專利名稱：光傳輸系統(tǒng)、光收發(fā)單元及其相干頻率調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光傳輸系統(tǒng)、光收發(fā)單元及其相干頻率調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
移動(dòng)互聯(lián)、視頻、寬帶上網(wǎng)等業(yè)務(wù)的迅猛增長，給運(yùn)營商城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)帶來了巨大流量壓力。為了保障用戶體驗(yàn)，運(yùn)營商必須提升城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)的容量，從而推動(dòng)40Gbit/sU00Gbit/s甚至400Gbit/s、lTbit/s等超高速WDM系統(tǒng)部署和研制。隨著WDM系統(tǒng)傳輸速率的提高，傳輸技術(shù)的發(fā)展也遇到了更高的挑戰(zhàn)，為提高頻譜效率、抑制線性損傷，提高OSNR容限以及提高接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍，WDM系統(tǒng)需要依靠高級(jí)調(diào)制格式以及相干光通信技術(shù)來解決，如現(xiàn)有的40Gbit/s和100Gbit/s的WDM系統(tǒng)中，采用了相干雙極化四相相移鍵控(DP-QPSK)調(diào)制方式，使系統(tǒng)達(dá)到與lOGbit/s WDM系統(tǒng)傳輸性能相近的水平。相干光通信系統(tǒng)中，光收發(fā)單元的發(fā)送機(jī)采用外調(diào)制方式將用戶輸入信號(hào)調(diào)制到發(fā)送光信號(hào)上進(jìn)行傳輸；在接收端，接收信號(hào)首先與一本振光信號(hào)進(jìn)行相干耦合，然后由平衡接收機(jī)進(jìn)行探測。根據(jù)本振光信號(hào)頻率與發(fā)送信號(hào)光頻率不等或相等，可分為外差檢測和零差檢測，零差檢測要求本振光頻率與信號(hào)光頻率嚴(yán)格匹配并且相位鎖定，而外差檢測要求本振光頻率和信號(hào)光頻率相差保持在一定范圍內(nèi)，差異越小性能越高。圖I顯示了現(xiàn)有相干光收發(fā)單元的原理框圖。以西向發(fā)送、東向接收為例，西向光收發(fā)單元中的發(fā)送激光器的頻率固定，用戶信號(hào)經(jīng)調(diào)制后加載到發(fā)送光信號(hào)上再由合波器形成相干信號(hào)發(fā)送給WDM網(wǎng)絡(luò)。相干信號(hào)到達(dá)東向光收發(fā)單元后，與本振光混頻輸出中頻信號(hào)供接收機(jī)接收，接收機(jī)根據(jù)中頻信號(hào)的質(zhì)量輸出控制信號(hào)控制頻率調(diào)整控制器調(diào)整本振激光器的輸出頻率，通過這種反饋控制，使得東向光收發(fā)單元的本振光頻率接近于西向光收發(fā)單元的發(fā)送激光器的頻率，實(shí)現(xiàn)傳輸性能的最優(yōu)化。東向發(fā)送、西向接收的機(jī)理與以上描述類似，在此不再贅述。由此可見，現(xiàn)有的相干光通信系統(tǒng)中，光收發(fā)單元都具有兩個(gè)激光器，一個(gè)作為發(fā)送激光器，另一個(gè)作為本振激光器，由于激光器比較昂貴，體積和功耗都較大，從而提高了WDM系統(tǒng)的成本，并帶來光收發(fā)單元體積和功耗的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決WDM系統(tǒng)中，由于光收發(fā)單元必須設(shè)置兩個(gè)激光器，從而提聞了 WDM系統(tǒng)成本的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種光收發(fā)單元，包括激光器、頻率調(diào)整控制器、發(fā)送機(jī)、接收機(jī)、握手協(xié)議處理器和光功率調(diào)整器，所述頻率調(diào)整控制器控制所述激光器的產(chǎn)生的光信號(hào)的頻率；所述發(fā)送機(jī)通過調(diào)制器將用戶信號(hào)加載到所述光信號(hào)上并生成相干信號(hào)輸出給WDM網(wǎng)絡(luò)；所述接收機(jī)通過混頻器將收到經(jīng)WDM網(wǎng)絡(luò)
