光信噪比监测方法及装置的制造方法

光信噪比监测方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤传输技术领域，特别涉及一种光信噪比监测方法及一种光信噪比 监测装置。
【背景技术】
[0002] 随着互联网的通信数据量的日益增长，光纤传输网络正迈进高频谱利用率、窄 信道间距、长途传输、高比特率以及透明切换时代。然而，新时代下的高速动态的传输系 统给网络管理带来了很多新的挑战。因此，可以用于辅助光网络管理的光性能监测开始 吸引越来越多人的注意。在众多的监测参数中，光信噪比（OpticalSignal-to-Noise Ratio, 0SNR)监测是最迫切希望实现的。这是因为光信噪比会直接影响到传输系统的误码 率。最早对于单信道的传输系统，光信噪比可以简单地使用光谱仪来读取带外的噪声功率 来监测光信噪比。随着光纤传输系统进入波分复用时代，带外噪声会在复用与解复用的过 程中被滤除，从而使得这个方法变得不实用。因此，带内噪声监测方法被广泛的研究。现有 的带内噪声监测方式，是基于导频的监测技术来监测光信噪比，然而，这种方法需要对发送 机进行修改，并且会受其他因素的影响，与数据信号相互干扰会导致传输数据的质量降低。

【发明内容】

[0003] 基于此，针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种光信噪比 监测方法以及一种光信噪比监测装置，其可以在不对发送机进行修改的情况下，直接对所 接收的光信号进行光信噪比的监测。
[0004] 为达到上述目的，本发明的一个实施例采用以下技术方案：
[0005] -种光信噪比监测方法，包括步骤：
[0006] 测量待测光信号的第一光功率；
[0007] 对所述待测光信号进行带通滤波后，测量带通滤波后的待测光信号的第二光功 率；
[0008] 根据所述第一光功率、第二光功率以及带通滤波对光信号的滤波系数、噪声的滤 波系数确定所述待测光信号的光信噪比。
[0009] -种光信噪比监测装置，包括接入待测光信号的光纤耦合器，分别与所述光纤耦 合器的输出端连接的第一光功率计、带通滤波器，以及与所述带通滤波器连接的第二光功 率计。
[0010] 根据上述本发明实施例的方案，其是在测得待测光信号的第一光功率以及对待测 光信号进行带通滤波后的第二光功率后，基于带通滤波器对光信号的滤波系数、噪声的滤 波系数，结合第一光功率、第二光功率来计算确定待测光信号的光信噪比，由于第二光功率 中体现了带通滤波器的滤波系数，因而将第一光功率、第二光功率与滤波系数结合之后，能 够很容易地计算确定出待测光信号的光信噪比，实现了在不对发送机进行修改、不影响数 据传输的情况下对所接收光信号的光信噪比监测。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明的光信噪比监测方法实施例的流程示意图；
[0012] 图2是本发明的光信噪比监测装置实施例一的结构示意图；
[0013] 图3是本发明的光信噪比监测装置实施例二的结构示意图；
[0014] 图4是一个具体示例中对待测光信号监测的实验以及理论计算结果示意图；
[0015] 图5是一个具体示例中待测光信号在不同色散值下对光信噪比监测准确性影响 的不意图；
[0016] 图6是一个具体示例中待测光信号在不同程度偏振模式色散影响下对光信噪比 监测准确性影响的示意图；
[0017] 图7是一个具体不例中部分偏振的噪声的偏振度分别在0. 1和0. 3时光信噪比监 测的实验与理论计算结果示意图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本 发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本发明， 并不限定本发明的保护范围。
