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智能光网络性能监测仪的研究

刘鲁宁  
【摘要】: 过去的十年里,光传输使得骨干网络的数据流量快速增长,而能够传输大量信道的DWDM的技术使数据流量进一步增加。光性能监测(OPM)对于管理这样一个大容量的光传输和交换系统是至关重要的。未来的光传输网络是将是动态可重构的,并具备超长距离通信和光交换功能,更增加了管理这样一个透明传输网络的复杂度,由此激发了人们对光性能监测技术研究的兴趣,并将OPM聚焦为下一代光网络的使能技术之一。 目前,人们主要采用光可调滤波器或光分波器等光色散技术,进行OPM的研发。采用光分波器所研制的OPM,如阵列波导光栅等,由于各信道光谱的滤波特性固定,所以无法分辨中心波长的漂移与光功率间的性能变化因素。采用光可调滤波器技术,可以对DWDM多波长光信号进行频谱扫描与数据分析,快速完整地获得信号的频谱特性、光功率值和光信噪比值等。但当前,光可调滤波器技术依然不够完善,达到很高的光谱分辨本领和较大调谐范围还很困难,已有的器件性能还不够可靠,价格昂贵,只有很少厂商能提供器件。因此,OPM的研究有待技术上的突破。 本论文是基于“智能化光网络性能监测仪”这个项目展开讨论的,光学部分采用MEMS Scanner。从光纤中抽取出少量功率的DWDM信号,Scanner转动不同的角度可以取出不同波长的光信号,然后经过光电转换、A/D变换、数据采集、信号处理,可以直接计算出每一信道的光功率、中心波长和光信噪比(OSNR),并根据测试结果推导出许多参数,包括信道波长漂移、ASE噪声、放大器的增益和增益偏斜,以及信道信号的Q值。然后借助上述参数就可以实现功率均衡、波长锁定、长期监测以及故障识别等功能。 论文的具体工作有: (1) OPM电路部分的设计。主要包括光电转换及前级放大电路、数据采集卡电路。 (2)光谱信号处理算法的研究。介绍和比较信号处理的常用方法FFT滤波和小波去噪,考虑OPM系统本身光信号功率水平相对较弱,经过图形化和量化的比较,最终选择了小波去噪的算法,并且采用LabVIEW和MATLAB混合编程的思想实现了算法功能。 (3) OPM软件部分的设计。应用LabVIEW的图形化编程语言来完成的。


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