比特7，其中比特7是每個(gè)字節(jié)的引導(dǎo)比特以及比特0是末尾比特。
當(dāng)每個(gè)字節(jié)通過使用時(shí)間同步的數(shù)據(jù)分組從FPGA40發(fā)送時(shí)，不會(huì)有關(guān)于該字節(jié)已到達(dá)它打算發(fā)送的目的地的確認(rèn)返回FPGA40。例如，如果總線50由于任何原因被復(fù)位，則從FPGA40發(fā)送的數(shù)據(jù)可能發(fā)生丟失。
末尾比特0和比特1被使用來確保數(shù)據(jù)命令在CCU60，轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94和模塊處被執(zhí)行。比特0，1形成二進(jìn)制數(shù)值ID，其中比特1比起比特0是更重要的。無論何時(shí)新的命令從FPGA40發(fā)送時(shí)，ID數(shù)值被遞增計(jì)數(shù)值1。當(dāng)ID數(shù)值達(dá)到二進(jìn)制數(shù)值11時(shí)，它在下一個(gè)命令被遞增為二進(jìn)制數(shù)值00，即，ID數(shù)值以模-4的方式被遞增。因此，數(shù)據(jù)流按照1ms間隔以相同的ID數(shù)值重復(fù)進(jìn)行，直至FPGA40在給ID的數(shù)值加增量時(shí)用新的命令更新數(shù)據(jù)流為止。相應(yīng)于新的命令的這樣的更新從FPGA40發(fā)出，以及按照1毫秒到1秒的范圍內(nèi)一個(gè)時(shí)間間隔被執(zhí)行。重復(fù)的數(shù)據(jù)流在CCU60，轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94和模塊處被接收，這些模塊監(jiān)視數(shù)據(jù)流和識(shí)別新的命令何時(shí)由FPGA40發(fā)送，以及將存儲(chǔ)該命令和在適當(dāng)?shù)那闆r下按照該命令去操作。
因此，如果CCU60，轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94和模塊在總線50中斷期間丟失一些數(shù)據(jù)流，例如10個(gè)接連的數(shù)據(jù)流，則它不接收新的ID比特。當(dāng)中斷結(jié)束時(shí)，CCU60，轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94和模塊就再次接收新的ID數(shù)值，然后適當(dāng)?shù)貞?yīng)答新的命令。
比特2被FPGA40使用來表示在數(shù)據(jù)流中的字節(jié)是否涉及到轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94或CCU60；比特2的數(shù)值0相應(yīng)于CCU60，而數(shù)值1相應(yīng)于轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94或上述的模塊。
比特3到6確定命令本身，以及涉及發(fā)射的輻射功率的遞增的改變或絕對(duì)發(fā)射功率設(shè)置，例如“信道斷開”。在數(shù)據(jù)流中輸送的遞增的改變?cè)诔叽缟舷鄬?duì)地被分級(jí)，即，一個(gè)細(xì)小的步長(zhǎng)處在第一低尺寸極限和一個(gè)巨大的步長(zhǎng)處在第二高尺寸極限。從第一極限到第二極限的順序的各個(gè)中間步長(zhǎng)尺寸是小的、中等的、大的、極大的步長(zhǎng)。當(dāng)不需要校正發(fā)射的或發(fā)送的輻射功率輸出時(shí)，就發(fā)送一個(gè)零，即，比特6-3分別是0000。然而，當(dāng)信道要被關(guān)斷時(shí)，就發(fā)送“信道斷開”命令，即，比特6-3分別是0001。當(dāng)發(fā)出“零”和“信道斷開”命令時(shí)，比特7被設(shè)置為零值，以避免該命令被解釋為“絕對(duì)功率”命令。
