專利名稱：基于eam的d8psk/ask正交光標(biāo)記擦除和插入的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，特別涉及一種基于電吸收調(diào)制器(EAM)的差分八相移鍵 控/幅移鍵控(D8PSK/ASK)正交光標(biāo)記擦除和插入的方法與裝置。
背景技術(shù)：
通信網(wǎng)的現(xiàn)狀是光傳輸網(wǎng)與電交換網(wǎng)的并存，兩個網(wǎng)之間大量的光/電、電/光接 口適配和速率匹配操作，降低了網(wǎng)絡(luò)資源利用率和網(wǎng)絡(luò)性能。由于電的“速率瓶頸”與光的 “處理瓶頸”，全電網(wǎng)與全光網(wǎng)均不現(xiàn)實。針對目前的交換技術(shù)狀況與器件發(fā)展水平，通過采 用數(shù)據(jù)信息在光域進行交換，而控制信息在節(jié)點處進行光電轉(zhuǎn)換以控制數(shù)據(jù)信息，這樣一 種光電混合的光分組交換網(wǎng)是下一代通信網(wǎng)的發(fā)展方向。
光標(biāo)記交換(OLS，Optical Label Switching)技術(shù)作為光分組交換網(wǎng)絡(luò)的一種 有效實現(xiàn)方式，綜合了電信息處理的靈活性和光信號交換的大粒度特點，其主要思想是將 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息與網(wǎng)絡(luò)路由控制信息封裝成光包，高速業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息作為載荷在光域內(nèi)進行 傳輸與交換，而速率較低的路由控制信息采用光標(biāo)記的形式，在每個節(jié)點將其轉(zhuǎn)換為電信 號加以處理。光標(biāo)記的產(chǎn)生、提取、擦除與重寫是光標(biāo)記交換網(wǎng)的核心技術(shù)。正交光標(biāo)記技 術(shù)利用光信號的不同分量分別承載載荷和標(biāo)記信息，具有較高的頻譜利用率和接收機靈敏 度，比較容易實現(xiàn)標(biāo)記和載荷的分離，且不需要嚴格的時間同步，可提供不同等級的服務(wù)， 而成為未來光通信交換網(wǎng)絡(luò)的一種理想方案。
差分八相移鍵控/幅移鍵控(D8PSK/ASK)正交調(diào)制格式作為一種新型的正交光標(biāo) 記方案，在沒有增加任何額外資源消耗的情況下，增大了光分組數(shù)據(jù)信號的傳輸速率，提高 了網(wǎng)絡(luò)傳輸容量與性能。在此正交調(diào)制方式上實現(xiàn)標(biāo)記擦除的方法有采用光纖環(huán)路鏡的光 標(biāo)簽擦除濾波器，利用半導(dǎo)體-增益調(diào)制(SOA-XGM)作為波長變化器進行光標(biāo)記擦除與插 入，利用載波抑制的方式產(chǎn)生與舊標(biāo)記相同的頻率載波來代替舊標(biāo)記的載波，通過調(diào)制再 加入新的標(biāo)記。這些方法都需要很多的器件，使得整個系統(tǒng)的花費很高，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜， 在實現(xiàn)上有很高的要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光標(biāo)記擦除 和插入的現(xiàn)有方法消光比差、速率低、接收靈敏度不夠的問題，提供了一種新型的標(biāo)記擦除 和插入的方法，用以改進信號質(zhì)量和消光比，結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)容易。
本發(fā)明實施例提供了一種基于電吸收調(diào)制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交 光標(biāo)記擦除和插入的方法，該方法包括
A、在邊緣路由器，將載荷和標(biāo)記信息分別加載到光載波的相位與振幅上，形成差 分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號；
B、利用由單模光纖、色散補償光纖、摻鉺光纖放大器所組成的傳輸鏈路來傳送所述差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號；
C、在核心路由器處利用電吸收調(diào)制器擦除上述差分八相移鍵控/幅移鍵控正交 調(diào)制信號的標(biāo)記信息，并在擦除舊標(biāo)記后的光載波的振幅上加載新的標(biāo)記，形成新的差分 八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號；
D、利用傳輸鏈路將加載了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號傳送至目的節(jié)點；
E、通過耦合器將接收到的加載了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號分為功率相等的兩 路，分別送入差分八相移鍵控信號解調(diào)器與幅移鍵控信號解調(diào)器，解調(diào)出載荷與標(biāo)記信息。
上述方法中，步驟A所述，將載荷和標(biāo)記信息分別加載到光載波的相位與振幅上， 形成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號的方法包括
通過現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片將所述載荷串并轉(zhuǎn)換為三路并行信號，并進 行差分預(yù)編碼，將編碼后的三路信號分別送入到三個相位調(diào)制器的電信號輸入端口，使所 述三路信號加載到光載波的相位上，生成差分八相移鍵控信號；將標(biāo)記信息送入單臂馬赫 則德爾調(diào)制器的電輸入端口，將上述差分八相移鍵控信號送入單臂馬赫則德爾調(diào)制器的光 輸入端口，通過幅移鍵控調(diào)制方式將標(biāo)記信息加載到光載波的振幅上，產(chǎn)生差分八相移鍵 控/幅移鍵控正交調(diào)制信號。
