一种利用可调光滤波器产生光谱幅度码标记的装置和方法

一种利用可调光滤波器产生光谱幅度码标记的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光通信技术领域，具体涉及一种利用可调光滤波器产生光谱幅度码标记的装置和方法。
【背景技术】
[0002]随着互联网业务的迅猛发展，IP数据量与业务量的爆炸式增长对通信网络提出了更高的要求。虽然目前光通信主干网的传输容量已达到Tb/s量级，但作为光通信网中不可缺少的一个部分一一交换节点，仍需对数据包进行光/电/光转换与电域处理。由于电子交换和电信息处理速度已达到极限，这大大制约了现有通信网络的传输速度，造成了数据处理和传输的“电子瓶颈”。这导致光波长通道链路承载的速率信号在交换节点处需要进行速率匹配，进而造成交换节点成为整个通信网的瓶颈，两个子网之间大量光/电接口适配和速率匹配操作降低了网络资源利用率，降低了网络性能与效率，增加了网络成本。为解决这一问题，人们提出了光标记交换(OLS，Optical Label Switching)技术，以期在网络核心节点处摆脱对电处理的依赖，实现能对信息进行全光交换和全光处理的全光网(A0N，All-Optical Network)。在全光网中，信息从发送节点传输至接收节点的过程中，始终以光信号的形式存在，无需光电转换，从而大幅提升网络性能。
[0003]随着对光码分复用(OCDM，OpticalCode Divis1n Multiplexing)技术研宄的深入，光码(OC:0ptical Code)的概念被逐步扩展至光标记交换领域中。作为一项最新的光标记交换技术，OC标记技术的最大优势在于:基于OCDM技术中的编/解码原理，在光标记交换系统的核心节点处，利用全光相关器对OC标记进行识别，并使用光阈值判决器与光控光开关完成对净荷的转发，从而可彻底摆脱光标记交换系统核心节点处的光/电/光转换过程，在理论上实现真正的全光交换。
[0004]目前，在OCDM技术与OC标记交换系统中，已有多种编码方式可供选择。光谱幅度码(SAC，Spectral Amplitude Code)则作为一种一维频域编码方式，凭借其工作原理简单，系统复杂度低，标记生成及识别容易实现等优点，已引起了众多研宄者的关注，多种基于SAC编码方式的新码型也被陆续提出，并正在被广泛应用于OC标记交换系统中。如图1所示，当前常见的光谱幅度码标记编码器包括多频率激光器陈列、标记编码器、2个合波器与I个分波器，其中标记编码器由分波器与光带通滤波器(0BPF，Optical Band-pass Filter)阵列构成，多频率激光器的数量与OBPF数量一致，图1中以4个激光器与4个OBPF为例。其实现过程为:多频率激光器阵列产生f\?f 4，共4频率的4路光源，4路光源经合波器后，合成为I路包含了 4个频率(f\?f4)的多频率光源；多频率光源输入标记编码器，经分波器分为4路，每路均包含4个频率。此时，4路多频率光束输入OBPF阵列。在OBPF阵列中，每个OBPF的中心频率将根据系统所需的标记码，进行预先设定，以得到所需的光谱幅度码标记。最后OBPF的4路输出再进入合波器进行合波，即可得带含有I?4个频率的SAC光标记信号。
[0005]由于SAC码是一种一维频域编码方式，因此，在SAC光标记信号交换系统与SAC-OCDM系统的标记生成器中，需要使用工作在不同频率的激光器阵列或宽带光源，来产生多频率SAC信号。这导致SAC光标记信号交换系统存在标记识别单元结构过于复杂、标记速率始终无法提高至Gb/s、实现成本过高、分光损耗过大、系统承载净荷速率过低、净荷调制方式单一等缺点。

【发明内容】

[0006]本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种复杂度低、传输速率高的光谱幅度码标记的产生装置和方法。
[0007]本发明的一种利用可调光滤波器产生光谱幅度码标记的装置，将来自接入网的IP数据包路由信息作为电标记信号，将所述电标记信号输入到光谱幅度码标记SAC光标记信号生成器中，生成SAC光标记信号，该SAC光标记信号生成器包括扫频激光光源生成装置、可调光滤波器和电光调制器，其中，扫频激光光源生成装置，用于产生功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源(扫频速度与所述IP数据包路由信息的传输速率一致，即扫频速度等于电标记信号速率)并输出至可调光滤波器；可调光滤波器，用于根据预设频率间隔△ f对扫频激光光源进行频率选择，生成功率恒定、频率随时间变化、且频率间隔为Δ f的SAC脉冲信号，即SAC初始光源，并将SAC初始光源输出至电光调制器；电光调制器，输入电标记信号和SAC初始光源，输出SAC光标记信号，即基于电标记信号对SAC初始光源进行电光调制，生成SAC光标记信号。
[0008]本发明的上述装置中，通过调整扫频激光光源的扫频范围，可实现覆盖多频率SAC的全部可用频率，并且SAC光标记信号的速率取决于扫频激光光源所设置的扫频周期T和扫频周期T内SAC光标记信号所占用的频率数目N，即SAC光标记信号的速率为N/T (b/s)。因此，本发明有效提高了 SAC光标记信号编码与传输速率的灵活性。
