CN100550694C - 用于处理光网络应用中监控信号的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于处理光网络应用中监控信号的装置和方法。该装置包括：子载波传输系统，用于接收第一监控信号并输出第二监控信号；和电光转换系统，用于接收第二监控信号和第一数据信号并输出第一光信号。另外，还包括：光电转换系统，用于接收第一光信号并输出第一电信号和第二数据信号；和子载波接收系统，用于接收第一电信号并输出第三监控信号。第二监控信号与第一子载波频率相关联。第一数据信号与第一数据带宽相关联，并且第一数据带宽包括了第一数据频率。第一子载波频率与第一数据频率之比在从0.8到1的范围内。

Description

用于处理光网络应用中监控信号的装置和方法

技术领域

本发明通常涉及电信技术。更确切地说，本发明提供了一种用于处理光网络应用中监控信号的方法和装置。本发明仅仅通过举例的方式描述为适用于光网络，但是应当认识到，本发明具有宽广范围的适用性。

背景技术

电信技术已经发展了许多年。仅仅作为一个例子，光网络一直用于传统电信的音频和其它应用中。光网络可以发射不同容量的多个信号。例如，光网络终止信号，将较低速率的信号多路复用为较高速率的信号，交换信号以及根据某些定义在网络中传送信号。

为了监控这些信号，光网络往往跟踪通过不同的节点、交换站点和链路的数据流。例如，光网络提供监控信号，并与数据信号一起传输。监控信号提供用于维护和监控光网络的信息。现已提出几个传统技术来发送与接收这类监控信号。

在密集波分复用(DWDM)系统中，监控信号以数据带外波长在分离信道中传输。例如，监控信道是用于数据信号传输的带外波长的1510nm或1620nm。通常，数据带对于C波段来说在1530nm到1562nm的范围内，或者对于L波段来说在1570nm到1610nm的范围内。如果采用大部分的波长信道并且监控信道的成本由所有的数据通道分担，则这个传输方法可能是一个很好的解决方案。但是在许多实际的情况中，特别是在城域波分复用(WDM)应用中，通常只有一些信道被采用。在这些情况中，一个分离的WDM监控信道的成本变得很重要，并且该解决方案通常没有成本效率。

另一个承载监控信号的方法使用了频分复用(FDM)机制。该FDM方法通过子载波传输来发射监控信号。监控信号和数据信号通常通过相同的发射机产生并且共用相同的波长。监控信道的子载波频率是在数据信号的带宽之外。例如，对于一个数据速率可达到2.5Gbps的基带信号来说，子载波频率大约等于3GHz。为了容纳那些高子载波频率，发射机和接收机需要具有比只发射数据信号的发射机和接收机更高的频率响应。这样，通常使用非标准和高成本的元件。例如，一个分离的、速度较高的接收机可以用来检测该监控信道信号。

类似地，监控信号可以用一个低频子载波或″导频音″来发射。把子载波频率降低到kHz或MHz的范围来降低元件的成本以及实施的困难度，但是监控信号的性能通常也降低了。

因此，非常期望改进发射和接收监控信号的技术。

发明内容

本发明通常涉及电信技术。更确切地说，本发明提供了用于处理光网络应用中监控信号的方法和装置。本发明仅仅通过举例的方式描述为适用于光网络，但是应当认识到，本发明具有宽广范围的适用性。

根据该本发明的一个实施例，用于处理光网络应用中监控信号的装置包括：子载波传输系统，至少包括第一带通滤波器和调制器，用于接收第一监控信号并输出第二监控信号；电光转换系统，用于接收第二监控信号和第一数据信号并输出第一光信号。另外，该装置还包括：光电转换系统，用于接收第一光信号并输出第一电信号和第二数据信号；和子载波接收系统，至少包括第二带通滤波器和解调器，用于接收第一电信号并输出第三监控信号。第二监控信号与第一子载波频率相关联。第一数据信号与第一数据带宽相关联，并且第一数据带宽包括了第一数据频率。在第一数据频率，第一数据信号的功率密度基本上等于零。第一子载波频率与第一数据频率之比在从0.8到1的范围内。第一光信号与对第一数据信号的扰动相关联，并且该扰动小于或等于1dB。第一光信号与一与第一监控信号相关的信噪比相关联，并且该信噪比大于或等于20dB。第一监控信号与大于1Mbps的第一子载波数据速率相关联。