[0019] 图1中示出了本发明的光信噪比监测方法一个实施例的流程示意图。如图1所示， 本实施例中的方法包括步骤：
[0020] 步骤S101 :测量待测光信号的第一光功率；
[0021] 步骤S102 :对上述待测光信号进行带通滤波后，测量带通滤波后的待测光信号的 第二光功率；
[0022] 步骤S103 :根据上述第一光功率、第二光功率以及带通滤波对光信号的滤波系数 和噪声的滤波系数确定上述待测光信号的光信噪比。
[0023] 根据上述本发明实施例的光信噪比监测方法，其是在测得待测光信号的第一光功 率以及对待测光信号进行带通滤波后的第二光功率后，基于带通滤波对光信号的滤波系数 和噪声的滤波系数，结合第一光功率、第二光功率来计算确定待测光信号的光信噪比，由于 第二光功率中体现了带通滤波的滤波系数，因而将第一光功率、第二光功率与滤波系数结 合之后，能够很容易地计算确定出待测光信号的光信噪比，实现了在不对发送机进行修改、 不影响数据传输的情况下对所接收光信号的光信噪比监测。
[0024] 其中，上述带通滤波对光信号的滤波系数和噪声的滤波系数的确定，可以是在基 于该光信号的滤波系数、噪声的滤波系数确定光信噪比之前的任意时刻进行，只要在上述 步骤S103中确定光信噪比时能够知晓带通滤波对光信号的滤波系数和噪声的滤波系数即 可，例如在监测光信噪比之前进行，或者在对待测光信号进行带通滤波之前进行，或者在对 待测光信号进行带通滤波之后、确定光信噪比之前进行等等，本发明方案中对确定带通滤 波对光信号的滤波系数和噪声的滤波系数的时刻不做具体限定。具体确定带通滤波对光信 号的滤波系数和噪声的滤波系数的方式，可以采用现有方式中的任何一种方式进行，例如 通过将已知信号在无噪声的情况下通过带通滤波器，从而计算出滤波器对光信号的滤波系 数。通过将已知噪声在无信号的情况下通过带通滤波器，从而计算出滤波器对噪声的滤波 系数，在此不予详加赘述。
[0025] 此外，在具体确定光信噪比时，在已经得知未滤波的第一光功率、带通滤波后的第 二光功率、以及带通滤波对光信号的滤波系数、噪声的滤波系数的情况下，本领域技术人员 容易知晓具体如何计算确定出具体的光信噪比。为使确定光信噪比的方式更为显而易见， 以分光率为1:1为例，可以采用下述公式计算光信噪比：
[0026]
[0027] 式中，OSNR(dB)表不光信噪比，a表不上述带通滤波对光信号的滤波系数，运表 示上述带通滤波对噪声的滤波系数，Pi表示上述第一光功率，P2表示上述第二光功率，Bn表 示噪声带宽，表示分辨率带宽。噪声带宽Bn，分辨率带宽Br可以采用现有以及以后可能 出现的任何方式测量得到，在此不再详加赘述。上述示例中，是以分光率为1:1为例进行说 明，在分光率为其他比例的情况下，基于上述分光率为1:1时的确定方式，可以是将第一光 功率换算成分光率为1:1时对应的光功率后，再使用上述公式进行计算。也可以是直接基 于该分光率比例对应的计算公式进行确定，对本领域技术人员来说，在已知上述分光率为 1:1时的计算公式的情况下，很容易知晓具体如何换算，因此在此不予详加赘述。
[0028] 根据上述本发明的光信噪比监测方法，本发明还提供一种光信噪比监测装置。图 2中示出了本发明的光信噪比监测装置实施例一的结构示意图。
[0029] 如图2所示，本实施例一中的光信噪比监测装置，包括有接入待测光信号的光纤 耦合器，分别与所述光纤耦合器的输出端连接的第一光功率计、带通滤波器，以及与所述带 通滤波器连接的第二光功率计。
