[发明专利]分析光传输网络的系统和方法

说明书

提供了一种用于分析光传输网络的系统。该系统可以基于输入功率分布、放大器特性、传输光纤特性和操作参数集合来为光链路的每个光链路元件生成线性OSNR和输出功率分布。该系统可以基于每个光链路元件的输入功率分布和传输光纤特性来为每个光链路元件生成非线性OSNR。系统可以基于线性OSNR、非线性OSNR和发射器输出OSNR来确定光链路的预期性能度量。如果预期性能度量大于或等于性能度量阈值，则系统可以将光链路指定为对于在光传输网络中使用有效。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月18日提交的美国专利申请No.16/039,038的优先权和权益，而该专利申请要求于2018年1月5日提交的标题为“APPARATUS AND MECHANISM FORSIMULATING AND DESIGNING AN OPTICAL TRANSPORT NETWORK”的美国临时专利申请No.62/614,021的优先权和权益，出于所有目的，通过引用将上述两个专利的全部内容合并与此。

背景技术

光传输网络能够为数据传送提供极高的带宽。如今，光传输网络负责传送所有人类和机器生成信息中的很大一部分。例如，光传输网络使得能够实现现代互联网和通信网络。光传输网络可以通过多个光链路或“路径”传送此信息。在一些情况下，由于光链路中的缺陷，光链路可能会发生故障。如果发生链路故障，则可以将故障的光链路上的业务重路由到不同的光链路。

发明内容

本公开的至少一个方面涉及一种分析光传输网络的方法。该方法包括基于输入功率分布、放大器特性、传输光纤特性和与每个光链路元件相关联的操作参数集合为光学链路的每个光链路元件生成线性光学信噪比(OSNR)和输出功率分布。输出功率分布表示光链路的下一个光链路元件的输入功率分布。该方法包括基于输入功率分布和每个光链路元件的传输光纤特性为每个光链路元件生成非线性OSNR。该方法包括基于线性OSNR、非线性OSNR和发射器输出OSNR来确定光链路的预期性能度量。该方法包括基于确定预期性能度量大于或等于性能度量阈值来将光链路指定为对于在光传输网络中使用有效。

在一些实施方式中，生成非线性OSNR进一步包括使用分步(split-step)傅立叶传播算子。在一些实施方式中，生成非线性OSNR进一步包括使用沃尔泰拉(Volterra)级数传播算子。在一些实施方式中，生成非线性OSNR包括使用分步傅立叶传播算子来模拟参考运行，以及使用沃尔泰拉级数传播算子基于参考运行来计算非线性OSNR。

在一些实施方式中，每个光链路元件包括放大器和光学光纤。在一些实施方式中，该操作参数集合包括放大器类型和发射功率值，并且放大器特性包括放大器的增益和噪声指数(noise figure)。在一些实施方式中，放大器特性包括输入信号波长的至少一个参考拉曼增益值，其中参考拉曼增益值是光纤类型、跨度单位损耗和泵浦点损耗的函数。在一些实施方式中，传输光纤特性包括作为频率的函数的衰减、作为频率中的差的函数的拉曼增益系数、色度色散、色度色散斜率和非线性系数。

在一些实施方式中，该方法包括基于光链路元件的跨度长度和单位损耗来计算操作参数集合。在一些实施方式中，该方法包括通过以下来计算操作参数集合：计算多个潜在设计规则集的有效OSNR，并选择与最高有效OSNR相关联的潜在设计规则集。

在一些实施方式中，预期性能度量包括有效OSNR，并且性能阈值度量包括所需的OSNR。在一些实施方式中，有效OSNR包括以下中的至少一项：发射器贡献的OSNR、放大器贡献的OSNR、接收器贡献的OSNR和传送减损(impairment)贡献的OSNR。在一些实施方式中，预期性能度量是线性OSNR、非线性OSNR、连接至光链路的发射器的发射器OSNR以及连接至光链路的接收器的接收器OSNR的倒数之和。