根据该本发明的另一个实施例，用于处理光网络应用中监控信号的装置包括：子载波传输系统，至少包括第一带通滤波器和调制器，用于接收第一监控信号并输出第二监控信号；电光转换系统，用于接收第二监控信号和第一数据信号并输出第一光信号。另外，该装置还包括：光电转换系统，用于接收第一光信号并输出第一电信号和第二数据信号；和子载波接收系统，至少包括第二带通滤波器和解调器，用于接收第一电信号并输出第三监控信号。而且，该装置包括耦合到电光转换系统和光电转换系统的光学系统。第二监控信号与第一子载波频率相关联，并且第一数据信号与第一数据带宽相关联。第一数据带宽包括第一数据频率，并且以第一数据频率的第一数据信号的功率密度基本上等于零。第一子载波频率与第一数据频率之比在从0.8到1的范围内。

根据本发明的又一个实施例，用于处理光网络应用的监控信号的方法包括：接收第一监控信号；至少基于第一监控信号进行调制、滤波，得到并输出第二监控信号。另外，该方法还包括：接收第二监控信号和第一数据信号；至少将第二监控信号与第一数据信号合并，得到并输出第一光信号。而且，该方法还包括：接收第一光信号；至少基于第一光信号进行转换，得到并输出第一电信号和第二数据信号。另外，该方法还包括：接收第一电信号；对第一电信号进行滤波、解调，得到并输出第三监控信号。第二监控信号与第一子载波频率相关联，并且第一数据信号与第一数据带宽相关联。第一数据带宽包括第一数据频率，并且在第一数据频率的第一数据信号的功率密度基本上等于零。第一子载波频率与第一数据频率之比在从0.8到1的范围内。

根据本发明的又一个实施例，用于发射光网络应用中监控信号的装置包括：子载波传输系统，至少包括带通滤波器和调制器，用于接收第一监控信号并输出第二监控信号；电光转换系统，用于接收第二监控信号和第一数据信号并输出第一光信号。第二监控信号与第一子载波频率相关联，并且第一数据信号与第一数据带宽相关联。第一数据带宽包括第一数据频率，并且在第一数据频率的第一数据信号的功率密度基本上等于零。第一子载波频率与第一数据频率之比在从0.8到1的范围内。

根据本发明的又一个实施例，用于接收光网络应用中监控信号的装置包括：光电转换系统，用于接收第一光信号并输出第一电信号和第二数据信号；和子载波接收系统，用于接受第一电信号并输出第三监控信号。该子载波接收系统包括解调器和与第一子载波频率相关联的带通滤波器，并且第二数据信号与第一数据带宽相关联。第一数据带宽包括最大的数据频率。第一子载波频率与最大数据频率之比在从0.8到1的范围内。

根据本发明的又一个实施例，用于发射光网络应用的监控信号的方法包括：接收第一监控信号；至少基于第一监控信号进行调制、滤波，得到并输出第二监控信号。另外，该方法还包括：接收第二监控信号和第一数据信号；至少将第二监控信号与第一数据信号合并，得到并输出第一光信号。第二监控信号与第一子载波频率相关联，并且第一数据信号与第一数据带宽相关联。第一数据带宽包括第一数据频率，并且在第一数据频率的第一数据信号的功率密度基本上等于零。第一子载波频率与第一数据频率之比在从0.8到1的范围内。

根据本发明的又一个实施例，用于接收光网络应用的监控信号的方法包括：接收第一光信号；至少基于第一光信号进行转换，得到并输出第一电信号和第二数据信号。另外，该方法还包括：接收第一电信号；对第一电信号进行滤波、解调，得到并输出第三监控信号。并且第一电信号的滤波与第一子载波频率相关联。第二数据信号与第一数据带宽相关联，并且第一数据带宽包括最大数据频率。第一子载波频率与最大数据频率之比在从0.8到1的范围内。

本发明在传统技术上实现许多好处。例如，本发明的某些实施例使用一个咯微低于数据信号250或450的频带最大频率的子载波频率。子载波功率频谱与数据功率频谱的曲线尾部重叠。在曲线尾部的数据功率密度基本上低于低频的数据功率密度。例如，这个较低的频率范围是kHz或MHz。本发明的某些实施例提供了子载波信号，该子载波信号与数据信号共享部分或全部光电信号转换器、电光信号转换器以及其它的光电或电光转换元件。本发明的某些实施例大大地降低了发射和接收监控信号的成本。本发明的某些实施例在f_SC处提供了低的数据功率密度。监控信号具有高信噪比并且可以以高数据速率来传输。例如，该数据速率高于1Mbps。本发明的某些实施例提供了具有低振幅的子载波调制。主数据信道只遭受到很小的扰动。例如，光功率中的扰动小于1dB。本发明的某些实施例提供了简单的配置和容易的实施。

