一种otn网络光信噪比测试方法和系统

文档序号:1834447 发布日期:2021-11-12 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 一种otn网络光信噪比测试方法和系统 (OTN network optical signal-to-noise ratio test method and system ) 是由 汤瑞 赵鑫 赵文玉 张海懿 张庚 王亚男 郭学让 李峰 于 2021-06-30 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种OTN网络光信噪比测试方法,包括以下步骤:在全部波长通道打开的情况下测试各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率;关断待测通道激光器;测量待测通道内的信号带宽内噪声功率、0.1nm噪声功率;打开所述待测通道激光器,再次测量各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率,与待测通道激光器关断前的测试结果相比,得到接收功率差异和/或纠错前误码率差异,所述接收功率差异和/或纠错前误码率差异小于设定阈值,则改变待测通道。本申请还提出一种自动实现以上测试方法的系统。本申请的方法和系统,解决大容量DWDM链路中光信噪比测试的效率和精度不高的问题。(The application discloses a method for testing optical signal to noise ratio of an OTN network, which comprises the following steps: testing the power in the signal bandwidth and/or the error rate before error correction of each wavelength channel under the condition that all wavelength channels are opened; switching off the laser of the channel to be tested; measuring the noise power and the 0.1nm noise power in the signal bandwidth in the channel to be measured; and opening the channel laser to be tested, measuring the power in the signal bandwidth and/or the error rate before error correction of each wavelength channel again, comparing with the test result before the channel laser to be tested is turned off, obtaining the difference of the receiving power and/or the error rate before error correction, and changing the channel to be tested if the difference of the receiving power and/or the error rate before error correction is smaller than a set threshold. The application also provides a system for automatically realizing the test method. The method and the system solve the problem that the optical signal to noise ratio test efficiency and accuracy in a large-capacity DWDM link are not high.)

一种OTN网络光信噪比测试方法和系统

技术领域

本申请涉及光通信技术领域,尤其涉及一种OTN网络光信噪比测试方法和系统。

背景技术

OTN(光传送网)已经在国内电信运营商和部分行业专网已经广泛部署,OTN光接口的速率也正在从10Gb/s或100Gb/s向200Gb/s和400Gb/s演进。随着国内运营商开始规模建设ROADM网络并引入WSON、SDN等职能控制平面技术,基于波长颗粒的全光网络逐渐被运营商接受并普及,增加传输系统波长数、扩展现有光纤传输容量有着明确的需求。目前扩展C波段的DWDM产品可以支持120波50GHz间隔或80波75GHz间隔。C+L波段的技术方案,可以实现C波段和L波段各容纳96个50GHz间隔的波长,波长总数可以达到192个,频谱带宽可以达到9.6THz。

从测试验证角度拉看,光信噪比(OSNR)一直都是光传输系统的关键性能参数之一。传统的OSNR测试方法,即带外测试方法,遵循IEC 61280-2-9标准,该方法通过测量信道间噪声等效为信道内噪声从而计算出OSNR,但100Gb/s及以上速率来说,由于40G速率信号光谱较宽,当信道间隔为50GHz或者更小时,相邻信号光谱发生重叠串扰,传统的OSNR测试方法无法得到真实的噪声水平。另外,对于ROADM系统,信道间的噪声水平会因为滤波效应而减小,导致传统测试方法得到的噪声水平偏低。

带外测试方法的失效,使带内OSNR测量成为解决上述问题的根本途径。目前的带内测试技术主要是基于偏振技术的方法,该方法根据信号光基本是偏振光而噪声光基本是非偏振光的特征,通过光学和算法手段将信号光和噪声光分离,从而实现OSNR测量,但是测试精度仍然无法保证,在实验室测试时,考虑到测试精度的要求,仍然需要采用激光器关断方式手动测试信号和噪声功率的方式进行。

采用传输设备的在线OSNR测量或采用带内OSNR测试仪表进行测试无法满足精度要求;但是,采用人工测量方式,需要测试人员关闭系统发送端激光器。为了避免激光器频繁关断和打开,还需要等待一定时间后才能继续下一个波长的测试。对于上百个波长的测试需要十数个小时的测试时间。对于多次批量业务的数据处理,也极大耗费人工成本。而已有的全自动或半自动测试光信噪比的方案一般均未充分考虑关断和开启激光器导致光放大器噪声水平的变化。由于需要开关激光器,可能会造成噪声谱的起伏,从而使得测试的噪声功率值与实际的噪声功率值不符。大部分情况下,由于关闭激光器导致噪声谱上升,会造成噪声测试值偏大。

