用于评估光纤链路的非线性损伤的方法和装置与流程

用于评估光纤链路的非线性损伤的方法和装置
1.相关申请
2.本技术要求于2020年12月18日提交的发明名称为“用于评估光纤链路的非线性损伤的方法和装置(method and apparatus for evaluating nonlinear impairment of an optical fiber link)”的先前提交的第17/127,305号美国非临时申请的优先权，其内容在司法管辖区内通过引用并入本技术中。
技术领域
3.本发明涉及光传输技术领域，特别涉及一种用于评估光纤链路的非线性损伤的方法和装置。


背景技术：

4.在光网络中，与传输性能有关的一个关键问题是光纤上的非线性损伤，如光纤非线性干扰(fiber nonlinear interference，nli)。换句话说，光纤的nli或非线性噪声是限制相干光通信系统性能的最重要因素之一。由于现代相干收发器通常具有处理数字信号的强大能力，因此如色度色散等线性损伤可以由接收器(receiver，rx)数字信号处理器(digital signal processor，dsp)完全补偿。因此，色散未补偿链路可以用于其他优点，例如节省成本(即不需要色散补偿光纤/模块)、光信噪比(optical signal to noise ratio，osnr)较高(即色散补偿光纤/模块没有额外损耗)和光纤非线性较低(即在不同链路位置中产生的nli与色散有补偿链路中的nli相比，相干性较差)。
5.在色散无补偿链路中，尽管性能有损伤，nli仍可被视为加性噪声，因为它允许或使建模更容易(例如，通过产生和包含白噪声)。因此，在学术界和工业界都进行了许多尝试来对nli进行建模。
6.一个众所周知的示例是所谓的高斯噪声(gaussian noise，gn)模型，它假设信道是高斯的(即信道的高斯性假设)，因此忽略了调制格式的影响。虽然gn模型提供了更高的效率，但它的准确性较低(例如，5％至15％的到达损耗)。gn模型已改进为增强gn模型(enhanced gn model，egn)。与gn模型不同，egn模型包括调制格式的影响，可以处理非高斯信道。egn模型比gn模型准确性更高。egn模型已经得到了广泛的研究，并通过模拟和实验进行了验证。然而，egn模型的缺点在于它计算密集，因此非常耗时，因为涉及多重积分(例如，3重积分)和大量计算。例如，对于设计工具或动态路由算法，计算可以执行数万次。因此，非常需要更快(例如，以毫秒或更快的数量级)的模型。egn模型的示例如下：
[0007][0008]
其中：
[0009]
[0010][0011][0012][0013]
因此，需要一种用于对非线性损伤进行建模的方法(例如，nli建模方法)，该方法比当前方法速度更快。由于非线性损伤的评估和建模目前涉及大量计算，因此需要一种用于评估光纤链路的非线性损伤的方法和装置，该方法和装置不受现有技术的一个或多个限制。
[0014]
该背景技术的目的是揭示申请人认为可能与本发明相关的信息。没有必要承认也不应解释任何前述信息构成与本发明相对的现有技术。


技术实现要素：

[0015]
本发明实施例的目的是提供一种用于评估光纤链路的非线性损伤的方法和装置。
[0016]
根据本发明实施例，提供了一种用于评估或估计光纤链路的非线性损伤的方法。所述方法包括将所述光纤链路的自然跨段划分为多个子跨段，所述多个子跨段中的每个子跨段是基于色度色散(chromatic dispersion，cd)等效性确定的。针对所述多个子跨段中的每个子跨段，所述方法还包括获取子跨段函数参数和指示特定子跨段处的输入功率的子跨段输入功率的子跨段输入功率，所述子跨段函数参数包括所述特定子跨段与所述多个子跨段中的其他子跨段之间的噪声方差和相关性。所述方法还包括基于针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段输入功率和所述子跨段函数参数确定所述光纤链路的所述非线性损伤。本实施例的技术结果可以是，nli评估方法可以用于具有不均匀光纤跨段长度、混合光纤类型、任意信号格式的任意链路，并且可以相对于当前方法更快的速度执行。
[0017]
根据一些实施例，确定所述光纤链路的所述非线性损伤的所述步骤包括基于针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段输入功率和所述子跨段函数参数获取自然跨段函数参数，基于所述自然跨段输入功率和所述自然跨段函数参数确定所述光纤链路的所述非线性损伤。
[0018]
根据一些实施例，所述光纤链路的所述非线性损伤是独立于与所述光纤链路相关联的光纤类型、光纤长度、光纤衰减和受激拉曼散射(stimulated raman scattering，srs)
评估或估计的。根据一些实施例，所述特定子跨段与所述多个子跨段中的其他子跨段之间的所述噪声方差和相关性取决于cd和信号调制格式。
[0019]
