用于光纤通信系统的安全和功率控制装置和方法 |
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| 申请号 | CN200980144157.9 | 申请日 | 2009-06-02 | 公开(公告)号 | CN102204126A | 公开(公告)日 | 2011-09-28 |
| 申请人 | 诺基亚西门子通信公司; | 发明人 | R·希姆佩; | ||||
| 摘要 | 用于光学通信设备的安全和功率控制装置和方法，其中，发射光学 信号 （OS1）的第一 电路 包及至少第二和第三电路包（2、3）经由光纤（4、5）被 串联 地连接。如果接下来的电路包（3）的信号丢失监视器（34）转送信号丢失 控制信号 （LOC3），则被连接到至少第二电路包（2）的输出端（27）的功率监视器（26）将从第二电路包（2）输出的信号功率（PW2）降低至预定安全值。优点是在中断光纤段的输入端处实现最大容许值，并且未中断电路仍能够以适当的功率电平接收光学信号。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种用于具有经由光纤（4、5）串联地连接的发射光学信号（OS1）的第一电路包（1）、至少一个其它电路包（2；20）和至少一个末端电路包（3；30）的光学通信设备的安全和功率控制装置， |
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| 说明书全文 | 用于光纤通信系统的安全和功率控制装置和方法技术领域[0001] 本发明涉及用于光纤通信系统的安全和功率控制装置及因此涉及方法。 背景技术[0002] 在光学传输系统中，通过光纤来传送光学信号。如果光纤被意外地切断或断开连接且仍在传送光学信号，则维修人员将受到伤害，如果他碰巧在查看从破损的光纤发射的集中光信号的话。为了避免此类伤害，需要一种自动地降低光信号的功率以避免伤害的安全装置。还必须在光纤重编接或插入线重新连接之前避免断开（open）光纤末端处的高光学功率。 [0003] 专利US 6,359,708 B1描述了一种设施，其检测光学传输路径中的高功率光学信号的损失并调用促使连接到被切断光纤的发射机将所发射的光学信号的功率电平降低至安全功率电平的程序（procedure）。 [0004] 如果各级之间的连接被中断，则相同的程序可以应用于多级放大器。 [0005] 并且，在包括经由光纤连接的多个电路包（pack）（光学器件）的光学设备内也需要该相同的安全装置。避免高光学功率被插入破损的光纤中的一种可能性是如果确定了LOS（信号丢失（loss-of-signal）），或者等效地不能确定信号的"信号存在"、确认无故障的连接，则中断直接在发射机/光学放大器的下游（downstream）的线，或者关闭发射机/光学放大器，或者剧烈地降低输出功率。如果光纤系统被再次闭合（close），则期望的是自动地检测信号存在的信号并恢复原始功率电平。但是，尤其是在光学信号被分离（split）并发送到多个电路包的系统中，发射机的功率电平的剧烈降低导致中断或至少削弱所有其它连接。 [0006] 另一可能性是避免中断并控制发射机的功率直至预定安全值。从而，在光纤的远处下方的断头处发射的功率被降低至安全功率值甚至以下，并且被发送到其它电路包的功率可以远在信号传输所需的足够值以下。因此，在许多情况下，尤其是当传送多个信道时，这种方法导致不必要的损害。 发明内容[0007] 本发明的目的是如果光纤被中断则将发射的光学信号的功率降低至容许的量，并且保证能够经由未中断的光纤段用适当的功率电平将光学信号传送至未受影响的电路。 [0008] 根据本发明的第一实施例，提供了一种用于具有经由光纤串联地连接的发射光学信号的第一电路包、至少一个其它电路包和至少一个末端电路包的光学通信设备的安全和功率控制装置，—至少一个信号监视器，用于监视所述至少一个其它电路包的输出端口的输出功率， —控制器件，其被设计为用于从所述至少一个其它电路包的信号监视器接收控制信号并从更远下游电路包的其它监视器接收控制信号，并被设计为用于： —如果针对接下来的下游电路包确定了信号丢失，根据接收到光学信号的所述至少一个其它电路包的信号监视器的功率控制信号来降低第一电路包的输出功率，直至被发射到中断光纤的光学信号的测量输出功率被降低至安全功率值为止。 [0009] 根据本发明，始终向电路包传送具有最高容许功率的光学信号。 [0010] 另一实施例包括：—分离器电路包，和经由其它光纤连接到分离器电路包的输出端的至少第三和至少第四电路包， —分离器电路包包括第一信号监视器和被连接至其输出端的至少第二信号监视器， —所述控制器件适合于从所述分离器电路包的所述第一信号监视器和所述至少第二信号监视器接收控制信号，并且从至少第三和第四电路包接收信号丢失控制信号，并适合于： —如果针对接下来的下游电路包中的至少一个确定了信号丢失，则根据接收到光学信号的所述分离器电路包的最后的信号监视器的功率控制信号来降低第一电路包的输出功率，直至被发射到中断光纤的光学信号的测量输出功率被降低至安全功率值为止。 [0011] 另一实施例包括一种被设计为用于测量所述至少其它电路包的输出功率并传送相应的功率控制信号的信号监视器，并且所述控制器件被设计为用于通过将接收到的功率信号与预定值相比较来确定信号丢失和功率控制信号且用于确定所述至少其它电路包的输出功率电平。 [0012] 由控制器件进行所有判定，并且控制器件能够容易地适合于不同的系统。 [0013] 另一实施例包括被设计为将所测量的输出功率与预定值相比较的信号监视器，并且如果输出功率过高或过低，则将过功率（overpower）信号作为功率控制信号传送至控制器件。 [0014] 要传送信息以进行输出功率的最优化，二进制值的（binary valued）控制信号（位）是足够的。 [0015] 另一实施例包括前置（advanced）信号监视器，用于确定信号丢失并传送信号丢失控制信号，并测量输出功率电平，将输出功率电平与预定值相比较，并传送意指输出功率过高或过低的功率控制信号。 [0016] 如果前置信号监视器还计算光学器件的输出功率电平，则可以减少信号监视器的数目，所述光学器件包括被布置在其测量点的下游的分离器。包括两个位的控制信号足以传送状态信号丢失和过功率。 [0017] 另一种前置信号监视器可以传送所测量的功率电平和计算结果并可以由控制器件进行判定。 [0018] 一种用于具有经由光纤串联地连接的发射光学信号的第一电路包、至少一个其它电路包和至少一个末端电路包的光学通信设备的安全和功率控制方法包括以下步骤：—监视将被电路包接收的光学信号的信号丢失； —如果针对电路包确定了信号丢失，则： —测量发射将被接收的此光学信号的接下来的上游电路包的输出功率并向控制器件传送功率控制信号；以及 —确定第一电路包的输出功率，直至被发射到中断光纤的所述光学信号的测量输出功率被减小至安全功率值。 [0020] 下面参考附图来描述包括本优选实施例的本发明的示例，在附图中： 图1是装配有根据本发明的安全和功率控制机构的光学传输设备的示意图， 图2是用于分发信号的光学传输设备的示意图，图3是装配有前置信号监视器的光学传输设备的示意图，以及 图4是装配有前置信号监视器的另一实施例。 具体实施方式[0021] 图1举例说明具有被串联地连接的三个电路包1、2、3的、包括根据本发明的安全和功率控制装置的传输设备的简化方框图。除其它设备之外，第一电路包（电路组件）1还包括光学放大器12和通过控制泵源（pump source）14来确定光学放大器12的输出功率PW1的控制器件13。经由第一电路包1的输入端11处的传输光纤L1来接收并放大光学信号OS，例如波分复用信号。光学信号在穿过该装置的同时被表示为OS1、OS2、OS3、OS7。可以移除（drop）光学信号的几个信道；例如信道CD（在这里，在电路包2的输出端口处）。 [0022] 第一电路包1的输出端18被经由光纤4连接至一个其它（第二）电路包2的输入端21。此电路包2包括光学器件22、被连接到输入端21（或板上的另一适当点）的信号丢失监视器24和被连接到输出端27（或最后的光学电路（optical circuit）之后的板上的任何适当点）的信号监视器26。两个监视器24、26被经由分离器23和25连接至分别传送光学信号的光学波导/光纤4和5。在大多数情况下，电路包的输出信号由于该光学器件内的无源元件（像过滤器、分离器、分插器件（add-drop-device）等）的衰减而具有比输入信号低的功率电平。 [0023] 可以将多个这些类型的其它电路包2（在图1中仅示出一个）串联地连接。其它电路包2的输出端27被经由光纤5连接至最后的或“末端电路包”3的输入端31。LOS监视器34被经由分离器33连接至输入端31（或另一适当的点）。这里，末端电路包不需要功率监视器，因为—假设所述设备是接收机—光学信号被电路器件32确定并转换成电信号，或者因为器件32将接收到的光学信号分离成多个光学分支信号，每个从激光安全角度出发具有非临界（uncritical）功率电平（图1中的虚线）。 [0024] 其它/第二电路包2的信号监视器26将其功率控制信号POC2发送到优选地位于第一电路包1内的控制器件13。功率控制信号POC2可以是测量功率电平，或者是在将测量功率电平与预定值相比较之后的指示功率过高或过低的（二进制）“过功率”信号。可以另外由内部控制回路（从放大器输出端至控制器件的连接）来控制第一电路包的输出功率PW1以生成准确的功率信号。 [0025] 信号丢失监视器24和34例如经由电连接来发送具有（二进制）逻辑信息的控制信号LOC2和LOC3。例如通过测量接收到的光学信号的功率来确定信号丢失。 [0026] 如果第一和第二电路包之间的光纤4被中断，则第二电路包的信号丢失监视器24确定LOS（信号丢失）。发射的LOS控制信号LOC2被发射并在控制器件13处被接收，并独立于功率控制信号POC2将输出功率PW1减小至预定“容许安全功率值”。如果被监视信号低于阈值水平，则始终产生信号丢失。 [0027] 还由控制器件13来将定期地传送LOS控制信号的中断/断开控制线19（虚线十字形）评估为LOS以避免故障。 [0028] 现在，假设其它/第二电路包2与末端/第三电路包3之间的光纤5被中断（图中的X）。从第二电路包2发射功率控制信号POC2并从第三电路包3发射LOS控制信号LOS3。控制信号在输入端15、16、17处被控制器件13接收到。控制器件13选择电路包的串联连接的第一LOS控制信号LOC3，在此布置中为电路包3的LOS控制信号LOC3，并减小由第二电路包2的功率监视器26控制的第一电路包1的输出功率PW1。被发射到中断光纤5的信号OS2的光学输出功率PW2被减小至容许安全功率值（或其它期望功率极限）。“容许安全功率”是被插入中断光纤中的容许预定最大光功率。前述包（在这里仅为电路包2）在被发射到中断光纤5中的功率不超过容许安全功率值的同时仍以足够或至少最高可能功率电平接收光学信号OS1。 [0029] 可以由LOS监视器来生成等效的信号存在控制信号而不是信号丢失控制信号。优点是不需要对断开控制线的监控。如果由于控制线19被中断或断开而未接收到此信号存在控制信号，例如因为缺少（miss）接下来的下游电路包3，则信号存在控制信号未被控制器件接收到，并且输出功率被降低。 [0030] 如前所述，信号监视器可以将输出功率与‘容许安全功率值’相比较并仅转送‘过功率’信号。如果光纤5被中断（或者缺少第三电路包3）且从接下来的下游电路包3接收到LOS（或被控制器件检测到），则由控制器件13降低输出功率PW2直至此‘过功率’控制信号消失为止。如果输出功率已低于安全功率电平，则其不被进一步降低。可以连续地或在确定LOS之后执行功率测量。 [0031] 举例来说，第二电路包2的输出功率PW2在1秒内被减小至安全功率值。如果由于系统故障而在2秒的保护时间内未执行输出功率PW2到安全功率值的降低，则第一电路包的输出功率PW1被自动地降低至安全功率值。 [0032] 在另一实施例中，在检测到LOS之后不早于10秒的时间，输出功率PW1被再次增加至原始功率电平，即使信号丢失控制信号早已消失。 [0033] 在另一改进的实施例中，在‘过功率’控制信号已消失之后，在例如1000秒之后慢慢地恢复原始目标功率PW2。 [0034] 图2举例说明包括具有光学放大器12和控制器件13的第一电路包1和被连接到第一电路包1的输出端18的已修改其它“分离器电路包”6的其它装置的简化方框图。分离器电路包6包括在其输入端61处接收光学信号OS1的光学分离器62。已修改分离器电路包6的输出端65和66通过光纤51和52被连接至两个其它电路包3和7（其可以是末端电路包）的输入端31、71。 [0035] 第一电路包1具有与在前所述的几乎相同的功能。分离器62是例如将光学波分复用信号的信道分成两个（或更多）组OS3和OS7的解交织器（de-interleaver）。每个组被转送至两个下游末端电路包3和4中的一个。 [0036] 分离器电路包6具有每个分别被连接到输出端65和66的两个信号监视器63和64。在本实施例中，其功率控制信号POC63和POC64被经由安全总线环8转送至控制器件 13。如下文将解释的，如果不在此电路包内执行内部数据处理，则不需要输入端处的LOS监视器。 [0037] 每个末端电路包3和7分别仅包括LOS监视器34和74。接收到的光学信号OS3和OS7在器件32和72中被转换成电信号，或者例如器件32和72是将接收到的信号分离成多个分支信号的光学器件，每个所述分支信号从激光安全角度看具有低的功率电平。 [0038] 如果LOS监视器34或74中的一个确定了LOS，例如LOS监视器34根据上光纤51的中断（图中的X）检测到LOS，则其将LOS控制信号LOC3转送至控制器件13。然后，根据分离器电路包6的相关联上游信号监视器63的功率控制信号POC63来降低发射信号功率PW1。控制器件降低输出功率PW1直至被发射到中断上光纤51的信号OS3的功率PW3被降低至安全功率电平。其它分支中的信号功率PW7也被不可避免地降低，但是相关联功率控制信号POC 64未被考虑在内，因为不存在由相关联的接下来的下游LOS监视器74发射的LOS控制信号（或者发射信号存在控制信号）。根据两个组中的不同数目的信道，未受干扰的分支中的总功率可能更高。