УСТРОЙСТВО И СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДИАПОЗОНА ВОЛН КОМПЕНСАТОРА ДИСПЕРСИИ
APPARATUS AND METHOD OF ADJUSTING DISPERSION COMPENSATOR WAVE RANGE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к области оптических сетей, и в частности к устройству и способу регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В условиях промышленного выпуска продукции и оборудования плотного мультиплексирования с разделением по длинам волн (DWDM) в 1,6 Тбит/с и 800 Гбит/с можно ожидать, что такая высокая пропускная способность неизбежно потребует увеличения количества системных каналов до 100-200 длин волн, обязательного сокращения интервала длин волн, а частотный интервал (разнос) каналов 200-100 ГГц в соответствии со стандартами Сектора по стандартизации телекоммуникаций (ITU-T) Международного телекоммуникационного союза по первоначальным нескольким длинам волн станет интервалом в 50 ГГц, и даже 25 ГГц в соответствии со стандартами ITU-T по многим волновым каналам. Но традиционно в текущем состоянии области изобретения довольно много компенсаторов дисперсии все еще находятся в интервалах 200 ГГц. Системе необходимо четыре компенсатора дисперсии различных длин волн, чтобы получить интервал в 50 ГГц. Это является большим неудобством для научных исследований и разработок, производства и применения, а также усложняет организацию и управление сетями и ограничивает гибкость их конфигурации.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, одной из целей изобретения является разработка устройства и способа регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии с целью осуществления настройки длин волн компенсатора дисперсии в полном в С-диапазоне волн.
Чтобы решить вышеупомянутую техническую проблему, техническое решение осуществления настоящего изобретения реализуется следующим образом.
Устройство для регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии содержит:
центральный модуль управления, сконфигурированный для определения значения температуры, соответствующего целевой задаваемой длине волны, определения соответствующего значения заданного значения напряжения регулировки длины волны в соответствии со значением температуры, а также вывода значения напряжения на температурный модуль управления регулировкой длины волны посредством цифроаналогового преобразователя (ЦАП);
модуль обнаружения (детектирования) напряжения обратной связи, сконфигурированный для определения соответствующего значения напряжения обратной связи регулировки длины волны согласно текущему значению сопротивления резистивного датчика температуры (РДТ) в компенсаторе дисперсии, а также для ввода значения напряжения обратной связи регулировки длины волны в температурный модуль управления регулировкой длины волны; и
температурный модуль управления регулировкой длины волны, сконфигурированный для регулировки соотношения потенциалов между температурными управляющими выводами регулировки длины волны компенсатора дисперсии в соответствии с входным значением заданного напряжения регулировки длины волны и входным значением напряжения обратной связи регулировки длины волны.
Устройство также включает в себя температурный модуль управления дисперсионной компенсацией, в котором
центральный модуль также сконфигурирован для определения значения температуры, соответствующей целевой задаваемой дисперсии, определения соответствующего значения напряжения регулировки дисперсии согласно значению температуры, а также вывода значения напряжения на температурный модуль управления компенсацией дисперсии посредством цифроаналогового преобразователя (ЦАП);
модуль обнаружения (детектирования) напряжения обратной связи конфигурируется также для определения соответствующего значения напряжения обратной связи регулировки дисперсии в соответствии с текущим значением сопротивления РДТ в компенсаторе дисперсии и для ввода значения напряжения обратной связи регулировки дисперсии в температурный модуль управления компенсацией дисперсии;
температурный модуль управления компенсацией дисперсии сконфигурирован для регулировки соотношения потенциалов между температурными управляющими выводами компенсации дисперсии компенсатора дисперсии в соответствии со значением установленного напряжения регулировки дисперсии, введенным центральным модулем управления, и значением напряжения обратной связи регулировки дисперсии, введенным модулем обнаружения (детектирования) напряжения обратной связи.
Температурный модуль управления компенсацией дисперсии также сконфигурирован для передачи уровневого сигнала по каналу обратной связи, который указывает, что значение температуры зафиксировано, на центральный модуль управления, когда разница между заданным входным значением напряжения регулировки дисперсии и соответственно входным значением напряжения обратной связи регулировки дисперсии равна нулю, что указывает на окончание регулировки дисперсии.
Температурный модуль управления регулировкой длины волны также конфигурируется для передачи уровневого сигнала (потенциала) по каналу обратной связи, показывая таким образом, что значение температуры зафиксировано, на центральный модуль управления, когда разница между входным значением заданного напряжения регулировки длины волны и входным значением напряжения обратной связи регулировки длины волны равна нулю, что указывает на окончание регулировки длины волны.