根据一些实施例，针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段函数参数保存在数据库中。根据一些实施例，基于与所述光纤链路相关联的链路拓扑获取所述自然跨段函数参数。根据一些实施例，基于所述子跨段输入功率和指示所述自然跨段的输入功率的自然跨段输入功率之间的功率比，获取所述自然跨段函数参数。根据一些实施例，在没有所述子跨段输入功率和所述自然跨段输入功率的绝对值的情况下获取所述自然跨段函数参数。
[0020]
根据一些实施例，所述多个子跨段中的至少一些子跨段具有不同的长度。根据一些实施例，使用所述自然跨段的输入功率和光纤衰减常数获取所述多个子跨段中的每个子跨段的所述输入功率。
[0021]
根据本发明实施例，提供了一种用于评估或估计光纤链路的非线性损伤的装置。所述装置包括处理器和包括机器可读指令的机器可读存储器。所述机器可读指令在由所述处理器执行时使得所述装置将所述光纤链路的自然跨段划分为多个子跨段，所述多个子跨段中的每个子跨段是基于色度色散(chromatic dispersion，cd)等效性确定的。针对所述多个子跨段中的每个子跨段，所述机器可执行指令在由所述处理器执行时还使得装置获取子跨段函数参数和指示特定子跨段处的输入功率的子跨段输入功率，所述子跨段函数参数包括特定子跨段与所述多个子跨段中的其他子跨段之间的噪声方差和相关性。所述机器可读指令在由所述处理器执行时还使得所述装置基于针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段输入功率和所述子跨段函数参数确定所述光纤链路的所述非线性损伤。
[0022]
上文结合本发明的方面描述了实施例，这些实施例可以基于这些方面实现。本领域技术人员将理解，实施例可以结合描述它们的方面来实现，但也可以与该方面的其他实施例一起实现。当实施例互斥或以其他方式彼此不兼容时，对于本领域技术人员来说将是显而易见的。一些实施例可以结合一个方面进行描述，但也可以适用于其他方面，这对本领域技术人员来说将是显而易见的。
附图说明
[0023]
通过以下详细描述，结合附图，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见，在附图中：
[0024]
图1示出了光收发器之间的典型点对点光链路。
[0025]
图2a示出了光通信系统中的各种信道。
[0026]
图2b示出了信号信道上的相位调制。
[0027]
图2c示出了由相邻泵浦信道进行的相位调制。
[0028]
图3示出了多跨段链路中非线性失真εi(t)的模拟。
[0029]
图4分别示出了用于模拟互相位调制(cross-phase modulation，xpm)诱导的非线性失真εi(t)的信号信道和泵浦信道的功率。
[0030]
图5示出了本发明实施例的被划分为具有小色散步长的子跨段的光纤链路。
[0031]
图6示出了本发明实施例的用于计算归一化非线性干扰(nonlinear interference，nli)噪声的自相位调制(self-phase modulation，spm)的协方差矩阵(ρ矩
multiplexing，dwdm)链路。在这种情况下，典型的最大信道或波长数量可以在例如80到120之间，在常规频段(conventional band，c频段)中具有50ghz间隔。信道由dwdm复用器(即wdm复用器110可以是dwdm复用器)复用，并由dwdm解复用器(即wdm解复用器120可以是dwdm解复用器)解复用。
[0043]
此外，关于具有更先进的动态光分插复用(reconfigurable optical add/drop multiplexing，roadm)的网状光网络中的光纤，信道可以路由到roadm站点的不同光纤。此外，信道功率可以每隔几个光纤跨段均衡一次，通常通过roadm站点内的wss均衡。此外，色度色散(chromatic dispersion，cd)可能通常不会被相干检测系统补偿。
[0044]
在现代光通信系统中，通常使用常规频段(conventional band，c频段)，长频段(long band，l频段)也被商用。c频段波长范围约为1530nm至1565nm，可被认为是损耗最低的波长频段。l频段波长范围约为1565nm至1625nm，可被认为是损耗第二低的波长频段。可以理解，c频段和l频段的确切波长范围可以取决于厂商。
[0045]
在传统方案中，传输频段划分为50ghz或100ghz信道。然而，随着频段传输速率超过50gbps，出现超级信道，其中信道间隔变得不那么一成不变。相反，更重要的是，传输频段中有几十个到100个以上信道，各种信道在自相位调制(self-phase modulation，spm)等情况下可能会出现克尔(kerr)非线性，，而其他信道在互相位调制(cross-phase modulation，xpm)的情况下，在同一光纤中共同传播。换句话说，在spm的情况下，相位调制可以由信号信道本身诱导，在xpm的情况下，相位调制可以由除特定信号信道外的其他信道诱导。还可以注意的是，光纤克尔非线性可能是一个主要的损伤，因此需要一个针对nli的高效模型。
