CN101604047A - 一种光纤光栅、光标签编码方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤光栅、光标签编码方法及其应用。该光纤光栅为刻写了在同一码片周期内对若干个层叠码字分别采样的多采样二维编码信息的光纤布拉格光栅。光标签编码方法通过将编写的多采样二维编码信息写入光纤布拉格光栅，并将单个脉冲通过所述光纤布拉格光栅，得到编码后的光标签。应用上述光纤光栅以及光标签编码方法可有效的避免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结构，且提高了单个编码器可携带的信息容量，可支持大规模的全光组播。

Description

一种光纤光栅、光标签编码方法及其应用

技术领域

本发明涉及光组播技术领域，特别涉及一种光纤光栅、光标签编码方法及其应用。

背景技术

最近，将基于光正交码的标签(简称光码标签)，应用到基于分组交换的光组播网络中，已成为全光组播中很有前途的技术之一。在基于光码标签的全光组播中，节点的复杂度与网络的可扩展性是两个最为关键的问题。然而，到目前为止，尚不存在可同时支持大规模组播并且只需很简单的节点结构的方案。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

本发明为了实现一种在只需要简单的节点结构的前提下，实现大规模的全光组播的光组播网络而提供一种光纤光栅、光标签编码方法及其应用，以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光纤光栅，该光纤光栅为光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅上刻写了在同一码片周期内对若干个层叠码字分别采样的多采样二维编码信息。

其中，所述层叠码字为若干层叠的正交码字。

一种光标签编码方法，该方法包括步骤：

S1.编写在同一个码片周期内对若干个层叠码字分别采样的多采样二维编码信息；

S2.将所述多采样二维编码信息写入光纤布拉格光栅；

S3.将单个脉冲通过所述光纤布拉格光栅，得到编码后的光标签。

其中，所述步骤S2中利用相位掩膜板刻写多采样二维编码信息。

其中，所述层叠码字为若干层叠的正交码字。

本发明还提供了一种利用上述光纤光栅制成的光标签编码器。

本发明提供一种应用上述光标签编码器的光组播网络，该网络包括：源节点以及若干目的节点，所述源节点由标签发生模块以及数据发生模块组成，所述标签发生模块包括上述本发明提供的光标签编码器。

其中，所述光标签编码器用于生成分别标记不同的组播群的光标签，所述每个光标签携带其所标记的组播群内目的节点的地址信息。

本发明通过将多个目的地址信息集成到一个多采样二维编码的光标签里，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；同时，将多个码字信息分别在码字域及空间域内复用，大大提高了单个编码器可携带的信息容量，从而可支持大规模的全光组播。

附图说明

图1为本发明的光标签编码方法流程图；

图2为实施例中光组播网络组成框图；

图3为实施例的光组播网络中各目的节点处解码结果示意图。

具体实施方式

本发明提出的光纤光栅、光标签编码方法及其应用，结合附图和实施例详细说明如下。

本发明的光纤光栅为光纤布拉格光栅，该光纤布拉格光栅上刻写了在同一码片周期内对若干个层叠码字分别采样的多采样二维编码信息。

其中，所述层叠码字为若干层叠的正交码字。

如图1所示，本发明的光标签编码方法包括步骤：

S1.编写在同一个码片周期内对若干个层叠码字分别采样的多采样二维编码信息，每个层叠码字分别由若干个普通的正交码字层叠而成；

S2.将多采样二维编码信息写入光纤布拉格光栅；

S3.将单个脉冲通过光纤布拉格光栅，得到编码后的光标签。

本发明的光标签编码器，由上述光纤光栅制成，在光纤布拉格光栅上刻写在同一个码片周期内对若干个层叠码字分别采样的多采样二维编码信息，使得光纤布拉格光栅折射率调制的包络按照多采样二维编码的特征随空间变化，整个标签信息被写在一根光纤光栅上，也使得编码器结构紧凑且处理速度快。

本发明还提出了一种基于上述光标签编码器的光组播网络，该网络包括：源节点以及若干目的节点，源节点由标签发生模块以及数据发生模块组成，标签发生模块包括本发明所提供的光标签编码器，构成该光标签编码器的光纤光栅上刻写有在同一个码片周期内对若干个层叠码字分别采样的多采样二维编码信息，多采样二维编码信息用于记载目的节点的地址信息。每个组播群采用一个光标签来标记，每个目的节点配置一个普通的光标签解码器，解码器的码字代表该目的节点的地址信息，当组播群发生变化时，只需改变多采样二维编码光标签即可，在每个目的节点处，解码器固定不变，并且只需维持一个简单不变的路由表。

本发明的光标签编码器以及光组播网络同样基于本发明的光标签编码方法。首先，编写多采样二维编码信息，假设Φ是M个N码片双极性正交码字组成的码空间，这M个码字代表光分组交换(OPS)网络中的M个节点的地址，λ是互相关限，λ＜＜N；假设Φ_Ek(k＝1，2...P)是Φ的P个互不相交的任意非平凡子集，|Φ_Ek|＝m，C_Ek是由Φ_Ek生成的层叠码字，即：C_Ek＝[c_Ek，1，c_Ek，2，...c_Ek，N]＝∑C_i(C_i∈Φ_Ek)。则刻写了上述多采样二维编码信息的光标签编码器的折射率调制的分布函数可按下式构造：

