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曾瑛,张珮明,付佳佳. 一种与调制格式无关的带内链路OSNR监测技术[J]. 光通信技术,2021,45(7):14-18.

一种与调制格式无关的带内链路OSNR监测技术

曾 瑛,张珮明,付佳佳

(广东电网有限责任公司 电力调度控制中心,广州 510030)

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摘要:为了确保光纤通信系统运行的可靠性和稳定性,提出一种与调制格式无关和对色散和偏振不敏感的带内光信噪比(OSNR)监测技术。通过调节宽带可调谐光带通滤波器的中心波长,对链路上的信道光功率进行了采样,得到的光功率测量值作为机器学习算法高斯过程回归(GPR)的输入特征,精确地估计并监测链路上信道的OSNR。实验结果表明:在2~30 dB的OSNR范围内,该技术能够实现准确的OSNR监测,同时对色度色散(CD)、偏振模色散(PMD)和级联滤波效应(CFE)均具有鲁棒性和与调制格式、速率无关的特性。

关键词:为了确保光纤通信系统运行的可靠性和稳定性,提出一种与调制格式无关和对色散和偏振不敏感的带内光信噪比(OSNR)监测技术。通过调节宽带可调谐光带通滤波器的中心波长,对链路上的信道光功率进行了采样,得到的光功率测量值作为机器学习算法高斯过程回归(GPR)的输入特征,精确地估计并监测链路上信道的OSNR。

中图分类号:TN256 文献标志码:文章编号:1002-5561(2021)07-0014-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.07.004

0 引言
       随着5G技术在光通信网络,尤其在光纤电力通信网络中的应用越来越广泛,其性能要求也愈加严格。此外,要求在5G的情景下实现从电力专网到公网之间准确的连接管理、终端管理、切片管理和统计分析,从而满足虚拟现实(VR)、电力线的实时监控和物联网(IoT)等新技术的需要。这些都需要更加精确地监测光链路上的性能。此外,为了满足对带宽不断增长的需求并提高频谱效率,密集波分复用(DWDM)技术和先进的光信号调制格式已在电力专网和公网中被广泛采用[1]。近年来,有人提出了通过部署可重新配置的光分插复用器(ROADM)[2]和灵活的收发器实现的弹性光网络(EON),以充分利用物理层的资源。在这种情况下,光学性能监视(OPM)对于降低运营成本、优化资源利用率以及确保光学网络的运行、管理和维护非常重要。
   光信噪比(OSNR)[3]是OPM的关键参数之一,因为它与信号误码率(BER)密切相关,并且可以提供BER劣化的预警。近年来,研究人员提出了用于相干光纤传输系统的各种新颖的带内OSNR监视技术[3-6],包括但不限于基于统计矩、误差矢量幅度(EVM)、幅度直方图(AHs)[7]、斯托克斯参数[8]、偏振归零[9]和参考光谱[10-12]等方案,但均有不足,如前4种方案需要使用高采样率的数字相干接收机,价格十分昂贵,不适用于大规模部署;文献[9]中的方案不适用于偏振复用信号;文献[10-11]中的方案仅利用了单边带的光谱信息,并且需要复杂的参数校准;文献[12]中的方案需要用到0.1 pm分辨率的布里渊光谱分析仪(BOSA),不具有成本效益,也不适用于大规模部署。因此,本文提出一种基于高斯过程回归(GPR)的带内链路OSNR监测技术,以实现高精度OSNR监测。

3 结束语
     本文提出了一种基于GPR的低成本分布式OSNR监测技术,并在50 GHz间隔的9个信道波分复用(WDM)系统中进行了实验验证。该技术采用宽带可调
谐OBPF、低速PD和信号处理单元,实现了对OSNR的高精度监测。从32 Gbaud PDM-16QAM信号的实验结果可知,在2~30 dB范围内,OSNR监测的MAE和RMSE分别为0.307 dB和0.415 dB;此外,3种调制格式(32 Gbaud PDM-QPSK、PDM-16QAM和PDM-64QAM)的实验结果表明:提出的监测技术与调制格式无关,并且对NLE、CD、PMD和CFE具有鲁棒性。由于该技术的成本较低,且输入特征向量仅包含20个光功率测量值,因此所提的OSNR监测技术可应用于光网络的中间节点,并且可以在不需要任何传输信息的情况下使用。