本发明的不同的附加目的、特点和优点能够参考后面的详细说明和附图来更完全地理解。

附图说明

图1是现有技术的一个简化的光网络连接；

图2是根据本发明的一个实施例的一个简化的光网络连接；

图3是现有技术的一个简化的光网络连接；

图4是根据本发明的另一个实施例的一个简化的光网络连接；

图5是根据本发明的一个实施例的数据信号和监控信号的简化功率频谱。

图6是根据本发明的一个实施例的子载波信号的简化的功率频谱和带通滤波器的简化的频带限制特性。

具体实施方式

本发明通常涉及电信技术。更确切地说，本发明提供了作为监控信道的子载波调制的方法和装置。本发明仅仅通过举例的方式描述为适用于光网络，但是应当认识到，本发明具有宽广范围的适用性。

在低频的情况下，子载波调制可以用作监控信道。子载波频率重叠于主数据频谱，因此后者充当子载波信号的高级噪声源。由于数据信号的高频谱密度的限制，低频子载波调制通常支持只在kbps范围内的监控信号的传输速率。例如，监控信道具有9.6kbps的传输率。在现代的光网络中，终端节点往往要求以高于kbps的速率进行通信。

图1是一个简化的光网络连接。光网络连接100包括发射机系统110、接收机系统120和光链路130。发射机系统110包括电光信号转换器112。接收机系统120包括光电信号转换器122和时钟与数据恢复系统124。光电信号转换器接收数据信号140。数据信号在发射机系统110处被转换成光信号142。光信号142通过光链路130传输，并且然后被接收机系统120接收。例如，光链路130包括光纤。在接收机系统120处，光信号142被转换成电信号144，这往往包含了信号失真。这些信号失真通过时钟与数据恢复系统124减少。时钟与数据恢复系统124产生数据信号146，该信号基本上是数据信号140的复制信号。

图2是本发明的实施例的一个简化的光网络连接。该图仅仅是一个示例，其不应该过度地限制本发明的范围。本领域的一个普通技术人员应该认识到许多的变化、替换和更改。光连接200包括发射机系统210、接收机系统220和光链路230。发射机系统210包括电光信号转换器212、射频带通滤波器214和射频调制器216。接收机系统220包括光电信号转换器222、射频带通滤波器224、射频解调器226和时钟与数据恢复系统228。例如，射频带通滤波器214和射频调制器216形成子载波发射机系统。在另一个示例中，射频带通滤波器224和射频解调器226形成了子载波接收机系统。虽然以上所述已经用系统210、212、214、216220、222、224、226、228和230来示出，但是可能还存在许多的替换更改和变化。其中一部分系统可以组合。其它的系统可以添加到光连接200。一个或多个系统可能取决于实施例而被替换。这些系统的更多细节在整个说明书中，并且更具体地在下文中予以说明。

射频调制器216接收监控信号240并且调制射频源270。例如，监控信号240由控制电路产生。在另一个示例中，射频源270具有大约为2.4GHz的频率。射频信号在射频调制器216处根据基带监控信号240来调制。调制格式可以是幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、或相移键控(PSK)。然后，已调制的子载波信号通过射频带通滤波器214。射频带通滤波器214具有基本上等于射频源270的频率的中心频率，并且具有基本上等于监控信号带宽的传输带宽。

在电光信号转换器212处，数据信号250与子载波信号242合并。该合并信号被转换成光信号260。例如，子载波信号242的频率属于电光信号转换器212的频率响应范围。在另一个示例中，电光转换器212具有可达2.5Gbps的频率响应范围。在又一个示例中，电光信号转换器212是一个模拟系统，其输出信号电平与输入信号电平成正比。光信号260是对应于数据信号250的光功率与对应于子载波信号242的光功率的叠加。根据光功率，子载波信号242与数据信号250之比在1％到10％的范围之内。这个比值往往称为子载波调制深度。

光信号260通过光链路230传输并且被接收机系统220接收。例如，光链路230包括光纤。在接收机系统220处，光信号260被光电信号转换器222转换成电信号262。信号262的一个部分244通过射频带通滤波器224并且进入射频解调器226。射频带通滤波器只允许子载波频率附近的信号频率分量通过，并且基本上拒绝所有其它的频率分量。带通滤波的信号在射频解调器226处经过幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、或相移键控(PSK)来解调。然后，射频解调器226输出基带监控信号246。监控信号246基本上是监控信号240的复制信号。例如，监控信号246被发送到控制电路。另外，信号262的其它部分被时钟与数据恢复系统228接收。时钟与数据恢复系统228减少信号失真并且产生数据信号252。数据信号252基本上是数据信号250的复制信号。

图3是一个简化的光网络连接。光网络连接300包括发射机系统310、接收机系统320以及光链路330。发射机系统310包括激光源312和电光信号调制器314。接收机系统320包括光电信号转换器322和时钟与数据恢复系统324。激光源312向电光信号调制器314提供连续波(CW)光380。例如，激光源312包括激光二极管。调制器314用已接收的数据信号340来调制CW光380并且把已接收的数据信号340转换成光信号342。光信号342通过光链路330传输，并且然后被接收机系统320接收。例如，光链路330包括光纤。光信号342在接收机系统320处被转换成电信号344，这个过程往往包含了信号失真。这些信号失真通过时钟与数据恢复系统324被减少。时钟与数据恢复系统324产生基本上是数据信号340的复制信号的数据信号346。