发明内容

本申请实施例提供一种OTN网络光信噪比测试方法和系统,解决大容量DWDM链路中光信噪比测试的效率和精度不高的问题。

本申请实施例提出一种OTN网络光信噪比测试方法,包括以下步骤:

在全部波长通道打开的情况下测试各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率;

关断待测通道激光器;测量待测通道内的信号带宽内噪声功率、0.1nm噪声功率;

打开所述待测通道激光器,再次测量各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率,与待测通道激光器关断前的测试结果相比,得到接收功率差异和/或纠错前误码率差异,所述接收功率差异和/或纠错前误码率差异小于设定阈值,则改变待测通道。

进一步地,还可包含以下步骤:

所述接收功率差异和/或纠错前误码率差异大于设定阈值,则调整各波长通道激光器,重新测试各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率,直至所述接收功率差异和/或纠错前误码率差异小于设定阈值,则改变待测通道。

优选地,本申请的方法进一步包含以下步骤:

测试全部波长通道打开情况下的待测通道中心波长两侧1/2信号带宽处功率,作为第一数值;

测试所述待测通道激光器关断后的待测通道中心波长两侧1/2信号带宽处的功率,作为第二数值;

用第一数值和第二数值的比值,对所述信号带宽内噪声功率、0.1nm噪声功率进行修正。

进一步优选地,在所述关断待测通道激光器的步骤和所述测量待测通道内的信号带宽内噪声功率、0.1nm噪声功率的步骤之间,本申请的方法进一步包含以下步骤:

对未关断的通道激光器进行调整,将待测通道的所述信号带宽内功率分摊到未关断的通道,使各通道功率之和的变化量小于设定阈值。

本申请实施例还提出一种OTN网络光信噪比测试系统,用于实现本申请任意一项实施例所述方法,所述系统包括:

仪表控制系统,远程控制测试仪表启动测量功能,采集测试结果进行数据处理;

设备控制系统,向OTN网络设备下发各波长通告激光器控制命令、采集设备中纠错前误码率性能数据。

优选地,所述测试仪表包含光谱仪,用于测试各波长通道的信号带宽内功率、信号带宽内噪声功率、0.1nm噪声功率、待测通道中心波长两侧1/2信号带宽处的功率。

优选地,所述仪表控制系统通过TCL或PYTHON的API函数向测试仪表下达指令。

优选地,所述设备控制系统采用标准化的南北向接口对OTN设备进行管理和控制。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果:

本发明通过仪表控制平台,自动控制仪表和设备的协议交互,动态修改光谱仪配置并记录测量结果,可实现批量波长的自动化测试并形成数据分析报表。在实验室搭建的多波长OTN光传输系统环境下,本发明可以精确控制每一个波长的测试时间,通过比对修正波长开关前后的噪声水平变化以及OTU接收端纠错前误码的前后变化来去除因频繁关闭和打开激光器造成的系统末端性能的影响,并可减少繁杂的人工数据处理。

另一方面,为了能够更加通用化,针对与设备的管理和交换,设备平台采用通信行业标准化的南北向接口进行管控;针对仪表,测试平台与仪表交互采用可编程仪器标准命令(Standard Commands for Programmable Instruments),通过标准化的命令和接口,使得测试平台可以快速适配到不同的传输设备和测试仪表。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1为本申请测试方法的实施例流程图;

图2为本申请测试方法的另一实施例流程图;

图3为本申请测试方法的第三实施例流程图;

图4为本申请测试方案的系统实施例;

图5为本申请自动化测试的控制流程。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

本发明的通过测试平台完成密集波分复用系统的大批量波长的OSNR测试,通过修正信号功率和噪声功率获取比较准确的OSNR值,通过接收端功率、纠错前误码率的变化以及设定的阈值判断系统是否恢复为原始状态,根据系统性能要求自动判别性能不符合要求的波长。

本申请的系统采用开放的仪表接口、通用的SDN管控平台增强了测试平台的通用性。针对设备的管理和控制,设备平台采用标准化的南北向接口进行管控;通过标准化的仪表命令和接口,使测试平台可以快速适配到不同的传输设备和测试仪表。结果报表可用于评估网络传输质量和性能,批量波长的OSNR测试和计算统计方法可减少数据处理时间,提高测试效率。

