專(zhuān)利名稱(chēng)：色散位移光纖密集波分復(fù)用系統(tǒng)傳輸波長(zhǎng)選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及DWDM(密集波分復(fù)用)系統(tǒng)中光信號(hào)波長(zhǎng)的選擇方法，具體地說(shuō)涉及使用G.653光纖(色散位移光纖)C波段DWDM系統(tǒng)傳輸波長(zhǎng)的選擇方法。

背景技術(shù)：
四波混頻(FWM)是光纖中一種重要的非線性效應(yīng)。近年來(lái)，隨著密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)和摻鉺光纖放大器(EDFA)的大規(guī)模應(yīng)用，它已經(jīng)成了限制基于G.653光纖的光通信系統(tǒng)向DWDM升級(jí)的主要因素。所謂四波混頻(FWM)效應(yīng)，是指兩個(gè)或三個(gè)波長(zhǎng)的光波相互作用而導(dǎo)致在其他波長(zhǎng)上產(chǎn)生新光波的效應(yīng)，該效應(yīng)所引起的信號(hào)能量之間的轉(zhuǎn)移會(huì)影響到正常的通信。
在一個(gè)密集波分復(fù)用系統(tǒng)(DWDM)中，如果有三個(gè)頻率分別為fi、fj、fk的信號(hào)光，則通過(guò)FWM效應(yīng)將在頻率fFWM＝fi+fj-fk，(fi，fj≠fk)處產(chǎn)生新的光波，其中，i、j、k可取1、2、3中的任一值。如果按照傳統(tǒng)的波長(zhǎng)選擇方法(即等間隔選取)，則新產(chǎn)生的光波就會(huì)有部分和原有三個(gè)信號(hào)光重合，對(duì)信號(hào)光產(chǎn)生同頻串?dāng)_，從而影響光傳輸系統(tǒng)的性能。
由于G.653光纖的零色散點(diǎn)在C波段(192.1-196.05THz)且光纖有效面積很小，非線性系數(shù)較高，C波段DWDM信號(hào)在G.653光纖中傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的FWM效應(yīng)，從而對(duì)光信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的同頻串?dāng)_，嚴(yán)重影響傳輸系統(tǒng)的性能。所以，按照常規(guī)的50GHZ或100GHZ等間隔選擇的信道，很難在G.653光纖上進(jìn)行傳輸。為了充分利用已經(jīng)鋪設(shè)的G.653光纖資源以及提高G.653光纖的利用率，需要在不影響系統(tǒng)傳輸性能的前提下選擇DWDM系統(tǒng)的傳輸波長(zhǎng)。
通常，采用完全不等間隔法來(lái)進(jìn)行傳輸波長(zhǎng)的選擇。這種方法的原理是使得FWM效應(yīng)新產(chǎn)生的光波不落在原有的波長(zhǎng)信道上，這樣就可以減小串?dāng)_的影響，同時(shí)抑制FWM效應(yīng)的強(qiáng)度，提高DWDM信號(hào)的OSNR(光信噪比)，從而提高系統(tǒng)性能。采用這種方法，ITU-T G.692標(biāo)準(zhǔn)中給出了C波段8波系統(tǒng)的三種波長(zhǎng)方案。采用這種方法，也可以得到C波段12波系統(tǒng)的波長(zhǎng)方案。對(duì)于在G.653光纖上進(jìn)行更多波的DWDM傳輸方案，采用該方法不能夠得到。為了充分利用光纖的帶寬，需要使用新的方法確定超過(guò)12波的波長(zhǎng)分配方案。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種色散位移光纖密集波分復(fù)用系統(tǒng)傳輸波長(zhǎng)選擇方法，減小四波混頻效應(yīng)的影響，確定選擇任意波長(zhǎng)數(shù)的、符合標(biāo)準(zhǔn)和性能要求的波長(zhǎng)分配方案。