上述方法中，步驟C所述在核心路由器處利用電吸收調(diào)制器擦除上述差分八相移 鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號的標(biāo)記信息，并在擦除舊標(biāo)記后的光載波的振幅上加載新的 標(biāo)記的方法包括
Cl、舊標(biāo)記的擦除通過耦合器將上述正交調(diào)制信號分為功率相等的兩路，上支 路信號通過幅移鍵控信號解調(diào)器解調(diào)出原標(biāo)記信息，利用反相器對原標(biāo)記信息做邏輯非運 算，并加載至電吸收調(diào)制器的電輸入端口，下支路信號通過延時器后，利用摻鉺光纖放大 器對信號進行放大，將放大后的信號加載至電吸收調(diào)制器的光輸入端口，完成舊標(biāo)記的擦 除；
C2、新標(biāo)記的插入通過光帶通濾波器濾除在擦除舊標(biāo)記時產(chǎn)生的啁啾，利用摻 鉺光纖放大器對濾波后的信號進行放大，并加載至電吸收調(diào)制器的光輸入端口，電輸入端 口加載新標(biāo)記信息，通過幅移鍵控調(diào)制方式將新標(biāo)記加載到擦除舊標(biāo)記后的光載波的振幅 上，完成新標(biāo)記的插入，形成新的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號。
上述方法中，步驟E所述，通過耦合器將接收到的加載了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制 信號分為功率相等的兩路，分別送入差分八相移鍵控信號解調(diào)器與幅移鍵控信號解調(diào)器， 解調(diào)出載荷與標(biāo)記信息的方法包括
E1、將步驟E中所述功率相等的兩路信號中的一路信號送入差分八相移鍵控信號 解調(diào)器并解調(diào)出載荷，其具體步驟包括
E11、通過一個耦合器將所述功率相等的兩路信號中的一路再次分為功率相等的 兩路信號，這兩路信號依次通過耦合器、馬赫則德爾干涉儀，將光載波所攜帶的相位差信息 轉(zhuǎn)化為八路攜帶了振幅信息的光信號，并通過光電檢測器將這八路光信號轉(zhuǎn)化為電信號；
E12、對經(jīng)過同一個馬赫則德爾干涉儀，并轉(zhuǎn)化為電信號的兩路信號做減法判決， 上支路判決得到的兩路信號即為步驟A所述三路并行信號中的兩路，下支路判決得到的兩 路信號再經(jīng)過邏輯異或運算便可得到步驟A所述三路并行信號中的另外一路，通過FPGA芯 片對所產(chǎn)生的三路并行信號做并串轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的串行信號即為原載荷信息；
E2、將步驟E中所述功率相等的兩路信號中的令一路信號送入幅移鍵控信號解調(diào) 器并解調(diào)出標(biāo)記信息，其具體步驟包括
E21、正交信號首先經(jīng)過光帶通濾波器，濾除在信道中引入的噪聲，再經(jīng)過光電檢 測器將差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光信號中的振幅信息轉(zhuǎn)化為電信號；
E22、通過前置放大器將電信號放大，利用低通濾波器將放大后的電信號進行濾波 整形，解調(diào)出標(biāo)記信息。
本發(fā)明實施例還提供了一種基于電吸收調(diào)制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控正 交光標(biāo)記擦除和插入的裝置，所述裝置包括發(fā)送裝置、鏈路裝置、標(biāo)記擦除與插入裝置及接 收裝置；
所述發(fā)送裝置包括差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號生成模塊；所述差分 八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號生成模塊，用于將載荷信息通過差分八相移鍵控調(diào)制 方式加載到光載波的相位上，將標(biāo)記信息通過幅移鍵控調(diào)制方式加載到所述光載波的振幅 上，從而生成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號；
所述鏈路裝置包括單模光纖、色散補償光纖和摻鉺光纖放大器，用于傳輸所述差 分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號，并補償在傳輸過程中引起的功率損耗及色散；
所述標(biāo)記擦除與插入裝置包括舊標(biāo)記的擦除模塊與新標(biāo)記的插入模塊；所述舊標(biāo) 記的擦除模塊用于擦除發(fā)送裝置發(fā)送過來的正交標(biāo)記信號中的標(biāo)記信息，使正交調(diào)制信號 去正交化，變?yōu)橹粩y帶載荷信息的光載波信號；所述新標(biāo)記的插入模塊用于將新標(biāo)記信息 加載到去正交化后只攜帶載荷信息的光載波的振幅上，形成新的差分八相移鍵控/幅移鍵 控正交調(diào)制信號；
所述接收裝置包括差分八相移鍵控信號解調(diào)模塊和幅移鍵控信號解調(diào)模塊；所述 差分八相移鍵控信號解調(diào)模塊用于將插入了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號中的差分八相移 鍵控信號解調(diào)出來并還原為原光分組數(shù)據(jù)中的載荷；所述幅移鍵控信號解調(diào)模塊用于將插 入了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號中的幅移鍵控信號解調(diào)出來并還原為新插入的標(biāo)記信息。
上述發(fā)送裝置中，所述差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號生成模塊包括
激光器，產(chǎn)生穩(wěn)定的光載波，并通過光纖送至相移為π的相位調(diào)制器的光信號輸 入端口 ；
