CN101431386B - 级联型光标签编解码方法及编解码器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光标签编解码方法，包括以下步骤：首先，采用光纤布拉格光栅作为光标签的编解码器；再利用相位掩膜板在所述光纤光栅上刻写级联型编解码信息，其中，级联型编解码信息为若干个正交码字的级联。本发明的技术方案还提出一种对应的编解码器。上述本发明的技术方案通过将多个目的地址信息集成到一个级联型光标签里，有效的避免了在光组播网络中频繁的更新组播路由转发表及引入快速可调的解码器，从而大大简化了网络节点的结构。

Description

级联型光标签编解码方法及编解码器

技术领域

本发明涉及基于分组交换的光组播技术领域，尤其涉及一种级联型光标签编解码方法及编解码器。

背景技术

基于光正交码的标签(简称光码标签)，由于能够很容易的利用编解码技术实现标签的全光识别，目前已成为光分组交换领域很有前途的一种标签处理技术。将光码标签应用到基于分组交换的光组播网络中，则可以克服传统的基于波长的组播中波长资源有限的问题。然而，由于每个光码标签在识别时仅能提供1比特的信息(匹配或不匹配)，在光组播领域它仍存在着一些局限。目前，光码标签一般用来标记一个组播群(即某个组播业务的所有目的节点)。由于当组播业务结束时，组播群便会失效，在组播网络的每个节点处都需要快速可调的解码器，组播路由转发表也需要根据业务的变化不断的更新，这导致节点的复杂度大大增加。因此传统的基于光码标签的光组播在实用性方面还存在着问题。

发明内容

本发明的目的是克服传统的基于光码标签的光组播的局限性，在实现全光组播的同时，能够大大简化节点的结构。

为了达到上述目的，本发明的技术方案提出一种级联型光标签编解码方法，该方法包括以下步骤：

S11、采用光纤布拉格光栅作为光标签的编解码器；

S12、在所述光纤光栅上刻写级联型编解码信息，所述级联型编解码信息为若干个正交码字的级联。

上述的级联型光标签编解码方法中，步骤S12具体包括：

利用相位掩膜板刻写所述级联型编码信息，使得光纤布拉格光栅折射率调制的包络按照级联正交码字的特征随空间变化。

上述的级联型光标签编解码方法中，还包括：

S13、在光组播网络中，每个组播群用一个级联标签来标记，每个节点配置一个普通的光码标签解码器，解码器的码字代表此节点的地址信息。当组播群发生变化时，只需改变级联标签即可，在每个节点处，解码器固定不变，并且只需维持一个简单不变的路由转发表。

上述的级联型光标签编解码方法中，步骤S13具体包括：

S131、采用不同的级联标签标记不同的组播群；

S132、每个节点配置一个普通的光码标签解码器，解码器的码字代表本地节点的地址信息；

S133、当组播群发生变化时，只需改变级联标签，各个节点处的解码器及路由转发表均保持不变。

上述的级联型光标签编解码方法中，设级联型编码信息为m个普通正交码的级联，则单个光脉冲经过级联型光标签编码器后得到同时携带m个路由信息的级联型光标签，m为大于1的自然数。

本发明的技术方案还提出一种级联型光标签编解码器，采用光纤布拉格光栅制作，利用相位掩膜板在所述光纤光栅上刻写级联型编解码信息，所述级联型编解码信息为若干个普通正交码的级联。

本发明的技术方案通过将多个目的地址信息集成到一个级联标签里，有效的避免了在光组播网络中频繁的更新组播路由转发表及引入快速可调的解码器，从而大大简化了网络节点的结构。

附图说明

图1为本发明级联型光标签编码器反射谱的测量值与计算值的比较；

图2为本发明级联型光标签应用于全光组播网络的实施例采用的装置图；

图3为本发明实施例中光组播网络不同节点处的解码器对级联标签解码的实验结果图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的级联型光标签编解码方法中，采用光纤布拉格光栅作为光码标签的编解码器，利用相位掩模板在光纤光栅上刻写级联型的编解码信息。设光纤光栅编解码器的折射率调制的分布函数如下：

$\mathrm{\δn}\left(z\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}A(z-n{Z}_0)C_{n+1}\exp \left(j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\Λ}}z\right)+c.c.---\left(1\right)$