比特7確定數(shù)據(jù)流中的字節(jié)是否相應(yīng)于用于發(fā)射的輻射功率的遞增地增加的指令或用于把CCU60，轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94和模塊設(shè)置到發(fā)射的輻射功率的絕對(duì)電平的指令。
如上所述，F(xiàn)PGA40用來監(jiān)視從EDFA20輸出的信道的輻射功率。FPGA 40通過監(jiān)視它的經(jīng)過總線50發(fā)出的最新命令是否被應(yīng)答而起作用。例如，如果FPGA40經(jīng)過總線50發(fā)出一個(gè)命令給CCU60以便對(duì)于一個(gè)特定的信道將輻射功率發(fā)射送改變1dB，則FPGA40將會(huì)監(jiān)視輸入到檢測(cè)器30的復(fù)合輻射部分，該監(jiān)視過程對(duì)數(shù)據(jù)流重復(fù)多達(dá)4次，以便驗(yàn)證該改變已被實(shí)施；如果在這四次重復(fù)過程內(nèi)，至少50％的改變已被實(shí)施，則認(rèn)為該命令已被正確地應(yīng)答。
CCU60，轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94和模塊也用來監(jiān)視在該處從總線50接收的數(shù)據(jù)流。如果ID數(shù)值沒有出現(xiàn)改變，則CCU60，轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94和模塊把這樣的無改變解釋為FPGA40或它的相關(guān)總線50的故障。
現(xiàn)在將描述網(wǎng)絡(luò)單元10在添加或減去信道時(shí)的運(yùn)行。當(dāng)單元10當(dāng)前分配了少于32信道而存在有如上所述的32信道的最大允許值的情形下把一個(gè)信道添加到網(wǎng)絡(luò)單元10時(shí)，可以采取一種方法來運(yùn)行單元10，以使得不會(huì)出現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的已建立信道的干擾。
添加新的信道需要在固件與FPGA40之間就關(guān)于單元10的哪個(gè)部分應(yīng)該輸出相應(yīng)于新信道的輻射進(jìn)行交互。固件經(jīng)過總線50檢驗(yàn)單元10的一個(gè)部分(例如轉(zhuǎn)發(fā)器90)是否當(dāng)前正在從FPGA40接收數(shù)據(jù)流中的“信道斷開”命令。如果不是這樣，則很可能該部分正在輸送通信業(yè)務(wù)，以及對(duì)它復(fù)位會(huì)干擾通過單元10進(jìn)行的已建立的通信業(yè)務(wù)。
一旦FPGA40向該固件證實(shí)新的信道可被添加，固件就經(jīng)過IEEE1394總線發(fā)送一系列消息給單元10的該部分，以便指示它去添加新的信道。然后，在后面跟隨著一個(gè)受控制的命令序列，其中FPGA40控制相應(yīng)于新的信道的輸出的輻射功率的遞增的增加量；該命令序列確保新的信道在功率上迅速地增加到預(yù)定的極限而不會(huì)出現(xiàn)功率的過沖，也不會(huì)提供突然的輻射功率突發(fā)給EDFA20，干擾它的運(yùn)行和破壞當(dāng)前通過它傳播的通信業(yè)務(wù)。所述命令序列包括以下步驟步驟1FPGA40通過在總線50上輸送的數(shù)據(jù)流將命令發(fā)送到單元10的一個(gè)部分，以便將它設(shè)置為絕對(duì)電平(比特3＝1)。該部分通過在相應(yīng)于新信道的波長(zhǎng)上以低的輻射功率電平發(fā)射輻射而進(jìn)行應(yīng)答，所述“低的電平”相應(yīng)于供檢測(cè)器30檢測(cè)和提供非零功率測(cè)量值給FPGA40來說正好是足夠大，但對(duì)于干擾已建立的信道來說是不夠有能力的，如果該部分是失調(diào)的以及在與新信道不對(duì)應(yīng)的一個(gè)波長(zhǎng)上產(chǎn)生輸出輻射的話。在單元10中的“低的電平”是在-25dBm的量級(jí)。
步驟2FPGA40然后檢驗(yàn)發(fā)送命令到所述部分是否導(dǎo)致相應(yīng)于新的信道的功率的增加。這樣的檢驗(yàn)是必須的，因?yàn)槿绻摬糠质鞘д{(diào)的，則功率的進(jìn)一步增加會(huì)干擾單元10中現(xiàn)有的已建立的信道。