[0030] 工作时，所接收的待测光信号进入光纤耦合器进行耦合，经光纤耦合器耦合后的 光信号，一路进入第一光功率计，由第一光功率计测量出该路光信号的第一光功率，另一路 进入带通滤波器，经带通滤波器进行带通滤波后进入第二光功率计，由第二光功率计测量 出该路带通滤波后的光信号的第二光功率。基于上述测量出的第一光功率、第二光功率以 及带通滤波器对光信号的滤波系数、噪声的滤波系数，可以计算确定出上述待测光信号的 光信噪比。从而实现了在不对发送机进行修改、不影响数据传输的情况下对所接收光信号 的光信噪比监测。
[0031] 其中，上述基于第一光功率、第二光功率、带通滤波器对光信号的滤波系数和噪声 的滤波系数确定光信噪比时，由于已经测量出了第一光功率、第二光功率，且知晓了带通滤 波器对光信号的滤波系数和噪声的滤波系数，因而可以通过人工手动的方式进行计算。另 一方面，也可以设置特定的处理器来执行该计算确定过程，以实现自动化运算。
[0032] 据此，图3中示出了本发明的光信噪比监测装置实施例二的结构示意图。如图3 所示，相对于实施例一的不同之处在于，本实施例二中的光信噪比监测装置，还进一步包括 处理器，该处理器与上述第一光功率计、第二光功率计连接，由该处理器根据上述第一光功 率计、第二光功率计、带通滤波器对光信号的滤波系数和噪声的滤波系数计算确定出待测 光信号的光信噪比。
[0033] 其中，上述带通滤波器对光信号的滤波系数和噪声的滤波系数的确定，可以是在 基于该带通滤波器对光信号的滤波系数和噪声的滤波系数确定光信噪比之前的任意时刻 进行，只要在上述人工或者处理器确定光信噪比时能够知晓带通滤波器对光信号的滤波系 数和噪声的滤波系数即可，例如监测光信噪比之前进行，或者在对待测光信号进行带通滤 波之前进行，或者在对待测光信号进行带通滤波之后、确定光信噪比之前进行等等，本发明 方案中对确定带通滤波器对光信号的滤波系数和噪声的滤波系数的时刻不做限定。具体的 确定带通滤波器对光信号的滤波系数和噪声的滤波系数的方式，可以采用现有方式中的任 何一种方式进行，例如
[0034] 通过将已知信号在无噪声的情况下通过带通滤波器，从而计算出滤波器对光信号 的滤波系数。通过将已知噪声在无信号的情况下通过带通滤波器，从而计算出滤波器对噪 声的滤波系数，在此不予 详加赘述。
[0035] 此外，上述光纤耦合器，可以采用分光率为任何值的光纤耦合器，在分光率为不同 值的情况下，确定光信噪比的方式与该分光率有关。以光纤耦合器的分光率是1:1为例，处 理器可以采用下述公式计算上述光信噪比：
[0036]
[0037] 式中，OSNR(dB)表示上述光信噪比，a表示带通滤波器对光信号的滤波系数，3 表不带通滤波器对噪声的滤波系数，Pi表不上述第一光功率，P2表不上述第二光功率，Bn表 示噪声带宽，表示分辨率带宽。噪声带宽Bn，分辨率带宽Br可以采用现有以及以后可能 出现的任何方式测量得到，在此不再详加赘述。
[0038] 上述示例中，是以分光率为1:1为例进行说明，在分光率为其他比例的情况下，基 于上述分光率为1:1时的确定方式，可以是将第一光功率换算成分光率为1:1时对应的光 功率后，再使用上述公式进行计算。也可以是直接基于该分光率比例对应的计算公式进行 确定，对本领域技术人员来说，很容易知晓具体如何换算，因此在此不予详加赘述。
[0039] 基于上述本发明的光信噪比监测装置，以下结合一个具体的测试用例进行详细说 明。
[0040] 已知波长以及带宽的待测光信号被耦合进光纤耦合器的入口，并被光纤耦合器等 分为两路。所测试的待测光信号是42. 8Gb/s的DQPSK信号，并带有1. 3nm带宽的光噪声。 光纤耦合器的输出分别连接第一光功率计与带通滤波器。该带通滤波器可以为中心波长与 带宽可调的带通滤波器，具体可以根据所测试信号的中心波长以及带宽需要来调节，从而 可以便捷的用于波分复用（WDM)系统中，以通过改变中心波长来测试不同信道的光信噪比。 该带通滤波器也可以使用固定带宽的窄带滤波器。在该带通滤波器为中心波长与带宽可调 的带通滤波器的情况下，可将带通滤波器的中心波长调整到待测光信号的波长，将带通滤 波器的带宽选择比待测光信号的带宽窄的值。