[0046]
非线性建模可以提供对来自spm和xpm的非线性噪声的估计。如果spm和所有xpm项已知，则总非线性噪声是spm与xpm之和，由于所有信道携带独立数据，因此这些信道是统计上独立的。
[0047]
总非线性噪声功率可以按照以下等式1中的定义计算，其中是spm的非线性噪声功率，是信道ich的(即信道索引ich)xpm诱导的噪声的非线性噪声功率，nch是信道数：
[0048][0049]
图2a示出了光通信系统中的各种信道。在光链路(例如，光链路100)中，可以有多个信道，并且信道功率可以不同。因此，可以在除信号信道(例如，信号信道210)本身之外的所有现有信道上获取非线性噪声功率的总和。可以注意的是，为了方便起见，这些噪声是信号功率归一化的或是信噪比，如图2a所示。还可以注意的是，每个噪声项取决于一个或多个因素，例如光纤类型、光纤长度、光纤衰减常数、信道功率、信号调制格式、波长等，在光纤链路(例如，光纤130)中生成。
[0050]
光纤非线性在整个传输链路上以分布式的方式产生。当传输介质折射率取决于强度或存在非弹性散射现象时，会出现光纤非线性。例如，在不同位置产生的噪音可能不是独立的。关于光纤非线性，挑战在于以准确的方式执行nli噪声的累积。
[0051]
克尔非线性是光纤中光功率的相位调制。有了克尔非线性，电场就变成了其中es(t)是没有克尔非线性的信号的光电场，φ
nl
(t)是瞬时非线性相位。可
以注意的是φ
nl
(t)＝γi(t)，其中γ是非线性系数，单位为rad/w/km，i(t)是光强度/功率，单位为瓦，包括信号信道本身和光纤上的其他信道。
[0052]
图2b示出了信号信道220本身上的相位调制，称为自相位调制(self phase modulation，spm)。对于spm，是信号信道220的平均功率。
[0053]
图2c示出了由相邻(泵浦)信道240进行的相位调制，称为互相位调制(cross phase modulation，xpm)。在xpm中，每个信道充当光纤上其他信道的泵浦信道。对于xpm，是泵浦信道240的平均功率，不包括信号信道230本身。
[0054]
非线性相位可以远小于1，因此其中ε(t)是由于克尔非线性或nli引起的信号的归一化失真。归一化的nli功率与|ε(t)|2或p2成正比，这可以被认为是克尔nli的重要缩放定律。
[0055]
下文定义了用于沿着多跨段链路累积nli噪声的半分析模型(即基于跨段的方法)。可以注意的是，该过程可以应用于spm和xpm。图3示出了多跨段链路中来自第i个跨段的非线性失真εi(t)的模拟。可以注意的是，模拟可以离线执行。多跨段链路300包括tx 310和rx 320，tx 310与rx 320之间的传输介质为光纤330。cdi指i个跨段后的累积色度色散(chromatic dispersion，cd)。e0(t)指tx 310处的初始光电场，对于正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，qam)信号，该值可以是复数。由光纤跨段i诱导的对电场的归一化非线性失真εi(t)可以通过下文进一步定义的步骤301至303获取。
[0056]
在步骤301，(初始)光电场线性传播到跨段i的开头，以获得波形这相当于添加cdi–1。在步骤302，光电场非线性地传播通过跨段i，以获得波形该波形包含在跨段i中诱导的nli。这可以通过执行经典的分步方法来完成。在步骤303，通过施加负值cdi，光电场线性传播回tx 310。这相当于删除cdi。步骤303是必要的，因为在相干检测接收器(例如，rx 320)中，链路色散完全去除，以便获得tx 310处的信号波形(加上添加的噪声、nli等)。在步骤303之后，光电场包括未失真光场e0(t)，加上来自跨段i的非线性干扰εi(t)。
[0057]
总nli是所有跨段之和，因此归一化nli噪声(功率)是ε(t)的方差，如等式2中定义的。
[0058][0059]
当模拟spmεi时，光电场只包含信号信道。另一方面，当模拟xpmεi时，光电场包含信号信道(例如，信号信道410)和泵浦信道(例如，泵浦信道420)，如图4所示。图4分别示出了在模拟xpm诱导的非线性失真εi(t)时信号信道410和泵浦信道420的功率。如图4所示，泵浦信道420以一定的间隔(就波长而言)与信号信道410分开。在模拟xpm诱导的非线性失真εi(t)时，信号信道410的功率明显低于泵浦信道420的功率。需要注意的是，信号功率的电平设置为比泵浦功率低(例如，低30db)，以便获得纯xpm效果。
[0060]
总nli是所有跨段之和，因此归一化nli噪声(功率)是ε(t)的方差，如下文等式3所示。
[0061][0062]
关于等式3，是跨段i中产生的归一化噪声，ρ
i,j