本發(fā)明提供一種色散位移光纖密集波分復(fù)用系統(tǒng)傳輸波長(zhǎng)的選擇方法，在色散位移光纖C波段確定傳輸波長(zhǎng)選擇方案，所述方法包括如下步驟 (1)根據(jù)C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)和所需信道數(shù)目M，隨機(jī)初始化N個(gè)信道數(shù)目為M的選擇方案，同時(shí)，形成包括所有可能選擇方案的搜索空間L，將每一選擇方案視為一個(gè)M維矢量； (2)通過(guò)判斷初始化產(chǎn)生的N個(gè)M維矢量是否屬于M維的搜索空間L，來(lái)驗(yàn)證每一選擇方案的有效性； (3)通過(guò)判斷所述N個(gè)M維矢量之中每?jī)蓚€(gè)矢量之間的距離是否小于預(yù)定門(mén)限值，來(lái)驗(yàn)證兩者之間是否碰撞； (4)將N個(gè)M維矢量中每一矢量的四波混頻功率的范數(shù)作為評(píng)估因子，并依據(jù)評(píng)估因子更新對(duì)應(yīng)矢量的四波混頻串?dāng)_功率值的歷史最優(yōu)解PBest以及所有N個(gè)矢量的四波混頻串?dāng)_功率值的全局最優(yōu)解GBest； (5)依據(jù)步驟(4)更新的PBest和GBest，改進(jìn)N個(gè)選擇方案中的每一個(gè)選擇方案； (6)重復(fù)步驟(2)至步驟(5)，直到滿(mǎn)足結(jié)束條件為止，返回全局最優(yōu)解GBest，其對(duì)應(yīng)的選擇方案作為最終確定的選擇方案。
進(jìn)一步地，所述步驟(1)包括 對(duì)C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)依升序編為從1開(kāi)始的整數(shù)信道號(hào)； 從所述標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)中隨機(jī)初始化選擇M個(gè)信道，確定N個(gè)信道數(shù)目為M的選擇方案，每一選擇方案為按升序編號(hào)排列的矢量n＝(n1，n2，…nM)； 從所述標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)中選擇出M個(gè)信道的所有可能選擇方案，形成搜索空間 L＝{x＝(x1，x2，…，xM)|xi∈R，0＜x1＜x2＜…xM}，i＝1，…M。
進(jìn)一步地，步驟(2)包括 判斷N個(gè)信道數(shù)目為M的選擇方案對(duì)應(yīng)的每一個(gè)矢量n是否屬于所形成的搜索空間L； 如果屬于，則該選擇方案具有有效性，如果不屬于，則該選擇方案不具有效性。
進(jìn)一步地，步驟(3)包括 計(jì)算所述N個(gè)信道數(shù)目為M的選擇方案之中的任何兩個(gè)對(duì)應(yīng)的矢量n、m之間的距離，如果所述距離小于預(yù)定的門(mén)限值DTh，則兩者發(fā)生碰撞，將其中性能較差的選擇方案丟棄，并在搜索空間中隨機(jī)生成一個(gè)新的選擇方案，保留原來(lái)的歷史最優(yōu)解PBest；否則繼續(xù)步驟(4)。
進(jìn)一步地，步驟(4)包括 對(duì)于N個(gè)M維矢量中具有有效性的每一矢量，將其四波混頻功率的范數(shù) 作為評(píng)估因子，該范數(shù)大小與系統(tǒng)性能成相反趨勢(shì)，即該范數(shù)越小，系統(tǒng)性能越優(yōu)，并且等于每一矢量中各信道波長(zhǎng)所產(chǎn)生的最大功率值； 依據(jù)評(píng)估因子更新對(duì)應(yīng)矢量的四波混頻串?dāng)_功率值的歷史最優(yōu)解PBest； 從所有N個(gè)矢量的四波混頻串?dāng)_功率值的歷史最優(yōu)解PBest中，確定最小的PBest為全局最優(yōu)解GBest； 如果不具有有效性，則直接進(jìn)入步驟(5)； 其中，PFWM(n)＝(P1，P2，…PM)，是疊加在每一路信號(hào)上的四波混頻功率的總和， 而
進(jìn)一步地，步驟(5)包括 將每一波長(zhǎng)選擇方案作為搜索空間中的一個(gè)粒子，把更改波長(zhǎng)選擇方案作為粒子在該空間中的運(yùn)動(dòng)，設(shè)定n(k)和v(k)分別為第k次疊代的粒子位置和速度，按照以下公式更新粒子的速度和位置 其中，c1和c2是加速系數(shù)，分別調(diào)節(jié)向全局最好粒子和個(gè)體最好粒子方向飛行的最大步長(zhǎng)；rand1和rand2是
之間的隨機(jī)數(shù)，用以增加粒子搜索的隨機(jī)性；w是慣性因子，表示自身慣性大小，w較大適于對(duì)解空間進(jìn)行大范圍探查，w較小適于進(jìn)行小范圍搜索，經(jīng)過(guò)上述計(jì)算得到的n(k+1)即為更新后的波長(zhǎng)選擇方案。