图4是一个根据本发明的另一个实施例的简化的光网络连接。该图仅仅是一个示例，其不应该过度地限制本发明的范围。本领域的普通技术人员应该认识到许多的变化、替换和更改。光网络连接400包括发射机系统410、接收机系统420以及光链路430。发射机系统410包括激光源412、电光信号调制器414、射频带通滤波器416以及射频调制器418。例如，激光源412包括激光二极管。接收机系统420包括光电信号转换器422、射频带通滤波器424、射频解调器426以及时钟与数据恢复系统428。例如，射频带通滤波器416和射频调制器418形成了子载波发射机系统。在另一个示例中，射频带通滤波器424和射频解调器426形成了子载波接收机系统。虽然以上所述已经用系统410、412、414、416、418、420、422、424、426、428以及430来示出，但是还可能存在许多的替换、更改以及变化。其中一部分系统可以组合。例如，激光源412和电光信号调制器414被合并。其它的系统可以添加到光网络连接400。一个或多个系统可能取决于实施例而被替换。这些系统的更多细节在整个说明书中，并且更具体地在下文中予以说明。

射频调制器418接收监控信号440并且调制射频源470。例如，监控信号440由控制电路产生。在射频调制器418处，射频信号根据基带监控信号440来调制。调制格式可以是幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)或相移键控(PSK)。然后，已调制的子载波信号通过射频带通滤波器416。射频带通滤波器416具有基本上等于射频源470的频率的中心频率，并且具有基本上等于监控信号带宽的传输带宽。

激光源412接收子载波信号442并且产生激光信号480。子载波信号442调制激光信号480的强度。例如，激光源412包括激光二极管。激光信号480被提供给电光信号调制器414。调制器414用已接收的数据信号450来调制该激光信号并且把已接收的数据信号450转换成光信号452。例如，子载波信号442具有一个从2.4到2.5GHz的频率范围，其属于激光源412和电光信号调制器414的频率响应范围。在又一个示例中，子载波调制深度在1％到10％的范围之内。

光信号452通过光链路430传输并且被接收机系统420接收。例如，光链路430包括光纤。在接收机系统420处，光信号452被光电信号转换器422转换成电信号462。信号462的部分464通过射频带通滤波器424并且进入射频解调器426。射频带通滤波器只允许子载波频率附近的信号频率分量通过，并且基本上拒绝所有其它的频率分量。在射频解调器426处，带通滤波后的信号经过幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、或相移键控(PSK)来解调。然后，射频解调器426输出基带监控信号466。监控信号466基本上是监控信号440的复制信号。例如，监控信号466被发送到控制电路。另外，信号462的其它部分被时钟与数据恢复系统428接收。时钟与数据恢复系统428减少了信号失真并且产生数据信号454。数据信号454基本上是数据信号450的复制信号。

如上所述并且如图2和图4中所示，数据信号250和450分别充当子载波信号240和440的噪声。在子载波频率，数据信号250和450的频谱密度基本上分别低于子载波信号240和440的频谱密度。

在某些如图2和图4中所示的实施例中，数据信号250或450以不归零(NRZ)格式的形式传输。根据不归零格式，分别在光电信号转换器222或422的输出262或462处，二进制的0相当于-1.0伏特，而二进制的1相当于+1.0伏特。然后，数据信号250或450的平均功率是

$P_{\mathrm{DATA}}=\frac{{1.0}^2}{R}$ (等式1)

其中，R是光电信号转换器222或422的输出负载阻抗。例如，R大约等于50欧姆。数据信号250或450与具有下式的子载波信号240或440重叠：

(等式2)

其中，V_SC、A_SC和f_SC分别是子载波信号240或440电压、振幅和频率。表示恒定相位，而t表示时间。子载波信号240或440可以经过A_SC调制的幅移键控(ASK)、f_SC调制的频移键控(FSK)、或

调制的相移键控(PSK)来传输。对于FSK或PSK来说，A_SC是一个常数。子载波信号的平均功率由下面的等式给出：

$P_{\mathrm{SC}}=\frac{0.5\×A_{\mathrm{SC}}^2}{R}$ (等式3)

为了减少对数据信号240或440的扰动，子载波信号240或440被限制，用以使输出的262或462信号不超过″0″和″1″电平宽度的±20％范围。具体地，

A_SC＝20％×1.0＝0.2(伏特)    (等式4)