是跨段i与j之间的归
一化协方差。还应注意的是，
[0063]
进一步关于等式3，第一个项是每个跨段中产生的噪声之和，第二个项说明不同跨段(例如，跨段i和j，i≠j)中的噪声之间的相关性。可以理解，不同跨段中的噪声是部分相干的。
[0064]
需要注意的是其中pi是跨段i中的泵浦输入功率(在spm的情况下，泵浦信道与信号信道相同)，κi是跨段i中由单位功率产生的归一化噪声。因此，可以得到等式4。
[0065][0066]
等式4用于计算具有任意光纤输入功率的多跨段链路中的累积噪声。等式4适用于spm以及每个xpm项。需要注意的是，在spm的情况下，泵浦信道与信号信道相同。还应注意，κi和ρ
i,j
可以通过模拟获得，并且可以存储在例如数据库中，以便将来使用。由于跨段数n通常可以被认为小于30，因此计算可以很快(小于一毫秒，因此在微秒范围内)。κi和ρ
i,j
是第i和第j跨段之前的累积色散的函数，是光纤跨段参数(例如，色散系数、长度、损耗系数、有效面积等)的函数。需要注意的是，这种基于跨段的方法对于均匀跨段链路可能非常有用。然而，对于不均匀跨段链路(例如，跨段长度或光纤类型在跨段上可能不同)，基于跨段的方法并不实用，因为可能的组合太多。尽管计算速度很快，但基于跨段的方法需要一个非常大的参数表。因此，希望找到一种简化的方法来确定不均匀跨段链路的nli。根据实施例，简化的方法可以具有针对κi和ρ
i,j
(例如，针对有限数量的组合)的有限表，同时还能够对各种链路(例如，均匀链路和不均匀跨段链路)进行建模。
[0067]
本发明提供了一种独立于光纤类型和光纤长度的非线性噪声积累方法。根据实施例，针对这种独立性，自然光纤跨段被划分为较小子跨段，每个子跨段是基于色度色散(chromatic dispersion，cd)等效性(例如，光纤链路的自然跨段被划分为具有基本上相等色散步长的较小子跨段)而不是基于光纤长度确定的。换句话说，光纤链路被划分成小且相等步长大小(或等量)的(累积)色度色散(chromatic dispersion，cd)，从而消除了与和链路条件相关的参数κ和ρ相关的光纤类型依赖性。
[0068]
根据实施例，光纤链路不是具有自然跨段(例如，全跨段、未划分的光纤跨段)，而是被划分为具有较小色散步长的子跨段，如图5所示。用于计算基于子跨段的方法的累积噪声的等式与上文关于基于跨段的方法的累积噪声的计算所论述的相同，但是索引i用于定义子跨段，并且使用子跨段的总数nss。等式5定义了当使用本发明实施例的方法计算时，光链路上的累积nli。
[0069][0070]
其中，pi是第i个子跨段的输入功率(即第i个子跨段处的输入功率)，κi是子跨段i中的归一化噪声方差或色散函数，ρ
i,j
是子跨段i与j之间的相关性。pi和κi可以统称为子跨段函数参数。在一些实施例中，子跨段函数参数还包括可以影响累积nli的计算的其他因素。
[0071]
图5示出了本发明实施例的被划分为具有小色散步长的子跨段的光纤链路。多跨段链路500包括tx 510和rx 520，tx 510与rx 520之间的传输介质为光纤530。
[0072]
根据实施例，每个子跨段可以具有不同的长度。一般来说，色散系数较低的光纤可以具有较大的子跨段长度。进一步考虑图5，对于光纤链路500，跨段502具有比跨段501和跨段503低的色散系数。因此，如图所示，跨段502具有比跨段501和跨段503大的
‘
子跨段’长度。在足够小的子跨段大小下，如本发明中论述的基于子跨段的方法可以应用于各种不均匀跨段长度和任何光纤类型(例如，任何混合光纤类型)。
[0073]
根据实施例，第i个子跨段输入处的功率pi可以使用跨段的输入功率和光纤衰减常数计算。事实上，即使有受激拉曼散射(stimulated raman scattering，srs)效应，也可以计算出所有信道的功率。
[0074]
在各种实施例中，通过使用光纤损耗系数计算pi，可以考虑不同的光纤损耗系数。另一方面，在基于全跨段的方法中，光纤损耗影响噪声方差κ以及相关性ρ。根据实施例，光纤有效面积也可以通过适当地缩放κ来考虑，因此本技术的用于确定(例如，计算)光纤的nli的方法可以与光纤类型完全无关。
[0075]
一般来说，本技术的基于子跨段的方法从参数κ和ρ中删除光纤类型、光纤长度、光纤衰减和srs等元素。在各种实施例中，κ和ρ可以仅取决于色度色散(chromatic dispersion，cd)和信号调制格式。
[0076]
根据实施例，可以计算协方差矩阵，也可以简单的方式执行协方差矩阵的推导。协方差可以被认为是两个cd之间的相关性，除了小的|cdi–
cdj|之外，基本上可以为零。对于xpm，cd中的相关长度通过近似计算，其中t是信号符号脉冲宽度，δλ是信号泵浦波长差，δλs是信号频谱宽度。给定上文定义的cd中的相关性长度，相关性可以通过获得。
[0077]