步驟3當(dāng)FPGA40確定該部分正在相應(yīng)于新的信道的波長(zhǎng)上發(fā)射輻射時(shí)，F(xiàn)PGA40就通過總線50發(fā)出命令到該部分，該發(fā)射起初從相對(duì)較大的步長(zhǎng)大小開始，例如，巨大的或極大的步長(zhǎng)，然后，逐漸使用較小的步長(zhǎng)，(例如小的步長(zhǎng))來增加用于新的信道的、從該部分輸出的輻射功率，正如由檢測(cè)器20檢測(cè)的那樣；命令由FPGA40發(fā)出，直至新的信道的輻射功率達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)功率電平為止。功率的這樣的逐漸增加所提供的好處在于，新的信道的輻射功率的過沖基本上被避免；如果FPGA40發(fā)送命令只規(guī)定巨大的或大的步長(zhǎng)，則不可避免地會(huì)出現(xiàn)過沖。
步驟4當(dāng)該部件在目標(biāo)功率電平的一個(gè)小的步長(zhǎng)內(nèi)發(fā)射由EDFA20放大的輻射時(shí)，F(xiàn)PGA40切換到一個(gè)控制運(yùn)行模式，在其中對(duì)于該部件可被指示去減小或增加它的輻射輸出的情形，設(shè)置相對(duì)較窄的1dB極限。在該控制模式，在新的信道上的輻射功率與目標(biāo)功率電平的差別不大于小的步長(zhǎng)大小。網(wǎng)絡(luò)10的每個(gè)工作的信道與FPCA40中的一個(gè)內(nèi)部功率漂移寄存器相聯(lián)系；用于新的信道的寄存器被設(shè)置為零的數(shù)值，以及允許新的信道關(guān)于它的輻射輸出功率電平進(jìn)行漂移。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)單元10內(nèi)的每個(gè)工作的信道，F(xiàn)PGA40對(duì)它通過總線50在命令中發(fā)出的所有步長(zhǎng)尺寸的記錄進(jìn)行積累；例如，如果以下的步長(zhǎng)在命令中被發(fā)出+0.02dB，+0.02dB，+0.02dB，-0.08dB，+0.04dB，則記錄這些命令的寄存器將包含數(shù)值+0.02dB。如果輻射功率電平對(duì)于新的信道來說多多少少地有點(diǎn)低、以及需要從FPGA40發(fā)出一個(gè)步長(zhǎng)上升來使新的信道恢復(fù)到上述的1dB極限內(nèi)，則FPGA40檢驗(yàn)用于新的信道的功率漂移寄存器，以確定如果將該步長(zhǎng)上升作為命令發(fā)出時(shí)，它是否會(huì)溢出。如果發(fā)生溢出，則由FPGA40來選擇一個(gè)步長(zhǎng)大小，它不會(huì)使得功率漂移寄存器超過上述的1dB極限。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)功率漂移寄存器處在它的1dB極限或超出1dB極限以外時(shí)，則由FPGA40產(chǎn)生信道控制超范圍報(bào)警。這樣的特性阻止FPGA40通過總線50發(fā)出過大的步長(zhǎng)上升命令，從而補(bǔ)償臨時(shí)衰減效應(yīng)(例如，由于彎曲的或破裂的光纖波導(dǎo)引起的臨時(shí)衰減)。然而，F(xiàn)PGA40也被設(shè)計(jì)成使得它能夠補(bǔ)償在單元10的部件壽命內(nèi)的預(yù)期的功率漂移；為了達(dá)到這樣的長(zhǎng)期補(bǔ)償，功率漂移寄存器被周期地檢驗(yàn)，以便確定它們是否包含0.75dB或更大的數(shù)值。如果它們中的一個(gè)或多個(gè)不包含這樣的數(shù)值，所述這些一個(gè)或多個(gè)寄存器的數(shù)值將被減小0.01dB，由此，使得所述一個(gè)或多個(gè)寄存器在較長(zhǎng)的時(shí)間尺度內(nèi)漂移回零。這樣的趨向于零值的漂移使得FPGA40能夠適應(yīng)在單元10以及被連接到它的通信部件內(nèi)的任何慢衰減或功率漂移；在本文中的“慢的”是指小于0.01dB/秒的速率。