FPGA高速電信號處理器，通過FPGA對所述光分組數(shù)據(jù)中的載荷進行串并轉(zhuǎn)換，將 一路速率為τ的串行信號轉(zhuǎn)換為三路速率為τ/3的并行信號，并按照差分八相移鍵控的 差分編碼規(guī)則對這三路信號做差分預(yù)編碼；
三個相位調(diào)制器，其相移依次為π、π/2、π/4，將所述經(jīng)過差分預(yù)編碼后的三路 并行信號分別送入三個相位調(diào)制器，加載至光載波的相位上，生成差分八相移鍵控信號；
單臂馬赫則德爾調(diào)制器，將所述標(biāo)記信息加載至單臂馬赫則德爾調(diào)制器的電輸入 端口，將所述加載了差分八相移鍵控信號的光載波送入單臂馬赫則德爾調(diào)制器的光輸入端 口，通過幅移鍵控調(diào)制方式將標(biāo)記信息加載到光載波的振幅上，生成差分八相移鍵控/幅 移鍵控正交調(diào)制信號。
上述標(biāo)記擦除與插入裝置中，所述舊標(biāo)記的擦除模塊包括
耦合器，用于將正交調(diào)制信號按功率平均分為兩路；
ASK信號解調(diào)器，用于解調(diào)正交調(diào)制信號中的幅移鍵控信號；
反相器，用于將解調(diào)出來的幅移鍵控信號按邏輯取反；
延時器，用于正交調(diào)制信號的延遲；
摻鉺光纖放大器，對延時后的正交調(diào)制信號的功率進行放大；
電吸收調(diào)制器，將邏輯取反后的幅移鍵控信號加載到電吸收調(diào)制器的電輸入端 口，光輸入端口輸入正交調(diào)制信號，從而擦除正交調(diào)制信號的振幅信息，使光載波上只攜帶 載荷信息。
上述標(biāo)記擦除與插入裝置中，所述新標(biāo)記的插入模塊包括
光帶通濾波器，用于濾除在擦除舊標(biāo)記時產(chǎn)生的啁啾；
摻鉺光纖放大器，對擦除舊標(biāo)記后的光波信號的功率進行放大；
電吸收調(diào)制器，通過幅移鍵控調(diào)制方式將新標(biāo)記信息加載到擦除了標(biāo)記后的光載 波信號振幅上，生成新的正交調(diào)制信號。
上述接收裝置中，所述差分八相移鍵控信號解調(diào)模塊包括
三個耦合器，用于將正交調(diào)制信號按功率平均分為兩路；
四個馬赫則德爾干涉儀，其相移依次為3 π /8、- π /8、π /8、-3 π /8，其時移均為 3/τ，τ為光分組數(shù)據(jù)的比特速率，馬赫則德爾干涉儀用于將差分八相移鍵控信號所攜帶 的相位信息轉(zhuǎn)換為振幅信息；
四個光電檢測器，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；
四個減法判決器，用于比較兩路電信號的振幅大小，如果上支路電信號的振幅大 于下支路，則判決器輸出‘1’，否則輸出‘0’，通過FPGA高速電信號處理器來實現(xiàn)此減法判 決器功能；
邏輯異或器，用于將下支路經(jīng)減法判決器輸出的兩路信號做邏輯異或運算；
FPGA高速電信號處理器，用于將經(jīng)減法判決器輸出的上支路兩路信號與下支路一 路信號做并串轉(zhuǎn)換，將三路速率為τ/3的并行信號轉(zhuǎn)換為一路速率為τ的串行信號，完成 差分八相移鍵控信號的解調(diào)并還原出原光分組數(shù)據(jù)中的載荷。
上述接收裝置中，所述幅移鍵控信號解調(diào)模塊包括
光帶通濾波器，濾除正交調(diào)制信號在信道中引入的噪聲；
光電檢測器，將正交調(diào)制信號中的振幅信息轉(zhuǎn)化為電信號；
電信號放大器，用于將小信號放大；低通濾波器，對電信號進行濾波整形，解調(diào)出 新插入的標(biāo)記信息。
由上述本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例中，通過耦合器將 正交光標(biāo)記信息分為功率相等的兩路，上支路信號通過幅移鍵控信號解調(diào)器將正交調(diào)制信 號中的振幅信息解調(diào)出來，然后通過反相器將解調(diào)出來的振幅信息邏輯取反并加載到電吸 收調(diào)制器的電輸入端口，下支路信號經(jīng)過延遲及放大后加載到電吸收調(diào)制器的光輸入端 口，這樣就可以擦除掉光載波信號上的振幅信息；擦除掉舊標(biāo)記信息后的光載波經(jīng)過光帶 通濾波器濾除啁啾，再通過摻鉺光纖放大器進行功率放大后，加載到電吸收調(diào)制器的光輸 入端口，通過幅移鍵控調(diào)制方式將新標(biāo)記信息加載到光載波的振幅上，從而完成新標(biāo)記的 插入。電吸收調(diào)制器擦除和插入標(biāo)記時對載荷沒有負面影響，又具有啁啾可控性、低驅(qū)動電 壓、低偏振敏感性、體積小和價格低，這使得整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，對實現(xiàn)全光 標(biāo)記交換技術(shù)的發(fā)展有促進作用。


圖1為本發(fā)明實施例提供的所述方法具體實現(xiàn)示意圖一
圖2為本發(fā)明實施例提供的所述方法具體實現(xiàn)示意圖二
圖3為本發(fā)明實施例提供的所述方法具體實現(xiàn)示意圖三
圖4為本發(fā)明實施例提供的所述方法具體實現(xiàn)示意圖四
圖5為本發(fā)明實施例提供的所述裝置結(jié)構(gòu)示意圖一；
圖6為本發(fā)明實施例提供的所述裝置結(jié)構(gòu)示意圖二 ；
圖7為本發(fā)明實施例提供的所述裝置結(jié)構(gòu)示意圖三。
具體實施方式
圖1為本發(fā)明基于電吸收調(diào)制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光標(biāo)記擦除和 插入方法的流程圖?，F(xiàn)結(jié)合圖1，對本發(fā)明基于電吸收調(diào)制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控 正交光標(biāo)記擦除和插入方法進行說明，具體如下