根据实施例，xpm诱导的非线性失真可以随着信号信道与泵浦信道之间的空间的增加(例如，信号信道和泵浦信道更分离)而减少，并且可以在本技术的子跨段方法中推断出非线性失真与协方差的关系。在各种实施例中，可能不需要存储每个信号泵浦间隔(即信号信道与泵浦信道之间的间隔)的协方差矩阵。
[0078]
根据实施例，基于子跨段的方法使非线性噪声累积灵活。然而，子跨段的数量可以远大于自然跨段(例如，全跨段、未划分光纤跨段)的数量。例如，如果子跨段步长为10ps/nm，则对应的ssmf(色散系数约为16.7ps/(nm km))长度约为10/16.7≈0.6km。换句话说，在80km的ssmf跨段中，有多于100个子跨段。因此，累积计算可能会花费更多的时间。
[0079]
然而，在大多数情况下，累积计算的消耗时间不会成问题。根据实施例，大多数计算都是使用涉及ρ矩阵的双重求和。由于ρ矩阵除矩阵对角线附近的数据点外大多为零(即，ρ
i,j
仅对于小的|cdi–
cdj|不为零)，因此只能对较小数量的组合执行双重求和，因此在大多数情况下会大大加快计算，从而减少执行累积计算所需的时间。例如，对于20跨段ssmf链路，总nli可以毫秒为单位计算出(例如，在典型的个人计算机上大约1-2ms)，这可能比使用gn/egn模型时所需的速度要快得多。在一些实施例中，例如，如果在线路由和设计工具需要计算，则总nli可以更快地计算出，因为模型可以被调用数十万次。
[0080]
图6示出了本发明实施例的用于spm的28gb 100g正交相移键控(quadrature phase shift keying，qpsk)的协方差矩阵(ρ矩阵)，该协方差矩阵用于计算归一化nli噪声
功率。从图6可以清楚地看出，在矩阵对角线的极近距离范围之外，值基本上为零。图7示出了本发明实施例的用于计算归一化nli噪声功率的xpm的28gb 100g正交相移键控(quadrature phase shift keying，qpsk)的协方差矩阵(ρ矩阵)，该xpm关于来自信号信道的50ghz泵浦信道。图6和7中所用轴的单位是1km ssmf光纤(即ssmf中的1km步长大小)或16.7ps/nm色散。参考图6和7中的右侧图，所有曲线都移动到以200为中心。
[0081]
根据实施例，全跨段(自然跨段)函数参数κ和ρ可以基于子跨段参数κ和ρ构建，使得可以采用本发明的基于子跨段的方法的灵活性和基于全跨段的方法的更快计算速度。可以注意的是，参数κ是指示噪声的参数，参数ρ是指示相关性的参数。还可以注意的是，子跨段参数κ和ρ可以通过模拟获得，并且所获得的参数可以保存在例如数据库中，以便在计算期间使用。
[0082]
图8示出了本发明实施例的从子跨段方法到全跨段方法的转换。如图8所示，根据实施例，每个自然跨段(例如，未划分的光纤跨段，如跨段1、跨段2、跨段3
……
跨段n)可以被划分为具有相同色散步长(例如，色度色散(chromatic dispersion，cd)等效性)但与光纤长度无关的子跨段。
[0083]
考虑到图8和以下等式，使用以下符号，其中：p为输入功率；cd为累积色度色散；n为自然跨段数；nk为第k个自然跨段的子跨段数；εk是自然跨段k诱导的非线性失真；ε
ik
是自然跨段k的第i个子跨段诱导的非线性失真。进一步考虑到符号，单索引(1、2、3
……k……
n)表示自然跨段，双索引(例如，11、12
……
1k
……
1n)表示子跨段。具体来说，双索引的第一个索引表示子跨段，双索引的第二个索引表示自然跨段。例如，pk可能是第k个自然跨段处的输入功率(即第k个自然跨段的自然跨段输入功率)，pik可能是第k个自然跨段的第i个子跨段处的输入功率。
[0084]
根据实施例，对于从子跨段到全跨段的转换，子跨段累积等式以全跨段的方式重写，如下所示。
[0085][0086]
其中n1、n2
……
nn分别是自然跨段1、2
……
n中的子跨段数。
[0087]
例如，对于第k个全跨段(即自然跨段)和第l个全跨段，其中k和l不相等且小于或等于n，两个全跨段的累积噪声可以计算如下。
[0088][0089]
此处，ρ
ik,il
是子跨段ik和il的协方差，可以进一步表示为以下等式。
[0090][0091]
因此，
[0092][0093]
可以注意的是：
[0094][0095]
等同于：
[0096][0097]
全跨段(自然跨段)模型可以使用以下参数从子跨段模型推导出：
[0098][0099][0100]
其中，在计算κk和ρ
k,l
时，只需要功率比(损耗)，如和因此，不需要子跨段的绝对功率。
[0101]
根据实施例，全跨段(自然跨段)函数参数计算不需要进入光纤的信道输入功率。
[0102]
基于上述内容，全跨段的累积噪声通过以下等式得出：
[0103][0104]
其中，基于子跨段参数推导出突出显示参数，如下所示。
[0105][0106][0107]
图9以流程图示出了本发明实施例的使用子跨段到全跨段转换计算累积噪声的过程900。根据实施例，给定链路条件，全跨段(自然跨段)函数参数可以基于子跨段参数构建，从而利用基于子跨段的方法(例如，提供灵活性，因为参数表可将该灵活性用于任何链路)和基于全跨段的方法(例如，提供快速计算)两者的优点。