上述的扰动通常导致在电信工业中常用的1dB的″眼图″损失。1dB的″眼图″损失通常导致接收机的灵敏度降低1dB。相对地，子载波信号240或440的最高功率由下面的等式给出：

$P_{\mathrm{SC}}=\frac{0.5\×{0.2}^2}{R}=2\%\×P_{\mathrm{DATA}}$ (等式5)

因此，子载波信号240或440的最高功率应该不超过数据信号250或450平均功率的2％。由于子载波调制的限制，所以最大子载波数据速率由信噪比(SNR)界限来确定。

对于带内的子载波传输来说，子载波频率在数据信号250或450的频带范围之内。数据信号250或450的频谱充当子载波信号240或440的噪声。因此子载波信号的SNR由子载波信号的频谱密度和数据信号的频谱密度之比给出。

图5是根据本发明的一个实施例的数据信号和监控信号的一个简化的功率频谱。图5中的功率频谱可以用分别如图2或4中所示的系统200或400来实现。图5仅仅是一个示例，其不应该过度地限制本发明的范围。本领域的一个普通技术人员应该认识到许多的变化、替换和更改。例如，数据信号是不归零格式。数据信号的数据速率是2.5千兆位每秒(Gbps)。数据功率密度随着频率的增加而减小，并且大约在2.5GHz的时候几乎降低到零。为了选择子载波信号，射频带通滤波器224或424和基本上等于子载波数据速率的-3dB的传输带宽一起使用，如下等式所示：

Δf_SC＝R_SC         (等式6)

其中Δf_SC是射频带通滤波器224或424的-3dB的传输带宽，而R_SC是子载波数据速率。射频带通滤波器224或424允许子载波信号和一部分数据信号通过。数据信号的通过部分充当导致子载波信号减小的噪声。在频域中，通过带通滤波器的子载波信号功率由下面的等式给出

P_SC≈ρ_SC(f_SC)×R_SC     (等式7)

其中，P_SC是子载波功率，而ρ_SC(f_SC)是在子载波频率处的子载波功率密度。此外，在频域中，来自于通过带通滤波器的数据信号的噪声功率是

P_N≈ρ_DATA(f_SC)×R_SC    (等式8)

P_N是噪声功率，而ρ_DATA(f_SC)是在子载波频率处的噪声功率密度。然后，对于子载波信号的SNR由下面的等式给出

$\mathrm{SNR}=\frac{P_{\mathrm{SC}}}{P_N}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{SC}}\left(f_{\mathrm{SC}}\right)}{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{DATA}}\left(f_{\mathrm{SC}}\right)}=\frac{P_{\mathrm{SC}}}{R_{\mathrm{SC}}\×{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{DATA}}\left(f_{\mathrm{SC}}\right)}$ (等式9)

SNR与子载波数据速率R_SC成反比。如图5中所示，当子载波在kHz或MHz的范围之内时，频谱密度ρ_DATA可以近似如下：

ρ_DATA(f_SC)≈ρ_DATA(0)    (等式10)

另外，总数据信号功率P_DATA等于频率空间中的ρ_DATA的积分。从图5可以看出这大约由下列等式给出：

P_DATA≈ρ_DATA(0)×0.5×R_DATA    (等式11)

其中，R_DATA是数据信号的主数据速率。用等式9-11和等式5，子载波信号的SNR推导为：

$\mathrm{SNR}=\frac{P_{\mathrm{SC}}}{R_{\mathrm{SC}}\×P_{\mathrm{DATA}}/(0.5\×R_{\mathrm{DATA}})}=1\%\×R_{\mathrm{DATA}}/R_{\mathrm{SC}}$ (等式12)

对于高质量检测来说，SNR在某些实施例中至少应该等于20dB。具体地，

SNR＝100            (等式13)

因此，子载波数据速率R_SC和主数据速率R_DATA具有下列关系：

R_SC≤10^-4×R_DATA    (等式14)

等式14提供对子载波数据速率的界限以便满足两个等式4和13。等式4通常要求高质量的数据信号检测，而等式13通常要求高质量的子载波信号检测。为了同时传输数据和子载波信号，两个条件通常都应该满足。例如，主数据速率等于2.5Gbps，并且子载波数据速率应该不高于250kbps。在另一个示例中，主数据速率等于100Mbps，并且最大子载波数据速率应该不高于10kbps。

相反，当子载波频率从kHz或MHz范围增加到GHz范围时，例如2.4GHz，最大子载波数据速率可以大大地改善。例如，如图5中所示，噪声功率密度在f_SC＝2.4GHz的时候大约为26dB，其低于在kHz-MHz范围内的f_SC时候的噪声功率密度，即ρ_DATA(2.4GHz)＝10^-2.6ρ_DATA(0)。因而，根据等式9，SNR对于给定的子载波数据速率来说要高26dB，并且最大子载波数据速率可以增加到大约100Mbps以便获得期望的20dB的SNR。替换地，如果不使用最大子载波数据速率，则子载波调制深度和对该数据信号的扰动可以被减少。