Способ регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии включает в себя следующие этапы:
Этап А - определение значения температуры в соответствии с целевой задаваемой длиной волны, определение соответствующего заданного значения напряжения регулировки длины волны в соответствии со значением температуры и выполнение цифроаналогового преобразования по значению напряжения;
Этап В - определение значения текущего значения напряжения обратной связи регулировки длины волны в соответствии с текущим значением сопротивления РДТ в компенсаторе дисперсии; и
Этап С - регулирование соотношения потенциалов между температурными управляющими выводами регулировки длины волны компенсатора дисперсии в соответствии с установленным (заданным) значением напряжения регулировки длины волны, полученным после цифроаналогового преобразования, и текущим значением напряжения обратной связи регулировки длины волны.
Этап А также включает в себя этапы по определению значения температуры, соответствующей целевому задаваемому значению дисперсии, определению соответствующего заданного значения напряжения регулировки дисперсии в соответствии со значением температуры, а также по выполнению цифроаналогового преобразования по значению напряжения; этап В также включает в себя этап по определению текущего значения напряжения обратной связи регулировки дисперсии в соответствии с текущим значением сопротивления РДТ в компенсаторе дисперсии; этап С также включает в себя этап регулирования соотношения потенциалов между температурными управляющими выводами компенсации дисперсии компенсатора дисперсии в соответствии с заданным значением напряжения регулировки дисперсии, полученным после цифроаналогового преобразования, и текущим значением напряжения обратной связи регулировки дисперсии.
Этап по определению значения температуры, соответствующей целевому задаваемому значению дисперсии, включает в себя действие по определению значения температуры, соответствующей искомому значению дисперсии, конфигурируемому по таблице температуры дисперсии, соответствующей компенсатору дисперсии.
На этапе С регулировка дисперсии заканчивается, когда разница между установленным значением напряжения регулировки дисперсии и соответствующим значением напряжения обратной связи регулировки дисперсии равна нулю.
Этап по определению значения температуры, соответствующей целевой задаваемой длине волны, включает в себя этап по определению значения температуры, соответствующей целевой задаваемой длине волны, в соответствии с центральной длиной волны компенсатора дисперсии, целевой задаваемой длиной волны и параметром регулировки длины волны компенсатора дисперсии.
На этапе С регулировка длины волны заканчивается, когда разница между заданным значением напряжения регулировки длины волны и значением напряжения обратной связи регулировки длины волны равна нулю.
Положительный эффект (технические результаты) данного изобретения состоит в следующем.
Технические осуществления (решения) данного изобретения позволяют использовать одиночную плату для установки компенсатора дисперсии с настраиваемой длиной волны, позволяют смещать центральную длину волны компенсатора дисперсии влево или вправо, регулируя соотношения потенциалов между выводами регулировки длины волны компенсатора дисперсии так, чтобы система реагировала на настройку длины волны и компенсацию дисперсии полного диапазона волн С-диапазона с помощью только одного компенсатора дисперсии, и когда требуется любая длина волны, необходимо модифицировать лишь один параметр вместо смены самого компенсатора дисперсии. Таким образом, существенно снижается стоимость и повышается гибкость всей системы; система становится простой и легко реализуемой.
Кроме того, технические осуществления данного изобретения также позволяют добиться управления дисперсией оптических сигналов путем регулировки соотношения потенциалов (электрического потенциала) между регулировочными выводами компенсации дисперсии компенсатора дисперсии, что делает функции компенсатора дисперсии более совершенными, и позволяет ему соответствовать разнообразным требованиям.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - принципиальная структурная блок-схема устройства для регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии в настоящего изобретении;
Фиг.2 - блок-схема принципа реализации способа регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии в настоящем изобретении;
Фиг.3 - принципиальная структурная блок-схема устройства для регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии в варианте осуществления изобретения;
Фиг.4 - схема соединений цепи индикатора напряжения в модуле обнаружения (детектированяи) напряжения обратной связи в настоящем варианте осуществления; и
Фиг.5 - принципиальная структурная блок-схема всех функциональных элементов, сконфигурированных для осуществления температурного управления в настоящем варианте осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Основная техническая идея изобретения - дать возможность центральной длине волны смещаться влево или вправо, контролируя уровень (электрический уровень) соотношения между выводами регулировки длины волны компенсатора дисперсии для осуществления настройки длины волны полного С-диапазона компенсатора дисперсии. Кроме того, также возможно добиться регулировки дисперсии оптических сигналов путем регулировки соотношения потенциалов между выводами управления дисперсионной компенсацией компенсатора дисперсии.