3傳輸來的相干信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號(hào)，并轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?hào)供用戶使用，所述混頻器利用所述激光器的光信號(hào)作為本振光信號(hào)；所述握手協(xié)議處理器與對應(yīng)的光收發(fā)單兀交互各自的激光器頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)，并根據(jù)收到的激光器頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)鎖定所述激光器的輸出光信號(hào)的頻率；所述光功率調(diào)整器根據(jù)收到的相干光信號(hào)的光功率調(diào)整所述激光器的輸出光功率，使所述本振光信號(hào)的光功率達(dá)到最優(yōu)化值。在上述光收發(fā)單元中，所述頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)依次經(jīng)光收發(fā)單元、WDM設(shè)備背板總線和光監(jiān)控信道收發(fā)單元傳輸給WDM網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明還提供了一種光傳輸系統(tǒng)，包括經(jīng)WDM網(wǎng)絡(luò)連接的第一光收發(fā)單元和第二光收發(fā)單元，所述第一光收發(fā)單元和第二光收發(fā)單元采用的是上述的光收發(fā)單元。 在上述光傳輸系統(tǒng)中，所述頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)通過WDM網(wǎng)絡(luò)的光監(jiān)控信道在第一光收發(fā)單元和第二光收發(fā)單元之間傳輸，且所述頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)依次經(jīng)光收發(fā)單元、WDM設(shè)備背板總線和光監(jiān)控信道收發(fā)單元傳輸給WDM網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明還提供了一種光傳輸系統(tǒng)的相干頻率調(diào)整方法，包括以下步驟東向和西向光收發(fā)單元初始化，并通過握手協(xié)議協(xié)商確定主機(jī)和從機(jī)地位；主機(jī)鎖定主機(jī)激光器的頻率，并通過握手協(xié)議發(fā)送主機(jī)激光器鎖定狀態(tài)信號(hào)給從機(jī)；從機(jī)接收到所述主機(jī)激光器鎖定狀態(tài)信號(hào)后，調(diào)整從機(jī)激光器到從機(jī)混頻器的輸入光功率，使輸入到從機(jī)混頻器的光功率達(dá)到最優(yōu)化值；從機(jī)調(diào)整從機(jī)激光器的頻率，同時(shí)持續(xù)檢測接收信號(hào)的質(zhì)量，在接收信號(hào)質(zhì)量達(dá)到最佳時(shí)將從機(jī)激光器頻率鎖定；從機(jī)激光器頻率鎖定后，通過握手協(xié)議發(fā)送從機(jī)激光器鎖定狀態(tài)信號(hào)給主機(jī)，主機(jī)根據(jù)輸出到從機(jī)的光功率調(diào)整主機(jī)激光器到主機(jī)混頻器的輸入光功率，使輸入到主機(jī)混頻器的光功率達(dá)到最優(yōu)化值。在上述方法中，所述最優(yōu)化值為用戶根據(jù)FEC糾錯(cuò)率最低原則設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值。在上述方法中，確定主機(jī)和從機(jī)的方式采用以下兩種方式之一東向站點(diǎn)為主機(jī)、西向站點(diǎn)為從機(jī)；光收發(fā)單元所處的站點(diǎn)IP地址小者為主機(jī)，IP地址大者為從機(jī)。本發(fā)明，采用OSC或OTN開銷的方式建立了東、西向光收發(fā)單元之間的協(xié)調(diào)機(jī)制，并采用光功率調(diào)整單元控制輸出給混頻器和調(diào)制器的光功率，從而可以在光收發(fā)單元中只用一個(gè)激光器，降低了 WDM系統(tǒng)成本以及光收發(fā)單元的體積和功耗。


圖I是現(xiàn)有相干光收發(fā)單兀和WDM系統(tǒng)原理框圖；圖2是本發(fā)明的相干光收發(fā)單元原理框圖；圖3是本發(fā)明的WDM系統(tǒng)原理框圖。
具體實(shí)施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