图6是根据本发明的一个实施例的子载波信号的简化的功率频谱和带通滤波器的简化的频带限制特性。该图仅仅是一个示例，其不应该过度地限制本发明的范围。本领域的普通技术人员应该认识到许多的变化、替换和更改。子载波信号具有功率频谱610。例如，功率频谱610在2.41GHz的子载波频率的时候与1Mbps的数据速率相关联。射频带通滤波器具有频带限制特性620。例如，频带限制特性620具有等于集中在2.41GHz的1.6MHz的半幅全宽(FWHM)。射频带通滤波器可以用作射频带通滤波器214、224、416或424。

正如以上所述，图5和6仅仅是示例，其不应该过度地限制本发明的范围。本领域的一个普通技术人员应该认识到许多的变化、替换和更改。例如，数据功率密度在等于、低于或高于2.5GHz的频率处几乎降低到零。子载波频率选择成频率的某个百分比，数据功率密度在该百分比处几乎降低到零。例如，百分比的范围是从80％到100％。

根据本发明的又一个实施例，用于处理光网络应用中监控信号的方法包括：接收第一监控信号；处理与第一监控信号相关联的信息；以及至少基于与第一监控信号相关联的信息来输出第二监控信号。另外，该方法还包括：接收第二监控信号和第一数据信号；处理与第二监控信号和第一数据信号相关联的信息；以及至少基于与第二监控信号和第一数据信号相关联的信息来输出第一光信号。而且，该方法还包括：接收第一光信号；处理与第一光信号相关联的信息，以及至少基于与第一光信号相关联的信息来输出第一电信号和第二数据信号。另外，该方法还包括：接收第一电信号；处理与第一电信号相关联的信息；以及输出第三监控信号。第二监控信号与第一子载波频率相关联，并且第一数据信号与第一数据带宽相关联。第一数据带宽包括第一数据频率，并且在第一数据频率的第一数据信号的功率密度基本上等于零。第一子载波频率与第一数据频率之比在从0.8到1的范围内。

根据本发明的又一个实施例，用于发射光网络应用中监控信号的方法包括：接收第一监控信号；处理与第一监控信号相关联的信息；以及至少基于与第一监控信号相关联的信息来输出第二监控信号。另外，该方法包括：接收第二监控信号和第一数据信号；处理与第二监控信号和第一数据信号相关联的信息；以及至少基于与第二监控信号和第一数据信号相关联的信息来输出第一光信号。第二监控信号与第一子载波频率相关联，并且第一数据信号与第一数据带宽相关联。第一数据带宽包括第一数据频率，并且在第一数据频率的第一数据信号的功率密度基本上等于零。第一子载波频率与第一数据频率之比在从0.8到1的范围内。

根据本发明的又一个实施例，用于接收光网络应用中的监控信号的方法包括：接收第一光信号；处理与第一光信号相关联的信息；以及至少基于与第一光信号相关联的信息来输出第一电信号和第二数据信号。另外，该方法还包括：接收第一电信号；处理与第一电信号相关联的信息；以及输出第三监控信号。与第一电信号相关联的处理信息包括对第一电信号进行滤波，并且第一电信号的滤波与第一子载波频率相关联。第二数据信号与第一数据带宽相关联，并且第一数据带宽包括最大数据频率。第一子载波频率与最大数据频率之比在从0.8到1的范围内。

本发明具有各种各样的优点。本发明的某些实施例使用略微低于数据信号250或450的频带最大频率的子载波频率。子载波功率频谱与数据功率频谱的曲线尾部重叠。在曲线尾部的数据功率密度基本上低于低频的数据功率密度。例如，这个较低的频率范围是kHz或MHz。本发明的某些实施例提供了子载波信号，该子载波信号与数据信号共享光电信号转换器、电光信号转换器、以及其它的光电或电光转换元件。本发明的某些实施例大大地降低了发射和接收监控信号的成本。本发明的某些实施例在F_SC处提供了一个很低的数据功率密度。监控信号具有高信噪比并且可以以高数据速率来传输。例如，该数据速率高于1Mbps；该数据速率接近或高于5Mbps。本发明的某些实施例提供了一个具有低振幅的子载波调制。主数据信道只受到很小的扰动。例如，光功率中的扰动小于1dB。本发明的某些实施例提供了一个简单的配置，易于的实施。

虽然本发明的具体实施例已经被描述，但是本领域的技术人员应当了解也存在等效于所述实施例的其它实施例。因此，应当理解，本发明并不受限于具体的说明实施例，而是仅仅由附加的权利要求的范围来限制。