[0009]进一步的，本发明的扫频激光光源生成装置包括激光器、锯齿波函数发生器和光频率调制器:其中激光器用于产生单频率激光光源并输出至光频率调制器；锯齿波函数发生器用于产生与所述IP数据包路由信息的传输速率相同的锯齿波函数电信号并输出至光频率调制器；光频率调制器，基于单频率激光光源和锯齿波函数电信号生成功率恒定，工作频率随时间线性变化的扫频激光光源。从而使得本发明在SAC光标记信号的生成过程中只需要一个激光器与一个可调光滤波器完成，故显著降低了现有SAC编码器的系统复杂度与实现成本。
[0010]同时，本发明还公开了一种利用可调光滤波器产生光谱幅度码标记的方法，包括下列步骤:
[0011]将来自接入网的IP数据包路由信息作为电标记信号；生成功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源，且扫频激光光源的扫频速度与电标记信号速率一致；根据预设频率间隔对扫频激光光源进行频率选择，得到光谱幅度码标记SAC初始光源；基于电标记信号对SAC初始光源进行电光调制，生成SAC光标记信号。
[0012]进一步的，生成扫频激光光源为:将与所述IP数据包路由信息相同传输速率的锯齿波、单频率激光光源进行光频率调制，生成功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源。从而使得本发明在SAC光标记信号的生成过程中只需要一个激光器与一个可调光滤波器完成，故显著降低了现有SAC编码器的系统复杂度与实现成本。
[0013]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:有效提高了 SAC光标记信号编码与传输速率的灵活性，以及故显著降低了现有SAC编码器的系统复杂度与实现成本。
【附图说明】
[0014]图1为现有的光谱幅度码标记编码器结构示意图；
[0015]图2为现有的法布里-珀罗可调光滤波器结构图示意图；
[0016]图3为【具体实施方式】中，利用法布里-珀罗可调光滤波器生成多频率SAC光标记信号的原理示意图；
[0017]图4为本发明【具体实施方式】中，扫频激光光源生成装置结构示意图；
[0018]图5为本发明【具体实施方式】中，扫频激光光源的频率变化曲线；
[0019]图6为本发明【具体实施方式】中，产生多频率SAC光标记信号的装置结构示意图；
[0020]图7为本发明【具体实施方式】中，生成的SAC脉冲信号频谱图；
[0021]图8为本发明【具体实施方式】中，生成的SAC光标记信号频谱图；
[0022]图9为本发明【具体实施方式】中，生成的SAC光标记信号时域波形图。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施方式和 附图，对本发明作进一步地详细描述。
[0024]本【具体实施方式】中，可调光滤波器采用法布里-珀罗可调滤波器。参照图1，法布里-珀罗可调滤波器是由两块半透半反的平行反射镜面(内镀高反膜)构成的光学谐振腔，入射光进入光学谐振腔后，在两镜面间做多次反射后输出(出射光)。可通过调节镜面间距L，根据公式2L = mc/f (其中c为光速，f为光频率，m = 1、2、3...)选择某一频率的光通过，实现可调滤波，其它频率分量则被阻隔，其中镜面距离的调节既可通过直接移动镜面机械的改变，也可通过改变腔中物质折射率间接改变。目前，锂酸铌(LiNbO3)法布里-珀罗可调光滤波器的最窄滤波带宽可达2GHz，调谐速度超过lGb/s，可调范围在50nm以上。
[0025]基于法布里-珀罗可调光滤波器的选频特性，利用该滤波器与扫频激光器生成多频率SAC光标记信号的工作原理如图3所示:
[0026]先使用锯齿波函数发生器所产生锯齿波函数信号对单频率激光光源进行频率调制，生成功率恒定、工作频率随时间变化的扫频激光光源(如图3-a所示)，其中扫频范围f swept = f n_fl (fn表不扫频范围中的最大者，。表不扫频范围中最小者)，扫频周期为T ;随后，该扫频激光光源经频率间隔为△ f的法布里-珀罗可调光滤波器选频后，生成功率恒定、频率随时间变、且频率间隔为△ f的SAC脉冲信号(如图3-b所示)，即SAC初始光源。其中Δ?.= fswept/N, N为系统参数，表示在扫频激光光源的扫频周期T内，SAC光标记信号所占用的频率数目；频率间隔为Af的SAC脉冲经过速率为N/T b/s的标记电信号(如图3-c所示)进行电光调制后，生成速率为N/T b/s的SAC光标记信号(如图3-d所示)。
[0027]参照图4，本【具体实施方式】中，由分布反馈(DFB，Distributed Feedback)激光器、锯齿波函数发生器和光频率调制器构成本发明的扫频激光光源生成装置:根据电标记信号(来自接入网的IP数据包路由信息)的速率，设置锯齿波函数发生器所产生的锯齿波函数信号的速率(与电标记信号速率相同)和扫频周期，本实施方式中设置扫频周期为12.8ns (或78MHz)，基于上述设置，产生锯齿波函数信号并输出至光频率调制器；DFB激光器用于产生单频率激光光源，根据本实施方式中所选择的SAC光标记信号频率范围，其工作频率在此处设定为193.05THZ。锯齿波函数信号与单频率激光光源(本振光源信号)经光频率调制器调制后，即可生成功率恒定，工作频率随时间线性变化的扫频激光光源(扫频本振光源)，该扫频激光光源的扫频范围为193.05THz?193.082THz，从而得到扫频范围fswept= (193.082-193.05) THz = 32GHz。图5所示即为该扫频激光光源的工作频率随时间的变化曲线。