${\tilde{n}}_e\left(z\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=0}{\overset{P-1}{\mathrm{\Σ}}}A(z-(n+\frac{k}{P})Z_0)c_{\mathrm{Ek}+1,n+1}\exp \left(j\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\Λ}}z\right)+c.c.---\left(1\right)$

其中Λ为光栅周期，Z₀为码片周期，A(z)为一个每个采样点内折射率变化的幅度包络，且满足：|A(z)|＝0(z＜0or z＞Z₀/2P)。在

内，每个码片周期内有P个采样，每个采样点内采用层叠码字，因此编码信息在码字域及空间域同时得到复用。在光组播网络中，一个短脉冲x(t)首先被上述光标签编码器编码生成多采样二维编码光标签，之后又通过一个目的节点配置的由C_D(C_D∈Φ)编码的解码器解码进行识别，则根据光纤光栅编解码器的基本理论，解码信号y(t)大致满足：

$\underset{t}{\max }\left|y\left(t\right)\right|\left\{\begin{array}{cc}\≥(N-(m-1)\mathrm{\λ})Y_{\max },& C_D\∈{\∪}_{k=1}^P{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{Ek}}\\ \≤{\mathrm{m\λY}}_{\max },& C_D\∉{\∪}_{k=1}^P{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{Ek}}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中Y_max是一个常数。由于λ＜＜N，对于适当大小的m，(N-(m-1)λ)Y_max＞＞mλY_max。因此，(2)说明当且仅当解码器由C_D( $C_D\∈{\∪}_{k=1}^P{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{Ek}}$ )编码时，在解码信号y(t)可以获得一个准自相关峰。从而生成的光标签可同时携带mP个节点的地址信息。

实施例1

如图2所示，本实施例的光组播网络由一个源节点及18个目的节点组成，其中节点1～16构成一个组播群。源节点由标签发生模块及数据发生模块组成。在标签发生模块内，首先由2ps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311.25Mb/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1，10GHz短脉冲序列经过强度调制器1后重复频率降为311.25MHz，即数据包的速率。此脉冲序列经EDFA(Erbium-doped Optical FiberAmplifer，掺铒光纤放大器)、环行器及光标签编码器后完成编码，生成的二维编码光标签用以标记组播群。

在数据发生模块内，利用强度调制器2对40Gb/s的光数据信号调制得到长度为1.6ns的载荷。载荷与光标签耦合后得到光数据包，经分束器分束后被送到18个目的节点。每个目的节点处设置一个由EDFA、环行器及普通的光纤光栅解码器组成的标签识别器。最后的解码结果经PD(Photo-Diode，光电二极管)检测后通过DSO(DigitalSample Oscilloscope，数字采样示波器)观测。

根据光组播网络中组播群目的节点数量，选择m＝2，P＝8，将8个层叠码字OC-2k-1+OC-2k(k＝1，...，8)在同一码片周期内做8个采样，得到一个31码片，200G码片/秒的多采样二维编码信息，将该信息刻写到一根光纤光栅上，制成本实施例所需要的光标签编码器。

采用18个31码片、200G码片/秒的解码器作为每个目的节点的地址标识器，其中每个解码器分别用一个Gold序列OC-k(k＝1，...，18)编码。

另外，2ps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；40Gb/s光数据发生器采用Mintera公司的MI40000；两个强度调制器采用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；用于观测实验结果的数字采样示波器则采用Tektronix公司的TDS8200。

光标签在各个目的节点处的解码结果如图3所示，在节点1～16处，解码结果中均可获得一个自相关峰，而在节点17，18处，解码结果中只有互相关基底。自相关、互相关峰值比约为7dB。即只有组播群中的节点可以识别出经上述编码的光标签，从而实现全光组播。

当组播群发生变化时，只需在源节点产生一个新的多采样二维编码光标签即可，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。此外，由于地址信息在光标签编码器的码字域及空间域同时得到复用，单个光标签编码器可携带的地址信息可获得至少一个数量级的提高，于是大规模的全光组播可以得到实现。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1、一种光纤光栅，其特征在于，该光纤光栅为光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅上刻写了在同一码片周期内对若干个层叠码字分别采样的多采样二维编码信息。

2、如权利要求1所述的光纤光栅，其特征在于，所述层叠码字为若干层叠的正交码字。

3、一种光标签编码方法，其特征在于，该方法包括步骤：

S1.编写在同一个码片周期内对若干个层叠码字分别采样的多采样二维编码信息；

S2.将所述多采样二维编码信息写入光纤布拉格光栅；

S3.将单个脉冲通过所述光纤布拉格光栅，得到编码后的光标签。

4、如权利要求3所述的光标签编码方法，其特征在于，所述步骤S2中利用相位掩膜板刻写多采样二维编码信息。

5、如权利要求3所述的光标签编码方法，其特征在于，所述层叠码字为若干层叠的正交码字。

6、一种光标签编码器，其特征在于，该编码器由权利要求1-2所述的光纤光栅制成。

7、一种光组播网络，该网络包括：源节点以及若干目的节点，其特征在于，所述源节点由标签发生模块以及数据发生模块组成，所述标签发生模块包括权利要求6所述的光标签编码器。

8、如权利要求7所述的光组播网络，其特征在于，所述光标签编码器用于生成分别标记不同的组播群的光标签，所述每个光标签携带其所标记的组播群内目的节点的地址信息。

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