步長(zhǎng)5FPGA40不單對(duì)于新的信道，而且也對(duì)于單元10的現(xiàn)有的已建立的信道保持基于每個(gè)信道的輻射功率。雖然數(shù)據(jù)流通過總線50每1ms重復(fù)地發(fā)送，單元10的不同的部件呈現(xiàn)互相不同的響應(yīng)時(shí)間。例如，轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94能夠在幾十毫秒內(nèi)應(yīng)答，而CCU60由于在電子控制下改變矩陣的不透明度所花費(fèi)的時(shí)間，需要高到200毫秒應(yīng)答。FPGA40被設(shè)計(jì)成適應(yīng)于這些不同的應(yīng)答時(shí)間。
以上的步驟1到5描述了所述序列。
在新的信道被添加和以后被進(jìn)行電平控制后，F(xiàn)PGA40記錄關(guān)于信道和提供輻射的部件的細(xì)節(jié)。這樣的記錄避免FPGA40在較長(zhǎng)的時(shí)間間隔內(nèi)提供指令，以便累積地增加輻射功率到大于1dB，雖然如上所述，大于1dB的長(zhǎng)期漂移是被FPGA40接納的；這個(gè)記錄保護(hù)EDFA20在相對(duì)較短的時(shí)間間隔內(nèi)不過載。現(xiàn)在描述一個(gè)示例性情形新的信道的輻射由擴(kuò)展架70上的模塊提供；新的信道在控制模式下被控制。光纖波導(dǎo)120然后被干擾，造成衰減的增加。FPGA40然后企圖通過增加模塊的輻射輸出來校正在檢測(cè)器30處檢測(cè)到的、與新的信道有關(guān)的輻射的減小。幾分鐘以后，波導(dǎo)120再次被干擾，在干擾之前，波導(dǎo)120中的衰減降回到它的原先的水平。由EDFA20接收的新的信道中的功率現(xiàn)在將是1dB，它可導(dǎo)致降低對(duì)傳播通過EDFA20的其他信道的放大，這是由于EDFA20內(nèi)的功率錯(cuò)亂而造成的。FPGA40在這樣的情形下會(huì)產(chǎn)生報(bào)警并且通過總線50發(fā)出指令使提供新的信道的輻射的模塊被關(guān)斷，以及停止在與新的信道有關(guān)的波長(zhǎng)上發(fā)射的輻射。
為了避免在錯(cuò)誤條件下嚴(yán)重的錯(cuò)亂效應(yīng)，對(duì)于較短時(shí)期漂移，上述的極限被設(shè)置在1dB的數(shù)值。
當(dāng)新的信道從單元10中被去除掉時(shí)，固件通過總線50發(fā)送一個(gè)消息給模塊，其中包括要由模塊應(yīng)答的“信道斷開”命令。
為了安全起見，在被連接到單元10的光纖(例如，光纖100)出現(xiàn)斷裂的事件中，ALS命令被發(fā)到FPGA40，后者立即把命令通過總線發(fā)出到單元10的所有的部分，以便停止發(fā)射輻射或停止傳輸輻射。
EDFA20和檢測(cè)器30被分開地進(jìn)行溫度控制。具體地，EDFA20受到這樣的溫度控制，以使得它不會(huì)在相對(duì)較高的溫度下運(yùn)行，否則它的工作壽命會(huì)降低。
檢測(cè)器30必須運(yùn)行在這樣一個(gè)溫度范圍內(nèi)，在其中它提供從EDFA20輸出的、對(duì)于每個(gè)信道的輻射功率的測(cè)量值，否則，單元10會(huì)有造成下游光通信設(shè)備過載的風(fēng)險(xiǎn)。單元10用來與進(jìn)行著校準(zhǔn)的固件(換句話說，進(jìn)行著“溫度鎖定”)通信。如果單元10以后漂移離開了溫度鎖定范圍，則它引起報(bào)警，因?yàn)閷?duì)于它的信道，它不再能保證實(shí)現(xiàn)功率電平調(diào)整功能。FPGA40在這樣的情形下將在數(shù)據(jù)流中發(fā)出空命令給能夠產(chǎn)生或傳輸信道輻射的單元10中的所有的部分；這樣的運(yùn)行被稱為“自由運(yùn)行”模式。該固件或操作者于是決定關(guān)斷單元10或允許它繼續(xù)運(yùn)行在它的“自由運(yùn)行”模式下。