[0028]基于上述描述，在本实施方式中，产生多频率SAC光标记信号的装置即由DFB激光器、锯齿波函数发生器、光频率调制器、法布里-珀罗可调光滤波器和马赫-曾德调制器构成，参照图6，由DFB激光器、锯齿波函数发生器和光频率调制器生成如图5所示的扫频激光光源，再经法布里-珀罗可调光滤波器进行频率选择后，可得到如图3-b所示的SAC初始光源，电标记信号(来自接入网的IP数据包路由信息)和SAC初始光源在马赫-曾德调制器中进行光电调制后(即将电标记信号加载于SAC初始光源上，并对SAC初始光源进行强度调制)，生成并输出多频率SAC光标记信号。
[0029]在fswept= 32GHz的扫频激光光源进入法布里-珀罗可调光滤波器时，基于预设的频率间隔为Af = 2GHz，那么在12.8ns (扫频周期)时间窗内，将产生16个SAC脉冲，此时对应的SAC光标记信号速率为1.25Gb/s (如图7所示)；SAC脉冲与随机数字信号发生器产生的序列长度为27-1的1.25Gb/s的电标记信号，经马赫-曾德调制器调制后，生成16频率的SAC光标记信号。16频率的SAC光标记信号的频域与时域波形图分别如图8与图9所不O
[0030]综上，本发明利用可调光滤波器与扫频激光光源生成的SAC光标记信号，能显著提高SAC光标记信号交换系统编码与标记速率的灵活性，简化现有SAC编码器结构，大幅提高标记速率，同时实施简单、易行，具有实际可操作性。
[0031]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。
【主权项】
1.一种利用可调光滤波器产生光谱幅度码标记的装置，将来自接入网的IP数据包路由信息作为电标记信号，其特征在于，包括扫频激光光源生成装置、可调光滤波器和电光调制器， 扫频激光光源生成装置，用于产生功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源并输出至可调光滤波器，其中扫频激光光源的扫频速度与电标记信号速率一致； 可调光滤波器，用于根据预设频率间隔对扫频激光光源进行频率选择，得到光谱幅度码标记SAC初始光源，并将SAC初始光源输出至电光调制器； 电光调制器，基于电标记信号对SAC初始光源进行电光调制，生成SAC光标记信号。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扫频激光光源生成装置包括激光器、锯齿波函数发生器和光频率调制器， 激光器，用于产生单频率激光光源并输出至光频率调制器； 锯齿波函数发生器，用于产生与所述IP数据包路由信息的传输速率相同的锯齿波函数电信号并输出至光频率调制器； 光频率调制器，基于单频率激光光源和锯齿波函数电信号生成功率恒定，工作频率随时间线性变化的扫频激光光源。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述激光器为分布反馈DFB激光器。4.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述可调光滤波器为法布里-珀罗可调光滤波器。5.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述电光调制器为马赫-曾德调制器。6.一种利用可调光滤波器产生光谱幅度码标记的方法，其特征在于，包括下列步骤: 将来自接入网的IP数据包路由信息作为电标记信号； 生成功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源，且扫频激光光源的扫频速度与电标记信号速率一致； 根据预设频率间隔对扫频激光光源进行频率选择，得到光谱幅度码标记SAC初始光源； 基于电标记信号对SAC初始光源进行电光调制，生成SAC光标记信号。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，生成扫频激光光源为:将与所述IP数据包路由信息相同传输速率的锯齿波、单频率激光光源进行光频率调制，生成功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源。
【专利摘要】本发明公开了一种利用可调光滤波器产生光谱幅度码标记的装置和方法，属于光通信技术领域。本发明的装置包括：扫频激光光源生成装置：产生功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源并输入可调光滤波器，其扫频速度与电标记信号速率一致；可调光滤波器：根据预设频率间隔对扫频激光光源进行频率选择，得到SAC初始光源并输入电光调制器；电光调制器：对SAC初始光源经电标记信号调制后，生成SAC光标记信号。本发明的方法为：基于电标记信号生成功率恒定、工作频率随时间线性变化的扫频激光光源；根据预设频率间隔对扫频激光光源进行频率选择，得到SAC初始光源，再基于此生成SAC光标记信号。本发明用于光标记交换系统，其复杂度低、传输速率高。
【IPC分类】H04Q11/00, H04B10/25
【公开号】CN104883629
【申请号】CN201510235824
【发明人】曹永盛, 张思越, 陈福深, 孙豹
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月11日