基于平均Q因子的可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控
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隨著多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展。光骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)中的分組信號(hào)所占的比重越來(lái)越大，由于分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)突發(fā)性和其不可預(yù)見(jiàn)性，因而要求光網(wǎng)絡(luò)具有可重構(gòu)性。可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)是一種自動(dòng)地、動(dòng)態(tài)地分配帶寬資源，適應(yīng)于以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主導(dǎo)的光網(wǎng)絡(luò)。對(duì)可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控，尤其是性能監(jiān)控尤為重要。
可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)及其性能管理的研究已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展。其中Q因子測(cè)量方法是一種有效的監(jiān)控方法，是確定光通道質(zhì)量的有效手段。通過(guò)測(cè)試Q因子來(lái)評(píng)估BER性能，可以得出最優(yōu)設(shè)計(jì)設(shè)備中的最小BER。它既可以采用雙判決電路進(jìn)行在線監(jiān)視，也可以采用單判決電路工作在在停業(yè)務(wù)狀態(tài)。眼圖是觀察波形失真、噪聲水平和信號(hào)質(zhì)量的首選工具。現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外已有很多基于眼圖的不同抽樣方法，可實(shí)現(xiàn)光性能的監(jiān)控。
在現(xiàn)有的幾種方法中，通過(guò)眼圖抽樣可得出信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差和平均功率值，從而得出Q值。此方法需要時(shí)鐘定時(shí)提取，實(shí)現(xiàn)過(guò)程較復(fù)雜；而運(yùn)用異步眼圖抽樣法來(lái)監(jiān)控光信道中的歸零碼和不歸零碼的性能參數(shù)(主要是光信道的色散)，測(cè)量的參數(shù)比較單一，不能完全反映信道質(zhì)量；依據(jù)Q值和誤碼率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提出了一種在線檢測(cè)光信號(hào)Q值的方案，并基于數(shù)字信號(hào)處理芯片技術(shù)設(shè)計(jì)了檢測(cè)模塊，從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的在線Q值監(jiān)測(cè)。此方法的判決電平不易確定，而且當(dāng)噪聲幅度較大時(shí)，誤差也大；利用同步眼圖來(lái)計(jì)算平均Q值的方法在抽樣時(shí)需要時(shí)鐘提取來(lái)同步，既復(fù)雜，成本又高，而且這種方法比特率也不透明；而使用異步眼圖抽樣方法來(lái)抽樣脈沖寬度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，則不需要時(shí)鐘恢復(fù)，而且比特率透明、成本低。
以上大多沒(méi)有監(jiān)測(cè)對(duì)其測(cè)試結(jié)果和實(shí)際系統(tǒng)之間的關(guān)系做深入研究。為此，本文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，提出了一種新的監(jiān)控方法，即在不需要時(shí)鐘定時(shí)提取的條件下，通過(guò)異步眼圖抽樣法，并利用計(jì)算機(jī)仿真來(lái)計(jì)算并得出平均Q值。通過(guò)比較平均Q值和初始Q值的關(guān)系，可以快速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能。該方法用于多波長(zhǎng)系統(tǒng)可得出抽樣間隔和測(cè)試結(jié)果之間的關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測(cè)多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)的作用。這種方法比特率透明，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。
1實(shí)現(xiàn)原理
反映光通信系統(tǒng)信號(hào)性能質(zhì)量的參數(shù)很多。但無(wú)論采用哪個(gè)參數(shù)，都能從不同程度上反映光通道的性能。在這些參數(shù)中，BER反映的光通道性能最為準(zhǔn)確，但其測(cè)量需要電光變換和時(shí)鐘恢復(fù)等復(fù)雜操作。目前大多數(shù)系統(tǒng)采用OSNR來(lái)評(píng)估光通道性能，但精確度不夠，因此，一個(gè)新的參數(shù)，即Q因子被引入其中。
Q因子是反映光纖通信系統(tǒng)電信噪比(SNR)的重要參量，它的定義是接收機(jī)在最佳判決門限下電信號(hào)功率和噪聲功率的比值，可適用于各種信號(hào)格式和速率的數(shù)字信號(hào)，而且不需要解開(kāi)幀結(jié)構(gòu)。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，比較簡(jiǎn)單易行。Q因子參數(shù)的確立和測(cè)量方法的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際維護(hù)和測(cè)試有著重要的意義。
由于Q因子是在光接收機(jī)判決數(shù)據(jù)之前測(cè)量得到的，因此，很容易建立與BER之間的關(guān)系：
此外，由于計(jì)算Q因子的噪聲功率部分是由ASE造成的，故此，Q因子和OSNR之間的關(guān)系可由正式得到：
式中，r為發(fā)送端光信號(hào)的消光比。
圖1所示是平均Q值的異步眼圖和它的振幅直方圖。其中幅度圖表示的是信號(hào)傳號(hào)和空號(hào)的幅度分布，平均Q值的定義式為：
其中，μ1是信號(hào)1的平均電平，σ1是信號(hào)1電平的標(biāo)準(zhǔn)方差(噪聲)，μ0是信號(hào)0的平均電平，σ0是信號(hào)0電平的標(biāo)準(zhǔn)方差(噪聲)。
利用該方法可監(jiān)控傳輸光纖中信號(hào)的SNR。用光接收機(jī)和示波器來(lái)測(cè)量光信號(hào)的異步眼圖，并通過(guò)對(duì)眼圖進(jìn)行抽樣得出平均估計(jì)Q值。通過(guò)大量的計(jì)算機(jī)模擬仿真來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)某闃狱c(diǎn)間隔，筆者發(fā)現(xiàn)，在平均估計(jì)Q值和初始Q值之間有一個(gè)線性關(guān)系。運(yùn)用這個(gè)線性關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的性能監(jiān)控。同時(shí)，在光學(xué)采樣后，通過(guò)簡(jiǎn)單地增加波長(zhǎng)鑒別，還可以用于多波長(zhǎng)通道的監(jiān)測(cè)。
評(píng)論