[发明专利]一种多跨段光纤传输系统优化方法

说明书

本发明公开了一种多跨段光纤传输系统优化方法，包括以下步骤：对多跨段的光纤传输系统中的光纤和放大器进行抽象分析，提取影响系统性能的因素并建模；对已建立的数学模型在设定的条件下根据不同的方法进行推导计算得到表征光纤传输系统性能的表达式；从光纤传输系统性能的表达式中提取待优化量，利用遗传算法对待优化量进行优化，利用优化后的参数对光纤传输系统进行设置，提升光纤传输系统的性能。本发明通过对多跨段的光纤传输系统抽象分析提取影响因素进行多因素建模提高了模型对传输系统表达的准确性；通过对数学模型进行推导得到系统传输性表达式，利用遗传算法对参数进行优化，比传统的优化算法提高了优化精度，提高了系统的传输性能。

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，更具体地，涉及一种多跨段光纤传输系统优化方法。

背景技术

在过去的二十年里，光纤通信系统的传输容量已经历了三个数量级的巨大增长。随着国家把新一代信息技术列入战略性新兴产业，迄今为止，国内光通信领域已经实现了多项重大突破，在传输、接入以及光纤光缆等方面掌握了核心技术，逐步形成了具有区域发展特色的产业发展格局。但光纤传输系统作为信息时代的基础建设仍将面临巨大的挑战，光纤传输一个持续的研究重点就是不断增加单根光纤的传输容量来充分利用光纤的传输带宽。当前的高速光纤通信系统中，随着100Gb/s系统商业布局的完成，单信道400Gb/s成为下一代光纤传输标准，1Tb/s也已经有大量的研究和发展以满足数据流量急剧增长的需求。得益于光放大器的发明，使得长距离传输不需要经过光电、电光转化就可以实现信号放大。目前几乎所有的长距离多跨段系统的放大器增益配置为了系统设计简便，都考虑每段光纤损耗等于放大器增益的情况。

基于传输系统的性能分析一直是光纤传输容量的研究热点。由于长距离传输，主要考虑传输链路的损伤，即光纤和放大器的损伤。对于线性的色散补偿方案，如有研究人员提出了一种基于计算四波混频大小的信噪比求解表达式。对于非线性的色散补偿方案，有的研究人员提出了一种基于计算互信息量的表达式；有人提出了基于频域分析的信号噪声相互干扰的分析模型，但是信号的非高斯会影响模型的准确性；还有人提出了基于时域分析的信号噪声相互干扰的微扰分析模型，在非线性较小时模型准确性较高。由于各种限制因素导致这些模型准确性不高，都没有被广泛采用。

另外一方面，长距离传输需要考虑非线性补偿算法，按照实现方式的不同，大致可以分为电数字信号处理(DSP)方式和光信号处理方式(OSP)。基于DSP的光纤非线性补偿方案中，数字反向传输(DBP)一直得到广泛关注。2008年研究人员提出通过数字信号处理来实现光纤反向传输，也就是在发射端或者接收端使用分步傅里叶算法迭代补偿线性和非线性效应，该算法可以完全消除信号间确定的非线性干扰，因而被广泛地认为是一个补偿光纤线性的标准方案。由于DBP算法计算复杂度较高，大量研究都致力于降低其复杂度。2009年，有研究团队提出一种基于小波变换的FIR滤波器设计，可以减少1.8倍的滤波波长。2010年，外国研究人员提出低通滤波与优化补偿位置两种方案使计算的步骤数减少了10倍。2015年，外国研究人员提出了DBP补偿非线性后基于二阶信号噪声项模型的信噪比公式。

再次，长距离多跨段光纤传输系统主要集中在研究色散和非线性效应，放大器增益的优化方案容易被忽视。

综上所述，对于长距离多跨段系统建立准确的分析模型，对系统参数进行优化以获得更高的传输容量已成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中光纤传输系统优化模型对传输系统表达的准确性低，参数优化精度不高，系统传输性能提升不理想的缺陷，提供一种多跨段光纤传输系统优化方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种多跨段光纤传输系统优化方法，包括以下步骤：

S1：对多跨段的光纤传输系统组成部分进行抽象分析，所述光纤传输系统组成部分包括光纤和放大器，提取影响系统性能的因素并构建数学建模；