Как показано на фиг.1, представляющей принципиальную структурную блок-схему устройства для регулировки диапазона волн дисперсионного компенсатора в настоящем изобретении, устройство включает в себя, в основном, центральный модуль управления, температурный модуль управления регулировкой длины волны и модуль обнаружения (детектирования) напряжения обратной связи, в котором
центральный модуль управления конфигурируется для определения значения температуры, соответствующей целевой задаваемой длине волны, определения соответствующего значения заданного напряжения регулировки длины волны в соответствии со значением температуры и вывода значения напряжения на модуль температурного управления регулировкой длины волны с помощью ЦАП (цифроаналогового преобразователя);
модуль детектирования напряжения обратной связи конфигурируется для определения соответствующего значения напряжения обратной связи регулировки длины волны в соответствии с текущим значением сопротивления РДТ (резистивного датчика температуры) в компенсаторе дисперсии, а также для ввода значения напряжения обратной связи регулировки длины волны на температурый модуль управления компенсации дисперсии; и
температурный модуль управления регулировкой длины волны конфигурируется для регулировки соотношения потенциалов между выводами управления температурой регулировки длины волны компенсатора дисперсии в соответствии с заданным входным значением напряжения регулировки длины волны и входным значением напряжения обратной связи регулировки длины волны, а также для подачи уровневого сигнала обратной связи (указывающего, что значение температуры зафиксировано) на центральный модуль управления, когда разница между заданным входным значением напряжения регулировки длины волны и входным значением напряжения обратной связи регулировки длины волны равна нулю, что указывает на окончание регулировки длины волны.
Кроме того, чтобы дать возможность компенсатору дисперсии реагировать на контроль дисперсии оптических сигналов, устройство регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии в данном изобретении также включает в себя температурный модуль управления компенсацией дисперсии;
центральный модуль управления также конфигурирован для определения значения температуры, соответствующей целевому задаваемому значению дисперсии, определения соответствующего значения заданного напряжения регулировки дисперсии в соответствии со значением температуры, и вывода данного значения напряжения на температурный модуль управления компенсацией дисперсии через ЦАП;
модуль детектирования напряжения обратной связи также конфигурирован для определения соответствующего значения напряжения обратной связи регулировки дисперсии в соответствии с текущим значением сопротивления РДТ в компенсаторе дисперсии, а также ввода значения напряжения обратной связи регулировки дисперсии в модуль управления температуры компенсации дисперсии;
температурный модуль управления компенсацией дисперсии сконфигурирован для регулировки соотношения потенциалов между выводами управления температурой регулировки длины волны компенсатора дисперсии в соответствии со значением заданного напряжения регулировки дисперсии, введенным центральным контрольным модулем, и значением напряжения обратной связи регулировки дисперсии, введенным модулем детектирования напряжения обратной связи, а также для возврата уровневого сигнала (означающего, что значение температуры зафиксировано) на центральный модуль управления, когда разница между входным значением заданного напряжения регулировки дисперсии и соответствующим входным значением напряжения обратной связи регулировки дисперсии равна нулю, что указывает на окончание регулировки дисперсии.
Для описанного выше устройства настоящего изобретения данное изобретение также представляет способ регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии. На фиг.2 представлена блок-схема принципа реализации способа регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии в настоящем изобретении; при этом способ включает в себя, в основном, следующие этапы:
Этап S201: определение значения температуры, соответствующей целевой задаваемой длине волны, определение соответствующего значения заданного напряжения регулировки длины волны в соответствии со значением температуры, и выполнение цифроаналогового преобразования по значению напряжения.
На этом этапе способ определения значения температуры, соответствующей целевой задаваемой длине волны, включает в себя этапы: определение значения температуры, соответствующей целевой задаваемой длине волны в соответствии с центральной длиной волны компенсатора дисперсии, целевой задаваемой длиной волны и параметром регулирования длины волны компенсатора дисперсии.
Этап S202: определение текущего значения напряжения обратной связи регулировки длины волны в соответствии с текущим значением сопротивления РДТ в компенсаторе дисперсии.
Этап S203: регулирование соотношения потенциалов между выводами управления температурой регулировки длины волны компенсатора дисперсии в соответствии со значением напряжения регулировки длины волны, полученным после цифроаналогового преобразования, и текущим значением напряжения обратной связи регулировки длины волны, а также завершение регулировки длины волны, когда разница между значением напряжения регулировки длины волны и значением напряжения обратной связи регулировки длины волны равна нулю.