其中Λ为光栅周期，Z₀为码片周期，A(z)为一个码片周期内折射率变化的幅度包络，C＝[C₁，C₂...C_N]是采用的码字序列。如果A(z)很小，光纤光栅的频率响应函数H(ω)可近似由下式给出：

$H\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{n_{e}K}{\mathrm{\πc}}{\∫}_{-\∞}^{+\∞}\mathrm{\δn}\left(z\right)\exp \left(\mathrm{j\ω}\frac{2n_e}{c}z\right)\mathrm{dz}---\left(2\right)$

其中K为常系数，n_e为光纤光栅的有效折射率，c为真空的光速。于是光纤光栅的时域冲击响应为：

$H\left(t\right)={\∫}_{-\∞}^{+\∞}H\left(\mathrm{\ω}\right)\exp (-\mathrm{j\ωt})\mathrm{d\ω}=\mathrm{K\δn}\left(\frac{c}{2n_e}t\right)---\left(3\right)$

设编解码器的时域冲击响应分别为h_e(t)与h_d(t)，C_e和C_d分别是编解码器采用的码字，则入射短脉冲x(t)与最后解码结果y(t)之间的关系为：

$y\left(t\right)=x\left(t\right)\⊗h_e\left(t\right)\⊗h_d\left(t\right)=K^{2}x\left(t\right)\⊗\left[\underset{n=0}{\overset{2N-2}{\mathrm{\Σ}}}B(t-n\frac{2n_e}{c}{Z}_0)D_{n+1}\cos \left(\frac{2c}{\mathrm{\Λ}{n}_e}t\right)\right]---\left(4\right)$

其中 $B\left(t\right)=A\left(\frac{c}{2n_e}t\right)\⊗A\left(\frac{c}{2n_e}t\right),$ $D=[D_1,D_2,...D_{2N-1}]=C_e\⊗C_d.$

假设C₁，C₂，C₃和C₄是四个N码片的双极性正交码，分别代表光分组交换网络中四个节点的地址。令 $C_e=\stackrel{\‾}{C_{1}O{C}_{2}O{C}_3},$ C_d＝C_i，i＝1，2，3，4，其中O代表N-1个0码片，

表示C₁，O，C₂，O及C₃的顺序排列，从而由5N-2个码片组成。于是可以很容易得到：

$C_e\⊗C_d=\stackrel{\‾}{(C_1\⊗C_i)(C_2\⊗C_i)(C_3\⊗C_i)}i=\mathrm{1,2,3,4}.---\left(5\right)$

根据(4)、(5)式，同时利用C₁，C₂，C₃，C₄之间的正交性，可知：当i＝1，2，3时，解码结果y(t)中将获得一个自相关峰，而当i＝4时解码结果中只有互相关基底，于是由C_e编码的光标签便同时携带了三个目的节点的地址信息。这种由多个基本码字及若干个0码片级联后编码的编解码器即为本发明的级联型编解码器，由级联编码器编码得到的光标签称为级联光标签。

由于级联型编解码器与传统的基于光纤光栅的光码分多址编解码器仅仅是编解码码字有区别，其实现工艺完全相同，不会引入额外的复杂度。

利用扫描曝光的方法，可刻制级联型编解码器。在制作过程中，Coherent公司的氩离子倍频激光器通过聚焦，其光斑的半高全宽在70μm左右。在控制均匀掩模板时，通过采样曝光及等效相移技术，仅需要亚微米的控制精度即可实现纳米级的精度控制，从而可以很容易的制作出无相位失配的编解码器。图1给出的是一根级联编码器的反射谱的测量值及计算值的比较，由此图可见二者符合的很好，从而说明采用的刻制技术可靠性很高。

下面通过一个实施例来说明级联型光标签在光组播网络中的应用。本实施例采用31码片的M-Gold序列作为基本码字，将若干个M-Gold码级联构成级联编码器的码字。选取四个M-Gold序列OC-A、B、C、D，以OC-A、B、C级联编码构成一个码片速率为250G码片/秒的级联编码器OC-AOBOC。再分别用OC-A、B、C、D编码构成四个码片速率也为250G码片/秒的解码器。