步驟11 在邊緣路由器(Edge Router)，將載荷和標(biāo)記信息分別加載到光載波的 相位與振幅上，形成差分八相移鍵控信號/幅移鍵控(D8PSK/ASK differential 8-Level Phase-Shift Keying/Amplitude-Shift Keying)正交調(diào)制信號。
該步驟中，將載荷和標(biāo)記信息分別加載到光載波的相位與振幅上的方法包括
步驟111，通過現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA :Field-Programmable Gate Array)芯片 將所述載荷串并轉(zhuǎn)換為三路并行信號，并進行差分預(yù)編碼，將編碼后的三路信號分別送入 到三個相位調(diào)制器(PM=Phase Modulation)的電信號輸入端口，使所述三路信號加載到光 載波的相位上，生成差分八相移鍵控(D8PSK)信號；
步驟112，將標(biāo)記信息送入單臂馬赫則德爾調(diào)制器(MZM =Mach-Zehnder Modulator)的電輸入端口，將上述差分八相移鍵控信號送入單臂馬赫則德爾調(diào)制器的光輸 入端口，通過幅移鍵控調(diào)制(ASK)方式將標(biāo)記信息加載到光載波的振幅上，產(chǎn)生差分八相 移鍵控/幅移鍵控(D8PSK/ASK)正交調(diào)制信號。
步驟12 利用由單模光纖(SMF =Single Mode Fiber)、色散補償光纖(DCF Dispersion Compensation Fiber)、慘輯光纖放大器(EDFA Erbium Doped Fiber Amplifiers)所組成的傳輸鏈路來傳送所述D8PSK/ASK正交調(diào)制信號。
將正交調(diào)制信號復(fù)用到光纖鏈路上的方法、及通過單模光纖、色散補償光纖、摻鉺 光纖放大器對正交調(diào)制信號做色散補償與功率補償?shù)姆椒ǘ紝儆诂F(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容，在此不 再贅述。
步驟13 在核心路由器(Core Router)處利用電吸收調(diào)制器(EAM =Electro Absorption Modulator)擦除上述D8PSK/ASK正交調(diào)制信號的標(biāo)記信息，并在擦除舊標(biāo)記 后的光載波的振幅上加載新的標(biāo)記，形成新的D8PSK/ASK正交調(diào)制信號。
該步驟中，利用電吸收調(diào)制器(EAM)擦除上述D8PSK/ASK正交調(diào)制信號的標(biāo)記信 息，并在擦除舊標(biāo)記后的光載波的振幅上加載新的標(biāo)記的方法包括
步驟131，通過耦合器(Coupler)將步驟12傳送過來的正交調(diào)制信號分為功率 相等的兩路，上支路信號通過ASK信號解調(diào)器解調(diào)出原標(biāo)記信息，利用反相器(Inverter)對原標(biāo)記信息做邏輯非運算，并加載至EAM的電輸入端口，下支路信號通過延時器后，利用 EDFA對信號進行放大，將放大后的信號加載至EAM的光輸入端口，完成舊標(biāo)記的擦除；
步驟132，通過光帶通濾波器(OBPF :0ptical Band Pass Fiiter)濾除在擦除舊 標(biāo)記時產(chǎn)生的啁啾，利用EDFA對濾波后的信號進行放大，并加載至EAM的光輸入端口，電輸 入端口加載新標(biāo)記信息，通過ASK調(diào)制方式將新標(biāo)記加載到擦除舊標(biāo)記后的光載波的振幅 上，完成新標(biāo)記的插入，形成新的D8PSK/ASK正交調(diào)制信號。
步驟14 利用與步驟12相同的傳輸鏈路將加載了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號傳 送至目的節(jié)點。
步驟15 通過耦合器將接收到的加載了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號分為功率相 等的兩路，分別送入D8PSK信號解調(diào)器與ASK信號解調(diào)器，解調(diào)出載荷與標(biāo)記信息。
該步驟中，將功率相等的兩路信號分別送入D8PSK信號解調(diào)器與ASK信號解調(diào)器， 解調(diào)出載荷與標(biāo)記的方法包括
步驟151，將步驟15中所述功率相等的兩路信號中的一路信號送入D8PSK信號解 調(diào)器并解調(diào)出載荷，其具體步驟包括
步驟1511，通過一個耦合器(Coupler)將所述功率相等的兩路信號中的一路再 次分為功率相等的兩路信號，這兩路信號依次通過耦合器(Coupler)、馬赫則德爾干涉儀 (MZI =Mach-Zehnder hterferometer)，將光載波所攜帶的相位差信息轉(zhuǎn)化為八路攜帶了 振幅信息的光信號，并通過光電檢測器(PIN)將這八路光信號轉(zhuǎn)化為電信號；
步驟1512，對經(jīng)過同一個MZI，并轉(zhuǎn)化為電信號的兩路信號做減法判決，上支路判 決得到的兩路信號即為步驟111中所述三路并行信號中的兩路，下支路判決得到的兩路信 號再經(jīng)過邏輯異或運算便可得到步驟111中所述三路并行信號中的另外一路，通過FPGA芯 片對所產(chǎn)生的三路并行信號做并串轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的串行信號即為原載荷信息。
步驟152，將步驟15中所述功率相等的兩路信號中的令一路信號送入ASK信號解 調(diào)器并解調(diào)出標(biāo)記信息，其具體步驟包括
步驟1521，正交信號首先經(jīng)過光帶通濾波器(0BPF)，濾除在信道中引入的噪聲， 再經(jīng)過光電檢測器(PIN)將D8PSK/ASK正交信號中的振幅信息轉(zhuǎn)化為電信號；
步驟1522，通過前置放大器將電信號放大，利用低通濾波器(LPF :Low Pass Filter)將放大后的電信號進行濾波整形，解調(diào)出標(biāo)記信息。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面以一個具體實施例的具體實 現(xiàn)過程為例，并參照附圖2、3、4，對本發(fā)明實施例提供的基于電吸收調(diào)制器的D8PSK/ASK正 交光標(biāo)記擦除和插入的方法作進一步的詳細描述。
