基于平均Q因子的可重構光網(wǎng)絡性能監(jiān)控
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隨著多媒體業(yè)務的發(fā)展。光骨干傳輸網(wǎng)絡中的分組信號所占的比重越來越大，由于分組數(shù)據(jù)業(yè)務突發(fā)性和其不可預見性，因而要求光網(wǎng)絡具有可重構性。可重構光網(wǎng)絡是一種自動地、動態(tài)地分配帶寬資源，適應于以數(shù)據(jù)業(yè)務為主導的光網(wǎng)絡。對可重構光網(wǎng)絡的監(jiān)控，尤其是性能監(jiān)控尤為重要。
可重構光網(wǎng)絡及其性能管理的研究已經(jīng)取得了較大的進展。其中Q因子測量方法是一種有效的監(jiān)控方法，是確定光通道質量的有效手段。通過測試Q因子來評估BER性能，可以得出最優(yōu)設計設備中的最小BER。它既可以采用雙判決電路進行在線監(jiān)視，也可以采用單判決電路工作在在停業(yè)務狀態(tài)。眼圖是觀察波形失真、噪聲水平和信號質量的首選工具?，F(xiàn)在，國內(nèi)外已有很多基于眼圖的不同抽樣方法，可實現(xiàn)光性能的監(jiān)控。
在現(xiàn)有的幾種方法中，通過眼圖抽樣可得出信號的標準差和平均功率值，從而得出Q值。此方法需要時鐘定時提取，實現(xiàn)過程較復雜；而運用異步眼圖抽樣法來監(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)，測量的參數(shù)比較單一，不能完全反映信道質量；依據(jù)Q值和誤碼率的對應關系，提出了一種在線檢測光信號Q值的方案，并基于數(shù)字信號處理芯片技術設計了檢測模塊，從而實現(xiàn)了信號的在線Q值監(jiān)測。此方法的判決電平不易確定，而且當噪聲幅度較大時，誤差也大；利用同步眼圖來計算平均Q值的方法在抽樣時需要時鐘提取來同步，既復雜，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抽樣脈沖寬度對測試結果的影響，則不需要時鐘恢復，而且比特率透明、成本低。
以上大多沒有監(jiān)測對其測試結果和實際系統(tǒng)之間的關系做深入研究。為此，本文在總結前人研究的基礎上，提出了一種新的監(jiān)控方法，即在不需要時鐘定時提取的條件下，通過異步眼圖抽樣法，并利用計算機仿真來計算并得出平均Q值。通過比較平均Q值和初始Q值的關系，可以快速監(jiān)測系統(tǒng)的性能。該方法用于多波長系統(tǒng)可得出抽樣間隔和測試結果之間的關系，進而實現(xiàn)有效監(jiān)測多波長光網(wǎng)絡的作用。這種方法比特率透明，結構簡單，容易實現(xiàn)。
1實現(xiàn)原理
反映光通信系統(tǒng)信號性能質量的參數(shù)很多。但無論采用哪個參數(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確，但其測量需要電光變換和時鐘恢復等復雜操作。目前大多數(shù)系統(tǒng)采用OSNR來評估光通道性能，但精確度不夠，因此，一個新的參數(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，它的定義是接收機在最佳判決門限下電信號功率和噪聲功率的比值，可適用于各種信號格式和速率的數(shù)字信號，而且不需要解開幀結構。因此，在進行系統(tǒng)分析時，比較簡單易行。Q因子參數(shù)的確立和測量方法的實現(xiàn)，對于可重構光網(wǎng)絡的實際維護和測試有著重要的意義。
由于Q因子是在光接收機判決數(shù)據(jù)之前測量得到的，因此，很容易建立與BER之間的關系：
此外，由于計算Q因子的噪聲功率部分是由ASE造成的，故此，Q因子和OSNR之間的關系可由正式得到：
式中，r為發(fā)送端光信號的消光比。
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傳號和空號的幅度分布，平均Q值的定義式為：
其中，μ1是信號1的平均電平，σ1是信號1電平的標準方差(噪聲)，μ0是信號0的平均電平，σ0是信號0電平的標準方差(噪聲)。
利用該方法可監(jiān)控傳輸光纖中信號的SNR。用光接收機和示波器來測量光信號的異步眼圖，并通過對眼圖進行抽樣得出平均估計Q值。通過大量的計算機模擬仿真來選擇恰當?shù)某闃狱c間隔，筆者發(fā)現(xiàn)，在平均估計Q值和初始Q值之間有一個線性關系。運用這個線性關系可以實現(xiàn)光網(wǎng)絡的性能監(jiān)控。同時，在光學采樣后，通過簡單地增加波長鑒別，還可以用于多波長通道的監(jiān)測。
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