Кроме того, чтобы дать возможность компенсатору дисперсии достичь (осуществить) контроля дисперсии оптических сигналов, в способе регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии, представленном в настоящем изобретении, этап S201 также включает в себя этапы: определение значения температуры, соответствующего целевому задаваемому значению дисперсии по таблице соответствия температуры дисперсии, соответствующей компенсатору дисперсии; определение соответствующего значения напряжения регулировки длины волны согласно значению температуры и выполнение цифроаналогового преобразования по значению напряжения; этап S202 также включает в себя этап по определению текущего значения напряжения обратной связи регулировки дисперсии в соответствии с текущим значением сопротивления РДТ в компенсаторе дисперсии; этап S203 также включает в себя этапы: регулирование соотношения потенциалов между выводами управления температурой дисперсионной компенсации компенсатора дисперсии в соответствии со значением напряжения регулировки длины волны, полученным после цифроаналогового преобразования, и текущим значением напряжения обратной связи регулировки дисперсии, а также завершение регулировки дисперсии, когда разница между значением напряжения регулировки длины волны и соответствующим значением напряжения обратной связи регулировки дисперсии равна нулю.
Здесь и далее конкретный процесс реализации данного изобретения будет описываться подробно на примере одного определенного варианта осуществления.
Данное изобретение описывает устройство и способ, которые позволяют центральной длине волны модуля смещаться влево или вправо на 50 ГГц, чтобы получить интервал в 50 ГГЦ регулировкой соотношения потенциалов между выводами управления температурой регулировки длины волны в отношении компенсатора дисперсии с первоначальным канальным интервалом в 150 ГГЦ.
В данном варианте осуществления цепь управления температурой термоэлектрического холодильного устройства используется в качестве температурного модуля управления регулировкой длины волны и температурного модуля управления компенсацией дисперсии для управления компенсатором дисперсии. Проблема, которую надо решить, состоит в том, как добиться регулирования компенсатора дисперсии, используя имеющуюся схему управления температурой, и выполнить требования по компенсации дисперсии и настройке диапазона волн компенсатора дисперсии, чтобы компенсатор дисперсии работал в режиме компенсации дисперсии, необходимом для системы, и с любой длиной волны.
На фиг.3 показана принципиальная структурная блок-схема устройства для регулировки диапазона волн компенсатора дисперсии в варианте осуществления изобретения. Устройство включает в себя центральный модуль управления, модуль обнаружения (детектирования) напряжения обратной связи и два температурных модуля управления, из которых один является температурным модулем управления регулировкой длины волны, сконфигурированным для регулирования длины волны, а другой является температурным модулем управления компенсацией дисперсии, сконфигурированным для осуществления регулирования дисперсии. Так как каждое значение длины волны соответствует одному значению температуры, в данном варианте осуществления температурный модуль управления регулировкой длины волны реализован как одна цепь управления температурой. Так как каждое значение дисперсии соответствует трем значениям температуры, в настоящем варианте осуществления температурный модуль управления компенсацией дисперсии реализован тремя цепями управления температурой. В этом варианте осуществления модуль обнаружения напряжения обратной связи содержит четыре цепи индикатора напряжения, каждая цепь индикатора напряжения соответствует одной цепи управления температурой.
Конкретный процесс, в котором устройство по этому изобретению осуществляет регулирование дисперсии и регулирование диапазона волн в компенсаторе дисперсии, происходит следующим образом:
1) центральный модуль управления осуществляет поиск значения температуры, соответствующего искомому задаваемому значению дисперсии, по таблице соответствия температуры дисперсии, соответствующей компенсатору дисперсии. Искомое задаваемое значение дисперсии в данном варианте осуществления равно 100, и температура дисперсии в таблице соответствия, соответствующая компенсатору дисперсии, показана в Таблице 1. Как видно из таблицы, три значения температуры, соответствующие значению дисперсии 100, составляют соответственно 37,7°C, 103,5°C и 70°C.
Таблица 1
196.000 ТГц
С1=-80
С2=-150
С3=34
D
Т1
Т2
Th
0
36.1
105.1
70
100
37.7
103.5
70
200
38
103.2
70
…
…
…
…
Центральный модуль управления затем вычисляет заданное значение напряжения, соответствующее температуре, полученной из таблицы, в соответствии с отношением между значением сопротивления РДТ в компенсаторе дисперсии и температурой, как показано в Формуле (1), и соотношением между установленным напряжением и значением сопротивления РДТ, определяемым схемным отношением цепи индикатора напряжения в модуле детектирования напряжения обратной связи, как показано в Формуле (2). Так как значение дисперсии соответствует трем значениям температуры, вычисляются три значения заданного напряжения. Принципиальная схема цепи определения напряжения в модуле обнаружения напряжения обратной связи в данном варианте осуществления представлена фиг.4.