進(jìn)一步地，步驟(6)包括 所述結(jié)束條件是疊代次數(shù)到達(dá)，則返回全局最優(yōu)解GBest，從而確定其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)選擇方案n(k+1)即為所需波長(zhǎng)選擇方案。
進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)是現(xiàn)有的C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)、或者是擴(kuò)展的C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，其中， 現(xiàn)有的C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，是192.1-196.05THz波段范圍中的信道間隔50GHz的波長(zhǎng)，相應(yīng)地，C波段中可包括80波； 擴(kuò)展的C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，是191.45-196.2THz波段范圍內(nèi)的共96個(gè)波分別對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。
進(jìn)一步地，所述80波對(duì)應(yīng)的信道號(hào)和現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系為 f＝(n-1)×0.05+192.1 其中f為光載波頻率，單位THz，n為信道號(hào)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在整個(gè)波長(zhǎng)域中進(jìn)行搜索，搜索空間全面；且由于本發(fā)明進(jìn)行的并非完全不等間隔信道選擇，所以，我們的方法并不局限在某幾個(gè)特定信道數(shù)(例如，小于8)和選取結(jié)果上面，而是在盡量減小FWM對(duì)系統(tǒng)的影響的前提下，盡可能多的擴(kuò)充系統(tǒng)信道，從而充分利用光纖資源。另外，本發(fā)明并不試圖對(duì)所有可能進(jìn)行搜索，而是按照一定的規(guī)則進(jìn)行有效的信道選擇，所以，在實(shí)現(xiàn)上具有很好的可行性和可控性?？梢园凑站刃枨螳@得合適的選擇方案。



圖1是本發(fā)明實(shí)施例中所采用的DWDM系統(tǒng)的配置圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中DWDM系統(tǒng)傳輸波長(zhǎng)選擇方法的流程圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述選擇方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，是色散位移光纖DWDM系統(tǒng)的配置圖，其中Tx和Rx是光終端站點(diǎn)，主要包括光轉(zhuǎn)發(fā)單板，合分波裝置以及光放大板。其中，光轉(zhuǎn)發(fā)板線路側(cè)的波長(zhǎng)根據(jù)本發(fā)明所述的方法確定。F1-F19是色散位移光纖，其參數(shù)如表1所示，給出了系統(tǒng)中各段光纖的具體參數(shù)。在每段色散位移光纖之后是衰減器以及光放大器。
如圖2所示，本發(fā)明提供的色散位移光纖C波段DWDM系統(tǒng)傳輸波長(zhǎng)選擇方法，包括下述步驟 步驟1根據(jù)ITU-T建議的C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)形成搜索空間；并根據(jù)要選擇的信道數(shù)隨機(jī)初始化N個(gè)波長(zhǎng)選擇方案。