以下结合附图,详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请测试方法的实施例流程图。

步骤101、在全部波长通道打开的情况下测试各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率;

步骤102、关断待测通道激光器;

步骤103、测量待测通道内的信号带宽内噪声功率N、0.1nm噪声功率n;

步骤104、打开所述待测通道激光器,再次测量各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率,与待测通道激光器关断前的测试结果相比,得到接收功率差异和/或纠错前误码率差异,所述接收功率差异和/或纠错前误码率差异小于设定阈值,则改变待测通道,进入步骤102。

进一步地,还可包含以下步骤:

所述接收功率差异和/或纠错前误码率差异大于设定阈值,则调整各波长通道激光器,重新测试各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率,直至所述接收功率差异和/或纠错前误码率差异小于设定阈值,则改变待测通道,进入步骤102。

图2为本申请测试方法的另一实施例流程图。

步骤201、在全部波长通道打开的情况下测试各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率;

测试全部波长通道打开情况下的待测通道中心波长两侧1/2信号带宽处功率,作为第一数值;例如,第一数值包括:信号中心波长左侧1/2带宽处功率PL、信号中心波长右侧1/2带宽处功率PR或者二者之和PL+PR

步骤202、关断待测通道激光器;

步骤203、测量待测通道内的信号带宽内噪声功率N、0.1nm噪声功率n;

测试所述待测通道激光器关断后的待测通道中心波长两侧1/2信号带宽处的功率,作为第二数值;例如,信号中心波长左侧1/2带宽处功率PL’、信号中心波长右侧1/2带宽处功率PR’或者二者之和PL’+PR’。

用第一数值和第二数值的比值,对所述信号带宽内噪声功率、0.1nm噪声功率进行修正:

修正后的信号带宽内噪声功率:

N’=N×(PL+PR)/(PL’+PR’) (1)

修正后的0.1nm带宽噪声功率:

n’=n×(PL+PR)/(PL’+PR’) (2)

步骤204、打开所述待测通道激光器,再次测量各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率,与待测通道激光器关断前的测试结果相比,得到接收功率差异和/或纠错前误码率差异,所述接收功率差异和/或纠错前误码率差异小于设定阈值,则改变待测通道,进入步骤202;所述接收功率差异和/或纠错前误码率差异大于设定阈值,则调整各波长通道激光器,重新测试各波长通道的信号带宽内功率和/或纠错前误码率,直至所述接收功率差异和/或纠错前误码率差异小于设定阈值,则改变待测通道,进入步骤202。

图3为本申请测试方法的第三实施例流程图。

步骤301,同步骤101或201;

步骤302、同步骤102或202;

步骤303、对未关断的通道激光器进行调整,将待测通道的所述信号带宽内功率分摊到未关断的通道,使各通道功率之和的变化量小于设定阈值。

例如,全部光通道的数量为M,待测光通道的信号带宽内功率为P,如果将功率P平均分配到其他通道,则每个光通道的功率增加量为P/(M-1)。

再例如,将待测光通道的信号带宽内功率P平均分摊到相邻通道,则相邻通道的光功率增加量为P/2。

再例如,将待测光通道信号带宽内功率按距离近的通道分配功率大、距离远的通道分配功率小的方式分摊到其他通道,则每个通道功率增加量为Pi,其中P=∑Pi,且|i|<|j|时Pi>Pj。i,j表示待测光通道的通道号码和其他各通道的通道号码的差。

步骤304、同步骤103或203;

步骤305、同步轴104或204,改变待测通道后,进入步骤302。

图4为本申请测试方案的系统实施例。

本申请实施例还提出一种OTN网络光信噪比测试系统,用于实现本申请任意一项实施例所述方法,所述系统包括:

仪表控制系统401,远程控制测试仪表403启动测量功能,采集测试结果进行数据处理;

设备控制系统402,向OTN网络设备404下发各波长通告激光器控制命令、采集设备中纠错前误码率性能数据。

优选地,所述测试仪表包含光谱仪,用于测试各波长通道的信号带宽内功率、信号带宽内噪声功率、0.1nm噪声功率、待测通道中心波长两侧1/2信号带宽处的功率。

优选地,所述设备控制系统采用标准化的南北向接口对OTN设备进行管理和控制。

本发明系统的实施例,仪表控制平台通过TCL或Python的API函数下达指令,远程控制仪表启动参数测量功能,并将采集到的测试结果进行数据处理,设备控制系统可以通过Telnet协议向设备下发命令。