[0108]
在步骤910，一旦提供链路拓扑901，就可以动态创建全跨段(自然跨段)函数参数(即κk、ρ
k,l
)。如上所述，可以使用从子跨段参数数据库902推导出的子跨段参数(即κ
ik
、ρ
ik,il
)动态计算全跨段(自然跨段)函数参数(即κk、ρ
k,l
)。在一些实施例中，可以使用更精细的子跨段步骤，因为从子跨段到全跨段的转换可以(仅)执行一次。全跨段(自然跨段)函数参数κk和ρ
k,l
可通过以下方式获得：
[0109][0110][0111]
在步骤920，基于在步骤910中获得的全跨段(自然跨段)函数参数κk和ρ
k,l
计算累积噪声。在步骤920，基于全跨段的累加可以如下表示：
[0112][0113]
图10示出了本发明实施例的用于评估(或估计)光纤链路的非线性损伤的方法。该方法包括将光纤链路的自然跨段1010划分为多个子跨段，多个子跨段中的每个子跨段是基于色度色散(chromatic dispersion，cd)等效性确定的。例如，将光纤链路的自然跨段划分为较小子跨段，该较小子跨段具有基本上相等步长大小(或相等量)的(累积)色度色散(chromatic dispersion，cd)，而不是基于光纤长度。该方法还包括针对多个子跨段中的每个子跨段，获取1020子跨段函数参数和指示特定子跨段处的输入功率的子跨段输入功率(例如，作为自然跨段(全跨段)的一部分的第i个子跨段处的输入功率)。子跨段函数参数包括特定子跨段(例如，从自然跨段(全跨段)划分的第i个子跨段)与多个子跨段中的其他子跨段之间的噪声方差和相关性。该方法还包括基于针对多个子跨段中的每个子跨段获取的子跨段输入功率和子跨段函数参数确定1020光纤链路的非线性损伤。在各种实施例中，非线性损伤可以通过根据上述等式5计算光链路上的累积nli来确定。
[0114]
根据一些实施例，确定光纤链路的非线性损伤的步骤包括基于针对多个子跨段中的每个子跨段获取的子跨段输入功率和子跨段函数参数获取自然跨段函数参数，以及基于自然跨段函数参数和指示自然跨段的输入功率的自然跨段输入功率确定光纤链路的非线性损伤。
[0115]
根据一些实施例，光纤链路的非线性损伤是独立于与光纤链路相关联的光纤类型、光纤长度、光纤衰减和受激拉曼散射(stimulated raman scattering，srs)评估或估计的。根据一些实施例，特定子跨段与多个子跨段中的其他子跨段之间的噪声方差和相关性取决于cd和信号调制格式。
[0116]
根据一些实施例，针对多个子跨段中的每个子跨段获取的子跨段函数参数保存在数据库中。根据一些实施例，多个子跨段中的至少一些子跨段具有不同的长度。根据一些实施例，使用自然跨段的输入功率和光纤衰减常数获取多个子跨段中的每个子跨段的输入功率。
[0117]
根据一些实施例，基于与光纤链路相关联的链路拓扑获取自然跨段函数参数。根据一些实施例，基于子跨段输入功率和指示自然跨段的输入功率的自然跨段输入功率之间的功率比，获取自然跨段函数参数。根据一些实施例，在没有子跨段输入功率和自然跨段输入功率的绝对值的情况下获取自然跨段函数参数。
[0118]
图11是本发明不同实施例的电子设备1100的示意图，该电子设备可以执行本文显式或隐式描述的上述方法和特征的任何或全部操作。例如，能够执行用于上述方法和特征
操作的指令的专用硬件可以配置为电子设备1100。此外，支持密集波分复用(dense wavelength division multiplexing，dwdm)的网络设备可以配置为电子设备1100。进一步地，配备网络功能的计算机可以被配置为电子设备1100。电子设备可以是移动设备或形成小区或基站一部分的设备、无线接入节点、控制功能、基础设施或无线通信接入网或核心网中的其他设备。
[0119]
如图所示，设备包括处理器1110(例如，中央处理单元(central processing unit，cpu)或专用处理器，例如图形处理单元(graphics processing unit，gpu)，或其他此类处理器单元)、存储器1120、非瞬时性大容量存储器1130、i/o接口1140、网络接口1150和收发器1160，所有这些都通过双向总线1170通信耦合。根据某些实施例，可以使用任何或所有所描绘的元件，或者仅使用元件的子集。此外，设备1100可以包括某些元件的多个实例，例如多个处理器、多个存储器或多个收发器。此外，硬件设备的元件可以在没有双向总线的情况下直接耦合到其他元件。除了处理器和存储器之外，可以使用集成电路等其他电子器件来执行所需的逻辑操作。
[0120]