其中，我們可以用信道號(hào)來(lái)表示C波段的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)(192.1-196.05THz，信道間隔50GHz，即192.1、192.15、192.2等)，即192.1對(duì)應(yīng)信道號(hào)1，192.15對(duì)應(yīng)信道號(hào)2，以此類(lèi)推，直到信道號(hào)80。在本發(fā)明中，并不只局限于這80波，將來(lái)如果C波段可使用的波長(zhǎng)數(shù)目超過(guò)這80波，則本發(fā)明仍然適用。例如，目前已經(jīng)有廠家設(shè)備C波段為191.45-196.2THz內(nèi)共96波，將來(lái)可能更多，本發(fā)明所述的方法都適用。我們可以這樣來(lái)描述DWDM系統(tǒng)中的波長(zhǎng)選擇問(wèn)題，以80個(gè)波的C波段為例，即在C波段的80個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)中找出一個(gè)M(根據(jù)用戶(hù)需求而定，例如16、20、24或更多)條波長(zhǎng)的組合，使得由這組波長(zhǎng)產(chǎn)生的FWM串?dāng)_功率最大值在所有可用波長(zhǎng)組合中最小。在該步驟中，我們提到的隨機(jī)波長(zhǎng)選擇方案即是包含任意M個(gè)波長(zhǎng)的一個(gè)組合。我們可以把該包含M條波長(zhǎng)的一個(gè)組合，按信道號(hào)升序編號(hào)排列，并表示為矢量的形式n＝(n1，n2，…nM)，而此時(shí)的搜索空間可以表示為 L＝{x＝(x1，x2，…，xM)|xi∈R，0＜x1＜x2＜…xM}，i＝1，…M。
另外，本方法需要進(jìn)行多次疊代來(lái)獲取最終的選擇方案，因此，需要在流程開(kāi)始時(shí)，設(shè)置一個(gè)疊代次數(shù)，計(jì)數(shù)完成后結(jié)束疊代過(guò)程。
步驟2驗(yàn)證每個(gè)波長(zhǎng)選擇方案的有效性。
其中，所謂波長(zhǎng)選擇方案的有效性是指，該波長(zhǎng)選擇方案是否是C波段的80個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)中找出一個(gè)M波長(zhǎng)的組合，換句話說(shuō)，該波長(zhǎng)方案是否是在搜索空間L中。如果不是，則不予計(jì)算該波長(zhǎng)選擇方案的評(píng)估因子，但仍然按照一定的規(guī)則更改該波長(zhǎng)選擇方案。
步驟3對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)選擇方案進(jìn)行碰撞處理。
其中，所謂的碰撞是指當(dāng)兩個(gè)波長(zhǎng)選擇方案的距離小于某一門(mén)限D(zhuǎn)Th，即此時(shí)，應(yīng)選擇其中較差的一個(gè)波長(zhǎng)選擇方案，即FWM串?dāng)_功率大的方案，丟棄它，并在搜索空間中隨機(jī)生成一個(gè)新的波長(zhǎng)選擇方案，但保留原來(lái)的歷史最優(yōu)解PBest。歷史最優(yōu)解PBest可以隨機(jī)生成，也可以手動(dòng)輸入以前計(jì)算得到的最優(yōu)解，在每次更改該選擇方案時(shí)，生成新的歷史最優(yōu)解PBest。
步驟4計(jì)算每個(gè)波長(zhǎng)選擇方案的評(píng)估因子，并根據(jù)各自的評(píng)估因子更新每個(gè)波長(zhǎng)選擇方案的歷史最優(yōu)解PBest，以及所有N個(gè)波長(zhǎng)選擇方案的全局最優(yōu)解GBest； 其中，我們需要對(duì)評(píng)估因子做一下說(shuō)明。定義如下波長(zhǎng)組合n的函數(shù) PFWM(n)＝(P1，P2，…PM)，式中

i＝1，...，M 即疊加在每一路信號(hào)上的FWM功率的總和，而Pjkl的計(jì)算稍后加以說(shuō)明。
由于DWDM系統(tǒng)的性能由其性能最差的信道來(lái)決定，故我們所選信道的優(yōu)劣也由FWM串?dāng)_功率最大的那一路波長(zhǎng)來(lái)決定。引入以下范數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)波長(zhǎng)組合的性能優(yōu)劣 即該范數(shù)越小，系統(tǒng)性能越優(yōu)，范數(shù)越大，系統(tǒng)性能越劣，這就是所謂的評(píng)估因子。
依據(jù)評(píng)估因子更新對(duì)應(yīng)矢量的四波混頻串?dāng)_功率值的歷史最優(yōu)解PBest；從所有N個(gè)矢量的四波混頻串?dāng)_功率值的歷史最優(yōu)解PBest中，確定最小的PBest為全局最優(yōu)解GBest。