图5为本申请自动化测试的控制流程。

步骤501、在全部波长通道打开的情况下,测试平台向仪表下发指令,使光谱测试仪表扫描各个波长信号带宽内的总功率、中心波长两侧1/2带宽处功率;测试平台向设备平台发送指令,读取各个波长的接收端纠错前误码率;测试平台以报文方式统计读取到的测试结果;报文由报文类型、中心波长、信号带宽内功率、信号中心波长两侧1/2带宽处功率以及纠错前误码率等6个部分组成;格式分别如下:

——报文类型M:1个比特,0表示初始化状态,1表示计算结果状态;

——中心波长λc:3个字节,单位为nm;

——信号带宽BW:2个字节,单位为nm;

——信号带宽内总功率P:2个字节,单位为mw;

——信号中心波长左侧1/2带宽处功率PL:2个字节,单位为mw;

——信号中心波长右侧1/2带宽处功率PR:2个字节,单位为mw;

——纠错前误码率BER:pre-FEC:2个字节。

步骤502、仪表向设备的管控系统发送device ARP Request请求;设备回应ARPReply消息;

步骤503、选择待测波长,测试平台向设备的管控系统下发指令,使设备关闭该波长的激光器;

步骤504、测试平台向仪表下发指令,读取该待测波长带宽内的噪声功率、信号中心波长左侧1/2带宽处功率和0.1nm带宽内的噪声功率;并用报文方式统计测试结果;报文由报文类型、中心波长、信号带宽内噪声功率、0.1nm带宽噪声功率等6个部分组成;格式分别如下:

——报文类型:1个比特,0表示初始化状态,1表示计算结果状态;

——中心波长λc:3个字节,单位为nm;

——信号带宽内噪声功率N:2个字节,单位为mw

——信号中心波长左侧1/2带宽处功率PL’:2个字节,单位为mw;

——信号中心波长右侧1/2带宽处功率PR’:2个字节,单位为mw;

——0.1nm带宽噪声功率n:2个字节,单位为mw。

信号带宽内的积分功率包含了3个部分,即信号功率、信号带宽内的噪声功率、相邻通道的串扰功率。通过公式(1)和(2)修正并根据噪声的相对变化量计算噪声功率值。

为了进一步提高OSNR的测试准确度,还可以多次重复步骤503~506,对噪声功率进行多次测试取平均值。

步骤505、测试平台向设备的管控系统下发指令,打开被测波长的激光器;

步骤506、在所有波长通道打开的状态下,测试平台向仪表下发指令,使光谱测试仪表扫描各个波长信号带宽内的总功率;测试平台向设备平台发送指令,读取各个波长的接收端纠错前误码率;比较与步骤501得到的各个波长的接收功率和纠错前误码率的差异,功率结果差异和纠错前误码率均小于2%则转到步骤508,否则继续等待直到功率和纠错前误码率稳定;

步骤507、测试平台根据接收到的报文计算所有波长的OSNR值,并生成结果报表,数据的处理方式如下:

新建csv报表文件,按表1格式分别导入报文的数值,OSNR的计算方法如公式(3)所示:

其中:

P——表示被测波长的信号带宽内的总功率

N——表示被测波长信号带宽内的噪声功率或经过修正后的噪声功率

n——表示被测波长0.1nm带宽内的噪声功率或经过修正后的噪声功率

表1批量OSNR测试的报表结果示例

步骤508、选择剩余待测波长的1个波长,重复步骤503~507;直到测试完所有波长。

目前有一些设备厂商在实验室中为提高测试验证效率,采用相似的手段,本方案主要区别在于采用开放的仪表接口、通用的SDN管控平台进一步增强了测试平台的通用性。

针对与设备的管理和交换,本申请的设备平台采用最新的通信行业标准中定义的南北向接口进行管控;针对仪表,测试平台与仪表交互采用可编程仪器标准命令(StandardCommands for Programmable Instruments),通过标准化的命令和接口,使测试平台可以快速适配到不同的传输设备和测试仪表。

本发明通过测试平台与仪表和设备进行协议交互,动态修改设备的波长配置并读取仪表的测试结果,可实现OTN光传输系统批量波长的OSNR的自动化测试并形成数据分析报告。在实验室搭建的多波长传输系统环境下,本发明可以更真实精确地测试系统OSNR,去除因修改仪表和系统配置人为造成的性能波动,并可减少繁杂的人工数据处理。

还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。

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