光信噪比(OSNR)测量解决方案

2008/06/18,基于ROADM网络的出现，为测试光信噪比提出了新的挑战。JDSU偏振分束法可以准确真实测试ROADM光信噪比。 
    可再配置光分插复用器(ROADMs)是构建动态的可重构密集波分复用(DWDM)网络或智能光网络(AON)的关键元件。AON加速了三重播放服务的展开，并使先进的波长应用能够在更低的成本上实现。
　　虽然基于ROADM的网络更加经济，但是它们也为光学测试提出了新的测量挑战。光信噪比(OSNR)是光学网络中预测系统误码率(BER)的关键性能参数。使用一个光谱分析仪可以相当容易地测量光信噪比(OSNR)。现在，由于基于ROADM的网络的出现，必须利用新的测量方法。

　　ROADM网络的挑战

　　在以可再配置光分插复用器(ROADM)为基础的高速光纤网络中，每个通道都可以穿越通过不同的路径、光放大器和分插滤波器。由于这些不同的途径，相邻通道的噪声幅度可能是不同的。用于可再配置光分插复用器(ROADMs)内部解复用通道时的在线滤波器也抑制了光纤通道之间的噪声。因此，使用线性内插法(带外测量)没有给出在实际通道波长位置所出现的噪声，产生了不正确的光信噪比(OSNR)数值。要获得真实的光信噪比(OSNR)数值，需要带内光信噪比(OSNR)测量。

　　光信噪比(OSNR)测量解决方案

　　要测量真实的光信噪比(OSNR)，必须获得可再配置光分插复用器(ROADM)滤波器光传输带内的噪声，或带内噪声。可以采用三种方法来进行“带内”噪声测量：

　　1.使用传统光谱分析器(OSA)的肩部法软件解决方案；2.偏振差异检测，有限的零偏振技术；3.偏振分束法，高级的零偏振技术。

　　在下文中对这三种解决方案进行了更加详细的分析。

　　·肩部法

　　某些测试仪表供应商声称，即使自动光信噪比(OSNR)测量是错误的，但是人们可以通过肉眼可见的标记手动测量光信噪比(OSNR)。这就是肩部法。“肩部法”的基础是一个假设。

　　在高速光纤网络中，光学信号的带宽差不多和滤波器带宽一样大，造成噪声与信号之间非常平滑地过渡。

　　在ROADM网络中，多个可再配置光分插复用器(ROADM)级联，导致滤波波形变窄，这使得即使在10Gbps为准确的噪声测量而检测一个凸起也几乎是不可能的。

　　肩部法不可能在10Gbps或更高(40/43Gbps)的数据传输率上准确地测量高速网络中的带内噪声基底，这样就不可能测量真实的光信噪比(OSNR)。

　　·偏振差异检测

　　偏振差异检测是以零偏振原理法则为基础，而支持这一法则的事实是，光学传输信号包括了任意的偏振光，而放大自发辐射噪声(ASE)只包括了非偏振光。在光路中安装一个光纤偏振器，根据输入信号的偏振状态(SOP)，它会阻塞或传递光学信号。偏振分束器会将输入信号分离成两个正交偏振状态(SOP-1和SOP-2)，抑制了偏振传输信号，并传送了非偏振噪声。虽然并不是普遍性的，但是某些业内人士相信，通过分离两个正交偏振，总是会有显示噪声肩部的条件，这样可以直接测量带内噪声。
　　在ROADM系统中，光学传输信号的偏振状态在各个通道中有所不同。偏振分束器提供了一个固定的偏振状态。偏振传输信号的抑制取决于输入信号与偏振分束器之间偏振状态的匹配，抑制可以在15分贝到20分贝不等改变。但是信号的抑制在各个通道中有所不同。而这导致用这种方法会带来很高的测量不确定性。

　　使用偏振差异检测不可能可靠地测量带内噪声，因此也不可能测量真实的光信噪比(OSNR)。

　　·光学偏振分束法

　　偏振差异检测的缺点在于偏振传输信号的抑制取决于传输信号和偏振分束器之间偏振状态的匹配。JDSU提供了一种改进的解决方案，它使用一个集成可变偏振控制器，将输入信号的偏振调整到与偏振分束器相匹配。这种方法被称作光偏振分束(OPS)法。
       
利用一个偏振控制器，使输入信号的偏振状态适合于偏振信号最大抑制的偏振分束器。偏振分束器会将偏振状态分成两个正交状态(SOP-1和SOP-2)。对于每个光通道，都要对偏振控制器进行个别调整。同时使用SOP-1和SOP-2的测量结果，可获得真实的光信噪比(OSNR)。
       
    图2显示了三通道10Gbps系统通过一个由100GHz滤光器构建的可再配置光分插复用器(ROADM)的光谱。
　　绿色迹线显示了用光谱分析器(OSA)测量的信号+噪声。红色迹线显示了偏振传输信号的抑制，它指出了使用光偏振分束(OPS)法所测量的噪声基底(带内噪声)，并因而得到了真实的光信噪比(OSNR)。
　　光偏振分束(OPS)法将会为每一个通道单独地抑制传输信号而得到带内噪声。不会由于缺少肩部或由于高带宽信号(例如，在40Gbps或100Gbps)，而受任何限制。
　　利用光偏振分束(OPS)法可以在独立于数据传输率和调制格式的所有条件下非常准确地测量全部光通道的真实光信噪比(OSNR)。

　　测试结果

　　为了检验用于测量ROADM网络中真实的光信噪比(OSNR)的不同方法，使用下面有八个通道通过两个可再配置光分插复用器(ROADM)的测试设置(如图3所示)。
       

    第1、第2、第4和第8通道通过了可再配置光分插复用器(ROADM)中的快速路径。
　　第3、第5、第6和第7通道插入在可再配置光分插复用器(ROADM)中。

　　测试结果如下表
        

    传统的带外光信噪比(OSNR)测量在八个通道中的五个失败了(S栏中红色)，误差在3-13dB。对于八个通道中的三个，以偏振差异检测为基础对光信噪比(OSNR)进行测量产生了不正确的光信噪比(OSNR)值(E栏中橙色)。唯一为所有通道提供准确测量的方法是安科特纳公司(JDSU)的偏振分束(OPS)法(JDSU栏中的蓝色区域)。
　　利用集成偏振控制器的安科特纳公司(JDSU)偏振分束(OPS)法是唯一的在任何可再配置光分插复用器(ROADM)配置方案中提供准确而又可靠的真实光信噪比(OSNR)的测量方法。


来源：通信产业网