<mrow><msub><mi>R</mi><mrow><mi>R</mi><mi>T</mi><mi>D</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>R</mi><mn>0</mn></msub><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>A</mi><mi>T</mi><mo>+</mo><mi>B</mi><msup><mi>T</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mi>C</mi><msup><mi>T</mi><mn>3</mn></msup></mrow><mo>]</mo></mrow><mtext>                    </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>1</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
0
где Т - значение температуры, R равно 1000Ω, А равно 0.0039083, В равно - 5.775Е-07 и С равно - 4.183Е-12.
<mrow><msub><mi>V</mi><mi>O</mi></msub><mo>=</mo><mi>V</mi><mi>r</mi><mo>*</mo><msub><mi>R</mi><mrow><mi>R</mi><mi>T</mi><mi>D</mi></mrow></msub><mo>/</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>R</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>R</mi><mrow><mi>R</mi><mi>T</mi><mi>D</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msub><mi>R</mi><mi>f</mi></msub><mo>/</mo><msub><mi>R</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>R</mi><mi>f</mi></msub><mo>/</mo><msub><mi>R</mi><mn>4</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mi>V</mi><mi>r</mi><mo>*</mo><msub><mi>R</mi><mi>f</mi></msub><mo>/</mo><msub><mi>R</mi><mn>2</mn></msub><mtext>          </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>2</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
2) Центральный модуль управления определяет значение температуры, соответствующее целевой задаваемой длине волны в соответствии с центральной длиной волны компенсатора дисперсии, целевую задаваемую длину волны и параметр регулирования длины волны компенсатора дисперсии (см. С1, С2 и С3 в Таблице 1). Установленное значение напряжения, соответствующее значению температуры, вычисляется по Формуле (1) и Формуле (2).
3) Центральный модуль управления соответственно вводит три значения напряжения регулировки дисперсии, соответствующие целевому задаваемому значению дисперсии, на три цепи управления температурой в температурном модуле управления компенсации дисперсии после того, как выполнено цифроаналоговое преобразование для трех значений заданного напряжения регулировки дисперсии с помощью ЦАП, и в то же время вводит одно значение заданного напряжения регулировки длины волны, соответствующее целевой задаваемой длине волны, на цепь управления температуры в модуле управления температуры компенсации дисперсии после выполнения цифроаналогового преобразования с помощью ЦАП значения заданного напряжения регулировки длины волны.
4) В данном варианте осуществления каждая цепь управления температурой является отрицательной обратной связью контрольной цепи ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальной). Как показано на фиг.5, представляющей принципиальную структурную блок-схему всех функциональных элементов, сконфигурированных для осуществления температурного управления в данном изобретении, один входной конец цепи управления температуры является выходным концом ЦАП, а другой входной конец является выходным концом цепи индикатора напряжения в модуле обнаружения напряжения обратной связи, соответственно. Выход каждой цепи управления температурой отправляется на два выходных контакта управления температурой (напр., Heater +, Heater -) компенсатора дисперсии. Если разница между двумя входными сигналами равна нулю, это означает, что заданное значение получено, и выход остается текущим постоянным значением. Если разница не равна нулю, цепь управления температурой регулирует соотношение потенциалов между двумя выходными контактами управления температурой компенсатора дисперсии в соответствии с положительной или отрицательной разницей, для регулировки текущего направления. Коэффициент заполнения выхода сигнала импульсной модуляции изменяется по этой разнице, чтобы регулировать выходной ток. Два входа регулируются в том направлении, где разница равна 0. После того как достигнута разница, равная 0, уровневый сигнал может вернуться на центральный модуль управления, показывая, что значение температуры в этой точке зафиксировано, установка дисперсии или регулировка длины волны завершена. С помощью контроля обратной связи значение напряжения обратной связи окончательно выравнивается с заданным значением напряжения, и система фиксируется. Подъем или падение температуры осуществляется в компенсаторе дисперсии в соответствии с размером и направлением тока, который в итоге отражается в различных настройках сетки внутри модуля или в изменении плотности оптоволокна, таким образом осуществляя изменение длины волны и регулировку дисперсии в компенсаторе дисперсии.
Очевидно, что специалисты в данной области могут вносить различные изменения и использовать вариации настоящего изобретения, не выходя за рамки объема изобретения. Таким образом, если эти модификации и вариации не выходят за рамки объема формулы изобретения и эквивалентного технологического решения такового, изобретение включает в себя такие изменения и вариации.