[0041] 在此示例中，带通滤波器的带宽为0. 32nm，该带通滤波器对所测试光信号的滤波 系数（a)为0. 379,而对噪声的滤波系数（0 )为0. 121。带通滤波器的输出连接到第二光 功率计。第二光功率计所测到的经过了窄带滤波的光信号功率为P2。由于光纤耦合器是对 光信号进行等分输出，因而可以通过下式计算出该光信噪比（0SNR)。 CN104883220A 说明书 5/6 页
[0042]
[0043]在上述等式中，Bn是噪声的带宽，Br是分辨率带宽。噪声带宽Bn，分辨率带宽Br可以采用现有以及以后可能出现的任何方式测量得到，在此不再详加赘述。
[0044] 图4中示出了本发明光信噪比监测装置在无色散与偏振模式色散情况下对 42.8-Gb/sDQPSK信号进行监测的实验以及软件仿真的结果。软件仿真使用的平台是 VPItransmssionMaker7. 6。在实验中，我们随机抽测了两个不同的偏振态情况下光信噪比 监测的性能。图4所示中，横坐标表示由光谱仪（0SA)测得的光信噪比（0SNR)，纵坐标表示 根据本发明方案计算得到的OSNR，S0P1、S0P2分别表示两种偏振状态下，测得的0SNR实验 结果，Simulation表示根据软件仿真计算得到的0SNR理论曲线。S0P1和S0P2是在实验 中随机抽测的两种偏振态情况下0SNR结果，其与理论结果基本吻合，因此这个方法与待测 光信号的偏振态无关。图4中所展示监测的光信噪比范围为15dB到35dB，本领域技术人 员可以知晓的是，本发明方案提供的光信噪比监测装置的监测范围并不限于该范围。从图 4中所示结果可以发现，在监测高光信噪比的时候，监测误差要比监测低光信噪比时的误差 大。这是由于在高信噪比的情况下带通滤波后的第二光功率（P2)随光信噪比的变化较小。 在使用较窄带宽的带通滤波器的情况下，此误差更大。因此，在光信噪比较高的情况下，第 二光功率P2的误差会造成较大的监测误差。但是量测的误差可以通过平均多次量测的结 果来减小，即上述第二光功率P2可以是第二光功率计进行N次测量得到的N次功率的平均 值，其中N为正整数，具体测量的次数N可以通过实际需要来设定。更重要的是光信噪比的 监测不会受到偏振态变化的影响，因此本发明是一种与偏振无关的光信噪比监测方法。
[0045]基于类似的考虑，上述第一光功率P1可以是第一光功率计进行一次测量得到的 功率值，也可以是进行M次测量得到的M个功率的平均值，以避免测量误差的影响。其中， M为正整数。M与N的值可以相同，也可以不相同。
[0046] 图5示出了待监测信号在不同色散值下对光信噪比监测准确性的影响。图5所示 中，横坐标表示色散（⑶，ChromaticDispersion)值，纵坐标表示根据本发明方案计算得到 的0SNR。由图5可见，当色散从Ops/nm增加到-600ps/nm的过程中，在15dB到30dB光信 噪比的监测范围内，监测的误差在0. 7dB以内。因此可以确定本发明方法是不会受到色散 的影响。图6示出了待监测信号在不同程度偏振模式色散影响下对光信噪比监测准确性的 影响。图6所示中，横坐标表示差分群时延，纵坐标表示根据本发明方案计算得到的0SNR。 由图6可见，基于本发明的方法，当群时延（DifferentialGroupDelay,D⑶）差从Ops升 至60ps的过程中，光信噪比的监测依然不会受到明显的影响。