Claims (30)

1.一种用于处理光网络应用中监控信号的装置，其特征在于，该装置包括：

子载波传输系统，至少包括第一带通滤波器和调制器，用于接收第一监控信号并输出第二监控信号；

电光转换系统，用于接收所述第二监控信号和第一数据信号并输出第一光信号；

光电转换系统，用于接收所述第一光信号并输出第一电信号和第二数据信号；

子载波接收系统，至少包括第二带通滤波器和解调器，用于接收所述第一电信号并输出第三监控信号；

其中，所述第二监控信号与第一子载波频率相关联；

其中，所述第一数据信号与第一数据带宽相关联，所述第一数据带宽包括第一数据频率，所述第一数据信号的功率密度在所述第一数据频率基本上等于零；

其中，所述第一子载波频率与所述第一数据频率之比在0.8到1之间；

其中，所述第一光信号与对所述第一数据信号的扰动相关联，该扰动小于或等于1dB；

其中，所述第一光信号，与，一与所述第一监控信号相关的信噪比，相关联，该信噪比大于或等于20dB；

其中，所述第一监控信号与大于1Mbps的所述第一子载波数据速率相关联。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述第一子载波信号与大于5Mbps的所述第一子载波数据速率相关联。

3.一种用于处理光网络应用中监控信号的装置，其特征在于，该装置包括：

子载波传输系统，至少包括第一带通滤波器和调制器，用于接收第一监控信号并输出第二监控信号；

电光转换系统，用于接收所述第二监控信号和第一数据信号并输出第一光信号；

光电转换系统，用于接收所述第一光信号并输出第一电信号和第二数据信号；

子载波接收系统，至少包括第二带通滤波器和解调器，用于接收所述第一电信号并输出第三监控信号；

光系统，耦合到所述电光转换系统和所述光电转换系统；

其中，所述第二监控信号与第一子载波频率相关联；

其中，所述第一数据信号与第一数据带宽相关联，所述第一数据带宽包括第一数据频率，所述第一数据信号的功率密度在所述第一数据频率处基本上等于零；

其中，所述第一子载波频率与所述第一数据频率之比在从0.8到1的范围内。

4.根据权利要求3的装置，其特征在于，所述第一数据频率是与所述第一数据带宽相关联的最大频率。

5.根据权利要求4的装置，其特征在于，所述第一数据频率基本上等于2.5GHz，并且所述第一子载波频率基本上等于2.4GHz。

6.根据权利要求5的装置，其特征在于，所述第一数据信号与不归零格式相关联，并且，第一数据速率基本上等于或小于每秒2.5千兆位。

7.根据权利要求6的装置，其特征在于，所述第一光信号，与，一与所述第一数据信号相关的扰动，相关联；该扰动小于或等于1dB；所述第一光信号，与，一与所述第一监控信号相关的信噪比，相关联；该信噪比大于或等于20dB。