如圖2所示，本發(fā)明提供的光收發(fā)單元包括激光器11、頻率調(diào)整控制器12、發(fā)送機(jī)13、接收機(jī)14以及握手協(xié)議處理器15和光功率調(diào)整器16。
其中激光器11用于產(chǎn)生光信號(hào)，頻率調(diào)整控制器12用于控制激光器11產(chǎn)生的光信號(hào)的頻率。發(fā)送機(jī)13收到用戶輸入信號(hào)后，經(jīng)調(diào)制器17調(diào)制后加載到激光器11產(chǎn)生的光信號(hào)上，然后通過合波器生成相干信號(hào)輸出到WDM網(wǎng)絡(luò)，對于收到經(jīng)WDM傳輸來的相干信號(hào)，首先經(jīng)混頻器18轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號(hào)，再經(jīng)接收機(jī)14轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?hào)供用戶使用，其中混頻器18利用激光器11產(chǎn)生的光信號(hào)作為本振光信號(hào)。本發(fā)明中，激光器僅有一個(gè)，其產(chǎn)生的光信號(hào)既作為發(fā)送光信號(hào)，又作為混頻器的本振光信號(hào)，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中特別設(shè)置了握手協(xié)議處理器15和光功率調(diào)整器16，通過握手協(xié)議處理器15與對應(yīng)的光收發(fā)單元交互各自的激光器頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)，并根據(jù)收到的激光器頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)鎖定激光器的光信號(hào)的頻率，光功率調(diào)整器16根據(jù)收到的相干光信號(hào)的光功率調(diào)整激光器的功率，使本振光信號(hào)的光功率達(dá)到最優(yōu)化值。本發(fā)明中，激光器的頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)依次經(jīng)光收發(fā)單元、WDM設(shè)備背板總線和光監(jiān)控信道收發(fā)單元傳輸給WDM網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明相對于圖I所示的現(xiàn)有技術(shù)，增加了握手協(xié)議處理器和光功率調(diào)整器，并將圖I中的發(fā)送激光器和本振激光器合并為一個(gè)激光器，從而降低了成本。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了一種光傳輸系統(tǒng)，如圖3所示，包括經(jīng)WDM網(wǎng)絡(luò)連接的第一光收發(fā)單元10和第二光收發(fā)單元20，第一光收發(fā)單元10和第二光收發(fā)單元20采用的均是上述結(jié)構(gòu)的光收發(fā)單元。第一光收發(fā)單元10為西向光收發(fā)單元，第二光收發(fā)單元20為東向光收發(fā)單兀,西向光收發(fā)單兀10的輸出信號(hào)經(jīng)過合波器合波后,經(jīng)WDM網(wǎng)絡(luò)傳送到東向接收端，在東向接收端經(jīng)分波器后送到東向光收發(fā)單元20。相對于現(xiàn)有的WDM系統(tǒng)，本發(fā)明中光收發(fā)單元的激光器調(diào)整信息通過背板總線傳送到OSC單元(光監(jiān)控信道收發(fā)單元)，通過OSC單元傳送到對端后，再通過背板總線傳送到對端的光收發(fā)單元，實(shí)現(xiàn)東向和西向光收發(fā)單元的協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)東西向激光器的相互鎖定。上述光傳輸系統(tǒng)中，激光器的頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)通過WDM網(wǎng)絡(luò)的光監(jiān)控信道在第一光收發(fā)單元和第二光收發(fā)單元之間傳輸，且所述頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)依次經(jīng)光收發(fā)單元、WDM設(shè)備背板總線和OSC單元傳輸給WDM網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明還提供了一種光傳輸系統(tǒng)的相干頻率調(diào)整方法，包括以下步驟