分离器电路包中的不同的信号功率控制电路将允许单独地控制输出功率PW3和PW7，但是通常负担不起（not affordably）。 [0039] 如果LOS监视器34和74两者确定了LOS，则可以假定光纤4中断，并且第一电路包1的输出功率PW1被降低至预定安全功率值。并且，信号监视器63和64还可以取代被连接到分离器包的输入端的LOS监视器。如果两者报告了约零的电平，则输出功率PW1被降低至安全电平。 [0040] 可以将多于所示的电路包串联地或串联且并联地连接。并且，分支还可以包括被串联连接的两个或更多电路包。控制机制必须适合于该配置。必须被降低至预定安全功率值且始终受到向中断光纤中插入光学信号的该电路包的功率监视器的控制的始终是在中断的上游的电路包的输出功率。 [0041] 图3示出本发明的另一实施例。至少三个电路包1、20和30被串联地连接。每个其它电路包20、30分别仅包括一个前置信号监视器28和38。标准信号监视器仅监控输出功率，而前置信号监视器具有两个功能：由第一比较器C1来确定信号丢失（或接收到信号）和由第二比较器（或功率测量电路）C2来监控输出功率（类似于分离器电路包的监视器）。由前置信号监视器来得出两个控制信号LOC2/POC2、LOC3/POC3，并且将其传送至第一电路包1。由于前置信号监视器被连接至输出端（或适合于监控输出功率的点），所以本实施例另外具有以下优点：还检测电路包20内的中断。 [0042] 当然，前置信号监视器的另一实施例可以传送所测量的功率值。然后，控制器件13得出LOS信号和用于功率调节本身的适当控制信号。还可以在分离器电路包中使用这两种类型的前置信号监视器。 [0043] 输出端处的LOS监视具有优点，即如果第二电路包20上的光纤4或连接被中断—并且前置信号监视器28确定了LOS—则第一电路包的输出功率PW1被降低至安全功率电平。 [0044] 并且，如果第三电路包30上的光纤5或连接被中断—并且前置信号监视器38确定了LOS—则第二电路包2的输出功率PW2被降低至由前置信号监视器28控制的安全功率值。 [0045] 图4举例说明具有分离器电路包60的装置。前置信号监视器68被连接到分离器器件62的输入端。此前置信号监视器68监控信号丢失，并且还测量接收功率。如果光纤51或52中的一个（例如51）被损坏，并且从随后的电路包报告了LOS，则由前置信号监视器 68的计算和比较电路CC来计算输出功率PW3。这能够完成，因为分离器62（或另一光学器件）的衰减是已知的。所有（二进制）控制信号LOC2、POC2被经由控制总线80转送至第一电路包的控制器件13。仅需要单个信号监视器来控制LOS并控制两个（或更多）输出端的功率PW3、PW7。 [0046] 当然，如前所述，还可以由前置信号监视器（以及由LOS监视器）将所测量的功率转送至控制器件13，控制器件13可以得出适当的控制信号。 [0047] 例如，末端电路包3上的监视器34还可以是前置型监视器，针对过功率监视下游输出（虚线）。 [0048] 如前所述，为了避免故障，可以向控制信号分配保护时间。为了避免在末端电路包32、72中分配的放大器/接收器的控制问题，连续地或一点一点地增加和/或降低第一电路包的输出功率。 [0049] 附图标记1 第一电路包（CP） 11 输入端 12 光学放大器（EDFA） 13 控制器件 14 泵源 15 控制信号输入端 16 控制信号输入端 17 控制信号输入端 18 输出端 2 第二CP 21 输入端 22 光学器件 23 分离器 24 LOS监视器 26 分离器 25 功率监视器 28 前置信号监视器 3 第三/最后的CP 31 输入端 32 光学/光电器件 33 分离器 34 LOS监视器 38 前置信号监视器 4 光纤 5 光纤 51, 52 光纤 6 分离器CP 61 输入端 62 分离器器件/解交织器 63 功率监视器 64 功率监视器 65 输出端 66 输出端 60 具有前置信号监视器的分离器电路包 7 电路包 71 输入端 72 光电器件 73 分离器 74 LOS监视器 20 第二电路包 30 第三电路包 28，38，68 前置信号监视器 OS，OS1 光学信号 OS2，OS3 光学信号 OS7 光学信号 C1，C2 比较器 CC 计算和比较电路 CD 移除（dropped）信道 LOS 信号丢失 LOC2 电路包2的LOC控制信号 LOC3 CP3的LOS控制信号 P0C2 电路包2的功率控制信号 POC63 CP6的第一功率控制信号 POC64 CP6的第二功率控制信号 PW1 CP1的输出信号功率 PW2 CP2的输出信号功率 |
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