存储器1120可以包括任何类型的非瞬时性存储器，例如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)、同步dram(synchronous dram，sdram)、只读存储器(read-only memory，rom)，或它们的任意组合等。大容量存储器1130可以包括任意类型的非瞬时性存储设备，例如固态硬盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器、usb盘或用于存储数据和机器可执行程序代码的任何计算机程序产品。根据某些实施例，存储器1120或大容量存储器1130可以在其上记录处理器1110可执行的用于执行上述任何方法操作的语句和指令。
[0121]
应当理解，尽管为了说明的目的，本文已经描述了该技术的具体实施例，但在不脱离该技术的范围的情况下，可以进行各种修改。因此，说明书和附图仅被视为所附权利要求书所定义的本发明的说明并且预期覆盖落入本发明范围内的任何和所有修改、变体、组合或等效物。具体地，在本技术的范围内，提供用于存储机器可读取的信号的计算机程序产品或程序元件，或例如磁线或光线、磁带或光盘等程序存储或存储器设备，用于根据本技术的方法控制计算机的操作和/或根据本技术的系统构造计算机的部分或全部组件。
[0122]
与本文描述的方法相关联的动作可以在计算机程序产品中实现为编码指令。换句话说，计算机程序产品是一种计算机可读介质，当计算机程序产品被加载到存储器中并在无线通信设备的微处理器上执行时，软件代码被记录在该介质中以执行该方法。
[0123]
此外，该方法的每个操作可以根据从c++、java等任何编程语言生成的一个或多个程序元素、模块或对象的一个或多个或一个或多个程序元素、模块或对象的一部分在任何计算设备上执行，例如个人计算机、服务器、pda等。此外，每个操作或实现每个所述操作的文件或对象等可以由专用硬件或为此目的设计的电路模块执行。
[0124]
通过上述实施例的描述，本发明可以仅通过硬件实现，也可以通过软件和必要的通用硬件平台实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以软件产品的形式体现。软件产品可以存储在非易失性或非瞬时性存储介质中，非易失性或非瞬时性存储介质可以是光盘只读存储器(compact disk read-only memory，cd-rom)、usb闪存盘或移动硬盘。软件产品包括许多指令，这些指令使得计算机设备(个人计算机、服务器或网络设备)能够执行本发明实施例中提供的方法。例如，这种执行可以对应于如本文所述的逻辑操作的模拟。根据本
发明实施例，软件产品可以附加地或替代地包括多个指令，这些指令使得计算机设备能够执行配置或编程数字逻辑装置的操作。
[0125]
尽管已经参考本发明的特定特征和实施例描述了本发明，但是明显在不脱离本发明的情况下可以对本发明进行各种修改和组合。因此，说明书和附图仅被视为所附权利要求书所定义的本发明的说明并且预期覆盖落入本发明范围内的任何和所有修改、变体、组合或等效物。

技术特征：
1.一种用于评估光纤链路的非线性损伤的方法，其特征在于，所述方法包括：将所述光纤链路的自然跨段划分为多个子跨段，所述多个子跨段中的每个子跨段是基于色度色散(chromatic dispersion，cd)等效性确定的；针对所述多个子跨段中的每个子跨段，获取子跨段函数参数和指示特定子跨段处的输入功率的子跨段输入功率，所述子跨段函数参数包括所述特定子跨段与所述多个子跨段中的其他子跨段之间的噪声方差和相关性；基于针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段输入功率和所述子跨段函数参数，确定所述光纤链路的所述非线性损伤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述光纤链路的所述非线性损伤的步骤包括：基于针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段输入功率和所述子跨段函数参数，获取自然跨段函数参数；基于所述自然跨段函数参数和指示所述自然跨段处的输入功率的自然跨段输入功率，确定所述光纤链路的所述非线性损伤。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述光纤链路的所述非线性损伤是独立于与所述光纤链路相关联的光纤类型、光纤长度、光纤衰减和受激拉曼散射(stimulated raman scattering，srs)评估的。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述特定子跨段与所述多个子跨段中的其他子跨段之间的所述噪声方差和相关性取决于cd和信号调制格式。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段函数参数保存在数据库中。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自然跨段函数参数是基于与所述光纤链路相关联的链路拓扑获取的。