步驟10、在東向和西向站點(diǎn)的光收發(fā)單元初始化時(shí)，兩個(gè)光收發(fā)單元通過握手協(xié)議處理器，將各自所處站點(diǎn)的站點(diǎn)信息通過背板傳送到OSC單元，OSC再通過WDM網(wǎng)絡(luò)將相應(yīng)的站點(diǎn)信息傳送到對方，東向和西向光收發(fā)單元通過兩個(gè)單元所處的站點(diǎn)信息確定自己是屬于主機(jī)還是從機(jī)。確定主機(jī)和從機(jī)的方式有兩種一是東向站點(diǎn)為主機(jī)、西向站點(diǎn)為從機(jī)；二是光收發(fā)單元所處的站點(diǎn)IP地址小者為主機(jī)，IP地址大者為從機(jī)。步驟20、東向和西向光收發(fā)單元協(xié)商完成主機(jī)和從機(jī)地位后，主機(jī)的激光器的頻率調(diào)整控制器鎖定，主機(jī)激光器不進(jìn)行頻率調(diào)整，主機(jī)激光器頻率鎖定后，通過握手協(xié)議處理器發(fā)送主機(jī)激光器鎖定狀態(tài)信號(hào)給從機(jī)；光收發(fā)單元的激光器調(diào)整信息通過背板總線傳送到光監(jiān)控信道OSC單元，通過OSC單元傳送到對端后，再通過背板總線傳送到對端的光收發(fā)單元，實(shí)現(xiàn)東向和西向光收發(fā)單元的協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)東西向激光器的相互鎖定。步驟30、從機(jī)接收到主機(jī)的激光器鎖定狀態(tài)信號(hào)后，檢測分波單元輸出到從機(jī)的光功率，并通過光功率調(diào)整器，控制激光器到從機(jī)混頻器的輸入光功率，使輸入到從機(jī)混頻器的光功率達(dá)到最優(yōu)化值；步驟40、從機(jī)接收機(jī)通過頻率調(diào)制控制器控制從機(jī)激光器的頻率，同時(shí)持續(xù)檢測接收信號(hào)的質(zhì)量，使接收機(jī)信號(hào)質(zhì)量最佳時(shí)頻率調(diào)整控制器將從機(jī)激光器頻率鎖定；步驟50、從機(jī)激光器頻率鎖定后，從機(jī)通過從機(jī)的握手協(xié)議處理器發(fā)送從機(jī)激光器鎖定狀態(tài)信號(hào)給主機(jī)。主機(jī)接收到從機(jī)器鎖定狀態(tài)指示信號(hào)后，檢測分波單元輸出到從機(jī)的光功率,并通過主機(jī)光功率調(diào)整器,控制主颯激光器到主機(jī)混頻器的輸入光功率,使輸入到主機(jī)混頻器的光功率達(dá)到最優(yōu)化值。通過以上方法，從機(jī)的激光器頻率和主機(jī)的激光器頻率達(dá)到相近甚至相同，使得主機(jī)和從機(jī)混頻器的輸入頻率和激光器頻率也達(dá)到相近甚至相同，從而使主機(jī)和從機(jī)的接收機(jī)性能達(dá)到最優(yōu)化。本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.光收發(fā)單元，包括激光器，產(chǎn)生光信號(hào)；頻率調(diào)整控制器，控制所述激光器的光信號(hào)的頻率；發(fā)送機(jī)，通過調(diào)制器將用戶信號(hào)加載到所述光信號(hào)上并生成相干信號(hào)輸出給WDM網(wǎng)絡(luò)；接收機(jī)，通過混頻器將收到經(jīng)WDM網(wǎng)絡(luò)傳輸來的相干信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹蓄l信號(hào)，并轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲂盘?hào)供用戶使用，所述混頻器利用所述激光器的光信號(hào)作為本振光信號(hào)；其特征在于，還包括握手協(xié)議處理器，與對應(yīng)的光收發(fā)單元交互各自的激光器頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)，并根據(jù)收到的激光器頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)鎖定所述激光器的輸出光信號(hào)的頻率；光功率調(diào)整器，根據(jù)收到的相干光信號(hào)的光功率調(diào)整所述激光器的輸出光功率，使所述本振光信號(hào)的光功率達(dá)到最優(yōu)化值。