FPGA40用來監(jiān)視在通常被假設(shè)為關(guān)斷的EDFA20處輸出的信道的輻射，如果FPGA40與檢測(cè)器30相組合后檢測(cè)到與一個(gè)或多個(gè)這些關(guān)斷的信道相對(duì)應(yīng)的輻射，則FPGA40發(fā)送一個(gè)報(bào)警給固件指示該一個(gè)或多個(gè)信道不應(yīng)當(dāng)被使用。
FPGA40也用來監(jiān)視在EDFA20處輸出的信道的輻射，以及發(fā)出命令來關(guān)斷那些輻射功率超過預(yù)定的功率電平的信道。
FPGA40還包括對(duì)于濾波的噪聲和與在EDFA20的輸出端處的測(cè)量的輻射功率有關(guān)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功率起伏的數(shù)字平均值。當(dāng)FPGA40添加一個(gè)新的信道時(shí)，這樣的平均值與相對(duì)于在新的信道處在它的1dB極限內(nèi)的電平調(diào)節(jié)控制下時(shí)得到的平均值的一個(gè)較短的時(shí)間常數(shù)相關(guān)連。這樣的時(shí)間常數(shù)的改變使得單元10在假設(shè)信道輻射功率電平正在改變(例如當(dāng)新的信道被添加)時(shí)能夠應(yīng)答得更快。
為了進(jìn)一步闡述單元10的有關(guān)以上的步驟1到5的運(yùn)行，現(xiàn)在參照?qǐng)D2，圖2是由圖1所示的單元10提供的功率電平調(diào)整控制的圖；該圖用300表示，它包括橫軸310，用于表示時(shí)間，和縱軸320，用于表示在EDFA20的輸出端處測(cè)量的、新的信道的輻射輸出功率。沿著軸310，標(biāo)記有四個(gè)點(diǎn)，即t0，t1，t2，t3，其中點(diǎn)t0在時(shí)間上比點(diǎn)t3領(lǐng)先。
在點(diǎn)t0和t1的時(shí)間間隔期間，該固件檢驗(yàn)被識(shí)別為用于提供新的信道的輻射的單元10的一個(gè)部分當(dāng)前正在接收“信道斷開”命令。在點(diǎn)t1和t2之間的一個(gè)時(shí)間間隔期間，該部分輸出具有-25dBm的電平的輻射，該電平是不足以干擾在單元10內(nèi)的已建立的信道、但正好足以供檢測(cè)器30與FPGA40通過合作來進(jìn)行檢測(cè)的功率電平；FPGA40檢驗(yàn)輻射在一個(gè)相應(yīng)于新的信道的波長(zhǎng)上被輸出。在點(diǎn)t2和t3之間的一個(gè)時(shí)間間隔期間，F(xiàn)PGA40發(fā)出遞增的功率增加命令給該部分，例如，從巨大的步長(zhǎng)開始，并且然后將步長(zhǎng)大小逐步減小到大的步長(zhǎng)，然后到小的步長(zhǎng)，以避免過沖。在時(shí)間點(diǎn)t3以后，單元10回復(fù)到電平調(diào)整控制運(yùn)行，在其中目標(biāo)功率PT被保持在1dB的功率極限內(nèi)。
將會(huì)看到，可以對(duì)于網(wǎng)絡(luò)單元10作出修改，而不背離本發(fā)明的范圍。例如，相應(yīng)于比特6到3的步長(zhǎng)大小可以從表2上提供的數(shù)值進(jìn)行修改。而且，在單元10被設(shè)計(jì)成更能容忍輻射功率變化時(shí)，用于電平調(diào)整控制的1dB功率極限可以處在0.5到2dB的范圍內(nèi)；然而，如果單元10及其相關(guān)的系統(tǒng)可容忍更高的過載度，則該范圍還可進(jìn)一步擴(kuò)大。雖然圖1上只顯示三個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器90，92，94，但單元10可以包含其他數(shù)目的轉(zhuǎn)發(fā)器。擴(kuò)展架70和擴(kuò)展區(qū)域80可以配備有用于輸出信道輻射的各種各樣不同類型的模塊。而且，單元10可被加以控制以便能同時(shí)添加一個(gè)以上的新的信道。
表權(quán)利要求