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自然跨段函数参数是基于所述子跨段输入功率与所述自然跨段输入功率之间的功率比获取的。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述自然跨段函数参数是在没有所述子跨段输入功率和所述自然跨段输入功率的绝对值的情况下获取的。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个子跨段中的至少一些子跨段具有不同的长度。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个子跨段中的每个子跨段的所述输入功率是使用所述自然跨段的输入功率和光纤衰减常数获取的。11.一种用于评估光纤链路的非线性损伤的装置，其特征在于，所述装置包括：处理器；包括机器可读指令的机器可读存储器，所述机器可读指令在由所述处理器执行时使得所述装置：将所述光纤链路的自然跨段划分为多个子跨段，所述多个子跨段中的每个子跨段是基于色度色散(chromatic dispersion，cd)等效性确定的；针对所述多个子跨段中的每个子跨段，获取子跨段函数参数和指示特定子跨段处的输入功率的子跨段输入功率，所述子跨段函数参数包括所述特定子跨段与所述多个子跨段中
的其他子跨段之间的噪声方差和相关性；基于针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段输入功率和所述子跨段函数参数，确定所述光纤链路的所述非线性损伤。12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，装置通过以下方式确定所述光纤链路的所述非线性损伤：基于针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段输入功率和所述子跨段函数参数，获取自然跨段函数参数；基于所述自然跨段函数参数和指示所述自然跨段处的输入功率的自然跨段输入功率，确定所述光纤链路的所述非线性损伤。13.根据权利要求11至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述光纤链路的所述非线性损伤是独立于与所述光纤链路相关联的光纤类型、光纤长度、光纤衰减和受激拉曼散射(stimulated raman scattering，srs)评估的。14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述特定子跨段与所述多个子跨段中的其他子跨段之间的所述噪声方差和相关性取决于cd和信号调制格式。15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置，其特征在于，针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段函数参数保存在数据库中。16.根据权利要求11至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述自然跨段函数参数是基于与所述光纤链路相关联的链路拓扑获取的。17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述自然跨段函数参数是基于所述子跨段输入功率与所述自然跨段输入功率之间的功率比获取的。18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述自然跨段函数参数是在没有所述子跨段输入功率和所述自然跨段输入功率的绝对值的情况下获取的。19.根据权利要求11至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述多个子跨段中的至少一些子跨段具有不同的长度。20.根据权利要求11至19中任一项所述的装置，其特征在于，所述多个子跨段中的每个子跨段的所述输入功率是使用所述自然跨段的输入功率和光纤衰减常数获取的。

技术总结
提供了一种用于评估光纤链路的非线性损伤的方法和装置。所述方法包括将所述光纤链路的自然跨段划分为多个子跨段，所述多个子跨段中的每个子跨段是基于色度色散(chromatic dispersion，CD)等效性确定的。所述方法还包括针对所述多个子跨段中的每个子跨段，获取子跨段函数参数和指示特定子跨段处的输入功率的子跨段输入功率，所述子跨段函数参数包括所述特定子跨段与所述多个子跨段中的其他子跨段之间的噪声方差和相关性。所述方法还包括基于针对所述多个子跨段中的每个子跨段获取的所述子跨段输入功率和所述子跨段函数参数确定所述光纤链路的所述非线性损伤。所述光纤链路的所述非线性损伤。所述光纤链路的所述非线性损伤。


技术研发人员：蒋志平
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：2021.05.10
技术公布日：2023/8/9