首先，將來自接入網(wǎng)的光分組數(shù)據(jù)中的載荷，本發(fā)明實施例中以100(ib/S為例，通 過串并轉(zhuǎn)換變?yōu)?3. 3Gb/s的a、b、c三路信號，并對這三路信號進行差分預(yù)編碼，差分預(yù)編碼的邏輯表達式具體如下所示
Ik = ++ Ρ + +^(h^ + I+bcT^D^
Qk = ^(c + Q^) + Dh (Q,_t a b)
Dk = a b c Dlrf
其中，a、b、c表示輸入的信號序列，Ik、Qk、Dk表示此刻輸出的信號序列，I1^ Qh、 Dlri表示前一時刻的輸出信號序列。
在本發(fā)明一個較佳實施例中，本發(fā)明實施例可以通過FPGA來實現(xiàn)載荷信號的串 并轉(zhuǎn)換以及差分預(yù)編碼操作。
本發(fā)明實施例中，將I、Q、D三路信號分別加載到三個相位變化依次為(0，π )、(0， π /2)、(0，π /4)的相位調(diào)制器(PMl、ΡΜ2、ΡΜ3)。當(dāng)I路信號為‘1，時，信號相位變化為 L當(dāng)I路信號為‘0’時，信號相位不變；當(dāng)Q路信號為‘1’時，信號相位變化為η/2，當(dāng)Q 路信號為‘0’時，信號相位不變；當(dāng)D路信號為‘1’時，信號相位變化為π/4，當(dāng)D路信號 為‘0’時，信號相位不變。
在完成上述操作后，即完成了對光分組數(shù)據(jù)中載荷的D8PSK調(diào)制，將調(diào)制后的 D8PSK信號輸入到單臂馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的光輸入端口。將光分組數(shù)據(jù)中的標(biāo)記 信息，本發(fā)明實施例以10(ib/S為例，加載到單臂馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)的電輸入端口， 就可以通過ASK調(diào)制方式加載至D8PSK光信號的振幅上，從而實現(xiàn)信號的D8PSK/ASK正交 聯(lián)合調(diào)制，產(chǎn)生D8PSK/ASK正交調(diào)制信號。
其次，為了降低由于光纖介質(zhì)的非線性效應(yīng)而引起信號的色散及引入各類噪聲， 本發(fā)明實施例可以在發(fā)送過程中，對生成的D8PSK/ASK正交調(diào)制信號進行功率和色散補 償。具體的，可以設(shè)置兩個EDFA，其一設(shè)置于邊緣路由器后，用于提高D8PSK/ASK正交調(diào)制 信號的發(fā)射功率，使D8PSK/ASK正交調(diào)制信號在光纖中傳輸距離足夠長；其二設(shè)置于傳輸 路徑中或信號接收機前，用于增強信號在光纖傳輸中衰減的能量。另外，還可以應(yīng)用SMF，用 于給輸入的D8PSK/ASK正交調(diào)制信號提供長距離傳輸路徑，同時產(chǎn)生信號正色散；以及應(yīng) 用DCF，用于給D8PSK/ASK正交調(diào)制信號提供長距離傳輸路徑，恰當(dāng)補償信號路經(jīng)SMF而產(chǎn) 生的正色散。其中DCF可置于SMF前、后或與SMF混合連接。
再次，通過傳輸鏈路傳輸后的D8PSK/ASK正交調(diào)制信號進入核心路由器，在本發(fā) 明實施例中的核心路由器，正交調(diào)制信號首先經(jīng)過耦合器分為功率相等的兩路信號，上支 路信號通過ASK信號解調(diào)器解調(diào)出原標(biāo)記信息，利用反相器對原標(biāo)記信息做邏輯非運算， 在本發(fā)明實施例中可以通過FPGA芯片來實現(xiàn)反相器的功能，并加載至EAM的電輸入端口， 下支路信號通過延時器后，利用EDFA對信號進行放大，將放大后的信號加載至EAM的光輸 入端口，這樣就可以擦除掉光載波的振幅信息，完成舊標(biāo)記的擦除；
通過光帶通濾波器濾除在擦除舊標(biāo)記時產(chǎn)生的啁啾，利用EDFA對濾波后的信號 進行放大，并加載至EAM的光輸入端口，電輸入端口加載新標(biāo)記信息，通過ASK調(diào)制方式將 新標(biāo)記信息加載到擦除舊標(biāo)記后的光載波的振幅上，完成新標(biāo)記的插入，形成新的D8PSK/ ASK正交調(diào)制信號。
新的D8PSK/ASK正交調(diào)制信號通過與上述相同設(shè)置的傳輸鏈路傳送至目的節(jié)點。
最后，本發(fā)明實施例還涉及對D8PSK/ASK正交調(diào)制信號的接收以及解調(diào)過程，從 而還原光分組數(shù)據(jù)中的載荷與標(biāo)記信息。
具體的，在本發(fā)明實施例中，可以將接收到的D8PSK/ASK正交調(diào)制信號經(jīng)過耦合 器，由耦合器按功率平均分配成兩部分，其中一部分D8PSK/ASK正交調(diào)制信號進入ASK信號 解調(diào)過程，另一部分D8PSK/AI正交調(diào)制信號進入D8PSK信號解調(diào)過程。
在ASK信號解調(diào)過程中，由OBPF選取恰當(dāng)?shù)臑V波器帶寬，用于濾除D8PSK/ASK正交調(diào)制信號在信道中引入的噪聲。由光電檢測器及前置電放大器接收OBPF的輸出信號，并 直接探測正交調(diào)制信號的信號強度，即將ASK信號從正交調(diào)制信號中分離出來轉(zhuǎn)化為電信 號，并將此微弱的電信號放大。通過LPF對所產(chǎn)生的電信號進行濾波整形，解調(diào)出上述新正 交調(diào)制信號中的新標(biāo)記信息。
在D8PSK信號解調(diào)過程中，將D8PSK/ASK正交調(diào)制信號經(jīng)由第一級耦合器，分為功 率相同的兩部分信號，并送入第二級耦合器，由兩路功率相同的信號變?yōu)樗穆饭β氏嗤?信號。為了便于理解，本發(fā)明實施例中可以根據(jù)附圖4，將四路功率相同的信號，位于上方的 兩路信號稱之為上支兩路信號，位于下方的兩路信號稱之為下支兩路信號。