8.根据权利要求7的装置，其特征在于，所述第一监控信号与大于1Mbps的第一监控数据速率相关联。

9.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述第一监控数据速率接近5MbPs。

10.根据权利要求3的装置，其特征在于，所述子载波传输系统包括：

子载波调制器，用于接收所述第一监控信号；

第一带通滤波器，耦合到所述子载波调制器，并且用于输出所述第二监控信号。

11.根据权利要求10的装置，其特征在于，子载波接收系统包括：

第二带通滤波器，用于接收所述第一电信号；

子载波解调器，耦合到所述第二带通滤波器，并且用于输出所述第三监控信号；

其中，所述第三监控信号基本上与所述第一监控信号相同。

12.根据权利要求11的装置，其特征在于，所述光电转换系统包括：

光电信号转换器，用于接收所述第一光信号并且用于输出所述第一电信号和一电信号；

时钟与数据恢复系统，用于接收该电信号和输出所述第二数据信号；

其中，所述第二数据信号基本上与所述第一数据信号相同。

13.根据权利要求12的装置，其特征在于，所述电光转换系统包括：

激光源，用于接收所述第二监控信号；

电光调制器，耦合到该激光源，并且用于至少接收所述第一数据信号和输出所述第一光信号。

14.根据权利要求12的装置，其特征在于，所述电光转换系统包括电光信号转换器，用于接收所述第二监控信号和所述第一数据信号并输出所述第一光信号。

15.一种用于处理光网络应用中监控信号的方法，该方法包括：

接收第一监控信号；

至少基于第一监控信号进行调制、滤波，得到并输出第二监控信号；

接收所述第二监控信号和第一数据信号；

至少将第二监控信号与第一数据信号合并，得到并输出第一光信号；

接收所述第一光信号；

至少基于第一光信号进行转换，得到并输出第一电信号和第二数据信号；

接收所述第一电信号；

对第一电信号进行滤波、解调，得到并输出第三监控信号；

其中，所述第二监控信号与第一子载波频率相关联；

其中，所述第一数据信号与第一数据带宽相关联，所述第一数据带宽包括第一数据频率，所述第一数据信号的功率密度在所述第一数据频率处基本上等于零；

其中，所述第一子载波频率与所述第一数据频率之比在0.8到1之间。

16.根据权利要求15的方法，其特征在于，所述第一数据频率是与所述第一数据带宽相关联的最大频率。

17.根据权利要求16的方法，其特征在于，所述第一数据频率基本上等于2.5GHz，并且所述第一子载波频率基本上等于2.4GHz。

18.根据权利要求17的方法，其特征在于，所述第一数据信号与不归零格式相关联，并且第一数据速率基本上等于或小于每秒2.5千兆位。

19.根据权利要求18的方法，其特征在于，所述第一光信号，与，一与所述第一数据信号相关的扰动，相关联；该扰动小于或等于1dB；所述第一光信号，与，一与所述第一监控信号相关的信噪比，相关联；该信噪比大于或等于20dB。

20.根据权利要求19的方法，其特征在于，所述第一监控信号与大于1Mbps的第一监控数据速率相关联。

21.根据权利要求20的方法，其特征在于，所述第一监控数据速率接近5Mbps。

22.根据权利要求15的方法，其特征在于，处理与所述第一监控信号相关联的信息包括：调制所述第一监控信号；

对已调制的所述第一监控信号进行滤波。

23.根据权利要求22的方法，其特征在于，处理与所述第一电信号相关联的信息包括：对所述第一电信号进行滤波；

解调已滤波的所述第一电信号。

24.根据权利要求23的方法，其特征在于，处理与所述第一光信号相关联的信息包括：把所述第一光信号转换成一电信号；

减少与该电信号相关联的信号失真。

25.根据权利要求24的方法，其特征在于，处理与所述第二监控信号和所述第一数据信号相关联的信息包括：至少响应于所述第二监控信号来产生激光信号；

用所述第一数据信号来调制该激光信号；

把已调制的所述激光信号转换成所述第一光信号。

26.根据权利要求24的方法，其特征在于，处理与所述第二监控信号和所述第一数据信号相关联的信息包括：把所述第二监控信号和所述第一数据信号转换成所述第一光信号。

27.一种用于发射光网络应用中监控信号的装置，其特征在于，该装置包括：

子载波传输系统，至少包括带通滤波器和调制器，用于接收第一监控信号并输出第二监控信号；

电光转换系统，用于接收所述第二监控信号和第一数据信号并输出第一光信号；

其中，所述第二监控信号与第一子载波频率相关联；

其中，所述第一数据信号与第一数据带宽相关联，所述第一数据带宽包括第一数据频率，所述第一数据信号的功率密度在所述第一数据频率处基本上等于零；

其中，所述第一子载波频率与所述第一数据频率之比在0.8到1之间。

28.一种用于接收光网络应用中监控信号的装置，其特征在于，该装置包括：

光电转换系统，用于接收第一光信号并输出第一电信号和第二数据信号；

子载波接收系统，用于接收所述第一电信号并输出第三监控信号；

其中，所述子载波接收系统包括解调器和与第一子载波频率相关联的带通滤波器；

其中，所述第二数据信号与第一数据带宽相关联，并且所述第一数据带宽包括最大数据频率；

其中，所述第一子载波频率与所述最大数据频率之比在0.8到1之间。

29.一种用于发射光网络应用的监控信号的方法，其特征在于，该方法包括：

接收第一监控信号；

至少基于第一监控信号进行调制、滤波，得到并输出第二监控信号；

接收所述第二监控信号和第一数据信号；

至少将第二监控信号与第一数据信号合并，得到并输出第一光信号；

其中，所述第二监控信号与第一子载波频率相关联；

其中，所述第一数据信号与第一数据带宽相关联，所述第一数据带宽包括第一数据频率，所述第一数据信号的功率密度在所述第一数据频率处基本上等于零；

其中，所述第一子载波频率与所述第一数据频率之比在从0.8到1的范围内。

30.一种用于接收光网络应用中监控信号的方法，其特征在于，该方法包括：

接收第一光信号；

至少基于第一光信号进行转换，得到并输出第一电信号和第二数据信号；

接收所述第一电信号；

对第一电信号进行滤波、解调，得到并输出第三监控信号；

其中，对所述第一电信号进行所述滤波是与第一子载波频率相关联；

其中，所述第二数据信号与第一数据带宽相关联，并且所述第一数据带宽包括最大数据频率；

其中，所述第一子载波频率与所述最大数据频率之比在0.8到1之间。

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