對(duì)于步驟4，我們有必要對(duì)FWM功率(即Pjkl)的計(jì)算進(jìn)行一下說(shuō)明。對(duì)于光纖零色散點(diǎn)波長(zhǎng)恒定不變的系統(tǒng)(由于光纖制造工藝等原因，這種系統(tǒng)是不存在的)，大多數(shù)文獻(xiàn)上都給出了Pjkl的計(jì)算公式，如下所示 其中， Δβ＝β(fi)+β(fj)-β(fk)-β(fFWM)， Pi，Pj，Pk是輸入光功率，其對(duì)應(yīng)的頻率為fi，fj，fk，PFWM(L)是對(duì)應(yīng)于頻率fFWM＝fi+fj-fk處的FWM產(chǎn)物的光功率，n是光纖折射率，λ是光波長(zhǎng)，c是真空中光速，Aeff是纖芯的有效面積，α是光纖損耗因子，L是光纖長(zhǎng)度，D是光纖色散因子，χ是三階非線性電極化率，這里假定輸入光具有相同的偏振態(tài)。η表示相位失配Δβ時(shí)的四波混頻效率。
然而，在實(shí)際系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)工藝的限制，光纖零色散點(diǎn)波長(zhǎng)恒定不變的條件往往得不到滿(mǎn)足，各段光纖的零色散波長(zhǎng)總會(huì)存在微小的偏差。在這種情況下，我們給出了由m段光纖，每段光纖零色散波長(zhǎng)有微小的偏差，組成的光纖傳輸系統(tǒng)四波混頻產(chǎn)物功率的計(jì)算公式，如下所示 其中， L(m-1)＝L1+L2+…+Lm-1≤z≤L1+L2+…+Lm＝L(m)。
步驟5按照一定的規(guī)則更改每個(gè)波長(zhǎng)選擇方案； 其中，所謂一定規(guī)則是指更改波長(zhǎng)選擇方案的規(guī)則。更改波長(zhǎng)選擇方案是需要向串?dāng)_功率變小的方向進(jìn)行的，我們可以把每個(gè)波長(zhǎng)選擇方案看做是在搜索空間中的一個(gè)粒子(即矢量空間中的一個(gè)矢量點(diǎn))，而把更改波長(zhǎng)選擇方案看做是粒子在該空間中的運(yùn)動(dòng)。
我們用n(k)和v(k)分別為第k次疊代的粒子位置和速度，按照以下公式更新粒子的速度和位置 式中c1和c2是加速系數(shù)(或稱(chēng)學(xué)習(xí)因子)，分別調(diào)節(jié)向全局最好粒子(GBest對(duì)應(yīng)的選擇方案)和個(gè)體最好粒子(指每個(gè)波長(zhǎng)選擇方案的歷史最優(yōu)解PBest)方向飛行的最大步長(zhǎng)，若太小則粒子可能在遠(yuǎn)離目標(biāo)區(qū)域緩慢前進(jìn)，使收斂速度過(guò)慢，若太大則會(huì)導(dǎo)致突然向目標(biāo)區(qū)域飛去，甚至飛過(guò)目標(biāo)區(qū)域。rand1和rand2是
之間的隨機(jī)數(shù)，用以增加粒子搜索的隨機(jī)性。w稱(chēng)慣性因子，用以表示自身慣性大小，w較大適于對(duì)解空間進(jìn)行大范圍探查，w較小適于進(jìn)行小范圍搜索。經(jīng)過(guò)上述計(jì)算得到的n(k+1)即為更新后的波長(zhǎng)選擇方案。而上述方法即為更改波長(zhǎng)選擇方案的規(guī)則。
步驟6判斷結(jié)束條件是否滿(mǎn)足，如不滿(mǎn)足，則重復(fù)步驟2、3、4、5； 所述結(jié)束條件，一般指疊代次數(shù)計(jì)數(shù)到達(dá)時(shí)，可在算法開(kāi)始時(shí)設(shè)定疊代次數(shù)。
步驟7算法計(jì)算流程結(jié)束后，返回全局最優(yōu)解GBest，從而確定所需要的選擇方案。
根據(jù)以上提出的方法，編寫(xiě)相應(yīng)的軟件，用來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)分配方案的搜索。對(duì)于圖1的DWDM系統(tǒng)，分別進(jìn)行16和24波的波長(zhǎng)搜索。表1是圖1所示系統(tǒng)中各段光纖的具體參數(shù)。
本發(fā)明所述的方法具體實(shí)施時(shí)，波長(zhǎng)選擇方案和光纖參數(shù)相關(guān)，不同的光纖參數(shù)得到的最優(yōu)的波長(zhǎng)方案可能不同，因此需要給出光纖參數(shù)。對(duì)于本發(fā)明提到的方法，可以根據(jù)不同的光纖參數(shù)計(jì)算得到不同的波長(zhǎng)方案，也可以在得到一組最優(yōu)波長(zhǎng)分配方案后，計(jì)算其在其他光纖參數(shù)上的FWM功率以及傳輸性能。如果傳輸性能滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，就不需要再重新根據(jù)光纖參數(shù)搜索新的波長(zhǎng)方案。