將四路功率相同的信號分別進入四個馬赫-曾德爾干涉儀，將四路信號的差分相 位信息轉(zhuǎn)換為幅度信息。
在本發(fā)明實施例的一個具體實施例中，所涉及的馬赫-曾德爾干涉儀由耦合 器、時延器、相移器構(gòu)成，四個干涉儀的時延器均設(shè)置為:3bit延時，相移器的相移依次為 3 π/8、一 π/8、π/8、一3 π/8。
光電檢測器接收馬赫-曾德爾干涉儀的輸出信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號。
減法判決器對同一干涉儀輸出并轉(zhuǎn)換為電信號的兩路信號進行邏輯判決，若上路 信號減去下路信號大于判決電平，則輸出高電平，否則輸出低電平。
在本發(fā)明實施例中，可將上支兩路信號經(jīng)減法判決處理后解調(diào)出來兩路信號視為 載荷信息經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后的a、b支路，即第一原始信號和第二原始信號；另外，本發(fā)明實施例 中，將下支兩路信號經(jīng)判決后解調(diào)出來的兩路信號再進行邏輯異或運算即可得到載荷信息 經(jīng)串并轉(zhuǎn)換后的c支路，即第三原始信號；將a、b、c三路原始信號通過FPGA進行并串轉(zhuǎn)換 即可得到完整的載荷信息。
綜上所述，本發(fā)明實施例提供的基于電吸收調(diào)制器的D8PSK/ASK正交光標(biāo)記擦除 和插入的方法，通過耦合器將正交光標(biāo)記信息分為功率相等的兩路，上支路信號通過幅移 鍵控信號解調(diào)器將正交調(diào)制信號中的振幅信息解調(diào)出來，然后通過反相器將解調(diào)出來的振 幅信息邏輯取反并加載到電吸收調(diào)制器的電輸入端口，下支路信號經(jīng)過延遲及放大后加載 到電吸收調(diào)制器的光輸入端口，這樣就可以擦除掉光載波信號上的振幅信息；擦除掉舊標(biāo) 記信息后的光載波經(jīng)過光帶通濾波器濾除啁啾，再通過摻鉺光纖放大器進行功率放大后， 加載到電吸收調(diào)制器的光輸入端口，通過幅移鍵控調(diào)制方式將新標(biāo)記信息加載到光載波的 振幅上，從而完成新標(biāo)記的插入。電吸收調(diào)制器擦除和插入標(biāo)記時對載荷沒有負面影響，又 具有啁啾可控性、低驅(qū)動電壓、低偏振敏感性、體積小和價格低，這使得整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)簡單，成本低，對實現(xiàn)全光標(biāo)記交換技術(shù)的發(fā)展有促進作用。
本發(fā)明實施例提供了一種基于電吸收調(diào)制器的D8PSK/ASK正交光標(biāo)記擦除和插 入的裝置，如附圖5所示，該裝置包括發(fā)送裝置51、鏈路裝置52和M、標(biāo)記擦除與插入裝置 53及接收裝置55。
本發(fā)明實施例提供的發(fā)送裝置51具體可以包括
差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號生成模塊511，用于將載荷信息通過差 分八相移鍵控調(diào)制方式加載到光載波的相位上，將標(biāo)記信息通過幅移鍵控調(diào)制方式加載到 光載波的振幅上，從而生成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號。
具體的，本發(fā)明實施例中，可以首先將來自接入網(wǎng)的光分組數(shù)據(jù)中的載荷(Payload)，通過串并轉(zhuǎn)換變?yōu)槿沸盘?。進一步還可以對三路信號進行差分預(yù)編碼，差分 預(yù)編碼的邏輯表達式具體可如下所示
權(quán)利要求
1.一種基于電吸收調(diào)制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光標(biāo)記擦除和插入的方 法，其特征在于，該方法包括A、在邊緣路由器，將載荷和標(biāo)記信息分別加載到光載波的相位與振幅上，形成差分八 相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號；B、利用由單模光纖、色散補償光纖、摻鉺光纖放大器所組成的傳輸鏈路來傳送所述差 分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號；C、在核心路由器處利用電吸收調(diào)制器擦除上述差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制 信號的標(biāo)記信息，并在擦除舊標(biāo)記后的光載波的振幅上加載新的標(biāo)記，形成新的差分八相 移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號；D、利用傳輸鏈路將加載了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號傳送至目的節(jié)點；E、通過耦合器將接收到的加載了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號分為功率相等的兩路，分 別送入差分八相移鍵控信號解調(diào)器與幅移鍵控信號解調(diào)器，解調(diào)出載荷與標(biāo)記信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A所述將載荷和標(biāo)記信息分別加載到 光載波的相位與振幅上，形成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號的方法包括通過現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片將所述載荷串并轉(zhuǎn)換為三路并行信號，并進行差 分預(yù)編碼，將編碼后的三路信號分別送入到三個相位調(diào)制器的電信號輸入端口，使所述三 