1.用于通信系統(tǒng)的功率控制網(wǎng)絡(luò)單元(10)，該單元的特征在于它包括(a)測(cè)量裝置(30)，用于測(cè)量在其中所接收的輻射的分量中存在的輻射功率；(b)產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)，用于以下的至少一項(xiàng)(i)把在產(chǎn)生裝置(60)處從系統(tǒng)接收的輸入輻射的至少一些分量發(fā)送到測(cè)量裝置(30)；以及(ii)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輻射分量(70，80，90，92，94)，以及把所述一個(gè)或多個(gè)分量發(fā)射到測(cè)量裝置(30)；(c)控制裝置(40)，用于從測(cè)量裝置(30)接收表示在測(cè)量裝置(30)處接收的輻射的分量的數(shù)據(jù)，以及用于控制從產(chǎn)生裝置發(fā)射的或通過產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)發(fā)送的輻射功率，從而，在測(cè)量裝置(30)處接收的輻射分量在功率上被調(diào)整到在預(yù)定的功率極限內(nèi)(圖2)。
2.按照權(quán)利要求1的單元(10)，其中在測(cè)量裝置(30)處接收的輻射是從單元(10)輸出到通信系統(tǒng)的輻射的一部分。
3.按照權(quán)利要求2的單元(10)，包括光放大裝置(20)，用于放大從產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)輸出的輻射，以便提供從單元(10)輸出的輻射，該放大裝置(20)包括輔助輸出(O1)，用于提供一部分輻射給測(cè)量裝置(30)。
4.按照權(quán)利要求1，2或3的單元(10)，用來添加在產(chǎn)生裝置(70，80，90，92，94)中產(chǎn)生的、或以逐步增量的方式通過產(chǎn)生裝置(60)發(fā)送的一個(gè)或多個(gè)新的輻射，由此減小在由測(cè)量裝置(30)測(cè)量的所述一個(gè)或多個(gè)分量中的功率過沖。
5.按照權(quán)利要求4的單元(10)，其中所述一個(gè)或多個(gè)新的分量初始地由單元(10)以不足以干擾現(xiàn)有的輻射分量、但足以供測(cè)量裝置(30)來檢測(cè)它們的功率電平被添加，從而使得控制裝置(40)能夠確定所述一個(gè)或多個(gè)新的分量是否失調(diào)。
6.按照權(quán)利要求4或5的單元(10)，其中控制裝置(40)用來指示產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)起初以相對(duì)較大的增量功率步長(zhǎng)(圖2)以及然后當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)分量的輻射功率達(dá)到預(yù)定的功率電平(PT)時(shí)，接著以逐漸較小的功率步長(zhǎng)增加所述一個(gè)或多個(gè)新的分量的輻射功率。
7.按照權(quán)利要求6的單元(10)，其中控制裝置(40)用來指示產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)保持所述一個(gè)或多個(gè)新的分量的輻射功率電平在包括預(yù)定的功率電平的誤差范圍內(nèi)。
8.按照權(quán)利要求7的單元(10)，其中控制裝置(40)當(dāng)它必須指示產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)按照比所述誤差范圍更大的值來累加地修正所述一個(gè)或多個(gè)新的分量的輻射功率時(shí)，就產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
9.按照權(quán)利要求8的單元(10)，其中誤差范圍被修正成可適應(yīng)在單元(10)內(nèi)的長(zhǎng)期老化和漂移。
10.按照權(quán)利要求3到9的任一項(xiàng)的單元(10)，其中控制裝置(40)用來重復(fù)地輸出指令給產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)，該指令包括識(shí)別裝置，它在新的命令發(fā)出時(shí)被遞增。