將表1中的光纖參數(shù)輸入搜索軟件，將疊代的次數(shù)設(shè)置為2000次，將隨機(jī)初始的波長(zhǎng)選擇方案數(shù)N設(shè)置為100，加速系數(shù)c1和c2都設(shè)置為0.5，慣性因子w設(shè)置為1。這樣根據(jù)實(shí)現(xiàn)了上述方法的程序選出的波長(zhǎng)方案如下所示(以信道號(hào)表示) 信道號(hào)(1 7 14 15 25 34 45 47 53 57 63 67 70 77 78 80) 其中信道號(hào)和頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系為 f＝(n-1)×0.05+192.1 其中f為光載波頻率，單位THz，n為信道號(hào)。
我們將表1中的光纖參數(shù)輸入搜索軟件，將疊代的次數(shù)設(shè)置為3000次，將隨機(jī)初始的波長(zhǎng)選擇方案數(shù)N設(shè)置為300，加速系數(shù)c1和c2都設(shè)置為0.4，慣性因子w設(shè)置為1。這樣根據(jù)實(shí)現(xiàn)了上述方法的程序選出的波長(zhǎng)方案如下所示(以信道號(hào)表示) 信道號(hào)(1 7 17 18 26 42 44 49 53 56 64 66 70 73 79 80) 其中，信道號(hào)和頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系為 f＝(n-1)×0.05+192.1 其中，f為光載波頻率，單位THz，n為信道號(hào)。
通過(guò)改變搜索條件，對(duì)于上述配置的系統(tǒng)，還可以搜到了如下的可行解 信道號(hào)(1 4 17 21 32 39 40 45 52 56 58 61 68 70 77 78) 信道號(hào)(1 10 18 25 30 36 43 44 48 59 62 66 68 72 7880) 信道號(hào)(1 4 18 27 28 34 39 43 51 53 62 63 70 74 78 80) 其中信道號(hào)和頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系為 f＝(n-1)×0.05+192.1 其中f為光載波頻率，單位THz，n為信道號(hào)。
對(duì)24波的波長(zhǎng)分配方案進(jìn)行了搜索，搜索結(jié)果如下 信道號(hào)(7 10 15 22 24 28 29 34 37 38 40 42 43 4751 53 54 58 60 64 69 73 75 79) 信道號(hào)(1 6 10 14 16 17 18 22 24 28 31 36 41 4555 56 59 62 65 67 70 72 73 80) 其中信道號(hào)和頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系為 f＝(n-1)×0.05+192.1 其中f為光載波頻率，單位THz，n為信道號(hào)。
仿真以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)驗(yàn)證上述波長(zhǎng)分配方案的正確性和可用性。采用本發(fā)明所述方法，可以按照系統(tǒng)的傳輸性能要求得到超過(guò)12波的任意數(shù)目的波長(zhǎng)方案，提高色散位移光纖的傳輸容量。本發(fā)明只給出16波和24波的波長(zhǎng)方案以及系統(tǒng)。上述實(shí)施方式并未完全包括本發(fā)明的全部實(shí)施方式。
表1 在本發(fā)明中，對(duì)于將來(lái)如果C波段可使用的波長(zhǎng)數(shù)目超過(guò)這80波的情況，則本發(fā)明仍然適用。例如，目前已經(jīng)有廠家設(shè)備C波段為191.45-196.2THz內(nèi)共96波，將來(lái)可能更多，本發(fā)明所述的方法都適用，可參照C波段80波的處理方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)WDM傳輸波長(zhǎng)的選擇。