路信號加載到光載波的相位上，生成差分八相移鍵控信號；將標(biāo)記信息送入單臂馬赫則德 爾調(diào)制器的電輸入端口，將上述差分八相移鍵控信號送入單臂馬赫則德爾調(diào)制器的光輸入 端口，通過幅移鍵控調(diào)制方式將標(biāo)記信息加載到光載波的振幅上，產(chǎn)生差分八相移鍵控/ 幅移鍵控正交調(diào)制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C所述在核心路由器處利用電吸收調(diào) 制器擦除上述差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號的標(biāo)記信息，并在擦除舊標(biāo)記后的 光載波的振幅上加載新的標(biāo)記的方法包括Cl、舊標(biāo)記的擦除通過耦合器將上述正交調(diào)制信號分為功率相等的兩路，上支路信號 通過幅移鍵控信號解調(diào)器解調(diào)出原標(biāo)記信息，利用反相器對原標(biāo)記信息做邏輯非運算，并 加載至電吸收調(diào)制器的電輸入端口，下支路信號通過延時器后，利用摻鉺光纖放大器對信 號進行放大，將放大后的信號加載至電吸收調(diào)制器的光輸入端口，完成舊標(biāo)記的擦除；C2、新標(biāo)記的插入通過光帶通濾波器濾除在擦除舊標(biāo)記時產(chǎn)生的啁啾，利用摻鉺光纖 放大器對濾波后的信號進行放大，并加載至電吸收調(diào)制器的光輸入端口，電輸入端口加載 新標(biāo)記信息，通過幅移鍵控調(diào)制方式將新標(biāo)記加載到擦除舊標(biāo)記后的光載波的振幅上，完 成新標(biāo)記的插入，形成新的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟E所述，通過耦合器將接收到的加載 了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號分為功率相等的兩路，分別送入差分八相移鍵控信號解調(diào)器 與幅移鍵控信號解調(diào)器，解調(diào)出載荷與標(biāo)記信息的方法包括E1、將步驟E中所述功率相等的兩路信號中的一路信號送入差分八相移鍵控信號解調(diào) 器并解調(diào)出載荷，其具體步驟包括E11、通過一個耦合器將所述功率相等的兩路信號中的一路再次分為功率相等的兩路 信號，這兩路信號依次通過耦合器、馬赫則德爾干涉儀，將光載波所攜帶的相位差信息轉(zhuǎn)化 為八路攜帶了振幅信息的光信號，并通過光電檢測器將這八路光信號轉(zhuǎn)化為電信號；E12、對經(jīng)過同一個馬赫則德爾干涉儀，并轉(zhuǎn)化為電信號的兩路信號做減法判決，上支 路判決得到的兩路信號即為步驟A所述三路并行信號中的兩路，下支路判決得到的兩路信 號再經(jīng)過邏輯異或運算便可得到步驟A所述三路并行信號中的另外一路，通過FPGA芯片對 所產(chǎn)生的三路并行信號做并串轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的串行信號即為原載荷信息；E2、將步驟E中所述功率相等的兩路信號中的令一路信號送入幅移鍵控信號解調(diào)器并 解調(diào)出標(biāo)記信息，其具體步驟包括E21、正交信號首先經(jīng)過光帶通濾波器，濾除在信道中引入的噪聲，再經(jīng)過光電檢測器 將差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光信號中的振幅信息轉(zhuǎn)化為電信號；E22、通過前置放大器將電信號放大，利用低通濾波器將放大后的電信號進行濾波整 形，解調(diào)出標(biāo)記信息。
5.一種基于電吸收調(diào)制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光標(biāo)記擦除和插入的裝 置，其特征在于，所述裝置包括發(fā)送裝置、鏈路裝置、標(biāo)記擦除與插入裝置及接收裝置；所述發(fā)送裝置包括差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號生成模塊；所述差分八相 移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號生成模塊，用于將載荷信息通過差分八相移鍵控調(diào)制方式 加載到光載波的相位上，將標(biāo)記信息通過幅移鍵控調(diào)制方式加載到所述光載波的振幅上， 從而生成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號；所述鏈路裝置包括單模光纖、色散補償光纖和摻鉺光纖放大器，用于傳輸所述差分八 相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號，并補償在傳輸過程中引起的功率損耗及色散；所述標(biāo)記擦除與插入裝置包括舊標(biāo)記的擦除模塊與新標(biāo)記的插入模塊；所述舊標(biāo)記的 擦除模塊用于擦除發(fā)送裝置發(fā)送過來的正交標(biāo)記信號中的標(biāo)記信息，使正交調(diào)制信號去正 交化，變?yōu)橹粩y帶載荷信息的光載波信號；所述新標(biāo)記的插入模塊用于將新標(biāo)記信息加載 到去正交化后只攜帶載荷信息的光載波的振幅上，形成新的差分八相移鍵控/幅移鍵控正 交調(diào)制信號；所述接收裝置包括差分八相移鍵控信號解調(diào)模塊和幅移鍵控信號解調(diào)模塊；所述差分 八相移鍵控信號解調(diào)模塊用于將插入了新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號中的差分八相移鍵控 信號解調(diào)出來并還原為原光分組數(shù)據(jù)中的載荷；所述幅移鍵控信號解調(diào)模塊用于將插入了 新標(biāo)記信息的正交調(diào)制信號中的幅移鍵控信號解調(diào)出來并還原為新插入的標(biāo)記信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，上述發(fā)送裝置中，所述差分八相移鍵控/ 