11.按照任何前述權(quán)利要求的單元(10)，其中控制裝置(40)用來(a)監(jiān)視相應(yīng)于在測(cè)量裝置(30)處接收的輻射的數(shù)據(jù)；(b)確定在相應(yīng)于產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)未被指令發(fā)送或產(chǎn)生的輻射分量的輻射波長(zhǎng)上是否存在不需要的輻射；以及(c)指示產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)在相應(yīng)于不需要的輻射的輻射波長(zhǎng)上不發(fā)射或傳輸輻射。
12.按照任何前述權(quán)利要求的單元(10)，其中產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)包括信道控制單元(CCU)(60)，用于有選擇地發(fā)送在該單元(10)處從系統(tǒng)接收的一個(gè)或多個(gè)輻射分量。
13.按照任何前述權(quán)利要求的單元(10)，其中控制裝置(40)被實(shí)施為現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)(40)。
14.在按照權(quán)利要求1的單元(10)中添加一個(gè)或多個(gè)新的輻射分量的方法，該方法包括以下步驟(a)指示產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)以不足以干擾單元(10)中現(xiàn)有的輻射分量、但足以供測(cè)量裝置來檢測(cè)所述一個(gè)或多個(gè)新的分量(圖2)的功率電平來發(fā)送或產(chǎn)生所述一個(gè)或多個(gè)新的分量；(b)在測(cè)量裝置(30)和控制裝置(40)處監(jiān)視所述一個(gè)或多個(gè)新的分量，以便確定所述一個(gè)或多個(gè)新的分量是否失調(diào)；(c)當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)分量沒有失調(diào)時(shí)，逐步遞增地指示產(chǎn)生裝置(60，70，80，90，92，94)增加所述一個(gè)或多個(gè)新的分量的輻射功率，直至它們的輻射功率處在以預(yù)定的功率極限(PT)為中心的誤差范圍內(nèi)為止。
全文摘要
一種用于通信系統(tǒng)的功率控制網(wǎng)絡(luò)單元(10)，其特征在于它包括(a)檢測(cè)器(30)，用于測(cè)量在輻射的分量中存在的輻射功率；(b)單元部件，例如是信道控制單元(60)、轉(zhuǎn)發(fā)器(90，92，94)和其他模塊，用于以下的至少一項(xiàng)(i)把在單元部件處從系統(tǒng)接收的輸入輻射的至少某些分量發(fā)送到檢測(cè)器(30)；以及(b)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)輻射分量，和把所述一個(gè)或多個(gè)分量發(fā)射到檢測(cè)器(30)；(c)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)(40)，用于從檢測(cè)器(30)接收表示在檢測(cè)器(30)處接收的輻射分量中的輻射功率，以及用于控制從上述的單元部件(60，70，80，90，92，94)發(fā)射的或通過上述的單元部件(60，70，80，90，92，94)傳輸?shù)妮椛涔β剩@樣，在檢測(cè)器(30)處接收的輻射分量在功率上被調(diào)整到在預(yù)定的功率極限內(nèi)。這樣的單元通過檢測(cè)器(30)和FPGA(40)能夠精確地提供控制的輻射分量，它們不會(huì)受到過沖或不能接受的漂移的影響。
文檔編號(hào)H04B10/296GK1419754SQ01807209
公開日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2001年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月25日
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