采用图2所示的装置搭建了一个光组播网络。它由一个源节点及四个目的节点A、B、C、D组成，其中节点A、B、C构成一个组播群。在源节点处，首先由2皮秒脉冲光纤激光器产生重复频率10GHz的短脉冲序列，码型发生器产生622.5Mb/s的电脉冲序列，经微波移相器移相后输出用来控制强度调制器，10G短脉冲序列经过强度调制器后重复频率降为622.5MHz，从而保证了在目的节点的解码过程中相邻脉冲的解码结果在时域不会交叠。此脉冲序列经EDFA(Erbium-doped Optical Fiber Amplifer，掺铒光纤放大器)、环行器及级联编码器后完成编码，级联编码器采用码字OC-AOBOC，用以标记组播群。编码结果经分束器分束后送到各个目的节点解码。在每个目的节点处，级联光标签经过EDFA、环行器及光纤光栅解码器完成解码。最后的解码结果通过数字采样示波器观测。

其中图中各器件可采用下例的具体产品、型号：2皮秒脉冲光纤激光器采用Calmar Optcom公司的PSL-10-2T；码型发生器采用AdvanTest公司D3186；微波移相器由北京大华西宝公司提供；强度调制器采用JDS Uniphase公司的OC-192；EDFA由上海光网络公司提供；环行器由无锡爱沃富光电科技有限公司提供；光纤光栅编解码器为自主制作；用于观测实验结果的数字采样示波器则采用Tektronix公司的TDS8200。

图3给出了级联标签在各个目的节点处的解码结果，如图所示，在节点A、B、C处，解码结果中均可获得一个自相关峰，而在节点D处，解码结果中只有互相关基底。自相关、互相关峰值比大于9dB。可以通过增加基本码字的长度或优化码字的数学结构，获得更高的自相关、互相关峰值比。由上述结果可知只有组播群中的节点可以识别出级联标签，从而全光组播在本实施例中可以获得实现。

由本实施例还可以看出，当组播群发生变化时，只需在源节点产生一个新的级联标签即可，在网络的其他节点处，由于解码器仅标识本地节点的地址，解码器及组播路由转发表均无需改变，从而节点的结构得以简化很多。

综上所述，本发明的技术方案通过将多个目的地址信息集成到一个标签里，有效的避免了在光组播网络中频繁的更新组播路由转发表及引入快速可调的解码器，从而大大简化了网络节点的结构。

以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种级联型光标签编解码方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S11、采用光纤布拉格光栅作为光标签的编解码器；

S12、利用相位掩膜板在所述光纤布拉格光栅上刻写级联型编解码信息，所述级联型编解码信息为若干个普通正交码字的级联，使得光纤布拉格光栅折射率调制的单个光脉冲幅度包络按照正交码字级联的特征随空间变化。

2.如权利要求1所述的级联型光标签编解码方法，其特征在于，该方法还包括：

S13、在光组播网络中，每个组播群用一个级联标签来标记，每个节点配置一个普通的光码标签解码器，光码标签解码器的码字代表此节点的地址信息，当组播群发生变化时，只需改变级联标签即可，在每个节点处，解码器固定不变，并且只需维持一个简单不变的路由转发表，其中，光码标签是光正交码字的标签的简称。

3.如权利要求2所述的级联型光标签编解码方法，其特征在于，步骤S13具体包括：

S131、采用不同的级联标签标记不同的组播群；

S132、每个节点配置一个普通的光码标签解码器，光码标签解码器的码字代表此节点的地址信息；

S133、当组播群发生变化时，只需改变级联标签，各个节点处的解码器及路由转发表均保持不变。

4.如权利要求1所述的级联型光标签编解码方法，其特征在于，设级联型编解码信息为m个普通正交码字的级联，则单个光脉冲经过光标签的编解码器后得到同时携带m个目的节点地址信息的级联型光标签，m为大于1的自然数。

5.一种级联型光标签编解码器，采用光纤布拉格光栅制作，其特征在于，利用相位掩膜板在所述光纤布拉格光栅上刻写级联型编解码信息，所述级联型编解码信息为若干个普通正交码字的级联，使得光纤布拉格光栅折射率调制的单个光脉冲幅度包络按照正交码字级联的特征随空间变化。

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