權(quán)利要求
1.一種色散位移光纖密集波分復(fù)用系統(tǒng)傳輸波長(zhǎng)的選擇方法，在色散位移光纖C波段確定傳輸波長(zhǎng)選擇方案，其特征在于，所述方法包括如下步驟
(1)根據(jù)C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)和所需信道數(shù)目M，隨機(jī)初始化N個(gè)信道數(shù)目為M的選擇方案，同時(shí)，形成包括所有可能選擇方案的搜索空間L，將每一選擇方案視為一個(gè)M維矢量；
(2)通過(guò)判斷初始化產(chǎn)生的N個(gè)M維矢量是否屬于M維的搜索空間，來(lái)驗(yàn)證每一選擇方案的有效性；
(3)通過(guò)判斷所述N個(gè)M維矢量之中每?jī)蓚€(gè)矢量之間的距離是否小于預(yù)定門(mén)限值，來(lái)驗(yàn)證兩者之間是否碰撞；
(4)將N個(gè)M維矢量中每一矢量的四波混頻功率的范數(shù)作為評(píng)估因子，并依據(jù)評(píng)估因子更新對(duì)應(yīng)矢量的四波混頻串?dāng)_功率值的歷史最優(yōu)解PBest以及所有N個(gè)矢量的四波混頻串?dāng)_功率值的全局最優(yōu)解GBest；
(5)依據(jù)步驟(4)更新的PBest和GBest，改進(jìn)N個(gè)選擇方案中的每一個(gè)選擇方案；
(6)重復(fù)步驟(2)至步驟(5)，直到滿(mǎn)足結(jié)束條件為止，返回全局最優(yōu)解GBest，其對(duì)應(yīng)的選擇方案作為最終確定的選擇方案。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)包括
對(duì)C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)依升序編為從1開(kāi)始的整數(shù)信道號(hào)；
從所述標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)中隨機(jī)初始化選擇M個(gè)信道，確定N個(gè)信道數(shù)目為M的選擇方案，每一選擇方案為按升序編號(hào)排列的矢量n＝(n1，n2，…nM)；
從所述標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)中選擇出M個(gè)信道的所有可能選擇方案，形成搜索空間
L＝{x＝(x1，x2，…，xM)|xi∈R，0＜x1＜x2＜…xM}，i＝1，…M。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)包括
判斷N個(gè)信道數(shù)目為M的選擇方案對(duì)應(yīng)的每一個(gè)矢量n是否屬于所形成的搜索空間L；
如果屬于，則該選擇方案具有有效性，如果不屬于，則該選擇方案不具有效性。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(3)包括
計(jì)算所述N個(gè)信道數(shù)目為M的選擇方案之中的任何兩個(gè)對(duì)應(yīng)的矢量n、m之間的距離，如果所述距離小于預(yù)定的門(mén)限值DTh，則兩者發(fā)生碰撞，將其中性能較差的選擇方案丟棄，并在搜索空間中隨機(jī)生一個(gè)新的選擇方案，保留原來(lái)的歷史最優(yōu)解PBest；否則繼續(xù)步驟(4)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(4)包括
對(duì)于N個(gè)M維矢量中具有有效性的每一矢量，將其四波混頻功率的范數(shù)
作為評(píng)估因子，該范數(shù)大小與系統(tǒng)性能成相反趨勢(shì)，即該范數(shù)越小，系統(tǒng)性能越優(yōu)，并且等于每一矢量中各信道波長(zhǎng)所產(chǎn)生的最大功率值；
依據(jù)評(píng)估因子更新對(duì)應(yīng)矢量的四波混頻串?dāng)_功率值的歷史最優(yōu)解PBest；
從所有N個(gè)矢量的四波混頻串?dāng)_功率值的歷史最優(yōu)解PBest中，確定最小的PBest為全局最優(yōu)解GBest；
如果不具有有效性，則直接進(jìn)入步驟(5)；