幅移鍵控正交調(diào)制信號生成模塊包括激光器，產(chǎn)生穩(wěn)定的光載波，并通過光纖送至相移為η的相位調(diào)制器的光信號輸入端Π ；FPGA高速電信號處理器，通過FPGA對所述光分組數(shù)據(jù)中的載荷進行串并轉(zhuǎn)換，將一路 速率為τ的串行信號轉(zhuǎn)換為三路速率為τ/3的并行信號，并按照差分八相移鍵控的差分 編碼規(guī)則對這三路信號做差分預(yù)編碼；三個相位調(diào)制器，其相移依次為η、η/2、π/4，將所述經(jīng)過差分預(yù)編碼后的三路并行 信號分別送入三個相位調(diào)制器，加載至光載波的相位上，生成差分八相移鍵控信號；單臂馬赫則德爾調(diào)制器，將所述標(biāo)記信息加載至單臂馬赫則德爾調(diào)制器的電輸入端 口，將所述加載了差分八相移鍵控信號的光載波送入單臂馬赫則德爾調(diào)制器的光輸入端 口，通過幅移鍵控調(diào)制方式將標(biāo)記信息加載到光載波的振幅上，生成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調(diào)制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，上述標(biāo)記擦除與插入裝置中，所述舊標(biāo)記 的擦除模塊包括耦合器，用于將正交調(diào)制信號按功率平均分為兩路； ASK信號解調(diào)器，用于解調(diào)正交調(diào)制信號中的幅移鍵控信號； 反相器，用于將解調(diào)出來的幅移鍵控信號按邏輯取反； 延時器，用于正交調(diào)制信號的延遲；摻鉺光纖放大器，對延時后的正交調(diào)制信號的功率進行放大； 電吸收調(diào)制器，將邏輯取反后的幅移鍵控信號加載到電吸收調(diào)制器的電輸入端口，光 輸入端口輸入正交調(diào)制信號，從而擦除正交調(diào)制信號的振幅信息，使光載波上只攜帶載荷 fn息ο
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，上述標(biāo)記擦除與插入裝置中，所述新標(biāo)記 的插入模塊包括光帶通濾波器，用于濾除在擦除舊標(biāo)記時產(chǎn)生的啁啾； 摻鉺光纖放大器，對擦除舊標(biāo)記后的光波信號的功率進行放大； 電吸收調(diào)制器，通過幅移鍵控調(diào)制方式將新標(biāo)記信息加載到擦除了標(biāo)記后的光載波信 號振幅上，生成新的正交調(diào)制信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，上述接收裝置中，所述差分八相移鍵控信 號解調(diào)模塊包括三個耦合器，用于將正交調(diào)制信號按功率平均分為兩路；四個馬赫則德爾干涉儀，其相移依次為3 π /8、- π /8、π /8,-3 π /8，其時移均為3/ τ， τ為光分組數(shù)據(jù)的比特速率，馬赫則德爾干涉儀用于將差分八相移鍵控信號所攜帶的相位 信息轉(zhuǎn)換為振幅信息；四個光電檢測器，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；四個減法判決器，用于比較兩路電信號的振幅大小，如果上支路電信號的振幅大于下 支路，則判決器輸出‘1’，否則輸出‘0’，通過FPGA高速電信號處理器來實現(xiàn)此減法判決器 功能；邏輯異或器，用于將下支路經(jīng)減法判決器輸出的兩路信號做邏輯異或運算； FPGA高速電信號處理器，用于將經(jīng)減法判決器輸出的上支路兩路信號與下支路一路信 號做并串轉(zhuǎn)換，將三路速率為τ/3的并行信號轉(zhuǎn)換為一路速率為τ的串行信號，完成差分 八相移鍵控信號的解調(diào)并還原出原光分組數(shù)據(jù)中的載荷。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，上述接收裝置中，所述幅移鍵控信號解 調(diào)模塊包括光帶通濾波器，濾除正交調(diào)制信號在信道中引入的噪聲； 光電檢測器，將正交調(diào)制信號中的振幅信息轉(zhuǎn)化為電信號；電信號放大器，用于將小信號放大；低通濾波器，對電信號進行濾波整形，解調(diào)出新插 入的標(biāo)記信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電吸收調(diào)制器的D8PSK/ASK正交光標(biāo)記擦除和插入的方法與裝置。通過耦合器將正交光標(biāo)記信息分為功率相等的兩路，上支路信號通過幅移鍵控信號解調(diào)器將正交調(diào)制信號中的振幅信息解調(diào)出來，然后通過反相器將解調(diào)出來的振幅信息邏輯取反并加載到電吸收調(diào)制器的電輸入端口，下支路信號經(jīng)過延遲及放大后加載到電吸收調(diào)制器的光輸入端口，這樣就可以擦除掉光載波信號上的振幅信息；擦除掉舊標(biāo)記信息后的光載波經(jīng)過光帶通濾波器濾除啁啾，再通過摻鉺光纖放大器進行功率放大后，加載到電吸收調(diào)制器的光輸入端口，通過幅移鍵控調(diào)制方式將新標(biāo)記信息加載到光載波的振幅上，從而完成新標(biāo)記的插入。電吸收調(diào)制器擦除和插入標(biāo)記時對載荷沒有負面影響，又具有啁啾可控性、低驅(qū)動電壓、低偏振敏感性、體積小和價格低，這使得整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，對實現(xiàn)全光標(biāo)記交換技術(shù)的發(fā)展有促進作用。
文檔編號H04L27/34GK102035603SQ20101059373
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者劉博 , 劉皎, 原全新, 尹霄麗, 張麗佳, 張星, 張曉磊, 張琦, 忻向軍, 王擁軍, 趙同剛, 饒嵐, 馬建新 申請人:北京郵電大學(xué)