2.如權(quán)利要求I所述的光收發(fā)單元，其特征在于，所述頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)依次經(jīng)光收發(fā)單元、WDM設(shè)備背板總線和光監(jiān)控信道收發(fā)單元傳輸給WDM網(wǎng)絡(luò)。
3.光傳輸系統(tǒng)，包括經(jīng)WDM網(wǎng)絡(luò)連接的第一光收發(fā)單元和第二光收發(fā)單元，其特征在于，所述第一光收發(fā)單元和第二光收發(fā)單元采用如權(quán)利要求I所述的光收發(fā)單元。
4.如權(quán)利要求3所述的光傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)通過WDM網(wǎng)絡(luò)的光監(jiān)控信道在第一光收發(fā)單元和第二光收發(fā)單元之間傳輸，且所述頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)依次經(jīng)光收發(fā)單元、WDM設(shè)備背板總線和光監(jiān)控信道收發(fā)單元傳輸給WDM網(wǎng)絡(luò)。
5.光傳輸系統(tǒng)的相干頻率調(diào)整方法，其特征在于，包括以下步驟東向和西向光收發(fā)單元初始化，并通過握手協(xié)議協(xié)商確定主機(jī)和從機(jī)地位；主機(jī)鎖定主機(jī)激光器的頻率，并通過握手協(xié)議發(fā)送主機(jī)激光器鎖定狀態(tài)信號(hào)給從機(jī)；從機(jī)接收到所述主機(jī)激光器鎖定狀態(tài)信號(hào)后，調(diào)整從機(jī)激光器到從機(jī)混頻器的輸入光功率，使輸入到從機(jī)混頻器的光功率達(dá)到最優(yōu)化值；從機(jī)調(diào)整從機(jī)激光器的頻率，同時(shí)持續(xù)檢測接收信號(hào)的質(zhì)量，在接收信號(hào)質(zhì)量達(dá)到最佳時(shí)將從機(jī)激光器頻率鎖定；從機(jī)激光器頻率鎖定后，通過握手協(xié)議發(fā)送從機(jī)激光器鎖定狀態(tài)信號(hào)給主機(jī)，主機(jī)根據(jù)輸出到從機(jī)的光功率調(diào)整主機(jī)激光器到主機(jī)混頻器的輸入光功率，使輸入到主機(jī)混頻器的光功率達(dá)到最優(yōu)化值。
6.如權(quán)利要求5所述的光傳輸系統(tǒng)的相干頻率調(diào)整方法，其特征在于，所述最優(yōu)化值為用戶根據(jù)FEC糾錯(cuò)率最低原則設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值。
7.如權(quán)利要求5所述的光傳輸系統(tǒng)的相干頻率調(diào)整方法，其特征在于，確定主機(jī)和從機(jī)的方式米用以下兩種方式之一東向站點(diǎn)為主機(jī)、西向站點(diǎn)為從機(jī)；光收發(fā)單元所處的站點(diǎn)IP地址小者為主機(jī)，IP地址大者為從機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光傳輸系統(tǒng)、光收發(fā)單元及其相干頻率調(diào)整方法，光收發(fā)單元中增加了握手協(xié)議處理器和光功率調(diào)整器，混頻器利用激光器的光信號(hào)作為本振光信號(hào)，握手協(xié)議處理器與對應(yīng)的光收發(fā)單元交互各自的激光器頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)，并根據(jù)收到的激光器頻率鎖定狀態(tài)信號(hào)鎖定激光器的輸出光信號(hào)的頻率；光功率調(diào)整器根據(jù)收到的相干光信號(hào)的光功率調(diào)整激光器的輸出光功率，使本振光信號(hào)的光功率達(dá)到最優(yōu)化值。本發(fā)明采用OSC或OTN開銷的方式建立了東、西向光收發(fā)單元之間的協(xié)調(diào)機(jī)制，并采用光功率調(diào)整單元控制輸出給混頻器和調(diào)制器的光功率，從而可以在光收發(fā)單元中只用一個(gè)激光器，降低了WDM系統(tǒng)成本以及光收發(fā)單元的體積和功耗。
文檔編號(hào)H04B10/40GK102946282SQ20121052586
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者陳德華, 李玲, 汪俊芳 申請人:烽火通信科技股份有限公司