其中，PFWM(n)＝(P1，P2，…PM)，是疊加在每一路信號(hào)上的四波混頻功率的總和，
而
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(5)包括
將每一波長(zhǎng)選擇方案作為搜索空間中的一個(gè)粒子，把更改波長(zhǎng)選擇方案作為粒子在該空間中的運(yùn)動(dòng)，設(shè)定n(k)和v(k)分別為第k次疊代的粒子位置和速度，按照以下公式更新粒子的速度和位置
n(k+1)＝n(k)+v(k+1)，
其中，c1和c2是加速系數(shù)，分別調(diào)節(jié)向全局最好粒子和個(gè)體最好粒子方向飛行的最大步長(zhǎng)；rand1和rand2是
之間的隨機(jī)數(shù)，用以增加粒子搜索的隨機(jī)性；w是慣性因子，表示自身慣性大小，w較大適于對(duì)解空間進(jìn)行大范圍探查，w較小適于進(jìn)行小范圍搜索，經(jīng)過(guò)上述計(jì)算得到的n(k+1)即為更新后的波長(zhǎng)選擇方案。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(6)包括所述結(jié)束條件是疊代次數(shù)到達(dá)，則返回全局最優(yōu)解GBest，從而確定其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)選擇方案n(k+1)即為所需波長(zhǎng)選擇方案。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)是現(xiàn)有的C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)、或者是擴(kuò)展的C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，其中，
現(xiàn)有的C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，是192.1-196.05THz波段范圍中的信道間隔50GHz的波長(zhǎng)，相應(yīng)地，C波段中可包括80波；
擴(kuò)展的C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，是191.45-196.2THz波段范圍內(nèi)的共96個(gè)波分別對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述80波對(duì)應(yīng)的信道號(hào)和現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系為
f＝(n-1)×0.05+192.1
其中f為光載波頻率，單位THz，n為信道號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種色散位移光纖密集波分復(fù)用系統(tǒng)傳輸波長(zhǎng)的選擇方法，根據(jù)C波段標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)和所需信道數(shù)目M，隨機(jī)初始化N個(gè)信道數(shù)目為M的選擇方案，判斷每一選擇方案的有效性，并驗(yàn)證兩個(gè)方案之間是否碰撞，將每一選擇方案的四波混頻功率的范數(shù)作為評(píng)估因子，并依據(jù)評(píng)估因子更新對(duì)應(yīng)的四波混頻串?dāng)_功率值的歷史最優(yōu)解PBest以及所有N個(gè)方案中的全局最優(yōu)解GBest，并依據(jù)PBest和GBest改進(jìn)N個(gè)選擇方案中的每一個(gè)選擇方案，滿(mǎn)足結(jié)束條件時(shí)，返回全局最優(yōu)解GBest，其對(duì)應(yīng)的選擇方案作為最終確定的選擇方案。本發(fā)明在盡量減小FWM對(duì)系統(tǒng)的影響的前提下，盡可能多的擴(kuò)充系統(tǒng)信道，從而充分利用光纖資源。
文檔編號(hào)H04J14/02GK101170377SQ20061015004
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日
發(fā)明者李紅軍, 王加瑩 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司, 北京郵電大學(xué)