[0047]此外，当噪声的偏振度（D0P)发生变化的时候，光信噪比的监测同样不会受到影 响。图7展示了部分偏振的噪声的偏振度分别为0. 1和0. 3两种情况下，光信噪比监测的 实验结果与仿真结果，图7所示中，横坐标表示光信噪比，纵坐标表示根据本发明方案计算 得到的0SNR，Simulation表示基于软件仿真计算得到的0SNR理论曲线，其与实验所测得的 两种所含不同偏振度噪声的信号的结果吻合。通过图7可见，两者之间的误差是非常小的。 [0048] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种光信噪比监测方法，其特征在于，包括步骤： 测量待测光信号的第一光功率； 对所述待测光信号进行带通滤波后，测量带通滤波后的待测光信号的第二光功率； 根据所述第一光功率、第二光功率以及带通滤波对光信号的滤波系数和噪声的滤波系 数确定所述待测光信号的光信噪比。2. 根据权利要求1所述的光信噪比监测方法，其特征在于，所述第二光功率为对所述 待测光信号带通滤波后进行一次测量得到的功率值或者进行N次测量得到的N个功率的均 值。3. 根据权利要求1或2所述的光信噪比监测方法，其特征在于，在分光率为1:1时，采 用下述公式计算所述光信噪比：式中，OSNR (dB)表示所述光信噪比，α表示所述带通滤波光信号的滤波系数，β表示 所述带通滤波对噪声的滤波系数，P1表示所述第一光功率，P2表示所述第二光功率，Bn表示 噪声带宽，表示分辨率带宽。4. 一种光信噪比监测装置，其特征在于，包括接入待测光信号的光纤耦合器，分别与所 述光纤耦合器的输出端连接的第一光功率计、带通滤波器，以及与所述带通滤波器连接的 第二光功率计。5. 根据权利要求4所述的光信噪比监测装置，其特征在于，还包括与所述第一光功率 计、所述第二光功率计连接的处理器，用于根据所述第一光功率、第二光功率以及所述带通 滤波器的对光信号的滤波系数、噪声的滤波系数计算所述待测光信号的光信噪比。6. 根据权利要求4所述的光信噪比监测装置，其特征在于，所述第一光功率为所述第 一光功率计对所述待测光信号进行一次测量得到的功率值或者进行M次测量得到的M个功 率的均值，M为正整数。7. 根据权利要求5所述的光信噪比监测装置，其特征在于，所述第二光功率为所述第 二光功率计对带通滤波后的待测光信号进行一次测量得到的功率值或者进行N次测量得 到的N个功率的均值，N为正整数。8. 根据权利要求5至7任意一项所述的光信噪比监测装置，其特征在于，在所述光纤耦 合器的分光率为1:1时，所述处理器采用下述公式计算所述光信噪比：式;中，OSM (dB)表不所还元信噪比，α表不所还带通滤汲器的元滤汲糸数，μ表不所 述带通滤波器的噪声滤波系数，P1表示所述第一光功率，P2表示所述第二光功率，Bn表示噪 声带宽，表示分辨率带宽。9. 根据权利要求4至7任意一项所述的光信噪比监测装置，其特征在于，所述带通滤波 器为可调式带宽滤波器，其选定带宽比所述待测光信号的带宽小，其工作中心波长与待测 信号中心波长相同或者在预设偏差范围内。10.根据权利要求4至7任意一项所述的光信噪比监测装置，其特征在于，所述带通滤 波器为带宽固定滤波器，所述带通滤波器的带宽比所述待测光信号的带宽小，其工作中心 波长与待测信号中心波长相同或者在预设偏差范围内。
【专利摘要】一种光信噪比监测方法及装置，该方法包括步骤：测量待测光信号的第一光功率；对所述待测光信号进行带通滤波后，测量带通滤波后的待测光信号的第二光功率；根据所述第一光功率、第二光功率以及带通滤波对光信号的滤波系数和噪声的滤波系数确定所述待测光信号的光信噪比。本发明方案实现了在不对发送机进行修改、不影响数据传输的情况下对所接收光信号的光信噪比监测。
【IPC分类】H04B10/079, H04B10/07
【公开号】CN104883220
【申请号】CN201410070032
【发明人】余长源, 余毅, 徐伟
【申请人】苏州工业园区新国大研究院, 新加坡国立大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月27日